JP2002235635A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脈動発生源からプレッシャリミッタ６のバル
ブ部１１へ伝播する燃料の圧力脈動を確実に遮断するこ
とのできる蓄圧式燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 コモンレールの蓄圧室内の圧力が所定値
以上に上昇した際に弁座２４からボールバルブ２３が開
弁してコモンレールの蓄圧室内の圧力を過剰圧力よりも
下げるためのバルブ部１１を有するプレッシャリミッタ
６をコモンレールと低圧配管５との間に組み付けた蓄圧
式燃料噴射装置において、プレッシャリミッタ６のバル
ブ部１１と脈動発生源との間に、逆止弁７０を設けるこ
とにより、脈動発生源からプレッシャリミッタ６のバル
ブ部１１へ伝播する燃料の圧力脈動を確実に遮断でき
る。これにより、本来の設定開弁圧でプレッシャリミッ
タ６が作動できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄圧式燃料噴射装
置に関するもので、特にコモンレール圧力が設定開弁圧
以上に上昇した際に開弁してコモンレール圧力を過剰圧
力よりも下げるための圧力安全弁を備えたコモンレール
式燃料噴射システムに係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サプライポンプによってコモ
ンレールの蓄圧室に高圧燃料を加圧圧送して蓄圧すると
共に、この蓄圧室内に蓄圧した高圧燃料を車両に搭載さ
れた内燃機関の各気筒毎に取り付けられた複数個のイン
ジェクタに分配し、複数個のインジェクタから内燃機関
の各気筒内へ高圧燃料を噴射供給する蓄圧式燃料噴射装
置が公知である。なお、蓄圧式燃料噴射装置では、一般
にコモンレールの蓄圧室の端部に圧力安全弁が装着され
ている。ここで、圧力安全弁としての一例として、図４
に示したようなバルブ部１０１、筒状のハウジング１０
２およびホロースクリュー１０３よりなるプレッシャリ
ミッタ１００がある。なお、バルブ部１０１は、弁孔１
１１を有するバルブボデー１０４、および弁孔１１１を
開閉するボールバルブ１０５等から構成されている。

【０００３】また、ハウジング１０２内に形成される入
口側燃料孔１１２、小径孔１１３および出口側燃料孔１
１４のうち入口側燃料孔１１２内には、ボールバルブ１
０５と一体的に動作するスプリングガイド１０７および
スプリング１０８が収容されている。さらに、ホロース
クリュー１０３内には、出口側燃料孔１１４に連通する
軸方向孔１１５およびこの軸方向孔１１５に対して直交
方向に穿設された径方向孔１１６等が形成されている。
そして、径方向孔１１６は、燃料タンク（図示せず）へ
燃料を戻すための低圧配管１０９内に形成された燃料通
路１１７に連通している。

【０００４】ここで、一般的に、プレッシャリミッタ１
００のボールバルブ１０５の開弁圧は、バルブボデー１
０４とボールバルブ１０５との接触面積およびスプリン
グ１０８のセット荷重（ばね荷重）により決定される。
また、このプレッシャリミッタ１００のボールバルブ１
０５の開弁圧は、開弁圧調整シム１１８、１１９を選択
することにより微調整できる。そして、ホロースクリュ
ー１０３の径方向孔１１６は、バルブ部１０１からホロ
ースクリュー１０３の軸方向孔１１５までの間の流路断
面積に比べて同等の流路断面積になるように設定されて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のプレ
ッシャリミッタ１００においては、燃料タンクへ燃料を
戻すための低圧配管１０９中に燃料流れの抵抗がある場
合、サプライポンプやインジェクタより排出され、燃料
タンクに戻る燃料の圧力脈動がプレッシャリミッタ１０
０のバルブ部１０１に伝わることがある。この燃料の圧
力脈動がプレッシャリミッタ１００のバルブ部１０１や
スプリングガイド１０７に伝播すると、ボールバルブ１
０５がバルブボデー１０４内でバウンドするため、プレ
ッシャリミッタ１００のボールバルブ１０５の本来の設
定開弁圧が低下したり、上昇したりする現象が生じる。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、脈動発生源から圧力安全弁の
バルブ部へ伝播する燃料の圧力脈動を確実に遮断できる
ようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、コモンレール内に蓄圧した高圧燃料を燃料噴射
弁に供給し、燃料噴射弁から内燃機関へ高圧燃料を噴射
供給する蓄圧式燃料噴射装置において、高圧供給ポンプ
やコモンレール等の高圧配管系内の圧力が所定値以上に
上昇した際に開弁して高圧配管系内の圧力を過剰圧力よ
りも下げるための圧力安全弁のバルブ部と脈動発生源と
の間に、高圧配管系から低圧配管系内への燃料の流れの
みを容認する逆止弁を設けることにより、脈動発生源か
ら圧力安全弁のバルブ部へ伝播する燃料の圧力脈動を確
実に遮断することができる。これにより、本来の設定開
弁圧で圧力安全弁を作動させることができる。

