(57)【要約】【課題】カムの小型化を図りつつ、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を適正にするとともに、パイロット噴射量の制御精度を良好にする。【解決手段】カム１１の回転によりプランジャ７を往復動させて燃料の吸入と圧送とを行う噴射ポンプ１と、電磁スピル弁２とを備え、該電磁スピル弁２を開閉制御することによって、燃料の噴射制御を行う電子制御式燃焼噴射装置において、前記カム１１の外周に、プランジャ７の圧縮方向への摺動速度を等速とする第一等速領域Ｖ２と、該第一等速領域Ｖ２よりも速い第二等速領域Ｖ４とを有するカムプロフィールを形成し、電磁スピル弁２の開閉により第一等速領域Ｖ２でパイロット噴射を行うとともに、第二等速領域Ｖ４でメイン噴射を行う。【選択図】図２
2008215147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムの回転によりプランジャを往復動させて燃料の吸入と圧送とを行う噴射ポンプと、電磁スピル弁とを備え、該電磁スピル弁を開閉制御することによって、燃料の噴射制御を行う電子制御式燃焼噴射装置において、前記カムの外周に、プランジャの圧縮方向への摺動速度を等速とする第一等速領域と、該第一等速領域よりも速い第二等速領域とを有するカムプロフィールを形成し、電磁スピル弁の開閉により第一等速領域でパイロット噴射を行うとともに、第二等速領域でメイン噴射を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの電子制御式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記第一等速領域でのカム速度を、第二等速領域でのカム速度に対してその約４０乃至６０パーセントの大きさに設定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの電子制御式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記第一等速領域の開始位置を、第二等速領域の開始位置よりも約２０乃至４０度小さくなるカム角度位置に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジンの電子制御式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムの回転によりプランジャを往復動させて燃料の吸入と圧送とを行う噴射ポンプと、電磁スピル弁とを備え、該電磁スピル弁を開閉制御することによって、燃料の噴射制御を行う電子制御式燃焼噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料加圧用のカムおよび電磁スピル弁を備え、該電磁スピル弁の開閉動作によって燃料の噴射を行うディーゼルエンジンの電子制御式燃料噴射装置は公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。このような電子制御式燃料噴射装置のうち、ジャーク式のものにおいて、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるためにパイロット噴射を加えた場合、図４に示すように、カム速度が等速となる等速領域Ｖ１０を有するカムプロフィールがカムに備えられ、電子制御装置によるＯＮとＯＦＦの切り替えにより電磁スピル弁が開弁もしくは閉弁されることで、等速期間となる等速領域にてパイロット噴射Ｐ２とメイン噴射Ｍ２とが行われるようになっていた。
【特許文献１】特開２００２−１３００７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述のようにパイロット噴射とメイン噴射を行うように噴射量を制御する場合、カム速度が等速となる等速領域を長く設定する必要があるため、カムリフトが大きくなり、カムの大型化するという問題や、カムの取付部の制約からパイロット噴射とメイン噴射との間隔を大きくとることができずに、適正な噴射を行うことができないという問題があった。また、パイロット噴射時のカム速度がメイン噴射時のカム速度と同じで高速となるため、電磁スピル弁の通電時間に対する噴射量の変化量が大きくなり、パイロット噴射量の制御精度が悪くなるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、カムの回転によりプランジャを往復動させて燃料の吸入と圧送とを行う噴射ポンプと、電磁スピル弁とを備え、該電磁スピル弁を開閉制御することによって、燃料の噴射制御を行う電子制御式燃焼噴射装置において、前記カムの外周に、プランジャの圧縮方向への摺動速度を等速とする第一等速領域と、該第一等速領域よりも速い第二等速領域とを有するカムプロフィールを形成し、電磁スピル弁の開閉により第一等速領域でパイロット噴射を行うとともに、第二等速領域でメイン噴射を行うものである。
