JPH11107884A - 流量制御装置及びそれを用いた蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インジェクタ上流側のフローリミッタ内にお
いて燃料中の異物を捕捉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。 【解決手段】 筒状のボディ１５の内部に、ボール２４
と弁座４８とからなるボール弁と、燃料を濾過するフィ
ルタ２１とを収容する。蓄圧容器の蓄圧室に供給された
高圧燃料は、フローリミッタ１２のフィルタ４１で濾過
された後、インジェクタへ流出される。したがって、蓄
圧容器からインジェクタに供給される燃料は、あらかじ
め異物が除去された状態であるから、インジェクタの精
密摺動部での異物による作動不良は発生しない。したが
って、燃料噴射特性は良好に適正なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄圧室に蓄えた高
圧燃料を複数のインジェクタから所定のタイミングで噴
射するようにした内燃機関の燃料噴射装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】多気筒内燃機関の複数の気筒に対応して
設けられる複数のインジェクタに高圧燃料を供給する手
段として、蓄圧室に蓄えられた高圧燃料を各インジェク
タに供給するいわゆるコモンレール式燃料噴射装置が知
られている。このようなコモンレールとしての蓄圧容器
は、入口側が高圧配管を経て高圧供給ポンプに接続さ
れ、出口側が複数の配管を経て複数のインジェクタに接
続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高圧供
給ポンプから蓄圧容器を経てインジェクタに供給される
燃料中に異物が混入する場合、インジェクタの噴射特性
が要求に不適合なものとなる。この場合、インジェクタ
の燃料通路中または精密摺動部分の隙間に異物が入り込
むと、当該部分の摺動および燃料の流れが阻害されるの
で噴射開始及び噴射終了時期について所望の噴射時期が
得られない可能性がある。

【０００４】本発明の目的は、インジェクタ上流側の流
量制御装置（以下、「フローリミッタ」という）内にお
いて燃料中の異物を捕捉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。本発明の他の目的は、イン
ジェクタ内への異物の流入を阻止し、噴射特性を適正に
保つ蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
フローリミッタによると、蓄圧容器の蓄圧室に供給され
た高圧燃料は、フローリミッタのフィルタで濾過された
後、インジェクタへ流出される。したがって、蓄圧容器
からインジェクタに供給される燃料は、あらかじめ異物
が除去された状態であるから、インジェクタの精密摺動
部での異物による作動不良は発生しない。したがって、
燃料噴射特性は良好に適正なものとなる。

【０００６】本発明の請求項２記載のフローリミッタに
よると、筒状のボディの内部に収容されるボールと弁座
とからなるボール弁と、燃料を濾過するフィルタとを簡
単な構成で共存させることができる。本発明の請求項３
記載の蓄圧式燃料噴射装置によると、蓄圧容器にフロー
リミッタが取り付けられるので、簡単な構成で燃料の過
大流量流れが規制されるとともに燃料の濾過がフィルタ
でなされるため、インジェクタの精密摺動部での異物に
よる作動不良は発生しない。したがって、燃料噴射開始
時期及び終了時期が適正なものとなり、噴射量も適正値
になる。

【０００７】本発明の請求項４記載の蓄圧式燃料噴射装
置によると、外形が薄板状のフィルタであるから、フロ
ーリミッタのボディの内部に簡単に取り付けられ、小ス
ペースに取り付けられる。本発明の請求項５記載の蓄圧
式燃料噴射装置によると、筒状のメッシュの内側から外
側または外側から内側に向けて燃料が通過するとき燃料
中の異物が除去される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を示す実施例
を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）ディーゼル機関用燃料噴射装置に本発明
を適用した一実施例を図１〜図３に示す。

【０００９】図３において、ディーゼル機関（以下、
「エンジン」という）４には複数の気筒に対応して個々
にインジェクタ５が配設され、インジェクタ５から各気
筒への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁６のオンオフに
より制御される。インジェクタ５は各気筒共通の蓄圧容
器１の蓄圧室２に接続されており、噴射制御用電磁弁６
が開弁している期間、蓄圧室２の燃料がインジェクタ５
よりエンジン４の各気筒に噴射される。蓄圧室２には連
続的に燃料噴射圧に相当する高い所定圧が蓄圧される必
要があるため、供給配管７、吐出弁８を経て高圧供給ポ
ンプ９が接続される。この高圧供給ポンプ９は、燃料タ
ンク１０から公知の低圧供給ポンプ１１を経て吸入され
た燃料を高圧に加圧し、蓄圧室２内の燃料を高圧に制御
維持する。

