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JP3716119B2 - Fuel injection device - Google Patents
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JP3716119B2 - Fuel injection device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着火遅れ期間中の燃料噴射量を減少させることにより、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を低減可能にした内燃機関用燃料噴射装置、特にソレノイドで燃料噴射タイミングが制御される電磁式ユニットインジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3〜図4は、実願平1−54602号にて提案されている内燃機関用電磁式ユニットインジェクタの従来技術の1例を示し、図3はその要部縦断面図、図4は作動説明図である。
【0003】
図3において、3は本体で、これのプランジャ孔3jにはプランジャ1が往復摺動自在に嵌合され、上部のタペット孔5aにはタペット5が往復摺動自在に嵌合されている。
前記プランジャ1は、タペット5の上端係合部に係合されて該タペット5とともに往復動するようになっている。6は戻しスプリングで、上記プランジャ1及びタペット5を上方に戻すように付勢されている。
前記タペット5はロッカアーム(不図示)を介して燃料カム(不図示)に連結され、該燃料カムによってプランジャ1及びタペット5が一体で前記戻しスプリング6の弾力に抗して往復動するようになっている。
【0004】
3aはプランジャ室で、前記プランジャ1の頂面が臨み、これに導入される燃料を加圧するようになっている。
11は燃料噴射ノズル、9はスプリングケージ、4はスペーサであり、該燃料噴射ノズル11のノズルボデー11a、スプリングケージ9及びスペーサ4はノズルナット7を本体3の下部のねじにねじ込むことにより、該本体3に強固にかつ流体密に固定されている。
【0005】
前記本体3の、前記プランジャ1挿入用の孔3jの側方にはポペット弁孔3fが穿設され、該ポペット弁孔3fにはポペット弁2が往復動可能に嵌合されている。
3gは前記ポペット弁孔3fの下方に連設された下部孔である。また、前記ポペット弁孔3fの上部にはポペット弁2の弁座3hが設けられている。
3pは前記下部孔3g内に形成された燃料溜で、該燃料溜3pは本体3の下面にボルト2bによって固定された蓋18及び下部孔3gによって区画形成されている。
【0006】
前記ポペット弁2の下方移動制限機能を有する蓋18がボルトにより固定されている。前記蓋18の上面は前記下部孔3gとともに上記のように燃料溜3pを形成している。該燃料溜3pには本体3の下部の燃料溜24から本体3内の供給通路3dを経て燃料が供給されるようになっている。この燃料は後述する排油通路3eを経て燃料タンク(不図示)へ排出されるようになっている。前記弁座3hの上部には排油溜3cが形成されており、前記燃料溜3pと排油溜3cの間には連通路3kが開けられ、両溜間の圧力が均等化されるようになっている。
【0007】
前記プランジャ室3aへの燃料の出入りのための燃料通路3bは一端が前記ポペット弁孔3fの環状円錐形の弁座3hよりも所定距離下方に開口している。前記排油溜3cと前記燃料通路3bとの間の燃料流はソレノイド作動の前記ポペット弁2により制御される。
3eは排油孔で、前記連通路3kを介して前記燃料溜3p及び排油溜3cに連通されている。
【0008】
前記ポペット弁2は円錐形の弁フェース2mをそなえ、摺動部2bと、上方に延びる弁軸部2cとにより形成されている。該摺動部2bの周囲にはポペット弁2の開閉運動時に燃料通路3bと排油溜3cを連通する環状溝21が本体3内に設けられている。前記ポペット弁2は軽量化の目的で中空になっており、後述するアーマチュア13の締付け時に用いる六角孔を備えている。前記ポペット弁2の弁軸部2cの上端面はアーマチュア室13aに開放され、該上端面には長方形のアーマチュア13が締付け固定されており、該アーマチュア13には、これの運動時に燃料を通過させるため複数の孔23が穿けられている。
【0009】
また、前記ポペット弁2は円錐形の弁フェース2mの上方に肩部を形成し、ここに下部ばね受け26が係合されている。該下部ばね受け26の上方にはポペット弁2を開放させる方向に付勢されたスプリング15と該スプリング15を固定し制限する上部ばね受け27とが設置されている。12はソレノイドステータであり、該ソレノイドステータ12はソレノイドスペーサ14を介してボルト22により本体3に締付け固定されている。ソレノイドステータ12は、例えば合成樹脂材からなるソレノイドケース12d、ソレノイドコイル12cを保持するコイルボビン12bと磁気回路を構成するE字形コア12aより構成されている。前記ソレノイドコイル12cと本体3の間には前記アーマチュア13が設置されている。図はポペット弁2が閉鎖した状態を示しており、この状態ではソレノイドステータ12とアーマチュア13の対向する作動面の間には最小隙間(0.05mm〜0.3mm程度)が存在する。
【0010】
また、前記ポペット弁2の開放状態では、該ポペット弁2の下端面2aが蓋18の上面に当接している。該蓋18は前記ポペット弁2との当接状態において、該ポペット弁2の空洞部2pと燃料溜3pとを連通させる通路(孔もしくは溝)18cを有する。
【0011】
前記ソレノイドコイル12cは一対の端子が接続されており、この端子には電気配線によりソレノイド制御装置31(燃料噴射電子制御回路)及び電源に接続されている。また、該ソレノイド制御装置31には、エンジン回転速度、油温、給気圧等を検出する検出器32が接続されている。
【0012】
かかる従来の電磁式ユニットインジェクタにおいて、エンジンの運転中、燃料タンクからの燃料が、燃料ポンプ及び燃料パイプを経てシリンダヘッド内燃料供給通路より、本体3下部の燃料溜24に所定の比較的低い圧力で供給される。該燃料溜24に供給された燃料は、本体3内の供給通路3dを経て燃料溜3pに供給され、さらに排油路3eを経て、燃料タンクへ排出される。
【0013】
図4(A)はプランジャ1が下降している状態を示し、ポペット弁2が閉じるとプランジャ室3aに充填された燃料は加圧され、スペーサ4の燃料通路4aを通過して噴射ノズル11に嵌合された針弁10を開弁させ、燃料噴射が始まる。次いで図4(B)に示すように、ポペット弁2が開くと、プランジャ1により加圧されていたプランジャ室3a内の燃料は燃料通路3bへ押し出されて、燃料噴射は終了する。さらに図4(C)に示すように、プランジャ1が下降より上昇に転ずると、プランジャ室3aへ燃料通路3bを介して供給圧(通常1〜6Kgf/cm2)に加圧された燃料が流入し、充填され、これにより燃料噴射の1サイクルが終了する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示される従来技術に係る電磁式ユニットインジェクタにあっては、図5に示すように、ポペット弁が閉じて噴射圧の上昇が始まり、針弁が開弁した後に噴射が始まり、噴射圧は針弁開弁時に一旦若干低下した後、プランジャの下降に従い、比例的に上昇する。
【0015】
従って、かかる従来技術においては、プランジャのストロークに従い、一義的に噴射圧が上昇するので、殊に噴射時期の着火遅れ期間中の噴射量が噴射圧の上昇に従って多くなることとなり、このため着火遅れ期間後の燃焼の立ち上がりが急激となって、シリンダ内圧力が上昇し、これによってNOx発生量が増大し易いという問題点を有している。
【0016】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、噴射初期の着火遅れ期間中の噴射圧の上昇及びこれに伴う噴射率(噴射量)の増大を抑制して、エンジン性能に対応した噴射量を得ることにより、緩やかで安定した燃焼をなさしめて燃焼温度が低下し、NOxの発生量が低減された燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、燃料をシリンダ内に噴射する噴孔を備えた噴射弁と、該噴射弁に往復摺動可能に嵌合された針弁と、該針弁を閉弁方向に押圧する針弁スプリングと、
クランク軸に連動されるタペットにより本体内を往復摺動せしめられ、プランジャ室内に供給された燃料を加圧して、前記針弁に作用させて該針弁を開弁するプランジャとを備えた燃料噴射装置において、
