JPH0642429A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソレノイドバルブを用いて燃料噴射を制御す
る燃料噴射制御装置において、ソレノイドの経時的な変
形や浸食を低減し、併せて、弁体の摺動部の隙間からリ
ークする高圧燃料によってアーマチュアを収納するアー
マチュア室の圧力が異常に高圧になるのを防ぐ。 【構成】 燃料噴射ポンプの高圧側と低圧側との間に設
けられたソレノイドバルブに、アーマチュアを収納する
アーマチュア室と、弁体のアーマチュアを有しない一端
周囲に形成された低圧側と接続しないバランス室とを連
通する連通路を設け、低圧側に伝搬する高周圧力波が連
通路を介してアーマチュア室に伝搬されないようにし、
圧力上昇防止経路を設けて、弁体の摺動部の隙間からア
ーマチュア室にリークする高圧燃料によってアーマチュ
ア室内が異常に高圧になることを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
等に用いられる燃料噴射ポンプの噴射量制御装置、より
詳しくは、ポンプの高圧側と低圧側との間に設けられる
ソレノイドバルブにより噴射量を制御する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】噴射量制御装置として、従来、燃料噴射
ポンプの圧縮室に通じる高圧側と燃料導入口に通じる低
圧側との間にソレノイドバルブを設け、吸入行程時に高
圧側と低圧側を連通させて圧縮室に低圧側からの燃料を
導入し、圧縮行程時に高圧側と低圧側とを遮断して圧縮
室内の燃料を噴射するようにしたものは公知である。

【０００３】本出願人によって開発されているこの種の
噴射量制御装置は、ソレノイドバルブの弁体とこの弁体
と協動するアーマチュアとを接続し、弁頭部の周囲に高
圧燃料を逃がすスピル室を、また、アーマチュアの周囲
にこのアーマチュアを収納するアーマチュア室を形成
し、弁体のスムーズな動きを確保するために弁体の内部
または周囲にスピル室とアーマチュア室とを接続する連
通路を形成し、これらスピル室とアーマチュア室との圧
力バランスをとるようしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
技術においては、噴射終わりに高圧側からスピルする燃
料が１５００Kg/cm²と非常に高圧で、ソレノイドバルブ
の開成に伴って瞬間的に低圧側に逃げた燃料により、図
５に示されるように、スパイク状の高周圧力波が前記連
通路を介してスピル室からアーマチュア室へ伝搬し、ア
マーチュアを回り込んでソレノイド表面にぶつかり、ス
テータやコイルをコーティングする樹脂材を経時的に変
形または浸食してしまう不都合があった。

【０００５】そこで、この発明においては、弁体の動き
をスムーズにする圧力バランスをとる連通路を確保しつ
つも、スピル室からアーマチュア室への高周圧力波の伝
搬を抑え、もってソレノイドの経時的な変形や浸食を低
減するようにした噴射量制御装置を提供することを課題
としている。また、この発明の他の目的は、弁体の摺動
部の隙間からリークする高圧燃料によってアーマチュア
室内が異常に高圧になることを防ぐことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる高
圧側と低圧側との間に、該高圧側と低圧側との連通状態
を調節するソレノイドバルブを有し、このソレノイドバ
ルブは、前記低圧側と接続するスピル室に弁座と着座す
る弁頭部を収納しこの弁頭部の前後で摺動部を備えた弁
体と、この弁体の一端に接続しアーマチュア室に収納さ
れたアーマチュアと、前記弁体を燃料噴射ポンプの圧縮
行程時において閉成するよう前記アーマチュアを動かす
ソレノイドと、このソレノイドの電磁力に抗して前記弁
体を付勢するリターンスプリングとを有して成り、前記
ソレノイドバルブに、前記アーマチュア室と前記弁体の
反アーマチュア側端の周囲に形成されたバランス室とを
連通する連通路を設けると共に、前記アーマチュア室の
圧力上昇を防ぐ圧力上昇防止経路を設けたことにある。

