JPH05180118A - 燃料噴射装置のデリバリバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体が弁座に着座する際の衝撃を和らげ、弁
体と弁座との磨耗を低減する。 【構成】 燃料噴射装置のデリバリバルブ２７は、弁座
２９を備えた弁シート３１と、弁体３２とを備える。そ
して、弁体３２内には、燃料ポンプ室から圧送される燃
料圧力によって弁体３２に設けられた内部燃料通路３６
を開き、弁体３２が弁座２９に着座してからノズル側の
圧力によって内部燃料通路３６を閉じるバルブ機構３４
を備える。また、弁体３２と弁シート３１との間には、
弁体３２が弁座２９に着座する際に速度を低減するコイ
ルスプリング３５が配される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料ポンプ室から燃料
噴射ノズルへ燃料を圧送する通路に設けられた燃料噴射
装置のデリバリバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射装置のデリバリバルブは、弁座
の内側に燃料通路を備えた弁シートと、弁座に押し付け
られて燃料通路を閉塞する弁体と、弁体を弁座へ押し付
けるバルブスプリングとを備える。そして、燃料ポンプ
室から圧送される燃料圧力によって開弁し、エンジンの
燃料噴射ノズルまでの燃料配管（鋼管）内に燃料圧力を
残したまま閉弁する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】デリバリバルブは、燃
料ポンプ室からの燃料の圧送が終了すると、燃料噴射ノ
ズルが閉じ、燃料配管内の残圧とバルブスプリングの荷
重とによって、弁体が弁座に着座する。しかるに、弁体
が弁座に着座する際、弁体には燃料配管内の残圧とバル
ブスプリングの荷重とが加わるため、弁体の着座速度が
速い。このため、弁体と弁座とに磨耗が生じる不具合を
有していた。なお、着座速度が著しく速い場合には、弁
体が首部で折れるなどの損傷を受ける可能性もある。

【０００４】本発明の目的は、弁体が弁座に着座する際
の衝撃を和らげ、弁体と弁座との磨耗を低減させた燃料
噴射装置のデリバリバルブの提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１、第２発明の燃料噴
射装置のデリバリバルブは、それぞれ次の技術的手段を
採用した。第１発明の燃料噴射装置のデリバリバルブ
は、弁座の内側に燃料通路を備えた弁シートと、前記弁
座に押し付けられて前記燃料通路を閉塞する弁体と、前
記弁体を前記弁座へ押し付けるバルブスプリングとを備
え、燃料ポンプ室から圧送される燃料圧力によって開弁
し、エンジンの燃料噴射ノズルまでの燃料配管内に燃料
圧力を残したまま閉弁する。そして、前記弁体の内部に
は、前記燃料ポンプ室側と前記ノズル側とを連通する内
部燃料通路を備えるとともに、前記燃料ポンプ室から圧
送される燃料圧力によって前記内部燃料通路を開き、前
記弁体が前記弁座に着座してから前記ノズル側の燃料圧
力によって前記内部燃料通路を閉じるバルブ機構を備え
る。

【０００６】第２発明の燃料噴射装置のデリバリバルブ
は、弁座の内側に燃料通路を備えた弁シートと、前記弁
座に押し付けられて前記燃料通路を閉塞する弁体と、前
記弁体を前記弁座へ押し付けるバルブスプリングとを備
え、燃料ポンプ室から圧送される燃料圧力によって開弁
し、エンジンの燃料噴射ノズルまでの燃料配管内に燃料
圧力を残したまま閉弁する。そして、前記弁体と前記弁
シートとの間には前記弁体が前記弁座に着座する際の衝
撃を和らげる緩衝部材が設けられる。なお、緩衝部材の
一例としてはコイルスプリング、ワッシャバネ、ウェー
ブワッシャ、発泡性樹脂などが用いられる。