前記プランジャは、その軸線方向において、前記タペット側に位置する第1プランジャと、前記プランジャ室に臨み、該第1プランジャに対して相対移動可能な第2プランジャとに分割されてなるとともに、
前記第2プランジャを前記針弁の開弁後の所定期間、反プランジャ室側に退避させる退避手段を備えたことを要旨とする。
【0018】
そして本発明は、前記退避手段の具体的構成にかかり、請求項記載の発明は、前記退避手段が、前記第1プランジャと第2プランジャとの間に介装され、セット荷重が前記針弁スプリングの開弁荷重よりも大きく設定されたスプリングからなる。
【0019】
従って、かかる発明においては、請求項に記載のように、前記退避手段のスプリングのセット荷重をSp1、前記針弁の開弁荷重をSp2とすると、両者の関係が、
Sp1/A1>Sp2/A2
ただし、A1(第2プランジャの断面積)=π(D12/4
2(針弁の有効断面積)=π(D2 2−d2)/4
1=第2プランジャの直径
2=針弁の大径部の直径
d=針弁の小径部の直径
になるように設定される。
【0020】
また、請求項記載の発明は、前記退避手段が、前記第1プランジャと第2プランジャとの間に形成された油室と、該油室内の圧力を調整する調圧装置とを備えてなる。
【0021】
請求項記載の発明は、請求項1乃至3の何れかにおいて、前記第1プランジャと第2プランジャとの間に、該第2プランジャの退避期間を調整する調整手段を設けてなる。
【0022】
請求項記載の発明は、請求項1若しくは3の何れかにおいて、前記プランジャ室と排油路との間を開閉して噴射時期を制御する制御弁を備えてなる。
【0023】
また、好ましくは請求項記載のように、前記制御弁がソレノイドによって駆動されるポペット弁からなる。
【0024】
かかる発明によれば、第1プランジャ及び第2プランジャが一体にて下降中、該第2プランジャが燃料の供給通路を閉じ、次いで制御弁が排油路を閉じてプランジャ室内の燃料の圧力の上昇が始まり、該圧力が針弁に作用して針弁スプリングの開弁圧に達すると針弁が開き、燃料の噴射が始まる。
該噴射開始後、針弁の開弁により噴射圧は若干低下し、その後2つのプランジャの下降により噴射圧が上昇するが、該噴射圧がプランジャ側のスプリングのセット圧力を超えると該スプリングが撓み、第2プランジャが第1プランジャに対して相対変位を始め、噴射圧は一定期間上記セット圧力に保持され、その上昇が抑制される。
【0025】
従って、かかる発明によれば、噴射圧の上昇始めから噴射の初期の着火遅れ期間内における噴射圧の上昇が抑制され、従って噴射量が従来技術よりも噴射量が減少し、着火遅れ期間後の燃焼の急激な立ち上がりが抑制される。
これによって初期燃焼が緩やかでかつ安定した燃焼となって燃焼温度が低下し、NOxの発生量が低減される。
【0026】
また、請求項記載の発明によれば、制御弁を、エンジン運転条件に対応して高精度でかつ自由に開閉制御することができ、燃料消費率を低減しかつNOx発生量を低減し得る燃料噴射モードを得ることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【0028】
図1は、本発明の実施形態に係る電磁式ユニットインジェクタの断面図である。
図1において、3は本体で、これのプランジャ孔3fには後述する第1プランジャ1a及び第2プランジャ1bが往復摺動自在に嵌合され、上部のタペット孔5aにはタペット5が往復摺動自在に嵌合されている。
前記第1プランジャ1aは、タペット5の上端係合部の係合溝5bに上下を拘束されて係合され、該タペット5とともに往復動するようになっている。6は戻しスプリングで、上記プランジャ1及びタペット5を上方に戻すように付勢されている。
前記タペット5はロッカアーム(不図示)を介して燃料カム(不図示)に連結され、該燃料カムによってプランジャ1及びタペット5が一体で前記戻しスプリング6の弾力に抗して往復動するようになっている。
【0029】
3aはプランジャ室で、前記第2プランジャ1bの頂面が臨み、これに導入される燃料を加圧するようになっている。
3bは前記本体3に穿設された燃料供給通路で、前記ポペット弁によって開閉されるようになっている。
前記第1プランジャ1aと第2プランジャ1bとの間には、該プランジャ1a,1b間に形成されるスプリング室32a内にコイルスプリングからなるスプリング32が介装され、前記第1プランジャ1aから延設された支持部1a1の端部に螺合されたナット1cで前記第2プランジャ1bの締め込み量を変化させることによって、前記スプリング32のセット荷重(取付荷重)、即ち第2プランジャ1bが前記スプリング32を圧縮して、上方に前記第1プランジャ1aに対して相対変位し始める荷重を変化させるようになっている。
【0030】
また、前記第1プランジャ1aの支持部1a1の途中には、第2プランジャ1bの上端部1dと当接可能な段差部1cが形成され、前記第2プランジャ1bの第1プランジャ1aに対する相対変位、つまり第2プランジャ1bのストロークSを規制している。なお、前記スプリング32は皿ばねであっても良い。
41は前記本体3の、プランジャ孔3jの第1プランジャ1aが嵌合される部位の中間部に刻設された漏洩油の逃し溝で、小径の逃し孔42により前記供給通路3dに接続されている。
【0031】
11は燃料噴射ノズルで、ノズルボデー11aと該ノズルボデー11a内に往復摺動自在に嵌合された針弁10及びノズルボデー11aの締め付け用としてのノズルナット7bからなる。
前記ノズルボデー11aの先端部には燃料溜11c及び燃料噴射用の複数の噴孔11bが設けられている。10aは下端が該燃料溜11cに開口される燃料通路である。
【0032】
9はスプリングケージ、7aはノズルナットであり、該スプリングケージ9は前記本体3の下部に該ノズルナット7aによって螺着されて両者の接合面35を流体密に圧接している。
また、前記ノズルボデー11aは、前記ノズルナット7bによって、前記スプリングケージ9の下部に螺着されて両者の接合面36を流体密に圧接している。
【0033】
8は前記スプリングケージ9内に収納された針弁スプリングで、前記本体3の下面と前記針弁10の頭部に当接されるばね受け8aとの間に介装され、所定のセット荷重(取付荷重)、即ち前記針弁10の開弁圧に相当するセット荷重で以って取り付けられている。
10aは、前記スプリングケージ9内に穿設された燃料通路で、下端が前記ノズルボデー11a内の燃料通路10aに連通されるとともに、上端が前記プランジャ室3aに連通されている。
【0034】
前記本体3の、前記第1、第2プランジャ1a,1bが嵌合されるプランジャ孔3jの側方にはポペット弁孔3fが設けられ、該ポペット弁孔3fには中空の弁ケース30が挿入されている。
37はスプリングケースで、前記本体3のポペット弁孔3fの上部のねじ部に螺合されて前記弁ケース30をその上下接合面39,38にて流体密になるように押し込んでいる。
【0035】
2はポペット弁で、前記弁ケース30の内周に往復摺動自在に嵌合されるとともに円錐形の弁フェース2mを備え、該弁フェース2mと該弁ケース30のシート部3hとが当接されたとき閉弁し、該弁フェース2mとシート部3hとが離れたとき開弁するようになっている。
前記ポペット弁2の内周は中空に形成され、その下部空間3pは後述するアーマチュア室13aに微小通路を介して連通され、ポペット弁2に不要な燃料圧力が掛からないようにしている。
【0036】
15は前記ポペット弁2の戻し用のスプリングで、前記スプリングケース37内に収納され、該スプリングケース37の支持面と前記ポペット弁2の支持面2hとの間に介装され、該ポペット弁2を開弁する方向に付勢されている。
30bは前記弁ケース30の内周の前記シート部3hに臨んで形成された燃料溝であり、該燃料溝30bは該弁ケース30内の燃料通路30c及び本体3内の燃料通路3bを介して前記プランジャ室3aに連通されている。
【0037】
また、30eは前記弁ケース30に円周方向に沿って複数個設けられた排油路で、該排油路30eは本体3に設けられた排油路(排油出口)3eに連通されている。
【0038】
前記ポペット弁2の上方に延びる弁軸部2cの上端部には、電導体からなるアーマチュア13がナット2qによって固着されている。
該アーマチュア13は、例えば、合成樹脂材等の非電導材料からなるスペーサ14に形成されたアーマチュア室13a内に収納されている。
【0039】
12はソレノイドステータで、次のように構成されている。
12aは、例えば剛性樹脂材等の非電導材料からなるソレノイドケースで、前記スペーサ14とともに前記本体3の上面に複数のボルト(不図示)によって固着されている。
