JPH0219648A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を噴
射供給する燃料噴射装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、ディーゼルエンジン等に使用される、高圧燃
料を噴射する燃料噴射装置として、例えは、特開昭５９
−１６５８５８号公報に開示されるような、蓄圧配管（
コモンレール）を有する燃料噴射装置が提案されている
。

この燃料噴射装置においては、圧力発生源によってコモ
ンレール内に高圧燃料を蓄圧し、この燃料圧を燃料噴射
弁の開閉制御及び噴射圧力として使用している。即ち、
この高圧燃料を制御弁により供給方向を切り替え、燃料
噴射弁を開閉制御している。この制御弁の構造は、例え
ば第３図に示すような構造を有している。この制御弁は
、制御弁本体１０１内の摺動孔１０３に摺動可能に嵌合
された第１弁体１０５が設けられている。この第１弁体
１０５は、スプリング１０７の付勢力により、第１弁座
１０９に着座するようになされている。また、ソレノイ
ド１１１を励磁することにより第１弁体１０５が摺動し
て第１弁！１０９から離間するようになされている。更
に、摺動孔１０３に連通した高圧燃料が供給される供給
孔１１３が穿設されており、また摺動孔１０３と燃料タ
ンク１１５とを連通ずる排出孔１１７、及び第１弁座１
０９を介して燃料噴射弁の作動室とを連通ずる第１接続
孔１１９が形成されている。一方、第１弁体１０５内に
形成された摺動孔１２１には、第２弁体１２３が摺動可
能に嵌合されており、第２弁体１２３が着座する第２弁
座１２５が圧力室１２７に形成されている。また、圧力
室１２７と供給孔１１３とを連通する連通孔１２９が第
２弁体１２３に穿設されており、第２弁座１２５を介し
て圧力室１２７に連通した第２接続孔１３１が形成され
ている。

この制御弁は、ソレノイド１１１が励磁されていないと
きには、スプリング１０７の付勢力により第１弁体１０
５は、第１弁座１０９に着座して、第１接続孔１１９と
排出孔１１７とを遮断している。また、供給孔１１３、
連通孔１２９を介して圧力室１２７に供給される高圧燃
料の圧力による作用力により、第２弁体１２３は、第２
弁座１２５から離間されて、規制部１３３に突き当たる
まで移動される。これにより、供給孔１１３が、連通孔
１２９、圧力室１２７、第２接続孔１３１を介して第１
接続孔１１つと連通されて、燃料噴射弁の作動室に高圧
燃料が供給され、燃料噴射が停止される。

また、ソレノイド１１１が励磁されると、スプリング１
０７の付勢力及び第２弁体１２３の大径部１２３ａの面
積と第１弁座１０９の面積との差に応じた高圧燃料の圧
力による作用力に抗して、第１弁体１０５を引き上げ、
第１弁体１０５を第１弁座１０９から離間する。第１弁
体１０５が移動して、第２弁体１２３が第２弁庄１２５
に着座する。着座したときには、スプリング１０７の付
勢力及び第２弁体１２３の大径部１２３ａと小径部１２
３ｂとの面積差に応じた高圧燃料の圧力による作用力に
抗して、ソレノイド１１１の吸引力により第１弁体１０
５を引き上げた状態で保持している。これにより、供給
孔１１３は遮断され、接続孔１１９と排出孔１１７とが
連通されて、燃料噴射弁の作動室から燃料が排出され、
燃料噴射弁に供給される高圧燃料によりノズルニードル
が開弁方向に移動されて、燃料噴射が実行される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした従来のものでは、ディーゼルエ
ンジン等への噴射圧に相当するコモンレール圧力は、非
常に高圧であり、例えば、８００〜１５００気圧もある
。よって、前述した第２弁体１２３の大径部１２３ａの
面積と第１弁１１ｍ１０９０面積差に応じた高圧燃料の
圧力による作用力や、第２弁体１２３の大径部１２３ａ
と小径部１２３ｂとの面積差に応じた高圧燃料の圧力に
よる作用力は、これらの面積差が小さいにも関わらず、
非常に大きな力となっている。しかも、この燃料圧力は
、燃料噴射等のために大きく変動し、例えば２００〜３
００気圧はども変動する。従って、第１弁体１０５を素
早く正確に摺動させるためには、ソレノイド１１１を非
常に大型のものとしなければならなかった。また、ソレ
ノイド１１１の吸引力が十分でないと、制御弁の作動が
不安定になり易く、燃料噴射の適正な制御＃が実行され
ない場合もあるという問題があった。

