JP2002098024A

JP2002098024A - 電子制御燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2002098024A
Application number: JP2000292886A
Authority: JP
Inventors: Tomohide Yamada; 知秀山田; Riichi Ueki; 利一植木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁弁装置のアーマチュアに連結される開閉
弁の開弁時、閉弁時の双方において高い応答性を得るこ
とにより、安定して制御可能な燃料の最低噴射量を低下
させて機関を安定して制御できる運転可能領域を拡大す
るとともに、該開閉弁と弁座とのシート部の偏摩耗の発
生を防止して、弁シート部の良好なシール性を長時間維
持し得る電子制御燃料噴射装置を提供する。【解決手段】プランジャ室から給油側に接続される給
排油路を電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により開閉
し、該開閉弁が前記給排油路を閉じる時期を変化させて
の燃料噴射タイミングを制御するように構成された電子
制御燃料噴射装置において、前記アーマチュアと開閉弁
とを相対移動可能に連結し、該アーマチュアの吸引初期
の一定範囲において該アーマチュアのみを移動可能と
し、その後は該アーマチュアと開閉弁との相対移動を係
止して該アーマチュアと開閉弁とを一体で移動せしめる
ストッパ機構を備えてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁装置のソレ
ノイドへの通電により該ソレノイドに吸引され通電の遮
断により前記吸引が解除されるアーマチュアと、該アー
マチュアに連結されて往復動し、該アーマチュアの吸引
時に燃料噴射ポンプのプランジャ室への給排油路を閉じ
る方向に移動せしめられる開閉弁とにより、前記給排油
路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御
するように構成された内燃機関用電子制御燃料噴射装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】デイーゼル機関においては、高い燃焼効
率を保持しつつＮＯｘ（窒素酸化物）低減を実現するの
ための有効な手段として、電子制御燃料噴射装置が近年
広く用いられてきている。図７はデイーゼル機関に用い
られるユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置に
おける電磁弁装置及び燃料噴射制御用開閉弁の従来技術
の一例を示し、図の（Ａ）は全開時、(Ｂ)は全閉時を示
す。

【０００３】図７において、２０は電磁弁装置、３はユ
ニットインジェクタ（図５参照）のポンプケース、５２
は該ポンプケース３内に穿孔された燃料通路で前記ユニ
ットインジェクタのプランジャ室２５に連通されてい
る。前記電磁弁装置２０において、３１及び１６は弁ケ
ース、０３１は該弁ケース３１内に形成されたソレノイ
ド室、２８は該ソレノイド室０３１内に収納されたソレ
ノイド、２７は前記ソレノイド２８にアーマチュア室３
０を存して配され後述するポペット弁５の上端にボルト
２９により固定されたアーマチュアである。

【０００４】１０は弁座部材で、固定用ねじ０１５によ
り前記ポンプケース３内に固定されている。０３３は該
弁座部材１０に半径方向に穿孔された通路穴で、後述す
る油室１７と油だめ０５とを連通している。５は該弁座
部材１０内に往復摺動自在に嵌合され、上端がボルト２
９により前記アーマチュア２７に固定されたポペット弁
である。１４は前記固定用ねじ０１５とポペット弁５の
上面との間に架設された弁スプリングで、前記ポペット
弁５を開弁方向即ち前記アーマチュア２７の吸引力に抗
する方向に付勢されている。０５は前記ポペット弁５の
外周に凹設された環状の油だめ、１７は前記弁座部材１
０の外周に臨んで形成された環状の油室である。１２は
前記油室１７に連通される給排油孔で、入口側が給油タ
ンク（図示省略）に接続されている。１０ａは前記弁座
部材１０に形成された環状の座面、５ａは前記ポペット
弁５に形成され前記座面１０ａに着脱される環状のシー
ト面で、前記ポペット弁５の往復動によって該シート面
５ａが座面１０ａに着脱されることにより、前記給排油
孔１２と燃料通路５２とが連通、遮断されるようになっ
ている。

【０００５】かかる電子制御燃料噴射装置において、前
記電磁弁装置２０のソレノイド２８への通電が遮断され
ている状態では、前記ポペット弁５は、弁スプリング１
４の弾力によって下方に押され、前記アーマチュア２７
と前記ソレノイド２８の下端面との間にＳなる空間が形
成され、ポペット弁５の下端面５ｂがポンプケース３側
の底面３ａに当接し、ポペット弁５のシート面５ａは前
記弁座部材１０の座面１０ａから離れて該ポペット弁５
が開弁する。

【０００６】これにより、前記プランジャ室２５は前記
燃料通路５２、ポペット弁５の開口通路、弁座部材１０
の通路穴０３３、油室１７を介して給排油路１２に連通
されることとなり、前記プランジャ１の下動により押し
退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前記燃料通路
５２、通路穴０３３、油室１７及び給排油路１２を経て
給油タンク（図示省略）に戻され、燃料噴射は行われな
い。

