JPS626290Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔１〕 技術分野 この考案は内燃機関の燃料噴射装置、特にデ
イーゼル機関の燃料噴射装置に関する。

〔２〕 従来技術 従来の燃料噴射装置としては、例えば特公昭
54−35254号公報に記載されたものがある。こ
の燃料噴射装置は第１図に示すように、燃料タ
ンク１と、燃料ポンプ２と、噴射制御ユニツト
３と、ノズルユニツト４と、から構成されてい
る。噴射制御ユニツト３は大径シリンダ５内に
摺動自在に支持され、サーボ圧力室６を画成す
るサーボピストン７と、該サーボピストン７に
連結されるとともに小径シリンダ８内に摺動自
在に支持されポンプ作業室９を画成するポンプ
ピストン１０と、サーボ圧力室６への燃料通路
を切換えるスライド弁１１と、該スライド弁１
１を制御する電磁弁１２と、を有している。ポ
ンプ作業室９にはスライド弁１１、オリフイス
１３およびチエツク弁１４を介して、また、サ
ーボ圧力室６にはスライド弁１１を介してそれ
ぞれ燃料ポンプから所定圧力の燃料がそれぞれ
供給されている。スライド弁１１はサーボ圧力
室６と燃料ポンプ２または燃料タンク１とを選
択的に連通する。なお、１５は調圧弁である。
噴射制御ユニツト３の先端側（図中下方）には
ノズルユニツト４が組付けられており、ノズル
ユニツト４は先端部に噴孔１６が形成されたノ
ズルボデイ１７と、ノズルボデイ１７内に往復
動自在に収納され先端部で噴孔１６を開閉可能
なニードルバルブ１８と、ニードルバルブ１８
の後端側に縮設されニードルバルブ１８を閉弁
方向に付勢するスプリング１９と、を有してい
る。また、前記ポンプ作業室９と噴孔１６と
は、ノズルボデイ１７の軸心部（ニードルバル
ブ１８の収納部）の半径方向外側に形成された
高圧燃料通路２０により連通している。なお、
噴射制御ユニツト３とノズルユニツト４とはこ
れらの軸方向に沿つて一体に組み合わされ燃料
噴射ノズル２１を構成している。

したがつて、このようなな燃料噴射装置にあ
つては、電磁弁１２の非通電時は燃料ポンプ２
によつて加圧された燃料がスライド弁１１、オ
リフイス１３およびチエツク弁１４を介してポ
ンプ作業室９に供給されるとともに、サーボ圧
力室６内の燃料が燃料タンク１にリターンし、
サーボピストン７（したがつて、ポンプピスト
ン１０も）は図中上方に移動する。次いで、所
定のタイミングで電磁弁１２に通電されると、
スライド弁１１はサーボ圧力室６に連通する燃
料通路を切換え、すなわち、サーボ圧力室６と
燃料タンク１との連通を断ちサーボ圧力室６と
燃料ポンプ２とを連通させる。したがつて、サ
ーボ圧力室６に燃料ポンプ２からの加圧燃料が
供給されてサーボピストン７とポンプピストン
１０との受圧面積に比例してサーボピストン７
が図中下方に移動しポンプ作業室９内の燃料圧
力が高められ、ニードルバルブ１８がリフトし
て噴孔１６から燃料が噴射される。

しかしながら、このような従来の燃料噴射装
置にあつては、燃料噴射ノズル２１が噴射制御
ユニツト３とノズルユニツト４とを単に一体に
組み合わせた構成となつているため、燃料噴射
ノズル２１の軸方向の長さが長くなつていた。
すなわち、この燃料噴射ノズル２１はノズルユ
ニツト４に連結するように噴射制御ユニツト３
を配設し噴射特性の向上を図るものであるが、
これらの各ユニツト３，４はあくまでもこれら
の軸方向に沿つて単に一体化されているのみで
あるため、燃料噴射ノズル２１の軸方向の全長
は各ユニツト３，４の軸方向の長さを合計した
ものとなつていた。したがつて、このような燃
料噴射装置を機関に装着した場合、燃料噴射ノ
ズル２１の軸方向の長さが長いことから機関の
全高が高くなるという問題点があつた。

