JP3037753B2 - 作動流体圧力が可変な油圧作動式電子制御ユニット燃料噴射装置 - Google Patents

作動流体圧力が可変な油圧作動式電子制御ユニット燃料噴射装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般に燃料噴射装置に関し、より詳細に
は、油圧作動式電気制御燃料噴射装置に関する。
背景技術 油圧作動式燃料噴射装置の例は、米国特許第4,459,95
9号に開示されている。この米国特許では、第１油圧回
路が、エンジン負荷状態に応じて、ブースター又は増強
ピスントンを作動させるための作動油の可変圧力を形成
する。
燃料噴射のタイミングと量の正確な制御のためには、
所望の作動流体圧力の正確な制御が重要である。しか
し、上記米国特許では、油圧回路内の幾つかの部品の作
動が変化するために、所望の作動流体圧力を達成するこ
と、あるいは維持することが困難である。たとえば、上
記米国特許に示された油圧ポンプでは、通常は、エンジ
ンにより駆動される速度に応じてポンプ効率が変化す
る。しかも、ポンプや他の油圧部品は、不正確な製造と
磨耗による変化のために作動状態に変化を生じる。
本発明は、上述の問題の一又はそれ以上を解決するも
のである。
発明の開示 本発明の一態様においては、油圧作動型電子制御式噴
射器と該噴射器に油圧作動流体を供給するための手段と
を備えた油圧作動型電子制御式燃料噴射装置が開示され
る。この装置は又、噴射器に供給される油圧作動流体の
圧力を検出し、この検出した圧力を示す圧力表示信号を
発生するための手段を備える。さらに、この装置は、噴
射器に供給される油圧作動流体の圧力を制御し、圧力表
示信号に応じて圧力の大きさを修正する手段を含む。
本発明の他の態様においては、少なくとも一つの噴射
器を有する油圧作動型電子制御式燃料噴射装置を作動さ
せるための方法が開示される。この方法は、油圧作動流
体を加圧し、この加圧した油圧作動流体を噴射器に供給
し、該噴射器に供給された油圧作動流体の圧力を検出し
て検出した圧力を表示する圧力表示信号を発生する各段
階を備える。この方法は又、噴射器に供給された油圧作
動流体の圧力を制御し、該圧力の大きさを該圧力表示信
号に応じて修正する段階を含む。
本発明は、所望の可変圧力設定を達成し、該圧力を希
望する期間にわたり維持することの助けとなる作動流体
圧力の閉ループ制御を与えるものである。作動流体圧力
の正確な制御を行うことは、燃料噴射のタイミングと量
の正確な制御の助けとなる。
図面の簡単な説明 図１は、複数のユニット噴射器を有する内燃機関のた
めの、作動流体回路及び燃料噴射回路の両方を含む本発
明の油圧作動電子制御式ユニット噴射器型燃料装置の概
略図である。
図２は、例示的な内燃機関に取り付けられた状態で示
す図１のユニット噴射器の一実施例の概略部分断面図で
ある。
図３は、図２に示すユニット噴射器の拡大断面図であ
る。
図４は、図３に示すユニット噴射器の上部の拡大断面
図である。
図５は、図３に示すユニット噴射器の下部の拡大断面
図である。
図６は、図３に示すユニット噴射器の部品の第１の部
分の分解斜視図である。
図７は、図３に示すユニット噴射器の部品の第２の部
分の分解斜視図である。
図８は、図３に示すユニット噴射器の部品の第３の部
分の分解斜視図である。
図９は、図３に示すユニット噴射器の部品の第４の部
分の分解斜視図である。
図10は、図３のユニット噴射器の第５の部分を示す分
解斜視図である。
図11は、図３のユニット噴射器の第６の部分を示す分
解斜視図である。
図12は、図１に概略を示す作動流体及び減衰流体供給
装置の詳細についての回路図である。
図13は、図１に概略を示す燃料供給装置の詳細につい
ての回路図である。
発明を実施するための最良の形態 図１ないし図13を参照すると、これらの図は、すべて
にわたり同一の要素を同一の参照符号を付して示すもの
であり、これらの図には、本発明の第１実施例である油
圧作動の電子制御式ユニット噴射器燃料装置10が示され
ており、これを以下にHEUI燃料噴射装置と呼ぶ。この例
示されたHEUI燃料噴射装置10は、図１、２、12、13にお
いて、ディーゼルサイクルの直接噴射型内燃機関12に適
用した状態で示してある。図１、12、13にはＶ型８気筒
エンジンが示してあり、これについて以下に説明する
が、本発明は、他の形式のエンジン、たとえば直列エン
ジンやロータリーエンジンにも適用でき、気筒数又は燃
料室数は８より多くても少なくてもよい。例示するエン
ジン12は、図２に一部のみが示してあり、一対のシリン
ダヘッド14を有する。各シリンダヘッド14は、１又はそ
れ以上（例えば４個）のユニット噴射器孔16を有する。
図１及び図２を参照すると、HEUI燃料噴射装置10は、
それぞれのユニット噴射器孔16に配置される１個又はそ
れ以上の油圧作動の電子制御式ユニット噴射器18と、各
ユニット噴射器18に油圧作動流体及び減衰流体を供給す
る手段又は装置20と、各ユニット噴射器18に燃料を供給
する手段又は装置22と、HEUI燃料噴射装置10を電子的に
制御する手段又は装置24を備える。
図３を参照すると、各ユニット噴射器18は、縦軸26を
有し、アクチュエータバルブ組立体28と、本体30と、同
部32と、ノズル・チップ組立体34とを備える。縦軸26
は，エンジン燃料室の軸に対して選定した角度Ａを定め
る。
アクチュエータバルブ組立体28は、図１に示す電子制
御信号S10の受信に応答して各ユニット噴射器18に比較
的高圧の作動流体か比較的低圧の減衰流体を選択的に連
通させる手段又は装置として構成されている。図３、
４、６、８を参照すると、アクチュエータバルブ組立体
28は、好ましくはソレノイド組立体の形態のアクチュエ
ータ36と、好ましくはポペットバルブの形態のバルブ38
を備える。ソレノイド組立体36は、固定のステータ組立
体40と可動のアーマチュア42を有する。
図３、６に示すように、ステータ組立体40は、１又は
それ以上の第１ファスナー44と、ステータ46と、電気コ
ネクタ48とを有する。図示してはいないが、ステータ46
は、たとえばＥ型フレームを積み重ね、該Ｅ型フレーム
に電線を巻いた通常の構成でよい。
図４、６に示すように、アーマチュア42は、反対側に
向いた一対の平坦な第１面52、及び第２面54と、ソレノ
イド組立体36の膨張収縮可能な凹部に対して減衰流体を
流通させたり、集めたり、排出したりする手段又は装置
56とを有する。図４に示すように、アーマチュア42の第
１面52はステータ46から離れて位置し、したがってアー
マチュア42とステータ46は協働して上部アーマチュア凹
部57又はギャップを構成する。
流通させ、集め、排出する手段56は、第１面52と第２
面54との間を縦方向に延びる１又はそれ以上の通路58を
有することが好ましい。たとえば、図４及び図６に示す
ように、通路58は一対の円形孔の形態で設けられる。さ
らに、流通させ、集め、排出する手段56は、ステータ46
に直接面するアーマチュア42の第１面52に形成された１
又はそれ以上の細長い集積溝60を有する。各集積溝60
は、第１面52を幅方向に横切って横方向に延び、それぞ
れの通路58に交差するか、連通する。たとえば、図４、
６に示すように、互いに平行な一対の集積溝60が設けら
れて、上部アーマチュア凹部57に連通し、該凹部に溜ま
った減衰流体を集めるように働く。別の実施例では、円
形断面の通路58の代わりに、細長い断面又は楕円形断面
の通路を設けてもよい。さらに別の実施例では、アーマ
チュア42の第１面52に面するステータ46の部分に、集積
溝60が同様に設けられ、アーマチュア42の通路58に連通
する。換言すると、集積溝60は、ステータ46とアーマチ
ュア42の一方又は両方に形成することができる。各通路
58及び集積溝60の大きさ及び位置は、減衰流体を、上部
アーマチュア凹部57を含むソレノイド組立体36の凹部に
対して流通させ、集め、そして排出させるのに十分であ
るが、ソレノイド組立体36の十分な磁気的な性能に必要
なステータ46及びアーマチュア42の磁路の大きさを増大
させない程度に小さいものとなるように注意して選ばれ
る。
図４に示すように、アーマチュア42が電気的に消磁さ
れた状態で、アーマチュア42とステータ46との間に精密
に制御された軸方向間隙すなわちギャップC1（たとえば
約0.377mm又は0.0148in.）が形成される。間隙C1は、上
部アーマチュア凹部57の一部を構成し、減衰流体が間隙
C1から周期的に排出される際の可動アーマチュア42に対
し減衰流体が与える減衰の程度を決定するのを助ける。
間隙C1は又、ソレノイド組立体36が電気的に励磁された
ときにステータ46からアーマチュア42に与えられる磁力
を決定するのを助ける。
図３及び図２、４、６、７を参照すると、本体30は、
１又はそれ以上の第２ファスナー62と、環状アーマチュ
アスペーサ64と、１又はそれ以上の第３ファスナー66
と、アダプタＯリングシール68と、ポペットアダプタ70
と、環状ユニット噴射器クランプ72と、ポペットシム74
と、ポペットスリーブ76と、ポペットスプリング78と、
ピストンバルブ本体80と、外部に配置される第１本体Ｏ
リングシール82と、外部に配置される第２本体Ｏリング
シール84と、内部に配置される第３本体Ｏリングシール
86と、増強ピストン88とを備える。
第１ファスナー44は、スプリング組立体40とアーマチ
ュアスペーサ64をポペットアダプタ70にねじにより結合
する。第２ファスナー62は、アーマチュア42をポペット
バルブ38にねじにより結合し、アーマチュア42とポペッ
トバルブ38が一体となって動かされるようにする。第３
ファスナー66は、ポペットアダプタ70を本体80にねじに
より結合する。
アーマチュアスペーサ64は、縦軸26に沿って測った厚
さがアーマチュア42の厚さより所定の量だけ大きい。図
４に示すように、アーマチュア42の第２面54はポペット
アダプタ70から離れており、アーマチュア42とポペット
アダプタ70は協働して下側アーマチュア凹部89すなわち
ギャップを形成する。各通路58と集積溝60の大きさと位
置は、下側アーマチュア凹部89を含むソレノイド組立体
36の凹部に対して、減衰流体を、満足に流通させ、集
め、排出するに十分であるが、ソレノイド組立体36の満
足な磁気特性のために必要となるスペーサ46及びアーマ
チュア42内の磁路の量を最大にするに十分なほど小さく
なるように、注意して定める。図６に示すように、アー
マチュアスペーサ64は、一対の反対方向に向いた第１面
90と第２面92、及び内側周面94と外側周面96を有する。
図４に示すように、アーマチュアスペーサ64の第１面90
はステータ組立体40に向き、これに直接的に接触してい
る。アーマチュアスペーサ64の第２面92はポペットアダ
プタ70に向き、これに直接的に接触している。アーマチ
ュアスペーサ64の第２面92には、１又はそれ以上のドレ
ン通路すなわちスロット98が形成され、この通路は内側
周面94から外側周面96まで延びている。他の構成とし
て、アーマチュアスペーサ64の第１面90にドレン通路す
なわちスロット98を形成してもよい。エンジン作動中
に、アーマチュアスペーサ64のドレン通路98が、流通、
集積、排出手段56と協働して上部及び下部アーマチュア
凹部57、89に流通した減衰流体を排出する。アーマチュ
アスペーサ64のドレン通路98は、エンジンの作動中にア
ーマチュア42及びポペットバルブ38の動きに対する減衰
を助長するように、減衰流体の流れに対して所定の制限
を与えるような寸法にすることが好ましい。アーマチュ
アスペーサ64のドレン通路98は、流通、集積、排出手段
56と協働して、エンジン停止後に上部及び下部アーマチ
ュア凹部57、89から減衰流体を排出するように作用す
る。作動流体と減衰流体としてエンジン潤滑油が選定さ
れている場合には、アーマチュアスペーサ64のドレン通
路98は、図２に示すように、シリンダヘッドカバー99に
囲まれた空間に連通するようにすることが好ましい。こ
の空間の流体は、作動流体サンプに連通し、該サンプに
戻される。
