JPH0567773B2 - - Google Patents

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JPH0567773B2
JPH0567773B2 JP58167650A JP16765083A JPH0567773B2 JP H0567773 B2 JPH0567773 B2 JP H0567773B2 JP 58167650 A JP58167650 A JP 58167650A JP 16765083 A JP16765083 A JP 16765083A JP H0567773 B2 JPH0567773 B2 JP H0567773B2
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pressure
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Jei Betsuku Nirusu
Ei Karukinsu Mitsucheru
Jii Guusu Kurisuchan
Ii Ueseroo Uiriamu
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Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の背景および先行技術 デイーゼル型の内燃機関は、注意深く予め計つ
た１充填量の液体燃料をピストン・シリンダ内で
ピストンが迅速に内方に動くことによつて形成さ
れた燃焼室の圧縮加熱された空気の中に直接に噴
射することを特徴としている。噴射する前に燃料
と空気が予め混合されることがない。
ピストンがその圧縮行程の上死点近くにあると
きに生ずる噴射時点のこ燃料と空気の不均質混合
物は、1890年台にルドルフ・デイーゼルがデイー
ゼルエンジンを発明して以来、デイーゼル技術者
にいろいろな課題を産み出してきた。これらの課
題には、噴射の初めと終りの正確な制御、燃料を
噴射する速度、噴霧の形と方向、および燃料をエ
ンジンシリンダに押し込む流体圧の形成と制御が
ある。デイーゼル燃料系統は、あらゆる速度およ
び負荷条件に対して噴射のたびごとに正しい量の
燃料充填を行なうほかに、エンジンの低温起動の
ための送り出しを制御したり、遊び速度および最
高速度を制御したり、エンジンの“暴走”が起ら
ないようにするフエールセーフ特徴を備えていた
りしなければならない。
先行特許技術および刊行文献を調べると、デイ
ーゼル燃料の噴射置の進歩がよく文書にして記録
されている。この領域における一つの文献は、バ
ーマン（Burman）およびデールカー（DeLuca）
の「内燃機関のための燃料噴射と制御」（1962年）
であつて、それにほとんど特許文献によつて記載
された燃料噴射の開発所産を一纒めにしている歴
史の部分がある。
他の関連の技術文献には、以下の論文がある。
１ K.Komiyama（小官山）、Electronically
Controlled High Pressure System for
Heavy Duty Disesl Engine，Soc.of Auto
Engrs.Paper No.810997，1981. ２ J.Akagi（赤城）、Ａ New Accumulator
Fuel Injection System for Direct Injection
Diesel Engines，Soc.of Auto Engrs.Paper
No.82114，1982. ３ Ralph J.Hooker，“Orion−Ａ Gas
Generator Turbocompound Engine，”
Transactions，Soc.of Auto Engrs.，Vol.65，
1957，pps15−17. 上記文献は、本発明の範囲内に入る、すなわ
ち、圧力倍増器を備えた蓄圧式燃料噴射器の背景
を与えている。市販のデイーゼル燃料系統の一読
の価値ある概説がロバート・ブレーデイ
（Robert Brady）の「デイーゼル燃料系統」、レ
ストン（Reston）発行（1981年）にある。
デイーゼル・エンジンの初期から故障が噴射ポ
ンプとノズルとの間の燃料管路に生じた。ユニツ
ト式燃料噴射器は、ポンプとノズルを結合し、高
圧管路をなくして、問題に対する解決法を与えて
いる。
単気筒を有する多くのデイーゼルエンジンが製
作されており、そのとき必要な燃料供給装置は比
較的簡単である。それにも拘らず、前記単気筒に
伴なう燃料噴射器のほかに、燃料供給装置全体
は、数多くの付加構成要素を備えている。多気筒
デイーゼルエンジンの場合は、完全な燃料供給装
置が比較的複雑になる。
燃料噴射器は、一般に、デイーゼルエンジンの
明らかに最も高価な部品である。理由は、燃料噴
射器が数百気圧もの燃料圧力を支え、機械的動作
が非常に迅速に起り、燃料充填量および燃料噴射
のタイミングの両方を所望の水準の精度で制御す
るために、燃料噴射器機構そのものの機械的部品
を極めて精確な公差で製作しなければならないか
らである。
現在商業的に使われているデイーゼル燃料噴射
装置においては、装置の制御装置は、性質が本質
的に機械的である。エンジンの速度および負荷条
件を満足するために多くの異なる機械的装置がエ
ンジンへの燃料供給を制御するために用いられて
きた。
関連の先行の米国特許には次のものがある。
アイケルバーグ（Eichelberg）No.2283725
（1942年） フアルバーグ（Falberg）No.2985378（1961
年） リンクス（Links）No.3835829（1974年） ルースクーム（Luscomb）No.4219154（1980
年） (2) 発明の要約 本発明によれば、非常に高い圧力で動作して、
極めて高速かつ正確に１燃料充填量を噴射するだ
けでなく、比較的低圧の燃料供給源から燃料を供
給されるユニツト式噴射器アセンブリが提供され
る。本発明のユニツト式噴射器には、流体増圧
機、蓄圧式燃料噴射器、および増圧機の出力を蓄
圧式燃料噴射器に接続する逆止め弁がある。
さらに、本発明によれば、このユニツト式噴射
器アセンブリにはまた、三方電磁弁があつて、そ
れが１燃料充填量を増圧機に入れるように動作す
る。従つて、電磁弁、増圧機、逆止め弁および蓄
圧式燃料噴射器は、すべてユニツト式噴射器アセ
ンブリに含まれて、デイーゼルエンジンのシリン
ダヘツドに取付けるのに便利になつている。
本発明のもう一つの重要な特徴は、１燃料充填
量の計量が制御され、ユニツト式噴射器アセンブ
リの機構内で機械的調節を何もしないで望むよう
に調節されることである。その代りに、計量され
るべき燃料充填量を望むように調節するのは、液
圧式もしくは電気式に、または液圧式手段と電気
式手段の組合せによつて達成される。
１燃料充填量の計量の液圧式調節は、エンジン
のすべてのシリンダに関連するすべての噴射器ア
センブリに対する共通燃料供給源として用いられ
るポンプの出力圧を調節することによつて達成さ
れる。調節ポンプの所在位置で行なうが、エンジ
ン全体に対するそのような調節は、一つしか行な
われず、どのユニツト式噴射器の内部でも行われ
ない。
供給圧はときどき変るので、その燃料給源は
“共通管路”源と呼ばれない。
１燃料充填量の計量の調節を電気式に達成する
場合は、それは、電磁弁がエンジン各動作サイク
ルの間開放位置にある時間間隔を変えることによ
つて簡単になされる。明確にいえば、電磁弁を開
放状態により長く保つことによつて、増圧機内で
強められる圧力水準がより大きくなり、蓄圧機に
送り出される燃料充填の量が増える。逆に、電磁
弁が開いている時間間隔を減らすことによつて燃
