JP3680048B2

JP3680048B2 - Hydraulic drive fuel injection device

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Publication number: JP3680048B2
Application number: JP2002266612A
Authority: JP
Inventors: 禎範永江; 裕幸石田; 勝彦阪口; 正英杉原; 悦夫國本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP2004100644A

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要旨とする。
【００１７】
具体的には請求項１あるいは請求項２のように構成する。
即ち請求項１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２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１または請求項２において、請求項３あるいは請求項４のように構成するのがよい。
即ち請求項３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４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４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４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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is mainly applied to a fuel injection device for a large diesel engine, and is controlled by an open side and close side logic valve to increase the pressure of hydraulic oil from a hydraulic pump and transmit the pressure to a plunger of the fuel injection pump. Provided with a device, and configured to control the injection start timing of the fuel injection pump via the pressure increasing device by changing the release timing of the back pressure relief oil passage acting on the open side logic valve by the main solenoid valve. The present invention relates to a hydraulically driven fuel injection device.
[0002]
[Prior art]
In a fuel injection device for a large diesel engine, the plunger of the fuel injection pump is controlled by the hydraulic pressure increased by the pressure increasing device that controls the operation by the opening and closing logic valves and increases the pressure of the hydraulic oil from the hydraulic pump. A hydraulically driven fuel injection device for driving is used.
[0003]
FIG. 7 is a system diagram showing an example of such a hydraulically driven fuel injection device. In the figure, reference numeral 010 denotes a pressure increasing device, which can reciprocate in two cylinders having different inner diameters, that is, a large diameter cylinder 115 and a small diameter cylinder 116, respectively. A stepped large-diameter piston 110 fitted to the large-diameter piston 110, a large oil chamber 111 in which the abdomen side of the large-diameter piston 110 faces, and hydraulic fluid is supplied and discharged by an open-side logic valve 1 and a close-side logic valve 2 described later; Fuel is supplied to the small fuel chamber 113 of the large diameter piston 110 and the small diameter plunger 102. Moreover, the small oil chamber 112 into which hydraulic oil is always introduced is provided with a stepped portion.
When the hydraulic oil is introduced into the large oil chamber 111 by the operation of the opening side logic valve 1 and the closing side logic valve 2, the pressure increasing device 010 disconnects the large oil chamber 111 from the small fuel oil chamber 113. The pressure of the hydraulic oil supplied to the large oil chamber 111 is increased by the area difference, and the increased fuel oil is injected.
[0004]
1 is an open-side logic valve that controls the supply of hydraulic oil to the large oil chamber 111 of the pressure booster 010, and 2 is a close-side logic that controls the discharge of hydraulic oil from the large oil chamber 111 of the pressure booster 010. It is a valve. The outlet port of the opening side logic valve 1 and the inlet port of the closing side logic valve 2 are connected to the large oil chamber 111 of the pressure increasing device 010 via the hydraulic oil pipe 8.
Reference numeral 3 denotes a main electromagnetic valve that controls opening and closing of the opening side logic valve 1 and the closing side logic valve 2 by means described later.
Reference numeral 13 denotes an oil tank, 5 denotes a hydraulic oil pump, 7 denotes a hydraulic oil supply pipe connected to a discharge port of the hydraulic oil pump 5, and 6 denotes an accumulator provided in the hydraulic oil supply pipe 7.
[0005]
A hydraulic oil inlet port of the open side logic valve 1 is connected to the hydraulic oil supply pipe 7, and a return port of the closed side logic valve 2 is connected to the oil tank 13 via a hydraulic oil return pipe 14. The back pressure port of the open side logic valve 1 is connected to the main solenoid valve 3 via a back pressure pipe 09, and the back pressure port of the close side logic valve 2 is connected to the main solenoid valve 3 via a back pressure pipe 015. It is connected to the.
[0006]
During operation of a diesel engine equipped with such a hydraulically driven fuel injection device, a throttle provided in a back pressure side supply pipe 9 is provided in the back pressure port of the open side logic valve 1 during a period when fuel injection is not performed. The operating hydraulic pressure whose flow rate is controlled at 10 is applied, and the back pressure port of the closing side logic valve 2 is opened to the back pressure side return pipe 15 whose flow rate is controlled by the throttle 11.
At the start of fuel injection, the main electromagnetic valve 3 opens the back pressure port of the opening side logic valve 1 and closes the back pressure port of the closing side logic valve 2 that is always open.
