| 【発明の名称】 |
増圧ピストン装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】永江 禎範
【氏名】杉原 正英
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| 【要約】 |
【課題】窒素酸化物の発生を抑制することができる増圧ピストン装置を提供すること。
【解決手段】ハウジング５０内において大径プランジャ（プランジャ）８１が摺動変位自在に設けられ、大径プランジャ８１の前面側は、大径プランジャ８１を変位させる作動油（作動流体）が導入される大径プランジャ作動室（作動流体室）９とされ、大径プランジャ８１の背面側は、大径プランジャ作動室９内の作動油の圧力に対抗する作動油（背圧流体）が導入される背圧室１０１Ａとされている。そして、ハウジング５０には、背圧室１０１Ａに開口し、作動油が供給・排出される第１の背圧流体通路９０，９１および連通油路（第２の背圧流体通路）９２が設けられ、第１の背圧流体通路９０，９１は、大径プランジャ８１の変位に応じて開放・閉塞される構成とされている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ハウジングと、該ハウジング内において軸線方向に摺動変位自在に設けられたプランジャとを備え、該プランジャの前面側は、該プランジャと前記ハウジングとの間に位置して該プランジャを変位させる作動流体が導入される作動流体室とされ、該プランジャの背面側は、該プランジャと前記ハウジングとの間に位置して前記作動流体室内の作動流体の圧力に対抗する背圧流体が導入される背圧室とされ、前記ハウジングには、前記背圧室に開口し、背圧流体を、前記背圧室に供給または排出するための第１の背圧流体通路および第２の背圧流体通路が設けられ、前記第１の背圧流体通路は、前記プランジャの変位に応じて該プランジャにより流路が開放・閉塞される構成とされていることを特徴とする増圧ピストン装置。
【請求項２】 請求項１記載の増圧ピストン装置において、前記第２の背圧流体通路には、背圧流体の排出圧力に対して圧力損失を生じさせる圧損発生手段が設けられていることを特徴とする増圧ピストン装置。
【請求項３】 請求項１または２に記載の増圧ピストン装置において、前記第２の背圧流体通路には、該第２の背圧流体通路を通過して排出される背圧流体の排出流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする増圧ピストン装置。
【請求項４】 請求項１から３いずれかに記載の増圧ピストン装置において、前記プランジャは前記軸線周りに回転自在とされ、該プランジャには、前記ハウジング内壁に当接した状態で摺動する摺動部と、前記ハウジング内壁から離間している離間部と、該摺動部及び離間部との境界としての段部を備え、該段部が前記プランジャの変位に伴い移動することにより前記第１の背圧流体通路の開口部を通過して該開口部を開放・閉塞する構成とされ、さらに、前記段部は、前記プランジャの回転角度に応じて、前記第１の背圧流体通路の開口部とのプランジャ軸方向における距離が異なる構成とされていることを特徴とする増圧ピストン装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関燃料噴射装置等に用いられる増圧ピストン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の蓄圧、増圧ピストン方式の燃料噴射装置の概略系統を図８に示した。図において、１はポンプ本体、２は燃料吐出プランジャ（後述する大径プランジャ８よりも小径とされている。以下小径プランジャと呼ぶ）、Ａは小径プランジャ２により燃料が増圧されるプランジャ室、３はプランジャ戻しばね、４はプランジャ室Ａに燃料を供給する燃料給油室、５はプランジャ室Ａから燃料が吐出される吐出弁、６は噴射管、７は燃料弁、８は大径プランジャ、９は加圧された作動油（作動流体）が導入されて大径プランジャ８に圧力を作用する大径プランジャ作動油室（作動流体室）、Ｂは背圧室、１０は背圧室に開口する連通路である。