【００１０】このシステムを制御する電子制御ユニット
ＥＣＵ４０には、例えばエンジン回転数センサ１８およ
び負荷センサ１９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運転状態に応
じて決定される最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）と
なるようにＥＣＵ４０は各噴射制御用電磁弁６に制御信
号を出力する。これと同時に、ＥＣＵ４０は回転数と負
荷等に応じて噴射圧力が最適値となるように高圧供給ポ
ンプ９に制御信号を出力する。蓄圧室２にはコモンレー
ル圧を検出する圧力センサ２０が配設されており、圧力
センサ２０の信号があらかじめ回転数や負荷に応じて設
定した最適値となるように高圧供給ポンプ９の吐出量を
制御する。

【００１１】そして、図２に示すように、蓄圧容器１
は、その長手方向に沿って内部に燃料蓄圧通路としての
蓄圧室２が直線状に形成されている。この蓄圧室２の延
びる軸に対し直交する方向に各気筒のインジェクタ５の
供給管２７に接続される燃料出口１３が形成されてい
る。蓄圧容器１の外部で燃料出口１３と供給管２７の間
にフローリミッタ１２が取り付けられている。

【００１２】このフローリミッタ１２は、燃料の過大な
流量を規制するもので、インジェクタ５に供給する燃料
配送用の高圧配管を接続する締結部材の役割もある。こ
のフローリミッタ１２の内部の燃料入口１４と蓄圧室２
とは連通路１３により接続されている。蓄圧容器１の燃
料出口１３にはそれぞれのインジェクタ５に対応するよ
うにフローリミッタ１２が取付けられている。

【００１３】フローリミッタ１２は、基本形が円筒状
で、図１に示すように、ボディ１５の内部に、フィルタ
２１、付勢手段としての圧縮コイルスプリング２２、サ
ポート２３、ボール２４、ピストン２５が収容され、こ
れらの各部品が内蔵されるようにストッパ２６で封止さ
れている。ボディ１５は、一端に蓄圧容器１の取付ねじ
穴にねじ結合するねじ部１６が形成され、他端にインジ
ェクタ５の側の供給管２７を接続するねじ部１７が形成
されている。ボディ１５の内部にはフィルタ２１を係止
する肩部３０と、付勢手段としての圧縮コイルスプリン
グ２２を収容するスプリング孔３１と、サポート２３を
軸方向に往復摺動可能に案内する案内孔３２と、ボール
２４を収容するボール室３３と、ピストン２５を軸方向
に摺動可能に案内する摺動孔３４が形成される。案内孔
３２とボール室３３との間の内壁には、ボール２４が着
座可能な円環状の弁座４８が形成される。ボディ１５の
インジェクタ５側の内部には、ストッパ２６が圧入固定
されている。

【００１４】フィルタ２１は、図４に示すように、金属
製の薄円板状の円環体４１と、この内壁の中央部に張設
されるメッシュ４２とからなる。円環体４１は、中央部
に燃料の流通する穴が形成され、その外径はボディ１５
の肩部３０の内径よりも大きい。メッシュ４２は、板厚
方向の一方側から他方側に燃料が透過するときに燃料中
の異物を除去する。

【００１５】圧縮コイルスプリング２２は、スプリング
孔３１に収容され、一端がフィルタ２１に当接し、他端
がサポート２３に当接している。この圧縮コイルスプリ
ング２２の付勢力により通常時ボール２４がピストン２
５に当接している。サポート２３は、基本形が円筒状
で、軸方向に燃料通路３６を有し、外周壁がボディ１５
の案内孔３２の内壁に軸方向に往復摺動可能である。サ
ポート２３のインジェクタ側端部にはボール２４を複数
点で支持する当接面３５と、ボール２４を収容するボー
ル室３３と燃料通路３６とを常時連通する連通路３７と
が形成される。

【００１６】ボール２４は、ボディ１５の内壁に非接触
なボール室３３に収容される。このボール２４は、通常
時、ピストン２５の端面５０に当接し、かつサポート２
３の当接面３５に当接している。ピストン２５は、基本
形が有底円筒状で、その底部に内部空間４３とボール室
３３とを常時連通するオリフィス孔４４が偏心して形成
されている。このピストン２５はボディ１５の摺動孔３
４の内壁に軸方向に往復摺動可能である。このピストン
２５の一端は、通常時ストッパ２６の端面に当接してい
る。

【００１７】ストッパ２６は、基本形が円板状のもの
で、板厚方向に貫通する燃料通路４５、４６が形成され
ている。なお燃料通路はストッパ２６の中央部に４つ穴
ぼたんのごとく４個穿設されているが、そのうち２個の
通路のみが図示されている。この４個の燃料通路の有効
通路断面積は、オリフィス孔４４の通路径よりも十分に
大きい。

