JPH025710A - 直噴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） 本発明は直噴ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に関し
、特にいわゆるパイロット噴射を行うようにしたものの
改良に関する。

（従来の技術） 従来、直噴ディーゼルエンジンの燃料噴射装置として、
例えば特開昭５９−１６５８５６号公報に開示されるよ
うに、プランジャ式の燃料噴射ポンプを気筒ご、とに複
数設けるとともに、これらの燃料噴射ポンプをノズルに
接続し、このうちの１つのポンプのカム形状を適切に形
成して該ポンプをパイロット噴射専用とし、低負荷時、
該パイロット噴射専用ポンプにより上記ノズルからパイ
ロット噴射を行うとともに他のポンプにより上記ノズル
からパイロット噴射に続くメイン噴射を行うようにした
ものが知られている。このようにメイン噴射する前にパ
イロット噴射すれば、パイロット噴射した少量の燃料の
燃焼によってメイン噴射した燃料の着火性を向上させる
ことができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、高負荷時にもパイロット噴射するようにした
場合、高負荷時には燃料噴射量が増大するとともにスワ
ールが強くなるので、パイロットノズルからの燃料噴霧
とメインノズルからの燃料噴霧とに重なり合う部分がで
きて混合気が局所的にオーバリッチになり、空気利用率
が悪くなってスモークが増大するという聞届が生じる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、パイロット噴射により低負荷時にお
ける着火性を向上させながら、燃焼時にパイロットノズ
ルからの燃料噴霧とメインノズルからの燃料噴霧とが重
なり合わないようにして空気利用率の向上を図り、高負
荷時にパイロット噴射した場合にもスモークが増大しな
いようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、パイロットノズ
ルからの噴射燃料をメインノズルからの噴射燃料が拡散
しにくいメインノズル近傍に向けるとともに、高負荷時
にはパイロットノズルからの燃料噴射時期とメインノズ
ルがらの燃料噴射時期とを離さないことである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、スワールが形成
される燃焼室にパイロットノズルと多噴孔形のメインノ
ズルとを臨ませて設けるとともに該パイロットノズルと
メインノズルとに燃料を供給する燃料噴射ポンプを設け
、燃料噴射をパイロットノズルからのパイロット噴射と
メインノズルからのメイン噴射とにより行うようにした
直噴ディーゼルエンジンの燃料噴射装置を前提とする。

そして、これに対し、上記パイロットノズルからの燃料
噴射方向をメインノズル噴孔間のメインノズル近傍に指
向させるとともに、エンジンの負荷を検出する負荷検出
手段と、該負荷検出手段の出力を受け、高負荷時にパイ
ロット噴射時期を遅らせてパイロット噴射期間がメイン
噴射期間に重なるように上記燃料噴射ポンプを制御する
制御手段とを設ける構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、低負荷時にパイロット
噴射がなされて着火性が向上するのみならず、高負荷時
にもパイロット噴射がなされて出力の向上等が図られる
。

その場合、上記パイロットノズルからの燃料噴射方向を
メインノズル噴孔間のメインノズル近傍に指向させたの
で、パイロットノズルからの噴射燃料がメインノズルか
らの噴射燃料が拡散しにくいメインノズル近傍に向き、
燃焼時にパイロットノズルからの燃料噴霧とメインノズ
ルからの燃料噴霧とが重なり合うことがなく高負荷時に
おける空気利用率が向上してスモークが低減する。

