JP2838857B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ユニット型の燃料噴
射装置に関するものであり、特に、燃料加圧室とスピル
室との間を電磁弁によって開閉することにより、燃料噴
射時期及び燃料噴射量を制御するようにした燃料噴射装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の燃料噴射装置としては、
実開昭６２ー１１５５８９号公報や特開昭６２ー１５９
７４６号公報等に記載のものが知られている。一般に、
この種の燃料噴射装置は、燃料加圧室と、往復動して燃
料加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、スピル室
と、燃料加圧室とスピル室とを接続する連通路と、この
連通路のスピル室に対する接続口を開閉する弁体を有す
る電磁弁、とを具備している。

【０００３】この燃料噴射装置においては、プランジャ
の加圧移動(往動)時に電磁弁が閉弁すると、燃料加圧室
内の燃料が加圧され、燃料が燃料噴射ノズルから噴射さ
れる。その後、電磁弁が開弁すると燃料加圧室内の燃料
がスピル室へ流出するため、実質的な燃料加圧が終了
し、燃料噴射が終了する。この時の燃料噴射切れを良く
するためには、燃料加圧室からスピル室へ燃料を迅速に
流出させる必要がある。このようにして、燃料噴射時期
及び燃料噴射量を調節している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、この
種の燃料噴射装置に高圧化と容量アップが要求されるよ
うになった。これに伴ってスピル室へ流出させるべき燃
料が増大し、これをいかにして迅速に流出させるかとい
う課題が提起された。この解決策として、電磁弁の開弁
時における開口面積を広げることが考えられた。即ち、
上記電磁弁は、上記接続口に設けられた弁座から弁体が
リフトすることにより開弁するようになっているので、
接続口の径を大きくすること、あるいは、弁体のリ
フト量を大きくすること、によって開口面積を広げよう
とした。

【０００５】しかしながら、接続口の径を大きくした場
合には、接続口を遮断する弁体も大きくなって重くな
る。この重量大の弁体を応答性よく動作させるために
は、弁体を閉弁動作せしめるソレノイドも強力にしなけ
ればならなくなり、電磁弁の大型化を招くという不具合
があった。又、弁体のリフト量を大きくした場合には、
閉弁時に弁体を引き付けるのに大きな力が必要となるた
め、ソレノイドを強力にしなければならなくなり、やは
り電磁弁の大型化を招くという不具合があった。

【０００６】この発明は上述従来の技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、燃料
噴射切れのよい燃料噴射装置を提供しようとするところ
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上述目的を達
成するためになされたもので、その要旨は、燃料加圧室
と、この燃料加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、
スピル室と、上記燃料加圧室とスピル室とを接続する連
通路と、この連通路のスピル室に対する接続口を開閉す
る弁体を有する電磁弁、とを具備する燃料噴射装置にお
いて、上記連通路がスピル室に対する接続口とは別に低
圧回路に対する接続口を有しており、上記電磁弁の弁体
が連通路のスピル室に対する接続口を塞いでいる時には
この弁体が上記低圧回路に対する接続口を閉じ、弁体が
リフトして連通路のスピル室に対する接続口を開いた時
に上記低圧回路に対する接続口も開くようにされている
ことを特徴とする燃料噴射装置にある。

【０００８】

【作用】電磁弁の弁体がスピル室に対する接続口を遮断
している時には、低圧回路に対する接続口も弁体によっ
て遮断されているので、燃料加圧室内の燃料は逃げ道を
失い、プランジャの往動により加圧される。電磁弁の弁
体がリフトしてスピル室に対する接続口と低圧回路に対
する接続口とが開かれると、燃料加圧室内の燃料は連通
路からスピル室に対する接続口を通ってスピル室へ流出
するとともに、低圧回路に対する接続口を通って低圧回
路へと流出する。燃料の流出路を複数設けたことによっ
て流通面積が大きくなり、燃料を迅速に流出させること
ができるようになる。その結果、燃料加圧室内の燃料の
圧力を迅速に減圧することができ、燃料噴射切れがよく
なる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１から図６ま
での図面に基づいて説明する。尚、図１はこの発明に係
るユニット型燃料噴射装置の縦断面図であり、図２は図
１のI−I矢視断面図である。