【０００８】請求項２および請求項３に記載の発明によ
れば、バルブ部を、高圧供給ポンプまたはコモンレール
に連通する弁孔を有する弁本体、およびこの弁本体の弁
孔を開閉する弁体により構成している。また、ハウジン
グの燃料孔内に、弁本体の弁孔を閉じる側に弁体を付勢
する弁体付勢手段を設けている。これにより、圧力安全
弁の弁体の開弁圧が、弁本体と弁体との接触面積および
弁体付勢手段の付勢力により決められる。

【０００９】また、弁孔に連通する燃料孔を有する筒状
のハウジングの出口側の開口端を閉塞するホロースクリ
ュー内に、ハウジングの燃料孔よりも燃料の流れ方向の
下流側に設けられた絞り孔、この絞り孔を開閉するバル
ブ、およびこのバルブを絞り孔を閉じる側に付勢するバ
ルブ付勢手段により構成された逆止弁を設けることによ
り、脈動発生源から圧力安全弁のバルブ部の弁体および
弁体付勢手段へ伝播する燃料の圧力脈動を確実に遮断す
ることができる。これにより、本来の設定開弁圧で圧力
安全弁を作動させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】〔実施形態の構成〕図１ないし図
３は本発明の実施形態を示したもので、図１はコモンレ
ール式燃料噴射装置の全体構成を示した図である。

【００１１】本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置
は、一般にコモンレールシステムと呼ばれており、自動
車等の車両に搭載された燃料タンク１内の燃料を汲み上
げた燃料を加圧するサプライポンプ２と、内部に蓄圧室
（図示せず）を形成するコモンレール３と、このコモン
レール３の各分岐管に接続された複数個の燃料噴射弁
（以下インジェクタと言う）４とを備え、コモンレール
３の蓄圧室内に蓄圧した高圧燃料を各インジェクタ４に
供給し、各インジェクタ４から多気筒内燃機関（ディー
ゼルエンジン）の各気筒の燃焼室内へ高圧燃料を噴射供
給する内燃機関用蓄圧式燃料噴射装置である。

【００１２】サプライポンプ２は、本発明の高圧供給ポ
ンプに相当するもので、ディーゼルエンジンのクランク
軸の回転に伴って回転することで、燃料タンク１内の燃
料を汲み上げるフィードポンプ（低圧供給ポンプ）を内
蔵し、このフィードポンプにより吸い出された燃料を加
圧して高圧燃料を圧送する。このサプライポンプ２は、
燃料配管（図示せず）を経てコモンレール３への高圧燃
料の圧送量を調整することで、蓄圧室の内部圧力（所謂
コモンレール圧力）を変更する。

