JPS6213740A - デイ−ゼル機関の燃料噴射制御装置 - 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おける燃料噴射制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射弁の初期噴射率
が大きいと、筒内圧力が急激に上昇し、ディーゼルノッ
クと言われる騒音と振動を発生させる。そこで、従来、
燃料噴射の初期においてノズルニードルのリフト量を低
く抑えることによって初期噴射率を小さくすることの可
能な噴射弁を用いた燃料噴射装置が提案されている（例
えば特願昭５９−１２９０９０号参照）。この噴射弁で
は、ニードルを上昇させる受圧室に連通ずる燃料通路が
絞りとして形成されているので、噴射初期においては、
受圧室内の燃料圧力の上昇が遅延され初期噴射率が低く
抑えられ、燃焼騒音を抑制することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この先願の燃料噴射弁を、通常の燃料噴
射ポンプからの圧送燃料で作動させようとすると、燃料
圧送圧力の高いエンジンの高回転数域において、絞りの
みでは噴射初期における受圧室内の燃料圧力の遅延が確
実になされず、所期の初期噴射率低減効果が得られない
。そのためエンジンの騒音と振動の抑制ができないとい
う大きな問題があった。

従って、本発明はエンジンの回転数の如何にかかわらず
噴射初期の圧力伝達遅延を行うことを自損している。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、ディーゼル機関において、燃料タンク
からの燃料を高圧で送出する燃料噴射ポンプと、燃料噴
射ポンプからの燃料を受圧室で受けニードル部をリフト
させることで噴口部より機関燃焼室に噴射する燃料噴射
弁と、燃料噴射ポンプと燃料噴射弁との間の燃料通路に
配置され、燃料噴射ポンプから送出される燃料を一次的
に蓄圧）　　　　　　するアキュムレータ手段と、該ア
キュムレータ手段と燃料噴射弁の受圧部との間に配置さ
れ噴口部より細径の絞りとより成る燃料噴射制御装置が
提供される。

〔実施例〕

第１図は、本発明による燃料噴射装置を通常のディーゼ
ルエンジンに適用したもので、燃料タンク１はパイプ２
を介して分配型噴射ポンプ３に接続する。噴射ポンプ３
には、ドライブシャフト３ａが内蔵され、一端は図示し
ないエンジンの出力軸に連絡部材３ｂを介して連絡され
る。ドライブシャフト３ａの他端はカップリング３Ｃを
介してプランジャ３ｄに連絡される。ドライブシャフト
３ａ上には回転ポンプ３ｅが設けられ、燃料タンク１に
通ずる入口ポート３ｆから燃料を吸引し、吐出ボー）３
ｇより燃料室３ｈに燃料′が吐出される。吐出ボート３
ｆにリリーフ弁３１が設けられ、余剰燃料は戻り配管４
より燃料タンク１に戻される。プランジャ３ｄの一端に
正面カム３ｊが設けられ、ハウジングに取付られたロー
ラ３にと対面している。ドライブシャフト３ａの一回転
中に正面カム３ｊとローラ３にとの働きでプランジ中３
ｄはシリンダ３１内をエンジンの気筒数に一致した回数
往復する。その−往復において、プランジャ３ｄが左行
中にプランジャ３ｄの先端の油溝３ｍと燃料室３ｈに通
ずる燃料通路３ｎとが連通し、燃料がポンプ室３ｐに吸
入され、プランジャ３ｄが右行に入ると油溝３ｍと燃料
通路３ｎとの連通は絶たれ、ポンプ室３ｐからの燃料は
プランジャ３ｄ内の通路３ｑ、シリング３１及びハウジ
ング内に放射状に設けられた燃料吐出通路３ｒ、デリバ
リ弁３Ｓ、吐出口６よりパイプ７を介して、燃料噴射弁
２０に送出される。

燃料パイプ７の途中からは、パイプ８が分岐・延長し、
アキュムレータ９に接続される。アキュムレータ９はボ
ディ１０と、これに内接摺動自在に嵌入するピストン１
１と、スプリング１２とから成り、スプリング１２はピ
ストン１１０頂部１５に係合されて、ピストン１１を、
ボディ１０の内底面１３に向は付勢する。ピストン１１
の底部１４は、パイプ８に開口する。ピストン１１の頂
部１５の側においてボディ１０には、均圧口１７が開口
して、パイプ１８及び１９を介して、燃料タンク１に接
続される。噴射ポンプ３の吐出口６からの送出燃料圧力
は、パイプ７及び８を介してピストン１１の底部１４に
作用される。同圧力がスプリング１２の付勢、力に打勝
つと、ピストン１１は、図中上方に移動し、ピストン１
１の頂部１５がボディ１０のストッパ１６に当接するま
で、蓄圧作用が行われ、パイプ７及び８の圧力が一定値
に維持される。

