JPH03206351A - 高圧ユニット燃料噴射器 - Google Patents

高圧ユニット燃料噴射器

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JPH03206351A
JPH03206351A JP2235469A JP23546990A JPH03206351A JP H03206351 A JPH03206351 A JP H03206351A JP 2235469 A JP2235469 A JP 2235469A JP 23546990 A JP23546990 A JP 23546990A JP H03206351 A JPH03206351 A JP H03206351A
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Julius P Perr
ジュリアス ピー.パー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は開ノズルとエンジン・カム輸で機械Igに励起
される往復動噴射プランツヤーを備えたユニット燃流噴
射器に関するものである.更に詳細には本発明はタイミ
ング調量とタイミング室圧力が独立的にi4rBされる
低達弁.高圧ユニット燃料噴射器に関するものである。
〔従来技術〕
大気汚染の監視を改善することと燃料経済性の増加の必
要性から内燃機関ク設計者は実質Hに改善された燃料供
給ンステムを求めている。それに待応してコストの低減
化を図ると共に噴射器タイミン2゛と諷量に対し信頼性
のあ々正確で且つ独陸的なUSを行なうよう単純化され
た設計嚇゛開発されて来ている。本出願の譲受人により
所有ウ佑7ている以下4特許は↓うしたユニット噴射器
を開示しており′本発明の改善の基になった先行技術の
ユニット噴射器の代表的なものである.ベールの米国特
許第4 .4 7 1 ,9 0 9号,ビーターの米
国特許第4 .4 4 1 ,6 5 4号,ビーター
の米国特許第4410.138号及びベールの米国特許
第4.410137号。これらの特許は全て・開ノズル
とエンジン・カム軸で機械的に励起される往復動する噴
射プランジャーを備えた燃料噴射器を開示している。
今日迄達威さ侯た進歩にも拘わらず,エンジン速度の全
体の範囲にわたり充分に高い噴射圧力を得ることが不可
能であった.近代のエンジンの性能上の高し1レベルと
要求される汚染排除の達成には(2100kg/cm2
(30000pni)以上の値の)高い圧力が望エしい
。更に,後者と2件の特許は噴射器に供給されるタイミ
ング流体の圧力に依存する可変長に油圧リンクが形成さ
れるタイミング室を使用している油圧的に制御される噴
射タイ,ミングを開示している.噴射器がその噴射スト
ロークの端部に達すると.噴射器噴霧オリフイスの再開
きに抵抗する目的で下方噴射器プランジャーをその閉位
置で保持するよう充分に高い圧力をタイミング室に獲保
するべく制限される(゛ペールの゜ 137特許の12
カラム,16−30行目参照)排出ポートを通じてタイ
ミング流体が出される.これらの先行技府の特許は重要
な進歩内容を開示しているが,排出ポートの寸法がタイ
ミング流体の減少する出力流碩一に対して比例的に大き
過ぎるので.タイミング流体内に適切l圧力を維持出来
ない場合にタイミング流体室のっぷ詐の終了附近で噴射
器オリフイスを閉じた状態に維持する方法を開示してい
るものは皆無である,車両放出物に対する新たな法的規
制千は前掲の諸特許に開示された噴射器で意図さ六でい
ないコスト的に高価で.燃3{と効率的な様式で適合し
なければならない更に動い性能要件がエンジンのメカー
に対して課されている.燃焼室はおける汚染発生源での
汚染物の処理では特に低速度作動中に相当高い圧,力に
て燃料を噴射することが要求される燃焼方法の効率増加
が要求される.然し乍ら,これらの噴射器においては.
AI−ラップされた高圧力ジョイントが燃料噴射器の噴
射圧力能量を142 00kg/Cm  (20000pst)を下廻わる室
圧力(噴射器噴霧孔の上流側の噴射室内の燃料圧力)に
限定する.更郎,噴射はプランジャーのシール部分/l
lv゛供給ポートを閉そくした後間もなく開始するので
,プランジャーのシール長さは(2100kg/cm2
.30000psi)を越える)高い室圧力レベルが生
し゛る場合にもれるインターフエイスを提供する. 本発明の譲受人によっても所有されているべ一ルの米国
特許第4 .2 2 1 .2 4 7号はエンジン速
度の全範囲にわたり高い室内圧力を達威する問題に関係
がある。ベールの゛ 247特許は低エンジン速度にお
いても噴射中に2100kg/cm2(30000ps
i)を越える室内圧力を達成出来る開ノズル型ユニット
燃流噴射器を開示している。
この型式の噴射器は高圧量噴射器(HPI)として知ら
れており,上方プランジャーと中間プランジャーの間の
油圧可変タイミング流体室と下方プランジャー下側の噴
射室も形成するよう配列された3個のブランゾヤーを有
するプランジャー・アツセンブリーを含む.室内圧力の
増加は低エンジン速度にて高圧力を達威ブるよう設計さ
れること及びエンクンが高速作動している際タイミング
流体をタイミング室から排出させる圧刃.励&弁が提供
されることで低速作動条件と高速作動条件の両者で得ら
れる. 247特許はキ間プランフヤーを上方へ偏寄させるよう
中間プランジャーと下方プランジャーの間に設置された
単一ばねを使用している。中間プランジャー偏寄ばねの
げね割合特性を慎重に設計することにより,噴射器に供
給されるタイミング流体の圧力を変えることで噴射器作
動の各サイクル中にタイミング室内に調量されるタイミ
ング流体の量を制御出来るようになる。然し乍ら247
特許においては中間プランジャー偏寄篩゛′ねは又,圧
力励起逃がし弁を作動させ′49に必要な偏寄力を供鉛
する。従って,圧力励起逃がし弁の作動にマイナスの影
響を与えずに.又プラスの影響を与えずにブイミング流
体調量を最適化することは極めて困難になる.その上.
タイミング室からのドレン通路の寸法は圧力制限弁の開
き圧力及びタイミンク゛室から圧力制限弁を介して排出
されるタイミング流体の流量の4者に影響する.雇って
,低作動速度状態で高い噴射圧力を達威出来る比較砕簡
単な設計九なった燃料噴射器が開発さわているが,タイ
ミング流体の駆動とタイミング圧力制限弁の開き特性,
圧力制限弁の開き圧力の別々のI4御及びタイミング流
体排出流れの流量を独立的に制御出来る噴射器に対する
必要性が依然存在している。
タイミング室及び関連あ均構造を形成する可変長油圧リ
ンクにより摩耗を低減化し,耐性を高め性能特性を高め
,かくして低エンジン速度C5おいて噴射器の高圧作動
を可能医する圧力制限弁機構とは独立的にタイミング流
体調量機能を最適化出来るようにしたシステムを導入し
ている公知の先行技術と燃料噴射器移皆無である。同様
に.2次噴射を無くすため噴射器オリフイスを閉した状
態に維持する噴射終了排出ポート機構を先行技術は開示
していない. 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は噴射タイミングをmmする可変長油圧リ
ンクと噴射圧力制限弁を備えた,タイミング流体の調量
に悪影響を与えず・に改善された圧力調整が達成される
高圧ユニット燃料噴射器を提供することにある. 本発明の他の目的は両方の偏寄装置が弁に作用して弁を
その閉位置に向って移動させ,かくしてタイミング流体
の圧力と排出を制御するようタイミング流体が作動しな
ければならない圧力を調整し,一方,1つの偏寄装置の
みがタイミング流体の調量を制御するような,弁と組合
ってし)る二重偏寄システムを使用する高圧ユニット燃
料噴射器で前掲の目的を達戊することにある。
他の偏寄装置の作動又はタイミング流体のntにマイナ
スの影響を与えずにタイミング流体の圧力と排出に影響
する1つの偏寄装置の作動が最適化される前掲の諸目的
を達威すやことにある。
本発明の他の目的は2個の偏寄装置が全体咋に同心状コ
イルばねであり,内側ばねが直接,弁に作用し.外側ば
ねがクロス・ピンと〆ねガイドを通ぎて弁に作用する二
重傷寄システムを使用する高圧ユニット燃料噴射器で前
掲の諸目的を達威することにある。
本発明の更に他の目的は噴射器ハウジング内に位置付け
られた別のタイミング流体排出ポートが噴射終了時にタ
イミング流体の制限された排出を可能鴫する間にピーク
の噴射圧力を制限すべく噴射中に弁がタイミング室流体
排出を制御する二重だねの高圧力の3個のプランジャー
・ユニット燃料噴射器を提供することにある。
本発明の更に他の目的は弁の作動と排出ポートを別々に
最適化出来.排出ポートの使用により弁の性能と耐性を
改善し,力2イドリング作動,低速度作動及び低負荷作
動中八ノイズ・レベルを低減化する弁ドレン通路とは別
のタイミング室排出ポートを備えた二重ばね高圧力の3
個のプランジャー・ユニット燃料噴射器を提供すること
にある.本発明の他の目的は低速度にて高い排出負荷を
維持し,・2次噴射を防止するタイミング室排出ポート
閉鎖体を備えた斎圧ユニット燃料噴射器を提供すること
にある. 本発明の他の目的は往復動すb下方プランジャーの運動
中に上方プランジャーの下方運動中に排出ポートを通過
する下面によりタイミング室排出ポートが閉じられ得々
よう上方プランジャーに円筒状側壁及び直角の傾斜して
いない下面が含まれる上方プランジャー上に形成された
タイミング室排出ポート閉鎖体を有する高圧ユニット燃
料噴射器を提供することにある。
本発明の他の目的はタイミング室圧力を制御するタイミ
ング室ドレン通路に隣接して配設された弁を有し,且つ
多くの場合2噴射器ハウジング内の排出ポートに対する
必要性を無くすやに充分な弁内の流れ面積能力が増加し
