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JP2645577B2 - 電子ユニットインジェクタ - Google Patents

電子ユニットインジェクタ

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Publication number
JP2645577B2
JP2645577B2 JP63278507A JP27850788A JP2645577B2 JP 2645577 B2 JP2645577 B2 JP 2645577B2 JP 63278507 A JP63278507 A JP 63278507A JP 27850788 A JP27850788 A JP 27850788A JP 2645577 B2 JP2645577 B2 JP 2645577B2
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Japan
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chamber
fuel
injector
pressure
nozzle
Prior art date
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Application number
JP63278507A
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English (en)
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JPH01151768A (ja
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イリジャ・ジョルジェヴィク
ウイリアム・ダブリュ・ケリー
リチャード・イー・ヴァンダーポウル
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Stanadyne LLC
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Stanadyne LLC
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Publication date
Application filed by Stanadyne LLC filed Critical Stanadyne LLC
Publication of JPH01151768A publication Critical patent/JPH01151768A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2645577B2 publication Critical patent/JP2645577B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/22—Varying quantity or timing by adjusting cylinder-head space
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/06—Pumps peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の燃料噴射システムに係り、更に
詳細には燃料噴射システムに使用されるユニットインジ
ェクタに係る。
従来の技術 本発明が関係する燃料噴射システムに於ては、ポンプ
プランジャによりインジェクタ内に於て燃料が加圧され
る。燃料の圧力が十分な圧力に到達すると弁要素が弁座
より持上げられ、加圧された燃料がインジェクタノズル
の吐出オリフィスを経て噴射される。ポンププランジャ
は噴射トレインのカムの外形に直接的又は間接的に従動
し、インジェクタ内の燃料を加圧する。燃料は燃焼前の
或る時間に機関のシリンダ内へ噴射される。燃焼前に燃
料が噴射される時間は着火遅れ時間と呼ばれることが多
い。着火遅れ時間の終了時点に於ては、噴射された燃料
のうち吸入空気と十分に混合された燃料が比較的瞬間的
に燃焼する。かかる制御されない燃焼により高い燃焼騒
