JPH0441247Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は主にデイーゼルエンジンに用いられる
ユニツトインジエクタに関する。

〔従来の技術〕 ユニツトインジエクタは従来の燃料噴射ポンプ
の役目である燃料圧送部と燃料噴射弁とが一体的
に構成された燃料噴射装置として公知である。従
来のユニツトインジエクタは複雑なタンク機構を
含む機械調量方式であつたために、調整や組付け
が難しかつたり、緻密な制御が難しいという問題
点を抱えていた。これを解決する手段として、電
気的或いは電子的な制御手段を組みこんだユニツ
トインジエクタが実開昭56−31655号公報や特開
昭59−103960号公報等に提案されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

実開昭56−31655号公報に示されるユニツトイ
ンジエクタでは、圧力室に通じる燃料排出通路に
電磁弁が配置され、この電磁弁の制御によつて燃
料の噴射時期及び噴射量を制御可能としている。
しかしながら、ユニツトインジエクタの油圧室に
は高油圧が発生するために、これに抗して電磁弁
を作動させる必要があり、非常に大きな駆動電力
が必要である。又、現在利用可能な電磁弁には最
小応答時間の制限があるために、パイロツト噴射
等の緻密な制御ができないという問題点がある。
さらに、この従来技術の構成では、ユニツトイン
ジエクタと電磁弁とが機械的に連結されているた
めに、弁体と電磁弁との間の位置関係やこれらの
弁とそのシート部との間の位置関係等を精密に制
御する必要があり、これらの調整をしても気筒間
のバラツキを完全になくすことができない。

特開昭59−103960号公報に示されるユニツトイ
ンジエクタでは、電磁弁に加わる力は軽減されて
電力量も減少できるようになつているが、応答性
に関しては上記したのと同様の問題点が残り、さ
らに、燃料通路が多く且つ計量弁の背後をユニツ
トインジエクタの圧力室に連通させているために
ユニツトインジエクタの圧力室の圧縮体積が大き
くなり、従来の燃料噴射ポンプかパイプを介して
燃料噴射ノズルに至る多高圧空間よりも高圧空間
を減少できるというユニツトインジエクタの特徴
が半減する。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は前記問題点を解決するために、多気筒
エンジンの各気筒毎に１個宛設けられる本体と、
前記本体の一部となる燃料圧送部本体と、前記圧
送部本体に形成されたシリンダと、前記シリンダ
に摺動可能に挿入されて圧力室を構成するプラン
ジヤと、前記本体の他の一部となるノズル部本体
の先端部に設けられた燃料噴射ノズルと、前記圧
力室と前記燃料噴射ノズルを連通する燃料通路
と、前記プランジヤの位置によつて前記圧力室に
連通し得る燃料供給孔と、前記圧力室から前記燃
料噴射ノズルへ圧送される燃料の一部を溢流させ
る燃料排出孔とを備えていると共に、前記燃料排
出孔と燃料タンクの間には、前記燃料排出孔を開
閉する弁体と前記弁体の背後に形成され前記圧力
室に対して遮断されている弁作動圧力室とを備え
ている各気筒毎の第１制御弁が接続されており、
しかも前記第１制御弁の各弁作動圧力室は、前記
弁体を開閉駆動して前記燃料噴射ノズルから噴射
される燃料の量と噴射時期を制御するための制御
油圧を供給する単一の第２制御弁を備えた単一の
油圧発生手段に集中的に接続されていることを特
徴とするユニツトインジエクタを提供する。

〔作用〕

本考案においては、ユニツトインジエクタの本
体及び各ユニツトインジエクタの燃料排出孔に設
けられる第１制御弁は、多気筒エンジンの各気筒
毎に１個宛設けられるが、第１制御弁の弁作動圧
力室に制御油圧を供給する油圧発生手段及び第２
制御弁は、いずれもそのエンジンについて一つだ
け設けられる。

