(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射として、予備噴射(１)と主噴射(２)とが行われるように構成したディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、
予備噴射(１)が、主噴射(２)よりも少ない噴射量で、吸気行程前半に燃焼室(３)に直接に行われるように構成し、
１の燃焼室(３)への予備噴射(１)と主噴射(２)とが、燃料噴射ポンプ(８)に接続された１の燃料噴射管(２０)と、この燃料噴射管(２０)に接続された１の燃料噴射ノズル(１９)とを介して行われるように構成し、
燃料噴射ポンプ(８)として、逃げ孔式のものが用いられ、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの中高負荷部分(１３ａ)が、低負荷部分(１３ｂ)の端部からプランジャ(１２)のリフト方向に上り傾斜して、中高負荷領域では、低負荷領域に比べて、燃料噴射時期が進角されるように構成し、
プランジャ(１２)の斜め溝(１４)のリフト側端縁(１５)のうちの中高負荷部分(１５ａ)が、低負荷部分(１５ｂ)の中高負荷側の仮想延長線(１５ｃ)よりもプランジャ(１２)のリフト方向の上方にずらされ、
１の燃料噴射カム(９)に、吸気行程前半に予備噴射(２)を行う１の予備噴射用突起(１０)と、圧縮行程終期に主噴射(１)を行う１の主噴射用突起(１１)とが設けられ、
低負荷領域では、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)と燃料噴射カム(９)の予備噴射突起(１０)とに基づいて、プランジャ(１２)の予備噴射(１)の有効ストローク(２５)が０となることによって、予備噴射(１)が行われないように構成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載したディーゼルエンジンにおいて、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの低負荷部分(１３ｂ)が、プランジャ(１２)のリフト方向に対して実質的に直交している、ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置として、予備噴射と主噴射とが行われるように構成したものがある。主噴射前に予備噴射を行い、主噴射による燃焼を改善するためである。
この種の燃料噴射装置には、予備噴射量が主噴射量よりも多いものや、予備噴射が圧縮行程で行われるものや、予備噴射が吸気通路に行われるものや、予備噴射と主噴射とが異なる噴射経路によって行われるもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には次の問題がある。
予備噴射量が主噴射量よりも多い場合には、過早着火が起こり、適性な出力が得られない。また、多くの予備噴射燃料が一時に燃焼するので、圧力上昇率が高まり、大きな燃焼騒音が発生するとともに、最高燃焼温度も高まり、ＮＯXの発生量が多くなる。
【０００４】
予備噴射が圧縮行程で行われる場合には、予備噴射から主噴射までの期間が短すぎ、気化した予備噴射燃料が燃焼室全体に行き渡る前に、主噴射が行われることがある。この場合、主噴射による燃焼火炎が燃焼室全体に伝播せず、空気の利用率が低く、不完全燃焼による黒煙の発生量が多くなる。
【０００５】
予備噴射が吸気通路に行われる場合には、気化した燃料を含む空気を燃焼室に吸気することになるので、空気の充填効率が低下し、不完全燃焼による黒煙の発生量が多くなる。
【０００６】
予備噴射と主噴射とが異なる噴射経路によって行われる場合には、燃料噴射装置の構造が複雑化し、その製造コストが高まるとともに、その故障も起こりやすい。
【０００７】
本発明の課題は、上記問題を解決することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、主要な請求項１の構成は次の通りである。
請求項１の発明は、図１または図２に示すように、燃料噴射として、予備噴射(１)と主噴射(２)とが行われるように構成したディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、
予備噴射(１)が、主噴射(２)よりも少ない噴射量で、吸気行程前半に燃焼室(３)に直接に行われるように構成し、
