JPH0942106A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
蓄圧式燃料噴射装置Info
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Abstract
を有し、小型化可能で安価な燃料噴射装置を提供する。 【構成】 電磁弁の弁部材41はシャフト42および球
状部材43からなる。球状部材43はシャフト42の先
端に摺動自在に支持されており、円筒部42aの先端部
をかしめる等の結合手段により球状部材43はシャフト
42からの脱落を防止されている。球状部材43が平板
プレート51に着座した状態においても低圧燃料通路ま
たは低圧燃料室と連通する環状溝通路51bおよび燃料
溝通路51cが着座領域内の平板プレート51に形成さ
れているので、電磁弁開弁方向に発生する油圧力が小さ
くなる。このため、電磁弁閉弁方向に弁部材41を付勢
するスプリングの付勢力を小さくできるとともに、この
スプリングの付勢力に抗して弁部材41をリフトさせる
電磁弁の磁力も小さくできるので、電磁弁の体格を小型
化できる。
Description
(以下、「内燃機関」をエンジンという)用の燃料噴射
装置に関し、特に高圧燃料を一種のサージタンクである
コモンレールに蓄圧し、この蓄圧された高圧燃料を電磁
弁制御式のインジェクタから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。
る高圧燃料を直接またはコモンレール等で蓄圧して一定
圧にしてからインジェクタに供給し、インジェクタの噴
孔を開閉する弁部材の反噴孔側に設けた圧力制御室内の
燃料圧力を電磁二方弁で制御することにより燃料噴射時
期および燃料噴射量を調整する燃料噴射装置が知られて
いる。このような燃料噴射装置として特開平5−133
296号公報、特開平1−232161号公報に示され
るものが知られている。
ているものでは、弁部材の平坦面が平面弁座と密着する
ことにより圧力制御室からの高圧燃料の排出を遮断して
いる。平坦面同志が接触する構成であるため、円錐状の
接触面を有する弁部材および弁座部材の接触部に比較し
て接触部の加工が容易になる。また、接触面積を広くで
きるため接触部における摩耗が減少し、良好なシール性
を維持できる。
−133296号公報に開示されているものでは、弁部
材の平坦面に働く圧力制御室の燃料圧力が開弁方向に作
用するので弁部材を弁座部材に着座させるばね力が大き
くなる。このため、このばね力に抗して弁座部材から弁
部材を離座させる電磁弁の吸引力を増加する必要がある
ので電磁弁の体格が大きくなるという問題がある。
ているものでは、弁部材の開口面積に比較して弁部材と
弁部材が着座する弁座部材との接触面積を著しく大きく
するとともに弁部材または弁座部材の少なくとも一方の
接触面に弁口に近接する部分から接触面の外側に至る溝
を設けることにより、弁部材の開弁性能を損なうことな
く閉弁時に弁部材が弁座部材から跳ね上がることを防止
している。
に開示されているものは、高圧燃料の圧力として500
kg/cm2(約50MPa )程度を開示しているが、100MP
a 以上の高圧燃料を切り換える電磁二方弁に用いるに
は、弁部材と弁座部材との接触面積を著しく大きくし過
ぎると電磁弁の開弁方向に働く油圧荷重が大きくなるの
で実用上適さないと考えられる。また、弁部材の設定ス
トローク量が小さい場合や開弁直後の低ストローク時に
は弁部材と弁座部材との対向面積が大きいので流量係数
が極めて小さくなることにより圧力損失が必要以上に大
きくなり過ぎるという問題がある。このため、弁部材が
弁座部材から離座しても開放圧力が十分に下がらなかっ
たり、電磁弁に開弁信号が送出されたあとも実際に圧力
が下がるまでに時間遅れが発生するという問題がある。
さらに、燃料溝により弁部材を弁座部材から離座し易い
構成にすることは、逆に言えば弁部材が弁座部材に着座
するときに反発力となって働くので、着座時の弁部材の
跳ね上がり低減効果は期待できない。また、弁部材と弁
座部材との接触面積を開口面積に較べ著しく大きくする
ことによりインジェクタの径が大きくなるので、小型デ
ィーゼルエンジンへの使用に適さない。
なされたものであり、燃料リーク量を低減するとともに
高い耐久性を有し、小型化可能で安価な燃料噴射装置を
提供することを目的とする。
1記載の燃料噴射装置は、コモンレールで蓄圧された高
圧燃料をディーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられたイ
ンジェクタに供給し、このインジェクタの噴射ノズルか
ら各気筒の燃焼室内へ燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装
置であって、噴射ノズルの噴孔に高圧燃料を供給可能な
高圧燃料通路と前記噴孔とを断続するニードル弁と、前
記ニードル弁の反噴孔側に前記ニードル弁とともに往復
移動可能に設けられた制御ピストンと、前記制御ピスト
ンの反噴孔側に設けられ前記高圧燃料通路から供給され
