JP4340391B2 - 液圧作動電子制御燃料噴射システム - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１および９の前文に従った、燃料を圧縮点火内燃機関へ噴射するシステムに関する。
【０００２】
（背景技術）
エンジンのためのいくつかの噴射システムは、エンジンのシリンダー内へ燃料を噴射するためのステップ状プランジャーを備える、油圧作動される圧力増幅器を取り込む、ユニット噴射器として設計され、ここで燃料送達およびタイミングは、電子制御バルブにより制御され、またスプレーパターンがユニット噴射器に供給されるベースオイル圧力の変更により、および／またはノズル開放圧力の変更により制御される。
【０００３】
本発明は、当業者に周知の油圧作動される電子制御ユニット噴射（ＨＥＵＩ）システムに関する。本発明に最も近い公知の技術は、特許文書第ＰＣＴ／ＡＵ９８／０００７３号、および米国特許第５，７８５，０２１号のものであり、その内容は、本明細書中に参考として援用される。
【０００４】
米国特許第５，７８５，０２１号は、油圧制御の差動バルブを伴う圧力増幅器を備える燃料噴射システムを開示する。このバルブは、圧力増幅器の作用チャンバへ開くポペット弁を備える。絞りスロットが、このポペット弁チャンバとこの弁の制御チャンバとの間のバイパスチャネル、またはこの作用チャンバをこの弁の制御チャンバへ接続する孔、の少なくともいずれかを備えて、ポペット弁と作用チャンバとの間に提供される。
【０００５】
さらに、文書第ＰＣＴ／ＡＵ９８／０００７３号は、圧力増幅器が油圧制御された差動バルブを伴い、そして次いでこの圧力増幅器の作用チャンバへのポペット開度を規定する燃料噴射システムを開示する。この圧力増幅器は、プランジャーの噴射カットオフ位置の間、ノズルのロックチャンバのプランジャの圧縮チャンバとの接続のための、および、このプランジャーの他の位置の間の、制御チャネルへのロックチャンバの接続のための、外部溝を備える、プランジャーを備える。この制御チャネルの圧力は、油圧制御システムにより制御され、好適な実施態様では、エンジンの噴射器のセットのためには一般的である。この様式において、この噴射システムは、噴射カーブの形状を変化させるために、そして燃料噴射圧力を変化させることを提供するために使用され得る。
【０００６】
（発明の開示）
本発明の主な目的は、改善された燃料システムを提供することである。特に、ユニット噴射器の噴射カーブ形状の電子制御の範囲を増加させる改善を提供し、噴射の連続サイクルにおける、およびマルチシリンダエンジンのユニットインジェクター間の、燃料送達の安定性を改善することが本発明の目的であり、このユニット噴射器の設計を簡単化し、噴射端品質を改善する。これは燃料噴射システムにより達成され、この特徴的な機能は、添付の請求項１および９に規定される。
【０００７】
本発明の第一の局面によると、燃料噴射器を備えた内燃機関のための燃料噴射システムが提供され、この噴射器は、入口ポート；溢流ポート；ノズルを通る燃料噴射のために適合された、作用チャンバおよびプランジャを形成するピストンからなる圧力増幅器；制御チャンバおよびポペットチャンバを備え、入口ポートと作用チャンバとの間に配置されるポペットを有し、この作用チャンバに開き、このポペットが絞りスロットを提供する、油圧バルブ；この油圧バルブをその閉位置の方へ付勢するための手段；制御チャンバと溢流ポートとの間に設置された制御バルブ；ポペットチャンバの制御チャンバへの接続のためのバイパスチャネル、を備える。本発明は、この油圧バルブのその閉および開位置にあるとき、またはこれらの位置の近くであるとき、この油圧バルブが、このバイパスチャネルが開き、そしてこの油圧バルブの他の位置の間は、閉じるように、このバイパスチャネルの流れ領域を制御するように適合されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第一の局面の好適な実施態様において、追加のバイパスチャネルが、二次制御バルブにより閉じられるとき、ポペットおよび制御チャンバを接続する第三のバイパスチャネルがまた存在し、この第三のバイパスチャネルは、バイパスチャネルの閉鎖を維持するときの油圧バルブの位置の間、油圧バルブの開口率を規定する。
【０００９】
本発明の第二の局面に従うと、燃料噴射器と備えた内燃機関のための燃料噴射システムが提供され、この噴射器は、入口ポート；溢流ポート；作用チャンバおよび溢流チャンバ、を形成するピストン、ならびに圧縮チャンバを形成するプランジャーからなる圧力増幅器を備え、ここでこの作用チャンバは、この圧力増幅器が噴射を実行することを可能にするために、エンジン管理システムのからの指令に従って、入口ポートへ、または溢流ポートへ、のいずれかへ、接続されるように適合される、圧力増幅器；ニードルを備えたノズル、ロックチャンバ、このノズルを閉じるためにこのニードルを付勢する手段、および圧力チャンバに接続された出口チャンバ、を備えるノズル；非リターンバルブであって、圧縮チャンバに接続される非リターンバルブの入口ポート、および出口ポートへ接続される、非リターンバルブの入口；ノズルロックチャンバへ接続されたカットオフチャネル；制御チャネル；制御チャネルと溢流ポートとの間に設置された、追加の制御バルブ；および制御チャネルを入口ポートへ接続するリンクチャネル、を備える。この第二の局面に従うと、本発明は、このリンクチャネルおよび追加の制御バルブの流れ領域が、この追加の制御バルブが制御チャネル内で開くと、この制御チャネル内の圧力が、このリンクチャネルの上流の圧力未満になる、という点、このプランジャーは、このプランジャーの噴射カットオフ位置において、圧縮チャンバへのカットオフチャネルを接続するように適合され、そしてこのプランジャーの別の位置において、このカットオフチャネルを制御チャネルへ接続するように適合されるという点、を特徴とする。
【００１０】
本発明の第一の局面の噴射器および噴射システムと、上記明細書に記載のものとの間の相違は、第一に、ポペットチャンバを制御チャンバへ接続する追加のバイパスチャネルの包含、および油圧制御システムにおける、または制御チャネルにおける、圧力レベルに従った追加のバイパスチャネルの流れ領域を制御するために適合された第二バルブにあり、ここで油圧バルブが、このポペットチャンバの接続制御チャンバへの接続のために、バイパスチャネルの流れ領域を制御するように適合され；第二に、この油圧バルブがその閉位置、および開位置、またはこれらの近くの位置にあるとき、バイパスチャネルが開き、そしてＨＤＶ（油圧バルブ）の別の位置にある間、閉じられる、バイパスチャネルの流れ領域を制御する、油圧バルブの能力において、である。油圧制御システムにおける、または制御チャネルにおける、圧力を制御することにより、二次バルブは、追加のバイパスチャネルを開放または閉じるように制御され得る。このような圧力が増加されると、この二次バルブは、追加のバイパスチャネルを開き、そしてその逆もある。この油圧バルブの開速度が、バイパスチャネルの流れ領域に依存するために、その初期の開放の間に、この二次バルブの位置およびバイパスチャネルの流れ領域を制御することにより、この油圧バルブの開速度を制御することが可能である。より遅い油圧バルブ開放は、噴射圧力蓄積を遅らせる。この油圧バルブの開放の最終部分において、バイパスチャネルが、開き、従って制御チャンバにおける圧力が増加され、それにより油圧バルブを充分に開くことを補助し、その油圧制約を減少させる。
【００１１】
二次バルブの位置を制御するために、エンジンにおける位置セットの噴射器として一般である、油圧制御システムを使用することは好適である。この一般の油圧制御システムは、エンジン管理システムにより制御される。これは、エンジンシリンダーを通して均一な噴射パターンを確実にすることを補助し、この場合圧力調節器が要求されるのみのため、エンジンのいずれの場所へも取り付けられ得て、噴射システム設計を簡単化し、コストダウンを維持することを補助する。あるいは、この油圧制御システムは、二次バルブのダイレクトソレノイド制御により置換され得て、これは単一ソレノイド、およびソレノイド作用をエンジンの全ての噴射器に伝達する機械装置により実行される。
【００１２】
本発明の第二局面は、制御チャネルと入口ポートとの間、または制御チャネルと油圧制御システムとの間のリンクチャネルの提供に、そして制御チャネルと溢流ポートとの間の追加の制御バルブの提供にあり、ここで、プランジャーのカットオフ位置の間、このプランジャーが制御チャネルのカットオフチャネルからの接続を断つように適合され、さらに、ここで追加の制御バルブの流れ領域、およびリンクチャネルが、この追加の制御バルブが開くとき、この制御チャネル内の圧力は、油圧制御システムにおける圧力、または入口ポートにおける圧力より小さくなる。この油圧制御システムにおける圧力は、典型的にはエンジン管理システムにより制御される。従って、プランジャーがカットオフ位置以外の位置の間、パイロットまたはブート噴射が、追加の制御バルブの開放により可能である。このプランジャーのカットオフ位置の間、制御チャネルはカットオフチャネルから接続が断たれ、従って、追加の制御バルブは、高圧に供されず、そしてこのカットオフチャネルの容積は最小に維持される。
【００１３】
本発明の異なる実施態様は、一般のレール（作動）圧力から独立して、噴射カーブ形状のより広い範囲の制御を可能にし、このユニット噴射器設計の簡単化は、噴射端クウォリティおよび噴射器信頼性を改善する。
【００１４】
（好適な実施態様）
図１の実施態様は、以下を示す：燃料圧力１のソース、入口ポート２，溢流ポート３，油圧バルブ４，好ましくは油圧的に制御された差動バルブ（ＨＤＶ）、制御チャンバ５，圧力増幅器（ピストン６および、外部溝８およびエッジ９を有するプランジャー７からなる）、作用チャンバ１０，スピルチャンバ１１および圧縮チャンバ１２，スピルチャネル１３，ノズル１４、ニードル１５，スプリング１６，ロックチャンバ１７および出口チャンバ１８，非リターンバルブ１９（その入口は、入口ポート２に接続され、その出口は圧縮チャンバ１２に接続されている）、カットオフチャネル２０，制御バルブ２１（制御チャンバ５と溢流ポート３との間に設置されている），制御チャネル２２，追加の制御バルブ２３（制御チャネル２２と溢流ポート３との間に設置されている），および制御チャネル２２を入口ポート２に接続するリンクチャネル２４。
【００１５】
油圧バルブ４は、入口ポート２から作用チャンバ１０への流れ領域を制御し、作用チャンバの方向へ開いている。油圧バルブ４は、シート面２６を有するポペット２５を備え、ポペットチャンバ２７および絞りスロット２８を形成する。ポペットチャンバ２７を制御チャンバ５へ連結するための、バイパスチャネル２９および追加のバイパスチャネル３０がある。該油圧バルブ４は、スプリング３１によってその閉位置へ付勢されている。圧縮チャンバ１２は、出口チャンバ１８に接続されている。圧縮チャンバ１２はさらに、プランジャの位置によってプランジャ７の外部溝８を介して、カットオフチャネル２０に接続され得る。そのカットオフチャネル２０は、プランジャの位置によってプランジャ７の溝８を介して、制御チャネル２２に接続され得る。該スピルチャネル１３は、プランジャの位置によってスピルチャンバ１１に接続され得る。
