JPH11148442A - 圧力制御装置およびそれを用いた蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開弁圧の調整が容易でかつ高精度な加工を必
要としない圧力制御装置ならびにこの装置を用いた蓄圧
式燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 ボール弁４３と摺動部材４４とは別体と
なっているため、ボール弁４３が着座する円錐状斜面３
８の軸と摺動部分５４が摺動する案内孔５６との軸とは
必ずしも完全な同軸関係を保つ必要がないため、バルブ
ボディ２側の加工が容易となる。また、開弁設定圧を容
易に調整することができるため、圧力制御装置４１の性
能向上とコストダウンとを両立することができる。円錐
状斜面３８と小径通路４２との接続する角部の円状シー
ト部５８に通常時ボール弁４３が当接するため、開弁圧
がこの角部のボール横断面の有効受圧面積に一致するた
め、開弁圧が実質的に固定の小径通路径の大きさにより
決まる。これにより開弁圧の調整が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に供給す
るための燃料を高圧に保持する蓄圧容器内の圧力が過度
に上昇するのを防止する蓄圧式燃料噴射装置に関する。

【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】蓄圧容器に取付けられる圧力制御装置は、
蓄圧室の圧力が設定圧力値を超えると、スプリングに抗
して弁が開くことにより、蓄圧室容器内の圧力を開放す
るようになっている。例えば図７に示すように、圧力制
御装置１は、バルブボディ２の内部に弁部材４が軸方向
に移動可能に収容され、この弁部材４が圧縮コイルスプ
リング５によりシート面８に当接部９が当接する方向に
付勢されている。蓄圧室容器内の圧力が設定値以上にな
ると、弁部材４の当接部９が圧縮コイルスプリング５に
抗してシート面８から離間する方向にリフトする。この
とき蓄圧室内の燃料が大径通路６、小径通路７を通りシ
ート面８と当接部９との隙間から案内孔１１に入り切欠
面１０と案内孔１１の内壁との間の隙間からスプリング
収容孔１２を通り燃料が低圧側に排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の圧力
制御装置によると、固定部材としてのバルブボディ２に
対し可動部材としての弁部材４は、案内孔１１の内壁に
対し軸方向に摺動可能であるとともに、弁部材４と一体
の当接部９がシート面８に着座可能である。したがっ
て、バルブボディ２の案内孔１１の軸（ガイド部）とシ
ート面８の軸（シート部）との間に高精度の同軸度が要
求されることから、加工が困難である。

【０００５】上述したガイド部とシート部との同軸性を
出すための加工精度を容易にするため、摺動部分と弁部
分とを別体にした従来の比較例を図５および図６に基づ
いて説明する。図５および図６に示す比較例は、バルブ
ボディ２に形成される大径通路６とスプリング収容室５
９とを結ぶ小径通路５７の内径が小径になっており、ボ
ール弁４３がシート面８に当接可能である。ボール弁４
３の開弁設定圧は、ボール弁４３とシート面８との当接
時の接点が描く円状の受圧面積と蓄圧室の圧力との積で
決まる。

【０００６】しかし、この比較例では、製品の出荷前、
バルブボディ２の大径通路６に過大圧力を作用させて開
弁圧の調節をする。このとき、摺動部材４４がシート面
８から離間する方向へリフトし、ボール収容室４７の内
部でボール弁４３が浮遊し、このときボール弁４３がシ
ート面８に当接すると、シート面８が荒れる。すると、
シート面８に対するボール弁４３の当たり面か例えばａ
位置からｂ位置に移動することで受圧面積が初期受圧面
積より小さくなるので調整後に開弁圧が増大する方向に
変化する。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、開弁圧が調整時の前後に実質的に不
変でかつ開弁圧の調整が容易な圧力制御装置及びそれを
用いた蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とす
る。本発明の別の目的は、高精度の加工を必要としない
圧力制御装置ならびにこの装置を用いた蓄圧式燃料噴射
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
圧力制御装置によると、ボール弁と摺動部材とは別体と
なっているため、ボール弁が着座する円状シート部の軸
と摺動部材が摺動する案内孔との軸とは必ずしも完全な
同軸関係を保つ必要がないため、バルブボディ側の加工
が容易となる。

