JPH0347459A - ディーゼル機関用燃料噴射装置 - 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、ディーゼル機関用燃料噴射装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、ディーゼル機関用燃料噴射装置として特開昭５９
−１６５８５８号公報に開示されるものがある。これは
、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと呼ばれる共通の蓄
圧配管と、燃料を噴射するインジェクタとから構成され
る。このインジェクタ内には、噴孔を開閉するノズルニ
ードルが摺動自在に配されるとともに、このノズルニー
ドルに作用する燃料圧を保持する背圧室を形成されてお
り、この背圧室の圧力が三方電磁弁によって高圧側の燃
料圧と低圧側の燃料圧とに切り換え制御されることより
、蓄圧配管から供給された高圧燃料が噴射される。さら
に、噴射率を制御するため、背圧室の入口部には、背圧
室から低圧側への燃料の流れに対してのみ絞りとなるワ
ンウェイオリフィスが設けられており、これにより緩や
かな上昇と瞬時の噴射切れの噴射率であるデルタ型噴射
が得られる。

一方、ディーゼル機関においては、エンジン性能向上の
ため、噴射初期は一定で再び上昇した後瞬時の噴射切れ
の噴射率であるブーツ型噴射が望まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したワンウェイオリフィスの構成で
は、その噴射率はワンウェイオリフィスの径により一義
的に決定され、しかもノズル二ドルの上昇速度は、上昇
期間中はとんど一定であるので、初期噴射率を抑えるす
なわちワンウェイオリフィスの径を絞るほど、ノズルニ
ードルの噴孔を絞る期間が長くなり、全噴射期間におけ
る最大噴射率期間の割合が小さくなるという問題がある
。

そこで、本発明では、高圧配管に蓄圧した高圧燃料を、
ノズルニードルおよび三方電磁弁を有するインジェクタ
により噴射するディーゼル機関用燃料噴射装置において
、ブーツ型噴射を達成することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のディーゼル機関用燃料噴射装置は、高圧燃料を
蓄える蓄圧配管と、噴孔を開閉する摺動自在に配された
ノズルニードル、このノズルニードルに作動させる圧力
を保持する圧力室の圧力を高圧側である前記蓄圧配管の
燃料圧と低圧側の燃料圧とに切り換える制御弁および背
圧室の燃料の流入および流出を制御する弁手段とを有す
るインジェクタとを備え、制御弁を制御することにより
ノズルニードを作動させて蓄圧配管内の燃料を前記噴孔
から噴射するディーゼル機関用燃料噴射装置において、 弁手段は、相互に摺動自在に配された移動可能な第１の
弁部材と第２の弁部材とから構成されるとともに、圧力
室は、第１の弁部材と第２の弁部材とにより、ノズルニ
ードルを閉弁させる方向の圧力を保持する背圧室と、制
御室とに区画され、第２の弁部材は弾性部材によりノズ
ルニードルの閉弁方向に付勢されており、ノズルニード
ルが所定値以上開弁方向へ移動するとノズルニードルと
一体的に移動し、第１の弁部材あるいは第２の弁部材に
は、背圧室と制御室とを連通ずる絞り通路が形成されて
いることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に基づき、本発明の詳細な説明する。

第１図において、インジェクタ１００のケーシング部材
１は、ボディロワ１ａと連結部１ｂと弁ケーシング１ｃ
とからなり、リテーニングリング’ｌ　ｄにより各部材
１ａ、ｌｂ、Ｌｃが一体化されている。その弁ケーシン
グ１ｃ内には弁体摺動孔２および燃料溜り室３が形成さ
れ、先端にはその燃料溜り室３に連通ずるノズルニード
ル５の大径部６が摺動自在に嵌合されている。このノズ
ルニードル５の大径部６には連結部７が形成されるとと
もに、さらに下方には小径部８および弁体部９が一体形
成されている。そして、この弁体部９によりシート部Ｘ
が開閉され、ノズル孔４からの噴射がＯＮ１０　Ｆ　Ｆ
される。上記ノズルニードル５の連結部７の先端には、
フランジ１０．ピストンピン１１およびピストン１２が
一体的に連結されている。また、ノズルニードル５は、
バネ１３により閉方向に付勢されている。前記ピストン
１２はシリンダ１４内に摺動自在に嵌合され、また、シ
リンダ１４内には圧力室１５が形成されている。

圧力室１５内にはプレート弁２９が設けられており、こ
のプレート弁２９は、第２図に示されるように、第１の
弁部材３０、第２の弁部材３１およびハネ３２により構
成され、また、第１の弁部材３０および第２の弁部材３
１により圧力室１５は背圧室３３と制御室３４とに区画
されている。

