JPH0422059Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、更
に詳しくは、増圧プランジヤ式燃料噴射装置を提
供するものである。

〔従来技術〕

内燃機関の燃料噴射装置として、内燃機関の運
転状態に応じた各種の信号によつて制御されるス
プール弁で増圧プランジヤを駆動し、燃料ポンプ
より送られてくる燃料をプランジヤポンプ内に吸
入し、これと平行して計量部において計量し、そ
の計量された燃料を噴射ノズルへ供給して燃料室
内に噴射するように構成した増圧プランジヤ式燃
料噴射装置が知られている。

この従来の装置は、増圧プランジヤのストロー
クを調節したり、増圧プランジヤより送給される
燃料の量を１回の噴射に必要な量だけ計量してノ
ズルへ供給するように構成しているものである
が、この装置には次の欠点がある。

第１図は縦軸に燃料噴射ノズルへ通ずる配管内
の圧力Ｐを取り、横軸に噴射時間Ｔを取つて管内
の圧力曲線より燃料噴射量の関係を示す図である
が、従来の装置においては燃料噴射量が小量の場
合、即ち低負荷運転の場合には、点線で示す曲線
Ａに示すように最高管内圧がPaであり、管内の
圧力が高くならない。

しかし、燃料噴射量が大きい場合、即ち高負荷
運転の場合には実線で示す曲線Ｂのように最高管
内圧ががPbであり、配管内の圧力が高く保持さ
れている。

結局、内燃機関の負荷状態によつて管内の最大
圧力が変化することになるのである。すなわち、
従来の増圧プランジヤ式燃料噴射装置は、燃料噴
射ノズルへ燃料を供給する配管内の圧力の変動
が、例えば内燃機関がデイーゼルエンジンである
場合には、低負荷において約500Kg／cm²、高負荷
において約700Kg／cm²あるいはそれ以上の圧力と
なる。このように従来の増圧プランジヤ式燃料噴
射装置においては、内燃機関の負荷に関連して燃
料噴射ノズルに連絡する配管内の圧力が大幅に変
動する欠点があつたのである。

噴射ノズルへ供給される燃料の圧力が前記のよ
うに変動することは、内燃機関が低負荷である場
合には、低圧の燃料が燃料噴射ノズルへ供給され
ることになり、逆に高負荷の場合には高圧の燃料
が燃料噴射ノズルへ供給されることになる。この
ことは同一の燃料噴射ノズルより噴射される燃料
の噴霧状態に変動を与えるものであつて、内燃機
関の低負荷域において燃料が十分に微粒状になら
ないことがあり、そのために空気との混合が悪化
し、スモークを発生したり、出力が低下する等の
欠点があつたのである。

このような不具合は、特開昭54−113730号公報
や特開昭57−73857号公報に記載された燃料噴射
装置のように、機関の低負荷時に噴射ノズルの開
弁圧を低くするようにしたものでは、さらに増長
されるおそれがあつた。

また、従来装置では増圧プランジヤが常にフル
ストロークするので、増圧プランジヤの燃料室に
供給する燃料を計量する必要があり、この計量は
電磁弁の開弁時間等で制御しているが、電磁弁の
動作遅れ等により計量精度が出ず、正しい噴射量
がコンスタントに得られないという問題もある。

さらに、実開昭58−14456号公報に記載された
燃料噴射装置においても、燃料噴射ノズルの背面
に設けたピストンを機関負荷が低負荷時に加圧
し、高負荷時に抜圧する可変圧レギユレータを設
けていないため、前述のような問題が解決できな
いものであつた。

〔考案の目的〕

本考案は、前記従来の増圧プランジヤ式燃料噴
射装置の有する欠点を解消するために得られたも
のであつて、内燃機関の負荷に応じて燃料噴射ノ
ズルの開弁圧を調節して燃料の噴射量を調節し、
常に所定のプランジヤポンプの最大圧力を利用し
て燃料を高噴射するようにすると共に、燃料計量
誤差をなくすように構成した増圧プランジヤ式燃
料噴射装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本考案の構成は、増
圧プランジヤによつて作動せしめられる燃料噴射
ノズルの背面に、流体圧により作動するピストン
を設けると共に、前記流体圧を増減する可変圧レ
ギユレータを設け、低負荷時に前記流体圧を増圧
し、高負荷時に前記流体圧を減圧するように前記
可変圧レギユレータを制御する制御装置を設けて
なる内燃機関の燃料噴射装置である。