【０００３】１１は吐出始めロジック弁、１２は作動油路、１３はロジック弁連通油路、１４は後述の蓄圧器２２と吐出始めロジック弁１１とを結ぶ油路、１５は吐出始めロジック弁１１と後述のスプール管制弁１９とをつなぐ油路、１６は吐出終わりロジック弁、１８は吐出終わりロジック弁１６から後述の作動油タンク２４へ通じる排油管、１９は図示しないコントローラにより機関のクランク（不図示）の回転と同期して駆動されるスプール管制弁であり、２０は後述の蓄圧器２２からスプール管制弁１９への油路で、２１はスプール管制弁１９からの排油管である。また、２２は蓄圧器、２３は高圧の作動油を蓄圧器２２に供給する油圧源装置、２４は作動油タンク、２５は作動油タンク２４から連通路１０を経て背圧室Ｂに図示省略のポンプ等を介して作動油が供給され、または背圧室Ｂから作動油タンク２４に作動油が排出される作動油管、２６は燃料タンク、２７は燃料供給装置、２８は燃料供給管である。
【０００４】本噴射装置の動作について述べる。プランジャ室Ａには、燃料供給装置２７、燃料供給管２８、燃料給油室４を経て燃料が充満されている。また、背圧室Ｂには作動油管２５を介して作動油タンク２４の作動油が充満されている。今、スプール管制弁１９が、吐出始めロジック弁１１の大径側油路１５に作用している蓄圧器２２からの高圧が閉じられるように作動すると、大径側油路１５が排油管２１に通じ圧力が下がる。蓄圧器２２からの圧力は、吐出終わりロジック弁１６の大径側油路１７に作用しロジック弁１６は閉じ側に大きな力を受ける。
【０００５】油路１５の油圧が抜けるので油路１４の蓄圧器からの高圧の作動油はロジック弁１１を押し開けて開状態とし、油路１２を経て大径プランジャ作動室９に入り、大径プランジャ８を上方に押し上げる。大径プランジャ８により小径プランジャ２が押し上げられるとプランジャ室Ａ内の燃料は増圧され、吐出弁５を押し開け、噴射管６を通り、燃料弁７から噴射される。また、同時に背圧室Ｂ内の作動油も加圧されて連通路１０、作動油管２５を介して排出される。所定の燃料噴射を終えたところでスプール管制弁１９が戻ると油路１５に蓄圧器２２の高圧がかかり、ロジック弁１１が閉じると同時に油路１７が排油管２１に通じ、圧力が抜けロジック弁１６が開く。これにより油路１２及び大径プランジャ作動油室９の高圧油が抜け小径プランジャ２，大径プランジャ８はプランジャ戻りばね３により下方に戻され、燃料の圧送を終える。
【０００６】このときの噴射圧力と大径プランジャ８の変位と、クランク回転角との関係を図９に示した。大径プランジャ作動室９の圧力が大径プランジャ８に作用すると、背圧室Ｂの作動油が速やかに連通路１０から排出されるので、プランジャ室Ａの噴射圧の上昇が早く、その後はプランジャ室Ａ圧力と大径プランジャ作動室９の圧力とがバランスするので定圧の噴射となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の噴射装置においては、噴射圧力プロフィールがほぼ矩形となる。このような矩形の噴射圧力であることは、噴射初期から高圧であるので噴射期間が短くなり、燃料消費量（燃費）が少ないエンジン性能を得ることができる。しかしながら、燃焼圧力の上昇、燃焼温度の上昇があり、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量が多くなる欠点がある。そのため地球環境の維持、規制を受ける排ガス対策の面からは良好な噴射特性とはいえないという問題がある。
【０００８】上記事情に鑑み、本発明においては、窒素酸化物の発生を抑制することができる増圧ピストン装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の増圧ピストン装置は、ハウジングと、該ハウジング内において軸線方向に摺動変位自在に設けられたプランジャとを備え、該プランジャの前面側は、該プランジャと前記ハウジングとの間に位置して該プランジャを変位させる作動流体が導入される作動流体室とされ、該プランジャの背面側は、該プランジャと前記ハウジングとの間に位置して前記作動流体室内の作動流体の圧力に対抗する背圧流体が導入される背圧室とされ、前記ハウジングには、前記背圧室に開口し、背圧流体を、前記背圧室に供給または排出するための第１の背圧流体通路および第２の背圧流体通路が設けられ、前記第１の背圧流体通路は、前記プランジャの変位に応じて該プランジャにより流路が開放・閉塞される構成とされていることを特徴とする。
