JP2004100644A - 油圧駆動燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料噴射開始時における燃料噴射圧力モードを機関の運転状態に適応した噴射圧力モードに制御可能として、機関の全運転域においてＮＯｘや黒煙、白煙等の排出を抑制しつつ良好な燃焼性能を保持できる油圧駆動式燃料噴射装置を備えたディーゼル機関を提供する。
【解決手段】燃料噴射ポンプのプランジャ用増圧装置への作動油の給排を制御する開き側及び閉じ側ロジック弁を開閉制御するメイン電磁弁により開き側ロジック弁に作用する背圧の逃がし油路の開放時期を変化させることにより燃料噴射ポンプの噴射始め時期を制御するように構成された油圧駆動燃料噴射装置において、前記メイン電磁弁からの逃がし油路に絞り度の異なる２つの絞りを介装するとともに、前記２つの絞りとオイルタンク側との接続を切り換えるサブ電磁弁を設けてなることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】燃料噴射ポンプのプランジャ用増圧装置への作動油の給排を制御する開き側及び閉じ側ロジック弁を開閉制御するメイン電磁弁により開き側ロジック弁に作用する背圧の逃がし油路の開放時期を変化させることにより燃料噴射ポンプの噴射始め時期を制御するように構成された油圧駆動燃料噴射装置において、前記メイン電磁弁からの逃がし油路に絞り度の異なる２つの絞りを介装するとともに、前記２つの絞りとオイルタンク側との接続を切り換えるサブ電磁弁を設けてなることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として大型ディーゼル機関用燃料噴射装置に適用され、開き側、閉じ側ロジック弁により作動を制御され油圧ポンプからの作動油の圧力を増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置を備え、メイン電磁弁により開き側ロジック弁に作用する背圧の逃がし油路の開放時期を変化させることにより前記増圧装置を介して燃料噴射ポンプの噴射始め時期を制御するように構成された油圧駆動燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型ディーゼル機関用燃料噴射装置においては、燃料噴射ポンプのプランジャを、開き側、閉じ側ロジック弁により作動を制御され油圧ポンプからの作動油の圧力を増圧する増圧装置により増圧された油圧により駆動する油圧駆動式燃料噴射装置が用いられている。
【０００３】
図７はかかる油圧駆動式燃料噴射装置の一例を示す系統図であり、図において、０１０は増圧装置で、内径の異なる２つのシリンダ即ち大径シリンダ１１５と小径シリンダ１１６内に夫々往復動可能に嵌合された段付きの大径ピストン１１０、該大径ピストン１１０の腹側が臨み後述する開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２により作動油が給排される大油室１１１と、該大径ピストン１１０と小径のプランジャ１０２の燃料小油室１１３に燃料が供給されている。また、段差部が臨み常時作動油が導入されている小油室１１２を備えている。
そして該増圧装置０１０は、前記開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２の操作により大油室１１１に作動油が導入されると、該大油室１１１と燃料小油室１１３との断面積差によって該大油室１１１に供給された作動油の圧力を増圧しこの増圧された燃料油が噴射される。
【０００４】
１は前記増圧装置０１０の大油室１１１への作動油の供給を制御する開き側ロジック弁、２は該増圧装置０１０の大油室１１１からの作動油の排出を制御する閉じ側ロジック弁である。前記開き側ロジック弁１の出口ポート及び閉じ側ロジック弁２の入口ポートは作動油管８を介して前記増圧装置０１０の大油室１１１に接続されている。
３は前記開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２を後述する手段により開閉制御するメイン電磁弁である。
１３はオイルタンク、５は作動油ポンプ、７は該作動油ポンプ５の吐出口に接続される作動油供給管、６は該作動油供給管７に設けられたアキュムレータである。
【０００５】
前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートは前記作動油供給管７に接続され、閉じ側ロジック弁２の戻しポートは作動油戻り管１４を介して前記オイルタンク１３に接続されている。また、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートは背圧管０９を介して前記メイン電磁弁３に接続され、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは背圧管０１５を介して前記メイン電磁弁３に接続されている。
【０００６】
かかる油圧駆動式燃料噴射装置を備えたディーゼル機関の運転時において、燃料噴射が行われていない期間には、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートには背圧側供給管９に設けられた絞り１０にて流量を制御された作動油圧が掛かり、また閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは絞り１１にて流量を制御された背圧側戻り管１５に開放されている。
そして、燃料噴射開始時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き、常時開放されている前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じる。
【０００７】
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが連通されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと戻しポートとが遮断され、前記作動油ポンプ５からの作動油は作動油供給管７から開き側ロジック弁１及び作動油管８を経て前記増圧装置０１０の大油室１１１に供給される。
該大油室１１１に作動油が導入されると、該大油室１１１と燃料小油室１１３との断面積差によって該大油室１１１に供給された作動油の圧力を増圧する。
この増圧された油圧によりプランジャ１０２（図６参照）を押し上げ、燃料の噴射が開始される。
【０００８】
噴射の終了時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを閉じ、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを開く。
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが遮断されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと出口ポートとが連通され、前記増圧装置０１０の大油室１１１の作動油は該閉じ側ロジック弁２及び作動油戻り管１４を経て前記オイルタンク１３に戻される。
該大油室１１１から作動油が排出されると、プランジャスプリング１１４（図６参照）のばね力及び前記小油室１１２の油圧により前記プランジャが下降する。
【０００９】
また、特許文献１（特開２００１−３２３８５８号公報）にはコモンレールと燃料噴射弁との間に増圧装置及びチェック弁（電磁弁）とを直列に設けた燃料噴射装置が開示されている。
尚、特許文献２（特開平１０−１１５２５７号公報）においては、燃料噴射系に増圧装置を介装している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３２３８５８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１１５２５７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
かかる油圧駆動式燃料噴射装置においては、燃料噴射開始時には前記メイン電磁弁３により閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じるとともに開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き、該背圧ポートの作動油を背圧戻り管１５に設けられた絞り０２２にて流量を制御しながらオイルタンク１３に排出することにより、燃料噴射圧力の上昇モードを制御している。
【００１２】
従って、燃料噴射開始時における燃料噴射圧力モードは背圧戻り管１５に設けられた絞り０２２の通路面積によって一義的に決まることとなり、該絞り０２２については所要の最高噴射圧力及び噴射期間を得るため比較的通路面積の大きな絞りとなっている。
このためかかる従来技術にあっては、燃料噴射開始時における燃料噴射圧力モードが、噴射圧力が急勾配で上昇する矩形状の噴射圧力モードとなり、良好な燃焼性能が得られる反面、燃焼温度が上昇しＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が増大する。
【００１３】
前記ＮＯｘの排出量を低減するために、燃料噴射開始時期を遅らせる手段が採られているが、かかる噴射開始時期の遅延は燃焼性能を悪化させて燃料消費率の悪化を招くとともに、前記燃焼性能の悪化により黒煙、白煙の排出量の増大を招く、
等の問題点を有している。
【００１４】
また、前記特許文献１及び特許文献２においても、電磁弁と絞りとを組合せて機関の低負荷域から高負荷域の全負荷域で燃料噴射モードを自在に調整する手段は開示されていない。
