JPH01117982A - ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 - 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燃料噴射装置に関する。

（従来の技術） 従来よりエンジンの噴射ノズルとしては第１４図に示す
マルチホールノズルａ、第１５図に示すシングルホール
ノズルｂ、第１６図に示すスロットルノズルＣ等が用い
られてきた。マルチホールノズルａは多方向に複数の噴
孔を有するため、各噴孔の孔径や数の選択により燃料の
噴霧状態をコントロールして、エンジンの回転およびト
ルクが変動する全域で燃焼チューニングを可能にしてい
たが、取付位置が燃焼室の中央部に限られていた。

また、シングルホールノズルｂは取付位置が燃焼室の壁
面近くでもよく、マルチホールノズルａとくらべて騒音
も少ないが、燃料の拡散状態が悪く、エンジンの回転お
よびトルクが変動する全域で燃焼チューニングを行うこ
とが困難であった。さらにスロットルノズルＣは第１７
図に示すように、マルチホールノズルａ、シングルホー
ルノズルｂとくらべると針弁リフト量に対する孔径面積
の変動が初期の過程で非常に少ないので、主噴射に先行
させて前噴射を行うことができたが、スロットル期間が
短かいので噴孔にカーボンがつまり出力の劣化を招くと
いう問題点があった。そのため、上記各噴射ノズルの利
点を生かし、かつ問題点を解決する手段として、孔径の
異なる２本の噴射ノズルをコントロールすることにより
エンジン性能の向上を計った燃料噴射装置の発明が開示
されている（例えば特開昭５８−１１７３５５号公報参
照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来の技術では２本の噴射ノズルをコント
ロールするために２台の燃料噴射ポンプが必要となった
り、噴射タイミングを制御するために別の機構が必要と
なりコスト高となるとともに、複雑な機構が必要となる
という問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の上記問題点を解決するための手段は、同一の気
筒に燃料を供給するそれぞれ噴射特性の異なる複数の噴
射ノズルと、フューエルインジェクションポンプから圧
送される燃料を上記噴射ノズルに分配供給する分岐通路
を備えた高圧管と、該高圧管の分岐通路の途中に備えら
れ、フューエルインジェクションポンプからの燃料圧に
より作動し上記噴射ノズルへの燃料供給を切換える切換
えバルブと、上記切換えバルブの作動を上記燃料圧と対
向する方向に付勢する付勢手段によって制御する制御手
段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃
料噴射装置である。

（作用） フューエルインジェクションポンプから圧送される燃料
を高圧管によって切換えバルブに伝え、切換えバルブは
、該切換えバルブに設けた制御手段によって圧送されて
くる燃料を制御して、噴射特性の異なる複数の噴射ノズ
ルからエンジンへ噴射する。

（実施例） 本発明の燃料噴射装置は、−気筒光たりに２本の燃料噴
射ノズルを備えたディーゼルエンジンにおいて、１台の
フューエルインジェクションポンプで２本の燃料噴射ノ
ズルを制御することを特徴とする。以下図面に基づいて
実施例を説明する。

第１図に示すように１本発明の燃料噴射装置１は噴射ノ
ズル２、高圧管３、切換えバルブ４、制御手段５、フュ
ーエルインジェクションポンプ６を主要部として具備し
ている。なお、７は一般的な中スワールの直接噴射式エ
ンジンの一気筒を示す。

噴射ノズル２は燃料を霧化して燃焼室内に噴射するため
に、前噴射用の小孔径の第１噴射ノズル２ａと主噴射用
の大孔径の第２噴射ノズル２ｂを設けて噴射量をコント
ロールしている。また、第１噴射ノズル２ａと第２噴射
ノズル２ｂは第４図ないし第７図に示すように取付位置
の設定によって、逆位相に設定（第４図参照）したり、
同一方向に設定（第５図参照）したり、エミッションを
考慮して前噴射用の第１噴射ノズル２ａを内方向に向け
て設定（第６図参照）したり、第１噴射ノズル２ａと第
２噴射ノズル２ｂの噴射角度を変えて設定（第７図参照
）したりすることでエンジンの燃焼室内の空気流動に適
合した噴霧状態を保つことができる。なお、９はスワー
ルの方向を示す。

