JPH1018940A - ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンから排出されるＮＯｘを低減させつ
つ黒煙の排出量を減少させて燃費を改善することができ
る燃料噴射ポンプを提供する。 【解決手段】 プランジャバレル３に嵌挿したプランジ
ャ４をカム７により往復駆動させて燃料を送出するよう
にしたディーゼルエンジン用の燃料噴射ポンプ１におい
て、排気弁の閉弁直後にプランジャ４をリフトさせる予
混合噴射用の第１カム山７ａと圧縮上死点近傍の通常の
噴射時期にプランジャ４をリフトさせる主噴射用の第２
カム山７ｂを前記カム７に設けたことにより、吸入行程
の初期に燃料の一部を予混合噴射して均一な希薄混合気
を燃焼室に生成したうえで、残りの燃料を通常の噴射時
期に主噴射して予混合噴射された燃料による希薄混合気
とともに着火燃焼させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の燃料供給手段として用いられる列型の燃料噴射ポンプ
に係り、特に、エンジンから排出されるＮＯｘを低減さ
せつつ黒煙の排出量を減少させて燃費を改善するに有効
な燃料噴射ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出されるＮＯ
ｘを低減するためには、燃料の噴射時期を遅らせてＮＯ
ｘの生成を抑制することが効果的であり、黒煙の排出量
を低下させるためには、燃料の噴射圧力を高くし、ある
いは、リエントラント型の燃焼室を採用することが有効
であるとされてきた。

【０００３】ところが、ＮＯｘの排出量を低減させるべ
くタイミングリタードを行なうと、黒煙の排出量が増加
するとともに燃費が悪化する懸念がある。また、高圧噴
射を行なった場合は、燃料の微粒化が向上するために黒
煙の排出量を改善することができるが、燃焼温度が上昇
してＮＯｘの排出量が増加してしまう。従って、従来で
はディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘを低減させ
つつ黒煙の排出量を減少させて燃費を改善することはき
わめて困難であるとされていた。

【０００４】かかる事態を解決する手段として、予混合
圧縮着火方式のディーゼルエンジンが近年提案されてい
る。この予混合圧縮着火方式のディーゼルエンジンは、
圧縮行程の初期に燃料をシリンダ内に噴射し、噴射され
た燃料を圧縮行程で気化混合させて圧縮行程の終りに自
然発火により着火燃焼させるものであり、均一な希薄混
合気を形成することでＮＯｘの生成を抑制しつつ黒煙の
排出を防止することができ、燃費の悪化が少ないという
利点を有している。

【０００５】しかしながら、圧縮行程の初期に燃料を噴
射するようにした従来の予混合圧縮着火方式のディーゼ
ルエンジンにおいては、着火性の悪い特殊な燃料を、特
殊な構成の燃料噴射装置を用いて供給する必要性がある
にも拘らず、エンジンの運転可能領域が特定の負荷・回
転領域に限定されてしまうために、負荷・回転領域が広
い車両用エンジンに上記予混合圧縮着火方式を適用する
ことは実質的に不可能であるとされていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであって、エンジンから排出されるＮ
Ｏｘを低減させつつ黒煙の排出量を減少させて燃費を改
善することができる燃料噴射ポンプを提供することを課
題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、プランジャバレルに嵌挿したプランジャを
カムにより往復駆動させて燃料を送出するようにしたデ
ィーゼルエンジン用の燃料噴射ポンプにおいて、排気弁
の閉弁後から上死点後クランク角５０°までの間におい
てプランジャをリフトさせる予混合噴射用の第１カム山
と圧縮上死点近傍の通常の噴射時期にプランジャをリフ
トさせる主噴射用の第２カム山を前記カムに設けたこと
を特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るディーゼル
エンジンの燃料噴射ポンプの一実施形態を示す全体構成
図、図２は図１に示したニードルのリフト特性を例示す
る特性図である。

【０００９】これらの図において、燃料噴射ポンプ１の
ポンプボディ２には図示しないエンジンの気筒数と同数
のプランジャバレル３を取り付けている。プランジャバ
レル３にはそれぞれプランジャ４を昇降ならびに回動可
能に嵌挿保持させている。

【００１０】プランジャバレル３の下方には図示しない
エンジンのクランク軸に同期して回転駆動されるカム軸
５を軸着している。そして、各プランジャ４の下端部に
取り付けたカムフォロワ６をカム軸５に設けたカム７に
追従させることにより、カム軸５が回転すると各プラン
ジャ４がそれぞれ所定の時期に昇降駆動される列型の燃
料噴射ポンプを構成している。