料充填量を少なくすることができる。
本発明のそのほの特徴によれば、１燃料充填量
の計量の調節は、一部は液圧式手段により、一部
は、電気式手段によつて達成される。詳しくいえ
ば、本発明を多気筒エンジンに適用する場合は、
燃料の計量における主な調節は、共通燃料供給源
の圧力を調節することによつて達成され、一方、
電気式調節信号のタイミングの変更は、すべての
シリンダの性能を等しくしてエンジンの全体とし
ての性能を最適化するように異なるシリンダに対
して異つてなされてもよい。
本発明のもう一つの特徴は、燃料噴射が生ずる
時点を正確に調節する能力をえることである。
本発明のさらに別の特徴として、三方電磁弁お
よび増圧機が単一の筐体に入つていて、構造と動
作について多くの改良された特徴を有する改良調
節モジユールが提供される。
本発明のなおもう一つの特徴は、燃料入力部に
逆止め弁が設けられ、構造および動作様式に種々
の改良点を組入れている改良蓄圧式燃料噴射器の
提供である。
調整用構成要素の不正確さまたは個々の噴射器
の故障による管路圧力の変動は、本装置によつて
自動的に修正される。特の噴射器において燃料の
流量が減るというような故障が生じたとすれば、
圧力調整器からの燃料の流量は減らされて、正し
い圧力を保ち、従つて、残りの燃焼室への燃料の
送出を正しく保つ。
(3) 発明の効果 本発明は、デイーゼルエンジンにおいて、正確
な調節と非常に高い圧力の燃料噴射のための費用
効率の高い、実際的な手段を提供する。高圧およ
び正確な調節から生ずる利益は、燃料経済を向上
させ、排気ガスを少なくし、雑音レベルを下げ、
噴射装置の構成要素に及ぼす応力を下げることで
ある。さらに、本装置は、非常に簡単であつて、
現在の電子技術のもつ可能性を十分活用できる。
単一電気信号をユニツト式噴射器に加えることで
噴射が開始される。その後、噴射が追加の信号を
何も加えないで止る。第２の信号なしに終りにす
る機能は、本装置に固有のものである。
本発明の特定の利点は、噴射される燃料充填の
量がエンジンの速度に無関係なことである。
(4) 装置の構成 第１図を参照すると、４気筒デイーゼルエンジ
ン用の完全な燃料供給系統が図解形式で示されて
いる。
燃料供給タンク１０から液体燃料がフイルタ１
１を通してエンジン・カムシヤフト１３（図示な
し）から機械的に駆動されるポンプ１２によつて
汲み出される。ポンプ１２は、連続流型のもので
あつて、比較的連続的であるが調節可能な圧力を
発生する。ポンプ１２から液体燃料は、安全弁１
４を通つて圧力調整器１５に押しやられる。調整
器１５から液体燃料は、すべてのユニツト式噴射
器アセンブリに接続されている燃料供給管路１６
に定常圧力で供給される。
四つの事実上同一なユニツト式噴射器アセンブ
リがそれらの実際の物理的外観に合せて示されて
いる。各ユニツト式噴射器アセンブリがシリンダ
への燃料充填量をこのエンジンのそれぞれに関連
したシリンダの燃焼室に噴射するためにエンジン
のシリンダヘツドに取付けられることが分るであ
ろう。
また第１図には、燃料もどり管路２０が示され
ている。それは、各ユニツト式噴射器アセンブリ
１００からのドレンとして働く。
次に第２図を参照すると、それは個々のユニツ
ト式噴射器アセンブリ１００の構造と動作を図式
的に示している。１００より小さな照合数字は、
第１図に示した完全な燃料噴射装置の種々の特徴
を識別するのに用いられていることに注意された
い。それらの数字はまた、第２図に示したユニツ
ト式噴射器アセンブリの図式的に表わした部品を
識別するにも用いられている。あとで出てくる図
面の図では、ユニツト式噴射器アセンブリ１００
の実際の機械的構成が示されているが、種々の部
品は、１００より大きな照合番号によつて識別さ
れている。
第２図に図式的に示されているように、ユニツ
ト式噴射器アセンブリ１００は、共通供給管路１
６からある圧力の燃料供給を受ける。燃料ドレン
管路２０は、噴射器アセンブリ１００から出てい
る。ユニツト式噴射器アセンブリの動作は、三方
電磁弁３０によつて制御される。次に、その弁の
動作は、電気的制御線３７に受けられる電圧パル
ス３６によつて制御される。ユニツト式噴射器ア
センブリは、図示してないシリンダヘツドに取付
けられる。ユニツト式噴射器アセンブリの機能、
関連のエンジン・シリンダの燃焼室８０（破線で
示されている）に燃料を噴射することである。
さらに詳しくいえば、共通燃料供給源は、小さ
な線図１７で示してある定常圧力水準になつてい
る。電磁弁用の電気的制御信号は、線図３６に示
してあるような一連のほぼ矩形波の電圧パルスか
らなつている。あとでさらに詳しく説明するよう
に、一つの電圧パルスは、エンジン動作の各サイ
クルの間供給される。
電磁弁３０は、共通燃料供給管路１６から燃料
を受ける入口３１を備えている。その弁はまた、
共通出口３３および燃料もどり管路２０を接続す
る出口３２をも備えている。電圧パルス３６の前
縁が加わると電磁弁がオン状態に動いて、入口３
１と共通出口３３との間に流体が通じるようにな
る。同時に、出口３２には流体が通らなくなる。
次に、電圧パルスが終ると、電磁弁はオフ位置に
戻され、共通出口３３と燃料もどり出口３２との
間に流体が通じて、燃料入口３１には、流体が通
らなくなる。この一般的様式で動作する三方電磁
弁は、以前から知られていることが分るであろ
う。
流体増圧機４０には、低圧室４５および高圧室
５０がある。高圧室５０はまた計量および増圧室
ともいわれている。計量ダクト１８は、燃料供給
管路から直接に逆止め弁１９を介して高圧室５０
につながつているので、燃料の供給が常に高圧室
になされている。
第２図の図式図では、電磁弁の共通出口３３と
低圧室４５との間に接続された管路３５には両方
向に矢印がついている。この管路とそれの矢印
は、燃料が各エンジンサイクルの一部分の間電磁
弁から低圧室に供給されて、そのあとでその低圧
室から電磁弁に逆に流れるという交互の動作を図
式に示している。さらに明確にいえば、電磁弁が
電圧パルス３６によつて作動されたとき、燃料が
燃料供給管路１６から入口３１を通つて、次いで
電磁弁３０の内部、弁の共通出口３３を通つて流
れて増圧機の低圧室４５に入る。電圧パルスが終
つて電磁弁が切られると、低圧室４５の中の燃料
は電磁弁の共通出口３３とは逆の方向に流れて、
弁の内部を通つて出口３２へ行き、次いで燃料ド
レンまたはもどり管路２０へ行く。
流体増圧機４０の低圧室４５には、最終的に燃
焼室８０に噴射される１充填量の燃料が入つてい
ない。それの機能は、高圧室５０の内部の燃料の
圧力を増倍することだけである。本発の意味で用
いられている“増倍する”という用語は、低圧増
圧機ピストンと高圧増圧機ピストンとの面積の比
で圧力を増やすことである。従つて、各エンジン
サイクルの間に１回、ある量の燃料が電磁弁を通
つて低圧室５に入り、次にその量の燃料に含まれ
たポテンシヤル（蓄積）エネルギーが高圧室５０
に入つている燃料の圧力を増倍するのに用いられ
る。そのポテンシヤルエネルギーが噴射エネルギ
ーに変換されて終うと低圧室４５に入つているそ
の量の燃料は、燃料もどり管路２０に排出させら
れる。この動作はエンジン動作の各サイクルの間
繰返される。デイーゼル燃料噴射装置において流
体増圧機を使用することは、ルースクーム
（Luscomb）の米国特許第4219154号に示されて
いる。
蓄圧式噴射ノズル７０は、７２及び７３と書か
れた二つの別々の燃料入力をもつているものとし
て示されている。入７３に入る燃料は、高圧室５
０から出口５１を経て入口５２をもつた逆止め弁
６０に入る。入口７２は、逆止め弁６０をバイパ
スする回路５３を通して燃料供給を受ける。この
