JPH02115565A

JPH02115565A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH02115565A
Application number: JP27018488A
Authority: JP
Inventors: Jiro Senda; 二郎千田; Ryoichi Ohashi; 大橋　良一
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1990-04-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、内燃機関用の一体型、別体型を含む燃料噴射
装置に関するものである。

（従来技術及びその問題点）従来から実公昭５０−９４４８号で噴射カムの形状によ
って初期噴射率を制御するようにした技術が知られてい
る。

また、プランジャ頂部外周面に段部を形成して初期噴射
率を制御する技術も知られている。

しかしながら、噴射ポンプとノズルを高圧管で繋いだ場
合には、高圧管内で初期噴射特性が減衰し易く、広い運
転域にわたってノズルから所望の特性で燃料を噴射する
ことか困難である。

（発明の目的）本発明は、初期噴射率を制御した燃料噴射パターンを全
運転域で発揮できる小型機関用に好適な簡単な構造の燃
料噴射装置を提供することを目的としている。

（発明の構成）（１）技術的手段本発明は、バレル内でプランジャを往復動可能に設け、
プランジャを駆動するカムを設け、バレルに燃料供給用
のポートを形成し、燃焼室に臨むノズルを別体に設けた
燃料噴射装置において、プランジャ頂部外周面に段部を
形成し、前記カムを噴射初期のプランジャ押し速度を低
減し、且つ噴射後期のプランジャ押し速度を増加させる
ように形成し、前記段部がポートを閉塞する時期とカム
のプランジャ押し速度増加開始時期とを同期させるよう
に設定し、全運転域で初期噴射率を低減した噴射パター
ンを発揮するとともに、回転数に対応して動的な燃料噴
射時期を制御する回転タイマー機能を発揮するようにし
たことを特徴とする燃料噴射装置である。

（２）作用段部による初期噴射率制御機能とカムによる初期噴射率
制御機能の相乗効果で、全運転域にわたって初期噴射率
を低減した噴射特性を得る。

段部の燃料絞り作用で、回転タイマー機能を発揮する。

（実施例）（１）第１実施例第１図には本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用
燃料噴射ポンプが示されており、第１図において符号１
０．は取付フランジ一体形のポンプ本体、１１はポンプ
本体１０内に嵌挿固定されたバレルであり、該バレル１
１の一方の側面、即ち図中の左側面には、貫通孔状のバ
レルポート１２（ポート）が形成されている。

このバレル１１の軸心部には前記バレルポート１２に連
通ずるようにしてプランジャ挿入孔１３が形成されてい
る。プランジャ挿入孔１３内には、プランジャ１４か相
対回動自在且っ摺動自在に嵌挿されており、該プランジ
ャ１４をプランジャスプリング１５のばね力と燃料カム
１６のカム作用とによって軸方向に往復動させることに
より、頂面１７上に形成される高圧室１８内に吸入した
燃料を加圧し、これをデリベリバルブ２０から高圧管２
０ａを介して各気筒に設けられた噴射ノズル２０ｂに圧
送するようになっている。

また、第１図中で符号２１はプランジャ１４に対して円
周方向に係合ｉ’ｉＪ能に取付けられたプランジャ回動
輪であり、該プランジャ１４は、調量操作子２２により
該回動輪２１に噛合するラックギヤ２３を適宜に押引操
作することによりバレル１１内において相対回動せしめ
られ、所定の調量作用を行うようになっている。即ち、
プランジャ１４の頭部２４の外周面２５には、第２図、
第３図に示すように、その頂面１７から適宜離間して斜
溝状の下部リード２６が略その半周に亘って形成されて
いる。また、この下部リード２６は、プランジャ軸方向
に延びる燃料逃し穴２７を介して該プランジャ１４の頂
面１７に連通せしめられている。なお、第１図中の２８
はバレルポート１２へ燃料を流通する供給パイプである
。

したがって、プランジャ挿入孔１３をバレル１１に対し
て相対回動させて該プランジャ１４の下部リード２６と
バレル１１のバレルポート１２との相対的な連通タイミ
ングを変化させ、該バレルポート］２の閉塞期間を調整
することにより燃料の噴射量が調整される。

このようなバレルポート１２とこれに重合連通ずる下部
リード２６との組合せよりなる調量機構は従来から公知
のものであるが、この実施例においてはこれに止どまら
ず、更にプランジャ１４の段部３３とカム軸１６の形状
（カムプロフィール）と′の相乗効果で初期噴射率を制
御した噴射パターンを発揮する。

