JPH07107380B2 - 燃料インジェクタ - Google Patents

燃料インジェクタ

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JPH07107380B2
JPH07107380B2 JP62239080A JP23908087A JPH07107380B2 JP H07107380 B2 JPH07107380 B2 JP H07107380B2 JP 62239080 A JP62239080 A JP 62239080A JP 23908087 A JP23908087 A JP 23908087A JP H07107380 B2 JPH07107380 B2 JP H07107380B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃エンジン用の燃料噴射システムに用いられ
る燃料インジェクタに関するものである。本噴射システ
ムは電子的に制御され、高い燃料圧で作動するため、内
燃エンジンの各シリンダの燃焼室への直線噴射に特に適
している。たとえばこれはディーゼルサイクルエンジン
に丁度具合よく用いることができる。
（発明の背景） 燃料噴射システムの各インジェクタは電磁操作され、イ
ンジェクタ・ニードル・バルブはニードル・バルブ・ピ
ストンの上下両側に作用する圧力によって開閉され、１
個の電磁作動バルブがニードル・バルブ・ピストンの最
上端で燃料圧を制御するようにしたバランス型の燃料イ
ンジェクタが知られている。
インジェクタ・ニードル・バルブの電磁制御を備える燃
料噴射システムは、スイス特許434,875号明細書、米国
特許3,464,627号および3,610,529号明細書、西独特許出
願公開3227742（Berchtold）、ならびに欧州特許出願86
116575号のような多くの特許で開示されている。上記の
諸発明に開示された設計は、アキュムレータ燃料インジ
ェクタまたはアキュムレータ燃料噴射システムという名
称で呼ばれている。重要なのは、各噴射の間に噴射され
る燃料の最大容積よりも十分に大きい容積をもつアキュ
ミュレータ容積またはチャンバーがインジェクタ本体内
であってインジェクタ・ニードル・バルブの弁座の上流
側に置かれていることである。噴射オリフィスはこの弁
座の下流に位置する。これらのオリフィスは使用する内
燃エンジンの燃焼室と通じている。アキュミュレータ・
チャンバに高圧で蓄えられた燃料は、一部は各噴射時に
噴射オリフィスを通って噴射され、この時同時にチャン
バー内の圧力が低下する。インジェクタのアキュミュレ
ータはオリフィスを介して噴射システムの高圧の燃料供
給ラインとつながる。このオリフィスは、流路断面積が
小さいため、各噴射の間に燃料供給ライン内に大きい圧
力波が形成されるのを防ぐ。このような圧力波がある
と、多気筒エンジンにおける均一な燃料分配や単一イン
ジェクタにおけるサイクルからサイクルへの噴射安定性
は大きな悪影響を受ける。
エンジン出力、効率、排ガスに関して良好なエンジン性
能を得るためには、各気筒エンジンにおいてはエンジン
の各作動ポイントでシリンダからシリンダへの燃料分配
が極めて均一でなければならない。同じことは各インジ
ェクタのサイクルからサイクルへの燃料分配についても
あてはまる。各インジェクタのアキュミュレータと燃料
供給ライン間の前記オリフィスに加えて、噴射システム
のすべてのインジェクタの燃料供給ラインと連絡してい
るプレナム燃料チャンバーが、均一な燃料分配を達成す
るために上述の特許開示に採用されている。プレナム・
チャンバーはその容積が比較的大きいため、高圧燃料供
給ポンプで生ずる圧力脈動を均一化し、こうしてすべて
のインジェクタに対する境界条件として等圧レベルを作
り出す。異なるエンジン作動範囲の点では異なる燃料噴
射圧力が要求される。例えば、低エンジン負荷時とアイ
ドル運転時には低噴射圧を、高エンジン負荷時と高速時
には高噴射圧を用いるのが好都合である。
乗用車エンジンでは過渡的な速度・負荷条件が最も頻繁
に発生し、変動するドライバーの要求に噴射システムが
迅速に順応しなければならない。噴射システムはプレナ
ムチャンバー内の燃料圧を迅速に増減できなければなら
ないが、このチャンバーの容積が大きいため、これは達
成困難な課題である。
（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、エ
