JPS62210226A - 燃料噴射ポンプの噴射率制御装置 - 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〕 本発明は、ディーゼルエンジンのアイドリング運転時の
騒音、振動を低下させ、また高速、高負荷運転時の出力
アップを図るため、燃料噴射ポンプから各気筒に圧送分
配される燃料の噴射率を制御する装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンにおいては、アイドリング運転時の
燃焼騒音、振動が大きく、またＮＯｘが多いという問題
があり、この対策とし、てパイロット噴射を行わせると
有効であることは知られている。

一般に燃料噴射装置にあっては、燃料噴射時期、噴射量
および噴射率の制御が必要であるが、噴射時期、噴射量
の制御に比べて噴射率の制御は困難である。その理由は
非常に短い時間内に高圧燃料の噴射量を制御しなければ
ならないためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来において、」二記噴射率の制御は、例えば噴射ノズ
ルの噴射孔の構造によるもの（特開昭５７−８６５３２
号公報）などが知られているが、従来のものでは、パイ
ロット噴射とメイン噴射の間の時間間隔が決まっており
、この間隔を制御てきないためエンジンの運転状況に応
じた高精度な噴射率の制御が不可能であった。

したがって本発明は、アイドリング運転時にはエンジン
の運転状況に応じて最適なパイコツ１．噴射が行なえ、
騒音、振動の低減およびＮＯｘの減少を図り、また高速
、高負荷時には噴射率を大きくして充分な出力を確保し
、エンジンの運転状況に応じてきめ細かな噴射率制御が
行なえる燃料噴射ポンプの噴射率制御装置を提供しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、燃料噴射ポンプの燃料加圧室またはこの燃料
加圧室と各気筒を結ぶ燃料圧送通路に、アキュムレート
シリンダを接続し、このアキュムレートシリンダ内に上
記燃料加圧室または燃料圧送通路内の燃料圧力により作
動されるアキュムレートピストンを収容し、このアキュ
ムレートピストンの背圧室を逃し通路を通じて低圧側に
接続し、この逃し通路を電磁装置により作動される弁に
形成したスピルポートによって開閉制御し、このスピル
ポートの位置を制御して上記アキュムレートピストンの
移動量を制御し上記燃料圧送通路を通じて各気筒に送ら
れる燃料の噴射率を制御することを特徴とする。

〔作用〕

このような構成によると、燃料噴射ポンプの燃料加圧室
またはこの燃料加圧室と各気筒を結ぶ燃料圧送通路の圧
力を、アキュムレートシリンダに導入してアキュムレー
トピストンに作用させ、このアキュムレートピストンの
背圧室の圧力を、電磁装置により作動される弁によって
逃し通路を通じて低圧側に放出し、これによりアキュム
レ−トピストンを移動させて上記燃料加圧室またはこの
燃料加圧室と各気筒を結ぶ燃料圧送通路の圧力を降下さ
せ、よってパイロット噴射を行わせるようにし、しかも
上記電磁装置に作動される弁の移動量を制御してパイロ
ット噴射とメイン噴射との時間間隔を、エンジンの運転
状況に応じて制御することができ、かつ高速、高負荷時
には上記弁を閉塞させるようにしてアキュムレートピス
トンの移動を止めておくことにより高い噴射率が得られ
て高出力を確保できる。

〔発明の実施例〕

以下本発明について、図面に示す実施例にもとづき説明
する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し１、
図において１は分配型燃料噴射ポンプ、２はアキュムレ
ータである。

分配型燃料噴射ポンプ１は公知のものであるから詳細な
説明を省略するが、第１図に示すように、プランジャ３
を備え、このプランジャ３は燃料加圧室４に燃料を吸入
するとともに、この燃料を加圧して燃料噴射ノズル５に
圧送する。すなわち、プランジャ３は図示しないエンジ
ンによりエンジンと同期して回転されるとともに、フェ
イスカム６を備え、このフェイスカム６に転接している
気筒数と同数のカムローラ７により上記プランジャ３は
、その１回転中にエンジンの気筒数に応じて往復移動さ
れる。

