JPH052825B2 - - Google Patents

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射供
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
燃料噴孔を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、本発明ではピントン型燃料噴射ノズル
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。

（従来の技術） 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
ううにしたセントラルプランジヤタイプと呼ばれ
るものは知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような従来のピントル型燃料噴
射ノズルを備えた燃料噴射装置を、過給機を備え
たデイーゼルエンジンに適用した場合、プランジ
ヤ部材に印加される圧力は通常一定であり、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、過給機による過給圧に応じて燃料の噴
射量や燃料噴射率を変更することができず、過給
圧に応じた最適な空燃比による燃焼を行うことが
困難であつた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、そ
の目的をするところは、上記したニードル弁のリ
フトを抑制するためのプランジヤ部材に印加する
圧力、すなわち該プランジヤ部材への印加圧力で
定まるニードル弁のリフト抑制開始位置を過給圧
に応じて変化させることにより、高過給時での燃
料の噴射量及び燃料噴射率を確保するとともに、
低過給時での噴射燃料の微粒化の促進及び分配性
の改善を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段
は、上記の如く、燃料噴孔を絞るスロツトル部を
有するニードル弁と、該ニードル弁の軸心と一致
し、一端が該ニードル弁と対峙してその軸方向に
摺動自在なプランジヤ部材とを備え、プランジヤ
部材の他端面に所定の圧力を作用させて、上記ス
ロツトル部が燃料噴孔を絞つた状態を持続させる
ようにニードル弁のリフト量を所定圧で抑制する
構成としたピントル型燃料噴射ノズルを有する、
過給機を備えたデイーゼルエンジンの燃料噴射装
置において、上記プランジヤ部材の他端面に連通
する圧力通路に、該プランジヤ部材他端面に作用
する圧力を変化させる圧力制御弁を設けるととも
に、上記過給機による過給圧が上昇する程、上記
プランジヤ部材の他端面に作用する圧力が低下し
て上記スロツトル部の燃料噴孔を絞る期間が短く
なるように上記圧力制御弁を作動制御する制御装
置を設ける。

（作用） このことにより、過給機によるエンジンへの過
給圧が高い場合には、その高過給圧信号を受けた
制御装置の圧力制御弁に対する制御によりプラン
ジヤ部材の他端面に作用する圧力が小さくなり、
このことによりニードル弁のリフト量が確保され
て、そのスロツトル部が燃料噴孔を絞る期間が短
くなり、噴射ノズルからの噴射量が増大する。一
方、エンジンへの過給圧が低い場合には、その低
過給圧信号を受けた制御装置の圧力制御弁に対す
る制御により上記プランジヤ部材の他端面に大き
な圧力が作用することにより、ニードル弁のリフ
ト量が抑制されて、スロツトル部が燃料噴孔を絞
る期間が長くなり、噴射ノズルからの噴射速度が
高くなつてかつ噴射時間も長く維持される。

（発明の効果） したがつて、本発明によれば、ピントル型燃料
噴射ノズルを備えた過給機付デイーゼルエンジン
において、過給圧が高い場合には、ピントル型燃
料噴射ノズルのプランジヤ部材の他端面に作用す
る圧力を小さくして、ニードル弁のリフト量を確
保し、そのスロツトル範囲の期間を短くして、ノ
ズル開口面積を拡げることができるので、高過給
時での所望の燃料噴射量及び燃料噴射率を確保す
ることができる。また、過給圧が低い場合には、
上記プランジヤ部材の他端面に作用する圧力を大
きくして、ニードル弁のリフトを抑制し、スロツ
トル範囲の期間を長く保つて燃料の噴射速度を高
めかつ噴射時間を長く維持することができるの
で、燃料微粒化の促進を図るとともに、燃焼室に
生じるスワール等により分配性の向上を図ること
ができる。

（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。

第１図は本発明の実施例に係る、過給機を備え
た直接噴射式デイーゼルエンジンの燃焼室部分を
示し、１はエンジンにおけるシリンダ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内に往復自在に嵌装されたピストンであつ
て、該ピストン４の項面には燃焼室５を形成する
ためのキヤビテイ４ａが凹設されている。

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、エンジンの吸気行程で燃焼室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。また、図示してい
ないが、上記吸気ポートを下流端部分とする吸気
通路の途中にはブロアが、排気ポートを上流端部
分をする排気通路の途中には上記ブロアに軸を介
して連結されたタービンがそれぞれ配設されてお
り、排気通路内の排気ガス流によつて駆動される
タービンによりそれと一体のブロアを回転させ
て、該ブロアによりエンジンの燃焼室に吸気の過
給を行うようにした排気ターボ式過給機を構成し
ている。

