JP2013096390A

JP2013096390A - フローダンパ

Info

Publication number: JP2013096390A
Application number: JP2011243230A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakamura; 正幸中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-05-20
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: JP5672212B2

Abstract

【課題】一種類のフローダンパにて、仕様の異なる複数のエンジンに対応可能にする。
【解決手段】インジェクタに流れる燃料の流量が異常増加したときに燃料通路を閉じるフローダンパ２０において、ピストン２１０を、摺動孔２００２内で摺動する第１ピストン部材２１１と、弁部２１２３を有する第２ピストン部材２１２とに分割し、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２を螺合する。そして、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のピストン摺動方向の相対位置を調整して、ピストンリフトＬを変更することにより、フローダンパ２０の閉弁作動条件を変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、インジェクタに流れる燃料の流量が異常増加したときに燃料通路を閉じるフローダンパに関するものである。

従来のフローダンパは、燃料通路を構成する摺動孔および摺動孔の下流側に位置する弁座を有するバルブボデーと、燃料通路を構成する絞り通路および弁座に着座することにより燃料通路を遮断する弁部を有するピストンと、ピストンを開弁向きに付勢するスプリングとを備え、絞り通路前後の燃料の差圧による流体力によってピストンがスプリングに抗して弁座側に向かってリフトするようになっている。

そして、インジェクタに過剰燃料流出などの異常が生じて、コモンレールからフローダンパを通ってインジェクタに流れる燃料の流量が設定流量以上になると、流体力が増大してピストンのリフト量が増加し、これによりピストンが弁座に着座してコモンレールからインジェクタに至る燃料通路が閉じられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１００３９３号明細書

しかしながら、フローダンパが燃料通路を閉じるときの作動条件（以下、閉弁作動条件という）は、内燃機関（以下、エンジンという）の仕様に応じて異なるため、閉弁作動条件が異なる複数のフローダンパが必要であった。

本発明は上記点に鑑みて、一種類のフローダンパにて、仕様の異なる複数のエンジンに対応可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、インジェクタ（２）に流れる燃料の流量が異常増加したときに、インジェクタ（２）に至る燃料通路を閉じるフローダンパ（２０）であって、フローダンパ（２０）は、燃料通路を構成する摺動孔（２００２）および摺動孔（２００２）の下流側に位置する弁座（２００３）を有するバルブボデー（２００）と、摺動孔（２００２）内に摺動自在に配置され、弁座（２００３）に着座することにより燃料通路を遮断する弁部（２１２３）および燃料通路を構成する絞り通路（２１２４）を有するピストン（２１０）と、摺動孔（２００２）内に配置され、ピストン（２１０）を開弁向きに付勢するスプリング（２２０）とを備え、ピストン（２１０）は、摺動孔（２００２）内で摺動する第１ピストン部材（２１１）と、弁部（２１２３）を有する第２ピストン部材（２１２）とを備え、第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）は、ピストン摺動方向の相対位置が調整可能に螺合され、第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）のピストン摺動方向の相対位置に応じて、弁座（２００３）と弁部（２１２３）との距離（Ｌ）が変化するように構成されていることを特徴とする。

これによると、弁座（２００３）と弁部（２１２３）との距離（Ｌ）を変化させることにより閉弁作動条件を変化させることができるため、一種類のフローダンパにて仕様の異なる複数のエンジンに対応することができる。

請求項２に記載の発明では、インジェクタ（２）に流れる燃料の流量が異常増加したときに、インジェクタ（２）に至る燃料通路を閉じるフローダンパ（２０）であって、フローダンパ（２０）は、燃料通路を構成する摺動孔（２００２）および摺動孔（２００２）の下流側に位置する弁座（２００３）を有するバルブボデー（２００）と、摺動孔（２００２）内に摺動自在に配置され、弁座（２００３）に着座することにより燃料通路を遮断する弁部（２１２３）および燃料通路を構成する絞り通路（２１２４）を有するピストン（２１０）と、摺動孔（２００２）内に配置され、ピストン（２１０）を開弁向きに付勢するスプリング（２２０）とを備え、ピストン（２１０）は、摺動孔（２００２）内で摺動する第１ピストン部材（２１１）と、絞り通路（２１２４）を有する第２ピストン部材（２１２）とを備え、第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）は、ピストン摺動方向の相対位置が調整可能に螺合され、絞り通路（２１２４）における下流側端部は、第１ピストン部材（２１１）により塞ぐことが可能であり、第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）のピストン摺動方向の相対位置に応じて、第１ピストン部材（２１１）により塞がされる絞り通路（２１２４）における下流側端部の面積が変化するように構成されていることを特徴とする。

