JP3878888B2 - Injection control valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧室に蓄圧した高圧燃料を、分配手段により各気筒へ分配して供給する電子制御方式の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプの噴射制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ディーゼルエンジンにおいては、ますます排気エミッション規制が厳しくなる傾向にあって、低燃費で、且つNOxとパーティキュレートの低減等が望まれており、これに対応するため、燃焼効率を向上すべく燃料噴射圧の高圧化が進んできている。
そして、燃料噴射圧の高圧化とともに、エンジンの回転速度にかかわらず噴射圧を任意に制御することを可能とする電子制御方式の蓄圧式の燃料噴射ポンプが増加してきている。この蓄圧式の燃料噴射ポンプは、蓄圧室内に蓄圧した高圧燃料を、各気筒に供給するものであり、例えば、特表平7−509042に記載の如くである。
また、構造が複雑でかつ高圧負荷がかかる噴射制御弁などの機能部材間の高圧経路を、該機能部材に穿設されたキリ孔などで構成し、該機能部材群をハイドロリックベース内に収納する方法も知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前記機能部材の一つである燃料噴射制御用の噴射制御弁は、図9に示す如く、下部バルブ36aや上部バルブ36cなどで構成される弁体を収納するための、上下のブロック172・173の合わせ面に面した分岐室40やピストン孔47といった空間を穿設し、該空間に弁体を収納後、該上下のブロック172・173を合わせ面にて当接させつつ、ハイドロリックベース41に設けられた収納部44に納め、押さえ部材49を螺合して上下ブロック172・173を押下し、合わせ面にて強く当接させるものであった。
このとき、上下ブロックは別々の部材で、一体的に取り扱うことができなかった。そのため、組み立て時には、ハイドロリックベースの狭い収納部内でブロック内に弁体を収納する作業を行わねばならず、作業性に問題があった。
また、該上部ブロックは押さえ部材による押下固定前は単に下部ブロック上に載置されているため、押さえ部材による締結時に上下ブロックが相対的に回転して上下ブロックを連通するはずの高圧経路がずれ、不通になるという問題があった。
さらに、上下のブロックが別部材であるため部品点数が増加し、上下方向の寸法が大きくなるという問題もあった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0005】
パイロットバルブ(25)と分配軸(9)及び蓄圧室(31)を具備した燃料噴射ポンプ(1)において、該燃料噴射ポンプ(1)の構造体であるハイドロリックベース(41)の上面に、噴射制御弁(26)を収納固定する噴射制御弁収納部(44)を穿設し、該噴射制御弁収納部(44)に単一のブロック(203)を嵌装し、該ブロック(203)を固定する押下げ押さえ部材(213)を設け、該押さえ部材(213)の雄ネジ部(213a)を、前記噴射制御弁収納部(44)の雌ネジ部(44b)とを螺合することにより、該押さえ部材(213)の下面はブロック(203)の上面(203a)に当接し、該ブロック(203)を噴射制御弁収納部(44)の底面(44a)に押下固定し、該単一のブロック(203)は略円柱形状で、上面(203a)から下面(203b)まで貫通する弁体収納部(201)と、蓄圧室(31)へ連通するバイパス経路(33)と、分配軸(9)へ連通する噴射経路(45)、および低圧側回路(32)と連通する排出経路(48)を穿設し、該収納部(201)に摺動可能に三方弁の弁体(202)を収納し、該三方弁の弁体(202)を、上部バルブ部(202b)と下部バルブ部(202a ) に構成し、該上部バルブ部(202b)の側面が、弁体収納部(201)の上部バルブシート(201c)と当接しつつ、上下に摺動可能に構成し、該下部バルブ部(202a)の下端部は、前記弁体収納部(201)の下部バルブシート(201f)と密着・離間可能とし、該上部バルブ部(202b)の断面積を、下部バルブ部(202a)の断面積よりも大きく構成し、燃料噴射終了時は、前記パイロットバルブ(25)がオフ状態となり、バイパス経路(33)と弁体収納部(201)のピストン孔(201a)を接続する接続路(34)と、低圧側回路(32)とを分断し、該蓄圧室(31)からバイパス経路(33)を介して燃料がピストン孔(201a)に供給され、蓄圧室31の圧力と略同じとなり、ピストン部(202d)の断面積と、下部バルブ部(202a)の断面積の相違により、三方弁の弁体(202)が閉鎖側へ押し下げられ、燃料噴射時においては、前記パイロットバルブ(25)がオン状態となり、接続路(34)と低圧側回路(32)とが連通し、蓄圧室(31)の圧力よりもピストン孔(201a)の圧力が小さくなり、三方弁の弁体(202)を開放側に押し上げるものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【0007】
図1は燃料噴射ポンプにおける燃料噴射時の状態を示す概略図、図2は燃料噴射ポンプにおける燃料無噴射時の状態を示す概略図、図3は燃料噴射ポンプを示す側面断面図、図4は燃料噴射ポンプを示す正面断面図、図5は本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図、図6は別の方向から見た本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図、図7は燃料噴射時における各バルブのリフト量と時間との関係を示す模式図、図8は燃料噴射時における燃料噴射ポンプの各測定部位の圧力と時間との関係を示す模式図、図9は従来の噴射制御弁を示す側断面図である。
【0008】
まず、本発明の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプの概略構成について説明する。
