JPH0261362A - 増圧式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、燃料圧送機能と燃料噴射機能とが一体化され
たユニットインジェクタに関し、特に、油圧によって燃
料を加圧する増圧式ユニットインジェクタに関する。

［従来技術の説明］ 従来のこの種のユニットインジェクタにおいては、例え
ば特開昭６１−２３７８７８号公報に記載されているよ
うに、ノズルニードルがスプリングによって閉弁方向に
付勢されており、ノズルニードルに作用する燃料圧がス
プリングのセット荷重を越えることで、ノズルニードル
がリフトして燃料噴射が行なわれるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記構成では、ノズルへの燃料圧力がスプリングのセッ
ト荷重を越えると、燃料圧送プランジャの加圧方向への
移動で燃料が更に加圧されるためにノズルニードルが急
激に全開状態となり、燃料噴射率が噴射初期において高
くなってしまう、そのため、着火遅れ期間中に多量の燃
料が噴射されて、着火時に多量の燃料が急激に燃焼する
こととなり、急激な温度上昇による排気ガス中のＮＯｘ
濃度の増加、右よび、急激な圧力上昇による燃焼騒音の
増加を招来するなどの問題があった６本発明は上記観点
に基づいてなされたもので、その目的は、排気ガス中の
Ｎ　Ｏｘ　６度および燃焼騒音の低減に有効な増圧式ユ
ニットインジェクタを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、増圧ピストンに圧油を作用させて燃
料圧送プランジャを加圧方向に移動し。

加圧室に供給された燃料を前記燃料圧送プランジャの加
圧方向への移動で加圧してノズルに圧送し、圧送された
燃料圧が前記ノズルの開弁圧を越えることで燃料噴射を
開始する増圧式ユニットインジェクタにおいて、前記加
圧室の燃料圧をオリフィスを介して低圧側に逃がすリー
ク手段と、前記加圧室の燃料圧に応答して、噴射初期の
間前記加圧室と前記リーク手段との間の連通を許容し、
その後前記連通を遮断するバルブ手段とを有する増圧式
ユニットインジェクタによって、上記目的を達成する６ また、本発明においては、加圧室の燃料圧に応答する上
記バルブ手段に代えて、外部からの電気信号に応答して
、前記加圧室と前記リーク手段との間の連通を許容／遮
断するバルブ手段を上記構成にもうけることにより、上
記目的を達成する。

［作用］ 加圧室の燃料圧に応答するバルブ手段によって、加圧室
は、噴射初期の間リーク手段に連通し、その後リーク手
段と遮断される。そのため、噴射初期において加圧室の
燃料圧がリーク手段によりオリフィスを通してリークし
、加圧室の燃料圧の上昇が緩やかになって初期噴射率が
低くなり、排気ガス中のＮ　Ｏｘ濃度および燃焼騒音が
低減する。

外部からの電気信号に応答するバルブ手段によって、加
圧室の燃料圧がノズルの開弁圧となった直後に加圧室と
リーク手段とを瞬間的に連通させることが可能で、この
瞬間的な連通により所謂パイロット噴射となり、初期噴
射量が小となって排気ガス中のＮＯｘ濃度および燃焼騒
音が低減する。また、外部からの電気信号に応答するバ
ルブ手段によって、上述した加圧室の燃料圧に応答する
バルブ手段のように噴射初期において加圧室の燃料圧を
リークさせることも可能で、これによれば、上述した加
圧室の燃料圧に応答するバルブ手段の場合と同様に初期
噴射率を低くすることができる。

