JPH0914077A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、燃料の噴射初期における噴霧到達距
離を減少させることができる蓄圧式燃料噴射装置を提供
する。 【構成】本発明は、低高圧用の燃料ポンプ１ａ，１ｂで
送られた燃料を、高圧力で貯留する高圧用タンク１０ａ
と低圧力で貯留する低圧用タンク１０ｂとに貯留させ、
燃料噴射弁２０の針弁２６の先端部に在る燃料溜まり室
２８を低圧燃料通路２８ａを介し低圧用タンクと連通さ
せ、高圧用タンクからの高圧燃料を高圧燃料通路１３
ａ、三方電磁弁２３を介し針弁端に導き、高圧燃料通路
からの分岐通路２８ｂを針弁周面に開口させ、針弁の先
端部分内に、軸方向に変位した入口３７ａと出口３７ｂ
とを有する連絡通路３７を設けて、針弁が閉止から所定
にリフトする噴射初期には、燃料溜まり室の低圧燃料が
噴孔から噴射され、その後は、分岐通路からの高圧燃料
が噴孔から噴射されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
シリンダ内に燃料を最適に噴射させる蓄圧式燃料噴射装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンは、ピストンにより
圧縮された空気中に燃料（軽油）を噴射させて、同燃料
を圧縮熱で着火し燃焼させて動力を得るエンジンであ
る。こうしたディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射
装置には、一般に列型など燃料噴射ポンプを用いた構造
が用いられている。

【０００３】この燃料噴射装置は、燃料フィードポンプ
から送られた燃料を燃料噴射ポンプのプランジャで所定
の高圧にまで高め、この高圧燃料を同燃料噴射ポンプに
より所定の噴射開始時期、所定の燃料噴射量で、シリン
ダに装着されている気筒毎の噴射ノズルへ分配して、各
シリンダへ燃料を噴射させる装置である。

【０００４】ところが、燃料噴射ポンプは、コントロー
ルラックとプランジャとを組合わせて燃料の噴射と調量
を行う構造となるので、かなり大型で重量がある。しか
も、燃料噴射ポンプは、同ポンプの機能を補うための機
器として、負荷変動に応じて燃料噴射量を加減するガバ
ナ、噴射時期の進角作用を行う油圧式タイマなどが装着
されているので、かなり構造的にも複雑である。

【０００５】このような燃料噴射ポンプでは、噴射圧力
がエンジンの回転数に依存しており、エンジンが低回転
では高回転側に比較して圧力が低くなる。例えば低回転
高負荷域のような運転領域では低圧で大量の燃料が噴射
されることとなり、燃料噴霧の微粒化が促進されず、燃
焼が悪化する場合がある。

【０００６】燃料噴射装置は、ディーゼルエンジンと共
に車両のエンジンルームに収容される関係から、小型で
あること、軽量であること、さらには構造的に簡素であ
ることが望ましい。

【０００７】そこで、種々の問題をもたらす燃料噴射ポ
ンプを用いず、電気的な制御で、かなり圧力の高い燃料
（例えば１０００気圧にまで圧力を高めた燃料）をエン
ジン運転モードに応じて所定量、燃焼室へ噴射させるよ
うにした蓄圧式燃料噴射装置が提案されている。

【０００８】これには、例えば電磁弁の開閉動作により
燃料噴射が可能な燃料噴射弁とエンジンで駆動される燃
料フィードポンプとの間を燃料通路でつなぎ、これら燃
料噴射弁，燃料フィードポンプ間に燃料フィードポンプ
からの燃料を所定の高い圧力（例えば１０００気圧）に
蓄圧する蓄圧器を設けた構造が用いられている。

【０００９】そして、エンジン運転モードに応じた電磁
弁の開閉動作で、燃料噴射弁の針弁を開放動作（リフ
ト）させて、エンジンの回転数の影響を受けない蓄圧器
からの高圧燃料を、所定の噴射開始時期、かつ所定の燃
料噴射量（噴射終了時期による）で、燃料噴射弁の噴孔
から、ディーゼルエンジンの燃焼室へ噴射させるように
してある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、こうした蓄
圧式燃料噴射装置を用いると、ディーゼルエンジンから
未燃ガスが排気ガスに混じって排出されることがある。
この原因には、蓄圧式燃料噴射装置の特性によって、燃
料噴射の際、噴射初期における噴霧到達距離が非常に長
くなることが挙げられる。

【００１１】この点を説明すれば、図７に示されるよう
に蓄圧式燃料噴射装置（燃料噴射弁）の噴射圧力は、列
型の燃料噴射装置（燃料噴射ポンプ）に見られるような
噴射初期が低くそれから次第に圧力が上昇してピークに
達するような挙動（破線で図示）とは異なり、高い圧力
が噴射初期から略一定（蓄圧器から高い圧力が噴孔に作
用するから）に続く挙動（実線で図示）を示す。

【００１２】これにより、噴射初期の噴孔からは、列型
の燃料噴射ポンプに見られるような低い圧力の燃料が開
き始めの針弁で絞られてシリンダへ噴射されるのではな
く、高い圧力の燃料が開き始めの針弁で絞られてシリン
ダへ噴射されるようになる。

