JPH0275755A - 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
してこの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溢流路を介して燃料加圧室内に
連結された溢流弁と、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われるユニットインジェクタが公知
である（ＳＡＥ　ｐａｐｅｒ　Ｎｏ。

８５０５４２）。

〔発明が解決しようとする課題〕

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
べく溢流弁が開弁し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を
生ずる。

〔課題を解決するための手段］ 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
料圧に応動してこの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
入されかつ燃料溢流路を介して燃料加圧室内に連結され
た溢流弁と、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う圧電素子を具備し、圧電素子の
軸線と溢流弁の軸線とがプランジャの軸線に対してほぼ
平行をなすと共に圧電素子の軸線方向において溢流弁が
圧電素子に隣接配置され、溢流弁が閉弁したときに燃料
噴射が行われるユニットインジェクタにおいて、溢流弁
が圧電素子の軸線に対してプランジャ側に偏心配置され
ている。

〔作　用〕

溢流弁を圧電素子の軸線に対してプランジャ側に偏心配
置することによって燃料溢流路の長さが短くなり、燃料
加圧室の容積が小さくなる。

［実施例］ 図面を参照すると、１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
これらノズル２およびスペーサ４をハウジング本体１に
固締するた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の開閉制御を行うニードル６が摺動可能に
挿入され、ニードル６の頂部は加圧ピン７を介してスプ
リングリテーナ８に連結される。このスプリングリテー
ナ８は圧縮ばね９により常時下方に向けて押圧され、こ
の押圧力は加圧ビン７を介してニードル６に伝えられる
。従ってニードル６は圧縮ばね９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ｌ内にはスリーブ１０が嵌着固定
される。このスリーブ１０内にはニードル６と共軸的に
プランジャ孔ｌｌが形成され、このプランジャ孔ｌｌ内
にプランジャ１２が摺動可能に挿入される。プランジャ
１２の上端部はタペット１３に連結され、このタペット
１３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１３は機関駆動のカム（図示せス）ニよ
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ｌｌ内において上下動せしめられる。一方、
プランジャ１２下方のプランジャ孔ｌｌ内にはプランジ
ャ１２の下端面１２ａによって画定された燃料加圧室１
５が形成される。この燃料加圧室１５は棒状フィルタ１
６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１１の内壁面上には図面に示すよう
にプランジャ１２が上方位置にあるときに燃料加圧室１
５内に開口する燃料供給ボート２゜が形成され、この燃
料供給ボート２０はスリーブ１０周りに形成された環状
燃料室２１に連通ずる。

環状燃料室２１内には燃料流入通路２２を介して２〜３
ｋｇ／ｃｄ程度の圧力の燃料が供給され、従って燃料供
給ボート２０からは２〜３　ｋｍ　／　ｃｒｌ程度のフ
ィード圧の燃料が燃料加圧室１５内に供給される。プラ
ンジャ１２の外周面上にはプランジャ１２とプランジャ
孔１１間の隙間を通って漏洩する燃料を捕獲するための
円周溝２３が形成され、この円周溝２３はスリーブ１０
内に形成された燃料排出通路２４を介して環状燃料室２
１内に連結される。

一方、ハウジング本体１内にはプランジャ孔１１の側方
においてプランジャ１２とニードル６の共通の軸線Ａと
ほぼ平行をなす軸線Ｃに沿って延びる摺動孔２５が形成
される。この摺動孔２５内には溢流弁２６が摺動可能に
挿入され、この摺動孔２５に隣接してこの摺動孔２５よ
りも大きな断面積を有する燃料溢流室２７が形成される
。この燃料溢流室２７は燃料通路２８を介して環状燃料
室２１内に連通しており、従ってこの燃料溢流室２７内
の燃料圧は２〜３　ｈ　／　ｃｄ程度に維持されている
。溢流弁２６は燃料溢流室２７内に位置する拡大頭部２
６ａと、拡大頭部２６ａに隣接して形成された円周溝２
６ｂとを有し、この拡大頭部２６ａが弁ポート２９の開
閉制御を行う。摺動孔２５内には拡大頭部２６ａと反対
側の溢流弁２６の端部により画定された溢流弁背圧室３
０が形成され、この溢流弁背圧室３０内に溢流弁２６を
燃料溢流室２７に向けて付勢する圧縮ばね３１が挿入さ
れる。

