JPH08158986A - 燃料噴射装置の燃料噴射圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で耐久性を保ち、機関低回転域か
ら高い燃料噴射圧を得られる燃料噴射装置の燃料噴射圧
制御装置を提供すること。 【構成】 常閉型ニードル弁２０で開閉される噴孔１７
と燃料通路１０Ａ、１０Ｂを介して連通するプランジャ
室６内を往復動するプランジャ７、プランジャ室６内に
燃料を給排する燃料給排通路１１に介装され一端に出口
側開口２１Ａが形成された燃料室２１、ステム部３２を
摺動自在に支持され電磁アクチュエータ２８で駆動され
て出口側開口２１Ａを閉塞する弁体２７、ステム部３２
に形成され弁体２７に閉弁方向への付勢力を与える第１
受圧部３６、第１受圧部３６より拡大された受圧面積を
持つ弁体２７に開弁方向への付勢力を与える第２受圧部
３７を有する電磁式ユニットインジェクタ２と、運転状
態検出手段３０、３１により検出されるエンジンの運転
状態に応じて電磁アクチュエータ２８を駆動する制御手
段２９とを備える燃料噴射圧制御装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射装置の燃料噴
射圧制御装置、詳しくは、カム駆動式のユニットインジ
ェクタの燃料噴射圧制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射装置の一つであるユニットイン
ジェクタでは、ユニットのハウジング内に形成されたプ
ランジャ室にカム等の駆動部により往復動されるプラン
ジャが摺動自在に支持され、プランジャ室に燃料通路を
介して連通された噴孔を閉方向に付勢されたニードル弁
で閉じている。プランジャ室には、電磁弁によって開閉
される燃料給排通路を介して燃料が供給されていて、適
切な燃料噴射タイミングとなると制御手段からの信号に
よって電磁弁を閉じ、プランジャの往復動によりプラン
ジャ室の燃料を加圧してニードル弁をリフトさせて噴口
を開口して燃料の噴射を行なっている。このようにカム
等の駆動源によってプランジャが駆動されるユニットイ
ンジェクタの場合、プランジャで加圧される燃料の噴射
圧力はエンジン回転数によって決まってくる。即ち、エ
ンジン回転数の上昇に伴い駆動部の駆動速度やプランジ
ャの摺動速度が上昇するので噴射圧力も上昇するが、エ
ンジン回転が低い場合には、噴射圧力が低くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、カムの形状変
更などによってエンジン低回転域であっても高い噴射圧
力を確保することが考えられるが、このようにすると、
高回転域において噴射圧力、すなわち、燃料圧力が過度
に上昇して装置の破損のおそれや駆動力の増大、あるい
は、高回転域に短時間に多量の燃料が噴射されることで
燃焼排出物の悪化を招いてしまうので、実際には、低回
転域での噴射圧力を犠牲にして高回転域において理想的
な噴射圧力が得られるように設定しており、低回転域で
の噴射圧力の不足による排気ガスや燃費の悪化を招いて
いた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
発明では、エンジンの燃焼室に臨む噴孔と、上記噴孔を
開閉する常閉型のニードル弁と、上記噴孔と燃料通路を
介して連通すると共に噴射用の燃料を収容するプランジ
ャ室と、一端が上記プランジャ室内に臨んでいて、上記
エンジンの回転に同期して同プランジャ室内を往復動さ
れ同プランジャ室の容積を増減するプランジャと、上記
プランジャ室内の燃料を給排すべく同プランジャ室に連
通された燃料給排通路と、上記燃料給排通路に介装され
一端に出口側開口が設けられた燃料室と、上記出口側開
口を開閉する傘部及び同傘部に連結されて上記燃料室を
貫通して同燃料室の他端側から燃料室外に突出するステ
ム部とを有する弁体と、上記ステム部に形成され、上記
燃料室内の圧力に基づき上記弁体に閉弁方向への付勢力
を与える第１受圧部と、上記ステム部または上記傘部の
何れかに形成され、上記燃料室内の圧力に基づき上記弁
体に開弁方向への付勢力を与えると共に、上記第１受圧
部より拡大された受圧面積を有する第２受圧部と、上記
プランジャの往復動に対応して上記出口側開口を閉塞す
べく上記弁体を駆動する電磁式アクチュエータとを有す
る電磁式ユニットインジェクタと、上記エンジンの運転
状態を検出する運転状態検出手段と、上記運転状態検出
手段により検出されたエンジンの運転状態に応じて上記
電磁式アクチュエータに制御信号を出力する制御手段と
を備えている。請求項２記載の発明では、ステム部を、
電磁式ユニットインジェクタのハウジング内に摺動自在
に嵌挿された第１ステム部と、同第１ステム部と傘部と
を連結し且つ、上記第１ステム部の断面積よりも小さい
断面積を有する第２ステム部とから構成し、上記燃料室
を上記第２ステム部の廻りに形成した。請求項３記載の
発明では、燃料室に、第１ステム部を嵌挿する摺動孔の
断面積と同一の断面積の内周壁と、出口側開口近傍の上
記内周壁を拡張して形成した拡張部とを形成し、第１受
圧部を上記第１ステム部と第２ステム部の段差部に形成
し、第２受圧部を上記拡張部に臨む傘部に形成した。請
求項４記載の発明では、燃料室に、第１ステム部が嵌挿
される摺動孔の断面積よりも大きな断面積の内周壁を形
成し、第１受圧部を上記第１ステム部と第２ステム部の
段差部に形成し、第２受圧部を傘部に形成した。請求項
５記載の発明では、第１受圧部の受圧面積をＳ１、第２
受圧部の受圧面積をＳ２としたとき、受圧面積Ｓ１と受
圧面積Ｓ２との面積比Ｓ２／Ｓ１を、Ｓ２／Ｓ１＝１．
１〜２．０の範囲に設定した。請求項６記載の発明で
は、燃料給排通路が、少なくともプランジャ室と低圧燃
料供給源とを連通する燃料供給通路を有している。請求
項７記載の発明では、燃料給排通路が、燃料供給通路か
ら分岐する燃料搬出用の分岐通路を有し、同分岐通路に
出口側開口を介装した。請求項８記載の発明では、燃料
給排通路が、燃料供給通路から独立して設けられると共
にプランジャ室に連通する燃料排出通路を有し、上記燃
料排出通路を出口側開口に介装した。請求項９記載の発
明では、エンジンの中回転域を超える回転域において、
電磁式アクチュエータ及び第１受圧部による弁体への閉
弁方向の付勢圧よりも、第２受圧部による上記弁体への
開弁方向の付勢力が大きくなるように、プランジャ室及
びプランジャを形成した。

