JP2554736B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高圧で燃料を噴射するとともに、その燃料
噴射の制御により燃焼性能を改善し、熱効率の高い機関
性能を実現して省エネルギーへの寄与を目的とした内燃
機関の燃料噴射装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、ディーゼル機関用の燃料噴射装置として、
例えば特開昭56−143343号公報に開示されているよう
に、予め蓄圧しておいた高圧燃料をディーゼル機関の運
転状態に応じた噴射量や噴射タイミング等で燃焼室に噴
射供給するようにした蓄圧式と呼ばれるものが知られて
いる。この蓄圧式燃料噴射装置は、例えば第２図に示す
ように、高圧（約1000kg/cm²）の燃料を蓄圧室a₁内に蓄
える蓄圧器ａ（アキュムレータ）と、該蓄圧器ａをディ
ーゼル機関の燃焼室に連通する燃料通路ｂと、該燃料通
路ｂの下流端に配設され、燃料通路ｂを開閉する噴射制
御弁ｃと、上記蓄圧器ａと噴射制御弁ｃとの間の燃料通
路ｂを開閉するスプール弁からなるパイロット弁ｄと、
該パイロット弁ｄを作動制御するサーボ弁ｅとを備えて
なる。そして、上記噴射制御弁ｃは油路ｆに連通する圧
力室ｇを区画形成する噴射制御ピストンc₁を有し、該ピ
ストンc₁は蓄圧器ａからの燃料圧を受ける押付ピストン
ｈに接触しており、この押付ピストンｈで噴射制御ピス
トンc₁を押圧することにより、噴射制御弁ｃを閉弁方向
に付勢するとともに、圧力室ｇへの作動油の供給により
噴射制御弁ｃを開弁させるようになされている。また、
パイロット弁ｄは油路ｉに連通する圧力室ｊを区画形成
するスプールd₁を有する。さらに、サーボ弁ｅは、上記
両油路f,iに対する作動油の給排を切り換える２位置４
方向制御弁の機能を有し、このサーボ弁ｅによってパイ
ロット弁ｄを制御することで噴射制御弁ｃを開閉して高
圧燃料を燃焼室内に噴射させるようにしている。すなわ
ち、油路ｉに油圧がかかると、残りの油路ｆの油圧が抜
け、パイロット弁ｄのスプールd₁は図で右方に押され
て、燃料通路ｂが閉じ、燃料の供給が断たれるととも
に、噴射制御ピストンc₁及び押付ピストンｈは蓄圧器ａ
からの高圧燃料に押されて噴射制御弁ｃが閉じ、機関燃
焼室への燃料噴射が停止する。一方、逆に、油路ｉから
油路ｆに加圧方向が切り換わると、パイロット弁ｄのス
プールd₁が図で左側に押し戻されて燃料通路ｂが開くと
ともに、噴射制御弁ｃのピストンc₁押付ピストンｈと共
に押し上げられて蓄圧器ａからの燃料が流入し、その噴
射が開始される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この従来のものでは、機関の運転中、蓄圧
器ａに燃料自身の体積弾性により高圧燃料が常時蓄えら
れており、この蓄圧器ａ内の高圧燃料が噴射によって放
出されると、保持圧力が低下するので、同レベルの燃料
圧が保持されるよう、蓄圧室a₁に燃料ポンプ（図示せ
ず）で昇圧された高圧燃料を補給するようにしている。
その場合、蓄圧器ａに連通する燃料通路ｂには摺動式の
パイロット弁ｄ、押付ピストンｈの摺動部分が存在して
いるため、この摺動部分の隙間から高圧燃料が漏洩す
る。従って、噴射により放出される高圧燃料に上記漏洩
分を加えた高圧燃料を燃料ポンプにより作り出して蓄圧
器ａに補給する必要があることから、以下の２つの問題
が生じる。すなわち、漏洩した燃料を低圧から高圧まで
昇圧するのに要した燃料ポンプの動力は漏洩により熱エ
ネルギーとなって損失され、回収不能である。蓄圧室a₁
の保持圧力が高圧になるほど摺動隙間も拡がるため、漏
洩量はべき関数的に増大する。その結果、噴射制御可能
な蓄圧式燃料噴射装置が本来意図している燃焼性能の改
善による省エネルギー効果が相殺される虞れがある。

