JPS6116258A - 燃料噴射ポンプのパイロツト噴射装置 - 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） この発明は、ディーゼル機関に適用される燃料噴射ポン
プの改良に関し、詳しくは最適燃焼を目的として正規の
燃料噴射時期に先立って少量の予混合燃焼用燃料を供給
するようにしたパイロット噴射装置に関する。

（従来の技術） 乗用車用ディーゼル機関など、比較的小型の高速型圧縮
着火機関によく適合する燃焼噴射ポンプとして、７１８
図に示したような分配型燃焼噴射ポンプが知られている
。

これを説明すると、機関回転と同期してクランク軸２回
転につき１回転するように駆動されるポンプ軸３３には
軸方向に相対運動可能なようにプランジャ３９が取り付
けられており、７エイスカム４２とロー２４４との間の
相対回転によりポンプ軸３３が１回転する毎にプランジ
ャ３９が機関気筒数分の往復運動をする。内部のポンプ
室３６にフィードポンプ３４を介して導入された燃料は
前記７：ランジャ３９の回転往復運動によって吸込ポー
ト３７から高圧室６１へと吸引され、分配ボート４５よ
りデリバリバルブ４６を通って図示しない噴射ノズルへ
と圧送される。

燃料の噴射量はプランジャ３９に形成されたスピルボー
ト５９を被覆するスリーブ６０の位置によって決まり、
例えばスピルボート５９の開口部がプランツヤ３９の右
行によりスリーブ６０の右端面を越えると、それまでプ
ランジャ高圧室６１から分配ボート４５へと圧送されて
いた燃料がスピルボート５９を通ってポンプ室３６へと
解放されるため圧送が終了する。つまり、スリーブ６０
をプランジャ３つに対して図中右方向に相対変位させる
と燃料噴射終了時期が遅くなって噴射量が増加し、同じ
く左方向に変位させると噴射終了時期が早くなって噴射
量が減少する。

上記スリーブ６０の位置は、機械制御のものではアクセ
ルペダルに連動するリンク機構及び遠心がバナ等を介し
て制御されるのであるが、この噴射ポンプではサーボモ
ータ６２を介して電気電子的に制御される。

機構的にはモータ軸６３に滑動子６４が螺合してねじ送
す機構を構成し、前記滑動子６４にビン結合されたリン
クレバー６５の先端部にピボット７２を介してスリーブ
６０が係合し、でいる。リンクレバー６５は支点６７を
中心として回動自由に支持されており、サーボモータ６
２の正逆転に伴う滑動子６４の移動に応じて回動し、ス
リーブ６０を左右に移動させる。

サーボモータ６２の近傍には歯車６９．７０を介してモ
ータ軸６３と連動するポテンシオメータ６８が設（すら
れており、このポテンシオメータ６８からのスリーブ位
置を示す信号と図示しない制御回路からのスリーブ位置
制御信号とにより、スリーブ６０の位置が機関運転状態
に応した所定位置にフィードバック制御される。

なお、図において７３は７エイスカム４２に対するロー
２４４の位相を変化させることで燃料噴射時期を制御す
るためのタイマであるが、このタイマ７３とフィードポ
ンプ３４は、図面表示の便宜上ポンプの軸線方向から見
たときぁ構造を示しである。

ところで、この種の分配型燃料噴射ポンプでは、プラン
ツヤのストローク量は常に一定で、噴射路わりの時期を
変化させることにより噴射量を制御するようになってお
り、噴射率特性もほぼ一定である。

このため、相対的に初期噴射率が大きくなりがちで、結
果的に燃焼騒音が目立ち、あるいは燃焼時にＮＯｘを発
生しやすい等の問題を生じる。つまり、一般に圧縮着火
機関では燃焼室に燃料を噴射供給してから僅かな時間を
経てはしめて着火するという着火遅れ現象が見られ、こ
の着火遅れの間に噴射される燃料の量が多くなるほど燃
焼初期の圧力及び温度上昇が急激になるからである。

これに対して、正規の燃料噴射時期に先立って、例えば
吸入行程の末期に少量の燃料を噴射供給し、圧縮過程で
小規模な予混合燃焼を行わせることにより燃焼室温度を
高めて燃焼行程での理想的な拡散燃焼を実現するように
したパイロット噴射装置が提案されている（特願昭５５
−５９０４５号等参照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来装置では正規の噴射時期に供給する
燃料の量（主噴射ｔ　）　Ｑ　Ｉｏ　と先行噴射する燃
料の量（予備噴射量）Ｑｐとが関連して変化する構成に
なっており、例えばある運転状態での総燃料噴射量は常
に前記ＱｍとＱｐとの和であり、言い換えればＱｐを一
定１こしたままＱｌｌ＋を変化させたり、Ｑｍを一定に
したままＱｐを変化させたりすることができないという
問題があった。