【００１０】この増圧ピストン装置においては、背圧流体流路が２カ所設けられており、そのうち第１の背圧流体通路はプランジャの変位により開放・閉塞される。このため、作動初期においては第２の背圧流体通路のみが開放され、その後プランジャが所定距離変位したときに第１の背圧流体通路が開放されるようにすることで、背圧流体の排出量を経時的に変化させることができる。具体的には、第２の背圧流体通路から排出される背圧流体量が小さくなるよう設定しておけば、作動の初期においては背圧流体が緩やかに排出されて背圧室の圧力が高くなり、作動室の圧力に対抗することができるので、プランジャの急激な変位を抑えることができる。その後第１の背圧流体通路が開放されることで背圧流体がスムーズに排出されて背圧室の圧力が低下し、プランジャの変位速度を高めることができる。このように運転することにより、プランジャにより増圧される燃料の圧力を制御し、作動初期には燃料の噴射圧力を抑え、その後噴射圧力を上昇させることができる。
【００１１】請求項２に記載の増圧ピストン装置は、請求項１記載の増圧ピストン装置において、前記第２の背圧流体通路には、背圧流体の排出圧力に対して圧力損失を生じさせる圧損発生手段が設けられていることを特徴とする。
【００１２】このような増圧ピストン装置においては、第２の背圧流体通路に設けられた圧損発生手段により、背圧流体が緩やかに排出されるので、作動の初期においてプランジャの急激な変位をより効果的に抑えることができる。
【００１３】請求項３記載の増圧ピストン装置は、請求項１または２に記載の増圧ピストン装置において、前記第２の背圧流体通路には、該第２の背圧流体通路を通過して排出される背圧流体の排出流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする。
【００１４】このような増圧ピストン装置においては、流量調整手段により背圧流体の排出流量が調整されるので、背圧流体の排出流量を小さく設定して背圧流体の圧力損失を大きくすれば、作動初期においてプランジャの変位速度がより効果的に抑えられ、初期において燃料の噴射圧力を抑えることができる。また、背圧流体の排出流量を大きく設定して背圧流体の圧力損失を小さくすれば、背圧室の背圧流体が速やかに排出されるので作動初期からプランジャの上昇速度を上げることができ、作動初期から燃料噴射圧力を上昇させることができる。
【００１５】請求項４記載の増圧ピストン装置は、請求項１から３いずれかに記載の増圧ピストン装置において、前記プランジャは前記軸線周りに回転自在とされ、該プランジャには、前記ハウジング内壁に当接した状態で摺動する摺動部と、前記ハウジング内壁から離間している離間部と、該摺動部及び離間部との境界としての段部を備え、該段部が前記プランジャの変位に伴い移動することにより前記第１の背圧流体通路の開口部を通過して該開口部を開放または閉塞する構成とされ、さらに、前記段部は、前記プランジャの回転角度に応じて、前記第１の背圧流体通路の開口部とのプランジャ軸方向における距離が異なる構成とされていることを特徴とする。
【００１６】この増圧ピストン装置においては、プランジャの回転角度を変化させると段部と開口部との距離が変化する。この距離が長いと、プランジャがより大きく変位しないと第１の背圧流体通路が開口しないため、背圧流体の排出が緩やか、すなわち、プランジャの変位が緩やかな期間が長くなり、上記距離が短いと、背圧流体の排出が緩やかな期間が短くなる。さらに、プランジャの回転角度により、第１の背圧流体通路の開口部が常に開放されている状態とすることもできる。この場合、作動初期からプランジャの上昇速度が大きくなるため、燃費のよい運転を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態として示した増圧ピストン装置について図面を参照して説明する。本例の増圧ピストン装置はディーゼル機関に用いられるものである。なお、本実施形態において、従来と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。図１および図２において、符号５０はハウジングであり、ハウジング５０には大径プランジャ８１が上下運動自在に設けられている。大径プランジャ８１は、図１に示したように下部に設けられた大径部８１ａ、後述の背圧室連通油路１０１Ｂを構成する小径部８１ｂ、上部に設けられ背圧油を外部に漏らさないシール機能を有するガイド部８１ｃとからなる。