［発明の実施例］ 第１図および第２図は本発明の第１実施例を示す構成図
で、第１図は全体構成を示し、第２図は要部構成を示し
ている。

図において、ｌは増圧式ユニットインジェクタで、大径
の増圧ピストン２と小径の燃料圧送プランジャ３とを有
している。増圧ピストン２は、大径の上部シリンダ４に
往復動自在に嵌装されており、その上端面に、スプール
弁５の作動により上部シリンダ４内に供給される燃料圧
が作用するようになっている。燃料圧送プランジャ３は
、上部シリンダ４と同軸に連通形成された小径の下部シ
リンダ６に往復動自在に嵌装されており、その上端部３
ａが増圧ピストン２に係合している。燃料圧送プランジ
ャ３の下端面３ｂは下部シリンダ６とによって加圧室７
を形成し、この加圧室７に、逆止弁８を備えた供給通路
９を通してスプール弁５の作動により燃料が供給される
ようになっている。燃料圧送プランジャ３は、加圧室７
に燃料が供給されることで上方に動いて増圧ピストン２
を押し上げ、押し上げられた増圧ピストン２に燃料圧が
作用することで下方へ加圧移動する。加圧室７は、増圧
ピストン２が最も下降した状態において燃料圧送プラン
ジャ３の下端面３ｂと当該加圧室７の底面７ａとの間が
離間してクリアランスをもつように構成されており、こ
のクリアランス部分に供給通路９を通して燃料が供給さ
れ、燃料圧送プランジャ３の下端面３ｂに燃料圧が作用
するようになっている。

燃料圧送プランジャ３には、第２図に示すように、第１
小径部１０．第１加圧部１１．第２小径部１２および第
２加圧部１３が下方に向かって順に形成されており、第
２加圧部１３の下端面が当該プランジャ３の下端面３ｂ
を構成している。第１ｉ５よび第２小径部１０．１２は
下部シリンダ６よりも小径で下部シリンダ６との間に間
隙を形成している。第１ｊ５よび第２加圧部１１．１３
は下部シリンダ６に密接する状態で下部シリンダ６内を
摺動するようになっている。燃料圧送プランジャ３には
更に連通路１４が形成されている。連通路１４は、一端
が下端面３ｂに開口し、他端が第２小径部１２の側面に
開口している。

下部シリンダ６には燃料圧送プランジャ３よりも大径の
カットオフ室１５および燃料圧送室１６が形成されてい
る６カツトオフ室１５はカットオフ通路１７を通して大
気圧側に連通している。燃料圧送室１６は、カットオフ
室１５の下方に形成されており、圧送通路１８を通して
ノズルＩ９に連通接続されている。ノズル１９は、周知
のように、スプリングによって閉弁方向に付勢されたノ
ズルニードルを有し、圧送通路１８を通して供給される
燃料圧が上記スプリングの付勢に基づく開弁圧を越える
ことでノズルニードルがリフトし、燃料を噴射するよう
になっている。

燃料圧送プランジャ３の第１小径部１０と下部シリンダ
６との間の間隙は、燃料圧送プランジャ３の往復動に拘
らず、下部シリンダ６のカットオフ室１５に連通ずるよ
うになっている。燃料圧送プランジャ３の第１加圧部１
１はその軸方向の長さが下部シリンダ６の燃料圧送室１
６の長さよりも極僅かに短く、加圧室７への燃料供給に
したがう燃料圧送プランジャ３の上方への動きで、第２
図の状態から、先ずその下端１１ａが燃料圧送室１６の
下端１６ａよりも高くなり、次いでその上端１１ｂが燃
料圧送室１６の上端１６ｂよりも高くなるようになって
いる。第１加圧部１１の下端１１ａが燃料圧送室１６の
下端１６ａよりも高くなることで、燃料圧送室１６が第
２小径部■２および連通路１４を介して加圧室７に連通
し、第１加圧部１１の上端１１ｂが燃料圧送室１６の上
端１６ｂよりも高くなることで、燃料圧送室１６とカッ
トオフ室１５との間の第１小径部ｌＯを介した連通が遮
断される。一方、増圧ピストン２による燃料圧送プラン
ジャ３の下方への加圧移動では、上述と逆になることは
明らかで、先ず第１加圧部１１の子端１１ｂが燃料圧送
室１６の下端１６ｂよりも低くなり、次いで第１加圧部
１１の下端１１ａが燃料圧送室１６の下端１６ａよりも
低（なる。第１加圧部１１の上端１１ｂが燃料圧送室１
６の上端１６ｂよりも低くなることで、燃料圧送室１６
がカットオ）室１５に連通して燃料の圧送が終了し、第
１加圧部１１の下端１１ａが燃料圧送室１６の下端１６
ａよりも低くなることで、燃料圧送呈１６と加圧室７と
の間の連通が遮断されて、第２図の状態になる。