〔実施例〕

次に図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。

第２図は増圧プランジヤ式燃料噴射装置の配管
図であつて、内燃機関の回転速度や負荷等の信号
によつて駆動されるスプール弁１と、このスプー
ル弁１によつて制御される増圧プランジヤ２と、
この増圧プランジヤ２のプランジヤ３の吐出口と
配管４によつて連結された燃料噴射ノズル５と、
この燃料噴射ノズル５の開弁圧を制御する可変圧
力レギユレータ６と、定圧燃料ポンプ７とアキユ
ームレータ８と、前記スプール弁１と可変圧力レ
ギユレータ６を制御するコントロールユニツト９
と、定圧ポンプ７の吐出管路の圧力を制御するレ
ギユレータ１０が設けられている。

本考案においては、前記装置において燃料噴射
ノズル５の弁体５ａ上にピストン５ｂを設け、こ
のピストン５ｂに可変圧力レギユレータ６によつ
て調節された燃料が配管１８を経由して供給され
るように構成されている。また、前記可変圧力レ
ギユレータ６に供給される燃料は絞り１９等によ
つて流量が調節されるようになつている。

さらに、前記コントロールユニツト９はピスト
ン５ｂ上部に作用する燃料圧を低負荷時に増圧
し、高負荷時に前記流体圧を減圧するように可変
圧力レギユレータ６を制御するようになつてい
る。

〔吸入行程〕

さて、前記装置は燃料の吸入行程においてはコ
ントロールユニツト９の信号によりスプール弁１
を作動させてピストン室２ｂ内を大気開放の状態
とする。そして定圧ポンプ７よりの燃料は配管１
１を矢印Ａのように流れてピストン２ａの下面を
押圧して矢印Ｂのように上昇させる。この時、配
管１２、逆止弁１３を経由して燃料が矢印Ｃのよ
うに流れてプランジヤ室３ａ内に流入する。この
場合、ピストン２ａの上部のピストン室２ｂ内に
収容されていた燃料は大気開放状態になつている
スプール弁１を経由して配管１５を矢印Ｄの方向
に流れて燃料タンク１６内に還流する。

〔噴射行程〕

次に燃料噴射行程について説明するに、コント
ロールユニツト９より「燃料噴射」の信号が発せ
られると、ソレノイドコイル１ａの作用でスプー
ル弁１の弁体１ｂが図において右側に移動して定
圧ポンプ７よりの燃料を配管１７を経由して矢印
Ｅの方向に流れてピストン室２ｂ内に充填されて
ピストン２ａを高速で押圧する。

ピストン２ａの上昇行程（吸入行程）において
プランジヤ室３ａ内に燃料を吸入しているので、
ピストン２ａに直結されているプランジヤ３の下
降と共に配管４を経由して増圧された燃料を燃料
噴射ノズル５内に供給して内燃機関の燃焼室内に
噴射する。

〔噴射圧力の制御〕

本考案において特に採用して燃料噴射ノズル５
は、上部にピストン５ｂが接続され、ばね２０に
よつて弁体５ａが閉止する方向に押圧されている
が、このばね２０の弾性力に更にピストン５ｂの
背面に加わる流体の圧力が作用することゝなる。
このピストン５ｂの背面の圧力は、可変圧力レギ
ユレータ６によつて制御されるが、この可変圧力
レギユレータ６はコントロールユニツト９に供給
されるエンジン負荷ELの値によつて制御される
ように構成されている。ERはスプール弁５の切
換制御に必要なエンジン回転速度信号である。

従つて、このピストン５ｂの背面の圧力が大き
いと弁体５ａの閉弁圧力が大きくなるので、高い
燃料の圧力で閉弁することになり、結局、少量の
燃料が燃料噴射ノズル５を経由して燃焼室内へ噴
射されることゝなる。このように少量の燃料が噴
射される状態は、内燃機関が低負荷の状態であ
る。

次に、ピストン５ｂの背面の圧力が小さい場合
には、前記場合より早い状態で弁体５ａが開弁し
始め、遅く閉弁することになり、多量の燃料が噴
射される。この状態が高負荷の状態である。

第３図は本考案に係る燃料噴射装置の作動状態
を示すもので、縦軸に配管４内の圧力Ｐを示し、
横軸に燃料噴射時間Ｔを示している。

プランジヤ３の下降動作に伴なつて、配管４内
は曲線Ｃのように加圧され、抜圧されることにな
る。

内燃機関が低負荷の場合は、燃料噴射ノズル５
の開弁圧がPcになるようにピストン５ｂの背面
に圧力を加えるので、燃料噴射ノズル５は点イに
おいて開弁し、点ロにおいて閉弁する。従つて、
この圧力値を示す直線Pcと曲線Ｃとで挟まれる
面積が低負荷時に噴射される燃料の量を示してい
る。

次に高負荷の場合には、燃料噴射ノズル５が点
ハにおいて開弁し、点ニにおいて閉弁するように
ピストン５ｂの背面に圧力を加える。従つて、こ
の直線Pdの上部と曲線Ｃで囲まれた面積が高負
荷において燃料室内に噴射される燃料の量を示し
ている。

