JPS60169634A - ディ−ゼルエンジンの燃料噴射装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、排気還流装置を備えたディーゼルエンジンに
燃料を噴射供給Ｊる燃料鳴躬其防に関し、特に、燃料圧
力を受りてリフ１〜４るニードル弁の該リフト量に応じ
て燃料噴孔の聞Ｕ面偵を変化させるようにしたピントル
型燃料噴躬ノズルを備えたものにおい°Ｃ１燃利噴劃ノ
ズルの燃１３１噴射特性をｊＪＦ気還流率に応じて補正
する対策に関する。尚、本発明ではビン１〜ル型燃料噴
躬ノスルは、ニードル弁のリフ］〜範間のうちニードル
弁が燃料噴孔を絞った状態であるス［１ツ１〜ル範囲が
比較的広いスロワ１〜ル型のものをも含む意味で用いる
。

（従来技術） 従来、この秤のビン１−ル型燃判噴射ノズルの一例とし
て、例えば特開昭５７−１５１０５８号公報等に開示さ
れでいるように、ニードル弁の後端側に該ニードル弁と
同軸上に摺動自在なプランジャ部材を設り、該プランジ
ャ部材への所定圧力の印加によりニードル弁の所定リフ
（・醗以上でのり７１〜を抑制し″ｃ１該ニードル弁の
リフト範囲のうちニードル弁が燃料噴孔を絞った状態の
ス［１ットル範囲を一定時間持続させるようにＪること
により、噴射燃料の微粒化、燃料噴射率の変更等を図り
得るようにしたセントラルブラレジ１フタイプと呼ばれ
るものは知られている。

どころが、この従来のビン１−ル型燃料噴射ノズルを排
気還流装置を備えたディーゼルエンジンに適用した場合
、燃料噴射ノズルのプランジャ部材に印−加される圧力
は通常一定であり、ニードル弁がそのリフト範囲のうら
スロットル範囲内にリフ１−されると−律にリフトの抑
制が行われるため、排気還流装置による排気還流率の増
大により、ユ■−ンジンの空燃比が低下したときには相
対的に燃料の微粒化が不−Ｆ分となって燃焼性が低下し
、その結果、スｔ−り（黒？＞の発生が助長されるとい
う問題があった。

（発明の目的） 本発明はかかる点に鑑みでなされたもので、イの目的と
するところは、上記したニードル弁のリフトを抑制する
ためのプランジャ部材に印加りる圧力、１なわち該プラ
ンジャ部Ｉへの印加圧力で定まるニードル弁のリフ１゛
・抑制開始位置を排気還流率に応じてリニアに補正制御
Ｉ　Ｋ−ることにより、排気還流率が増大したときには
燃判噴躬ノズルによるエンジンへの燃料噴射特性を変化
させ燃料の微粒化を促進して燃焼性を高めるようにし、
よってディーゼルコーンジンの排気還流率の増大にｌ’
ｌ″うスモークの悪化を低減することにある。

（発明の構成） 」−記目的を達成するために、本発明の解決手段　“は
、上記の如く、プランジャ部材への所定圧力の作用にに
りニードル弁のリフトを抑制Ｊるようにしたビントル型
燃料噴射ノズルを有し、かつ排気還流装置を備えたディ
ーゼルエンジンの燃料噴射４！置において、上記燃料噴
射ノズルのプランジャ部材他端面に連通する圧力通路に
圧力Ｉ制御弁を段けるとともに、上記排気還流装置によ
る排気還流率が上昇する程」−１記プランジＶ部材の他
艙面に作用する圧力が上背するように上記圧力制御弁を
作動制御づる制御装置を設りだしのである。

このことにより、ビントル型燃料噴射ノズルにおりるニ
ードル弁のリフト特性を良好に利用して、排気還流装置
による排気還流率が増大しノこときには上記ブランシト
部月他端面への作用圧力を大に保って二一ドルブｔのス
［Ｊットル範囲でのり７１〜抑制を良１１）間接続させ
、燃料の微粒化を促進して良好な燃焼１／［を雑持づる
ようにしたものである。