回路を通過する燃料の量は極くわずかである。図
式的な第２図では、回路５３にある向かい合つた
矢印５４及び５５は、二方向の流れが可能である
ことを示しているが、この回路５３を設けた意図
は、それより圧力を通じることにある。
各サイクルの間、高圧室５０の圧力が増大する
につれて、逆止め弁６０は、順方向にバイアスさ
れた状態になつて燃料が高圧室５０から蓄圧式噴
射器ノズル７０に入ることができるようにする。
この方法によつて１回の燃料充填量が各エンジン
サイクルの間に蓄圧式噴射器に入れられる。電気
パルス３６が終ると、電磁弁３０が閉じ、低圧室
４５の圧力が下がつて、高圧室５０の圧力も急速
に減る。これによつて逆止め弁６０が閉じて、そ
の逆止め弁を通つて蓄圧器に入る燃料の流れを止
める。しかし、高圧室５０と蓄圧式噴射器ノズル
７０との間には管路５３によつて図式的に示され
た通路を介して限られた効果の燃料圧力結合がな
お存在する。
燃料充填量が蓄圧式噴射器ノズル７０に流れ込
むのがとぎれて、管路５２内の圧力が下がると、
燃料充填量が燃焼室に噴射され始まる。燃料は、
噴霧７６として燃焼室８０に入り、噴霧の方向は
スプレーチツプ７５のオリフイスによつて決めら
れる。
逆止め弁６０及び並列圧力路５３とを含む蓄圧
式噴射器ノズル７０の構造とその動作様式は、フ
アルバーク（Falberg）の米国特許第2985378号
に示されたものとほぼ同様である。しかし、本発
明のこの好ましい実施例に関連してわかるよう
に、本発明の蓄圧式噴射器は、改良された動作を
もたらすある新規な特徴を与える。
第２図に図式的に示したような液圧式機構は、
それが定常動作状態に達する前に供給液体で初期
燃料充填をする必要があることが分るであろう。
先の説明においては、初期燃料充填、すなわち起
動状態が既に生じて終つており、装置が定常状態
で動作していると仮定した。例としてであるが、
燃料供給管路１６内の代表的な圧力は、105Kg／
cm2（1500psi）の程度であつてもよい。増圧機４
０の増倍効果は、15以上であつてもよいしまたは
３程度に低くてもよい。従つて、高圧室５０の圧
力を約1575Kg／cm2（22500psi）（105×15＝1575）
まで上げることができ、この全圧力を高圧式噴射
器ノズル７０に伝達する。
完全な燃料供給装置を示している第１図をもう
一度参照する。マイクロプロセツサ７８のような
電気的制御装置が燃料供給装置の動作を制御する
のに用いられる。このあと説明するようにマイク
ロプロセツサは、種々の入力信号を受けて種々の
出力信号を発生する。
エンジンの吸気ホニホルドの空気圧を表す入力
信号が入力線８１受けられる。シリンダブロツク
の水温を表すもう一つの信号が入力線８２でけ受
られる。もう一つの入力線８３が燃料供給管路１
６の圧力水準を表す大きさを有する電気信号を供
給する。入線８４に加えられるなおもう一つの信
号はエンジンに課せられた必要な負荷条件を満た
すためにエンジンの運転者によつて設定される
か、または制御ガバナーによるスロツトルの位置
を表している。マイクロプロセツサ７８は、エン
ジンと同期をとつていなければならないので、電
気信号は、例えば、パルス発振器８５をエンジン
と同期させるために、カムシヤフト１３から得ら
れる。パルス発振器８５からの信号は、入力線８
６を伝わつてマイクロプロセツサに供給される。
本発明によれば、マイクロプロセツサ７８は、
一連の事象が発生時間を定められて制御されるタ
イミングサイクルを実行するが、そのタイミング
サイクルの持続時間は、エンジンクランクシヤフ
トの１回転に対応してもよいし、または２回以上
のクランクシヤフト回転に対応してもよい。２行
程エンジンの場合には、タイミングサイクルは、
普通には、エンジンクランクシヤフトの完全な１
回転の間実行される。４行程エンジンの場合に
は、タイミングサイクルは、普通、エンジンクラ
ンクシヤフトの２回転に対応するであろう。
しかし本発明によれば、ある一定のエンジン動
作状態に対してタイミングを変えることによつて
かなり燃料消費を低減できる。例えば、空転して
いて負荷のかかつていない２行程エンジンがエン
ジンの１回転ごとではなく２、３、または４回転
ごとに燃料の噴射を開始するようにマイクロプロ
セツサによつて定められるタイミングサイクルを
もつてもよい。同様にして４行程エンジン場合
に、マイクロプロセツサのタイミングサイクルを
エンジンの２回転の整数倍に対応するように変更
できる。そのときエンジンの動作サイクルは、マ
イクロプロセツサによつて設定されたタイミング
サイクルに対応する。
マイクロプロセツサの所望のタイミングサイク
ルを完全に装置のそのユニツト内で実行してもよ
い。代りに方法として、望むならば、パルス発振
器８５を周波数逓倍器として動作するようにプロ
グラムしてもよいので、クランクシヤフトの１回
転ごとに１パルスだけを発生するのではなく、あ
る所定の数の等間隔のパルスを含む一連のパルス
を発生するであろう。
出力線９０が圧力調整器１５の動作を制御する
のに用いられる電気信号を発生する。次に、圧力
調整器１５の圧力設定を調節することによつて燃
料供給管路１６の圧力を大きくしたりまたは小さ
くして、各シリンダの燃焼室に噴射される燃料充
填量に相応の変化をもたらす。この圧力調整器制
御機能を実行する方法とその意義をあとでさらに
詳細に説明する。
マイクロプロセツサ７８にはまた信号出力線９
１ａ，９１ｂ，９１ｃ、及び９１ｄがある。出力
線９１ａから供給される出力信号は、ユニツト式
噴射器アセンブリ１００ａの動作を制御し、一方
出力線９１ｂ，ｃ及びｄは、噴射器アセンブリ１
００ｂ，ｃ及びｄをそれぞれ制御する。線９１の
一つにある各出力信号は、マイクロプロセツサ７
８の各タイミングサイクルの間一度起る矩形電圧
の波（第２図の波３６）から成つている。矩形波
が始まると、関連の噴射器アセンブリの電磁弁３
０（第２図）のコイルが付勢される。電圧の矩形
波３６が終ると、ソレノイドコイルが電流を切ら
れる。
出力線９１に与えられる信号は、ユニツト式噴
射器アセンブリ１００の動作、従つてデイーゼル
エンジン全体としての動作を制御するための三つ
の重要なタイミング機能を与える。これらの異な
るタイミング機能を次に簡単に説明する。
既に述べた一つのタイミング機能は、マイクロ
プロセツサのタイミングサイクル、従つてエンジ
ンサイクルを正常なエンジン点火サイクルの整数
倍に対応させることによつてエンジン燃料消費を
少なくすることである。
マイクロプロセツサの出力信号の第二の重要な
タイミング機能は、燃焼室内の燃料噴射が関連の
ピストンの上死点に対して始まる瞬間を確定する
ことである。この特定のタイミング機能は、電圧
の矩形波が終る点によつて制御されるので、関連
の電磁弁の電流を切る。この機能はさらに詳細に
あとで説明する。
マイクロプロセツサの第三のタイミング機能
は、電磁弁が付勢されている時間間隔の長さを定
めることである。その時間間隔のさを電磁弁を早
めに作動させることによつて増やしてもよいし、
または遅めに電磁弁を切ることによつて増やして
もよい。この特定のタイミング機能は、増圧機４
０によつて達成される増圧の量、従つてあとでよ
り詳細に説明する各噴射燃料充填量に影響を与え
る。
マイクロプロセツサに実行することを要求でき
る第四のタイミング機能がある。このタイミング
機能は、噴射が始められる予定の時刻に関して及
び電磁弁が作動される時間間隔の長さに関しても
エンジンの各シリンダごとに個々の調節をするこ
とである。これはこの説明の最後のパラグラフの
一つでさらに詳しく説明する「微調整」機能であ
る。
(5) ユニツト式噴射器アセンブリの機械的部品の
