JPS6030468A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野２ 本発明は内燃エンジン用の増圧プランジャ式の燃料噴射
装置、特にエンジン運転状態に応じ、低負荷時と高負荷
時とで燃料噴射ノズルから噴射される噴射率の形状の型
を切換える増圧プランジャ式の噴射率形状型切換燃料噴
射装置に関する。

（従来技術ジ 一般に、内燃エンジンの排気ガス成分で問題とされるの
は一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物ｃ以下ＮＯｘとい
う〕である。−酸化炭素と炭化水素とは不完全燃焼によ
り発生するものであり、酸素不足の状態で多量ｆ発生す
る。これに対してＮＯｘのほうは酸素と窒素を高温にさ
らすことにより発生するものであり点火時期に大きく左
右され・着火時期が早いほど発生量は多くなる。増圧プ
ランジャ式の燃料噴射装置では、燃料の噴射率が高く、
噴射期間も短かく、燃費効率も高いだめ、排気ガス濃度
が薄くなるという利点を有するが、逆にそれだけ燃焼が
よくなるので、最高燃焼温度が高くなり易くＮＯｘの発
生も多くなる。

（従来技術の問題点２ このように従来の増圧プランジャ式の燃料噴射装置では
、ＮＯｘが発生し易くなるので、排気ガス濃度を薄く維
持したままＮＯｘの発生を抑える必要がある。

（発明の目的） 本発明はこのような背景゛にもとづいてなされたもので
あシ、高負荷時には噴射率が特に扁くなるために燃料の
着火前の噴射量が増加し、燃焼初期の燃焼室内ガス温度
が高くなり過ぎてＮＯｘの増加をもたらすので、エンジ
ン運転状態に応じて各噴射における噴射率形状を初期激
増型から初期漸増型に切換える制御機構を増圧プランジ
ャに設けた増圧プランジャ式の燃料噴射装置を提供する
ことを目的とする。

（発明の概要ジ 本発明の増圧プランジャ式の噴射率形状型切換燃料噴射
装置は、燃料噴射ノズル１０７と、一端に燃料噴射ノズ
ル１０７と連通し燃料を入れる燃料室１３、中間にエン
ジン状態に応じて噴射ノズル１０７からの噴射率形状を
初期激増型から初期漸増型などに切換える段付プランジ
ャ移動制御機構３０を設けたプランジャ部２６・他端に
燃料室に入る燃料を計量、加圧子るための作動油を入れ
る作動油室１１などを有する増圧プランジャ１と、増圧
プランジャ１の作動油室１１と計量、加圧作動切換手段
６１を介して結ばれ、作動油室１１がら作動油を抜いて
燃料室１３に入る燃料を計量する計量手段７３とを備え
るものである。

（実施例〉 第１図は、本発明の実施例を示す概略構成図である。

同図において、１は増圧プランジャであり、そのシリン
ダ乙の内部に設置された段付フランシャ５は、軸方向に
内接摺動することができる。段付プランジャ５は大径円
柱７と小径円柱９との軸方向が一致して結合しており、
その両側のシリンダ３内には大径空間１１と小径空間１
３とが形成さ。

れ、大径円柱７の大径空間１１との反対側には、小径円
柱９が貫くドーナツ型空間１５が形成される０また、シ
リンダ６の中間部には大径円柱７の周囲を取９巻く突出
空間１７が存在する。大径空間１１は作動油室、小径空
間１３は燃料室、ドーナツ型空間１５は抑制油室、突出
空間１７は掃油嘗とそれぞれなり、作動油室１１には作
動油口１９、燃料室１６には燃料導入口２１と燃料導出
口２６、抑制油室１５には抑制油口２５、掃油室１７に
け掃油口２７がそれぞれ開けられている。大径円柱７は
側面中間部に円周方向に一部切欠いた円周溝２８を有し
、その円周溝２８にはドーナツ型空間１５に通じる直線
溝１９が分路している。なおそれらの円周溝２８と直線
溝２９に換えて、一端が側面中間部にあり、他端がドー
ナツ型空間に通じる種々の変形溝を設けることもできる
。

３１は計量、加圧作動切換手段例えば４ボ一ト２位置油
圧スプール弁であシ、中空円筒のスリーブ５３内でスプ
ール３５が軸方向に直線的に移動して、スリーブ６３に
開けられた流れ口であるポート（後述する）などを開閉
し、計量時と加圧時とで流れの方向を切替える。スプー
ル６５は一端に第１ランド５７、中間に第２ランド３９
、他端に第３ランド４１を配設し、それらのランド間を
外周を切シ欠いた小径円柱４３．４５によって軸方向を
すべて一致させて結合している。第１〜第３ランド３７
，３９．４１はスリーブ５３内を軸方向に内接摺動する
ことができる。第１ランド５７の側面にはバネ４５が設
置されており、スプール５５を一方から他方に常に押し
ている。スリーブ３３には計量、加圧用の作動油の流れ
口である第１ボート４６、第２ボート４７、第５ボート
４９、第４ポート５１などと、スプール弁作動油口５６
とが開けられている０スプール弁３１内にはスリーブ３
６と第１．第２ランド３７．３９間とで形成される第１
空間５５、スリーブ３３と第２．第６ランド３９．４１
間とで形成される第２空間５７、スプール弁作動油口５
５が開いたスリーブ６３端と第６ランド４１とで形成さ
れる第６空間５９とが存在する。

