JPH0437269B2 - - Google Patents

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JPH0437269B2
JPH0437269B2 JP1413084A JP1413084A JPH0437269B2 JP H0437269 B2 JPH0437269 B2 JP H0437269B2 JP 1413084 A JP1413084 A JP 1413084A JP 1413084 A JP1413084 A JP 1413084A JP H0437269 B2 JPH0437269 B2 JP H0437269B2
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JP
Japan
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fuel
needle valve
fuel injection
lift
engine
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Application number
JP1413084A
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Japanese (ja)
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JPS60159368A (en
Inventor
Saburo Nakamura
Takeshi Matsuoka
Hirobumi Yamauchi
Masanori Sawara
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Priority to US06/694,960 priority patent/US4640252A/en
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Publication of JPS60159368A publication Critical patent/JPS60159368A/en
Publication of JPH0437269B2 publication Critical patent/JPH0437269B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08Injectors peculiar thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/161Means for adjusting injection-valve lift
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、デイーゼルエンジンに燃料を噴出供
給する燃料噴射装置に関し、特に、燃料圧力を受
けてリフトするニードル弁の該リフト量に応じて
燃料噴孔の開口面積を変化させるようにしたピン
トル型燃料噴射ノズルを備えたものの改良に関す
る。尚、本発明ではピントル型燃料噴射ノズル
は、ニードル弁のリフト範囲のうちニードル弁が
燃料噴孔を絞つた状態であるスロツトル範囲が比
較的広いスロツトル型のものをも含む意味で用い
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a fuel injection device that injects and supplies fuel to a diesel engine, and in particular, injects fuel according to the lift amount of a needle valve that lifts in response to fuel pressure. This invention relates to an improvement in a pintle-type fuel injection nozzle in which the opening area of the nozzle hole is changed. In the present invention, the term pintle-type fuel injection nozzle is used to include a throttle-type nozzle having a comparatively wide throttle range in which the needle valve throttles the fuel injection hole within the lift range of the needle valve.

(従来技術) 従来、この種のピントル型燃料噴射ノズルの一
例として、例えば特開昭57−151058号公報等に開
示されているように、ニードル弁の後端側に該ニ
ードル弁と同軸上に摺動自在なプランジヤ部材を
設け、該プランジヤ部材への所定圧力の印加によ
りニードル弁の所定リフト量以上でのリフトを抑
制して、該ニードル弁のリフト範囲のうちニード
ル弁が燃料噴孔を絞つた状態のスロツトル範囲を
一定時間持続させるようにすることにより、噴射
燃料の微粒化、燃料噴射率の変更等を図り得るよ
うにしたセントラルプランジヤタイプと呼ばれる
ものがある。
(Prior Art) Conventionally, as an example of this type of pintle-type fuel injection nozzle, as disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-151058, a needle valve is provided on the rear end side of the needle valve coaxially with the needle valve. A slidable plunger member is provided, and by applying a predetermined pressure to the plunger member, lift of the needle valve above a predetermined lift amount is suppressed, and within the lift range of the needle valve, the needle valve throttles the fuel injection hole. There is a so-called central plunger type, which allows the injected fuel to be atomized and the fuel injection rate to be changed by maintaining the throttle range in the closed state for a certain period of time.

そして、このようなセントラルプランジヤタイ
プの燃料噴射ノズルにおいて、ニードル弁のリフ
ト抑制を行うための構造として、従来、ニードル
弁とプランジヤ部材との間のシリンダ側壁の所定
部位に、ニードル弁周囲の隙間から漏れ出たリー
ク燃料をノズル外に排出するための燃料排出通路
(リーク通路)を形成するとともに、プランジヤ
部材に作用する圧力を燃料圧力とし、ニードル弁
がそのリフトに伴つて上記燃料排出通路を閉塞し
てニードル弁とプランジヤ部材との間のシリンダ
内に燃料が密封されると、該密封された燃料を介
してニードル弁にプランジヤ部材からの押圧力を
伝え、ニードル弁のリフトを抑制するようにした
ものが知られている。
In such a central plunger type fuel injection nozzle, as a structure for suppressing the lift of the needle valve, conventionally, a structure is installed at a predetermined part of the cylinder side wall between the needle valve and the plunger member from the gap around the needle valve. A fuel discharge passage (leak passage) is formed to discharge leaked fuel out of the nozzle, and the pressure acting on the plunger member is used as fuel pressure, and the needle valve closes the fuel discharge passage as it lifts. When the fuel is sealed in the cylinder between the needle valve and the plunger member, the pressing force from the plunger member is transmitted to the needle valve via the sealed fuel, and the lift of the needle valve is suppressed. What has been done is known.

ところが、この従来の構造では、シリンダ側壁
に開口する燃料排出通路が通常1つであり、ニー
ドル弁がそのリフト範囲のうちのスロツトル範囲
内にリフトされると一律にリフトの抑制が行われ
るため、エンジンの種々の運転状態に応じて燃料
の微粒化や燃料噴射率の変更を目的とした機能を
使い分けることができず、エンジンの燃焼促進、
出力向上等の切換制御を行うことが困難であつ
た。
However, in this conventional structure, there is usually only one fuel discharge passage opening in the cylinder side wall, and when the needle valve is lifted within the throttle range of its lift range, the lift is uniformly suppressed. It is not possible to use functions that aim to atomize the fuel or change the fuel injection rate depending on the various operating conditions of the engine, and it is difficult to promote engine combustion.
It was difficult to perform switching control such as improving output.

