JPH04339167A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は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】図３によって従来の技術の機械式駆動の
電子制御ユニットインジェクタを説明する。従来の技術
にはこれ以外に燃料噴射ポンプ、噴射パイプ、噴射弁か
らなるボッシュタイプもある。図３は機械式駆動の電子
制御ユニットインジェクタの断面及び全系統図である。 図において０１はプランジャ、０２はボディでその中の
バレル穴を前記プランジャ０１が油密に往復運動すると
ともに、他の部品を支持する。０３はポペット弁で前記
ボディに設けられ常時弁座を離れている。０４はソレノ
イドで前記ポペット弁０３の弁棒端側の外に設けられて
いる。０５はリターンスプリングで前記ポペット弁０３
が弁棒端を押している。

【０００３】０９はプランジャ室で前記ボディ０２に設
けられている。０８はポペット弁室で前記ポペット弁０
３の弁棒側の室である。０２１は弁かさ室で前記ポペッ
ト弁０３の弁かさの外の室である。０６は燃料通路で前
記プラジャ室０９とポペット弁室０８を連通する。０７
は燃料通路で前記弁かさ室０２６を開示しない燃料タン
クへ連通する。０１０はノズルチップで前記ボディの先
端に設けられ中心に穴があり且先端部に円錐弁座がある
。０１１はノズル噴射など前記ノズルチップ０１０の先
端にあけられた穴である。

【０００４】０１２は針弁で前記ノズルチップ０１０の
穴に油密に嵌合し先端は前記ノズルチップ０１０の円錐
弁座に常時当っている。０１３はノズルスプリングでは
ね受けを介して前記針弁０１２の弁棒の上端面を押して
いる。０１４はシムで前記ノズルスプリング０１３とボ
ディ０２との間に設けられている。０１６は燃料通路で
前記プランジャ室０９と前記ノズルチップ０１０の油溜
を連通する。０１７はタペットで前記プランジャ０１の
端面に設けられている。０１８はプランジャスプリング
で押ばねで前記ボディ０２と前記タペット０１７の間に
設けられている。０１９はコントローラ、０２０はドラ
イブユニットで前記コントローラ０１９が接され且前記
ソレノイド０４に接続されている。

【０００５】次に従来技術の機械式駆動の電子制御ユニ
ットインジェクタの作用を説明する。図示しないクラン
ク軸の回転に同期して駆動される図示しないカム、タペ
ット、プッシュロッド、ロッカアームを介してタペット
０１７を押し之と組合わされたプランジャ０１を駆動す
る。プランジャ０１の前進中にコントローラ０１９から
の信号によりドライブユニット０２０よりソレノイド０
４に通電されると、ポペット弁０３を弁棒の方へ引くの
でポペット弁は着座し燃料通路０６を閉じる。これによ
りプランジャ室０７は密閉され内圧があがり、その圧が
燃料通路０１６を通ってノズルチップ０１０へ伝えられ
針弁０１２の先に働き、その圧力がノズルスプリング０
１３の取付力に勝つに至ると、燃料は針弁０１２をノズ
ルスプリング０１３の力に抗して押し上げて通りノズル
噴口０１１から噴出する。

【０００６】つづいてプランジャ０１が前進している途
中にコントローラ０１９からの信号によりドライブユニ
ット０２０からソレノイド０４への電流が断たれると、
ソレノイド０４のポペット弁０３を引く力が消えポペッ
ト弁０３はリターンスプリング０５の力によって弁座を
離れるので、燃料通路０６は弁かさ室０２１に通じプラ
ンジャ室０９の密閉がやぶれて圧力が低下すると、針弁
０１２の先端の圧力も下りノズルスプリング０１３の力
が勝って針弁０１２が押し戻されて着座し燃料の噴出が
止る。それ以後プランジャ０１に押しのけられる燃料は
燃料通路０６弁かさ室０２１、燃料通路０７を通って図
示しない燃料タンクへ排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のユニットインジ
ェクタあるいはボッシュタイプの燃料噴射装置による噴
射状況を図２（ａ）の線図に示す。一般にディーゼルエ
ンジンの燃料噴射状況は図２（ａ）に示すようなもので
あり、エンジンの高性能化を計るには噴射圧力Ｐｆを高
くし、噴射期間θｆを短くする必要がある。このためプ
ランジャの送油率の上昇等の方策がとられる。しかしそ
の結果燃費、排煙等のエンジン性能は改善されても、燃
焼がスムーズでなくなり、ディーゼルノックを起して騒
音増大を招くことになる。特にセタン価の低い燃料の場
合にはその欠点が著しくなる。この対策として、主噴射
の直前に着火源としての燃料を少量噴射すると着火燃焼
過程をスムーズにし静かな燃焼を実現することができる
。この噴射状況を図２（ｂ）に示す。しかしながらこの
ようなパイロット噴射を前記両噴射システムで実現しよ
うとする場合、次のような問題を伴う。

