WO2002004805A1 - Dispositif a injection - Google Patents

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WO2002004805A1
WO2002004805A1 PCT/JP2001/005939 JP0105939W WO0204805A1 WO 2002004805 A1 WO2002004805 A1 WO 2002004805A1 JP 0105939 W JP0105939 W JP 0105939W WO 0204805 A1 WO0204805 A1 WO 0204805A1
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fuel
orifice
solenoid valve
fuel injection
pipe
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PCT/JP2001/005939
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Takashi Kaneko
Hiroyuki Ishida
Kenichi Iwanaga
Takeshi Arai
Shinji Yasueda
Hiroshi Yoshizumi
Akira Numata
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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Priority to AT01947926T priority patent/ATE526501T1/de
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    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0031Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0049Combined valve units, e.g. for controlling pumping chamber and injection valve

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, particularly a diesel engine,
  • the present invention relates to a fuel injection device designed to reduce the generation of (NO x) and improve mechanical reliability.
  • the air taken into the cylinder is compressed at a high compression ratio, and the fuel is atomized and injected into the high-temperature and high-pressure air to self-ignite, and the piston is generated by the pressure of the generated combustion gas. Generates pushing power. For this reason, it is essential for such diesel engines to have a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber at an appropriate injection timing and with an appropriate injection amount.
  • FIG. 13 is a fuel injection system diagram.
  • the figure shows fuel using a unit injector 33 in which an injection nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of the engine and a plunger for pumping high-pressure fuel to the injection nozzle are integrated into an injector body.
  • An injection system is shown, and as shown in the figure, a fuel supply section 10 is composed of a fuel tank 11, a supply pump 12, and a polymer 13.
  • the fuel in the fuel tank 11 is pressure-fed by a supply pump 12 and is stored in a high-pressure state in the film 13 before being delivered.
  • the fuel pumped from the fuel supply unit 10 is sent to the fuel injection pipe 39 of the unit injector 33 via a fuel passage 21, and the fuel leaked at the unit injector 33 is The fuel returns from the injection pipe 39 to the fuel supply section 10 through the overflow pipe 22.
  • the mode of the leak will be described later.
  • a main solenoid valve 41 for opening and closing the fuel passage 21 is provided in the fuel passage 21, and a sub solenoid valve 42 for opening and closing the overflow pipe 22 and the fuel injection valve are provided for the overflow pipe 22.
  • a check valve 43 that allows only the flow of fuel is interposed only from the launch tube 39 to the fuel supply unit 10 side.
  • the main solenoid valve 41 and the sub solenoid valve 42 are two-position type normally open direction control solenoid valves having an open position and a closed position. The opening / closing control operation of the solenoid valves 41 and 42 will be described later.
  • the unit injector 33 has a plunger section 31 and an injection nozzle section 35 integrally incorporated in an injector body (not shown).
  • the plunger section 31 and the injection nozzle section 35 are connected in series.
  • the plunger section 31 and the injection nozzle section 35 are communicated via a fuel injection pipe 39 formed in the unit injector 33.
  • a roller 51 is connected to the plunger 32 of the plunger portion 31, and the roller 51 is in rolling contact with the cam 52.
  • the cam 52 rotates by transmitting torque from an output shaft (crankshaft) of the diesel engine, and the plunger 32 reciprocates according to the rotation of the cam 52. Therefore, when the plunger 32 is pushed when both of the solenoid valves 41 and 42 are closed, the fuel pressurized by the plunger 32 passes through the fuel injection pipe 39 and enters the injection nozzle 35. Pumped.
  • the fuel valve (nozzle needle) 36 of the injection nozzle section 35 is urged by a pressurized spring 37 so as to come into close contact with the nozzle seat surface. For this reason, when the pressure (fuel injection pressure) of the fuel pressure-fed from the plunger section 31 becomes larger than the pressure of the pressure spring 37, the fuel valve 36 is pushed toward the pressure spring 37, Fuel is atomized from the nozzle 38 and injected into the combustion chamber of the cylinder.
  • FIG. 14 is an operation timing diagram.
  • FIGS. 14 (a) to 14 (f) show the following, respectively.
  • the main solenoid valve 41 shifts from the open state to the closed state. At this time, the plunger 32 is pushed out, so that the fuel injection pressure increases.
  • the check valve 43 of the overflow pipe 22 has a built-in panel, and after the fuel injection pressure becomes larger than the panel force of the panel, the check valve 43 is opened, and the fuel overflows. It leaks to the fuel supply unit 10 side through 22. Further, as the fuel injection pressure increases, the lift amount of the fuel valve 36 increases, and the injection rate increases.
  • the sub solenoid valve 42 changes from the open state to the closed state. Since the sub solenoid valve 42 is open from the time the main solenoid valve 41 is completely closed, fuel passes through the low buff port and the pipe 22 to the fuel supply unit 10 side. As the fuel leaks, the fuel injection pressure becomes flat (constant). Depending on the design, the fuel injection pressure is not flat, but may increase or decrease at a slight rate from the flat state, but the fuel injection pressure will be approximately flat.
  • the two solenoid valves 41 and 42 are controlled to open and close, the injection rate in the initial period of the fuel injection period, particularly in the period T1, can be suppressed, and the fuel Is no longer injected into the cylinder at once, and the injection amount during the initial injection period can be suppressed.
  • a large amount of fuel can be prevented from rapidly burning from the initial injection period, the temperature in the cylinder can be kept low, and the generation of nitrogen oxides (NOx) can be suppressed.
  • NOx nitrogen oxides
  • the check valve 43 is used for the pipeline of 2.
  • the check valve 43 has mechanically movable parts such as panels and valve bodies. There was a problem with the durability of the fuel injection device.
  • the present invention provides an appropriate fuel injection performance over the entire operating range of the engine, can further reduce nitrogen oxides (NO x), and has high mechanical reliability. It is intended to provide a device.
  • NO x nitrogen oxides
  • the present invention solves such a problem, and the invention described in claims 1 to 6 relates to a fuel injection device provided with a unit injector.
  • a unit injector in which a plunger unit and an injection nozzle unit are physically incorporated; a fuel supply unit that pumps fuel to the unit injector; and an injection that sends fuel from the fuel supply unit to the unit injector.
  • a main solenoid valve interposed in the pipe; and a sub solenoid valve interposed in an overflow pipe for returning fuel to be leaked by the unit injector to the fuel supply unit.
  • the invention set forth in claim 2 is characterized in that, in claim 1, the opening area of the orifice is variable.
  • the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the orifice is disposed on an upstream side and the sub solenoid valve is disposed on a downstream side with respect to a fuel leak flow direction in the overflow pipe. It is characterized by having.
  • the invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the sub solenoid valve is disposed on the upstream side and the orifice is disposed on the downstream side in the fuel leak flow direction in the overflow pipe.
  • Characterized by being arranged in The invention described in claim 5 is characterized in that the plunger part and the injection nozzle part are physically assembled.
  • the invention according to claim 6 is characterized in that a unit injector in which a plunger portion and an injection nozzle portion are physically incorporated, a fuel supply portion that pressurizes fuel to the unit injector, and the fuel
  • a main solenoid valve interposed in an injection pipe for sending fuel from a supply unit to the unit injector, and a sub solenoid valve interposed in an overflow pipe for returning fuel to be leaked by the unit injector to the fuel supply unit
  • the sub solenoid valve has a closed position, a throttle position with a reduced opening, and an open position.
  • the invention according to claims 7 to 12 relates to a fuel injection device provided with a separate fuel injection pump in which a fuel injection pump and an injection nozzle portion are connected by a fuel injection pipe.
  • the invention described in claim 7 is a fuel injection pump having a plunger portion, a fuel passage, and a main solenoid valve interposed in the fuel passage, a fuel supply unit for supplying fuel to the fuel injection pump, A fuel injection pipe for sending fuel from the fuel injection pump to the injection nozzle portion; and a sub solenoid valve interposed in an overflow pipe for returning fuel leaked by the fuel injection pump to the fuel supply portion.
  • an orifice is interposed in the overflow pipe! [
  • the invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the orifice has a variable opening area.
  • the invention according to claim 9 is the invention according to claim 7 or 8, wherein the orifice is disposed on the upstream side and the sub solenoid valve is disposed on the downstream side with respect to the fuel leak flow direction in the one pipe of the overflow port.
  • Characterized by being arranged in The invention according to claim 10 is the invention according to claim 7 or 8, wherein the sub solenoid valve is disposed upstream and the orifice is downstream with respect to the fuel leak flow direction in the overflow pipe. It is characterized in that it is arranged on the side.
  • the invention according to claim 11 is a fuel injection pump having a plunger portion, a fuel passage, and a main solenoid valve interposed in the fuel passage; and a fuel supply portion for supplying fuel to the fuel injection pump.
  • the sub solenoid valve has a closed position and an open position where the opening degree is narrowed.
  • the invention according to claim 12 is a fuel injection pump having a plunger portion, a passage, and a main solenoid valve interposed in the fuel passage; a fuel supply portion for supplying fuel to the fuel injection pump; A fuel injection pipe for sending fuel from the fuel injection pump to an injection nozzle portion; and a sub solenoid valve interposed in a single puff opening pipe for returning fuel leaked by the fuel injection pump to the fuel supply portion.
  • the sub solenoid valve has a closed position, a throttle position where the opening is narrowed, and an open position.
  • the overflow pipe is provided with an orifice and the main solenoid valve and the sub solenoid valve are controlled to open and close as described above.
  • the rising of the injection in the period can be further suppressed as compared with the conventional technology, so that the fuel is not rapidly injected into the cylinder, and the injection amount in the initial period can be further suppressed as compared with the conventional technology.
  • the orifice since the orifice has no mechanically movable parts, it does not break down even when used for a long period of time, has durability, and has higher mechanical reliability than a conventional check valve or the like.
  • the orifice has a variable opening area, so that it is possible to optimally adjust the amount of leak through one pipe of the overflow port. it can.
  • the orifice is arranged on the upstream side with respect to the fuel leak flow direction in the overflow pipe and the sub solenoid valve is provided.
  • the sub solenoid valve is arranged on the upstream side with respect to the fuel leak flow direction in the one pipe of the overflow opening as described in Claims 4 and 10, and the orifice is arranged on the downstream side.
  • the sub solenoid valve is closed between the closed position and the open position where the opening degree is reduced.
  • the throttle function is provided by the sub solenoid valve without providing an orifice separately, by having a configuration having the throttle position and an open position in which the sub solenoid valve is closed and the opening degree is narrowed. Therefore, the configuration of the fuel injection device can be simplified.
  • the invention described in claims 13 to 16 is an invention applicable to both the unit injector and a fuel injection device having a separate fuel injection pump, and the invention described in claim 13
  • the invention provides a plunger section having a plunger for pressurizing fuel supplied from a fuel supply section, and an injection for injecting high-pressure fuel pumped from the plunger section through a fuel injection pipe into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a first or a second orifice interposed in each of the two fuel passages to reduce a flow passage area of the fuel passage, and an operation of the first orifice and the second orifice.
  • the invention according to claim 14 is the invention according to claim 13, wherein a rotation detector for detecting an engine speed of the internal combustion engine, a load detector for detecting a load or an output of the internal combustion engine, An orifice control device for judging whether or not the first orifice or the second orifice is required to be operated based on the engine speed and the load or output detection signal, and outputting the result to the orifice switching device. It is characterized by the following.
