JPH01182573A - ユニットインジェクタの取付構造 - 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〕 本発明は内燃機関に用いるユニットインジェクタの取付
構造に関する。

〔従来の技術〕

ニードルの軸線から間隔を隔てて配置されたアクチュエ
ータを具備するユニットインジェクタが公知である（Ｓ
ＡＥ　ｐａｐｅｒ　Ｎｏ、８５０５４２）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらアクチュエータの重量が重いのでアクチュ
エータをニードルの軸線から間隔を隔てて配置した場合
にはアクチュエータを支持するためにニードル軸線周り
からアクチュエータに向けて延びるハウジング部分に大
きな応力が発生する。

特に内燃機関では機関の長手軸線に対して垂直をなす平
面内における振動が大きく、従ってニードル軸線とアク
チュエータの双方をこの平面内に配置するとニードル軸
線周りからアクチュエータに向けて延びるハウジング部
分が強力な繰返し応力を受けて破損するという問題があ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によればニードルの
軸線から間隔を隔てて配置されたアクチュエータを具備
するユニットインジェクタにおいて、機関の長手軸線に
対してほぼ垂直をなす平面内にニードル軸線を配置し、
アクチュエータがニードル軸線に対し外方であって上述
の平面に対して斜め方向に位置するようにユニットイン
ジェクタをシリンダヘッドに取付けている。

［実施例］ まず始めに第４図から第８図を参照してユニットインジ
ェクタの構造について説明する。第４図から第６図を参
照すると、１はハウジング本体、２はその先端部にノズ
ル口３を形成したノズル、４はスペーサ、５はスリーブ
、６はこれらノズル２、スペーサ４、スリーブ５をハウ
ジング本体１に固締するためのノズルホルダを夫々示す
。ノズル２内にはノズル口３の開閉制御を行うニードル
７が摺動可能に挿入され、ニードル７の頂部は加圧ピン
８を介してスプリングリテーナ９に連結される。このス
プリングリテーナ９は圧縮ばね１０により常時下方に向
けて押圧され、この押圧力は加圧ビン８を介してニード
ル７に伝えられる。従ってニードル７は圧縮ばね１０に
よって常時閉弁方向に付勢されることになる。

一方、ハウジング本体１内にはニードル７と共軸的にプ
ランジャ孔１１が形成され、このプランジャ孔１１内に
プランジャ１２が摺動可能に挿入される。プランジャ１
２の上端部はタペット１３に連結され、このタペット１
３は圧縮ばね１４により常時上方に向けて付勢される。

このタペット１３は機関駆動のカムにより上下動せしめ
られ、それによってプランジャ１２がプランジャ孔１１
内において上下動せしめられる。一方、プランジャ１２
下方のプランジャ孔１１内にはプランジャ１２によって
画定された燃料加圧室１５が形成される。この燃料加圧
室１５は棒状フィルタ１６および燃料通路１７を介して
ニードル加圧室１８に連結され、このニードル加圧室１
８はニードル７周りの環状燃料通路１９を介してノズル
口３に連結される。また、プランジャ孔１■の内壁面上
には第５図に示すようにプランジャ１２が上方位置にあ
るときに燃料加圧室１５内に開口する燃料供給ポート２
０が形成され、この燃料供給ボート２０から燃料加圧室
１５内に３　ｋｇ　／　ｃ＋ｆｌ程度の圧力の燃料が供
給される。

一方、ハウジング本体ｌ内にはプランジャ孔１１内の側
方近傍において横方向に延びる摺動孔２１が形成される
。従ってこの摺動孔２１はその軸線がプランジャ１２と
ニードル７の共通軸線にほぼ直交する直線に対し間隔を
°隔てて平行をなすように形成される。この摺動孔２１
内には溢流弁２２が摺動可能に挿入され、この摺動孔２
１に隣接してこの摺動孔２１よりも大径の燃料溢流室２
３が形成される。この燃料溢流室２３には燃料供給口２
４から燃料が供給され、図示しない燃料流出口から燃料
が流出する。この燃料溢流室２３内の燃料圧は３ｋｇ／
Ｃ艷程度に維持されている。溢流弁２２は燃料溢流室２
３内に位置する拡大頭部２２ａと、拡大頭部２２ａに隣
接して形成された円周溝２２ｂとを有し、この拡大頭部
２２ａが弁ポート２５の開閉制御を行う。溢流弁２２は
拡大頭部２２ａと反対側に位置する圧縮ばね２６により
第４図において常時右方に向けて付勢される。また、ハ
ウジング本体１内には第５図に示すように燃料加圧室１
５から半径方向上方に向けて延びる燃料溢流路２７が形
成される。この燃料溢流路２７の一端は常時燃料加圧室
１５内に連通しており、燃料溢流路２７の他端は常時溢
流弁２２の円周溝２２ｂ内に連通ずる。

