JPH062633A - 蓄圧式インジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、蓄圧用の圧力調整装置など
を必要とせず、動力の損失が抑止でき、燃料噴射装置の
構成のコンパクト化が可能であるとともに、エンジンの
始動が容易であり、燃料の２次噴射を防止でき高圧噴射
可能な蓄圧式インジェクタを提供するにある。 【構成】 本発明の蓄圧式インジェクタは、インジェク
タ本体と同軸で上部から弾性体２、大径プランジャ１、
小径プランジャ３の順にそれぞれを固着して一体構成体
とし、大径プランジャ１の下部に形成される蓄圧室６に
別個に具えた高圧ポンプ８から高圧油を供給し大径プラ
ンジャ１上部の弾性体２を圧縮することにより蓄圧器と
して機能させ、高圧ポンプ８の圧力開放後に弾性体２の
押圧による大径プランジャ１の下降で小径プランジャ２
がその下部の燃料室１１内の燃料をさらに高圧化して噴
口１８から噴射する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼル機関等の燃料
噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関では、燃料を高圧で噴射
して噴射率を上げれば噴霧の微粒化が向上し貫徹性も増
大するので、空気の利用率が良好となり早期に燃焼が完
結するので、噴射時期の遅延によりＮＯｘの生成を抑制
しても、黒煙の排出を増さず燃料消費率の上昇も防止で
きる効果があり、省資源・低公害の両面から高圧噴射が
推奨される。蓄圧式燃料噴射装置はジャーク式噴射装置
に比べて低速回転域でも高圧噴射が可能であるけれども
未だ実用化には至っていない。図３に従来の技術による
蓄圧式燃料噴射装置の構成図を示す。図において、１０
０はインジェクタ本体、０１は燃料室、０２は噴口、０
３は針弁、０４はばね、０５はスプール、０６はピスト
ン、０１０は逆止弁、０１１はメータリングオリフィ
ス、０１２は燃料供給ポンプ、０２０は切換弁、０２１
は高圧ポンプ、０２２は高速電磁弁、０２３はアキュム
レータ、０２４はコントローラ、０２５は圧力調整弁で
ある。

【０００３】前記の構成により次のように作用する。燃
料は燃料タンクから燃料供給ポンプ０１２によりメータ
リングオリフィス０１１、逆止弁０１０を経由して燃料
室０１に圧送され、その圧力によってスプール０５が押
し上げられる。スプール０５に連接するピストン０６に
は高圧ポンプ０２１から切換弁０２０を経由しスペーサ
０７を介して高圧の作動油が作用しスプール０５が押し
下げられる。スプール０５の下降によって燃料室０１内
の燃料は圧縮されて高圧となり、その圧力による力がば
ね０４のばね力より大きくなると針弁０３を押し上げて
噴口０２を開口し燃料が燃焼室（図示してない）内に噴
射される。なお、燃料噴射量及び噴射時期の制御はコン
トローラ２４によって作動油の切換弁０２０を駆動する
高速電磁弁０２２の励磁時間及び励磁時期を調整するこ
とによって行われる。また、アキュムレータ０２３には
高圧の作動油が蓄圧されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
の技術による蓄圧式燃料噴射装置には次のような問題点
が存在する。 作動油圧送用の高圧ポンプ０２１はエンジン稼動時
はクランク軸からベルト伝動あるいは歯車を介して駆動
するが、始動時には別個の動力源によって駆動しエンジ
ン始動に先だって高圧の作動油をアキュムレータ０２３
に蓄圧しておく必要がある。このため始動に手間どるの
みでなく別個の動力源を必要とする。 高圧ポンプ０２１の容量は最大燃料噴射量とマッチ
ングをとって選定するので、エンジンの運転状況に応じ
て燃料の噴射量を絞るときは過剰となる作動油を逃がす
ための圧力調整弁０２５、あるいは定圧制御方式の可変
容量高圧ポンプなどが必要となる。燃料噴射量の制御装
置の他に前記のような作動油の調整装置を具備すること
は、エンジン構成を複雑で大型なものとしコストアップ
を招くことになり、過剰となる高圧の作動油を逃がす圧
力調整方式の場合はその分の動力は損失となりエンジン
効率が低下する。

【０００５】本発明の目的は前記問題点を解消し、エン
ジンの始動が容易で且つ作動油の圧力調整のための装置
を必要とせず、なお高圧噴射が可能であり２次噴射を防
止できる蓄圧式インジェクタを提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１発明の蓄圧式インジ
ェクタは軸方向に伸縮する弾性体２と、該弾性体の下部
に同軸上に装着されスリーブ４内を油密に摺動する大径
プランジャ１と、該大径プランジャと一体で且つその下
部に同軸上に形成されバレル内を油密に摺動する小径プ
ランジャ３と、大径プランジャ１の下部と小径プランジ
ャ３とスリーブ４の内壁で形成される蓄圧室６と、該蓄
圧室へ高圧燃料を圧送する高圧ポンプ８と、燃料噴射時
に蓄圧室６内の高圧燃料を低圧側へ開放する手段とを有
してなり、蓄圧室６内の高圧燃料を弾性体２と大径プラ
ンジャ１と小径プランジャ３を介して前記バレル内に形
成される燃料室１１でさらに高圧化して高圧噴射を可能
としたものであり、第２発明の蓄圧式インジェクタは第
１発明に加え噴射終了時蓄圧室６の一部２０，２１に発
生する高圧燃料をばね室１５へ導入し、第１発明の効果
に加え２次噴射の防止を可能としたことを特徴としてい
る。