(発明の目的) 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、上記したニードル弁のリ
フト抑制開始位置を決定する燃料排出通路を複数
とし、エンジンの運転状態に応じて該複数の燃料
排出通路を使い分けてニードル弁のリフト抑制開
始位置を変更することにより、デイーゼルエンジ
ンの運転状態に応じてその燃焼促進、出力向上等
を切換制御し得るようにすることにある。
(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above points, and its object is to provide a plurality of fuel discharge passages that determine the above-mentioned lift suppression start position of the needle valve, and to By selectively using the plurality of fuel discharge passages and changing the lift suppression start position of the needle valve, the combustion promotion, output improvement, etc. of the diesel engine can be switched and controlled in accordance with the operating state of the diesel engine.

(発明の構成) 上記目的を達成するために、本発明の解決手段
は、上記の如く、ニードル弁がシリンダ側壁に開
口する燃料排出通路を閉塞した時点から、プラン
ジヤ部材がニードル弁を押圧してそのリフトを抑
制するようにしたピントル型燃料噴射ノズルを備
えたデイーゼルエンジンの燃料噴射装置におい
て、上記燃料噴射ノズルのニードル弁とプランジ
ヤ部材との間のシリンダ側壁にシリンダ軸心方向
(ニードル弁のリフト方向)に所定距離を隔てた
複数の燃料排出通路を設け、該各燃料排出通路を
選択的に切り換える切換バルブを設け、かつ該切
換バルブをエンジンの回転数や負荷等の運転状態
に応じて作動制御する制御装置を設けたものであ
る。
(Structure of the Invention) In order to achieve the above object, the solution means of the present invention is such that the plunger member presses the needle valve from the time when the needle valve closes the fuel discharge passage opening in the cylinder side wall. In a fuel injection device for a diesel engine equipped with a pintle-type fuel injection nozzle designed to suppress the lift, the cylinder side wall between the needle valve of the fuel injection nozzle and the plunger member is attached in the cylinder axial direction (the lift of the needle valve). A plurality of fuel discharge passages are provided at a predetermined distance apart from each other in the direction (direction), and a switching valve is provided to selectively switch each of the fuel discharge passages, and the switching valve is operated according to operating conditions such as engine speed and load. A control device is provided to control the system.

このことにより、エンジンの運転状態に応じて
各燃料排出通路の開閉切換えを切換バルブによつ
て切り換えて、プランジヤ部材によるニードル弁
のリフト抑制開始位置を変更するようにしたもの
である。
As a result, the switching valves are used to switch the opening and closing of each fuel discharge passage according to the operating state of the engine, thereby changing the position at which lift suppression of the needle valve by the plunger member starts.

(発明の効果) したがつて、本発明のデイーゼルエンジンの燃
料噴射装置によれば、ピントル型燃料噴射ノズル
におけるニードル弁のリフト抑制開始位置を決定
するための燃料排出通路を複数設け、エンジンの
運転状態に応じて該複数の燃料通路の開閉を切り
換えてニードル弁のリフト抑制開始位置を変化さ
せるようにしたものであるので、エンジンの運転
状態に応じて燃料の微粒化や燃料噴射率の変更を
使い分けてエンジンの燃焼促進、出力向上等の切
り換制御を行うことができ有用である。
(Effects of the Invention) Therefore, according to the diesel engine fuel injection device of the present invention, a plurality of fuel discharge passages are provided for determining the lift suppression start position of the needle valve in the pintle type fuel injection nozzle, and the engine operation is controlled. Since the lift suppression start position of the needle valve is changed by switching the opening and closing of the plurality of fuel passages depending on the state, it is possible to atomize the fuel and change the fuel injection rate depending on the operating state of the engine. It is useful because it can be used to control switching to promote engine combustion, improve output, etc.

(実施例) 以下、本発明の実施例について図面に基づいて
詳細に説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図は本発明の実施例に係る直接噴射式デイ
ーゼルエンジンの燃焼室部分を示し、1はシリン
ダ2を有するシリンダブロツク、3はシリンダブ
ロツク1の上面に接合されたシリンダヘツド、4
は上記シリンダ2内に往復動自在に嵌装されたピ
ストンであつて、該ピストン4の頂面には燃焼室
5を形成するためのキヤビテイ4aが凹設されて
いる。
FIG. 1 shows a combustion chamber portion of a direct injection diesel engine according to an embodiment of the present invention, in which 1 is a cylinder block having a cylinder 2, 3 is a cylinder head joined to the upper surface of the cylinder block 1, and 4 is a cylinder block having a cylinder 2;
A piston is fitted in the cylinder 2 so as to be reciprocally movable, and a cavity 4a for forming a combustion chamber 5 is recessed in the top surface of the piston 4.

