JP2001003833A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
蓄圧式燃料噴射装置Info
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Abstract
して噴射圧力制御の応答性の向上を図るようにした蓄圧
式燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 蓄圧式燃料噴射装置20において、絞り
付逆止弁23は、分岐通路62に連通する通路51a、
52aが夫々設けられた基部51及び蓋部52と、基部
51及び蓋部52と共に逆止弁23の外形を形成する側
壁部53と、基部51からスプリング55により蓋部5
2に付勢され蓋部52の通路52aを閉じる逆止弁54
と、側壁部53の内周面に設けられ、逆止弁54が燃料
の流入によりスプリング55の付勢力に抗して最も基部
51側に位置したときであっても基部51及び逆止弁5
4に干渉しない環状の凸部53aとを有する構成とした
ものである。
Description
置に関し、特に噴射圧力制御の応答性の向上を図った蓄
圧式燃料噴射装置に関する。
て、蓄圧器に蓄圧した高圧燃料をエンジンの各気筒に安
定に供給して低速域から高速域までの広い運転領域にお
いてエンジン性能を向上可能とする蓄圧式燃料噴射装置
(コモンレールシステム)がある。このような燃料噴射
装置を用いた場合でも、燃料噴射開始直後における燃料
噴射率が過大であると、燃焼の初期に急激な爆発燃焼が
行われ、エンジン騒音が増大するばかりでなく排気ガス
中の窒素酸化物(NOx)が増大する。このような不具
合を解消するため、各回の燃料噴射サイクルの初期段階
において、低めの燃料噴射率で燃料を噴射する蓄圧式燃
料噴射装置が提案されている。
うに燃料ポンプ1により加圧された高圧の燃料を貯溜す
る高圧蓄圧器2と、高圧蓄圧器2と燃料通路11を介し
て接続され且つ供給された燃料をエンジン燃焼室内に噴
射する燃料噴射弁3と、高圧蓄圧器2の高圧燃料を燃料
通路11の下流側へ排出制御する圧力切換弁4と、高圧
蓄圧器2の高圧燃料よりも低圧の燃料を貯溜し圧力切換
弁4より下流側の燃料通路11に分岐通路12、及びオ
リフィス5と逆止弁6とが並列に接続された油路を介し
て接続される低圧蓄圧器7と、低圧蓄圧器7と燃料タン
ク10との燃料通路に接続され、低圧蓄圧器7の燃料圧
を制御する圧力制御弁8とを備えた構成とされている。
力切換弁4及び燃料噴射弁3の燃料噴射時期制御用の開
閉弁15は、共に閉弁されており、オリフィス5と逆止
弁6の下流側の分岐通路12、及び圧力切換弁4の下流
側の燃料通路11には低圧蓄圧器7から低圧燃料が供給
され、この低圧燃料が燃料噴射弁3の圧力制御室3a及
び燃料室3bに供給される。燃料噴射開始時期が到来し
た時に開閉弁15を開弁させて燃料噴射弁3を開弁させ
て低圧燃料を噴射させて低圧初期噴射(以下「低圧噴
射」という)を行い、低圧噴射期間が経過した時に圧力
切換弁4を開弁して高圧蓄圧器2からの高圧燃料を噴射
させて高圧主噴射(以下「高圧噴射」という)を行い、
噴射終了時期が到来すると開閉弁15を閉弁して燃料噴
射弁3を閉弁すると共に圧力切換弁4を閉弁する。即
ち、圧力切換弁4により低圧蓄圧器7と高圧蓄圧器2を
燃料噴射中に切り換えて燃料の噴射波形の制御を行う。
初期段階での燃焼が比較的緩慢に行われ、排気ガス中の
NOx量の低減が図られ、燃料噴射終了時点で燃料噴射
率が急速に立ち下がって黒煙(スモーク)やパティキュ
レート(粒状物質PM)の排出量が低減される。圧力切
換弁4が閉弁した後、当該圧力切換弁4と燃料噴射弁3
の燃料室3aとの間に溜まった高圧燃料をオリフィス6
を通して低圧蓄圧器7に導入すると共に圧力制御弁8を
デューティ制御して、低圧蓄圧器7の燃料圧が所定圧と
なるように当該低圧蓄圧器7の燃料を燃料タンク10に
排出する。
噴射装置においては、圧力切換弁4と燃料噴射弁3との
間の燃料通路11、及び逆止弁6と燃料通路11との間