図４及び図７に示すように、ポペットアダプタ70に
は、縦方向に延びるように中央に位置して主孔100が貫
通形成されている。主孔100の一端部の内部には、環状
周溝102が形成されている。ポペットアダプタ70には、
主孔100の他端に皿繰り部104が形成されている。ポペッ
トスリーブ76とポペットアダプタ70の皿繰り部104との
間に、環状ドレン通路106が形成されている。ポペット
アダプタ70は又、ドレン通路108を有し、このドレン通
路108は環状ドレン通路106に交差してポペットアダプタ
70の外周面110まで横方向に延びる。作動流体と減衰流
体としてエンジン潤滑油を選んだ場合には、ポペットア
ダプタ70のドレン通路108は図２に示すようにシリンダ
ヘッドカバー99で囲まれた空間に連通するようにするこ
とが好ましい。
図４に示すように、下部アーマチュア凹部89は、アー
マチュア42が電気的に消磁された状態でアーマチュア42
の第２面54とポペットアダプタ70との間に形成される精
密に制御された（たとえば約0.120mm又は0.00472in）軸
方向間隙すなわちギャップC2を有する。この間隙C2は、
下部アーマチュア凹部89を形成するのを助けるととも
に、間隙C2から排出された減衰流体により可動アーマチ
ュア42に与えられる減衰の程度を決定する助けとなる。
間隙C2の大きさは、ポペットバルブ38の質量と使用され
る減衰流体の形式（たとえば粘性特性）に応じて選ばれ
る。
環状のユニット噴射器クランプ72は、各ユニット噴射
器18をそれぞれのエンジンシリンダヘッド14に取り外し
可能にクランプするために設けられるものである。好ま
しい構成では、図７に示すように、クランプ72は、内周
面112と、該内周面112上に直径方向に相対向するように
平行に形成された一対の平坦な第１面114と、第２面11
6、及び内周面112に直径方向相対向するように形成され
た一対の半円筒形スロット118、120を備える。各スロッ
ト118、120は、第１面114と第２面116との間で該面に平
行な軸線上に配置される。図２に示すように、各スロッ
ト118、120は、クランプ72とユニット噴射器18をエンジ
ン12のシリンダヘッド14にねじにより結合するためのフ
ァスナー122、124に係合するように構成される。
図３に示すように、ポペットシム74がポペットアダプ
タ70とポペットスリーブ76との間に配置される。ポペッ
トシム74は、ポペットバルブ38の上向きリフトすなわち
変位量を決定する厚さに選定される。
図４に示すように、ポペットスリーブ76はポペットア
ダプタ70の主孔100に比較的緩く嵌合して摺動可能なよ
うに配置されている。アダプタＯリングシール68は、ポ
ペットスリーブ76とポペットアダプタ70との間の環状間
隙に配置され、ポペットアダプタ70の主孔100に形成さ
れた環状周溝102に着座している。アダプタＯリングシ
ール68は、この環状間隙が作動流体又は減衰流体を直接
に下部アーマチュア凹部89とドレン通路106に連通させ
ないようにするために設けられている。図４及び図７に
示すように、ポペットスリーブ76には、中央に配置され
た主孔126と１又はそれ以上の（好ましくは２個）横方
向に延びる通路128とが設けられており、この通路128が
環状ドレン通路106と主孔126との間に作動流体又は減衰
流体を流通させる。通路128の大きさは、この通路128が
ポペットバルブ38の動きを減衰させる流体流れの制限オ
リフィス又は固定オリフィスとして機能するように選定
する。ポペットスリーブ76は、一端部において、主孔12
6の入口まわりに環状（好ましくは截頭円錐形）のシー
ト129と環状の肩部130が形成されている。
図３に示すように、ポペットスプリング78の一端がポ
ペットスリーブ76の環状肩部130に接触し、他端がポペ
ットバルブ38に接触する。ポペットスプリング78は圧縮
コイルスプリングであることが好ましく、ポペットバル
ブ38とアーマチュア42をステータ46から離れるように軸
方向に付勢する手段又は装置として設けられる。ポペッ
トスプリング78は又、ポペットスリーブ76とポペットシ
ム74を固定のポペットアダプタ70に向けて付勢して、ポ
ペットバルブ38が通常はポペットスリーブ76上の環状シ
ート129から離れるようにする。
図８に示すように、ポペットバルブ38は、第１端部13
2と、中間部134と、第２端部136とを有する。図４に示
すように、第１端部132はアダプタ42の第２面54に接触
する。第１端部132は、中間部134に対して小径であるこ
とが好ましく、ポペットスリーブ76と協働して上部ポペ
ットバルブ凹部138を形成する。上部ポペットバルブ凹
部138は、下部アーマチュア凹部89に直接に流体接続さ
れる。
ポペットバルブ38の中間部134は、環状の周面140と１
又はそれ以上の（好ましくは２個）通路142を有する。
ポペットバルブ38の環状周面140は、選定した環状間隙C
3aをもってポペットスリーブ76の主孔126内に配置され
ている。この環状間隙は、ポペットバルブ38とポペット
スリーブ76との間に摺動嵌合を行わせる程度であること
が好ましく、たとえば約0.080mm又は約0.00315inの直径
方向間隙とする。ポペットスリーブ76の外側の周面は、
間隙C3aより大きい選定された直径方向間隙をもってポ
ペットアダプタ70の主孔100内に配置される。ポペット
バルブ38の環状周面140上に、上部環状周溝144と環状の
第１すなわち上部シート146が形成されている。上部環
状周溝144の縦軸26に沿って測った幅は、ポペットバル
ブ38の選定した全行程にわたって、該ポペットバルブ38
の環状周溝144がポペットスリーブ76の通路128に常時流
体的に連通するような寸法にされている。ポペットバル
ブ38の上部シート146の形状は、半球状であることが好
ましいが、截頭円錐形でもよい。ポペットバルブの上部
シート146は、ポペットスリーブ76に形成した環状シー
ト129に選択的に係合したり離れたりする。
ポペットバルブ38の第２端部136は、図４に示す下部
ポペットバルブ凹部148を形成するように中空であるこ
とが好ましい。ポペットバルブ38の通路142の各々は、
流体に対する選定した制限を有し、上部ポペットバルブ
凹部138と下部ポペットバルブ凹部148との間に減衰流体
を流通させる。ポペットバルブ38の第２端部136の一部
は、以下に説明するように、本体80内で精密に案内され
る。ポペットバルブ38の第２端部136は、環状の第２す
なわち下部シート149と、環状の周状肩部150と、環状の
下部周溝152とを備える。ポペットバルブの下部シート1
49の形状は截頭円錐形であることが好ましい。第１、第
２シート146、149は、それぞれ油圧に露出される有効面
積を有する。
一つの実施例では、第１シート146の有効面積が第２
シート149の有効面積より小さい。この実施例では、ポ
ペットバルブ38に作用する実効油圧力が、アクチュエー
タ36の電気力を助けてバルブ38を第１位置から第３位置
に動かす。他の実施例では、第シート146の有効面積が
第２シート149の有効面積より大きい。この実施例で
は、ポペットバルブ38に作用する実効油圧力がスリーブ
78を助けて、バルブ38を第３位置から第１位置に動か
す。
ポペットスリーブ76は選定した精密な位置上の及び直
径方向の許容誤差をもってポペットアクチュエータ70内
に緩く嵌合され、ポペットバルブ38は選定した精密な位
置上の及び直径方向の許容誤差でもって本体80内に比較
的緊密に嵌合指せられることが好ましい。この形状は、
ポペットバルブ38がユニット噴射器18の縦軸26に沿って
移動する際に、ポペットスリーブ76とポペットバルブ38
との間のミスアラインメントを吸収するのを助ける。ポ
ペットバルブ38に形成した環状肩部150は、ポペットス
プリング78の他端に接触する。下部シート149は、高圧
作動流体の増強ピストン88に対する連通を選択的に開い
たり遮断したりする手段として機能する。上部シート14
6は、高圧作動流体の低圧ドレンに対する連通と、低圧
減衰流体の上部及び下部アーマチュア凹部57、89と上部
及び下部ポペットバルブ凹部138、148に対する連通を選
択的に開いたり遮断したりする手段として機能する。
ポペットバルブ38は、第１、第２、第３位置の間で可
動である。たとえば、ポペットバルブ38の一方向への全
移動行程は、約0.25mm又は約0.0098in.である。ポペッ
トバルブ38の第１位置は、ポペットスプリング78の付勢
力のもとでポペットバルブの下部シート149が本体80に
着座する位置として定義される。ポペットバルブ38の第
１位置では、ポペットバルブの上部シート146が選定し
た間隙だけポペットスリーブ76の環状シート129から離
れている。
ステータ組立体40が電気的に励磁されると、アーマチ
ュア42が磁気的に吸引され、ポペットバルブ38は（図３
に示す方向に）軸方向上向きに第３位置に動く。ポペッ
トバルブ38の第３位置は、該ポペットバルブ38の上部シ
ート146がポペットスリーブ76の環状シート129に着座す
る位置として定義される。ポペットバルブ38の第３位置
では、該ポペットバルブ38の下部シート129が本体80か
ら離れる。
第１位置と第２位置との間で、ポペットバルブ38は第
２すなわち中間位置をとる。この位置では、ポペットバ
ルブ38の下部シート149と上部シート146の両方が本体80
とポペットスリーブ76から離れる。ポペットバルブ38の
この第２位置では、作動流体が、上部環状周溝144と、
通路128と、環状ドレン通路106と、ドレン通路108とを
通して排出される。さらに、ポペットバルブ38の第２位
置では、減衰流体の粘性が十分に低い場合に、減衰流体
が間隙C3aを通って下部及び上部アーマチュア凹部89、5
0に流通する。
間隙C3aは、ポペットスリーブ76の通路128の下流側
（すなわち作動流体入口通路158に対して）に配置する
ことが好ましい。この場合には、ポペットバルブ38が第
３位置（すなわち上部シート146に着座した位置）から
第１位置に向かって移動するとき、ポペットバルブ38が
第１位置（すなわち下部シート149に着座する位置）に
達する前の第２位置をとる間に、環状室163内の作動流
体の一部が減衰流体として間隙C3aを通る。
ソレノイド組立体36は、ポペットバルブ38を、その第
１位置から第２位置に、また第３位置に、或いはその逆
に選択的に変位させるための電子的に制御されるアクチ
ュエータの多くの可能な形態の一つである。また、圧電
式アクチュエータのような他の形式の電子制御アクチュ
エータをソレノイド組立体36の代わりに使用してもよ
い。
ポペットバルブ38の形態のバルブは、この用途におい
ては、スプールバルブに比して少なくとも２つの利点を
有する。第一に、ポペットバルブは、座から離れた状態
で、軸方向変位量が少ない割合に比較的大きな流体の流
路面積を形成する。したがって、ポペットバルブ38は、
アクチュエータ36を十分に駆動するために、スプールバ
ルブよりも電気エネルギの要求量が少ない。第二に、ス
プールバルブはバルブ本体に対して幾分かの直径方向間
隙を有するのに対して、ポペットバルブは、座に対して
確実にシールを構成するので、ポペットバルブはスプー
ルバルブよりも良好なシールを達成する。ポペットバル
ブ38は又、単一ステージ型（すなわち一体型）であるこ
とが好ましい。本発明の用途では、単一ステージ型は、
２ステージ型すなわちパイロット作動バルブに比べて価
格が低く、特定の用途にユニット噴射器を組み込むの
に、より融通性があり、作動が簡単である、という点で
有利である。
図３ないし図５及び図８に示すように、本体80は、互
いに反対方向に向いた一対の第１、第２盲孔154、156
と、１又はそれ以上の作動流体通路158と、上記第１、
第２盲孔154、156間を連通するための作動流体用の中間
通路160と、外部周面162とを有する。ポペットバルブ38
の下部環状周溝152の縦軸26に沿って測った幅は、ポペ
ットバルブ38の選定された全移動行程にわたって、本体
80の入口通路158と連通を保つような大きさに定められ
る。