一方、上記シリンダヘツド3には、図示されて
いないが上記燃焼室5に吸気を供給する吸気ポー
トと、燃焼室5内の排気を排出する排気ポートと
が形成されており、上記吸気ポートの配置形状に
より、エンジンの吸気工程で燃焼室5内に吸入さ
れる吸気が該燃焼室5内にスワール(渦流)を発
生するように構成されている。
On the other hand, the cylinder head 3 is formed with an intake port that supplies intake air to the combustion chamber 5 and an exhaust port that discharges exhaust gas from the combustion chamber 5, although not shown. Due to its shape, the intake air drawn into the combustion chamber 5 during the intake stroke of the engine generates a swirl within the combustion chamber 5.

また、上記シリンダヘツド3には、エンジン始
動時等に上記燃焼室5内を加熱するグロープラグ
6と、燃焼室5内に燃料を噴射供給するピントル
型の燃料噴射ノズル7とが装着され、上記燃料噴
射ノズル7の燃料噴射方向は上記吸気スワールに
沿う方向に設定されている。
Further, the cylinder head 3 is equipped with a glow plug 6 that heats the inside of the combustion chamber 5 when starting the engine, etc., and a pintle-type fuel injection nozzle 7 that injects fuel into the combustion chamber 5. The fuel injection direction of the fuel injection nozzle 7 is set along the intake swirl.

上記ピントル型の燃料噴射ノズル7は、第2図
に拡大詳示するように、先端側(図で下側)に燃
焼室5に臨む燃料噴孔8が、後端側(同上側)に
燃料噴射ポンプ(図示せず)に接続された燃料導
入口9がそれぞれ開口するノズル本体10を備
え、該ノズル本体10内には後端側から先端側に
向かつて順にシリンダ11、スプリング室12、
ニードル弁支持孔13および燃料圧力室14が形
成され、これらの空洞部は上記燃料導入口9およ
び燃料噴孔8と同軸上にかつ互いに連通するよう
に設けられている。また、上記燃料導入口9と燃
料圧力室14(燃料噴孔8)とはノズル本体10
に形成した燃料通路15によつて連通されてい
る。さらに、上記シリンダ11から燃料噴孔8ま
での空洞部内にはニードル弁16がニードル弁支
持孔13にて液密支持されて摺動自在に嵌装さ
れ、該ニードル弁16は、上記シリンダ11の先
側部内に嵌合配置されたピストン部16aと、上
記スプリング室12内に配置されたスプリング受
部16bと、上記燃料圧力室14内の燃料圧を受
ける受圧部16cと、上記燃料噴孔8を開閉する
弁部16dと、燃料噴孔8内に配置されたスロツ
トル部16eとを備えてなり、上記スロツトル部
16eと燃料噴孔8の壁面との間には一定の間隙
が形成されている。また、上記スプリング室12
内にはニードル弁16を閉弁方向に付勢するノズ
ルスプリング17が縮装されており、燃料噴射ポ
ンプからの高圧燃料が燃料導入口9から燃料通路
15を通つて燃料圧力室14に導入されると、該
燃料圧力のニードル弁16の受圧部16cへの作
用によりニードル弁16がノズルスプリング17
の付勢力に抗して開弁されて燃料が燃料噴孔8を
通つてエンジンの燃焼室5内に噴射され、かつそ
のときにニードル弁16のリフト量に応じてその
スロツトル部16eと燃料噴孔8壁面との間隙が
変化することにより、ニードル弁16のリフト量
と燃料噴孔8の開口面積とが第4図下側に示す如
く変化するように構成されている。すなわち、ニ
ードル弁16は、開弁後、先ずスロツトル部16
eが燃料噴孔8内に位置して該スロツトル部16
eの燃料噴孔8の絞りにより燃料噴孔8の開口面
積が略一定に保たれるスロツトル範囲に入り、次
いで燃料噴孔8からのスロツトル部16eの脱出
によりニードル弁16のリフト量に比例して燃料
噴孔8の開口面積が増大する比例変化範囲に移行
した後にフルリフト位置にリフトされる。
As shown in enlarged detail in FIG. 2, the pintle-type fuel injection nozzle 7 has a fuel injection hole 8 facing the combustion chamber 5 at the tip side (lower side in the figure), and a fuel injection hole 8 facing the combustion chamber 5 at the rear end side (upper side in the figure). The nozzle body 10 includes a nozzle body 10 in which a fuel inlet 9 connected to an injection pump (not shown) opens, and a cylinder 11, a spring chamber 12, a spring chamber 12,
A needle valve support hole 13 and a fuel pressure chamber 14 are formed, and these cavities are provided coaxially with the fuel inlet 9 and fuel injection hole 8 and in communication with each other. Further, the fuel inlet port 9 and the fuel pressure chamber 14 (fuel nozzle hole 8) are connected to the nozzle body 10.
The fuel passages 15 are connected to each other by a fuel passage 15 formed in the fuel passages 15 and 15 . Furthermore, a needle valve 16 is fluid-tightly supported and slidably fitted in the cavity from the cylinder 11 to the fuel injection hole 8. A piston portion 16a that is fitted into the front side portion, a spring receiving portion 16b that is placed within the spring chamber 12, a pressure receiving portion 16c that receives fuel pressure within the fuel pressure chamber 14, and the fuel injection hole 8. It comprises a valve part 16d that opens and closes, and a throttle part 16e disposed within the fuel injection hole 8, and a certain gap is formed between the throttle part 16e and the wall surface of the fuel injection hole 8. . In addition, the spring chamber 12
A nozzle spring 17 that biases the needle valve 16 in the closing direction is compressed inside, and high-pressure fuel from the fuel injection pump is introduced into the fuel pressure chamber 14 from the fuel inlet 9 through the fuel passage 15. Then, the needle valve 16 is moved to the nozzle spring 17 due to the action of the fuel pressure on the pressure receiving part 16c of the needle valve 16.
The valve is opened against the urging force of the needle valve 16, and fuel is injected into the combustion chamber 5 of the engine through the fuel injection hole 8. By changing the gap between the hole 8 and the wall surface, the lift amount of the needle valve 16 and the opening area of the fuel injection hole 8 are changed as shown in the lower part of FIG. 4. That is, after the needle valve 16 is opened, the throttle portion 16 is first opened.
e is located within the fuel nozzle hole 8 and the throttle portion 16
The opening area of the fuel nozzle hole 8 enters a throttle range in which it is kept approximately constant by the throttle of the fuel nozzle hole 8 e, and then becomes proportional to the lift amount of the needle valve 16 as the throttle portion 16e escapes from the fuel nozzle hole 8. After shifting to a proportional change range in which the opening area of the fuel injection hole 8 increases, it is lifted to the full lift position.