音が発生され、また比較的多量の窒素酸化物が生成され
る。排気エミッションを制御し燃費を向上させることに
関する公的要求が増大してきているので、新たなエンジ
ン設計パラメータにより噴射圧力をより一層高くし噴射
される燃料チャージの噴射時間をより一層短くすること
が要求されている。着火遅れ時間中に噴射される燃料の
量を制限することが噴射圧力を高くし燃料チャージの噴
射時間を短くする上で好ましい。
1986年４月21日付にて出願され本願出願人と同一の譲
受人に譲渡された米国特許第854,047号には、燃料噴射
タイミングを正確に制御するためのソレノイド弁が組込
まれた燃料噴射システムが開示されている。チャージポ
ンプを経て供給される燃料の吸入チャージの量は各吸入
ストローク毎に正確に制御され、噴射される燃料の量は
高圧供給をスピル（逃し）によって終了させることによ
り正確に制御される。データ処置装置を有する電子制御
装置により各ストローク中にソレノイド弁が制御され、
これにより燃料噴射タイミング及び各噴射チャージに於
て噴射される燃料の量が制御される。
本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許第R
e.30,189号には、カムシャフトの回転に同期してインジ
ェクタプランジャを作動させるべく従来の噴射トレイン
と一直線状に接続された補助ばねが使用された噴射率制
御装置が開示されている。補助ばねは噴射トレインのば
ね定数よりも低いばね定数を有し、従って噴射プランジ
ャはそれが補助ばねの制御を受けると種々の速度にて前
進する。プランジャが前進する過程の一部に於て補助ば
ねを無効にする手段が含まれている。プランジャの前進
速度は前進ストロークの最初の部分に於ては補助ばねに
より制御され、前進ストロークの残りの部分に於ては従
来の噴射トレインにより制御される。補助ばねは噴射タ
イミング及び噴射率を自動的に変化させる。燃料は着火
遅れ時間の最初の段階に於ては比較的遅い噴射率にてシ
リンダ内へ噴射されインジェクタプランジャの噴射スト
ロークの残りの部分に於ては早い噴射率にて噴射され
る。
発明の概要 本発明は、着火遅れ時間中に噴射される燃料の量を制
限すべく、二段階の噴射率を与える燃料噴射システムの
ための新規にして改良された電子ユニットインジェクタ
に関するものである。
端的に言えば、本発明は好ましい形態に於ては、燃料
入口と、インジェクタ室と、燃料入口とインジェクタ室
とを接続する入口通路とを郭定するインジェクタボディ
を有する電子ユニットインジェクタである。ノズルがイ
ンジェクタ室と流体的に連通するノズル室とを郭定して
いる。ノズルは吐出オリフィス及び弁座を含んでいる。
ニードル弁がノズル内に装着されている。ニードル弁は
第一の所定の敷居値以上の圧力に応答して軸線方向に変
位する。閉弁位置に於てはニードル弁は弁座にシール係
合し、これにより燃料がオリフィスを経て吐出されるこ
とを阻止する。また開弁位置に於てはノズル室内の加圧
された燃料がオリフィスを経て吐出される。プランジャ
がインジェクタ室内にて変位し、インジェクタ室内の燃
料を加圧するようになっている。膨張可能な燃料減量室
がインジェクタ室と連通している。膨張可能な燃料減量
室の容積はインジェクタ室内の燃料の圧力が第二の敷居
値圧力と第三敷居値圧力との間に増大するにつれて増大
する。
インジェクタボディにはソレノイド弁組立体が装着さ
れている。ソレノイド室は第一の位置と第二の位置との
間に切換わり、入口通路を経て行われる燃料の流通を選
択的に制御する。第一の位置に於ては、燃料がインジェ
クタ室を充填し、インジェクタ室より少くとも部分的に
プランジャを変位させる。第二の位置に於ては、インジ
ェクタ室への燃料の流通が遮断され、プランジャが変位
してインジェクタ室内の燃料を加圧する。インジェクタ
内の燃料の圧力が所定の噴射敷居値圧力を越えると、ソ
レノイド弁を第一の位置へ駆動することにより終了され
る二段階の燃料噴射シーケンスにて燃料が吐出オリフィ
スを経て吐出される。
膨張可能な燃料減量室は一つの実施例に於ては燃料減
量室の容積を変化させるべく変位するピンにより部分的
に郭定されている。インジェクタボディにはキャップが
装着されている。第三の敷居値圧力に於てはピンはキャ
ップに係合する。またキャップはその内部に補助アキュ