また、高圧であるために、圧力室１２７に供給される高
圧燃料により第１弁体１０５が膨張するので、第１弁体
１０５と摺動孔１０３とのクリアランスは予め十分に取
られている。この様にクリアランスが設けられしかも高
圧であるがために、このクリアランスからのリーク量が
多く、更に、第１弁座１０９、第２弁座１２５などから
のリークのために、燃料ポンプを駆動するためのエネル
ギロスが増大するという問題もあった。

そこで本発明は前記の課題を解決することを目的とし、
安定した作動を実現すると共に、エネルギロスを低減し
た燃料噴射装置を提供することにある。

灸脈二璽戒 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は課題を解決するため
の手段として次の構成を取った。即ち、高圧燃料を蓄圧
する蓄圧配管から燃料噴射弁に供給される高圧燃料によ
りノズルニードルに開弁方向の作用力を生じさせ前記燃
料噴射弁を開弁じて燃料を噴射供給する燃料噴射装置に
おいて、前記蓄圧配管から供給される高圧燃料を減圧す
る減圧機構を設け、該減圧された燃料の圧力によりノズ
ルニードルに前記開弁方向作用力以上の閉弁方向の作用
力を生じさせる作動室を形成し、該作動室と前記減圧機
構若しくは低圧側とを選択的に連通ずる制御弁を配設し
、該制御弁により前記減圧機構と前記作動室とを連通し
て前記燃料噴射弁を閉弁することを特撮とする燃料噴射
装置の構成がそれである。

［作用コ 前記構成を有する燃料噴射装置は、減圧機構が、蓄圧配
管から供給される高圧燃料を減圧し、制御弁が作動室と
減圧機構とを連通して作動室に減圧された燃料を供給し
、作動室が減圧された燃料の圧力によりノズルニードル
閉弁方向の作用力を生じさせ、燃料噴射弁を閉弁する。

よって、制御弁には減圧された燃料が供給されるので、
制御弁は高圧作動油による不安定な作動をすることがな
く、リークも少ない。

［実施例コ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例である燃料噴射装置の概略構
成図である。同図において、燃料噴射弁１の弁ケーシン
グ２内には、弁体摺動孔３および燃料溜り室５が形成さ
れ、先端には前記燃料溜り室５に連通ずるノズル孔７が
形成されている。前記弁体摺動孔３には、ノズルニード
ル９の大径部１１が摺動自在に嵌合されている。このノ
ズルニードル９は、大径部１１の上部に連結部１３、下
部に小径部１５及び弁体部１７が一体形成され、この弁
体部１７によりノズル孔７が開閉される。

前記ノズルニードル９の連結部１３の先端には、フラン
ジ１９、ピストンピン２１およびピストン２３が一体的
に連結されている。前記フランジ１９とハウジング２５
との開には、スプリング２７が介装されており、スプリ
ング２７の付勢力にょリノズル二一ドル９を閉弁方向に
付勢している。

前記ピストン２３は、シリンダ２９内に摺動自在に嵌合
されており、ピストン２３及びシリンダ２９に囲よれた
作動室３１を形成している。この作動室３１に作動油を
給排することにより、ピストン２３を摺動させることが
できるように構成されている。作動室３１に供給される
作動油の圧力により、ピストン２３に生じる作用力及び
スプリング２７の付勢力の和が、後述するノズルニード
ル９の開弁方向の作用力を上回るように、ピストン２３
の直径か形成されている。この作動室３１内の上部には
、ピストン２３の上端面で支持されたスプリング３３に
よる付勢力で付勢されかつオリフィス３５を有するプレ
ート弁３７が設けられている。

一方、燃料噴射弁１に燃料を供給する燃料供給機構とし
て、燃料タンク４１から通路４３を介して燃料を汲み上
げる燃料ポンプ４５と、燃料ポンプ４５から通路４７を
通じて供給した燃料を蓄圧しで各燃料噴射弁１に供給す
る蓄圧配管（コモンレール）４９とを備えている。この
蓄圧配管４９から燃料溜り室５に燃料を供給する経路と
して、通路５１が設けられている。また、通路５１がら
は通路５３が分岐されており、通路５３に減圧機構とし
ての減圧弁５５が介装されて制御弁６１に接続されてい
る。この制御弁６１は、前述した第３図に示すものと同
一構造であるので、ここでは詳細な説明を省略し、以下
第３図によって説明するが、ソレノイド１１１は第３図
のものよりも小型のものでも実施可能である。前記通路
５３は制御弁６１の前記供給孔１１３に接続されている
。