ている可変長油圧リンクが形成されるタイミング室を備
えた高圧ユニット燃料噴射器を提供すgことにある.本
発明の更に他の目的はタイミング流体圧力の調整器とし
て作用している際弁の開き圧力に干渉せ→゛に流れ能力
の増加を以って設計された圧力逃がし弁を有する高圧ユ
ニット燃料噴射器を提供することにある。
本発明の他の目的は圧力制限弁によりタイミング流体ド
レン通路を通じてサイクル毎の基準でタイミング流体が
排出される可変長油圧リンクを有し,他の点で弁座によ
り許容される流量より少ない流量を可能にするようタイ
ミング流体の排出流れ割合を制御する弁座上流側の低減
化した礒域部分を有する高圧ユニット燃料噴射器を提供
するこグ浦体ドレン通路が配設され,中間プランジャー
の共役横断面積の少なくとも4%て・ある有効な横断面
流れ面積を備えた弁座をタイミング流体ドレン通路が有
するような高圧ユニント燃料噴射器を提供することにあ
る。
本発明の更に他の目的は弁の揺動が低減化さn圧力鳩整
能力が増加されて弁及びその偏寄ばねの耐性が改善され
る高圧ユニット燃料噴射器を提供することにある。
〔課題を解決す沿ための手続〕
これらの目的と他の諸目的は本発明に従って設計された
タイミング室圧力!4御を有する高圧ユニット燃料噴射
器にまり達威される。燃料噴射器にはプランジャー・ア
ツセンブリーが中央穴内に配設された状態で中央軸穴を
有する噴射器ハウジングが含まれている。プランジャー
・アツセンブリーには上方プランジャー.下方プランジ
ャー及び中間プランジャーが含ま八ている。噴射タイミ
ングを進める目的で上方プランジャーと中間プランジャ
ーの間に可変長油圧リンクを作戒するようタイミング流
体を受入れ,弁素子を有すb弁で閉じることが出来るド
レン通路を有するつフ゛シ得るタイミング室が上方プラ
ンジャーと中間プランジャーの間に形成されている.タ
イミング室内へのタイミング流体調量にさからう偏寄力
の確立に加えて 弁素子婆その閉位置に向って移動させ
る傾向l のあるタイミングばねの上方向偏寄により部分的に弁素
子が作用される。然し乍ら,一実施態様において21&
いげね負荷を使用する圧力調整を改善し.大きい面積の
ドレン通路に適合する允めタイミング流体の調量にマイ
ナスの影響を与えずに弁素子もその閉位置に向って偏寄
させるよう付加的弁ばねが直接,弁素子に作用する。弁
は噴射サイクルの任意の時点にばねにより調節される最
大所定圧力をタイミング流体圧力が越える場合にタイミ
ング流体を排出するよう開く.又.中央穴の噴射室部分
時に下方プランジャーが着座することで噴射段階が完つ
した後弁はタイミング流体を外出するよう開く。別々の
タイミング4゛ねと弁Gねを使用す2ことで弁を閉とる
傾向のある偏寄力を増加出来,かくして増加した弁の面
積を単にオタ7イスとして作動させずに弁開き圧力にさ
゛シすことが出来る。こタ配列は又,一部の実施態様に
おいては,増加した流れ能力に起因してタイミング排出
ポートの必要性をなくす。
更に.他の実8M態様においては.弁座の上流側におい
て弁座より狭まい横断面積を備えた調整オリフイス部分
を有するタイミング流体排出用中間プランジャー軸方向
通路を形成可能である。これは弁の作動圧力を調整する
弁座で他の点で許容される値より低減化された排出流れ
割合を可能叱する。この特徴は二重dねの特徴を有する
又は有しない弁内に導入出来る. 他の代替的実施態様においては.圧力逃がし弁に加えて
独立6ツに作動するタイミング流体排出ポートが使用さ
れる。前述の実施態様と同様.弁は高速及び高負例状態
にて排出ストローク中にビク圧力を調整し制限するが,
排出ポートは排出ストローク後に油圧リンクのつぶれを
制御する。ユニット燃料噴射器内の弁と組合せて排出ポ
ートを社用すれ+al’,弁の圧力調整と性能能力が改
善され噴射終了.時に弁の使用を低減化ス乃ことてI弁
の耐性が改善される。この特徴は又,前述した弁のJ@
Z 91次覆合せること絢出来る。更に.本発明によれば,
タイミング室排出ポートを導入している高圧ユニット燃
料噴射器と実施態様ゆおいて,プランジヤー・アセンブ
リーの上方ブランジャ一部分の下方縁部に直角の角度に
てプクンジャ一〇下面と交差する上方プランジャーの円
筒状側壁で発生される直線状で、傾射していない縁部が
形成可能である。円筒状側壁は排出ポートを通過し徐々
に排出ポートを閉U・てa壱排出負何を低速度に維持し
2次噴射を阻止する。
本発明を村徴付けてい乃各種付加的な諸利点と新規性の
諸特獣について岬前記特許請求の範囲に更に指摘してあ
る。然し乍ら.本発明及びその諸利点を有効に理解する
ため本発明の諸好適実施も槌を図解し且つ説明している
添附図面吸び説明書を参照すべきである。
〔実施例〕
図面を参照すると.本発明による圧力制限弁を備えた高
圧ユニット燃料噴射器が示してある。ユニット燃料噴射
器はベールの共通的に譲渡された米国特許@ 4 .7
 2 1 .2 4 7号に示された開ノズル型式であ
り,各噴射器が(図示せざる)慣用的な駆動列アツセン
ブリーを通じて回転カム軸により駆動され,カムが回転
自在型カム軸に設置され,カム従節がカムに乗り.排出
器プランジャーをカム軸と回転と同期して往復動させる
ような燃料噴射システムの一部分である. 大きいタイミング流体流れ孔を単に使用することにより
先行技術の燃料噴射器の弁装置を改善する本明細書に記
載と発明者等による試みはこの大きい気体的な孔面積ナ
1−その弁を調整器よりむしろオゲフイスとじて作用さ
せる制限体として作用す2という結論に達した。全体的
な孔の寸法が増加するのに伴ない.弁の作動圧力が減少
する。弁ばねは又,タイミング調量ばねとして作用し,
この力を増加させることはタイミング室内へのタイミン
グ流体の調量にマイナスの影響を及ぼすのでばね負荷は
この開き圧力減少を防止するドジ充分増加出来ない。
前述の諸問題を克服するため,本発明者等は二重4゛゜
ね低達弁を導入してある第1図に図解された開ノズル・
ユニット燃料噴射器を開発した.第1図の燃料噴鼾器は
シリンダー1個あた91個のカム被動ユニット噴射器及
び共通レール又は供給ラインにより全ての噴射器に供給
する燃料ポンプを含む噴射システムで使用されるよう適
合している。
燃料噴射システムでは各燃料噴射器と連通ずるシリンダ
ー・ヘッド内に(図示せタる)3個の共通の流体レール
が必要である.第1レールは燃料も噴射室内に調量する
ため各噴射器に燃料を供給し¥S2レールは噴射されな
い燃料を排出させ.第3レールは噴射の場合のタイミン
グを変え次タイミング流体(これは燃料でもあり得る)
を供給する。
これらの機能については共通に譲渡された米国特許第4
 ,7 2 17′247号に一層詳細に説明してある
第3レール内のタイミング流体圧力を変えることにより
,プランジャーの有効交さは噴射開始を増加及び進め又
は噴射開始を減少及び遅らせる。燃料ポンプとエンジン
・スロットルは噴射される燃料の量を制御する第1レー
ル内の可変レール圧力にて燃料を供給するシう作動yる
。レール圧力は圧力/時間(PT)調量原理に従って変
えることが出来ろタ・イ宝ング圧力は更に前掲の′ 2
47特許に説明される如く5圧力調量原理に従って変え
ること凋′出来る. 特に,第1図はく図示せざる〉内燃機関のヘッドに含ま
れる切欠き内に受入れられるよう意図されている燃料噴
射器10を示す.燃料噴射器は可変量の燃料を噴射し,
その燃料は(つぶして示してある)噴射室工1内に1j
II量され,エンジンの燃焼室内に入れられる。燃料噴
射器の本体又はハウジング16は2個の部分即ち.噴射
器バレル12及び一部片噴射器カップ14で形成されて
いる。
燃料噴射器の軸方向には穴l8が延在し,この孔内には
燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射させる往復動プランジ
ャー・アツセンブリ−20が配設しである。プランジャ
ー・アツセンブリーはその完全に進んだ位置で示してあ
る。
往復動グランジャー・アツセンブリ−20には3個のプ
ランジャーが含まれている。第1図に示される如く,噴
射即ち下方プランジャー22は最下方プランジャーであ
り,以下に説明する如く,エンジンの燃焼室内に燃料を
噴射する。下方プランジャー上方には中間プランジャー
24及び上方プランジャー26が連続的に配列してある
.中間プランジャー24の下方には補償室32が形成し
てあり,噴射プランジャーたる下方プランジャー22の
上端部も包囲している。プランジャー・アツセンブリー
戻りばね28は一端部において上方プランジャー26の
上端部20と係合し.噴射器バレル12の上部に着座す
る.戻りばね28は駆動列アツセンノ′りーを通じて作
用する噴射カムにより許容される穴1B内の最上方位置
へ上方プランジャー26を偏寄して戻す.で 上方プラッジャ−26と中間プランノヤ−24の間には
つぶし得るタイミング室34が形成してある.タイミン
グ室34は燃料の如き油圧タイミング流体を噴射器のハ
ウジングL6の噴射器バレルI2を介して形成されたタ
イミング流体通路36から受取る。以下に説明される如
く,タイミング室34内に配設されたタイ尖ング流体は
中間グランジャー24と上方プランジャー26の間に油
圧リンクを形成し.好適には中間プランジャー24を通
じて中央軸方向に形成されたタイミング室とドレン通g
s38を通じて或る条件下で排出される。タイミング室
ドレン通路38の底部は補償室32内べ開き,弁機構4
0で閉じられ.当該弁機構40は中間プランジャー24
の下端部と補償室32内に配設された下方プランジャー
22の上端部の間に狭まれている.弁機構40が開くと
.タイミング流体がタイミング室34からタイミング室
ドレン通路38を通じて補償室32内に排出され,ドレ
ン通路32を通じて噴射器外に出される,以下洗・説明
する如く,ドレン通路42は又.流れを掃気すゐ目的に
