JPH03233142A - 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） 本発明は燃料噴射装置に関し、さらに詳しくは、ディー
ゼルエンジンの列型燃料噴射ポンプにおける進角制御構
造に関する。

（従来の技術） 周知のように、ディーゼルエンジンに用いられる刃型噴
射ポンプにあっては１Ｍ料の圧送構造として、次ぎに述
べる構造を備えたものがある。

すなわち、ポンプエレメントを構成するシリンダのプラ
ンジャバレルに形成してあるスピルポート（燃料逃し孔
）に対して、このプランジャバレル内を摺動するプラン
ジャに形成してある傾斜したピランジャリードを対向さ
せるまでの間の期間を燃料の圧送期間として設定する構
造である。

そして、噴射ポンプにおいて調量された燃料を噴射ノズ
ルから噴射するにあたっては、噴射ポンプと噴射ノズル
とを噴射管により接続した構造とした場合、噴射管内を
燃料が流れる間に生じるタイムラグにより着火遅れ期間
を生じることがある。

この着火遅れ期間は、高速回転になるほど着火までの間
に回転するクランク角が大きくなり、これによって最良
の燃焼時期を逸することになる。

そこで、このような現象の発生を防止するために、エン
ジン側の回転数により得られる遠心力を利用したタイマ
を用いた進角機構を噴射ポンプのカム軸に装備すること
が実行されている。

この進角機構は、エンジン側のクランク軸と噴射ポンプ
のカム軸との間に介在させてあり、クランク軸側が高速
回転するときに得られる遠心力により、内部のタイマウ
ェイトが径方向に拡張変位した際にカム軸側の位相を初
期位置から進めるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、近年においては、ディーゼルエンジンでの燃
焼効率を改善することが排気ガス中の有害成分の発生度
合いを低くする上で効果的であることが考えられてきて
いる。

このような要求に対しては、燃料噴射の高圧化を促進す
ることが提案されている。

つまり、上述した提案は、高圧の燃料噴射により燃料を
微粒化し、この微粒化された燃料噴霧内への空気導入量
を増加させて噴霧の平均空気過剰率を上昇させることで
良好な混合気の形成を行なおうとするものである。

しかしながら、上述した噴射ポンプを含めた燃料噴射装
置の構造では、噴射ポンプのプランジャがカムにより駆
動されるようになっているため、高圧化に見合う噴射ポ
ンプ側の駆動カムの駆動トルクを大きくしなければなら
ず、さらには、このカムの大型化に従って上述した進角
機構をも大型化せざるを得ない状況となる虞れがある。

しかも、このような高圧化を促進する場合には、装置の
大型化に加え、エンジン回転数の変化により、燃料の噴
射圧力が一定にならないという間層がある。

すなわち、高回転では高圧に、また低回転では低圧にな
る。

そしてこのような現象は、燃料の微細化に影響を及ぼし
、高速回転時の燃料噴射の高圧化は、前述した理由によ
り良好な混合気の形成促進にとって良い結果を得られる
が、この反面、噴射圧力が低くなる低回転時には、この
ような結果が得られなくなる。

このため、低回転時での噴射ポンプの噴射率を増加させ
る目的で、低回転時の燃料噴射率にあわせて噴射ポンプ
内での燃料噴射圧力を高めようとすると、高回転時には
過剰な噴射管内圧力となり、構造的に剛性を高めたりす
る゛必要を生じるが、このことが生産コストの上昇を招
くことになり、やみくもに上述した考えを踏襲すること
はできなくなる。

このような事情から、上述した燃料噴射装置を備えたデ
ィーゼルエンジンにあっては、車速および負荷に応じて
排気ガス中の有害成分の発生が異なってくる。

すなわち、排気ガス中の有害成分としては、ハイドロカ
ーボン（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）およびパティキ
ュレートと称されるススを核にしてその周囲に未燃焼ガ
ス中のハイドロカーボンが付着した物質がある。

