JPS61237878A - 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、デイゼルエンジン用の燃料噴射装置に関する
もの°である。

５従来のデイゼルエンジン、特に直接噴射式デイゼルエ
ンジンの燃料噴射装置は、一般に、エンジンのクランク
シャフトに連動して駆動される燃料噴射ポンプと、シリ
ンダヘッドに装着されたばね負荷の自動開閉式燃料噴射
ノズルと、上記噴射ポンプで加圧された高圧の燃料を噴
射ノズルに給送する燃料噴射管とから構成されているが
、近来上記噴射ノズルの燃料噴射圧力が次第に高くなる
傾向にある。これは噴射ノズルからシリンダ内に噴射さ
れる燃料圧力が高ければ高い程、燃料が微粒化され、飛
散距離が長くなって空気との混合が良くなり、燃焼条件
が改善されてエンジンの性能に好影響を与えるからであ
る。しかし、燃料噴射圧力の高圧化を実現するためには
、構造複雑な燃料噴射ポンプの各構成部材の耐圧強度、
シール機能を相応して増強しなければならないので、大
型化して重量が増え、更に価格が著しく上昇する不具合
がある。一方、技術上良く知られているように、燃料噴
射の終了時に、噴射の切れを良くして後もれをなくする
ことが、エンジン性能の向上を図るうえで好ましいので
あるが、従来の噴射装置では、噴射ノズルから遠く離れ
た噴射ポンプの吐出終了による燃料圧力の低下が、各噴
射ノズルに伝播するまでに圧力波形が崩れてしまうため
に、噴射ノズル内の燃料圧力の低下が緩やかなものとな
り、噴射の切れが鈍くなる不具合があった。

本発明は、上記事情に鑑み創案されたもので、比較的低
圧の作動流体によって加圧される大きい受圧面積を有す
る増圧用ピストンと、エンジンの運転状態に応じて調整
されたタイミングで上記増圧用ピストンに対し作動流体
を供給する作動圧油源と、上記増圧用ピストンによって
駆動され送油室内に供給された燃料を加圧する小さい受
圧面積のプランジャと、エンジンの運転状態に応じて調
整された圧力の燃料を上記送油室に供給する調圧燃料源
と、上記送油室内の燃料圧力が上昇することにより自動
的に開かれて燃料噴孔から燃料を噴射させる針弁とを具
えてなることを特徴とする燃料噴射装置を要旨とする第
１の発明と、上記第１発明において、上記針弁の弁軸端
部もしくは同弁軸端部に作動的に連結されたブツシュロ
ッドが上記送油室に臨み、燃料噴射の終了時に上記プラ
ンツヤが上記弁軸端部又はブツシュロッドに係合して針
弁を閉弁位置に強制的に変位させるように構成したこと
を特徴とする燃料噴射装置を要旨とする第２の発明とを
提案するものである。上記第１発明によれば、燃料噴射
の開始時期を調整し得る即ちタイミング機能を有する低
圧の作動圧油源として、例えば従来から広く用いられて
きた判型噴射ポンプを利用し、又送油室に調整された圧
力の燃料を供給する調圧燃料源として、ありふれた定圧
オイルポンプと圧力調整弁とを組合わせた装置、又は可
変吐出圧オイルポンプを採用すると共に、上記増圧用ピ
ストンとプランジャとの間に所望の受圧面積比を設定す
ることによって、送油室に供給された燃料を、上記作動
圧油源の圧力に上記受圧面積比を乗じた圧力に増圧して
針弁に作用させることができるので、簡単かつ安価な構
成によって燃料噴射の高圧化を達成することができる利
点がある。又この際、噴射タイミングが、噴射ノズルと
は別個の作動圧油源によって制御され、又噴射量が、同
様に噴射ノズル外部の調圧燃料源の燃料圧力によって制
御されるので、シリンダヘラｒの狭隘なスペースに装架
される噴射ノズルに噴射タイミング及び噴射量を制御す
る部材を設ける必要がなく、その大型化を招くことがな
い利点があり、又複数のシリンダに対する上記噴射タイ
ミング及び噴射量制御機能を作動圧油源及び調圧燃料源
に集中することによって、製造コスと、占有スペース及
び重量の軽減を達成し得る利点がある。