12aはE字形コアで、その内部にはソレノイドコイル12cを保持するコイルボビン12bが収納されて磁気回路を構成している。
図1は前記ソレノイドコイル12c側に前記アーマチュア13が吸引されて、前記ポペット弁2が閉弁した状態を示している。
【0040】
前記ソレノイドコイル12cは、図3に示す従来技術と同様に、該ソレノイドコイル12cへの電流を制御するソレノイド制御装置31に接続されるとともに、該ソレノイド制御装置31には検出器32にて検出されるエンジンの回転速度、油温、給気圧等を検出する検出器32からのエンジン運転状態が入力されるようになっている。
【0041】
かかる構成からなる電磁式ユニットインジェクタを備えたエンジンの運転時において、燃料ポンプ及び燃料パイプを経てシリンダヘッド内の燃料供給通路より本体3の下部の燃料溜24に所定の比較的低い圧力(1〜6Kgf/cm2程度)で燃料が供給される。該燃料溜24に供給された燃料は、本体3内の供給通路3dに導かれる。
【0042】
そして、前記タペット5の戻しスプリング6の弾力により、該タペット5を介して第1プランジャ1a及び第2プランジャ1bが上昇して、第2プランジャ1bが供給通路3dを開き、かつ後述するようにソレノイドステータ12とアーマチュア13との共働によりポペット弁2が開かれると、該供給通路3d内の燃料がプランジャ室3a内に導入される。
【0043】
次に、前記ソレノイド制御装置31によるソレノイドステータ12、アーマチュア13及びポペット弁2の作動を説明するに、図5(a)に示すように、時刻t1にソレノイドコイル12cが通電されるとソレノイド磁気回路に磁束が発生し、ソレノイドステータ12とアーマチュア13との間に電磁吸引力Fcが発生するが、該電磁吸引力Fcがポペット弁2のスプリング15のセット荷重よりも大きくならないとアーマチュア13とポペット弁2の結合体は上方へ動き出さない。
【0044】
時刻t2に前記電磁吸引力Fcがスプリング15のセット荷重より大きくなると図5(c)に示すように、アーマチュア13がソレノイドステータ12側の吸引力Fcによって吸引され、ポペット弁2は上昇(リフト)し、時刻t3になると該ポペット弁2の弁座3hに着座し、弁開口部は閉鎖される。
その後、ソレノイドコイル12cの駆動電圧は図5(a)に示すように、ポペット弁2を閉鎖保持するに必要な電圧V2へ低下せしめられる。
【0045】
一方、前記第1プランジャ1a及び第2プランジャ1bは、タペット5を介して下降せしめられており、該第2プランジャ1bの下端部1b1が前記供給通路3dを閉じ、さらに前記のようにソレノイドステータ12が通電されてアーマチュア13がE字形コア12aに吸引されてポペット弁2が閉じるとプランジャ室3a及びこれに通ずる燃料通路3b,30c,30b,10a,11c等は密閉となって圧力が上昇する。
そして該圧力、即ち燃料溜11c内の圧力が針弁スプリング8のセット荷重即ち開弁圧に打ち勝つと、針弁10が開弁し、プランジャ室3a内から燃料通路10aを経て燃料溜11cに導かれていた燃料が噴孔11bからエンジンの燃焼室(不図示)内に噴射される。
【0046】
図2は、かかる燃料噴射時における噴射圧(噴射圧力)及び噴射率の時間変化を示し、図2(A)はこの発明の実施形態の場合、(B)は図3に示すような従来技術の場合をそれぞれ示す。
【0047】
図2(A)において、前記ポペット弁2の閉弁した点Aから噴射圧Pの上昇が始まり、B点に達して前記のように開弁圧P1となって針弁10が開弁すると、噴射圧Pの上昇が一旦停止して下降に転ずるが、第1プランジャ1a及び第2プランジャ1bの下降によって、C点から噴射圧Pは再び上昇する。
【0048】
そして、噴射圧が前記第1プランジャ1aと第2プランジャ1bとの間に介装されたスプリング32のセット荷重(取付荷重)相当圧力P2に達すると、該スプリング32が撓み始め、前記第1プランジャ1aが下降しても、前記スプリング32の撓みにより、噴射圧Pは前記スプリング32のセット荷重相当圧力P2とバランスして、後述するように図2(A)のD〜Eに示される一定期間、該セット荷重相当圧力P2に保持される。
【0049】
即ち、前記スプリング32が撓み始め、第2プランジャ1bが第1プランジャ1aに対して相対移動し始めるときの力の関係は、次の(1)式で表わされる。
2=Sp1/A1>Sp2/A2 ……(1)
ここで、Sp1=スプリング32のセット荷重
1(第2プランジャ1bの断面積)=π(D12/4
1=第2プランジャの直径
Sp2=針弁10のばね力
2(針弁10の燃料油圧作用面積)=π(D2 2−d2)/4
2=針弁10の大径部の直径
d=針弁10の小径部の直径
【0050】
そして、前記(1)式を満足して前記スプリング32が撓み、該スプリング32の撓み量が図1のSとなって第2プランジャ1bの上端部1dと第1プランジャ1aの段差部1cとが当接すると(図2(A)のE点)、該スプリング32の撓みがこの最大撓みに保持されたまま第2プランジャ1bは第1プランジャ1aと同期して下降し、これとともに噴射圧Pは上昇する。
【0051】
そして図5の時刻t6にソレノイド駆動電流が遮断されると、アーマチュア13及びこれに固定されたポペット弁2はスプリング15の弾力によって下降せしめられ、該ポペット弁2の弁フェース2mが弁ケース30のシート部30hから離れて該ポペット弁2が開弁する。
該ポペット弁2の開弁により、プランジャ室3aとこれに連なる燃料通路3b,30c,10a及び燃料溜11c内の燃料は燃料溝30b及びポペット弁2を通り、排油路30e及び3eを経て、燃料タンク(不図示)側に排出される。
【0052】
かかるポペット弁2の開弁により、噴射圧Pは図2(A)のF点から下降し、さらに針弁10の開弁圧P1よりも小さくなると該針弁10が閉弁し、燃料噴射が終了する。また、前記排油はポペット弁2の開弁期間中継続される。
そして、第1プランジャ1a及び第2プランジャ1bが上昇を始め、該第2プランジャ1bの下端面1b1が供給通路3dを開き、燃料がプランジャ室3aに供給され、1サイクルを終了する。
【0053】
以上のように、かかる実施形態によれば、従来技術においては、図2(B)に示すように、プランジャ1(図1参照)の下降中ポペット弁2が閉弁して噴射圧Pが上昇し、B点にて針弁10の開弁圧P1に達すると針弁10が開き、噴射圧PがC点まで下降した後、プランジャ1の下降とともに噴射圧Pが上昇するのに対し、この実施形態においては、図2(A)に示すように針弁10の開弁によって噴射圧PがC点まで下降した後、前記(1)式を満足する状態となってスプリング32が撓むことにより、第2プランジャ1bが第1プランジャ1aに対して相対変位し、これによって噴射圧が上記圧力P2に一定期間(図2(A)のD〜E間)保持され、該噴射圧Pの上昇が抑制される。
【0054】
従って、本発明の実施形態によれば、噴射圧の上昇始め(図2(A)のA点)から着火遅れ期間における燃料の噴射率Qが図2(A)のQ2のように、従来技術のQ1よりも小さくなり、即ち燃料噴射量が抑制される。
これによって、着火遅れ期間後の燃焼の急激な立ち上がりが抑制されて、緩やかでかつ安定した燃焼となって燃焼温度が低下し、NOxの発生量が低減される。
【0055】
なお、上記実施形態においては、図1に示すように、第1プランジャ1aと第2プランジャ1bとの間にスプリング32を介装しているが、第2実施形態では次のように構成する。
即ち、図1において、スプリング32を除去してスプリング室32aに所定圧力に加圧された圧油を導入して油圧室とし、該油圧室の圧力を調圧弁によって調整するように構成する。
【0056】
従って、かかる第2実施形態によれば、前記油圧室内の油圧を前記(1)式におけるスプリングのセット荷重相当圧力P2に設定し、該油圧室内の圧力変化を第1実施形態におけるスプリング32の荷重特性(ばね定数)と同様に設定する。
これにより、かかる第2実施形態によれば、前記第1実施形態と同様に、図2に示される噴射圧及び噴射率の特性と同様な着火遅れ期間中の噴射率低下特性が得られる。
【0057】
【発明の効果】
以上記載のごとく、本発明によれば、噴射圧の上昇始めから針弁が開弁して噴射が始まり、さらに噴射圧が上昇すると第2プランジャのスプリングが撓み、第2プランジャが第1プランジャに対して相対変位することによって、一定期間噴射圧の上昇が抑えられる。これによって噴射初期の着火遅れ期間における噴射圧の上昇が抑制されて噴射量が減少し、燃焼の急激な立ち上がりが抑制される。
【0058】
