JP3476202B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
噴射装置に関する。
として、コモンレール式燃料噴射システム(又は蓄圧式
燃料噴射装置)が開発されている。コモンレール式燃料
噴射システムとは、燃料ポンプにより加圧された高圧燃
料をコモンレール(蓄圧室)内に蓄え、燃料噴射ノズル
内に設けられた電磁弁を制御することで燃料噴射ノズル
内のニードル弁を開閉し、燃料噴射を制御するものであ
る。
うな蓄圧式燃料噴射装置が開示されている。ここで、コ
モンレール式燃料噴射システムの一例について、FIG.12
を用いて説明すると、このコモンレール式燃料噴射シス
テムには、高圧の燃料を蓄える高圧コモンレール(以
下、高圧蓄圧室又は高圧燃料蓄圧室という)103及び低
圧の燃料を蓄える低圧コモンレール(以下、低圧蓄圧室
又は低圧燃料蓄圧室という)104が設けられている。
プ101により所定圧力に加圧された燃料が供給され、低
圧蓄圧室104には高圧ポンプ101で加圧された燃料が調圧
弁(レギュレータ)118により減圧されて供給される。
2の3方向電磁弁)107が設けられており、この第2の
3方向電磁弁107には、上記低圧蓄圧室104からの燃料通
路110b,高圧蓄圧室103からの燃料通路110a及び燃料噴射
ノズル(インジェクタ)109の燃料室112へ連通する連通
路110dがそれぞれ接続されている。
することにより、低圧蓄圧室104からの低圧燃料と、高
圧蓄圧室103からの高圧燃料とを選択的にインジェクタ1
09の燃料室112へ供給するように構成されている。な
お、ここでは、第2の3方向電磁弁107が閉じていると
き(オフのとき)には、燃料通路110bと燃料通路110dと
が連通接続されて、低圧蓄圧室104からの低圧燃料が燃
料室112へ供給される。また、第2の3方向電磁弁107が
開くと(オンになると)、燃料通路110aと燃料通路110d
とが連通接続されて、燃料室112へは高圧燃料が供給さ
れ、低圧燃料の供給が停止されるようになっている。
は、燃料噴射制御用の3方向電磁弁(第1の3方向電磁
弁)105が設けられており、この第1の3方向電磁弁105
には、図示するように、高圧蓄圧室103からの燃料通路1
10aと燃料戻り通路110cとインジェクタ109の制御室111
へ連通する燃料通路110eとが接続されている。
ことで、高圧蓄圧室103からの高圧燃料をインジェクタ1
09の制御室111に供給したり、この制御室111に供給され
た高圧燃料を燃料タンク117にドレーンするように構成
されている。
トローラ108からの制御信号がオフの場合に高圧蓄圧室1
03からの燃料通路110aと制御室111とを連通接続し、コ
ントローラ108からの制御信号がオンの場合に制御室111
と燃料戻り通路110cとを連通接続するようになってい
る。
ードル弁113に当接する油圧ピストン114が設けられてい
る。この油圧ピストン114は、上記燃料通路110eを介し
て制御室111に供給される高圧燃料によってその作動が
制御されるものであり、油圧ピストン114が下降してニ
ードル弁113を押し下げると、ニードル弁113によりノズ
ル先端の噴射孔が閉塞されて、燃料噴射が行なわれない
ようになっている。
とオリフィス(絞り)115とが並列的に接続されてお
り、第1の3方向電磁弁105をオフにすると、高圧蓄圧
室103からの高圧燃料は、主に逆止弁106を介して制御室
111内に速やかに供給される。また、第1の3方向電磁
弁105を開くと、制御室111内の高圧燃料はオリフィス11
5を介して比較的ゆっくりとドレーンされる。
ントローラ(ECU)108が設けられている。このコントロ
ーラ108には、図示しないエンジンの回転数情報Neや高
圧蓄圧室103及び低圧蓄圧室104の燃料圧力情報PHP,PLP
やアクセル開度情報ACC等が入力されるようになってお
り、コントローラ108ではこれらの情報Ne,PHP,PLP,ACC
に基づいて、各電磁弁105,107やレギュレータ118の作動
を制御する制御信号を設定し、各電磁弁105,107やレギ
ュレータ118に出力するようになっている。
燃料を噴射しない時期には、コントローラ108により第
1の3方向電磁弁105及び第2の3方向電磁弁107がとも
にオフに制御される。これにより、インジェクタ109の
燃料室112へは低圧蓄圧室104からの低圧燃料が供給され
るとともに、インジェクタ109の制御室111には逆止弁10
6を介して高圧の燃料が供給される。
料が作用するので、油圧ピストン114が押し下げられる
とともに、この油圧ピストン114に当接したニードル弁1
13も押し下げられてインジェクタ109の噴射孔が閉塞さ
れ、燃料の噴射が行なわれない。
磁弁105のみをオンに切り換える。これにより、制御室1
11の高圧燃料は、オリフィス115を介して徐々にドレー
ンされ、燃料室112の内の燃料圧力によりニードル弁113
が開いて燃料噴射が開始される。
したまま、第2の3方向電磁弁107をオンに切り換え
る。これにより、インジェクタ109の燃料室112に高圧の
燃料が供給され、高圧燃料の噴射が行なわれるのであ
る。
弁105及び第2の3方向電磁弁107をともにオフにする。
これにより、制御室111内には、逆止弁106を介して高圧
燃料が供給され、ニードル弁113が速やかに下降して燃
料噴射が停止する。また、このようにしてニードル弁11
3が下降する間に燃料室112内には低圧燃料が供給され
て、次回の燃料噴射にそなえるのである。
料噴射装置では、高価な3方電磁弁を2つ用いているた
め、コストが上昇し、燃料噴射装置自体の小型化も困難
であるという課題がある。
極力コストを低減し、且つ燃料噴射装置自体を小型化で
きるようにした、燃料噴射装置を提供することを目的と
する。
溜する第1の蓄圧器と、該第1の蓄圧器内の燃料よりも
十分低圧の燃料を貯溜する第2の蓄圧器と、該第1の蓄
圧器と燃料噴射ノズルとを接続する燃料通路に配設され
た第1の2方電磁弁と、該第1の2方電磁弁よりも下流
側の該燃料通路と該第2の蓄圧器とを接続する燃料通路
上に配設され、該燃料通路内を流通する燃料の流量を制
御する流量制御手段と、該燃料噴射ノズルと燃料タンク
とを連通する燃料戻り通路に配設され、燃料の噴射状態
を噴射と無噴射とに切り換える第2の2方電磁弁と、該
第1の2方電磁弁及び該第2の2方電磁弁を機関運転状
態に応じて開閉制御する制御手段とをそなえていること
を特徴としている。
用いることなく、安価な2方電磁弁を用いながら、低圧
噴射と高圧噴射とを行なうことができるという利点があ
る。すなわち、従来の技術で用いるような高価な3方電
磁弁が不要となるので、燃料噴射装置の製造にともなう
コストを大幅に低減できるとともに、燃料噴射装置を小
型化できるという利点がある。また、2方電磁弁を用い
ることで、装置自体の構成を簡素化でき、さらには燃料
噴射装置の信頼性を向上させることができるという利点
がある。
路と該燃料戻り通路とにそれぞれ接続された制御室を設
け、該燃料通路上に、該第1の蓄圧器又は第2の蓄圧器
から該制御室に流入する燃料量を絞る第1の絞り手段を
配設するとともに、該燃料戻り通路上に、該制御室から
