JP3227541B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃料噴射装置

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JP3227541B2
JP3227541B2 JP16678692A JP16678692A JP3227541B2 JP 3227541 B2 JP3227541 B2 JP 3227541B2 JP 16678692 A JP16678692 A JP 16678692A JP 16678692 A JP16678692 A JP 16678692A JP 3227541 B2 JP3227541 B2 JP 3227541B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は理想的な噴射特性が得
られるように改善したディーゼルエンジンの燃料噴射装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来ディーゼルエンジンに使用される燃
料噴射装置には、次のような諸条件が要求されている。 (1)エンジンの回転や負荷に応じて燃料の噴射時期が
制御できること、 (2)1500kg/cm2 以上の高圧噴射が可能な
こと、 (3)初期噴射時には比較的低い噴射で、そして噴射後
期には高い噴射圧で噴射が可能なこと、 (4)閉弁時は高圧状態がシャープにカットされて、徐
々に閉弁しないこと、 (5)低速域においても高い噴射圧が得られること、 (6)噴射圧力の制御が可能なこと、また上記諸条件を
満たすために従来から種々の改善が行われている。なお
図1の(イ)ないし(ハ)に従来の燃料噴射系を示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の燃料
噴射系では上記諸条件(1)ないし(6)の一部は満足
しても、すべてを満足するような理想的な燃料噴射装置
は実現されていない。この発明はかかる事情に鑑みなさ
れたもので、上記諸条件の全てを満足することができる
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置を提供することを目
的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段および作用効果】この発明
は上記目的を達成するためになされたものであって、請
求項1記載の発明はディーゼルエンジン本体のシリンダ
ヘッドに設けられた燃料噴射装置において燃料噴射ノズ
ルと、前記燃料噴射ノズル内に設けられたノズル先端に
開口された噴孔を開閉する針弁と、前記フィードポンプ
からの低圧の燃料を燃料噴射ノズルの先端の燃料室へ供
給する燃料供給路と、前記針弁の他端部に設けられた蓄
圧室と、前記蓄圧室に設けられ燃料噴射ノズル内を枢密
に摺動して、前記針弁を押すトリガバルブと、前記トリ
ガバルブの径を針弁より大きく形成し、前記トリガバル
ブを蓄圧室の一面に圧縮ばねにより押し当てて受圧室を
形成し、前記受圧室とフィードポンプからの低燃料圧通
路を連通、遮断する電磁弁と、前記蓄圧室には燃料室の
内圧を利用して高圧を発生させる加圧機構と、前記蓄圧
室を調圧弁を介してタンクに連通する低圧管路と、前記
電磁弁および前記調圧弁の開度及び開弁時期を制御する
コンピュータを具備したことを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において前
記加圧機構は、燃焼室内に開口されたシリンダと、前記
シリンダに枢密に摺動する加圧ピストンと、前記加圧ピ
ストンは大径部と小径部より形成され、前記加圧ピスト
ンの小径部と前記加圧ピストンの小径部に枢密に摺動す
るシリンダとによって形成される加圧室と、前記蓄圧室
と前記加圧室とを連通する官路とを具備することを特徴
とすることを特徴とするものである。
【0005】上記構成により、電磁弁の開閉時期を制御
することにより噴射時期を自由に制御できると共に、1
500kg/cm以上の高圧で燃料噴射が可能とな
る。また噴射初期は低圧で、そして後期はは高圧で燃料
の噴射が可能になると共に、噴射後高圧が作用した状態
で針弁が着座されるため、閉弁時のシャープカットが可
能になる。さらに高負荷時であれば低速域でも最大トル
ク点付近の燃焼室の内圧は高くなるため、低速域でも高
い噴射圧が得られると共に、調圧弁を制御することによ
り、噴射圧を自由に制御できるなど、前述した諸条件
(1)ないし(6)を全て満足する理想的な燃料噴射装
置が得られるものである。
【0006】
【実施例】この発明の一実施例を図2ないし図6に示す
図面を参照して詳述する。図2はディーゼルエンジンの
本体1を示すもので、上部に設けられたシリンダヘッド
2に、各シリンダ1a毎に燃料噴射ノズル3が設けられ
ている。上記燃料噴射ノズル3は図3に示すようにノズ
ル3の先端に開口された噴孔3aを開閉する針弁4を有
しており、針弁4の上端は、蓄圧室3b内に設けられた
トリガバルブ5と接続されている。上記トリガバルブ5
はばね室3c内に収容された圧縮ばね6により上方向
