JPH0286957A - ユニットインジェクタ - 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、ユニットインジェクタに関し、詳しくは内燃
機関、殊にディーゼル機関等に用いられるユニットイン
ジェクタに関する。

〔従来の技術〕

ディーゼル機関等に用いられる燃料噴射装置として、従
来より燃料噴射ポンプの役目をする燃料圧送部と燃料噴
射ノズルとが一体で構成されたユニットインジェクタが
よく知られている。この種のユニットインジェクタとし
ては、例えば第１１図（特願昭６２−３３５２５９）に
示すように、燃料圧送部と燃料噴射ノズルとの間に溢流
通路に連通ずる横孔部を形成し、その横孔部内に溢流道
通と横孔部との連通部を開閉する溢流弁を設けたものが
ある。

この溢流弁は、直接もしくは間接にて当接されるロッド
と、伝達圧力室を介して溢流弁の摺動方向と自身の伸縮
方向とが直交するよう固設された圧電アクチュエータに
より駆動されるもので、横孔部内を摺動し上記連通部を
開閉する。従って、溢流弁の閉状態時には、燃料圧送部
から燃料噴射ノズルに燃料が供給され、またその開状態
時には、燃料圧送部から燃料噴射ノズルに供給される燃
料が横孔部で溢流通路側に溢流される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術では、圧電アクチュエー
タ駆動信号に対して燃料が適正に噴射されず、燃料の調
量が不正確になるという問題点があった。また、燃料噴
射終了時に噴射切れが悪いという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消しようとするも
ので、圧電アクチュエータ駆動信号に対応して、燃料の
調量を正確に行うと共に噴射切れを改善するものである
。

以下、上記燃料の調量不良及び噴射切れ悪化の原因追求
結果とその対策の基本原理について記す。

変位センサにより第１１図に示す従来技術のユニットイ
ンジェクタにおける溢流弁７７１、ロッド７９７の変位
を測定し、圧電アクチュエータ７８５の動きと対比した
。その結果第２図に示すように、噴射終了時期において
圧電アクチュエータの駆動信号に対応してロッド７９７
は連通口の開く方向に変位するにもかがゎらず、溢流弁
７７１は−時的にロッドから離れて遠道口の閉状態をあ
る期間維持した後、ロッドの後を追って遠道口を開く方
向に変位することが分かった。この様に従来技術のユニ
ットインジェクタは圧電アクチュエータの駆動信号に対
応してロッドを動かし、それによって溢流弁の動きを制
御しようとしているにもかかわらず、溢流弁の弁開時に
溢流弁がロッドとは別々に作動するという異常な挙動を
示す。この溢流弁の異常な挙動によって燃料の調量不良
及び噴射切れ悪化が発生していることが判明した。

この溢流弁を前記の溢流弁の異常な挙動の原因となる溢
流弁を一時的に閉状態に保つ力としては溢流弁の左右の
室（溢流弁付勢ばね室８１３と溢流室８１１）の圧力差
に起因する溢流弁に作用する力のアンバランスが考えら
れる（以後、静アンバランス力という）。

溢流室８１１、溢流弁付勢ばね室８１３の圧力を測定し
、上記の原因を調査した結果を第３図に示す。これより
溢流室圧力は溢流開始と同時に圧力が上昇するにもかか
わらず溢流弁付勢ばね室の圧力はそれより遅れて上昇す
ることが分る。

この時の静アンバランス力を求めると、溢流弁付勢ばね
力に打ち勝つ程度の大きさになり、溢流弁が一時的に閉
状態を維持する原因は静アンバランス力であることが分
かった。

つまり上記静アンハランスカの発生する燃料溢流開始時
に、溢流室８１１の圧力は圧力室７１３からの高圧燃料
の溢流により第３図（Ｃ）に示すように象、激に上昇す
るが、一方、溢流室付勢ばね室の圧力は第３図（ｂ）に
示すように負圧（この期間を以後負圧期間と呼ぶ）であ
り、この画室の圧力差により静アンハランス力が溢流弁
を閉弁する方向に作用するため第２図（ｂ）に示すよう
に一端開き始めた溢流弁が再び閉塞し、その後開弁する
という現象が発生する。圧電アクチュエータ駆動信号に
対応して溢流弁を速やかに開状態にするためには、上記
負圧期間を短くして溢流開始時に溢流弁付勢ばね室の圧
力を早い時期に負圧から回復させれば、溢流弁に働くア
ンバランス力の作用する期間は極めて短くなり、溢流弁
付勢ばね力により溢流弁が速やかに開状態に移行するこ
とが期待できる。

以上の現象解明を基に本発明者らは燃料噴射量の調量及
び噴射切れを改善する方法を考え、その結果、溢流弁の
作動遅れを招く静アンバランス力を減少させることに想
到したのである。

〔発明の説明〕

（目的） さらに、上記の負圧発生の原因を調べた。その結果、溢
流弁が第１１図中で左方向に移動し閉状態に移行する時
、溢流弁付勢ばね室８１３中の燃料は溢流弁中心の連通
孔８１５を通って溢流室８１１へ流出する。この際連通
孔８１５は絞りの役目を果たし流通抵抗となるため、溢
流弁付勢ばね室内に第３図（ｂ）に示す圧縮圧力が発生
し、燃料は勢いよく連通孔８１５を通って溢流室８１１
へ排出される。その直後、連通孔８１５を溢流室側へ向
かう流体慣性により燃料が溢流弁付勢ばね室から流出し
過ぎるため、溢流弁付勢ばね室８１３に上記負圧が発生
する。そして、上記圧縮圧力が大きい程上記流体慣性は
大きくなり、溢流弁付勢ばね室の負圧期間も長くなるこ
とが分かった。つまり、溢流弁付勢ばね室の負圧期間を
短縮すること及び溢流時の溢流室の圧力上昇を抑制する
ことによって上記静アンバランス力が減少することが判
明した。