使用可能である。弁機構40はタイミング室34内のタ
イミング流体の圧力を制御し,この圧力は逆に噴射燃料
の噴射圧力の上方限界と同様,燃料噴射のタイミングを
制御する。
第2図〜第4図に一層良く図解してある如く.弁機構4
0には弁ガイド46内で往復動的に摺動自在の弁素子4
4が含まれ.当該弁素子44は下方プランジャー22の
上方部分であり,内部に形成された(第3図の)流体流
れ通路48を備えて:いる。クロス・ピン50の如き励
が部材が弁素子44内の穴52を通じて配設され,補償
室32の大部分の幅を横切って弁素子44から半径方向
外方に延在している。代替的に クロスーピン50は弁
素子44と一体的に形成可能である.クロス・ピン50
は間隙無しV穴52内に受入れられ.下方プランジャー
22内に形成さ匹た半径方向穴53を通じて間隙無しに
配設される。この穴は弁ガイド46の下方部分を形成す
る.クロス・ピン50の最外側部分の下方及び下方プラ
ンジャー22の周わリにφ゛ねガイド54が配設してあ
る.弁機構40は改善さハた圧力調整能力と改善された
耐性を備え,これら両方の目標は本発明の異なる局面に
より各種程度にて達威される,第1の局面において.2
個の別々の独立したばねが以下の如く使用される。好適
にはコイルばねであるタイミングばね56が下方プラン
ジャー22の周ゎりの補償室32内に位置付けられる。
タイミングばね56の上端部は好適にはリ゛ねガイド5
4を通じてクロス・ピン50の外端涜rと係合すること
で弁機構40に対して作用する.ノイミングばね56の
下端部は補償室32の底部に形成された座57上に載置
する.従って,タイミングばね56の力は次の1イクル
に対し調量とタイミングが開始すb迄噴射サイクルの完
了後3個のプランジャー即ち下方プランジャー22,中
間ブラフジャー24及び上方プランジャー26に力をか
けるよう下方プランジャー22を上方に引張り,中間プ
ラッジャ−24と係合させる作用てある.これは公知の
准式にて噴射タイミングの進みを.寞えるようタイミン
グ室内て・のタイミング流体の調量に抵抗する偏寄力を
確立する.更に,タイミング咋゛ねラ6は弁機構40に
作用するので,これは又.弁機構をその閉位置に向って
上方へ移動させる傾向がある。優勢的にM償室32内に
存在する下方プランギヤー22の上方部分には中空穴う
8及びこれも好適にはコイルばねである弁4”ね60が
含まれている。弁ばね60の下端部は中空穴58の底部
61に着座する。弁ばね60の上端部は直接弁素子44
の下面に作用する.従って.弁ばね60の力は下方プラ
ンジャー22と弁素子44の間に作用し,弁ばね60は
弁機構をその閉位置に向って偏寄させるよう弁機構40
に対してタイミングケ゛一56の力を補充する.他の分
離した弁ばね60を使用すると.先に説明した如く,下
方プランジャー22を上方向へ偏寄させるQに要求され
る付加的な不必要な負荷をタイミングばね56に与えず
に弁開き圧力を増加出来る.これは以下の様式で達威さ
れる。タイミングばや56と弁ばね60はタイミング流
体圧力が2個の4゛ねで発生される結合された圧力を越
え々迄弁を閉位置に維持す力よう弁素子44に上向きの
力を提供する。従って.弁ばね60のd′ね力を増加さ
せると,ばね開き圧力が増加する。然し乍ら,こうした
増加はタイミングばね561.・゛調整されるタイミン
グ室内へのタイミング流体の5ii量に抵抗ず抄傾向が
ある力に影響しない.これは弁ばね60が噴射器のハウ
ジング16に対し下方プランジャー22上に力を与えな
いこと及び下方プランジャー22に対する弁素子44の
上方向運動の自由度が以下に説明する如く極めて制限さ
nていることから達威される.圧力調整は弁ばね60で
供給される高いばね力を使って改善され,圧力調整器の
オリフイスとして弁が作動するのを防止する目的から広
い弁面積を愛用出来る. 更に,タイミング・ドレン通路38を完全にシールする
目的で一度弁機構40がその閉位置に移動されると,弁
ばね60で供給される付加的偏寄力は付加的相対舎運動
を生じさせるのに有効ではない.この運動劉限機構につ
いては第3図及び第4図に最も良く図解してあり,これ
は貫通するクロス・ピン50の厚さに所望の弁開き距離
を加えたものと等こい高さを以って下方プランジャー2
2の半径方向穴53の直径を制限することで達威される
.第3a図及び第4a図で示される如く弁の弁素子44
が中間プランジャー24に当接してタイミング室ドレン
通路を閉じる場合.クロス・ピンは下方のプランジャー
半径方向穴53の上面に当接する。弁ばね60の更に上
方向への膨張又は弁素子44又はクロス・ピンう0と更
に上方向への運動は禁止される。従って.この位置にお
いて,弁イ゛ねの端部は相対#qに移動自在の別々の構
威要素一τ形衣されていない下方プランジャーと隔置さ
糺た部分に対して押している.弁咋′゛ねはプランジャ
ー・アツセンブリー又は弁機構の構威要素のいチ゛れも
動芦)マことが出床ず,従って弁ばねはタイミングイね
の性能に影響しない. 燃料噴射S10の作動は第5図に示された如く行なわれ
,各噴射サイクルの4個の段階の第1段階は調量及びタ
イミング段階を図解している第5a図し図解してある。
タイミング流体がタイミング流体通路を通じてタイミン
グ室34内に入りタイミングばね56を圧縮することで
中間プランジャー24を上方プランジャー26から分離
する圧力を与えるよう上方プランノヤ−26はタイミン
グ流体通路36をカバーしない戻りばね28により充分
後退されている。中間プランジャー24からの上方プラ
ンジャー26の分離量はタイミングイね56のばね力と
中間プランジャー26の領域に作用するタイミング流体
圧力で発生される力の間の均衡により決定される.中間
プランジャー24と上方プランジャー26の間の分離度
合が大きければ大きい程噴射タイミングの進みが大きく
なる. タイミングばね56は又.噴射室64の底部に配設さへ
た複数個のオリフィスを有する噴射ノズル66に隣接す
る噴射室64内に燃料を入れる充分な程度に下方プラン
ジャー2′2を上方へ移動させる。このα′ねは又,タ
イミング室34内へのダイミング流体の調量に抵抗する
偏寄力を確立する,次に.タイミング室34内へのタイ
ミング流体の供給により噴射タイミングが確立されχい
る同時点に.噴射用燃料は燃料供給通11362の供給
オリフイスを介して一部片噴射器カップl4の上方部分
内に流入する。噴射燃料の調量中に,@射室64は公知
の圧力/時間原理に従って燃料の正確に!liI量さま
た量が部分的に充填され,かくして調量される燃料の量
は所望の圧力/時間調量能力を発生する目的で油圧特性
を慎重に制御した当該燃料が燃料供給通路62を通じて
流れる,供給圧力と全体の調量時間の関数である。
第5b図に示された第2段階リア゛いて9カムの回転に
より上方プランジャー26は駆動列アツセンブリーを通
b・て下方V1−WM動される.その結果,タイミング
流体は通路が上方プラツジャ−26の先方縁部で閉じら
れる迄タイミング流体通路36を通じて後方へ流される
.上方プランジャー26の先方縁部即ち下方縁部は慣用
通り傾斜出来,又は以下h説明する如く使用時代排出ポ
ートの閉じを改善すへくその下方縁部と共に直角をなす
直線状に出来る.この時点で,タイミング流体は3fi
lのプランジャー素子全てを噴射室64の底部における
ノズル・チップに向って一体4セに移動させる油圧リン
クを形成するよう中間プランジャー24と上方プランジ
ャー26の間にトラツプされる.往復動プランジャー・
アツセンブリ−20の千向きの運動中に,タイミング流
体圧力が弁イね60とタイミングばね56の組合された
力により決定される最大所定圧力を越える場合は.弁機
構40が開いて夕′イミング流体をタイミング室34か
らタイミング室ドレゾ通路38及ちドレン通路42を介
しス排出させ.圧力を所定限界値内に低減化くる.それ
でも第5J?図に示される如く下方プランジャー22は
それが燃料調量を終了すべく下方に移動する際燃料供給
通路62を閉←゛る.然し乍ら,噴射室64内に調量さ
れた燃流は燃料が充填さ薮なかった噴射室の容積の該当
部分を充分占拠するよう下方プランジヤー22が噴射室
64内に移動する迄加圧され始めることはない.この時
点から噴射プランジャー下向き移動の完了する点迄の測
定した距離は2固体燃料高さJと称し,噴射ス・・実際
に開始す力際のプランジャーの移動にあ゛ける点を決定
する。
噴射は下方プランジャー22の更なる下向き運動と共に
続き,第5C図に示される如く下方プランジャー22の
チツデがノズル・チップ内ψその座と接触すると直ちに
終了する。噴射作動のこのS3部分即ちオーバー・ラン
段階中に中間プランジャー24と上方プランジャー26
の間の油圧リンクがつぶされる,この段階中に.上方プ
ランジャー26}:下方に移動しかけてタイミング流体
をタイミング′室34外に出ナ。弁憎ね60で発生され
6 流rtの抵抗は中間プランジャー24と上方プラン
ジャー26の間のつぶれるタイミング室34内札発生し
た圧力が下方プランジャー22をその座に対し堅固に保
持して2次噴射を防止するのに充分モあることを確実に
するため選択される。代替的に.第5C図に示され,又
以下に一層詳細に1凝明される如く,噴射器のハウジン
グ16にはタイミング室ドレン通路38とドレン通路4
2しCは別のタイミング流体排出ポート70が形成可能
でタイミング流体はこの排出ポートを通じてオーバーラ
ン段階の終了時に排出する。
F45 d図は中間プランジャー24と上方プランジャ
ー26が最早分離されついS一うタイミング流体全てが
排出された後の噴射器の掃気段階を示す,この箇所にお
いて5噴射カムからノズル・チップにいたる全体の噴射
列は固体の機械的接触状態にある。(第5c図及び第5
d図における)オーバーラン段階と掃気段階の両者で.
