JPS63150461A - 燃料噴射装置 - 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エンジン等に燃料を供給する燃料噴
射装置、特にユニットインジェクタに関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、ユニットインジェクタは、燃料供給ポンプから送
られてきた燃料を、エンジンの運転に同期して往復運動
される圧送プランジャによって圧送ポンプ室内で加圧し
、この高圧燃料を噴射ノズルから燃焼室へ噴霧供給する
。

また、このようなユニットインジェクタとしては、圧送
ポンプ室に一端が開口する排出通路を電磁弁により開閉
し、電磁弁の閉弁時期により噴射タイミングを制御し、
開弁時期により噴射量を制御する構成のものが、米国特
許４．１２９．２５３号明細書に開示となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような構成のものにおいては、電磁
弁の弁体が高圧燃料の噴射圧を開弁方向の圧力として直
接受ける構造であるので、最大１５００ｋｇ／ｃｄに達
する燃料圧に耐えて電磁弁の閉弁を維持し、かつ最高１
５００Ｈｚの応答性で電磁弁を開弁作動させるのは非常
に困難である。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされるもので、
高圧の噴射圧に対しても閉弁を維持することができるコ
ンパクトな電磁弁を備えた信頼性に優れる燃料噴射装置
を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するために、本発明では次のような技
術的手段を講じた。

すなわち、エンジンにより駆動される圧送プランジャに
よって圧送ポンプ室の燃料を高圧に加圧し、この高圧燃
料を噴射ノズルより噴射させるとともに、圧送ポンプ室
に一端が開口する排出通路を電磁弁により開閉して噴射
タイミング及び噴射量を制御する燃料噴射装置において
、前記電磁弁は、一端側が排出通路の途中に設けられた
バルブシートに離着する弁体と、この弁体を着座方向に
付勢する弾性部材と、弁体の他端側に形成されるととも
に弁体を離座させる方向の圧力を保持する背圧室と、排
出通路側と背圧室とを連１通ずる連通通路と、通電され
ることにより磁力を発生する電磁コイルと、この電磁コ
イルの磁力を受けて弁体を離座方向に移動させるムービ
ングコアとを備え、着座時における弁体の排出通路側の
受圧面積は背圧室側の受圧面積以上であることを特徴と
する。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例について第１図及び第２図を用
いて説明する。第１図は本実施例の構成を示す断面図、
第２図は第１図の電磁弁２３を示す部分拡大断面図であ
る。

第１図において、ユニットインジェクタ１はエンジンヘ
ッド１２に挿入設定されるもので、０１７ングｌｌａ及
びｌｌｂによってユニットインジェクタ１の外周側には
燃料ギヤラリ１０が設定される。

そして、この燃料ギヤラリ１０に対しては、エンジンに
よって駆動される例えばフィードポンプ等によって、低
圧燃料側から燃料を取り出し、安全弁等で最高圧力を規
定して燃料が供給されるようになっている。

ユニ、トインジェクタ１は、圧送シリンダ２と、ノズル
ホルダ３と、ホルダナツト４とを備えている。圧送シリ
ンダ２の下面にはノズルホルダ３が押接されており、圧
送シリンダ２とノズルホルダ３とはホルダナツト４によ
り一体的に結合されている。また、この結合によってユ
ニットインジェクタ１内には燃料ギヤラリ１７が設定さ
れ、この燃料ギヤラリ１７は連通孔１６を介して燃料ギ
ヤラリ１０と連通ずる。

圧送シリンダ２内には圧送プランジャ５が摺動自在に嵌
挿されており、この圧送プランジャ５の一端側には圧送
ポンプ室６が形成されている。また、圧送プランジャ５
の他端側はカムフォロア７に連結されており、このカム
フォロア７は、図示しないエンジンに同期して回転する
カムにより、直接もしくはロッカーアーム等を介して間
接に、図中下方へ移動される。そして圧送シリンダ２と
カムフォロア７との間にはフォロアスプリング８が架は
渡されており、このスプリング８によってカムフォロア
７及び圧送プランジャ５は図中上方へ復帰されるように
なっている。なお、９は圧送シリンダ２に開設した開放
孔であり、カムフォロア７への潤滑油の供給と空気抜き
の役割を果す。