[0007]
Thereby, the hydraulic oil inlet port and the outlet port of the open side logic valve 1 are communicated with each other, the inlet port and the return port of the closed side logic valve 2 are blocked, and the hydraulic oil from the hydraulic oil pump 5 is hydraulic oil. The oil is supplied from the supply pipe 7 to the large oil chamber 111 of the pressure increasing device 010 through the opening side logic valve 1 and the hydraulic oil pipe 8.
When the hydraulic oil is introduced into the large oil chamber 111, the pressure of the hydraulic oil supplied to the large oil chamber 111 is increased by the cross-sectional area difference between the large oil chamber 111 and the small fuel oil chamber 113.
The plunger 102 (see FIG. 6) is pushed up by the increased hydraulic pressure, and fuel injection is started.
[0008]
At the end of injection, the main solenoid valve 3 closes the back pressure port of the open side logic valve 1 and opens the back pressure port of the close side logic valve 2.
As a result, the hydraulic oil inlet port and the outlet port of the open side logic valve 1 are blocked and the inlet port and the outlet port of the closed side logic valve 2 are communicated to operate the large oil chamber 111 of the pressure increasing device 010. The oil is returned to the oil tank 13 through the closing side logic valve 2 and the hydraulic oil return pipe 14.
When the hydraulic oil is discharged from the large oil chamber 111, the plunger is lowered by the spring force of the plunger spring 114 (see FIG. 6) and the oil pressure of the small oil chamber 112.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-323858 discloses a fuel injection device in which a pressure increasing device and a check valve (electromagnetic valve) are provided in series between a common rail and a fuel injection valve.
In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-115257), a pressure increasing device is interposed in the fuel injection system.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-323858 A
[Patent Document 2]
JP-A-10-115257
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In such a hydraulically driven fuel injection device, at the start of fuel injection, the main solenoid valve 3 closes the back pressure port of the closing side logic valve 2 and opens the back pressure port of the opening side logic valve 1 to operate the back pressure port. The oil injection pressure rising mode is controlled by discharging the oil to the oil tank 13 while controlling the flow rate with a throttle 022 provided in the back pressure return pipe 15.
[0012]
Therefore, the fuel injection pressure mode at the start of fuel injection is uniquely determined by the passage area of the throttle 022 provided in the back pressure return pipe 15, and the throttle 022 has a required maximum injection pressure and injection period. The diaphragm has a relatively large passage area.
For this reason, in such prior art, the fuel injection pressure mode at the start of fuel injection becomes a rectangular injection pressure mode in which the injection pressure rises with a steep slope, and good combustion performance is obtained, but the combustion temperature rises. NOx (nitrogen oxide) emissions increase.
[0013]
In order to reduce the NOx emission amount, a means for delaying the fuel injection start timing is adopted. However, the delay of the injection start timing deteriorates the combustion performance and causes the fuel consumption rate to deteriorate, and the combustion performance. As a result of worsening, the emission of black smoke and white smoke will increase.
And so on.
[0014]
Also, Patent Document 1 and Patent Document 2 do not disclose means for freely adjusting the fuel injection mode in a full load region from a low load region to a high load region by combining a solenoid valve and a throttle.
[0015]
In view of the problems of the prior art, the present invention makes it possible to control the fuel injection pressure mode at the start of fuel injection to an injection pressure mode adapted to the operating state of the engine so that NOx, black smoke, white smoke, etc. It is an object of the present invention to provide a diesel engine equipped with a hydraulically driven fuel injection device that can maintain good combustion performance while suppressing the emission of fuel.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention provides a pressure increasing device that increases the pressure of hydraulic oil by a pressure increasing piston and transmits the pressure to a plunger of a fuel injection pump, and an operation to the pressure increasing device. An open-side logic valve that controls the supply of oil and a main solenoid valve that controls the opening and closing of the closed-side logic valve that controls the discharge of hydraulic oil from the pressure increasing device, and acts on the open-side logic valve by the main solenoid valve In the hydraulically driven fuel injection device configured to control the injection start timing of the fuel injection pump via the pressure intensifying device by changing the opening time of the back pressure relief oil passage to the relief oil passage, In addition to interposing two throttles having different throttle degrees (passage areas), a sub solenoid valve for switching the connection between the two throttles and the oil tank side is provided in the relief oil passage. Abstract .
[0017]
Ingredients Claim physically 1 or claim 2 The configuration is as follows.
That is, the claim 1 In, the branch oil passage from the main solenoid valve is branched into two branch escape oil passages connected to an oil tank, and the throttles having different throttle degrees are interposed in the branch relief oil passages, respectively. The sub solenoid valve is provided in any one of the branch relief oil passages, and the branch solenoid oil passage is controlled to be opened and closed by the sub solenoid valves.
