JP2702608B2

JP2702608B2 - 燃料排出バルブを有する高圧燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2702608B2
Application number: JP6507573A
Authority: JP
Inventors: エス．コラリック、オールドリッチ; ジェイ．ヴィラニイ、ティボール
Original assignee: カミンスエンジンカンパニー、インコーポレイテッド
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1998-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JPH08501613A; WO1995003487A1; EP0663044B1; DE69309085T2; EP0663044A1; DE69309085D1; US5320278A; EP0663044A4

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景発明の分野本発明は、燃料噴射装置（フュエルインジェクタ）の
ボデーに形成される可変容積計量噴射チャンバ内に往復
運動するように搭載される計量噴射プランジャアセンブ
リを有する閉止ノズルタイプの内燃機関用高圧燃料噴射
装置の分野に関する。さらに本発明は、このような燃料
噴射装置、特にユニット式燃料噴射装置に関し、このユ
ニット式燃料噴射装置では、計量噴射プランジャアセン
ブリは、計量された燃料を計量噴射チャンバの中へ供給
することによって計量噴射プランジャを持ち上げる力に
抗するリターン（戻り）スプリングを有する。

従来技術の記述最初にあげられたタイプの燃料噴射装置は公知であ
る。このような燃料噴射装置の１つの例は、米国特許第
4,663,901号（本出願の譲受人が所有する）で開示さ
れ、また本出願の図１は、本出願の譲受人によって生み
出されたこのタイプの燃料噴射装置の別の例を示してい
る。これらの閉止ノズル燃料噴射システムのそれぞれ
は、それぞれが開発された時点での発達状態のシステム
を表すが、燃料の経済性を高めること、及びエミッショ
ン（有害分質）をさらに減少することに対する要求が増
すことによって、このような内燃機関用燃料供給システ
ムにおける改良に対してさらなる要求が提起された。こ
れらの要求によって、燃料噴射装置は、特により正確な
燃料の計量のため、より精密な性能特性を満たすことが
必要となった。

しかし、上述のタイプの燃料噴射装置は、計量噴射プ
ランジャに下に圧力をかけ、計量噴射チャンバを崩壊
し、機関への燃料の噴射の完了後にプランジャシートと
係合するように計量噴射プランジャに力をかけるリター
ンスプリングを有する。リターンスプリングはまた、次
の噴射サイクルの開始時に計量噴射チャンバの中へ燃料
が流れることができる前に打ち勝たなければならない予
荷重力を生成する影響を有する。さらに、計量噴射チャ
ンバが崩壊された状態においては、計量噴射プランジャ
はプランジャシートのトップ表面と係合するので、供給
される燃料の圧力は、計量噴射プランジャの底面の限ら
れた領域、つまりプランジャがプランジャシートを係合
している時に計量噴射チャンバの中へ燃料が流れること
のできる燃料供給通路の総横断面領域に等しい領域に作
用することができるにすぎない。また、供給される燃料
は、プランジャの底面の中心で、あるいは中心付近に作
用することができない。なぜなら、Ｔ形状ドレイン（排
出）通路は計量噴射プランジャにおいてその中心に形成
されるので、計量噴射チャンバが完全に崩壊されてしま
うと、この通路の入口端がプランジャシートによってブ
ロックされる（妨害される）からである。

図１のインジェクタでは、噴射事象を確実的且つ予知
可能に終了されるために、計量噴射チャンバと噴射装置
ボデーにおける燃料ドレイン通路３との間の連通路を形
成するように、プランジャＰにＴ形状通路１が設けられ
る。しかしこの構成では、オリフィスのサイズ決めがド
レイン通路３に対する流れ調整手段だけであるので、燃
料ドレイン通路３の入口端でオリフィスのサイズを正確
にコントロールする必要が生じる。さらにこの構造で
は、燃料供給開始時に、計量噴射プランジャＰが２つの
非常に異なる圧力、つまり燃料供給プランジャシート６
に形成される供給通路５を介して運ばれる燃料供給の高
圧力と、Ｔ形状通路１と挿通するエンジンドレインフロ
ーパス（流路）の低圧力とをうけるという状況を生み出
す。この圧力の差分は、供給される燃料から圧力が漏れ
ること、及び燃料がＴ形状通路１を介してあるいはプラ
ンジャＰのまわりでドレイン通路３への漏出路を見つけ
出す傾向を生み出す。さらに燃料供給の圧力は、プラン
ジャ周囲領域における計量噴射プランジャＰに対する燃
料露出が限られたものであっても、また燃料供給にドレ
イン通路へのあるいはプランジャ付近でそのトップサイ
ドへの漏出経路（エンジンドレインフローパスの低圧で
ある）を見い出させることなく、計量噴射プランジャＰ
を初期発進させるのに十分な高圧でなければならない。
その結果、これらの要因が結合して、噴射装置に燃料計
量噴射チャンバへ燃料を速く且つ正確に計量するための
能力に影響を与えるヒステリシスの影響を生み出す。い
づれの場合においても、プランジャを持ち上げることに
おける初期遅延あるいはドレイン通路への供給燃料の漏
出の発生が、高い燃料経済性と少ないエミッションの達
成のために重要である燃料計量噴射プロセスの正確なコ
ントロールを低下させる作用を有する。

