JP3826346B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する内燃機関用燃料噴射システムにおいて用いられる燃料供給装置に関し、特に燃料を圧縮するプランジャ室の下流側に配置されるアウトレットバルブの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すのは、従来の燃料供給装置に備えられるアウトレットバルブの構造を示すものであり、このアウトレットバルブ１００は、弁体１０１、弁座１０２、ばね１０３を備えている。プランジャ室から圧送される燃料の圧力に応じてばね１０３が収縮し弁体１０１が移動することによって、高圧燃料をコモンレールやインジェクタ等の所定の機関に送出することができるようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料供給装置におけるアウトレットバルブ１００においては、弁体１０１を着座方向に押し付けるばね１０３が単体であり、その反発力（ばね定数）が一定であるために、燃料の流量が少ない場合には、ばね１０３の押圧力が大き過ぎ弁体１０１のリフト量ｈが最適値よりも小さくなってしまう。このため、アイドリング時等の燃料供給量が少ない時には、弁体１０１と弁座１０２との間を通過する燃料の流速が速くなり、流速の変動に伴う弁体１０１の揺動が大きくなる。そして、これが原因となり、ハンチングが起こり、騒音が発生するという不具合あった。
【０００４】
そこで、この発明は、燃料供給装置においてアウトレットバルブのハンチングが起きないようにすることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明に係る燃料供給装置は、内燃機関用燃料噴射システムにおいて用いられ燃料を圧縮して所定の機関に供給する燃料供給装置であって、料を圧縮するプランジャ室の下流側に配置され、弁体と、前記弁体が着座する弁座と、前記弁体を前記弁座方向へ押圧する押圧手段とを有して構成されるアウトレットバルブを備え、前記押圧手段は、所定のばね定数を有する第１のばねと、前記第１のばねよりも小さなばね定数を有する第２のばねと、前記第１のばねの一端に係止する片部と前記第２のばねが収納され且つ前記第１のばね内に配される凹状部とから成るばね受け部材とより構成され、前記第２のばねの反ばね受け部材側端を前記弁体に当接させ、前記第１のばねの反ばね受け部材側端をケーシング部材に固定又は一体的に形成された固定部の凸状部に当接させたことを特徴とする（請求項１）。
【０００６】
また、この発明に係る燃料供給装置は、内燃機関用燃料噴射システムにおいて用いられる燃料を圧縮して所定の機関に供給する燃料供給装置であって、燃料を圧縮するプランジャ室の下流側に配置され、弁体と、前記弁体が着座する弁座と、前記弁体を前記弁座方向へ押圧する押圧手段とを有して構成されるアウトレットバルブを備え、前記押圧手段は、所定のばね定数を有する第１のばねと、前記第１のばねよりも小さなばね定数を有する第２のばねと、前記第１のばねの一端に係止する片部と前記第２のばねが収納され且つ前記第１のばね内に配される凹状部とから成るばね受け部材とより構成され、前記第１のばねの反ばね受け部材側端を前記弁体に当接させ、前記第２のばねの反ばね受け部材側端をケーシング部材に固定又は一体的に形成された固定部の凸状部に当接させたことを特徴とする（請求項２）。
【０００７】
これらの両発明によれば、プランジャ室から圧送される燃料の圧力が所定値以下である場合に、例えば第１の弾性部材が収縮しなくても、第１の弾性部材よりも弾性係数（反発力）の小さい第２の弾性部材が主に収縮し、弁体のリフト量が確保される。これにより、アイドリング時等で燃料流量が少ない時でも最適な弁体のリフト量を確保することができるので、弁体と弁座との間を流れる燃料の流速が安定し、ハンチングを防止することができ、騒音、弁体及び弁座の摩耗、プランジャ室の圧力変動等を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
この発明の実施の形態に係る燃料供給装置１は、図１に示すような内燃機関用燃料噴射システム５０の一部として使用されるものである。ここで示す内燃機関用燃料噴射システム５０は、燃料供給装置１、燃料タンク５１、コモンレール５２、インジェクタ５３、これらを制御するコントロールユニット５４等を備えて構成される。
【００１０】
