JPS62258160A - 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〕 本発明はディーゼルエンジン等に使用される蓄圧配管（
コモンレール）を有する高圧燃料噴射装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来のメカニカルな燃料噴射ボンブーノズルからなるシ
ステムに代わり、近年、より制御性に優れた電子制御式
噴射装置として、所謂コモンレール式燃料噴射システム
が提案されている（例えば、特開昭５９−１６５８５８
号公報参照）。本方式は現在公知の技術として数多く実
用量産されているガソリンエンジン用の電子制御燃料噴
射装置（ＥＦＩＸＥＧＩ等と呼称される）の考え方をデ
ィーゼルエンジン用の噴射装置に応用したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この高圧コモンレールシステムでは、噴射圧に相当する
コモンレール圧の生成、維持、制御が最も重要な技術上
の課題となっていた。従来からこの様な高圧コモンレー
ルシステムが見られるが、かかる間圧生成ポンプを、駆
動トルクが少なく、かつコンパクトに実現できないが為
に、未だに実用システムとして市場に出たものは無い。

そこで本発明は、該コモンレールシステム用高圧生成ポ
ンプとして、電磁弁スピル機構による圧送ストローク制
御が可能な可変吐出量ポンプを使用し、コンパクトで、
安価、かつ駆動トルクｔｎ失の少ない高圧燃料噴射装置
を実現することを目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

まず、第１図に従い、本発明の前提となる噴射装置の概
略構成を説明する。

エンジン（１）には、各気筒の燃料室に対してインジェ
クタ（２）が配設され、インジェクタ（２）からエンジ
ン（１）への燃料の噴射は、噴射制御用ＴＬ電磁弁３）
の０Ｎ−ＯＦＦにより制御される。インジェクタ（２）
は各気筒共通の高圧蓄圧配管いわゆるコモンレール（４
）に接続されており、噴射制御用電磁弁（３）が開いて
いる間、コモンレール（４）内の燃料がインジェクタ（
２）よりエンジン（１）に噴射される。故に、コモンレ
ール（４）には連続的に燃料噴射圧に相当する高い所定
圧が蓄圧される必要があり、その為に供給配管（５）、
チェックバルブ（６）を経て高圧供給ポンプ（７）が接
続される。

高圧供給ポンプ（７）は、燃料タンク（８）から公知の
低圧供給ポンプ（９）を経て吸入された燃料を、システ
ムが必要とする所定高圧に昇圧し、該所定高圧に制御維
持するものである。本発明は該ポンプ及びその制御に特
徴を有するものである。

コモンレール（４）の圧力を高い所定圧に維持、制御す
る為には、次の大略２つの方法が想起される。

＋１１充分な吐出量のポンプで常に一定量をコモンレー
ル内に送り出し、所定圧力維持に必要な以上に送られた
過剰分の燃料を逃し弁より流出させる。

（２）常にコモンレール圧を一定に保つ為の必要量だけ
の燃料量をコモンレール内に送り出す。即ち外部から条
件に応じて制御可能なポンプ吐出量制御装置をポンプに
備える。

前記（１）、（２）の両案のうち、供給ポンプの駆動ｌ
・ルク損失の点から明らかに後者（２）案が優れている
。

本発明も、当然（２）案の思想に裁くものであり、ポン
プ（７）には常にコモンレール圧を所定圧に制御維持す
る為に、溢流用電磁弁を有するポンプ吐出量制御装置（
Ｉ　Ｏ）を備えている。

このシステムを制御する電子１１ｄｌ　？Ｉｌユニ・ノ
ドＥＣＵ（１１）には、例えばエンジン回転数センサ（
１２）及び負荷センサ（１３）より、回転数と負荷の情
報が入力され、これらの信号より判断されるエンジン状
態に応じて決定される最適の噴射時期、噴射量（＝噴射
期間）となる様にＥＣＵ（１１）は噴射制御用電磁弁（
３）に制御信号を出力する。同時にＥＣＵ　（１１）は
負荷や回転数に応じて噴射圧力が最適値となる様に、ポ
ンプ吐出量制御装置（１０）に制御信号を出力する。

更に、より好ましくは、コモンレール圧を検出する圧力
センサ（１４）をコモンレール（４）に配設し、該セン
サ（１４）の信号が予め負荷や回転数に応じて設定した
最適値となる様に、吐出量を制１１１１する、即ち圧力
の負帰還制御を行えば、より精密な圧力設定が可能であ
る。