【００１５】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、燃料噴射開始時における燃料噴射圧力モードを機関の運転状態に適応した噴射圧力モードに制御可能として、機関の全運転域においてＮＯｘや黒煙、白煙等の排出を抑制しつつ良好な燃焼性能を保持できる油圧駆動式燃料噴射装置を備えたディーゼル機関を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置と、該増圧装置への作動油の供給を司る開き側ロジック弁及び該増圧装置からの作動油の排出を司る閉じ側ロジック弁を夫々開閉制御するメイン電磁弁とを備え、前記メイン電磁弁により前記開き側ロジック弁に作用する背圧の逃がし油路の開放時期を変化させることにより前記増圧装置を介して前記燃料噴射ポンプの噴射始め時期を制御するように構成された油圧駆動燃料噴射装置において、前記逃がし油路に絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りを介装するとともに、該逃がし油路に前記２つの絞りとオイルタンク側との接続を切り換えるサブ電磁弁を設けてなることを特徴とする油圧駆動燃料噴射装置を提案する。
【００１７】
請求項１において、具体的には請求項２あるいは請求項３のように構成する。即ち請求項２においては、前記メイン電磁弁からの前記逃がし油路をオイルタンクに接続される２つの分岐逃がし油路に分岐し、前記分岐逃がし油路の夫々に絞り度の異なる前記絞りを介装するとともに、該分岐逃がし油路の何れか一方に前記サブ電磁弁を設けて該サブ電磁弁により当該分岐逃がし油路を開閉制御するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３においては、前記メイン電磁弁からの前記逃がし油路に絞り度の異なる前記２つの絞りを直列に設置し、該逃がし油路の前記２つの絞りの間から分岐してオイルタンクに接続される分岐逃がし油路を設けるとともに、該分岐逃がし油路に前記サブ電磁弁を設けて該サブ電磁弁により該分岐逃がし油路を開閉制御するように構成したことを特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項２または請求項３において、請求項４あるいは請求項５のように構成するのがよい。
即ち請求項４においては、前記２つの絞りの双方を絞り度の異なる固定絞りに構成する。
【００２０】
請求項５においては、前記２つの絞りの何れか一方を可変絞りに構成するとともに、機関の運転条件により前記可変絞りの絞り度（通路面積）を調整する絞り調整装置を設ける。
【００２１】
かかる発明によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において、開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい絞りを通ってオイルタンク側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射初期における燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなる。
【００２２】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油が通路面積の小さい絞りを通ってオイルタンク側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が小さく、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が抑制される。これにより、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の小さいなだらかな燃料噴射圧力モードとなる。
【００２３】
そして燃料噴射開始から一定期間を経た後には、開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい絞りを通ってオイルタンク側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
この結果、機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなる。
【００２４】
従ってかかる発明によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなり、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が大きくなり、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力が上昇して、燃料消費率が少なく黒煙、白煙の排出量が抑制された良好な燃焼性能が得られる。
【００２５】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期において開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の小さい絞りを用いることにより該背圧ポート側の圧力低下速度が小さくなって増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が抑制され燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の抑制されたなだらかな燃料噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後において前記作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いることにより前記背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって前記燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大し燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
即ち機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力及び燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。
【００２６】
以上のように、かかる発明によれば、サブ電磁弁により開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りを切り換え使用するという簡単な手段により、低速低負荷域から高速高負荷域の全運転域で燃料噴射圧力モードを自在に調整することが可能となり、機関の全運転域においてＮＯｘや黒煙、白煙等の排出を抑制しつつ良好な燃焼性能を保持することができる。
【００２７】
また、請求項５のように構成すれば、開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りの何れか一方を可変絞りに構成し、絞り調整装置によって絞りを変化させることにより、機関の運転条件によって逃がし油路の絞り度（通路面積）をきめ細かく制御することができ、機関の全運転域において燃焼性能をより向上することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
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。
【００２９】
図１は本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用油圧駆動式燃料噴射装置の系統図、図２は第２実施例を示す要部系統図、図３は第３実施例を示す要部系統図である。図４は前記各実施例における噴射タイミング線図、図５は噴射圧力線図である。図６は本発明が適用されるディーゼル機関用燃料噴射ポンプの断面図である。
【００３０】
先ず、本発明が適用されるディーゼル機関用燃料噴射ポンプ１００を示す図６において、１０５はポンプケース、１０１は該ポンプケース内に固定されたプランジャバレル、１０２は該プランジャバレル１０１内に往復摺動可能に嵌合されたプランジャ、１０３は該プランジャバレル１０１の上部に固定された吐出弁、１０４は前記プランジャバレル１０１内面とプランジャ１０２の上面とにより区画形成されたプランジャ室である。
１０６は前記プランジャ１０２の下部に連結されるタペット、１１４は前記プランジャ１０２を押し下げる方向に付勢されたプランジャスプリング、１０７は該プランジャスプリング１１４を支持するバネ受である。
【００３１】
０１０は増圧装置で、次のように構成されている。
１１３は前記ポンプケース１０５の下部に固定された増圧部ケースで、該増圧部ケース１１３内には内径の異なる段付きの２つのピストン即ち断面積の大きい大径ピストン１１０及び該大径ピストン１１０と一体でこれよりも小径のピストンロッド１０８が往復摺動可能に嵌合されている。該ピストンロッド１０８は前記大径ピストン１１０に固定されて前記タペット１０６の下面に当接されている。
１１２は前記ピストンロッド１０８が臨む小油室で、図示省略の低圧の作動油ポンプから常時作動油が供給されている。１１１は前記大径ピストン１１０が臨む大油室で、後述する開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２により作動油が給排されるようになっている。
【００３２】
前記ディーゼル機関における油圧駆動式燃料噴射装置を示す図１において、１は前記増圧装置０１０の大油室１１１への作動油の供給を制御する開き側ロジック弁、２は該増圧装置０１０の大油室１１１からの作動油の排出を制御する閉じ側ロジック弁である。前記開き側ロジック弁１の出口ポート及び閉じ側ロジック弁２の入口ポートは作動油管８を介して前記増圧装置０１０の大油室１１１に接続されている。
