(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレールと、前記コモンレールに蓄圧状態で蓄えられた燃料を噴射するインジェクタとの間に設けられる安全装置であって、
内周側に燃料通路が形成され、前記燃料通路の出口側の内壁に弁座部が形成されている筒状のボディと、
外周側に前記ボディの内壁と摺動する摺動部ならびに内周側に形成されている小径通路を有し、前記ボディの内周側を軸方向へ移動可能な筒状のピストン本体と、
前記ピストン本体の前記小径通路の一方の端部に圧入され、前記弁座部から離座または前記弁座部に着座して前記燃料通路を断続するピストンヘッド部と、
前記燃料通路と前記小径通路とを連通する絞り部と、
を備えることを特徴とする安全装置。
【請求項２】
内周側に燃料通路が形成され、前記燃料通路の出口側の内壁に弁座部が形成されている筒状のボディと、
外周側に前記ボディの内壁と摺動する摺動部ならびに内周側に形成されている小径通路を有し、前記ボディの内周側を軸方向へ移動可能な筒状のピストン本体と、
前記ピストン本体の一方の端部に接合され、前記弁座部に着座して前記燃料通路を遮断するピストンヘッド部と、
前記ピストン本体と前記ピストンヘッド部との接合部に形成され、前記燃料通路と前記小径通路とを連通する絞り部と、
を備えることを特徴とする安全装置。
【請求項３】
前記ピストンヘッド部は、反弁座部側の端部に前記小径通路の内径よりも外径が大きな大径部を有することを特徴とする請求項１または２記載の安全装置。
【請求項４】
前記絞り部は、前記ピストンヘッド部の外周側に軸方向へ形成されている溝部を有することを特徴とする請求項２記載の安全装置。
【請求項５】
前記絞り部は、前記ピストン本体の内周側に軸方向へ形成されている溝部を有することを特徴とする請求項２または４記載の安全装置。
【請求項６】
前記ピストンヘッド部は内周側に前記小径通路と連通する穴部を有し、前記絞り部は前記穴部を経由して前記燃料通路と前記小径通路とを連通する連通孔を有することを特徴とする請求項１または３記載の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という。）に燃料を噴射する燃料噴射システムとして、コモンレール式の燃料噴射システムが知られている。コモンレール式の燃料噴射システムは、エンジンの各気筒に連通する共通の筒状のコモンレールを備えている。燃料の吐出量が可変である燃料噴射ポンプから必要な流量の高圧燃料をコモンレールに加圧供給することにより、コモンレールに蓄えられた燃料の圧力を一定に維持している。コモンレールに蓄えられている燃料は、インジェクタからエンジンの各気筒へ噴射される。
【０００３】
コモンレール式の燃料噴射システムでは、例えばインジェクタへ過剰な燃料が流出する場合など異常が発生したとき、コモンレールからインジェクタへの燃料の流出を停止する安全装置が必要となる。コモンレール式の燃料噴射システムに適用される安全装置として、例えば特開２００１−５０１４１号公報に開示されている安全装置が公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−５０１４１号公報に開示されている安全装置では、部品点数の低減を図るため、ボディの内周側を移動するピストンは単一の部材で形成されている。しかしながら、ピストンを単一の部材で形成する場合、安全装置が適用されるエンジンの作動特性に合わせてピストンを設計する必要がある。
【０００５】
また、特開２００１−５０１４１号公報に開示されている安全装置では、ピストンの内部に燃料通路を形成する必要がある。燃料通路はコモンレール側の端部からピストンの突出部まで形成する必要があるため、燃料通路の軸方向の全長は増大する。そのため、ピストンには燃料通路を形成する長穴を加工する必要があり、加工が煩雑である。さらに、特開２００１−５０１４１号公報に開示されている安全装置では、ピストンに内部に形成されている燃料通路とボディに形成されている燃料通路とを連通する絞り通路を形成する必要がある。そのため、ピストンに形成した燃料通路の長穴にさらに絞り通路を形成する必要があり、加工が煩雑である。