従つて、本考案の装置では増圧プランジヤはフ
ルストロークせず、燃料噴射量は燃料噴射ノズル
５の開弁圧に１：１に対応して決まるので、あら
かじめコントロールユニツト９に記憶させた開弁
圧−燃料噴射量特性により燃料噴射ノズル５の開
弁圧を制御してやれば、増圧プランジヤの燃料室
に供給する燃料の量を計量する必要はない。

〔可変レギユレータについて〕

本考案に係る装置においては、弁体５ａを押圧
するピストン５ｂの背面を加圧する燃料の圧力
を、内燃機関の負荷の状態によつて制御すること
が必要であるが、圧力を制御する装置として可変
圧力レギユレータ６を使用している。

この可変圧力レギユレータ６としては各種のも
のを採用することが可能であるが、例えば第４図
及び第５図に示す装置を使用することができる。

この可変圧力レギユレータ６は、本体３０内に
プランジヤ３１を収容し、このプランジヤ３１に
設けたラツク３２にピニオン３３を噛合させ、こ
のピニオン３３を例えばステツピングモータ３４
等により、内燃機関の負荷信号に応じて駆動する
ように構成する。

前記本体３０には、燃料の供給口ａと送出口ｂ
と還流口ｃとがそれぞれ設けられており、この供
給口ａを経由して定圧ポンプ７よりの燃料をプラ
ンジヤ３１に設けた通路３５を経由して送出口ｃ
よりピストン５ｂの上のピストン室５ｃ内に供給
する。前記通路３５を通過する燃料の量は、ピス
トン５ｂを駆動する燃料の量よりも大きく、還流
口ｂを経由して常時還流している。

還流口ｂは、第５図に示すようにスリツト溝３
６が形成されており、このスリツト溝３６をプラ
ンジヤ３１が閉止する状態によつて還流する燃料
の量を調節するように構成されている。

前記スリツト溝３６とプランジヤ３１との関係
は一種の開閉弁であり、このプランジヤ３１の移
動量と還流量とが直線的に比例するように動作す
るものであることが好ましい。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案に係る内燃機関の
燃料噴射装置は、増圧プランジヤによつて作動せ
しめられる燃料噴射ノズルの背面に、流体圧によ
り作動するピストンを設けると共に、前記流体圧
を増減する可変圧レギユレータを設け、低負荷時
に前記流体圧を増圧し、高負荷時に前記流体圧を
減圧するように前記可変圧レギユレータを制御す
る制御装置を設けてなる点に特徴がある。

従つて、本考案の内燃機関の燃料噴射装置は、
第３図に示すように、開弁、閉弁の動作をして燃
料を噴射するのである。

第１図に示した従来の装置の燃料噴射状態にお
いては、内燃機関が低負荷の場合には噴射圧力が
必然的に低下する欠点があつたが、本考案に係る
装置においては、第３図のように作動して内燃機
関の負荷に抱わらず、燃料噴射ノズルの開弁圧を
調整して燃料噴射量を調整し、プランジヤポンプ
の最大圧力において必ず燃料噴射するように構成
している。

このように最大圧力を利用することは、重要な
意義を持つものであつて、内燃機関の低速回転に
おいても燃料を十分に微粒化することができ、燃
料と空気との混合を良好にしてスモークを発生し
たり、機関の出力を低下させるようなことを防止
することができる。

この燃料の微粒化の挙動は、低負荷から高負荷
に至るまで行なわれるので、内燃機関は負荷変動
にかかわらず円滑に駆動されることになるのであ
る。

なお、本考案に係る燃料噴射装置は、デイーゼ
ルエンジン用に使用すると特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の燃料噴射圧力を示す
図、第２図は本考案に係る増圧プランジヤ式燃料
噴射装置の概要を示す配管図、第３図は本考案に
係る装置における燃料噴射圧力を示す図、第４図
は可変圧力レギユレータの一例を示す正断面図、
第５図は前記第４図の平断面図である。 １……スプール弁、２……増圧プランジヤ、２
ａ……ピストン、２ｂ……ピストン室、３……プ
ランジヤ、３ａ……プランジヤ室、５……燃料噴
射ノズル、５ａ……弁体、５ｂ……ピストン、６
……可変レギユレータ、７……定圧ポンプ、９…
…コントロールユニツト、１０……レギユレー
タ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 増圧プランジヤによつて作動せしめられる燃料
   噴射ノズルの背面に、流体圧により作動するピス
   トンを設けると共に、前記流体圧を増減する可変
   圧レギユレータを設け、低負荷時に前記流体圧を
   増圧し、高負荷時に前記流体圧を減圧するように
   前記可変圧レギユレータを制御する制御装置を設
   けてなる内燃機関の燃料噴射装置。