JPS62170768A - 一体型燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディーゼル機関等に使用される燃料噴射装置
に係り、特に燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズルを一体化
したユニットインジェクタと呼称される一体型燃料噴射
弁に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 一般に、この種のユニットインジェクタでは、燃料噴射
ポンプと燃料噴射ノズルとを共通のインジェクタボディ
を利用して形成し、ポンプの燃お１圧縮室がインジェク
タボディ内の通路を介して、燃焼室にまで達するノズル
に接続している。し１ｃがって、ポンプとノズルの間に
長い高圧パイプを設【ノる必要がなく、所謂進角装置の
必要性が少ないのと同時に、燃料噴射率を高くし易いと
いう利点がある。

ところで、かかるユニットインジェクタは動弁装置とと
もに狭隘なシリンダヘッドに配置されるのが普通である
が、ユニットインジェクタのプランジャーを軸方向へ押
すロッカーアームやプランジャーを円周方向へ回動さ“
１！るラック等を、プランジャーの軸芯に交叉する方向
に設けなりればならず、よりコンパクトな］ニットイン
ジェクタが要望されている。

また、ユニットインジェクタでは燃料圧縮室からの漏洩
燃料を低圧通路へ戻す必要があるが、従来ではインジェ
クタボディ内面に逃し溝を形成している。このためイン
ジェクタボディの強度が低下するという問題がある。

更に、コンパクト化されたユニットインジェクタを容易
に製造し得る方法も要望されている。

（発明の目的） 第１発明は、狭隘なシリンダヘッド内にプランジ１１−
を回動させる機構を収容できる一体型燃料噴射弁を提供
することを目的としている。

第２発明は、狭隘なシリンダヘッド内にプランジャーを
回動させる機構を収容でき、しかも該機構ににるプラン
ジャーの回動範囲を規制することができる一体型燃料噴
射弁を提供することを目的としている。

（発明の構成） （１）技術的手段 第１発明は、シリンダヘッドに固定される略筒状のイン
ジェクタボディの内部に、軸方向の摺動及び円周方向の
回動を許容した状態で収容されたプランジＶ−で燃焼室
へ直接に燃ｒ１を噴射する一体型燃料噴射弁において−
、プランジャーの頭部外周面にピニオンギヤ部を設【プ
、このプランジャーに嵌合し、プランジＩｌ−押圧用の
ロッカーアームに圧接するタペットの前記ピニオンギヤ
部に対向する部分に開口を形成し、この開口から前記ピ
ニオンギヤ部に噛み合い、燃料噴射量制御用のガバナに
連動したラックを設りたことを特徴どする一体型燃料噴
射弁である。

第２発明は、シリンダヘッドに固定される略筒状のイン
ジェクタボディの内部に、軸方向の摺動及び円周方向の
回動を許容した状態で収容されたプランジャーで燃焼室
へ直接に燃料を噴射する一体型燃料噴射弁において、プ
ランジャーの頭部外周面にピニオンギヤ部を設け、この
プランジャーに嵌合し、プランジャー押任用のロッカー
アームに圧接するタペットの前記ピニオンギヤ部に対向
する部分に開口を形成し、この開口から前記ピニオンギ
ヤ部に噛み合い、燃料噴射量制御用のガバナに連動した
ラックを設り、ラックの摺動軌跡範回内に先端が突出し
たビンを前記インジェクタボディに設け、このビンの先
端が入込み、ラックの摺動方向に沿って前記ピニオンギ
ヤ部の最大回動範囲に対応するラックの軸方向位置に端
壁を有する溝をラックに形成し、前記端壁にピンを衝合
させてラックとピニオンギヤ部の最大噛み合い範囲を設
定するにうにしたことを特徴どする一体型燃料噴射弁で
ある。