図1から図4に示すように、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプに構成される燃料噴射ポンプ1は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧室31、該蓄圧室31へ燃料を圧送するプランジャ7、蓄圧室31から圧送される燃料を各気筒の噴射ノズル29へ分配して供給する分配軸9等を具備している。そして、燃料噴射ポンプ1の構造体は主に上部のハイドロリックベース41と、下部のカム軸ハウジング42とで構成され、これらの構造体に種々の構成部材が収納される。分配軸9の下端は分配駆動軸39と連結され、一体的に回転可能に構成される。また分配駆動軸39の下端に嵌設された傘歯車19は、カム軸ハウジング42に軸支されたカム軸4の中途部に貫設された傘歯車4aと噛合し、カム軸4の回転に連動して分配軸9が回転する。
【0009】
プランジャ7は、カム軸4に形成されるカム5により、タペット11を介して上下摺動駆動され、該プランジャ7の上方に形成されるプランジャ室7aは、逆止弁28を介して蓄圧室31と接続されている。また、プランジャ室7aは、圧力制御弁27を介して低圧側回路32と接続されている。
そして、圧力制御弁27がオン状態のときにはプランジャ室7aと低圧側回路32とが分断され、オフ状態のときにはプランジャ室7aと低圧側回路32とが連通するように構成している。
【0010】
蓄圧室31と分配軸9とは噴射制御弁26を介して接続されており、該分配軸9は、噴射ノズル29と接続される各気筒の吐出弁18と、連通可能に構成されている。また、蓄圧室31には、該蓄圧室31内の圧力を検出する圧力センサ30が付設されている。さらに、蓄圧室31には安全弁24が接続されており、該蓄圧室31内の圧力が一定圧以上となった場合には、該圧力を低圧側ドレン回路100へ逃がすようにしている。噴射制御弁26内には弁体収納部201が穿設され、三方弁体202が上下摺動可能に収納される。三方弁体202は,該三方弁体202を構成する部材の一つであるスプリング202eにより蓄圧室31側(下方)に付勢されている。
また、噴射制御弁26は三方弁に構成されており、三方弁体202が反蓄圧室31側(上方)に摺動した状態(図1に示す噴射時)では、蓄圧室31は、分配軸9および吐出弁18を経て噴射ノズル29に連通する。逆に、三方弁体202が蓄圧室31側(下方)に摺動した状態(図2に示す無噴射時)では、分配軸9を経て吐出弁18に至る油路と低圧側回路32とのみが連通するように構成されている。
【0011】
噴射制御弁26の反蓄圧室31側端部は、接続路34によりパイロットバルブ25と接続されており、該接続路34はバイパス経路33を介して蓄圧室31と接続されている。パイロットバルブ25は、接続路34と低圧側回路32との連通を断接するものであり、該パイロットバルブ25がオン状態のときに接続路34と低圧側回路32とが連通し、オフ状態のときに接続路34と低圧側回路32とが分断されるように構成している。また、前記パイロットバルブ25、圧力制御弁27、及び圧力センサ30は、電子制御装置(以下「ECU」と記載する)20と接続されている。
【0012】
このように構成される燃料噴射ポンプ1においては、プランジャ室7a内に燃料タンクから燃料が供給されており、圧送時には図1に示す如く、ECU20の制御により圧力制御弁27がオン状態となってプランジャ室7aと低圧側回路32とが分断され、カム5によって上方摺動するプランジャ7によりプランジャ室7a内の燃料が圧縮され、逆止弁28を経て蓄圧室31へ圧送される。蓄圧室31へ圧送された燃料は逆止弁28により逆流が防止されており、該蓄圧室31内は予め設定された圧力に蓄圧されている。一方、吸入時や、圧送を要しないときは図2に示す如く、圧力制御弁27がオフ状態となってプランジャ室7aと低圧側回路32とが連通し、プランジャ室7aの燃料は低圧側回路32から吸入、または低圧側回路32へドレンされる。
【0013】
接続路34は絞り33aおよびバイパス経路33を経て蓄圧室31と接続されている。燃料噴射時には、ECU20の制御により噴射制御弁26の上方に配置されたパイロットバルブ25がオンされて接続路34と低圧側回路32とが連通される。その結果、接続路34内の圧力は低下して低圧側回路32内の圧力と略同じとなり、三方弁体202の上部を形成するピストン部202dにかかる下向き(蓄圧室31側)の力は小さくなる。
一方、三方弁体202の下部を形成する下部バルブ部202aの先端(蓄圧室側端部)は円錐台形状をしており、この円錐台側面が下部バルブシート201fと当接している。パイロットバルブ25がオンされると、蓄圧室31内の圧力による該三方弁体202を上向き(下部バルブシート201fから離間する方向)に付勢する力が、三方弁体202を下向き(蓄圧室31側)に付勢する力と、スプリング202eによる荷重との和よりも大きくなる。
従って、三方弁体202は、蓄圧室31の圧力により弁体収納部201内を反蓄圧室31側(上方)に摺動し、蓄圧室31と分配軸9とが連通する。そして、略円柱形状の上部バルブ部202bの円柱側面と、上部バルブシート201cとが当接して、三方弁室201dと、低圧側回路32に接続される連絡経路32aとが分断される。これにより、蓄圧室31内の燃料が分配軸9へ圧送されて、各気筒へ分配され吐出弁18を経て噴射ノズル29から噴射されることとなる。
【0014】
一方、燃料噴射終了時は、図2に示す如く、ECU20の制御により噴射制御弁26のパイロットバルブ25がオフされる。
その結果、蓄圧室31から絞り33aを介して燃料が供給される前記接続路34と低圧側回路32とが、パイロットバルブ25のオフにより分断されるため、供給された燃料により該接続路34(図2)内の圧力が上昇して蓄圧室31の圧力と略同じとなる。また、ピストン部202dと、上部バルブ部202bの断面積は略同じであるが、下部バルブ202aの断面積の方が小さく、また、燃料が導入口201gで絞られるので、ピストン部202d上面のピストン孔201aの圧力が、蓄圧室31の圧力よりも大きくなり、噴射制御弁26のピストン部202dが蓄圧室31側へ押圧される。
