JPS62142831A - デイ−ゼル機関用燃料噴射装置 - 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〕 本発明はディーゼルエンジンの例えばアイドル時の騒音
、振動低下、および高速高負荷時の出力量上等をはかる
ために燃料噴射率を電気的に制御１１する機構を有する
燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンにおいては、アイドル運転時の燃焼
騒音が大きいという問題があり、この対策として、王噴
射の前に小量の燃料をパイ口ソト噴射すると有効である
ことが知られている。

従来のパイロット噴射の方式には燃料を圧送するプラン
ジャを２つとし、それぞれ別に駆動するもの、あるいは
燃料噴射ノズルを２つとして、パイロット噴射と主噴射
とをそれぞれのノズルで行うもの、さらには噴射ノズル
内に各機構を内蔵するもの（例えば特開昭５７−８３６
５８号公報）などがあるが、いずれも機構が複雑となっ
たり、大型化したりする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、簡単な構成で
、例えばアイドリング時には精度良くパイロット噴射を
行い騒音振動を下げ、また高速高負荷時にはパイロット
噴射を停止して十分な出力を確保できる応答性に優れた
燃料噴射装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、ディーゼル機関用
燃料噴射ポンプにおいて、噴射ポンプの高圧室の容積を
可変するためのフリーピストンと、高圧室圧力が一定圧
力以上になるまで前記フリーピストンの動きを保持する
圧力セントスプリングと、フリーピストンと分離され、
このフリーピストンの挙動を電気的に制限するための電
磁装置を配設するとともに、機関の所定の運転条件を電
気的に判定し、この判定結果に応じて前記電磁装置を通
電制御し、例えば、パイロット噴射を行うようにしてい
る。

〔実施例〕

以下本発明になる装置を図面に示す実施例により説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、ボッシ
ュ式分配型燃料噴射ポンプにこの発明になる装置を適用
したものである。６は４サイクルデイ一ゼル機関、５は
燃料噴射ポンプ、４１はポンプ駆動軸で４サイクル機関
ではクランク軸回転数の１／２の回転数で駆動されるベ
ーン式ポンプを用い、燃料タンク６２より燃料フィルタ
６３を経た燃料を入口４３より吸入し、出口４４に吐出
する。出口４４を出た燃料はポンジノ１ウジング内の燃
料溜４５に充満され燃料圧調節器４６にて圧力調節され
、余分な燃料は燃料タンク６２に戻される。フェイスカ
ム４７とポンププランジャ４８とは一体化されており、
ポンプ駆動軸４１とカップリング４９にて結合され回転
力が伝えられている。このフェイスカム４７はプランジ
ャスプリング５０によってローラ５１に押しつけられて
いるので、ポンプ駆動軸４１の回転に伴ってプランジャ
４８は往復運動と回転運動とを行い、燃料を吸入口５２
より吸入した後分配圧送を行う。

８０はパイロット噴射を行うためのフリーピストン機構
で高圧室５６に対向し、シリンダ８１内を軸方向に摺動
可能なフリーピストン８２、およびピストンストッパ８
３、フリーピストンのストロークを調整するためのリフ
ト調整シム８４、高圧室圧力が一定圧力以上になるまで
前記フリーピストンの矢印方向の動きを止める圧カセ・
ソトスプリング８６からなる。シリンダ８１は高圧室５
６に通じる流路８１ａおよびシー）８１ｂを備えている
。

又フリーピストン８２の先端部８２ａはテーパ状になっ
ており前記フリーピストンのシート８１ｂに接すること
により前記高圧室５６に通じる流路８１ａを遮断するよ
うに構成されている。そのため高圧室の圧力がピストン
８２にかかる受圧面積はシート部８１ｂに接していると
きはシート径り、に対応する面積（＝　　Ｄｓ”）とな
り、又ピストンが矢印方向に動いてシート部８１ｂから
離れた場合にはピストンの受圧面積はフリーピストン径
り、に対応した面積となる。このためフリーピストン８
２をシート部８１ｂに押しつけて高圧室の圧力にうちか
たせるために必要な力はシート部面積（−Ｄｓ”）にか
かる圧力以上であればよく、フリーピストン径に独立に
設定できるので前記圧力セットスプリング８６および後
述の電磁装置７０を小型にすることができる。

７０は電磁装置で前記フリーピストン８２の挙動を制限
するものである。７１はハウジングでフリーピストンの
背圧室８５の燃料を前記噴射ポンプ５の油溜り４５に戻
す流路７１ａを備えている。

７２はプランジャでハウジング７１の円筒内周部７１ｃ
に軸方向に移動可能となっており磁性材料よりなるムー
ビングコア７２ａと一体化されている。又他端はフリー
ピストンの背面に吸引時接して前記圧力セットスプリン
グ８６と同方向にフリーピストン８２に働き流路８１ａ
を開閉保持する。