さらに、上記シリンダ11の後側部内にはプラ
ンジヤ部材18が、その外周面に凹設した係合溝
18aをシリンダ11側壁に形成した突起11a
に係合せしめて所定ストロークだけ摺動自在に嵌
挿されている。すなわち、該プランジヤ部材18
はニードル弁16後端側にニードル弁16と同軸
上に摺動自在に配設され、該プランジヤ部材18
の先端はニードル弁16の後端部たるピストン部
16aに対峙され、後端面には上記燃料導入口9
からの燃料圧力が作用するように構成されてい
る。
Further, within the rear side of the cylinder 11, a plunger member 18 is provided with a projection 11a formed on the side wall of the cylinder 11 and an engagement groove 18a recessed on the outer circumferential surface of the plunger member 18.
It is engaged with and slidably inserted by a predetermined stroke. That is, the plunger member 18
is disposed on the rear end side of the needle valve 16 so as to be slidable coaxially with the needle valve 16, and the plunger member 18
The tip of the needle valve 16 faces the piston portion 16a, which is the rear end of the needle valve 16, and the fuel inlet 9 is provided on the rear end surface.
The structure is such that the fuel pressure from the

また、上記ニードル弁16のピストン部16a
(ニードル弁16後端部)とプランジヤ部材18
との間のシリンダ11側壁(ノズル本体10)に
は、燃料圧力室14からニードル弁16とニード
ル弁支持孔13との微小間隙を通つてスプリング
室12およびシリンダ11内に漏出したリーク燃
料をノズル外の燃料タンク(図示せず)に排出す
るための第1および第2の2つの燃料排出通路1
9,20が設けられ、該2つの燃料排出通路1
9,20はシリンダ11の軸心方向(ニードル弁
16のリフト方向)に所定距離隔てた部位にてシ
リンダ11に開口している。そして、上記第1の
燃料排出通路19のシリンダ11への開口位置
は、ニードル弁16がそのリフト範囲のうちの上
記スロツトル範囲(ニードル弁16のスロツトル
部16eにより燃料噴孔8が絞られてその開口面
積が小さく保たれた範囲)にあるときにニードル
弁16のピストン部16aによつて閉塞される位
置に設定され、一方、第2の燃料排出通路20の
シリンダ11への開口位置は、ニードル弁16の
最大リフト範囲を越えた位置、つまりニードル弁
16がフルリフト位置にリフトされたときでもそ
のピストン部16aによる閉塞を受けない位置に
設定されている。よつて、ニードル弁16のリフ
トに伴いそのピストン部16aが第1の燃料排出
通路19を閉塞して該ピストン部16aとプラン
ジヤ部材18との間のシリンダ11内にリーク燃
料が密封された状態において、上記プランジヤ部
材18の後端面に作用する燃料圧力により上記密
封リーク燃料を介してニードル弁16のリフト量
を抑制するように構成されている。
Also, the piston portion 16a of the needle valve 16
(rear end of needle valve 16) and plunger member 18
The side wall of the cylinder 11 (nozzle body 10) between the nozzle and the nozzle is used to collect leaked fuel that has leaked from the fuel pressure chamber 14 into the spring chamber 12 and the cylinder 11 through the minute gap between the needle valve 16 and the needle valve support hole 13. Two fuel discharge passages 1, a first and a second, for discharging to an external fuel tank (not shown)
9 and 20 are provided, and the two fuel discharge passages 1
9 and 20 open into the cylinder 11 at positions separated by a predetermined distance in the axial direction of the cylinder 11 (the lift direction of the needle valve 16). The opening position of the first fuel discharge passage 19 to the cylinder 11 is determined when the needle valve 16 is in the throttle range of its lift range (when the fuel injection hole 8 is throttled by the throttle portion 16e of the needle valve 16). The opening area of the second fuel discharge passage 20 is set to a position where it is closed by the piston portion 16a of the needle valve 16 when the opening area is kept small (in a range where the opening area is kept small). The needle valve 16 is set at a position beyond the maximum lift range of the valve 16, that is, a position where the needle valve 16 is not blocked by the piston portion 16a even when the needle valve 16 is lifted to the full lift position. Therefore, when the needle valve 16 is lifted, its piston portion 16a closes the first fuel discharge passage 19, and leaked fuel is sealed in the cylinder 11 between the piston portion 16a and the plunger member 18. The fuel pressure acting on the rear end surface of the plunger member 18 is configured to suppress the lift amount of the needle valve 16 via the sealed leak fuel.