【０００８】（１）　　ユニットインジェクタ形式の燃
料噴射装置。 前記した機械式駆動の電子制御ユニットインジェクタで
パイロット噴射を実現する場合、非常に短い期間中にポ
ペット弁の開閉を二回する必要がある。従ってポペット
弁の応答速度により （ｉ）毎サイクル安定に噴射できる噴射量の下限値（ｉ
ｉ）パイロット噴射と主噴射との間隔が制限される。す
なわち微量噴射の安定性がそこなわれると言った問題点
やパイロット噴射のタイミング、量の制御のフレキシビ
リティがそこなわれると言った問題点があらわれる。

【０００９】（２）　　ボッシュタイプの燃料噴射装置
。 この噴射系でパイロット噴射を実現する場合、次のよう
な方法がとられる。 （ｉ）カムのリフト曲線を工夫して、２段階で吐出する
ような速度モードとする。あるいは （ｉｉ）パイロット噴射用の噴射ポンプ、噴射パイプ、
噴射弁を新に設け２ポンプ、２ノズルの噴射システムと
する。 これらの場合もパイロット噴射と主噴射との間隔を自由
に制御できないと言った問題点があらわれる。

【００１０】本発明の目的は高圧高噴射率で燃料を噴射
しかつ着火後の燃焼もスムーズに実現しようとするシス
テムで、そのパイロット噴射の燃料メータリングを安定
にし、しかもその噴射タイミングを自在に制御できるフ
レキシビリティの高い噴射システムを提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ディーゼルエンジンの燃
料噴射装置において、燃料噴射ノズル針弁のシート部に
隣接したノズル燃料溜部に連通する燃料通路と、前記燃
料通路の一部に設けられたピストンと、前記ピストンの
後方に設けられた圧電アクチュエータと、前記燃料通路
に設けられピストンからノズル方向への流れのみを許容
する逆止弁と、前記圧電アクチュエータを駆動する電力
供給装置と、前記圧電アクチュエータの通電をエンジン
回転に同期して主燃料噴射とパイロット噴射を行う制御
装置と、主燃料通路に設けられ逆流を防止する逆止弁と
を有して成ることを特徴としている。

【００１２】

【作用】主燃料噴射の前にコントローラの信号によって
圧電アクチュエータに電圧を加えると圧電アクチュエー
タは伸びてピストンを押し、該ピストンはピストンの先
の室内の燃料を押すので圧力が上り、新に設けられた燃
料通路を通り逆止弁をとおってノズルの燃料溜に達し、
針弁を押しているばね力に勝って針弁を押し上げて通り
噴口から噴出し圧電アクチュエータは或る長さ動いて止
る。コントローラの信号により圧電アクチュエータに加
えられている電圧が断たれると、圧電アクチュエータは
もとの形に戻る。圧電アクチュエータは非常に高い応答
性で変位するため、微少噴射量のメータリング安定性が
良く、また主噴射との間隔を自在にとれる。この結果主
噴射の前の適当なタイミングで微少量のパイロット噴射
が安定的に行われる。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例を図１〜２によって説明
する。図１はこの発明に係る実施例のユニットインジェ
クタの断面図及び全系統図、図２は特性曲線図、図２（
ｂ）はこの発明の実施例の噴射特性線図である。図にお
いて１はプランジャ、２は噴射ポンプ本体でその中のバ
レル穴を前記プランジャ１が往復運動し且噴射ポンプで
全体の骨格をなしている。３はポペット弁で前記噴射ポ
ンプ本体２に設けられ常時弁座をはなれている。４はソ
レノイドで前記ポペット弁３の弁棒の端の外側に設けら
れている。５はリターンスプリングで前記ポペット弁３
の弁棒の端面を押している。