第２図で、プランジャ１４の頭部２４には頂面１７から
Ｘだけ下がった位置に段部３３を形成しである。段部３
３は外周面２５よりＢだけ全周にわたって小径になって
おり、段部３３の上方は円筒状の小径部３４になってい
る。外周面２５の上下方向中間部に下部リード２６が形
成され、下部リード２６と燃料逃し穴２７は通路２［ｉ
ａで連通している。

第２図のプランジャ１４が嵌合するバレル１１には第３
図のように、バレルポート１２が開口し、バレルポート
１２の直径はｄである。段部３３の寸法Ｘ、Ｂは詳しく
は後述するようにカム軸１６の形状に適合させ、同時に
最適の燃料噴射パターンを発揮するように設定可能であ
る。

カム軸１６のカム角度θとカム速度Ｖ（押し速度）のグ
ラフである第４図に示すように、カム軸１６のカムプロ
フィールは、θ１から０２までのカム角度ではＶｌで略
一定の速度でプランジャ１４を押し上げ、０２〜θ３で
はカム速度が増大するように設定しである。

第５図の噴射行程図で、（ａ）はプランジャ１４の頂面
１７がバレルポート１２の下縁１２ａと一致した状態が
カム軸１６のカムプロフィールを示す（「）の００　（
−〇°）に対応し、ここから（ｇ）のように高圧室１８
内の燃料を噴射し始める。

（１＋）でプランジャ１４の頂面１７がバレルポート１
２の上縁１２ｂと一致しく（ｒ）　（７）ＰＬ　＞　、
初期噴射特性が始まる。（Ｃ）では小径部３４とバレル
ポート１２との間隙から燃料がバレルポート１２へ漏れ
、しかもカム軸１６の押し上げ速度が遅いので、（ｄ）
まで少ない噴射量の初期噴射特性が続く。　（ｄ）で段
部３３とバレルポート１２の上縁１２ｂが一致して（（
１°）のＰ２）、バレルポート１２が外Ｊ、イ而面５で
閉塞されると、高圧室１８内の燃料は高圧に加圧され始
め、更にカム軸１６の押し上げ速度が増大することによ
って（ｇ）の噴射量が増える。

（ｅ）でバレルポート１２の下縁１２ａとプランジャ１
４の下部リード２６が一致すると（（「）のＰ３）、高
圧室１８の燃料は燃料逃し穴２７から下部リード２６を
通ってバレルポート１２へ漏れ始め、（ｇ）の噴射；も
減少し、θ４で燃料噴射が終了する。

したがって、第６図のようにθ１〜θ２で少ない噴射量
で噴射し続ける初期噴射１１か発生し、θ２から０３ま
で噴射量が増える主噴射Ｉ２が発生する。

本発明で得られる噴射パターンは第６図のようなパター
ンに限らず、機関の要求特性に応じて第６ａ図〜第６ｃ
図のような種々のパターンに変更可能である。この変更
は第３ａ図〜第３ｃ図のように変更した段部′３３、小
径部３４の形状と、第４ａ図、第４ｂ図のように変更し
たカム軸１６のカムプロフィールとを任意に組合わせる
ことによって得られる。

以上の構成では、カム角度θ−噴射率Ｉのグラフである
第６図に示すように噴射量が少ない初期噴射１１と、噴
射量が多い主噴射Ｉ２とを発揮する。したかって、初期
噴射１１で燃焼初期の燃料を少なくすることによって時
間Ｔ−筒内圧力Ｐのグラフである第７図の特性Ｐ２のよ
うに従来の特性Ｐ１より燃焼室での圧力上昇を緩やかに
して、騒音を押さえる。同時に、燃焼温度をさげて排気
中のＮｏｘ　　（窒素酸化物）を低減する。一方、主噴
射１２で噴射量を増やすことによってノズル２０ｂ（第
１図）から噴射される燃料の微粒化を促進し、青白煙を
防止しながら高出力を発揮する。

二の初期噴射率１．Ｉノ御特性は高圧管２０ａを有する
燃料噴射ポンプでは高圧管２Ｏａ内で特性が減衰され易
いが、段部３３、小径部３４とカム軸１６の相乗効果で
ノズル２０ｂまで有効に達する。

次に、段部３３、小径部３４による回転タイマー機能を
説明する。まず、静的に高圧室１８の圧力が上界を開始
する静的噴射時期は各回転数によって一定の第５図（ｄ
）の時点で決まる。これに対して動的に高圧室１８の圧
力が上昇し始める動的噴射時期は小径部３４とバレルポ
ート１２間の絞り作用で変わる。すなわち、機関回転数
Ｎ−動的噴射時期Ｔｙのグラフである第７ａ図の特性Ｔ
ｌのように前記間隙を流れる燃料の流速が遅い低速時に
は絞り作用が小さいので、動的噴射時期が遅くなり、燃
料の流速が速い高速時には動的噴射時期か早くなる。