詳細な説明 この説明は第３図ないし第１０図を参照して行
われ、番号のついたパラグラフを含む。
パラグラフ１ 電磁弁３０（第３図）は、独立
にまとめられている。それは本願と同じ所有権に
属する米国特許願第172661号（1980年６月16日出
願）に記載されている。この電磁弁装置は、二、
三の例外を除いて中心縦軸のまわりに同心的であ
る。一つの例外は、付勢コイルの周囲の一部分に
接続するリード線３７である。もう一つの例外
は、それぞれのボール弁３１ａ，３２ａに関連し
た二つの横方向通路３８，３９（第５ａ図及び第
９図）である。これらの図面に示されているよう
に、それらの通路は垂直に配置されているが、そ
のような配置は必要ではない。
パラグラフ２ 構造の次の部分は、制御モジユ
ールのためのブロツクまたはベース部材１１０で
ある。それは第３，４，５ａ，６及び９図に示さ
れている。第５ａ図に示されているように上部穴
３２は、燃料もどり口である。左にある穴は、燃
料供給口３１である。また電磁弁３０が挿入され
る右側にねじの付いた穴があり、電磁弁は簡単に
ねじ入れられて、所定の場所にしつかり保持され
る。三つのＯリングがソレノイドをブロツク内に
密封する助けをしている。電磁弁体３５にある肩
は、ブロツク１１０の中に電磁弁を位置決めする
のに肩１１０ａにもたれかかる。燃料入口の穴３
１は、電磁弁３０を受けるブロツク１１０内の空
洞と同心である。従つて、入つてくる燃料は、電
磁弁の端に直接ぶつつて流れる。電磁弁の空洞の
下には、垂直に下方に伸びている三つの通路があ
る。第５ａ図に示した最も左にある穴は計量ダク
ト１１８である。中間にある穴は、流体増圧機の
低圧室に接続された共通出口３３である。右側に
ある穴はあとで説明するように増圧機の正しい動
作を確実にするためのドレンオフ管路または通路
１２０である。また、ブロツク１１０には、横断
通路３８と出口通路３３との間を連絡する環状穴
１２２と横断通路３９とドレンオフ管路１２０と
の間を連絡する環状穴１２４が形成されている。
パラグラフ３ ドレンオフ管路１２０には、逆
止め弁１２１があり、詳細な構造は第９図に示し
た逆止め弁１１９のものと類似である。この構造
は、ばねと保持キヤツプとを備え、保持キヤツプ
はブロツク１１内の穴にプレスばめによつて保持
されている。
パラグラフ４ 第６図は、制御モジユールのブロ
ツクまたはベース部材１１０の断面図を示してい
るが第５図と比べると90゜回してある。第６図に
見られる制御モジユールの完全な潤滑回路には最
上部にある潤滑口１２５、その潤滑の下にある逆
止め弁１２７及び増圧機の大形ピストン１３０と
小型ピストン１４０にそれぞれ至つている１対の
ダクト１２８，１２９がある。第６図にだけ完全
に示されている潤滑回路は本装置の随意選択的特
徴である。その機能は、ある種の燃料の場合、摩
擦を減らすほかにまたピトン１３０及び１４０を
通る燃料油の漏れを阻止する働きをもする。
パラグラフ５ 流体増圧機の大形ピストン１３
０及び小形ピストン１４０は、第５ａ，６，７及
び９図に示されている。大形ピストン１３０は中
空で、コツプを逆さまにした形をしており、室１
４５に形成された円筒形穴の中を軸方向に移動す
る。小形ピストンすなわち棒１４０は、それ用の
穴の中を軸方向に動く。同心と心合せの問題を避
けるために、二つのピストン部材は、固着されな
いで、殆んど常に接触状態のままにつている。ベ
ース部材またはブロツク１１０には増圧機の大形
ピストン１３０のための室１４５があるととも
に、前述の潤滑油を選ぶ室１４５に沿つて作られ
た環状溝がある。
パラグラフ６ 小形のブロツク１１１が制御モ
ジユールの大きなブロツク１１０の直下にかつ固
くつき合わせて置かれている。第５ａ，６，７及
び９図参照。棒すなわち小型ピストンが往復運動
する軸方向の穴１１２にはまた、種々の図に見ら
れる環状潤滑溝１２９ａがある。第５ａ図に示さ
れるブロツク１１１には、計量ダクト１１８ａ及
び逆止め弁１１９も入つている。ダクト１１８ａ
は、ブロツク１１０内のダクト１１８をピストン
１４０の下の室１５０と連絡させるように配置さ
れている。
パラグラフ７ 計量ダクト内の逆止め弁１１９
の詳細な構造は第９図に示されている。
パラグラフ８ ピストン１４０の下の室１５０
は、計量及び増圧室となる高圧室を構成する。
（第５ａ図参照）座金１５１が計量室の下端に取
付けられている。ブロツク１１１には高圧室と同
心であるが直径がそれより広い凹所があつて座金
はその凹所にはまつている。座金には高圧室より
幾らか直径の小さい中心穴がある。計量ダクト１
１８ａは座金のすぐそばで高圧室１５０に合して
いる。
パラグラフ９ 第５ａ図にのみはつきり示され
ているわせピン１５５が計量ダクトの二つの部分
１１８と１１８ａが互いに完全に連絡するように
制御モジユールの二つのブロツク１１０と１１１
の位置を確実に合わせる。同じ合わせピン１５５
は、ブロツク１１１の下にもわずかな距離伸びて
蓄圧器１６０の本体の上端に入る長さのものであ
る。この合わせピンはあとで述べるもう一つの合
わせピンと協動して蓄圧式噴射器アセンブリの長
さ方向の軸に対するスプレーオリフイスの正しい
回転位置を確定するのに必要である。
パラグラフ10 いま簡単に説明した部品は、制
御モジユールの部品のすべてである。二つのブロ
ツク１１０と１１１を結合している六角ナツト１
５７は、以下に説明する。
パラグラフ11 蓄圧器本体１６０の上端にある
円筒形穴の中には、ばねセパレータ１７０が入つ
ている。このばねセパレータ１７０を保持する穴
の直径はそのセパレータをぴつたり受ける寸法に
なつており、穴の端には平らな肩があつて、ばね
セパレータ１７０が環状の密封接触を保つことが
できるようになつている。このばねセパレータ１
７０の長さは、蓄圧器本体の空洞の中に挿入され
るとき、それが蓄圧器本体１６０の端面と同じ高
さになるようなものである。従つて、ナツト１５
７が蓄圧器本体１６０をブロツク１１１に押つけ
て締めるとき、ばねセパレータ１７０は、それが
蓄圧器本体自身の一体部分であるかのように蓄圧
器本体１６０の内部に堅固に固定される。
パラグラフ12 ばねセパレータ１７０より小さ
いが、形が類似のＴ形弁１８０がばねセパレータ
１７０に対して逆さの位置で、ばねセパレータ１
７０内にゆるく挿入された状態で第５ａ，７及び
９図に示されている。ばねセパレータ１７０とＴ
形弁１８０との間の半径方向のすき間は約0.254
mm（0.010インチ）あつて燃料がこのＴ形弁のま
わりを下に流れることができるようになつてい
る。このＴ形弁１８０の上すなわち端壁には、ニ
ードル弁部材１９０の上端を受ける中央穴１８５
がある。この穴１８５の直径は、約3.1mm（0.122
インチ）である。ニードル弁１９０の針とＴ形弁
１８０との間に相対的な滑りが生ずるが、二つの
部分間のすき間は最小に保たれている。Ｔ形弁の
上面、すなわちカツプの底、には第５ａ，７及び
９図に明瞭に示されている凹所１８７がある。
パラグラフ13 座金１５１を貫通する中央穴１
５２がニードル弁部材１９０の上端より直径が小
さいものであることは、座金１５１がニードル弁
部材１９０の止め具またはバンパとして作用する
ので重要である。中央穴がニードル弁が入ること
のできる大きさであつたとすれば、座金はその機
能を果たすことができなかつたであろう。もう一
つの寸法関係は、ニードル弁の上面にある凹所１
８７の深さと座金１５１の厚さとの関係である。
この凹所の深さは、座金の厚さより小さくして、
凹所１８７の直径が座金１５１の直径より大きい
ために座金がれの凹所からずれた状態にならない
ようにしなければならない。凹所１８７の直径が
大きい理由は、Ｔ形弁の上部周辺表面に比較的巾
