JPS63113177A

JPS63113177A - 燃料噴射システム

Info

Publication number: JPS63113177A
Application number: JP18902587A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・エイ・キンバレイ
Original assignee: ANBATSUKU INTERNATL CORP
Current assignee: ANBATSUKU INTERNATL CORP
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1988-05-18
Also published as: EP0255350A2; EP0255350A3

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燃料噴射システムに関し、そして更に詳細には
、ポンプの速度に関係なく、噴射間に燃料噴射器内に増
加した残留燃料圧力を提供することによって噴射圧力が
制御可能に増加される高圧。

燃料噴射システムに関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点燃料噴射
は、ディーゼル及びガス燃焼エンジンにおいて、得られ
る燃料送り出しの正確な制御によって燃料添加を最適化
して、その結果エンジン効率を改良するのに使用される
。典型的な燃料噴射システムは、燃料供給タンク、燃料
供給ポンプ（低圧）、噴射用フィードポンプ（高圧）、
燃料噴射器及び制御システムを含む、加圧された燃料は
噴射ポンプによって噴射器内に配置されており、１又は
それ以上のスプレーオリフィスを有している排出スプレ
ーノズルに隣接しているチャージ室に供給される。一般
的に、このような燃料噴射器はまた入り口においてスプ
レーオリフィスに対してばねでバイヤスした弁と、燃料
戻り装置とを含み、この燃料戻り装置は燃料噴射器を通
る送り出された燃料のいくらかの漏れを提供して、噴射
器の性能に悪い影響を与える、ばね保持室内の圧力の同
等化を防止する。

ディーゼルエンジンにおいて、エンジン速度の広範囲に
亘って発生される微粒子の放出の問題が存在する。この
ような微粒子は通常、炭素を含む固体、凝縮及び／又は
吸着された炭化水素又は硫黄より成っており、このよう
な放出の固体成分は煙不透明（ｓｍｏｋｅ　ｏｐａｃｉ
ｔｙ）と相互に関連している。

これ等の微粒子は燃焼室内の燃料混合比の高い領域に形
成され、且つ悪い燃料霧化を生成する低圧燃料噴射から
生づると信じられている。形成された微粒子の９５％以
上は次に混合物として燃焼し、そして燃焼は燃焼室内で
つづき、残りの５％が排気と共に排出される。

増加した噴射圧力は微粒子の放出及び燃料消費の双方を
減少できるが、エンジン速度及び負荷の広い範囲に亘っ
て正しい噴射圧力を達成することは困難である。一般的
に、噴射ポンプは、１分間当りのポンプ回転数によって
決定される、低速において低率の燃料送り出し、及び高
速において高率の燃料送り出しを提供するエンジンで駆
動される。典型的な排出ノズルの固定オリフィスを通り
この変化する燃料噴射率で供給することによって、噴射
燃料の圧力はポンプ速度と共に変化する。低速度におい
て、圧力は低く、そして高速度においてそれは高い、噴
射システム、ポンプ及びノズルオリフィスの大きさは最
大走路エンジン状態において必要である最大圧力及び流
Ｉに設計されている。これは最大負荷及び速度状態で生
づるので、このような噴射システムは一般的に他のエン
ジン速度及び負荷において最適状態よりも少ない状態で
燃料を提供し、これによって燃焼効率を減少し、そして
微粒子の放出量を増加する。

この間圧の１つの解決方法はポンプを変更して、低速状
態においてより高い圧力を提供することを含む、しかし
乍ら、これは高速度状態において非常な高圧力となり、
それは噴射システムに過大な応力を加え、そしてエンジ
ン性能を悪化させる。

圧力逃し装置が過剰の圧力を逃がすために高圧燃料供給
管内に設けることができる。しかし乍ら、ポンプの設計
は、特に多重噴射システムではより複雑となる。正しい
燃料分配を保証するために各々のエンジン気筒に対して
、エンジンの順次噴射要件により、別々の圧力逃し装置
が必要である。

このような複雑なシステムは考えられる信頼性の減少と
共に噴射システムの費用の著しい増加となる。圧力逃し
装置の使用はまた加圧された燃料の変化量を流出するこ
とによってポンプ効率を減少する。

従って、本技術において必要なことは、噴射システムを
余り複雑化することなく、又はポンプ効率を不当に犠牲
にすることなくエンジン速度の広範囲に亘って高噴射圧
力を提供する燃料噴射システムである。