る燃料圧力により前記制御ピストンを前記噴孔遮断方向
に付勢する圧力制御室と低圧燃料通路または低圧燃料室
とを断続する電磁弁とを備え、前記高圧燃料通路と前記
圧力制御室との間に前記圧力制御室への導入燃料量を制
限する第1の絞り孔を設け、前記圧力制御室と前記低圧
燃料通路または前記低圧燃料室との間に前記第1の絞り
孔より通路抵抗の小さい第2の絞り孔を設け、前記電磁
弁は、前記圧力制御室と前記低圧燃料通路または前記低
圧燃料室とを連通可能な連通路周囲に形成された平面弁
座、この平面弁座に平面同士で密着可能な弁部材、前記
平面弁座に前記弁部材を付勢する付勢手段、および、通
電することにより前記平面弁座から離座する方向に前記
弁部材を吸引する電磁コイルを有し、前記平面弁座に前
記弁部材が着座しそれぞれの平面同士が密着することに
より前記圧力制御室と前記低圧燃料通路または前記低圧
燃料室との連通を遮断し、前記平面弁座から前記弁部材
が離座することにより前記圧力制御室と前記低圧燃料通
路または前記低圧燃料室とを連通し、前記平面弁座と前
記弁部材との密着領域内において前記低圧燃料通路また
は前記低圧燃料室と連通する燃料逃し通路が前記平面弁
座または前記弁部材のいずれか一方に形成され、前記平
面弁座と前記弁部材との密着面積が小さいことを特徴と
する。
置は、請求項1記載の蓄圧式燃料噴射装置において、前
記燃料逃し通路は、前記連通路とほぼ同心円上に形成さ
れた環状溝通路と、一端が前記環状溝通路に連通し他端
が前記低圧燃料通路または前記低圧燃料室に連通する燃
料孔または燃料溝通路とを有することを特徴とする。本
発明の請求項3記載の蓄圧式燃料噴射装置は、請求項1
または2記載の蓄圧式燃料噴射装置において、前記環状
溝通路は、前記環状溝通路の内周側から外周側に向かっ
て徐々に深くなることを特徴とする。
置は、請求項1、2または3記載の蓄圧式燃料噴射装置
において、前記平面弁座に前記弁部材が着座すると、前
記環状溝通路の内周側および外周側で前記平面弁座およ
び前記弁部材の平面同士が密着することを特徴とする。
本発明の請求項5記載の蓄圧式燃料噴射装置は、請求項
1から4のいずれか一項記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
いて、前記燃料溝通路または前記燃料孔は、前記連通路
を中心に点対称位置に少なくとも2本配設されているこ
とを特徴とする。
置は、請求項1から5のいずれか一項記載の蓄圧式燃料
噴射装置において、前記弁部材は、前記平面弁座と平面
同士で密着するとともに球状凸面を有する球状部材と、
前記球状凸面と軸方向で当接する球状凹面または円錐状
凹面または平面を有し前記球状部材を摺動自在に支持す
る軸部材とを備えることを特徴とする。
置は、請求項6記載の蓄圧式燃料噴射装置において、前
記球状部材は、鋼球の一部を後加工で切断して前記平面
弁座と密着可能な平面を形成することを特徴とする。本
発明の請求項8記載の蓄圧式燃料噴射装置は、請求項6
または7記載の蓄圧式燃料噴射装置において、前記弁部
材は、前記軸部材に取付けられ、かしめ、内径の縮径、
または突起により前記球状部材の脱落を防止する支持部
材を有することを特徴とする。
置は、請求項6または7記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
いて、前記弁部材は、前記軸部材の端部に円筒状に設け
られ、前記球状部材を内装した後、先端部をかしめるこ
とにより前記球状部材の脱落を防止する支持部材を有す
ることを特徴とする。 (作用および発明の効果)上記構成の本発明の請求項
1、2または4記載の燃料噴射装置によると、圧力制御
室の圧力を制御する電磁弁の開弁方向に働く力を小さく
でき、シート面圧を上昇させることなく確実なシール性
が確保できるので弁部材の付勢力を小さくすることが可
能となり電磁弁の磁力を低減できる。以上の作用により
シート部分の耐久性が向上するとともにソレノイド部分
を小型化可能である。
が向上すると高圧燃料のリーク量が減少するため、本発
明を採用することによってコモンレールに高圧燃料を供
給する高圧ポンプの負荷を軽減し、駆動トルクを低下で
きるので高圧ポンプの小型化が可能となる。本発明の請
求項3記載の燃料噴射装置によると、内周側から外周側
に向かって徐々に環状溝通路が深くなることにより、環
状溝通路と連通路間の幅が大きくなるので燃料圧力によ
る環状溝通路内周側の変形を低減できる。
ると、連通路を中心に点対称位置に燃料逃し通路を配設
することにより、弁部材の開弁方向に働く油圧分布が弁
部材の中心から径方向外側に向けて等しくなるので弁部
材の傾きや偏心が抑制される。このため、安定した電磁
弁の開閉弁制御が可能であり、噴射ノズルから均一な燃
料量を噴射できる。特に、微少量噴射を安定して高精度
に制御できる。
装置によると、弁部材が球状部材と軸部材とからなり軸
部材に摺動自在に球状部材が支持されることにより平面
弁座に着座するときの球状部材の傾きまたは軸ずれを防
止できるので、シート不良を低減できる。本発明の請求