さらに、上記第2燃料排出通路20のノズル本
体10外側に延設された部分には、各燃料排出通
路19,20を選択的に切り換える切換バルブと
しての常時閉の電磁開閉弁21が配設されてい
る。そして、この電磁開閉弁21は作動制御する
制御システムを説明すると、22はエンジンの回
転数を検出するための回転数センサ、23はエン
ジンの負荷状態を検出するための負荷センサ、2
4は上記両センサ22,23の出力を受け、電磁
開閉弁21を駆動するためのバルブ駆動回路25
を作動制御する制御回路であつて、以上の制御回
路24およびバルブ駆動回路25によりエンジン
の運転状態に応じて電磁開閉弁21(切換バル
ブ)を作動制御し、エンジンが低中負荷状態でか
つ低中回転状態にあるときには電磁開閉弁21を
閉じてリーク燃料の排出を第1燃料排出通路19
のみで行い、エンジンが高負荷状態でかつ高回転
状態にあるときには電磁開閉弁21を開いてリー
ク燃料の排出を第1および第2の燃料排出通路1
9,20の両方で行うように制御する制御装置2
6が構成されている。
Furthermore, a normally closed electromagnetic on-off valve 21 serving as a switching valve for selectively switching between the fuel exhaust passages 19 and 20 is disposed in a portion of the second fuel exhaust passage 20 extending outside the nozzle body 10. ing. The control system for controlling the operation of this electromagnetic on-off valve 21 is as follows: 22 is a rotational speed sensor for detecting the rotational speed of the engine; 23 is a load sensor for detecting the load state of the engine;
4 is a valve drive circuit 25 for receiving the outputs of both the sensors 22 and 23 and driving the electromagnetic on-off valve 21;
The control circuit 24 and the valve drive circuit 25 described above control the operation of the electromagnetic on-off valve 21 (switching valve) according to the operating state of the engine, and when the engine is in a low-medium load state and When the rotation is in the medium rotation state, the electromagnetic on-off valve 21 is closed and leaked fuel is discharged through the first fuel discharge passage 19.
When the engine is under high load and high speed, the electromagnetic on-off valve 21 is opened to discharge leaked fuel through the first and second fuel discharge passages 1.
Control device 2 for controlling both 9 and 20
6 are configured.

次に、上記実施例の作動について説明するに、
基本的には、燃料噴射ポンプから燃料噴射ノズル
7に高圧燃料が圧送されると、該高圧燃料は、燃
料噴射ノズル7の燃料導入口9から燃料通路15
を経て燃料圧力室14に導入され、該燃料圧力室
14においてニードル弁16の受圧部16cを押
圧して該ニードル弁16のノズルスプリング17
の付勢力に抗してリフトさせて開弁させ、このニ
ードル弁16の開弁により燃料圧力室14内の燃
料が燃料噴孔8を通つてエンジンの燃焼室5に噴
射供給される。
Next, to explain the operation of the above embodiment,
Basically, when high-pressure fuel is pumped from the fuel injection pump to the fuel injection nozzle 7, the high-pressure fuel is transferred from the fuel inlet 9 of the fuel injection nozzle 7 to the fuel passage 15.
The fuel is introduced into the pressure chamber 14 through the fuel pressure chamber 14, where it presses the pressure receiving part 16c of the needle valve 16, and the nozzle spring 17 of the needle valve 16 is introduced into the fuel pressure chamber 14.
When the needle valve 16 is opened, the fuel in the fuel pressure chamber 14 is injected into the combustion chamber 5 of the engine through the fuel injection hole 8.