【００１０】図１において符号１は装置本体である。こ
の装置本体１の上端部には、プランジャ２が往復動(上
下動)自在に設けられている。このプランジャ２は、ば
ね３により追従部材４を介してカム軸(図示せず)に押圧
接触せしめられており、カム軸の回転に追随して往復動
するようになっている。プランジャ２は、往動(下降)時
に燃料加圧室５内の燃料を加圧する。加圧された燃料
は、装置本体１、ばねホルダ６及びスペーサ７に亙って
形成された高圧通路８を介して、燃料噴射ノズル９に圧
送される。そして、燃料の圧力が所定の圧力に達する
と、燃料噴射ノズル９の針弁９ａがばね１０の付勢力に
抗してリフトし、噴射孔９ｂからエンジン(図示せず)の
燃焼室に燃料が噴射される。

【００１１】上記装置本体１の中間部には、側方へ突出
する側部１ａが形成されている。この側部１ａの下端面
中央部には凹部１１が形成されている。この凹部１１の
開口部は遮蔽部材１２によって遮蔽されており、これら
凹部１１と遮蔽部材１２とによってスピル室１３が形成
されている。このスピル室１３には、エンジンによって
駆動される燃料供給ポンプ(図示せず)から供給通路２０
を介して燃料が供給されるようになっている。

【００１２】又、この燃料噴射装置においては、上記燃
料加圧室５とスピル室１３とを連通・遮断することによ
り、燃料噴射時期及び燃料噴射量の制御、並びに燃料加
圧室５への燃料供給が行われるようになっている。即
ち、装置本体１の内部には、燃料加圧室５から側部１ａ
に向かって延びる吸排通路１４が形成されるとともに、
側部１ａには、その上端面から下方へ向かって延び、吸
排通路１４を横断してスピル室１３に開口する貫通孔１
７が形成されている。この貫通孔１７には、電磁弁１８
の弁体１９が摺動自在に挿入されている。

【００１３】この弁体１９は、燃料加圧室５とスピル室
１３との間を連通・遮断するためのものであり、スピル
室１３に突出する下端部には頭部１９ａが形成され、頭
部１９ａに対して上側に続く部分には小径部１９ｂが形
成されている。この小径部１９ｂと貫通孔１７の内周面
との間が燃料溜まり１５になっており、ここに上記吸排
通路１４が開口している。これら吸排通路１４と燃料溜
まり１５によって燃料加圧室５とスピル室１３が接続さ
れている。その一方、貫通孔１７のスピル室１３に対す
る接続口には弁座２１が形成されている。この弁座２１
に弁体１９の頭部１９ａが着座すると、スピル室１３と
燃料溜まり１５との間が遮断される。

【００１４】又、弁体１９を弁座２１に対して着座・リ
フトさせるために、装置本体１の側部１ａから上方へ突
出した弁体１９の上端部には、アーマチュア２２がナッ
ト２３によって固定されている。このアーマチュア２２
は、側部１ａと電磁弁１８のケーシング２４との間に形
成されたアーマチュア室３０に収容されており、ケーシ
ング２４に設けられたソレノイド２５の磁力によって上
方へ移動せしめられ、これによって弁体１９が弁座２１
に着座するようになっている。その一方、アーマチュア
２２及び弁体１９は、ばね２６によりナット２３を介し
て下方へ付勢されており、ソレノイド２５に対する通電
が停止している時には、弁体１９が弁座２１からリフト
するようになっている。尚、前記遮蔽部材１２のスピル
室１３に臨む上面には、ストッパ部材２７が固定されて
おり、このストッパ部材２７に突き当たることによって
弁体１９の最大リフト量Ｌ₁(図３参照)が規制される。