の分岐通路12の燃料通路長が長いために、これらの燃
料通路内における燃料のデッドボリューム(矢線で示
す)により、低圧噴射と高圧噴射とを噴射途中で切り換
えて選択的に噴射させる噴射圧力制御の応答性が悪くな
る。
形のハウジング16の弁体17を閉弁方向に付勢するス
プリング18の収納されている部分即ち、スプリング収
納部19は、弁シート部16aに比べて流路面積が大き
いために当該部分におけるデッドボリュームが大きい。
圧力切換弁4、オリフィス5及び逆止弁6から燃料噴射
弁3までの燃料通路内における燃料のデッドボリューム
の低減は、燃料通路11、分岐通路12の通路長を短く
することは勿論のこと、これらの圧力切換弁4、オリフ
ィス5及び逆止弁6から燃料噴射弁3までの燃料通路の
あらゆる箇所における各デッドボリュームをできる限り
低減することが必要である。従って、逆止弁6内部のス
プリグ収納部19におけるデッドボリュームも低減させ
ることが好ましい。
のデッドボリュームを低減して噴射圧力制御の応答性の
向上を図るようにした蓄圧式燃料噴射装置を提供するこ
とを目的としている。
め、本発明では、燃料噴射開始時期まで切換弁及び燃料
噴射弁は閉弁されており、絞り付逆止弁の下流側の分岐
通路及び切換弁の下流側の燃料通路には低圧蓄圧室から
低圧燃料が供給されている。燃料噴射開始時に燃料噴射
弁を開弁させると、低圧蓄圧室から前記絞り付逆止弁を
介して前記燃料噴射弁に低圧燃料を供給し、低圧燃料を
噴射させて低圧噴射を行い、低圧噴射期間が経過した時
に切換弁を開弁して高圧燃料源からの高圧燃料を噴射さ
せて高圧噴射を行い、噴射終了時に燃料噴射弁を閉弁す
ると共に切換弁を閉弁する。切換弁により低圧蓄圧室と
高圧燃料源とを燃料噴射中に切り換えて燃料の噴射波形
の制御を行う。
れている環状の凸部により当該逆止弁内の燃料通路のデ
ッドボリュームが低減されており、燃料の供給時特に、
低圧噴射から高圧噴射に切り換えたときの圧力の立上り
の勾配が大きくなる。これにより、噴射圧力切換制御の
応答性が向上する。
適な実施例を例示的に詳しく説明する。図1は、本発明
に係る蓄圧式燃料噴射装置の断面図、図2は、図1の蓄
圧式燃料噴射装置の逆止弁の拡大図、図3は、図1に示
す蓄圧式燃料噴射装置をエンジンのシリンダヘッドに装
着した状態の平面図である。
20は、燃料噴射弁ハウジング(以下単に「ハウジン
グ」という)21に切換弁としての圧力切換弁22と、
絞り付逆止弁23と、燃料噴射弁24が側面視垂直をな
し、平面視一列に配置収納されて一体構造とされてお
り、大径の圧力切換弁22と燃料噴射弁24は、ハウジ
ング21の両側に配置され、小径の絞り付逆止弁23
は、これらの圧力切換弁22と燃料噴射弁24との間に
配置されている。従って、ハウジング21は、図3に示
すように、絞り付逆止弁23が収納されている中央部が
圧力切換弁22及び燃料噴射弁24が収納されている両
側よりも幅狭(薄い)の形状をなしている。
aには、燃料噴射弁24の針弁30の上部、スプリング
31、ピストン32が収納されており、針弁30を収納
するノズルホルダ33は、ハウジング21の下端に穴2
1aと整合して着脱可能に装着されている。ピストン3
2の上方には、噴射時期を制御する開閉弁35がハウジ
ング21に着脱可能に装着されている。そして、ピスト
ン32の上端面と開閉弁35との間に圧力制御室37が
形成されている。開閉弁35は、電磁弁により構成され
ている。
bには、圧力切換弁22のバルブホルダ40が着脱可能
に装着されており、当該バルブホルダ40には、針弁4
1とスプリング42が収納されている。また、バルブホ
ルダ40には燃料通路40a、40bが設けられてお
り、夫々下面に開口されている。バルブホルダ40の上
方には、制御弁としての電磁弁43がハウジング21に
着脱可能に装着されている。そして、針弁41の上端面
と電磁弁43との間に圧力制御室44が形成されてい
る。
cには、絞り付逆止弁23が収納されている。図2に示
すように絞り付逆止弁23は、基部51、蓋部52、側
壁部53から成る円筒形状のハウジング50内に逆止弁