【０００７】ここで、アーマチュア室の圧力上昇を抑え
る圧力上昇防止経路は、摺動部のクリアランスを調整
し、弁体とバランス室との間の摺動部のクリアランスを
弁体とアーマチュアとの間の摺動部のクリアランスをよ
り大きくすることで構成しても、また、摺動部のクリア
ランスを調整する代わりに、弁体とアーマチュアとの間
の摺動部より、該摺動部を介して漏れようとする高圧余
剰油を逃がし通路を介してスピル室へ逃がす構成として
もよい。

【０００８】

【作用】したがって、連通路によって弁体のアーマチュ
ア側端と、反アーマチュア側端とに等しい油圧がかかる
ので、ソレノイドへの電磁力とリターンスプリングのバ
ネ力との大きさに基づいて弁体がスムーズに移動する。
即ち、ソレノイドへ通電されない吸入行程時において
は、リターンスプリングによって弁頭部が弁座から離反
し、低圧燃料が低圧側から高圧側へ入り、燃料噴射ポン
プの圧縮室に供給され、ソレノイドへの通電が開始され
る圧縮行程時においては、ソレノイドの電磁力によりア
ーマチュアが吸引されて弁頭部が弁座に着座し、圧縮室
内の燃料が圧縮される。噴射終わり等において、高圧側
から低圧側へ高圧燃料が戻されても、連通路は直接スピ
ル室と接続されているわけではなく、摺動部のクリアラ
ンスを介してのみスピル室と連通しているので、高周圧
力波のアーマチュア室への伝搬がほとんどない。

【０００９】上述の構成においては、弁頭部とアーマチ
ュアとの間に位置する弁体の摺動部のクリアランスは、
圧縮行程時におけるアーマチュア室への高圧油のリーク
をできるだけ抑えるために通常小さく設定されるが、ク
リアランスをいくら小さくしてもこの隙間よりアーマチ
ュア室へ高圧燃料がリークし、アーマチュア室圧が徐々
に高まり、異常に高圧になることが心配される。そのた
め、圧力上昇防止経路によってアーマチュア室の圧力上
昇を抑えるようになっている。

【００１０】ここで、圧力上昇防止経路が、例えば、弁
頭部とバランス室との間の摺動部のクリアランスを弁頭
部とアーマチュアとの間の摺動部のクリアランスをより
大きくすることで構成される場合には、アーマチュア室
に高圧油がリークしても、連通路、バランス室を通っ
て、弁頭部とバランス室との間の摺動部のクリアランス
からスピル室へ圧力が逃げ、アーマチュア室内は常時低
圧状態に保持される。

【００１１】また、圧力上昇防止経路が、弁頭部とアー
マチュアとの間の摺動部よりスピル室へ高圧余剰油を戻
す戻し通路によって構成される場合には、弁頭部とアー
マチュアとの間の摺動部のクリアランスを介して、高圧
側からアーマチュア室へリークしようとする余剰油が、
アーマチュア室に至る前に戻し通路に入り、低圧側へ戻
され、このため、アーマチュア室内を常時低圧に保つこ
とが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１３】図１において、燃料噴射装置は、例えばデ
ィーゼル機関の各気筒内に燃料を噴射供給するユニット
インジェクタ方式の噴射ポンプ１を有し、この噴射ポン
プ１は、プランジャバレル２の基部に形成されたシリン
ダ３にプランジャ４が摺動自在に挿入され、プランジャ
バレル２とプランジャ４とで囲まれた部分に圧縮室５が
形成されている。前記プランジャ４は、これに連結され
たタペット６とプランジャバレル２との間に介在された
スプリング７により、プランジャバレル２から遠ざかる
方向（図の上方向）へ常時付勢されている。タペット６
は、図示しない機関の駆動軸に形成されたカムと当接し
ており、駆動軸が回転すると、前記スプリング７と協働
してプランジャ４を往復動させるようになっている。

