JPH01350A

JPH01350A - ユニツトインジエクタ

Info

Publication number: JPH01350A
Application number: JP62-154308A
Authority: JP
Inventors: 岳志高橋
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2011-07-24

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〕この発明は、主としてディーゼル機関の燃料噴射装置に
使用されるユニットインジェクタに関する。

〔従来の技術〕

ユニットインジェクタは燃料噴射ポンプの役目をする燃
料圧送部と、燃料噴射を行うインジェクタ部とが一体的
に連結され、内燃機関の各気筒に独立して設置される燃
料噴射装置として知られる。

ユニットインジェクタの調量機構として当初は機械的も
のが主であったが、応答が遅いため正確な燃料噴射量の
制御ができない問題点があった。そこで、圧電素子を調
量機構に採用したユニットインジェクタが種々提案され
てきている。その中で、例えば実開昭６１−１８７９６
５号では、カム軸のカムにより昇降駆動されるプランジ
ャの側端面に、燃料噴射ノズルと連通ずる圧力室を形成
し、プランジャの昇降ストロークの過程でプランジャに
より開閉されて、燃料供給源に圧力室を連通ずる供給通
路と、プランジャの昇降ストロークに関わらず圧力室に
連通される燃料排出通路とを具備し、該燃料排出通路に
、該通路をリリーフ側に対して常態では閉鎖するように
背面よりばね付勢される溢流制御弁を配置し、溢流制御
弁の背面側に圧電素子アクチュエータを配置する共に、
該圧電素子アクチュエータと溢流制御弁との間に燃料圧
充填室を形成したユニットインジェクタが公知である。

このユニットインジェクタでは、溢流制御弁は背面側よ
り閉鎖方向にばね付勢されると共に、燃料圧充填室の燃
料圧により閉鎖方法に付勢される。

即ち、ばね力と燃料圧との合計としての閉鎖付勢力が発
揮される。この分、圧電アクチュエータの駆動力が少な
くても、プランジャの昇降により圧力室に発生する燃料
圧に打ち勝って溢流制御弁を閉鎖制御し、調量作動を行
うことができる。

尚、本考案に関連する先願技術として、特願昭６１−２
５８５８８号、及び分配型燃料噴射についてであるが特
願昭６１−１２２２７２号がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では、燃料圧充填室に別系統の燃料圧供給通路
を設けていた。即ち、独立の配管を設け、チエツク弁を
介して燃料ポンプの吐出口に接続している。そのため、
装置が大型化する問題点があった。また、この従来技術
では燃料圧充填室の圧力は最大燃料ポンプの吐出圧を限
度とする（精々３　ｋｇ程度）。そのため、溢流制御弁
の作動が不安定となる問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、内燃機関の一つの気筒毎に設置され
、カム軸のカムにより昇降駆動されるプランジャの側端
面に、燃料噴射ノズルと連通ずる圧力室を形成し、プラ
ンジャの昇降ストロークの過程でプランジャにより開閉
されて、燃料供給源に圧力室を連通ずる供給通路と、プ
ランジャの昇降ストロークに関わらず圧力室に連通され
る燃料排出通路とを具備し、該燃料排出通路に、該通路
をリリーフ側に対して常態では閉鎖するように背面より
ばね付勢される溢流制御弁を配置し、溢流制御弁の背面
側に圧電素子アクチュエータを配置すると共に、該圧電
素子アクチュエータと溢流制御弁との間に燃料圧充填室
を形成したユニットインジェクタにおいて、燃料圧充填
室はプランジャの昇降ストロークの間に圧力室に対して
開閉される圧力導入通路に接続され、該圧力導入通路は
プランジャが供給通路を閉鎖した後にプランジャにより
閉鎖されるよう位置することを特徴とするユニットイン
ジェクタが提供される。

〔実施例〕

第１図において、ニードル筺体１０はプランジャ筺体１
２にナツト１４により連結される。プランジャ筺体１２
内にプランジャボア１３が形成され、プランジャ１６が
上下摺動自在に収納される。