６１はスプール弁３１を作動するスプール弁作。

動油の人出切換用の３ポ一ト２位置電磁切換弁であシ、
スプールボート６３、ポンプポート６５、タンクボルド
ロアなどを有する。

６９はスプール弁３１を作動するスプール弁作動油を送
シ込むポンプであり、７１はスプール弁３１から使用し
たスプール弁作動油を戻すタンクである。それら１−ｉ
３３ボ一ト２置電磁弁６１を介しスプール弁作動油口５
３と連通ずることができる。

７６は計量手段例えば計量制御電磁弁であり、シリンダ
７５内で、バネ７７によって常に一方向に押されたピス
トン７９け、エンジン運転状態に応じた電磁力を受ける
と反対方向に摺動して作動油を計量油として吸引する。

シリンダ７５の一端には計量袖口８１が開いており、ピ
ストン７９との間で計量油室８３を形成する。ピストン
７９のバネ７７側にストッパ８５が設置されており、エ
ンジン運転状態に応じた電磁力を受けてピストン７９が
移動し、全負荷時には、ストッパ８５！！で移動する。

このようにして計量油室８３に入る計量油が制御され、
それに応じて燃料室１３に入る燃料の計量も行なわれる
。

８７はスプール弁３１の第２ボート４７と計量制御電磁
弁７６の計量袖口８１とを連通ずる計量油路である。

８９は燃料ポンプであり、燃料油を燃料油路９１を経て
燃料導入口２１よシ増圧プランジャ１の燃料室１３へ送
り込むものである。なお、燃料油路９１の途中には逆止
弁９３が介在しており、燃料の逆流を防止する。

９５は燃料ポンプ８９の出口と、スプール弁３１の第１
ボート４６とを連通ずる作動油路、９７はスプール弁６
１の第６ポート４９からタンク９９に戻る排出油路であ
る。

１０１は掃油室１７の掃袖口２７と抑制油室１５の抑制
袖口２５との油路を途中で合わせた掃出油路である。な
お、抑制袖口２５に続く油路側のみ途中に絞り１０５を
設け、抑制油の急激な通り抜けに抵抗を与えている。

１０７け増圧プランジャ１の燃料室１３がら燃料導出口
２５を経て、燃料が送り込捷れる燃料噴射ノズルである
。

なお、タンク７１，９９，１０３として別個のものを用
いることなく１つのタンクを共用することもできる。ま
た、抑制油室１５の抑制油として燃料室１３から小径円
柱９の周囲を通シドーナツ型空間１５に漏れた油を利用
するばかりでなく、逆止弁をつけた燃料路９１より直接
分路してドーナツ型空間１５に導入することもできる。

第２図は、増圧プランジャの燃料加圧時に２ける噴射率
漸増時の作動状態図、第３図は、その噴射率激増時の作
動状態図、第４図は、縦軸に噴射率、横軸に時間をとっ
た噴射率の形状図であり、低負荷状態から高負荷状態へ
の噴射率の形状変化の移り変わりを八）から（Ｆｌまで
の段階的個別図によって示している。

以下、第２〜第４の各図を参照ｌ−て本発明の実施例の
動作を説明する。

計量過程では、まず、電子コントロールユニット（図示
なし）から３ポ一ト２位置電磁切換弁６１にエンジンの
回転位置に応じた制御信号が与えられ、４ボ一ト２位置
油圧スプール弁３１の第３空間５９に入っていたスプー
ル作動油を、スプールボート６６とタンクボート６７と
を連通し、バネ４３の押圧力によってスプール６５を移
動させてタンク７１へと抜く。このとき、スプール３５
の第３ランド４１の側端面はスリーブ６６の一端に内接
して停止する。このため、第１ボートＡ６が第１ランド
６７によって閉じられ、他の第２〜第４ボー）Ａ７，４
９．５１などはいずれも開口状態にある。

次に、電子コントロールユニットから計量制御電磁弁７
３にエンジン状態に応じたｔｉ制御信号が与えられると
、バネ７７の押圧力に抗してピストン７９がシリンダ７
５内を移動し、計量油室８６内に増圧プランジャ１の作
動油室１１内の作動油を計量油としてスプール弁６１の
第１空間５５と計量油路８７とを経て抜いて行く。この
とき、燃料ポンプ８９よシ燃料油が増圧プランジャ１の
燃料室１３に導入され、段付プランジャ５は移動１２、
負荷状態に応じた燃料が計量される。

加圧過程では、電子式コントロールユニットから３ボ一
ト２位Ｎ電磁切換弁６１に、エンジンの回転位置に応じ
た制御信号が与えられ、電磁切換弁６１の位置が切換え
られることによりポンプボート６５とスプールボート４
？が連通し、スプール弁作動ポンプ６９からスプール弁
作動油がスプール弁３１の第３空間５９に導入される。