[0018]
Claim 2 In the branch, the two throttles having different throttle degrees are installed in series in the relief oil passage from the main solenoid valve, and the branch is branched from the two throttles of the relief oil passage and connected to the oil tank. A relief oil passage is provided, and the sub solenoid valve is provided in the branch relief oil passage so that the branch relief oil passage is controlled to be opened and closed by the sub solenoid valve.
[0019]
And claims 1 or claim 2 In claim 3 or claim 4 It is better to configure as follows.
That is, the claim 3 In the above, both of the two diaphragms are configured as fixed diaphragms having different diaphragm degrees.
[0020]
Claim 4 In this case, one of the two throttles is configured as a variable throttle, and a throttle adjusting device is provided for adjusting the throttle degree (passage area) of the variable throttle according to the operating conditions of the engine.
[0021]
According to this invention, at the time of low speed and low load operation of the engine, in the initial stage of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve is returned to the oil tank side through the throttle having a large passage area. The pressure decreasing speed on the back pressure port side is large, and the rising speed of the fuel injection pump plunger from the opening side logic valve through the pressure increasing device is increased. Thereby, the fuel injection pressure mode in the initial stage of fuel injection becomes a rectangular fuel injection pressure mode with a large injection pressure increase rate.
[0022]
Also, during high-speed and high-load operation of the engine, at the initial stage of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve is returned to the oil tank side through the throttle having a small passage area. The pressure drop speed on the side is small, and the rising speed of the fuel injection pump plunger from the open side logic valve via the pressure booster is suppressed. As a result, the fuel injection pressure mode in the initial stage of fuel injection becomes a gentle fuel injection pressure mode with a small injection pressure increase rate.
[0023]
After a certain period from the start of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve is returned to the oil tank side through the throttle having a large passage area. The increase speed of the fuel injection pump plunger from the opening side logic valve via the pressure intensifier increases. Thus, the fuel injection pressure mode after a certain period from the start of fuel injection becomes an injection pressure mode with a large injection pressure increase rate.
As a result, during high-speed and high-load operation of the engine, the fuel injection pressure mode after the start of fuel injection becomes a gentle injection pressure mode with a small injection pressure increase rate, and the fuel injection pressure mode after a certain period from the start of fuel injection Is a so-called post-high fuel injection pressure mode in which the injection pressure mode has a large injection pressure increase rate.
[0024]
Therefore, according to this invention, when the engine is operating at low speed and low load, the throttle having a large passage area is used for returning the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve in the initial stage of fuel injection. The pressure drop speed of the fuel injection pump plunger increases from the opening side logic valve via the pressure booster, and the fuel injection pressure mode after the start of fuel injection is a rectangular shape with a large injection pressure increase rate. Since the fuel injection pressure mode is set, the maximum in-cylinder pressure is increased, and a good combustion performance is obtained with a low fuel consumption rate and reduced black and white smoke emissions.
[0025]
During high-speed and high-load operation of the engine, the pressure reduction rate on the back pressure port side is reduced by using a throttle with a small passage area for returning hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve in the initial stage of fuel injection. After the fuel injection pressure mode is reduced, the fuel injection pressure mode becomes a gentle fuel injection pressure mode in which the rate of increase in the injection pressure is suppressed, and after a certain period of time has elapsed since the start of fuel injection. By using a throttle with a large passage area for returning the hydraulic oil, the pressure drop rate on the back pressure port side is increased, the rising speed of the fuel injection pump plunger is increased, and the fuel injection pressure mode has a large injection pressure increase rate. The injection pressure mode is set.
In other words, during high-speed and high-load operation of the engine, the fuel injection pressure mode after the start of fuel injection becomes a gentle injection pressure mode with a small injection pressure increase rate, and the fuel injection pressure mode after a certain period of time has elapsed from the start of fuel injection. Since the so-called post-high fuel injection pressure mode, which is an injection pressure mode with a large pressure increase rate, is achieved, the increase in the in-cylinder maximum pressure and the combustion temperature is suppressed, and the amount of NOx (nitrogen oxide) emissions is reduced.
[0026]
As described above, according to this invention, two throttles with different degrees of restriction (passage areas) interposed in the relief oil passage connected to the oil tank side from the back pressure port of the open-side logic valve by the sub solenoid valve. The fuel injection pressure mode can be freely adjusted in the entire operating range from the low-speed and low-load range to the high-speed and high-load range, and NOx, black smoke, white Good combustion performance can be maintained while suppressing emission of smoke and the like.
