JPH09228922A - 電磁式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射装置内部において高圧燃料を発
生させることができる電磁式ポンプの機能を有する構造
と燃料噴射弁の機能を有する構造とを一体に組み込ん
だ、安価で信頼性の高い電磁式燃料噴射装置を提供する
こと。 【解決手段】 従来の電磁式燃料噴射装置において電磁
コイル２４などのアクチュエーターの励磁により一体に
稼動するように構成されていたアーマチャー２０とニー
ドルバルブ３１とを分離して駆動することに着目したも
ので、アーマチャー２０に連動するピストン１５を有す
る圧力発生機構５と、ニードルバルブ３１を有するとと
もに圧力発生機構５からの高圧燃料の供給を受けて燃料
を噴射可能とする燃料噴射機構８と、を有することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁式燃料噴射装置
にかかるもので、とくに電磁式ポンプの機構と燃料噴射
弁の機構とを一体のハウジングに組み込んだ電磁式燃料
噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から高圧インジェクターなどの燃料
噴射装置は、高圧ポンプにおいて発生させた高圧燃料を
コモンレールなどを介してインジェクターに供給してい
るため、インジェクターとは別に、高圧ポンプ、高圧レ
ギュレーターおよび高圧配管などを必要とする。とく
に、高圧が作用する部分は、信頼性を確保するために頑
強な設計やきびしい部品精度が要求され、コストの増加
につながるという問題がある。

【０００３】なお公知技術として、特開昭６２−２６７
５６８号による燃料噴射装置があるが、この燃料噴射装
置においては、プランジャを操作することにより作動油
を加圧し、さらにこの作動油の加圧により増圧ピストン
を操作して燃料を加圧するようにしているため、燃料油
以外に作動油およびその関連部材を必要とするという問
題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、安価で信頼性の高い
高圧燃料噴射システムとしての電磁式燃料噴射装置を提
供することを課題とする。

【０００５】また本発明は、燃料噴射装置内部において
高圧燃料を発生させることができる電磁式燃料噴射装置
を提供することを課題とする。

【０００６】また本発明は、電磁式ポンプの機能を有す
る構造と燃料噴射弁の機能を有する構造とを一体に組み
込んだ電磁式燃料噴射装置を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、従来
の電磁式燃料噴射装置においては電磁コイルなどのアク
チュエーターの励磁により一体に稼動するように構成さ
れていたアーマチャーとニードルバルブとを分離して駆
動すること、および燃料噴射装置内に高圧燃料ポンプを
組み込んでアクチュエーターの作動により高圧燃料を発
生させ、この発生圧力により自動弁などの燃料噴射機構
から燃料を噴射可能とすることに着目したもので、電磁
弁の励磁によって作動するアーマチャーと、噴射孔から
燃料を噴射可能とするニードルバルブと、を有する電磁
式燃料噴射装置であって、上記アーマチャーに連動する
ピストンを有する圧力発生機構と、上記ニードルバルブ
を有するとともに上記圧力発生機構からの高圧燃料の供
給を受けて燃料を噴射可能とする燃料噴射機構とを有す
ることを特徴とする電磁式燃料噴射装置である。

【０００８】上記ピストンおよび上記アーマチャーを一
体のハウジング内に設けることができる。ピストンおよ
びアーマチャーを一体に駆動するにあたっては、その間
にプッシュロッドなどを介在してもよいし、互いに直接
結合するようにしてもよい。

【０００９】上記ピストンの上流側に逆止弁を設けるこ
とにより、ピストンの駆動による圧力上昇にともなって
燃料の流入を抑制し、さらに圧力の上昇を促進するよう
にすることができる。

【００１０】上記圧力発生機構に付随して、燃料圧力バ
ランス通路を設けることにより、ピストンが駆動する部
分（摺動部）の安定化を図ることができる。

【００１１】当該電磁式燃料噴射装置の運転にともなっ
て、上記燃料噴射機構（自動弁）あるいは上記燃料圧力
バランス通路などから洩れ出た低圧の燃料を、燃料リタ
ーン通路などから外部に流出させることができる。