項8または9記載の燃料噴射装置によると、支持部材に
より球状部材の脱落を防止することができる。さらに請
求項8記載の燃料噴射装置によると、軸部材と別体に支
持部材を設けることにより、軸部材の加工が容易にな
る。
づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1の実施例による燃料噴射装
置を図1〜図4に示す。図4に示すインジェクタ1は、
図示しないコモンレールから図示しない燃料配管を介し
て蓄圧された一定圧の高圧燃料が燃料フィルタ60を通
って供給されている。
噴射ノズル10のノズルボディ11にはノズルニードル
20が往復移動可能に収容されており、噴孔11aを開
閉する。ノズルボディ11およびインジェクタボディ1
3はディスタンスピース12を挟んでリテーニングナッ
ト14で結合されている。ノズルニードル20の反噴孔
側にはプレッシャピン21、プレッシャピン21の反噴
孔側に接触あるいは連結する制御ピストン22が配設さ
れている。プレッシャピン21はスプリング23内に貫
挿されており、スプリング23はプレッシャピン21を
図1の下方に付勢している。制御ピストン22の反噴孔
側には圧力制御室62が設けられている。
導入した高圧燃料は、ノズルニードル20周囲に環状に
形成された燃料溜まり24と圧力制御室62とに供給さ
れている。燃料溜まり24内の高圧燃料の圧力はノズル
ニードル20をリフト方向に付勢し、圧力制御室62内
の高圧燃料の圧力は制御ピストン22を図3の下方に付
勢する。
を断続する電磁二方弁である。インジェクタボディ13
には、平面弁座としての平板プレート51およびシリン
ダ52がリテーニングナット40で連結され、電磁弁3
0のコア31がリテーニングナット40の端部にかしめ
られている。電磁コイル32はコア31内に巻装されて
おり、コネクタ58から電力が供給される。コア31内
に燃料通路34が形成されている。スクリュウナット5
5には燃料通路55aが形成されており、低圧燃料通路
34、55aを通してインジェクタ1内の余剰燃料を排
出する。スクリュウナット55にはガスケット56が嵌
め込まれている。
ズルニードル20の摺動クリアランスからのリーク燃料
を回収するための低圧燃料通路であり、低圧燃料通路5
2aに連通している。図3に示すように、弁部材41は
軸部材としてのシャフト42および球状部材43からな
る。シャフト42はシリンダ52の内壁に往復移動可能
に支持されており、球状部材43はシャフト42の先端
に摺動自在に支持されている。シャフト42の電磁コイ
ル32側にはアーマチャ33が固定されている。電磁コ
イル32への非通電時、球状部材43は付勢手段として
のスプリング44の付勢力により平板プレート51に着
座している。スプリング44の一端はストッパ53に係
止されている。電磁コイル32への通電オン時、電磁コ
イル32に発生する磁力によりアーマチャ33が電磁コ
イル32に吸引されシャフト42が図3の上方にリフト
することにより球状部材43が平板プレート51から離
座する。スペーサ54の軸長を変更することにより弁部
材41のリフト量が調整できる。
圧燃料通路61から圧力制御室62への流入燃料量を規
制する第1の絞り孔63で連通されている。平板プレー
ト51には平板プレート51を軸方向に貫通し第1の絞
り孔63よりも通路抵抗の小さい連通路としての第2の
絞り孔64が形成されている。シャフト42および球状
部材43からなる弁部材41が平板プレート51から離
座すると、第2の絞り孔64と低圧燃料通路52aとが
連通し、第2の絞り孔64、低圧燃料通路52a、低圧
燃料室40a、低圧燃料通路53a、31a、34、5
5aを経て圧力制御室62内の高圧燃料がインジェクタ
1から排出される。
には支持部材としての円筒部42aの内壁および円錐状
凹面42bからなる円錐台状の凹部が設けられ、円筒部
42aの先端部をかしめることにより球状部材43はシ
ャフト42からの脱落を防止されている。円筒部42a
と球状部材43との間には数μmのクリアランスが形成
されているので球状部材43はシャフト42に対し摺動
自在に組み付けられている。球状部材43は鋼球の一部
を後加工で切断したものであるが、本発明では、切削に
より成形することも可能である。
の間には平板プレート51が挟持されている。平板プレ
ート51には平板プレート51を軸方向に貫通する第2
の絞り孔64が形成されており、圧力制御室62と低圧
燃料通路52aとを連通可能である。図1および図2に
示すように、平板プレート51の球状部材43側端面に
は、第2の絞り孔64の開口周囲に環状の座面51aが
形成されている。この環状座面51aの外周側に環状の
溝が形成され、この環状溝により環状溝通路51bが形
成されている。前記環状溝から径方向外側に向けて放射
状に十字状の溝が形成されており、この十字状溝により
燃料溝通路51cが形成されている。燃料溝通路51c
の一端は環状溝通路51bと連通し燃料溝通路51cの
他端は低圧燃料通路52aに連通している。環状溝通路
51bおよび燃料溝通路51cは、燃料逃し通路を構成
