JPH0513979Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は多燃料弁噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

第７図にデイーゼル機関の燃料噴射系の基本構
成について示す。第７図ａは燃料ポンプ1001で高
圧を発生し、噴射管1002を通り燃料弁1003から霧
状に噴射されるものである。最近の機関では１個
の燃料ポンプに２個の燃料弁またはそれ以上の燃
料弁を装着したものがある。第７図ｂに３個の燃
料弁を配設したものを示す。ここでは、この３個
のものを例に噴射系の具体的構造、作用、欠点等
につき第８図により説明する。

図において、０１は燃料ポンプ本体、０２はプ
ランジヤバレル、０３はプランジヤ、０４はプラ
ンジヤリード、０５は給排油孔、０６は給油室、
０７は吐出弁弁座、０８は吐出弁、０９は吐出弁
吸戻しカラー、１０は吐出弁ばね、１１は吐出弁
押え金物、１２はコントローララツクである。ま
た、１０１は燃料弁本体、１０２はノズルチツ
プ、１０３は袋ナツトで、ノズルチツプ１０２を
燃料弁本体１０１に締めつけている。１０４は燃
料弁内油路、１０５はノズルチツプ内油路、１０
６は油溜り部である。１０７は針弁、１０８は噴
孔、１０９は針弁押棒、１１０はばね受、１１１
はばねで、１１２は針弁開弁圧調整ねじである。
２０１は燃料ポンプと燃料弁とをつなぐ高圧噴射
管である。

燃料ポンプ０１内の給油室０６には図示しない
燃料供給ポンプにより燃料が充満しており、給排
油孔０５からプランジヤ０３の上部にも入つてい
る。次にポンプの作用について述べると、図示し
ない機関のクランク軸と同期して回転するカムに
よりプランジヤ０３が上昇し、給排油孔０５を閉
じると燃料の圧縮が始まり、高圧になつて燃料は
吐出弁０８を押しあけ、噴射管２０１、燃料弁内
油路１０４、ノズルチツプ内油路１０５を通つて
油溜り部１０６に導かれる。ここで針弁１０７に
油圧が作用し、ばね１１１により押えられている
力より油圧が大きくなると、針弁１０７が開き、
噴孔１０８より図示しない機関のシリンダ内へ燃
料が噴射される。プランジヤ０３がさらに上昇す
ると、プランジヤリード０４が給排油孔０５にか
かり高圧のプランジヤ上部と低圧の給油室０６と
が通じるため圧力が下がり吐出が終ることにな
る。これにより逐次系内の圧力が下がり油溜り部
１０６の圧力も下がり、油圧にばね力が打ち勝つ
て針弁が閉じ噴射を終る。通常噴射終りの圧力は
噴射始めの圧力より約４割程度低いものである。
また、吐出終り時圧力が下がると吐出弁０８はす
ぐに閉じ、このとき燃料弁とポンプの間に噴射管
２０１を介して閉止した長い管路が形成されるた
め、この間で圧力波の往復が残り、この圧力波に
より針弁１０７が再開し、噴孔からの再噴射が起
きたり、管路内や油溜り部に空洞を生じたりする
ことがある。この両噴射現象を通常２次噴射と称
している。第９図に噴射圧力、針弁の動きを示し
ている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記のものには次の欠点がある。

上述のように噴射終りの圧力は噴射開始圧力よ
りも低い。これはすでに燃焼を開始し空気の消費
がなされているシリンダ内に粗い噴霧での噴射を
行うことになり、燃焼の悪化、煙の発生につなが
るもので機関にとつて好ましくない。また、２次
噴射も同様に低圧の噴射であると共に遅い時期で
の噴射であるので前述のものよりさらに悪い現象
となる。空洞の発生は、その程度が大きいものに
なるとキヤビテーシヨンエロージヨンを生じ、噴
射管、針弁等の破損につながることもある。ま
た、シール部の悪化や針弁摺動部の焼付きに至る
こともある。

さらに第１０図は横軸に機関回転数Ｎ、縦軸に
平均有効圧力Pmeをとつたときの等噴射圧力線
を示したものである。低回転及び低負荷では噴射
圧力が低くなり、これも先述のように燃焼悪化に
つながるものである。