【０００７】一方、前記電磁弁装置２０のソレノイド２
８への通電が始まり、電流量が増加すると、前記アーマ
チュア２７及びこれに固定されたポペット弁５が弁スプ
リング１４の弾力に抗して、前記ポペット弁５のシート
面５ａが弁座部材１０の座面１０ａに着座するまで上方
に吸引せしめられて、該ポペット弁５が閉弁する。かか
るポペット弁５の閉弁により、前記プランジャ室２５へ
の燃料通路５２と前記給排油路１２とが遮断され燃料の
戻り量が０（ゼロ）となる。これにより、前記プランジ
ャ室２５は密閉状態となり、前記プランジャ１の下動に
よるプランジャ室２５内の圧力上昇が増大し、プランジ
ャ１により吐出された燃料が前記のようにして燃料噴射
ノズル２の噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せしめられ
る。

【０００８】また、内燃機関用電子制御燃料噴射装置と
して、特許第２６００８７３号の発明が提供されてい
る。かかる発明においては、ソレノイドに吸引されるア
ーマチュア及びこれに固定されたポペット弁に、ばね定
数の小さい第１のばねとばね定数の大きい第２のばねと
をストッパ付きのばね受けを介して直列に配置して取り
付け、ポペット弁の閉弁時には先にばね定数の小さい第
１のばねを圧縮し、前記ストッパが当たった後はばね定
数の大きい第２のばねを作用させて、２つのばねが合成
された大きなばね定数として、閉弁時の応答性を向上す
るとともに、前記２つのばねのセット荷重を調整可能と
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のような電子制御
燃料噴射装置を備えたデイーゼル機関においては、プラ
ンジャ室側と給排油路との連通、遮断を司るポペット弁
の応答性を向上することにより、該電子制御燃料噴射装
置により安定して制御可能な燃料の最低噴射量を低下さ
せ、該デイーゼル機関を安定して制御できる運転可能領
域を拡大することが要求されている。前記のような燃料
の最低噴射量は、ポペット弁を閉じて直ちに開いた時の
噴射量であり、該噴射量はポペット弁の応答性により決
定される。従って、前記ポペット弁の応答性を向上すれ
ば、安定して制御可能な最低噴射量を低下させて運転可
能領域を拡大することにより、機関のアイドリング回転
数を低下させて燃料消費量を低減し、アイドリング運転
時における運転制御幅に余裕ができて安定した運転を可
能とし、さらにより少ない消費電力で以って機関の運転
制御を可能とすることができる。

【００１０】また、かかる電子制御燃料噴射装置におい
ては、前記ポペット弁と該ポペット弁が着脱される弁座
部材とのシート部の円周方向の当たりを均一にして、該
シート部の偏摩耗の発生を阻止し、ポペット弁部の良好
なシール性を長時間維持することも要求されている。

【００１１】しかしながら、前記の従来技術にあって
は、次のような問題点を有しており、前記のような要求
を満たすことはできない。即ち、図７に示される従来技
術にあっては、ソレノイド２８に吸引されるアーマチュ
ア２７に固定されたポペット弁５を１個の弁スプリング
１４で開弁方向に引き戻すようになっているため、前記
ソレノイド２８の吸引力を一定とした場合、前記弁スプ
リング１４のバネ定数を大きくすると、該ポペット弁５
の開弁時の応答性は上昇するが、閉弁時においてはソレ
ノイド２８の吸引抵抗が増大して応答性が低下する。

【００１２】一方、前記弁スプリング１４のバネ定数を
小さくすると、前記ソレノイド２８の吸引抵抗が小さく
なって該ポペット弁５の閉弁時の応答性は上昇するが、
開弁時においては前記バネ定数が小さいため応答性が低
下する。即ち、図７に示される従来技術にあっては、ポ
ペット弁５の開弁時、閉弁時の双方で高い応答性を得る
のは実質的に不可能である。また、かかる従来技術にあ
っては、前記ソレノイド２８を、渦電流損失を防止する
ため矩形状のいわゆるＥ型コアに構成するとともに、こ
れに対応して前記アーマチュア２７は回転不能な構造と
なっている。このため、かかる構造のアーマチュア２７
に固定されて回転不能なポペット弁５のシート面５ａと
弁座部材１０の座面１０ａとは常時同一場所で当たるこ
ととなって偏摩耗が発生し易い。

【００１３】次に, 特許第２６００８７３号の発明にお
いては、アーマチュア及びこれに固定されたポペット弁
に、ばね定数の大小２つのばねを直列に配置して取り付
け、ポペット弁の閉弁時には先にばね定数の小さいばね
を先に作用させ、次いでばね定数の大きいばねを加えて
２つのばねが合成された大きなばね定数として、閉弁時
の応答性を向上せしめているが、ポペット弁の開弁時に
は該ポペット弁の戻り行程の途中からはばね定数の小さ
いばねのみにより前記ポペット弁が戻されるため、応答
性が低くなり、ポペット弁の開弁、閉弁の双方において
高い応答性を得ることは困難となる。また、かかる発明
においては、ポペット弁が回転不能なアーマチュアに固
定されているため、前記従来技術と同様に、該ポペット
弁と弁座とのシート部は常時同一場所で当たることとな
って偏摩耗が発生し易い。

【００１４】本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、
電磁弁装置のアーマチュアに連結されるポペット弁等の
開閉弁の開弁時、閉弁時の双方において高い応答性を得
ることにより、安定して制御可能な燃料の最低噴射量を
低下させて機関を安定して制御できる運転可能領域を拡
大するとともに、該開閉弁と弁座とのシート部の偏摩耗
の発生を防止して、弁シート部の良好なシール性を長時
間維持し得る電子制御燃料噴射装置を提供することを目
的とする。