つまり、予備噴射と主噴射の噴射量または噴射率を個々
に制御できないのであり、具体的には、予備噴射燃料は
機関出力には転換されないので同一負荷でも回転速度等
によって主噴射量を最適制御する必要があるのだが、そ
の場合予備噴射量は必ずしも最適値にならないという問
題が生じる。

この発明は、このような従来の問題、侭を解消すること
を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） この発明では、上述したような、プランツヤが機関回転
に同期して回転しながら往復運動を行ｂ・、ポンプ室か
ら高圧室に吸引した燃料を機関容気筒に圧送分配する燃
料噴射ポンプにおいて、前記プランツヤを段付状にして
同軸的に主噴射用と予備噴射用の高圧室を画成するとと
もに、プランジャ吐出行程で主噴射用高圧室に連通する
主噴射用分配通路と、同じく予備噴射用高圧室に連通す
る予備噴射用分配通路と、予備噴射用高圧室を逆止弁を
介して主噴射用高圧室に連通するバイパス通路と、この
バイパス通路への燃料量と予備噴射用分配通路への燃料
量とを相反的に可変制御する第一の弁手段と、予備噴射
用分配通路への燃料量を前記第一の弁手段とは独立して
可変制御する第二の弁手段とを設けた。

（作用） プランツヤの吐出行程で予備噴射用高圧室からバイパス
通路を介して主噴射用゛高圧室へと導入される燃料の量
は第一の弁手段の開度に応じて変化し、バイパス通路の
開口面積が大きくなるほど主噴射量が増加し、予備噴射
用分配通路に向けて圧送される燃料量は減少する。雪の
割合は第一の弁手段の開度を変化させない限り常に一定
である。

ただし、予備噴射用分配通路へと送られる燃料の量は第
二の弁手段の開度に応じて変化する。従って、主噴射量
と予備噴射量との比率もしくは各々　　　・の噴射率は
二つの弁手段の開度に基づいて自由に決められる。

一方、高圧室から吐出される燃料の量はスピルリング（
第８図参照）の位置に応じたプランジャポンプの有効ス
トロークもしくは機関クランク角ｔこ対応して変化する
。

つまり、スとルリング位置に応じて主噴射燃料及び予備
噴射燃料の総量が可変制御されるのであり、これと上記
弁手段を介しての主噴射／予備噴射の比率制御とから、
機関出力に関与する主噴射量を最適値に制御する一方で
予備噴射量を自由に設定することが可能になる。

なお、主噴射用分配通路は多気筒機関の気筒数□分だけ
設けられるわけであるが、既に述べたように予備噴射燃
料は軽微な予混合燃焼を行わせるために主噴射に先行し
て、例えば機関の吸入行程末期に噴射供給するものであ
り、一方上記構成では予備噴射用と主噴射用の高圧室は
それぞれ同じタイミングで吸入・吐出作用を行う。従っ
て、この装置では主噴射がなされる気筒に対して１行程
前にある他の気筒の燃料噴射ノズルに接続するように予
備噴射用分配通路を配設し、もしくは当該気筒の主噴射
用分配通路が予備噴射用分配通路を兼ねるようにする。

（実施例） 次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、以下の説明中で、第８図と同一の部分であって実施
例図面に表されていない部分については、その符号に０
を付して記すことにする。

第１図において、８０は先端部を細径しこして段付状に
形成したポンププランジャ、８１はこのプランツヤ８０
との間に主噴射用高圧室８２と予備噴射用高圧室８３を
同軸的に画成するプランジャバレル、８４はデリバリバ
ルブ（４６）を介して図示しない噴射ノズルに接続する
分配通路、８５は主噴射燃料と予備噴射燃料との比率を
相反的に可変制御する第一の弁手段にあたる第一スプー
ルバルブ、８６は予備噴射燃料の量を可変制御する第二
の弁手段にあたる第ニスプールバルブである。

この噴射ポンプは４気筒機関に適合する例について示し
たものであり、この場合分配通路８４は第２図のように
８４Ａ〜８４Ｄの４気筒分をプランジャ８０を包囲する
ように等間隔で設け、さらにそれぞれが主噴射用と予備
噴射用を兼ねるようにしである。具体的には、噴射順序
が＄１−＃３−＃４−＠２の直列４気筒機関の場合、例
えば＃１気筒が噴射時期にあってその分配通路８４Ａに
主噴射燃料が圧送されているときは、その１行程前（吸
入イテ程〜圧縮行程）にある＃３気筒の分配通路８４Ｂ
に予備噴射燃料が圧送されることになる。