従って、本発明によれば、初期燃焼が緩やかでかつ安定した燃焼となって、従来技術に較べて燃焼温度が低下し、NOxの発生を低減することができる。
【0059】
また請求項のように構成すれば、エンジンの運転条件に対応して高精度でかつ自在に噴射時期の電子制御が可能となり、燃料消費率の低下とNOxの低減とを同時になし得る最適の噴射モードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る電磁式ユニットインジェクタの縦断面図である。
【図2】 上記第1実施形態における噴射特性線図であり、(A)は本発明、(B)は従来技術による場合を示す。
【図3】 従来技術に係る電磁式ユニットインジェクタの縦断面図である。
【図4】 従来技術におけるポペット弁の作動説明図である。
【図5】 従来技術におけるポペット弁の作動及び噴射特性線図である。
【符号の説明】
1a 第1プランジャ
1b 第2プランジャ
2 ポペット弁
3 本体
3a プランジャ室
3b 燃料通路
3c 排油溜
3e 排油路
3f ポペット弁孔
5 タペット
6 戻しスプリング
7a,7b ノズルナット
8 針弁スプリング
9 スプリングケージ
10 針弁
10a 燃料通路
11 燃料噴射ノズル
11a ノズルボデー
11b 噴孔
11c 燃料溜
12 ソレノイドステータ
12a E字形コア
12b コイルボビン
12c ソレノイドコイル
12d ソレノイドケース
13 アーマチュア
13a アーマチュア室
14 スペーサ
15 スプリング
30 弁ケース
30b 燃料溝
30c 燃料通路
32 スプリング
32a スプリング室
37 スプリングケース
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, the fuel injection timing is controlled by a fuel injection device for an internal combustion engine, particularly a solenoid, which can reduce nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas by reducing the fuel injection amount during the ignition delay period. The present invention relates to an electromagnetic unit injector.
[0002]
[Prior art]
FIGS. 3 to 4 show an example of the prior art of an electromagnetic unit injector for an internal combustion engine proposed in Japanese Utility Model Application No. 1-54602, FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an essential part thereof, and FIG. It is explanatory drawing.
[0003]
In FIG. 3, 3 is a main body, and the plunger 1 is fitted in the plunger hole 3j so as to be slidable in a reciprocating manner, and the tappet 5 is fitted in the upper tappet hole 5a so as to be slidable in a reciprocating manner.
The plunger 1 is engaged with an upper end engaging portion of the tappet 5 so as to reciprocate together with the tappet 5. A return spring 6 is urged to return the plunger 1 and the tappet 5 upward.
The tappet 5 is connected to a fuel cam (not shown) through a rocker arm (not shown), and the plunger 1 and the tappet 5 are reciprocated against the elastic force of the return spring 6 by the fuel cam. ing.
[0004]
Reference numeral 3a denotes a plunger chamber, which faces the top surface of the plunger 1 and pressurizes the fuel introduced therein.
11 is a fuel injection nozzle, 9 is a spring cage, and 4 is a spacer. The nozzle body 11 a of the fuel injection nozzle 11, the spring cage 9 and the spacer 4 are formed by screwing a nozzle nut 7 into a screw at the bottom of the main body 3. 3 is firmly and fluid-tightly fixed.
[0005]
A poppet valve hole 3f is formed in the main body 3 at the side of the hole 3j for inserting the plunger 1, and the poppet valve 2 is fitted in the poppet valve hole 3f so as to be capable of reciprocating.
Reference numeral 3g denotes a lower hole provided continuously below the poppet valve hole 3f. A valve seat 3h for the poppet valve 2 is provided above the poppet valve hole 3f.
3p is a fuel reservoir formed in the lower hole 3g. The fuel reservoir 3p is defined by a lid 18 fixed to the lower surface of the main body 3 by bolts 2b and a lower hole 3g.
[0006]
A lid 18 having a function of restricting the downward movement of the poppet valve 2 is fixed by a bolt. The upper surface of the lid 18 forms the fuel reservoir 3p as described above together with the lower hole 3g. Fuel is supplied to the fuel reservoir 3p from a fuel reservoir 24 at the bottom of the main body 3 through a supply passage 3d in the main body 3. This fuel is discharged to a fuel tank (not shown) through an oil discharge passage 3e described later. A drain oil reservoir 3c is formed at the top of the valve seat 3h. A communication passage 3k is opened between the fuel reservoir 3p and the drain oil reservoir 3c so that the pressure between the reservoirs is equalized. It has become.
