JPS63113176A - ユニツトインジエクタ - 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〕 本発明はユニットインジェクタに関する。

〔従来の技術〕

燃料圧送室と、機関によって駆動されかつ燃料圧送室内
の燃料を加圧するプランジャと、燃料供給ポンプに連結
されかつプランジャが圧縮準備位置にあるときに燃料圧
送室内に開口する燃料供給ポートと、ばね付勢されたニ
ードルにより通常閉鎖されている燃料噴射孔と、燃料圧
送室と燃料噴射孔とを連通ずる高圧燃料供給路内に設け
られて高圧燃料供給路から燃料溢流室に通ずる燃料溢流
ポートを燃料噴射停止時に開口する摺動弁と、摺動弁を
制御するアクチュエータを具備したユニットインジェク
タが公知である。このようなユニソトインジェクタにお
いて燃料噴射の応答性を向上するために燃料溢流ポート
を開口する方向に摺動弁を付勢するばねと、ピエゾ圧電
素子からなるアクチュエータにより駆動されるピストン
によって画定された圧力伝達室と、圧力伝達室内の燃料
圧によって駆動されかつ圧力伝達室内の燃料圧が上昇し
たときに燃料溢流ポートを閉鎖する方向に摺動弁を押圧
するロッドとを具備し、燃料溢流室を逆止弁を介して圧
力伝達室内に連結したユニットインジェクタが本出願人
により既に提案されている（特願昭６１−２１０１２６
号参照）。このユニットインジェクタではロッドにより
摺動弁を押圧して燃料溢流ポートを閉鎖するために圧力
伝達室内を常時燃料で充填しておく必要がある。従って
このユニットインジェクタでは圧力伝達室内の燃料が漏
洩したときに燃料溢流室内の燃料を圧力伝達室内に供給
するために燃料溢流室を逆止弁を介して圧力伝達室内に
連結するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような逆止弁を用いると燃料噴射をす
べく圧力伝達室内の燃料圧を高めたときに逆止弁が完全
に閉弁しない危険性があり、この場合には摺動弁により
燃料溢流ポートを閉弁せしめることができないために燃
料噴射を行なうことができないという問題がある。

〔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発明によれば燃料圧送室
と、機関によって駆動されかつ燃料圧送室内の燃料を加
圧するプランジャと、プランジャが圧縮準備位置にある
ときに燃料圧送室内に開口する燃料供給ポートと、ばね
付勢されたニードルにより通常閉鎖されている燃料噴射
孔と、燃料圧送室と燃料噴射孔とを連通ずる高圧燃料供
給路内に設けられて高圧燃料供給路から燃料溢流室に通
ずる燃料溢流ポートを燃料噴射停止時に開口する摺動弁
と、摺動弁を制御するアクチュエータを具備したユニッ
トインジェクタにおいて、燃料溢流ポートを開口する方
向に摺動弁を付勢するばねと、アクチュエータにより駆
動されるピストンによって画定された圧力伝達室と、圧
力伝達室内の燃料圧によって駆動されかつ圧力伝達室内
の燃料圧が上昇したときに燃料溢流ポートを閉鎖する方
向に摺動弁を押圧するロッドと、圧力伝達室内に連結さ
れかつプランジャが圧縮準備位置にあるときに燃料圧送
室内に開口する燃料充填通路を具備している。

〔実施例〕

図面を参照するとユニットインジェクタ１の本体２内に
は摺動弁保持体３が嵌着され、この摺動弁保持体３はノ
ズル支持体４と共にナツト５によってインジェクタ本体
２に固定される。ノズル支持体４の先端部にはノズル６
がスペーサ７を介してノズルホルダ８により固締され、
ノズル６の先端部には燃料噴射孔９が形成される。ノズ
ル６内には燃料噴射孔９の開閉制御を行なうニードル１
０が摺動可能に挿入され、ノズル支持体４内には加圧ピ
ン１１を介してニードル１０を燃料噴射孔９に向けて押
圧する圧縮ばね１２が挿入される。

