JPH09112380A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄圧式燃料噴射装置において、インジェクタ
の開閉に伴い発生した圧力の脈動がそのインジェクタに
対応する自らの気筒への次回噴射への影響を低減し、ま
た水撃波が他の気筒の噴射へ及ぼす影響を小さくする。 【解決手段】 蓄圧容器３８からインジェクタ側に向け
て流体ダイオード６１の大径孔６８、円錐孔６７、オリ
フィス孔６６が連続して形成されている。これにより、
蓄圧容器３８からインジェクタ側へ高圧の燃料を供給す
ることを許容し、インジェクタ側から蓄圧容器３８側へ
の燃料の流通を規制する。したがって、インジェクタの
入口側で発生した圧力脈動が流体ダイオード６１のオリ
フィス孔６６により減衰される。そのため、インジェク
タの開閉に伴い発生する圧力脈動による自らの気筒への
次回噴射への影響を低減し、またインジェクタの開閉に
伴い発生する反射波が他の気筒の噴射へ及ぼす影響を低
減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧燃料を一種の
サージタンクである蓄圧配管（以下コモンレールと称す
る）に蓄圧し、この蓄圧された高圧燃料を電気制御式の
インジェクタによってディーゼル機関に噴射するように
した蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高圧供給ポンプによってコモ
ンレールに高圧燃料を加圧圧送して蓄圧するとともに、
このコモンレールの高圧燃料を電気制御式のインジェク
タによってディーゼル機関に噴射するようにした蓄圧式
燃料噴射装置が公知である。この構成において、インジ
ェクタに異常が生じたときインジェクタへの燃料の供給
を停止する安全装置を設ける必要がある。

【０００３】また、コモンレールに蓄圧されている高圧
燃料の圧力は例えば１５０ＭＰａときわめて高いため、
１つの気筒のインジェクタより生じた反射波がコモンレ
ールを介して他の気筒に伝播され、その他の気筒のイン
ジェクタの開閉時期に影響を与え、噴射量及び噴射時期
がばらついてしまうため、インジェクタの配管中にコモ
ンレールからインジェクタへの燃料の供給のみを許容
し、インジェクタからコモンレールへの燃料の圧力伝播
を規制する逆止弁を設けることが本出願人によって既に
提案されている（特開平３−１２４９５７号、特開平４
−２８７８６６号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平３−１２４
９５７号公報に開示される蓄圧式燃料噴射装置は、噴射
弁からコモンレールへの燃料の流れをボール弁および圧
縮コイルスプリングにより遮断する機構を有している。
また特開平４−２８７８６６号公報に開示される蓄圧式
燃料噴射装置は、コモンレールからインジェクタへの燃
料の流れのみを許容し、インジェクタからコモンレール
への燃料の流れをプランジャバルブと圧縮コイルスプリ
ングにより遮断する機構を有している。

【０００５】このいずれの従来技術においても、逆止弁
による弁開閉機構を有し、弁入口側と弁出口側の上下の
圧力差に応じて可動する可動部を備えている。 コモンレールからインジェクタへの燃料の流れのみを
許容しなおかつインジェクタからコモンレール側への燃
料の逆流を防止する機構を構成する部品が多数となりま
た可動部を備えることから構成が複雑になる。ある一
つの気筒のインジェクタの開閉により生じた反射波が自
気筒あるいは別の気筒のインジェクタ開閉時期や噴射圧
に影響を及ぼすため噴射時期や燃料噴射量が不均一にな
るという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、簡単な構成でコモンレー
ルからインジェクタへの燃料の流れのみを許容し、また
コモンレールからインジェクタへの燃料の最大流量を制
限し、インジェクタからコモンレール側への燃料の逆流
の流通を遮断するようにした蓄圧式燃料噴射装置を提供
することにある。

【０００７】また本発明の他の目的は、インジェクタの
開閉に伴いインジェクタ側で発生した圧力の脈動がその
インジェクタに対応する自らの気筒への次回噴射への影
響を低減し、また噴射弁の開閉に伴い発生する反射波が
他の気筒の噴射へ影響を及ぼすことの少ない蓄圧式燃料
噴射装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
蓄圧式燃料噴射装置によると、蓄圧容器側からインジェ
クタ側に向けて流体ダイオードの大径孔、円錐孔、オリ
フィス孔が連続して形成されているため、蓄圧容器側か
らインジェクタ側へ高圧の燃料を供給することを許容
し、インジェクタ側から蓄圧容器側への燃料の流通を規
制する。したがって、インジェクタの入口側で発生した
圧力脈動が流体ダイオードで制限される。そのため、イ
ンジェクタの開閉に伴い発生する圧力脈動による自らの
気筒への次回噴射への影響を低減し、またインジェクタ
の開閉に伴い発生する反射波が他の気筒の噴射へ及ぼす
影響を低減することができる。