【００１２】９はプランジャ室で前記噴射ポンプ本体２
に設けられ前記プランジャ１の往復する室である。８は
ポペット弁室で前記ポペット弁３の弁棒側の室である。 ３４は弁かさ室で前記ポペット弁３の弁かさの外の室で
ある。６は燃料通路で前記プランジャ室９と前記ポペッ
ト弁室８を連通する。７は燃料通路で前記弁かさ室３４
を図示しない燃料タンクへ連通する。１０はノズルチッ
プで燃料噴射ポンプの先端部を構成し、先端に円錐弁座
がある。１１は噴口で前記ノズルチップ１０の先端にあ
げられた穴である。１２は針弁で前記ノズルチップ１０
の中心の穴に油密に緩く嵌合し先端が常時円錐弁座にあ
たっている。

【００１３】１３はノズルスプリングで前記針弁１２の
端面を押している。１４はシムで前記ノズルスプリング
１３と前記噴射ポンプ本体２との間に設けられている。 １５はスプリング受で前記ノズルスプリング１３と前記
針弁にその間に設けられている。１６は燃料通路で前記
プランジャ室９を前記ノズルチップ１０に連通する。１
７はタペットで前記プランジャ１の端面に設けられてい
る。１８はプランジャスプリングで押しばねで前記噴射
ポンプで本体２と前記タペット１７の間に設けられてい
る。

【００１４】１９はコントローラで燃料噴射を制御する
。２０はドライブユニットで前記コントローラ１９が接
続されている。２１は圧電アクチュエータ素子で前記噴
射ポンプ本体に取付けられている。２２はピストンで前
記圧電アクチュエータ２１の端に設けられ前記噴射ポン
プ本体２の穴に嵌合している。２３は燃料通路で前記ピ
ストン２２の先端の室に連通する。２４は逆止弁で前記
燃料通路２３の端に設けられ前記ピストン２２からノズ
ル方向への流れのみを許容する。

【００１５】２５はスプリングで前記逆止弁２４に設け
られている。２６は燃料通路で前記逆止弁２４を前記ノ
ズルチップ１０の燃料溜に連通している。２７は逆止弁
で前記燃料通路１６に設けられノズルチップ１０へ向う
流れのみを許容する。２８はスプリングで押ばねで前記
逆止弁２７に設けられている。２９は増巾器で前記コン
トローラ１９が接続されている。３０は圧電アクチュエ
ータ駆動用電源で前記増巾器２９に接続されている。３
３は燃料タンク、３２は燃料供給ポンプで前記燃料通路
２３に通じている。３１は逆止弁で前記燃料供給ポンプ
３２と前記燃料通路２３との間にあり前記燃料供給ポン
プ３２からの流れのみを許容する。

【００１６】次に前記実施例の作用を説明する。コント
ローラ１９はエンジンの回転に同期して燃料主噴射の前
に増巾器２９に信号を送り増巾器２９はこれにより圧電
アクチュエータ用電源３０から与えられる電圧を増巾し
て圧電アクチュエータ素子２１に加える。これにより圧
電アクチュエータ素子２１は伸びピストン２２を押す。 燃料通路２３からさきの圧があがり、この圧力が逆止弁
２４を通ってノズルチップ１０に伝わり針弁１２に働く
。この圧力がノズルスプリング１３の取付力に勝つと針
弁１２を押し上げ、燃料は弁座を通って噴口１１から噴
出する。圧電アクチュエータ素子の移動量は加えられた
電圧によってきまるから噴出する燃料の量もきまる。 この燃料の噴出が所謂パイロット噴射となる。