【００１３】このために、蓄圧式燃料噴射装置は、図８
に示されるように破線で示す列型の燃料噴射装置に比
べ、圧力が高い分、噴射初期の燃料が飛ぶ距離、すなわ
ち噴霧到達距離が非常に長くなってしまう。

【００１４】このように噴霧到達距離が長くなると、燃
焼室の壁面への衝突量がかなり多くなり、その部位、す
なわち燃焼室の外周部の領域だけが他の部分より燃料が
濃くなる、いわゆる過濃度部分が発生する。

【００１５】このため、この部分の燃料が良好に燃えず
に排出されることが起きやすい。そこで、この対策とし
て、ピストンの上面にある凹部とシリンダヘッドとの間
で囲まれる燃焼室（直噴式）の径を大きくすることが考
えられるが、ピストンの外径との関係から、特にボア径
の小さいエンジンにおいては衝突を回避できるほどの燃
焼室径を確保するのは困難である。

【００１６】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、燃料の噴射初期における
噴霧到達距離を減少させることができる蓄圧式燃料噴射
装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した発明は、予め設定された高圧力の
燃料を貯留する第１蓄圧器を設け、この第１蓄圧器より
低い圧力の燃料を貯留する第２蓄圧器を設け、第１蓄圧
器，第２蓄圧器に燃料を供給する燃料供給手段を設け、
かつ燃焼室に噴孔を臨ませたノズルボディとこのノズル
ボディ内に摺動自在に嵌挿された針弁とこの針弁の回り
の低圧燃料通路を介して第２蓄圧器と連通した燃料溜ま
り室と針弁に第１蓄圧器内の燃料圧力を高圧燃料通路を
介して作用すると針弁を閉止状態に保持，同燃料圧力を
除くと針弁を開放動作させる電磁弁と高圧燃料通路の電
磁弁の上流側となる部位から分岐されて針弁の周面に臨
む分岐通路と針弁内に穿設されると共に同針弁の外面に
互いに軸方向に変位して開口する入口と出口を有しかつ
入口および出口が針弁の開放作動の途中から分岐通路、
燃料溜まり室にそれぞれ連通する連絡通路とを有してな
る燃料噴射弁を設けたことにある。

【００１８】請求項２に記載した発明は、上記目的に加
え、さらに噴射初期に適正に低圧力の燃料が噴射される
ようにするために、燃料噴射弁が、針弁の開放作動時に
おける針弁のリフトが所定リフト量以下のときに分岐通
路を閉止して第２蓄圧器の低圧燃料を噴孔から噴射し、
同所定リフト量を越えると分岐通路が連絡通路を介して
燃料溜まり室と連通して第１蓄圧器の高圧燃料を噴孔か
ら噴射させる主噴射が行われるようにしたことにある。

【００１９】請求項３に記載した発明は、上記目的に加
え、さらに燃焼の初期における急激な爆発燃焼を抑制す
るために、主噴射前に、電磁弁の開閉動作で針弁が所定
リフト量以下に規定されて噴孔から低圧燃料が噴射され
るパイロット噴射を行うようにしたことを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載した発明は、上記目的に加
えて、さらに高圧力の燃料がとぎれることなく噴孔から
噴射されるようにするために、連絡通路の出口を、針弁
の開放作動時の全てにおいて燃料溜まり室に臨むように
配置したことにある。

【００２１】請求項５に記載した発明は、上記目的に加
えて、さらに消費する燃料に応じて速やかに低・高の燃
料を各蓄圧器に対して供給させるために、燃料供給手段
を、第１の蓄圧器、の蓄圧器にそれぞれ燃料を供給する
専用の第１ポンプおよび第２ポンプを有して構成したこ
とにある。

【００２２】請求項６に記載の発明は、上記目的に加え
て、さらに噴射初期に低圧燃料が噴射しやすい構造、か
つ小なる流通抵抗で低・高圧の燃料の噴射を可能とする
ために、燃料溜まり部を針弁の先端部近傍に形成し、か
つ低圧燃料通路を分岐通路よりも針弁の先端側に配置し
て燃料溜まり室に連通させたことにある。

【００２３】

【作用】請求項１に記載した発明によると、燃料が噴射
されていないときは、燃料噴射弁の電磁弁が、針弁に高
圧力の燃料が作用する方向に作動して、針弁を閉止状態
に保持させてある。

【００２４】このとき、燃料溜まり室は第２蓄圧器から
の低圧燃料で満たされ、分岐通路は第１蓄圧器からの高
圧燃料で満たされている。この状態から燃料噴射時にな
ると、燃料噴射弁の電磁弁は、上記燃料圧力を除く方向
に作用し、針弁を開放動作させる。

【００２５】すると、燃料溜まり室は開放される。この
とき、分岐通路は閉じたままであるから、針弁の開放動
作にしたがい、燃料溜まり部の低圧燃料が、開放する噴
孔から噴射される。

