JP2008175085A - Pressure limiter of fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄圧燃料を噴射する燃料噴射装置に設けられ、蓄圧燃料の圧力が予め設定された開弁圧以上に上昇した際に開弁して蓄圧燃料の圧力上限を制限するプレッシャリミッタに関する。 The present invention relates to a pressure limiter that is provided in a fuel injection device that injects pressure-accumulated fuel and opens when the pressure of the pressure-accumulated fuel rises above a preset valve opening pressure to limit the upper pressure limit of the pressure-accumulated fuel.
(従来技術)
従来より、高圧ポンプで加圧された高圧燃料をコモンレール内に蓄圧し、コモンレール内の蓄圧室に蓄圧された燃料をインジェクタから噴射するコモンレール式燃料噴射装置が知られている。コモンレールには、蓄圧室の燃料圧力が開弁圧以上に上昇した際に開弁して蓄圧燃料の圧力上限を制限するプレッシャリミッタが装着されている。
プレッシャリミッタとして、従来よりボール弁を用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
(Conventional technology)
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a common rail type fuel injection device that accumulates high pressure fuel pressurized by a high pressure pump in a common rail and injects fuel accumulated in a pressure accumulation chamber in the common rail from an injector. The common rail is equipped with a pressure limiter that opens when the fuel pressure in the pressure accumulation chamber rises above the valve opening pressure and limits the upper pressure limit of the pressure accumulation fuel.
Conventionally, a pressure limiter using a ball valve is known (see, for example, Patent Document 1).
ボール弁を用いたプレッシャリミッタは、蓄圧室と連通する弁開口を備えるバルブボディ、弁開口を閉塞可能な円球状のボール弁、バルブボディの摺動孔の内部に挿入されるニードルを備えたピストン、ピストンに付勢力を与えてニードルによりボール弁を弁開口に押し付けるスプリングにて構成される。
蓄圧室の燃料圧力が開弁圧以上に上昇して、蓄圧室からボール弁に加わる開弁力が、スプリングによりボール弁に与えられる閉弁力を上回ると、開弁力によりボール弁が弁開口より離座し、蓄圧室の燃料が弁開口を通って低圧側に排圧される。
弁開口が開いて蓄圧室の圧力が開弁圧より下がり、蓄圧室からボール弁に加わる開弁力が、スプリングによりボール弁に与えられる閉弁力より下回ると、閉弁力によりボール弁が弁開口に着座して、弁開口を閉塞する。
A pressure limiter using a ball valve includes a valve body having a valve opening communicating with a pressure accumulating chamber, a spherical ball valve capable of closing the valve opening, and a piston having a needle inserted into a sliding hole of the valve body. The spring is configured to apply a biasing force to the piston and press the ball valve against the valve opening by the needle.
When the fuel pressure in the accumulator rises above the valve opening pressure and the valve opening force applied from the accumulator chamber to the ball valve exceeds the valve closing force applied to the ball valve by the spring, the valve valve opens due to the valve opening force. The fuel in the pressure accumulating chamber is discharged to the low pressure side through the valve opening.
When the valve opening opens and the pressure in the pressure accumulating chamber drops below the valve opening pressure, and the valve opening force applied from the pressure accumulating chamber to the ball valve is less than the valve closing force applied to the ball valve by the spring, the valve closing force causes the ball valve to Sit in the opening and close the valve opening.
(従来技術の問題点)
排気ガスをよりクリーンにするために、インジェクタの高圧噴射化が進められている。インジェクタの高圧噴射化に伴い、コモンレールの燃料圧力が高圧化され、プレッシャリミッタの開弁圧も高くなっている。即ち、ボール弁の閉弁力(具体的にはスプリングの付勢力)が強化されている。
このため、インジェクタの高圧噴射化に伴って、プレッシャリミッタが閉弁する際のボール弁に与えられる閉弁力が大きくなる傾向にある。
(Problems of conventional technology)
In order to make the exhaust gas cleaner, high pressure injection of the injector is being promoted. With the high pressure injection of the injector, the fuel pressure of the common rail is increased, and the valve opening pressure of the pressure limiter is also increased. That is, the closing force of the ball valve (specifically, the biasing force of the spring) is strengthened.
For this reason, the valve closing force applied to the ball valve when the pressure limiter closes tends to increase with the high pressure injection of the injector.