なお、第１図では図示の便宜上、実際には互いに９０度
の位相差を有する通路８４Ａと８４Ｂとを平面上に展開
した状態で示しである。

また、プランツヤ８０について、８７．８８はそれぞれ
吸込行程でポンプ室（３６）からの燃料吸込ボー）３７
Ａ’、Ｂに面して開口し、高圧室８２．８３へと燃料を
導入する吸込スリット、８９は吐出行程で分配通路８４
Ａ〜８４Ｄの一つに面して開口する分配ボート、９０は
同じく吐出行程で予備噴射用高圧室８３と分配通路８４
Ａ〜８４Ｄのいずれかとを連通するスリット状の予備噴
射ボート、９１は主噴射用高圧室８２と前記分配ボート
８９及びスピルボート５９とを連通する通路である。予
備噴射ボート９０が分配ボート８９に対して、この場合
実際には＋９０度の位相差を有すること（１２図参照）
、及びスリット８７．８８はそれぞれプランジャ８０の
円周上等間隔の４箇所にあることは言うまでもない。

上記予備噴射ボート９０は、第一スプールバルブ８５上
流の通路９２Ａ１第一スプールバルブ８５と第ニスブー
ルバルブ８６との間の通路９２Ｂ。

第ニスブールバルブ８６下流の通路９２Ｃを介して予備
噴射用高圧室８３に連通する。なお、９３は、ポンプの
回転位置にかかわらず通路９２Ｃと予備噴射ボート９０
とが常時連通するようにプランジャ８０に形０成した環
状溝である（第３図参照）。

第一スプールバルブ８５上流の通路９２Ａは、予備噴射
用高圧室８３を主噴射用高圧室８２に連通するバイパス
通路９４の一部をもなしているが、このバイパス通路９
４はその途中に介装された逆止弁９５により主噴射用高
圧室８２方向への流れのみを許容する。

第一スプールバルブ８５は、その下流側の通路９２Ｂと
バイパス通路９４の各々の開度を相反的に増減するスプ
ール９６とこのスプール９６を図示しない制御回路から
の指令に基づいて駆動するりニアツレメイド９７とから
なる。９８は低圧側であるポンプ室（３６）に連通して
スプール９６の作動を許容する補助通路である。予備噴
射用高圧室８３からの通路９２Ａはスプール９６の溝部
９９に面して常時開口しており、またスプール９６が最
も右行したときはバイパス通路９４は全閉で通路９２Ｂ
は全開（図示状態）、同じく最も左行したときはバイパ
ス通路９４は全開で辿＠９２Ｂは全閉となり、中間位置
ではその位置に応じてそれぞれの開度が相反的に増減す
る。つまり、吐出イテ程で予備噴射用高圧室８３がら通
路９２Ａを介して送られてきた燃料は、スプールバルブ
８５により予備噴射ボート９０への通路９２Ｂと主噴射
用高圧室８２へのバイパス通路９４とに分流されるので
あり、その比率はスプール９６が右行するほど主噴射用
高圧室８２へのバイパス量が増えるように変化する。

一方、通路９２Ｂと通路９２Ｃとの開に位置する第ニス
プールバルブ８６は、スプール１００とその駆動手段１
０１（図にはリンク機構が示しであるが、第一スプール
バルブ８５と同様のりニアツレメイドの適用も可能であ
る。）及び補助通路１０２等からなり、予備噴射ボート
９０への通路９２Ｃとポンプ室（３６）へのツリー７通
路１０３の開度を相反的に増減する。上記第一スプール
バルブ８５からの通路９２Ｂはスプール１００の溝部１
０４に面して常時開口しており、スプール１００が最も
右行したときはりｌｌ−７通路１０３は全開で通路９２
Ｃは全閉、同じく最も左行したとききはリリーフ通路１
０３は全閉で通路９２Ｃは全。

開（図示状態）となり、中間位置ではその位置に応じて
それぞれの開度が相反的に増減する。つまり、吐出行程
で予備噴射用高圧室８３がら圧送された燃料は既述した
ように第一スプールバルブ８５の位置に応じて通路９２
Ｂへと導入されるが、この燃料はさらに第ニスプールバ
ルブ８６のスプール１００の位置に応じて通路９２Ｃま
たは通路１０３へと分流されるのであり、その比率はス
プール１０“０が左行するほど通路１０３へのリリーフ
量が減少するとともに通路９２Ｃへの流量が増加するよ
うに変化する。このようにして最終的に通路９２Ｃへと
送り込まれた燃料が予備噴射ボート９０、及びボート９
０がそのときに面していた分配通路を介して予備噴射燃
料として噴射供給される。