従って燃料噴射孔９は通常ニードル１０によって閉鎖さ
れている。ノズル支持体４内には燃料通路１３が形成さ
れ、この燃料通路１３はニードル１０の中間部に形成さ
れた円錐状受圧面１４周りの加圧室１５に連通ずる。こ
の加圧室１５はニードル１０周りの環状間隙を介して燃
料噴射孔９に連結される。燃料通路１３内の燃料圧が高
くなり、従って加圧室１５内の燃料圧が高くなるとニー
ドル１０は圧縮ばね１２のばね力に抗して上昇せしめら
れ、斯くして高圧の燃料が燃料噴射孔９から噴射せしめ
られる。

一方、インジェクタ本体２内にはインジェクタ本体２の
上端部から摺動弁支持体３まで延びるプランジャ孔１６
が形成され、このプランジャ孔１６内にはプランジャ１
７が摺動可能に挿入される。このプランジャ１７と摺動
弁支持体３間には。

燃料圧送室１８が形成される。プランジャ１７の上端部
はタペット１９に連結され、タペット１９とインジェク
タ本体２間にはプランジャ１７を常時上方に向けて付勢
する圧縮ばね２０が挿入される。タペット１９はタペッ
ト１９上において回転可動に支承されたローラ２１を具
備し、このローラ２１は機関駆動のカム２２のカム面上
を転勤する。従ってカム２２が回転するとプランジャ１
７が上下動せしめられることがわかる。摺動弁支持体３
の周りには摺動弁支持体３を包囲する環状の燃料室２３
が形成され、この環状燃料室２３は燃料供給口２４を介
して燃料供給ポンプ（図示せず）に連結される。一方、
摺動弁支持体３に関して燃料供給口２４０反対側には環
状燃料室２３の一部を構成する燃料溢流室２３ａが形成
され、この燃料溢流室２３ａは図示しない定圧制御弁を
介して燃料タンクに連結される。燃料供給ポンプから燃
料供給口２４を介して環状燃料室２３内に送り込まれた
燃料は摺動弁支持体３の周りを廻って燃料溢流室２３ａ
に達し、次いで定圧制御弁を介して燃料タンクに返戻さ
れる。従って環状燃料室２３内の燃料圧はこの定圧制御
弁によって一定圧に維持される。この一定圧は例えばｌ
　ｋｇ　／　ｃｄから２ｋｇ／−程度の低圧である。図
面に示すようにローラ２１がカム２２の基準円形カム面
部分と接触しているときにはプランジャ１７は上端位置
、即ち圧縮準備位置にある。燃料圧送室１８の内壁面上
には環状燃料室２３に連通した燃料供給ポート２５が形
成されており、この燃料供給ポート２５はプランジャ１
７が圧縮準備位置にあるときに燃料圧送室１８内に開口
する。また、環状燃料室２３は漏洩燃料排出通路２６を
介して圧縮ばね１２の収容室内に連通ずる。圧縮ばね１
２の収容室内に漏洩した燃料は漏洩燃料排出通路２６を
介して環状燃料室２３内に返戻される。

摺動弁支持体３内には横方向に延びる摺動弁挿入孔２７
が形成され、この摺動弁挿入孔２７内に摺動弁２８が摺
動可能に挿入される。摺動弁挿入孔２７はその一端部に
燃料溢流室２３ａに開口する燃料溢流ポート２９を形成
している。摺動弁２８はその全外周面に沿って延びる環
状溝３０と、この環状溝３０に隣接して形成されかつ摺
動弁挿入孔２７よりも大径の拡大頭部３１とを具備する
。

拡大頭部３１は燃料溢流室２３ａ内に位置し、この拡大
頭部３１によって燃料溢流ポート２９の開閉制御が行な
われる。摺動弁２８の環状溝３０は燃料通路３２を介し
て燃料圧送室１８に連通しており、この燃料通路３２内
に環状溝３０から燃料圧送室１８内に向けてのみ流通可
能な圧力制御用逆止弁３３が配置される。この圧力制御
用逆止弁３３はボール３４と圧縮ばね３５からなる。な
お、この圧力制御用逆止弁３３は必ずしも設ける必要は
ない。また、摺動弁２８の環状溝３０は燃料通路３６を
介して燃料通路１３に連通しており、この燃料通路３６
内には環状溝３０から燃料通路１３に向けてのみ流通可
能な逆止弁３７と、燃料中の異物を取除くためのバーフ
ィルタ３８とが挿入される。

燃料溢流室２３ａと反対側の環状燃料室２３の内壁面と
摺動弁２８間には圧縮ばね３９が挿入され、この圧縮ば
ね３９のばね力によって摺動弁２８は燃料溢流ポート２
９を開弁する方向に付勢される。

