(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプにおける燃料吐出あるいはスピル制御のための装置を、部品点数が少なく簡単な構造で装置コストが低減され且つ故障の可能性が少なくてメインタナンス性に優れ、さらにはエンジン始動時における作動遅延がなく良好な始動性を保持できるエンジンの燃料噴射装置を提供する。【解決手段】複数の高圧燃料ポンプのプランジャ室に接続される燃料供給通路に、各プランジャ室への供給燃料量を調整する燃料供給量調整装置を設け、該燃料供給量調整装置は、弁体ケース内に嵌合されたスプールの往復動により各プランジャ室への燃料供給通路の通路面積を変化させるスプール弁装置と記スプールを往復駆動するスプール駆動装置と、各プランジャ室への燃料供給通路の通路面積がエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるようにスプール駆動装置の作動を制御するコントローラとをそなえたる。【選択図】図２
2008115760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給ポンプによってプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧してコモンレールに圧送する複数の高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置において、前記各高圧燃料ポンプのプランジャ室に接続される燃料供給通路に、各プランジャ室への供給燃料量を調整する燃料供給量調整装置を設け、該燃料供給量調整装置は、弁体ケース内に往復摺動可能に嵌合されたスプールの往復動により前記各プランジャ室への燃料供給通路の通路面積を変化させるスプール弁装置と、前記スプールを往復駆動するスプール駆動装置と、前記各プランジャ室への燃料供給通路の通路面積がエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように前記スプール駆動装置の作動を制御するコントローラとをそなえたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
前記スプール弁装置は、前記スプールに前記各プランジャ室への燃料供給通路に対応した複数の制御ポートを該スプールの往復動方向に沿って開設し、前記スプール駆動装置によって前記スプールを往復動させて前記制御ポートと前記各燃料供給通路との重なり面積を変化させることにより前記各燃料供給通路の通路面積を変化させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
前記スプール弁装置は、前記各制御ポートの径を前記各燃料供給通路の径と同径に形成したことを特徴とする請求項２記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項４】
前記スプール弁装置は、前記各制御ポートのそれぞれの径を、前記各燃料供給通路の径の１倍以上の整数倍に形成したことを特徴とする請求項２記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項５】
前記コントローラは、エンジン負荷の増減に従い前記スプール弁装置により各燃料供給通路の通路面積を増減するように前記スプール駆動装置を作動させる構成としたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置をそなえたディーゼルエンジン等に適用され、燃料供給ポンプによってプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧してコモンレールに圧送する複数の高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンに適用されている蓄圧式燃料噴射装置は、プランジャ室内に供給される燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、電磁弁により吐出時期を制御されてコモンレールに圧送する複数の高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されている。
【０００３】
かかるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置は、たとえば特許文献１（特開昭６４−７３１６６号公報）及び特許文献２（特開平７−２１７５１５号公報）に開示されているように、各高圧燃料ポンプの低圧燃料通路側を電磁弁によって開閉することにより、該高圧燃料ポンプの高圧燃料の吐出期間を制御している。
【０００４】