【０００７】

【作用】燃料噴射の終了時期には、大径プランジャ１は
その上部に連接されている弾性体２に押圧されてスリー
ブ４内を下降し最下部に位置する。次のサイクルでの燃
料噴射開始時期までに可変容量高圧ポンプ８から圧送さ
れる高圧の燃料油が大径プランジャ１の下面の高圧室６
内に流入し該大径プランジャ１と小径プランジャ３を徐
々に上昇させ弾性体２を圧縮すると共に、燃料室１１に
も燃料が圧送される。大径プランジャ１と小径プランジ
ャ３の行程は可変容量高圧ポンプ８からの送出油量で決
まりそれに比例して燃料噴射量も増減する。燃料噴射時
期には大径プランジャ１下部の蓄圧室６内の高圧燃料油
は低圧側に開放されて圧力は低下し、大径プランジャ１
はその上部の弾性体２で押圧され降下する。大径プラン
ジャ１の降下にともない該大径プランジャ１と一体の小
径プランジャ３は燃料室１１内の燃料油を加圧してさら
に高圧とし噴口１８から燃焼室内に噴射させる。

【０００８】

【実施例】図１に本発明の実施例に係る蓄圧式インジェ
クタの縦断面図を示し、図２に図１に示した蓄圧式イン
ジェクタの作動説明図を示した。図１における主要部分
の符号と名称は次のとおりである。１は大径プランジ
ャ、２は弾性体、３は小径プランジャ、４はスリーブ、
６は蓄圧室、８は高圧ポンプ、１１は燃料室、１２は燃
料通路（針弁室）、１３は針弁室、１４は針弁、１５は
ばね室、１６は燃料通路（ばね室）、１７はばね、１８
は噴口、１９は圧抜弁、２２はドレン穴、２３は連通路
である。

【０００９】大径プランジャ１の上部には内部に高圧ガ
スを封入した金属ベローズ形等の弾性体２が連接され、
下部には燃料油を加圧する小径プランジャ３が大径プラ
ンジャ１と一体に形成されている。大径プランジャ１の
外周部にはスリーブ４が本体に嵌入され、本体との間隙
はＯリング５で封止されている。大径プランジャ１はス
リーブ４内を油密性を保持して滑動でき、その下面と小
径プランジャ３の外周とスリーブ４の内面で囲まれる空
間は高圧の燃料油の蓄圧室６として機能する。小径プラ
ンジャ３は大径プランジャ１と同軸に本体に穿設されて
いるバレル内に嵌入され、その内面と油密性を保持して
滑動でき、その下部に燃料室１１が形成される。該燃料
室１１はその底部の連通路２３を介して蓄圧室６から針
弁室１３まで通じる燃料通路１２に連通し、該燃料通路
１２の蓄圧室６側開口部には逆止作用をする圧抜弁１９
が設けられている。蓄圧室６は高圧パイプ７により高圧
ポンプ８に連通し、高圧の燃料油が圧送されるとその圧
力を下面に受けた大径プランジャ１は弾性体２に抗して
小径プランジャ３とともに上昇を始める。また蓄圧器６
内の燃料油圧で圧抜弁１９が開弁し燃料室１１へ燃料が
送り込まれる。

【００１０】高圧ポンプ８は可変容量形で燃料噴射量に
応じて蓄圧室６内の高圧燃料油の蓄圧量が制御される。
蓄圧量が多いときは大径プランジャ１及び小径プランジ
ャ３のストロークは長くなり燃料噴射量が増加する。蓄
圧量が少ないときは前記両プランジャのストロークは短
くなり燃料噴射量は低減する。図１に例示した高圧ポン
プ８は可変容量形でディーゼル機関の燃料噴射ポンプと
して広く用いられているジャーク型のプランジャポンプ
である。高圧ポンプ８のプランジャ９のリードで給排油
口１０が開口されると、高圧パイプ７、蓄圧室６内の蓄
圧燃料油は低圧側に開放され圧力が低下する。蓄圧室６
内の圧力が低下すると、大径プランジャ１は弾性体２に
押圧されて下降し、それと一体の小径プランジャ３も下
降して燃料室１１内の燃料に圧を加える。増圧された燃
料は連通路２３とそれに連通している燃料通路１２を通
って針弁室１３に送り込まれる。また、ばね室１５は燃
料通路１６を介して蓄圧室６に連通しており、蓄圧室６
内の圧力が低下するとばね室１５内の圧力も低下する。