[0027]
Claims 4 With this configuration, either one of the two throttles with different degrees of restriction (passage area) interposed in the relief oil passage connected from the back pressure port of the open side logic valve to the oil tank side is made a variable throttle. By configuring and changing the throttle with the throttle adjustment device, the throttle degree (passage area) of the escape oil passage can be finely controlled according to the operating condition of the engine, and the combustion performance is further improved in the entire operating range of the engine Can do.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
[0029]
FIG. 1 is a system diagram of a hydraulically driven fuel injection device for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a system diagram of a main part showing a second embodiment, and FIG. 3 is a main part showing a third embodiment. It is a systematic diagram. FIG. 4 is an injection timing diagram in each of the above embodiments, and FIG. 5 is an injection pressure diagram. FIG. 6 is a sectional view of a diesel engine fuel injection pump to which the present invention is applied.
[0030]
First, in FIG. 6 showing a diesel engine fuel injection pump 100 to which the present invention is applied, 105 is a pump case, 101 is a plunger barrel fixed in the pump case, and 102 is reciprocatingly sliding in the plunger barrel 101. A plunger 103 that can be fitted, a discharge valve fixed to the upper part of the plunger barrel 101, and a plunger chamber 104 defined by the inner surface of the plunger barrel 101 and the upper surface of the plunger 102.
Reference numeral 106 denotes a tappet connected to the lower portion of the plunger 102, 114 a plunger spring biased in a direction to push down the plunger 102, and 107 a spring receiver that supports the plunger spring 114.
[0031]
Reference numeral 010 denotes a pressure booster, which is configured as follows.
113 is a pressure-intensifying part case fixed to the lower part of the pump case 105. In the pressure-intensifying part case 113, two stepped pistons having different inner diameters, that is, a large-diameter piston 110 having a large cross-sectional area and the large-diameter piston. A piston rod 108 that is integral with 110 and has a smaller diameter is fitted so as to be slidable back and forth. The piston rod 108 is fixed to the large-diameter piston 110 and is in contact with the lower surface of the tappet 106.
112 is a small oil chamber facing the piston rod 108, and is always supplied with hydraulic oil from a low-pressure hydraulic oil pump (not shown). Reference numeral 111 denotes a large oil chamber that the large-diameter piston 110 faces, and hydraulic fluid is supplied and discharged by an open-side logic valve 1 and a close-side logic valve 2 described later.
[0032]
In FIG. 1 showing a hydraulically driven fuel injection device in the diesel engine, 1 is an open-side logic valve that controls the supply of hydraulic oil to the large oil chamber 111 of the pressure booster 010, and 2 is the pressure booster 010. This is a closed-side logic valve that controls the discharge of hydraulic oil from the large oil chamber 111. The outlet port of the opening side logic valve 1 and the inlet port of the closing side logic valve 2 are connected to the large oil chamber 111 of the pressure increasing device 010 via the hydraulic oil pipe 8.
Reference numeral 3 denotes a main electromagnetic valve that controls opening and closing of the opening side logic valve 1 and the closing side logic valve 2 by means described later.
A hydraulic oil pump 5 controls the start and end of fuel injection, 7 is a hydraulic oil supply pipe connected to the discharge port of the hydraulic oil pump 5, and 6 is an accumulator provided in the hydraulic oil supply pipe 7. An oil tank 13 is a hydraulic oil return pipe connected to the oil tank 13 from the outlet port of the closing side logic valve 2.
[0033]
A hydraulic oil inlet port of the opening side logic valve 1 is connected to the hydraulic oil supply pipe 7, and an outlet port of the closing side logic valve 2 is connected to the oil tank 13 via a hydraulic oil return pipe 14. The back pressure port of the open side logic valve 1 is connected to the main solenoid valve 3 via a back pressure pipe 09, and the back pressure port of the close side logic valve 2 is connected to the main solenoid valve 3 via a back pressure pipe 015. It is connected to the.
The back pressure port of the closing side logic valve 2 is always opened to the oil tank 13 side by the main electromagnetic valve 3 except during fuel injection described later.
[0034]
Reference numeral 9 denotes a hydraulic oil pipe branched from the hydraulic oil supply pipe and connected to the inlet port of the main solenoid valve 3, and 10 is a relatively large diameter throttle provided in the hydraulic oil pipe 9. Reference numeral 15 denotes a back pressure return pipe connected to the hydraulic oil return pipe 14 from the closing side logic valve return port of the main solenoid valve 3, and reference numeral 11 denotes a relatively large diameter throttle provided in the back pressure return pipe 15. is there.
The basic configuration shown above is the same as that of the prior art shown in FIG. The present invention relates to a fuel injection pressure control means in such a hydraulically driven fuel injection device for a diesel engine.
