JPH03222859A - 増圧式燃料噴射弁 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、噴射用燃料を増圧するための増圧室が設け
られた、例えばディーゼル機関に用いられる増圧式燃料
噴射弁に関する。

（従来の技術） ディーゼル機関は、高圧、高温状態のシリンタ内空気中
に燃料を噴射して着火させるものであることから、噴射
燃料にはより高い圧力を与え燃料の微粒化促進及び燃料
噴射期間の短縮化を図ることが望ましい、これに対処し
たものとしては、例えば第８図に示すような増圧プラン
ジャ式燃料噴射弁がある（特開昭５９−８５４３３号公
報参照）。

この燃料噴射弁は、液圧を利用して燃料を加圧する増圧
プランジャタイプのもので、プランジャ１の下降によっ
てプランジャ室３内の燃料を介してアキュームレータバ
ルブ５を押し下げ、プランジャ室３内の燃料をノズル本
体７側の蓄圧室９に圧送し、その後プランジャ室３内の
圧力低下によってニードルバルブ１１が上昇するときに
ノズルチップ１３先端の噴射孔１５から図示しないシリ
ンダ内に燃料が噴射される。

増圧用のプランジャ１のプランジャ室３と反対側の端部
には、増圧ピストン１７が配置され、増圧ピスト・ン１
７のプランジャ１と反対側には増圧室１つが形成されて
いる。増圧室１つは三方電磁弁２１を介して燃料人［１
２３に連通可能となっている。三方電磁弁２１は増圧室
１つと燃料入ｌ−１２３とを連通状態にするほか、増圧
室１９と燃トｌ開放１」２５とを連通状態にする。また
、燃ト１人１−１２３はプランジャ室３に燃料通Ｂ２７
により連通可能であり、燃料通Ｒ２７には燃料入Ｉ−１
２３からプランジャ室３への流通のみを許容する逆１１
−弁２つが設けられている。燃料入［１２３には、燃料
タンク３１かへフィートポンプ３３によりｉ及み＋けら
れ圧力調整バルブ３５によってｊ＋−、力誘１整されな
１然料が供給される。３７は圧力計で３９はアキ１−ム
レータである。

上記三方電磁弁２１が増圧室１９と燃ト１開放１−１２
５とを連通状態にすると、フィートポンプ３３によって
送られる燃料は燃料人「」２３から燃料通路２７を通っ
てプランジャ室３に充填される。

方、三方電磁ｆｒ２．１が燃料入ｌ−１２３と増圧室１
つとを連通状態にすると、フィートポンプ３３によって
送られる燃料は増圧室１つに導かれる。増圧室１つに燃
料が導かれると、この燃ｖ１により増圧ピスト・ン１７
はプランジャ１とともに押し丁番つられ、前記プランジ
ャ室３内の燃ｆ１は、増圧ピストン１７とプランジャ１
とのそれぞれの受注部相互の面積化分だけ増圧されてア
キｌ−しレ−ツノ冒レフ３を押し下げ、蓄圧室９に圧送
される。

そして、蓄圧室９内の圧力とプランジャ室３内の圧力と
が平衡すると、ばね４１にょリア上１−ムレータハルブ
５が関し、蓄圧室９は音用される。

ここで、三方電磁ｆ′ｒ２１が増圧室２３と燃ｔ１開放
Ｌ１２５とを再度連通させると、増圧室１つ内の圧力は
大気圧に開放され、増圧ピストン１７ははね４３に押さ
れて上昇する。これと同時に１ランンヤ室３内の圧力も
フィートポンプ３３による供給圧まで低下する。このと
き、蓄圧室９内の１トカが、は゛ね４１とプランジャ室
３内の圧力とによってニードルバルブ１１を関しようと
する力を上回れは゛、ニードルバルブ１１は開弁し、蓄
圧室９内の燃料か噴射孔１５から噴射される。

燃料が噴射されると、蓄圧室９内の圧力が低下し始め、
この低下しつつある圧力と、前記ばね４１とプランジャ
室３内の圧力とが平衡すると、ニードルバルブ１１が閉
じ噴射が終了する。以後、」−記動（ヤを繰り返す。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来の増圧式燃ＪＥｌ’１ｉ射弁
は、ニードルバルブ１′１が閉弁して燃料噴射が終了す
るときのいわゆる閉弁圧は、プランジャ室３内への供給
圧力によって決まるものであるが、燃料入Ｌ１２３を介
してのプランジャ室３への供給圧力は、増圧室１９への
供給圧力と同一であることから、この供給圧力によって
決まる閉弁圧は高圧噴射時での蓄圧室９の圧力に比べて
かなり低く、このため噴射後蓄圧室９内の圧力が閉弁圧
まで低下してニードルバルブ１１が関しるまで時間がか
かり、高圧噴射が可能であるものの、そのときの噴射期
間が充分に短縮化されておらず、このため燃焼期間が増
長し、燃焼、排気性能及び燃費などが悪化することとな
る。

