JPH06288317A - ディーゼル機関用燃料噴射装置 - Google Patents

ディーゼル機関用燃料噴射装置

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JPH06288317A
JPH06288317A JP8198393A JP8198393A JPH06288317A JP H06288317 A JPH06288317 A JP H06288317A JP 8198393 A JP8198393 A JP 8198393A JP 8198393 A JP8198393 A JP 8198393A JP H06288317 A JPH06288317 A JP H06288317A
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JP
Japan
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fuel
injection
pressure
combustion chamber
passage
Prior art date
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Pending
Application number
JP8198393A
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English (en)
Inventor
Yasuo Sato
康夫 佐藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH06288317A publication Critical patent/JPH06288317A/ja
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ディーゼル機関用燃料噴射装置に
関し、空気利用率を向上して良好な燃焼を実現すること
を目的とする。 【構成】 燃料を燃料噴射時期における燃焼室内圧力よ
り高圧に加圧するための燃料加圧手段200と、各機関
運転状態により変化する必要燃料量を噴射する際に、燃
料圧力を噴射開始直後に最も高くし噴射終了直前にほぼ
前述の燃焼室内圧力と同等にするように徐々に減少させ
る燃料圧力制御手段100,600とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関用燃料
噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関は、ピストンの圧縮上死
点において燃焼室内へ燃料を供給し、この燃料を自己発
火させて燃焼させるものである。それにより、その燃料
噴射装置は、燃料圧力をこの時の燃焼室内圧力より高め
て噴射しなければならない。
【0003】一般的なディーゼル機関用燃料噴射装置
は、プランジャ等を使用して燃料を加圧し、噴口近傍に
設けられた弁体の開弁圧力となった時点で燃料を噴射す
るものであり、噴射中の燃料圧力はほぼこの開弁圧力に
維持されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような燃料噴射
は、各瞬間において噴射された燃料が、同じ速度を有し
て全て燃焼室内の特定の位置に到達するために、燃焼室
内の他の位置に存在する空気があまり燃焼に利用され
ず、空気利用率が低下して多量の黒煙を発生する問題を
有している。
【0005】従って、本発明の目的は、空気利用率を向
上して良好な燃焼を実現することができるディーゼル機
関用燃料噴射装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるディーゼル
機関用燃料噴射装置は、燃料を燃料噴射時期における燃
焼室内圧力より高圧に加圧するための燃料加圧手段と、
各機関運転状態により変化する必要燃料量を噴射する際
に、燃料圧力を噴射開始直後に最も高くし噴射終了直前
にほぼ前記燃焼室内圧力と同等にするように徐々に減少
させる燃料圧力制御手段、とを具備することを特徴とす
る。
【0007】
【作用】前述のディーゼル機関用燃料噴射装置は、燃料
加圧手段が燃料を燃料噴射時期における燃焼室内圧力よ
り高圧に加圧し、燃料圧力制御手段が、各機関運転状態
により変化する必要燃料量を噴射する際に、燃料圧力を
噴射開始直後に最も高くし噴射終了直前に燃焼室内圧力
と同等にするように徐々に減少させる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明によるディーゼル機関用燃料
噴射装置の概略断面図である。同図において、100は
