JPH1089190A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

蓄圧式燃料噴射装置

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JPH1089190A
JPH1089190A JP24477596A JP24477596A JPH1089190A JP H1089190 A JPH1089190 A JP H1089190A JP 24477596 A JP24477596 A JP 24477596A JP 24477596 A JP24477596 A JP 24477596A JP H1089190 A JPH1089190 A JP H1089190A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は蓄圧式燃料噴射装置に関し、広範囲
の噴射圧において初期噴射率の低減を得ることを目的と
する。 【解決手段】 ニードル32から離間したコマンドピスト
ン40の端部に背圧室42が形成され、背圧室40は燃料圧排
出通路44に開口され、燃料圧排出通路44のドレン側への
連通は制御弁46によって制御される。燃料圧排出通路44
に絞りBが設けられる。コマンドピストン40に補助燃料
圧排出通路60が設けられ、この通路60に絞りCが設けら
れる。コマンドピストン40が所定のリフトに達する前は
背圧室42は通路44を介して、所定のリフトに達した後は
通路60をも介してドレン側に連通される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はディーゼル内燃機
関等の内燃機関に使用される蓄圧式燃料噴射装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関用の燃料噴射装置におい
て初期噴射率を低く抑えることにより騒音低減及び窒素
酸化物(NOx) の排出抑制を図ることができる。例えば特
公平4-19381 号公報ではニードルの後方に制御室を設
け、制御室内に発生されるニードル閉弁方向の力を制御
する3方向弁を設け、噴射率特性を所期に制御するよう
にしている。
【0003】また、特開昭8-170569号公報では背圧室を
燃料圧力源に接続する通路に絞りを設けることにより背
圧室からの燃料圧の抜けを噴射の初期において抑え、噴
射率の立ち上がりを緩慢とするものを提案している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特公平4-19381 号公報
のものでは、所期の噴射率特性が得られるように3方向
弁のソレノイド電流を制御しているため、構成が複雑と
なり、コスト的にも嵩むことになる。一方、特開昭8-17
0569号公報のものでは固定絞りによって背圧室からの制
御圧の開放を制御しているのみであり、噴射圧を或る値
に固定した場合において初期噴射率の低減が得られたと
しても内燃機関の運転状態によって変化する全ての噴射
圧において初期噴射率の低減特性を得ることは困難であ
る。
【0005】この発明は広範囲の噴射圧において初期噴
射率の低減を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するため請求項1に記載の技術手段を採用する。この
技術手段によれば、コマンドピストンのリフトが所定値
に達するまでは燃料の排出量を第1の流量に設定し、コ
マンドピストンのリフトが所定値に達した後は燃料の排
出量を第1の流量より多い第2の流量に設定する流量調
整手段とを設けている。コマンドピストンのリフトに応
じて排出量を大小に変更しているため、運転状態にかか
わらず2段噴射特性を得ることができ、初期噴射率を抑
えることによる窒素酸化物排出量の低減及び騒音の低減
を実現する効果がある。
【0007】また、請求項2に記載の技術手段によれ
ば、流量調整手段は燃料圧排出通路に設けられる第1の
排出制御絞りと、コマンドピストンに設けられる第2の
排出制御絞りとから構成することにより、確実な2段噴
射特性を得ることができる効果がある。
【0008】