また、燃料の漏洩量が増加することは、燃料噴射装置
に必要で適性な規模よりも大きな能力を具備させなけれ
ばならないことを意味し、シリンダ径、ストローク等の
燃料ポンプ要目だけでなく、そのポンプ駆動装置も大き
くなる。また、ディーゼル機関の燃料噴射圧力は高圧で
あるので、通常、その昇圧にはプランジャポンプが使用
され、蓄圧室a₁への高圧燃料の供給は間欠的となる。そ
して、噴射及び供給による高圧燃料の間欠的出入りに対
し圧力を安定させるように蓄圧室a₁の圧力変動を抑える
ためには、燃料自身の体積弾性により高圧燃料を保持す
る蓄圧器ａは上記間欠的出入量に応じた容量の規模とす
る必要があり、高圧燃料の出入量が多くなると、その蓄
圧器ａの規模が適正規模よりも大きくならざるを得な
い。しかしながら、蓄圧器ａは高圧に耐え得る鋼製の重
量物であることから、その寸法の増大化は製造コスト、
設置スペース等の面で不都合を招来する。

他方、燃料噴射の制御は、電磁弁のスプールによる加
圧方向油路の切換えによって達成されるが、噴射機関は
数ｍsecのオーダーであり、安定した噴射期間つまり噴
射の開始及び終了動作を実現するには、電磁弁の切換え
を1msec程度の極めて短い時間で行わせる必要がある。
ところが、このように短時間で油路に対する作動油の流
出入力制御を行うと、加圧の際には、油路端つまりアク
チュエータの部分で流速が圧力に変換されて高いサージ
圧を発生する。一方、除圧の際は、油路端で負圧が生じ
て油中に溶存している空気がガス化して気泡を発生し易
くなり、この気泡は高圧が作用すると潰されて通路壁に
キャビテーションエロージョンと呼ばれる損傷を与え
る。すなわち、従来例のようにサーボ弁ｅとアクチュエ
ータとが一様な通路で連通している構成では、上記の如
く部材の耐久性を損うサージ圧やキャビテーションエロ
ージョンの発生が必至となる問題があった。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、上記の如き蓄圧式燃料噴射装置
において、その噴射制御弁に対する油圧制御を改良する
ことにより、加圧燃料の漏洩を抑制してその加圧に要す
る動力の損失を少なくし、噴射装置をコンパクトにしか
つその耐久性を高めるとともに、内燃機関の性能の熱効
率を究極的に向上させるようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、請求項（１）記載の発明
では、噴射に必要な高圧の燃料を蓄圧する蓄圧室と、該
蓄圧室を内燃機関の燃焼室に連通する燃料通路と、該燃
料通路の下流端に配設され、燃料通路を開閉する噴射制
御弁とを有し、噴射制御弁の開閉により高圧燃料を燃焼
室内に噴射させるようにした蓄圧式の燃料噴射装置にお
いて、上記噴射制御弁は、燃料通路を開閉する制御弁側
弁体と、圧油源からの作動油の圧力を受けて上記制御弁
側弁体を閉弁方向に押圧する制御ピストンとを備えてい
て、作動油による制御ピストンの駆動により燃料通路を
閉じるように構成する。

また、上記蓄圧室と噴射制御弁との間の燃料通路に配
置され、燃料通路の一部を構成する燃料圧力室の上流側
に配設された弁座と、該弁座に着座して燃料通路を閉じ
る遮断弁側弁体と、該遮断弁側弁体を遮断弁側弁体より
も下流側から押圧して閉じ操作する弁棒と、圧油源から
の作動油の圧力を受けて遮断弁側弁体が閉弁するように
上記弁棒を駆動する遮断ピストンとを備え、作動油によ
る遮断ピストンの駆動により燃料通路を閉じる遮断弁を
設ける。

さらに、上記圧油源からの作動油を上記制御ピストン
及び遮断ピストンに略同時に供給又は供給停止するよう
に切換制御する油圧制御手段を設ける。

また、請求項（２）記載の発明では、噴射制御弁の開
閉パターンをある程度可変とするために、上記油圧制御
手段は、圧油源からの作動油を噴射制御弁の制御ピスト
ン及び遮断弁の遮断ピストンに供給する油圧通路と、該
油圧通路に配設され、両弁のピストンに対する作動油の
給排を切り換える電磁弁とを備えた構成とし、上記油圧
通路に、電磁弁を噴射制御弁及び遮断弁にそれぞれ連通
する分岐通路を設け、各分岐通路には、作動油が電磁弁
から噴射制御弁及び遮断弁に流れるときにのみ開弁する
逆止弁と絞りとを配設しかつ上記絞り及び逆止弁をバイ
パスするバイパス通路を接続して、そのバイパス通路に
絞りを設ける。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）記載の発明では、燃
料の非噴射時、油圧制御手段の制御により噴射制御弁の
制御ピストン及び遮断弁の遮断ピストンにそれぞれ圧油
源からの作動油が同時に供給される。このため、噴射制
御弁の制御ピストンが圧油源からの作動油の油圧を受け
て制御弁側弁体を閉弁方向に押圧し、この弁体の開弁に
より燃料通路の下流端が閉じられる。また、遮断弁にお
ける遮断ピストンが圧油源からの作動油の圧力を受けて
弁棒を駆動し、遮断弁側弁体が閉弁しており、この弁体
の閉弁により噴射制御弁上流側の燃料通路が閉じられ
る。