（発明の効果） したがつ゛Ｃ１本発明によれば、排気還流装置を備えた
ディーゼルエンジンに使用されるビントル型の燃料噴射
ノズルにおい−で、そのニードル弁のり７１〜を抑制す
るＩζめのプランジャ部Ｕ’＼の印加圧力を、１ンジン
の排気還流率の増大に応じて十Ｒづるように可変制御（
るｂのであるので１．排気還流率の増大時には燃料の微
粒化を促進して燃焼性を高めることができ、よってｊ′
イーゼルエンジンの排気還流率の十Ｒに伴うスし−りの
悪化を効果的に低減りることができるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面に基づい−Ｃ詳細に
説明する。

第１図は本発明の実施例に係る直接噴ｆｌｉ＝１式ア゛
イーゼルエンジンの燃焼室部分を示し、１はシリ〕／ダ
２を有するシリンダブロック、３はシリンダブロック１
の上面に接合されたシリンダヘッド、４は上記シリンダ
２内に１１：復動自在に嵌装されＩ（ピストンであって
、該ピストン４の頂面には燃焼室５を形成（るためのキ
ャビディ４ａが凹設されている。

一方、上記シリンダヘッド３３には、図示されていない
が、上記燃焼室５に吸気を供給覆る吸気通路の下流端部
分としての吸気ボートと、燃焼室５内の排気を排出する
排気通路の下流端部分とじての排気ボートとが形成され
ており、」−記吸気ボートの配回形状により、」−ンジ
ンの吸気？Ｔ稈で燃焼室５内に吸入される吸気が該燃焼
室５内にスワール（渦流）を発生ずるように構成されて
いる。

また、同じく図示されていないが、上記吸気通路と排気
通路とは排気還流制御弁を介設した排気還流通路を介し
て接続されており、第５図に示づようにエンジンの所定
の運転領域（低中負何低回転領域）で排気通路内の排気
ガスの一部を、エンジンの負荷が低下する程排気還流率
（Ｅ　Ｇ　Ｒ率〉が増大づるように排気還流制御弁によ
って流量制御しながら吸気通路に還流させるＪ：うにし
ＩＣ排気還流装＠　（１ニー　Ｇ　Ｒ装置）が構成され
ている。

」ニ記シリンダｌ＼ツド３には、」ンジン始ｆｌｌ＠等
に上記燃焼室５内を加熱するグ［１−プラグ６と、燃焼
室５内に燃料を噴射供給Ｊるビントル型の燃料噴射ノズ
ル７とが装着され、上記燃料噴耐ノズル７の燃料噴射ｙ
ｊ向は上記吸気スワールに沿う方向に設定されている。

上記ビントル型の燃料噴例ノズル７は、第２図転拡人詳
示づるように、先端側（図で下側）に燃焼室５に臨む燃
料噴孔８が、後端側（同上側）に燃料噴射ポンプ（図示
せず）に接続された燃料導入［］９がそれぞれ開口でる
ノズル本体１０を備え該ノズル本体１０内には後端側か
ら先端側に向かって順にスプリング室１２．ニードル弁
支持孔１３および燃料圧力室１４が形成され、これらの
空洞部は上記燃料噴孔８と同軸−ににかつ互いに連通す
るｊ；うに設りられている。また、上記燃％ｔｔ導入口
９と燃料圧ツノ室１４（燃料噴孔８）とはノズル本体１
０に形成した燃料通路１５にＪ、って連通されている。

さらに、上記スプリング室１２から燃１３１　＠孔８ま
での空洞部内にはニードル弁１６がニードル弁支持孔１
３にて液密支持されて摺動自在に嵌装され、該ニー、ド
ル弁１６は、上記スプリング室１２内に配置されたスプ
リング受部１６ａと、上記燃料圧力室１４内の燃料圧を
受ｉノる受Ｌ［部１６ｂと、上記燃料噴孔８を開閉づる
弁部１６Ｇと、燃料噴孔８内に配置されたスロットル部
１６ｄどを備えてなり、上記スロワ１−ル部１６ｄと燃
料噴孔８の壁面との間には一定の間隙が形成され−（い
る。また、上記スプリング室１２内にはニードル弁１６
を閉弁方向に付勢するノズルスプリング１、　７が縮装
されており、燃料噴射ポンプからの高圧燃料が燃料導入
口９から燃料通路１５を通って燃料圧力ｖ１４に導入さ
れると、該燃料圧力のニードル弁１６の受Ｌｆ部１６ｂ
への作用によりニードル弁１６がノズルスプリング１７
の付勢ツノに抗しｃ閉弁され（燃料が燃料噴孔８４通っ
て［ンジンの燃焼室５内に噴射され、かつぞのときにニ
ードル弁１Ｇのり７１〜吊に応じてそのスロットル部１
６（１と燃料噴孔８　Ｗ　１ｆｉｉどの間隙が変化する
ことにより、ニードル弁１６のリフ１〜吊ど燃料噴孔８
の間１．１面積とが変化−するＪ、うに構成され−（い
る。寸なわら、ニードル弁１６は、開か後、先ずスロッ
トル部１６ｄが燃料噴孔８内に位ｎして該スロワ１−ル
部１６ｄの燃料噴孔８の絞りにより燃料噴孔８の間口面
積が略一定に保たれるスロットル範囲に入り、次いで燃
料噴孔８からのスロットル部１６ｄの脱出によりニーｔ
’ル弁１６のリフトｍに比例して燃料噴孔８の間Ｌ１面
面積増大する比例変化範囲に移ｔｊシた後にフルリフト
（？置にリフ（−される。尚、１９は燃料排出通路であ
−）Ｃ１燃料圧ノア室１４からニードル弁１６とニード
ル弁支持孔１３との微小間隙を通ってスプリング室１２
内に漏出したリーク燃料をノズル外の燃料タンク（図示
Ｕず）にＩＪ）出りるためのちのである。