該燃料タンクに排出される燃料量を絞る第2の絞り手段
を配設し、該第1の絞り手段の方が、該第2の絞り手段
よりも絞られて設定するようにしてもよい。この場合に
は、例えば該第1の絞り手段の流路断面積を該第2の絞
り手段の流路断面積よりも小さく設定する。
始時には、燃料量を緩やかに増加させることができ、燃
焼開始時の燃焼速度を緩慢なものとして排気ガスに含ま
れるNOXの量を低減することができる利点がある。ま
た、燃料噴射終了時には、燃料の噴射量を急激に減少さ
せることができ、エンジンから排出される黒煙(スモー
ク)やパティキュレート(PM)を低減することができる
利点がある。
に保持したまま該第2の2方電磁弁を開弁した後、該第
2の2方電磁弁を開弁状態に保持したまま該第1の2方
電磁弁を開弁するように各2方電磁弁を開閉制御するよ
うに構成してもよい。この場合には、低圧燃料噴射によ
るパイロット噴射と高圧燃料噴射による主噴射とからな
る燃料噴射波形を簡単に形成でき、これにより、NOX,黒
煙及びパティキュレートの排出量を大幅に低減すること
ができるという利点がある。
に保持したまま該第2の2方電磁弁を開弁した後、該第
2の2方電磁弁を一旦閉弁してから、該第1の2方電磁
弁及び該第2の2方電磁弁を同時に、又は時間差を設け
て開弁するように各2方電磁弁を開閉制御するように構
成してもよい。この場合にも、やはり低圧燃料噴射によ
るパイロット噴射と高圧燃料噴射による主噴射とからな
る燃料噴射波形を簡単に形成でき、これにより、NOX,黒
煙及びパティキュレートの排出量を大幅に低減すること
ができるという利点がある。
する第1のバイパス通路と、該第2の2方電磁弁の上流
側と下流側とを接続する第2のバイパス通路とを設け、
該第1のバイパス通路及び該第2のバイパス通路のそれ
ぞれに第3の絞り手段及び第4の絞り手段を付設すると
ともに、該第3の絞り手段の方が、該第4の絞り手段よ
りも絞られて設定するようにしてもよい。この場合に
は、例えば該第3の絞り手段の流路断面積を該第4の絞
り手段の流路断面積よりも小さく設定する。
ズル内に残留した高圧燃料を簡単且つ確実に排出するこ
とができるようになるのである。
燃料噴射ノズル側への燃料の流通のみを許容する逆止弁
を用いて構成したり、該燃料通路内を流通する燃料量を
絞るオリフィスを用いて構成してもよい。そして、この
ような簡素な構成により、高圧燃料噴射時に高圧燃料が
低圧蓄圧室内に流入するのを確実に防止することができ
る利点がある。
燃料噴射ノズル側への燃料の流通のみを許容する逆止弁
と、該燃料通路内を流通する燃料量を絞るオリフィスと
から構成し、該逆止弁と該オリフィスとを並列に接続し
てもよい。このように構成した場合には、高圧燃料噴射
時に高圧燃料が低圧蓄圧室内に流入するのを確実に防止
することができる利点があるほか、低圧燃料噴射時に
も、確実に低圧燃料を供給することができる利点があ
る。
且つ上記2つの燃料通路の合流点よりも上流側に、該第
1の蓄圧器側から該燃料噴射ノズル側への燃料の流通の
みを許容する逆止弁を設けて構成したり、該燃料通路内
を流通する燃料量を絞るオリフィスを設けて構成しても
よい。このように構成した場合には、高圧燃料供給時に
おける燃料の圧力変動を抑制でき、安定した燃料噴射状
態を実現できる利点がある。
燃料を高圧に加圧する高圧ポンプを設けるとともに、該
第2の蓄圧器の上流側に、該燃料タンク内の燃料を該第
1の蓄圧器内の圧力よりも低い所定圧力に加圧する低圧
ポンプを設けて構成してもよい。この場合には、該第1
の蓄圧器及び第2の蓄圧器に確実に所望の圧力の燃料が
供給される。
内の燃料を高圧に加圧する高圧ポンプを設けるととも
に、該第2の蓄圧器と該燃料タンクとの間に、該第2の
蓄圧器内の燃料圧力を所定圧力に保つリリーフ弁を設け
て構成してもよい。このように構成した場合には、低圧
蓄圧室内の燃料の圧力が一定に保たれ、安定した低圧燃
料噴射を行なうことができる。
における要部構成を示す模式的な回路図である。
射装置における動作を説明するための図であって燃料噴
射率を説明するための図である。
射装置における動作を説明するための図であって各電磁
弁の開閉タイミングを説明するための図である。
における各電磁弁間の燃料圧力を説明するための図であ
る。
射装置における第1の変形例を説明するための図であっ
て燃料噴射率を説明するためのタイムチャートである。
射装置における第1の変形例を説明するための図であっ
て各電磁弁の開閉タイミングを説明するためのタイムチ
ャートである。
射装置における第2の変形例を説明するための図であっ
て燃料噴射率を説明するためのタイムチャートである。
射装置における第2の変形例を説明するための図であっ
て各電磁弁の開閉タイミングを説明するためのタイムチ
ャートである。
における要部構成を示す模式的な回路図である。
における要部構成を示す模式的な回路図である。
における噴射率及びインジェクタの燃料室圧力の特性を
説明するための図である。
における要部構成を示す模式的な回路図である。
における要部構成を示す模式的な回路図である。
における要部構成を示す模式的な回路図である。
射装置において流量制御手段を設けない場合の噴射率及
びインジェクタの燃料室圧力の特性を説明するための図
である。
射装置における噴射率及び燃料室圧力の特性を説明する
ための図である。
な回路図である。
射装置について説明する。
の要部構成を示す模式図であって、1は高圧ポンプ、2
は低圧ポンプ、3は高圧コモンレール又は高圧蓄圧室
(第1の蓄圧器)、4は低圧コモンレール又は低圧蓄圧
室(第2の蓄圧器)、5は電磁弁(第1の2方電磁
弁)、6は逆止弁、7は電磁弁(第2の2方電磁弁)、
8はコントローラ(制御手段)、9はインジェクタ(燃
料噴射ノズル)、30は流量制御手段である。
下、単にエンジンという)に適用されるものであって、
インジェクタ9はエンジンの各気筒毎にそれぞれ設けら
れている。
は高圧蓄圧室3が設けられており、高圧ポンプ1により
高圧の所定圧力に加圧された燃料は上記高圧蓄圧室3に
蓄えられるようになっている。また、高圧蓄圧室3とイ
ンジェクタ9とは燃料通路10aを介して接続されてい
る。
配設されており、第1の2方電磁弁5の開閉状態に応じ
て、高圧蓄圧室3からインジェクタ9への燃料供給状態
が切り換えられるようになっている。
には燃料通路10aを遮断するようなノーマルクローズの
電磁弁であって、後述のコントローラ8からの制御信号
がオンの場合に燃料通路10aを開くように構成されてい
る。
られており、低圧ポンプ2により加圧された燃料は、低
圧蓄圧室4に蓄えられるようになっている。なお、この
低圧蓄圧室4内の燃料は、上記高圧蓄圧室3内の燃料よ
りも十分低い圧力で蓄えられるようになっている。
の2方電磁弁5よりも下流側に接続されている。また、
燃料通路10bには、流量制御手段30を構成する逆止弁6
が設けられており、この逆止弁6により、低圧蓄圧室4
から下流側への燃料の流通のみが許容され、燃料通路10
a側から低圧蓄圧室4側への燃料の逆流が阻止されるよ
うになっている。
(オフの場合)は、低圧蓄圧室4に蓄圧された低圧燃料
がインジェクタ9に供給され、第1の2方電磁弁5への