【００２６】続いて、針弁の開放動作の途中から、分岐
通路と燃料溜まり室とは、針弁内の連絡通路を通じて連
通していく。すると、今度は、分岐通路に至る第１蓄圧
器からの高圧燃料が、針弁に在る連絡通路、燃料溜まり
室を通じて、開放している噴孔に導かれる。

【００２７】これにより、噴孔から噴射される燃料は、
低圧燃料から高圧燃料に変わり、以後、所定の燃料噴射
量まで、高圧燃料が噴射される。こうした燃料噴射のパ
ターンだと、常に噴射初期の噴射圧力は低くなる。

【００２８】つまり、噴射初期における噴霧到達距離は
短くなる。それ故、燃焼室外周における過濃度は改善さ
れ、同過濃度を原因に生じていた未燃ガスの発生が抑制
されるようになる。

【００２９】しかも、噴射初期の燃料量が少なくなるこ
とで、初期燃焼量が抑制され、ＮＯ_X （窒素酸化物）は
低減される。請求項２に記載した発明によると、開放動
作する針弁が所定リフト量以下のときは、燃料溜まり部
の低圧燃料が噴孔から噴射され、続いて同所定リフト量
を越えると、連絡通路を通じて、分岐通路から高圧の燃
料が噴孔から噴射される。

【００３０】これにより、噴射初期にだけ、適正に低圧
燃料が噴射させる主噴射が行われるようになる。請求項
３に記載した発明によると、主噴射前、噴孔から極少量
の低圧燃料が噴射されるようになる（パイロット噴
射）。

【００３１】この主噴射前における極少量噴射により、
燃焼の初期における急激な爆発燃焼は抑制されるように
なる。請求項４に記載した発明によると、高圧燃料は、
燃料溜まり室を通して、とぎれることなく、噴孔から噴
射されるようになる。

【００３２】請求項５に記載した発明によると、第１蓄
圧器には専用の第１ポンプで燃料が供給され、第２蓄圧
器には専用の第２ポンプで燃料が供給されるから、消費
する燃料に応じて速やかにそれぞれ低・高圧の燃料を各
蓄圧器に対して供給されるようになる。

【００３３】請求項６に記載した発明によると、針弁の
先端近傍に形成された燃料溜まり室を通じて噴孔から、
低圧燃料，高圧燃料が噴射される。このとき、低圧燃料
が通る低圧燃料通路が、高圧燃料が通る分岐通路よりも
針弁の先端側に配置されていると、針弁の開放動作を利
用して、噴射初期が低圧となるパターンでの燃料噴射が
しやすい。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を図１ないし図６に示す一実施
例にもとづいて説明する。図１は、本発明を適用した車
両に搭載される例えば直噴式のディーゼルエンジンの蓄
圧式燃料噴射装置を示し、図中１は燃料フィードポンプ
である。

【００３５】燃料供給手段としての燃料フィードポンプ
１は、高圧用の燃料フィードポンプ１ａと低圧用の燃料
フィードポンプ１ｂとの２台のポンプを有している。こ
れら燃料フィードポンプ１ａ，１ｂには、いずれもディ
ーゼルエンジンの出力で駆動されるカム２でプランジャ
３を往復駆動させて、燃料タンク４内の燃料（軽油）を
圧送する同一構造のポンプが用いられている。なお、５
は各燃料フィードポンプ１ａ，１ｂの吐出通路６に設け
られた吐出弁である。

【００３６】また各燃料フィードポンプ１ａ，１ｂの吸
込通路７と吐出通路６との間をバイパスしているバイパ
ス通路８には、吐出量制御電磁弁９がそれぞれ組込まれ
ていて、この吐出量制御電磁弁９の作動によってポンプ
吐出量を可変できる構造としてある。

【００３７】これら吐出量制御電磁弁９の設定によっ
て、燃料フィードポンプ１ａを高圧用とし、燃料フィー
ドポンプ１ｂを低圧用と定めてある。そして、高圧用の
燃料フィードポンプ１ａの吐出通路６には、高圧用の蓄
圧タンク１０ａ（本願の第１蓄圧器に相当）の入口部が
接続されている。

【００３８】この蓄圧タンク１０ａは、高い耐圧性を有
していて、同タンク１０ａの内部で所定の高い圧力、例
えば１０００気圧域の高圧力で燃料を貯留できるように
している。

【００３９】また低圧用の燃料フィードポンプ１ｂの吐
出通路６には、低圧用の蓄圧タンク１０ｂ（本願の第２
蓄圧器に相当）の入口部が接続されている。この蓄圧タ
ンク１０ｂは、蓄圧タンク１０ａよりも低い耐圧性を有
していて、同タンク１０ｂの内部で所定の低い圧力、例
えば１００気圧域の低圧力で燃料を貯留できるようにし
ている。

【００４０】なお、蓄圧タンク１０ａ，１０ｂには、い
ずれもタンク内の圧力を検知するための圧力センサー１
１ａ，１１ｂ（タンク内の圧力を所定の圧力域に保つた
めのもの）が設けてある。