７３はコイルで電気的制御回路２より通電制御される。

７４はリターンスプリングでコイル７３に通電しない場
合前記プランジャ７２を矢印方向に動かし、高圧室５６
の圧力が圧力セットスプリング８６にうちかった時フリ
ーピストン８２が矢印方向へ移動可能となる。７６はバ
ルブエンドでハウジング７１にかしめ固定されている。

又電磁弁７０はハウジング７１のネジ部７１ｄでポンプ
ハウジングでネジ締め固定されている。なお、７７はシ
ール用のオーリングである。

３は電磁式アクチュエータでコイル３１に流れる電流に
よって発生する矢印ａ方向の力はバネ３５によって発生
する矢印す方向の力との釣合いによって、ムービングコ
ア３３の位置を定める。このムービングコア３３は直接
棒３４とリンク機構３８を介してスピルリング４を移動
させ燃料噴射量を調節する。また１ｂは機関の回転数を
検出する回転数検出器であり、ポンプ駆動軸４１に直結
されたギヤｌｂｌの回転数を電磁ピックアップ１ｂ２よ
り検出し、この電気信号を機関の回転数信号として電気
的制御回路２に入力する。１ａは例えばポテンショメー
タを用いたアクセル操作量検出器であり、アクセル操作
量に対応した電気信号を電気的制御回路２に入力する。

９１はバッテリ電圧およびスタータがＯＮかＯＦＦかを
検出するキースイッチである。

電気的制御回路２は機関の回転数検出器１ｂ、アクセル
操作量検出器１ａ、キースイッチ９１からそれぞれ検出
信号を受けて、電磁装置７０の通電条件（例えば、アイ
ドリング時、あるいは高速高負荷域）を判定すると共に
、その結果を電磁装置駆動回路２１を介して出力し電磁
装置７０をＯＮ　−ＯＦ　Ｆ制御する。

一方、電気的制御回路２は燃料噴射ポンプの目標噴射量
に対応したスピルリング４の目標位置を演算し、この目
標位置を表わす信号と実位置検出器７よりの実位置信号
とを比較し、これらの誤差に基づき電磁式アクチュエー
タ３に信号を与え、その誤差を修正するよう電磁式アク
チュエータ３を駆動する。本実施例ではこの目標噴射量
および目標位置の演算を例えば特開昭５７−２０５２５
号公報に示されるようマイクロコンピュータによって行
っている。

次に本発明の作動を第２図、第３図の特性図とともに説
明する。第２図は例えばアイドリング時にパイロット噴
射を行った場合で、この時電磁装置７０は常に電流を通
電しない状態に保たれている。そのためムービングコア
７２ａはリターンバネ７４により矢印方向に移動し、フ
リーピストン８２に作用しない状態となる。この図にお
いて、Ａは高圧室５６の圧力波形、Ｂは噴射ノズルリフ
ト波形、Ｃはフリーピストン８２のリフト波形を示す。

ここでポンププランジャ４８によりｔ６点から圧送が開
始されると高圧室圧力は徐々に上昇し、噴射ノズルの開
弁圧Ｐ。に達すると１．点で噴射ノズルが開き燃料が機
関６のシリンダ内に噴射される。

そしてさらにプランジャの圧送が進むにつれて高圧室圧
力は上昇し、圧力セットスプリングにより決まる設定圧
力Ｐ、点に達するとフリーピストン８２が矢印方向に動
き始める。ここでフリーピストンの受圧面積は動き始め
る前はシート部径に対応する面積（−ＤＳ”）に圧力Ｐ
、を乗じた力であったのが、一端動き始めるとピストン
径に対応する面積（Ｄ？”）に圧力Ｐ１を乗じた力とな
り急激にピストンをストッパ８３の位置へ移動させる。

このため高圧室内の体積がピストンの移勤ｆｆ１（−Ｄ
Ｐ”Ｘリフト）だけ増し圧力を低下させる（ｔｚ〜ｔ４
）。ここでｔ３点でノズル開弁圧より低下することによ
り噴射ノズルが閉弁し、噴射を一端停止する。その後、
さらにプランジャが上昇を続けると再び圧力も上昇し、
ｔ２点において再びノズル開弁圧に達し噴射を開始する
。ここでパイロット噴射量はスプリングセント圧力Ｐ１
により決定される。すなわち圧力セットスプリングのセ
ント荷重により変更可能であり、さらには電磁装置に小
電流を流すことにより電磁力を発生させフリーピストン
を押す力を変しることによっても可能である。またパイ
ロット噴射停止期間（ｔ３〜ｔ３間）はピストンリフト
調整シムにより変更可能である。

そして、噴射量りＬ６は前記電磁アクチュエータ３を制
御することにより機関の目標噴射量に合わせて決定され
る。またフリーピストン８２は高圧室内圧力が圧力セン
トスプリング８６のセット圧に対応する圧力以下になる
と矢印と反対方向に移動し流路８１ａを閉じる。