しており、球状部材43と平板プレート51との着座領
域内に形成されているので、球状部材43が平板プレー
ト51に着座した状態においても低圧燃料通路52aと
連している。環状溝通路51bおよび燃料溝通路51c
により扇状の座面51dが区切られている。
および座面51dの一部に着座可能であり、球状部材4
3が平板プレート51に着座すると第2の絞り孔64と
環状溝通路51bとの連通が遮断される。図1に示す各
寸法の具体例を次に示す。球状部材平面部直径D1 =
1.43mm、球状部材直径D2 =2.0mm、第2の絞り
孔径D3 =0.4mm、環状溝通路内径D4 =0.5mm、
環状溝通路外径D5 =1.0mm、制御ピストン径D6 =
4.5mm、燃料溝通路幅d1 =0.4mm、燃料溝通路深
さd2 =0.1mm、球状部材削り代=0.3mmである。
状溝内径より内側部のシート平面と外径部より外側の平
面高さは同一高さに設定されており、電磁二方弁の閉弁
時の接触は、環状溝を挟んで内側および外側の両平面で
行われる構成となっている。次に燃料噴射装置の作動を
説明する。 (1) 図示しないコモンレールから燃料配管を通ってイン
ジェクタ1の高圧燃料通路61に導入された高圧燃料は
燃料溜まり24および圧力制御室62に供給される。電
磁コイル32への通電オフ時、球状部材43が平板プレ
ート51に着座しているので第2の絞り孔64と低圧燃
料通路52aとの連通が遮断されている。このとき、圧
力制御室62内の燃料圧力は燃料溜まり24内の燃料圧
力と同圧であると考えてよい。ここで、制御ピストン径
=5.0mm、ノズルニードル径=4.0mm、ノズルニー
ドルシート径=2.25mmであることから、圧力制御室
62内の燃料圧力により制御ピストン22がノズル閉弁
方向に力を受ける受圧面積と燃料溜まり24内の燃料圧
力によりノズルニードル20がノズル開弁方向に力を受
ける受圧面積との差は約11mm2 である。このため、燃
料溜まり24および圧力制御室62内の燃料圧力が同圧
ならば、ノズルニードル20に働く油圧荷重の和はノズ
ル閉弁方向に作用する。また、プレッシャピン21はス
プリング23によりノズル閉弁方向に力を受けているの
で、電磁コイル32への通電オフ時、ノズルニードル2
0は噴孔11aを遮断しており、インジェクタ1から燃
料噴射は行われない。
される燃料圧力が十分に上昇していない期間において
も、電磁弁30への通電オフ時にノズルニードル20は
噴孔11aを遮断しているのでインジェクタ1からの燃
料噴射は行われない。平板プレート51に弁部材41を
付勢するスプリング44の荷重は、30〜40Nに設定
されているので、例えば圧力制御室62内の燃料圧力が
150MPa の場合、電磁弁開弁方向に働く油圧荷重はma
x 24Nとなるが、この油圧荷重によって電磁弁30が
開弁することはない。
オンすると、電磁コイル32から発生する磁力によりア
ーマチャ33が吸引される。この磁力と圧力制御室62
内の圧力が球状部材43の受圧部に作用して球状部材4
3を開弁方向に付勢する力との総和が、弁部材41を開
弁方向に付勢するスプリング44の荷重より大きくなる
と球状部材43は平板プレート51から離座し、電磁弁
30は開弁する。第1実施例における磁力は約50Nに
設定されている。電磁コイル32への通電がオンされ電
磁弁30が開弁すると、圧力制御室62の燃料は第2の
絞り孔64と低圧燃料通路52aを介して低圧燃料室4
0aに流出し、低圧燃料室40aから低圧燃料通路53
a、33a、34、55aを介して図示しないリーク燃
料回収用の配管に流れ込む。
りしばらくすると、圧力制御室62の圧力は、高圧燃料
通路61の圧力に対して相対的に低くなる。これは、圧
力制御室62からの流出燃料を規制するための第2の絞
り孔64の通路面積に比較し、圧力制御室62に導入さ
れる燃料を規制するための第1の絞り孔63の通路面積
が小さく構成されていることにより、第2の絞り孔64
の通路抵抗が第1の絞り孔63の通路抵抗よりも小さい
ためである。さらに圧力制御室62内の圧力が下がる
と、ノズルニードル20に開弁方向に働く油圧荷重、制
御ピストン22に閉弁方向に働く油圧荷重、スプリング
23のセット荷重との力関係が逆転し、ノズル開弁方向
への力が勝ってノズルニードル20がリフトするので噴
孔11aから燃料噴射が開始される。
通電をオフすると、アーマチャ33を吸引するための電
磁力50Nが0になるため、スプリング44の付勢力に
よって球状部材43が平板プレート51に着座し電磁弁
30は閉弁する。圧力制御室62に高圧燃料通路61か
ら高圧燃料が導入され、徐々に圧力制御室62の圧力が
電磁弁30の開弁前の状態まで復帰してくる。この圧力
制御室62の昇圧課程の途中、ノズルニードル20に働
く油圧荷重の和とスプリング23のセット荷重との力関
係がノズルニードルの閉弁方向に反転すると、ノズルニ
ードル20が噴孔11aを遮断するので噴射ノズル10
が閉弁し噴射が終了する。
装置の作用および効果の違いについて説明する。図5の
(A)は、圧力制御室62内の高圧燃料によって、球状
