JPH0874701A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソレノイドバルブの開閉によって燃料噴射時
期を制御するようにした燃料噴射装置において、噴射切
れを迅速かつ確実に行う。 【構成】 圧縮室９と燃料入口３７および燃料出口３８
との連通状態を調節する第１の弁機構３２と、圧縮室９
とノズル部１３との連通状態を調節する第２の弁機構３
３とを備えている。第１の弁機構３２と第２の弁機構３
３とは選択的に閉成されるようになっており、第１の弁
機構３２が閉、第２の弁機構３３が開となって圧縮室９
で圧縮された燃料がノズル部１３へ供給されている状態
で、第１の弁機構３２を開、第２の弁機構３３を閉にす
ると、圧縮室９からの燃料はノズル部１３へ供給されな
くなり、第１の弁機構３２を介して燃料出口３８から流
出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機関に燃料を供給す
るユニットインジェクタ等の燃料噴射装置に関し、特
に、燃料出入口と圧縮室との連通、圧縮室とノズル部と
の連通を選択的に遮断する燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来公知の燃料噴射装置としては、プラ
ンジャによって燃料を加圧する燃料加圧室と、この燃料
加圧室から供給される燃料を噴射する噴射ノズルとを有
し、燃料加圧室で燃料が加圧されている場合に燃料加圧
室と連通する経路を開くことにより燃料加圧室内の圧力
を逃がす構成となっている。燃料加圧室と連通する経路
の開閉は、具体的には、ソレノイドバルブによって行わ
れるもので、弁体の弁頭部をこれに対応する弁座から離
反させることにより前記経路を開放し、燃料加圧室内の
燃料を燃料供給戻り室へ流出させる構成となっている。
このような構成にあっては、弁頭部を弁座から離反させ
ると、燃料供給戻り室の圧力が急上昇し、これにより弁
体には弁座方向へ付勢する力が逆に作用し、燃料加圧室
の迅速な圧力低下が妨げられ、良好な燃料の噴射切れを
実現できないという問題点がある。

【０００３】このような問題点に対処するために、本出
願人は先に特開平２−６７４５５号公報に示される燃料
噴射装置を提案している。これは、弁体５１８内に形成
された連通孔５３１によって弁頭部５１９とは反対側に
設けられた空間５２９と、燃料供給戻り室５４とを連通
し、弁体５１８に設けられたフランジ部５２８をこの空
間５２９の内壁面に摺動自在に配し、燃料供給戻り室５
４の上昇した圧力を弁体内に形成された連通孔５３１を
介して空間５２９に導き、弁頭部５１９と弁座５１６と
が離反する方向にフランジ部５２８に作用させるように
したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弁頭部
が弁座から離れて燃料供給戻り室の圧力が急激に上昇す
ると、この圧力がフランジ部へ到達する前に弁頭部に作
用し、弁頭部を弁座に向けて押し戻そうとする力が働い
てしまう。このため、ソレノイドバルブに対する供給電
流を停止しても弁頭部が開きにくくなり、良好な噴射切
れを依然として実現できない虞があった。

【０００５】また、上述のような構成においては、弁頭
部と弁座との開口面積が小さい場合には、燃料加圧室内
の高圧燃料が燃料供給戻り室にスムーズに逃げず、反射
した圧力波によって二次噴射を誘発してしまう虞もあ
る。

【０００６】そこで、この発明においては、ソレノイド
バルブの開閉によって燃料噴射時期を制御するようにし
た燃料噴射装置において、噴射切れを迅速かつ確実に行
うことを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明にか
かる燃料噴射装置は、プランジャの往復動で容積が変化
する圧縮室と、燃料を噴射するノズル部と、前記圧縮室
と燃料出入口との連通状態を調節する第１の弁機構と、
前記圧縮室と前記ノズル部との連通状態を調節する第２
の弁機構とを備え、前記第１の弁機構は、弁体に形成さ
れた第１の弁頭部と、前記弁体を挿入する部材に形成さ
れて前記第１の弁頭部が当接可能な第１の弁座部とを有
してなり、前記第２の弁機構は、前記弁体に形成された
第２の弁頭部と、前記弁体を挿入する部材に形成されて
前記第２の弁頭部が当接可能な第２の弁座部とを有して
なり、ソレノイドが巻設されたステータと対向するアー
マチュアを前記弁体に設けると共に前記アーマチュアと
ステータとを遠ざける方向に前記弁体に付勢力を与える
リターンスプリングを設け、前記第１及び第２の弁機構
を選択的に閉成するようにしたことにある（請求項
１）。