（構成） 上記の目的を達成するために本発明のユニットインジェ
クタは次の構成をとった。

即ち、請求項（１）記載の本発明（第１発明）は、本体
の一部にプランジャを配置してその先端側に圧力室を形
成して設けられた燃料圧送部と、上記本体の先端部に設
けられ、上記圧力室に連通ずる燃料噴射ノズルと、 上記圧力室と燃料噴射ノズルとの間に形成され、溢流通
路に連通ずる横孔部と、 上記横孔部内に摺動可能に設けられ、上記溢流通路と横
孔部との連通部を開閉する溢流弁と、該溢流弁を付勢す
るばねを収納する上記横孔内の溢流弁付勢ばね室と上記
溢流室とを連通ずる充分な通路断面積を持つ連通孔と、 本体の所定箇所に固設された圧電アクチュエータと、上
記圧電アクチュエータと溢流弁との問に、上記溢流弁に
直接もしくは間接にて当接され、上記圧電アクチュエー
タの移動部の端面より径の小さいロッドと、 内部に流体が密封され、上記圧電アクチュエータの伸縮
を上記ロッドに伝達する伝達圧力室と、を備えたことを
特徴とするユニットインジェクタである。

（作用） 以上のように構成されたユニットインジェクタにあって
は、圧電アクチュエータへの印加電圧をオン・オフする
ことにより圧電アクチュエータが伸縮する。そしてその
圧電アクチュエータの伸縮は伝達圧力室を介してロッド
に伝達される。ロッドの径は圧電アクチュエータの移動
部の端面より小さいため、伝達圧力室の圧電アクチュエ
ータの移動部側端面がその移動部で押圧されると伝達圧
力室のロッド側端面が増幅された変位で押圧移動する。

一方、ロッドは溢流弁に直接もしくは間接にて当接され
ているので、上記増幅された変位を溢流弁に伝達するこ
とができる。

本発明は溢流弁付勢ばね室と溢流室とを連通ずる連通孔
の通路断面積が、溢流弁付勢ばね室がら燃料が流出する
に充分な大きさであるため、溢流弁付勢ばね室と溢流室
の間の燃料の流通が良く、溢流弁閉弁時には溢流弁付勢
ばね室がら溢流室へ燃料が流出する際に溢流弁付勢ばね
室の圧力上昇が抑制され、流体慣性が減少するため溢流
弁付勢ばね室からの過剰な燃料流出が抑制され、溢流弁
付勢ばね室の負圧期間が短縮される。また、溢流弁開弁
時に圧力室から溢流室へ流入する高圧の燃料によって溢
流室の圧力は急激に上昇するが、連通孔の通路断面積が
大きいため溢流弁付勢ばね室の圧力もほぼ同時に上昇し
、静アンハランスカの作用期間が短縮し、溢流弁が圧電
アクチュエータの駆動信号に対応してロッドと共に作動
し開弁するため、燃料噴射量の調量が正確に行われる。

また、第４図（ｄ）に示すように燃料噴射終了時におけ
る圧力室圧力の低い期間が短く、燃料が低圧で噴射され
ることが少ないため噴射切れが改善される。第４図（ｅ
）の噴射率においても本発明は燃料噴射終了時の噴射率
の低下が早く、噴射切れの良いことが分る。

（効果） 本発明のユニットインジェクタは、溢流弁付勢ばね室と
溢流室との間の燃料の流通抵抗を減少させ、画室間の圧
力差を小さくすることによって静アンハランス力を減少
させると共に該静アンバランス力の作用期間を短縮する
。

以上のように本発明は静アンハランス力の作用期間を短
縮することができ溢流弁が圧電アクチュエータの駆動信
号に対応してロッドとほぼ同時に作動し開弁するため、
燃料噴射量の調量が正確に行われ、かつ噴射切れが改善
される。すなわち第４図に示すように、圧電アクチュエ
ータ駆動信号の通電停止後、溢流弁はロッドの動きに従
って、連通口開から開の状態に移るのであるが、その際
第４図（Ｃ）に示すように従来のものは溢流弁がロッド
の動きに追従しないため、第４図（Ｃ）のように噴射終
了時期がロッドの動き、つまり圧電アクチュエータ駆動
信号によって規定されず、燃料噴射量の調量が不正確に
なるのに対し、本発明では溢流弁がロッドの動きにほぼ
追従するため圧電アクチュエータ駆動信号によって燃料
噴射量の調量を正確に行うことができ、エンジンの制御
性を改善できる。

また、第４図（ｄ）、（ｅ）に示すように本発明は、燃
料噴射終了時における圧力室の圧力の減少が速やかに行
われることによって低圧で噴射される低噴射率の期間が
短縮されるため噴射切れが良くなり、燃料噴射終了時の
噴霧の微粒化が促進される。それによって噴霧粒径が大
きい場合に起きる燃料の未燃成分（ＨＣ，Ｃｏ）の排出
増大を防止すると共に、噴霧蒸発が促進され可燃混合気
の生成速度が活発になり吐煙濃度が低減されるという優
れた効果を有する。