【００１６】
さらに、追加のバイパスチャネル３０に設置された二次バルブ３２もあり、該追加のバイパスチャネルを閉じるようにスプリング３３によって付勢されている。該二次バルブは油圧制御システム３５に接続された制御チャンバ３４を有している。
【００１７】
油圧バルブ４は、その油圧バルブの位置によってその上端３６（図３参照）がバイパスチャネル２９を開閉し得るように、設計されている。図２に示すように、油圧バルブが閉じると、その上端３６はバイパスチャネル２９を閉じる。その開いたストロークの間の油圧バルブの所定位置で、エッジ３６（図３）は、バイパスチャネルを開き、かつ油圧バルブがさらに開くように開き状態を維持する。
【００１８】
油圧バルブはさらにエッジ３８のある溝３７を有し、それは油圧バルブが閉じたときに、エッジ３８がバイパスチャネルを開き、そして、油圧バルブの開いたストロークの所定の点で、エッジ３８はバイパスチャネルを閉じるように、バイパスチャネル２９の流れ領域を制御できる。好ましい実施態様では、油圧バルブの開いたストロークの間、上端３６がバイパスチャネルを再び開く前に、エッジ３８はバイパスチャネルを閉じ、それが油圧バルブの開いたストロークの一部を閉じた状態にする。
【００１９】
本発明の第２の実施態様が図２に示されており、これは、制御チャンバ５にポペットチャンバ２７を接続する第３のバイパスチャネル３９があること以外は、図１に示したものと同じである。
【００２０】
本発明の他の形態が図４に示されており、これは油圧バルブ４に溝がなく、第３のバイパスチャネルがないこと以外は、図１に示したものと同じであるが、第２バルブ３２は、それは完全に追加のバイパスチャネル３０を閉じることができず、さらに、リンクチャネル２４が制御チャネル２２を油圧制御システム３５に接続し（チャネル２２を入口ポートに接続する代わりに）するように、設計されている。
【００２１】
本発明のさらに他の形態が図５に示されており、これは、第２バルブ３２の制御チャンバ３４が、制御チャネル２２に接続されている（油圧バルブシステムに接続される代わりに）こと以外は、図１に示したものと同じである。
【００２２】
説明した実施態様の燃料噴射システムは次のように機能する。
【００２３】
図１を参照すると、第１の位置で、制御バルブ２１は働いておらず、制御チャンバ５と溢流ポート３との間を連結を閉じている。油圧制御システム３５内の圧力が、エンジン管理システム（図示していない）により低レベルにセットされている場合は、スプリング３３は、二次バルブ３２の制御チャンバ３４内での圧力により生じる力を上回り、示されたように追加のバイパスチャネル３０を閉じるよう保持する。油圧バルブ４はそれが第１の中間位置に達するまで、スプリング３１によって、油圧バルブの閉方向へ押圧され、そこでは、油圧バルブの上端３６は（図３）、バイパスチャネル２９を閉じる。従って、バイパスチャネル２９および３０は閉じられ、燃料が制御チャネル５から逃げることができないので、油圧バルブは、第１の中間位置を維持する。図１を参照すると、ピストン６およびプランジャ７は、作用チャンバ１０内の
燃料圧力によって低位置に保持され、ロックチャンバ１７はカットオフチャネル２０およびプランジャの外部溝８を介して圧縮チャンバ１２に連結され、ノズル１４は、ニードル１５によって閉塞される。スピルチャンバ１１は、スピルチャネル１３を介して溢流ポート３に接続されている。追加の制御バルブ２３は活動が抑えられ、閉じられる。
【００２４】
電流が制御バルブ２１に供給されると、それは、制御チャンバを溢流ポート３に接続し、油圧バルブがさらに閉位置へ移動するのを許容する。所定位置で、油圧バルブは第２の中間位置に到達し、そこで、エッジ３８（図３）は油圧バルブが移動するまでバイパスチャネル２９を開き始める。最後に、図２に示されるように、油圧バルブは入口ポート２とポペットチャンバ２７の間の連結を閉じる。その制御バルブ２１は開き状態を維持し、燃料が作用チャンバ１０から絞りスロット２８を介してポペットチャンバ２７へ流れるようにし、さらにバイパスチャネル２９を通して制御チャンバ５へ流れ、溢流ポート３から流れでる。その絞りスロット２８の流れ領域は、そこを通る流れが、追加のスプリング３１による外部力のさらなる補助で、油圧バルブの閉塞を保持する流れ方向に油圧力を油圧バルブ４に作用するようにする。作業チャンバ１０内の圧力が所定レベルまで低下すると、ピストン６およびプランジャ７が圧縮チャンバ１２内の圧力のもとで、上へ移動し、燃料圧力はノンリターンバイパスチャネル１９を介して伝達される。プランジャの移動における所定の点で、その溝８は圧縮チャンバ１２とカットオフチャネル２０間の連結を閉じる。一方、この点でまたはそれを超えて、それはカットオフチャネル２０を切り離し、それによってロックチャンバ１７を圧縮チャンバ１２から切り離す孤立させる。プランジャの上方へのさらなる移動の所定点で、その溝８は、カットオフチャネル２０と制御チャネル２２との間の連結を開き、それによって、ロックチャンバ１７を制御チャネル２２に接続し、一方、その点でまたは超えて、それはロックチャンバ１７を保持し、制御チャネル２２を互いに接続する（図２）。この手段によって、ロックチャンバ１７内の圧力は、制御チャネル２２内の圧力と等しくなる。さらに、プランジャの移動の所定点で、そのエッジ９はスピルチャンバ１１とスピルチャネル１３との間の連結を閉じ、一方、この点であるいはこの点を超えて、溢流ポート３およびスピルチャンバ１１は、互いに連結を解除する状態となる。ピストン６とプランジャ７が上方へ移動する間の時間は、制御バルブ２１の開いている期間によって決定され、これは逆に、エンジンの管理システムによって供給される電流の期間によって決定される。
