JPH1193799A

JPH1193799A - 燃料噴射弁およびこれを用いる燃料噴射システム

Info

Publication number: JPH1193799A
Application number: JP27353997A
Authority: JP
Inventors: Shigeiku Enomoto; 榎本　　滋郁
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料噴射弁において、リフト量を調整可能と
することである。【解決手段】絞り２１８を介して高圧燃料が導入さ
れ、燃料圧が弁ニードル２２０と一体的に変位する制御
棒２２８を押し下げる制御室２３０と、低圧の排出流路
３０９間に設けられた弁部３０１が制御室２３０圧力の
高低を切り換える。弁部３０１は制御棒２２８に縦孔３
０３を形成し、これに挿置されたスプール３０８が上昇
すると、制御室２３０と常時連通するポート３０６が低
圧の排出流路３０９と連通する構成とする。スプール３
０８は、これと一体でばね部材３１７により常時下方に
付勢されたアーマチャ３１６をソレノイド３０２が吸引
して変位せしめる構成とする。ソレノイド３０２への通
電量によりスプール３０８停止位置を制御して弁ニード
ルのリフト量を調整可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射弁および燃
料噴射システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンに燃料を噴射する燃
料噴射システムの一つとして、コモンレール噴射システ
ムが知られている。コモンレール噴射システムでは、各
気筒に連通する共通の蓄圧配管（コモンレール）が設け
られ、ここに可変吐出量高圧ポンプによって必要な流量
の高圧燃料を圧送供給することにより、蓄圧配管の燃料
圧力を一定に保持している。蓄圧配管内の高圧燃料は所
定のタイミングで燃料噴射弁により各気筒に噴射される
（例えば特開昭６４−７３１６６号公報、特開平７−２
９３３８７号公報等）。

【０００３】図８に、この種の燃料噴射弁の全体縦断面
を示し、図９にその要部拡大断面を示す。燃料噴射弁
は、本体部８０１と制御用の電磁弁８０２とで構成され
ている。本体部８０１の先端のノズルボディ８０３には
シリンダ８０５が形成され、その先端には燃料噴射孔８
０４が形成されている。シリンダ８０５内にはこれに沿
って変位するノズルニードル８０６が設けられている。
シリンダ８０５内にコモンレールから圧送される燃料
が、導入流路８０７を通って導入される。この燃料はノ
ズルニードル８０６を囲んで形成された噴射室８０８に
おいて、ノズルニードル８０６を開弁方向に常時付勢し
ている。ノズルニードル８０６には、その上側に設けら
れたロッド８０９を介して常時スプリング８１０による
閉弁方向の付勢力が作用している。

【０００４】ロッド８０９の上側には、これと同軸に案
内孔８１１内を摺動する制御棒８１２が設けられ、制御
棒８１２の後端面には、導入流路８０７から高圧燃料が
絞り８１３を介して導入される制御室８１４が形成され
ている。制御室８１４は別の絞り８１５および電磁弁８
０２の弁部８１６を介して、低圧の燃料タンクに通じる
排出流路８１９と連通している。

【０００５】弁部８１６は半球形のシート部８１７と弁
体であるボール８１８とで構成され、ボール８１８は、
プッシュロッド８２０がスプリング８２１のばね力によ
り常時下方（閉弁方向）に付勢している。プッシュロッ
ド８２０にはアーマチャ８２２が一体に設けられてい
る。アーマチャ８２２と対向して設けられたステータ８
２３は、これに巻装したコイル８２４に通電するとアー
マチャ８２２を吸引しプッシュロッド８２０が上方へ変
位する。これによりボール８１８がリフトする。一方、
コイル８２４への通電を解除するとプッシュロッド８２
０がスプリング８２１のばね力で下方へ変位しボール８
１８がシート部８１７に着座する。

