JP2000213436A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料噴射装置の圧力容器を構成するコモンレー
ルに取付けられているプレッシャリミッタ内を燃料が通
過しなくなっても、内部の潤滑が確実に行なわれ、これ
によって摩耗や焼付き等のトラブルの発生を防止するこ
とを目的とする。 【解決手段】コモンレール２３に取付けられているプレ
ッシャリミッタ２４に接続されている戻しパイプ８９を
上方に引出すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射装置に係
り、とくに燃料を圧力容器内に蓄圧するとともに、イン
ジェクタに燃料圧を印加しておき、インジェクタの電磁
弁の切換えによって燃料を噴射するようにした燃料噴射
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射装置とし
て、噴射の度毎にカムによってプランジャを突上げると
ともに、エンジンの回転数をカムシャフトおよびメカニ
カルガバナを介してコントロールラックにフィードバッ
クし、このコントロールラックによって１回に噴射され
る燃料の供給量を制御するようにしたボッシュ式の燃料
噴射ポンプに代えて、蓄圧式の燃料噴射装置が提案され
ている。

【０００３】蓄圧式の燃料噴射装置は、加圧ポンプによ
って燃料を加圧するとともに、例えばコモンレールに加
圧された燃料を蓄圧しておき、インジェクタに組込まれ
ている電磁弁を切換えることによって液圧シリンダ内の
ピストンの押圧力を解除し、ノズルニードルをリフトさ
せて燃料を噴射させ、所定のタイミングで再び液圧シリ
ンダ内のピストンに燃料圧を印加し、ノズルニードルを
バルブシートに圧着させて燃料の噴射を停止させるよう
にしている。

【０００４】このような燃料噴射装置の圧力容器を構成
するコモンレール１は図６に示すように、ジョイント２
によって連結されている噴射管３がエンジンの各シリン
ダのインジェクタに接続されるようになっている。

【０００５】ここでコモンレール１には所定の圧力で開
放されるプレッシャリミッタ４が取付けられており、こ
のプレッシャリミッタ４にはさらに戻しパイプ５が接続
されている。コモンレール１内の圧力が異常に上昇した
場合には、上記プレッシャリミッタ４が開き、戻しパイ
プ５を介して燃料をリザーバあるいはタンク側へ戻すよ
うにしており、これによってコモンレール１の暴発を未
然に防止するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように燃料噴射装
置の蓄圧手段を構成するコモンレール１は、その中の圧
力が異常に高くなった場合に、プレッシャリミッタ４が
作動して異常な圧力を逃がすようにしている。ここでプ
レッシャリミッタ４内の潤滑は、圧力を逃がす際にリリ
ーフする燃料によって行なわれるようになっており、戻
しパイプ５を通過する燃料によって潤滑が行なわれる。

【０００７】ところが従来のコモンレール１は図６に示
すように、プレッシャリミッタ４から下方に戻しパイプ
５が延びるように接続されており、プレッシャリミッタ
４内の燃料の流動が停止した場合には、内部の弁体やバ
ルブシートが無潤滑の状態となり、摩耗や焼付き等の問
題が発生する可能性があった。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、プレッシャリミッタを燃料が通過しな
くてもこのプレッシャリミッタが燃料によって潤滑状態
を維持することが可能な燃料噴射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】本発明は、燃料を圧力容
器内に蓄圧するとともに、インジェクタに燃料圧を印加
しておき、前記インジェクタの電磁弁の切換えによって
燃料を噴射するようにした燃料噴射装置において、前記
圧力容器にプレッシャリミッタを取付けるとともに、該
プレッシャリミッタに接続されるリターンパイプを上方
に引出すようにしたことを特徴とする燃料噴射装置に関
するものである。ここで前記圧力容器が複数のインジェ
クタと接続されているコモンレールであってよい。

【００１０】従ってこのような構成によれば、圧力容器
を構成するコモンレールに取付けられているプレッシャ
リミッタを燃料が流れなくなっても、プレッシャリミッ
タ内に燃料が残存するために、プレッシャリミッタの内
部の所要の部位を燃料によって確実に潤滑することが可
能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
る燃料噴射用インジェクタを備える燃料噴射装置の全体
の構成を示すものであって、この燃料噴射装置は燃料を
加圧するための加圧ポンプ１０を備えている。加圧ポン
プ１０はプランジャ１１を備えており、このプランジャ
１１をカムシャフトに取付けられているカム１２によっ
て突上げるようにしており、プランジャ１１の上側の空
間の加圧室１３の燃料が加圧されるようになる。

