JPS58217758A - パイロツト噴射機構を備えた燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料噴射
装置に係シ、特にそのパイロット噴射機構に関する。

近年エンジン側の燃焼を改善するためにパイロット噴射
を行わせるという要求がでてきた。

パイロット噴射は、主噴射に先立ち火炎を形成させて主
噴射の着火遅れを無くすることにより、排ガスの有害成
分、特にＮＯｘを減少させ、かつ騒音を低減させること
ができる。

このような要求を充足するため、従来から・ぐイロット
噴射手段としてカムプロフィルで行う方法、フィードホ
ールの形状を変更する方法、あるいはノズル側で対処す
る方法などが提案、実施されている。しかし、これら従
来の方法はいづれも満足すべきものではなかった。

すなわちカムプロフィルによるものはこれによジノ臂イ
ロット噴射をコントロールするのは実用上不可能であシ
、またフィードホールによるものは残圧、回転数の変動
に応じて変化してしまって安定性が極めて悪く、かつ高
速ではｔ魯とんどその効果が期待できない。またノズル
の設計変更で対処するものはノズルとノズルホルダーが
大型化してエンジンに取シ付は難い欠点がある。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、構
造が簡単で性能の安定性が大であシ、しかも任意のパイ
ロット噴射量が得られる装置を提供しようとするもので
ある。

すなわち本発明は噴射ポンプ室に供給される燃料量を、
予め調量装置によってエンジンの運転状況に応じた量に
制御するとともに、圧送ポンプ室の加圧タイミングをエ
ンジンの運転状況に応じて開閉弁によシ制御することに
より噴射時期ヲコントロールし、かつ圧送プランツヤに
その作動ストロークの途中で上記圧送ポンプ室の圧力を
一旦開放させる・卆イロット噴射リードを形成したこと
を特徴とする。

以下本発明の一実施例を図面にもとづき説明する。

図中１は燃料噴射ユニットであシ、このユニットｌハｆ
”イーゼルエンジンのシリンダへラド２に嵌挿され、０
リング３・・・を介してシリンダヘッド２との間で環状
のメインギヤラリ−４を形成している。

上記ユニット１は圧送シリンダ１１．噴射シリンダ１２
．ノズルホルダ１３および噴射ノズル１４を主構成部品
とし、圧送シリンダ１ノ。

噴射シリンダ１２およびノズルホルダ１３はホルダナツ
ト１５によって軸方向に沿って結合されている。ノズル
ホルダ１３と噴射ノズル１４はリテーニングナツト１６
によシ軸方向に沿って一体的に結合されている。

このような燃料噴射ユニット１はシリンダへラド２に形
成した取付孔５に嵌め込まれるが、上記リテーニングナ
ツト１６と取付孔５の内壁面の間には銅製のガスケット
５４が挟着されてシール性を保つようになっている。

圧送シリンダ１ノには圧送シランジャ１７が摺動自在に
嵌挿されておシ、上記圧送シリンダ１１と圧送プランジ
ャ１７で圧送ポンプ室１８を構成している。圧送プラン
ジャ１７はカムフォロア１９に連結されておシ、このカ
ムフォロア１９は図示しないエンジンの回転に同期され
るカムに摺接し、該カムによって図示の下向きに押され
る。カムフォロア１９と圧送シリンダ１ノとの間にはン
オロアスプリング２０が架け渡されており、このスプリ
ング２０により圧送プランジャ１７は図示上方へ押圧復
帰される。

圧送グランジャ１７には環状溝２２が形成され、この環
状溝２２の上面に主噴射リード３１が設けられるととも
に下面にパイロットリード２１が形成されている。パイ
ロットリード２１のノぐイロットＩ−ト２３はフィード
通路２４に通じている。フィード通路２４は、噴射シリ
ン５− ダ１２とホルダナツト１５との間に形成された環状のサ
ブギヤラリ−２５を介して前記メインギヤラリ−４に連
通している。このメインギヤラリ〜４は後述する分配ポ
ンノアθの燃料室７３に、燃料通路２６を介して連通さ
れている。