【００１１】針弁室１３内の圧力が上昇し針弁１４に作
用する燃料油の圧力による力がばね１７の力以上になる
と針弁１４が上昇して燃料油が噴口１８から燃焼室（図
示していない）内に噴射される。下降した大径プランジ
ャ１の下面が蓄圧室６内に僅かに突出している圧抜弁１
９の端部に作用すると、該圧抜弁の逆止作用が開放され
燃料室１１と蓄圧室６とが連通路２３を介して連通状態
となり燃料噴射は終了となる。なお、大径プランジャ１
が最下方近傍まで下降した際には、大径プランジャ１下
部のクッションピストン部２０が本体側のクッション室
２１に作用して当該部分が高圧となって下降速度を緩和
するので、大径プランジャ１と本体との衝撃的接触は抑
止される。また、クッション室２１は燃料通路１６を介
してばね室１５と連通しているので、クッション室２１
が高圧となるときはばね室１５内も高圧となり、この圧
力増加による力がばね１７の力に加えられて針弁１４に
作用するので、燃料噴射の終了後に再度針弁１４が開弁
して２次噴射などをすることがない。大径プランジャ１
からの漏洩油はドレーン穴２２から排出される。

【００１２】図２はエンジンの１サイクルについて前記
蓄圧式インジェクタの作動説明図である。燃料噴射が終
了すると、高圧ポンプ吸入期間で燃料油兼作動油が高
圧ポンプ内に吸引される。蓄圧期間で高圧ポンプは高
圧の燃料油兼作動油を蓄圧式インジェクタに圧送して蓄
圧する。噴射期間で蓄圧油は解放され、燃料油が噴射
されて一連の作動が完結する。

【００１３】

【発明の効果】本発明は前記のように構成されているの
で次のような効果が得られる。蓄圧式インジェクタの蓄
圧量は噴射燃料の量に比例して増減するように制御され
る。従って高圧ポンプから過剰な燃料油兼作動用が送出
されることがないので動力の損失が抑止され、複雑な圧
力調整装置を必要としないので燃料噴射装置の構成をコ
ンパクトにできる。また、燃料噴射の都度蓄圧されるの
で、始動準備の段階で蓄圧しておく必要がなく始動も容
易である。なお、噴出口を閉止する際の針弁の閉弁力の
向上も図られているので燃料の２次噴射も抑止されるほ
か、高圧噴射が可能であるから、噴射の遅延によりＮＯ
ｘの排出を抑制しても黒煙の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る蓄圧式インジェクタの縦
断面図

【図２】図１に示した蓄圧式インジェクタの作動説明図

【図３】従来の技術による蓄圧式燃料噴射装置の構成図

【符号の説明】

１…大径プランジャ、２…弾性体、３…小径プランジ
ャ、４…スリーブ、６…蓄圧室、７…高圧パイプ、８…
高圧ポンプ、１１…燃料室、１２…燃料通路（針弁
室）、１３…針弁室、１４…針弁、１５…ばね室、１６
…燃料通路（ばね室）、１７…ばね、１８…噴口、１９
…圧抜弁、２０…クッションピストン、２１…クッショ
ン室、２２…ドレン穴、２３…連通路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に伸縮する弾性体（２）と、該弾
   性体の下部に同軸上に装着されスリーブ（４）内を油密
   に摺動する大径プランジャ（１）と、該大径プランジャ
   と一体で且つその下部に同軸上に形成されバレル内を油
   密に摺動する小径プランジャ（３）と、大径プランジャ
   （１）の下部と小径プランジャ（３）とスリーブ（４）
   の内壁で形成される蓄圧室（６）と、該蓄圧室へ高圧燃
   料を圧送する高圧ポンプ（８）と、燃料噴射時に蓄圧室
   （６）内の高圧燃料を低圧側へ開放する手段とを有して
   なり、蓄圧室（６）内の高圧燃料を弾性体（２）と大径
   プランジャ（１）と小径プランジャ（３）を介して前記
   バレル内に形成される燃料室（１１）でさらに高圧化し
   て高圧噴射を可能とした蓄圧式インジェクタ。
2. 【請求項２】 軸方向に伸縮する弾性体（２）と、該弾
   性体の下部に同軸上に装着されスリーブ（４）内を油密
   に摺動する大径プランジャ（１）と、該大径プランジャ
   と一体で且つその下部に同軸上に形成されバレル内を油
   密に摺動する小径プランジャ（３）と、大径プランジャ
   （１）の下部と小径プランジャ（３）とスリーブ（４）
   の内壁で形成される蓄圧室（６）と、該蓄圧室へ高圧燃
   料を圧送する高圧ポンプ（８）と、燃料噴射時に蓄圧室
   （６）内の高圧燃料を低圧側へ開放する手段と、噴射終
   了時蓄圧室（６）の一部（２０，２１）に発生する高圧
   燃料をばね室（１５）に導入する手段とを有してなり２
   次噴射の防止をはかったことを特徴とする蓄圧式インジ
   ェクタ。