JPH0437268B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術範囲〉 本考案は、内燃機関に使用されるパイロツト噴
射機構を備えた燃料噴射装置に関する。

〈従来技術〉 従来の内燃機関の燃料噴射装置としては、例え
ば、特開昭54−50726号公報（米国特許第4129253
号明細書）に示されているようなユニツトインジ
エクタがある。これは、第１図に示すように構成
されており、機関の回転に同期して図示しないカ
ムあるいは摺動体を介してインジエクタ１のバレ
ル２に摺動自在に嵌挿させたプランジヤ３が下方
に移動すると、プランジヤ３の下端に臨ませて形
成したプレツシヤチヤンバ４及び吐出通路５内の
燃料圧力が上昇するが、計量オリフイス６の逃が
し作用によつて所定値以上の圧力には上昇しない
とされている。

また、前記計量オリフイス６は、燃料通路７及
びソレノイド弁８を介して前記プレツシヤチヤン
バ４を低圧側に連通させており、コイル９に電流
を印加するとこのコイル９が励磁されてスプリン
グ１４に抗してソレノイド弁８が第１図中下方に
移動して弁座１０に着座するため、計量オリフイ
ス６からの燃料の流出が遮断される。すると、燃
料の圧力が上昇し、シートバネ１１に抗してニー
ドルバルブ１２をバルブシートから浮上させて噴
孔１３から燃料が噴射される。

電流の印加を終了するとコイル９が消磁される
のでスプリング１４の張力でソレノイド弁８が弁
座１０から浮上し、再び計量オリフイス６から燃
料が流出して噴射が終了する。そして、このよう
なソレノイド弁８の作動モードにより、噴射時期
を電子駆動回路の特性で任意に制御できるとされ
ており、パイロツト噴射と主噴射の双方を実行す
ることができるようにしている。

しかしながら、このような従来の燃料噴射装置
にあつては、主噴射に先立つてパイロツト噴射を
実行する場合に、燃料噴射時にパイロツト噴射か
ら主噴射に移る間にソレノイド弁８を一旦素早く
開弁動作させる必要がある。このようなパイロツ
ト噴射の時期を電子駆動回路で制御するために
は、アーマチユア、コア、アーマチユアとコアと
のギヤツプ、スプリング等の精度を極めて高くし
て正確な制御をする必要があり、特に、これを小
型高速の内燃機関に適用しようとすれば、ソレノ
イド及びユニツトインジエクタが大型化して燃料
噴出装置が高価になると同時に、部品精度及び制
御精度に影響されてサイクル毎にパイロツト噴射
に変動が生じるという問題点があつた。尚、この
ような問題点は、同様の噴射量制御機構を備えた
分配型の噴射装置、列型の噴射装置においても同
様に発生していた。

〈発明の目的〉 本発明は、上記のような従来の問題点を解消す
るためになされたものであり、主噴射に先立つて
実行されるパイロツト噴射を容易、かつ高精度に
制御して小型高速デイーゼル機関等の燃焼騒音、
排気中のNO_X濃度、燃費性能等を向上させるこ
とを目的としている。

〈発明の概要〉 上記のような目的を達成するために本発明で
は、燃料噴射量を制御すべく設けたバルブの外
に、ニードルバルブの開弁と前後して前記バルブ
をバイパスしてプレツシヤチヤンバを低圧側の燃
料逃がし通路に、連通して所定時間経過後にこの
連通を遮断する両方向弁装置を設けることによ
り、この両方向弁装置の逃がし作用でパイロツト
噴射を容易かつ高精度に制御させるようにしたも
のである。

〈実施例〉 第２図は本発明の第１実施例を示しており、ユ
ニツトインジエクタ２０の本体２１にはバレル２
２を設けており、このバレル２２にプランジヤ２
３を摺動自在に嵌挿することにより、プランジヤ
２３の下面とバレル２２とでプレツシヤチヤンバ
２４を形成している。又、前記プランジヤ２３を
スプリング２５で図中上方に摺動付勢すると共
に、プランジヤ２３の上面を図示しないカムの周
面（カム面）に摺接させることにより、カムの回
転（機関の回転）に同期してスプリング２５に抗
してプランジヤ２３が下降すると、プレツシヤチ
ヤンバ２４内の燃料が加圧されるようになつてい
る。