〔他の発明の説明〕

次に請求項（２）以降のその他の発明について述べる。

（目的） 請求項（２）以降の発明は、第１発明と同様に溢流弁の
作動遅れを招く静アンハランスカを減少させるために前
記圧縮圧力の抑制による溢流弁付勢ばね室の負圧期間の
短縮及び溢流時の溢流室の圧力上昇の抑制の両方を実現
するか、あるいはどちから一方のみを実現することを目
的としている。

第２発明 （構成） 上記目的を達成するため、請求項（２）記載の第２発明
は、前記請求項（１）記載の第１発明において溢流弁付
勢ばね室と溢流室とを連通ずる連通孔の通路断面積Ａが
溢流弁付勢ばね室内径ｄに対してＡ＞１／４π（０，３
ｄ）２ の関係を有するものとなっている。

（作用） 本第２発明（第１発明に属する）は、溢流弁付勢ばね室
と溢流室とを連通ずる連通孔の通路断面積Ａが、溢流弁
付勢ばね室内径ｄに対してＡ＞１／４π（０，３ｄ）２ であり溢流弁付勢ばね室と溢流室の燃料の流通に充分な
通路断面積を有する連通孔を備えているため溢流弁付勢
ばね室と溢流室の間の燃料の流通が良く、溢流弁閉弁時
には溢流弁付勢ばね室から溢流室へ燃料が流出する際に
溢流弁付勢ばね室の圧力上昇が抑制され、流体慣性が減
少するため溢流弁付勢ばね室からの過剰な燃料流出が抑
制され、溢流弁付勢ばね室の負圧期間が短縮される。ま
た、溢流弁開弁時に圧力室から溢流室へ流入する高圧の
燃料によって溢流室の圧力は急激に上昇するが、連通孔
の通路断面積が大きいため溢流弁付勢ばね室の圧力もほ
ぼ同時に上昇する。つまり本第２発明は、溢流弁付勢ば
ね室の負圧期間の短縮及び溢流時の溢流室の圧力上昇の
抑制の両方を実現しているため静アンバランス力の作用
期間が短縮し、溢流弁が圧電アクチュエータの駆動信号
に対応してロッドと共に作動し開弁するため、燃料噴射
量の調量が正確に行われる。

また、燃料噴射終了時における圧力室圧力の低い期間が
短く、燃料が低圧で噴射されることが少ないため噴射切
れが改善される。噴射率においても本発明は燃料噴射終
了時の噴射率の低下が速くなり、噴射切れが改善される
。

（効果） 本第２発明のユニットインジェクタは、溢流弁付勢ばね
室と溢流室との間の燃料の流通抵抗を減少させ、画室間
の圧力差を小さくし溢流弁閉弁時に発生する溢流弁付勢
ばね室の圧力上昇を抑制し、溢流弁付勢ばね室の負圧期
間を短縮すると共に、溢流弁開弁時に発生する溢流室内
の圧力上昇を抑制することによって溢流弁に作用する静
アンバランス力を減少させると共に該静アンバランス力
の作用期間を短縮する。

以上のように本第２発明は静アンハランス力の作用期間
を短縮することができ溢流弁が圧電アクチュエータの駆
動信号に対応してロッドとほぼ同時に作動し開弁するた
め、燃料噴射量の調量が正確に行われ、かつ噴射切れが
改善される。すなわち第４図に示すように、圧電アクチ
ュエータ駆動信号の通電停止後、溢流弁はロッドの動き
に従って、連道口閉から開の状態に移るのであるが、そ
の際第４図（Ｃ）に示すように従来のものは溢流弁がロ
ッドの動きに追従しないため、第４図（Ｃ）のように噴
射終了時期がロッドの動き、つまり圧電アクチュエータ
駆動信号によって規定されず、燃料噴射量の調量が不正
確になるのに対し、本発明の第２発明は溢流弁がロッド
の動きにほぼ追従するため圧電アクチュエータ駆動信号
によって燃料噴射量の調量を正確に行うことができ、エ
ンジンの制御性を改善できる。

また、第４図（ｄ）、（ｅ）に示すように本発明の第２
発明は、燃料噴射終了時における圧力室の圧力の減少が
速やかに行われることによって低圧で噴射される低噴射
率の期間が短縮されるため噴射切れが良くなり、燃料噴
射終了時の噴霧の微粒化が促進される。それによって噴
霧粒径が大きい場合に起きる燃料の未燃成分（ＨＣ，Ｃ
ｏ）の排出増大を防止すると共に、噴霧蒸発が促進され
可燃混合気の生成速度が活発になり吐煙濃度が低減され
るという優れた効果を有する。

第３発明 （構成） 次に請求項（３）記載の第３発明（第２発明）は、本体
の一部にプランジャを配置してその先端側に圧力室を形
成して設けられた燃料圧送部と、上記本体の先端部に設
けられ、上記圧力室に連通ずる燃料噴射ノズルと、 上記圧力室と燃料噴射ノズルとの間に形成され、溢流通
路に連通ずる横孔部と、 該溢流弁を付勢するばねを収納する上記横孔内の溢流弁
付勢ばね室と、燃料通路に連通して溢流弁に作用する圧
力を調整する手段を有する圧力調整回路と、 本体の所定箇所に固設された圧電アクチュエータと、上
記圧電アクチュエータと溢流弁との問に、上記溢流弁に
直接もしくは間接にて当接され、上記圧電アクチュエー
タの移動部の端面より径の小さいロッドと、 内部に流体が密封され、上記圧電アクチュエータの伸縮
を上記ロッドに伝達する伝達圧力室と、を備えた構成と
なっている。