【０００８】ここで、弁体は、弁頭部と弁座部との当接
部分の径が、第１の弁機構と第２の弁機構とで同じであ
り、さらに、両弁頭部間に形成される中間部の径とも等
しく構成され、第１の弁頭部には、中間部の径よりも小
さい第１小径部を介してアーマチュアを設け、第２の弁
頭部には、中間部の径よりも小さい第２小径部を介して
該中間部の径と等しい摺動部を設けるようにしてもよい
（請求項２）。

【０００９】

【作用】したがって、この発明によれば、プランジャが
圧縮室の容積を縮小する所定のリフト領域でソレノイド
に通電し、このソレノイドへの通電により第１の弁機構
が閉成し、ソレノイドへの通電の停止により第２の弁機
構が閉成するようにしておけば、プランジャが圧縮室の
容積を増大する工程では第１の弁機構が開、第２の弁機
構が閉となり、燃料入口から圧縮室に燃料が導入され
る。圧縮室の容積が縮小する工程で所定のリフト領域に
達するとソレノイドへの通電が開始されるので、第１の
弁機構が閉、第２の弁機構が開となり、圧縮室で圧縮さ
れた燃料がノズル部へ供給され、噴射が開始される。し
かる後に、プランジャが所定リフト領域を過ぎてソレノ
イドへの通電が停止されると、プランジャはさらにリフ
トして圧縮室内の燃料を圧送しようとするが、第１の弁
機構が開、第２の弁機構が閉になるので、圧縮室からの
燃料は、もはやノズル部へ供給されなくなり、第１の弁
機構を介して燃料出口から流出される。

【００１０】このため、ノズル部への燃料の供給は、圧
縮室とノズル部との連通を第２の弁機構で遮断すること
により確実かつ迅速に停止される。しかも、燃料噴射を
終了させる場合には、例え第１の弁機構の開口面積が小
さくても第２の弁機構は閉成されるので、第１の弁機構
で反射する圧力波がノズル部へ導かれることはなく、よ
って二次噴射の虞は全くなくなり、そのため、上記課題
を達成することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１２】図１において、燃料噴射装置は、例えばユ
ニットインジェクタからなり、内燃機関の各気筒内に燃
料を噴射供給する噴射ポンプ部１を有し、この噴射ポン
プ部１は、噴射ポンプ本体２の基部にバレル部３を形成
し、このバレル部３にプランジャ４を摺動自在に挿入し
ている。噴射ポンプ本体２にはバネ受け５が形成されて
おり、この噴射ポンプ本体２のバネ受け５とプランジャ
４に連結されたタペット６との間にスプリング７が介在
され、このスプリング７によってプランジャ４を噴射ポ
ンプ本体２から遠ざける方向（図においてＡで示す矢視
方向）に常時付勢している。タペット６は、図示しない
駆動軸に形成されたカムが当接されており、駆動軸は機
関に連結されて回転し、前記スプリング７と協働してプ
ランジャ４をバレル部３内において往復動させるように
なっている。しかして、プランジャ４と噴射ポンプ本体
２とに囲まれて形成された圧縮室９の容積は、このプラ
ンジャ４の往復動で変化することになり、プランジャ４
が圧縮室９の容積を縮小する方向へ移動する場合には、
圧縮室内の燃料が圧縮され、逆に圧縮室９の容積を増大
する方向へ移動する場合には、圧縮室９内へ燃料が吸入
される。

【００１３】噴射ポンプ本体２の先端には、その周囲に
螺合されるホルダナット１１によりホルダ１０が組付け
られ、また、このホルダ１０には、スペーサ１２を介し
てノズル部１３が組付けられ、これらスペーサ１２およ
びノズル部１３は、リテーニングナット１４をホルダ１
０の先端周囲に螺合させることによりホルダに固定され
ている。ホルダ１０には、スプリング収納室１５が形成
され、このスプリング収納室１５に収納されたノズルス
プリング１６により、ノズル部１３の針弁を先端方向
（図においてＢで示す矢視方向）に押圧するようになっ
ている。ノズル部１３は、その構造自体周知のもので、
下記する通路４４を介して高圧燃料がノズル室に供給さ
れると、針弁がノズルスプリング１６に抗して開かれ、
ノズル部先端に形成された噴孔から機関に燃料が噴射さ
れるようになっている。

