JP3721851B2

JP3721851B2 - インジェクタ

Info

Publication number: JP3721851B2
Application number: JP13163299A
Authority: JP
Inventors: 輝一西村; 朝幸伊藤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: JP2000320419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所謂コモンレール式のインジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コモンレール式の燃料噴射システムの概要を図７に示す。図示するように、このシステムにあっては、燃料タンク１内の燃料は、フィルタ２およびフィードポンプ３を介して高圧ポンプ４に供給され、高圧ポンプ４によって高圧（数十〜数百ＭＰａ）に昇圧された後、通路５を介してコモンレール６と呼ばれる蓄圧容器に供給される。コモンレール６内の燃料は、燃料供給通路７を介して各インジェクタ８に供給される。
【０００３】
各インジェクタ８に供給された高圧の燃料は、図８に示すように、その一部が通路９を介して圧力制御室１０に供給され、残りが通路１１を介してニードル弁１２の先端側の燃料溜り１３に供給される。圧力制御室１０内の燃圧は、リリーフ弁１４によって保持・解放される。リリーフ弁１４は、通常バネ１５に押圧されてリリーフ穴１６を塞ぎ、圧力制御室１０内の燃圧を保持し、電磁ソレノイド１７が通電されるとバネ１５に抗して引き上げられてリリーフ穴１６を開放し、圧力制御室１０内の燃圧を解放する。また、ニードル弁１２は、バネ１８によって常時下方に付勢されている。
【０００４】
かかるインジェクタ８は、電磁ソレノイド１７の通電を切ると、バネ１５で押し下げられるリリーフ弁１４によってリリーフ穴１６が塞がれ、圧力制御室１０内の燃圧が保持されるため、その燃圧およびバネ１８によるニードル弁１２の下降力がニードル弁１２の先端側（燃料溜り１３）の受圧部１９の燃圧によるニードル弁１２の上昇力よりも大きくなり、ニードル弁１２が下降する。よって、ニードル弁１２の先端の円錐部２０がシート部２１に着座し、インジェクタ８の噴孔２２が塞がれ、燃料の噴射は行われない。
【０００５】
また、電磁ソレノイド１７が通電されると、リリーフ弁１４がバネ１５に抗して引上げられ、リリーフ穴１６が開放されて圧力制御室１０内の燃圧が解放（リリーフ）されるため、ニードル弁１２の先端側（燃料溜り１３）の受圧部１９の燃圧によるニードル弁１２の上昇力がバネ１８によるニードル弁１２の下降力よりも大きくなり、ニードル弁１２が上昇する。よって、ニードル弁１２の円錐部２０がシート部２１から離間し、インジェクタ８の噴孔２２から高圧の燃料が噴射される。なお、圧力制御室１０から流出した燃料は、燃料回収通路２３を介して燃料タンク１に戻る（図８参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のインジェクタ８においては、圧力制御室１０内の燃圧を保持・解放することでニードル弁１２を昇降させ噴孔２２の開閉を行っているので、噴孔２２からの燃料の噴射を精度良くコントロールするには、リリーフ弁１４によるリリーフ穴１６の開閉（圧力制御室１０内の燃圧を保持・解放）を高精度で行う必要がある。
【０００７】
しかし、上記リリーフ弁１４には、圧力制御室１０内の極めて高圧（数十〜数百ＭＰａ）の燃料がリリーフ穴１６から噴出されて一箇所に集中して流れ当るため、長期間運転すると、その燃圧によってリリーフ弁１４のリリーフ穴１６の対向する部分が僅かながら凹んでしまい、シールが不完全となる可能性がある。シールが不完全になると、リリーフ弁１４がリリーフ穴１６を覆っている（閉じている）ときであっても、リークが生じる。
【０００８】
