(57)【要約】【課題】燃料噴射量を低減させていっても安定した燃料噴射を得ることのできる燃料噴射装置およびその燃料噴射装置を備えるディーゼル機関を提供すること。【解決手段】ディーゼル機関Ｄ／Ｅに取り付けられて該ディーゼル機関Ｄ／Ｅ内に燃料を噴射する燃料噴射弁７と、該燃料噴射弁７に燃料を導くコモンレール１０と、燃料タンク１から前記コモンレール１０に燃料を送出する燃料送出手段６と、前記燃料噴射弁７を制御する制御手段１１と、を備える燃料噴射装置１００において、前記コモンレール１０内の燃料油圧力を調整することのできる燃料油圧力調整手段２０が設けられていることを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関に取り付けられて該ディーゼル機関内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を導くコモンレールと、燃料タンクから前記コモンレールに燃料を送出する燃料送出手段と、前記燃料噴射弁を制御する制御手段と、を備える燃料噴射装置において、
前記コモンレール内の燃料油圧力を調整する燃料油圧力調整手段が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記燃料油圧力調整手段は、前記燃料噴射弁が取り付けられている各筒内圧および／または各筒内から排出される排気ガス温度の最高値と最低値との差または偏差が所定値以上になったら前記燃料油圧力を低減させることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料噴射装置と、シリンダを内部に有するエンジン本体と、前記シリンダ内を往復動するピストンと、該ピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッドと、を具備してなることを特徴とするディーゼル機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直接噴射式ディーゼル機関などの燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射装置およびその燃料噴射装置を備えるディーゼル機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の燃料噴射弁が１本の共通管（コモンレール）で連通された、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置は、燃料（たとえば、Ｃ重油など）を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に燃料を導くコモンレールと、燃料タンクからコモンレールに燃料を送出する燃料ポンプ（燃料送出手段）と、燃料噴射弁を制御するコントロール装置（制御手段）と、を主たる要素として構成されたものである。
【０００３】
また、コントロール装置は、たとえば燃料噴射弁に設けられた電磁弁を制御するものである。そして、この電磁弁は燃料噴射弁内に設けられた、たとえばニードル弁の開閉を制御するものである。
すなわち、電磁弁への通電が開始されるとニードル弁はこの電磁弁の方向に引き寄せられて噴孔を開き、燃料油の噴射が開始されることとなる。一方、電磁弁への通電が遮断されるとニードル弁はこの電磁弁から離れて元の位置に復帰し、燃料油の噴射が停止されることとなる。
すなわち、電磁弁への通電時間によって燃料噴射量が制御されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような燃料噴射装置では、電磁弁への通電時間が十分長くニードル弁がフルリフトさせられて燃料油が噴射させられるときは、ニードル弁が一定リフトに保持されるため安定した噴射量が得られる。
しかしながら、たとえば低負荷運転などで燃料噴射量が少なくていい場合など、通電時間が極めて短くニードル弁がフルリフトまで達しない状態で噴射させられるときは、電磁弁あるいはニードル弁の動作が不安定となり、噴射量が不安定なものになってしまうといった問題点があった。
このように燃料油の噴射量が不安定なものになると、たとえば複数の気筒を有するディーゼル機関では気筒毎の筒内圧力や排気ガス温度がバラツキ、機関自体の性能が低下したり、機関回転数が一定しなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、燃料噴射量を低減させていっても安定した燃料噴射を得ることのできる燃料噴射装置およびその燃料噴射装置を備えるディーゼル機関を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料噴射装置およびその燃料噴射装置を備えるディーゼル機関では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載の燃料噴射装置によれば、ディーゼル機関に取り付けられて該ディーゼル機関内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を導くコモンレールと、燃料タンクから前記コモンレールに燃料を送出する燃料送出手段と、前記燃料噴射弁を制御する制御手段と、を備える燃料噴射装置において、前記コモンレール内の燃料油圧力を調整する燃料油圧力調整手段が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この燃料噴射装置においては、燃料油圧力調整手段によりコモンレール内の燃料油圧力が調整されることとなる。