部材43の平面部43aに作用する圧力分布を示したも
のであり、環状溝通路51bおよび燃料溝通路51cが
ない場合と比較してその分布形態の違いを模式的に表し
たものである。図5の(B)は、第1実施例に用いた寸
法諸元のものに対して、圧力分布の理論値を計算した結
果である。さらに図6は、図5の圧力分布を受けた場合
の平面部43aが開弁方向に受ける油圧荷重を平面部4
3a全域で積分して求めた値を示したものである。
いる場合、高圧燃料はある圧力分布を持って密着平面内
に回り込む。第1実施例では、この密着平面内に設けら
れた環状溝通路51bおよび燃料溝通路51cが低圧燃
料通路52aに連通していることにより、環状溝通路5
1bおよび燃料溝通路51cは低圧燃料通路52a内の
圧力(ドレン圧≒0)まで降圧する。したがってその圧
力分布は、図5に示すように、第2の絞り孔64から環
状溝通路51bまでをLOG関数でつないだ平行円盤間
の隙間流れであらわされる周知の圧力分布を得る。
溝通路51bおよび燃料溝通路51cが構成されていな
い従来のインジェクタの場合、図5の(B)に示した点
線のように球状部材の平面部の外周縁部まで圧力がドレ
ン圧まで降圧しないため、上記圧力分布は半径方向に長
い分布を有することになる。図6より、燃料逃し通路が
有る場合に電磁弁開弁方向に発生する油圧力は、燃料逃
し通路がない場合に比較して70%以上も低減できるこ
とが分かる。このため、電磁弁閉弁方向に弁部材41を
付勢するスプリング44の付勢力を小さくできるととも
に、スプリング44の付勢力に抗して弁部材41をリフ
トさせる電磁コイル32の磁力も小さくできるので、電
磁弁の体格を小型化できる。以上の効果は、球状部材の
平面部43aと平板プレート51のいずれかを小径化す
ることによっても得ることができる。ただし、平面部4
3aと平板プレート51のいずれかを小径化することに
より電磁弁閉弁時のシート面積を極端に小さくすると、
シート面圧が極端に上昇するため初期性能を得ることが
できても耐久性に問題が生じるので実用上適さない。
部材43と平板プレー51との間隔が極めて小さい場合
においても、当然同様の効果が得られることは言うまで
もない。さらには、低圧燃料通路52aに連通する環状
溝通路51bおよび燃料溝通路51cは、第2の絞り孔
64を中心にして十字状に延びる点対称位置に配設され
ているため、平面部43aに働く圧力分布も対称形とな
って分布する。すなわち、平面部43aの中心から径方
向に向けて対称形の圧力分布を得ることができるので、
電磁弁開閉弁時において球状部材43の傾きや偏心が発
生せず、安定した開閉弁制御が可能となっている。
に球状凸面を有する球状部材43が摺動自在に収容さ
れ、球状部材43の平面部43aが平板プレート51に
着座する構成であるため、着座時の軸ずれを吸収でき、
球状部材43により圧力制御室62と低圧側とを確実に
シールできるとともに、電磁弁30の作動中に球状部材
43が流体によって動くことがなく安定した制御をも可
能とする。したがって、この構造は本実施例に示す球状
部材のみに限定されて使用されるものでなく、例えばボ
ール弁の先端形状に応用しても良好な結果が得られるこ
とは言うまでもない。
時、あるいは閉弁直前の弁部材の低リフト時において
も、弁部材41に発生する開弁方向に作用する圧力分布
を半径方向に短くできるためスプリング44の付勢力に
抗して弁部材41をリフトさせる電磁コイルの吸引力が
小さくなるので電磁コイルを小型化することができる。
これは、座面51aに加えて扇状の座面51dの一部に
弁部材41を密着させる構成であるためシート面圧を上
昇させることなく実現できるので、耐久性を損なうこと
がないことは言うまでもない。また、電磁弁閉弁時の高
圧燃料のシールを確実にすることができるため、高圧燃
料のリーク量を低減でき、コモンレールに高圧燃料を供
給するための高圧ポンプの負荷を軽減することができる
ので、高圧ポンプの駆動トルクを小さくできるとともに
高圧ポンプの体格も小さくできる。
方向に等しい圧力分布となるため、球状部材43の傾き
や偏心が発生せず、安定した開閉弁制御が可能となる。
これにより、均一な噴射量を得ることができ、安定した
噴射量制御を実現できる。特に微少量噴射制御を安定し
て行うことができる。さらに、球状部材着座時の軸ずれ
が吸収できるため、確実にシート面を密着することがで
き、球状部材着座時の燃料リーク量をほぼゼロにするこ
とも可能であり、高圧燃料のリーク量を低減できる。
置は、安価な手法で電磁弁からの燃料リーク量を低減で
きる上、コモンレールに高圧燃料を供給する高圧ポンプ
の体格を小型化することが可能で、安定した燃料噴射制
御を小さな電磁力で駆動できる。さらには高い耐久性を
も兼ね備えている。 (第2実施例)本発明の第2実施例を図7に示す。第1
実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
がしだいに深くなるように環状の座面51aの外周縁部
に続いてテーパ面71が形成されている。このような構
成にしたのは次に述べる理由からである。圧力制御室は