前記特許文献１の技術においては、コモンレールに燃料を圧送する複数の高圧燃料ポンプの電磁弁をポンプカムリフトの途中で閉じることにより、該高圧燃料ポンプのプランジャ室への燃料供給通路を閉じて、プランジャによりプランジャ室内に導入された燃料を高圧に加圧してコモンレール側に吐出し、プランジャが上死点にあるポンプカムリフトのトップ近傍で電磁弁を開いて、前記プランジャ室（デッドボリューム）内に燃料を供給するように構成されている。
また、前記特許文献２の技術は前記高圧燃料ポンプの電磁弁の改良に係るもので、電磁弁を開いて燃料が該電磁弁を通して逆流するときに、該電磁弁の弁体に作用する閉弁方向の力を小さくしてスプリング荷重の低減をなして、電磁弁の応答性を向上させている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−７３１６６号公報
【特許文献２】特開平７−２１７５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１（特開昭６４−７３１６６号公報）等にて提供されている従来技術においては、前記のように、コモンレールに燃料を圧送する複数の高圧燃料ポンプのそれぞれに電磁弁を設け、コントローラによって該電磁弁を閉じることにより、該高圧燃料ポンプのプランジャ室に導入された燃料を高圧に加圧してコモンレール側に吐出し、あるいは前記コントローラによって該電磁弁を開くことにより前記プランジャ室（デッドボリューム）内に残存している高圧燃料を燃料供給通路側にスピルするように構成されている。
【０００７】
このため、かかる従来技術にあっては、高圧燃料ポンプのコモンレール側への高圧燃料の吐出あるいはプランジャ室（デッドボリューム）からの残存高圧燃料のスピルの制御用として、高圧燃料ポンプ毎に電磁弁を設けるとともに該電磁弁のコントローラを設けているため、高圧燃料ポンプの燃料吐出あるいはスピル制御のための装置が複雑で、部品点数も多く装置コストが高くなる。また、前記電磁弁及びコントローラという高圧燃料ポンプの燃料吐出あるいは吸入制御のための電子制御要素は機械的装置に比べて故障の可能性が高い。
【０００８】
また、かかる従来技術にあっては、高圧燃料ポンプ毎に設けた電磁弁及びのコントローラによって高圧燃料ポンプの燃料吐出あるいはスピル制御を行なっているため、エンジンの始動時に、前記コントローラによってエンジン状態を検知し電磁弁を作動させるまでに時間遅れを生ずるのが避けられず、かかる時間遅れによる始動遅延を招き、エンジンの始動性を阻害する可能性がある。
等の問題を有している。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、高圧燃料ポンプにおける燃料吐出あるいはスピル制御のための装置を、部品点数が少なく簡単な構造で装置コストが低減され且つ故障の可能性が少なくてメインテナンス性に優れ、さらにはエンジン始動時における作動遅延がなく良好な始動性を確保できるエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はかかる目的を達成するもので、燃料供給ポンプによってプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧してコモンレールに圧送する複数の高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置において、前記各高圧燃料ポンプのプランジャ室に接続される燃料供給通路に、各プランジャ室への供給燃料量を調整する燃料供給量調整装置を設け、該燃料供給量調整装置は、弁体ケース内に往復摺動可能に嵌合されたスプールの往復動により前記各プランジャ室への燃料供給通路の通路面積を変化させるスプール弁装置と、前記スプールを往復駆動するスプール駆動装置と、前記各プランジャ室への燃料供給通路の通路面積がエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように前記スプール駆動装置の作動を制御するコントローラとをそなえたことを特徴とする。
【００１１】
かかる発明において、好ましくは、前記スプール弁装置は、前記スプールに前記各プランジャ室への燃料供給通路に対応して複数の制御ポートを該スプールの往復動方向に沿って開設し、前記スプール駆動装置によって前記スプールを往復動させて前記制御ポートと前記各燃料供給通路との重なり面積を変化させることにより、前記各燃料供給通路の通路面積を変化させるように構成される。
【００１２】
