JPH08326625A - 蓄圧式燃料噴射装置用安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料経路内の燃料の流通量が所定量を超えた
とき、その燃料経路を確実に遮断することのできる蓄圧
式燃料噴射装置用安全装置の提供。 【構成】 ケーシング２１の内部には略円柱状の中空部
２７，大径部２８，および十字溝２９が形成され、中空
部２７の大径部２８より上側には、ピストン３１が、大
径部２８には圧入プレート２８が挿入されている。ピス
トン３１は圧縮コイルバネ３５により上方に付勢され、
ピストン３１の下端は圧入プレート２８の貫通穴４１と
係合可能である。燃料の流通量の増加に伴ってピストン
３１が下降し、燃料の流通量が所定量を超えると、ピス
トン３１の下端が貫通穴４１に係合する（Ｂ）。する
と、両者が一体化し、オリフィス３７の上下流の圧力差
に対する受圧面積が増加したことになり、ピストン３１
および圧入プレート３９は急速に下降する。すると、圧
入プレート３９の下端面が大径部２８の下側内壁２８ａ
に当接し、出口通路２５が確実に閉鎖される（Ｃ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄圧式燃料噴射装置の
蓄圧室と燃料噴射弁との間の燃料経路に設けられ、その
燃料経路内の燃料の流通量が所定量を超えたとき、燃料
経路を遮断する蓄圧式燃料噴射装置用安全装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、蓄圧式燃料噴射装置では、燃
料噴射弁で燃料漏れ，過剰噴射などが起こって多量の燃
料が気筒に供給されるのを防止するため、蓄圧室と燃料
噴射弁との間の燃料経路に、その燃料経路内の燃料の流
通量が所定量を超えたとき燃料経路を遮断する蓄圧式燃
料噴射装置用安全装置を設けることが考えられている。

【０００３】この種の蓄圧式燃料噴射装置用安全装置に
は、例えば、特開昭６０−１５９３６６号公報に記載の
ように、上記燃料の流通量の増加に応じて、バネなどの
付勢部材に抗して閉弁方向へ移動する弁体を備えたもの
が知られている。図８は、この種の従来の蓄圧式燃料噴
射装置用安全装置の一例としてのフローリミッタ１０９
の構成を表す断面図である。

【０００４】図８に示すように、フローリミッタ１０９
のケーシング１２１には、図示しないコモンレール（蓄
圧室）と連通する入口通路１２３と、図示しない燃料噴
射弁と連通する出口通路１２５とが、互いに対向して形
成されている。入口通路１２３と出口通路１２５との間
には、略円柱状の中空部１２７が形成されている。中空
部１２７には、上流側からピストン１３１およびボール
１３３が、中空部１２７内を上下方向（以下、入口通路
１２３側を上として説明する）に摺動自在に挿入され、
更に、中空部１２７には、ボール１３３と中空部１２７
の下側内壁１２７ａとの間に圧縮コイルバネ１３５が弾
発状に挿入されている。ピストン１３１は、中空部１２
７を液密状に摺動可能に構成され、下側端面のボール１
３３と対向しない位置に、ピストン１３１の上下流の中
空部１２７を連通するオリフィス１３７が形成されてい
る。また、中空部１２７の下部には小径部１２７ｂが形
成され、ボール１３３は、中空部１２７の小径部１２７
ｂより大径で、かつ、中空部１２７のその他の部分より
小径に形成されている。

【０００５】このように構成されたフローリミッタ１０
９では、ピストン１３１のオリフィス１３７がコモンレ
ールと燃料噴射弁との間の燃料経路の一部を構成してお
り、燃料の流通量に応じた圧力差がそのオリフィス１３
７の上下流に生じる。この圧力差はピストン１３１を押
し下げる方向に作用し、ピストン１３１は、ボール１３
３を圧縮コイルバネ１３５の付勢力に抗して押し下げ
る。そして、燃料の流通量が上記所定量を超えると、ボ
ール１３３が小径部１２７ｂ上端に液密状に嵌合し、上
記燃料経路が遮断（すなわち、フローリミッタ１０９が
閉弁）されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、燃料噴射時
には燃料供給路内に燃料圧の脈動が発生する場合があ
る。例えば、閉弁時に圧力が反射され、上記燃料経路の
燃料噴射弁側の圧力が上昇することがある。この場合、
フローリミッタ１０９が一端閉弁したとしても、上記圧
力の脈動によりボール１３３およびピストン１３１が押
し上げられ、フローリミッタ１０９が開弁してしまう可
能性がある。このため、上記燃料の流通量が上記所定量
を超えた場合にも、燃料経路を確実に遮断することがで
きなかった。