そして、燃料噴射を行うときには、上記噴射制御弁の
制御ピストン及び遮断弁の遮断ピストンに対する圧油源
からの作動油の供給が同時に停止される。このため、噴
射制御弁の制御ピストンの制御弁側弁体への押圧がなく
なって、この弁体が開弁し、燃料通路の下流端が開かれ
る。また、同時に、遮断弁の遮断ピストンの弁棒に対す
る駆動がなくなり、遮断弁側弁体が開弁して、噴射制御
弁上流側の燃料通路が開かれる。これら制御弁及び遮断
弁の同期した開弁により燃料通路が開かれ、蓄圧室の燃
料が燃料通路を介してディーゼル機関の燃焼室に噴射供
給される。

このとき、遮断弁の開閉が遮断弁下流側から操作され
て行われ、その遮断弁が摺動部でなくて弁体の弁座への
離着により開閉する構造であるので、遮断弁の閉弁時に
は蓄圧室の高圧燃料が遮断弁の弁体から漏洩することは
殆どなく、蓄圧室での燃料圧力の保持が確保される。そ
して、遮断弁の摺動部分たる弁棒からは遮断弁下流側で
噴射制御弁までの間の燃料通路における高圧燃料が漏洩
するが、この容積は蓄圧室側容積に比べて遥かに小さく
て、若干の漏洩により直ちに圧力が低下するので、その
漏洩は圧力低下に伴ってべき関数的に減少する。その結
果、噴射以外の高圧燃料の損失は一定量以内の僅少量に
なり、ポンプの動力損失を低減することができる。

しかも、燃料の非噴射時に噴射制御弁及び遮断弁の各
ピストンに圧油源の作動油を供給して、その加圧状態で
該両弁を閉弁しておき、噴射時には両ピストンに対する
除圧を行って両弁を開弁させ、燃料通路を開くので、例
えば逆に、非噴射時にはピストンに対する作動油の供給
を停止して弁により燃料通路を閉じておき、作動油の供
給によりピストンを加圧して開弁させ、燃料通路を開く
ようにする場合に比べて、次のような効果が得られる。
すなわち、作動油を無圧状態から加圧状態に切り換えて
燃料通路を開き、燃料噴射を行う場合には、作動油の通
路が無圧状態から加圧状態に変化する際に、その通路の
昇圧に時間がかかるとともに、通路中や無圧の作動油に
混濁している気泡が潰れ、このため、作動油の油圧の立
上りが遅れて燃料噴射の開始タイミングの精度が悪くな
るとともに、気泡の潰れによりキャビテーションエロー
ジョンが発生するという問題がある。しかし、この発明
では、加圧状態にある作動油圧を除圧して燃料通路を開
き、燃料噴射を開始するので、上記の如き問題は生ぜ
ず、燃料噴射開始タイミングの精度を向上させ、キャビ
テーションエロージョンを防止することができる。

請求項（２）記載の発明では、電磁弁から噴射制御弁
及び遮断弁に至る油圧通路は電磁弁側で２つの分岐通路
に分岐して各弁に連通しているので、電磁弁の切換動作
に伴う各分岐通路の圧力の切換状態は互いに同じとなる
ものの、各分岐通路には絞りと、作動油が電磁弁から噴
射制御弁及び遮断弁に流れるときにのみ開弁する逆止弁
とが配設されているので、これら絞り及び逆止弁によ
り、噴射制御弁及び遮断弁に至る油圧通路の圧力挙動を
互いに独立的に制御することができる。