ムレータ室を郭定している。補助アキュムレータ室は燃
料減量室よりピンの周りを通過して漏洩する加圧された
燃料を受けるようになっている。
最初の噴射期間に於ては、インジェクタ室内の燃料圧
の増大に比例して或る量の燃料が減量室へ逸される。か
くして燃料が減量室へ逸らされることは燃料の圧力が第
三の敷居値圧力になると終了する。ピンの変位及び補助
アキュムレータ室内に捕捉される燃料の体積により、減
量室へ逸らされる燃料の流量及び逸らされる燃料の全量
が決定される。
ソレノイド弁はスプール弁と該スプール弁の位置を制
御するソレノイドとを含んでいる。ソレノイドが励磁さ
れると、スプール弁が入口通路に形成されたポートを閉
ざす。スプール弁が開弁すると入口通路に設けられたポ
ートが開かれてインジェクタが燃料にて充填され、スプ
ール弁が再度開弁するとインジェクタより燃料が入口通
路へ戻されて燃料の噴射が終了される。
燃料は二段階の噴射シーケンスにて吐出オリフィスを
経て噴射される。第一の段階に於て噴射される燃料の噴
射率は第二段階に於て噴射される燃料の噴射率よりもか
なり小さい。燃料減量室は一つの実施例に於てはインジ
ェクタボディに装着されたキャップと、該キャップ内に
て変位可能でありキャップの内端に係合して第三の敷居
値圧力を郭定するピンとにより形成されている。第三の
敷居値圧力の到達により燃料噴射シーケンスの第一段階
と第二段階との遷移点が郭定される。
本発明の一つの目的は、着火遅れ時間中に噴射される
燃料の量を制限するための効率的な構造を有する新規に
して改良された電子ユニットインジェクタを提供するこ
とである。
本発明の他の一つの目的は、内燃機関のシリンダ内へ
噴射される燃料の噴射タイミング及び量を制御するため
の改良された装置を有する新規にして改良された電子ユ
ニットインジェクタを提供することである。
本発明の更に他の一つの目的は、燃料を逃すことによ
り燃料噴射を終了させるよう構成され、着火遅れ時間中
に噴射される燃料の量を制限する効率的な装置がインジ
ェクタ内に組込まれた新規にして改良された電子ユニッ
トインジェクタを提供することである。
本発明の更に他の一つの目的は、高圧の燃料チャージ
の燃焼時に生じる燃焼騒音及び窒素酸化物のエミッショ
ンを低減すべく制御された態様にて燃料の高圧のチャー
ジを噴射する新規にして改良された電子ユニット燃料イ
ンジェクタを提供することである。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。
第１図に於て符号10にて全体的に示された燃料噴射シ
ステムは、図に於ては部分的にしか示されていない内燃
機関のシリンダ内へ燃料の高圧のチャージを噴射するよ
うになっている。燃料噴射システム10は本発明による電
子ユニットインジェクタ12を含んでいる。インジェクタ
12は燃料の高圧のチャージを順次噴射し得るよう機関の
各シリンダの装着ボア13（第３図参照）内に装着されて
いる。各インジェクタには図には示されていない従来の
装置により燃料が供給されるようになっている。
供給導管16を経てインジェクタの入口20へ加圧された
燃料を連続的に供給すべく適当なポンプ14が使用されて
いる。インジェクタは必要に応じて燃料を吸引する。符
号18にて全体的に示された従来の形態のインジェクタト
レインが機関と同期してインジェクタを機械的に駆動
し、これによりインジェクタへ供給された燃料を加圧す
るようになっている。マイクロプロセッサが組込まれて
いてよい電子制御装置22が、ソレノイド弁ユニット24を
選択的に励磁して噴射タイミングを制御すると共に噴射
を終了させ、これにより或る与えられた加圧されたチャ
ージにてシリンダ内へ噴射される燃料の量を制御するこ
とにより、インジェクタの作動を電子的に制御するよう
になっている。
第３図に於て、電子ユニットインジェクタ12は軸線方
向に延在するインジェクタボディ25（第１図参照）を含
んでおり、インジェクタボディはその軸線方向中央の位
置に一対の横方向に延在する肩部26を有している。クラ
ンプブラケットとして作用するＵ形の装着プレート27が
肩部26により受入れられている。ボルト28がプレート27
を貫通して延在しシリンダブロック29にねじ込まれてお
り、これによりシリンダに設けられた装着ボア13内にイ
ンジェクタを固定している。
第１図に於て、インジェクタボディ25はソレノイド弁
