JP2001107822A - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

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JP2001107822A
JP2001107822A JP28667899A JP28667899A JP2001107822A JP 2001107822 A JP2001107822 A JP 2001107822A JP 28667899 A JP28667899 A JP 28667899A JP 28667899 A JP28667899 A JP 28667899A JP 2001107822 A JP2001107822 A JP 2001107822A
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pressure
fuel injection
injection device
oil
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Kazuo Kurata
一男 倉田
Tomohiro Otani
知広 大谷
Shigeki Tada
茂樹 多田
Takeshi Asai
豪 朝井
Toshiichi Imamori
敏一 今森
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Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
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    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄圧式燃料噴射装置の簡単な代替システムを
提供することである。 【解決手段】圧縮ばねの弾性力に抗して電磁ソレノイド
で燃料制御バルブを移動させて高圧燃料の通路を開きか
つ圧縮ばねの弾性力で前記燃料制御バルブを逆向きに移
動させて高圧燃料の通路を閉じるインジェクタ部を備え
た電子制御式燃料噴射装置において、前記燃料制御バル
ブを前記圧縮ばねの弾性力に抗して押し込み可能なボル
トを前記インジェクタ部に備え、気筒数に相当する数の
高圧燃料吐出口を備えた燃料噴射ポンプと、前記燃料噴
射ポンプの複数の高圧燃料吐出口から第１逆止弁を介し
て高圧燃料が供給される合流管と、前記合流管から第２
逆止弁を介して高圧燃料が供給される蓄圧室とを備え、
前記蓄圧室と前記インジェクタ部とを接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の蓄圧式
の燃焼噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の蓄圧式燃料噴射装置２００は、図
１１に示すように専用品の高圧サプライポンプ９１によ
り以下に示すように制御することでコモンレール式蓄圧
室９０内の圧力を一定に保っていた。図１１において、
蓄圧室９０内の燃料油の圧力を一定に保つように、高圧
サプライポンプ９１から供給される燃料油の量が多過ぎ
ると電磁弁９２を開いて過剰な燃料を燃料タンク（図示
せず）へ戻すようにしている。蓄圧室９０内は所定範囲
の圧力（300〜1400ｋｇｆ／ｃｍ2）に保たれている。蓄
圧室９０内の圧力が下がると逆止弁９３が開いて高圧サ
プライポンプ９１から燃料油が蓄圧室９０内に供給され
る。安全弁９４は、蓄圧室９０内の圧力が、所定範囲を
超えた際に開き、蓄圧室９０内の圧力が所定範囲に収ま
るまで蓄圧室９０内の燃料油を燃料タンクへ戻す。以上
のようにして所定範囲の圧力に保たれた蓄圧室９０から
複数の電子制御式インジェクタ９５へ燃料油が供給され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような燃焼噴射装
置において、インジェクタ９５内の電磁弁９６（図１
２）が故障した場合に燃料を噴射させるには、内部のば
ね９７の押圧力よりも供給される燃料油による油室９９
内の圧力の方を大きくしてニードル弁９８を移動させる
ようにしなければならない。図１１に示すように、蓄圧
室９０からすべてのインジェクタ９５に燃料油を供給し
ているので、蓄圧室９０が破損すると、すべてのインジ
ェクタ９５が使用不能となる。つまり機関が停止してし
まい、舶用機関の場合は難破につながる。従来は、予め
