(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒毎に設けられる燃料噴射弁、該燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を蓄圧するコモンレール、該コモンレールに高圧燃料を供給する高圧供給ポンプ、前記コモンレールと前記燃料噴射弁とをそれぞれ連通する燃料分配通路、及び前記コモンレールと前記高圧供給ポンプとを連通する燃料供給通路を備えていると共に、前記燃料噴射弁が燃料圧力によってニードルを開弁位置に向かって付勢する油溜まり室、それに対抗して前記ニードルを閉弁位置に向かって付勢する付勢手段、該付勢手段と協働して制御された燃料圧力によって前記ニードルを閉弁位置に向かって付勢する制御室、及び該制御室の燃料圧力を制御する電磁弁を備えていて、該電磁弁の開弁により前記制御室からリークした燃料が、前記電磁弁のアーマチャ上流室及びアーマチャ下流室を経て燃料タンクに戻る方式の電磁２方弁式インジェクタを用いた蓄圧式燃料噴射装置において、前記アーマチャ上流室、または前記制御室から前記アーマチャ上流室に至るリーク通路に、圧力吸収手段を設けたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記圧力吸収手段が、空気を内包したゴム材であることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記圧力吸収手段が、中実のゴム材であることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項４】
前記圧力吸収手段が、スプリングにより付勢された油圧ピストンであることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンに使用される電磁２方弁式インジェクタを用いた蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタの構成を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った横断面図である。
図８に示す電磁２方弁式インジェクタを用いた蓄圧式燃料噴射装置は、内燃機関の各気筒毎に設けられる燃料噴射弁６０、燃料噴射弁６０に供給する燃料の圧力を蓄圧するコモンレール６１、コモンレール６１に高圧燃料を供給する図示しない高圧供給ポンプ、コモンレール６１と燃料噴射弁６０とをそれぞれ連通する燃料分配通路６２、及びコモンレール６１と高圧供給ポンプとを連通する図示しない燃料供給通路を備えていると共に、燃料噴射弁６０が燃料圧力によってニードル６３を開弁位置に向かって付勢する油溜まり室６４、それに対抗してニードル６３を閉弁位置に向かって付勢する付勢手段をなすバネ６５、付勢手段をなすバネ６５と協働して制御された燃料圧力によってニードル６３を閉弁位置に向かって付勢する制御室１、及び制御室１の燃料圧力を制御する電磁弁６６を備えていて、電磁弁６６の開弁により制御室１からリークした燃料が、リーク通路８を通り、電磁弁６６のアーマチャ上流室２及びアーマチャ下流室３、インジェクタ上部のリターン通路９を経て図示しない燃料タンクに戻るいわゆるトップリターンと呼ばれる構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この図８に示す従来の電磁２方弁式インジェクタを用いた蓄圧式燃料噴射装置では、ソレノイド７に通電が開始され、２方弁４がリフトすると、制御室１の燃料がオリフィス１ｂを通ってリーク通路８に流れ出す。さらにこの燃料はアーマチャ上流室２、アーマチャ下流室３、リターン通路９を通って図示しない燃料タンクへもどる。
【０００４】
この時アーマチャ上流室２と、アーマチャ下流室３には、アーマチャ４１が絞りとなるため、圧力差が生ずる。この圧力差によりアーマチャ４１が油圧力を受け、２方弁４の挙動が不安定になり、燃料噴射量の精度が悪化するという問題がある。
この問題を解決するために構成を制御室１からのリーク燃料がアーマチャ上流室２及びアーマチャ下流室３を通らず、直接インジェクタの横側に抜けるいわゆるサイドリターンとすると、２方弁４の挙動は安定するが、エンジン搭載上の自由度が小さくなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、リーク燃料の圧力を低減することにより、トップリターンの構成を維持しつつ２方弁の挙動を安定化することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、請求項１ないし請求項４に記載の構成を採用する。