【００１２】燃料タンク１５内の燃料はセジメンタ１６
およびフィルタ１７を通してフィードポンプ１８によっ
て吸引されるようになっており、フィードポンプ１８の
吐出側に設けられている燃料フィルタ１９を通して上記
加圧ポンプ１０のプランジャ１１の上側の加圧室１３に
供給されるようになっている。なお加圧室１３は一方向
弁２０を介してタンク１５側に燃料をリークさせるよう
にしている。

【００１３】上記加圧室１３の吐出側は一方向弁２２を
介して蓄圧室を構成するコモンレール２３と接続されて
いる。コモンレール２３には一方向弁２４が取付けられ
ている。この一方向弁２４はプレシッシャリミッタを構
成しており、コモンレール２３の圧力が設定圧を越えた
場合に開いてタンク１５側に燃料を戻すようにしてい
る。またコモンレール２３はフローリミッタ２５を介し
てインジェクタ２６と接続されている。フローリミッタ
２５はインジェクタ２６に流れる燃料の流量が異常に増
大した場合に遮断動作を行ない、異常噴射を阻止するた
めのものである。この燃料噴射装置の全体の制御を行な
うためにコンピュータを含む電子制御装置３０が設けら
れている。電子制御装置３０はコモンレール２３内の圧
力を検出する圧力センサ３１と接続されている。また加
圧ポンプ１０の加圧室１３とリーク側の一方向弁２０と
の間にはポンプ制御弁３２が接続されており、その電磁
コイル３３が上記電子制御装置３０によって制御される
ようになっている。

【００１４】電子制御装置３０にはアクセルペダルの踏
込み量を検出するアクセルセンサ３５、エンジンの回転
数を検出するエンジン回転センサ３６、エンジンに設け
られている気筒判別センサ３７、ポンプに設けられてい
る気筒判別センサ３８がそれぞれ接続されている。

【００１５】次に上記コモンレール２３とフローリミッ
タ２５を介して接続されているインジェクタ２６の構成
について説明すると、図１、図２および図３に示すよう
にこのインジェクタ２６の先端側にはノズル本体４０が
取付けられている。ノズル本体４０はノズルニードル４
１を摺動可能に保持しており、このノズルニードル４１
の先端側の部分がバルブシート４２に圧着されるように
なっており、これによって噴口４３からの燃料の噴射の
制御を行なうようにしている。またノズル本体４０内に
は燃料だめ４４が設けられており、この燃料だめ４４へ
燃料通路４５を介してコモンレール２３に蓄圧された燃
料圧が常時加えられるようになっている。

【００１６】ノズルニードル４１はプッシュロッド４８
によって下方へ押圧されるようになっている。プッシュ
ロッド４８は押圧ばね４９によって下方へ押圧されると
ともに、このプッシュロッド４８の上端をピストン５０
が押圧するようになっている。ピストン５０はインジェ
クタ２６のボディに設けられている液圧シリンダ５１内
に摺動可能に支持されるとともに、この液圧シリンダ５
１の入口側を閉じるように中心部に絞り孔を形成したオ
リフィス５２が配されている。

【００１７】上記オリフィス５２についてより詳細に説
明すると、ピストン５０を摺動可能に保持するようにノ
ズルボディ内に設けられている液圧シリンダ５１の入口
部分にはオリフィス５２が配されている。このオリフィ
ス５２はその中心部に小孔５３を備えるようになってい
る。そしてこの小孔５３の上側のエッジの部分が面取り
されて傾斜面を構成している。

【００１８】また上記インジェクタ２６には別の燃料通
路６２が形成されており、上記コモンレール２３に蓄圧
されている燃料圧がフローリミッタ２５を介して液圧シ
リンダ５１内に印加されるようになっている。そして上
記燃料通路６２の途中の部位には別のオリフィス５４が
取付けられている。

【００１９】インジェクタ２６の内部であってその上部
には図１〜図３に示す電磁弁５９が組込まれている。電
磁弁５９は圧縮コイルばね６０によって下方へ押圧され
るとともに、ソレノイドコイル６１によって上方へ付勢
されるようになっている。そしてソレノイドコイル６１
の非励磁時においては、図２Ａに示すように燃料通路６
５と液圧シリンダ５１とを遮断するようにしている。燃
料通路６５は燃料を逃がすためのポート６６と連通され
ている。

【００２０】次にこのような燃料噴射装置のコモンレー
ル２３について説明すると、とくに図４に示すように、
コモンレール２３は細長い圧力容器から構成され、その
上部にはその長さ方向に沿って取付け座７１が形成され
るとともに、このような取付け座７１にジョイント７２
を介して噴射管７３が接続されている。これらの噴射管
７３の先端側の部分がエンジンの各シリンダに取付けら
れているインジェクタ２６と接続されている。