スペアの蓄圧室を用意しておき、蓄圧室９０が故障した
際にはスペアの蓄圧室と取り替えて対応していた。この
取り替えは非常に手間であり、またコストもかかる。ま
た、インジェクタ９５の電磁弁９６を制御するコントロ
ーラ（図示せず）に故障が生じた際には、やはり機関の
運転が不可能となるため、故障時における代替システム
の構築が望まれていた。本発明は、蓄圧式燃料噴射装置
の簡単な代替システムを提供することを目的としてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧縮
ばねの弾性力に抗して電磁ソレノイドで燃料制御バルブ
を移動させて高圧燃料の通路を開きかつ圧縮ばねの弾性
力で前記燃料制御バルブを逆向きに移動させて高圧燃料
の通路を閉じるインジェクタ部を備えた電子制御式燃料
噴射装置において、前記燃料制御バルブを前記圧縮ばね
の弾性力に抗して押し込み可能なボルトを前記インジェ
クタ部に備え、複数の高圧燃料吐出口を備えた燃料噴射
ポンプと、前記燃料噴射ポンプの複数の高圧燃料吐出口
から第１逆止弁を介して高圧燃料が供給される合流管
と、前記合流管から第２逆止弁を介して高圧燃料が供給
される蓄圧室とを備え、前記蓄圧室と前記インジェクタ
部とを接続した。請求項２の発明では、請求項１の発明
において、蓄圧室と合流管とを燃料噴射装置から取外し
可能に接続し、蓄圧室と合流管とを燃料噴射装置から取
外した際に、燃料噴射ポンプの気筒数に相当する数の高
圧燃料吐出口と各インジェクタをそれぞれ高圧管で接続
する。請求項３の発明では、請求項１または請求項２の
発明において、燃料噴射ポンプに、機械式ガバナを備え
た機械式燃料噴射ポンプを採用した。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は、請求項１〜請求項３の発
明による燃料噴射装置１００の概略系統図である。図１
において燃料噴射装置１００は、図示しない６気筒の内
燃機関に設置されている。６つの電子制御式インジェク
タ１が、それぞれ配管１ａ〜１ｆにより蓄圧室２と接続
されている。
【０００６】蓄圧室２は、逆止弁３を備えた配管２ａに
より合流管５と接続されている。また、蓄圧室２は、安
全弁４を備えた配管２ｂにより図示しない燃料タンクと
接続されている。
【０００７】合流管５は、それぞれ逆止弁６〜１１を備
えた配管５ａ〜５ｆにより高圧サプライポンプ１３と接
続されている。また、合流管５は、途中に電磁弁１２を
備えた配管１４で図示しない燃料タンクと接続されてい
る。電磁弁１２は、図示しないコントローラで開閉制御
される。高圧サプライポンプ１３は機械式ガバナ１５を
備えており、また、高圧サプライポンプ１３は、配管１
６により図示しない燃料タンクと接続されている。
【０００８】図５は、図１のインジェクタ１の断面略図
である。図５においてインジェクタ１は、座２９にニー
ドル弁１７が着床することにより噴口１９からの燃料油
の噴射を停止し、かつニードル弁１７が座２９から離れ
ることにより噴口１９から燃料油を噴射する。
【０００９】インジェクタ１の本体３０にはソレノイド
部２２が設けてある。ソレノイド部２２は、ソレノイド
バルブ２５，アーマチュア２８，ソレノイドバルブ固定
ボルト２３及びシム２７を備えている。アーマチュア２
８は、本体３０に設けたソレノイドバルブ２５に当接し
ている。また、ソレノイドバルブ固定ボルト２３は、図
５に示すようにシム２７を備えた状態でアーマチュア２
８に当接している。
【００１０】本体３０には蓄圧室２（図１）から供給さ
れる高圧油を通過させる油路ｂ，ｃが設けてある。油路
ｂは噴口１９と連通する油室１８に通じており、また、
油路ｃはソレノイドバルブ２５を備えた油室ｄに通じて
いる。
【００１１】油室ｄには、油路ｃ以外に燃料タンク（図
示せず）に通じる油路ｇとコマンドピストン２１を備え
た油室ｆに通じる油路ｅが連通している。ソレノイドバ
ルブ２５は、ソレノイド２４で制御されるアーマチュア
２８と縮設した戻しばね２６の力関係により往復移動が
可能となっており、ソレノイド２４に通電するとアーマ
チュア２８が戻しばね２６の押圧力に抗してソレノイド
バルブ２５を図５で見て下方へ移動させ、図６に示すよ
うに油路ｃを閉じ、かつ油路ｇを開く。また、ソレノイ
ド２４への通電を解除すると、図５に示すように、戻し
ばね２６の弾性力によりソレノイドバルブ２５は上方へ
移動し、油路ｇを閉じかつ油路ｃを開く。
【００１２】ニードル弁１７は、油路ｂを介して供給さ