【００１３】コモンレール３は、内部に比較的に高い圧
力の高圧燃料を蓄えるサージタンクの一種で、燃料配管
を介して各インジェクタ４に接続されている。さらに、
各インジェクタ４は、ディーゼルエンジンのシリンダブ
ロックに各気筒に個別に対応して取り付けられ、ディー
ゼルエンジンの各気筒毎の燃焼室内に高圧燃料を噴射す
る燃料噴射ノズルである。そして、サプライポンプ２、
コモンレール３および各インジェクタ４から燃料タンク
１へ燃料を戻すための低圧配管５には、コモンレール３
内の蓄圧室圧力が限界蓄圧圧力を超えることがないよう
に、蓄圧室等の蓄圧系内の圧力を逃がすためのプレッシ
ャリミッタ６が取り付けられている。本実施形態では、
プレッシャリミッタ６は、コモンレール３の蓄圧室と低
圧配管５の燃料通路１０との間に接続されている。

【００１４】次に、本実施形態のプレッシャリミッタ６
の構造を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。こ
こで、図２はプレッシャリミッタ６の構造を示した図
で、図３はプレッシャリミッタ６の概略構造を示した図
である。

【００１５】本実施形態のプレッシャリミッタ６は、本
発明の圧力安全弁に相当するもので、コモンレール３に
液密的に接続されるバルブ部１１、このバルブ部１１よ
りも下流側に液密的に接続されるハウジング１２、この
ハウジング１２内に収容されたスプリング１３、このス
プリング１３の一端を保持するスプリングガイド１４、
およびハウジング１２の出口側の開口端１５内に差し込
まれるホロースクリュー１６等から構成されている。

【００１６】バルブ部１１は、コモンレール３の出口管
（図示せず）に液密的に接続されるバルブボデー２１、
およびこのバルブボデー２１に形成された弁孔２２を開
閉するボールバルブ（本発明の弁体に相当する）２３等
から構成されている。バルブボデー２１は、本発明の弁
本体に相当するもので、先端部にコモンレール３の蓄圧
室に連通する弁孔２２が形成され、その弁孔２２よりも
下流側には、プレッシャリミッタ６の閉弁時にボールバ
ルブ２３が着座する弁座２４が形成されている。また、
弁座２４よりも下流側には、スプリングガイド１４を摺
動自在に支持する摺動孔２５が形成されている。

【００１７】ハウジング１２は、円筒形状の金属材より
なり、内部に円環状の開弁圧調整シム１７、１８が嵌め
込まれている。そして、ハウジング１２の内部には、入
口側燃料孔３１、燃料孔（小径孔）３４および出口側燃
料孔３５が形成され、開弁圧調整シム１７、１８の内部
には、燃料孔（小径孔）３２、３３が形成されている。
また、ハウジング１２の先端側の外周には、コモンレー
ル３の取付部（図示せず）に螺合する雄ねじ部３６が形
成されている。そして、出口側燃料孔３５の内周には、
ホロースクリュー１６が螺合する雌ねじ部（内周ねじ
部）３７が形成されている。

【００１８】スプリング１３は、ハウジング１２の入口
側燃料孔３１内に収容されて、バルブボデー２１の弁孔
２２を閉じる側にボールバルブ２３を所定の付勢力（セ
ット荷重）で付勢する弁体付勢手段であり、一端がスプ
リングガイド１４の径大部４２の後端面に保持され、他
端が開弁圧調整シム１７の先端面に保持されている。な
お、本実施形態では、ボールバルブ２３のシート径（バ
ルブボデー２１とボールバルブ２３との接触面積）およ
びスプリング１３のセット荷重とでプレッシャリミッタ
６のボールバルブ２３の開弁圧が決定されている。ま
た、開弁圧は、板厚を変更した開弁圧調整シム１７、１
８を選択することにより微調整できる。