〔３〕 考案の目的 そこで、この考案は、ニードルバルブの後端
部をポンプピストンの内部に形成されたガイド
孔に摺動自在に支持させることにより、燃料噴
射ノズルの全長を短かくし、もつて機関の全高
を低くすることを目的としている。

〔４〕 考案の構成 この考案の燃料噴射装置は、一端部に小径シ
リンダを、他端部に大径シリンダをそれぞれ有
するハウジングと、小径シリンダ内に摺動自在
に設けられその一端側にポンプ作業室を画成す
るとともに、小径シリンダと同軸のガイド孔が
形成されたポンプピストンと、ポンプピストン
と連動するように大径シリンダ内に摺動自在に
設けられ、大径シリンダの一端側にサーボ作用
室を他端側にサーボ圧力室をそれぞれ画成する
サーボピストンと、ハウジングの一端に固着さ
れ、一端部に噴孔が形成されたノズルボデイ
と、ノズルボデイに形成されポンプ作業室と噴
孔とを接続するガイド孔と同軸の高圧燃料通路
と、高圧燃料通路内に往復動自在に収納され、
一端部で噴孔を開閉するとともに、他端部がガ
イド孔に摺動自在に支持されたニードルバルブ
と、高圧燃料通路のポンプ作業室側に内装さ
れ、ニードルバルブを閉弁方向に付勢するニー
ドルスプリングと、サーボ作用室、サーボ圧力
室およびポンプ作業室に所定圧力下で燃料を供
給する燃料ポンプと、サーボ作用室をサーボ圧
力室または燃料タンクに選択的に連通する電磁
切換弁と、を備えて構成されており、サーボ作
用室を燃料タンクに連通してポンプ作業室内の
燃圧を高めることにより、ニードルバルブをリ
フトさせて噴孔より燃料を噴射させるものであ
る。