又第２の発明によれば、噴射終了時に上記プランジャに
よって積極的に針弁が閉止されるので、噴射の切れを著
しく急峻にし、後もれをなくして、エンジン性能を一層
改善し得る効果を奏するものである。

以下本発明の実施例を添付図面について具体的に説明す
る。先ず、第１発明の実施例を示した第１図において、
全体を符号１０で示した噴射ノズルは、アッパハウジン
グ１２及び同アッノぐノ１ウジングにリテー°ニングナ
、ト１４によって固着されたロアハウジング１６を具え
ている。アッパノ・ウジング１２の内部に設けられた段
付孔の小径部分に、大きい受圧面積を有するフリーピス
トン型の増圧用ピストン１８が摺動自在に嵌装され、又
段付札の大径部分に中空円筒状をなすバレル２０が嵌装
されている。バレル２０内には、小さい受圧面積を有す
るプランジャ２２が摺動自在に嵌装され、同プランジャ
の上端面２２ａは上記増圧用ピストン１８の下面に対向
し、又その下端面２２ｂはバレル内の送油室２４を限界
している。上記増圧用ピストン１８の上側室は、作動圧
油入口２６を介して作動圧油源２８に連通され、同圧油
源２８は、−例として従来からデイゼルエンジンに広く
採用されている判型噴射ポンプのような圧油吐出時期及
び吐出終了時期をエンジンの運転状態に応じて調整し得
るようにした装置が利用される。

（勿論、上記判型噴射ポンプに限られず通常の圧油ポン
プと、所要のタイミングで開閉される電磁弁とを組合わ
せた装置でもよく、要は作動圧油供給及び停止のタイミ
ング機能を有する圧油源であればよい。又後に詳述する
ように噴射開始のタイミングを決定する作動圧油供給タ
イミングは重要であるが、後者の供給停止は左程クリテ
ィカルなものではなく、噴射ノズル１０の最大噴射時間
より長い時間後に供給停止を行えば足るものである。）
増圧用ピストン１８の下側室には、同ピストンを。

図示の休止位置に向って常時付勢しているリターンスプ
リング３０及び上記プランジャ２２を常時下方に付勢し
ている比較的弱い調量スプリング３２が収容されている
。更に、ア、ノ９ハウジング１２には、増圧用ピストン
１８が所定のストローク下方に変位したときに、圧油源
２８の作動圧油をオイルリザーバ３４に戻すスピルポー
ト３６と、プランジャ２２が所定のストローク下方に変
位したときに送油室２４内の燃料を、同プランジャ内の
軸線方向の孔３８、環状溝４０、バレル２０内の油路４
２を経てオイルリザーバ４４に戻すスピルポート４６と
が設けられ、上記送油室２４はバレル２０内の油路４８
、アッノ９ノ１ウジング内の油路５０．逆止弁５２及び
圧力調整弁５４を経て、燃料を同送油室２４に圧送する
燃料源５６に連通されている。圧力調整弁５４は、エン
ジンの運転状態を検知するコントローラ５８によシ制御
され、燃料源５６から吐出された燃料を、エンジンの必
要燃料量に相応した圧力の燃料に調圧して送油室２４に
供給するものでおって、同舟と燃料源５６とで調圧燃料
源を構成する。（なお、調圧燃料源は可変吐出圧ポンプ
でもよく、この場合は、勿論圧力調整弁５４を省略する
ことができ、ポンプ自体カコントローラ５８によシ制御
される）次に、上記ロアハクリング１６の下端には、リ
テーニングナツト６０を介してノズルテラ７°６２が固
着され、同チツ７０６２内には軸線方向に摺動自在の針
弁６４が収容され、同針弁下端の円錐弁面６６によって
、チップ下端に複数個穿設された噴孔６８が開閉される
ようＫなっている。上記針弁６４の弁軸の上端部６４′
は、ロアハウジング１６内に延在し、スプリングリテー
ナ７０を介してプレッシャスジリンダ７２によシ常時下
方に即ち閉弁方向に付勢されている。又、ロアハクリン
グ１６の上端部分に設けられた弁室７４内に、ばね負荷
された吸い戻し弁７６が介装され、同舟によって前記送
出室２４と弁室７４とが連通可能に区画されている。弁
室７４とノズルテッ７°６２内の燃料溜７８とは、油路
８０及び８２によりて常時連結されている。