[0007]
One end of the fuel passage 3b for fuel flow into and out of the plunger chamber 3a opens below a predetermined distance from the annular conical valve seat 3h of the poppet valve hole 3f. The fuel flow between the oil sump 3c and the fuel passage 3b is controlled by the poppet valve 2 operated by a solenoid.
Reference numeral 3e denotes an oil drain hole which communicates with the fuel reservoir 3p and the drain oil reservoir 3c through the communication passage 3k.
[0008]
The poppet valve 2 has a conical valve face 2m, and is formed by a sliding portion 2b and a valve shaft portion 2c extending upward. Around the sliding portion 2b, an annular groove 21 is provided in the main body 3 for communicating the fuel passage 3b and the oil reservoir 3c when the poppet valve 2 is opened and closed. The poppet valve 2 is hollow for the purpose of weight reduction, and has a hexagonal hole that is used when an armature 13 to be described later is tightened. The upper end surface of the valve shaft portion 2c of the poppet valve 2 is opened to the armature chamber 13a, and a rectangular armature 13 is fastened and fixed to the upper end surface, and fuel is passed through the armature 13 during its movement. Therefore, a plurality of holes 23 are formed.
[0009]
The poppet valve 2 forms a shoulder portion above the conical valve face 2m, and a lower spring receiver 26 is engaged therewith. Above the lower spring receiver 26, a spring 15 biased in a direction to open the poppet valve 2 and an upper spring receiver 27 for fixing and restricting the spring 15 are installed. Reference numeral 12 denotes a solenoid stator. The solenoid stator 12 is fastened and fixed to the main body 3 by a bolt 22 via a solenoid spacer 14. The solenoid stator 12 includes a solenoid case 12d made of, for example, a synthetic resin material, a coil bobbin 12b that holds the solenoid coil 12c, and an E-shaped core 12a that forms a magnetic circuit. The armature 13 is installed between the solenoid coil 12 c and the main body 3. The figure shows a state in which the poppet valve 2 is closed. In this state, there is a minimum gap (about 0.05 mm to 0.3 mm) between the operating surfaces of the solenoid stator 12 and the armature 13 facing each other.
[0010]
When the poppet valve 2 is opened, the lower end surface 2 a of the poppet valve 2 is in contact with the upper surface of the lid 18. The lid 18 has a passage (hole or groove) 18c for communicating the cavity 2p of the poppet valve 2 and the fuel reservoir 3p in a contact state with the poppet valve 2.
[0011]
A pair of terminals are connected to the solenoid coil 12c, and the terminals are connected to a solenoid control device 31 (fuel injection electronic control circuit) and a power source by electric wiring. The solenoid control device 31 is connected to a detector 32 that detects engine speed, oil temperature, supply air pressure, and the like.
[0012]
In such a conventional electromagnetic unit injector, during operation of the engine, the fuel from the fuel tank passes through the fuel pump and the fuel pipe and is supplied from the fuel supply passage in the cylinder head to the fuel reservoir 24 at the bottom of the main body 3 at a predetermined relatively low pressure. Supplied in. The fuel supplied to the fuel reservoir 24 is supplied to the fuel reservoir 3p via the supply passage 3d in the main body 3, and is further discharged to the fuel tank via the oil drain passage 3e.
[0013]
FIG. 4A shows a state in which the plunger 1 is lowered. When the poppet valve 2 is closed, the fuel filled in the plunger chamber 3 a is pressurized and passes through the fuel passage 4 a of the spacer 4 to the injection nozzle 11. The fitted needle valve 10 is opened to start fuel injection. Next, as shown in FIG. 4B, when the poppet valve 2 is opened, the fuel in the plunger chamber 3a pressurized by the plunger 1 is pushed out to the fuel passage 3b, and the fuel injection is completed. Further, as shown in FIG. 4 (C), when the plunger 1 starts to rise rather than descend, the fuel pressurized to the supply pressure (usually 1 to 6 kgf / cm 2 ) flows into the plunger chamber 3a through the fuel passage 3b. Thus, one fuel injection cycle is completed.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the electromagnetic unit injector according to the prior art shown in FIG. 3, as shown in FIG. 5, the poppet valve is closed and the injection pressure starts to rise, and after the needle valve is opened, the injection is started. After the needle valve is once slightly lowered when the needle valve is opened, it rises proportionally as the plunger descends.
[0015]
Accordingly, in such a conventional technique, the injection pressure uniquely increases according to the stroke of the plunger. Therefore, the injection amount particularly during the ignition delay period of the injection timing increases as the injection pressure increases. There is a problem that the rise of combustion after the period becomes abrupt, the pressure in the cylinder rises, and the amount of NOx generated easily increases.
[0016]
In view of the problems of the prior art, the present invention obtains an injection amount corresponding to engine performance by suppressing an increase in injection pressure during an ignition delay period in the initial stage of injection and an increase in injection rate (injection amount) associated therewith. Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection device in which a gentle and stable combustion is performed, a combustion temperature is lowered, and a generation amount of NOx is reduced.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is order to achieve the foregoing object, an injection valve having a nozzle hole for injecting fuel into the cylinder, a needle valve that mated for reciprocal sliding in the injection valve, a needle valve closed A needle valve spring that presses in the valve direction;
Fuel injection provided with a plunger that is reciprocally slid in the main body by a tappet that is linked to a crankshaft, pressurizes fuel supplied into the plunger chamber, and acts on the needle valve to open the needle valve In the device
In the axial direction, the plunger is divided into a first plunger located on the tappet side and a second plunger that faces the plunger chamber and is movable relative to the first plunger.
The gist is provided with a retracting means for retracting the second plunger toward the non-plunger chamber for a predetermined period after the needle valve is opened.
[0018]
The present invention relates to a specific configuration of the saving means, invention of claim 1 wherein, prior Symbol retracting means, the first plunger and is interposed between the second plunger, the set load the needle It consists of a spring set larger than the valve opening load of the valve spring.
[0019]
Therefore, in this invention, as set forth in claim 2, when the set load of the spring of the retracting means is Sp 1 and the opening load of the needle valve is Sp 2 , the relationship between the two is
Sp 1 / A 1 > Sp 2 / A 2
However, A 1 (cross-sectional area of the second plunger) = π (D 1) 2 /4
A 2 (effective sectional area of needle valve) = π (D 2 2 −d 2 ) / 4
D 1 = diameter of the second plunger
D 2 = Diameter of the large diameter part of the needle valve
d = the diameter of the small diameter part of the needle valve.
[0020]
The invention of claim 3, wherein the pre-Symbol retracting means comprises an oil chamber formed between the first plunger and the second plunger, and an adjustment to pressure regulator the pressure of the oil chamber Become.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, an adjusting means for adjusting a retracting period of the second plunger is provided between the first plunger and the second plunger.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first or third aspects, a control valve is provided that controls an injection timing by opening and closing between the plunger chamber and the oil discharge passage.
[0023]
Further, preferably as claimed in claim 6, consists of a poppet valve, wherein the control valve is driven by a solenoid.
[0024]
According to this invention, while the first plunger and the second plunger are integrally lowered, the second plunger closes the fuel supply passage, and then the control valve closes the oil discharge passage to increase the fuel pressure in the plunger chamber. When the pressure acts on the needle valve and reaches the valve opening pressure of the needle valve spring, the needle valve opens and fuel injection starts.