【００１５】

【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、請求項１記載の発明として、電磁弁装置の
ソレノイドへの通電により該ソレノイドに吸引され前記
通電の遮断により前記吸引が解除されるアーマチュア
と、該アーマチュアに連結されて往復動し該アーマチュ
アの吸引時に燃料噴射ポンプのプランジャ室への給排油
路を閉じる方向に移動せしめられる開閉弁と、該開閉弁
を開弁方向に付勢する弁スプリングと備え、前記開閉弁
が前記給排油路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイ
ミングを制御するように構成された電子制御燃料噴射装
置において、前記アーマチュアと開閉弁とを該開閉弁の
軸方向に相対移動可能に連結し、該アーマチュアの吸引
時に吸引初期の一定範囲において該アーマチュアのみを
移動可能とし該一定範囲を経た後は該アーマチュアと開
閉弁との相対移動を係止して該アーマチュアと開閉弁と
を一体で移動せしめるストッパ機構を備えてなることを
特徴とする電子制御燃料噴射装置を提案する。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１に加え
て、前記アーマチュアと開閉弁との間に、該アーマチュ
アの前記一定範囲での移動時に該アーマチュアにより圧
縮されるアーマチュアスプリングを介装し、前記一定範
囲内においては前記アーマチュアが前記ソレノイドの吸
引により前記アーマチュアスプリングの弾力に抗して移
動し、前記アーマチュアが前記ストッパ機構に係止され
た後は前記アーマチュアおよび前記開閉弁が前記弁スプ
リングの弾力に抗して移動するように構成されてなるこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項３、４記載の発明は前記開閉弁の具
体的構成に係り, 請求項３の発明は、請求項２におい
て、前記開閉弁が、弁座部材に形成された環状の座面に
着脱して前記給排油路を開閉する環状のシート面を備え
たポペット弁からなる。請求項４の発明は、請求項２に
おいて、前記給排油路に連通される通路穴が形成された
弁ケースを設け、前記開閉弁が、該弁ケース内を往復動
せしめられて前記給排油路を開閉するスプール弁からな
る。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項４におい
て、前記弁ケースの通路穴を１個設けるとともに、前記
スプール弁には該スプール弁の軸方向に深さが異なる複
数の連続した円周方向溝を設け、該円周方向溝は、該ス
プール弁の最小リフト範囲において前記複数の溝の全て
が前記通路穴と連通し、前記リフトの増加に従い深さの
小さい側の溝が前記通路穴と連通し、最大リフト範囲に
おいて前記複数の溝の全てが前記通路穴を閉じるように
構成されたことを特徴とする。

【００１９】かかる発明によれば、アーマチュアと開閉
弁とを軸方向に相対移動可能に連結し、ストッパ機構に
より該アーマチュアの吸引初期の一定範囲において該ア
ーマチュアのみを移動可能になるように構成したので、
開閉弁のリフト開始時においては、前記吸引初期の一定
範囲におけるアーマチュアのみの移動によって該アーマ
チュアが前記開閉弁に衝突することにより、該開閉弁に
初速度が付与されているため、該開閉弁（及びアーマチ
ュア）は従来技術よりも短時間（高速）で閉弁リフトに
達することができる。従って、かかる発明によれば、従
来技術よりも開閉弁の応答性が上昇する。

【００２０】そして、かかる発明によれば、前記のよう
に、アーマチュアと開閉弁とを軸方向に相対移動可能に
連結し、ストッパ機構により該アーマチュアの吸引初期
における一定範囲の移動後、該アーマチュアを開閉弁に
衝突せしめることにより、該開閉弁に初速度が付与され
てリフトを開始するため、該開閉弁の全開から全閉まで
の時間が、従来技術よりも短縮される。これにより、該
開閉弁部において通路面積が絞られる時間が従来技術に
に比べて短縮され、従って、燃料の噴射圧力が高くなる
時間が従来技術よりも短縮され、該開閉弁を閉じて直ち
に開いたときの最小燃料噴射量を、従来技術よりも少な
くすることが可能となる。

【００２１】従って、かかる発明によれば、前記のよう
に、従来技術に比べて開閉弁の応答性が上昇し最小燃料
噴射量を減少することができるので、低噴射領域まで安
定して制御することが可能となる。これにより、機関の
安定運転領域を低負荷、低回転領域まで拡大できて、ア
イドリング回転数を低下でき、アイドリング運転時にお
ける機関の低騒音化、低燃費化が実現できる。

【００２２】また、請求項２、３記載の発明によれば、
前記アーマチュアがポペット弁に固定されたストッパ機
構に往復動可能に嵌合されているため、該ポペット弁
は、これが往復動する際に、弁スプリングの巻き方向に
付与される回転力によって回転することが可能となる。
これにより、該ポペット弁の環状のシート面が前記弁座
部材に形成された環状の座面に対して相対回転可能とな
って、該シート面と座面とが局部的に強い当たりを生ず
ることが回避され、常時均等に着脱されることとなり、
該ポペット弁と弁座部材とのシート部の偏摩耗の発生が
防止され、弁シート部の良好なシール性を長時間維持す
ることができる。