【０００７】そこで、本発明は、燃料経路内の燃料の流
通量が所定量を超えたとき、その燃料経路を確実に遮断
することのできる蓄圧式燃料噴射装置用安全装置を提供
することを目的としてなされた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた請求項１記載の発明は、蓄圧式燃料噴射装置の
蓄圧室と燃料噴射弁との間の燃料経路に設けられ、該燃
料経路内の燃料の流通量が所定量を超えたとき、上記燃
料経路を遮断する蓄圧式燃料噴射装置用安全装置であっ
て、上記燃料の流通量に応じて閉弁方向へ移動する第１
の弁体と、該第１の弁体が上記閉弁方向へ所定量移動し
たとき上記第１の弁体と一体化し、該一体化した後、上
記第１の弁体の上記閉弁方向への移動を促進する第２の
弁体と、を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置
用安全装置を要旨としている。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記第１の弁体
が、上記燃料経路の一部を構成するオリフィスを備え、
上流側端面に該オリフィス上流側の圧力を受けると共に
下流側端面に上記オリフィス下流側の圧力を受け、上記
オリフィスの上下流の圧力差に応じて上記閉弁方向へ移
動し、上記第２の弁体が、上記第１の弁体と一体化した
後、上流側端面に上記オリフィス上流側の圧力を受ける
と共に下流側端面に上記オリフィス下流側の圧力を受
け、上記オリフィスの上下流の圧力差に応じて上記閉弁
方向へ移動することを特徴とする請求項１記載の蓄圧式
燃料噴射装置用安全装置を要旨としている。

【００１０】請求項３記載の発明は、上記第１の弁体の
下流側端部にテーパが付けられ、上記第２の弁体が上記
第１の弁体下流側端部のテーパと係合可能なテーパ穴を
備えたことを特徴とする請求項１または２記載の蓄圧式
燃料噴射装置用安全装置を要旨としている。

【００１１】

【作用および発明の効果】このように構成された請求項
１記載の発明では、第１の弁体は、上記燃料の流通量に
応じて閉弁方向へ移動し、その閉弁方向へ所定量移動し
たとき第２の弁体と一体化する。また、第２の弁体は、
第１の弁体と一体化した後、第１の弁体の上記閉弁方向
への移動を促進する。

【００１２】このため、第１の弁体は、第２の弁体と一
体化した後急速に閉弁方向へ移動し、この移動によって
上記燃料経路が確実に遮断される。また、燃料経路を遮
断した後も第１の弁体は第２の弁体と一体化しており、
閉弁方向への移動を促進されているので、容易に開弁方
向へ移動しない。このため、燃料圧に脈動が生じても、
上記燃料経路は容易に開通しない。従って、本発明で
は、燃料漏れ，過剰噴射などにより、燃料経路内の燃料
の流通量が所定量を超えたとき、その燃料経路を確実に
遮断することができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成に加え、第１の弁体が、燃料経路の一部を構成
するオリフィスを備え、上流側端面に該オリフィス上流
側の圧力を受けると共に下流側端面に上記オリフィス下
流側の圧力を受け、上記オリフィスの上下流の圧力差に
応じて上記閉弁方向へ移動し、第２の弁体が、上記第１
の弁体と一体化した後、上流側端面に上記オリフィス上
流側の圧力を受けると共に下流側端面に上記オリフィス
下流側の圧力を受け、上記オリフィスの上下流の圧力差
に応じて上記閉弁方向へ移動することを特徴としてい
る。