各気筒のユニツトインジエクタのシリンダの中
でプランジヤが往復動することによつて燃料供給
孔を開くと、燃料は燃料タンクから圧力室へ送り
込まれ、その燃料がプランジヤによつて高圧に加
圧されて燃料通路から燃料噴射ノズルへ送られ
る。しかし、それぞれの圧力室には燃料排出孔が
設けられているので、それを開閉する各気筒毎の
第１制御弁が開弁している間は、その気筒の燃料
噴射ノズルにおける燃料の噴射は起こらず、燃料
は溢流して燃料タンクに戻る。

各気筒毎の第１制御弁を開閉制御するために、
全気筒に対して共通的に設けられた単一の油圧発
生手段は、ある気筒が燃料噴射時期にきたとき、
その気筒の第１制御弁を閉弁させる制御油圧をそ
の弁の弁作動圧力室へ供給する。その弁の弁作動
圧力室の圧力が高くなつて、弁体がそのユニツト
インジエクタの燃料排出孔を塞ぐと、圧力室の燃
料圧力が上昇し、燃料噴射ノズルの弁を押し開い
て、燃料がエンジンの燃焼室内に噴射される。弁
作動圧力室に供給される制御油圧の立ち上がり及
び立ち下がりの時期は、燃料の噴射開始と噴射停
止の時期に対応しており、その時期は単一の油圧
発生手段に設けられた単一の第２制御弁によつ
て、全気筒に対して統一的に、且つ正確に規制さ
れるので、気筒毎の噴射時期や噴射量のばらつき
が発生しない。

〔実施例〕

第１図において、多気筒エンジンの各気筒毎に
設けられるユニツトインジエクタの本体１０は、
圧送部本体１２とノズル部本体１４とにより形成
され、これらは螺合により一体化される。圧送部
本体１２には圧力室１６が形成され、圧力室１６
には燃料供給孔１８が開口し、燃料供給孔１８に
は燃料タンク２０の燃料がフイードポンプ２２に
より供給されるようになつている。圧力室１６は
ノズル部本体１４に挿入されたスプリング本体１
５に設けた燃料通路２４を介してノズル部本体１
４の先端部に設けられた燃料噴射ノズル１７に連
通している。ノズル部本体１４の詳細な構造は省
略してあるが、その中にニードル弁がニードルス
プリングに付勢されて配置されることには容易に
理解されるであろう。圧力室１６にはさらに燃料
排出孔２６が開口し、この燃料排出孔２６はリタ
ーンパイプ２８により燃料タンク２０に連結され
ることができるようになつている。

圧送部本体１２には圧力室１６と同軸線上に連
続的に延びるシリンダ３０が形成され、シリンダ
３０にはプランジヤ３２が摺動可能に挿入されて
いる。プランジヤ３２の下端面が圧力室１６の上
壁面を形成する。プランジヤ３２の上端はタペツ
ト３４に連結され、タペツト３４はデイーゼルエ
ンジンにより同期して回転されるカム３５に当接
する。タペツト３４（従つてプランジヤ３２）を
カム３５の方向に向かつて付勢するスプリング３
６が配置される。カム３５の運動に従つてプラン
ジヤ３２が下降する途中で、プランジヤ３２の先
端が燃料供給孔１８を遮断すると圧力室１６内の
燃料が加圧されることになる。尚、燃料排出孔２
６は燃料供給孔１８よりもノズル寄りの位置で圧
力室１６に開口し、プランジヤ３２が最下位置に
達しても遮断されないようになつている。

圧送部本体には第１の制御弁３８の本体４０が
横から螺着される。制御弁本体４０の内部はほぼ
中央で内方に環状に膨出する中央部分４２によつ
て相互に連通する２つの空洞部分に分けられ、第
１図で左側の空洞部分には弁保持部材４４及びパ
ツキンプレート４６が固定的に挿入される。弁保
持部材４４の先端中央部には圧送部本体１２の燃
料排出孔２６に通じる小孔４８が形成されるとと
もに、弁保持部材４４とパツキンプレート４６の
中央を貫通してシリンダが形成されており、この
シリンダには弁体５０が摺動可能に挿入されてい
る。弁体５０の先端はコーン状の形状をしていて
小孔４８を開閉可能であり、弁体５０の後端部は
パツキンプレート４６からわずかに突出してい
る。中央部分４２内にはプレツシヤピン５２が挿
入され、プレツシヤピン５２のさらに背後にはサ
ーボピストン５４が挿入される。サーボピストン
５４の後端部は径が大きくなつていて、制御弁本
体４０の右側の空洞部分とともに弁作動圧力室５
６を形成する。このサーボピストン５４の後端部
の直径と、弁体５０の先端部との直径とは例えば
５：１の比で形成されている。そして、弁体５０
とプレツシヤピン５２とサーボピストン５４とは
一直線に整列して配置される。プレツシヤピン５
２とサーボピストン５４の大径端部との間にスプ
リング５８が配置される。このスプリング５８の
ばね力は燃料噴射ノズル１７のニードル弁の開弁
圧よりも小さくなるように設定されている。

