JPH0988768A - 蓄圧式燃料噴射システムの安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄圧式燃料噴射システムにおいて、インジェ
クタからの燃料量の過大流出時に燃料流の遮断を確実に
行なう安全装置を提供する。 【解決手段】 インジェクタが正常な間欠型の噴射を繰
り返しているとき、シリンダボディの摺動孔内をピスト
ンが往復移動を繰り返している。このとき、ピストン５
８挙動は、インジェクタの噴射に応じて変動するピスト
ン５８の入口側圧力と出口側圧力との差圧によってピス
トン５８が下流側へ押される力と圧縮コイルスプリング
５５の付勢力とによって決まる。インジェクタが過剰な
燃料量を噴射したとき、ピストン５８の入口側圧力と出
口側圧力との差圧が過大になり、ボール５７が圧縮コイ
ルスプリング５５に抗してシート部７２に当接し接合す
るため、燃料通路が遮断される。このとき、ボール５７
が比較的硬度の低い部材を用いていることから、ボール
５７の塑性変形によりボール５７がシート部７２に確実
に固着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
からのインジェクタへの燃料の供給のみ許容し、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。

【０００４】特開平７−３５００４号公報に開示される
内燃機関の定圧噴射弁のための安全装置は、噴射弁から
の異常流出をピストン前後に発生する差圧としてピスト
ンが感知し、このピストンの移動によりボールを圧入部
に押接することで燃料通路を閉塞し、燃料の流通を遮断
する機構を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この公報に開
示される定圧噴射弁の安全装置によると、インジェクタ
からの異常流出に伴うピストン前後の差圧のみによって
ピストンおよびボールの移動が支配されているため、イ
ンジェクタの噴射に伴う噴射管内の圧力脈動がピストン
の移動に影響を与え、インジェクタからの過剰流出時に
ピストンがボールを圧入部に押接すべき移動を阻害する
可能性がある。したがって、インジェクタからの燃料の
過剰流出時に確実な燃料流の遮断が達成できない恐れが
あるという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、インジェクタからの燃料
量の過大流出時に燃料流の遮断を確実に行なう蓄圧式燃
料噴射システムの安全装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の蓄圧式燃料噴射
システムの安全装置は、請求項１では、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設けられ
る安全装置であって、蓄圧容器の高圧燃料をインジェク
タ側に流通させ、インジェクタ側から蓄圧容器へ流れる
燃料量を制限し、蓄圧容器から前記インジェクタへ過剰
な燃料量が流通したときその後の燃料の流通を遮断す
る。したがって、インジェクタからの燃料量の過大流出
時に燃料流の遮断を確実に行なうことができる。

【０００８】請求項２記載の蓄圧式燃料噴射システムの
安全装置によると、インジェクタが正常な間欠型の噴射
を繰り返しているとき、シリンダボディの摺動孔内をピ
ストンが往復移動を繰り返している。このとき、ピスト
ンの挙動は、インジェクタの噴射に応じて変動するピス
トンの入口側圧力と出口側圧力との差圧によってピスト
ンが下流側へ押される力と付勢手段の付勢力とによって
決まる。そして、インジェクタが過剰な燃料量を噴射し
たとき、ピストンの入口側圧力と出口側圧力との差圧が
過大になり、弁体が付勢手段に抗してシート部に当接
し、ピストンとシート部が接合するため、燃料通路が遮
断される。このとき、弁体が比較的硬度の低い部材を用
いていることから、シート部への弁体の当接時、比較的
硬度の低い弁体の塑性変形により弁体がシート部に確実
に固着する。

【０００９】請求項３記載の蓄圧式燃料噴射システムの
安全装置によると、ピストンと弁体が一体品からなるた
め、部品点数が少なくなり組付作業が簡便になる。

【００１０】

【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３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
２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。

【００１１】図２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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】このような各気筒毎のインジェクタ３６
は、図３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４
６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。

【００１７】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。

【００１８】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３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。