かかる発明によれば、複数の各高圧燃料ポンプのプランジャ室に接続される燃料供給通路に、弁体ケース内を往復摺動するスプールをそなえたスプール弁装置を設け、該スプール弁装置のスプールに各プランジャ室への燃料供給通路に対応して複数の制御ポートを設け、該スプールを往復動させて制御ポートと各燃料供給通路との重なり面積を変化させ、コントローラにより各プランジャ室への燃料供給通路の通路面積をエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように制御するので、弁体ケース内を往復摺動するスプールをそなえたスプール弁装置と該スプール弁装置をエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように制御するのみの簡単な機能をそなえたコントローラという、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラに比べて部品点数が少なくきわめて簡単な構造で且つ装置コストの低廉な装置によって、高圧燃料ポンプの燃料吸入、燃料吐出及び吸入制御を行なうことができる。
【００１３】
また、スプール弁装置という機械的装置と簡単な機能をそなえたコントローラとを組合せた高圧燃料ポンプの燃料吸入、燃料吐出及び吸入制御機構であるので、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラに比べて故障の可能性が少なく安定した作動が可能となる。
【００１４】
さらに、エンジンの始動時には、始動指令と同時に、時間遅れを生ずることなく、簡単な機能をそなえたコントローラにより、ほぼ比例制御で以ってスプール弁装置を作動させることが可能であるので、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラ始動時の応答性が高く、エンジンの始動性を良好に保持できる。
【００１５】
また、前記スプール弁装置を、次のように構成するのが好ましい。
（１）前記スプール弁装置は、前記各制御ポートの径を前記各燃料供給通路の径と同径に形成する。
このように構成すれば、スプールを移動させることにより、各プランジャ室への燃料供給通路に対応してスプールに複数設けた同径の制御ポートで、複数の燃料供給通路の開口面積（燃料の通路面積）を同時に同一面積に設定でき、各高圧燃料ポンプの吐出量及び吐出負荷を均一に保持できる。
【００１６】
（２）前記スプール弁装置は、前記各制御ポートのそれぞれの径を、前記各燃料供給通路の径の１倍以上の整数倍に形成する。
このように構成すれば、複数の高圧燃料ポンプの各プランジャ室への燃料供給通路を、各燃料供給通路の径の１倍以上の整数倍に形成されたスプールの各制御ポートを、小径（各燃料供給通路の径の１倍）の制御ポートから順に燃料供給通路に連通させ、スプールの移動に従って小径の制御ポートを順に閉鎖して行くという、きわめて簡単な手段で複数の高圧燃料ポンプ一部を不作動として高圧燃料ポンプを選択作動することができる。
【００１７】
また、かかる発明において、好ましくは、前記コントローラは、エンジン負荷の増減に従い前記スプール弁装置により各燃料供給通路の通路面積を増減するように前記スプール駆動装置を作動させる構成とされる。
このように構成すれば、エンジン負荷の増減に従ってスプール弁装置によって各燃料供給通路の通路面積を増減するという簡単な手段で以って、エンジン負荷の増減に連動して高圧燃料ポンプの吐出容量を増減できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、弁体ケース内を往復摺動するスプールをそなえたスプール弁装置と該スプール弁装置をエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように制御するのみの簡単な機能をそなえたコントローラという、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラに比べて部品点数が少なくきわめて簡単な構造で且つ装置コストの低廉な装置によって、高圧燃料ポンプの燃料吸入、燃料吐出及びスピル制御を行なうことができる。
また、スプール弁装置という機械的装置と簡単な機能をそなえたコントローラとを組合せた高圧燃料ポンプの燃料吸入、燃料吐出及び吸入制御機構であるので、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラに比べて故障の可能性が少なく安定した作動が可能となる。
さらに、エンジンの始動時には、始動指令と同時に、時間遅れを生ずることなく、簡単な機能をそなえたコントローラにより、ほぼ比例制御で以ってスプール弁装置を作動させることが可能であるので、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラ始動時の応答性が高く、エンジンの始動性を良好に保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２０】
図１は本発明の実施例に係るディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。
図１において、符号２０で示される高圧燃料ポンプは複数台（この例では２台）設置されている。各高圧燃料ポンプ２０は、ポンプシリンダ２０ａ内に往復摺動可能に嵌合されたプランジャ２をそなえており、該プランジャ２は前記各高圧燃料ポンプ２０に対応してカム軸５に固定されたポンプカム４によって、ポンプシリンダ２０ａ内を往復摺動せしめられてプランジャ室３内に供給された燃料を圧縮する。