【０００９】請求項２記載の蓄圧式燃料噴射装置による
と、流体ダイオードの円錐孔は蓄圧容器側からインジェ
クタ側の一方向のみに通路面積が次第に小さくなってい
るため、簡単な構造で、インジェクタの開閉に伴い発生
する圧力脈動による自気筒の次回噴射への影響を低減
し、また水撃波が低減されるので他の気筒の噴射へ及ぼ
す影響を低減することができる。

【００１０】請求項３記載の蓄圧式燃料噴射装置による
と、蓄圧容器に形成される円錐状のシート面に流体ダイ
オードの円錐斜面状のシート面が当接するため、液密に
シールされる。請求項４記載の蓄圧式燃料噴射装置によ
ると、蓄圧容器の雌ねじ部にねじ部材をねじ回しするこ
とにより、蓄圧容器のシート面に流体ダイオードのシー
ト面が液密に当接する。これにより、流体ダイオード６
１のボディ６２を加工するだけで、一方向への流体流量
を確保し、逆方向への流体流量を制限することができる
ため、圧力脈動低減手段としては極めて簡単な形状でも
って効果的な所望の燃料供給機能および圧力脈動低減機
能を併有するという効果がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）本発明の一実施例のディーゼルエンジン
用燃料噴射装置の全体構成を図２に示すとともに、エン
ジンの各気筒の燃焼室毎に設けられたインジェクタを図
３に示す。まずエンジンの各気筒毎に設けられるインジ
ェクタ３６の構成について説明する。

【００１２】図３において、下部のケーシング部材１は
ボディロア２と連結部３とノズルボディ４からなり、リ
テーリングナット５により各部材２、３、４が一体化さ
れている。そのノズルボディ４内には弁体摺動孔６およ
び燃料溜り室７が形成され、先端にはその燃料溜り室７
に連通するノズル孔８が形成されている。上記弁体摺動
孔６にはノズルニードル９の大径部１０が摺動自在に嵌
合されている。このノズルニードル９の大径部１０には
連結部１１が形成されるとともに、下方先端部には小径
部１２および弁体部１３が一体形成されている。そし
て、この弁体部１３によりシート部Ｘが開閉されノズル
孔８からの噴射がオンオフされる。

【００１３】上記ノズルニードル９の連結部１１の先端
には、フランジ１４、ピストンピン１５およびピストン
１６が一体的に連結されている。また、ノズルニードル
９は、バネ１７により閉方向に付勢されている。前記ピ
ストン１６はボディロア２に形成されたシリンダ１８内
に摺動自在に嵌合され、また、シリンダ１８内には前ピ
ストン１６の端部を臨ませる圧力制御室１９が形成され
ている。圧力制御室１９上部にはオリフィスを有するプ
レート弁２０が設けられるとともに、そのプレート弁２
０を押圧するバネ２１が配設されている。

【００１４】前記ボディロア２上には三方制御弁２２
（電磁弁）を有する上部のケーシング部材２３が密着接
続されている。すなわち、円筒形状のボディアッパ２４
をボディロア２に螺着し、そのボディアッパ２４の内部
孔に三方弁ボディ２５を配置し、リテーリングナット２
６がボディアッパ２４の内部孔内に螺入されている。前
記三方弁ボディ２５内にアウタバルブ２７が摺動自在に
嵌合され、そのアウタバルブ２７の内部孔にはインナバ
ルブ２８が配設されている。そして、コイル２９が消磁
されているときにはアウタバルブ２７はバネ３０の力に
より下方位置にあり、高圧側通路３１と圧力制御室１９
とが油通路３２を介して連通される。また、コイル２９
が励磁されているときにはアウタバルブ２７は上動し、
圧力制御室１９とドレイン通路（低圧側通路）３３とが
油通路３２を介して連通される。

【００１５】前記下部のケーシング部材１には燃料供給
通路３４が形成され、その一端がケーシング部材（ボデ
ィロア２）１の表面に露出され、他端が前記燃料溜り室
７に連通されるとともに、上部のケーシング部材２３の
高圧側通路３１に連通されている。さらに、その下部の
ケーシング部材（ボディロア２）１の表面部においてイ
ンレット３５が螺入され、燃料供給通路３４と連通して
いる。

