JPS60162054A - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射装置 - 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） 本発明は、ディーゼルエンジンに燃料を噴射供給づる燃
料噴射装置に関し、特に、燃料圧力を受けてリフトづ−
るニードル弁の該リフト量に応じて燃料噴孔の開口面積
を変化させるようにしたビントル型燃料噴射ノズルを備
えたものの改良に関する。尚、本発明ではビン（〜ル型
燃料噴射ノズルは、ニードル弁のリフト範囲のうちニー
ドル弁が燃料噴孔を絞った状態であるスロットル範囲が
比較的広いスロットル型のものをも含む意味に用いる。

（従来技術） 従来、この種のビントル型燃料噴射ノズルの一例として
、例えば特開昭５７−１５１０５８号公報等に開示され
ているように、ニードル弁の後端側に該ニードル弁と同
軸上に摺動自在なプランジャ部材を設番ノ、該シランジ
ャ部材への所定圧力の印加によりニードル弁の所定リフ
］〜徴以上でのリフトを抑制して、該ニードル弁のリフ
ト範囲のうちニードル弁が燃料噴孔を絞った状態のスロ
ットル範囲を−ｆ時間持続させるようにすることにより
、噴射燃料の微粒化、燃料噴射率の変更等を図り得るよ
うにしたセントシル１ランジ１？タイ１と呼ばれるもの
は知られている。

ところが、このような従来のビントル型燃料噴射ノズル
を備えた燃料噴射装置を過給機を備えたディーゼルエン
ジンに適用した場合、プランジャ部材に印加される圧力
は通常一定であり、ニードル弁がそのリフト範囲のうち
のスロットル範囲内にリフトされると一律にリフトの抑
制が行われるため、過給機による過給圧に応じて燃料の
噴射機や燃１１−噴射率を変更することができず、過給
圧に応じた最適な空燃比による燃焼を行うことが困難で
あった。

（発明の目的） 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
づるところは、上記したニードル弁のリフトを抑制する
ための１ランジャ部材に印加する圧力、すなわち該プラ
ンジャ部材への印加圧力で定まるニードル弁のリフト抑
制開始位置を過給圧に応じて変化させることにより、高
過給時での燃料の噴射ｍおよび燃料噴射率を確保すると
ともに、低過給時での噴射燃料の微粒化の促進および分
配（発明の構成） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、上記の
如く、プランジャ部材への所定圧力の作用によりニード
ル弁のり７１〜を抑制ηるようにしたビントル型燃料噴
射ノズルを有する。過給機を備えたディーゼルエンジン
の燃料ｍ副装置において、上記プランジャ部材の他端面
に連通ずる圧力通路に圧力制御弁を設けるとともに、上
記過給機による過給圧が上昇プる程上記プランジャ部材
の他端面に作用りる圧力が低下するように上記圧力制御
弁を作動制御Ｊる制御装置を設けたものである。

このことにより、過給機によるエンジンへの過給圧が高
い場合には、その高過給圧信号を受けたＩＩＩ　１ｉｆ
ｔ装置の圧力制御弁に対づるｌ１ｌＪ御によって上記プ
ランジャ部材の他端面に作用づる圧力を小さくすること
により、ニードル弁のりフト■を確保し、噴射ノズルか
らの噴射量を増大させる一方、エンジンへの過給［１−
が低い場合には、その低過給圧信号を受けた制御装置の
圧九制御弁に対する制御によって上記プランジャ部材の
他端面に大きな圧力を作用させることにより、ニードル
弁のリフト量を抑制し、噴射ノズルからの噴射速度を高
めかつ噴射時１１Ｍを良く維持するＪ：うにしたもので
ある。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、ビントル型燃料噴射ノズ
ルを備えた過給機付ディーゼルエンジンにおいて、過給
圧が高い場合には、ビントル型燃料噴射ノズルのプラン
ジャ部材の他端面に作用する圧力を小さくして、ニード
ル弁のリフト量を確保しノズル開口面積を拡げることが
できるので、高過給時での所ゴ！の燃料噴射７ｍおよび
燃料噴射率を確保することができる。また、過給圧が低
い場合には、上記プランジャ部材の他端面に作用する圧
力を大、きくして、ニードル弁のリフトを抑制し燃料の
噴射速度を高めかつ噴射時間を長く維持することができ
るので、燃料微粒化の促進を図るとともに燃焼室に生じ
るスワール笠により分配性の向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面に基づいて詳細に説
明づる。