上記環状溝２２は縦孔２７および横孔２８を介して圧送
ポンプ室１８に通じている。

また圧送プランジャ１１の下端面はタイミングリード２
９を成しておシ、このタイミングリ−ｐ２９は上記フィ
ードポート２３を開閉するとともに、圧送ポンプ室１８
に臨んで開設されたタイミングポート３３を開閉する。

上記タイミングポート３３にはタイミング通路３４が連
通されている。タイミング通路３４はドレイン通路３５
に通じているが、このタイミング通路３４とドレイン通
路３５の導通は電磁開閉弁３６によシ開閉される。電磁
開閉弁３６は電磁コイル３７によシタイミングプランジ
ャ３８を作動させるようになっておシ、このタイミング
プランジャ３８に形成した環状溝３９が＝６− タイミング通路３４と連通している時、このタイミング
通路３４をドレイン通路３５に開放する。上記電磁開閉
弁３６はコンピュータなどの電子制御装置１００によっ
て作動され、電子制御装置１００はエンジンの運転状態
を図示しない各種センサーによって検知し、これら検知
信号８ｌ−８ｎにもとづき上記電磁開閉弁３６の作動タ
イミングを判断しかつ作動指令信号を出す。

噴射シリンダ１２内には噴射ノランノヤ４ノが摺動自在
に嵌挿されている。噴射シリンダ１□２の上端はストッ
パ４２に形成した連通孔４３を介して前記圧送ポンプ室
１８に導通している。

したがって圧送ポンプ室１８内の圧力が所定以上に達す
るとこの圧力が噴射シリンダ１２内に伝えられて噴射プ
ランジャ４１を押圧する。噴射フ０ジンジャ４ノの下端
と噴射シリンダ１２とで噴射ポンプ室４５を形成してい
る。

噴射プランジャ４１には噴射シリンダ１２に形成したス
ピルポート４６を開閉するスピルリード４７および環状
溝４８が形成されている。

環状溝４８は横孔４９および縦孔５ｏを介して噴射ポン
プ室４５に通じている。なおスピルポート４６はスピル
通路５１を介して後述する調量通路６６に連通されてい
る。また噴射プランジャ４１の上部にはドレンリード５
２が形成されておシ、噴射シリンダ１２に開口したドレ
ンポート５３を開閉する。ドレンポート５３は前述した
ドレン通路３５に通じている。ドレン通路、９５は噴射
シリンダ１２とホルダナツト１５との間に形成したサブ
ギヤラリ−２５に通じておシ、このサブギヤラリ−２５
は前述のメインギヤラリ−４に連通している。このメイ
ンギヤラリ−４は戻し通路５５．オリフィス５８および
逆止弁５６を介して燃料タンク３ｏに通じている。

噴射ポンプ室４５はメタリングポート５７を介して調量
逆止弁スプリング室６１に連通している。このスプリン
グ室６１は圧送通路６２を介して前記噴射ノズル１４に
通じている。噴射ノズル１４は詳図しないが公知のニー
ドル弁形式のものでアシ、このニードル弁はノズルスプ
リング室６３に収容されたノズルスプリング６４によっ
て押圧されることによシ噴孔を閉止しているが、上記圧
送通路６２を通じて高圧燃料が送られてきた場合にスプ
リング６４に抗して上昇し、噴孔な開く。このためエン
ジンの燃焼室に上記高圧燃料を噴射する。なおノズルス
プリング室６３は逃し通路６５を介してザブギヤラリ−
２５に導通されている。

調量逆止弁スプリング室６１は調量通路６６に通じてい
るが、このスプリング室６１には調量逆止弁６７がスプ
リング６８に押圧されて収容されている。この調量逆止
弁６７はスプリング室６ノから調量通路６６に向かう燃
料の流れを阻止するようになっている。

