JPH0536070U - デイーゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガス対策に優れ且つその要求される最大出
力をも同時に確保できるがディーゼルエンジンの燃料噴
射装置を提供することにある。 【構成】 ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は、１つ
の気筒に、エンジンの運転状況に応じて使い分けされる
第１及び第２噴射ノズル８，９を備えており、第２噴射
ノズル９は、第１噴射ノズル８の噴孔１５よりも小さな
噴孔１６を有している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、燃焼室内に燃料を噴射して供給するディーゼルエンジンの燃料噴 射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

通常、ディーゼルエンジンの１つの気筒には、１本の噴射ノズルが備えられて おり、この噴射ノズルの噴孔から、その燃料室に燃料が噴射されるものとなって いる。噴射された燃料は、燃焼室内での空気の圧縮熱により加熱されて自己着火 して燃焼する。従って、ディーゼルエンジンにあっては、燃料に於ける噴霧の粒 径や空気と燃料との混合の良否が、その燃焼に大きな影響を与え、エンジンの性 能を左右するものとなる。

【０００３】 なお、燃料の噴霧の粒径は、噴射ノズルからの燃料の噴出速度や温度等によっ て影響を受け、また、燃料の噴出速度はその噴射圧と噴孔径により決定される。

【０００４】

【考案が解決しようする課題】

ところで、噴射ノズルの噴孔の大きさは、燃焼室に供給される燃料の最大噴射 量に基づいて決定されなければならない。それ故、エンジンが低負荷運転域から 中負荷運転域にあるとき、その噴孔は燃料の噴射量に比べて大き過ぎるものとな ってしまう。このため、噴霧の粒径も大となって、燃焼室内での燃料と空気との 混合が悪くなり、燃料の不完全燃焼を招いて、排ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ） 即ち排煙を増大させてしまうことになる。

【０００５】 上述の不具合を解消するには、噴射ノズルの噴孔を絞ることで噴射圧を高め、 これにより、燃料の噴霧の粒径を小さくすれば良いが、しかしながら、その噴射 ノズルの噴孔から最大噴射量を噴射するには、噴射時間が長くならざるを得ない 。このため、ディーゼルエンジンが高負荷側の運転域にある場合、燃料の完全燃 焼が実施不能となって、ディーゼルエンジンの要求最大出力を確保できないこと になる。

【０００６】 この考案は、上述した事情に基づいてなされたもので、その目的とするところ は、その要求最大出力を確保できるばかりでなく、低負荷側の運転域での排ガス 中のＨＣや排煙を低減することができるディーゼルエンジンの燃料噴射装置を提 供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案のディーゼルエンジンの燃料噴射装置は、エンジンが高負荷側の運転 域にあるとき、１つの気筒の燃焼室に燃料を噴射する第１噴射ノズルと、エンジ ンが低負荷側の運転域にあるとき、前記燃焼室に燃料を噴射する第２噴射ノズル とを備えており、そして、第２噴射ノズルは、第１噴射ノズルの噴孔面積よりも 小さな噴孔面積を有するものとなっている。

【０００８】

【作用】

上述した燃料噴射装置によれば、エンジンが低負荷側の運転域にあるときには 、第２噴射ノズルの小さな噴孔から燃料が噴射され、これに対して、エンジンが 高負荷側の運転域にあるときには、第１噴射ノズルの大きな噴孔から燃料が噴射 される。従って、この考案の燃料噴射装置は、エンジンの運転状況に応じて第１ 及び第２噴射ノズルの使い分けが実施されることになる。

【０００９】

【実施例】

図１を参照すると、ディーゼルエンジンの１つの気筒の一部が示されている。 このディーゼルエンジンは、シリンダブロック１を備え、このシリンダブロック １には、シリンダボア２が形成されている。シリンダボア２内には、シリンダラ イナ３を介してピストン４が摺動自在に嵌合されており、このピスント４の頂面 とシリンダヘッド５との間で、燃焼室６が区画されている。この実施例の場合、 ピストン４の頂面には、図示されているように環状の凹み７が形成されている。

【００１０】 シリンダヘッド５には、その先端が燃焼室６に臨むようにして第１噴射ノズル ８が取り付けられており、この第１噴射ノズル８の先端は、燃焼室６の中央に位 置付けられている。 更に、シリンダヘッド５には、第１噴射ノズル８の近傍に位置して第２噴射ノ ズル９が取り付けられており、この第２噴射ノズル９の先端もまた、燃焼室６に 臨んでいる。

