JP2001003830A

JP2001003830A - 内燃機関の油圧式インジェクタ

Info

Publication number: JP2001003830A
Application number: JP11168639A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Minami; 利貴南
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2001-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、アイドリング時とそれ以外の噴射
時とで、増圧ピストンおよびプランジャの戻しばねのば
ね力を切換えることにより、従来の噴射特性を損なわ
ず、アイドリングに適したばね力を確保するようにした
内燃機関の油圧式インジェクタを提供する。【解決手段】油圧式インジェクタの増圧ピストンおよ
びプランジャの戻しばねをアイドリングに適したばね力
を有する第１の戻しばねと、アイドリング以外で上記第
１の戻しばねと協同して高速回転でも正常に燃料噴射で
きるようにばね力を設定した第２の戻しばねとから構成
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料圧を増圧す
る増圧室を有する内燃機関の油圧式インジェクタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、多気筒内燃機関の油圧式インジェ
クタを採用した高圧燃料噴射装置には、電子回路によっ
て噴射量、噴射時期等の制御を行なう燃料噴射方式（コ
モンレール噴射システム）、噴射ポンプから共通の通路
及び蓄圧室を経て各燃焼室に燃料を分配する蓄圧式噴射
方式（アキュームレータ噴射システム）等がある。

【０００３】上述のような高圧燃料噴射装置に採用され
ているインジェクタとして、例えば特開平９−２１７６
６３号公報に開示されたものがある。この油圧式インジ
ェクタは、燃料噴射行程において燃料流量特性を可変的
に制御することにより、内燃機関の燃焼騒音やＣＯ₂等
のエミッションを低減させるものである。

【０００４】ところで、上記油圧式インジェクタ１は図
４に示すように、ノズル本体２、ばね収納部２０、スペ
ーサ本体２１、バレル５、インジェクタ本体４、ソレノ
イド本体３からなる本体と、その外周部に嵌合装着され
るケース６とから構成されている。更に詳述すれば、噴
孔１３を有しかつその噴孔１３を開閉する針弁２３を摺
動自在に挿入してなるノズル本体２、針弁２３の戻しば
ねであるノズルスプリング１８を内設したばね収納部２
０、増圧室７からノズル本体２に燃料を導く燃料通路２
２を形成したスペーサ本体２１、開口１４ａ，１４ｂを
有する仕切板１４、中央部下部に増圧室７を形成し、増
圧ピストン９のプランジャ２４を摺動自在に挿入し、外
周部に後述のケース６との間にシール材５ａ等を介して
密封的に燃料チャンバ２６を形成したバレル５、下方凹
部４１に増圧ピストン９、戻しばね１７、プランジャ２
４の上部を摺動自在に挿入し、その上方に高圧の作動油
が供給される圧力室８を形成し、かつ上方凹部４２には
高圧作動油の供給を制御する制御弁であるポペット弁１
６、戻しばね１９、ポペットスリーブ３１を摺動自在に
挿入し、さらにその側部に上記圧力室８に連通する油圧
通路４４及び作動油供給口４５を形成したインジェクタ
本体４、上記インジェクタ本体４の上端にねじ結合３ａ
によって固定され、作動油のドレン通路３２を形成し、
その上部に装着したソレノイドケース部３４内に、上記
ポペット弁１６に固定されたアーマチャ３３、後述のコ
ントローラ５０（図３）からの指令で付勢されるソレノ
イド１０を配設したソレノイド本体３、一端を上記ノズ
ル本体２にシール材を介して密封的に係止し、他端をイ
ンジェクタ本体４にねじ結合６ａによって固定され、後
述の燃料供給パイプ５１と連通する燃料供給口１１と燃
料排出口１２とを形成したケース６とから構成されてい
る。

【０００５】また、ノズル本体２には、針弁２３の周囲
に燃料溜り２４が形成されていて、増圧室７とスペーサ
本体２１に形成された燃料通路２２、ばね収納部２０に
形成された燃料通路２２、ノズル本体２に形成された燃
料通路２２によって連通され、増圧によって高圧化され
た燃料が供給されるようになっている。