以上述べたコモンレール圧制御の思想を、タイムチャー
トに示したのが第２図である。第２図で、例えば、圧力
１００ＭＰａに蓄圧されたコモンレール内の燃料のうち
、インジェクタ（２）への制御パルスが発生する毎に、
斜線を施した一定量（噴射量及びノズルの油圧サーボ制
御等に消費される燃料量に相当する）が消費される。こ
れを補って、常に一定の１００ＭＰａレベルにコモンレ
ール圧を維持すべ（、高圧供給ポンプ（７）は消費量に
対応した必要量（斜線部）だけをコモンレール（４）内
に吐出する。該必要量は当然、噴射量や回転数に従って
変化する為、前記吐出量制御装置（１０）が効果を発揮
する。例えば噴射量が極く少ない時は、吐出量も少なく
てよいし、逆に最大噴射量時にはそれに見合う、大吐出
量が必要となる。更に前述の如く、圧力センサ（１４）
にてコモンレール（４）内の圧力を常時監視し、該圧力
レベルが、エンジンの負荷と回転数に応じて予め決めさ
れた所定値となる様に吐出量を毎回制御すれば、より精
度の高い圧力制御が可能である。

かかる高圧の供給、維持、制御を行なう為には、噴射装
置の１作動サイクル、即ち１噴射毎に、燃料の補充を該
サイクルに同期して行なうのが有利であり、その為に前
記高圧ポンプは、従来の副型噴射ポンプと同様に、エン
ジンの燃焼回数だけ燃料の圧送を行なう間欠型往復タイ
プのジャーク式ポンプを使用するのが好適である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第°３図に示す高圧供給ポン
プ及びポンプ吐出量制御装置の詳細な構成図によって説
明する。この第３図は６気筒エンジンに適用する場合の
、供給ポンプ及び吐出量制御装置を示す構成図である。

第３図において一点鎖線で囲んだ部分が第１図の高圧供
給ポンプ（７）及びポンプ吐出量制御装置（ｌＯ）を包
含する制御ポンプ（２０）である。

この制御ポンプ（２０）の基本は副型噴射ポンプと同様
の構成であり、従ってここでは本発明の特徴に関る部分
を模式的に示す。制御ポンプ（２ｏ）はエンジン回転数
の１／２の速度で回転するポンプ駆動軸としてのカムシ
ャフト（２１）を備える。

カムシャフト（２１）には（２２）〜（２４）の３つの
カムが形成され、該カム（２２）〜（２４）はカムシャ
フト（２１）の１回転に２度の上昇行程をなす、即ち２
山カムの形態をなし、カムリフトの角度に対する位相は
１２０’ポンプ回転角ずつ相互に異ならせである。

各カム（２２）〜（２４）には、フォロア（２５）〜（
２７）を介してボンピングプランジャ（３１）〜（３３
）がプランジャスプリング（２８）〜（３０）により図
中下向きに押圧負勢されている。列壁ポンプと同様にボ
ンピングプランジャ（３１）〜（３３）はプランジャバ
レル（３４）〜（３６）に油密的に精密に嵌合し、プラ
ンジャ頂部とプランジャバレルとの間に画成されるポン
プ室（４０）〜（４２）は、チェック弁（４３）〜（４
５）を経て前記コモンレール（４）へと接続されている
。プランジャバレル（３４）〜（３６）には、列壁ポン
プと同様にフィードホール（３７）〜（３９）が設けら
れ、８亥フイードホールには、タンク（８）より低圧供
給ポンプ（９）にて低い一定圧でフィードされた燃料が
充満した低圧燃料ギヤラリ　（４９）が連絡している。

またポンプ室（４０）〜（４２）からは更にスピル通路
（５８）〜（６０）が設けられ、該スピル通路（５８）
〜（６０）から前記低圧燃料ギヤラリに至る通路の途中
には、スピル制御電磁弁（４６）〜（４８）が各気筒に
対応して設けられており、該電磁弁が励磁されている間
だけ、前記通路は閉じられる様構成されている。該電磁
弁（４６）〜（４８）を制御する為に、前記カムシャツ
Ｉ−（２１）と同軸に、エンジン気筒数に対応する、即
ち本実施例の場合には６ケの突起を持つ回転円盤（５１
）が取付けられ、該突起に対峙して公知の電磁ピックア
ップであるカム角度センサ（５０）が配置され、前記突
起がセンサ（５０）の近傍を通過するごとに、信号をＥ
ＣＵ　（１１）に送る。ここで前記突起円盤（５１）の
取付位相は、カム（２２）〜（２４）の各下死点近傍の
回転位相でセンサ（５０）に接近する様に決められてい
る。