【０００６】コイル８２４に通電し弁部８１６が開くと
制御室８１４内の燃料は、絞り８１５、排出流路８１９
を通って、燃料タンクに流出する。ここで絞り８１５の
断面積は、絞り８１３の断面積よりも十分大きくしてあ
り、制御室８１４は低圧となって制御棒８１２を押し下
げる力が解除されてノズルニードル８０６が開弁し燃料
噴射孔８０４から噴射が行われる。

【０００７】再びコイル８２４への通電を停止し、弁部
８１６が閉じられると制御室８１４は高圧となって制御
棒８１２を押し下げる力が増大し、これとスプリング８
１０のばね力との合力が噴射室８０８の開弁方向作用力
よりも優勢となってノズルニードル８０６は閉弁し、燃
料噴射は停止する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一方、ジャーク式の燃
料噴射システムの燃料噴射弁の場合には、噴射室の圧力
は、燃料ポンプのプランジャの圧送に伴い徐々に上昇し
噴射率が徐々に増加するのに対し、噴射室がコモンンレ
ールと連通している燃料噴射弁では、噴射室が常時コモ
ンレールと同圧の高圧となっているため、ノズルニード
ルの開弁作動の立ち上がりが急であり、噴射率が実質的
に単一の値しかとることができない。

【０００９】このような燃料噴射弁を用いた燃料噴射シ
ステムではいわゆる初期噴射率が高くなり、着火遅れ期
間中に噴射される燃料の噴射量が多くなって急激に燃焼
が拡大し、エンジン騒音の増大、ＮＯx 排出量の増加と
いった種々の問題が生じる。渦流室式エンジンの燃料噴
射装置ではノズルニードルの先端部にスロットル部を設
けて初期噴射率を低下させるものもあるが、閉弁時に燃
料噴射の遮断の迅速性すなわち噴射切れが悪くなるとい
う悪影響が現れる。

【００１０】そこで本発明は、噴射率が調整可能な燃料
噴射弁を提供することを目的とする。また本発明は、初
期噴射率を抑え、しかも燃料噴射の遮断の迅速性のよい
燃料噴射システムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、燃料噴射弁は、先端に燃料噴射孔が形成され常時高
圧燃料が導入される弁シリンダと、弁シリンダ内に設け
られこれに沿って変位する弁ニードルと、案内孔内を弁
ニードルと一体的に弁ニードルの変位方向に摺動する制
御棒とを備えている。弁ニードルには、これを囲んで形
成された圧力室が常時、高圧燃料の圧力を開弁方向に作
用せしめている。制御棒の後端面を室壁面の一部として
制御室を形成し、これに絞りを介して導入された制御油
圧が制御棒に対し弁ニードルの閉弁方向に作用してい
る。そして制御室と低圧の排出流路の連通と遮断とを切
り換える弁部により制御室の圧力の高低を切り換え、弁
ニードルを開弁方向または閉弁方向に作動せしめる。上
記構成において、上記弁部は、上記制御棒の内部に縦穴
を形成し、縦穴内にこれを摺動する棒状のスプールを挿
置し、縦穴周壁面には、スプールを囲みかつ上記制御室
と連通するポートを形成して、スプールが上記弁ニード
ルの開弁方向に変位すると、ポートを介して制御室と上
記排出流路とが連通する構成とする。かつスプールに対
し常時弁ニードルの閉弁方向に付勢するばね部材と、ス
プールと一体に設けられたアーマチャと、アーマチャを
弁ニードルの開弁方向に電磁駆動するソレノイドとを具
備し、ソレノイドへの通電量に応じて弁ニードルのリフ
ト量を調整するようにする。

【００１２】スプールが弁ニードルの開弁方向に変位す
ると、ポートを介して制御室と上記排出流路とが連通し
て制御室の圧力が低圧となり、制御棒が弁ニードルとと
もに、圧力室の開弁方向作用力により、スプールに追随
して開弁方向に変位し、スプールが停止すると制御棒お
よび弁ニードルも停止する。すなわち弁ニードルのリフ
ト量がスプール停止位置で設定される。このスプールの
停止位置は、スプールと一体のアーマチャがソレノイド
から受ける吸引力と、ばね部材のばね力とが釣り合う位
置であるから、ソレノイドへの通電量が多いほど開弁方
向側となる。すなわちソレノイドへの通電量に応じて弁
ニードルのリフト量を調整することができる。