【００１４】噴射ポンプ本体２の側方には、図２及び図
３にも示されるように、ソレノイドバルブ２１が一体に
設けられている。このソレノイドバルブ２１は、噴射ポ
ンプ本体２から延設された弁ハウシング２２にホルダ２
３がネジ止めされ、このホルダ２３にスペーサ２４を介
してソレノイド収納部２５がホルダナット２６により組
み付けられている。そして、弁ハウジング２２に形成さ
れた挿入孔２７と、ホルダ２３に形成された挿通孔２８
に弁体２９が摺動自在に挿入されている。

【００１５】弁体２９は、ホルダ２３とスペーサ２４と
で囲まれて形成されたアーマチュア室３０に突出し、こ
のアーマチュア室３０に収納されるアーマチュア３１が
先端に固定されている。前記挿通孔２８の中程、即ち、
ホルダ２３の中間部２３ａは、弁体２９の中間部２９ａ
の径とほぼ等しく形成されてその前後間で油密が保たれ
ており、この部分を境にしてアーマチュア室側に第１の
弁機構３２が形成され、弁ハウジング側に第２の弁機構
３３が形成されている。

【００１６】第１の弁機構３２は、ホルダ２３の中間部
２３ａよりアーマチュア寄りに形成された第１弁座部３
５と、弁体２９に形成されて第１弁座部３５に当接可能
な第１弁頭部３６とによって構成され、第１弁座部３５
の前後のホルダ２３と弁体２９との間に形成される隙間
の絞りを調節するようになっている。

【００１７】より具体的に説明すると、弁体２９は、中
間部２９ａよりも径の小さい第１小径部２９ｂをもって
アーマチュア３１に接続され、第１弁頭部３６は、中間
部２９ａから第１小径部２９ｂにかけて徐々に径が小さ
くなるテーパ状に形成されている。これに対して、第１
弁座部３５は、挿通孔２８の径をアーマチュア室側へ向
かうにつれて徐々に小さくして同じくテーパ状に形成さ
れており、第１弁頭部３６に比べて径の変化率が小さく
（弁体軸方向に対するテーパの傾きが緩やかに）なって
いる。そして、第１弁座部３５の前後において、挿通孔
２８の径は弁体２９の径よりも大きくなっており、弁体
２９の中間部２９ａや第１小径部２９ｂとホルダ２３と
の間に隙間が形成されるようになっている。したがっ
て、第１弁頭部３６と第１弁座部３５との当接部分の径
（着座径）は、弁体２９の中間部２９ａの径と一致して
いる。

【００１８】上記ホルダ２３と弁体２９との間に形成さ
れる隙間は、一端がアーマチュア室３０を介して燃料入
口３７及び燃料出口３８に接続され、他端が前記圧縮室
９へ通じる通路４０に接続されており、したがって、第
１弁頭部３６が第１弁座部３５に着座すると、燃料出入
口３７，３８と圧縮室９との連通が遮断され、第１弁頭
部３６が第１弁座部３５から離反すると、燃料流出入口
３７，３８と圧縮室９とが連通される。

【００１９】第２の弁機構３３は、弁ハウジング２２に
形成された第２弁座部４１と、弁体２９に形成されて第
２弁座部４１と当接可能な第２弁頭部４２とによって構
成され、第２弁座部４１の前後の弁体周囲に形成される
隙間の絞りを調節するようになっている。