また、以上示したものは２つの個別の噴射ノズルボディ
にてそれぞれ第１および第２噴射ノズル２ａ、２ｂを備
えているが、１つの噴射ノズルホディにて噴射特性の異
なる第１および第２噴射ノズル２ａ、２ｂを同体として
形成してもよい。

高圧管３は第１噴射ノズル２ａへ燃料を圧送するための
第１分岐通路３ａと第２噴射ノズル２ｂへ燃料を圧送す
るための第２分岐通路３ｂとを設けている。

切換えバルブ４は第１図ないし第３図に示すように、平
行する第１分岐通路３ａおよび第２分岐通路３ｂを連通
ずるように異径の受圧管４ｃを設け、第１分岐通路３ａ
側の第１受圧管４ａは断面積を小さくし、第２分岐通路
３ｂ側の第２受圧管４ｂは断面積を大きくし、両者の連
結部には段差を設けている。そして、その段差部分には
燃料のリターン通路４ｍを設けている。また、受圧管４
Ｃの左右端部は第１分岐通路３ａ、第２分岐通路３ｂ各
々を横断して左右に延設しており、その両端部には第１
受圧面４ｄ、第２受圧面４ｅを設けている。そして、こ
の受圧管４ｃの内部には、第１受圧面４ｄの形状に一致
する小断面のロッド部４ｆと第２受圧面４ｅの形状に一
致する大断面のロッド部４ｇを設けた切換えピストン４
ｈを、受圧管４ｃ内を左右移動可能に内蔵している。ま
た、この切換えピストン４ｈの左右両端部近傍には分岐
通路３ａ、３ｂ上流からの燃料の噴射圧力を受圧面４ｄ
、４ｅの方向に変更する燃料通路４１゜４ｋを設けてい
る。

制御手段５は第１受圧面４ｄと第２受圧面４ｅとに設け
ており、第１受圧面４ｄには、該第１受圧面４ｄと切換
えピストン４ｈとの間にピストン４ｈを第２受圧面４ｅ
の方向へ付勢する付勢手段としてスプリング５ａを設け
、該スプリング５ａのスプリング力を調節するために第
１受圧面４ｄの後部に１、第１受圧面４ｄを進退させる
ソレノイドバルブ５ｂを設けている。一方、第２受圧面
４ｅには凹状の段差を設けて受圧面積を小さくした第３
受圧面５ｃを設けている。

フューエルインジェクションポンプ６は第１図に示すよ
うに、エンジン７の気筒数に対応した数の高圧管３を接
続しており゛、アクセル（図示省略）の開放具合によっ
て各々の高圧管３に燃料を圧送する。

次に、上記燃料噴射装置１の作動について説明する。

°　まず、フューエルインジェクションポンプ６が燃料
の圧送を開始する前は、通常、切換えバルブ４は第２図
の状態となって第１分岐通路３ａを開放している。そし
て、フューエルインジェクションポンプ６より圧送が始
まると、第１分岐通路３ａが開放しているので第１噴射
ノズル２ａが開弁じてエンジン７への燃料の前噴射を開
始する。この際、噴射量の少ない領域では第８図に示す
ように高圧管３の管内圧上昇が少ないため、小孔径の第
１噴射ノズル２ａだけの前噴射で終わる。さらに、噴射
量の増加に伴い、第１噴射ノズル２ａの前噴射だけでは
、噴射率が低いため、高圧管３内の圧力が上昇してくる
。そして、第１１図に示すように、（第３受圧面×第２
分岐通路の分圧）〉（第１受圧面×第１分岐通路の分圧
＋スプリング力）になると、切換えピストン４ｈは右に
移動し。

第２噴射ノズル２ｂ側の分岐通路３ｂが開放して、第９
図に示すように、大孔径の第２噴射ノズル２ｂから燃料
の主噴射が行われる。そして、噴射量がさらに増加する
と、第１０図に示すように、小孔径の第１噴射ノズル２
ａからの前噴射量はいっそう減少し、はとんどの燃料が
大孔径の第２噴射ノズル２ｂから噴射され、切換えバル
ブ４は第３図に示す状態となる。

