JPH0666220A - ディーゼル機関用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御弁部の摺動抵抗を減らし、異物が詰まり
にくく、焼き付きが起こりにくいディーゼル機関用燃料
噴射装置を提供することにある。 【構成】 噴孔を開閉するノズルニードルは、このピス
トン１２を介して背後に形成される圧力室１５の圧力に
より制御される。この圧力室１５の圧力は、三方電磁弁
１６により高圧側の燃料圧と低圧側の燃料圧とに切り換
え制御される。三方電磁弁１６は、インナバルブ１９を
摺動自在に配すアウタバルブ１８をシリンダ１７に摺動
自在に嵌合する。蓄圧配管に連通する高圧燃料通路５
４、５５は、シリンダ軸線に交差しない方向に延びグル
ーブ３２に連通している。コイル２０が励磁されると、
圧縮コイルスプリング２１に抗してアウタバルブ１８を
開方向にリフトし、高圧燃料通路５４、５５からグルー
ブ３２へ流入する燃料旋回流によってアウタバルブ１８
に回転力が付与される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関用燃料
噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼル機関用燃料噴射装置と
して特開昭５９−１６５８５８号公報に開示されるもの
がある。これは、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと呼
ばれる共通の蓄圧配管と、燃料を噴射するインジェクタ
とから構成される。このインジェクタ内には噴孔を開閉
するノズルニードルが摺動自在に配されるとともに、こ
のノズルニードルに作用する燃料圧を保持する背圧室を
形成しており、この背圧室の圧力が三方電磁弁によって
高圧側の燃料圧と低圧側の燃料圧とに切り替え制御され
ることにより、蓄圧配管から供給された高圧燃料が噴孔
から噴射される。

【０００３】前記三方電磁弁は、例えば図５および図６
に示すように、バルブボディ３０の内部孔３１に摺動可
能に配されるアウタバルブ１８と、アウタバルブの内部
孔１８ａに摺動可能に配されるインナバルブ１９とを備
え、バルブボディ３０の内部孔３１に形成されるグルー
ブ３２にはこれに連通する１個の高圧燃料通路３３が形
成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た三方電磁弁の構成では、アウタバルブ１８の円筒外壁
面に対向する位置にグルーブ３２を経由して１個の高圧
燃料通路３３が形成される構成であるから、高圧燃料通
路３３からグルーブ３２を経て内部孔３１に流入する燃
料の流れによってアウタバルブ１８に径方向に大きな偏
荷重が作用し、アウタバルブ１８の外壁と内部孔３１と
の間の摺動抵抗が増大するという問題があり、また、ア
ウタバルブ１８の外壁とバルブボディ３０の内部孔３１
との隙間部に切粉等の異物が入って摺動部に詰まりを起
こし易く、この異物の詰まりが固着すると、焼き付きや
すいという問題がある。

【０００５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、制御弁部の
摺動抵抗を減らし、異物が詰まりにくく、焼き付きが起
こりにくいディーゼル機関用燃料噴射装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるディーゼル
機関用燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄える蓄圧配管と、
この蓄圧配管に連通する噴孔を開閉するノズルニード
ル、およびこのノズルニードルに作用させる圧力を保持
する圧力室の圧力を高圧と低圧とに切り替える制御弁を
有するインジェクタとを備え、前記制御弁を駆動するこ
とにより前記ノズルニードルを作動させて前記蓄圧配管
内の燃料を前記噴孔から噴射するディーゼル機関用燃料
噴射装置において、前記制御弁はシリンダ内に摺動自在
に保持された弁手段とこの弁手段を駆動する駆動手段と
からなり、前記シリンダの前記弁手段摺動部には該弁手
段を囲むよう環状溝が形成されており、この環状溝と前
記蓄圧配管とは燃料通路で連通されており、この燃料通
路は、前記環状溝の中心軸に交差しない方向に高圧燃料
を導入し、環状溝内に旋回流を発生させるよう形成され
ていることを特徴とする。

【０００７】本発明の前記構成において、前記駆動手段
を構成する一構成要素として圧縮コイルスプリングを使
用する場合、圧縮コイルスプリングは、その伸長時に前
記弁手段に捩り力を作用させる回転方向と、前記高圧燃
料の旋回流入慣性力によって弁手段に作用する回転力の
回転方向とが同方向に設定されている構成にするのが望
ましい。