請求項１に記載の構成によれば、アーマチャ上流室、または制御室からアーマチャ上流室に至るリーク通路に、圧力吸収手段を設けているので、制御室から出た燃料がリーク通路またはアーマチャ上流室に達すると圧力吸収手段によって圧力が低減され、アーマチャ上流室とアーマチャ下流室との圧力差は小さくなる。従ってアーマチャが受ける力が低減され、２方弁の挙動は安定となり、燃料噴射量の精度が向上するという効果がある。
【０００７】
また、請求項２ないし請求項４に記載の構成によれば、圧力吸収手段が簡単な構成により形成できるという効果がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った要部の横断面図であり、圧力吸収手段として空気を内包したゴム材５をアーマチャ上流室２に配設したこと以外は、図８に示した従来の電磁２方弁式インジェクタと同一の構造である。
【０００９】
図１の第１の実施形態では圧力吸収手段は空気を内包したゴム材５となっており、シリンダ６にはめ込まれて固定されている。
作動について説明すると、ソレノイド７に通電が開始され２方弁４がリフトすると、制御室１内の燃料がオリフィス１ｂを通ってリーク通路８に流れ出す。さらにこの燃料はアーマチャ上流室２、アーマチャ下流室３、リターン通路９を通って図示しない燃料タンクに戻るが、燃料がアーマチャ上流室２に達した時、ゴム材５が変形し、内包する空気が圧縮されて空気の圧力が上昇すると共に、ゴム材５の外側にある燃料の圧力は低減される。
【００１０】
このゴム材５の変形は、燃料の圧力が内包される空気の圧力に等しくなるようにおきる。また、空気の弾性率は燃料の弾性率に比べて大幅に小さいので、ゴム材５が変形して、内包される空気の圧力がわずかに上昇するだけで、燃料の圧力は大幅に低減される。この圧力吸収手段をなす空気を内包したゴム材５の働きによりアーマチャ上流室２とアーマチャ下流室３との圧力差は小さくなり、アーマチャ４１に作用する力も低減されて、２方弁４の挙動は安定する。
【００１１】
本第１の実施形態の効果を確認するために、従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタと第１の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタとについてそれぞれコンピュータシミュレーションをおこなった。
図２は第１の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタのシミュレーションモデルを示すモデル図である。従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタのシミュレーションモデルは図２中の空気を内包するゴム材モデル１０９を無くしたものである。
【００１２】
図２においては簡単のため、リーク通路とアーマチャ上流室とを１つのボリューム１０２とした。ボリューム１０２とアーマチャ下流室のボリューム１０３とは単なる絞り（オリフィス）によって連通しているとし、ボリューム１０２とボリューム１０３の圧力差にアーマチャモデル１０４の受圧面積を乗じてアーマチャモデル１０４への作用力を計算した。
【００１３】
それぞれのボリュームの容積は、制御室１のボリューム１０１が５０ｍｍ3 、アーマチャ上流室２とリーク通路８とを合わせたボリューム１０２が１５００ｍｍ3 、アーマチャ下流室３のボリューム１０３が５００ｍｍ3 であり、それぞれのオリフィス径は、オリフィス１０５が直径０．３ｍｍ、オリフィス１０６が直径０．３ｍｍ、オリフィス１０７が直径１．４ｍｍ、オリフィス１０８が直径１．４ｍｍとした。また、オリフィス１０５の上流の圧力は１２０ＭＰａで一定とし、オリフィス１０８の下流の圧力は０．１ＭＰａで一定とした。また、アーマチャモデル１０４の受圧面積は２５０ｍｍ2 とした。
【００１４】
図３は前記の値に基づいて、従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタのシミュレーションモデルについて計算した結果を示すグラフであり、（Ａ）は２方弁の開閉の時間変化、（Ｂ）は制御室１の圧力の時間変化、（Ｃ）はアーマチャ上流室２の圧力とアーマチャ下流室３の圧力の時間変化、（Ｄ）はアーマチャ４１へ作用する油圧力の時間変化をそれぞれ示す。
【００１５】
図３によれば、従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタでは、２方弁４が開いて制御室１内の燃料が流出すると、アーマチャ上流室２及びアーマチャ下流室３の圧力がそれぞれ上昇し、アーマチャ４１には最大で約４５Ｎの油圧力がかかることがわかる。
ソレノイド７の吸引力が約１００Ｎであるのと比較して、この油圧力は無視できない値となっており、これにより２方弁４の挙動が不安定になる。
【００１６】