これによると、絞り通路（２１２４）における下流側端部の開口面積を変化させることにより閉弁作動条件を変化させることができるため、一種類のフローダンパにて仕様の異なる複数のエンジンに対応することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のフローダンパにおいて、ピストン（２１０）は、第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）のねじ弛みを防ぐロックナット（２１３）を備えることを特徴とする。これによると、使用中の閉弁作動条件の変化を防止することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係るフローダンパを備える燃料噴射装置を示す構成図である。図１のフローダンパの断面図である。本発明の第２実施形態に係るフローダンパの断面図である。図３のピストンにおける要部のＡ矢視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係るフローダンパを備える燃料噴射装置を示す構成図、図２は図１のフローダンパの断面図である。

図１に示すように、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、ＥＣＵ４（エンジン制御ユニット）、ＥＤＵ５（駆動ユニット）等から構成される。

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蓄圧室に蓄える蓄圧容器であり、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。なお、コモンレール１とインジェクタ配管７の接続部分には、フローダンパ２０が設けられており、フローダンパ２０の詳細は後述する。

コモンレール１から燃料タンク８へ燃料を戻すリリーフ配管９には、プレッシャリミッタ１０が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１０は圧力安全弁であり、コモンレール圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール圧を限界設定圧以下に抑える。また、コモンレール１には、減圧弁１１が取り付けられている。この減圧弁１１は、ＥＣＵ４から与えられる開弁指示信号によって開弁してリリーフ配管９を介してコモンレール圧を急速に減圧するものである。このように、コモンレール１に減圧弁１１を搭載することによって、ＥＣＵ４はコモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力へ素早く低減制御できる。なお、この減圧弁１１が設けられない機種もある。

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等を搭載している。なお、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８に戻される。

サプライポンプ３は、コモンレール１へ高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料をフィルタ１２を介してサプライポンプ３へ吸引するフィードポンプを搭載し、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール１へ圧送する。フィードポンプおよびサプライポンプ３は共通のカムシャフト１３によって駆動される。なお、このカムシャフト１３は、エンジンによって回転駆動されるものである。

サプライポンプ３には、燃料を高圧に加圧する加圧室内に燃料を導く燃料流路に、その燃料流路の開度度合を調整するためのＳＣＶ１４（吸入調量弁）が搭載されている。このＳＣＶ１４は、ＥＣＵ４からのポンプ駆動信号によって制御されることにより、加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール１へ圧送す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により、コモンレール圧を調整するものである。即ち、ＥＣＵ４はＳＣＶ１４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ものである。

ＥＣＵ４には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、スタンバイＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路等の機能を含んで構成される周知構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ４に読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジンの運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。なお、ＥＣＵ４には、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レール圧センサ１５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。

ＥＣＵ４における具体的な演算の一例を示すと、ＥＣＵ４は、インジェクタ２の駆動制御を行うインジェクタ制御系、およびＳＣＶ１４の駆動制御を行うレール圧制御系の制御を実施する。インジェクタ制御系は、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（エンジンパラメータ）とに基づいて、噴射形態、目標噴射量、噴射開始時期を算出し、インジェクタ開弁信号を算出する。レール圧制御系は、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（エンジンパラメータ）とに基づいて、目標レール圧を算出し、レール圧センサ１５から算出される実レール圧を目標レール圧に一致させるためのＳＣＶ駆動信号を算出する。

ＥＤＵ５は、ＥＣＵ４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インジェクタ駆動回路と、ＥＣＵ４から与えられるＳＣＶ駆動信号（デューティ信号）に基づいてＳＣＶ１４へ駆動電流値を与えるポンプ駆動回路とを備える。なお、このＥＤＵ５は、ＥＣＵ４と同一のケース内に搭載されるものであっても良い。