ンジンの各作動ポイントに必要とする均一な燃料分配を
可能とし、上記のプレナム・チャンバを削除することが
できる電子制御式の燃料インジェクタを提供することを
目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記の課題を解決するために、弁座（56）およ
び少なくとも１つの噴射オリフィス（58）を有するハウ
ジング（44）と、 ピストン部材（60）を有し、前記ハウジング（44）内に
装着されて延ばされ、前記弁座（56）に着座して前記噴
射オリフィス（58）を閉じ、また、前記弁座（56）から
瞬間的に離座して前記噴射オリフィス（58）を開いて当
該内燃エンジン（２）の燃焼室内へ所望量の燃料の噴射
するように軸方向に移動可能に設けられたインジェクタ
バルブ部材（52）と、 燃料供給ライン（12,42）に接続され、前記インジェク
タバルブ部材（52）を前記弁座（56）に押しつけるよう
に内部の燃料圧を前記ピストン部材（60）の後部に作用
させるコントロール室（72）と、 該コントロール室（72）内に開口する第１オリフィス
（67）、第２オリフィス（70）および該第２オリフィス
（70）の一端を閉じ、また、一時的に開くための電磁制
御式バルブ手段（76）を含み、前記コントロール室（7
2）内の燃料圧を迅速に減少および復元させることによ
り、前記インジェクタバルブメンバ（52）を瞬間的に軸
方向に移動させる手段（67,70,74,76）とを備えてな
り、 内燃エンジン（２）の燃焼室内に燃料を間欠的に噴射す
るための燃料インジェクタであって、 前記ピストン部材（60）は、上部セクション（69）およ
び該上部セクション（69）に結合された下部セクション
（63）を有し、前記上部セクション（69）の外径が前記
下部セクションの外径よりも大きく、前記下部セクショ
ン（63）が前記ハウジング（44）に緊密に案内され、前
記上部セクション（69）は、案内部材（71）に囲まれて
緊密に移動可能に案内され、該案内部材（71）は、その
周囲を案内されず、前記第２のオリフィス（70）が設け
られ、 前記案内部材（71）と前記ピストン部材（60）の上部セ
クション（69）の端面とで前記コントロール室（72）が
形成されており、 さらに、前記ピストン部材（60）には、前記下部セクシ
ョン（63）から上部セクション（69）まで延びて、その
一端が前記上部セクション（69）に形成された第１オリ
フィス（67）に連通し、他端が前記ハウジング（44）内
に形成され高圧燃料供給ライン（12,42）に接続される
室（46,54）に連通する孔（65）が形成されており、 前記上部セクション（69）の大径端面と下部セクション
（63）の小径端面に作用する燃料圧によって、前記室
（46,54）内の瞬間的な圧力変動にかかわりなく、イン
ジェクタバルブ部材（52）の開閉動作を正確に反復可能
に制御するようにしたことを特徴とする。
（作用） このように構成したことにより、電磁制御式バルブ手段
によって第２オリフィスを開くと、コントロール室内の
燃料圧が低下し、ピストン部材の下部セクションに作用
する燃料圧によってインジェクタバルブ部材が後退して
噴射オリフィスが開いて燃料が噴射される。第２オリフ
ィスを閉じるとコントロール室内の燃料圧が上昇し、ピ
ストン部材の大径の上部セクションと小径の下部セクシ
ョンとの受圧面積差によってインジェクタバルブ部材が
移動して噴射オリフィスを閉じる。また、案内部材は、
内周部のみがピストン部材の上部セクションによって案
内され、外周部が案内されないので、外周部には、完全
なはめ合いが要求されない。
（実施例） 第１図は、本発明に従って提案する電子制御式燃料噴射
システムの概略図、第２図はそのインジェクタを軸方向
に断面した部分断面拡大図である。第３図は本発明の第
２実施例を軸方向に断面した部分断面拡大図である。第
４図はさらに第３実施例を軸方向に断面した部分断面拡
大図である。
第１図を参照すると、この提案された電子制御式噴射シ
ステムは符号２で示す４気筒エンジンに用いている。第
１〜４図に関しては、同じ符号は全図を通じて同じ部品
を表わす。エンジンの上部には、加圧燃料をエンジン２
の燃焼室（図示せず）に噴射するため４個の電子制御式
インジェクタ４が配置されている。燃料は燃料タンク６
から供給される。高圧ポンプ10の間欠的な吸引効果のた
め、燃料は低圧パイプを通り燃料フィルタ８に至り、別
の低圧パイプを通って高圧ポンプ10に至る。高圧ポンプ