After the start of injection, the injection pressure is slightly reduced by opening the needle valve, and then the injection pressure is increased by lowering the two plungers. However, when the injection pressure exceeds the set pressure of the spring on the plunger side, the spring is bent. The second plunger starts to be displaced relative to the first plunger, the injection pressure is maintained at the set pressure for a certain period, and the increase is suppressed.
[0025]
Therefore, according to this invention, the increase in the injection pressure within the initial ignition delay period from the start of the increase in the injection pressure is suppressed, and therefore the injection amount is smaller than that of the prior art, and after the ignition delay period. Rapid rise of combustion is suppressed.
As a result, the initial combustion becomes gentle and stable combustion, the combustion temperature is lowered, and the amount of NOx generated is reduced.
[0026]
According to the invention of claim 6, wherein the control valve, the high-precision one big in response to engine operating conditions can be freely controlled to open and close to reduce the reduced vital NOx generation amount of the fuel consumption rate The resulting fuel injection mode can be obtained.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Only.
[0028]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electromagnetic unit injector according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a main body. A first plunger 1a and a second plunger 1b, which will be described later, are slidably fitted in the plunger hole 3f, and the tappet 5 is reciprocally slid in the upper tappet hole 5a. Fits freely.
The first plunger 1 a is engaged with the engaging groove 5 b of the upper end engaging portion of the tappet 5 so as to reciprocate together with the tappet 5. A return spring 6 is urged to return the plunger 1 and the tappet 5 upward.
The tappet 5 is connected to a fuel cam (not shown) through a rocker arm (not shown), and the plunger 1 and the tappet 5 are reciprocated against the elastic force of the return spring 6 by the fuel cam. ing.
[0029]
Reference numeral 3a denotes a plunger chamber, which faces the top surface of the second plunger 1b and pressurizes the fuel introduced therein.
A fuel supply passage 3b is formed in the main body 3 and is opened and closed by the poppet valve.
Between the first plunger 1a and the second plunger 1b, a spring 32 made of a coil spring is interposed in a spring chamber 32a formed between the plungers 1a and 1b, and extends from the first plunger 1a. by changing the tightening amount of the second plunger 1b nut 1c screwed to an end portion of the support portion 1a 1 which is, a set load (mounting load) of the spring 32, i.e. the second plunger 1b is the The spring 32 is compressed, and the load that starts to be displaced relative to the first plunger 1a is changed.
[0030]
Further, the in the middle of the support portion 1a 1 of the first plunger 1a, upper portion 1d and can contact the step portion 1c of the second plunger 1b is formed, displaced relative to the first plunger 1a of the second plunger 1b That is, the stroke S of the second plunger 1b is regulated. The spring 32 may be a disc spring.
41 is a leakage groove for leaked oil, which is carved in the middle of the portion of the main body 3 where the first plunger 1a of the plunger hole 3j is fitted, and is connected to the supply passage 3d by a small-diameter relief hole 42. Yes.
[0031]
A fuel injection nozzle 11 includes a nozzle body 11a, a needle valve 10 fitted in the nozzle body 11a so as to be freely slidable and a nozzle nut 7b for tightening the nozzle body 11a.
A fuel reservoir 11c and a plurality of injection holes 11b for fuel injection are provided at the tip of the nozzle body 11a. A fuel passage 10a has a lower end opened to the fuel reservoir 11c.
[0032]
Reference numeral 9 denotes a spring cage, and 7a denotes a nozzle nut. The spring cage 9 is screwed to the lower portion of the main body 3 by the nozzle nut 7a and presses the joint surface 35 of the both members in a fluid-tight manner.
Further, the nozzle body 11a is screwed to the lower portion of the spring cage 9 by the nozzle nut 7b to press-contact the joint surface 36 of both of them in a fluid-tight manner.
[0033]
A needle valve spring 8 accommodated in the spring cage 9 is interposed between a lower surface of the main body 3 and a spring receiver 8a that is in contact with the head of the needle valve 10, and has a predetermined set load ( Mounting load), that is, with a set load corresponding to the valve opening pressure of the needle valve 10.
Reference numeral 10a denotes a fuel passage formed in the spring cage 9. The lower end communicates with the fuel passage 10a in the nozzle body 11a, and the upper end communicates with the plunger chamber 3a.
[0034]
A poppet valve hole 3f is provided on a side of the plunger hole 3j into which the first and second plungers 1a and 1b are fitted, and a hollow valve case 30 is inserted into the poppet valve hole 3f. Has been.
Reference numeral 37 denotes a spring case, which is screwed into the upper threaded portion of the poppet valve hole 3f of the main body 3 and pushes the valve case 30 so as to be fluid tight at the upper and lower joint surfaces 39 and 38.
[0035]
Reference numeral 2 denotes a poppet valve that is reciprocally fitted to the inner periphery of the valve case 30 and includes a conical valve face 2m. The valve face 2m and the seat portion 3h of the valve case 30 are in contact with each other. The valve is closed when the valve face 2m and the seat 3h are separated from each other.
The inner periphery of the poppet valve 2 is formed hollow, and its lower space 3p communicates with an armature chamber 13a described later via a micro passage so that unnecessary fuel pressure is not applied to the poppet valve 2.
[0036]
Reference numeral 15 denotes a spring for returning the poppet valve 2, which is housed in the spring case 37 and interposed between the support surface of the spring case 37 and the support surface 2 h of the poppet valve 2. Is biased in the direction to open the valve.
Reference numeral 30b denotes a fuel groove formed facing the seat portion 3h on the inner periphery of the valve case 30. The fuel groove 30b passes through a fuel passage 30c in the valve case 30 and a fuel passage 3b in the main body 3. The plunger chamber 3a communicates with the plunger chamber 3a.
[0037]
A plurality of oil discharge passages 30e are provided in the valve case 30 along the circumferential direction. The oil discharge passages 30e communicate with an oil discharge passage (oil discharge outlet) 3e provided in the main body 3. Yes.
[0038]
An armature 13 made of a conductor is fixed to the upper end portion of the valve shaft portion 2c extending above the poppet valve 2 by a nut 2q.
The armature 13 is accommodated in an armature chamber 13a formed in a spacer 14 made of a nonconductive material such as a synthetic resin material.
[0039]
A solenoid stator 12 is configured as follows.
12a is a solenoid case made of a non-conductive material such as a rigid resin material, and is fixed to the upper surface of the main body 3 together with the spacer 14 by a plurality of bolts (not shown).
Reference numeral 12a denotes an E-shaped core in which a coil bobbin 12b for holding a solenoid coil 12c is housed to constitute a magnetic circuit.
FIG. 1 shows a state where the armature 13 is attracted to the solenoid coil 12c side and the poppet valve 2 is closed.
[0040]
The solenoid coil 12c is connected to a solenoid control device 31 that controls the current to the solenoid coil 12c, and is detected by a detector 32 in the solenoid control device 31 as in the prior art shown in FIG. The engine operating state is input from a detector 32 that detects the rotational speed of the engine, the oil temperature, the supply air pressure, and the like.
[0041]
During operation of an engine having an electromagnetic unit injector having such a configuration, a predetermined relatively low pressure (1 to 2) is applied to the fuel reservoir 24 in the lower portion of the main body 3 from the fuel supply passage in the cylinder head via the fuel pump and the fuel pipe. The fuel is supplied at about 6 kgf / cm 2 . The fuel supplied to the fuel reservoir 24 is guided to the supply passage 3 d in the main body 3.