ンステムはガスが掃気され.*射器が冷却され,特にノ
ズル・チップ内に着座している下方プランジャー22で
噴射が終了すると,燃料は燃料供給通麗62から下方プ
ランジャー22の軸方向解放部分63に流れ(図示せざ
る通路を介して)禰゛償室32内に上方へ流れ.次に,
トレン通路42を介して噴射器のハウジング16外へ流
れる。代替貯に,第1図及び第2a図に示うれる如く,
別々の掃気流れドレン・ポート68を使用出来る。
先に説明した如く,噴射圧力は弁ばね60とタイミング
ばね56により決定される所定値以下にとどまっている
限り.噴射はノズル・チップ内の下方プランジャー22
の着座により急激に終了する迄通常続行する。この点で
,タイミング室34内の圧力は弁柔子44を離座させる
りに充分なレベルに上昇し,サ<シて燃料をタイミング
室34?らタイミング室ドレン通路38,補償室32及
びドレン通路42を通じて排出可能にする。tに弁機構
40は中間プランジャー24と上方プランジャー26の
間に形成されたタイミング室34内の油圧リンクの圧力
を調整し. i4allされないつぶれと2次噴射を防
止する。一方,下方プランジャ22が依然ノズル・チッ
プに向って駆動されている間に噴射サイクル中,噴射圧
力が弁ばね6oに具体化されている所定値を越えれば.
中間プランジャー24と上方プランジャー26の間のタ
イミング室内の圧力が弁ばね60とタイ■ングばね56
で加えられるシーリング圧力にうち勝ち.かくして燃料
を補償室32からタイミング室ドレン通路38も介して
ドレン通路42へ逃げ得るよう(z P)る。この場合
,弁機構40は噴射が所定最大値代近い圧力にて完了す
るよう油圧リンク内θ圧力を調整する作用がある。佐っ
て,弁ばね60はタイミングばね56とは独立的にタイ
ミング流体圧力をtiHIL.  タイミング流体圧力
のwJ@は噴射タイミングの設定に影響しない.弁機構
40のこの圧力調整作用は又,噴射の持続が最低にされ
ること及び2次噴射を伴なわずに噴射が急激に終了fる
ことを確実にする。
再び,第3図及び第4図を参照すると.弁機構40の2
つの実施態様が示してある。第3a図及び第3b図は閉
位置と開位置にある弁機構40を図解している。弁素子
44がタイミング流体の排出を可能にすべくタイミング
室ドレン通路38の開口部から離れて移動する際弁素子
44゛づ好適に0 はこの通路からO′f/5 4 制御 (0.0 1イ
ンチ)以o .o o sインチ)である。第4図は閉
位置と開位置の間で示された弁機構40に対する別の実
施態様を図解している。この実施態様にあ′いて.弁素
子44は第一実施態様のものと比較して長くしてある。
これは弁素子の質量を増加させるが,弁ばねのばね力は
その増加した質量に対して補償するよう同様に増加出来
る。更に,この実施態様においては,ばねの庄屈を防止
する目的で短かいタイミングばねと弁げねが使用される
。第4a図及びm(0.01インチ)移動する。
前述の如く,単一のばねの3個の孔弁と単一ばねの単一
孔弁及び゜247特許にある単一ばね弁を使用する先の
試みの場合と比較して.二重ばね低達弁は著しく高い流
れ面績を達或出来るm ’2 4 7特許の第6図及び
第7図の噴射器において,弁に隣接して通路で形成され
る弁座の流れ面積は中間プランジャーの共役横断面積の
大略1.5%である本発明においては.弁素子44に隣
接するタイミング室ドレン通路38で形成された弁座の
面積は中間プランジャー24の共役横断面積の大略4.
4%である。従って,本発明における通路の面積は先行
技術の通路の面積のほぼ3倍である。この増加した面積
は2個の別々のタイミングばね56と弁ばね60を使用
して可能とされ2本発明で達威される多数の改善弁参と
諸利点を生み出す。
本発明の二重ノシねユニット燃料噴射器は弁による圧力
調整を改善し,噴射器ハウジング内と排出ポートに対す
る或る状況下での必要性をなくすよう弁の流れ領域の能
量を高める。(一実施態様における5.4 8 k g
 (1 2.1ボンド)ないし10.7kg(23.5
ボンド)の)弁ばねで達威される増加したばね負荷は(
開き圧力がタイミング室ドレン通路面積で分割されるば
ね負荷と等しいので)同じ弁開き圧力を依然維持してい
る間にタイミング室ドレン通路の横断面流れ面積(弁座
面積)を増加出来るようにする.タイミング室ドレン通
路は弁内Φ主要制限が弁機構の開き中に弁体の移動くる
距離(弁の開き寸法)である程充分大きくかくして調整
能力を改善する.タイミングばねと弁ばねの質量の17
3と組合さった弁機構の質量の組合せは単一げね型噴射
器におけh同等構威要素のr:.量以下である。これは
慣性を減少させ2良好且つ迅速な弁の応答を提供する。
これはオリフイスとしてよりむしろ調整器として作用す
る所定期間中に弁機構を一層頻繁に開閉可能とし且つ比
較的遅い弁応答で生ずる2次噴射の可能性を低減化出来
る,更に,所定速度(什リえば5000rpm)及びj
t荷において,弁の大きい揺動数は減少され,第6図に
グヲフiiダに示される如く圧力調整能力は3個の孔の
゜弁の設計より増加している.単一ばねは二重ユ″ねの
設計より早く疲労し摩耗する傾向があるので,弁揺動数
を減少させると弁とばねの耐性が改善される.この弁設
計によれば.排出ポートをなくすことが出来,3孔弁と
排出ポートの組合せによる設計の場合より優れた性能を
得ることが出来る。
第7図に示された別の実施態様においては.横断面積が
異なる少ft <とも2個の部分から成るタイミンク室
ドレン通路38を形成することで二重ばね高圧力ユニッ
ト燃料噴射器の性能が更に改善される。燃流噴射器の残
りの内容は前述の通りである.第7a図は比較のため第
1図〜第5図の実施態様のドレン通路を図解している.