更に、ハウジング本体１内には摺動孔２１と共軸的にロ
ッド孔２８が形成され、このロッド孔２８内にロッド２
９が摺動可能に挿入される。ロッド２９の一端は溢流弁
２２の拡大頭部２２ａと当接可能に配置され、ロッド２
９の他端にはロッド２９の他端により画定された圧力制
御室３０が形成される。

一方、ハウジング本体１には圧電素子ハウジング３１が
固締され、この圧電素子ハウジング３１内にアクチュエ
ータを構成する多数の圧電素子板を積層したピエゾ圧電
素子３２が挿入される。圧電素子ハウジング３１の下端
部にはピストン３３が摺動可能に挿入され、このピスト
ン３３の下方には燃料で満たされたシリンダ室３４が形
成される。このシリンダ室３４は燃料通路３５を介して
圧力制御室３０に連結される。また、シリンダ室３４内
にはピストン３３を常時上方に向けて付勢する皿ばね３
６が挿入され、ピエゾ圧電素子３２は圧電素子ハウジン
グ３１の頂部とピストン３３間において支持される。こ
のピエゾ圧電素子３２の軸線は溢流弁２２とロッド２９
の共通軸線に対してほぼ直角をなしており、従ってピエ
ゾ圧電素□子３２の軸線はプランジャ１３とニードル７
の共通軸線とほぼ平行をなす。圧電素子ハウジング３１
内には冷却液体、例えば燃料をピエゾ圧電素子３２の周
りに供給するための冷却液体供給通路３７と冷却液体排
出通路３８が形成される。冷却液体供給通路３７からピ
エゾ圧電素子３２の上端部局りに供給された冷却液体、
例えば燃料はピエゾ圧電素子３２を冷却しつつピエゾ圧
電素子３２の周りを下降し、冷却液体排出通路３８から
排出される。圧電素子ハウジング３１の頂部にはピエゾ
圧電素子３２に電力を供給するためのプラグ３９が取付
けられる。

一方、第７図および第８図に示されるようにハウジング
本体１には逆止弁４０が挿入される。この逆止弁４０は
弁ポート４１の開閉制御をするボール４２と、ボール４
２のリフト量を規制するロッド４３と、ボール４２およ
びロッド４３を常時下方に向けて押圧する圧縮ばね４４
とを具備し、従って弁ボート４１は通常ボール４２によ
って閉鎖される。逆止弁４０の弁ボート４１は環状の燃
料流入通路４５および燃料流入通路４６を介して燃料溢
流室２３に連結され、逆止弁４０の燃料流出通路４７は
シリンダ室３４内に連結される。前述したように燃料溢
流室２３内の燃料圧は３ｋｇ／ｃ１１Ｎ程度に維持され
ており、シリンダ室３４内の燃料圧が燃料溢流室２３内
の燃料圧よりも低くなると逆止弁４０が開弁じて燃料が
シリンダ室３４内に補給される。従ってシリンダ室３４
は常時燃料によって満たされることになる。

前述したようにプランジャ１２が上方位置にあるときに
は燃料供給ボート２０から燃料加圧室１５内に燃料が供
給され、従ってこのときには燃料加圧室１５内は３　ｋ
ｇ　／　ｃ１ｆｌ程度の低圧になっている。一方、この
ときピエゾ圧電素子３２は最大収縮位置にあり、このと
きシリンダ室３４および圧力制御室３０内の燃料圧は３
ｋｇ／ｃｎ程度の低圧になっている。従ってこのとき溢
流弁２２は圧縮ばね２６のばね力により第４図において
右方に移動しており、溢流弁２２の拡大頭部２２ａが弁
ボート２５を開口している。斯くしてこのとき燃料溢流
路２７および溢流弁２２の円周溝２２ｂ内の燃料圧も３
　ｋｇ／ｃｔ＆程度の低圧になっている。

次いでプランジ中１２が下降すると燃料供給ボート２０
がプランジャ１２によって閉鎖されるが溢流弁２２が弁
ボート２５を開口しているために燃料加圧室１５内の燃
料は燃料溢流路２７、溢流弁２２の円周溝２２ｂおよび
弁ポート２５を介して燃料溢流室２３内に流出する。従
ってこのときも燃料加圧室１５内の燃料圧は３　ｋｇ／
ｃＪ程度の低圧となっている。