【００２１】このようなコモンレール２３にはとくに図
５に示すように一方向弁から成るプレッシャリミッタ２
４が取付けられている。プレッシャリミッタ２４はハウ
ジング７６を備え、このハウジング７６がコモンレール
２３のねじ孔にねじ込まれている。そしてハウジング７
６内には弁体７７が配され、その先端側の部分がバルブ
シート７８に圧着することによって通路が閉じられるよ
うになっている。また弁体７７のフランジ７９にはスリ
ーブ８０内に保持されているスプリング８１が着座して
いる。

【００２２】プレッシャリミッタ２４にはアウトレット
ボルト８４が取付けられるとともに、このアウトレット
ボルト８４に中心孔８５が形成されている。さらにアウ
トレットボルト８４には横孔８６が形成されている。横
孔８６を覆うように円筒状をなすジョイント８７がアウ
トレットボルト８４によってスリーブ８０の先端部に接
続されている。ジョイント８７の側方に突出する接続部
８８には戻しパイプ８９が接続されるようになってお
り、ナット９０によって接続部８８に圧着されている。

【００２３】次に図１に示すシステムによる燃料噴射の
動作を説明する。エンジンの出力の一部によって、フィ
ードポンプ１８と加圧ポンプ１０とが駆動される。フィ
ードポンプ１８はセジメンタ１６およびフィルタ１７を
介してタンク１５内の燃料を吸引し、燃料フィルタ１９
を通して加圧ポンプ１０の加圧室１３内に燃料を充填す
る。

【００２４】加圧室１３内の燃料は、カム１２によって
突上げられるプランジャ１１によって加圧されるととも
に、一方向弁２２を通してコモンレール２３に供給さ
れ、このコモンレール２３によって燃料の蓄圧が行なわ
れる。ここで加圧ポンプ１０のカム１２よる加圧の際
に、ポンプ制御弁３２が電磁コイル３３によって開閉制
御されるようになっており、電子制御装置３０のコンピ
ュータが目標圧とコモンレール２３の圧力のずれとに応
じてポンプ制御弁３２を閉じている時間を適当に演算
し、常に目標圧になるように制御するようにしている。

【００２５】この動作をより詳細に説明すれば、加圧ポ
ンプ１０に設けられている制御弁３２は電磁コイル３３
によって制御されるようになっており、ポンプ制御弁３
２が閉じられたときにプランジャ１１が突上げられる
と、燃料が加圧されるとともに、制御弁３２が開かれた
ときにプランジャ１１が突上げられた場合には、燃料が
制御弁３２および一方向弁２０を通してタンク１５側に
戻され、制御弁３２によって圧力が逃がされることにな
る。加圧ポンプ１０は制御弁３２をＯＮ−ＯＦＦして吐
出量を変化させ、コモンレール２３の圧力センサ３１の
信号が電子制御装置３０のコンピュータに与えられてい
る目標値となるようにフィードバック制御されるように
なっている。

【００２６】上記のような電子制御装置３０によるコモ
ンレール２３内の圧力のフィードバック制御が何等かの
異常によって正しく行なわれず、コモンレール２３内の
圧力が一方向弁２４の設定圧を越えた場合には、プレッ
シャリミッタを構成する一方向弁２４が開かれ、タンク
１５側に燃料圧が逃げるようになる。

【００２７】このようにしてコモンレール２３には一定
の圧力が蓄圧され、この圧力がフローリミッタ２５を介
してインジェクタ２６に印加されている。

【００２８】図２Ａは無噴射時のインジェクタ２６を示
しており、ソレノイドコイル６１は非励磁状態にある。
従って電磁弁５９は圧縮コイルばね６０によって下方に
押圧され、その先端部が燃料通路６５と液圧シリンダ５
１の上部空間との間を遮断している。従ってポート６６
が遮断状態にあり、コモンレール２３の燃料圧は燃料通
路６２およびオリフィス５４を通して液圧シリンダ５１
内のピストン５０の上面に作用している。

【００２９】上記コモンレール２３の燃料圧は同時に燃
料通路４５および燃料だめ４４を通してノズルニードル
４１に作用している。

【００３０】このときに下方に作用する力は液圧シリン
ダ５１のピストン５０が燃料圧によって受ける下方への
力と押圧ばね４９がプッシュロッド４８を下方へ押圧す
る力の和である。これに対して上方への力はノズルニー
ドル４１が燃料だめ４４の部分で燃料圧によって上方に
作用するように受ける力である。