また、上記燃料噴射ノズル7の燃料導入口9に
導入された高圧燃料の圧力はシリンダ11内のプ
ランジヤ部材18後端面にも作用してプランジヤ
部材18をニードル弁16側に押圧し、このプラ
ンジヤ部材18への燃料圧力の印加により上記ニ
ードル弁16のリフト動作が制御される。このニ
ードル弁16に対する制御について、第3図に示
す制御フローチヤートに沿つて説明すれば、スタ
ート後のステツプS1で回転数センサ22からの回
転数信号が、次のステツプS2で負荷センサ23か
らの負荷信号がそれぞれ制御装置26に入力さ
れ、この後、ステツプS3で上記回転数信号および
負荷信号に基づいてエンジンが高負荷高回転領域
にあるか否かの判別が行われ、この判別がNOで
あるとき、すなわちエンジンが第5図でAゾーン
にて示すように低中負荷低中回転領域にあるとき
には電磁開閉弁21が閉じたまま上記ステツプS1
に戻つてそれ以後のステツプS2,S3が繰り返され
る。このことにより、上記燃料噴射ノズル7のニ
ードル弁16は、そのリフト範囲のうち、ピスト
ン部16aが第1燃料排出通路19を閉塞するま
では、スプリング室12から流入したシリンダ1
1内のリーク燃料を第1の燃料排出通路19を通
して排出しながらノズルスプリング17の付勢力
を抵抗力として自由にリフトし、ピストン部16
aが第1燃料排出通路19を閉塞すると、該ピス
トン部19とプランジヤ部材18との間のシリン
ダ11内に燃料が密封され、プランジヤ部材18
後端面に作用する燃料圧力が該密封されたリーク
燃料を介してニードル弁16に伝達されて該ニー
ドル弁16の開弁圧が上昇することによりリフト
が抑制されるように制御される。そして、上記第
1の燃料排出通路19のシリンダ11への開口部
は、ニードル弁16がそのリフト範囲のうちスロ
ツトル部16eにて燃料噴孔8を絞つた状態のス
ロツトル範囲にあるときにニードル弁16のピス
トン部16aによつて閉塞されるように配置され
ているため、上記ニードル弁16おリフト抑制は
第5図上部の実線にて示すようにニードル弁16
がスロツトル範囲にあるときに行われ、このスロ
ツトル範囲でのニードル弁16のリフト抑制によ
り、燃料噴孔8から燃料が高速で噴射される状態
が長時間保たれて噴射燃料の微粒化が促進され、
燃料の燃焼性が高まつてエミツシヨン性能の向上
等が図られる。
Further, the pressure of the high-pressure fuel introduced into the fuel inlet 9 of the fuel injection nozzle 7 also acts on the rear end surface of the plunger member 18 in the cylinder 11, pressing the plunger member 18 toward the needle valve 16 side, and this plunger member The lift operation of the needle valve 16 is controlled by applying fuel pressure to the needle valve 18 . The control of the needle valve 16 will be explained according to the control flowchart shown in FIG . The load signals from the engine are input to the control device 26, and then, in step S3 , it is determined whether or not the engine is in the high load, high rotation region based on the rotation speed signal and the load signal. is NO, that is, when the engine is in the low-medium load low-medium rotation region as shown in zone A in FIG .
Steps S 2 and S 3 are repeated. As a result, the needle valve 16 of the fuel injection nozzle 7 is operated until the piston portion 16a closes the first fuel discharge passage 19 within its lift range.
While discharging the leaked fuel in the piston part 16 through the first fuel discharge passage 19, the piston part 16 is freely lifted using the biasing force of the nozzle spring 17 as a resistance force.
a closes the first fuel discharge passage 19, fuel is sealed in the cylinder 11 between the piston portion 19 and the plunger member 18, and the plunger member 18
The fuel pressure acting on the rear end surface is transmitted to the needle valve 16 via the sealed leak fuel, and the opening pressure of the needle valve 16 increases, thereby controlling the lift to be suppressed. The opening of the first fuel discharge passage 19 to the cylinder 11 is opened when the needle valve 16 is in the throttle range in which the fuel injection hole 8 is throttled by the throttle portion 16e within its lift range. Since the needle valve 16 is arranged so as to be closed by the piston portion 16a of the needle valve 16, the lift of the needle valve 16 is suppressed as shown by the solid line in the upper part of FIG.
is in the throttle range, and by suppressing the lift of the needle valve 16 in this throttle range, the state in which fuel is injected from the fuel injection hole 8 at high speed is maintained for a long time, and the atomization of the injected fuel is promoted. ,
The combustibility of the fuel is increased and the emission performance is improved.