ここで上記燃料通路に連通ずる圧力調整回路とは、燃料
を供給するポンプ、圧力調整弁、加圧された燃料を溜め
ると共に圧力の変化を吸収し緩和するアキュムレータな
どから構成される油圧回路、または圧力調整弁あるいは
アキュムレータで単独構成される油圧回路である。

（作用） 本第３発明（第２発明）は、燃料通路に連通して溢流弁
に作用する圧力を調整する手段を有する圧力調整回路が
設けである。

溢流弁付勢ばね室に上記圧力調整回路を設けた場合は、
上記溢流弁付勢ばね室内の燃料の過不足を補正すること
ができる。これによって溢流弁の閉弁時における溢流弁
付勢ばね室の圧縮圧力を減少し燃料流出に伴う流体慣性
を低減し、該流体慣性による溢流弁付勢ばね室内の燃料
の不足分を減少し第３図（ｂ）の負圧期間が短縮される
ため、溢流弁の開弁時に溢流室と溢流弁付勢ばね室の圧
力がほぼ同時に上昇し、該溢流弁に作用する静アンバラ
ンス力の作用期間が短縮され、第４図（ｂ）及び（Ｃ）
に示すように溢流弁がロッドの動きに対応して作動し開
弁するため、燃料噴射量の調量が正確に行われ、かつ噴
射切れが改善される。

また溢流室に上記圧力調整回路を設けた場合は、溢流弁
開弁時に高圧の圧力室から溢流室へ流入する燃料は圧力
調整回路によって吸収されるため、第３図（Ｃ）に示す
ような溢流室の角、激な圧力上昇を抑制することができ
る。これによって溢流弁に作用する静アンバランス力が
減少し、溢流弁が圧電アクチュエータの駆動信号に対応
して作動するため、燃料噴射量の調量が正確に行われ、
かつ噴射切れが改善される。

（効果） 以上のように本第３発明のユニットインジェクタは、溢
流弁付勢ばね室に連通ずる圧力調整回路を設けた場合は
、溢流弁閉弁時に発生する溢流弁付勢ばね室の圧力上昇
を抑制し、溢流弁付勢ばね室の負圧期間を短縮し静アン
バランス力の作用期間を短縮できる。また、溢流室に連
通ずる圧力調整回路を設けた場合は、溢流弁開弁時に発
生する溢流室内の圧力上昇を抑制し、溢流弁付勢ばね室
と溢流室の圧力差を減少させ静アンバランス力の作用期
間を短縮することができる。これによって本発明の第２
発明と同様な効果が得られる。

第４発明 （構成） さらに請求項（４）記載の第４発明（第３発明）は、本
体の一部にプランジャを配置してその先端側に圧力室を
形成して設けられた燃料圧送部と、上記本体の先端部に
設けられ、上記圧力室に連通ずる燃料噴射ノズルと、 上記圧力室と燃料噴射ノズルとの間に形成され、溢流室
に連通ずる圧力室との連通部を開閉する溢流弁と、 該溢流弁を付勢するばねを収納する上記横孔内の溢流弁
付勢ばね室と上記溢流室とを連通ずる連通孔と、 本体の所定箇所に固設された圧電アクチュエータと、該
圧電アクチュエータへの通電時の電圧立ち上がり時間を
長くするアクチュエータ制御回路と、 上記圧電アクチュエータと溢流弁との問に、上記溢流弁
に直接もしくは間接にて当接され、上記圧電アクチュエ
ータの移動部の端面より径の小さいロッドと、 内部に流体が密封され、上記圧電アクチュエータの伸縮
を上記ロッドに伝達する伝達圧力室と、を備えた構成と
なっている。

（作用） 本第４発明（第３発明）は、圧電アクチュエータへの通
電時の電圧立ち上がり時間の長い駆動制御信号を出力す
る回路を有するアクチュエータ制御回路を備えていて、
上記圧電アクチュエータが伸長する速度が緩やかである
ため、溢流弁の閉弁も緩やかに行われ溢流弁付勢ばね室
の圧力上昇が抑制される。このため、溢流弁付勢ばね室
から溢流室への燃料流出が徐々に行われ流体慣性が減少
し、溢流弁付勢ばね室からの燃料の過剰な流出が抑制さ
れ、溢流弁付勢ばね室の負圧期間が短縮されるため溢流
弁開放時に溢流室と溢流弁付勢ばね室の圧力がほぼ同時
に上昇し、静アンバランス力の作用する期間が短縮され
、溢流弁が圧電アクチュエータの駆動信号に対応してロ
ッドと共に作動し開弁するため、燃料噴射量の調量が正
確に行われ、かつ噴射切れが改善される。

（効果） 以上のように本第４発明のユニットインジェクタは、溢
流弁閉弁を緩やかに行うことによって、溢流弁付勢ばね
室内の圧力上昇を抑制し、溢流弁付勢ばね室の負圧期間
を短縮し静アンバランス力の作用期間を短縮することが
できる。これによって本発明の第２発明と同様な効果が
得られる。