本体80の第１盲孔154はアーマチュア42に面してお
り、ポペットバルブ38の第２端部136と中間部134の両方
を受けるようになっている。本体80の第１盲孔154とポ
ペットバルブ38の第２端部136は、相対応して環状室163
を形成する。環状室163に連通した作動流体は、ポペッ
トバルブ38が第１位置又は第２位置にあるときには比較
的低圧である。ポペットバルブ38が第３位置にあるとき
には、環状室163に連通した作動流体は比較的高圧であ
る。第１盲孔154は、小径部164と環状（好ましくは截頭
円錐形）のシート166を構成するように段付き形状であ
る。第１盲孔154の小径部164は、直径方向間隙C3aより
小さい精密に制御された選ばれた直径方向間隙C3bをも
ってポペットバルブ38の第２端部136を案内する。本体8
0の環状シート166は、ポペットバルブ38の下部シート14
9に対して選択的に係合したり離れたりするようになっ
ている。
本体80の第２盲孔156は、以下に説明するように、胴
部組立体32を受けるようになっている。図５に示すよう
に、第２盲孔156は、内部に環状周溝168を有し、この溝
に第３本体Ｏリングシールが配置されている。この第３
本体Ｏリングシール86は、ピストンポンプ室190にある
作動流体を、ピストン室192内にある燃料からシール又
は遮断するための手段又は装置として設けられる。この
配置は、燃料が作動流体又は減衰流体の潤滑特性や粘性
を薄めるのを防止する助けとなる。他の構成として、環
状周溝168が漏れた作動流体の集積空間として機能し、
集められた流体がドレン通路（図示せず）から作動流体
サンプに戻される場合には、第３本体Ｏリングシール86
は省略してもよい。第２盲孔156には、シート170が形成
される。
図４、図５及び図８に示すように、本体80の外側周面
162は、軸方向に間隔をもった第１、第２、第３環状周
溝172、174、176を有する。この外側周面162は又、反対
方向に向いた平行で平坦な第１、第２面178、180と、一
対の横方向に延びる肩部182、184を備える。第２環状周
溝174は軸方向にみて第１、第３環状周溝172、176間に
位置し、シリンダヘッド14に対して環状の作動流体入口
通路を構成する。第１、第２本体Ｏリングシール82、84
のそれぞれが、第１、第３環状周溝172、176内に配置さ
れる。第２本体Ｏリングシール84は、第２環状周溝174
付近にある作動流体を、胴部組立体の付近にある燃料か
ら確実にシールし、または遮断する手段ないしは装置と
して設けられる。
クランプ72に形成される平坦な第１、第２面114、116
は、本体80の平坦な第１、第２面178、180に係合して、
ユニット噴射器18をエンジンシリンダヘッド14に対して
適切に方向付けるようになっている。クランプ72は又、
ユニット噴射器18が図２に示すようにシリンダヘッド14
の孔16に取り付けられたとき、本体80の肩部182、184に
接触して該肩部にクランプ負荷を与える。
図３及び図５に示すように、増強ピストン88は本体80
の第２盲孔156内に摺動自在に配置される。図９に示す
ように、増強ピストン88は、ほぼコップ形状のシリンダ
であって、その外径D1が有効横断ポンプ面積A1に対応す
る。増強ピストン88は、クラウン部186とほぼ中空の円
筒形スカート部188を有する。図５に示すように、往復
動可能な増強ピストン88のクラウン部186と本体80の第
２盲孔156は、協働して膨張及び収縮可能なピストンポ
ンプ室190を構成する。往復動可能な増強ピストン88の
スカート部188と、胴部組立体32と、本体80の第２盲孔1
56は、協働して膨張及び収縮可能なピストン室192を構
成する。増強ピストン88には第１、第２ストップ194、1
96が形成されている。第１ストップ194は、本体80のシ
ート170に係合したり離れたりするように、クラウン部1
86の自由端上に配置することが好ましい。第２ストップ
196は、スカート部188の自由端上に配置して胴部組立体
32に突き当たり係合したり離れたりするように構成する
ことが好ましい。
図３、５、９、10に示すように、胴部組立体32は、胴
198と、リングリテーナ200と、ワッシャーリテーナ202
と、プランジャ204と、プランジャスプリング206と、好
ましくはボールチェック型の一方向チェックバルブ208
と、環状スプリングリテーナ210とを有する。
図５に示すように、胴198は精密に形成された、中央
配置の、縦方向に延びる主孔212と、本体80の第２盲孔1
56に連通する出口通路214とを備える。出口通路214は、
環状（好ましくは截頭円錐形）のシート216を出口端部
に有する。胴198は又、環状周溝218が形成された外側周
面を有する。
増強ピストン88に向いた胴198の一端部は、増強ピス
トン88の第２ストップ196のためのシート219として作用
する。図５に示すように、胴のシート219と増強ピスト
ン88の第２ストップ196との間には、選定された軸方向
間隙C4が設けられ、該増強ピストン88の最大変位量すな
わち最大行程を定めるようになっている。
チェックバルブ208は出口通路208内に配置され、スプ
リングリテーナ210により与えられる所期荷重によって
常時シート216に向かって付勢されている。スプリング
リテーナ210は、内部に穴又は切り込みが形成された分
割型の環状部材であることが好ましい。スプリングリテ
ーナ210は、胴198の環状周溝218内に配置されており、
チェックバルブ208だけでなく、胴198も取り囲んでい
る。チェックバルブ208は、比較的小さな穴内に配置さ
れており、スプリングリテーナ210が胴198まわりを回転
するのを防止する。チェックバルブ208がスプリングリ
テーナ210の分割部に面するとその機能を失するが、上
記構成は、該チェックバルブ208がスプリングリテーナ2
10の分割部に面するのを防止する機能を果たす。
また、出口通路が胴198を選定した鋭角（例えば約55
゜）で出るように形成することにより、スプリングリテ
ーナ210は省略してもよい。この変形実施例は、流体圧
力を利用してチェックバルブ208を胴198の環状シート21
6に着座させるようにするものである。
プランジャ204は、胴198の主穴212内に緊密な嵌合状
態で摺動可能に配置されている。ワッシャリテーナ202
は、干渉嵌合状態でプランジャ204に結合されることが
好ましい。さらに、ワッシャリテーナ202は、プランジ
ャ204の環状周溝220に配置されたリングリテーナ200に
より該プランジャ204に固定される。プランジャ204は、
有効横断ポンプ面積A2に対応する直径D2を有する。増強
ピストン88の直径D1は、選定した量だけ直径D2より大き
い。たとえば、面積A1と面積A2の比は、約７対１である
ことが好ましい。勿論、この比は、特定のエンジンの要
求値に応じて所要の噴射特性が得られるように変更して
もよい。プランジャスプリング206は、胴198とワッシャ
リテーナ202との間で、プランジャ204のまわりにほぼ同
軸に配置されている。プランジャスプリング206は、圧
縮コイルスプリングであることが好ましく、プランジャ
204と増強ピストン88を本体80のシート170に向けて上向
きに付勢する。好ましい形態では、本体80は、複数の硬
質鋼の止めピン222を本体80と胴198に形成したピン穴22
4に挿入することにより、胴198に対して正確な角度関係
で結合する。
図３に示すように、ノズルチップ組立体34は、ボール
スプリング226と、ボールスペーサ228と、好ましくはボ
ールチェック型の一方向チェックバルブ230と、ストッ
プ部材232と、複数の硬質鋼の止めピン234と、ストップ
ピン236と、ニードル型チェックスプリング238と、リフ
トスペーサ240と、スリーブ242と、燃料フィルタスクリ
ーンリテーナ246と、ニードルチェック248と、複数の止
めピン250と、ニードルチェックチップ252と、ケース25
4と、第１、第２ケースＯリングシール256、258とを含
む。
ストップ部材232は、軸方向にみて胴198とスリーブ24
2の間に配置されている。ストップ部材232と胴198とプ
ランジャ204とは、協働して燃料ポンプ室260を形成す
る。ストップ部材232は、燃料入口通路262と１又はそれ
以上の分離された燃料吐出通路264を備える。入口通路2
62と吐出通路164は、両方とも燃料ポンプ室260に連通す
る。入口通路262は、内部に環状（好ましくは截頭円錐
形）のシート266が形成され、このシートが胴198にほぼ
向いている。チェックバルブ230とボールスペーサ228と
ボールスプリング226は、ボールスペーサ228がボールス
プリング226とチェックバルブ230との間に位置し、ボー
ルスプリング226が胴198とボールスペーサ228との間に
位置し、チェックバルブ230がボールスペーサ228とスト
ップ部材232の環状シート266との間に位置するように、
入口通路262に配置されている。ボールスペーサ228は、
ボールスプリング226の一端をチェックバルブ230に力を
与える関係になるように位置決めしており、かつ胴198
の方向へのチェックバルブ230の上向きの変位に対する
積極的なストップとして機能する。ボールスプリング22
6は圧縮コイルスプリングであることが好ましく、チェ
ックバルブ230を常時環状シート266に対して付勢する。
代わりの構成として、ボールスペーサ228とボールスプ
リング226をストップ部材232の入口通路262に設けなく
てもよい。
図３及び図５に示すように、スリーブ242は、軸方向
にみて、ストップ部材232とニードルチェックチップ252
の間に配置される。スリーブ242は、ほぼ中央に配置さ
れて縦方向に延びる孔268と、該孔268に連通するように
半径方向に延びる段付きの燃料入口通路270と、ストッ
プ部材232のそれぞれの燃料吐出通路264に連通する１又
はそれ以上の燃料吐出通路272を備える。ストップの孔2
68は、反対方向に向いた第１、第２皿繰り部274、276
と、これら皿繰り部の間に位置する小径案内部278を有
する。第１皿繰り部274は、ストップ部材232の入口通路
262に連通する。第２皿繰り部276は、噴射行程において
リフトスペーサ240が上昇するときに生じるキャビテー
ションを防止するために十分な燃料容積を与えるための
ものである。段付きの燃料入口通路270は、内部に環状
の肩部279を形成する。フィルタスクリーン244は、該環
状の肩部279に向き合った位置で燃料入口通路270内に配
置され、フィルタスクリーンリテーナ246により該肩部
に固定されている。
図３に示すように、リフトスペーサ240は、軸方向に
みて、ストップピン236とニードルチェック248との間に
配置されている。ニードルチェックスプリング238は、
ストップピン236のまわりに配置されている。ストップ
ピン236とニードルチェックスプリング238とリフトスペ
ーサ240は、ニードルチェックスプリング238が所期荷重
を与えられ、ストップ部材232とリフトスペーサ240の両
方に接触するように、スペーサ孔268内に配置されてい
る。ニードルチェックスプリング238は又、スプリング
孔268の案内部278により支持されている。図10に示すよ
うに、リフトスペーサ240は１又はそれ以上の平坦部す
なわち平面280が外周面に形成されている。この平坦部2
80は、可動のリフトスペーサ240の好ましくないポンプ
効果を最小限に抑えるために、リフトスペーサ240とス
リーブ孔268の間に十分な半径方向間隙を与えるもので
ある。
図３に示すように、ニードルチェックチップ252は、
スリーブ242とケース254の間に配置されている。図５及
び図11に示すように、ニードルチェックチップ252は、
ほぼ中央に配置され縦方向に延び内部に環状（好ましく
は截頭円錐形）のシート282が形成された盲孔281と、１
又はそれ以上の吐出通路283と、ハート形の室284と、環
状の吐出通路285を備える。ニードルチェック248とニー
ドルチェックチップ252は、バルブ閉鎖式オリフィス型
であることが好ましい。ニードルチェックチップ252の