すなわち、たとえばコモンレール内の燃料油圧力が低下させられた場合、電磁弁でニードル弁を開閉するものでは電磁弁の通電時間が長くされたり、あるいはニードル弁のリフトが大きくとられることとなる。
【０００８】
請求項２に記載の燃料噴射装置によれば、請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記燃料油圧力調整手段は、前記燃料噴射弁が取り付けられている各筒内圧および／または各筒内から排出される排気ガス温度の最高値と最低値との差または偏差が所定値以上になったら前記燃料油圧力を低減させることを特徴とする。
【０００９】
この燃料噴射装置においては、各気筒毎からの筒内圧力および／または排気ガス温度の最高値と最低値との差または偏差が所定値以上になったらコモンレール内の燃料油圧力が低減させられることとなる。
すなわち、燃料油調整手段は、筒内圧力および／または排気ガス温度にバラツキが生じ始めた場合に、燃料油圧力を下げはじめ、このバラツキが落ち着いたところで燃料油圧力をその値に維持するようになっている。
【００１０】
請求項３に記載のディーゼル機関によれば、請求項１または２に記載の燃料噴射装置と、シリンダを内部に有するエンジン本体と、前記シリンダ内を往復動するピストンと、該ピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッドと、を具備してなることを特徴とする。
【００１１】
このディーゼル機関においては、燃料油圧力調整手段によりコモンレール内の燃料油圧力が調整されることとなる。
すなわち、たとえばコモンレール内の燃料油圧力が低下させられた場合、電磁弁でニードル弁を開閉するものでは電磁弁の通電時間が長くされたり、あるいはニードル弁のリフトが大きくとられることとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による燃料噴射装置の一実施形態を図１に基づいて説明する。
図１は燃料噴射装置、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置の概略構成図である。
図１に示すように、燃料噴射装置１００は、燃料タンク１、燃料供給ポンプ２、リリーフ弁３、逆止弁４、燃料供給管５、燃料ポンプ（燃料送出手段）６、燃料噴射弁７、連通管８、燃料戻り管９、コモンレール１０、コントロール装置１１（制御手段）、第２の連通管１２、逆止弁１３、燃料油圧力調整手段２０、排温センサ２１、および筒内圧センサ２２を主たる要素として構成されたものである。
なお、図中において符号Ｄ／Ｅはディーゼル機関を示している。
【００１３】
リリーフ弁３は、常時作動する燃料供給ポンプ２が所定圧よりも高い圧力で燃料を供給したときに圧力を逃がして、燃料供給管５から燃料タンク１に燃料を戻すものである。
逆止弁４は、燃料ポンプ６のプランジャ６ｂの上昇（吐出動作）時に燃料供給管５を遮断するものである。
【００１４】
燃料ポンプ６は、燃料タンク１からの燃料を吸引及び加圧して連通管８に送出し供給するポンプであり、この連通管８はコモンレール１０に連結されている。したがって、燃料ポンプ６から吐出された燃料はコモンレール１０に供給されることとなる。
この燃料ポンプ６は、燃料供給管５を介して燃料タンク１と接続されたプランジャ室６ａと、図示しないディーゼル機関のクランクシャフトに連動するカムＣに接して上下に往復動しプランジャ室６ａ内の燃料を加圧するプランジャ６ｂなどを備えている。
【００１５】
また、カムＣには、プランジャ６ｂを下降させる過程のある期間においてプランジャ６ｂを一定速度で下降させるためのプロファイルが与えられている。これにより、この期間での燃料ポンプ６の単位時間当たりの吸入量は一定となっている。
【００１６】
燃料噴射弁７は、図示しない燃焼室内に燃料を噴射する装置であり、第２の連通管１２はコモンレール１０内の燃料を燃料噴射弁７に導く管路である。
燃料戻り管９は燃料噴射弁７から燃料タンク１に燃料を戻す管路である。
【００１７】
コントロール装置１１は各燃料噴射弁７をそれぞれ制御する装置であり、たとえば燃料噴射弁７に設けられた電磁弁の開閉制御を行うものである。
逆止弁１３は、高圧にされた燃料がコモンレール１０から燃料ポンプ６の側に逆流することを防止するものである。
【００１８】
燃料油調整手段２０は、たとえば圧力調整弁からなり、コントロール装置１１によりその開度が調整されるものである。