れる高圧油により油室１８において上向きの力が掛かる
が、また、油路ｃ，油室ｄ，油路ｅを介して油室ｆに高
圧油が供給され、この高圧油がコマンドピストン２１を
下方へ押圧することによりコマンドピストン２１がニー
ドル弁１７を下向きに押圧する。また、ニードル弁１７
は、ノズルばね２０により常時下方へ押圧されている。
【００１３】コマンドピストン２１の油室ｆにおける圧
力を受ける面積は、ニードル弁１７の油室１８における
圧力を受ける面積よりも大きいため、同じ圧力の燃料油
が油室ｆと油室１８の双方に供給されると、コマンドピ
ストン２１及びニードル弁１７は図５で見て下方へ移動
し、ニードル弁１７は座２９に着床する。
【００１４】以上のように構成された図１に示す燃料噴
射装置１００において、高圧サプライポンプ１３は、図
示しない燃料タンクから燃料を吸引し、かつ配管５ａ〜
５ｆを介してそれぞれ逆止弁６〜１１を押し開いて合流
管５内に燃料油を供給する。
【００１５】合流管５には途中に電磁弁１２を設けた配
管１４が設けてあり、図２に示すように電磁弁１２を開
くことにより配管１４を介して燃料タンク（図示せず）
へ燃料を戻すことができるようになっている。
【００１６】安全弁４は、蓄圧室２内の圧力が所定値
（例えば1500ｋｇｆ／ｃｍ2）を超えた際に蓄圧室２内
の圧力により押し開かれ、蓄圧室２内の圧力が所定範囲
（例えば800〜1500ｋｇｆ／ｃｍ2）に収まるまで蓄圧室
２内の燃料油を配管２ｂを介して燃料タンク（図示せ
ず）へ戻す。このように蓄圧室２内の圧力が異常に高く
ならないようにして蓄圧室２を保護している。
【００１７】インジェクタ１は電子制御式であり、図示
しない制御装置により制御されている。インジェクタ１
から燃料を噴射する際は、図５に示すソレノイド２４に
通電し、図６に示すようにアーマチュア２８を押し下げ
てソレノイドバルブ２５を下方へ移動させ、油室ｄと油
路ｃを遮断し、かつ油室ｄと油路ｇ及び油路ｅとを連通
させる。
【００１８】油室ｆには油路ｃから高圧油が供給されな
くなり、かつ油室ｆ内の高圧油は油路ｅ、油室ｄ及び油
路ｇを介して燃料タンクへ回収され、コマンドピストン
２１によるニードル弁１７への押圧力は解除され、油室
１８内の燃料油の圧力がノズルばね２０の弾性力に打ち
勝ち、ニードル弁１７は座２９から離れ、油室１８内の
高圧の燃料油が噴口１９から噴射される。
【００１９】図示しない制御装置によりソレノイド２４
への通電を解除すると、アーマチュア２８は図５に示す
元の位置に戻り、ソレノイドバルブ２５は戻しばね２６
の押圧力により押し上げられ、油路ｇを閉じ、かつ油路
ｃを開く。油路ｃが開くと、蓄圧室２（図１）から供給
される高圧油が油路ｃ，油室ｄ及び油路ｅを介して油室
ｆ内へ供給され、油室ｆ内が高圧になりコマンドピスト
ン２１がニードル弁１７を押し下げる。
【００２０】ここで、仮にインジェクタ１を制御する制
御装置（図示せず）が故障し、ソレノイド２４が動作不
能になると、シム２７を取外し、ソレノイドバルブ固定
ボルト２３を締め込むことによりソレノイドバルブ固定
ボルト２３でアーマチュア２８を押圧してソレノイドバ
ルブ２５を下方へ移動させ、図７の状態にすることがで
きる。図７では、油室ｄと油路ｃは遮断されており、か
つ油室ｄと油路ｇは連通しているため、コマンドピスト
ン２１によるニードル弁１７への押圧力は解除され、ニ
ードル弁１７はノズルばね２０の弾性力のみで座２９へ
押し付けられる状態になる。この状態におけるニードル
弁１７は、従来の機械式燃料噴射装置における燃料噴射
弁と同等の機能を備えている。
【００２１】図３は、蓄圧室２内の圧力変化を示すグラ
フである。燃料油を噴射することにより、蓄圧室２内の
圧力は低下する。圧力低下が所定値以下になると高圧サ
プライポンプ１３から燃料油が供給されて蓄圧室２内の
圧力は燃料油噴射前の状態に戻る、又は所定範囲の圧力
になる。
【００２２】蓄圧室２が故障すると、各インジェクタ１
への高圧の燃料油の供給が不可能になる。その際には、
図１の燃料噴射装置１００から図４に破線で示す部分
（配管１ａ〜１ｆ，蓄圧室２，合流管５及び配管５ａ〜
５ｆ）を取外し、代わりに高圧管３１〜３６で高圧サプ
ライポンプ１３と各インジェクタ１とを接続する。この
作業は機関を停止させて手作業で行うが、それほど大し
た作業ではない。非常時に使用するには十分な能力を発
揮することができる。
【００２３】これにより各インジェクタ１には高圧の燃
料油が供給可能となる。次に、燃料油を噴射する際には
図７に示すようにシム２７を取外し、ソレノイドバルブ