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。

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内に後端側から先端側に向
かつて順にスプリング室１２、ニードル弁支持孔
１３及び燃料圧力室１４が形成され、これらの空
洞部は上記燃料噴孔８と同軸上にかつ互いに連通
するように設えられている。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、上記スプリング室１２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、上記スプリン
グ室１２内に配置されたスプリング受部１６ａ
と、上記燃料圧力室１４内の燃料圧を受ける受圧
部１６ｂと、上記燃料噴孔８を開閉する弁部１６
ｃと、燃料噴孔８内に配置されたスロツトル部１
６ｄとを備えてなり、上記スロツトル部１６ｄと
燃料噴孔８の壁面との間には一定の間〓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１６ｂ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１６ｄと燃料噴孔８壁面との間〓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１６ｄが燃料噴孔８内に位置して該
スロツトル部１６ｄ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１６ｄ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。尚、１９は燃料排出通路であつて、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〓を通つてスプリング室１２
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）に排出するためのものである。

さらに、上記スプリング室１２後側のノズル本
体１０には上記ニードル弁１６と同軸上に、スプ
リング室１２と連通するシリンダ１１が形成さ
れ、空シリンダ１１は圧力通路２０を介してノズ
ル本体１０外の燃料を圧力媒体とする圧力源（図
示せず）に連通されている。また、上記シリンダ
１１からスプリング室１２に亘る空洞部内にはニ
ードル弁１６の軸心と一致するプランジヤ部材１
８が摺動自在に嵌装されている。該プランジヤ部
材１８は、上記スプリング室１２内に配置された
ロツド部１８ａと、上記シリンダ１１内に嵌合配
置されたプランジヤ部１８ｂと、ロツド部１８ａ
とプランジヤ部１８ｂとの間に位置するつば部１
８ｃとからなり、上記つば部１８ｃがスプリング
室１２の後端部とスプリング室１２中間部位に配
設したストツパ部材２４とに当接するまでのスト
ローク範囲を移動可能に設けられ、かつ上記つば
部１８ｃのストツパ部材２４への当接によりプラ
ンジヤ部材１８のニードル弁１６側への移動が規
制された状態では上記ロツド部１８ａの先端、す
なわちプランジヤ部材１８の先端がニードル弁１
６の後端部たるスプリング受部１６ａに所定の間
隔ｄをあけて対峙するように位置決めされてい
る。しかして、ニードル弁１６がリフトしてその
スプリング受部１６ａがプランジヤ部材１８のロ
ツド部１８ａ先端に当接した状態において、プラ
ンジヤ部材１８のプランジヤ部１８ｂ後端面に作
用する所定の圧力により、ニードル弁１６のスロ
ツトル部１６ｄが燃料噴孔８を絞つた状態である
スロツトル範囲を持続させるよう、該ニードル弁
１６のリフト量を抑制するように構成されてい
る。

さらに、上記プランジヤ部材１８のプランジヤ
部１８ｂ後端面に連通する圧力通路２０において
そのノズル本体１０外側部分には連通路２５を介
して上記燃料排出通路１９が接続され、圧力通路
２０の上記連通路２５との接続部分には圧力通路
２０内の燃料圧を減少するように制御するデユー
テイバルブよりなる圧力制御弁２１が配設されて
いる。そして、この圧力制御弁２１を作動制御す
る制御システムを説明すると、２２はエンジンへ
の過給圧を検出するための過給圧センサ、２３は
上記センサ２２の出力を受けて圧力制御弁２１の
デユーテイソレノイドを作動制御する制御装置で
あつて、この制御装置２３により、エンジンへの
過給圧に応じて圧力制御弁２１を作動制御し、例
えば第４図に示すように過給圧が高いときには、
圧力制御弁２１に高デユーテイ比信号を送つてプ
ランジヤ部材１８に印加する燃料圧力を低くし、
ニードル弁１６のスロツトル部１６ｄがが燃料噴
孔８を絞るスロツトル範囲の期間を短くする一
方、過給圧が低いときには、圧力制御弁２１に低
デユーテイ比信号を送つてプランジヤ部材１８に
印加する燃料圧力を高くし、スロツトル部１６ｄ
が燃料噴孔８を絞る期間を長くすように制御す
る。すなわち、制御装置２３は、過給圧が上昇す
る程、上記プランジヤ部材１８の他端面に作用す
る圧力が低下してニードル弁１６のスロツトル部
１６ｄが燃料噴孔８を絞るスロツトル範囲の期間
が短くなるように圧力制御弁２１を作動制御する
ものである。

