JPH0152586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジンに燃料を供給する
ための燃料噴射装置に関する。

燃料調量方式のひとつとしてカミンズ社のユニ
ツトインジエクタに代表される絞り調量方式があ
る。これは所定圧にセツトされた供給燃料を入口
絞りによつて調量してプランジヤのポンプ室に送
り込み、プランジヤをエンジンにて駆動してポン
プ室の全燃料を噴射するようにしたものである。

またプランジヤの駆動方式として、高圧燃料で
プランジヤを駆動する油圧駆動方式がある。これ
は噴射装置とは別にポンプを駆動して高圧燃料を
発生させて、プランジヤの背後の増圧ピストンに
その圧力を負荷してプランジヤを駆動して燃料を
噴射させるようにしたものである。

しかしながら絞り調量方式では、プランジヤが
常に一定ストローク作動するために部分負荷では
ポンプ室に気泡が発生し、噴射量が不安定になつ
たり不斉噴射が発生したりし、また噴射タイミン
グが遅れ、しかもエンジン回転数、負荷に応じて
噴射タイミングが任意に設定できないという欠点
がある。

また油圧駆動方式は、常に高圧燃料を供給する
必要があり、そのためにエンジンに負荷がかかり
出力の損失が大きく、また高圧回路の耐久性に不
安があるという欠点がある。

そこで本発明は、供給燃料量に相当するストロ
ークだけ噴射プランジヤが移動でき、また設定さ
れた噴射タイミングに合う燃料が供給されてその
燃料量に相当するストロークだけタイミングプラ
ンジヤが移動できるようにして、気泡や不斉噴射
等が発生しないようにするとともに噴射タイミン
グを任意に設定できるようにし、さらにそれらの
プランジヤの駆動油圧を発生する圧送プランジヤ
をエンジンによつて駆動することで高圧の油圧源
を常に維持することを不要として、出力損失をな
くしかつ高圧回路を廃止した装置を提供しようと
するものである。

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。

第１の実施例を示す第１図において、圧送シリ
ンダ１内に圧送プランジヤ２が摺動自在に嵌合さ
れ、圧送プランジヤ２内には噴射プランジヤ３と
タイミングプランジヤ４が摺動自在に嵌合され、
圧送プランジヤ２の下端には孔３７を有する噴射
プランジヤストツパー８が螺合される。圧送シリ
ンダ１の下方にはホルダーボデー５が取付けら
れ、そのボデー５の下方にノズル６が取付けられ
ている。一方、圧送シリンダ１の上方にはフオロ
アー５０が挿入され、このフオロアー５０は圧送
プランジヤ２と係合され、さらにシリンダ１とフ
オロアー５０との間に駆動用スプリング５１が設
置されている。そして圧送プランジヤ２は、図示
しないエンジンと同期して回転する図示しないカ
ムによつてフオロアー５０を介して下方に駆動さ
れ、駆動用スプリング５１によつて上方に引き上
げられる。

圧送プランジヤ２のメタリングリード４０は圧
送シリンダ１のメタリングポート２０を開閉し、
圧送プランジヤ２のスピル孔３１は圧送プランジ
ヤ２が下降した際に、圧送シリンダ１の環状のス
ピル溝２６と連通する。また、圧送プランジヤ２
と噴射プランジヤ３とタイミングプランジヤ４と
によつて形成される噴射ポンプ室１１は、圧送プ
ランジヤ２の横孔３３および圧送シリンダ１の環
状のメタリング溝２８を介して、圧送シンダ１の
燃料通路１０２および圧送通路９１と連通する。
この圧送通路９１は、ホルダーボデー５の燃料通
路９５を介してノズル６内の燃料溜室に連絡され
る。圧送プランジヤ２とタイミングプランジヤ４
とによつて形成されるタイミングポンプ室１２
は、圧送プランジヤ２のタイミングポート３４を
介して圧送シリンダ１の排出通路２４に連通する
とともに、圧送プランジヤ２の通路３５を介して
圧送シリンダ１の燃料通路２５と連通する。圧送
プランジヤ２の圧力逃し孔３２は、噴射プランジ
ヤ３の圧力逃しリード４１によつて開閉されると
ともに、圧送ポンプ室１０と圧送シリンダ１の環
状の圧力逃し溝２７とに連通する。タイミングプ
ランジヤ４のタイミングリード４２はタイミング
ポート３４を開閉する。

