JPH01178764A - ユニットインジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関において用いられるユニットインジェ
クタに関する。

〔従来の技術］ 機関により駆動されるプランジャと、燃料で満たされか
つプランジャにより加圧される燃料加圧室と、プランジ
ャと共軸的に配置されかつ燃料加圧室内の燃料圧に応動
して燃料圧か予め定められた圧力を越えたときに開弁す
るニードルと、プランジャとニードル間においてそれら
の共通軸線に対して直角方向に延びる摺動孔と、摺動孔
内に摺動可能に挿入されかつ燃料加圧室内の燃料の溢流
弁を制御する溢流弁と、溢流弁を摺動孔の軸線方向に移
動せしめて溢流弁の開閉制御を行なうピエヅ圧電素子と
を具備し、海流弁が閉弁したときに燃料噴射が行なわれ
るユニットインジェクタが公知である（実開昭６２−６
１１８７２号公Ｉａ参照）。

また、機関により駆動されるプランジャと、燃料で満た
されかつプランジャにより加圧される燃料加圧室と、プ
ランジャと共軸的に配置されかつ燃料加圧室内の燃料圧
に応動して燃料圧が予め定められた圧力を越えたときに
開弁するニードルと、プランジャとニードルの共通軸線
から間隔を隔てて平行に延びる摺動孔と、摺動孔内に摺
動可能に挿入されかつ燃料加圧室内の燃料の溢流を制御
する溢流弁と、摺動孔の軸線上に配置されかつ溢流弁を
摺動孔の軸線方向に移動せしめて溢流弁の開閉制御を行
なうピエゾ圧電素子とを具備し、溢流弁が閉弁したとき
に燃料噴射が行なわれるユニットインジェクタが公知で
ある（ＳＡＥ　ｐａｐｅｒ　Ｎａ８５０５４２）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでユニットインジェクタでは燃料加圧室内の燃料
圧が１５００　ｋｇ　／　ｃｎｌ以」二の高圧となるよ
うに強力な駆動力かニードルに与えられ、その結果この
強力な駆動力によってプランジャとニードル間のインジ
ェクタハウジングが大きな圧縮荷重を受けて歪むことに
なる。従って実開昭６２−６４８７２号公報に記載され
ているように摺動孔をプランジャとニードル間に形成す
るとプランジャに与えられる強力な駆動力によって摺動
孔が歪み、その結果溢流弁の摺動抵抗か増大して溢流弁
の作動応答性が悪化するばかりでなく、溢流弁が完全に
閉鎖しなくなってしまうという問題がある。

これに対してＳＡＥ　ｐａｐｅｒ　Ｎｏ、　８５０５４
２に記載されたユニットインジェクタでは摺動孔がプラ
ンジャとニードル間に配置されていないためにプランジ
ャに与えられる強力な駆動力によって摺動孔が歪むとい
う危険性はない。しかしながらこのユニットインジェク
タにおけるように摺動孔とピエゾ圧電素子とを共軸的に
配置し、しかも摺動孔をプランジャとニードルの共通軸
線に対して平行に延びるように形成すると燃料加圧室と
摺動孔とを連結する燃料溢流路の長さが長くなる。この
燃料溢流路は常時燃料加圧室内に連通しており、従って
燃料溢流路が長くなると燃料加圧室の容積が増大するこ
とになる。しかしながら燃料加圧室の容積が増大すると
燃料加圧室内の燃料圧を高圧化するのが困難となるため
に良好な燃料の微粒化を確保するのが困難となり、更に
燃料噴射を停止すべく溢液弁が開弁じたときに燃料加圧
室内の燃料圧が即座に低下しないために溢流弁が開弁じ
た後も燃料噴射が続行する。この溢流弁が開弁じた後に
行なわれる燃料噴射は燃料噴射圧が低いために微粒化が
悪く、斯くしてスモークが発生するばかりでなり、良好
な機関出力および良好な燃料消費率を確保するのが困難
であるという問題がある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば機関により
駆動されるプランジャと、燃料で満たされかつプランジ
ャにより加圧される燃料加圧室と、燃料加圧室内の燃料
圧に応動して燃料圧が予め定められた圧力を越えたとき
に開弁するニードルと、摺動孔内に摺動可能に挿入され
かつ燃料加圧室内の燃料の溢流を制御する溢流弁と、溢
流弁を摺動孔の軸線方向に移動せしめて溢流弁の開閉制
御を行なう圧電素子とを具備し、溢流弁が閉弁したとき
に燃料噴射が行なわれるユニットインジェクタにおいて
、摺動孔をその軸線がニードルの軸線にはぼ直交する直
線に対し間隔を隔てて平行をなすように形成している。