一端部は、少なくとも１つ、好ましくは複数の燃料噴射
オリフィスを形成する。ニードルチェックスプリング23
8は、ニードルチェック248がニードルチェックチップ25
2の環状シート282に着座するように、リフトスペーサ24
0とニードルチェック248を常時した向きに付勢する。好
ましい形態では、ニードルチェックチップ252は、さら
に環状のシート部288と、小径ステム部290と、両者の間
に位置する中程度の直径の案内部292とを備える。ピン2
50と、ニードルチェックチップ252とスペーサ242の両方
に形成されたピン孔296とは、ニードルチェックチップ2
52を正確な角度関係でスペーサ242に結合する。
ケース254は、多段階の段部を有し縦方向に延びる第
１、第２、第３孔298、300、302と、内部に配置された
環状のシート304と、外側に配置された環状のシート306
と、１又はそれ以上の半径方向に延びる燃料入口穴308
と、第１、第２外周環状溝310、312とを備える。
第３孔298は、外側に配置された環状のシート306と内
部に配置された環状のシート304の間でケース254の一端
部に配置されている。ニードルチェックチップ252の環
状シート部288は、ケース254の内部環状シート304に対
して着座して、燃焼ガスを燃料に対して確実にシールす
る。ケース254の外側環状シート306は、シリンダヘッド
14のユニット噴射器孔16又はユニット噴射器18とシリン
ダヘッド14のユニット噴射器孔16との間に配置されたス
リーブに形成したシートに対してシールするためのもの
である。ニードルチェックチップ252の中間直径の案内
部292は、ケース254の第３孔302内に完全に収められて
いる。チェックチェックチップ252の細長い小径ステム
部290は、第３孔302を通ってケース254から外向きに突
出している。ニードルチェックチップ252の段付きの形
状は、ニードルチェックチップ252とケース254のシート
288、304が出会う場所の付近で、ハート形室284内の高
圧燃料により高い応力が作用するのに対して、強度上十
分な材料を与えることができる点で有利である。ニード
ルチェックチップ252の中間直径の案内部292は、ケース
254の形状内で小径ステム部290に至る緩やかな変遷部を
与えるものである。したがって、小径ステム部290が通
るシリンダヘッドの孔は比較的小さく、かつ一定の直径
にすることができ、シリンダヘッド14の強度を極端に減
少させることはない。
燃料入口穴308は、ケース254の内壁と胴198の外周面
との間の間隙により構成される環状の燃料入口通路314
に連通する。ケース254の燃料入口穴308は、ユニット噴
射器に燃料を導入する手段又は装置として作用するだけ
でなく、ケース254の雌ねじを本体80の雄ねじに締めつ
けるために使用されるレンチを一時的に係合させる唯一
の手段又は装置としても作用する。
第１、第２ケースＯリングシール256、258は、それぞ
れケース254の第１、第２外周溝310、312内に配置され
ている。第１ケースＯリングシール256は、ユニット噴
射器18の中間部のまわりに設けられて作動流体を燃料か
らシールする。第２ケースＯリングシール258は、ユニ
ット噴射器18の下部まわりに設けられてエンジン燃焼室
で発生する燃焼ガスを胴部組立体32付近の燃料からシー
ルする。
コップ形状のケース254は、ニードルチェックチップ2
52とニードルチェック248とスリーブ242とストップ部材
232と胴198とプランジャ204とプランジャスプリング206
と増強ピストン88を囲んで、これらを本体80に対して保
持する。ケース254は、ねじ結合により本体80に取り外
し可能に取り付けることが好ましい。
主として図12を参照し、図１及び図２も参照すると、
油圧作動流体及び減衰流体供給手段20は、好ましくは作
動流体サンプ316を有する主作動流体回路と、ピックア
ップスクリーン型フィルタ318と、一方向チェックバル
ブ320と、作動流体移送ポンプ322と、作動流体クーラー
324と、１又はそれ以上の作動流体フィルタ326と、流体
フィルタ326に対して作動流体をバイパスさせるための
手段又は装置326と、プライミングすなわちエンジン始
動用リザーバ330と、比較的高圧の作動流体サンプ332
と、第１、第２高圧作動流体マニホルド334、336と、マ
ニホルド334、336間及びポンプ332とマニホルド334、33
6のいずれかとの間における圧力波のヘルムホルツ共鳴
の発生を制御する手段又は装置338と、マニホルド334、
336内の圧力レベルを制御するための手段又は装置340と
を備える。
作動流体として選ばれる流体は、燃料ではなく、同じ
条件で燃料より粘性が高い液体であることが好ましい。
たとえば、作動流体はエンジン潤滑油でもよい。この場
合には、作動りけうたいサンプ316はエンジン潤滑油サ
ンプとなる。
チェックバルブ320は、作動流体を回路内に維持する
ためのサイホン防止バルブとして設けられる。エンジン
停止後にも十分な量の作動流体が回路に存在しており、
エンジン12の迅速な始動が可能になる。
移送ポンプ322は通常の設計のものである。たとえ
ば、移送ポンプ322は比較的低圧（たとえば約413kPa又
は60psi）を発生する歯車ロータポンプとすることがで
きる。
フィルタ326はエレメントを交換できる形式が好まし
い。フィルタバイパス手段328は、流体フィルタ326の上
流側と下流側に接続されたバイパスライン342を備え
る。フィルタバイパス手段328は又、バイパスライン342
内に配置されたフィルタバイパスバルブ344と、バイパ
スライン342とサンプ316との間に接続された戻りライン
346を備える。フィルタバイパス手段328は、さらに戻り
ライン346に配置された作動流体圧力レギュレータ348を
有する。
エンジン作動中に、流体フィルタ326に異物が詰まっ
たときは、流体フィルタ326の下流側の圧力が低下し始
める。この圧力が選定したレベル（たとえば約138kPa又
は20psi）より下がると、フィルタバイパスバルブ344が
作動して、流体フィルタ326をバイパスして作動流体を
プライミングリザーバ330に流れ続けさせる。圧力レギ
ュレータ348は、ポンプ332の上流側にある作動流体が所
定の圧力（たとえば約345kPa又は50psi）を越えるのを
防止する手段として設けられる。この所定の圧力を越え
ると、過剰の作動流体がサンプ316に戻される。
作動流体は、該作動流体としてエンジン潤滑油を使用
する場合には、流体フィルタ326の下流側において第
１、第２分岐通路350、352に分岐される。ほとんど（た
とえば毎分約57リットル又は15ガロン）の潤滑油が、エ
ンジン潤滑系への供給を行う第１分岐通路350に流れ
る。全体の流量の約25ないし33％に相当する残りの潤滑
油（たとえば毎分約15リットル又は４ガロン）が、主作
動流体回路のプライミングリザーバ330に通じる第２分
岐通路352に流れる。
プライミングリザーバ330はエンジン始動時に高圧ポ
ンプ332に所期供給を行って該ポンプの急速な加圧を達
成するための手段として設けられる。プライミングリザ
ーバ330は高圧ポンプ332のポンプ室の上流側に配置さ
れ、別に設けたサンプ316よりもポンプ332に緊密に流体
接続されるように配置されている。たとえば、プライミ
ングリザーバ330は、エンジン12のフロントカバー（図
示せず）と一体に形成することができる。他の構成で
は、プライミングリザーバ330は高圧ポンプ332と一体に
設けてもよい。フィルタリザーバ330の最も高い流体レ
ベルの位置に、選定した流れ制限部356をもった戻りラ
イン354が配置される。この流れ制限部356は固定流路面
積のオリフィスであることが好ましい。戻りライン354
と流れ制限部356は、プライミングリザーバ330から空気
をブリードし、この空気をサンプ316に戻して大気に放
出するために設けられる。
クーラー324の上流側にはクーラーフィルタバイパス
ライン358があり、このラインがクーラー324と流体フィ
ルタ326を完全にバイパスしてプライミングリザーバ330
に直接に通じる。クーラーフィルタバイパスライン358
は、作動流体の粘性が比較的に高くて、低温エンジン作
動状態のときにプライミングリザーバ330に作動流体が
不足する場合に、自動的に作動流体を補給する手段又は
装置として設けられる。クーラーフィルタバイパスライ
ン358には一方向チェックバルブ360が設けられる。
油圧作動流体と減衰流体の低温作動中に、プライミン
グリザーバ330内の流体圧力が移送ポンプ322の吐出圧力
より所定量だけ低くなると、チェックバルブ360がクー
ラーバイパスライン358を通りプライミングリザーバ330
に至る流路を開く。上記圧力差が、チェックバルブ360
をそれにある程度対応する量だけ開いて作動流体の一部
又は全部をフィルタなしで直接にプライミングリザーバ
330に送る。プライミングリザーバ330に通じる第２通路
352が該プライミングリザーバ330を完全に充満させるこ
とができない場合に、クーラーフィルタバイパスライン
358を通る流れが発生する。プライミングリザーバ330内
の圧力が移送ポンプ322の吐出圧に対して所定のレベル
に達すると、チェックバルブ360が閉じられて、プライ
ミングリザーバ330には完全にフィルタされた作動流体
の流れが送られるようになる。
プライミングリザーバ330の底部又はその近傍（最低
の高さの位置）には、高圧ポンプ332の入口に接続され
たポンプ供給通路362が設けられる。好ましい形態で
は、高圧ポンプ332が完全に作動流体により満たされて
いるようにするために、プライミングリザーバ330内の
作動流体の最も高いレベルすなわち高さは、高圧ポンプ
332のポンプ室内の作動流体の最も高いレベルより高く
設定される。
価格を下げるために、高圧ポンプ332は低容積アキシ
ャルピストン型ポンプとし、エンジン12により機械的に
駆動することが好ましい。高圧ポンプ332は、以下に説
明するように、一次可変圧力レギュレータとの組み合わ
せで作動する。他の構成として、一次可変圧力レギュレ
ータを使用せずに、高圧ポンプを可変容積型アキシャル
ピストンポンプとしてもよい。Ｖ型エンジン12のための
HEUI燃料フィルタ装置10においては、高圧ポンプ332
は、HEUIの前部で、対のシリンダヘッド14により形成さ
れるＶ型の頂部又はその付近に配置することが好まし
い。高圧ポンプ332の出口は第１、第２マニホルド供給
通路364、366に連通する。第１、第２マニホルド供給通
路364、366の各々は、それぞれのマニホルド334、336に
連通する。
マニホルド圧力制御手段340は、電子的に制御される
一次圧力レギュレータ368を備えることが好ましい。一
次圧力レギュレータ368は、高圧ポンプ332の出口とサン
プ316に通じる戻りライン370との間に接続される。一次
圧力レギュレータ368は、マニホルド334、336内の圧力
を所定の限界内（たとえば約2067ないし20670kPa又は30
0ないし3000psi）で変化させる手段又は装置として設け
られる。マニホルド334、336内の作動流体圧力を変化さ
せることにより、ユニット噴射器18により供給される燃
料の噴射圧力をそれに応じて変化させることができる。
マニホルド圧力制御手段340は又、一次圧力レギュレー
タ368をバックアップしてマニホルド334、336が所定の
（たとえば約27560kPa又は4000psi）を越えないように
保護する圧力リリーフバルブ372を備える。
一次圧力レギュレータ368又は圧力リリーフバルブ372
は、作動したときに、サンプ316に連通する戻りライン3
70を通して余剰の作動流体を導く。高圧ポンプ332の漏
れ流体は、ケースのドレン通路374を通って戻りライン3
70からサンプ316に流通させられる。マニホルド334、33
6の少なくとも一つに作動流体圧力センサ376が設けら
れ、信号S6を電子制御手段24に戻す。
ヘルムホルツ共鳴制御手段338は、高圧作動流体ポン
プ332を各々のマニホルド334、336に接続する第１、第
２マニホルド供給通路364、366の各々に配置された一方