しかも、負荷検出手段により検出したエンジンの高負荷
時に、制御手段によりパイロット噴射時期を遅らせてパ
イロット噴射期間がメイン噴射期間に重なるように上記
燃料噴射ポンプが制御されるので、パイロットノズルか
らの燃料噴霧が未だ拡散する前にメインノズルから燃料
が噴射されることになり、両ノズルからの燃料噴霧との
重なり合いが確実に防止されて高負荷時における空気利
用率が更に向上してスモークが低減する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例に係る燃料
噴射装置を備えた４気筒直噴デイーゼルエンジンを示す
。これらの図において、１はエンジンであって、該エン
ジン１にはシリンダ２．２・・・が形成され、該各シリ
ンダ２にはピストン３がそれぞれ摺動自在に嵌挿されて
いて、該ピストン３によりシリンダ２内に燃焼室４が形
成されている。また、上記エンジン１には各燃焼室４に
新気を供給する吸気ポート５と各燃焼室４から排気を排
出する排気ボート６とが設けられている。該吸気ボート
５は燃焼室４にスワールを形成すべくスワールポートに
形成されている。さらに、該吸気ボート５の燃焼室４へ
の開口部には吸気ポート５を開閉する吸気弁７が、排気
ボート６の燃焼室４への開口部には排気ボート６を開閉
する排気弁８がそれぞれ設けられている。

また、上記エンジン１にはシリンダ２ごとに単孔形のパ
イロットノズル１１と多孔形（例えば４噴孔形）のメイ
ンノズル１２とが各燃焼室４に臨ませて設けられている
。該パイロットノズル１１およびメインノズル１２は高
圧管２６を介してそれぞれ燃料噴射ポンプ２０に接続さ
れている。

該燃料噴射ポンプ２０は、第２図に示すように、パイロ
ットノズル１１およびメインノズル１２の数に応じた数
のプランジャ２１．２１・・・を備えている。該燃料噴
射ポンプ２０にはエンジンにより駆動されるドライブシ
ャフト２２が軸支され、該ドライブシャフト２２には第
３図に示すようなパイロット噴射用カム２３．２３・・
・と第４図に示すようなメイン噴射用カム２４．２４・
・・とが形成されていて、該各パイロット噴射用カム２
３によりパイロットノズル１１に接続されたプランジャ
２１を駆動してパイロットノズル１１に燃料を圧送する
とともにメイン噴射用カム２４によりメインノズル１２
に接続されたプランジャ２１を駆動してメインノズル１
２に燃料を圧送するようにしている。また、上記パイロ
ットノズル１１の高圧管２６には高速電磁弁２７がそれ
ぞれ設けられており、該高速電磁弁２７の開弁期間にの
みパイロットノズル１１に燃料を圧送するようにして燃
料噴射を該パイロットノズル１１からのパイロット噴射
と該パイロット噴射に続くメインノズル１２からのメイ
ン噴射とにより行うようにしている。尚、２５はドライ
ブシャフト２２に設けられ燃料噴射時期を調整するため
のタイマである。そして、上記各プランジャ２１、タイ
マ２５および高速電磁弁２７はコントロールユニット３
０により制御される。

さらに、３１はパイロットノズル１１に設けられ針弁の
リフトを検出する針弁リフトセンサ、３２はメインノズ
ル１２に設けられ針弁のリフトを検出する針弁リフトセ
ンサ、３３はエンジン１の回転数を検出する回転数セン
サ、３４はアクセル開度によりエンジンの負荷を検出す
る負荷検出手段としてのアクセル開度センサ、３５はエ
ンジン１のウォータジャケットに設けられ冷却水温を検
出する水温センサ、３６はエンジン１に設けられ各シリ
ンダ２の上死点位置を検出するクランク角センサ、３７
は燃焼室４内での着火を検出する着火センサ、３８は吸
気通路に設けられ吸気温度を検出する吸気センサ、３９
は大気圧を検出する大気圧センサである。これらの各セ
ンサ３１〜３９の出力信号は上記コントロールユニット
３０に入力されている。しかして、該コントロールユニ
ット３０により、エンジンの運転状態に応じてパイロッ
ト噴射およびメイン噴射の燃料噴射量、燃料噴射率およ
び燃料噴射タイミングをそれぞれ制御するようにしてい
る。