そこでこの発明は、高圧燃料噴射を可能としな」−で、
噴射期間を充分短縮化することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前述した課題を解決するためにこの発明は、往復動可能
なプランジャの先端側に噴射用燃し［が供給されるプラ
ンジャ室が設けられる一方、前記プランジャの基部側に
はプランジャ室の圧力を増圧するための増圧用燃料が供
給される増圧室が設けられ、プランジャ室とこのプラン
ジャ室に連通可能な蓄圧室との差圧に基づいて噴射用開
閑弁か開田する増圧式燃料噴射弁において、前記プラン
ジャ室に第１の燃料供給通路を連通可能に設けるととも
に、前記増圧室に第１の燃料供給通路とは独立した第２
の燃料供給通路を連通可能に設け、前３己第１、第２の
燃料供給通路にそれぞれ圧力調整手段を設けたものであ
る。

（作用） プランジャ室側の第１の燃料供給通路及び増圧室側の第
２の燃料供給通路のそれぞれの圧力調整手段をａｌ　ｆ
！して、プランジャ室及び増圧室への供給圧力を高める
と、これに対応する閉弁圧及び噴射圧も所定量高くなり
、これにより燃料噴射が終了する■弁時期を早めること
ができ、高圧噴射て充分な燃料の微粒化を行いながら所
定の噴射量で燃料噴射期間か充分短縮化される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図ないし第３図はこの発明の第１の実施例を示して
いる。第１図に示す燃１’ＥＩ　Ｉ’ｉ３射弁は、ディ
ーゼル機関に使用される液圧を利用して燃↑−１を加圧
する増圧アランジャタイプのもので、プランジャ４５は
プロ・ノ２４７内を先端（［ＷＩが摺動可能に設（すら
れ１．二のプランジャ４５の端面とプロ・ツク４７とに
囲まれて噴射用燃Ｖ［か充填されるプランジャ室４９が
形成されている。プランジャ室４９は、フロック４７に
形成された燃料通路５１．逆止弁５２及びノズルヘッド
５３に形成された燃料通路５５を経て噴射用燃料人口５
７に連通可能となっている。噴射用燃料人口５７は燃料
配管５９の一端側に接続され、燃料配管５つの他端側は
燃料主配管６１に接続されている。燃料主配管６１は燃
ト［タンク６３に接続されその途中にフィードポンプ６
５が設けられている。６７はバルブ、６９はアキューム
レータである。

前記燃料通路５１．５５．噴射燃料流路ツ及び燃料配管
５つにより第１の燃料供給通路を構成しており、この第
１の燃料供給通路に圧力調整手段としての第１の圧力調
整バルブ７１が設けられている。第１の圧力調整バルブ
７１の下流側には、圧力計７３が設けられている。

プランジャ４５の基部側は、ノズルヘッド５３内に形成
された摺動孔７５内に突出しており、この摺動孔７５内
にはプランジャ４５の基端部側に当接するキャップ状の
増圧ピストン７７が摺動可能に収納されている。増圧ピ
ストン７７はプランジャ４５側に設けられたばね７つに
より上方に付勢されており、増圧ピストン７７のばね７
９と反対１！Ｆ１には増圧室８１が形成されている。増
圧室８１は、途中に三方電磁弁８３を介して増圧用燃料
人１ｊ　８５に連通可能となっている。三方電磁弁８３
はそのソレノイド８７への通電、非通電によって口・／
　Ｆ　８９の先端部Ｕ・途中に設けられたボールナｆ’
９１．９３が移動して増圧室８１を、増圧用撚ト１人ｒ
−１８５に連通させる状態と、燃料開放Ｄ　９５に連通
させる状態とに切換可能である。燃料開放１１９５は燃
ト１配管９７により燃料タンク６３に接続されている。

増圧室８１に連通可能な増圧用燃料人口８５には、燃Ｖ
−＋配管９つの一端が接続され、燃料配管９つの他端は
燃［ミｌ土配管６１に接続されている。増圧用（然ｉｔ
入］１８５及び燃料配ｇ−９９により第２の燃［１（＃
給通路を構成しており、この第２の燃料供給通路に圧力
調整手段としての第２の圧力調整パル叡１０１か設けら
れている。第２の圧力調整バルブ１０］の下流側には、
圧力計１０３が設けられている。