さらに、１−記スプリング室１２後側のノズル本体１０
には上記ニードル弁１６と同Ｑｉ＋ｌ＋　、１に、スプ
リング室１２と連通づるシリング１１が形成され、該シ
リンダ１１は圧力通路２０を／？　Ｌ　’Ｕノズル本体
１０外の、燃料を圧力媒体とづる圧力瞭（図示ｌ！す゛
）に連通されている。また１、１”、　ＮＪシリンダ１
１からスプリング室１２に口る空洞部内にＩＪ’−ドル
弁１Ｇの軸心と一致するプランシト部祠１８が摺動自在
に嵌装されている。該ブ′ノンジ１７部月１８は、上記
スプリング￥１２内に配置された目ツド部１８ａと、上
記シリンダ１１内に嵌合配回されたプランジャ部１８Ｉ
）と、［１ラド部１８ａとプランジャ部１８ｂとの間に
位置するつば部１８（二とからなり、１記つば部Ｉ　Ｂ
　ｃがスプリング室１２の後端壁とスプリング室１２中
間部位に配設したストッパ部ｅ４２７とに当接するまで
のスト［Ｊ−ク範囲を移動可能に設けられ、かつ１ミ記
つば部１８ｃのストッパ部材２７への当接によりプラン
ジャ部材１８のニードル弁１６側への移動が規制された
状態ではＪ−記ロツド部１８ａの先端、りなわちプラン
ジャ部材１８の先端がニードル弁１６の後端部たるスプ
リング受部１６ａに所定の間隔ｄをあけ″Ｃ対峙するよ
うに位岡決めされ−（いる。

しかして、ニードル弁１６がリフトシてそのスプリング
受部１６ａがプランジャ部月１８の［１ラド部１８ａ先
端に当接した状態において、プランシト部祠Ｉ　Ｅ３の
プランジせ部１８ｂ後端面に作用づ−る所定の月−力に
にリニードル弁１６のり７１〜＠が抑制されるように構
成され−（いる。

さらに、−に記プランジャ部材１８のｊランリヤ部１８
ｂ後端面に連通りるＬ１力通路２０に−３いてそのノズ
ル本体１０外側部分には連通路２８を介して上記燃料排
出通路１９が接続され、圧力通路２０の上記連通路２８
との接続部分には圧力通路２０内の燃料圧を減少づるよ
うに制御づるｆ」−−ディバルブよりなる圧力制御弁２
１が配設されている。そし、て、このＦＥ力制御弁２１
を作動制御づる制御システムを説明づると、２２はコニ
ンジンの回転数を検出するための回転数センサ、２３は
エンジンの負荷状態を検出するための負向センザ、２４
は排気還流装置による排気還流率を検出づるＩこめのＩ
ＩＦ気運流率レンセン２５は上記各センＩｆ２２．２３
．２４の出力を受り、圧力制御ブ！゛２１のデユーフィ
ン１ツノイドを駆動りるためのソレノイド駆動回路２６
を作動制御Ｊる制御回路であって、以上の制御回路２５
およびソレノイド駆動回路２６により、エンジンの運転
状態に応じ（月力制御弁２１を作動制御し、第４図に示
Ｊように一１ンジンが低負向で且つ低回転状態にあると
きには、１Ｆ力制御井２１に送られるデ］−ｊイ比を低
くり、’（プランジャ部＋４１８への印加圧力を高くし
、エンジンが高負荷高回転領域になると圧力制御弁２１
のへのデユーティ比を高くし゛Ｃプランジャ部材１８へ
の印加圧力を低く覆るような基本制御を行い、かつイの
基本制御を補正づべく、第６図に示づように排気還流装
置による排気還流率がＪ：　’ｉ’ｒ、　Ｊる程圧力制
御弁２１へのデユーティ比を低く補正してプランジ（！
部材１８後端面に作用りる燃斜月−力をＴＲさせるＪ：
うに補止制御を行う制御［１装置２９１］〜構成されて
いる。