図４は前記の値に基づくと共に、空気を内包するゴム材５のモデル１０９内に内包される空気の容積が２０ｍｍ3 で、初期の圧力を大気圧である０．１ＭＰａとした本第１の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタのシミュレーションモデルについて計算した結果を示すグラフであり、（Ａ）は２方弁の開閉の時間変化、（Ｂ）は制御室１の圧力の時間変化、（Ｃ）はアーマチャ上流室２の圧力とアーマチャ下流室３の圧力の時間変化、（Ｄ）はアーマチャ４１へ作用する油圧力の時間変化をそれぞれ示す。
【００１７】
図４によれば、本第１の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタでは、アーマチャ４１にかかる油圧力は最大で約７Ｎに低減されていることがわかる。
図５は前述の諸元での空気を内包するゴム材５に内包される空気の容積とアーマチャ４１に作用する油圧力の関係を示すグラフである。図５によればこの諸元ではアーマチャ４１に作用する油圧力をアーマチャ４１の挙動が比較的安定となるソレノイド７の吸引力の約１０％である１０Ｎ以下とするためには空気を内包するゴム材に内包される空気の容積を１５ｍｍ3 程度以上にすればよいことがわかる。
【００１８】
図６は本発明の第２の実施形態を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った要部の横断面図であり、圧力吸収手段として中実のゴム材５０をアーマチャ上流室２に配設したこと以外は、図８に示した従来の電磁２方弁式インジェクタと同一の構造である。
第２の実施形態ではゴムの体積弾性率は空気に比べて大きいため、中実のゴム材５０の体積を第１の実施形態に比べて大きくとる必要がある。
【００１９】
図７は本発明の第３の実施形態を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った要部の横断面図であり、圧力吸収手段としてスプリング５２により付勢された油圧ピストン５１をアーマチャ上流室２に配設したこと以外は、図８に示した従来の電磁２方弁式インジェクタと同一の構造である。
この第３の実施形態によればアーマチャ上流室２内の圧力が上昇するとスプリング５２により付勢された油圧ピストン５１がスプリング５２を押し縮めてアーマチャ上流室２内の圧力を吸収して低下させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った要部の横断面図である。
【図２】第１の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタのシミュレーションモデルを示すモデル図である。
【図３】従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタのシミュレーションモデルについて計算した結果を示すグラフであり、（Ａ）は２方弁の開閉の時間変化、（Ｂ）は制御室１の圧力の時間変化、（Ｃ）はアーマチャ上流室２の圧力とアーマチャ下流室３の圧力の時間変化、（Ｄ）はアーマチャ４１へ作用する油圧力の時間変化をそれぞれ示す。
【図４】第１の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタのシミュレーションモデルについて計算した結果を示すグラフであり、（Ａ）は２方弁の開閉の時間変化、（Ｂ）は制御室１の圧力の時間変化、（Ｃ）はアーマチャ上流室２の圧力とアーマチャ下流室３の圧力の時間変化、（Ｄ）はアーマチャ４１へ作用する油圧力の時間変化をそれぞれ示す。
【図５】空気を内包するゴム材５に内包される空気の容積とアーマチャ４１に作用する油圧力の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った要部の横断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った要部の横断面図である。
【図８】従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる電磁２方弁式インジェクタの構成を示す電磁２方弁式インジェクタの中心軸に沿った横断面図である。
【符号の説明】
１  制御室
２  アーマチャ上流室
３  アーマチャ下流室
５  圧力吸収手段をなす空気を内包したゴム材
８  リーク通路
５０  圧力吸収手段をなす中実のゴム材
５１  圧力吸収手段をなす油圧ピストン
５２  圧力吸収手段をなすスプリング
６０  燃料噴射弁
６１  コモンレール
６２  燃料分配通路
６３  ニードル
６４  油溜まり室
６５  付勢手段をなすバネ
６６  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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