54、スプリング55が収納されて構成されている。基
部51には後述する分岐通路62に接続される燃料通路
51aが、蓋部52には低圧蓄圧室に連通する配管69
に接続される燃料通路52aが設けられている。逆止弁
54は、中心に絞りとしての小孔(以下「オリフィス」
という)54aが貫設されている。即ち、逆止弁54に
よる燃料の流れとオリフィス54aの燃料の流れとは並
列状態となる。スプリング55は、基部51のばね座と
逆止弁54のばね座との間に縮径されて、逆止弁54を
付勢して閉弁している。このスプリング55の外径は、
逆止弁54のシート部54bの外径よりも小径とされて
いる。
56の内周面には、スプリング55と対向して同心的
に、且つ僅かな間隙を存して環状の凸部53aが形成さ
れている。この凸部53aの上端と逆止弁54のシート
部54bの下端との間、及び凸部53aの下端と基部5
1のばね座の上端との間には燃料通路としての環状の間
隙a、bが設けられている。そして、凸部53aは、逆
止弁54が最も基部51側に位置したとき即ち、逆止弁
54の基端54cが基部51のストッパ51bに当接し
て係止される位置においても、上端が逆止弁54のシー
ト部54bの下端と干渉しないように形成され、且つ凸
部53aの部位における燃料の流路面積は、弁シート部
52bにおける流路面積以下とならないように形成され
ている。
における低圧燃料通路の流路面積を確保し、且つ内部即
ち、スプリング収納部56のデッドボリュームを低減す
ることができる。更に、逆止弁54の中心に絞りとして
のオリフィス54aが設けられていることで、回路の簡
素化、小型化が図られる。図1に戻り、ハウジング21
には燃料通路60、61、62、63及びリーク燃料通
路64、65、66が設けられている。燃料通路60の
一端は、穴21bの底面に開口されて圧力切換弁22の
バルブホルダ40の燃料通路40aに、他端は、ハウジ
ング21の側面に開口されている。燃料通路63の一端
は、燃料噴射弁24の燃料室36に、他端は、圧力制御
室37に接続され、燃料通路61の一端は、穴21bの
底面に開口されてバルブホルダ40の燃料通路40b
に、他端は、燃料通路63の途中に接続されている。分
岐通路としての燃料通路62の一端は、燃料通路61の
途中に、他端は、穴21cの底面に開口されて絞り付逆
止弁23の前記燃料通路51a(図2)に接続されてい
る。燃料噴射弁24、開閉弁35、電磁弁43の各リー
ク燃料は、リーク燃料通路64、65、66を通してリ
ーク燃料合流部67に集合されて図示しない燃料タンク
に還流される。
料噴射弁24は、ハウジング21内に近接して一体に収
納されていることで、これらを接続する燃料通路61、
62の通路長を短くすることができ、これに伴いこれら
の燃料通路61、62内の燃料のデッドボリューム(矢
線で示す)を大幅に低減することが可能となる。そし
て、ハウジング21に、高圧燃料源側から圧力切換弁2
2、絞り付逆止弁23、燃料噴射弁24の順序で一列に
配置することで、これらを接続する燃料通路61〜63
を順序よく配置することができ、前記高圧燃料源から燃
料噴射弁24までの燃料通路60〜63の構成が簡潔且
つ容易となる。更に、各弁のリーク燃料通路64〜66
を統合することができ、リーク燃料系の簡素化が図られ
る。
示すように多弁エンジン例えば、4弁エンジンのシリン
ダヘッド71に、燃料噴射弁24が燃焼室70の真上に
位置し、絞り付逆止弁23が一側の吸気バルブ72と排
気バルブ73との間に位置し、圧力切換弁22が、ロッ
カアームシャフト74に装着されている吸気側ロッカア
ーム75及び排気側ロッカアーム76と反対側に位置し
て配置装着され、固定部材としてのノズルブリッジ78
によりシリンダヘッド71に固定される。そして、ハウ
ジング21の燃料通路60は、配管68を介して図示し
ない高圧燃料源としての高圧蓄圧室に接続され、絞り付
逆止弁23は、前記燃料通路52a(図2)が配管69
を介して図示しない低圧蓄圧室に接続される。燃料噴射
装置20は、小径の絞り付逆止弁23を吸排気多弁エン