【００２０】より具体的に説明すると、弁体２９は、中
間部２９ａの弁ハウジング側に中間部２９ａよりも径が
大きい第２弁頭部４２が続いて形成され、この第２弁頭
部４２に、中間部２９ａよりも径の小さい第２小径部２
９ｄを介して挿入孔２７を摺動する摺動部２９ｃが連設
されている。第２弁頭部４２は、第２小径部２９ｄにか
けて徐々に径が小さくなるテーパ状に形成され、弁体２
９の中間部２９ａと摺動部２９ｃとは径を同じくしてい
る。これに対して、第２弁座部４１は、前記第２弁頭部
４２を覆うようホルダ２３に形成された空間４３に臨ん
でおり、弁ハウジング端面から挿入孔周縁にテーパ状に
形成されている。この第２弁座部４１は、第２弁頭部４
２に比べて径の変化率が大きく（弁体軸方向に対するテ
ーパの傾きが急に）なっており、したがって、第２弁頭
部４２と第２弁座部４１との接触部分の径（着座径）
は、弁体２９の中間部２９ａの径と一致している。

【００２１】弁体２９とホルダ２３との間に形成される
隙間は空間４３の一部を成すもので、この空間４３に
は、圧縮室９へ通じる通路４０が接続され、弁体２９の
第２小径部２９ｄと弁ハウジング２２との間に形成され
る隙間には、ノズル部１３へ連通する通路４４が接続さ
れており、したがって、第２弁頭部４２が第２弁座部４
１に着座すると、圧縮室９とノズル部１３との連通が遮
断され、第２弁頭部４２が第１弁座部４１から離反する
と、圧縮室９とノズル部１３とが連通される。

【００２２】上述した第１の弁機構３２と第２の弁機構
３３は、一方の弁機構が開の場合に他方の弁機構を閉に
する構成となっており、このような動きを実現するため
に、アーマチュア３１と対峙する位置にステータ４５が
設けられると共に、空間４３には、ホルダ２３と第２弁
頭部４２との間にリターンスプリング４６が弾装され、
第１弁頭部３６を第１弁座部３５から離反する方向へ弁
体２９を常時付勢している。ステータ４５は、スペーサ
２４を介してソレノイド収納部２５に収納されており、
このステータ４５には、外部から電流が供給される励磁
コイル４７が巻設されている。

【００２３】しかして、励磁コイル４７に通電すると、
アーマチュア３１は電磁力によってステータ４５に引き
寄せられ、弁体２９がリターンスプリング４６に抗して
移動し、第１弁頭部３６が第１弁座部３５に着座する。
また、励磁コイル４７への通電を停止すると、電磁力が
なくなるので、リターンスプリング４６のバネ力により
アーマチュア３１はステータ４５から遠ざかり、それに
伴って弁体２９が移動し、第２弁頭部４２が第２弁座部
４１に着座するようになっている。

【００２４】尚、４８は、弁ハウジング２２と摺動部２
９ｃとの間のクリアランスからリークする燃料を燃料出
口３８へ導く通路である。また、励磁コイル４７への通
電は、プランジャ４が図１において下降する圧送工程の
所定リフト区間においてなされるよう図示しないコント
ロールユニットによって制御される。

【００２５】上記構成において、いまプランジャ４が図
１においてＡの矢視方向へ移動する吸入工程時において
は、励磁コイル４７へ通電が行われないので、弁体２９
はリターンスプリング４６のバネ力によって第２弁頭部
４２が第２弁座部４１に着座した状態にあり、図２の実
線の矢印の流れで示されるように、燃料入口３７から圧
縮室９に燃料が導入される。

【００２６】その後、プランジャ４が下死点の位置にあ
る状態からリフトし始め、所定のリフト領域にさしかか
ると、励磁コイル４７に通電されるので、弁体２９がリ
ターンスプリング４６のバネ力に抗して移動し、第１弁
頭部３６が第１弁座部３５に着座し、圧縮室９とノズル
部１３とが連通し、図３の矢印の流れで示されるよう
に、圧縮室９で圧縮された燃料が第２の弁機構３３を介
してノズル部１３へ供給され、噴射が開始される。

【００２７】所定のリフト領域を過ぎると、励磁コイル
４７への通電が止められるので、弁体２９は、リターン
スプリング４６のバネ力によって第２弁頭部４２が第２
弁座部４１に着座するように移動し、このストローク分
の時間遅れをもって圧縮室９とノズル部１３との連通が
遮断される。したがって、圧縮室９から圧送される燃料
は、第２の弁機構３３の遮断によりノズル部への供給が
止められ、それ以後は、図２の破線の流れで示されるよ
うに、第１の弁機構３２、アーマチュア室３０を介し
て、燃料出口３８から燃料タンクに戻される。

