JPH0249967A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

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 この発明は、ディーゼル機関等の内燃機関に用いられる
燃料噴射装置、特に液圧を利用した増圧作用によって高
圧燃料噴射を行うようにした燃料噴射装置の改良に関す
る。

従来の技術 液圧による増圧作用を利用した内燃機関の燃料噴射装置
が、例えば特開昭５７−第２４０７３号公報等において
提案されている。第５図は、その−構成例を示したもの
であり、この例では燃料加圧用の作動液体としても燃料
を用いている。

同図において、１は燃料タンク、２は主燃料供給通路３
に介装されたフィードポンプでありで、上記主燃料供給
通路３には更にリリーフ弁４およびアキュムレータ５が
設けられており、主燃料供給通路３を通して供給される
燃料圧力を一定圧力に保っている。６は噴射時期を制御
する三方電磁弁からなる電磁切換弁であって、この電磁
切換弁６は、ソレノイドＩＯにて駆動されるスプール１
１を有し、中央の第１ボート７が第２ボート８゜第３ボ
ート９の一方に選択的に連通される構成となっている。

そして、上記第２ポート８には、主燃料供給通路３が、
また第３ボート９には主リターン通路第２がそれぞれ接
続されている。

次に燃料増圧器！３は、大径ピストン部１４と小径プラ
ンジャ部１５とが一体に連接されてなる増圧ピストン１
６を有し、大径シリンダ部１７内に上記大径ピストン部
１４によって増圧サーボ室１８が画成されているととも
に、小径シリンダ部１９内に上記小径プランジャ部１５
によって燃料圧力室２０が画成されている。上記増圧サ
ーボ室１８は、通路２１を介して電磁切換弁６の第１ボ
ート７に連通している。また上記燃料圧縮室２０は、逆
止弁２３を備えた燃料導入通路２２を介して主燃料供給
通路３に接続され、ここから燃料が導入されるようにな
っている。そして、この燃料圧縮室２０に高圧燃料通路
２４を介して燃料噴射ノズル２５が接続されている。ま
た、上記高圧燃料通路２４には、燃料タンク！へ戻るリ
リーフ通路２６が接続されており、かつこのリリーフ通
路２６にカットオフ用電磁弁２７が介装されている。

上記構成においては、燃料噴射曲の状態では、電磁切換
弁６の第１ボート７が主リターン通路第２側に連通され
ており、増圧ピストン１６が図上方に位置している。そ
して、燃料圧縮室２０内にはフィードポンプ２によって
燃料が導入されている。

ここで、電磁切換弁６が切換えられて第１ボート７と第
２ボート８とが連通ずると、所定圧力の燃料が燃料増圧
器１３の増圧サーボ室１８に導入される。この増圧サー
ボ室１８における大径ピストン部Ｉ４の受圧面積は小径
プランジャ部１５の受圧面積に比べて遥かに大きいので
、増圧ピストン１６は押し下げられ、燃料圧縮室２０内
の燃料を圧縮する。これにより燃料は十分に高圧となっ
て燃料噴射ノズル２５から噴射される。そして、カット
オフ用電磁弁２７を開き、あるいは電磁切換弁６を再び
初期状態に切換えることによって噴射が終了する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の燃料噴射装置にあっては、大
径ピストン１１４と小径プランジャ部Ｉ５の受圧面積比
によって増圧割合が固定的に定まり、かつ増圧サーボ室
Ｉ８に導入される液圧が常に一定圧力であるから、燃料
圧縮室２０側で得られる噴射圧は噴射開始時点から噴射
終了まで一定のものとなる。

そのため、噴射圧を十分に高めようとすると、噴射初期
の着火遅れ期間に噴射される燃料量が多くなりすぎて、
アイドル時等における騒音の増大や排気成分の悪化等を
招く不具合があった。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、噴射初期の増圧作用を抑制してよ
り理想的な噴射圧特性を得るようにしたものである。す
なわち、この発明は、液圧を利用した燃料増圧器と、こ
の燃料増圧器への液圧の供給を制御する切換弁と、上記
燃料増圧器で圧縮された高圧燃料が供給される燃料噴射
ノズルとを備えてなる内燃機関の燃料噴射装置において
、上記燃料増圧器は、燃料圧縮室を画成するプランジャ
と、上記切換弁から液圧が導入される第１サーボ室を画
成し、かつ上記プランジャをその液圧によって押圧する
第１ピストンと、この第１ピストンが一定ストローク移
動したときに液圧が導入開始される第２サーボ室を画成
し、かつ」二足プランジャをその液圧によって押圧する
第２ピストンとを備えていることを特徴としている。

