JPS6014910B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

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ための
燃料噴射装置に関する。

燃料調量方式のひとつとして、カミンズ社のユニットィ
ソジェクタに代表される絞り謙量万式がある。

これは所定圧にセットされた供給燃料を入口絞り‘こよ
って調量してプランジャのポンプ室へ供給し、プランジ
ャをエンジンにて駆動してポンプ室の全燃料を噴射する
ようにしたものである。しかしながらこの方式では、プ
ランジャが常に一定ストローク作動するため部分負荷に
おいてポンプ室に気泡が発生し、噴射量が不安定になっ
たり不斉噴射が発生したりするという欠点がある。そこ
で本発明は、エンジン駆動の装置において供給燃料量に
相当するストロークだけ噴射プランジャが移動できるよ
うにして気泡の発生を防止し、不斉噴射等が発生しない
ようにした装置を提供することを目的とする。以下本発
明を図に示す実施例について説明する。

第１の実施例を示す第１図において、シリンダ１内に小
径の噴射プランジヤ２と大径の圧送プランジャ３とが摺
動自在に鉄合され、シリンダ１の下方にはノズルホルダ
４が取付けられ、シリンダ１の上方にはフオロワー５０
が挿入され、このフオロワー５０は圧送プランジャ３と
係合され、さらにシリンダ１とフオロワー５０との間に
駆動用スプリングが設置されている。そして、圧送プラ
ンジヤ３は、図示しないエンジンと同期して回転する図
示しないカムによってフオロワー５０を介して下方駆動
され、駆動用スプリング５１によって上方に引き上げら
れる。圧送プランジャ３は、シリンダ１のメタリングポ
ート１０を開閉するためのメタリングリード３０と、シ
リンダ１のスピルポート１１を開閉するためのスピルリ
ード３１とを有し、ざらに圧送ポンプ室３２と環状溝３
３とを連絡する縦孔３４および横孔３５を有する。タン
ク５２の燃料はエンジン駆動の第１燃料供給ポンプ５３
によって送り出され、供給通路５４を介してメタリング
ポート１０から圧送ポンプ室３２に供給される。噴射プ
ランジャ２は、シリンダーのスピルポート１２を開閉す
るスピルリード２０と、シリンダーの圧力逃し孔１３を
開閉する逃しリード２１とを有し、さらに噴射ポンプ室
２２と環状溝２３とを連絡する縦孔２４および横孔２５
を有し、スピルポート１２および圧力逃し孔１３はシリ
ンダーの燃料通路１４を介して供給通路５４に連絡され
ている。

噴射プランジャ２の最大リフトを規定する噴射プランジ
ャストッパー１５は、噴射プランジャ２の上端面と圧送
ポンプ室３２とを連絡する蓮通孔１５ａを有する。噴射
ポンプ室２２は、ノズルホルダボデー４０‘こ形成した
燃料通路４１、逆止弁ばね室４２および燃料通路４３を
介してノズル４４に連絡されている。なお、逆止弁ばね
室４２内には逆止弁５５と逆止弁ばね５６とが設置され
ている。第１燃料供給ポンプ５３から供給される燃料の
一部はエンジン駆動の第２燃料供給ポンプ５７でさらに
加圧された後に調圧弁５８で一定圧に調整され、この鯛
圧された燃料は、図示しない制御回路によってエンジン
負荷等に応じて関弁時間が制御される鯛量装置をなす電
磁弁５９、気筒間の調量のバラツキをなくすためのバラ
ンスオリフィス６０、シリンダ１の燃料通路１６、逆止
弁ばね室４２および燃料通路４１を介して噴射ポンプ室
２２に導入される。

なお、ノズル４４は針弁によって靖孔を開閉する公知の
型式のもので、ノズルホルダボデー４０内のノズルスプ
リング室４５内に設置されたノズルスプリング４６によ
って針升が閉弁方向に付勢されている。

そして、ノズルスプリング室４５は連絡通路４７を介し
て燃料通路１６に連絡されている。また、シリンダ１の
スピルポート１１は排出通路６１を介してタンク５２に
連絡されている。この装置のうちシリング１と一体的に
粗付けられた部分は、ノズル４４の先端がエンジンの燃
焼室に臨むように、シリンダ１やノズルホルダ４を利用
してエンジンのシリンダヘッドーこ取付けられる。次に
作動の説明をする。

