JP3502400B2 - 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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JP3502400B2 JP16678592A JP16678592A JP3502400B2 JP 3502400 B2 JP3502400 B2 JP 3502400B2 JP 16678592 A JP16678592 A JP 16678592A JP 16678592 A JP16678592 A JP 16678592A JP 3502400 B2 JP3502400 B2 JP 3502400B2
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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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  • 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。
【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/cm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、また上記の諸条件
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、全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】この発明は上記目的を達
成するためになされたもので、請求項1記載の発明は、
エンジン本体のシリンダヘッドに設けられたオープンノ
ズルである噴射ノズル内に形成した蓄圧室と前記蓄圧室
内に設けた、針弁と連動するトリガバルブと、前記トリ
ガバルブの噴射ノズル先端側と反対側の端面に形成した
凹部と、前記トリガバルブを蓄圧室の壁面方向に付勢
し、前記壁面と前記凹部の周縁とを圧接可能とする圧縮
ばねと、前記トリガバルブの凹部と、蓄圧室の壁面とに
囲まれた室へフィードポンプからの低圧油を送油する回
路を連通遮断する弁体と、前記弁体を開閉する電磁弁
と、前記蓄圧室内の圧力を制御する調圧手段とを有する
ことを特徴とするデーゼルエンジンの燃料噴射装置であ
る。
【0005】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記調圧手段は、前記蓄圧室へ高圧を供給
する燃料ポンプと、前記ポンプ出口と前記蓄圧室を連通
する高圧回路と、前記蓄圧室をタンクに連通するドレー
ン回路と、前記ドレーン回路に設けた調圧弁と、燃料ポ
ンプの行程に応じて前記調圧弁を開閉制御するコンピュ
ータとからなることを特徴とするものである。
【0006】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記調圧手段は、タンクから作動流体を汲
み上げて高圧を作るポンプと、前記ポンプ出口と蓄圧室
を連通する高圧回路と、前記高圧回路に設けた各気筒へ
分配する機能と、高圧を送油または送油停止する機能を
有する分配弁と、前記蓄圧室をタンクに連通するドレー
ン回路と、前記分配弁の動きに応じて前記調圧弁を開閉
制御するコンピュータとからなることを特徴とするもの
である。
【0007】 請求項4記載の発明は、請求項1〜3
記載の発明において、前記トリガバルブが下動 し、前
記トリガバルブの凹部と前記蓄圧室の壁面とに囲まれた
室を連通させ、開口初期 にトリガバルブの移動量に対
して開口率が上昇する開口手段を設けたことを特徴とす
る ものである。
【0008】請求項5記載の発明は、請求項1〜4記載
の発明において前記蓄圧室内の圧力を検出する内圧検出
器と、前記内圧検出器からの信号に応じて、調圧弁の開
度を制御するコンピュータを設けたことを特徴とするも
のである。
【0009】
【作用効果】この発明は上記構成を具備することによ
り、電磁弁の開閉時期を制御する事により噴射時期を自
由に制御できると共に、1500kg/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
して後期は高圧で燃料の噴射が可能となると共に、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。さらに燃料ポンプの吐
出圧を高くすることにより、低速域から高い噴射圧が得
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、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ようにな
る。
【0010】
【実施例】この発明の第1実施例を図2ないし図4およ