インジェクタ本体２には摺動弁２８と整列配置されかつ
摺動弁２８の拡大頭部３１に当接するロッド４０が摺動
可能に挿入され、このロッド４０を駆動するためのロッ
ド駆動装置４１がインジェクタ本体２内に取付けられる
。このロッド駆動装置４１はインジェクタ本体２に固締
されたケーシング４２と、ケーシング４２内において摺
動可能に支承されたピストン４３と、ピストン４３の一
端部とケーシング４２間に挿入されたアクチュエータ４
４と、ピストン４３の他端部により画定された小容積の
圧力伝達室４５と、ピストン４３をアクチュエータ４４
に向けて押圧する皿ばね４６とにより構成され、ロッド
４０の外端面は圧力伝達室４５内に露呈する。アクチュ
エータ４４は薄板状の圧電素子を多数板積層したピエゾ
圧電素子からなる。ピエゾ圧電素子４４に電圧を印加す
るとピエゾ圧電素子は電歪効果によって長手方向の歪を
生ずる、即ち長手方向に伸びる。この伸び量は例えば５
０．ｌｊｍ程度の少量であるが応答時間が極めて短かい
。一方、電圧の印加を停止すればピエゾ圧電素子４４は
ただちに縮み、このときの応答時間も極めて短かい。

燃料圧送室１８の内壁面には燃料充填ポート４７が形成
され、この燃料充填ポニト４７は燃料充填通路４８を介
して圧力伝達室４５内に連通せしめられる。この燃料充
填ポート４７はプランジャ１７が圧縮準備位置にあると
きに燃料圧送室１８内に開口する。ただしこの燃料充填
ポート４７はプランジャ１７が下降したときにまず始め
に燃料供給ポート２５がプランジャ１７によって閉鎖さ
れ、次いで燃料充填ポート４７がプランジャ１７によっ
て閉鎖されるように燃料供給ポート２５よりも摺動弁２
８に近い側に形成される。

前述したように逆止弁３３は必ずしも設ける必要がなく
、従ってまず始めに逆止弁３３を設けない場合について
インジェクタの作動を説明する。

プランジャ１７が圧縮準備位置にあるときにはピエゾ圧
電素子４４への電圧の印加が停止しており、ピエゾ圧電
素子４４は縮んでいる。このとき摺動弁２８およびロッ
ド４０が右方に移動して摺動弁２８の拡大頭部３１が燃
料溢流ポート２９を開弁している。従ってこのとき摺動
弁２８の環状溝３°Ｏは燃料溢流室２３ａに連通してい
る。一方、このとき燃料が燃料供給ポート２５から燃料
圧送室１８内に送り込まれ、従って燃料圧送室１８は燃
料で充填されている。更に燃料供給ポート２５から燃料
圧送室１８内に送り込まれた燃料の一部は燃料充填ポー
ト４７および燃料充填通路４８を介して燃料伝達室４５
内に送り込まれ、従って燃料伝達室４５も燃料によって
充填される。このとき燃料伝達室４５、燃料圧送室１８
および摺動弁２８の環状溝３０は全て環状燃料室２３に
連通しており、従ってこれらの各室或いは溝内の燃料圧
はほぼ等しくなっている。