また、制御弁６１の第１接続孔１１９は、燃料噴射弁１
の作動室３１に連通した接続孔５７に接続されており、
排出孔１１７は低圧側としての燃料タンク５９に接続さ
れている。

前記減圧弁５５は通路５３を介して供給される高圧燃料
を減圧して供給するものであり、例えば、第２図に示す
ようなものである。この減圧弁５５は、弁本体６３に通
路５３と接続された流入孔６５が穿設されており、流人
孔６５と小径孔６９とが弁座６７を介して連通されてい
る。また、小径孔６９に連設して大径孔７１が形成され
ており、小径孔６９にはピストン７３の小径部７５が、
大径孔７１にはピストン７３の大径部７７がそれぞれ摺
動可能に嵌挿されている。更に、大径孔７１に連設して
流出孔７９が形成されている。

また、ピストン７３の大径部７７と弁本体６３との間の
大径孔７１内には、スプリング８１が設けられており、
スプリング７３の付勢力によりピストン７３を付勢して
、小径部７５先端の弁体部８３が弁座６７に着座するよ
うになされている。

ピストン７３内には、弁体部８３の外周と大径部７７の
後端とを接続する連通孔８５が穿設されている。更に、
弁本体６３、大径部７７、小径部７５との囲まれた部屋
８７は、通路８９により燃料タンク９１と連通されてい
る。

一方、制御弁６１のソレノイド１１１は、電子制御装置
９３に接続されており、電子制御装置９３は、周知のマ
イクロコンピュータから構成され、所定のプログラムに
従って制御弁６１に制御信号を出力するものである。

次に、本実施例の燃料噴１１装置の作動に付いて説明す
る。

燃料ポンプ４５により加圧された高圧燃料は、蓄圧配管
４９内に蓄圧される。この蓄圧された高圧燃料の圧力は
、非常に高く、例えは、８００〜１５００気圧程度であ
る。この高圧燃料は、通路５１を介して、燃料噴射弁１
の燃料溜り室５に供給される。燃料溜り室５に供給され
た高圧燃料の圧力により、ノズルニードル９には、大径
部１１と小径部１５との面積差に応じた開弁方向（第１
図上方向）の作用力が働く。

一方、制御弁６１のソレノイド１１１が励磁されていな
いときには、蓄圧配管４９内の高圧燃料は、減圧弁５５
により減圧されて、通路５３を介して制御弁６１に供給
される。

この減圧弁５５による減圧は、高圧燃料の圧力により、
弁体部８３が弁座６７から離間する方向の作用力を受け
、ピストン７３がスプリング８１の付勢力に抗して摺動
する。弁体部８３が弁座６７から離間すると、流人孔６
５が小径孔６９、連通孔８５、大径孔７１を介して流出
孔７９と連通される。流出孔７９に高圧燃料が供給され
て、流出孔７９の圧力が上昇すると、この圧力により大
径部７７に、弁体部８３を弁座６７に着座させる方向の
作用力が作用する。よって、流人孔６５の高圧燃料の圧
力による小径部７５の面積に応じた作用力と、スプリン
グ８１の付勢力及び流出孔７９の圧力による大径部７７
の面積に応した作用力の和とが釣り合った位置でピスト
ン７７は停止する。流出孔７９の圧力がより、上昇して
、大径部７７への作用力が増加すると、スプリング８１
の付勢力及び大径部７７への作用力の和が小径部７５へ
の作用力を上回ると、ピストン７７は弁体８３が弁座６
７に着座する方向に摺動し、弁体８３が弁座６７に着座
して流入孔６５と流出孔７９とを遮断する。よって、流
出孔７９の圧力は、流入孔６５からの高圧燃料の圧力を
、スプリング８１の付勢力及び大径部７７への作用力の
和と小径部７５への作用力との釣合により定まる減圧さ
れた圧力となる。しかも、蓄圧配管４９内の圧力が大き
く脈動していても、その脈動幅も減圧により縮小される
ので、この減圧された圧力の脈動幅は小さい。