【００１８】この構成により、蓄圧容器１の蓄圧室２の
高圧燃料は、燃料入口１４、燃料通路４５または４６、
内部空間４３、オリフィス孔４４、ボール室３３、燃料
通路３６、スプリング孔３１、フィルタ２１のメッシュ
４２を通りインジェクタ５へと導かれる。このとき、フ
ィルタ２１のメッシュ４２を経由して燃料は供給され
る。このときメッシュ４２により燃料が濾過される。し
たがって、燃料中の異物はメッシュ４１の蓄圧容器側か
らインジェクタ５側に入り込まずにスプリング孔３１側
に残留する。したがって、インジェクタ５に供給される
燃料は異物が除去された燃料が供給されるから、インジ
ェクタ５の噴射特性に異常は発生しない。

【００１９】このフローリミッタ１２は、蓄圧室２側か
らインジェクタ５側に流れる燃料量が過大になったと
き、ボール２４がボディ１５の弁座４８に当接すること
により、燃料流を遮断し、インジェクタ５側に流れる燃
料を阻止する。エンジン停止時等、燃料圧がゼロになる
と、再びボール２４が弁座４８から離間することによ
り、インジェクタ５への燃料の遮断が解除される。

【００２０】（第２実施例）本発明の第２実施例に用い
たインジェクタを図５および図６に示す。インジェクタ
について説明すると、次の通りである。図５と図６に示
すように、インジェクタ５の下端部に設けられた噴射ノ
ズル６２のノズルボディ７１には図示しない噴孔を開閉
するニードル弁８０が往復移動可能に収容されている。
ノズルボディ７１およびインジェクタボディ７３はディ
スタンスピース７２を挟んでリテーニングナット７４に
より結合されている。ニードル弁８０の反噴射側にはプ
レッシャピン８１、およびこのプレッシャピン８１と反
噴射側で接触あるいは連結する制御ピストン８２が配設
されている。プレッシャピン８１はスプリング８３内に
貫挿されており、スプリング８３はプレッシャピン８１
を図４の下方に付勢している。制御ピストン８２の反噴
射側には制御圧力室１００が設けられている。

【００２１】燃料インレット１３０を通して蓄圧容器か
ら高圧燃料が燃料供給通路２２１に供給され、この高圧
燃料は、後述する流入絞り１０１を介して制御圧力室１
００に供給される。インジェクタ５内の余剰燃料は燃料
排出通路１２４からインジェクタ外部に排出される。電
磁弁９０は二方電磁弁であり、インジェクタボディ７３
の上方に配設されている。電磁弁９０の弁部材９１は、
バルブボディ９３に往復移動可能に支持されており、バ
ルブボディ９３に設けた弁座９３ａに着座可能である。
弁部材９１はスプリング９７により弁座９３ａに向けて
付勢されている。弁部材９１内には軸方向両端に開口す
る圧力バランス室９１ａが設けられている。圧力バラン
ス室９１ａの反制御圧力室側の一方の開口部は圧力バラ
ンス室９１ａを形成する弁部材９１の内壁と摺動するバ
ランスピストン９２により封止されている。圧力バラン
ス室９１ａの他方の開口部は制御圧力室側に開口してお
り、圧力バランス室９１ａは制御圧力室１００と連通し
ている。

【００２２】弁部材９１のシート面積とバランスピスト
ン９２の断面積とはほぼ等しい。つまり、弁部材９１が
弁座９３ａに着座した図５に示す状態では、弁部材９１
が制御圧力室側の高圧燃料からリフト方向に受ける力
と、圧力バランス室９１ａの高圧燃料から弁座９３ａへ
の着座方向に受ける力はほぼ等しくなっている。弁部材
９１の他の受圧面に働く燃料圧力は、制御圧力室側の高
圧燃料および圧力バランス室９１ａの高圧燃料に比較し
て極めて小さいので、弁部材９１が電磁弁９０の開弁方
向および閉弁方向に受ける力はほぼ等しいと考えること
ができる。したがって、スプリング９７の付勢力を小さ
くしても弁部材９１は弁座９３ａに着座可能である。さ
らに、スプリング９７の付勢力に抗して弁部材９１をリ
フトするコイル９４の吸引力も小さくできるので、電磁
弁全体の体格を小型化できる。