【００２３】また、請求項４、５記載の発明によれば、
電磁弁装置のソレノイドにより作動するアーマチュアに
一端が固定された溝付きのスプール弁と戻り孔とを組み
合わせるという、きわめて簡単で部品点数の少ない構造
でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における燃料
噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合燃焼
の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期におけ
る燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴
射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃料噴
射制御をなすことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００２５】図１ないし図２は本発明の第１実施例に係
るデイーゼル機関用ユニットインジェクタの電子制御燃
料噴射装置における電磁弁装置及びポペット弁近傍の断
面図であり、図１はポペット弁全開時、図２の（Ａ）は
ポペット弁のリフト始め時、（Ｂ）はポペット弁全閉時
を示す。図３は第２実施例を示す図１対応図、図４は前
記第２実施例におけるスプール弁溝部近傍を拡大した作
用説明図を示す。図５は前記第１実施例に係るデイーゼ
ル機関用ユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置
における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の、プランジャ
中心線に沿う断面図を含む構成図である。図６は前記第
１、２実施例における作用説明図である。図７は従来技
術を示す図１対応図で、（Ａ）はポペット弁全開時、
（Ｂ）はポペット弁全閉時を示す。

【００２６】第１実施例におけるデイーゼル機関用ユニ
ットインジェクタの電子制御燃料噴射装置を示す図５に
おいて、１００はユニットインジェクタで、燃料噴射ポ
ンプ部１０１と燃料噴射ノズル部１０２とを一体化して
なる。該燃料噴射ポンプ部１０１は次のように構成され
ている。３はポンプケース、１は該ポンプケース３内に
往復摺動自在に嵌合されたプランジャである。２５は該
プランジャ１下面に臨んで形成されたプランジャ室であ
る。５２は前記ポンプケース３内に設けられて前記プラ
ンジャ室２５に連通される燃料通路で、該プランジャ室
２５への燃料の給排路を構成し、後述するポペット弁部
を介して給排油路１２に接続されている。

【００２７】６は前記プランジャ１の上端に当接される
タペット、７は該タペット６と後述するロッカアーム５
４との間に介装されたコンタクトピース、８は前記タペ
ット６とポンプケース３の上面との間に介装され前記プ
ランジャを上方へ引き戻す方向に付勢するプランジャス
プリングである。

【００２８】また、前記燃料噴射ノズル部１０２は次の
ように構成されている。２は燃料噴射ノズルで、先端部
に複数の噴孔０２ａが穿孔されている。４は前記燃料噴
射ノズル２に往復摺動自在に嵌合された針弁、５１は該
針弁４を閉弁方向に付勢する針弁ばね、６４は該針弁ば
ね５１が収納されるスプリングケース、０５２は前記燃
料噴射ポンプ部１０１の燃料通路５２と前記針弁４によ
り開閉される油だめ０２とを接続する燃料通路である。
かかる燃料噴射ノズル部１０２は、キャップナット５３
により、前記燃料噴射ポンプ部１０１のポンプケース３
下部に形成されたねじに螺着されて、前記燃料噴射ポン
プ部１０１と一体化されている。

【００２９】６１は燃料カムで、所要の燃料噴射モード
に設定されたプロフィールを有し、機関のクランク軸に
連動されて回転する。６２はカム軸心である。５８は支
軸５９に揺動可能に支持されたカムフォロワ、６０は該
カムフォロワ５８の自由端部に回転自在に支持され前記
燃料カム６１に転接されるローラ、５７はプッシュロッ
ドである。５４はロッカ軸５５廻りに揺動自在に支持さ
れたロッカアームで、一端側が前記燃料噴射ポンプ部１
０１のコンタクトピース７に当接され、他端側が前記プ
ッシュロッド５７の上端部に調整ねじ５６を介して当接
されている。以上に示すユニットインジェクタ１００の
基本構成は従来のものと同様である。

【００３０】２０は電磁弁装置で、前記ポンプケース３
の上面に固着され、後述するように、アーマチュア２７
を介してポペット弁５を駆動する。４５は前記電磁弁装
置２０のソレノイド２８を作動制御する電磁弁制御装置
で、該電磁弁制御装置４５には回転数検出器４６から機
関回転数の検出信号が、負荷検出器４７から機関負荷
（機関出力）の検出信号が夫々入力されている。

【００３１】前記第１実施例における電磁弁装置及びポ
ペット弁近傍の詳細を示す図１ないし図２において、２
０は電磁弁装置で、次のように構成されている。３１は
弁ケース、０３１は該弁ケース３１内に形成されたソレ
ノイド室、２８は該ソレノイド室０３１内に収納された
ソレノイドである。３０は前記ソレノイド２８の下部に
形成されたアーマチュア室、２７は該アーマチュア室３
０に収納されたアーマチュアで、前記ポペット弁５の上
端に後述する手段により取り付けられている。