【０００７】

【作用】第１発明では、燃料ポンプ室より燃料の圧送が
開始されると、燃料圧力によってバルブ機構が内部燃料
通路を開くとともに、燃料圧力によって弁体が弁座より
離れてデリバリバルブが開弁する。燃料ポンプ室が燃料
の圧送を停止すると、燃料ポンプ室側の圧力が下がる。
すると、デリバリバルブから燃料噴射ノズルまでの間の
燃料の残圧、およびバルブスプリングの荷重によって、
弁体が弁座に着座する。この着座する瞬間は、弁体内の
バルブ機構は内部通路を開いている。このため、弁座が
弁体に着座した際に、デリバリバルブから燃料噴射ノズ
ルまでの燃料圧力の一部が内部通路を通って抜ける。こ
の結果、弁体が弁座に着座する際の衝撃を和らげること
ができる。その後、バルブ機構は、デリバリバルブから
燃料噴射ノズルまでの燃料圧力によって内部燃料通路を
閉じるため、デリバリバルブと燃料噴射ノズルとの間の
燃料圧力を保つことができる。

【０００８】第２発明では、燃料ポンプ室より燃料の圧
送が開始されると、燃料圧力によってバルブ機構が内部
燃料通路を開くとともに、燃料圧力によって弁体が弁座
より離れてデリバリバルブが開弁する。燃料ポンプ室が
燃料の圧送を停止すると、燃料ポンプ室側の圧力が下が
る。すると、デリバリバルブから燃料噴射ノズルまでの
間の燃料の残圧、およびバルブスプリングの荷重によっ
て、弁体が弁座に着座する。弁体と弁シートとの間に
は、緩衝部材が配されているため、この緩衝部材によっ
て、弁体が弁座に着座する際の衝撃が和らげられる。

【０００９】

【発明の効果】第１、第２発明の燃料噴射装置のデリバ
リバルブは、上記の作用で示したように、弁体が弁座に
着座する際の衝撃を和らげることができるため、弁体と
弁座との磨耗を低減させ、デリバリバルブの信頼性を向
上することができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の燃料噴射装置のデリバリバル
ブを、図に示す一実施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１ないし図６は本発明の実施例を示
すもので、図４は高圧ポンプの断面図、図５はコモンレ
ール式の燃料噴射装置の概略ブロック図である。

【００１１】（燃料噴射装置１の説明）本実施例のエン
ジン２は、４気筒の４サイクルエンジンで、各気筒には
燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射ノズル３を備える。燃
料噴射ノズル３による燃料の噴射時期および噴射期間
は、燃料噴射ノズル３に設けられた噴射制御用電磁弁４
のON-OFF状態によって制御される。一方、燃料噴射ノズ
ル３は、各気筒に共通なコモンレール５に接続されてい
る。コモンレール５は、燃料の高圧蓄圧器で、噴射制御
用電磁弁４が開弁している間、コモンレール５に蓄えら
れた高圧燃料が、燃料噴射ノズル３よりエンジン２の燃
焼室へ噴射される。

【００１２】コモンレール５には、消費された燃料を補
充して、常に高い燃料圧力を保つための可変吐出量高圧
ポンプ６が燃料配管７を介して接続されている。高圧ポ
ンプ６は、燃料タンク８から周知の低圧ポンプ９を経て
吸入された燃料を、必要に応じて高圧に加圧し、コモン
レール５に供給するものである。燃料噴射装置１を制御
する制御装置１０は、例えばクランク角の検出センサや
エンジン２の回転速度センサ、負荷センサなどのエンジ
ン状態の情報を入力する。そして、制御装置１０は、各
情報より決定される最適の噴射時期や噴射期間となるよ
うに、燃料噴射ノズル３へON-OFFの制御信号を出力す
る。同時に、制御装置１０は、高圧ポンプ６へも、コモ
ンレール５へ供給する燃料の量が最適となるように、制
御信号を出力する。

【００１３】（高圧ポンプ６の説明）高圧ポンプ６は、
エンジン２のクランク軸によって回転駆動されるカムシ
ャフト１１を備える。カムシャフト１１は、クランク軸
が１回転することによって１／２回転するように設けら
れている。このカムシャフト１１の周囲には、４つのカ
ム山を備えたカム面１２が形成されている。カムシャフ
ト１１は、ハウジング１３の下部のカム室１４内に配設
されている。ハウジング１３の内部には、円筒状の部屋
１５を備え、その部屋１５の内部にタペット１６が筒方
向に往復運動可能に支持されている。このタペット１６
は、スプリング１７によってカム面１２に押し付けられ
ている。タペット１６は、カム面１２の側にカムローラ
１８を備え、結果的にカムシャフト１１が回転すると、
カムローラ１８がカム面１２に沿って回転し、タペット
１６がカム面１２の変化に応じて変位する。