向チェックバルブ378、380を備える。さらに、ヘルムホ
ルツ共鳴制御手段338は、バイパスライン382、384を備
え、これらのバイパスラインは、各チェックバルブ37
8、380に並列に接続した所定の流れ制限部386、388を有
する。他の構成として、所定の流れ制限部386、388は、
チェックバルブ378、380と一体に形成してオリフィスチ
ェックバルブを構成するようにしてもよい。好ましい構
成では、各流れ制限部386、388は、固定面積のオリフィ
スとするのがよいが、可変面積のオリフィスであっても
よい。
ヘルムホルツ共鳴制御手段338は、相互接続された高
圧マニホルド334、336の間、及びポンプ332といずれか
のマニホルド334、336の間に通常では生じる可能性のあ
る圧力波のヘルムホルツ共鳴を制御可能に減少させ、あ
るいは防止するために設けられる。ヘルムホルツ共鳴を
防止することは、各マニホルド334、336内に、一次圧力
レギュレータ368による一定圧力設定のより均一な圧力
を維持するのを助ける。チェックバルブ378、380は、一
つのマニホルドから他のマニホルドへの流体の流通を遮
断する。バイパスライン382、384と流れ制限部386、388
とは、それぞれのチェックバルブ378、380が閉じた状態
で放出される流体エネルギを消滅させるように作用する
一方のマニホルド334、336から他方のマニホルドへの流
体の流通を減少させる。バイパスライン382、384と流れ
制限部386、388とは又、他の機能も果たす。第一に、こ
れらは、エンジンの作動中、電子制御モジュール454が
一次圧力レギュレータ368にマニホルド334、336内の圧
力を減少させるように信号を送った後に、各マニホルド
334、336内の圧力をブリードして低下させる手段又は装
置として機能する。さらに、これらは、エンジン停止後
にマニホルド内の高圧をブリードして低下させ、エンジ
ン12から作動流体を排出することなくユニット噴射器18
の作用を停止する手段又は装置として機能する。さら
に、エンジン停止後でエンジン12が減速されたときに作
動流体がマニホルド334、336からブリードされなかった
場合には、ユニット噴射器18は黒煙を発生したり、他の
好ましくない排出物を生じ、耳障りなノッキング騒音を
発生する。第二に、これらは、燃料噴射装置10の作動中
に、第１、第２マニホルド334、336の両方の圧力を均等
化するための手段又は装置として機能する。第三に、こ
れらは、以下に説明するように、油圧発生回路の一部を
構成する。各流れ制限部386、388の流路面積とチェック
バルブ378、380の質量及び変位量は、装置の圧力と要求
流量、作動の周期、HEUI燃料噴射装置10の油圧の形態な
どに応じて選定される。
作動流体回路は又、エンジン停止後に、作動流体の冷
却及び収縮、又は作動流体に含まれていた空気の析出に
より生じる各マニホルド334、336内の空洞部を自動的に
充填し又は埋めるための手段又は装置390として機能す
る。この充填手段390の補償効果がなければ、各マニホ
ルド334、336内における作動流体の空洞容積が高圧ポン
プ332によって充填されるまで、この空洞容積がエンジ
ンの始動を遅らせることになる。該充填手段390は作動
流体サイホン通路392を備えることが好ましい。サイホ
ン通路392は、高圧ポンプ332の入口をバイパスし、プラ
イミングリザーバ330とマニホルド334、336の間に直接
に接続されている。サイホン通路は、プライミングリザ
ーバ330からマニホルド334、336への流れを通す一方向
チェックバルブ394を有する。充填手段390は又、作動流
体をそれぞれのマニホルド334、336に供給するバイパス
ライン382、384と流れ制限部386、388を備える。
好ましい構成では、マニホルド334、336の一つがユニ
ット噴射器18の群を有するシリンダヘッド14の各々に組
み合わされる。たとえば、Ｖ型エンジンでは、２つの作
動流体マニホルド334、336が設けられる。図２に示す実
施例では、各作動流体マニホルド334、336が吸気マニホ
ルド396と一体に形成され、この組み合わされたユニッ
トが、それぞれのシリンダヘッド14にボルトその他のシ
リンダで結合される。他の構成としては、各作動流体マ
ニホルド334、336を別の部品とし、それぞれシリンダヘ
ッド14に結合するようにしてもよい。また別の構成とし
ては、各作動流体マニホルド334、336をそれぞれのシリ
ンダヘッド14と一体に形成してもよい。作動流体マニホ
ルド334、336をエンジン12の内部流路として一体に形成
することの利点の一つは、エンジン12に関してのHEUI燃
料噴射装置10の価格を増大させ、構造を複雑にし、信頼
性を損なわせることになる高圧作動流体ラインの外部配
置を無くすことである。他の利点は、エンジン12をこじ
んまりとした構成にし、比較的乱雑な構成でなく、良好
な外観を備えるようにして、整備や修理のために接近容
易にできることである。エンジンの乱雑でない外観は、
エンジンを種々の用途に使用したり、取り付けたりする
のを容易にする。
各作動流体マニホルド334、336は、一つの共通レール
通路398、400と、該共通通路398、400に連通した複数の
レール分岐通路402を有する。レール分岐通路の数は各
シリンダヘッド14に配置したユニット噴射器18の数に対
応する。各共通レール通路398、400は、かつシリンダヘ
ッド14に配置したユニット噴射器18の群全体に対して間
隔を持ち、かつ平行な関係になるように、各シリンダヘ
ッド14を横切って延びる。図２に示すように、レール分
岐通路402の各々は、シリンダヘッド14に形成したそれ
ぞれのユニット噴射器孔16と、それぞれのユニット噴射
器18に形成した第２環状周溝174に連通する。ユニット
噴射器18の環状周溝174と孔16は、レール分岐通路402か
らユニット噴射器18に流通した高圧作動流体がユニット
噴射器18の外周まわり全体にほぼ均一で釣り合いのとれ
た圧力を作用させることを確実にする環状部を構成す
る。これは、レール分岐通路402とユニット噴射器18の
作動流体入口通路158の間に環状部ない場合にユニット
噴射器18に作用する不釣り合い高圧横荷重を防止する。
主として図13を、また図１及び図２を参照すると、燃料
供給手段22は、燃料タンク406と燃料供給ライン408と燃
料移送プライミングポンプ410とを含む燃料噴射回路40
4、燃料を調整する手段又は装置412、各シリンダヘッド
14のために設けられ該シリンダヘッドに組み合わされた
燃料マニホルド414、416、及び１又はそれ以上の燃料戻
りライン418、420を備える。
燃料調整シリンダ412は、燃料ヒーター422と燃料フィ
ルタ424と燃料水分離器426とを備えることが好ましい。
燃料は燃料移送ポンプ410によりタンク406から吸引さ
れ、燃料調整シリンダ412を通って所定の温度に加熱さ
れ、濾過され、水から分離される。燃料調整シリンダ41
2は、Ｔ型接続具430に結合された燃料出口通路428を有
する。Ｔ型接続具430は、燃料の流れを２つの部分に分
割し、一対の燃料マニホルド供給通路432、434に流通さ
せる。各燃料マニホルド供給通路432、434は、各シリン
ダヘッド14に形成されたそれぞれの燃料マニホルド41
4、416に連通する。図２に示すように、各燃料マニホル
ド414、416は、共通燃料レール通路の形態であり、この
通路は、それぞれのシリンダヘッド14の内部通路として
形成するのが好ましい。各共通燃料レール通路は、その
シリンダヘッド14に組み合わされた各ユニット噴射器孔
16に部分的かつ直接に交差し、そのユニット噴射器孔16
に組み合されたユニット噴射器18の第２環状周溝174に
連通する。
燃料調整シリンダ412は又、Ｔ型接続具430より上流側
に配置した他のＴ型接続具436を備える。このＴ型接続
具436は、燃料流通回路の最も高い位置又はその近傍に
配置することが好ましい。該他のＴ型接続具436の一つ
の分岐路は、トラップした空気を燃料タンク406に戻す
ための空気ブリード戻り通路438に接続される。空気ブ
リード戻り通路438は、該空気ブリード戻り通路438を通
る燃料の流量を最小にするために、選定した大きさの流
れ制限部442を設けてもよい。図１には示していないが
図13に示すように、燃料戻りラインは燃料タンク406に
通じる共通の戻りライン444に集合する構成とすること
ができる。好ましくは固定流路面積オリフィスの形態の
選定した流れ制限部448が、各燃料マニホルド414、416
の出口付近に配置されて、エンジン作動中に、該燃料マ
ニホルド内の圧力を選定した圧力（たとえば約27ないし
約413kPa又は40ないし60psi）に維持するのを助ける。
さらに、アンチサイホンバルブとしても機能できる圧力
レギュレータ450を、個々の流れ制限部448の代わりに、
又は該流れ制限部448に加えて設けることができる。燃
料調整シリンダ412は、燃料フィルタが整備を必要とす
ることを表示するための、エンジン運転者が見ることの
できる表示灯又は警報器を備えてもよい。
図１を参照すると、電子制御手段24は、プログラム可
能な制御モジュール454と、少なくともパラメータを検
出して、以下に入力データ信号と呼ぶ検出パラメータの
表示であるパラメータ表示信号Ｓ１−5,7−８を発生す
る。この検出発生手段は、たとえばエンジン又は変速機
の作動状態のような一又はそれ以上のパラメータを周期
的に検出して対応する入力データ信号を発生し、電子制
御モジュール454に送るように作用する一又はそれ以上
の普通のセンサ又はトランスジューサを備えることが好
ましい。好ましい構成では、この入力データ信号は、エ
ンジン速度S1、エンジンクランク軸位置S2、エンジン冷
却剤温度S3、エンジン排気背圧S4、吸気マニホルド圧
S5、及びスロットル位置又は所望燃料設定ちS7である。
さらに、エンジン12が自動変速機に結合されている場合
には、入力データ信号は、たとえば変速機の歯車設定位
置を示す変速機作動状態表示信号S8を含むことができ
る。
電子制御モジュール454は、この入力データを考慮
し、一対の所望の又は理想的な出力制御信号S9、S10を
計算する種々の多次元制御ストラテジー又はロジックマ
ップをもってプログラムされる。一方の出力制御信号S9
は、作動流体圧力コマンド信号である。この信号は、一
次圧力レギュレータ368に向けられてポンプ332の吐出圧
力を調整し、ポンプ吐出圧力はマニホルド334、336内の
作動流体圧力を所望値に調整する。作動流体圧力の調整
は、エンジン速度から独立して燃料噴射圧力を調節する
効果を持つ。したがって、該出力制御信号S9は燃料噴射
圧力コマンド信号と考えることもできる。
作動流体圧力の正確な制御は、燃料噴射タイミングと
噴射量の正確な制御を確保する助けとなる。作動流体圧
力を正確に制御するために、閉ループフィードバック回
路が設けられる。ユニット噴射器18に供給される油圧作
動流体の圧力を検出し、検出した圧力の表示となる圧力
表示信号S6を発生するためにセンサが設けられる。この
センサは、マニホルド334、336の少なくとも一つに配置
することが好ましく、実際の圧力を周期的にサンプリン
グする。好ましい構成では、このサンプリングの周期
は、重要でない過渡的な効果に対して過敏であり過ぎな
いような平均圧力を検出するように選定される。このセ
ンサは、対応する入力データ信号S6を発生し、この信号
が電子制御モジュール454に送られる。電子制御モジュ
ール454は実際の作動流体圧力を所望の又は理想的な設
定値と比較し、出力制御信号S9に必要な修正を加える。
他の出力制御信号S10は、燃料供給コマンド信号で、
各選定したユニット噴射器18の電子アクチュエータ組立
体36に与えられる。この燃料供給コマンド信号S10は、
各燃料噴射サイクルにおいて、燃料噴射を始める時期と
噴射する燃料の量を決定する。電子制御モジュール454
により発生する燃料供給コマンド信号は、電子駆動ユニ
ット（図示せず）に送られる。この電子駆動ユニット
は、選定した波形を形成し、これがユニット噴射器18の