【００３２】１０は弁座部材で、固定用ねじ０１５によ
り前記ポンプケース３内に固定されている。０３３は該
弁座部材１０に半径方向に穿孔された通路穴で、後述す
る油室１７と油だめとを連通している。前記ポペット弁
５は、該弁座部材１０内に往復摺動自在に嵌合されてい
る。１４は前記固定用ねじ０１５とポペット弁５の肩部
上面との間に架設された弁スプリングで、前記ポペット
弁５を開弁方向即ち前記アーマチュア２７の吸引力に抗
する方向に付勢されている。０５は前記ポペット弁５の
外周に凹設された環状の油だめ、１７は前記弁座１０の
外周に臨んで形成された環状の油室である。１２は前記
油室１７に連通される給排油孔で、入口側が給油タンク
（図示省略）に接続されている。１０ａは前記弁座部材
１０に形成された環状の座面、５ａは前記ポペット弁５
に形成され前記座面１０ａに着脱される環状のシート面
で、前記ポペット弁５の往復動によって該シート面５ａ
が座面１０ａに着脱されることにより、前記給排油孔１
２と燃料通路５２とが連通、遮断されるようになってい
る。

【００３３】１１は前記ポペット弁５の上部にボルト２
９によって固定された円筒状のストッパ、１５は前記ア
ーマチュア２７の上面と前記ボルト２９の肩部下面との
間に架設された圧縮ばねからなるアーマチュアスプリン
グである。該アーマチュアスプリング１５の弾力は、前
記弁スプリング１４の弾力よりも、所定量小さく設定さ
れている。図１（Ｂ）に示すように、前記アーマチュア
２７はその内周面２７ｂを前記ストッパ１１の小径部外
周面１１ｂに往復動可能に嵌合され、前記ソレノイド２
８の通電遮断時には前記アーマチュアスプリング１５の
弾力により前記ポペット弁５の上面５ｃに押し付けら
れ、前記ソレノイド２８の通電時には該ソレノイド２８
の吸引力により前記アーマチュア２７の上面２７Ａが前
記ストッパ１１に形成された係止面１１ａに当接するま
で、前記ストッパ１１の小径部外周面１１ｂに沿って移
動可能になるように取り付けられている。

【００３４】次にかかる構成からなる電子制御燃料噴射
装置の第１実施例の動作を図１、２、５及び図６に基づ
き説明する。図６において、（１）は本発明、（２）は
図７の従来技術を示す。機関の運転時において、図５に
示されるように、前記燃料カム６１の回転により前記ロ
ーラ６０がカムフォロワ５８の揺動によりリフトされ、
プッシュロッド５７が上動し、ロッカアーム５４がロッ
カ軸５５廻りに揺動し、コンタクトピース７及びタペッ
ト６を介して前記プランジャ１が前記プランジャスプリ
ング８の弾力に抗して下方に押し下げられると、後述す
るように、前記給排油路１２からポペット弁５及び燃料
通路５２を経てプランジャ室２５内に供給されている燃
料の圧縮が始まる。

【００３５】かかる燃料の圧縮時において、図１に示さ
れるような、前記電磁弁装置２０のソレノイド２８への
通電が遮断されている状態では、前記ポペット弁５は、
弁スプリング１４の弾力によって下方に押されて、該ポ
ペット弁５の下端面５ｂがポンプケース３側の底面３ａ
に当接し、該ポペット弁５のシート面５ａは前記弁座部
材１０の座面１０ａから離れて、該ポペット弁５が全開
リフトｈまで開弁する。これにより、前記プランジャ室
２５は前記燃料通路５２、ポペット弁５の開口通路、弁
座部材１０の通路穴０３３、油室１７を介して給排油路
１２に連通されることとなり、前記プランジャ１の下動
により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前
記燃料通路５２、通路穴０３３、油室１７及び給排油路
１２を経て給油タンク（図示省略）に戻され、燃料噴射
は行われない。

【００３６】次いで、前記電磁弁装置２０のソレノイド
２８への通電が始まり該ソレノイド２８の吸引力が前記
アーマチュアスプリング１５の弾力よりも大きくなる
と、図２（Ａ）に示されるように、その内周面２７ｂを
前記ストッパ１１の小径部外周面１１ｂに往復動可能に
嵌合されている前記アーマチュア２７が、前記アーマチ
ュアスプリング１５の弾力に抗して上方に吸引され、前
記ストッパ１１の小径部外周面１１ｂに沿ってストロー
クｅだけ移動し、その上面２７ａが前記ストッパ１１の
係止面１１ａに当接し前記ｅ＝０となる（図６の期間
Ａ）。この状態では、前記のように、アーマチュア２７
のみがソレノイド２８に吸引されるので、前記ポペット
弁５は移動せず、開弁されたままとなっている（リフト
＝ｈ）。かかるアーマチュア２７の移動は、前記アーマ
チュアスプリング１５の弾力が前記弁スプリング１４の
弾力よりも小さく設定され、かつ該アーマチュア２７の
みを吸引するので、図６の（２）に示される従来技術よ
りも短時間（高速）かつ小さい吸引力で以って該アーマ
チュア２７を吸引できる。