前述した弁保持部材４４には、前述したその中
央のシリンダに通じる燃料排出孔６０が形成され
ており、この燃料排出孔６０は同様にパツキンプ
レート４６にも続いて設けられ、さらに本体４０
に設けられていて最終的に前述したリターンパイ
プ２８に連通させる。この燃料排出孔６０のシリ
ンダへの開口位置はできるだけその先端の小孔４
８に近い位置にあり、弁体５０がわずかに右に移
動したときに小孔４８と燃料排出孔６０が連通す
ることができる。

制御弁３８の弁作動圧力室５６はパイプ６２に
より第１の制御弁３８とは別に設けられた油圧発
生手段６４に連結される。従つて、サーボピスト
ン５４（従つて弁体５０）に作用する油圧はユニ
ツトインジエクタの圧力室１６の圧力とは独立的
であり、前述した特開昭59−103960号のように弁
体５０の背後にユニツトインジエクタの圧力室１
６の圧力を作用させるものではない。従つて、本
考案によれば、ユニツトインジエクタの高圧空間
は弁体５０の先端で終端するようなものであり、
余計な高圧空間を必要としない。

第１図に示される油圧発生手段６４は分配型燃
料噴射ポンプのプランジヤを用いた圧送部に類似
した構造により形成されている。即ち、プランジ
ヤ６６が本体６８に設けたシリンダ７０内に摺動
可能に挿入されたものである。しかしながら、分
配型燃料噴射ポンプのようにガバナー機構等は必
要でなく、油圧発生手段、即ちプランジヤ６６に
往復運動を生じさせる手段が必要なだけである。
これはユニツトインジエクタのカム３５と同期し
て回転するカム（図示せず）であるのが好まし
い。この例では、プランジヤ６６が分配型燃料噴
射ポンプのプランジヤのように回転運動も許容さ
れており、１個の油圧発生手段６４で全ての気筒
のユニツトインジエクタの弁作動圧力室５６に圧
力を作用させることができる。分配型燃料噴射ポ
ンプと同様に、シリンダ７０内プランジヤ６６の
先端部には圧力室７２が形成される。吸入グルー
プ７４及び分配ポート７６も同様に形成され、分
配ポート７６は本体６８の分配孔７８に通じるこ
とができる。

この分配孔７８と弁作動圧力室５６とがパイプ
６２により連結され、その途中には残圧制御弁８
０とデリバリバルブ８２が並列に配置される。一
方、圧力室７２には排出孔８４が連結されて燃料
タンク２０に通じるようになつており、その途中
に圧力調整弁８６が配置されて圧力室７２内の圧
力が予め定められた値より大きくならないように
なつている。圧力室７２にはもう一つの排出孔８
８が連結されており、その途中に第２の制御弁９
０が配置されている。この第２の制御弁９０は圧
電素子アクチユエータ９２により駆動されるよう
になつている。この圧電素子アクチユエータ９２
は薄板状圧電素子を積層してなるものであり、摺
動可能なピストン９４に収められていて、電圧印
加により膨張してピストン９４を動かし、ピスト
ン９４と第２の制御弁９０との間に満たされた油
を介して第２の制御弁９０を駆動する。電圧の印
加は制御手段９６により行われ、これはエンジン
回転数ａや負荷ｂに応じて運転状態に応じた最適
の噴射時期や期間を計算することができる。