プランジャ３の吸入行程中に、このプランジャ３の先端
部周面に形成した吸入溝８　・・の１つか吸入ポート９
に連通ずると、低圧燃料室１０の燃料が導入路１１を通
じて燃料加圧室４に吸入される。なお、１２は燃料停止
電磁バルブを示す。

プランジャ３の圧縮行程中に燃料加圧室４内の燃料は加
圧され、この加圧された燃料は縦孔１３に押し出され、
供給ボート１４が複数個の内の１個の吐出ボート１５と
連通した場合に噴射通路１６を通じて、デリバリ弁１７
より燃料噴射ノズル５に供給される。

上記噴射通路１６を通じて燃料噴射ノズル５に燃料１を
供給している時に、プランジャ３に設けたスピルリング
１８をプランジャ３の軸方向へ移動させると、スピルリ
ング１８の端面から、縦孔１３に通じているスピルポー
ト１９が低圧燃料室１０へ開放され、縦孔］３内の燃料
がスピルポート１９より低圧燃料室１０へ逃がされる。

これにより燃料噴射ノズル５への燃料供給を停止する。

したがって、スピルリング１８をプランジャ３の軸方向
へ移動制御することにより燃料噴射量を制御することが
できる。

上記燃料加圧室４にはアキュムレータ２が接続されてい
る。アキュムレータ２は以下のように構成されている。

すなわち２０はアキュムレートシリンダであり、このシ
リンダ２０の一端は上記燃料加圧室４を形成したポンプ
ヘッド２１にシール材２２を介して液密に取り付けられ
ている。アキュムレートシリンダ２０内には、ンート径
とガイド径が異なるアキュムレートピストン２３が軸方
向に摺動自在に収容されており、このアキュムレートピ
ストン２３の前面側に形成された圧力室２４は導通孔２
５を介して前記ポンプ１の燃料加圧室４に通じている。

アキュムレートシリンダ２０の後端は閉塞部材２６によ
り液密に閉止されており、この閉塞部材２Ｇと上記アキ
ュムレートピストン２３の後端の間には、スプリング室
２７が形成されている。このスプリング室２７にはスプ
リング２８が収容されており、このスプリング２８によ
り上記アキュムレートピストン２３を図示左方向に押圧
している。なお、このスプリング２８のセット荷重は、
噴射ノズル５の開弁圧に相当するように設定されている
。

閉塞部材２６にはアキュムレートピストン２３の後端に
突設したピストンロッド２９が摺動自在に収容される背
圧室３０が形成されている。

この背圧室３０は、逆止弁３１を介して導入通路３２に
連通されており、この導入通路３２は前記導入路１１に
連通している。

また、」二足背圧室３０は、逃し通路３３に導通してお
り、この逃し通路３３は燃料タンク３４などの低圧部分
に接続されている。なお、スプリング室２７は通路３５
により逃し通路３３に通じている。

逃し通路３３は途中に設けた電磁弁機構により開閉され
る。すなわち、３６はプランジャを兼ねた弁であり、ソ
レノイドコイル３７の電磁作用により軸方向に作動され
る。この弁３Ｇには軸方向と直交する方向にスピルポー
ト３８が形成されており、このスピルポート３８は上記
背圧室３０および逃し通路３３の開口端に対向している
。このスピルポート３８はピストンロッド２９の端面に
形成したスピルリード３９により開閉されるようになっ
ている。

上記プランジャを兼ねた弁３Ｇは、ソレノイドコイル３
７の電磁作用により軸方向に作動されが、この場合ソレ
ノイドコイル３７に印加する電流値により上記弁３Ｇは
軸方向の位置を制御され、このソレノイドコイル３７は
リニアソレノイド作用を奏するようになっＣいる。なお
、４０はプランジャを兼ねた弁３６の復帰用スプリング
である。