一方、一般にプランジャで燃料を圧送するタイプの噴射
ポンプでは、機関回転数Ｎ−実際の噴射時Ｊ［ｌＩＩ　
Ｔ　Ｘのグラフである第７ｂ図の特性Ｔ２のように回転
数が高速になるに連れて実際の噴射時期が次第に遅くな
る特性がある。

以上の両特性を合せ持つ本実施例の場合では、第７Ｃ図
のように特性Ｔ　Ｉ、Ｔ　２を合成した噴射時期が略一
定の特性Ｔ３を発揮する。なお、段部３３、小径部３４
のＸ、Ｂを適宜に調整することによって第７ａ図の特性
ＴＩの傾斜角度は任意に設定でき、特性Ｔ３の傾斜を微
、２！Ｊ整することができる。

次に、前記デリベリバルブ２０によるロードタイマ機能
について説明する。

デリベリバルブ２０は第８図、第９図に示すように、弁
体３０、弁座３丁からなり、デリベリスプリング３２（
第１図）で弁体３０を弁座３１に付勢して開閉するよう
になっている、弁体３０には第１０図に示すように環状
のカラー段部３３か一体に形成されており、デリベリバ
ルブ２０の閉弁時（燃料噴射終了時期）に第８図中で吸
い戻しストローク、Ｑ１分だけ燃料を吸い戻す機能を備
えている。

第１０図に示すようにカラー段部３３にはアングライヒ
カット４０を形成しであるので、第８図の弁体３０が閉
弁する際に、このアングライヒカット４０部分から燃料
が流れ、吸い戻しストロークｐ１による燃料吸い戻し量
をアングライヒカット４０からの燃料漏れ量だけ低減す
るようになって（１）る。燃料吸い戻し量が減ると、そ
の分だけプリヘリバルブ２０からインジェクターまでの
高圧管２Ｏａ内の残圧が高くなり、結果的に残圧上昇分
に応じて燃料噴射量が増える。この残圧上昇分によって
、第１１図のように負荷Ｌ（出力Ｐｅ）の増加にともな
って噴り・１時期Ｔｘが遅れる特性Ｃになり、このリタ
ード動作によってロードタイマ機能を発揮する。

ロードタイマ機能によって、高負荷時の筒内最高圧Ｐｍ
ａｘ、の抑制、燃焼音の低減、Ｎｏｘの減少等の効果を
得る。

以上のような段付ブラ゛ンジャにおける始動性改善を説
明する。プランジャ１４の段部３３、小径部３４の作用
は始動時には不要であるので、ラック２３によるバレル
１１の回動を利用して始動時にはプランジャ１４の段部
３３、小径部３４が働かないようにする構造を第１２図
に示す。

第１２図では、バレル１１とプランジャ１４はプランジ
ャ１４かラック２３で回動することによってβの範囲で
相対的に回動するが、段部３３、小径部３４は始動時に
バレルポート１２が位置するβｌの位置から外れた部分
に形成しである（第１３図）。このように段部３３、小
径部３４を形成するのは、加工が困難であるので、第１
３ａ図のようにプランジャ１４の中心Ｏ１から小径部３
４の中心０２を偏心させて段部３３を形成することもで
きる。

（２）第２実施例本発明の第２実施例であるノズル一体型のユニットイン
ジェクタを示す第１４図で、５０はインジェクタボディ
　（本体）である。このインジェクタボディ５０は略円
筒状に一体成形されており、インジェクタボディ５ｏに
は先端側（第１４図では下端）から、詳しくは後述する
噴射弁本体部Ｘと、噴射ポンプ部Ｙと、プランジャー回
動機構Ｚとが順次に同芯上に嵌挿されている。

インジェクタボディ５０はシリンダヘッド５１に形成さ
れたインジェクタ取付は孔５１ａ内に噴射弁本体部Ｘ側
から嵌挿され、かつインジェクタ押え５２によってシリ
ンダヘッド５１に押付けられて固定されている。噴射弁
本体部Ｘは燃焼室５３に臨んでいる。

インジェクタボディ５０の上方には噴射ポンプ部Ｙのプ
ランジャ（後述）を軸方向に押圧するロッカーアーム５
４が配置されており、ロッカーアーム５４の抑圧端部（
図中の右端部）には調整ねし５４ａ１０ツクナツト５４
ｂが設けられている。