【００１９】安全装置５４は、図１に示すように、筒状
のボディ６０の内部に、圧縮コイルスプリング５５、ス
ライダ５６、ボール５７、ピストン５８、プレート５９
が収容されている。圧縮コイルスプリング５５は、スプ
リング室６１に収容され、一方の端部６２がボディ６０
の肩部６３に当接し、他方の端部６４がスライダ５６の
肩部６５に当接する。圧縮コイルスプリング５５の付勢
力は、極小で、流量がないときピストン５８をプレート
５９に当接する位置に戻す役割を果す。

【００２０】スライダ５６は、圧縮コイルスプリング５
５を案内する円筒状凸起６６と、ボディ６０の内壁６７
に摺動する摺動部６８とからなる。また摺動部６８の端
面にはボール５７の位置ずれを防止するための円錐状の
案内凹部８２が形成されている。ボール５７は、弁部材
として機能し、スライダ５６の案内凹部８２に当接し、
ピストン５８の端面７１にも当接する。弁部材としての
シート部７２にボール５７が当接することにより、内壁
６７により形成される流路を完全に閉塞する。

【００２１】ピストン５８は、基本形が円柱状であり、
蓄圧容器側から燃料を導入する凹部７０が形成され、こ
の凹部７０と端面７１とを連通する絞り通路に相当する
連通路７３が形成されている。ピストン５８の外周壁７
４は、軸方向に同径の円柱状に形成されている。このピ
ストン５８は、筒状の内壁７５に軸方向に摺動可能に収
容されている。

【００２２】プレート５９は、円盤状であり、板厚方向
に貫通する連通孔７６を有し、ボディ６０の内壁７８に
圧入され、ピストン５８のストッパとして機能する。ボ
ール５７は、軟質の材料で形成されている。すなわちこ
の軟質の材料で形成されるボール５７がもつ機能として
は、燃料流が過大となり、ボール５７がシート部７２
に押接するとき、このボール５７の当接部が塑性変形し
て比較的小さい荷重でこのシート部７２の形状に沿って
変形し、当接後はこのシート部７２に圧着して離間しな
い。ボール５７の材料は、ボディ６０に傷を付けにく
い材料が望ましい。ボール５７の材料は、加工公差が
比較的ラフであっても良い。

【００２３】本実施例では、シート部７２に着座する弁
体がボールとしたが、本発明では、必ずしも球状の形状
の弁体でなくても良い。また、本実施例では、スライダ
５６とボール５７とピストン５８とを別体にしたが、本
発明では、これらを例えばピストンとボール、ボールと
スライダまたはピストンとボールとスライダの一体品と
しても良い。

【００２４】次にこの安全装置５４の作動を図１、４、
５に基づいて説明する。図１は初期状態、図４は摺動状
態、図５は燃料遮断状態を示す。この安全装置５４にお
いて、通常時、図３において、インジェクタ３６の作動
に伴いその噴射量に応じた燃料がコモンレール３８から
安全装置５４内へ流入する。この燃料は、導入口７９か
らボディ６０内に流入し、その流量に応じて圧縮コイル
スプリング５５の付勢力に抗してピストン５８を移動さ
せる。通常時、図１に示すピストン初期位置から下方向
にピストン５８が往復動する。ピストン５８の移動量
は、導入口７９側の圧力と導出口８０側との圧力差に応
じて決まる。導入口７９から流入した燃料は、連通孔７
６、凹部７０、連通路７３、８１、スプリング室６１を
経由し、導出口８０から噴射管３７を通ってインジェク
タ３６へ供給される。

【００２５】導入口７９側の圧力と導出口８０側との圧
力差が減少すると、ピストン５８が圧縮コイルスプリン
グ５５の付勢力によって押し戻され、図１に示す位置に
止まる。図１に示す初期状態では、ピストン５８はプレ
ート５９に当接している。したがって、インジェクタ３
６による燃料噴射が終了し、噴射管３７内にインジェク
タ３６側からコモンレール３８側への反射波が発生した
ときには、ピストン５８の入口側と出口側との連通が連
通路７３の連通のみであるため、反射波がコモンレール
３８の内部に伝播するのを低減させている。これによ
り、噴射時期および噴射量のばらつきの原因となる気筒
間の干渉すなわちコモンレール３８内の圧力変化を防止
している。