【００３７】前記アーマチュア２７の上面２７ａが前記
ストッパ１１の係止面１１ａに当接される際の前記アー
マチュア２７の慣性力ＴＰ前記ソレノイド２８の吸引力
が前記スプリング１４の弾力よりも大きくなる様、前記
弁スプリング１４と前記アー、アチュアスプリング１５
の弾力を設定する。かかる弁スプリング１４と、アーマ
チュアスプリング１５の弾力の設定によれば、前記アー
マチュア２７の上面２７ａが前記ストッパ１１の係止面
１１ａに当接されると、図２（Ｂ）に示されるように、
ポペット弁５に固定された前記ストッパ１１の係止面１
１ａに当接した状態にある前記アーマチュア２７が該ポ
ペット弁５と一体となって、前記弾力に抗して、アーマ
チュア２７の慣性力とソレノイド２８の吸引力により所
定の初速度を持って上方にリフトし、前記ポペット弁５
のシート面５ａが弁座部材１０の座面１０ａに着座し
て、該ポペット弁５が閉弁する（図６の期間Ｂ）。かか
るポペット弁５の閉弁により、前記プランジャ室２５へ
の燃料通路５２と前記給排油路１２とが遮断され燃料の
戻り量が０（ゼロ）となる。

【００３８】これにより、前記プランジャ室２５は密閉
状態となり、前記プランジャ１の下動によるプランジャ
室２５内の圧力上昇が増大し、該圧力が燃料通路０５２
及び油だめ０２に伝播され該油だめ０２内の圧力が前記
針弁４ばね５１の開弁圧を超えると針弁４が開弁し、該
油だめ０２内の燃料が噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せ
しめられる。かかるポペット弁５のリフト開始時におい
ては、前記期間Ａにおけるアーマチュア２７のみの移動
によって該アーマチュア２７が前記ポペット弁５に衝突
することにより、該ポペット弁５に初速度が付与されて
いるため、図６に示す期間Ｂにおけるように、該ポペッ
ト弁５（及びアーマチュア２７）は図６の（２）に示す
従来技術よりも短時間（高速）で閉弁リフトに達するこ
とができる。従って、かかる実施例によれば、前記従来
技術よりも該ポペット弁５の応答性が上昇する。

【００３９】そして、かかる実施例によれば、前記のよ
うに、アーマチュア２７がポペット弁５に衝突すること
により、該ポペット弁５に初速度が付与されてリフトを
開始するため、図６の（１）に示すように、該ポペット
弁５の全開から全閉までの時間が、同図（２）に示す従
来技術における時間よりも短縮される。これにより、該
ポペット弁５部において通路面積が絞られる時間ｔａ１
が従来技術における時間ｔｂ１に比べて短縮され、従っ
て、燃料の噴射圧力が高くなる時間ｔａ２が従来技術に
おける時間ｔｂ２よりも短縮され、該ポペット弁５を閉
じて直ちに開いたときの最小燃料噴射量を、従来技術よ
りも少なくすることが可能となる。

【００４０】従って、かかる実施例によれば、前記のよ
うに、従来技術に比べてポペット弁５の応答性が上昇し
最小燃料噴射量を減少することができるので、低噴射領
域まで燃料噴射量を安定して制御することが可能とな
る。

【００４１】また、かかる実施例によれば、前記アーマ
チュア２７がポペット弁５に固定されたストッパ１１に
往復動可能に嵌合されているため、該ポペット弁５は、
これが往復動する際に、前記弁スプリング１４の巻き方
向に付与される回転力によって回転することが可能とな
る。これにより、該ポペット弁５の環状のシート部５ａ
が前記弁座部材１０に形成された環状の座面１０ａに対
して相対回転可能となって、該シート部５ａと座面１０
ａとが局部的に強い当たりを生ずることが回避され、常
時均等に着脱されることとなり、該ポペット弁５と弁座
部材１０とのシート部の偏摩耗の発生が防止される。

【００４２】図３、４に示される第２実施例において
は、前記第１実施例におけるポペット弁５に代えてスプ
ール弁２３を設けている。即ち、図３において、０１０
は前記固定ねじ０１５によりポンプケース３内に固定さ
れた弁ケース、２３は該弁ケース０１０内に往復摺動自
在に嵌合されたスプール弁、１１は前記スプール弁２３
の上部にボルト２９によって固定された円筒状のストッ
パ、１５は前記アーマチュア２７の上面と前記ボルト２
９の肩部下面との間に架設された圧縮ばねからなるアー
マチュアスプリングである。該アーマチュアスプリング
１５の弾力は、前記弁スプリング１４の弾力よりも、所
定量小さく設定されている。

【００４３】図１（Ｂ）に示す第１実施例におけるポペ
ット弁５の場合と同様に、前記アーマチュア２７はその
内周面２７ｂを前記ストッパ１１の小径部外周面１１ｂ
に往復動可能に嵌合されている。そして前記アーマチュ
ア２７は、前記ソレノイド２８の通電遮断時には前記ア
ーマチュアスプリング１５の弾力により前記スプール弁
２３の上面２３ｃに押し付けられ、前記ソレノイド２８
の通電時には該ソレノイド２８の吸引力により前記アー
マチュア２７の上面２７ａが前記ストッパ１１に形成さ
れた係止面１１ａに当接するまで、前記ストッパ１１の
小径部外周面１１ｂに沿って移動可能になるように取り
付けられている。

【００４４】また、前記弁ケース０１０内には、前記燃
料通路５２を経てプランジャ室２５に連通される戻り孔
０３３を軸方向において１箇所設けるとともに、前記ス
プール弁２３には該スプール弁の軸方向に深さが異なる
２個の連続した円周方向溝２３３を設けている。即ち、
前記溝２３３及び戻り孔０３３の詳細を示す図４におい
て、該溝２３３は、深さの深い上部溝２３３ａ（深さ
ａ）と該上部溝２３３ａよりも浅い下部溝２３３ｂ（深
さｂ）とをスプール弁２３の軸方向に連続して形成され
てなり、かかる溝２３３ａ及び２３３ｂがスプール弁２
３の軸方向移動に伴い順次前記戻り孔０３３に掛かるよ
うになっている。