【００１９】スプリングガイド１４は、バルブボデー２
１の摺動孔２５内およびハウジング１２の入口側燃料孔
３１内に収容されて、先端側から後端側に向けて、摺動
孔２５内に摺動自在に支持された径小部４１、この径小
部４１よりも外径が大きく、入口側燃料孔３１内に摺動
自在に支持された径大部４２、およびこの径大部４２よ
りも外径が小さい径小部４３等を有している。

【００２０】スプリングガイド１４の径小部４１の外周
面には、バルブボデー２１の摺動孔２５との間に、ボー
ルバルブ２３およびスプリングガイド１４が弁座２４よ
り所定値以上上昇した際に、入口側燃料孔３１と弁孔２
２とを連通する燃料通路を形成するための切欠き部４４
が設けられている。その切欠き部４４は、円柱形状の径
小部４１の円形状の外周面の一部を平坦面とするように
切削加工することによって形成されている。なお、切欠
き部４４は、本実施形態では対称的な位置に２箇所設け
られている。スプリングガイド１４の径大部４２は、ハ
ウジング１２の入口側燃料孔３１の内周面との間に燃料
通路を形成している。

【００２１】ホロースクリュー１６は、バルブ部１１お
よびハウジング１２の出口側燃料孔３５よりも燃料の流
れ方向の下流側に設けられ、ハウジング１２の出口側の
開口端１５を閉塞するものである。このホロースクリュ
ー１６は、ハウジング１２の雌ねじ部３７に螺合する雄
ねじ部（外周ねじ部）５１を有するスリーブ部（ボルト
脚部）５２、およびこのスリーブ部５２のハウジング１
２側に対する逆側にスリーブ部５２よりも外径の大きい
フランジ部（ボルト頭部、六角部）５３を備えている。

【００２２】そして、スリーブ部５２内には、脈動発生
源からバルブ部１１とスプリングガイド１４へ伝播する
燃料の圧力脈動を確実に遮断するための逆止弁７０が設
けられている。その逆止弁７０は、ハウジング１２の出
口側燃料孔３５に連通する絞り孔７１、この絞り孔７１
を軸方向孔（燃料孔）５４側より開閉するボールバルブ
７２、およびこのボールバルブ７２を弁座７３側に付勢
するスプリング（本発明のバルブ付勢手段に相当する）
７４等から構成されている。その絞り孔７１は、入口側
燃料孔３１、燃料孔３４、出口側燃料孔３５および軸方
向孔５４よりも内径（流路断面積）が小さい。

【００２３】なお、軸方向孔５４の開口端部に設けられ
た雌ねじ部には、ボールバルブ７２の開弁圧を調整する
ための調整用スクリュー７５が捩じ込まれている。そし
て、ホロースクリュー１６のスリーブ部５２の径方向に
形成された径方向孔５６は、軸方向孔５４に対して直交
する方向に設けられている。なお、５７、５８はホロー
スクリュー１６のスリーブ部５２と低圧配管５とハウジ
ング１２との間をシールするためのシールワッシャであ
る。

【００２４】〔実施形態の特徴〕コモンレール３の蓄圧
室等の蓄圧系内の燃料圧力がプレッシャリミッタ６の開
弁圧以上になると、この燃料圧力でボールバルブ２３が
スプリング１３の付勢力に抗してバルブボデー２１の弁
座２４より上昇する。これにより、弁孔２２が開かれ
る。したがって、コモンレール３の蓄圧室等の蓄圧系内
の高圧燃料は、弁孔２２から摺動孔２５、ハウジング１
２の入口側燃料孔３１、燃料孔３４、出口側燃料孔３５
へ送り出され、出口側燃料孔３５内の燃料圧力が逆止弁
７０の開弁圧以上になると、この燃料圧力でボールバル
ブ７２がスプリング７４の付勢力に抗してホロースクリ
ュー１６の弁座７３より上昇する。これにより、絞り孔
７１が開かれる。したがって、出口側燃料孔３５内の高
圧燃料は、逆止弁７０の絞り孔７１、ホロースクリュー
１６の軸方向孔５４を通じて径方向孔５６へ送り出さ
れ、低圧配管５の燃料通路１０を経て燃料タンク１へ戻
される。これにより、開弁圧が設定されたプレッシャリ
ミッタ６によりコモンレール３の蓄圧室等の蓄圧系内で
異常高圧が発生した場合でも、コモンレール式燃料噴射
装置の蓄圧系内の圧力を過剰圧力よりも下げることがで
きる。