この実施の形態に係る燃料供給装置１は、燃料タンク５１から汲み上げた燃料油を高圧化してコモンレール５２に供給するものである。コモンレール５２は、燃料供給装置１から供給された高圧燃料を蓄え所定のタイミングで複数のインジェクタ５３へ分配し、インジェクタ５３は、高圧燃料を所定のタイミングで燃料機関の燃焼室に噴射する。
【００１１】
燃料供給装置１は、図２に示すように、ハウジング５、カムシャフト６、カム７、プランジャ８、プランジャ室９、アウトレットバルブ２０等を備えて構成されている。カムシャフト６は、ハウジング５の外部に突出し内燃機関の駆動トルクを受けて回転するようになされており、このカムシャフト６に偏心形状のカム７が固定されている。プランジャ８は、プランジャ室９に挿入されていると共にその一端側が前記カム７に当接しており、カムシャフト６が回転すると、カム７の形状に沿って上下に摺動し、プランジャ室９内に供給される燃料を圧縮する。
【００１２】
アウトレットバルブ２０は、プランジャ室９の下流側に配置され、コモンレール５２へ送られる燃料の圧力及び流量を調整する働きを有する。この発明の第１の実施の形態に係るアウトレットバルブ２０は、図３に示すように、固定部２５、第１のばね２６、第２のばね２７、ばね受け部材２８、弁体２９、弁座３０、流入路３１を含んで構成されている。
【００１３】
固定部２５は、所定のケーシング部材に固定又は一体的に形成され、その一部に形成された凸状部２５ａに第１のばね２６の一端側が固定されている。前記第１のばね２６の他端側には、断面凹形状のばね受け部材２８の周縁部に形成された片部２８ａが係止され、このばね受け部材２８の凹状部２８ｂに第２のばね２７が配置されている。前記第２のばね２７の一端側は前記ばね受け部材２８に固定されていると共に、その他端側は球形状の弁体２９が当接されている。前記第１のばね２６及び第２のばね２７は、前記弁体２９をプランジャ室９と連通する流入路３１の端部に形成された弁座３０方向に押し付けている。
【００１４】
そして、前記第１のばね２６と前記第２のばね２７とでは、それぞれのばね定数が異なっている。第２のばね２７のばね定数は、第１のばね２６のばね定数よりも小さく、第２のばね２７は、第１のばね２６に比べて反発力が小さくなっている。これにより、流入路３１から送られてくる燃料の圧力が、第１のばね２６が収縮しない（若しくは十分に収縮しない）程度の圧力であっても、第２のばね２７が収縮し、弁体２９が所定のリフト量ｈを確保する。即ち、アイドリング時等で燃料の流量が少ない場合であっても、十分なリフト量ｈを確保することができるので、弁体２９と弁座３０との間を流れる燃料の流速が安定し、ハンチングによる騒音の発生を防止することができる。また、弁体２９及び弁座３０の磨耗やプランジャ室９の圧力変動を低減させることができる。
【００１５】
図４に示すのは、燃料の低流量時（約７２０００ｍｍ^３／ｓ）における弁体のリフト量と時間との関係について、開弁圧Ｐを変化させてそれぞれ実験を行った結果を比較したものである。曲線Ａは開弁圧Ｐ＝２．０（ｂａｒ）、曲線Ｂは開弁圧Ｐ＝４．０（Ｂａｒ）、曲線Ｃは開弁圧Ｐ＝６．７（ｂａｒ）とした場合を示している。このグラフから、開弁圧Ｐ＝２．０（ｂａｒ）の場合には、リフト量ｈ≒０．１５ｍｍで定常状態となり、定常状態になった後のリフト量の変動（弁体の揺動）が小さく、開弁圧Ｐ＝６．７（ｂａｒ）の場合には、リフト量ｈ≒０．１０ｍｍで定常状態となり、定常状態となった後のリフト量の変動が大きいことが読み取れる。また、開弁圧Ｐ＝４．０（ｂａｒ）の場合は、定常状態となった時のリフト量及び定常状態におけるリフト量の変動の度合いが共にＰ＝２．０及びＰ＝６．７の場合の間に存している。
【００１６】
このことから、定常状態になった時のリフト量が大きいもの程、リフト量の変動、即ち弁体の揺動が少なく、安定度が高いことがわかる。これはリフト量が大きくなると、弁体と弁座との間を流れる燃料の流速が遅くなり、弁体に作用する圧力の変動が小さくなるためであると推測される。
【００１７】
以上のことから、燃料の低流量時に、所定（例えば０．１５ｍｍ以上）のリフト量ｈを確保できるようにすることが、ハンチング防止につながるとわかる。そこで、本発明者は、通常備えられている第１のばね２６に加え、第１のばね２６よりも小さい反発力（ばね定数）を有する第２のばね２７を配することにより、低流量時における開弁圧を下げられるようにしたものである。これにより、燃料の低流量時には、第２のばね２７が収縮し、所定のリフト量ｈを確保することができる。
【００１８】