第7b図及び第7C図は多領域型のタイミング室ドレン
通路38を備えた別の実施態様の2種類の異なる型式ノ
モノである。弁素子44に隣接するタイミング室ドレン
通路38の底部に主オリフィスが形成してある。主オリ
フイス又は弁座38aの横断面積な弁機構40の開き作
動圧力を制御し,従ってタイミング室34内のタイミン
グ流体の圧力を制御するよう選択してある。弁座38a
は所定のばね割合と事前負荷に対する弁開きを!4御す
る.従って,弁座38aの寸法は燃料噴射器の噴射圧力
を制御する.調整オリフイス38bは弁座38aの上流
側に形成され,横断面積は弁座38aの横断面積より狭
まくなっている.q座38aと弁開き距離と組合って調
整オリフィス38bは中間プランジャー24内のタイミ
ング室ドレン通路38を介してのタイミング流体の流量
を制御する。大部分の事#J nおいて.調整オ9フイ
ス38bの横断面積は弁座38aの横断面積より狭まい
ので.流量は調整オ9フイス38bの寸法により抑制さ
れ流量は弁座の寸法により許容される値以下である弁座
38aの所定寸法に対し,弁機構40の第一圧力は同じ
値にとどまる。然し乍ら.寸法の小さい調整オリフイス
38bを使用することにより,有効流れ面積が調整オリ
フイスにより低減化され制御される。従って.噴射圧力
は良好な噴射特性を達威するよう一層容易に調整可能で
ある。これは一層滑らかな排出流れを提供すると共に弁
機構が閉じる前に高い圧力降下になり得る望3しくない
程高い排出流れを防止する.その上2流量を制IJ?る
.一とにより.排出するタイミング流体圧力は弁機構の
開き後に高い状態にとどまる.この増加したe゛力と低
い流量は下方プランジャー22が1#I皇74の底部に
着座する前に油■−リンクが全体力につぶれるのセ防止
し,2次噴射や防止目的上,下方プランジャーをその着
座位置に維持Yる。
調整オリフイス38bにより流れに加えられる制限は弁
素子44の慣性作用と組合った際低いぼね′j+荷2・
使用すづことで遭遇し得る高いピーク圧力そ窺生丁る7
低いばね負荷は耐性を改善し.ンスう−ノのK ’ff
 {LL’: ’ζ・。その」二,この設計で達威K 
I”’Lた改4さ小,た圧力調整は典型的には高い平均
甲肘玉力,低いピーク対ピークの値及び短かい噴射持読
をもたらす。これシ・の諸利点は作動遣度の増加と共に
増加する. 第7b図の実施態様においては,調整オリフイメ.・ハ
ウジング39はタイミング室ドレン通路38内に粘設さ
7tる挿入部分として形成してある。
所定の主オリフイス又は弁座横断面積を備えたタイミン
グ室ドレン述路38に対して複数個の異なるy4整オリ
クイス・ハウジング39の任意のハウジングを佼用出』
こ 冬ハウジングは横断面積の異なる調整オリフイス3
. 8bを備えている。従ってク独で弁機構40の作動
圧力を決定する所定の弁座面積に対して調整オリフイス
38bを有する調整オリ7イス・ハウジング39は調整
オリフイス3:1t・の面積が所望のタイミング流体排
出流量を発生するよう道択可能である。第7C図には所
宇の調整メ1ノフイス38bの面積を備えた中間プラン
ジャー24が示してある。第7b図及び第7C図のい1
゛れか一方の実施態様へおいて,弁座38ハノ:調整オ
リクイス38bの寸法はこれらのオリフイスを変えろこ
とにより異なるので.作動圧力とタイミング流体排出流
1のいl” iか一方は他方の作勤特・注を変えずに変
えることが出来る。
第8図ないし第12図にグラフ的に図解された如く,こ
の多数領域のオリフイス設計は良好な圧力調整φ高い平
均噴射圧力,短かい噴射時閑,低減化された目1ね応力
及び一部の2次噴射の省略等を達威する。第8図及び第
9図は3000rpm反び420Orpmの作動速度ぺ
おいて噴射中ル達威さ炒た室内圧力を比較することによ
り第7b図及び第7C図の調整オリフイスも備えた弁の
性能を第I図ないし第5図の二重げね弁と比較している
.2次噴射は第7b図及び第7C図の改変されたブrで
低減化されることに注意されたい.第10図及び第11
図は第8図及び第9図のグラフから得られたPシステム
の2種類の型式の各種特性を比較している棒グラフであ
る.特に,第1O図反ブ第I L E:3 +:j高圧
力,平均圧力及び低い室内圧力.2次噴射の発生及び高
いピーク圧力値と低いピーク室内圧力の間の差も比較し
ている.第12図で調整オリフイスを有する弁の6回の
試験作動?調整オリフイスの無い弁と比較しており,A
.B及びCで示された3種類と異なる作動条件だおいて
300Orpmが3回及び4200rpmが3回試験さ
糺ている。燃料の正確な所定量を計量することが困難で
あるので.有意義な比較を生み出すよう持続時間は所定
量の燃料に対して決定される。これらの図面から理解さ
れる如<,(第7b図及び第7C図の)調整オリフイス
を備えた弁は両方の作動速度にろ・いて大きい高圧.大
きい低圧及び大きい平均圧力を達威し,一方,2次噴射
の達或を低減化し,ピーク対ピーク(最高値から最低値
)の圧力の間の差を著しく低減化している。
代替峠な使用においては,弁機構も対する二重げねシス
テムを伴なわずに主オリフイス又ほ弁座及び低減化さ■
た面積の上流側調整オリフィスを備えたタイミング流体
排出通路を使用出来ることが理解される.その上2 こ
の4イミング流体排出オリフイスは噴射圧力を直接制御
する異なって作動する燃料噴射器を使用する他ψ燃料シ
ステムと同様.(’247特許の如き)本明m書で開示
された弁を伴なわずにH P I燃享4噴射器と併用出
来る。
る本発明の燃料噴射器の代替的実施態様を示している。
第一の特徴にはタイミング室ドレゾ通路38とドレン通
路41を有する弁機構40に加えて噴射器のハウジング
16の噴射器バレルl2内にタイミング流体排出ポート
70を形成することが含まれる。弁機構40とその関連
ある構威要素を使用することは一部の状況にあ゛いては
タイミング室排出ポートの必要性をなくすが,高圧力ユ
ニット燃料噴射器内の弁と共にタイミング室排出ポート
を使用することは多くの予期さ6nい諸利点を提供す争
こと′yjll゛判明した。
第13図b示され,又,第5c図に示された如くタイミ
ング流体排出ポート70は燃料がエンジン・シリンダー
内に噴射さJ’Lた後に噴射サイクルのす一ノ\゛−ラ
ン段階中にタイミング流体をタイミング室34から排出
させる目的に使用される.第5c図に関連して先に説明
した如く,オーノv1−・ランはノズル・チップ内の座
と接触する下方プランジャー22クチップにより噴射が
終了する際オーバーランが開始する.上方プランジャー
26は下方へ移動し続けるので,タイミング流体はタイ
ミング室344}に流され.油圧リンクがつぶれる。
然し乍ら,弁機構40を通ってタイミング流体を排出さ
せるよりむしラタイミング流体はタイミング流体排出ポ
ート70を通じて排出する.この様にして.タイミング
流体排出ポート70と弁装置のIl御されるドレン通屋
づ8はタイミング流体の排出を独立的にIlflL, 
 2個の燃料排出路は別々に且つ噴射サイクルの異な々
時点に作動する.弁機構は特に高速,高負荷作動条件時
に第2段階と第3段階,噴射段階とオーバーラン段階中
へおけるピーク・タイミング流体圧力を調整し.!4限
することでタイミング室内の圧力をtsmするよう作動
し,一方,排出ポートはオーノ1′一ラン段階中に噴射
後油圧リンクのつぶれをIIIgiする.タイミング室
排出ポート70の存在と使用はタイミング流体圧力が所
定限界値を越え,各噴射サイクルのオーバーラン段階中
は越えない場合にのみ弁機構が作動することから弁機構
40の使用を50%以上低減化する。従って,弁機構4
0は他の作動モードにおいてはタイミング流体圧力が典
型的には弁機構でセットさるたレベルに近付かなりへこ
とから,高負荷,中程度から高程度の速度状態にのみ作
動しラう.これは弁機構40の寿命を延庁すと共にその
耐性,特に弁ばね60の耐性,更にM”・応力を受けろ
弁座領域の耐性を高める。
更に,全体的な噴射性能は排出ポートをもたらした油圧
リンクのつぶれと弁かもたクした油圧リンクのつぶれが
別々にセット出来,最適化出来ることからこの構威によ
り改善出来る。排出ポートは噴射が終了し,弁機構が選
択さ龍て噴射中におけるピーク噴射圧力を制限するよう
セットされた後にタイミング室のつぶれを制御するよう
な寸広にさしている。弁機構の流ル面積はそれ刈り圧力
制限のみを対象ゆ寸決付けられ,タイミング流体の漏れ
を対象に寸法付けされてい?,いので著しく減少出来る
.こ八は噴射中及び噴射後に負荷の良好な制御を可能ん
するよう弁機構が最初に開かれる際高い圧力降下を防止
する.従って.弁機構40は弁調整の質を改善する更に
狭エい圧量範囲にわたり作動出来る。
その上.排出ポートを弁機構と組合せることにより.燃
料噴射器の作動はアイドル速度゛低速度作動条件におい
て且つ作動の全ての速度に対する低負荷状態で低ノイズ
を発生する.更に,所望の6 0 m m 37ストロ
ーク排出割合において,弁機構と排出ポートの組合せは
弁機構単独より早いカム速度を達威する。低速度(10
00rpm)及び高速度(5000rpm)においてこ
の組合せは高いピーク室内圧力を達威し,定格作動粂件
と高いアイトル作動条件において.この組合せは低いヘ
ルツ応力を発生する.蔚示の如く,タイミング室排出ポ