第１の弁部材３０は圧力室１５内で移動可能に配設され
るとともに、この第１の弁部材３０は、後述する三方電
磁弁１６側の通路３６の開口部３６ａを閉塞するフラン
ジ部３０ａと、背圧室３３の一部を形成する内部通路３
７を有する円環部３０ｂとから構成されている。また、
フランジ部３０ａはバネ３２によって付勢されて開口部
３６ａに着座するとともに、フランジ部３０ａの外周に
は、フランジ部３０ａが開口部３６ａから離れた時に、
通路３６内の燃料を制御室３４に導入する連通溝３８が
形成されている。さらに、円環部３０ｂには、背圧室３
３と制御室３４とを連通ずる径の小さい絞り通路３５が
形成されている。

第２の弁部材３１は圧力室１５内で移動可能に配設され
るとともに、この第２の弁部材３１は、シリンダ１４の
開口部１４ａを閉塞するフランジ部３１ａと、第１の弁
部材３０の円環部３０ｂを摺動自在に保持する内部通路
４１を有する円環部３１ｂとから構成されている。なお
、フランジ部３１ａには、背圧室３３の一部を形成する
テーパ形状又は段付状の孔３９が穿設されるとともに、
外周には制御室３４の燃料圧が第２の弁部材の移動の抵
抗とならないように連通溝４０が形成されている。また
、フランジ部３１ａは、バネ３２によって付勢されて開
口部１４ａに着座するとともに、ノズルニードル５が所
定値以上リフトすると、ピストン１２の端部はフランジ
部３１ａに当接し、ノズル　ニードル１２および第２の
弁部材３１は一体的に移動する。

ピストン１２の上方には三方電磁弁１６が設けられてい
る。すなわち、シリンダ１７内に、アウタバルブ１８が
摺動自在に嵌合され、そのアウタバルブ１８の内部孔１
８ａにはインナパルプ１９が配設されている。そして、
コイル２０が消磁されている時にはアウタバルブ１８は
バネ２１の力により下方位置にあり、通路２２と圧力室
１５とは通路３６を介して連通した状態となる。また、
コイル２０が励磁されている時にはアウタバルブ１８は
上方へ移動し、背圧室１５とドレイン通路２３とが連通
した状態となる。なお、ドレイン通路２３の燃料はドレ
インタンク２７に抜くことができるようになっている。

ケーシング部材１には燃料供給通路２４が形成され、こ
の燃料供給通路２４の一端は燃料溜り室３と接続される
とともに、他端は三方電磁弁１６の通路２２とも接続さ
れている。

蓄圧配管２６は、図示しない高圧供給ポンプから供給さ
れた高圧燃料を蓄圧しており、この蓄圧配管２６は各気
筒毎に設けられたインジェクタ１００にインレット２５
を介して高圧燃料を供給する。

次に、作動について説明する。

蓄圧配管２６の高圧燃料は、インレット２５を介してイ
ンジェクタ１００内に供給される。この燃料は通路２４
を介して燃料溜り室３に供給されるとともに、三方電磁
弁１６に供給される。

この時、三方電磁弁１６が消磁されている場合には、ア
ウタバルブ１８はバネ２１により着座しており、三方電
磁弁１６に供給された燃料はインナバルブ１９を図中上
方へ移動させて通路３６に流入する。

通路３６に流入した燃料は、圧力室１５内に流入し、所
定時間経過した状態では、圧力室１５（背圧室３３およ
び制御室３４）は高圧燃料で満たされ、第３図（ａ）に
示されるように、第１の弁部材３０および第２の弁部材
３１はバネ３２によって付勢されて開口部３６ａおよび
１４ａに着座している。

コントローラ２８は気筒判別センサ、カム角度センサお
よびアクセル開度センサからの信号等を入力し、所定の
燃料噴射タイミングで三方電磁弁１６を制御する。

コントローラ２日によって三方電磁弁１６が励磁される
と、アウタバルブ１８は図中上方へ吸引され、背圧室３
３および通路３６の燃料はドレイン通路２３を介して低
圧側へ逃がされる。なお、この時、制御室３４は絞り通
路３５により燃料の流出が制限されるため、制御室３４
の圧力はすぐには低下せず所定期間高圧に保持される。