燃料噴射弁２０は下端に噴口２２を有するボディ２１と
、これに摺動自在に嵌入するニードル２３とを具備する
。ニードルの上端にばね受け２３ａがあり、スプリング
２３ｂによって、ニードル２３が、ボディ２１に形成さ
れるシート部２４を閉塞し、噴口２２からの燃料噴出を
遮断する。又、燃料噴射弁２０のボディ２１には、パイ
プ７に接続する通路２８が形成され、ニードル２３の第
１仕切部２５及び第２仕切部２６によって画成される空
所２９に連通ずる。、第２仕切部２６と、シート部２４
の間には、受圧室３０が形成され、第２仕切部２６に形
成された絞り２７（第２図）によって、前記空所２９と
受圧室３０が連通する。この絞り２７の寸法は噴口２２
の寸法より小さく設定されである。通路２８に高圧燃料
が供給されると、空所２９及び絞り２７を介して受圧室
３０に燃料が流入し、ニードル２３をシート部２４に付
勢するスプリング２３ｂの付勢力に打勝った時、ニード
ル２３は上昇し、シート部２４が開放され、噴口２２よ
り燃料が高圧で噴出される。

次に第１図の実施例の作動を説明する。

燃料タンク１から、パイプ２を介して、噴射ポンプ３に
供給された燃料は、噴射ポンプ３のドライブシャフト３
ａが回転すると、回転しながら往復するプランジャ３ｄ
の圧送作用によって、吐出口６より、高圧で送出される
。吐出口６から送出された燃料は、パイプ７を介して、
噴射弁２０に流入するが、パイプ７から分岐するパイプ
８にも流入して、アキュムレータ９のピストン１１底部
１４に、燃料の送出圧が印加される。アキュムレータ９
のピストン１１を付勢するスプリング１２の付勢力は、
噴射ノズル２０のニードル２３を付勢するスプリング２
３ｂの付勢力（噴射弁２０の開弁圧力に相当）より、若
干高めに設定する。従って、アキュムレータ９のピスト
ン１１底部１４に燃料の送出圧が印加されても、ニード
ル２３が開弁しない間は、ピストン１１も上昇せず、パ
イプ７及びパイプ８の燃料圧力を上昇させる。パイプ７
を介して、噴射ノズル２０に流入した燃料は、通路２８
から空所２９に流入し、絞り２７を介して、受圧室３０
にも流入する。このようにして噴射弁２０に燃料が供給
されると、受圧室３０内の圧力は次第に上昇し、その圧
力が開弁圧以上になるとばね２３ｂに抗してニードル２
３が上昇し、シート部２４を開放して、噴口２２から燃
料が噴出される。噴口２２からの燃料が噴射を開始した
後でも噴射ポンプ３のプランジャ５の圧送作用は継続さ
れ、次第に圧送圧力が上昇する。すると、アキュムレー
タ９のピストン１１を付勢するスプリング１２の圧力よ
りも、パイプ７及び８の燃料圧力が勝り、ピストン１１
が上昇する。ピストン１１が上昇すると見かけ上のパイ
プ８の体積が増加したことになり、圧送圧力は、ピスト
ン１１の上昇開始時圧力に、一定に保持されることにな
る。

この時、前述のように、噴射ノズル２０のニードル２３
は上昇しているが、第２図に示す切断線■−■に沿った
横断面図のように絞り２７は、ボディ２１と第２仕切部
２６の摺動面の一部にわずかなすき間を持って開口して
おり、シート部２４の開放通路断面積及び噴口２２通通
路面積に比べ、小さく設定されるので、絞り効果によっ
て、空所２９から受圧室３０への燃料の供給がとどこお
り、受圧室３０の圧力が一時的に下降する。するとニー
ドル２３を受圧室３０の圧力でささえることが困難とな
り、ニードル２３は、スプリング２３ｂによって下降し
、シート部２４を遮断して、噴口２２からの燃料の噴出
を休止する。この噴射初期における噴射率特性は第３図
のＡで示される。