制御信号がオンに切り換えられると、高圧蓄圧室3に蓄
圧された高圧燃料がインジェクタ9に供給されるのであ
る。
が形成されており、上記燃料通路10aはインジェクタ9
内で分岐して、制御室11及び燃料室12にそれぞれ接続さ
れている。
れている。この燃料戻り通路10c上には、FIG.1に示すよ
うに、第2の2方電磁弁7が設けられている。この第2
の2方電磁弁7は、第1の2方電磁弁5と同様に、通常
(オフ状態)では燃料戻り通路10cを遮断するようなノ
ーマルクローズの電磁弁であって、オン状態となると燃
料戻り通路10cを開いて、制御室11内の燃料を燃料タン
ク17に戻すように構成されている。
ており、このニードル弁13の進退により、ノズル先端の
噴射孔(図示省略)の開閉状態が制御されるようになっ
ている。すなわち、このニードル弁13が上昇していると
きはノズル先端の噴射孔が開いて、燃料室12に供給され
た加圧燃料が噴射孔から噴射されるとともに、ニードル
弁13が下降しているときは、ニードル弁13の先端が噴射
孔を閉塞して、燃料の噴射を停止させるのである。
ピストン14が設けられている。油圧ピストン14は、制御
室11内に供給される燃料の圧力によりその作動が制御さ
れるようになっており、制御室11に燃料が供給されると
油圧ピストン14がニードル弁13を押し下げるようになっ
ている。
について簡単に説明すると、油圧ピストン14とニードル
弁13とでは、制御室11で油圧ピストン14に作用する上下
方向の受圧面積の方が、燃料室12でニードル弁13に作用
する上下方向の受圧面積よりも大きく形成されている。
び燃料室12の両方に同じ圧力の燃料が供給された場合
は、油圧ピストン14を押し下げる力の方がニードル弁13
を押し上げる力よりも大きくなり、ニードル弁13が下降
するのである。
ニードル弁13を押し上げる力の方が油圧ピストン14を押
し下げる力よりも大きくなり、ニードル弁13が上昇する
のである。
料戻り通路10cには、それぞれ第1,第2のオリフィス15,
16が設けられている。このうち燃料通路10aのオリフィ
ス15の方が、燃料戻り通路10cのオリフィス16よりも流
路断面積が小さく設定されている。
た直後は、ニードル弁13を比較的緩やかに上昇させて燃
料噴射を開始させ、第2の2方電磁弁7をオフにしたと
きは、ニードル弁13を比較的速やかに下降させて燃料噴
射を停止させるようになっているのである。なお、この
ようなニードル弁13の作動速度の制御を行なう理由につ
いて簡単に説明すると、燃料噴射開始時には、燃料量を
緩やかに増加させることで、燃料開始時の燃焼速度を緩
慢なものとして排気ガスに含まれるNOXの量を低減し、
燃料噴射の終了時には、燃料の噴射量を急激に減少させ
ることで、エンジンから排出される黒煙(スモーク)や
パティキュレート(PM)を低減するためである。
れを完全にシールすることは困難であり、多少の燃料漏
れを伴うことが考えられる。このような電磁弁5,7で
は、閉状態のときに、少しでも漏れがないように設計さ
れるのが一般的であるが、本装置では、各電磁弁5,7に
おける漏れ量が積極的に調整されており、第1の2方電
磁弁5における燃料漏れ量q1が、第2の2方電磁弁7に
おける燃料漏れ量q2よりも少なくなるように設定されて
いる。
残留した高圧燃料を排出するためであるが、これについ
ては後で詳述する。
続されており、このコントローラ8からの制御信号に基
づいて各電磁弁5,7及び各ポンプ1,2の作動が制御される
ようになっている。
高圧蓄圧室3及び低圧蓄圧室4の燃料圧力情報PHP,PLP
やアクセル開度情報ACC等が入力されるようになってお
り、コントローラ8ではこれらの情報Ne,PHP,PLP,ACCに
基づいて、各電磁弁5,7及び各ポンプ1,2の作動を制御す
るようになっているのである。
のように構成されているので、例えば以下のようにして
燃料噴射の制御が行なわれる。
ラ8により、各電磁弁5,7はともにオフに制御される。
これにより、第1の2方電磁弁の下流側には、低圧蓄圧
室4で蓄圧された低圧燃料が供給され、制御室11,燃料
室12には、ともに低圧の燃料が供給される。
制御室11内に供給された燃料はドレーンされない。した
がって、制御室11内に供給された低圧燃料の圧力により
油圧ピストン14及びニードル弁13が下降していて、イン
ジェクタ9の噴射孔が閉塞されて燃料の噴射が行なわれ
ないのである。
すように、コントローラ8により、まず第2の2方電磁
弁7のみがオンに切り換えられて、低圧燃料噴射が行な
われる。すなわち、第2の2方電磁弁7のみがオンに切
り換えられると、制御室11内の低圧燃料が、オリフィス
16及び燃料戻り通路10cを介してドレーンされ、燃料室1
2内でニードル弁13を押し上げる力の方が油圧ピストン1
4を押し下げる力よりも大きくなった時点でニードル弁1
3が上昇して、低圧燃料がインジェクタ9から噴射され
る。この場合、FIG.2(a)に示すように、燃料噴射開
始時の燃料噴射率を比較的緩やかな傾斜で立ち上げるこ
とができる。なお、FIG.2(a)における縦軸は、燃料
噴射率(即ち、単位時間当たりの燃料噴射量)である。
を緩やかに増加させるような低圧燃料噴射を行なうこと
で、燃焼開始時の燃焼速度を緩慢なものとして排気ガス
に含まれるNOXの量を低減することができるのである。
コントローラ8により第2の2方電磁弁7がオンに保持
されたまま、第1の2方電磁弁5がオンに切り換えられ
る。これにより、燃料室12には高圧燃料が供給されてイ
ンジェクタ9からは高圧燃料が噴射される(高圧燃料噴
射)。
とになるが、第2の2方電磁弁7がオンになっているた
め、制御室11に供給された高圧燃料は燃料戻り通路10c
を介してドレーンされる。また、オリフィス15の方がオ
リフィス16に対して流路断面積が小さく設定されている
ため、制御室11の燃料圧が高まることがなく、これによ
り、油圧ピストン14及びニードル弁13は下降せずに燃料
噴射が継続されるのである。
射終了時になると、コントローラ8により第1の2方電
磁弁5及び第2の2方電磁弁7がともにオフに切り換え
られる。これにより、制御室11に供給された高圧燃料が
油圧ピストン14に作用して、油圧ピストン14を下降させ
る。そして、油圧ピストン14によりニードル弁13が押し
下げられることにより、インジェクタ9の噴射孔が閉塞
されて、燃料噴射が終了するのである。
室11内の高圧燃料は速やかに油圧ピストン14に作用する
ので、ニードル弁13は、燃料噴射開始時よりも速い速度
で作動する。これにより、FIG.2(a)に示すように、
燃料噴射終了時には、燃料噴射開始時よりも急激な傾斜
で燃料の噴射を終了することができるのである。
料の噴射量を減少させることで、エンジンから排出され
る黒煙(スモーク)はパティキュレート(PM)を低減す
ることができるのである。
方電磁弁7をオフにして燃料戻り通路10cを閉塞するの
で、インジェクタ9内や、各電磁弁5,7間の燃料通路10
a,10c内には加圧された燃料が残留してしまうことが考
えられる。特に、燃料噴射後半には高圧燃料を噴射して
いるので、第1の2方電磁弁5よりも下流側では高圧燃
料がドレーンされずに残留するのである。