【００２５】ここで、サプライポンプ２やインジェクタ
４より排出されて燃料タンク１に戻る際に燃料の圧力脈
動が生じる。その燃料の圧力脈動は、サプライポンプ
２、コモンレール３内に形成される蓄圧室および各イン
ジェクタ４から燃料タンク１へ燃料を戻すための低圧配
管５の燃料タンク１側（脈動発生源）からホロースクリ
ュー１６、ハウジング１２を経てプレッシャリミッタ６
のバルブ部１１に伝播する可能性がある。この燃料の圧
力脈動がプレッシャリミッタ６のバルブ部１１やスプリ
ングガイド１４に伝播すると、ボールバルブ２３がバル
ブボデー２１内でバウンドするため、プレッシャリミッ
タ６の本来の設定開弁圧が低下したり、上昇したりする
現象が生じる。

【００２６】しかし、本実施形態では、プレッシャリミ
ッタ６のバルブ部１１と脈動発生源である低圧配管５の
燃料タンク１側との間のホロースクリュー１６内に逆止
弁７０を設けている。このため、脈動発生源からバルブ
部１１とスプリングガイド１４へ伝播する燃料の圧力脈
動を確実に遮断できるので、ボールバルブ２３がバルブ
ボデー２１内でバウンドしない。これにより、プレッシ
ャリミッタ６の本来の設定開弁圧が低下したり、上昇し
たりする現象を防止することができ、本来の設定圧力で
プレッシャリミッタ６のボールバルブ２３を確実に作動
できるようにすることができる。

【００２７】〔他の実施形態〕本実施形態では、蓄圧室
内に蓄圧した高圧燃料をディーゼルエンジンの各気筒毎
に取り付けられた複数個のインジェクタ（燃料噴射弁）
４に分配し、複数個の燃料噴射弁からディーゼルエンジ
ンの各気筒内へ高圧燃料を噴射供給するコモンレール式
燃料噴射装置に適用した例を説明したが、蓄圧室内に蓄
圧した高圧燃料をディーゼルエンジンの気筒に取り付け
られた１個のインジェクタ（燃料噴射弁）に供給し、１
個のインジェクタからディーゼルエンジンの気筒内へ高
圧燃料を噴射供給するコモンレール式燃料噴射装置に適
用しても良い。この場合には、サプライポンプ２とイン
ジェクタとの間のコモンレールの代わりに高圧配管を配
設し、高圧配管内に蓄圧室を形成しても良い。

【００２８】本実施形態では、サプライポンプ２として
エンジン気筒数に関係なく、１本または２対以下のプラ
ンジャで燃料を順次各気筒に分配圧送する分配型燃料噴
射ポンプを使用した例を説明したが、サプライポンプ２
としてエンジン気筒数に対応する複数のプランジャを有
し、カム軸１回転で各プランジャ毎に燃料を圧送する列
型燃料噴射ポンプを使用しても良い。

【００２９】本実施形態では、ボールバルブ２３とスプ
リングガイド１４を別体で構成したが、弁体とスプリン
グガイド（ピストン）を一体部品で構成しても良い。ま
た、本実施形態では、ハウジング１２とバルブボデー２
１を別体で構成したが、ハウジングとバルブボデー（弁
本体）を一体部品で構成しても良い。さらに、本実施形
態では、スプリングガイド１４を介してボールバルブ２
３を閉弁側に付勢するスプリング１３を使用したが、ス
プリングガイド１４を介してボールバルブ２３を閉弁側
に付勢するエアクッション、クッションゴム、板ばね等
の弁体付勢手段（弾性体）を使用しても良い。