そこで、本発明の目的は、設計の変更が容易であり、加工が容易な安全装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の安全装置によると、ピストンヘッド部はピストン本体に接合されている。そのため、ピストン本体とピストンヘッド部とはそれぞれ別設計とすることができる。例えば、ピストン本体は設計変更することなく汎用性を高め、ピストンヘッド部の設計のみを変更することにより、適用されるエンジンの作動特性に合わせて形状を設定することができる。したがって、容易に設計の変更をすることができる。また、ピストン本体とピストンヘッド部とを別体にすることができるので、ピストン本体の内部に形成される小径通路の軸方向の全長を短縮することができる。したがって、長穴の加工が不要であり、容易に加工することができる。
【０００７】
本発明の請求項１記載の安全装置によると、ピストンヘッド部はピストンの本体の小径通路に圧入されている。そのため、ピストンヘッド部を小径通路へ圧入する場合、圧入量を変更することにより、ピストン本体およびピストンヘッド部の軸方向の全長が変更される。したがって、容易に設計の変更をすることができる。
【０００８】
本発明の請求項３記載の安全装置によると、ピストンヘッド部は大径部を有している。大径部の外径は小径部の内径よりも大きくなっているため、ピストンヘッド部に小径通路内の燃料の圧力により、ピストンヘッド部方向へ力が加わった場合でも、ピストン本体からピストンヘッドの抜け落ちを防止することができる。
【０００９】
本発明の請求項４記載の安全装置によると、絞り部はピストンヘッド部の外周側に形成されている溝部を有している。そのため、ピストンヘッド部をピストン本体に接合すると、燃料通路と小径通路とが溝部を経由して連通する。したがって、長穴の形成が不要であり、容易に加工することができる。
【００１０】
本発明の請求項５記載の安全装置によると、絞り部にはピストン本体の内周側に形成されている溝部を有している。そのため、ピストンヘッド部をピストン本体に接合すると、燃料通路と小径通路とが溝部を経由して連通する。したがって、長穴の形成が不要であり、容易に加工することができる。
【００１１】
本発明の請求項６記載の安全装置によると、ピストンヘッド部の内周側には穴部が形成され、絞り部は穴部を経由してボディの燃料通路とピストン本体の小径通路とを連通する連通孔を有している。燃料通路はピストンヘッド部に合わせて全長を短縮することができるので、連通孔の加工時にバリあるいは異物が発生しても容易に除去することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による安全装置を適用したコモンレール式の燃料噴射システムを図２に示す。
図２に示すように、コモンレール式の燃料噴射システム１は、コモンレール１０、燃料噴射ポンプ２、インジェクタ３、ＥＣＵ４および安全装置２０などを備えている。第１実施例による燃料噴射システム１は、４気筒のエンジン５に燃料を供給する。インジェクタ３は、エンジン５の複数の気筒に対応してそれぞれ配設されている。インジェクタ３から各気筒への燃料の噴射タイミングおよび噴射量は、インジェクタ３の電磁弁３ａのオンオフにより制御される。各気筒のインジェクタ３は各気筒共通のコモンレール１０に接続されている。インジェクタ３の電磁弁３ａが開弁すると、コモンレール１０の蓄圧室１１に蓄えられている高圧の燃料がインジェクタ３へ供給され、インジェクタ３からエンジン５の各気筒へ噴射される。コモンレール１０には所定の噴射圧力の燃料が蓄圧状態で保持されている。コモンレール１０の蓄圧室１１には燃料噴射ポンプ２から加圧された燃料が供給される。燃料噴射ポンプ２は低圧ポンプ６から供給された燃料を吸入し所定の圧力まで加圧する。加圧された燃料は吐出弁２ａおよび燃料配管７を経由してコモンレール１０の蓄圧室１１へ供給される。
【００１３】