したがってロッカーアーム５４による抑圧時期、すなわ
ち燃料噴射時期の微調整は調整ねじ５４ａ、ロックナツ
ト５４ｂによってなされるようになっている。

なお、第１４ａ図に示すようにロッカーアーム５４はブ
ツシュロッド６５を介してカム軸６６で駆動される場合
に限らす、第１４ｂ図のようにカム軸６６て直接に駆動
することもできる。

前記プランジャを円周方向に回動させるプランジャ回動
機構Ｚの一部であるラック５５はインジェクタボディ５
０の軸方向と略直交し、横方向に伸びている。ラック５
５の端部はロッド５５ａを介してアーム５５ｃに連結さ
れており、図示しないガバナで回動されるアーム５５ｃ
によってう・ツク５５が矢印Ａ方向に摺動自在に構成さ
れている。

以下、このユニットインジェクタの構造を説明する。

第１５図に示すように、噴射弁本体部Ｘは、内部にノズ
ルバルブ５６ａを篩えた周知のノズルユニット５６と、
内部に前記ノズルバルブの開弁圧設定用のノズルスプリ
ング５７を嵌挿したノズル支持ボディ５８とを袋ナツト
状のノズルホルダー５９によって同軸状に一体的に結合
して構成されており、インジェクタボディ５０の下端部
にしかも該ノズルユニット５６を下方に突出させた状態
で巷説自在に取付けられている。なお、第１５図におい
て符号６０は、後述する噴射ポンプ部Ｙとノズルユニッ
ト５６とを連通ずる高圧油路である。

噴射ポンプ部Ｙは、インジェクタボディ５０の中段部に
液密状態で嵌合したバレル６１と、該バレル６１内に軸
方向にＷｌ動自在かつ円周方向に回動自在な状態で挿入
されたプランジャ６２とをＨしている。プランジャ６２
の上部にはばね受６３を介してプランジャスプリング６
４の上端が圧接しており、プランジャスプリング６４の
ばね力でプランジャ６２は上方に付勢されている。プラ
ンジャスプリング６４の下端はインジェクタボディ５０
の内周面に圧接している。

プランジャ回動機構Ｚは、周知のように、ラック５５（
第１６図）でプランジャ６２を回動するようになってい
る。

バレル６１の上部には第１図と同様のバレルポート１２
が開口し、プランジャ６２の下端部にも同様に段部３３
、小径部３４を形成しである。この段部３３、小径部３
４による初期噴射率制御機能は第５図と同様であり、回
転タイマー機能も第７０図と同様に発揮される。

一方、ロードタイマー機能はユニットインジェクタには
デリベリバルブを設けないので、第１７図のようにプラ
ンジャ６２の頂面１７に図中右上がりの上部逆リード７
０を形成して、上部逆リード７０で高質４ニア時に噴射
時期をリタードさせるようになっている。

バレルポート１２は低負荷時には中心線０３上に位置し
、高負荷時にはプランジャ６２の回動で中心線０４上に
位置する。したかって、０３，０４間では△Ｘ分たけ圧
縮開始が遅れることになる。

この実施例では、第１８図に示すように低負荷時の特性
Ｃ１から高負荷時の特性Ｃ２に八〇だけ噴射時期か遅れ
る。

なお、この上部逆リード７０は第３ａ図〜第３ｅ図の変
形例にも適用でき、第６ａ図〜第６Ｃ図の噴射パターン
も発生可能である。

（発明の効果）以上説明したように本発明による燃料噴射装置では次の
効果を奏する。

第１請求項では、ノズル別体型の燃料噴射ポンプで、第
６図に示すように噴射量が少ない初期噴射１１と、噴射
量が多い主噴射Ｉ２とを有する初期噴射率制御特性を発
揮できる。したがって、初期噴射Ｉｔで燃焼初期の燃料
を少なくすることによって第７図のＰｌように従来のＰ
ｌより燃焼室での圧力上昇を緩やかにでき、騒音を防止
することができる。同時に、燃焼温度をさげることがで
き、Ｕトス中のＮＯＸ　　（窒素酸化物）を低減できる
。

一方、主噴射Ｉ２で噴射量を増やすことによってノズル
２０ｂ　　（第１図）から噴射される燃料の微粒化を１
亢進することかでき、青白煙を防止しながら高出力を発
揮できる。

段部の燃料絞り作用で、回転タイマー機能を発揮するこ
とかでき、回転数の増加にともなって遅れがちな噴射時
期を適正に維持できる。

第２請求項では、第１図の燃料噴射ポンプで負６：ｊの
増加に連れて噴射時期を遅らせるロードタイマ機能を発
揮できる。したがって、高負荷時の筒内最高圧Ｐ　ｍａ
ｘの抑制、燃焼音の低減、Ｎｏｘの減少笠の効果を発揮
できる。