【００１４】ハウジング１３の上部には、中心部が部屋
１５の内部に侵入した状態で、シリンダ１９が固着され
ている。このシリンダ１９の中心部には、断面円形で棒
状の孔２０が貫通して設けられている。この孔２０の内
部には、プランジャ２１が孔２０の軸方向に往復運動可
能に支持されている。このプランジャ２１は、断面円形
の棒状を呈し、下端においてタペット１６に取り付けら
れている。このため、タペット１６が往復運動を行う
と、タペット１６の動きに伴ってプランジャ２１が孔２
０の内部で往復運動を行う。プランジャ２１の上端面
と、シリンダ１９の孔２０の内周とにより囲まれた部分
に、燃料ポンプ室２２が形成される。そして、シリンダ
１９には、燃料を燃料ポンプ室２２に導くためにジョイ
ント２３が取り付けられている。ジョイント２３は、低
圧ポンプで汲み上げられた燃料を高圧ポンプ６へ供給す
る燃料配管７が接続される。そして、シリンダ１９に
は、ジョイント２３から供給された燃料を燃料ポンプ室
２２へ導く燃料供給通路２４を備える。なお、ジョイン
ト２３には、下述するデリバリバルブ２７より吐出しな
かった燃料を燃料タンク８へ戻すためのリリーフジョイ
ント２５も一体に設けられている。

【００１５】シリンダ１９の上端には、制御装置１０に
よって通電制御される電磁弁２６が取り付けられてい
る。この電磁弁２６は、燃料供給通路２４の開閉を行う
周知な構造のもので、例えば電磁弁２６が通電された状
態では燃料供給通路２４を開き、通電が停止された状態
では燃料供給通路２４を閉じるものである。シリンダ１
９には、燃料ポンプ室２２で圧縮された燃料を高圧ポン
プ６の外部へ導くためのデリバリバルブ２７を備え、シ
リンダ１９の内部に燃料ポンプ室２２で圧縮された燃料
をデリバリバルブ２７へ導く燃料吐出通路２８を備え
る。デリバリバルブ２７には、燃料配管７が接続され、
デリバリバルブ２７に接続された燃料配管７はコモンレ
ール５と接続される。

【００１６】（デリバリバルブ２７の説明）デリバリバ
ルブ２７は、燃料ポンプ室２２から圧送される燃料圧力
によって開弁し、燃料噴射ノズル３までの燃料配管７お
よびコモンレール５内に、燃料圧力を残したまま閉弁す
るもので、弁座２９の内側に燃料通路３０を備えた弁シ
ート３１と、弁座２９に押し付けられて燃料通路３０を
閉塞する弁体３２と、弁体３２を弁座２９へ押し付ける
バルブスプリング３３とを備える。本実施例のデリバリ
バルブ２７は、図１ないし図３に示すように、弁体３２
内に第１発明のバルブ機構３４を適用し、弁体３２と弁
シート３１との間に第２発明の緩衝部材であるコイルス
プリング３５を配したものである。

【００１７】バルブ機構３４は、弁体３２内に設けられ
た内部燃料通路３６の開閉を行うもので、内部燃料通路
３６は燃料ポンプ室２２側とノズル３側とを連通するよ
うに貫通して設けられている。バルブ機構３４は、燃料
ポンプ室２２から圧送される燃料圧力によって内部燃料
通路３６を開き、弁体３２が弁座２９に着座してからノ
ズル３側の燃料圧力によって内部燃料通路３６を閉じる
ように設けられるもので、弁体３２の内部に形成された
弁室３７内に配されたフロートバルブ３８と、フロート
バルブ３８を規制し、弁室３７を塞ぐストッパ３９とを
備える。フロートバルブ３８は、弁室３７内の燃料の流
れを規制する小径オリフィス４０が設けられるととも
に、フロートスプリング４１によってストッパ３９（内
部燃料通路３６を開く側）に向けて押し付けられてい
る。また、ストッパ３９にも、小径オリフィス４０より
も、燃料の通過を規制する効果のやや少ない大径オリフ
ィス４２が設けられている。そして、小径オリフィス４
０と大径オリフィス４２とによる圧力差と、フロートス
プリング４１の設定荷重とによって、弁体３２が弁座２
９に着座してからノズル３側の燃料圧力によって内部燃
料通路３６を閉じるように設けられる。