【００２３】バランスピストン９２は、圧力バランス室
９１ａの他方の開口部を封止しており、圧力バランス室
９１ａを形成する弁部材９１の内壁と摺動可能である。
エンジンが始動し、蓄圧容器１からインジェクタ５に燃
料が供給されると、バランスピストン９２は圧力バラン
ス室９１ａの圧力によりストッパ９８に当接する。コイ
ル９４はコア９５に巻回されており、コネクタ１１０の
ピン１１１からコイル９４に駆動パルスが供給される。
コイル９４への通電をオンしたときに発生する磁力によ
りスプリング９７の付勢力に抗してアーマチャ９６とと
もに弁部材９１が吸引され、弁部材９１は弁座９３ａか
ら離座する。

【００２４】図６に示すように、制御ピストン８２の反
噴射側に設けられた制御圧力室１００は流入絞り１０１
を介して燃料供給通路２２１と連通しているとともに、
流出絞り１０２を介して圧力バランス室９１ａと連通し
ている。流出絞り１０２の流路径は流入絞り１０１の流
路径よりも大きい。つまり、流出絞り１０２の流路面積
は流入絞り１０１の流路面積よりも大きい。弁部材９１
が弁座９３ａに着座している場合、制御圧力室１００お
よび圧力バランス室９１ａは燃料低圧側としての燃料排
出通路１２２との連通を遮断されている。

【００２５】図５に示すように弁部材９１が弁座９３ａ
に着座した状態では、制御圧力室１００および圧力バラ
ンス室９１ａは燃料排出通路１２２との連通を遮断され
ている。弁部材９１が弁座９３ａから離座すると、制御
圧力室１００の高圧燃料は流出絞り１０２から燃料排出
通路１２２、１２３に流出し、インジェクタ５から例え
ば燃料タンクに還流される。

【００２６】次に、インジェクタ５の作動について説明
する。 (1) コイル９４への通電オフ時、弁部材９１は弁座９３
ａに着座しているので制御圧力室１００および圧力バラ
ンス室９１ａと燃料排出通路１２２との連通は遮断され
ており、制御圧力室１００および圧力バランス室９１ａ
の燃料圧力は高圧である。このとき、前述したように電
磁弁９０の開弁方向および閉弁方向に燃料圧力から弁部
材９１が受ける力はほぼ等しくなっている。

【００２７】(2) コイル９４への通電をオンすると、弁
部材９１は弁座９３ａから離座し制御圧力室１００は低
圧側の燃料排出通路１２２と連通する。このとき、流出
絞り１０２の流路面積が流入絞り１０１の流路面積より
も大きいので、制御圧力室１００の燃料圧力が低下す
る。制御圧力室１００の圧力が低下すると制御ピストン
８２とともにニードル弁８０がリフトし、噴孔から燃料
が噴射される。

【００２８】蓄圧容器１の蓄圧室２に連通する燃料出口
１３にはフィルタ付きのフローリミッタ１２が設けられ
ている。フィルタ２１のメッシュ４２のメッシュサイズ
は、２方弁インジェクタ５の燃料流入絞り１０１のオリ
フィス径より小さい。これによりインジェクタ５の燃料
流入時に流入絞り１０１のオリフィスでの異物の詰まり
が防止される。またフィルタ２１のメッシュ４２のメッ
シュサイズは、蓄圧容器１からインジェクタ５への燃料
供給量が適正量以下に制限されない程度に小さいメッシ
ュサイズを選定するのが望ましい。

【００２９】これにより、高圧供給ポンプ９から蓄圧容
器に供給される燃料は、フローリミッタ１２のフィルタ
２１のメッシュ４２で異物が除去された後、異物が除去
された燃料が供給管２７を経てインジェクタ５に供給さ
れる。したがって、蓄圧容器の燃料出口側のフローリミ
ッタ１２の内部であらかじめ燃料中の異物が除去される
ため、インジェクタ５に供給される燃料中の異物は摺動
部を阻害する程度のものが除去されているから、インジ
ェクタの精密収容は適正に行われ、必要な燃料噴射開始
および燃料噴射終了が適正な時期に行われる。

【００３０】（第３実施例）本発明の第３実施例を図７
に示す。第３実施例は、フローリミッタ１２のストッパ
２６とピストン２５との間にフィルタ５１を設けた例で
ある。フィルタ５１は、薄板状の円環体５３と、円環体
５３の中央部に形成される穴に張設されるメッシュ５２
とからなる。円環体５３の外径は、ストッパ２６の外径
とほぼ同一である。