ここで、プレッシャリミッタの開弁中に、弁開口から噴出する燃料の圧力をボール弁が受ける。このため、開弁中にボール弁が摺動孔の軸中心からズレる可能性がある。
ボール弁が開弁中に摺動孔の軸中心からズレ、そのズレた状態でニードルにより閉弁方向に押されると、ボール弁の移動中心と、弁開口の中心とが一致せず、ボール弁が弁開口に対して偏心した状態でバルブボディに衝突する。このため、ボール弁とバルブボディの衝突力が大きくなり、ボール弁の表面が傷等のダメージを受ける可能性がある。
上述したように、特に近年では高圧噴射化に伴って閉弁力が高められる傾向にあるため、ボール弁の表面がダメージを受ける可能性が高まっている。
Here, during the opening of the pressure limiter, the ball valve receives the pressure of the fuel ejected from the valve opening. For this reason, the ball valve may deviate from the axial center of the sliding hole during valve opening.
If the ball valve is displaced from the axial center of the sliding hole while the ball valve is open, and if it is pushed in the valve closing direction by the needle, the ball valve moving center does not coincide with the center of the valve opening. Collides with the valve body in an eccentric state with respect to the valve opening. For this reason, the collision force between the ball valve and the valve body is increased, and the surface of the ball valve may be damaged such as a scratch.
As described above, particularly in recent years, the valve closing force tends to be increased along with the high pressure injection, and therefore the possibility that the surface of the ball valve is damaged is increasing.
なお、ボール弁の表面に傷等のダメージが生じると、ボール弁が弁開口に着座した状態でのシール性の低下が懸念され、開弁圧の低下、および正常運転時にプレッシャリミッタを介して低圧側へ戻るリーク量が増えることが予想される。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はボール弁の閉弁時にボール弁が弁開口に偏心した状態でバルブボディに衝突する不具合を回避して、ボール弁の表面に傷等のダメージを受ける不具合を回避することのできる燃料噴射装置のプレッシャリミッタの提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to avoid the problem of the ball valve colliding with the valve body in a state where the ball valve is eccentric to the valve opening when the ball valve is closed. An object of the present invention is to provide a pressure limiter for a fuel injection device capable of avoiding problems such as scratches.
[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用する燃料噴射装置のプレッシャリミッタは、ボール弁を弁開口が閉塞する方向に押し付けるニードルの先端に、ボール弁をガイドする凹部を備える。
これにより、プレッシャリミッタが開弁した後、蓄圧室の燃料圧力が下がってボール弁がニードルによって閉弁方向に押されて移動する際、ニードルの先端におけるボール弁の位置がニードルの先端の凹部により確定される。このため、ボール弁がバルブボディに衝突する時のボール弁の位置を弁開口の中心と一致させることができる。
ボール弁が弁開口の中心に一致した状態でバルブボディに衝突(弁開口に着座)するため、ボール弁が弁開口に対して偏心して衝突する等の不具合がなく、ボール弁の表面に傷等のダメージが発生する不具合を回避できる。
このように、プレッシャリミッタが開閉しても、ボール弁の表面に傷等のダメージが発生しないため、長期に使用しても燃料漏れが発生せず、信頼性の高いプレッシャリミッタを提供することができる。
[Means of claim 1]
The pressure limiter of the fuel injection device adopting the means of claim 1 includes a recess for guiding the ball valve at the tip of the needle that presses the ball valve in the direction in which the valve opening is closed.
Thereby, after the pressure limiter is opened, when the fuel pressure in the pressure accumulating chamber is lowered and the ball valve is pushed and moved in the valve closing direction by the needle, the position of the ball valve at the tip of the needle is moved by the recess at the tip of the needle. Confirmed. For this reason, the position of the ball valve when the ball valve collides with the valve body can be matched with the center of the valve opening.
The ball valve collides with the valve body in the state where it is aligned with the center of the valve opening (sitting on the valve opening), so there is no malfunction such as the ball valve eccentrically colliding with the valve opening, and the surface of the ball valve is scratched. This avoids problems that cause damage.
Thus, even if the pressure limiter opens and closes, damage such as scratches does not occur on the surface of the ball valve, so that fuel leakage does not occur even when used for a long time, and a highly reliable pressure limiter can be provided. it can.