【００４１】一方、図中２０はディーゼルエンジンのシ
リンダヘッド１２に配設されたユニットインジェクター
（本願の燃料噴射弁に相当）である。ユニットインジェ
クター２０は、シリンダヘッド１２に支持されたインジ
ェクター本体２１を有している。

【００４２】このインジェクター本体２１は、下部側に
筒形のノズルボディ２２が組込まれ、上部側に噴射制御
電磁弁２３（本願の電磁弁に相当）が組込まれている。
ノズルボディ２２の下端部中央には、図２に示されるよ
うに例えば同壁部分を円弧状に凹陥させてなる突起２４
が形成されている。この突起部２４は、シリンダヘッド
１２の下面からシリンダ中央へ突き出ている。そして、
突起２４の周壁に設けてある複数の噴孔２５が、ディー
ゼルエンジンのピストン１４の上面とシリンダ１５とで
形成される燃焼室１６に開口している。

【００４３】またノズルボディ２２内には、ノズルニー
ドル２６（本願の針弁に相当）が上下方向に摺動自在に
嵌挿されている。そして、このノズルニードル２６の下
端（先端）に在る円錐面２６ａは、図２にも示されるよ
うに凹陥した縁部で形成された弁座２７と当接してい
て、ノズルニードル２６の変位により、噴孔２５を開閉
できるようにしてある。

【００４４】このノズルニードル２６の先端部近傍、例
えば弁座２７の直上となる部分には、図２に示されるよ
うにノズルニードル２６の軸心回りに沿って環状の燃料
溜まり室２８が形成してある。この燃料溜まり室２８
は、ノズルボディ２２およびインジェクター本体２１に
設けてあるフィードホール２８ａ（本願の低圧燃料通路
に相当）を通じて、同インジェクター本体２１の上部に
設けた低圧燃料入口３１ｂに連通している。

【００４５】またインジェクター本体２１の中段部分に
は、ノズルニードル２６と直列に連なるように油圧ピス
トン２９が上下方向に移動自在に収容してある。なお、
油圧ピストン２９は、その周囲に配設されたスプリング
３０で発生する小なる弾性力で下方へ付勢されていて、
常にノズルニードル２６に閉じる方向の付勢力を与えて
いる。

【００４６】噴射制御電磁弁２３には、例えばインジェ
クター本体１２の上端部に、油圧ピストン２９の上端に
向かう流路２３ａと、インジェクター本体１２の上部に
在る高圧燃料入口３１ａから燃料タンク４へ至るリーク
路２３ｂとで逆Ｔ字形の三方流路２３ｃ（本願の低圧燃
料通路に相当）を形成し、これら流路２３ａ，２３ｂの
交わる部分にソレノイド３３で駆動される弁体（図示し
ない）を組込んだ三方電磁弁が用いてある。

【００４７】この噴射制御電磁弁２３は、高圧燃料入口
３１ａ側と流路２３ａとの間が開、リーク路２３ｂが閉
となる第１の切換位置と、高圧燃料入口３１ａ側が閉、
流路２３ａとリーク路２３ｂとの間が開となる第２の切
換位置とを開閉動作する。そして、常時は弁体３１は、
第１の切換位置に位置決められ、ソレノイド３３が励磁
されると第２の切換位置に切換わるようにしてある。

【００４８】この噴射制御電磁弁２３の第１の切換位置
は、高圧燃料入口３１ａからの燃料圧力、すなわち高圧
燃料が、油圧ピストン２９に作用して、ノズルニードル
２６に加えられ、同ノズルニードル２６を閉止させる位
置である。

【００４９】また噴射制御電磁弁２３の第２の切換位置
は、同油圧ピストン２９、ノズルニードル２６に加わる
圧力が除かれ、ノズルニードル２６を移動自在にする位
置である。この位置により、ノズルニードル２６は油溜
まり室２８の燃料圧力で押し上げられ、開く噴孔２５か
ら同油溜まり室２８の燃料がシリンダ１５内へ噴射され
るようにしてある（ノズルニードル２６の開放動作）。

【００５０】なお、流路２３ａの途中には、ノズルニー
ドル２６の動作特性を設定するための、逆止弁３４と噴
射率調整オリフィス３５とを並列に組んだ調整回路３６
が設けてある。

【００５１】インジェクター本体２１およびノズルボデ
ィ２２には、高圧燃料入口３１ａと噴射制御電磁弁２３
との間の通路部分（本願の高圧燃料通路の上流側に相
当）から分岐されたフィードホール２８ｂ（本願の分岐
通路に相当）が配設されている。

【００５２】このフィードホール２８ｂの先端は、図２
にも示されるようにフィードホール２８ａより若干、上
側（ノズルニードル２６の基端側）にずれた位置で、ノ
ズルニードル２６の先端側の周面に臨むように開口して
いる。

【００５３】またノズルニードル２６の先端部内には、
図２に示されるように連絡通路３７が設けられている。
この連絡通路３７が、燃料溜まり室２８およびフィード
ホール２８ａと協同して、ノズルニードル２６がリフト
範囲の全てをリフトすると、噴射初期は低圧燃料が噴
射、その後は高圧燃料が噴射するというパターンで燃料
噴射が行えるようにしてある。