【０００８】

【作用】本発明の前記構成によると、制御弁のシリンダ
内に高圧燃料が流入するとき、アウタバルブの接線方向
に燃料が流入しようとするため、アウタバルブに回転力
が与えられることで、アウタバルブがシリンダ内壁に対
し相対的に回転するので、シリンダ内壁とアウタバルブ
外壁との固着ならびに焼き付きを防止するとともに、ア
ウタバルブとアウタシートとのバルブシート部の偏摩耗
の発生を防止する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、インジェクタ１００のケーシング
部材１は、ボディロア１ａと連結部１ｂと弁ケーシング
１ｃとからなり、リテーニングリング１ｄにより各部材
１ａ、１ｂ、１ｃが一体化されている。その弁ケーシン
グ１ｃ内には弁体摺動孔２および燃料溜り室３が形成さ
れ、その燃料溜り室３に連通する弁体摺動孔２にノズル
ニードル５の大径部６が摺動自在に嵌合されている。こ
のノズルニードル５の大径部６には連結部７が形成され
るとともに、さらに下方には小径部８および弁体部９が
一体形成されている。そして、弁体部９によりシート部
ｘが開閉され、噴孔４からの噴射がオンオフされる。ノ
ズルニードル５の連結部７の先端には、フランジ１０、
ピストンピン１１およびピストン１２が一体的に連結さ
れている。また、ノズルニードル５は、圧縮コイルスプ
リング１３により閉方向に付勢されている。ピストン１
２はシリンダ１４内に摺動自在に嵌合され、シリンダ１
４内には圧力室１５が形成されている。この圧力室１５
はノズルニードル５を閉弁する方向の圧力を保持する背
圧室と制御室とに区画され、背圧室と制御室を結ぶ通路
にワンウェイオリフィス２９が形成されている。

【００１０】ピストン１２の上方には三方電磁弁１６が
設けられ、この三方電磁弁（制御弁）１６は、弁手段と
この弁手段を駆動する駆動手段とからなる。すなわち、
図２に示すように、弁手段は、バルブボディ３０に形成
されるシリンダ１７内にアウタバルブ１８が摺動自在に
嵌合され、そのアウタバルブ１８に軸方向に延びるよう
形成される内部孔１８ａにはインナバルブ１９が摺動自
在に嵌合されている。シリンダ１７に形成されるアウタ
シート４０がアウタバルブ１８が離接する弁座部であ
り、アウバルブ１８に形成されるインナシート４２がイ
ンナバルブ１９が離接する弁座部である。アウタバルブ
１８には、径方向に貫通する貫通孔５６が例えば９０°
間隔で４個形成されている。

【００１１】駆動手段は、ケース５０にソレノイドハウ
ジング４８を介して固定される固定鉄心としてのステー
タ４７と、このステータ４７に取り付けられるコイル２
０と、アウタバルブ１８に固定され、通電時前記のステ
ータ４７側に吸引される可動鉄心４３と、アウタバルブ
１８を反吸引側に付勢する圧縮コイルスプリング２１と
から構成される。すなわち、図２に示すように、アウタ
バルブ１８の上方の外周壁には円板状の可動鉄心４３が
固定され、アウタバルブ１８の内部孔１８ａに連通して
形成される内部孔４４には円筒状つば付のスプリングシ
ート部材４５が嵌合されている。圧縮コイルスプリング
２１は、このスプリングシート部材４５のつば部４５ａ
に一端が当接し、他端がインナバルブ１９の大径部４６
に当接している。コイル２０を固定する固定鉄心として
のステータ４７はソレノイドハウジング４８内に収容さ
れ、このソレノイドハウジング４８の外周壁はＯリング
４９を介して円筒状のケース５０内に嵌合されている。
またケース５０の上部には、コイル２０に導通するリー
ド線を接続するための端子５１を固定するコネクタ５２
がカシメ部４８ａによってソレノイドハウジング４８に
カシメ固定されている。

【００１２】アウタバルブ１８に形成される貫通孔５６
に対向する径外方向側のシリンダ１７の内壁にはグルー
ブ３２が形成され、グルーブ３２に２本の高圧燃料通路
５４と５５が、図３および図４に示すように、シリンダ
１７の軸線を含む平面に平行な互いに異なる平面ｍ、ｎ
上に形成される。すなわち、高圧燃料通路５４と５５の
延長線はシリンダの中心軸線とねじれの関係位置になる
ように設定されている。そして、高圧燃料通路５４、５
５の端部が環状のグルーブ３２を構成する中心円の接線
方向に連通し、これにより高圧燃料通路５４、５５から
高圧燃料がアウタバルブ１８の外壁周囲に流入するとき
旋回流が発生し、アウタバルブ１８に回転を起こさせる
力が働くようになっている。また高圧燃料通路５４と５
５はシリンダ１７の中心軸線に対し１８０°対向した位
置に形成される。このため、高圧燃料が高圧燃料通路５
４、５５からグルーブ３２を経由してアウタバルブ１８
の外壁周囲に流入するとき、アウタバルブ１８に径方向
に均等な荷重が作用し偏心荷重が作用するのが防止され
るので、アウタバルブ１８とシリンダ１７の内部孔３０
ａとの摺動抵抗を低減する。このため、シリンダ１７の
内部孔３０ａに対しアウタバルブ１８が上下動するとき
アウタバルブ１８が回転するため、アウタバルブ１８の
外壁と内部孔３０ａとの隙間への異物侵入によるスティ
ックが発生するのが確実に防止される。