従って、三方弁体202は、接続油路34側の蓄圧室31の圧力により弁体収納部201内を蓄圧室31側に摺動し、下部バルブ部202aが下部バルブシート201fに着座するとともに、噴射制御弁26から吐出弁18までの間の油路と、低圧側回路32とが、三方弁室201dおよび連絡経路32aを経て連通し、ドレン圧となって噴射が終了する。下部バルブシート201fの断面積は、ピストン部202dの断面積よりも小さいので、三方弁体202は下向き(蓄圧室31側)に付勢され、下部バルブシート201fへの着座が維持される。
なお、スプリング202eは、三方弁体202を蓄圧室31側に付勢しており、エンジン起動時における蓄圧室31の圧力上昇用のバネである。
【0015】
続いて、図5および図6を用いて本発明の噴射制御弁26の実施例について説明する。 噴射制御弁26は、構造体であるブロック203に、弁体収納部201やその他の高圧経路(噴射経路45、バイパス経路33、排出経路48など)を穿設し、三方弁体202を収納した三方弁である。
【0016】
ブロック203は略円柱形状で、上面203aから下面203bまで貫通する弁体収納部201が穿設される。該弁体収納部201はその部位毎に機能が異なり、上面203aから下面203bにかけて順に、ピストン孔201a、排出室201b、上部バルブシート201c、三方弁室201d、供給路201e、下部バルブシート201f、導入口201gが形成されている。一方、弁体収納部201に収納される三方弁体202もまた、その部位毎に機能が異なり、下から順に突起部202f、下部バルブ部202a、上部バルブ部202b、くびれ部202c、ピストン部202dが形成され、上端にスプリング202eが設けられる。
【0017】
以下において、弁体収納部201各部の説明を行う。
ピストン孔201aは、三方弁体202のピストン部202dの胴体部が当接しつつ上下に摺動する部位である。
【0018】
排出室201bは略円柱形状の空間であり、該排出室201側面よりブロック203側面まで貫通して排出経路48が穿設される。一方、噴射制御弁26を収納固定するために、ハイドロリックベース41上面には噴射制御弁収納部44が穿設される。該噴射制御弁収納部44の側面44dから連絡経路32aが穿設され、該連絡経路32aは他端側が低圧側回路32と連通している。すなわち、噴射制御弁収納部44の側面44dと、ブロック203の側面下部との間に設けられた隙間203cを介して、排出室201bと低圧側回路32とが連通している。
【0019】
上部バルブシート201cは後述する上部バルブ部202bが、その側面を当接しつつ摺動可能に構成される。
【0020】
三方弁室201dは、その側面が後で詳述する上部バルブ部202bとは当接しない程度に広く形成された略円柱形状の空間であり、該三方弁室201dの側面からブロック203の下面203bまで連通する噴射経路45が穿設されている。一方、噴射経路45の下端と連通するように、噴射制御弁収納部44の底面44aには連絡経路46が穿設される。該連絡経路46の他端側は分配軸9と連通している。
【0021】
供給路201eは後で詳述する下部バルブ部202aの側面と当接しない程度に広く形成された略円柱形状の空間であり、該供給路201eの下方には下部バルブシート201fが設けられる。下部バルブシート201fは下部バルブ部202aが着座した時に、略円錐台形状の下部バルブ部202a下端部と密着するように形成される。
【0022】
導入口201gは下部バルブシート201fとブロック203の下面203bとを連通する。該導入口201gの断面積は、ピストン孔201aの断面積よりも小さくなるように構成される。すなわち、三方弁体202の上端側に比べて、下端側は断面積が絞られているのである。
【0023】
弁体収納部201は噴射制御弁収納部44の底面44aに穿設された連絡経路31aと連通する。そして、連絡経路31aの他端側は前記蓄圧室31と連通している。
【0024】
以下において、三方弁体202各部の説明を行う。
【0025】
下部バルブ部202aは三方弁体202の下部に形成される。該下部バルブ部202aの下端部は略円錐台形状であり、前記下部バルブシート201fと密着・離間可能である。また、下部バルブ部202aの下端に略円柱形状の突起部202fが形成される。該突起部202fと、導入口201gとの間に「絞り部」が形成される。
【0026】
上部バルブ部202bは略円柱形状であり、その側面が前記上部バルブシート201cと当接しつつ、上下に摺動可能に構成される。
【0027】
くびれ部202cは前記排出室201bと高さが略一致し、対面する位置に設けられる。くびれ部202cもまた略円柱形状であるが、該くびれ部202cの外径は上部バルブ部202bの外径、およびピストン部202dの外径よりも小さく、三方弁体202はくびれ部202cにおいてくびれた形状を呈している。
【0028】
ピストン部202dは略円柱形状であり、ピストン部202dの胴体部がピストン孔201aの側面に当接しつつ上下に摺動可能に構成される。そして、該ピストン部202dの上端にはスプリング202eが設けられ、該ピストン部202d上面を下方(すなわち下部バルブ部202aが下部バルブシート201fに密着する方向)に付勢している。
【0029】
ブロック203には上述した弁体収納部201、噴射経路45、排出経路48の他にもバイパス経路33や連絡経路204が穿設される。バイパス経路33は弁体収納部201と同様に、上面203aから下面203bまで貫通して穿設され、バイパス経路33の下端部は噴射制御弁収納部44の底面44aに穿設された連絡経路31bと連通する。そして、連絡経路31bの他端側は連絡経路31aと同様に前記蓄圧室31と連通している。一方、バイパス経路33の上端はバイパス室33bとなっており、前記ピストン部202d上面、ピストン孔201aおよび後述するオリフィスプレート205で囲まれた空間と、バイパス室33bとを連通する絞り33aが穿設される。連絡経路204はパイロットバルブ25と低圧側回路32とを連通するためのものである。
【0030】
ブロック203の側面にはOリング206およびダンパリング207を外嵌固定するための溝が周方向に穿設される。該Oリング206は噴射制御弁26の気密性を向上させる。また、ダンパリング207は燃料噴射による脈動がOリング206に伝わるのを軽減し、脈動によりOリング206が劣化し、気密性が損なわれるのを防止する。
【0031】