ると、次回の燃料噴射の開始時に、残留した高圧の燃料
が噴射されてしまい、NOXを十分に低減することができ
なくなるおそれがある。
方電磁弁5における燃料漏れ量q1が、第2の2方電磁弁
7における燃料漏れ量q2よりも少なくなるように設定さ
れているので、燃料噴射が終了して、第1の2方電磁弁
5及び第2の2方電磁弁7がオフになると、インジェク
タ9内に残留した高圧燃料が燃料タンク17内にドレーン
されるとともに、制御室11及び燃料室12内には低圧蓄圧
室4から低圧燃料が供給されて、次回以降の燃料噴射に
そなえるのである。
は、第1の2方電磁弁5と第2の2方電磁弁7との間の
圧力が徐々に低下して、次回の燃料噴射開始時には、低
圧燃料で燃料が噴射されるのである。
吐出される燃料の吐出流量よりは十分少ない量に設定さ
れており、次回の燃料噴射開始時に、燃料の圧力が低下
しすぎない程度に設定されている。
説明したような高価な3方電磁弁を用いることなく、安
価な2方電磁弁5,7を用いて、低圧噴射と高圧噴射とを
行なうことができるので、小型で安価な燃料噴射装置を
提供することができる。すなわち、従来の技術で用いら
れるような高価な3方電磁弁が不要となるので、燃料噴
射装置の製造にともなうコストを大幅に低減できるとと
もに、燃料噴射装置を小型化できるという利点がある。
また、2方電磁弁5,7を用いることで、装置自体の構成
を簡素化でき、さらには燃料噴射装置の信頼性を向上さ
せることができるという利点がある。
圧噴射波形とからなる燃料噴射波形を簡単に形成できる
ので、NOX,黒煙及びパティキュレートの排出量を大幅に
低減することができるという利点を有している。
1を、第2の2方電磁弁7における燃料漏れ量q2よりも
少なくなるように設定することで、燃料噴射終了時にイ
ンジェクタ9内に残留する高圧燃料を排出することがで
き、次回の燃料噴射の開始時には、確実に低圧燃料噴射
を行なうことができるのである。また、エンジンの燃費
や出力も向上するという利点がある。
の変形例では、上述の実施形態と同様に構成されてお
り、FIG.4(a),FIG.4(b),FIG.4(c)及びFIG.4
(d)に示すように、第1,第2の2方電磁弁5,7の作動
のみが異なっている。なお、FIG.4(a)及びFIG.4
(b)はいずれも第1の変形例を説明するためのタイム
チャート、FIG.4(c)及びFIG.4(d)はいずれも第2
の変形例を説明するためのタイムチャートである。
変形例では、FIG.4(b)に示すように、燃料噴射開始
時期になると、まず、コントローラ8により第2の2方
電磁弁7のみが所定期間だけオンに切り換えられる。ま
た、この間、第1の2方電磁弁5はオフの状態に保たれ
る。これにより、燃料噴射開始の初期には、FIG.4
(a)に示すように、インジェクタ9からは、パイロッ
ト噴射として低圧燃料が独立して噴射される。
第1の2方電磁弁5及び第2の2方電磁弁7が同時にオ
ンに制御されて、高圧燃料が噴射された後、FIG.4
(b)に示すように、第1の2方電磁弁5及び第2の2
方電磁弁7が同時にオフに制御されるのである。
できるのである。
(c),FIG.4(d)に示すように、この第2の変形例
は、上記第1の変形例に対して、低圧燃料噴射後の主噴
射における2方電磁弁5,7の作動が異なるものである。
時期になると、まず、コントローラ8により第2の2方
電磁弁7のみが所定期間だけオンに切り換えられる。ま
た、この間、第1の2方電磁弁5はオフの状態に保たれ
る。これにより、燃料噴射開始の初期には、FIG.4
(c)に示すように、インジェクタ9からは、パイロッ
ト噴射として低圧燃料が独立して噴射される。
FIG.4(b)に示すように、時間差を設けて第1の2方
電磁弁5及び第2の2方電磁弁7をオンに制御して高圧
燃料を噴射するのである。この場合、第2の2方電磁弁
7の方が第1の2方電磁弁5よりも早く開いて、主噴射
時の初期にも低圧燃料噴射が一部行なわれることにな
る。
の作用,効果を得ることができるのである。
ポンプ2とを設けているが、本装置はこのようなものに
限定されるものではなく、例えば、高圧ポンプ1のみを
設け、低圧蓄圧室4の上流側に高圧ポンプ1から吐出さ
れた燃料を所定の圧力まで低減するようなレギュレータ
を設けて構成してもよい。
略同様に構成されており、同一の構成部については同一
の符号を付して詳しい説明は省略する。
磁弁5の近傍に、この第1の2方電磁弁5の上流側と下
流側とを接続するようなバイパス路(第1のバイパス通
路)20が設けられており、このバイパス路20にオリフィ
ス(第3の絞り手段)21が設けられている。
は、この第2の2方電磁弁7の上流側と下流側とを接続
するようなバイパス路(第2のバイパス通路)22が設け
られており、このバイパス路22にオリフィス(第4の絞
り手段)23が設けられている。
ィス23よりも流路断面積を小さく設定されているのであ
る。これにより、オリフィス21に流れる燃料量(バイパ
ス量)q1′がオリフィス23に流れる燃料量(バイパス
量)q2′よりも小さくなり、第1実施形態で説明したよ
うな各電磁弁5,7における漏れ量の設定が不要となる。
ら燃料漏れが生じるものであるが、このような燃料の漏
れ量q1,q2が所定の関係(q1<q2)を満たすようにシー
ル部等を設定するよりは、上述のようにバイパス路20,2
2にオリフィス21,23を設け、オリフィス21,23に流れる
バイパス量q1′,q2′が所定の関係(q1′<q2′)を満
たすように設定する方が、インジェクタ9に残留した高
圧燃料を簡単且つ確実にドレーンすることができるので
ある。
のように構成されているので、燃料噴射開始時から燃料
噴射終了時までは、上述の第1実施形態と同様に各電磁
弁5,7の制御が行なわれる。
第2の2方電磁弁7との間に残留した高圧燃料が、次回
の燃料噴射開始時にまでにオリフィス23を介して確実に
ドレーンされるのである。
加えて、インジェクタ9に残留した高圧燃料を簡単且つ
確実にドレーンすることができるようになり、製造工数
やコストをさらに低減することができるようになるとい
う利点がある。
2′はポンプ1,2から吐出される燃料の吐出流量よりは十
分少ない量に設定されており、次回の燃料噴射開始時
に、燃料の圧力が低下しすぎない程度に設定されてい
る。また、燃料のバイパス量q2′の設定によっては、第
1の2方電磁弁5をバイパスするためのバイパス20及び
絞り22を設定しなくてもよい。
ポンプ2とを設けているが、本装置はこのようなものに
限定されるものではなく、例えば、高圧ポンプ1のみを
設け、低圧蓄圧室4の上流側に高圧ポンプ1から吐出さ
れた燃料を所定の圧力まで低減するようなレギュレータ
を設けて低圧蓄圧室4に低圧の燃料を供給するように構
成してもよい。
形態と略同様に構成されており、同一の構成部について
は同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
実施形態と異なって構成されている。
り構成されている。
いる。
路10aと燃料通路10bとの合流点よりも上流側に逆止弁32
が配設されている。
流量制御手段30は、低圧蓄圧室4の下流側に設けられた
逆止弁6と、この逆止弁6に対して並列に接続されたオ