【００１３】請求項２記載の発明では、燃料噴射システ
ムは、上記燃料噴射弁と、上記ソレノイドへの通電量を
可変に構成した通電手段とを具備する構成とし、該通電
手段は、燃料の噴射開始時には、少量の通電量から漸次
増加せしめて所定通電量に上げ、噴射終了時には所定通
電量から瞬時に通電を遮断するように設定する。

【００１４】燃料の噴射開始時にはソレノイドへの通電
量を小さくすることで弁ニードルが中間リフトとなり、
初期噴射率を抑えることができる。噴射終了時には瞬時
にソレノイドへの通電が遮断されてスプールが瞬時に下
方へ変位しポートが閉じられる。制御室が高圧となって
制御棒が閉弁方向へ変位し、弁ニードルが速やかに閉弁
し迅速に燃料噴射が遮断される。いわゆるシャープカッ
トとなる。

【００１５】請求項３記載の発明では、上記通電手段
は、通電時の通電量を２段階に上げる構成とすること
で、簡単に初期噴射率の抑制とシャープカットとの両立
が実現できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に本発明の燃料噴射弁の全体
縦断面を示し、図２にその要部拡大断面を示す。図３に
上記本発明の燃料噴射弁を用いる本発明の燃料噴射シス
テムを示す。図３において、エンジン４には燃料噴射弁
１が各気筒の燃焼室に対応して複数設けられている。こ
れら燃料噴射弁１は全気筒共通の高圧蓄圧配管いわゆる
コモンレール５０１に接続され、燃料噴射弁１に高圧の
燃料が供給されるようになっている。コモンレール５０
１には、供給配管５０２、吐出弁５０３を介して可変吐
出量高圧ポンプ５０４が接続され、連続的に燃料噴射圧
に相当する高い所定圧の燃料が蓄圧される。可変吐出量
高圧ポンプ５０４は燃料タンク５０５からフィードポン
プ５０６を経て吸入される低圧燃料を高圧に加圧し、コ
モンレール５０１内の燃料を高圧に制御する。

【００１７】燃料噴射システムを制御する電子制御ユニ
ット（ＥＣＵ）６には、各種センサの検出信号が入力
し、例えば図示したエンジン回転数センサ７０１、負荷
センサ７０２より、回転数、負荷の情報が入力し、ＥＣ
Ｕ６は、これらの信号により判別されるエンジン状態に
応じた最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）を決定して
燃料噴射弁１に制御信号を出力し、燃料噴射弁１が制御
信号に基づいて燃焼室に燃料を噴射するようになってい
る。またＥＣＵ６には、コモンレール５０１に設けられ
た圧力センサ７０３よりコモンレール圧力の検出信号が
入力し、ＥＣＵ６は、コモンレール圧力が予め負荷や回
転数に応じて設定した最適値となるように、可変吐出量
高圧ポンプ５０４の吐出量を制御する。

【００１８】図１、図２において、燃料噴射弁１は、燃
料を噴射する本体部２と、噴射制御用の電磁スプール弁
３とで構成されている。

【００１９】本体部２は、略棒状に成形されたノズルホ
ルダー２０１と、その下端にディスタンスピース２０２
を介してノズルリテーニングナット２０３で締めつけ固
定されたノズルボディ２０４とを有している。またノズ
ルホルダー２０１の上端にはスペーサ２０５およびボデ
ィ２０６とが設けられている。スペーサ２０５およびボ
ディ２０６は、電磁スプール弁３を構成するリニアソレ
ノイド３０２の部品とともにソレノイドカバー３１０内
に収容され、ソレノイドカバー３１０がノズルホルダー
２０１と螺結することで、ノズルホルダー２０１と密着
し一体化している。またノズルホルダー２０１には、斜
め上方へ延出するインレット部２０７が設けてあり、コ
モンレール５０１（図３）と接続される。

