JPS632023B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジンに燃料を供給する
ための燃料噴射装置に関する。

燃料噴射率のひとつの制御形態としてパイロツ
ト噴射（先立ち噴射）がある。

従来のパイロツト噴射の方式には、燃料を圧送
するプランジヤを２つとし、それぞれ別に駆動し
て行う方式、ノズルを２つとしてパイロツト噴射
と主噴射をそれぞれ別のノズルで行う方式、また
ノズルの開弁圧を２段階にする方式がある。プラ
ンジヤあるいはノズルを２つにする方式は駆動方
法が複雑で燃料配管が多く装置が大型化する。ま
たノズルにパイロツト噴射を行う方式は、ノズル
が大型化してエンジンに取付けが困難となる。

前記従来技術の欠点に対し、本発明はエンジン
の回転数負荷に応じた最適のパイロツト噴射を行
うことができるにも係わらず軽量小型の燃料噴射
装置を提供することにある。

以下図面によつて本発明の実施例を説明する。

第１の実施例を示す第１図においてシリンダ１
に圧送プランジヤ２が摺動自在に嵌合される。圧
送プランジヤ２内に縦に並べて噴射プランジヤ３
及びパイロツトプランジヤ４が摺動自在に嵌合さ
れる。圧送プランジヤ２の下端に、孔３７を中心
に形成したプランジヤストツパ８がねじ込まれ、
噴射プランジヤ３の下側位置を規制する役目をす
る。

シリンダ１の下端にホルダボデイ５が締結さ
れ、このホルダボデイ５にノズル６が担持され
る。ノズル６はニードル弁２００を備え、このニ
ードル弁２００はホルダボデイ５内のノズルスプ
リング室１３内に設置したノズルスプリング７に
よつて常時は閉弁するよう付勢されているのは周
知の通りである。圧送通路９５よりの圧送燃料が
ニードル弁２００に働くとスプリング７の付勢力
に抗してニードル弁２００は上昇開弁し、噴射が
行われることも周知の通りである。一方、シリン
ダ１の上端にはフオロアー５０が挿入され、この
フオロアー５０は圧送プランジヤ２と係合され、
さらにシリンダ１とフオロアー５０との間に駆動
用スプリング５１が設置されている。そして圧送
プランジヤ２は、図示しないエンジンと同期して
回転する図示しないカムによつてフオロアー５０
を介して下方に駆動され、駆動用スプリング５１
によつて上方に引き上げられる。

圧送プランジヤ２の下端におけるシリンダ１内
は圧送ポンプ室１０として形成され、圧送プラン
ジヤ２の下降ストローク時油圧を噴射プランジヤ
３に作用させる。圧送プランジヤ２の下面はシリ
ンダ１のメタリングポート２０を圧送ポンプ室１
０に対して開閉するメタリングリード４０として
役立つ。圧送プランジヤ２のスピル孔３１は圧送
プランジヤ２が下降した際シリンダ１の環状スピ
ル溝２６と連通する。メタリングポート２０は後
述の低圧の燃料供給ポンプ６１に連通し、スピル
ポート２６は排出通路９２，８１を介しタンタ６
０と連通する。噴射プランジヤ３は段付きに形成
されその肩部である圧力逃がしリード４１は圧送
ポンプ室１０を圧送プランジヤ２の圧力逃がし孔
３２に開閉する役目をする。この圧力逃がし孔３
２はタンク６０の側の前記排出通路９２と連通す
る。

パイロツトプランジヤ４と噴射プランジヤ３と
の間の圧送プランジヤ２内に噴射ポンプ室１１が
形成される。この噴射ポンプ室１１は、圧送プラ
ンジヤ２の横孔９３、シリンダ１の環状のポート
９４、圧力低減室１０５及び圧送通路９１並びに
ホルダボデイ５内の圧送通路９５を介してノズル
６内の燃料溜室に連通可能である。これに加え
て、噴射ポンプ室１１は圧送プランジヤ２の横孔
３３及びシリンダ１のメタリングポート２８を介
して燃料導入通路１０２とも連通可能である。

パイロツトプランジヤ４の上端面における圧送
プランジヤ２内にパイロツトポンプ室１２が形成
される。パイロツトポンプ室１２は、圧送プラン
ジヤ２のパイロツトポート３４を介してシリンダ
１の圧送通路９１に連通するとともに、圧送プラ
ンジヤ２の通路３５を介してシリンダ１の燃料通
路２５と連通する。パイロツトプランジヤの上端
面であるパイロツトリード４２は圧送プランジヤ
２に形成したパイロツトポート３４の開閉をする
役割を果す。