  • the invention described in claim 15 is the invention according to claim 13 or claim 14, wherein the first orifice and the second orifice are respectively formed as fixed throttle orifices having different throttle flow passage areas. It is characterized by being done.
  • the invention described in claim 16 is claimed in claim 13 or claim 14, It is characterized in that the first orifice and the second orifice are each configured as a variable throttle orifice having a variable throttle channel area.
  • the orifice control device activates the orifice having a large throttle passage area to increase the injection pressure. Becomes gradual.
  • the orifice with a small throttle flow area is operated to correspond to the amount of oil flow from the plunger during the initial period of fuel injection. Can be reduced to prevent a decrease in injection pressure during the initial period, and a normal injection pressure mode can be obtained.
  • FIG. 1 is a system diagram of a fuel injection device for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a timing chart showing operation characteristics of the fuel injection system in each embodiment.
  • FIG. 3 is a main part system diagram of the fuel injection device in each embodiment.
  • FIG. 4 is a system diagram of a fuel injection device for a diesel engine according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of the fuel injection pump according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view (sectional view taken along line AA of FIG. 5) of the fuel injection pump.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view (a sectional view taken along line BB of FIG. 5) of the fuel injection pump.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a part D in FIG.
  • FIG. 10 is a system diagram of a fuel injection device for a diesel engine according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a control block diagram of the first and second orifices.
  • FIG. 12 is an injection pressure and orifice switching timing diagram.
  • FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing the prior art.
  • FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing the prior art. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a system diagram of a fuel injection device using a unit injector according to a first embodiment of the present invention, where 10 is a fuel supply unit, 33 is an injection nozzle unit 35 and the injection nozzle.
  • This is a unit injector in which a plunger section 31 for pumping high-pressure fuel to the nozzle section 35 is integrated into an injector body.
  • the fuel supply unit 10 includes a fuel tank 11, a supply pump 12, and a volume 13.
  • the fuel in the fuel tank 11 is pressure-fed by a supply pump 12, and is temporarily stored in a high-pressure state in a poly-medium 13 before being delivered.
  • the fuel pumped from the fuel supply unit 10 is sent to a fuel injection pipe 39 of the unit injector 33 via a fuel passage 21, and the fuel leaked from the unit injector 33 is
  • the pipe 39 is configured to return to the fuel supply unit 10 through the overflow pipe 22.
  • the fuel passage 21 is provided with a main solenoid valve 41 for opening and closing the fuel passage 21, and the overflow pipe 22 is provided with a sub solenoid valve 42 for opening and closing the same.
  • the main solenoid valve 41 and the sub solenoid valve 42 are two-position type normally open direction control solenoid valves having an open position and a closed position.
  • the unit injector 33 includes a plunger 31 and an injection nozzle 35.
  • the plunger section 31 and the injection nozzle section 35 are arranged integrally in an injector body (not shown).
  • the plunger section 31 and the injection nozzle section 35 are arranged in series. Are communicated via a fuel injection pipe 39 formed in the unit injector 33.
  • a roller 51 is connected to the plunger 32 of the plunger section 31, and the roller 51 is in rolling contact with the cam 52.
  • the cam 52 rotates by transmitting torque from an output shaft (crankshaft) of the diesel engine, and the plunger 32 reciprocates according to the rotation of the cam 52. Therefore, when the plunger 32 is pushed when both of the solenoid valves 41 and 42 are closed, the fuel pressurized by the plunger 32 passes through the fuel injection pipe 39 and enters the injection nozzle 35. Pumped.
  • the fuel valve (nozzle needle) 36 of the injection nozzle section 35 is urged by a pressurized spring 37 so as to come into close contact with the nozzle seat surface. For this reason, when the pressure (fuel injection pressure) of the fuel pressure-fed from the plunger section 31 becomes larger than the pressure of the pressure spring 37, the fuel valve 36 is pushed toward the pressure spring 37, Fuel is atomized from the nozzle 38 and injected into the combustion chamber of the cylinder.
  • the overflow pipe 22 has an orifice 60 at a position between the sub solenoid valve 42 and the fuel injection pipe 39 of the unit injector 33. It is interposed. That is, the orifice 60 is provided in place of the check valve 43 in the prior art shown in the figure.
  • the fuel is injected immediately when the fuel injection pressure increases. While the fuel on the injection pipe 39 side can leak to the sub solenoid valve 42 and the fuel supply section 10 side through the overflow pipe 22, the fuel injection pressure of the check valve 43 according to the prior art is reduced. Since the fuel starts to leak after the spring force of the plunger spring 32 becomes larger than the spring force, the fuel leak timing is different. As described above, since the fuel leak timing is different between the embodiment and the related art, the operation during the fuel injection period is different. Therefore, the operation timing during the fuel injection period in this embodiment will be described with reference to FIG. FIGS. 2 (a) to 2 (f) show the following, respectively.
  • a solid line indicates an embodiment of the present invention
  • a dotted line indicates a conventional technology.
  • the main solenoid valve 41 shifts from the open state to the closed state. At this time, the plunger 32 is pushed out, so that the fuel injection pressure increases. As the fuel injection pressure increases, the fuel immediately leaks to the fuel supply unit 10 side through the orifice 60 and the sub solenoid valve 42 interposed in the uppuff / pipe 22. On the other hand, as the fuel injection pressure increases, the lift amount of the fuel valve 36 increases, and the injection rate increases. When the cam lift of the cam 52 further increases, the sub solenoid valve 42 changes from the open state to the closed state.
  • the period T2 in which the fuel injection pressure is suppressed in such an embodiment is longer than the period T1 in which the fuel injection pressure is suppressed in the related art.
  • the start point of the injection rate in the period T2 is earlier than the start point of the period T1.
  • the injection rate in the period T2 is determined by the characteristic (dotted line) in the conventional technology as shown in FIG. 2 (a). Characteristics).
  • the orifice 60 is provided in the overflow pipe 22 and the solenoid valves 41 and 42 are controlled to open and close as described above.
  • the injection rate in the initial period can be further suppressed as compared with the conventional technology, so that the fuel is not injected into the cylinder at once, and the injection amount in the initial period can be further suppressed as compared with the conventional technology. it can.
  • a large amount of fuel can be prevented from rapidly burning from the initial period, the temperature in the cylinder can be kept lower, and the generation of nitrogen oxides (N ⁇ x) can be further suppressed.
  • the orifice 60 since the orifice 60 has no mechanically movable parts, it does not break down even when used for a long period of time, has durability, and has high mechanical reliability.
  • FIGS. 3 (a) to 3 (e) show configuration examples in the vicinity of an overflow port pipe and a sub solenoid valve which are main parts of the present invention.
  • the sub solenoid valve 42 is arranged on the upstream side and the orifice 60 is arranged on the downstream side in the fuel leak flow direction (the direction of arrow A in the figure).
  • the sub solenoid valve 42 and the variable orifice 60a having a variable opening area are interposed in the overflow pipe 22.
  • the variable orifice 60a is arranged on the upstream side and the sub solenoid valve 42 is arranged on the downstream side.
  • the sub solenoid valve 42 is arranged on the upstream side and the downstream side.
  • Variable orifice 6 0 a is placed.
  • a 3-position type sub solenoid valve 42b is arranged in the overflow pipe 22.
  • the sub solenoid valve 42b has an open position, a throttle position, and a closed position, and the opening (opening area) at the throttle position is narrowed to the same degree as the orifice.
  • FIG. 4 is a system diagram of a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention.
  • a fuel injection pump and an injection nozzle are provided with a separate fuel injection device which is separate.
  • 30 is a fuel injection pump
  • 31 is a plunger section of the fuel injection pump 30.
  • Reference numeral 35 denotes an injection nozzle portion
  • 39 denotes a fuel injection pipe connecting the fuel outlet of the plunger portion and the injection nozzle portion 35.
  • the sub solenoid valve 42 and the orifice 60 are interposed in the overflow pipe 22 of the fuel injection pump 30. That is, the orifice 60 is provided in place of the check valve 43 in the prior art shown in FIG.
  • FIG. 5 to 9 show the structure of the fuel injection pump 30 and the arrangement of the solenoid valves in the second embodiment shown in FIG. 4,
  • FIG. 5 is a plan view of the fuel injection pump
  • FIG. Fig. 5 is a sectional view taken along line A-A
  • Fig. 7 is a sectional view taken along line B-B in Fig. 5
  • Fig. 8 is a sectional view taken along line C-C in Fig. 6,
  • Fig. 9 is D in Fig. 8. It is a part enlarged view.
  • the fuel passage 21 provided with the main solenoid valve 41 is divided into passages 21a and 21b, and the sub solenoid valve 42 and the orifice 60 are provided.
  • the overflow pipe 22 shown is divided into pipes 22a and 22b. That is
  • the passage 21a is connected to the main solenoid valve 41 of the fuel passage 21 by the fuel supply. This is the part arranged between the feeder 10 and
  • the passage 2 lb is a portion of the fuel passage 21 arranged between the main solenoid valve 41 and the plunger portion 31,
  • the pipe 22 a is a portion of the overflow pipe 22 arranged between the sub solenoid valve 42 and the fuel supply unit 10,
  • the pipe 22 b is a portion of the overflow pipe 22 arranged between the sub solenoid valve 42 and the plunger section 31.
  • a main solenoid valve 41 and a sub solenoid valve 42 are horizontally arranged in parallel.
  • the main solenoid valve 41 is mainly composed of an electromagnetic stone 41a and a spool 41b
  • the sub solenoid valve 42 is mainly composed of an electromagnet 42a and a spool 42b.
  • the spool 41b and the spool 42b may have the same diameter.
  • the lift of the two solenoid valves 41 and 42 is determined according to the target injection rate. However, when the solenoid valves 41 and 42 having the same diameter are used as described above, the sub solenoid valve 4 is used. 2 is set to a smaller lift than the main solenoid valve 41.
  • the lifts L (shown in FIG. 9) of the solenoid valves 41 and 42 may be the same, and both diameters may be determined according to the target injection rate. That is, when using the solenoid valves of the same lift, the diameter of the sub solenoid valve 42 is set smaller than the diameter of the main solenoid valve 41.
  • FIGS. 6 and 7 a discharge portion 70 is formed at an upper portion of the fuel injection pump 30, and the fuel injection pipe 39 is connected to the discharge portion 70.
  • a discharge valve 071 is interposed between the discharge section 070 and the plunger section 31.
  • the fuel supplied to the injection nozzle section 35 is sent along a route of the plunger section 31 ⁇ the discharge valve 071 ⁇ the discharge section 0700 ⁇ the fuel injection pipe 39 ⁇ the injection nozzle section 35.
  • 10 to 12 show a fuel injection device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a system diagram of the fuel injection device
  • FIG. 11 is a control of the first and second orifices.
  • FIG. 12 is a block diagram of the injection pressure and orifice switching timing.
  • a fuel injection pump and an injection nozzle are provided with a separate fuel injection device which is separate from the fuel injection pump.
  • the fuel injection pipe connects the fuel outlet of the plunger section 31 and the injection nozzle section 35.
  • a roller 51 is connected to the plunger 32 of the plunger section 31, and the roller 51 is in rolling contact with the cam 52.
  • the cam 52 rotates by transmitting torque from the output shaft (crankshaft) of the diesel engine, and the plunger 32 reciprocates according to the rotation of the cam 52.