[請求項2の手段]
請求項2の手段を採用する燃料噴射装置のプレッシャリミッタは、凹部の底が、ニードルの軸方向に対して垂直な平面に設けられる。
凹部の底を平面に設けることで、閉弁時にボール弁がニードルに押されても、ボール弁に加わる荷重方向をニードルの軸方向(移動方向)に一致させることができる。これによって、ボール弁が弁開口に着座する際に、ボール弁に偏荷重(ニードルの移動方向に対して傾いた荷重)が生じる不具合を回避できる。即ち、ボール弁に偏荷重が生じることによりボール弁が弁開口に着座する際に偏った衝突力が発生する不具合を回避できる。
このように、ボール弁が弁開口に着座する際に偏った衝突力が発生する不具合を回避できるため、ボール弁の表面に傷等のダメージが発生する可能性をより小さくすることができ、長期に使用しても燃料漏れが発生せず、信頼性の高いプレッシャリミッタを提供することができる。
[Means of claim 2]
In the pressure limiter of the fuel injection device adopting the means of
By providing the bottom of the concave portion on a flat surface, the load direction applied to the ball valve can be made to coincide with the axial direction (movement direction) of the needle even when the ball valve is pushed by the needle when the valve is closed. Thereby, when the ball valve is seated on the valve opening, it is possible to avoid a problem that an uneven load (a load inclined with respect to the moving direction of the needle) occurs in the ball valve. That is, it is possible to avoid a problem that an unbalanced collision force is generated when the ball valve is seated on the valve opening due to an unbalanced load on the ball valve.
In this way, since it is possible to avoid the problem that a biased collision force occurs when the ball valve is seated on the valve opening, it is possible to reduce the possibility of damage such as scratches on the surface of the ball valve. Even if it is used for this, fuel leakage does not occur, and a highly reliable pressure limiter can be provided.
[請求項3の手段]
請求項3の手段を採用する燃料噴射装置のプレッシャリミッタは、凹部の内側における環状の側面(以下、凹部内側環状面と称す)が、ボール弁の表面曲率より曲率が大きい曲面に設けられる。
ボール弁が凹部内側環状面に接触した状態で弁開口に着座すると、ボール弁と凹部内側環状面の当接部にも衝突力が発生するが、凹部内側環状面をボール弁の表面曲率より曲率が大きい曲面に設けることで、ボール弁と凹部内側環状面との当接部の衝突面圧を下げることができ、ボール弁と凹部内側環状面との衝突力の集中を緩和することができる。
このように、ボール弁と凹部内側環状面との衝突面圧を下げることができるため、ボール弁の表面に傷等のダメージが発生する可能性をより小さくすることができ、長期に使用しても燃料漏れが発生せず、信頼性の高いプレッシャリミッタを提供することができる。
[Means of claim 3]
In the pressure limiter of the fuel injection device adopting the means of claim 3, an annular side surface (hereinafter referred to as a concave inner annular surface) inside the concave portion is provided on a curved surface having a curvature larger than the surface curvature of the ball valve.
When the ball valve is seated on the valve opening in contact with the concave inner annular surface, a collision force is also generated at the contact portion between the ball valve and the concave inner annular surface, but the concave inner annular surface has a curvature larger than the surface curvature of the ball valve. By providing it on a large curved surface, it is possible to reduce the collision surface pressure of the contact portion between the ball valve and the concave inner ring surface, and to reduce the concentration of the collision force between the ball valve and the concave inner ring surface.
In this way, the collision surface pressure between the ball valve and the concave inner ring surface can be lowered, so that the possibility of damage such as scratches occurring on the surface of the ball valve can be further reduced and used for a long time. However, there is no fuel leakage, and a highly reliable pressure limiter can be provided.
最良の形態における燃料噴射装置のプレッシャリミッタは、バルブボディ、ボール弁、ニードルを備えるピストン、およびスプリングを具備する。
バルブボディは、コモンレールの蓄圧室と連通する弁開口を備えるとともに、この弁開口の低圧側に軸方向に伸びる摺動孔を備える。
ボール弁は、弁開口に着座することで、弁開口を閉塞可能な円球状を呈する。
ニードルはバルブボディの摺動孔の内部に挿入されて、軸方向に移動可能に支持される。
ピストンは、スプリングによる付勢力を受けてニードルに閉弁方向の付勢力を与える。これにより、ボール弁がニードルにより閉弁方向に押し付けられ、ボール弁が弁開口を閉塞する方向に押し付けられる。
スプリングは、例えば圧縮コイルスプリングであり、復元力によりピストンを付勢して、ニードルおよびボール弁に閉弁方向の付勢力を与える。
ニードルの先端、即ちニードルにおけるボール弁との当接部分には、ボール弁が着座した状態でボール弁をガイドする凹部が設けられている。この凹部により、プレッシャリミッタが開弁した後に閉弁する際に、ボール弁がバルブボディに衝突する位置を、弁開口の中心に一致させることができる。
The pressure limiter of the fuel injection device in the best mode includes a valve body, a ball valve, a piston including a needle, and a spring.
The valve body includes a valve opening communicating with the pressure accumulation chamber of the common rail, and a sliding hole extending in the axial direction on the low pressure side of the valve opening.
The ball valve has a spherical shape that can close the valve opening by sitting on the valve opening.
The needle is inserted into the sliding hole of the valve body and supported so as to be movable in the axial direction.