この燃料油調整手段２０は燃料ポンプ６の吸入側、すなわち燃料供給ポンプ２と逆止弁４との間でかつ逆止弁４の近傍に設けられている。
【００１９】
排温センサ２１は、シリンダ２３内で発生した燃焼ガスの温度を計測するためのもので、各シリンダ２３に接続された排気管２４にそれぞれ取り付けられている。
【００２０】
筒内圧センサ２２は、シリンダ２３内の圧力を計測するためのもので、各シリンダ２３にそれぞれ取り付けられている。
排温センサ２１および筒内圧センサ２２によって計測されたデータは、信号としてコントロール装置１１に送られる。
【００２１】
コントロール装置１１は、各筒内圧の最高値と最低値との差または偏差が所定値以上および／または各筒内から排出される排気ガス温度の最高値と最低値との差または偏差が所定値以上になったら、前述した圧力調整弁２０に信号を送り、この圧力調整弁２０をコモンレール１０内の燃料油圧力が低下するように調整する。
【００２２】
このように構成することにより、コモンレール１０内の燃料油圧力は、圧力調整弁２０の開度によって調整することができるようになっている。
すなわち、コモンレール１０内の燃料油圧力を高めたければ圧力調整弁２０の開度を大きくしていけばよいこととなる。
また、コモンレール１０内の燃料油圧力を低めたければ圧力調整弁２０の開度を小さくしていけばよいこととなる。
【００２３】
実際の圧力調整弁２０の作動としては、低負荷運転などで燃料噴射量を少なくする（絞る）場合、特に従来ニードル弁がフルリフトに達しない状態で制御されていた燃料噴射量を得る場合に、コントロール装置１１から信号が送られて、圧力調整弁２０の開度を小さくするようにしている。
【００２４】
このように、従来ではニードル弁をフルリフトに達しない状態で作動させて得ていた燃料噴射量を、ニードル弁自体はフルリフトさせて、コモンレール１０内の燃料油圧力を下げることにより同じ量の燃料油を得ることができるようにしている。
言い換えれば、ニードル弁は常にフルリフトで作動させられることとなるので、常に安定した燃料油噴射状態を得ることができるようになる。
【００２５】
つぎに、図２に基づいて本発明による燃料噴射装置の他の実施形態を図２に基づいて説明する。
なお、図２において図１と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２６】
図２に示す実施形態のものは、図１に示す燃料油調整手段２０の代わりに、燃料油調整手段３０を備えたものである。
燃料油調整手段３０はコモンレール１０と燃料戻り管９とを連通する連絡管３１、およびこの連絡管２１の途中に設けられた圧力調整弁３２を備えるものである。
また、圧力調整弁３２は、前述したコントロール装置１１によりその開度が調整されるものである。
【００２７】
本実施形態においても、各シリンダ２３毎に排温センサ２１および筒内圧センサ２２が設けられており、これらセンサにより計測されたデータはコントロール装置１１に送られるようになっている。
【００２８】
コントロール装置１１は、各筒内圧の最高値と最低値との差が所定値以上および／または各筒内から排出される排気ガス温度の最高値と最低値との差が所定値以上になったら、前述した圧力調整弁３２に信号を送り、この圧力調整弁３２をコモンレール１０内の燃料油圧力が低下するように調整する。
【００２９】
このように構成することにより、コモンレール１０内の燃料油圧力は、圧力調整弁３２の開度によって調整することができるようになる。
すなわち、コモンレール１０内の燃料油圧力を高めたければ圧力調整弁３２の開度を小さくするかあるいはこの圧力調整弁３２を閉じればよいこととなる。
また、コモンレール１０内の燃料油圧力を低めたければ圧力調整弁３２の開度を大きくして、燃料戻り管９を介して燃料タンク１に戻る油量を多くすればよいこととなる。
さらに、燃料油調整手段３０がコモンレール１０と燃料戻り管９との間に設けられているので、コモンレール１０内の圧力を瞬時に燃料戻り管９に逃がすことができるようになっている。
【００３０】
実際の圧力調整弁３２の作動としては、低負荷運転などで燃料噴射量を少なくする（絞る）場合、特に従来ニードル弁がフルリフトに達しない状態で制御されていた燃料噴射量を得る場合に、コントロール装置１１から信号が送られて、圧力調整弁３２の開度を大きくするようにしている。
【００３１】
このように、従来ではニードル弁をフルリフトに達しない状態で作動させて得ていた燃料噴射量を、ニードル弁自体はフルリフトさせて、コモンレール１０内の燃料油圧力を下げることにより同じ量の燃料油を得ることができるようにしている。
言い換えれば、ニードル弁は常にフルリフトで作動させられることとなるので、常に安定した燃料油噴射状態を得ることができるようになる。
【００３２】
さて、コントローラ１１が圧力調整弁２０，３２を調整して、コモンレール１０内の圧力を低下させ始めるタイミングは、複数シリンダ２３を有するディーゼル機関Ｄ／Ｅの筒内圧力および／または各シリンダ２３から排出されてくる排気ガス温度がバラツキ始めた時点である。