  • the fuel supply section 10 is a fuel supply unit.
  • the fuel supply section 10 is composed of a fuel tank 11, a supply pump 12, and a volume 13.
  • the fuel in the fuel tank 11 is pumped by the supply pump 12, and the volume in a high pressure state is increased. Once stored in 13 they are sent out.
  • Reference numeral 21 denotes a fuel passage connecting the fuel supply unit 10 and the fuel injection pipe 39.
  • Reference numeral 22 denotes an overflow pipe that connects a portion of the fuel injection pipe 39 downstream of the connection with the fuel passage 21 to the fuel supply section 10.
  • the main passage 41 is provided with a main solenoid valve 41 for opening and closing the fuel passage 21, and the overflow pipe 22 is provided with a sub solenoid valve 42 for opening and closing the same.
  • the fuel passage 21 in which the main solenoid valve 41 is interposed is divided into passages 21a and 21b, and the fuel passage 21 in which the sub solenoid valve 42 is interposed is shown.
  • the low pipe 22 is shown divided into pipes 22a and 22b.
  • the main solenoid valve 41 and the sub solenoid valve 42 are two-position type normally open direction control solenoid valves having an open position and a closed position.
  • the plunger 32 of the plunger part 31 is pushed by the force 52 when both the main solenoid valve 41 and the sub solenoid valve 42 are closed, the plunger 32 is pressurized.
  • the fuel is pumped to the injection nozzle section 35 through the fuel injection pipe 39.
  • reference numeral 36 denotes a fuel valve (nozzle needle), and the fuel valve 36 is urged by a presser spring 37 so as to adhere to the nozzle seat surface. . Therefore, when the pressure (fuel injection pressure) of the fuel pressure-fed from the plunger section 31 becomes larger than the pressure of the pressure spring 37, the fuel valve 36 is pushed to the pressure spring 37 side and opened. Valve and fuel nozzle 3 8 Mist is injected into the combustion chamber of the cylinder.
  • a first orifice 61 and a second orifice 62 are interposed in the fuel passage 21 and the overflow pipe 22, respectively.
  • reference numeral 61 denotes a first orifice which is interposed in the fuel passage 21 b of the fuel passage 21 between the main solenoid valve 41 and the fuel injection pipe 39.
  • a second orifice 62 is provided in a fuel passage 22 b between the sub solenoid valve 42 of the overflow pipe 22 and the fuel injection pipe 39.
  • the first orifice 61 is interposed in the fuel passage 21a between the main solenoid valve 41 and the fuel supply unit 10, and the second orifice 62 is connected to the sub solenoid valve 42 and the fuel passage 21. It may be interposed in the fuel passage 22 a between the fuel supply unit 10.
  • the main solenoid valve 41 and the sub solenoid valve 42 are configured as a three-position solenoid valve having a throttle position, and the first orifice 61 is a main solenoid valve. 41, and the second orifice 62 may be built in the sub solenoid valve 42.
  • the first orifice 6 1 interposed with the main solenoid valve 41 in the fuel passage 21 and the second orifice 6 2 interposed with the sub solenoid valve 42 in the overflow flow pipe 22 are: It is composed of fixed throttle orifices with different throttle channel areas.
  • Reference numeral 79 denotes an orifice switching device
  • 70 denotes an orifice control device
  • a switching control signal which will be described later, is input from the orifice control device 70 to the orifice switching device 79.
  • 71 is a rotation detector for detecting the engine speed of the diesel engine
  • 72 is a load detector for detecting the load (or output) of the engine, and is a load detector for detecting the engine speed from the rotation detector 71.
  • the detection signal and the detection signal of the engine load from the load detector 72 are input to the orifice controller 70.
  • the fuel injection pressure increases as shown in FIG. 2 (c).
  • the fuel immediately leaks to the fuel supply unit 10 through the second orifice 62 and the sub solenoid valve 42 interposed in the overflow pipe 22.
  • the lift amount of the fuel valve 36 increases, and the injection rate increases.
  • the sub solenoid valve 42 changes from the open state to the closed state.
  • the orifice 60 and the sub solenoid valve 42 are opened. In this state, the fuel leaks through the overflow pipe 22 to the fuel supply unit 10 side, and the fuel injection pressure is suppressed as compared with the characteristics (dotted line characteristics) of the conventional technology. .
  • the throttle passage of the main solenoid valve 4 1 When the area and the throttle passage area of the sub solenoid valve 42 including the orifice 60 are set to be large in accordance with the high speed range (or high load range) of the engine, as shown in FIG. 12 (C), In the initial period S of fuel injection in the low engine speed range (or low load range), the throttle passage area becomes excessive with respect to the amount of oil supplied from the plunger 32, and the injection pressure increases as shown in FIG. As shown in (C), it is difficult to obtain good combustion due to a decrease, which leads to deterioration of smoke emission and an increase in fuel consumption rate.
  • the throttle passage area is set to the low engine speed range (or low load range) of the engine. If it is set to a small value in order to meet the requirements, the injection pressure will be excessive in the high rotation speed range (or high load range), the maximum pressure in the cylinder will be excessive, and the durability of the components will be reduced, and the nitrogen oxides ( NO x) is generated.
  • the first orifice 61 interposed in the fuel passage 21 together with the main solenoid valve 41 and the sub-buff outlet-pipe 22 A second orifice 62, which is interposed with the solenoid valve 42, is provided.
  • the orifice 61 and the second orifice 62 are configured so that the throttle flow areas are different, and the operation of the first orifice 61 and the second orifice 62 is switched by an orifice switching device 79. Therefore, the following problems have been solved by operating as follows.
  • a detection signal of the engine speed from the rotation detector 71 and a detection signal of the engine load (or output) from the load detector 72 are provided. Is the orifice throttle area calculation unit of the orifice control device 70
  • the orifice throttle area calculation unit 73 calculates the orifice throttle channel area corresponding to the detected values of the engine speed and the engine load (or output), and inputs it to the orifice selection unit 76.
  • the orifice throttle passage area is smaller than the engine rotation speed and engine load in the low rotation speed range (or low load range), and becomes larger as the rotation speed becomes higher (or higher load range).
  • the detected values of the engine speed and the engine load are input to the orifice throttle area calculation unit 73, the detected values are Calculate (or select) the corresponding orifice throttle flow area.
  • Reference numeral 7 4 denotes a first orifice throttle amount setting section in which the throttle passage area of the first orifice 61 is set
  • reference numeral 75 denotes a second orifice throttle amount setting section in which the throttle passage area of the second orifice 62 is set. Is set.
  • the throttle passage area has a different value between the first orifice 61 and the second orifice 62, and the throttle passage area of the first orifice throttle amount setting section 74 is higher than the height of the engine.
  • the throttle flow path area is set to a large throttle flow path area suitable for the rotation speed range (or high load range), and the throttle flow path area of the second orifice throttle amount setting unit 75 is suitable for the low rotation speed range (or low load range) of the engine. It is set to a small throttle flow path area.
  • the throttle passage area of the first orifice throttle amount setting unit 74 may be set small, and the throttle passage area of the second orifice throttle amount setting unit 75 may be set large.
  • the orifice throttle passage area corresponding to the detected value of the engine speed and the engine load (or output) calculated by the orifice throttle area calculating section 73 is set to the first orifice throttle amount.
  • the setting section 74 and the second orifice throttle amount setting section 75 are matched with each other, and the throttle flow path area that matches the calculated value of the orifice throttle flow path area among the first orifice 61 and the second orifice 62 is set. Select the orifice that is
  • the orifice selecting section 76 in the low rotation speed range (or low load range) in which the calculated value of the orifice throttle passage area is smaller than a certain value, the second orifice in which the small throttle passage area is set is set.
  • the throttle amount setting unit 75 is selected, and in the high rotation speed range (or high load range) where the calculated value of the orifice throttle flow path area is larger than a certain value, the first throttle flow area is set to be larger.
  • the selection signal in the orifice selection section 76 is output to the orifice switching device 79, and the main solenoid valve 41 on the first orifice 61 side selected in the orifice switching device 79 as described above. Alternatively, open the sub solenoid valve 42 on the second orifice 62 side.
  • the solenoid valve 1 on the side of the first orifice 61 having a large throttle passage area, that is, the main valve, has a large throttle passage area in the high engine speed region.
  • the solenoid valve 41 By opening the solenoid valve 41, the injection pressure rises slowly.
  • the orifice 2 having a small throttle passage area that is, the solenoid valve 2 on the second orifice 62 side, that is, the sub solenoid valve 42 is opened.
  • the throttle flow passage area is reduced in accordance with the amount of oil supplied from the plunger 32, so that the injection pressure is prevented from decreasing in the initial period S, as shown by the solid line in the figure.
  • Such a normal injection pressure mode can be obtained.
  • the first and second orifices 61 and 62 are fixed orifices. However, the first and second orifices 61 and 62 are variable orifices.
  • the orifice switching device 79 changes the throttle passage area (opening area) of the first and second orifices 61, 62 into a low engine speed range (or low load range) and a high engine speed range (or high speed range). (Load range). Industrial applicability
  • the orifice is provided in the overflow pipe, and the main solenoid valve and the sub solenoid valve are freely opened and closed.
  • the rise of the injection in the initial period can be further suppressed as compared with the conventional technology, so that the fuel is not rapidly injected into the cylinder, and the injection amount in the initial period can be further suppressed as compared with the conventional technology. it can.
  • the orifice since the orifice has no mechanical moving parts, it can be used for a long period of time. It is durable without any trouble and has higher mechanical reliability than conventional check valves.
  • the opening since the opening has a variable opening area, the amount of leakage through the overflow pipe can be adjusted optimally. it can.
  • an orifice is disposed on the upstream side and a sub solenoid valve is disposed on the downstream side in the fuel leak flow direction in the overflow pipe, or in claims 4 and 9,
  • the configuration in which the sub solenoid valve is disposed upstream and the orifice is disposed downstream, respectively, with respect to the fuel leak flow direction in the overflow pipe makes it possible to optimize the fuel injection device.
  • Arrangement configuration can be arbitrarily selected.
  • the sub solenoid valve is closed between the closed position and the closed position where the opening is narrowed.
  • the sub solenoid valve can perform a throttling function without providing an orifice separately. Therefore, the configuration of the fuel injection device can be simplified.
  • the orifice control device activates the orifice having a large throttle passage area to increase the injection pressure. This reduces sudden combustion in the high engine speed range (or high load range), prevents the maximum pressure in the cylinder and the temperature in the cylinder from rising, and reduces the durability of components around the combustion chamber. And the amount of nitrogen oxides (NO x) generated is reduced.