【００１５】又、上記燃料溜まり１５は、上記弁体１９
により連通遮断される別の回路によっても、スピル室１
３に接続されている。即ち、図２に示すように、上記弁
体１９の外周面には、小径部１９ｂから上側に離間した
部分に環状溝１９ｃが形成されており、この環状溝１９
ｃは弁体１９を斜めに貫通する貫通孔１９ｄを介して燃
料溜まり１５に連通している。一方、装置本体１の貫通
孔１７の内周面には、弁体１９が弁座２１に着座した状
態において上記環状溝１９ｃから下側に離間した部分
に、環状溝３１が形成されており、この環状溝３１は通
路３２を介してアーマチュア室３０に連なっている。こ
の二つの環状溝１９ｃ，３１は、弁体１９が弁座２１に
着座している時には弁体１９によって遮断されており、
弁体１９がリフトすることによって重なり連通するよう
になっている。又、装置本体１の側部１ａには、スピル
室１３とアーマチュア室３０とを連通せしめる通路３３
が形成されている。したがって、弁体１９がリフトする
と、燃料溜まり１５は、貫通孔１９ｄと通路３２を介し
てアーマチュア室３０に連通し、更に通路３３を介して
スピル室１３に連通することになる。尚、両環状溝１９
ｃ，３１を連通せしめるまでの弁体１９のリフト量Ｌ₂
は、弁体１９の最大リフト量Ｌ₁よりも小さくされてい
る(図３参照)。

【００１６】又、上記スピル室１３は大気に連通遮断可
能にされている。即ち、スピル室１３は、ストッパ部材
２７に形成されたスピル孔２７ａと、遮蔽部材１２に形
成された貫通孔１２ａと、貫通孔１２ａに連なる通路２
８を介して、燃料タンクＴに接続されている。上記スピ
ル孔２７ａの上部開口の直径は弁体１９の頭部１９ａの
直径よりも小径にされており、弁体１９がリフトして頭
部１９ａがストッパ部材２７に突き当たると、スピル孔
２７ａは頭部１９ａによって遮蔽されるようになってい
る。上記燃料タンクＴ内の燃料の圧力は大気圧と同圧に
なっている。したがって、弁体１９がストッパ部材２７
から離間している時には、スピル室１３は大気圧に開放
されることになる。

【００１７】尚、この実施例においては、吸排通路１４
と燃料溜まり１５と弁体１９の環状溝１９ｃと貫通孔１
９ｄとから連通路１６が構成され、一方、装置本体１の
環状溝３１と、通路３２と、アーマチュア室３０と、通
路３３と、スピル室１３と、ストッパ部材２７のスピル
孔２７ａと、遮蔽部材１２の貫通孔１２ａと、通路２８
と、燃料タンクＴとによって低圧回路３４が構成されて
いる。そして、上記環状溝１９ｃが連通路１６の低圧回
路３４に対する接続口となっている。

【００１８】上記構成において、プランジャ２の往動時
にソレノイド２５に通電すると、アーマチュア２２がソ
レノイド２５の磁力によりばね２６に抗して上昇する。
そして、アーマチュア２２と共に弁体１９が上昇し、弁
座２１に着座する。すると、燃料加圧室５がスピル室１
３に対して遮断される結果、プランジャ２による燃料の
実質的な加圧が開始する。そして、燃料の圧力が所定の
圧力に達すると、燃料噴射ノズル９から燃料が噴射され
る。

【００１９】その後、ソレノイド２５に対する通電を停
止すると、弁体１９がばね２６の付勢力によりストッパ
部材２７に突き当たるまでリフトする。すると、燃料加
圧室５とスピル室１３とが連通し、燃料加圧室５内の高
圧燃料がスピル室１３へ流出する。これによって、燃料
の加圧が実質的に終了し、ひいては燃料噴射が終了す
る。