アクチュエータ組立体36に送られる。
たとえば、電位駆動ユニットにより形成されるこの波
形は、２段階機能のものである。第１段の機能は、アー
マチュア42とポペットバルブ38を第３位置に急速に動か
して、高圧作動流体を増強ピストン88に流通させるに十
分な約７アンペアの信号である。第２段の機能は、第１
段の大きさの約半分（約3.5アンペア）の大きさの信号
で電子制御モジュール454による燃料供給信号が終わる
までの間、アーマチュア42とポペットバルブ38を第３位
置に保持するに十分な比較的小さな信号である。電子制
御モジュール454は、中間の電子駆動ユニットを必要と
せずに一次圧力レギュレータ368を直接に駆動するよう
にすることが好ましい。
産業上の利用性 このHEUI燃料噴射装置10は、エンジン12に噴射するの
に使用される燃料とは別の作動及び減衰流体を使用す
る。作動流体及び減衰流体の源として燃料でなくエンジ
ン潤滑油を使用することの利点は、次の通りである。エ
ンジン潤滑油は燃料より高い粘性を持ち、したがって、
高圧作動流体ポンプ332及び本体組立体30は、燃料がま
だ比較的高温の状態でのエンジン始動に際しても燃料を
ポンプ移送するときのように過剰の漏れを生じず、精密
な間隙や大きなポンプ容量を必要としない。エンジン潤
滑油はたとえばディーゼル燃料よりも良好な潤滑を与え
る。このような潤滑は、ポンプバルブ38の案内部やシー
トにおいて特に必要である。エンジン潤滑油は又、通常
のエンジンに備わっているサンプ316への油ドレン通路
を使用できるが、燃料を作動及び減衰流体として使用す
る場合には該燃料を燃料タンクに戻すための追加の通路
又は外部ラインを必要とする。このような油ドレン通路
はシリンダヘッドカバー99内の比較的大きな空間であ
り、流れに対して制限を与えない。したがって、噴射の
終わりに自然発生し反射してソレノイド組立体36に戻り
デリケートな部品を損傷する可能性のある圧力スパイク
を急速に消散することができる。燃料供給通路とは別の
ドレン通路に高圧作動流体を逃がすことは、種々のユニ
ット噴射器18間での燃料噴射量と噴射磁気のばらつきを
防止するのに役立つ。
エンジン12を始動するための効果的な方法ないしはス
トラテジーを以下に説明する。エンジン12が補助動力
源、たとえばバッテリと始動モーター（図示せず）によ
り駆動されている間に、電子制御モジュール454が作動
流体マニホルド圧力S6をモニターする。電子制御モジュ
ール454は、作動流体マニホルド圧力S6が少なくとも所
定の最低圧力レベルに達するまで、燃料供給コマンド信
号S10によってはどのユニット噴射器18のソレノイド組
立体36も電気的に励磁しない。この期間には、エンジン
12を機械的にクランキングすると、高圧作動流体ポンプ
332が駆動されて作動流体マニホルド334、336の圧力を
急速に高め、マニホルドは圧力アキュムレータとして機
能する。
ユニット噴射器18の励磁をトリガするに必要な作動流
体の最低圧力レベルはユニット噴射器18により少なくと
も一つの燃料噴射を行うのに必要な最低圧力であること
が好ましい。この選定した最低圧力レベルは、作動流体
の温度や粘性で変化し、一般に、高温エンジン始動状態
よりも低温始動状態の方が高くなる。この選定した最低
圧力レベルは又、ノズルチップ組立体34のノズル開放圧
力や増強比88とプランジャ204の間の圧力増強率のよう
なパラメータを含む、ユニット噴射器18の実際の油圧形
態によっても異なる。
作動流体の温度や粘性を検出するセンサ（図示せず）
を設けてもよい。他の構成として、センサが作動流体の
温度や粘性を間接的に示す他のエンジンパラメータ、た
とえばエンジン冷媒温度を検出するようにしてもよい。
いずれの実施例においても、センサにより発生する温度
又は粘性表示信号は、電子センサモジュール454に送ら
れ、このモジュールが温度又は粘性表示信号に従ってけ
きとうな最低圧力レベルを決定し、又は選定する。少な
くとも一つのユニット噴射器18が燃料噴射を行った後、
エンジン12が着火され、エンジン速度が急速に増加して
高圧ポンプ332のポンプ効率を高めていく。上述したエ
ンジン始動ストラテジーの利点は、急速なエンジン始動
に要求される高圧作動流体ポンプ332の寸法（すなわち
ポンプ容量）を最小にすることができる、ということで
ある。ポンプ332の寸法を最小にすることで、価格を低
下させ、エンジン12の寄生動力損失を減少させることが
できる。上述のエンジン始動ストラテジーは、油、燃料
又は他の流体を利用する、HEUI燃料噴射装置10を含むど
の種の油圧作動燃料装置にも適用できる。
燃料装置10又はエンジン12を始動させる種々の他の方
法について以下に説明する。第１の代わりの方法は、エ
ンジン12をクランキングして、複数の油圧作動式電子的
制御ユニット噴射器18を油圧的に作動させるのに使用さ
れる作動流体をポンプ332により加圧する段階からな
る。この方法は又、作動流体の加圧中に所定時間が経過
したときにのみ、電子制御モジュール454により各ユニ
ット噴射器18を一時に一つずつ順に電気的に作動させて
燃料噴射を行わせる段階からなる。第２の代わりの方法
は、複数の油圧作動式電子制御ユニット噴射器を油圧的
に作動させるために使用される作動流体を加圧する段階
と、作動流体の加圧中に所定時間が経過した後に、選定
した数のユニット噴射器を一時に一つずつ順に電気的に
作動させて燃料噴射を行わせる段階と、燃料装置10又は
エンジン12が始動した後に、すべてのユニット噴射器18
を一時に一つずつ順に電気的に作動させて燃料噴射を行
わせる段階とからなる。第３の代わりの方法は、複数の
油圧作動式電子制御ユニット噴射器を油圧的に作動させ
るために使用される作動流体を加圧する段階と、燃料装
置10又はエンジン12の始動時に、選定した数のユニット
噴射器を一時に一つずつ順に電気的に作動させて燃料噴
射を行わせる段階と、燃料装置10又はエンジン12が始動
した後に、すべてのユニット噴射器18を時に一つずつ順
に電気的に作動させて燃料噴射を行わせる段階とからな
る。第４の代わりの方法は、複数の油圧作動式電子制御
ユニット噴射器を油圧的に作動させるために使用される
作動流体を加圧する段階と、作動流体の加圧中に所定時
間が経過した後に、選定した数のユニット噴射器を一時
に一つずつ順に電気的に作動させて燃料噴射を行わせる
段階と、一時に一つずつ順に電気的に作動させて燃料噴
射を行わせるユニット噴射器の数を次第に増加させる段
階とからなる。燃料装置10又はエンジン12が失速した場
合には、一時に一つずつ電気的に作動させられるユニッ
ト噴射器18の数を減少させて、この始動方法を繰り返せ
ばよい。
エンジン始動後の一つのユニット噴射器18の作動を以
下に説明する。図１、図２、図13を参照すると、燃料
は、それぞれの燃料マニホルド416からユニット噴射器1
8に比較的低圧（たとえば約276 ないし413kPa又は40な
いし60psi）で供給される。図３及び図５を参照する
と、燃料は、ケースの燃料入口穴308から環状の通路31
4、スリーブの燃料入口通路270、燃料フィルタスクリー
ン244を通り、スリーブ孔268に流れる。ソレノイド組立
体36が非励磁状態にあり、燃料ポンプ室260内の圧力が
所定値だけチェックバルブ230上流側の圧力より低いと
きに、圧縮ボールスプリング226の力に抗して比較的低
圧の燃料がチェックバルブ230を開く。チェックバルブ2
30が開いている間に燃料ポンプ室260が燃料で再充填さ
れる。
ソレノイド組立体36が非励磁状態にあるときは、ポペ
ットバルブ38が第１位置にあって、作動流体入口通路15
8とピストンポンプ室190との間の連通を断ち、ピストン
ポンプ室190と上部環状周溝144と通路128、及びサンプ3
16に通じるドレン通路108の流通路を開く。ピストンポ
ンプ室190に無視できる程度の圧力しかない状態で、プ
ランジャスプリング206がプランジャ204と増強ピストン
88を上方に押し、第１ストップ194をシート170に接触さ
せる。
噴射を開始させるには、燃料供給コマンド信号S10が
電子制御モジュール454により発生されて電子駆動ユニ
ットに与えられる。電子駆動ユニットは所定の波形を発
生して選定したユニット噴射器18のソレノイド組立体36
に与える。ソレノイド組立体36が電気的に励磁されてア
ーマチュア42をステータ46に向けて磁気的に引きつけ
る。
ポペットバルブ38も可動のアーマチュア42により引か
れる。ポペットバルブ38は最初に第２位置に動いて下方
シート149が作動流体入口通路158とピストンポペット室
190との間の通路を開き、ピストンポペット室190と上部
環状周溝144、通路128及びドレン通路108の間の連通は
維持したままにする。ポペットバルブ38のこの変位位置
では、入口通路158から流通する比較的高圧の作動流体
は環状室163内で比較的低圧に減圧され、一部はポペッ
トスリーブ76の制限通路128を通ってサンプ316に排出さ
れる。エンジンの高温作動状態では、圧力抜きされた作
動流体の一部が減衰流体として使用されて、間隙C3aを
通って漏れることができ、ポペットバルブ38が第３位置
に近づくときその速度を減速する。さらに、上部ポペッ
トバルブ凹部138からそれぞれの制限通路142を通して下
部ポペットバルブ凹部148に排出された減衰流体は、ポ
ペットバルブ38が第２位置及び第３位置に近づくとき、
その速度を減速する。
ポペットバルブ38が第１位置から第２位置に動くと
き、制限通路128が、ピストンポンプ室190にある程度の
圧力形成を許すとともにサンプ316への十分な量の流体
のドレンを行わせて燃料噴射を遅れさせる手段又は装置
として機能する。この作動順序は、ポペットバルブ38の
静止した第１位置から第２位置への過渡的な、ある程度
予期できない初期の動きを、燃料噴射の開始時期と切離
し、又は一致しないようにするのに効果がある。制限通
路の選定したサイズは、ポペットバルブ38が第３位置か
ら第２位置に動くときに燃料噴射を迅速に終了させるた
めに十分に大きくすることと、ポペットバルブ38がその
第１位置から第２位置に動くときのサンプ316に戻され
る作動流体の浪費の量を最少にするために十分に小さく
することとの間の妥協である。
ポペットバルブ38は第３位置に動き続け、ここでは下
方シート149が、入口通路158とピストンポンプ室190と
の間の流体連通路を開き続け、上部シート129が、ピス
トンポンプ室190と上部噴射環状周溝144、通路128及び
ドレン通路108の流体的連通を遮断する。入口通路158を
流れる比較的高圧（たとえば約20670 kPa 又は3000ps
i）の作動流体が環状室163と、中間通路160と、ピスト
ンポンプ室190にトラップされて増強ピストン88に駆動
力を与える。
入口通路158からポペットバルブ38の第２端部136と本
体80の小径案内部164との間の厳密に制御された間隙を
通って漏れる高圧作動流体は、下部ポペットバルブ凹部
148、通路142、上部ポペットバルブ凹部138、下部アー
マチュア凹部89、及びアーマチュアスペーサ64のドレン
通路98に流通する。
一方向チェックバルブ208は、往復運動する増強ピス
トン88とともに、増強ピストン88の下向きポンプ行程中
にピストン室192から燃料を積極的に抜くための、廉価
で組立容易な手段又は装置を提供する。この燃料は、増
強ピストン88とプランジャ204の連続する往復運動の間
に、プランジャ204と胴198の主孔212との間の厳密に制
御された間隙を通って漏れる傾向がある。どのような燃
料漏れも、ピストン室192に集積して、増強ピストン88
の下向きの行程において一方向チェックバルブ208を通
って有効に排出される。このようにしてピストン室192
から排出された燃料は、一方向チェックバルブ208によ
り非室192に直接入るのを阻止される。エンジン作動中
にピストン室192内の燃料を排出することは、該室にお
ける流体抵抗又は流体圧力を除去ないしは減少させ、増
強ピストン88とスペーサ204の動きに悪影響がでるのを
防止する。さらに、増強ピストン88の下向きの動きによ
りピストン室192に発生する大きな圧力パルスが減少な
