JP2002188541A - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

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JP2002188541A
JP2002188541A JP2000390006A JP2000390006A JP2002188541A JP 2002188541 A JP2002188541 A JP 2002188541A JP 2000390006 A JP2000390006 A JP 2000390006A JP 2000390006 A JP2000390006 A JP 2000390006A JP 2002188541 A JP2002188541 A JP 2002188541A
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fuel
fuel injection
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valve
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JP2000390006A
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English (en)
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Hiroyuki Ishida
裕幸 石田
Tatsuo Takaishi
龍夫 高石
Yoshinori Nagae
禎範 永江
Kenichi Iwanaga
健一 岩永
Shigemi Ono
茂視 小野
Takeshi Arai
武 新井
Akira Numata
明 沼田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射初期期間における燃料の噴射量を該
燃料の霧化効率を低下させることなく抑制することがで
きる燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 燃料通路21に介在されたメイン電磁弁
41、燃料通路21を介して供給される燃料を加圧する
プランジャポンプ31およびメイン電磁弁41に並列接
続されたサブ電磁弁42を有し、プランジャポンプ31
によって加圧された燃料の一部をサブ電磁弁42を介し
て燃料の供給源側にリークさせる燃料噴射ポンプ30
と、燃料噴射ポンプ30から圧送される燃料を噴射する
噴射弁60とを備えている。噴射弁60は、メインノズ
ル69およびサブノズル68と、燃料噴射ポンプ30か
ら圧送される燃料の圧力に応じて2段階にリフト動作
し、低リフトの状態のときにサブノズル68を開くとと
もに、高リフトの状態のときにサブノズル68およびメ
インノズル69の双方を開く針弁65とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
燃料噴射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関では、シリンダ内に吸入
した空気を圧縮し、この圧縮によって高温、高圧になっ
た空気の中に霧化した燃料を送り込んで自己着火させて
いる。このため、このディーゼル機関では、適切な時期
に適量の燃料を燃焼室内へ噴射するための燃料噴射装置
が使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃料噴
射装置は、燃料噴射初期期間においてディゼル機関のシ
リンダ内に一気に燃料が噴射されるため、該シリンダ内
の温度が高くなって窒素酸化物(NOx)が発生すると
いう問題があった。そこで、燃料噴射初期期間における
燃料の噴射量を抑制する技術が提案されているが、この
技術では、上記期間において噴射圧力が低下されるの
で、燃料が十分に霧化されないという不都合がある。
【0004】本発明の課題は、このような状況に鑑み、
燃料噴射初期期間における燃料の噴射量を該燃料の霧化
効率を低下させることなく抑制することができる燃料噴
射装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料噴射装
置は、燃料通路、該燃料通路に介在されたメイン電磁
弁、前記燃料通路を介して供給される燃料を加圧する加
圧手段および前記メイン電磁弁に並列接続されたサブ電
磁弁を有し、前記加圧手段を前記メイン電磁弁の閉状態
下で加圧動作させるとともに、加圧された燃料の一部を
前記サブ電磁弁を介して燃料の供給源側にリークさせる
ように構成された燃料噴射ポンプと、前記燃料噴射ポン
プから圧送される燃料を導入して噴射する燃料噴射弁と
を備え、前記燃料噴射弁が、メインノズルおよびサブノ
ズルと、前記燃料噴射ポンプから圧送される燃料の圧力
に応じて2段階にリフト動作し、低リフトの状態のとき
に前記サブノズルを開くとともに、高リフトの状態のと
きに前記サブノズルおよびメインノズルの双方を開く針
弁とを有することを特徴としている。本発明の好ましい
実施例では、前記サブ電磁弁にオリフィスを直列接続し
ている。また、本発明の好ましい実施例では、前記燃料
噴射弁が、燃料噴射期間の終わりに前記針弁を閉じ方向
に付勢する付勢手段を更に備えている。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る燃料噴射装
置の実施形態を示す油圧回路図である。この燃料噴射装
置において、燃料供給部10は、燃料タンク11と、供
給ポンプ12と、ボリューム13とで構成されている。
燃料タンク11内の燃料は、供給ポンプ12により圧送
され、高圧状態でボリューム13に一旦貯溜されてから
送出される。