【００２０】ところで、弁体１９が弁座１９ａから離反
してＬ₂寸法リフトするまでのリフト初期においては、
連通路１６とスピル室１３は、従来の燃料噴射装置と同
様に貫通孔１７の下部開口を介して連通しているだけで
あり、燃料加圧室５内の高圧燃料はこの流路(以下、第
１の流路という)を通ってスピル室１３に流出する。

【００２１】しかしながら、この燃料噴射装置の場合、
リフト量がＬ₂寸法以上になるリフト後期において、図
４に示すように弁体１９の環状溝１９ｃと装置本体１の
環状溝３１とが連通し、連通路１６とスピル室１３は、
上記第１の流路の外に、通路３２とアーマチュア室３０
と通路３３からなる第２の流路を介しても連通するよう
になる。したがって、燃料加圧室５内の高圧燃料は第１
の流路と第２の流路の両方を通ってスピル室１３へと流
出する。

【００２２】図５は、弁体１９のリフト量と流通面積と
の関係を示したものであり、実線がこの考案に係る燃料
噴射装置の場合を示し、破線が従来の燃料噴射装置の場
合を示している。この図からも明らかなように、リフト
後期は、この燃料噴射装置の方が従来の燃料噴射装置よ
りも第２の流路分だけ流通面積が大きくなり、燃料加圧
室５からスピル室１３へ流出する燃料の流量が増大す
る。これによって、燃料加圧室５内の高圧燃料を速やか
にスピル室１３へと逃がすことができ、燃料加圧室５内
の燃料の圧力を急速に減圧することができる。その結
果、従来よりも燃料噴射切れがよくなる。尚、スピル室
１３内の燃料はスピル孔２７ａから通路２８へと流出
し、燃料タンクＴに流出する。

【００２３】特に、この実施例においては、アーマチュ
ア室３０を第２の流路の一部として用いたことによっ
て、燃料噴射切れをより向上させている。これについ
て、以下に説明する。弁体１９のリフト後半において、
弁体１９がストッパ部材２７に接近すると、スピル孔２
７ａが弁体１９によって絞られるため、スピル室１３内
の燃料の流出効率が低下する。このためスピル室１３内
の圧力が上昇し、弁体１９を押し戻そうとする。実際
に、従来の燃料噴射装置の場合には、リフト後半におい
て弁体が停止したり、押し戻されたりすることがあっ
た。

【００２４】これに対して、この実施例の燃料噴射装置
では、前述したようにリフト後期において、燃料加圧室
５内の燃料の一部を、途中アーマチュア室３０を通して
スピル室１３へ流出せしめるようにしたことによって、
アーマチュア室３０内の燃料の圧力がスピル室１３内の
燃料の圧力よりも高くなり、この圧力差によって弁体１
９が開弁方向(下向き)に押圧される。これによって、弁
体１９が逆移動(上昇)するのを防止することができ、弁
体１９はリフト開始からストッパ部材２７に突き当たる
まで速やかにリフトする。その結果、燃料噴射切れがよ
り向上する。

【００２５】図６(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)は、上述実施例にお
ける燃料噴射装置の実験結果を示すものであり、(Ａ)は
カムアングルとソレノイド２５へ通電する電流との関
係、(Ｂ)はカムアングルと弁体１９のリフト量との関
係、(Ｃ)はカムアングルと燃料加圧室５内の燃料の圧力
との関係を示している。尚、図中、実線は上述実施例に
おける燃料噴射装置の場合を示し、破線は第２の流路を
有しない従来の燃料噴射装置の場合を示している。

【００２６】図６(Ｂ)から明らかなように、この実施例
の燃料噴射装置の場合には、ソレノイド２５の通電を停
止すると、僅かのカムアングルの間に弁体１９が終点ま
で一気にリフトしている。そして、これに対応して、図
６(Ｃ)から明らかなように、燃料加圧室５内の燃料の圧
力も瞬時に急激に低下している。したがって、燃料噴射
切れが非常によくなることが判る。しかも、従来の燃料
噴射装置のように、リフト途中で弁体１９のリフト量が
増減する波打ち現象を起こすこともなく、したがって、
燃料加圧室５内の燃料の圧力が減圧の途中で増減する現
象を起こすこともない。