また、ハウジング本体ｌ内には図面に示すように燃料加
圧室１５から半径方向に向けて延びる燃料溢流路３２が
形成される。この燃料溢流路３２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３２の他端は常時
溢流弁２６の円周溝２６ｂ内に連通ずる。

燃料溢流室２７の上方にはアクチュエータ３３が配置さ
れる。このアクチュエータ３３はハウジング本体１内に
嵌着されかつ燃料溢流室２７を画定する端板３４と、そ
の内部にピストン孔３５を形成したアクチュエータハウ
ジング３６と、ピストン孔３５内に摺動可能に挿入され
たピストン３７と、アクチュエータハウジング３６の頂
部を覆う端板３８と、端板３８をアクチュエータハウジ
ング３６の頂部に固定するための端板ホルダ３９と、端
板３日の上端部を覆う合成樹脂製キャップ４０とを具備
する。ピストン３７と端板３８間には多数の圧電素子板
を積層したピエゾ圧電素子４１が挿入され、ピストン３
７と端板３４間にはピストン３７の下端面によって画定
された圧力制御室４２が形成される。ピストン３７とア
クチュエータハウジング３６間には環状の冷却室４３が
形成され、この冷却室４３内にはピストン３７を常時上
方に向けて付勢する圧縮ばね４４が挿入される。冷却室
４３は燃料通路４５を介して燃料溢流室２７内に連結さ
れ、燃料溢流室２７の燃料が燃料通路４５を介して冷却
室４３内に供給される。ピエゾ圧電素子４１に電荷をチ
ャージするとピエゾ圧電素子４１は軸線Ｂ方向に伸長し
、ピエゾ圧電素子４１にチャージされた電荷をディスチ
ャージするとピエゾ圧電素子４１は軸線Ｂ方向に収縮す
る。

端板３４内には燃料溢流室２７から圧力制御室４２内に
向けてのみ流通可能な逆止弁４６が配置され、圧力制御
室４２内の燃料圧が燃料溢流室２７内の燃料圧よりも低
（なると燃料溢流室２７内の燃料が逆止弁４６を介して
圧力制御室４２内に補給される。従って圧力制御室４２
内は常時燃料で満たされている。また、端板３４内には
摺動７Ｌ２５の軸線Ｃに沿って延びるロッド孔４７が形
成され、このロッド孔４７内にロッド４８が摺動可能に
挿入される。ロッド４８の上端面は圧力制御室４２内に
露呈しており、ロッド４８の下端面は溢流弁２６の拡大
頭部２６ａに当接している。ロッド４８の下端面にはそ
の直径に亘って延びる凹溝４９が形成され、溢流弁２６
内にはこの凹溝４９と溢流弁背圧室３０とを連通ずる燃
料通路５０が形成される。従って、溢流弁背圧室３ｏは
燃料通路５０および凹溝４９を介して燃料溢流室２７内
に連通しており、斯くして溢流弁背圧室３０内は燃料溢
流室２７内の燃料圧と等しい圧力の燃料で満たされてい
る。

ロッド孔４７は最もプランジャ１２側に近い圧力制御室
４２の周縁部に形成されており、従って溢流弁２６およ
びロッド４８はピエゾ圧電素子４１の軸線Ｂに対してか
なりプランジャ１２側に偏心配置されている。従って燃
料加圧室１５と溢流弁円周溝２６ｂとを連通ずる燃料溢
流室３２の長さはかなり短くなる。

前述したようにプランジャ１２が上方位置にあるときに
は燃料供給ボート２０から燃料加圧室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２〜３
　ｈ　／　ｃｔｌ程度の低圧になっている。一方、この
ときピエゾ圧電素子４１は最大収縮位置にあり、このと
き圧力制御室４２内の燃料圧は２〜３ｋＩｌ／ｃ１ｉ！
程度の低圧になっている。