ユニット24、ノズル組立体30、プランジャ組立体32、独
立の減量室ユニット36を受入れてこれらを一体的に装着
している。ノズル組立体30及びプランジャ組立体32はイ
ンジェクタボディの中心軸線に実質的に整合されてい
る。ソレノイド弁ユニット24及び減量室ユニット36は中
心軸線に対し傾斜してインジェクタボディより突出して
いる。インジェクタボディの外面は軸線方向へ互いに隔
置され周方向に延在する複数個の溝を郭定しており、こ
れらの溝はシリンダに設けられた装着ボア13内にインジ
ェクタをシールするＯリング38及び40を受入れている。
ノズル組立体30は図にて下端に一つ又はそれ以上の吐
出オリフィス44を有するノズル42を含んでいる。更に第
２図に於て、ノズル42はノズル室45を有しており、該ノ
ズル室はテーパ状のシール端部47を有する弁ニードル46
を受入ている。ノズル室45は弁ニードル46を受入れると
比較的小さいデッド空間しか有さなくなる。圧縮コイル
ばね48が弁ニードルの中間肩部50に当接してこれを付勢
し、これにより弁ニードルの端部47を付勢してこれをノ
ズルの先端内側に設けられた弁座52にシール係合させる
ようになっている。弁ニードル46は従来の要領にて機能
し、ノズル室45内の燃料の圧力がばね48により郭定され
た所定の圧力敷居値を越えると、弁ニードルは一時的に
弁座より軸線方向に離脱せしめられ、これにより加圧さ
れた燃料がノズル室45よりオリフィス44を経て機関のシ
リンダ内へ噴射されるようになっている。燃料の噴射は
ノズル室45内の圧力が閉弁敷居値圧力以下に低下し、ば
ね48が弁ニードルを閉弁位置へ迅速に戻すことにより終
了される。
ノズル組立体30の上方に設けられ斜めに配向された入
口ボア60が入口20を郭定しており、該入口は50psi（4.2
kg/cm2）程度の圧力に加圧された燃料を供給する供給導
管16と接続されるようになっている。ボア60の入口部に
はフィルタスクリーン61が配置されている。入口20と連
通する内部ポート62がスプール弁64により選択的に開閉
されるようになっている。スプール弁64は通路68を経て
ノズル室45と連通する環状通路66を郭定している。第二
の通路70が環状通路66と受けた燃料を加圧するプランジ
ャ室72とを接続している。
スプール弁64の位置はソレノイド80により電子的に制
御される。スプール弁64は常開型の弁である。ソレノイ
ド80は励磁されるとスプール弁64を閉弁方向へ駆動して
ポート62を閉ざし、これによりポート62を経て入口ボア
60と道路68及び70との間に行なわれる燃料の流通を停止
させる。ばね82がスプール弁64を開弁位置へ付勢してい
る。ばね82はスプール弁を迅速に開弁位置へ戻し得るよ
う10〜14ポンド（4.5〜6.4kg）程度の開弁方向のばね力
を有している。ソレノイド80は電子制御装置22より電気
入力を受け、これによりスプール弁の開閉を制御する。
ソレノイド弁ユニット24は開弁してインジェクタを燃料
にて充填し、閉弁してインジェクタ内の燃料を加圧し、
再度開弁してスピル通路、即ち圧力解放通路を形成し、
これにより燃料噴射を終了させる。
ポンププランジャ90がプランジャ室72内にて変位して
インジェクタ内の燃料を加圧するようになっている。か
かる燃料の加圧によりノズル室45内の圧力が弁ニードル
ばね48により郭定された所定の噴射敷居値圧力を越える
値になり、これにより加圧された燃料が噴射される。軸
線方向に変位可能なプランジャ90を受入れ得るようイン
ジェクタボディの中央アッパ孔内にはガイドスリーブ92
が受入れらている。Ｏリング94がスリーブとインジェク
タボディとの間をシールしている。スリーブ92の内面に
は環状通路96が形成されており、該通路はプランジャに
より部分的に郭定されている。斜めに延在する通路97が
プランジャ90とスリーブ92との間を漏洩した燃料を環状
通路98及び通路99を経て入口ボア60へ戻すようになって
おり、これにより燃料戻し系を形成している。
第二のスリーブ100がインジェクタボディにねじ込ま
れ、これによりガイドスリーブ92を所定の位置に固定し
ている。スリーブ100はタペット102のための案内面とし
て機能する円筒状の内面を有している。タペット102及
びプランジャ90は実質的に互いに同軸であり、タペット
の図にて下端はプランジャ90の上端に係合し得るように