10は、適用条件次第で単シリンダポンプでも多シリンダ
ポンプでもよい。ポンプはエンジン２の軸３により、た
とえば歯車または歯付ベルトを介してまたはポンプ10か
ら延びる軸５によって一定の伝動比で駆動される。重要
事項として、ポンプ・プランジャ（１個または複数個）
の動作は調和的であり、かつ各ポンプ動作はポンプ駆動
軸５ひいてはエンジン・クランクシャフト７の回転の大
角度にわたって起こるものとする。ポンピング動作は広
いクランクシャフト角にわたって起こるが噴射動作は比
較的小さいクランクシャフト角内で起こるから、ポンプ
・プランジャのどれかの瞬間的なポンピング率とインジ
ェクタ４のどれかの噴射率との間には関係がない。それ
でも、噴射システムのインジェクタ４の各々の噴射動作
は、ポンプ10のポンピング動作の１つのポンピング・ス
トロークの間に起こるのが適当である。
第１図の噴射システム内の複数の高圧ライン12によって
形成される高圧部にポンプ10によって供給される燃料
は、すでに用いられているイン・ラインまたはディスト
リビュータ型の燃料噴射ポンプに普通にみられる方法の
１つで、エンジン運転条件に応じてポンプ10内で調節で
きる。図示したように、この過程は電子制御ユニット20
により電気接続19を介して、またポンプ10の本体内に設
けた適当なアクチュエータ21によって処理される（図中
には詳しく示さず）。
制御ユニット20は各インジェクタ４のソレノイドも操作
する。制御ユニット20への主な入力信号はピックアップ
・センサー22により検出されるクランクシャフト回転角
位置とスロットルペダル位置24である。このほかエンジ
ン冷却液温度、吸入空気圧すなわちブースト圧、等のよ
うな入力信号26も同様にモニターできる。制御ユニット
20はバッテリ28から動力を得る。制御ユニット20はワン
チップ・マイクロプロセッサと必要な入・出力パワーモ
ジュールから成る。入力信号とインジェクタ・ソレノイ
ドおよびポンプ10のアクチュエータ21へ送られる出力信
号との間の望ましい関係がマイクロプロセサーにプログ
ラムされている。出力信号の瞬間値を瞬間入力信号の関
数として決定するのに必要なデータがマイクロプロセサ
・メモリに入力されている。マイクロプロセサはエンジ
ン・燃料噴射の複合システムの故障探求診断を行うため
にも利用できる。
第１図の噴射システムの高圧部は、高圧パイプ12と各イ
ンジェクタ４の高圧部34とから成る。各インジェクタ４
からの低圧逃がしパイプ38およびこのパイプ38をすべて
連結する低圧パイプ40が、各インジェクタ４から放出さ
れる低圧燃料を燃料タンク６に還流させる。
各インジェクタ４の高圧部34の設計は、第２図による説
明の際に後述する。ここで述べておくべき重要なこと
は、インジェクタ４の１つについて詳細部分図Ａで示す
ように、高圧ポンプ10の出口側と各インジェクタ４の先
端のインジェクタ・ニードルバルブの弁座回り部分との
間に高圧パイプ12によって直接的に無制限の液圧接続が
なされているため、各高圧パイプ12がインジェクタ４と
直接にかつ何の制限もなく接続しているということであ
る。
高圧パイプ12と各インジェクタ４内の高圧部34から成る
第１図の噴射システムの高圧部の上述したレイアウトを
用いれば、西独特許出願公開3227742の燃料プレナムチ
ャンバーを、二つの特許公開公報すなわち西独特許公開
3227742、および欧州特許出願86116575.1の中で述べる
ようにインジェクタ本体内に設けられるアキュムレータ
容積と同様に不要とすることができる。
本発明のシステムの最重要基準は次のとおりである。
− ライン12と各インジェクタの高圧部分34に高圧で封
じこめられる全燃料容積は、制約されない自由な方法に
より高圧部内で液圧的に連絡していること； − ポンプ10の出口から噴射システムの各インジェクタ
４のどれかのインジェクタ・ニードルバルブ弁座周辺領
域に至るすべての高圧流路の断面積は、１個のインジェ
クタ４の噴射オリフィスの合計断面積よりも十分に、少
くとも10倍は大きいこと； − エンジン運転中、全高圧部がエンジンの所与運転条
件に適した噴射圧力に実質的に等しい圧力に恒久的に加
圧されていること； 従って本発明によれば、インジェクタシステムの合計高
圧容積を前述した従来技術のものに比べて大幅に（１桁
以上）減少することが可能になった。これによってエン
ジン２の過渡運転中に迅速な応答を行うことが可能にな
り、また大サイズのポンプ10や、エンジン過渡運転条件
