(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置と、
前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる開き側ロジック弁および前記増圧装置からの作動油の排出をつかさどる閉じ側ロジック弁をそれぞれ開閉制御する第１の電磁弁と、
前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる、前記開き側ロジック弁とは異なる少なくとも一つの開き側ロジック弁を開閉制御する少なくとも一つの第２の電磁弁と、
前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁をそれぞれ開閉制御する制御器と、を備えた油圧駆動燃料噴射装置であって、
前記制御器により前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁の開閉時期を制御するとともに、前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁のリフトを調整することにより、前記燃料噴射ポンプから噴射される燃料噴射圧力が、所望の燃料噴射圧力となるようにした油圧駆動燃料噴射装置。
【請求項２】
作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置と、
前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる第１の開き側ロジック弁および前記増圧装置からの作動油の排出をつかさどる閉じ側ロジック弁をそれぞれ開閉制御する第１の電磁弁と、
前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる第２の開き側ロジック弁を開閉制御する少なくとも一つの第２の電磁弁と、
前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁をそれぞれ開閉制御する制御器と、を備えた油圧駆動燃料噴射装置であって、
前記制御器により燃料噴射開始時に前記第１の開き側ロジック弁が開となり、かつ、前記閉じ側ロジック弁が閉となり、所定時間経過後に前記第２の開き側ロジック弁が開となるようにした油圧駆動燃料噴射装置。
【請求項３】
前記第１の電磁弁および／または前記第２の電磁弁の数、前記第１の電磁弁および／または前記第２の電磁弁のリフト、絞りの径を適宜必要に応じて選択することにより、多種多様の燃料噴射圧力モードを作り出すようにした請求項１または２に記載の油圧駆動燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の油圧駆動燃料噴射装置を具備する内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関等の内燃機関に燃料を噴射する油圧駆動燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関等の内燃機関に燃料を噴射する油圧駆動燃料噴射装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１００６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関では、一般的に筒内燃焼サイクルの改善のため、受熱期間の短縮が求められている一方、急激な燃焼温度上昇によりＮＯｘ（窒素酸化物）の増加を伴ってしまう。そこで、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとすることにより、筒内最高圧力および燃焼温度の上昇が抑制されてＮＯｘの排出量が低減されるとともに、燃費が低減されるといわれている。
【０００５】
これに対して、上記特許文献１に開示されたものでは、後高の燃料噴射圧力モードとなっているものの受熱期間をさらに短縮させる（後高の燃料噴射圧力モードの期間を短縮させる）余地があり、上記特許文献１に開示されたもののさらなる改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、燃料噴射期間の短縮に対応した受熱期間を短縮させるとともに、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとすることができる油圧駆動燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る油圧駆動燃料噴射装置は、作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置と、前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる開き側ロジック弁および前記増圧装置からの作動油の排出をつかさどる閉じ側ロジック弁をそれぞれ開閉制御する第１の電磁弁と、前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる、前記開き側ロジック弁とは異なる少なくとも一つの開き側ロジック弁を開閉制御する少なくとも一つの第２の電磁弁と、前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁をそれぞれ開閉制御する制御器と、を備えた油圧駆動燃料噴射装置であって、前記制御器により前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁の開閉時期を制御するとともに、前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁のリフトを調整することにより、前記燃料噴射ポンプから噴射される燃料噴射圧力が、所望の燃料噴射圧力となるようにした。