100MPa 以上の高圧になるため、第2の絞り孔64近
傍の座面51aには大きな力が加わり弾性変形してしま
う可能性がある。第2実施例の如く、座面51aの外周
縁部に続いてテーパ面71を設け第2の絞り孔64近傍
の肉厚を大きくとることによって、座面51aの変形を
抑制し閉弁時のシール性をより確実にできる。
シール性を確認した結果、圧力制御室内の燃料圧力が1
50MPa 程度まで良好なシール性を得るためには、直径
方向の座面の厚みが約0.2mm以上必要である。0.1
mm程度であれば第2実施例の如く環状の座面51aの外
周縁部にテーパ面を設ける形状が有効となる。 (第3実施例)本発明の第3実施例を図8に示す。第1
実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
た第2の絞り孔64を中心として燃料通路51cを放射
状に等間隔に五本設けている。これは、弁部材41に発
生する圧力分布の半径方向長さを確実に短くするための
実施例を示したものであり、特に150MPa 以上の高圧
を制御する場合に有効である。すなわち、これは150
MPa 以上の高圧を制御するときに環状溝通路51bを完
全にドレン圧まで下げる手法である。ただし、燃料通路
本数は多いほどその効果は大きく、五本に限るものでは
ない。
に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。燃料孔82は、第2の絞り孔64を中心とし
て等間隔に四箇所平板プレート81を貫通しないように
弁部材側に開口するように形成されている。そして、燃
料孔82の反開口側端部に連通し、径方向外側に放射状
に延びて平板プレート81の外周側面に開口する燃料孔
83が四本形成されている。電磁弁閉弁時、球状部材が
第2の絞り孔64と燃料孔82との間に形成されている
座面84に着座すことにより圧力制御室と低圧燃料通路
または低圧燃料室との連通が遮断される。
のように環状溝通路51bが構成されていないため、圧
力分布の半径方向長さは燃料孔83がない部分で若干長
くなり、弁部材41の開弁方向への付勢力が大きくな
る。しかし、燃料通路がすべてドリル穴で構成できるた
め極めてコストが低減できる。 (第5実施例)本発明の第5実施例を図10に示す。第
1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第5実施例は、第4実施例に環状溝通路51bを追加
し、弁部材41に発生する圧力分布の半径方向長さを短
くした例を示す。すなわち、第1実施例および第2実施
例と全く同じ効果を低コストで実現できる構成を示すも
のである。
して等間隔に四箇所平板プレート85を貫通しないよう
に環状溝通路51bに連通するように形成されている。
そして、燃料孔86の反開口側端部に連通し、径方向外
側に放射状に延びて平板プレート85の外周側面に開口
する燃料孔87が四本形成されている。電磁弁閉弁時、
球状部材が座面51aに着座すことにより圧力制御室と
低圧燃料通路または低圧燃料室との連通が遮断される。
1に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一
符号を付す。横断面矩形状の燃料通路89は第2の絞り
孔64を中心として放射状に四本等間隔に形成さてい
る。電磁弁閉弁時、球状部材が座面90に着座すること
により、圧力制御室と低圧燃料通路または低圧燃料室と
の連通が遮断される。
への単純な溝形状の加工のみで済むため、例えば平板プ
レートの焼入れ工程前にプレス加工によって燃料通路8
9を加工することが可能となり、加工コストがさらに低
減できる。 (第7実施例)本発明の第7実施例を図12および図1
3に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一
符号を付す。第1実施例から第6実施例では、平板プレ
ート側に燃料逃し通路を設けたが、第7実施例では球状
部材側に燃料逃し通路を設けている。
部の中央部には円形の当接面92が形成され、この当接
面の周囲に環状の環状溝通路93が形成されている。こ
の環状溝通路93に連通し、当接面92を中心にして放
射状に三本の燃料溝通路94が等間隔に設けられてい
る。図12の(B)に示すように扇状の座面95は環状
溝通路93および燃料溝通路94に囲まれている。図1
3に示すように、平板プレート96には、第2の絞り孔
64が形成さているだけである。
の本数は、三本に限るものではない。また第4実施例の
ように燃料孔を形成することも可能である。第7実施例
では、平板プレート96に第2の絞り孔64だけが形成
されているため、第1、3、4、5、6実施例のように
燃料溝通路近傍に薄肉部をもたないのでより良好なシー
ル性が確保できる。
4に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一
符号を付す。球状部材97は例えば切削により形成さ
れ、球形部98および円板部99からなる。球形部98
に円板部99を設けることにより、球形部98の大きさ