固定ボルト２３を締め込み、油路ｃと油室ｄとを遮断
し、かつ油路ｅ、油室ｄ及び油路ｇとを連通させること
により、コマンドピストン２１に油圧が作用しないよう
にし、ノズルばね２０の弾性力のみがニードル弁１７を
押圧する状態にする。
【００２４】図８は、図１の燃料噴射装置１００におい
て機械式ガバナ１５の構成を示した高圧サプライポンプ
１３の略図である。高圧サプライポンプ１３は、電子制
御でガバナ制御を行うので通常は機械式ガバナ１５は使
用しない。制御装置等が故障してガバナ制御に支障を来
したときに機械式ガバナ１５によりガバナ制御を行い、
機関回転数を制御する。
【００２５】図８に示すように、通常は燃料噴射量を制
御するラック３２に設けた穴３２ａにラック固定ボルト
３３を差込み、機械式ガバナ１５のラック３２を固定し
ている。ラック３２を図８で見て右方へ移動させると燃
料噴射量は増加し、逆に左方へ移動させると燃料噴射量
は減少する。
【００２６】機関回転数の半分の回転数で燃料カム軸３
４が回転し、図９に示すように、遠心力によりガバナウ
ェイト３５が矢印の向きに開きスリーブ３６を右方へ押
し出し、スリーブ３６はリンク部材３７を右方へ押圧す
る。ラック３２はリンク部材３７を介して左方へ押し出
され、燃料噴射量は減少する。
【００２７】このように機械式ガバナ１５は、ガバナウ
ェイト３５が回動することにより燃料噴射量を調整す
る。合流管５（図１）に燃料送油量制御用の電磁弁１２
を設けているので、高圧サプライポンプ１３は、通常は
吐出量が最大のところで使用すればよく、したがって燃
料吐出量が最大となる位置でラック３２を固定する。
【００２８】図１０は、ラック３２の位置に対応する燃
料の吐出量の関係を示すグラフである。吐出量は最大に
達するまでは所定の割合で増加し、最大に達すると横ば
いになる。図１０の燃料吐出量が最大の位置でラック３
２を固定し、機械式ガバナ１５は作動しないようにして
おく。
【００２９】このように、専用品の電子制御ポンプでは
なくて、従来の機械式燃料噴射ポンプ（高圧サプライポ
ンプ１３）を使用し、かつ合流管５（図１）及びソレノ
イドバルブ固定ボルト２３（図５）を設けることによ
り、電子制御が不能になった際や蓄圧室２（図１）が故
障した非常時においても、燃料噴射量を制御することが
できる。
【００３０】以上説明した請求項１〜３の発明は、例え
ば高い信頼性が要求される舶用の燃料噴射装置として使
用することができ、電子制御や蓄圧室２等の故障時以外
において使用しても差し支えない。
【００３１】
【発明の効果】請求項１〜３の発明は、既設の機械式の
燃料噴射装置をコモンレール型電子制御式の燃料噴射装
置に変更する際に大きなメリットがある。請求項１〜３
の発明では、既設の高圧サプライポンプ１３は専用のポ
ンプに取替える必要がないので、高圧サプライポンプ１
３及び機関への取付回りに関して全く設計変更の必要が
なく機関母体も設計変更不要であり、非常に簡単に安く
コモンレール型電子制御式の燃料噴射装置を製作するこ
とができる。従来の高圧サプライポンプの代わりに、通
常の機械式ポンプを使用することにより、専用の高圧サ
プライポンプを設計する必要がなくなるので、製作コス
トを下げることができる。
【００３２】請求項１の発明によると、高圧サプライポ
ンプ１３と蓄圧室２の間に合流管５を設けたので、合流
管５から蓄圧室２へ送り出す燃料の流れを電磁弁１２で
制御することにより従来の機械式燃料噴射ポンプを高圧
サプライポンプとして使用することができ、インジェク
タ１には常時所定範囲の圧力の燃料油を供給することが
できる。また、インジェクタ１の電子制御系統のいずれ
かが故障した場合においても、シム２７を取外し、ソレ
ノイドバルブ固定ボルト２３を締め込むことにより従来
の機械式燃料噴射ポンプによる圧力でニードル弁１７を
開いて燃料油を噴射することができる。
【００３３】請求項２の発明によると、蓄圧室２と合流
管５とを燃料噴射装置１００から取外し可能にし、かつ
高圧管３１〜３６で高圧サプライポンプ１３の高圧燃料
吐出口１３ａ〜１３ｆと各インジェクタ１とを接続する
ので、蓄圧室２や合流管５等のインジェクタ１と高圧サ
プライポンプ１３の間にある部分のいずれが故障しても
燃料油を噴射させることができる。
【００３４】請求項３の発明によると、高圧サプライポ
ンプ１３の電子制御式ガバナ機構の代わりに機械式ガバ
ナ１５により燃料噴射量を調整することができる。した
がって、例えば電子制御式ガバナが故障したときのバッ
クアップシステムとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１〜請求項３の発明による燃料噴射装
置の概略系統図である。
【図２】 図１において、合流管の電磁弁が開いた状態
を示す概略系統図である。
【図３】 蓄圧室内の圧力変化を示すグラフである。
【図４】 インジェクタと高圧サプライポンプを高圧管
で接続した状態を示す外略図である。
【図５】 請求項１〜３の発明によるインジェクタの断
面略図である。
【図６】 通常時の燃料油を噴射する際のインジェクタ
の断面略図である。
【図７】 非常時の燃料油を噴射する際のインジェクタ
の断面略図である。
【図８】 図１の燃料噴射装置において機械式ガバナの
構成を示した高圧サプライポンプの略図である。
【図９】 図８において、機械式ガバナを作動させた状
態を示す高圧サプライポンプの略図である。
【図１０】 ラックの位置に対応する燃料の吐出量の関
係を示すグラフである。
【図１１】 従来のコモンレール型蓄圧式燃料噴射装置
の概略系統図である。
【図１２】 従来のコモンレール型蓄圧式燃料噴射装置
用として用いられるインジェクタの断面略図である。
【符号の説明】
１ インジェクタ ２ 蓄圧室 ３ 逆止弁（第２逆止弁） ４ 安全弁 ５ 合流管 ６〜１１ 逆止弁（第１逆止弁） １３ 高圧サプライポンプ １３ａ〜１３ｆ 高圧燃料吐出口 １５ 機械式ガバナ １７ ニードル弁 １８ 油室 ２０ ノズルばね ２３ ソレノイドバルブ固定ボルト ２４ ソレノイド ２５ ソレノイドバルブ ２６ 戻しばね（圧縮ばね） ３０ インジェクタ本体 ３１〜３６ 高圧管 ３２ ラック ３３ ラック固定ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ 47/02 47/02 51/00 51/00 Ｆ (72)発明者 多田 茂樹 大阪府大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (72)発明者 朝井 豪 大阪府大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (72)発明者 今森 敏一 大阪府大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 Ｆターム(参考） 3G060 AA03 AB01 AC01 CA01 CC03 DA08 GA03 3G066 AA07 AB02 AC06 AC09 AD12 BA12 BA30 BA31 BA33 BA61 CA01S CA22T CB01 CB07T CB09 CB12 CB16 CC06U CC08U CC14 CC26 CC56 CC64T CC66 CC67 CC68U CD29 CE02 CE13 CE22 CE34

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮ばねの弾性力に抗して電磁ソレノイ
    ドで燃料制御バルブを移動させて高圧燃料の通路を開き
    かつ圧縮ばねの弾性力で前記燃料制御バルブを逆向きに
    移動させて高圧燃料の通路を閉じるインジェクタ部を備
    えた電子制御式燃料噴射装置において、 前記燃料制御バルブを前記圧縮ばねの弾性力に抗して押
    し込み可能なボルトを前記インジェクタ部に備え、 複数の高圧燃料吐出口を備えた燃料噴射ポンプと、前記
    燃料噴射ポンプの複数の高圧燃料吐出口から第１逆止弁
    を介して高圧燃料が供給される合流管と、前記合流管か
    ら第２逆止弁を介して高圧燃料が供給される蓄圧室とを
    備え、前記蓄圧室と前記インジェクタ部とを接続したこ
    とを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 蓄圧室と合流管とを燃料噴射装置から取
    外し可能に接続し、蓄圧室と合流管とを燃料噴射装置か
    ら取外した際に、燃料噴射ポンプの気筒数に相当する数
    の高圧燃料吐出口と各インジェクタをそれぞれ高圧管で
    接続する請求項１に記載の燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 燃料噴射ポンプに、機械式ガバナを備え
    た機械式燃料噴射ポンプを採用した請求項１または請求
    項２に記載の燃料噴射装置。
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