しかも、上記逆止開弁及び絞りは分岐通路に直列に配
設され、それらをバイパスするバイパス通路には別の絞
りが配設されていることから、油圧通路の加圧時には作
動油は分岐通路及びバイパス通路の双方を流れるが、除
圧時には作動油はバイパス通路のみを流れる。このた
め、加圧時と除圧時とで絞りを異ならせて流量を調整す
ることができ、噴射制御弁及び遮断弁の開閉を可変調整
することができる。従って、電磁弁の高速切換えに伴う
油路での急激な作動油の移動に対し、噴射制御弁や遮断
弁に作用する油圧の変化を緩和することができ、よって
サージ圧やキャビテーションエロージョンの発生を抑制
することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係るディーゼル機関用燃料
噴射装置の全体構成を示し、１は高圧燃料を圧送するプ
ランジャ式の燃料ポンプで、その吸込側は燃料タンク２
に、吐出側は蓄圧器３にそれぞれ接続されている。上記
蓄圧器３はその内部に上記燃料ポンプ１の吐出側に逆止
弁５を介して連通する蓄圧室４を有し、燃料ポンプ１に
より昇圧した高圧燃料を蓄圧室４に蓄圧するようにして
いる。

また、６は燃料噴射用の燃料弁であって、この燃料弁
６は図外のディーゼル機関のシリンダヘッド部分に取り
付けられるハウジング７を有し、該ハウジング７の下端
部は機関の燃焼室内に臨み、その先端には噴射ノズル８
が開口している。この噴射ノズル８はハウジング７内に
形成した上下２つの燃料圧力室9,10を有する燃料通路11
を介して上記蓄圧器３の蓄圧室４に連通されており、蓄
圧室４内の高圧燃料を噴射ノズル８から噴射するように
なっている。

上記燃料弁６のハウジング７内には上記噴射ノズル８
を開閉する噴射制御弁12と、燃料通路11を開閉する遮断
弁19とが配設されている。上記噴射制御弁12は、上記下
側燃料圧力室10の噴射ノズル８への開口に形成された弁
座13と、該弁座13に下端（先端）が離着して噴射ノズル
８を開閉する上下方向に摺動可能なニードル弁14（弁
体）と、該ニードル弁14の上端（後端）を押圧可能に配
置され、ハウジング７内空洞部に油圧作用部たる上側の
圧力室15及び下側のドレン室16を区画形成する制御ピス
トン17と、上記圧力室15に縮装され、ニードル弁14が閉
じるように閉弁付勢する弁ばね18とからなり、圧力室15
の圧力が上ったときには、制御ピストン17が弁バネ18と
共にニードル弁14を下方に押圧して閉弁方向に付勢する
一方、圧力室15の圧力が下って燃料圧力室10の燃料圧に
よりニードル弁14が上昇移動したときに開弁して噴射ノ
ズル８から燃料を噴射するようにしている。

一方、上記遮断弁19は、上記上側燃料圧力室９よりも
上流側（蓄圧室４側）の燃料通路11の該燃料圧力室９へ
の開口に形成された弁座20と、該弁座20に離着して燃料
通路11を開閉する鋼球からなる弁体21と、先端に該弁体
21を保持可能な保持部22aを有し、弁体21を弁体21より
も下流側から押して閉じ操作する、上下方向に摺動可能
な弁棒22と、該弁棒22の上端（後端）を押圧可能に配置
され、かつ弁棒22よりも大径とされ、ハウジング７内空
洞部に油圧作用部たる上側の圧力室23及び下側のドレン
室24を区画形成する遮断ピストン25と、上記燃料圧力室
９に縮装され、弁体21を閉弁付勢する弁ばね26とからな
り、圧力室23の圧力上昇により遮断ピストン25及び弁棒
22が弁体21を押圧して弁座20に着座させることで閉弁
し、圧力室23の圧力が下って弁体21が弁座20から離れた
ときに開弁して燃料通路11を開放するようにしている。
従って、この遮断弁19が開弁したときには、燃料は逆止
弁５及び遮断弁19によって閉塞される蓄圧室４及び遮断
弁19上流側の燃料通路11からなる容積に蓄圧される。
尚、上記２つのドレン室16,24は共にドレン通路27を介
して上記燃料タンク２に連通されており、燃料圧力室1
0,9からそれぞれニードル弁14及び弁棒22の摺動隙間を
通ってドレン室16,24に洩れた燃料を燃料タンク２に戻
すようにしている。

上記噴射制御弁12及び遮断弁19は油圧制御機構29によ
って作動制御される。この油圧制御機構29はその作動油
圧を発生する作動油ポンプ30を有しており、そのポンプ
30の吸込側は作動油タンク31に連通し、吐出側は制御装
置50によって切り換えられる電磁弁36に供給導管32を介
して接続されている。この電磁弁36は「噴射位置」及び
「噴射停止位置」の２つの切換位置を有する３ポートの
スプール弁からなり、圧力ポート（Ｐ）に上記供給導管
32が接続され、戻りポート（Ｔ）は排出導管33を介して
上記作動油タンク31に接続されており、切換位置を図示
の如く「噴射停止位置」としたときには、戻りポート
（Ｔ）を閉塞しかつ圧力ポート（Ｐ）とポート（Ａ）と
を連通させて、作動油ポンプ30からの作動油をポート
（Ａ）に供給する一方、切換位置を「噴射位置」とした
ときには、圧力ポート（Ｐ）を閉塞しかつ戻りポート
（Ｔ）とポート（Ａ）とを連通させて、作動油をポート
（Ａ）から作動油タンク31に戻すようにしている。

また、上記燃料弁６のハウジング７上側にはサブプレ
ート37が配設されている。このサブプレート37には、一
端が上記電磁弁36のポート（Ａ）に連通する油圧管路38
が形成されている。この油圧管路38の他端は噴射制御弁
側分岐通路39及び遮断弁側分岐通路44に分岐接続され、
これら分岐通路39,44は燃料弁６のハウジング７内に延
び、噴射制御弁側分岐通路39の他端は噴射制御弁12にお
ける圧力室15に、また遮断弁側分岐通路44の他端は遮断
弁19における圧力室23にそれぞれ連通されている。さら
に、上記サブプレート37内での噴射制御弁側分岐通路39
には逆止弁40及び可変絞り41が、また遮断弁側分岐通路
44には逆止弁45及び可変絞り46がそれぞれ直列に配設さ
れており、上記逆止弁40,45は作動油が電磁弁36から噴
射制御弁12及び遮断弁19に流れるときにのみ開弁し、逆
方向に流れるときには閉弁するように作動する。また、
サブプレート37内における分岐通路39,44にはそれぞれ
上記逆止弁40,45及び絞り41,46をバイパスするバイパス
通路42,47が分岐接続され、このバイパス通路42,47には
それぞれ可変絞り43,48が配設されている。

尚、図中、34は作動油圧を一定に保つリリーフ弁であ
る。35は作動油ポンプ30から吐出された作動油を蓄圧す
るアキュムレータである。この実施例では、作動油の圧
力は燃料の蓄圧圧力に比して十分低いレベルであるの
で、アキュムレータ35としては内部にガスを封入したゴ
ム袋を持つ構造のものが使用され、圧縮性流体であるガ
スの弾性を利用して高圧作動油を大量に蓄圧するように
している。

次に、上記実施例の作動について説明する。

燃料の非噴射時、電磁弁36は図示の如く「噴射停止位
置」にあり、作動油ポンプ30からの作動油が供給導管3
2、電磁弁36及び分岐通路39,44を介して圧力室15,23に
それぞれ供給される。この状態では、上記圧力室23の圧
力の増大により遮断弁19の遮断ピストン25が押し下げら
れ、それに当接する弁棒22が蓄圧室４内の燃料圧力に抗
して弁体21を押して弁座20に着座させており、遮断弁19
が燃料通路11を閉弁している。また、上記圧力室15の圧
力の増大により、噴射制御弁12も閉弁して噴射ノズル８
が閉じられている。

燃料噴射は、制御装置50からの切換指令信号によって
上記電磁弁36を「噴射停止位置」から「噴射位置」に切
り換えることで開始される。すなわち、この電磁弁36の
切換えに伴い、上記両圧力室15,23内の作動油はバイパ
ス通路42,47、電磁弁36及び排出導管33を介して作動油
タンク31に戻り、遮断弁19側の圧力室23内の圧力の低下
により遮断弁19が開弁し、蓄圧室４内の高圧燃料が燃料
通路11及び上側の燃料圧力室９を経て下側の燃料圧力室
10に充満される。そして、このとき、上記噴射制御弁12
側の圧力室15の圧力も低下し始めているので、上記燃料
圧力室10の圧力上昇により、噴射制御弁12のニードル弁
14が弁ばね18及び圧力室15の油圧による付勢力に打ち勝
って上昇移動して開弁し、この開弁によって燃料が噴射
ノズル８から機関の燃焼室に噴射供給される。