【００１６】そして、後記コモンレール３８の高圧燃料
は前記インレット３５、燃料供給通路３４を介して燃料
溜り室７に供給されるとともに、三方制御弁２２に供給
される。また、前記ドレイン通路３３の燃料はドレイン
タンクに抜くことができるようになっている。したがっ
て、圧力制御室１９に対して高圧の燃料が供給されてい
るときにはこの圧力を受けてピストン１６からノズルニ
ードル９に加わる閉弁方向の力が燃料溜り室７の圧力に
よって開弁方向に加わる力を上回ってノズルニードル９
はノズル孔８を閉じている。この状態から三方制御弁２
２が制御され圧力制御室１９が低圧側のドレイン通路３
３と連通して、圧力制御室１９の燃料が低圧側に流出す
ることによりノズルニードル９が開弁方向に移動して燃
料が噴射されることとなる。このとき、液圧はプレート
弁２０のオリフィスの作用によりゆっくり降下する。

【００１７】このような各気筒毎に設けられるインジェ
クタ３６は、図２に示すように、噴射管３７を介して各
気筒共通の高圧蓄圧配管、いわゆるコモンレール３８に
接続している。このコモンレール３８には供給管３９、
チェックバルブ４０を介して高圧供給ポンプ４１が接続
されている。この高圧供給ポンプ４１は燃料タンク４２
から低圧供給ポンプ４３を経て吸入された燃料を所定の
高圧に昇圧し、所定高圧に制御するものである。すなわ
ち、エンジン４４の回転に同期してカム４５が回転しシ
リンダ４６内のピストン４７が往動して低圧供給ポンプ
４３からの燃料が加圧され、また、高圧供給ポンプ４１
には常にコモンレール圧を所定圧力に制御するため、す
なわちコモンレール３８に圧送する燃料量を制御するた
め、ピストン４７の圧送行程中所定のタイミングで閉弁
する吐出量制御用電磁弁４８を備えている。

【００１８】電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）
４９は気筒判別センサ５０、クランク角センサ５１およ
び負荷センサ５２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状態に応じて決定
される最適の噴射時期、噴射量（噴射時期）とするよう
にＥＣＵ４９は三方制御弁２２に制御信号を出力する。

【００１９】さらに、コモンレール圧を検出する圧力セ
ンサ５３がコモンレール３８に配設され、ＥＣＵ４９は
圧力センサ５３の信号が予め負荷や回転数に応じて設定
した最適値となるように吐出量を制御する。すなわち、
圧力の負帰還制御を行なって、より精密な圧力設定を行
なうようになっている。安全装置５４は、図１に示すよ
うに、コモンレール３８と噴射管３７との間に設けられ
ている。安全装置５４は、図１に示すように、ハウジン
グ５５のねじ部６０がコモンレール３８の雌ねじ部８７
にねじ結合されている。ハウジング５５の内部には軸方
向に延びる通孔５７が形成され、通孔５７の一方の端部
に凹部５６が形成され、この凹部５６に流体ダイオード
６１が嵌合される。ハウジング５５の他方の端部にはテ
ーパ面５８が形成され、このテーパ面５８に噴射管３７
のシート面３７ａが液密にシートし、外側からねじ部材
５９がハウジング５５にねじ結合されている。

【００２０】流体ダイオード６１は、その構造が図４お
よび図５に示す形状になっている。ボディ６２の内部に
オリフィス６６、円錐孔６７および大径孔６８が連続し
て形成されている。またボディ６２の外部には図１に示
すハウジング５５の凹部５６に嵌合する凸部６４が形成
され、他方側の端部にはコモンレール３８に形成される
シート面６９に当接する円錐斜面状のシート面６３が形
成されている。オリフィス孔６６の内径はｄ、円錐孔６
７の拡がり角は２θ、大径孔６８の内径はＤである。例
えばＤ：４ｍｍに対しｄ：０．５〜１．０程度が望まし
い。拡がり角２θは例えば４０〜１２０度以上とする。
これは、拡がり角２θが４０度未満であると円錐孔６７
の製造加工が困難となり強度が低下するし、拡がり角２
θがあまり大きいと、燃料の絞り効果が大となり流量確
保が過度に規制されてしまうからである。

【００２１】次に、この流体ダイオード６１の拡がり角
２θと噴射量の関係を図６に示す。図６に示すように、
拡がり角２θが例えば２０度程度の間において最大噴射
量が確保されている。拡がり角２θがさらに大きくなる
と、次第に噴射量が低下していることがわかる。次に、
この流体ダイオードを設けた場合の流体ダイオード入口
側の圧力変化特性を図７に示す。