こうして減圧された低圧燃料は、流出孔７９、通路５３
、制御弁６１の供給孔１１３、連通孔１２９、第２接続
孔１３１、第１接続孔１１９を介して燃料噴射弁１の接
読孔５７に供給される。接続孔５７に低圧燃料が供給さ
れると、プレート弁３７を押し下げて、作動室３１に低
圧燃料を供給する。この低圧燃料の圧力によりピストン
２３にはピストン２３の面積に応じた作用力が作用する
。

よって、ピストンピン２１、フランジ１９を介してノズ
ルニードル９の閉弁方向の作用力が働く。

従って、前述した燃料溜り室５に供給される高圧燃料に
よる開弁方向の作用力よりも、スプリング２７の付勢力
と閉弁方向の作用力との和の方が上回り、燃料噴射弁１
を閉弁する。

一方、制御弁６１のソレノイド１１１を励磁すると、第
２弁体１２３の大径部１２３ａの面積と第１弁庄１０９
の面積差に応じた減圧された低圧燃料の圧力による作用
力、及び第９弁体１２３の大径部１２３ａと小径部１２
３ｂとの面積差に応じた減圧された低圧燃料の圧力によ
る作用力に抗して、第１弁体１０５を引き上げて保持す
る。第１弁体１０５が引き上げられると、供給孔１１３
が遮断され、第１接続孔１１９と排出孔１１７とが連通
される。よって、作動室３１は、オリフィス３５、接続
孔５７、制御弁６１を介して燃料タンク５９に接続され
る。従って、燃料溜り室５に供給される高圧燃料の圧力
によるノズルニードル９の開弁方向作用力が、スプリン
グ２７の付勢力に抗して、ノズルニードル９を上昇させ
て開弁する。燃料噴射弁１の開弁によりノズル孔７から
高圧燃料が噴射供給される。このノズルニードル９の上
昇の際に、作動室３１内の燃料は、オリフィス３５によ
り紋られて燃料タンク５９に流出するので、ピストン２
３は緩やかに上昇する。ノズルニードル９もピストンピ
ン２１を介してこのピストン２３の緩やかな上昇にとも
なって上昇する。

前述した如く、本実施例の燃料噴射装置は、減圧弁５５
により減圧された燃料を制御弁６１に供給し、制御弁６
１が作動室３１に低圧燃料を供給して、作動室３１が低
圧燃料によりノズルニードル９閉弁方向の作用力を生じ
させ、燃料噴射弁１を閉弁する。

従って、作動油としての燃料の圧力やその変動による制
御弁６１の不安定な作動をすることがない。即ち、制御
弁６１には低圧燃料が供給され、しかもこの低圧燃料の
圧力変動は少なく、この低圧燃料の圧力による作用力に
対抗する作用力を生じさせる制御弁６１のソレノイド１
１１は小型でもよく、しかもこの圧力による作用力に対
抗する作用力を十分に生じさせることができ、制御弁６
１は安定した作動をする。また、制御弁６１に供給され
る燃料の圧力が低いので、それにともなって制御弁６１
内のリーク量も減少し、燃料ポンプ４１を駆動するため
のエネルギロスも低減することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の燃料噴射装置は、減圧機構
により減圧された燃料を制御弁に供給するので、制御弁
はこの減圧された燃料の圧力による作用力に対抗する作
用力を十分に生じさせることができるので、確実に切り
換え動作を行い、制御弁は安定して作動する。また、そ
れにともなって制御弁内のリーク量も減少し、燃料ポン
プを駆動するためのエネルギロスも低減することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての燃料噴射装置の概略
構成図、第２図は本実施例の減圧弁の概略断面図、第３
図は制御弁の概略断面図である。 ９・・・ノズルニードル　　３１・・・作動室４９・・
・蓄圧配管　　　　５５・・・減圧弁６１・・・制御弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高圧燃料を蓄圧する蓄圧配管から燃料噴射弁に供給さ
   れる高圧燃料によりノズルニードルに開弁方向の作用力
   を生じさせ前記燃料噴射弁を開弁して燃料を噴射供給す
   る燃料噴射装置において、前記蓄圧配管から供給される
   高圧燃料を減圧する減圧機構を設け、該減圧された燃料
   の圧力によりノズルニードルに前記開弁方向作用力以上
   の閉弁方向の作用力を生じさせる作動室を形成し、該作
   動室と前記減圧機構若しくは低圧側とを選択的に連通す
   る制御弁を配設し、該制御弁により前記減圧機構と前記
   作動室とを連通して前記燃料噴射弁を閉弁することを特
   徴とする燃料噴射装置。