【００２７】尚、プランジャ２の復動(上昇)時には、弁
体１９が弁座２１からリフトしており、プランジャ２の
復動に伴ってスピル室１３から燃料加圧室５へ燃料が吸
引導入される。前記ソレノイド２５に対する通電時期及
びその停止時期については、マイクロコンピュータ等か
らなる制御装置により、エンジンの運転状態に基づいて
制御されている。

【００２８】この発明は上述実施例に制約されず種々の
態様が採用可能である。例えば、上述実施例において
は、アーマチュア室３０とスピル室１３とを低圧回路３
４の一部として用い、燃料加圧室５内の高圧燃料をアー
マチュア室３０及びスピル室１３を経由して低圧側に流
出させているが、必ずしもアーマチュア室３０を経由さ
せる必要はないし、スピル室１３を経由させる必要もな
く、スピル室１３から離隔した別系統の低圧回路に流出
させるようにしてもよい。又、上述実施例においては、
弁体１９に設けた貫通孔１９ｄによって弁体１９の環状
溝１９ｃと燃料溜まり１５を連通させたが、貫通孔１９
ｄを設ける代わりに、装置本体１の側部１ａに、吸排通
路１４と環状溝１９ｃとを連通させる通路を設けてもよ
い。又、上述実施例においては、燃料加圧室５に燃料を
供給するに際して、スピル室１３及び連通路１６を経由
させているが、これらを経由させずに燃料加圧室５に直
接に燃料を供給するようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の燃料噴
射装置によれば、連通路に、スピル室に対する接続口と
低圧回路に対する接続口の二つの接続口を設け、弁体の
リフトによって両接続口を開けるようにしたので、燃料
の加圧を終了させるべく燃料加圧室内の高圧燃料を流出
させる際の流通面積が大きくなり、燃料を大流量で流出
せしめることができる。その結果、燃料加圧室内を迅速
に減圧することができ、燃料噴射切れを向上させること
ができるとうい優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃料噴射装置の一実施例におけ
る縦断面図である。

【図２】図１のIーI矢視断面図である。

【図３】電磁弁の弁体が弁座に着座した状態を示す図２
の要部拡大断面図である。

【図４】弁体がリフトして弁体の環状溝と装置本体の環
状溝とが一部重なった状態を示す図３に対応する断面図
である。

【図５】この考案に係る燃料噴射装置における弁体のリ
フト量と流通面積との関係を示す図である。

【図６】(Ａ)はカムアングルとソレノイドへ通電する電
流との関係を示す特性図であり、(Ｂ)はカムアングルと
弁体のリフト量との関係を示す特性図であり、(Ｃ)はカ
ムアングルと燃料加圧室内の燃料の圧力との関係を示す
特性図である。

【符号の説明】

２ プランジャ ５ 燃料加圧室 １３ スピル室 １６ 連通路 １８ 電磁弁 １９ 弁体 １９ｃ 環状溝(低圧回路に対する接続口) ２１ 弁座(スピル室に対する接続口) ３４ 低圧回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 57/02 310 F02M 57/02 330 F02M 51/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料加圧室と、この燃料加圧室内の燃料
   を加圧するプランジャと、スピル室と、上記燃料加圧室
   とスピル室とを接続する連通路と、この連通路のスピル
   室に対する接続口を開閉する弁体を有する電磁弁、とを
   具備する燃料噴射装置において、 上記連通路がスピル室に対する接続口とは別に低圧回路
   に対する接続口を有しており、上記電磁弁の弁体が連通
   路のスピル室に対する接続口を塞いでいる時にはこの弁
   体が上記低圧回路に対する接続口を閉じ、弁体がリフト
   して連通路のスピル室に対する接続口を開いた時に上記
   低圧回路に対する接続口も開くようにされていることを
   特徴とする燃料噴射装置。