【０００６】また、スペーサ本体２１の増圧室７への燃
料供給側の燃料通路２２ａには、ボール型逆止弁１５が
設置されている。

【０００７】上述のように構成された油圧式インジェク
タ１を採用した内燃機関の燃料噴射装置及びその燃料噴
射装置への燃料供給システムとして、図３に示すものが
知られている。内燃機関の気筒毎に配設された油圧式イ
ンジェクタ１は、燃料供給のための共通の燃料供給パイ
プ５１が連結されている。燃料供給パイプ５１には、燃
料ポンプ５３の駆動によって燃料タンク５２の燃料が燃
料フィルタ５４を通じて供給される。燃料供給パイプ５
１は、各インジェクタ１に連通し、燃料回収通路５５を
通じて燃料タンク５２に回収される。即ち、インジェク
タ１は、その燃料供給口１１と燃料排出口１２とが所定
圧の燃料が常に供給されている燃料供給パイプ５１に配
置されているものである。また、インジェクタ１の噴孔
１３の開閉は、ソレノイド１０の制御によって行なわれ
る。

【０００８】インジェクタ１への燃料圧の増圧のため
に、高圧の作動油を圧力室８へ供給されるように構成さ
れている。各インジェクタ１はその作動油供給口４５が
共通の高圧油マニホールド５６にそれぞれ連結されてお
り、その高圧油マニホールド５６には、オイルタンク５
７からの作動油がオイルポンプ５８の作動によって油供
給路６１を通じて供給されるようになっており、油供給
路６１の途中には、オイルクーラ５９やオイルフィルタ
６０が設けられている。さらに、油供給路６１は、内燃
機関のオイルギャラリ６２に連通する潤滑系油路６７と
インジェクタ１の圧力室８に連通する作動油系油路６６
に分岐されている。作動油系油路６６には、高圧オイル
ポンプ６３が設けられ、高圧オイルポンプ６３から高圧
油マニホールド５６への作動油の供給は流量制御弁６１
を介してコントロールされるようになっている。コント
ローラ５０は、内燃機関の回転数を検出する回転数セン
サ６８、アクセルペダルの開度量を検出するアクセル開
度センサ６９、クランクの回転角を検出するクランク角
センサ７０などの検出信号を基に、流量制御弁６４の制
御とインジェクタ１のソレノイド１０の制御を行なうよ
うになっている。

【０００９】コントローラ５０からの指令でソレノイド
１０が付勢されると、アーマチャ３３が吸着され、アー
マチャ３３が固定されているポペット弁１６が戻しばね
１９のばね力に抗してリフトする。ポペット弁１６がリ
フトすると、作動油供給口４５と弁室でもある上方凹部
４２を介して内部の油圧通路４４が連通し、高圧油マニ
ホールド５６からの高圧作動油油圧通路４４を通じて圧
力室８に供給される。圧力室８に高圧作動油が供給され
ると、増圧ピストン９の上面に作動圧を付勢する。一方
燃料は、バレル５に形成された燃料供給口１１から増圧
室７に供給されている。

【００１０】増圧ピストン９が作動油の付勢により下降
すると、増圧室７内の燃料が増圧される。増圧室７の燃
料が増圧されると、その燃料圧はノズルスプリング１８
のばね力に抗して針弁２３をリフトさせる。針弁２３の
リフトにより噴孔１３が開口し、高圧の燃料が各燃焼室
へ噴射される。ソレノイド１０の付勢が解放すると、戻
しばね１９のばね力でポペット弁１６が下降し、ドレン
通路３２を通じて圧力室８の高圧作動油は排出される。
圧力室８の高圧作動油が排出されると、増圧ピストン
９、プランジャ２４が戻しばね１７のばね力で元に復帰
し、増圧室７は燃料供給パイプ５１内の圧力と同圧にな
り、針弁２３にかかる燃料圧が低下し、ノズルスプリン
グ１８のばね力で針弁２３は噴孔１３を閉鎖する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のイン
ジェクタでは、増圧ピストン９の戻しばね１７のばね力
は内燃機関の回転数によって最大力が決まってしまうの
で、最高回転で適合するよう強くしてある。したがっ
て、アイドリング時のように、油圧が低くかつ噴射量が
少ない運転状態では、戻しばね１７のばね力が強いと増
圧ピストン９の動きがにぶくなり、噴射量が安定しなく
なるという問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
の問題を解決することにあり、アイドリング時とそれ以
外の噴射時とで増圧ピストンおよびプランジャの戻しば
ねのばね力を切換えることにより、従来のアイドリング
時以外における噴射特性を損なわず、アイドリングに適
したばね力を確保するようにした油圧式インジェクタを
提供することである。