調量通路６６は本発明の調量装置に相当する分配ポンプ
７θに通じている。分配ポンプ７０は公知のものであシ
、カム軸７１がエンノンと同期して回転されるようにな
っている。カム軸７１には燃料ポンプ７２が取シ付けら
れており、９− 燃料タンク３０内の燃料を燃料室７３へ供給する。上記
カム軸７１には継手７４を介してフェイスカム７５およ
び分配ノランノヤ７６が連結されておシ、フェイスカム
７５に転接するカムローラ７７によって７エイスカム７
５およヒ分配シランジャ７６は１回転中にエンジンの気
筒数に応じた複数回往復動させられる。分配プランジャ
７６は分配シリンダ７８内に摺動自在に嵌入されており
、これら分配ノランノヤ７６と分配シリンダ７８とで分
配ポンプ室７９を構成している。分配プランジャ７６に
形成した吸入溝８０が吸入ポート８１を開くと前記燃料
室７３内の燃料が吸入通路８２を介して上記吸入溝８゜
から分配ポンプ室７９に導入される。分配プランツヤ７
６によって分配ポンプ室７９内の燃料を加圧すると、こ
の燃料は分配ノランノヤ７６内に形成した連通路８３か
ら吐出ポート８４を通じて吐出通路８５へ供給される。

上記連通路８３はスピルポート８６を介して燃料室７３
にも通じておシ、このスピルポート８６はスピルリン−
１０＝ グ８７により開閉される。したがってスピルリング８７
がスピルポート８６を閉止している場合には分配ポンプ
室７９で加圧された燃料が吐出通路８５側へ圧送される
が、スピルリング８７がスピルポート８６を開くと分配
ポンプ室７９で加圧された燃料は燃料室７３に戻され、
吐出通路８５へは送られない。このためスピルボート８
６の開閉タイミングを制御することによシ吐出通路８５
側へ送られる燃料の量が加減される。スピルリング８７
はレバー８Ｂ、スプリング８９を介してアクセルレバ−
９０に連結すしておシ、このアクセルレバ−９０の位置
、つまりエンノンの負荷状態に応じて作動される。また
レバー８８は他のレバー９１を介して遠心式ガバナ９２
にも連結されておシ、この遠心式ガバナ９２はギア９３
および９４を介してカム軸７ノによシ回転される。この
ためエンジンの回転数に応じてし・々−９１を作動させ
、この作動をスピルリング８７に伝達することによシ、
エンジンの回転数によってもスピルポート８６の開閉タ
イミング、換言すれば吐出通路８５側に圧送する燃料量
を調量する。

なお吸入通路８２に設けた電磁弁９５はエンジン停止時
に燃料を停止して力、トオフパルブの役目を果す。

上記分配ボン７°７０の吐出通路８５は吐出弁９６、燃
料通路９７を介して噴射ユニット１における調量通路６
６に連結されている。なお９８は気筒間の圧力ばらつき
を調整するだめのバランスオリフィスである。

このような構成による実施例の作用について説明する。

分配ボンシフ０から供給される燃料は、この分配ボン７
′″７０自身がエンジンの運転状況に応じた所定量の燃
料を予め調量して供給する機能をもっているため、エン
ジンの運転状態に見あった量となっている。このように
分配ポンプ７゜から所定量に調量して送られる燃料は調
量通路６６、調量逆止弁スピリング室６１およびメタリ
ングポート５７を介して噴射ポンプ室４５に送り込まれ
る。したがって噴射ポンプ室４５にはエンジンの運転状
態に見合う噴射量に相当した燃料量が充填される。

一方、圧送プランジャ１７が上昇される途中でパイロッ
トポート２３が開口されると、分配ボンシフ０からメイ
ンギヤ２リー４およびサブギヤラリ−２５に供給されて
いる燃料がフィード通路２４を介して圧送ポンプ室１８
に吸い込まれる。圧送プランジャ１７が上死点に達する
と圧送ポンプ室１８内には燃料が充満される。