【００１８】１０１Ａは背圧流体としての作動油が導入される背圧室で、大径部８１ａが上下に摺動することによりその体積が変動するようになっている。１０１Ｂは小径部８１ｂとハウジング５０との隙間に形成された背圧室連通油路であり、ガイド部８１ｃと同径となっており、図のように大径プランジャ８１が下端にある場合にはガイド部８１ｃの下部が嵌合されるようになっている。９０は背圧逃がし室であり、ガイド部８１ｃより大径とされている。ガイド部８１ｃが上昇した際に、背圧逃がし室９０と背圧室１０１Ａとが背圧室連通油路１０１Ｂによって連通されるようになっている。また、９２は背圧室連通油路１０１Ｂに開口する連通油路（第２の背圧流体流路）であり、その途中には内径が絞られた絞り孔（圧損発生手段）９２ａが設けられている。９１は背圧逃がし室９０に開口する背圧逃がし孔である。背圧逃がし室９０および背圧逃がし孔９１により第１の背圧流体流路が構成されている。２６１，２６２はそれぞれ背圧逃がし孔９１、連通油路９２につながる戻り油路で、油路２６０につながり作動油タンク２４に戻る構造になっている。
【００１９】本噴射装置の作動について述べる。なお、図３に、本例によって得られる噴射圧モードを示した。まず、プランジャ室Ａには、燃料供給装置２７、燃料供給管２８、燃料給油室４を経て燃料が充満されている。また、背圧室１０１Ａには連通油路９２、油路２６０を介して作動油タンク２４の作動油が充満されている。今、スプール管制弁１９が、吐出始めロジック弁１１の大径側油路１５に作用している蓄圧器２２からの高圧が閉じられるように作動すると、大径側油路１５が排油管２１に通じ圧力が下がる。蓄圧器２２からの圧力は、吐出終わりロジック弁１６の大径側油路１７に作用しロジック弁１６は閉じ側に大きな力を受ける。
【００２０】油路１５の油圧が抜けるので油路１４の蓄圧器からの高圧の作動油（作動流体）はロジック弁１１を押し開けて開状態とし、油路１２を経て大径プランジャ作動室（作動流体室）９に入り、大径プランジャ８１が上昇圧力を受ける。このとき、背圧室１０１Ａ、背圧室連通油路１０１Ｂに存在している作動油は、大径ピストン８１の圧力を受けて連通油路９２から排出される。しかし、連通油路９２には絞り孔９２ａが設けられているため、圧損が生じて作動油が急激には排出されず、その結果背圧室１０１Ａの圧力が上昇し、大径プランジャ８１はその上昇速度が抑えられつつ緩やかに上昇する（図３Ｔ1）。なお、この時はまだ背圧逃がし室９０および背圧逃がし孔９１はガイド部８１ｃ下部により閉塞されている。
【００２１】大径プランジャ８１がそのまま上昇を続け、ガイド部８１ｃの下縁が背圧逃がし室９０の下端より上昇すると、背圧室１０１Ａの油圧は背圧室連通油路１０１Ｂ、背圧逃がし室９０を経て背圧逃がし孔９１から作動油タンク２４へと逃げるため、背圧室１０１Ａの圧力が下がる。すると背圧室１０１Ａの油圧による抑制がなくなるため、大径プランジャ８１の上昇速度が上がり、噴射圧が高くなる（図３Ｔ2）。所定の燃料噴射を終えたところでスプール管制弁１９が戻ると油路１５に蓄圧器２２の高圧がかかり、ロジック弁１１が閉じると同時に油路１７が排油管２１に通じ、圧力が抜けロジック弁１６が開く。これにより油路１２及び大径プランジャ作動油室９の高圧油が抜け小径プランジャ２，大径プランジャ８１はプランジャ戻りばね３により下方に戻され、燃料の圧送を終える（図３Ｔ3）。
【００２２】以上のように作動初期に大径プランジャの上昇速度が抑制されるので、噴射の初期に圧力が低く、後期に圧力が高くなるモードが実現できる。これにより初期燃焼量を抑え、燃焼ガス温度を高くすることのない燃焼が確保でき、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出が少ないディーゼル機関を供給できる。
【００２３】次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を用い、その説明を省略する。図４において、ハウジング５０の連通油路９２の下方に、背圧室連通油路１０１Ｂと連通油路９２とを連通する連通油路９３が設けられている。図のように、連通油路９３は、連通油路９２の絞り孔９２ａより下流側に開口している。この連通油路９３内部には弁９６（流量調整手段）が設けられ、ねじ９７により開閉が行われるようになっている。