【０００６】
請求項２においては、前記第一等速領域でのカム速度を、第二等速領域でのカム速度に対してその約４０乃至６０パーセントの大きさに設定するものである。
【０００７】
請求項３においては、前記第一等速領域の開始位置を、第二等速領域の開始位置よりも約２０乃至４０度小さくなるカム角度位置に設定するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００９】
請求項１においては、パイロット噴射を行うためのカム角度範囲でのカムリフトを小さくすることが可能となり、カムの小型化を図ることができる。また、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を十分な大きさにして、適正な噴射を行うことが可能となる。さらに、パイロット噴射時のカム速度が低速となるため、電磁スピル弁の閉弁時間に対する噴射量の変化量が低減して、パイロット噴射量の制御精度が良好となる。
【００１０】
請求項２においては、パイロット噴射の噴射期間を最適として、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を低減させることができる。
【００１１】
請求項３においては、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を適正として、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施例に係る電子制御式燃焼噴射装置の全体的な構成を示す図、図２は本発明の電磁スピル弁のＯＮ・ＯＦＦ、カム速度、噴射率の対応関係を示す図、図３は本発明のカムの構成を示す側面図、図４は従来における電磁スピル弁のＯＮ・ＯＦＦ、カム速度、噴射率の対応関係を示す図である。
【００１４】
まず、電子制御式燃料噴射装置の全体的な構成について説明する。
【００１５】
図１に示すように、電子制御式燃料噴射装置は、図示しないディーゼルエンジンの燃焼室に設ける燃料噴射弁１２に高圧燃料を圧送する噴射ポンプ１と、この噴射ポンプ１に設けられて噴射量を調整する電磁スピル弁２と、この電磁スピル弁２の開閉動作を制御する電子制御装置３およびスピル弁駆動回路４などを備え、噴射ポンプ１と電磁スピル弁２とをユニット化して構成されている。
【００１６】
噴射ポンプ１においては、ヘッド６にプランジャ７が摺動可能に挿嵌されて、該ヘッド６とプランジャ７の一側端面とで加圧室６ａが形成されている。そして、ヘッド６外のプランジャ７の外周にスプリング９が外嵌されて、他側端面がその下方に配置したカム１１にスプリング９の付勢力で当接されている。カム１１はポンプ軸１０上に設けられ、クランク軸に連動してポンプ軸１０が回転することによって回転し、その回転でプランジャ７を往復動するようになっている。
【００１７】
ヘッド６には加圧室６ａと連通するように二つの通路６ｂ・６ｃが形成され、一方の通路６ｂが同じく当該ヘッド６に形成された電磁スピル弁２の弁室６ｄと連通され、他方の通路６ｃが燃料噴射弁１２に通じる燃料圧送通路１３と連通されている。こうして、プランジャ７の往復動によって、燃料が弁室６ｄから加圧室６ａに吸入されて加圧され、その高圧化された燃料が加圧室６ａから燃料噴射弁１２に圧送されて、該燃料噴射弁１２から噴射されるようになっている。
【００１８】
電磁スピル弁２は、アーマチャ２１と、ソレノイド２２と、ロッド２３と、弁体２４などを備え、これらを噴射ポンプ１のヘッド６に設けて構成されている。ヘッド６では、前記弁室６ｄが形成されて、加圧室６ａと通路６ｂを介して連通されるとともに、ロッド２３が摺動可能に配置されている。そしてこのロッド２３の中途部に弁体２４が設けられて、ロッド２３の摺動により弁室６ｄの中途部を狭径とするヘッド６の受部６ｅと当接可能とされている。
【００１９】
前記ロッド２３の一端部にはアーマチャ２１が連結され、該アーマチャ２１の近傍にソレノイド２２が配置されるとともに、弁室６ｄに連続するスプリング室６ｆが形成されて、該スプリング室６ｆにスプリング２５が設けられている。このスプリング２５はアーマチャ２１とロッド２３の反対側に配置され、該ロッド２３上の弁体２４が受部６ｅに当接しない方向に、アーマチャ２１およびロッド２３を付勢して摺動させるようになっている。
【００２０】
また、ヘッド６には弁室６ｄとロッド２３の他端部側で連通するように通路６ｇが形成され、該通路６ｇが燃料タンク３１に通じる燃料供給通路３２と連通されている。この燃料供給通路３２の中途部には、フィードポンプ３３が設けられて、該フィードポンプ３３によって吸い上げられた燃料が弁室６ｄに供給されるようになっている。燃料供給通路３２には分配通路３５が連通されて、余剰の燃料が燃料タンク３１にコントロール弁３７を介して戻されるようになっている
【００２１】