の狭いリツプが必要であるからである。狭いリツ
プ１８２（第７図）は、Ｔ形弁を閉じたときこの
装置の圧力が高くなることを確実にして、ブロツ
ク１１１の底面と有効な密封を行う。この実施例
においては、Ｔ形弁全体の直径は、約9.78mm
（0.385インチ）であり、一方密封リツプの半径方
向の厚さは約0.533mm（0.021インチ）である。
パラグラフ14 第５ａ，７及び９図に示した小
形ばね２００は、同じ機構の一部分としてＴ形弁
と協力して作用する。これは小さな力を加える比
較的軽いばねである。その下端は、ばねセパレー
タ１７０にあたり、その上端はＴ形弁部材１８０
の水平壁の下面にあたつている。
パラグラフ15 次に第５ａ、第５ｂ，７，８及
び９図に示したニードル弁部材１９０を参照する
蓄圧器チツプ１６５が蓄圧器本体の下端の延長部
になつている。ニードル弁部材１９０は、蓄圧器
の殆んど全長にわたつている一体部材である。ニ
ードル弁部材１９０の下端にある半球面１９２が
第８図に示すように半球上の弁座１６６に係合し
ている。ニードル弁部材１９０の弁面１９２の半
径は弁座１６６の半径よりわずかに小さく保たれ
ている（１％程度小さい）。ニードル弁部材１９
０は弁面１９２が形成されている下端とその上端
近くに取付けられている環状フランジ195（第５ａ
図）を除けば、その長さ全体にわたつてほぼ一様
な直径の棒である。しかし、弁座１６６にところ
でのニードル弁部材の直径は、フランジ１９５よ
り上の直径より小さいことが不可欠である。（第
５ａ図参照）これは燃料噴射が始まろうとすると
き、ニードル弁１９０をその弁座から引上げるた
めにニードル弁１９０にかかる有効圧力を作るの
に必要である。ニードル弁部材の蓄圧器本体に対
する長さもまたきわめて重要である。すなわち、
第５ａ及び５ｂ図に示すように、弁部材１９０を
蓄圧器本体の最下端でその弁座１６６に据えると
き、ニードル弁部材の上端１９４が前述の座金１
５１の下方にわずかな距離離れて位置する。この
距離は、この好ましい実施例においては4.06mm
（0.016インチ）である。
パラグラフ16 次に第５ａ図のみに示されてい
る下部座金２０５を参照する。蓄圧器本体１６０
はニードル弁部材１９０の環状フランジ１９５が
取付けられているすぐ上の点で内部の穴の直径が
変化している。その直径の変化によつて蓄圧器本
体内に環状肩１６１ができる。下部座金２０５
は、ニードル弁部材の環状フランジ１９５にのつ
ている。蓄圧器本体１６０とニードル弁部材１９
０の環状フランジ１９５との間には十分なすき間
がある。座金２０５と蓄圧器本体との間にもすき
間がたれている。このすき間は、液体燃料がニー
ドル弁部材及び座金の周囲のあらゆる点で下に流
れられるようにするために必要である。
パラグラフ17 第５ａ、７及び９図に示した大
形ばね２１０が下部座金２０５とばねセパレータ
１７０との間にわたつて伸びている。それは通常
ニードル弁部材をその弁座に固定している。大形
ばね２１０は、Ｔ形弁に関連した小形ばね２００
よりずつと大きなばね力をもつている。小形ばね
２００は、Ｔ形弁を通つての圧力降下を減らすた
めに小さいのである。
パラグラフ18 第３図及び第５ｂ図の蓄圧器チ
ツプ１６５がその弁座１６６及び燃料噴霧１７６
のためのノズルオリフイスとして作用する代表的
な通路１７７と共に第８図に拡大した形で示され
ている。
パラグラフ19 下側合わせピン１６７が第５ｂ
図にだけ示されている。それは、蓄圧器チツプ１
６５を蓄圧器本体１６２に所定の回転位置で保持
し、その結果、噴霧オリフイスの正しいアライメ
ントが確立される。
パラグラフ20 下側六角ナツト６８が第３図に
示され第５ｂ図に断面図が示されている。それは
上側の大形六角ナツト１５７と同様にして作用す
るが、三つではなく二つだけの本体部材を固定す
るだけである。
噴射器モジユールは、制御モジユールと別個の
ユニツトとして製作されるように設計されてい
る。
(6) 電磁弁の動作 第５ａ図を参照すると、電磁弁３２にはエンジ
ン動作の各サイクルの間矩形波電圧パルス３６の
一つを受けるコイル巻線３４がある。コイル３４
を付勢すると、電磁プランジヤー３４ａが左へ短
距離移動する。第５ａ図に示したプランジヤーの
位置は、その最も右端すなわち外側位置でありそ
れは三方弁の閉じた位置であると考えられる。
プランジヤーが第５ａ図に示した位置にある場
合、入口３１に入る液体燃料は、電磁弁の内部に
入ることができないが、それはその弁座にのつて
いるボール３１ａによつて燃料が止められている
からである。入口３１にかかる供給圧力は、ボー
ル３１ａがその弁座に押付けられたままになつて
いることを確実にしている。従つて、入口３１と
ドレン口３２または共通出口３３のどちらかとの
間に液体の流通はない。
同時に、プランジヤー延長部３４ｂを介して据
えられたボール３１ａは、ボール３２ａをその開
位置に保持して、それの対応の弁座から引離して
いる。従つて、共通出口３３あるかもしれない液
体燃料は、ブロツク１１０の環状スペース１２２
を通して電磁弁の横断通路３８の中と弁体の中心
コアの縦方向とボール３２ａまわりとに自由に流
れる。その点から流体は弁の横断通路３９と、次
にブロツク１１０内の環状スペース１２４、従つ
て流体ドレン口３２に流れ込む。ボール３２ａの
外周のまわりの四点にある指は第５ａ図に示すよ
うにボール３２ａの運動を制限する。従つて、弁
の横断通路３８と横断通路３９との間に流体が流
れられるようにするこれらの指の間には空間があ
る。
電磁弁が付勢された開位置が第９に示されてい
る。入口３１に入る燃料は、こんどはボール３１
ａの周りを流れて横断通路３８に入り、環状スペ
ース１２２を通つて共通出口３３に入る。同時
に、ボール３２ａは、それの弁座にしつかりとの
つて、共通出口３３とドレン口３２との間の流体
の連絡を中断する。
(7) 流体増圧機の動作 （第５ａ、９及び１３図） 一般、共通供給管路１６からの液体燃料は、各
エンジンサイクルの一部分の間電磁弁３０によつ
て共通出口３３に入れられる。次に燃料は、第９
図で最もよく見られるように低圧室１４５に流入
する。低圧室１４５を燃料で満たすことによつて
大形ピストンすなわち低圧ピストン１３０を下方
に動かす。次に、この運動は、長棒すなわち高圧
ピストン１４０を強制的に下方に動かして、ピス
トン１４０の下の高圧室１５０（第５ａ図）の体
積を小さくする。
電圧パルスが終つて電磁弁が第５ａ図に示すよ
うな閉位置に戻ると、動作は次の通りである。共
通管路の圧力になつている液体燃料は、供給管路
１６から計量ダクト１１８を通り、逆止め弁１１
９を通つて高圧室１５０に流入する。この圧力
は、長棒すなわちピストン１４０を上方に動かす
力を長棒１４０に加える。同時に、電磁弁を閉じ
ると、共通出口３３とドレン口３２との間の通路
が開いて、低圧室１４５の中の燃料を燃料もどり
管路にドレンさせる。燃料もどり管路内の圧力
は、ゼロまたは基準レベルにあるので、ピストン
１３０及び１４０の両方を第９図に示すそらの最
低の位置から第５ａ図に示すそれらの最高の位置
に戻すのに利用できる105Kg／cm2（1500psi）の有
効圧力差（共通供給圧力）がある。
大形ピストン１３０の中空内部は、大形ピスト
ン１３０と小形ピストン１４０を通る漏れに備え
て、燃料（または前記潤滑回路が用いられる場合
潤滑油）を受ける大きな内部スペースとなつてい
ることがわかるであろう。一連の通路１２０によ
つて、このスペースまたは室からブロツク１１０
の下縁を通つてブロツク１１０の環状スペース１
２４に至つて燃料ドレン管路に入る連絡ができ
る。この一連の通路がなければ、ピストンの水力