【０００９】また、圧力制御装置によると、円錐状斜面
と小径通路との接続する角部の円状シート部に開弁時に
ボール弁が当接するため、開弁圧がこの角部のボール横
断面の有効受圧面積に一致するため、開弁圧が実質的に
小径通路径の大きさにより決まる。このため、開弁設定
圧が調整前後で実質的に不変であるから開弁設定圧を容
易に調整することができるので、圧力制御装置の開弁圧
を所望の設定圧に固定するできることとコストダウンと
を両立することができる。

【００１０】本発明の請求項２記載の蓄圧式燃料噴射装
置によると、高圧燃料を蓄える蓄圧室を有する蓄圧容器
の外壁に蓄圧室と小径通路とが連通可能になるように圧
力制御装置が取付けられるため、蓄圧室内圧力制御装置
を簡単な構成により取り付けられる。また、蓄圧容器内
の圧力が過度に上昇したとき、ボール弁が円状シート部
から離間することにより、蓄圧室内の高圧燃料の一部を
低圧側に逃がし、蓄圧容器内の圧力の過度の上昇を防止
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、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４に示す。

【００１２】図４において、ディーゼル機関（以下、
「エンジン」という）６４には複数の気筒に対応して個
々にインジェクタ６５が配設され、インジェクタ６５か
ら各気筒への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁６６のオ
ンオフにより制御される。インジェクタ６５は各気筒共
通の蓄圧容器６１の蓄圧室６２に接続されており、噴射
制御用電磁弁６６が開弁している期間、蓄圧室６２の燃
料がインジェクタ６５よりエンジン６４の各気筒に噴射
される。蓄圧室６２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６
７、吐出弁６８を経て高圧供給ポンプ６９が接続され
る。この高圧供給ポンプ６９は、燃料タンク７０から公
知の低圧供給ポンプ７１を経て吸入された燃料を高圧に
加圧し、蓄圧室６２内の燃料を高圧に制御維持する。

【００１３】このシステムを制御する電子制御ユニット
ＥＣＵ１００には、例えばエンジン回転数センサ７８お
よび負荷センサ７９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ＥＣＵ１００は各噴射制御用電磁弁６６に制
御信号を出力する。これと同時に、ＥＣＵ１００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６９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８０が配設されてお
り、圧力センサ８０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６９
の吐出量を制御する。

【００１４】そして、図３に示すように、蓄圧容器６１
に圧力制御装置４１が取付けられている。この圧力制御
装置４１は、図１および図２に示す構成を有する。バル
ブボィ２のねじ部５１が蓄圧容器６１にねじ結合され、
バルブボディ２の内部にボール弁４３と摺動部材４４が
収容される。バルブボディ２のねじ部５３にハウジング
３の外周のねじ部５２がねじ結合されている。

【００１５】バルブボディ２は、円筒状の大径通路６
と、小径通路４２と、ボール収容室４７と、摺動部材４
４を案内する案内孔５６とが形成されている。小径通路
４２の反蓄圧室側端部に円錐状の円錐状斜面３８が形成
される。ボール弁４３はボール収容室４７に収容され
る。ボール弁４３の有効半径は、円錐状斜面３８の最内
径の角部である円状シート部５８にボール弁４３が当接
可能な範囲の大きさである。閉弁時、図２に示すように
ボール弁４３が円錐状斜面３８の最内径側の円状シート
部５８に当接している。この状態で小径通路４２と円錐
状斜面３８との境界域の円部分にボール弁４３が円状に
接触する。

【００１６】摺動部材４４は、ボール弁４３の反シート
面側でバルブボディ２の案内孔５６の内壁に摺動可能に
設けられ、その端面５０がボール弁４３に押圧可能にな
っている。摺動部材４４は、バルブボディ２の案内孔５
６に摺動可能に接触する摺動部分５４を有するととも
に、ボール収容室４７からスプリング収容室５９に燃料
を通す隙間としての燃料通路２３を形成する切欠面４
５、４６が形成されている。

【００１７】圧縮コイルスプリング５の一端は摺動部材
４４の反蓄圧室側端面に当接し、圧縮コイルスプリング
５の他端はワッシャ４８を介してハウジング３の内部の
肩面２４に当接する。圧縮コイルスプリング５の設定圧
は、ボール弁４３の受圧面積と蓄圧室側の圧力との積で
表される。ハウジング３の端面２５は、円環薄板状のガ
スケット４９を挟んでバルブボディ２の肩部に当接して
いる。ハウジング３の反蓄圧室側には、スプリング収容
室５９に連通し、燃料を低圧側の燃料タンク７０に逃が
す燃料出口６０が形成されている。