【００１４】上記オリフィスの上下流には、燃料の流通
量に応じた圧力差が加わる。このため、第１の弁体は、
燃料の流通量に応じて閉弁方向に移動する。また、第１
の弁体と第２の弁体とが一体化した後には、第２の弁体
の上下流側端面の間に同様の圧力差が加わり、第２の弁
体はこの圧力差に応じて閉弁方向に移動する。すなわ
ち、第１の弁体と第２弁体とが一体化することにより、
オリフィス上下流の圧力差が加わる受圧端面が増加する
ことになり、これによって、第１の弁体の閉弁方向への
移動が促進される。

【００１５】すなわち、本発明では、第１の弁体の閉弁
方向への移動を促進する構成を、オリフィス上下流の圧
力差に対する受圧端面を増加させるといった、きわめて
簡単な構成によって実現している。従って、請求項１記
載の発明の効果に加え、装置の構成を一層簡略化するこ
とができるといった効果が生じる。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明の構成に加えて、第１の弁体の下流側端部に
テーパが付けられ、第２の弁体が第１の弁体下流側端部
のテーパと係合可能なテーパ穴を備えたことを特徴とし
ている。このため、第１の弁体が所定量閉弁方向（下流
側）へ移動すると、その下流側端縁部のテーパが第２の
弁体のテーパ穴と係合する。そして、この係合によっ
て、第１の弁体と第２の弁体とを一体化することができ
る。

【００１７】すなわち、本発明では、第１の弁体と第２
の弁体とを一体化させる構成を、テーパとテーパ穴とを
係合させることによって実現している。従って、本発明
では請求項１または２記載の発明の効果に加え、装置の
構成を一層簡略化することができるといった効果が生じ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図２は本発明の蓄圧式燃料噴射装置用安全
装置の一実施例としてのフローリミッタ９が適用された
蓄圧式燃料噴射装置１およびその周辺装置の概要を表す
説明図である。

【００１９】図２に示すように、蓄圧式燃料噴射装置１
は、高圧供給ポンプ３、蓄圧室としてのコモンレール
５、燃料噴射弁７、フローリミッタ９を主要な構成とし
ている。高圧供給ポンプ３は、周知のプランジャポンプ
であり、エンジンクランク軸（図示省略）の回転運動を
伝達されて稼働する。また、コモンレール５、燃料噴射
弁７はいずれも周知の形式のものである。

【００２０】燃料噴射弁７はエンジン（図示省略）の気
筒数に応じた数あり、各気筒に燃料を噴射供給可能に取
り付けられている。フローリミッタ９は各々１個の燃料
噴射弁７と対になっていて、コモンレール５に取り付け
られているが、その詳細は後述する。

【００２１】高圧供給ポンプ３とコモンレール５とは高
圧燃料経路１３を介して接続されており、フローリミッ
タ９と燃料噴射弁７とは噴射燃料経路１５を介して接続
されている。また、高圧供給ポンプ３には燃料タンク１
７からの燃料供給経路１９が接続されている。これによ
り、燃料は、燃料タンク１７−燃料供給経路１９−高圧
供給ポンプ３−コモンレール５−フローリミッタ９−噴
射燃料経路１５−燃料噴射弁７の順に流れる。

【００２２】蓄圧式燃料噴射装置１の燃料通路は上記の
通りに構成されており、燃料噴射弁７からは、図示省略
したエンジンの気筒内に燃料を噴射供給可能になってい
る。次に、図１はフローリミッタ９の構成および動作を
表す断面図である。図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、
フローリミッタ９のケーシング２１には、コモンレール
５と連通する入口通路２３と噴射燃料経路１５と連通す
る出口通路２５とが、互いに対向する端面２１ａ，２１
ｂに、個々に形成されている。

【００２３】ケーシング２１の内部には、その長手方向
に平行に略円柱状の中空部２７が形成され、その中空部
２７の長手方向略中央には、中空部２７より大径の円柱
状の大径部２８が、その大径部２８の上側（以下、入口
通路２３側を上として説明する）には十字溝２９（詳細
は図４参照）が、互いに隣接して形成されている。ま
た、入口通路２３は中空部２７の上側内壁２７ａに連通
し、出口通路２５は、大径部２８の下側内壁２８ａに連
通している。但し、十字溝２９は十字形状に限定される
ものではなく、一箇所以上の任意箇所の溝があればよ
い。