１の燃焼室(３)への予備噴射(１)と主噴射(２)とが、燃料噴射ポンプ(８)に接続された１の燃料噴射管(２０)と、この燃料噴射管(２０)に接続された１の燃料噴射ノズル(１９)とを介して行われるように構成し、
燃料噴射ポンプ(８)として、逃げ孔式のものが用いられ、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの中高負荷部分(１３ａ)が、低負荷部分(１３ｂ)の端部からプランジャ(１２)のリフト方向に上り傾斜して、中高負荷領域では、低負荷領域に比べて、燃料噴射時期が進角されるように構成し、
プランジャ(１２)の斜め溝(１４)のリフト側端縁(１５)のうちの中高負荷部分(１５ａ)が、低負荷部分(１５ｂ)の中高負荷側の仮想延長線(１５ｃ)よりもプランジャ(１２)のリフト方向の上方にずらされ、
１の燃料噴射カム(９)に吸気行程前半の予備噴射(２)を行う１の予備噴射用突起(１０)と１の主噴射用突起(１１)とが設けられ、
低負荷領域では、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)と燃料噴射カム(９)の予備噴射突起(１０) とに基づいて、プランジャ(１２)の予備噴射(１)の有効ストローク(２５)が０となることによって、予備噴射(１)が行われないように構成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
（請求項１の発明）
請求項１の発明は、次の作用効果を奏する（図１または図２参照）。
この発明によれば、予備噴射量が主噴射量よりも少ないので、過早着火が起こりにくく、適性な出力を得やすい。また、従来のように、予備噴射量が主噴射量よりも多い場合には、多くの予備噴射燃料が一時に燃焼するので、圧力上昇率が高まり、大きな燃焼騒音が発生するとともに、最高燃焼温度も高まり、ＮＯXの発生量が多くなるという問題が起こりやすいが、この発明では、予備噴射量が主噴射量よりも少ないので、このような問題が起こりにくい。
【００１０】
この発明によれば、予備噴射(１)が吸気行程前半に行われるので、予備噴射(１)から主噴射(２)までの期間が長く、気化した予備噴射燃料が燃焼室(３)全体に行き渡った後に、主噴射(２)が行われる。このため、主噴射(２)による燃焼火炎が燃焼室(３)全体に伝播し、空気の利用率が高くなり、不完全燃焼による黒煙の発生が抑制される。
【００１１】
この発明によれば、予備噴射(１)が燃焼室(３)に直接に行われるので、気化した燃料を含まない空気を燃焼室(３)に吸気できる。このため、空気の充填効率が高まり、不完全燃焼による黒煙の発生を抑制できる。
【００１２】
この発明によれば、１の燃焼室(３)への予備噴射(１)と主噴射(２)とが、燃料噴射ポンプ(８)に接続された１の燃料噴射管(２０)と、この燃料噴射管(２０)に接続された１の燃料噴射ノズル(１９)とを介して行われるので、１の燃焼室(３)への予備噴射(１)と主噴射(２)とが１の噴射経路によって行われる。このため、燃料噴射装置の構造を簡素化でき、その製造コストを低くできるとともに、その故障も少なくできる。
【００１３】
この発明によれば、１の燃焼室(３)への予備噴射(１)と主噴射(２)とが１の噴射経路によって行われるので、多気筒エンジンの場合には、各燃焼室(３)への噴射経路をそれぞれ独立させることができる。このため、１の燃焼室(３)への予備噴射(１)のタイミングを、他の燃焼室への主噴射(２)のタイミング等とは無関係に自由に設定することができ、予備噴射(１)の最適なタイミングを設定できる。
また、一般に予備噴射を行うと、主噴射の着火遅れ期間が短くなり、燃焼初期の熱発生率が減少し、出力が低下する傾向がある。しかし、この発明によれば、燃料噴射ポンプ(８)として逃げ孔式のものが用いられ、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの中高負荷部分(１３ａ)が、低負荷部分(１３ｂ)の端部からプランジャ(１２)のリフト方向に上り傾斜している。このため、負荷が高まるにつれて、予備噴射(１)の噴射量も増加し、燃焼初期の熱発生率の減少が修正され、高出力が得られる。
また、この発明によれば、中高負荷領域では、低負荷領域に比べて、燃焼噴射時期が進角されるので、燃焼初期の熱発生率の減少が修正され、高出力が得られる。