まず、噴射ポンプ室２２には噴射量に応じた所定量の燃
料が充電され、噴射プランジャ２は噴射量に応じた位置
まで上昇して停止している。そして圧送プランジャ３は
図示しないカムにより下方に向って駆動され、メタリン
グリード３０がメタリングポート１０を閉じると圧送ポ
ンプ室３２内の燃料の圧送が開始され、その圧力は噴射
プランジャ２に作用するため、噴射プランジャ２は圧送
プランジャ３の駆動速度に対して、圧送プランジャ３と
噴射プランジャ２の受圧面積比分だけ増速した速度で駆
動される。従って噴射プランジャ２により噴射ポンプ室
２２内の燃料が圧送され、その燃料はノズルホルダボデ
ー４０内の燃料通路４１，４３や逆止弁ばね室４２等を
開始してノズル４４に至り、針弁を押し上げて噂孔より
噴射される。噴射プランジャ２とスピルリード２０がス
ピルポート１２を開くと、噴射ポンプ室２２内の高圧燃
料が縦孔２４や横孔２５等を介して燃料通路１４に開放
されて噴射が終る。圧送プランジヤ３はまだ圧送を続け
て噴射プランジャ２をさらに押すが、噴射プランジャ２
はスピルポート１２を開いた後３つずかなストロークで
逃しリード２１が圧力逃し孔１３を開いて圧送ポンプ室
３２内の高圧燃料を燃料通路１４へ逃がし、この時点で
噴射プランジャ２の動きは一旦停止する。圧送プランジ
ャ３はさらに下降を続けて、スピルリード３１がスピル
ボ−ト１１を開いて圧送ポンプ室３２内の燃料を縦孔３
４や横孔３５さらには排出通路６１を介してタンク５２
へ逃して圧送プランジヤ３の圧送ストロークが終了し、
さらに圧送プランジャ３は若干下降してその下死点に至
る。次に、第１燃料供給ポンプ５３によって送り出され
たタンク５２の燃料は、供給通路５４や燃料通路１４を
通じてスピルポート１２や圧力逃し孔１３側に逆に供給
される。

そして、圧力逃し孔１３側の供給燃料は、圧送プランジ
ャ３の縦孔３４および横孔３５、シリンダーのスピルポ
ート１１、排出通路６１を介してタンク５２へ排出され
る。一方、スピルポート１２側の供給燃料は噴射プラン
ジャ２の縦孔２４および横孔２５を介して噴射ポンプ室
２２に流入して噴射プランジャ２を上昇させ、噴射プラ
ンジャ２はまず圧力逃し孔１３を逃しリード２１によっ
て閉じ、さらに圧送ポンプ室３２内の燃料を排出しなが
らスピルポート１２をスピルリード２０が閉じる位置ま
で上昇して一旦停止する。このようにして、毎回一定の
スピルストローク（噴射プランジャ２のスピルリード２
０がスピルポート１２を開いてから噴射プランジヤ２が
その下死点で停止するまでのストローク）分の燃料がス
ピルポート１２側から噴射ポンプ室２２に逆充填される
。次に、所定時間電磁弁５９が開き、第２の燃料供給ポ
ンプ５７で加圧され、かつ鯛圧弁５８で一定に謙圧され
た燃料がこの間にバランスオリフィス６０を通って燃料
通路１６に送り込まれ、さらに逆止弁５５を逆止弁ばね
５６に抗して押し開けて噴射ポンプ室２２に送り込まれ
、噴射プランジャ２が噴射量に相当するストロークだけ
押し上げられる。

以上の説明から理解されるように、燃料噴射量は電磁弁
５９の開弁時間によって制御されるため、この電磁弁５
９の開弁時間をヱンジンの負荷に応じて（場合によって
はエンジン回転数やエンジン冷却水温等を加味して）制
御することにより適切な噴射量とすることができる。

なお、最大噴射量は噴射プランジャ２が噴射プランジヤ
ストツバー１５によって止められるまでのストロークで
規定され、これによりエンジンのオーバーランを防止す
る。

また、圧送プランジャ３の圧送ストロークは噴射プラン
ジャ２の最大噴射量を確保するのに必要なストロークよ
り少し長めに取ってある。さて、噴射ポンプ室２２に所
定量の燃料が導入されると、次に圧送プランジヤ３が上
昇し始める。

