JPH0525032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はデイーゼル機関等の燃料噴射弁に係
り、特に主噴射に先立つて初期噴射もしくはパイ
ロツト噴射が行える燃料噴射弁に関する。

〔発明の技術的背景〕

デイーゼル機関等の燃料噴射弁は、燃料噴射ポ
ンプより供給される燃料を加圧室に導入し、この
加圧室の燃料圧力でニードル弁をスプリングに抗
して押し開き、該加圧室の燃料を噴孔より噴射す
るようになつている。従来の燃料噴射弁によると
第３図の特性図で破線で示すように、燃料噴射始
めの噴射率が高く、このため気筒内で急激な燃焼
が行われて燃焼圧力が急上昇するため騒音の増大
を招き、かつ温度も急上昇するためNO_xが増え
る不具合があつた。

この対策として噴射始めに噴射率を下げて初期
噴射を行わせたり、パイロツト噴射を行わせるこ
とが有効であることが知られており、たとえば特
公昭56−7055号公報において開示されている。

〔背景技術の問題点〕

ところで、燃料の噴射始めに噴射圧を高くする
と噴射燃料が気筒内で微粒化するので着火性が向
上する。しかしながら上記公報のものは、ニード
ル弁がリフトすると調整ピストンのロツドに当つ
てリフト量が規制され、これにより初期噴射を行
い、この初期噴射が終るとスプリングおよび調整
ピストンに抗してニードル弁がさらにリフトされ
て主噴射を行うものである。したがつてこのもの
では初期噴射の噴射圧が燃料噴射ポンプより圧送
される燃料の供給圧に留まり、高圧噴射は期待で
きないものであつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、主噴射に先立つ
て初期噴射もしくはパイロツト噴射等の前噴射が
可能となり、しかもこの前噴射では噴射圧を高め
て着火性が向上する燃料噴射弁を提供しようとす
るものである。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するため、摺動自在な
プランジヤの一端に加圧室と連通されかつ前噴射
用燃料を導入する前噴射用燃料室を形成するとと
もに、このプランジヤの他端に燃料噴射ポンプか
ら燃料を導びく主燃料室を形成し、この主燃料室
は上記プランジヤが所定ストローク作動された場
合に開かれる主噴射ポートを介して上記加圧室に
連通し、かつ上記プランジヤは前噴射用燃料室に
臨む加圧面が主燃料室に臨む受圧面より小さな面
積としたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明について第１図ないし第３図に示す
第１の実施例にもとづき説明する。

第１図は燃料供給系統図の一例を示し、１は燃
料噴射ポンプである。この燃料噴射ポンプ１はた
とえば公知の列型ポンプであり、フイードポンプ
２を備えている。これら両ポンプ１，２はエンジ
ンにより同時に駆動されるようになつており、フ
イードポンプ２は燃料タンク３より吸入管４を介
して燃料を導入し、供給管５を通じてフイルタ６
に供給する。フイルタ６から導入管７により燃料
噴射ポンプ１へ燃料が分配されるとともに、パル
セーシヨンダンパ８および前噴射用燃料管９を介
して後述する燃料噴射弁２０に燃料が分配され
る。

燃料噴射ポンプ１は導入管７より吸入した燃料
を加圧し、噴射管１０を介して燃料噴射弁２０へ
供給する。

なお１１は戻し管である。

燃料噴射弁２０の構造を第２図に示す。第２図
において２１はシリンダ、２２はノズルホルダ、
２３はチツプパツキング、２４はノズルをそれぞ
れ示す。これらシリンダ２１、ノズルホルダ２
２、チツプパツキング２３およびノズル２４は、
この順に軸方向に配置され、リテーニングナツト
２５により一体的に締め付けられている。

ノズル２４にはニードル弁２６が収容されてお
り、このニードル弁２６は上記ノズル２４に形成
した加圧室２７内の燃料圧力を受けてリフトし、
これにより噴孔２８を開く。噴孔２８が開かれる
と、上記加圧室２７内の燃料が該噴孔２８より噴
射される。