フローダンパ２０は、コモンレール１とインジェクタ配管７の接続部分に設けられ、コモンレール１からインジェクタ２に流れる燃料の流量が異常増加したときに、コモンレール１からインジェクタ２に至る燃料通路を閉じる機能を有するものである。

図２に示すように、フローダンパ２０は、コモンレール１（図１参照）に締結される略円筒状のバルブボデー２００と、このバルブボデー２００の内部で往復動するピストン２１０と、このピストン２１０を開弁向きに付勢するスプリング２２０と、ピストン２１０の開弁向きへの移動範囲を規制するストッパ２３０とを備えている。

バルブボデー２００は、鉄系金属よりなり、その外周部の一端側には、コモンレール１と螺合されるねじ２０００が形成され、外周部の他端側には、インジェクタ配管７（図１参照）と螺合されるねじ２００１が形成されている。

バルブボデー２００の内部には、ピストン２１０を摺動自在に保持する燃料通路としての摺動孔２００２が形成されている。また、バルブボデー２００の内部には、摺動孔２００２の燃料流れ下流側に、ピストン２１０が接離するテーパ状の弁座２００３が形成され、この弁座２００３の燃料流れ下流側に、燃料通路としてのボデー燃料通路２００４が形成されている。

ピストン２１０は、摺動孔２００２に摺動自在に保持される略円筒状の第１ピストン部材２１１と、第１ピストン部材２１１と螺合されるとともに、弁座２００３と接離する有底円筒状の第２ピストン部材２１２と、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のねじ弛みを防ぐロックナット２１３とを備えている。第１ピストン部材２１１、第２ピストン部材２１２、およびロックナット２１３は、鉄系金属よりなる。

第１ピストン部材２１１は、軸方向に貫通する孔内に雌ねじ２１１０が形成されている。

第２ピストン部材２１２は、外周部の一端側に形成された雄ねじ２１２０、一端側端部に形成された溝２１２１、第１ピストン部材２１１よりも小径で第１ピストン部材２１１よりも燃料流れ下流側に向かって第１ピストン部材２１１の孔から突出する有底円筒状の突出筒部２１２２、および、この突出筒部２１２２における燃料流れ下流側の端部に形成され、弁座２００３に着座することにより燃料通路を遮断する弁部２１２３を備えている。

さらに、第２ピストン部材２１２の内部には、第２ピストン部材２１２における燃料流れ上流側端面と突出筒部２１２２の外周面とを連通する燃料通路としての絞り通路２１２４が形成されている。この絞り通路２１２４は、第２ピストン部材２１２における燃料流れ上流側端面から軸方向中間部まで延びるピストン燃料通路２１２４ａ、および、このピストン燃料通路２１２４ａと突出筒部２１２２の外周面とを連通するピストンオリフィス２１２４ｂで構成される。なお、ピストンオリフィス２１２４ｂは、フローダンパ２０内の燃料通路における最小通路面積になっている。

そして、第１ピストン部材２１１の雌ねじ２１１０と第２ピストン部材２１２の雄ねじ２１２０を螺合させ、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のピストン摺動方向の相対位置を調整した後に、雄ねじ２１２０にロックナット２１３を螺合させて、ピストン２１０を形成する。この際、第２ピストン部材２１２の溝２１２１に係合する治具、およびロックナット２１３の一端側端部に形成された溝２１３０に係合する治具を利用して、第２ピストン部材２１２とロックナット２１３の締め付けを行う。

ストッパ２３０は、鉄系金属よりなり、ピストン２１０よりも燃料流れ上流側に配置されている。また、ストッパ２３０は、摺動孔２００２に挿入されるとともにピストン２１０における燃料流れ上流側端面と対向する円筒状のストッパ筒部２３００、および、コモンレール１とバルブボデー２００とに挟持されるストッパフランジ部２３０１を備えている。さらに、ストッパ２３０の内部には、ストッパフランジ部２３０１における燃料流れ上流側端面とストッパ筒部２３００における燃料流れ下流側端面とを連通する燃料通路としてのストッパ燃料通路２３０２が形成されている。