プランジャ４５が摺動するブロック４７の下側には、ノ
ズル本体１０５がノズルナツト１０７により装着され、
さらにノズル本体１０５の下部側にはノズルチップ１０
９がりテーナ１１１により装着されている。

ノズル本体１０５のブロック４７側には、プランジャ室
４つに連通可能な蓄圧室１１３が形成され１．ノズル本
体１０５のノズルチップ１１］側及びノズルチップ１１
１には、蓄圧室１１３に連通する噴射燃料流路１１５が
形成されている。蓄圧室１１３及び噴射燃料流路１１５
内には、噴射用開田弁としてのニードルバルブ１１７が
上下動可能に収納され、ニードルバルブ１１７の先端部
位によって、ノズルチップ１０９の先端に形成された燃
料噴射孔１１９を開用可能となっている。

ニードルバルブ１１７のプランジャ室４９側端部には、
アキュームレータバルブ１２１が摺動可能に嵌め込まれ
、アキュームレータバルブ１２１と、ニードルバルブ１
１７の蓄圧室１１３内部位に形成されたフランジ１２３
との間には、ばね１２５が介装されてアキュームレータ
バルブ１２１をプランジャ室４つ側に付勢している。ニ
ードルバルブ１１７のアキュームレータバルブ１２１か
ら突出したプランジャ室４つ側端部には、アキュームレ
ータバルブ１２１に形成された四部１２１ａに収納され
るフランジ１２７が取付けられている。

次に、このように構成された燃料１９射弁の動ｒヤを説
明する。

まず、噴射用燃料入［」５７への燃料供給圧を燃Ｅ１配
管５つの第１の圧力１ｊｌ　′ｆａバルブ７１により調
整してプランジャ室４つへの供給圧力を高め、ニードル
バルブ１１７が閉しる時の圧力（開弁圧）か、例えば第
２図に示すように１ｆ来のＰ。より高いＰ。、となるよ
う設定する。一方、増圧用燃料入［」８５への燃料供給
圧を燃料配管９つの第２の圧力調整バルブ１０１により
調整してニードルバルブ１１７か開弁するときの燃料噴
射圧（開弁圧）がＰｉとなるよう設定する。この状態で
、増圧室８１と燃料開放１１９５とか連通状態となるよ
う三方電磁弁８３に通電してロッド８９を図中て右方向
に移動させると、フィートポンプ６５により圧送される
燃ｔ１は第１の燃料供給通路である燃料配管５つ及び燃
料通路５５．５１を通ってプランジャ室４つに充填され
る。

次に、増圧用燃料入１１８５と増圧室８１とか連通状態
となるよう三方電磁弁８３に通電してロフト８つを図中
で左方向に移動させると、フィートポンプ６５により圧
送される燃料は第２の燃料供給通路である燃ｖ１配ｇ：
９９を通って増圧室８１ｉ二導かれる。増圧室８１に燃
ト１か導かれると、この燃ｒ：ｔにより増圧ピストン７
７は、ばね７９に抗してプランジャ４５とともに押し下
げられる。これに伴い、前記プランジャ室４つ内の燃料
は、増圧ピストン７７とプランジャ４５とのそれぞれの
受圧部相互の面積化分だけ増圧されてアキ、１−ムレー
タバルブ１２１をばね１２５に抗して押し下げ、蓄圧室
１１３に圧送される。

そして、蓄圧室１１３内の圧力とプランジャ室４つ内の
圧力とか平衡すると、ばね１２５によりアキュームレー
タバルブ１２１が関し、蓄圧室１１３は密閏される。こ
こで、三方電磁弁８３を作動させて増圧室８１と燃料開
放口９５とを再び連通させると、増圧室８１内の圧力は
大気圧に開放され、増圧ピストン７７はばね７つに押さ
れてプランジャ４５とともに上昇する。これとともにプ
ランジャ室４つ内の圧力は第１の圧力調整ベルブ７１の
調整圧まで徐々に低下する。このとき、蓄圧室１１３内
の圧力が、はね１２５とプランジャ室４つ内の圧力とに
よってニードルバルブ１１７を関しようとする力を上回
れは゛、ニードルベルブ１１７は開弁し、蓄圧室１１３
内の燃料が噴射孔１１９から噴射される。この噴射時で
の蓄圧室１１３内の圧力が、第２図に示す開弁圧すなわ
ち燃料噴射圧Ｐｉとなる。

