JPH04330371A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射装置に関し、特
に、パイロット噴射期間および主噴射期間を有する燃料
噴射方式において主噴射の圧力を高めて燃料の微粒化を
促進することができるディーゼルエンジンの燃料噴射装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、燃料が噴射さ
れてから着火するまでに着火遅れ時間と呼ばれる期間が
ある。したがって、この期間に噴射された燃料は一気に
燃焼して燃焼室内の圧力を急激に上昇させ、ディーゼル
ノックと呼ばれるディーゼルエンジン特有の音を発生さ
せる。また、燃料が一気に燃焼すると、燃焼室の圧力が
高くなり、燃焼温度も上昇してＮＯｘの排出量を増大さ
せる要因になる。このようなディーゼルノックやＮＯｘ
の増大といった不具合は、前記着火遅れ期間に噴出され
る燃料が多いほど生じやすい。

【０００３】上記の不具合を解消するため、着火遅れ期
間中に噴射される燃料を少量に抑え、急激な燃焼を緩和
することを目的とした燃料噴射装置が提案されている（
特開昭６２−１３７４０号公報）。前記従来の燃料噴射
装置を図２を参照して説明する。同図において、図示し
ない燃料ポンプによって燃料タンクから供給された燃料
は、パイプ７を通って噴射ノズル２０に流入する。この
燃料供給パイプ７は途中で分岐され、その分岐されたパ
イプ部分８はアキュムレータ９と接続されている。アキ
ュムレータ９内に摺動自在に収容されているピストン１
１を付勢する圧縮ばね１２の強さは、噴射ノズル２０内
に摺動自在に収容されているニードル弁２３を図中下方
に付勢する圧縮ばね２３ｂの強さよりわずかに高めに設
定されている。噴射ノズル２０に流入した燃料はニード
ル弁２３の仕切部３２に設けられた溝３２ａを通ってバ
ルブチャンバ２９から受圧チャンバ３０に達するように
構成されている。

【０００４】以上のように構成された噴射装置は、次の
ように動作する。まず、噴射ノズル２０に燃料が流入さ
れると、受圧チャンバ３０の圧力が次第に上昇する。そ
の圧力が開弁圧以上に達すると、ばね２３ｂに打ち勝っ
てニードル弁２３が上昇する。そして、ニードル弁２３
の先端が弁座面３３から離れると、噴射口２２から燃料
が噴出される。

【０００５】燃料の噴出が開始された後も、燃料は継続
して圧送され、圧送圧力が上昇する。この圧送圧力つま
りパイプ８内の圧力がアキュムレータ９のばね１２の強
さを上回るとピストン１１が上昇する。この瞬間に受圧
チャンバ３０の圧力が下降し、ニードル弁２３は、ばね
２３ｂによって押し下げられ、燃料の噴出が休止される
。この噴射初期は、噴射率は低く抑えられたパイロット
噴射期間である。

【０００６】その後、ピストン１２が上昇してその頂部
がストッパ１６に当接すると、ピストン１１の上昇は休
止され、パイプ８の体積増加が停止する。この状態でさ
らに圧送作用が続くと、再び受圧チャンバ３０の圧力が
上昇してニードル弁２３が上昇して燃料が噴出される。 この時期以降が主噴射期間である。この主噴射期間では
、ピストン１２は上昇限界まで達しているので、もはや
パイプ８の体積増加はない。したがって、ニードル弁２
３は下降することなく、燃料ポンプの圧送の進行に伴っ
て噴射率が高められた燃料噴射が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の燃料噴
射装置には、次のような問題点があった。この燃料噴射
装置では、パイロット噴射期間および主噴射期間におけ
る開弁開始時の圧縮ばね２３ｂの強さ、つまり開弁圧が
同一である。したがってパイロット噴射に合わせて圧縮
ばね２３ｂの強さを設定した場合は、主噴射において噴
射開始圧力が低すぎ、燃料の微粒化が十分でないことが
ある。これとは逆に、主噴射に合わせて開弁圧を設定し
た場合には、パイロット噴射において噴射圧力が高くな
り、噴射率が増大するためにパイロット噴射に適さない
という問題点があった。