ソレノイドコイル３７は駆動回路４１からの指令信号を
受けて作動し、この駆動回路４１は電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）４２により制御される。ＥＣＵ４２はエンジンの運
転状況を判断するもので、エンジン回転数センサー４３
、アクセル開度センサー４４、冷却水温度センサー４５
、およびエンジンの燃焼室に設置した着火検出装置４６
等からの信号により、エンジンの運転状況を判断するよ
うになっている。

このような構成による実施例の作用について説明する。

　　　　　゛ まず、アイドリング運転の作動を説明すれば、プランジ
ャ３が燃料加圧室４に導入した燃料を加圧し始めると、
この燃料加圧室４の燃料の一部は、アキュムレートシリ
ンダ２０の導通孔２５を介して圧力室２４に圧送され、
これによりアキュムレートピストン２３を押す。

アキュムレートピストン２３はスプリング２８により押
されているので、燃料加圧室４の圧力がこのスプリング
２８のセット荷重以下ではアキュムレートピストン２３
が移動せず、よって燃料加圧室４の燃料圧力が上昇する
。

燃料加圧室４の燃料圧力が噴射ノズル５の開弁圧に達す
ると、噴射ノズル５からパイロット噴射かなされる。そ
して燃料加圧室４の燃料圧力がスプリング２８のセット
荷重に打勝つとアキュムレートピストン２３は右方に移
動され、この場合、アキュムレートピストン２３の移動
は背圧室３０内の燃料を加圧しようとするが、プランジ
ャを兼ねた弁３Ｇに形成したスピルポート３８が、背圧
室３０と逃し通路３３を導通させているため背圧室３０
の燃料は上記スピルポート３８を通じて逃し通路３３に
逃され、したがって、アキュムレートピストン２３の移
動が許され、これにより燃料加圧室４の燃料圧力が低下
し、パイロット噴射が終了する。

プランジャ３がさらに燃料加圧室４の燃料を加圧し続け
ると、アキュムレー　トビストン２３は更に押されて移
動され、このアキュムレートピストン２３のピストンロ
ッド２９の端面に形成したスピルリード３９が弁３６に
設けたスピルポート３８を閉塞する。

これにより背圧室３０内の燃料は行き場がなくなるので
、アキュムレートピストン２３は移動できなくなり、よ
って、燃料加圧室４の燃料圧力が再び上昇し、この燃料
加圧室４の燃料圧力が噴射ノズル５の開弁圧に達すると
、噴射ノズル５からメイン噴射がなさる。　プランジャ
３の加圧行程が終了して吸引行程に移ると、燃料加圧室
４の燃料圧力が低下するのでメイン噴射は終了する。

以上によりパイロット噴射とメイン噴射を行わせるもの
であるが、パイロット噴射とメイン噴射の時間的間隔θ
ｍは、アキュムレートピストン２３が移動を開始し、弁
３Ｇに設けたスピルポート３８を閉塞してアキュムレー
トピストン２３が停止されるまでのストロークによって
決定される。このストロークは、ソレノイドコイル３７
の作動により、プランジャを兼ねた弁３６を軸方向へ移
動させて、弁３６に形成したスピルポート３８の位置を
変えることにより制御することができる。すなわち、第
２図に示すように、ソレノイドコイル３７の作動により
プランジャを兼ねた弁３６が図示の左側へ移動されると
、弁３６に形成したスピルポート３８も左側に移動され
、例えばＬｌの位置に停止されるとすると、アキュムレ
ートピストン２３によるスピルポート３８の閉塞が早い
時期になされるから、アキコムレートピストン２３のス
トローク１１は小さく、よってパイロット噴射とメイン
噴射の時間的間隔はθｌｌ＋１となる。また、ソレノイ
ドコイル３７の作動によりプランジャを兼ねた弁３６を
図示の右側へ移動させてスピルポート３８を、例えばＬ
２の位置に停止されると、アキュムレートピストン２３
によるスピルポート３８の閉塞が遅くなり、アキュムレ
ートピストン２３のストローク１２が大きくなってパイ
ロット噴射とメイン噴射の時間的間隔は０ｍ２となる。