前記各高圧燃料ポンプ２０のプランジャ室３からの吐出管１２はコモンレール７に接続されており、また該吐出管１２のプランジャ室３出口側には、該プランジャ室３側からコモンレール７側に向かう燃料の流れのみを許容する逆止弁１１が設置されている。
【００２１】
前記プランジャ室３には、燃料供給ポンプ１８から給，排油通路１０ａ及び後述するスプール弁装置５０を通して燃料が供給されており、該給，排油通路１０ａと前記プランジャ室３との間を前記スプール弁装置５０によって開閉するようになっている。
また、前記各高圧燃料ポンプ２０から前記吐出管１２を通して前記コモンレール７に送り込まれて、該コモンレール７に蓄圧された高圧燃料は、噴射管８を通してエンジンのシリンダ１０毎に設けられた燃料噴射弁９に送られ、該燃料噴射弁９から各シリンダ１０内に噴射される。該燃料噴射弁９の燃料噴射時期及び噴射量は後述するコントローラ１００によって燃料制御弁２１を制御することにより調整される。
【００２２】
かかる燃料噴射装置において、前記ポンプカム４のカムリフトが増加してプランジャ２の上縁が前記スプール弁装置５０を介して給，排油通路１０ａを閉じると、プランジャ２による燃料の圧送が始まり、プランジャ室３内の燃料はプランジャ２により高圧に加圧されてコモンレール７に圧送され、該コモンレール７にて蓄圧される。前記コモンレール７に蓄圧された高圧燃料は、所定の噴射時期に燃料噴射弁９からシリンダ１０内に噴射される。
【００２３】
符号１００で示されるコントローラには、クランク角センサ１５からクランク軸６のクランク角検出値が入力され、負荷検出器１６からエンジン負荷の検出値が入力され、カム軸回転数検出器１７からカム軸５の回転数検出値が入力され、コモンレール圧力センサ１４からコモンレール圧力（コモンレール７内の燃料圧力）の検出値が入力されている。
そして、該コントローラ１００においては、前記各検出信号に基づき、前記スプール弁装置５０を駆動する電磁アクチュエータからなるスプール駆動装置６０に、前記スプール弁装置５０の開閉時期の制御信号を出力する。尚、前記コントローラ１００は前記各検出信号に基づき前記燃料制御弁２１を制御することにより、該燃料噴射弁９の燃料噴射時期及び噴射量を調整する機能も有する。
【００２４】
図２は、前記スプール弁装置５０の第１例を示す平面構成図である（この場合は前記高圧燃料ポンプは３台設けている）。
図２において、燃料供給量調整装置を構成するスプール弁装置５０は、弁体ケース５４内に往復摺動可能に嵌合されたスプール５１をそなえており、該スプール５１には、前記高圧燃料ポンプ２０のプランジャ中心２０ｚ間の距離Uと同一ピッチで以って制御ポート５２が開設されている。
この第１例では、前記制御ポート５２の内径ｄを、前記給，排油通路１０ａの内径Ｄと同一径に形成している。
【００２５】
また、前記スプール弁装置５０は、前記スプール５１の端部に連結されて該スプール５１を往復駆動せしめるスプール駆動装置６０をそなえており、該スプール駆動装置６０は、前記コントローラ１００からの制御信号によって、前記スプール５１を往復動させて、前記各プランジャ室３への給，排油通路１０ａの通路面積が、エンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように、前記制御ポート５２と前記給，排油通路１０ａとの重なり面積を変化させることにより、前記各プランジャ室３への給，排油通路１０ａの通路面積を変化させるように構成されている。
このように構成すれば、スプール駆動装置６０でスプール５１を移動させることにより、各プランジャ室３への給，排油通路１０ａに対応してスプール５１に複数設けた同径ｄの制御ポート５２で、複数の給，排油通路１０ａ（燃料供給通路）の開口面積（燃料の通路面積）を同時に同一面積に設定でき、各高圧燃料ポンプ２０の吐出量及び吐出負荷を均一に保持できる。
【００２６】
かかる実施例において、前記コントローラ１００は、エンジン負荷の増減に従い前記スプール弁装置５０により各プランジャ室３への燃料供給通路（給，排油通路１０ａ）の通路面積を増減するように前記スプール駆動装置６０を作動させるように構成されている。つまり、前記コントローラ１００は、エンジン負荷が増加すると前記燃料供給通路の通路面積を増加して高圧燃料ポンプ２０の吐出量を増加し、エンジン負荷が減少すると前記燃料供給通路の通路面積を減少して高圧燃料ポンプ２０の吐出量を減少するように前記スプール駆動装置６０を作動させる。
このように構成すれば、エンジン負荷の増減に従って、スプール弁装置５０によって各燃料供給通路の通路面積を増減するという簡単な手段で以って、エンジン負荷の増減に連動して高圧燃料ポンプ２０の吐出容量を増減できる。
【００２７】
図３は、前記スプール弁装置５０の第２例を示す平面構成図である（この場合は前記高圧燃料ポンプは３台設けている）。