【００４５】かかる実施例において、図３及び図４
（Ａ）に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａ
が前記ポンプケース３の底面３ａに当接するスプール弁
２３の最下部位置においては、上部溝２３３ａ及び下部
溝２３３ｂの双方が戻り孔０３３に連通される。その結
果、前記燃料通路５２及びプランジャ室２５は前記上部
溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方を介し、燃料の戻
り通路面積が最大となって前記給排油路１２に連通され
ることとなり、前記プランジャ１の下動により押し退け
られたプランジャ室２５内の燃料は、前記戻り孔０３３
及び前記上部溝２３３ａ、下部溝２３３ｂを通り前記給
排油路１２側に戻され、燃料噴射は行われない。

【００４６】次に、図４（Ｂ）に示されるようにスプー
ル弁２３の下端面２３ａが前記底面３ａから一定量上昇
したスプール弁２３の中間位置においては、前記上部溝
２３３ａが閉じられ、深さの浅い下部溝２３３ｂのみが
戻り孔０３３に連通される。その結果、前記プランジャ
１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃
料の一部は、深さが浅く通路面積が絞られた下部溝２３
３ｂを通り前記給排油路１２側に戻される。これによ
り、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇は緩やかとな
り、噴射初期における予混合燃焼を抑制することがで
き、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ
（窒素酸化物）の発生量が低減される。

【００４７】さらに、図４（Ｃ）に示されるように、ス
プール弁２３の下端面２３ａが前記中間位置よりもさら
に上昇したスプール弁２３の最上部位置においては、上
部溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方が閉じられ、前
記プランジャ室２５と前記給排油路１２とが遮断され、
燃料の戻り量はゼロ（０）となる。その結果、前記プラ
ンジャ室２５は密閉状態となって圧力上昇が増大し、プ
ランジャ１により吐出された燃料が前記噴孔０２ａから
燃焼室内に噴射せしめられ、前記燃料噴射率及び噴射圧
力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射がなされる

【００４８】かかる第２実施例によれば、プランジャ室
２５に連通される戻り孔０３３を１個設け、かつ、スプ
ール弁２３には軸方向に深さが異なる２個の連続した円
周方向溝２３３を設ければよいので、前記第１実施例に
おけるポペット弁５の場合のような弁シート部を加工形
成することを要さず、構造がより簡単となって加工コス
トが低減される。

【００４９】また、かかる第２実施例によれば、電磁弁
装置２０のソレノイド２８により作動するアーマチュア
２７に一端が固定された溝付きのスプール弁２３と戻り
孔０３３とを組み合わせるという、きわめて簡単で部品
点数の少ない構造でかつ低コストの装置で以って、噴射
初期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和
による予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減
と、噴射後期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上
昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼と
の、２段階の燃料噴射制御をなすことができる。その他
の構成は図１〜図４に示す実施例と同様であり、これと
同一の部材は同一の符号で示す。

【００５０】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、アー
マチュアと開閉弁とを軸方向に相対移動可能に連結し、
ストッパ機構により該アーマチュアの吸引初期における
一定範囲の移動後、該アーマチュアを開閉弁に衝突せし
めることにより、該開閉弁に初速度が付与されてリフト
を開始するため、該開閉弁の全開から全閉までの時間
が、従来技術よりも短縮される。これにより、該開閉弁
部において通路面積が絞られる時間が従来技術にに比べ
て短縮され、従って、燃料の噴射圧力が高くなる時間が
従来技術よりも短縮され、該開閉弁を閉じて直ちに開い
たときの最小燃料噴射量を、従来技術よりも少なくする
ことが可能となる。

【００５１】従って、本発明によれば、前記のように、
従来技術に比べて開閉弁の応答性が上昇し最小燃料噴射
量を減少することができるので、低噴射領域まで燃料噴
射量を制御精度を低下することなく制御することが可能
となる。これにより、機関の安定運転領域を低負荷、低
回転領域まで拡大できて、アイドリング回転数を低下で
き、アイドリング運転時における機関の低騒音化、低燃
費化が実現できる。

【００５２】また、請求項２、３記載のように構成すれ
ば、アーマチュアがポペット弁に固定されたストッパ機
構に往復動可能に嵌合されているため、該ポペット弁が
往復動する際に弁スプリングにより付与される回転力に
よって回転することが可能となり、これにより、該ポペ
ット弁及び前記弁座部材のシート部が相対回転可能とな
って、該シート部において局部的に強い当たりを生ずる
のが回避され、常時均等に着脱されることとなり、該ポ
ペット弁と弁座部材とのシート部の偏摩耗の発生が防止
され、弁シート部の良好なシール性を長時間維持するこ
とができる。

【００５３】さらに、請求項４、５のように構成すれ
ば、電磁弁装置のソレノイドにより作動するアーマチュ
アに一端が固定された溝付きのスプール弁と戻り孔とを
組み合わせるという、きわめて簡単で部品点数の少ない
構造でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における
燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合
燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期に
おける燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、
大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃
料噴射制御をなすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るデイーゼル機関用
ユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置における
電磁弁装置及びポペット弁近傍の断面図で、ポペット弁
全開時を示す。