次いで燃料噴射を開始すべくピエゾ圧電素子３２に電荷
がチャージされるとピエゾ圧電素子３２は軸線方向に伸
長し、その結果ピストン３３が下降するためにシリンダ
室３４および圧力制御室３０内の燃料圧が急激に上昇す
る。圧力制御室３０内の燃料圧が上昇するとロッド２９
が第４図において左方に移動するためにそれに伴って溢
流弁２２も左方に移動し、溢流弁２２の拡大頭部２２ａ
が弁ポート２５を閉鎖する。弁ポート２５が閉鎖される
と燃料加圧室１５内の燃料圧はプランジャ１２の下降運
動により急速に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧が予
め定められた圧力、例えば１５００ｋｇ／ｃｎ以上の一
定圧を越えるとニードル７が開弁じてノズル口３から燃
料が噴射される。このとき燃料溢流路２７を介して溢流
弁２２の円周溝２２ｂ内にも高圧が加わるが円周溝２２
ｂの軸方向両端面の受圧面積が等しいためにこの高圧に
よって溢流弁２２に駆動力が作用しない。

次いで燃料噴射を停止すべくピエゾ圧電素子３２にチャ
ージされた電荷がディスチャージされるとピエゾ圧電素
子３２が収縮する。その結果、ピストン３３が皿ばね３
６のばね力により上昇せしめられるためにシリンダ室３
４および圧力制御室３０内の燃料圧が低下する。圧力制
御室３０内の燃料圧が低下するとロッド２９および溢流
弁２２が圧縮ばね２６のばね力により第４図において右
方に移動するために溢流弁２２の拡大頭部２２ａが弁ボ
ート２５を開口する。その結果、燃料加圧室１５内の高
圧の燃料が燃料溢流路２７、溢流弁２２の円周溝２２ｂ
および弁ボート２５を介して燃料溢流室２３内に流出す
るために燃料加圧室１５内の燃料圧はただちに３．　Ｏ
ｋｇ　／　ｃＪ程度の低圧まで低下し、ニードル７が下
降して燃料噴射を停止する。次いでプランジャ１２が上
昇して上端位置まで戻り、再び下降を開始する。

このようにプランジャ１２には燃料加圧室１５内の燃料
圧が１５００ｋｇ１０ｆｆ以上の高圧となるように強力
な下向きの駆動力が与えられる。しかしながら摺動孔２
１はプランジャ１２の側方に配置されているので摺動孔
２１が歪むことなく、斯くして溢流弁２２の円滑な摺動
作用を確保することができる。また、摺動孔２１はプラ
ンジャ１２の側方において横方向に延びるように配置さ
れているので摺動孔２１を燃料加圧室１５に近接して配
置することができる。その結果、燃料溢流路２７の長さ
を短くすることができるので燃料溢流路２７も含めた燃
料加圧室１５の容積を小さくすることができる。従って
燃料加圧室１５内の燃料圧を容易に高圧化することがで
きるので良好な噴射燃料の微粒化を確保することができ
る。更に、燃料加圧室１５の容積を小さくすることがで
きるので溢流弁２２が開弁したときに燃料加圧室１５内
の燃料圧がただちに低下し、燃料噴射がただちに停止す
る。従って溢流弁２２が開弁じた後に低圧下で燃料噴射
が継続することがないのでスモークの発生を抑制でき、
しかも機関出力を向上できると共に燃料消費率を向上す
ることができる。また、溢流弁２２の開閉動作に応動し
て燃料噴射量が即座に立上り、燃料噴射が即座に停止す
るので良好なパイロット噴射を行なうことができる。

また、摺動孔２１をプランジャ１２の側方において横方
向に延びるように形成することによってユニットインジ
ェクタの横巾を狭くすることができ、更にピエゾ圧電素
子３２をその軸線が摺動孔２１およびロッド２９の共通
軸線に対してほぼ直角をなすように、即ちプランジャ１
２とニードル７の共通軸線に対してほぼ平行をなすよう
に配置することによってユニットインジェクタの横巾を
更に狭くすることができる。