に対処する複雑な制御手段などを必要とせずに噴射シス
テムを乗用車等に適用する場合にも実用化することが可
能になる。
しかしながら、前述のようにシステム内に生ずる圧力波
のため、インジェクタ４の燃料吐出量を希望するように
均一に保つためには、このシステムには圧力波に影響を
受けないインジェクタ設計をしなければならない。この
ような設計のインジェクタ４を第２図に示す。
噴射システムの高圧部を燃料ライン12の配列に対して第
１図に示すように左右対称になるように作成すればより
一層有利である。従って圧力波がインジェクタ４のいず
れかからポンプ10の出口側へ至る時間が、用いているす
べてのインジェクタについて同じになる。
第２図は本発明によるインジェクタ４の独特の部分の設
計を示す。これは第１図の噴射システムと合せて有効に
用いることができる。第１図の高圧ライン12の１つから
入ってくる加圧燃料はインジェクタ４のハウジング44に
機械加工した通路42を通ってインジェクタ４に入る。通
路42はニードルバルブ弁座56まで下方に延びるボア54
（室）に接続している。
スプリング・サポート50をはめ込むインジェクタ・ニー
ドルバルブ52（インジェクタバルブ部材）はスペース46
（室）から、インジェクタ・ネック54の中をニードルバ
ルブ弁座56まで下方に延びている。
第２図に示すように、ニードルバルブ52の先端は弁座56
に噛み合っており、加圧燃料が弁座56と噴射オリフィス
58を通って、インジェクタ４から当該内燃エンジンの燃
焼室内に噴射されるのを妨げている。すでに述べたよう
に、通路42から弁座56への管路の流路断面積（流積）は
噴射オリフィス58の合計流積に比べて大きい。ニードル
バルブ52は所望量の燃料噴射を生じるために瞬間的に軸
方向に移動させることができる。原則としてサック（気
のう）型、スロットル型、またはゼロサック型チップの
ように先端形状がどんなものであっても、本発明のイン
ジェクタ４と共に用いることができる。インジェクタ４
と共にゼロサック型チップ55を使用すれば、当該内燃エ
ンジン２の汚染物質排出を最少限に減らすためにある種
のエンジンへの適用に対しては有利である。そのような
チップ55の組合わせ方を図２に示してあるが、ニードル
・バルブチップが弁座56にはまるとニードル・バルブ・
チップがオリフィス58をふさぎ、ニードル・バルブチッ
プと噴射オリフィス58のどの入口との間にも介在するサ
ック容積が全くないことがこれで分る。
インジェクタ・ニードルバルブ52の先端と反対側の端は
外径の異なる二つの部分をもつニードルバルブ・ピスト
ン60（ピストン部材）になっている。その下部セクショ
ン63の外径はガイドピース62の内径にぴったりマッチし
ている。ガイドピース62の拡大部はシーリング・リング
69と共に内部六角ネジ66（中空円筒状のねじ部材）によ
ってインジェクタ・ハウジング44の拡大平坦部に押しつ
けられ、インジェクタ４の高圧部をシールしている。
ニードルバルブ・ピストン60の上部セクション69の外径
は下部セクション63の外径よりも大きい。外径の異なる
二つの部分をもつニードルバルブ・ピストン60は、図に
示すようにインジェクタ・ニードルバルブ52と一体作成
するか、あるいはいくつかの部品を圧入または溶接する
か、あるいはその他のタイプの確実な接合によるかし
て、インジェクタ・ニードルバルブ52にしっかりと接続
する。ニードルバルブ・ピストン60の内部は油孔65が加
工されており、その一部がインジェクタの高圧スペース
46に連絡している。このスペース46は高圧燃料で充され
るアキュムレータ室となっている。油孔65の他端は、油
孔65の断面積に比べて十分に小さい流積をもつ制限オリ
フィス67（第１オリフィス）に接続している。オリフィ
ス67の他端はニードルバルブ・ピストン60の太い部分69
の上端に貫通している。
太い部分69の外径はピース71（案内部材）の内腔にぴっ
たりとマッチしている。このピース71は一端で閉じてお
り、そこにオリフィス70（第２オリフィス）がある。ピ
ース71はニードルバルブ・ピストン60の太い部分69と共
に内部に円板状スペース72を作る。このスペース72はコ
ントロール室を形成する。両オリフィス67、70は共にイ
ンジェクタの縦の中心軸上に位置している。
ソレノイド74はソレノイドバルブ76を作動させることが
できる。第２図に示すように、ソレノイド・バルブ76は
スプリング（第２図には図示せず）の付勢力によってオ