圧送シランジャ１７が図示しないカムによシ下向きに押
されると、当初パイロットポート２３が開かれているの
で圧送ポンプ室１８の燃料はこのノ臂イロットポート２
３からギヤラリ−２５４に向かって逃げる。タイミング
リード２９がパイロットポート２３を閉じる少し前に、
電磁開閉弁３６のコイル３７に通電して環状溝３９によ
シタイミング通路３４とドレイン通路３５を導通状態に
すれば、圧送ポンプ室１８の燃料はタイミング通路２４
からも排除される。そし１３− て上記タイミングリード２９がパイロット、３２−ト２
３を閉じても圧送ポンプ室１８の燃料はタイミング通路
２４から排除されているので、未だ圧送ポンプ室１８の
燃料圧力は上昇しない。

エンジンの運転状態に応じた最適な噴射開始タイミング
となるように電磁開閉弁３６への通電を停止すると、タ
イミングプランジャ３８が復帰されてタイミング通路３
４とドレイン通路３５との連通を断つ。このため圧送ポ
ンプ室１８の燃料はタイミング通路３４から排除されな
くなるので圧送ポンプ室１８の燃料圧力が上昇する。す
なわち電磁開閉弁３６は圧送ポンプ室１８の加圧開始タ
イミングをコントロールスル。

このようにして圧送ポンプ室１８の燃料圧力が上昇され
ると、この圧力はストッ／ｆ４２の連通孔４３を介して
噴射シリンダ１２に伝達され、よって噴射グランジャ４
１が押される。この噴射ノランノヤ４１は、圧送プラン
ジャ１７と噴射プランジャ４１の受圧面積化分だけ増速
された速度で下降される。したがって噴射ノランジ１４
− ヤ４１は予め前記分配ポングア０から調量されて噴射ポ
ンプ室４５内に充填されていた燃料を高圧力に加圧する
。この噴射ポンプ室４５の圧力が所定値以上に達すると
、この調量燃料を調量逆止弁スプリング室６１．圧送通
路６２を介して噴射ノズル１４からエンジンの燃焼室に
向けて噴射する。

したがってエン・シンには噴射ポンプ室４５内に充填さ
れていた燃料が、前記圧送ポンプ室１８の加圧開始時期
に応じたタイミングで噴射されることになる。

圧送シランジャ１７が引続き下降されてパイロットリー
ド２１がパイロットポート２３を開くと、圧送ポンノ室
１８内の燃料は縦孔２７゜横孔２８．環状溝２２を介し
てパイロット号？−ト２３へ流れ、フィード通路２４を
介してギヤラリ−２５，４へ戻される。このため圧送ポ
ンプ室１８の燃料圧力が降下し、よって噴射プランツヤ
４ノの押圧が一旦中止される。よって噴射ノズル１４か
らの燃料噴射も停止される。これまでの作動過程がパイ
ロット噴射である。

圧送プランジャ１７がさらに下降を続けて主噴射リード
３１がパイロットポート３３を閉じると、再び圧送ポン
プ室１８の燃料圧力が上昇する。このため再び噴射グラ
ンジャ４１が押され、噴射ポンプ室４５内の燃料を高圧
にする。

よって噴射ノズル１４から再び燃料が噴射され、これが
主噴射となる。

圧送プランジャ１７がさらに下降して噴射プランジャ４
ノに形成したスピルリード４７がスピルポート４６を開
くと噴射ボンノ室４５内の高圧燃料が縦孔５０．横孔４
９を介して環状溝４８からスピル１４’ｅ−ト４６へ流
れ、このスピルポート４６から調量通路６６へ戻される
。このため噴射ポンプ室４５内の燃料圧力が低下し、噴
射ノズル１４からの主噴射を終了する。