【００１３】そして、三方電磁弁１６において、コイル
２０が消磁されているとき、アウタバルブ１８は圧縮コ
イルスプリング２１の付勢力により下方位置にあり、高
圧燃料通路５４、５５は、グルーブ３２、貫通孔５６、
インナシート４２、内孔５８、通路３６を介して圧力室
１５と連通した状態となる。また、コイル２０が励磁さ
れているとき、ステータ４７に可動鉄心４３が吸引され
てアウタバルブ１８は上方へ移動し、圧力室１５が通路
３６、アウタシート４０を介してドレン通路２３と連通
した状態となる。なお、ドレン通路２３の燃料は、図３
に示すように３ドレンタンク２７に抜くことができるよ
うになっている。

【００１４】圧縮コイルスプリング２１は、伸長時また
は収縮時にアウタバルブ１８を回転させる回転力を発生
する。この回転方向は、アウタバルブ１８が開状態から
閉状態に切り替わるときに高圧燃料流入方向の接線方向
と一致するように構成するのが望ましい。これは、燃料
流入時に流体発生トルクと圧縮コイルスプリング２１の
発生トルクが一致することによりアウタバルブ１８の回
転力がより大きくなるからである。しかし、圧縮コイル
スプリング２１のねじれ力回転方向を反対方向に構成す
るものであっても良い。

【００１５】図１において、ケーシング部材１には燃料
供給通路２４が形成され、この燃料供給通路２４の一端
は燃料溜り室３８接続されるとともに、他端は三方電磁
弁１６の高圧燃料通路５４、５５に接続されている。蓄
圧配管２６は、図示しない高圧供給ポンプから供給され
た高圧燃料を蓄圧しており、この蓄圧配管２６は各気筒
毎に設けられたインジェクタ１００にインレット２５を
介して高圧燃料を供給する。なお、コントローラ２８
は、気筒判別センサ、カム角度センサおよびアクセル開
度センサからの信号等を入力し、所定の燃料噴射タイミ
ングで三方電磁弁１６を制御する。

【００１６】次に、作動について説明する。蓄圧配管２
６の高圧燃料は、インレット２５を介してインジェクタ
１００内に供給される。この燃料は通路２４を介して燃
料溜り室３に供給されるとともに、高圧燃料通路５４、
５５を介して三方電磁弁１６に供給される。三方電磁弁
１６が消磁されている場合には、アウタバルブ１８は圧
縮コイルスプリング２１の付勢力により着座しており、
高圧燃料通路５４または５５からグルーブ３２、貫通孔
５６、内部孔１８ａ、インナシート４２の周囲、内孔５
８を経由して通路３６から圧力室１５に高圧の燃料が流
入する。これによりノズルニードル５が閉弁状態を保持
する。

【００１７】三方電磁弁１６が励磁されると、アウタバ
ルブ１８は図中上方へ吸引され、圧力室１５および通路
３６の燃料はアウタシート４０の周囲を通ってドレン通
路２３を介して低圧側へ流される。圧力室１５の高圧が
低圧側へ流されると、図１に示すピストン１２は所定の
ストッパ当接位置まで上昇し、これに伴いノズルニード
ル５がリフトし噴孔４から燃料の噴射が開始される。ア
ウタバルブ１８がアウタシート４０からリフトすると
き、圧縮コイルスプリング２１が収縮すると同時にわず
かにアウタバルブに回転力を付与するため、アウタバル
ブ１８はリフトしながらシリンダ１７の内壁に対し回転
する。このとき、アウタバルブ１８の外壁と内部孔３０
ａとの間に異物がある場合はその異物が除去される。そ
の後ノズルニードル５がフルリフト状態となり、噴射率
は最大時期に至る。

