JPH0429082Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は主にデイーゼルエンジンに用いられる
ユニツトインジエクタに関する。

〔従来の技術〕

ユニツトインジエクタは従来の燃料噴射ポンプ
の役目である燃料圧送部と燃料噴射ノズルとが一
体的に構成された燃料噴射装置として公知であ
る。従来のユニツトインジエクタは複雑なリンク
機構を含む機械調量方式であつたために、調整や
組付けが難しかつたり、緻密な制御が難しいとい
う問題点を抱えていた。これを解決する手段とし
て、電気的或いは電子的な制御手段を組みこんだ
ユニツトインジエクタが実開昭56−31655号公報
や特開昭59−103960号公報等に提案されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

実開昭56−31655号公報に示されるユニツトイ
ンジエクタでは、圧力室に通じる燃料排出通路に
電磁弁が配置され、この電磁弁の制御によつて燃
料の噴射時期及び噴射量を制御可能としている。
しかしながら、ユニツトインジエクタの圧力室に
は高油圧が発生するために、これに抗して電磁弁
を作動させる必要があり、非常に大きな駆動電力
が必要である。又、現在利用可能な電磁弁には最
小応答時間の制限があるために、パイロツト噴射
等の緻密な制御ができないという問題点がある。

特開昭59−103960号公報に示されるユニツトイ
ンジエクタでは、電磁弁に加わる力は軽減されて
電力量も減少できるようになつているが、応答性
に関しては上記したのと同様の問題点が残り、さ
らに、燃料通路が多く且つ計量弁の背後をユニツ
トインジエクタの圧力室に連通させているために
ユニツトインジエクタの圧力室の圧縮体積が大き
くなり、従来の燃料噴射ポンプからパイプを介し
て燃料噴射ノズルに至る高圧空間よりも高圧空間
を減少できるというユニツトインジエクタの特徴
が半減する。

これらの電磁弁の代りに圧電素子アクチユエー
タを利用した弁装置を使用すれば応答性を改善す
ることができる。しかしながら、圧電素子と弁体
とを結合するためには機械的結合手段が必要であ
り、これら間の微少な位置関係の調節は圧電素子
の特性のバラツキ或いは個体のバラツキによつて
困難な場合が多い。本考案は圧電素子を最適に利
用できるユニツトインジエクタを提供することを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案によるユニツトインジエクタは、本体の
一部にプランジヤを配置してその先端側に圧力室
を形成した燃料圧送部を設けるとともに、前記本
体の先端部に前記圧力室に連通する燃料噴射ノズ
ルを設けてなるユニツトインジエクタにおいて、
前記圧力室から前記燃料噴射ノズルに供給される
燃料を溢流させる溢流通路を設け、該溢流通路に
溢流弁を配置し、該溢流弁がその前方側から圧力
室の圧力を受ける受圧部を有するとともにその背
後側に圧力室の圧力を受けるための弁作動圧力室
が形成され、さらに該弁動圧力室にリリーフ通路
を連結し、該リリーフ通路に圧電素子により駆動
される制御弁を配置するとともに、該制御弁は、
前記リリーフ通路を開閉するボール制御弁と該ボ
ール制御弁を駆動する制御ロツドと該制御ロツド
を中間圧力室を介して駆動する圧電素子により駆
動されるアクチユエータピストンとからなるもの
とし、前記中間圧力室に面する前記アクチユエー
タピストンの端面積が該中間圧力室に面する前記
制御ロツドの端面積より大きくなつていることを
特徴とする。