３は前記開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２を後述する手段により開閉制御するメイン電磁弁である。
５は燃料噴射始めと噴射終りを制御する作動油ポンプ、７は該作動油ポンプ５の吐出口に接続される作動油供給管、６は該作動油供給管７に設けられたアキュムレータである。１３はオイルタンク１３は前記閉じ側ロジック弁２の出口ポートからオイルタンク１３に接続される作動油戻り管である。
【００３３】
前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートは前記作動油供給管７に接続され、閉じ側ロジック弁２の出口ポートは作動油戻り管１４を介して前記オイルタンク１３に接続されている。また、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートは背圧管０９を介して前記メイン電磁弁３に接続され、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは背圧管０１５を介して前記メイン電磁弁３に接続されている。
前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは、後述する燃料噴射時以外には、前記メイン電磁弁３により常時オイルタンク１３側に開放されている。
【００３４】
９は前記作動油供給管から分岐されて前記メイン電磁弁３の入口ポートに接続される作動油管、１０は前記作動油管９に設けられた比較的大径の絞りである。１５は前記メイン電磁弁３の閉じ側ロジック弁用戻しポートから前記作動油戻り管１４に接続される背圧戻り管、１１は該背圧戻り管１５に設けられた比較的大径の絞りである。
以上に示した基本構成は図７に示される従来技術と同様である。本発明は、かかるディーゼル機関用油圧駆動式燃料噴射装置における燃料噴射圧力制御手段に係るものである。
【００３５】
１６は前記メイン電磁弁３の開き側ロジック弁用戻しポートから前記背圧戻り管１５を介して前記オイルタンク１３への作動油戻り管１４に接続される（あるいは前記戻しポートから直接に作動油戻り管１４に接続される）逃がし油路、２３は該逃がし油路１６から分岐されて前記オイルタンク１３への作動油戻り管１４に接続される分岐逃がし油路である。
【００３６】
２０は該分岐逃がし油路２３に介装されて該分岐逃がし油路２３を開閉制御するサブ電磁弁、２１は前記分岐逃がし油路２３のサブ電磁弁２０よりも下流側（上流側でもよい）に設けられた大絞りである。また２２は前記逃がし油路１６の前記分岐逃がし油路２３の分岐点０２３よりも下流側に設けられ絞り度即ち通路面積が前記大絞り２１よりも小さく構成された小絞りである。
前記大絞り２１及び小絞り２２の絞り度即ち通路面積は、前記作動油管９に設けられた絞り１０及びは背圧戻り管１５に設けられた絞り１１の双方よりも小さく構成されている。
【００３７】
即ち好ましくは、前記作動油管９に設けられた絞り１０の絞り度即ち通路面積は背圧戻り管１５に設けられた絞り１１よりも大きく、前記大絞り２１の絞り度即ち通路面積は前記背圧戻り管１５に設けられた絞り１１の１／３程度とし、前記大絞り２１と前記小絞り２２の絞り度即ち通路面積の割合は後述するように燃料噴射圧力の制御に従い設定する。
【００３８】
かかる油圧駆動式燃料噴射装置を備えたディーゼル機関の運転時において、燃料噴射が行われていない期間には、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートには背圧側供給管９に設けられた絞り１０にて流量を制御された作動油圧が掛かり、また閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは絞り１１にて流量を制御された背圧側戻り管１５に開放されている。
そして、燃料噴射開始時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き、常時開放されている前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じる。
【００３９】
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが連通されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと戻しポートとが遮断され、前記作動油ポンプ５からの作動油は作動油供給管７から開き側ロジック弁１及び作動油管８を経て前記増圧装置０１０の大油室１１１に供給される。
該大油室１１１に作動油が導入されると、該大油室１１１と燃料小油室１１３との断面積差つまり前記大径ピストン１１０とプランジャ１０２との断面積差によって該大油室１１１に供給された作動油の圧力を増圧する。
【００４０】
そして、図６に示すように、前記大油室１１１の油圧により、ピストンロッド１０８及びタペット１０６を介してプランジャ１０２が前記プランジャスプリング１１４のばね力に抗して押し上げられ、プランジャ室１０４内の燃料を高圧に増圧して、吐出弁１０３を通して図示しない燃料噴射弁に圧送し、燃料の噴射が開始される。
【００４１】
噴射の終了時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを閉じ、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを開く。
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが遮断されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと戻しポートとが連通され、前記増圧装置０１０の大油室１１１の作動油は該閉じ側ロジック弁２、絞り１１によって流量が規制された背圧戻り管１５及び作動油戻り管１４を経て前記オイルタンク１３に戻される。
該大油室１１１から作動油が排出されると、前記プランジャスプリング１１４のばね力及び前記小油室１１２の油圧により前記プランジャ１０２が下降せしめられる。
【００４２】
前記作動時において、機関の低速低負荷運転時には、前記サブ電磁弁２０により、前記メイン電磁弁３の逃がし油路１６から分岐された分岐逃がし油路２３を作動油戻り管１４側に連通する。
これにより、燃料噴射初期に前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じることによる開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油は、逃がし油路１６に設けられた通路面積の小さい小絞り２２を通ることなく、分岐逃がし油路２３に設けられた通路面積の大きい大絞り２１を通って作動油戻り管１４を通してオイルタンク１３に戻される。
【００４３】
従って低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該開き側ロジック弁１の背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、該開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介しての燃料噴射ポンプ１００のプランジャ１０２の上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射初期における燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなる。
【００４４】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、前記サブ電磁弁２０により、前記メイン電磁弁３の逃がし油路１６から分岐された分岐逃がし油路２３を遮断する。
これにより、燃料噴射初期において、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油は前記逃がし油路１６に設けられた通路面積の小さい小絞り２２を通り、作動油戻り管１４を経てオイルタンク１３に戻される。
従って高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の小さい小絞り２２を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が小さく、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介してのプランジャ１０２の上昇速度が抑制される。これにより、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の小さいなだらかな燃料噴射圧力モードとなる。
【００４５】
次いで、前記燃料噴射開始から一定期間を経た後、前記サブ電磁弁２０により、前記サブ電磁弁２０により、前記メイン電磁弁３の逃がし油路１６から分岐された分岐逃がし油路２３を作動油戻り管１４側に連通する。
これにより、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油は、逃がし油路１６に設けられた通路面積の小さい小絞り２２を通ることなく、分岐逃がし油路２３に設けられた通路面積の大きい大絞り２１を通り作動油戻り管１４を経てオイルタンク１３に戻される。
【００４６】
従って、前記燃料噴射開始から一定期間を経た後には、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介しての燃料噴射ポンププランジャ１０２の上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