このだめ、バネ４６の押圧力に抗してスプール６５が移
動し、第１ランド３７によって閉じられていた第１ボー
ト４６が開き・作動油路９５から作動油が第１空間５５
を経て作動油室１１に流入する。そのため、エンジン運
転状態、すなわち負荷状態に応じた位置まで移動し、燃
料室１３に所定量の燃料を計量した段付プランジャ５は
、燃料噴射方向に押されて移動を開始する。このとき、
第２ボートと第３ポート４９とは第２空間５７によシ連
通し、計量油室８３に抜かれた計量油は、バネ７７の復
帰力によりピストン７９に押されて、計量油路８７を経
て排出油路９７からタンク９９に戻される。

低負荷状態では、噴射する燃料の景が少ないため、計量
過程における段付プランジャ５の移動が少なく円周溝２
８が突出空間１７に臨んで通じている。そのため、ドー
ナツ型空間１５に溜まった抑制油は絞り１０５のある抑
制袖口２５がらの矢示のような急激の流出は抑えられる
が、第５図のＴ字状矢示のように直線溝２９から円周溝
２８、突出空間１７を通って急激に掃出油路；ｏｌに抜
ける・このため、各噴射における噴射率の初期から最後
まで段付プランジャ５により増圧された高圧が急激に燃
料に加わり、噴射率の形状が第４図の（５）〜（０の各
段階的個別図で示しだように初期激増型となる。

これに対１〜高負荷状態では、噴射する燃料の量が多い
ため、計量過程における段付プランジャ５の移動が多く
第２図のように円周溝２８が突出空間１７に通じていな
い。そのため、ドーナツ型空間１５に溜まった抑制油は
、絞り１０５のある抑制袖口２５から矢示のような急激
な流出が抑えられ、わずかづつ流出するだけである。そ
れゆえ、各噴射における噴射率の初期では、ドーナツ型
空間１５に存在する抑制油が段付プランジャ５の移動を
抑制するので、段付プランジャ５により増圧された高圧
が急激に加わらず燃料に対する加圧力は漸増していく。

ところが段付プランジャ５が移動し７て第３図の位置に
遅すると、低負荷状態について説明したと同様の作動が
行なわれ、高圧が急激に燃料に加わることとなる。この
ため、噴射率の形状は第４図のＣＤｉ〜ｆＦｌの各段階
的個別図で示１．だＸ。

ｙ、ｚのようになり初期漸増型となる。

このように、エンジン運転状態に応じ、シリンダ３内を
段付プランジャ５が摺動するプランジャ部２６に付設し
た円周溝２８、直線溝２９、突出空間１７、ドーナツ型
空間１５、揚油口２７、抑制袖口２５とその絞り１０５
々どの段付プランジャ移動制御機構６０が働き、適切な
燃料噴射を行なう０ 上記したような計量、加圧噴射過程を経て、−噴射サイ
クルが完了ｊ−１順次同様な噴射サイクルが繰シ返えさ
れる。

（発明の効果う 本発明は以上説明したような構成を有するので、高負荷
時には各噴射における噴射初期の噴射率を下げた漸増型
となり、燃料着火前の噴射量が少ないだめ、燃焼初期の
燃焼温度が低く、最高燃焼温度も数度低下し、その結果
ＮＯｘの発生全像く抑えることができると共に、エンジ
ン内ガス圧力も低下する。寸だ、低負荷時では従来どお
りの初期激増式であるため、低負荷時での最高燃焼温度
は低下せず、排気ガス濃度を薄く維持することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す概略構成図である。 第２図は、その増圧プランジャの燃料加圧時における噴
射率漸増時の作動状態図である０第３図は、その噴射率
激増時の作動状態図である０ 第４図は、それらの噴射率形状図である０１・・・増圧
プランジャ　１１・・・作動油室１３・・・燃料ｇ　２
６　＝・プランジャ部５０・・・段付プランジャ移動ｎ
ｆｌｉ御機構３１・・・占↑−祇、加圧作動切換手段７
３・・・計量手段　１０７・・・噴射ノズル特許出願人
　いすソ自動車株式会社 代理人　弁理士　辻　實 第１図 第２図　第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料噴射ノズルと、一端に燃料噴射ノズルと連通し燃料
   を入れる燃料室、中間にエンジン状態に応じて噴射ノズ
   ルからの噴射率形状を初期激増型から初期漸増型にどに
   切換える段付プランジャ移動制御機構を設けたプランジ
   ャ部、他端に燃料室に入る燃料を計量、加圧するだめの
   作動油を入れる作動油室などを有する増圧プランジャと
   、増圧プランジャの作動油室と計量、加圧作動切換手段
   を介して結ばれ、作動油室から作動油を抜いて燃料室に
   入る燃料を計量する計量手段とを備えだ増圧プランジャ
   式の噴射率形状型切替燃料噴射装置。