かかる現状に鑑み実用新案登録出願人は、上記
の従来技術における欠点を解消した多燃料弁噴射
装置を先に特願昭59−248653号として特許出願し
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の目的は上記の点に着目し、２次噴射及
び空洞の発生がなく同時に高圧で噴射を完了し、
俗に言う「噴射の切れ」を向上させることがで
き、さらに低負荷、低回転域で燃料弁の一部を閉
じることにより噴射圧を上げ燃焼を良好に保つこ
とのできる噴射装置を提供することであり、その
特徴とするところは、ジヤーク式燃料ポンプから
分岐して１個のシリンダに複数個の燃料弁を設け
たデイーゼル機関の燃料噴射装置であつて、上記
燃料ポンプに設けられて燃料の吐出時に開放され
る逆止弁及び吐出終了時に吐出側の圧力により開
放される逆止弁と、上記燃料弁のそれぞれに設け
られ噴射系とは別の油圧を受けて同燃料弁の針弁
を押圧するピストンと、上記ピストンに至る油圧
管をそれぞれ開閉する電磁弁と、機関回転数、ク
ランク回転角及び機関の負荷等に基づき上記電磁
弁の開閉を制御するマイクロコンピユータとを具
え、上記マイクロコンピユータが、各燃料弁の噴
射の終期に同燃料弁のピストンに油圧を供給して
同燃料弁を閉鎖し、機関の部分負荷時に、一部の
燃料弁のピストンに油圧を供給し、機関負荷に応
じて各燃料弁の噴射を間欠的に中止し、且つ噴射
を中止する燃料弁を周期的に順次交替させるよう
に制御する多燃料弁噴射装置において、上記燃料
弁の給油室に圧力検出器を取付け、同圧力検出器
により上記燃料弁の噴射の終期を検出するように
構成したことである。

〔作用〕

この場合は、噴射の後期に高圧のままで噴射を
完了でき、ポンプ側で圧力を吸収して、２次噴射
やキヤビテーシヨンの問題がなく、さらに燃料弁
の一部を閉じて噴射圧を上げ、燃焼を良好に保
つ。

なお、前記特願昭59−248653号発明の実施例に
おいては、燃料ポンプのコントロールラツクに取
付けたラツク位置検出器を用いて各燃料弁の噴射
の終期を検出するため、噴射終期の決定にコント
ロールラツクのバツクラツシユ、プランジヤの摩
耗等の機械的誤差を生ずる惧れがあるが、本考案
においては圧電素子等の圧力検出器により給油室
の圧力を検出するため、一層精度の高い噴射制御
を行うことができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本考案による実施例につき
説明する。

第１図は本考案による１実施例の噴射装置を示
す説明図である。

図において、０１は燃料ポンプ本体、０２はプ
ランジヤバレル、０３はプランジヤ、０４はプラ
ンジヤリード、０５は給排油孔、０６は給油室、
０７は弁座、０８はボール弁即ち逆止弁、０９は
ばね、１０はばね受で油路が設けられている。１
１はボール弁即ち逆止弁、１２はばね、１３はば
ね受で油路をもつている。１４はオリフイス、１
５は押え金物、１６はコントロールラツクであ
る。

１０１は燃料弁本体、１０２はノズルチツプ、
１０３は袋ナツトで、ノズルチツプ１０２を燃料
弁本体１０１に締めつけている。１０４は燃料弁
内油路、１０５はノズルチツプ内油路、１０６は
油溜り部である。１０７は針弁、１０８は噴孔、
１０９は針弁押棒、１１０はばね受け、１１１は
ばねで、１１２は針弁開弁圧調整ねじで、１１３
はロツクナツトである。１１４はピストンガイ
ド、１１５はピストンである。１１６はピストン
押棒、１１７はばね、１１８はピストン上部金物
である。

２０１は燃料ポンプと燃料弁とをつなぐ高圧噴
射管である。

３０１は油圧管、３０２は電磁弁取付金物、３
０３，３０４は電磁弁、３０５は逃し管、３０
６，３０７は油圧管、３０８は蓄圧器、３０９は
ポンプ、３１０は油タンクである。

４０１はトリガ信号発生器、４０２は回転数パ
ルス発生器である。

５０１はデイフレクタ、５０２は圧電素子
（AEセンサ）である。

上記構成の場合の作用について述べる。

まずマイクロコンピユータの働きについて述べ
る。

演算機能として、回転数パルスから回転数、ま
た圧電素子の信号からポンプ吐出終りの判別及び
トリガ信号からの差により負荷が演算される。

記憶部としては、回転数、負荷に応じた遅延ト
リガ発生時期、さらに回転数を横軸、負荷を縦軸
にとつて作動燃料弁の数をかえるマツプがある。
作動マツプの例を第２図に示した。