（２）作用 第１発明では、ガバナに連動したラックが、タペットの
開口からプランジャーに設けられたピニオンギヤ部に噛
合して、プランジャーを回動させる。

第２発明では、ピンの先端を溝の端壁に衝合させて、ラ
ックの最大摺動範囲を規制し、プランジャーの最大回動
範囲を設定する。

（実施例） 本発明を採用したディーゼルエンジン用のユニットイン
ジェクタを示す第１図において、１０はインジェクタボ
ディ（本体）である。このインジエフタボディ１０は略
円筒状に一体成形されており、インジェクタボディ１０
には先端側（第１図では下端）から、訂しくは後述する
噴射弁本体部Ｘと、噴射ポンプ部Ｙと、プランジャー回
動機構Ｚとが順次に同芯上に嵌挿されている。

インジェクタボディ１０はシリンダヘッド１１に形成さ
れたインジェクタ取付は孔１１ａ内に噴射弁本体部Ｘ側
から嵌挿され、かつインジェクタ押え１２によってシリ
ンダヘッド１１に押付けられて固定されている。噴射弁
本体部Ｘは燃焼室１３に臨んでいる。

インジェクタボディ１０の上方には噴射ポンプ部Ｙのプ
ランジャー（後述）を軸方向に押圧するロッカーアーム
１４が配置されており、ロッカーアーム１４の抑圧端部
（図中の右端部）には調整ねじ１４８１４８１日ツクナ
ラ１〜１／１けられている。したがってロッカーアーム
１４による押圧時期、すなわち燃料噴射時期の微調整は
調整ねじ１４ａ、ロックナツト１４ｂにＪ一つてなされ
るＪ：うになっている。

前記プランジャーを円周方向に回動さぜるプランジャー
回動機構Ｚの一部であるラック１５はインジェクタボデ
ィ１０の軸方向と略直交し、横方向に伸びている。ラッ
ク１５の端部はロッド１５ａを介してアーム１５Ｃに連
結されており、図示しないガバナで回動されるアーム１
５ｃによってラック１５が矢印Ａ方向に摺動自在に構成
されている。

以下、このユニットインジェクタの詳細構造を説明する
。

第２図に示すように、噴射弁本体部Ｘは、内部にノズル
バルブ１６ａを備えた周知のノズルユニット１６と、内
部に前記ノズルバルブの開弁圧設定用のノズルスプリン
グ１７を嵌挿したノズル支持ボディ１８とを袋ナツト状
のノズルホルダー１９ににって同軸状に一体的に結合し
て構成されており、該ノズル支持ボディ１８の外側に嵌
合したノズル取イ１リナット１８ａににつでインジェク
タボディ１０の下端部にしかも該ノズルユニット１６を
下方に突出させた状態で着脱自在に取付けられている。

なお、第２図において符号２０は、後述する噴射ポンプ
部Ｙとノズルバルブ１〜１６とを連通ずる高圧油路であ
る。

噴射ポンプ部Ｙは、インジェクタボディ１０の中段部に
液密状態で嵌合したプランジャーバレル２１と、該プラ
ンジャーバレル２１内に軸方向に摺動自在かつ円周方向
に回動自在な状態で挿入されたプランジャー２２とを有
している。プランジャーバレル２１はバレルセットビン
２１ａで円周方向に回り止めされている。プランジャー
２２の上部にはばね受２３を介してプランジャースプリ
ング２４の上端が圧接しており、プランジャースプリン
グ２４のばね力でプランジャー２２は上方に付勢されて
いる。プランジャースプリング２４の下端はインジェク
タボディ１０の内周面に圧接している。

プランジャー回動機構Ｚは、プランジャー２２の頭部に
詳しくは後述するＪ：うに、ろう付けで固着されたピニ
オンギヤ部２５と、ピニオンギヤ部２５に噛み合う前記
ラック１５とを有しており、このプランジャー回動機構
Ｚでプランジャー２２を回動するようになっている。ピ
ニオンギヤ部２５とインジェクタボディ１０の内面との
間には略円筒状のタペット２６が、ピニオンギヤ部２５
の回動を許容した状態で嵌合している。タペット２６の
内周フランジ２６ａはばね受２３に圧接しており、ボル
ト２７で円周方向に回り止めされている。ボルト２７の
先端部は軸方向に沿って形成された長孔２６ｂに嵌合し
ている。タペット２６の上端部内面にはプランジャー２
２の上端面に圧接した当て金２８が設けられており、こ
の当て金２８を前記ロッカーアーム１４（第１図）の調
整ねじ１４ａで下方に押圧するようになっている。