[0035]
16 is connected from the return side logic valve return port of the main solenoid valve 3 to the hydraulic oil return pipe 14 to the oil tank 13 via the back pressure return pipe 15 (or directly from the return port to the hydraulic oil. A relief oil passage 23 connected to the return pipe 14 and a branch relief oil passage 23 branched from the escape oil passage 16 and connected to the hydraulic oil return pipe 14 to the oil tank 13.
[0036]
Reference numeral 20 denotes a sub electromagnetic valve that is interposed in the branch relief oil passage 23 and controls the opening and closing of the branch escape oil passage 23. Reference numeral 21 denotes a downstream side of the sub relief valve 20 of the branch escape oil passage 23 (may be upstream). It is a large aperture provided in. Reference numeral 22 denotes a small throttle that is provided downstream of the branch relief oil passage 23 in the relief oil passage 16 with respect to the branch point 023 and has a throttle degree, that is, a passage area smaller than that of the large throttle 21.
The degree of restriction, that is, the passage area of the large restriction 21 and the small restriction 22 is smaller than both the restriction 10 provided in the hydraulic oil pipe 9 and the restriction 11 provided in the back pressure return pipe 15.
[0037]
That is, preferably, the throttle degree, that is, the passage area of the throttle 10 provided in the hydraulic oil pipe 9 is larger than the throttle 11 provided in the back pressure return pipe 15, and the throttle degree, that is, the passage area of the large throttle 21, is the back pressure. The throttle degree of the large throttle 21 and the small throttle 22, that is, the ratio of the passage area, is set according to the control of the fuel injection pressure as will be described later.
[0038]
During operation of a diesel engine equipped with such a hydraulically driven fuel injection device, a throttle provided in a back pressure side supply pipe 9 is provided in the back pressure port of the open side logic valve 1 during a period when fuel injection is not performed. The operating hydraulic pressure whose flow rate is controlled at 10 is applied, and the back pressure port of the closing side logic valve 2 is opened to the back pressure side return pipe 15 whose flow rate is controlled by the throttle 11.
At the start of fuel injection, the main electromagnetic valve 3 opens the back pressure port of the opening side logic valve 1 and closes the back pressure port of the closing side logic valve 2 that is always open.
[0039]
Thereby, the hydraulic oil inlet port and the outlet port of the open side logic valve 1 are communicated with each other, the inlet port and the return port of the closed side logic valve 2 are blocked, and the hydraulic oil from the hydraulic oil pump 5 is hydraulic oil. The oil is supplied from the supply pipe 7 to the large oil chamber 111 of the pressure increasing device 010 through the opening side logic valve 1 and the hydraulic oil pipe 8.
When hydraulic oil is introduced into the large oil chamber 111, the large oil chamber 111 is caused by a cross-sectional area difference between the large oil chamber 111 and the small fuel oil chamber 113, that is, a cross-sectional area difference between the large-diameter piston 110 and the plunger 102. The pressure of the hydraulic oil supplied to the is increased.
[0040]
6, the plunger 102 is pushed up against the spring force of the plunger spring 114 through the piston rod 108 and the tappet 106 by the oil pressure of the large oil chamber 111, and the fuel in the plunger chamber 104 is Is increased to a high pressure and pumped through a discharge valve 103 to a fuel injection valve (not shown), and fuel injection is started.
[0041]
At the end of injection, the main solenoid valve 3 closes the back pressure port of the open side logic valve 1 and opens the back pressure port of the close side logic valve 2.
As a result, the hydraulic oil inlet port and outlet port of the open side logic valve 1 are blocked, and the inlet port and return port of the closed side logic valve 2 are communicated to operate the large oil chamber 111 of the pressure booster 010. The oil is returned to the oil tank 13 through the closing logic valve 2 and the back pressure return pipe 15 and the hydraulic oil return pipe 14 whose flow rates are regulated by the throttle 11.
When the hydraulic oil is discharged from the large oil chamber 111, the plunger 102 is lowered by the spring force of the plunger spring 114 and the hydraulic pressure of the small oil chamber 112.
[0042]
During the operation, when the engine is operating at low speed and low load, the sub solenoid valve 20 causes the branch relief oil passage 23 branched from the relief oil passage 16 of the main solenoid valve 3 to communicate with the hydraulic oil return pipe 14 side.
As a result, the main solenoid valve 3 opens the back pressure port of the open side logic valve 1 and closes the back pressure port of the close side logic valve 2 from the back pressure port of the open side logic valve 1 at the initial stage of fuel injection. The hydraulic oil passes through the hydraulic oil return pipe 14 through the large orifice 21 having a large passage area provided in the branch relief oil passage 23 without passing through the small orifice 22 having a small passage area provided in the relief oil passage 16. Returned to the tank 13.