次に新設された油圧系であるが、タンク３１０
の油はポンプ３０９により高圧になり、蓄圧器３
０８の作用により定圧に保たれる、電磁弁取付金
物３０２は油路が形成されており、電磁弁３０３
と３０４が取付けられている。電磁弁３０３は
Normal close typeで通常は閉じており、電磁弁
３０４はNormal open typeで通常は開放であ
り、油圧管３０１及び逃し管３０５はタンクへ開
放している。

電磁弁３０３と３０４は電磁弁コントローラに
より作動時間が設定されており、マイクロコンピ
ユータからの遅延トリガ信号により駆動される。

噴射系の作用について述べるが、ここでは第７
図ｂに示した３燃料弁を例にとり第２図に示した
作動マツプに従つて順次説明する。

まず、３燃料弁作動域Ａ、即ち高負荷時の作用
について述べる。

燃料ポンプ０１内の給油室０６には図示しない
燃料供給ポンプにより燃料が充満しており、給排
油孔０５からプランジヤ０３の上部にも入つてい
る。図示しない機関のクランク軸と同期して回転
するカムによりプランジヤ０３が上昇し、給排油
孔０５を閉じると燃料の圧縮が始まり、高圧にな
つた燃料はボール弁０８を押しあけ、噴射管２０
１、燃料弁内油路１０４、ノズルチツプ内油路１
０５を通つて油溜り部１０６に導かれる。ここで
針弁１０７に油圧が作用し、ばね１１１により押
えられている力より油圧が大きくなると、針弁１
０７が開き噴孔１０８より図示しない機関のシリ
ンダ内へ燃料が噴射される。

プランジヤ０３がさらに上昇し、プランジヤリ
ード０４が給排油孔０５にかかると高圧のプラン
ジヤ上部と低圧の給油室０６とが通じるため圧力
が下がり吐出を終る。これにより逐次系内の圧力
も下がる。このとき先述の油圧系及び電磁弁がす
でに作動しており、油圧管３０１を通して油圧が
ピストン１１５の上部に作用する。ピストン１１
５は針弁１０７より大きく数倍の径を有している
ので、油溜り１０６の圧力の十数分の一以下でバ
ランスする。ピストン上部の油圧がそれ以上にな
ると、ピストンは下降し、ピストン押棒１１６、
ばね受１１０、押棒１０９を介して針弁１０７も
下がり噴射を完了する。このとき油溜り部１０６
の圧力は高いのにもかかわらず針弁が下がり、噴
孔が閉じられるため、さらに圧力が上がりポンプ
側へと伝播する。しかし、ポンプ側ではオリフイ
スを通してボール弁１１を押しあけ適当に減速さ
れ圧力が下がる。そこでノズル側への高圧での圧
力伝播はなくなる。油溜り部１０６に高圧が作用
しなくなつたところで、電磁弁の作動が解除され
ピストン１１５上部の圧力が下がる。ピストンは
ばね１１７による戻される。このとき油溜り部１
０６の圧力は十分下がつており、ばね１１１によ
り針弁１０７は閉じている。

このように噴射の後期に高圧で噴射を終了する
ことができる。

第３図に本考案による場合噴射現象を示した。
噴射の後期にピストンに油圧が作用し、ノズル側
圧力はまだ相当高いのに噴射が完了しているのが
わかる。その閉弁によりノズル側圧力は高くなつ
ているにもかかわらずポンプ側では圧力が吸収さ
れているのがわかる。

次に２燃料弁作動域Ｂでの作用を述べる。

第４図において、１サイクル目では燃料弁ｃ、
次にｂ、次にｃ…というよに各サイクルごとに無
噴射になる燃料弁が変るように、油圧が作用する
時期が設定されている（これは勿論マイクロコン
ピユータに入力された回転数と吐出終り信号とト
リガ信号から負荷が演算されそれにより作動す
る。）このとき噴孔面積は従来のものの2/3に絞ら
れるため、高圧での噴射となるのである。さらに
他の２個の燃料弁については先述のように噴射の
後期に油圧を作用させ高圧で噴射を完了させるこ
とを行うのである。

次にさらに負荷及び回転数が下がり、１燃料弁
作動域Ｃでは、第５図に示すように、無噴射とな
る状態が２サイクル続き、次に１回噴射するよう
にトリガ信号が発せられる。即ち、図の１サイク
ル目では噴射しているのは燃料弁ａ、次にｃ，
ｂ，ａ…といつた具合に３個のうち１個の燃料弁
のみしか噴射しないのである。しかしながら、作
動する燃料弁は交互に変るのである。このとき噴
孔面積は従来の1/3になるため、負荷回転数が低
くても高圧での噴射が実現できる。