【００２４】まず、弁９６が閉じているときの動作について述べる。このときは第１の実施形態と同一である。すなわち、スプール管制弁１９が作動すると大径プランジャ８１が上昇圧力を受ける。背圧室１０１Ａ、背圧室連通油路１０１Ｂに存在している作動油は連通油路９２から排出される。しかし、連通油路９２には絞り孔９２ａが設けられているため、圧損が生じて作動油が緩やかに排出され、その結果背圧室１０１Ａの圧力が上昇し、大径プランジャ８１はその上昇速度が抑えられつつ緩やかに上昇する。
【００２５】そのまま上昇を続け、ガイド部８１ｃの下縁が背圧逃がし室９０の下端より上昇すると、背圧室１０１Ａの油圧は背圧室連通油路１０１Ｂ、背圧逃がし室９０を経て背圧逃がし孔９１から作動油タンク２４へと逃げるため、背圧室１０１Ａの圧力が下がる。すると背圧室１０１Ａの油圧による抑制がなくなるため、大径プランジャ８１の上昇速度が上がり、噴射圧が高くなる。所定の燃料噴射を終えたところでスプール管制弁１９が戻ると小径プランジャ２，大径プランジャ８１はプランジャ戻りばね３により下方に戻され、燃料の圧送を終える。
【００２６】次に弁９６が開いたときの作動について述べる。大径ピストン作動油室９に油圧が作用すると、背圧室１０１Ａの作動油は連通油路９３から連通油路９２、戻り油路２６２に速やかに排出されるので、大径プランジャ８１は上昇速度が抑制されることなく急激に上昇する。このため初期においても高圧噴射が行われる（図９参照）。
【００２７】以上のように弁９６を閉じると噴射初期に大径プランジャ８１の上昇速度が抑制されるので、噴射の初期に圧力が低く、後期に圧力が高くなるモードが実現でき、図３に示したものと同様の噴射モードが得られる。すなわち初期燃焼量を抑え、燃焼ガス温度を高くすることのない燃焼が確保でき、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出が少ないディーゼル機関を供給できる。また、弁９６を開くと、図９で示した従来の噴射モードと同様に、初期においても高圧の噴射が達成できる。これにより、より燃費のよい機関とすることができる。
【００２８】この弁９６の開閉は例えば機関負荷に応じて制御することにより機関性能をあらゆる負荷で最適に保つことができる。すなわち高負荷域においては弁９６を閉じて運転することにより噴射初期に緩やかな圧力上昇を得て、後期に高圧噴射を行い、低公害燃焼を行う。低負荷域においては排ガス成分中のＮＯｘ排出量（排出絶対量）が少ないので、弁９６を開くことで、初期から高圧噴射を行い、より燃費のよい機関として運転することができる。もちろん、弁９６の開度を調整することにより、上記図３と図９に示された噴射モードの中間状態を任意に選択することができ、あらゆる負荷において最適な機関性能を発揮する運転が可能となる。なお、弁９６の開度調整は、図示しないアクチュエータ等でねじ９７を回転することにより行い、アクチュエータの作動はコントローラ等で自動制御されるようにするのが好ましい。
【００２９】次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上記第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を用い、その説明を省略する。図５において、符号５０’はハウジングであり、ハウジング５０’には大径プランジャ８１’が上下運動自在に設けられている。大径プランジャ８１’は、図５に示したように下部に設けられた大径部８１ａ、後述の背圧室連通油路１０１Ｂを構成する小径部（離間部）８１ｂ、上部に設けられ背圧油を外部に漏らさないシール機能を有するガイド部（摺動部）８１ｃ’とからなる。ハウジング５０’にはピニオン１２０が自転自在に設けられている。ガイド部８１ｃ’には上下方向に沿って溝１２２が設けられ、ピニオン１２０に対して軸方向にのみ移動自在にスプライン嵌合している。また、ピニオン１２０はハウジング５０’に設けられたラック１２１と噛み合っており、ラック１２１は図上奥行き方向に移動自在に設けられている。ラック１２１が移動することにより、ピニオン１２０が回転し、ピニオン１２０とともに大径プランジャ８１’が回転するようになっている。