プランジャ１６の上端にタペット１８が配置される。タ
ペット１８はばね２０により図示しないカムに接触する
ように付勢される。カムノーズが来ると、タペット１８
はばね２０に抗して図の下方に動き、プランジャ１６を
下降付勢する。プランジャ１６の下側に圧力室２２が形
成され、該圧力室２２はニードル筺体１０内の通路２４
を介して図示しないニードルに連通し、ニードルが開弁
したときに噴口２３より燃料が噴射される。圧力室２２
に燃料供給通路２６が開口し、この燃料供給通路２６は
燃料供給ポンプ２８を介して燃料タンク３０に接続され
る。燃料供給通路２６はプランジャ１６の位置が高いと
きは圧力室２２に連通されるが、プランジャ１６の位置
がある程度まで低くなると圧力室２２に対して遮断され
、圧力室内の燃料を加圧することができる。圧力室２２
に燃料排出通路３４が開口し、配管３６を介して燃料タ
ンク３０に連通している。溢流制御弁４０は圧力室２２
より排出通路３４を介しての燃料の排出を制御するもの
である。この実施例では溢流制御弁４０はポール４２と
、スプール４４と、ばね４６とからなる。ばね４６はボ
ール４２が弁座に着座するような付勢力を発揮している
。スプール４４の下端に断面Ｖ字状の溝５０が形成され
、間溝５０にボール４２が収容されるようになっている
。この構成により、ボール４４の弁座に対する着座性、
即ち気密性が向上する。

５２は圧電アクチュエータであり、圧電素子薄膜を多数
積層して構成される。圧電アクチュエータ５２とスプー
ル４４との間に燃料充填室５６が形成される。燃料充填
室５６には後述のように燃料圧が充填され、ばね４６の
付勢力と合体して、ボール４２を弁座に押し付ける方向
の力を発揮している。一方、圧力室２２の圧力はボール
４４を逆に弁座から開弁せしめる方向の力を発揮する。

圧電アクチュエータ５２は非通電時には収縮し、その結
果圧力室２２からボール４４に加わる上向きの力がばね
４６の設定力と燃料充填室５６の圧力との合力としての
下向きの力に打ち勝ち、溢流制御弁４０は開弁する。逆
に、圧電アクチュエータ５２は通電時は伸長し、今度は
下向きの力が優勢になる。その結果、溢流制御弁は閉鎖
する。

従来技術では燃料充填室５６は独立の配管及びチエツク
弁を介して燃料ポンプ２８の吐出側に連通した構造であ
った。この代わりに、この発明ではプランジャ本体１２
に圧力導入通路６０が形成され、この圧力４人通路６０
は圧力室２２に開口される。この開口箇所は、燃料供給
通路２６の幾分下方に設定される。即ち、プランジャ１
６の下降ストロークの過程において、最初に燃料供給通
路２６が閉じ、それから圧力導入通路６０が閉じるよう
になっている。

プランジャＩ３の上死点位置においては、フィードポン
プ２８から燃料が燃料供給通路２６を介して圧力室２２
に導入される。この時、溢流制御弁４０は閉鎖される。

即ち、圧電アクチュエータ５２に電圧が掛かっておらず
、収縮状態にある。

そして、スプール４４にかかるばね４６による下向きの
力及び燃料充填室５６の内の燃料よりスプール４４の上
端にかかる下向きの力の合計が、圧力室２２よりボール
４２に上向きにががる力を上回るように設定されている
からである。

プランジャ１６の下方ストロークの過程で、供給通路２
６が先ず閉鎖されるが、圧力導入通路６０は暫くは開放
される。プランジャ１６の下降により圧力室２２の圧力
は高まり、ボールに掛かる上向きの力は高まる。しかし
、このとき、圧力充填通路６０も圧力室２２に対して開
放しているためボール４２に加わる上下の力のバランス
は変化せず、溢流制御弁４０は依然として閉鎖される。

さらにプランジャ１３が下降すると、圧力充填通路６０
が閉鎖されるためボール４２に加わる上向きの力が優勢
となり、溢流制御弁４０は開弁する。そのため、圧力室
２２からの燃料は通路３４及び配管３６を介して燃料タ
ンク３０に排出される。その結果圧力室２２の圧力は高
まらずニードルを開弁させる圧力に至らず、燃料噴射は
未だ行われない。この過程で、溢流制御弁４０を開放す
るため、スプール４４の受圧面積と、ボール４２の受圧
面積との差及びばね４６の圧力を適当に設定する必要が
ある。ここに、溢流制御弁４０の開弁圧Ｐ０は、Ｐｏ　−Ｐｔ　Ｘ　（ｆ＋　／ｆｚ　）＋Ｆ＋　／ｆｚ
Ｐｆ　：フィード圧力ｆｌ　ニスプール４４の受圧面積ｆ２　：ボール４２の受圧面積Ｆｌ　：ばね定数により決まる。