【００２５】
本発明の操作は、いわゆる、パイロット射出およびブーツ噴射（これらは従来からそれ自体知られている噴射のタイプであるが）を参照として記載する。用語”パイロット噴射”は、メインの噴射の前の小さい分離した噴射をいう。通常、サイクルの中で送達された全燃料の１−１０％が、パイロット噴射の間に噴射され得る。用語”ブーツ噴射”はブーツの前端のような形状の一つの噴射を意味し、すなわち、噴射の最初の低い”段階”であり、従って、その低いレベルから次第に噴射速度と圧力が上昇する。
【００２６】
かりに、パイロットまたはブーツ形状の噴射が要求されると、そこで、プランジャ７はまだ噴射ストロークをスタートさせておらず、電流は追加の制御バルブ２３へ供給されてそれは開く。開いたバルブ２３およびリンクチャネル２４の流れ領域は、制御チャネル２２内、従ってロックチャンバ１７内の圧力が減少するようになっている。ロックチャンバ内のその減少した圧力は、出口チャンバ１８内の圧力がニードル１５を上昇するようにし、ノズル１４の最初の開放を与え、非リターンバルブ１９を介して入口ポート２から出口チャンバ１８へ供給される燃料噴射を開始する。かりに、パイロット噴射が要求されると、追加の制御バルブ２３は、メイン噴射が始まる前に閉じ、そこで、制御チャネル２２およびロックチャンバ１７内の圧力はインレットチャネル２内の圧力と等しくなり、ノズルはスプリング１６によって閉じる。かりに、ブーツ形状の噴射が要求されると、追加の制御バルブが後の段階で閉塞し、ノズルはメイン噴射が始まる前には閉塞しない。図５はブーツ噴射が進んでいる瞬間を示し、ピストン６とプランジャ７はバルブ２１を開いた状態でまだ移動している。
【００２７】
ピストン６およびプランジャ７が所定位置に到達すると、それはその瞬間で要求される燃料到達によって決定されるが、制御バルブ２１へ供給された電流はスイッチが切られ、そしてバルブ２１は閉じ、それによって制御チャンバ５および溢流ポート３を分離する。その結果、絞りスロット２８を介した燃料の流れは停止し、閉じた油圧バルブ４を保持する油圧力は、働きが止まる。油圧バルブ内の差動スポット上に作用する入口ポート２内の燃料圧力は、スプリング３１力にうち勝ち、油圧バルブの最初の開きを提供する。これは燃料が入口ポート２を介して、ポペットチャンバ２７へ流れることを許容し、絞りスロット２８を介して作用チャンバ１０へ流れ、およびバイパスチャネル２９を介して制御チャンバ５へ流れることを許容する。この燃料の流れは、ポペットチャンバ２７および制御チャンバ５内の圧力を上げ、これは油圧バルブ４を開けるように働く。作用チャンバ１０内の圧力は上昇し、ピストン６およびプランジャ７が下方へ移動するようにし、それによって圧縮チャンバ１２内の燃料を加圧し、および非リターンバルブ１９を閉じる。
【００２８】
圧縮チャンバ１２内の燃料圧力が上がると、ノズル出口チャンバ１８内の圧力もまた上がり、スプリング１６の力を超えて、およびロックチャンバ１７内の圧力超えてノズルを開く。この手段によって、メイン噴射が始まる。ノズルの開放の移動、およびノズルが開いた瞬間で、対応する圧力チャンバ１２内に生じた圧力は、ロックチャンバ１７の圧力に依存し、これは制御チャネル２２内の圧力と等しい。かりに、ブーツ噴射が既に進んでいると、開始したプランジャの噴射ストロークの結果として、圧縮チャンバ１２内の圧力での増加は、噴射のブーツステージを完全にし、メイン噴射を開示する。
【００２９】
上記したように、開いた油圧バルブが第２中間位置に到達すると、エッジ３８（図３）は、バイパスチャネル２９を閉じる。油圧バルブの開いたストロークの一部は（第２の中間位置から第１の中間位置へ）、そのチャンバの容量の増加、およびバイパスチャネル２９および３０が閉じるという事実のゆえに、制御チャンバ５内の低圧力によって特徴付けられる。絞りスロット２８は、ポペットチャンバ２７と作用チャンバ１０との間の圧力差が、ポペット２５に油圧力を与えるように設計されており、その圧力は、かりに制御チャンバ５内の圧力が大気圧以下になった場合でも油圧バルブを開くのに十分である。しかし、制御チャンバ５内の低圧が油圧バルブの速い開放を妨害する。逆に、油圧バルブの遅い開放は、プランジャ７の噴射ストロークの間、作用チャンバ１０内の圧力上昇を遅らせる。これは噴射圧力が次第に上昇するようにする。
【００３０】
かりに、メイン噴射の始めに噴射圧力の素早い上昇が溶融されるのなら、エンジン管理システム３５（図１）は、油圧制御システムでの圧力をスプリング３３の力にまさる高いレベルにセットして、第２バルブ３２を持ち上げ、追加のバイパスチャネル３０を開く。この場に、ポペットチャンバ２７と制御チャンバ５間の相対的に増大した流れ領域は、油圧バルブの全開放ストロークの間、制御チャンバ５内の高い圧力を維持するのを助ける。それは、その開口速度を上げ、従って噴射圧力の速度を噴射の始まりで上昇する。
【００３１】
ピストン６とプランジャ７の噴射ストロークの間、燃料は開口したノズル１４を介して噴射される。噴射ストロークの最終段階では、溝８はカットオフチャネル２０を制御チャネル２２から分離し、そこで圧力チャンバ１２とカットオフチャネル２０との間の連結を開く。さらに加えて、噴射ストロークの最終段階では、エッジ９はスピルチャンバ１１と溢流ポート３間の連結を開く。カットオフチャネル２０および圧力チャンバ１２が互いに連結すると、ロックチャンバ１７と圧力チャンバ１２内の圧力は等しくなり、ニードル１５はノズル１４を閉じ、そしてピストン６とプランジャ７はストロークの底部にとどまる。ピストンが静止したとき、油圧バルブ４を介した燃料の流れはなく、作用チャンバ１０、ポペットチャンバ２７および制御チャンバ５内の圧力は、入口ポート２内の圧力と等しくなり、スプリング３１は油圧バルブを上げる。このようにして、このシステムは、図１に示したように最初の位置へ戻る。