【０００５】

【作用】請求項１記載の発明によると、制御手段の制御
信号に基づき電磁式アクチュエータが駆動されて弁体が
出口側開口を閉塞すると、プランジャの、プランジャ室
内の容積減少方向への移動によるプランジャ室内の燃料
の圧力上昇に伴い、噴孔に対して閉付勢されたニードル
弁がリフトされて燃焼室に燃料噴射が行なわれる。ま
た、弁体の第２受圧部にかかる開弁方向への付勢力が、
電磁式アクチュエータ及び第１受圧部による弁体の閉弁
方向への付勢力を超えると、上記弁体が開弁方向に自動
的に変位して上記出口側開口が開口して電磁式ユニット
インジェクタの燃料噴射圧力の上昇が抑えられる。請求
項２記載の発明によると、弁体のステム部を、電磁式ユ
ニットインジェクタのハウジング内に摺動自在に嵌挿さ
れた第１ステム部と、第１ステム部と弁体の傘部とを連
結する第１ステム部の断面積よりも小さい断面積を有す
る第２ステム部とから構成し、第２ステム部の廻りに燃
料室を形成したので、燃料室に向かうの燃料とステム部
との流動抵抗が低減される。請求項３記載の発明による
と、燃料室が、第１ステム部を嵌挿される摺動孔の断面
積と同一の断面積の内周壁と、燃焼室の出口側開口近傍
の上記内周壁を拡張して形成した拡張部とを有し、第１
受圧部が上記第１ステム部と第２ステム部の段差部に形
成され、第２受圧部が上記拡張部に臨む傘部に形成され
ているので、上記第２受圧部に対する内周壁の断面積が
上記第１受圧部に対する内周壁の断面積りも大きくな
り、上記第２受圧部にかかる燃料圧力が第１受圧部にか
かる燃料圧力よりも大きくなる。請求項４記載の発明に
よると、燃料室が、第１ステム部が嵌挿される摺動孔の
断面積よりも大きな断面積の内周壁を有し、第１受圧部
を上記第１ステム部と第２ステム部の段差部に形成し、
第２受圧部を傘部に形成したので、上記第２受圧部に対
する内周壁の断面積が上記第１受圧部に対する内周壁の
断面積よりも大きくなり、上記第２受圧部にかかる燃料
圧力が上記第１受圧部にかかる燃料圧力よりも大きくな
る。請求項５記載の発明によると、第１受圧部の受圧面
積Ｓ１と、第２受圧部の受圧面積Ｓ２との面積比Ｓ２／
Ｓ１を、Ｓ２／Ｓ１＝１．１〜２．０に設定したところ
良好な結果が得られた。請求項６記載の発明によると、
燃料給排通路が、少なくともプランジャ室と低圧燃料供
給源とを連通する燃料供給通路を有するので、噴射用の
燃料が低圧燃料供給源によって燃料供給通路を通ってプ
ランジャ室に送られる。請求項７記載の発明によると、
燃料給排通路が、プランジャ室と低圧燃料供給源とを連
通する燃料供給通路から分岐する燃料搬出用の分岐通路
を有し、燃料室の出口側開口が上記分岐通路に介装され
ているので、燃料供給通路からプランジャ室に送られた
噴射用燃料の燃料圧力が上昇して、出口側開口の弁体が
開くと、余剰燃料が燃料室を介して分岐通路に導入され
る。請求項８記載の発明によると、燃料給排通路が、燃
料供給通路から独立して設けられると共にプランジャ室
に連通する燃料排出通路を有し、燃料室の出口側開口が
燃料排出通路に介装されているので、燃料供給通路から
プランジャ室に送られた噴射用燃料の燃料圧力が上昇し
て出口側開口の弁体が開くと、余剰燃料が燃料室を介し