【００２４】中空部２７の大径部２８より上側には、第
１の弁体としてのピストン３１が液密状に摺動可能に挿
入され、ピストン３１と中空部２７の下側内壁２７ｂと
の間には、圧縮コイルバネ３５が弾発状に挿入されてい
る。ピストン３１には、ピストン３１の上下流の中空部
２７を連通するオリフィス３７が形成されている。ま
た、大径部２８には、第２の弁体としての圧入プレート
３９が液密状に摺動可能に挿入されている。圧入プレー
ト３９の中央にはテーパ穴としての貫通穴４１が形成さ
れ、前述の圧縮コイルバネ３５は、この貫通穴４１を貫
通して配設されている。

【００２５】図３に示すように、貫通穴４１の上部４１
ａには、テーパ角θ2 のテーパが付けられており、ピス
トン３１の下端部３１ａには、テーパ角θ1 （θ1 ＜θ
2 ）のテーパが付けられている。しかも、この下端部３
１ａの最下端の外径は、貫通穴４１の内径より小さい。
このため、ピストン３１が下降して、その下端部３１ａ
が貫通穴４１の上部４１ａに係合すると、ピストン３１
と圧入プレート３９とが一体化する。

【００２６】図１に戻って、このフローリミッタ９の動
作について説明する。噴射燃料経路１５内の燃料の流通
量がきわめて小さい場合は、図１（Ａ）に示すように、
ピストン３１は圧縮コイルバネ３５の付勢力によって上
側内壁２７ａに当接している。このとき、燃料は全てオ
リフィス３７を通って流通する。すなわち、オリフィス
３７は、燃料経路の一部を構成している。燃料の流通量
の増加に伴ってオリフィス３７の上下流での圧力差が増
加する。ピストン３１の上端面にはオリフィス３７の上
流側の圧力が、ピストン３１の下端面にはオリフィス３
７の下流側の圧力が、それぞれ加わるので、上記圧力差
の増加に伴って（すなわち、燃料の流通量の増加に伴っ
て）、ピストン３１が下降する。そして、燃料の流通量
が、過剰噴射や燃料漏れの発生時に対応する所定量を超
えると、前述のように、ピストン３１の下端部３１ａが
貫通穴４１に係合し、次いで、図１（Ｂ）に示すよう
に、ピストン３１の上端面が十字溝２９の上端より下へ
下降する。

【００２７】図４のＡ−Ａ線切断端面図に示すように、
十字溝２９とピストン３１外周との間には、燃料流路４
５が形成される。このため、ピストン３１が図１（Ｂ）
の位置まで下降すると、ピストン３１の上端面から燃料
流路４５を介して圧入プレート３９の上端面に燃料が流
入する。すると、圧入プレート３９の上端面にはオリフ
ィス３７の上流側の圧力が、圧入プレート３９の下端面
にはオリフィス３７の下流側の圧力が、それぞれ加わ
る。ピストン３１と圧入プレート３９とは一体化してい
るので、結局、オリフィス３７の上下流の圧力差に対す
る受圧面積が増加したことになり、ピストン３１および
圧入プレート３９は急速に下降する。

【００２８】すると、図１（Ｃ）に示すように、圧入プ
レート３９の下端面が大径部２８の下側内壁２８ａに当
接する。これによって、出口通路２５が閉鎖され、コモ
ンレール５から噴射燃料経路１５へ至る燃料経路が遮断
される。このため、燃料漏れや過剰噴射の起こった気筒
への燃料供給を良好に遮断することができる。

【００２９】以上説明したように、本実施例のフローリ
ミッタ９では、ピストン３１が圧入プレート３９と一体
化して図１（Ｂ）の位置に達すると、ピストン３１およ
び圧入プレート３９は急速に下降し、これによって上記
燃料経路が確実に遮断される。また、燃料経路を遮断し
た後もピストン３１は圧入プレート３９と一体化してお
り、受圧面積は増加したままであるので開弁方向へ容易
に移動しない。このため、燃料噴射弁７の閉弁などによ
り燃料圧に脈動が生じても、上記燃料経路は容易に開通
しない。従って、本実施例では、燃料漏れ，過剰噴射な
どにより、燃料の流通量が所定量を超えたとき、その燃
料経路を確実に遮断することができる。