そして、圧送プランジャ３のスピルリード３１がスピル
ポート１１を閉じてからメタリングリード３０がメタリ
ングポート１０を開くまでの間は圧送ポンプ室３２内に
気泡が生ずるが、メタリングポート１０が開かれると第
１燃料供給ポンプ５３から圧送ポンプ室３２に燃料が供
給されてその気泡が消滅し、圧送プランジャ３が上死点
で止まると圧送ポンプ室３２内を燃料で満たして次の圧
送行程に入る。なお、この実施例において、圧力逃し孔
１３を燃料通路１４とは分離して排出通路６１に連絡す
ることもできる。

次に第２図に示す第２の実施例について説明する。

第１の実施例と異なる部分は、圧送ポンプ室３２への燃
料供給回路側に、燃料圧を一定に調整する調圧弁７０、
供給通路５４を開閉する電磁弁７１、バランスオリフィ
ス７２および逆止弁７３を設け、噴射ポンプ室２２への
燃料供給回路に逆止弁７４を追加し、スピルポート１２
を燃料通路１４から分離する一方、新たに設けた燃料通
路１７を介して燃料通路１６に連絡し、さらに噴射プラ
ンジャ２を下方に付勢する噴射プランジャスプリング２
６を設けている点である。第２実施例の作動を説明する
。

庄送ポンプ室３２、噴射ポンプ室２２に送り込まれる燃
料量、およびその燃料がどのように送り込まれるかにつ
いて説明する。

圧送プランジャ３が下死点に到達した後の停止中から圧
送プランジャ３の上昇中の間に、まず調量用の電磁弁５
９がエンジン運転状態に応じた噴射量に応じた時間だけ
開弁して調量する。

供給ポンプ５７からの燃料は、第１の実施例と動じよう
に、バランスオリフィス６０、逆止弁７４、燃料通路１
６、逆止弁５５を介して噴射ポンプ室２２へ送り込まれ
、噴射プランジャ２は調量供給された燃料量に応じた位
置までスプリング２６に抗じて押し上げられる。圧送プ
ランジャ３は引き続き上昇し、メタリングリード３０が
メタリングポ−ト１０を開孔すると今度は電磁弁７１が
開弁し、エンジン運転状態に応じた最適な燃料量がバラ
ンスオリフィス７２、逆止弁７３、通路５４、メタリン
グポート１０を介して圧送ポンプ室３２内に送り込まれ
る。送り込まれる燃料量が電磁弁７１の開弁時間で決め
られることは、噴射量を調量する調量装置をなす電磁弁
５９と同様である。さて、圧送プランジャ３がその上死
点１こ達したとき、噴射ポンプ室２２内には噴射量に応
じた燃料が充填され、燃料量に応じた位置にスプリング
２６によりプランジャ２は押された状態で停止している
。また、圧送ポンプ室３２内には調量された燃料と気泡
が充満している。電磁弁７１は、この気泡量を制御して
いるともいえる。圧送プランジャ３が再び下降し始める
と、まず圧送ポンプ室３２内の気泡を消滅させていく。

メタリングポート１０をメタリングリード３０が閉じた
時に気泡が残っている場合は、まず気泡消滅を続け、気
泡がなくなると燃料を圧縮し、圧送ポンプ室３２内は高
圧となって噴射プランジャ２が駆動される。そして噴射
ポンプ室２２内の燃料も高圧となり、ノズル４４から燃
料が噴射される。噴射の終りは、噴射プランジャ２のス
ピルリード２０がスピルポート１７を開孔して噴射ポン
プ室２２内の高圧燃料が調量側の通路１６へ開放されて
噴射ポンプ室２２が低圧になった時に行なわれる。以後
の作動は第１の実施例と同じであるが、ただプランジヤ
２がスプリング２６により次の調量が始まるまでの間下
方に押さえつけられているところが異なる。この構成に
よれば、電磁弁７１の開弁時間によって圧送ポンプ室３
２に導入する燃料量を調整できる。

そして、圧送ポンプ室３２内の気泡が消えてから圧送プ
ランジヤ３は圧送を始めることから、電磁弁７１の開弁
時間を調整して圧送ポンプ室３２の気泡量を制御するこ
とにより、噴射タイミングを自由にコントロールできる
。またスピルポート１２を燃料通路１６に連絡している
ため、噴射ポンプ室２２からのスピル燃料は毎回閉回路
内を循環することになり、安定して鯛量できる。さらに
、逆止弁７４は噴射ポンプ室２２からのスピル燃料によ
り電磁弁５９が破壊されるのを防止し、逆止弁７３は圧
送プランジャ３によるプレフローにより電磁弁７１が破
壊されるのを防止する。さらにまた、噴射プランジャス
プリング２６は、調量期間中に圧送ポンプ室３２に気泡
が発生してその室３２が噴射ポンプ室２２より低圧とな
りその圧力差により噴射プランジャ２が上方に移動しよ
うとするのを防止し、従って噴射ポンプ室２２に気泡が
発生するのを防止する。次に第３図に示す第３の実施例
について説明する。