次に作動を説明する。

カム３５の運転に従つてプランジヤ３２が下降
する途中で燃料供給孔１８を遮断する。このとき
に弁体５０はスプリング５８により付勢されて燃
料排出孔２６に通じる小孔４８を閉じている。プ
ランジヤ３２がさらに下降を続けると、圧力室１
６及び燃料排出孔２６内の圧力が上昇する。この
圧力上昇の過程で、第１の制御弁３８のスプリン
グ５８の設定ばね力が燃料噴射ノズル１７のニー
ドル弁のスプリングの設定ばね力より小さいの
で、圧力室１６及び燃料排出孔２６内の圧力が制
御弁３８のスプリング５８のばね力に抗して弁体
５０を駆動して弁体５０が小孔４８を開き、圧力
室１６及び燃料排出孔２６内の燃料を微量ずつ溢
流させることによつて圧力室１６及び燃料排出孔
２６内の圧力を予め定められた高圧に維持する。
この予め定められた高圧は燃料噴射ノズル１７の
ニードル弁の開弁圧よりも低い。プランジヤ３２
と同時に、油圧発生手段６４のプランジヤ６６も
下降するが、圧電素子アクチユエータ９２への印
加電圧が小さいために第２の制御弁９０が開いて
おり、圧力室７２の圧力は実質的に上昇せず、従
つて、第１の制御弁３８のサーボピストン５４は
その右端位置にある。

然る後に、デイーゼルエンジンの運転状態、例
えばエンジン回転数ａや負荷ｂ等に応じて最適の
噴射時期及び噴射量を計算することのできる制御
手段９６から、圧電素子アクチユエータ９２に電
圧が印加されると、第２の制御弁９０が排出孔８
８を閉じ、圧力室７２の圧力が急激に上昇する。
圧力室７２の圧力は分配ポート７６、分配孔７８
及びパイプ６２を介して第１の制御弁３８の弁作
動圧力室５６に導入され、サーボピストン５４を
駆動して弁体５０が小孔４８を閉じるようにな
る。この間に、プランジヤ３２は下降運動を続け
ており、小孔４８が閉じると圧力室１６及び燃料
排出孔２６内の圧力が上昇する。前述したよう
に、圧力室１６及び燃料排出孔２６内の圧力は第
１の制御弁３８のスプリング５８の設定ばね力に
よつて燃料噴射ノズル１７のニードル弁の開弁圧
には到らないがそれに近い予め定められた高圧に
維持されていたので、小孔４８が閉じると容易に
燃料噴射ノズル１７のニードル弁の開弁圧にな
り、直ちに噴射が開始される。油圧発生手段６４
の圧力室７２の圧力は上昇し続けるが、あつ一定
値に達すると圧力調整弁８６が開いてそれ以上圧
力が上昇しないようになつている。

制御手段９６は運転状態に応じて計算した噴射
量を与える期間が経過すると印加電圧を低下さ
せ、それによつて油圧発生手段６４の排出孔８８
を開かせる。そこで、圧力室７２及び弁作動圧力
室５６の圧力が低下し、圧力室１６及び燃料排出
孔２６の圧力が依然高いレベルにあるので、この
圧力差によつて弁体５０が右方に駆動され、燃料
が排出孔６０から溢流することによつて燃料噴射
が終了する。このときに、パイプ６２の途中に残
圧制御弁８０が配置されているために、パイプ６
２内での圧力反射はなく、サーボピストン５４が
振動することはない。

以上説明したように、本考案では噴射の開始と
終了を単に電気的に制御することができ、弁体作
動のための圧力制御に単一の圧電素子アクチユエ
ータを使用すれば応答性を高めることができると
ともに電気的な制御も簡単であり且つ気筒間の差
もなくなる。そして、応答性が高まれば、騒音や
燃費低減を達成する上で有利なパイロツト噴射を
行うことができる。又、弁体作動のための弁作動
圧力室５６の圧力は圧力室１６及び燃料排出孔２
６の圧力より高くされる必要はない。それは、弁
体５０の先端部の受圧面積とサーボピストン５４
の後端大径部の受圧面積との差によることであ
り、力は受圧面積に比例して伝えられるからであ
る。従つて、油圧発生手段は必ずしも高圧を発生
するものでなくてよい。