加圧室７の直下にはリーク室２０が形成されている。リ
ーク室２０は、オリフィス通路２１を通して加圧室７に
連通していると共に、リーク通路２２を通してスプール
弁５に連通接続されている。オリフィス通路２１は、上
端が加圧室７の底面７ａに開口し、下端がリーク室２０
の上面に開口している６才リフイス通路２１の上端部は
、加圧室７の底面７ａに向かって広がるかたちでテーバ
形成されており、圧力応答弁２３の球形の弁体２３ａの
弁座を構成している。圧力応答弁２３は、リーク室２０
内に、オリフィス通路２１を通して弁体２３ａと係合す
る可動受部材２３ｂと、この可動受部材２３ｂとリーク
室２０の底面との間に介装されたスプリング２３ｃとを
有している。スプリング２３ｃは弁体２３ａの開弁方向
に可動受部材２３ｂを付勢している。このような圧力応
答弁２３は、加圧室７の燃料圧が所定圧以下ではスプリ
ング２３ｃの付勢で開弁状態となって加圧室７とリーク
室２０との間の連通を許容し、加圧室７の燃料圧が上記
所定圧以上となることで閉弁状態となり、加圧室７とリ
ーク室２０との間の連通を遮断する。上記所定圧は、ノ
ズル１９の開弁圧ＮＰ、よりも高い値で、噴射初期にお
いて圧力応答弁２３を開弁状態にする値（ＮＰＯ＋α）
に選定されている。

スプール弁５は、燃料通路２４を通して低圧供給される
燃料を、燃料制御用電磁弁２５のオンでスプール５ａが
第１図右方向へ動かされることで上部シリンダ４に供給
し、燃料制御用電磁弁２５のオフでスプリング２６の付
勢力によりスプール５ａが第１図に示される状態に戻さ
れることにより加圧室７に供給するように切り換えると
共に、この切り換えに拘らずリーク通路２２を燃料通路
２４に連通させ、リーク通路２２に低圧の供給燃料圧を
作用させるようになっている。

第３図は第１図および第２図の構成の動作説明図で、（
Ａ）はノズル１９に作用する燃料圧、（Ｂ）はノズル１
９の開閉、（Ｃ）は燃料噴射率を示している。なお、第
３図の（Ａ）〜（Ｃ）において、実線は本実施例の動作
を表わし、破線は従来構成の動作を表わしている。以下
第３図を併用して第１図および第２図の構成の動作を説
明する。

燃料制御用電磁弁２５のオフで加圧室７に燃料が供給さ
れることにより燃料圧送プランジャ３および増圧ピスト
ン２が上方に動き、燃料圧送プランジャ３の第１加圧部
１１によって、下部シリンダ６の燃料圧送室１６とカッ
トオフ室１５との間の連通が遮断されると共に、燃料圧
送室１６が燃料圧送プランジャ３の第２小径部１２およ
び連通路１４を介して加圧室７に連通ずる状態になる。

なお、加圧室７への燃料供給時において圧力応答弁２３
は開いたままの状態で加圧室７とリーク室２０とが連通
状態となっているが、リーク室２０にはリーク通路２２
を通して加圧室７に供給される燃料圧が作用しているの
で加圧室７の燃料圧が逃げるようなことはなく、燃料圧
送プランジャ３および増圧ピストン２の上方への動きに
支障を来たすようなことはない。