更に前記カムシャフト（２１）には、１対の円盤（６１
）と気筒判別センサ（６２）が同じく同軸に取付けられ
ている。該円盤（６１）には１ケのみの突起が形成され
ており、従ってＥＣＵ　（１１）は該センサ（６２）よ
りポンプ１回転につき１ケの信号を受は取る。酸センサ
（６２）の信号と前記センサ（５０）の信号とからＥＣ
Ｕ　（１１）は正確にポンプ特定気筒の下死点信号を判
別入手することができる。また前記ボンピングプランジ
ャ（３１）〜（，３３）にはカムの圧送行程の終期にて
、前記フィードホール（３７）〜（３９）と合致するス
ピル溝（５２）〜（５４）が形成されており、更にポン
プ室（４０）〜（４２）とスピル溝（５２）〜（５４）
とは、連絡孔（５５）〜（５７）により常時連絡されて
いる。なお、ここで、カム、円盤、プランジャ、プラン
ジャバレル等は９０”回転して図示しである。

次に第３図、第４図に従い、上記構成の作動について説
明する。第４図は本制御ポンプの作動の様子をおよそポ
ンプ１回転、即ち３６０”カム回転間にわたって示すタ
イムチャートである。（Ａ）は第３図の気筒判別センサ
（６２）の信号、（Ｂ）はカム角度センサ（５ｏ）の信
号を示し、両センサの信号からＥＣＵ　（１１）は、ポ
ンプの特定気筒の特定カム位相（例えば、下死点近傍）
を知ることができるのは前述のとおりである。（Ｃ）、
（Ｅ）、（Ｇ）はそれぞれカム（２２）〜（２４）のリ
フトを示し、第３図の３気筒×２山カムの構成で、ポン
プカムシャフト（２１）の１回転の間に、エンジン気筒
数に対応する６回の圧送が行われる。カムリフトに対し
、ｔ＊に％（１）はフィードホール（３７）がプランジ
ャ（３１）の側壁によって完全におおわれる、即ち圧送
開始タイミング、鎖線（Ｕ）はスピル溝（５２）がフィ
ードホール（３７）と合致するスピルタイミングに相当
する。

第３図の制御ポンプは、吐出量制御を行わない場合（１
）〜（ＩＩ）の間の圧送ストローク分だけを、コモンレ
ール内に吐出する。吐出量制御は別に設けた後述のスピ
ル用電磁弁（４６）にて、より圧送ストロークを短くす
る方向に行なうわけであるから、富亥スピルタイミング
（ｎ）は、システムの要求する最大吐出量に対し、更に
余裕を持って設定されなければならないことは言うまで
もない。

また、（Ｄ）、（Ｆ）、（旧は第３図のスピル用電磁弁
（４６）〜（４８）への制御信号を示す。本実施例では
、ＥＣＵ　（１１）は次に圧送行程に入る気筒の電磁弁
に対応するカム角信号と同期して通電させ（即ち閉弁さ
せ）、システムの要求吐出量に見合った時間Ｔの後、通
電を終了させる（即ち開弁させる）。故にポンプの圧送
ストロークは（１）のタイミングから始まり、（ＩＩ）
のスピルタイミング以前に電磁弁からのスピルによって
終了する。従って第４図で斜線を施した部分の燃料がコ
モンレール（４）内へと吐出される。

ここで時間Ｔは負荷や回転数、あるいは圧力センサから
の信号に従って増減させる様にしているので、コモンレ
ールへのポンプ吐出量が制御できる。

以上の説明で明らかな如く、実際のスピルは常にスピル
電磁弁（４６）〜（４８）を経て行われ、スピルタイミ
ング（ｎ）は特にシステム１ｔｄｌ　ｉＢに何の影響も
与えない。即ち、スピル弁（４６）〜（４８）の故障時
に吐出量が過度に増えない為、及び、カム下降時のポン
プ室（４０）〜（４２）への燃料吸入の補助として設け
であるのであって、発明の機能を達成する為には、スピ
ル溝（５２）〜（５４）及び連絡孔（５５）〜（５７）
は削除しても良い。かかる構成によって、プランジャ（
３１）〜（３３）は単なる円筒で良くなり機械加工工程
が筒略化され、より安価となる。

次に第５図のタイムチャートは、本発明の他の実施例を
示す。（Ｂ）は第４図と同じくカム角度信号を表し、（
Ｃ）、（Ｅ）、（Ｇ）も第４図同様ポンプの各気筒のカ
ムリフトを表わす。第４図に示した第１の実施例との違
いは、（Ｄ′）、（Ｆ′）、（Ｈ′）の電磁弁制御パル
スであり、第５図の実施例では実際に圧送行程に人って
いる気筒の０Ｎ１０ＦＦと同タイミングで残る２気筒に
ついても０Ｎ１０ＦＦの制御を行なう。この図より明ら
かな様に、この様な斉時制御を行っても、圧送行程以外
の２気筒については、スピル弁を閉じている間に、例え
ば（Ｃ）が圧送行程にある時、（Ｅ）は吸入行程即ち既
にフィードホールが開いた状態、（Ｇ）はスピル中即ち
スピル溝が開いた状態にあって、何らシステム制御に悪
影響を与えない。第５図の他の実施例によれば、常に全
ての弁を斉時で制御できるため、気筒判別の必要がなく
、かつ、電磁弁の駆動回路も全弁共通の単一で済むとい
う長所がある。