第３請求項では、ノズル一体型のユニットインジェクタ
で第１請求項と同様の効果を発揮できる。

第４請求項では、ユニットインジェクタで前記ロードタ
イマ機能を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の燃料噴射ポンプを示す縦断面図、
第２図はプランジャの側面図、第３図はプランジャとバ
レルの構造略図、第３ａ図、第３ｈ図、第３ｃ図、第３
ｄ図、第３ｅ図はそれぞれプランジャの変形例を示す構
造略図、第４図はカムプロフィールのグラフ、第４ａ図
、第４ｂ図はそれぞれ第４図の変形例を示すグラフ、第
５図は噴射行程を示す行程図、第６図は噴射パターンを
示すグラフ、第６ａ図、ｍＧｂ図、第６Ｃ図はそれぞれ
噴射パターンの変形例を示すグラフ、第７図は筒内圧力
の変化を示すグラフ、第７ａ図、第７ｂ図、第７Ｃ図は
それぞれ回転タイマー機能を示すグラフ、第８図はデリ
ベリバルブの縦断面図、第９図はデリベリバルブの弁体
の側面図、第１０図は第９図のＡ−Ａ断面図、第１１図
はロートタイマー機能を示すグラフ、第１２図はプラン
ジャの変形例を示す平面図、第１３図は第１２図のＡ矢
視図、第１３ａ図はプランジャの更に別の変形例、第１
４図は第２実施例のユニットインジェクタ、の構造略図
、第１４ａ図、第１４ｂ図はそれぞれカム配置を示す構
造略図、第１５はユニットインジェクタの縦断面略図、
第１６図は第１５図のＡ矢視図、第１７図はプランジャ
の側面図、第１８図はロートタイマー機能を示すグラフ
である。１１・・・バレル、１２・・・バレルポート、
１４・・・プランジャ、３３・・段部、３４・・・小径
部、６１・・・バレル、６２・・・プランジャ、７０・
・・上部逆リード第８図第９図？ｎ特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社第１０図ＢＪ￥藺ｒウム角虐θ ５（／第１５図Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）バレル内でプランジャを往復動可能に設け、プラ
ンジャを駆動するカムを設け、バレルに燃料供給用のポ
ートを形成し、燃焼室に臨むノズルを別体に設けた燃料
噴射装置において、プランジャ頂部外周面に段部を形成
し、前記カムを噴射初期のプランジャ押し速度を低減し
、且つ噴射後期のプランジャ押し速度を増加させるよう
に形成し、前記段部がポートを閉塞する時期とカムのプ
ランジャ押し速度増加開始時期とを同期させるように設
定し、全運転域で初期噴射率を低減した噴射パターンを
発揮するとともに、回転数に対応して動的な燃料噴射時
期を制御する回転タイマー機能を発揮するようにしたこ
とを特徴とする燃料噴射装置。
（２）バレル内の燃料を圧縮する高圧室の出口に連通し
て燃料の圧送を制御するデリベリバルブを設け、このデ
リベリバルブに燃料噴射行程終了時に燃料の吸い戻し量
を低減するアングライヒカットを形成し、負荷増加に応
じて噴射時期を遅らせるロードタイマー機能を発揮する
ようにした特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。
（３）バレル内でプランジャを往復動可能に設け、プラ
ンジャを駆動するカムを設け、バレルに燃料供給用のポ
ートを形成し、プランジャをバレル内で回動させるラッ
クを設け、燃焼室に臨むノズルを一体に設けた燃料噴射
装置において、プランジャ頂部外周面に段部を形成し、
前記カムを噴射初期のプランジャ押し速度を低減し、且
つ噴射後期のプランジャ押し速度を増加させるように形
成し、前記段部がポートを閉塞する時期とカムのプラン
ジャ押し速度増加開始時期とを同期させるように設定し
、全運転域で初期噴射率を低減した噴射パターンを発揮
するとともに、回転数に対応して動的な燃料噴射時期を
制御する回転タイマー機能を発揮するようにしたことを
特徴とする燃料噴射装置。
（４）プランジャの頂面にラックによるプランジャとバ
レルの相対回動によって高負荷時に燃料う噴射時期が遅
くなるように傾斜した上部逆リードを形成し、上部逆リ
ードの傾斜で負荷増加に応じて噴射時期を遅らせるロー
ドタイマー機能を発揮するようにした特許請求の範囲第
３項記載の燃料噴射装置。