JPH057498Y2 - - 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ノズルとが一
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リンク
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圧力室に
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。

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らパイプを介し
て燃料噴射ノズルに至る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。

これらの電磁弁の代りに圧電素子アクチユエー
タを利用した弁装置を使用すれば応答性を改善す
ることができる。しかしながら、圧電素子と弁体
とを結合するためには機械的結合手段が必要であ
り、これら間の微小な位置関係の調節は圧電素子
の特性のバラツキ或いは個体のバラツキによつて
困難な場合が多い。

本考案は圧電素子アクチユエータを用いること
によつて少ない電力量で燃料噴射量や噴射時期を
精密に制御することができ、且つ構造が簡単で組
付や調整を容易に行うことができるユニツトイン
ジエクタを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案によるユニツトインジエクタは、本体の
一部にプランジヤを配置してその先端側に圧力室
を形成した燃料圧送部を設けるとともに、前記本
体の先端部に前記圧力室に連通する燃料噴射ノズ
ルを設けてなるユニツトインジエクタにおいて、
前記圧力室から前記燃料噴射ノズルに供給される
燃料を溢流させる溢流通路を設け、該溢流通路内
に溢流弁を摺動自在に配置するとともに該溢流弁
の背後側に圧電素子アクチユエータを配置し、該
溢流弁と圧電素子アクチユエータとの間に弁作動
圧力室を形成して油圧により前記溢流弁を駆動す
るようになすとともに前記溢流弁と前記溢流通路
との間の摺動部を介して燃料が前記弁作動圧力室
内に供給できるようにし、前記圧電素子アクチユ
エータの弁作動圧力室に面する端面の面積を前記
溢流弁の弁作動圧力室に面する端面の面積より大
となし、前記弁作動圧力室内に前記溢流弁の後退
位置を規制する調整ピンを設けたことを特徴とす
る。

〔実施例〕

第１図及び第２図において、１０は圧送部本体
であり、その下方部には噴口１２を有する燃料噴
射ノズル本体１４が固定されている。これらの本
体１０，１４がユニツトインジエクタ本体を形成
する。１５はニードル弁である。圧送部本体１０
にはプランジヤバレル１６が固定的に挿入され
る。本体１０とプランジヤバレル１６との間には
環状の燃料通路１８が形成され、圧送部本体１０
に取付けた燃料供給口２０からこの環状の燃料通
路１８に燃料が供給される。プランジヤバレル１
６には放射状の貫通穴２２が形成され、燃料が環
状燃料通路１８から貫通穴２２を通つてプランジ
ヤバレル１６の内部へ供給される。

プランジヤバレル１６内にはプランジヤ２４が
摺動可能に挿入され、プランジヤ２４の先端側に
圧力室２６が形成される。プランジヤ２４の上端
は、圧送部本体１０とは分離して形成されたタペ
ツト本体２８に支持されたタペツト３０に連結さ
れ、タペツト３０はスプリング３２により付勢さ
れるとともに図示しないカムによつて駆動され、
プランジヤ２４を第１図で上下方向に駆動する。

圧力室２６と噴口１２とを連通するために、圧
送部本体１０及び燃料噴射ノズル本体１４にそれ
ぞれ燃料供給通路３４，３６が設けられる。３７
はフイルターである。さらに、環状燃料通路１８
と燃料噴射ノズル本体１４のスプリング室４０を
連結する燃料戻り通路３８が燃料供給通路３４と
平行に形成され、これらの燃料供給通路３４と燃
料戻り通路３８を連結して燃料溢流通路４２が設
けられる。燃料溢流通路４２にはニードル状溢流
弁４４が配置される。即ち、溢流弁４４の先端が
燃料溢流通路４２に設けた弁座４６に係合する。
燃料溢流通路４２はほぼ一定の直径を有し、燃料
供給通路３４と直交して燃料戻し通路３８とは反
対側にさらに延びる。溢流弁４４は段付きに形成
され、前方の小径部分と後方の大径部分とを有す
る。後方の大径部分が燃料溢流通路４２の延長部
分にピストンとシリンダの関係で嵌合される。

溢流弁４４の背後側には溢流弁４４の後方大径
部よりもさらに大径のボア４８が形成され、この
ボア４８にはアクチユエータピストン５０が摺動
可能に挿入される。アクチユエータピストン５０
は圧電素子５２を変形可能に収めたホルダ５４に
当接する。圧電素子５２はナツト５６を圧送部本
体１０に螺着することにより第１図で右方側への
変位を規制されるように取付けられる。よつて、
圧電素子５２は第１図で左方側へのみ変位可能で
あり、そして、アクチユエータピストン５０に取
付けた皿ばね５８によりアクチユエータピストン
５０とともに常時右方側に向かつては付勢され
る。圧電素子５２は機関の運転状態に応じて制御
器５９により通電を制御される。

