JPH0643494Y2 - ユニットインジェクタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はユニットインジェクタに関する。

〔従来の技術〕

従来より、インジェクタハウジング内に燃料圧送室を形
成し、燃料圧送室内の燃料をプランジャにより加圧し、
燃料圧送室内の燃料の溢流を制御する溢流制御弁を設
け、ピエゾ圧電式アクチュエータによって圧力制御され
る油圧室を設けると共に油圧室の圧力により溢流制御弁
を開閉制御し、ピエゾ圧電式アクチュエータが伸長せし
められていないときには溢流制御弁が開弁して燃料圧送
室内の燃料を溢流させることにより燃料圧送室内の圧力
上昇を抑制し、ピエゾ圧電式アクチュエータが伸長せし
められて油圧室の圧力が上昇したときには油圧室内の圧
力上昇作用により溢流制御弁が閉弁せしめられて燃料圧
送室からの燃料の溢流作用が停止され、それによって燃
料噴射が行われるユニットインジェクタが公知である
（実開昭61-187965号公報参照）。

ところでピエゾ圧電式アクチュエータは多数の圧電素子
板を積層した形となっており、従ってピエゾ圧電式アク
チュエータが収縮しているときにピエゾ圧電式アクチュ
エータに対して軸線方向に或る程度の荷重を加えておか
ないと各圧電素子板間に間隙を生じる。その結果、ピエ
ゾ圧電式アクチュエータを伸長せしめることにより油圧
室内の圧力が上昇を開始するとまず初めに各圧電素子間
の間隙が潰され、その後油圧室内の圧力が高められるの
で油圧室内の圧力が十分に上昇せずかつ圧力上昇に応答
遅れを生じてしまう。この場合、油圧室内の圧力上昇を
大きくしかつ圧力上昇の応答性をよくするためにはピエ
ゾ圧電式アクチュエータが収縮しているときにピエゾ圧
電式アクチュエータの軸線方向に加わる荷重を大きくす
ればよく、そのためにはピエゾ圧電式アクチュエータが
収縮しているときの油圧室内の圧力を高くすればよいこ
とになる。

従って上述した公知のユニットインジェクタではプラン
ジャが下降を開始して燃料圧送室内の燃料圧が高められ
たときに溢流制御弁を油圧室内の圧力およびばね力に抗
して開弁方向に移動させることにより油圧室の容積を減
少させ、それによってピエゾ圧電式アクチュエータが伸
長せしめられる前に油圧室内の圧力を高めるようにして
いる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながらこのユニットインジェクタではプランジャ
が下降を開始したときプランジャの下降速度が速いほど
溢流制御弁の開弁量が多くなって多量の燃料が短時間の
うちに溢流制御弁を介して溢流せしめられる。即ち、云
い換えるとこのユニットインジェクタではプランジャの
下降速度によって溢流制御弁の移動量が変化するために
ピエゾ圧電式アクチュエータが伸長せしめられる直前の
油圧室内の圧力はプランジャの下降速度によって変動
し、斯くしてピエゾ圧電式アクチュエータが伸長せしめ
られたときの油圧室内の圧力もプランジャの下降速度に
よて変動することになる。その結果、ピエゾ圧電式アク
チュエータが伸長せしめられたときの油圧室内の圧力が
低いときには溢流制御弁を開弁せしめることができなく
なり、これに対し油圧室内の圧力が低い場合を考慮して
ピエゾ圧電式アクチュエータに印加すべき電圧を大きく
すると今度は電力消費量が増大するという問題を生ず
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考案によれば、インジェ
クタハウジング内に燃料圧送室を形成し、燃料圧送室内
の燃料をプランジャにより加圧し、燃料圧送室内の燃料
の溢流を制御する溢流制御弁を設け、ピエゾ圧電式アク
チュエータによって圧力制御される油圧室を設けると共
に油圧室の圧力により溢流制御弁を開閉制御し、ピエゾ
圧電式アクチュエータが伸長せしめられていないときに
は該溢流制御弁が開弁して燃料圧送室内の燃料を溢流さ
せることにより燃料圧送室内の圧力上昇を抑制し、ピエ
ゾ圧電式アクチュエータが伸長せしめられて油圧室の圧
力が上昇したときには油圧室内の圧力上昇作用により溢
流制御弁が閉弁せしめられて燃料噴射が行われ、ポンプ
から吐出された燃料が一定開弁圧の逆止弁を介して油圧
室内に供給されるユニットインジェクタにおいて、燃料
圧送室内の燃料圧に応動して該燃料圧が予め定められた
一定圧を越えたときに予め定められた一定ストロークだ
け移動して油圧室の容積を予め定められた一定容積だけ
減少せしめる油圧室容積制御弁を設けている。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１はユニットインジェクタハウジ
ング、２はプランジャ挿入孔、３はプランジャ挿入孔２
内に摺動可能に挿入されたプランジャ、４はプランジャ
３によて画定された燃料圧送室、５はタペット、６はタ
ペット５を常時上方に向けて付勢する圧縮ばね、７は機
関によって駆動されかつタペット５を介してプランジャ
３を駆動するためのカム、８はプランジャ３によって開
閉されかつポンプ９から吐出された燃料を燃料圧送室４
内に供給するための燃料供給ポート、10はニードル、11
はニードル10によって開閉制御される燃料噴出孔、12は
ニードル10を燃料噴出孔11に向けて常時付勢する圧縮ば
ね、13はニードル10の円錐状受圧面10a周りに形成され
た加圧室、14は加圧室13を介して燃料圧送室４から燃料
噴出孔11まで延びる燃料通路を夫々示す。プランジャ３
がカム７によて下降せしめられると燃料圧送室４、加圧
室13および燃料通路14内の燃料圧が上昇し、加圧室13内
の燃料圧が予め定められた設定圧力を越えるとニードル
10が圧縮ばね12のばね力に抗して上昇する。その結果、
燃料噴出孔11が開口せしめられ、斯くして燃料噴出孔11
から燃料が噴射される。