〔実施例〕

第１図から第３図を参照すると、■はハウジング本体、
２はその先端部にノズル口３を形成したノズル、４はス
ペーサ、５はスリーブ、６はこれらノズル２、スペーサ
４、スリーブ５をハウジング本体１に固締するだめのノ
ズルホルダを夫々示す。ノズル２内にはノズル口３の開
閉制御を行なうニードル７が摺動可能に挿入され、ニー
ト′ルアの頂部は加圧ピン８を介してスプリングリテー
ナ９に連結される。このスプリングリテーナ９は圧縮ば
ね１０により常時下方に向けて押圧され、この押圧力は
加圧ピン８を介してニードル７に伝えられる。従ってニ
ードル７は圧縮ばね１０によって常時閉弁方向に付勢さ
れることになる。

一方、ハウジング本体１内にはニードル７と共軸的にプ
ランジャ孔１１が形成され、このプランジャ孔１１内に
プランジャ１２が摺動可能に挿入される。プランジャ１
２の上端部はタペット１３に連結され、このタペット１
３は圧縮ばね１４により常時上方に向けて付勢される。

このタペット■３は機関駆動のカム（図示せず）により
上下動せしめられ、それによってプランジャ１２がプラ
ンジャ孔１１内において上下動せしめられる。−方、プ
ランジャ１２下方のプランジャ孔１１内にはプランジャ
１２によって画定された燃料加圧室１５が形成される。

この燃料加圧室１５は棒状フィルタ１６および燃料通路
１７を介してニードル加圧室１８に連結され、このニー
ドル加圧室１８はニードル７周りの環状燃料通路１９を
介してノズル口３に連結される。また、プランジャ孔１
１の内壁面上には第２図に示すようにプランジャ１２が
上方位置にあるときに燃料加圧室１５内に開口する燃料
供給ボーＩ・２０が形成され、この燃料供給ボート２０
から燃料加圧室１５内に３ｋｇ／ｃＪ程度の圧力の燃料
が供給される。

一方、ハウジング本体１内にはプランジャ孔１１内の側
方近傍において横方向に延びる摺動孔２１が形成される
。従ってこの摺動孔２１はその軸線がプランジャ１２と
ニードル７の共通軸線にほほ直交する直線に対し間隔を
隔てて平行をなすように形成される。この摺動孔２１内
にば溢流弁２２が摺動可能に挿入され、この摺動孔２１
に隣接してこの摺動孔２１よりも大径の燃料溢流室２３
が形成される。この燃料溢流弁２３には燃料供給口２４
から燃料が供給され、図示しない燃料流出口から燃料が
流出する。この燃料溢流室２３内の燃料圧は３　ｋｇ　
／　ｃＪ程度に維持されている。溢流弁２２は燃料溢流
室２３内に位置する拡大頭部２２ａと、拡大頭部２２ａ
に隣接して形成された円周溝２２ｂとを有し、この拡大
頭部２２ａが弁ボート２５の開閉制御を行なう。摺動弁
２２は拡大頭部２２ａと反対側に位置する圧縮ばね２６
により第１図において常時右方に向けて付勢される。ま
た、ハウジング本体１内には第２図に示すように燃料加
圧室１５から半径方向上方に向けて延びる燃料溢流路２
７が形成される。この燃料溢流路２７の一端は常時燃料
加圧室１５内に連通しており、燃料溢流路２７の他端は
常時溢流弁２２の円周溝２２ｂ内に連通ずる。

更に、ハウジング本体１内には摺動孔２１と共軸的にロ
ッド孔２８が形成され、このロッド孔２８内にロッド２
９が摺動可能に挿入される。ロッド２９の一端は溢流弁
２２の拡大頭部２２ａと当接可能に配置され、ロッド２
９の他端にはロッド２９の他端により画定された圧力制
御室３０が形成される。

一方、ハウジング本体１には圧電素子ハウジング３１が
固締され、この圧電素子ハウジング３１内に多数の圧電
素子板を積層したピエゾ圧電素子３２が挿入される。圧
電素子ハウジング３１の下端部にはピストン３３が摺動
可能に挿入され、このピストン３３の下方には燃料で満
たされたシリンダ室３４が形成される。このシリンダ室
３４は燃料通路３５を介して圧力制御室３０に連結され
る。また、シリンダ室３４内にはピストン３３を常時上
方に向けて付勢する皿ばね３６が挿入され、ピエゾ圧電
素子３２は圧電素子ハウジング３１の頂部とピストン３
３間において支持される。このピエゾ圧電素子３２の軸
線は溢流弁２２とロッド２９の共通軸線に対してほぼ直
角をなしており、従ってピエゾ圧電素子３２の軸線はプ
ランジャ１３とニードル７の共通軸線とほぼ平行をなす
。