ートは高圧燃料噴射器内に二重戊ねシステムを使用する
ことで弁と組合せて・ある。然し乍ら.タイミング室排
出ポートを任意型式の弁と組合せることで同じ利点を達
威可能である。二重ばね構威又は二重オリフイス・タイ
ミング流体排出通路無しの場合不も弁機構のある排出ポ
ートを使用することで弁機構の従って燃料噴射器の圧力
調祭能力が改善される。
第13図4示されたタイミング室圧力M御装置を有する
高圧力ユニット燃料噴射器の第2改変例にはタイミング
室排出ポート70に対する上方プランジャー26の下方
部分上に形戒された改善された閉鎖体を提供することが
含まれる.1方プランジャー26は円筒側壁72及び平
面状下壁74で形成されている.円筒状側壁72はタイ
ミング流体排出ポート70の近くで全体岬に鋭い直角に
て下壁74と交差し,この直角関係は完全に上方プラン
・ツヤー26の周わりに延在している。従って,円筒側
壁22は下壁74にいたる迄ずつと軸方向穴18と内壁
と平行に延在している。傾斜した又は面取りした部有は
存在しない。これは例えば第1図代図解された公知の現
在使用されている構成とは対比的であり,円筒側壁72
の最下方部分は点線76に示される如く傾斜又は面取り
がしてある。本明細署で説明される如く.タイミング流
体排出ポート閉鎖体の無いこれら公知の燃料噴射器に石
いては排出ポートの面積が大き過ぎるので排出プランジ
ャーにかかる充分な負荷を維持出来ず,イ吹斜した上方
プランジャー26による2次噴射を防止出来ない.こ伊
は円筒側壁72の傾斜した下方部分が下方プランジャー
22をその座上に堅固に保持する充分な圧力を維持する
目的で排出ポートの面積を低減化しない又は閉じないこ
とによる。タイミング室34がつぶされつつある第5C
図のb/)と類似している作動の噴射段階の終了を図解
している第13図に示される如く,カム軸速度及び上方
プヲンジャー速度は極めて力<,上方プラン゛ツヤ−2
6と下壁74は中間プランジャー24と上壁と直接機械
的に接触しつつある。
円筒側壁22の傾斜していない部分は少なくとも部分4
91(−>あるがおそらく完全にタイミング流体排出ポ
ート70を閉じる作用がある。これはタイミン/“′室
内ク比較的高い圧力を維持するプクンジャーの減少速度
にも拘わらず噴射終了時におけるタイミング流体排出ポ
ート70の有効面積を減少させ,この比較的高い圧力は
逆に噴射室64内での座から離れて上昇すること及びえ
次噴射を生せしめることを防止するよう下方プランジャ
ー22上に充分高い排出負荷を維持する。その上,この
殿式におけるタイミング流体排出ポート70の閉ぎは動
力を増加させ.エンジン内の燃焼していない炭化水素の
放出物を低減化させることが判明した。
第14a図,第14b図及び第14C図に一層明瞭に示
される如く,タイミング流体排出ポート70の閉鎖は3
段階り示してある。第14a図の第1段階ルおいては排
出ポートは完全に開いている。第14b図の第2段階に
おいては上方プランジャー26は部分的にタイミング流
体排出ポート70を閉C′,排出ポートは第14C図の
第3段階にろ・いて完全に閉じられている。先行技術の
上方プランジャーの傾斜部即ち面取り部76の特性は破
線]・・示さトている。矢印はタイミング流体の排出を
表わす。
先途4技術の燃料噴射器においては5 この傾斜部はタ
イミング室内へのタイミング流体の調量中に流れの制限
を無くすよう形成してある。本発明によれrs”,傾斜
していない上方プランジャー26の使用は又,大きいタ
イミング流体調量ポートを使用し.調量ポートを更に開
き,又は調量ポートの箇所におけるバレル内のアンダー
・カット又は内側バレル溝を形成することのいス゛れか
によりこれらの流れ制限をなくす。これらの解決策は全
て充填中における流れ制限を防止する一方.高い排出負
荷を維持して排出、乞vr,おける2次噴射を防止する
。好適な解決策はat量ポートの寸法を高め,更に調量
ポートを開くことによる. 第15図は上方プランジャーの移動,カム軸速度,上方
プランジャーの負荷及び噴射圧力をクランク角度〜対し
てプロv/ } Lている一連の4個のグラフである。
各クラフ上の対応するクランク角度が示してある。第1
5a図のグラフにおいて,上方プランジャーの移動が示
してある。第15b図べおいて,カム速度が示してある
。標i!QなHPIユニット燃料噴射器は第15c図に
図解された『標準H P I ?’の負荷』として表わ
されたデイツプにより図示の如く噴射終粒附近において
上方プランジャーに比較的低い負荷を有している。第1
5d図鴇示される如く,この低負荷は下方プランツヤー
の噴射をその座から離れて上昇ちせ,2次噴射を生ビし
める。これと対比的に,本発明の上方プランジャー上に
排出ポート閉鎖体を使用すると,第15C図に破線℃・
示されろ如く公知の高圧排出負荷と比較して上方プラン
ジャーの負荷を増加させる。これは先行技術の噴射器で
発生される如き高いククツシュ負荷を伴なわずに噴射と
鋭く且つ明瞭な終了をもたらすと共に第15d図に示さ
れた先行技術の噴射器に共通の二重噴射も無くす。これ
は又.燃料噴射器を複雑リし,且つ前掲と゜137特許
の界3図に要求された如き過剰移動距離を生ずるロスト
・モーション機構の使用を伴なわずに達威される。更に
,このタイミング排出ポート閉鎖体は低達弁を使用する
高圧燃料噴射器に制限されず,タイミング室排出ポート
を有すよ任意の燃料噴射器と併用可能である。
従って8本発明による高圧ユニット燃料噴射器は弁内の
流体流れの能かの増加した改善された圧力調整を提供す
る。2個の別々の戊′ねが弁機構と併用されるので.タ
イミングは弁機構の嬰求される作動圧力の設定と同時的
に且てその設定とは別々に最適化出来る。従って,増加
した流れ能力が達威可能であり,一方,弁開き圧力を維
持出来る.2個のκねを使用すhこともσねの疲労を低
減化する目的でばね負荷を2個の4“ねに広げることで
全体的に弁機構と噴射器の耐性を改善する.これらと諸
利点は弁圧力のsqmと下方プランジャーの偏寄による
タイミングの14御のため1つのばねが使用された先行
技術の単一ばねシステムより著しく改善さたている.そ
ウ上,弁開き圧力と排出流量は燃料噴射器の作動を更に
改善Lノて最通化する目的上 中間プランジャー内と排
出通路の面積を2 変えることにより別々に制御可能である。最後に噴射後
にタイミング流体を排出し5弁を補給し弁の作動を改善
する目的で!タイミング室排出ポートを設けることが出
来.2次噴射の防止9ためタイミング室排出ポートに待
する改善された閉鎖体を使用出来る。
添附図面を参照し乍ら前掲の説明aおいて本発明の多数
と特性,諸利点及び諸実施態様について説明して来た。
然し乍ら,この開示内容は例示的なものに過ぎず,本発
明は正確に図解された実施態様には限定されない。本発
明の範囲又は技術思想から逸脱せずに当技術の熟知者に
より各種改変と修正を本発明で行なうことが出来る。
〔発明の効果〕
本発明の高圧メニット燃料噴射器は各種内燃機関に適用
される。その1つの特に重要な適用例は自動車用動力源
とじての自動車の用途に適合している小型の圧M燃焼エ
ンジンに対してである。軽量のトラック・エンジン及び
中間レンジの馬力のエンジンも本発明による燃料噴射器
の使用から利益が得られよう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様による二重ばね高圧ユニッ
ト燃f−1噴射器の横断面図。 第2a図は第1図の燃料噴射器の弁機構の拡大横断面図
。 第2b図は第2a図の弁機構の破断側面図。 第3a図及び第3b図な第1図,第2a図及び第2b図
の噴射器に採用された弁機構の拡大破断横断面図で,弁
機構は各々閉位置と開位置に図解してある。 第4a図,第4b図は弁機構の他の実施!3様を示す第
3a図及び第3b図に類似した図.第5a図〜第5d図
は作動の異なる段階における第1図の燃料噴射器の横断
面図, 第6a図及び第6b図は二重目゛ね低速弁の作動を先行
技術の単一Wね低速弁と比較したグラフ。 第7a図/第7c図は本発明に従って設計された噴射器
の中間プランジャーに形成され得る排出通路の3個の異
なる実MFj様を示す.第8図は第7b図及び第7c図
の弁の室内圧力対時間を3000rpmの作動速度にて
第1図ないし第5図の弁と比較レたグラフ。 第9図は第7b図及び第7c図の弁の室内圧力対時間を
4200rpmの作動遣度にて第1図〜第5図の弁と比
較したグラフ。 第1O図は第8図の比較された弁に対する最も高い,平
均,最低圧力,2次噴射の量及びピーク対ピークの差を
比較した4゛7フ. 第11図は第9図で比較した弁に対する最も高い,平均
,最低圧力,2次噴射量及びピーク対ビクの差を比較し
たグラフ. 第I2図は第7b図及び第7C図の弁と第1図〜第5図
の弁に対する各種速度における噴射持続と6回の試験作
動の作動条件を比較したグラフ。 第13図は本発明の他の実施態様によるタイミング室排
出ポートを備えた二重Wね低速弁高圧ユニット燃料噴射
器の横断面図. 第14a図.第14b図及び第14C図は排出ポート閉
鎖体の各種段階を示す第13図のタイミング室排出ポー
ト閉鎖体の拡大横断面図.第15a図,第15b図.第
15C図及び第15d図は上方プランリャー移動,カム
軸速度ク上方プランジャー負荷,噴射圧力対クランク角
度を図解している第13図の高圧ユニット燃料噴射器の
性能のグラフ。 10:燃料噴射器 11:噴射室 12:噴射器バレル
 l4:一部桟噴射器カツプ 16:ノ\ウジング 1
′8:穴 20:往復動プランジャー・アツセンブリ−
 22=下方プランジャー 24:中間プランジャー 
26;上方プランジャー28:戻りKね 32シ補償室
 34:タイミング室 36:タイミング流体通路 3
8:タイミング室ドレン通路 38a:弁座 38b:
Di整オリフノス 39:調整オグフイス・ノ)ウジン
グ40:弁機構 42:ドレン通路 4 4 : 身素
子46:弁ガイド 48:IIL体流れ通路 50:ク
ロス・ピン 52:穴 )3:半径方向穴 ダ4:俸゛
ねガイド ぢ6:タイミング〆ね 57二座58:中空
穴 60:弁ばね 61:底部 62:燃料供給通路 
63:軸方向解放部分 64:噴射室 66:噴射ノズ
ル G3:}’レン・ポート 70:タイミング流体排
出ポート 72:円筒側壁 74:下壁 76:点線 閉じる F1c1 3 開く 「 G 4 0−) 閉じる Q) 開く い C+) なa ■ FIG 7 調量とタイミング 唄射 二重ばねL5V FIG. 6 単一ばねL+■ (b) 室内圧力(p●1) FIC−+,9 平均 区Zl llv 区コ 改変1〜 plc7 O 燃料噴射期間 (joy嗜Cノ一一′/jレ・k) 平均室内圧力 (Plj y/4ee*) 7一′一\

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する高圧ユニット
    燃料噴射器であつて: 中央穴を有し且つ自身の下端部に位置付けられた、前記
    中央穴と燃焼室の間を連通する噴射オリフィスを有する
    噴射器ハウジング; 前記中央穴内で往復運動するよう設置された上方プラン
    ジャーと下方プランジャー; 調節される燃料の噴射のタイミングを変え、前記上方プ
    ランジャーと前記中間プランジャーの間に配設されたつ
    ぶれ得るタイミング室を形成すべく前記上方プランジャ
    ーと前記下方プランジャーの間で前記中央穴内に往復運
    動するよう設置された中間プランジャーを含む油圧タイ
    ミング装置;前記タイミング流体室からタイミング流体
    を排出させるドレン通路; タイミング流体を前記タイミング室から前記通路を通じ
    て解放することにより前記タイミング室内のタイミング
    流体の圧力を制限するよう閉位置から開位置へ移動可能
    な弁装置; 前記タイミング室内へのタイミング流体の調量を制限し
    、前記弁装置をその閉位置に向つて移動させる傾向とあ
    る偏寄力を確立すべく前記下方プランジャーを前記中間
    プランジヤーに係合させるべく上方へ偏寄する第1偏寄
    装置;及び 前記タイミング室内へのタイミング流体の調量に抵抗す
    る偏寄力を増加させずに前記弁装置をその閉位置に向つ
    て移動させる傾向のある付加的偏寄力を加える第1偏寄
    装置から成る高圧ユニット燃料噴射器。 2)前記第2偏寄装置で発生される閉位置に向つての前
    記弁装置の運動を制限する運動制限装置を含む請求項1
    記載の燃料噴射器。 3)前記第1及び第2偏寄装置が各々コイルばねを含み
    、前記第1偏寄装置が前記下方プランジャーの周わりに
    配設され、前記第2偏寄装置が前記下方プランジヤーの
    上方端部内の中空部分内に配設されている請求項2記載
    の燃料噴射器。 4)前記通路が前記中間プランジヤー内に含まれ前記タ
    イミング室と前記中間プランジャー下方の前記中央穴の
    部分と連通し、前記弁装置がその閉位置にある際前記通
    路の下方開口部を密閉的に横切つて配設された上方面を
    有する弁素子を含む請求項3記載の燃料噴射器。 5)前記下方プランジャーの前記上方端部内の前記中空
    部分が弁ガイドとして形成され、前記弁素子が前記弁ガ
    イド内に並進運動可能に受入れられ前記第2偏寄装置が
    前記弁素子の下方面上に直接上方に向けられる偏寄力を
    提供する請求項4記載の燃料噴射器。 6)前記弁ガイドに前記弁ガイドに隣接している整合し
    た半径方向開口部が形成され、前記弁素子に前記弁素子
    に固定され各々前記下方プランジャーに対する前記弁素
    子の相対的運動の限界を定めるよう前記開口部内へ向つ
    て反対方向に延在するピンを含む請求項5記載の燃料噴
    射器。 7)前記弁素子がその開位置と閉位置の間で移動する距
    離が大略0.025cm(0.01インチ)である請求
    項6記載の燃料噴射器。 8)前記弁装置の運動に対する慣性作用を限定し前記弁
    装置の応答時間を増加するよう質量の小さい前記弁装置
    が形成してある請求項1記載の燃料噴射器。 9)前記中間プランジャーの下面上に前記弁装置用座を
    形成すべく前記通路が前記中間プランジャーを通じて配
    設され、前記弁座の流れ面積が少なくとも前記中間プラ
    ンギヤーの共役横断面積の少なくとも4%である請求項
    1記載の燃料噴射器。 10)前記通路に前記弁装置に隣接して配設された弁座
    が含まれ、前記弁座が前記弁素子の閉じた時に前記タイ
    ミング室内の流体の圧力を受ける前記弁素子上の有効な
    横断面積を定め、前記通路が更に前記弁座の上流側に位
    置付けられた調整オリフィスを含み、前記調整オリフィ
    スが前記弁座の有効横断面積より狭まい有効横断面積を
    有し、かくして前記弁座が前記弁装置の開き圧力を制御
    し前記調整オリフィスがタイミング流体の排出流れの割
    合を制御する請求項1記載の燃料噴射器。 11)更に、タイミング流体を前記タイミング流体室か
    ら排出させるよう前記噴射器ハウジングに形成されたタ
    イミング室排出ポートが含まれ、前記噴射オリフィスが
    閉じられる最下方位置附近に前記下方プランジャーが近
    付く場合にのみ開くよう前記タイミング室排出ポートが
    位置付けられ、前記上方プランジャーがその最下方位置
    に近付く際前記弁装置を通じてよりむしろ主として前記
    排出ポートを通じて前記タイミング室からタイミング流
    体を排出させるのに充分な流量能力を前記タイミング室
    排出ポートが備えている請求項1記載の燃料噴射器。 12)前記下方プランジャーをその量下方位置に保持す
    る傾向があるよう前記下方プランジャー上に充分な圧力
    を維持すべく前記下方プランジャーがその量下方位置に
    到達した時点にタイミング流体の前記タイミング室から
    の排出を制限するような寸法に前記タイミング室排出ポ
    ートがされている請求項11記載の燃料噴射器。 13)前記上方プランジャーが円筒状側壁と全体的に平
    面状下面を含み、前記上方プランジャーがその最下方位
    置に接近し前記タイミング室がその実質的に完全につぶ
    された状態に近付く際前記タイミング室排出ポートが前
    記上方プランジャーの前記円筒状側壁により徐々に制限
    されるよう前記円筒状側壁が全体的に鋭い直角にて前記
    下面と交差する請求項11記載の燃料噴射器。 14)前記上方プランジャーがその最下方位置に接近し
    前記上方プランジャーの速度が減少する際少なくとも部
    分的に前記タイミング室排出ポートを閉じ、かくして前
    記タイミング室排出ポートの有効面積が低減化されて前
    記タイミング室内の高い流体圧力を維持し、この圧力が
    逆に前記下方プランジャー上に高い下向きの圧力を維持
    して2次噴射を防止するようにした請求項13記載の燃
    料噴射器。 15)前記通路に前記弁装置に隣接して配設された弁座
    が含まれ、前記弁座が前記弁素子の閉じ時に前記タイミ
    ング室内の流体と圧力を受ける前記弁素子上の有効な横
    断面積を定め、前記通路が更に前記弁座の上流側に位置
    付けられた調整オリフィスを含み、前記忠整オリフィス
    が前記弁座の有効横断面積より狭まい有効横断面積を有
    し、かくして前記弁座が前記弁装置の開き圧力を制御し
    前記調整オリフィスがタイミング流体の排出流れの流量
    を制御する請求項14記載の燃料噴射器。 16)内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射させる高圧ユニ
    ット燃料噴射器であつて: 中央穴を有し且つ前記噴射器ハウジングの下端部に位置
    付けられて前記中央穴と燃焼室の間を連通する噴射オリ
    フィスを備えた噴射器ハウジング前記中央穴内で往復運
    動するよう設置された上方プランジャーと下方プランジ
    ャー; 調量された燃料の噴射のタイミングを変え、前記上方プ
    ランジャーと前記中間プランジャーの間に配設されたつ
    ぶし得るタイミング室を形成すべく前記上方プランジャ
    ーと前記下方プランジャーの間で前記中央穴内にて往復
    運動するよう設置された中間プランジャーを含む油圧タ
    イミング装置;前記タイミング流体室からタイミング流
    体を排出させるドレン通路; タイミング流体を前記タイミング室から前記ドレン通路