て燃料排出通路に導入される。請求項９記載の発明によ
ると、エンジンの中回転域を超える回転域において、電
磁式アクチュエータ及び第１受圧部による弁体への閉弁
方向の付勢圧よりも、第２受圧部による上記弁体への開
弁方向の付勢力が大きくなるように、プランジャ室及び
上記プランジャを形成したので、エンジン回転が上昇す
るに従いプランジャ室のプランジャの摺動速度があがっ
てプランジャ室の燃料が加圧され、エンジン回転が中回
転域を超えると、第２受圧部にかかる燃料圧力による弁
体を開弁方向に付勢する付勢力が、第１受圧面に掛かる
燃料圧力と電磁アクチュエータの電磁力による弁体を閉
弁方向に付勢する付勢力より大きくなり、弁体が開弁方
向に自動的に変位する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１において、符号１は、燃料噴射装置である電
磁式ユニットインジェクタ２の燃料噴射圧制御装置を示
す。電磁式ユニットインジェクタ２は、エンジンＥの燃
焼室Ｅ１内に噴射用の燃料３８を噴射するもので、シリ
ンダーヘッドＥ２に装着されている。電磁式ユニットイ
ンジェクタ２は、噴射ノズル３と噴射ポンプ４、及び噴
射ポンプ４への燃料３８の供給と排出を制御する燃料制
御部５とを備えている。

【０００７】噴射ポンプ４は、電磁式ユニットインジェ
クタ２のハウジング２Ａに形成され、燃料３８を収容す
るプランジャ室６、同プランジャ室６内に摺動自在に支
持されプランジャ室６の容積を増減するプランジャ７、
プランジャ７を復帰バネ８の弾性力に抗して押圧する駆
動機構９から構成されている。プランジャ室６には、噴
射ノズル３と連通する高圧の燃料通路１０Ａの流入口１
０ａと燃料給排通路１１を構成する燃料供給通路２２の
流出口２２ａとがそれぞれ開口している。プランジャ７
は、プランジャ室６の上方で摺動自在に支持され、復帰
バネ８によって上方に向かって付勢されたタペット１２
の下端１２ａに係止されている。タペット１２の上端１
２ｂには、駆動機構９を構成する支軸１３に枢着された
ロッカーアーム１４の一端１４ａが当接している。ロッ
カーアーム１４の他端１４ｂは、エンジンＥの図示しな
いクランク軸の回転数の１／２で回転するカム１５と、
同カムによって往復摺動されるプッシュロッド１６を介
して接触している。カム１５は、図４に実線で示すよう
に、噴孔１７からの最高噴射圧力がエンジン低回転域か
ら十分に得られるカムプロフィールに形成されている。

【０００８】噴射ノズル３は、プランジャ室６より下方
に位置するハウジング２Ｂに、ノズルホルダ３Ａによっ
て一体締結されている。噴射ノズル３は、その先端に形
成され、燃焼室Ｅ２内に臨んだ複数の噴孔１７とつなが
るノズル室１８と、噴孔１７を閉じるべくプレッシャス
プリング１９によって閉付勢されたニードル弁２０と、
燃料通路１０Ａとノズル室１８とを連通する燃料通路１
０Ｂとを備えている。ニードル弁２０は、図２に示すよ
うに、その先端寄りに形成された受圧部２０Ａをノズル
室１８内に配置していて、ノズル室１８内の圧力（以下
「ノズル内圧」と記す）がプレッシャスプリング１９の
バネ力よりも大きくなると、上方に向かって摺動して噴
孔１７を開口するようになっている。