次に、上記した各ポンプ室１０，１１，１２へ
の燃料の給排を行うポンプ装置を概説すると、タ
ンク６０の燃料はエンジン駆動の第１燃料供給ポ
ンプ６１によつて送り出され、供給通路７０およ
びシリンダ１の燃料通路９０を介してメタリング
ポート２０から圧送ポンプ室１０に供給される。
また第１燃料供給ポンプ６１から送り出される燃
料の一部は、エンジン駆動の第２燃料供給ポンプ
６２でさらに加圧された後に調圧弁６７で一定圧
に調整される。そして、この調圧された燃料の一
部は図示しない制御回路によつてエンジン負荷等
に応じて開弁時間が制御される電磁弁６３、気筒
間の調量のばらつきをなくすためのバランスオリ
フイス１００、逆止弁６５、シリンダ１内の燃料
通路１０２およびメタリング溝２８を介して噴射
ポンプ室１１に供給され、また他の一部の調圧さ
れた燃料は電磁弁６４、気筒間のタイミングのば
らつきをなくすためのバランスオリフイス１０
１、逆止弁６６、シリンダ１内の燃料通路２５お
よび圧送プランジヤ１の通路３５を介してパイロ
ツトポンプ室１２に導入される。

尚、図示はしないが、シリンダ１と一体的に組
付けられた部分は、ノズル６の先端がエンジンの
燃焼室に臨むようにシリンダ１やホルダボデー５
を利用してエンジンのシリンダヘツドに取り付け
られる。

次に作動を説明する。

プランジヤ２の下死点位置では図示しないカム
と係合するフオロアー５０はばね５１に抗して最
も下側の位置をとる。このとき、後述するように
パイロツトポンプ室１２には設定されたパイロツ
ト噴射量に応じた所定量の燃料が充填され、また
噴射ポンプ室１１には主噴射量に応じた所定量の
燃料が充填されている。

次にカムはフオロアー５０を図示しないばね５
１に抗して上方に変位させ、これに従つてフオロ
アーと当接する圧送プランジヤ２が上昇し始め
る。そして、圧送プランジヤ２のスピル孔３１が
スピル溝２６との連通を断つてからメタリングリ
ード４０がメタリングポート２０を開くまでの間
は圧送ポンプ室１０には気泡が生ずるが、メタリ
ングポート２０が開かれると第１燃料供給ポンプ
６１から圧送ポンプ室１０に燃料が供給されてそ
の気泡を消滅させるとともに、圧送プランジヤ２
が上死点で止まると圧送ポンプ室１０を燃料で充
填し、噴射プランジヤ３を押して噴射ポンプ室１
１、タイミングポンプ室１２内に夫々発生し得る
気泡も消滅させ、次の圧送行程に入る。

圧送プランジヤ２が図示しないカムにより下方
向に向つて駆動され、メタリングリード４０がメ
タリングポート２０を閉じると圧送ポンプ室１０
内の燃料の圧送が開始され、その圧力により噴射
プランジヤ３を押して噴射ポンプ室１１の圧力を
上昇させる。このとき、パイロツトポート３４が
環状溝２４と連通しているのでその圧力によりパ
イロツトプランジヤ４を押して、パイロツトポン
プ室１２内の燃料を、パイロツトポート３４、環
状溝２４、圧力通路９１，９５を介して主噴射に
先立ちノズル６よりパイロツト噴射が行われる。
この後パイロツトリード４２６が横孔９３のとこ
ろに来ると、この横孔９３は丁度環状溝９４に連
通させ噴射ポンプ室１１を圧力減室１０５に導通
させる。この室１０５の容積効果によりポンプ室
１１の圧力が一時的に低下しパイロツト噴射が終
了する。

その後さらに圧送プランジヤ２が下降すること
により横孔９３は環状溝９４と連通し、圧送ポン
プ室１０、噴射ポンプ室１１、パイロツトポンプ
室１２内の燃料圧力の上昇により噴射ポンプ室１
１内の燃料が圧送プランジヤ２内の横孔９３、シ
リンダ１内の燃料の圧送通路９１およびホルダー
ボデー５内の燃料通路９５を通つてノズル６に圧
送され、主噴射が行われる。このとき噴射プラン
ジヤ３は圧送プランジヤ３の受圧面積比分だけ圧
送プランジヤ２の駆動速度に比し増速駆動され
る。圧送プランジヤ２がさらに下降して噴射プラ
ンジヤ３の圧力逃しリード４１が圧送プランジヤ
２の圧力逃し孔３２を開けると、圧送ポンプ室１
０内の燃料を排出通路９２，８１を介してタンク
６０へ排出して圧送ポンプ室１０の圧力を下げ、
噴射プランジヤ３の駆動を停止して噴射を終了さ
せる。圧送プランジヤ２はさらに下降を続けて圧
送ポンプ室１０内の燃料を排出し続け、スピル孔
３１がスピル溝２６に連通するとこの孔３１およ
び溝２６を介しても燃料を排出して圧送プランジ
ヤ２の圧送ストロークを終了し、圧送プランジヤ
２はさらに若干下降して下死点に達する。