上記プレツシヤチヤンバ２４は燃料通路２６を
介してユニツトインジエクタ先端部の圧力室２７
に接続されており、この圧力室２７とインジエク
タ２０の先端に設けた噴孔２８との間に常閉のニ
ードルバルブ２９を介装することにより、圧力室
２７の圧力が所定値以上に高くなると、ニードル
スプリング３０の張力に抗してニードルバルブ２
９がリフトされて噴孔２８から図示しない燃焼室
に燃料が噴射されるようになつている。

一方、前記燃料通路２６は、ソレノイド弁３１
のバルブ３２及び導油路３３を介して燃料ポンプ
３６の介装させたフイードチユーブ３８に接続
し、燃料通路２６と導油路３３及びフイードチユ
ーブ３８で、プレツシヤチヤンバ２４と燃料ポン
プ３６の吐出側とを接続する燃料供給路を構成す
る。また、余剰燃料を燃料タンク３７に戻すプレ
ツシヤレギユレータ３４付きの燃料逃がし通路と
してのリターンチユーブ３５が、前記フイードチ
ユーブ３８の燃料ポンプ３６より下流側から分岐
して設けられている。従つて、ソレノイド弁３１
のバルブ３２が開弁しているときはプレツシヤチ
ヤンバ２４の燃料が導油路３３に戻されて圧力室
２７の圧力がほとんど上昇しないようにしてい
る。

ここに、前記ソレノイド弁３１のバルブ３２は
アーマチユア３９に固定されており、バルブ３２
を常時開く方向に向かつてアーマチエア３９を板
バネ４０で図中右側に押し寄せ付勢されており、
制御回路４１からコイル４２に電流が流されると
アーマチユア３９が板バネ４０に抗してコア４３
に吸引されて図中左側に移動し、バルブ３２を同
方向に移動させてこのバルブ３２を閉じるように
している。

又、前記ソレノイド弁３１のバルブ３２及びプ
レツシヤレギユレータ３４をバイパスして前記燃
料通路２６とリターンチユーブ３５とを接続する
両方向弁装置４４は、上流側（燃料通路側）を大
径にして下流側（リターンチユーブ側）を小径に
した異径の両方向チエツクバルブ４４ａと、この
チエツクバルブ４４ａを挟んだ上流及び下流にそ
れぞれ形成された上流側シート部４５ａ及び下流
側シート部４５ｂと、前記チエツクバルブ４４ａ
を上流側シート部４５ａに着座付勢するスプリン
グ４４ｂとで構成されている。そして、前記チエ
ツクバルブ４４ａは、上流側シート部４５ａと下
流側シート部４５ｂとの間を移動可能に設けら
れ、通常はスプリング４４ｂの弾性付勢力によつ
て図中左側に移動して上流側シート部４５ａに着
座し該上流側シート部４５ａを閉弁状態とし下流
側シート部４５ｂを開弁状態としている。

このチエツクバルブ４４ａの開弁圧を前記ニー
ドルバルブ２９の開弁圧と略同等に設定すること
により、ニードルバルブ２９が開弁するのと同時
に、あるいは、これにわずか前後してチエツクバ
ルブ４４ａがスプリング４４ｂの弾性付勢力に抗
して上流側シート部４５ａから離間し開弁するの
で、燃料通路２６内の燃料の一部を、上流側シー
ト部４５ａからオリフイス又はスリツト４６を介
し下流側シート部４５ｂからリターンチユーブ３
５側に逃がす。チエツクバルブ４４ａが開弁する
と、上流側シート部４５ａより大径のその上流側
端部の全断面に圧力を受けるため、ニードルバル
ブ２９の開弁圧より低下した圧力でもスプリング
４４ｂの弾性付勢力に抗して更にチエツクバルブ
４４ａは図中右側に移動し、下流側シート部４５
ｂにチエツクバルブ４４ａの図中右側の小径端部
が着座して下流側シート部４５ｂを閉弁し再び燃
料の逃がし作用を停止するようになつている。
尚、燃料の開弁圧、逃がし量及び機関は、パイロ
ツト噴射の期間、量に影響を与えるが、開弁圧は
チエツクバルブ４４ａを図中左側に摺動付勢する
スプリング４４ｂの強さ、チエツクバルブ左側に
位置する上流側シート部４５ａの面積により設定
され、逃がし量及び機関はチエツクバルブ４４ａ
の移動量、断面積、並びにオリフイス又はスリツ
ト４６の大きさを調整することで任意に設定でき
る。