    を介して解放することにより前記タイミング室内のタイ
    ミング流体の圧力を制限するよう閉位置から開位置へ移
    動自在の弁装置; 前記弁装置の弁開き圧力を制御するため前記弁装置に作
    用する偏奇装置;前記通路に前記弁装置に隣接して配設
    された弁座が含まれ、前記弁座が前記弁素子の閉鎖時に
    前記タイミング室内の流体の圧力を受ける前記弁素子上
    の有効な横断面積を定め、前記通路に更に前記弁座の上
    流側に位置付けられた調整オリフィスが含まれ、前記調
    整オリフイスが前記弁座の有効横断面積より狭まい有効
    横断面積を有し、かくして前記弁座が前記弁装置の開圧
    量を制御し前記調整オリフィスがタイミング流体の排出
    流れの流量を制御する高圧ユニット燃料噴射器。 17)更に、タイミング流体を前記タイミング流体室か
    ら排出するよう前記噴射器ハウジングに形成されたタイ
    ミング室排出ポートを含み、前記噴射オリフィスの閉じ
    られる最下方位置に前記下方プランジャーが近付く場合
    にのみ前記タイミング室排出ポートが開かれるよう位置
    付けられ、前記上方プランジャーがその最下方位置に近
    付く際前記弁装置よりむしろ主として前記排出ポートを
    介して前記タイミング室からタイミング流体を排出させ
    るよう充分な流量能力を前記タイミング室排出ポートを
    備えている請求項16記載の燃料噴射器。 18)前記下方プランジャーをその最下方位置に保持す
    る傾向のある充分な圧力を前記下方プランジャー上に維
    持するため前記下方プランジャーがその最下方位置に接
    近した時点に前記タイミング室からのタイミング流体の
    排出を制限するような寸法に前記タイミング室排出ポー
    トがされている請求項17記載の燃料噴射器。 19)前記上方プランジャーが円筒状側壁と全体的に平
    面状下面を含み、前記上方プランジャーがそと最下方位
    置に接近し前記タイミング室がその実質的に完全につぶ
    された状態に近付く際前記上方プランジャーの前記円筒
    状側壁により徐々に制限されるよう前記円筒状側壁が全
    体的に鋭い直角にて前記下面と交差する請求項17記載
    の燃料噴射器。 20)前記上方プランジャーがその最下方位置に接近し
    前記上方プランジヤーの速度が減少している際前記円筒
    状側壁の下方部分が少なくとも部分的に前記タイミング
    室排出ポートを閉じるような形状にされ、かくして前記
    タイミング室内に高い流体圧力を維持するよう前記タイ
    ミング室排出ポートの有効面積が低減化され、この圧力
    が逆に2次噴射を防止すべく前記下方プランジヤー上に
    高い下向き圧力を維持する請求項19記載の燃料噴射器
    。 21)内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する高圧ユニッ
    ト燃料噴射器であつて: 中央穴も有し且つ自身の下端部に位置付けられ前記中央
    穴と燃焼室の間を連通する噴射オリフィスを有する噴射
    ハウジング; 前記中央穴内で往復運動するよう設置された上方プラン
    ジャーと下方プランジヤー; タイミング流体を受取り、つぶし得る油圧リンクを形成
    するよう前記上方プランジヤーと前記中間プランジャー
    の間に配設されたつぶし得るタイミング室を形成するた
    め前記上方プランジャーと前記下方プランジャーの間で
    前記中央穴内にて往復運動するよう設置された前記中間
    プランジャーを含む、調量された燃料の噴射のタイミン
    グを変える油圧タイミング装置; 前記タイミング流体室からタイミング流体を排出させる
    通路; 前記通路を開閉する弁装置; 前記弁装置の弁開き圧力を制御するよう前記弁装置に作
    用する偏寄装置;及びタイミング流体を前記タイミング
    流体室から排出させるため前記噴射器ハウジング内に形
    成され前記噴射オリフィスが閉じられる最下方位置に前
    記下方プランジャーが接近する場合にのみ開かれるよう
    位置付けられ、前記上方プランジャーがその最下方位置
    に接近する際前記弁装置を通るよりむしろ主として前記
    排出ポートを通じて前記タイミング室からタイミング流
    体を排出させる充分な流量能力を有するタイミング室排
    出ポートから成る高圧ユニット燃料噴射器。 22)前記下方プランジャーをその最下方位置に保持す
    る傾向がある充分な圧力を前記下方プランジャー上に維
    持するため前記下方プランジャーがその最下方位置に接
    近する際前記タイミング室排出ポートが前記タイミング
    室からのタイミング流体の排出を制限する寸法にされて
    いる請求項21記載の燃料噴射器。 23)前記上方プランジャーが円筒状側壁と全体的に平
    面状下面を含み、前記上方プランジャーがその最下方位
    置に接近し前記タイミング室がその実質的に完全なつぶ
    れ状態に接近する際前記タイミング室排出ポートが徐々
    に前記上方プランジャーの前記円筒状側壁により制限さ
    れるよう前記円筒状側壁が全体的に鋭い直角にて前記下
    面と交差する請求項21記載の燃料噴射器。 24)前記上方プランジャーがその最下方位置に接近し
    前記上方プランジヤーと速度が減少している際前記円筒
    状側壁の下方部分が少なくとも部分的に前記タイミング
    室の排出ポートを閉じるような形状にされ、かくして前
    記タイミング室排出ポートの有効面積が前記タイミング
    室内に高い流体圧力を維持するよう低減化され、この圧
    力が逆に前記下方プランジャー上に高い下向き圧力を維
    持して2次噴射を防止する請求項21記載の燃料噴射器
    。 25)内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するユニット燃
    料噴射器であつて: 中央穴を有し且つ自身の下端部に位置付けられ前記中央
    穴と燃焼室の間を連通する噴射オリフィスから成る噴射
    器ハウジング; 前記中央穴内で往復運動するよう設置された下方プラン
    ジヤー; 前記中央穴内で往復運動するよう設置され、円筒状側壁
    と全体的に平面状下面を含む上方プランジャー、前記円
    筒状側壁が全対的に鋭い直角にて前記下面と交差するこ
    と; 調量する上方プランジャーと中間プランジャーの間に配
    設されるつぶし得るタイミング室を形成するため前記中
    央穴内で往復運動するよう設置された前記中間プランジ
    ャーを含む、調量燃料の噴射のタイミングを変える油圧
    タイミング装置;タイミング流体を前記タイミング流体
    室から排出する通路;及び タイミング流体を前記タイミング流体室から排出させる
    前記噴射器ハウジング内に形成され、前記下方プランジ
    ャーが最下方位置に接近し、前記タイミング室がその実
    質的に完全につぶれた状態に接近する際前記上方プラン
    ジャーの前記円筒状側壁により徐々に制限されるタイミ
    ング室排出ポートから成るユニット燃料噴射器。 26)前記上方プランジャーがその最下方位置に接近し
    前記上方プランジャーの速度が減少している際前記円筒
    状側壁の下方部分が少なくとも部分的に前記タイミング
    室を閉じる形状にされ、かくして前記タイミング室内に
    高い流体圧力を維持するよう前記タイミング室排出ポー
    トの有効面積が低減化され、この圧力が逆に前記下方プ
    ランジヤー上に高い下向き圧力を維持して2次噴射を防
    止する請求項25記載の燃料噴射器。 27)内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する高圧ユニッ
    ト燃料噴射器であつて: 中央穴を有し且つ自身の下端部に位置付けられ前記中央
    穴と燃焼室の間を連通する噴射オリフィスを有する噴射
    器ハウジング;前記中央穴内で往復運動するよう設置さ
    れた上方プランジャーと下方プランジヤー; 前記上方プランジャーと下方プランジャーの間に形成さ
    れたつぶし得るタイミング室から成る、調量燃料の噴射
    とタイミングを変える油圧タイミング装置; 前記タイミング室からタイミング流体を解放することに
    より前記タイミング室内のタイミング流体の圧力を制限
    するよう閉位置から開位置へ移動自在の弁装置; 前記タイミング室へのタイミング流体の調量を制限し、
    前記弁装置をその閉位置に向つて移動させる傾向のある
    偏寄力を確立すべく前記下方プランジャーを上方に偏寄
    して前記中間プランジャーと係合させる第1偏寄装置;
    及び前記タイミング室内へのタイミング流体の調量にさ
    からう偏寄力を増加させるに前記弁装置をその閉位置に
    向つて移動させる傾向のある付加的偏寄力を加える第1
    偏寄装置から成る高圧ユニット燃料噴射器。
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