【００３１】（第４実施例）本発明の第４実施例を図８
および図９に示す。図８および図９に示す第４実施例
は、ボール２４とサポート２３との間にフィルタ５６を
設けた例である。フィルタ５６は、図９に示すように、
上環状体５７と下環状体５８とを接続する支持体５９
と、この上環状体５７と下環状体５８の間に円筒状に張
設されるメッシュ６０とからなる。メッシュ６０の外側
から内側あるいは内側から外側に流体が流れるとき、入
口側に流体中の異物が滞留することにより流体が濾過さ
れる。この実施例では、メッシュ６０の外側から内側に
入るとき燃料が濾過される。フィルタ５６は、サポート
２３のインジェクタ側の端部円筒６４の外周に接合され
る。ボール２４を収容するボール室３３からサポート２
３の内部の燃料通路３６には燃料が流通するとき必ずメ
ッシュ６０を通過する。

【００３２】オリフィス孔４４からボール室３３に流入
する流量が過大のとき、差圧が大きくなり、圧縮コイル
スプリング２２に抗してボール２４がサポート２３をイ
ンジェクタ側に押し下げ、ボール２４が弁座４８に当接
する。これにより、燃料の流れが遮断される。このよう
にして燃料が過大流量になるのが阻止される。また燃料
中の異物は、メッシュ６０で除去される。したがって、
蓄圧容器１からインジェクタ５に流れる燃料は、すべて
フィルタ５６のメッシュ６０を通過するため、燃料中の
異物はメッシュ６０で除去され、異物が除去された燃料
が供給配管２７なのを経てインジェクタ５に供給され
る。したがって、インジェクタに供給される燃料は異物
の除去されたものであるからインジェクタの精密摺動が
適正に行われ、燃料の噴射開始および噴射終了が適正な
時期に行われ、また噴射量も適正量となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるフローリミッタを示
す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例による蓄圧容器ならびにそ
の周辺の燃料経路を示す構成図である。

【図３】本発明の第１実施例による蓄圧式燃料噴射シス
テムの構成図である。

【図４】本発明の第１実施例によるフィルタの斜視図で
ある。

【図５】本発明の第２実施例による蓄圧式燃料噴射シス
テムに用いたインジェクタの断面図である。

【図６】図５に示すＶＩ部分の拡大図である。

【図７】本発明の第３実施例によるフローリミッタの部
分断面図である。

【図８】本発明の第４実施例によるフローリミッタの部
分断面図である。

【図９】本発明の第４実施例で用いたフィルタの斜視図
である。

【符号の説明】

１ 蓄圧容器 ２ 蓄圧室 ５ インジェクタ ９ 高圧供給ポンプ １２ フローリミッタ １５ ボディ ２１ フィルタ ２２ 圧縮コイルスプリング ２３ サポート ２４ ボール ２５ ピストン ２６ ストッパ ４１ 円環体 ４２ メッシュ ４８ 弁座

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｄ Ｕ // Ｆ１６Ｋ 1/14 Ｆ１６Ｋ 1/14 Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧燃料が蓄えられる蓄圧容器に接続さ
   れた燃料入口とインジェクタに接続された燃料出口とを
   有する筒状のボディと、 前記ボディの内部を燃料入口と燃料出口に向けて過大流
   量が流れると流量を規制する流量規制手段と、 前記ボディの内部の燃料入口と燃料出口との間に設けら
   れるフィルタとを備えたことを特徴とする流量制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記流量規制手段は、 流量を規制するオリフィス孔を有し、前記ボディ内壁に
   往復摺動可能なピストンと、 前記ボディ内壁に往復摺動可能な筒状のサポートと、 前記ピストンと前記サポートとの間のボール室に収容さ
   れるボールと、 前記ボールを前記ピストンに当接する方向に前記サポー
   トを付勢する付勢手段と、 前記オリフィス孔から前記ボール室に過大流量が流れる
   とき前記付勢手段に抗して前記サポートを反ピストン側
   に押し、前記ボールを当接することにより燃料の流れを
   遮断する弁座とを備えたことを特徴とする請求項１記載
   の流量制御装置。
3. 【請求項３】 高圧燃料を蓄える蓄圧室および、この蓄
   圧室からインジェクタに連通する燃料出口を有する蓄圧
   容器と、 前記燃料出口に前記ボディの前記燃料入口が接続される
   ように前記蓄圧容器に取り付けられる前記流量制御装置
   とを備えた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。
4. 【請求項４】 前記フィルタは、板状の環体と、その中
   央に張設されるメッシュとを有することを特徴とする請
   求項１または２記載の流量制御装置。
5. 【請求項５】 前記フィルタは、上環体と、下環体と、
   前記環体と前記下環体とを接続する支持体と、前記上環
   体と前記下環体との間に張設される筒状のメッシュとを
   有することを特徴とする請求項１または２記載の流量制
   御装置。