〔実施例〕

第１実施例 本発明の第１実施例は、本発明の第１発明に属するもの
であり、第１図に示すように溢流弁内の連通孔１１５の
通路断面積を溢流弁付勢ばね室内径と同程度に広げたも
のになっている。この場合上記連通孔を溢流弁内に設け
ると、上記連通孔の通路断面積Ａはあまり大きくできな
いが溢流弁付勢ばね室内径ｄに対してＡ〉π／４（０，
３ｄ）２であれば溢流弁付勢ばね室と溢流室の燃料の流
通が良くなり、さらに上記連通孔を溢流弁外に別途設け
ると、通路断面積はさらに大きくできるため、それに伴
って燃料の流通もより一層良好になる。

つまり本第１実施例は溢流弁付勢ばね室１１３と溢流室
１１１との燃料の流通を良くすることによって溢流弁７
１の閉弁時に発生する溢流弁付勢ばね室圧縮による圧力
上昇の大きさを減少して溢流室１１１へ流出する燃料の
流体慣性を弱め、負圧期間を短縮し、溢流弁７１の応答
性を高め作動遅れを無視できる程度のものとして、燃料
噴射量の調量を正確に行うことができると共に噴射切れ
が改善され、未燃燃焼成分（ＨＣ，ＣＯ）の排出及び吐
煙濃度の増加を防止することができる。

本第１実施例は第１図に示すように、ユニットインジェ
クタ１は燃料圧送部本体３、該燃料圧送部本体３の下方
部に取り付けられた燃料噴射ノズル本体５及び前記燃料
圧送部本体３の側面に取り付けられた圧電アクチュエー
タ７、溢流弁付勢ばね室１１３と溢流室１１１を連通ず
る連通孔１１５により構成される。

燃料圧送部本体３と燃料噴射ノズル本体５との間には、
中間部材６１が固定されている。第１図に示すように、
中間部材６１の内部には横孔部６３が形成されており、
横孔部６３と圧力室１３とは図示しない燃料通路で連通
される。また横孔部６３は、ユニットインジェクタ１の
外部に至る図示しない溢流通路と連通口６９にて連通さ
れる。

横孔部６３の内部には、横孔部６３の内壁にて摺動可能
な溢流弁７１が設けられており、溢流弁７１は、そのガ
イド部７１ａ側の内部に設けられた溢流弁付勢ばね７３
により同右方向に抑圧されている。溢流弁７１のシート
部７１ｂは、溢流弁７１の同左方向に移動した状態で連
通口６９を閉塞し、一方、同右方向に移動した状態で連
通口６９を開放する。また本第１実施例では溢流弁には
連通口６９に連通ずる溢流室１１１と溢流弁付勢ばね室
１１３とをつなぐ連通孔１１５が貫通されているが、連
通孔１１５の配設位置はこれに限らず中間部材６１中に
設けても良い。

圧電アクチュエータ７は、第１図に示すように、アクチ
ュエータハウジング８１とアウタカバー８３とにより外
形を形成している。アクチュエータハウジング８１の内
部には、圧電素子８５が、端をアウタカバー８３に、他
端をアクチュエータピストン８７に嵌合していて固定さ
れている。アクチュエータピストン８７は、皿ばね８９
により図上方向の付勢力を受けている。アウタカバー８
３には電極９１が嵌挿されており、圧電素子８５には図
示しない駆動回路から電極９１を介して電圧が印加され
る。このように構成された圧電アクチュエータ７は、圧
電素子８５の伸縮方向と溢流弁７１の摺動方向とが直交
するよう、燃料圧送部本体３の側面に設けられた大径の
ボア９３に螺着挿入される。アクチュエータピストン８
７の下部には、アクチュエータピストン８７より径の小
さいロッド９７が摺動可能に挿入されており、ロッド９
７の回春側端面には、伝達圧力室９９が形成され、燃料
が充填されている。伝達圧力室９９は溢流室１１１から
図示しない燃料通路を介して燃料の補充が行われる。

次に、上記のごとく構成した本第１実施例のユニットイ
ンジェクタ１の動作について説明する。

第１図は、図示しないプランジャが上昇位置にあり、圧
電素子８５が通電された状態を示している。プランジャ
が上昇位置にあると、燃料は図示しない貫通孔から圧力
室１３に吸入される。また圧電素子８５は通電されると
伸長し、アクチュエータピストン８７を図下方に移動す
る。アクチュエータピストン８７が図下方に移動すると
伝達圧力室９９の容積を減少させ、それによって生じる
油圧力によってロッド９７は、押されて図左方に移動す
る。即ち、アクチュエータピストン８７の移動量は伝達
圧力室９９により増量されロッド９７に伝達される。ロ
ッド９７の移動に伴い、溢流弁７１は図左方に駆動され
、連通口６９が閉状態となる。このとき第３図（ｂ）に
示すように溢流弁付勢ばね室に圧縮圧力が発生するが、
第１図の連通孔１１５０通路断回路断が充分大きく、好
ましくは溢流弁付勢ばね室内径ｄに対してＡ＞１／４π
（０，３ｄ）２であり燃料の流通抵抗が少ないため圧縮
圧力が低減される。また、溢流弁付勢ばね室の燃料は、
前記の圧縮圧力の低減によって連通孔１１５を通って溢
流室へ流出する際に起こされる流体慣性が減少すること
によって、溢流弁付勢ばね室から燃料が過剰に流出する
ことが少なくなり溢流弁付勢ばね室の負圧期間が短縮さ
れる。やがてプランジャが下降を始めると、連通口６９
は閉状態であるため、圧力室１３の圧力が上昇し、ニー
ドル５１を開弁して燃料を噴射する。

