(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド（１）にインジェクタ駆動用のカムシャフト（２）を備え、各シリンダにそのカムシャフト（２）で駆動されるユニットインジェクタ（１０）を備えたディーゼルエンジンにおいて、前記カムシャフト（２）はほぼ一定加速度の加速部（Ａ）と、高速回転時に進角して使用する一定速度の低速度部（Ｂ）と、中間加速部（Ｃ）と、低速回転時に遅角して使用する一定速度の高速度部（Ｄ）と、カム頂部への減速部（Ｅ）とを有するカムプロフィルを備え、エンジン回転数検出手段（２１）と、アクセル開度検出手段（２２）と、タイミングセンサ（２３）と、シリンダ判別センサ（２４）とを設けてそれぞれ制御装置（２０）に接続し、その制御装置（２０）は前記各検出手段（２１〜２４）の検出信号に基づき開弁期間および噴射時期のマップを参照して前記カムプロフィルの高速度部（Ｄ）か低速度部（Ｂ）かのいずれかを選択し、噴射時期・期間の制御信号を出力してインジェクタのコントロールバルブ（１０Ｃ）を制御する機能を有していることを特徴とするユニットインジェクタ及びその駆動用カムを備えたディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各シリンダに噴射ポンプと噴射ノズルとを一体に構成したユニットインジェクタ及びその駆動用カムを備えたディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンにおいて、各シリンダ毎に噴射ポンプと噴射ノズルとを一体化したユニットインジェクタを採用することによって燃料の高圧噴射が実現でき、さらに容易に噴射時期、期間、あるいは噴射率を適正値にすることができ、熱効率、排気特性の向上を図ることができる。
【０００３】
図５には、ユニットインジェクタ１０を備えたディーゼルエンジンの一例が示されている。ユニットインジェクタ１０は、シリンダヘッド１内に直立状態で挿入されており、インジェクタ先端のノズル１２は、その先端部が燃焼室内突出している。シリンダヘッド１上部に設けられたカムシャフト２には、弁駆動用のカムと共に、インジェクタ駆動用カム２ａが設けられ、インジェクタ１０はそのカム２ａにより、ロッカーアーム３を介して駆動されている。
【０００４】
図６には、電子制御方式のユニットインジェクタ１０の一例が示されている。ユニットインジェクタ１０は、燃料を圧送するプランジャ部１０Ａと、その先端に設けられて燃焼室内に高圧の燃料を噴射するノズル部１０Ｂと、噴射時期・噴射量を制御するコントロールバルブ部１０Ｃとで構成されている。
プランジャ１１は、カム（２ａ）によって上下方向に往復駆動されており、スプリング１５によって上方に戻る際に燃料がバレル内に吸入され、カムによって押し下げられるとき、プリストローク期間にはコントロールバルブ１３が開かれて燃料は溢出し、噴射期間には、コントロールバルブ１３が閉じられてノズル１２に燃料が送られ、噴孔から燃焼室に噴射される。
【０００５】
次に、このプランジャを駆動するカムの形状につき、図７にそのカム速度線図の一例を示す。図は、上昇行程側（プランジャの圧送側）を示し、横軸はクランクアングル、縦軸はカム速度（回転角度当たりのカムリフト量）を示しており、この従来例のカム速度は、加速部ａ、定速度部ｂ、および減速部ｃによって構成されている。そして、燃料噴射はその定速度部ｂにおいてコントロールバルブ（１３）の開閉によって行われている。
【０００６】
斯かるユニットインジェクタ１０では、高圧で燃料がプランジャ１１から直にノズル１２に圧送され、高圧となる部分はコンパクトに形成されている。そして、ユニットインジェクタ１０を装備したディーゼルエンジンでは、噴射圧力の高圧化が可能であり、かつ噴射管などの途中の容積による噴射特性への影響がなく、また電子式コントロールバルブ１０Ｃによって噴射時期の制御が適切に行えることなどから、高性能化が図れ、排気性能を向上することができる。
【０００７】
しかし、時間当たりの噴射量（噴射率）は回転数とともに上昇するので、図８に示すように噴射圧力は回転数に比例して上昇することになる。したがって、低速回転域において高い噴射圧力に設定すると、高速回転域ではノズル等の機械的な強度限界を越えてしまう恐れがあり、それ故、高噴射圧化に対しては限界があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に対処すべく提案されたもので、回転数と共に上昇する噴射圧力を抑制して強度上の問題点の発生を回避し、低速回転域の噴射圧力を高く設定できるユニットインジェクタ及びその駆動用カムを備えたディーゼルエンジンを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、シリンダヘッド（１）にインジェクタ駆動用のカムシャフト（２）を備え、各シリンダにそのカムシャフト（２）で駆動されるユニットインジェクタ（１０）を備えたディーゼルエンジンにおいて、前記カムシャフト（２）はほぼ一定加速度の加速部（Ａ）と、高速回転時に進角して使用する一定速度の低速度部（Ｂ）と、中間加速部（Ｃ）と、低速回転時に遅角して使用する一定速度の高速度部（Ｄ）と、カム頂部への減速部（Ｅ）とを有するカムプロフィルを備え、エンジン回転数検出手段（２１）と、アクセル開度検出手段（２２）と、タイミングセンサ（２３）と、シリンダ判別センサ（２４）とを設けてそれぞれ制御装置（２０）に接続し、その制御装置（２０）は前記各検出手段（２１〜２４）の検出信号に基づき開弁期間および噴射時期のマップを参照して前記カムプロフィルの高速度部（Ｄ）か低速度部（Ｂ）かのいずれかを選択し、噴射時期・期間の制御信号を出力してインジェクタのコントロールバルブ（１０Ｃ）を制御する機能を有している。