【００１４】プランジャ４の先端には、ホルダ部８がホ
ルダナット９をもって組付けられ、このホルダ部８に
は、スペーサ１０を介してノズル１１がリテーニングナ
ット１２をもって連結されている。ホルダ部８には、ス
プリング収納室１３が形成され、このスプリング収納室
１３に収納されたノズルスプリング１４により、図示し
ないノズルの針弁を図中右方向に押圧するようになって
いる。ノズル１１は、その構造自体周知のもので、プラ
ンジャ先端の圧縮室５から所定圧以上の高圧燃料が吐出
孔１６、ホルダ部８に形成された連通孔１７、スペーサ
１０に形成されたバルブ１８及びノズル１１に供給され
ると針弁が開かれ、ノズル先端に形成された噴孔から燃
料が噴射されるようになっている。

【００１５】ソレノイドバルブ２０は、図２にも示され
るように、プランジャバレル２に設けられた弁ハウシン
グ２１に弁体２２を摺動自在に挿入させ、弁ハウジング
２１に弁体２２の中程に設けられた弁頭部２３と当接す
る弁座２４を設け、弁頭部２３を覆うように弁ハウジン
グ２１にネジ止めされたヘッダ２５との間に弁頭部２３
を収納するスピル室２７が形成されている。

【００１６】ここで、弁体２２は、弁頭部が形成された
第１の弁体部材２２ａと、この第１の弁体部材２２ａに
連結された第２の弁体部材２２ｂとから構成されてい
る。より具体的に説明すれば、第１の弁体部材２２ａ
は、弁頭部２３からヘッダ側に延設された連結片２８を
有し、この連結片は、弁頭部２３に続いて形成された小
径部２８ａと、この小径部２８ａの先端に一体に形成さ
れた大径部２８ｂとから成り、これに対して、第２の弁
体部材２２ｂは、第１の弁体部材２２ａとの対向面を含
むように側方から切り欠かれた結合凹部２９を有し、こ
の結合凹部２９は、小径部２８ａを覆う浅い凹部２９ａ
に大径部２８ｂを挿嵌する深い凹部２９ｂが続いて形成
されて成り、前記連結片２８と軸方向において係合し、
径方向において幾分の遊びを有した状態で連結されてい
る。

【００１７】また、第１の弁体部材２２ａは、弁ハウジ
ング２１のヘッダ２５と反対側にネジ止めされているホ
ルダ３０を挿通し、その先端にアーマチュア３１が螺合
されている。このホルダ３０には、スペーサ３２を介し
てソレノイド収納バレル３３がホルダナット３４により
組付けられており、前記アーマチュア３１は、ホルダ３
０とスペーサ３２との間に形成されたアーマチュア室３
５に収納され、スペーサ３２の取付孔３６を介してソレ
ノイド収納バレル３３に収納されたソレノイド３７と対
峙している。このソレノイド３７は、ステータ３８内に
コイル３９を収納して成り、ステータ３８の端面をスペ
ーサ３２の端面に揃えてある。前記ホルダ３０には、弁
体２２の側面に形成されたスプリング受け４０との間に
スプリング収納室４１が形成され、このスプリング収納
室４１に弁頭部２３を弁座２４から常時離反する方向へ
付勢するリターンスプリング４２が収納されている。し
たがって、ソレノイド３７への通電がある場合にのみ、
アーマチュア３１がリターンスプリング４２に抗してス
テータ３８に吸引され、弁頭部２３が弁座２４に着座す
るようになっている。また、スプリング収納室４１とア
ーマチュア室３５は、連通路６５によって連通してい
る。