上記の米国特許第4,463,901号の場合には、類似Ｔ形
状ドレイン通路が計量噴射プランジャに設けられる；し
かし、敏速に圧力を減少させるために噴射ストロークの
終了時にドレイン通路と連通させるのではなく、残って
いる燃料を燃料供給通路に戻す吐出し路と計量噴射チャ
ンバを連通させるようにする。このアプローチが、燃料
供給の開始中に上記ヒステリシス遅延問題（他の場合に
はあまり望ましくはないが起こりうるとこの特許におい
て示されるように、エンジンドレインフローパスにその
吐出し通路がつながれた場合と同様にこの噴射装置に存
在するであろう問題）を回避しても、また別の問題が生
じる。つまり、問題のタイプのユニット式燃料噴射装置
においては、計量される燃料の量は、供給される燃料の
圧力と、燃料が供給される時間とによってコントロール
され（PT計量と呼ばれる）、また共通の燃料供給レール
が、タイミングの合ったシーケンスで複数の噴射装置に
燃料を運ぶ。典型的には、噴射装置に供給される燃料の
圧力は、例えば約10psiから100psiであり、一方、計量
噴射チャンバにおける燃料の圧力は、噴射事象の終了時
に排出される時には、より大きい圧力、例えば20,000ps
iより大きい圧力である。よって、計量噴射チャンバか
ら燃料供給路へ燃料を戻して排出することによって、圧
力スパイクが、圧力によってコントロールされる燃料供
給に導入されるが、この圧力スパイクは、燃料供給量が
正確にコントロールされることを減衰させる。

発明の概要以上の見地から、本発明の目的は、燃料供給圧力を正
確にコントロールする能力に悪影響を及ぼすことなく、
計量プロセスの開始時におけるヒステリシス遅延及び燃
料漏出の問題を回避することのできる内燃機関用改良高
圧燃料噴射装置を提供することである。

本発明の第２の目的は、入ってくる燃料供給の圧力だ
けによって計量噴射プランジャが作用される方法を提供
することによって、前述の目的を達成することのできる
内燃機関用高圧燃料噴射装置を提供することである。

本発明のまた別の目的は、燃料計量噴射段階中に、ド
レイン通路を介しての及び／又は計量噴射プランジャの
回りでの（燃料の）漏出を防止するドレイン通路のバル
ブ動作を提供する改良計量噴射プランジャスプリング構
造を使用する内燃機関用高圧燃料噴射装置を提供するこ
とである。

本発明の一態様では、計量噴射チャンバの底部を形成
し、且つ入ってくる燃料供給とプランジャドレイン通路
を連通させるプランジャシートディスクを介する燃料供
給経路を有する燃料噴射装置において、上記及びその他
の目的が達成される。さらに、リターンスプリング構造
がその通常のプランジャ戻し機能に加えてバルブ機能を
働くことができるようにリターンスプリング構造が作ら
れるか、あるいは別のスプリングとスプリング保持器構
造がこのバルブ機能を提供することができる。

さらに、二重チェックバルブ（逆止弁）構成がプラン
ジャシートディスクに組み込まれて、計量噴射チャンバ
からの燃料の噴射中の燃料の戻りフロー漏出の可能性を
最小限にする。

本発明にこれらの及びその他の特徴及び利点は、以下
の発明の好適実施例の詳細な記述と添付図面からより明
らかになるであろう。

図面の簡単な説明図１は、従来の計量噴射プランジャアセンブリを使用
する閉止ノズル燃料噴射装置の部分断面図である。

図２は、図１のライン２−２に沿って得られた拡大図
であり、噴射計量プランジャの下端面の、及びそのドレ
イン通路の入口の投影円周が破線で示されている。

図３は、図１に対応する図であるが、本発明に従った
改良計量噴射プランジャアセンブリを有する噴射装置の
図である。

図４は、図３のライン４−４に沿って得られた拡大図
であり、噴射計量プランジャの下端面とそのドレイン通
路の入口の投影円周が破線で示されている。

図５は、図４のライン５−５に沿って得られた図であ
り、噴射計量プランジャの下端面とそのドレイン通路の
入口の円周の投影領域が破線で示される図６は、噴射ストローク中の、図３で示される噴射装
置の中心部分の拡大図である。