ニードル弁２６は、ノズルホルダ２２に形成し
たスプリング室２９のノズルスプリング３０によ
り、噴孔２８を閉じる方向に押圧付勢されてい
る。

シリンダ２１内にはプランジヤ３１が摺動自在
に嵌挿されている。プランジヤ３１とシリンダ２
１とノズルホルダ２２で囲まれる空間は主燃料室
３２をなしており、この主燃料室３２は燃料通路
３３を介して前記噴射管１０に通じている。主燃
料室３２にはプランジヤスプリング３４が収容さ
れ、このスプリング３４はプランジヤ３１を図示
上方に向けて押圧付勢している。また主燃料室３
２にはストツパ３５が設けられ、プランジヤ３１
の下方への移動量を規制する。なおプランジヤ３
１は大径部３６と小径部３７を一体に有し、大径
部３６の端面が上記主燃料室３２に臨んでおり、
受圧面３８となつている。

シリンダ２１の図示上端にはバルブホルダ４０
がナツト４１により連結されている。バルブホル
ダ４０とシリンダ２１の間には前噴射用燃料室４
２が形成されており、この前噴射用燃料室４２は
燃料圧送通路４３を介して前記加圧室２７に通じ
ている。バルブホルダ４０には前噴射用燃料室４
２に通じる前噴射用燃料通路４４が形成され、こ
の通路４４は前述の前噴射用燃料管９に連結され
ている。そして前噴射用燃料通路４４にはチエツ
ク弁４５が設けられており、このチエツク弁４５
は前噴射用燃料室４２に収容したチエツク弁スプ
リング４６により上記通路４４を閉じる方向に付
勢されている。なおチエツク弁スプリング４６は
シム４７によりセツト荷重が調整される。

上記前噴射用燃料室４２は、シム４７に形成し
た透孔４８を介して前噴射ポンプ室４９に通じて
いる。このポンプ室４９には前記プランジヤ３１
の小径部３７が臨まされており、小径部３７の端
面は加圧面５０をなしている。

プランジヤ３１には、大径部３６に環状溝５１
を形成してあり、この環状溝５１は横孔５２およ
び縦孔５３により主燃料室３２に通じている。シ
リンダ３１には主噴射ポート５４が形成されてお
り、この主噴射ポート５４は上記環状溝５１の噴
射リード５５により開閉される。そして主噴射ポ
ート５４は前述の燃料圧速通路４２に通じてい
る。

なお、ノズルスプリング室２９およびプランジ
ヤ上部室５６は、リーク通路５７を介して戻し管
１１に通じている。

このような構成に係る第１の実施例の作用につ
いて説明する。

エンジンにより駆動されるフイードポンプ２は
エンジンの回転速度に応じて供給燃料の圧力を発
生し、この燃料は、供給管５、フイルタ６、パル
セーシヨンダンパ８および前噴射用燃料管９を介
して燃料噴射弁２０に送り込まれるとともに、導
入管７を経て燃料噴射ポンプ１に供給される。

燃料噴射弁２０においては第２図に示す通り、
上記前噴射用燃料管９から送り込まれる燃料を、
前噴射用燃料通路４４より導入する。そしてこの
燃料圧力によりチエツク弁４５がチエツク弁スプ
リング４６に抗して押し開かれるので上記燃料は
前噴射用燃料室４２に送り込まれる。

前噴射用燃料室４２に送り込まれた燃料は燃料
圧送通路４３を介して加圧室２７に達するが、上
記フイードポンプ２から供給される燃料の圧力は
低いため、ニードル弁２６を押し上げるには至ら
ない。また前噴射用燃料室４２に送り込まれた燃
料は前噴射ポンプ室４９に達し、プランジヤ３１
を押し下げる。プランジヤ３１は小径部３７に加
えられる燃料圧力と、プランジヤスプリング３４
による押し上げ力とが均衡する位置で停止され
る。