【００１１】ここに本実施形態においては、カム７のカ
ム山を第１のカム山７ａと第２のカム山７ｂで構成して
いる。また、各カム山７ａ、７ｂの位相を調整すること
により、第１のカム山７ａによってプランジャ４を排気
弁の閉弁後から上死点後クランク角５０°（好ましくは
４５°）までの間においてリフトさせることにより、噴
射された燃料が排気通路に流出することを予防しつつ、
噴射された燃料がシリンダライナに直接付着することを
防止して潤滑油膜の希釈による焼き付きを回避するよう
にしている。また、第２のカム山７ｂは、従来のディー
ゼルエンジンの噴射時期と同様に圧縮上死点の直前から
圧縮上死点後にわたる通常の噴射時期にプランジャ４を
リフトさせるようにしている。

【００１２】そして、第１のカム山７ａによるプランジ
ャ４のリフト量およびリフト期間を第２のカム山７ｂに
よるリフト量およびリフト期間より小さくすることによ
り、第１のカム山７ａによるプランジャ４のリフト時に
おける燃料の吐出量を第２のカム山７ｂによるリフト時
の吐出量と同等以下としている。また、プランジャ４に
加工するリード形状によっても相違するが、負荷によっ
ては第１のカム山７ａによる噴射をなくすることもでき
る。

【００１３】なお、図示しないクランク軸とカム軸５の
間に図示しない進角装置を設けるとともに、エンジンの
負荷に応答してプランジャ４を回動させて燃料噴射ポン
プ１から吐出される燃料の量を調整する調量装置などを
設けることにより、各気筒に設けた燃料噴射ノズル８に
よって行なわれる燃料噴射の時期および噴射量を各運転
状態に応答して最適制御できるようにしていることは従
来の列型燃料噴射ポンプの場合と同様である。９はプラ
ンジャバレル３の上端部に設けた吐出弁、１０は燃料噴
射ノズル８に至る噴射管、１１は燃料噴射ノズル８に設
けたニードルである。

【００１４】上記のような構成になる燃料噴射ポンプ１
において、カム軸５が回転すると、カム７に追従するカ
ムフォロワ６が昇降する。そして、カムフォロワ６がカ
ム山７ａ、７ｂに乗り上げることにより、プランジャバ
レル３内でプランジャ４をリフトさせる。

【００１５】また、このようなカム７によるリフトに際
して、第１のカム山７ａは排気弁の閉弁後から上死点後
クランク角５０°までの間、つまり、吸入行程の初期に
プランジャ４をリフトさせるが、第２のカム山７ｂは従
来同様の噴射時期にプランジャ４をリフトさせる。

【００１６】ところで、プランジャ４が下降する吸入行
程においてプランジャ３内に吸入された燃料は、プラン
ジャ４がリフトされる圧送行程において吐出弁９および
噴射管１０を経て各燃料噴射ノズル８に圧送供給され
る。そして、燃料噴射ポンプ１から送出された燃料の圧
力が予め定めた値より高くなった時点でニードル１１が
自動的にリフトされる。

【００１７】従って、燃料噴射ノズル８のニードル１１
は、図２に示したように排気弁の閉弁後から上死点後ク
ランク角５０°までの間にリフトされて予混合噴射を行
なった後に、従来同様の通常の噴射時期にリフトされて
主噴射を行なう。

【００１８】このために、上記のようにして排気弁の閉
弁直後（吸入行程の初期）にカム７に設けた第１のカム
山７ａがプランジャ４をリフトさせると、燃料噴射ポン
プ１から燃料噴射ノズル８に燃料が圧送供給されるため
に、燃焼室に燃料が噴射（予混合噴射）される。このよ
うにして予混合噴射された燃料噴霧は、燃焼室内に発生
する吸気の乱れの影響を受けて燃焼室内に広く拡散しつ
つ気化する。そして、圧縮行程が進行して燃焼室内の空
気の温度が上昇すると、この空気を熱源として燃料噴霧
の気化が促進されるために、燃焼室内には温度上昇が抑
制された当量比１を下回る均一な希薄混合気が形成され
る。

【００１９】また、予混合噴射された燃料は上記のよう
に燃焼室内の空気を熱源として蒸発して希薄混合気とな
り、しかも、この希薄混合気には余剰の酸素を含んでい
るために、煤の発生が少なく、着火し難い特徴を有して
いる。このために、ピストンが圧縮上死点の近傍まで上
昇して燃焼室内の温度がより高くなって希薄混合気の一
部が自己着火した場合においても、残りの希薄混合気は
未燃のまま燃焼室内に残される。