〔実施例〕

第１図及び第２図において、１０は圧送部本体
を示し、その下方には噴口１２を有する燃料噴射
ノズル本体１４が固定される。これらの本体１
０，１４がユニツトインジエクタの本体を形成す
る。１６ニードル弁であり、噴口１２のまわりの
弁座に係合する。１８はニードル弁１６を閉じる
方向に付勢するスプリングである。圧送部本体１
０内にはプランジヤバレル２０が固定され、プラ
ンジヤバレル２０にはプランジヤ２２が挿入され
る。このようにしてプランジヤバレル２０内でプ
ランジヤ２２の先端側に圧力室２４が形成され
る。燃料は入口部２６から供給され、圧送部本体
１０とプランジヤバレル２０との間の環状通路２
８及びプランジヤバレルを貫通するフイードホー
ル３０を通つて、圧力室２４に入る。

圧力室２４と噴口１２とを連通するために、圧
送部本体１０及び燃料噴射ノズル本体１４にそれ
ぞれ燃料供給通路３２，３４が設けられる。燃料
戻り通路３６が環状の燃料通路２８に向かつて燃
料供給通路３２と平行に形成され、これらの燃料
供給通路３２と燃料戻り通路３６を連結して燃料
溢流通路３８が設けられる。３７はバーフイルタ
ーである。燃料溢流通路３８にはニードル状溢流
弁４０が配置される。溢流弁４０は内開弁であ
り、溢流弁４０の先端が燃料溢流通路３８に設け
た弁座４２に係合する。燃料溢流通路３８はほぼ
一定の直径を有し、燃料供給通路３２と直交して
燃料戻し通路３６とは反対側にさらに延びる。溢
流弁４０は段付きに形成され、前方の小径部分と
後方の大径部分とを有する。後方の大径部分が燃
料溢流通路３８の延長部分にピストンとシリンダ
の関係で嵌合される。溢流弁４０の小径部分と大
径部分との間のテーパー部分４４が前方側の受圧
部となる。

溢流弁４０の背後側では、圧送部本体１０にプ
ラグ４６が嵌合されており、プラグ４６の先端面
と溢流弁４０の後端面との間に背圧室４８が形成
される。溢流弁４０には、テーパー部分４４と後
端面を連通させる貫通孔５０が形成され、従つ
て、溢流弁４０は前方側においてテーパー部分４
４で圧力室２４の燃料の圧力を受けるとともに、
後方側において貫通孔５０を介して背圧室４８に
導入された圧力室２４の燃料の圧力を受ける。し
かしながら、後端面の受圧面積がテーパー部分４
４の受圧面積と同じであるために、前後にともに
圧力室２４の圧力を受けているときには、スプリ
ング１０１により溢流弁４０は前方に押されて溢
流通路３８を閉じる。スプリング１０１により溢
流弁４０が着座した後は、溢流弁４０の前後の受
圧面積の差によつて発生油圧に比例したシート力
が加わる。

プラグ４６には軸線方向に延びる孔５２ａと半
孔方向に延びる孔５２ｂが形成され、圧送部本体
１０には環状の燃料通路２８に向かつて延びる孔
５２ｃが形成される。これらの孔５２ａ，５２
ｂ，５２ｃは連続されて１本のリリーフ孔を形成
し、このリリーフ孔が背圧室４８を低圧の環状の
燃料通路２８へリリーフされる。従つて、背圧室
４８が環状の燃料通路２８へ連通されているとき
には、溢流弁４０はその前方側においてのみ圧力
室２４の圧力を受けることになり、後方側へ押さ
れて溢流通路３８を開く。

このリリーフ通路を開閉するためにボールから
なる制御弁５４が設けられる。ボール制御弁５４
に当接可能に制御ロツド５６が設けられ、さらに
中間圧力室５８を介してアクチユエータピストン
６０が設けられる。そして、中間圧力室５８に面
するアクチユエータピストン６０の端面の面積
は、中間圧力室５８に面する制御ロツド５６の端
面の面積より大きくなつている。アクチユエータ
ピストン６０は圧電素子６２に連結されるととも
に、スプリング６４によつて後方側に付勢されて
いる。圧電素子６２は圧送部本体１０に固定され
るケース６６によつて第１図で右方側の位置を規
制され、従つて、通電によつて左方側へ変位して
アクチユエータピストン６０及び制御ロツド５６
を介してボール制御弁５４を押し、リリーフ孔を
遮断する。圧電素子６２の通電は制御器６８によ
り制御される。