【００１２】本発明による電磁式燃料噴射装置において
は、上記電磁コイルの励磁によりアーマチャーを駆動
し、さらにピストンの駆動をすることによって高圧燃料
を燃料噴射機構に供給可能としたため、アーマチャーの
駆動により高圧燃料供給の機能と燃料噴射の機能とを兼
ね備えることができる。

【００１３】したがって、当該電磁式燃料噴射装置に
は、一般的な低圧インジェクターと同様に低圧の燃料を
供給するだけでよく、燃料配管系としては、従来のゴム
配管などでも充分に信頼性を得ることが可能となり、さ
らに、燃料噴射装置以外にも従来の高圧噴射システムに
おいて必要であった高圧ポンプ、高圧レギュレーターや
高圧配管などが不要となるため、コストを大幅に低下さ
せることができる。

【００１４】なお、電磁式燃料噴射装置には低圧燃料の
みを供給すればよいので、信頼性が確立している低圧イ
ンジェクター用の配管系を流用することができ、コスト
の低下、信頼性の向上、およびエンジンルーム内での取
回し性の改善を期待することができる。

【００１５】さらに、高圧部を電磁式燃料噴射装置の内
部だけに限定することができるため、衝突時などの異常
時においても、燃料の流出は最小限ですみ、安全性を向
上させることができる。

【００１６】また、従来の高圧噴射システムにおいて
は、始動時の燃料圧力上昇に時間がかかるという問題が
あったが、本発明の電磁式燃料噴射装置においては、低
圧の燃料供給が完了すれば圧力発生機構を起動すること
ができるので、始動性も良好である。

【００１７】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の第１の実施の形態
による電磁式燃料噴射装置１を図１および図２にもとづ
き説明する。図１は、電磁式燃料噴射装置１の縦断面
図、図２は、同、電磁式燃料噴射装置１を９０度回動し
た位置の縦断面図であって、電磁式燃料噴射装置１は、
非磁性材料からなる装置ハウジング２と、磁性材料から
なるコア３と、非磁性材料からなるノズルボディ４と、
圧力発生機構５（燃料圧縮機構）と、燃料圧力バランス
通路６と、高圧燃料通路７と、燃料噴射機構８と、燃料
リターン通路９（図２）と、を有する。

【００１８】装置ハウジング２、コア３およびノズルボ
ディ４は、その全周を溶接などにより互いに固定するこ
とにより、一体のハウジングとしてある。装置ハウジン
グ２は、低圧燃料入口１０を有し、燃料タンク１１から
低圧燃料ポンプ１２により燃料を電磁式燃料噴射装置１
に供給し、この低圧燃料を圧力発生機構５および燃料圧
力バランス通路６に分岐する。

【００１９】圧力発生機構５においては、逆止弁１３を
介して低圧燃料入口１０に連通するとともに高圧燃料通
路７に連通する圧力発生室１４を装置ハウジング２に形
成し、圧力発生室１４内にピストン１５を往復摺動可能
に収容する。ピストン１５は、その摺動面と数μｍの精
度でこれを精密加工してある。なお、ピストン１５の圧
力発生室１４とは反対側には、圧力バランス室１６を形
成してある。

【００２０】ピストン１５と調整用チューブ１７との間
にリターンスプリング１８を設けて、ピストン１５を常
時下方（コア３方向）に付勢する。ピストン１５には、
非磁性材料からなるプッシュロッド１９を当接し、プッ
シュロッド１９と磁性材料からなる平板状のアーマチャ
ー２０とを溶接などにより一体化してある。

【００２１】アーマチャー２０は、ノズルボディ４内に
形成したアーマチャー室２１内において往復動可能であ
り、スプリング室２２に設けたセットスプリング２３に
より常時上方（コア３方向）にこれを付勢する。ただ
し、調整用チューブ１７の位置を調整することにより、
リターンスプリング１８のセット力をセットスプリング
２３のセット力より大きくなるようにしてある。したが
って、通常は、アーマチャー２０はリターンスプリング
１８の付勢力により、ノズルボディ４に押し付けられて
いる。