図７は、図６と類似するが、噴射事象の終了時のもの
である。

図８は、図３と類似する断面図であるが、本発明の最
も好ましい形態のドレイン通路バルブ動作構成を有する
噴射装置の図面である。

図９は、図８の噴射装置の上半分の断面図である。

図10は、図８の下半分の断面図である。

好適実施例の詳細な記述図３は、本発明に従った閉止ノズルユニット式燃料噴
射装置を示し、符号10で示される。燃料噴射装置10は、
従来の方法で内燃機関（図示されない）の頂部の凹所部
内に受け取られるよう意図されている。噴射装置10は、
噴射装置ボデー13で形成され、該ボデー13は、上部噴射
装置バレル部15a、下部噴射装置バレル部15b、燃料供給
プランジャシートディスク16、スプリングハウジングブ
ロック17、内燃機関の燃焼チャンバ（図示されない）の
中へ燃料を噴霧するための噴霧オリフィスを備える噴射
ノズル18aを有する噴射装置カップ18及び噴射装置カッ
プ18を捕らえるための肩部19aを有するリテーナ19を有
する。リテーナ19は噴射装置カップ18を収容し、該噴射
装置カップ18は噴霧ノズル18aがその底端から突出する
ように肩部19a上に支持されている。下部バレル部15b
は、プランジャシートディスク16上に支持されたリテー
ナ19の中に収容され、該プランジャシートディスク16
は、スプリングハウジングブロック17と噴射装置カップ
18の上に積まれる。さらにリテーナ19は、上部バレル部
15aと端同士をつなぐ形で収容部分を固定する。この目
的のために、リテーナ19の頂端は雌ねじ21aを有し、リ
テーナ19は、図示されるように該雌ねじ21aによって上
部噴射装置ボデー部15aの下端の雄ねじ21bと連結され
る。中心ボアは燃料噴射装置10の噴射装置ボデー13のバ
レル部15a−15bを通って延出し、往復運動プランジャア
センブリ23がこの中心ボアに配置される。

プランジャアセンブリ23は３つのプランジャを具備す
る。上部プランジャ24、タイミングプランジャ25、及び
噴射計量プランジャ26である。燃料噴射装置10は、複数
のこのような噴射装置を有して燃料噴射システムの一部
をなし、プランジャの各々は、プランジャアセンブリ23
をそれらと同期往復運動させるリンク27を含む従来の駆
動トレインアセンブリを介して回転カムシャフト（図示
されない）によって駆動される。噴射システムはまた、
シリンダヘッド内の３つの共通流体レール、即ち、噴射
チャンバ内へ燃料を供給するための１つのレールと、噴
射されない燃料を排出するための１つのレールと、上部
プランジャ24の底部とタイミングプランジャ25の頂部と
の間に画定される可変容積タイミングチャンバＴ（図
６）へ供給されるタイミング流体の量を変化させること
により噴射事象のタイミングを変化させるためのタイミ
ング流体（燃料であるかもしれない）を供給する３つ目
のレールと、を必要とする共通のレールシステム（図示
されない）によって燃料噴射装置の全てに供給する燃料
ポンプを含んでいる。これらの態様は本発明にとって新
規なものではなく、上記米国特許第4,463,901号により
詳細に記載されている。

米国特許第4,463,901号は、噴射事象を確実的且つ予
知可能に終了させるように、及び大きい「ホールドダウ
ン（抑制）」力がタイミングチャンバにおける流体によ
って生じられる必要性を減少してカムシャフト荷重を減
少させるように、計量噴射チャンバＭ内の圧力を迅速に
減少させるために、各噴射ストロークの終了時に、噴射
計量プランジャ26におけるＴ形状ドレイン通路を介して
計量噴射チャンバＭから燃料を排出する必要性を述べて
いる。タイミング流体が供給されて放出される方法は、
本出願と共通する発明者を有し、共通して譲渡されて19
92年６月15日出願された特許出願中の米国特許出願番号
第07/898,818号で開示されている。よってこれらの態様
は、本発明の新規的な態様に焦点が置かれる以下のより
詳細な記述では説明されない。しかし、これらの特徴の
さらなる記述が本発明の完全な理解のために必要である
場合には、前記特許及び特許出願が、この目的のために
参照として組み込まれることができる。

本発明に従う第１の重要な改良は、計量噴射チャンバ
Ｍに燃料が供給される方法に関するものである。図３で
は、プランジャアセンブリ23が完全に伸長されている
（上部プランジャ24が持ち上げられて、噴射計量プラン
ジャ26がプランジャシートディスク16と係合している）
噴射サイクルの開始時の噴射装置10を示している。エン
ジンの中に噴射されるタイミング流体と燃料が噴射装置
の中に入れられる。燃料は、リテーナ19のポート30を通
って入り、リテーナ19の内部と下部バレル15bの周部の
間、及びプランジャシートディスク16とスプリングハウ
ジングブロック17の間のフローパス31を通って、スプリ
ングハウジングブロック17における通路32へと移動す
る。通路32から、燃料は、ボールタイプのチェックバル
ブ34を含むフロー供給プランジャシートディスク16にお
ける第１通路33へと流れる。燃料の圧力は、チェックバ
ルブ34を開口させるのに十分であり、燃料は、プランジ
ャシートディスク16（図４及び図５）の頂部面16aに形
成されるチャネル36を介して第２通路35へ流れることが
できる。同様に、第３の通路37は、チェックバルブ38を
有すると共に、プランジャシートディスク16の下側16b
に形成されるチャネル39を介して第２通路35と連結され
る。

図４で示されるプランジャシートディスク16への計量
噴射プランジャ26の破線による投影によって示されるよ
うに、通路33、35、37、及びチャネル36、39は、プラン
ジャ26の放射方向外側に存在し、よって、下部バレル部
15bがプランジャシートディスク16の上に係合し、プラ
ンジャシートディスク16がスプリングハウジングブロッ
ク17の上に係合する領域に存在する。よって、下部バレ
ル部15bは、上記のことから通路33、35、37、及びチャ
ネル36をカバーし且つ閉鎖する働きをし、またこれと同
様の働きがチャネル39に対してはスプリングハウジング
ブロックによってなされる。