【０００９】一方、噴射ポンプ４の左方に位置するハウ
ジング２Ａには、燃料給排通路１１に介装された燃料室
２１が形成されている。燃料室２１には、フィードポン
プ２３及び一方弁２４を介して燃料タンク２５とつなが
る燃料供給通路２２から分岐した分岐通路２６に介装さ
れる出口側開口２１Ａが形成されている。一方弁２４
は、フィードポンプ２３側から燃料３８をプランジャ室
６に供給できる方向に開弁するように構成されている。

【００１０】燃料制御部５は、出口側開口２１Ａを開閉
する弁体としてのポペット弁２７、ポペット弁２７を駆
動する電磁式アクチュエータ２８、電磁式アクチュエー
タ２８を制御する制御手段としてのコントローラ２９、
エンジンの運転状態であるエンジン回転数やエンジン負
荷情報を検出する運転状態検出手段としての回転センサ
ー３０やアクセル開度センサー３１から構成されてい
る。

【００１１】ポペット弁２７は、ステム部３２と傘部３
３とから形成されている。ステム部３２は、燃料室２１
の上方のハウジング２Ａに形成され、燃料室２１まで貫
通する摺動孔２Ｃに摺動自在に嵌挿された第１ステム部
３２ａと、第１ステム部３２Ａと傘部３３とを連結し、
第１ステム部３２Ａよりも小径な第２ステム部３２ｂと
に形成されている。第１ステム部３２ａと第２ステム部
３２ｂの間には、段差が形成されていて、この段差をポ
ペット弁２７に閉弁方向への付勢力を与える第１受圧面
３６としている。ポペット弁２７は、燃料噴射タイミン
グ以外は、出口側開口２１Ａを開放状態にさせるべく、
出口側開口２１Ａに形成される弁座２１Ｂと傘部３３と
を離間させる位置にコイルスプリング３４で付勢されて
いる。

【００１２】コントローラ２９は、その主要部をマイク
ロコンピュータで構成されていて、回転数センサー３０
とアクセル開度センサー３１、その他エンジンの暖気情
報等を出力する図示しない温度センサー等が接続されて
いる。コントローラ２９は、これら各センサーからの情
報に基づいて、適時、最適な燃料噴射タイミングを算出
し、燃料噴射タイミングになると電磁式アクチュエータ
２８に通電して電磁力を発生させ、ポペット弁２７を吸
引して傘部３３で出口側開口２１Ａを閉塞させるように
なっている。そして、ポペット弁２７は、図４に示すよ
うに、電磁式ユニットインジェクタ２の限界圧力範囲Ａ
の燃料圧力よりも低い設定圧力で開弁するように構成さ
れている。つまり、エンジンＥの回転数が上昇して設定
圧力となると、第２受圧部３７及びコイルスプリング３
４による開弁方向の付勢力の総和が、第１受圧部３６及
び電磁アクチュエータ２８による閉弁方向への付勢力の
総和を越えるように各部の寸法が設定されている。

【００１３】出口側開口２１Ａの内周壁２１Ｃは、図３
に示すように、摺動孔２Ｃと同じ断面積に形成されてい
て、弁座２１Ｂ近傍に拡張部３５が形成されている。拡
張部３５は、その断面積を内周壁２１Ｃの断面積よりも
大きく形成されている。ポペット弁２７に開弁方向への
付勢を与える第２受圧部３７は、拡張部３５内に位置す
る傘部３３とされている。すなわち、第１受圧部３６に
対する受圧面積Ｓ１よりも第２受圧部３７に対する受圧
面積Ｓ２が大きくなるように設定されている。本実施例
では、受圧面積Ｓ２と受圧面積Ｓ１の面積比Ｓ２／Ｓ１
を、Ｓ２／Ｓ１＝１．５に設定している。

【００１４】このような構成の電磁式ユニットインジェ
クタ２の燃料噴射圧制御装置１によると、図示しないイ
グニッションスイッチがオン状態となると、図１に示す
フィードポンプ２３が作動して燃料タンク２５内の燃料
３８が一定の吐出圧で燃料供給通路２２からプランジャ
室６に供給される。エンジンＥが始動してカム１５がこ
こでは反時計方向に回転すると、プッシュロッド１６、
ロッカアーム１４を介してプランジャ７が下方に向かっ
て摺動してプランジャ室６の燃料を加圧する。この時、
燃料噴射タイミングでなければ、出口側開口２１Ａは開
状態のままであるので、加圧された燃料３８は、燃料供
給通路２２、分岐通路２６を経て燃料タンク２５に逃が
される。