次に第１図から第３図を参照して第４図から第８図に示
すユニットインジェクタの取付構造について説明する。

第１図から第３図を参照すると、５０はシリンダヘッド
、５１はヘリカル型吸気ボート、５２は排気ボート、５
３は排気弁、５４は第４図から第８図に示すユニットイ
ンジェクタ、５５はカムシャフト、５６はロッカーシャ
フト、５７はロッカーシャフト５６に揺動可能に取付け
られたロッカーアームを夫々示す。カムシャフト５５上
には吸気弁駆動用カム５５ａと、排気弁駆動用カム５５
ｂと、ロッカーアーム５７を介してユニットインジェク
タ５４のタペット１３を駆動するカム５５ｃが形成され
る。ロッカーアーム５７の一端部にはカム５５ｃ上を転
勤するローラ５８が回転可能に取付けられ、ロッカーア
ーム５７の他端部にはタペット１３上を転勤するローラ
５９が回転可能に取付けられる。

カムシャフト５５は機関の長手軸線Ｘに沿って延びてお
り、ユニットインジェクタ５４のニードル７とプランジ
ャ１２（第５図）の共通軸線はこの長手軸線Ｘに対して
ほぼ垂直をなす平面Ｙ（第２図）内に配置されている。

また、ニードル７およびプランジャ１２の共通軸線とピ
エゾ圧電素子３２或いは圧電素子ハウジング３１とを結
ぶ線Ｚ（第２図）は平面Ｙに対して斜め方向に延びてい
る。この線Ｚと平面Ｙとのなす角は第１図から第３図に
示す実施例では４０度程度である。従って第１図に示す
ように圧電素子ハウジング３１は隣接する吸気ボート５
１の中央に位置することになる。

ところでユニットインジェクタ５４はプランジャ１２周
りのハウジング本体１がシリンダヘッド５０に固定され
ており、従って圧電素子ハウジング３１はこの固定部か
ら間隔を隔てて位置することになる。ピエゾ圧電素子３
２の重量はかなり重く、従ってこの固定部から圧電素子
ハウジング３１まで延びるハウジング部分１ａには大き
な応力が発生する。また、機関が振動すればこのハウジ
ング部分１ａには曲げモーメントと捩りモーメントが夫
々繰返し作用するがハウジング部分１ａに発生する応力
は曲げモーメントによるものが支配的となる。機関の振
動は長手軸線Ｘ方向の振動よりも平面Ｙに沿う方向の振
動の方がはるかに大きく、従ってハウジング部分１ａに
作用する曲げモーメントを小さくするには平面Ｙに沿っ
て測ったときの圧電素子ハウジング３１とニードル７の
軸線との距離をできるだけ短くする必要がある。

本発明では圧電素子ハウジング３１がニードル７の軸線
に対して斜め方向Ｚに配置されているので平面Ｙに沿っ
て測ったときの圧電素子ハウジング３１とニードル７の
軸線との距離を短くすることができ、従ってハウジング
部分１ａに繰返し作用する曲げモーメントを弱めること
ができる。その結果、ハウジング部分１ａに発生する応
力を小さくすることができるのでハウジング部分１ａが
破損するのを阻止することができる。また、圧電素子ハ
ウジング３１をニードル７の軸線に対して斜め方向Ｚに
配置することによって圧電素子ハウジング３１を比較的
スペースに余裕のある吸気ボート５１間に位置させるこ
とができる。

〔発明の効果〕

ニードル軸線周りから圧電素子ハウジングに向けて延び
るハウジング部分が機関の振動によって破損するのを阻
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダヘッドの平面図、第２図は第３回の矢
印Ｈに沿ってみたユニットインジェクタを示す図、第３
図はシリンダヘッドの側面断面図、第４図は第５図のＩ
Ｖ−ＩＶ線に沿ってみたユニットインジェクタの側面断
面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿ってみた側面断面
図、第６図は第４図の平面図、第７図は第４図の■−■
線に沿ってみた断面図、第８図は第７図の■−■線に沿
ってみた断面図である。 ７・・・ニードル、　　　　　１２・・・プランジャ、
１５・・・燃料加圧室、　　　２１・・・摺動孔、２２
・・・溢流弁、　　　　　　２３・・・燃料溢流室、２
９・・・ロッド、　　　　　　３０・・・圧力制御室、
３１・・・圧電素子ハウジング、 ３２・・・ピエゾ圧電素子、　　５０・・・シリンダヘ
ッド、５１・・・吸気ポート、 ５２・・・ユニットインジェクタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ニードルの軸線から間隔を隔てて配置されたアクチュエ
   ータを具備するユニットインジェクタにおいて、機関の
   長手軸線に対してほぼ垂直をなす平面内にニードル軸線
   を配置し、アクチュエータがニードル軸線に対し外方で
   あって該平面に対して斜め方向に位置するようにユニッ
   トインジェクタをシリンダヘッドに取付けたユニットイ
   ンジェクタの取付構造。