そして、これらの成分は、例えば、ハイドロカーボン（
以下、ＨＣという）の場合、比較的低速あるいは低負荷
域において発生が顕著であり、また窒素酸化物（以下、
ＮＯｘという）の場合、比較的燃焼温度が高くなる高速
あるいは高負荷で、そして、パティキュレートは、燃焼
室温度が高い場合には比較的残留しないが低負荷あるい
は低速域においては燃焼室温度が低いことによるＨＣの
残留量が多いことも相俟って比較的多く残留する。

そこで、本発明の目的は、噴射ポンプと噴射ノズルとを
噴射管により接続した構造の燃料噴射装置において、回
転数に応じた噴射時期および噴射量の設定において生じ
る問題に鑑み１回転数に加え、負荷の変動状態において
も、構造を複雑なものとすることなく排気ガス中の有害
成分の発生を低く抑えることのできる燃料噴射装置を得
ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明は、燃料圧送用プラン
ジャを装備した噴射ポンプと噴射ノズルの針弁用開弁圧
室とを連結している噴射管の一部を分岐させた端部が接
続されるとともに、この接続部とは別の位置に燃料の還
流部を有するシリンダと、上記シリンダ内に挿嵌されて
摺動自在とされ、摺動方向一端に上記燃料の還流部の開
閉弁を備えたノーマルオープン形式の電磁弁と、上記電
磁弁の駆動部を出力側に接続され、入力側にはエンジン
回転数情報および負荷情報を入力するセンサがそれぞれ
接続してある制御部とを備え、上記制御部は、エンジン
回転数および負荷に応じた進角設定マツプ、および噴射
期間設定マツプを備え、エンジン回転数、および負荷の
各情報に応じて上記マツプから選択した進角および噴射
期間が得られる電磁弁での開閉設定を行なうことを提案
するものである。

また、本発明は、燃料圧送用プランジャを、外周面が同
一形状とされてプランジャバレル内を摺動自在のピスト
ンで構成することを提案するものである。

（作　用） 本発明によれば、燃料噴射ポンプにおける給排油孔が閉
じられている時点で、エンジン回転数および負荷に応じ
たマツプに基づいて噴射開始に相当する時期に電磁弁が
閉じられることにより、燃料噴射ノズル内の開弁圧室に
至る噴射管内の圧力が上昇して燃料の噴射が行なわれ、
また、上述したマツプからの噴射期間に基づく上記電磁
弁の閉時間により噴射量が設定される。

また、上述した電磁弁側での開閉制御により、噴射時期
および噴射量が設定されるので、噴射ポンプ側のプラン
ジャは、っシュライのプランジャと異なり、プランジャ
リードを必要としない。

（実　施　例） 以下、第１図乃至第６図において、本発明実施例の詳細
を説明する。

第１図は本発明実施例による燃料噴射装置の要部を説明
するための模型図である。

第１図において、燃料噴射ポンプ１は、内部にピストン
状のプランジャＩＡを備えており、このプランジャＩＡ
は、ポンプ１に付設してある駆動カム２によりプランジ
ャバレル内を摺動自在とされている。

そして、燃料噴射ポンプ１から圧送される燃料は、燃料
噴射ノズル３内の針弁用開弁圧室３Ａに対して噴射管４
により供給される。

上述した噴射管４は、その途中において、噴射ポンプ１
からの距１（１１）と噴射ノズル３までの距１１１（１
□）が、１１〉■□となる位置で、換言すれば、噴射ノ
ズル３までの距離が短くなる位置で分岐しており、分岐
した噴射管４Ａの端部はシリンダ５に接続されている。

すなわち、シリンダ５は、その内部において一部に上述
した噴射管４の分岐端部が接続してあり、そして、この
一部とは別の位置に燃料の還流部５Ａが設けである。そ
して、このシリンダ５には、電磁弁６が付設してある。