【００１８】また、第２の弁体部材２２ｂは、ヘッダ２
５に形成された挿入孔４３に摺動自在に挿入されてい
る。ヘッダ２５の挿入孔４３は、外方から調節栓４４で
気密良く閉塞されており、この調節栓４４により弁体２
２のストッパ４５が構成され、調節栓４４の螺合量を調
節することでソレノイドバルブ２０の最大開口量がアジ
ャストできるようになっている。

【００１９】しかして、弁体自体は、弁頭部２３の前
後、即ち、第１の弁体部材２２ａの弁ハウジング２１と
の接触部、および第２に弁体部材２２ｂのヘッダ２５と
の接触部において摺動部４６ａ，４６ｂが形成されてい
る。

【００２０】弁体２２の弁頭部２３よりリターンスプリ
ング側の部位には、径を幾分小さくした環状凹部４７が
形成され、この環状凹部４７は、弁頭部２３が弁座２４
から離れているときに、高圧側と低圧側との間で燃料を
一方から他方ヘ導くための連通溝として機能しいてい
る。

【００２１】また、燃料供給通路４８は、プランジャバ
レル２に形成され燃料導入口４８ａを有し、一端がシリ
ンダ３のプランジャ側面と常時臨む位置に形成された環
状溝４８ｃに開口する流入孔４８ｂ、一端が環状溝４８
ｃに開口し、他端がスピル室２７へ連通する供給通路４
８ｄ及び前記環状凹部４７に一端が接続され、他端が前
記圧縮室５に開口の供給通路４８ｅとより成り、前記ソ
レノイドバルブ３７にて通路４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、
４８ｄ、は低圧側となり、通路４８ｅは高圧側となる。

【００２２】燃料導入口４８ａから流入された燃料は、
プランジャ４が上行する吸入行程時に低圧側から高圧側
へ供給されて圧縮室５に導かれ、プランジャ４が下行す
る圧縮行程時に弁頭部２３が弁座２４に着座すると、圧
縮室内で圧縮されてノズル１１から噴射される。また、
圧縮行程時に弁頭部２３が弁座２４から離反すると、高
圧側の燃料は環状凹部４７を介して逆に低圧側へリーク
し、噴射が終了するようになっている。

【００２３】尚、５２は、ヘッダ２５に穿設された燃料
出口路であり、図示しないオーバーフローバルブに接続
されて余剰低圧燃料を燃料タンクに戻している。また、
５３は高圧側の供給通路４８ｅを閉塞する盲栓である。

【００２４】さらに、前記挿入孔４３、第２の弁体部材
２２ｂ、及び調節栓４４で囲まれた部分にバランス室５
５が形成され、このバランス室５５とアーマチュア室３
５は連通路５６により連通され、同圧力に保つことで弁
体２２のスムーズな動きを確保している。この実施例に
おいて連通路は、アーマチュア室３５からホルダ３０、
弁ハウシング２１、及びヘッダ２５にかけて穿設された
縦孔５６ａと、ヘッダ２５の側面からバランス室５５に
かけて穿設され、その途中で縦孔の先端と接続する横孔
５６ｂとから成り、横孔５６ｂは、盲栓５７でヘッダ側
面の開口端が閉塞されている。

【００２５】また、スピル室２７とアーマチュア室３５
との間の摺動部４６ａのクリアランスは、スピル室２７
とバランス室５５との間の摺動部４６ｂのクリアランス
より小さく設定され、摺動部４６ａの隙間を介して高圧
側からアーマチュア室３５へリークする燃料をできるだ
け少なくすると共に、摺動部４６ｂの隙間により圧力上
昇防止経路が構成されてスピル室２７とバランス室５５
相互間の燃料の流動を、流通抵抗が大きいながらも積極
的に許している。