また、ハイドロリックベース41とブロック203の下面203bとの間、ブロック203側面下部とプロテクタ222との間、ブロック203の上面203aとオリフィスプレート205との間で、組み立て時にずれないように、ピン223・224・225がそれぞれ嵌設される。
【0032】
続いてパイロットバルブ25について図5および図6を用いて説明する。
パイロットバルブ25は電磁式の二方弁であり、主にオリフィスプレート205、ソレノイド208、アーマチュア209、二方弁体210、バネ211、シート部材212などからなる。
【0033】
二方弁体210には下端側から順に摺動部210a、くびれ部210b、バルブ部210cが形成される。摺動部210aはシート部材212の上面に穿設された孔212a側面と当接しつつ摺動可能に構成される。くびれ部210bは、摺動部210aおよび後述するバルブ部210cよりも直径の小さい円柱形状であり、孔212aとの間に隙間が形成される。バルブ部210cは、下向きの円錐台形状を有し、円錐台側面が孔212aの上縁部に設けられたシート212bと密着可能に構成される。
【0034】
二方弁体210はバルブ部210cの上端部において略円盤形状のアーマチュア209の下面中央より下方に突設される。そして、アーマチュア209および二方弁体210はバネ211により下方(すなわちバルブ部210cがシート212bに密着する方向)に付勢される。
【0035】
シート部材212には孔212aおよびシート212bの他に、孔212aの側面とシート部材212下面中央とを連通する連絡経路214や、孔212aと略平行にシート部材212の上下面を貫通する連絡経路215が穿設される。
【0036】
オリフィスプレート205はブロック203とシート部材212との間に挟まれる略円盤形状の部材であり、上下の盤面中央を貫通して弁体収納部201と連絡経路214とを連通する貫通孔218が穿設される。
また、オリフィスプレート205上面には貫通孔218の周囲をリング形状の環状溝219が穿設され、該環状溝219の底面と連絡経路204とを連通する貫通孔220も穿設される。
【0037】
続いて、押さえ部材について説明する。
本実施例の押さえ部材213は略円筒形状の部材であり、外周面下部には雄ネジ部213aが設けられ、該雄ネジ部の上端部分にはOリング216が外嵌される。一方、押さえ部材213の内周面には下雌ネジ部213bおよび上雌ネジ部213cが設けられる。雄ネジ部213aと噴射制御弁収納部44の雌ネジ部44bとを螺合すると、押さえ部材213の下面はブロック203の上面203aに当接し、ブロック203を噴射制御弁収納部44の底面44aに押下固定する。次に、押さえ部材213の内部にオリフィスプレート205を収納し、該オリフィスプレート205をブロック203の上面203aに載置する。そして、下雌ネジ部213bにシート部材212を螺合し、オリフィスプレート205を押下固定する。シート部材212上面に穿設された孔212aにアーマチュア209の下面中央より下方に突設される二方弁体210を挿入する。
【0038】
続いて当接部材227を押さえ部材213内に収納し、バネ211でアーマチュア209および二方弁体210を下方に付勢しつつ、上雌ネジ部213cにソレノイド208を収納するソレノイドケース217を螺合する。このとき、当接部材227の上面はソレノイドケース217下面と当接し、かつ当接部材227の下面はシート部材212と当接する。また、ソレノイド208下面とシート部材212上面とで挟まれる空間は二方弁室221であり、アーマチュア209および二方弁体210が、ソレノイド208への通電の有無により、二方弁室221内を上下方向に移動可能に収納される。
【0039】
以上の如く構成することにより、ブロック203やオリフィスプレート205および噴射制御弁収納部44の底面44aに穿設された高圧経路群から燃料が漏れないように構成されるのである。
【0040】
次に、図5から図8を用いて燃料噴射時の各部の動作について説明する。
なお、図7は噴射時における「二方弁」(パイロットバルブ25の二方弁体210)、「三方弁」(噴射制御弁26の三方弁体202)および「ノズル」(噴射ノズル29の吐出弁18(図1、図2に図示))のリフト量と時間との関係を表す。リフト量がゼロの時は、二方弁体210においてはバルブ部210cとシート212bとが密着していることを示し、三方弁体202においては下部バルブ部202aと下部バルブシート201fとが密着していることを示し、吐出弁18においては閉止状態であることを示す。リフト量が正のときは、二方弁体210においてはバルブ部210cとシート212bとが離間していることを示し、三方弁体202においては下部バルブ部202aと下部バルブシート201fとが離間していることを示し、吐出弁18においては開放状態であることを示す。
また、図8の横軸は図7の横軸(時間)と対応しており、「蓄圧室」(蓄圧室31)、「三方弁室」(三方弁室201d)、ノズル(噴射ノズル29内)の圧力と時間の関係を表す。図8中の縦軸(圧力)のVC は蓄圧室31内の圧力が圧力制御弁27の作動により一定に保たれている状態の制御圧力値であり、VL は低圧側回路32の圧力が一定に保たれている状態の低圧側圧力値である。
【0041】
無噴射時(図2)は、パイロットバルブ25のソレノイド208へ通電されていない状態(すなわち、パイロットバルブ25がオフの状態)であり、バネ211によりアーマチュア209および二方弁体210は下方に付勢され、シート部材212の上面に設けられたシート212bと二方弁体210に設けられたバルブ部210cとが密着している。
【0042】
このとき、蓄圧室31から連絡経路31b、バイパス経路33、バイパス室33b、絞り33aを経て、ピストン部202d上面、ピストン孔201aおよびオリフィスプレート205下面で囲まれる空間に高圧燃料が供給されている。そして貫通孔218、連絡経路214を経た孔212aの上端は二方弁体210により閉塞されているので、ピストン部202d上面、ピストン孔201aおよびオリフィスプレート205下面で囲まれる空間の圧力は所定の制御圧力VC と略一致する。
【0043】