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１６ｂを押
圧して該ニードル弁１６をノズルスプリング１７
の付勢力に抗して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。そして、燃料圧力室１４内に導
入された燃料圧力の増大によりニードル弁１６の
リフト量が増大してそのスプリング受部１６ａが
プランジヤ部材１８に当接すると、それ以後、ニ
ードル弁１６はプランジヤ部材１８と一体となつ
てリフトするようになる。

また、圧力源から圧力通路２０を通つて燃料噴
射ノズル７のシリンダ１１に導入された燃料圧は
該シリンダ１１内のプランジヤ部材１８後端面に
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への圧力の印
加により上記スプリング受部１６ａがプランジヤ
部材１８に当接した後のニードル弁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
で過給圧センサ２２からの過給圧信号が制御装置
２３に入力され、次のステツプＳ２で予め記憶さ
れている補正係数マツプから上記過給圧信号に基
づいて補正係数が読み込まれ、その後、ステツプ
Ｓ３で上記補正係数に基づいてエンジンへの過給
圧に対応するデユーテイ比が演算され、次いでス
テツプＳ４において上記デユーテイ比に応じて圧
力制御弁２１のデユーテイソレノイドが駆動され
て圧力制御弁２１によりプランジヤ部材１８に印
加する燃料圧力が制御され、しかる後、上記ステ
ツプＳ１に戻つてそれ以降のステツプＳ２，Ｓ３
が繰り返される。

このことにより、第３図に示すように、過給圧
が高いときには、制御装置２３から高デユーテイ
比信号が圧力制御弁２１に送られることにより、
プランジヤ部材１８に印加される燃料圧力が低く
なつて該プランジヤ部材１８によるニードル弁１
６のリフト抵抗力が減少し、このプランジヤ部材
１８のリフト抵抗力の減少により、ニードル弁１
６はそのスロツトル部１６ｄが燃料噴孔８から脱
出する途中の比例変化範囲内でのリフト位置又は
スロツトル部１６ｄの脱出完了後のフルリフト位
置に達するまでリフト制御を受けることなくスム
ーズにリフトされるようになる。その結果、高過
給時でのエンジンへの燃料噴射量（燃料噴射率）
が確保されてエンジンの出力の向上を図ることが
できる。

一方、過給圧が低いときには、制御装置２３か
ら低デユーテイ比信号が圧力制御弁２１に送られ
ることにより、プランジヤ部材１８に印加される
燃料圧力が高くなつて該プランジヤ部材１８によ
るニードル弁１６のリフト抵抗力が増大し、この
プランジヤ部材１８のリフト抵抗力の増大によ
り、ニードル弁１６はそのスプリング受部１６ｄ
がプランジヤ部材１８に当接した後でスロツトル
部１６ｄが燃料噴孔８を絞つた状態のスロツトル
範囲であるときにリフトを抑制するようになり、
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の促
進を図ることができるとともに、燃焼室に生じる
スワール等の気流により分配性の向上を図ること
ができる。

尚、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。
また、過給機としては上述の排気ターボの他に各
種タイプのものが採用可能である。

【図面の簡単な説明】

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図は過給圧と圧力制御弁に出
力するデユーテイ比信号との関係を示す説明図で
ある。 ７…ピントル型燃料噴射ノズル、１６…ニード
ル弁、１８…プランジヤ部材、２１…圧力制御
弁、２３…制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料噴孔を絞るスロツトル部を有するニード
   ル弁と、該ニードル弁の軸心と一致し、一端が該
   ニードル弁と対峙してその軸方向に摺動自在なプ
   ランジヤ部材とを備え、プランジヤ部材の他端面
   に所定の圧力を作用させて、上記スロツトル部が
   燃料噴孔を絞つた状態を持続させるようにニード
   ル弁のリフト量を所定圧で抑制する構成としたピ
   ントル型燃料噴射ノズルを有する、過給機を備え
   たデイーゼルエンジンの燃料噴射装置において、 上記プランジヤ部材の他端面に連通する圧力通
   路に、該プランジヤ部材他端面に作用する圧力を
   変化させる圧力制御弁を設けるとともに、 上記過給機による過給圧が上昇する程、上記プ
   ランジヤ部材の他端面に作用する圧力が低下して
   上記スロツトル部の燃料噴孔を絞る期間が短くな
   るように上記圧力制御弁を作動制御する制御装置
   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。