JPH1061524A - エンジンの蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

エンジンの蓄圧式燃料噴射装置

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JPH1061524A
JPH1061524A JP8218488A JP21848896A JPH1061524A JP H1061524 A JPH1061524 A JP H1061524A JP 8218488 A JP8218488 A JP 8218488A JP 21848896 A JP21848896 A JP 21848896A JP H1061524 A JPH1061524 A JP H1061524A
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Shigeru Ueki
繁 植木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄圧式燃料噴射装置において、高圧噴射に伴う
NOxの増加を抑制するため、初期噴射率を容易に下げ
られるようにする。 【解決手段】エンジンで駆動される高圧ポンプ1と、各
気筒に配置されるインジェクタ2と、高圧ポンプ1から
の高圧燃料を蓄えて各インジェクタ2へ供給するコモン
レール3を備える。コモンレール3から高圧燃料をイン
ジェクタ2のノズルへと導く燃料通路11の途中からタ
ンクへの燃料戻し通路40を分岐形成し、燃料噴射時に
燃料戻し通路40を開閉する手段41,30を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの蓄圧式
燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射装置とし
て、高圧燃料を蓄えて各インジェクタへ供給するコモン
レール(蓄圧器)を設け、コモンレール内部の燃料圧力
を一定の高圧に保つように高圧ポンプを制御することに
より、低速低負荷の運転領域においても高い燃料噴射圧
を得られるようにしたものが知られている(特公平7ー
109183号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この蓄圧方式では噴射
圧の設定や噴射時期および噴射量の制御が容易に行える
が、噴射率の制御はなかなか難しい。高圧噴射の場合、
黒煙などパティキュレートの低減効果は大きい反面、燃
料噴射率の上昇に伴いNOxの増加する傾向が見られ、
高圧噴射を使いこなすには噴射率の制御が必要になる。
従来方式では燃料噴射率を制御する上から、燃料を圧送
する割合はカム形状で定義できるため、理想的な噴射波
形を容易に得られる。
【0004】この発明はこのような問題点を着目してな
されたもので、燃料噴射率の制御機能を備える蓄圧式燃
料噴射装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、エンジ
ンで駆動される高圧ポンプと、各気筒に配置されるイン
ジェクタと、高圧ポンプからの高圧燃料を蓄えて各イン
ジェクタへ供給するコモンレールを備えるエンジンの蓄
圧式燃料噴射装置において、コモンレールから高圧燃料
をインジェクタのノズルへ供給する燃料通路の途中に減
圧室を形成し、燃料噴射時に減圧弁を開閉する手段を設
ける。
【0006】第2の発明では、エンジンで駆動される高
圧ポンプと、各気筒に配置されるインジェクタと、高圧
ポンプからの高圧燃料を蓄えて各インジェクタへ供給す
るコモンレールを備えるエンジンの蓄圧式燃料噴射装置
において、コモンレールから高圧燃料をインジェクタの
ノズルへと供給する燃料通路の途中からタンクへの燃料
戻し通路を分岐形成し、燃料噴射時に燃料戻し通路を開
閉する手段を設ける。
【0007】
【発明の実施の形態】図1において、1はエンジンで駆
動される高圧ポンプ、2は各気筒に配置されるインジェ
クタ、3は高圧ポンプ1からの高圧燃料を蓄圧して各イ
ンジエクタ2へ供給するコモンレールを表す。
【0008】高圧ポンプ1はカム4の回転に伴うプラン
ジャ5の往復運動により、フィードポンプ6からの燃料
を加圧し、その高圧燃料を逆止弁7を介してコモンレー
ル3へと送り出す。ポンプ1の吐出側と吸入側を短絡す
る通路に制御バルブ8が介装され、バルブ8が開くとポ
ンプ吐出量は吸入側へ戻される。
【0009】コモンレール3の高圧燃料は分岐通路10
を介してインジェクタ2へ供給され、インジェクタ2内
部の燃料通路11を介してノズル12へ導かれる。ノズ
ル12を開閉するのがニードル弁13で、ノズル12の
高圧燃料は後述するピストン14への燃料圧力が戻し通
路15へ開放されると、ニードル弁13をリフトしてノ
ズル12から燃焼室へ噴射される。
【0010】ニードル弁13の後端にピストン14が当
接され、ピストン14の後端へ燃料通路11と戻し通路
15とを選択的に連通する三方電磁弁16が設けられ
る。ピストン14と三方電磁弁16とを継ぐ通路に絞り
弁17と逆止弁18が並列に介装され、三方電磁弁16
が通電のオンで燃料通路11側へ切り替わると、燃料通