【００５４】詳しくは、連絡通路３７は、例えばノズル
ニードル２６の円錐面２６ａに開口する周方向に並ぶ複
数の小孔からなる出口３７ｂと、これから上側（軸方
向）にずれたノズルニードル２６の、油溜まり室２８と
フィードホール２８ｂの開口端との間となる柱部分の外
周面に開口する環状溝からなる入口３７ａと、これら入
口３７ａと出口３７ｂとの相互間を連通する中継通路３
７ｃとを有してなる。なお、入口３７ａを構成する環状
溝は、フィードホール２８ｂの開口端の開口径より、大
きな幅寸法に設定してある。

【００５５】このうち出口３７ｂは、ノズルニードル２
６の開放作動時の全てにおいて燃料溜まり室２８に臨む
位置に位置決めてある。また入口３７ａは、ノズルニー
ドル２６の所定リフト量以下では、フィードホール２８
ｂの開口端とずれ、所定リフト量を越えると同フィード
ホール２８ｂの開口端と連通する位置に設定されてい
て、図３に示されるように所定リフト量以下だと、燃料
溜まり部２８の低圧燃料が噴孔２５から噴射され、図４
に示されるように所定リフト量を越えると、フィードホ
ール２８ｂと油溜まり室２８とが連絡通路３７を介し連
通して、フィードホール２８ｂからの高圧燃料が噴孔２
５から噴射されるようにしてある。

【００５６】これにより、ノズルニードル２６が全リフ
トすると、リフト初期は低圧燃料が噴孔２５から噴射さ
れ、途中からは高圧燃料が噴孔２５から噴射されるよう
になる。

【００５７】このユニットインジェクター２０の高圧燃
料入口３１ａと、蓄圧タンク１０ａの出口１３ａとは、
燃料通路３８ａ（リーク路２３ｂと共に本願の高圧燃料
通路を構成するもの）を介し連通接続されていて、蓄圧
タンク１０ａの高圧燃料をユニットインジェクター２０
のノズルニードル２６の先端部、噴射制御電磁弁２３へ
導けるようにしている。

【００５８】またユニットインジェクター２０の低圧燃
料入口３１ｂと、蓄圧タンク１０ｂの出口１３ｂとは、
燃料通路３８ｂ（フィードホール２８ｂと共に本願の低
圧燃料通路を構成するもの）を介し連通接続されてい
て、蓄圧タンク１０ｂの低圧燃料をユニットインジェク
ター２０のノズルニードル２６の先端部へ導けるように
してある。なお、燃料通路３８ｂの途中には燃料溜まり
室２８側からの逆流を防ぐための逆止弁３９が設けてあ
る。

【００５９】他方、４０は制御部となるＥＣＵ（マイク
ロコンピュータおよびその周辺機器より構成されてな
る）である。このＥＣＵ４０には、低・高圧用の燃料フ
ィードポンプ１ａ，１ｂの吐出量制御電磁弁９、ユニッ
トインジェクター２０の噴射制御電磁弁２３、各蓄圧タ
ンク１０ａ，１０ｂの圧力センサー１１ａ，１１ｂが接
続されている。

【００６０】またＥＣＵ４０には、その他、アクセル開
度センサー４１、気筒判別センサー４２、ＥＮＧ（エン
ジン）回転数センサー４３（以下、Ｅ／Ｇセンサー４３
と称す）が接続してある。

【００６１】このＥＣＵ４０には、予めエンジン運転モ
ードおよび燃料圧送量に応じた燃料噴射量が設定されて
いる。またＥＣＵ４０には、各アクセル開度センサー４
１、気筒判別センサー４２、Ｅ／Ｇセンサー４３の情報
にしたがい、所定の噴射開始時期に、上記設定燃料噴射
量で燃料を、パイロット噴射Ｘ、主噴射Ｙというパター
ンで、噴射させる機能が設定されている具体的には、Ｅ
ＣＵ４０には、図５に示されるように噴射開始時期毎
に、主噴射Ｙとして、ノズルニードル２６を全リフトさ
せるための噴射制御パルスｙを出力させる機能と、同主
噴射Ｙの噴射制御パルスの前に、パイロット噴射Ｘとし
て、ノズルニードル２６を所定のリフト量以下で一瞬、
リフトさせるための噴射制御パルスｘを出力させる機能
が設定されている。

【００６２】またＥＣＵ４０には、この主噴射Ｙの噴射
制御パルスの通電時間を、エンジン運転モード、燃料の
圧送量で定まる燃料噴射量に応じて変える機能が設定し
てある。

【００６３】これにより、噴射開始時期毎、ユニットイ
ンジェクター２０において、まず低圧燃料でパイロット
噴射Ｘが行われ、その後、噴射初期は低圧燃料が噴射さ
れ続いて高圧燃料が噴射されるというパターンの主噴射
Ｙが行われるようにしてある。