圧送プランジャ５の外周面には環状溝５ａが形成されて
おり、この環状溝５ａは圧送プランジャ５の径方向に貫
通して穿設された横孔５ｂ及び軸方向に穿設された縦孔
５Ｃを介して圧送ポンプ室６に連通している。

圧送シリンダ２の圧送プランジャ５との摺動面には第１
環状溝１３及び第２環状溝１４が形成されており、この
第１環状溝１３及び第２環状溝１４は通路１５を介して
燃料ギヤラリ１７と連通している。また、環状溝５ａと
第２環状溝１４との連通により燃料ギヤラリ１７内の燃
料が通路１５、横孔５ａ、縦孔５ｂを順次介して圧送ポ
ンプ室６に導入される。

圧送ポンプ室６はノズルホルダ３内の通路１８を介し、
ノズル１９内の図示しない針弁に接続している。この針
弁はノズルホルダ３内のノズルスプリング室２０のスプ
リング２１によって常時閉弁方向に付勢されており、圧
送ポンプ室６内の圧力がスプリング２１のセット圧に打
勝つと針弁が開弁じ、ノズル１９より燃料噴射が行われ
る。

圧送ポンプ室６には排出通路４５の一部を構成するシリ
ンダ側排出通路２２の一端２２ａが開口しており、この
排出通路４５は電磁弁２３により開閉される。

電磁弁２３は圧送シリンダ２に固定結合されており、こ
の結合によって圧送シリンダ２内には電磁弁側燃料ギヤ
ラリ６０が設定される。この燃料ギヤラリ６０は通路５
０によって第１環状溝１３と接続されている。すなわち
、電磁弁側燃料ギヤラリ６０は、通路５０、第１環状溝
１３、通路１５を順次介して低圧燃料側である燃料ギヤ
ラリ１７に連通している。

次に、第２図を用いて電磁弁２３について説明する。第
２図に示すように、電磁弁２３は、ボディ２４、バルブ
シートボディ２５、サポータ２６、弁体２７、スプリン
グ２８、ムービングコア２９、電磁コイル３０とを備え
ている。

ボディ２４は、バルブシートボディ２５、ボビン４２及
びサポータ２６と一体に圧送シリンダ２に螺合固定され
ており、ボディ２４、バルブシートボディ２５、サポー
タ２６により電磁弁２３のバルブハウジング３１が形成
される。なお、ボディ２４及びボビン４２は磁性体によ
り形成されている。サポータ２６にはストッパ部２６１
が設けられている。

バルブハウジング３１内には、シリンダ側排出通路２２
の他端２２ｂに連通ずる通路４３、この通路４３に連続
して形成された圧力室３２及び電磁弁側燃料ギヤラリ６
０に連通する通路３３が形成されており、シリンダ側排
出通路２２、圧力室３２、後述する弁体２７の外周面に
形成された環状溝４１及び通路３３により本実施例の排
出通路４５が構成される。また、圧力室３２と通路３３
との接続部分にはバルブシート４０が設定されている。

さらに、バルブハウジング３１内には、圧力室３２に連
通する摺動室３４が形成されており、この摺動室３４は
図示しない通路を介して電磁弁側燃料ギヤラリ６０に連
通している。

バルブハウジング３１内には、弁体２７が図中上下方向
に移動可能に配設されている。弁体２７は一端側に大径
弁部２７２が形成された底部２７７を有する庭付円筒形
状であって、大径弁部２７２は円筒部の外周面２７１の
径より大なる径で形成されている。また、弁体２７の一
端面には円柱状の突出部２７３が突出して設けられてお
り、外周面２７１には排出通路４５の一部を構成する環
状溝４１が形成されている。

弁体２７の円周面２７６はバルブハウジング３１に設け
られた円柱状の突出部２４１に油密を保って摺動自在に
なっており、また外周面２７１はパルプハウジング３１
内で油密を保って摺動自在になっている。