〔５〕 実施例 以下、この考案を図面に基づいて説明する。

第２図はこの考案の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明する。第２図において、
３１は燃料噴射ノズルであり、燃料噴射ノズル
３１は噴射制御ユニツト３２とノズルユニツト
３３とから構成され一体に組み付けられてい
る。噴射制御ユニツト３２は先端部に（図中下
方に）小径シリンダ３４を後端部に大径シリン
ダ３５をそれぞれ有するハウジング３６と、こ
のハウジング３６の後端部軸方向に配設された
三方電磁切換弁３７と、から構成されている。
大径シリンダ３５内にはサーボピストンン３８
が摺動自在に収納されており、このサーボピス
トン３８は大径シリンダ３５内の先端側にサー
ボ作用室３９を、また後端側にサーボ圧力室４
０をそれぞれ画成している。一方、小径シリン
ダ３４内には前記サーボピストン３８より小径
のポンプピストン４１が摺動自在に収納されて
おり、このポンプピストン４１は小径シリンダ
３４内の先端側にポンプ作業室４２を画成して
いる。ポンプピストン４１の後端部は大径シリ
ンダ３５のサーボ作用室３９内に突出するとと
もに、サーボ作用室３９内に縮設された作用ス
プリング４３に付勢されてサーボピストン３８
に当接している。すなわち、サーボピストン３
８はポンプピストン４１と一体になつて連動す
るように大径シリンダ３５内に収納されてい
る。また、ポンプピストン４１には小径シリン
ダ３４と同一の中心軸線を有し、かつ、この中
心軸線方向に延在するガイド孔４４が形成され
ており、このガイド孔４４の図中上部はポンプ
ピストン４１に形成されたリーク孔４５により
サーボ作用室３９と連通している。ハウジング
３６の先端にはスペーサ４６を介してノズルボ
デイ４７がホルダ４８によつて固着されてお
り、ノズルボデイ４７の先端部には複数の噴孔
４９が形成されている。ノズルボデイ４７の軸
心部にはその中心軸線方向に延在し前記ガイド
孔４４と同軸の、すなわちガイド孔４４と同一
の中心軸線を有する高圧燃料通路５０が形成さ
れており、高圧燃料通路５０はポンプ作業室４
２と噴孔４９とを連通している。高圧燃料通路
５０内には往復動自在にニードルバルブ５１が
収納されている。したがつて、ニードルバルブ
５１とポンプピストン４１とは同軸上に配設さ
れている。ニードルバルブ５１はその先端部が
噴孔４９を開閉可能であり、その後端部はポン
プ作業室４２の中央部を貫通してポンプピスト
ン４１に形成されたガイド孔４４に摺動自在に
支持されている。高圧燃料通路５０のポンプ作
業室４２側端部（ノズルボデイ４７の後端部に
形成された部分）は拡径されてスプリング室５
２を形成し、このスプリング室５２にはニード
ルバルブ５１を取り囲むようにニードルスプリ
ング５３が縮設されている。すなわち、ニード
ルスプリング５３の図中上端はストツパ５４
に、また下端はニードルバルブ５１の拡径され
た軸部にそれぞれ当接している。ストツパ５４
はつば付きの円筒状部材よりなり、この孔内に
はニードルバルブ５１の軸部が遊嵌され、この
つば部がニードルスプリング５３の上端とスペ
ーサ４６との間に挾まれることにより位置決め
されているとともに、ニードルバルブ５１の図
中上方へのリフト量をその円筒状部分で規制し
ている。したがつて、ニードルバルブ５１はニ
ードルスプリング５３によつて常時閉弁方向に
（ニードルバルブ５１の円錐状の先端部が噴孔
４９を閉止するように）付勢されている。ま
た、ニードルバルブ５１には拡径された前記軸
部の下方にニードルバルブ５１の他の軸部より
も小径のくびれ部５５が形成されており、この
くびれ部５５は、ガイド孔４４とノズルボデイ
４７内に形成された高圧燃料通路５０との加工
等においてそれぞれの中心軸線の間に多少のず
れが生じた場合にこのずれを補正するととも
に、、ニードルバルブ５１の往復動によるニー
ドルバルブ５１軸部の撓みを吸収し、ガイド孔
４４および噴孔４９のシート面の位置精度の誤
差をなくしている。高圧燃料通路５０のポンプ
作業室４２側の端部、すなわちスプリング室５
２には通路５６が開口しており、この通路５６
はチエツク弁５７を介して燃料ポンプ５８に連
通している。チエツク弁５７は燃料ポンプ５８
からの加圧燃料を高圧燃料通路５０全域および
ポンプ作業室４２に導入するのみであり、ポン
プ作業室４２の圧力が燃料ポンプ５８の圧力よ
りも高くなつた場合における逆方向の流れを阻
止する。一方、前記サーボ圧力室４０は供給路
５９により燃料ポンプ５８と連通し、またサー
ボ作用室３９は通路６０により三方電磁切換弁
３７を介して一方では前記供給路５９に、他方
では燃料タンク６１に連通する排出路６２にそ
れぞれ連通している。三方電磁切換弁３７は制
御回路６３によつてその作動が制御される電磁
作動の３ポート２位置流路切換弁であり、電磁
コイル６４の非通電時はスプリング６５の付勢
力により通路６０と供給路５９との接続を遮断
し通路６０と排出路６２とをｂ接続連通してお
り、また電磁コイル６４の通電時はスプリング
６５の付勢力に抗して通路６０と供給路５９と
を接続連通し通路６０と排出路６２との接続を
遮断する。制御回路６３にはピストンの位置を
検出するクランク角センサ６６、アクセルペダ
ルの踏み込みにより、例えば絞り弁の開度を検
出するアクセルセンサ６７および冷却水の温度
を検出する水温センサ６８からの各検出信号が
入力されており、制御回路６３はこれらの各信
号に基づいて機関の運転状態を判断し最適な燃
料噴射量および噴射時期となるように三方電磁
切換弁３７を制御している。すなわち、この三
方電磁切換弁３７は制御回路６３から電磁コイ
ル６４への通電時はサーボ圧力室４０とサーボ
作用室３９とを、さらに、これらと燃料ポンプ
５８とを連通してこれらを所定圧力に保持し、
一方非通電時はサーボ作用室３９と燃料タンク
６１とを連通する。また、ハウジング３６内に
は通路６０とポンプ作業室４２とを連通可能な
逃がし油路６９が形成されており、この逃がし
油路６９はポンプピストン４１の最下降時にポ
ンプピストン４１に形成された逃がし孔７０を
介してポンプ作業室４２と通路６０とを連通し
ポンプ作業室４２の加圧燃料を通路６０に導
く。一方、ポンプ作業室４２からガイド孔４４
に漏洩した燃料はポンプピストン４１に形成さ
れた前記リーク孔４５によりサーボ作用室３９
にリターンされるようになつている。なお、７
１は供給路５９内の圧力変動を制御して所定圧
力に保持するアキユムレータ、７２は供給路５
９と排出路６２との接続路に介装され供給路５
９を所定圧力（例えば、200Kg／cm²）に保持す
る圧力平衡弁である。また、燃料ポンプ５８は
プーリ７３を介して機関により駆動されるもの
で、燃料タンク６１から燃料を吸い上げて所定
圧力下でサーボ圧力室４０、サーボ作用室３９
およびポンプ作業室４２に燃料を供給する。