圧送部本体１０の上方には、プランジヤ２２の
上端に連結されたタペツト７０があり、タペツト
７０は図示しないカムに当接する。従つて、カム
の運動に追従してプランジヤ２２が上昇及び下降
することができる。タペツト７０はタペツト本体
７２に摺動可能に支持され、且つスプリング７４
によつてカムに向かつて付勢されている。

次に作用について説明する。

第１図はプランジヤ２２が上昇位置にある状態
を示し、このときに、燃料がフイードホール３０
から圧力室が２４に吸入される。やがてプランジ
ヤ２２が下降を始め、プランジヤ２２がフイード
ホール３０を塞ぐことによつて圧力室２４内の燃
料が加圧される。このときには圧電素子６２には
通電されておらず、アクチユエータピストン６０
は縮退した圧電素子６２とともに右方側の後退位
置にあり、ボール制御弁５４及び制御ロツド５６
は弁作動圧力室４８の圧力に押されてリリーフ孔
５２ａを開く。従つて、溢流弁４０は溢流弁内の
絞り通路５０によつて発生する差圧によりスプリ
ング１０１の力に打ち勝つて、溢流通路３８を開
く。従つて、圧力室２４の燃料が溢流通路３８か
ら戻り通路３６へ溢流するために、燃料は加圧さ
れず、ニードル弁１６は開弁しない。

やがて、機関の運転状態を検出するセンサ（図
示せず）の出力に基いて、制御器６８から圧電素
子６２へ通電される。圧電素子６２は通電により
ただちに膨張し、右端側の位置が規制されている
ために左端側へ変位し、アクチユエータピストン
６０を左方へ押す。アクチユエータピストン６０
のこの運動は中間圧力室５８の容積を減少させ、
それによつて生じる油圧によつて制御ロツド５６
及びボール制御弁５４が押され、ボール制御弁５
４がリリーフ通路を遮断する。尚、中間圧力室５
８におけるアクチユエータピストン６０の受圧面
積が制御ロツド５６の受圧面積より大きいため
に、圧電素子６２は比較的に小さい力で制御ロツ
ド５６を動かすことができる。また圧電素子６２
のストロークは中間圧力室５８を介して増幅され
て制御ロツド５６に伝達されるので圧電素子の小
さな変位量でもボール制御弁５４は確実に動作す
る。さらに、圧電素子が直接的に溢流弁４０を動
かすように構成した場合に比べると、本考案にお
いては圧電素子６２は小さな面積のリリーフ通路
に配置されたボール制御弁５４を駆動すれば良い
から圧電素子６２の所要電力量はさらに小さくて
よいことになる。また、圧電素子の変位量が小さ
くても溢流弁４０は充分な量だけ変位できるた
め、溢流量を大きくでき、噴射切れがよくなる。

ボール制御弁５４がリリーフ通路を閉じると、
前述したように、溢流弁４０の後端面にも圧力室
２４の圧力がかかるために、スプリング１０１の
力によつて溢流弁４０が左方に動き、溢流通路３
８を閉じる。この間にプランジヤ２２は下降を続
けており、溢流通路３８を閉じることによつて圧
力室２４の燃料の圧力が上昇し、ニードル弁１６
を開弁して燃料を噴射する。次に圧電素子６２へ
の通電を止めることによつて噴射が終了する。即
ち、スプリング６４のばね力によつてアクチユエ
ータピストン６０が元の後退位置に戻り、ボール
制御弁５４は弁作動圧力室４８の圧力に押されて
リリーフ孔を開き、それによつて、背圧室４８の
圧力がリリーフされるので溢流弁４０が右方に動
き、溢流通路３８を開く。これによつてプランジ
ヤ２２が下降中であつても圧力室２４の圧力が衰
える。