また、第５図に示すように、上記メインノズル１２は燃
焼室４の中心から若干オフセットして配置されている。

そして、噴孔間の燃焼室容積を均等化して各噴孔からの
燃料噴霧の重なり合いを防止するようにしている。さら
に、上記パイロットノズル１１はメインノズル１２から
若干離して配置されている。そして、該パイロットノズ
ル１１からの燃料噴射方向ｔ１はメインノズル１２の特
定噴孔からの噴射燃料（燃料噴射方向Ｔ＋）越しにメイ
ンノズル１２噴孔間のメインノズル１２近傍に指向させ
て設定されている。

次に、上記コントロールユニット３０の作動制御につい
て説明するに、エンジンの低負荷時では、第６図に示す
ようにパイロットノズル１１からパイロット噴射がなさ
れ、このパイロット噴射から所定期間を置いてメインノ
ズル１２の各噴孔から燃料が噴射される。このようにパ
イロット噴射がなされるので、低負荷時の着火性が向上
してＨＣが低減する。

一方、エンジンの高負荷時では、第７図に示すようにパ
イロット噴射時期が遅延されてパイロット噴射期間がメ
イン噴射期間に完全に包含されるようにパイロット噴射
期間がメイン噴射期間に重ねられる。

このように、エンジンの低負荷時のみならず高負荷時に
もパイロット噴射がなされるので、高負荷時における出
力向上が図れるとともに、パイロットノズル１１にカー
ボンが付着して目詰まりが起こることを防止することが
できる。

その場合、上記パイロットノズル１１からの燃料噴射方
向をメインノズル１２噴孔間のメインノズル１２近傍に
指向させたので、パイロットノズル１１からの噴射燃料
がメインノズル１２からの噴射燃料が拡散しにくいメイ
ンノズル１２近傍に向き、燃焼時にパイロットノズル１
１からの燃料噴霧とメインノズル１２からの燃料噴霧と
が重なり合うことがなく高負荷時における空気利用率が
向上してスモークが低減する。

しかも、アクセル開度センサ３４（負荷検出手段）によ
り検出したエンジンの高負荷時に、パイロット噴射時期
を遅らせてパイロット噴射期間がメイン噴射期間に重な
るように上記燃料噴射ポンプ２０が制御されるので、パ
イロットノズル１１からの燃料噴霧が拡散する前にメイ
ンノズル１２から燃料が噴射されることになり、両ノズ
ル１１゜１２からの燃料噴霧との重なり合いが確実に防
止されて高負荷時における空気利用率が更に向上してス
モークが低減する。

その場合、上記パイロットノズル１１からの燃料噴射方
向ｔ１はメインノズル１２の特定噴孔からの噴射燃料（
燃料噴射方向Ｔ＋）越しにメインノズル１２噴孔間のメ
インノズル１２近傍に指向させて設定されているととも
に、パイロット噴射期間がメイン噴射期間に完全に包含
されるようにパイロット噴射期間がメイン噴射期間に重
ねられているので、パイロットノズル１１からの燃料噴
霧とメインノズル１２からの燃料噴霧とにより合成され
た燃料噴霧は燃料噴射方向Ｔ１とｔｌとの略中間のｔ２
に向うことになる。

このコントロールユニット３０により、負荷検出手段（
アクセル開度センサ３４）の出力を受け、高負荷時にパ
イロット噴射時期を遅らせてパイロット噴射期間がメイ
ン噴射期間に重なるように燃料噴射ポンプ２０を制御す
る制御手段を構成している。

さらに、第８図および第９図は第２の実施例を示す。上
記第１の実施例では、高負荷時にパイロット噴射期間を
メイン噴射期間に重ねる場合、パイロット噴射期間がメ
イン噴射期間に完全に包含されるようにしたのに対し、
本実施例では、第９図に示すようにパイロット噴射期間
の後半がメイン噴射期間にかかるように設定している。