したがってソレノイドコイル３７に印加する電流値を制
御してやれば、プランジャを兼ねた弁３Ｇの軸方向位置
を無段階的に調整することができ、スピルポート３８の
位置を制御できるから、パイロット噴射とメイン噴射の
時間的間隔θ　をコントロールすることができる。

ソレノイドコイル３７に印加する電流値は、電子制御装
置４２より駆動回路４１を通じて制御され、これはエン
ジンの運転状況により制御することができる。特に、本
実施例では燃焼室の着火状態を着火検出装置４Ｇにより
検出して上記ソレノイドコイル３７の作動を制御するか
ら、エンジンの着火状態を直接に知りかつこの状態をフ
ィードバックすることができ、高精度な制御が可能にな
る。

エンジンが高速、高負荷運転に至ると、これをエンジン
回転数センサー４３、アクセル開度センサー４４、冷却
水温度センサー４５などにより検出し、電子制御装置４
２より駆動回路４１を通じてソレノイドコイル３７に指
令を与える。この時ソレノイドコイル３７は、プランジ
ャを兼ねた弁３６を図示右側または左側に移動させ、ス
ピルポート３８を、背圧室３０と逃し通路３３が導通し
ない位置まで移動させてしまう。このため背圧室３０内
の燃料は行き場がないから、アキュムレートピストン２
３の移動を阻止する。

したがって、プランジャ３により加圧される燃料加圧室
４の燃料は加圧行程の当初から」１昇し、この燃料加圧
室４の燃料圧力が噴射ノズル５の開弁圧に達すると、噴
射ノズル５から燃料が噴射される。そして、プランジャ
３がさらに燃料加圧室４の燃料を加圧し続けると、アキ
ュムレートピストン２３は移動が阻止されているので、
燃料加圧室４の燃料は連続的に次第に圧力を増し、これ
により噴射ノズル５から燃料が噴射され続ける。

この噴射は、プランジャ３が吸引行程に移るまで続けら
れ、よって、パイロット噴射のない通常の噴射が行われ
る。

なお、メイン噴射および通常の噴射途中で、スピルリン
グ１８によりスピルポート１９を開放することによって
、その噴射途中で噴射を停止し、噴射量を制御すること
が可能であることはもちろんである。

したがって本実施例によれば、アイドリング運転時には
エンジンの運転状況に応じて最適なパイロット噴射が行
なえるから、騒音、振動の低減およびＮＯｘの減少が可
能となり、また高速、高負荷時には噴射率を大きくして
充分な出力を確保することができる。このため、エンジ
ンの運転状況に応じてきめ細かな噴射率制御が行なえる
ことになる。

第３図ないし第５図は、本発明の第２ないし第４の実施
例を示すものである。

第３図の場合は、スプリング室２７と背圧室３０を兼用
したものであり、アキュムレートピストン２３の移動中
に弁３Ｂの移動タイミングを変えることでアキュムレー
トピストン２３の移動量を制御している。このようにす
れば毎回の移動量を制御できるので、よりきめ細かな制
御が可能になる。またピストンロッド２９を設ける必要
がないから、構造が簡単になる。

また、第４図のものは、ソレノイドプランジャ５０と、
スピルポート３８を備えた弁体５１とを別体にし、かつ
弁体５１をアキュムレートピストン２３内に収容し、背
圧室３０のデッドボリュームを低減させた構成である。

さらに、第５図のものは、ソレノイドプランジャ５０に
より偏心カム６０を作動させ、この偏心カム６０を通じ
て、スピルポート３８を備えた弁体５１の位置を制御す
るようにしたものである。