び図6に示す図面を参照にして詳述する。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、各シリンダ毎に燃料噴射ノズルが
設けられている。上記燃料噴射ノズルはいわゆるオープ
ンノズルであって、噴口は噴射前から予め開口されてい
る。従ってトリガバルブの作動に連動して針弁が単に噴
口を開放することにより噴射を達成させる、いわゆるク
ローズドタイプのものとは異なるものである。図3に示
すようにノズル3の先端に開口された噴孔3aを開閉自
在に閉鎖する針弁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凹部5aの
周縁5bが蓄圧室3bの上面に圧接されている。
【0011】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の凹
部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/cm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先端の燃
料室3eへ供給され、余剰燃料は戻り通路3fより路管
12を介してタンク13へ戻されるようになっている。
【0012】一方図中15はエンジン本体1の側部に図
3に示すように設置された燃料ポンプで、カム16によ
り駆動されるプランジャ15aを有しており、このプラ
ンジャ15aにより例えば100kg/cmの高圧P
1を発生するようになっている。この高圧は管路17に
より噴射ノズル3の蓄圧室3bへ供給されると共に、蓄
圧室3bは、途中にコンピュータ10により開度が制御
される調圧弁18の設けられた管路19によりタンク1
3に接続されている。また蓄圧室3b内の圧力は内圧検
出器20により検出されてコンピュータ10へ入力され
ている。
【0013】次に作用を説明すると、噴射ノズル3の燃
料室3eにはフィードポンプ11により一定量の燃料が
供給されており、また蓄圧室3b内にはカム16により
駆動される燃料ポンプ15より高圧P1が供給されて、
蓄圧室3b内の圧力は図4に示すように徐々に上昇す
る。蓄圧室3b内の圧力が例えば100kg/cm
で上昇しても、この高圧P1はトリガバルブ5の周面に
作用するだけで、トリガバルブ5は動作を開始しない。
その後噴射開始時期になると、コンピュータ10からの
信号によりまず電磁弁7に通電されて弁体7aが解放さ
れ、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内へ流入してトリガバルブ5を下
方へ押圧するため、いままでトリガバルブ5の周面に作
用していた高圧P1がトリガバルブ5の上面へも作用す
るようになり、トリガバルブ5を例えば314kgの力
で押圧する。
【0014】圧縮ばね6のばね力を例えば20kgとす
ると、314−20=294kgの押圧力で針弁を下方
へ押し下げる。その結果π×0.5 ×P2/4=29
4となって、針弁4により燃料室3e内の燃料が加圧さ
れ、P2=1500kg/cmの高圧で噴孔3aより
シリンダ1b内へ燃料が噴射される。その後燃料ポンプ
の吐出圧の低下に伴い蓄圧室3b内の圧力も図4に示す
ように低下すると共に、トリガバルブ5は圧力ばね6に
より上昇して元の位置へ復帰する。なお電磁弁7の弁体
7aはトリガバルブ5が下降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。以上詳細に説明したように、図3の実施例ではカ
ム16の回転によりプランジャ15aを上方向に動かす
ことで、燃料を加圧し、減圧についてはプランジャ15
aを下方向に動かすことにより圧送を停止し、調圧弁1
8を開くこととあいまって減圧を行うものである。
【0015】以上はカム16により駆動される燃料ポン
プ15を使用した場合の第1実施例を示すものである
が、図5ないし図7に示す第2実施例のように燃料ポン
プ15に高圧を発生するギヤポンプを使用してもよい。
この場合蓄圧室3b内には常に高圧P1が作用して、燃
料噴射後もトリガバルブ5が上昇しなくなるので、燃料
ポンプ15と蓄圧室3bを接続する管路17の途中にロ
ータリ式分配弁22を設けて、この分配弁22の開閉に
より加圧、減圧を繰返すことにより、図7に示すような
圧力パターンが蓄圧室3bに得られるようにしている。
すなわち図5に示す第2実施例ではギアポンプ15(燃
料ポンプ)によって燃料を加圧し、これを分配弁22に
よって特定タイミングで蓄圧室P1に向けて送圧し、他
のタイミングでは遮断した調圧弁18を開くことで減圧
をするものである。
【0016】また燃料の噴射初期に低い噴射圧を、そし
て後期に高い噴射圧が得られるように、トリガバルブ5
の周縁部5bに図6の(イ)または(ロ)に示すように
切欠5cまたは5dを形成する。これによって蓄圧室3
b内の圧力P1が一定でも初期には低い噴射圧が、そし
て後期には高い噴射圧が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ)ないし(ハ)が従来の燃料噴射系を示す
