JPH09105368A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型、軽量で、負荷状態に応じて燃焼時での騒
音の発生および排気ガス中の有害成分の発生を未然に防
ぐことのできるプレストローク型の燃料噴射装置を得る
こと。 【解決手段】プランジャバレルの（２）一部を分割して
形成したスリーブ（３）と、このスリーブ（３）に挿嵌
されたプランジャ（１）とを有し、プランジャ（１）
は、その軸方向に延びる軸方向溝部分と、その下端から
周方向に延びるパイロット噴射用リード（１Ｂ）と、主
噴射用燃料調量用のプランジャリード（１Ａ）とを有
し、スリーブ（３）は、主噴射用燃料調量用のプランジ
ャリード（１Ａ）に連通可能な第１燃料逃し孔（３Ａ）
と、パイロット噴射用リード（１Ｂ）に連通可能な、第
１燃料逃し孔（３Ａ）の下側に位置する第２燃料逃し孔
（３Ｂ）とを有する燃料噴射装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射装置に関
し、さらに詳しくは、ディーゼルエンジンの列型燃料噴
射ポンプにおけるプランジャとこのプランジャが嵌合し
たスリーブとにより燃料を圧送する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に用いられる列型燃
料噴射ポンプでは、燃料の圧送構造として、ポンプエレ
メントを構成するシリンダのプランジャバレルに形成し
てあるスピルポート（燃料逃し孔）に対して、このプラ
ンジャバレル内を摺動するプランジャに形成してある傾
斜したプランジャリードを対向させるまでの期間を燃料
の圧送期間として設定する構造のものがある。構造にあ
っては、プランジャがカムにより駆動されるようになっ
ているために、エンジン回転数の変化により、燃料の噴
射圧力が一定にならず、高回転では高圧に、そして低回
転では低圧になる。このような現象は、燃料の微細化に
影響を及ぼし、高速回転時の燃料噴射の高圧化は、燃料
噴霧内への空気導入量を増加させて、噴霧の平均空気過
剰率を上昇させることから、良好な混合気の形成促進に
とっては良い結果を得られるが、その反面、噴射圧力が
低くなる低回転時には、良好な結果が得られなくなる。

【０００３】そのため、低回転時での噴射ポンプの送油
率を増加させる目的で、低回転時の送油率に合わせて噴
射ポンプ内での燃料噴射圧力を高めようとすると、高回
転時には過剰な噴射管内圧力となり、構造的に剛性を高
めたりする必要が生じるが、このことが生産コストの上
昇を招くことになり、やみくもに上述した考えを踏襲す
ることはできないという問題点があった。

【０００４】そこで、このような燃料噴射圧力における
問題点に鑑み、図７に示すように、プランジャに形成し
てあるプランジャリードに対向するプランジャバレルに
おけるスピルポートの位置を変化させてプレストローク
を可変とする構造が本発明者により提案された。図７
は、その構造の要部を示す斜視図であり、同図におい
て、プランジャリード１Ａを周面に備えたプランジャ１
が嵌合しているプランジャバレル２の一部は分割されて
プランジャ１上を摺動できるようにコントロールスリー
ブ３を構成している。

【０００５】コントロールスリーブ３には、半径方向に
貫通するスピルポート３Ａが形成されており、スリーブ
３の周面の一部に係合するピン４Ａを周面に有する回転
可能なコントロールロッド４をロータリーソレノイド５
により回転変位させることにより、図８に示す燃料圧送
終了までの行程におけるプランジャ１のプランジャスリ
ーブ３に対するスピルポート３Ａの位置をプランジャ１
の軸方向において変化させ、圧送開始時期までのプレス
トロークを変化させるようになっている。

【０００６】このような構造においては、図９に示すよ
うに、低回転時には、プレストロークを大きくすること
によりプランジャ速度を高くして送油率を増加させ、ま
た高回転時には、プレストロークを小さくすることによ
り、従来通りの送油率を維持させるようにしてある。す
なわち、高速回転時には、プランジャリード１Ａとスピ
ルポート３Ａとの対応時期を早めることで燃料噴射圧力
を低下させて過剰な高圧による弊害をなくすようになっ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構造の燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンにあ
っては、燃料の噴射時期が一時期に集中しているため
に、着火遅れを生じて騒音発生の原因になることがあ
る。