第６図に示すのは、本発明に用いるスピル電磁弁（第３
図（４６）〜（４８））の詳細の一例を示す断面図であ
る。本目的に用いる電磁弁としては、１００ＭＰａにも
達する高いコモンレール圧以上のポンプ送出圧に耐えて
閉弁を保ち、かつ比較的応答性速（作動することが必要
であり、更には電気ワイヤの断線やコネクタの脱落等の
非常時（無通電時）には、燃料を逃し出せる即ち非通電
時間弁型である事が好ましい。第６図の電磁弁はこれら
の特徴を有するもので、本発明者らが既に分配型噴射ポ
ンプの噴射量スピル制御用として開発済のものである。

第６図に従って本電磁弁の構成を詳細に説明する。この
電磁弁は、第３図の高圧供給ポンプのプランジャバレル
部からのスピル通路（５日）〜（６０）と低圧燃料ギヤ
ラリ　（４９）を結ぶ通路中に配置される。斉圧通路１
０３は図示しない高圧供給ポンプのポンプ室からのスピ
ル通路（５８）〜（６０）に連通され、溢流通路１０４
は図示しない低圧の燃料ギヤラリ　（４９）に連通され
ている。この電磁弁は概略円筒状の回転対称形状をなし
、電磁ソレノイドの磁気回路を構成する部材を兼ねるハ
ウジング１０５に各構成部品が組付られてなる。該ハウ
ジング１０５の上部には電磁ソレノイドとして作用する
電磁アクチュエータ部２０１が組込まれ、ハウジング１
０５の下部には高圧流体の断続を行う弁部２０２が組込
まれる。

電磁アクチュエータ部の構造について説明する。

回転対称形状をしたハウジング１０５の上昇側円筒部が
電磁ソレノイドのヨーク部１０６をなし、上向側円柱部
が電磁ソレノイドのステータ部１０７をなす。上記ヨー
ク部１０６とステータ部１０７との間に、樹脂成形され
たコイルボビン１０８と巻線１０９からなる電磁ソレノ
イドが嵌め込まれている。巻１１０９はリード線１１０
により図示しない電子制御装置に接続される。上記ステ
ータ部１０７の軸心部にはガイド孔１１１があけられ、
該ガイド孔１１１内に硬質材からなるブツシュ部材１１
２が圧入ささ固着されている。該ブツシュ部材１１２に
軸形状をした棒状部材１１３が軸方向に摺動自在に支承
されている。該棒状部材１１３は非磁性体からなり、そ
の摺動表面及び下端の弁部材との当接部には硬化処理が
施されている。棒状部材１１３の上端には環形状をした
コア１１４が固着され、該コア１１４はステータ部１０
７の上端面に対向するように配設されている。

上記コア１１４の外周に、所定の円周すき間１１５を介
して環状をしたステータプレート１１６が配設され、該
ステータプレート１１６はトッププレート１１７と共に
ヨーク部１０６上端のつば部１１８により絞められてハ
ウジング１０５に一体に固着されている。ステータプレ
ート１１６とヨーク部１０６とは磁気的導通を保ち、巻
線１０９により磁気回路はコイルボビン１０８が嵌め込
まれたステーク部１０７、空隙を介してコア１１４、円
周すき間１１５を介してステータプレート１１６、ヨー
ク部１０６そしてステータ部１０７に戻る回路である。

巻線１０９への通電により、コア１１４はステータ部１
０７に吸引される。

上記トッププレート１１７の中央部にはねじが切られ、
調整スクリュー１１９が螺合されている。

該調整スクリュー１１９とコア１１４との間に圧縮ばね
１２０が配設され、コア１１４及び棒状部材１１３を図
面下方向に付勢している。このばね１２０は、後述する
パイロットバルブを開放方向に付勢する第１のばねと対
応するばねであり、以後第２のばね１２０と呼称する。