【０００８】また、上記の燃料噴射装置では、燃料ポン
プと噴射ノズル２０とが離れており、噴射ノズルに燃料
を供給するためのパイプ７を長くせざる得ない。そのた
めに圧力損失が大きくなり、主噴射の噴射圧力を増加さ
せられない。このように、従来の噴射装置では主噴射の
噴射圧力を高められないため、燃料の微粒化が十分でな
く、エミッションを低減できないという問題点があった
。

【０００９】本発明の目的は、前述の問題点を解決し、
主噴射において噴射圧力を増大し、ＨＣ、ＮＯｘなどの
エミッションを低減させることができる燃料噴射装置（
インジェクタ）を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、本発明は、エンジンの回転に同期して往復動す
るプランジャを収容し、燃料供給通路を介して燃料タン
クと接続されたプランジャバレルと、燃料噴射口が設け
られた弁座面に対してばねによって押圧され、前記噴射
口を開閉するニードル弁およびこれを収容するバルブ室
と、前記プランジャバレルからバルブ室に燃料を導入す
るための通路と、この通路の途中に設けられた分岐通路
につながる減圧室と、この減圧室の弁座に対してばねに
よって押圧され、前記分岐通路を開閉するスピル弁と、
前記ニードル弁の、燃料噴射口とは反対側の端部に当接
するピストンの端面を壁面の一部とする圧力室と、この
圧力室および前記減圧室を連絡する開弁圧補助通路と、
この開弁圧補助通路から分岐され、前記プランジャバレ
ルの、前記プランジャの往復動方向において前記燃料供
給通路とほぼ同一レベルに開口された戻り通路とを具備
し、前記ニードル弁の開弁圧よりスピル弁の開弁圧が大
きくなるようにそれぞれの弁を押圧する前記ばねの強さ
を選択した点に特徴がある。

【００１１】

【作用】上記の特徴を有する本発明では、ニードル弁が
押上げられて開弁動作が開始された後、さらに燃料の圧
送が続くと、スピル弁が押上げられて減圧室が開く。そ
の結果、バルブ室に燃料を導入する通路の圧力が瞬間的
に下がってニードル弁が下降し、噴射口が閉じられる。 これでパイロット噴射が終わる。

【００１２】このとき、ニードル弁の端部と係合するピ
ストンの端面を一つの壁面とする圧力室に燃料供給圧力
がかかるようになる。したがって、前記パイロット噴射
に続く主噴射では、前記ニードル弁押圧のためのばねの
反発力と、ピストンを介してニードル弁にかかる圧力室
内の燃料圧力との合計されたものが開弁圧および開弁後
の噴射圧力となる。

【００１３】

【実施例】以下に図面を参照して、本発明を詳細に説明
する。図１は本発明の一実施例を示す燃料噴射装置つま
りインジェクタの断面図である。図１において、インジ
ェクタ本体１に対し、図示しない燃料タンクから燃料供
給通路１３を介して燃料が供給される。燃料は、インジ
ェクタ本体の上部に穿設されたプランジャバレル２に受
入れられる。プランジャバレル２内にはプランジャ３が
摺動自在に嵌挿されている。このプランジャ３は、その
一端でエンジンと同期して回転するカム（図示しない）
と係合しており、エンジンと同期してプランジャバレル
２内で往復動する。

【００１４】インジェクタ本体１の先端部には、バルブ
室４が設けられ、そのバルブ室４内にはニードル弁５が
収容されている。バルブ室４の先端の弁座面１０に設け
られた燃料の噴射口６は、前記ニードル弁５の先端が弁
座面１０に押圧された状態のときに閉塞される。