第１の実施例と異なる点は、スピルポート１１、圧送プ
ランジヤ３の環状溝３３、縦孔３４、横孔３５を廃止し
て、圧力逃し孔１３を排出通路６１に連絡した点である
。第３実施例の作動について説明する。

噴射過程は第１実施例と同じであるが、噴射終了後、噴
射プランジヤ２のドレインリード２１がドレインポート
１３を関孔し、圧送ポンプ室３２内の高圧燃料は直接タ
ンク５２へ排出され圧送プランジャ３の圧送行程が終了
する。引き続き圧送プランジヤ３は下降し、下死点に至
り、再び上昇し始める。スピルポート１１がないため、
調量は圧送ポンプ室３２内の圧力が負圧となる圧送プラ
ンジャ３の上昇行程中に調量装置をなす電磁弁５９を開
いて行なわれる。以後の作動は第１実施例の場合と同様
である。この構成によれば、スピルポート１１を廃止し
ているため圧送プランジャ３の圧送ストロークは噴射プ
ランジャ２の逃しリード２１が圧力逃し孔１３を関孔し
たときに終り、噴射量によって変わる。

また、噴射量の調整は、スピルポート１１がないため圧
送プランジャ３が上昇し始めてから開始される。第３実
施例ではスピルポート１１、リード３１がないため油圧
回路が簡略できる点が有利である。次に第４図に示す第
４の実施例について説明する。

第１実施例と異なる点は、スピルポート１２を圧力逃し
孔１３とは分離して排出通路６１に連絡し、この通路６
１中にスピルギヤラリー８０と逆止弁８１を設け、スピ
ルギャラリー８０１こアキュムレータ８２を連絡した点
である。第４実施例の作動について説明する。

噴射過程は第１実施例と同じである。

噴射終了時、スピルポート１２からの高圧燃料はスピル
ギヤラリー８０‘こ排出され、アキユムレータ８２内に
圧力を蓄える。逆止弁８１の開弁圧以上になったときギ
ャラリー８０の燃料は通路６１からタンク５２へ排出さ
れる。圧送プランジャ３の圧送行程の終了時、スピルポ
ート１１からもギヤラリ−８川こ燃料が排出される。圧
送プランジャ３が下死点に達した後上昇し始めスピルリ
ード３１がスピルポート１１を閉じるまでの間ギャラリ
ー８０から燃料が圧送ポンプ室３２に逆充填され、同時
にスピルポート１２からも噴射ポンプ室２２へ逆充填さ
れ、噴射プランジャ２が上昇し、スピルリード２０がス
ピルポート１２を閉じるまでの間充填を続ける。このよ
うに各スピルポート１１，１２が開孔してから排出され
る燃料量のほとんどは逆充填される。以後の作動は第１
の実施例と同様である。以上説明したように、この構成
によれば、スピルギャラリー８０、逆止弁８１およびア
キュムレー夕８２は各スピルポート１１，１２からスピ
ルされた燃料の圧力変動を吸収し、スピルストローク分
の燃料を各スピルポート１１，１２から各ポンプ室２２
，３２に逆充填して燃料のオーバーフロー量を減少させ
、燃料の利用効率を高めている。

次に第５図に示す第５の実施例について説明する。

第１の実施例と異なる部分は、電磁弁５９を廃止し、各
燃料供給ポンプ５３，５７と各ポンプ室２２，３２とを
連絡する各燃料供給路を開閉する１つのスプール型制御
弁９０と、この制御弁９０のスプール弁９１下端に燃料
を導く制御燃料通路１００と、この通路１００を開閉す
る電磁弁１０１とを設けている点である。第５実施例の
作動について説明する。