そして、前記電磁スピル弁２が電子制御装置３によりスピル弁駆動回路４を介して通電制御されるように構成されている。電磁スピル弁２をＯＦＦとするために、そのソレノイド２２への通電が停止されると、アーマチャ２１がスプリング２５の付勢力で押され、それに伴って摺動されたロッド２３上の弁体２４が受部６ｅから離間した状態となり、弁室６ｄで燃料の低圧への流れが許容される。よって、カム１１の下降行程で電磁スピル弁２が非通電の場合には、弁室６ｄおよび通路６ｂ・６ｇを介して燃料供給通路３２と加圧室６ａとが連通されて、燃料タンク３１から加圧室６ａに燃料が吸入される。
【００２２】
一方、電磁スピル弁２をＯＮとするために、そのソレノイド２２への通電が行われると、アーマチャ２１がスプリング２５の付勢力に抗して吸引され、それに伴って摺動されたロッド２３上の弁体２４が受部６ｅに当接した状態となり、弁室６ｄで燃料の低圧への流れが遮断される。よって、カム１１の上昇行程で電磁スピル弁２が通電された場合には、加圧室６ａで燃料がプランジャ７により加圧され、高圧化した燃料が加圧室６ａから通路６ｃを通り、燃料圧送通路１３を経て燃料噴射弁１２に供給される。また、プランジャ７による燃料の圧送途中で電磁スピル弁２への通電が停止された場合には、加圧室６ａの燃料が弁室６ｄへ流れて、燃料の圧送が停止される。
【００２３】
次に、前記カム１１の詳細な構成について説明する。
【００２４】
カム１１は１サイクルで、図２に示すように、カム速度（プランジャ７の上昇速度）が当該カムの上昇行程側（プランジャ７の圧送側）で、第一等速領域まで加速する第一加速領域Ｖ１と、一定速度となる第一等速領域Ｖ２と、第一等速領域から更に速度が速い第二等速領域Ｖ４まで加速する第二加速領域Ｖ３と、一定速度となる第二等速領域Ｖ４と、第二等速領域から減速する減速領域Ｖ５となるようにカムプロフィールを設定して構成されている。
【００２５】
実際のカム１１は、たとえば図３に示すように、カム角度０度からカム角度θ１までを加速してプランジャ７を上昇させる第一加速領域Ｖ１とし、カム角度θ１からカム角度θ２までを等速で上昇させる第一等速領域Ｖ２とし、カム角度θ２からカム角度θ３までを加速して上昇させる第二加速領域Ｖ３とし、角度θ３から角度θ４までを等速で上昇させる第二等速領域Ｖ４とし、角度θ４から角度θ５までを減速して上昇させる減速領域Ｖ５とする形状を外周に設定し、そのうちの第一等速領域Ｖ２を設定する第一圧送部１１ａでパイロット噴射を行い、第二等速領域Ｖ４を設定する第二圧送部１１ｂでメイン噴射を行うようになっている。
【００２６】
そして、カム１１の第一圧送部１１ａによりパイロット噴射が行われる際の第一等速領域Ｖ２でのカム速度は、第二圧送部１１ｂによりメイン噴射が行われる際の第二等速領域Ｖ４でのカム速度よりも低速となるように設定されている。つまり、パイロット噴射が行われるときのプランジャ７の上昇速度が、メイン噴射が行われるときのプランジャ７の上昇速度よりも遅くなるように構成されている。
【００２７】
よって、従来のような速い速度で上昇させるときにパイロット噴射とメイン噴射とを行うようにしたカムよりも、カム１１の半径を小さくすることができるため、カム自体を小型化することが可能となる。また、プランジャ７の上昇速度が遅い時と速い時とにわけてパイロット噴射とメイン噴射を行うので、パイロット噴射とメイン噴射の間隔を広げてそれぞれ適正量を噴射することが可能となる。さらに、プランジャ７の上昇速度が遅いときにパイロット噴射を行うため、電磁スピル弁２の閉弁時間における噴射量の変化が小さく、精度良くパイロット噴射を行うことが可能となる。
【００２８】
ここでの第一等速領域Ｖ２でのカム速度は、具体的には、第二等速領域Ｖ４でのカム速度を１００パーセントとしたときにその約４０乃至６０パーセントの大きさとなるように設定されている。これにより、パイロット噴射の噴射期間を最適な期間に設定することが可能となる。
【００２９】
また、特に前記カム１１の第一等速領域Ｖ２における第一圧送部１１ａの開始カム角度θ１は第二等速領域Ｖ４における第二圧送部１１ｂの開始カム角度θ３よりも約２０度乃至４０度小さくなる（θ３−θ１＝２０度〜４０度）カム角度位置に設定されている。すなわち、パイロット噴射の噴射開始時期が、メイン噴射の噴射開始時期よりもカム角度が約２０乃至４０度先行するように設定されている。こうして、パイロット噴射とメイン噴射との間隔の適正化が図られている。
【００３０】
このような第一圧送部１１ａと第二圧送部１１ｂとを備えたカム１１の構成で、前記電子制御装置３がスピル弁駆動回路へ制御信号を出力して、１燃焼行程中に電磁スピル弁２の開閉を制御することによって、パイロット噴射とメイン噴射とが行われる。この際には、まずプランジャ７が下降するときに、電子制御装置３からスピル弁駆動回路４へ駆動信号が出力されていないため、電磁スピル弁２がＯＦＦとなって開弁しており、燃料供給通路３２から弁室６ｄを介して燃料が加圧室６ａ内に吸入される。