【００１８】本実施例の緩衝部材はコイルスプリング３
５で、バルブスプリング３３の荷重を受ける弁体３２の
フランジ４３と、弁シート３１との間に配され、弁体３
２の首部をガイドとする。このコイルスプリング３５は
弁体３２が弁シート３１に着座状態で巻線が密着しない
とともに、バルブスプリング３３によるセット荷重がコ
イルスプリング３５によるセット荷重よりも大きく組付
状態においては弁体３２が弁シート３１に着座するよう
に設けられる。なお、コイルスプリング３５は弁体３２
の応答性を阻害するものであってはならない。このため
コイルスプリング３５は非線形バネが使用され、弁体３
２が弁座２９に近づくにつれて反力が増大して着座する
際に最大の反力を発生し、着座する際の着座速度を低下
させる。なお、コイルスプリング３５の自由長を短くし
て、弁体３２が弁座２９に着座する直前からコイルスプ
リング３５が作用するように設けても良い。

【００１９】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。エンジン２が運転してクランク軸が
回転し、プランジャ２１が上昇、下降を繰り返す。プラ
ンジャ２１が上昇する際は、電磁弁２６が通電されてい
る時と、通電が停止されている時とがある。電磁弁２６
の通電が停止している時は、プランジャ２１の上昇に伴
って燃料ポンプ室２２内の燃料を圧縮しようとするが、
燃料供給通路２４が開いているため、燃料ポンプ室２２
の圧力がデリバリバルブ２７を開弁する圧力に至らず、
圧縮された燃料は燃料供給通路２４を通ってリリーフジ
ョイント２５より溢流する。プランジャ２１の上昇時に
電磁弁２６が通電されると、プランジャ２１の上昇に伴
って圧縮された燃料ポンプ室２２の燃料が燃料供給通路
２４より逃げずに加圧される。そして、図６のグラフの
時間ｔ1 に示すように、デリバリバルブ２７よりも燃料
ポンプ室２２側の燃料圧力がデリバリバルブ２７よりも
燃料噴射ノズル３側の燃料圧力よりも高くなると図１に
示すように、弁体３２はバルブスプリング３３によって
弁座２９に着座した状態ではあるがバルブ機構３４のフ
ロートバルブ３８が燃料圧力によって押し上げられ、ス
トッパ３９に押し付けられる。プランジャ２１の上昇に
伴って、図６の時間ｔ2 に示すように、燃料ポンプ室２
２の燃料圧力が上昇し、バルブスプリング３３に打ち勝
つ圧力に達すると、図２に示すように、燃料ポンプ室２
２で加圧された燃料が弁体３２を押し開き、加圧した燃
料をコモンレール５へ向かって吐出する。プランジャ２
１が下降し、燃料ポンプ室２２の燃料圧力が低下し、図
６の時間ｔ3 で弁体３２が弁座２９に着座する。この
時、図１に示すように、フロートバルブ３８は、ストッ
パ３９に押し付けられ、内部燃料通路３６を開いてい
る。このため、弁座２９が弁体３２に着座する時、弁体
３２の燃料噴射ノズル３側にかかる燃料圧力の一部が内
部燃料通路３６を通って抜ける。この結果、弁体３２が
弁座２９に着座する際の衝撃が和らげられる。その直
後、図６の時間ｔ4 に示すように、プランジャ２１が下
降に伴って燃料ポンプ室２２の燃料圧力が低下すると、
図３に示すように、フロートバルブ３８が燃料噴射ノズ
ル３側の燃料圧力によって内部燃料通路３６を閉じる。
この結果、デリバリバルブ２７より燃料噴射ノズル３側
の燃料圧力を、高圧に保つことができる。