上記構成において、図示の状態では、作動圧油源２８か
らの作動圧油が増圧用ピストン１８の上側室に供給され
ておらず、同ピストンはリターンスゲリンダ３０によっ
て上方の休止位置に押上げられている。一方、送出室２
４内には、そのときのエンジンの運転状態に応じ、コン
トローラ５８によって制御された圧力の燃料が、燃料源
５６かを上方に押し、一方、同プランジャ２２は調量ス
ゲリング３２によって下方に押され、図示のように７’
シランャ上端面２２ａと増圧用ピストン１８下側面との
間に遊隙りを存して平衡している。従って、送出室２４
内の燃料圧力が高いときは、遊＠ｈが小さく、又燃料圧
力が低いときは、遊ｖｉ、ｈが大きくなる。次に、作動
圧油源２８から、エンジンの運転状態に応じ制御された
タイミングで、入口２６から増圧用ピストン１８の上側
面に作動圧油が導入されると、同ピストン１８がスプリ
ング３０を圧縮して下降し、グランジャ２２を下方に押
し下げ、送油室２４内の燃料が加圧される。

力となるので、作動圧油が比較的低圧であっても、送油
室内の燃料は十分に高い圧力に加圧される。

例えば作動圧油源２８として在来の噴射ポンプを利用す
れば、送油室２４内の燃料を１０００ｋｇ／ｃＩｎ２〜
１５００　ｋｇ７ｃｍ２程度に加圧することは比較的容
易である。加圧中に、送油室２４内の燃料圧力が、吸い
戻し弁７６のセット荷重を越えると開弁が開いて送油室
２４とノズルニードル６２内の燃料溜７８とが油路８０
．８２を介して連通し、燃料圧力がプレッシャスプリン
グ７２のセット荷重を越えると針弁６４が開弁位置に押
し上げられ、噴孔６８から高圧燃料が噴射される。高圧
噴射によシ燃料噴霧の粒径が小さくなシ、かつ飛距離も
増し、空気との混合が良好になるので、エンジンの性能
を向上させることができる。続いて、プランジャ２２が
所定の下降ストロークを終了すると、バレル２０内の油
路４２とプランジヤの環状溝４０とが連通ずるので、送
出室２４内の高圧燃料がプランジャ内の軸線方向の孔３
８、上記環状溝４０、油路４２、スプルポート４６を経
て逸出するので、送油室２４従って燃料溜７８内の燃料
圧力が急激に低下し、プレッシャスプリング７２によっ
て針弁６４が瞬時に閉止され、噴孔６８からの燃料噴射
が切れ良く終了することとなる。この噴射終了正 に際して、送油室２４内の燃料圧力の低下は至急距離に
ある燃料溜７８に鋭い圧力波形のまま瞬時に伝播される
ので、従来の装置と較べて噴射の切れを良くし、この点
からエンジン性能を向上することができるものである。

なお、プランジャ２２のフルストロークと共に、増圧用
ピストン１８も下降ストロークを終了し、その上側室内
の作動圧油がスピルポート３６から逸出してオイルリデ
ーパ３４に環流し、同ピストン１８はリターンスプリン
グ３０によって原位置に復帰される。以上を要約すると
、上記構成において、燃料噴射のタイミングは、噴射ノ
ズル１０の外部にある作動圧油源２８の作動油吐出時期
によりて定まシ、又燃料噴射量は、同様に噴射ノズル１
０外部の調圧燃料源５４，５６から送出室２４に供給さ
れる燃料圧力によって定まる（即ち、燃料圧力に応じて
遊隙りが変化し、従って送出室２４の容積及びプランジ
ャ２２の有効ストロークが変化する）こととなる。この
結果、個々のシリンダに装着される噴射ノズル１０は構
造簡素かつ小型軽量になシ、エンジンへの取付けが容易
になる利便がある。