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Description

明 細 書 燃料噴射装置 技術分野
本発明は、 内燃機関、 特にディーゼル機関の燃料噴射装置に関し、 窒素酸化物
(NO x) の発生低減を図ると共に機械的信頼性を向上させるように工夫した燃 料噴射装置に関する。 背景技術
ディーゼル機関では、シリンダ内に吸入した空気を高い圧縮比で圧縮し、高温' 高圧になった空気の中に燃料を霧状にして噴射して自己着火させ、 発生する燃焼 ガスの圧力によりピストンを押し動力を発生させている。 このためかかるディ一 ゼル機関では適切な噴射時期に適切な噴射量で以つて燃料を燃焼室内へ噴射する ための燃料噴射装置を備えることが必須となる。
ここで、 従来のディーゼル機関用燃料噴射装置の構成を、 燃料噴射系統図であ る第 1 3図を参照して説明する。 同図は燃料を機関の燃焼室内に噴射する噴射ノ ズル部と該噴射ノズル部に高圧燃料を圧送するプランジャ部とをインジェクタポ ディ内に一体的に組み込んだュニットインジェクタ 3 3を用いた燃料噴射系統を 示しており、 同図に示すように、 燃料供給部 1 0は、 燃料タンク 1 1と供給ボン プ 1 2とポリュ一ム 1 3とで構成されている。
該燃料タンク 1 1内の燃料は供給ポンプ 1 2により圧送され、 高圧状態でポリ ュ一ム 1 3に一旦貯蔵されてから送出される。
前記燃料供給部 1 0から圧送された燃料は燃料通路 2 1を介して前記ュニット インジェクタ 3 3の燃料噴射管 3 9に送られ、 該ュニットインジェク夕 3 3にて リークした燃料は、 該燃料噴射管 3 9からオーバフローパイプ 2 2を通って燃料 供給部 1 0に戻ってくる。 尚、 前記リークの態様については後述する。
前記燃料通路 2 1にはこれを開閉するメイン電磁弁 4 1が介装されると共に、 前記オーバフローパイプ 2 2にはこれを開閉するサブ電磁弁 4 2及び前記燃料噴 射管 3 9側から燃料供給部 1 0側にのみ燃料の流れのみを許容する逆止弁 4 3が 介装されている。 前記メイン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2は、 開ポジションと 閉ポジションとを有する 2ポジション型のノーマル ·オープンの方向制御電磁弁 である。 また前記電磁弁 4 1、 4 2の開閉制御動作は後述する。
前記ユニットインジェクタ 3 3は、 プランジャ部 3 1と噴射ノズル部 3 5とを インジェクタボディ (図示省略) 内に一体的に組み込んだもので、 前記プランジ ャ部 3 1と噴射ノズル部 3 5とが直列的に配置されて構成され、 該プランジャ部 3 1と噴射ノズル部 3 5とは、 ュニットインジェクタ 3 3内に形成した燃料噴射 管 3 9を介して連通されている。
前記プランジャ部 3 1のプランジャ 3 2にはローラ 5 1が連結されており、 こ の口一ラ 5 1は、 カム 5 2に転接している。 該カム 5 2は、 ディーゼル機関の出 力軸 (クランク軸) から回転力が伝達されて回転し、 該カム 5 2の回転に応じて プランジャ 3 2が往復運動をする。 したがって、 前記電磁弁 4 1、 4 2の双方が 閉状態のときにプランジャ 3 2が押されると該プランジャ 3 2により加圧された 燃料が燃料噴射管 3 9を通って噴射ノズル部 3 5に圧送される。
前記噴射ノズル部 3 5の燃料弁 (ノズルニードル) 3 6は、 プレツシヤスプリ ング 3 7により付勢されてノズルシート面に密着するようになっている。 このた め前記プランジャ部 3 1から圧送された燃料の圧力 (燃料噴射圧力) がプレツシ ヤスプリング 3 7の圧力よりも大きくなると、 燃料弁 3 6がプレツシヤスプリン グ 3 7側に押され、 燃料がノズル 3 8から霧状になってシリンダの燃焼室内に噴 射される。
次に、 かかる燃料噴射装置において、 燃料噴射期間における動作を動作タイミ ング図である第 1 4図を参照して説明する。 なお、 第 1 4図 (a ) 〜 (f ) はそ れぞれ、 次のものを示している。
第 1 4図 (a )
第 1 4図 (b ) •燃料弁リフト
第 1 4図 (c ) •燃料噴射圧力
第 1 4図 (d ) •メイン電磁弁リフト
第 1 4図 (e ) •サブ電磁弁リフト 第 1 4図 (i ) · · ·カムリフ卜
前記カム 5 2のカムリフト量が増加していき予め設定したリフト量になると、, メイン電磁弁 4 1が開状態から閉状態に移行する。 このときプランジャ 3 2が押 出されるので燃料噴射圧力が増加していく。 前記オーバフローパイプ 2 2の逆止 弁 4 3にはパネが内蔵されており、 このパネのパネ力よりも燃料噴射圧力が大き くなつた後に逆止弁 4 3が開状態となり、 燃料がオーバフローパイプ 2 2を通つ て燃料供給部 1 0側にリークしていく。 また燃料噴射圧力が上昇していくことに より燃料弁 3 6のリフト量が大きくなり、 噴射率が増加してくる。
前記カム 5 2のカムリフト量が更に増加してくると、 前記サブ電磁弁 4 2は開 状態から閉状態になる。 メイン電磁弁 4 1が完全閉状態になった時点からサブ電 磁弁 4 2が開状態となっているため、 燃料がォ一バフ口一パイプ 2 2を通つて燃 料供給部 1 0側にリークしていき、 燃料噴射圧力はフラット (一定) になる。 な お、 設計状態によっては、 燃料噴射圧力はフラットではなくフラット状態から若 干の割合で増加したり減少したりすることもあるが、 燃料噴射圧力は略フラット になる。
期間 T 1における燃料噴射圧力がフラットになるため、 この期間 T 1における 噴射率は第 1 4図 (a ) に示すように抑制される。
前記メイン電磁弁 4 1が完全閉状態になり、 更にサブ電磁弁 4 2も完全閉状態 になると、 燃料噴射圧力がフラット状態から上昇し、 抑制されていた噴射率は抑 制が解除されて増加する。
その後に、 メイン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2が閉状態から開状態に移行し ていくと燃料噴射圧力が低下し、 噴射率が低下していき噴射率が零になる。
このように、 かかる燃料噴射装置においては、 前記 2つの電磁弁 4 1、 4 2を 開閉制御しているため、 燃料噴射期間のうち初期期間、 特に期間 T 1における噴 射率を抑制でき、 燃料をシリンダ内に一気に噴射することがなくなり、 噴射初期 期間での噴射量を抑制することができる。 この結果、 噴射初期期間から多量の燃 料が急激に燃焼することを防止でき、 シリンダ内温度を低く抑えることができ、 窒素酸化物 (N O x) の発生を抑制することができる。
第 1 3図及び第 1 4図に示される従来技術にあっては、 オーバフロ一パイプ 2 2の管路に逆止弁 4 3を用いており、 該逆止弁 4 3にはパネや弁体等の機械的可 動部があるため、 長期に亘り使用すると機械的な故障が発生し易く、 燃料噴射装 置の耐久性に課題があった。
また燃料噴射期間の初期において、 機関における噴射率を更に抑制して、 更な る窒素酸化物 (N O x) の低減を図ることが要求されているが、 従来技術では、 かかる要求に応えることができなかった。 発明の開示
本発明はかかる従来技術に鑑み、 機関の全運転域において適性な燃料噴射性能 が得られ、 窒素酸化物 (NO x) の更なる低減を図ることができると共に、 機械 的信頼性の高い燃料噴射装置を提供することを目的とする。
本発明はかかる課題を解決するもので、 請求の範囲第 1項ないし第 6項記載の 発明はュニットインジェクタを備えた燃料噴射装置に係るものであり、 請求の範 囲第 1項の発明は、 プランジャ部と噴射ノズル部とがー体的に組み込まれたュニ ットインジェクタと、燃料を前記ュニットインジェク夕に圧送する燃料供給部と、 前記燃料供給部から前記ュニットインジェクタに燃料を送る噴射管に介装された メイン電磁弁と、 前記ュニットインジェクタにてリークさせる燃料を前記燃料供 給部に戻すオーバフローパイプに介装されたサブ電磁弁とを備え、 更に前記ォー バフ口一パイプにォリフィスを介装したことを特徴とする燃料噴射装置を提案す る。
請求の範囲第 2項記載の発明は、 請求の範囲第 1項において、 前記オリフィス は開口面積が可変であることを特徴とする。
請求の範囲第 3項の記載発明は、 請求の範囲第 1項において、 前記オーバフロ 一パイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記オリフィスが上流側に配 置され前記サブ電磁弁が下流側に配置されていることを特徴とする。
請求の範囲第 4項記載の発明は、 請求の範囲第 1項または第 2項において、 前 記オーバフローパイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記サブ電磁弁 が上流側に配置され前記オリフィスが下流側に配置されていることを特徴とする。 請求の範囲第 5項記載の発明は、 ブランジャ部と噴射ノズル部とがー体的に組 み込まれたュニットインジェクタと、 燃料を前記ュニットインジェク夕に圧送す る燃料供給 ¾ ^と、 前記燃料供給部から前記ュニットインジヱクタに燃料を送る噴 射管に介装されたメイン電磁弁と、 前記ュニットインジェクタにてリークさせる 燃料を前記燃料供給部に戻すオーバフローパイプに介装されたサブ電磁弁とを備 え、 前記サブ電磁弁は、 閉ポジションと、 開度が絞られている開ポジションとを 有することを特^¾とする。
請求の範囲第 6項記載の発明は、 ブランジャ部と噴射ノズル部とがー体的に組 み込まれたュニットインジェクタと、 燃料を前記ュニットインジェクタに圧送す る燃料供給部と、 前記燃料供給部から前記ュニットインジェクタに燃料を送る噴 射管に介装されたメイン電磁弁と、 前記ュニットインジェクタにてリークさせる 燃料を前記燃料供給部に戻すオーバフローパイプに介装されたサブ電磁弁とを備 え、 前記サブ電磁弁は、 閉ポジションと、 開度が絞られている絞りポジションと、 開ポジションを有することを特徴とする。
請求の範囲第 7項ないし 1 2記載の発明は、 燃料噴射ポンプと噴射ノズル部と を燃料噴射管で接続してなる別体型燃料噴射ポンプを備えた燃料噴射装置に係る ものであり、 請求の範囲第 7項記載の発明は、 プランジャ部と燃料通路とこの燃 料通路に介装されたメイン電磁弁とを有する燃料噴射ポンプと、 燃料を前記燃料 噴射ポンプに供給する燃料供給部と、 前記燃料噴射ポンプから噴射ノズル部に燃 料を送る燃料噴射管と、 前記燃料噴射ポンプにてリークさせる燃料を前記燃料供 給部に戻すオーバフローパイプに介装されたサブ電磁弁とを備え、 更に、 前記ォ ーバフローパイプにオリフィスを介装したことを特! [とする。
請求の範囲第 8項記載の発明は請求の範囲第 7項において、 前記オリフィスは 開口面積が可変であることを特徴とする。