次いでプランジ￥１７が下降してまず始めに燃料供給ポ
ート２５を閉鎖し、次いで燃料充填ポート４７を閉鎖す
る。次いで更にプランジャ１７が下降しても燃料圧送室
１８内の燃料は燃料通路３２および摺動弁２８の環状溝
３０を通って燃料溢流室２３ａ内に流出するだけなので
燃料圧送室１８内の燃料圧は上昇しない。次いで燃料噴
射開始時期になるとピエゾ圧電素子４４に電圧が印加さ
れ、その結果ピエゾ圧電素子４４が伸びるためにピスト
ン４３が左方に移動する°。このとき燃料充填ポート４
７はプランジャ１７によって閉鎖されているために圧力
伝達室４５内の圧力は即座に上昇する。その結果ロッド
４０が左方に移動して摺動弁２８を圧縮ばね３９のばね
力に抗して左方に移動せしめ、斯くして摺動弁２８の拡
大頭部３１が燃料溢流ポート２９を閉鎖する。燃料溢流
ポート２９が閉鎖せしめられると燃料圧送室１８内の圧
力はただちに上昇し、同時に燃料圧送室１８から燃料噴
射孔９に至る高圧燃料通路、即ち燃料通路３２、環状溝
３０、燃料通路３６　、１３および加圧室１５内の圧力
もただちに上昇する。その結果ニードル１０が上昇して
燃料噴射が開始される。次いでプランジャ１７が下降し
続け、燃料噴射作用が続行せしめられる。燃料噴射完了
時期になるとピエゾ圧電素子４４への電圧の印加が停止
され、ピエゾ圧電素子４４が縮む。その結果ピストン４
３が右方に移動するために圧力伝達室４５内の圧力が即
座に低下する。圧力伝達室４５内の圧力が低下すると摺
動弁２８およびロッド４０が圧縮ばね３９のばね力によ
って右方に移動し、摺動弁２８の拡大頭部３１が燃料溢
流ポート２９を開弁する。その結果、燃料圧送室１８お
よび高圧燃料通路内の圧力が低下するためにニードル１
０が燃料噴射孔９を閉鎖し、斯くして燃料の噴射作用が
停止する。なお、本発明によるインジェクタは応答性が
極めてよいために摺動弁２８が燃料溢流ポート２９を開
弁すると高圧燃料通路内の燃料圧がただちに低下する。

ところがニードル１０が完全に燃料噴射孔９を開弁する
までの間に高圧燃料通路内の燃料圧が急激に低下すると
燃焼ガスを燃料噴射孔９から吸い込む危険性がある。そ
こでこのように燃焼ガスを吸い込むのを防止するために
逆止弁３７が設けられている。即ち、このような逆止弁
３７を設けた場合には高圧燃料通路内の燃料圧が低下し
始めると逆止弁３９が開弁じ、斯くして燃料通路１３や
加圧室１５内の圧力が−気に低くなることがないために
燃焼ガスの吸い込みを防止することができる。

次いでプランジャ１７が上昇運動を開始すると逆止弁３
３が設けられていない場合には燃料が燃料通路３２から
燃料圧送室１８内に送り込まれる。

次いで再びプランジャ１７が圧縮準備位置まで上昇する
と燃料供給ポート２５から燃料が燃料圧送室１８内に補
充され、同時に圧力伝達室４５内に燃料が補充される。

このように本発明ではプランジャ１７が上下動する毎に
圧力伝達室４５に燃料が補充されるのでピエゾ圧電素子
４４に電圧が印加される前に圧力伝達室４５には燃料が
確実に充填されることになる。また、ピエゾ圧電素子４
４に電圧が印加されたときには燃料充填ポート４７がプ
ランジャ１７によって完全に閉鎖されているので圧力伝
達室４５内の圧力を確実に高めることができ、斯くして
確実に燃料噴射を行なうことができる。

前述したように環状燃料室２３内の燃料圧はｌ　ｋｇ　
／　ｃ−から２ｋｇ／ａ（の低圧であり、従って機関回
転数が高くなってプランジャ１７による燃料充填ポート
４７の開口時間が短か（なると十分な燃料を圧力伝達室
４５内に供給できなくなる危険性がある。このような危
険性を回避するには図面に示すように一定圧で開弁する
逆止弁３３を燃料通路３２内に設けることが好ましい。

即ち前述したようにプランジャ１７の下降運動が開始さ
れるとまず始めに燃料供給ポート２５が閉鎖され、次い
で燃料充填ポート４７が閉鎖されるが一定圧で開弁する
逆止弁３３を設けた場合にはプランジャ１７が燃料供給
ポート２５を閉鎖するや否や燃料圧送室１８内の燃料の
圧縮作用が開始され、燃料圧送室１８内の燃料圧が上昇
する。この燃料圧は燃料充填ポート４７が燃料圧送室１
８内に連通している間にかなり高くなるので高圧の燃料
が圧力伝達室４５内に送り込まれることになる。このよ
うに逆止弁３３を設けると高圧の燃料が圧力伝達室４５
内に送り込まれるので機関回転数が高くなっても圧力伝
達室４５内を燃料でもって完全に充填することができる
。