路11の高圧燃料が逆止弁18を通してピストン14の
後端へ導入され、三方電磁弁16が通電のオフで戻し通
路15側に切り替わると、ピストン14の後端から燃料
圧力が絞り弁17の流量調整を受けながらタンクへと逃
がされる。
【0011】コモンレール3とインジェクタ2を結ぶ分
岐通路10の途中に減圧室20が形成され、減圧室20
を開閉するプランジャ21と、プランジャ21を閉じる
スプリング22と、スプリング22に抗してプランジャ
21を開くソレノイド23を備える。図示しないが、分
岐通路10と減圧室20との連通路24にインジェクタ
2の絞り弁17の調整流量よりも少ない通路流量に設定
する絞り弁が介装される。
【0012】ソレノイド23への通電がオフのときは、
スプリング22の付勢力でプランジャ21は減圧室20
に押圧され、分岐通路10との連通路24を閉じる一
方、ソレノイド23への通電がオンすると、プランジャ
21はソレノイド23の励磁力で分岐通路10との連通
路24を開いて減圧室20を所定容積に拡張する。
【0013】高圧ポンプ1の制御バルブ8とインジェク
タ2の三方電磁弁16および減圧室20のソレノイド2
3を制御するのがコントロールユニット30で、各気筒
の噴射順序を決める基準気筒信号を検出する気筒判別セ
ンサ31と、各気筒の適正な噴射時期を検出するクラン
ク角センサ32(エンジン回転速度を検出するエンジン
回転センサとしても機能する)と、エンジンの負荷状態
(アクセル開度)を検出するエンジン負荷センサ33
と、コモンレール3内部の燃料圧力を検出する圧力セン
サ34などが設けられる。
【0014】コントロールユニット30はこれらセンサ
31〜34の検出信号などに基づいて、所定の噴射順序
に従って適切な噴射時期に適正量の高圧燃料を燃焼室に
噴射するように三方電磁弁16を制御する一方、コモン
レール3内部の燃料圧力を一定の高圧に保つように制御
バルブ8を開閉する。また、噴射開始時に減圧室20を
開いて噴射終了後、次回噴射時までに減圧室20を閉じ
状態に復帰させるようにソレノイド23を制御する。
【0015】図2において、燃料噴射時はインジェクタ
2の三方電磁弁16が戻り通路15側に切り替わると、
ピストン14の後端に懸かる燃料圧力が絞り弁17を通
してタンクへ逃がされるため、ノズル12のニードル弁
13がリフトし、高圧燃料の噴射が開始される。
【0016】減圧室20が作動しない場合は、ニードル
弁13のリフトは絞り弁17の調整流量にのみ依存する
ため、急な立ち上がりになるが、三方電磁弁16と同時
に減圧室20のソレノイド23への通電がオンされる
と、その励磁力でプランジャ21は分岐通路10との連
通路24を開いて後退しながら、減圧室20へ高圧燃料
を導入する。
【0017】減圧室20が所定容積に広がり切るまで
は、減圧室20が高圧燃料を吸収するので、その分だけ
ノズル12への燃料供給量が減少するから、ニードル弁
13のリフトは緩やかに立ち上がる。
【0018】インジェクタ2の三方電磁弁16が燃料通
路11側に切り替わると、ピストン14の後端へコモン
レール3の高圧燃料が逆止弁18を通して供給されるの
で、ニードル弁13はピストン14に押され、ノズル1
2を閉じて高圧噴射を終了する。減圧室20は三方電磁
弁16と同時にソレノイド23への通電がオフされ、ス
プリング22の付勢力で高圧燃料を押し出しながら前進
するプランジャ22により閉じられる。
【0019】このようにして、燃料初期の噴射率が下げ
られるため、高圧噴射に拠るパテキュレートの低減効果
を確保しつつ、NOxの増加を抑制することができる。
減圧室20の作動タイミングを遅らせると、初期噴射率
を高めに調整することも可能になる。
【0020】図3は他の実施形態を表すもので、インジ
ェクタ2内部の燃料通路11からタンクへの燃料戻し通
路40が分岐され、この通路40を開閉する流量調整用
の二方電磁弁41が介装される。二方電磁弁41は図2
のように構成され、ソレノイド42への通電がオフのと
きは、スプリング43の付勢力で弁体44は通路40を
閉じる一方、ソレノイド42への通電がオンすると、弁
体44はソレノイド42の励磁力でスプリング43を圧
縮しながら通路40を開くようになっている。
【0021】弁体44の中心部にシリンダ状の穴45が
形成され、この穴45に摺動自由なガイド46がハウジ
ング側に固定される。穴45はガイド46で室45aに
仕切られ、その室45aを弁体44先端に開口するオリ
フィス47が設けられ、ガイド46の先端に弁体44の
開き位置でオリフィス47を塞ぐ突起46aが形成され
る。
【0022】弁体44が開閉すると、室45aはガイド
46で拡縮され、高圧燃料がオリフィス47を出し入り
するため、このオリフィス径(調整流量)により、弁体
44の開閉速度は一気に開かないように規制される。弁
体44先端のニードル部44aで絞られる流量(二方電
磁弁41の調整流量)は、インジェクタの絞り弁の調整
流量よりも少なく設定される。
【0023】図5に三方電磁弁16の制御パルスと二方
電磁弁41の制御パルスと、ニードル弁13のリフト特
性を表す。三方電磁弁16への通電は前記と同じく噴射
開始時にオンされ、噴射終了時にオフされる。二方電磁