一方、噴射制御弁26では、三方弁体202の上下端にかかる高圧燃料による圧力はともに制御圧力VC であるが、断面積差により三方弁体202が下方(すなわち下部バルブ部202aが下部バルブシート201fに密着する方向)に付勢される。その結果、噴射ノズル29は吐出弁18、分配軸9、連絡経路46、噴射経路45、三方弁室201d、排出室201b、排出経路48、隙間203c、連絡経路32aを経て低圧側回路32と連通し、噴射ノズル29および三方弁室201d内の圧力は低圧側回路32の低圧側圧力VL と略同じである。
【0044】
時刻t1 において、ECU20によりパイロットバルブ25のソレノイド208に通電される(すなわち、パイロットバルブ25がオンの状態になる)と、ソレノイド208の電磁力により該ソレノイド208の下方に設けられたアーマチュア209は二方弁体210と一体的に上方に移動する。このとき、ピストン部202d上面、ピストン孔201aおよびオリフィスプレート205下面で囲まれる空間内の高圧燃料は、貫通孔218、連絡経路214、孔212a、二方弁室221、連絡経路215、環状溝219、貫通孔220、連絡経路204を経て低圧側回路32へ排出される。そのため、ピストン部202d上面、ピストン孔201aおよびオリフィスプレート205下面で囲まれる空間の圧力は低圧側回路32の低圧側圧力VL と略同じ値まで低下する。ピストン部202dを下方へ押す力はピストン部202d上面、ピストン孔201aおよびオリフィスプレート205下面で囲まれる空間の圧力が低下することにより小さくなるが、噴射制御弁26の三方弁体202下端を上方へ押す力は、蓄圧室31の制御圧力VC が略同じであるためほとんど変化しない。
【0045】
よって、噴射制御弁26の三方弁体202下端を押す力はピストン部202dを下方へ押す力と比較して相対的に大きくなり、時刻t2 において、三方弁体202は上方への摺動を開始する。
【0046】
時刻t3 において、三方弁体202は上限であるリフト量L1 まで上方へ摺動する。このとき、上部バルブ部202b側面が上部バルブシート201cと当接し、三方弁室201dと排出室201bとが遮断されるとともに、下部バルブ部202aと下部バルブシート201fとは離間する。そのため、高圧燃料は蓄圧室31から連絡経路31a、導入口201g、供給路201e、三方弁室201d、噴射経路45、連絡経路46、分配軸9、を経て吐出弁18へ供給される。そして、三方弁室201d内の圧力が上昇するとともに、蓄圧室31の圧力はやや低下する。
【0047】
時刻t3 の後で、吐出弁18にかかる圧力が所定の値に到達し、吐出弁18が開いて噴射ノズル29から高圧燃料が噴射される。
【0048】
時刻t4 において、ECU20によりソレノイド208への通電を止める(すなわち、パイロットバルブ25がオフの状態になる)と、バネ211の付勢力により、アーマチュア209は二方弁体210と一体的に下方に移動する。
【0049】
時刻t5 において、二方弁体210のバルブ部210cがシート212bと密着する。ピストン部202d上面、ピストン孔201aおよびオリフィスプレート205下面で囲まれる空間の圧力は上昇してVC に近い値に戻り、三方弁体202は再び下方へ摺動し始める。
【0050】
三方弁体202のリフト量がゼロになると、三方弁室201dが低圧側回路32と連通し、三方弁室201dの圧力が低下するので、吐出弁18にかかる圧力が小さくなっていき、時刻t6 において、吐出弁18が閉じて燃料噴射が終了する。その後もしばらくは蓄圧室31の圧力はVC を境に多少の変動があるが、プランジャ7の上下摺動により蓄圧室31の圧力は再び上昇していき、最終的にはVC で定常状態に戻る。
【0051】
以上の如き燃料噴射の制御においては、導入口201gに形成した「絞り部」の作用により、三方弁である三方弁体202が上限近傍まで摺動しているとき(時刻t3 から時刻t5 )の三方弁室201dの圧力が常に蓄圧室31の圧力よりも低い、すなわち、(蓄圧室31の圧力)>(三方弁室201dの圧力)となる。これは、三方弁体202の上下にかかる高圧燃料の圧力により、三方弁である三方弁体202を上下摺動させるためである。
【0052】
すなわち、三方弁体202が上限まで摺動しているときに三方弁室201dの圧力が蓄圧室31の圧力よりも低いので、ピストン部202dの断面積と上部バルブ部202bの断面積が略同じであるにも関わらず、ピストン部202dを下方へ押す力の方が大きく、パイロットバルブ25をオフにすれば最終的には三方弁である三方弁体202は下方へ摺動し、燃料噴射は終了する。
また、下部バルブ部202aと下部バルブシート201fとが密着後、導入口201gの圧力は蓄圧室31の圧力と略等しくなるが、下部バルブシート201fの断面積はピストン部202dの断面積よりも小さい。そのため、ピストン部202dを下方へ押す力の方が大きく、三方弁体202が再び上方へ移動することはない。
【0053】
三方弁室201dの圧力と蓄圧室31の圧力との関係を上述の如く構成する手段としては、実施例のように三方弁室201dと蓄圧室31の間の燃料経路に一部絞りを設けるか、あるいは三方弁体202のリフト量を小さくするなどして、三方弁室201dへの燃料供給速度を下げればよい。
【0054】
以上の如く構成することにより、本発明の噴射制御弁には次のような利点がある。
第一に、図9に示す従来の噴射制御弁171においては弁体である下部バルブ36a、スプリング36b、上部バルブ36c、ピストン36dなどを収納するブロックが上下二つのブロック172・173に分かれていたため、部品点数が増加していた。
これに対し、本発明の噴射制御弁26は、三方弁体202を収納するブロック203は一体的に形成されており、構造体の部品点数を削減可能とし、上下方向の寸法を短くすることができるとともに、強度が向上する。
【0055】
第二に、従来の噴射制御弁171においては高圧経路からの燃料漏れを防止するために、下部ブロック172と底面44aとの合わせ面、上下ブロック172・173の合わせ面、上部ブロック173とオリフィスプレート51との合わせ面などの加工精度を向上させる必要があった。結果として、製造コストの増大の要因となっていた。
これに対し、本発明の噴射制御弁26は、ブロック203は一体的に形成されており、従来の噴射制御弁171における上下ブロック172・173の合わせ面に相当する加工を行う必要がなく、製造コストを削減可能である。