いしは除去される。このような大きな圧力パルスを除去
することは、ユニット噴射器18の上流側に配置された燃
料フィルタの損傷を防止する助けになるし、エンジンの
他のユニット噴射器との間の燃料噴射率に制御できない
変動が生じるのを防止する助けにもなる。
高圧作動流体は、増強ピストン88とプランジャ204を
圧縮プランジャスプリング206の力に抗して変位させ
る。燃料ポンプ室260にトラップされた燃料は、増強ピ
ストン室190内の作動流体圧力と、増強ピストン88とプ
ランジャ204の有効面積の比A1/A2の関数として定まるレ
ベルまで加圧される。この加圧された燃料は、燃料ポン
プ室260から、吐出通路264、272、283、285を通って流
れ、ここでニードルチェックスプリング238による初期
荷重に抗してニードルチェック248に作用する。加圧さ
れた燃料は、選定した圧力レベルに達した後、ニードル
チェック248を持ち上げ、高圧に加圧された燃料が噴射
オリフィス286から噴射される。
噴射を終了させるか、燃料噴射量を制御するには、電
子制御モジュール454が電子駆動ユニットへの燃料供給
コマンド信号S10を断つ。すると、電子駆動ユニット
は、その波形を断ち、選定したユニット噴射器18のソレ
ノイド組立体36を消磁する対抗する磁力がなくなると、
圧縮ポペットスプリング78が伸びてアーマチュア42とポ
ペットバルブ38の両方を第１位置に戻す。ポペットバル
ブ38は、第２位置を通って移動する。この第２位置で
は、下部シート149が入口通路158とピストンポンプ室19
0との間の通路を開くとともに、ピストンポンプ室190と
上部環状周溝144、通路128及びドレン通路108の間の連
通も維持する。ポペットバルブ38のこの変位状態では、
入口通路158から流通した作動流体は、減圧され、全部
又は一部が直接にサンプ316に戻される。高温エンジン
作動状態では、減圧された作動流体が減衰流体としても
使用され、間隙C3aを通って漏れて、ポペットバルブ38
が第１位置に近づくとき、その速度を減速する。
第１位置では、ポペットバルブ38の下部シート149が
本体80の環状バルブシート166に着座し、高圧作動流体
がピストンポンプ室190に流通するのを遮断する。さら
に、ポペットバルブ38の上部シート146がポペットスリ
ーブ76の環状シートから離れ、ピストンポンプ室190を
上部環状周溝144、通路128及びドレン通路108に連通さ
せる。
ピストンポンプ室190が上部環状周溝144、通路128及
びドレン通路108と連通状態になると、増強ピストン88
に作用する流体圧力も減少し、増強ピストン88とプラン
ジャ204の下降変位が停止される。そこで、圧縮プラン
ジャスプリング206が伸びてプランジャ204と増強ピスト
ン88を本体80のシート170に向けて戻す。膨張する燃料
ポンプ室260内の圧力が減少して圧縮ニードルチェック
スプリング238によりニードルチェック248をシート282
に向けて下向きに動かし得るようにする。燃料ポンプ室
260内の減少した圧力は又、チェックバルブ230が開くの
を可能にし、燃料ポンプ室260が再びソレノイドにより
満たされるようになる。
エンジンの低温始動状態では、作動流体としてエンジ
ン潤滑油を使用する場合には作動流体の粘性が比較的高
い。低温で、したがって粘性が非常に高い作動流体が間
隙C1、C2内に存在することは、アーマチュア42とポペッ
トバルブ38の動きを阻害し、完全に拘束するので好まし
くない。ポペットバルブ38とポペットスリーブ76との間
の環状間隙C3aのサイズは、エンジンの始動中に、比較
的低温の作動流体が上部環状周溝144から上部ポペット
バルブ凹部138と下部アーマチュア凹部89に流通するの
を制限するに十分なほど、小さいことが好ましい。この
ようにすることで、可動アーマチュア42とポペットバル
ブ38は間隙C1、C2内に低温で粘性のある作動流体が存在
しない状態で自由に作動できるようになる。間隙C3aに
より与えられる有効流れ制限（たとえば横断面積及び軸
方向長さ）は又、通常のエンジン作動状態で、比較的高
温の作動流体が上部環状周溝144と、上部ポペットバル
ブ凹部138及び下部アーマチュア凹部89の間に流通でき
るように十分に大きくすることが好ましい。これによっ
て、可動のアーマチュア42とポペットバルブ38が、間隙
C1、C2からの比較的高温の作動流体の変位ないしはスキ
ッシュにより与えられる選定された大きさの減衰のもと
で、作動できるようになる。環状間隙C3aのサイズは、
アーマチュア42とポペットアダプタ70との間の間隙C2の
サイズの選定に関連して選定する必要がある。この減衰
は、ポペットバルブ38がシート146、149に最初に接触し
た後に跳ね返るような傾向を最少にするのに役立つ。
集積溝60と通路58の形態の連通集積ドレン手段56は、
上部アーマチュア凹部57内にある作動流体に可動のアー
マチュア42がポンプ作用を与えるのを減少する助けとな
る。連通集積ドレン手段56とアーマチュアスペーサ64の
ドレン通路98は、上部及び下部アーマチュア凹部57、89
に流通した減衰流体が、アーマチュア42及びポペットバ
ルブ38に油圧ロックを生じることなく、サンプ318にド
レンされるのを可能にする。連通集積ドレン手段56とア
ーマチュアドレン通路98は、高温作動流体が上部及び下
部アーマチュア凹部57、89からドレンするのを可能に
し、その結果、作動流体がその場所に残り、冷却され、
エンジン低温始動状態で非常に高粘性になる可能性をな
くする。
低温状態でのエンジン12の始動を助けるために、所定
の振幅、パルス幅及び周期を有する一又はそれ以上の電
気信号（たとえば源流の４角形パルス）を、エンジン12
のクランキング前に、所定の時間間隔で与えることがで
きる。この所定の振幅、パルス幅、周期及び時間間隔
は、アクチュエータ組立体36を加熱したり損傷させたり
しないように注意して選定する。電流パルスは、電子駆
動ユニット又はエンジンバッテリ、あるいはそれら２つ
の組み合わせにより供給することができる。周期的な電
気信号は、スプリング付勢されたアーマチュア42を往復
運動させ、それによって上部及び下部アーマチュア凹部
57、89から粘性減衰流体の少なくとも一部を排出する。
一つの重要な効果は、アーマチュア42とステータ46の間
の凹部57における流体フィルムの強度を低下させること
である。他の重要な効果は、アクチュエータ組立体36が
加熱され、それによって該アクチュエータ組立体が、ポ
ペットバルブ38とポペットスリーブ76との間の間隙C3a
を通って最終的に該アクチュエータ組立体に流通させら
れる減衰流体を加温を助けることができる点である。こ
れらの効果の各々は、ポペットバルブ38の応答を迅速に
し、エンジン始動中の燃料噴射量と噴射時期の正確さを
改善する。
このエンジン始動ストラテジーは、たとえばマニホル
ド334、336の少なくとも一つにおける作動流体の温度を
検出し、この温度が所定のレベル以下に落ちたときにの
み、この始動ストラテジーを実行することにより、さら
に洗練されたものとすることができる。他の対策とし
て、マニホルド334、336内の作動流体の温度を間接的に
表示する他のエンジンパラメータ、たとえばエンジン冷
媒温度を検出して、この始動ストラテジーを実行するか
どうか、を決定するのに使用してもよい。
上記低温エンジン始動ストラテジーに加えて、あるい
はこれの代わりに、エンジン12が停止されたのちの所定
の時間の間、上述のような電気信号の１又はそれ以上を
アクチュエータ組立体36に与えてもよい。エンジン12が
停止されたとき、エンジンはもはや抗圧作動流体ポンプ
332を駆動しない。電気信号は、スプリング付勢された
アクチュエータ42を往復運動させ、それによって、上部
及び下部アクチュエータ凹部57、89内の減衰流体が冷却
されて高粘性になる前に、該凹部から減衰流体を排出す
る。このストラテジーは、大気温度を検出して、該大気
温度が所定チェック以下に低下したときにのみ、エンジ
ン12の停止後に電気信号をアクチュエータ組立体36に与
えるようにすることで、さらに変更することができる。
低温エンジン状態では、低温エンジン12を始動するた
めに、長い燃料供給コマンド信号又はロジックパルスが
要求される。燃料供給コマンド信号に要求される時間の
長さは、回路内で発生する種々の圧力低下の原因となる
作動流体の粘性の関数である。油の粘性がどの程度であ
るかを正確に知らなければ、低温エンジン始動状態のも
とで燃料供給コマンド信号を計算したり見積もったりす
ることは困難である。時間が過少評価された場合には、
燃料噴射が不十分になる。時間が過大評価されると、燃
料噴射が過大になり、燃料供給過剰になって、エンジン
に損傷を与えることがある。
低温エンジン始動性能を改善することについての上記
問題に対する一つの解決は、作動流体の粘性又は温度を
直接的又は間接的に検出して、粘性又は温度表示信号を
発生し、この信号を電子制御モジュール454に送り、作
動流体の検出された粘性又は温度の変動を補償するパル
ス幅倍増ストラテジーに使用することである。電子制御
モジュール454は、通常のエンジン作動温度では、最大
燃料供給コマンド信号S10が、エンジン12の制御性を改
善し、又は過剰エンジントルクを避け得るよう選定した
パルス幅に制限されるようにプログラムされている。こ
のように選定された最大パルス幅は、低温エンジン始動
を行うには不十分である。したがって、電子制御モジュ
ール454は、さらに、エンジン始動のときにのみ、この
選定されたパルス幅が倍増され、作動流体の検出した粘
性又は温度の関数として選定される係数だけ増大され
る。一般に、この係数は、検出した作動流体の粘性が増
大するにつれて、又は検出した作動流体の温度が低下す
るにつれて、１から１より大きい数まで増加する。エン
ジン12が始動され、作動流体が通常のエンジン作動温度
又は粘性に達すると、この選定した係数は１になる。
たとえば、エンジン12を始動する方法は、電子制御モ
ジュール454により少なくとも１つの選定した第１パル
ス幅の電気的燃料供給コマンド信号S10をユニット噴射
器18のアクチュエータバルブ組立体28に送る段階と、第
１パルス幅の燃料供給コマンド信号S10に応答して該ユ
ニット噴射器18に加圧された作動流体を供給する段階
と、ユニット噴射器18の増強ピストン88を第１変位量だ
け変位させて第１パルス幅の燃料供給コマンド信号S10
に対応する第１燃料噴射量を達成する段階と、エンジン
が始動された後、第１パルス幅より小さく選定される第
２パルス幅の、少なくとももう１つの燃料供給コマンド
信号S10をユニット噴射器18に与える段階とからなる。
この方法は又、第２パルス幅のこのもう１つの燃料供給
コマンド信号S10に応答して加圧された作動流体をユニ
ット噴射器18に供給して、該ユニット噴射器18の増強ピ
ストン88を、第１変位量より小さい第２変位量だけ油圧
的に変位させ、上記もう１つの燃料供給コマンド信号S
10に対応する第２燃料噴射量を達成する段階を含む。し
たがって、第２燃料噴射量は第１燃料噴射量より少ない
ものとなる。他の方法として、電子制御モジュール454
は、エンジン始動時に、パルス幅が１つの選定した大き
さから他の選定した大きさまで次第に減少するようにし
た一連の電気的燃料供給コマンド信号S10を与えるよう
にしてもよい。
上述の問題の他の解決法は、ユニット噴射器18に供給
される作動流体の圧力を選択的に変えることである。こ
の圧力は、電子制御モジュール454が、一次圧力レギュ
レータ368に与えられる作動流体マニホルド圧力コマン
ド信号S9を変えるようにすることで変化させることがで
きる。たとえば、エンジン12を始動する方法は、電子制
御モジュール454により電気的燃料供給コマンド信号S10
をユニット噴射器18に与え、この燃料供給コマンド信号
S10が与えられることに応答して選定した第１圧力の作
動流体をユニット噴射器18に供給し、ユニット噴射器18
の増強ピストン88を第１変位量だけ油圧的に変位させて
燃料噴射を行わせ、エンジン始動後に、該ユニット噴射