【００４７】
従ってかかる実施例によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなり、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介しての燃料噴射ポンププランジャ１０２の上昇速度が大きくなる。
これにより、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなって筒内最高圧力が上昇し、燃料消費率が少なく黒煙、白煙の排出量が抑制された良好な燃焼性能が得られる。
【００４８】
またかかる実施例によれば、機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の小さい小絞り２２を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が小さくなり、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介してのプランジャ１０２の上昇速度が抑制され、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の抑制されたなだらかな燃料噴射圧力モードとなる。
さらに、燃料噴射開始から一定期間を経た後には、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって、前記プランジャ１０２の上昇速度が増大し、燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
【００４９】
図５（Ａ）は前記大絞り２１及び小絞り２２の絞り度を変化させた場合のメイン電磁弁の開度、（Ｂ）は燃料噴射圧力を示す。図のように、前記絞り度（通路面積）が大きい場合にはＡのように燃料噴射圧力が急激に増大するが、前記大絞り２１及び小絞り２２の絞り度（通路面積）を代えることによりＢ、Ｃのように２段階の燃料噴射圧力モードを得ることができる。尚図において、Ｌはロジック弁１のリフトである。
【００５０】
従って機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなる。
【００５１】
図４は前記高速高負荷運転時における燃料噴射状態を示し、（Ａ）は前記メイン電磁弁３及びサブ電磁弁２０の開度、（Ｂ）は開き側ロジック弁１の開度、（Ｃ）は増圧装置０１０出力つまり燃料噴射圧力の時間変化を示す線図である。
図において、サブ電磁弁２０が閉じて背圧ポートからの作動油が小絞り２２を通ってオイルタンク１３側に戻されているときはＡ１のように増圧装置０１０出力つまり燃料噴射圧力はなだらかに上昇し、Ｚ点においてサブ電磁弁２０が開かれると背圧ポートからの作動油が大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されてＢ１のように増圧装置０１０出力つまり燃料噴射圧力の上昇度が大きくなり、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなる。
これにより、筒内最高圧力及び燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。
【００５２】
図２に示される第２実施例においては、前記分岐逃がし油路２３に前記大絞り２１を設けるとともに、該分岐逃がし油路２３から前記サブ電磁弁２０をバイパスするバイパス油路２５を設け、該バイパス油路２５に小絞り２２を設けて、サブ電磁弁２０を開としたときには背圧ポートからの作動油が前記大絞り２１にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻され、該サブ電磁弁２０を閉としたときには背圧ポートからの作動油がバイパス油路２５の小絞り２２にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻されるように構成している。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００５３】
図３に示される第３実施例においては、前記分岐逃がし油路２３に前記大絞り２１を設けるとともに、該分岐逃がし油路２３から前記サブ電磁弁２０をバイパスするバイパス油路２５を設け、該バイパス油路２５に可変小絞り３０を設けて、サブ電磁弁２０を開としたときには背圧ポートからの作動油が前記大絞り２１にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻され、該サブ電磁弁２０を閉としたときには背圧ポートからの作動油がバイパス油路２５の可変小絞り３０にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻されるように構成している。
【００５４】
また、３１は前記可変小絞り３０の絞り度（通路面積）を制御する絞り制御装置で、回転検出器３２からの機関回転数の検出値、及び出力検出器３３からの機関出力の検出値に基づき機関の運転状態により前記可変小絞り３０の絞り度（通路面積）を変化させている。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００５５】
かかる第３実施例によれば、絞り調整装置によって可変小絞り３０の絞り度（通路面積）を変化させることにより、機関回転数、機関出力を含む機関の運転条件によって背圧ポートからの作動油戻り量ををきめ細かく制御することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大し、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力が上昇して、燃料消費率が少なく黒煙、白煙の排出量が抑制された良好な燃焼性能が得られる。
【００５７】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期において前記背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の小さい絞りを用いることにより該背圧ポート側の圧力低下速度が小さくなって前記燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が抑制され燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の抑制されたなだらかな燃料噴射圧力モードとなり、また燃料噴射開始から一定期間を経た後において前記作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いることにより前記背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって前記燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大し燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
即ち機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力及び燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。
【００５８】
要するに本発明によれば、サブ電磁弁により開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りを切り換え使用するという簡単な手段により、低速低負荷域から高速高負荷域の全運転域で燃料噴射圧力モードを自在に調整することが可能となり、機関の全運転域においてＮＯｘや黒煙、白煙等の排出を抑制しつつ良好な燃焼性能を保持することができる。
【００５９】
また、請求項５のように構成すれば、開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞り何れか一方を可変絞りに構成し、絞り調整装置によって絞りを変化させることにより、機関の運転条件によって逃がし油路に絞り度（通路面積）をきめ細かく制御することができ、機関の全運転域において燃焼性能より向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用油圧駆動式燃料噴射装置の系統図である。
【図２】第２実施例を示す要部系統図である。
【図３】第３実施例を示す要部系統図である。
【図４】前記各実施例における噴射タイミング線図である。
【図５】前記各実施例における噴射圧力線図である。
【図６】本発明が適用されるディーゼル機関用燃料噴射ポンプの断面図である。
【図７】従来技術を示す図１対応図である。
【符号の説明】
１ 開き側ロジック弁
２ 閉じ側ロジック弁
３ メイン電磁弁
０９、０１５ 背圧管
１０、１１ 絞り
１３ オイルタンク
１４ 作動油戻り管
１６ 逃がし油路
２０ サブ電磁弁
２１ 大絞り
２２ 小絞り
２３ 分岐逃がし油路
３０ 可変絞り
３２ 回転検出器
３３ 出力検出器
０１０ 増圧装置
１１１ 大油室
１１２ 小油室
１１３ 燃料小油室
１０２ プランジャ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として大型ディーゼル機関用燃料噴射装置に適用され、開き側、閉じ側ロジック弁により作動を制御され油圧ポンプからの作動油の圧力を増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置を備え、メイン電磁弁により開き側ロジック弁に作用する背圧の逃がし油路の開放時期を変化させることにより前記増圧装置を介して燃料噴射ポンプの噴射始め時期を制御するように構成された油圧駆動燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型ディーゼル機関用燃料噴射装置においては、燃料噴射ポンプのプランジャを、開き側、閉じ側ロジック弁により作動を制御され油圧ポンプからの作動油の圧力を増圧する増圧装置により増圧された油圧により駆動する油圧駆動式燃料噴射装置が用いられている。