ピストン２１０は、摺動孔２００２内に配置されたスプリング２２０によって、弁部２１２３が弁座２００３から離れる向きに（すなわち開弁向きに）付勢されている。そして、燃料が流れていないときや微少流量のときには、ピストン２１０における燃料流れ上流側端面がストッパ２３０に当接して、ピストン２１０の開弁向きの移動範囲が規制されるようになっている。

上記構成において、コモンレール１からフローダンパ２０に導入された燃料は、フローダンパ２０のストッパ燃料通路２３０２、絞り通路２１２４、およびボデー燃料通路２００４を通り、インジェクタ配管７を介してインジェクタ２に供給される。

このインジェクタ２への燃料供給に伴い、絞り通路２１２４の前後に差圧が発生し、この差圧による流体力により、ピストン２１０は弁座２００３側に向かって（すなわち閉弁向きに）付勢される。

そして、微少噴射などインジェクタ２に流れる燃料の流量が少ない場合は、流体力によるピストン付勢力がスプリング２２０のセット荷重よりも小さいため、図２に示すように、ピストン２１０はスプリング２２０に付勢されてストッパ２３０に当接した位置に保持される。すなわち、弁部２１２３は弁座２００３から離れた状態であり、フローダンパ２０は開弁状態である。

大噴射などインジェクタ２に流れる燃料の流量が正常範囲で増加した場合、絞り通路２１２４の前後の差圧が増加し、流体力によるピストン付勢力も増加する。そして、流体力によるピストン付勢力がスプリング２２０のセット荷重よりも大きくなると、ピストン２１０が弁座２００３側に向かってリフト（移動）する。この状態では、流体力によるピストン付勢力とスプリング２２０のばね荷重とがバランスする位置にピストン２１０がある。

インジェクタ２に過剰燃料流出などの異常が生じるなどして、インジェクタ２に流れる流量が異常増加し、絞り通路２１２４の前後の差圧が予め設定された差圧以上になると、ピストン２１０が弁座２００３側に向かってさらにリフトし、弁部２１２３が弁座２００３に着座し、ボデー燃料通路２００４を閉塞する。このようにして、フローダンパ２０は、何らかの不具合が生じて、コモンレール１からインジェクタ２に流れる燃料の流量が設定流量（すなわち、閉弁作動条件）以上に増加すると、コモンレール１からインジェクタ２に至る燃料通路を閉じて高圧燃料の流出を停止させる。

ここで、ピストン２１０がストッパ２３０に当接した位置にあるときの、弁部２１２３と弁座２００３との間のピストン摺動方向の距離Ｌ（以下、ピストンリフトＬという）が大きいほど、フローダンパ２０は閉弁し難くなり、フローダンパ２０の閉弁作動条件である設定流量が大きくなる。

したがって、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のピストン摺動方向の相対位置を調整して、ピストンリフトＬを変更することにより、フローダンパ２０の閉弁作動条件を変化させることができる。これにより、一種類のフローダンパ２０にて仕様の異なる複数のエンジンに対応することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態に係るフローダンパの断面図、図４は図３のピストンにおける要部のＡ矢視図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３、図４に示すように、ピストン２１０とストッパ２３０との間に、環状のリフト調整シム２４０が挟持されている。

第２ピストン部材２１２は、溝２１２１（図２参照）が廃止され、この溝２１２１の代わりに、外周部に二面幅２１２５が形成されている。また、第１ピストン部材２１１は、環状のセット荷重調整シム２１２６を備えている。

絞り通路２１２４の下流側端部であるピストンオリフィス２１２４ｂは、ピストン摺動方向に長い長穴の開口になっている。また、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のピストン摺動方向の相対位置に応じて、第１ピストン部材２１１により塞がされるピストンオリフィス２１２４ｂの面積、換言すると、ピストンオリフィス２１２４ｂの開口面積が変化するように構成されている。なお、上記開口の形状は、丸穴、三角穴、四角穴、切り欠き、複数の小孔等であっても良い。