一方、ハウジング１内には燃料溢流通路15が形成され
る。燃料溢流通路15の一端部は燃料圧送室４の底部に連
通せしめられ、燃料溢流通路15の他端部は溢流ポート16
を介して燃料溢流室17に連通せしめられる。燃料溢流室
17は燃料排出通路18および逆止弁19を介して燃料タンク
20に連結される。燃料溢流室17内には燃料溢流室17内を
貫通しかつ溢流ポート16の開閉制御を行なうための溢流
制御弁21が配置される。一方、燃料溢流弁21の上方には
ピストン挿入孔22が形成され、ピストン挿入孔22内には
アクチュエータ23によって駆動されるピストン24が挿入
される。このアクチュエータ23はピエゾ圧電素子からな
る。ピストン挿入孔22内にはピストン24によって画定さ
れた油圧室25が形成され、溢流制御弁21の頂部はこの油
圧室25内に露呈する。溢流制御弁21の頂部とピストン24
間には溢流制御弁21を常時溢流ポート16に向けて付勢す
る圧縮ばね26が挿入される。また、油圧室25内には燃料
排出通路18から油圧室25に向けてのみ流通可能な逆止弁
27が設けられる。

更に、ハウジング１内には燃料圧送室４内の燃料圧に応
動して油圧室25の容積を制御する油圧室容積制御弁28が
設けられる。油圧室容積制御弁28は大径孔29aと小径孔2
9bからなるスライダ挿入孔29と、このスライダ挿入孔29
内に摺動可能に挿入されたスライダ30を具備する。スラ
イダ30は大径孔29a内を摺動する大径部30aと小径孔29b
内を摺動する小径部30bからなる。大径孔29a内にはスラ
イダ大径部30aによって画定された加圧室31が形成さ
れ、小径孔29b内にはスライダ小径部30bによって画定さ
れた可変容積室32が形成される。加圧室31は燃料ポート
33を介してプランジャ挿入孔２内に開口する。この燃料
ポート33は燃料供給ポート８よりも下方においてプラン
ジャ挿入孔２内に開口しており、従ってプランジャ３が
下降する際には燃料供給ポート８がプランジャ３によっ
て閉鎖された後に燃料ポート33がプランジャ３によって
閉鎖される。一方、可変容積室32内にはスライダ30を加
圧室31に向けて常時付勢する圧縮ばね34が配置され、こ
の可変容積室32は油圧室25と常時連通している。この可
変容積室32は油圧室25の一部を形成しており、従ってス
ライダ30によって油圧室25の容積を制御できることがわ
かる。