【００２０】ところで、上記のような第１のカム山７ａ
のリフト作用による予混合噴射は、排気弁の閉弁後から
上死点後クランク角５０°（好ましくは４５°）までの
間において実行されるものである。従って、予混合噴射
された燃料が未燃のまま排気経路に流出して排気特性お
よび燃費を悪化させることがなく、しかも、予混合噴射
された燃料がシリンダライナに直接付着しないために、
潤滑油膜の希釈による焼き付きが回避される。

【００２１】ついで、従来同様の噴射時期に到達すると
カム７に設けた第２のカム山７ｂがプランジャ４をリフ
トさせるために、燃料噴射ポンプ１が再び吐出作用をし
て燃料噴射ノスル８から燃焼室内に燃料が噴射（主噴
射）される。そして、主噴射された燃料噴霧が燃焼室内
で温度上昇している希薄混合気との接触によって加熱さ
れる。

【００２２】従って、主噴射が行なわれると同時に、こ
の主噴射された燃料噴霧を核とする着火が行なわれ、予
混合噴射により形成されていた均一な希薄混合気を取り
込んで一気に燃焼する。また、このような主燃焼に際し
て、予混合噴射燃料による希薄混合気は、部分的な着火
などにより温度上昇しているために主噴射された燃料の
着火遅れが短縮される。よって、エンジンから排出され
るＮＯｘが低減し、黒煙の排出量が減少して燃費が改善
される。

【００２３】なお、予混合噴射された燃料による希薄混
合気の一部が主噴射の前に着火した場合は、希薄混合気
の燃焼により生成された排気ガスが燃焼室内に残存して
内部ＥＧＲ効果をもたらす。このために、主噴射燃料の
燃焼時におけるＮＯｘの生成がより確実に抑制される。
また、従来公知のタイミングリタードの技術思想に基づ
いて主噴射の時期を遅角させた場合は、ＮＯｘの排出量
をより少なくすることができ、黒煙の排出量を減少させ
ることもできた。

【００２４】さらに、上記のように予混合噴射を行なっ
て均一な希薄混合気を形成した場合は、排気中のＨＣ濃
度が増加する場合がある。しかしながら、排気中のＨＣ
は、排気通路に酸化触媒を設けることによってきわめて
簡単に除去することができるものであり、あるいは、排
気中に含まれるＨＣをＮＯｘ触媒の還元剤として有効利
用して排気中のＮＯｘおよびＨＣをともに減少させるこ
とができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、排気弁の閉弁後から上死点後クランク角５０°
までの間にプランジャをリフトさせる第１のカム山と通
常の噴射時期にプランジャをリフトさせる第２のカム山
をカムに設けたことにより、吸入行程の初期に燃料の一
部を予混合噴射して均一な希薄混合気を燃焼室に生成し
たうえで、残りの燃料を通常の噴射時期に主噴射して予
混合噴射された燃料による希薄混合気とともに着火燃焼
させるようにしたものである。

【００２６】従って、予混合噴射された燃料により形成
された均一な希薄混合気の蒸発作用で圧縮行程終期の温
度上昇を抑制して燃焼温度の異常上昇を回避するととも
に、内部ＥＧＲ効果でＮＯｘの排出量を低減させること
ができる。また、均一な希薄混合気を形成して空気利用
率を高くしているために、エンジンから排出される黒煙
の量が減少し、燃費が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの燃料噴射ポ
ンプの一実施形態を示す全体構成図である。

【図２】図１に示したニードルのリフト特性を例示する
特性図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ ２ ポンプボディ ３ プランジャバレル ４ プランジャ ５ カム軸 ６ カムフォロワ ７ カム ７ａ 第１のカム山 ７ｂ 第２のカム山 ８ 燃料噴射ノズル ９ 吐出弁 １０ 噴射管 １１ ニードル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プランジャバレルに嵌挿したプランジャ
   をカムにより往復駆動させて燃料を送出するようにした
   ディーゼルエンジン用の燃料噴射ポンプにおいて、排気
   弁の閉弁後から上死点後クランク角５０°までの間にお
   いてプランジャをリフトさせる予混合噴射用の第１カム
   山と圧縮上死点近傍の通常の噴射時期にプランジャをリ
   フトさせる主噴射用の第２カム山を前記カムに設けたこ
   とを特徴とするディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ。