JPH0735004A - 内燃機関用定圧噴射弁の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関用定圧噴射弁の安全装置において、
流体の粘度等の性状が異なる多種類の燃料を使用した場
合にも定圧の安定した作動を行う。 【構成】 圧縮コイルスプリング３４の付勢力によりス
ライダ３２およびボール３０を経由してピストン２６が
プレート２４に押圧される。筒状のスリーブ２８は、軸
方向にいくに従い内径が大きくなるテーパー状に形成さ
れる内壁２８２を有する。連通路２６３を有するピスト
ン２６は、軸方向に外径が一定である。スリーブ２８と
ピストン２６間に形成される可変クリアランス２８４
は、スリーブ２８に対しピストン２６が軸方向上方にい
くほど流路横断面有効面積が増大する。ボール３０がシ
ート部６９に着座する状態では、連通路２６３及び可変
クリアランス２８４の前後の流体の差圧による流体力
と、圧縮コイルスプリング３４の付勢力およびシート部
６９に働く反力とがバランスする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射弁
に取り付けられる安全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６０−１５９３６６号公報に開示
される安全装置は、ボディの内部に移動可能に設けられ
る弁部材と、この弁部材の着座時に流路を閉じる弁座部
と、この弁座部から前記弁部材が離反する方向に付勢す
るスプリングと、このスプリングと流体力とのバランス
により位置が決まるピストンとを有する。そして、ピス
トンには、上流側と下流側とを連通する絞り通路が形成
されている。

【０００３】内燃機関に供給される燃料が噴射流量の許
容される最大流量を超える場合、弁部材が弁座部に着座
することで流路を閉じる。最大流量以下の場合の作動
は、前記の絞り通路前後の差圧に起因した流体力とスプ
リング力とのバランスによりピストンの位置が決まる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の燃料噴射弁に取り付けられる安全
装置によると、固定された形状の絞り通路による流量検
知性能により作動条件が決まるから、検出流体の性状、
例えば使用燃料の違いによる流体粘度差等との影響を受
けやすいため、安全装置の作動する条件が使用燃料の違
いにより異なるという問題がある。このため、前記従来
の安全装置によると、性状の異なる燃料ごとに絞り通路
部分を変更する必要が生じ、安全装置のバリエーション
が増加することから、製造管理が煩雑になるという不具
合を生じる。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、多種類の燃料を使用した場合に安定した作動
を行える内燃機関用定圧噴射弁の安全装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明による内燃機関用定圧噴射弁の安全装置は、燃
料通路が形成された筒状のボディと、前記燃料通路の入
口側内壁に固定される筒状のスリーブと、前記スリーブ
の内壁により軸方向に移動可能に案内され、前記スリー
ブの前後を連通する第１の絞り通路を有し、流入する燃
料に付勢されて燃料通路の出口側ヘ移動するピストン
と、前記燃料通路の出口側内壁に形成された弁座部と、
前記スリーブと前記弁座部との間に位置する前記燃料通
路の内壁により軸方向に移動可能に案内されると共に、
前記ピストンを介して前記燃料通路の出口側ヘ移動して
前記弁座部に着座することにより前記燃料通路を遮断す
る弁部材と、前記弁座部から前記弁部材が離間する方向
に付勢する付勢手段とを備え、前記スリーブの内壁に
は、前記スリーブ内壁と前記ピストン外壁との間に環状
の第２の絞り通路を形成すると共に、前記ピストンが前
記燃料通路の出口側ヘ移動するに伴って前記第２の絞り
通路の流路面積を増大させる流路面積可変手段とが設け
られていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の前記構成によると、ピストンに一定の
流路面積を有する第１の絞り通路が形成されるととも
に、スリーブの内壁に流路下流方向に内径が増加するよ
うに流路面積可変手段が形成されることによりスリーブ
とピストン間に可変クリアランスとしての第２の絞り通
路が形成される。これにより、ピストンの軸方向移動量
に応じて第２の絞り通路の有効流路面積が増減する。

【０００８】また前記構成によると、流量検知する第１
の絞り通路を形成することで、この安全装置の大型化を
避ける。更に、スリーブの内壁に流路面積可変手段が形
成されるから、ピストンの軸方向位置に応じて第２の絞
り通路の有効流路面積が可変になるので、流体の粘度の
影響を受けにくい流路面積による流量検知を行う。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
多気筒ディーゼル機関用燃料噴射装置に本発明を適用し
た第１実施例を図１〜図３に示す。図２において、ディ
ーゼル機関（以下「エンジン」という）１には複数の気
筒に対応して個々にインジェクタ２が配設され、インジ
ェクタ２から各気筒への燃料の噴射は、噴射制御用電磁
弁３のオンオフにより制御される。インジェクタ２は各
気筒共通の高圧蓄圧容器２０の蓄圧室４に接続されてお
り、噴射制御用電磁弁３が開弁している期間、蓄圧室４
の燃料がインジェクタ２からエンジン１の各気筒に噴射
される。蓄圧室４には燃料噴射圧に相当する高い所定圧
が連続的に蓄圧される必要があるため、供給配管５、吐
出弁１６を経て高圧供給ポンプ７が接続される。この高
圧供給ポンプ７は、燃料タンク８から公知の低圧供給ポ
ンプ９を経て吸入された燃料を高圧に加圧し、蓄圧室４
内の燃料を高圧に制御維持する。

【００１０】このシステムを制御する電子制御ユニット
ＥＣＵ４０には、例えばエンジン回転数センサ１２およ
び負荷センサ１３より、回転数と負荷の情報が入力さ
れ、これらの信号より判断されるエンジン運転状態に応
じて決定される最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）と
なるように、ＥＣＵ４０は各噴射制御用電磁弁３に制御
信号を出力する。これと同時に、ＥＣＵ４０は回転数と
負荷等に応じて噴射圧力が最適値となるように高圧供給
ポンプ７に制御信号を出力する。蓄圧室４にはコモンレ
ール圧を検出する圧力センサ１４が配設されており、圧
力センサ１４の信号が予め回転数や負荷に応じて設定し
た最適値となるように高圧供給ポンプ７の吐出量を制御
する。そして、蓄圧容器２０には、安全装置１０が取り
付けられる。

【００１１】安全装置１０は、図１に示すように、筒状
のボディ６の内部に、圧縮コイルスプリング３４、スラ
イダ３２、ボール３０、スリーブ２８、ピストン２６、
プレート２４、コネクタ２２が収容されている。圧縮コ
イルスプリング３４は、スプリング室６７に収容され、
一方の端部３４１がボディ６の肩部６１に当接し、他方
の端部３４２がスライダ３２の肩部３２１に当接する。
圧縮コイルスプリング３４の付勢力は、極小で、流量が
ないときピストン２６をプレート２４に当接する下端位
置に戻す役割りを果たす。

【００１２】スライダ３２は、図１及び図４に示すよう
に、圧縮コイルスプリング３４を案内する円筒状突起３
２２と、ボディ６の内壁６２に摺動する摺動部３２４と
からなる。摺動部３２４は、軸方向端に内壁６２との摺
動をよくするための面取り部３２５、３２６が形成され
ている。また摺動部３２４の下方の端面には、ボール３
０の位置ずれを防止するための円錐状の案内凹部３２７
が形成されている。

【００１３】ボール３０は、弁部材として機能し、スラ
イダ３２の案内凹部３２７に当接し、下方のピストン２
６の上端面２６２にも当接する。このボール３０が最上
位置にあるとき、弁座部としてのシート部６９にボール
３０が当接することにより、内壁６２により形成される
流路を完全に閉塞する。ピストン２６は、図１及び図３
に示すように、円柱状で、下方に流体を導入する凹部２
６１が形成され、この凹部２６１と上端面２６２とを連
通する第１の絞り通路に相当する連通路２６３が形成さ
れている。ピストン２６の外周壁２６４は、軸方向に同
径の円柱状に形成されている。そして、このピストン２
６は、筒状のスリーブ２８内に軸方向に移動可能に収容
されている。

【００１４】スリーブ２８は、ボディ６の円筒状内壁６
３に固定されている。このスリーブ２８の内壁は、ピス
トン２６の外径よりも大径の内径を有し、上端から下方
へ軸方向に向けて内壁が次第に絞られるようテーパー状
の内壁２８２が形成されている。これにより、図３に示
すようにピストン２６の外壁２６４とスリーブ２８の内
壁２８２との間に環状の可変クリアランス２８４が形成
される。この可変クリアランス２８４はピストン２６の
外壁２６４とスリーブ２８の内壁２８２との間で形成さ
れるものであるから、スリーブ２８に対するピストン２
６の軸方向相対位置に応じて可変クリアランス２８４で
形成される環状の流路横断面有効面積が可変となる。す
なわち、可変クリアランス２８４は、スリーブ２８に対
しピストン２６が軸方向上端にいくほど流路横断面有効
面積が増大する第２の絞り通路として機能する。

【００１５】プレート２４は、ボディ６の内壁６３に固
定されている。このプレート２４は円板状のもので、こ
のプレートの板厚方向に貫通する連通路２４１、２４２
が形成されている。このプレート２４は、ピストン２６
の最下位置のストッパとして機能する。コネクタ２２
は、前述の蓄圧室４から燃料をボディ６内に導入する燃
料流入口２２１を有し、その外壁に形成される凸部２２
２がテーパー状斜面６４に当接し、ボディ先端部６５に
よりかしめ固定されている。