[0042]
Then, the elasticity of the return spring 6 of the tappet 5 raises the first plunger 1a and the second plunger 1b through the tappet 5, the second plunger 1b opens the supply passage 3d, and a solenoid as will be described later. When the poppet valve 2 is opened by the cooperation of the stator 12 and the armature 13, the fuel in the supply passage 3d is introduced into the plunger chamber 3a.
[0043]
Next, the solenoid stator 12 by the solenoid control device 31, to explain the operation of the armature 13 and the poppet valve 2, as shown in FIG. 5 (a), when the solenoid coil 12c to the time t 1 is energized solenoid magnetic Magnetic flux is generated in the circuit, and an electromagnetic attractive force Fc is generated between the solenoid stator 12 and the armature 13, and the armature 13 and the poppet need to be larger than the set load of the spring 15 of the poppet valve 2. The combination of the valve 2 does not move upward.
[0044]
Wherein the time t 2 when the electromagnetic attractive force Fc is greater than the set load of the spring 15 as shown in FIG. 5 (c), the armature 13 is attracted by the suction force Fc of the solenoid stator 12 side, the poppet valve 2 is increased (lift ) and, at time t 3 seated on the valve seat 3h of the poppet valve 2, the valve opening is closed.
Then, the drive voltage of the solenoid coil 12c, as shown in FIG. 5 (a), is caused to drop to the voltage V 2 necessary to close hold poppet valve 2.
[0045]
Meanwhile, the first plunger 1a and the second plunger. 1b, has been moved down through the tappet 5, the lower end portion 1b 1 of the second plunger 1b closes the supply passage 3d, further the solenoid stator as When the armature 13 is energized and the armature 13 is sucked into the E-shaped core 12a and the poppet valve 2 is closed, the plunger chamber 3a and the fuel passages 3b, 30c, 30b, 10a, 11c, etc. communicating therewith are sealed and the pressure rises. .
When the pressure, that is, the pressure in the fuel reservoir 11c overcomes the set load of the needle valve spring 8, that is, the valve opening pressure, the needle valve 10 opens and is guided from the plunger chamber 3a through the fuel passage 10a to the fuel reservoir 11c. The fuel that has been injected is injected into the combustion chamber (not shown) of the engine from the injection hole 11b.
[0046]
FIG. 2 shows changes over time in injection pressure (injection pressure) and injection rate during such fuel injection, FIG. 2 (A) shows an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (B) shows a related art as shown in FIG. Each case is shown.
[0047]
In FIG. 2A, the injection pressure P starts to rise from the point A where the poppet valve 2 is closed. When the point B is reached and the valve opening pressure P 1 is reached as described above, the needle valve 10 is opened. The rise in the injection pressure P temporarily stops and starts to fall, but the injection pressure P rises again from the point C by the lowering of the first plunger 1a and the second plunger 1b.
[0048]
When the injection pressure reaches a set load (mounting load) corresponding pressure P 2 of the spring 32 interposed between the first plunger 1a and the second plunger 1b, the spring 32 starts bending, the first even plunger 1a is lowered by the deflection of the spring 32, the injection pressure P is balanced with a set load corresponding pressure P 2 of the spring 32, shown in D~E shown in FIG. 2 (a) as described below The set load equivalent pressure P 2 is maintained for a certain period.
[0049]
That is, the relationship of force when the spring 32 starts to bend and the second plunger 1b starts to move relative to the first plunger 1a is expressed by the following equation (1).
P 2 = Sp 1 / A 1 > Sp 2 / A 2 (1)
Here, Sp 1 = Set load of spring 32
A 1 (cross-sectional area of the second plunger 1b) = π (D 1) 2/4
D 1 = diameter of the second plunger
Sp 2 = spring force of needle valve 10
A 2 (Fuel hydraulic pressure working area of needle valve 10) = π (D 2 2 −d 2 ) / 4
D 2 = diameter of the large diameter portion of the needle valve 10
d = diameter of the small diameter portion of the needle valve 10
And the said spring 32 bends satisfying said (1) Formula, and the bending amount of this spring 32 becomes S of FIG. 1, and the upper-end part 1d of the 2nd plunger 1b and the level | step-difference part 1c of the 1st plunger 1a are. When contacted (point E in FIG. 2A), the second plunger 1b descends in synchronism with the first plunger 1a while the bending of the spring 32 is held at this maximum bending, and the injection pressure P is To rise.
[0051]
When the solenoid drive current is cut off at time t 6 in FIG. 5, the armature 13 and this poppet valve 2 which is fixed to the be moved down by the elastic force of the spring 15, the valve face 2m valve casing 30 of the poppet valve 2 The poppet valve 2 is opened away from the seat portion 30h.
By opening the poppet valve 2, the fuel in the plunger chamber 3a and the fuel passages 3b, 30c, 10a and the fuel reservoir 11c connected to the plunger chamber 3a passes through the fuel groove 30b and the poppet valve 2, passes through the oil discharge passages 30e and 3e, It is discharged to the fuel tank (not shown) side.
[0052]
When the poppet valve 2 is opened, the injection pressure P drops from the point F in FIG. 2A, and when the pressure becomes lower than the valve opening pressure P 1 of the needle valve 10, the needle valve 10 is closed and fuel injection is performed. Ends. Further, the oil draining is continued during the opening period of the poppet valve 2.
The first plunger 1a and the second plunger 1b starts to rise, the lower end surface 1b 1 of the second plunger 1b opens the supply passage 3d, the fuel is supplied to the plunger chamber 3a, to end the cycle.
[0053]
As described above, according to this embodiment, in the prior art, as shown in FIG. 2 (B), the poppet valve 2 is closed while the plunger 1 (see FIG. 1) is lowered, and the injection pressure P is increased. When the valve opening pressure P 1 of the needle valve 10 is reached at the point B, the needle valve 10 is opened, and after the injection pressure P is lowered to the point C, the injection pressure P is increased as the plunger 1 is lowered. In this embodiment, as shown in FIG. 2A, after the injection pressure P is lowered to the point C by opening the needle valve 10, the spring 32 bends in a state satisfying the expression (1). As a result, the second plunger 1b is displaced relative to the first plunger 1a, whereby the injection pressure is held at the pressure P 2 for a certain period (between D and E in FIG. 2A). Rise is suppressed.
[0054]
Therefore, according to the embodiment of the present invention, the fuel injection rate Q in the ignition delay period from the beginning of the increase in the injection pressure (point A in FIG. 2A) is the conventional value as indicated by Q 2 in FIG. It becomes smaller than Q 1 of the technology, that is, the fuel injection amount is suppressed.
As a result, the sudden rise of the combustion after the ignition delay period is suppressed, and the combustion temperature is lowered and the combustion temperature is lowered, so that the generation amount of NOx is reduced.
[0055]
In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the spring 32 is interposed between the first plunger 1a and the second plunger 1b, but the second embodiment is configured as follows.
That is, in FIG. 1, the spring 32 is removed and pressure oil pressurized to a predetermined pressure is introduced into the spring chamber 32a to form a hydraulic chamber, and the pressure in the hydraulic chamber is adjusted by a pressure regulating valve.
[0056]
Therefore, according to the second embodiment, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber is set to the spring set load equivalent pressure P 2 in the equation (1), and the pressure change in the hydraulic chamber is set to the spring 32 in the first embodiment. Set in the same way as the load characteristics (spring constant).