【００３２】
本発明が基礎においている主な原理は、油圧バルブは、油圧バルブの開放ストロークの開始部分の間に、ポペットチャンバ２７と制御チャンバ５間の連結を完全に接続を閉じ得る様式で油圧バルブが設計されているという事実に関している。これは、その開放ストロークの開始部分の間、油圧バルブの開速度のより重大な減少を許容する。さらに、追加のバイパスチャネル３０は、ポペットと制御チャンバとの間に配置され、二次バルブ３２は、該追加のバイパスチャネル３０に配置されている。その結果、追加のバイパスチャネル３０内での第２バルブ３２の採用は、フレキシブルな電気制御および油圧バルブの開速度（よって噴射カーブ形状）の開速度の広い制御範囲を提供する。
【００３３】
図２に示す発明の他の形態では、燃料噴射システムは同じように作用する。始まり位置では、スプリング３１は、第２バルブ３２が閉じたときでさえも、油圧バルブ４を完全に閉じる。なぜなら、油圧バルブが閉じている間に、燃料を制御チャンバ５からポペットチャンバ２７および作用チャンバ１０へ逃がすことを許容する、第３のバイパスチャネル３９があるからである。この第３のバイパスチャネル３９は、以下のように設計されている：油圧バルブがその開放ストロークの間に第２と第１の中間位置にあり、第３のバイパスチャネルは、ポペットチャンバ２７から制御チャンバ５への流れに十分な制限を与え、このチャンバの流れの圧力を低く保持する（かりに付加的バイパスチャネル３０が閉じていると）ように設計されている。従って、噴射圧力の速度を低下することが、上記したように、メイン噴射の始まりで上昇する。該第３のバイパスチャネル３９の流れ領域を変えることにより、第２バルブ３２を開閉することによって活性化または不活性化するメイン噴射の形状の割合の程度を変えることができる。
【００３４】
図４に示される本発明のさらに他の形態では、燃料噴射システムは、同様に作用する。この第３のバイパスチャネルは存在ししていない、そして二次バルブ３２は、付加的バイパスチャネル３０を完全に閉じることができないように設計されている。図４に示すように、二次バルブ３２がその停止に対してスプリング３３によって押されると、それはポペットチャンバ２７を離れ、制御チャンバ５は互いにまだ連結し、従って、第３のバイパスチャネルの機能は上記したように維持される。
【００３５】
リンクチャネル２４が、制御チャネル２２を油圧制御システム３５（入口ポート２の代わりに）に連結するという事実は、特に、低い共通のレール圧力において、パイロット噴射の制御性を改良することを許容する。この理由は、低い噴射圧力が要求されるとき、システム３５内の圧力は入口ポート内でより高く維持され得、ニードル１５に作用する力はノズル１４を閉じ、パイロット噴射は高くなりニードルの閉鎖期間は速くなるからである。
【００３６】
図５に示される本発明のさらに他の形態では、燃料噴射システムは、第２バルブ３２の位置が、制御チャネル２２内の圧力によって決定されるということを除いて同じように作用する。追加の制御バルブ２３が閉じているとき、制御チャネル２２内の圧力は高く、そして第２バルブ３２が追加のバイパスチャネル３０を開くと。バルブ２３が開き、および制御チャネル２２内、従って制御チャンバ３４内の圧力が低下すると、リンクチャネル２４の相対的な小さい流れ領域ゆえに、第２バルブ３２は追加のバイパスチャネル３０を閉じる。この手段により、メイン噴射カーブの主正面の形態に対する制御は、分離した油圧制御システムの必要性なしに実施し得る。
【００３７】
他の異なる組み合わせの中で上記した本発明の特徴を組み入れる他の実施態様は可能であり、例えば、図１に示すように、制御チャネル２２は追加の制御バルブ２３およびリンクチャネル２４なしに、直接に油圧制御システムに連結し得、ノズル開放圧力および追加のバイパスチャネル３０の流れ領域は共に、油圧制御システムの中の圧力モジュレーションを介して制御し得る。低圧は、出口チャンバ１８内で低圧でノズルが開くにつれ、噴射圧力の遅い開始上昇と、油圧バルブ４の遅い開放のために、噴射のより後の段階で遅い噴射圧力の上昇との両方を提供し、その逆もある。他の可能のある実施態様は、ニードル１５を付勢してノズル１４を閉じる弾性手段を組み入れることであり、それは、変化し得る剛性を有し、ニードルの始めの開放は、出口チャンバ１８内の低圧で可能であるが、その最大の上昇へ近づくとニードルの他の位置で、弾性手段の剛性が高まる。これは、噴射のカットオフの間、ノズルの素早い閉鎖を助ける。そのような変化し得る剛性は、周知の２スプリング設計の弾性手段の使用によって達成し得る。
【００３８】
公知の燃料噴射システムに対する本発明の利点は、以下の手段によって主に達成し得る：
−油圧バルブ４の採用であり、それは、バイパスチャネル２９の流れ領域を制御するように適合され、バイパスチャネルが、油圧バルブがその閉状態のとき、開き、油圧バルブの他の位置の間では開位置またはこれに近い位置または閉じる；
−ポペットチャンバ２７を制御チャンバ５に連結するための追加のバイパスチャネル３０の採用；
−第２バルブ３２の採用であり、これは追加のバイパスチャネル３０内に設置され、エンジン管理システムの指令によってこのチャネルの流れ領域を制御し得る；
−ポペットチャンバ２７を制御チャンバ５に連結する第３のバイパスチャネル３９の採用；