学的固着が生ずるであろう。第５ａ及び９図に示
された逆止め弁１２１は、液体が反対方向に流れ
るのを防ぎ、増圧機の有効性を保持している。従
つて、ドレン管路１２０、逆止め弁１２１及び環
状スペース１２４の共同作用につて、低圧室１４
５の内部に液体が全く溜らないようになつてい
る。
本発明による流体増圧機のほかの特徴が潤滑溝
１２８ａ及び１２９ａを備えていることにある。
溝１２８ａは、大形ピストン１３０を取り囲み、
溝１２９ａは、小形ピストン１４０を取り囲んで
いる。高粘度の潤滑油またはグリースが第６図に
示す口１２５に入れられると逆止め弁１２７及び
ダクト１２８，１２９を通つてそれぞれの潤滑溝
にまわる。この構成の目的は、流体増圧機のピス
トンの往復運動に対する潤滑を行うだけではな
い。多分さらに重要な追加の目的は、潤滑溝を通
るデイーゼル燃料の漏れを防止するかまたは非常
に少なくすることである。燃料漏れの防止または
低減は、潤滑油が液体燃料の粘度よりずつと高い
粘度をもつているので達成される。
(8) 高圧室の動作 高圧室ピストン１４０が第５ａ図で示されるよ
うな最も上に上がつた位置にあるとき、高圧室１
５０は液体燃料が一杯に入つている。ピストン１
４０が上方に動くにつれて、圧力を受けている燃
料が供給管路１６から入口３１及び計量ダクト１
１８を通つて逆止め弁１１９を通過して高圧室に
流入する。しかし高圧ピストンが下方に動き始め
ると、ボール弁１１９が着座して密封を行い、液
体燃料が計量ダクト１１８から逆方向に流れ出な
いようにする。従つて、管路圧力（約105Kg／cm2）
の選択されたまたは所定の量の燃料が高圧室１５
０に捉えられる。
増圧機の次に動作の間に、高圧室１５０の圧力
大形ピストンの圧力に大形ピストンと小形ピスト
ンの面積比を掛けた圧力に等しい圧力まで大きく
増大される。高圧室１５０の体積は、圧力の増大
につれて減少する。代表的な値として、高圧室内
部の燃料の圧力の大きさを15倍だけ増やすことが
できる。
次に本発明のにこの好ましい実施例の動作を例
示している第１３図を参照する。第１３図に示す
ように、０ミリ秒においてまたは電磁弁３０が開
く直前に、高圧室１５０内の圧力が約150Kg／cm2
になつている。電磁弁３０が開くと、この圧力水
準が急速に約420Kg／cm2（6000psi）まで上昇す
る。高圧室の動作がさらに続いて低圧室１４５に
追加の液体燃料が流れ込むと、高圧室内の圧力水
準が約1547Kg／cm2（22000psi）まで上昇する。こ
の動作は、約９ミリ秒の時間にわたつて生ずる。
第１３図に示すように、高圧室の圧力が約420
Kg／cm2（6000psi）に達すると、Ｔ形弁が開き、
続いて燃料が蓄圧器内に移ることが圧力増加の割
合が減つている原因になつている。高圧室内部の
圧力の上及び上昇割合は、燃料の圧縮率の関数で
あり、この燃料の圧縮率は、正確に直線的でない
ので、高圧室内の圧力増加もまた直線的でない。
(9) Ｔ形弁及びニードル弁の動作 （第５ａ，７及び９図） Ｔ形弁とニードル弁の運動は互いに一定の順序
関係をもつている。最初の位置は、第５ａ及び７
図に示すようになつており、両方の弁が閉じてい
る。すなわち、Ｔ形弁は、リツプ１８２がブロツ
ク１１１の下面との間で密封を行うように一番上
の位置にある。同時にニードル弁部材１９０は、
その弁面１９２が第８図に示すように弁座１６６
にのるように最も下がつた位置にある。
生ずる予定の順次の動きの最初は、流体増圧機
によつて高圧室１５０内の燃料の圧力を前述のよ
うに、そして第１３図の曲線で示したように急速
に上昇させることである。高圧室１５０内の圧力
がＴ形弁にかかるばね荷重と密封リツプ１８２の
幾何学的形状との両方に起因する量だけ蓄圧器内
の圧力を超えるとＴ形弁が開く。これはほぼニー
ドル弁部材１９０の閉じる圧力（約420Kg／cm2）
である。前述のように、ここでは、燃料系統がす
でに燃料を充填されていること及び説明が定常状
態ベースでの装置の継続動作についてのものであ
ることが仮定している。二つの弁の第二の順次的
位置は、Ｔ形弁が開いている位置であり、ニード
ル弁は、第９図に示すように閉じたままである。
第９図の矢印で示すように、次に液体燃料がＴ形
弁部材１８０の周囲の縁の周りを下に流れて、蓄
圧器すなわち筐体の中央穴に入る。
次に起る動作は、Ｔ形弁バルブを閉じることで
あり、二つの弁部材１８０及び１９０を第５ａ，
５ｂ，７及び８図に示すようなそれらの最初の位
置に戻す。この動作は電磁弁３０を切ることによ
つて生じ、その結果として低圧室１４５と次に高
圧室１５０に圧力降下を生じさせる。
弁の位置は前と同じであるが、蓄圧器の内部の
状態はこんどは著しく異つている。すなわち、蓄
圧器本体または筐体の内部は追加量の液体燃料で
充填されて、その内部の圧力を約420Kg／cm2
（6000psi）から約154Kg／cm2（22000psi）に上昇
させている。その結果、蓄圧器内部に作用する差
圧は、ニードル弁部材１９０を弁座１６６から引
上げさせる。この作用は先行技術において周知で
あるけれども、ここで簡単に要約しておく。
フランジ１９５の下のニードル弁１９０の直径
は、そのフランジの上方の直径より小さい。前述
の差のある二つの面積に作用する内部流体圧力が
ニードル弁部材に上方に向かう正味の力を作る。
その力、大形ばね２１０の力に打勝つに十分でな
ければならない。なお、それはニードル弁部材の
上端面１９４に作用する液体圧力の力に打勝つに
十分でなければならない。これに関連して、ニー
ドル弁部材（図式的には第２図の逆止め弁６０）
の上端に起る圧力変化を図式的に例示している第
２図の向き合つた矢印５４及び５５を参照する。
差圧はニードル弁をその弁座から引上げるに十分
なので、ニードル弁の上方への運動が生じて燃料
の噴射がスプレイチツプ１７５の穴１７７を通し
て始まる。
燃料噴射は１ないし1.5ミリ秒の間起る。蓄圧
器内の内部圧力はばね２１０の力及びその他の設
計要因に従つて設計された閉鎖圧力（約420Kg／
cm2）まで迅速に下がる。次にニードル弁部材１９
０はその閉位置に戻る。ニードル弁部材１９０の
球面密封面１９２は球面弁座１６６に再び結合し
て着座応力が二つの面１９２と１６６との間の前
述の寸法関係によつて最小にされる。二つの弁部
材は、再び第５ａ及び７図に示すようにその最初
の位置にある。
さらに詳しくいえば、Ｔ形弁の開く動作は次の
ようになつている。高圧室１５０内の圧力を凹所
１８７、すなわち、Ｔ形弁部材１８０の全体の断
面積からニードル弁部材１９０の入つている穴の
直径１８５と周囲のリツプ１８２との面積を引い
たもの、に加えられる。蓄圧器内の圧力は、Ｔ形
弁部材１８０の面積から穴１８５の面積を引いた
より大きな面積に作用する。従つて、高圧室１５
０の圧力は、最初に小さい方の面積に加えられ
て、やはりばね２００の力に打勝たなければなら
ない。弁が開いたのちは、ばねの力だけに打勝て
ばよい。
ニードル弁の動作はその特定な構成のために自
動センタリングである。すなわち、ニードル弁の
上端は、ばねセパレータ１７０の中の穴にゆるく
はまつている。同様に、Ｔ形弁部材１８０もばね
セパレータ１７０の中にゆるくはまつている。同
時に、ニードル弁の上端面１９４それの上方にあ
る座金１５１またはブロツク１１１の下面によつ
て横方向に少しも拘束されていない。従つて、ニ
ードル弁がその常時の閉位置に戻ると、それは蓄
圧器の下端にある弁座１６６に自動的に心がき
て、ニードル弁部材の上端部分は下端と一線にな
るために必要などこにでも自動的に位置が決ま
る。ニードル弁がこのように働くことができるよ
うにするのはニードル弁の上端にある支持機構で
ある。