【００２０】ノズルホルダ２０１には上下方向に貫通孔
２０８が形成してある。またスペーサ２０５およびボデ
ィ２０６には凹部２０９が形成してあり、貫通孔２０８
と連通している。ノズルボディ２０４には上端開口の縦
孔２１０が形成されシリンダ２１０としてあり、その先
端には燃料噴射孔２１１が形成してある。シリンダ２１
０はノズルホルダー２０１の貫通孔２０８と連通してい
る。

【００２１】ノズルホルダ２０１、ノズルボディ２０４
等には、コモンレール５０１からの高圧燃料を導入する
導入流路２１４が形成してあり、インレット部２０７の
先端に入口２１５が開口している。導入流路２１４はイ
ンレット部２０７の根元位置で２つに分岐し、そのうち
下方に向かう流路２１６の先端はノズルボディ２０４の
シリンダ２１０の拡径部２１３に開口している。また分
岐して上方に向かう流路２１７の先端はボディ２０６の
凹部２０９側壁面に開口している。上方に向かう流路２
１７の途中には絞り２１８が設けてあり、燃料の流通を
規制している。

【００２２】また導入流路２１４の入口２１５の直下流
部にはバーフィルタ２１９が設けてあり、ここで燃料が
異物除去されるようになっている。

【００２３】シリンダ２１０内には燃料の噴射制御用の
弁ニードルたるノズルニードル２２０が設けてある。ノ
ズルニードル２２０は段付きの棒状体で上半部２２１が
シリンダ２１０周壁面と液密に摺接し、段部２２２がシ
リンダ２１０の拡径部２１３位置に形成されている。ノ
ズルニードル２２０の、シリンダ２１０内径よりも小径
の下半部２２３は先端に円錐形の弁体部２２４を有し、
燃料噴射孔２１１よりもやや上側に形成したシート部２
１２に着座するようになっている（図は着座時）。シリ
ンダ２１０の拡径部２１３に充填された高圧燃料は、圧
力がノズルニードル２２０の段部２２２に対して上向き
に作用し、ノズルニードル２２０を上方すなわち開弁方
向に常時付勢しており、拡径部２１３は圧力室たる噴射
室２１３としてある。

【００２４】ノズルホルダ２０１の貫通孔２０８内に
は、ノズルニードル２２０の上側に、ロッド２２５とス
プリング２２７とが同軸に収容されている。ロッド２２
５の下端部にはスプリング２２７を受ける環状凸部２２
６が形成され、スプリング２２７が常時ロッド２２５を
介してノズルニードル２２０を下方すなわち閉弁方向に
常時付勢している。

【００２５】貫通孔２０８内にはまた、ロッド２２５の
上側に制御棒２２８が設けてあり、ロッド２２５側の一
部を除き案内孔である貫通孔２０８の周壁面と液密に摺
接している。

【００２６】制御棒２２８の上端面２２９および凹部２
０９の面を室壁面として制御室２３０が形成される。制
御室２３０には絞り２１８を介して導入流路２１４から
高圧の燃料が導入される。制御室２３０に高圧燃料が充
填されて制御室２３０が高圧になると、制御室２３０の
燃料圧とスプリング２２７のばね力との合力よりなるノ
ズルニードル２２０に対する押し下げ力が、噴射室２１
３のノズルニードル２２０に対する押し上げ力よりも優
勢となってノズルニードル２２０を押し下げる。一方、
制御室２３０の燃料が後述するように排出され制御室２
３０が低圧になると、上記ノズルニードル２２０に対す
る押し下げ力が、噴射室２１３のノズルニードル２２０
に対する押し上げ力よりも劣勢となってノズルニードル
２２０を押し上げる。