また、合わせ面を縦断する高圧経路の数が減少することから、燃料漏れに対する耐久性が向上した。
【0056】
第三に、従来の噴射制御弁171においては、組み立て時に上下ブロック172・173が合わせ面で相対的にずれ、高圧経路が不通になる場合があり、作業性が良好ではなかった。
これに対し、本発明の噴射制御弁26は、ブロック203は一体的に形成されており、ブロック内で高圧経路が不通になることは起こらない。
【0057】
第四に、従来の噴射制御弁171においては、高圧燃料により弁体上下端にかかる力の差を大きくするために弁体のピストン36dと上部バルブ36cとは別体に構成し、ピストン36dの断面積を、上部バルブ36cと上部バルブシート36fとが当接する部位の断面積よりも大きくしていた。そのため弁体の全高が大きくなり、結果として噴射制御弁171自体の全高も大きくなっていた。
これに対し、本発明の噴射制御弁26においては、三方弁体202はピストン部202dが摺動部を兼ねており、かつ、導入口201gに「絞り部」を設けて、ピストン部202d上面、ピストン孔201aおよびオリフィスプレート205下面で囲まれる空間の圧力が、三方弁室201dよりも大きくなるようにし、三方弁体202の下方(燃料噴射を停止させる方向)への摺動力を大きくしたので、該三方弁体202を燃料噴射を停止させる方向へ確実に作動させることができるとともに、三方弁体202をコンパクトにすることが可能となった。その結果、ブロック203も小型化することが可能となった。
【0058】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【0059】
パイロットバルブ(25)と分配軸(9)及び蓄圧室(31)を具備した燃料噴射ポンプ(1)において、該燃料噴射ポンプ(1)の構造体であるハイドロリックベース(41)の上面に、噴射制御弁(26)を収納固定する噴射制御弁収納部(44)を穿設し、該噴射制御弁収納部(44)に単一のブロック(203)を嵌装し、該ブロック(203)を固定する押下げ押さえ部材(213)を設け、該押さえ部材(213)の雄ネジ部(213a)を、前記噴射制御弁収納部(44)の雌ネジ部(44b)とを螺合することにより、該押さえ部材(213)の下面はブロック(203)の上面(203a)に当接し、該ブロック(203)を噴射制御弁収納部(44)の底面(44a)に押下固定し、該単一のブロック(203)は略円柱形状で、上面(203a)から下面(203b)まで貫通する弁体収納部(201)と、蓄圧室(31)へ連通するバイパス経路(33)と、分配軸(9)へ連通する噴射経路(45)、および低圧側回路(32)と連通する排出経路(48)を穿設し、該収納部(201)に摺動可能に三方弁の弁体(202)を収納したので、噴射制御弁の構造体に係る部品点数を削減可能であるとともに、強度が向上する。また、合わせ面を縦断する高圧経路の数が減少することから、燃料漏れに対する耐久性が向上し、組み立て中にブロック内で高圧経路が不通になることがなく、作業性に優れる。また、噴射制御弁の上下方向の寸法を短くすることが可能となる。
【0060】
また、該三方弁の弁体(202)を、上部バルブ部(202b)と下部バルブ部(202a) に構成し、該上部バルブ部(202b)の側面が、弁体収納部(201)の上部バルブシート(201c)と当接しつつ、上下に摺動可能に構成し、該下部バルブ部(202a)の下端部は、前記弁体収納部(201)の下部バルブシート(201f)と密着・離間可能とし、該上部バルブ部(202b)の断面積を、下部バルブ部(202a)の断面積よりも大きく構成し、燃料噴射終了時は、前記パイロットバルブ(25)がオフ状態となり、バイパス経路(33)と弁体収納部(201)のピストン孔(201a)を接続する接続路(34)と、低圧側回路(32)とを分断し、該蓄圧室(31)からバイパス経路(33)を介して燃料がピストン孔(201a)に供給され、蓄圧室31の圧力と略同じとなり、ピストン部(202d)の断面積と、下部バルブ部(202a)の断面積の相違により、三方弁の弁体(202)が閉鎖側へ押し下げられ、燃料噴射時においては、前記パイロットバルブ(25)がオン状態となり、接続路(34)と低圧側回路(32)とが連通し、蓄圧室(31)の圧力よりもピストン孔(201a)の圧力が小さくなり、三方弁の弁体(202)を開放側に押し上げるので、噴射制御弁の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 燃料噴射ポンプにおける燃料噴射時の状態を示す概略図。
【図2】 燃料噴射ポンプにおける燃料無噴射時の状態を示す概略図。
【図3】 燃料噴射ポンプを示す側面断面図。
【図4】 燃料噴射ポンプを示す正面断面図。
【図5】 本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図。
【図6】 別の方向から見た本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図。
【図7】 燃料噴射時における各バルブのリフト量と時間との関係を示す模式図。
【図8】 燃料噴射時における燃料噴射ポンプの各測定部位の圧力と時間との関係を示す模式図。
【図9】 従来の噴射制御弁を示す側断面図。
【符号の説明】
1 燃料噴射ポンプ
25 パイロットバルブ
26 噴射制御弁
31 蓄圧室
33 バイパス経路
45 噴射経路
48 排出経路
201 弁体収納部(三方弁収納部)
201d 三方弁室
202 三方弁体
202a 下部バルブ部
202d ピストン部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection control valve of an electronically controlled accumulator-type distributed fuel injection pump that distributes and supplies high-pressure fuel accumulated in an accumulator to each cylinder by distribution means.