【００３０】また、本実施例では、燃料の流通量が所定
量を超えたときピストン３１の下降を促進する構成を、
オリフィス３７上下流の圧力差に対する受圧端面を増加
させることによって実現している。更に、ピストン３１
と圧入プレート３９とを一体化させる構成を、下端部３
１ａのテーパと貫通穴４１のテーパとを係合させること
によって実現している。従って、本実施例では、装置の
構成をきわめて簡略化することができる。

【００３１】図５は、本実施例のフローリミッタ９の効
果を、図８にて説明した従来例のフローリミッタ１０９
との比較により説明するグラフである。時刻ｔ0 にて燃
料噴射が実行されると、従来例では、フローリミッタ１
０９下流部の圧力は急激に低下し、少し遅れてフローリ
ミッタ１０９上流部の圧力も低下する。この上下流の圧
力差に応じてピストンリフト（ピストン１３１の下降
量）も増加し、ボール１３３が小径部１２７ｂに嵌合す
る所定ピストンリフトＬ1 に達すると（時刻ｔ1）燃料
経路が遮断される。ところが、上記圧力差に対する受圧
面積は、ピストン１３１の断面積Ａ0 で変化しない。こ
のため、燃料噴射弁の閉弁などにより圧力が脈動する
と、ボール１３３およびピストン１３１が押し上げられ
（すなわち、ピストンリフトが減少し）、フローリミッ
タ１０９が開弁してしまっている。

【００３２】これに対して、本実施例では、時刻ｔ0 に
て燃料噴射が実行された後ピストンリフトが増加し、時
刻ｔ2 にて図１（Ｂ）の状態に対応する所定ピストンリ
フトＬ2 に達すると、ピストンリフトは急速に増加し、
図１（Ｃ）の状態に対応するＬ3 となる。これは、時刻
ｔ2 にて、フローリミッタ９の上下流の圧力差に対する
受圧面積が、ピストン３１の断面積Ａ1 から、それに圧
入プレート３９の断面積Ａ2 を加えたＡ1 ＋Ａ2 に増加
するためである。このため、フローリミッタ９の下流部
の圧力が急激に低下し、上記燃料経路を確実に遮断する
ことができた。

【００３３】なお、本発明は上記実施例になんら限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の態様で実施することができる。例えば、上記実施例
では、ピストン３１の最下端の外径を貫通穴４１の内径
より小さくしているが、図６（Ａ）に示すように、ピス
トン２３１の最下端の外径を貫通穴２４１の内径より大
きく、かつ貫通穴２４１の最上端の内径より小さくして
もよい。この場合も、ピストン２３１の下端部２３１ａ
のテーパが、貫通穴２４１の上部２４１ａのテーパに係
合する。この場合、上記実施例に比べてピストン２３１
と圧入プレート２３９とを一体化させる力が若干弱くな
るが、通常の機関に対して使用する場合は、これでも充
分である。

【００３４】また、図６（Ｂ）に示すように、ピストン
３３１の下端に貫通穴３４１の内径とほぼ同径の小径部
３３１ｂを形成し、小径部３３１ｂの下端および貫通穴
３４１の上端に、貫通穴３４１への小径部３３１ｂの挿
入を容易にするテーパ部３３１ａ，３４１ａを形成して
もよい。この場合、小径部３３１ｂ外周と貫通穴３４１
内壁とが円筒面に沿って接触するので、両者の加工精度
を高める必要があるが、上記いずれの実施例よりもピス
トン３３１と圧入プレート３３９とを一体化させる力が
強くなる。従って、一層確実に燃料経路を遮断すること
ができる。