第１〆１は本発明の実施例に係る過給機を備えた直接噴
射式ディーゼルエンジンの燃焼室部分を示し、１はシリ
ンダ２を有ｉＩるシリンダブ１］ツク、３はシリンダブ
ロック１の上面に接合されたシリンダヘッド、４は上記
シリンダ２内にＵ復動自在に嵌装されたピストンであっ
て、該ピストン４の頂面には燃焼室５を形成Ｊるための
４トビティ４ａが凹設されている。

一方、上記シリンダヘッド３には、図示されていないが
上記燃焼室５に吸気を供給ブる吸気ボートと、燃焼室５
内の排気を助出する排気ポートとが形成されており、上
記吸気ボートの配置形状により、エンジンの吸気行程で
燃焼室５内に吸入される吸気が該燃焼室５内にスワール
（渦流）を発生づるように構成されている。また、図示
していないが、上記吸気ボートを下流端部分とする吸気
通路の途中にはブロアが、排気ポートをＦ原端部分とづ
る排気通路の途中には上記ブロアに軸を介して連結され
たタービンがそれぞれ配設されており、排気通路内の排
気ガス流によって駆動されるタービンによりそれと一体
のブロアを回転させて、該ブ［Ｉアによりエンジンの燃
焼室に吸気の過給を行うようにしたＩＪ［気ターボ式過
給機を構成している。

また、上記シリンダヘッド３には、■ンジン始動時等に
上記燃焼室５内を加熱するグロープラグ６と、燃焼室５
内に燃料を噴射供給（るビントル型の燃料噴射ノズル７
とが１着され、上記燃料噴射ノズル７の燃料噴射方向は
上記吸気スワールに沿う方向に設定されている。

上記ビントル型の燃料噴射ノズル７は、第２図に拡大詳
示するように、先端側（図で下側）に燃焼室５に臨む燃
料噴孔８が、後端側（同上側）に燃料噴射ポンプ（図示
せず）に接続された燃料導入口９がそれぞれ間口するノ
ズル本体１０を備え、該ノズル本体１０内には後端側か
ら先端側に向かって順にスプリング室１２．ニードル弁
支持孔１３　Ｊ３よび燃料圧力室１４が形成され、これ
らの空洞部は上記燃料噴孔８と同軸上にかつ互いに連通
ずるように設けられている。また、上記燃料導入口９と
燃料圧力室１４〈燃料噴孔８）とはノズル本体１０に形
成した燃料通路１５によって連通されている。さらに、
上記スプリング室１２から燃料噴孔８までの空洞部内に
はニードル弁１６がニードル弁支持孔１３にて液密支持
されて摺動自在に嵌装され、該ニードル弁１６は、上記
スプリング室１２内に配置されたスプリング受部１６ａ
と、上記燃料圧力室１４内の燃料圧を受（）る受圧部１
６ｂと、上記燃料噴孔８を開閉する弁部１６ｃと、燃料
噴孔８内に配置されたスロットル部１６ｄとを備えてな
り、上記スロットル部１６ｄと燃料噴孔８の壁面との間
には一定の間隙が形成されている。また、上記スプリン
グ室１２内にはニードル弁１６を閉弁方向に付勢するノ
ズルスプリング１７が縮装されており、燃料噴射ポンプ
からの高圧燃料が燃料導入口９から燃料通路１５を通っ
て燃料圧力室１４に導入されると、該燃料圧力のニード
ル弁１６の受圧部１６ｂへの作用によりニードル弁１６
がノズルスプリング１７の付勢力に抗して開弁されて燃
料が燃料噴孔８を通ってエンジンの燃焼室５内に噴射さ
れ、かつそのときにニードル弁１６のリフト量に応じて
そのスロットル部１６ｄと燃料噴孔８壁面との間隙が変
化りることにより、ニードル弁１６のリフト量と燃料噴
孔８の開口面積とが変化するように構成されている。す
なわら、ニードル弁１６は、開弁後、先ずスロットル部
１６ｄが燃料噴孔８内に位置して該スロワ１−ル部１６
ｄの燃料噴孔８の較りにより燃料噴孔８の開口面積が略
一定に保たれるスロットル範囲に入り、次いで燃料噴孔
８からのスロットル部１６ｄの脱出によりニードル弁１
６のリフト量に比例して燃料噴孔８の開口面積が増大す
る比例変化範囲に移行した後にフルリフト位置にリフト
される。尚、１９は燃料排出通路であって、燃料圧力室
１４からニードル弁１６とニードル弁支持孔１３との微
小間隙を通ってスプリング室１２内に漏出したリーク燃
料をノズル外の燃料タンク（図示せず）（排出するため
のものである。