一方、上記ステツプS3での判別がYESである
とき、つまりエンジンが第5図でBゾーンにて示
すように高負荷回転領域にあるときには、ステツ
プS4において制御回路24からのバルブ作動信号
の出力により電磁開閉弁21が開かれ、その後最
初のステツプS1に戻つてそれ以後のステツプS2
S3,…が繰り返される。このことにより、燃料噴
射ノズル7のニードル弁16は、そのピストン部
16aが第1燃料排出通路19を閉塞するまでは
シリンダ11内のリーク燃料を第1および第2の
燃料排出通路19,20の両方から、ピストン部
16aが第1燃料排出通路19を閉塞した後はリ
ーク燃料を第2燃料排出通路20のみからそれぞ
れ排出しながらリフトするように制御される。そ
して、上記第2燃料排出通路20のシリンダ11
への開口部は、ニードル弁16のフルリフト範囲
を越えた位置に設定されているため、第5図上部
破線にて示すように、ニードル弁16はそのリフ
トの途中でプランジヤ部材18によるリフトの抑
制を受けることなく通常のピントル型燃料噴射ノ
ズルと同様に自由にリフトするようになり、その
結果、エンジンへの燃料噴射量の確保によりエン
ジン出力の向上を図ることができる。
On the other hand, when the determination in step S3 is YES, that is, when the engine is in the high load rotation region as shown in zone B in FIG . The electromagnetic on-off valve 21 is opened by the output, and then the process returns to the first step S1 and the subsequent steps S2 ,
S 3 ,... are repeated. As a result, the needle valve 16 of the fuel injection nozzle 7 directs the leaked fuel in the cylinder 11 to the first and second fuel discharge passages 19 and 20 until the piston portion 16a closes the first fuel discharge passage 19. After the piston portion 16a closes the first fuel discharge passage 19, the piston portion 16a is controlled to lift while discharging the leaked fuel only from the second fuel discharge passage 20. The cylinder 11 of the second fuel discharge passage 20
Since the opening of the needle valve 16 is set at a position beyond the full lift range of the needle valve 16, as shown by the upper broken line in FIG. As a result, the engine output can be improved by ensuring the amount of fuel injected into the engine.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形例をも包含するものであり、例
えば上記実施例では、エンジンが低中負荷低中回
転領域にあるときに燃料噴射ノズル7のニードル
弁16のリフトをそのスロツトル範囲で抑制し、
エンジンが高負荷高回転領域にあるときにはニー
ドル弁16のリフトの抑制を解除するようにした
が、リーク燃料を排出する複数の燃料排出通路の
シリンダへの開口位置および制御系を変えること
により、エンジンが低中負荷領域にあるときにニ
ードル弁のリフトをスロツトル範囲で抑制し、エ
ンジンが高負荷領域にあるときにはニードル弁の
リフトをその比例変化範囲で抑制するようにして
もよく、エンジンの低中負荷領域でのエミツシヨ
ン性能の向上および高負荷領域での出力性能の向
上を図ることができる。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and includes various modifications. For example, in the above-mentioned embodiment, when the engine is in a low-medium load low-medium rotation region, the fuel injection nozzle The lift of the needle valve 16 of 7 is suppressed within its throttle range,
When the engine is in a high-load, high-speed region, the lifting of the needle valve 16 is released from being suppressed. The lift of the needle valve may be suppressed within the throttle range when the engine is in the low-medium load area, and the lift of the needle valve may be suppressed within the proportional change range when the engine is in the high-load area. It is possible to improve emission performance in a load region and to improve output performance in a high load region.

また、ニードル弁のスロツトル部が大径部およ
び小径部の2段構造に形成され、ニードル弁のリ
フト範囲のうちのスロツトル範囲が極小および通
常の2段階に分けられているリフト特性を有する
ピントル型燃料噴射ノズルを使用し、かつ、エン
ジンが白煙発生領域で運転されているとき、すな
わち例えばエンジンが冷機状態にあつたり、ある
いは大気圧が低下した状態でエンジンが運転され
ているときにはニードル弁のリフトを極小スロツ
トル範囲で抑制し、エンジンが白煙発生領域以外
の運転領域にあるときにはニードル弁のリフトを
通常スロツトル範囲で抑制するようにしてもよ
く、エンジンの白煙発生領域での燃料の微粒化、
燃焼性を促進して白煙(HC)の低減を図ること
ができる。
In addition, the throttle part of the needle valve is formed into a two-stage structure of a large diameter part and a small diameter part, and the throttle range of the needle valve lift range is divided into two stages: minimum and normal. When using a fuel injection nozzle and the engine is operating in a white smoke generation region, for example when the engine is cold or when the engine is operating at low atmospheric pressure, the needle valve should be The lift may be suppressed in the minimum throttle range, and when the engine is in an operating range other than the white smoke generation range, the lift of the needle valve may be suppressed in the normal throttle range. transformation,
It can promote combustibility and reduce white smoke (HC).

さらに、上記実施例の構成において、燃料噴射
ノズル7のシリンダ11を、燃料導入口9または
電磁開閉弁21下流側の第2燃料排出通路20に
切り換えて連通させるロータリバルブを追加し、
該ロータリバルブおよび電磁開閉弁21を制御す
ることにより、例えばエンジンが低負荷低回転領
域にあるときにはニードル弁のリフトをそのスロ
ツトル範囲で、中負荷中回転領域にあるときには
ニードル弁のリフトをその比例変化範囲でそれぞ
れ抑制し、エンジンが高負荷高回転領域にあると
きにはニードル弁のリフトの抑制を解除するよう
にしてもよく、エンジンの低負荷低回転領域での
HCの低減、低速域での出力トルクの向上および
高速域での出力の向上を図ることができる。すな
わち、本発明は、ピントル型燃料噴射ノズルのニ
ードル弁とプランジヤ部材との間のシリンダ側壁
にシリンダ軸心方向に所定距離を隔てた複数の燃
料排出通路を設け、該各燃料排出通路を選択的に
切り換える切換バルブと、該切換バルブをエンジ
ンの運転状態に応じて作動制御する制御装置とを
設けたことを特徴とするものである。
Furthermore, in the configuration of the above embodiment, a rotary valve is added that switches the cylinder 11 of the fuel injection nozzle 7 into communication with the fuel inlet 9 or the second fuel discharge passage 20 downstream of the electromagnetic on-off valve 21,
By controlling the rotary valve and the electromagnetic on-off valve 21, for example, when the engine is in a low-load, low-speed range, the lift of the needle valve is set to the throttle range, and when the engine is in a medium-load, medium-speed range, the lift of the needle valve is set to that proportion. The needle valve lift may be suppressed in each range of change, and the suppression of the needle valve lift may be released when the engine is in a high load and high rotation range, and when the engine is in a low load and low rotation range.
It is possible to reduce HC, improve output torque in the low speed range, and improve output in the high speed range. That is, the present invention provides a plurality of fuel discharge passages separated by a predetermined distance in the cylinder axis direction on the cylinder side wall between the needle valve and the plunger member of a pintle-type fuel injection nozzle, and selectively operates each of the fuel discharge passages. The present invention is characterized in that it is provided with a switching valve that switches to the switching valve, and a control device that controls the operation of the switching valve according to the operating state of the engine.