したがつて、この燃料噴射装置の燃料噴射ノ
ズル３１はポンプ作業室４２からの高圧燃料を
噴孔４９に導く高圧燃料通路５０がニードルバ
ルブ５１の外周面に沿つて配設され、またニー
ドルバルブ５１の往復動をガイドするニードル
ガイド部がポンプピストン４１に形成されたガ
イド孔４４に摺動自在に支持されているととも
に、ニードルバルブ５１を閉弁方向に付勢する
ニードルスプリング５３がニードルバルブ５１
を取り囲むように配設されている。すなわち、
ポンプピストン４１と、ニードルバルブ５１
と、ニードルスプリング５３とがすべて同軸上
にオーバーラツプして配設されており、燃料噴
射ノズル３１の軸方向の長さは従来に比して短
くなつている。

次に作用を説明する。まず、噴射終了時には
三方電磁切換弁３７への通電が遮断されてお
り、サーボ作用室３９は通路６０を介して、ま
たポンプ作業室４２は逃がし孔７０、逃がし油
路６９および通路６０を介してそれぞれ排出路
６２と連通している。このとき、サーボ圧力室
４０には燃料ポンプ５８からの圧力（200Kg／
cm²）が作用しており、作用スプリング４３によ
つて一体連動するサーボピストン３８およびポ
ンプピストン４１は図中最下点に位置してい
る。次に、所定時間経過後制御回路６３から三
方電磁切換弁３７に通電されると、三方電磁切
換弁３７は通路６０と排出路６２との連通を遮
断し、通路６０と供給路５９とを連通接続す
る。このため、サーボ作用室３９に燃料ポンプ
５８からの圧力が作用し、サーボ作用室３９は
サーボ圧力室４０と同一圧力となる。この結
果、作用スプリング４３の付勢力によりサーボ
ピストン３８およびポンプピストン４１は一体
となつて上昇するとともに、ポンプ作業室４２
と逃がし油路６９との連通を遮断する。よつ
て、ポンプ作業室４２にはチエツク弁５７を介
して燃料ポンプ５８から所定圧力の燃料が流入
し、このポンプ作業室４２も前記所定圧力に近
似する値まで上昇する。なお、ポンプ作業室４
２への燃料の流入期間（以下計量期と称す）は
燃料の噴射量を決定しており、噴射量はこの計
量期におけるポンプピストン４１の上昇量に比
例する。したがつて、噴射量を多くするには三
方電磁切換弁３７への通電時期を早く、また少
なくするには遅くすることになる。次いで、圧
縮噴射期には制御回路６３により三方電磁切換
弁３７への通電が再び遮断され、サーボ作用室
３９は通路６０を介して排出路６２と連通す
る。このため、サーボ作用室３９の圧力は低下
しサーボピストン３８およびポンプピストン４
１はサーボ圧力室４０に作用する燃料ポンプ５
８からの圧力によつて下降を開始する。この結
果、ポンプ作業室４２の圧力はサーボピストン
３８とポンプピストン４１との受圧面積比に比
例して増圧され、この増圧された圧力によりニ
ードルバルブ５１がニードルスプリング５３の
付勢力に抗して図中上方にリフトし噴孔４９か
ら燃料が噴射される。そして、ポンプピストン
４１がさらに下降し逃がし孔７０を介してポン
プ作業室４２と逃がし油路６９とを連通する
と、ポンプ作業室４２の圧力は急激に低下して
噴射が終了する。