背圧室３３の高圧が低圧側へ逃がされると、第３図ら）
に示されるようにピストン１２は第２の弁部材３１に当
接するまで上昇し、これにより燃料噴射が開始される。

なお、ピストン１２が第２の弁部材３１に当接した時に
は、制御室３４は高圧状態であるので、ピストン１２の
上昇は一旦停止する。

その後、制御室３４内の高圧燃料が絞り通路３５を介し
て低圧側へ流出すると、制御室３４の圧力が低下する。

それに伴いピストン１２および第２の弁部材３１は一体
的に上昇し、ノズルニードル５はフルリフト状態となり
、噴射率は第３図（Ｃ）に示されるように最大噴射期に
至る。

そして、三方電磁弁１６が消磁されると、高圧燃料が三
方電磁弁１６および通路３６を通って、背圧室３３に供
給されるとともに、第１の弁部材３０は高圧の燃料圧を
受けてバネ３２の付勢力に抗して移動する。そのため、
フランジ部３０ａは開口部３６ａから離れ、制御室３４
内には高圧燃料が流入する。ピストン１２は背圧室３３
の圧力および第１の弁部材３０の制御室３４による押圧
力を受けて瞬時に図中下方へ移動し、第３図（ｄ）に示
されるように速やかに噴射が終了する。

なお、第４図は上記作動における通路３６、制御室３４
および背圧室３３の圧力変化を示すタイムチャートで、
第５図は上記作動における第１の弁部材３０、第２の弁
部材３１およびピストン１２の変位を示すタイムチャー
トである。

上述したように、本実施例によれば、ブーツ型の噴射率
特性を達成することができる。

次に、本発明の第２の実施例を第６図を用いて説明する
。

この実施例は、プレート弁の変形例を示すものであるの
で、その特徴部分についてのみ説明する。

第６図において、プレート弁１２９は、前記実施例と同
様に、第１の弁部材１３０．第２の弁部材１３１および
バネ１３２とから構成され、また、第１の弁部材１３０
および第２の弁部材１３１により圧力室１１５は背圧室
１３３と制御室１３４とに区画されている。

第１の弁部材１３０は圧力室１１５内で摺動自在に配設
されるとともに、通路１３６の開口部１３６ａを閉塞す
るフランジ部１３０ａと、背圧室１３３の一部を形成す
る内部通路１３７を有する円環部１３０ｂとから構成さ
れている。また、フランジ部１３０ａはバネ１３２によ
って付勢されて開口部１３６ａに着座するとともに、フ
ランジ部１３０ａの外周には、フランジ部１３０ａが開
口部１３６ａから離れた時に、通路１３６内の燃料を制
御室３４０の導入する連通溝１３８が形成されている。

さらに、円環部１３０ｂには、背圧室１３３と制御室１
３４とを連通ずる径の小さい絞り通路１３５が形勢され
ている。

第２の弁部材１３１は圧力室１１５内で摺動自在に配設
されるとともに、この第２の弁部材１３１は、シリンダ
１１４の開口部１１４ａを外周部で閉塞するフランジ部
１３１ａと、第１の弁部材１３０の円環部１３０ｂを摺
動自在に保持する内部通路１４１を有する円環部１３１
ｂとから構成されている。なお、フランジ部１３１ａに
は、開口部１１４ａに対向する穴部１３９が形成される
とともに、径方向に貫通する貫通溝１４２が形成されて
いる。また、フランジ部１３４ａは、バネ１３２によっ
て付勢されて開口部１１４ａに着座するとともに、ノズ
ルニードル５が所定値以上リフトすると、ピストン１１
２の端部はフランジ部１３４ａに当接し、ピストン１１
２および第２の弁部材１３１は一体的に移動する。

次に、作動について説明する。

通路１３６に流入した燃料は、圧力室１１５内に流入し
、所定時間経過した状態では、圧力室工１５（背圧室１
３３および制御室１３４）は高圧燃料で満たされ、第７
図（ａ）に示されるように、第１の弁部材１３０および
第２の弁部材１３１はバネ３２によって付勢されて開口
部１３６ａおよび１１４ａに着座している。

背圧室１３３の高圧燃料が通路１３６から低圧側へ逃が
されると、第７図（ｂ）に示されるようにピストン１１
２は第２の弁部材１３１に当接するまで上昇し、これに
より燃料噴射が開始される。なお、この時、制御室１３
４は絞り通路１３５により燃料の流出が制限されるため
、制御室１３４の圧力はすぐには低下せず所定期間高圧
に保持される。従って、ピストン１１２が第２の弁部材
１３１に当接した時には、制御室１３４は高圧状態であ
るので、ピストン１１２の上昇は一旦停止する。