本発明の目的は、微粒子の放出を減少し、且つ燃料効率
を増加するためにポンプ速度に関係なく高噴射圧力を達
成する燃料噴射システムを提供することである。

本発明の更に他の目的はポンプ効率をａＸ化する燃料噴
射システムを提供することである。

問題点を解決するための手段本発明のこれ等の及び他の目的は、噴射手段と流体連絡
しており、その間に逆流防止手段を含んでいるポンプ手
段であって、該噴射手段が送り出された燃料の１部分を
該ポンプ手段に戻すための燃料戻り手段を含むポンプ手
段と、噴射間に該噴射手段内の残留燃料圧力を可変に制
御するために該燃料戻り手段内に配置された圧力を左右
する手段とを含む燃料噴射システムによって達成される
。

このような残留圧力は漏れ燃料内の利用可能な圧力を利
用して、エンジン速度及び負荷状態の全範囲に亘って改
良された霧化を高圧燃料噴射に提供し、これによって微
粒子形成を減少し、且つ燃料効率を増加する。

実施例第１図を参照すると、本発明の燃料噴射システムの概略
図が示されており、単気筒噴射システムの基本的構成部
品が例示されている。殆んどの適用は多重（ｍｕｌｔｉ
ｐｌｅ）噴射器を含むが、単気筒噴射システムが本発明
の特徴及び利点を例示し、一方不当な複雑化を避けてい
る。例示を容易にするために、エンジンの特定の細部は
論述されていない。

このエンジンは有効な仕事を得るために燃料室内で圧縮
燃料酸化剤の燃焼を必要とするピストン型エンジンであ
ると述べておけば十分である。このようなエンジンは１
又はそれ以上のピストン及び気筒並びに燃焼を貯蔵及び
供給システムを含む。

第１図を参照すると、噴射ポンプ１はバレル３内で往復
運動及び回転運動可能である計量（ｍｅｔｅｒｉＢ）プ
ランジャー２を含む。例示的目的のために、ポンプ１は
、マサツセツツ州、スプリングフィールド市のユナイテ
ッド　テクノロジー　ディーゼル　システムによって製
造されたモデル３００ポンプの如きディーゼル燃料噴射
ポンプである。このポンプ１は、燃料タンク９に連結さ
れている供給ポンプ８によってポンプ１の燃料なまり７
に送られた燃料４を、燃料供給管６を通り噴射器５に供
給する。ポンププランジャー２は燃料４をたまり７から
プランジャー上に彫られた傾斜した燃料吸入室（ｓｌｏ
ｐｅｄ　ｆｕｅｌ　ｄｒａｗ　ｅｈａ＋ａｂｅｒ）　１
０内に吸入する。燃料は、プランジャーの回転に応答し
て容積を変化する燃料吸入室１０内に吸入されることに
よって計量される。プランジャーの往復運動が排出室１
１内の燃料に圧力を加え、それから燃料４を管６を通り
噴射器５に送り出す、逆止弁１２が燃料供給管６の入口
に配置されていて、噴射器５からポンプ１への逆流を防
止し、これによって圧力がポンプ１を通り流出するのを
防止する。

噴射器５は本体１３と、噴射器５内の燃料チャージ室１
５内で往復運動可能である噴射器１ランジヤー１４とを
含み、燃料供給通路１６が供給管６からチャージ室１５
への流体連絡を提供している。例示の目的のために、噴
射器５は、マサツセッツ州、スプリングフィールド市の
ユナイテッドテクノロジー　ディーゼル　システムによ
って製造されたモデルＮＨＭ７８０３５２の如きディー
ゼル燃料の噴射器である。ばね１７がばね保持室１８内
に配置されており、これがプランジャー１４を弾力的に
下方にバイアスしている。プランジャー１４は、−緒に
弁組立体２１を具備している、弁座２０に適合する弁端
部１９を含む。弁組立体２１の下方にスプレー室２２が
あり、これは１又はそれ以上のスプレーオリフィス２３
を含む。プランジャー１４はまた燃料チャージ室１５内
に配置されたプランジャーの１部分に位置づけされた弁
の面２４を含む。燃料バイパスダクト２５が燃料室１５
とばね室１８との間の流体連絡を提供しており、ばね室
１８が導管２７を経て燃料戻り管２６と流体連絡してい
る。燃料戻り管２６は送り出された燃料の１部分を燃料
供給タンク９に戻す手段を提供する。バイパスダクトは
例示的であるが、プランジャーによる燃料の漏れを許容
している手段を備えているいかなる噴射器も本発明から
利益を得ることができる。一般的に、このような漏れは
プランジャーとノズル本体との間に設けられた間隙内で
生ずる。