【００１０】
なお、前記カム速度は、カムの回転に伴ってリフトする（ローラ）フォロワまたはプランジャのカム回転角度当たりのリフト量をいう。
【００１５】
本発明によれば、カム速度の高い領域と低い領域とを有するカムプロフィルを備えたカムによってユニットインジェクタを駆動することで、高低２種のプランジャ速度の選択が可能であり、高速回転域での噴射圧力の増加を抑制してノズル等の機械的強度限界内とし、低速回転域の高噴射圧力化を可能にしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１にカムの速度線図を示す。この図は、横軸がクランクアングル、縦軸がカム速度（回転角度当たりのリフト量）で上昇行程側（プランジャの圧送側）を示しており、ほぼ一定加速度で次の低速度部Ｂへ加速する加速部Ａ、高速回転時に進角して使用される低速で一定速度の低速度部Ｂ、その低速度部Ｂから高速度部Ｄへ加速する中間加速部Ｃ、低速回転時に遅角して使用される高速で一定速度の高速度部Ｄ、およびカム頂部への減速部Ｅとで構成されている。
【００１７】
なお、図中に符号Ｈで示すクランク角度範囲は、高速回転時に進角して燃料噴射が行われる領域、符号Ｌは低速回転時に遅角して燃料噴射が行われる領域を示している。
【００１８】
そして、制御関係の構成を図２に示す。エンジン回転数検出手段として、回転数センサ２１が、アクセル開度検出手段としてアクセルセンサ２２がそれぞれ設けられて制御装置２０に接続されており、両センサ２１、２２からの回転数信号、アクセル開度信号がそれぞれ入力されている。また、タイミングセンサ２３およびシリンダ判別センサ２４も設けられ、制御装置２０に接続されている。
そして、制御装置２０からユニットインジェクタ１０のコントロールバルブ部１０Ｃに接続され、前記各信号からカム速度の高い領域Ｄか低い領域Ｂかのいずれかを選択し、噴射時期・期間の制御信号が出力されている。
【００１９】
図３は、制御装置２０による噴射時期・期間の制御の態様を示すフロー図である。ステップＳ１は回転数センサ２１によってエンジン回転数を検出する工程、ステップＳ２はアクセルセンサ２２によってアクセル開度を検出する工程で、それらの検出されたエンジン回転数およびアクセル開度の各信号が制御装置２０に入力されてＵＩ電磁弁開弁期間マップおよび噴射時期マップを参照して噴射時期・期間を決定し（ステップＳ３）、インジェクタのコントロールバルブ１０Ｃに対して制御信号が出力される（ステップＳ４）。なお、図１に示したように、カム速度の高い領域と低い領域との選択は、噴射時期の決定によって決まる。
【００２０】
上記の制御によって噴射圧力は、図４に示すように回転数によって上昇するが高速回転域では抑制される。
【００２１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成され、その効果を以下に示す。
（１）  高速回転時の噴射圧力が抑制されて強度上の余裕が生じ、低速回転時の噴射圧を上げることができる。
（２）  したがって、エンジン性能の向上および排気ガス性能の改善が可能。
（３）  インジェクタ用カムのプロフィルの変更およびインジェクタの制御によってこの作用効果を達成でき、カムの位相制御などを必要としないので弁駆動用カムと同軸のカムで構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のカム速度を示す線図。
【図２】本発明の制御装置の構成を示す図。
【図３】本発明による回転数と噴射圧力との関係を示す図。
【図４】制御フローの態様を示す図。
【図５】ユニットインジェクタを装備したディーゼルエンジンを示す断面図。
【図６】ユニットインジェクタを示す断面図。
【図７】従来のインジェクタ駆動用カムの速度を示す線図。
【図８】従来のカムによる回転数と噴射圧力との関係を示す図。
【符号の説明】
１・・・シリンダヘッド
２・・・カム
３・・・・ロッカーアーム
１０・・・ユニットインジェクタ
１１・・・プランジャ
１２・・・ノズル
１３・・・コントロールバルブ
２０・・・制御装置
２１・・・回転数センサ
２２・・・アクセルセンサ
２３・・・タイミングセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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