JP3694542B2 - 燃料インジェクタのシャッタ制御用計量バルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は燃料インジェクタのシャッタ、特に内燃機関インジェクタのシャッタを制御するための計量バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料インジェクタの計量バルブは、通常加圧燃料供給伝導路と、制御室から燃料を排出するためのドレーン伝導路を有する制御室で構成されている。ドレーン伝導路は、通常電磁石の接極子によって閉じられ、電磁石が導通されると開放される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
公知のように、計量バルブの効率を決めるパラメータはバルブからタンクへの燃料の排出量と、ドレーン伝導路が閉じられた時のバルブの応答時間である。公知の計量バルブにおいては、ドレーン伝導路が電磁石の全作動期間を通じて十分に開かれたままになっており、その期間中に制御室の圧力が低い水準にとどまっていることから、燃料の排出量はかなり高くなる。さらにシャッタが閉じられる段階でのインジェクタの応答速度は、制御室の圧力を回復するのに必要な時間に依存して必然的にのろくなる。そして計量バルブは、電磁石が作動して動かされると、シャッタ制御ロッドが供給伝導路を部分的に閉じて、インジェクション中にタンクに循環される燃料の量を減少させる。しかしながら、インジェクションの期間中、燃料が部分的に閉じられた伝導路を通じて流れ続けているという意味では、達成される減少量は不十分であるという問題もある。
【０００４】
この発明の目的は、前記のような従来の内燃機関インジェクタのシャッタを制御するための計量バルブのもつ問題を解消し、各循環サイクル中に循環される燃料の排出量を最小限にすることができ、しかも信頼性の高い内燃機関インジェクタのシャッタ制御用計量バルブを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記のような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、制御室６１を有するヘッド５６を具えている燃料インジェクタシャッタ制御用計量バルブにおいて、ヘッド５６は、前記制御室に加圧燃料を供給するための供給伝導路６２と、前記制御室から燃料を排出するためのドレーン伝導路６３とを有し、制御室６１の底部が制御ロッド８に形成され、制御室６１が供給伝導路６２が配置されている第１円筒形部分７１を有し、この第１円筒形部分７１内に制御ロッド８が滑り込むようになっており、また制御室６１がドレーン伝導路６３が配置されている第２円筒形部分７２も有し、この第２円筒形部分７２の直径が第１円筒形部分７１の直径に比較して小さくなっており、前記制御ロッドの制御室側の後端には油圧を利用して供給伝導路６２とドレーン伝導路６３とを分離する円筒型付属部分７４が形成され、この付属部分が第１、第２円筒形部分７１、７２間の肩部７３に接触するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
【実施例】
以下に好ましい非限定的実施例について説明する。図１の符号５は、例えば、ディーゼル内燃機関用の燃料インジェクタを示しており、その内部で制御ロッド８が滑動する軸方向凹部７を有する中空体６で構成されている。その底部で中空体６は、制御ロッド８に接続されたシャッタ28の先端によって閉じられる噴射オリフィス11で終端しているノズル９に接続されている。中空体６はまた1200バール程度の高圧燃料供給ポンプに接続されたドレーン取入具16を取り囲む中空付属部分13を形成しており、燃料は内部伝導路を通じて噴射室19に送りこまれ、そして、シャッタ28は噴射室19内の加圧燃料が作用する肩部29を形成している。圧縮ばね37はシャッタ28を下方に作用させる。
【０００８】