を変更することなく電磁弁のシート面積を変更すること
ができる。本発明では、球形部と円板部とを溶接して球
状部材を形成することも可能である。
5に示す。シャフト100の先端に形成された凹部は円
形平面100aおよび内側面100bからなり、球状部
材43はこの凹部に摺動自在に支持されている。シャフ
ト100に球状部材43を収容してから円筒側壁101
の先端をかしめることによりシャフト100から球状部
材43が脱落することを防止している。
せであるため、第1実施例〜第8実施例と同様に球状部
材43の傾き、または軸ずれを防止できることは言うま
でもない。 (第10実施例)本発明の第10実施例を図16に示
す。シャフト102の先端に形成された凹部は球形の凹
曲面102aと円筒状の内側面102bからなり、球状
部材43はこの凹部に摺動自在に支持されている。シャ
フト102に球状部材43を収容してから円筒側壁10
3の先端をかしめることにより球状部材43がシャフト
102から脱落することを防止している。第10実施例
は、球状の凹曲面と球状部材との組み合わせであるた
め、第1実施例〜第9実施例と同様に球状部材43の傾
き、または軸ずれを防止できることは言うまでもない。
図17および図18に示す。第1実施例と実質的に同一
構成部分には同一符号を付す。第1実施例〜第10実施
例では、弁部材はシャフトおよび球状部材の二部材から
なり、球状部材は一体に形成されたシャフトにより摺動
自在に支持されていたが、第11実施例では、弁部材1
05は、シャフト106、支持部材107および球状部
材43の三部材からなる。球状部材43はシャフト10
6および支持部材107により摺動自在に支持されてい
る。
削され、この外周壁に円筒状の支持部材107が圧入も
しくは溶接、あるいはその両方の手段によって連結され
ている。シャフト106に支持部材107を取付け、支
持部材107内に球状部材43を挿入してから支持部材
107の先端をかしめることにより球状部材43の脱落
を防止している。第11実施例では、シャフト106と
支持部材107とを別部材にしたことによりシャフト1
06の加工が容易になる。
図19に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には
同一符号を付す。第12実施例では、円筒状の支持部材
108の先端に予め球状部材43の脱落防止用の突起1
08aを設けておき、支持部材108に球状部材43を
挿入してからシャフト106に支持部材108を圧入も
しくは溶接して取付ける。
図20に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には
同一符号を付す。第13実施例では、円筒状の支持部材
109の先端部に徐々に内径が小さくなるテーパ部10
9aを設けることにより球状部材43の脱落を防止する
ことも可能である。第13実施例では第12実施例と同
様に、支持部材109の先端に予め球状部材43の脱落
防止用のテーパ部109aを設けておき、支持部材10
9に球状部材43を挿入してからシャフト106に支持
部材109を圧入もしくは溶接して取付ける。
部材とシャフト106とを別体形成しているため、シャ
フト106の熱処理工程が極めて容易となる。シャフト
106は、電磁弁30の作動に伴うガイド部分(摺動部
分)の耐久性と、球状部材との高応力発生面(接触面)
の耐久性を確保することを目的に熱処理されている。こ
のため、第1実施例のように最終工程にてシャフト先端
をかしめて球状部材の脱落を防止する場合、例えば合金
綱を材料にかしめ先端部を防炭処理した後、浸炭熱処理
を実施することになる。しかしながら、球状部材の直径
は、第1実施例で示したφ2.0mmと如く極めて小さい
ため、シャフト先端の防炭処理長さが小さく、この作業
に時間を要してしまう。そこで第11実施例〜第13実
施例では、円筒状の支持部材をシャフトと別体に設ける
ことにより、シャフトの熱処理作業が容易になる。シャ
フト106には組付け工程前に焼き入れ処理がなされて
おり、その熱処理工程は極めて容易に行うことができ
る。
は、圧入または溶接によりシャフト106に支持部材を
取付けたが、本発明ではねじ結合によりシャフトに支持
部材を取付けることも可能である。
における電磁弁の主要部を示す斜視図である。
(A)は平面図を示し、(B)は(A)のB−B線断面
図を示す。
の主要部を示す断面図である。
を示す断面図である。
布を示し、(A)は断面形状と圧力分布との位置関係を
示し、(B)はシート部の半径方向距離と圧力との関係
を示す特性図である。
の違いを示す特性図である。
(A)は平面図を示し、(B)は(A)のB−B線断面
図を示す。
(A)は平面図を示し、(B)は(A)のB−B線断面
図を示す。
(A)は平面図を示し、(B)は(A)のB−B線断面
図を示す。
り、(A)は平面図を示し、(B)は(A)のB−B線
断面図を示す。
り、(A)は平面図を示し、(B)はB−B線断面図を
示す。
ものであり、(A)は側面図を示し、(B)は(A)の
B方向矢視図を示す。