【００２７】電磁スプール弁３は制御室２３０の高圧と
低圧とを切り換えるもので、切り換え用の弁部３０１と
駆動用のリニアソレノイド３０２とから構成されてい
る。

【００２８】弁部３０１は、制御棒２２８にその上端に
開口する縦穴３０３が形成してある。また制御棒２２８
には流路３０５が形成してあり、その一端は制御棒２２
８の上端面２２９に開口し、他端は縦穴３０３の周壁面
に開口している。縦穴３０３の周壁面には、流路３０５
の開口位置に環状の凹部３０６を形成しポート３０６と
してある。ポート３０６は流路３０５を介して常時、制
御室２３０と連通している。

【００２９】制御室２３０の上壁をなすボディ２０６に
は、縦穴３０３と同軸に貫通孔３０７が形成してある。
縦穴３０３および貫通孔３０７内には管状のスプール弁
３０８が挿通せしめてあり、縦穴３０３および貫通孔３
０７の周壁面と液密に摺接している。スプール弁３０８
は上端部がボディ２０６の上方の後述するスプリング室
３１５内に臨み、縦穴３０３の底部３０４とスプリング
室３１５とを連通している。またスプリング室３１５は
ソレノイドハウジング３１０上壁を貫通する配管３０９
を介して燃料タンク５０５（図３）と連通している。こ
のように縦穴３０３の底部３０４、スプール弁３０８、
スプリング室３１５および配管３０９は、常時、低圧の
燃料タンク５０５と連通し、排出流路を形成している。

【００３０】さてサーボ弁３０８が、その下端面がポー
ト３０６よりも下方にあるときには、ポート３０６はサ
ーボ弁３０８により閉鎖され、制御室２３０には絞り２
１８を介してコモンレール５０１（図３）からの高圧燃
料が充填されて高圧となる。この結果、ノズルニードル
２２０に対する押し下げ力が優勢となる。一方、サーボ
弁３０８が、その下端面がポート３０６位置にあるとき
には、ポート３０６は縦孔３０３の底部３０４を介して
上記燃料タンク５０５と連通し、制御室２３０から燃料
が燃料タンク５０５に戻され、制御室２３０は低圧とな
る。この結果、ノズルニードル２２０に対する押し上げ
力が優勢となる。しかしてノズルニードル２２０のリフ
ト量はスプール弁３０８位置に対応したものとなる。

【００３１】かかる弁部３０１を駆動するリニアソレノ
イド３０２について説明する。リニアソレノイド３０２
はソレノイドハウジング３１０内にステータ３１１が設
けてある。ステータ３１１は略筒状の第２ステータ３１
３を円板状の第１ステータ３１２、第３ステータ３１４
が上下から挟む構造のもので、スプリング室３１５が形
成されている。スプリング室３１５にはスプール弁３０
８と一体に結合した筒状のアーマチャ３１６が収容され
ている。アーマチャ３１６と第３ステータ３１４の間に
はばね部材たるスプリング３１７が介装してあり、常時
アーマチャ３１６を介してスプール弁３０８を下方へ付
勢している。スプリング室３１５にはその底壁すなわち
第１ステータ３１２よりアーマチャ３１６の下方変位を
規制するストッパ３２０が突設している。

【００３２】またスプリング室３１５の外周にはコイル
３１８を巻装したボビン３１９が配設してあり、コイル
３１８に通電して励磁せしめることで、ステータ３１１
がアーマチャ３１６に対する吸引力を発生し、サーボ弁
３０８を上方へ駆動するようになっている。

【００３３】コイル３１８が非通電の場合はスプリング
３１７のばね力により、サーボ弁３０８は、ストッパ３
２０で規定される下限位置となる（図２参照）。なおサ
ーボ弁３０８が下限位置にあり、かつノズルニードル２
２０が閉弁位置にあるときに弁部３０１のポート３０６
がサーボ弁３０８により閉鎖されているように各部材の
寸法等が設定される。

【００３４】通電時には、サーボ弁３０８は、アーマチ
ャ３１６がステータ３１１から受ける吸引力とスプリン
グ３１７のばね力とが釣り合う位置で停止し、ステータ
３１１の吸引力はコイル３１８への通電量に応じて増減
する。したがってコイル３１８への通電量に応じてノズ
ルニードル２２０のリフト量を調整可能となる。