【０００８】すなわち、ディーゼルエンジンにおいて
は、負荷の大きさに拘らず、燃焼室内に供給される空気
の量は一定であって、負荷に応じた出力は燃料の量によ
り得るようになっており、従って、希薄燃焼を行う低負
荷時には、気筒内の爆発そのものが小さいために気筒内
温度が低く、排気ガス中に生成されるＮＯｘ等の有害成
分は少ないものの、燃料の吹き込みがある程度行われた
時点から急激に火炎の生成が行われ、着火遅れが生じて
騒音の発生が顕著となる。また、高負荷時には、気筒内
の温度が上昇することで着火遅れは少なくなるものの、
気筒内温度の上昇により排気ガス中に生成されるＮＯｘ
等の有害成分の量は飛躍的に多くなる。

【０００９】そこで、燃料噴射を行う際に、まずパイロ
ット噴射を行い、その後に主噴射を行って、騒音の発生
及び排気ガス中の有害成分の発生を未然に防ぐようにし
た技術が考えられている。しかし、この技術には、パイ
ロット噴射と主噴射を行うので燃料噴射ポンプが大型化
し、配置スペースに制約があるという問題がある。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上述したプレス
トロークの可変型燃料噴射装置においても発生しがちな
問題に鑑み、小型、軽量で、負荷状態に応じて燃焼時で
の騒音の発生及び排気ガス中の有害成分の発生を未然に
防ぐことのできる燃料噴射装置を得ることにある。

【００１１】本発明の別の目的は、小型、軽量で、噴射
完了後の燃料の切れを良くして、燃料の圧送期間設定に
悪影響を及ぼさない燃料噴射装置を得ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、プラ
ンジャバレル内に摺動自在に挿嵌された燃料圧送用のプ
ランジャ、上記プランジャバレルの一部を分割して形成
された空間内において上記プランジャに挿嵌され上記プ
ランジャの軸方向に移動できるスリーブ、上記プランジ
ャの周上に凹設され上記プランジャの軸方向に延びる軸
方向溝部分に対して傾斜して延びる主噴射用燃料調量用
の第１リード、および上記スリーブに穿設され第１リー
ドと対面可能な主噴射用の第１燃料逃し孔を備え、上記
スリーブと上記プランジャとの軸方向の相対変位により
第１リードに対するプレストローク量を変化させる燃料
噴射装置において、上記プランジャの周上に凹設され上
記軸方向溝部分から周方向に延びるパイロット噴射用の
第２リード、及び上記スリーブに上記第２リードと対面
可能に穿設されると共に、その上下方向の高さを、上記
第２リードの上下方向の高さと同等、若しくはそれ以下
の高さとされた第２燃料逃し孔を備え、上記第２燃料逃
し孔は、燃料圧送の際の上記プランジャの移動方向にお
いて上記第１及び第２リードが上記スリーブ内で遮断さ
れた状態で上記第１リードが上記第１燃料逃し孔に到達
する以前に、上記第２リードとの対面を完了するように
構成されたことを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の燃料噴
射装置において、上記第２燃料逃し孔を、上記第２リー
ドに対して平行に並べて複数設置したことを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】本発明によれば、プレストロークを変化させる
ことのできる構造の燃料噴射装置において、主噴射の前
に、微量の燃料を用いてパイロット噴射が行われる。

【００１５】また本発明によれば、パイロット噴射が行
われた後に第２リードに対する第２燃料逃し孔の対応面
積により得られる燃料逃し量を最大限とすることで燃料
の圧送停止が確実に行われ、パイロット噴射を終了して
から主噴射に至るまでのプランジャの軸方向の移動時間
が長くなる。

【００１６】

【実施例】以下、図１乃至図６において、本発明の実施
例を説明する。

【００１７】図１は、本発明による燃料噴射装置の要部
を示す、第９図相当の模型図であり、図９に示したもの
と同一構成部部材については同符号により示してある。

【００１８】図１に示す実施例は、燃料の主噴射期間の
設定を行うプランジャ１の周上に凹設され、プランジャ
１の軸方向に対して傾斜して延びる第１リードとしての
プランジャリード１Ａおよびスリーブ３に穿設された第
１燃料逃し孔３Ａ（以下、スピルポートという）とは別
に、プランジャ１が移動する段階で、プランジャリード
１Ａとスピルポート３Ａとの対向時期よりも早く対向す
る第２リードとしてのパイロット噴射用リード１Ｂをプ
ランジャ側に、そして第２燃料逃し孔としてのパイロッ
ト噴射用スピルポート３Ｂをスリーブ側にそれぞれ設け
て主噴射の前にパイロット噴射用リード１Ｂとパイロッ
ト噴射用スピルポート３Ｂとが対向するまでの間で主噴
射とは別のパイロット噴射を行わせるための圧送期間を
設定したものである。