なっている。タペットの上方部分は周方向に延在する肩
部104を郭定しており、該肩部はストッパとして機能
し、軸線方向に段階状をなす二つの平面を有するタペッ
トプレート106を軸線方向に保持し得るよう該プレート
の凹状をなすリップに係合するようになっている。タペ
ットプレート106は該プレートの下面とインジェクタボ
ディの環状の外部肩部109との間に作用するばね108によ
り外方へ（図にて上方へ）付勢されている。タペットプ
レート106は機関の速度やカムとインジェクタとの間の
リンク機構の質量に応じて一つ以上のばねにより付勢さ
れてよい。ばね108と実質的に同軸をなす補助ばね110が
スリーブ100を囲繞し、インジェクタボディの環状フラ
ンジとタペットプレート106の下側の下面との間に作用
するようになっている。
機械的なインジェクタトレイン18はカム114を有する
カムシャフト112を含んでいる。カム114はカム面116を
有しており、該カム面はプランジャ90の実質的に一定の
加圧率を郭定し、プランジャ室72を比較的遅い一定の率
にて充填するようになっている。タペットプレート106
はカム面116を介してカムシャフト112の回転角に応答
し、これによりプレート106の軸線方向位置を決定す
る。ばね108及び110はタペットプレート106及びタペッ
ト102を付勢してカム114に係合させている。プランジャ
はプランジャ室72内の燃料の量に応じてタペット軸線方
向に係合する。従ってプランジャ室72へ流入する燃料の
量の関数である充填時間は、プランジャ室よりのプラン
ジャ90の外方への（上方への）軸線方向の変位量、従っ
てタペット102の下面とプランジャ90の外端との間の距
離に直接対応している。従ってプランジャ室72内の燃料
の量は噴射ストロークのタイミングを決定する。何故な
らば、タペットはカム114により駆動されると、タペッ
トがカム114により変位せしめられる前に於けるプラン
ジャとタペットとの間にの距離に関連する時点に於てプ
ランジャに係合するからである。
減量ユニット36は六角ヘッド122を有し斜めに装着さ
れたキャップ120を含んでいる。キャップ120は外ねじ面
を有する実質的に円筒形の部材であり、外ねじ面はイン
ジェクタボディに形成され相補的なねじが設けられたカ
ウンタボアに螺合してる。キャップの内端にはガイドス
リーブ124が配置されており、キャップにより所定の位
置に固定されている。ガイドスリーブ124は中央ボア126
を有し、該ボアは摺動可能なピン128を受入れている。
シール要素129がスリーブ124の端部とインジェクタボデ
ィとの間をシールしている。補助通路132がプランジャ
室72と膨張可能な燃料減量室134とを連通接続してい
る。ピン128は減量室134内に受入れられ、減量室134の
容積を増大し得るよう該減量室内にて変位し得るように
なっている。キャップはその内部にアキュムレータ室13
6を郭定している。ピン128はプランジャにより発生され
ピンの一端に作用する室134内の燃料の圧力に応答して
キャップの端部へ向けて外方へ変位せしめられるように
なっている。燃料の圧力が増大するとピン128が変位せ
しめられ、遂にはピンはキャップに当接し、これにより
ピンがそれ以上変位することが制限される。少量の加圧
された燃料がピン128の周りを通過してアキュムレータ
室136内へ漏洩する。ピンの一端にインジェクタよりの
スピル圧が作用するとピンがその後退位置へ戻されるよ
う、ピンの他端はアキュムレータ室136内の圧力に曝さ
れている。
作動に於ては、導管16を経て供給される加圧された燃
料が入口ボア60内へ流入し、ポート62を経て環状通路66
へ流入する。供給される燃料は典型的には50psi（3.5kg
/cm2）の圧力を有している。加圧された燃料は通路68を
経てノズル室45へ流入し、また通路70を経てプランジャ
室72へ流入する。ソレノイド80は励磁されず、スプール
弁64は一時的に開弁位置に止まってインジェクタを燃料
にて充填する。加圧された燃料が継続的にプランジャ室
72を充填すると、プランジャ90が外方へ（図にて上方
へ）変位せしめられる。ピン128はスピルによる噴射終
了段階の終端に於て室134の壁に当接し、室134の壁に当
接した状態にて充填段階が開始する。
次いでソレノイド80が励磁され、これによりスプール
弁64が閉弁される。カムシャフト112が回転すると、カ