上記のように構成した燃料噴出装置において、
期間が運転されると、燃料タンク３７内の燃料は
燃料プンプ３６で加圧されてフイードチユーブ３
８を介して導油路３３に供給される。尚、導油路
３３の圧力はプレツシヤレギユレータ３４の調圧
作用で一定に保持され、余分な燃料はリターンチ
ユーブ３５を通つて燃料タンク３７に戻される。
又、ソレノイド弁３１のバルブ３２が常時は開い
ているので、導油路３３に供給された燃料はプレ
ツシヤチヤンバ２４に供給される。

図示しないカムの回転によつてプランジヤ２３
が下降すると、プレツシヤチヤンバ２４内の燃料
が圧縮されてバルブ３２を介して導油路３３に戻
る。

次に、制御回路４１によつて機関の回転速度、
アクセル開度、水温等に応じた時期及び期間にコ
イル４２に通電すると、板バネ４０に抗してアー
マチユア３９がコア４３に吸着されるのでバルブ
３２が閉じられる。すると、プレツシヤチヤンバ
２４及び圧力室２７の圧力が上昇してニードルバ
ルブ２９がリフトされ、燃料の噴射が開始され
る。

又、上記のようにして噴射が開始されると、こ
れと同時に、あるいは、前後してチエツクバルブ
４４ａが開弁してチエツクバルブ４４ａの大径端
部がスプリンング４４ｂの張力に抗して上流側シ
ート部４５ａから離れ下流側シート部４５ｂ側に
移動を開始する。このチエツクバルブ４４ａの移
動期間では、燃料通路２６内の燃料の一部が両方
向弁装置４４を介してリターンチユーブ３５側に
流れ、燃料の圧力が低下して噴射開始直後に噴射
量が減少又は停止する。しかし、バルブ４４ａの
小径端部が図中右側の下流側シート部４５ｂに達
して着座すると、燃料通路２６側からリターンチ
ユーブ３５側への燃料逃がし作用が停止するの
で、例えば0.5〜0.7msecという微小時間が経過し
た後に圧力が再び上昇して噴射が再開される。

そして、コイル４２への通電が停止されると、
板バネ４０の張力でバルブ３２が開弁するのでこ
のバルブ３２を介して燃料が導油路３３に流出
し、噴射が終了する。

上記実施例では、噴射率の制御ないしパイロツ
ト噴射が常時行なわれるが、機関の仕様、又は、
運転条件によつてはパイロツト噴射を停止したい
場合も生じる。このような場合は、第３図に示す
第２実施例のようにチエツクバルブと直列にソレ
ノイド弁を設けて噴射率を制御できるようにすれ
ばよい。

即ち、第３図に示された第２実施例では、チエ
ツクバルブ４４ａの下流に噴射率制御用のソレノ
イド弁４７を設け、該弁４７のコイル４８に通電
している間は板バネ４９に抗してアーマチユア５
０をコア５１に吸着させてこのアーマチユア５０
に固定しているバルブ５２を開弁させてチエツク
バルブ４４ａの下流をリターンチユーブ３５に連
通させ、以つて、ソレノイド弁４７に通電してい
るときは前期した第１実施例と同様にパイロツト
噴射等の噴射率制御を行なわせる。

一方、ソレノイド弁４７のコイル４８に通電し
ていないときは、板バネ４９によつてバルブ５２
が閉じられているため、チエツクバルブ４４ａが
開弁しても燃料がリターンチユーブ３５に流出し
なくなり、パイロツト噴射は行なわれない。