圧電素子ハウジング３１内には冷却液体、例えば燃料を
ピエゾ圧電素子３２の周りに導びくための冷却液体供給
通路３７と冷却液体排出通路３８が形成される。冷却液
体供給通路３７からピエゾ圧電素子３２の上端部局りに
供給された冷却液体、例えば燃料はピエゾ圧電素子３２
を冷却しつつピエゾ圧電素子３２の周りを下降し、冷却
液体排出通路３８から排出される。圧電素子ハウジング
３１の頂部にはピエゾ圧電素子３２に電力を供給するた
めのプラグ３９が取付けられる。

一方、第４図および第５図に示されるようにハウジング
本体１には逆止弁４０が挿入される。この逆止弁４０は
弁ポート４１の開閉制御をするボール４２と、ボール４
２のリフト量を規制するロッド４３と、ボール４２およ
びロッド４３を常時下方に曲りで押圧する圧縮はね４４
とを具備し、従って弁ボー１−４１は通常ポール４２に
よって閉鎖される。逆止弁４０の弁ポー１へ４１は環状
の燃料流入通路４５および燃料流入通路４６を介して燃
料溢流室２３に連結され、逆止弁４０の燃料流出通路４
７ばシリンダ室３４内に連結される。前述したように燃
料溢流室２３内の燃料圧は３ｋｇ／ｃｍｌ程度に維持さ
れており、シリンダ室３４内の燃料圧が燃料溢流室２３
内の燃料圧よりも低くなると逆止弁４０が開弁して燃料
かシリンダ室３４内に補給される。従ってシリンダ室３
４は常時燃料によって満たされることになる。

前述したようにプランジャ］２が上方位置にあるときに
は燃料供給ボート２０から燃料が加圧室１５内に燃料が
供給され、従ってこのときには燃料加圧室１５内は３　
ｋｇ　／　ｃ＋１程度の低圧になっている。一方、この
ときピエゾ圧電素子３２は最大収縮位置にあり、このと
きシリンダ室３４および圧力制御室３０内の燃料圧は３
　ｋｇ　／　ｃＩｌ程度の低圧になっている。従ってこ
のとき溢流弁２２は圧縮ばね２６のばね力により第１図
において右方に移動しており、溢流弁２２の拡大頭部２
２ａか弁ボート２５を開口している。斯くしてこのとき
燃料溢流路２７および溢流弁２２の円周溝２２ｂ内の燃
料圧も３　ｋｇ　／　Ｃ１１程度の低圧になっている。

次いてプランジャ１２か下降すると燃１（」供給ボート
２０がプランジャ１２によって閉鎖されるか溢流弁２２
が弁ボート２５を開口しているために燃料加圧室１５内
の燃料は燃料溢流路２７、溢流弁２２の円周溝２２ｂお
よび弁ポーＩ・２５を介して燃料溢流室２３内に流出す
る。従ってこのときも燃料加圧室１５内の燃料圧は３　
ｋｇ　／　ｃｌ＋程度の低圧となっている。

次いで燃料噴射を開始ずべくピエゾ圧電素子３２に電荷
がチャージされるとピエゾ圧電素子３２は軸線方向に伸
長し、その結果ピストン３３か下降するためにシリンダ
室３４および圧力制御室３０内の燃ネ」圧が急激に上昇
する。圧力制御室３０内の燃料圧が上昇するとロッド２
９が第１図において左方に移動するためにそれに伴なっ
て溢流昇２２も左方に移動し、溢流弁２２の拡大頭部２
２ａが弁ボート２５を閉鎖する。弁ボート２５が閉鎖さ
れると燃料加圧室１５内の燃料室はプランジャ１２の下
降運動により急速に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧
が予め定められた圧力、例えば１５００　ｋｇ　／　ｃ
ｒＡ異常の一定圧を越えるとニードル７が開弁じてノズ
ル口３から燃料が噴射される。このとき燃料溢流路２７
を介して溢流弁２２の円周溝２２ｂ内にも高圧が加わる
が円周溝２２ｂの軸方向両端面の受圧面積が等しいため
にこの高圧によって溢流弁２２に駆動力が作用しない。