この第２例においては、前記スプール弁装置５０は、前記スプール５１に前記各プランジャ室３対応して形成される各制御ポート５２のそれぞれの径ｄを、前記各燃料供給通路（給，排油通路１０ａ）の径Ｄの１倍以上の整数倍に形成する。即ち、この例のようプランジャ室３が３個の場合には、第１の制御ポート５２の径が前記各燃料供給通路の径Ｄと同一のｄ、第２の制御ポート５２の径が前記各燃料供給通路の径Ｄの２倍の２ｄ、第３の制御ポート５２の径が前記各燃料供給通路の径Ｄの３倍の３ｄのように、順次大きくなるように構成されている。
このように構成すれば、複数の高圧燃料ポンプ２０の各プランジャ室３への燃料供給通路を、各燃料供給通路の径の１倍以上の整数倍に形成されたスプールの各制御ポート５２を、小径（各燃料供給通路の径Ｄの１倍のｄ）の制御ポート５２から順に燃料供給通路に連通させ、スプール５１の移動に従って小径の制御ポート５２を順に閉鎖して行くという、きわめて簡単な手段で複数の高圧燃料ポンプ２０の一部を不作動として該高圧燃料ポンプ２０を選択作動することができる。
その他の構成は図２に示される第１例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００２８】
以上のように、かかる実施例によれば、複数の各高圧燃料ポンプ２０のプランジャ室３に接続される燃料供給通路（給，排油通路１０ａ）に、弁体ケース５４内を往復摺動するスプール５１をそなえたスプール弁装置５０を設け、該スプール弁装置５０のスプール５１に各プランジャ室３への燃料供給通路に対応して複数の制御ポート５２を設け、該スプール５１を往復動させて制御ポート５２と各燃料供給通路との重なり面積を変化させ、コントローラ１００により各プランジャ室３への燃料供給通路の通路面積をエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように制御するので、弁体ケース５４内を往復摺動するスプール５１をそなえたスプール弁装置５０と該スプール弁装置５０をエンジンの運転条件により設定された目標通路面積になるように制御するのみの簡単な機能をそなえたコントローラ１００という、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラに比べて部品点数が少なくきわめて簡単な構造で且つ装置コストの低廉な装置によって、高圧燃料ポンプ２０の燃料吸入、燃料吐出及びスピル制御を行なうことができる。
【００２９】
また、スプール弁装置５０という機械的装置と簡単な機能をそなえたコントローラ１００とを組合せた高圧燃料ポンプ２０の燃料吸入、燃料吐出及びスピル制御機構であるので、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラに比べて故障の可能性が少なく安定した作動が可能となる。
さらに、エンジンの始動時には、始動指令と同時に、時間遅れを生ずることなく、簡単な機能をそなえたコントローラ１００により、ほぼ比例制御で以ってスプール弁装置５０を作動させることが可能であるので、従来技術に係る電磁弁及び電磁弁のコントローラの始動時の応答性が高く、エンジンの始動性を良好に保持できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、高圧燃料ポンプにおける燃料吐出あるいはスピル制御のための装置を、部品点数が少なく簡単な構造で装置コストが低減され且つ故障の可能性が少なくてメインタナンス性に優れ、さらにはエンジン始動時における作動遅延がなく良好な始動性を保持できるエンジンの燃料噴射装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係るディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。
【図２】前記スプール弁装置の第１例を示す平面構成図である。
【図３】前記スプール弁装置の第２例を示す平面構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
２      プランジャ
３      プランジャ室
４      ポンプカム
５      カム軸
６      クランク軸
７      コモンレール
８      噴射管
９      燃料噴射弁
１０    シリンダ
１０ａ  給，排油通路
１１    逆止弁
１２    吐出管
１４    コモンレール圧力センサ
１５    クランク角センサ
１６    負荷検出器
１８    燃料供給ポンプ
２０    高圧燃料ポンプ
５０    スプール弁装置
５１    スプール
５２    制御ポート
６０    スプール駆動装置
１００  コントローラ
【図１】
2008115760.tif 000003
【図２】
2008115760.tif 000004
【図３】
2008115760.tif 000005