第２図は明らかなように、溢流弁４４とアクチ
ユエータピストン５０とは直接に当接するもので
はなく、これら間には弁作動圧力室６０が形成さ
れる。さらに、アクチユエータピストン５０に
は、弁作動圧力室６０内に突出する調整ピン６２
が取付けられている。調整ピン６２の直径は溢流
弁４４の直径よりかなり小さい。尚、弁作動圧力
室６０には、溢流弁４４とこれを取囲むシリンダ
壁との間の微小なクリアランスから燃料油が入り
こむことができる。

次に作用について説明する。

第１図はプランジヤ２４が上昇位置にある状態
を示し、このときに、燃料が放射状の貫通穴２２
から圧力室２６に吸入される。やがてプランジヤ
２４が下降を始め、プランジヤ２４が貫通穴２２
を塞ぐことによつて圧力室２６内の燃料が加圧さ
れる。このときには圧電素子５２には通電されて
おらず、アクチユエータピストン５０は縮退した
圧電素子５２とともに第１図で右方側の後退位置
にある。従つて、圧力室２６の加圧が始まると直
ちに燃料の圧力が溢流弁４４のテーパー部及び先
端部に作用して溢流弁４４を後退させ、よつて燃
料溢流通路４２が開かれる。従つて、圧力室２６
の燃料が溢流通路４２から戻り通路３８へ溢流す
るために、圧力は大きく上昇せず、ニードル弁１
５は開弁しない。

このときに、溢流弁４４の後端面は、後退位置
にあるアクチユエータピストン５０に支持された
調整ピン６２の先端に当り、溢流弁４４はそれ以
上後退できない。即ち、溢流弁４４は来るべき閉
弁に備えて一定の位置で待機しつつ開弁してい
る。もし調整ピン６２がないと溢流弁４４の停止
位置が定まらないことになる。

やがて、運転状態に応じてニードル弁１５を開
弁させるべきときに、制御器５９から圧電素子５
２へ通電される。圧電素子５２は通電によりただ
ちに膨張し、右端側の位置が規制されているため
に左端側へ変位し、アクチユエータピストン５０
を左方へ押す。アクチユエータピストン５０のこ
の運動は弁作動圧力室６０の容積を減少させ、そ
れによつて生じる油圧力によつて溢流弁４４が押
されて燃料溢流通路４２を閉じる。この間にプラ
ンジヤ２４は下降を続けており、溢流通路４２を
閉じることによつて圧力室２６の燃料の圧力が上
昇し、ニードル弁１５を開弁して燃料を噴射す
る。次に圧電素子５２への通電を止めることによ
つて噴射が終了する。即ち、皿ばね５８のばね力
によりアクチユエータピストン５０及び圧電素子
５２が元の後退位置に戻り、溢流弁４４のテーパ
ー部に作用する圧力によつて溢流弁４４が開くの
で、プランジヤ２４が下降中であつても圧力室２
６の圧力は衰える。

本考案においては、溢流弁４４を作動させるた
めに圧電素子アクチユエータを用いており、プラ
ンジヤ２４は機械的に比較的長い時間下降運動を
続けるのみで燃料噴射ノズルの実際の開弁及び閉
弁には関係しない。実際に燃料噴射ノズルを開閉
弁させるのは圧電素子５２である。圧電素子５２
は極めて短時間のうちに優れた応答性を有し、従
つて、圧電素子の電気的な制御によつて応答性に
優れ且つ精密な燃料噴射時期及び噴射量の制御を
行うことができる。そして、圧電素子５２を用い
ることによつて、機械的なユニツトインジエクタ
では難しいパイロツト噴射も行うことができる。
さらに、溢流弁４４を駆動するために弁作動圧力
室６０の油圧を利用しているので、アクチユエー
タピストン５０と溢流弁４４を正確に連結する必
要がなく且つこれらの部品の対向面の仕上加工も
精密に行う必要がない。そして、圧力を発生する
ためのアクチユエータピストン５０の直径が大き
く、且つ圧力を受ける溢流弁４４の直径が小さい
ために、アクチユエータピストン５０の駆動力は
比較的小さくてよく、よつて圧電素子５２の所要
電力量も比較的小さくてよいことになる。

しかしながら、圧電素子５２の変位置は極めて
小さいものであり、それに応じて溢流弁４４の移
動量も小さく、例えば0.1mm〜0.2mm程度である。
従つて、溢流弁４４の開弁時の位置が調整ピン６
２によつて規制されていないと、溢流弁４４がア
クチユエータピストン５０に当接するほどの位置
まで動いたりして開弁位置が不定位置になり、次
に確実に閉弁できなくなることも生じる。本考案
においては、溢流弁４４が常に同じ移動量だけ動
くことができるので微小な変位しかしない圧電素
子５２であつても溢流弁４４を確実に作動させる
ことができる。