次に、上記実施例の作動についで説明づるに、基本的に
は、燃料噴則ポンプから燃料噴射ノズル７に高圧燃料が
圧送されると、該高圧燃料は、燃料噴躬ノスル７の燃ｔ
ｅｌ導入Ｌ’、Ｉ　９１ｙら燃１１通路１５を経て燃料
圧力室１／ｌに導入され、該燃料圧力室１４においてニ
ードル弁１６の受）−［部１６１１を押圧しＣ該ニード
ル弁１６をノズルスプリング１７のイ」勢力に抗してリ
フトさけて開弁させ、このニードル弁１６の開弁により
燃料１］−力学１４内の燃わＩが燃１１噴孔８を通って
一１ンジンの燃焼室５に噴射供給される。そして、燃料
圧力室１４内に導入された燃料圧力の増大によりニード
ル弁１６のリフト川が増大してそのスプリング受部１６
ａがプランジｉ・部材１８に当接づると、それ以後、ニ
ードル弁１６はプランジャ部材１８と一体となっ（リフ
１〜？ｌるようになる。

また、ｌｆ力源から圧力通路２０を通って燃料哨用ノズ
ル７のシリンダ１１に導入された燃料圧は該シリンダ１
１内のプ゛ランジャ部材１８後端面に作用して１″７ン
ジ（・部材１８をニードル弁１６側に押圧し、この〕”
ランジャ部祠′１８への圧力の印加により上記スプリン
グ受部１６ａがプランジャ部材１８に当接した後のニー
ドル弁１６のり７１〜動作が制御される。このニードル
弁１６に対する制御について、第３図に丞Ｊ制（ａｌｌ
−）【コープト−トに１台って説明り゛れば、スタート
後のステップ゛Ｓ１（′回転数セン４）２２からの回転
数１５号が、次のステップＳ２で負荷センリ２３からの
負荷信号がそれぞれ制御Ｉ装置２９に入力され、この後
、ステップＳ３で上記回転数信号おにびイ１荷信号に基
づいてエンジンの運転状態に対応りる基本デユーブイ比
が予め記憶されている第４図に示づようなデユーティ比
マツプから読み込まれる。次いでステップＳ４にＪ３い
−Ｃ１排気遠流率レンリ２巳）から制御装置２つに入力
された信号ににす１ノド気遠流率（ＥＧ　Ｒ率）が読み
込まれた後、スフツブＳ５にＪ＞いて、第６図に示Ｊよ
うに排気還流率が上昇づるのに伴ってＨノｊ制御弁２１
へのデユーブイ比（，１号を低く覆るような補正係数が
読み込まれ、ステップＳ６において、上記補正係数によ
り一り記基本う″′１−チーｒ比が補正され、最後に、
スデップＳアにおい（、上記補正されたｙ”　′＋−テ
ｒ比に応じて圧）制御弁２１のデユーティソレノイドが
駆動されて圧力制御弁２１によりプランジャ部材１８に
印７１１する燃料圧力が制御され、しかる後、上記ステ
・ンブＳ１に戻ってそれ以降のステラ７　Ｓ　２〜Ｓｙ
ｈ繰り返される。

でしＣ１この場合コンジンが第５図に承りよそに排気還
流領域（低中負荷低回転領域）にある補合において、排
気還流率が低いどき、つまりＪ〕リジン低中負荷低回転
領域にあるときには、制複装置２９から基本デユーディ
比信号を補正したｈ正デユーティ比信号としての高デユ
ーティ比倍にが■力制御ブｆ２１に送られることにより
、ブラージャ部材１８に印加される燃料圧ノ１が低くな
つズ該プランシト部材１８によるニードル弁１６のＳ。