【００３５】このコイル３１８への通電制御を行う通電
手段たるＥＣＵ６（図３）について説明する。図４にＥ
ＣＵ６およびその周辺回路を示す。

【００３６】ＥＣＵ６は、負荷センサ７０２、圧力セン
サ７０３、吸気圧センサ７０４、吸気温センサ７０５、
冷却水温センサ７０６から出力されるアナログ信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６１、回転数センサ
７０１から出力されるパルス信号を波形整形する波形整
形回路６２、Ａ／Ｄ変換器６１あるいは波形整形回路６
２を介して入力した各センサ７０１〜７０６の検出信号
に基づき燃料噴射弁１の噴射制御や可変吐出量高圧ポン
プ５０４の吐出量制御を実行するＣＰＵ６３、ＣＰＵ６
３によって制御処理を実行する際に必要な制御プログラ
ムや各種データが予め記憶されたＲＯＭ６４、ＣＰＵ６
３によって制御処理を実行する際に必要なデータが一時
的に読み書きされるＲＡＭ６５および、燃料噴射弁１の
電磁スプール弁３や可変吐出量高圧ポンプ５０４の吐出
量を制御する吐出量制御用電磁弁５０７に各々駆動信号
を出力する駆動回路６６，６７から構成されている。

【００３７】図５を用いて電磁スプール弁３を駆動する
ための駆動回路６６を説明する。電磁スプール弁３のコ
イル３１８は、一端がバッテリ電源＋ＶB に接続され、
他端が抵抗６６１を介して第１のトランジスタ６６２の
コレクタ端子に接続されるとともに、抵抗６６３を介し
て第２のトランジスタ６６４のコレクタ端子に接続され
ている。両トランジスタ６６２，６６４のエミッタ端子
は接地電位端子と接続されている。

【００３８】ＣＰＵ６３から駆動回路６６へ駆動信号と
して駆動信号Ａ、駆動信号Ｂの２つが出力される。駆動
信号Ａ、駆動信号Ｂはオンとオフの２値信号で、駆動信
号Ａは、抵抗６６５を介して第１のトランジスタ６６２
のベース端子に入力せしめてあり、駆動信号Ｂは、抵抗
６６６を介して第２のトランジスタ６６４のベース端子
に入力せしめてある。また各トランジスタ６６２，６６
４のベース端子は、それぞれ抵抗６６７，６６８を介し
て接地電位端子に接続されている。

【００３９】また第２のトランジスタ６６４のベース端
子とコイル３１８の他端間には、ツェナーダイオード６
６９がコイル３１８の他端側をカソードとして接続され
ている。

【００４０】かかる回路構成とすることにより、駆動信
号Ａ，Ｂがともにオフのときは、両トランジスタ６６
２，６６４がオフとなってコイル３１８には電流は流れ
ない。駆動信号Ａがオンで駆動信号Ｂがオフの時は、第
１のトランジスタ６６２はオンとなって、コイル３１８
に電流が流れる。駆動信号Ａ，Ｂともにオンとなると、
両トランジスタ６６２，６６４がオンとなり、コイル３
１８に流れる電流は、駆動信号Ａのみがオンの場合より
も、第２のトランジスタ６６４のコレクタ端子と接続さ
れた抵抗６６３のコンダクタンスの分増加する。

【００４１】しかして駆動信号Ａ，Ｂのオンオフの組み
合わせで、コイル３１８への通電量が２段階（非通電も
入れると３段階）に設定できる。例えば＋ＶB が１２
Ｖ、抵抗６６１，６６３の抵抗値が１０Ω、コイル３１
８の抵抗値が２Ωとすると、コイル３１８に流れる電流
は、駆動信号Ａのみがオンのとき、１Ａで、駆動信号
Ａ，Ｂともにオンのとき、約１．７Ａとなる。なお以下
の説明ではかかる数値を用いて説明する。