本考案においては、溢流弁４０を作動させるた
めに圧電素子アクチユエータを用いており、プラ
ンジヤ２２は機械的に比較的長い時間下降運動を
続けるのみで燃料噴射ノズルの実際の開弁及び閉
弁には関係しない。実際に燃料噴射ノズルを開閉
弁させるのは圧電素子６２である。圧電素子６２
は極めて短時間のうちに優れた応答性を有し、従
つて、圧電素子の電気的な制御によつて応答性に
優れ且つ精密な燃料噴射時期及び噴射量の制御を
行うことができる。そして、圧電素子６２を用い
ることによつて、機械的なユニツトインジエクタ
では難しいパイロツト噴射も行うことができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、圧電素
子の特性を十分に発揮できる構造のために極めて
応答性の優れたユニツトインジエクタを得ること
ができ、微少の燃料調量ができ、パイロツト噴射
等の制御により噴射特性改善による騒音低減や最
小噴射量低減による燃費低減を達成することがで
きる。さらに、燃料溢流通路を燃料供給通路に直
行するように形成すれば燃料溢流通路を極めて短
くでき且つ溢流弁配置のためのデツドボリユーム
を最小にすることができる。それによつて、ユニ
ツトインジエクタの構造がコンパクトになり、高
圧燃料供給通路を短くしたユニツトインジエクタ
の特徴が発揮される。さらに圧電素子は直接に溢
流弁を駆動する代りに、小さなリリーフ通路に配
置した小さな制御弁を駆動するだけで良いので圧
電素子の所要電力量が小さくてよいことになる。

さらに、圧電素子のストロークは中間圧力室を
介して増幅されて制御ロツドに伝達されるので圧
電素子の小さな変位量でも制御弁は確実に動作す
るものとなる。また溢流弁を直接圧電素子により
駆動するものと比較して圧電素子の変位量が小さ
くても溢流弁は充分な量だけ変位できるため溢流
量を大きくでき、燃料の噴射切れがよくなる。さ
らに制御弁は制御ボール弁と制御ロツドとを分割
した構成としているため、リリーフ通路の径、位
置の加工精度を低減でき、作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にるユニツトインジエクタの断
面図、第２図は第１図のユニツトインジエクタの
溢流弁付近の拡大図である。 １０……圧送部本体、１４……噴射ノズル本
体、２２……プランジヤ、２４……圧力室、３
２，３４……燃料通路、３８……溢流通路、４０
……溢流弁、４８……背圧室、５２ａ，５２ｂ，
５２ｃ……リリーフ孔、５４……ボール制御弁、
６２……圧電素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体の一部にプランジヤを配置してその先端側
   に圧力室を形成した燃料圧送部を設けるととも、
   前記本体の先端部に前記圧力室に連通する燃料噴
   射ノズルを設けてなるユニツトインジエクタにお
   いて、前記圧力室から前記燃料噴射ノズルに供給
   される燃料を溢流させる溢流通路を設け、該溢流
   通路に溢流弁を配置し、該溢流弁がその前方側か
   ら前記圧力室の圧力を受ける受圧部を有するとと
   もに、その背後側に前記圧力室の圧力を受けるた
   めの背圧室が形成され、さらに該背圧室にリリー
   フ通路を連結し、該リリーフ通路に圧電素子によ
   り駆動される制御弁を配置するとともに、該制御
   弁は、前記リリーフ通路を開閉するボール制御弁
   と該ボール制御弁を駆動する制御ロツドと該制御
   ロツドを中間圧力室を介して駆動する圧電素子に
   より駆動されるアクチユエータピストンとからな
   るものとし、前記中間圧力室に面する前記アクチ
   ユエータピストンの端面積が該中間圧力室に面す
   る前記制御ロツドの端面積より大きくなつている
   ことを特徴とするユニツトインジエクタ。