ニードル弁動作の重要な一つの特徴は、それが
ばね２１０の力によつてだけ閉じられることであ
る。弁面１９２は、弁座１６６よりわずかに半径
が小さいので、閉じる作用が迅速かつ円滑に生じ
て弁部品の摩損が最小限になる。
(10) ユニツト式噴射器アセンブリの動作 本発明によるユニツト式噴射器アセンブリの動
作、第２図の図式的線図に関連して一般的表現で
既に説明した。
ユニツト式噴射器アセンブリの好ましい実施例
の特な機構をそれの詳細な図面に関連して説明し
たいまは、5700rpmでの装置の実際の動作の例を
示す第１２及び１３図を参照するのが適当であ
る。
第１２図に示すように、電圧パルス３６によつ
て電磁弁が開くが、約3.0ミリ秒の遅延ののちで
ある。入口３１から燃料が中に流れ込んで燃料の
圧力が始めにやや急速に上昇するが、次いで流体
増圧機の大形ピストン１３０を下方に動かすこと
に仕事を行う必要があるので、もつとゆつくり上
昇する。従つて、第１２図に示すように、増圧機
のピストンがそれらの移動範囲をずつと移動する
とき、低圧室１４５の圧力は、供給圧力（約105
Kg／cm2）のレベルまで上昇する。この動作が終る
直前に、電圧パルスが終つて、約2.3ミリ秒の遅
延ののち電磁弁が閉じる。
電磁弁が閉じるとＴ形弁が閉じる。高圧室１５
０の圧力、ニードル弁の上端面１９４に加わる圧
力でもあるが、急激に落ちる（第１２図参照）。
蓄圧器の圧力は急激に落ちるが、高圧室の圧力程
ではない。これらの二つの圧力の間の差は、ニー
ドル弁部材に加えられて、それを大形ばね２１０
の力に抗して上方に駆動する。第１２図の上部近
くにニードル弁部材１９０の実際の動きまたは変
位が示されている。そこに示されているように、
ニードルの最大変位は、0.40mm（0.016インチ）
を少し超えるだけであり、それがニードル弁部材
の上端とニードルの運動を制限するバンパーとし
て作用する座金１５１との間の間隔である。ニー
ドルがほんの少し変位するだけで燃料がオリフイ
スを通つて完全に流れ始めるのに十分である。第
１２図の一番上の曲線は、燃料がエンジンシリン
ダーの燃焼室に噴射される速度の例を示してい
る。
(11) 噴射のタイミング 燃料噴射のタイミングは、電圧パルス３６の終
りによつて設定され、そのパルスが終ると電磁弁
３０が2.3ミリ秒の前述の遅延ののちに閉じた位
置に戻る。しかし電磁弁が機械的に閉じると燃料
の噴射が殆んど直ちに生ずる。
燃料噴射が完了するのに必要な持続時間は装置
の種々の設計定数によつて変る。噴射の完了は何
らかの外部源から時間を調整されるすなわち制御
されるのではなく、ユニツト式噴射器アセンブリ
にもたせた特性によつて定められる。
(12) 燃料充填量の調節（制御） ひとたび燃料系が燃料を充填されてエンジンが
定帯速度と負荷で作動していると、ユニツト式噴
射器アセンブリは、第１２及び１３図の曲線によ
つて示された釣合つた状態に従つて動作する。す
なわち、各燃料充填量の噴射ののち、蓄圧器内部
の燃料圧力は、その蓄圧器に対して設計した残留
圧力レベルに戻る。流体増圧機の次の作動のとき
には、高圧室の圧力がその残留圧力レベルに等し
くなつてそれからわずかに残留圧力レベルより大
きくなつて初めて、Ｔ形弁が開いて追加の燃料が
計量室から蓄圧器に入る。
この動作状態の間、指定圧力における体積に関
して選択された量を有する燃料充填量が高圧室か
ら蓄圧器に移される。例えば、代表的な１回の燃
料充填量は大気圧で30mm3である。この燃料充填の
量は高圧室１５０と安全弁１１９との間に伸びる
計量ダクト１１８ｂ及び高圧室１５０に保持され
た燃料の合計量よりわずかに少ない。この所定の
燃料充填量が蓄圧器に入ると、それは蓄圧器に含
まれた燃料の合計量を約５％だけ増やすことがで
きる。これは燃料の圧縮性によつて可能にされ
る。例えば、蓄圧器の内部容積は、700mm3（従つ
て５％は700×0.05＝35mm3）であつてもよい。流
体力学的に釣合つている動作状態が達成されたの
で、蓄圧器から燃焼室に噴射された燃料充填の量
は殆んど正確に高圧室から蓄圧器に移された量と
同じである。
エンジンのパワー及び速度またはそのいずれか
を変えることが必要なとき、積極的な制御を行わ
なければならない。本発明に従えば燃料充填の量
のそのような調節を行う好ましい方法は、供給圧
力レベルを調節することである。この動作は、電
気的制御装置７８と管路圧力調整器１５に信号を
運ぶ出力線９０とに関連して前に説明した。燃料
充填の量はまた流体増圧機が動作する時間間隔の
長さを変えることによつて調節することもでき
る。すなわち、電圧パルス３６のスタートを進め
たり遅らせたりできる。一般に電圧パルスが噴射
の起るべき時刻よりエンジンサイクルのかなりの
割合の時間先だつて立上つて、増圧機が高圧室１
５０の圧力を少なくとも数ミリ秒の間高める。第
１１図を参照するとそこには実線と破線との組合
せが電圧パルス３６の開始点が調節を受ける必要
のあることを示している。それに関連して、第１
２図の特定の例から、増圧機のピストンがその最
大変位に達するのに約９ミリ秒の時間間隔が必要
で、低圧ピストンがその最初の位置に戻るのに約
10ミリ秒の時間間隔が必要であることに気付くで
あろう。低圧室１４５の流体圧力は、大形ピスト
ンがその最初の上方の位置に戻るまで低圧状態を
続け、次に低圧室１４５及び共通出口３３の圧力
がゼロに落ちる。式噴射器アセンブリの能力を利
用していないデツドスペース、すなわち使われな
い時間間隔がエンジンサイクルの中に出てくる。
この使われない時間間隔を増減することもまた電
磁弁の開いている期間を同時に増減することを意
味する。この調節を電磁弁が開いたままでいる時
間の長さに対して行うことによつて、流体増圧機
が動作できる後続時間の長さを増減できて、それ
によつて生じる燃料充填の量を適宜に調節でき
る。
管路圧力の大きさを調節することによつて燃料
充填量を調節するほかに、流体の制御は燃料もど
り管路に可変絞りを置くことによつても達成でき
る別の方法として、両方の形式の調節を同時に用
いることもできる。
さらに、マイクロプロセツサを用いて電圧パル
スの持続時間の調節及びユニツト式噴射器アセン
ブリに供給される液体圧力の調節を望むように度
合を変えて互いに組合せて用いることもできる。
(13) エンジン性能の最適化 本発明の燃料供給装置の固有の特徴の一つは燃
料噴射器を作動するのに必要な流体力学的動力が
全エンジンサイクルを通じて比較的一定であり、
その結果最大動力需要が非常に小さくなることで
ある。
前述のように、エンジンが空転しているとき、
電気的制御装置のタイミングサイクルをそれがク
ランクシヤフトの正常な回転数の整数倍と一致す
るように変えることができる。従つて、エンジン
の動作サイクルを基本動作サイクルのほんの半分
または四分の一の頻度で１回の燃料充填量を噴射
するように変更できる。これらのサイクルは軽負
荷運転に適当である。１燃料充填量が１動作サイ
クルの間１回だけエンジンの各シリンダーに噴射
される。
この運転方式は燃料を節約するだけでなく排気
汚染物質の量を減らす。
本発明のもう一つの特徴は、個々のシリンダー
の動作を互いに違えて制御するために電気制御装
置を利用することである。すなわち、例えば、エ
ンジンの第１のシリンダーにおいて流体増圧機装
置を９ミリ秒の作動できるが、一方第２のシリン
ダーにおいては、流体増圧機を９ 1/2ミリ秒の間
作動でき、そして第３のシリンダーにおいてはほ
んの８ 1/2ミリ秒の間しか作用できない。この制
御方法は共通燃料供給源の圧力を調節することに
よつて燃料充填量の主な調節を遂行するほかに
「微調整」作用を遂行することを可能する。これ
はシリンダーに平均のとれた動作を与えるために