[0002]
[Prior art]
In recent years, exhaust emission regulations in diesel engines are becoming more and more strict, and it is desired to reduce fuel consumption and reduce NOx and particulates. In order to meet this demand, to improve combustion efficiency Fuel injection pressure is increasing.
As the fuel injection pressure increases, the number of electronically-accumulated pressure-accumulated fuel injection pumps that can arbitrarily control the injection pressure regardless of the engine speed has increased. This pressure accumulation type fuel injection pump supplies high pressure fuel accumulated in a pressure accumulation chamber to each cylinder, for example, as described in JP 7-509042.
In addition, the high-pressure path between functional members such as injection control valves, which have a complicated structure and are subject to a high-pressure load, is configured with a hole or the like drilled in the functional member, and the functional member group is stored in the hydraulic base. The method of doing is also known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, an injection control valve for fuel injection control, which is one of the functional members, includes an upper and
At this time, the upper and lower blocks were separate members and could not be handled integrally. For this reason, at the time of assembly, there has been a problem in workability because it is necessary to store the valve body in the block within the narrow storage portion of the hydraulic base.
Further, since the upper block is simply placed on the lower block before being pressed by the pressing member, the upper and lower blocks are relatively rotated at the time of fastening by the pressing member, and the high pressure path that should communicate with the upper and lower blocks is shifted. There was a problem of being disconnected.
Furthermore, since the upper and lower blocks are separate members, the number of parts is increased and the vertical dimension is increased.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
[0005]
In the fuel injection pump (1) having the pilot valve (25), the distribution shaft (9), and the pressure accumulating chamber (31), on the upper surface of the hydraulic base (41) that is the structure of the fuel injection pump (1), An injection control valve storage portion (44) for storing and fixing the injection control valve (26) is drilled, and a single block (203) is fitted into the injection control valve storage portion (44), and the block (203) A push-down pressing member (213) for fixing the screw, and screwing the male screw portion (213a) of the pressing member (213) with the female screw portion (44b) of the injection control valve storage portion (44). Thus, the lower surface of the pressing member (213) comes into contact with the upper surface (203a) of the block (203), and the block (203) is pressed and fixed to the bottom surface (44a) of the injection control valve storage portion (44). One block (203) is a circle In shape, a valve body storage part (201) that penetrates from the upper surface (203a) to the lower surface (203b), a bypass path (33) that communicates with the pressure accumulating chamber (31), and an injection path that communicates with the distribution shaft (9) ( 45) and a discharge path (48) communicating with the low-pressure side circuit (32), and a valve body of a three-way valve slidable in the storage part (201)(202)StoringThe valve body (202) of the three-way valve is divided into an upper valve portion (202b) and a lower valve portion (202a). ) The upper valve portion (202b) is configured such that the side surface of the upper valve portion (202b) is slidable up and down while contacting the upper valve seat (201c) of the valve body storage portion (201). The lower end portion of the valve body storage portion (201) can be brought into close contact with and separated from the lower valve seat (201f), and the sectional area of the upper valve portion (202b) is larger than the sectional area of the lower valve portion (202a). When the fuel injection is completed, the pilot valve (25) is turned off, and the connection path (34) connecting the bypass path (33) and the piston hole (201a) of the valve body storage part (201), The low pressure side circuit (32) is disconnected, and fuel is supplied from the pressure accumulating chamber (31) to the piston hole (201a) via the bypass passage (33). 202d And the cross-sectional area of the lower valve portion (202a), the valve body (202) of the three-way valve is pushed down to the closed side, and at the time of fuel injection, the pilot valve (25) is turned on, The connection path (34) and the low pressure side circuit (32) communicate with each other, the pressure of the piston hole (201a) becomes smaller than the pressure of the pressure accumulating chamber (31), and the valve body (202) of the three-way valve is pushed upward.Is.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the invention will be described.
[0007]
1 is a schematic view showing a state of fuel injection in a fuel injection pump, FIG. 2 is a schematic view showing a state of the fuel injection pump when no fuel is injected, FIG. 3 is a side sectional view showing the fuel injection pump, and FIG. FIG. 5 is a side sectional view showing an embodiment of the injection control valve of the present invention, and FIG. 6 is a side sectional view showing an embodiment of the injection control valve of the present invention as seen from another direction. FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the lift amount of each valve during fuel injection and time, and FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the pressure at each measurement site of the fuel injection pump during fuel injection and time. 9 is a side sectional view showing a conventional injection control valve.