なお、各実施例ではアキュムレートシリンダ２゜を燃料
加圧室４に接続した場合について説明したが、本発明は
これに限らず、アキュムレートシリンダ２０を、燃料加
圧室４と噴射ノズル５とを結ぶ燃料圧送通路の途中に接
続しても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、燃料噴射ポンプの
燃料加圧室またはこの燃料加圧室と各気筒を結ぶ燃料圧
送通路の圧力を、アキュムレートシリンダに導入してア
キュムレートピストンに作用させ、このアキュムレート
ピストンの背圧室の圧力を、電磁装置により作動される
弁によって逃し通路を通じて低圧側に放出し、これによ
りアキュムレートピストンを移動させて上記燃料加圧室
またはこの燃料加圧室と各気筒を結ぶ燃料圧送通路の圧
力を降下させ、よってパイロット噴射を行わせるように
し、しかも上記電磁装置に作動される弁の移動量を制御
してパイロット噴射とメイン噴射との時間間隔を、エン
ジンの運転状況に応じて制御することができる。また高
速、高負荷時には上記弁を閉塞させるようにしてアキュ
ムレートピストンの移動を止めておくことにより高い噴
射率が得られ、高出力を確保できる。したがって、アイ
ドリング運転時にはエンジンの運転状況に応じて最適な
パイロット噴射が行なえ、騒音、振動の低減およびＮ９
ｘの減少が可能になり、また高速、高負荷時には噴射率
を大きくして充分な出力を確保することができ、エンジ
ンの運転状況に応じたきめ細かな噴射率の制御が行なえ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は構成を示す断面図、第２図は特性図、第３図ない
し第５図はそれぞれ第２、第３および第４実施例の構成
を示すｌ折面図である。 ■・・・分配型燃料噴射ポンプ、２・・・アキュムレー
タ、３・・・プランジャ、４・・・燃料加圧室、５・・
・燃料噴射ノズル、２０・・・アキュムレートシリンダ
、２３・・・アキュムレートピストン、２８・・・スプ
リング、３０・・・背圧室、３３・・・逃し通路、３６
・・・弁、３７・・・ソレノイドコイル、３８・・・ス
ピリ−ド、３９・・・スピルリード、４２・・・電子制
御装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 を 第２　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　エンジンの回転に同期してプランジャを往復運
   動させることにより燃料加圧室に吸引した燃料を各気筒
   に圧送分配する燃料噴射ポンプにおいて、上記燃料加圧
   室またはこの燃料加圧室と各気筒を結ぶ燃料圧送通路に
   、アキュムレートシリンダを接続し、このアキュムレー
   トシリンダ内に上記燃料加圧室または燃料圧送通路内の
   燃料圧力により作動されるアキュムレートピストンを収
   容し、このアキュムレートピストンの背圧室を逃し通路
   を通じて低圧側に接続し、この逃し通路を電磁装置によ
   り作動される弁に形成したスピルポートによって開閉制
   御し、このスピルポートの位置を制御して上記アキュム
   レートピストンの移動量を制御し上記燃料圧送通路を通
   じて各気筒に送られる燃料の噴射率を制御することを特
   徴とする燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。
2. （２）　上記アキュムレートピストンは、停止時と作動
   時とで受圧面積が異なることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。
3. （３）　上記電磁装置は、エンジン回転数、アクセル開
   度、冷却水温度等を含むエンジンの運転状況に応じて制
   御されることによりパイロット噴射とメイン噴射の間の
   時間間隔を制御することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の燃料噴射ポンプの噴射率制御装
   置。
4. （４）　上記電磁装置は、エンジン燃焼室に設けられた
   着火検出装置からの出力にもとづき制御されることによ
   りアキュムレートピストンの移動距離を制御してパイロ
   ット噴射とメイン噴射の間の時間間隔を制御することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の燃
   料噴射ポンプの噴射率制御装置。