【００２０】一方、弁体３２が弁座２９に着座する際、
弁体３２のフランジ４３と、弁シート３１との間に配さ
れたコイルスプリング３５が、弁体３２の着座速度を抑
え、弁体３２が弁座２９に着座する際の衝撃を和らげ
る。

【００２１】〔実施例の効果〕本実施例は、上記の作用
で示したように、バルブ機構３４が弁体３２の着座する
際の衝撃を和らげるとともに、コイルスプリング３５が
弁体３２の着座する際の衝撃を和らげるため、弁体３２
と弁座２９との磨耗を、従来に比較して著しく低減さ
せ、デリバリバルブ２７の信頼性が向上し、結果的に燃
料噴射装置１の信頼性が向上する。

【００２２】〔変形例〕上記の実施例では、コモンレー
ルを備えた燃料噴射装置に本発明を適用した例を示した
が、コモンレールを備えない燃料噴射装置に本発明を適
用しても良い。可変吐出量高圧ポンプに本発明を適用し
た例を示したが、図７に示す列型燃料噴射ポンプ４４の
デリバリバルブ２７に本発明を適用したり、分配型燃料
噴射ポンプのデリバリバルブに本発明を適用するなど、
他の燃料噴射装置のデリバリバルブに適用可能なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルブ機構の作動説明図である（実施例）。

【図２】バルブ機構の作動説明図である（実施例）。

【図３】バルブ機構の作動説明図である（実施例）。

【図４】高圧ポンプの断面図である（実施例）。

【図５】コモンレール式の燃料噴射装置の概略ブロック
図である（実施例）。

【図６】デリバリバルブよりもノズル側と燃料ポンプ室
側の燃料圧力の差を示す作動説明のためのタイムチャー
トである（実施例）。

【図７】高圧ポンプの断面図である（他の実施例）。

【符号の説明】

１ 燃料噴射装置 ２ エンジン ３ 燃料噴射ノズル ７ 燃料配管 ２２ 燃料ポンプ室 ２７ デリバリバルブ ２９ 弁座 ３０ 燃料通路 ３１ 弁シート ３２ 弁体 ３３ バルブスプリング ３４ バルブ機構 ３５ コイルスプリング（緩衝部材） ３６ 内部燃料通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座の内側に燃料通路を備えた弁シート
   と、 前記弁座に押し付けられて前記燃料通路を閉塞する弁体
   と、 前記弁体を前記弁座へ押し付けるバルブスプリングとを
   備え、 燃料ポンプ室から圧送される燃料圧力によって開弁し、
   エンジンの燃料噴射ノズルまでの燃料配管内に燃料圧力
   を残したまま閉弁する燃料噴射装置のデリバリバルブに
   おいて、 前記弁体の内部には、 前記燃料ポンプ室側と前記ノズル側とを連通する内部燃
   料通路を備えるとともに、 前記燃料ポンプ室から圧送される燃料圧力によって前記
   内部燃料通路を開き、前記弁体が前記弁座に着座してか
   ら前記ノズル側の燃料圧力によって前記内部燃料通路を
   閉じるバルブ機構を備えたことを特徴とする燃料噴射装
   置のデリバリバルブ。
2. 【請求項２】 弁座の内側に燃料通路を備えた弁シート
   と、 前記弁座に押し付けられて前記燃料通路を閉塞する弁体
   と、 前記弁体を前記弁座へ押し付けるバルブスプリングとを
   備え、 燃料ポンプ室から圧送される燃料圧力によって開弁し、
   エンジンの燃料噴射ノズルまでの燃料配管内に燃料圧力
   を残したまま閉弁する燃料噴射装置のデリバリバルブに
   おいて、 前記弁体と前記弁シートとの間には、 前記弁体が前記弁座に着座する際の衝撃を和らげる緩衝
   部材が設けられたことを特徴とする燃料噴射装置のデリ
   バリバルブ。