次に、運転状態に応じて燃料噴射を停止させるべきとき
に、圧電素子８５の通電が停止される。

そうすると、圧電素子８５は直ちに縮小しアクチュエー
タピストン８７は皿ばね８９の付勢力により図下方の後
退位置に移動する。それに伴って伝達圧力室９９の圧力
が減少し、ロッド９７は回春方へ移動する。このとき前
記のように溢流弁付勢ばね室１１３の圧力が連通孔１１
５により、その負圧期間が短縮され溢流弁付勢ばね室１
１３の圧力は回復しているため、これによって溢流弁開
弁時に溢流によって高圧の燃料が圧力室１３から溢流室
１１１へ流入し、溢流室１１１の圧力が上昇するが、そ
れとほぼ同時に溢流弁付勢ばね室１１３の圧力が上昇し
、画室の圧力差が小さくなり溢流弁７１に作用する静ア
ンバランス力の作用する期間が短縮され溢流弁７１は溢
流弁付勢ばね７３の付勢力によりロッド９７の移動とほ
ぼ同時に速やかに回春方に駆動され、連通口６９が開放
状態となる。よって、圧力室１３の燃料が連通口６９を
介して溢流通路から溢流するために、圧力は大きく上昇
せず、ニードル５１は閉弁し、燃料噴射が停止される。

このように溢流弁の開弁を確実に行うことによって燃料
噴射終了時期の制御性を高め適正な燃料噴射期間を得る
ことによって燃料噴射量の調量が正確に行われる。

また、燃料噴射終了時に発生する噴射が低圧で行われる
低噴射率の期間が短縮され噴射の切れが良くなり、噴霧
の微粒化を改善し、未燃を焼成骨（ＨＣ，Ｃｏ）の排出
及び吐煙濃度を低減することができる。

第２実施例 次に本発明の第２実施例は、本発明の第３発明に属する
ものであり、第１０図に示すように溢流弁付勢ばね室６
１３に圧力調整回路５０８を設けると共に、該圧力調整
回路は第５図に示すようにアキュムレータ５Ｂ及びポン
プ５２、リリーフ弁５３等から成る燃料供給系から構成
される。

上記のごとく構成された本第２実施例のユニットインジ
ェクタは、本発明の第１実施例のユニットインジェクタ
とほぼ同様な動作をする。次に本第２実施例の動作にお
いて第１実施例と異なる部分について説明する。

本第２実施例は第１実施例と同様に溢流弁５７１が同左
方に駆動され、遠道口５６９が閉状態となる。このとき
第３図（ｂンに示すように溢流弁付勢ばね室に圧縮圧力
が発生するが、第１０図の溢流弁付勢ばね室６１３に設
けた圧力調整回路５０８例えば第５図に示すアキュムレ
ータ５８により圧縮圧力が吸収され低減される。この圧
縮圧力の低減によって溢流弁付勢ばね室６１３の燃料が
連通孔６１５を通って溢流室６１１へ流出する際に生起
される流体慣性が減少する。そのため溢流弁付勢ばね室
６１３から燃料が過剰に流出することが少な（なり溢流
弁付勢ばね室圧力の負圧期間が短縮される。これによっ
て溢流弁開弁時に溢流によって発生する溢流室６１１の
圧力上昇とほぼ同時に溢流弁付勢ばね室６１３の圧力が
上昇するため画室の圧力差が少なくなり静アンバランス
力が減少し、溢流弁６１５はす速く開弁する。このよう
に溢流弁５７１の開弁を確実に行うことによって燃料噴
射終了辞意の制御性を高め適正な燃料噴射期間を得るこ
とによって燃料噴射量の調量が正確に行われる。また、
燃料噴射終了時に発生する噴射が低圧で行われる低噴射
率の期間が短縮され噴射の切れが良くなり、噴霧の微粒
化を改善し、未燃燃焼成分（ＨＣ，Ｃｏ）の排出及び吐
煙濃度を低減することができる。

ここで述べた圧力調整回路の目的は、溢流弁材勢ばね室
６１３の圧力を理想的には一定値に保つことにあり、具
体的には圧力が低い時に燃料を供給し、高い時には圧力
を吸収する機能を有すればよい。例えば、ポンプ、圧力
調整用のリリーフ弁、アキュムレータなどから構成され
るもので第５図に一例を示すようにポンプ５２、リリー
フ弁５３、フィルタ５７、アキュムレータ５８、タンク
５９により構成される。タンク５９内の燃料はポンプ５
２により吸引圧送されリリーフ弁５３により所定の圧力
に設定され、フィルタ５７によりろ過された後溢流弁付
勢ばね室１１３に供給される。アキュムレータ５８はそ
の中にリリーフ弁５３によって調圧された燃料を溜めて
いて、溢流弁付勢ばね室６１３内の燃料の過不足に応じ
て燃料を補充または吸収することによって溢流弁付勢ば
ね室内の圧力変動を抑制する。このうち、破線で囲まれ
た部分は、ユニットインジェクタ本体への燃料供給系を
兼ねる。

第３実施例 また本発明の第３実施例は、前記第２実施例の連通孔６
１５の通路断面積Ａを広げたものであり、溢流弁付勢ば
ね室内径ｄに対してＡ＞１／４π（０，３ｄ）２とする
ことによって、溢流室６１１と溢流弁付勢ばね室６１３
の間の燃料の流通を良くし、前記第２実施例と第１実施
例の相剰効果を有する。つまり溢流弁閉弁時に発生する
圧縮圧力をさらに低減すると共に、溢流弁付勢ばね室の
燃料が連通孔を通って溢流室へ流出する際に通路断面積
が大きいため流速が減少し、流体慣性がさらに低減され
る。そのため溢流弁付勢ばね室がら燃料が過剰に流出す
ることがさらに少なくなり、溢流弁付勢ばね室の負圧期
間が著しく短縮される。