請求の範囲第 9項記載の発明は請求の範囲第 7項または第 8項において、 前記 オーバフ口一パイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記ォリフィスが 上流側に配置され前記サブ電磁弁が下流側に配置されていることを特徴とする。' 請求の範囲第 1 0項記載の発明は請求の範囲第 7項または第 8項において、 前 記オーバフローパイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記サブ電磁弁 が上流側に配置され前記オリフィスが下流側に配置されていることを特徵とする。 請求の範囲第 1 1項記載の発明は、 プランジャ部と燃料通路とこの燃料通路に 介装されたメイン電磁弁とを有する燃料噴射ポンプと、 燃料を前記燃料噴射ボン プに供給する燃料供給部と、 前記燃料噴射ポンプから噴射ノズル部に燃料を送る 燃料噴射管と、 前記燃料噴射ポンプにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻 すオーバフローパイプに介装されたサブ電磁弁とを備え、 前記サブ電磁弁は、 閉 ポジションと、 開度が絞られている開ポジションとを有することを特徴とする。 請求の範囲第 1 2項記載の発明は、 プランジャ部と通路とこの燃料通路に介装 されたメイン電磁弁とを有する燃料噴射ポンプと、 燃料を前記燃料噴射ポンプに 供給する燃料供給部と、 前記燃料噴射ポンプから噴射ノズル部に燃料を送る燃料 噴射管と、 前記燃料噴射ポンプにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻すォ —パフ口一パイプに介装されたサブ電磁弁とを備え、 前記サブ電磁弁は、 閉ポジ シヨンと、 開度が絞られている絞りポジションと、 開ポジションを有することを 特徴とする。
請求の範囲第 1項ないし第 1 2記載の発明によれば、 オーバフローパイプにォ リフィスを設けるとともに、 メイン電磁弁及びサブ電磁弁を上述したように開閉 制御しているため、 燃料噴射期間の初期期間における噴射の立ち上がりを従来技 術に比べて更に抑制できて燃料をシリンダ内に急激に噴射することがなくなり、 初期期間での噴射量を従来技術に比べて更に抑制することができる。
この結果、 初期期間から多量の燃料が急激に燃焼することを防止できるのでシ リンダ内温度をより低く抑えることができ、 窒素酸化物 (N〇x ) の発生を更に 抑制することができる。
また前記ォリフィスは機械的な可動部が無いため、 長期間に亘り使用しても故 障することがなく耐久性があり、 従来の逆止弁等に比べ機械的な信頼性が高くな る。
また請求の範囲第 2項及び第 8項のように構成すれば、 前記ォリフィスは開口 面積が可変である構成としたので、 オーバフ口一パイプを通ってのリーク量を最 適に調整することができる。
また請求の範囲第 3項及び第 9項のように前記オーバフローパイプにおける燃 料のリーク流れ方向に関して前記ォリフィスが上流側に配置され前記サブ電磁弁 が下流側に配置され、 あるいは請求の範囲第 4項及び第 1 0項のように前記ォー パフ口一パイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して前記サブ電磁弁が上流側 に配置され前記ォリフィスが下流側に配置される構成としたことにより、 燃料噴 射装置にとつて最適な配置構成を任意に選択することができる。
また請求の範囲第 5項、 第 6項及び請求の範囲第 1 1項、 第 1 2項のように構 成すれば、 サブ電磁弁を閉ポジションと開度が絞られている開ポジションとを有 する構成としたり、 前記サブ電磁弁を閉ポジションと開度が絞られている絞りポ ジシヨンと開ポジションを有する構成とすることにより、 オリフィスを別個に設 けることなくサブ電磁弁によって絞り機能を果たすことができ、 燃料噴射装置の 構成を簡単化することができる。
請求の範囲第 1 3項ないし第 1 6項記載の発明は、 前記ュニットインジェクタ 及び別体型燃料噴射ポンプを備えた燃料噴射装置の双方に適用できる発明であり、 請求の範囲第 1 3項記載の発明は、 燃料供給部から送給された燃料を加圧するプ ランジャを備えたプランジャ部と、 該プランジャ部から燃料噴射管を経て圧送さ れた高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射する噴射ノズル部と、 前記燃料供給部 と前記燃料噴射管とを並列に接続する 2つの燃料通路と、 前記 2つの燃料通路の 夫々に介装されて該燃料通路を開閉する 2つの電磁弁とを備えた燃料噴射装置に おいて、 前記 2つの燃料通路の夫々に介装されて該燃料通路の流路面積を絞る第 1、 第 2のオリフィスと、 前記第 1のオリフィス及び第 2のオリフィスの作動を 切り換えるオリフィス切換装置とを備えてなることを特徴とする。
請求の範囲第 1 4項記載の発明は請求の範囲第 1 3項において、 前記内燃機関 の機関回転数を検出する回転検出器と、 前記内燃機関の負荷あるいは出力を検出 する負荷検出器と、 前記機関回転数及び負荷あるいは出力の検出信号に基づき前 記第 1のオリフィスあるいは第 2のオリフィスの作動の要否を判断して前記ォリ フィス切換装置に出力するオリフィス制御装置とを備えてなることを特徴とする。 請求の範囲第 1 5項記載の発明は請求の範囲第 1 3項または第 1 4項において、 第 1のオリフィスと第 2のオリフィスとは、 絞り流路面積が異なる固定絞りオリ フィスに夫々構成されてなることを特徴とする。
請求の範囲第 1 6項記載の発明は請求の範囲第 1 3項または第 1 4項において、 第 1のオリフィスと第 2のオリフィスとは、 絞り流路面積が可変な可変絞りオリ フィスに夫々構成されてなることを特徵とする。
請求の範囲第 1 3項ないし第 1 6項記載の発明によれば、 機関の高回転数域で は、 オリフィス制御装置により、 絞り流路面積が大きいオリフィスを作動させる ことにより、 噴射圧力の上昇が緩やかとなる。
これにより、 機関の高回転数域 (あるいは高負荷域) において急激な燃焼が抑 制されてシリンダ内最高圧力及びシリンダ内温度の上昇が防止され、 燃焼室周り 構成部材の耐久性が向上されるとともに窒素酸化物 (NO x) の発生量が低減さ れる。
また、 機関の低回転数域あるいは低負荷域では、 絞り流路面積が小さいオリフ ィスを作動させることにより、 燃料噴射の初期期間においてブランジャ部からの 送油量に対応して絞り流路面積を小さくして該初期期間における噴射圧力の低下 を防止し、 正常な噴射圧力モードを得ることができる。
これにより、 機関の低回転数域あるいは低負荷域において噴射圧力の低下によ る燃焼不良の発生が防止されて良好な燃焼がなされ、 排煙の悪化や燃料消費率の 増加を防止できる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1実施例に係るディ一ゼル機関用燃料噴射装置の系統図 である。
第 2図は、 各実施例における燃料噴射系の動作特性を示すタイミング線図であ る。
第 3図は、 各実施例における燃料噴射装置の要部系統図である。
第 4図は、 本発明の第 2実施例に係るディーゼル機関用燃料噴射装置の系統図 である。
第 5図は、 前記第 2実施例における燃料噴射ポンプの平面図である。
第 6図は、前記燃料噴射ポンプの縦断面図(第 5図の A— A線断面図)である。 第 7図は、前記燃料噴射ポンプの縦断面図(第 5図の B— B線断面図)である。 第 8図は、 第 5図の C一 C線断面図である。 第 9図は、 第 8図の D部拡大図である。
第 1 0図は, 本発明の第 3実施例に係るディーゼル機関用燃料噴射装置の系統 図である。
第 1 1図は、 第 1、 第 2オリフィスの制御ブロック図である。
第 1 2図は、 噴射圧力及びオリフィス切換タイミング線図である。
第 1 3図は、 従来技術を示す第 1図対応図である。
第 1 4図は、 従来技術を示す第 2図対応図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。 但し、 この実施例 に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対配置などは特に特定的 な記載がない限り、 この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、 単なる 説明例にすぎない。
第 1図は本発明の第 1実施例に係るュニットインジェクタを用いた燃料噴射装 置の系統図であり、 図において、 1 0は燃料供給部、 3 3は噴射ノズル部 3 5と 該噴射ノズル部 3 5に高圧燃料を圧送するプランジャ部 3 1とをインジェク夕ボ ディ内に一体的に組み込んでなるュニットインジェクタである。
前記燃料供給部 1 0は、 燃料タンク 1 1と供給ポンプ 1 2とボリューム 1 3と で構成されている。該燃料タンク 1 1内の燃料は供給ポンプ 1 2により圧送され、 高圧状態でポリユーム 1 3に一旦貯蔵されてから送出される。
前記燃料供給部 1 0から圧送された燃料は燃料通路 2 1を介して前記ュニット インジェクタ 3 3の燃料噴射管 3 9に送られ、 該ュニットインジェクタ 3 3にて リークした燃料は、 該燃料噴射管 3 9からオーバフローパイプ 2 2を通って燃料 供給部 1 0に戻ってくるように構成されている。
前記燃料通路 2 1にはこれを開閉するメイン電磁弁 4 1が介装されると共に、 前記オーバフローパイプ 2 2にはこれを開閉するサブ電磁弁 4 2が介装されてい る。 前記メイン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2は、 開ポジションと閉ポジション とを有する 2ポジション型のノ一マル ·オープンの方向制御電磁弁よりなる。 前記ュニットインジェクタ 3 3は、 プランジャ部 3 1と噴射ノズル部 3 5とを インジェクタボディ (図示省略) 内に一体的に組み込んだもので、 前記プランジ ャ部 3 1と噴射ノズル部 3 5とが直列的に配置されて構成され、 該プランジャ部 3 1と噴射ノズル部 3 5とは、 ュニットインジェクタ 3 3内に形成した燃料噴射 管 3 9を介して連通されている。
前記プランジャ部 3 1のプランジャ 3 2にはローラ 5 1が連結されており、 こ のローラ 5 1は、 カム 5 2に転接している。 該カム 5 2は、 ディーゼル機関の出 力軸 (クランク軸) から回転力が伝達されて回転し、 該カム 5 2の回転に応じて プランジャ 3 2が往復運動をする。 したがって、 前記電磁弁 4 1、 4 2の双方が 閉状態のときにプランジャ 3 2が押されると該プランジャ 3 2により加圧された 燃料が燃料噴射管 3 9を通って噴射ノズル部 3 5に圧送される。
前記噴射ノズル部 3 5の燃料弁 (ノズルニードル) 3 6は、 プレツシヤスプリ ング 3 7により付勢されてノズルシート面に密着するようになっている。 このた め前記プランジャ部 3 1から圧送された燃料の圧力 (燃料噴射圧力) がプレツシ ヤスプリング 3 7の圧力よりも大きくなると、 燃料弁 3 6がプレツシヤスプリン グ 3 7側に押され、 燃料がノズル 3 8から霧状になってシリンダの燃焼室内に噴 射される。
以上の構成は第 1 3図に示される従来技術と同様である。 本発明においてはメ イン電磁弁 4 1が介装される燃料通路 2 1及びサブ電磁弁 4 2が介装される燃料 戻り管路 (オーバフローパイプ 2 2 ) の部分を改良している。
即ち、 第 1実施例を示す第 1図において、 前記オーバフローパイプ 2 2には、 前記サブ電磁弁 4 2と前記ュニットインジェクタ 3 3の燃料噴射管 3 9との間の 部位にオリフィス 6 0が介装されている。 つまり、 図に示される従来技術におけ る逆止弁 4 3の代わりに前記オリフィス 6 0が設けられている。