スピルポート４６から調量通路６６へ戻された燃料は調
量逆止弁６７を通じて噴射ポンプ室４５へ逆流し、これ
を毎回繰り返すことにょシ１ｉＩＡｌ量効率を高めてい
る。

圧送プランジャ１７がさらに下降して噴射プランジャ４
１を押し下けることによってドレインリード５２がドレ
インポート５３ｔＨ＜と、圧送ポンプ室１８内の高圧燃
料はドレインボート５３を介してドレイン通路３５に逃
がされサブギヤラリ−２５，メインギヤラリ−４を通じ
て燃料タンク３０に戻される。この時点で噴射グランツ
ヤ４１の下降は終了する。

圧送シランジャ１７が下死点に至るまでは圧送ホンノ室
１８内の燃料が上記ドレインボート５３を通じて逃がさ
れ、圧送プランジャ１７は再び上昇し始めて上記のごと
き作動を繰り返す。

なおタイミングポート３３は、主噴射リード３ノがノ等
イロットボート２３を閉じる少し前にタイミングリード
２９で閉止されるようにしておけば、圧送ポンプ室１８
の高圧力が電磁開閉弁３６に伝達されず、強度的に保護
されるので電磁開閉弁３６の破損を生じない。

第２図（Ａ）には上記実施例におけるノ？イロット噴射
と主噴射との関係を、部分負荷運転状態の＝１７− 場合について示しである。パイロット噴射が主噴射に先
立って行われることは前述した通りである。また、パイ
ロット噴射量Ｓ、　と主噴射量Ｓ２の和が噴射ポンプ室
４５に予め調量して充填されていた燃料量である。

ｉ４イロット噴射割合を制御するには、電磁開閉弁３６
の閉止タイミングを制御すればよく、たとえば電磁開閉
弁３６の閉止タイミングを早めると第２図（Ｂ）のよう
になる。すなわち電磁開閉弁３６の閉止タイミングを早
くするとパイロット噴射量Ｓｌ′が増し、この増加分（
Ｓ、’−８，）だけ主噴射量Ｓｌが減る。

また電磁開閉弁３６の閉止タイミングを遅くすると第２
図（Ｃ）のように、パイロット噴射量Ｓ／は減少し、こ
の減少分（Ｓｌ−Ｓ／　）だけ主噴射量Ｓ／が増す。

なお、さらに電磁開閉弁３６の閉止タイミングを遅くす
ると、ついには・ぐイロット噴射は零となって主噴射だ
けにすることもできる。

したがって上記実施例では、パイロット噴射１８− のタイミングおよびパイロット噴射量を電磁開閉弁３６
の閉止タイミングを制御することにょシラントロールす
ることができる。

上記実施例とは異なる制御方式について第３図にもとづ
き説明する。すなわち、このものは電磁開閉弁３６はタ
イミングリード２９がパイロットポート２３を閉止する
まで閉じた状態に保たれ、タイミングリード２９が・や
イロットポート２３を閉止したのちにエンジンの最適な
ノ９イロット噴射量となるようなタイミングで電磁開閉
弁３６を開放するような制御方法である。

第３図（Ａ）の場合が成る運転状態とすると、第３図（
Ｂ）の場合は電磁開閉弁３６の開放タイミングを遅くし
たときであり、第３図（Ｃ）は電磁開閉弁３６の開放タ
イミングを早めた場合である。すなわちこの制御方法は
パイロット噴射の終了を電磁開閉弁３６で制御すること
によシ・９イロツト噴射量をコントロールするものであ
る。

第２図および第３図のいづれの場合であっても任意のパ
イロット噴射量が得られ、かっノ４イロフト噴射量と主
噴射量の和は噴射ポンプ室４５に供給される調量された
燃料の量に合致するので、パイロット機構が噴射量に影
響を与えない。