【００４２】上記燃料噴射システムの作動を説明する。
図６は燃料噴射期間前後における装置各部の作動を示す
タイムチャートである。図７は、図６の時点ｔa ，ｔb
，ｔc ，ｔd における電磁スプール弁３の弁部３０１
の拡大図を示し、図７（ａ）は時点ｔa のもの、図７
（ｂ）は時点ｔb のもの、図７（ｃ）は時点ｔc のも
の、図７（ｄ）は時点ｔd のものである。

【００４３】噴射期間前の時点ｔa には、駆動信号Ａ，
Ｂはともにオフで、コイル３１８は励磁していない。サ
ーボ弁３０８はストッパ３２０で規定される下限位置に
ある。この状態ではポート３０６は閉鎖されているの
で、制御室２３０の圧力は、コモンレールと同じ高圧と
なっており、ノズルニードル２２０は閉弁している。

【００４４】その後、噴射時期になると駆動信号Ａがオ
ンとなる。コイル３１８に流れる電流は徐々に増加し、
１Ａとなる。コイル３１８に流れる電流の増加に伴いア
ーマチャ３１６がステータ３１１からコイル３１８の電
流値に応じた吸引力を受けてサーボ弁３０８が上昇す
る。

【００４５】時点ｔb ではサーボ弁３０８が、その下端
面がポート３０６の下端部位置まで上昇している。すな
わちこの時点からポート３０６が開きはじめる。制御室
２３０内の高圧燃料が徐々にポート３０６を介して燃料
タンク５０５に戻される。制御室２３０へのコモンレー
ル５０１からの高圧燃料の導入が絞り２１８により制限
されているから制御室２３０の圧力は低圧となる。そし
てノズルニードル２２０のリフトが開始し燃料噴射が開
始される。

【００４６】制御棒２２８、ロッド２２５、ノズルニー
ドル２２０はサーボ弁３０８に追随して上昇する。サー
ボ弁３０８がコイル３１８の１Ａ通電に対応した位置で
停止すると、ノズルニードル２２０は中間リフトの状態
が維持され、このリフト位置で規定される噴射率で燃料
が燃料噴射孔２１１より燃焼室内へ噴射される。

【００４７】従来のシステムでは燃料噴射時期になると
瞬時にノズルニードルが開弁するから噴射率は破線で示
すように噴射期間の最初から噴射率の高いものとなるの
に対し、本発明のシステムでは初期噴射率を抑えられる
ので燃焼は徐々に拡大し、エンジンの良好な静粛性や、
ＮＯx 等の排出低減効果が得られる。

【００４８】この初期噴射率は上記のごとく駆動信号Ａ
のみがオンしたときのコイル３１８の電流値に依存し、
電流値は抵抗６６１の抵抗値を選択するだけで所望の値
に設定できるから簡単にエンジンに合った初期噴射率を
得ることができる。

【００４９】そして駆動信号Ａに加えて駆動信号Ｂがオ
ンすると、コイル３１８に流れる電流は約１．７Ａと倍
増する。これによりアーマチャ３１６がステータ３１１
から受ける吸引力が増加してサーボ弁３０８はさらに上
昇する。

【００５０】サーボ弁３０８が上昇中の時点ｔc では、
再びポート３０６を介して制御室２３０と燃料タンク５
０５が連通して制御室２３０の圧力が低下し、ノズルニ
ードル２２０がさらにリフトして噴射率が上昇する。そ
してノズルニードル２２０が完全に開弁すると、以後は
この最大燃料噴射率で噴射が行われる。

【００５１】その後、所定の噴射終了時期になると、駆
動信号Ａ，Ｂは同時にオフし、アーマチャ３１６のステ
ータ３１１からの吸引力が解除され、スプリング３１７
のばね力によりサーボ弁３０８は下降する。

【００５２】サーボ弁３０８が下降中の時点ｔd では、
サーボ弁３０８によりポート３０６が閉じられ、再び制
御室２３０の圧力が上昇し、ノズルニードル２２０が下
降する。そしてサーボ弁３０８がストッパ３２０で規定
される下限位置に達し、ノズルニードル２２０も閉弁し
て噴射が終了する。装置各部は燃料噴射前の状態に復す
る。このように閉弁時には駆動信号Ａ，Ｂは同時にオフ
することでノズルニードル２２０を瞬時に閉弁し、シャ
ープカットが達成できる。