The piston receives a biasing force from the spring and applies a biasing force in the valve closing direction to the needle. Thereby, the ball valve is pressed in the valve closing direction by the needle, and the ball valve is pressed in the direction of closing the valve opening.
The spring is, for example, a compression coil spring, and biases the piston with a restoring force to give a biasing force in the valve closing direction to the needle and the ball valve.
The tip of the needle, that is, the contact portion of the needle with the ball valve, is provided with a recess for guiding the ball valve while the ball valve is seated. By this recess, when the pressure limiter is opened and then closed, the position where the ball valve collides with the valve body can be made coincident with the center of the valve opening.
本発明が適用された燃料噴射装置のプレッシャリミッタを図1〜図3を参照して説明する。この実施例1では、先ず図2、図3を参照して「コモンレール式燃料噴射装置」の概略構成を説明し、その後で図1を参照して本発明が適用された「プレッシャリミッタ」を説明する。 A pressure limiter of a fuel injection device to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the schematic configuration of the “common rail fuel injection device” will be described first with reference to FIGS. 2 and 3, and then the “pressure limiter” to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. To do.
[コモンレール式燃料噴射装置の説明]
図2に示すコモンレール式燃料噴射装置は、エンジン(例えばディーゼルエンジン:図示しない)の各気筒に燃料噴射を行うシステムであり、コモンレール1、インジェクタ2、サプライポンプ3、制御装置4等から構成される。なお、図2では、制御装置4を構成するECU(エンジン制御ユニット)とEDU(駆動ユニット)が1つのケースに内蔵される例を示すが、ECUとEDUが独立に設けられる場合もある。
[Description of common rail fuel injection system]
The common rail fuel injection device shown in FIG. 2 is a system that injects fuel into each cylinder of an engine (for example, a diesel engine: not shown), and includes a common rail 1, an
コモンレール1は、インジェクタ2に供給する高圧燃料を内部に設けられた蓄圧室内に蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管6を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ3の吐出口と接続されるとともに、各インジェクタ2へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管7が接続されている。
The common rail 1 is a pressure accumulating container that accumulates high-pressure fuel supplied to the
コモンレール1の一端には、図3に示すように、プレッシャリミッタ8が取り付けられている。プレッシャリミッタ8は、コモンレール圧が予め設定された開弁圧を超えた際に開弁することで、コモンレール1内の燃料をリリーフ配管9を介して燃料タンク10へ戻してコモンレール圧を開弁圧以下に抑えるものであり、プレッシャリミッタ8の詳細は後述する。
コモンレール1の他端には、内部に蓄圧するコモンレール圧を検出するためのコモンレール圧センサ11が取り付けられている。このコモンレール圧センサ11は制御装置4に接続され、制御装置4においてコモンレール圧が測定できるようになっている。
なお、図2、図3では、コモンレール1にプレッシャリミッタ8とコモンレール圧センサ11を設ける例を示すが、プレッシャリミッタ8とコモンレール圧センサ11の他に、制御装置4の指示により開弁して、コモンレール圧を急速に減圧する減圧弁を設けても良い。この減圧弁は、プレッシャリミッタ8と一体に設けるものであっても良い。
As shown in FIG. 3, a
A common
2 and 3 show an example in which the