なお、この実施例ではポンプ作業室４２に燃
料を供給する通路５６を供給路から分岐させた
構成となつているが、この通路５６は通路６０
から分岐させる構成としてもよい。この場合、
噴射終了時において燃料ポンプ５８からの加圧
燃料が通路５６、ポンプ作業室４２を介して再
び燃料タンク６１にリターンするという径路を
循環しなくなり、加圧燃料の消費を減少させる
ことができるとともに、噴射終了の瞬間におけ
る圧力の低下が急激となり噴射切れを良好にす
ることができる。

第３図はこの考案の他の実施例を示す図であ
り、前記実施例と同一構成部分には同一符号の
みを付してその説明を省略する。この実施例で
は、ポンプピストン４１の図中上部に形成され
るリーク孔７５を前記実施例における単なる連
通孔（リーク孔４５）に代えてリーク面積を規
制するオリフイス７６を内蔵したリーク孔７５
とし、ガイド孔４４内の上部に画成される背圧
室７７の圧力を噴射終了時に高めてニードルバ
ルブ５１の閉弁特性を良好にしている。すなわ
ち、背圧室７７のリーク面積が規制されている
ことからポンプピストン４１の下降によつて背
圧室７７の圧力が高められるとニードルバルブ
５１の閉弁方向の付勢力が増加する。したがつ
て、噴射終了時においてニードルバルブ５１に
よる噴射の遮断が急激となり、噴射切れが良好
になるとともに、いわゆる後だれを防止するこ
とができ、この結果、燃費の向上やスモークの
低減を図ることができる。なお、この場合リー
ク孔７５に内蔵されているオリフイス７６は
0.1mm程度の径に設定するのが好ましい。ま
た、リーク孔７５に盲栓を設けて背圧室７７の
圧力をさらに高めるようにしてもよい。

〔６〕 効果 この考案によれば、ニードルバルブの後端部
をポンプピストンの内部に形成されたガイド孔
に摺動自在に支持させたため、燃料噴射ノズル
の全長を短くすることができ、その結果機関の
全高を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射装置を示すその概略回
路図、第２図はこの考案の一実施例を示す断面
図、第３図はこの考案の他の実施例を示す断面図
である。 ３４……小径シリンダ、３５……大径シリン
ダ、３６……ハウジング、３７……三方電磁切換
弁（電磁切換弁）、３８……サーボピストン、３
９……サーボ作用室、４０……サーボ圧力室、４
１……ポンプピストン、４２……ポンプ作業室、
４４……ガイド孔、４７……ノズルボデイ、４９
……噴孔、５０……高圧燃料通路、５１……ニー
ドルバルブ、５３……ニードルスプリング、５８
……燃料ポンプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端部に小径シリンダを、他端部に大径シリン
   ダをそれぞれ有するハウジングと、小径シリンダ
   内に摺動自在に設けられその一端側にポンプ作業
   室を画成するとともに、小径シリンダと同軸のガ
   イド孔が形成されたポンプピストンと、ポンプピ
   ストンと連動するように大径シリンダ内に摺動自
   在に設けられ、大径シリンダの一端側にサーボ作
   用室を他端側にサーボ圧力室をそれぞれ画成する
   サーボピストンと、ハウジングの一端に固着さ
   れ、一端部に噴孔が形成されたノズルボデイと、
   ノズルボデイに形成されポンプ作業室と噴孔とを
   接続するガイド孔と同軸の高圧燃料通路と、高圧
   燃料通路内に往復動自在に収納され、一端部で噴
   孔を開閉するとともに、他端部がガイド孔に摺動
   自在に支持されたニードルバルブと、高圧燃料通
   路のポンプ作業室側に内装され、ニードルバルブ
   を閉弁方向に付勢するニードルスプリングと、サ
   ーボ作用室、サーボ圧力室およびポンプ作業室に
   所定圧力下で燃料を供給する燃料ポンプと、サー
   ボ作用室をサーボ圧力室または燃料タンクに選択
   的に連通する電磁切換弁と、を備え、サーボ作用
   室を燃料タンクに連通してポンプ作業室内の燃圧
   を高めることにより、ニードルバルブをリフトさ
   せて噴孔より燃料を噴射させるようにしたことを
   特徴とする燃料噴射装置。