次に、第２図に示した本発明の第２実施例について説明
する。（なお、同図中、第１図の装置と実質的に同一の
部材及び部分には同一の符号を付し、重複説明は省略す
る）この構成では、第１図における吸い戻し弁７６が廃
止され、一方、プレッシャスプリング７２のスプリング
リテーナ７０と一体にブツシュロッド８４が設けられ、
その上端部が、少くとも針弁６４の開弁時に、送出室２
４の底部に突出するように構成されている・従って、第
１図について説明したように、燃料噴射の終了時に、下
降ストローク端に達したプランジャ２２が、上記ブツシ
ュロッド８４の上端に当接して、同ブツシュロッドを押
し下げ、プレッシャスプリング７２の閉弁力に加え機械
的強制力を追加することによって、針弁６４の閉弁動作
を更に急速に行なわせるようにしたものである。前記第
１図の構成において、閉弁時に燃料溜７８内の燃料圧力
の降下が如何に急峻に行なわれようとも、閉弁力それ自
体はプレッシャスプリング７２のばね力に依存するので
あるから、上記プランジャ２２による押下刃の追加によ
って、閉弁を一層急速に行なわせることができ、ひいて
は噴射の切れを一層改善し得ることは明らかである。な
お、ブツシュロッド８４に代え、針弁６４の弁軸をその
まま延長して、その上端を送油室２４に臨ませるように
構成しても、同様の作用・効果を奏することができ、と
の場合、スプリングリテーナ７０は、弁軸と一体に作る
こともできるし、勿論別体に作りて外嵌することもでき
る。

更に、第１図及び第２図の双方において、図中の排油通
路である。

叙上のように、本発明の第１発明によれば、噴射タイミ
ング及び噴射量調整機能を具備しない小型を軽量かつ安
価な噴射ノズルを用い、又比較的低圧のタイミング機能
を具えた作動圧油源を利用すると共に、更に低圧の調圧
燃料源を用いて、高圧噴射を容易に達成し得ると共に、
噴射終了時の切れを良くして、エンジン性能を向上し得
る利点があシ、更に第２発明によれば、上記第１発明の
利点に加え、噴射終了時の切れを尚一層改善し得る利益
があり、産業上極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
２発明の一実施例を示す断面図である。 １０・・・燃料噴射ノズル、１８・・・増圧用ピストン
、２２・・・プランジャ、２４・・・送出室、２８・・
・作動圧油源、５４及び５６・・・調圧燃料源、６４・
・・針弁、８４・・パプッシュロッド。 牙１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）比較的低圧の作動流体によって加圧される大きい
   受圧面積を有する増圧用ピストンと、エンジンの運転状
   態に応じて調整されたタイミングで上記増圧用ピストン
   に対し作動流体を供給する作動圧油源と、上記増圧用ピ
   ストンによって駆動され送油室内に供給された燃料を加
   圧する小さい受圧面積のプランジヤと、エンジンの運転
   状態に応じて調整された圧力の燃料を上記送油室に供給
   する調圧燃料源と、上記送油室内の燃料圧力が上昇する
   ことにより自動的に開かれて燃料噴孔から燃料を噴射さ
   せる針弁とを具えてなることを特徴とする燃料噴射装置
   。
2. （２）比較的低圧の作動流体によって加圧される大きい
   受圧面積を有する増圧用ピストンと、エンジンの運転状
   態に応じて調整されたタイミングで上記増圧用ピストン
   に対し作動流体を供給する作動圧油源と、上記増圧用ピ
   ストンによって駆動され送油室内に供給された燃料を加
   圧する小さい受圧面積のプランジヤと、エンジンの運転
   状態に応じて調整された圧力の燃料を上記送油室に供給
   する調圧燃料源と、上記送油室内の燃料圧力が上昇する
   ことにより自動的に開かれて燃料噴孔から燃料を噴射さ
   せる針弁とを具え、同針弁の弁軸端部もしくは同弁軸端
   部に作動的に連結されたプッシュロッドが上記送油室に
   臨み、燃料噴射の終了時に上記プランジヤが上記弁軸端
   部又はプッシュロッドに係合して針弁を閉弁位置に強制
   的に変位させるように構成したことを特徴とする燃料噴
   射装置。