かかる構成からなるュニットインジェクタの燃料噴射装置において、 前記メイ ン電磁弁 4 1が閉状態となりかつサブ電磁弁 4 2が開状態になっているときに、 プランジャ 3 2が押されて燃料噴射圧力が上昇したときには、 前記オリフィス 6 0と第 1 3図に示される従来技術に係る逆止弁 4 3とでは、 次のような作用効果 ,の相違がある。
即ち、 前記オリフィス 6 0においては、 燃料噴射圧力が上昇すると直ちに燃料 噴射管 3 9側の燃料をオーバフローパイプ 2 2を通してサブ電磁弁 4 2及び燃料 供給部 1 0側にリークさせることができるのに対し、 従来技術にかかる逆止弁 4 3においては燃料噴射圧力がプランジャバネ 3 2のバネ力よりも大きくなつてか ら燃料をリークさせ始めるので、 燃料リークのタイミングが異なつている。 このように、 かかる実施例と従来技術とでは燃料リークのタイミングが異なつ ているため、 燃料噴射期間における動作が異なることとなる。 そこで、 かかる実 施例における'燃料噴射期間での動作タイミングを第 2図を参照しつつ説明する。 なお、 第 2図 (a ) 〜 (f ) はそれぞれ次のものを示している。
第 2図 (a ) ·· · ·噴射率
第 2図 (b ) · · ·燃料弁リフト
第 2図 (c ) · · ·燃料噴射圧力
第 2図 (d ) · · ·メイン電磁弁リフト
第 2図 (e ) · · ·サブ電磁弁リフト
第 2図 (f ) · · ·カムリフト
また第 2図において、 実線は本発明の実施例、 点線は従来技術を示す。
前記カム 5 2のカムリフト量が増加してき予め設定したリフト量になると、 メ イン電磁弁 4 1が開状態から閉状態に移行する。 このときプランジャ 3 2が押出 されるので燃料噴射圧力が増加していく。 燃料噴射圧力が増加していくと、 ォー パフ口一パイプ 2 2に介装したオリフィス 6 0及びサブ電磁弁 4 2を通って燃料 が直ちに燃料供給部 1 0側にリークしていく。 一方、 燃料噴射圧力が上昇してい くことにより、 燃料弁 3 6のリフト量が大きくなり、 噴射率が増加してくる。 カム 5 2のカムリフト量が更に増加してくると、 サブ電磁弁 4 2は開状態から 閉状態になる。 メイン電磁弁 4 1が開状態から閉状態に向って移行を始めた時点 からサブ電磁弁 4 2が完全閉状態になる時点までの期間 T 2では、 オリフィス 6 0及びサブ電磁弁 4 2が開状態となっているため、 燃料がオーバフローパイプ 2 2を通って燃料供給部 1 0側にリークしていき、 燃料噴射圧力は従来技術におけ る特性 (点線の特性) に比べて抑制されている。
しかも、 かかる実施例において燃料噴射圧力が抑制されている期間 T 2は、 従 来技術において燃料噴射圧力が抑制されている期間 T 1に比べて長い。 またオリ フィス 6 0によるリークが直ちに始まるため、期間 T 2における噴射率の始点は、 期間 T 1の始点に比べて早い時点となっている。
前記期間 T 2における燃料噴射圧力が従来技術に比べて更に抑制されているた め、 この期間 T 2における噴射率は、 第 2図 (a ) に示すように従来技術におけ る特性 (点線の特性) に比べて更に抑制される。
メイン電磁弁 4 1が完全閉状態になり、 更にサブ電磁弁 4 2も完全閉状態にな ると、 燃料噴射圧力が抑制状態から上昇し、 抑制されていた噴射率は抑制が解除 されて増大する。
その後に、 メィン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2が閉状態から開状態に移行し ていくと、 燃料噴射圧力が低下し、 噴射率が低下していき噴射率が零になる。 このように、 かかる実施例によれば、 前記オーバフローパイプ 2 2に前記オリ フィス 6 0を設けるとともに、 前記電磁弁 4 1、 4 2を上述したように開閉制御 しているため、 燃料噴射期間の初期期間、 特に期間 T 2における噴射率を従来技 術に比べて更に抑制でき、 燃料をシリンダ内に一気に噴射することがなくなり、 初期期間での噴射量を従来技術に比べて更に抑制することができる。 この結果、 初期期間から多量の燃料が急激に燃焼することを防止でき、 シリンダ内温度をよ り低く抑えることができ、 窒素酸化物 (N〇x) の発生を更に抑制することがで きる。
また前記オリフィス 6 0は機械的な可動部が無いため、 長期間に亘り使用して も故障することがなく耐久性があり、 機械的な信頼性が高い。
次に、 本発明の要部であるオーバフ口一パイプ及びサブ電磁弁近傍の構成例を 第 3図 (a ) 〜第 3図 (e ) に示す。
第 3図(a ) の例では、 燃料のリーク流れ方向 (図では矢印 A方向) に関して、 上流側にサブ電磁弁 4 2を配置し、 下流側にオリフィス 6 0を配置した構成とし ている。
第 3図 (b )、 (c ) の例では、 サブ電磁弁 4 2と、 開口面積が可変な可変型の オリフィス 6 0 aをォ一バフローパイプ 2 2に介装しており、 第 3図 (b ) の例 では上流側に可変型のオリフィス 6 0 aを下流側にサブ電磁弁 4 2を配置し、 第 3図 ( c ) の例では上流側にサブ電磁弁 4 2を下流側に可変型のオリフィス 6 0 aを配置している。
第 3図 (d ) の例では、 オーバフローパイプ 2 2にサブ電磁弁 4 2 aのみを配 置している。 このサブ電磁弁 4 2 aは開ポジションにおける開度 (開口面積) が オリフィスと同程度の開度に絞られている。
第 3図 (e ) の例では、 オーバフローパイプ 2 2に 3ポジション型のサブ電磁 弁 4 2 bを配置している。 このサブ電磁弁 4 2 bは、 開ポジションと絞りポジシ ヨンと閉ポジションとを有しており、 絞りポジションにおける開度 (開口面積) はオリフィスと同程度の開度に絞られている。
このため、 開ポジションから閉ポジションに移行するときに必ず絞りポジショ ンを通ることとなり、 他の実施例と同様な動作が行われ、 燃料噴射期間の初期に おける燃料噴射率を抑制することができる。
第 4図は本発明の第 2実施例に係る燃料噴射装置の系統図である。 この実施例 においては、 燃料噴射ポンプと噴射ノズルとが別体の別体型燃料噴射装置を備え ており、 図において、 3 0は燃料噴射ポンプ、 3 1は該燃料噴射ポンプ 3 0のプ ランジャ部、 3 5は噴射ノズル部、 3 9は該プランジャ部の燃料出口と前記噴射 ノズル部 3 5とを接続する燃料噴射管である。
かかる第 2実施例においては、 別体型燃料噴射装置において、 燃料噴射ポンプ 3 0のォ一バフローパイプ 2 2に、 サブ電磁弁 4 2とオリフィス 6 0とを介装し ている。 つまり、 第 1図に示される従来技術における逆止弁 4 3の代わりに前記 オリフィス 6 0が設けられている。
また、 第 5図〜第 9図は第 4図に示される第 2実施例における燃料噴射ポンプ 3 0の構造及び電磁弁配置を示し、 第 5図は燃料噴射ポンプの平面図、 第 6図は 第 5図の A— A線断面図、 第 7図は第 5図の B— B線断面図、 第 8図は第 6図の C一 C線断面図、 第 9図は第 8図の D部拡大図である。
これらの図では、 メイン電磁弁 4 1が介装された燃料通路 2 1を、 通路 2 1 a 及び 2 1 bに分けて示しており、 またサブ電磁弁 4 2及びォリフィス 6 0が介装 されたオーバフローパイプ 2 2をパイプ 2 2 a及び 2 2 bに分けて示している。 即ち
( 1 ) 前記通路 2 1 aは、 前記燃料通路 2 1のうち、 メイン電磁弁 4 1と燃料供 給部 1 0との間に配置した部分であり、
( 2 ) 通路 2 l bは、 燃料通路 2 1のうち、 メイン電磁弁 4 1とプランジャ部 3 1との間に配置した部分であり、
( 3 ) パイプ 2 2 aは、 オーバフローパイプ 2 2のうち、 サブ電磁弁 4 2と燃料 供給部 1 0との間に配置した部分であり、
( 4 ) パイプ 2 2 bは、 オーバフローパイプ 2 2のうち、 サブ電磁弁 4 2とプラ ンジャ部 3 1との間に配置した部分である。
一方、 第 8図に示すように、 前記プランジャ部 3 1の上面には、 メイン電磁弁 4 1とサブ電磁弁 4 2とが水平に平行配置されている。 メイン電磁弁 4 1は電磁 石 4 1 aとスプール 4 1 bを主要部材として構成されており、 サブ電磁弁 4 2は 電磁石 4 2 aとスプール 4 2 bを主要部材として構成されている。 尚、 前記スプ ール 4 1 bとスプール 4 2 b とは同径でもよい。 前記両電磁弁 4 1、 4 2のリフ トは目標とする噴射率に応じて決定されるが、 前記のように同径の電磁弁 4 1、 4 2を用いる場合には、 サブ電磁弁 4 2の方がメイン電磁弁 4 1よりも小さなリ フトに設定される。 前記の他、 前記電磁弁 4 1、 4 2のリフト L (第 9図に図示) を同一として双方の径を目標とする噴射率に応じて決定することもできる。 即ち 同リフトの電磁弁を用いる場合にはサブ電磁弁 4 2の径はメイン電磁弁 4 1の径 よりも小さく設定することとなる。
第 6図〜第 7図のように、 前記燃料噴射ポンプ 3 0の上部には吐出部 0 7 0が 形成されており、 この吐出部 0 7 0に前記燃料噴射管 3 9が接続される。 そして 該吐出部 0 7 0とプランジャ部 3 1との間には吐出弁 0 7 1が介装されている。 前記噴射ノズル部 3 5に供給される燃料は、 ブランジャ部 3 1→吐出弁 0 7 1→ 吐出部 0 7 0→燃料噴射管 3 9→噴射ノズル部 3 5という経路に沿って送られる。 第 1 0図ないし第 1 2図は本発明の第 3実施例に係る燃料噴射装置を示し、 第 1 0図は燃料噴射装置の系統図、 第 1 1図は第 1、 第 2オリフィスの制御ブロッ ク図、 第 1 2図は噴射圧力及びオリフィス切換タイミング線図である。
この実施例においては、 前記第 2実施例と同様に燃料噴射ポンプと噴射ノズル とが別体の別体型燃料噴射装置を備えており、 図において、 3 0は燃料噴射ボン プ、 3 1は該燃料噴射ポンプ 3 0のプランジャ部、 3 5は噴射ノズル部、 3 9は 該プランジャ部 3 1の燃料出口と前記噴射ノズル部 3 5とを接続する燃料噴射管 である。
前記プランジャ部 3 1のプランジャ 3 2にはローラ 5 1が連結されており、 こ のローラ 5 1は、 カム 5 2に転接している。 該カム 5 2は、 ディーゼル機関の出 力軸 (クランク軸) 力ら回転力が伝達されて回転し、 該カム 5 2の回転に応じて プランジャ 3 2が往復運動をするようになっている。
1 0は燃料供給部である。 該燃料供給部 1 0は、 燃料タンク 1 1と供給ポンプ 1 2とポリューム 1 3とで構成されており、 該燃料タンク 1 1内の燃料は供給ポ ンプ 1 2により圧送され、 高圧状態でボリューム 1 3に一旦貯蔵されてから送出 されるようになつている。
2 1は前記燃料供給部 1 0と前記燃料噴射管 3 9とを接続する燃料通路である。 2 2はオーバフローパイプで前記燃料噴射管 3 9の前記燃料通路 2 1との接続部 よりも下流側部位と前記燃料供給部 1 0とを接続している。