(針弁4の開弁方向)へ付勢されており、トリガバルブ
5の上面に形成された受圧室5(凹部)の周縁5bが蓄
圧室3bの上面に圧接されている。
【0007】また噴射ノズル3の上部にはコンピュータ
10により開弁時期が制御される電磁弁7が設けられて
いて、フィードポンプ11より上記トリガバルブ5の受
圧室5a内に流入する低圧を遮断している弁体7aを開
閉するようになっている。上記フィードポンプ11は例
えば20kg/cm2 の低圧を吐出しており、この吐
出圧は噴射ノズル3の燃料供給路3dよりノズル3の先
端の燃料室3eへ供給され、余剰燃料は戻り通路3fよ
り管路12を介してタンク13へ戻されるようになって
いる。
【0008】一方図中15は加圧機構で、図4に示すよ
うに、シリンダヘッド2に形成された吸気ポート2a
と、排気ポート2bの間に設けられている。上記加圧機
構15はシリンダヘッド2内に埋め込まれたシリンダ1
5aを有しており、このシリンダ15aの下端はエンジ
ン本体1の燃焼室1b内に開口されている。上記シリン
ダ15aの下部開口はやや小径となっていて、この小径
部15bによりシリンダ15a内に収容された加圧ピス
トン15cが燃焼室1b内へ飛び出さないようになって
いる。
【0009】上記加圧ピストン15cは大径部15d
と、中径部15e及び小径部15fより形成されてい
て、シリンダ15a内に収容された圧縮ばね16により
燃焼室1b側へ付勢されていると共に、大径部15dの
外周にはオイルリング17が、中径部15eの外周には
燃焼室1b内の燃焼ガスをシールするコンプレッション
リング18がそれぞれ設けられていると共に、小径部1
5fはシリンダ15aの上部に形成されたシリンダ15
aより小径な加圧室15g内に下方より挿入されてい
る。
【0010】上記加圧室15g外周部は途中にチェック
弁20の設けられた管路21を介してタンク13に接続
されていると共に、加圧室15gの上部は管路22によ
り噴射ノズル3の蓄圧室3bの下部へ接続されている。
そして上記蓄圧室3bの上部は、途中にコンピュータ1
0により開度が制御される調圧弁23の設けられた管路
24を介してタンク13に接続されている。
【0011】なお上記加圧機構15のシリンダ15a内
には油路1cよりオイルが導入されてシリンダ15aと
加圧ピストン15cの間が潤滑されると共に、潤滑に供
せられたオイルは油路1dより戻り油路1eへ排出され
るようになっている。
【0012】次に作用を説明すると、噴射ノズル3の先
端に設けられた燃料室3eには、フィードポンプ11よ
り一定量の燃料が供給されている。またエンジンの吸気
工程では、燃焼室1b内の内圧P0 は3kg/cm2
程度に達するが、圧縮ばね16により付勢された加圧ピ
ストン15cは、下降位置にあって動作しないため、加
圧室15gには圧力が発生せず、蓄圧室3bの内圧は大
気圧のほぼ1kg/cm2 となっている。次に圧縮工
程に入ると燃焼室1bの内圧P0 は最大90kg/cm
2 に達する。この内圧を受けて加圧ピストン15cが
上昇し、加圧室15g内の燃料が加圧ピストン15cの
小径部15fにより加圧されて例えば523kg/cm
2 に達する。この加圧された燃料は蓄圧室3bへ達す
るが、コンピュータ10により開度調整される調圧弁2
3により圧力の一部が逃がされて、蓄圧室3b内は例え
ば74kg/cm2 の内圧P1 に保持される。
【0013】その後開弁時期になって、コンピュータ1
0からの信号により電磁弁7の弁体7aが開放される
と、これによってフィードポンプ11からの低圧がトリ
ガバルブ5の凹部5aへ流入してトリガバルブ5を下動
するため、いままでトリガバルブ5の周囲に作用してい
た高圧P1 がトリガバルブ5の上面へも作用して、トリ
ガバルブ5を瞬時に押し下げる。これによってトリガバ
ルブ5により針弁4も下動されて、針弁4の先端により
燃料室3eの燃料が加圧されて噴孔3aより燃焼室1b
内へ噴射される。
【0014】その後膨張工程により燃焼室1bの内圧P
0 はさらに上昇して最大トルク点付近では120kg/
cm2 に達する。この内圧P0 によって加圧室15g
内の圧力P1'はさらに例えば711kg/cm2 まで
加圧されるが、調圧弁23により蓄圧室3bの内圧P1
は100kg/cm2 に調圧されるため、この内圧P
1 がトリガバルブ5へ作用して、燃料室3e内の燃料は
1500kg/cm2 まで加圧され、噴孔3aより燃
焼室1b内へ噴射される。その後燃焼室1b内の圧力低
下に伴い加圧機構15で発生される高圧も低下するた
め、蓄圧室3b内の内圧P1 は図5に示すように低下
し、これによってトリガバルブ5は圧縮ばね6の作用で
上昇されて元の位置へ復帰する。以下上記動作を繰返す
ことにより、1500kg/cm2 以上の高圧で燃焼
室1bへ燃料を噴射することができる。
【0015】なお電磁弁7の弁体7aは、トリガバルブ
5が下動を開始すると同時に閉鎖されて、蓄圧室3b内
の高圧P1 が逃げないようになっている。また上述した
各部の内圧P1 、P1'及びP0 はエンジンの能力などに
よって変わるため、必ずしも上記値に限定されるもので
はない。さらに図6に噴射圧マップをまとめて示す。ま