構成図である。
【図2】この発明の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】この発明の第1実施例になる燃料噴射装置の断
面図である。
【図4】この発明の第1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5】この発明の第2実施例になる燃料噴射装置を示
す断面図である。
【図6】(イ)及び(ロ)は特に噴射初期に低圧で、後
期には高圧となるような噴射特性を持たせるべく工夫し
たトリガバルブの形状を示す説明図である。
【図7】この発明の第2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。
【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 3e 燃料室 4 針弁 5 トリガバルブ 5a 凹部 5b 周縁 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 燃料ポンプ 17 高圧回路 18 調圧弁 19 ドレーン回路 20 内圧検出器
───────────────────────────────────────────────────── 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) 実開 平1−134771(JP,U) 実開 昭58−148267(JP,U) 実開 昭57−193060(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 47/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン本体(1)のシリンダヘッド(2)に
    設けられたオープンノズルで ある噴射ノズル(3)内に
    形成した蓄圧室(3b)と前記蓄圧室(3b)内に設けた、針弁
    (4)と連動するトリガバルブ(5)と、 前記トリガバルブ(5)の噴射ノズル(3)先端側と反対側の
    端面に形成した凹部(5a)と 、 前記トリガバルブ(5)を蓄圧室(3b)の壁面方向に付勢
    し、前記壁面と前記凹部(5a)の周縁(5b)とを圧接可能と
    する圧縮ばね(6)と、 前記トリガバルブ(5)の凹部(5a)と、蓄圧室(3b)の壁面
    とに囲まれた室へフィードポンプ(11)からの低圧油を送
    油する回路を連通遮断する弁体(7a)と、 前記弁体(7a)を開閉する電磁弁(7)と、 前記蓄圧室(3b)内の圧力を制御する調圧手段とを有する
    ことを特徴とするデーゼルエンジンの燃料噴射装置。
  2. 【請求項2】 前記調圧手段は、前記蓄圧室(3b)へ高圧
    を供給する燃料ポンプ(15)と、 前記ポンプ出口と前記蓄圧室(3b)を連通する高圧回路(1
    7)と、 前記蓄圧室(3b)をタンク(13)に連通するドレーン回路(1
    9)と、 前記ドレーン回路(19)に設けた調圧弁(18)と、 燃料ポンプの行程に応じて前記調圧弁(18)を開閉制御す
    るコンピュータ(10)とからな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。
  3. 【請求項3】 前記調圧手段は、タンク(13)から作動流
    体を汲み上げて高圧を作るポンプ(15)と、 前記ポンプ出口と蓄圧室(3b)を連通する高圧回路(17)
    と、 前記高圧回路(17)に設けた各気筒へ分配する機能と、高
    圧を送油または送油停止する機能を有する分配弁(22)
    と、 前記蓄圧室(3b)をタンク(13)に連通するドレーン回路(1
    9)と、 前記分配弁の動きに応じて前記調圧弁(18)を開閉制御す
    るコンピュータ(10)とからな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。
  4. 【請求項4】 前記トリガバルブ(5)が下動し、前記ト
    リガバルブ(5)の凹部(5a)と前 記蓄圧室(3b)の壁面と
    に囲まれた室を連通させ、開口初期にトリガバルブ (5)
    の移動量 に対して開口率が上昇する開口手段を設けた
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項3に記載のディ
    ーゼルエンジンの燃料噴射装置。
  5. 【請求項5】前記蓄圧室(3b)内の圧力を検出する内圧検
    出器(20)と、 前記内圧検出器(20)からの信号に応じて、調圧弁(18)の
    開度を制御するコンピュータ(10)とからなることを特徴
    とする請求項1ないし請求項4に記載のディーゼルエン
    ジンの燃料噴射装置。
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