【0007】燃料供給部10から圧送された燃料は、燃
料通路21を介して燃料噴射ポンプ30に送られ、ま
た、燃焼噴射ポンプ30からリークした燃料は、オーバ
フローパイプ22を通って燃料供給部10に戻される。
なお、燃料のリークについては後述する。
【0008】燃料通路21には、メイン電磁弁41が介
装され、オーバブローパイプ22には、サブ電磁弁42
およびオリフィス43が介装されている。電磁弁41,
42は、開ポジションと閉ポジションの2ポジションを
有するノーマル・オープン型の開閉弁である。
【0009】燃料噴射ポンプ30は、プランジャ部3
1、燃料通路21、メイン電磁弁41、オーバーフロー
パイプ22、サブ電磁弁42と、オリフィス43を図示
していないポンプボディ内に一体的に組み込んだもので
ある。なお、プランジャ部31は、燃料供給管39を介
して噴射弁60の噴射ノズル部61に連通されている。
【0010】プランジャ部31のプランジャ32には、
ローラ51が連結されており、このローラ51は、カム
52に転接している。カム52は、図示していないディ
ーゼル機関の出力軸から回転力が伝達されて回転する。
そして、このカム52の回転に応じてプランジャ32が
往復運動をする。したがって、電磁弁41,42が閉状
態のときにプランジャ32が上昇動作すると、燃料が燃
料供給管39を通って噴射弁60の噴射ノズル部61に
圧送される。
【0011】噴射弁60は、第1スプリング62および
第2スプリング63を備えている。第1スプリング62
は、プッシュロッド64を介して噴射ノズル部61の針
弁65を常時下方に付勢しており、このため、針弁65
は、ノズル部61のシート面66に密着している。一
方、第2スプリング63は、針弁65が距離L1以上リ
フトしたときに該針弁65に下方向の付勢力を作用させ
る。
【0012】プランジャ部31から燃料供給管39を介
してノズル部61に燃料が圧送されると、この燃料の圧
力が該噴射ノズル部61のノズル室67において針弁6
5の受圧面に作用し、これによって該針弁65が上方に
付勢される。そして、この燃料の圧力による付勢力が第
1プリング62による付勢力よりも大きくなると、針弁
65が該スプリングプ62側にリフトして上記シート面
66から離れる。
【0013】ノズル部61の先端部には、サブノズル6
8と、このサブノズル68よりも遅れて開かれるメイン
ノズル69とが設けられている。上記のように、針弁6
5がスプリングプ62側へのリフトを開始した段階で
は、サブノズル68のみがノズル室67と連通するの
で、このサブノズル68によって霧化された燃料が図示
していないディーゼル機関の燃焼室内に噴射される。な
お、サブノズル68とメインノズル69の開口面積の和
は、従来の噴射弁における単一のノズルの開口面積にほ
ぼ等しい。
【0014】ノズル室67に供給される燃料の圧力が上
昇して、針弁65が部材70に当接すると、以後、第1
スプリングプ62と第2スプリング63の双方の付勢力
が針弁65に作用するので、ノズル室67における燃料
の圧力(噴射圧力)が上昇する。
【0015】次に、燃料噴射期間における動作を、図2
の動作タイミング図を参照しながらより詳細に説明す
る。前記カム52のリフト量は、図2(f)に示すよう
に変化する。このカム52のリフト量が予め設定した大
きさまで増加すると、図2(d)に示すように、電磁弁
41が開状態から閉状態に移行されて、燃料通路21が
閉止される。これにより、プランジャ32の押し出し動
作に伴って前記ノズル室67内の圧力P(燃料噴射圧
力)が図2(c)に示すように増加するが、この増加は
緩やかに進行する。なぜなら、プランジャ部31から吐
出される燃料の一部が、オーバブローパイプ22に介装
したオリフィス43およびサブ電磁弁42を通って燃料
供給部10側にリークするからである。
【0016】上記ような圧力Pの変化に伴い、図2
(b)に示すように、針弁65のリフト量も緩やかに増
大する。また、この時においては、サブノズル68のみ
から燃料が噴射されるので、図2(a)に示すように、
噴射率 が大幅に抑制されることになる。カム52のリ
フト量が更に増加してくると、図2(e)に示すように
サブ電磁弁42が開状態から閉状態に移行されるので、
燃料噴射圧力Pが上昇する。これにより、針弁65のリ
フト量がさらに増加してメインノズル69が開かれるの
で、サブノズル68からの燃料の噴射に加えて、メイン
ノズル69からも燃料が噴射される。
【0017】そして、針弁65のリフト量がL1以上に
なると、第1スプリングプ62と第2スプリング63の
双方の付勢力が針弁65に作用するので、ノズル室67
における燃料の圧力(噴射圧力)が上昇して、両ノズル
68,69から効率よく燃料が噴射される。なお、針弁
65の最大リフト量は第1段リフト量L1+第2段リフ
ト量L2である。
【0018】その後に、メイン電磁弁41およびサブ電
磁弁42が閉状態から開状熊に移行すると、燃料噴射圧
力が低下して噴射率が低下する。そして、針弁6がシー
ト面66に当接するまで下降した時点で噴射率がゼロに
なる。
【0019】上記実施形態によれば、メイン電磁弁41
およびサブ電磁弁42を上述したように開閉制御してい
るため、燃料噴射期間のうちの初期期間における噴射率
を抑制して、燃料がディーゼル機関のシリンダ内に一気
に噴射されることを防止することができる。なお、上記
実施形態では、電磁弁42に固定オリフィス43を直列
接続しているが、このオリフィスに代えて可変オリフィ
スを使用することも可能である。
【0020】図3は、噴射弁の詳細を示す断面図であ
る。この図3に示すように、第1スプリング62の上方
にはピストン70を収納したシリンダ71が配設されて
いる。ピストン70は、第1スプリング62を受ける上
部バネ受72に連結され、また、シリンダ71のアッパ