【００３１】ここで液圧シリンダ５１のピストン５０の
直径の方がノズルニードル４１の摺動シール部の直径よ
りもはるかに大きく、しかも押圧ばね４９が加勢してい
る下方への力がはるかに大きいために、ノズルニードル
４１の先端側の部分がバルブシート４２に圧着され、こ
のバルブシート４２の部分でノズルニードル４１が燃料
を遮断しており、無噴射状態になる。

【００３２】電子制御装置３０はアクセルペダルの踏込
み量をアクセルセンサ３５によって検出するとともに、
回転検出センサ３６によってエンジンの回転数を検出す
る。さらに必要に応じて他の情報を基に最適な噴射時間
と噴射のタイミングとを演算する。そして所定のタイミ
ングでソレノイドコイル６１を励磁する。

【００３３】すると電磁弁５９がソレノイドコイル６１
によって上方へ付勢され、図２Ｂに示すように電磁弁５
９が上方へリフトする。従ってこの電磁弁５９はバルブ
シートから離間し、液圧シリンダ５１の上側の空間の部
分が燃料通路６５を介してポート６６と連通される。従
って液圧シリンダ５１のピストン５０を押圧していた燃
料圧は液圧シリンダ５１のオリフィス５２の小孔５３、
燃料通路６５、ポート６６を介してリークすることにな
る。このために燃料圧による液圧シリンダ５１のピスト
ン５０を下方へ押圧する力が解除される。

【００３４】従ってノズルニードル４１を燃料だめ４４
に印加される燃料圧によって上方に押圧する力が押圧ば
ね４９の押圧力に打勝ち、ノズルニードル４１は上方に
リフトし、このノズルニードル４１の先端側の部分がバ
ルブシート４２から離間する。従って噴口４３を通して
燃料の噴射が行なわれる。

【００３５】上記液圧シリンダ５１のピストン５０の上
部へ作用している燃料圧を解除する際に、液圧シリンダ
５１の入口部分に配されているオリフィス５２の小孔５
３が絞りとなるために、燃料圧の解除がゆっくりと行な
われることになる。従ってバルブシート４２に対するノ
ズルニードル４１の上昇速度が緩衝されることになる。

【００３６】この後に再び図２Ａに示すようにソレノイ
ドコイル６１の励磁を解除すると、圧縮コイルばね６０
によって電磁弁５９が下方へ移動され、この電磁弁５９
の先端部が燃料通路６５と液圧シリンダ５１の入口部分
との間を遮断する。しかも燃料通路６２およびオリフィ
ス５４を経由して液圧シリンダ５１のピストン５０の上
面に燃料圧が作動され、図２Ａに示すようにノズルニー
ドル４１を下方へ強く押圧するようになる。するとノズ
ルニードル４１がバルブシート４２に圧着されて燃料が
遮断され、燃料の噴射が停止される。なおこのときのノ
ズルニードル４１の着座動作がオリフィス５４によって
緩衝される。

【００３７】次にこのような燃料噴射装置のコモンレー
ル２３内の圧力が異常に高くなった場合の動作について
説明する。プレッシャリミッタ２４のスプリング８１に
よって設定されている圧力よりも高い圧力にコモンレー
ル２３内の圧力が上昇した場合には、上記の燃料圧によ
って弁体７７が図５において左方に移動し、バルブシー
ト７８から離間する。従って弁体７７とハウジング７６
の燃料通路の間の隙間を通ってスリーブ８０側に燃料が
リークするようになる。この燃料はさらにアウトレット
ボルト８４の中心孔８５、横孔８６、ジョイント８７、
および戻しパイプ８９を介してリザーバまたはタンクに
戻されることになる。このようにしてコモンレール２３
内の圧力が異常に高くなった場合における暴発が防止さ
れる。

【００３８】しかもここでは図５に示すように、アウト
レットボルト８４によってスリーブ８０の先端部にジョ
イント８７を介して接続されている戻しパイプ８９は、
アウトレットボルト８４の外周側から上方に引出されて
いる。従ってこのプレッシャリミッタ２４を燃料が通過
しなくなっても、最後に通過した燃料がプレッシャリミ
ッタ２４内に残存することになる。このようにプレッシ
ャリミッタ２４内に燃料が常に残存しているために、と
くにバルブシート７８と圧着される弁体７７の燃料によ
る潤滑が確実に行なわれる。このために弁体７７の摩耗
や焼付き等の問題を確実に防止することが可能になる。