リフィス6aとから構成されている。
射終了後にインジェクタ9等に残留した高圧燃料を、燃
料戻り通路10cを介して燃料タンク17内にドレーンする
ように構成されているが、この場合は、高圧燃料が大気
圧に戻ってしまうことになる。つまり、このドレーンさ
れた燃料の分だけ、燃料を加圧するためのエネルギが捨
てられてしまうことになり、これでは十分にエネルギを
有効利用しているとは言えなかった。
ジェクタ9内等に残留した高圧燃料をオリフィス6aを介
して低圧蓄圧室4に蓄圧することで、エネルギの有効利
用を図るようにしているのである。
9の燃料噴射孔の断面積よりも十分に小さく形成されて
おり、高圧燃料噴射時に、高圧燃料がオリフィス6aを介
して低圧蓄圧室4へ逆流することがないように設定され
ている。例えば、インジェクタ9が5つの燃料噴射孔を
有し、各噴射孔の孔径が0.2φであれば、このオリフィ
ス6aの孔径は0.2φ程度に形成される。つまり、この場
合にはオリフィス6aの流路断面積を、インジェクタ9の
燃料噴射孔の断面積の略1/5に設定していることにな
る。なお、オリフィス6aの流路断面積は、燃料圧力,燃
料噴射時間及び燃料の粘性等の諸条件を加味して設定さ
れるものであり、上記の数値に限定されるものではな
い。また、上述のような条件のもとでは、オリフィス6a
は、燃料の噴射波形〔FIG.2(a)参照〕に何ら影響を
与えないことがシミュレーション計算により確認されて
いる。
逆止弁6及びオリフィス6aを介して制御室11及び燃料室
12に低圧燃料が供給される。
開いて、燃料通路10aを介して制御室11及び燃料室12に
高圧燃料が供給される。このとき、オリフィス6aの流路
断面積がインジェクタ9の燃料噴射孔よりも十分小さく
設定されているため、高圧燃料は燃料通路10bを逆流す
ることなく、インジェクタ9から噴射される。
通路10a,10cに残留した高圧燃料は、次回の燃料噴射時
までの間にオリフィス6aを介して低圧蓄圧室4に蓄圧さ
れることになる。
燃料通路10a,10cよりも燃料通路10bの方が圧力が低いた
め、このような残留燃料がオリフィス6aを介して徐々に
低圧蓄圧室4に流入することになるのである。そして、
低圧蓄圧室4とインジェクタ9内の燃料圧力が等しくな
ると、この低圧蓄圧室4への燃料の流入が停止する。
ように各電磁弁5,7のシール部等から漏れる燃料量q1,q2
が所定の関係(q1<q2)を満たすように設定する必要は
なく、極力燃料漏れが生じないように管理されている。
この第3実施形態では、第1実施形態で説明した低圧ポ
ンプ2(FIG.1参照)が設けられておらず、代わりに低
圧蓄圧室と燃料タンク17との間には、リリーフ弁34が設
けられている。
すると、燃料噴射終了後にインジェクタ9内等に残留し
た高圧燃料がオリフィス6aを介して低圧蓄圧室4内に流
入するからであり、ポンプにより燃料を加圧して低圧蓄
圧室4に供給する必要がなくなるからである。
した高圧燃料が流入してくるので、低圧蓄圧室4内を所
定の圧力に保つべくリリーフ弁34を設けているのであ
る。
内が所定圧力に達すると開弁するようなメカニカルな圧
力調整弁を設けた場合を示しているが、これ以外にも、
コントローラ8からの制御信号に基づいてデューティ制
御されるような電磁弁を用いてリリーフ弁34を構成して
もよい。
プ(FIG.1の符号2参照)を設け、この低圧ポンプをリ
リーフ弁34と並列に低圧蓄圧室4に接続するように構成
してもよい。
プ1から吐出された燃料を所定の圧力まで低減するよう
なレギュレータを設け、このレギュレータとリリーフ弁
34とを並列に低圧蓄圧室4に接続してもよい。
第1の2方電磁弁5よりも下流側であって、燃料通路10
aと燃料通路10bとの合流点よりも上流側には、逆止弁32
が配設されている。この逆止弁32は、高圧蓄圧室3側か
らインジェクタ9側への燃料の流通のみを許容するもの
であって、インジェクタ9側からの燃料の逆流を阻止す
るものである。
際に、低圧燃料噴射から高圧燃料噴射への切り換え時に
生じる燃料の圧力変動を抑制して、燃料噴射波形の乱れ
を極力抑制するためである。
燃料噴射量)と燃料室12内の燃料圧力とをシミュレーシ
ョン計算した結果を示す図であり、実線は第1の2方電
磁弁5の下流側に逆止弁32を設けた場合、破線はこの逆
止弁32を設けなかった場合のシミュレーション計算結果
である。また、このシミュレーション計算では、高圧蓄
圧室3の燃料圧力を120MPa、低圧蓄圧室4の燃料圧力を
15MPa、燃料圧力切換時期(第1の2方電磁弁5のオン
への切換時期)を低圧燃料噴射開始時(第2の2方電磁
弁7をオンにした時)から0.5ms後として計算した結果
である。
い場合には、低圧燃料噴射から高圧燃料噴射に切り換え
られると、燃料室12の圧力や噴射波形が大きく乱れてし
まうことがわかる。
のである。すなわち、高圧燃料噴射を行なうべく第1の
2方電磁弁5を開くと、燃料通路10a内で急激に圧力差
が生じ、この結果、燃料通路10a内で圧力波が生じる。
そして、この圧力波の振幅が大きいほど、噴射波形が大
きく乱れてしまうのである。
孔の開放端と高圧蓄圧室3との間で反射波が生じる。そ
して、この反射波が高圧蓄圧室3に伝達されると、高圧
蓄圧室3内においても圧力変動が生じて、やはり噴射波
形を乱す原因となるのである。
を排出したり燃費が悪化したりするおそれがある。つま
り、高圧燃料噴射時に圧力変動が生じて噴射波形が乱れ
ると、燃料噴射圧力の低い瞬間(FIG.7中、燃料室圧力
が大きく落ち込んでいるとき)に噴射された燃料はシリ
ンダ内で微粒化が促進されず、燃料の燃焼状態が不安定
になり、黒煙を排出したり燃費が悪化したりすることが
考えられるのである。
抑制して、噴射波形への影響を小さくすべく、逆止弁32
を設けているのである。すなわち、本実施形態では、第
1の2方電磁弁5の下流側に逆止弁32を設けることによ
り、燃料通路10a内での急激な圧力変化を抑制すること
ができるのである。これは、逆止弁32が流路抵抗として
作用するからである。また、急激な圧力変化が抑制され
るので、第1の2方電磁弁5を開いたときに生じる圧力
波の振幅が小さくなり、燃料噴射波形の乱れが極力抑制
されるのである。
の燃料噴射孔の開放端から高圧蓄圧室3への反射波の進
入が遮断され、これにより、燃料噴射時の反射波の影響
を排除することができるのである。
の圧力変動や噴射波形の乱れを抑制することができ、安
定した噴射波形を得ることができるようになるのであ
る。
のように構成されているので、燃料噴射時の動作を簡単
に説明すると、例えば以下のようになる。なお、第1実
施形態と重複する動作については一部省略する。
ラ8により各電磁弁5,7はともにオフに制御される。こ
れにより、第1の2方電磁弁5の下流側には、低圧蓄圧
室4で蓄圧された低圧燃料が逆止弁6及びオリフィス6a
を介して供給され、制御室11,燃料室12には、ともに低
圧の燃料が供給される。なお、制御室11内に供給された
低圧燃料の圧力により油圧ピストン14及びニードル弁13
は下方に付勢されており、インジェクタ9の噴射孔は閉
塞されている。
よりまず第2の2方電磁弁7のみがオンに切り換えられ
る。これによりニードル弁13が上昇して、低圧燃料噴射