作用 」二足構成においては、切換弁の切り換えにより燃料増
圧器へ液圧が供給されると、燃料が圧縮されて噴射が開
始されるが、この噴射開始時点では、液圧が第１サーボ
室のみに導入される。つまり第１ピストンのみが液圧を
受ける。そのため、噴射初期の増圧作用は弱くなり、噴
射圧が比較的低く抑制される。

そして、第１ピストンが所定ストローク移動すると、第
２ピストンによって画成された第２サーボ室にも液圧が
導入開始される。これにより、第２ピストンにも液圧が
作用する。従って、プランジャが一層強く押圧され、噴
射圧が高くなる。

実施例 以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて詳細に説
明する。尚、この実施例においては、燃料増圧器３１部
分を除き、他の基本的構成は前述した第５図のものと特
に変わらないので、同一部分に同一符号を付し、重複す
る説明は省略する。

上記燃料増圧器３１は、その作動液体としてやはり燃料
を利用したものであって、下部に小径シリンダ部３２を
有し、かつ上部に大径な第２シリンダ部３３を有してい
る。また上記第２シリンダ部３３の上面中心部に、第１
シリンダ部３４の上部３４ａが凹設されている。上記第
１ンリング部３４の径は、小径シリンダ部３２の径より
も大きく、かつ第２シリンダ部３３の径よりも小さく設
定されている。これらの各シリンダ部３２．３３゜３４
は、互いに同軸上に配置されている。

上記小径シリンダ部３２には、棒状をなすプランツヤ３
５が摺動可能に嵌合しており、これによって燃料圧縮室
３６が画成されている。上記プランジャ３５は、第２シ
リンダ部３３内に位置する中間部に、フランジ部３７が
形成されており、かつ第１リターンスプリング３８によ
って常時図上力に、つまり燃料圧縮室３６が拡大する方
向に付勢されている。尚、上記燃料圧縮室３６には、燃
料導入通路２２および高圧燃料通路２４が接続されてい
る。

また第２シリンダ部３３には、第２ピストン３９が摺動
可能に嵌合している。この第２ピストン３９は、その上
面中央部に第１ンリンダ部３４の下部３４ｂが凹設され
ており、かつ底壁部３９ａ中心に貫通孔４０が設けられ
ている。この貫通孔４０には、上記プランツヤ３５の上
部が摺動可能に貫通しており、かつ上記底壁部３９ａに
プランジャ３５のフランジ部３７が当接するようになっ
ている。また上記第２ピストン３９は、第２リターンス
プリング４１によってプランジャ３５と同様に常時図上
力に付勢されている。

尚、上記第１リターンスプリング３８．第２リターンス
プリング４１を収納した第２シリンダ部３３下部の第２
低圧室４２は、通路４３を介して主リターン通路第２に
連通している。

一方、第２シリンダ部３３上端面に凹設された上部３４
ａと第２ピストン３９に凹設された下部３４ｂとからな
る第１シリンダ部３４には、第１ピストン４４が摺動可
能に嵌合している。この第１ピストン４４は、第２ピス
トン３９を貫通したプランジャ３５の先端部３５ａに嵌
合している。

そして、上記第１ピストン４４が第１シリンダ部３４に
嵌合することによって該第１シリンダ部３４上部に第１
サーボ室４７が画成されている（第２図参照）。この第
１サーボ室４７には、電磁切換弁６の第１ボート７に通
じる通路２１が接続されている。尚、上記第１ピストン
４４と第２ピストン３９との間に画成される第１低圧室
４５は、連通孔４６を介して第２シリンダ部３３下部の
第２低圧室４２に常時連通している。

また第１ピストン４４が第２ピストン３９中心部に嵌合
することによって、第２シリンダ部３３と第２ピストン
３９上面との間には、円環状に第２サーボ室４８が画成
されている（第３図参照）。

次に、上記構成における作用を説明する。先ず、噴射開
始前の段階では、電磁切換弁６がＯＦＦ状態にあり、そ
の第１ボート７は主リターン通路Ｉ２に連通している。

従って、燃料増圧器３１の第１ピストン４４は、第１リ
ターンスプリング３８の付勢力によってプランジャ３５
と一体に押し上げられて上限位置にある。同様に、第２
ピストン３９も第２リターンスプリング４工の付勢力に
よって押し上げられて上限位置にある。尚、両ピストン
３９．４４が上限位置にあるときに、第１図に示すよう
に、プランジャ３５のフランジ部３７が第２ピストン３
９底壁部３９ａにほぼ接している。また小径シリンダ部
３２内の燃料圧縮室３６には、燃料導入通路２２を介し
て燃料が導入されている。