【発明の実施の形態】図1において、10は4気筒ディ
ーゼル機関の本体を示し、各気筒の燃焼室にはインジェ
クタ12が設けられる。各気筒のインジェクタ12は高
圧配管14を介してコモンレール16に接続され、コモ
ンレール16からの燃料は各気筒のインジェクタ12に
供給される。低圧ポンプ18は燃料タンク20からの燃
料を所定の圧力まで加圧し、高圧ポンプ22は燃料を更
に高圧まで加圧してコモンレール16に供給する。圧力
センサ24はコモンレール16内の燃料圧力を検出し、
その検出信号は制御回路26に送られる。制御回路26
はコモンレール16の圧力が目標値となるように高圧ポ
ンプの作動を制御する周知の構成を備えている。また、
制御回路26からはインジェクタ12の開閉のための信
号が出力され、内燃機関の所期のタイミングでの燃料噴
射制御を行うようになっている。
【0009】図2に示すインジェクタタ12の構成にお
いて、ノズルボディ28は縦孔を備えており、その縦孔
の先端はノズル30を形成している。ニードル32は縦
孔内に摺動自在に配置され、ニードル32の周囲におい
てノズルボディィ28内に燃料溜め室33が形成され
る。この燃料溜め室33は燃料導入通路34を介して図
1の高圧配管14からのインレット35に接続され、燃
料圧力が圧力溜め室33に導入され、燃料溜め室33内
の燃料圧力はニードル32を開弁方向に付勢している。
一方、スプリング36はニードル32をノズル30を閉
鎖するように付勢している。ノズルボディ28の上端に
スペーサ37が配置され、ホルダ38により保持されて
いる。コマンドピストン40はホルダ38内に上下摺動
自在に嵌合され、コマンドピストン40の下端はニード
ル32の上端に当接しており、コマンドピストン40の
上端には背圧室42が形成される。背圧室42は絞りA
を介して高圧配管14からのインレット35に接続して
いると共に燃料圧排出通路44が開口している。燃料圧
排出通路44に絞りB(第1の排出制御絞り)が設けら
れる。
【0010】コマンドピストン40と対抗してホルダ3
8の上端にホルダ38に対して摺動自在に制御弁46が
配置される。制御弁46の下方においてホルダ38内に
ドレン室48が形成され、制御弁46は絞りBを有した
燃料圧排出通路44を介しての背圧室42とドレン室4
8との連通を制御するものである。ドレン室48はドレ
ン通路50を介して図1の燃料タンク20に接続され、
余剰燃料は燃料タンク20に戻される。なお、絞りBは
制御弁46の流量特性を安定させるため設置するのが好
ましいが必ずしも必須の構成ではない。
【0011】制御弁46は下端の弁部46-1が燃料圧排出
通路44と対向して配置され、上端に磁性体より成るア
ーマチュア47が形成され、磁性体コア53に巻回され
たソレノイド54と対向して配置される。スプリング5
6は弁部46-1が燃料圧排出通路44を閉鎖するように制
御弁46を下方に向けて移動するように付勢している。
ソレノイド54の通電によって制御弁46はスプリング
56に抗して上方に変位され、燃料圧排出通路44が開
放され、背圧室42はドレン室48に連通される。
【0012】制御弁46はこの実施例では縦方向にシリ
ンダボア46-2を形成しており、このシリンダボア46-2に
小径のバランスロッド57が摺動自在に嵌合され、その
下端にバランス圧力室58を形成している。そして、バ
ランス圧力室58は制御弁46の中心を貫通して形成さ
れた連通路46-3を介して制御弁46の弁部46-1の先端に
開口しており、この開口端は燃料圧排出通路44を介し
て常に背圧室42と連通している。なお、バランスロッ
ド57の上端は磁性体コア53のような固定部分に当接
して支持されることにより後退方向の移動が阻止される
ようになっている。
【0013】この発明によれば、コマンドピストン40
はその内部に補助燃料圧排出通路60を形成しており、
通路60は一端がコマンドピストン40の円筒状周面に
開口しており、他端はコマンドピストン40の上端面に
おいて背圧室42に開口しており、通路60の途中に絞
りC(第2の排出制御絞り)が配置される。コマンドピ
ストン40が摺動するホルダ38の円筒状孔の内周に環
状溝62が形成され、環状溝62は配管66を介して絞