これによって溢流弁開弁時に溢流によって発生する溢流
室の圧力上昇とほぼ同時に溢流弁付勢ばね室の圧力が上
昇するため画室の圧力差が少なくなり静アンバランス力
が減少し、溢流はす速く開弁する。

このように溢流弁の開弁をさらに確実に行うことによっ
て燃料噴射終了時期の制御性を高め燃料噴射量の調量を
さらに正確に行うと共に、噴射の切れがさらに改善され
、噴霧の微粒化を改善し未燃燃焼成分（ＨＣ，ＣＯ）の
排出及び吐煙濃度をさらに低減することができるという
優れた効果を奏する。

第４実施例 次に本発明の第４実施例は、本発明の第３発明に属する
ものであり、第１１図に示した溢流弁付勢ばね室８１３
に第６図に示す可変絞り４１を介して燃料をタンクにも
どすドレン管路４２を設けたものである。本第４実施例
は、第５図の破線内の燃料供給系を溢流室８１１に連通
させた構成となっている。これによって溢流弁閉弁時に
発生する溢流弁付勢ばね室８１３の圧縮圧力は、可変絞
り４１によって、その大きさを適当な大きさに調整する
ことができると共に、溢流弁付勢ばね室８１３から溢流
室８１１へ流出する燃料の流体慣性が弱まるため溢流弁
付勢ばね室の負圧期間が短縮され、溢流弁に働く静アン
バランス力の作用期間が短縮され燃料噴射期間の制御性
が良くなり、燃料噴射量の調量が的確に行われる。また
、燃料噴射終了時に発生する噴射が低圧で行われる低噴
射率の期間が短縮され噴射の切れが良くなり、噴霧の微
粒化を改善し、未燃燃焼成分（）（Ｃ，ＣＯ）の排出及
び吐煙濃度を低減することができる。

さらに本第４実施例は、溢流弁付勢ばね室８１３にアキ
ュムレーターを付加してもよい。これによって溢流弁付
勢ばね室内の圧縮による圧力上昇がさらに減少し負圧期
間が短縮され、燃料噴射量の調量がより的確に行われる
と共に、噴射の切れが改善され、未燃燃焼成分（ＩＣ，
Ｃｏ）の排出及び吐煙濃度の増加をさらに防止すること
ができる。

第５実施例 本発明の第５実施例は、本発明の第２発明に属するもの
であり、第９図に示すように溢流室４１１に連通する圧
力調整回路３０８を設けると共に、第５図の破線内の燃
料供給系を溢流室４１１に連通させた構成となっている
。これによって溢流弁３７１開弁時に高圧の圧力室３１
３から溢流室４１１へ燃料が流入することによって発生
する溢流〜３６ 室４１１の急激な圧力上昇による圧縮圧力をアキュムレ
ータ等の圧力調整回路３０８例えば第５図のアキュムレ
ータ５８によって吸収し、溢流室４１１と溢流弁付勢ば
ね室４１３の圧力差を減少し、静アンバランス力を低減
する。これによって溢流弁３７１は溢流弁付勢ばね室５
７３の付勢力によってず速く開弁され、燃料噴射終了時
期の制御性を高め適正な燃料噴射期間が得られ燃料噴射
量の調量が正確に行われる。また燃料噴射終了時の噴射
切れが改善され、噴霧の微粒化を改善し未燃燃焼成分（
ＨＣ，Ｃｏ）の排出及び吐煙濃度を低減することができ
る。さらに本第５実施例は第９図に示すように、溢流弁
付勢ばね室４１３は溢流弁３７１と反対側の端面にベン
トロ４′１６を設け、溢流弁付勢ばね室４１３と外気と
を連通させることもできる。これによって溢流弁付勢ば
ね室４１３を常にほぼ大気圧に保つことができ、溢流弁
３７１を開閉しても溢流弁付勢ばね室４１３の圧力が高
圧及び負圧にならないため溢流弁３７１の動きが滑らか
になり溢流弁３７１がアクチュエータピストン３８７に
よって応答性良く駆動される。

その結果、燃料噴射量の調量が正確になると共に燃料噴
射終了時の噴射切れが改善され、排気中の未燃物質（Ｉ
Ｃ，Ｃｏ）及び吐煙を低減することができる。

第６実施例 本発明の第６実施例は、本発明の第４発明に属するもの
であり、第１１図に示す従来型のユニットインジェクタ
の圧電アクチュエータ駆動回路に、電圧立ち上がり速度
を緩やかにする制御回路を付加した構成となっている。