燃焼室へ燃料を噴射する噴射弁であり、200は噴射弁
100へ燃料を供給するための噴射ポンプである。噴射
弁100と噴射ポンプ200とは燃料供給通路300に
よって接続されている。この噴射ポンプ200は、一般
的な分配形噴射ポンプであり、クランク軸の回転によっ
てドライブシャフト201が駆動されると、ポンプ20
2により燃料タンク400からハウジング内へ燃料が取
り込まれ、またカムディスク203及びバネ204によ
りプランジャ205が回転しながら左右に移動する。
【0009】このプランジャ205の図1おいて左方向
の移動により、その先端とプランジャケース206との
間に形成される圧力室207内へハウジング内の燃料が
取り込まれ、右方向の移動により、圧力室207内の燃
料が、プランジャ205内の燃料通路205a、デリバ
リ通路208、及び燃料通路300を介して噴射弁10
0へ圧送される。デリバリ通路208は図1において一
つしか図示されていないが、実際には気筒数だけプラン
ジャ205を取り囲むように形成されており、各デリバ
リ通路は燃料供給通路を介して各気筒の噴射弁へ接続さ
れ、プランジャ205の回転に伴い各噴射弁へ順次燃料
を圧送するようになっている。
【0010】プランジャ205内の燃料通路205a
は、カムディスク側においてスピル通路205bと連通
しており、プランジャ205の右方向に移動に際し、こ
のスピル通路205bがそれを取り囲むスピルリング2
09から外れ、ハウジングの内部空間と連通した時点で
燃料の圧送は中止される。従って、スピルリング209
の位置を図1において左方向に移動させることで噴射弁
100に圧送する燃料量を減少させることができ、機関
運転状態に応じた必要燃料量を噴射弁100へ供給する
ことができる。このスピルリング209の左右の移動
は、アクセルペダル500に連動するアクセルレバー2
10の回動に伴い行われる。
【0011】この噴射ポンプ200による各噴射弁10
0への燃料の圧送は、通常であれば各燃焼室への燃料噴
射と同期させるが、本実施例においては、燃料噴射時期
以前に完了するように設定されている。
【0012】次に噴射弁100の構造を説明する。噴射
弁100の内部には、燃料供給通路300の接続部から
噴口101へ通じる燃料通路102が形成されている。
この燃料通路の途中には、下流方向への流れのみを許容
する第1及び第2チェックバルブ103,104が直列
に配置され、前記燃料通路102は、第1チェックバル
ブ103より上流側の第1通路102aと、第2チェッ
クバルブ104より下流側の第3通路102cと、第1
及び第2チェックバルブ103,104の間の第2通路
102bとに分割される。第3通路102cには、比較
的大きな容量を有する蓄圧室106が形成されている。
その先端により噴口101を閉鎖するための弁体105
が設けられ、この弁体105は、先端側受圧面積とその
反対側の背面側受圧面積とが等しくなるように形成さ
れ、先端側には第3通路102c内の燃料圧力が、また
背面側には圧力通路107を介して第2通路102b内
の燃料圧力が作用するようになっている。
【0013】第2通路102bは、PZTアクチュエー
タ108の先端に設置されたピストン109が配置され
た容積可変室111と連通している。それにより、PZ
Tアクチュエータ108に電圧を印加することで、PZ
Tアクチュエータ108が収縮し、ピストン109がバ
ネ110によって図1において上方向に移動して容積可
変室111の容積が当初の値から増加するために、第2
通路102b内の燃料圧力は低下する。また、圧力通路
107内には、弁体105の背面側に当接し、それを噴
口101方向に付勢するバネ112が設けられている。
【0014】このように構成された本実施例のディーゼ
ル機関用燃料噴射装置は、前回の燃料噴射の終了時点
で、PZTアクチュエータ108には電圧が印加されて
収縮しており、噴射ポンプ200のデリバリ通路208
から噴射弁100の噴口101までは、燃料噴射時期の
燃焼室内と同等な圧力V0の燃料によって満たされてい
る。この時、弁体105の先端側及び背面側には、同じ
圧力V0が作用するためにバネ112の付勢力によって
弁体105が噴口101を閉鎖する。
【0015】今回の燃料噴射に際して、まず噴射ポンプ
200によって機関運転状態に応じた必要燃料量が噴射
弁100に圧送され、PZTアクチュエータ108への
電圧印加が停止され、容積可変室110の容積は当初の
値に戻される。それにより、噴射ポンプ200のデリバ
リ通路205から噴射弁100の噴口101までの燃料
圧力はV0からVへ上昇し、噴射弁100の第3通路1
02bに形成された蓄圧室106は、他の部分に比較し
て大きな容量を有するために、前述の必要燃料量がこの