【００２６】上記ソレノイド３７への通電は、コントロ
ールユニット７０により制御されるもので、このコント
ロールユニット７０は、Ａ／Ｄ変換器、マルチプレク
サ、マイクロコンピュータ、メモリ、駆動回路等により
構成され、エンジンの回転状態を検出する回転検出部７
１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検
出するアクセル開度検出部７２、駆動軸に取り付けられ
て駆動軸が基準角度位置に達する毎にパルスを発生する
基準パルス発生部７３、針弁のリフトタイミングを検出
する針弁リフトセンサ７４等からの各信号を入力するよ
うになっている。そして、これらの信号に基づいて通電
開始および終了タイミング等が演算され、圧縮行程時に
おいてソレノイド３７へ必要時間通電し、ソレノイドバ
ルブ２０の閉弁期間を制御している。

【００２７】上記構成において、燃料噴射ポンプの吸入
行程においては、ソレノイド３５への通電がないためア
ーマチュア３１がリターンスプリング４２によってステ
ータ３８から離反し、同時に弁頭部２３が弁座２４から
離れ、燃料導入口５１から低圧側に導入された低圧燃料
が環状凹部４７を介して高圧側に導かれ、圧縮室５に供
給される。そして、圧縮行程においては、ソレノイド３
７への通電が開始されるので、アーマチュア３１がステ
ータ３８に吸引され、弁頭部２３が弁座２４に着座す
る。これにより、低圧側と高圧側との連通状態が遮断さ
れて圧縮室５内の燃料が圧縮され、ノズル１１から噴射
される。

【００２８】圧縮行程後期においては、ソレノイド３７
への通電がなくなるので、再び、弁頭部２３が弁座２４
から離れ、高圧側の高圧燃料が環状凹部４７を介して低
圧側へ戻され、高圧側の圧力が急に低下して噴射を終え
る。高圧燃料が低圧側に戻される際には、前述の如く高
周波の圧力波がスピル室２７と連通する各所に伝搬され
ようとするが、スピル室２７とアーマチュア室３５は、
直接連通されていないので、高周圧力波がアーマチュア
室３５に伝搬されることがない。この場合、スピル室２
７とバランス室５５との間の摺動隙間は幾分緩やかに形
成されているので、この隙間を介してスピル室２７から
バランス室５５に圧力波が伝搬し、連通路５６を介して
アーマチュア室３５に伝わることも考えられるが、摺動
部４６ｂのクリアランス自体は流通抵抗の大きい小さな
ものであるので、アーマチュア室３５への高周圧力波の
伝搬はほとんどないと考えてよい。

【００２９】このため、アーマチュア３１を回り込んで
ソレノイド３７表面に至る高周圧力波が無くなるので、
ステータ３８表面やコイル３９をコーティングしている
樹脂等への衝撃がなく、経時的な変形や浸食を防ぐこと
ができるものである。

【００３０】また、弁座２３が弁頭部２４に着座してソ
レノイドバルブ２０が閉成する圧縮行程においては、摺
動部４６ａの隙間をいくら小さくしても、高圧側からア
ーマチュア室３５への高圧余剰燃料のリークを避けられ
ず、アーマチュア室内の圧力が徐々に高まろうとする
が、摺動部４６ｂのクリアランス（圧力上昇防止経路）
は摺動部４６ａのクリアランスより大きく形成されてい
るので、アーマチュア室３５と連通路５６を介して接続
しているバランス室５５からスピル室２７へ圧力が逃
げ、アーマチュア室３５の高圧化を防止できるものであ
る。

【００３１】図３及び４において、この発明に係る他の
実施例が示され、以下、前記実施例と同一構成箇所は同
一番号を付して説明を省略し、異なる点についてのみ説
明する。