ジンの吸気バルブ72と排気バルブ73との間の狭い空
間に収納することで、シリンダヘッド71のスペースの
有効利用が図られる。
は、燃料噴射開始時期が到来するまでの間、圧力切換弁
22及び燃料噴射弁24の燃料噴射時期制御用の開閉弁
35は、共に閉弁されており、絞り付逆止弁23の下流
側の燃料通路62、圧力切換弁22の下流側の燃料通路
61及び燃料通路63には前記低圧蓄圧室から低圧燃料
が供給され、この低圧燃料が燃料噴射弁24の燃料室3
6及び圧力制御室37に供給されている。
5を開弁させ、燃料噴射弁24を開弁させて低圧燃料を
噴射させて低圧噴射を行い、低圧噴射期間が経過した時
に圧力切換弁22を開弁して前記高圧蓄圧室からの高圧
燃料を噴射させて高圧噴射を行い、噴射終了時期が到来
すると開閉弁35を閉弁して、燃料噴射弁24を閉弁さ
せると共に圧力切換弁22を閉弁する。
弁した後、当該圧力切換弁22と燃料噴射弁24の燃料
室36との間に溜まった高圧燃料を絞り付逆止弁23の
オリフィス54aを通して前記低圧蓄圧室に導入する。
図4に燃料の噴射波形の一例を示す。燃料噴射装置20
は、圧力切換弁22、絞り付逆止弁23及び燃料噴射弁
24を接続する燃料通路61、62が短く、これらの燃
料通路内の燃料のデッドボリュームが小さく、更に絞り
付逆止弁23内部のデッドボリュームが小さいことで、
低圧噴射から高圧噴射に切り換える際に、絞り付逆止弁
23内のスプリング収納部に溜まる高圧燃料を抑えるこ
とが可能となり、高圧噴射圧の立ち上がりを構造から向
上させることができる。
直後における噴射圧力の立上り勾配を構造面から急峻に
できるため、圧力切換弁を制御することで、噴射圧力の
立ち上がり勾配を緩から急と幅広くでき、噴射率波形制
御の自由度が増す。この結果、噴射率波形制御の自由度
が増し、排出ガスの低減に有効となる。尚、図4におい
て破線は、燃料通路のデッドボリューム低減対策実施前
の噴射波形を示す。
おける逆止弁内部のデッドボリュームを低減することが
でき、燃料供給特に、低圧噴射から高圧噴射に切り換わ
ったときの圧力の立上りの応答性が向上すると共に、噴
射率波形制御の自由度が増し、排出ガスの低減に有効で
ある。
の断面図である。
リンダヘッドに装着した状態の平面図である。
の一例を示す図である。
の断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 高圧燃料源からの燃料を開弁により下流
側に供給する切換弁と、 前記切換弁の下流側に配設された燃料通路と、 前記燃料通路の途中から分岐して前記高圧燃料源より低
圧の低圧蓄圧室とを連通する分岐通路と、 前記分岐通路に配設され前記低圧蓄圧室の燃料を前記分
岐通路を介して前記燃料通路下流側へ供給する逆止弁と
絞りとが並列状態で形成された絞り付逆止弁と、 前記切換弁及び前記絞り付逆止弁の下流側に配設され前
記切換弁の開閉により前記低圧燃料又は前記高圧燃料を
選択的に燃焼室に噴射する燃料噴射弁とを有した蓄圧式
燃料噴射装置において、 前記絞り付逆止弁は、 前記分岐通路に連通する通路が夫々設けられた基部及び
蓋部と、 前記基部及び蓋部と共に前記逆止弁の外形を形成する側
壁部と、 前記基部からスプリングにより前記蓋部に付勢され該蓋
部の前記通路を閉じる弁体と、 前記側壁部内周面に設けられ、前記弁体が前記燃料の流
入により前記スプリングの付勢力に抗して最も基部側に
位置したときであっても前記基部及び前記弁体に干渉し
ない環状の凸部と、 を有することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
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-
1999
- 1999-06-18 JP JP17327899A patent/JP3646779B2/ja not_active Expired - Fee Related
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