部分に蓄えられる。もちろん、この時の燃料圧力Vは、
噴射弁100へ圧送される燃料量により異なる値とな
る。また、この時においても、弁体105の先端側及び
背面側には、同じ圧力Vが作用するために、バネ112
の付勢力によって弁体105が噴口101を閉鎖してい
る。
【0016】燃料噴射時期となると、PZTアクチュエ
ータ108へ電圧が印加される。PZTアクチュエータ
108の収縮量は、それに印加する電圧値に依存するも
のであり、この時の電圧値は、容積可変室110の容積
増加が噴射弁100の第2通路102b内の現在の燃料
圧力Vを前述のV0へ低下させるように、アクセルペダ
ルストロークセンサ501の信号を基に圧送された燃料
量を推測して制御装置600により決定される。
【0017】第2通路102b内の燃料圧力がV0に低
下すると、弁体105の先端側及び背面側に作用する燃
料圧力は、それぞれV及びV0となり、弁体105はバ
ネ112の付勢力に逆らって図1において上方向に移動
して噴口101が開放され、第3通路102c内の燃料
が噴口101から噴射される。
【0018】第3通路102c内の燃料圧力Vは、燃料
が噴射される毎に低下し、V0に達した時点で、弁体1
05が噴口101を閉鎖して燃料噴射が停止される。こ
の間に噴射される燃料量は、燃料噴射以前において蓄圧
室106に蓄えられた量と等しく、各機関運転状態にお
ける必要燃料量の噴射を実現することができる。
【0019】この燃料噴射における燃料圧力のタイムチ
ャートを図2に示す。同図において、実線は比較的燃料
噴射量が多い機関高負荷時、点線は機関中負荷時、一点
鎖線は比較的燃料噴射量が少ない機関低負荷時を、それ
ぞれ示している。燃料噴射量が多い程、噴射開始時の圧
力は高く噴射時間は長くなっている。しかし、いずれに
おいても、噴射終了時の圧力は、V0、すなわち燃料噴
射時期における燃焼室内圧力と同等である。
【0020】本実施例の噴射弁100は、図3に示すよ
うに、圧縮上死点近傍位置における機関ピストン1に対
し、その頂面に凹状に形成されたほぼ円形の燃焼室1a
にその周囲から燃料を噴射するものであり、噴口101
形状は、図4に示すように、扇形に燃料を噴射するよう
に形成されている。
【0021】図5は、このような噴口形状を有する噴射
弁により前述の燃料噴射を実行した場合の燃焼室内の燃
料の分布状態を示す図であり、(A)は機関高負荷時、
(B)は機関中負荷時、(C)は機関低負荷時を、それ
ぞれ示している。各機関負荷状態において、噴射開始直
後に噴射された燃料はその圧力が最も高いために、噴口
101からより遠くに到達し、噴射が進行するにつれ
て、圧力が低下するために、燃料の到達点が徐々に噴口
101に近づき、噴射終了直前に噴射された燃料の到達
点は噴口101近傍となる。
【0022】それにより、各機関負荷状態において、各
瞬間に噴射される燃料は、互いに到達点が異なり、燃焼
室1a内のその部分に存在する空気を利用して着火燃焼
し、燃焼室1a内の空気全体が利用されるために、空気
利用率の高い良好な燃焼が実現される。一方、各瞬間に
おける燃料圧力が等しい従来において、噴射された燃料
は、全て燃焼室1a内の同位置に到達するために、特に
噴口101近傍の空気は燃焼に利用されず、空気利用率
は低いものとなって多量の黒煙を発生する。
【0023】また、各瞬間における燃料の燃焼室1a内
到達点を異ならせるために、本実施例とは逆に、燃料圧
力を噴射進行に際し徐々に増加させることが考えられる
が、噴口101近傍から燃焼が開始されるために、その
後噴射される燃料はそこを通り、その時点で発火燃焼す
るために、燃焼室内のその外側に存在する空気はこの燃
焼に利用されず、やはり空気利用率は低いものとなる。
【0024】本発明における燃料噴射装置の噴射弁は、
その配置及び噴口形状が実施例に示したものに限定され
ず、例えば、図3と同様な図6に示すように、一般的な
燃焼室1aの中心部から放射状に燃料を噴射する噴射弁
100’でも、同様な効果を得ることができる。
【0025】但し、このような放射状の燃料噴射は、着
火燃焼点が多数存在するために、燃焼が急激なものとな
りやすく、燃焼圧力及び燃焼温度が急上昇するために、
騒音が高まり、またNOxが多量に発生する可能性があ
る。一方、本実施例の燃料噴射は、連続した範囲で着火
燃焼するために、燃焼が穏やかになり、このような問題
を生じることはない。
【0026】また、従来において、噴射弁の弁体を付勢
するバネは、噴射直前のかなり高圧な燃料圧力に対して
弁体を閉鎖位置に維持するものであるために、比較的大
型のものが必要とされ、噴射弁噴口近傍を大きなものに
していたが、本実施例の同様なバネは、弁体の閉鎖位置
において、その両端にこの燃料圧力が同時に作用する構