次に第２図に示すタイムチャートを参照しつつ本考案に
よるユニットインジェクタの作動について説明する。

カム７のカムリフト（Ｌ）が小さいときは燃料供給ポー
ト８が燃料圧送室４内に開口しており、このときが第２
図において区間Ａで示される。従って区間Ａでは燃料圧
送室４内に燃料供給ポート８が加わっているフィード圧
が加わっており、従ってこのとき燃料圧送室４内の燃料
圧は低圧となっている。このときスライダ30は第１図に
示す左端位置にあり、油圧室25内の燃料圧は後述するよ
うに燃料圧送室４内の燃料圧、即ちフィード圧とほぼ等
しくなっている。更にこのとき燃料溢流通路15内の燃料
圧も燃料圧送室４内の燃料圧と等しくなっている。一
方、溢流制御弁21は油圧室25内の燃料圧および圧縮ばね
26のばね力によって溢流ポート16を閉鎖しており、従っ
てこのとき燃料圧送室４からの燃料の溢流作用は停止せ
しめられている。

次いで燃料供給ポート８がプランジャ３によって閉鎖さ
れるとプランジャ３が下降するにつれて燃料圧送室４内
の圧力が上昇し、それに伴なって加圧室31内の燃料圧が
上昇する。次いで第２図のＢ点において燃料圧送室４内
の燃料圧がP₁に達すると、即ち加圧室31内の燃料圧がP₁
に達するとスライダ30は圧縮ばね34のばね力に抗してス
ライダ大径部30aがハウジング壁面に当接するまで右方
に一定ストロークＳだけ移動する。その結果可変容積室
32の容積が一定容積だけ減少するために油圧室25の容積
が一定容積だけ減少し、斯くして油圧室25内の燃料圧は
一定圧P₂まで上昇する。次いでプランジャ３が更に下降
して燃料圧送室４内の燃料圧が上昇し、燃料圧送室４お
よび燃料溢流通路15内の燃料圧が第２図のＣ点において
P₃に達すると溢流制御弁21が開弁する。従ってこのP₃は
溢流制御弁21の開弁圧を表わしており、その後プランジ
ャ３が下降しても燃料圧送室４内の燃料圧は溢流制御弁
21の開弁圧P₃に維持される。この開弁圧P₃はニードル10
の開弁圧よりもかなり低く、従ってこのときには燃料噴
射が行なわれない。一方、上述のP₁は油圧室容積制御弁
28の作動圧を示しており、従って溢流制御弁21の開弁圧
P₃は油圧室容積制御弁28の作動圧P₁よりも高いことがわ
かる。溢流制御弁21が開弁すると燃料圧送室４内の燃料
は変量排出通路18および逆止弁19を介して燃料タンク20
に排出されるが逆止弁19の開弁圧は燃料供給ポート８内
に加わるフィード圧に設定されており、従って燃料排出
通路18内の燃料圧は燃料供給ポート８に加わるフィード
圧に等しくなる。

次いで第２図のＤ点においてピエゾ圧電式アクチュエー
タ23に駆動電圧が印加されるとピエゾ圧電式アクチュエ
ータ23は軸線方向に伸長し、その結果油圧室25内の燃料
圧はP₄まで上昇する。ピエゾ圧電式アクチュエータ23が
駆動される前の油圧室24内の燃料圧はP₂で一定であるの
でピエゾ圧電式アクチュエータ23が駆動されたときの燃
料圧P₄も一定圧となる。油圧室25内の燃料圧がP₄になる
と溢流制御弁21が溢流ポート16を閉弁し、斯くして燃料
圧送室４内からの燃料の溢流作用が停止される。従って
プランジャ３が下降すると燃料圧送室４内の燃料圧は急
速に上昇し、その結果ニードル10が開弁して燃料噴射が
開始される。