【００３２】ソレノイドバルブ２０は、スピル室２７と
アーマチュア室３５との間の摺動部４６ａの途中に、高
圧側から摺動隙間をリークしようとする高圧余剰燃料を
低圧側へ逃がす逃がし通路６０が形成され、この逃がし
通路６０により、圧力上昇防止経路が構成されている。
この逃がし通路６０は、種々の構成が考えられ、その一
例として、図３においては、弁ハウジング２１の摺動部
４６ａと臨む部位に環凹状に削設されたリークストッパ
６１を形成し、このリークストッパ６１とスピル室２７
とをリーク孔６２を介して連通して構成されている。ま
た、図４においては、前記リーク孔６２が弁体２２に形
成されているもので、リーク孔６２を、前記リークスト
ッパ６１に開口するよう第１の弁体部材２２ａの径方向
に穿設された横通孔６２ａと、この横通孔６２ａに一端
が開口し、他端が第１の弁体部材２２ａの先端から第２
の弁体部材２２ｂの結合凹部２９に開口する縦通孔６２
ｂとによって構成し、同様にリークストッパ６１とスピ
ル室２７とを連通している。

【００３３】このような構成によれば、高圧側からアー
マチュア室３５への高圧余剰燃料のリークを抑えること
ができるので、アーマチュア室３５の高圧化を防止でき
る。このため、前記実施例のように、摺動部４６ｂのク
リアランスを、摺動部４６ａのクリアランスより大きく
する構成は必ずしも必要でないが、たとえば、弁体２２
を実施例と異なり一つの弁体部材で構成し、縦通孔６２
ｂをバランス室５５に開口する構成とすれば、スピル室
２７とバランス室５５との間の摺動部４６ｂのクリアラ
ンスを大きくする前記構成が必要となる。

【００３４】尚、この実施例においては、燃料噴射ポン
プ１としてユニットインジェクタを用いた場合を示した
が、本発明にかかる制御は、分配型や列型等、噴射ポン
プの形式を問わず利用できるものである。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ソレノイドバルブの弁体の両端に連通路によって等圧を
かけ、弁体の中程に形成された弁頭部を収納するスピル
室に対してアーマチュア室とバランス室とを摺動部によ
って区画したので、高圧側から低圧側にスピルする高圧
燃料による圧力波がアーマチュア室に伝搬することがな
くなり、ソレノイドの経時的な変形や浸食を低減するこ
とができる。また、ソレノイドバルブに圧力上昇防止経
路が設けられているので、アーマチュア室圧を低圧状態
に維持することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料噴射装置の実施例を示す概略
構成図である。

【図２】図１に係る燃料噴射装置のソレノイドバルブを
示す拡大図断面である。

【図３】ソレノイドバルブの他の実施例を示す拡大断面
図である。

【図４】ソレノイドバルブの更に他の実施例を示す拡大
断面図である。

【図５】ソレノイドバルブのアーマチュア室内の圧力変
動を示す実験データである。

【符号の説明】

１ 噴射ポンプ ５ 圧縮室 ２０ ソレノイドバルブ ２２ 弁頭部 ２３ 弁頭部 ２４ 弁座 ２７ スピル室 ３５ アーマチュア室 ３７ ソレノイド ４２ リターンスプリング ５５ バランス室 ５６ 連通路 ６０ 逃がし通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる高圧側
   と低圧側との間に、該高圧側と低圧側との連通状態を調
   節するソレノイドバルブを有し、このソレノイドバルブ
   は、前記低圧側と接続するスピル室に弁座と着座する弁
   頭部を収納しこの弁頭部の前後で摺動部を備えた弁体
   と、この弁体の一端に接続しアーマチュア室に収納され
   たアーマチュアと、前記弁体を燃料噴射ポンプの圧縮行
   程時において閉成するよう前記アーマチュアを動かすソ
   レノイドと、このソレノイドの電磁力に抗して前記弁体
   を付勢するリターンスプリングとを有して成り、前記ソ
   レノイドバルブに、前記アーマチュア室と前記弁体の反
   アーマチュア側端の周囲に形成されたバランス室とを連
   通する連通路を設けると共に、前記アーマチュア室の圧
   力上昇を防ぐ圧力上昇防止経路を設けたことを特徴とす
   る燃料噴射制御装置。