【００３０】また、図５および図６において、１１０はガイド部８１ｃ’の下部に設けられたリードである。このリード１１０は、ガイド部８１ｃ’を切り欠くことによって形成され、背圧室連通油路１０１Ｂ内壁に対して所定寸法離間した小径部８１ｂと、ガイド部８１ｃ’の外周面との間に形成された壁部（段部）１１０ａを備えている。なお、壁部１１０ａは、大径プランジャ８１’の軸線方向に対して斜めに、略らせん状に形成されている。リード１１０により背圧室連通油路１０１Ｂがガイド部８１ｃ’側に部分的に延びた状態とされている。また、ハウジング５０’には、ガイド部８１ｃ’に臨む開口部１０３ａを有する背圧逃がし孔（第１の背圧流体通路）１０３が設けられており、ガイド部８１ｃ’の回転角度により、リード１１０に対する開口部１０３ａの相対位置が変わるものである。すなわち、図７に示すように、ラック１２１によりピニオン１２０を回転させると、大径プランジャ８１’が軸周りに回転し、図の(a)〜(d)に示すように、背圧逃がし孔１０３開口部１０３ａの開口位置が変化する。(a)の状態では初期においては背圧逃がし孔１０３は閉塞されており、大径プランジャ８１’が上昇すると背圧逃がし孔１０３が開口するようになっている。(d)では当初から背圧逃がし孔１０３が開口している。
【００３１】次に、本例の噴射装置の動作について説明する。まず、初期において背圧逃がし孔１０３が閉塞されている状態とされている場合（図７(a)）の作動について述べる。このときは第１の実施形態と同一である。すなわち、プランジャ室Ａには、燃料供給装置２７、燃料供給管２８、燃料給油室４を経て燃料が充満されている。また、背圧室１０１Ａには連通油路９２、油路２６０を介して作動油タンク２４の作動油が充満されている。この状態で、背圧逃がし孔１０３は、ガイド部８１ｃ’によって閉塞されている。今、スプール管制弁１９が、吐出始めロジック弁１１の大径側油路１５に作用している蓄圧器２２からの高圧が閉じられるように作動すると、大径側油路１５が排油管２１に通じ圧力が下がる。蓄圧器２２からの圧力は、吐出終わりロジック弁１６の大径側油路１７に作用しロジック弁１６は閉じ側に大きな力を受ける。
【００３２】油路１５の油圧が抜けるので油路１４の蓄圧器からの高圧の作動油はロジック弁１１を押し開けて開状態とし、油路１２を経て大径プランジャ作動室９に入り、大径プランジャ８１’が上昇圧力を受ける。このとき、ピニオン１２０は、大径プランジャ８１’のガイド部８１ｃ’にスプライン嵌合しているため、大径プランジャ８１’のみが上昇し、ピニオン１２０はその位置が変わらない。そして、背圧室１０１Ａ、背圧室連通油路１０１Ｂに存在している作動油は、大径ピストン８１の圧力を受けて連通油路９２から排出される。しかし、連通油路９２には絞り孔９２ａが設けられているため、圧損が生じて作動油が緩やかに排出され、その結果背圧室１０１Ａの圧力が上昇し、大径プランジャ８１’はその上昇速度が抑えられつつ緩やかに上昇する。
【００３３】そのまま上昇を続け、背圧逃がし孔１０３が開口すると、背圧室１０１Ａの油圧は背圧室連通油路１０１Ｂを経て背圧逃がし孔１０３から作動油タンク２４へと逃げるため、背圧室１０１Ａの圧力が下がる。すると背圧室１０１Ａの油圧による抑制がなくなるため、大径プランジャ８１’の上昇速度が上がり、噴射圧が高くなる。所定の燃料噴射を終えたところでスプール管制弁１９が戻ると油路１５に蓄圧器２２の高圧がかかり、ロジック弁１１が閉じると同時に油路１７が排油管２１に通じ、圧力が抜けロジック弁１６が開く。これにより油路１２及び大径プランジャ作動油室９の高圧油が抜け小径プランジャ２，大径プランジャ８１’はプランジャ戻りばね３により下方に戻され、燃料の圧送を終える。
【００３４】図７(b)あるいは(c)に示すような状態では、上記と同様に大径プランジャ８１’が作動するものの、リード１１０の壁部１１０ａによって、ガイド部８１ｃ’の下縁部が背圧逃がし孔１０３に到達するまでの大径プランジャ８１’の作動寸法が少なくなる。これにより、背圧逃がし孔１０３の開口タイミングが図７(a)の場合よりも早くなり、噴射圧の高まるタイミングも早められることとなる。
【００３５】次に、初期状態において既に背圧逃がし孔１０３がリード１１０に開口している場合（図７(d)）の作動について述べる。大径ピストン作動油室９に油圧が作用すると、背圧室１０１Ａの作動油は背圧逃がし孔１０３から連通油路９２、戻り油路２６２に速やかに排出されるので、大径プランジャ８１’は上昇速度が抑制されることなくスムーズに上がる。このため初期においても高圧噴射が行われる。