すなわち、低負荷運転などで燃料噴射量を絞って運転していると、従来問題であったようにニードル弁がフルリフトされなくなり、噴射量が不安定になって、各シリンダ２３毎の燃料噴射量が大きく異なってくるようになる。
したがって、筒内圧力や排気ガス温度のバラツキを検知することにより、ニードル弁がフルリフトに達しない状態で運転され始めたということを知ることができる。
【００３３】
よって、各シリンダ２３毎の筒内圧力や排気ガス温度を、各シリンダ２３毎に設けられた筒内圧センサ２２や排温センサ２１などにより検知して、検知された結果にある範囲以上のバラツキが生じ始めたらコントローラ１１により圧力調整弁２０，３２を調整するようにすればよい。
これら筒内圧センサ２２や排温センサ２１をコントローラ１１に接続し、その計測結果をコントローラ１１で処理して、バラツキがある範囲以上となった場合に圧力調整弁２０，３２を調整（コモンレール内の燃料油圧力が低下するように調整）し、前記バラツキがある範囲内におさまった場合には、その圧力を維持するようにすることにより完全な自動化を図ることができるようになる。
なお、通常運転に戻される場合には、別途コントローラ１１に入力された信号（たとえば、燃料ハンドルの位置情報や、ガバナから得られる負荷情報）によりコモンレール１０内の燃料油圧力が通常の圧力になるように圧力調整弁２０，３２をコントローラ１１によって調整してやればよい。
【００３４】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば図１に示す実施形態と図２に示す実施形態を組み合わせたようなものとすることもできる。
すなわち、燃料供給ポンプ２と逆止弁４との間に燃料油調整手段２０を設け、コモンレール１０と燃料戻り管９との間に燃料油調整手段３０を設けるようにすることもできる。
これにより、コモンレール１０内の燃料油圧力をより細かく調整することができるようになる。
【００３５】
また、図１および図２に示す圧力調整弁２０，３２は、たとえば可変オリフィスとすることもできる。
【００３６】
さらに、上述した実施形態では圧力調整手段２０，３０の作動が各筒内圧および／または排気ガス温度に基づいて行われるようになっている。
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力調整手段２０，３０の作動は、たとえば電磁弁への通電時間が所定値よりも短くなった時点で開始されるようにしても良い。
【００３７】
さらにまた、上述した実施形態では各シリンダ２３毎の筒内圧力および排気ガス温度に基づいてコントロール装置１１が圧力調整弁２０，３２を調整するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、いずれか一方のデータに基づいて圧力調整弁２０，３２を調整するようにすることもできる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の燃料噴射装置およびこの燃料噴射装置を備えるディーゼル機関によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の燃料噴射装置によれば、燃料油圧力調整手段によりコモンレール内の燃料油圧力が調整されることとなるので、たとえば燃料噴射弁のニードル弁の開閉が電磁弁により行われるようなものであっても、ニードル弁のリフト量は常にフルリフトの状態に保ったまま燃料噴射量を変化させることができるという効果を奏する。
また、ニードル弁にリフト量を常にフルリフトの状態に保つことができるので、燃料の噴射状態を常に安定した状態に保つことができて、燃焼状態を良好にすることができるという効果を奏する。
【００３９】
請求項２記載の燃料噴射装置によれば、各筒内圧力および／または排気ガス温度がある範囲以上バラツキ始めたら、燃料油圧力調整手段がコモンレール内の燃料油圧力を調整し始めることとなるので、装置全体を自動化することができるという効果を奏する。
【００４０】
請求項３記載のディーゼル機関によれば、特に燃料噴射量の少ない低負荷運転時において、筒内圧力のバラツキや排気ガス温度のバラツキを抑えることができるので、機関性能を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明による燃料噴射装置の他の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１　燃料タンク
７　燃料噴射弁
６　燃料ポンプ（燃料送出手段）
１０　コモンレール
１１　コントロール装置（制御手段）
２０　燃料油圧力調整手段
３０　燃料油圧力調整手段
１００　燃料噴射装置
２００　燃料噴射装置
【図１】
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【図２】
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