プランジャー２２の下端部外周面には略螺旋状段形のリ
ード２９が形成されており、プランジャー２２とプラン
ジャーバレル２１の間には燃料圧縮室３０が隔てられて
いる。前記プランジャーバレル２１には燃料圧縮室３０
に臨むようにボート３１が穿孔されており、ポート３１
はインジェクタボディ１０の燃料通路３２を通じて、シ
リンダヘッド１１内の低圧通路３３に連通している。し
たがって、プランジャー２２が前記ロッカーアーム１４
（第１図）、ピニオンギヤ部２５によってプランジャー
バレル２１内で往復動作すると、プランジャー２２の１
響行程でポート３１、燃料通路３２から燃料圧縮室３０
内に燃料が吸入され、プランジャー２２の下降行程で燃
料圧縮室３０内の燃料を加圧して、前記噴射弁本体部Ｘ
に圧送するようになっている。

以上のようにプランジャー２２が往復動作しながら、前
記プランジャー回動機構Ｚでプランジャー２２が回動さ
れると、リード２９とポート３１との連通タイミングが
変化し、プランジャー回動機構２によって燃料噴射量が
制御される。

プランジャーバレル２１の第２図に図示する断面位置と
は異なる縦断面を図示する第２ｄ図に示すように、プラ
ンジャーバレル２１の肉厚を貫通したリーク戻し孔３４
（第２図）が形成されており、リーク戻し孔３４の内側
端部は環状溝３５に連通し、リーク戻し孔３／Ｉの外側
端部は逃し孔３６に繋がっている。更に逃し孔３６は前
記低圧通路３３に連通している。また、プランジャーバ
レル２１の下端部にはプランジャーバレル２１の半径方
向外方に突出したフランジ２１ｂが形成されており、こ
のフランジ２１ｂをインジェクタボディ１０の内面とノ
ズル支持ボディ１８、スペーサーｉｓｂの間に挟みつけ
て、プランジャーバレル２１を保持しである。

次に第１発明、第２発明を採用しているプランジャー回
動機構Ｚの更に詳細な構造を説明する。

前記タペット２６の側壁にはピニオンギヤ部２５の歯面
２５ａに対向するように窓孔状の開口４０が形成されて
いる。この開口４０の大きさは第２ａ図に示すように、
高さが歯面２５ａの全長と略等しく設定されており、幅
はラック１５のラック歯１５ｂを歯面２５ａに噛み合せ
てもラック１５とタペット２６が干渉しないように設定
されている（第２ｂ図）。

したがって、タペット２６がロッカーアーム１／１．　
（第１図）で往復動作した場合でも、ラック１５を矢印
へ方向に摺動させることによってピニオンギヤ部２５、
プランジャー２２は回動自在である。また、ラック１５
は１０の上端部に穿孔されたラック摺動孔１０ｂ（第２
ｂ図）に嵌合している。

タペット２６は第３図に示すように、開口４０と長孔２
６ｂが略対向する位置に形成されている。

またタペット２６は第３ａ図に示すように、開口４０を
上方に開放した形状に形成することもできるが、上部に
円筒部を一部残すことによって、外径の焼入歪を防止し
、研磨時外径精度の向上を図っている。

第２ａ図中のラック１５の背面には溝４１がラック１５
の軸方向に沿って形成されており、溝４１の図中の右端
部はラック１５の先端にまで伸びて開口している。また
溝４１の左端部は端壁４１ａになっており、端壁４１ａ
にビン４２が衝合して、ラック１５の最大摺動範囲を規
制している。