本第６実施例は、第１１図に示すユニットインジェクタ
において燃料噴射開始前に圧電アクチュエータの通電電
圧を第７図に示すような制御回路により徐々に増大させ
るものである。つまり、以上のように溢流弁７７１の閉
弁を緩やかに行うため溢流弁付勢ばね室８１３に発生す
る圧縮による圧力上昇が抑制され、溢流室８１１に流出
する燃料の流体慣性が低減する。それによって溢流弁付
勢ばね室内の負圧期間も短縮され、燃料噴射終了時に溢
流弁７７１が開弁されると、溢流室８１１の圧力が上昇
するが、それに遅れることなく溢流弁付勢ばね室８１３
の圧力も上昇するため溢流弁７７１に作用する静アンバ
ランス力が減少し溢流弁７７１の応答性を高め作動遅れ
を無視できる程度のものとして、燃料噴射量の調量を正
確に行うことができると共に、噴射の切れが改善され未
燃燃焼成分（ＨＣ，ＣＯ）の排出及び吐煙濃度を低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のユニットインジェクタの
断面図、第２図は従来のユニットインジェクタの溢流弁
、ロッド変位測定結果を示す線図、第３図は従来のユニ
ットインジェクタの溢流弁付勢ばね室、溢流室圧力測定
結果を示す線図、第４図は本発明による効果を示す線図
、第５図は本発明の第２、第３、第５実施例の圧力調整
回路、第６図は本発明の第４実施例の圧力調整回路、第
７図は本発明の第６実施例の圧電アクチュエータ駆動回
路、第８図は従来技術と本発明の第６実施例との圧電ア
クチュエータ駆動信号の比較を示す線図、第９図は本発
明の第５実施例、第１０図は本発明の第２実施例、第１
１図は従来のユニットインジェクタをそれぞれ示す断面
図である。 ■・・・ユニットインジェクタ、３・・・燃料圧送部本
体、５・・・燃料噴射ノズル本体、■・・・圧電アクチ
ュエータ、１３・・・圧力室、６１・・・中間部材、７
３・・・溢流弁付勢ばね、８５・・・圧電素子８７・・
・アクチュエータピストン、８９・・・皿ばね、９１・
・・電極、９７・・・ロッド、９９・・・伝達圧力室、
１１１・・・溢流室、１１３・・・溢流弁付勢ばね室、
１１５・・・連通孔、３０８・・・圧力調整回路、４１
６・・・ベントロ、５０８・・・圧力調整回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体の一部にプランジャを配置してその先端側に
   圧力室を形成して設けられた燃料圧送部と、上記本体の
   先端部に設けられ、上記圧力室に連通する燃料噴射ノズ
   ルと、 上記圧力室と燃料噴射ノズルとの間に形成され、溢流室
   を介して溢流通路に連通する横孔部と、上記横孔部内に
   摺動可能に設けられ、上記溢流室と圧力室との連通部を
   開閉する溢流弁と、該溢流弁を付勢するばねを収納する
   上記横孔内の溢流弁付勢ばね室と上記溢流室とを連通す
   る充分な通路断面積を持つ連通孔と、 本体の所定箇所に固設された圧電アクチュエータと、 上記圧電アクチュエータと溢流弁との問に、上記溢流弁
   に直接もしくは間接にて当接され、上記圧電アクチュエ
   ータの移動部の端面より径の小さいロッドと、 内部に流体が密封され、上記圧電アクチュエータの伸縮
   を上記ロッドに伝達する伝達圧力室と、を備えたことを
   特徴とするユニットインジェクタ。
2. （２）溢流弁付勢ばね室と溢流室とを連通する連通孔の
   通路断面積Ａが溢流弁付勢ばね室内径ｄに対して Ａ＞１／４π（０．３ｄ）＾２ の関係を有することを特徴とする請求項（１）記載のユ
   ニットインジェクタ。
3. （３）本体の一部にプランジャを配置してその先端側に
   圧力室を形成して設けられた燃料圧送部と、上記本体の
   先端部に設けられ、上記圧力室に連通する燃料噴射ノズ
   ルと、 上記圧力室と燃料噴射ノズルとの間に形成され、溢流室
   を介して溢流通路に連通する横孔部と、上記横孔部内に
   摺動可能に設けられ、上記溢流室と圧力室との連通部を
   開閉する溢流弁と、該溢流弁を付勢するばねを収納する
   上記横孔内の溢流弁付勢ばね室と、 燃料通路に連通して溢流弁に作用する圧力を調整する手
   段を有する圧力調整回路と、 本体の所定箇所に固設された圧電アクチュエータと、 上記圧電アクチュエータと溢流弁との間に、上記溢流弁
   に直接もしくは間接にて当接され、上記圧電アクチュエ
   ータの移動部の端面より径の小さいロッドと、 内部に流体が密封され、上記圧電アクチュエータの伸縮
   を上記ロッドに伝達する伝達圧力室と、を備えたことを
   特徴とするユニットインジェクタ。
4. （４）本体の一部にプランジャを配置してその先端側に
   圧力室を形成して設けられた燃料圧送部と、上記本体の
   先端部に設けられ、上記圧力室に連通する燃料噴射ノズ
   ルと、 上記圧力室と燃料噴射ノズルとの間に形成され、溢流室
   を介して溢流通路に連通する横孔部と、上記横孔部内に
   摺動可能に設けられ、上記溢流室と圧力室との連通部を
   開閉する溢流弁と、該溢流弁を付勢するばねを収納する
   上記横孔内の溢流弁付勢ばね室と上記溢流室とを連通す
   る連通孔と、 本体の所定箇所に固設された圧電アクチュエータと、該
   圧電アクチュエータへの通電時の電圧立ち上がり時間の
   長い駆動制御信号を出力する回路を備えたアクチュエー
   タ制御回路と、 上記圧電アクチュエータと溢流弁との間に、上記溢流弁
   に直接もしくは間接にて当接され、上記圧電アクチュエ
   ータの移動部の端面より径の小さいロッドと、 内部に流体が密封され、上記圧電アクチュエータの伸縮
   を上記ロッドに伝達する伝達圧力室と、を備えたことを
   特徴とするユニットインジェクタ。