[0043]
Accordingly, during low speed and low load operation, hydraulic oil from the back pressure port of the opening side logic valve 1 is returned to the oil tank 13 side through the large throttle 21 having a large passage area at the initial stage of fuel injection. The pressure decreasing speed on the back pressure port side of the side logic valve 1 is large, and the rising speed of the plunger 102 of the fuel injection pump 100 from the opening side logic valve 1 through the pressure intensifying device 010 increases. Thereby, the fuel injection pressure mode in the initial stage of fuel injection becomes a rectangular fuel injection pressure mode with a large injection pressure increase rate.
[0044]
During high-speed and high-load operation of the engine, at the initial stage of fuel injection, the branch solenoid oil passage 23 branched from the relief oil passage 16 of the main solenoid valve 3 is blocked by the sub solenoid valve 20.
As a result, at the initial stage of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open-side logic valve 1 passes through the small throttle 22 having a small passage area provided in the relief oil passage 16 and passes through the hydraulic oil return pipe 14. Returned to the tank 13.
Therefore, during high speed and high load operation, at the initial stage of fuel injection, hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve 1 is returned to the oil tank 13 through the small throttle 22 having a small passage area. The pressure decreasing speed on the pressure port side is small, and the rising speed of the plunger 102 from the opening side logic valve 1 via the pressure increasing device 010 is suppressed. As a result, the fuel injection pressure mode in the initial stage of fuel injection becomes a gentle fuel injection pressure mode with a small injection pressure increase rate.
[0045]
Then, after a certain period of time has elapsed since the start of fuel injection, the sub solenoid valve 20 causes the sub solenoid valve 20 to return the hydraulic oil to the branch relief oil path 23 branched from the relief oil path 16 of the main solenoid valve 3. It communicates with the pipe 14 side.
Accordingly, the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve 1 does not pass through the small throttle 22 having a small passage area provided in the escape oil passage 16, and the passage area provided in the branch relief oil passage 23. Is returned to the oil tank 13 through the hydraulic oil return pipe 14.
[0046]
Accordingly, after a certain period from the start of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve 1 is returned to the oil tank 13 through the large throttle 21 having a large passage area. The pressure decreasing speed on the port side is large, and the rising speed of the fuel injection pump plunger 102 from the opening side logic valve 1 through the pressure increasing device 010 increases. Thus, the fuel injection pressure mode after a certain period from the start of fuel injection becomes an injection pressure mode with a large injection pressure increase rate.
[0047]
Therefore, according to this embodiment, during low speed and low load operation of the engine, at the initial stage of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve 1 passes through the large throttle 21 having a large passage area and the oil tank 13. Therefore, the pressure decreasing speed on the back pressure port side is increased, and the rising speed of the fuel injection pump plunger 102 from the opening side logic valve 1 via the pressure increasing device 010 is increased.
As a result, the fuel injection pressure mode after the start of fuel injection becomes a rectangular fuel injection pressure mode with a large injection pressure increase rate, the maximum cylinder pressure increases, the fuel consumption rate is low, and black and white smoke emissions Good combustion performance with suppressed is obtained.
[0048]
Further, according to this embodiment, during high-speed and high-load operation of the engine, at the initial stage of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open-side logic valve 1 passes through the small throttle 22 having a small passage area and the oil tank. Since the pressure is reduced to the 13th side, the pressure decreasing speed on the back pressure port side is reduced, the rising speed of the plunger 102 from the opening side logic valve 1 through the pressure increasing device 010 is suppressed, and the fuel injection pressure at the initial stage of fuel injection The mode becomes a gentle fuel injection pressure mode in which the injection pressure increase rate is suppressed.
Further, after a certain period from the start of fuel injection, the hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve 1 is returned to the oil tank 13 through the large throttle 21 having a large passage area. The pressure decrease rate on the port side increases, the rising speed of the plunger 102 increases, and the fuel injection pressure mode becomes an injection pressure mode with a large injection pressure increase rate.
[0049]
FIG. 5A shows the opening degree of the main solenoid valve when the throttle degree of the large throttle 21 and the small throttle 22 is changed, and FIG. 5B shows the fuel injection pressure. As shown in the figure, when the throttle degree (passage area) is large, the fuel injection pressure increases rapidly as in A, but by changing the throttle degree (passage area) of the large throttle 21 and the small throttle 22. As shown in B and C, a two-stage fuel injection pressure mode can be obtained. In the figure, L is the lift of the logic valve 1.