インジェクタ2は、エンジンの各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール1より分岐する複数のインジェクタ配管7の下流端に接続されて、コモンレール1に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電磁弁を搭載している。インジェクタ2からのリーク燃料も、リリーフ配管9を経て燃料タンク10に戻される。なお、インジェクタ1は、ピエゾアクチュエータにより噴射制御されるピエゾインジェクタなど、他の形式の燃料噴射弁であっても良い。
The
サプライポンプ3は、燃料タンク10内の燃料を、燃料吸引管12の途中に設けられた燃料フィルタ13を介して吸引し、吸引した燃料を高圧圧送してコモンレール1へ供給する燃料ポンプであり、その内部には燃料タンク10内の燃料をサプライポンプ3に吸引する低圧ポンプ(フィードポンプ)と、低圧ポンプにより吸い上げられた低圧燃料を加圧してコモンレール1へ圧送する高圧ポンプとを内蔵しており、低圧ポンプと高圧ポンプはエンジンから回転動力を受ける共通のカムシャフト14により駆動される。
The supply pump 3 is a fuel pump that sucks the fuel in the
また、サプライポンプ3は、低圧ポンプから高圧ポンプへ燃料を送る燃料流路に、その燃料流路の開度を調整するためのSCV(燃料調量弁)15が搭載されている。このSCV15は、制御装置4から与えられるポンプ駆動信号により制御されることで高圧ポンプに吸引される燃料の吸入量を調整して、コモンレール1へ圧送される燃料の吐出量を変更するバルブであり、コモンレール1へ圧送する燃料の吐出量を調整することでコモンレール圧を調整する。即ち、制御装置4はSCV15を制御することにより、コモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力に制御する。
Further, the supply pump 3 is equipped with an SCV (fuel metering valve) 15 for adjusting the opening of the fuel flow path in a fuel flow path for sending fuel from the low pressure pump to the high pressure pump. The
制御装置4のECUは、CPU、記憶装置(ROM、RAM、SRAM、EEPROM等のメモリ)を搭載しており、ROMに記憶されたプログラムと、RAM等に読み込まれたセンサ類の信号(車両の運転状態)とに基づいて各種の演算処理を行う。
具体的な演算の一例を示すと、制御装置4は、燃料の噴射毎に、ROMに記憶されたプログラムと、RAMに読み込まれたセンサ類の信号(車両の運転状態)とに基づいて、各気筒毎の目標噴射量、噴射形態、インジェクタ2の開弁閉弁時期、SCV15の開度(通電電流値)を決定するように設けられている。
なお、ECUには、車両の運転状態等を検出する手段として、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ11の他に、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、エンジン回転数を検出する回転数センサ、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ等のセンサ類が接続されている。
The ECU of the
An example of a specific calculation is as follows. For each fuel injection, the
In addition to the common
制御装置4のEDUは、インジェクタ駆動回路、SCV駆動回路を備える。インジェクタ駆動回路は、ECUから与えられるインジェクタ開弁信号に基づいてインジェクタ2の電磁弁へ開弁駆動電流を与える駆動回路であり、開弁駆動電流を電磁弁に与えることにより高圧燃料が気筒内に噴射供給され、開弁駆動電流を停止することで燃料噴射が停止する。SCV駆動回路は、ECUから与えられる制御信号(PWM信号)に基づきSCV15の電磁弁へポンプ駆動信号(駆動電流)を与える。
The EDU of the
[プレッシャリミッタ8の説明]
プレッシャリミッタ8は、上述したように、コモンレール1の一端に接続されて、コモンレール1内の蓄圧燃料の圧力(コモンレール圧)が予め設定された開弁圧以上に上昇した際に開弁して蓄圧燃料の圧力上限を制限する安全弁である。なお、以下では説明のために、図1の上側を上、図1の下側を下として説明するが、この上下は実施例説明のためのものであって、プレッシャリミッタ8の搭載方向に係わるものではない。
[Description of Pressure Limiter 8]
As described above, the
プレッシャリミッタ8は、コモンレール1に締結されるハウジング21、このハウジング21の下部に結合されるバルブボディ22、ハウジング21の上部に締結固定されるホロースクリュー23、バルブボディ22内に配置されるボール弁24、バルブボディ22内に一部(後述するニードル44)が挿入配置されるピストン25、およびハウジング21内に装着されるスプリング26等で構成される。
The
ハウジング21は、内部に軸方向(上下方向)に貫通した貫通穴を備える略筒形状を呈するものであり、下側の外周にはコモンレール1にねじ込まれる雄ネジ27が形成され、上側の外周には締結工具(スパナ等)が係合する六角部28が形成されている。
ハウジング21の下端には、バルブボディ22の大径部22aが嵌め入れられる拡径穴31が形成されており、その拡径穴31の内部にバルブボディ22の一部を組付けた状態でハウジング21の下端を内側にカシメることでハウジング21にバルブボディ22が組付けられる。