圧力を左右する装置２８、好ましくは調節弁が戻り管２
６内に配置されており、そして戻り流量を可変に制限し
ており、これによって燃料チャージ室１５内の残留圧力
を可変に制限する６弁が本発明を例示しているが、他の
圧力を左右する装置も使用されることができる０例えば
、小さい往復動ポンプが、噴射器間の燃料室内の残留圧
力を制御可能に高めるために戻り管２６内に含まれるこ
とができる。脈動を減衰するための燃料アキュムレータ
の如き、他の補助装置がまな本発明から得られる圧力の
利益に悪い影響を与えることなく戻り管内に利用される
ことができる。

作動において、噴射ポンプ１はエンジンで駆動され、且
つ計量された（ｗａｔｅｒｅｄ）燃料の周期的に加圧し
たパルスを供給管６及び通路１６を通り燃料チャージ室
１５に提供する６個々の圧力パルスは室１５内に圧力蓄
積を生じ、これがプランジャー１４の弁の面１４に対し
て作用し、ばね１７がこの圧力にバイアスして対向して
いて、スプレーオリフィス２３を通る燃料の排出を防い
でいる。

室１５内の圧力がばねのバイアスに打膀つのに十分な力
を蓄積したとき、１ランジヤー１４が持上げられ、弁組
立体２１は開き、そして加圧された燃料をスプレー室２
２を通り、オリフィス２３への通過を許容する。噴射サ
イクル中、室１５内の圧力が高いとき、燃料はバイパス
ダクト２５を通り、ばね室１８内への漏れを許容される
。ばねの開閉割合を変更するばね室１８内の加圧を防止
するために、この漏れた燃料はばね室１８を通り、導管
２７及び戻り管２６を通り送られて、終局的に燃料タン
ク９に戻る。

従来の燃料噴射システムにおいて、ノズル開度及び漏れ
は逆止弁１２の特徴と組合わされて、噴射間の残留圧力
をゼロとプランジャーの持上げ圧力との間に変える。第
２ａ図及び第２ｂ図を参照すると、単一噴射サイクルに
対する従来の圧力曲線が２つの異なる燃料必要要件に対
して示されている。第２ｂ図から３０立方ｍ面の必要要
件において、噴射圧力はゼロで始まり約５Ｋｐｓｉに上
昇し、そしてそれからゼロに再び落ちる。このような低
圧力燃料噴射は減少した燃焼効率及び増加した微粒型の
放出となる。

燃料戻り管２６内に圧力を左右する装置２８、好ましく
は調節弁と、供給管６に対する入り口の逆止弁１２とを
加えることによって、燃料供給管６、通路１６、チャー
ジ室１５、及びばね保持室１８内の燃料は隔離され、そ
して従来のノズル開放圧力よりも大きい残留圧力を達成
するように制御されて、噴射間の噴射ラインにおける圧
力を増加する。その結果、全噴射サイクル圧力曲線はよ
り高く移動し、全エンジンの速度範囲に関係なくより高
い噴射圧力を提供する。このような高圧力噴射は霧化を
増大し、燃焼室内の混合を改良し、それによって微粒子
の形成及び放出を減少する。

更に、このような圧力制御は、ばね室内の圧力を同等化
することによってチャージ室内の弁の面２４上への圧力
ブースト効果を中和し、従って弁組立体の開閉速度は、
増加した残留燃料圧力によって生じた小さい偏差のみで
、ばね圧力変化のみに応答する。これは、ばねの設定を
変えることなく、且つノズル閉鎖圧力が実質的に増加し
てもノズル閉鎖における衝撃シート荷重（ｉｍｐａｃｔ
　５ｅａｔ　ｌｏａｄｉｎｇ）の僅かな増加で、従来設
計された燃料噴射器の利用を可能にする。

第３ａ図及び第３ｂ図を参照すると、１０Ｋｐｓｉの噴
射間に一定の残留圧力を提供する噴射システムに対する
ステップアップした圧力曲線が示されている。グラフか
ら、３０立方ｌの燃料必要要件において、燃料は２０に
ｐｓｉまでにおいて噴射されることが判る。噴射後の残
留圧力は正確にｔｏＫｐｓｉではないが、噴射後の圧力
回復は弁閉鎖速度の関数であり、これは更にバイパスダ
クトの大きさに依存している。プランジャーと噴射器本
体との間のダクト又は間隙が大きければ大きい程、燃料
圧力はより早く同等化しζそして弁閉鎖を助ける。