ビン４２は第２ｂ図に示すように、インジェクタボディ
１０に嵌合しており、ビン４２の先端部が溝４１に入込
んでいる。なお、符号４３はストップリングである。

また第２Ｃ図に示すように、ラック歯１５ｂの先端部の
第１山には合いマーク４４が刻印されており、この合い
マーク４４をピニオンギヤ部２５の合いマーク４５に位
置合せすることにＪこり、組立て時のプランジャー２２
、ピニオンギヤ部２５とラック１５の初期状態（噴射量
は零）が決定される構造である。

更に第４図に示すように、プランジャー２２とピニオン
ギヤ部２５のろう付は部の構造は、プランジャー２２の
頭部に形成された環状溝５ｏ、５１等に、銀ろう線５２
を巻き付けるようになっている。銀ろう線５２のろう付
は温度は約８００６０である。銀ろう線５２は環状溝５
０．５１に設けられるだけではなく、第４ａ図に示すよ
うに、ピニオンギヤ部２５の下端部に形成された切欠き
５３にも巻き付けられている。

プランジャー２２の材質は銀ろう線５２のろう付は温度
である８００″Ｃで焼入れ硬化可能なＳＵＪ鋼（軸受鋼
）で形成されている。またピニオンギヤ部２５は３４．
５　Ｃ鋼（構造用炭素鋼）で形成されており、この３４
５Ｃ鋼は８００°Ｃの湿度で前述の５ｔＪＪ鋼よりは若
干硬度が劣るものの、同様に焼入れ硬化が可能である。

したがって、プランジ１７−２２とピニオンギヤ部２５
をろう付けする場合には、プランジャー２２とピニオン
ギヤ部２５を第４図に示す状態のまま、加熱炉で８００
°Ｃまで加熱し、銀ろう線５２を溶融させて、ろう付し
プするとともに、プランジャー２２を硬度ｌ−１ｓ　８
０に硬化させ、ピニオンギヤ部２５を硬度Ｈｓ　７０稈
度にまで硬化させることが可能である。

以上のようなユニットインジェクタは第５図に示すよう
に、吸気弁用バルブスプリング６０、排気弁用バルブス
プリング６１、ロッカーアーム６２．６３等の動弁系が
配置されて狭隘なシリンダヘッド１１の上面の、吸気弁
用バルブスプリング６０、排気弁用バルブスプリング６
１の間に配置されている。また、ユニットインジェクタ
の夕べット２６を押すロッカーアーム１４はロッカーア
ーム６２．６３と略平行に、反対方向に伸びており、ロ
ッカーアーム１４の下方に沿ってラック１５、ロッド１
５ａが配置されている。

次に作用を説明する。まずプランジャー回動機構Ｚのラ
ック１５は、ピニオンギヤ部２５の開口４０から歯面２
５ａに噛み合い、ピニオンギヤ部２５とタペット２６は
互いに円周方向に相対回転自在であり、インジェクタボ
ディ１０の外径Ｄ（第２ｂ図）は従来と比較して大幅に
小ざい。したがって第５図に示すように、プランジャー
２２を回動させるプランジャー回動機構Ｚのラック１５
、ロッド１５ａが狭隘なシリンダヘッド１１の上面に配
置することが可能になる。

またプランジャー回動機構Ｚの組立て時には、第２Ｃ図
に示すようにラック歯１５ｂの先端部の合いマーク４４
と、ピニオンギヤ部２５の合いマーク４５を一致させて
、プランジャー２２の初期状態（噴射量は零）とラック
１５のリターン状態を一致させる。図示しないガバナの
動作でラック１５が矢印Ａ１方向へ摺動すると、やがて
ピン４２が満４１内に入込み、ついにはラック１５が最
も矢印Ａ１方向へ摺動した状態で、第２ｂ図に示すよう
に、ビン４２と端壁４１ａが衝合して、それ以上ラック
１５は矢印Ａ１方向へは摺動しない。