【００１１】 第１及び第２噴射ノズル８，９は、この実施例の場合、燃料噴射ポンプに電磁 弁２０を介して夫々接続されており、これら燃料噴射ポンプから送出された高圧 の燃料の供給を受けて、この燃料を燃焼室６に噴射するものとなっている。電磁 弁２０は、方向切換え弁からなり、その切換え作動はコントローラ２１により制 御されるものとなっており、このコントローラ２１には、ディーゼルエンジンの 負荷を検出する負荷センサ２２及びディーゼルエンジンの回転速度を検出する回 転速度センサ２３が夫々接続されている。

【００１２】 第１及び第２噴射ノズル８，９は、図２に示されているようにホール型のもの で、これらの構造は実質的に同一となっている。即ち、ノズルボディ１０内にノ ズルニードル１１を摺動自在に嵌合して構成されており、このノズルニードル１ １は、図示しないけれどもノズルスプリングにより閉弁方向に付勢されている。 前述した燃料噴射ポンプから送出された高圧の燃料がノズルボディ１０内の燃 料通路１２を通じて、燃料溜まり１３に導かれると、この燃料溜まり１３の燃料 圧がノズルニードル１１のテーパ面１４に作用することで、ノズルニードル１１ がリフトされ、この結果、ノズルニードル１１が開弁されることで、ノズルボデ ィ１０の先端に形成した噴孔１５，１６から燃料が夫々噴射されることになる。 図２中、噴孔１５は、第１噴射ノズル８の噴孔であり、この噴孔１５は、図３に 示されているようにに燃焼室６の全域に亘り、燃料を均一に噴射可能となるよう に周方向に数個設けられている。一方、噴孔１６は、第２噴射ノズル９の噴孔で あり、この噴孔１６は、図４に示されているように、燃焼室６内において、その 噴孔１６側とは反対側に向かって燃料が噴射されるように位置付けられ、その数 は１個乃至３個となっている。なお、図３及び図４中、白抜きの矢印は、燃焼室 ６内で生起される空気のスワール流を示している。

【００１３】 ここで、図２に示されているように噴孔１５の孔径をＤ1、噴孔１６の孔径を Ｄ2とすると、これら孔径Ｄ1，Ｄ2の関係は、Ｄ1＞Ｄ2に設定されている。また 、噴孔１５の全噴孔面積に比べ、全噴孔１６の噴孔面積は小さくなっている。第 １及び第２噴射ノズル８，９に於けるノズルニードル１１の開弁時、ノズルニー ドル１１は、図５及び図６に示されているように、その最大値までリフトされる ようになっている。

【００１４】 次に、図７を参照すると、前述したコントローラ２１にて実施される第１及び 第２噴射ノズル８，９の使用切換え手順がフローチャートにして示されており、 以下にはこのフローチャートについて説明する。 このフローチャートが実行されると、先ず、ステップＳ１では、ディーゼルエ ンジンの負荷Ｌが負荷センサ２２からの信号に基づき読み込まれ、次のステップ Ｓ２では、負荷Ｌが所定値Ｌ0以下であるか否かが判別される。この判別結果が 正（YES）である場合には、ディーゼルエンジンが低負荷運転域から中負荷運転 域にあると判断して、ステップＳ３に進む。このステップでは、第２噴射ノズル ９のみから燃料が噴射されるように設定される。具体的には、第２噴射ノズル９ のみがその燃料噴射ポンプと接続されるように、前述した電磁弁２０の切換えが 実施される。

【００１５】 ステップＳ３からはステップＳ１に戻って、前述したステップが繰り返して実 施される。従って、ディーゼルエンジンの負荷ＬがＬ0以下である限り、第２噴 射ノズル９のみが使用されて、燃料の噴射が実施される。 一方、上述の状態から、ディーゼルエンジンの負荷ＬがＬ0よりも大きくなっ て、ステップＳ２の判別結果が否（NO）となると、ディーゼルエンジンが高負荷 運転域にあると判断し、この場合には、前述したステップＳ３ではなく、ステッ プＳ４に進む。このステップでは、第２噴射ノズル９の代わりに、第１噴射ノズ ル８が使用され、この第１噴射ノズル８のみから燃料が噴射されることになる。 なお、ステップＳ４からもステップＳ１に戻って、このステップ以降のステップ が繰り返して実施される。