【００２２】コア３に電磁コイル２４を設け、コネクタ
ー（図示せず）からの制御信号により電磁コイル２４を
励磁してアーマチャー２０を吸引し、アーマチャー２０
に固定されているプッシュロッド１９が上方に移動して
ピストン１５を押し上げることにより、圧力発生室１４
内の低圧燃料を高圧燃料とすることができるようになっ
ている。

【００２３】燃料圧力バランス通路６は、燃料バイパス
ポート６Ａに開口し、装置ハウジング２、コア３および
ノズルボディ４を通してこれを形成し、スプリング室２
２さらにアーマチャー室２１に連通する。さらに、プッ
シュロッド１９を面取りすることによってコア３との間
に連通路２５を形成してアーマチャー室２１と圧力バラ
ンス室１６とを連通し、低圧燃料入口１０からの低圧燃
料を圧力バランス室１６に案内してある。

【００２４】燃料噴射機構８は、リテーニングナット２
６によって自動弁２７をノズルボディ４の先端部に取り
付けた構造を有する。

【００２５】自動弁２７は、燃料溜まり室２８および先
端部の噴射孔２９を形成したノズルシート３０と、ノズ
ルシート３０内において往復摺動するニードルバルブ３
１と、ディスタンスピース３２と、可動スプリングシー
ト３３を介してニードルバルブ３１を常時噴射孔２９方
向に付勢する開弁圧調整スプリング３４と、を有する。
開弁圧調整スプリング３４のセット力を変更することに
より、自動弁２７の開弁圧（自動弁２７が開弁するとき
の燃料圧力値）を調整することができる。

【００２６】高圧燃料通路７は、圧力発生室１４から装
置ハウジング２、コア３およびノズルボディ４、さらに
ディスタンスピース３２、ノズルシート３０を通してこ
れを形成し、燃料溜まり室２８および先端部の噴射孔２
９に連通可能としている。

【００２７】なお、開弁圧調整スプリング３４を設けた
スプリング室３５とスプリング室２２との間を連通する
連結通路３６を形成してある。自動弁２７の摺動部から
洩れた燃料を低圧燃料部（スプリング室２２ないしアー
マチャー室２１）に接続可能としている。

【００２８】図２に示すように、燃料リターン通路９
は、圧力バランス室１６と燃料出口３７とを連通するも
ので、低圧燃料を燃料タンク１１に還流可能としてあ
る。

【００２９】こうした構成の電磁式燃料噴射装置１にお
いて、その無作動時には、ピストン１５（およびアーマ
チャー２０）はリターンスプリング１８の付勢力により
その最下部まで下がっており、圧力発生室１４は逆止弁
１３の作用により燃料で満たされていると同時に所定の
圧力値に調整されている。燃料洩れがない場合には、逆
止弁１３は閉じた状態となっている。

【００３０】電磁式燃料噴射装置１の作動時には、電磁
コイル２４への通電により、コア３に磁束が発生し、コ
ア３とアーマチャー２０との間に吸引力が発生して、ア
ーマチャー２０をコア３側に吸引する。したがって、プ
ッシュロッド１９を介してピストン１５が図中上方に押
し上げられ、逆止弁１３の作用で燃料の流入を抑制し、
圧力発生室１４内の燃料の圧力が上昇する。

【００３１】なおこの際、圧力バランス室１６に低圧燃
料が供給されているので、ピストン１５の上昇により負
圧となる圧力バランス室１６内にアーマチャー室２１か
ら低圧燃料が供給され、ピストン１５は円滑に作動し、
摺動部の安定化を図ることができる。

【００３２】この燃料圧力が高圧燃料通路７が燃料噴射
機構８に伝達されて自動弁２７の開弁圧よりも上昇する
と、自動弁２７のニードルバルブ３１がリフトして噴射
孔２９を開き、エンジンのインテークマニホールド内あ
るいはシリンダー内に燃料が噴射される。

【００３３】燃料噴射量の調量は、電磁コイル２４への
通電時間あるいはピストン１５の移動量を制御すること
によりこれを実施する。すなわち、通電時間を多くすれ
ばピストン１５の移動量が増加し、燃料噴射量は多くな
る。ピストン１５の移動量と燃料噴射量とは比例するの
で、移動量を検出することにより燃料噴射量を制御する
こともできる。