７Ｊ［）圧室７への所望量の燃料供給後、燃料制御用電
磁弁２５がオンされることで、増圧ピストン２に燃料圧
が作用して燃料圧送プランジャ３が下方へ加圧移動を開
始する。燃料圧送プランジャ３の加圧移動で、加圧室７
に供給された燃料が加圧され、燃料圧送プランジャ３の
連通路１４および第２小径部１２を通してノズル１９に
与えられる。

圧力応答弁２３は、加圧室７の燃料圧がノズル１９の開
弁圧ＮＰ、よりも高い所定圧（ＮＰｏ＋α）となるまで
は開弁状態で、加圧室７の燃料圧が所定圧（ＮＰｏ＋α
）以上になることで閉弁状態となる。このような圧力応
答弁２３により、加圧室７の燃料圧が所定圧（ＮＰ、＋
α）となるまでの噴射初期の間、加圧室７の燃料圧がオ
リフィス通路２１を介してリーク室２０に逃げることと
なり、第３図の（Ａ）に実線で示されるように、破線で
示されるリークさせない従来構成の場合と比較して燃料
圧の上昇が緩やかになる。そのため、第３図の（Ｃ）に
示されるように、破線で示されるリークさせない場合と
比較して噴射初期における燃料噴射率が低くなる。加圧
室７の燃料圧が所定圧（ＮＰ、＋α）以上になると、圧
力応答弁２３が閉じて加圧室７とリーク室２０との間の
連通が遮断されることによって燃料圧のリークがなくな
り、燃料圧の上昇が急となって、第３図の（Ｃ）に示さ
れるように噴射率が高くなる。燃料圧送プランジャ３の
加圧移動が進み、第１加圧部１１の上端１１ｂが燃料圧
送室１６の上端１６ｂよりも低くなると、燃料圧送室１
６がカットオフ室１５に連通してノズル１９への燃料の
圧送が終了すると共に、第１加圧部１１の下端１１ａ燃
料圧送室１６の下端１６ａに達するまでの間加圧室７が
カットオフ室１５に連通して加圧室７の燃料圧が下がり
、次回の燃料供給に備えられる。

第４図は本発明の第２実施例を示す要部構成図で、第１
図および第２図と同符号のものは同−機能物を示してい
る。

本実施例の特徴は、第１実施例の圧力応答弁２３に代え
て電磁弁３０を設け、この電磁弁３０によって加圧室７
とリーク室２０との間の連通を許容／遮断するようにし
たことにある。電磁弁３０は、球形の弁体３０ａ、可動
鉄心３０ｂ、スプリング３０ｃおよびソレノイド３０ｄ
を備えている。弁体３０ａは、圧力応答弁２３の弁体２
３ａと同様に、オリフィス通路２１の上端部を弁座とし
て加圧室７側に配置されている。可動鉄心３０ｂおよび
スプリング３０ｃはリーク室２０内に配置されている。

可動鉄心３０ｂはオリフィス通路２１を通して弁体３０
ａと係合している。

スプリング３０ｃは可動鉄心３０ｂとリーク室２０の底
面との間に介装されており、弁体３０ａの開弁方向に可
動鉄心３０’ｂを付勢している。ソレノイド３０ｄは、
可動鉄心３０ｂを囲むように、リーク室２０の外周囲に
固定配置されている。このような電磁弁３０は、スプリ
ング３０ｃの付勢力に抗して可動鉄心３０ｂを吸引する
方向に励磁する電気信号を受けることで、加圧室７とリ
ーク室２０との間の連通を遮断し、非励磁の状態では加
圧室７とリーク室２０との間の連通を許容する。その他
の構成は第１図および第２図で述べた通りである。なお
、ソレノイド３０ｄは、リーク室２０の容積を大きくし
て、リーク室２０内に固定配置するようにしてもよい。