【００１３】この発明は、先端に噴孔を有する本体、燃
料供給パイプに開口する燃料供給口と燃料排出口とが形
成され且つ上記本体の外側に燃料チャンバを形成するよ
うに密封的に隙間を形成して嵌合されたケース、上記燃
料チャンバから供給された燃料を増圧する上記本体内に
形成された増圧室、上記増圧室から上記噴孔へ燃料を供
給する上記本体に形成された燃料通路、上記本体内に摺
動自在に挿入されて燃料圧によって上記噴孔を開口する
針弁、上記噴孔を閉鎖する方向に上記針弁をばね力で付
勢するノズルスプリング、上記増圧室の燃料を増圧する
増圧ピストンおよびプランジャ、上記増圧ピストンの上
端部に高圧作動油を付与するため高圧作動油が供給され
る圧力室、上記圧力室に高圧作動油の供給を制御する制
御弁を具備し、上記増圧ピストンおよびプランジャを上
記圧力室側に付勢する戻しばねをアイドリングに適した
ばね力を有する第１の戻しばねと、アイドリング以外で
上記第１の戻しばねと協同して高速回転でも正常に燃料
噴射できるようにばね力を設定された第２の戻しばねと
から構成してなる内燃機関の油圧式インジェクタであ
る。

【００１４】また、この内燃機関の油圧式インジェクタ
では、上記第２の戻しばねの長さを上記第１の戻しばね
のアイドリングの噴射量に相等するプランジャストロー
ク分だけ短く設定されている。

【００１５】この内燃機関の油圧式インジェクタは、上
述のように、増圧ピストンおよびプランジャの戻しばね
をアイドリングに適したばね力を有する第１の戻しばね
と、アイドリング以外で上記第１の戻しばねと協同して
高速回転でも正常に燃料噴射できるようにばね力を設定
した第２の戻しばねとから構成したので、アイドリング
時においても、増圧ピストンおよびプランジャがスムー
ズに作動し、インジェクタの燃料噴射が正常に行なわ
れ、内燃機関のアイドリング回転が安定化するととも
に、ＣＯ₂の発生、騒音の発生が低減できる。また、ア
イドリグ以外では、第１の戻しばねと第２の戻しばねの
協同によりばね力が増し、高圧となった作動油圧と適合
し、燃料噴射特性が損なわれることがない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面により，この発明の内
燃機関の油圧インジェクタの実施例を説明する。図１お
よび図２に示すこの発明による内燃機関の油圧式インジ
ェクタは、図４の従来例と比較して、増圧ピストンおよ
びプランジャの戻しばねの構成が異なる以外は、同一構
成および機能を有するので、同一部品に対しては同一の
符号を符し、同一構成についての詳細な説明は省略す
る。

【００１７】この内燃機関の油圧式インジェクタは、図
３に示す燃料供給システムに組み込んで適用されるもの
であり、内燃機関の各気筒に配設されている。この実施
例では、図１、図２により１個の油圧式インジェクタに
ついて説明する。

【００１８】インジェクタ本体４およびバレル５に摺動
自在に挿入された増圧ピストン９およびプランジャ２４
の戻しばね７０を、内燃機関の回転数が低いめたに、油
圧が低くかつ燃料噴射量が少ないアイドリング時でも増
圧ピストン９およびプランジャ２４の作動が安定するよ
うに、ばね定数を従来の戻しばねより大幅に小さく設定
して、アイドリングに適したばね力を有する第１の戻し
ばね７１と、アイドリング以外で第１の戻しばね７１と
協同して高速回転により油圧が充分に高い運転時でも増
圧ピストン９およびプランジャ２４の作動が安定し、正
常噴射できるようにばね力を設定した第２の戻しばね７
２とを同心的に併設したものである。