この下死点位置では噴射ポンプ室１１に開口す
る通路３３はポート１０２と連通し、パイロツト
ポンプ室３５に開口する通路３４はポート２５と
連通している。その結果、第２燃料供給ポンプ６
２からの調圧された燃料はパイロツト噴射量に応
じた所定時間だけ開弁する電磁弁６４によつて調
量されてパイロツトポンプ室１２に送り込まれ、
これによりパイロツトプランジヤ４を押し下げる
とともに噴射ポンプ室１１の燃料を介して噴射プ
ランジヤ３を押し下げ、圧送ポンプ室１０内の燃
料をスピル孔およびスピル溝２６からタンク６０
へ排出する。また、電磁弁６３が開弁すると、主
噴射量に応じた燃料を逆止弁６５および燃料通路
１０２を介して噴射ポンプ室１１に送り込み、こ
れにより噴射プランジヤ３を噴射量に応じたスト
ロークだけ押し下げ、この際圧送ポンプ室１０の
燃料を同様にタンク６０へ排出する。

以上の説明から理解されるように、パイロツト
噴射量は電磁弁６４の開弁時間で制御され、主噴
射量は電磁弁６３の開弁時間で制御されるため、
これらの電磁弁６３，６４の開弁時間をエンジン
の負荷等に応じて制御することにより適切なパイ
ロツト噴射量と噴射量にすることができる。な
お、最大主噴射量は、調量終了時点でパイロツト
プランジヤ４がパイロツトポート３４を閉じてお
りしかも噴射プランジヤ３が噴射プランジヤスト
ツパー８に当たつているときに得られ、このとき
はパイロツト噴射ンは０となる。

なお、この実施例において各電磁弁６３，６４
の開弁する順番は逆でも、また同時でもよく、そ
の時期は圧送プランジヤ２の下死点停止中でなく
てもそれの上昇中、あるいは上死点停止中でもよ
い。

第２図は第２の実施例を示すもので、以下第１
の実施例と異なる点について主に説明する。噴射
プランジヤ４は、第１図の様に圧送プランジヤ２
中に設けるのでなくシリンダ１の下側の第２シリ
ンダ１ｂ内に設けられる。噴射ポンプ室１１は第
２シリンダ１ｂ、ホルダボデイ５及び噴射プラン
ジヤ３によつて形成される。噴射プランジヤ３の
中間肩部３はスピルリード１１３として形成さ
れ、第２シリンダ１ｂのスピルポート１１２を開
閉し噴射終りを決する。ノズルのリーク燃料の排
出通路９６は第２シリンダ１ｂの燃料通路１２０
を介しシリンダ１の燃料排出通路９２に連絡して
いる。噴射ポンプ室１１とシリンダ１ｂの燃料通
路１１１とはポート１１２を介しプランジヤ３の
所定リフト以上で、連通可能である。この通路１
１１は更に逆止弁６５ｂによつても噴射ポンプ室
１１と連通可能である。第１図の実施例では噴射
プランジヤ３の動きをストツパ８で規制するが、
第２図ではストツパ８ｂによつてパイロツトプラ
ンジヤ４の動きを規制している。パイロツトプラ
ンジヤ４にパイロツトリード４２ｂが形成され、
圧送プランジヤ３の横孔３１を開閉する役割を果
す。この横孔３１は燃料通路９７を介し噴射プラ
ンジヤ３の上端のポンプ室１０６に連絡される。
パイロツト噴射はパイロツトリード４２ｂが横孔
３１を開放するときまで行われ、その後、ポンプ
室１０内の燃料は通路９７を介し室１０６に導入
され噴射プランジヤ３の下降が開始し、ポンプ室
１１より通路９５へ圧送され主噴射に入る。な
お、第１図の実施例と同一若しくは均等部分には
同一の符号を付すのみで、その詳細な説明は省略
する。