所定の燃料噴射開始タイミングにおいて圧電アクチュエ
ータ５２に電圧が供給され、同アクチュエータ５２は長
さ方向に伸長する。その結果、燃料充填室５６の圧力は
高まり、下向きの力が上向きの力を超過する（即ち、設
定開弁圧Ｐ。を超える。）その結果、溢流制御弁４０は
閉鎖され、圧力室２２の油圧の逃場が無くなるので、同
室の圧力は高まり、ニードルが開弁に到り、噴口２３よ
り燃料噴射が開始される。

燃料噴射終了タイミングにおいて、圧電アクチュエータ
５２への電圧供給が停止され、すると同アクチュエータ
５２は長さ方向の寸法が幾分収縮し、圧力室５６の圧力
が低下し、再び上向きの力が優先する。その結果溢流制
御弁４０は開弁じ、圧力室２２の圧力が燃料タンク３０
に逃れるため、同圧力室２２の圧力は下がり、ニードル
は閉鎖され、燃料噴射が終了される。

第２図に示す第２実施例では充填通路６０と充填室５６
との間にチエツク弁７０及び絞り７１を設置すると共に
、充填通路６０をチエツク弁７２を介して燃料タンク３
０と連通させた点が第１実施例に対する相違点である。

チエツク弁７２のばね７２ａの設定はチエツク弁７０の
ばね７０ａより強く、ばね７２ａにより充填圧力が決め
られる。

チエツク弁７０及び絞り７１は圧電アクチュエータのＯ
ＮからＯＦＦにより圧力が抜けないように設けられる。

この実施例ではチエツク弁７０．７２の設置により充填
室から圧力が抜けるのを防止することができ、逆にいえ
ば充填室の圧力を高く維持することができ、圧電アクチ
ュエータの駆動分担を減らすことができ、その小型化が
期待でき、かつ電力消費を節約することができる。

〔外咽の効果〕

この沙關によれば、圧電アクチュエータと溢流弁との間
の燃料圧充填室を充填通路を介しプ゛ランジャにより開
閉可能な位置で圧力室に連通させている。その結果、燃
料圧充填室の圧力を供給ポンプの供給圧（３ｋｇ程度）
より高い、例えば１０ｋｇ程度の圧力に高めることがで
きる。その結果、圧電アクチュエータの駆動力がその分
弱くても、溢流制御弁の開閉作動制御、即ち調量が可能
となり、圧電アクチュエータを小型化することが実現す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例のユニットインジェクタの縦断面図
。第２図は第２実施例のユニットインジェクタの縦断面図
。ｌＯ・・・ニードル本体１２・・・プランジャ本体１６・・・プランジャ２２・・・圧力室２８・・・フィードポンプ３０・・・燃料タンク４０・・・溢流制御弁４２・・・ボール４４・・・スプール４６・・・ばね５２・・・圧電アクチュエータ５６・・・燃料圧充填室６０・・・燃料充填通路

Claims

【特許請求の範囲】

　内燃機関の一つの気筒毎に設置され、カム軸のカムに
より昇降駆動されるプランジャの側端面に、燃料噴射ノ
ズルと連通する圧力室を形成し、プランジャの昇降スト
ロークの過程でプランジャにより開閉されて、燃料供給
源に圧力室を連通する供給通路と、プランジャの昇降ス
トロークに関わらず圧力室に連通される燃料排出通路と
を具備し、該燃料排出通路に、該通路をリリーフ側に対
して常態では閉鎖するように背面よりばね付勢される溢
流制御弁を配置し、溢流制御弁の背面側に圧電アクチュ
エータを配置する共に、該圧電アクチュエータと溢流制
御弁との間に燃料圧充填室を形成したユニットインジェ
クタにおいて、燃料圧充填室はプランジャの昇降ストロ
ークの間に圧力室に対して開閉される圧力導入通路に接
続され、該圧力導入通路はプランジャが供給通路を閉鎖
した後にプランジャにより閉鎖されるよう位置すること
を特徴とするユニットインジェクタ。