側流体圧室71aは、オリフィス73を介して、前記燃
料供給管39に連通している。
【0021】上記シリンダ71のアッパ側圧力室71a
には、オリフィス73を介して加圧燃料が流入するの
で、この燃料の圧力(噴射圧力)によってピストン70
が第1スプリング62側に付勢される。この付勢力は、
スプリング62および63により吸収されるので、当初
において上記アッパ側圧力室71aの圧力は増大しな
い。しかし、ピストン70がストロークエンドまで下降
すると、圧力室71aの圧力が急上昇し、これは、スプ
リング62,63を下方に付勢させる。なお、図2
(b)および(c)の点線は、それぞれ上記ピストン7
0の位置変化および圧力室71aの圧力変化の態様を示
している。
【0022】上記ピストン70は、結局、噴射の終了期
間にスプリング62,63を介して針弁65を閉じ方向
に付勢するので、該針弁65を速やかに下降させて、燃
料の噴射を瞬時に停止させる。したがって、上記ピスト
ン70を配設すれば、噴射終了時点での燃料のカット特
性を改善することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明に係る燃料噴射装置によれば、燃
料噴射期間の初期において、燃料をリークさせてこの初
期での燃料噴射率を低下させることができる。このた
め、噴射期間の初期に燃料が急激に燃焼することがなく
なるので、ディーゼル機関のシリンダ内温度を抑えて窒
素酸化物の発生を抑制することができる。また、燃料噴
射期間の初期において、サブノズルのみから燃料を噴射
させることが可能であるから、この初期期間における燃
料の霧化が良好に行われて、燃料の燃焼効率が向上す
る。また、燃料噴射弁が、燃料噴射期間の終わりに前記
針弁を閉じ方向に付勢する付勢手段を備えているので、
噴射終了時点での燃料のカット特性を改善することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料噴射装置の実施の形態を示す
油圧回路図。
【図2】上記燃料噴射ポンプの動作特性を例示した動作
タイミング図。
【図3】噴射弁の具体的構成の一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
10 燃料供給部 11 燃料タンク 12 供給ポンプ 13 ボリューム 21 燃料通路 22 オーバフローパイプ 30 燃料噴射ポンプ 31 プランジャ部 32 プランジャ 35 噴射ノズル部 39 燃料供給管 41 メイン電磁弁 42 サブ電磁弁 43 オリフィス 52 カム 60 噴射弁 61 噴射ノズル部 62 第1スプリング 63 第2スプリング 64 プッシュロッド 65 針弁 67 ノズル室 68 サブノズル 69 メインノズル 70 ピストン 71 シリンダ 73 オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 61/18 350 F02M 61/18 350B (72)発明者 永江 禎範 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 岩永 健一 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 小野 茂視 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 新井 武 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 沼田 明 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社汎用機・特車事業本部内 Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AD12 BA03 BA06 BA09 BA17 BA25 CA01S CA04U CA08 CA09 CA32U CA35 CA36 CC28 CC52 CE02 CE13 CE22 DA11 DA13 DA14 DA16

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料通路、該燃料通路に介在されたメイ
    ン電磁弁、前記燃料通路を介して供給される燃料を加圧
    する加圧手段および前記メイン電磁弁に並列接続された
    サブ電磁弁を有し、前記加圧手段を前記メイン電磁弁の
    閉状態下で加圧動作させるとともに、加圧された燃料の
    一部を前記サブ電磁弁を介して燃料の供給源側にリーク
    させるように構成された燃料噴射ポンプと、前記燃料噴
    射ポンプから圧送される燃料を導入して噴射する燃料噴
    射弁とを備え、 前記燃料噴射弁が、メインノズルおよびサブノズルと、
    前記燃料噴射ポンプから圧送される燃料の圧力に応じて
    2段階にリフト動作し、低リフトの状態のときに前記サ
    ブノズルを開くとともに、高リフトの状態のときに前記
    サブノズルおよびメインノズルの双方を開く針弁とを有
    することを特徴とする燃料噴射ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記サブ電磁弁にオリフィスを直列接続
    したことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。
  3. 【請求項3】 前記燃料噴射弁が、燃料噴射期間の終わ
    りに前記針弁を閉じ方向に付勢する付勢手段を更に備え
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射
    手段。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20080304