燃料が噴射されると、蓄圧室１１３内の圧力が徐々に低
下し、この低下しつつある圧力と、前記は゛ね１２５と
プランジャ室４つ内の圧力とによってニードルバルブ１
１７を閉しようとする力とが平衡したとき、ニードルバ
ルブ１１７が関し噴射が終了するが、このときの閉弁圧
を左右するプランジャ室４つの圧力を高めて閉弁圧をＰ
。からＰｏ、まで高めであるので、噴射開始後−に記平
衡に達するまでの時期が早まり、噴射開始からニードル
バルブ１１７が閉じる噴射終了までに要する噴射期間が
短縮化されることになる。

ところで、第３図（ａ）及び第３図（ｔ））のように、
開弁圧をＰ。からＰ。、まで高めることで、噴射期間は
（１，からＬ２まで短縮化されるが、これに伴って噴射
率波形の面積で示す噴射量は、Ｑ、からＱ２まで減少し
てしまう。このため、第２の圧力調整弁１０１を調整し
て増圧室８１の圧力を高め、これに伴って高くなる増圧
時のプランジャ室４つの圧力及び蓄圧室１１３の圧力す
なわち燃料噴射圧を、Ｐｉから第３図（Ｃ）に示すよう
にＰｉ、と高くなるよう設定する。これにより、噴射圧
ＰｉＩと開弁圧Ｐ。、との差が大きくなるので、噴射量
は増加してＱ、となるが、これとともに噴射期間もＦ′
、、と長くなってしまう。

そこで、第３図（ｄ）のように閉弁圧をさらにＰＯＩか
らＰ。２まで高めるへく第１の圧力調整弁７１を調整す
ると、第３図（ｂ）同様噴射期間はし。

、と短縮化され、噴射量も所定量であるＱ、が確保され
る。

以」二をまとめれば、第２図のように、噴射圧をＰｉか
らＰｉｌまでＩ−昇さぜる一方、閉弁圧をＰ。からＰ。

２まで上昇させることで、機関の高負荷時には高圧噴射
で充分な燃料の微粒化を行いながら所望のの噴射量Ｑ１
のまま、噴射期間を（１からｔ、２まで短縮化できる。

この結果、燃焼及び排気性能が改善され、燃費も大幅に
低減されることになる。一方、機関の低負荷時には第１
、第２の圧力調整ハルツ７１．１０１をそれぞれ調整し
て閉弁圧及び噴射圧を低くすることで、所望の噴射量が
得られ、燃焼音を低下させることができる。

第４図及び第５図はこの発明の第２の実施例を示してい
る。この実施例は、噴射用燃料入［Ｉ５７に接続された
燃料配管５つに圧力調整手段とじての可変圧力調整バル
ブ１２９．圧力増幅器１３１及び圧力センサ１３３を設
け、一方増圧室用燃料入Ｉｔ　８５に接続された燃料配
管９つには圧力調整手段としての可変圧力調整バルブ１
３５及び圧力センサ１３７を設けである。可変圧力調整
ハルツ１２９及び１３５は、圧力センサ１３３及び１３
７の出力信号の入力を受けるコントロールユツト１３９
によって開閉制御され、これ−により噴射用燃料入Ｌ１
５７と増圧室用燃料人口８５への供給圧力が所望の値に
設定される。

コント・ロールユツト１３つは、例えはマイクロコンビ
、１−夕から構成されており、第５図に示すように噴射
期間を一定に設定した場合に、噴射量を一定のＱ、にす
るために必要な増圧室８１内圧力（噴射圧Ｐｉに比例）
と、噴射用燃料入ｒ−１５７の圧力（閉弁圧Ｐ。に比例
）とを制御する。例えば、ある一定の噴射期間を設定し
たときに噴射量をＱ、とするためには、噴射圧Ｐｉと閉
弁圧Ｐ。

との組み合わぜを、ＰｉｌとＰ。、、Ｐｉ２とＰ。２Ｐ
ｉ３とＰ。１というように変化させることができる。こ
こでは、最も高圧噴射となるＰｉ、とＰ。。

との組み合わせを選定し、高負荷時の燃焼をより改善す
る。また、燃料配管５つに設けた圧力増幅器１３１によ
り噴射用燃料人口５７の圧力をより高めることができ、
これに比例する閉弁圧をより高圧にすることかでき、噴
射期間をより短縮化することができる。低負荷時におい
ても、噴射量を所望量とした上で、噴射圧Ｐｉとｍ弁圧
Ｐ０との組み合わせを適宜設定し、燃焼音を低下させる
ことができる。