タンク６０の燃料はエンジン駆動の第１燃料供
給ポンプ６１によつて送り出され、供給通路７０
および圧送シリンダ１の燃料通路９０を介してメ
タリングポート２０から圧送ポンプ室１０に供給
される。また第１燃料供給ポンプ６１から送り出
される燃料の一部は、エンジン駆動の第２燃料供
給ポンプ６２でさらに加圧された後に調圧弁６７
で一定圧に調整される。そして、この調圧された
燃料の一部は図示しない制御回路によつてエンジ
ン負荷等に応じて開弁時間が制御される電磁弁６
３、気筒間の調量のばらつきをなくすためのバラ
ンスオリフイス１００、逆止弁６５、圧送シリン
ダ１内の燃料通路１０２およびメタリング溝２８
を介して噴射ポンプ室１１に供給され、また他の
一部の調圧された燃料は電磁弁６４、気筒間のタ
イミングのばらつきをなくすためのタイミングオ
リフイス１０１、逆止弁６６、圧送シリンダ１内
の燃料通路２５および圧送プランジヤ１の通路３
５を介してタイミングポンプ室１２に導入され
る。

なお、ノズル６は針弁によつて噴孔を開閉する
公知の型式のもので、ホルダボデー５内のノズル
スプリング室１３内に設置されたノズルスプリン
グ７によつて針弁が閉弁方向に付勢されている。
そして、ノズルスプリング室１３は連絡通路９６
を介して燃料通路９０に連絡されている。また圧
送シリンダ１のスピル溝２６および圧力逃し溝２
７は、いずれも排出通路９２，８１を介してタン
ク６０に連絡されている。また排出通路２４もオ
リフイス１０３および逆止弁７９を介してタンク
６０に連絡されている。この逆止弁７９の開弁圧
は各燃料供給ポンプ６１，６２の供給圧よりも高
くしている。この装置のうち圧送シリンダ１と一
体的に組み付けられた部分は、ノズル６の先端が
エンジンの燃焼室に臨むように圧送シリンダ１や
ホルダボデー５を利用してエンジンのシリンダヘ
ツドに取り付けられる。

次に作動の説明をする。

まず、タイミングポンプ室１２には設定された
噴射タイミングに応じた所定量の燃料が充填さ
れ、タイミングプランジヤ４はタイミングに応じ
た位置まで圧送プランジヤ２内で下降して停止し
ている。噴射ポンプ室１１には噴射量に応じた所
定量の燃料が充填され、噴射プランジヤ３はタイ
ミングと噴射量に応じた位置まで下降して圧送プ
ランジヤ２内で停止している。

そして圧送プランジヤ２は図示しないカムによ
り下方向に向つて駆動され、メタリングリード４
０がメタリングポート２０を閉じると圧送ポンプ
室１０内の燃料の圧送が開始され、その圧力によ
り噴射プランジヤ３を押して噴射ポンプ室１１の
圧力を上昇させる。さらにその圧力によりタイミ
ングプランジヤ４を押して、タイミングポンプ室
１２内の燃料を、タイミングポート３４、排出通
路２４、オリフイス１０３、および逆止弁７９を
介してタンク６０へ排出する。タイミングリード
４２がタイミングポート３４を閉じるとその燃料
の排出は停止され、その後さらに圧送プランジヤ
２が下降すると圧送ポンプ室１０、噴射ポンプ室
１１、タイミングポンプ室１２内の燃料圧力が上
昇し、噴射ポンプ室１１内の燃料が圧送プランジ
ヤ２内の横孔３３、圧送シリンダ１内の燃料の圧
送通路９１およびホルダーボデー５内の燃料通路
９５を通つてノズル６から噴射される。このとき
噴射プランジヤ３は、圧送プランジヤ２と噴射プ
ランジヤ３の受圧面積比分だけ、圧送プランジヤ
２の駆動速度に対して増速されて駆動される。圧
送プランジヤ２がさらに下降して噴射プランジヤ
３の圧力逃しリード４１が圧送プランジヤ２の圧
力逃し孔３２を開けると、圧送ポンプ室１０内の
燃料を排出通路９２，８１を介してタンク６０へ
排出して圧送ポンプ室１０の圧力を下げ、噴射プ
ランジヤ３の駆動を停止して噴射を終了させる。
圧送プランジヤ２はさらに下降を続けて圧送ポン
プ室１０内の燃料を排出し続け、スピル孔３１が
スピル溝２６に連通するとこの孔３１および溝２
６を介しても燃料を排出して圧送プランジヤ２の
圧送ストロークを終了し、圧送プランジヤ２はさ
らに若干下降して下死点に達する。