この状態でプランジャー２２は最大噴射量位置に回され
る。

更に、第２ｄ図に示すように、プランジャーバレル２１
のフランジ２１ｂをインジェクタボディ１０の内面とノ
ズル支持ボディ１８、スペーサー１８ｂの間に挟みこま
れている構造では、プランジャー２２の往復動作で燃料
圧縮室３０内の燃料が例えば１５００／（ｇ／ｃｉにも
及ぶ高圧に圧縮される際に発生する反力は７ランジ２１
ｂからインジェクタボディ１０に伝達されて受止められ
る。このためインジェクタボディ１０には大きな応力が
働き、第２ｂ図の外径りが最小になるＪ：うに、コンパ
クトに設計されているインジェクタボディ１０の強度上
の安全率は従来にり厳しく設定される。

ところで、燃料圧縮室３０の圧縮行程でプランジャーバ
レル２１とプランジャー２２の間の僅かなりリアランス
から若干の燃料が渥洩するが、この漏洩油を外部に排出
する必要がある。そこで従来では、例えば実公１（４６
−３／１．　ＯＯ２号に示すように、インジェクタボデ
ィ１０の内面に溝を軸方向の全長にわたって形成して、
この溝から前記漏洩油を外部に排出しているが、前述の
ようにインジェクタボディ１０が強度的に厳しい場合に
は、前記先行技術の如く溝をインジェクタボディ１０に
形成すると、インジェクタボディ１０の強度を低下させ
てしまう。

そこで、本発明の場合は第２ｄ図に示すように、プラン
ジャーバレル２１、インジェクタボディ１０の円周方向
における一部の断面だけにリーク戻し孔３４、逃し孔３
６を形成しているので、インジェクタボディ１０の、肉
厚を薄くして外径りを最小に設定した場合でも、インジ
ェクタボディ１０の強度が高く維持される。

更にプランジャー２２とピニオンギヤ部２５を固定する
ろう付は作業時には、プランジャー２２の頭部の環状溝
５０，５１及びピニオンギヤ部２５の切欠き５３に銀ろ
う線５２を巻きイ１（プ、ＳＵＪｍ製のプランジャー２
２ど５４５ＣＩ製のピニオンギヤ部２５を一体の状態で
約８００°Ｃのろう付は温度にまで加熱する。このとき
前述のようにプランジャー２２とピニオンギヤ部２５は
ろうイ」り温度で焼入れ硬化される。したがってプラン
ジャー２２、ピニオンギヤ部２５の固着工程と、プラン
ジャー２２、ピニオンギヤ部２５の焼入れ■稈が同時に
行なわれることになり、工程数が減る。

（発明の効果） 以上説明し１ｃように第１発明による一体型燃料噴射弁
で【よ、プランジ１ノ＝−回動（幾ＷＩ７のラック１５
は、ピニオンギヤ部２５の開口４０から歯面２５ａに噛
み合い、ピニオンギヤ部２５とタペット２６は互いに円
周方向に相対回転自在であり、インジェクタボディ１０
の外径Ｄ（第２ｂ図）は従来と比較して大幅に小さいの
で、第５図に示すように、プランジ＋７−２２を回動さ
せるプランジレー回動機構Ｚのラック１５、ロッド１５
ａが狭隘なシリンダヘッド１１の上面に配置づ”ること
ができる。

第２発明ににると、前記ガバナの動作で第２ｃ図の状態
からラック１５が矢印Ａ１方向へ摺動すると、やがてピ
ン４２が満４１内に入込み、ついにはラック１５が最も
矢印Ａ１方向へ摺動した状態で、第２ｂ図に示すように
、ピン４２と端壁４１ａが衝合して、ぞれ以上ラック１
５は矢印Ａ１方向へは摺動せず、ラック１５の最大摺動
範囲を規制することができる。したがって、同時にプラ
ンジャー２２の最大噴射量位置を決定することができる
。

特に、第２ｄ図に示すように、プランジャーバレル２１
、インジェクタボディ１０の円周方向における一部の断
面だけにリーク戻し孔３４、逃し孔３６を形成した場合
には、インジェクタボディ１０の肉厚を薄クシて外径り
を最小に設定した場合でも、インジェクタボディ１０の
強度を高く維持することができる。