第２図は第１の制御弁３８の他の実施例を示
し、本体４０ａ内に単一構造の弁体５０ａが摺動
可能に挿入されているのみである。この例におい
ては弁体５０ａ自体がサーボピストンとして形成
され、弁体５０ａの先端部はコーン状となつてい
て燃料排出孔２６に向いた受圧面積が直径d₁によ
つて示されている。弁体５０ａの後半部は直径が
d₂となつており、d₂がd₁より大きくされている。
そして、弁体５０ａの背後には弁作動圧力室５６
ａが形成されるとともにそこにスプリング５８が
配置される。弁作動圧力室５６ａに圧力を導入す
べく導入孔６２ａが開口している。この圧力は例
えば第１図の油圧発生手段６４のように別に設け
た油圧発生手段から導入されるものであり、ユニ
ツトインジエクタの圧力室１６及び燃料排出孔２
６の圧力は前述の例と同様に弁体５０ａの小さな
受圧面積の先端側にかけられる。又、スプリング
５８のばね力も前述の例と同様に弁体５０ａが燃
料噴射ノズルのニードル弁の開弁圧よりも低い圧
力で開くように設定される。さらに、弁作動圧力
室５６ａへの導入孔６２ａに通じる油圧経路の途
中には例えば第１図の圧電素子アクチユエータ９
２と第２の制御弁９０とからなるような圧力制御
手段が設けられ、この圧力を電気的に制御するこ
とによつて燃料噴射時期及び期間が制御される。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によればユニツト
インジエクタの燃料噴射時期及び期間を油圧駆動
により及び電気的制御により制御することができ
るので、ユニツトインジエクタをエンジンに装着
するときの組付や調整が簡単になり、別に設けら
れる油圧発生手段はユニツトインジエクタとは独
立の適宜な位置に取付けられることができるので
装着設計上有利である。さらに、第１の制御弁に
作用する油圧力が電気的に制御され、このために
圧電素子アクチユエータを用いると高い応答性が
得られ、燃料噴射時期及び期間が最適に制御され
ることができる。さらに、弁体の前側の受圧面積
を背後側の受圧面積より小さくすることによつ
て、より小さな圧力で弁体を駆動することができ
低い電力での制御が可能になる。又、全ての気筒
のユニツトインジエクタを単一の油圧制御手段で
制御できるために気筒間のバラツキを低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のユニツトインジエクタの実施
例の断面図、第２図は別の実施例の制御弁の断面
図である。 １０……本体、１６……圧力室、１８……燃料
供給孔、２４……燃料通路、２６……燃料排出
孔、３２……プランジヤ、３８……第１の制御
弁、５０，５０ａ……弁体、５６，５６ａ……弁
作動圧力室、６４……油圧発生手段、９０……第
２の制御弁、９２……圧電素子アクチユエータ、
９６……制御手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 多気筒エンジンの各気筒毎に１個宛設けられる
   本体と、前記本体の一部となる燃料圧送部本体
   と、前記圧送部本体に形成されたシリンダと、前
   記シリンダに摺動可能に挿入されて圧力室を構成
   するプランジヤと、前記本体の他の一部となるノ
   ズル部本体の先端部に設けられた燃料噴射ノズル
   と、前記圧力室と前記燃料噴射ノズルを連通する
   燃料通路と、前記プランジヤの位置によつて前記
   圧力室に連通し得る燃料供給孔と、前記圧力室か
   ら前記燃料噴射ノズルへ圧送される燃料の一部を
   溢流させる燃料排出孔とを備えていると共に、前
   記燃料排出孔と燃料タンクの間には、前記燃料排
   出孔を開閉する弁体と前記弁体の背後に形成され
   前記圧力室に対して遮断されている弁作動圧力室
   とを備えている各気筒毎の第１制御弁が接続され
   ており、しかも前記第１制御弁の各弁作動圧力室
   は、前記弁体を開閉駆動して前記燃料噴射ノズル
   から噴射される燃料の量と噴射時期を制御するた
   めの制御油圧を供給する単一の第２制御弁を備え
   た単一の油圧発生手段に集中的に接続されている
   ことを特徴とするユニツトインジエクタ。