【００１９】第２の戻しばね７２の長さは、第１の戻し
ばね７１のアイドリングにおける噴射量に相等するプラ
ンジャストローク分ｈだけ短く設定されている。上述の
ように、増圧ピストン９およびプランジャ２４の戻しば
ね７０を、第１の戻しばね７１と第２の戻しばね７２と
から２重に構成したので、アイドリングにおいては、内
燃機関の回転数が低く、作動油の油圧も低い状態にある
が、ばね定数の小さい第１の戻しばね７１のみが戻しば
ねとして作用するので、増圧ピストン９およびプランジ
ャ２４の作動がスムーズとなり、インジェクタ１の燃料
噴射量も安定する。よって、アイドリングにおける内燃
機関の回転も安定するとともに、ＣＯ₂発生や騒音発生
も低減される。

【００２０】次に、内燃機関の回転が上昇し、アイドリ
ング以外の中回転や高速回転域においては、作動油の油
圧も回転の上昇に伴い高圧となるが、第１の戻しばね７
１のみが作用するプランジャストローク分ｈを超えて、
第１の戻しばね７１とともに、第２の戻しばね７２も同
時に作用するので、両者のばね力が増し、高圧となった
作動油圧と適合し、増圧ピストン９およびプランジャ２
４の作動も安定し、インジェクタ１の燃料噴射も正常に
行なわれる。よって、従来のアイドリング時以外におけ
る噴射特性が損なわれることがなく、内燃機関の出力も
確保される。

【００２１】

【発明の効果】この発明による内燃機関の油圧式インジ
ェクタは、増圧ピストンおよびプランジャの戻しばねを
アイドリングに適したばね力を有する第１の戻しばね
と、アイドリング以外で上記第１の戻しばねと協同して
高速回転でも正常に燃料噴射できるようにばね力を設定
した第２の戻しばねとから構成したので、アイドリング
時においても、増圧ピストンおよびプランジャがスムー
ズに作動し、インジェクタの燃料噴射が正常に行なわ
れ、内燃機関のアイドリング回転が安定化するととに
も、ＣＯ₂の発生、騒音の発生が低減できる。

【００２２】また、アイドリング以外では、第１の戻し
ばねと第２の戻しばねの協同によりばね力が増すので、
高圧となった作動油圧と適合し、増圧ピストンおよびプ
ランジャの作動も安定し、インジェクタの燃料噴射も正
常に行なわれ、内燃機関の出力も確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による内燃機関の油圧式インジェクタ
の一実施例を示す断面図である。

【図２】上記図１におけるＡ部の拡大断面図である。

【図３】油圧式インジェクタを採用した燃料供給システ
ムを示す概略系統図である。

【図４】従来の内燃機関の油圧式インジェクタを示す断
面図である。

【符号の説明】

１油圧式インジェクタ２ノズル本体３ソレノイド本体４インジェクタ本体５バレル６ケース７増圧室８圧力室９増圧ピストン１０ソレノイド１３噴孔２４プランジャ７０戻しばね７１第１の戻しばね７２第２の戻しばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に噴孔を有する本体、燃料供給パイ
プに開口する燃料供給口と燃料排出口とが形成され且つ
上記本体の外側に燃料チャンバを形成するように密封的
に隙間を形成して嵌合されたケース、上記燃料チャンバ
から供給された燃料を増圧する上記本体内に形成された
増圧室、上記増圧室から上記噴孔へ燃料を供給する上記
本体に形成された燃料通路、上記本体内に摺動自在に挿
入されて燃料圧によって上記噴孔を開口する針弁、上記
噴孔を閉鎖する方向に上記針弁をばね力で付勢するノズ
ルスプリング、上記増圧室の燃料を増圧する増圧ピスト
ンおよびプランジャ、上記増圧ピストンの上端部に高圧
作動油を付与するため高圧作動油が供給される圧力室、
上記圧力室に高圧作動油の供給を制御する制御弁を具備
し、上記増圧ピストンおよびプランジャを上記圧力室側
に付勢する戻しばねをアイドリングに適したばね力を有
する第１の戻しばねと、アイドリング以外で上記第１の
戻しばねと協同して高速回転でも正常に燃料噴射できる
ようにばね力を設定された第２の戻しばねとから構成し
たことを特徴とする内燃機関の油圧式インジェクタ。
【請求項２】上記第２の戻しばねの長さを上記第１の
戻しばねのアイドリングの噴射量に相等するプランジャ
ストローク分だけ短く設定したことを特徴とする請求項
１記載の内燃機関の油圧式インジェクタ。