このことにより、パイロット噴射期間の前半では、パイ
ロットノズル１１からの燃料噴霧はメインノズル１２か
らの燃料噴霧に影響されずに燃料噴射方向ｔ１に向い、
パイロット噴射期間の後半では、第１の実施例と同様に
燃料噴射方向Ｔ１とｔｌとの略中間のｔ２に向う。この
ことにより、パイロットノズル１１からの燃料噴霧がメ
インノズル１２近傍にを効に拡散されて、パイロットノ
ズル１１からの燃料噴霧とメインノズル１２からの燃料
噴霧との重なり合いが防止され、高負荷時における空気
利用率が向上してスモークが低減する。

また、第１０図は第３の実施例を示す。この実施例では
パイロットノズル１１を燃焼室４の端部に配置するとと
もに、パイロットノズル１１からの燃料噴射方向ｔ１を
メインノズル１２噴孔間のメインノズル１２近傍に指向
させかつスワールに対向する向きに設定したものである
。第１１図および第１２図はそれぞれ低負荷時における
噴射時期、噴射期間および高負荷時における噴射時期、
噴射期間を示す。

さらに、第１３図は第４の実施例を示す。この実施例で
はパイロットノズル１１を第３の実施例と同様に燃焼室
４の端部に配置するとともに、パイロットノズル１１か
らの燃料噴射方向ｔ１をメインノズル１２噴孔間のメイ
ンノズル１２近傍に指向させかつスワールに沿う向きに
設定したものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の直噴ディーゼルエンジン
の燃料噴射装置によれば、パイロットノズルからの燃料
噴射方向をメインノズル噴孔間のメインノズル近傍に指
向させるとともに、高負荷時にパイロット噴射時期を遅
らせてパイロット噴射期間がメイン噴射期間に重なるよ
うに燃料噴射ポンプを制御するようにしたので、低負荷
時の着火性を向上させながら、燃焼時にパイ口ットノズ
ルからの燃料噴霧とメインノズルからの燃料噴霧とが重
なり合うことを防止して高負荷時における空気利用率を
向上させスモークを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の第１実施例を例示し、第１図
は全体概略説明図、第２図は燃料噴射ポンプの一部断面
を含む側面図、第３図はパイロット噴射用のカムの特性
図、第４図はメイン噴射用のカムの特性図、第５図はパ
イロットノズルからの燃料噴射方向とメインノズルから
の燃料噴射方向とを示す説明図、第６図はエンジン低負
荷時におけるメインノズルの燃料噴射時期、燃料噴射期
間およびパイロットノズルの燃料噴射時期、燃料噴射期
間を示す説明図、第７図はエンジン高負荷時におけるメ
インノズルの燃料噴射時期、燃料噴射期間およびパイロ
ットノズルの燃料噴射時期、燃料噴射期間を示す説明図
である。第８図は第２実施例における第５図相当図、第
９図は第２実施例における第７図相当図である。第１０
図は第３実施例における第５図相当図、第１１図は第３
実施例における第６図相当図、第１２図は第３実施例に
おける第７図相当図である。第１３図は第４実施例にお
ける第５図相当図である。 ４・・・燃焼室、１１・・・パイロットノズル、１２・
・・メインノズル、２０・・・燃料噴射ポンプ、３０・
・・コントロールユニット（制御手段）、３４・・・ア
クセル開度センサ（負荷検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スワールが形成される燃焼室にパイロットノズル
   と多噴孔形のメインノズルとを臨ませて設けるとともに
   該パイロットノズルとメインノズルとに燃料を供給する
   燃料噴射ポンプを設け、燃料噴射をパイロットノズルか
   らのパイロット噴射とメインノズルからのメイン噴射と
   により行うようにした直噴ディーゼルエンジンの燃料噴
   射装置において、上記パイロットノズルからの燃料噴射
   方向をメインノズル噴孔間のメインノズル近傍に指向さ
   せるとともに、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段
   と、該負荷検出手段の出力を受け、高負荷時にパイロッ
   ト噴射時期を遅らせてパイロット噴射期間がメイン噴射
   期間に重なるように上記燃料噴射ポンプを制御する制御
   手段とを設けたことを特徴とする直噴ディーゼルエンジ
   ンの燃料噴射装置。