弁41への通電は噴射開始時にオンされ、初期噴射の終
了時にオフされる。なお、図1と同じ部品に同じ符号を
付ける。
【0024】二方電磁弁41への通電がオンすると、ソ
レノイド42の励磁力で弁体44は開らかれ、二方電磁
弁41を通してインジェクタ2の燃料通路11からタン
クへと高圧燃料が流れるため、その分だけノズル12へ
の燃料供給量が減少するから、ニードル弁13のリフト
は緩やかな立ち上がる。
【0025】二方電磁弁41への通電がオフすると、弁
体44はスプリング43の付勢力で閉じられる。この場
合、二方電磁弁41は噴射終了時でなく、初期噴射の終
了時に高圧燃料のリークを遮断するので、噴射後期の噴
射圧はコモンレール3内部の燃料圧力に高められる。
【0026】インジェクタ2の絞り弁17に拠る流量調
整のみで初期噴射率を同程度に抑制するには、絞り弁1
7のオリフィス径をさらに小さく設定することが必要に
なるが、そうするとパイロット噴射など微小量噴射を行
う場合、ニードル弁13の応答が鈍いため、微小量噴射
を行うことが難しくなる。
【0027】この点、図1,図3の実施形態では、ノズ
ル12への高圧燃料を減圧室20やタンクへ逃がすの
で、その流量分だけ絞り弁17の調整流量を多めに設定
し、図のようにパイロット噴射時は減圧室20や二方電
磁弁41を作動せさないようにすると、ニードル弁13
の応答が高くなるため、適確な微小量噴射を行うことが
できる。
【0028】
【発明の効果】第1の発明によれば、エンジンで駆動さ
れる高圧ポンプと、各気筒に配置されるインジェクタ
と、高圧ポンプからの高圧燃料を蓄えて各インジェクタ
へ供給するコモンレールを備えるエンジンの蓄圧式燃料
噴射装置において、コモンレールから高圧燃料をインジ
ェクタのノズルへ供給する燃料通路の途中に減圧室を形
成し、燃料噴射時に減圧弁を開閉する手段を設けたの
で、減圧室への流量分だけノズルへの燃料供給量が減少
するため、燃焼初期の噴射率を適度に抑制することがで
きる。
【0029】第2の発明によれば、エンジンで駆動され
る高圧ポンプと、各気筒に配置されるインジェクタと、
高圧ポンプからの高圧燃料を蓄えて各インジェクタへ供
給するコモンレールを備えるエンジンの蓄圧式燃料噴射
装置において、コモンレールから高圧燃料をインジェク
タのノズルへと供給する燃料通路の途中からタンクへの
燃料戻し通路を分岐形成し、燃料噴射時に燃料戻し通路
を開閉する手段を設けたので、燃焼戻し通路の開き期間
は、ノズルへと供給される高圧燃料の一部がタンク側へ
逃がされるため、燃焼初期の噴射率を適度に抑制するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を表す構成図である。
【図2】同じく燃料噴射時の作動特性図である。
【図3】他の実施形態を表す構成図である。
【図4】同じく二方電磁弁の構成図である。
【図5】同じく燃料噴射時の作動特性図である。
【図6】パイロット燃料噴射時の作動特性図である。
【符号の説明】
1 高圧ポンプ 2 インジェクタ 3 コモンレール 8 制御バルブ 10 分岐通路 11 燃料通路 12 ノズル 13 ニードル弁 14 ピストン 15 燃料戻し通路 16 三方電磁弁 17 絞り弁 18 逆止弁 20 減圧室 21 プランジャ 22 スプリング 23 ソレノイド 30 コントロールユニット 40 燃料戻し通路 41 二方電磁弁 42 ソレノイド 43 スプリング 44 弁体 45a 室 47 オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 55/00 F02M 55/00 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンで駆動される高圧ポンプと、各気
    筒に配置されるインジェクタと、高圧ポンプからの高圧
    燃料を蓄えて各インジェクタへ供給するコモンレールを
    備えるエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、コモン
    レールから高圧燃料をインジェクタのノズルへ供給する
    燃料通路の途中に減圧室を形成し、燃料噴射時に減圧弁
    を開閉する手段を設けたことを特徴とするエンジンの蓄
    圧式燃料噴射装置。
  2. 【請求項2】エンジンで駆動される高圧ポンプと、各気
    筒に配置されるインジェクタと、高圧ポンプからの高圧
    燃料を蓄えて各インジェクタへ供給するコモンレールを
    備えるエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、コモン
    レールから高圧燃料をインジェクタのノズルへと供給す
    る燃料通路の途中からタンクへの燃料戻し通路を分岐形
    成し、燃料噴射時に燃料戻し通路を開閉する手段を設け
    たことを特徴とするエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。
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