【００３１】
そして、カム１１が回転され、カム速度が第一加速領域Ｖ１から第一等速領域Ｖ２に移行すると、電子制御装置３からスピル弁駆動回路４に駆動信号が出力され、電磁スピル弁２がＯＮとなって閉弁される。つまり、ソレノイド２２への通電が行われて、ロッド２３がスプリング２５の付勢力に抗して摺動されて、弁体２４により弁室６ｄで燃料の低圧側への流出が遮断される。これにより、加圧室６ａ内の燃料が燃料噴射弁１２へ圧送されて、パイロット噴射が行われる。
【００３２】
それから設定時間が経過すると、電子制御装置３からスピル弁駆動回路４への駆動信号が停止され、電磁スピル弁２がＯＦＦとなって開弁されて、パイロット噴射が終了される。このときには、ソレノイド２２への通電が停止されて、ロッド２３が弁体２４をともなってスプリング２５の付勢力により下方に摺動されて、燃料供給通路３２と弁室６ｄとが連通され、加圧室６ａ内の余剰の燃料が弁室６ｄや分配通路３５を介して燃料タンク３１に戻される。この結果、図２に示すように、第一等速領域Ｖ２での等速期間に所定のパイロット噴射Ｐ１が得られる。
【００３３】
その後、第一等速領域Ｖ２から第二加速領域Ｖ３を経て、該第二加速領域Ｖ３から第二等速領域Ｖ４に移行すると、電子制御装置３からスピル弁駆動回路４へ駆動信号が出力され、電磁スピル弁２がＯＮとなって閉弁される。これにより、加圧室６ａ内の燃料が燃料噴射弁１２へ圧送されて、メイン噴射が行われる。
【００３４】
続いて、設定時間が経過すると、電子制御装置３からスピル弁駆動回路４への駆動信号が停止され、電磁スピル弁２がＯＦＦとなって開弁されて、メイン噴射が終了される。その結果、図２に示すように、第二等速領域Ｖ４での等速期間に所定のメイン噴射Ｍ１が得られる。
【００３５】
その後、加圧室６ａ内の燃料が弁室６ｄや分配通路３５を介して燃料タンク３１に戻され、プランジャ７が上昇速度を減少させて停止した後、下降され、再び前述のように燃料タンク３１から加圧室６ａ内に燃料が吸入される。こうして、カム１１と電磁スピル弁２を用いて噴射量制御が行われる。
【００３６】
以上のように、カム１１の回転によりプランジャ７を往復動させて燃料の吸入と圧送とを行う噴射ポンプ１と、電磁スピル弁２とを備え、該電磁スピル弁２を開閉制御することによって、燃料の噴射制御を行う電子制御式燃焼噴射装置において、前記カム１１の外周に、プランジャ７の圧縮方向への摺動速度を等速とする第一等速領域Ｖ２と、該第一等速領域Ｖ２よりも速い第二等速領域Ｖ４とを有するカムプロフィールを形成し、電磁スピル弁２の開閉により第一等速領域Ｖ２での等速期間にパイロット噴射を行うとともに、第二等速領域Ｖ４での等速期間にメイン噴射を行うことから、パイロット噴射を行うためのカム角度範囲でのカムリフトを小さくすることが可能となり、カムの小型化を図ることができる。また、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を十分な大きさにして、適正な噴射を行うことが可能となる。さらに、パイロット噴射時のカム速度が低速となるため、電磁スピル弁２の閉弁時間に対する噴射量の変化量が低減して、パイロット噴射量の制御精度が良好となる。
【００３７】
また、前記ディーゼルエンジンの電子制御式燃料噴射装置において、前記第一速度領域Ｖ２でのカム速度を、第二等速領域Ｖ４でのカム速度に対してその約４０乃至６０パーセントの大きさに設定することで、パイロット噴射の噴射期間を最適として、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を低減させることができる。
【００３８】
また、前記ディーゼルエンジンの電子制御式燃料噴射装置において、前記第一等速領域Ｖ２の開始位置を、第二等速領域Ｖ４の開始位置よりも約２０乃至４０度小さくなるカム角度位置に設定することから、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を適正として、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例に係る電子制御式燃焼噴射装置の全体的な構成を示す図。
【図２】本発明の電磁スピル弁のＯＮ・ＯＦＦ、カム速度、噴射率の対応関係を示す図。
【図３】本発明のカムの構成を示す側面図。
【図４】従来における電磁スピル弁のＯＮ・ＯＦＦ、カム速度、噴射率の対応関係を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
Ｖ２  第一等速領域
Ｖ４  第二等速領域
１    噴射ポンプ
２    電磁スピル弁
７    プランジャ
１１  カム
１２  燃料噴射弁
【図１】
2008215147.tif 000003
【図２】
2008215147.tif 000004
【図３】
2008215147.tif 000005
【図４】
2008215147.tif 000006