次に、上記燃料噴射装置１の制御について説明する。

第１噴射ノズル２ａと第２噴射ノズル２ｂへ送られる燃
料の絶対量はフューエルインジェクションポンプ６によ
って制御される。そして、切換えバルブ４に設けた制御
手段５は、上記フューエルインジェクションポンプ６か
ら送られてくる燃料の燃料圧によって、第１噴射ノズル
２ａから第２噴射ノズル２ｂへの噴射切換えスピードと
噴射切換えポイント８を制御する。

噴射切換えスピードは第２受圧面４ｅと第３受圧面５ｃ
の受圧面積の差によって制御することができ１面積差を
大きくすると、切換えピストン４ｈが移動を始めた時に
第３受圧面５ｃから第２受圧面４ｅへと急激に燃料圧を
加える受圧面積が大きくなるので、切換えピストン４ｈ
の移動速度が速くなり、切換えスピードを上昇させるこ
とができる。

一方、噴射切換えポイント８は第１１図に示すように、
第１受圧面４ｄと切換えピストン４ｈとの間に設けたス
プリング５ａのスプリング力によって制御することがで
き、スプリング力を強めると第１噴射ノズル２ａからの
前噴射の期間が長くなり、スプリング力を弱めると第１
噴射ノズル２ａからの前噴射の期間が短くなって第２噴
射ノズル２ｂからの主噴射の期間が長くなる。さらに、
この噴射切換えポイントはソレノイドバルブ５ｂを電子
制御、機械制御等によって、エンジン７の運転中に第１
受圧面４ｄを進退させてスプリング５ａのスプリング力
を調節することで各種運転条件に対応することができる
。例えばコンピュータによる電子制御の場合、エンジン
７のスタート時においては、第１２図に示すように、始
動増量を行なうため、スプリング５ａを開放してスター
ト時より大孔径の第２噴射ノズル２ｂより噴射させ、エ
ンジン７の回転が安定した後にスプリング力による制御
を開始する始動時のプログラムを入力しておくことで始
動制御を行うことができる。そして、始動したエンジン
７は、第１３図に示すように、水温および加速運転状態
に応じてスプリング力を補正した後にエンジンの回転数
と負荷に応じてスプリング力を制御するプログラムを入
力することで、エンジンの半失火を防止するとともに加
速制御を行うことができる。

（効果） 一台のフューエルインジェクションポンプにより、複数
の噴射ノズルへの燃料供給制御ができ、噴射率あるいは
噴射期間の制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１３図は本発明のディーゼルエンジンの
燃料噴射装置の図面であって、第１図は燃料噴射装置の
概略図、第２図および第３図は切換えバルブを示す断面
図、第４図ないし第７図は第１噴射ノズルおよび第２噴
射ノズルの設定例を示す概略図、第８図ないし第１０図
は第１噴射ノズルおよび第２噴射ノズルの噴射量とクラ
ンクアングルとの関係を示すグラフ、第１１図は高圧管
内の圧力上昇に伴う切換えバルブの各部にかかる力の関
係を示すグラフ、第１２図および第１３図はコンピュー
タ制御による制御例を示すフローチャート、第１４図な
いし第１６図は各種の噴射ノズルを示す縦断面図、第１
７図は第１４図ないし第１６図の各種噴射ノズルの針弁
リフト量に対する孔径面積の変化を示すグラフである。 １・・・・・・燃料噴射装置、２・・・・・・噴射ノズ
ル、３・・・・・・高圧管、３ａ・・・・・・第１分岐
通路、３ｂ・・・・・・第２分岐通路、４・・・・・・
切換えバルブ、５・・・・・・制御手段、５ａ・・・・
・・スプリング、６・・・・・・フューエルインジェク
ションポンプ、７・・・・・・エンジン。 第１１図 第７図 第１４図　　第１５図　　　第１６図 第１７０ 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一の気筒に燃料を供給するそれぞれ噴射特性の
   異なる複数の噴射ノズルと、フューエルインジェクショ
   ンポンプから圧送される燃料を上記噴射ノズルに分配供
   給する分岐通路を備えた高圧管と、該高圧管の分岐通路
   の途中に備えられ、フューエルインジェクションポンプ
   からの燃料圧により作動し上記噴射ノズルへの燃料供給
   を切換える切換えバルブと、上記切換えバルブの作動を
   上記燃料圧と対向する方向に付勢する付勢手段によって
   制御する制御手段とを設けたことを特徴とするディーゼ
   ルエンジンの燃料噴射装置。