その後、制御室１３４内の高圧燃料が絞り通路１３５を
介して低圧側へ流出すると、制御室１３４の圧力が低下
する。それに伴いピストン１１２および第２の弁部材１
３１は一体的に上昇し、ピストン１１２はフルリフト状
態となり、噴射率は第７図（Ｃ）に示されるように最大
噴射期に至る。なお、この時、第２の弁部材１３１とピ
ストン１１２とにより流体室１１３が形成されるが、第
２の弁部材１３１には貫通溝１４２が形成されているの
で、流体室１４３には負圧が生じない。また、上記作動
において、制御室１３４内の燃料は第１の弁部材１３１
および第２の弁部材１３２により閉じ込められるととも
に、制御室１３４内の燃料は絞り通路１３５のみを介し
て低圧側へ逃がれるので、ノズルニードル５は前記第１
実施例よりも緩やかに上昇する。

高圧燃料が通路１３６を通って背圧室１３３に再び供給
されると、ピストン１１２は背圧室１３３の圧力を受け
て瞬時に図中下方へ移動し、第７図（ｄ）に示されるよ
うに速やかに噴射が終了する。

なお、第８図は上記作動における通路１３６、制御室１
３４および背圧室１３３の圧力変化を示すタイムチャー
トで、第９図は上記作動における第１の弁部材１３０、
第２の弁部材１３１およびノズルニードル１１２の変位
を示すタイムチャートである。

なお、上記作動において、第７図（ａ）に示されるノズ
ルニードル５のプレリフト量Ｈを調整することにより、
第１０図に示すように初期噴射率の大きさを設定するこ
とができる。また、絞り通路１３５の絞り径を調整する
ことにより、第１１図に示すようにノズルニードル５の
上界の傾きを制御することができる。

上記実施例によれば、第１２図に示すように、従来のデ
ルタ型噴射に比べて、着火遅れ期間中の噴射量を低減す
ることができるので、−気燃焼を防止し、ノックスを低
減することができる。

次に、本発明の第３の実施例を第１３図を用いて説明す
る。

この実施例についても、前記第２の実施例と同様に、プ
レート弁の変形例を示すものであるのでその特徴部分に
ついてのみ説明する。第１３図において、プレート弁２
２９は、第１の弁部材２３０、第２の弁部材２３１およ
びバネ２３２とがら構成され、また第１の弁部材２３０
および第２の弁部材２３１により圧力室２１５は背圧室
２３３と制御室２３４とに区画されている。

第１の弁部材２３０は圧力室２１５内で摺動自在に配設
されるとともに、通路２３６を閉塞するフランジ部２３
０ａと、後述する第２の弁部材２３１の円環部２３１ｃ
を摺動自在に保持する内部通路２４１を有する円環部２
３０ｂとから構成されている。また、フランジ部２３０
ａはバネ２３２によって付勢されて、通路２３６の開口
部に着座するとともに、フランジ部２３０ａの外周には
、フランジ部２３０ａが通路２３６の開口部から離れた
時に、通路２３６内の燃料を制御室２３４に導入する連
通溝２３８が形成されている。

第２の弁部材２３１は圧力室２１５内で摺動自在に配設
されるとともに、この第２の弁部材２３１は圧力室２１
５内で摺動自在に配設されるとともに、この第２の弁部
材は、シリンダ２１４の途中に形成された肩部２１４ａ
と当接するフランジ部２３１ａと、シリンダ２１４に摺
動自在に配設され外周面でシール作用をなす摺動部２３
１ｂと、背圧室２３３の一部を形成する内部通路２３７
を有し、第１の弁部材２３００円環部材２３０ｂによっ
て摺動自在に保持される円環部２３１Ｃとから構成され
ている。なお、フランジ部２３１ａには、フランジ部２
３１ａが肩部２１４ａから離れた時、制御室２３４内の
燃料を、摺動部２３１ｂの外周面と圧力室２１５の内周
面との間に形成される流体室２４３に導入する連通溝２
４４が形成されている。また、フランジ部２３１ａは、
バネ２３２によって、付勢されて肩部２１４ａと当接す
るとともに、ピストン２１２が所定値以上リフトすると
、ピストン２１２の端部は摺動部の端面に当接し、ピス
トン２１２および第２の弁部材２３１は一体的に移動す
る。

次に、作動について説明する。

通路２３６に流入した燃料は、圧力室２１５内に流入し
、所定時間経過した状態では、圧力室２１５（背圧室２
３３および制御室２３４）は高圧燃料で満たされ、第１
４図（ａ）に示されるように、第１の弁部材２３０およ
び第２の弁部材２３１はバネ２３２によって付勢されて
通路２３６の開口部および肩部２１４ａに着座している
。