ム面116がタペット102に係合し、タペットをプランジャ
90に対し内方へ駆動する。カム面が回転しつつタペット
に係合すると、プランジャは内方へ変位せしめられ、こ
れによりプランジャ室72内の燃料を加圧する。
燃料の充填が完了してもタペットはカム面に従って従
動し、遂にはその最も内側の位置に到達する。タペット
の運動方向が逆転された後にはタペットとプランジャと
の間に間隙が形成される。燃料の加圧はタペットとプラ
ンジャとの間の間隙がなくなった時点に於て開始する。
プランジャの外方への変位は燃料の充填が完了した場合
に（遮断された場合に）終了する。
インジェクタ内の燃料の圧力が増大するにつれて減量
室134内の圧力も増大し、ピン128がキャップ120の端部
へ向けて外方へ（図にて上方へ）駆動され、これにより
減量室134の容積（及びインジェクタのデッド容積）が
増大される。これに対応してノズル室45内の圧力も増大
する。ノズル室内の圧力が所定の噴射敷居値に到達する
と、弁ニードル46が弁座より離脱せしめられ、これによ
り加圧された燃料がオリフィス44を経て機関のシリンダ
内へ噴射される。
プランジャ90はその内方への変位を継続し、インジェ
クタ圧が継続的に上昇する。ピン128がキャップ120に当
接するまで燃料の減量が次第に増大する。ピン128がキ
ャップ120に当接するとインジェクタ内のデッド容積は
一定になる。この時点に於てインジェクタ内の圧力が急
激に増大し、その結果オリフィス44を経てシリンダ内へ
噴射される燃料チャージのための高い燃料圧が発生され
る。従って二段階の噴射が生じ、第一段階は比較的低い
噴射圧（低い燃料噴射率）を有し、まずピンがアキュム
レータキャップに当接することにより郭定される第二段
階は非常に高い噴射圧（高い燃料噴射率）を有する。
噴射チャージはスプール弁64を開弁しこれにより加圧
された燃料を入口20を経て逃すことにより終了される。
スプール弁64が開弁すると、弁ニードル46が迅速にその
閉弁位置へ付勢され、これにより燃料の噴射が終了され
る。この場合閉弁は圧力スパイクにより支持される。ピ
ン28の周りを経てアキュムレータ室136内へ漏洩する燃
料の圧力は減量室134内の残留圧力を越え、これにより
ピンが第２図に示された後退位置へ戻される。
幾分か理想化された態様にてユニットインジェクタ12
の一つの例について噴射圧力及び噴射タイミングのシー
ケンスを解図的に示す第４図に二段階の噴射率特性が図
示されている。弁ニードル46はまず時点Ａに於て開弁
し、時点Ｂに於て閉弁する。圧力は約3500psi（246kg/c
m2）より6800psi（478kg/cm2）に次第に増大する。時点
Ｃに於てピン128が変位せしめられて燃料減量室134の容
積が増大されることによって燃料の圧力が一時的に6000
psi（422kg/cm2）に安定する。燃料の圧力は時点Ｃより
時点Ｄまで僅かに増大し、時点Ｄに於てピン128がキャ
ップ120に当接し、ほぼ着火遅れ時間の終了時点に於て
インジェクタのデッド容積が一定になる。第二の圧力の
増大が時点Ｄに於て生じ、スプール弁が時点Ｅに於て再
度開弁してインジェクタより燃料が戻され時点Ｂに於て
噴射が終了される前に燃料の圧力は例えば16000psi（11
25kg/cm2）に増大する。
第５図はカムの回転角度の関数としてユニット燃料イ
ンジェクタ12の全燃料供給量を示している。また第６図
はカムの回転角度の関数としてインジェクタ12の燃料噴
射率を示している。
ピン128及びアキュムレータキャップ120は、ピンがキ
ャップの下面に当接することが着火遅れ時間の終了時又
は噴射シーケンスの他の所定の時点に於て生じるような
寸法に設定されている。従ってシリンダ内へ噴射される
燃料の量は着火遅れ時間に於ては大きく制限され、燃焼
期間及びその後に於ては大きく増大される。従って制御
されない燃焼の量が大きく低減され、また燃焼騒音及び
窒素酸化物の排出量が低減される。
燃料の量、即ち加圧された燃料がプランジャ室72を充
填する時間を制御することによりインジェクタの噴射タ
イミングを制御するようソレノイド80は選択的に励磁さ
れる。噴射される燃料チャージの量はスプール弁64の閉
弁と加圧された燃料を逃すべくスプール弁が再度開弁さ
れる時点との間の時間により制御される。スプール弁は
プランジャとノズルとの間に配置されているのでインジ