−追加の制御バルブ２３の採用であり、これは制御チャネル２２と溢流ポート３との間にあり、ここで、プランジャ７は、そのカットオフ位置よりもプランジャのいくつかの位置で、制御チャネルをカットオフチャネル２０に連結するために適合され、プランジャのカットオフ位置にある間、カットオフチャネル２０を圧縮チャンバ１２に連結する。そして、リンクチャネル２４の採用は、制御チャネル２２を入口ポート２または他の油圧制御システムに連結する。ここで、リンクチャネル２４の流れ領域、および開く追加の制御バルブ２３は、該追加の制御バルブが開くとき、制御チャネル内の圧力が低下するようにある。
【００３９】
油圧バルブ４の採用、これはバイパスチャネル２９の流れ領域を制御するように適合され、バイパスチャネルが、油圧バルブが閉位置および開位置またはこれらの近くの位置にあるとき、開き、その他の位置のとき、閉じ、噴射圧力がさらに次第に上昇するのを達成するその開口ストロークの第１の部分で、油圧バルブの開口速度を減少することを許容する。同時に、制御バルブ２１が開くとき、油圧バルブを閉位置に保持するように要求される制御バルブ２１の最大流れ領域を減少する、なぜなら、このケースでは、油圧バルブの環状シーリング表面の領域に比べて、大きいポペット２７の領域に作用する油圧バルブを横断して圧力が低下するからである。公知の燃料噴射システムでは、例えば、米国特許５，７８５，０２１に開示のシステムでは、作用チャンバは永久的に、直接に制御チャンバに連結し、制御バルブが開き、ＨＤＶが閉じるとき、該ＨＤＶ位置でバイパスチャネルがの閉じるとき、作用チャンバから溢流ポートへの燃料の輸送を容易にしている。従って、先行技術の噴射システムのケースのＨＤＶを横断する圧力の低下は、ＨＤＶのシーリング環状表面の領域に作用し、これはポペットの領域よりさらに小さく、大きい圧力低下を必要とし、ＨＤＶの閉鎖を保持し、続いて制御バルブ２１の大きい流れ領域を保持する。さらに、そのようなＨＤＶ制御チャンバを作用チャンバへ永久的に接続することは、閉じたバイパスチャネルで生じる開ストロークの一部の間、ＨＤＶの開速度の有効な減少を防止する。
【００４０】
制御チャンバ５へのポペットチャンバ２７の接続のための追加のバイパスチャネル３０の適用は、上記のように油圧弁（この油圧弁上に追加の溝３７はないが）のこの位置でバイパスチャネル２９が閉じられる場合に閉じられる油圧弁を保持するために必要とされる制御弁２１の最大流れ面積を減少させるという同じ目的を達成し得る。
【００４１】
追加のバイパス３０に挿入され、そしてエンジン管理システムの指令に依存するこのチャネルの流れ面積を制御し得る第２の弁３２の適用は、噴射の開始における噴射圧力増加の速度の電子制御を可能にする。第２の弁が開かれる場合、油圧弁の開速度は制御チャンバ５内のより低い圧力によって減少される。なぜならそれは常にポベットチャンバ２７に接続されるからである。この第２の弁３２が閉じられる場合、油圧弁がその第２および第１の中間位置の間にある際、バイパスチャネルがバイパスチャネルが閉じられる場合、制御チャンバ５のより低い圧力により油圧弁の開速度はその開ストロークの第１の部分においてより遅い。ポペットチャンバを制御チャンバに接続する第３のバイパスチャネルの適用は、追加のバイパスチャネル３０が第２の弁３２によって閉じられ得る際にその第２および第１の中間位置の間の油圧弁の開速度を調節し、従って主な噴射の先導フロント（ｌｅａｄｉｎｇ ｆｒｏｎｔ）の形状を調節し得る。これは、第３のバイパスチャネル３９の流れ面積、油圧弁の開いた第１、第２の閉位置と閉位置との間の距離および油圧弁のスロットリング２８の設計を最適化することによって達成され得る。
【００４２】
制御チャネル２２と溢流ポート３との間の追加の制御弁２３の適用（ここで、プランジャー７は、そのカットオフ位置以外のプランジャーの幾つかの位置においてカットオフチャネル２０に制御チャネルを接続し、プランジャーのカットオフ位置の間に圧縮チャンバ１２にカットオフチャネル２０を接続するように適合されている）、および入口ポート２あるいは油圧制御システム３５に制御チャネル２２を接続する連結チャネル２４の適用（ここで、連結チャネル２４および開いた追加の制御弁２３の流れ面積が、追加の制御弁が制御チャネル内の圧力を開放する際に減少されるような大きさである）は、パイロットまたはブート噴射の電子制御を達成し得、同時に噴射曲線の後方フロントの居城を改良し得、噴射器の設計を単純化し得、そしてその信頼性を増大し得る。公知の燃料噴射システムにおいて、例えば、特許出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９８／０００７３に開示されるシステム、パイロットまたはブート噴射を制御する追加の制御弁が常に注入器のカットオフチャネルに接続された制御チャネルに設置され、その結果、噴射のカットオフの間、高圧が制御チャネル内に存在し、従って追加の制御弁が高圧に対して密閉され得なければならず、これは噴射器設計を複雑にする。これはまた、カットオフ燃料が方向付けされる大きな容量を必要とし、これは、針の閉鎖を送らせ、従って噴射曲線の形状を劣化させる。本発明に従う連結チャネル２４の適用は、上記のように、プランジャーのカットオフ位置の間にカットオフチャネルから脱接続された制御チャネル内に追加の制御弁設定することを可能にし、その結果、ノズル開圧が追加の制御弁によって制御され得るがこの弁は噴射のカットオフの間、高圧に供されない。これはまた、閉じた追加の制御弁において密閉が不完全の場合、ノズルロックチャンバ１７の圧力が入口ポート（または油圧制御システム）の圧力と等しいため、噴霧の連続サイクルにおいて、エンジンの異なる注入器のノズル開圧を等しくするという点で、有利である。先行技術噴霧システムの場合、制御チャネルからの漏出速度がノズル開口圧に影響を及ぼす可能性がある。