りBの下流において燃料圧排出通路44に開口してい
る。
【0014】以上説明した実施例の作動を以下説明する
と、燃料噴射停止の状態ではソレノイド54にかかる電
圧Vは0ボルトであり(図3(イ))であり、ソレノイド5
4は消磁され、スプリング56により制御弁46により
燃料圧排出通路44は閉鎖される。コモンレール16か
らの燃料はインレット35及び燃料導入通路34を介し
て燃料溜め室33に導入され、燃料溜め室33の燃料圧
はニードル32をリフトせしめる力を発生する。一方、
インレット35からの燃料圧は閉鎖された背圧室42に
導入される。背圧室42内の燃料圧はスプリング36に
よる力と共にコマンドピストン40を介してニードル3
2を着座方向に付勢している。この背圧室42の燃料圧
とスプリング36のセット圧による力の和が燃料溜め室
33の燃料圧によるリフト方向の力に優勢であるため、
ニードル32はノズル30を閉鎖した状態にあり、ノズ
ルからの燃料噴射は行われない。この状態では補助燃料
圧排出通路60は環状溝62より下方に位置しており、
両者は連通を遮断された状態にある。
【0015】燃料噴射の開始のためソレノイド54が通
電されると(図3の時刻t1 で電圧V=5Vとなる)、
電磁吸引力によって制御弁46は上昇し、その先端の弁
部46-1は燃料圧排出通路44からリフトされ、背圧室4
2はドレン室48と連通される。従って、インレット3
5から絞りAを介して背圧室42へ流入している高圧燃
料は、絞りBを介してドレン側に流出する。ここで、絞
りAの流路断面積をS A 、絞りBの流路断面積をSB
ると、SA <SB 関係に予め設定されているため、背圧
室42へ流入される燃料量よりは背圧室42から排出さ
れる燃料料が多くなり、背圧室の圧力は図3の(ハ) のa
に示すように減少を開始し、コマンドピストン40を介
してニードル32を閉弁方向に付勢する力はニードルを
開弁方向に付勢する力より徐々に小さくなってゆく。そ
して、t2 の時点において、ニードルを閉弁方向に付勢
する力に対してニードルを開弁方向に付勢する力が優勢
となり、コマンドピストンは(ロ) のbで示すように上昇
を開始すると共にニードルがバルブシートからリフトを
開始するため、第1段目の燃料噴射が開始される。この
ときの噴射率は図3の(ニ) においてcで示す。この初期
噴射率を下げるには、SA ≒SB するのが好適である
が、SA とSB とがあまりに近づきすぎると、噴射期間
が長くなり、機関の高速運転時のパティキュレートの排
出量が増大する弊害を招く恐れがある。従って、この発
明では噴射率の低下は噴射の初期のみとし、或る一定の
初期噴射期間の経過後は従来なみの噴射率に切り換える
ようにしている。
【0016】図3の(ロ) のbで示すように初期噴射にお
けるコマンドピストン40のリフトが継続し、時刻t3
となりリフト量がある一定値となると、補助燃料圧排出
通路60はコマンドピストンの周面に開口した部分が環
状溝62と連通するに至り、背圧室42は通路60、環
状溝62及び通路66を介して絞りBの下流の燃料圧排
出通路44に連通され、通路60、環状溝62及び通路
66を介しての燃料の排出速度は絞りCによって決定さ
れる。補助燃料圧排出通路60が環状溝62に連通した
状態も、背圧室42への燃料の流入量は絞りAの流路面
積SA によって決まるが、背圧室42からドレン側への
燃料の排出量は絞りBの流路面積SB だけでなく、絞り
Cの流路面積SC も流出に寄与し、即ち絞りCの流路面
積SC の分だけ流出量が増大するため、背圧室42の圧
力降下は図3(ハ) のa´のように速やかとなり、コマン
ドピストン40のリフトの上昇も図3の(ロ) のb´のよ
うに速やかとなる。これにより、ニードル32のリフト
も急激に行われ、ノズル30からの噴射率の増加はc´
のように急激になり、1段目の噴射率より高い2段目の
噴射率が得られる。
【0017】時刻t4 でソレノイド54に加わる電圧は
0ボルトとなり、ソレノイド54に発生していた電磁吸
引力は消失され、スプリング56の付勢力によって制御
弁46は下降し、その弁部46-1が燃料圧排出通路44を
閉鎖し、背圧室42からの燃料の流出は停止され、背圧