【００１８】蓄圧室の圧力が圧縮コイルスプリング５の
設定付勢力を超えると、すなわち蓄圧室の圧力とボール
弁４３の受圧面積との積が圧縮コイルスプリング５の設
定付勢力を超えると、ボール弁４３は円状シート部５８
から離間し、円状シート部が開く。すると蓄圧室側の燃
料が大径通路６から小径通路４２を通りボール収容室４
７に入り、このボール収容室４７から案内孔５６の内壁
と切欠面４５とで囲まれる隙間としての燃料通路２３か
らスプリング収容室５９に入り、燃料通路６０から低圧
側の燃料タンク２６に燃料が戻される。

【００１９】蓄圧室の圧力が圧縮コイルスプリング５の
設定圧以下になると、圧縮コイルスプリング５の付勢力
により図１および図２に示すように、ボール弁４３が円
状シート部５８に着座し、燃料の流れを遮断する。本実
施例によると、ボール弁４３と摺動部材４４とは別体に
なっているため、小径通路４２の軸線と案内孔５６の軸
線とは必ずしも一致する必要はないため同軸度の高い寸
法精度は要求されなくとも弁開設定圧の調整が容易に行
える。したがって、バルブボディ２と摺動部材４４の加
工が容易となり、コストダウンを図ることができる。

【００２０】また本実施例によると、ボール弁４３の開
弁圧を決めるボール受圧面積は小径通路４２の通路径で
決まる。したがって、小径通路４２の加工時の通路径を
設定すれば、開弁圧の設定の調整が容易となる。さらに
本実施例によると、開弁時にボール収容室４７に浮遊す
るボール弁４３が円錐状斜面３８に衝突することで円錐
状斜面３８を損傷したとしても、この円錐状斜面３８は
弁閉状態を構成するのに直接関与しない面である。これ
は、閉弁時にボール弁４３は円錐状斜面３８の定位置の
円状シート部５８に当接するからである。したがって、
円錐状斜面３８に損傷したとしても、したがって弁開弁
圧の調整は容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す圧力制御装置の断面
図である。

【図２】図１に示すＩＩ部分の拡大図である。

【図３】本発明の第１実施例の圧力制御装置を適用した
蓄圧式燃料噴射装置を示す概略構成図である。

【図４】本発明の第１実施例の圧力制御装置を適用した
蓄圧式燃料噴射システムを示す概略構成図である。

【図５】従来例の圧力制御装置を示す断面図である。

【図６】図５に示すＶＩ部分の拡大図である。

【図７】従来例の断面図である。

【符号の説明】

２ バルブボディ ３ ハウジング ４ 弁部材 ５ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） ６ 大径通路 １２ スプリング収容孔 ３８ 円錐状斜面 ４１ 圧力制御装置 ４２ 小径通路 ４３ ボール弁 ４４ 摺動部材 ４５、４６ 切欠面 ４７ ボール収容室 ５４ 摺動部分 ５６ 案内孔 ５７ 小径通路 ５８ 円状シート部 ５９ スプリング収容室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小径通路、この小径通路の出口側に行く
   ほど内径が増大する円錐状斜面、この円錐状斜面に連な
   るボール収容室、および案内孔を有するバルブボディ
   と、 前記ボール収容室に収容される球状のボール弁と、 このボール弁の反小径通路側に該ボール弁に当接可能な
   端面および前記案内孔の内壁に摺動可能な摺動部分を有
   する摺動部材と、 前記ボール弁が前記小径通路を閉じる方向に前記摺動部
   材を付勢する付勢手段と、 前記付勢手段の一部または全部を収容し、前記バルブボ
   ディに結合可能なハウジングとを備え、 前記ボール弁の前記バルブボディとの当接箇所は、前記
   小径通路と前記円錐状斜面とを接続する円状シート部で
   あることを特徴とする圧力制御装置。
2. 【請求項２】 高圧燃料を蓄える蓄圧室を有する蓄圧容
   器と、この蓄圧容器から内燃機関のインジェクタに高圧
   燃料を供給する供給配管とを備え、前記圧力制御装置は
   蓄圧容器の外壁に前記蓄圧室と前記小径通路とが連通可
   能になるように液密に取付けられ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。