ざらに、上記スプリング室１２後側のノズル本体１０に
は、［記ニードル弁１６と同軸−１に、スプリング室１
２と連通ずるシリンダ１１が形成され、該シリンダ１１
は圧力通路２０を介してノズル本体１０外の、燃料を圧
力媒体とする圧力源（図示せず）に連通されている。ま
た、上記シリンダ１１からスプリング室１２に亘る空洞
部内にはニードル弁１６の軸心と一致り゛るプランジャ
部材１８が摺動自在に嵌装されている。該プランジャ部
材１８は、上記スプリング室１２内に配置されたロッド
部１８ａと、上記シリンダ１１内に嵌合配置されたプラ
ンジャ部１８ｂと、ロッド部１８ａとプランジャ部１８
ｂとの間に位置するつば部１８Ｃとからなり、上記つば
部１８Ｃがスプリング室１２の後端壁とスプリング室１
２中間部位に配設したストッパ部材２４とに当接づるま
でのストローク範囲を移動可能に設けられ、かつ上記つ
ば部１８Ｇのストッパ部材２４への当接によりプランジ
ャ部材１８のニードル弁１６側への移動が規制された状
態では上記ロッド部１８ａの先端、すなわちプランジャ
部材１８の先端がニードル弁１６の後端部たるスプリン
グ受部１６ａに所定の間隔ｄをあｉＪ　’ｒ対峙するよ
うに位置決めされている。

しかして、ニードル弁１６がリフトしてそのスプリング
受部１６ａがプランジャ部材１８のロッド部１８ａ先端
に当接した状態において、プランジャ部材１８のプラン
シト部１８ｂ後端面に作用する所定の圧力によりニード
ル弁１６のリフｌ−Ｍが抑１１１ＩＪされるように構成
されている。

さらに、上記プランジャ部材１８のプランジャ部１８ｂ
後端面に連通ずる圧力通路２０においてそのノズル本体
１０外側部分には連通路２５を介して上記燃料排出通路
１９が接続され、圧力通路２０の上記連通路２５との接
続部分には圧力通路２０内の燃料圧を減少するように制
御するデユーティバルブよりなる圧力制御弁２１が配設
されている。そして、この圧力制御弁２１を作動制御ジ
る制御システムを説明すると、２２はエンジンへの過給
圧を検出するための過給圧センサ、２３は上記センナ２
２の出力を受け、圧力制御弁２１のデユーティソレノイ
ドを作動制御する制御装置であって、この制御装置２３
により、エンジンへの過給圧に応じて圧力制御弁２１を
作動制御し、例えば第４図に示すように過給圧が高いと
きには圧力制御弁２１に高デユーテイ比信号を送ってプ
ランジャ部材１８に印加りる燃料圧力を低くし、過給圧
が低いときには圧力制御弁２１に低デユーテイ比信号を
送ってプランジャ部材１８に印加する燃料圧力を高くす
るように制御される。す“なわも、過給圧が上Ｒりる程
上記プランジャ部＠１８の他端面に作用する圧力が低下
するように圧力制御弁２１を伯動ｉ＋制御するものひあ
る。

次に、上記実施例の作動について説明するに、基本的に
は、燃料ＩＩｎ用ポンプから燃料噴射ノズル７に高圧燃
料が圧送されると、該高圧燃料は、燃料噴射ノズル７の
燃料導入し１９から燃料通路１５を経て燃料圧力室１４
に導入され、該燃料圧力室１４においてニードル弁１６
の受１１一部１６１１を押圧して該ニードル弁１６をノ
ズルスプリング１７の付勢力に抗してリフトさせて開弁
させ、このニードル弁１６の開弁により燃料圧力室１４
内の燃料が燃料噴孔８を通ってエンジンの燃焼室５に噴
射供給される。そして、燃料圧力室１４内に導入された
燃料圧力の増大によりニードル弁１６のリフト量が増大
してそのスプリング受部１６ａがプランジャ部材１８に
当接すると、それ以後、ニードル弁１６はプランジャ部
材１８と一体となってリフトするようになる。