この後、燃料噴射を終了するときには、電磁弁36が再
び「噴射停止位置」に切り換えられる。この切換えによ
り、上記両圧力室15,23に高圧の作動油が供給される。
その際、遮断弁19においては、その遮断ピストン25に圧
力室23の油圧が閉弁方向に作用し、弁棒22に燃料圧力室
９の燃料圧が開弁方向に作用するが、遮断ピストン25の
受圧面積は弁棒22よりも大きく、両者の受圧面積比は圧
力室23にポンプ圧が作用するときには閉弁方向の付勢力
が勝るように設定されており、このことから遮断弁19が
閉弁して、蓄圧室４から燃料圧力室９に供給される燃料
が絶たれる。そして、これと同時に、上記噴射制御弁12
側の圧力室15への作動油の供給に伴い、制御ピストン17
とニードル弁14との受圧面積の差によりニードル弁14が
閉弁し、この閉弁によって燃料噴射が終了する。

尚、その際、燃料噴射期間は噴射周期に比して十分に
短い。例えば600rpmの機関回転速度を有する４サイクル
ディーゼル機関では、噴射周期が200msecであるのに対
し、噴射期間は長くても7msec程度であり、両者の比は
約1/28である。また、燃料の噴射は主として蓄圧室４に
蓄圧された燃料自身の体積弾性によって賄われ、噴射終
了後の圧力低下を回復するよう、主として非噴射期間中
に燃料ポンプ１から高圧燃料が蓄圧室４に供給される。
また、作動油についても同様で、噴射終了時に高圧の作
動油が燃料弁６内の分岐通路39,44に供給されるが、こ
れは主として蓄圧室４と同様の機能を持つアキュムレー
タ35によって賄われる。そして、供給導管32及びアキュ
ムレータ35内の圧力低下を補うよう、主として燃料の非
噴射期間中に作動油ポンプ30から高圧の作動油が供給さ
れる。

そして、本実施例では、上記遮断弁19の弁棒22、弁ば
ね26及び遮断ピストン25からなる駆動部が遮断部として
の弁体21よりも燃料通路11の下流側に配設されていて、
弁体21を下流側から閉弁するように構成され、弁棒22の
摺動隙間は弁体21よりも下流側の燃料圧力室９に開口し
ている。また、燃料の非噴射状態では、弁体21の弁座20
への着座によって燃料圧力室９が蓄圧室４から隔絶さ
れ、ニードル弁14の弁座13への着座によって燃料圧力室
10が噴射ノズル８から隔絶されている。これらのことか
ら、両燃料圧力室9,10及びその間の燃料通路11により形
成される容積Ｖに閉じ込められた高圧燃料は上記弁棒22
及びニードル弁14の摺動隙間からそれぞれドレン室24,1
6に漏洩するが、この容積Ｖは実質的に燃料通路11の容
積であって小さく、燃料が若干量漏洩するとその圧力が
大幅に低下する。例えば上記容積Ｖを10mlとすると、そ
の1/20の0.5ml程度の燃料の漏洩によって容積Ｖ内の圧
力は1000kg/cm²ほど低下する。しかも、圧力の低下に伴
って漏洩流量も少なくなるので、非噴射期間中の実質的
な漏洩量は僅かになる。これに対し、蓄圧室に連通する
燃料通路に摺動隙間が開口している従来例の場合、燃料
の噴射及び非噴射に拘らず機関運転中は常時高圧燃料が
作用し、蓄圧室は噴射による圧力低下を小さく抑えるよ
うに十分の容量をもたせてあるので、摺動隙間からの燃
料の漏洩によって圧力は殆ど低下しない。このように漏
洩流量が略一定に保持される上、高圧による摺動隙間の
拡張がある。

従って、本実施例の場合、燃料の実質的な漏洩量は、
上記摺動隙間が開口している場合と比べ、一定量以内の
僅少量にとどまるので、燃料ポンプ１の駆動損失の低減
及び燃料噴射装置のコンパクト化を図ることができる。
尚、上記ドレン室16,24には燃料に加え、非噴射期間中
に圧力室15,23内の作動油が制御ピストン17及び遮断ピ
ストン25の摺動隙間を通って漏洩する。しかし、作動油
は通常、40〜50℃のの油温になるように管理され、しか
も粘度が燃料の20〜30倍であり、さらに保持圧力が噴射
圧力の1/4〜1/5でよいことから、その摺動隙間からの漏
洩量はごく僅かである。