次いで、アキュムレータ９のピストン１１が上昇して、
頂部１５がストッパ１６に当接すると、ピストン１１の
上昇が休止され、パイプ８の見かけ上の体積増加が停止
する。この状態で噴射ポンプ３のプランジャ５の圧送作
用が行われると、燃料の圧送圧力が次第に上昇し、噴射
ノズル２０の絞り２７から燃料が受圧室３０に流入しニ
ードル２３を押し上げて再び噴射が行われるが、この時
には噴射ポンプ３の圧送作用が進み、逐次噴射圧力が増
大し、絞り２７の絞り効果が相対的に減少し、ニードル
２３が下降することなく噴射が持続される。これを、第
３図のＢに示す。この様に噴射の主要期間には十分高い
圧力で十分な量の燃料が噴射される。

先願技術ではこの発明と違ってアキュムレータ９は設け
られていない。この場合、エンジン低回転時には絞り２
７による遅延効果によって、初期噴射後受圧室３０の圧
力が低下することによってニードルは下降し第３図Ａの
特性を得ることができる。ところがエンジン高回転時に
は絞り２７のみでは受圧室３０の圧力を遅延制御するこ
とはなし得ず、受圧室３０の圧力は高く維持されるため
、第３図Ａ′のような特性になり、狙い通りの初期噴射
率特性が得られない。

第４図に示す第２実施例ではアキュムレータ３３を燃料
噴射ポンプ３に直接組付けする構成をとる。アキュムレ
ータ３３のボディ３４は、シリンダ３１に固定される。

ボディ３４内にピストン３５が設けられる。ピストン３
５の一端３６はシリンダ３Ｎに形成される連通孔３Ｉ！
−１を介して燃料噴射ポンプ３のポンプ室３ｐに開口し
ている。

ピストン３５の他端３７に均圧口１７が開口し、第１図
と同様パイプ１８を介し図示しない燃料タンクに接続さ
れる。吐出口６はパイプ７を介して燃料噴射弁２０′に
接続される。この燃料噴射弁２０′は絞り２７′がノズ
ルボディ２１内に形成されている。この第２実施例の作
動は第１実施例と相違することがない。アキュムレータ
３３が燃料噴射ポンプ３のポンプ室３ｐに連通ずるよう
に設けられているため、第１実施例のように各気筒１　
　　　　の燃料噴射弁２０毎にアキュムレータを設置す
る必要がなく、１個のアキュムレータ３３を金気筒で共
用することができる。

第５図の実施例は、エンジンの回転数に応動してアキュ
ムレート量を可変にしようとするもので、その構成は以
下の如くである。

噴射ポンプ３のシリンダ３Ｉｌにプランジャ３ｄと同軸
をなして可変アキュムレータ３８が取付られる。可変ア
キュムレータ３８のボディ３９内部には、シリンダポア
４０が形成され、これにピストン４１が嵌入する。ピス
トン４１とシリンダ４０によってアキュムレート室５６
が画成され、前記アキュムレート室５６には、連通口４
２が開口し、通路５５に接続する。通路５５はパイプ５
４によってポンプ室３ｈに開口する連通口５３に接続す
る。アキュムレート室５６に対向したピストン４１の端
部４１ａは、子端で１．噴射ポンプ３のポンプ室３ｐに
連通路３１−１を介して接続しているが他端は、斜めリ
ード４３として形成されている。そのためアキュムレー
ト室５６の連通口４２をリード４３が閉塞するまで、ポ
ンプ室３ｂより連通路３７！−１を介してピストン４１
に作用する燃料圧力によって、ピストン４１は第５図の
右方向に移動することができる。ピストン４１を回転す
ることでリード４３と連通口４２の相対的な位置が変る
関係を変化させることができる。そのためピストン４１
の回転位置に応じて同ピストン４１の移動量が変化する
ことになりアキュムレート量が変化する。この可変アキ
ュムレート機構は特開昭５８−８２０６０号に開示のも
のと同様である。

ピストン４１の右方端は同軸に軸６３として延びフラン
ジ部４８と端部軸４９とを形成する。フランジ部４８に
は、スプリング室６０の端面５１に一端が受け止められ
るスプリング５０の他端が受け止められ、スプリング５
０は軸６３を介して、ピストン４１を左方向に付勢する
。又、端部軸４９はピストン４１が右方向に移動して端
面５１に当接することによりピストン最大移動距離を規
制するものである。又、軸６３の中央には軸６３の外周
に軸方向に摺動自在に、しかし周方向には一緒に回転す
るように係合する回転ピストンアクチュエータ４４が取
り付く。第６図に示すようにアクチュエータ４４とボデ
ィ３９との間には、受圧室４５が形成され、噴射ポンプ
３の燃料室３ｈ内の燃料圧力が、連通口５３、パイプ５
４、さらには通路５７を介して導入される。受圧室４５
と反対側においてボディ３９とアクチュエータ４４には
スプリング室４６が形成され、内蔵するスプリング４７
によって、アクチュエータ４８を第６図の反時計方向に
回動付勢する。又、スプリング室４６は通路５９を介し
てスプリング室６０に連通している。スプリング室６０
からは排出口６１が開口して、パイプ１Ｂを介し図示し
ない燃料タンクに接続される。