が行なわれる。また、低圧燃料噴射時には、低圧蓄圧器
4から逆止弁6及びオリフィス6aを介して低圧燃料が供
給される。
と、コントローラ8により第2の2方電磁弁7がオンに
保持されたまま、第1の2方電磁弁5がオンに切り換え
られ、インジェクタ9から高圧燃料が噴射される。な
お、オリフィス6aの流路断面積は、インジェクタ9の燃
料噴射孔の断面積よりも十分に小さいので、高圧燃料噴
射時には、低圧蓄圧室4へ高圧燃料が流入することはほ
とんどない。
蓄圧室3内の高圧燃料は逆止弁32を介してインジェクタ
9側に供給されるので、燃料通路10a内の急激な圧力変
動が抑制される。つまり、逆止弁32を介して高圧燃料を
供給することにより、燃料通路10a内の圧力の変化が比
較的緩やかなものとなるのである。
さくなり、燃料室12内の圧力変動が抑制される。また、
燃料室12内の圧力変動が抑制されることにより、燃料噴
射波形の乱れも抑制される。
孔の開放端で反射して反射波が生じるが、逆止弁32によ
りインジェクタ9の燃料噴射孔の開放端から高圧蓄圧室
3への反射波の伝達が遮断されて、この反射波の影響が
極力排除されるのである。
の圧力変動が抑制され、安定した噴射波形で高圧燃料噴
射が行なわれる。
射終了時になると、コントローラ8により第1の2方電
磁弁5及び第2の2方電磁弁7がともにオフに切り替え
られ、ニードル弁13が下降して燃料噴射が終了する。
料通路10a,10c内には高圧燃料が残留するが、残留した
高圧燃料は、燃料通路10bに設けられたオリフィス6aを
介して低圧蓄圧室4に流入する。すなわち、インジェク
タ9等の内部に残留した燃料の圧力は、低圧蓄圧室4内
の燃料圧力よりも十分に高いので、オリフィス6aを介し
て低圧蓄圧室4に流入するのである。
れ、低圧蓄圧室4の圧力が所定圧力以上となると、リリ
ーフ弁34が開いて余剰となった燃料が燃料タンク17に戻
される。
力は、しだに低圧蓄圧室4と同じ圧力まで低下し、次回
以降の低圧燃料噴射にそなえるのである。
装置によれば、燃料噴射後にインジェクタ9等の内部に
残留した燃料が、低圧蓄圧室4に蓄えられるので、エネ
ルギ効率が向上する利点がある。
料を燃料タンク17にドレーンしてしまう場合は、この高
圧燃料が大気圧になってしまうので、燃料を加圧した分
だけポンプのエネルギ損失となってしまうのである。
に残留した高圧燃料を燃料タンク17に排出せずに低圧蓄
圧室4に蓄えるので、この分だけエネルギを回収するこ
とができるという利点がある。
ンの駆動力により作動するようなメカニカルなポンプを
用いることが考えられるが、このような場合には、低圧
ポンプを用いない分だけエンジン駆動力の損失を低減さ
せることができ、エンジンの燃費及び出力が向上すると
いう利点がある。
弁34を設けて、低圧蓄圧室4を所定圧力に保持するの
で、低圧蓄圧室4が一定圧力に保持されて、安定した低
圧燃料噴射を行なうことができる利点がある。
の急激な圧力変動が抑制されるとともに、反射波の影響
を排除することができるので、高圧燃料噴射時の燃料噴
射波形の乱れも抑制される。
でき、エンジンの燃焼状態を良好に保つことができると
いう利点がある。また、これにより、黒煙の排出を低減
することができるとともに、やはり燃費や出力が向上す
るという利点を有している。
施形態と略同様に構成されており、同一の構成部につい
ては同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
て主に説明すると、上述した第1実施形態では流量制御
手段30として逆止弁6が用いられているのに対して、こ
の第4実施形態では流量制御手段30としてオリフィス6a
が用いられている点のみが異なっている。
設けることにより、燃料噴射終了後に残留した高圧燃料
がオリフィス6aを介して低圧蓄圧室4内に戻るようにな
っているのである。
説明したものと略同様に構成されたものである。すなわ
ち、オリフィス6aの流路断面積は、インジェクタ9の燃
料噴射孔の断面積よりも十分に小さく形成されており、
高圧燃料噴射時に、高圧燃料がオリフィス6aを介して低
圧蓄圧室4へ逆流することがないように設定されてい
る。
9の燃料噴射孔の断面積よりも小さく形成すると、オリ
フィス6aを介して供給される燃料量よりもインジェクタ
9から噴射される燃料量の方が多くなる。
路10a内に満たされていた低圧燃料が減少していくの
で、このオリフィス6aの流路断面積は、インジェクタ9
の燃料噴射孔の断面積以外にも、低圧燃料噴射時間の設
定や低圧燃料噴射による燃料噴射波形の設定を考慮して
決定される。
の燃料噴射孔の断面積よりも十分に小さく形成するとい
う範囲内において、オリフィス6aの流路断面積を小さく
設定するほど、又は、低圧燃料噴射時間を長く設定する
ほど、又は、電磁弁5と電磁弁7との作動間隔を長く設
定するほど、低圧燃料噴射波形をパイロット噴射のよう
な噴射波形〔FIG.4(a)参照〕とすることができる。
これは、オリフィス6aを介して供給される燃料が、低圧
燃料噴射時に全て噴射されてしまうからである。
ど、又は、低圧燃料噴射時間を短く設定するほど、又
は、電磁弁5と電磁弁7との作動間隔を短く設定するほ
ど、低圧燃料噴射と高圧燃料噴射とが連続するような噴
射波形〔FIG.2(a)参照〕となる。これは、低圧燃料
噴射時に、低圧蓄圧室4から十分な量の燃料がインジェ
クタ9内に供給されるからである。
形をどのように設定するかにより、オリフィス6aの流路
断面積が設定されるようになっている。
6aのみを用いることにより、より簡単な構成で、エネル
ギの有効利用を図ることができるのである。
下流側に、低圧ポンプ2の代わりにリリーフ弁を設け
て、低圧蓄圧室4内を所定圧力に保つように構成しても
よい。また、低圧蓄圧室4の下流側に、リリーフ弁と低
圧ポンプ2とを併設して構成してもよい。さらには、第
3実施形態と同様に、第1の2方電磁弁5の下流側に逆
止弁(FIG.6の符号32参照)等を設け、高圧燃料供給時
の圧力変動を抑制するように構成してもよい。
のように構成されているので、燃料噴射時の動作を簡単
に説明すると、例えば以下のようになる。なお、第1実
施形態と重複する動作については一部省略する。
ィス6aを介して制御室11及び燃料室12に低圧燃料が供給
されて低圧燃料噴射が行なわれる。
御信号に基づいて第1の2方電磁弁5が開弁して、高圧
蓄圧室3から制御室11及び燃料室12に高圧燃料が供給さ
れる。このとき、高圧燃料は燃料通路10b内を逆流する
ことなくインジェクタ9に供給され、高圧燃料噴射が行
なわれる。すなわち、この場合には、オリフィス6aの流
路断面積がインジェクタ9の燃料噴射孔の断面積よりも
十分に小さく形成されているため、高圧燃料噴射の低圧
蓄圧室4への流入が抑制される。つまり、この場合に
は、オリフィス6aは、逆止弁と同様に作用するのであ
る。これにより、逆止弁と同様の効果を得ることができ
る。
通路10a,10cに残留した高圧燃料は、次回の燃料噴射ま
での間にオリフィス6aを介して低圧蓄圧室4に蓄圧され
る。すなわち、燃料噴射終了後には、インジェクタ9及
び燃料通路10a,10cよりも燃料通路10bの方が圧力が低い