【００３４】電磁コイル２４への通電を停止することに
より、リターンスプリング１８の付勢力によってピスト
ン１５が元位置に押し下げられ、圧力発生室１４内の圧
力が低下し、自動弁２７のニードルバルブ３１が噴射孔
２９を閉鎖して燃料噴射を停止するとともに、逆止弁１
３が開いて圧力発生室１４内に燃料を充填する。

【００３５】なお、燃料圧力バランス通路６から供給さ
れていた圧力バランス室１６内の低圧燃料、および自動
弁２７部分から洩れた燃料は、燃料リターン通路９およ
び燃料出口３７を通って電磁式燃料噴射装置１の外部
（燃料タンク１１）に還流される。

【００３６】本発明においては、圧力発生機構５として
ピストンタイプ以外にも他の構成のものを採用すること
が可能であるとともに、自動弁２７の構成についても、
図示のような内開きタイプの渦巻き弁のほかに、外開き
弁でも、内開きのホールノズルあるいはピントルノズル
などでもよい。

【００３７】本発明においては、燃料圧力バランス通路
６あるいは燃料リターン通路９を別の経路とすることも
可能である。たとえば図３は、本発明の第２の実施の形
態による電磁式燃料噴射装置４０の縦断面図、図４は、
同、電磁式燃料噴射装置４０を９０度回動した位置の縦
断面図であって、電磁式燃料噴射装置４０においては、
前述の電磁式燃料噴射装置１（図１）の場合のように、
装置ハウジング２、コア３およびノズルボディ４に燃料
圧力バランス通路６を形成することなく、スプリング室
２２に連通するように、コア３およびノズルボディ４に
燃料圧力バランス通路４１を形成し、この燃料圧力バラ
ンス通路４１を燃料リターン通路９に連通させてある。

【００３８】こうした構成の電磁式燃料噴射装置４０に
おいても、自動弁２７から洩れる燃料がスプリング室２
２から燃料圧力バランス通路４１を通って圧力バランス
室１６に供給され、ピストン１５の作動にともなう圧力
発生室１４内の圧力の安定化を図りつつ、圧力発生機構
５および燃料噴射機構８を駆動して燃料の圧縮および噴
射を行うとともに、燃料の燃料タンク１１へのリターン
が可能である。

【００３９】さらに本発明においては、アーマチャー２
０の稼動方向を逆方向（図１の場合とは上下逆方向）に
してもよい。たとえば図５は、本発明の第３の実施の形
態による電磁式燃料噴射装置５０の縦断面図であって、
電磁式燃料噴射装置５０は、装置ハウジング２に相当す
る装置ハウジング５１と、コア３に相当するコア５２
と、コア５２内に設けた圧力発生機構５と、コア５２の
先端部に取り付けた燃料噴射機構８と、を有する。

【００４０】装置ハウジング５１およびコア５２は、そ
の全周を溶接などにより互いに固定することにより、一
体のハウジングとしてある。

【００４１】圧力発生機構５自体は、前述の電磁式燃料
噴射装置１の場合と同様の部材からこれを構成するが、
低圧燃料入口１０をコア５２の側面部に配置し、高圧燃
料通路７は逆止弁１３から分岐して、圧力発生室１４に
向かう圧力発生側通路７Ａと、燃料噴射機構８に向かう
噴射側通路７Ｂとによりこれを形成する。

【００４２】ピストン１５は、アーマチャー２０に直接
結合させ、コア５２の図中上側にアーマチャー２０を配
置してピストン１５の下方に圧力発生室１４を形成す
る。

【００４３】アーマチャー２０を付勢するセットスプリ
ング２３のセット力を、調整用チューブ１７に相当する
調整用チューブ５３により調整する。

【００４４】また燃料圧力バランス通路６は、コア５２
にこれを形成してアーマチャー室２１に連通し、アーマ
チャー室２１が圧力バランス室１６を兼ねている。

【００４５】燃料噴射機構８のスプリング室３５は、図
４における燃料圧力バランス通路４１に相当する燃料圧
力バランス通路５４を介してアーマチャー室２１に連通
する。