【００４３】
本発明に対して、多数の変形および／または改変が、広く記載された本発明の趣旨または特許請求の範囲から逸脱することなく特定の実施態様に示されるように行われ得ることは当業者に理解される。それ故に、本実施態様は、例示として全ての観点において考慮されるべきであり、限定するものではない。
【００４４】
例えば、制御チャネル２２、追加の制御弁２３および連結チャネル２４が油圧制御された差動弁の設計に関連しないという事実により、他のタイプの弁は、上記の油圧制御された差動弁４の代わりに使用され得る。
【００４５】
本発明は、ここで添付の図面を参照して実施例により記載され、ここで本発明に従ったユニット噴射システムの多様な実施態様が操作の異なる段階において特に以下に示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第一の実施態様の長手の断面図である。
【図２】 図２は、本発明の第二の実施態様の断面図である。
【図３】 図３は、図１に示される本油圧差動バルブのより詳細な断面図である。
【図４】 図４は、本発明の第三の実施態様の断面図である。
【図５】 図５は、本発明の第四の実施態様の断面図である。

Claims (15)

1. 燃料噴射器を備えた内燃機関のための燃料噴射システムであって、該噴射器が、入口ポート（２）；溢流ポート（３）；作用チャンバ（１０）を形成するピストン（６）、およびノズル（１４）を通って燃料を噴射するように適合されたプランジャー（７）からなる圧力増幅器；制御チャンバ（５）およびポペットチャンバ（２７）を備え、該入口ポート（２）と該作用チャンバ（１０）との間に配置され、該作用チャンバ（１０）に開く、ポペット（２５）を有する液圧バルブ（４）であって、ここで該ポペット（２５）が絞りスロット（２８）を提供する、液圧バルブ；該液圧バルブ（４）をその閉位置の方へ付勢させるための手段（３１）；制御チャンバ（５）と溢流ポート（３）との間に設置された制御バルブ（２１）；該ポペットチャンバ（２７）の制御チャンバ（５）への接続のためのバイパスチャネル（２９）、を備え、該液圧バルブ（４）が、該バイパスチャネル（２９）の流れ領域を制御するよう適合され、その結果、該液圧バルブ（４）がその閉位置、および開位置、またはこれらの位置の近くにおいて、該バイパスチャネルは開き、そして該液圧バルブ（４）の別の位置の間は、閉じられることを特徴とする、システム。
2. 前記液圧バルブ（４）が、前記バイパスチャネル（２９）の流れ領域を制御し、該液圧バルブ（４）が、前記閉位置にまたは該閉位置の近くにあるとき、閉塞し、そして別の位置においては、該バイパスチャネル（２９）を開くよう、適合され、ここでさらに、前記ポペットチャンバ（２７）を該制御チャンバ（５）へ接続する追加のバイパスチャネル（３０）が存在する、ことを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射システム。
3. 前記ポペットチャンバ（２７）、および前記制御チャンバ（５）を接続する、追加のバイパスチャネル（３０）が存在することを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射システム。
4. 第二のバルブ（３２）が、前記追加のバイパスチャネル（３９）内に設置され、エンジン管理システムからの指令に従って、該第二のバルブ（３２）が、前記追加のバイパスチャネルの流れ領域を変化させるように適合されることを特徴とする、請求項３に記載の燃料噴射システム。
5. 前記ポペットチャンバおよび前記制御チャンバ（５）を接続する、第三のバイパスチャネル（３９）が存在することを特徴とする、請求項４に記載の燃料噴射システム。
6. 前記二次バルブ（３２）が、前記追加のバイパスチャネル（３０）を完全に閉塞することから防がれる、ことを特徴とする、請求項４に記載の燃料噴射システム。
7. 前記二次バルブ（３２）が、前記エンジンの噴射器のセットのために一般的な液圧制御システム（３５）により、操作され、前記液圧制御システムにおける圧力が、エンジン管理システムの要求に従って設定されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
8. 前記二次バルブ（３２）がソレノイドバルブにより作動されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
9. 燃料噴射器を備えた内燃機関のための燃料噴射システムであって、該噴射器は、入口ポート（２）；溢流ポート（３）；作用チャンバ（１０）および圧縮チャンバー（１２）を形成するプランジャー（７）、およびピストン（６）から構成される、圧力増幅器であって、ここで該圧力増幅器（６，７）が噴射を実行することを可能にするために、エンジン管理システムからの指令に従って、該作用チャンバ（１０）が、該入口ポート（２）または該溢流ポート（３）のいずれかに接続されるように適合される、圧力増幅器；ニードル（１５）を有するノズル（２４）、ロックチャンバ（１７）、該ニードルを偏向して該ノズルおよび該圧縮チャンバ（１２）に接続された出口チャンバ（１８）を閉じる、手段（１６）；非リターンバルブ（１９）であって、該非リターンバルブ（１９）の入口が該入口ポート（２）へ接続され、そして該非リターンバルブ（１９）の出口が、該圧縮チャンバ（１２）へ接続される、非リターンバルブ；該ノズルロックチャンバ（１７）へ接続されるカットオフチャネル（２０）；制御チャネル（２２）；該制御チャネル（２２）と該溢流ポート（３）との間に、設置された追加の制御バルブ（２３）；該制御チャネル（２２）を該入口ポート（２）へ接続する、リンクチャネル（２４）を備え、ここで、該リンクチャネル（２４）および該追加の制御バルブ（２３）の流れ領域は、該追加の制御バルブ（２３）が開くときに該制御チャネル（２２）内の圧力が該リンクチャネル（２４）の上流の圧力より小さくなるような流れ領域であり；