第２のチェックバルブ38を通過した後、噴射装置10の
中に計量された燃料は、プランジャ26がディスク16上に
置かれているにもかかわらず、プランジャシートディス
ク16の頂面16aに形成されるチャネル40に沿って、プラ
ンジャ26の底端面の中心に向かって放射方向内側に流れ
る。燃料がプランジャの底端面の中心に到達すると、燃
料はＴ形状ドレイン通路42の中に入ることができる。ド
レイン通路42の出口端と下部バレル15bにおけるドレイ
ン通路44との間の非常に小さいオリフィスが、燃料がド
レイン通路44を通って流出するのを防止するように働く
ことができる間、ドレイン通路44は以下に詳細に述べら
れる圧力応答バルブＶによってブロックされている。同
時に、チャネル40における燃料は、ディスク16の通路48
及びスプリングハウジングブロック17の通路50（そのう
ちの１つのみが示されている）へと流れ、そしてその後
噴射装置カップ18の通路52（そのうちの１つのみ示され
る）の中へと流れてノズルチャンバ18bへと導かれるこ
とができる。

計量噴射プランジャの下端は、入ってくる燃料の圧力
を受けるだけなので、プランジャは入ってくる燃料の圧
力に敏速に応答することができると共に、ヒステリシス
遅延もなく、また計量噴射チャンバＭから燃料が漏出す
ることもなくリターンスプリングＳの力に抗して上が
る。チャンバＭの中に計量される燃料の量は、燃料の圧
力と計量時間との関数なので、噴射される燃料の用量
は、その結果正確にコントロールされることができる。
リターンスプリングＳは、計量噴射プランジャ26の直径
の小さくなっている上端部分26aのまわりに肩部26bと係
合するように取り付けられる下端と、タイミングプラン
ジャ25の肩部に配置される上部スプリング保持器46と係
合するようにタイミングプランジャ25の直径の縮小され
た下端部分25aのまわりに取り付けられる上端とを有す
る。

燃料の必要量がチャンバＭの中に計量された後、下方
向に移動する、ハイドロリカル連結（油圧的にリンク）
されている上部プランジャ24及びタイミングプランジャ
25は、噴射計量プランジャ26と係合してそれを下方向に
駆動する。プランジャ26に圧力が与えられることによっ
て、噴射計量チャンバＭにおいて、及びオリフィス18a
につながるフローパスにおいて燃料が加圧される。該フ
ローパスは、プランジャシートディスク16における通路
48、スプリングハウジングブロック17における通路50、
噴射装置カップ18における通路52、及びノズルチップバ
ルブ54の下部分のまわりに形成されるノズルチャンバ18
bを含む。

ノズルチップバルブ54は、スプリング56によってオリ
フィス18aを閉止する位置に保持されており、該スプリ
ング56は、スプリングハウジング17のスプリングチャン
バ58に配置されてチップバルブ54のホールドダウン部分
54aに作用している。チップバルブ54の円錐形部分54bに
作用する燃料の圧力がスプリング56による圧力を越える
と、チップバルブ54がノズルオリフィス18aのブロック
（阻止）を解除し、燃料が従来の方法でエンジンの燃焼
チャンバの中に噴射される。２つのチェックバルブ34及
び38が存在することによって、噴射装置がバルブ漏出に
よって機能を働かない状態にされる可能性が減少され
る；しかし、チェックバルブ34をなくすことは可能であ
ろう。便利なことに、ボールタイプのチェックバルブ34
及び38が、各ボールタイプチェックバルブのボール部材
に対してシート（着座部）を形成するために通路33及び
37の上端部分を拡大することによって形成されるので、
該チェックバルブ34及び38は、決まった場所に簡単に置
かれることができると共に、その上に保持される下部噴
射装置バレル部15bの底面によって移動が防止される。

噴射事象を確実的且つ予知可能に終了させるために、
噴射計量プランジャ26が最下位置に近づいた時に、噴射
計量チャンバＭ内の圧力が迅速に減少される。これはバ
ルブＶによって達成される。バルブＶは、リターンスプ
リング60及び下部スプリング保持器62によって形成され
る。スプリング保持器62は、ドレイン通路44が開口する
領域の上の下部噴射装置バレル部分15bの上端面に据え
られるように設計される。よって、リターンスプリング
60の力は、噴射計量チャンバＭにおける燃料の圧力が所
定のレベルを越えるまで閉止されるドレイン通路44を閉
止する位置にスプリング保持器62を保持するように作用
し、リターンスプリング60の力が燃料の圧力に負けてス
プリング保持器が持ち上げられた（図７で示されるよう
に）時に、燃料はチャンバＭからドレイン通路44を通っ
てスプリング60を囲む低圧力スペースの中に排出され、
そしてポート66を通ってエンジンフローパスの中へと噴
射装置から排出される。このことにより、タイミングチ
ャンバにおける流体によって大きい「ホールドダウン」
力が生じられる必要性も減少され、カムシャフト荷重も
減少される。この点では、上部プランジャ24の下方向へ
の移動の残余の間に実質的なホールドダウン圧力を生み
出す圧力調整方法（上記特許出願において記述されてい
る）でタイミング流体が放出されることができるよう
に、計量噴射プランジャ26がその最下位置に到達する直
前にタイミングチャンバＴと連通するためにタイミング
流体放出通路70が配置されるということが注目される。