第３図は高回転高出力域におけるパイロット噴射を行わ
ない場合を示すもので、Ａは高圧室５６の圧力波形、Ｂ
は噴射ノズルリフト波形、Ｃはフリーピストン８２のリ
フト波形を示す。ここでは電磁装置７０による力（圧力
Ｐ、に相当する）と前記圧力セットスプリングのセット
荷重（圧力Ｐ１に相当する）に対応する圧力が高圧室の
発生最高圧力より常に大きくなる様な一定電流を連続通
電しており、そのためプランジャ７２はシート部７１ａ
に常に接しておりフリーピストン背圧室８５と流路７１
ｂを連通ずることはない。そのためフリーピストン８２
は常に最左方位置に留まり噴射弁もパイロット噴射を行
うことなしに高噴射率で必要燃料を噴射し、高出力を保
つことになる。

なお、フリーピストン機構の他の実施例としては第４図
に示すものでも良い。ここでは電磁装置７０′のコイル
７３′に通電することにより、フリーピストン８２′を
矢印方向に挙動可能とする構成としている。ここでフリ
ーピストン８２′とプランジャ７２′とは一体化されて
いる。又フリーピストン背圧室８５′とポンプ油溜り４
５との流路７１ａ′はシリンダ８１′の側面に穴があり
フリーピストンのリフトにより流路面積を減少させオイ
ルダンパ効果を持たせてフリーピストン８２′が急激に
ストッパ８３′に当らないようにしである。８６′は高
圧室５６の圧力が一定以上になるまでフリーピストンの
動きを止める圧力セントスプリングである。電磁装置７
０′のハウジング７８の内径部には、ムービングコア７
２ａ′が軸方向に摺動可能なガイドを兼ねた非磁性材料
からなる軸受７８ａが圧入されている。又ムービングコ
ア７２ａには油抜き用の穴７２ｂ′が設けられている。

作動については、コイルに電流を流すことによりムービ
ングコア７２ａ′が矢印方向に移動し、フリーピストン
８２′が高圧室５６の圧力により挙動可能となる。又電
流を流さない場合は圧力セントスプリング８６′とリタ
ーンスプリング７４′のセット荷重により全運転領域で
フリーピストンが矢印方向に動かないように保持される
。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明は噴射ポンプの高圧室の容積を
可変するためのフリーピストンと、高圧室圧力が一定圧
力以上になるまで前記フリーピストンの動きを保持する
圧力セットスプリングと、フリーピストンと分離され、
フリーピストンの挙動を電気的に制限するための電磁装
置を配設するとともに、機関の所定の運転条件を電機的
に判定し、この判定結果に応じて前記電磁装置を通電制
御しているので、小型で応答性が良く、またパイロット
噴射量の制御が容易であり、例えばアイドリング時には
パイロット噴射を行い、騒音、振動を下げることができ
ると共に、高速高負荷時にはパイロット噴射を行わない
ようにして高出力を得ることができるという優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図お
よび第３図はこの実施例の作動特性を示すための各々パ
イロット噴射を行う場合および行わない場合の特性図、
第４図は本発明の他の実施例を示す断面構成図である。 １ａ・・・アクセル操作量検出器、１ｂ・・・回転数検
出器、２・・・電気的制御回路、３・・・アクチュエー
タ。 ５・・・燃料噴射ポンプ、６・・・ディーゼル機関、２
１・・・電磁装置駆動回路、４８・・・ポンププランジ
ャ。 ７０．７０’・・・電磁装置、７２．７２’・・・プラ
ンジャ、８０．８０’・・・フリーピストン機構、８２
゜８２′・・・フリーピストン、８６．８６’・・・圧
力セントスプリング。 代理人弁理士　岡　　部　　　隆 第４図 、１Ｉ４−側田Ｑ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　プランジャの往復作動により高圧燃料を圧送す
   るディーゼル機関用燃料噴射ポンプにおいて、該噴射ポ
   ンプの高圧室の容積を可変するためのフリーピストンと
   、 前記高圧室圧力が一定圧力以上になるまで前記フリーピ
   ストンの動きを保持する圧力セットスプリングと、 前記フリーピストンと分離され、このフリーピストンの
   挙動を電気的に制限するための電磁装置と、 機関の所定の運転条件を電気的に判定する判定手段と、 該判定手段の判定結果に応じて前記電磁装置を通電制御
   する駆動手段とを有することを特徴とするディーゼル機
   関用燃料噴射装置。
2. （２）　前記判定手段及び駆動手段は、機関のアイドリ
   ング時及び低速軽負荷域を判定し前記電磁装置を制御し
   てパイロット噴射を行うと共に、高速高負荷域を判定し
   前記電磁装置を制御してパイロット噴射を停止すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディーゼル機
   関用燃料噴射装置。