燃料噴射システム１は、ＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４には例えば回転数センサ４ａおよび負荷センサ４ｂなどが接続され、ＥＣＵ４は入力された回転数および負荷の情報からエンジン５の運転状態に応じた最適の燃料の噴射タイミングおよび噴射量（噴射期間）を算出する。算出された噴射タイミングおよび噴射量に基づいてＥＣＵ４はインジェクタ３の電磁弁３ａのオンオフを制御するための制御信号を出力する。同時に、ＥＣＵ４は回転数および負荷などに応じてコモンレール１０に蓄えられている燃料の圧力が最適値となるように燃料噴射ポンプ２を制御する。コモンレール１０には蓄圧室１１内部の燃料の圧力を検出する圧力センサ１２が設置され、ＥＣＵ４は圧力センサ１２からの出力信号に基づいて蓄圧室１１内部の圧力が最適値となるように燃料噴射ポンプ２の吐出量を制御する。
【００１４】
次に、安全装置２０について詳細に説明する。
図１に示すように、安全装置２０はボディ３０、ピストン本体４０、ピストンヘッド５０およびガスケット２１を備えている。ボディ３０は、筒状に形成されており、内部に燃料通路３１が形成されている。ボディ３０は、図２に示すコモンレール１０にガスケット２１を介して接続されている。ボディ３０の反コモンレール側の端部には、インジェクタ３へ燃料を供給する燃料配管８が接続される。燃料通路３１は、ボディ３０の内部をコモンレール１０側の端部から燃料配管８側の端部まで連通している。燃料通路３１は、大径部３２および小径部３３を有している。大径部３２は、内径が軸方向へ概略同一に形成され、内部にピストン本体４０およびピストンヘッド５０を収容している。ガスケット２１は、中央部に通孔２２を有しており、通孔２２はコモンレール１０からの燃料が流入する燃料入口となる。また、ボディ３０の反コモンレール側には円錐台部３４が形成されており、円錐台部３４に燃料配管８の図示しない当接部が液密に接続される。円錐台部３４は燃料が流出する燃料出口となる。大径部３２と小径部３３との接続部分は円錐台状に形成されており、この部分がピストンヘッド５０の先端に形成されている半球部５１と当接可能な弁座部３５となる。
【００１５】
ピストン本体４０は、筒状に形成されており、内部に小径通路４１が形成されている。小径通路４１はピストン本体４０の燃料入口側の端部と燃料出口側の端部とを連通している。小径通路４１の燃料出口側の端部には、縮径部４２が形成されており、縮径部４２の内周側にピストンヘッド５０が圧入されている。ピストン本体４０の外周側には、ボディ３０の内壁３０ａと摺動可能な摺動部４３が形成されている。ボディ３０の内壁３０ａとピストン本体４０の摺動部４３とは摺動し、ピストン本体４０の軸方向の移動はボディ３０の内壁３０ａにより案内される。
【００１６】
ピストンヘッド５０は、ピストン本体４０に形成されている小径通路４１の燃料出口側の端部に圧入されている。ピストンヘッド５０は、燃料出口側の端部に形成されている半球状の半球部５１と、外径が縮径部４２の内径と概ね同一の中実円柱状に形成されている柱部５２とを有している。半球部５１は、ボディ３０に形成されている弁座部３５に当接可能である。ピストン本体４０にピストンヘッド５０を組み付ける場合、ピストン本体４０の燃料出口側の端部または燃料入口側の端部からピストンヘッド５０を小径通路４１へ挿入し、挿入されたピストンヘッド５０が縮径部４２の内周側に圧入される。これにより、ピストン本体４０とピストンヘッド５０とが接合される。このとき、ピストンヘッド５０の圧入量を任意に設定することにより、ピストン本体４０とピストンヘッド５０とを合わせた全長が容易に変更される。
【００１７】
図１および図３に示すように、ピストンヘッド５０の柱部５２の外周側には絞り部を構成する溝部５３が形成されている。図３では、理解を容易にするためピストンヘッド５０の形状、ならびに溝部５３の形状を模式的に示している。溝部５３は、ピストンヘッド５０の軸方向へ形成されている。溝部５３は、ピストンヘッド５０の周方向へ単数または複数形成されている。ピストン本体４０へピストンヘッド５０を圧入した場合、溝部５３により縮径部４２と柱部５２との間には隙間が形成される。この隙間を経由して小径通路４１と燃料通路３１とが連通する。そのため、燃料入口から小径通路４１へ流入した燃料は、溝部５３を経由して燃料通路３１へ流出する。溝部５３は、小径通路４１および燃料通路３１の流路面積よりも小さく形成されており、小径通路４１から燃料通路３１への燃料の流れは溝部５３により絞られる。その結果、燃料の流れにともない、溝部５３の両端部すなわち小径通路４１側と燃料通路３１側との間には燃料の差圧が生じる。
【００１８】