【００２６】インジェクタの駆動パルスと安全装置入口
側圧力、安全装置出口側圧力およびピストンリフト量の
関係は図６に示すとおりである。一方、例えば、ＥＣＵ
４９のマイコンプログラム中にバグが発生したり、ある
いは三方制御弁２２の異常が生じたりすることで、イン
ジェクタ３６の噴射期間が長くなると、コモンレール３
８から安全装置５４へ流入する燃料量が過剰に増大す
る。

【００２７】本実施例では、正常噴射の行程におい
て、、ピストン５８のフルリフト点に相当する位置にピ
ストン５８が到達すると、図５に示すように、シート部
７２にボール５７が当接し、当接時の塑性変形によりこ
のボール５７がシート部７２に圧着する。すなわちボー
ル５７が一定圧以上でシート部７２に当接したときは圧
着し、その後ボール５７がシート部７２からは容易には
離れない。これにより、燃料が過剰に供給された後すな
わち安全装置５４が働いてから以降は、コモンレール３
８からインジェクタ３６側への燃料供給が遮断される。

【００２８】一般に、ピストン５８の入口側と出口側の
圧力はインジェクタ３６の駆動パルスに基づくインジェ
クタ３６の噴射開始時ならびに噴射中さらには噴射終了
以降に発生する水撃波によって脈動している。この脈動
によってピストン５８が同期振動している。過剰の燃料
がコモンレール３８からインジェクタ３６側に流れよう
としたとき、ピストン５８のフルリフトによって燃料遮
断点に到達する。このピストン５８のフルリフト時、そ
れ以降コモンレール３８からインジェクタ３６への燃料
供給が遮断される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す初期状態の断面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例による燃料供給システムの
インジェクタを示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例による燃料供給系統ならび
に制御系統を示す構成図である。

【図４】本発明の第１実施例を示す摺動状態の断面図で
ある。

【図５】本発明の第１実施例を示す燃料遮断状態の断面
図である。

【図６】本発明の第１実施例による燃料過剰流量時の安
全装置の入口側ならびに出口側圧力およびピストンリフ
ト量を示す特性図である。

【図７】従来例による燃料過剰流量時の安全装置の入口
側ならびに出口側圧力およびピストンリフト量を示す特
性図である。

【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 ５５ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） ５６ スライダ ５７ ボール（弁体） ５８ ピストン ５９ プレート ６０ ボディ（シリンダボディ） ７９ 導入口 ８０ 導出口

Claims (3)

【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設けられる安全
   装置であって、前記蓄圧容器の高圧燃料を前記インジェ
   クタ側に流通させ、前記インジェクタ側から前記蓄圧容
   器へ流れる燃料量を制限し、前記蓄圧容器から前記イン
   ジェクタへ過剰な燃料量が流通したときその後の燃料の
   流通を遮断することを特徴とする蓄圧式燃料噴射システ
   ムの安全装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蓄圧式燃料噴射システム
   の安全装置であって、 高圧燃料を導入する導入口、前記インジェクタに高圧燃
   料を供給する導出口、および、前記導入口と前記導出口
   とを連通する摺動孔を有するシリンダボディと、 前記摺動孔に摺動自在に往復動するとともに、前記導入
   口側と前記導出口側とを連通する燃料通路を有するピス
   トンと、 このピストンの端面に当接する弁体と、 一端が前記弁体に当接し、他端がシリンダボディに当接
   することで、前記ピストンを導入口側に付勢する付勢手
   段と、 前記シリンダボディの内壁に形成されるシート部であっ
   て、前記付勢手段の付勢力に抗して前記所定の往動位置
   よりも更に大きな往動リフト位置で前記弁体が着座する
   ことにより、前記導入口と前記導出口の間の燃料の流通
   を遮断するシート部とを備え、 前記弁体は、前記シート部に着座したとき塑性変形し前
   記シート部から容易に離間しない程度に軟質の材料から
   なることを特徴とする蓄圧式燃料噴射システムの安全装
   置。
3. 【請求項３】 前記ピストンと前記弁体が一体品からな
   ることを特徴とする請求項２記載の蓄圧式燃料噴射シス
   テムの安全装置。