次に、第２供給ポンプ６２からの調圧された燃
料はタイミングに応じた所定時間だけ開弁する電
磁弁６４によつて調量されてタイミングポンプ室
１２に送り込まれ、これによりタイミングプラン
ジヤ４を押し下げるとともに噴射プンプ室１１の
燃料を介して噴射プランジヤ３を押し下げ、圧送
ポンプ室１０内の燃料をスピル孔およびスピル溝
２６からタンク６０へ排出する。

次に電磁弁６３が開弁し噴射量に応じた燃料を
逆止弁６５および燃料通路１０２を介して噴射ポ
ンプ室１１に送り込み、これにより噴射プランジ
ヤ３を噴射量に応じたストロークだけ押し下げ、
この際圧送ポンプ室１０の燃料を同様にタンク６
０へ排出する。

以上の説明から理解されるように、燃料噴射タ
イミングは電磁弁６４の開弁時間で制御され、燃
料噴射量は電磁弁６３の開弁時間で制御されるた
め、これらの電磁弁６３，６４の開弁時間をエン
ジンの負荷等に応じて制御することにより適切な
噴射タイミングと噴射量にすることができる。な
お、最大噴射量は、調量終了時点でタイミングプ
ランジヤ４がタイミングポート３４を閉じており
しかも噴射プランジヤ３が噴射プランジヤストツ
パー８に当たつているときに得られ、このときは
同時に最大進角していることから、始動を容易に
することができる。また、圧送プランジヤ２の圧
送ストロークは噴射プランジヤ３の最大噴射量を
確保するのに必要なストロークより少し長めにと
つてある。

さて、噴射ポンプ室１１、タイミングポンプ室
１２に所定量の燃料が導入されると、次に圧送プ
ランジヤ２が上昇し始める。そして、圧送プラン
ジヤ２のスピル孔３１がスピル溝２６との連通を
断つてからメタリングリード４０がメタリングポ
ート２０を開くまでの間は圧送ポンプ室１０には
気泡が生ずるが、メタリングポート２０が開かれ
ると第１燃料供給ポンプ６１から圧送ポンプ室１
０に燃料が供給されてその気泡を消滅させるとと
もに、圧送プランジヤ２が上死点で止まると圧送
ポンプ室１０を燃料で充填し、噴射プランジヤ３
を押して噴射ポンプ室１１、タイミングポンプ室
１２内に夫々発生し得る気泡も消滅させ、次の圧
送行程に入る。

なお、この実施例において各電磁弁６３，６４
の開弁する順番は逆でも、また同時でもよく、そ
の時期は圧送プランジヤ２の下死点停止中でなく
てもそれの上昇中、あるいは上死点停止中でもよ
い。

第２図は第２の実施例を示すもので、以下第１
の実施例と異なる点について主に説明する。噴射
プランジヤ３を第２シリンダ１ｂ内に摺動自在に
嵌合し、噴射ポンプ１１室を、第２シリンダ１
ｂ、ホルダーボデー５及び噴射プランジヤ３によ
つて形成し、また噴射プランジヤ３にスピルリー
ド１１３と縦孔１１４と横孔１１５とを追加し、
第２シリンダ１ｂにスピルポート１１２を追加
し、またノズルのリーク燃料を排出する連絡通路
９６を第２シリンダ１ｂ内の燃料通路１２０を介
して圧送シリンダ１の排出通路９２に連絡し、燃
料通路１０２と噴射ポンプ室１１とを第２シリン
ダ１ｂに設けた燃料通路１１１で連絡し、この燃
料通路１１１と噴射ポンプ室１１との間に逆止弁
６５ｂを設け、さらに噴射プランジヤ３およびタ
イミングプランジヤ４の夫々の最大移動量を規定
するストツパ８ａ，８ｂを設けている。なお、第
１の実施例と同一若しくは均等部分には同一の符
号を付すのみで、その詳細な説明は省略する。