前記棒状部材１１３には、上端において開放する軸方向
の長孔１２１と下部において上記長孔１２１と直交する
小孔１２２があけられ、コア１１４上部の空間１２３と
ブツシュ部材１１２下方のガイド孔１１１による空間と
を連通している。また、前記コイルボビン１０８には、
その内径部に軸方向に多数の溝１２４が形成され、コイ
ルボビン１０８の上下のフランジ面を連通ずる間隙状の
通路をなしている。そして、ハウジング１０５には、上
記多数の溝１２４と溢流路１０４とを連通する斜め孔１
２５が設けられている。したがって、ブツシュ部材１１
２下方のガイド孔１１１は、小孔１２２、長孔１２１１
コア上部の空間１２３、円周すき間１１５、多数の溝１
２４、そして斜め孔１２５を経由して溢流路１０４に連
通している。

上記の連通路を油密にするため、トッププレート１１７
と調整スクリュー１１９との間、トッププレート１１７
とステータプレート１１６との間、ステータプレート１
１６とコイルボビン１０８上部のフランジ部との間、コ
イルボビン１０８下部のフランジ部とハウジング１０５
との間にそれぞれ０−リング１２６．１２７．１２８．
１２９が棒状部材１１３の軸中心を中心として同心円状
に配設されている。また、ポンプ本体のプランジャバレ
ルとハウジング１０５との間にも０−リング１３０が設
けられ油密に組立られる。

ハウジング１０５の上端にはカバーリング１３１が嵌着
され、カバーリング１３１とリング１３２との間の空間
、あるいは巻線１０９とハウジング１０５との間など前
記０−リング１２６〜１２９の外径側のハウジング１０
５内の空間にはエポキシ系の樹脂１３３がすき間なく充
填されており、機械的強度の向上及び巻線１０９からの
放熱を図っている。

次に、弁部の構造について説明する。

弁６１Ｅ２０２は、パイロットバルブニードル１４０と
パイロットバルブボディ１４１とを主な要素とし小流量
のパイロットバルブをなす第１の弁と、メインバルブス
プール１４２とメインバルブボディ１４３とを主な要素
とし大流量のメインバルブをなす第２の弁とからなる。

ハウジング１０５下部の円柱形状をした凹所に、軸方向
の組付寸法を調整するスペーサ１４４、円柱形状をした
パイロットバルブボディ１４１、円筒形状をしたメイン
バルブボディ１４３が挿嵌され、メインバルブボディ１
４３の外周に設けられた溝１４５にハウジング１０５下
端のっぽ部１４６が絞められて一体に固着されている。

メインバルブボディ１４３の内部凹所に円筒形状をした
メインバルブスプール１４２が軸方向に摺動自在に、か
つ、油密を保てる様に精密に嵌挿され支承されている。

メインバルブスプール１４２の下端の周縁部がメインバ
ルブボディ１４３の内部凹所底面に当接し、メインバル
ブのシート部１４７を構成している。メインバルブスプ
ール１４２は圧縮ばね１４８により図面下方向即ちシー
ト部１４７閉成方向に付勢されている。この１２ｔｌ弁
を噴射ポンプのプランジャバレル上に搭載する際に、メ
インバルブボディ１４３の下端がプランジャバレルに固
着された環形状のシートプレート１４９に圧接して搭載
され、溢流路１０４に連通するメインバルブボディ１４
３周囲の空間１５０と高圧通路１０３とを画しシールし
ている。メインバルブボディ１４３の底部には孔２０３
があけられ、メインバルブボディ１４３とメインバルブ
スプール１４２とに囲まれた高圧室１５１と高圧通路１
０３とを連通している。メインバルブボディ１４３の内
部凹所には、上記シート部１４７の直下流にシート部１
４７を取囲む環状溝１５２が形成され小油室をなしてい
る。該環状溝１５２は複数個の横孔１５３によた周囲の
空間１５０と連通されている。

円筒形状をしたメインバルブスプール１４２の内部凹所
に円柱形状をしたパイロットバルブボディ１４１の下部
が収容されている。メインバルブスプール１４２の内壁
面と、パイロットバルブボディ１４１の外壁面と、メイ
ンバルブボディ１４３とに囲まれた油圧室１５４が形成
されている。

該油圧室１５４はメインバルブスプール１４２が軸方向
に摺動するためのスプール室でもあり、圧縮ばね１４８
のばね室を兼ねている。油圧室１５４は、メインバルブ
スプール１４２底部に設けられた小径のオリフィス１５
５によりシート部１４７の上流である高圧室１５１に連
通されると共に、パイロットバルブボディ１４１底部に
設けられているパイロット弁のシート部１５６の開口に
臨んでいる。

パイロットバルブボディ１４１には、バイロフトバルブ
ニードル１４０が軸方向に摺動自在に、かつ、精密に支
承されている。パイロットバルブニードル１４０の下端
がパイロットバルブボディ１４１底部の開口２０４と当
接し、パイロットバルブのシート部１５６を構成してい
る。パイロットバルブニードル１４０は圧縮ばね１５７
により図面り方向部シート部１５６の開成方向に付勢さ
れている。該圧縮ばね１５７は前記第２のばね１２０と
対応するばねであり以後筒１のばね１５７と呼称する。