【００１８】次に、三方電磁弁１６が消磁されると、圧
縮コイルスプリング２１の付勢力によりアウタバルブ１
８がアウタシート４０に着座するとともに、高圧燃料通
路５４、５５の高圧燃料がグルーブ３２、貫通孔５６を
経由してアウタバルブ１８の外周壁に対し接線方向にア
ウタバルブ１８を回転させる方向に回転力を作用させ
る。このため、アウタバルブ１８は開状態から閉状態に
移行する過程でわずかにその回転力作用方向に回転す
る。このとき、アウタバルブ１８の外壁と内部孔３０ａ
との間の異物がある場合はこれを除去するかあるいは粉
砕して低圧側の外部に排出しようとする作用が働くので
ある。アウタバルブ１８がアウタシート４０に着座する
と、通路３６からドレン通路２３への燃料の流れは停止
されるとともに、高圧燃料通路５４、５５の高圧燃料が
グルーブ３２、貫通孔５６、インナシート４２の周囲を
通って内孔５８を経由して通路３６から圧力室１５に侵
入し、ノズルニードル５を着座し、燃料の噴射を終了す
る。

【００１９】前述した実施例によれば、弁開状態から弁
閉状態に移行する場合、アウタバルブ１８が上方位置か
ら下方位置に移動し、このとき高圧燃料通路５４、５５
からの燃料がグルーブ３２を経由してアウタバルブ１８
の外壁に対しアウタバルブ１８を回転させるように燃料
旋回流による回転力を作用するため、圧縮コイルスプリ
ング２１のねじれ方向と相まってアウタバルブ１８がわ
ずかに回転しながらアウタシート４０に着座する。従っ
て、この回転にともないシリンダ１７の内孔３０ａとア
ウタバルブ１８との間に相対的な回転運動が発生するた
め、この回転力により異物の除去が積極的に促進され
る。従ってスティックしにくくまた焼き付きにくく、ア
ウタバルブ１８ならびにアウタシート４０の偏摩耗が防
止される。

【００２０】アウタバルブ１８が弁閉状態から弁開状態
に移行する場合は、アウタバルブ１８がリフトすると共
に、圧縮コイルスプリング２１の収縮に伴うねじれ力に
よりアウタバルブ１８に回転力が付与され、アウタバル
ブ１８がわずかに回転するので、アウタバルブ１８の弁
開状態から弁閉状態に移行する場合と同様に、アウタバ
ルブ１８の外壁周囲の異物の侵入を防止するとともに異
物によるスティック状態を確実に回避する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディーゼ
ル機関用燃料噴射装置によれば、制御弁を駆動する時、
蓄圧配管からの高圧燃料が環状溝内に旋回流を発生させ
るよう導入される構成であるから、弁手段の外壁周囲に
流入する燃料流の慣性力により弁手段が回転されるの
で、弁手段の焼き付きあるいはスティックを防止し、ま
た弁座部の偏摩耗を防ぐことで、燃料噴射特性の悪化を
確実に防止し、噴射装置の信頼性および耐久性を向上す
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】図１に示すＡ部分の拡大断面図である。

【図３】本発明の前記実施例の三方電磁弁の機能を説明
するための模式的断面図である。

【図４】図３に示す矢印Ｂ方向矢視図である。

【図５】従来のディーゼル機関用燃料噴射装置の三方電
磁弁を示す模式的断面図である。

【図６】図５に示す矢印Ｃ方向矢視図である。

【符号の説明】

４ 噴孔 ５ ノズルニードル １２ ピストン １５ 圧力室 １６ 三方電磁弁（制御弁） １７ シリンダ（弁手段） １８ アウタバルブ（弁手段） １９ インナバルブ（弁手段） ２０ コイル（駆動手段） ２１ 圧縮コイルスプリング（駆動手段） ２４ 燃料供給通路（燃料通路） ２６ 蓄圧配管 ３０ シリンダボディ（弁手段） ３２ グルーブ（環状溝） ４０ アウタシート（弁手段） ４２ インナシート（弁手段） ４３ 可動鉄心（駆動手段） ４７ ステータ（駆動手段） ５４、５５ 高圧燃料通路（燃料通路） １００ インジェクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧燃料を蓄える蓄圧配管と、 この蓄圧配管に連通する噴孔を開閉するノズルニード
   ル、およびこのノズルニードルに作用させる圧力を保持
   する圧力室の圧力を高圧と低圧とに切り替える制御弁を
   有するインジェクタとを備え、 前記制御弁を駆動することにより前記ノズルニードルを
   作動させて前記蓄圧配管内の燃料を前記噴孔から噴射す
   るディーゼル機関用燃料噴射装置において、 前記制御弁はシリンダ内に摺動自在に保持された弁手段
   とこの弁手段を駆動する駆動手段とからなり、 前記シリンダの前記弁手段摺動部には該弁手段を囲むよ
   う環状溝が形成されており、この環状溝と前記蓄圧配管
   とは燃料通路で連通されており、この燃料通路は、前記
   環状溝の中心軸に交差しない方向に高圧燃料を導入し、
   環状溝内に旋回流を発生させるよう形成されていること
   を特徴とするディーゼル機関用燃料噴射装置。