このように燃料がリークすると、リリーフ弁１４によるリリーフ穴１６の開閉（圧力制御室１０内の燃圧を保持・解放）を高精度で行えなくなるため、ニードル弁１２の昇降（噴孔２２の開閉）を精度良くコントロールできず、噴孔２２からの燃料の噴射を精度よくコントロールできない。具体的には、上記リークが生じると、圧力制御室１０内の燃圧の上昇に時間遅れが生じ、ニードル弁１２の下降レスポンスが悪化する。
【０００９】
なお、一見関連するように見える技術として、実開平３−４２０６４号公報等が知られているが、ここで開示されている技術は、インジェクタという点では一致するものの、燃料の流れる向きが逆であり、公報第２図において燃料が噴孔５ａから下方に流れて板状弁体７に流れ当らないため、本発明が課題とするような上述の問題はおきず、その点で全く異なる技術である。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、リリーフ弁に生じる凹みを防止して、耐久性の向上を図ったインジェクタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、圧力制御室内の燃圧を受けて押し下げられている弁体を、上記燃圧をリリーフすることでリフトさせるインジェクタであって、上記圧力制御室内の燃圧を逃がすリリーフ穴が形成された弁座部を有する挿入部材と、該挿入部材の弁座部に着座離脱して上記リリーフ穴を開閉し、磁力によって吸着される材料からなるリリーフ弁と、該リリーフ弁の上面を上方に引き上げるための電磁ソレノイドと、上記リリーフ弁の上記リリーフ穴に対向する面に取り付けられたセラミック製のシート部とを備え、上記リリーフ弁における上記シート部と上記リリーフ弁の上面との間に、上記電磁ソレノイドの磁界の通り道となる部分が確保されているものである。
【００１２】
本発明によれば、圧力制御室からリリーフ穴を通って噴出した高圧燃料は、リリーフ弁それ自体の材質よりも硬質なセラミック製のシート部に流れ当るため、従来問題となった凹みの問題は生じない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１４】
図１は本実施形態に係るインジェクタの概要図であり、図２は上記インジェクタの部分拡大図である。
【００１５】
図１および図２に示すインジェクタ８ａは、前述した図７に示すコモンレール式燃料噴射システムに適用されるものであり、燃料供給通路７と燃料回収通路２３とが接続されるノズルボディ２４を有する。燃料供給通路７はノズルボディ２４内の第１通路２５および第２通路２６に接続され、燃料回収通路２３はノズルボディ２４の第３通路２７に接続されている。ノズルボディ２４は、上部ノズルボディ２４ａと下部ノズルボディ２４ｂとが、筒状の連結部材２８によってネジ２９を介して一体化されて構成されており、その内部に形成された収容穴３０内にニードル弁３１を軸方向にスライド自在に収容している。
【００１６】
ニードル弁３１の上方には、圧力制御室３２が形成されている。図２にも示すように、圧力制御室３２は、ニードル弁３１の頂面３３と、上部ノズルボディ２４ａ内に形成された収容穴３０の側面３４と、収容穴３０に上方から挿入された挿入部材３５の下端面部３６とから区画形成される。挿入部材３５の側部には、第１通路２５からの燃料が流入する環状の燃料貯留部３７が形成されている。挿入部材３５の内部には、燃料貯留部３７内の燃料を圧力制御室３２に導く中間通路３８と、圧力制御室３２内の燃圧（燃料）を上方へリリーフするリリーフ通路３９とが形成されている。
【００１７】
挿入部材３５の上部には、リリーフ通路３９の出口であるリリーフ穴４０が開口されていると共に、そのリリーフ穴４０を開閉するリリーフ弁４１の中央弁座部４２が凸状に形成されている。中央弁座部４２の周囲には、環状に形成された周辺弁座部４３が、中央弁座部４２と同等の高さとなるように、挿入部材３５の上部に形成されている。これら中央弁座部４２および周辺弁座部４３には、円板状に形成されたリリーフ弁４１が着座・離間する。
【００１８】