また、サブプレート37における分岐通路39,44に逆止
弁40,45が配設されているため、上記燃料の噴射時に電
磁弁36が「噴射位置」になって圧力室15（又は23）に充
満していた作動油が作動油タンク31に排出される際、そ
の作動油はバイパス通路42（又は47）を通って排出さ
れ、その流量が絞り43（又は48）によって制限される。
一方、燃料の非噴射時に電磁弁36が「噴射停止位置」に
変わって圧力室15（又は23）内に作動油が供給されると
きには、その作動油は上記バイパス通路42（又は47）の
みならず本来の分岐通路39（又は44）をも通り、その流
量が２つの絞り41,43（又は46,48）によって制限され
る。従って、各絞り41,43（又は46,48）の流路面積を調
整することで、圧力室15（又は23）での油圧の上昇具合
及び下降具合をある程度独立的に制御することができ、
それによって噴射制御弁12のニードル弁14の開閉状況を
制御して望ましい噴射パターンを得ることができる。

さらに、高圧の作動油が圧力室15（又は23）に対し流
出入する際に絞り41,43（又は46,48）で絞られるため、
電磁弁36の高速切換えに伴う油圧変化の影響を緩和する
ことができる。すなわち、作動油の流出時には圧力室15
（又は23）が負圧になることを防止でき、また流入時に
は圧力室15（又は23）や分岐通路39（又は44）等に過大
なサージ圧が発生するのを抑制でき、圧力室15（又は2
3）等にキャビテーションエロージョンが発生するのを
有効に防止することができる。

加えて、噴射制御弁12側の絞り41,43と遮断弁19側の
絞り46,48とは互いに独立に調整できるため、両分岐通
路39,44への高圧作動油の流出入のタイミングが同時で
あるにも拘らず、両弁12,19の開閉の挙動を若干異なら
せることができる。例えば、噴射制御弁12側のバイパス
通路42の絞り43を遮断弁19側の同絞り48よりも絞り込む
と、噴射時、噴射制御弁12の開弁速度を遮断弁19よりも
小さくできるので、遮断弁19の上流と下流との圧力差が
小さくなり、急激な流入を抑制して、蓄圧室４の高圧燃
料の燃料通路11への供給をスムーズに行うことができ、
燃料通路11で過大な圧力脈動が生じるのを防止すること
ができる。また、噴射制御弁12側の分岐通路39の絞り41
を遮断弁19側の同絞り46よりも絞り込むことにより、噴
射終了時、噴射制御弁12の閉弁速度を遮断弁19よりも若
干小さくして十分に噴射を行い、急激な流路の閉止を抑
制して、閉弁に伴って燃料通路11に過大なサージ圧が発
生するのを防止することができるとともに、噴射終了後
に上記両燃料圧力室9,10及びその間の燃料通路11による
容積Ｖに閉じ込められる高圧燃料の圧力を低くして、そ
の摺動隙間からの漏洩量を少なくすることができる。

しかも、燃料の非噴射時に噴射制御弁12及び遮断弁19
の各ピストン17,25背面側の圧力室15,23にそれぞれ作動
油ポンプ30からの作動油を供給して、その作動油の加圧
状態で該両弁12,19を閉弁し、噴射時には両ピストン17,
25に対する除圧を行って両弁12,19を開弁させ、燃料通
路11を開くので、逆に、非噴射時には作動油の供給を停
止して弁により燃料通路11を閉じておき、作動油の供給
によりピストン17,25を加圧して開弁させ、燃料通路11
を開くようにする場合に比べ、燃料噴射開始タイミング
の精度を向上させることができ、キャビテーションエロ
ージョンをも防止することができる。

すなわち、作動油を加圧状態に切り換えて燃料通路11
を開き、燃料噴射を行う場合には、作動油の通路たる分
岐通路39,44内が無圧状態から加圧状態に変化する際
に、その通路39,44の昇圧に時間がかかるとともに、通
路39,44中や無圧の作動油に混濁している気泡が潰れ、
このため、作動油の油圧の立上がりが遅れて燃料噴射の
開始タイミングの精度が悪くなり、しかも気泡の潰れに
よりキャビテーションエロージョンが発生する虞れがあ
るが、この実施例のように、加圧状態にある作動油圧を
除圧して燃料通11を開き、燃料噴射を開始することで、
上記の如き問題が生じることはない。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）記載の発明によれ
ば、高圧燃料を蓄圧する蓄圧室から噴射制御弁に至る燃
料通路に、下流側から弁体を弁座に対し離着させて開閉
する構造の遮断弁を配設し、この遮断弁及び噴射制御弁
は、互いに略同期して、圧油源からの作動油の供給によ
り各々のピストンを駆動して弁体を閉弁させる一方、作
動油の供給停止により弁体を開弁させて燃料通路を開く
ようにしたことにより、高圧燃料の漏洩が多い摺動部分
を遮断弁下流側に配置して、本来の噴射以外の高圧燃料
の損失を一定量以内の僅少量に止どめることができ、よ
って燃料の昇圧のための駆動損失を低減して燃料噴射装
置のコンパクト化を図ることができる。しかも、加圧状
態にある作動油圧を除圧して燃料通路を開き、燃料噴射
を開始するので、燃料の噴射開始タイミングの精度の向
上及びキャビテーションエロージョンの発生の防止を図
ることができる。