上述した電磁弁６は、シリンダ５内に挿嵌されて摺動自
在の開閉弁６Ａとこれを作動する電磁石６Ｂとを備えて
おり、この開閉弁６Ａは、シリンダ５内の還流部５Ａに
対応して配置してある。

そして、この開閉弁６Ａは、還流部と反対側の端部を電
磁石６Ｂに対向させており、通常時には、図示しない付
勢手段により還流部５Ａを開放するノーマルオープン形
式とされている。

一方、上述した電磁石６Ｂには、これに巻かれているコ
イルに通電する駆動部７が配置されており。

この駆動部７は後述する制御部８に接続してある。

すなわち、制御部８は、出力側に上述した駆動部７が接
続してあり、そして入力側にはエンジン回転数センサ９
およびアクセルペダルの踏み込み量を検知する負荷セン
サ１０がそれぞれ接続してある。

この制御部＆は、第２図および第３図に示すマツブを備
えており、エンジン回転数および負荷の各情報に応じて
マツプからの噴射時期および噴射時間を選択して、駆動
部７への湘動信号を出力する。

すなわち、第２図には、エンジン回転数および負荷に応
じた進角（Ｔ）に関するマツプの一例が示されており、
また、第３図にはエンジン回転数および負荷に応じた噴
射時間（１）に関するマツプの一例が示されている。

そして、第２図のマツプにおいては、単位時間に対する
噴射量の微分値により求められる噴射率の大きさに応じ
て進角の程度が決められており、高速回転では、進角を
大きくして従来通りの噴射率として最適燃焼時期を設定
し、また低速回転時には、噴射率を上げて高圧噴射が行
なえる時期を設定するようになっている。なお、低速回
転低負荷時として、アイドル回転時があるので、この場
合にも対処するためのマツプも設定してある。

また、第３図のマツプにおいては、回転域に関係なく負
荷情報により、必要量の燃料を噴射するだめの噴射時間
が設定してある。

従って、第２図に示したマツプによる噴射開始時期は第
４図において符号Ｔで示すカム角度における上死点位置
からの進角値の選択により求められ、そして第３図に示
したマツプによる噴射時間は第４図において符号ｔで示
す時間幅を選択することで求められることになる。

第４図においては、例えば、第３図のマツプにおける同
じ噴射時間を設定された場合に、第２図のマツプにおけ
る低速回転時での噴射時期（符号αで示す位置）と高速
回転時での噴射時期（符号βで示す位置）の二つの状態
が示してあり低速回転時には、カム速度が大きい時、換
言すれば、プランジャ速度が高く燃料の圧送圧力が上昇
傾向にあるときを選択されており、そして高速回転時に
は、カム速度が小さい時、換言すれば、従来通りに燃料
の圧送圧力が得られる傾向のときを選択されている。

本実施例は以上のような構造であるから、その動作は第
５図に示すタイミングチャートに示す通りである。

すなわち、第１図に示した制御部８に対してエンジン回
転数センサ９、負荷センサ１０からの入力情報に基づい
て第２図および第３図に示したマツプからの噴射時期お
よび噴射時間を選択して駆動部７に信号を出力する。

従って、電磁弁６は第５図に示すように、ノーマルオー
プンの状態から電磁石６Ｂが励磁された時点でシリンダ
５の還流部５Ａを閉じる。

そして、噴射ポンプ１内でのプランジャＩＡの上昇過程
においてポンプ内の給徘油孔が閉じられたことに応じて
噴射管４内での噴射ノズル３に至る間の燃料圧送圧力を
上昇させ、開弁圧室３Ａ内の圧力を上げることで、噴射
ノズル３からの燃料噴射を許容する。

なお、第５図において二点鎖線で示す動作時期は、例え
ば噴射時間を一定とした場合に、エンジン回転数および
負荷に応じて噴射開始時期をマツプ内で変更できること
を示している。