【００６４】なお、ＥＣＵ４０には、各蓄圧タンク１０
ａ，１０ｂ内の圧力が一定になるよう、各圧力センサー
１１ａ，１１ｂで検知される圧力にしたがい各吐出量制
御電磁弁９の開閉を補正する機能（燃料フィードポンプ
１ａ，１ｂの圧送量の加減）が設定されていて、常に各
蓄圧タンク１０ａ，１０ｂにおいてアクセル開度とＥ／
Ｇ回転数センサー４３により決定される所定の圧力で燃
料を貯留できるようにしてある。

【００６５】つぎに、このように構成された蓄圧式燃料
噴射装置の作用について説明する。まず、キースイッチ
（図示しない）をオンして、ディーゼルエンジンを始動
する。

【００６６】これにより、高圧用および低圧用の燃料フ
ィードポンプ１ａ，１ｂは駆動される。このとき、各燃
料フィードポンプ１ａ，１ｂの吐出量制御電磁弁９の開
閉は、ＥＣＵ４０により所定に設定されているから、高
圧用フィードポンプ１ａから吐出された燃料タンク４か
らの燃料は所定の高い圧力で高圧用の蓄圧タンク１０ａ
に圧送され、低圧用フィードポンプ１ｂから吐出された
燃料タンク４からの燃料は所定の低い圧力で低圧用の蓄
圧タンク１０ｂに圧送される。

【００６７】このうち蓄圧タンク１０ａで蓄圧された高
圧燃料は、燃料通路３８ａ、高圧燃料入口３１ａ、噴射
制御電磁弁２３、流路２３ａを通じ、油圧ピストン端に
至り、同油圧ピストン２９を下方へ変位させて、図２に
示されるようにノズルニードル２６を閉止状態に保持さ
せ、噴孔２５を閉にしている。なお、蓄圧タンク１０ａ
の高圧燃料は、ノズルニードル２６の外周面で閉塞され
ているフィードホール２８ｂにも導かれている。

【００６８】また蓄圧タンク１０ｂで蓄圧された低圧燃
料は、燃料通路３８ｂ、低圧燃料入口３１ｂ、フィード
ホール２８ａを通じて、燃料溜まり室２８に導かれる。
一方、ＥＣＵ４０は、アクセル開度センサー４１、気筒
判別センサー４２、Ｅ／Ｇセンサー４３からの信号出力
を読み取っている。

【００６９】ＥＣＵ４０からは、これら信号出力で読み
取られるエンジン運転モードの燃料噴射量に応じた噴射
制御パルスがソレノイド３３に出力される。すなわち、
設定燃料噴射開始時期になると、図５に示されるように
パイロット噴射Ｘのためのパルス信号ｘが出力され、そ
の後、主噴射Ｙのためのパルス信号ｙが出力される。

【００７０】パルス信号ｘが出力されると、噴射制御電
磁弁２３は、一瞬の間、第１の切換位置から第２の切換
位置へ切換わる。すると、この間だけ燃料圧力による油
圧ピストン２８の規制は解除され、この間、ノズルニー
ドル２６は、燃料溜まり室２９の燃料圧力にて、円錐面
２６ａを介して、上方へ押上げられる。

【００７１】この挙動により、ノズルニードル２６は、
一瞬の間、フィードホール２８ａだけが開放する小リフ
ト量Ｌ₁ が得られる。このノズルニードル２６の開き始
めとなる状態を通じて、燃料溜まり室２８の低圧燃料
が、極少量、噴孔２５から燃焼室１６へ噴射される。

【００７２】これにより、パイロット噴射Ｘが行われ、
低圧燃料が燃焼室１６で燃焼していく。またパルス信号
ｙが出力されると、噴射制御電磁弁２３は、所定時間の
間、第１の切換位置から第２の切換位置へ切換わり、燃
料圧力による油圧ピストン２９の規制を解除する。

【００７３】これにより、ノズルニードル２６は、燃料
溜まり室２８の燃料圧力を受けて、上方へ全リフト量Ｌ
₂ 、変位していく。このノズルニードル２６の開放動作
により、当初低圧燃料が噴射、途中から高圧燃料が噴射
されるというパターンで主噴射Ｙが行われる。

【００７４】すなわち、図３に示されるようにノズルニ
ードル２６の、フィードホール２８ｂが開放するまでの
リフトの過程で行われる燃料溜まり室２８の開放に伴
い、燃料溜まり室２８の低圧燃料が、開放する噴孔２５
から噴射される。

【００７５】これに続き、図４に示されるようにノズル
ニードル２６が、フィードホール２８ｂを開放させるリ
フト量にまでリフトすると、今度は燃料溜まり室２８
が、ノズルニードル２６内の連絡通路３７を通じてフィ
ードホール２８ｂに連通していく。

【００７６】すると、フィードホール２８ｂからの高圧
燃料が、連絡通路３７、燃料溜まり室２８を経て、大き
く開口している噴孔２５に導かれる。これにより、噴孔
２５から噴射される燃料は、低圧燃料から高圧燃料に変
わり、以後、所定の燃料噴射量まで、高圧燃料が噴射さ
れていく。