ハウジング21の内部は、下側にピストン25の摺動部を兼ねてスプリング26が配置されるスプリング室32が形成されており、上側にホロースクリュー23がねじ込まれる雌ネジ穴33が形成されている。スプリング室32と雌ネジ穴33との間には、スプリング26の上端が後述するシム47を介して着座するバネ座を成す縮径部34が設けられている。
The
An
Inside the
バルブボディ22は、ハウジング21の下端に取り付けられる二段円柱形状を呈するもので、ハウジング21の拡径穴31に上側が挿入される大径部22aと、スプリング室32内に挿入される小径部22bとを備える。そしてハウジング21がコモンレール1に強く締結されることで、大径部22aの上下面がコモンレール1とハウジング21の間で強く挟まれて液密にシールされる。
The valve body 22 has a two-stage cylindrical shape that is attached to the lower end of the
バルブボディ22の中心には、コモンレール1内の蓄圧室とスプリング室32とを連通する燃料通路が形成されている。この燃料通路の途中には、低圧側(スプリング室32側、上側)から押し付けられるボール弁24によって閉塞可能な弁開口35が形成されている。弁開口35は、低圧側に連続的に拡径した円環状の弁座であり、この弁座は一定角度で広がる円錐面であっても良いし、曲面(R面)に設けられたものであっても良い。
弁開口35より下側の燃料通路は、プレッシャリミッタ8がコモンレール1に接続された状態において、コモンレール1内の蓄圧室内に開口するものであり、弁開口35より下側の燃料通路にはコモンレール圧が印加される。
一方、弁開口35の低圧側の燃料通路には、弁開口35より上方へ伸びる円穴形状の摺動孔36が形成されており、この摺動孔36の内周面において後述するニードル44が軸方向へ摺動自在に支持される。
At the center of the valve body 22, a fuel passage that connects the pressure accumulation chamber in the common rail 1 and the
The fuel passage below the
On the other hand, a circular-shaped
ホロースクリュー23は、ハウジング21に形成された雌ネジ穴33に締結されてハウジング21の上部開口を閉塞するものであり略ボルト形状を呈する。ホロースクリュー23の下側の外周には、ハウジング21に形成された雌ネジ穴33に螺合する雄ネジ37が形成されている。ホロースクリュー23の上部には、締結工具(スパナ等)が係合する六角部38が形成されている。ホロースクリュー23の上下中間部には、上述したリリーフ配管9と結合する配管接続具(図示しない)が装着される。六角部38の下端には拡径したフランジ39が設けられており、配管接続具を装着した状態でホロースクリュー23をハウジング21に強く締結することで、配管接続具がハウジング21の上端面とフランジ39の下面との間で強く挟まれて液密にシールされる。なお、図1に示す符号41、42は、シール性を高めるシールワッシャである。
ホロースクリュー23の内部には、ハウジング21内と配管接続具内とを連通する燃料孔43が形成されており、プレッシャリミッタ8が開弁した際にスプリング室32に排出された燃料をリリーフ配管9へ導くようになっている。
The
Inside the
ボール弁24は、円球形状を呈する弁体であり、ボール弁24と摺動孔36の内周面との間に燃料が流れることが可能な隙間を形成する直径で設けられている。ボール弁24は、バルブボディ22の摺動孔36の奥部に配置され、摺動孔36内部において上下方向に移動可能に支持される。そして、ボール弁24が弁開口35に着座することで弁開口35を閉塞し、コモンレール1内の蓄圧室とスプリング室32との連通を遮断する。
The
ピストン25は、バルブボディ22の摺動孔36に挿入されて、その摺動孔36の内周壁面によって上下方向へ摺動自在に支持される略円柱棒状を呈したニードル44と、スプリング室32の内周壁面によって上下方向に摺動自在に支持される薄型円柱形状を呈したバネ座45と、スプリング26の内側に挿入される円柱形状を呈したスプリングガイド46とを備える。
The
ニードル44の外周面には、ニードル44の下端から上方の途中まで伸びる切欠部44aが形成されている。この切欠部44aは、ボール弁24とともにニードル44がリフトし、ニードル44のリフト量が所定値に達した際にスプリング室32と連通して、弁開口35より溢流した燃料をスプリング室32に導くものである。この切欠部44aは、円柱形状を呈するニードル44の外周面の一部を平坦面に加工したものであり、軸芯を中心とした対称的な位置に複数(例えば2箇所)設けられている。なお、図1では切欠部44aの上端部を軸方向と垂直に設けているが、傾斜して設けて開弁時に高圧燃料がスプリング室32に抜け出る圧力を抑えるようにしても良い。
バネ座45は、上面にスプリング26の下端が着座するものであり、スプリング26による付勢力を受けてニードル44がボール弁24を下方(ボール弁24が弁開口35を閉塞する方向)へ押し付ける。
A
The
スプリング26は、圧縮された状態でスプリング室32内に挿入配置された圧縮コイルバネであり、上端がリング状のシム47を介してハウジング21の縮径部34による段差に着座し、下端がピストン25に形成されたバネ座45に着座する。この構成により、スプリング26の復元力によりピストン25が下方へ押し付けられ、ニードル44の下端によってボール弁24が弁開口35に押し付けられる。プレッシャリミッタ8の開弁圧は、弁開口35とボール弁24のシート径と、スプリング26の圧縮荷重とにより設定されるもので、スプリング26の圧縮荷重はスプリング26自身の圧縮荷重の他、シム47の軸方向の厚さでも設定される。
The
次に、プレッシャリミッタ8の作動を説明する。