燃料通路３１にはスプリング２３が収容されている。スプリング２３は、一方の端部がピストン本体４０に当接し、他方の端部がボディ３０の弁座部３５の周囲の内壁３０ｂと当接している。スプリング２３は、ピストン本体４０を燃料入口方向へ付勢している。スプリング２３は、ピストンヘッド５０の外周側に設置されている。
【００１９】
次に、上記の構成の安全装置２０の作動について説明する。
図２に示すコモンレール１０の蓄圧室１１から供給された高圧の燃料は、ガスケット２１の通孔２２を経由して小径通路４１に流入する。小径通路４１に流入した燃料は、溝部５３および燃料通路３１を経由して燃料配管８へ流出し、インジェクタ３へ供給される。
【００２０】
燃料が流れていないとき、図１に示すようにピストン本体４０ならびにピストン本体４０と一体のピストンヘッド５０は初期位置に位置し、スプリング２３の付勢力によりピストン本体４０とガスケット２１とが当接している。流量が増加するにしたがって、溝部５３の両端部において燃料の差圧が発生する。燃料通路３１内の燃料の圧力と小径通路４１内の燃料の圧力とが均衡し、差圧によりピストン本体４０およびピストンヘッド５０へ加わる力がスプリング２３の付勢力よりも小さいとき、ピストン本体４０とガスケット２１とは当接している。
【００２１】
さらに、流量が増加し溝部５３の両端部における差圧が大きくなると、ピストン本体４０およびピストンヘッド５０はスプリング２３の付勢力に抗して弁座部３５方向へ移動する。そして、差圧によりピストン本体４０およびピストンヘッド５０に加わる力とスプリング２３による付勢力とが均衡する位置でピストン本体４０およびピストンヘッド５０は停止する。
【００２２】
一方、例えばインジェクタ３からの燃料の噴射が停止されないような異常時など、燃料通路３１内の燃料が異常に低下すると、溝部５３の両端部における差圧が増大するため、ピストン本体４０およびピストンヘッド５０はスプリングの付勢力に抗して燃料出口方向へ移動し、ピストンヘッド５０の半球部５１がボディ３０の弁座部３５に着座する。これにより、燃料通路３１は遮断され、コモンレール１０からインジェクタ３への燃料の流れが遮断される。
【００２３】
以上、説明したように、本発明の第１実施例による安全装置２０によると、ピストンヘッド５０をピストン本体４０に圧入しているので、圧入量を変更することによりピストン本体４０とピストンヘッド５０との軸方向の全長を容易に変更することができる。また、適用されるエンジンに合わせてピストンヘッド５０の全長など形状を変更することにより、ピストン本体４０の設計変更を不要にすることができる。そのため、ピストン本体４０の汎用性が向上し、安全装置２０のコストの低減を図ることができる。
【００２４】
また、第１実施例では、ピストン本体４０とピストンヘッド５０とを別体に構成しているため、長穴の加工が不要である。そのため、ピストン本体４０およびピストンヘッド５０の加工を容易にすることができる。また、ピストンヘッド５０の外周部に溝部５３を形成することにより、燃料の流れを絞るための絞り部などの細穴加工も不要となり、ピストン本体４０およびピストンヘッド５０を容易に形成することができる。
【００２５】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による安全装置を図４に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施例では、図４に示すようにピストンヘッド５０の反半球部側の端部に大径部５４が形成されている。大径部５４は、柱部５２より外径がやや大きく、柱部５２側がピストン本体４０の段差部４０ａに当接している。コモンレール１０から小径通路４１へ流入した燃料の圧力は燃料出口方向へ加わる。そのため、ピストンヘッド５０の大径部５４とピストン本体４０の段差部４０ａとが当接することにより、ピストン本体４０からピストンヘッド５０の抜け落ちが防止される。
【００２６】
第２実施例では、図５に示すように溝部５３は柱部５２に加え大径部５４の外周側にも形成されている。溝部５３により、小径通路４１と燃料通路３１とは連通している。