この構成によれば、噴射ポンプ室１１からノズ
ル６への燃料通路長が短くなることから、噴射の
遅れが短くなるとともに噴射圧を高くできる。噴
射終り時には噴射ポンプ室１１の燃料が縦孔１１
４、横孔１１５およびスピルポート１１２を介し
て燃料通路１１１側に逃がされるので噴射終りが
より鋭くなる。またそのスピル燃料分は、噴射終
了後再びスピルポート１１２側から逆充填してス
ピルストローク分だけ噴射プランジヤ３を押し上
げるために燃料利用効率は高くなる。さらに圧送
ポンプ室１０からのスピル燃料を燃料通路１２０
および連絡通路９６を介してノズルスプリング室
１３に負荷することにより噴射終りをさらに鋭く
できる。

上記の各実施例では２台の燃料供給ポンプ６
１，６２を用いたが、もちろん１台のポンプで各
ポンプ室１０，１１，１２に燃料を供給すること
は可能である。また調圧弁６７をエンジン回転数
に応じて燃料圧力を調整する形式のものに変更す
れば、噴射量は自動的に回転数に応じて調整され
る。さらに、電磁弁を２個使用しているが、２ポ
ジシヨン３ポート弁あるいは４ポート弁に変更す
れば１個の電磁弁でも調量は可能である。さらに
また、各プランジヤ２〜４の位置関係について
は、噴射プランジヤ３とタイミングプランジヤ４
の位置は入れ換えてもよく、また圧送プランジヤ
２内に噴射プランジヤ３かタイミングプランジヤ
４のいずれか一方だけを入れてもよいし、さらに
噴射プランジヤ３内にタイミングプランジヤ４を
挿入するか或いはその逆にしても実施可能であ
り、さらに、各プランジヤ２〜４をそれぞれ別の
シリンダ内に入れることももちろん可能である。

以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、供給燃料量に相当するストロークだけ噴射プ
ランジヤを移動させることができるため、噴射ポ
ンプ室に気泡は発生せず、従つて噴射量の変動、
不斉噴射等を防止できる。また、設定された噴射
タイミングに合つた燃料を供給しタイミングプラ
ンジヤを移動させるため噴射タイミングを任意に
設定できる。さらに圧送プランジヤをエンジン駆
動としたことで、高圧の油圧源を維持する必要が
なくなり、出力損失の減少高圧回路の廃止が可能
となるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１の実施例を示す模式
的な断面構成図、第２図は第２の実施例を示す模
式的な断面構成図である。 １……圧送シリンダ、２……圧送プランジヤ、
３……噴射プランジヤ、４……タイミングプラン
ジヤ、６……ノズル、１０……圧送ポンプ室、１
１……噴射ポンプ室、１２……タイミングポンプ
室、６１，６２……燃料供給ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンによつて駆動されエンジンと同期し
   て圧送シリンダ内を往復動して油圧を発生する圧
   送プランジヤと、 前記圧送シリンダおよび前記圧送プランジヤと
   で形成される圧送ポンプ室に一端を面し、他端に
   噴射ポンプ室を形成し、前記油圧により駆動され
   てノズルに燃料を圧送する噴射プランジヤと、 一端を前記噴射ポンプ室あるいは前記圧送ポン
   プ室に面し、他端にタイミングポンプ室を形成
   し、前記油圧に基づいて駆動されてそのタイミン
   グポンプ室の密閉時期を制御するタイミングプラ
   ンジヤと、 前記圧送ポンプ室、前記噴射ポンプ室及び前記
   タイミングポンプ室に燃料を圧送する燃料供給ポ
   ンプとを備え、 前記各ポンプ室に夫々供給される燃料によつて
   その燃料量に相当するストロークだけ前記噴射プ
   ランジヤおよびタイミングプランジヤが押し戻さ
   れるようになすとともに、前記タイミングプラン
   ジヤが前記タイミングポンプ室を密閉した時点か
   ら前記噴射プランジヤがノズルへの燃料の圧送を
   開始するように構成したことを特徴とする燃料噴
   射装置。