【０００３】
図７はかかる油圧駆動式燃料噴射装置の一例を示す系統図であり、図において、０１０は増圧装置で、内径の異なる２つのシリンダ即ち大径シリンダ１１５と小径シリンダ１１６内に夫々往復動可能に嵌合された段付きの大径ピストン１１０、該大径ピストン１１０の腹側が臨み後述する開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２により作動油が給排される大油室１１１と、該大径ピストン１１０と小径のプランジャ１０２の燃料小油室１１３に燃料が供給されている。また、段差部が臨み常時作動油が導入されている小油室１１２を備えている。
そして該増圧装置０１０は、前記開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２の操作により大油室１１１に作動油が導入されると、該大油室１１１と燃料小油室１１３との断面積差によって該大油室１１１に供給された作動油の圧力を増圧しこの増圧された燃料油が噴射される。
【０００４】
１は前記増圧装置０１０の大油室１１１への作動油の供給を制御する開き側ロジック弁、２は該増圧装置０１０の大油室１１１からの作動油の排出を制御する閉じ側ロジック弁である。前記開き側ロジック弁１の出口ポート及び閉じ側ロジック弁２の入口ポートは作動油管８を介して前記増圧装置０１０の大油室１１１に接続されている。
３は前記開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２を後述する手段により開閉制御するメイン電磁弁である。
１３はオイルタンク、５は作動油ポンプ、７は該作動油ポンプ５の吐出口に接続される作動油供給管、６は該作動油供給管７に設けられたアキュムレータである。
【０００５】
前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートは前記作動油供給管７に接続され、閉じ側ロジック弁２の戻しポートは作動油戻り管１４を介して前記オイルタンク１３に接続されている。また、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートは背圧管０９を介して前記メイン電磁弁３に接続され、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは背圧管０１５を介して前記メイン電磁弁３に接続されている。
【０００６】
かかる油圧駆動式燃料噴射装置を備えたディーゼル機関の運転時において、燃料噴射が行われていない期間には、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートには背圧側供給管９に設けられた絞り１０にて流量を制御された作動油圧が掛かり、また閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは絞り１１にて流量を制御された背圧側戻り管１５に開放されている。
そして、燃料噴射開始時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き、常時開放されている前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じる。
【０００７】
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが連通されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと戻しポートとが遮断され、前記作動油ポンプ５からの作動油は作動油供給管７から開き側ロジック弁１及び作動油管８を経て前記増圧装置０１０の大油室１１１に供給される。
該大油室１１１に作動油が導入されると、該大油室１１１と燃料小油室１１３との断面積差によって該大油室１１１に供給された作動油の圧力を増圧する。
この増圧された油圧によりプランジャ１０２（図６参照）を押し上げ、燃料の噴射が開始される。
【０００８】
噴射の終了時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを閉じ、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを開く。
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが遮断されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと出口ポートとが連通され、前記増圧装置０１０の大油室１１１の作動油は該閉じ側ロジック弁２及び作動油戻り管１４を経て前記オイルタンク１３に戻される。
該大油室１１１から作動油が排出されると、プランジャスプリング１１４（図６参照）のばね力及び前記小油室１１２の油圧により前記プランジャが下降する。
【０００９】
また、特許文献１（特開２００１−３２３８５８号公報）にはコモンレールと燃料噴射弁との間に増圧装置及びチェック弁（電磁弁）とを直列に設けた燃料噴射装置が開示されている。
尚、特許文献２（特開平１０−１１５２５７号公報）においては、燃料噴射系に増圧装置を介装している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３２３８５８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１１５２５７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
かかる油圧駆動式燃料噴射装置においては、燃料噴射開始時には前記メイン電磁弁３により閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じるとともに開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き、該背圧ポートの作動油を背圧戻り管１５に設けられた絞り０２２にて流量を制御しながらオイルタンク１３に排出することにより、燃料噴射圧力の上昇モードを制御している。
【００１２】
従って、燃料噴射開始時における燃料噴射圧力モードは背圧戻り管１５に設けられた絞り０２２の通路面積によって一義的に決まることとなり、該絞り０２２については所要の最高噴射圧力及び噴射期間を得るため比較的通路面積の大きな絞りとなっている。
このためかかる従来技術にあっては、燃料噴射開始時における燃料噴射圧力モードが、噴射圧力が急勾配で上昇する矩形状の噴射圧力モードとなり、良好な燃焼性能が得られる反面、燃焼温度が上昇しＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が増大する。
【００１３】
前記ＮＯｘの排出量を低減するために、燃料噴射開始時期を遅らせる手段が採られているが、かかる噴射開始時期の遅延は燃焼性能を悪化させて燃料消費率の悪化を招くとともに、前記燃焼性能の悪化により黒煙、白煙の排出量の増大を招く、
等の問題点を有している。
【００１４】
また、前記特許文献１及び特許文献２においても、電磁弁と絞りとを組合せて機関の低負荷域から高負荷域の全負荷域で燃料噴射モードを自在に調整する手段は開示されていない。
【００１５】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、燃料噴射開始時における燃料噴射圧力モードを機関の運転状態に適応した噴射圧力モードに制御可能として、機関の全運転域においてＮＯｘや黒煙、白煙等の排出を抑制しつつ良好な燃焼性能を保持できる油圧駆動式燃料噴射装置を備えたディーゼル機関を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置と、該増圧装置への作動油の供給を司る開き側ロジック弁及び該増圧装置からの作動油の排出を司る閉じ側ロジック弁を夫々開閉制御するメイン電磁弁とを備え、前記メイン電磁弁により前記開き側ロジック弁に作用する背圧の逃がし油路の開放時期を変化させることにより前記増圧装置を介して前記燃料噴射ポンプの噴射始め時期を制御するように構成された油圧駆動燃料噴射装置において、前記逃がし油路に絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りを介装するとともに、該逃がし油路に前記２つの絞りとオイルタンク側との接続を切り換えるサブ電磁弁を設けてなることを特徴とする油圧駆動燃料噴射装置を提案する。
【００１７】
請求項１において、具体的には請求項２あるいは請求項３のように構成する。即ち請求項２においては、前記メイン電磁弁からの前記逃がし油路をオイルタンクに接続される２つの分岐逃がし油路に分岐し、前記分岐逃がし油路の夫々に絞り度の異なる前記絞りを介装するとともに、該分岐逃がし油路の何れか一方に前記サブ電磁弁を設けて該サブ電磁弁により当該分岐逃がし油路を開閉制御するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３においては、前記メイン電磁弁からの前記逃がし油路に絞り度の異なる前記２つの絞りを直列に設置し、該逃がし油路の前記２つの絞りの間から分岐してオイルタンクに接続される分岐逃がし油路を設けるとともに、該分岐逃がし油路に前記サブ電磁弁を設けて該サブ電磁弁により該分岐逃がし油路を開閉制御するように構成したことを特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項２または請求項３において、請求項４あるいは請求項５のように構成するのがよい。