リリーフ弁４１は、通常バネ４４によって下方へ押し付けられ弁座部４２、４３に着座してリリーフ穴４０を塞いでおり、電磁ソレノイド４５が通電されるとバネ４４に抗して上方に引き上げられ弁座部４２、４３から離間してリリーフ穴４０を開放する。すなわち、リリーフ弁４１は電磁ソレノイド５０のアーマチュアを兼ねている。バネ４４および電磁ソレノイド５０は、上部ノズルボディ２４ａの頂部に装着される蓋部材５１に夫々設けられている。蓋部材５１の下面と挿入部材３５の上面との間には、圧力制御室３２からリリーフ通路３９を通って流出した燃料を液密に収容するリリーフ室５２が形成されている。
【００１９】
周辺弁座部４３には、リリーフ弁４１を囲繞するようにしてリング状に形成されたスペーサ５３が載置されている。スペーサ５３は、リリーフ弁４１の厚さより厚く形成されており、弁座部４２、４３と蓋部材５１の下面との間において、リリーフ弁４１の開閉ストロークを確保する。リリーフ弁４１には、その上下面を連通して通路５４が形成されている。通路５４は、リリーフ弁４１の昇降時にリリーフ室５２内の燃料をリリーフ弁４１の上下に流し、リリーフ弁４１の昇降抵抗を減らす。リリーフ室５２内の燃料は、挿入部材３５および上部ノズルボディ２４ａに形成された第３通路２７を介し、図７に示す燃料回収通路２３に導かれ、燃料タンク１に戻る。
【００２０】
上部ノズルボディ２４ａ内には、燃料供給通路７に接続された第２通路２６が形成されている。第２通路２６の先端は、ニードル弁３１にその軸方向に沿って形成された燃料通路５５に接続されている。燃料通路５５は、ニードル弁３１の表面に形成された溝や、ニードル弁３１をその収容穴３０よりも小径に形成することによって形成された隙間から構成される。ニードル弁３１は、上部に燃料通路５５と圧力制御室３２とを仕切る大径部５６を有し、中間部にバネ５７によって下方に押し付けられる鍔部５８を有し、下部にシート部５９に着座・離脱する円錐部６０を有する。下部ノズルボディ２４ｂの下端には、上記シート部５９および噴孔６１が形成されている。
【００２１】
以上の構成によれば、図７に示すコモンレール６内の高圧（数十〜数百ＭＰａ）の燃料は、燃料供給通路７を介して図１に示すインジェクタ８ａに供給され、第１通路２５、燃料貯留部３７および中間通路３８を介して圧力制御室３２内に供給されると共に、第２通路２６を介してニードル弁３１の先端側に供給され、ノズルボディ２４内が高圧の燃料で満たされる。
【００２２】
ここで、電磁ソレノイド５０が通電オフのときには、バネ４４で押し下げられるリリーフ弁４１によってリリーフ穴４０が塞がれ、圧力制御室３２内の燃圧が保持される。従って、圧力制御室３２内の燃圧およびバネ５７によるニードル弁３１の下降力が、ニードル弁３１の先端側の受圧部６２の燃圧によるニードル弁３１の上昇力よりも大きくなり、ニードル弁３１が下降する。よって、ニードル弁３１の先端の円錐部６０がシート部５９に着座し、噴孔６１が塞がれ、燃料の噴射は行われない。
【００２３】
電磁ソレノイド５０が通電オンされると、リリーフ弁４１がバネ４４に抗して引上げられ、リリーフ穴４０が開放されて圧力制御室３２内の燃圧が解放（リリーフ）される。従って、ニードル弁３１の先端側の受圧部６２の燃圧によるニードル弁３１の上昇力が、バネ５７によるニードル弁３１の下降力よりも大きくなり、ニードル弁３１が上昇する。よって、ニードル弁３１の円錐部６０がシート部５９から離間し、燃料が噴孔６１から高圧で噴射される。
【００２４】
かかるインジェクタ８ａのリリーフ弁４１には、図２に示すように、上記リリーフ穴４０に対向するようにして、セラミック製のシート部６３が取り付けられている。セラミックス製のシート部６３は、少なくともリリーフ穴４０を覆う大きさの底面を有する円柱体又は角柱体等からなり、その形状に合わせてリリーフ弁４１の下面に形成された収容穴６４に装着されている。
【００２５】
シート部６３の収容穴６４への装着は、圧入でもよいが、中間バメから隙間バメ程度で十分である。収容穴６４が形成されたリリーフ弁４１がバネ４４によって下方に押され、シート部６３がリリーフ穴４０から噴出する燃料の燃圧によって上方へ押されるため、それらの相対力によってシート部６３が収容穴６４に保持されるからである。なお、ロー付け又は接着等を用いて装着してもよいことは勿論である。