第２図のＥ点においてピエゾ圧電式アクチュエータ23へ
の駆動電圧の印加が停止されるとピエゾ圧電式アクチュ
エータ23は収縮し、従って油圧室25内の燃料圧は再びP₂
となる。その結果、溢流制御弁21が開弁すると燃料圧送
室４内の燃料圧は急速に低下し、燃料噴射が停止する。
次いでカム７が第２図のＦ点で示される最大リフトを越
えると今度はプランジャ３が上昇するために燃料圧送室
４内の燃料圧が低下する。次いでプランジャ３が更に上
昇して第２図のＧ点に達するとプランジャ３内が燃料ポ
ート33を開口する。その結果、加圧室31内の燃料圧が低
下するためにスライダ30は油圧室25内の燃料圧および圧
縮ばね34のばね力により第１図に示す左端位置に戻り、
斯くして油圧室25内の燃料圧も低下する。このとき油圧
室25内の燃料圧が燃料排出通路18内の燃料圧、即ちフィ
ード圧よりも低くなれば逆止弁27が開弁するので油圧室
25内の燃料圧は一定圧であるフィード圧に維持されるこ
とになる。次いでＡで示されるようにプランジャ３が燃
料供給ポート８を再び開口すると燃料圧送室４および油
圧室25内に燃料供給ポート８に加わるフィード圧が加わ
る。

油圧室25内の燃料圧P₂がばらつくとピエゾ圧電式アクチ
ュエータ23を駆動したときの油圧室25内の燃料圧P₄もば
らつき、もし燃料圧P₂が低すぎ、従って燃料圧P₄が低す
ぎると溢流制御弁21を閉弁させることができなくなる。
一方、燃料圧P₂が低すぎる場合を考慮してピエゾ圧電式
アクチュエータ23に印加すべき電圧を大きくすれば電力
の消費量が増大する。ところが本考案では油圧室容積制
御弁28が作動せしめられていない間に燃料が一定開弁圧
（実施例ではフィード圧）の逆止弁27を介して油圧室25
内に供給され、斯くして油圧室25内は一定のフィード圧
となる。即ち、油圧室容積制御弁28が作動せしめられ、
ピエゾ圧電式アクチュエータ23が伸長せしめられて油圧
室25内の燃料圧が高くなると油圧室25内の一部の燃料が
外部に漏洩するためにピエゾ圧電式アクチュエータ23が
収縮し、油圧室容積制御弁28が第１図に示す位置に戻っ
たときには通常油圧室25内の燃料圧はフィード圧よりも
低くなる。しかしながらこのとき燃料が一定開弁圧の逆
止弁27を介して油圧室25内に供給されるために油圧室25
内の燃料圧は一定のフィード圧となり、燃料圧P₂，P₄も
一定にすることができることになる。このように燃料圧
P₂，P₄を一定にすることができるので最小の電力消費量
で確実に溢流制御弁21を開閉制御することができる。

〔考案の効果〕

油圧室の燃料圧P₂，P₄を常時一定にすることができるの
で最小の電力消費量で確実に溢流制御弁21を開閉制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はユニットインジェクタの側面断面図、 第２図はユニットインジェクタの作動を示すタイムチャ
ートである。 ３……プランジャ、４……燃料圧送室、 ７……カム、８……燃料供給ポート 10……プランジャ、15……燃料溢流通路、 21……溢流制御弁、25……油圧室 28……油圧室容積制御弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】インジェクタハウジング内に燃料圧送室を
   形成し、燃料圧送室内の燃料をプランジャにより加圧
   し、燃料圧送室内の燃料の溢流を制御する溢流制御弁を
   設け、ピエゾ圧電式アクチュエータによって圧力制御さ
   れる油圧室を設けると共に油圧室の圧力により溢流制御
   弁を開閉制御し、ピエゾ圧電式アクチュエータが伸長せ
   しめられていないときには該溢流制御弁が開弁して燃料
   圧送室内の燃料を溢流させることにより燃料圧送室内の
   圧力上昇を抑制し、ピエゾ圧電式アクチュエータが伸長
   せしめられて油圧室の圧力が上昇したときには油圧室内
   の圧力上昇作用により該溢流制御弁が閉弁せしめられて
   燃料噴射が行われ、ポンプから吐出された燃料が一定開
   弁圧の逆止弁を介して油圧室内に供給されるユニットイ
   ンジェクタにおいて、燃料圧送室内の燃料圧に応動して
   該燃料圧が予め定められた一定圧を越えたときに予め定
   められた一定ストロークだけ移動して油圧室の容積を予
   め定められた一定容積だけ減少せしめる油圧室容積制御
   弁を設けたユニットインジェクタ。