従ってこのとき溢流弁２６は圧縮ばね３１のばね力によ
り上方に移動しており、溢流弁２６の拡大頭部２６ａが
弁ポート２９を開口している。斯くしてこのとき燃料溢
流路３２および溢流弁２６の円周溝２６ｂ内の燃料圧も
２〜３　ｋｒｘ　／　ｃｄ程度の低圧になっている。

次いでプランジャ１２が下降すると燃料供給ポート２０
がプランジャ１２によって閉鎖されるが溢流弁２６が弁
ポート２９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３２、溢流弁２６の円周溝２６ｂおよび
弁ボート２９を介して燃料溢流室２７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２〜３　ｋ
ｇ／ｄ程度の低圧となっている。

次いで燃料噴射を開始すべくピエゾ圧電素子４１に電荷
がチャージされるとピエゾ圧電素子４１は軸線Ｂ方向に
伸長し、その結果ピストン３７が下降するために圧力制
御室４２内の燃料圧が急激に上昇する。圧力制御室４２
内の燃料圧が上昇するとロッド４８が下方に移動するた
めにそれに伴って溢流弁２６も下方に移動し、溢流弁２
６の拡大頭部２６ａが弁ボート２９を閉鎖する。

弁ポート２９が閉鎖されると燃料加圧室１５内の燃料圧
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１
５００ｋｍ／ｃ＋１以上の一定圧を越えるとニードル６
が開弁してノズル口３から燃料が噴射される。このとき
燃料溢流路３２を介して溢流弁２６の円周溝２６ｂ内に
も高圧が加わるが円周溝２６ｂ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２６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４１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４１が収縮する。その結果、ピストン３７が圧縮ばね
４４のばね力により上昇せしめられるために圧力制御室
４２内の燃料圧が低下する。圧力制御室４２内の燃料圧
が低下するとロッド４８および溢流弁２６が圧縮ばね３
１のばね力により上方に移動するために溢流弁２６の拡
大頭部２６ｂが弁ボート２９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３２、溢流弁
２６の円周溝２６ｂおよび弁ボート２９を介して燃料溢
流室２７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２〜３ｋｍ／ｃｉ程度の低圧まで低下し、ニ
ードル６が下降して燃料噴射を停止する。次いでプラン
ジャ１２が上昇して上端位置まで戻り、再び下降を開始
する。

上述したように溢流弁２６がピエゾ圧電素子４１の軸線
に対してプランジャ１２側に偏心配置されているので摺
動孔２５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、燃料溢流室３２の長さを短くすること
ができるので燃料溢流路３２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ができる。更に、燃料
加圧室１５の容積を小さくすることができしかも燃料溢
流路３２の長さを短くすることによって燃料溢流路３２
の流れ抵抗を小さくすることができるので溢流弁２６が
開弁し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２６
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２６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
ト噴射を行うことができる。

〔発明の効果〕

燃料溢流路を含めた燃料加圧室の容積を小さくすること
ができるので燃料の高圧化が可能となり、しかも燃料噴
射制御の応答性を向上せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

図はユニットインジェクタの側面断面図である。 ６−・−ニードル、　　　　１２−プランジャ、１５−
燃料加圧室、　　２５−・摺動孔、２６−溢流弁、　　
　　　２７−燃料溢流室、３２−燃料溢流路、　　　４
１−ピエゾ圧電素子。

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
   能に挿入されかつ燃料溢流路を介して燃料加圧室内に連
   結された溢流弁と、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う圧電素子を具備し、
   上記圧電素子の軸線と溢流弁の軸線とがプランジャの軸
   線に対してほぼ平行をなすと共に圧電素子の軸線方向に
   おいて溢流弁が圧電素子に隣接配置され、溢流弁が閉弁
   したときに燃料噴射が行われるユニットインジェクタに
   おいて、上記溢流弁が圧電素子の軸線に対してプランジ
   ャ側に偏心配置されているユニットインジェクタ。