【００１５】ニードル弁５の後端部には、ピストン１４
が配置されている。このピストン１４には、段差部１４
ａとばね室１７との間で反発力が作用するように圧縮ば
ね１５が配設されており、この圧縮ばね１５の作用によ
ってニードル弁５が弁座面１０に押圧される。さらに、
ピストン１４の端部は圧力室１８に臨み、この圧力室１
８の壁面の一部を形成している。

【００１６】前記プランジャバレル２の底部に開口され
た導入通路１９は、バルブ室４に連絡される。この導入
通路１９は分岐通路２１とつながり、さらにこの分岐通
路２１は減圧室２４に至る。減圧室２４の弁座面２５に
はスピル弁２６が当接するようになっている。このスピ
ル弁２６は圧縮ばね２７によって前記弁座面２５に押圧
されている。

【００１７】また、減圧室２４は開弁圧補助通路３１に
よって圧力室１８に連通され、さらに、前記補助通路３
１は途中で分岐し、プランジャバレル２に連通される戻
り通路２８になっている。前記戻り通路２８の、プラン
ジャバレル２での開口位置は、プランジャ３の往復動方
向において前記燃料供給通路１３とほぼ同じレベルであ
る。

【００１８】なお、プランジャ３の表面に設けられてい
る溝３ａは燃料噴射量を制御するための燃料逃がし溝で
ある。すなわち、要求燃料噴射量に応じて図示しない回
動手段によってプランジャ３を予定量だけ回動させて位
置調整しておく。そうすると、プランジャ３の往復動の
量（リフト）が一定であっても、前記回動量に応じて設
定された所定量だけプランジャ３が変位した時点でこの
溝３ａを介してプランジャバレル２と燃料供給通路１３
とがつながる。その結果、その時点でバルブ室４の圧力
は燃料供給圧に等しくなって閉弁し、噴射量が制限され
るようになる。

【００１９】次に、以上のように構成された本実施例の
動作を説明する。まず、プランジャ３が最上位点に向か
って変位すると、図示しない燃料タンクからプランジャ
バレル２に燃料が導入される。導入された燃料は、導入
通路１９を経てバルブ室４および分岐通路２１に流入す
る。そして、エンジンの回転に伴って、エンジンと連結
されたカム（図示せず）が回転し、このカムと係合する
プランジャ３は下降する。

【００２０】プランジャ３が下降するのに伴って、まず
燃料供給通路１３および戻り通路２８が閉塞される。さ
らに、プランジャ３が下降してバルブ室４の圧力が上昇
し、この圧力によってニードル弁５を押上げる力が、ば
ね１５の反発力を超過すると、ニードル弁５の先端が弁
座面１０から離れ、噴射口６から燃料の噴射が開始され
る。

【００２１】さらに、プランジャ３が下降すると、導入
通路１９およびこれとつながっている分岐通路２１内の
圧力が上昇する。そして、この圧力がスピル弁２６の開
弁圧つまり圧縮ばね２７の反発力を上回ったときに、ス
ピル弁２６が上昇してスピル弁２６が弁座面２５から離
れ、減圧室２４と分岐通路２１がつながる。減圧室２４
と分岐通路２１がつながると、導入通路１９、および分
岐通路２１ならびにバルブ室４内の圧力が一旦下がって
ニードル弁５が下降し、弁座面１０に着座する。これで
パイロット噴射が終了する。なお、スピル弁２６は一旦
上昇すると、燃料の圧力を受ける受圧面の大きさは閉弁
時より大きくなるので、スピル弁２６の開弁状態はパイ
ロット噴射終了後も保持される。

【００２２】そして、その状態でさらにプランジャ３が
下降して再びバルブ室４の圧力が上昇する。この場合、
補助通路３１および圧力室１８も、導入通路１９、分岐
通路２１、ならびに減圧室２４とつながっているため、
ニードル弁５は、ピストン１４にかかる燃料の圧力およ
び圧縮ばね１５の反発力の合力によって弁座面１０に対
して押圧されている。