   該プランジャ（７）が、該カットオフチャネル（２０）を、該プランジャ（７）の噴射カットオフ位置において、該圧縮チャンバ（１２）へ接続するように適合され、そして該カットオフチャネル（２０）を、該プランジャ（７）の別の位置において、該制御チャネル（２２）へ接続するように適合されることを特徴とする、システム。
10. 前記リンクチャネル（２４）が、前記制御チャネル（２２）を、前記入口ポート（２）の代わりに、前記液圧制御システム（３５）へ接続することを特徴とする、請求項９に記載の燃料噴射システム。
11. 燃料噴射器を備えた内燃機関のための燃料噴射システムであって、該噴射器が、入口ポート（２）；溢流ポート（３）；作用チャンバ（１０）を形成するピストン（６）、および圧力チャンバ（１２）を形成し、ノズル（１４）を通って燃料を噴射するように適合されたプランジャー（７）からなる圧力増幅器；制御チャンバ（５）およびポペットチャンバ（２７）を備え、該入口ポート（２）と該作用チャンバ（１０）との間に配置され、該作用チャンバ（１０）に開く、ポペット（２５）を有する液圧バルブ（４）であって、ここで該ポペット（２５）が絞りスロット（２８）を提供する、液圧バルブ；該液圧バルブ（４）をその閉位置の方へ付勢させるための手段（３１）；制御チャンバ（５）と溢流ポート（３）との間に設置された制御バルブ（２１）；該ポペットチャンバ（２７）の制御チャンバ（５）への接続のためのさらなるバイパスチャネル（３０）；第二のバルブ（３２）であって、前記追加のバイパスチャネル（３９）内に設置され、エンジン管理システムからの指令に従って、該第二のバルブ（３２）が、前記追加のバイパスチャネルの流れ領域を変化させるように適合される、第二のバルブ；制御チャネル（２２）；ならびに該制御チャネル（２２）と該溢流ポート（３）との間に、設置された追加の制御バルブ（２３）を備える燃料噴射システムであって、該二次バルブ（３２）が、該制御チャネル（２２）へ接続される制御チャンバ（３４）、および該二次バルブ（３２）を付勢して該追加のバイパスバルブチャネル（３０）を閉じる手段（３３）を組み入れて、該制御チャンバ（３４）におけるより高圧が、手段（３３）により及ぼされる力に打ち克ち、そして該追加のバイパスチャネル（３０）を開き、そして該制御チャンバ（３４）におけるより低い圧力が、該二次バルブ（３２）が該追加のバイパスチャネル（３０）の流れ領域を減少させることを可能にする、燃料噴射システム。
12. 制御チャンバ（５）と溢流ポート（３）との間に設置された制御バルブ（２１）および該ポペットチャンバ（２７）の制御チャンバ（５）への接続のためのバイパスチャネル（２９）、をさらに備える請求項１１に記載の燃料噴射システムであって、該液圧バルブ（４）が、該バイパスチャネル（２９）の流れ領域を制御するよう適合され、その結果、該液圧バルブ（４）がその閉位置、および開位置、またはこれらの位置の近くにおいて、該バイパスチャネルは開き、そして該液圧バルブ（４）の別の位置の間は、閉じられることを特徴とする、燃料噴射システム。
13. 請求項１１に記載の燃料噴射システムであって、前記ピストンが、作用チャンバ（１０）を形成し、該作用チャンバ（１０）は、該圧力増幅器（６，７）が噴射を実行することを可能にするために、エンジン管理システムからの指令に従って、入口ポート（２）または溢流ポート（３）のいずれかに接続されるように適合され；前記システムは、さらに、ニードル（１５）を有するノズル（２４）、ロックチャンバ（１７）、該ニードルを偏向して該ノズルおよび該圧縮チャンバ（１２）に接続された出口チャンバ（１８）を閉じる、手段（１６）；非リターンバルブ（１９）であって、該非リターンバルブ（１９）の入口が該入口ポート（２）へ接続され、そして該非リターンバルブ（１９）の出口が、該圧縮チャンバ（１２）へ接続される、非リターンバルブ；該ノズルロックチャンバ（１７）へ接続されるカットオフチャネル（２０）；制御チャネル（２２）；該制御チャネル（２２）と該溢流ポート（３）との間に、設置された追加の制御バルブ（２３）；該制御チャネル（２２）を該入口ポート（２）へ接続する、リンクチャネル（２４）を備え、ここで、該リンクチャネル（２４）および該追加の制御バルブ（２３）の流れ領域は、該追加の制御バルブ（２３）が開くときに該制御チャネル（２２）内の圧力が該リンクチャネル（２４）の上流の圧力より小さくなるような流面積であり；
    該プランジャ（７）が、該カットオフチャネル（２０）を、該プランジャ（７）の噴射カットオフ位置において、該圧縮チャンバ（１２）へ接続するように適合され、そして該カットオフチャネル（２０）を、該プランジャ（７）の別の位置において、該制御チャネル（２２）へ接続するように適合されることを特徴とする、燃料噴射システム。
14. 前記制御バルブ（２１）および前記追加の制御バルブ（２３）がソレノイドバルブであることを特徴とする、請求項１〜８または１２のいずれか１項に記載の燃料噴射器。
15. 前記ニードル（１５）を偏向させて、前記ノズル（１４）を閉じる手段（１６）が、可変の硬度を有することを特徴とする、請求項９、１０または１３のいずれか１項に記載の燃料噴射器。

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