なお本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち上記実施例においては、調量装置として公知の
分配ポ／ノア０を使用した例について説明したが、調量
装置は分配ポンノアｏには制約されず、たとえば判型ポ
ング、その他調量通路６６を電磁開閉弁によって所定時
間だけ開通させることによシこの調量通路６６に送）込
まれてくる燃料量をエンジンの運転状態に合せて調量す
るなどの手段であってもよい。

また上記実施例ではタイミング通路を開閉する手段とし
て電磁開閉弁３６を用いたが、この開閉弁は要するにパ
イロット噴射の開始または終了、および噴射時期を制御
するものであシ、必ずしも電磁式のものに制約されるも
のではな　　　□い。

以上詳述したように本発明によれば、圧送シランジャに
ノ平イロットリードを形成する簡単な構成によってノｆ
イロット噴射を行うことができる。しかもこのものは噴
射ポンプ室に予め調量した燃料を供給するのでエンジン
の運転状態に見合った噴射量となシ、その運転時のノ母
イロット噴射量を変化させても全噴射量を一定に確保す
ることができる。また圧送ポンプ室の加圧開始時期をタ
イミング通路の開閉弁の作動によってコントロールする
ので、ノ等イロット噴射量および燃料噴射タイミングを
エンジンの運転状態に応じて制御することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は構成図、第２
図（Ａ）ないしくＣ）はそのコントロールによる作動特
性図、第３図（Ａ）ないしくＣ）は他のコントロール方
式による作動特性図である。 １・・・噴射ユニット、１ノ・・・圧送シリンダ、１２
・・・噴射シリンダ、１４・・・噴射ノズル、１７・・
・圧送プランジャ、Ｊ８・・・圧送ポンプ室、２ノ・・
・パイロットリード、２３・・りやイロットボート、３
４２１− ・・・タイミング通路、３６・・・電磁開閉弁、４ノ・
・・噴射７°ジンジヤ、４５・・・噴射ボンｆ室、６７
・・・調量逆止弁、７０・・・分配ボン７°（調量装置
）。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦２２− 第２図 第３図 、＠Ｊ５７□１・′）１０日 特許羨官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 特願昭５７−１００１４３号 ・ノ　発明の名称 ・母イロット噴射機構を備えた燃料噴射装置３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 （４２６）日本電装株式会社 ４、代理人 昭和５７年９月２８日 ６、ンｎｉ＋Ｉ−の夕１ｊ象 明細書 ７、補正の内容 願書添付の明細書中、第２１頁第１３行目ないし第１６
行目に亘り、「図面は本発明の・・・作動特性図である
。」とあるを下記の通り訂正する。 記 「図面は本発明の一実施例を示し、第１図は構成図、第
２図はそのコントロール方式による作動特性図、第３図
は他のコントロール方式による作動特性図である。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧送シリンダ内にエンジンと同期して作動される圧送グ
   ランジャを嵌挿して圧送ポンプ室を形成するとともに、
   噴射シリンダ内に上記圧送ポンプ室の油圧によって駆動
   される噴射プランツヤを収容して噴射ポンプ室を形成し
   、この噴射ポンプ室に調量逆止弁を介して調量装置を接
   続して該調量装置によシ調量されたエンジンの運転状況
   に応じた噴射量の燃料を導入し、この噴射ポンプ室の燃
   料を前記圧送ポンプ室の圧力上昇時にこの噴射ポンプ室
   に接続した噴射ノズルから噴射するように構成し、上記
   圧送ポンプ室にタイミング通路を接続するとともにこの
   タイミング通路をエンジンの運転状況に応じて開閉する
   開閉弁により開閉して上記圧送ポンプ室の加圧開始時期
   を制御するようにし、かつ上記圧送グランツヤにこのノ
   ランソヤの作動ストロ一り途中で上記圧送ポンプ室の圧
   力を一旦開放するパイロットリードを形成したことを特
   徴とする・やイロット噴射機構を備えだ燃料噴射装置。