【００１６】 上述の説明から明かなように、ディーゼルエンジンが低負荷運転域から中負荷 運転域にあるとき、つまり、図８の切換えマップから明かなように、その運転域 が斜線を施して示した領域にあるときには、第２噴射ノズル９のみが使用され、 これに対し、ディーゼルエンジンが高負荷運転域にあるときには、第１噴射ノズ ル８のみが使用される。従って、この考案のディーゼルエンジンの場合には、そ の運転状況に応じて、第１及び第２噴射ノズル８，９の使い分けが可能であるか ら、前述したように第２噴射ノズル９の噴孔１６を第１噴射ノズル８の噴孔１５ よりも小さいしておけば、エンジンが低負荷運転域から中負荷運転域にあるとき 、その燃焼室６に第２噴射ノズル９から噴射される燃料の粒径、即ち、その噴霧 の粒径を十分に小さくできる。従って、燃焼室６内での燃料と空気との混合が良 好となって、燃料の燃焼効率が改善され、排ガス中のＨＣや排煙を大幅に低減で きる。

【００１７】 一方、ディーゼルエンジンが高負荷運転域にあるときには、第１噴射ノズル８ の大きな噴孔１５から燃料を噴射できるから、所望の燃料を短時間に噴射でき、 要求される最大出力を十分に得ることができる。 この考案は、上述した一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能 である。例えば、図９には、第１及び第２噴射ノズル８，９に於ける使用切換え 手順の他の実施例であるフローチャートが示されている。

【００１８】 この図９のフローチャートでは、前述したステップＳ１が実施された後、次の ステップＳ５が実施され、このステップでは、回転速度センサ２３からの信号に 基づき、ディーゼルエンジンのエンジン回転速度Ｎeが読み込まれる。 次のステップＳ６は、負荷Ｌ及びエンジン回転速度Ｎeに基づいて決定される ポイントＦが図１０に示した切換え曲線Ｆ0（Ｎe，Ｌ）以下にあるかか否かが判 別れる。この場合、次式が評価される。

【００１９】 Ｆ−Ｆ0≦０ ここで、図１０から明かなように、切換え曲線Ｆ0は、エンジン回転速度Ｎeが 上昇するに従い、第１及び第２噴射ノズル８，９の切換えを決定する負荷Ｌが減 少していくような特性を有している。 ステップＳ６の判別結果が正の場合には、前述したステップＳ３が実施され、 これに対し、その判別結果が否の場合には、前述したステップＳ４が実施される 。

【００２０】 図９に示したフローチャートの場合にも、前述したフローチャートの場合と同 様な効果が得られことは勿論である。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案のディーゼルエンジンの燃料噴射装置によれば 、１つの気筒に２本の噴射ノズル、即ち、第１及び第２噴射ノズルを備え、そし て、第２噴射ノズルの噴孔を第１噴射ノズルの噴孔よりも小さく設定する一方、 これら第１及び第２噴射ノズルをディーゼルエンジンの運転状況に応じて使い分 けするようにしたから、ディーゼルエンジンが低負荷側の運転域にあっても、そ の排ガス中の未燃炭化水素及び排煙を低減できるばかりでなく、高負荷側の運転 域にあっては、その要求される最大出力をも十分に確保できる等の優れた効果を 奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジンの一部を示した断面図であ
る。

【図２】噴射ノズルの先端部を示した断面図である。

【図３】第１噴射ノズルから噴射された噴霧流を示した
図である。

【図４】第２噴射ノズルから噴射された噴霧流を示した
図である。

【図５】第１噴射ノズルのバルブリフトを示したグラフ
である。

【図６】第２噴射ノズルのバルブリフトを示したグラフ
である。

【図７】第１及び第２噴射ノズルの使用切換え手順を示
したフローチャートである。

【図８】図７のフローチャートにより決定される噴射ノ
ズルの切換えマップを示したグラフである。

【図９】第１及び第２噴射ノズルの他の使用切換え手順
を示したフローチャートである。

【図１０】図９のフローチャートにより決定される噴射
ノズルの切換えマップを示したグラフである。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ４ ピストン ５ シリンダヘッド ６ 燃焼室 ８ 第１噴射ノズル ９ 第２噴射ノズル １５，１６ 噴孔 Ｄ1，Ｄ2 孔径

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンが高負荷側の運転域にあると
   き、１つの気筒の燃焼室に燃料を噴射する第１噴射ノズ
   ルと、エンジンが低負荷側の運転域にあるとき、前記燃
   焼室に燃料を噴射する第２噴射ノズルとを備え、第２噴
   射ノズルは、第１噴射ノズルの噴孔面積よりも小さな噴
   孔面積を有することを特徴とするディーゼルエンジンの
   燃料噴射装置。