【００１６】前記安全装置１０の構成では、第１の絞り
通路に相当する連通路２６３は流路面積が一定である。
第２の絞り通路に相当する可変クリアランス２８４は、
スリーブ２８に対するピストン２６の相対軸方向位置に
応じて変化する。次に、この安全装置１０の作動につい
て説明する。図２に示す蓄圧容器２０の蓄圧室４から高
圧流体が燃料流入口２２１に導入されると、この燃料
は、連通路２４１、２４２、凹部２６１、連通路２６
３、内壁６２と端面３２８との間の隙間及びスプリング
室６７を経由して、燃料導出口６８からインジェクタ２
に供給される。

【００１７】本実施例によると、流量がゼロのとき、図
１に示す初期位置の状態になり、圧縮コイルスプリング
３４の付勢力によりピストン２６がプレート２４に当接
している。この状態から流量が増加すると、ピストン２
６の連通路２６３の前後の流体の差圧が発生する。この
差圧による流体力が圧縮コイルスプリング３４のスプリ
ング力より小さいときには、図１に示すように、ピスト
ン２６、ボール３０およびスライダ３２の位置が最下位
置に保持される。

【００１８】次いで、第１の絞り通路に相当する連通路
２６３の前後の流体の差圧による流体力が圧縮コイルス
プリング３４のスプリング力に打ち勝つと、ピストン２
６、ボール３０およびスライダ３２が前記最下位置から
軸方向上方に移動する。この状態では、連通路２６３及
び可変クリアランス２８４の前後の流体の差圧による流
体力と圧縮コイルスプリング３４のスプリング力とがバ
ランスする位置にピストン２６がある。

【００１９】そして、連通路２６３及び可変クリアラン
ス２８４の前後の流体の差圧による流体力が更に増大す
ると、やがて、ボール３０がシート部６９に当接する。
このボール３０がシート部６９に当接した位置では、連
通路２６３及び可変クリアランス２８４の前後の流体の
差圧による流体力と、圧縮コイルスプリング３４の付勢
力およびシート部６９に働く反力とがバランスする。こ
の位置ではもはや高圧流体は流れない状態となる。これ
により、過度の流体圧力による過度の流量が規制され、
安全弁として作用する。このときの最大流体圧力は、流
体の粘度差によらずほぼ一定である。

【００２０】一般に、流体粘度の高い燃料では、第１の
絞り通路および第２の絞り通路を燃料が相対的に流れに
くく第１の絞り通路の上流側と下流側との差圧が相対的
に大きいが、この差圧による流路下流方向へのピストン
２６の移動の増大にともない可変クリアランス２８４が
大きくなり、流路面積が増大し燃料の流量が増加して所
定の燃料流量となり差圧が調節される。

【００２１】流体粘度の低い燃料では、第１の絞りおよ
び第２の絞りを燃料が相対的に流れ易く第１の絞り通路
の上流側と下流側との差圧が相対的に小さいが、この差
圧が低いほど燃料流量は減少して差圧が小さくなりにく
くなる。これを補うため、差圧による流路下流方向への
ピストン２６の移動量にともない可変クリアランス２８
４が変化し、流路面積が増大し燃料の流量が増加して所
定の燃料流量となり差圧が調節される。

【００２２】本実施例によると、燃料の大部分は第１の
絞り通路に相当する連通路２６３を流れ、燃料の微量調
整は第２の絞り通路である可変クリアランス２８４で調
節されるため、可変クリアランス２８４の大きさを狭い
範囲で設定可能であるため、安全装置全体の構成が小型
化可能である。また本実施例によると、ピストン２６の
第１の絞り通路に相当する連通路２６３の影響を小さく
なるように設定することで、使用燃料の種類の違いによ
る最大流量の差値を小さくすることができる。

【００２３】次に、本実施例の特徴部分であるテーパー
状の内壁２８２を有しない比較例を図６に示し、この比
較例の動作について説明する。この比較例では、まずピ
ストン７２の連通路８１の前後の流体の差圧が発生する
と、この差圧による流体力が、圧縮コイルスプリング８
０のスプリング力より小さいときにはピストン７２、ボ
ール７３およびスライダ７４の位置が最下位置に保持さ
れる。

【００２４】次いで、絞り通路に相当する連通路８１の
前後の流体の差圧による流体力がスプリング力に打ち勝
つと、ピストン７２、ボール７３およびスライダ７４が
前記下端位置から上方に移動する。そして、連通路８１
の前後の流体の差圧による流体力がスプリング力に打ち
勝つ状態で、連通路８１を流れる流量が更に増大する
と、差圧が大きくなるに従い流体力も大きくなる。