第６図にマイクロコンピユータ内での演算フロ
ーを簡単に述べる。回転数パルスで回転数の演算
が行われ圧電素子（AEセンサ）からの信号によ
り吐出終りが判別され、さらにトリガ信号との差
から負荷が演算される。これら回転数と負荷から
記憶装置としてもつている回転数−負荷マツプ上
に照合され、それにより遅延トリガ信号がそれぞ
れの燃料弁に対応する電磁弁コントローラへ発せ
られる。

〔考案の効果〕

上述の場合には次の効果がある。

以上のように噴射の後期に高圧のままで噴射を
完了できること及びポンプ側で圧力を吸収するこ
とにより２次噴射やキヤビテーシヨンの問題もな
いことから、 (1) 噴射後期の低圧でのだらだらした噴射がなく
なり、微粒化の悪い噴霧がなくなること、及び
噴射がすみやかに完了することにより、機関で
の良好な燃焼が確保でき性能改善につながり、 (2) 機関性能に悪影響をおよぼす２次噴射または
耐久性低下をもたらすキヤビテーシヨンの発生
もなくなることから信頼性の高い機関の噴射系
を提供することができる。

また、さらに部分負荷域において、複数個の
燃料弁の一部を完全に閉じることにより噴孔面
積が絞られ高圧噴射を実現できること及び休止
させる燃料弁が毎サイクル同じものでなく交互
に行わせることにより、 (3) 部分負荷での燃焼、性能の改善が実現でき、 (4) 休止による懸念される燃料弁の劣化またはカ
ーボンのつまり等の不具合も交互に休止を行う
ことにより問題がなくなり、高い信頼性を維持
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による１実施例の装置を示す説
明図、第２図は作動燃料弁の数をかえる作動マツ
プを示す説明図、第３図は第１図の装置のピスト
ン油圧、針弁リフト、ノズル圧力、ポンプ圧力、
圧電素子信号及び静的吐出始めを示す線図、第４
図は２燃料弁作動域での各弁の油圧、ノズル圧力
及び針弁リフトを示す線図、第５図は１燃料弁作
動域での各弁の油圧、ノズル圧力及び針弁リフト
を示す線図、第６図はマイクロコンピユータの演
算フローを示す線図、第７図ａは従来の１個の燃
料ポンプと１個のシリンダに１個の燃料弁を設け
た燃料噴射系を示す説明図、第７図ｂは同じく１
個のシリンダに複数個の燃料弁を設けた燃料噴射
系を示す説明図、第８図は従来の燃料噴射装置を
示す説明図、第９図は第８図の装置のポンプ圧
力、ノズル圧力及び針弁リフトを示す線図、第１
０図は等噴射圧力線を示す線図である。 ０１……燃料ポンプ本体、０６……給油室、０
８，１１……逆止弁、１０１……燃料弁本体、１
０７……針弁、１１５……ピストン、３０３，３
０４……電磁弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ジヤーク式燃料ポンプから分岐して１個のシリ
   ンダに複数個の燃料弁を設けたデイーゼル機関の
   燃料噴射装置であつて、上記燃料ポンプに設けら
   れて燃料の吐出時に開放される逆止弁及び吐出終
   了時に吐出側の圧力により開放される逆止弁と、
   上記燃料弁のそれぞれに設けられ噴射系とは別の
   油圧を受けて同燃料弁の針弁を押圧するピストン
   と、上記ピストンに至る油圧管をそれぞれ開閉す
   る電磁弁と、機関回転数、クランク回転角及び機
   関の負荷等に基づき上記電磁弁の開閉を制御する
   マイクロコンピユータとを具え、上記マイクロコ
   ンピユータが、各燃料弁の噴射の終期に同燃料弁
   のピストンに油圧を供給して同燃料弁を閉鎖し、
   機関の部分負荷時に、一部の燃料弁のピストンに
   油圧を供給し、機関負荷に応じて各燃料弁の噴射
   を間欠的に中止し、且つ噴射を中止する燃料弁を
   周期的に順次交替させるように制御する多燃料弁
   噴射装置において、上記燃料弁の給油室に圧力検
   出器を取付け、同圧力検出器により上記燃料弁の
   噴射の終期を検出するように構成したことを特徴
   とする多燃料弁噴射装置。