コモンレール1における蓄圧室の燃料圧力(コモンレール圧)が予期せぬ何らかの要因によりプレッシャリミッタ8の開弁圧以上に上昇して、蓄圧室からボール弁24に加わる開弁力が、スプリング26によりボール弁24に与えられる閉弁力を上回ると、開弁力によりボール弁24が弁開口35より離座し、ボール弁24とともにピストン25が上昇する。そして、ニードル44に形成された切欠部44aの上端がスプリング室32に達して、切欠部44aとスプリング室32とが連通すると、蓄圧室の燃料が弁開口35→ボール弁24と摺動孔36の隙間→切欠部44a→ハウジング21の内部空間→ホロースクリュー23の燃料孔43を通ってリリーフ配管9へ導かれ、リリーフ配管9を通って燃料タンク10へ戻される。
Next, the operation of the
The fuel pressure (common rail pressure) in the pressure accumulating chamber in the common rail 1 rises above the valve opening pressure of the
弁開口35が開き、コモンレール1内の燃料がプレッシャリミッタ8を介して排圧されることでコモンレール圧が下がる。そして、コモンレール圧が開弁圧より下がり、蓄圧室からボール弁24に加わる開弁力が、スプリング26によりボール弁24に与えられる閉弁力より下回ると、ボール弁24とともにピストン25が下降する。そして、ニードル44に形成された切欠部44aの上端が摺動孔36に進入すると、切欠部44aとスプリング室32の連通が遮断され、その後ボール弁24が弁開口35に着座することで、プレッシャリミッタ8による高圧燃料の溢流が完全に遮断される。
The
(実施例1における特徴1)
ここで、プレッシャリミッタ8の開弁中に、弁開口35から低圧側に向けて噴出する燃料の圧力をボール弁24が受けるため、開弁中にボール弁24が摺動孔36の軸中心からズレる可能性がある。
開弁中にボール弁24が摺動孔36の軸中心からズレた状態で、ニードル44により閉弁方向に押されると、ボール弁24が弁開口35の中心と一致しなくなり、ボール弁24が弁開口35に対して偏心した状態でバルブボディ22に衝突する。このため、ボール弁24が弁開口35の低圧側の角部に衝突するなど、ボール弁24とバルブボディ22の衝突力が大きくなり、ボール弁24の表面が傷等のダメージを受ける可能性がある。
(Characteristic 1 in Example 1)
Here, since the
If the
その不具合を回避するために、この実施例1では、ニードル44の先端、即ち図1(b)に示すようにニードル44におけるボール弁24との当接部分に、ボール弁24が着座した状態においてボール弁24の一部(図示上側)が嵌まり合う凹部48を設けている。この凹部48は、ボール弁24をガイドするものであり、ボール弁24は凹部48に結合されるものではない。具体的には、ニードル44の下端面の中心部に、ボール弁24の一部が入り込むことのできる凹部48を設けたものである。
In order to avoid the problem, in the first embodiment, in the state where the
このように、ニードル44の下端面の中心部に、ボール弁24をガイドする凹部48を設けたことにより、プレッシャリミッタ8が開弁した後、コモンレール圧が下がってボール弁24がニードル44に押されて閉弁方向に向かう際、ボール弁24が凹部48にガイドされてボール弁24の位置が凹部48によって規制されるため、ボール弁24の位置をニードル44の中心部に確定できる。このため、ボール弁24がバルブボディ22に衝突する時のボール弁24の位置を、弁開口35の中心と一致させることができる。
Thus, by providing the
ボール弁24が弁開口35の中心に一致した状態でバルブボディ22に衝突(弁開口35に着座)するため、ボール弁24がバルブボディ22に衝突した際の衝撃を小さく抑えることができ、高圧噴射化に伴って閉弁力が高められても、ボール弁24の表面に傷等のダメージが発生する不具合を回避できる。
このように、プレッシャリミッタ8が開閉しても、ボール弁24の表面に傷等のダメージが発生しないため、長期に使用してもボール弁24と弁開口35とのシール性を確保することができ、信頼性の高いプレッシャリミッタ8を提供できる。
Since the
Thus, even if the
(実施例1における特徴2)
ニードル44の下端面に形成される凹部48は、下方に開口した凹みであり、凹部48の底48aはニードル44の軸方向に対して垂直な平面に設けられる。
この凹部48の底48aの平面は、ニードル44を軸方向から見て円形を呈しており、円形平面を呈する凹部48の底48aの直径は、摺動孔36の直径からニードル44の直径を差し引いた径差と同じか、その径差よりやや大きく設けられている。具体的な例を示すと、摺動孔36とニードル44の摺動クリアランスが7μm〜10μmの場合、底48aの直径は20μm〜25μmに設けられるものである。
(
The
The plane of the bottom 48a of the
このように、凹部48の底48aを平面に設けることで、閉弁時にボール弁24がニードル44に押されて閉弁方向へ移動する状態において、ボール弁24に加わる荷重方向をニードル44の軸方向(移動方向)に一致させることができる。これによって、ボール弁24が弁開口35に着座する際に、ボール弁24に傾いた偏荷重が生じる不具合を回避でき、ボール弁24に偏荷重が生じることによりボール弁24が弁開口35に着座する際に偏った衝突力が発生する不具合を回避できる。
このように、ボール弁24が弁開口35に着座する際に偏った衝突力が発生する不具合を回避できるため、ボール弁24の表面に傷等のダメージが発生する可能性をより小さくすることができ、長期に使用しても燃料漏れが発生せず、信頼性の高いプレッシャリミッタ8を提供することができる。
Thus, by providing the bottom 48a of the