また、弁体２７の大径弁部２７２・は圧力室３２内に位
置しており、弁体２７の突出部２７３は摺動室３４に油
密を保って摺動自在に嵌挿されている。弁体２７の大径
弁部２７２は、弁体２７の図中上下方向の移動に伴って
大径弁部２７２の図中上面がバルブシート４０に離着す
ることにより排出通路４５を開閉する。

弁体２７はスプリング２８により常時着座方向（図中上
方）に付勢されており、また弁体２７の大径弁部２７２
の受圧面２７４は、圧送ポンプ室６からシリンダ側排出
通路２２を通って圧力室３２に圧送された燃料圧を着座
方向の押圧力として受ける。

パルプハウジング３１内であって、弁体２７の他端側に
は背圧室３５が形成されており、この背圧室３５は弁体
２７の一端側から他端側へ貫通して穿設された連通孔３
６を介して圧力室３２と連通している。そのため、背圧
室３５内には圧力室３２内の圧力が導かれ、背圧室３５
内に導入された燃料の圧力は弁体２７の他端面２７５に
作用し、弁体２７を離座方向（図中下方）に押圧する。

一方、ハウジング３１の突出部２４１の先端面と弁体２
７の内周面２７６との間に形成される油圧室４６は図示
しない通路を介して電磁弁側燃料ギヤラリ６０と連通し
ており、摺動室４３内の圧力と油圧室４６内の圧力は常
に等圧となっている。

ここで、弁体２７の内周面２７６の径をｄｌ、外周面２
７１のシートの径をｄｏ、突出部２７３の径をｄ３、大
径弁部２７２のシート径をｄ４とすると、弁体２７の着
座時における受圧面２７４の燃料圧の受圧面積Ａ０と他
端面２７５の燃料圧の受圧面積Ａ１は次のように示され
る。

′Ａ、＝□ また、本実施例においては、弁体２７の内周面２７６の
径ｄ、と突出部２７３の径ｄ、とは等しくなっており、
大径弁部２７２のシート径ｄ４は弁体２７の外周面２７
１の径ｄ２より僅かに大きく設定されている。従って、
弁体２７の受圧面２７４の受圧面積Ａ０は他端面の受圧
面積Ａ１より大きくなる。

電磁コイル３０は、ボビン４２により固定保持されてお
り、通電されることによりボディ２４とムービングコア
２９との間に磁力を発生し、ムービングコア２９を図中
下方へ移動させる。ムービングコア２９は磁性体により
形成されており、ムービングコア２９の下端面には非磁
性体により形成された押棒３７が一体に設けられている
。この押棒３７はボディ２４を貫通して形成された中央
貫通孔２４２内で移動可能に配設されており、かつその
先＠３７１は底部２７６に当接している。

従って、ムービングコア２９の図中下方の移動に伴い押
棒３７は弁体２７を押圧し、弁体２７をバルブシート４
０から離座させる。

また、ムービングコア２９の上端面にはスプリング穴３
８が穿設されており、このスプリング穴３８内にはムー
ビングコア２９を図中下方に付勢するスプリング３９が
配設されている。なお、このスプリング３９の弾性力は
、弁体２７を図中上方に付勢するスプリング２８の弾性
力によりも小さく設定されている。そのため、電磁コイ
ル３０に通電されていない状態においては、弁体２７の
大径弁部２７２はバルブシー）４０に着座しており、押
棒３７及びムービングコア２９もまた図中上方に付勢さ
れている。

電磁コイル３０は図示しない制御回路からエンジンの運
転状況に応じた指令信号により作動されるようになって
いる。

この制御回路は、エンジン回転数、アクセルペダルの踏
込量、エンジン温度、その他のエンジン運転の状態を検
知するセンサからの信号を受け、これらの信号にもとづ
き電磁弁２３の開閉タイミングを演算し、電磁弁２３へ
指令信号を与える。

次に、本実施例の作動について説明する。

上記のように構成されるユニットインジェクタ１にあっ
ては、燃料ギヤラリｌＯには例えばフィードポンプ等に
より約１０ｋｇ／ａｌｌ程度に調圧された燃料が供給さ
れる。そして、圧送プランジャ５の環状溝５ｂと圧送シ
リンダ２の第２環状溝１４との連通により燃料ギヤラリ
１０内の燃料は、連通穴１６、燃料ギヤラリ１７、通路
１５、第２環状溝１４、横孔５ｂ、縦孔５Ｃを順次弁し
て圧送ポンプ室６内に送り込まれて充填される。