[0008]
First, the schematic configuration of the pressure accumulation type distribution fuel injection pump of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 to 4, the
[0009]
The
The
[0010]
The
In addition, the
[0011]
An end portion of the
[0012]
In the
[0013]
The
On the other hand, the tip of the
Accordingly, the three-
[0014]
On the other hand, at the end of fuel injection, the
As a result, the
Therefore, the three-
The
[0015]
Then, the Example of the
[0016]
The
[0017]
Below, each part of the valve
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The three-way valve chamber 201d is a substantially columnar space formed so that the side surface thereof does not come into contact with the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The valve
[0024]
Hereinafter, each part of the three-
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
A groove for fixing the O-
[0031]
Also, the
[0032]
Next, the
The
[0033]
The two-
[0034]
The two-
[0035]
In addition to the
[0036]
The
In addition, a ring-shaped
[0037]
Next, the pressing member will be described.
The holding
[0038]
Subsequently, the
[0039]
By configuring as described above, the fuel is prevented from leaking from the high-pressure path group formed in the
[0040]
Next, the operation of each part during fuel injection will be described with reference to FIGS.
7 shows “two-way valve” (two-
The horizontal axis in FIG. 8 corresponds to the horizontal axis (time) in FIG. 7, and the “accumulation chamber” (accumulation chamber 31), “three-way valve chamber” (three-way valve chamber 201d), nozzle (injection nozzle 29) ) Represents the relationship between pressure and time. V on the vertical axis (pressure) in FIG.CIs a control pressure value in a state where the pressure in the
[0041]
At the time of no injection (FIG. 2), the
[0042]
At this time, high-pressure fuel is supplied from the
[0043]
On the other hand, in the
[0044]
Time t1When the
[0045]
Therefore, the force pushing the lower end of the three-
[0046]
Time tThree, The three-
[0047]
Time tThreeAfter that, the pressure applied to the
[0048]
Time tFourWhen the energization of the
[0049]
Time tFive, The
[0050]
When the lift amount of the three-
[0051]
In the fuel injection control as described above, when the three-
[0052]
That is, since the pressure in the three-way valve chamber 201d is lower than the pressure in the
Further, after the
[0053]
As a means for configuring the relationship between the pressure in the three-way valve chamber 201d and the pressure in the
[0054]
By configuring as described above, the injection control valve of the present invention has the following advantages.
First, in the conventional
On the other hand, in the
[0055]
Second, in the conventional
On the other hand, the
Further, since the number of high-pressure paths that cut through the mating surfaces is reduced, durability against fuel leakage is improved.
[0056]
Thirdly, in the conventional
On the other hand, in the
[0057]
Fourth, in the conventional
On the other hand, in the
[0058]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0059]
In the fuel injection pump (1) having the pilot valve (25), the distribution shaft (9), and the pressure accumulating chamber (31), on the upper surface of the hydraulic base (41) that is the structure of the fuel injection pump (1), An injection control valve storage portion (44) for storing and fixing the injection control valve (26) is drilled, and a single block (203) is fitted into the injection control valve storage portion (44), and the block (203) A push-down pressing member (213) for fixing the screw, and screwing the male screw portion (213a) of the pressing member (213) with the female screw portion (44b) of the injection control valve storage portion (44). Thus, the lower surface of the pressing member (213) comes into contact with the upper surface (203a) of the block (203), and the block (203) is pressed and fixed to the bottom surface (44a) of the injection control valve storage portion (44). One block (203) is a circle In shape, a valve body storage part (201) that penetrates from the upper surface (203a) to the lower surface (203b), a bypass path (33) that communicates with the pressure accumulating chamber (31), and an injection path that communicates with the distribution shaft (9) ( 45) and a discharge path (48) communicating with the low-pressure side circuit (32), and a valve body of a three-way valve slidable in the storage part (201)(202)Since the number of parts related to the structure of the injection control valve can be reduced, the strength is improved. Further, since the number of high-pressure paths that vertically cut the mating surfaces is reduced, durability against fuel leakage is improved, high-pressure paths are not blocked in the block during assembly, and workability is excellent. In addition, the vertical dimension of the injection control valve can be shortened.
[0060]
Also, theThree-way valve disc(202)Upper valve part (202b) and lower valve part (202a)InThe upper valve portion (202b) is configured such that the side surface of the upper valve portion (202b) is slidable up and down while contacting the upper valve seat (201c) of the valve body storage portion (201). The lower end portion can be brought into close contact with and separated from the lower valve seat (201f) of the valve body storage portion (201), and the sectional area of the upper valve portion (202b) is larger than the sectional area of the lower valve portion (202a). When the fuel injection is completed, the pilot valve (25) is turned off, the connection path (34) connecting the bypass path (33) and the piston hole (201a) of the valve body storage section (201), and the low pressure The side circuit (32) is disconnected, and fuel is supplied from the pressure accumulating chamber (31) to the piston hole (201a) via the bypass path (33), and becomes substantially the same as the pressure in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a state during fuel injection in a fuel injection pump.
FIG. 2 is a schematic view showing a state when no fuel is injected in the fuel injection pump.
FIG. 3 is a side cross-sectional view showing a fuel injection pump.
FIG. 4 is a front cross-sectional view showing a fuel injection pump.
FIG. 5 is a side sectional view showing an embodiment of an injection control valve of the present invention.
FIG. 6 is a side sectional view showing an embodiment of the injection control valve of the present invention as seen from another direction.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the lift amount of each valve and time during fuel injection.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between pressure and time at each measurement site of the fuel injection pump during fuel injection.
FIG. 9 is a side sectional view showing a conventional injection control valve.
[Explanation of symbols]
1 Fuel injection pump
25 Pilot valve
26 Injection control valve
31 pressure storage chamber
33 Bypass route
45 Injection path
48 Discharge route
201 Valve body storage (three-way valve storage)
201d Three-way valve chamber
202 Three-way valve body
202a Lower valve part
202d Piston part
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