ェクタは殆どキャビテーションを生じない。加圧された
燃料がアキュムレータ室内へ漏洩することによりピンが
次の噴射シーケンスに備えてその後退位置へ戻ることが
確保される。インジェクタは比較的小さいデッド容積し
か有していない。一つの実施例に於ては、ピン128の最
大変位によりインジェクタのデッド容積が約52mm3増大
される。更に燃料減量室134はノズル室45より効果的に
隔離される。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による電子ユニットインジェクタが組込
まれた燃料噴射システムをその一部を破断して示す解図
である。 第２図は第１図のユニットインジェクタを示す拡大縦断
面図である。 第３図は内燃機関のシリンダブロックに装着された第１
図のインジェクタの一部を示す拡大部分断面図である。 第４図は第１図のインジェクタの圧力／時間特性を示す
グラフである。 第５図は第１図の燃料噴射システムについてカムの回転
角の関数として燃料供給量を示すグラフである。 第６図は第１図の燃料噴射システムについてカムの回転
角の関数として噴射率を示すグラフである。 10……燃料噴射システム,12……ユニットインジェクタ,
13……装着ボア,14……ポンプ,16……供給導管,20……
入口,22……電子制御装置,24……ソレノイド弁ユニッ
ト,25……インジェクタボディ,26……肩部,27……装着
プレート,28……ボルト,29……シリンダブロック,30…
…ノズル組立体,32……プランジャ組立体,36……減量室
ユニット,38、40……Ｏリング,42……ノズル,44……オ
リフィス,45……ノズル室,46……弁ニードル,47……端
部,48……ばね,50……肩部,52……弁座,60……入口ボ
ア,62……内部ポート,64……スプール弁,66……環状通
路,68……通路,70……第二の通路,72……プランジャ室,
80……ソレノイド,82……ばね,90……プランジャ,92…
…ガイドスリーブ,94……Ｏリング,96……環状通路,97
……通路,98……環状通路,99……通路,100……スリー
ブ,102……タペット,104……肩部,106……タペットプレ
ート,108……ばね,109……肩部,110……ばね,112……カ
ムシャフト,114……カム,116……カム面,120……キャッ
プ,122……ヘッド,124……ガイドスリーブ,126……中央
ボア,128……ピン,129……シール要素,132……通路,134
……減量室,136……アキュムレータ室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−272461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−27774（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−192671（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料入口と、インジェクタ室と、前記燃料
    入口と前記インジェクタ室とを接続する入口通路とを郭
    定するインジェクタボディと、 前記インジェクタ室と流体的に連通するノズル室と、吐
    出オリフィスと、弁座とを郭定するノズル装置と、 前記ノズル装置内に装着されたニードル弁であって、前
    記ノズル室内の第一の所定の敷居値以上の圧力に応答し
    て前記ニードル弁が前記弁座に係合して前記オリフィス
    を経て燃料が吐出されることを阻止する閉弁位置より前
    記ノズル室内の燃料が前記オリフィスを経て吐出される
    開弁位置まで軸線方向に変位し得るニードル弁を含むニ
    ードル弁装置と、 前記インジェクタ室内にて変位して前記インジェクタ室
    内の燃料を加圧するプランジャを含むプランジャ装置と 前記インジェクタ室と流体的に連通する膨張可能な減量
    室と、前記減量室内の圧力が第二の敷居値圧力と第三の
    敷居値圧力との間に増大すると前記減量室の容積を増大
    する手段とを含む膨張可能な室装置と 前記インジェクタボディに装着され第一の位置と第二の
    位置との間に切換わり、これにより前記入口通路を経て
    行なわれる流体の流通を選択的に制御するソレノイド弁