インジェクタ５は計量バルブ40を具えており、計量バルブ40はさらに円盤状の接極子43を制御する電磁石42を支持するための固定スリーブ41を有している。電磁石42は中央の孔51と通常の励磁コイル47をつつんでいる環状シート45を有する固定コア46を有している。固定スリーブ41にはドレーン取付具53をもつ円盤52が一体的に連結され、ドレーン取付具53は固定コア46内の軸方向の孔51と整列されて、燃料タンクに連結されている。計量バルブ40はまた中空体６のシート内部に入れられ、軸方向凹部７と同軸でヘッド56の上部表面から固定コア46の下部表面に向けて中空体６の内部で、軸方向に伸びた底部ドレーン室60を下方に向けて形成しているヘッド56を有している。ヘッド56はまた較正された半径方向の供給伝導路62と、較正された軸方向のドレーン伝導路63とを有している。供給伝導路62は環状室64および本体内の半径方向伝導路66経由でドレーン伝導路63と連通しており、制御室61の底部が制御ロッド８で形成されている。
【０００９】
制御ロッド８の上部表面が肩部29と比較してその面積が大きいので、燃料の圧力とばね37とが通常制御ロッド８及びシャッタ28を、ノズル９のオリフィス11を閉じる位置に保持する。制御室61のドレーン伝導路63は、その上に接極子43のステム69が作用するボール67で構成されるシャッタによって閉じられており、ドレーン室60は固定コア46の軸方向の孔51と連通していて、ドレーン取付具53とも連通している。接極子43のステム69は接極子戻しばね86を支承するフランジ82を有している。
【００１０】
通常電磁石42は電気が導通されていないので、接極子43は図１の下向きの位置で戻しばね86によって保持され、ステム69がボール67をドレーン伝導路63を閉じる位置に保持し、制御室61は加圧されていてばね37の作用と合わせて、肩部29の圧力を克服するので制御ロッド８はオリフィス11を閉じるシャッタ28と共に下向きに保持される。電磁石42に電気が通じると、接極子43が持ち上げられてステム69がボール67を解放する。制御室61内の燃料圧力は低下して計量バルブ40を開き、燃料をドレーン室60とタンクに放出して、噴射室19内の燃料圧力はばね37による力に打ち勝ってシャッタ28が持ち上がり、燃料が噴射室19内に放出される。電磁石42の導通が切られると、接極子43が戻しばね86によって下方の位置に戻され、したがって、ボール67がドレーン伝導路63を閉じ、供給伝導路62から入ってくる加圧された燃料が制御室61内の圧力を元のレベルに回復し、シャッタ28が下方に戻ってオリフィス11を閉じる。
【００１１】
この発明によれば、制御室61はその内部で制御ロッド８の上端が軸方向に滑動する第１円筒形部分71と、この第１円筒形部分71と同軸で、環状肩部73によってそれから離されている第２円筒形部分72とを有している。供給伝導路62は第１円筒形部分71のところに半径方向に配置されており、ドレーン伝導路63は第２円筒形部分72のところに軸方向に配置されている。制御ロッド８の上端はその上に環状表面76が形成されている。制御ロッド８と同軸でそれより直径が小さい円筒形の付属部分74が形成されている。付属部分74は肩部73上に固定されているので、第１，２円筒形部分71，72との間、及び較正された供給伝導路62、63との間の油の流れを遮断する。
【００１２】
制御室61の第１，２円筒形部分71，72及び制御ロッド８の付属部分74は、各噴射サイクルにおける計量バルブからタンクへの燃料の排出量を最小限にするように構成されている。これは制御ロッド８の付属部分74が肩部73に安置されるまでは、基本的にはドレーン伝導路63にそった燃料に限定されており、その後は排出はほとんど無視できる程度で、付属部分74と肩部73の間でろ過される燃料に限定されるので、放出中の総排出量は基本的には放出フェーズの継続時間とは無関係である。
【００１３】
制御ロッド８の最後の上方への移動中、付属部分74は徐々に第２円筒形部分72を閉じるので、それを油圧によって第１円筒形部分71から基本的に分離する。その結果、第１円筒形部分71の圧力は上昇し始め、したがって制御ロッド８に制動効果を及ぼし、それによって制御ロッド８の移動の最後の衝撃と構成要素の摩耗を減らす。
【００１４】
閉じられると大気による排出圧力が第２円筒形部分72に発生し、一方燃料供給圧力よりわずかに低い圧力が第１円筒形部分71に発生する。電磁石42の導通が切られ、ボール67によってドレーン伝導路63が閉じられると、第２円筒形部分72の燃料圧力が上昇し始め、制御ロッド８の環状面76の第１円筒形部分71の圧力及びばね37の作用と合わせて、付属部分74に作用するので、制御ロッド８とシャッタ28を迅速に下げて、ノズル９のオリフィス11を閉じる。