【００２６】
また、リリーフ弁４１の材質は、電磁ソレノイド５０の磁力によって吸着される材質、例えばケイ素鋼等が用いられる。この種の材質は、シート部６３の材質であるセラミックスよりは軟らかい。
【００２７】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２８】
圧力制御室３２からリリーフ穴４０を通って噴出した高圧（数十〜数百ＭＰａ）の燃料は、リリーフ弁４１それ自体の材質（ケイ素鋼等）よりも硬質なセラミック製のシート部６３に流れ当る。このため、圧力制御室３２内の高圧（数十〜数百ＭＰａ）の燃料がリリーフ穴４０から噴出されて一箇所に集中して流れ当ることにより長期の運転に伴って発生する、リリーフ弁４１のリリーフ穴４０の対向する部分の凹みが、未然に防止される。
【００２９】
すなわち、仮に、上記セラミック製シート部６３がなく、リリーフ弁４１が収容穴６４のない一体物であったとすると、上記リリーフ穴４０から噴出した高圧（数十〜数百ＭＰａ）の燃料が、比較的軟らかいリリーフ弁４１の材質（ケイ素鋼等）に直接流れ当るため、その流れ当った部分が燃圧等によって凹んでしまうのであるが、本実施形態では、リリーフ穴４０から噴出した高圧（数十〜数百ＭＰａ）の燃料が、リリーフ弁４０の材質（ケイ素鋼等）よりも遥かに硬質なセラミック製のシート部６３に流れ当るため、かかる凹みの発生が回避されるのである。
【００３０】
このように、本実施形態では、従来問題となっていたリリーフ弁４１の凹みの問題が回避できるので、長期間運転しても、リリーフ弁４１とリリーフ穴４０との的確なシールを確保でき、リリーフ弁４１が弁座部４２に着座したときの燃料のリークを防止できる。よって、長期間運転後であっても、ニードル弁３１の昇降、すなわち、噴孔６１からの燃料の噴射を、精度よくコントロールできる。具体的には、リリーフ弁４１が弁座部４２に着座したとき（圧力制御室３２内の燃圧を保持するとき）、燃料がリークしないので、リークに基く圧力制御室３２内の燃圧の上昇の遅れを回避できる。よって、長期間の運転後であっても、ニードル弁３１の下降レスポンスが良好に維持され、耐久性・信頼性が向上する。
【００３１】
また、本実施形態では、図２に示すように、セラミック製のシート部６３がリリーフ弁４１に形成された収容穴６４に装着されており、リリーフ弁４１には収容穴６４の天井面とリリーフ弁４１の上面との間に、電磁ソレノイド５０の磁界の通り道６５が確保されている。このように、リリーフ弁４１に電磁ソレノイド５０の磁界の通り道６５が確保されるため、リリーフ弁４１は、電磁ソレノイド５０が通電オンされると、セラミック製シート部６３の存在に影響されることなく、確実に上方へ引き上げられる。
【００３２】
別の実施形態を図３乃至図４に示す。
【００３３】
図３のものは、セラミックス性のシート部６３ａを平板状に形成し、それをリリーフ弁４１の下面の全面に接合したものであり、その他は前実施形態と同様の構成となっている。よって、同様の構成部分には同一の符号を用いて説明を省略する。セラミックス性のシート部６３ａとリリーフ弁４１の下面と接合には、ロー付け又は接着剤等が用いられる。この実施形態は、図２に示す前実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、周辺弁座部４３がセラミックス性のシート部６３ａに当接するため、リリーフ弁４１側のその当接部の摩耗をも抑制できる。
【００３４】
図４のものは、セラミックス性のシート部６３ｂを球状（ボール状）に形成し、それをリリーフ弁４１の下面の収容穴６４ｂに収容し、中央弁座部４２の頂面４２ａを球状に凹ませたものである。球状シート部６３ｂは、図２の実施形態と同様の理由から、収容穴６４ｂに中間バメから隙間バメ程度で装着されている。この実施形態は、図２に示す最初の実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、球状シート部６４ｂを用いることにより、円柱状または角柱状のシート部６３を用いる図２のタイプよりもコストダウンが図れる。
【００３５】