以上の構造の燃料噴射装置の作動は、以下の如くである
。

噴射ポンプ３の燃料室３ｈ内はエンジン回転数に応じた
燃料圧力となっている。これはポンプ３ｅ（第１図）が
エンジンによって駆動されるためである。エンジンが比
較的低回転時には噴射ポンプ３の燃料室３ｈ内の燃料予
圧圧力は、比較的低く、連通口５３からパイプ５４を介
して通路５７から受圧室４５に導入される燃料圧力も低
い。

従って、アクチュエータ４４は、その回動作用をほとん
どせずピストン４１も回動しない。するとピストン４１
に形成されるリード４３が連通口４２を閉塞するストロ
ークが比較的小さくポンプ室３１からの燃料圧力を受け
てピストン４１が右方向に移動するストロークは比較的
小さい。従って弱いアキュムレート作用が行われる。し
かし、エンジンが比較的高回転時にはポンプ室５２の予
圧圧力も高く、受圧室４５の圧力も上昇する。すると、
スプリング４７の付勢力に打ち勝って、アクチュエータ
４４の時計方向への回動量は大きくなり、この大きな回
転（第７図の矢印Ｆの方向）は軸６３を介して、ピスト
ン４１に伝達され、リード４３が連通口４２を閉塞する
位置で決まるピストンするストロークが大きくなる。従
って、アキュムレート作用が長時間行われエンジン高回
転時に、噴射圧力が上昇して噴射ノズル２０の・絞り２
７の絞り効果が相対的に減少するのを未然に防止するこ
とができ、確実な絞り効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば燃料噴射ポンプから燃料噴射弁との間
にアキュムレータを設け、かつアキュムレータと燃料噴
射弁の受圧室との間に燃料噴射弁の噴口より径が小さい
絞りを設けている。そのため、初期噴射終了後燃料噴射
を一旦停止し、その後噴射させるという作動を確実に行
うことができるので、初期噴射率を狙い通り小さくする
ことができ、エンジンの騒音や振動発生を防止すること
ができる。また、噴射初期におだやかな燃焼が行われる
ことによって、排気エミッション、特にＮＯｘを低減で
きるという効果も合せ持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による燃料噴射装置を通常のディーゼ
ルエンジンに適用したときの系統図、第２図は、第１図
の切断線ｎ−ｎに沿った噴射ノズルの横断面図、第３図
は一噴射サイクルにおける噴射率を示すグラフ、第４図
、第５図は夫々他の実施例を示す図、第６図は第５図の
Ｖｌ−Ｖｌ線に沿う断面図、第７図は斜めリードによる
可変アキュムレート機構の斜視図。 １・・・燃料タンク、　　３・・・燃料噴射ポンプ、７
・・・燃料パイプ、 ９　、　（３３，３８）・・・アキュムレータ、１１・
・・ピストン、２０・・・燃料噴射弁、　２２・・・噴
口、２３・・・ニードル、　　２７・・・絞り、３０・
・・受圧室。 第３国 第５図 ３・・・燃料噴射２ンプ 第６図 ４０・・・シリンダ ４１−０．ピストン ４２・・・連通口 ４３・・・斜めリード ６３・・・軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　ディーゼル機関において、燃料タンクからの燃料
   を高圧で送出する燃料噴射ポンプと、燃料噴射ポンプか
   らの燃料を受圧室で受けニードル部をリフトさせること
   で噴口部より機関燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、燃料
   噴射ポンプと燃料噴射弁との間の燃料通路に配置され、
   燃料噴射ポンプから送出される燃料を一次的に蓄圧する
   アキュムレータ手段と、該アキュムレータ手段と燃料噴
   射弁の受圧部との間に配置され噴口部より細径の絞りと
   より成るディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
2. ２．　前記アキュムレータ手段は機関回転数に応じて蓄
   圧量を可変に構成される特許請求の範囲１．に記載のデ
   ィーゼル機関の燃料噴射制御装置。