室の圧力はa″のように略一定に維持される。一方、高
圧配管14からインレットに導入される燃料ポンプ圧は
低下するため、燃料溜め室33の圧力はそれに準じて低
下し、コマンドピストン40に加わる下方の力が優勢と
なり、そのリフトは図3(ロ) のb″のように小さくな
り、噴射率も低下する(図3(ニ) のc″)。
【0018】以上述べた実施例では絞りが2段に切り替
わるような特性を利用して初期噴射率を抑制しつつ、最
大噴射量は多くするという特性を実現している。以上の
説明では絞りという用語を使用しているが、これは流路
断面積を規制することが可能な代替手段を含めることを
意図しており、単に通路径を変えたものであってもかま
わない。
【0019】また、図4はインジェクタが複数のノズル
30a,30bを備えた実施例を示す。またこの発明に
よる初期噴射率の抑制効果を高めるために図4に示すノ
ズルの代わりに図5に示したようなスロットル部80を
備えたインジェクタを使用することが好ましい。このよ
うなスロットル部80を持つインジェクタの流量特性は
低リフト時に流量が少なくなるため、この発明による初
期噴射率の低減効果を一層高めることが実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明が応用されるディーゼル機関の
蓄圧式燃料噴射装置のシステム全体概略図である。
【図2】図2は図1の蓄圧式燃料噴射装置におけるイン
ジェクタの断面図である。
【図3】図3は図1の蓄圧式燃料噴射装置の作動タイミ
ング図である。
【図4】図4はインジェクタにおけるノズルの配置を示
す図である。
【図5】図5はインジェクタにおけるノズルの別の配置
を示す図である。
【符号の説明】
10…ディーゼル機関 12…インジェクタ 28…ノズルボディ 32…ニードル 40…コマンドピストン 42…背圧室 44…燃料圧排出通路 46…制御弁 60…補助燃料圧排出通路 B…第1の排出制御絞り C…第2の排出制御絞り

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料圧力により開弁方向に付勢されるニ
    ードルと、一端がニードルに当接するように設けられ、
    他端は背圧室を形成したコマンドピストンと、背圧室か
    らの燃料圧排出通路を開閉するべく設けられた制御弁
    と、制御弁の開弁時に背圧室から低圧側への燃料の排出
    制御のため設けられ、コマンドピストンのリフトが所定
    値に達するまでは燃料の排出量を第1の流量に設定し、
    コマンドピストンのリフトが所定値に達した後は燃料の
    排出量を第1の流量より多い第2の流量に設定する流量
    調整手段とを備えた蓄圧式燃料噴射装置。
  2. 【請求項2】 前記流量調整手段は前記燃料圧排出通路
    に設けられ、背圧室をドレン側に接続する第1の排出制
    御絞りと、コマンドピストンに設けられ、コマンドピス
    トンが所定のリフトに達したのち背圧室をドレン側に接
    続する第2の排出制御絞りとから成る請求項1に記載の
    蓄圧式燃料噴射装置。
JP24477596A 1996-09-17 1996-09-17 蓄圧式燃料噴射装置 Pending JPH1089190A (ja)

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JP24477596A JPH1089190A (ja) 1996-09-17 1996-09-17 蓄圧式燃料噴射装置
DE1997140997 DE19740997B4 (de) 1996-09-17 1997-09-17 Speicher-Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung

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JP24477596A JPH1089190A (ja) 1996-09-17 1996-09-17 蓄圧式燃料噴射装置

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