【００３０】本実施形態では、ホロースクリュー１６の
スリーブ部５２に逆止弁７０を設けた例を説明したが、
プレッシャリミッタ６のバルブ部１１と低圧配管５の燃
料タンク１側（脈動発生源）との間の燃料配管、ホロー
スクリュー、ハウジングであればどこに逆止弁を設けて
も良い。また、本実施形態では、プレッシャリミッタ
（圧力安全弁）６をコモンレール３の蓄圧室と低圧配管
５の燃料通路１０との間に接続したが、圧力安全弁をサ
プライポンプ２の高圧室と低圧配管との間に接続しても
良く、あるいは高圧配管系と低圧配管系との間に接続し
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】コモンレール式燃料噴射装置の全体構成を示し
た概略図である（実施形態）。

【図２】プレッシャリミッタの構造を示した断面図であ
る（実施形態）。

【図３】プレッシャリミッタの概略構造を示した模式図
である（実施形態）。

【図４】プレッシャリミッタの構造を示した断面図であ
る（従来の技術）。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ サプライポンプ（高圧供給ポンプ） ３ コモンレール ４ インジェクタ（燃料噴射弁） ５ 低圧配管 ６ プレッシャリミッタ（圧力安全弁） １０ 燃料通路 １１ バルブ部 １２ ハウジング １３ スプリング（弁体付勢手段） １４ スプリングガイド １５ 開口端 １６ ホロースクリュー（圧力脈動吸収手段） １７ 開弁圧調整シム １８ 開弁圧調整シム ２１ バルブボデー（弁本体） ２２ 弁孔 ２３ ボールバルブ（弁体） ３１ 入口側燃料孔 ３４ 燃料孔 ３５ 出口側燃料孔 ５２ スリーブ部 ５３ フランジ部 ７０ 逆止弁 ７１ 絞り孔 ７２ ボールバルブ ７３ 弁座 ７４ スプリング（バルブ付勢手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）燃料タンクから汲み上げた燃料を加
   圧して高圧化する高圧供給ポンプと、 （ｂ）この高圧供給ポンプより吐出された高圧燃料を蓄
   圧するコモンレールと、 （ｃ）このコモンレール内に蓄圧された高圧燃料を内燃
   機関へ噴射供給する燃料噴射弁と、 （ｄ）前記高圧供給ポンプや前記コモンレール等の高圧
   配管系内の圧力が所定値以上に上昇した際に開弁して前
   記高圧配管系内の圧力を過剰圧力よりも下げるためのバ
   ルブ部を有する圧力安全弁と、 （ｅ）この圧力安全弁のバルブ部よりも下流側で燃料の
   圧力脈動を発生する脈動発生源と前記圧力安全弁のバル
   ブ部との間に設けられて、前記脈動発生源から前記圧力
   安全弁のバルブ部へ伝播する燃料の圧力脈動を遮断する
   ための逆止弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 前記バルブ部は、前記高圧供給ポンプまたは前記コモン
   レールに連通する弁孔を有する弁本体、およびこの弁本
   体の弁孔を開閉する弁体よりなり、 前記逆止弁は、前記弁孔に連通する燃料孔を有する筒状
   のハウジングの出口側の開口端を閉塞するホロースクリ
   ュー内に設けられており、 前記ハウジングの燃料孔内には、前記弁孔を閉じる側に
   前記弁体を付勢する弁体付勢手段が設けられていること
   を特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 前記逆止弁は、前記ハウジングの燃料孔よりも燃料の流
   れ方向の下流側に設けられた絞り孔、この絞り孔を開閉
   するバルブ、およびこのバルブを前記絞り孔を閉じる側
   に付勢するバルブ付勢手段を有していることを特徴とす
   る蓄圧式燃料噴射装置。