【０００８】
本発明に係る油圧駆動燃料噴射装置によれば、燃料噴射ポンプから噴射される燃料噴射圧力を、所望の燃料噴射圧力、すなわち、燃料噴射期間の短縮に対応した受熱期間を短縮させるとともに、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとすることができる。
【０００９】
上記油圧駆動燃料噴射装置において、作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置と、前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる第１の開き側ロジック弁および前記増圧装置からの作動油の排出をつかさどる閉じ側ロジック弁をそれぞれ開閉制御する第１の電磁弁と、前記増圧装置への作動油の供給をつかさどる第２の開き側ロジック弁を開閉制御する少なくとも一つの第２の電磁弁と、前記第１の電磁弁および前記第２の電磁弁をそれぞれ開閉制御する制御器と、を備えた油圧駆動燃料噴射装置であって、前記制御器により燃料噴射開始時に前記第１の開き側ロジック弁が開となり、かつ、前記閉じ側ロジック弁が閉となり、所定時間経過後に前記第２の開き側ロジック弁が開となるようにした。
上記油圧駆動燃料噴射装置において、前記第１の電磁弁および／または前記第２の電磁弁の数、前記第１の電磁弁および／または前記第２の電磁弁のリフト、絞りの径を適宜必要に応じて選択することにより、多種多様の燃料噴射圧力モードを作り出すようにした。
【００１０】
このような油圧駆動燃料噴射装置によれば、電磁弁の数、電磁弁のリフト、絞りの径を適宜必要に応じて選択することにより、多種多様の燃料噴射圧力モードを作り出すことができ、燃料噴射率制御の自由度を広げることができる。
【００１１】
本発明に係る内燃機関は、上記油圧駆動燃料噴射装置を具備している。
【００１２】
本発明に係る内燃機関によれば、燃料噴射期間の短縮に対応した受熱期間を短縮させるとともに、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとすることができる油圧駆動燃料噴射装置を具備しているので、筒内最高圧力および燃焼温度の上昇を抑制することができ、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減させることができるとともに、燃費を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る油圧駆動燃料噴射装置によれば、燃料噴射期間の短縮に対応した受熱期間を短縮させるとともに、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の系統図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である燃料噴射ポンプの断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である開き側ロジック弁（主弁）のリフトと、時間との関係を示す図表、（ｂ）は本実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である燃料噴射ポンプの燃料噴射圧力と、時間との関係を示す図表である。
【図４】本発明の一実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である開き側ロジック弁（主弁）の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の系統図、図２は本実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である燃料噴射ポンプの断面図、図３（ａ）は本実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である開き側ロジック弁（主弁）のリフトと、時間との関係を示す図表、図３（ｂ）は本実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である燃料噴射ポンプの燃料噴射圧力と、時間との関係を示す図表、図４は本実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置の一構成要素である開き側ロジック弁（主弁）の断面図である。
【００１６】