Thereby, according to this 2nd Embodiment, the injection rate fall characteristic in the ignition delay period similar to the characteristic of the injection pressure and injection rate shown by FIG. 2 is obtained like the said 1st Embodiment.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the needle valve opens from the beginning of the increase of the injection pressure and the injection starts, and when the injection pressure further increases, the spring of the second plunger bends and the second plunger becomes the first plunger. On the other hand, the relative displacement suppresses the increase in the injection pressure for a certain period. As a result, the increase in the injection pressure during the ignition delay period at the initial stage of injection is suppressed, the injection amount is reduced, and the rapid rise of combustion is suppressed.
[0058]
Therefore, according to the present invention, the initial combustion becomes a gradual and stable combustion, the combustion temperature is lowered as compared with the prior art, and the generation of NOx can be reduced.
[0059]
According to the sixth aspect of the invention, the electronic timing of the injection timing can be freely controlled with high accuracy and flexibility corresponding to the operating conditions of the engine, and the optimal fuel consumption rate and NOx reduction can be achieved at the same time. An injection mode can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic unit injector according to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are injection characteristic diagrams in the first embodiment, where FIG. 2A shows the case of the present invention, and FIG. 2B shows the case of the prior art.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic unit injector according to the prior art.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a poppet valve in the prior art.
FIG. 5 is a graph showing operation and injection characteristics of a poppet valve in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a 1st plunger 1b 2nd plunger 2 Poppet valve 3 Main body 3a Plunger chamber 3b Fuel passage 3c Oil drainage reservoir 3e Oil drainage passage 3f Poppet valve hole 5 Tappet 6 Return spring 7a, 7b Nozzle nut 8 Needle valve spring 9 Spring cage 10 Needle Valve 10a Fuel passage 11 Fuel injection nozzle 11a Nozzle body 11b Injection hole 11c Fuel reservoir 12 Solenoid stator 12a E-shaped core 12b Coil bobbin 12c Solenoid coil 12d Solenoid case 13 Armature 13a Armature chamber 14 Spacer 15 Spring 30 Valve case 30c Fuel groove 30 Spring 32a Spring chamber 37 Spring case

Claims (6)

燃料をシリンダ内に噴射する噴孔を備えた噴射弁と、該噴射弁に往復摺動可能に嵌合された針弁と、該針弁を閉弁方向に押圧する針弁スプリングと、
クランク軸に連動されるタペットにより本体内を往復摺動せしめられ、プランジャ室内に供給された燃料を加圧して、前記針弁に作用させて該針弁を開弁するプランジャとを備えた燃料噴射装置において、
前記プランジャは、その軸線方向において、前記タペット側に位置する第1プランジャと、前記プランジャ室に臨み、該第1プランジャに対して相対移動可能な第2プランジャとに分割されてなるとともに、
前記第2プランジャを前記針弁の開弁後の所定期間、反プランジャ室側に退避させる退避手段を備え、前記退避手段が、前記第1プランジャと第2プランジャとの間に介装され、セット荷重が前記針弁スプリングの開弁荷重よりも大きく設定されたスプリングからなることを特徴とする燃料噴射装置。
An injection valve having an injection hole for injecting fuel into the cylinder, a needle valve that is slidably fitted to the injection valve, and a needle valve spring that presses the needle valve in the valve closing direction;
Fuel injection provided with a plunger that is reciprocally slid within the main body by a tappet that is linked to a crankshaft, pressurizes fuel supplied into the plunger chamber, and acts on the needle valve to open the needle valve In the device
In the axial direction, the plunger is divided into a first plunger located on the tappet side and a second plunger that faces the plunger chamber and is movable relative to the first plunger.
A retracting means for retracting the second plunger to the side opposite to the plunger chamber for a predetermined period after the needle valve is opened, the retracting means being interposed between the first plunger and the second plunger; A fuel injection device comprising a spring whose load is set larger than a valve opening load of the needle valve spring .
前記退避手段のスプリングのセット荷重をSp1、前記針弁の開弁荷重をSp2とすると、両者の関係が、
Sp1/A1>Sp2/A2
ただし、A1(第2プランジャの断面積)=π(D12/4
2(針弁の有効断面積)=π(D2 2−d2)/4
1=第2プランジャの直径
2=針弁の大径部の直径
d=針弁の小径部の直径
になるように設定されてなる請求項記載の燃料噴射装置。
When the set load of the spring of the retracting means is Sp 1 and the opening load of the needle valve is Sp 2 , the relationship between them is
Sp 1 / A 1 > Sp 2 / A 2
However, A 1 (cross-sectional area of the second plunger) = π (D 1) 2 /4
A 2 (effective sectional area of needle valve) = π (D 2 2 −d 2 ) / 4
D 1 = diameter of the second plunger
D 2 = Diameter of the large diameter part of the needle valve
d = set comprising Claim 1 Injector according to become the diameter of the small diameter portion of the needle valve.
燃料をシリンダ内に噴射する噴孔を備えた噴射弁と、該噴射弁に往復摺動可能に嵌合された針弁と、該針弁を閉弁方向に押圧する針弁スプリングと、
クランク軸に連動されるタペットにより本体内を往復摺動せしめられ、プランジャ室内に供給された燃料を加圧して、前記針弁に作用させて該針弁を開弁するプランジャとを備えた燃料噴射装置において、
前記プランジャは、その軸線方向において、前記タペット側に位置する第1プランジャと、前記プランジャ室に臨み、該第1プランジャに対して相対移動可能な第2プランジャとに分割されてなるとともに、
前記第2プランジャを前記針弁の開弁後の所定期間、反プランジャ室側に退避させる退避手段を備え、前記退避手段が、前記第1プランジャと第2プランジャとの間に形成された油室と、該油室内の圧力を調整する調圧装置とを備えてなることを特徴とする燃料噴射装置。
An injection valve having an injection hole for injecting fuel into the cylinder, a needle valve that is slidably fitted to the injection valve, and a needle valve spring that presses the needle valve in the valve closing direction;
Fuel injection provided with a plunger that is reciprocally slid within the main body by a tappet that is linked to a crankshaft, pressurizes fuel supplied into the plunger chamber, and acts on the needle valve to open the needle valve In the device
In the axial direction, the plunger is divided into a first plunger located on the tappet side and a second plunger that faces the plunger chamber and is movable relative to the first plunger.
An oil chamber formed between the first plunger and the second plunger, wherein the second plunger is retracted to the opposite plunger chamber side for a predetermined period after the needle valve is opened ; When the fuel injection device according to claim Rukoto such and a pressure regulator for adjusting the pressure of the oil chamber.
前記第1プランジャと第2プランジャとの間に、該第2プランジャの退避期間を調整する調整手段を設けてなる請求項1乃至3の何れか1項に記載の燃料噴射装置。Wherein between the first plunger and the second plunger, the fuel injection device according to any one of claims 1 to 3 comprising an adjusting means for adjusting the storage period of the second plunger. 前記プランジャ室と排油路との間を開閉して噴射時期を制御する制御弁を備えてなる請求項1若しくは3記載の燃料噴射装置。The fuel injection device according to claim 1 or 3, further comprising a control valve that controls an injection timing by opening and closing between the plunger chamber and the oil discharge passage. 前記制御弁がソレノイドによって駆動されるポペット弁からなる請求項記載の燃料噴射装置。6. The fuel injection device according to claim 5, wherein the control valve is a poppet valve driven by a solenoid.
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