また、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの中高負荷部分(１３ａ)を傾斜させて燃料噴射時期の進角を行うと、中高負荷領域で、予備噴射(１)と主噴射(２)の各噴射量が過剰になる傾向がある。しかし、この発明によれば、プランジャ(１２)の斜め溝(１４)のリフト側端縁(１５)のうちの中高負荷部分(１５ａ)が、低負荷部分(１５ｂ)の中高負荷側の仮想延長線(１５ｃ)よりもプランジャ(１２)のリフト方向にずらされている。このため、中高負荷領域で、主噴射(２)の噴射量が減量側に修正され、中高負荷領域での黒煙の発生を抑制できる。
【００１４】
この発明によれば、１の燃料噴射カム(９)に１の予備噴射用突起(１０)と主噴射用突起(１１)とが設けられているので、燃料噴射カム(９)は既存ものに１の予備噴射用突起(１０)を設けるだけでよく、燃料噴射ポンプ(８)は既存のものをそのまま用いることができる。このため、これらの製作を容易に行うことができる。
【００１５】
この発明によれば、予備噴射(１)は吸気行程前半に行われるので、予備噴射用突起(１０)と主噴射突起(１１)とを最も離れた相互反対側に配置することができる。このため、燃料噴射カム(９)のカムプロフィールの設計や製作を容易に行うことができる。また、この発明によれば、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの中高負荷部分(１３ａ)を傾斜させて燃料噴射時期の進角を行っているので、中高負荷領域では、プランジャ(１１)のプレストローク(３０)が短くなる。このため、予備噴射用突起(１０)や主噴射突起(１１)の突出寸法を短くでき、燃料噴射カム(９)のカムプロフィールの設計や製作を容易に行うことができる。
【００１６】
一般に、低負荷領域では、燃料噴射量が少なく、空気過剰率が大きいので、本来的に、不完全燃焼による黒煙の発生は起こりにくい。この発明によれば、低負荷領域では予備噴射(１)が行われないので、無駄な燃料噴射が無く、燃費を低くできるできるとともに、排気ガス特性を良好にできる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
（請求項２の発明）
請求項２の発明は、請求項１の発明の作用効果に加え、次の作用効果を奏する（図１または図２参照）。
この発明によれば、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの低負荷部分(１３ｂ)が、プランジャ(１２)のリフト方向に対して実質的に直交しているので、無負荷運転時に燃料噴射時期が過剰に遅角するおそれがなく、無負荷運転を安定化することができる。
【００２１】
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態を説明する図である。この実施形態では、直接噴射式の多気筒エンジンが用いられている。
【００２３】
このエンジンは、次のように構成されている。
図１（Ａ）に示すように、シリンダ(１６)にピストン(４)が内嵌され、ピストン(４)の頂面(５)にキャビィティ(６)が設けられ、このキャビィティ(６)内が燃焼室(３)とされている。シリンダ(１６)にシリンダヘッド(１７)が組み付けられ、このシリンダヘッド(１７)に燃料噴射ノズル(１９)が取り付けられている。図中の符号(１８)は吸気弁である。
【００２４】
このエンジンの燃料噴射装置は、次のように構成されている。
図１（Ａ）に示すように、燃料噴射ポンプ(８)に燃料噴射管(２０)が接続され、この燃料噴射管(２０)の先端に燃料噴射ノズル(１９)が接続されている。燃料噴射として、予備噴射(１)と主噴射(２)とが行われるように構成されている。
【００２５】
図１（Ｃ）に示すように、予備噴射(１)は、主噴射(２)よりも少ない噴射量で行われる。予備噴射(１)と主噴射(２)との総噴射量に対し、予備噴射量は２〜２０％とするのが望ましい。２％未満であると、燃焼室(３)内で生じる混合気が希薄になり過ぎ、主噴射(２)による火炎伝播が促進されず、２０％を越えると、燃焼室(３)内で生じる混合気が濃くなり過ぎ、過早着火が起こるおそれがある。これに対し、２〜２０％では、このような問題が生じにくい。これらの問題を確実に回避するためには、予備噴射量を５〜１５％とするのがより望ましい。
【００２６】