パイロットバルブニードル１４０上端のフランジ部２０
５が前記棒状部材１１３の下端に当接し押圧されている
。前述したように、棒状部材１１３は第２のばね１２０
により下方向に付勢されており、その結果、パイロット
バルブニードル１４０は第１のばね１５７と第２のばね
１２０との合力（差圧）により図面上方向即ちシート部
１５６の開放方向に付勢されていることになる。上記第
１のばね１５７と第２のばね１２０とは、ばね定数、自
由長、線径、巻線数などのばね仕様が全く等しい同一の
ばねが使用され、調整スクリュー１１９を調整して第２
のばね１２０のセット長を変えることにより第１のばね
１５７と第２のばね１２０のセット長を変え、両者のば
ね圧に差を生じしめて図面上方向への付勢力を得ている
。

パイロットバルブニードル１４０には側面の一部に切欠
１５８が形成され、パイロット弁シート部１５６下流の
弁室１５９と第１のばね１５７が配設されているばね室
１６０とを連通し、該ばね室１６０は電磁アクチュエー
タ部のガイド孔１１１に連通している。したがって、パ
イロットバルブのシート部１５６を通過した燃料は、弁
室１５９、切欠１５８、ばね室１６０、ガイド孔１１１
、棒状部材１１３の小孔１２２及び長孔１２１、コア１
１４上部の空間１２３、コア１１４とステータプレート
１１６との間の円周すき間１１５、コイルボビン１０Ｂ
内径部の多数の溝１２４、斜め孔１２５を経由して溢流
路１０４に流出する。

バイロフトバルブ開放時のシート部１５６の通過流量が
、メインバルブスプール１４２のオリフィス１５５の流
量より大であることが必要であり、かつ該オリフィス１
５５流量の１．５倍以下であることが望ましい。発明者
の実験によると、パイロットバルブニードル１４０の開
放時リフｌ−ｆｆ１がＯｏｌ　ａｍ程度であること、オ
リフィス１５５の直径が０、４　ｍ−から０．６龍の範
囲とすることが好適であった。さらに、メインバルブス
プール１４２の開放時リフト量を０．１ｍｍから０６５
鶴の範囲とすることが好適であった。また、パイロット
バルブ閉成時即ち巻線１０９が通電されコア１１４がス
テータ部１０７に吸引されている時に、パイロットバル
ブニードル１４０に適当な押圧力を与えるため、コア１
１４とステータ部１０７との間にわずかな空隙が生じる
のが好ましく、好適な値として該空隙０．１鶴程度にな
るようにスペーサ１４４の厚さが選択され装着されてい
る。

以上述べた構成に基き、作動について説明する。

巻線１０９に通電されておらず、高圧通路１０３に油圧
が掛っていない自由状態では、パイロットバルブニード
ル１４０は第１のばね１５７及び第２のばね１２０の合
力により上昇してパイロットバルブのシート部１５６が
開成し、メインバルブスプール１４２は圧縮ばね１４８
の押圧力により下方に押し付けられメインバルブのシー
ト部１４７が閉成した第６図に示す如き状態になってい
る。

巻線１０９への通電時には、コア１１４がステータ部１
０７に吸引され、棒状部材１１３がパイロットバルブニ
ードル１４０を押し下げ、パイロットバルブのシート部
１５６が閉成される。図示しないポンプから圧送される
高圧通路１０３内の高圧燃料はｔ磁弁内の高圧室１５１
に入いり、さらにメインバルブスプール１４２のオリフ
ィス１５５から油圧室１５４内に充満する。パイロット
バルブのシート部１５６は閉成されているため高圧室１
５１と油圧室１５４との油圧は等しい。ここでメインバ
ルブスプール１４２の上下方向に加わる油圧力について
考察すると、下方向（閉成方向）にはメインバルブスプ
ール１４２の外径を径とする円の面積を受圧面積として
油圧力が作用する。一方、上方向（開成方向）にはシー
ト部１４７の直径を径とする円の面積を受圧面積として
油圧力が作用する。当然にメインバルブスプール１４２
の外径はシート部１４７の直径より大きいため、メイン
バルブスプール１４２に作用する油圧力は合力として下
方向（閉成方向）に作用する。