【００２２】図７に示すように、非噴射域においては、
前回の自らの気筒の噴射あるいは他の気筒の噴射の圧力
波の影響を受けて小さな圧力変動が見られる。噴射の直
前においては圧力変動はΔＰとなっている。次いで、噴
射開始に至ると圧力が降下し噴射終了するまで圧力は降
下し続ける。次いで噴射終了後圧力が上昇しその上昇度
は大きく最大圧力値を記録しその後減衰特性が見られ
る。

【００２３】従来のボール弁やプランジャバルブ等を用
いた逆止部材においては、この噴射前の圧力変動が大き
くまた気筒間のばらつきが大きく見られた。これは、圧
縮コイルスプリングなどによる可動部材を用いているこ
とから圧力変動が大きくなったものと推測される。また
噴射後の圧力の減衰特性においても気筒間においてばら
つきが大きかった。これに対し、本実施例では、可動部
材を用いない流体ダイオードとしている構成をもってい
ることから、噴射前および噴射後の圧力変動が均一とな
る。すなわち前回自噴射および他気筒噴射による圧力反
射波の影響が各気筒間においてほぼ均一になるという特
性がある。このような圧力変動特性は従来の可動部材を
もつボール弁やプランジャ弁などによっては得られない
効果である。

【００２４】次に、図４に示す流体ダイオード６１にお
ける大径孔６８の内径Ｄを固定し、オリフィス孔６６の
内径ｄを変化させた場合の流体ダイオード入口側の噴射
圧脈動の最大値を測定した。その結果を図８に示す。オ
リフィス孔６６の内径ｄが小さいほど噴射圧脈動最大値
は小さくなり、オリフィス孔６６の内径ｄが大きくなる
に従い噴射圧脈動の最大値は急に大きくなることが判
る。

【００２５】次に、燃料噴射システムの作動について説
明する。インジェクタ３６の作動に伴いその開弁時期お
よび時間に応じた燃料がコモンレール３８から流体ダイ
オード６１の大径孔６８、円錐孔６７およびオリフィス
孔６６ならびに噴射管３７を経由してインジェクタ３６
からエンジンの燃焼室内に噴射される。噴射終了後、噴
射管３７側から流体ダイオード６１のオリフィス孔６６
から円錐孔６７側に水撃波が伝搬する。この水撃波はオ
リフィス６６により絞られているため、この円錐孔６
７、大径孔６８を通してコモンレール３８の内部の蓄圧
室に与える圧力変動は低減される。すなわち、コモンレ
ール３８内の圧力変化が低減されている。これにより、
他の気筒への圧力伝播が制限されるので、他の気筒への
噴射時期および噴射量の不均一を低減すると共に、自気
筒の次回噴射への噴射時期および噴射量の不均一をも低
減する。

【００２６】以上説明したように、本発明の燃料噴射装
置によると、コモンレール３８から流体ダイオード６１
を通して噴射管３７からインジェクタ３６に燃料が噴射
弁の開弁期間に対応した量だけ燃料が供給される。また
噴射終了後そのインジェクタ３６からコモンレール３８
側に伝播する圧力波の振幅は蓄圧室に到達する前に流体
ダイオード６１のオリフィス孔６６で規制されるため、
その反射波の減衰が確かなものとなり、その気筒から別
の気筒への噴射への影響を低減する。

【００２７】この実施例によると、流体ダイオード６１
のボディ６２を加工するだけで、一方向への流体流量を
確保し、逆方向への流体流量を制限することができるた
め、圧力脈動低減手段としては極めて簡単な形状でもっ
て効果的な所望の燃料供給機能および圧力脈動低減機能
を併有するという効果がある。さらに、図１に示す実施
例では、流体ダイオード６１のシート面６３をコモンレ
ール３８のシート面６９に当接することでシールが確保
される。図１に示す構成おいては、組付時、コモンレー
ル３８のシート面６９に流体ダイオード６１を挿入し、
この流体ダイオード６１の上側から安全装置５４のハウ
ジング５５をねじ回し、ねじ止固定し、凸部６４と凹部
５６とを嵌合し締付固定する。

【００２８】（第２実施例）本発明の第２実施例を図９
に示す。図９に示す第２実施例は、流体ダイオード６１
の組付性を向上した例である。この例では、安全装置５
４のかしめ部７１により流体ダイオード６１のボディ６
２を矢印方向にかしめる。かしめ後、流体ダイオード６
１とハウジング５５とを一体にコモンレール３８のねじ
部に挿入し、ねじ回しし、シート面６３をコモンレール
３８のシート面６９に当接し、ねじ部６０を締付けるこ
とで、シート面６３とシート面６９とのシールを確保す
る。