例示した噴射器に対して間隙は８．０Ｘ１０−５インチ
であり、これがモデルＮ８Ｍ７８０３５２噴射器に対す
る従来の間隙である。

残留圧力を感知し、且つ燃料戻り流量を可変に制限する
ことによって応答する簡単な作りつけの圧力調節弁がエ
ンジン速度の全範囲に亘って噴射圧力の一定のブースト
を送り出すのに使用されることができるが、可変制御弁
はまたエンジン作動をモニタ及び制御し、これによって
微粒子の減少を最適化し、且つ燃料経済の最大化をする
エンジン制御システムによって使用され、作動されるこ
とができる。このような弁はまた戻り管内に配置された
ポンプによって置換され、又は補足されることができ、
これはまたエンジンの温度範囲に亘たる一定の圧力ブー
スト又はエンジン制御システムからの信号に可変に応答
して達成されることができる。勿論、圧力を左右する装
置及び所望の制御程度の選択は各々の特定の適用によっ
て変化する。

本発明の特定の利点は、単一の圧力を左右する装置が多
重噴射システムの残留圧力をブーストするのに使用され
ることができることである。戻り管は弁又はポンプを含
む共通の戻り管に連結されることができ、残留圧力はエ
ンジンタイミングに関係なくすべての噴射器に対してブ
ーストされる。

これは噴射システム並びに制御システム必要要件に必要
な変更を著しく単純化する。

本発明の噴射システムは別々のポンプ及び噴射システム
に関して説明したが、本発明は一体のポンプを使用する
単一の噴射器に適用可能であることは当業者において理
解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高圧燃料噴射システムの概略図である
。第２ａ図及び第２ｂ図はそれぞれ高及び低燃料必要要件
における燃料噴射システムに対する２つの典型的なボン
ピングサイクルのグラフ図である。第３ａ図及び第３ｂ図は、それぞれ高及び低燃料必要要
件において２つの単一ボンピングサイクルにおいて本発
明の高圧燃料噴射システムによって提供される残留圧力
の有利な効果のグラフ図である。１・・・噴射ポンプ２・・・計量プランジャー５・・・噴射器６・・・燃料供給管７・・・燃料たまり９・・・燃料タンク１０・・・燃料吸入室１１・・・排出室１２・・・逆止弁１４・・・噴射器プランジャー１５・・・燃料チャージ室２１・・・弁組立体２２・・・スプレー室２５・・・燃料バイパスダクト２６・・・燃料戻り管図面の浄ＩＦＣ容に変更なし） υ）Ｖシー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　乙手
続補正書働却昭和６２年１１月２６日特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿１、事件の表示昭１ａ６２年特許願第１８９０２５号２、発明の名称燃料噴射システム３、補正をする者事件との関係　　　　特許出願人４、代理人〒１０７６、補正命令の日付　　昭和６２年１０月２７日（発送
日）７、補正の対象８、補正の内容

Claims

【特許請求の範囲】

１．　噴射間に燃料噴射器内に制御可能な残留燃料圧力
を提供する燃料噴射システムにおいて、燃料供給源に連
結された燃料送り出し手段と；燃料をエンジン内に周期
的に噴射する噴射器手段であって、燃料が該燃料送り出
し手段に送り出されるように、該燃料送り出し手段に流
体的に連結されている噴射器手段と；該燃料送り出し手段と該噴射器手段との間に配置されて
おり、該燃料送り出し手段への逆流を防止する逆流防止
手段と；該送り出された燃料の１部分を該燃料供給源に戻す燃料
戻り手段と；該燃料戻り手段内に配置されており、該周期的噴射間に
該噴射器手段内の残留燃料圧力を可変に制御する圧力を
左右する手段とを具備することを特徴とする燃料噴射システム。
２．　該圧力を左右する手段が燃料戻り量及び割合を可
変に制限する弁を具備している特許請求の範囲第１項記
載の燃料噴射システム。
３．　該弁が該噴射手段内の残留圧力を感知し、そして
それに応答する圧力調製弁であって、噴射間に本質的に
一定の残留圧力を提供する特許請求の範囲第２項記載の
燃料噴射システム。
４．　更に、エンジン作動をモニタし、且つ制御するエ
ンジン制御手段を具備しており、該弁が該制御手段から
生じた制御信号に応答する特許請求の範囲第２項記載の
燃料噴射システム。
５．　該圧力を左右する手段がポンプを具備する特許請
求の範囲第１項記載の燃料噴射システム。
６．　更に、エンジン作動をモニタし、且つ制御するエ
ンジン制御手段を具備しており、該ポンプが該制御手段
から生じた制御信号に応答する特許請求の範囲第５項記
載の燃料噴射システム。