この構成によれば、噴射ポンプ室１１からノズ
ル６への燃料通路長が短くなることから、噴射の
遅れが短くなるとともに噴射圧を高くできる。噴
射終り時には噴射ポンプ室１１の燃料が縦孔１１
４、横孔１１５およびスピルポート１１２を介し
て燃料通路１１１側に逃がされるので噴射終りが
より鋭くなる。またそのスピル燃料分は、噴射終
了後再びスピルポート１１２側から逆止弁６５ｂ
を介し室１１に逆充填してスピルストローク分だ
け噴射プランジヤ３を押し上げるために燃料利用
効率は高くなる。さらに圧送ポンプ室１０からの
スピル時にポート３１は通路１２０と連通してい
るからスピル燃料はノズルスプリング室１３に伝
達されニードルを閉弁付勢する。そのため噴射終
りが一層鋭くなる。

次に第３図に示す第３の実施例について説明す
る。第１の実施例と異る点は、圧力低減室１０５
を廃止しその代りにパイロツトプランジヤ４にス
ピルリード１２０と、パイロツトポンプ室１２と
圧送シリンダ２内の横孔９３と連絡する縦孔１２
１、及び横孔１２２を設けている。横孔９３は圧
送プランジヤ２が下降してパイロツト噴射が終る
ときには、シリンダ１内のスピル孔１２３、スピ
ル通路１２４を介して逆止弁６６と逆止弁１４０
の間に連通する。そのため、この構成によればパ
イロツト噴射が終つてパイロツトプランジヤ４が
パイロツトポンプ室１２の上端に当つてから室１
１内の燃料の加圧が行われ、燃料通路１１よりノ
ズルへ圧送が行われる主噴射に入る。

第１図から第３図に示した実施例では２台の燃
料供給ポンプ６１，６２が用いられるが、この代
りに一台の燃料供給ポンプで各ポンプ室１０，１
１，１２への燃料供給を共用させることも可能で
ある。また調圧弁６７としてエンジン回転に応じ
て燃料圧力が調整される形式のものとすれば燃料
噴射量は自動的に回転数に応じて調整される。さ
らに、電磁弁を２個使用しているが、２ポジシヨ
ン３ポート弁あるいは４ポート弁に変更すれば１
個の電磁弁でも調量は可能である。さらにまた、
各プランジヤ２〜４の位置関係については、噴射
プランジヤ３とパイロツトプランジヤ４の位置は
入れ換えてもよく、また圧送プランジヤ２内に噴
射プランジヤ３がパイロツトプランジヤ４のいず
れか一方だけを入れてもよいし、さらに噴射プラ
ンジヤ３内にパイロツトプランジヤ４を挿入する
か或いはその逆にしても実施可能であり、さら
に、各プランジヤ２〜４をそれぞれ別のシリンダ
内に入れることももちろん可能である。

以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、供給燃料量に相当するストロークだけ噴射プ
ランジヤを移動させることができるため、噴射ポ
ンプ室に気泡は発生せず、従つて噴射量の変動、
不斉噴射等を防止できる。また、設定されたパイ
ロツト噴射量に合つた燃料を供給しパイロツトプ
ランジヤを移動させるためパイロツト噴射量を任
意に設定できる。さらに圧送プランジヤをエンジ
ン駆動としたことで、高圧の油圧源を維持する必
要がなくなり、出力損失の減少高圧回路の廃止が
可能となるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１の実施例を示す模式
的な断面構成図、第２図は第２の実施例を示す模
式的な断面構成図、第３図は第３の実施例を示す
同様な図である。 ２……圧送プランジヤ、３……噴射プランジ
ヤ、４……パイロツトプランジヤ、６……ノズ
ル、１１……噴射ポンプ室、１２……パイロツト
ポンプ室、６１，６２……燃料供給ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンによつて駆動されエンジンと同期し
   て往復動することにより油圧を発生する圧送プラ
   ンジヤと、一端に噴射ポンプ室を形成してノズル
   に燃料を圧送する噴射プランジヤと、一端にパイ
   ロツトポンプ室を形成し前記圧送プランジヤから
   の油圧により駆動されて噴射プランジヤの圧送に
   先立ちノズルに燃料を圧送するパイロツト噴射量
   制御用パイロツトプランジヤと、噴射ポンプ室及
   びパイロツトポンプ室の双方に燃料を供給する燃
   料供給ポンプと、噴射ポンプ室及びパイロツトポ
   ンプ室へ主噴射量及びパイロツト噴射量に応じた
   量の燃料を前記燃料供給ポンプから導びく夫々の
   電磁弁とを備え、圧送プランジヤが圧送ポンプ室
   を密閉した時点からパイロツトプランジヤ次いで
   噴射プランジヤの順にノズルへ燃料の圧送がされ
   るように構成されることを特徴とする内燃機関の
   燃料噴射装置。