【００４６】こうした構成の電磁式燃料噴射装置５０に
おいても電磁コイル２４への通電によりピストン１５を
コア５２に吸引して圧力発生室１４において高圧燃料を
発生させ、圧力発生側通路７Ａおよび噴射側通路７Ｂを
通して燃料噴射機構８の自動弁２７に供給して燃料を噴
射させるとともに、燃料圧力バランス通路５４およびア
ーマチャー室２１さらにスプリング室２２を通って燃料
出口３７から洩れ燃料を外部に排出する。

【００４７】また低圧燃料は、燃料圧力バランス通路６
を通ってアーマチャー室２１に至っており、ピストン１
５の往復摺動作用を安定化している。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧力発生
機構と燃料噴射機構とを一体のハウジングに設けて電磁
コイルへの通電によりこれを操作可能としたので、電磁
式燃料噴射装置内部にのみ高圧部を設け、その外部には
高圧ポンプ、高圧配管や高圧レギュレーターが不要であ
り、信頼性の向上とともにコストの低減を図ることがで
きる。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による電磁式燃料噴
射装置１の縦断面図である。

【図２】同、電磁式燃料噴射装置１を９０度回動した位
置の縦断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態による電磁式燃料噴
射装置４０の縦断面図である。

【図４】同、電磁式燃料噴射装置４０を９０度回動した
位置の縦断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態による電磁式燃料噴
射装置５０の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 電磁式燃料噴射装置（図１、図２、第１の実施の形
態） ２ 装置ハウジング ３ 磁性材料からなるコア ４ 非磁性材料からなるノズルボディ ５ 圧力発生機構（燃料圧縮機構） ６ 燃料圧力バランス通路 ６Ａ 燃料圧力バランス通路６の燃料バイパスポート ７ 高圧燃料通路 ７Ａ 高圧燃料通路７の圧力発生側通路（図５、第３の
実施の形態） ７Ｂ 高圧燃料通路７の噴射側通路（図５、第３の実施
の形態） ８ 燃料噴射機構 ９ 燃料リターン通路 １０ 低圧燃料入口 １１ 燃料タンク １２ 低圧燃料ポンプ １３ 逆止弁 １４ 圧力発生室 １５ ピストン １６ 圧力バランス室 １７ 調整用チューブ １８ リターンスプリング １９ 非磁性材料からなるプッシュロッド ２０ 磁性材料からなる平板状のアーマチャー ２１ アーマチャー室 ２２ スプリング室 ２３ セットスプリング ２４ 電磁コイル ２５ 連通路 ２６ リテーニングナット ２７ 自動弁 ２８ 燃料溜まり室 ２９ 噴射孔 ３０ ノズルシート ３１ ニードルバルブ ３２ ディスタンスピース ３３ 可動スプリングシート ３４ 開弁圧調整スプリング ３５ スプリング室 ３６ 連結通路 ３７ 燃料出口 ４０ 電磁式燃料噴射装置（図３、図４、第２の実施の
形態） ４１ 燃料圧力バランス通路 ５０ 電磁式燃料噴射装置（図５、第３の実施の形態） ５１ 装置ハウジング ５２ 磁性材料からなるコア ５３ 調整用チューブ ５４ 燃料圧力バランス通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁弁の励磁によって作動するアーマ
   チャーと、 噴射孔から燃料を噴射可能とするニードルバルブと、を
   有する電磁式燃料噴射装置であって、 前記アーマチャーに連動するピストンを有する圧力発生
   機構と、 前記ニードルバルブを有するとともに前記圧力発生機構
   からの高圧燃料の供給を受けて燃料を噴射可能とする燃
   料噴射機構と、 を有することを特徴とする電磁式燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記ピストンおよび前記アーマチャー
   を一体のハウジング内に設けたことを特徴とする請求項
   １記載の電磁式燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 前記ピストンの上流側に逆止弁を設け
   たことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射装
   置。