【００１５】燃料噴射タイミングとなると、コントロー
ラ２９により電磁式アクチュエータ２８に通電されてポ
ペット弁２７がリフトし、出口側開口２１Ａが傘部３３
によって閉塞される。出口側開口２１Ａが閉じると、加
圧された燃料３８が燃料通路１０Ａ、１０Ｂを経てノズ
ル室１８に供給されてノズル内圧が上昇し、同ノズル内
圧による開弁方向の付勢力がプレッシャスプリング１９
によるニードル弁２０への閉弁付勢力を上回ると、ニー
ドル弁２０が上方に摺動して燃料噴射が行なわれる。

【００１６】ここで、図３に示すように、ポペット弁２
７にかかる閉弁方向の力をＷ、電磁式アクチュエータ２
８による電磁力をＦ、コイルスプリング３４のバネ力を
ｆｓ、燃料噴射時における燃料の噴射圧をＰとすると、 Ｗ＝Ｆ−ｆｓ＋Ｐｆ（Ｓ１−Ｓ２）となる。 本実施例では第１受圧部３６の受圧面積Ｓ１よりも第２
受圧部３７の受圧面瀬Ｓ２が大きく設定されているの
で、ポペット弁２７の開弁する条件、すなわち、Ｗ＜０
となるのは、 Ｆ−ｆｓ＋Ｐｆ（Ｓ１−Ｓ２）＜０ つまり、Ｐ＞（Ｆ−ｆｓ）／（Ｓ２−Ｓ１）となる場合
である。

【００１７】図４は、エンジン回転数と燃料の最高噴射
圧力の関係を示した図であり、横軸をエンジン回転数、
縦軸を最高噴射圧力としている。実線は本実施例のカム
プロフィールによって得られる最高噴射圧力特性、破線
は従来のカムプロフィールによって得られる最高噴射圧
力特性、一点鎖線は理想的な最高噴射圧力特性をそれぞ
れ示している。符号Ａで示す範囲は、電磁式ユニットイ
ンジェクタ２の限界圧力範囲を示している。図５は、エ
ンジン回転数がＮｅ１の時の噴射ノズル３の噴射圧力変
動を示すもので、縦軸を噴射圧力、横軸を時間としてい
る。

【００１８】本実施例で用いたカム１５のプロフィール
であると、本来、ポペット弁２７が電磁式アクチュエー
タ２８により出口側開口２１Ａを閉じた状態である燃料
噴射時の高回転側、例えば、エンジン回転数Ｎｅ１時に
は、最高噴射圧力Ｐｆが限界圧力範囲Ａに達してしまう
のであるが、第１受圧部３６の受圧面積Ｓ１に対して第
２受圧部３７の受圧面積Ｓ２が大きいので、最高噴射圧
Ｐｆが設定圧力である（Ｆ−ｆｓ）／（Ｓ２−Ｓ１）よ
り大きくなると、ポペット弁２７にかかる力Ｗがマイナ
スとなる。すなわち、第２受圧部３７にかかる開弁方向
への付勢力が大きくなるので、図３に示すように、ポペ
ット弁２７が燃料室２１内に押されて傘部３３と弁座２
１Ｂとの間に隙間が発生する。

【００１９】従って、噴射ノズル３内の加圧された燃料
３８が分岐通路２６から出口側開口２１Ａを経て燃料室
２１に漏れ、図５に実線で示す本来の最高噴射圧力Ｐｆ
が、破線で示すように設定圧力でカットされ、ノズル内
圧の上昇が抑えされる。よって、図４に示す限界圧力領
域Ａまで達していたカムプロフィールによる最高噴射圧
力特性が、２点鎖線で示すように、設定圧力以上に上昇
しなくなり、電磁式ユニットインジェクタ２の耐久性が
確保できる。同時に、一度に多量の燃料が燃焼室Ｅ１内
に噴射されずに済むと共に、低回転域から十分な燃料噴
射を行なうことができる。よって、燃焼排気物であるＮ
Ｏｘ等の生成や、高回転域における駆動力の損失、ある
いは、燃料圧力不足による燃焼の不安定からくる燃費悪
化を低減することができる。また、第１受圧部３６と第
２受圧部３７に対する受圧面積Ｓ１、Ｓ２に差を付ける
という簡単な構成で、ポペット弁２７が燃料噴射時期に
おいても自動的に開弁するリミットバルブ機能を実現す
ることができる。なお、本実施例では、受圧面積Ｓ２／
受圧面積Ｓ１＝１．５に設定しているが、これに限定さ
れるものではなく、受圧面積Ｓ２／受圧面積Ｓ１＝１．
１〜２．０の範囲であれば良い。