【００２５】さらに、連通路８１を流れる流量が更に増
大すると、ボール７３がシート部７９に当接する。する
と、ボール７３がシート部７９に当接した位置で流体力
と圧縮コイルスプリング８０の付勢力およびシート部７
９に働く反力とがバランスする。この位置ではもはや高
圧流体は流れない状態となる。これにより、過度の流体
圧力による過度の流量が規制され、安全弁として作用す
る。

【００２６】しかし、この比較例によると、ピストン７
２の周囲に形成される絞りが連通路８１のみであること
から、連通路８１の前後の流体による差圧は、燃料の性
状、例えば使用燃料の違いによる流体粘度差等によって
異なる。このため、連通路８１を流れる燃料流量が同一
であれば、流体粘度の高い燃料に比し、流体粘度の低い
燃料は、連通路８１の前後の流体による差圧が低い。こ
の燃料の流体粘度の違いによりボール７３がシート部７
９に当接する必要な差圧が異なるので、異なる燃料ごと
に仕様を変更しなければならないという不具合がある。

【００２７】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。本発明の前記第１実施例では、スリーブ２８のテー
パー状の内壁２８２が流路下流に向かい直線的に内径が
増加する形状である。しかし、本発明では、内径が流路
下流に向かい増加するのであれば直線的に内径が増加す
る必要はない。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、前記第
１実施例のスリーブの内壁の形状を変形した第１、２、
３の各実施例を示す。スリーブに移動可能に収容するピ
ストンは、前記第１実施例のピストン２６と同様のもの
を使用する。

【００２８】図５（Ａ）に示す第２実施例のスリーブ９
１は、階段状の内壁９１ａを有し、流路下流に向かい内
径が階段状に増加している。図５（Ｂ）に示す第３実施
例のスリーブ９２は、凹状の内壁９２ａを有し、流路下
流に向かい内径が曲線状に増加している。図５（Ｃ）に
示す第４実施例のスリーブ９３は、凸状の内壁９３ａを
有し、流路下流に向かい内径が曲線状に増加している。

【００２９】第２実施例、第３実施例および第４実施例
は、いずれも内径が流路下流に向かい非直線的に増加す
る形状であるが、これらの場合にもスリーブに対しピス
トンの軸方向位置に応じてスリーブとピストン間の第２
の絞り通路の流路横断面有効面積が可変になるため、流
体の性状の影響を受けにくい定圧で安定に作動する安全
弁となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による内燃
機関用定圧噴射弁の安全装置によると、スリーブの内部
に収容されるピストンの移動量に応じて流体の流路面積
が変化する構成としたため、流体の粘度差の影響を受け
にくい流量の検出を可能とするので、使用燃料が異なっ
ても一定の流量検出を行なうことができるという効果が
ある。また、使用燃料が異なっても個々の使用燃料に単
一の安全装置により対応できるため、製造管理上の不具
合を低減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による定圧噴射弁のための安全
装置を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例による安全装置を適用した内燃
機関用燃料噴射装置を示す概略構成図である。

【図３】本発明の実施例によるスリーブとピストンを示
す断面図である。

【図４】本発明の実施例によるスライダの平面図であ
る。

【図５】本発明の実施例によるスリーブの変形例を示す
断面図である。

【図６】比較例の安全装置の断面図である。

【符号の説明】

６ ボディ １０ 安全装置 ２４ プレート（ストッパ） ２６ ピストン ２８ スリーブ ３０ ボール（弁部材） ３２ スライダー ３４ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） ６７ スプリング室（燃料通路） ６８ 燃料導出口（燃料通路） ６９ シート部（弁座部） ２２１ 燃料流入口（燃料通路） ２６３ 連通路（第１の絞り通路） ２８２ テーパー状の内壁（流路面積可変手段） ２８４ 可変クリアランス（第２の絞り通路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料通路が形成された筒状のボディと、 前記燃料通路の入口側内壁に固定される筒状のスリーブ
   と、 前記スリーブの内壁により軸方向に移動可能に案内さ
   れ、前記スリーブの前後を連通する第１の絞り通路を有
   し、流入する燃料に付勢されて燃料通路の出口側ヘ移動
   するピストンと、 前記燃料通路の出口側内壁に形成された弁座部と、 前記スリーブと前記弁座部との間に位置する前記燃料通
   路の内壁により軸方向に移動可能に案内されると共に、
   前記ピストンを介して前記燃料通路の出口側ヘ移動して
   前記弁座部に着座することにより前記燃料通路を遮断す
   る弁部材と、 前記弁座部から前記弁部材が離間する方向に付勢する付
   勢手段とを備え、 前記スリーブの内壁には、前記スリーブ内壁と前記ピス
   トン外壁との間に環状の第２の絞り通路を形成すると共
   に、前記ピストンが前記燃料通路の出口側ヘ移動するに
   伴って前記第２の絞り通路の流路面積を増大させる流路
   面積可変手段とが設けられていることを特徴とする内燃
   機関用定圧噴射弁の安全装置。