【００１９】上述したパイロット噴射を行うための圧送
期間を設定する構造は、パイロット噴射用スピルポート
３Ｂと、このパイロット噴射用スピルポート３Ｂと反対
側に設けてあるパイロット噴射用リード１Ｂとで構成さ
れる。

【００２０】パイロット噴射用スピルポート３Ｂは、こ
の部分の展開図である図２に示すように、プランジャ１
が燃料圧送のために移動する方向（図では上方）におけ
る主噴射用スピルポート３Ａよりも上流側に位置すると
ともに、この主噴射用スピルポート３Ａと反対側で位相
を異ならせてある。そして、このパイロット噴射用スピ
ルポート３Ｂは、丸孔で構成され、その径は後述するパ
イロット噴射用リード１Ｂの幅に相当する大きさに定め
られている。

【００２１】一方、パイロット噴射用リード１Ｂは、図
１に示すように、プランジャ１が燃料圧送のために移動
する時に、プランジャ１内に形成していある燃料逃し部
１ａの周面側開口、所謂、サクションポート１ａ１の下
縁部がスリーブ３の下端より上部に達した時点からパイ
ロット噴射用スピルポート３Ｂに到達するまでの間に燃
料の圧送期間を設定できる位置においてプランジャ１の
径方向に平行して形成してある。

【００２２】この実施例の動作を図３及び４によって説
明する。なお、図４は図３に示した部分の展開図であ
る。

【００２３】図３（Ａ）および図４（Ａ）は燃料の圧送
を行わない状態を示しており、この状態においてはプラ
ンジャ１側のサクションポート１ａ１のみが燃料室内と
連通しており、燃料圧送のための圧力発生が行われてい
ない。

【００２４】次に、カム（図示されず）の回転駆動によ
りプランジャ１が上昇し始めて、燃料圧送のための圧力
付勢が開始されると、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示すよ
うに、サクションポート１ａ１がスリーブ３の下端内に
入り込んで圧力の逃げ部を遮断されることにより、燃料
の圧送が開始される。そして、この時点で、図３（Ｃ）
および図４（Ｃ）に示すように、スリーブ３におけるパ
イロット噴射用スピルポート３Ｂとパイロット噴射用リ
ード１Ｂとが互いに対向するまでの間に圧送圧力が噴射
ノズル（図示されず）の開弁圧力以上に達することによ
り第１段階の噴射、所謂、図５中、符号（Ｂ）、（Ｃ）
で示す範囲でのパイロット噴射が行われ、この噴射によ
り燃焼室内での着火が開始される。

【００２５】このパイロット噴射は、図３（Ｃ）および
図４（Ｃ）に示すように、パイロット噴射用スピルポー
ト３Ｂとパイロット噴射用リード１Ｂとが対向した時点
に圧力が急激に低下することで終了し、さらにプランジ
ャ１が上昇することにより、図３（Ｄ）および図４
（Ｄ）に示すように、パイロット噴射用スピルポート３
Ｂとパイロット噴射用リード１Ｂとの対向関係が解除さ
れた時点から図３（Ｅ）、図４（Ｅ）に示すように主噴
射用の燃料の圧送が開始され、図５中、符号（Ｄ）、
（Ｅ）で示すように噴射ノズルの開弁圧力以上に達した
時点で主噴射が開始される。この圧送期間は、図３
（Ｆ）、図４（Ｆ）に示すように、スピルポート３Ａと
プランジャリード１Ａとが対向し始めて圧力が低下する
までの間行われ、スピルポート３Ｂとプランジャリード
１Ｂとが対向した時点で主噴射用の燃料圧送が終了す
る。

【００２６】従って、燃焼室内では、パイロット噴射に
よる燃料の着火に続いて連続的に主噴射による着火が開
始されることになる。

【００２７】この実施例によれば、主噴射に対するプレ
ストロークを変化させた場合にあっても、主噴射用のス
ピルポートとパイロット噴射用のスピルポートとの位置
関係が一定であるので、プレストロークを変化させた場
合にあっても、パイロット噴射から主噴射に至る時間的
関係を一定化することができ、プレストロークに変化が
あっても、燃焼室内での連続着火性を損なうことがな
い。

【００２８】パイロット噴射を終了する場合の燃料の切
れを良くして、次の主噴射のための圧送に至る加圧作用
を良好に行わすためには、パイロット噴射用スピルポー
トの径をパイロット噴射用リードの幅に対して大きく
し、パイロット噴射用リード内の燃料を一時に排出する
ことが考えられるが、このような構造であると、パイロ
ット噴射が終わってから主噴射に至るまでの行程中で機
械的な寸法においてパイロット噴射用スピルポートの占
める範囲が大きくなってしまい、結果として、主噴射を
行うための圧送期間が短くなってしまう。