【００７７】具体的には、主噴射Ｙは、図５中に示され
るようにノズルニードル２６の開き始めとなる噴射初期
が低圧燃料噴射域αで、その後が高圧燃料噴射域βとな
るパターンで燃料噴射が行われる。但し、燃料通路３８
ｂに介装されている逆止弁３９により、高圧燃料が低圧
用の蓄圧タンク１０ｂに逆流することはない。

【００７８】そして、この主噴射Ｙの燃料が、先のパイ
ロット噴射Ｘによる燃焼に続いて、燃焼室１６で燃焼し
ていく。こうした主噴射パターンだと、燃焼室１６へ噴
射される噴射初期の噴射圧力は、常に低い圧力となる。

【００７９】しかるに、ノズルニードル２６で絞られる
状態となる噴射初期の噴霧到達距離は、短くてすむよう
になる。噴霧到達距離を求める式より計算を実施してみ
ると、従来の噴射初期から高圧燃料を噴射した蓄圧式燃
料噴射装置と、本願発明のように噴射初期は低圧燃料
で、続いて高圧燃料が噴射される蓄圧式燃料噴射装置と
を対比した結果、図６中の実線で示す噴射初期に低圧燃
料を噴射させる方が、破線で示す噴射初期から高圧燃料
を噴射させたときよりも、かなり燃料の噴霧到達距離が
減少したことが確認された。

【００８０】それ故、噴射初期に生じていた燃焼室壁面
への燃料衝突を改善することができる。この結果、燃焼
室外周における過濃度の発生は改善され、同過濃度を原
因に生じていた未燃ガスの発生を抑制することができ
る。しかも、噴射初期の燃料量が少なくなることで、そ
の分、主噴射Ｙでの初期燃焼量が抑制されるから、ＮＯ
_X（窒素酸化物）を低減できるという効果もある。

【００８１】またノズルニードル２６の開放作動時のリ
フト量を規制させて、所定リフト量Ｌ₁ 以下のときは低
圧燃料を噴射させ、所定リフト量Ｌ₁ を越えると高圧燃
料を噴射させるようにすると、噴射初期にだけ適正に低
圧燃料が噴射する主噴射Ｙを行うことができる。

【００８２】加えて、主噴射Ｙ前に、パイロット噴射Ｘ
で、極少量、低圧燃料を噴射するようにすると、燃焼の
初期における急激な爆発燃焼を抑制でき、同燃焼を原因
とした騒音を低減することができる。

【００８３】さらに連絡通路３７の出口３７ｂを、ノズ
ルニードル２６の開放作動時の全てにおいて燃料溜まり
室２８に臨むように配置すると、低圧燃料から高圧燃料
に切換わっても、高圧燃料が、燃料溜まり室２８を通し
て、とぎれることなく、噴孔２６から噴射できる。

【００８４】またそれぞれ高圧用の燃料フィードポンプ
１ａで高圧用の蓄圧タンク１０ａに燃料を供給、低圧用
の燃料フィードポンプ１ｂで低圧用の蓄圧タンク１０ｂ
に燃料を供給する構造は、それぞれ専用の供給ラインの
ために、消費する燃料に応じて、速やかに低・高圧の燃
料を各蓄圧タンク１０ａ，１０ｂに供給できるという効
果をもたらす。

【００８５】なお、本発明は、ユニットインジェクター
を用いた蓄圧式燃料噴射装置に適用したが、これに限ら
ず、燃料噴射ノズルと噴射制御電磁弁とがそれぞれ別体
をなして離れているような蓄圧式燃料噴射装置に適用し
てもよい。

【００８６】また本実施例では、燃料供給手段としての
燃料フィードポンプを高圧用、低圧用それぞれ専用の燃
料フィードポンプを用いるものについて説明したが、単
一の燃料フィードポンプにより加圧された高圧燃料を調
圧して低圧用の蓄圧器に低圧燃料を貯留してもよい。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、主噴射における噴射初期の噴射圧力を低く
することができる。したがって、噴射初期における噴霧
到達距離を減少でき、燃焼室外周における過濃度の発生
を改善することができる。

【００８８】この結果、同過濃度を原因に生じていた未
燃ガスの発生を抑制できる。しかも、噴射初期の燃料量
が少なくなるので、初期燃焼量は抑制され、ＮＯ_Xを低
減できるという利点もある。

【００８９】請求項２に記載の発明によれば、上記請求
項１の発明の効果に加え、噴射初期において適正に低圧
力の燃料を噴射させることができるという効果を奏す
る。請求項３に記載の発明によれば、上記請求項２の発
明の効果に加え、燃焼の初期における急激な爆発燃焼を
抑制することができるという効果を奏する。

【００９０】請求項４に記載の発明によれば、上記請求
項２の発明の効果に加え、高圧力の燃料がとぎれること
なく噴孔から噴射させることができるという効果を奏す
る。請求項５に記載の発明によれば、上記請求項１の発
明の効果に加え、消費する燃料に応じて速やかに低・高
圧の燃料を各蓄圧器に対して供給させることができると
いう効果を奏する。請求項６に記載の発明によれば、上
記請求項１の発明の効果に加え、噴射初期に低圧燃料が
噴射しやすい構造にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の蓄圧式燃料噴射装置の構成
を説明するための図。