第４図は本発明の第３実施例を示すものであ
り、この実施例では前記第２実施例の構成を簡略
化すると同時にチエツクバルブ４４ａの開弁圧を
可変制御できるようにしたものである。

即ち、コイル４８に通電していないときは、バ
ルブ５２が板バネ４９で閉弁保持されているので
チエツクバルブ４４ａが開弁しても燃料が逃げ
ず、パイロツト噴射が行なわれない。

一方、コイル４８に通電したときは、バルブ５
２が板バネ４９に抗して開かれる。このために、
燃料通路２６の圧力が上昇してチエツクバルブ４
４ａの上流側シート部４５ａに加わる力と板ばね
４９の張力との和が、スプリング４４ｂの張力と
アーマチユア５０に作用するコア５１の吸引力と
の和より大きくなるとチエツクバルブ４４ａが開
いて燃料を逃がし、次いで、チエツクバルブ４４
ａの右行にともなつてバルブ５２が閉じると燃料
の流出が停止する。

又、コイル４８に供給する電流を変えると、コ
ア５１に生じる電磁力によるアーマチユア５０へ
の吸引力が変るのでチエツクバルブ４４ａの開弁
力が変化する。これにより、機関の回転速度等に
応じてパイロツト噴射の時期、量を変化させてそ
れぞれの条件でマツチングさせることができる。
従つて、第３図に示す実施例のように機関の回転
速度が高くなるにともなつてプランジヤ２３の下
降速度が速くなつて送油率が高くなり、このため
にチエツクバルブ４４ａの動きが速くなつて燃料
逃がし期間（パイロツト噴射期間）が短くなるこ
とを避けることができる。

上記実施例ではいずれもソレノイド弁４７を用
いて噴射率を制御するようにしているために、ユ
ニツトインジエクタが多少なりとも大型化すると
いう不都合があるが、ソレノイド弁に代えて油圧
バルブを使用することでユニツトインジエクタを
小型化できる。

即ち、第５図に示す第４実施例ではチエツクバ
ルブの下流に配設した油圧バルブ５３のバルブ５
４を油圧ピストン５５に固定しており、スプリン
グ５６で前記バルブ５４を閉弁保持させている。
そして、フイードチユーブ３８と前記油圧ピスト
ン５５に臨んで形成された制御室５７とを三方切
換弁５８を介して接続することにより、制御回路
からの指令で制御室にフイード圧が導入される
と、油圧ピストン５５がスプリング５６に抗して
図中左側に移動してバルブ５４を開くため、パイ
ロツト噴射が行なわれる。

又、制御回路４１からの指令で三方切換弁５８
が制御室５７をリターンチユーブ３５に接続して
いるときは、スプリング５６の張力で油圧ピスト
ン５５が図示の位置に保持されてバルブ５４を閉
弁しているのでパイロツト噴射は行なわれない。
尚、三方切換弁５８を各インジエクタ毎に設けて
もよいが、実施例に示すように全てのユニツトイ
ンジエクタのパイロツト噴射を一個の三方切換弁
５８で同時に制御することで構成を簡略化できる
ことは詳述するまでもない。

上記実施例ではいずれも本発明をユニツトイン
ジエクタに適用しているが、第６図及び第７図に
示す第５実施例のように本発明を分配型の噴射ポ
ンプに適用することもできる。

この第５実施例において、プランジヤ２３とバ
レル２２とで形成されたプレツシヤチヤンバ２４
にはバルブケース５９を介してリターンチユーブ
３５を接続している。バルブケース５９の内部に
は第１実施例に示したものと同一形状のバルブ４
４ａを摺動自在に収容している。そして、バルブ
４４ａをスプリング４４ｂでプレツシヤチヤンバ
２４側に摺動付勢させてバルブケース５９の内部
に形成した上流側シート部４５ａに着座保持させ
ると共に、リターンチユーブ３５の先端に接続さ
れるコネクタ６０とバルブケース５９との間に挟
み込み固定したシート６１に下流側シート部４５
ｂを形成して第１実施例の場合と同様にバルブ４
４ａが挙動してパイロツト噴射を行なうように構
成している。