図２に示すように、燃料噴射ポンプ１は、ポンプケース２と、ポンプケース２内に固定されたプランジャバレル３と、プランジャバレル３内に往復摺動可能に嵌合されたプランジャ４と、プランジャバレル３の上部に固定された吐出弁５と、増圧装置６と、を備え、プランジャバレル３の内周面とプランジャ４の上面とにより、プランジャ室７が区画形成されている。
なお、図２中の符号８は、プランジャ４の下部に連結されるタペット、符号９はプランジャ４を押し下げる方向に付勢するプランジャスプリング、符号１０はプランジャスプリング９を支持するバネ受である。
【００１７】
増圧装置６は、ポンプケース２の下部に固定された増圧部ケース２１を備えており、増圧部ケース２１内には、内径の異なる段付きの２つのピストン、すなわち、断面積の大きい大径ピストン２２と、大径ピストン２２と一体でこれよりも小径のピストンロッド２３とが、往復摺動可能に嵌合されている。ピストンロッド２３は、大径ピストン２２に固定されており、ピストンロッド２３の上面は、タペット８の下面に当接している。
なお、図２中の符号２４は、ピストンロッド２３が臨む小油室で、小油室２４には、図示しない低圧の作動油ポンプから低圧作動油管６０を介して常時作動油が供給されている。
また、図２中の符号２５は、大径ピストン２２が臨む大油室で、二つの開き側ロジック弁３１，７１および一つの閉じ側ロジック弁３２により作動油が給排されるようになっている。
【００１８】
図１において、符号３１，７１はそれぞれ、増圧装置６の大油室２５への作動油の供給を制御する開き側ロジック弁（主弁）、符号３２は、増圧装置６の大油室２５からの作動油の排出を制御する閉じ側ロジック弁である。開き側ロジック弁３１，７１の出口ポート、および閉じ側ロジック弁３２の入口ポートはそれぞれ、作動油管３３を介して増圧装置６の大油室２５に接続されている。
符号３４は、開き側ロジック弁３１および閉じ側ロジック弁３２を開閉制御する（第１の）電磁弁であり、符号３５は、開き側ロジック弁７１を開閉制御する（第２の）電磁弁であって、これら電磁弁３４，３５はそれぞれ、図示しない制御器により開閉制御される。
なお、図１中の符号３６は、燃料噴射始めと噴射終りを制御する作動油を供給する作動油ポンプ、符号３７は、作動油ポンプ３６の吐出口に接続される作動油供給管、符号３８は、作動油供給管３７に設けられたアキュムレータである。
また、図１中の符号３９は、オイルタンク、符号４０は、閉じ側ロジック弁３２の出口ポートからオイルタンク３９に接続される作動油戻り管である。
【００１９】
開き側ロジック弁３１，７１の作動油入口ポートはそれぞれ、作動油供給管３７に接続され、閉じ側ロジック弁３２の出口ポートは、作動油戻り管４０を介してオイルタンク３９に接続されている。また、開き側ロジック弁３１の背圧ポートは、背圧管４１を介して電磁弁３４に接続され、閉じ側ロジック弁３２の背圧ポートは、背圧管４２を介して電磁弁３４に接続されているとともに、開き側ロジック弁７１の背圧ポートは、背圧管４３を介して電磁弁３５に接続されている。
なお、閉じ側ロジック弁３２の背圧ポートは、燃料噴射時以外、電磁弁３４により常時オイルタンク３９の側に開放されている。
【００２０】
図１中の符号５１は、作動油供給管３７から分岐されて電磁弁３４の入口ポートに接続される作動油管、符号５２は、作動油供給管３７から分岐されて電磁弁３５の入口ポートに接続される作動油管、符号５３は、作動油管５１の途中に設けられた絞り、符号５４は、作動油管５２の途中に設けられた絞りである。
また、図１中の符号５５は、電磁弁３４の閉じ側ロジック弁用戻しポートおよび電磁弁３５の閉じ側ロジック弁用戻しポートから作動油戻り管４０に接続される背圧戻り管、符号５６は、電磁弁３４の閉じ側ロジック弁用戻しポートから作動油戻り管４０に至る背圧戻り管１５の途中に設けられた絞り、符号５７は、電磁弁３５の閉じ側ロジック弁用戻しポートから作動油戻り管４０に至る背圧戻り管１５の途中に設けられた絞りである。
【００２１】
図１中の符号５８は、電磁弁３４の開き側ロジック弁用戻しポートから背圧戻り管５５を介してオイルタンク３９への作動油戻り管４０に接続される（あるいは戻しポートから直接に作動油戻り管４０に接続される）逃がし油路、符号５９は、逃がし油路の途中に設けられた絞りである。
【００２２】
このような油圧駆動式燃料噴射装置８１を備えたディーゼル機関の運転時において、燃料噴射が行われていない期間には、開き側ロジック弁３１の背圧ポートに、背圧管４１を介して作動油管５１に設けられた絞り５３にて流量を制御された作動油圧が掛かり、開き側ロジック弁７１の背圧ポートに、背圧管４３を介して作動油管５２に設けられた絞り５４にて流量を制御された作動油圧が掛かる。また、閉じ側ロジック弁３２の背圧ポートは、絞り５６にて流量を制御された背圧側戻り管５５に開放されている。
一方、燃料噴射開始時には、電磁弁３４により開き側ロジック弁３１の背圧ポートが開かれるとともに、常時開放されている閉じ側ロジック弁３２の背圧ポートが閉じられ、所定時間経過後、電磁弁３５により開き側ロジック弁７１の背圧ポートが開かれる。
【００２３】