【００２７】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による安全装置を図６に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施例では、図６に示すように絞り部を構成する溝部４４がピストン本体４０に形成されている。溝部４４は、ピストン本体４０の縮径部４２の内周側に形成されている。溝部４４は軸方向へ形成されており、縮径部４２の燃料入口側の端部から燃料出口側の端部まで形成されている。溝部４４は、縮径部４２の周方向へ単数または複数形成されている。縮径部４２の内周側に溝部４４を形成することにより、縮径部４２の内壁とピストンヘッド５０の外壁との間には隙間が形成される。これにより、小径通路４１と燃料通路３１とは連通し、小径通路４１の燃料は溝部４４を経由して燃料通路３１へ流出する。
【００２８】
以上、第１実施例、第２実施例および第３実施例では、ピストンヘッド５０の外周側またはピストン本体４０の内周側のいずれか一方に溝部を形成する場合について説明したが、ピストンヘッド５０の外周側およびピストン本体４０の内周側の双方に溝部を形成してもよい。
【００２９】
（第４実施例）
本発明の第４実施例による安全装置を図７に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第４実施例では、図７に示すようにピストンヘッド６０の内部に穴部６１が形成されている。穴部６１は、ピストンヘッド６０のピストン本体側の端部から軸方向へピストンヘッド６０の途中まで形成されている。すなわち、穴部６１の一方の端部は小径通路４１と連通している。ピストンヘッド６０には絞り部を構成する連通孔６２が形成されており、連通孔６２はピストンヘッド６０の内周側すなわち穴部６１と外周側とを連通している。連通孔６２により、小径通路４１から燃料通路３１への燃料の流れは絞られる。これにより、連通孔６２お両端部には燃料による差圧が生じる。
燃料入口から安全装置２０へ流入した燃料は、小径通路４１、穴部６１および連通孔６２を経由して燃料通路３１へ流出する。
【００３０】
第４実施例では、ピストンヘッド６０に穴部６１を構成する場合でも、穴部６１の軸方向の全長を短縮することができる。そのため、長穴加工が不要であり、ピストンヘッド６０の加工を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による安全装置を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による安全装置を適用したコモンレール式の燃料噴射システムを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施例による安全装置のピストンヘッドを示す概略斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例による安全装置を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の第２実施例による安全装置のピストンヘッドを示す概略斜視図である。
【図６】本発明の第３実施例による安全装置を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の第４実施例による安全装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１    燃料噴射システム
２０    安全装置
３０    ボディ
３１    燃料通路
３５    弁座部
４０    ピストン本体
４１    小径通路
４３    摺動部
４４    溝部（絞り部）
５０    ピストンヘッド
５１    半球部
５２    柱部
５３    溝部（絞り部）
５４    大径部
６０    ピストンヘッド
６１    穴部
６２    連通孔（絞り部）
【図１】
0003922528.tif 000002
【図２】
0003922528.tif 000003
【図３】
0003922528.tif 000004
【図４】
0003922528.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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