第５図は第４図の構成によって所謂パイロット噴射を行
なう場合の動作説明図で、（Ａ）はノズル１９に作用す
る燃料圧、（Ｂ）はノズル１９の開閉、（Ｃ）は燃料噴
射率、（Ｄ）は電磁弁３０の励磁状態を示している。な
お、第５図の（Ａ）〜（Ｃ）において、実線は本実施例
の動作を表わし、破線は従来構成の動作を表わしている
。以下第５図を併用して第４図の構成の動作を説明する
。

電磁弁３０の励磁で弁体３０ａが閉成しており加圧室７
とリーク室２０との間の連通が遮断されている状態下で
、燃料制御用電磁弁２５のオンにより燃料圧送プランジ
ャ３の加圧移動が開始される。電磁弁３０の励磁は、ノ
ズル１９に圧送される燃料圧がノズル１９の開弁圧ＮＰ
、を越えた直後に加圧室７とリーク室２０とが連通して
、ノズル１９に圧送される燃料圧が短時間の間ノズル１
９の開弁圧ＮＰ、以下となるように、第５図の（Ｄ）に
示されるごとく瞬間的にオフされる。これにより、第５
図の（Ｂ）に示されるようにノズル１９が短時間開いて
閉じた後再度開くことになり、第５図の（Ｃ）に示され
るようにパイロット噴射が行なわれ、噴射初期における
噴射量が小となる。

第１図および第２図で述べた第１実施例のように、ノズ
ルＩ９に作用する燃料圧が所定圧（ＮＰ、十〇）になる
まで電磁弁３０を非励磁状態において、噴射初期の量刑
圧室７とリーク室２０とを連通ずるようにし、ノズル１
９に作用する燃料圧が所定圧（ＮＰｏ＋α）以上になる
ことで電磁弁３０を励磁して加圧室７とリーク室２０と
の間の連通を遮断するようにすれば、第１実施例と同様
に噴射初期における燃料噴射率を低することができる。

第６図は本発明の第３実施例を示す要部構成図で、第４
図と同符号のものは同−機能物を示している。

本実施例の特徴は、第４図の電磁弁３０に代えて、圧電
素子４０ａを用いた弁４０を設けることにある。弁４０
は、圧電素子４０ａの外に、球形の弁体４０ｂ、可動上
部受４０Ｃ，スプリング４０ｄｊ５よび可動下部量４０
ｅを備えている。弁体４０ｂは、先の実施例と同様に、
オリフィス通路２１の上端部を弁座として加圧室７側に
配置されている。圧電素子４０ａはリーク室２０の底面
から上方に向かって積層されている。可動上部量４０ｃ
はオリフィス通路２１を通して弁体４０ｂと係合してい
る。スプリング４０ｄは、可動上部量４０ｃと圧電素子
４０ａの上面に配設された可動下部量４０ｅとの間に介
装されており、圧電素子４０ａの伸張時に弁体４０ｂの
開弁方向に可動上部量４０ｃを動かし、圧電素子４０ａ
の非伸張時に弁体４０ｂの閉弁方向に可動上部量４０ｃ
を動かす。このような弁４０は、圧電素子４０ａが伸張
する方向の電気信号を受けることで、加圧室７とリーク
室２０との間の連通を許容し、電気信号を受けない状態
では加圧室７とリーク室２０との間の連通を遮断する。