そして、ピストンオリフィス２１２４ｂの開口面積が大きいほど、フローダンパ２０は閉弁し難くなり、フローダンパ２０の閉弁作動条件である設定流量が大きくなる。したがって、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のピストン摺動方向の相対位置を調整して、ピストンオリフィス２１２４ｂの開口面積を変更することにより、フローダンパ２０の閉弁作動条件を変化させることができる。これにより、一種類のフローダンパ２０にて仕様の異なる複数のエンジンに対応することができる。

ここで、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のピストン摺動方向の相対位置の調整に伴って、ピストンリフトＬが変化してしまうため、リフト調整シム２４０の選択により、第１ピストン部材２１１と第２ピストン部材２１２のピストン摺動方向の相対位置に拘わらずピストンリフトＬを所定値に調整する。

また、選択したリフト調整シム２４０の厚みに応じてスプリング２２０のセット荷重が変化してしまうため、セット荷重調整シム２１２６の選択により、リフト調整シム２４０の厚みに拘わらずスプリング２２０のセット荷重を一定値に調整する。

なお、上記各実施形態は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

２インジェクタ
２０フローダンパ
２００バルブボデー
２１０ピストン
２１１第１ピストン部材
２１２第２ピストン部材
２２０スプリング
２００２摺動孔
２００３弁座
２１２３弁部
２１２４絞り通路

Claims

インジェクタ（２）に流れる燃料の流量が異常増加したときに、前記インジェクタ（２）に至る燃料通路を閉じるフローダンパ（２０）であって、
前記フローダンパ（２０）は、
前記燃料通路を構成する摺動孔（２００２）および前記摺動孔（２００２）の下流側に位置する弁座（２００３）を有するバルブボデー（２００）と、
前記摺動孔（２００２）内に摺動自在に配置され、前記弁座（２００３）に着座することにより前記燃料通路を遮断する弁部（２１２３）および前記燃料通路を構成する絞り通路（２１２４）を有するピストン（２１０）と、
前記摺動孔（２００２）内に配置され、前記ピストン（２１０）を開弁向きに付勢するスプリング（２２０）とを備え、
前記ピストン（２１０）は、前記摺動孔（２００２）内で摺動する第１ピストン部材（２１１）と、前記弁部（２１２３）を有する第２ピストン部材（２１２）とを備え、
前記第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）は、ピストン摺動方向の相対位置が調整可能に螺合され、
前記第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）のピストン摺動方向の相対位置に応じて、前記弁座（２００３）と前記弁部（２１２３）との距離（Ｌ）が変化するように構成されていることを特徴とするフローダンパ。
インジェクタ（２）に流れる燃料の流量が異常増加したときに、前記インジェクタ（２）に至る燃料通路を閉じるフローダンパ（２０）であって、
前記フローダンパ（２０）は、
前記燃料通路を構成する摺動孔（２００２）および前記摺動孔（２００２）の下流側に位置する弁座（２００３）を有するバルブボデー（２００）と、
前記摺動孔（２００２）内に摺動自在に配置され、前記弁座（２００３）に着座することにより前記燃料通路を遮断する弁部（２１２３）および前記燃料通路を構成する絞り通路（２１２４）を有するピストン（２１０）と、
前記摺動孔（２００２）内に配置され、前記ピストン（２１０）を開弁向きに付勢するスプリング（２２０）とを備え、
前記ピストン（２１０）は、前記摺動孔（２００２）内で摺動する第１ピストン部材（２１１）と、前記絞り通路（２１２４）を有する第２ピストン部材（２１２）とを備え、
前記第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）は、ピストン摺動方向の相対位置が調整可能に螺合され、
前記絞り通路（２１２４）における下流側端部は、前記第１ピストン部材（２１１）により塞ぐことが可能であり、
前記第１ピストン部材（２１１）と前記第２ピストン部材（２１２）のピストン摺動方向の相対位置に応じて、前記第１ピストン部材（２１１）により塞がされる前記絞り通路（２１２４）における下流側端部の面積が変化するように構成されていることを特徴とするフローダンパ。
前記ピストン（２１０）は、前記第１ピストン部材（２１１）と第２ピストン部材（２１２）のねじ弛みを防ぐロックナット（２１３）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のフローダンパ。