【００２８】このように、ソレノイドバルブ２１への通
電がオフされると、第２の弁機構３３でノズル部１３へ
の燃料供給が完全に遮断されるので、プランジャ４がさ
らにリフトしても噴射を確実に停止させることができ
る。特に、本発明の構成によれば、第１の弁機構３２の
開口面積が小さい場合でも、噴射切れに影響を及ぼすこ
とがない。即ち、第２の弁機構３３を設けずに圧縮室９
に通じる通路４０がノズル部１３に通じる通路４４に直
接接続されるような構成では、噴射を終了させるために
第１の弁機構３２を開いても、その開口面積が小さい場
合には、第１の弁機構３２で反射した圧力波がノズル部
へ伝達され、これによって二次噴射の虞があったが、本
発明のように、第１の弁機構３２が開成されるときに圧
縮室９とノズル部１３との連通が第２の弁機構３３で確
実に遮断される場合には、第１の弁機構３２の開口面積
が小さくても、二次噴射の虞が全くなく、確実な噴射切
れを確保することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
燃料の終了時には、圧縮室とノズル部との連通を第２の
弁機構で遮断し、圧縮室と燃料出口とを第１の弁機構を
介して連通するようにしたので、圧縮室からノズル部へ
の燃料供給を速やかに且つ確実に止めることができ、し
かも、第１の弁機構の開口面積が小さい場合でも、二次
噴射の虞が全くなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃料噴射装置の概略構成図を示
す断面図である。

【図２】図１の燃料噴射装置のソレノイドバルブの部分
を示す拡大断面図であり、第１の弁機構が開、第２の弁
機構が閉となっている状態を示す。

【図３】図１の燃料噴射装置のソレノイドバルブの部分
を示す拡大断面図であり、第１の弁機構が閉、第２の弁
機構が開となっている状態を示す。

【符号の説明】

４ プランジャ ９ 圧縮室 １３ ノズル部 ２１ ソレノイドバルブ ２９ 弁体 ２９ａ 中間部 ２９ｂ 第１小径部 ２９ｄ 第２小径部 ２９ｃ 摺動部 ３１ アーマチュア ３２ 第１の弁機構 ３３ 第２の弁機構 ３５ 第１の弁頭部 ３６ 第１の弁座部 ３７ 燃料入口 ３８ 燃料出口 ４１ 第２の弁頭部 ４２ 第２の弁座部 ４５ ステータ ４６ リターンスプリング ４７ ソレノイド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プランジャの往復動で容積が変化する圧
   縮室と、燃料を噴射するノズル部と、前記圧縮室と燃料
   出入口との連通状態を調節する第１の弁機構と、前記圧
   縮室と前記ノズル部との連通状態を調節する第２の弁機
   構とを備え、前記第１の弁機構は、弁体に形成された第
   １の弁頭部と、前記弁体を挿入する部材に形成されて前
   記第１の弁頭部が当接可能な第１の弁座部とを有してな
   り、前記第２の弁機構は、前記弁体に形成された第２の
   弁頭部と、前記弁体を挿入する部材に形成されて前記第
   ２の弁頭部が当接可能な第２の弁座部とを有してなり、
   ソレノイドが巻設されたステータと対向するアーマチュ
   アを前記弁体に設けると共に前記アーマチュアとステー
   タとを遠ざける方向に前記弁体に付勢力を与えるリター
   ンスプリングを設け、前記第１及び第２の弁機構を選択
   的に閉成するようにしたことを特徴とする燃料噴射装
   置。
2. 【請求項２】 前記弁体は、弁頭部と弁座部との当接部
   分の径が、前記第１の弁機構と第２の弁機構とで同じで
   あり、さらに、両弁頭部間に形成される中間部の径とも
   等しく構成され、前記第１の弁頭部には、前記中間部の
   径よりも小さい第１小径部を介して前記アーマチュアが
   設けられ、前記第２の弁頭部には、前記中間部の径より
   も小さい第２小径部を介して前記中間部の径と等しい摺
   動部が設けられている請求項１記載の燃料噴射装置。