その他の構成は第１図および第２図で述べた通りである
。

以上のごとき構成で、燃料圧送プランジャ３の加圧移動
の開始後、ノズル１９に圧送される燃料圧がノズル１９
の開弁圧ＮＰ、を越えた直後に加圧室７とリーク室２０
とが連通して、ノズルＩ９に圧送される燃料圧が短時間
の間ノズル１９の開弁圧ＮＰ、以下となるように、弁４
０に電気信号を与えることで、第２実施例で述べたパイ
ロット噴射が行なわれ、噴射初期における噴射量が小と
なる。また、ノズル１９に作用する燃料圧が所定圧（Ｎ
Ｐ０＋α）になるまで弁４０に電気信号を与えて、噴射
初期の量刑圧室７とリーク室２０とを連通ずるようにし
、ノズル１９に作用する燃料圧が所定圧（ＮＰｏ＋α）
以上になることで弁４０への電気信号をカットして加圧
室７とリーク室２０との間の連通を遮断するようにすれ
ば、第１実施例と同様に噴射初期における燃料噴射率を
低くすることができる。

なお、第２および第３実施例において、加圧室７への燃
料供給の際に加圧室７とリーク室２０との間の連通な遮
断するように電磁弁３０および弁４０を制御するように
すれば、リーク通路２２は加圧室７への燃料供給圧が作
用する低圧側に必ずしも接続する必要はなく、大気圧が
作用する低圧側に接続することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、加圧室の燃料圧を
オリフィスを通して低圧側に逃がすリーク手段をもうけ
ると共に、加圧室とリーク手段との間の連通を、加圧室
の燃料圧に応答するバルブ手段によって許容／遮断する
ようにし、噴射初期の間、加圧室の燃料圧をリークする
ように構成したので、噴射初期における燃料噴射率を低
（することができ、排気ガス中のＮＯｘ濃度および燃焼
騒音の低減を図ることができる。

また、電気信号に応答するパルプ手段によって加圧室と
リーク手段との間の連通を許容／遮断するように構成し
たので、加圧室の燃料圧がノズルの開弁圧となった直後
に加圧室とリーク手段とを瞬間的に連通させることによ
り所謂パイロット噴射を行なうことが可能となり、初期
噴射量が小となって排気ガス中のＮ　Ｏｘ濃度および燃
焼騒音の低減を図ることができる。更に、噴射初期の間
、加圧室とリーク手段との間の連通な許容することによ
り、噴射初期における燃料噴射率を低くすることが可能
になるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示す構成図
、第３図は第１図および第２図の構成の動作説明図、第
４図は本発明の第２実施例を示す要部構成図、第５図は
第４図の構成によってパイロット噴射を行なう場合の動
作説明図、第６図は本発明の第３実施例を示す要部構成
図である。 り室　　２１−・・オリフィス通路 ２２・・・リーク通路　　２３・・・圧力応答弁３０・
・−電磁弁　　４０・・−弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　増圧ピストンに圧油を作用させて燃料圧送プラン
   ジャを加圧方向に移動し、加圧室に供給された燃料を前
   記燃料圧送プランジャの加圧方向への移動で加圧してノ
   ズルに圧送し、圧送された燃料圧が前記ノズルの開弁圧
   を越えることで燃料噴射を開始する増圧式ユニットイン
   ジェクタにおいて、前記加圧室の燃料圧をオリフィスを
   介して低圧側に逃がすリーク手段と、前記加圧室の燃料
   圧に応答して、噴射初期の間前記加圧室と前記リーク手
   段との間の連通を許容し、その後前記連通を遮断するバ
   ルブ手段とを有する増圧式ユニットインジェクタ。 ２）　増圧ピストンに圧油を作用させて燃料圧送プラン
   ジャを加圧方向に移動し、加圧室に供給された燃料を前
   記燃料圧送プランジャの加圧方向への移動で加圧してノ
   ズルに圧送し、圧送された燃料圧が前記ノズルの開弁圧
   を越えることで燃料噴射を開始する増圧式ユニットイン
   ジェクタにおいて、前記加圧室の燃料圧をオリフィスを
   介して低圧側に逃がすリーク手段と、外部からの電気信
   号に応答して、前記加圧室と前記リーク手段との間の連
   通を許容／遮断するバルブ手段とを有する増圧式ユニッ
   トインジェクタ。