これにより、開き側ロジック弁３１の入口ポートと出口ポートとが連通され、閉じ側ロジック弁３２の入口ポートと戻しポートとが遮断されて、作動油ポンプ３６からの作動油が、作動油供給管３７から開き側ロジック弁３１および作動油管３３を介して増圧装置６の大油室２５に供給され、所定時間経過後、開き側ロジック弁７１の入口ポートと出口ポートとが連通され、作動油ポンプ３６からの作動油が、作動油供給管３７から開き側ロジック弁７１および作動油管３３を介して増圧装置６の大油室２５に供給される。
大油室２５に作動油が導入されると、大油室２５と小油室２４との断面積差つまり大径ピストン２２とプランジャ４との断面積差によって大油室２５に供給された作動油の圧力を増圧する。
【００２４】
そして、図２に示すように、大油室２５の油圧により、ピストンロッド２３およびタペット８を介してプランジャ４がプランジャスプリング９のばね力に抗して押し上げられ、プランジャ室７内の燃料を高圧に増圧して、吐出弁５を介して図示しない燃料噴射弁に圧送し、燃料の噴射が開始される。
【００２５】
このように、開き側ロジック弁３１を先行して開放し、つづいて開き側ロジック弁７１を開放することにより、噴射行程１回当たりの燃料噴射の期間における前半の燃料噴射圧力（燃料噴射率）が低く抑えられ、後半の燃料噴射圧力が高められる（吸入行程１回当たりの開き側ロジック弁３１，７１の開閉状態（リフトと時間との関係）および燃料噴射圧力の変化を示すと図３（ａ）および図３（ｂ）のようになる）。
【００２６】
噴射の終了時には、電磁弁３４により開き側ロジック弁３１の背圧ポートが閉じられ、閉じ側ロジック弁３２の背圧ポートが開かれるとともに、電磁弁３５により開き側ロジック弁７１の背圧ポートが閉じられる。
これにより、開き側ロジック弁３１の作動油入口ポートと出口ポートとが遮断され、開き側ロジック弁７１の作動油入口ポートと出口ポートとが遮断されるとともに、閉じ側ロジック弁３２の入口ポートと戻しポートとが連通され、増圧装置６の大油室２５の作動油が、閉じ側ロジック弁３２、絞り５６によって流量が規制された背圧戻り管５５および作動油戻り管４０を介してオイルタンク３９に戻される。
大油室２５から作動油が排出されると、プランジャスプリング９のばね力および低圧作動油管６０を介して小油室２４に導かれた低圧作動油の油圧によりプランジャ４が下降せしめられる。
【００２７】
ここで、図３（ａ）に示す開き側ロジック弁３１，７１のリフトは、図４に示す弁ケーシング９１内に往復摺動可能に嵌合された弁体９２の一端部に設けられて弁体９２と一体に形成されたピストン９３のストローク（可動範囲）Ｓを調整する（増減させる）ストローク調整ピース９４の厚み（高さ）を変えることにより調整される（増減される）。
図３に示すように、開き側ロジック弁３１のリフトは、開き側ロジック弁７１のリフトよりも小さくなるように、すなわち、開き側ロジック弁３１のストローク調整ピース９４の厚みは、開き側ロジック弁７１のストローク調整ピース９４の厚みよりも厚くなるように設定されている。
【００２８】
また、図３（ａ）に示す開き側ロジック弁３１が開くときの傾斜は、絞り５９によって決まり、図３（ａ）に示す開き側ロジック弁７１が開くときの傾斜は、絞り５７によって決まる。一方、図３（ａ）に示す開き側ロジック弁３１が閉じるときの傾斜は、絞り５３によって決まり、図３（ａ）に示す開き側ロジック弁７１が閉じるときの傾斜は、絞り５４によって決まる。
なお、図４中の符号９５は、弁体９２およびピストン９３を閉じる方向に付勢するバネである。
【００２９】
本実施形態に係る油圧駆動式燃料噴射装置８１によれば、燃料噴射ポンプ１から噴射される燃料噴射圧力を、所望の燃料噴射圧力、すなわち、燃料噴射期間の短縮に対応した受熱期間を短縮させるとともに、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとすることができる。
【００３０】
また、本実施形態に係る油圧駆動燃料噴射装置８１を具備した内燃機関によれば、燃料噴射期間の短縮に対応した受熱期間を短縮させるとともに、燃料噴射開始から一定期間を経た後の燃料噴射圧力モードが噴射圧力上昇率の大きい噴射圧力モードとなる、いわゆる後高の燃料噴射圧力モードとすることができる油圧駆動燃料噴射装置８１を具備しているので、筒内最高圧力および燃焼温度の上昇を抑制することができ、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減させることができるとともに、燃費を低減させることができる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、電磁弁の数、電磁弁のリフト、絞りの径を適宜必要に応じて選択することにより、多種多様の燃料噴射圧力モードを作り出すことができ、燃料噴射率制御の自由度を広げることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  燃料噴射ポンプ
４  プランジャ
６  増圧装置
２２  大径ピストン（増圧ピストン）
３１  開き側ロジック弁
３２  閉じ側ロジック弁
３４  （第１の）電磁弁
３５  （第２の）電磁弁
７１  開き側ロジック弁
【図１】
0005881505.tif 000002
【図２】
0005881505.tif 000003
【図３】
0005881505.tif 000004
【図４】
0005881505.tif 000005