このようにしてフイードポンプ２からの燃料供
給がなされたのち、燃料噴射ポンプ１より噴射管
１０を通じて燃料の圧送が始まる。この燃料は燃
料通路３３を経て主燃料室３２に送り込まれるの
で、プランジヤ３１の受圧面３８に燃料圧力が加
えられる。したがつてプランジヤ３１は押し上げ
られ、前噴射ポンプ室４９の燃料を加圧する。こ
の加圧は、大径な受圧面３８と小径な加圧面５０
の面積の逆比となり、よつてポンプ室４９の圧力
は主燃料室３２の圧力よりも増圧される。

ポンプ室４９の燃料が加圧されると、この圧力
は前噴射用燃料室４２に伝えられ、チエツク弁４
５は通路４４を閉止し、よつて前噴射用燃料室４
２の燃料は圧送通路４３を通じて加圧室２７に送
られる。

加圧室２７の燃料圧力がニードル弁２６の開弁
圧に達すると、ニードル弁２６はノズルスプリン
グ３０に抗してリフトされ、噴孔２８を開くので
加圧室２７の燃料が噴孔２８より噴射される。よ
つて前噴射が行われるものである。

プランジヤ３１は引き続き押し上げられて前噴
射を続けるが、プランジヤ３１の環状溝５１に形
成した噴射リード５５が主噴射ポート５４を開く
と、主燃料室３２の燃料は、縦孔５３、横孔５
２、環状溝５１、主噴射ポート５４を通じて圧送
通路４３より加圧室２７へ送られる。ニードル弁
２６は加圧室２７の燃料圧力により押し上げられ
て噴孔２８を開いているため、加圧室２７の燃料
は噴孔２８より噴射される。したがつてこの段階
では主燃料室３２の燃料が噴孔２８より噴射され
ることになり、主噴射を行う。

プランジヤ３１は上昇を続け、小径部３７の加
圧面５０がシム４７に当ると、チエツク弁スプリ
ング４６により上昇を緩められ、続いて大径部３
６がシリンダ肩部に当ることにより上昇が停止さ
れる。燃料噴射ポンプ１からの燃料圧送が終了す
ると、主燃料室３２の燃料圧力が低下し、プラン
ジヤ３１は前噴射用燃料室４２の残圧、チエツク
弁スプリング４６の力を受けて押し下げられ、こ
れにより環状溝５１の噴射リード５５が主噴射ポ
ート５４を閉止すると加圧室２７の圧力も低下す
るのでニードル弁２６が復帰して噴射を終了す
る。

そして再びフイードポンプ２からの燃料供給圧
でチエツク弁４５を開いて前噴射用燃料室４２に
燃料を導入し、この燃料圧によりプランジヤスプ
リング３４の押圧力と平衡する位置まで押し下げ
て停止させる。以後上述のごとき作動を繰り返
す。

このような作動による噴射特性を第３図の実線
で示す。本実施例では、主噴射ポート５４が開か
れるまでは前噴射されるが、この前噴射において
は、プランジヤ３１の小径部３７によりポンプ室
４９の燃料を押圧する。小径部３７の移動体積は
小さいため、噴射量が少く抑えられ、よつて噴射
率は小さくなる。しかしながらこの場合、噴射圧
はプランジヤ３１における大径部３６の受圧面３
８と小径部３７の加圧面５０の面積の逆比となつ
て増圧されることになり、前噴射で高圧噴射がな
されるから、噴射燃料が微粒化され、着火性能が
向上する。

第４図に示す第２の実施例について説明する。
第１実施例と異なる点は、第２図におけるプラン
ジヤ３１の横孔５２と縦孔５３を廃止し、その代
りにシリンダ２１にパイロツトポート８１を設
け、このパイロツトポート８１を圧送通路４３に
連通するとともにパイロツトポート８１と対向し
て開口されたリターンポート８２をリターン通路
８３を介してプランジヤ上部室５６に連通してあ
る。またリーク通路５７に、絞り８４を形成して
ある。

このような構成によると、プランジヤ３１が主
燃料室３２の燃料圧力で上動されることにより前
噴射が始まり、引続き環状溝５１のリード面５５
がパイロツトポート８１を開くと、燃料圧送通路
４３の燃料がパイロツトポート８１、環状溝５
１、リターンポート８２、リターン通路８３およ
びプランジヤ上部室５６を通じてリーク通路５７
より戻し管１１に逃がされる。このため加圧室２
７の燃料圧力が低下し、よつてニードル弁２６は
一旦噴孔２８を閉止する。なお絞り８４はこのと
きに加圧室２７の燃料圧力が過度に低下するのを
防止する。