【００２９】この第２実施例によると、組付時、流体ダ
イオード６１をハウジング５５にあらかじめかしめ部７
１により仮固定締付けした後にこれらを一体にコモンレ
ール３８にねじ止固定するため、流体ダイオード６１の
位置決めが容易となり組付作業が容易に行えるという効
果がある。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図１０に示す。

【００３０】図１０に示す第３実施例は、第１の流体ダ
イオード６１のインジェクタ側にさらに第２の流体ダイ
オード７３をハウジング５５に装着した例である。この
第２の流体ダイオード７３は第２オリフィス７４と第２
円錐孔７５をボディ７６に有する。ボディ７６はハウジ
ング５５の段付凹部７７に圧入固定されている。また第
１のダイオード６１は前記の実施例と同様にかしめ部７
１によりハウジング５５にかしめ固定されている。

【００３１】この第３実施例によると、第１のオリフィ
ス孔６６と第２のオリフィス孔７４を設けていることか
ら噴射後のインジェクタ３６からコモンレール３８側に
伝播する燃料の圧力低減の相乗効果が大となる。またコ
モンレール３８からインジェクタ３６への燃料の供給を
制限するものでもない。 （第４実施例）本発明の第４実施例を図１１および図１
２に示す。

【００３２】図１１および図１２に示す第４実施例は、
流体ダイオード８１のボディ８４に小径孔８２と大径孔
８３を連続して設け、その境界部の段付部に円錐板８５
を溶接により固定した例である。円錐板８５は、その中
央部に絞孔８６が板厚方向に貫通されている。円錐板８
５の中央部には絞孔８６が設けられている。この第４実
施例によると、ボディ８４に小径孔８２と大径孔８３を
形成するだけで比較的簡単にボディ８４の加工が行え
る。このボディ８４の大径孔８３から円錐板８５を挿入
し溶接により固定するという工程を採るだけで簡単に絞
り圧力脈動低減機構を構成することができる。円錐板８
５はプレス加工により形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による圧力脈動低減手段を
示す部分断面図である。

【図２】本発明の蓄圧式燃料供給システムを示す構成図
である。

【図３】本発明で用いたインジェクタの断面図である。

【図４】流体ダイオードの断面図である。

【図５】流体ダイオードの斜視図である。

【図６】本発明の流体ダイオードの円錐孔の拡がり角２
θと噴射量の関係を示すデータ図である。

【図７】本発明の第１実施例の流体ダイオードの入口側
圧力特性を示す特性図である。

【図８】図１に示す流体ダイオードの大径孔の孔径を固
定しオリフィス孔の孔径を変化させた場合の噴射圧脈動
の最大値を示すデータ図である。

【図９】本発明の第２実施例の流体ダイオードを示す断
面図である。

【図１０】本発明の第３実施例の流体ダイオードの断面
図である。

【図１１】本発明の第４実施例の流体ダイオードの断面
図である。

【図１２】本発明の第４実施例の円錐板を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

３６ インジェクタ ３７ 噴射管 ３８ コモンレール（蓄圧容器） ３９ 供給管 ４１ 高圧供給ポンプ ４２ 燃料タンク ４３ 低圧供給ポンプ ４４ エンジン ５４ 安全装置 ６１ 流体ダイオード ６２ ボディ ６３ シート面 ６４ 凸部 ６６ オリフィス孔 ６７ 円錐孔 ６８ 大径孔 ６９ シート面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧燃料を蓄える蓄圧容器と間欠作動型
   のインジェクタとを接続する燃料配管に流体ダイオード
   を備え、 この流体ダイオードは、そのボディの内部に前記蓄圧容
   器側から前記インジェクタ側に向けて大径孔、円錐孔、
   オリフィス孔が連続して形成されていることを特徴とす
   る蓄圧式燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記円錐孔は、蓄圧容器側からインジェ
   クタ側の一方向のみに通路面積が次第に小さくなってい
   ることを特徴とする請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装
   置。
3. 【請求項３】 前記ボディは、前記蓄圧容器に形成され
   る円錐状のシート面に当接する円錐斜面状のシート面を
   有することを特徴とする請求項２記載の蓄圧式燃料噴射
   装置。
4. 【請求項４】 蓄圧室と、この蓄圧室に連通する円錐状
   のシート面と、このシート面に連通する外壁近傍に設け
   られる雌ねじ部とを有する蓄圧容器と、 この雌ねじ部に嵌合可能な雄ねじ部と、通孔とを有する
   ねじ部材と、 前記通孔の一端側に前記オリフィス孔が接続し、前記シ
   ート面に当接可能なシート面を有する流体ダイオードと
   を備えたことを特徴とする請求項３記載の蓄圧式燃料噴
   射装置。