上部プランジャが吸戻り始めると、タイミングプラン
ジャリターンスプリング60がタイミングプランジャを持
ち上げ、同時に、バルブＶがドレイン通路44及びチャン
バＭ内の圧力の低下により閉止する状態になっていなく
てもバルブＶは確実に再閉止する。プランジャアセンブ
リは、図３の伸長状態に戻り、上述されたように別の噴
射サイクルが開始する。

図８〜図10は、本発明のさらに最も好ましい形態を示
し、大体において図３〜図７の形態と合致する。タイミ
ングコントロールピストン25′において、及びそこから
タイミング流体が放出される方法において小さな相違が
存在するが、計量噴射チャンバＭからの燃料の排出をコ
ントロールするために、個別のドレインバルブ68とドレ
インスプリングS_dを使用することに主な相違が存在す
る。よって、比較を容易にするために、同番号はこれら
の２つの実施例の同じ部分を示すために使用され、プラ
イム（′）は図３〜図７の実施例と比較して図８〜図10
の実施例で修正された対応部分を示すために使用され
る。

まず図８〜図10の実施例では、噴射装置10′の上半分
は、メインリターンスプリングハウジングあるいはトッ
プストップ22と、メインリターンスプリングS_mと、中間
タイミングプランジャ25′とを含む。該メインリターン
スプリングハウジングあるいはトップストップ14は、上
部バレル部５′に取り付けられ、また該メインリターン
スプリングS_mは、バレル５′と噴射装置カプリングとの
間に保持され、上部プランジャ24によって支持され、そ
の中にゆるやかに収容される噴射装置リンク27（図示さ
れていない従来のカム駆動噴射装置駆動トレインの一部
を形成する）を有し、また該中間タイミングプランジャ
25′は、上部プランジャ24の下に配置され、その上面と
上部プランジャ24の底面との間に可変容積タイミングチ
ャンバを画定する。噴射装置10′の上半分はまた、タイ
ミングチャンバリリーフ（圧力解放）バルブアセンブリ
を含み、該タイミングチャンバリリーフバルブアセンブ
リは、タイミングプランジャ25′の中においては、環状
グルーブ（溝）25′ｃの中に開口する複数の放射状ボア
25′ｂと連通する軸方向の通路25′ａによって形成さ
れ、また上部バレル５′においては、少なくとも１つの
バルブ通路（バルブによって調整される通路）70′ａあ
るいは少なくとも１つのバルブ通路70′ｂ（タイミング
プランジャの位置による）で、グルーブ25′ｃを、噴射
装置上部バレル部５′の外部に取り付けられるそれぞれ
のバンド状高圧制限バルブ71及び73を介してエンジンヘ
ッド（図示されず）のドレインレールと連結することに
よって形成されるプランジャドレイン経路を含む。リリ
ーフバルブアセンブリは、タイミング流体の圧力が、バ
ンド状バルブスプリングによってセットされる所定値を
越えるかそれより小さいかによって、プランジャドレイ
ン通路と少なくとも１つの通路70′ａ又は70′ｂとを通
してタイミング流体の流れを開始させたりブロックした
りする圧力作動バルブ手段を構成する。図示される実施
例では、上部バレル部５′は、少なくとも１つの通路7
0′ａ又は70′ｂの出口が形成される少なくとも１つの
表面領域を有する周壁を有してバルブボデーとして働
き、その周壁上には、少なくとも１つの出口を閉止状態
にするようにシールするように、及び、少なくとも１つ
の出口におけるタイミング流体によって及ぼされる圧力
の下で、少なくとも１つの出口からタイミング流体が放
出させるために前記周壁から前記バンド状スプリング部
材が移動される第２の開口状態になるように弾性力によ
って移動させるように、バンド状弾性バルブスプリング
部材が搭載される。

タイミングチャンバリリーフバルブアセンブリの特性
及び動作のさらなる詳細は、共通して所有される出願中
の米国特許出願番号第07/898,818号で開示されるものと
同じであるので、このような詳細についての前記特許出
願に対する参照は、その目的のために本明細書中に参照
として組み込まれることによってなされることができ
る。

しかし、制限バルブ71及び73は、高圧力が正確に調整
されることができるように、スプリング部材の予荷重力
をそれによって閉止されるべき１つあるいはそれより多
くの出口領域に集中させるように噴射装置上部バレル部
５′の外部に搭載される連続あるいは分割バルブスプリ
ング部材を含むことがわかる。また、スプリング部材は
噴射装置上部バレル部５′の外面に取り付けられるよう
に示されるが、参照の米国特許出願番号第07/898,818号
で開示されるように、タイミングプランジャにバルブス
プリング部材を取り付けることも可能である。さらに、
制限バルブ71及び73は、その出願のあらゆる多様なバル
ブの実施例の形態をとり得る。