    装置であって、前記第一の位置に於ては燃料が前記入口
    通路より前記インジェクタ室へ流通して前記インジェク
    タ室を充填すると共に該インジェクタ室より燃料を逃
    し、前記第二の位置に於ては前記入口通路と前記インジ
    ェクタ室との間の燃料の流通が停止されるよう構成され
    たソレノイド弁装置と、 を含み、前記ノズル室内の燃料が前記第一の敷居値圧力
    を越えると、前記ソレノイド弁装置を前記第一の位置へ
    駆動することにより終了される実質的に二段階の燃料噴
    射率シーケンスにて燃料が前記オリフィスより吐出され
    るよう前記プランジャが変位されて前記インジェクタ室
    内の燃料を加圧するよう構成された電子ユニットインジ
    ェクタ。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項の電子ユニットイン
    ジェクタに於て、前記膨張可能な室装置は第一及び第二
    の端部を有するピンを含み、前記第一の端部は前記減量
    室内の圧力に曝されており、前記ピンは前記減量室の容
    積を変化させ得るよう変位可能に構成されていることを
    特徴とする電子ユニットインジェクタ。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項の電子ユニットイン
    ジェクタに於て、前記インジェクタボディに装着された
    キャップを含み、前記ピンの前記第二の端部は前記第三
    の敷居値圧力に於て前記キャップに当接するよう構成さ
    れていることを特徴とする電子ユニットインジェクタ。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項の電子ユニットイン
    ジェクタに於て、前記キャップは補助アキュムレータ室
    を郭定しており、前記補助アキュムレータ室は前記減量
    室より前記ピンの周りを経て漏洩する加圧された燃料を
    受けるよう構成されており、前記ピンの前記第二の端部
    は前記補助アキュムレータ室内の圧力に曝されているこ
    とを特徴とする電子ユニットインジェクタ。
  5. 【請求項５】燃料入口と、インジェクタ室と、前記燃料
    入口と前記インジェクタ室とを接続する入口通路とを郭
    定するインジェクタボディと、 吐出オリフィスと、弁座と、前記インジェクタ室と流体
    的に連通するノズル室とを郭定するノズル装置と、 前記ノズル装置内に装着された弁部材であって、前記ノ
    ズル室内の第一の所定の敷居値以上の圧力に応答して前
    記弁部材が前記弁座に係合して前記オリフィスを経て燃
    料が吐出されることを阻止する閉弁位置より前記ノズル
    室内の燃料が前記オリフィスを経て吐出される開弁位置
    まで軸線方向に変位し得る弁部材を含む第一の弁装置
    と、 前記インジェクタ室内の燃料を加圧するプランジャ装置
    と 前記インジェクタ室と流体的に連通する膨張可能な減量
    室と、前記減量室内の圧力が第二の敷居値圧力と第三の
    敷居値圧力との間に増大すると前記減量室の容積を増大
    する手段とを含む膨張可能な室装置と 前記インジェクタボディに装着され前記入口通路を経て
    行なわれる流体の連通を選択的に制御する第二の弁装置
    と、 を含み、これにより前記インジェクタ室内の燃料の圧力
    が増大するにつれて前記減量室内の圧力が増大すると共
    に、前記第三の敷地値圧力に到達するまで前記減量室内
    の容積が増大し、これにより第一段階に於ける燃料の噴
    射率が第二段階に於ける燃料の噴射率よりも遥かに小さ
    く、燃料の圧力が前記第三の敷居値圧力に到達すること
    により前記第一段階と前記第二段階との切換わり点が郭
    定される実質的に二段階の燃料噴射率シーケンスにて加
    圧された燃料が前記吐出オリフィスを経て噴射されるよ
    う構成された電子ユニットインジェクタ。
JP63278507A 1987-11-02 1988-11-02 電子ユニットインジェクタ Expired - Lifetime JP2645577B2 (ja)

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