【図２】前記第１実施例における電磁弁装置及びポペ
ット弁近傍の断面図で、（Ａ）はポペット弁のリフト始
め時、（Ｂ）はポペット弁全閉時を示す。

【図３】第２実施例を示す図１対応図である。

【図４】前記第２実施例におけるスプール弁溝部近傍
を拡大した作用説明図を示す。

【図５】前記第１実施例に係るデイーゼル機関用ユニ
ットインジェクタの電子制御燃料噴射装置における電磁
弁装置及びスリーブ弁近傍の、プランジャ中心線に沿う
断面図を含む構成図である。

【図６】前記第１、２実施例における作用説明図であ
る。

【図７】従来技術を示す図２対応図を示す。

【符号の説明】

１プランジャ２燃料噴射ノズル０２ａ噴孔３ポンプケース４針弁５ポペット弁５ａシート面６タペット６０ローラ８プランジャスプリング１０弁座部材０１０弁ケース１０ａ座面１１ストッパ１１ａ係止面１２給排油路１３油室１４弁スプリング１５アーマチュアスプリング１６弁ケース１７油室２０電磁弁装置２３スプール弁２５プランジャ室２７アーマチュア２８ソレノイド３０空間３１弁ケース０３１ソレノイド室０３３通路穴４５電磁弁制御装置４６回転数検出器４７負荷検出器５１針弁ばね５２、０５２燃料通路５４ロッカアーム５７プッシュロッド６１燃料カム１００ユニットインジェクタ１０１燃料噴射ポンプ部１０２燃料噴射ノズル部２３３溝２３３ａ上部溝２３３ｂ下部溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｋ 3/24 Ｆ１６Ｋ 3/24 Ｄ 31/06 ３０５ 31/06 ３０５Ｚ３０５ＬＦターム(参考） 3G060 AB06 AC08 BA19 BC02 CA03 CB03 DA00 DA12 EA00 FA07 3G066 AA07 AB02 AC07 AD12 BA00 BA17 BA19 BA22 BA25 BA46 BA61 CA01S CA04U CA08 CA09 CC06T CC14 CE02 CE24 CE34 DA11 DA12 DA13 DA14 DA16 3H053 AA22 AA35 BA04 DA12 3H106 DA07 DA13 DA23 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DC09 DC17 DD07 EE05 EE22 EE30 EE39 GA15 GA23 GB06 GC02 KK18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁弁装置のソレノイドへの通電により
該ソレノイドに吸引され前記通電の遮断により前記吸引
が解除されるアーマチュアと、該アーマチュアに連結さ
れて往復動し該アーマチュアの吸引時に燃料噴射ポンプ
のプランジャ室への給排油路を閉じる方向に移動せしめ
られる開閉弁と、該開閉弁を開弁方向に付勢する弁スプ
リングと備え、前記開閉弁が前記給排油路を閉じる時期
を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成
された電子制御燃料噴射装置において、前記アーマチュ
アと開閉弁とを該開閉弁の軸方向に相対移動可能に連結
し、該アーマチュアの吸引時に吸引初期の一定範囲にお
いて該アーマチュアのみを移動可能とし該一定範囲を経
た後は該アーマチュアと開閉弁との相対移動を係止して
該アーマチュアと開閉弁とを一体で移動せしめるストッ
パ機構を備えてなることを特徴とする電子制御燃料噴射
装置。
【請求項２】前記アーマチュアと開閉弁との間に、該
アーマチュアの前記一定範囲での移動時に該アーマチュ
アにより圧縮されるアーマチュアスプリングを介装し、
前記一定範囲内においては前記アーマチュアが前記ソレ
ノイドの吸引により前記アーマチュアスプリングの弾力
に抗して移動し、前記アーマチュアが前記ストッパ機構
に係止された後は前記アーマチュアおよび前記開閉弁が
前記弁スプリングの弾力に抗して移動するように構成さ
れてなることを特徴とする請求項１記載の電子制御燃料
噴射装置。
【請求項３】前記開閉弁が、弁座部材に形成された環
状の座面に着脱して前記給排油路を開閉する環状のシー
ト部を備えたポペット弁からなることを特徴とする請求
項２記載の電子制御燃料噴射装置。
【請求項４】前記給排油路に連通される通路穴が形成
された弁ケースを設け、前記開閉弁が、該弁ケース内を
往復動せしめられて前記通路穴を開閉するスプール弁か
らなることを特徴とする請求項２記載の電子制御燃料噴
射装置。
【請求項５】前記弁ケースの通路穴を１個設けるとと
もに、前記スプール弁には該スプール弁の軸方向に深さ
が異なる複数の連続した円周方向溝を設け、該円周方向
溝は、該スプール弁の最小リフト範囲において前記複数
の溝の全てが前記通路穴と連通し、前記リフトの増加に
従い深さの小さい側の溝が前記通路穴と連通し、最大リ
フト範囲において前記複数の溝の全てが前記通路穴を閉
じるように構成されたことを特徴とする請求項４記載の
電子制御燃料噴射装置。