さらに、プランジャー２２とピニオンギヤ部２５を固定
するろうイ１（プ作業時には、プランジ１ｒ−２２の頭
部の環状溝５０．５１及びピニオンギヤ部２５の切欠ぎ
５３に銀ろう線５２を巻き付り、ＳＵＪｍ製（Ｄプラン
ジャ−２２と８４５Ｇ鋼製のピニオンギヤ部２５を一体
の状態で約８００’　Ｃのろう付【プ温度にまで加熱す
るＪ：うにした場合には、この加熱時に前述のにうにプ
ランジャー２２とピニオンギヤ部２５をろう付は温度で
焼入れ硬化することができる。したがってプランジｔｙ
−２２、ピニオンギヤ部２５の固着工程と、プランジャ
ー２２、ピニオンギヤ部２５の焼入れ工程を同時に行な
うことができ、工程数を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用したディーゼルエンジン用ユニッ
トインジェクタの取付は状態を示す一部破断圧面図、第
２図はユニットインジェクタの縦断面図、第２ａ図は第
２図の一部破断圧面図、第２ｂ図は第２ａ図のｂ矢視図
、第２ｃ図はラッりのリターン状態を示す構造略図、第
２ｄ図は第２図とは異なる断面位置での縦断面図、第３
図はタペットの一部破断正面図、第３ａ図はタペットの
別の実施例を示す一部破断正面図、第４図はプランジＶ
−とピニオンギヤ部の固定構造を示す縦断面図、第４ａ
図は第４図の要部拡大図、第５図は本発明によるユニッ
トインジェクタを取付けたディーゼルエンジンのシリン
ダヘッドの平面図である。１０・・・インジェクタボデ
ィ、１１・・・シリンダヘッド、１５・・・ラック、１
６・・・ノズルユニット、２１・・・プランジャーバレ
ル、２２・・・プランジャー、２１ｂ・・・フランジ、
２５・・・ピニオンギヤ部、２６・・・タペット、３／
Ｉ・・・リーク戻し孔、３６・・・逃し孔、４０・・・
開口、５２・・・銀ろう線、Ｘ・・・噴射弁本体部、Ｙ
・・・噴射ポンプ部、Ｚ・・・プランジャー回動機構特
許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社第１図 ）７５．”− ○ １Ｌ］旧二且−イー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　シリンダヘツドに固定される略筒状のインジェ
   クタボデイの内部に、軸方向の摺動及び円周方向の回動
   を許容した状態で収容されたプランジャーで燃焼室へ直
   接に燃料を噴射する一体型燃料噴射弁において、プラン
   ジャーの頭部外周面にピニオンギヤ部を設け、このプラ
   ンジャーに嵌合し、プランジャー押圧用のロツカーアー
   ムに圧接するタペットの前記ピニオンギヤ部に対向する
   部分に開口を形成し、この開口から前記ピニオンギヤ部
   に噛み合い、燃料噴射量制御用のガバナに連動したラッ
   クを設けたことを特徴とする一体型燃料噴射弁。
2. （２）　シリンダヘツドに固定される略筒状のインジェ
   クタボデイの内部に、軸方向の摺動及び円周方向の回動
   を許容した状態で収容されたプランジャーで燃焼室へ直
   接に燃料を噴射する一体型燃料噴射弁において、プラン
   ジャーの頭部外周面にピニオンギヤ部を設け、このプラ
   ンジャーに嵌合し、プランジャー押圧用のロツカーアー
   ムに圧接するタペットの前記ピニオンギヤ部に対向する
   部分に開口を形成し、この開口から前記ピニオンギヤ部
   に噛み合い、燃料噴射量制御用のガバナに連動したラッ
   クを設け、ラックの摺動軌跡範囲内に先端が突出したピ
   ンを前記インジェクタボデイに設け、このピンの先端が
   入込み、ラックの摺動方向に沿って前記ピニオンギヤ部
   の最大回動範囲に対応するラックの軸方向位置に端壁を
   有する溝をラックに形成し、前記端壁にピンを衝合させ
   てラックとピニオンギヤ部の最大噛み合い範囲を設定す
   るようにしたことを特徴とする一体型燃料噴射弁。