即ち請求項４においては、前記２つの絞りの双方を絞り度の異なる固定絞りに構成する。
【００２０】
請求項５においては、前記２つの絞りの何れか一方を可変絞りに構成するとともに、機関の運転条件により前記可変絞りの絞り度（通路面積）を調整する絞り調整装置を設ける。
【００２１】
かかる発明によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において、開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい絞りを通ってオイルタンク側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射初期における燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなる。
【００２２】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油が通路面積の小さい絞りを通ってオイルタンク側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が小さく、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が抑制される。これにより、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の小さいなだらかな燃料噴射圧力モードとなる。
【００２３】
そして燃料噴射開始から一定期間を経た後には、開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい絞りを通ってオイルタンク側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
この結果、機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなる。
【００２４】
従ってかかる発明によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなり、開き側ロジック弁から増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が大きくなり、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力が上昇して、燃料消費率が少なく黒煙、白煙の排出量が抑制された良好な燃焼性能が得られる。
【００２５】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期において開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の小さい絞りを用いることにより該背圧ポート側の圧力低下速度が小さくなって増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が抑制され燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の抑制されたなだらかな燃料噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後において前記作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いることにより前記背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって前記燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大し燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
即ち機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力及び燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。
【００２６】
以上のように、かかる発明によれば、サブ電磁弁により開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りを切り換え使用するという簡単な手段により、低速低負荷域から高速高負荷域の全運転域で燃料噴射圧力モードを自在に調整することが可能となり、機関の全運転域においてＮＯｘや黒煙、白煙等の排出を抑制しつつ良好な燃焼性能を保持することができる。
【００２７】
また、請求項５のように構成すれば、開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りの何れか一方を可変絞りに構成し、絞り調整装置によって絞りを変化させることにより、機関の運転条件によって逃がし油路の絞り度（通路面積）をきめ細かく制御することができ、機関の全運転域において燃焼性能をより向上することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
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。
【００２９】
図１は本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用油圧駆動式燃料噴射装置の系統図、図２は第２実施例を示す要部系統図、図３は第３実施例を示す要部系統図である。図４は前記各実施例における噴射タイミング線図、図５は噴射圧力線図である。図６は本発明が適用されるディーゼル機関用燃料噴射ポンプの断面図である。
【００３０】
先ず、本発明が適用されるディーゼル機関用燃料噴射ポンプ１００を示す図６において、１０５はポンプケース、１０１は該ポンプケース内に固定されたプランジャバレル、１０２は該プランジャバレル１０１内に往復摺動可能に嵌合されたプランジャ、１０３は該プランジャバレル１０１の上部に固定された吐出弁、１０４は前記プランジャバレル１０１内面とプランジャ１０２の上面とにより区画形成されたプランジャ室である。
１０６は前記プランジャ１０２の下部に連結されるタペット、１１４は前記プランジャ１０２を押し下げる方向に付勢されたプランジャスプリング、１０７は該プランジャスプリング１１４を支持するバネ受である。
【００３１】
０１０は増圧装置で、次のように構成されている。
１１３は前記ポンプケース１０５の下部に固定された増圧部ケースで、該増圧部ケース１１３内には内径の異なる段付きの２つのピストン即ち断面積の大きい大径ピストン１１０及び該大径ピストン１１０と一体でこれよりも小径のピストンロッド１０８が往復摺動可能に嵌合されている。該ピストンロッド１０８は前記大径ピストン１１０に固定されて前記タペット１０６の下面に当接されている。
１１２は前記ピストンロッド１０８が臨む小油室で、図示省略の低圧の作動油ポンプから常時作動油が供給されている。１１１は前記大径ピストン１１０が臨む大油室で、後述する開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２により作動油が給排されるようになっている。
【００３２】
前記ディーゼル機関における油圧駆動式燃料噴射装置を示す図１において、１は前記増圧装置０１０の大油室１１１への作動油の供給を制御する開き側ロジック弁、２は該増圧装置０１０の大油室１１１からの作動油の排出を制御する閉じ側ロジック弁である。前記開き側ロジック弁１の出口ポート及び閉じ側ロジック弁２の入口ポートは作動油管８を介して前記増圧装置０１０の大油室１１１に接続されている。
３は前記開き側ロジック弁１及び閉じ側ロジック弁２を後述する手段により開閉制御するメイン電磁弁である。
５は燃料噴射始めと噴射終りを制御する作動油ポンプ、７は該作動油ポンプ５の吐出口に接続される作動油供給管、６は該作動油供給管７に設けられたアキュムレータである。１３はオイルタンク１３は前記閉じ側ロジック弁２の出口ポートからオイルタンク１３に接続される作動油戻り管である。
【００３３】
前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートは前記作動油供給管７に接続され、閉じ側ロジック弁２の出口ポートは作動油戻り管１４を介して前記オイルタンク１３に接続されている。また、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートは背圧管０９を介して前記メイン電磁弁３に接続され、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは背圧管０１５を介して前記メイン電磁弁３に接続されている。
前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは、後述する燃料噴射時以外には、前記メイン電磁弁３により常時オイルタンク１３側に開放されている。
【００３４】
９は前記作動油供給管から分岐されて前記メイン電磁弁３の入口ポートに接続される作動油管、１０は前記作動油管９に設けられた比較的大径の絞りである。１５は前記メイン電磁弁３の閉じ側ロジック弁用戻しポートから前記作動油戻り管１４に接続される背圧戻り管、１１は該背圧戻り管１５に設けられた比較的大径の絞りである。
以上に示した基本構成は図７に示される従来技術と同様である。本発明は、かかるディーゼル機関用油圧駆動式燃料噴射装置における燃料噴射圧力制御手段に係るものである。
【００３５】