図10は、図８に示される閉止ノズルタイプの噴射装置
の下半分を示し、それは、下部噴射装置バレル部15b
と、燃料供給プランジャシートディスク６と、スプリン
グハウジングブロック17と、内燃機関の燃焼チャンバ
（図示されない）の中に燃料を噴霧するための噴霧オリ
フィスを備える噴射ノズル18aを有する噴射装置カップ1
8と、噴射装置カップ18を捕らえるための肩部19aを有す
るリテーナ19と、を含む。リテーナ19は、噴射装置カッ
プ18を収容し、該噴射装置カップ18は噴霧ノズル18aが
その底端から突出するように肩部19a上に支持される。
下部バレル部15bは、プランジャシートディスク６上に
支持されるリテーナ19において受け取られ、該シートデ
ィスク６は、スプリングハウジングブロック17及び噴射
装置カップ18上に積まれ、リテーナ19が上部バレル部
５′と端同士をつなぐ形で、収容される部分を固定す
る。往復運動する下部計量噴射プランジャ26は、下部バ
レル部15bを通って延出するボアに収容され、また可変
容積計量噴射チャンバは、計量噴射プランジャ26の底端
とプランジャシートディスク６の上面との間に形成され
る。噴射装置カップ18のノズル18aのオリフィスを通る
燃料流出は、従来の方法でバルブスプリング56によって
作用されるバルブピン54bを含む圧力応答バルブアセン
ブリ54によってコントロールされる。

噴射事象の終了時に、計量噴射チャンバの中に残って
いる燃料は、バルブスプリング保持器68によって形成さ
れる排出バルブ部材と上部バレル部５′の内面に形成さ
れる肩部80との間で作用する排出バルブスプリングS_dの
力を越えることによって排出バルブＶ′を開口するレベ
ルまでエンジン排出経路が加圧される時にエンジン排出
経路に戻される。プランジャリターンスプリングＳ′
が、下部計量噴射プランジャ26とタイミングプランジャ
25′の間で作用して、各噴射サイクルの終了時に、図８
で示される位置にプランジャ26及び25′を戻す。この目
的のために、スプリングＳ′の下端は、プランジャ26の
肩部上に支持されるスプリング保持器62′と係合し、ま
たスプリングＳ′の上端は、タイミングプランジャ25′
の下端で肩部25′ｄと係合する。よってスプリングＳ′
がタイミングプランジャ25′と計量噴射プランジャ26と
の間で作用する間は、本実施例においては、燃料排出バ
ルブ、つまり排出バルブＶ′のバルブ部材が個別スプリ
ングS_dと下部スプリング保持器68によって形成されるの
で、スプリングＳ′の下部スプリング保持器62′はもは
や動作しない。この変更によって、バルブＶ′が開口す
る圧力が独立的にセットされ得る、つまりこれらのプラ
ンジャに対するリターンスプリングＳが排出バルブＶの
開口をコントロールするために使用される時のように、
タイミングプランジャ25′あるいは計量噴射プランジャ
26に与えられる力を考慮することなくセットされること
ができる。その他の点では、燃料の計量と噴射は上記と
同じように起こる。

本発明に従うドレイン通路バルブ構成のどちらを使用
するか、つまりバルブＶあるいはＶ′のどちらかを使用
するかは、二重チェックバルブプランジャシートディス
クを含める燃料供給経路が、図３〜図７の実施例に関し
て述べられたように使用されるかされないかということ
に依存しないということが理解されるべきである。同様
に、この同じコンセプト（概念）が、本明細書中で示さ
れたもの以外のその他の構造の閉止ノズル燃料噴射装置
にも適用可能であると共に、このようなドレイン通路バ
ルブの多様なその他の形態が本開示に基いて当業者によ
って明らかになるであろう。従って本発明は、開示され
た特定の実施例に限ったもので理解されるべきではな
く、本発明は付随するクレームの全範囲を包含するもの
であることが意図される。