り、(A)は平面図を示し、(B)はB−B線断面図を
示す。
側面図である。
側面図である。
す側面図である。
要部を示す断面図である。
す側面図である。
す側面図である。
す側面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 コモンレールで蓄圧された高圧燃料をデ
ィーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられたインジェクタ
に供給し、このインジェクタの噴射ノズルから各気筒の
燃焼室内へ燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置であっ
て、 噴射ノズルの噴孔に高圧燃料を供給可能な高圧燃料通路
と前記噴孔とを断続するニードル弁と、 前記ニードル弁の反噴孔側に前記ニードル弁とともに往
復移動可能に設けられた制御ピストンと、 前記制御ピストンの反噴孔側に設けられ前記高圧燃料通
路から供給される燃料圧力により前記制御ピストンを前
記噴孔遮断方向に付勢する圧力制御室と低圧燃料通路ま
たは低圧燃料室とを断続する電磁弁とを備え、 前記高圧燃料通路と前記圧力制御室との間に前記圧力制
御室への導入燃料量を制限する第1の絞り孔を設け、前
記圧力制御室と前記低圧燃料通路または前記低圧燃料室
との間に前記第1の絞り孔より通路抵抗の小さい第2の
絞り孔を設け、 前記電磁弁は、前記圧力制御室と前記低圧燃料通路また
は前記低圧燃料室とを連通可能な連通路周囲に形成され
た平面弁座、この平面弁座に平面同士で密着可能な弁部
材、前記平面弁座に前記弁部材を付勢する付勢手段、お
よび、通電することにより前記平面弁座から離座する方
向に前記弁部材を吸引する電磁コイルを有し、前記平面
弁座に前記弁部材が着座しそれぞれの平面同士が密着す
ることにより前記圧力制御室と前記低圧燃料通路または
前記低圧燃料室との連通を遮断し、前記平面弁座から前
記弁部材が離座することにより前記圧力制御室と前記低
圧燃料通路または前記低圧燃料室とを連通し、前記平面
弁座と前記弁部材との密着領域内において前記低圧燃料
通路または前記低圧燃料室と連通する燃料逃し通路が前
記平面弁座または前記弁部材のいずれか一方に形成さ
れ、前記平面弁座と前記弁部材との密着面積が小さいこ
とを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項2】 前記燃料逃し通路は、前記連通路とほぼ
同心円上に形成された環状溝通路と、一端が前記環状溝
通路に連通し他端が前記低圧燃料通路または前記低圧燃
料室に連通する燃料孔または燃料溝通路とを有すること
を特徴とする請求項1記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項3】 前記環状溝通路は、前記環状溝通路の内
周側から外周側に向かって徐々に深くなることを特徴と
する請求項1または2記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項4】 前記平面弁座に前記弁部材が着座する
と、前記環状溝通路の内周側および外周側で前記平面弁
座および前記弁部材の平面同士が密着することを特徴と
する請求項1、2または3記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項5】 前記燃料溝通路または前記燃料孔は、前
記連通路を中心に点対称位置に少なくとも2本配設され
ていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項
記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項6】 前記弁部材は、前記平面弁座と平面同士
で密着するとともに球状凸面を有する球状部材と、前記
球状凸面と軸方向で当接する球状凹面または円錐状凹面
または平面を有し前記球状部材を摺動自在に支持する軸
部材とを備えることを特徴とする請求項1から5のいず
れか一項記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項7】 前記球状部材は、鋼球の一部を後加工で
切断して前記平面弁座と密着可能な平面を形成すること
を特徴とする請求項6記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項8】 前記弁部材は、前記軸部材に取付けら
れ、かしめ、内径の縮径、または突起により前記球状部
材の脱落を防止する支持部材を有することを特徴とする
請求項6または7記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項9】 前記弁部材は、前記軸部材の端部に円筒
状に設けられ、前記球状部材を内装した後、先端部をか
しめることにより前記球状部材の脱落を防止する支持部
材を有することを特徴とする請求項6または7記載の蓄
圧式燃料噴射装置。
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