【図２】同図１中のＡ部のノズルニードル先端部分を拡
大して示す断面図。

【図３】噴射初期時、低圧燃料が噴孔から噴射されるこ
とを説明するための断面図。

【図４】同低圧燃料の噴射に続いて高圧燃料が噴孔から
噴射されることを説明するための断面図。

【図５】噴射時期毎に行われる、低圧燃料のパイロット
噴射、噴射初期が低圧燃料の噴射となる主噴射の組合わ
せの噴射パターンを説明するための線図。

【図６】噴射初期が低圧燃料の噴射と従来の高圧燃料の
噴射における燃料の噴霧到達距離を対比して示す線図。

【図７】従来の蓄圧式燃料噴射装置の噴射特性を説明す
るための線図。

【図８】同蓄圧式燃料噴射装置で問題となる噴射初期に
おける燃料の噴霧到達距離が非常に長くなることを説明
するための線図。

【符号の説明】

１ａ…高圧用の燃料フィードポンプ（第１ポンプ） １ｂ…低圧用の燃料フィードポンプ（第２ポンプ） ４…燃料タンク ９…吐出量制御電磁弁 １０ａ…高圧用の蓄圧タンク（第１蓄圧器） １０ｂ…高圧用の蓄圧タンク（第１蓄圧器） １６…燃焼室 ２０…ユニットインジェクター（燃料噴射弁） ２２…ノズルボディ ２３…噴射制御電磁弁（電磁弁） ２３ｃ，３８ａ…三方流路，燃料通路（高圧燃料通路） ２５…噴孔 ２６…ノズルニードル（針弁） ２７…弁座 ２８…燃料溜まり室 ２８ａ，３８ｂ…フィードホール，燃料通路（低圧燃料
通路） ２８ｂ…フィードホール（分岐通路） ２９…油圧ピストン ３１ａ…高圧燃料入口 ３１ｂ…低圧燃料入口 ３７…連絡通路 ３７ａ…入口 ３７ｂ…出口 ３７ｃ…中継通路 ３９…逆止弁 ４０…ＥＣＵ ４１…アクセル開度センサー ４２…気筒判別センサー ４３…Ｅ／Ｇセンサー（ＥＮＧ回転数センサー）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め設定された高圧力の燃料を貯留する
   第１蓄圧器と、 この第１蓄圧器より低い圧力の燃料を貯留する第２蓄圧
   器と、 前記第１蓄圧器，第２蓄圧器に燃料を供給する燃料供給
   手段と、 燃焼室に噴孔を臨ませてエンジンに配設されたノズルボ
   ディ、このノズルボディ内に摺動自在に嵌挿され前記噴
   孔を開閉する針弁、この針弁の回りに形成され前記第２
   蓄圧器と低圧燃料通路を介して連通した燃料溜まり室、
   前記針弁に前記第１蓄圧器内の燃料圧力を高圧燃料通路
   を介して作用することにより前記針弁を閉止状態に保持
   させ、同燃料圧力を除くことにより前記針弁を開放動作
   させる電磁弁、前記高圧燃料通路の前記電磁弁の上流側
   から分岐されて前記針弁の周面に臨むように形成された
   分岐通路、前記針弁内に穿設されると共に同針弁の外面
   に互いに軸方向に変位して開口する入口と出口を有しか
   つ前記入口および出口が前記針弁の開放作動の途中から
   前記分岐通路、前記燃料溜まり室にそれぞれ連通可能な
   連絡通路を有した燃料噴射弁と、 を具備したことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記燃料噴射弁は、前記針弁の開放作動
   時における前記針弁のリフトが所定リフト量以下のとき
   に前記分岐通路を閉止して前記第２蓄圧器の低圧燃料を
   前記噴孔から噴射させると共に所定リフト量を越えると
   前記分岐通路を前記連絡通路を介して前記燃料溜まり室
   と連通させて前記第１蓄圧器の高圧燃料を前記噴孔から
   噴射する主噴射が行われることを特徴とする請求項１に
   記載の蓄圧式燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 前記主噴射前に、前記電磁弁の開閉動作
   で前記針弁が所定リフト量以下に規定されて前記噴孔か
   ら低圧燃料が噴射されるパイロット噴射が行われること
   を特徴とする請求項２に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 前記連絡通路の出口は、前記針弁の開放
   作動時の全てにおいて前記燃料溜まり室に臨むように配
   置されていることを特徴とする請求項２に記載の蓄圧式
   燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 前記燃料供給手段は、前記第１の蓄圧
   器、第２の蓄圧器にそれぞれ燃料を供給する専用の第１
   ポンプおよび第２ポンプを有してなることを特徴とする
   請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 前記燃料溜まり部が前記針弁の先端部近
   傍に形成され、前記低圧燃料通路が前記分岐通路よりも
   前記針弁の先端側に配置されて、前記燃料溜まり室に連
   通されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式
   燃料噴射装置。