尚、第６図に示された分配型の噴射ポンプで
は、機関の回転に同期して偏心デイスク６２が回
転すると、バレル２２内でプランジヤ２３が回転
しつつ往復動して燃料の吸入圧縮と分配とを行な
い、プレツシヤチヤンバ２４で圧縮された燃料は
デリバリバルブ６３を経て図示しない噴射弁へと
送り出され、燃料の噴射量は、プランジヤ２３に
摺動自在に嵌挿保持させたコントロールスリーブ
６４の位置がガバナ機構で制御されてコントロー
ルされる。又、図示はしないが、本発明を列型の
噴射ポンプに適用することもできる。

〈考案の効果〉 以上説明したように本発明によれば、高圧燃料
を逃がして噴射量を制御するバルブの外に、ニー
ドルバルブの開弁に前後して開弁して所定時間経
過後に閉弁復帰する両方向弁装置を設けることに
より、この両方向弁装置の開弁によつて噴射開始
直後の燃料圧力を一時的に低下させるようにして
いるため、小型高速機関に対しても容易かつ精度
よくパイロツト噴射を行なうことができ、デイー
ゼル機関の燃焼騒音、NO_X、燃費性能等を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の要部を拡大した断面図、第２
図は本発明の第１実施例の断面図、第３図は本発
明の第２実施例の要部の断面図、第４図は本発明
の第３実施例の要部の断面図、第５図は本発明の
第４実施例の断面図、第６図は本発明の第５実施
例の断面図、第７図は第６図の一部を拡大した断
面図である。 ２０……ユニツトインジエククタ、２２……バ
レル、２３……プランジヤ、２４……プレツシヤ
チヤンバ、２６……燃料通路、２８……噴孔、２
９……ニードルバルブ、３０……ニードルスプリ
ング、３１……ソレノイド弁、３２……バルブ、
３３……導油路、３４……プレツシヤレギユレー
タ、３５……リターンチユーブ、３６……燃料ポ
ンプ、３７……燃料タンク、３８……フイードチ
ユーブ、４４……両方向弁装置、４４ａ……チエ
ツクバルブ、４４ｂ……スプリング、４５ａ……
上流側シート部、４５ｂ……下流側シート部、４
６……スリツト、４７……ソレノイド弁、５２…
…バルブ、５９……バルブケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の回転に同期してバレル内を所定量往復
   動するプランジヤと、該プランジヤの一端に臨ん
   で形成されたプレツシヤチヤンバと、該プレツシ
   ヤチヤンバに燃料通路を介して連通された噴孔
   と、前記プレツシヤチヤンバから送出される燃料
   の圧力が所定値以上であるときに前記噴孔を開口
   させる常閉のニードルバルブとを備えると共に、
   前記プレツシヤチヤンバと燃料ポンプ吐出側とを
   接続する燃料供給路に、余剰燃料を燃料タンク側
   に戻すプレツシヤレギユレータ付きの燃料逃がし
   通路を接続する構成とし、前記燃料供給路の燃料
   逃がし通路接続部よりプレツシヤチヤンバ側に、
   機関の運転状態に応じたタイミングで当該燃料供
   給路を開通・遮断するバルブを介装する構成の燃
   料噴射装置を備えた内燃機関において、前記バル
   ブ及びプレツシヤレギユレータをバイパスして前
   記プレツシヤチヤンバから燃料逃がし通路に至る
   燃料バイパス通路に対向して介装された上流側シ
   ート部及び下流側シート部と、これら両シート部
   間を移動可能に設けられ両シート部を選択的に閉
   弁可能で上流側シート部を開弁してから下流側シ
   ート部を閉弁するまでの間プレツシヤチヤンバ側
   の燃料を燃料逃がし通路側に逃がす両方向のチエ
   ツクバルブと、該チエツクバルブを前記ニードル
   バルブの開弁圧と略等しい開弁圧にて上流側シー
   ト部に着座付勢するスプリングと、を備えた両方
   向弁装置を設けたことを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射装置。