したがって、高圧室１５１内の油圧が問い程、メインバ
ルブスプール１４２は高い圧力でシート部１４７に押し
付けられ、高圧通路１０３内の圧送圧力がいかに高圧で
あってもシート部１４７は確実に閉成され高圧燃料が漏
洩することがない。一方、パイロットバルブのシート部
１５６は、前述したようにシート部１５６の流量がオリ
フィス１５５の流量より大であればよく、かつ、１．５
倍以下であるように設計されており、シート部１５６の
径は充分に小さいから油圧によりパイロットバルブニー
ドル１４０を押し上げる力は比較的軽微であり、小さな
コア１１４の吸引力でシート部１５６を確実に開成でき
る。このため、−１ｊ１０９等電磁ソレノイドをなす電
磁アクチュエータ部２０１が小型にできる。

巻線１０９への通電を停止すると、コア１１４の吸引力
が消失し、棒状部材１１３に押されていたパイロットバ
ルブニードル１４０は第１のばね１５７と第２のばね１
２０の上方向への合力及びシート部１５６に加わる油圧
力によって速やかに上界し、パイロットバルブのシート
部１５６が開成する。そして、油圧室１５４内の高圧燃
料が、シート部１５６から弁室１５９、切欠１５８、ば
ね室１６０、ガイド孔１１１、小孔１２２、長孔１２１
、コア上部の空間１２３、コアとステータプレートとの
間の円周すき間１１５、コイルボビン８内径部の多数の
溝１２４、斜め孔１２５を経由して溢流路１０４に流出
する。燃料がコイルボビン１０８内径部の多数の溝１２
４を通過する際にコイルボビン１０８の熱をうばい、巻
線１０９の放熱を助ける。ここで、パイロットバルブシ
ート部１５６の流量はオリフィス１５５の流量より大で
あるため、シート部１５６からの流失分をオリフィス１
５５からの流入弁で補充することができず、油圧室１５
４内の圧力が急激に低下する。

この結果、油圧室１５４内の圧力は高圧室１５１内の圧
力より大幅に低くなり、高圧室１５１内の圧力によりメ
インバルブスプール１４２は上方に押し上げられ、大径
のメインバルブシート部１４７が開放される。そして、
高圧室１５１の高圧燃料が環状溝１５２に大量に流出す
る。この環状溝１５２は高圧燃料の衝墾的な流出を緩衝
し、キャジテーションの発生を’ｆｌ和する。また環状
溝）５２はシート部１４７の研削加工時の逃げリセスと
なる。環状溝１５２に流出した燃料は複数の横孔１５３
からメインバルブボディ１４１周囲の空間１５０に流出
し、さらに溢流路１０４に流出して高圧燃料の溢流が完
了する。

以上説明した電磁弁により上述の燃料の吐出制御が行な
われる。

ここで、上記実施例において、制？ＩＩＩポンプが共通
配管への燃料吐出用であることに着目し、カムとして多
山カムを利用しているので、ポンプのプランジ十数をエ
ンジン気筒数に対して１／（カム山数）に低減でき、ポ
ンプを安価にできる。

なお、あえて多山力ｌ、を用いず、エンジン気筒数と同
数のプランジャを備えること、又は、ポンプカムシャフ
トの回転をエンジンと同速度とじて（エンジン気筒数）
／２の数のプランジャを用いることも可能である。

また、油圧サーボ機構を利用したバイロフト式電ｆ■ス
ピル弁を使用しているので、小型の弁かつ小さな制御電
流で１００ＭＰａ以上にも達するコモンレール圧を制御
できる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば、いわゆるコモンレール
式高圧燃料噴射装置に於て、 （１）可変吐出量式の制御ポンプによって噴射サイクル
にて消費された燃料を逐次コモンレール内に補充する事
ができ、軽微なポンプ駆動トルクでコモンレール圧の維
持、制御が可能である。

ｆ２）　電Ｔｌａ式スピル弁を用いてポンプの有効圧送
ストローク制御により、容易に精度良く可変吐出量が実
現でき、高価なガバナアクチュエータや複雑な位置決め
制ｉｎｎが不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となる噴射装置の構成図、第２図
は第１図装置の作動説明に供するタイムチャート、第３
図は本発明の一実施例を示す要部構成図、第４図は第３
図に示す装置の作動説明に供するタイムチャート、第５
図は本発明の他の実施例を示すタイムチャート、第６図
は第３図中の溢流用電磁弁の一例を示す構成図である。 ■・・・エンジン、２・・・インジェクタ、３・・・Ｎ
　ｉｆｆ弁。 ４・・・コモンレール、７・・・高圧供給ポンプ、１０
・・・吐出量制御ｎｌ装置、１１・・・ＥＣＵ、１２・
・・回転数センサ、１３・・・負荷センサ、１４・・・
圧力センサ、２１・・・カムシャフト、２２〜２４・・
・カム、３１〜３３・・・プランジャ、３４〜３６・・
・プランジャバレル。 ３７〜３９・・・フィードホール、４０〜４２・・・ポ
ンプ室、４６〜４８・・・スピル制御電磁弁、５０．６
２・・・電磁ピックアップ、５１．６１・・・回転円盤
、５２〜５４・・・スピル溝、５５〜５７・・・連絡孔
、５８〜６０・・・スピル通路。 代理人弁理士　岡　部　　　　隆 Ｓ♀ち・λト