また、圧力源から圧力通路２０を通って燃料噴射ノズル
７のシリンダ１１に導入された燃料圧は該シリンダ１１
内のプランシト部材１８後端面に作用してプランジャ部
材１８をニードル弁１６側に押圧し、このプランジャ部
材１８への圧力の印加により上記スプリング受部１６ａ
がプランジャ部材１８に当接した後のニードル弁１６の
リフト動作が制御される。このニードル弁１６に対する
制御について、第３図に示す制御フローチャー′トに沿
って説明すれば、スタート後のステップＳｚで過給圧セ
ンサ２２からの過給圧信号が制御装置２３に入力され、
次のステップＳ２で予め記憶されている補正係数マツプ
から上記過給圧信号に基づいて補ｉ［係数が読み込まれ
、その後、ステップＳ３で上記補正係数に基づいてエン
ジンへの過給圧に対応するデユーアイ比が演算され、次
いでステップ＄４において上記デユーアイ比に応じて圧
ツノ制御弁２１のデユーディソレノイドが駆動されて圧
力制御弁２１によりプランジャ部材１８に印加づる燃お
１圧力が制御され、しかる後Ｆ記ステップＳｚ　に戻っ
てそれ以降のステップＳ２　、Ｓ３が繰り返される。

このことにより、第３図に示づように、過給圧が高いと
きには、制御装置２３から高デユーテイ比信号が圧力制
御弁２１に送られることにより、プランジャ部材１８に
印加される燃料圧力が低くなって該プランジャ部材１８
によるニードル弁１６のリフト抵抗力が減少し、このプ
ランジャ部材１８のリフト抵抗ツノの減少によりニード
ル弁１６はそのスロットル部１６ｄが燃料噴孔８から脱
出する途中の比例変化範囲内でのリフト位置又はスロッ
トル部１６ｄの脱出完了後のフルリフ１〜位置に達する
までリフト抑制を受けることなくスムーズにリフトされ
るようになり、その結果、高過給時でのエンジンへの燃
料噴射量（燃料噴射率）が確保されてエンジンの出力の
向上を図ることかぐきる。

一方、過給圧が低いときには、制御装置２３から低デユ
ーティ比信号が圧力制御弁２１に送られることにより、
プランジャ部材１８に印加される燃料圧力が高くなって
該プランジャ部材１８によるニードル弁１６のリフト抵
抗力が増大し、このプランジャ部材１８のリフト抵抗力
の増大によりニードル弁１６はその、スプリング受部１
６ｄがプランジャ部材１８に当接した後でスロットル部
１６ｄが燃料噴孔８を絞った状態のスロットル範囲にあ
るときにリフトを抑制されるようになり、このス１」ッ
トル範囲でのニードル弁１６のす７１−抑制により、燃
料噴孔８から燃料が高速で噴射される状態が長時間保た
れて噴射燃料の微粒化の促進を図ることができるととも
に、燃焼室に生じるスワール等の気流により分配性の向
上を図ることができる。

尚、本発明は、上記実施例の如く直接噴射式のディーゼ
ルエンジンのみならず渦流室式ディーゼルエンジン等の
他のタイプのディーピルエンジンにも適用することがで
きるのは言うまでもない。

また、過給機としては上述の排気ターボの他に各種タイ
プのものが採用可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はディーゼ
ルエンジンの要部縦断面図、第２図は燃ｎ噴銅装防の全
体構成図、第３図は制御系のフローチャート図、第４図
は過給圧と圧力制御弁に出力するデユーティ比信号との
関係を示す説明図である。 ７・・・ピントル型燃料噴躬ノズル、１６・・・ニード
ル弁、１８・・・プランジャ部材、２１・・・圧力制御
弁、２３・・・１Ｉ１１１陣装置。 第４図 過給圧　”− 第３図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニードル弁の軸心と一致し、一端が該ニードル弁
   と対峙してその軸方向に摺動自在なシランジャ部材の他
   端面に所定の圧力を作用させて、上記ニードル弁のリフ
   ト量を所定圧で抑制する構成としたビントル型燃料噴射
   ノズルを有する。 過給機を備えたディーゼルエンジンの燃料噴射装置にお
   いて、上記プランジャ部材の他端面に連通する圧力通路
   に圧力制御弁を設けるとともに、上記過給機による過給
   圧が上昇する程上記プランジャ部材の他端面に作用７る
   圧力が低下するように上記圧力制御弁を作動１ｉＩＪ御
   づる制御装置を設けたことを特徴とするディーげルエン
   ジンの燃ｒ１噴ＩＩＦＪ装置。