【００２０】次に、図６に示す第１実施例の変形例を説
明する。この変形例は、第１実施例における電磁式ユニ
ットインジェクタ２の燃料噴射圧力制御装置１と、燃料
給排通路以外の構成を同一構成としているので、同一構
成部には、第１実施例で用いた符号を付しその説明及び
作用は省略する。変形例における燃料給排通路１１’
は、プランジャ室６につながる燃料供給通路２２と、燃
料供給通路２２と独立していて一端がプランジャ室６に
直接つながり、他端が燃料タンク２５に接続する燃料排
出通路２６’とで構成されている。燃料排出通路２６’
には、ポペット弁２７で出口側開口２１Ａを開閉される
燃料室２１が介装されている。

【００２１】このような構成によると、フィードポンプ
２３により燃料タンク２５内から汲みあげられる燃料３
８は、燃料供給通路２２を通ってプランジャ室６内に供
給される。燃料噴射時期になると、電磁式アクチュエー
タ２８が駆動してポペット弁２７で出口側開口２１Ａが
閉塞され、ロッカーアーム１４で摺動されるプランジャ
７によって燃料３８が加圧されて、噴射ノズル３の噴孔
１７から燃焼室Ｅ１に噴射される。そして、燃料３８の
圧力が設定圧力以上になると、ポペット弁２７への開弁
方向への付勢力が同弁への閉弁方向への付勢力よりも大
きくなって、出口側開口２１Ａが僅かに開口されて、加
圧された燃料３８がプランジャ室６、燃料排出通路２
６’から燃料室２１に流入し、燃料タンク２５へと戻さ
れる。このように、燃料供給通路２２に対して燃料排出
通路２６’を独立して設けることで燃料給排通路１１’
の配管構成に自由度を持たせることができる。

【００２２】上述した第１実施例及び変形例では、出口
側開口２１Ａの内周面２１Ｃの断面積をポペット弁２７
の第１ステム部３２ａが嵌挿される摺動孔２Ｃの断面積
と同一としたが、図７に示すように、摺動孔２Ｃの断面
積に対して断面積が大きくなる内周面２１’Ｃに形成す
ることでも構わない。この場合においても第２ステム部
３２ｂを出口側開口２１Ａ内に位置させて、第１受圧部
３６と第２受圧部３７とを、第１ステム部３２ａと第２
ステム部３２ｂの段差と出口側開口２１Ａに位置する傘
部３３にそれぞれ形成し、各受圧部の受圧面積Ｓ１，Ｓ
２をＳ２／Ｓ１＝１．１〜２．０に設定することで、第
２受圧部３７にかかる燃料圧力が第１受圧部３６にかか
る燃料圧力よりも大きくなる。また、変形例において
は、燃料排出通路２６’の一端がプランジャ室６に直接
つながるように構成したが、これに限定されるものでは
なく、プランジャ室６とノズル室１８とを連通する燃料
通路１０Ａまたは燃料通路１０Ｂにつながるように構成
しても無論構わない。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、燃料給排
通路に介装した出口側開口を閉塞する弁体に開弁方向へ
の付勢力を与える第２受圧部の受圧面積を、弁体に閉弁
方向への付勢力を与える第１受圧部の受圧面積よりも大
きくすることで、第２受圧部に掛かる燃料圧力による付
勢力が第１受圧部にかかる燃料圧力による付勢力と電磁
式アクチュエータによる付勢力の和より大きくなると弁
体が自動的に開き、燃料圧力の上昇が抑えられる。よっ
て、低回転域から高い燃料噴射圧力を出せるカムプロフ
ィールを持つカムを用いて高回転領域において燃料噴射
圧力が過剰に増大しても、第１受圧部にかかる閉方向へ
の付勢力を装置の限界圧力よりも低く設定することで燃
料噴射圧力の上昇が抑えられ、燃料噴射装置の耐久性を
保ちつつ、簡単な構成でエンジン低回転域から高い燃料
噴射圧力を得られる燃料噴射装置の燃料噴射圧制御装置
を提供することができる。