た比較のため従来の噴射圧マップを図7に示す。従来の
燃料噴射装置では、噴射圧はノズルの開弁圧のみにより
決定されるため低いが、この発明の燃料噴射装置では、
図6に示すように低速域から高い噴射圧で噴射が可能な
ことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ)ないし(ハ)は従来の燃料噴射系を示す
構成図である。
【図2】この発明の一実施例になる燃料噴射装置を備え
たディーゼルエンジンの斜視図である。
【図3】この発明の一実施例になる燃料噴射装置の断面
図である。
【図4】図3の矢印Y−Y方向からの矢視図である。
【図5】この発明の一実施例になる燃料噴射装置の蓄圧
室の圧力変化を示す線図である。
【図6】この発明の一実施例になる燃料噴射装置の噴射
圧マップを示す線図である。
【図7】従来の燃料噴射装置の噴射圧マップを示す線図
である。
【符号の説明】
1 エンジン本体 2 シリンダヘッド 3 噴射ノズル 3a 噴孔 3b 蓄圧室 3d 燃料供給路 3e 燃料室 4 針弁 5 トリガバルブ 5a 受圧室 6 圧縮ばね 7 電磁弁 7a 弁体 10 コンピュータ 11 フィードポンプ 13 タンク 15 加圧機構 15a シリンダ 15c 加圧ピストン 15d 大径部 15f 小径部 15g 加圧室 22 管路 23 調圧弁 24 低圧管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−82063(JP,A) 特開 昭61−8463(JP,A) 特開 昭62−139968(JP,A) 特開 昭60−228761(JP,A) 実開 平1−134771(JP,U) 実開 平2−28563(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 47/00 F02M 49/00 F02M 49/02 F02M 57/02 330

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジン本体(1)のシリンダ
    ヘッド(2)に設けられた燃料噴射装置において燃料噴射
    ノズル(3)と、 前記燃料噴射ノズル(3)内に設けられたノズル先端に開
    口された噴孔(3a)を開閉する針弁(4)と、 前記フィードポンプ(11)からの低圧の燃料を燃料噴射ノ
    ズル(3)の先端の燃料室(3e)へ供給する燃料供給路(3d)
    と、 前記針弁(4)の他端部に設けられた蓄圧室(3b)と、 前記蓄圧室(3b)に設けられ燃料噴射ノズル内を枢密に摺
    動して、前記針弁(4)を押すトリガバルブ(5b)と、 前記トリガバルブ(5b)の径を針弁(4)より大きく形成
    し、 前記トリガバルブ(5b)を蓄圧室(3b)の一面に圧縮ばね
    (6)により押し当てて受圧室(5a)を形成し、 前記受圧室(5a)とフィードポンプ(11)からの低燃料圧通
    路を連通、遮断する電磁弁(7)と、 前記蓄圧室(3b)には燃料室(1b)の内圧を利用して高圧を
    発生させる加圧機構(15)と、 前記蓄圧室(3b)を調圧弁(23)を介してタンク(13)に連通
    する低圧管路(24)と、前記電磁弁(7)および前記調整弁
    (23)の開度及び開弁時期を制御するコンピュータ(10)を
    具備したことを特徴とする ディーゼルエンジンの燃料噴
    射装置。
  2. 【請求項2】 前記加圧機構(15)は、 燃焼室(1b)内に開口されたシリンダ(15a)と、 前記シリンダ(15a)に枢密に摺動する加圧ピストン(15c)
    と、 前記加圧ピストン(15c)は大径部(15d)と小径部(15f)よ
    り形成され、 前記加圧ピストンの小径部(15f)と前記加圧ピストンの
    小径部(15f)に枢密に摺動 するシリンダとによって形成
    される加圧室(15g)と、 前記蓄圧室(3b)と前記加圧室(15g)とを連通する管路(2
    2)とを具備することを特徴とする請求項1記載のディー
    ゼルエンジンの燃料噴射装置。
JP16678692A 1992-06-03 1992-06-03 ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 Expired - Lifetime JP3227541B2 (ja)

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RU2636281C2 (ru) * 2015-07-27 2017-11-21 Анатолий Александрович Рыбаков Способ повышения диспергирования впрыскиваемого топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания однотактным приводом топливной форсунки
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