【００２９】そこで、この実施例においては、図６に示
すように、図１に示したスリーブ３側のパイロット噴射
用スピルポート３Ｂの直径をプランジャ１側のパイロッ
ト噴射用リード１Ｂの幅Ｗよりも小さくし、プランジャ
１側のパイロット噴射用リード１Ｂの長手方向に平行し
て複数並べて配置してある。

【００３０】従って、このような構造によれば、プラン
ジャ１側からの燃料室内にリターンする燃料の殆ど全て
はパイロット噴射用スピルポート３Ｂの面積により逃し
用通路と確保されることになり、これにより、燃料の残
存を未然に防いで燃料の切れを良くすることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、プランジャ側に第１リ
ードと、第１リードの下端部に周方向近傍に、パイロッ
ト噴射用圧送期間を設定するための第２リードを設ける
と共に、スリーブ側には、第１の燃料逃し孔とは位相を
異ならせて主噴射前に上述したパイロット噴射用の第２
リードと協動してパイロット噴射の圧送期間を設定する
ための第２燃料逃し孔を設けたので、スリーブの上下方
向の長さが短くなり、装置の小型、軽量化が図れると共
にエンジン搭載上の配置の制約がなく、実用的になり、
主噴射前のパイロット噴射が行えるので、連続燃焼を可
能にして集中燃焼による騒音や排気ガス中の有害成分の
発生を抑えることができる。

【００３２】また、パイロット噴射を行うにあたり、こ
の噴射が終了した際の燃焼全ての排出を許容できる構造
を備えたので、燃料の切れを良くして主噴射のための圧
送期間の設定を確実に行わすことができる。さらに、パ
イロット噴射を終了してから主噴射に至るまでのプラン
ジャの軸方向の移動期間が短くなり、装置の小型、軽量
化が図れると共にエンジン搭載上の配置の制約がなく、
実用的になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す燃料噴射装置の要部の
断面図である。

【図２】図１に示した要部の展開図である。

【図３】図１に示した燃料噴射装置の動作を説明するた
めの断面図である。

【図４】図３に示した燃料噴射装置の展開図である。

【図５】図１に示した要部構成による特性を示す線図で
ある。

【図６】本発明の実施例の変形例を示す燃料噴射装置の
要部の展開図である。

【図７】従来の燃料噴射装置の一例を示す要部斜視図で
ある。

【図８】図７に示した燃料噴射装置の動作を説明するた
めの断面図である。

【図９】図７に示した燃料噴射装置の特性を示す線図で
ある。

【符号の説明】

１ プランジャ １Ａ 第１リード １Ｂ 第２リード ２ プランジャバレル ３ スリーブ ３Ａ 第１燃料逃し孔 ３Ｂ 第２燃料逃し孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プランジャバレル内に摺動自在に挿嵌され
   た燃料圧送用のプランジャ、上記プランジャバレルの一
   部を分割して形成された空間内において上記プランジャ
   に挿嵌され上記プランジャの軸方向に移動できるスリー
   ブ、上記プランジャの周上に凹設され上記プランジャの
   軸方向に延びる軸方向溝部分に対して傾斜して延びる主
   噴射用燃料調量用の第１リード、および上記スリーブに
   穿設され第１リードと対面可能な主噴射用の第１燃料逃
   し孔を備え、上記スリーブと上記プランジャとの軸方向
   の相対変位により第１リードに対するプレストローク量
   を変化させる燃料噴射装置において、 上記プランジャの周上に凹設され上記軸方向溝部分から
   周方向に延びるパイロット噴射用の第２リード、及び上
   記スリーブに上記第２リードと対面可能に穿設されると
   共に、その上下方向の高さを、上記第２リードの上下方
   向の高さと同等、若しくはそれ以下の高さとされた第２
   燃料逃し孔を備え、 上記第２燃料逃し孔は、燃料圧送の際の上記プランジャ
   の移動方向において上記第１及び第２リードが上記スリ
   ーブ内で遮断された状態で上記第１リードが上記第１燃
   料逃し孔に到達する以前に、上記第２リードとの対面を
   完了するように構成されたことを特徴とする燃料噴射装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃料噴射装置において、上
   記第２燃料逃し孔を、上記第２リードに対して平行に並
   べて複数設置したことを特徴とする燃料噴射装置。