この状態でエンジンの回転に対応して図示しないカムで
カムフォロア７がフォロアスプリング８の押上げ力に抗
して押し下げられ、圧送プランジャ５は図中下方へ駆動
される。

プランジャ５が駆動されると、圧送ポンプ室６内の燃料
は高圧に加圧され、この加圧燃料はシリンダ側排出通路
２２及び通路１８内に圧送される。

この状態において、図示しない制御回路から電磁弁２３
の電磁コイル３０に電気信号が送られている場合には、
ボディ２４とムービングコア２９との間に発生する磁力
によりムービングコア２９が図中下方に移動して、押棒
３７により弁体２７がバルブシート４０から離座してい
るので、圧送ポンプ室６内の加圧燃料は排出通路４０、
電磁弁側燃料ギヤラリ３０、通路５０、第１環状溝１３
、通路１５を順次介して低圧側の燃料ギヤラリ１７に逃
がされる。そのため、燃料噴射は行われない。

一方、図示しない制御回路から電磁弁２３の電磁コイル
２７に電気信号が送られていない場合には、弁体２７が
スプリング２８により図中上方に付勢されて、弁体２７
の大径弁部２７２はバルブシート４０に着座し、排出通
路４０を閉塞する。

そのため、圧送ポンプ室６内の燃料はさらに加圧され、
圧送ポンプ室６内の圧力がスプリング２１のセット圧に
打勝つと、ノズル１９内の図示しない針弁が開弁し、ノ
ズル１９より燃料噴射が行われる。つまり、電磁弁２３
の閉弁により燃料の噴射タイミングが制御される。

上記圧送プランジャ５の圧縮行程において、圧送ポンプ
室６内の高圧の燃料圧（最高約１５００ｋｇ／ｃｄ）は
シリンダ側排出通路２２を介して電磁弁２３の弁体２７
に作用する。つまり、シリンダ側排出通路２２を介して
圧力室３２に圧送された燃料は着座状態にある弁体２７
の受圧面２７４に作用し、弁体２７を着座方向（図中上
方）に押圧する。一方、圧力室３２内に圧送された燃料
は連通孔３６を介して背圧室３５内に導入される。この
背圧室３５内の燃料圧は弁体２７の他端面２７５に作用
し、弁体２７の離座方向（図中方向）に押圧する。

ここで、弁体２７の着座時における受圧面２７４の受圧
面積Ａ０は他端面２７５の受圧面ＭＪＡ。

より太き（なっており、圧力室３１内の圧力と背圧室３
５内の圧力とは等しい。また、弁体２７の内周面２７６
の径ｄ、と突出部２７３の径ｄ３と等しく、突出部２７
３の先端面に作用する摺動室３４内の圧力は弁体２７の
底部２７７の裏面に作用する油圧室４６内の圧力と等し
い。つまり、突出部２７３の先端面の受圧面積と弁体２
７の底部２７７の裏面の受圧面積と等しく、各々の面に
作用する圧力も等しい。

従って、弁体２７は受圧面２７４の受圧面積Ａ０と他端
面２７５の受圧面積Ａ、との差に伴う燃料圧及びスプリ
ング２８とスプリング３９との弾性力の差に伴う付勢力
により着座方向（図中上方）に押圧される。そのため、
圧送ポンプ室６内の燃料圧が高圧になったとしても、弁
体２７がバルブシート４０から離座することなく着座状
態を維持する。なお、本実施例では受圧面２７４の受圧
面積Ａ０を他端面２７５の受圧面積Ａ、より大きくなる
ように設定したが、受圧面２７４の受圧面積Ａ０と他端
面２７５の受圧面積Ａ、とを等しくなるようにしても、
弁体２７はスプリング２８とスプリング３９との弾性力
に伴う付勢力により着座方向（図中上方）へ付勢される
ので所定の効果が得られる。