１６は前記メイン電磁弁３の開き側ロジック弁用戻しポートから前記背圧戻り管１５を介して前記オイルタンク１３への作動油戻り管１４に接続される（あるいは前記戻しポートから直接に作動油戻り管１４に接続される）逃がし油路、２３は該逃がし油路１６から分岐されて前記オイルタンク１３への作動油戻り管１４に接続される分岐逃がし油路である。
【００３６】
２０は該分岐逃がし油路２３に介装されて該分岐逃がし油路２３を開閉制御するサブ電磁弁、２１は前記分岐逃がし油路２３のサブ電磁弁２０よりも下流側（上流側でもよい）に設けられた大絞りである。また２２は前記逃がし油路１６の前記分岐逃がし油路２３の分岐点０２３よりも下流側に設けられ絞り度即ち通路面積が前記大絞り２１よりも小さく構成された小絞りである。
前記大絞り２１及び小絞り２２の絞り度即ち通路面積は、前記作動油管９に設けられた絞り１０及びは背圧戻り管１５に設けられた絞り１１の双方よりも小さく構成されている。
【００３７】
即ち好ましくは、前記作動油管９に設けられた絞り１０の絞り度即ち通路面積は背圧戻り管１５に設けられた絞り１１よりも大きく、前記大絞り２１の絞り度即ち通路面積は前記背圧戻り管１５に設けられた絞り１１の１／３程度とし、前記大絞り２１と前記小絞り２２の絞り度即ち通路面積の割合は後述するように燃料噴射圧力の制御に従い設定する。
【００３８】
かかる油圧駆動式燃料噴射装置を備えたディーゼル機関の運転時において、燃料噴射が行われていない期間には、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートには背圧側供給管９に設けられた絞り１０にて流量を制御された作動油圧が掛かり、また閉じ側ロジック弁２の背圧ポートは絞り１１にて流量を制御された背圧側戻り管１５に開放されている。
そして、燃料噴射開始時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き、常時開放されている前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じる。
【００３９】
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが連通されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと戻しポートとが遮断され、前記作動油ポンプ５からの作動油は作動油供給管７から開き側ロジック弁１及び作動油管８を経て前記増圧装置０１０の大油室１１１に供給される。
該大油室１１１に作動油が導入されると、該大油室１１１と燃料小油室１１３との断面積差つまり前記大径ピストン１１０とプランジャ１０２との断面積差によって該大油室１１１に供給された作動油の圧力を増圧する。
【００４０】
そして、図６に示すように、前記大油室１１１の油圧により、ピストンロッド１０８及びタペット１０６を介してプランジャ１０２が前記プランジャスプリング１１４のばね力に抗して押し上げられ、プランジャ室１０４内の燃料を高圧に増圧して、吐出弁１０３を通して図示しない燃料噴射弁に圧送し、燃料の噴射が開始される。
【００４１】
噴射の終了時には、前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを閉じ、前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを開く。
これにより前記開き側ロジック弁１の作動油入口ポートと出口ポートとが遮断されるとともに閉じ側ロジック弁２の入口ポートと戻しポートとが連通され、前記増圧装置０１０の大油室１１１の作動油は該閉じ側ロジック弁２、絞り１１によって流量が規制された背圧戻り管１５及び作動油戻り管１４を経て前記オイルタンク１３に戻される。
該大油室１１１から作動油が排出されると、前記プランジャスプリング１１４のばね力及び前記小油室１１２の油圧により前記プランジャ１０２が下降せしめられる。
【００４２】
前記作動時において、機関の低速低負荷運転時には、前記サブ電磁弁２０により、前記メイン電磁弁３の逃がし油路１６から分岐された分岐逃がし油路２３を作動油戻り管１４側に連通する。
これにより、燃料噴射初期に前記メイン電磁弁３により前記開き側ロジック弁１の背圧ポートを開き前記閉じ側ロジック弁２の背圧ポートを閉じることによる開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油は、逃がし油路１６に設けられた通路面積の小さい小絞り２２を通ることなく、分岐逃がし油路２３に設けられた通路面積の大きい大絞り２１を通って作動油戻り管１４を通してオイルタンク１３に戻される。
【００４３】
従って低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該開き側ロジック弁１の背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、該開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介しての燃料噴射ポンプ１００のプランジャ１０２の上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射初期における燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなる。
【００４４】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、前記サブ電磁弁２０により、前記メイン電磁弁３の逃がし油路１６から分岐された分岐逃がし油路２３を遮断する。
これにより、燃料噴射初期において、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油は前記逃がし油路１６に設けられた通路面積の小さい小絞り２２を通り、作動油戻り管１４を経てオイルタンク１３に戻される。
従って高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の小さい小絞り２２を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が小さく、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介してのプランジャ１０２の上昇速度が抑制される。これにより、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の小さいなだらかな燃料噴射圧力モードとなる。
【００４５】
次いで、前記燃料噴射開始から一定期間を経た後、前記サブ電磁弁２０により、前記サブ電磁弁２０により、前記メイン電磁弁３の逃がし油路１６から分岐された分岐逃がし油路２３を作動油戻り管１４側に連通する。
これにより、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油は、逃がし油路１６に設けられた通路面積の小さい小絞り２２を通ることなく、分岐逃がし油路２３に設けられた通路面積の大きい大絞り２１を通り作動油戻り管１４を経てオイルタンク１３に戻される。
【００４６】
従って、前記燃料噴射開始から一定期間を経た後には、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きく、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介しての燃料噴射ポンププランジャ１０２の上昇速度が増大する。これにより、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードは噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
【００４７】
従ってかかる実施例によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなり、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介しての燃料噴射ポンププランジャ１０２の上昇速度が大きくなる。
これにより、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなって筒内最高圧力が上昇し、燃料消費率が少なく黒煙、白煙の排出量が抑制された良好な燃焼性能が得られる。
【００４８】
またかかる実施例によれば、機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期には、開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の小さい小絞り２２を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が小さくなり、開き側ロジック弁１から増圧装置０１０を介してのプランジャ１０２の上昇速度が抑制され、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の抑制されたなだらかな燃料噴射圧力モードとなる。
さらに、燃料噴射開始から一定期間を経た後には、前記開き側ロジック弁１の背圧ポートからの作動油が通路面積の大きい大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって、前記プランジャ１０２の上昇速度が増大し、燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
【００４９】
図５（Ａ）は前記大絞り２１及び小絞り２２の絞り度を変化させた場合のメイン電磁弁の開度、（Ｂ）は燃料噴射圧力を示す。図のように、前記絞り度（通路面積）が大きい場合にはＡのように燃料噴射圧力が急激に増大するが、前記大絞り２１及び小絞り２２の絞り度（通路面積）を代えることによりＢ、Ｃのように２段階の燃料噴射圧力モードを得ることができる。尚図において、Ｌはロジック弁１のリフトである。