一方、ピエゾ圧電素子４４への電圧の印加を停止・した
ときに応答性よく燃料の噴射作用を停止するには摺動弁
２８を開弁方向に付勢する圧縮ばね３９のばね力をでき
るだけ強くす゛ることが必要となる。しかしながら圧縮
ばね３９のばね力をあまり強くしすぎるとピエゾ圧電素
子４４に電圧が印加されたときにロッド４０に作用する
押圧力では摺動弁２８を閉弁方向に押圧することができ
なくなる。しかしながら高圧の燃料を圧力伝達室４５内
に送り込むと圧縮ばね３９のばね力を強くしても摺動弁
２日を確実に閉弁することができる。即ち、高圧の燃料
を圧力伝達室４５内に送り込むとピエゾ圧電素子４４は
わずかばかり縮むが圧力伝達室４５内は高圧の燃料で充
填される。ところがピエゾ圧電素子４４は電圧が印加さ
れたときに圧力伝達室４５内の圧力に拘わらずに常に一
定量だけ伸びるという性質を有する。従って高圧の燃料
を圧力伝達室４５内に充填してもピエゾ圧電素子４４に
電圧が印加されたときの圧力伝達室４５内の容積減少割
合は十分に大きく、しかも容積減少前の圧力伝達室４５
内の圧力は高圧であるので容積減少後の圧力伝達室４５
内の圧力はかなり高くなる。従って高圧の燃料を圧力伝
達室４５内に送り込むことにより圧扁ばね３９のばね力
を強くしても摺動弁２８を確実に閉弁することができる
。

このように高圧の燃料を圧力伝達室４５内に送り込むこ
とによって圧縮ばね３９のばね力を高めることができる
ので燃料噴射停止の応答性を向上することができる。な
お、逆止弁３３を設けるとプランジャ１７が上昇したと
きに燃料通路３２から燃料圧送室１８内に燃料が供給さ
れないので燃料圧送室１８内の圧力は低下し、プランジ
ャ１７が燃料充填ポート４７を開口したときに圧力伝達
室４５内の燃料の一部が燃料圧送室１８内に流出するが
プランジャ１７が下降するときに再び高圧の燃料が圧力
伝達室４５内に送り込まれるので何ら問題は生じない。

〔発明の効果〕

圧力伝達室を確実に燃料によって満たすことができると
共にピエゾ圧電素子に電圧が印加されるときにはプラン
ジャによって圧力伝達室からの燃料の流出が完全に遮断
されるのでピエゾ圧電素子に電圧が印加されたときに圧
力伝達室内の燃料圧を確実に上昇させることができ、斯
くして燃料噴射を確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図はユニットインジェクタの側面断面図である。 ９・・・燃料噴射孔、　　　　　１０・・・ニードル、
１７・・・プランジャ、　　　１８・・・燃料圧送室、
２３・・・環状燃料室、　　　２３ａ・・・燃料溢流室
、２５・・・燃料供給ポート、　２８・・・摺動弁、２
９・・・燃料溢流ポート、　３０・・・環状溝、４０・
・・ロッド、　　　　　　４３・・・ピストン、４４・
・・アクチュエータ、　４５・・・圧力伝達室、４７・
・・燃料充填ポート、　４８・・・燃料充填通路。 ４５・・・圧力伝達室 ４８・・・燃料充填通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃料圧送室と、機関によって駆動されかつ該燃料圧送
   室内の燃料を加圧するプランジャと、プランジャが圧縮
   準備位置にあるときに燃料圧送室内に開口する燃料供給
   ポートと、ばね付勢されたニードルにより通常閉鎖され
   ている燃料噴射孔と、燃料圧送室と燃料噴射孔とを連通
   する高圧燃料供給路内に設けられて高圧燃料供給路から
   燃料溢流室に通ずる燃料溢流ポートを燃料噴射停止時に
   開口する摺動弁と、該摺動弁を制御するアクチュエータ
   を具備したユニットインジェクタにおいて、上記燃料溢
   流ポートを開口する方向に上記摺動弁を付勢するばねと
   、上記アクチュエータにより駆動されるピストンによっ
   て画定された圧力伝達室と、圧力伝達室内の燃料圧によ
   って駆動されかつ該圧力伝達室内の燃料圧が上昇したと
   きに上記燃料溢流ポートを閉鎖する方向に上記摺動弁を
   押圧するロッドと、圧力伝達室内に連結されかつプラン
   ジャが圧縮準備位置にあるときに燃料圧送室内に開口す
   る燃料充填通路を具備したユニットインジェクタ。