そして、エンジンに必要な噴射量が得られた後に図示し
ない制御回路から電磁弁２３の電磁コイル３０に指令信
号が送られると電磁コイル３０は磁力を発生し、弁体２
７を介してムービングコア２９に作用する燃料圧及び付
勢力に抗してムービングコア２９を図中下方へ移動させ
押棒３７も一体に移動させる。そして、弁体２７はこの
押棒３７によって押圧されてバルブシート４０から離座
する。そして、弁体２つの下端突出部２７３は、サポー
タ２６のストッパ一部２６１に当接するまで移動する。

なお、この際、背圧室３５内の圧力が低下することがな
いように、圧力室３１内の燃料の一部は背圧室３５へ流
入する。

従って、圧力室３２と通路３３とは環状溝４１を介して
連通し、圧送ポンプ室６内の加圧燃料は排出通路４０、
電磁弁側燃料ギヤラリ６０、通路５０、第１環状溝１３
、通路１５を順次介して低圧側の燃料ギヤラリ１７に逃
がされ、燃料噴射が終了し、噴射量が制御される。

なお、本実施例の電磁弁２３は従来と同様に約１５００
Ｈｚ程度の高応答性で作動させることがもちろん可能で
ある。

以上のように、本実施例では、電磁弁２３において排出
通路２２内の燃料圧を弁体２７の着座方向の圧力として
受圧面２７４に作用させるとともに、弁体２７の他端側
に弁体２７を離座させる方向の圧力を保持する背圧室３
５を形成し、連通孔３６により圧力室３２内の燃料油が
導入されるようにした。また、弁体２７の着座時におけ
る弁体２７の排出通路２２側の受圧面積Ａ０は背圧室３
５側の受圧面積Ａ１より大きくなるように設定した。

このような簡易な構成により、弁体２７の着座時におい
て弁体２７に排出通路２２を介して高圧燃料が作用した
としても、弁体２７は排出通路２２内の圧力及びスプリ
ング２８の付勢力により着座方向に押圧されるので、電
磁弁２３の高応答性を低下させることなく、弁体２５の
閉弁状態を維持することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で、
電磁弁の高応答性を低下させることなく、高圧の噴射圧
に対する電磁弁の閉弁の維持を確実なものとすることが
でき、燃料噴射装置の信頼性は非常に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例に関するもので、
第１図は本実施例の構成を示す断面図、第２図は第１図
の電磁弁２３を示す部分拡大断面図、第３図は第２図に
示す電磁弁２３の変形例を示す断面図である。 １・・・ユニットインジェクタ、５・・・圧送プランジ
ャ、６・・・圧送ポンプ室、１９・・・ノズル、２３・
・・電磁弁、２７・・・弁体、２７２・・・大径弁部、
２８・・・スプリング（弾性部材）、２９・・・ムービ
ングコア。 ３０・・・電磁コイル、３５・・・背圧室、４０・・・
バルブシート、４５・・・排出通路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　エンジンにより駆動される圧送プランジャによ
   って圧送ポンプ室の燃料を高圧に加圧し、該高圧燃料を
   噴射ノズルより噴射させるとともに、前記圧送ポンプ室
   に一端が開口する排出通路を電磁弁により開閉して噴射
   タイミング及び噴射量を制御する燃料噴射装置において
   、 前記電磁弁は、一端側が前記排出通路の途中に設けられ
   たバルブシートに離着する弁体と、この弁体を着座方向
   に付勢する弾性部材と、前記弁体の他端側に形成される
   とともに前記弁体を離座させる方向の圧力を保持する背
   圧室と、前記排出通路側と前記背圧室とを連通する連通
   通路と、通電されることにより磁力を発生する電磁コイ
   ルと、この電磁コイルの磁力を受けて前記弁体を離座方
   向に移動させるムービングコアとを備え、着座時におけ
   る前記弁体の前記排出通路側の受圧面積は前記背圧室側
   の受圧面積以上であることを特徴とする燃料噴射装置。
2. （２）　前記連通通路は前記弁体の一端側から他端側に
   貫通して形成された連通孔であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。