'前記燃料通路 2 1にはこれを開閉するメイン電磁弁 4 1が介装されると共に、 前記ォ一パフローパイプ 2 2にはこれを開閉するサブ電磁弁 4 2が介装されてい る。 尚、 第 1 0図においては、 メイン電磁弁 4 1が介装された燃料通路 2 1を、 通路 2 1 a及び 2 1 bに分けて示し、 またサブ電磁弁 4 2が介装されたオーバフ ローパイプ 2 2をパイプ 2 2 a及び 2 2 bに分けて示している。
前記メイン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2は、 開ポジションと閉ポジションと を有する 2ポジション型のノーマル ·オープンの方向制御電磁弁よりなる。
従つて、 前記メイン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2の双方が閉状態のときに力 ム 5 2によりプランジャ部 3 1のプランジャ 3 2が押されると、 該プランジャ 3 2により加圧された燃料が燃料噴射管 3 9を通って前記噴射ノズル部 3 5に圧送 されることとなる。
また、 前記噴射ノズル部 3 5において、 3 6は燃料弁 (ノズルニードル) で該 燃料弁 3 6は、 プレツシヤスプリング 3 7により付勢されてノズルシート面に密 着するようになっている。 このため前記プランジャ部 3 1から圧送された燃料の 圧力 (燃料噴射圧力) がプレツシャスプリング 3 7の圧力よりも大きくなると、 燃料弁 3 6がプレツシャスプリング 3 7側に押されて開弁し、 燃料がノズル 3 8 から霧状になってシリンダの燃焼室内に噴射されることとなる。
以上の構成は前記第 2実施例と同様である。 この第 3実施例においては前記燃 料通路 2 1及びオーバフローパイプ 2 2に第 1オリフィス 6 1及び第 2オリフィ ス 6 2を夫々介装している。
即ち、 第 1 0図において 6 1は第 1オリフィスで、 前記燃料通路 2 1の前記メ イン電磁弁 4 1と燃料噴射管 3 9との間の燃料通路 2 1 bに介装されている。 ま た 6 2は第 2オリフィスで前記オーバーフローパイプ 2 2の前記サブ電磁弁 4 2 と燃料噴射管 3 9との間の燃料通路 2 2 bに介装されている。
尚、 前記第 1オリフィス 6 1は前記メイン電磁弁 4 1と燃料供給部 1 0との間 の燃料通路 2 1 aに介装し、 前記第 2オリフィス 6 2は前記サブ電磁弁 4 2と燃 料供給部 1 0との間の燃料通路 2 2 aに介装してもよい。
さらに第 3図 (e ) に示されるように、 前記メイン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2を絞りポジションを有する 3ポジション式電磁弁に構成し、 前記第 1オリフ イス 6 1をメイン電磁弁 4 1に内蔵し、 前記第 2オリフィス 6 2をサブ電磁弁 4 2に内蔵するようにしてもよい。
前記燃料通路 2 1にメイン電磁弁 4 1とともに介装された第 1オリフィス 6 1 と前記ォ一バフローパイプ 2 2にサブ電磁弁 4 2とともに介装された第 2オリフ イス 6 2とは、 絞り流路面積の異なる固定絞り式のオリフィスにて構成されてい る。
7 9はオリフィス切換装置、 7 0はオリフィス制御装置で、 該オリフィス制御 装置 7 0より後述するような切換制御信号が該ォリフィス切換装置 7 9に入力さ れ、 該オリフィス切換装置 7 9により回線 0 7 9を介して前記第 1オリフィス 6 1が併設されたメイン電磁弁 4 1及び第 2オリフィス 6 2が併設されたサブ電磁 弁 4 2を開閉させることにより前記第 1オリフィス 6 1及び第 2オリフィス 6 2 の作動を切り換えるようになつている。
7 1は前記ディーゼル機関の機関回転数を検出する回転検出器、 7 2は前記機 関の負荷 (あるいは出力) を検出する負荷検出器であり、 該回転検出器 7 1から の機関回転数の検出信号及び負荷検出器 7 2からの機関負荷の検出信号は前記ォ リフィス制御装置 7 0に入力される。 かかる構成からなる燃料噴射装置を備えたディーゼル機関の運転時において、 第 2図 (a ) 〜 (f ) に示すように (ここで、 前記のように、 第 2図 (a ) · · · 噴射率、 第 2図 (b ) · · ·燃料弁リフト、 第 2図 (c ) · · ·燃料噴射圧力、 第 2図 (cl ) · · ·メイン電磁弁リフト、 第 2図 (e ) · · ·サブ電磁弁リフト、 第 2図 (f ) · · ·カムリフトであり、 実線は本発明の実施例、 点線は従来技術を示 す)、カム 5 2のカムリフト量が増加していき予め設定したリフト量になると、メ ィン電磁弁 4 1が開状態から閉状態に移行する。
このときプランジャ 3 2から燃料が押出されるので、 第 2図 (c ) のように、 燃料噴射圧力が増加していく。 該燃料噴射圧力が増加していくと、 オーバフロー パイプ 2 2に介装した第 2オリフィス 6 2及びサブ電磁弁 4 2を通って燃料が直 ちに燃料供給部 1 0側にリークしていく。 一方、 燃料噴射圧力が上昇していくこ とにより、 燃料弁 3 6のリフト量が大きくなり噴射率が増加してくる。
カム 5 2のカムリフト量が更に増加してくると、 サブ電磁弁 4 2は開状態から 閉状態になる。 メイン電磁弁 4 1が開状態から閉状態に向って移行を始めた時点 からサブ電磁弁 4 2が完全閉状態になる時点までの期間 T 2では、 オリフィス 6 0及びサブ電磁弁 4 2が開状態となっているため、 燃料がオーバフローパイプ 2 2を通って燃料供給部 1 0側にリークしていき、 燃料噴射圧力は従来技術におけ る特性 (点線の特性) に比べて抑制されている。
メィン電磁弁 1が完全閉状態になり、 更にサブ電磁弁 4 2も完全閉状態にな ると、 燃料噴射圧力が抑制状態から上昇し、 前記のようにして抑制されていた噴 射率は抑制が解除されて増大する。
その後に、 メイン電磁弁 4 1及びサブ電磁弁 4 2が閉状態から開状態に移行し ていくと、 燃料噴射管 3 9側の燃料は第 1オリフ ス 6 1及びメイン電磁弁 4 1 を通り、 また第 2オリフィス 6 2及びサブ電磁弁 4を通り燃料供給部 1 0に戻さ れる。 これにより燃料噴射圧力が低下して噴射率が低下していき噴射率が零にな る。
かかる作動時において、 前記第 1、 第 2実施例においては、 機関の高回転数域 (あるいは高負荷域) において急激な燃焼を抑制してシリンダ内温度を低く抑え 窒素酸化物 (N〇x) の発生を抑制するため、 前記メイン電磁弁 4 1の絞り通路 面積及び前記オリフィス 6 0を含むサブ電磁弁 4 2の絞り通路面積を機関の高回 転数域 (あるいは高負荷域) に適合させ大きめに設定すると、 第 1 2図 (C) の ように、 機関の低回転数域 (あるいは低負荷域) での燃料噴射の初期期間 Sにお いて、 プランジャ 3 2からの送油量に対して絞り通路面積が過大となり、 噴射圧 力が第 1 2図 (C) のように低下して良好な燃焼が得られ難く、 排煙の悪化や燃 料消費率の増加を招く。
一方、 前記のような不具合の発生を回避し機関の低回転数域 (あるいは低負荷 域) での燃焼を改善するため、 前記絞り通路面積を機関の低回転数域 (あるいは 低負荷域)) に適合させて小さく設定すると、 高回転数域(あるいは高負荷域) に おいて噴射圧力が過大となって、 シリンダ内最高圧力が過大となり構成部材の耐 久性を低下させるとともに窒素酸化物 (NO x) の発生量の増大を招く。
そこで、 かかる第 3実施例においては、 前記のように、 前記燃料通路 2 1にメ イン電磁弁 4 1とともに介装された第 1オリフィス 6 1、 及び前記ォ一バフ口一 パイプ 2 2にサブ電磁弁 4 2とともに介装された第 2オリフィス 6 2を設け、 第
1オリフィス 6 1と第 2オリフィス 6 2とを絞り流路面積が異なるようにして、 オリフィス切換装置 7 9により前記第 1オリフィス 6 1及び第 2オリフィス 6 2 の作動を切り換えるように構成しているので、 次のように作動することにより前 記のような問題点を解決している。
即ち前記ディーゼル機関の運転時において、 第 1 1図に示すように、 回転検出 器 7 1からの機関回転数の検出信号及び負荷検出器 7 2からの機関負荷 (あるい は出力) の検出信号は前記オリフィス制御装置 7 0のオリフィス絞り面積算出部
7 3に入力される。
該オリフィス絞り面積算出部 7 3においては、 機関回転数及び機関負荷 (ある いは出力) の検出値に対応するォリフィス絞り流路面積を算出しオリフィス選出 部 7 6に入力する。
前記ォリフィス絞り流路面積は機関回転数及び機関負荷に対し、低回転数域 (あ るいは低負荷域) での絞り流路面積を小さく、 高回転数域 (あるいは高負荷域) になるに従い大きくなるように関係づけられており、 該オリフィス絞り面積算出 部 7 3においては機関回転数及び機関負荷の検出値が入力されると、 該検出値に 対応するオリフィス絞り流路面積を算出 (あるいは選出) する。
7 4は第 1オリフィス絞り量設定部で前記第 1オリフィス 6 1の絞り流路面積 が設定されており、 7 5は第 2オリフィス絞り量設定部で前記第 2オリフィス 6 2の絞り流路面積が設定されている。
該絞り流路面積は前記のように、 第 1オリフィス 6 1と第 2オリフィス 6 2と は異なる値となっており、 第 1オリフィス絞り量設定部 7 4の絞り流路面積は機 関の高回転数域(あるいは高負荷域)に適合した大きい絞り流路面積に設定され、 第 2オリフィス絞り量設定部 7 5の絞り流路面積は機関の低回転数域 (あるいは 低負荷域) に適合した小さい絞り流路面積に設定されている。
尚、前記とは逆に、第 1オリフィス絞り量設定部 7 4の絞り流路面積を小さく、 第 2オリフィス絞り量設定部 7 5の絞り流路面積を大きく設定してもよい。
前記オリフィス選出部 7 6においては、 前記オリフィス絞り面積算出部 7 3に て算出された機関回転数及び機関負荷 (あるいは出力) の検出値に対応するオリ フィス絞り流路面積を第 1オリフィス絞り量設定部 7 4及び第 2オリフィス絞り 量設定部 7 5に突き合わせ、 第 1オリフィス 6 1及び前記第 2オリフィス 6 2の うち、 前記オリフィス絞り流路面積算出値に適合する絞り流路面積が設定されて いるオリフィスを選出する。
即ち、 オリフィス選出部 7 6においては、 前記オリフィス絞り流路面積算出値 が一定値よりも小さい低回転数域 (あるいは低負荷域) においては、 小さい絞り 流路面積が設定されている第 2オリフィス絞り量設定部 7 5を選出し、 前記オリ フィス絞り流路面積算出値が一定値よりも大きい高回転数域 (あるいは高負荷域) においては、 大きい絞り流路面積が設定されている第 1オリフィス絞り量設定部 7 4を選出する。
前記オリフィス選出部 7 6での選出信号は前記オリフィス切換装置 7 9に出力 され、 該オリフィス切換装置 7 9においては前記のようにして選出された、 第 1 オリフィス 6 1側のメイン電磁弁 4 1あるいは第 2オリフィス 6 2側のサブ電磁 弁 4 2を開放せしめる。
以上の動作により、 第 1 2図の Aに示すように、 機関の高回転数域では絞り流 路面積が大きいォリフィス 1即ち前記第 1オリフィス 6 1側の電磁弁 1即ちメィ ン電磁弁 4 1を開くことにより、 噴射圧力の上昇が緩やかとなる。