以下に、この発明の第２の実施の形態について説明するが、上記第１の実施の形態と同一又は同様の作用を奏する個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図５に示すのは、第２の実施の形態に係る燃料供給装置におけるアウトレットバルブ６０であり、このアウトレットバルブ６０は、固定部２５、第１のばね２６、第２のばね２７、ばね受け部材２８、弁体２９、弁座３０、流入路３１を含んで構成されている。
【００２０】
この第２の実施の形態に係るアウトレットバルブ６０においては、前記固定部２５の凸状部２５ａに前記第２のばね２７の一端側が当接されると共に、この第２のばね２７の他端側に凹状部２８ｂを被せるように前記ばね受け部材２８が固定されている。そして、このばね受け部材２８の片部２８ａには、前記第１のばね２６の一端側が係止されており、この第１のばね２６の他端側に前記弁体２９が当接されている。
【００２１】
上記第２の実施の形態に係るアウトレットバルブ６０においても、流入路３１から送られてくる燃料の圧力が第１のばね２６が収縮しない（若しくは十分に収縮しない）程度の圧力であっても、第２のばね２７が収縮し弁体２９が所定のリフト量ｈを確保するので、燃料の低流量時におけるハンチングの発生を防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、燃料供給装置において、アウトレットバルブ内に配され弁体を弁座方向に押圧する押圧手段が、弾性係数（ばね定数）の異なる複数（２つ）の弾性部材（ばね）を備えて構成されていることにより、プランジャ室から圧送される燃料の圧力が所定値以下であり第1の弾性部材が収縮しなくても、この第1の弾性部材よりも小さい弾性係数を有する第２の弾性部材が主に収縮するので、最適な弁体のリフト量を確保することができる。これにより、燃料の低流量時におけるアウトレットバルブのハンチングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、この発明の実施の形態に係る燃料供給装置が使用される内燃機関用燃料噴射システムの概要を示す図である。
【図２】 図２は、この発明の実施の形態に係る燃料供給装置の構造を示す断面図である。
【図３】 図３は、この発明の第1の実施の形態に係る燃料供給装置におけるアウトレットバルブの構造を示す拡大断面図である。
【図４】 図４は、燃料の低流量時における弁体のリフト量と時間との関係について、開弁圧を変化させて行なった実験結果を示すグラフである。
【図５】 図５は、この発明の第２の実施の形態に係る燃料供給装置におけるアウトレットバルブの構造を示す拡大断面図である。
【図６】 図６は、従来の燃料供給装置におけるアウトレットバルブの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料供給装置
９ プランジャ室
２０，６０ アウトレットバルブ
２５ 固定部
２６ 第１のばね
２７ 第２のばね
２８ ばね受け部材
２９ 弁体
３０ 弁座
３１ 流入路
ｈ リフト量

Claims (2)

1. 内燃機関用燃料噴射システムにおいて用いられる燃料を圧縮して所定の機関に供給する燃料供給装置であって、
   燃料を圧縮するプランジャ室の下流側に配置され、弁体と、前記弁体が着座する弁座と、前記弁体を前記弁座方向へ押圧する押圧手段とを有して構成されるアウトレットバルブを備え、
   前記押圧手段は、所定のばね定数を有する第１のばねと、前記第１のばねよりも小さなばね定数を有する第２のばねと、前記第１のばねの一端に係止する片部と前記第２のばねが収納され且つ前記第１のばね内に配される凹状部とから成るばね受け部材とより構成され、
   前記第２のばねの反ばね受け部材側端を前記弁体に当接させ、前記第１のばね
   の反ばね受け部材側端をケーシング部材に固定又は一体的に形成された固定部の凸状部に当接させたことを特徴とする燃料供給装置。
2. 内燃機関用燃料噴射システムにおいて用いられる燃料を圧縮して所定の機関に供給する燃料供給装置であって、
   燃料を圧縮するプランジャ室の下流側に配置され、弁体と、前記弁体が着座する弁座と、前記弁体を前記弁座方向へ押圧する押圧手段とを有して構成されるアウトレットバルブを備え、
   前記押圧手段は、所定のばね定数を有する第１のばねと、前記第１のばねよりも小さなばね定数を有する第２のばねと、前記第１のばねの一端に係止する片部と前記第２のばねが収納され且つ前記第１のばね内に配される凹状部とから成るばね受け部材とより構成され、
   前記第１のばねの反ばね受け部材側端を前記弁体に当接させ、前記第２のばねの反ばね受け部材側をケーシング部材に固定又は一体的に形成された固定部の凸状部に当接させたことを特徴とする燃料供給装置。

Images