【００１５】
テストにより、電磁石42の導通が切られると、制御ロッド８の応答時間が少なくとも20％減少することがわかった。図３のグラフ“ａ”は、時間μsの関数としての電磁石42の導通電流を示しており、継続曲線“ｂ”は制御室61の第２円筒形部分72の圧力をＭＰａ（メガパスカル）で示しており、そして点線による曲線“ｃ”は供給伝導路62とドレーン伝導路63を油圧で分離しない従来のインジェクタの制御室61の圧力を示している。この図からも明らかなように、曲線“ｂ”の圧力は曲線“ｃ”と比較して、少なくとも20ＭＰａの値δｐだけ大きな値で安定し、曲線“ｂ”の部分“ｄ”は第２円筒形部分72の閉鎖に対応して、この部分で第２円筒形部分72の圧力は最初やや下がるが、その後すぐに値Ｐに戻される。そして部分“ｅ”では、電磁石42の導通が切られると、第２円筒形部分72の圧力が曲線“ｃ”におけるより、さらに迅速に回復される。
【００１６】
図４のグラフで、継続線曲線“ｆ”は時間の関数としての、そしてcu．mm/μsによって示した、各放出サイクルにおけるオリフィス11を通じて放出される燃料の量を示しており、点線“ｇ”は供給伝導路62とドレーン伝導路63の油圧による分離が行われない場合のオリフィス11を通じて放出される燃料の量を示している。この図からも分かるように、曲線“ｆ”の最初の部分“ｈ”では曲線“ｇ”と比較して給油の量がよりゆっくり増大し、最後の部分“ｉ”では電磁石の導通が切られると、ドレーン伝導路63がより迅速に閉じられるので、したがって、シャッタ28の閉じ時間がδｔだけ減少する。
【００１７】
特許請求の範囲から逸脱せずに、上に説明、図示した計量バルブに変更を加えることができるのは明らかである。例えば、制御室61は上に述べたものとは違えて設計することも可能であるし、制御室61の第１，２円筒形部分71，72の体積比率に変更を加えることもできるし、さらに制御室61の、ドレーン伝導路63に隣接した付属部分72を取り除くことも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
この発明は前記のようであるから、第１に各放出サイクルでの燃料排出量を最小にし、第２に電磁石42の導通が切られた時の制御ロッド８の応答時間を減少し、第３に制御ロッド８を制動してその摩耗を減少するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による計量バルブを装着した燃料インジェクタの縦断面図である。
【図２】同上の一部の拡大断面図である。
【図３】同上の作動特性を示す比較グラフである。
【図４】同上のさらに別の特性を示す比較グラフである。
【符号の説明】
５ 燃料インジェクタ
６ 中空体
７ 軸方向凹部
８ 制御ロッド
９ ノズル
11 噴射オリフイス
28 シャッタ
53 ドレーン取付具
61 制御室
62 供給伝導路
63 ドレーン伝導路
71 第１円筒形部分
72 第２円筒形部分
74 付属部分
76 環状面

Claims (1)

1. 制御室（６１）を有するヘッド（５６）を具えている燃料インジェクタシャッタ制御用計量バルブにおいて、ヘッド（５６）は、前記制御室に加圧燃料を供給するための供給伝導路（６２）と、前記制御室から燃料を排出するためのドレーン伝導路（６３）とを有し、制御室（６１）の底部が制御ロッド（８）に形成され、制御室（６１）が供給伝導路（６２）が配置されている第１円筒形部分（７１）を有し、この第１円筒形部分（７１）内に制御ロッド（８）が滑り込むようになっており、また制御室（６１）がドレーン伝導路（６３）が配置されている第２円筒形部分（７２）も有し、この第２円筒形部分（７２）が第１円筒形部分（７１）と同軸でその直径が第１円筒形部分（７１）の直径に比較して小さくなっており、前記制御ロッドの制御室側の後端には油圧を利用して供給伝導路（６２）とドレーン伝導路（６３）とを分離する円筒型付属部分（７４）が形成され、この付属部分が第１、第２円筒形部分（７１）、（７２）間の肩部（７３）に接触するように構成されていることを特徴とする燃料インジェクタシャッタ制御用計量バルブ。

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