As described above, since it is possible to avoid a problem that a biased collision force is generated when the
(実施例1における特徴3)
ニードル44の下端面に形成される凹部48は、略丸穴形状の浅い窪みであり、凹部48において深さを形成する環状の内周面、即ち凹部内側環状面48bは、ボール弁24の表面曲率より曲率が大きい内向きの曲面(R面)に設けられている。
例えば、ボール弁24が凹部内側環状面48bに接触した状態で弁開口35に着座すると、ボール弁24と凹部内側環状面48bとの当接部にも衝突力が発生するが、凹部内側環状面48bをボール弁24の表面曲率より曲率が大きい内向きの曲面に設けることで、ボール弁24と凹部内側環状面48bとの衝突面圧を下げることができ、ボール弁24と凹部内側環状面48bとの当接部における衝突力の集中を緩和することができる。
このように、ボール弁24と凹部内側環状面48bとの衝突面圧を下げることができるため、ボール弁24の表面に傷等のダメージが発生する可能性をより小さくすることができ、長期に使用しても燃料漏れが発生せず、信頼性の高いプレッシャリミッタ8を提供することができる。
(Feature 3 in Example 1)
The
For example, when the
In this way, the collision surface pressure between the
[変形例]
上記の実施例では、凹部48の底48aを平面に設ける例を示したが、ボール弁24の表面曲率より極めて大きな曲率の曲面(R面)や、平面に近い極めて広角の円錐面に設けるなど、他の形状に設けても良い。
上記の実施例では、凹部内側環状面48bを曲面(R面)に設ける例を示したが、極めて広角の円錐面など、他の形状に設けても良い。
上記の実施例では、凹部48の深さを浅く設けて、ボール弁24が開弁時に回転し易く設けたが、凹部48によるボール弁24のガイド性能を高めるために、凹部48を深く設けても良い。
また、減圧弁と一体化されたプレッシャリミッタ8に本発明を適用しても良い。
[Modification]
In the above embodiment, the bottom 48a of the
In the above embodiment, the concave inner
In the above-described embodiment, the depth of the
Further, the present invention may be applied to the
1 コモンレール
8 プレッシャリミッタ
22 バルブボディ
24 ボール弁
35 弁開口
36 摺動孔
44 ニードル
48 凹部
48a 凹部の底
48b 凹部内側環状面(凹部の内側における環状の側面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記弁開口を閉塞可能な円球状のボール弁と、
前記摺動孔の内部に挿入されて、前記ボール弁を前記弁開口が閉塞する方向に押し付けるニードルと、
前記ニードルの先端に設けられ、前記ボール弁をガイドする凹部と、
を具備する燃料噴射装置のプレッシャリミッタ。 A valve opening communicating with a pressure accumulating chamber for accumulating pressurized fuel, and a valve body having a sliding hole on the low pressure side of the valve opening;
A spherical ball valve capable of closing the valve opening;
A needle inserted into the sliding hole and pressing the ball valve in a direction in which the valve opening is closed;
A recess provided at the tip of the needle, for guiding the ball valve;
A pressure limiter for a fuel injection device.
前記凹部の底は、前記ニードルの軸方向に対して垂直な平面に設けられたことを特徴とする燃料噴射装置のプレッシャリミッタ。 In the pressure limiter of the fuel injection device according to claim 1,
The pressure limiter of a fuel injection device, wherein the bottom of the recess is provided on a plane perpendicular to the axial direction of the needle.
前記凹部の内側における環状の側面は、前記ボール弁の表面曲率より曲率が大きい曲面に設けられたことを特徴とする燃料噴射装置のプレッシャリミッタ。 In the pressure limiter of the fuel injection device according to claim 1 or 2,
A pressure limiter for a fuel injection device, wherein an annular side surface inside the recess is provided on a curved surface having a curvature larger than a surface curvature of the ball valve.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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