【００３６】以上のように背圧逃がし孔１０３を閉じると噴射初期に大径プランジャ８１’の上昇速度が抑制されるので、噴射の初期に圧力が低く、後期に圧力が高くなるモードが実現でき、図３に示したものと同様の噴射モードが得られる。すなわち初期燃焼量を抑え、燃焼ガス温度を高くすることのない燃焼が確保でき、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出が少ないディーゼル機関を供給できる。
【００３７】背圧逃がし孔１０３の開口タイミングは、例えば機関負荷に応じて制御することにより機関性能をあらゆる負荷で最適に保つことができる。すなわち高負荷域においては初期状態で背圧逃がし孔１０３が閉となるように運転することにより噴射初期に緩やかな圧力上昇を得て、後期に高圧噴射を行い、低公害燃焼を行う。低負荷域においては排ガス成分中のＮＯｘ排出量（排出絶対量）が少ないので、初期状態で背圧逃がし孔１０３が開となるようにして初期から高圧噴射を行い、より燃費率のよい機関として運転することができる。
【００３８】また、大径プランジャ８１’の回転角度を制御することにより、図７(a)(b)に例示された背圧逃がし孔１０３の開口部１０３ａと壁部１１０ａとの距離ｄを調整することができ、背圧逃がし孔１０３の開口タイミングを変更することができる。この距離ｄが小さいほど、図３のＴ1を短くすることができ、上記図３と図９に示された噴射モードの中間状態を任意に設定することができ、あらゆる負荷において最適な機関性能を発揮する運転が可能となる。
【００３９】なお、大径プランジャ８１’の回転は、図示しないアクチュエータ等でラック１２１を駆動させることによって行う。このアクチュエータの作動はコントローラ等で自動制御される。このとき、大径プランジャ８１’の回転と上下とを同時に行うことも可能であり、これによってよりきめ細かい制御が可能となるのである。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明においては以下の効果を有する。請求項１または２に記載の増圧ピストン装置は、背圧流体流路が２カ所設けられており、そのうち第１の背圧流体通路はプランジャの変位により開放・閉塞される。このため、作動初期においては第２の背圧流体通路のみが開放され、その後プランジャが所定距離変位したときに第１の背圧流体通路が開放されるようにすることができる。このため、作動初期においてはプランジャの急激な変位を抑えることができるので、燃焼温度の上昇が防止されてＮＯｘ排出量が抑えられる。
【００４１】請求項３記載の増圧ピストン装置は、流量調整手段により背圧流体の排出流量が調整されるので、背圧流体の排出流量を小さく設定して背圧流体の圧力損失を大きくすれば、作動初期においてプランジャの変位速度を抑えることができてＮＯｘ発生量が抑えられ、背圧流体の排出流量を大きく設定して背圧流体の圧力損失を小さくすれば、背圧室の背圧流体が速やかに排出されるので作動初期からプランジャの変位速度を上げることができ、より燃費のよい運転を行うことができる。
【００４２】請求項４記載の増圧ピストン装置は、プランジャの回転角度を変化させると段部と開口部との距離が変化する。これにより、作動初期の背圧流体の排出が緩やかな期間を調整することができる。すなわち、この期間が長いとプランジャの変位速度が抑えられてＮＯｘ発生量を抑えることができ、この期間を短くすると燃費のよい運転を行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月１３日（１９９９．１０．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２７３７
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１１５９２２（Ｐ２００１−１１５９２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２７日（２００１．４．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９１６４９ |
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