【００３５】また、上記実施例では、中空部２７に十字
溝２９を形成することにより燃料流路４５を形成し、圧
入プレート３９の上端面に圧力を加えているが、ピスト
ン側を加工することによりこの種の燃料流路を形成する
こともできる。例えば、図７に示すフローリミッタ４０
９のように、ピストン４３１の上端からその側面の途中
に渡って垂直方向の溝部４４７を９０°間隔で形成し、
大径部４２８の上側に大径部４２８より若干小径の中径
部４４９を形成してもよい。なお、該溝部は、前述の燃
料通路４５と同様に、十字溝に限定されるものではな
く、任意箇所に一箇所以上の溝部があればよい。

【００３６】このように構成されたフローリミッタ４０
９では、ピストン４３１が下降して圧入プレート４３９
と一体化した後、溝部４４７の下端が中径部４４９に達
すると、溝部４４７と中空部４２７内壁との間に形成さ
れた燃料流路４４５を介して、圧入プレート４３９の上
端面に燃料が流入する。このため、上記実施例と同様
に、ピストン４３１および圧入プレート４３９が急速に
下降し、確実に燃料経路を遮断することができる。

【００３７】なお、図７（Ａ）はフローリミッタ４０９
の断面図を、図７（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線切断端面図を表
している。また、図６，図７に示した実施例において、
フローリミッタ９と略同様に構成した部分には、図１〜
４で使用した符号に２００，３００，または４００を加
えた符号を付した。

【００３８】更に、上記各実施例では第２の弁体で燃料
経路を遮断しているが、第１の弁体で遮断してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のフローリミッタの構成および動作を表
す断面図である。

【図２】実施例の蓄圧式燃料噴射装置およびその周辺装
置の概要を表す説明図である。

【図３】実施例のピストン，圧入プレートの一体化に関
わる構成を表す断面図である。

【図４】実施例のフローリミッタの構成を表す切断端面
図である。

【図５】実施例のフローリミッタの効果を従来例と比較
して説明するグラフである。

【図６】ピストン，圧入プレートの一体化に関わる構成
の変形例を表す断面図である。

【図７】燃料流路の形成に関わる構成の変形例を表す断
面図および切断端面図である。

【図８】従来のフローリミッタの構成を表す断面図であ
る。

【符号の説明】

１…蓄圧式燃料噴射装置 ５…コモンレール
７…燃料噴射弁 ９…フローリミッタ ２７…中空部 ２９…十字
溝 ３１…ピストン ３５…圧縮コイルバネ ３７…オリフィス ３９…圧入
プレート ４１…貫通穴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄圧式燃料噴射装置の蓄圧室と燃料噴射
   弁との間の燃料経路に設けられ、該燃料経路内の燃料の
   流通量が所定量を超えたとき、上記燃料経路を遮断する
   蓄圧式燃料噴射装置用安全装置であって、 上記燃料の流通量に応じて閉弁方向へ移動する第１の弁
   体と、 該第１の弁体が上記閉弁方向へ所定量移動したとき上記
   第１の弁体と一体化し、該一体化した後、上記第１の弁
   体の上記閉弁方向への移動を促進する第２の弁体と、 を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置用安全装
   置。
2. 【請求項２】 上記第１の弁体が、上記燃料経路の一部
   を構成するオリフィスを備え、上流側端面に該オリフィ
   ス上流側の圧力を受けると共に下流側端面に上記オリフ
   ィス下流側の圧力を受け、上記オリフィスの上下流の圧
   力差に応じて上記閉弁方向へ移動し、 上記第２の弁体が、上記第１の弁体と一体化した後、上
   流側端面に上記オリフィス上流側の圧力を受けると共に
   下流側端面に上記オリフィス下流側の圧力を受け、上記
   オリフィスの上下流の圧力差に応じて上記閉弁方向へ移
   動することを特徴とする請求項１記載の蓄圧式燃料噴射
   装置用安全装置。
3. 【請求項３】 上記第１の弁体の下流側端部にテーパが
   付けられ、 上記第２の弁体が上記第１の弁体下流側端部のテーパと
   係合可能なテーパ穴を備えたことを特徴とする請求項１
   または２記載の蓄圧式燃料噴射装置用安全装置。