これにより、 機関の高回転数域 (あるいは高負荷域) において急激な燃焼が抑 制されてシリンダ内最高圧力及びシリンダ内温度の上昇が防止され、 燃焼室周り 構成部材の耐久性が向上されるとともに窒素酸化物 (N〇x ) の発生量が低減さ れる。
また、 第 1 2図の Bに示すように、 機関の低回転数域では絞り流路面積が小さ いオリフィス 2即ち前記第 2オリフィス 6 2側の電磁弁 2即ちサブ電磁弁 4 2を 開くことにより、 燃料噴射の初期期間 Sにおいてプランジャ 3 2からの送油量に 対応して絞り流路面積が小さくなつており、 該初期期間 Sにおける噴射圧力の低 下が防止され、 図の実線に示すような正常な噴射圧力モードが得られる。
これにより、 機関の低回転数域 (あるいは低負荷域) において噴射圧力の低下 による燃焼不良の発生が防止されて良好な燃焼がなされ、 排煙の悪化や燃料消費 率の増加が防止される。
尚、 前記第 3実施例においては前記第 1、 第 2オリフィス 6 1、 6 2を固定絞 り式オリフィスとしたが、 該第 1、 第 2オリフィス 6 1、 6 2を可変絞りオリフ イスとして、前記オリフィス切換装置 7 9により前記第 1、第 2オリフィス 6 1、 6 2の絞り流路面積 (開口面積) を、 機関の低回転数域 (あるいは低負荷域) と 高回転数域 (あるいは高負荷域) とで変化させるように構成してもよい。 産業上の利用可能性
以上記載のごとく、 請求の範囲第 1項ないし第 1 2項記載の発明によれば、 ォ ーバフローパイプにオリフィスを設けるとともにメイン電磁弁及びサブ電磁弁を 自在に開閉制御しているため、 燃料噴射期間の初期期間における噴射の立ち上が りを従来技術に比べて更に抑制できて燃料をシリンダ内に急激に噴射することが なくなり、 初期期間での噴射量を従来技術に比べて更に抑制することができる。 この結果、 初期期間から多量の燃料が急激に燃焼することを防止できるのでシ リンダ内温度をより低く抑えることができ、 窒素酸化物 (N〇x ) の発生を更に 抑制することができる。
また前記オリフィスは機械的な可動部が無いため、 長期間に亘り使用しても故 障することがなく耐久性があり、 従来の逆止弁等に比べ機械的な信頼性が高くな る。
また請求の範囲第 2項及び第 8項のように構成すれば、 前記ォリフィスは開口 面積が可変である構成としたので、 オーバフローパイプを通ってのリ一ク量を最 適に調整することができる。
また請求の範囲第 3項及び第 9項のように前記オーバフローパイプにおける燃 料のリーク流れ方向に関してオリフィスが上流側にサブ電磁弁が下流側に夫々配 置され、 あるいは請求の範囲第 4項及び第 1 0項のように前記オーバフロ一パイ プにおける燃料のリーク流れ方向に関してサブ電磁弁が上流側にオリフィスが下 流側に夫々配置される構成としたことにより、 燃料噴射装置にとつて最適な配置 構成を任意に選択することができる。
また請求の範囲第 5項、 第 6項及び請求の範囲第 1 1項、 第 1 2項のように構 成すれば、 サブ電磁弁を閉ポジションと開度が絞られている閉ポジションとを有 する構成としあるいは前記サブ電磁弁を閉ポジションと開度が絞られている絞り ポジションと開ポジションを有する構成とすることにより、 オリフィスを別個に 設けることなくサブ電磁弁によって絞り機能を果たすことができ、 燃料噴射装置 の構成を簡単化することができる。
さらに請求の範囲第 1 3項ないし第 1 6項の発明によれば、 機関の高回転数域 では、 オリフィス制御装置により、 絞り流路面積が大きいオリフィスを作動させ ることにより、噴射圧力の上昇が緩やかとなり、これにより機関の高回転数域(あ るいは高負荷域) において急激な燃焼が抑制されてシリンダ内最高圧力及びシリ ンダ内温度の上昇が防止され、 燃焼室周り構成部材の耐久性が向上されるととも に窒素酸化物 (N O x) の発生量が低減される。
また、 請求の範囲第 1 3項ないし第 1 6項の発明によれば、 機関の低回転数域 あるいは低負荷域では、 絞り流路面積が小さいオリフィスを作動させることによ り、 燃料噴射の初期期間においてブランジャ部からの送油量に対応して絞り流路 面積を小さくして該初期期間における噴射圧力の低下を防止し、 正常な噴射圧力 モードを得ることができ、 これにより機関の低回転数域あるいは低負荷域におい て噴射圧力の低下による燃焼不良の発生が防止されて良好な燃焼がなされ、 排煙 の悪化や燃料消費率の増加を防止できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . プランジャ部と噴射ノズル部とがー体的に組み込まれたュニットインジ ェクタと、 燃料を前記ユニットインジェクタに圧送する燃料供給部と、 前記燃料 供給部から前記ユニットインジェクタに燃料を送る噴射管に介装されたメイン電 磁弁と、 前記ュニッ卜インジェクタにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻 すオーバフローパイプに介装されたサブ電磁弁とを備え、 更に、 前記ォ一パフ口 一パイプにォリフィスを介装したことを特徴とする燃料噴射装置。
2 . 前記オリフィスは開口面積が可変であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の燃料噴射装置。
3 . 前記オーバフ口一パイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記 オリフィスが上流側に配置され前記サブ電磁弁が下流側に配置されていることを 特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の燃料噴射装置。
4. 前記オーバフローパイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記 サブ電磁弁が上流側に配置され前記オリフィスが下流側に配置されていることを 特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の燃料噴射装置。
5 . ブランジャ部と噴射ノズル部とがー体的に組み込まれたュニットインジ ェクタと、 燃料を前記ユニットインジェクタに圧送する燃料供給部と、 前記燃料 供給部から前記ュニットインジェクタに燃料を送る噴射管に介装されたメイン電 磁弁と、 前記ュニットインジェクタにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻 すオーバフロ一パイプに介装されたサブ電磁弁とを備え、 前記サブ電磁弁は、 閉 ポジションと、 開度が絞られている開ポジションとを有することを特徴とする燃
6 . プランジャ部と噴射ノズル部とがー体的に組み込まれたュニットインジ ェクタと、 燃料を前記ユニットインジェクタに圧送する燃料供給部と、 前記燃料 供給部から前記ュニットインジェクタに燃料を送る噴射管に介装されたメイン電 磁弁と、 前記ュニットインジェクタにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻 すオーバフローパイプに介装されたサブ電磁弁とを備え、 前記サブ電磁弁は、 閉 ポジションと、 開度が絞られている絞りポジションと、 開ポジションを有するこ とを特徴とする燃料噴射装置。
7 . プランジャ部と燃料通路とこの燃料通路に介装されたメイン電磁弁とを 有する燃料噴射ポンプと、 燃料を前記燃料噴射ポンプに供給する燃料供給部と、 前記燃料噴射ポンプから噴射ノズル部に燃料を送る燃料噴射管と、 前記燃料噴射 ポンプにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻すオーバフローパイプに介装 されたサブ電磁弁とを備え、 更に、 前記オーバフローパイプにオリフィスを介装 したことを特徴とする燃料噴射装置。
8 . 前記ォリフィスは開口面積が可変であることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の燃料噴射装置。
9 . 前記オーバフローパイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記 オリフィスが上流側に配置され前記サブ電磁弁が下流側に配置されていることを 特徴とする請求の範囲第 7項記載または請求の範囲第 8項記載の燃料噴射装置。
1 0 . 前記オーバフローパイプにおける燃料のリーク流れ方向に関して、 前記 サブ電磁弁が上流側に配置され前記オリフィスが下流側に配置されていることを 特徴とする請求の範囲第 7項または請求の範囲第 8項記載の燃料噴射装置。
1 1 . プランジャ部と燃料通路とこの燃料通路に介装されたメイン電磁弁とを 有する燃料噴射ポンプと、 燃料を前記燃料噴射ポンプに供給する燃料供給部と、 前記燃料噴射ポンプから噴射ノズル部に燃料を送る燃料噴射管と、 前記燃料噴射 ポンプにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻すオーバフローパイプに介装 されたサブ電磁弁とを備え、 前記サブ電磁弁は、 閉ポジションと、 開度が絞られ ている開ポジションとを有することを特徴とする燃料噴射装置。
1 2 . プランジャ部と通路とこの燃料通路に介装されたメイン電磁弁とを有す る燃料噴射ポンプと、 燃料を前記燃料噴射ポンプに供給する燃料供給部と、 前記 燃料噴射ポンプから噴射ノズル部に燃料を送る燃料噴射管と、 前記燃料噴射ポン プにてリークさせる燃料を前記燃料供給部に戻すオーバフローパイプに介装され たサブ電磁弁とを備え、 前記サブ電磁弁は、 閉ポジションと、 開度が絞られてい る絞りポジションと、 開ポジションを有することを特徴とする燃料噴射装置。
1 3 . 燃料供給部から送給された燃料を加圧するプランジャを備えたプランジ ャ部と、 該プランジャ部から燃料噴射管を経て圧送された高圧燃料を内燃機関の 燃焼室内に噴射する噴射ノズル部と、 前記燃料供給部と前記燃料噴射管とを並列 に接続する 2つの燃料通路と、 前記 2つの燃料通路の夫々に介装されて該燃料通 路を開閉する 2つの電磁弁とを備えた燃料噴射装置において、 前記 2つの燃料通 路の夫々に介装されて該燃料通路の流路面積を絞る第 1、 第 2のオリフィスと、 前記第 1のオリフィス及び第 2のオリフィスの作動を切り換えるオリフィス切換 装置とを備えてなることを特徴とする燃料噴射装置。
1 4. 前記内燃機関の機関回転数を検出する回転検出器と、 前記内燃機関の負 荷あるいは出力を検出する負荷検出器と、 前記機関回転数及び負荷あるいは出力 の検出信号に基づき前記第 1のオリフィスあるいは第 2のオリフィスの作動の要 否を判断して前記オリフィス切換装置に出力するオリフィス制御装置とを備えて なることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の燃料噴射装置。
1 5 . 第 1のオリフィスと第 2のオリフィスとは、 絞り流路面積が異なる固定 絞りオリフィスに夫々構成されてなることを特徴とする請求の範囲第 1 3項また は請求の範囲第 1 4項記載の燃料噴射装置。
1 6 . 第 1のオリフィスと第 2のオリフィスとは、 絞り流路面積が可変な可変 絞りオリフィスに夫々構成されてなることを特徴とする請求の範囲第 1 3項また は請求の範囲 1 4項記載の燃料噴射装置。
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