以上、本実施例によれば、噴射管４における分岐位置を
燃料噴射ノズル３に近い位置としたので、噴射終了時で
の燃料の戻りに要する距離を短くすることができる。従
って、所謂、噴射終了時の特性である「燃料の切れ」が
良くなり、噴射終了間際に低圧で噴射される燃料の量を
少なくすることができ、この燃料が未燃燃料として残る
ことに原因して起こる黒煙の発生や排気ガス中の残留有
害成分、例えば、ＨＣの発生を低く抑えられ、さらには
、無駄な燃料の消費が抑えられる。

また、本発明の燃料噴射装置にあっては、電磁弁６の開
閉時期を調整することで、噴射時期を調整できるので、
例えば、第６図に示すように、燃料の噴射形態として、
大量の燃料を噴射する主噴射に先立ち（第６図中、符号
して示す時間）、少量の燃料を噴射して火炎の連続伝播
を行なうパイロット噴射を行なわせることも可能である
。従って、このようなパイロット噴射を行なうことによ
り、−時期に集中して起こる燃焼による騒音の発生や集
中燃焼による高温促進によるＮＯｘの発生を低いものと
することができる。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明によれば、燃料噴射ポンプ
から燃料噴射ノズルに至る噴射管の途中を分岐させ、こ
の分岐した位置にエンジン回転数および負荷に応じて燃
料の圧送圧力を設定する電磁弁を設けたので、各回転域
および負荷域において適正な燃料の噴射率を設定するこ
とができる、従って、各速度域および負荷域での排気ガ
ス中の有害成分の発生を低いものとすることができる。

また、本発明によれば、上述した電磁弁により噴射時期
および噴射量を設定することができるので、従来、噴射
時期の設定に用いられていたタイマによる通番機構およ
び、噴射ポンプ側のプランジャに形成してあるプランジ
ャリードさらには、このプランジャリードの位置を変更
するためのコントロールラックがそれぞれ不要になり、
構造をきわめて簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による燃料噴射装置の制御系を説
明するためのブロック図、第２図および第３図は第１図
に示した制御部の特性の一例をそれぞれ説明するための
線図、第４図および第５図は第１図に示した制御部の作
用をそれぞれ説明するための線図、第６図は第１図に示
した制御部の別の作用を説明するための線図である。 １・・・燃料噴射ポンプ、ＩＡ・・・プランジャ、２・
・・駆動カム、３・・・燃料噴射ノズル、３Ａ・・・開
弁圧室、４・・・噴射管、４Ａ・・・分岐した噴射管、
５・・・シリンダ、６・・・電磁弁、６Ａ・・・開閉弁
、６Ｂ・・・電磁石、８・・・制御部。 カムリフト ２１４を崖 第 ２ 図 脆 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料圧送用プランジャを装備した噴射ポンプと噴射
   ノズルの針弁用開弁圧室とを連結している噴射管の一部
   を分岐させた端部が接続されるとともに、この接続部と
   は別の位置に燃料の還流部を有するシリンダと、 上記シリンダ内に挿嵌されて摺動自在とされ、摺動方向
   一端に上記燃料の還流部の開閉弁を備えたノーマルオー
   プン形式の電磁弁と、 上記電磁弁の駆動部を出力側に接続され、入力側にはエ
   ンジン回転数情報および負荷情報を入力するセンサがそ
   れぞれ接続してある制御部とを備え、 上記制御部は、エンジン回転数および負荷に応じた進角
   設定マップ、および噴射期間設定マップを備え、エンジ
   ン回転数、および負荷の各情報に応じて上記マップから
   選択した進角および噴射期間が得られる電磁弁での開閉
   設定を行なうことを特徴とする燃料噴射装置。 ２、請求項１記載の燃料噴射装置において、燃料圧送用
   プランジャは、外周面を同一形状とされてプランジャバ
   レル内を摺動自在のピストンで構成した燃料噴射装置。