【００３９】コモンレール２３から異常な燃料圧をリリ
ーフするためのプレッシャリミッタ２４は中を通る燃料
を潤滑に利用するようにしている。ところが燃料を戻す
戻しパイプ８９が下向きの場合には、燃料の流れが止ま
った場合には弁体７７付近の燃料がなくなり、プレッシ
ャリミッタ２４が無潤滑の状態になって摩耗や焼付き等
のトラブルが発生する可能性がある。ところが本実施の
形態の場合にはとくに図５に示すように、戻しパイプ８
９を上に向けることによって、燃料の流れが止まったと
きにおいてもプレッシャリミッタ２４内に常に燃料が溜
るようにしており、潤滑に必要な燃料が常に確保される
ことになる。従ってコモンレール２３のプレッシャリミ
ッタ２４の摩耗や焼付きを回避することが可能になる。

【００４０】なおここで戻しパイプ８９が必ずしも真直
ぐ上方を向いている必要はなく、斜め上方であってもよ
い。すなわちこのプレッシャリミッタ２４が作動しなく
なった場合においても、内部に燃料が残存するように斜
め上方または真直ぐ上方に戻しパイプ８９が引出されれ
ばよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、燃料を圧力容器
内に蓄圧するとともに、インジェクタに燃料圧を印加し
ておき、インジェクタの電磁弁の切換えによって燃料を
噴射するようにした燃料噴射装置において、圧力容器に
プレッシャリミッタを取付けるとともに、該プレッシャ
リミッタに接続されるリターンパイプを上方に引出すよ
うにしたものである。

【００４２】従ってプレッシャリミッタ内を燃料が通過
しなくても、最後に通過した燃料がプレッシャリミッタ
に常に残存することになり、これによってプレッシャリ
ミッタの内部が燃料によって潤滑されるようになり、プ
レッシャリミッタの摩耗や焼付きを未然に防止すること
が可能になり、信頼性の高い燃料噴射装置を提供するこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄圧式燃料噴射装置の全体の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】インジェクタの動作を示す縦断面図である。

【図３】インジェクタの具体的な構成を示す縦断面図で
ある。

【図４】コモンレールの正面図である。

【図５】プレッシャリミッタの縦断面図である。

【図６】従来のコモンレールの正面図である。

【符号の説明】

１ コモンレール ２ ジョイント ３ 噴射管 ４ プレッシャリミッタ ５ 戻しパイプ １０ 加圧ポンプ １１ プランジャ １２ カム １３ 加圧室 １５ タンク １６ セジメンタ １７ フィルタ １８ フィードポンプ １９ 燃料フィルタ ２０ 一方向弁 ２２ 一方向弁 ２３ コモンレール（蓄圧室） ２４ 一方向弁（プレッシャリミッタ） ２５ フローリミッタ ２６ インジェクタ ３０ 電子制御装置（コンピュータ） ３１ 圧力センサ ３２ ポンプ制御弁 ３３ 電磁コイル ３５ アクセルセンサ ３６ エンジン回転センサ ３７ 気筒判別センサ（エンジン） ３８ 気筒判別センサ（ポンプ） ４０ ノズル本体 ４１ ノズルニードル ４２ バルブシート ４３ 噴口 ４４ 燃料だめ ４５ 燃料通路 ４８ プッシュロッド ４９ 押圧ばね ５０ ピストン ５１ 液圧シリンダ ５２ オリフィス ５３ 小孔 ５４ オリフィス ５９ 電磁弁 ６０ 圧縮コイルばね ６１ ソレノイドコイル ６２ 燃料通路 ６４ 開口 ６５ ポート ７１ 取付け座 ７２ ジョイント ７３ 噴射管 ７６ ハウジング ７７ 弁体 ７８ バルブシート ７９ フランジ ８０ スリーブ ８１ スプリング ８４ アウトレットボルト ８５ 中心孔 ８６ 横孔 ８７ ジョイント ８８ 接続部 ８９ 戻しパイプ ９０ ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA30 BA46 CA01S CA04U CA09 CB01 CB03 CB07T CB09 CB12 CB17 CC06T CC08T CC14 CC26 CC64T CC66 CC67 CC68U CC69 CC70 CD06 CD26 CE02 CE22 DC04 DC05 DC09 DC18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を圧力容器内に蓄圧するとともに、イ
   ンジェクタに燃料圧を印加しておき、前記インジェクタ
   の電磁弁の切換えによって燃料を噴射するようにした燃
   料噴射装置において、 前記圧力容器にプレッシャリミッタを取付けるととも
   に、該プレッシャリミッタに接続されるリターンパイプ
   を上方に引出すようにしたことを特徴とする燃料噴射装
   置。
2. 【請求項２】前記圧力容器が複数のインジェクタと接続
   されているコモンレールであることを特徴とする請求項
   １に記載の燃料噴射装置。