産業上の利用性本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジン用の燃
料噴射システムにおいて広範囲にわたる適用の可能性を
見い出すであろう。本発明は、様々なエンジン及びエン
ジン使用コンディションの範囲の要求に従って燃料の経
済性を最大にし放出量を最小にするために燃料の計量に
対する正確なコントロールを達成することができる燃料
噴射システムを有することが必要とされるものにおいて
特に有益である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−134369（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中心ボアを含む噴射装置ボデーと、噴射装
置ボデーの下端における噴射オリフィスとを有し、計量
噴射プランジャが、燃料噴射装置のボデーに形成される
ドレイン通路を介して低圧力領域と連通するための、前
記計量噴射プランジャを通って形成されるドレイン通路
手段を有し、前記計量噴射プランジャが、前記中心ボア
の下端と前記噴射オリフィスとの間に取り付けられるフ
ロー供給プランジャシートディスクと共に前記中心ボア
の下端において可変容積計量噴射チャンバを画定するよ
うに前記中心ボアに取り付けられ、前記プランジャシー
トディスクが、加圧された燃料の外部源から前記計量噴
射チャンバへと燃料を運ぶ内部供給通路手段と、燃料が
前記計量噴射チャンバから前記噴射オリフィスへと供給
される少なくとも１つの噴射通路とを含む、閉止ノズル
タイプの燃料噴射装置であって、前記計量噴射チャンバ
から前記低圧領域へと前記ドレイン通路を介して燃料が
予定より早く排出されるのを防ぐための手段が、前記計
量噴射プランジャのまわりに配置されて前記ドレイン通
路の出口端に作用するスプリング荷重圧力応答手段を含
む燃料噴射装置。
【請求項２】前記計量噴射プランジャが、上部プランジ
ャと、前記上部プランジャと前記計量噴射プランジャと
の間に配置されるタイミングプランジャと、を有するプ
ランジャアセンブリの一部であり；前記計量噴射プラン
ジャから離れる方向に前記タイミングプランジャに圧力
を与えるリターンスプリング手段が提供され、前記スプ
リング手段の端が、前記計量噴射プランジャのまわりに
取り付けられるスプリング保持器によって保持され、；
前記スプリング保持器が、燃料噴射装置のボデーにおけ
るドレイン通路を通る流れを阻止する圧力応答バルブ手
段を形成する請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】前記ドレイン通路手段が、前記計量噴射オ
リフィスの端面で中心に配置される入口を有し；燃料供
給通路手段が、プランジャシートディスクの上面のチャ
ネルによって形成され、前記チャネルが、前記計量噴射
チャンバの放射方向外側に位置される位置から前記プラ
ンジャシートディスクの少なくとも中心へと通る請求項
２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】前記噴射装置からの計量された燃料の漏出
を防止するために、前記燃料供給通路手段において１対
のチェックバルブが配置される請求項３記載の燃料噴射
装置。
【請求項５】前記燃料供給通路手段が、前記計量噴射チ
ャンバの放射方向外側に前記プランジャシートディスク
を通って延出する３つの燃料供給通路を含み、１つの周
方向に延出するチャネルがプランジャシートディスクの
上面で第１及び第２の前記燃料供給通路間に延出し、ま
た他の１つの周方向に延出するチャネルが、前記プラン
ジャシートディスクの下面で前記第２及び第３の前記燃
料供給通路間に延出し；前記チェックバルブが前記第１
及び前記第３の燃料供給通路のそれぞれにおいて配置さ
れる請求項４記載の燃料噴射装置。
【請求項６】前記チェックバルブが、ボールタイプのチ
ェックバルブであり、前記第１及び第３の通路が、それ
ぞれのボールタイプチェックバルブのボール部材に対し
てシートを形成するために拡大された上端を有する請求
項５記載の燃料噴射装置。
【請求項７】前記噴射装置ボデーが、上部噴射装置バレ
ル部と、下部噴射装置バレル部と、前記フロープランジ
ャシートディスクと、スプリングハウジングブロック
と、前記噴射オリフィスを備える噴射ノズルを有する噴
射装置カップと、リテーナと、を含み；前記リテーナが
噴射装置カップを収容し、前記噴射装置カップはその噴
射ノズルがその底端から突出するように支持され、前記
下部バレル部が、前記プランジャシートディスク上に支
持されてリテーナに収容され、前記プランジャシートデ
ィスクが、前記スプリングハウジングブロックと噴射装
置カップ上に積まれて前記リテーナに収容され、；前記
リテーナは、前記上部バレル部と端同士をつなぐ形で、
前記リテーナに収容される前記リテーナボデーの部分を
固定する請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項８】１つの燃料供給チャネルがプランジャシー
トディスクの上面に形成されると共に前記下部バレル部
によってカバーされ、また他の１つの燃料供給チャネル
が、プランジャシートディスクの下面に形成されると共
にスプリングハウジングによってカバーされる請求項７
記載の燃料噴射装置。
【請求項９】前記計量噴射プランジャが、上部プランジ
ャと、前記上部プランジャと前記計量噴射プランジャと
の間に配置されるタイミングプランジャと、を有するプ
ランジャアセンブリの一部であり；前記計量噴射プラン
ジャから離れる方向に前記タイミングプランジャに圧力
を与えるリターンスプリング手段が提供され、前記リタ
ーンスプリング手段の一端が、前記計量噴射プランジャ
のまわりに取り付けられたリターンスプリング保持器に
よって保持され；バルブスプリング及びバルブスプリン
グ保持器が提供され、前記バルブスプリングの下端が、
前記バルブスプリング保持器によって保持され、前記バ
ルブスプリングの上端が、噴射装置ボデーの固定面と係
合し；前記バルブスプリング及びバルブスプリング保持
器が、前記リターンスプリング手段とリターンスプリン
グ保持器の回りに同心的に配置されて前記圧力応答バル
ブ手段を形成する請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】前記噴射装置ボデーが、上部噴射装置バ