次いで燃料噴射を停止すべくピエゾ圧電素子３２にチャ
ージされた電荷がディスチャージされるとピエゾ圧電素
子３２が収縮する。その結果、ピストン３３が皿ばね３
６のはね力により上昇せしめられるためにシリンダ３４
および圧力制御室３０内の燃料圧が低下する。圧力制御
室３０内の燃料圧が低下するとロッド２９および溢流弁
２２か圧縮ばね２６のばね力により第１図において右方
に移動するために溢流弁２２の拡大頭部２２ｂが弁ボー
ト２５を開口する。その結果、燃料加圧室１５内の高圧
の燃料が燃料溢流路２７、溢流弁２２の円周溝２２ｂお
よび弁ボート２５を介して燃料溢流室２３内に流出する
ために燃料加圧室１５内の燃料圧はただちに３．０　ｋ
ｇ　／　ｃｎｌ程度の低圧まで低下し、ニードル７が下
降して燃料噴射を停止する。次いでプランジャ１２が」
１昇して上端位置まで戻り、再び下降を開始する。

このようにプランジャ１２には燃料加圧室１５内の燃料
圧が１５００　ｋｇ　／　ｃｎ（以上の高圧となるよう
に強力な下向きの駆動力が与えられる。しかしながら摺
動孔２１はプランジャ１２の側方に配置されているので
摺動孔２１が歪むことなく、斯くして溢流弁２２の円滑
な摺動作用を確保することができる。また、摺動孔２１
はプランジャ１２の側方において横方向に延びるように
配置されているので摺動孔２１を燃料加圧室１５に近接
して配置することができる。その結果、燃料溢流路２７
の長さを短かくすることができるので燃料溢流路２７も
含めた燃料加圧室１５の容積を小さくすることができる
。従って燃料加圧室１５内の燃料圧を容易に高圧化する
ことができるので良好な噴射燃料の微粒化を確保するこ
とかできる。更に、燃料加圧室１５の容積を小さくする
ことができるので溢流弁２２が開弁じたときに燃料加圧
室１５内の燃料圧がただちに低下し、燃料噴射がただち
に停止する。従って溢流弁２２が開弁じた後に低圧下で
燃料噴射が継続することがないのでスモークの発生を抑
制でき、しかも機関出力を向上できると共に燃料消費率
を向上することができる。また、溢流弁２２の開閉動作
に応動して燃料噴射量が即座に立上り、燃料噴射が即座
に停止するので良好なパイロット噴射を行なうことがで
きる。

また、摺動孔２１をプランジャ１２の側方において横方
向に延びるように形成することによってユニットインジ
ェクタの横巾を狭くすることができ、更にピエゾ圧電素
子３２をその軸線が摺動孔２１およびロッド２９の共通
軸線に対してほぼ直角をなすように、即ちプランジャ１
２とニードル７の共通軸線に対してほぼ平行をなすよう
に配置することによってユニットインジェクタの横Ｉｌ
ｌを更に狭くすることができる。

〔発明の効果〕

摺動孔がプランジャの駆動力により歪むことなく、燃料
溢流路も含めた燃料加圧室の容積を小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のＩ−Ｉ線に沿ってみたユニットインジ
ェクタの側面断面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿っ
てみた側面断面図、第３図は第１図の平面図、第４図は
第１図のＩＶ−ＩＶ線に沿ってみた断面図、第５図は第
４図のＶ−Ｖ線に沿ってみた断面図である。 ７・・・ニードル、　　　　　１２・・・プランジャ、
１５・・・燃料加圧室、　　２１・・・摺動孔、２２・
・・溢流弁、　　　　　２３・・・燃料溢流室、２９・
・・ロット、　　　　　３０・・・圧力制御室、３２・
・・ピエゾ圧電素子。 ― Ｉ 第２図 亭５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　機関により駆動されるプランジャと、燃料で満たされ
   かつプランジャにより加圧される燃料加圧室と、燃料加
   圧室内の燃料圧に応動して該燃料圧が予め定められた圧
   力を越えたときに開弁するニードルと、摺動孔内に摺動
   可能に挿入されかつ該燃料加圧室内の燃料の溢流を制御
   する溢流弁と、該溢流弁を該摺動孔の軸線方向に移動せ
   しめて溢流弁の開閉制御を行なう圧電素子とを具備し、
   溢流弁が閉弁したときに燃料噴射が行なわれるユニット
   インジェクタにおいて、上記摺動孔をその軸線がニード
   ルの軸線にほほ直交する直線に対し間隔を隔てて平行を
   なすように形成したユニットインジェクタ。