ため、このような残留燃料がオリフィス6aを介して徐々
に低圧蓄圧室4に流入する。そして、低圧蓄圧室4とイ
ンジェクタ9内の燃料圧力が等しくなると、この低圧蓄
圧室4への燃料の流入が停止する。
装置によれば、流量制御手段30としてオリフィス6aを設
けるという簡素な構成により、インジェクタ9等の内部
に残留した高圧燃料をドレーンすることなく低圧蓄圧器
4に戻すことができるので、エネルギ効率が向上すると
いう利点がある。
インジェクタ9等の内部に残留した高圧燃料を燃料タン
ク17にドレーンしてしまう場合は、この高圧燃料が大気
圧になってしまうので、燃料を加圧した分だけポンプの
エネルギ損失となってしまうのである。
に残留した高圧燃料を燃料タンク17に排出せずに低圧蓄
圧室4に蓄えるので、この分だけエネルギを回収するこ
とができ、エネルギ効率が向上するのである。なお、オ
リフィス6aは可動部分がほとんどないので、耐久性や信
頼性が向上するという利点もある。
施形態と略同様に構成されており、同一の構成部につい
ては同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
て主に説明すると、この第5実施形態では、第1の2方
電磁弁5の下流側であって、燃料通路10aと燃料通路10b
との合流点よりも上流側に、逆止弁32が配設されてお
り、この点のみが第1実施形態と異なっている。
のものであり、高圧燃料供給時の圧力変動を極力抑制す
べく設けられている。
高圧燃料噴射を行なうべく第1の2方電磁弁5を開く
と、燃料通路10a内で急激に圧力差が生じ、この結果圧
力波が生じる。そして、この圧力波の振幅が大きいほ
ど、噴射波形が大きく乱れてしまうのである。
放端で反射して、燃料室12と高圧蓄圧室3との間で反射
波が生じる。そして、この反射波が高圧蓄圧室3に伝達
されると、高圧蓄圧室3内においても圧力変動が生じ
て、やはり噴射波形を乱す原因となるのである。
を排出したり燃費が悪化したりするおそれがある。つま
り、高圧燃料噴射時に圧力変動が生じて噴射波形が乱れ
ると、燃料噴射圧力の低い瞬間に噴射された燃料はシリ
ンダ内で微粒化が促進されず、燃料の燃焼状態が不安定
になり、黒煙を排出したり燃費が悪化したりすることが
考えられるのである。
抑制して、噴射波形への影響を小さくすべく、逆止弁32
を設けているのである。すなわち、本実施形態では、第
1の2方電磁弁5の下流側に逆止弁32を設けることによ
り、燃料通路10a内での急激な圧力変化を抑制すること
ができるのである。これは、逆止弁32が流路抵抗として
作用するからである。また、急激な圧力変化が抑制され
るので、第1の2方電磁弁5を開いたときに生じる圧力
波の振幅が小さくなり、燃料噴射波形の乱れが抑制され
るのである。
の圧力波がインジェクタ9の燃料噴射孔の開放端で反射
して反射波が生じるが、逆止弁32を設けることにより、
インジェクタ9の燃料噴射孔の開放端から高圧蓄圧室3
への反射波の進入が遮断され、これにより、燃料噴射時
の反射波の影響を排除することができるのである。
できるようになり、噴射波形の乱れを抑制して安定した
噴射波形を得ることができるようになるのである〔FIG.
7参照〕。
のように構成されているので、高圧燃料噴射時の動作
は、以下のようになる。
の2方電磁弁5がオフからオンに切り換えられ、高圧蓄
圧室3内の高圧燃料がインジェクタ9側に供給される。
このとき、高圧燃料が逆止弁32を介して供給されること
により、燃料通路10a内の急激な圧力変動が抑制され
る。つまり、逆止弁32を介して高圧燃料を供給すること
により、燃料通路10a内の圧力の変化が比較的緩やかな
ものとなるのである。
さくなり、燃料室12内の圧力変動が抑制される。また、
燃料室12内の圧力変動が抑制されることにより、燃料噴
射波形の乱れも抑制される。
孔の開放端で反射して反射波が生じるが、逆止弁32によ
り燃料室12側から高圧蓄圧室3への反射波の伝達が遮断
されて、この反射波の影響が極力排除されるのである。
した噴射波形で高圧燃料噴射が行なわれる〔FIG.7参
照〕。
施形態の利点に加えて、安定した燃料噴射を実現するこ
とができ、エンジンの燃焼状態を良好に保つことができ
るという利点がある。また、エンジンの燃焼状態を良好
に保つことにより、黒煙の排出を抑制することができ、
さらには、燃費や出力が向上するという利点を有してい
る。
第1実施形態及び第5実施形態と略同様に構成されてお
り、同一の構成部については同一の符号を付して詳しい
説明は省略する。
磁弁5の下流側にオリフィス33が設けられている以外は
第1実施形態と同様に構成されている。換言すれば、本
実施形態は、第5実施形態における逆止弁32(FIG.9参
照)の代わりに、オリフィス33を設けて構成したもので
ある。
に、高圧燃料噴射時の圧力変動にともなう燃料噴射率の
乱れを抑制するためである。
弁5を開くと、燃料通路10a内で急激に圧力差が生じ、
この結果圧力波が生じる。そして、この圧力波により、
FIG.11(a)に示すように、燃料室12内の燃料圧力が大
きく変動してしまう。また、この圧力波の振幅が大きい
ほど、つまり、燃料室12内の圧力変動が大きいほど、噴
射波形が大きく乱れてしまうのである。
る反射波が高圧蓄圧室3に伝達されると、高圧蓄圧室3
内においても圧力変動が生じて、やはり噴射波形を乱す
原因となる。
抑制して、噴射波形への影響を小さくすべく、オリフィ
ス33を設けているのである。すなわち、本実施形態で
は、第1の2方電磁弁5の下流側にオリフィス33を設け
ることにより、高圧燃料供給時の燃料通路10a内の急激
な圧力変化を抑制することができるのである。これは、
オリフィス33が流路抵抗として作用するからであり、第
5実施形態における逆止弁32(FIG.9参照)と同様に作
用するからである。
射時の燃料室12内の圧力変動が抑制されるのである。ま
た、急激な圧力変化が抑制されるので、第1の2方電磁
弁5を開いたときに生じる圧力波の振幅が小さくなり、
燃料噴射波形の乱れも抑制されるのである。
の燃料噴射孔の断面積とオリフィス15の流路断面積とを
加えたものよりも大きく形成されている。これは、オリ
フィス33の流路断面積がインジェクタ9の燃料噴射孔の
断面積とオリフィス15の流路断面積とを加えたものより
も小さいと、高圧燃料噴射時にオリフィス33を介して供
給される燃料量の方がインジェクタ9から噴射される燃
料量よりも少なくなってしまい、所望の燃料噴射率が得
られないことが考えられるからである。
と、高圧燃料供給時に十分に圧力変動を抑制できなくな
ってしまうので、圧力変動を抑制するには、オリフィス
33の流路断面積を、インジェクタ9の燃料噴射孔の断面
積とオリフィス15の流路断面積とを加えたものよりも大
きい範囲内でできるだけ小さく設定するのが好ましい。
は、オリフィス33の流路断面積をインジェクタ9の燃料
噴射孔とオリフィス15の流路断面積とを加えたものと等
しく設定すればよく、この場合には所定噴射圧に対して
噴射圧の低下がなく噴射できる。もちろん、オリフィス
33の流路断面積は、このような大きさに限定されるもの
ではなく、インジェクタ9の燃料噴射孔の断面積とオリ
フィス15の流路断面積とを加えたものよりも大きい範囲