また、本発明は、上記実施例の如く直接噴射式
のデイーゼルエンジンのみならず渦流室式デイー
ゼルエンジン等の他のタイプのデイーゼルエンジ
ンにも適用することができるのは言うまでもな
い。
Furthermore, it goes without saying that the present invention can be applied not only to the direct injection type diesel engine as in the above embodiment, but also to other types of diesel engines such as the swirl chamber type diesel engine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は
デイーゼルエンジンの要部縦断面図、第2図は燃
料噴射装置の全体構成図、第3図は制御系のフロ
ーチヤート図、第4図は燃料噴射ノズルのニード
ル弁リフト量に対する噴孔面積およびニードル弁
開弁圧の関係を示す説明図、第5図はエンジンの
運転状態と燃料噴射ノズルのニードル弁のリフト
抑制領域との関係を示す説明図である。 5……燃焼室、7……燃料噴射ノズル、8……
燃料噴孔、9……燃料導入口、11……シリン
ダ、14……燃料圧力室、16……ニードル弁、
16a……ピストン部、16d……弁部、16e
……スロツトル部、18……プランジヤ部材、1
9……第1燃料排出通路、20……第2燃料排出
通路、21……電磁開閉弁、22……回転数セン
サ、23……負荷センサ、24……制御回路、2
6……制御装置。
The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the main parts of a diesel engine, FIG. 2 is an overall configuration diagram of a fuel injection device, FIG. 3 is a flowchart of a control system, and FIG. The figure is an explanatory diagram showing the relationship between the injection hole area and the needle valve opening pressure with respect to the lift amount of the needle valve of the fuel injection nozzle. Figure 5 shows the relationship between the engine operating state and the lift suppression area of the needle valve of the fuel injection nozzle. FIG. 5... Combustion chamber, 7... Fuel injection nozzle, 8...
Fuel injection hole, 9...Fuel introduction port, 11...Cylinder, 14...Fuel pressure chamber, 16...Needle valve,
16a...Piston part, 16d...Valve part, 16e
... Throttle part, 18 ... Plunger member, 1
9...First fuel discharge passage, 20...Second fuel discharge passage, 21...Solenoid on-off valve, 22...Rotation speed sensor, 23...Load sensor, 24...Control circuit, 2
6...control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ニードル弁後端側に該ニードル弁と同軸上に
摺動自在なプランジヤ部材を設け、該プランジヤ
部材の一端はニードル弁後端部に対峙させ、他端
面には燃料圧力を作用させる構成とし、かつ、上
記ニードル弁とプランジヤ部材との間のシリンダ
側壁に燃料排出通路を形成し、ニードル弁のリフ
トに伴う上記燃料排出通路の閉塞状態において上
記プランジヤ部材他端面に作用する燃料圧力によ
り該ニードル弁のリフトを抑制する構成としたピ
ントル型燃料噴射ノズルを備えたデイーゼルエン
ジンの燃料噴射装置において、上記ピントル型燃
料噴射ノズルのニードル弁とプランジヤ部材との
間にシリンダ側壁にシリンダの軸心方向に所定距
離を隔てた複数の燃料排出通路を設けるととも
に、該各燃料排出通路を選択的に切り換える切換
バルブと、該切換バルブをエンジンの運転状態に
応じて作動制御する制御装置とを設けたことを特
徴とするデイーゼルエンジンの燃料噴射装置。
1. A sliding plunger member is provided on the rear end side of the needle valve coaxially with the needle valve, one end of the plunger member is opposed to the rear end of the needle valve, and fuel pressure is applied to the other end surface, A fuel discharge passage is formed in a cylinder side wall between the needle valve and the plunger member, and when the fuel discharge passage is closed due to lift of the needle valve, the fuel pressure acting on the other end surface of the plunger member is used to discharge the needle valve. In a fuel injection device for a diesel engine equipped with a pintle-type fuel injection nozzle configured to suppress lift of the pintle-type fuel injection nozzle, a predetermined portion is provided on the cylinder side wall in the axial direction of the cylinder between the needle valve of the pintle-type fuel injection nozzle and the plunger member. It is characterized by providing a plurality of fuel discharge passages separated by a distance, a switching valve that selectively switches each of the fuel discharge passages, and a control device that controls the operation of the switching valve according to the operating state of the engine. Fuel injection system for diesel engines.
JP1413084A 1984-01-28 1984-01-28 Fuel injection device of diesel engine Granted JPS60159368A (en)

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