【００５３】以上のごとく本システムでは初期噴射率の
抑制と、シャープカットとが両立できる。

【００５４】なお本実施形態のシステムではコイルには
通電時の電流値を２段階に与える構成としているが、こ
れ以上の複数段階の電流値を与える構成としてもよい。
この場合、噴射制御を、初期噴射率がさらに細かく段階
的に増加するようにしたり、エンジンの条件によって異
なる初期噴射率の中から選択するようにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射弁の全体縦断面図である。

【図２】本発明の燃料噴射弁の要部縦断面図である。

【図３】上記燃料噴射弁を用いる本発明の燃料噴射シス
テムの構成図である。

【図４】本発明の燃料噴射システムの、燃料噴射弁の制
御に用いられる電子制御ユニットの構成図である。

【図５】上記電子制御ユニットの、燃料噴射弁に通電す
る駆動回路の回路図である。

【図６】本発明の燃料噴射システムのタイムチャートで
ある。

【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ作
動タイミングの異なる本発明の燃料噴射弁の要部縦断面
図である。

【図８】従来の一の燃料噴射弁の全体縦断面図である。

【図９】従来の一の燃料噴射弁の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１燃料噴射弁２０８貫通孔（案内孔）２１０シリンダ（弁シリンダ）２１１燃料噴射孔２１３噴射室（圧力室）２２０ノズルニードル（弁ニードル）２２８制御棒２３０制御室３０１弁部３０２リニアソレノイド（ソレノイド）３０３縦孔３０４底部（排出流路）３０６ポート３０８スプール弁（スプール、排出流路）３０９配管（排出流路）３１５スプリング室（排出流路）３１６アーマチャ３１７スプリング（ばね部材）６電子制御ユニット（通電手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に燃料噴射孔が形成され常時高圧燃
料が導入される弁シリンダと、弁シリンダ内に設けられ
これに沿って変位する弁ニードルと、案内孔内を弁ニー
ドルと一体的に弁ニードルの変位方向に摺動する制御棒
と、弁シリンダを囲んで形成され、高圧燃料を弁ニード
ルに対し開弁方向に作用せしめる圧力室と、制御棒の後
端面を室壁面の一部として形成され、絞りを介して導入
された制御油圧を制御棒に対し弁ニードルの閉弁方向に
作用せしめる制御室と、制御室と低圧の排出流路の連通
と遮断とを切り換える弁部とを有し、弁部の切り換えに
より制御室の圧力の高低を切り換え弁ニードルを開弁方
向または閉弁方向に作動せしめる燃料噴射弁において、
上記弁部は、上記制御棒の内部に縦穴を形成し、縦穴内
にこれに沿って摺動する棒状のスプールを挿置し、縦穴
周壁面には、スプールを囲みかつ上記制御室と連通する
ポートを形成して、スプールが上記弁ニードルの開弁方
向に変位すると、ポートを介して制御室と上記排出流路
とが連通する構成とし、かつスプールに対し常時弁ニー
ドルの閉弁方向に付勢するばね部材と、スプールと一体
に設けられたアーマチャと、アーマチャを弁ニードルの
開弁方向に電磁駆動するソレノイドとを具備し、ソレノ
イドへの通電量に応じて弁ニードルのリフト量を調整す
るようにしたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】請求項１記載の燃料噴射弁と、上記ソレ
ノイドへの通電量を可変に構成した通電手段とを具備
し、該通電手段は、燃料の噴射開始時には、少量の通電
量から漸次増加せしめて所定通電量に上げ、燃料の噴射
終了時には所定通電量から瞬時に通電を遮断するように
設定した燃料噴射システム。
【請求項３】請求項２記載の燃料噴射システムにおい
て、上記通電手段は、通電時の通電量を２段階に切り替
える構成とした燃料噴射システム。