器18に他の電気的燃料供給コマンド信号S10を与えるこ
とからなる。この方法は、さらに、上記他の燃料供給コ
マンド信号S10が与えられることに応答して、第１圧力
より小さく選定した第２圧力の作動流体をユニット噴射
器18に供給し、ユニット噴射器18の増強ピストン88を、
第１変位量より小さい第２変位量だけ油圧的に変位させ
ることを含む。他の方法として、電子制御モジュール45
4は、エンジン始動時に、作動流体の供給圧力を、１つ
の選定した大きさから他の選定した大きさまで変化させ
るようなものでもよい。
上述の問題の他の解決法では、圧力を選定的に変える
だけでなく、燃料供給コマンド信号S10のパルス幅も変
化させる。上記例では、作動流体又は燃料供給コマンド
信号のパルス幅が作動流体の粘性又は温度、あるいは該
粘性又は温度を間接的に表示する他のパラメータの関数
として選定される。
上述の問題の他の解決法では、胴部シート219と増強
ピストン88の第２ストップ196の間の間隙C4を増強ピス
トン88とプランジャ204の許容最大有効行程に対応する
選定した軸方向長さに設定する。たとえば、この間隙C4
は約3.5mm又は0.136inとする。これによって、ユニット
噴射器18は、低温エンジン作動又は始動時も含めてどの
ような状態でも、燃料の噴射を選定した最大量に機械的
に制限するようになる。低温エンジン作動中には、電子
制御モジュール454は、実際のユニットの粘性を考慮せ
ず、増強ピストン88の最大変位量を達成するのに十分
な、比較的長い持続時間又はパルス幅の燃料供給コマン
ド信号S10を発生する。間隙C4の大きさは、エンジン12
の始動と加速を行わせるに十分であるが、エンジン12又
は駆動トレインに損傷を与えるほどの過剰燃料供給は生
じない程度に選ばれる。間隙C4の大きさは又、プランジ
ャ204の自由端とストップ部材232との間の間隙より小さ
くなるように選ばれる。このようにすることによって、
エンジン作動中に燃料供給信号22が燃料を完全に吐出し
たとき、増強ピストン88がシート219に最初に接触し、
したがって、プランジャ204がストップ部材232に接触し
てプランジャ204又は胴198に変形を生じさせる可能性を
防止する。電子制御モジュール454は、エンジン始動が
完了した後、燃料供給コマンド信号S10のパルス幅を所
望のエンジン速度を維持するのに十分な持続時間に減少
するようにプログラムされる。
以下は、機械的に作動させられる燃料噴射装置に対す
るHEUI燃料噴射装置10の主要な要約である。第一に、HE
UI燃料噴射装置10は、たとえば燃料ポンププランジャを
作動させるのに使用されるカム・ロッカーアーム機構の
ような種々の通常の機械部品を省略できる。このような
部品の省略は、価格の低減とエンジン12の信頼性及び組
み付け性を改善する。上記利点のために、HEUI燃料噴射
装置10は、電子的に制御される燃料噴射装置を備えてい
ない実在の通常エンジンにも適用しようと考えるほど魅
力的なものとなる。第二に、HEUI燃料噴射装置10の燃料
噴射圧力は、エンジン12の速度に関係なく選定でき、理
想的な値を達成するように変化させることができる。た
とえば、エンジン始動時には、噴射圧力の大きさを選定
した値に高めてエンジン12の始動性を改善することがで
きる。エンジンの低負荷、低速状態では、噴射圧力の大
きさを選定した値まで低下させて噴射された燃料の霧化
を減退させ、燃料の燃焼を遅くしてエンジン12の運転を
静かにすることができる。エンジンの高負荷、低速状態
では、噴射圧力の値を選定した値まで高めてエンジン12
から排出される粒状物の量を減少させることができる。
部分負荷状態では、噴射圧力の大きさを選定した値まで
減少させてエンジン12の燃料消費を減少させることがで
きる。上記例の各々において、燃料供給コマンド信号S
10のパルス幅を変化させて理想的なエンジン性能と最低
のエミッションを達成することができる。閉ループフィ
ードバック回路は、所望の圧力設定を達成でき、必要な
だけ長く維持できるようにする。
本発明の他の特徴、目的及び利点は、図面と説明及び
添付の請求の範囲を検討することにより理解できるであ
ろう。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−170556（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−211727（ＪＰ，Ａ) 米国再発行特許発明33270（ＵＳ，Ｅ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 57/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一つの油圧作動型電子制御式の
    ユニット噴射器（18）と、 燃料を第１の圧力で前記ユニット噴射器（18）に供給す
    る手段（22）と、 前記燃料とは別の油圧作動流体を加圧する手段（332、3
    68）を有し、該油圧作動流体を前記ユニット噴射器（1
    8）に供給するための手段（20）と、 を備え、前記ユニット噴射器（18）は該ユニット噴射器
    （18）に供給された燃料の前記第１圧力を増強するため
    の手段（88、204）を含み、前記増強手段は前記ユニッ
    ト噴射器（18）に供給される油圧作動流体により作動さ
    せられるようになっており、 前記ユニット噴射器（18）に供給された油圧作動流体の
    圧力を検出し、検出した圧力を示す圧力表示信号（S6）
    を発生する手段と、 少なくとも一つの他のパラメータを検出し、検出した前
    記パラメータを示すパラメータ表示信号（S1-5、S7-8）
    を発生する手段と、 前記ユニット噴射器（18）に供給された油圧作動流体の
    圧力を前記少なくとも一つのパラメータ表示信号
    （S1-5、S7-8）に応じて電子的に制御し、前記圧力表示
    信号（S6）に基づく該圧力の大きさを修正する手段（2
    4）と、 をさらに備え、 該圧力制御手段は、前記ユニット噴射器（18）により噴
    射される燃料の増強された圧力を該ユニット噴射器（1
    8）により噴射される燃料の量とは独立に制御するよう
    になったことを特徴とする油圧作動の電子制御方式ユニ
    ット噴射器型燃料供給装置（10）。
  2. 【請求項２】請求項１に記載した燃料供給装置（10）に
    おいて、前記作動流体圧力制御手段（24）が、吐出圧力
    を有し加圧された作動流体を前記ユニット噴射器（18）
    に供給する作動流体ポンプ（332）と、前記作動流体ポ
    ンプ（332）の吐出圧力を制御するように作動する圧力
    レギュレータ（368）と、少なくとも一つのパラメータ
    表示信号（S1-5、S7-8）を受け取って該少なくとも一つ
    のパラメータ表示信号（S1-5、S7-8）に応じて前記圧力
    レギュレータを可変的に制御し圧力の大きさを前記圧力
    表示信号（S6）に応じて修正するように作動する電子制
    御モジュール（454）とを備えることを特徴とする燃料
    供給装置（10）。
  3. 【請求項３】請求項１に記載した装置において、前記パ
    ラメータはエンジン作動パラメータであることを特徴と
    する装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載した装置において、前記パ
    ラメータは、エンジン速度、エンジンクランク軸位置、
    エンジン冷媒温度、エンジン排気背圧、吸気マニホルド
    圧力、燃料絞り弁位置及び変速機設定位置の群から選ば
    れることを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】少なくとも一つの油圧作動の電子制御式ユ
    ニット噴射器（18）と、 前記ユニット噴射器（18）に比較的低圧の燃料を供給す
    る手段（22）と、 前記ユニット噴射器（18）に連通し吐出圧を有する流体
    ポンプ（332）を備え、前記燃料とは別の油圧作動流体
    を、前記燃料の比較的低圧より比較的高い圧力で前記ユ
    ニット噴射器（18）に供給する手段（20）と、 を備え、前記ユニット噴射器（18）は該ユニット噴射器
    （18）に供給された燃料の前記第１圧力を増強するため
    の手段（88、204）を含み、前記増強手段は前記ユニッ
    ト噴射器（18）に供給される油圧作動流体により作動さ
    せられるようになっており、 前記ポンプ（332）と前記ユニット噴射器（18）との間
    を連通させるマニホルド（334、336）と、 前記マニホルド（334、336）内の油圧作動流体の圧力を
    検出して検出した該圧力を表す圧力表示信号（S6）を発
    生する手段と、 少なくとも一つの他のパラメータを検出し、検出した前
    記パラメータを示すパラメータ表示信号（S1-5、S7-8）
    を発生する手段と、 前記ポンプ（332）の吐出圧力を、前記少なくとも一つ
    のパラメータ表示信号（S1-5、S7-8）に応じて電子的に
    制御し、該圧力の大きさを前記圧力表示信号（S6）に応
    じて修正する手段（24）と、 をさらに備え、 該圧力制御手段は、前記ユニット噴射器（18）により噴
    射される燃料の増強された圧力を該ユニット噴射器（1
    8）により噴射される燃料の量とは独立に制御するよう
    になったことを特徴とする油圧作動の電子制御方式ユニ
    ット噴射器型燃料供給装置（10）。
  6. 【請求項６】請求項５に記載した燃料供給装置（10）に
    おいて、前記ポンプ（332）に連通する圧力レギュレー
    タ（368）を備え、前記ポンプ（332）の吐出圧を電子的
    に制御する前記手段（24）は前記圧力レギュレータ（36
    8）を制御するようになったことを特徴とする燃料供給
    装置（10）。
  7. 【請求項７】少なくとも一つのユニット噴射器（18）を
    有する油圧作動の電子制御式ユニット噴射燃料制御装置
    （10）を作動させる方法において、 燃料を第１圧力に加圧し、 前記第１圧力の前記燃料を前記ユニット噴射器（18）に
    供給し、 前記燃料とは別の油圧作動流体を前記燃料の前記第１圧
    力より比較的高い圧力に加圧し、 加圧された油圧作動流体を前記ユニット噴射器（18）に
    供給し、 前記燃料の前記第１圧力を前記作動流体の圧力により増
    強し、 前記ユニット噴射器（18）に供給された油圧作動流体の
    圧力を検出し、検出した該圧力を表す圧力表示信号
    （S6）を発生し、 少なくとも一つの他のパラメータを検出し、検出した前
    記パラメータを示すパラメータ表示信号（S1-5、S7-8）
    を発生し、 前記ユニット噴射器（18）に供給された油圧作動流体の
    圧力を前記少なくとも一つのパラメータ表示信号
    （S1-5、S7-8）に応じて電子的に制御し、 前記ユニット噴射器（18）により噴射される前記燃料の
    増強された圧力を、前記ユニット噴射器（18）により噴
    射される前記燃料の量とは独立に、前記ユニット噴射器
    （18）に供給される前記油圧作動流体の圧力に応じて制
    御し、 該圧力の大きさを前記圧力表示信号（S6）に応じて修正
    する、 段階からなることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】請求項７に記載した方法において、前記パ
    ラメータはエンジン作動パラメータであることを特徴と
    する方法。
  9. 【請求項９】請求項７に記載した方法において、前記パ
    ラメータは、エンジン速度、エンジンクランク軸位置、
    エンジン冷媒温度、エンジン排気背圧、吸気マニホルド
    圧力、燃料絞り弁位置及び変速機設定位置の群から選ば
    れることを特徴とする方法。
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