このようにアクチユエータピストン５０の駆動
により弁作動圧力室６０内の圧力を制御して溢流
弁４４を開閉させる場合、弁作動圧力室６０内の
油圧の漏れが問題となる。例えば溢流弁４４を閉
弁させるにはアクチユエータピストン５０により
弁作動圧力室６０を加圧するので燃料が溢流弁４
４の摺動部を介して弁作動圧力室６０から漏れる
可能性があり、この燃料の漏れが続くと次回の溢
流弁４４の閉弁時に十分な締切圧が得られなくな
るおそれがある。しかし本考案では漏れた燃料を
溢流弁４４の開弁時に弁作動圧力室６０内に再度
吸入することによりこの問題に対処する。すなわ
ち、溢流弁４４が調整ピン６２に当接した時点で
溢流弁４４の端部とアクチユエータピストン５０
の端部間の距離が規定され、アクチユエータピス
トン５０が第２図でさらに右に動くと弁作動圧力
室６０内の圧力が低下して溢流弁４４の摺動面か
ら燃料を吸入するよう作用する。したがつて弁作
動圧力室６０内の圧力が溢流弁４４の閉弁時に低
下することがなくなる。

次にプランジヤ２４が上昇を始めると、燃料が
開いている燃料溢流通路４２から圧力室２６に逆
に吸入されることができ、これによつてプランジ
ヤ２４上昇時に噴射系が負圧にならなくなり、気
泡の発生が防止され、残留圧力が安定化する。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば構造が簡
単で性能の優れたユニツトインジエクタが得られ
る。特に、圧電素子の特性を十分に発揮できる構
造のために極めて応答性の優れたユニツトインジ
エクタを得ることができ、微小の燃料調量がで
き、パイロツト噴射等の制御により噴射特性改善
による騒音低減や最小噴射量低減による燃費低減
を達成することができる。さらに、燃料溢流通路
を燃料供給通路に直交するように形成すれば燃料
溢流通路を極めて短くでき且つ溢流弁配置のため
のデツドボリユームを最小にすることができる。
それによつて、ユニツトインジエクタの構造がコ
ンパクトになり、高圧燃料供給通路を短くしたユ
ニツトインジエクタの特徴が発揮される。

また本考案においては圧電素子アクチユエータ
の弁作動圧力室に面する端面の面積が溢流弁の弁
作動圧力室に面する端面の面積より大となつてい
るため、アクチユエータの駆動力は比較的小さく
てよく、圧電素子の所要電力量も比較的小さくて
よいことになる。さらに溢流弁の摺動部を介して
燃料が弁作動圧力室内に供給でき溢流弁は調整ピ
ンによりその後退位置が規制されるので、溢流弁
の開弁時に弁作動圧力室内に燃料を供給すること
ができ、次回の溢流弁の閉弁時に十分な締切圧が
得られ、溢流弁の作動を常に確実なものとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるユニツトインジエクタの
断面図、第２図は第１図のユニツトインジエクタ
の溢流弁付近の拡大図である。 １０……圧送部本体、１４……噴射ノズル本
体、２４……プランジヤ、２６……圧力室、３
４，３６……燃料供給通路、３８……燃料戻し通
路、４２……燃料溢流通路、４４……溢流弁、５
０……アクチユエータピストン、５２……圧電素
子、６０……弁作動圧力室、６２……調整ピン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体の一部にプランジヤを配置してその先端側
   に圧力室を形成した燃料圧送部を設けるととも
   に、前記本体の先端部に前記圧力室に連通する燃
   料噴射ノズルを設けてなるユニツトインジエクタ
   において、前記圧力室から前記燃料噴射ノズルに
   供給される燃料を溢流させる溢流通路を設け、該
   溢流通路内に溢流弁を摺動自在に配置するととも
   に該溢流弁の背後側に圧電素子アクチユエータを
   配置し、該溢流弁と圧電素子アクチユエータとの
   間に弁作動圧力室を形成して油圧により前記溢流
   弁を駆動するようになすとともに前記溢流弁と前
   記溢流通路との間の摺動部を介して燃料が前記弁
   作動圧力室内に供給できるようにし、前記圧電素
   子アクチユエータの弁作動圧力室に面する端面の
   面積を前記溢流弁の弁作動圧力室に面する端面の
   面積より大となし、前記弁作動圧力室内に前記溢
   流弁の後退位置を規制する調整ピンを設けたこと
   を特徴とするユニツトインジエクタ。