第６図及び第７図は、この発明の第３の実施例を示して
いる。この実施例は、噴射用燃料人［１１４１をフロッ
ク１４３の部位に形成したものである。Ｑ射用燃料入０
１４１は、ブロック１４３及びノズルナツト１４５の側
部に形成した雌ねし部１４７に螺合締結したプラグ１４
９に設けられており、プラグ１４つと、ブロック１４３
に形成しである燻ト１通路１５１との間に逆＋１−弁１
５３が介装されている。

この場合にも、」二記第１．第２の各実施例同様、高負
荷時には高圧噴射で充分な燃ｔ１の微粒化を行いながら
所望の噴射量のまま、噴射期間を充分短縮化でき、燃焼
及び排気性能が改善され燃費も大幅に低減されることに
なる。低負荷時においても、噴射量を所望量とした」二
で、噴射圧と閉弁圧とを適宜調整し、燃焼音を低下させ
ることができる。

マｆ、：、７ラグ１４９の先端は、ブロック１４３側と
線接触部１５５にて強力に接触するので、プランジャ室
４９内圧力が超高圧になっても、線接触部１５５が超高
圧燃料の漏れを防１１ニする。さらに、ブロック１４３
の上部に取付けられるノズルヘット１５７に燃料通路を
設ける必要がないので、その分前エコストが低下すると
ともに、ノズルヘット１５７とブロック１４３との接触
面のシールが不要となって、両者のシール面形成のため
の精密加工が不要となりコスト低下に寄与する。燃料入
口１４１を構成するプラグ１４９を逆止弁１５３に一体
化したので、第１．第２の各実施例に比へて部品点数が
少なくなる。

［発明の効果］ 以上説明してきたようにこの発明によれば、プランジャ
室に連通ずるの第１の燃料供給通路とは独立して増圧室
に連通ずる第２の燃料供給通路を設け、第１．第２の燃
料供給通路にそれぞれ設けた圧力調整手段により閉弁圧
及び燃料噴射圧を調整できるようにしたので、閉弁圧及
び燃料噴射圧を所定量高めることによって、燃料噴射が
終了する開弁時期を早めることができ、高圧噴射で充分
な燃料の微粒化を行いながら所定の噴射量で燃料噴射期
間を充分短縮化することができ、燃焼及び排気性能の改
善、燃費の低減を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１国はこの発明の第１の実施例を示す燃ト］噴射弁の
断面図、第２図は閉弁圧と噴射圧との変化による噴射量
の変化を示す説明図、第３図（ａ）〜第３１３（ｄ）は
第２図同様閏弁圧と噴射圧との変化による噴射量変化の
推移を示す説明図、第４図はこの発明の第２の実施例を
示す燃料噴射弁の断面図、第５図は第２の実施例におけ
る噴射期間を一定とした場合の噴射圧と噴射量との関係
を示す説明図、第６図はこの発明の第３の実施例を示す
燃料噴射弁の断面図、第７図はその要部の断面図、第８
図は従来例を示す燃料噴射弁の断面図である。 ４５・・・プランジャ ４つ−・・プランジャ室 ５９・・・燃料配ＩＦｉｆ（第１の燃料供給通路）７１
・・・第１の圧力調整バルブ（圧力調整手段）８１・・
・増圧室 ９つ・・・燃料配？（第２の燃料供給通Ｂ）１０１・・
・第２の圧力調整バルブ（圧力調整手段）１１３・・・
蓄圧室 １１７・・・ニードルバルブ（噴射用開開弁）１２９．
１３５・・・可変圧力調整バルブ（圧力調整手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 往復動可能なプランジャの先端側に噴射用燃料が供給さ
   れるプランジャ室が設けられる一方、前記プランジャの
   基部側にはプランジャ室の圧力を増圧するための増圧用
   燃料が供給される増圧室が設けられ、プランジャ室とこ
   のプランジャ室に連通可能な蓄圧室との差圧に基づいて
   噴射用開閉弁が開閉する増圧式燃料噴射弁において、前
   記プランジャ室に第１の燃料供給通路を連通可能に設け
   るとともに、前記増圧室に第１の燃料供給通路とは独立
   した第２の燃料供給通路を連通可能に設け、前記第１、
   第２の燃料供給通路にそれぞれ圧力調整手段を設けたこ
   とを特徴とする増圧式燃料噴射弁。