レル部と、下部噴射装置バレル部と、前記フロープラン
ジャシートディスクと、スプリングハウジングブロック
と、前記噴射オリフィスを備える噴射ノズルを有する噴
射装置カップと、リテーナと、を有し；前記リテーナが
噴射装置カップを収容し、前記噴射装置カップはその噴
射ノズルがその底端から突出するように支持され、下部
バレル部が、プランジャシートディスク上に支持されて
リテーナに収容され、前記プランジャシートディスク
は、スプリングハウジングブロックと噴射装置カップの
上に積まれて前記リテーナに収容され；前記リテーナ
は、上部バレル部と端同士をつなぐ形で、前記リテーナ
内に収容される噴射装置ボデーの部分を固定する請求項
９記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】１つの燃料供給チャネルが、プランジャ
シートディスクの上面に形成されると共に前記下部バレ
ル部によってカバーされ、また他の１つの燃料供給チャ
ネルが、前記プランジャシートディスクの下面に形成さ
れると共に前記スプリングハウジングによってカバーさ
れる請求項10記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】前記ドレイン通路が、前記計量噴射オリ
フィスの端面で中心に位置される入口を有し；燃料供給
通路手段が、プランジャシートディスクの上面のチャネ
ルによって形成され、前記チャネルが、前記計量噴射チ
ャンバの放射方向外側に位置される位置から、前記プラ
ンジャシートディスクの少なくとも中心へと通る請求項
10記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】計量された燃料が前記噴射装置から漏出
するのを防止するために、前記燃料供給通路手段におい
て１対のチェックバルブが配置される請求項12記載の燃
料噴射装置。
【請求項１４】前記燃料供給通路手段が、前記計量噴射
チャンバの放射方向外側に前記プランジャシートディス
クを通って延出する３つの燃料供給通路からなり、１つ
の周方向に延出するチャネルが、前記プランジャシート
ディスクの上面で第１及び第２の前記燃料供給通路間に
延出し、他の１つの周方向に延出するチャネルが、プラ
ンジャシートディスクの下面で第２及び第３の前記燃料
供給通路間に延出し；前記チェックバルブが、前記第１
及び第３の燃料供給通路のそれぞれに配置される請求項
13記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】前記チェックバルブがボールタイプのチ
ェックバルブであり、前記第１及び第３の通路が、それ
ぞれのボールタイプチェックバルブのボール部材に対し
てシートを形成するように拡大された上面を有する請求
項14記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】中心ボアを含む噴射装置ボデーと、前記
噴射装置ボデーの下端における噴射オリフィスとを有
し、計量噴射プランジャが、前記燃料噴射装置のボデー
に形成されるドレイン通路を介して低圧力領域と連通す
るための、前記プランジャを通って形成されるドレイン
通路手段を有し、前記計量噴射プランジャが、前記中心
ボアの下端と前記噴射オリフィスとの間に取り付けられ
るフロー供給プランジャシートディスクと共に前記中心
ボアの下端に可変容量計量噴射チャンバを画定するよう
に前記中心ボアに搭載され、前記計量噴射チャンバから
前記低圧力領域へと前記ドレイン通路を介して燃料が予
定より早く排出されるのを防止するための手段が、前記
計量噴射プランジャのまわりに配置されて前記ドレイン
通路の出口端に作用するスプリング荷重圧力応答バルブ
を含む燃料噴射装置であって；前記圧力応答バルブ手段
が、バルブスプリング及びバルブスプリング保持器を含
み；前記バルブスプリング及びバルブスプリング保持器
が、前記計量噴射プランジャの回りに同心的に配置さ
れ、前記バルブスプリングの下端が、前記バルブスプリ
ング保持器によって保持され、前記バルブスプリングの
上端が、前記噴射装置ボデーの固定面と係合し；前記バ
ルブスプリング保持器が、前記ドレイン通路からの流れ
を阻止すると共に阻止を解除するためのバルブ部材とし
て働く燃料噴射装置。
【請求項１７】前記計量噴射プランジャが、上部プラン
ジャと、前記上部プランジャと前記計量噴射プランジャ
との間に配置されるタイミングプランジャと、を有する
プランジャアセンブリの一部である請求項16記載の燃料
噴射装置。
【請求項１８】前記計量噴射プランジャから離れる方向
に前記タイミングプランジャに圧力を与えるためのリタ
ーンスプリング手段が提供され、前記リターンスプリン
グ手段の一端が、前記計量噴射プランジャのまわりに取
り付けられるリターンスプリング保持器によって保持さ
れる請求項17記載の燃料噴射装置。
【請求項１９】前記噴射装置ボデーが、上部噴射装置バ
レル部と、下部噴射装置バレル部と、前記フロープラン
ジャシートディスクと、スプリングハウジングブロック
と、前記噴射オリフィスを備える噴射ノズルを有する噴
射装置カップと、リテーナと、を含み；前記リテーナが
噴射装置カップを収容し、前記噴射装置カップはその噴
射ノズルがその底端から突出するように支持され、前記
下部バレル部がプランジャシートディスク上に支持され
てリテーナに収容され、前記プランジャシートディスク
がスプリングハウジングブロック及び噴射装置カップ上
に積まれてリテーナに収容され；前記リテーナが、前記
上部バレル部と端同士をつなぐ形で、前記リテーナ内に
収容される噴射装置ボデーの部分を固定する請求項17記
載の燃料噴射装置。
【請求項２０】前記噴射装置ボデーが、上部噴射装置バ
レル部と、下部噴射装置バレル部と、前記フロープラン
ジャシートディスクと、スプリングハウジングブロック
と、前記噴射オリフィスを備える噴射ノズルを有する噴
射装置カップと、リテーナと、を含み；前記リテーナが
噴射装置カップを収容し、前記噴射装置カップはその噴
射ノズルがその底端から突出するように支持され、下部
バレル部が、プランジャシートディスク上に支持されて
リテーナに収容され、前記プランジャシートディスク
が、スプリングハウジングブロック及び噴射装置カップ
上に積まれてリテーナに収容され；前記リテーナが、前
記上部バレル部と端同士をつなぐ形で、前記リテーナに
収容される噴射装置ボデーの部分を固定する請求項16記
載の燃料噴射装置。