また、請求項（２）記載の発明によると、圧油源から
上記噴射制御弁及び遮断弁に至る油圧通路に電磁弁を配
設するとともに、電磁弁から噴射制御弁及び遮断各弁ま
での油圧通路をそれぞれ分岐し、その各分岐通路に逆止
弁及び絞りを直列に配設し、かつそれらをバイパスする
バイパス通路に絞りを配設したことにより、電磁弁の高
速切換えに伴う急激な作動油の移動に対し噴射制御弁や
遮断弁に作用する油圧の変化を緩和して、サージ圧やキ
ャビテーションエロージョンの発生を抑えることができ
る。しかも、噴射制御弁及び遮断弁の開閉挙動をある程
度独立的に制御して望ましい噴射パターンを得ることが
できるとともに、円滑な噴射挙動により噴射装置の耐久
性及び噴射効率を向上させることができるという実用上
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す燃料噴射装置の断面図
である。第２図は従来例を示す断面図である。 １……燃料ポンプ ３……蓄圧器 ４……蓄圧室 ６……燃料弁 ８……噴射ノズル 9,10……燃料圧力室 11……燃料通路 12……噴射制御弁 14……ニードル弁 15……圧力室 17……制御ピストン 19……遮断弁 20……弁座 21……弁体 22……弁棒 23……圧力室 25……遮断ピストン 29……油圧制御機構 30……作動油ポンプ（圧油源） 36……電磁弁 38……油圧管路 39,44……分岐通路 40,45……逆止弁 41,43,46,48……絞り 42,47……バイパス通路 50……制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東部 泰昌 兵庫県神戸市垂水区塩屋町６―14―９― 2511 (72)発明者 和栗 雄太郎 福岡県福岡市中央区鳥飼１丁目６―45

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】噴射に必要な高圧の燃料を蓄圧する蓄圧室
   と、該蓄圧室をディーゼル機関の燃焼室に連通する燃料
   通路と、該燃料通路の下流端に配設され、燃料通路を開
   閉する噴射制御弁とを有し、噴射制御弁の開閉により高
   圧燃料を燃焼室内に噴射させるようにした内燃機関の蓄
   圧式の燃料噴射装置において、 上記噴射制御弁は、燃料通路を開閉する制御弁側弁体
   と、圧油源からの作動油の圧力を受けて上記制御弁側弁
   体を閉弁方向に押圧する制御ピストンとを備えていて、
   作動油による制御ピストンの駆動により燃料通路を閉じ
   るように構成されており、 上記蓄圧室と噴射制御弁との間の燃料通路に配設され、
   燃料通路の一部を構成する燃料圧力室の上流側に配設さ
   れた弁座と、該弁座に着座して燃料通路を閉じる遮断弁
   側弁体と、該遮断弁側弁体を遮断弁側弁体よりも下流側
   から押圧して閉じ操作する弁棒と、圧油源からの作動油
   の圧力を受けて遮断弁側弁体が閉弁するように上記弁棒
   を駆動する遮断ピストンとを備え、作動油による遮断ピ
   ストンの駆動により燃料通路を閉じる遮断弁と、 上記圧油源からの作動油を上記制御ピストン及び遮断ピ
   ストンに略同時に供給又は供給停止するように切換制御
   する油圧制御手段とを含んでなることを特徴とする内燃
   機関の燃料噴射装置。
2. 【請求項２】油圧制御手段は、圧油源からの作動油を噴
   射制御弁の制御ピストン及び遮断弁の遮断ピストンに供
   給する油圧通路と、該油圧通路に配設され、両弁のピス
   トンに対する作動油の給排を切り換える電磁弁とを備
   え、 上記油圧通路は、電磁弁を噴射制御弁及び遮断弁にそれ
   ぞれ連通する分岐通路を有し、各分岐通路には作動油が
   電磁弁から噴射制御弁及び遮断弁に流れるときにのみ開
   弁する逆止弁と絞りとが配設されているとともに、上記
   絞り及び逆止弁をバイパスするバイパス通路が接続さ
   れ、該バイパス通路には絞りが配設されていることを特
   徴とする請求項（１）記載の内燃機関の燃料噴射装置。