背圧室２３３の高圧燃料が通路２３６から低圧側へ逃が
されると、第１４図（ｂ）に示されるようにピストン２
１２は第２の弁部材２３１に当接するまで上昇し、これ
により燃料噴射が開始される。

なお、この時、制御室２３４は絞り通路２３５により燃
料の流出が制限されるため、制御室２３４の圧力はすぐ
には低下せず所定期間高圧に保持される。従って、ピス
トン２１２が第２の弁部材２３１に当接した時には、制
御室２３４は高圧状態であるので、ピストン２１２の上
昇は一旦停止する。

その後、制御室２３４内の高圧燃料が絞り通路λ３５を
介して低圧側へ流出すると、制御室２３４の圧力が低下
する。それに伴いピストン２１２および第２の弁部材２
３１は一体的に上昇し、ピストン２１２はフルリフト状
態となり、噴射率は第１４図（Ｃ）に示されるように最
大噴射期に至る。

この時、摺動部２３１ｂの外周面と圧力室２１５の内周
面との間に流体室２４３が形成されるが、第２の弁部材
２３１には連通溝２４４が形成されているので、制御室
２３４の高圧燃料は流体室２４３へ流入する。なお、第
２の弁部材２３１の摺動部２３１Ｃがシリンダ２１４を
摺動するので、流体室２４３の燃料は背圧室２３３へ直
接流入することはない。

高圧燃料が通路２３６を通って背圧室２３３に再び供給
されると、ピストン２１２は背圧室２３３の圧力を受け
て瞬時に図中下方へ移動し、第１４図（ｄ）に示される
ように速やかに噴射が終了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、第１の弁部材と
第２の弁部材とにより構成される弁手段によって、ブー
ツ型噴射率特性を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の第１Φ実施例に関すの作動を
説明するための図、第４図は本実施例の圧力変化特性を
示すタイムチャート、第５図は反実節制の変位特性を示
すタイムチャートである。 第６図〜第１２図は本発明の第２の実施例に間第８図は
本実施例の圧力変化特性を示すタイムチャート、第９図
は本実施例の変位特性を示すタイムチャート、第１０図
〜第１２図は各々本実施例の噴射特性を説明するための
図である。 第１３図および第１４図は本発明の第３の実施不丁′ａ
血図・第１４ツま本実節制０作動を説明するための図で
ある。 １００・・・インジェクタ、４・・・噴孔、５・・・ノ
ズルニードル、１２，１１２，２１２・・・ピストン、
１５．１１５．２１５・・・圧力室、１６・・・三方電
磁弁（制御弁）、２３・・・ドレイン通路、２４・・・
燃料供給通路、２８・・・蓄圧配管、２９，１２９，２
２９・・・プレート弁（弁手段）、３０，１３０，２３
０・・・第１の弁部材、３２，１３２，２３２・・・バ
ネ。 ３３．１３３，２３３・・・背圧室、３４，１３４゜２
３４・・・制御室、３５，１３５，２３５・・・絞り通
路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧燃料を蓄える蓄圧配管と、 噴孔を開閉する摺動自在に配されたノズルニードルと、
   このノズルニードルに作動させる圧力を保持する圧力室
   の圧力を高圧側である前記蓄圧配管の燃料圧と低圧側の
   燃料圧とに切り換える制御弁と、前記背圧室の燃料の流
   入および流出を制御する弁手段とを有するインジェクタ
   とを備え、前記制御弁を制御することにより前記ノズル
   ニードを作動させて前記蓄圧配管内の燃料を前記噴孔か
   ら噴射するディーゼル機関用燃料噴射装置において、 前記弁手段は、相互に摺動自在に配された移動可能な第
   １の弁部材と第２の弁部材とから構成されるとともに、 前記圧力室は、第１の弁部材と第２の弁部材とにより、
   前記ノズルニードルを閉弁させる方向の圧力を保持する
   背圧室と、制御室とに区画され、前記第２の弁部材は弾
   性部材により前記ノズルニードルの閉弁方向に付勢され
   ており、前記ノズルニードルが所定値以上開弁方向へ移
   動すると前記ノズルニードルと一体的に移動し、 前記第１の弁部材あるいは前記第２の弁部材には、前記
   背圧室と前記制御室とを連通する絞り通路が形成されて
   いることを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射装置。 ２、前記第１の弁部材は弾性部材により付勢されており
   、前記制御弁により前記圧力室の圧力が低圧から高圧に
   切り換えられると高圧の燃料圧を受けて移動するととも
   に、この移動により前記制御室に高圧の燃料を導入する
   ことを特徴とする請求項１記載のディーゼル機関用燃料
   噴射装置。