ここで、電磁切換弁６がＯＮ作動して第１ボート７が主
燃料供給通路３側に連通ずると、フィードポンプ２で加
圧された所定圧力の燃料が燃料増圧器３１の第１サーボ
室４７内に供給される。そのため、第１ピストン４４は
プランジャ３５とともに押し下げられ、第１ピストン４
４の受圧面積とプランジャ３５の受圧面積の比に応じた
増圧作用が開始され、燃料噴射ノズル２５から高圧燃料
が噴射される（第２図参照）。しかし、上記第１ピスト
ン４４の受圧面積は比較的小さいので、この段階での増
圧作用は比較的弱い。

従って、この噴射初期において燃料圧縮室３６側で得ら
れる噴射圧は、第４図に示すように比較的低いものとな
る。

次に、燃料がある程度噴射されて第１ピストン４４がプ
ランジャ３５とともに所定ストロークだけ上限位置から
移動すると、該第１ピストン４４は第１シリンダ部３４
の上部３４ａから抜は出て第２ピストン３９側の下部３
４ｂ内に嵌入する。

これにより、第１ピストン４４外周側に位置する第２サ
ーボ室４８内に燃料圧力の導入が開始される。そのため
、第２ピストン３９が直ちに図下方に押し下げられ、フ
ランジ部３７を介してプランツヤ３５を更に押圧する（
第３図参照）。このとき、プランジャ３５を下方に付勢
する受圧面積としては、第１ピストン４４の受圧面積と
第２ピストン３９の受圧面積との和となり、増圧作用は
非常に強（なる。従って、燃料圧縮室３６側で得られる
噴射圧は、第４図に示すように急激に上昇する。

尚、噴射の終了は、カットオフ用電磁弁２７の開弁、あ
るいは電磁弁切換弁６の切り換えによって行われる。

このように上記構成の燃料噴射装置によれば、第４図に
示すように、噴射初期の噴射圧が低く、従って噴射率（
単位時間もしくは単位クランク角当たりの噴射用）を小
さく抑制できる。そのため、着火遅れ期間での噴射量が
小さくなり、騒音、振動の低減、ならびに排気浄化性能
の向上が図れる。

また、噴射中期以降の主噴射期間では噴射圧が十分に高
く、かつ噴射率も大きな噴射が行われ、これによって出
力向上が図れる。

尚、上記実施例では、加圧用の作動液体として燃料の一
部が用いられているが、この発明は、噴射用の燃料経路
と加圧用の液圧回路とを分離させたものにおいても同様
に適用することが可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の燃料噴射装置によれば、第１ピストンがプランジャと
ともに一部ストローク移動した段階で第２ピストンによ
る押圧力が付加されるので、噴射圧が２段階に変化する
ものとなる。従って、噴射初期には低圧低噴射率噴射を
、また主噴射期間中は高圧高噴射率噴射を行うことがで
き、騒音。

振動の低減ならびに排気清浄化が図れ、かつ同時に出力
性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る燃料噴射装置の一実施例を示す
構成説明図、第２図および第３図はこの実施例における
燃料増圧器の作用を説明する説明図、第４図はこの実施
例の噴射圧特性を示す特性図、第５図は従来における燃
料噴射装置の一構成例を示す構成説明図である。 ２・・・フィードポンプ、６・・・電磁切換弁、２５・
・・燃料噴射ノズル、３１・・・燃料増圧器、３５・・
・プランジャ、３６・・・燃料圧縮室、３９・・・第２
ピストン、４４・・・第１ピストン、４７・・・第１サ
ーボ室、４８・第２サーボ室。 第１ 図 晴間 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液圧を利用した燃料増圧器と、この燃料増圧器へ
   の液圧の供給を制御する切換弁と、上記燃料増圧器で圧
   縮された高圧燃料が供給される燃料噴射ノズルとを備え
   てなる内燃機関の燃料噴射装置において、上記燃料増圧
   器は、燃料圧縮室を画成するプランジャと、上記切換弁
   から液圧が導入される第１サーボ室を画成し、かつ上記
   プランジャをその液圧によって押圧する第１ピストンと
   、この第１ピストンが一定ストローク移動したときに液
   圧が導入開始される第２サーボ室を画成し、かつ上記プ
   ランジャをその液圧によって押圧する第２ピストンとを
   備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。