引続きプランジヤ３１が上動されて、プランジ
ヤ３１の大径部３６上端面がプランジヤ上部室５
６に開口されているリターン通路８３を閉じると
加圧室２７の燃料圧力は次第に上昇されてゆく。
そしてプランジヤ３１の受圧面３８が主噴射ポー
ト５４を開くと、主燃料室３２の燃料が圧送通路
４３から加圧室２７に送られるため、ニードル弁
２６がリフトされ、噴孔２８を再び開いて主噴射
が行われる。

したがつてこの実施例では前噴射と主噴射が連
続することなく完全に分離されるので、この前噴
射はいわゆるパイロツト噴射となる。

第５図に示す燃料供給系統図では、第１図のパ
ルセーシヨンダンパ８に代つてアキユレータ９０
を用いてあるばかりでなく、前噴射用燃料管９を
戻し管１１をバイパス管９１で結び、このバイパ
ス管９１に可変絞り９２を取り付けてある。この
ものによると、可変絞り９２を通路面積を変える
ことにより前噴射用燃料室４２に導入する燃料量
が変化するので、前噴射量を制御することができ
る。

第６図に示す燃料供給系統図では、前噴射用燃
料管９に電磁弁９５および圧力センサ９６を設
け、圧力センサ９６の検知信号により電子制御回
路９７を介して電磁弁９５を作動させることによ
り前噴射用燃料室４２に導入する燃料量を調整
し、よつて前噴射量を制御することができる。

なお上記実施例より判る通り、前噴射用燃料室
４２と主燃料室３２とにそれぞれ異なるポンプ２
および１から燃料を供給するので、これら各実施
例の燃料噴射弁２０は、前噴射と主噴射でそれぞ
れ別の燃料を供給する、いわゆるデユアルフユー
エルインジエクシヨンにも適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べた通り本発明によると、前噴射用燃料
室に導入した燃料をプランジヤにより加圧して前
噴射を行わしめ、この際プランジヤは小径な加圧
面で上記前噴射用燃料室の燃料を加圧するので、
加圧される燃料の量が少く、よつて噴射率が低い
前噴射が可能となる。しかもこの場合上記燃料は
プランジヤの大径部と小径部の面積の逆比によつ
て増圧されるため、噴射圧力が増大され、よつて
燃料の微粒化を促し、着火性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示
し、第１図は燃料供給系統図、第２図は燃料噴射
弁の断面図、第３図は噴射特性図である。第４図
は本発明の第２実施例を示す燃料噴射弁の断面
図、第５図および第６図は本発明の他の実施例を
示すそれぞれ燃料供給系統図である。 １……燃料噴射ポンプ、２……フイードポン
プ、２０……燃料噴射弁、２１……シリンダ、２
４……ノズル、２６……ニードル弁、２７……加
圧室、２８……噴孔、３０……ノズルスプリン
グ、３１……プランジヤ、３２……主燃料室、３
６……大径部、３７……小径部、３８……受圧
面、４２……前噴射用燃料室、４３……圧送通
路、４９……前噴射用ポンプ室、５０……加圧
面、５４……主噴射ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料噴射ポンプより供給される燃料を加圧室
   に導入し、この加圧室の燃料圧力によりニードル
   弁を押し開いて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射
   弁において、摺動自在なプランジヤを備え、この
   プランジヤの一端に上記加圧室と連通されかつ前
   噴射用燃料を導入する前噴射用燃料室を形成し、
   上記プランジヤの他端に前記燃料噴射ポンプを連
   通された主燃料室を形成し、この主燃料室は上記
   プランジヤが所定ストローク作動された場合に開
   かれる主噴射ポートを介して上記加圧室に連通
   し、かつ上記プランジヤは前噴射用燃料室に臨む
   加圧面が主燃料室に臨む受圧面より小さな面積で
   あることを特徴とする燃料噴射弁。