【００２４】請求項２記載の発明によれば、電磁式ユニ
ットインジェクタのハウジング内に摺動自在に嵌挿され
た弁体の第１ステム部と傘部とを連結する第２ステム部
を第１ステム部の段面積よりも小さい段面積とし、第２
ステム部の廻りに燃料室を形成したので、燃料室に向か
う燃料とステム部との流動抵抗を低減でき、燃料噴射圧
力を速やかに減圧でき、燃料噴射装置の耐久性の向上に
つながる。請求項３，４，５記載の発明によれば、弁体
の傘部に対する受圧面積を弁体のステム部に対する受圧
面積よりも大きくしたので、燃料室を閉塞した弁体の傘
部にかかる燃料圧力がステム部にかかる燃料圧力よりも
大きくなり、弁体が開弁されて加圧燃料が燃料室に逃げ
て過度な燃料噴射圧力の上昇を防止でき、耐久性の向上
を図ることができる。

【００２５】請求項６記載の発明によれば、燃料噴射圧
力の過度な上昇を防止できると共に、噴射燃料給排通路
が、少なくともプランジャ室と低圧燃料供給源とを連通
する燃料供給通路を有することで、噴射用燃料が低圧燃
料供給源によって燃料供給通路を通ってプランジャ室に
送られることにより、燃料の毎回噴射の安定化を図るこ
とができる。

【００２６】請求項７記載の発明によれば、燃料噴射圧
力の過度な上昇を防止できると共に、プランジャ室と低
圧燃料供給源とを連通する燃料供給通路と分岐する燃料
搬出用の分岐通路を燃料室の出口側開口に介装すること
で、燃料供給通路からプランジャ室に送られた噴射用燃
料の圧力が上昇して出口側開口の弁体が開くと、加圧燃
料が燃料室を介して分岐通路に導入されるので、燃料室
に燃料が溜るのを防止できる。

【００２７】請求項８記載の発明によれば、燃料供給通
路と独立してプランジャ室に連通する燃料排出通路を設
け、同燃料排出通路に燃料室の出口側開口を介装したの
で、燃料給排通路の配管構成の自由度が増す。

【００２８】請求項９記載の発明によれば、エンジン回
転が中回転域を超えると、第２受圧部にかかる燃料圧力
による弁体を開方向に付勢する付勢力が、第１受圧面に
掛かる燃料圧力と電磁アクチュエータの電磁力とによる
弁体を閉方向に付勢する付勢力より大きくなって弁体が
自動的に開弁され、エンジン中回転域より高い回転領域
の燃料噴射圧力を一定にすることできる。よって、燃料
噴射装置の耐久性を向上を図ることができると共に、燃
焼排気物の改善や高回転域における駆動力の損失を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す燃料噴射装置の燃料
噴射圧制御装置の概略構成図である。

【図２】燃料噴射ノズルの先端の拡大断面図である。

【図３】電磁式アクチュエータと弁体及びその近傍の断
面図である。

【図４】エンジン回転数と最高噴射圧力の関係を示す線
図である。

【図５】燃料噴射ノズルの噴射圧力の変化を示す特性図
である。

【図６】第１実施例の変形例を示す概略構成図である。

【図７】燃料室の変形例を示す側面断面図である。

【符号の説明】 １ 燃料噴射圧制御装置 ２ 電磁式ユニットインジェクタ ２Ａ ハウジング ２Ｃ 摺動孔 ６ プランジャ室 ７ プランジャ １０Ａ，１０Ｂ 燃料通路 １１，１１’ 燃料給排通路 １７ 噴孔 ２０ ニードル弁 ２１ 燃料室 ２１Ａ 出口側開口 ２１Ｃ、２１’Ｃ 内周壁 ２２ 燃料供給通路 ２３ 低圧燃料供給源 ２６ 分岐通路 ２６’ 燃料排出通路 ２７ 弁体 ２８ 電磁式アクチュエータ ２９ 制御手段 ３０、３１ 運転状態検出手段 ３２ ステム部 ３２ａ 第１ステム部 ３２ｂ 第２ステム部 ３３ 傘部 ３５ 拡張部 ３６ 第１受圧部 ３７ 第２受圧部 ３８ 噴射用燃料 Ｅ エンジン Ｅ１ 燃焼室 Ｓ１ 第１受圧部の受圧面積 Ｓ２ 第２受圧部の受圧面積