予備噴射(１)は、吸気行程中の前半に行われる。このため、シリンダ(６)の内周面の露出面積が比較的少ない間に、予備噴射(１)が行われ、シリンダ(６)の内周面の潤滑油の洗い流しが抑制され、ピストン(４)の焼き付きが抑制される。また、予備噴射(１)は、キャビィティ(６)内に向けて行われる。この点でも、シリンダ(６)の内周面の潤滑油の洗い流しが抑制され、ピストン(４)の焼き付きが抑制される。主噴射(２)は、圧縮行程終期の上死点付近で行われる。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、予備噴射(１)と主噴射(２)とは、燃焼室(３)に直接に行われ、１の燃焼室(３)への予備噴射(１)と主噴射(２)とが、燃料噴射ポンプ(８)に接続された１の燃料噴射管(２０)と、この燃料噴射管(２０)に接続された１の燃料噴射ノズル(１９)とを介して行われるように構成されている。
【００２８】
燃料噴射ポンプ(８)の構成は次の通りである。
図１（Ａ）に示すように、この燃料噴射ポンプ(８)は逃げ孔式の列型ポンプである。バレル(２１)にプランジャ(１２)が内嵌されている。プランジャ(１２)は燃料噴射カム(９)によってリフトされ、戻しバネ(３６)によって戻される。プランジャ(１２)のリフト側にはプランジャ室(３７)が設けられる。バレル(２１)の周囲に燃料溜め室(２２)が設けられている。バレル(２１)の周壁に燃料入口(２４)と逃げ孔(２３)とが設けられ、これらを介してプランジャ室(３７)と燃料溜め室(２２)とが連通されている。プランジャ(１２)に斜め溝(１４)が設けられている。斜め溝(１４)は縦溝(３８)でプランジャ室(３７)と連通されている。プランジャ(１２)は燃料調量ラック(２５)を介してガバナ部に連動連結されている。１の燃料噴射カム(９)に、吸気行程前半に予備噴射(２)を行う１の予備噴射用突起(１０)と、圧縮行程終期に主噴射(１)を行う１の主噴射用突起(１１)とが設けられている。
【００２９】
プランジャ(１２)が燃料噴射カム(９)の主噴射用突起(１１)でリフトされた後、戻しバネ(２６)によって戻されると、バレル(２１)内のプランジャ室(３７)が負圧になり、燃料溜め室(２２)内の燃料が燃料入口(２４)からプランジャ室(３７)に吸入される。予備噴射用突起(１０)でプランジャ(１２)が下死点からリフトされ、プランジャ(１２)の周面で燃料入口(２４)と逃げ孔(２３)とが塞がれると、予備噴射(１)が開始される。予備噴射用突起(１０)の突出寸法は短く、斜め溝(１４)が逃げ孔(２３)に到達する前に、プランジャ(１２)のリフトが終了して、予備噴射(１)は終了する。
【００３０】
次に、プランジャ室(３７)に燃料が吸入された後、主噴射用突起(１１)でプランジャ(１２)が下死点からリフトされ、プランジャ(１２)周面で燃料入口(２４)と逃げ孔(２３)とが塞がれると、主噴射(２)が開始される。そして、斜め溝(１４)が逃げ孔(２３)に到達すると、プランジャ室(３７)の燃料が縦溝(３８)と斜め溝(１４)と逃げ孔(２３)とを順に介して燃料溜め室(２２)に逃げ、主噴射(２)が終了する。以降、同様の動作が繰り返される。
【００３１】
エンジンにかかる負荷が減少すると、エンジンの回転速度が増加するので、ガバナ部から燃料調量ラック(２５)を介してプランジャ(１２)が燃料減量方向に回転連動される。逆に、エンジンにかかる負荷が増加すると、プランジャ(１２)が燃料増量方向に回転連動される。低負荷領域では、予備噴射(１)が行われず、中高負荷領域では、低負荷領域に比べて、燃焼噴射時期が進角される。
【００３２】
図１（Ｂ）に示すように、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの中高負荷部分(１３ａ)が、低負荷部分(１３ｂ)の端部からプランジャ(１２)のリフト方向に上り傾斜している。プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)のうちの低負荷部分(１３ｂ)が、プランジャ(１２)のリフト方向に対して実質的に直交している。プランジャ(１２)の斜め溝(１４)のリフト側端縁(１５)のうちの中高負荷部分(１５ａ)が、低負荷部分(１５ｂ)の中高負荷側の仮想延長線(１５ｃ)よりもプランジャ(１２)のリフト方向の上方にずらされている。
【００３３】