図５に参考例を示す。図示するようにこの参考例では、セラミックス性のシート部６３ｃを大径部６６と小径部６７とからなる２段形状とし、それをリリーフ弁４１に形成された２段形状の収容穴６４ｃに装着したものである。２段形状のシート部６３ｃは、図２の実施形態と同様の理由から、２段形状の収容穴６４ｃに中間バメから隙間バメ程度で装着されている。また、シート部６３ｃの大径部６６の底面には、中央弁座部４２が係合する凹部６８が形成されている。この参考例は、リリーフ弁４１が弁座部４２、４３に着座したときシート部６３ｃの凹部６８が中央弁座部４２に嵌まるため、静的リーク量を少なくできる。
【００３６】
図６にさらに別の参考例を示す。
【００３７】
図示するようにこの参考例では、リリーフ弁４１には前述した図５に示すものを用い、中央弁座部４２ｄを小径部６９とコーン部７０と大径部７１とから構成し、その中央弁座部４２ｄを挿入部材３５に形成された収容穴７２に上下方向にスライド自在に装着したものである。中央弁座部４２ｄの下方には、圧力制御室３２が形成されている。圧力制御室３２は、中央弁座部４２ｄの下面と、ニードル弁３１の頂面と、ニードル弁３１の収容穴３０の側面とから区画形成される。収容穴３０は、収容穴７２と同一内径に形成されている。挿入部材３５には、圧力制御室３２と連通するように、燃料通路７３が形成されている。燃料通路７３は、図１に示す第１通路２５に接続されている。
【００３８】
この参考例によれば、中央弁座部４２ｄは、圧力制御室３２内の燃圧を受けて押し上げられるため落下することはなく、リリーフ弁４１が下がったときにはシート部６３ｃが当接して収容穴７２内を下降する。従って、この参考例にあっては、リリーフ弁４１が下降したときシート部６３ｃに当接する中央弁座部４２ｄが下降して逃げることにより、それらの当接に基く部材の変形をも防止できる。上記中央弁座部４２ｄの材質は、セラミックスのみならず、その他の金属であってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるインジェクタによれば、電磁ソレノイドによって上方に引き上げられるリリーフ弁におけるリリーフ穴に対向する面に、セラミック製のシート部を設けたため、リリーフ弁に生じる凹みを防止でき、耐久性・信頼性を向上させることができる。また本発明にかかるインジェクタによれば、リリーフ弁におけるシート部とリリーフ弁の上面との間に、電磁ソレノイドの磁界の通り道となる部分が確保されているため、セラミック製のシート部の存在に影響されることなく、電磁ソレノイドによりリリーフ弁を確実に吸着して上方に引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すインジェクタの概要図である。
【図２】上記インジェクタの部分拡大図である。
【図３】別の実施形態を示すインジェクタの部分拡大図である。
【図４】別の実施形態を示すインジェクタの部分拡大図である。
【図５】参考例を示すインジェクタの部分拡大図である。
【図６】別の参考例を示すインジェクタの部分拡大図である。
【図７】コモンレール式の燃料噴射システムの概要図である。
【図８】従来例を示すインジェクタの概要図である。
【符号の説明】
８ａインジェクタ
３１弁体としてのニードル弁
３２圧力制御室
４０リリーフ穴
４１リリーフ弁
４２弁座部としての中央弁座部
６３セラミック製のシート部

Claims

圧力制御室内の燃圧を受けて押し下げられている弁体を、上記燃圧をリリーフすることでリフトさせるインジェクタであって、上記圧力制御室内の燃圧を逃がすリリーフ穴が形成された弁座部を有する挿入部材と、該挿入部材の弁座部に着座離脱して上記リリーフ穴を開閉し、磁力によって吸着される材料からなるリリーフ弁と、該リリーフ弁の上面を上方に引き上げるための電磁ソレノイドと、上記リリーフ弁の上記リリーフ穴に対向する面に取り付けられたセラミック製のシート部とを備え、上記リリーフ弁における上記シート部と上記リリーフ弁の上面との間に、上記電磁ソレノイドの磁界の通り道となる部分が確保されていることを特徴とするインジェクタ。