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの燃焼室に臨む噴孔と、上記噴孔
   を開閉する常閉型のニードル弁と、 上記噴孔と燃料通路を介して連通すると共に噴射用の燃
   料を収容するプランジャ室と、一端が上記プランジャ室
   内に臨んでいて、上記エンジンの回転に同期して同プラ
   ンジャ室内を往復動され同プランジャ室の容積を増減す
   るプランジャと、上記プランジャ室内の燃料を給排すべ
   く同プランジャ室に連通された燃料給排通路と、上記燃
   料給排通路に介装され一端に出口側開口が設けられた燃
   料室と、上記出口側開口を開閉する傘部及び同傘部に連
   結されて上記燃料室を貫通して同燃料室の他端側から燃
   料室外に突出するステム部とを有する弁体と、上記ステ
   ム部に形成され、上記燃料室内の圧力に基づき上記弁体
   に閉弁方向への付勢力を与える第１受圧部と、上記ステ
   ム部または上記傘部の何れかに形成され、上記燃料室内
   の圧力に基づき上記弁体に開弁方向への付勢力を与える
   と共に、上記第１受圧部より拡大された受圧面積を有す
   る第２受圧部と、上記プランジャの往復動に対応して上
   記出口側開口を閉塞すべく上記弁体を駆動する電磁式ア
   クチュエータとを有する電磁式ユニットインジェクタ
   と、 上記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 上記運転状態検出手段により検出されたエンジンの運転
   状態に応じて上記電磁式アクチュエータに制御信号を出
   力する制御手段とを備えたことを特徴とする燃料噴射装
   置の燃料噴射圧制御装置。
2. 【請求項２】上記ステム部が、上記電磁式ユニットイン
   ジェクタのハウジング内に摺動自在に嵌挿された第１ス
   テム部と、同第１ステム部と上記傘部とを連結し且つ、
   上記第１ステム部の断面積よりも小さい断面積を有する
   第２ステム部とからなり、上記燃料室が、上記第２ステ
   ム部の廻りに形成されたことを特徴とする請求項１記載
   の燃料噴射装置の燃料噴射圧制御装置。
3. 【請求項３】上記燃料室が、上記第１ステム部を嵌挿す
   る摺動孔の断面積と同一の断面積の内周壁と、上記出口
   側開口近傍の上記内周壁を拡張して形成した拡張部とを
   有し、上記第１受圧部が上記第１ステム部と第２ステム
   部の段差部に形成され、上記第２受圧部が、上記拡張部
   に臨む上記傘部に形成されたことを特徴とする請求項２
   記載の燃料噴射装置の燃料噴射圧制御装置。
4. 【請求項４】上記燃料室が、上記第１ステム部が嵌挿さ
   れる摺動孔の断面積よりも大きな断面積の内周壁を有
   し、上記第１受圧部が、上記第１ステム部と第２ステム
   部の段差部に形成され、上記第２受圧部が、上記傘部に
   形成されたことを特徴とする請求項２記載の燃料噴射装
   置の燃料噴射圧制御装置。
5. 【請求項５】上記第１受圧部の受圧面積をＳ１、上記第
   ２受圧部の受圧面積をＳ２としたとき、受圧面積Ｓ１と
   受圧面積Ｓ２との面積比Ｓ２／Ｓ１を、 Ｓ２／Ｓ１＝１．１〜２．０の範囲に設定したことを特
   徴とする請求項１、２、３または４記載の燃料噴射装置
   の燃料噴射圧制御装置。
6. 【請求項６】上記燃料給排通路が、少なくとも上記プラ
   ンジャ室と低圧燃料供給源とを連通する燃料供給通路を
   有することを特徴とする請求項１、２、３、４、または
   ５記載の燃料噴射装置の燃料噴射圧制御装置。
7. 【請求項７】上記燃料給排通路が、上記燃料供給通路か
   ら分岐する燃料搬出用の分岐通路を有し、上記出口側開
   口が、上記分岐通路に介装されていることを特徴とする
   請求項６記載の燃料噴射装置の燃料噴射圧制御装置。
8. 【請求項８】上記燃料給排通路が、上記燃料供給通路か
   ら独立して設けられると共に上記プランジャ室に連通す
   る燃料排出通路を有し、上記出口側開口が、上記燃料排
   出通路に介装されていることを特徴とする請求項６記載
   の燃料噴射装置の燃料噴射圧制御装置。
9. 【請求項９】上記第２受圧部による上記弁体の開弁方向
   への付勢力が、上記電磁アクチュエータ及び第１受圧部
   による弁体への閉弁方向の付勢圧よりも上記エンジンの
   中回転域を超える回転域において大きくなるように、上
   記プランジャ室及び上記プランジャを形成した請求項１
   乃至８の何れかに記載の燃料噴射装置の燃料噴射圧制御
   装置。