７１−低抗力の減少によりニードルか１６はその；［Ｉ
ットル部１６ｄが燃料噴孔８から１１１２出づる途１の
比例変化範囲内でのり７１〜位置等に達するま１リツト
抑制を受りることがなくスムーズにリフ會されるように
なり、イの結果、コニンジンへの燃穿鳴銅吊（燃料噴用
率）が適量に確保されてエンジンの出力の向上等を図る
ことができる。

一方、排気還流率が高いとき、つまり１ンジンが低負葡
低回転領域にあるときには、制御８圓２９から補正デｌ
−ディ比信号としての低デー＋　−’ｉイ比信号が圧力
Ｒ１１ｌ　ａｌｌ弁２１に送られることにＪ、す、プラ
ンシト部祠１（３に印加される燃料圧力が高くなって該
ブラシや部１７４１　ＢにＪ、る二一ドルフｒ　１６の
リフト抵抗力が増大し、このプランジャ部材１１　８の
り７１〜抵抗力の増大によりニードル弁１Ｇ（沫ｌ　そ
のスプリング受部１６（１がプランジャ部材１８に当接
した後でス［ｌツ１〜ル部１６ｄが燃料噴孔８を絞った
状態のスロットル範囲にあるときにリフトを抑制される
ようになり、このス【ノッｔ・小範囲でのニードルか１
６のり７１〜抑制により燃料唱イＵ８から燃料が高速で
噴射される状態が艮萌間保た１　れ、噴射燃料の微粒化
が促進されて燃焼性が高まり、よって排気還流率増大時
のス［−りの悪化を・　低減することができる。

ｌ　尚、エンジンが排気還流を行わない運転領域（高り
前域または高回転域）にあるときｔこは垂水デユーティ
比信号を補１Ｆ覆る補正係数が零となつく基本デユーテ
ィ比信号がそのまま圧力制御弁２１に送られ、このこと
によりエンジンの運転状態に応じて１ミツシヨン性能の
向上、出力の向」等が図られる。

尚、本ｎ　ＩＶ］は、上記実施例の如く直接鳴銅式のデ
ィーゼルエンジンのみならず渦流室式ディーゼル」−ン
ジン等の他のタイプのディーピル１ンジンにも適用する
ことができるのは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示づものＣ１第１図はディー１
−エンジンの要部縦断面図、第２図は燃料哨用装置の全
体構成図、第３３図は制御系の２［］−・　］チル−１
−図第４図は］ンジンの運転状態と圧力制御弁に出力す
るデコ＝ティ比信号との関係を示り説明図、第５図は−
［ンジンの運転状態と排気違流率どの関係を示づ説明図
、第６図は排気還流イ・とｉ′、ニア−ティー比信号ど
の関係を示づ説明図で少る。 ５・・・燃焼室、７・・・燃料噴射ノズル、８・・・燃
料噴孔、９・・・燃ｔ３１　ｍ入Ｅ１．１１・・・シリ
ンダ、１４・・・燃料圧力室、１６・・・ニードル弁、
１６Ｃ・・・弁部、１Ｇ（１・・・ス日ツ１〜ル部、１
８・・・１′＞ンジャ部祠、１８ａ・・・ロッド部、１
Ｅう１］・・・プランジｔ・部材、２０・・・「ツノ通
路、２１・・・几力制御弁、２２・・・回転数Ｃレザ１
，２３・・・負荷センサー、２４・・・排気還流率セン
第２図 ａ　１ｂＣ１ 第１　図 第４図 第５目 第６図 稚気遣液申　入→ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ニードル弁の軸心と一致し、一端が該ニードル
   弁と対峠してその軸方向に摺動自在なプランジＶ部材の
   他端面に所定の圧力を作用さけ−Ｃ１上記ニードル弁の
   リフト量を所定圧で抑制する構成としたピントル型燃料
   噴銅ノズルを有し、かつ排気還流装置を備えたディーゼ
   ルエンジンの燃ｌ！Ｉ噴剣装置において、上記燃料噴射
   ノズルのプランジャ部材他端面に連通ずる圧力通路に圧
   力制御弁を設（）るとともに、上記排気還流装置による
   排気還流率がＶｎづる稈上記プランジャ部材仙端面に作
   用覆る圧力が−に昇づるように上記圧力制御弁を作動制
   御づる制御装置を設番すたことを特徴と覆るディービル
   エンジンの燃料噴（ト）装置。