主噴射用高圧室８２がら通路９１及び分配ボート８９を
介しての主噴射燃料の供給時期と上記予備噴射燃料の供
給時期との関係は既に述べた通りであり、主噴射がなさ
れている気筒よりも１行程前にある気筒に対して予備噴
射がなされ、当該予備噴射がなされた気筒は次の圧縮行
程から燃焼行程にかけて主噴射がなされることになる。

！＠４図、第５図に上記予備噴射と主噴射の噴射量及び
噴射率制御の関係を示す。

第４図は、上図から下図に向かって、ある運転条件で上
記第一スプールパルプ８５のスプール９６を右行させた
ときの噴射量及び噴射率の変化を示したもので、スプー
ル９６の移動に伴い所定のクランク角θだけ先行する予
備噴射の噴射率が減少するとともに主噴射の噴射率が増
加して、予備噴射量Ｑｐと主噴射量ＱＩ１１とが相反的
に変化する（第５図、ＡＢ線）。

一方、図中の縦線Ｐｓｒはスピルリング６０の位置を表
しており、Ｑｍはこの縦線Ｐｓｒを右方に移動するほど
増加し、左方に移住するほど減少する。

このことがら、第一スプールパルプ８５とスピルリング
６０との位置制御によりＱｍを所定値に保ったままＱｐ
を可変制御できることが分かる（第５図　　ＢＣ線）。

さらに、Ｑｐは第ニスブールバルブ８６を介して増減し
うろことから、例えば中面のＱｍ及び噴射率を保持した
ままＱｐを増減させ、またはＱｐを一定にしたままＱｍ
及“ｉ噴射率を増減することもできる（第５図、ＡＣ線
）。

従って、第６図に示した低速低負荷域Ｉでは主噴射を必
要最小限に抑えるとともに予備噴射を制御してノッキン
グを回避、中速中負荷域■では予備噴射を停止するとと
もに主噴射の噴射率を制御して燃費率と燃焼騒音を改善
、高速高負荷域■では主噴射の噴射率を最大にして出力
を向上という具合に、機関の要求性能に完全に対応した
最適燃料噴射制御が可能になる。

第７図にこの発明の他の実施例を示す。この実施例は第
二の弁手段として、予備噴射用高圧室８３への吸込ボー
）３７Ｂに面してデューティーンレメイドバルプ１１０
ｔ−設け、吸込ボート３７Ｂの実効開度ないし圧損を増
減することにより高圧室８３に流入する燃料の実質的な
量を可変制御するようにしたものである。その他の、ｔ
ｊ＋、では第１図と同様であるので、同一の部分に同一
の符号な付して説明を省略する。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば低速低負荷域でのノッ
キング解消を主目的とした予備噴射と機関出力を得るた
めの主噴射のそれぞれについて噴射量並びに噴射率を最
適制御できるので、機関の騒音、振動、燃費率、出力等
を可及的に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図、第３図は同じ＜Ｂ−Ｂ断面図、第４
図、第５図はそれぞれ予備噴射と主噴射の制御特性に関
する説明図、第６図は予備噴射と主噴射の制御域の一例
を示す運転領域図である。第７図はこの発明の他の実施
例の縦断面図である。第８図は分配型燃料噴射ポンプの
一例の縦断面図である。 ３６・・・ポンプ室、　　３７Ａ、Ｂ・・・吸込ボート
、５つ・・・スピルボート、６０・・・スピルリング、
８０・・・プランジャ、８２・・・主噴射用高圧室、８
３・・予備噴射用高圧室、　８’４（８４Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄ）・・・分配通路、８５・・・第一スプールバルブ、
８６・・・第一スプールバルブ、８９・・・主噴射用分
配ボート、９０・・・予備噴射ボート、９４・・・バイ
パス通路、９５・・・逆止弁。 特許出願人　　　日産自動車株式会社 、Ｌ、、＋（墨Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プランジャが機関回転に同期して回転しながら往復運
   動を行い、ポンプ室から高圧室に吸引した燃料を機関各
   気筒に圧送分配する燃料噴射ポンプにおいて、前記プラ
   ンジャを段付状にして同軸的に主噴射用と予備噴射用の
   高圧室を画成するとともに、プランジャ吐出行程で主噴
   射用高圧室に連通する主噴射用分配通路と、同じく予備
   噴射用高圧室に連通する予備噴射用分配通路と、予備噴
   射用高圧室を逆止弁を介して主噴射用高圧室に連通する
   バイパス通路と、このバイパス通路への燃料量と予備噴
   射用分配通路への燃料量とを相反的に可変制御する第一
   の弁手段と、予備噴射用分配通路への燃料量を前記第一
   の弁手段とは独立して可変制御する第二の弁手段とを設
   けたことを特徴とする燃料噴射ポンプのパイロット噴射
   装置。