造となっているために、その維持には小型のものでよ
く、噴射弁噴口近傍を小さくすることができ、噴射弁の
配置自由度がかなり向上する。
【0027】
【発明の効果】このように、本発明によるディーゼル機
関用燃料噴射装置によれば、燃料加圧手段が燃料を燃料
噴射時期における燃焼室内圧力より高圧に加圧し、燃料
圧力制御手段が各機関運転状態により変化する必要燃料
量を噴射する際に、燃料圧力を噴射開始直後に最も高く
し噴射終了直前にほぼ燃焼室内圧力と同等にするように
徐々に減少させるために、噴射開始直後に噴射された燃
料は燃焼室内において噴口からより遠くに到達し、噴射
が進行するにつれて、燃料の到達点が徐々に噴口に近づ
き、噴射終了直前に噴射された燃料の到達点は噴口近傍
となる。よって各瞬間に噴射される燃料は、互いに到達
点が異なり、かつ各噴射燃料の相対速度が逆転すること
がないことによる噴射燃料の重なり合いがないので、燃
焼室内のその部分に存在する空気を利用して着火燃焼
し、燃焼室内の空気全体が利用される。その結果、空気
利用率の高い良好な燃焼が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるディーゼル機関用燃料噴射装置の
概略断面図である。
【図2】燃料圧力のタイムチャートである。
【図3】噴射弁の配置を示す斜視図である。
【図4】噴射弁の噴口形状を示す図であり、(A)は噴
射弁の噴口近傍の斜視図、(B)は(A)のP−P断面
図、(C)は(A)のQ−Q断面図である。
【図5】燃焼室内の燃料分布状態を示す図であり、
(A)は機関高負荷時、(B)は機関中負荷時、(C)
は機関低負荷時である。
【図6】別の噴口形状の噴射弁の配置を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
100,100’…噴射弁 106…蓄圧室 108…PZTアクチュエータ 111…容積可変室 200…噴射ポンプ 600…制御装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料を燃料噴射時期における燃焼室内圧
    力より高圧に加圧するための燃料加圧手段と、各機関運
    転状態により変化する必要燃料量を噴射する際に、燃料
    圧力を噴射開始直後に最も高くし噴射終了直前にほぼ前
    記燃焼室内圧力と同等にするように徐々に減少させる燃
    料圧力制御手段、とを具備することを特徴とするディー
    ゼル機関用燃料噴射装置。
JP8198393A 1993-04-08 1993-04-08 ディーゼル機関用燃料噴射装置 Pending JPH06288317A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8198393A JPH06288317A (ja) 1993-04-08 1993-04-08 ディーゼル機関用燃料噴射装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP8198393A JPH06288317A (ja) 1993-04-08 1993-04-08 ディーゼル機関用燃料噴射装置

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JPH06288317A true JPH06288317A (ja) 1994-10-11

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ID=13761722

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8198393A Pending JPH06288317A (ja) 1993-04-08 1993-04-08 ディーゼル機関用燃料噴射装置

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JP (1) JPH06288317A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100443714C (zh) * 2006-09-29 2008-12-17 中国重汽集团重庆燃油喷射系统有限公司 协调式电控燃油喷射系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100443714C (zh) * 2006-09-29 2008-12-17 中国重汽集团重庆燃油喷射系统有限公司 协调式电控燃油喷射系统

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