[0050]
Therefore, during high-speed and high-load operation of the engine, the fuel injection pressure mode at the initial stage of fuel injection is a gentle injection pressure mode with a small injection pressure increase rate, and the fuel injection pressure mode after a certain period from the start of fuel injection is the injection pressure This is a so-called post-high fuel injection pressure mode in which the injection pressure mode has a large increase rate.
[0051]
FIG. 4 shows the fuel injection state during the high speed and high load operation, (A) shows the opening of the main solenoid valve 3 and the sub solenoid valve 20, (B) shows the opening of the open side logic valve 1, and (C). These are the diagrams which show the time change of the booster 010 output, that is, the fuel injection pressure.
In the figure, when the sub solenoid valve 20 is closed and the hydraulic oil from the back pressure port is returned to the oil tank 13 through the small throttle 22, the output of the pressure booster 010, that is, the fuel injection pressure is gentle as in A1. When the sub solenoid valve 20 is opened at the point Z, the hydraulic oil from the back pressure port is returned to the oil tank 13 side through the large throttle 21, and the output of the pressure booster 010, that is, the fuel injection pressure as in B1. As a result, the so-called post-high fuel injection pressure mode is set.
Thereby, the increase in the in-cylinder maximum pressure and the combustion temperature is suppressed, and the amount of NOx (nitrogen oxide) emission is reduced.
[0052]
In the second embodiment shown in FIG. 2, the large relief 21 is provided in the branch relief oil passage 23, and a bypass oil passage 25 that bypasses the sub solenoid valve 20 from the branch relief oil passage 23 is provided, When the small throttle 22 is provided in the bypass oil passage 25 and the sub solenoid valve 20 is opened, the hydraulic oil from the back pressure port is controlled by the large throttle 21 and returned to the oil tank 13 side. When the solenoid valve 20 is closed, the hydraulic oil from the back pressure port is controlled by the small throttle 22 of the bypass oil passage 25 and returned to the oil tank 13 side.
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
[0053]
In the third embodiment shown in FIG. 3, the large relief 21 is provided in the branch relief oil passage 23, and a bypass oil passage 25 that bypasses the sub solenoid valve 20 from the branch relief oil passage 23 is provided. When the variable small throttle 30 is provided in the bypass oil passage 25 and the sub solenoid valve 20 is opened, the hydraulic oil from the back pressure port is controlled by the large throttle 21 and returned to the oil tank 13 side. When the sub solenoid valve 20 is closed, the hydraulic oil from the back pressure port is controlled by the variable small throttle 30 of the bypass oil passage 25 and returned to the oil tank 13 side.
[0054]
Reference numeral 31 denotes a diaphragm control device that controls the degree of throttle (passage area) of the variable small diaphragm 30, and detects the engine speed detected from the rotation detector 32 and the engine output detected from the output detector 33. Based on the operating state of the engine, the throttle degree (passage area) of the variable small throttle 30 is changed.
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
[0055]
According to the third embodiment, by changing the throttle degree (passage area) of the variable small throttle 30 by the throttle adjusting device, the hydraulic oil from the back pressure port is changed according to the engine operating conditions including the engine speed and the engine output. The return amount can be finely controlled.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the engine is operating at low speed and low load, a throttle having a large passage area is used for returning hydraulic oil from the back pressure port of the open side logic valve at the initial stage of fuel injection. A rectangular fuel injection with a large injection pressure increase rate when the fuel injection pressure mode after the start of fuel injection is increased by increasing the pressure decrease rate on the pressure port side and increasing the fuel injection pump plunger ascending speed through the pressure intensifying device. Since it is in the pressure mode, the maximum in-cylinder pressure is increased, and a good combustion performance is obtained in which the fuel consumption rate is low and the emission of black smoke and white smoke is suppressed.
[0057]
In addition, during high-speed and high-load operation of the engine, by using a throttle with a small passage area for returning hydraulic oil from the back pressure port in the initial stage of fuel injection, the pressure drop rate on the back pressure port side is reduced and the fuel is reduced. The fuel injection pressure mode in the initial stage of fuel injection becomes a gentle fuel injection pressure mode in which the rate of increase in the injection pump plunger is suppressed and the rate of increase in the injection pressure is suppressed, and the hydraulic oil returns after a certain period from the start of fuel injection. When the throttle having a large passage area is used, the pressure decreasing speed on the back pressure port side is increased, the rising speed of the fuel injection pump plunger is increased, and the fuel injection pressure mode becomes an injection pressure mode having a large injection pressure increasing rate. .