【００５０】
従って機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなる。
【００５１】
図４は前記高速高負荷運転時における燃料噴射状態を示し、（Ａ）は前記メイン電磁弁３及びサブ電磁弁２０の開度、（Ｂ）は開き側ロジック弁１の開度、（Ｃ）は増圧装置０１０出力つまり燃料噴射圧力の時間変化を示す線図である。
図において、サブ電磁弁２０が閉じて背圧ポートからの作動油が小絞り２２を通ってオイルタンク１３側に戻されているときはＡ１のように増圧装置０１０出力つまり燃料噴射圧力はなだらかに上昇し、Ｚ点においてサブ電磁弁２０が開かれると背圧ポートからの作動油が大絞り２１を通ってオイルタンク１３側に戻されてＢ１のように増圧装置０１０出力つまり燃料噴射圧力の上昇度が大きくなり、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなる。
これにより、筒内最高圧力及び燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。
【００５２】
図２に示される第２実施例においては、前記分岐逃がし油路２３に前記大絞り２１を設けるとともに、該分岐逃がし油路２３から前記サブ電磁弁２０をバイパスするバイパス油路２５を設け、該バイパス油路２５に小絞り２２を設けて、サブ電磁弁２０を開としたときには背圧ポートからの作動油が前記大絞り２１にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻され、該サブ電磁弁２０を閉としたときには背圧ポートからの作動油がバイパス油路２５の小絞り２２にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻されるように構成している。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００５３】
図３に示される第３実施例においては、前記分岐逃がし油路２３に前記大絞り２１を設けるとともに、該分岐逃がし油路２３から前記サブ電磁弁２０をバイパスするバイパス油路２５を設け、該バイパス油路２５に可変小絞り３０を設けて、サブ電磁弁２０を開としたときには背圧ポートからの作動油が前記大絞り２１にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻され、該サブ電磁弁２０を閉としたときには背圧ポートからの作動油がバイパス油路２５の可変小絞り３０にて流量を制御されてオイルタンク１３側に戻されるように構成している。
【００５４】
また、３１は前記可変小絞り３０の絞り度（通路面積）を制御する絞り制御装置で、回転検出器３２からの機関回転数の検出値、及び出力検出器３３からの機関出力の検出値に基づき機関の運転状態により前記可変小絞り３０の絞り度（通路面積）を変化させている。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００５５】
かかる第３実施例によれば、絞り調整装置によって可変小絞り３０の絞り度（通路面積）を変化させることにより、機関回転数、機関出力を含む機関の運転条件によって背圧ポートからの作動油戻り量ををきめ細かく制御することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、機関の低速低負荷運転時においては、燃料噴射初期において開き側ロジック弁の背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いるので、該背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって増圧装置を介しての燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大し、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい矩形状の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力が上昇して、燃料消費率が少なく黒煙、白煙の排出量が抑制された良好な燃焼性能が得られる。
【００５７】
また機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射初期において前記背圧ポートからの作動油の戻りに通路面積の小さい絞りを用いることにより該背圧ポート側の圧力低下速度が小さくなって前記燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が抑制され燃料噴射初期の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の抑制されたなだらかな燃料噴射圧力モードとなり、また燃料噴射開始から一定期間を経た後において前記作動油の戻りに通路面積の大きい絞りを用いることにより前記背圧ポート側の圧力低下速度が大きくなって前記燃料噴射ポンププランジャの上昇速度が増大し燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる。
即ち機関の高速高負荷運転時においては、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の小さいなだらかな噴射圧力モードとなり、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとなるため、筒内最高圧力及び燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。
【００５８】
要するに本発明によれば、サブ電磁弁により開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りを切り換え使用するという簡単な手段により、低速低負荷域から高速高負荷域の全運転域で燃料噴射圧力モードを自在に調整することが可能となり、機関の全運転域においてＮＯｘや黒煙、白煙等の排出を抑制しつつ良好な燃焼性能を保持することができる。
【００５９】
また、請求項５のように構成すれば、開き側ロジック弁の背圧ポートからオイルタンク側に接続される逃がし油路に介装された絞り度（通路面積）の異なる２つの絞り何れか一方を可変絞りに構成し、絞り調整装置によって絞りを変化させることにより、機関の運転条件によって逃がし油路に絞り度（通路面積）をきめ細かく制御することができ、機関の全運転域において燃焼性能より向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用油圧駆動式燃料噴射装置の系統図である。
【図２】第２実施例を示す要部系統図である。
【図３】第３実施例を示す要部系統図である。
【図４】前記各実施例における噴射タイミング線図である。
【図５】前記各実施例における噴射圧力線図である。
【図６】本発明が適用されるディーゼル機関用燃料噴射ポンプの断面図である。
【図７】従来技術を示す図１対応図である。
【符号の説明】
１ 開き側ロジック弁
２ 閉じ側ロジック弁
３ メイン電磁弁
０９、０１５ 背圧管
１０、１１ 絞り
１３ オイルタンク
１４ 作動油戻り管
１６ 逃がし油路
２０ サブ電磁弁
２１ 大絞り
２２ 小絞り
２３ 分岐逃がし油路
３０ 可変絞り
３２ 回転検出器
３３ 出力検出器
０１０ 増圧装置
１１１ 大油室
１１２ 小油室
１１３ 燃料小油室
１０２ プランジャ
Claims (5)
- 作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置と、該増圧装置への作動油の供給を司る開き側ロジック弁及び該増圧装置からの作動油の排出を司る閉じ側ロジック弁を夫々開閉制御するメイン電磁弁とを備え、前記メイン電磁弁により前記開き側ロジック弁に作用する背圧の逃がし油路の開放時期を変化させることにより前記増圧装置を介して前記燃料噴射ポンプの噴射始め時期を制御するように構成された油圧駆動燃料噴射装置において、前記逃がし油路に絞り度（通路面積）の異なる２つの絞りを介装するとともに、該逃がし油路に前記２つの絞りとオイルタンク側との接続を切り換えるサブ電磁弁を設けてなることを特徴とする油圧駆動燃料噴射装置。
- 前記メイン電磁弁からの前記逃がし油路をオイルタンクに接続される２つの分岐逃がし油路に分岐し、前記分岐逃がし油路の夫々に絞り度の異なる前記絞りを介装するとともに、該分岐逃がし油路の何れか一方に前記サブ電磁弁を設けて該サブ電磁弁により当該分岐逃がし油路を開閉制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動燃料噴射装置。
- 前記メイン電磁弁からの前記逃がし油路に絞り度の異なる前記２つの絞りを直列に設置し、該逃がし油路の前記２つの絞りの間から分岐してオイルタンクに接続される分岐逃がし油路を設けるとともに、該分岐逃がし油路に前記サブ電磁弁を設けて該サブ電磁弁により該分岐逃がし油路を開閉制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動燃料噴射装置。
- 前記２つの絞りの双方を絞り度の異なる固定絞りに構成したことを特徴とする請求項２または３の何れかの項に記載の油圧駆動燃料噴射装置。
- 前記２つの絞りの何れか一方を可変絞りに構成するとともに、機関の運転条件により前記可変絞りの絞り度（通路面積）を調整する絞り調整装置を設けてなることを特徴とする請求項２または３の何れかの項に記載の油圧駆動燃料噴射装置。
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