内で、燃料圧力,燃料噴射時間及び燃料の粘性等の諸条
件を加味して設定されるものである。
のように構成されているで、第5実施形態と略同様の作
用及び効果が得られる。
すると第1の2方電磁弁5がオフからオンに切り換えら
れ、高圧蓄圧室3内の高圧燃料がインジェクタ9側に供
給される。このとき、高圧燃料がオリフィス33を介して
供給されることにより、燃料通路10a内の急激な圧力変
動が抑制される。つまり、オリフィス33を介して高圧燃
料を供給することにより、燃料通路10a内の圧力の変化
が比較的緩やかなものとなるのである。
さくなり、FIG.11(b)に示すように、燃料室12内の圧
力変動が抑制される。また、燃料室12内の圧力変動が抑
制されることにより、燃料噴射波形の乱れも抑制され
る。
孔の開放端から高圧蓄圧室3への反射波の伝達が抑制さ
れて、反射波の影響が極力排除される。
した噴射波形で高圧燃料噴射を行なうことができるので
ある。
同様の利点を有している。また、オリフィス33は可動部
分がほとんどないため信頼性や耐久性も向上するのであ
る。
6実施形態まで説明したが、本発明の実施形態として
は、上述したような6つの実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が
可能である。また、第1実施形態から第6実施形態の異
なる構成部を組み合わせてもよく、例えば第2実施形態
における逆止弁32(FIG.6参照)の代わりにオリフィス3
3を設けて構成してもよい。
り、NOX,黒煙及びパティキュレートの排出量を大幅に低
減することができ、内燃機関の燃費や出力も向上する。
また、燃料噴射装置自体の構成を簡素化でき、コストを
大幅に低減することできるという利点があり、その有用
性は極めて高いものと考えられる。
Claims (12)
- 【請求項1】高圧の燃料を貯溜する第1の蓄圧器(3)
と、 該第1の蓄圧器(3)内の燃料よりも十分低圧の燃料を
貯溜する第2の蓄圧器(4)と、 該第1の蓄圧器(3)と燃料噴射ノズル(9)とを接続
する燃料通路(10a)に配設された第1の2方電磁弁
(5)と、 該第1の2方電磁弁(5)よりも下流側の該燃料通路
(10a)と該第2の蓄圧器(4)とを接続する燃料通路
(10b)上に配設され、該燃料通路(10b)内を流通する
燃料の流量を制御する流量制御手段(30)と、 該燃料噴射ノズル(9)と燃料タンク(17)とを連通す
る燃料戻り通路(10c)に配設され、燃料の噴射状態を
噴射と無噴射とに切り換える第2の2方電磁弁(7)
と、 該第1の2方電磁弁(5)及び該第2の2方電磁弁
(7)を機関運転状態に応じて開閉制御する制御手段
(8)とをそなえている ことを特徴とする、燃料噴射装置。 - 【請求項2】該燃料噴射ノズル(9)内に、該燃料通路
(10a)と該燃料戻り通路(10c)とがそれぞれ接続され
た制御室(11)が設けられ、 該燃料通路(10a)上に、該第1の蓄圧器(3)又は第
2の蓄圧器(4)から該制御室(11)に流入する燃料量
を絞る第1の絞り手段(15)が配設されるとともに、 該燃料戻り通路(10c)上に、該制御室(11)から該燃
料タンク(17)に排出される燃料量を絞る第2の絞り手
段(16)が配設され、該第1の絞り手段(15)の方が、
該第2の絞り手段(16)よりも絞られて設定されている
ことを特徴とする、請求の範囲第1項記載の燃料噴射装
置。 - 【請求項3】該制御手段(8)が、該第1の2方電磁弁
(5)を閉弁状態に保持したまま該第2の2方電磁弁
(7)を開弁した後、該第2の方電磁弁(7)を開弁状
態に保持したまま該第1の2方電磁弁(5)を開弁する
ように各2方電磁弁(5,7)を開閉制御することを特徴
とする、請求の範囲第1又は2項記載の燃料噴射装置。 - 【請求項4】該制御手段(8)が、該第1の2方電磁弁
(5)を閉弁状態に保持したまま該第2の2方電磁弁
(7)を開弁した後、該第2の2方電磁弁(7)を一旦
閉弁してから、該第1の2方電磁弁(5)及び該第2の
2方電磁弁(7)を同時に、又は時間差を設けて開弁す
るように各2方電磁弁(5,7)を開閉制御することを特
徴とする、請求の範囲第1又は2項記載の燃料噴射装
置。 - 【請求項5】該第1の2方電磁弁(5)の上流側と下流
側とを接続する第1のバイパス通路(20)と、 該第2の2方電磁弁(7)の上流側と下流側とを接続す
る第2のバイパス通路(22)とが設けられ、 該第1のバイパス通路(20)及び該第2のバイパス通路
(22)のそれぞれに第3の絞り手段(21)及び第4の絞
り手段(23)が付設されるとともに、 該第3の絞り手段(21)の方が、該第4の絞り手段(2
3)よりも絞られて設定されていることを特徴とする、
請求の範囲第1又は2項記載の燃料噴射装置。 - 【請求項6】該流量制御手段(30)が、該第2の蓄圧器
(4)から該燃料噴射ノズル(9)側への燃料の流通の
みを許容する逆止弁(6)であることを特徴とする、請
求の範囲第1又は2項記載の燃料噴射装置。 - 【請求項7】該流量制御手段(30)が、該燃料通路(10
b)内を流通する燃料量を絞るオリフィス(6a)である
ことを特徴とする、請求の範囲第1又は2項記載の燃料
噴射装置。 - 【請求項8】該流量制御手段(30)が、該第2の蓄圧器
(4)から該燃料噴射ノズル(9)側への燃料の流通の
みを許容する逆止弁(6)と、該燃料通路(10b)内を
流通する燃料量を絞るオリフィス(6a)とから構成さ
れ、 該逆止弁(6)と該オリフィス(6a)とが互いに並列に
該燃料通路(10b)に接続されていることを特徴とす
る、請求の範囲第1又は2項記載の燃料噴射装置。 - 【請求項9】該第1の2方電磁弁(5)よりも下流側で
あって、且つ上記2つの燃料通路(10a,10b)の合流点
よりも上流側に、該第1の蓄圧器(3)側から該燃料噴
射ノズル(9)側への燃料の流通のみを許容する逆止弁
(32)が設けられていることを特徴とする、請求の範囲
第1又は2項記載の燃料噴射装置。 - 【請求項10】該第1の2方電磁弁(5)よりも下流側
であって、且つ上記2つの燃料通路(10a,10b)の合流
点よりも上流側に、該燃料通路(10a)内を流通する燃
料量を絞るオリフィス(33)が設けられていることを特
徴とする、請求の範囲第1又は2項記載の燃料噴射装
置。 - 【請求項11】該第1の蓄圧器(3)の上流側に、該燃
料タンク(17)内の燃料を高圧に加圧する高圧ポンプ
(1)が設けられるとともに、 該第2の蓄圧器(4)の上流側に、該燃料タンク(17)
内の燃料を該第1の蓄圧器(3)の圧力よりも低い所定
圧力に加圧する低圧ポンプ(2)が設けられていること
を特徴とする、請求の範囲第1又は2項記載の燃料噴射
装置。 - 【請求項12】該第1の蓄圧器(3)の上流側に、該燃
料タンク(17)内の燃料を高圧に加圧する高圧ポンプ
(1)が設けられるとともに、 該第2の蓄圧器(4)と該燃料タンク(17)との間に、
該第2の蓄圧器(4)内の燃料圧力を所定圧力に保つリ
リーフ弁(34)が設けられていることを特徴とする、請
求の範囲第7又は8項記載の燃料噴射装置。
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