In other words, during high-speed and high-load operation of the engine, the fuel injection pressure mode after the start of fuel injection becomes a gentle injection pressure mode with a small injection pressure increase rate, and the fuel injection pressure mode after a certain period of time has elapsed from the start of fuel injection. Since the so-called post-high fuel injection pressure mode, which is an injection pressure mode with a large pressure increase rate, is achieved, the increase in the in-cylinder maximum pressure and the combustion temperature is suppressed, and the amount of NOx (nitrogen oxide) emissions is reduced.
[0058]
In short, according to the present invention, two sub-throttles having different degree of throttling (passage area) interposed in the relief oil passage connected to the oil tank side from the back pressure port of the open-side logic valve by the sub solenoid valve are used. This means that the fuel injection pressure mode can be freely adjusted in the entire operating range from the low speed and low load range to the high speed and high load range, and NOx, black smoke, white smoke, etc. are discharged in the entire engine operating range. It is possible to maintain good combustion performance while suppressing the above.
[0059]
Claims 4 With this configuration, either one of the two throttles with different degree of restriction (passage area) inserted in the relief oil passage connected from the back pressure port of the open side logic valve to the oil tank side is configured as a variable throttle. However, by changing the throttle with the throttle adjusting device, the throttle degree (passage area) in the escape oil passage can be finely controlled according to the operating conditions of the engine, and the combustion performance can be improved over the entire operating range of the engine. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a hydraulically driven fuel injection device for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a main part system diagram showing a second embodiment;
FIG. 3 is a main part system diagram showing a third embodiment;
FIG. 4 is an injection timing diagram in each of the embodiments.
FIG. 5 is an injection pressure diagram in each of the embodiments.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a diesel engine fuel injection pump to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
1 Opening side logic valve
2 Closed logic valve
3 Main solenoid valve
09,015 Back pressure tube
10, 11 aperture
13 Oil tank
14 Hydraulic oil return pipe
16 Relief oil passage
20 Sub solenoid valve
21 Large aperture
22 Small aperture
23 Branch relief oil passage
30 Variable aperture
32 Rotation detector
33 Output detector
010 Booster
111 Large oil chamber
112 Small oil chamber
113 Small fuel chamber
102 Plunger

Claims

A pressure-increasing device that increases the pressure of hydraulic oil by a pressure-increasing piston and transmits the pressure to a plunger of a fuel injection pump, an open-side logic valve that controls supply of hydraulic oil to the pressure-increasing device, and hydraulic oil from the pressure-increasing device Main solenoid valves for controlling the opening and closing of the closed side logic valves that control the discharge of the exhaust gas, and the pressure increase by changing the release timing of the back pressure relief oil path acting on the open side logic valve by the main solenoid valves In a hydraulically driven fuel injection device configured to control an injection start timing of the fuel injection pump via a device,
With interposed two different aperture of the relief oil passage to the aperture degree (passage area), Ri Na provided sub solenoid valve for switching the connection between the two diaphragm and oil tank side is oil passage 該逃,
The escape oil passage from the main solenoid valve is branched into two branch relief oil passages connected to an oil tank, the throttles having different throttle degrees are interposed in the branch relief oil passages, and the branch relief is provided. A hydraulically driven fuel injection device , wherein the sub solenoid valve is provided in any one of the oil passages, and the branch solenoid oil passage is controlled to open and close by the sub solenoid valve .

A pressure-increasing device that increases the pressure of hydraulic oil by a pressure-increasing piston and transmits the pressure to a plunger of a fuel injection pump, an open-side logic valve that controls supply of hydraulic oil to the pressure-increasing device, and hydraulic oil from the pressure-increasing device Main solenoid valves for controlling the opening and closing of the closed side logic valves that control the discharge of the exhaust gas, and the pressure increase by changing the release timing of the back pressure relief oil path acting on the open side logic valve by the main solenoid valves In a hydraulically driven fuel injection device configured to control an injection start timing of the fuel injection pump via a device,
The release oil passage is provided with two throttles having different throttle degrees (passage areas), and the escape oil passage is provided with a sub solenoid valve for switching the connection between the two throttles and the oil tank side,
A branch relief oil passage which is installed in series in the relief oil passage from the main solenoid valve, and which branches from the two throttles of the relief oil passage and is connected to an oil tank. It provided with a hydraulic drive fuel injection device you characterized by being configured to open and close controlling the branch relief oil path by the oil passage relief the branch sub solenoid valve provided that sub solenoid valve.

Hydraulic drive fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized by being configured both the two diaphragm aperture of different fixed throttle.

Thereby constituting one of the two diaphragm variable throttle, claim 1, characterized by comprising providing a throttle adjusting apparatus for adjusting the variable aperture of the throttle degree (passage area) by operating conditions of the engine or 2. The hydraulically driven fuel injection device according to 2.