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）高い所定圧の燃料をコモンレール内に蓄圧しこの
   燃料を電気的に噴射ノズルにより内燃機関の各気筒に噴
   射する燃料噴射装置において、 燃料が流入するポンプ室を有し、このポンプ室の燃料を
   圧送し前記高い所定圧を前記コモンレール内に生成する
   燃料高圧供給ポンプと、 前記ポンプ室と低圧燃料通路とを連通する通路に設けら
   れ前記ポンプ室の燃料を開弁により低圧燃料通路に溢流
   させる溢流用電磁弁と、 前記ポンプ室の燃料の圧送開始前に前記溢流用電磁弁を
   予め閉弁させ圧送行程中の所定の時期に開弁させて前記
   ポンプ室内の高圧燃料の溢流を制御する制御手段とを備
   え、 前記高い所定圧の燃料を前記コモンレール内に維持する
   ようにしたことを特徴とする燃料噴射装置。
2. （２）前記高圧供給ポンプは、カム、カムにより駆動さ
   れるプランジャ、およびプランジャが内挿されるプラン
   ジャバレルを有すると共に、このプランジャバレルに、
   所定の時期に前記ポンプ室と低圧燃料通路とを連通する
   フィードホールを有する間欠往復式ポンプであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃料噴射装置
   。
3. （３）前記プランジャの外周に、前記圧送行程の終期に
   前記フィードホールと連絡するスピル溝を設け、このス
   ピル溝と前記ポンプ室とを常時連絡せしめる様に、前記
   プランジャ内に連絡孔を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の燃料噴射装置。
4. （４）前記カムの駆動軸は機関回転数の１／２の回転数
   で回転するものであり、かつ前記カムのプランジャ圧送
   の為の上り傾斜をカム１回転当りに複数備えたカム形状
   とし、さらに前記プランジャ数を、機関気筒数の１／（
   カム山数）にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項又は第３項に記載の燃料噴射装置。
5. （５）前記カムの駆動軸は機関回転数と同じ回転数で回
   転するものであり、かつ前記カムのプランジャ圧送の為
   の上り傾斜をカム１回転当りに１つ備えたカム形状とし
   、さらに前記プランジャ数を機関気筒数の１／２とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項に記
   載の燃料噴射装置。
6. （６）前記カムの駆動軸に機関の気筒数に対応する突起
   を備えた回転円盤を設けると共に、この円盤に対して電
   磁ピックアップを設け、この電磁ピックピックよりのカ
   ム角信号に応じて前記制御手段は溢流用電磁弁の開閉を
   制御することを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第
   ５項のいずれかに記載の燃料噴射装置。
7. （７）前記回転円盤の突起を、プランジャ駆動行程中の
   ほぼ下死点近傍の位相に設け、前記制御手段は突起の通
   過による前記カム角信号に同期して前記溢流用電磁弁を
   閉弁せしめ、更にこのカム角信号から、機関の負荷と回
   転数により決まる所定のカム角の間、前記溢流用電磁弁
   を閉弁維持して前記ポンプ室よりの吐出量を制御するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載燃料噴射装
   置。
8. （８）前記機関の気筒数と同数の突起をもつ回転円盤の
   他に、前記カムの駆動軸１回転当り１つの信号を発生す
   る回転円盤及ぴ電磁ピックアップから成る気筒判別器を
   備え、前記制御手段はこの信号を基準として前記圧送行
   程に入る気筒の溢流用電磁弁を順次交互に閉弁せしめる
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第６項また
   は第７項に記載の燃料噴射装置。
9. （９）前記制御手段は、気筒判別を行わずに全ての気筒
   の前記溢流用電磁弁を斉時に開閉させて、溢流の制御を
   行うことを特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７項
   に記載の燃料噴射装置。
10. （１０）前記コモンレールにこのコモンレール内の圧力
    を検出する圧力センサを設け、前記制御手段はこの圧力
    センサの出力信号が、機関の負荷と回転数に応じて予め
    定められた値となる様に前記溢流用電磁弁の閉弁期間を
    補正制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
    至第９項のいずれかに記載の燃料噴射装置。
11. （１１）前記溢流用電磁弁は、通電時閉弁型のパイロッ
    ト式電磁弁であることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項乃至第１０項のいずれかに記載の燃料噴射装置。