この構成において、調量の作動を説明すると電磁弁１０
１が制御燃料通路１００を開くと、スプール弁９１は燃
料圧力を受けるためスプール弁スプリング９２に抗して
上昇し、スプール弁９１の第１の環状溝９３によって第
１の流人・流出ボート９４，９５を連絡する。従って、
第２燃料供給ポンプ５７からの燃料が噴射ポンプ室２２
に供給される。そのとき第１燃料供給ポンプ５３と圧送
ポンプ室３２とを連絡する通路５４はスプール弁９１に
よって閉じられていて圧送ポンプ室３２には圧力が加わ
っていないから、圧送プランジャ３が圧送ポンプ室３２
とスピルポート１１とを連絡する位置あるいは圧送ポン
プ室３２とメタリングポート１０とを連絡する位置のど
ちらにあっても、氏送プランジャ３が下死点あるいは上
昇行程にあれば、噴射プランジャ２は噴射ポンプ室２２
への燃料供給に伴って上方へ移動できる。こうして調量
が終ると、図示しない制御回路によって制御される電磁
弁１０１は第５図に示す位置、即ち制御燃料通路１００
を遮断する位置になり、従ってスプール弁９１はスプー
ル弁スプリング９２によって図示位置に押され、スプー
ル弁９１の第２の環状溝９６によって第２の流入・流出
ボート９７，９８が連絡され、圧送ポンプ室３２に燃料
が充填される。以後の噴射過程、及び噴射終了後、調量
過程にはいるまでは第１の実施例と同じである。この構
成によれば、調量と圧送行程を完全に分離させることが
でき安全性を高めることができる。

上記した実施例では２台の燃料供給ポンプ５３，５７を
用いたが、もちろん１台のポンプで各ポンプ室２，３２
に燃料を供給することは可能である。

また、調圧弁５８を、エンジン回転数に応じて燃料圧力
を調整する形式のものに変更すれば、噴射量は自動的に
回転数に応じて調整される。また、調量装置としては電
磁弁、スプール型制御弁の他にも種々の型式のものを用
いることができる。以上の説明から明らかなように本発
明によれば、供給燃料量に相当するストロークだけ噴射
プランジャを移動させることができるため噴射ポンプ室
に気泡は発生せず、従って不斉噴射や噴射量の変動等を
防止することができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す模式的な断面構成
図、第２図〜第５図は第２〜第５の実施例を示す姿部の
漠式的な断面構成図である。 １・・・・・・シリンダ、２・・・・・・噴射プランジ
ャ、３・・・・・・圧送プランジャ、１０・・・・・・
メタリングポート、１２……スピルポート、１３……圧
力逃し孔、１５・・・・・・噴射プランジャストッパ、
１５ａ・・・・・・運通孔、２０・・・…スピルリード
、２２・・・・・・噴射ポンプ室、２３・・・・・・環
状溝、２４・・・…縦孔、２５・・・・・・横孔、３２
・・・・・・圧送ポンプ室、４４……ノズル、５７・・
・・・・燃料供給ポンプ、５９・・・・・・調量装置を
なす電磁弁、９０・・・・・・調量装置をなすスプール
型制御弁。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンと同期して往復駆動されて油圧を発生する
   圧送プランジヤと、その油圧によつて駆動されてノズル
   に燃料を圧送する噴射プランジヤと、該噴射プランジヤ
   と前記圧送プランジヤとを摺動自在に内蔵するシリンダ
   と、該シリンダと前記圧送プランジヤと前記噴射プラン
   ジヤとの間に形成される圧送ポンプ室と、前記シリンダ
   と前記噴射プランジヤとの間に形成される噴射ポンプ室
   と、該噴射ポンプ室に燃料を送り込む燃料供給ポンプと
   、噴射ポンプ室に送り込む燃料量を調整する調量装置と
   、前記圧送ポンプ室内に開口するメタリングポートと、
   前記圧送ポンプ室内に開口する圧力逃し孔と、前記噴射
   ポンプ室内に開口するスピルポートとを備え、前記噴射
   ポンプ室内へ燃料を前記調量装置によりその供給量を調
   整するとともに燃料供給ポンプによつて送り込んでその
   燃料量に相当するストロークだけ前記噴射プランジヤを
   押し戻し、前記圧送プランジヤが前記メタリングポート
   を閉じることにより燃料噴射を開始し、前記噴射プラン
   ジヤが前記噴射ポンプ室と前記スピルポートとを連通さ
   せることにより燃料噴射を終了し、前記噴射プランジヤ
   が前記圧力逃し孔を開くことにより燃料噴射時と同一方
   向への前記噴射プランジヤの移動を停止することを特徴
   とする燃料噴射装置。 ２ 前記噴射ポンプ室内へ送り込む燃料量をエンジン負
   荷およびエンジン回転数に基づいて調整する特許請求の
   範囲第１項記載の燃料噴射装置。 ３ 前記ノズルを前記シリンダに一体的に組付けた特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の燃料噴射装置。