図１（Ｄ）の実線及び鎖線は、いずれも燃料調量ラック(２５)のラック位置に対するプランジャ(１２)の位置を示している。符号(３３)は下死点を示す鎖線、符号(２６)は予備噴射(１)及び主噴射(２)の開始時点を示す実線である。符号(３１)は予備噴射(１)の終了時点を示す鎖線、符号(２７)は主噴射(２)の終了時点を示す実線である。符号(３５)は中高負荷部分(１５ａ)が仮想延長線(１５ｃ)上にあると仮定した場合の主噴射(２)の終了時点を示す鎖線である。
【００３４】
下死点を示す鎖線(３３)は水平線となり、噴射開始時点を示す実線(２６)はプランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)を展開した折れ線となる。予備噴射(１)の終了時点を示す鎖線(３１)は、噴射開始時期を示す実線(２６)の低負荷部分と同じ高さの水平線となる。主噴射(２)の終了時点を示す実線(２７)は斜め溝(１４)のリフト側端縁(１５)を展開した折れ線となり、鎖線(３５)は仮想延長線(１５ｃ)を展開した傾斜線となる。
【００３５】
下死点を示す鎖線(３３)から噴射開始時点を示す実線(２６)までの距離が、予備噴射(１)及び主噴射(２)のプレストローク(３０)となる。噴射開始時期を示す実線(２６)から予備噴射終了時点を示す鎖線(３１)までの距離が、予備噴射(１)の有効ストローク(２９)となる。噴射開始時点の実線(２６)から主噴射終了時点の実線(２７)までの距離が、主噴射(２)の有効ストローク(２８)となる。
【００３６】
低負荷領域では、予備噴射(１)の有効ストローク(２９)が０となり、予備噴射(１)は行われない。すなわち、低負荷領域では、プランジャ(１２)の周面のリフト側端縁(１３)と燃料噴射カム(９)の予備噴射突起(１０)とに基づいて、プランジャ(１２)の予備噴射(１)の有効ストローク(２５)が０となることによって、予備噴射(１)が行われないように構成している。中高負荷領域では、低負荷領域に比べて、プレストローク(３０)が短くなるので、燃料噴射時期が進角される。中高負荷領域では、負荷が高まるにつれて、予備噴射(１)の有効ストローク(２９)が増加するので、予備噴射(１)の噴射量が増加する。低負荷領域では、噴射開始時期を示す実線(２６)が水平線となるので、無負荷運転時に燃料噴射時期が過剰に遅角するおそれがない。中高負荷領域では、主噴射終了時点を示す実線(２７)が、鎖線(３５)よりも噴射開始時点を示す実線(２６)の方向にずれるので、主噴射(２)の噴射量が減量側に修正される。なお、破線(３９)で示すように、主噴射(２)の有効ストローク(２８)と予備噴射(１)の有効ストローク(２９)とを重ねると、１サイクル中の予備噴射(１)と主噴射(２)の総有効ストローク、ひいては総噴射量が分かる。
【００３７】
上記第１実施形態では、燃焼室(３)として直接噴射式のものが用いられているが、図２に示す第２実施形態では、副室式のものが用いられている。この燃焼室(３)は主燃焼室(３１)と副燃焼室(７)とで構成され、これらは噴口(３２)で連通されている。副燃焼室(７)はうず室として構成されている。燃料噴射ノズル(１９)は副燃焼室(７)に臨んでいる。他の構成及び機能は、第１実施形態と同一であり、図２中、第１実施形態と同一の要素には、同一の符号を付しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を説明する図で、図１（Ａ）は燃料噴射装置の縦断面図、図１（Ｂ）はプランジャの要部斜視図、図１（Ｃ）は１サイクル中の噴射タイミングと噴射率を説明する図、図１（Ｄ）は燃料調量ラック位置に対するプランジャの位置とストロークとを説明する図である。
【図２】  本発明の第２実施形態を説明する図で、図２（Ａ）は図１（Ａ）相当図、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）相当図、図２（Ｃ）は図１（Ｃ）相当図である。
【符号の説明】
(１)…予備噴射、(２)…主噴射、(３)…燃焼室、(８)…燃料噴射ポンプ、(９)…燃料噴射カム、(１０)…予備噴射用突起、(１１)…主噴射用突起、(１２)…プランジャ、(１３)…リフト側端縁、(１３ａ)…中高負荷部分、(１３ｂ)…低負荷部分、(１４)…斜め溝、(１５)…リフト側端縁、(１５ａ)…中高負荷部分、(１５ｂ)…低負荷部分、(１５ｃ)…仮想延長線。
【図１】
0003822969.tif 000002
【図２】
0003822969.tif 000003