【００１７】圧電アクチュエータ２１に加えられている
電圧が除かれると圧電アクチュエータ素子はもとの位置
に戻りピストン２２を引くので、燃料通路２３の圧力が
下り燃料供給ポンプ３２からの燃料が逆止弁３１を開い
て燃料通路２３を通ってピストン２２の先端の室に供給
される。逆止弁３１は前記ピストン２２による燃料の逆
流を止める。逆止弁２４は燃料通路１６から流れこむ燃
料の逆流を止める。つづいてコントローラ１９の制御に
より燃料の主噴射が次のとおりに行われる。図示しない
クランク軸の回転に同期して駆動されるカム図示しない
タペット、図示しないプッシュロッド、図示しないロッ
カアームを介してタペット１７が押され、それによりプ
ランジャ１が前進する。

【００１８】プランジャ１の前進中にコントローラ１９
の前記圧電アクチュエータ素子２１への信号のあとに、
コントローラ１９の信号によりドライブユニット２０よ
りソレノイド４に通電され、ポペット弁３が弁棒の方へ
引かれて着座し燃料通路６を閉じる。これによりプラン
ジャ室９が密閉され内圧が上り、その燃料圧が燃料通路
１６を通ってノズルチップ１０へ伝えられて針弁１２の
先端部に働き、その圧力がノズルスプリング１３の取付
力に勝つと燃料は針弁１２を押し上げて通り噴口１１か
ら噴出する。

【００１９】プランジャ１が前進中にコントローラ１９
の信号によりドライブユニット２０からソレノイド４へ
の電流が断たれると、ポペット弁３を引く力が消えポペ
ット弁３はリターンスプリング５の力で弁座から離れ、
燃料通路６が弁かさ室３４、燃料通路７を介して図示し
ない燃料タンクに通じてプランジャ室９の圧が下るので
、針弁１２の先端部の圧力も下がりノズルスプリング１
３の力が勝って針弁１２が着座して燃料の噴出が止る。 これ以降プランジャ１に押しのけられる燃料は、燃料通
路６、弁かさ室３４、燃料通路７を通って図示しない燃
料タンクへ排出される。前記実施例の作用によるクラン
ク角に対する針弁１の働きと噴射圧力の間隔は図２（ｂ
）の線図の示すようになる。

【００２０】

【発明の効果】この発明は主噴射から独立した系でパイ
ロット噴射系を設けているので、主噴射パイロット噴射
それぞれに適した噴射特性を実現できる。このためパイ
ロット噴射は微量とし主噴射は高圧高噴射率の高性能の
噴射を実現できるとともに、パイロット噴射と主噴射と
の間隔は燃料の着火性、機関の回転速さ等に応じて適切
に調整することができる。この結果、低燃費、低排煙で
しかも低騒音の高性能のディーゼルエンジンを実現する
ことができる。又低セタン価の燃料でもディーゼルノッ
キングのないスムーズな燃焼が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施例のユニットインジェクタ
の断面図及び全系統図。（ポペット弁閉状態を示してい
る。）

【図２】噴射特性線図。（ａ）図は従来の技術の燃料噴
射システムの噴射特性線図、（ｂ）図はこの発明の実施
例の噴射特性線図。

【図３】従来の技術のユニットインジェクタの断面図及
び全系統図。（ポペット弁閉状態を示している。）

【符号の説明】

１　　　　プランジャ ２　　　　燃料噴射ポンプ本体 １０　　　　ノズルチップ １２　　　　針弁 １６　　　　燃料通路 １９　　　　コントローラ ２１　　　　圧電アクチュエータ素子 ２２　　　　ピストン ２４　　　　逆止弁 ２６　　　　燃料通路 ２７　　　　逆止弁 ２３　　　　燃料通路 ３５　　　　燃料溜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に
   おいて、針弁（１２）のシート部に隣接したノズルの燃
   料溜（３５）部に連通する燃料油通路（２６）と、前記
   燃料油通路の一部に設けられたピストン（２２）と、前
   記ピストンの後方に設けられた圧電アクチュエータ（２
   １）と、前記燃料油通路に設けられピストンからノズル
   方向の流れのみを許容する逆止弁（２４）と、前記圧電
   アクチュエータを駆動する電力供給装置と、前記圧電ア
   クチュエータへの通電をエンジンクランク軸の回転に同
   期して主燃料噴射及びパイロット噴射を行う制御装置（
   １９）と、主噴射の燃料通路（１６）に設けられた燃料
   の逆流を阻止する逆止弁（２７）とを有して成ることを
   特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射装置。