シリンダー間のすべての違いを補償して、エンジ
ン動作の全体的効率及び経済を向上させる。
(14) 制御特性 前述の基本的燃料制御方法は、エンジンを調速
する機能を行うのに用いられる。例えば最大速度
制御は、パルス発振器によつて発生した信号と電
子制御装置によつて行われる引続く動作とに応答
して前述の方法のどれによつても燃料送り出しを
少なくする。同様にして、パルス発振器が電子制
御装置と協動して、エンジン速度を増すために燃
料送り出しを増したり、またはエンジン速度を減
らすさめに燃料送り出しを減らすことによつて速
度制御機能または速度調整機能を果すことができ
る。従つて選択された最小速度たはエンジンの動
作範囲内の任意の速度を調節できる。
本発明によれば一連の電子タイミング信号が発
生されて各エンジンサイクルに１回繰返される。
アイドリングモードに移ると、一連の信号によつ
て占められる時間は整数倍になるが、個々の信号
間の相対的間隔は保たれる。
(15) その他の形 多くの変形が第３図ないし第１０図に示される
機構の細部において可能である。さらに、本発明
によれば、第２図に図式的に説明した特定の形式
のユニツト式噴射器アセンブリに左右されない最
適性能に対するエンジン動作を制御する方法が提
供される。
例えば、ポンプ１２は、圧力調整器１５を必要
としない可変容量圧力補償形のものであつてもよ
い。
第１２図及び第１３図は一つの特定の条件の組
合せのもとに本発明の動作を説明していること及
び動作速度と装置の設計パラメータとの両方を動
作に対応する変更を加えて変更することができる
こともわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による４気筒エンジンに用いる
燃料噴射装置の略図、第２図はユニツト式噴射器
アセンブリの一つの主な機能的特徴を例示する回
路図、第３図は本発明によるユニツト式噴射器ア
センブリの側面図、第４図は第３図のユニツト式
噴射器アセンブリの平面図、第５ａ図、及び第５
ｂ図は第４図に示した断面線５−５に沿つてとつ
たユニツト式噴射器アセンブリの断面立面図、第
６図は第４図に示した断面線６−６に沿つてとつ
たユニツト式噴射器アセンブリの断面立面図、第
７図は閉位置にあるＴ形弁を示す拡大部分断面
図、第８図はスプレイチツプの拡大部分断面図、
第９図は第５ａ図の拡大部分図であるが、前方ス
トロークの間の増圧機ピストンと開位置にあるＴ
形弁を示す図、第１０図は第９図と同様に部分図
あるが、電磁弁の別の位置を示す図、第１１図は
電磁弁に加わる電気パルスを示す図、第１２図は
第２図ないし第１０図のユニツト式噴射器アセン
ブリの動作サイクルを例示する波形図、第１３図
は第１２図の波形図の一部分の拡大図である。 １０……燃料供給タンク、１５……圧力調整
器、１９，６０……逆止め弁、３０……電磁弁、
４０……流体増圧機、４５……低圧室、５０……
高圧室、７０……蓄圧器式噴射ノズル、８０……
燃焼室、１００……ユニツト式噴射器アセンブ
リ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ デイーゼルエンジンのシリンダヘツドに取付
    けるもので、低圧室と高圧室を含む流体増圧機
    と、蓄圧室を有する蓄圧器形燃料噴射器と、前記
    高圧室を前記蓄圧屋に結合する第１の逆止め弁
    と、前記低圧室に流体接続されて作動する電磁弁
    と、前記電磁弁に流体接続されて作動する加圧デ
    イーゼル燃料源と前記燃料源と前記高圧室を結合
    する第２の逆止め弁とを備えるユニツト式噴射器
    アセンブリにおいて、 (a) 燃料を前記低圧室から排出すると同時に、燃
    料を前記燃料源から前記第２の逆止め弁を介し
    て前記高圧室に入れる第１の位置へ前記電磁弁
    を動かすように電気的に制御することによつて
    噴射サイクルを開始する段階と、 (b) 燃料を前記高圧室において増圧するために燃
    料を前記燃料源から前記低圧室に入れて、増圧
    された燃料を前記高圧室から前記第１の逆止め
    弁を通して前記蓄圧室に移らせる第２の位置へ
    前記第１の位置から前記電磁弁を移動させるよ
    うに電気的に制御する段階と、 (c) 燃料を前記低圧室から排出して前記高圧室内
    の燃料の圧力を下げ、前記蓄圧室から燃料を燃
    焼室内に噴射し始めさせるために前記電磁弁を
    前記第１の位置へ戻すように電気的に制御する
    ことによつて前記噴射サイクルを完了する段階
    と、を含み、 前記電磁弁の前記第１の位置への戻り移動が次
    に続く噴射サイクルの開始段階を始めることを特
    徴とする内燃機関の燃焼室への燃料噴射方法。 ２ 前記電磁弁が前記第１の位置で除勢され、前
    記第２の位置で付勢されることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 燃焼室に噴射される前記所定量の燃料が前記
    燃料源の圧力を調節することによつて調節される
    特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ 低圧室と高圧室を備えた流体増圧機と、 蓄圧室をする蓄圧式燃料噴射器、 前記高圧室を前記蓄圧室に結合する第１の逆止
    め弁と、 前記低圧室に流体接続されて作動する電磁弁
    と、 前記電磁弁の運動を制御する電気回路と、 前記電磁弁に流体接続されて作動する加圧デイ
    ーゼル燃料とを備え、 (a) 前記燃料源が前記高圧室へ燃料を供給するた
    めに第２の逆止め弁を介して前記高圧室へ作動
    可能に流体接続され、 (b) 前記電気回路は、前記電磁弁が燃料を前記低
    圧室か排出し、同時に燃料が前記燃料源と前記
    第２の逆止め弁を通して前記高圧室に入れられ
    る第１の位置へ前記電磁弁を動かすように前記
    電磁弁を制御することによつて噴射サイクルを
    開始し、 次に、前記電気回路は、燃料を前記高圧室にお
    いて増圧するために燃料を前記燃料源から前記低
    圧室に入れて、増圧された燃料を前記高圧室から
    前記第１の逆止め弁を通して前記蓄圧室に移らせ
    る第２の位置へ前記第１の位置から前記電磁弁を
    移動させるように制御し、 次に、前記電気回路は、燃料を前記低圧室から
    排出して前記高圧室内の燃料の圧力を下げ、前記
    蓄圧室から燃料を燃焼室内に噴射させ始めるため
    に前記電磁弁を前記第１の位置へ戻すようにし、
    制御することによつて前記噴射サイクルを完了
    し、 前記電磁弁の前記第１の位置への戻り移動が次
    に続く噴射サイクルを開始することを特徴とする
    デイーゼルエンジンのシリンダヘツドに取付けユ
    ニツト式噴射器組立体。 ５ 前記電気回路が前記電磁弁を前記第１の位置
    で除勢し、前記第２の位置で付勢することを特徴
    とする特許請求の範囲第４項に記載の噴射器組立
    体。 ６ 前記燃料源が圧力調節式のものであり、前記
    燃焼室に噴射される所定量の燃料が前記燃料源の
    圧力を調節することによつて調節されることを特
    徴とする特許請求の範囲第４項又は第５項に記載
    の噴射器組立体。
JP58167650A 1982-09-16 1983-09-13 内燃機関の燃焼室への燃料噴射方法とユニット式噴射器組立体 Granted JPS5985433A (ja)

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