【００２３】そこで、バルブ室４の圧力が、燃料の圧力
および圧縮ばね１５の反発力の合力に打ち勝つだけの圧
力に達したとき、ニードル弁５が押上げられて主噴射が
開始される。つまり、この主噴射においては、前記パイ
ロット噴射のときに比べて開弁圧が高められていること
になる。

【００２４】このような噴射圧力の高い状態で、所定量
の燃料が噴射され、プランジャ３が下降して燃料供給路
１３と溝３ａとが通じると、バルブ室４の圧力は燃料タ
ンクからの燃料供給圧となり、ニードル弁５は前記ばね
１５の力と圧力室１８内の燃料の圧力とによって押し戻
される。そして、ニードル弁５の先端が弁座面１０に着
座した時点で噴射口６が閉ざされて燃料噴射が終了する
。

【００２５】燃料噴射が終了してプランジャ３が上昇す
ると、燃料供給通路１３は開口し、戻り通路２８、補助
通路３１、導入通路１９、分岐通路２１、バルブ室４、
ならびに減圧室２４の圧力は燃料タンクからの燃料供給
圧力と等しくなる。その結果、スピル弁２６は下降して
元の初期状態になる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、燃料噴射初期のパイロット噴射においては比
較的低い噴射圧力で少量の燃料を噴出でき、それに続く
主噴射では開弁圧を高めて高い圧力で燃料を噴射するこ
とができる。その結果、燃料噴射初期つまり着火遅れ期
間において燃焼室に供給される燃料の量を少なくでき、
ディーゼルノックによる音や振動を軽減できるし、排気
中のＮＯｘやＨＣの量を低減することができる。

【００２７】また、パイロット噴射に続く主噴射では噴
射圧力を高められるので、燃料の微粒化が促進されて燃
料の燃焼状態を改善でき、エミッションが低減される。

【００２８】さらに、本発明では、以上のように主噴射
の噴射圧力が改善された燃料噴射をユニットインジェク
タにおいて実現でき、燃料圧送のための圧力損失を低減
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の第１実施例を示すインジェクタの
断面図である。

【図２】　　従来のインジェクタを示す断面図である。

【符号の説明】

１…インジェクタ本体、　　２…プランジャバレル、　
　３…プランジャ、　　４…バルブ室、　　５…ニード
ル弁、　　６…噴射口、　　１０，２５…弁座面、　　
１３…燃料供給通路、　　１４…ピストン、　　１５，
２７…圧縮ばね、１７…ばね室、　　１８…圧力室、　
　１９…導入通路、　　２４…減圧室、　　２６…プラ
ンジャ、　　２８…戻り通路、　　３１…補助通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮ばねによって弁座面に押当てられ
   たニードル弁を、このニードル弁を収容するバルブ室に
   加圧供給された燃料の圧力によって開弁し、前記燃料を
   弁座面に設けられた噴射口から燃焼室に噴射するように
   した燃料噴射装置において、エンジンの回転に同期して
   往復動するプランジャと、前記プランジャを摺動自在に
   収容すると共に、燃料供給通路を介して燃料タンクと接
   続されたプランジャバレルと、前記ニードル弁を収容す
   るバルブ室と、前記プランジャバレルからバルブ室に燃
   料を導入するための導入通路と、前記導入通路の途中に
   設けられた分岐通路につながる減圧室と、前記減圧室の
   弁座に対して圧縮ばねによって押圧され、前記分岐通路
   を開閉するスピル弁と、前記ニードル弁の、燃料噴射口
   とは反対側の端部に当接するピストンと、前記ピストン
   の端面を壁面の一部とする圧力室と、前記圧力室および
   前記減圧室を連絡する開弁圧補助通路と、前記開弁圧補
   助通路から分岐され、前記プランジャバレルの、前記プ
   ランジャの往復動方向において前記燃料供給通路とほぼ
   同一レベルに開口された戻り通路とを具備し、前記ニー
   ドル弁の開弁圧よりスピル弁の開弁圧が大きくなるよう
   にそれぞれの弁を押圧する前記圧縮ばねの強さが選択さ
   れていることを特徴とする燃料噴射装置。