リフィス70の出口を閉じており、燃料がオリフィス70を
通って、隣接する低圧部78に流れるのを防いでいる。こ
の低圧部78は復帰ライン38に接続している（第１図を参
照）。ピース71は、燃料圧から生じる円板状スペース72
内すなわちコントロール室内の内圧によって、サポート
79の平坦面に押しつけられる。このサポート79はピース
71の軸上位置を決定し、同時にソレノイドバルブ76をガ
イドする。
大切なのは、ピース71が、ニードルバルブ・ピストン60
の太い部分69の外径によってのみ、その内径にぴったり
合った関係で案内されることである。ピース71の外径は
案内を受けない。このことから、ゆるいはめ合いガイド
による漏れを排除するシールタイト設計および噴射動作
中のインジェクタ・ニードルバルブ52の軸方向への自由
な動作が可能になる。ピースを外径上でも案内しなけれ
ばならない場合は、きったりした流体密封のために必要
な締りばめのため、すべての締りばめが互いに完全に同
心できなければ、ニードルバルブ・ピストン60の焼きつ
きまたは少くとも望ましからざる大きな摩擦力を覚悟し
なければならない。
さらに第２図の設計では、欧州特許出願86116575.1に述
べるように、すべてのインジェクタ・コンポーネントを
インジェクタハウジング44の上端からハウジング内に組
込むことができる。これによってインジェクタの組立手
段が簡単になる。
インジェクタ４の作動モードは次のとおりである。ソレ
ノイド74が所望の時点で所定の持続時間の電気パルスに
よって作動すると、ソレノイドバルブ76がその弁座から
後退し、オリフィス70の出口が開く。２個のオリフィス
67と70で１本の燃料ジェットが形成されるため、欧州特
許出願86116575.1に述べるのと同じ方法で円板状スペー
ス72内に圧力が突然に低下する。インジェクタ・ニード
ルバルブ・ピストン60の下部セクション63の下側に作用
する燃料圧によってニードルバルブ52は今や開位置に移
され、噴射動作が始まり燃料が弁座56を通り噴射オリフ
ィス58を通って噴射される。燃料の噴射は、インジェク
タから第１図の噴射システムの高圧部に伝搬する負圧波
の起点である。
ソレノイド74への電気パルスが切れると、ソレノイドバ
ルブ76はスプリング（第２図には図示せず）によってオ
リフィス70の出口にあるその弁座に戻される。円板状ス
ペース72内の圧力は急激に上昇する。ニードルバルブ・
ピストン60の上部の太い部分69と下部の細い部分63との
間には面積差が存在するから、アキュミュレータ室とし
てのスペース46内の燃料圧がコントロール室としての円
板状スペース72内の圧力と等しくしても、インジェクタ
・ニードルバルブ52を急速に元の位置に戻し、こうして
噴射動作を終らせる力が常に与えられる。（スプリング
48の力は燃料圧から生じる力に比べて弱いということを
いっておかなければならない）。システム内の圧力波さ
えもインジェクタ・ニードルバルブの閉鎖を著しく妨げ
ることはない。これは、インジェクタ・ニードルバルブ
・ピストンの外径が上下とも同じである西独特許出願公
開3227742および欧州特許出願6116575.1に開示されてい
る解決策でのやり方ではできないものである。この開示
された解決策の場合はニードルバルブ・ピストンの下側
の圧力波はインジェクタ・ニードルバルブの閉動作に、
したがって燃料送り出しの均一性に強烈に影響する。こ
のため、インジェクタ・ニードルバルブの反復閉鎖動作
を保証するためにインジェクタ・ハウジング内のアキュ
ミュレータ・チャンバおよびこのアキュミュレータと燃
料供給ラインの間のオリフィスを設けなければならなか
った。
前述の圧力波は噴射動作間の噴射率の形状に影響を及ぼ
す。多気筒エンジンの全てのインジェクタが確実に同一
性能を持つようにするためには第１図の噴射システムの
高圧部を対称的に作成するのが適切であろう。
実際問題として、インジェクタに適用される面積差の原
理に基づく設計解決策は、例えば米国特許3,610,529号
明細書で公知である。こうした解決法が本発明と本質的
に異なる点は、インジェクタ組立てのため、水密性を与
えるため、またインジェクタ性能に信頼性を確保するた
めニードルバルブ・ピストンを２個以上の部品に分割し
なければならなかったことである。本発明では機械加工
された２つの異なる直径をもつ単体品のインジェクタ・
ニードルバルブ・ピストンでよく、このピストン付の完
全なインジェクタ・ニードルバルブが水密性や機能信頼
性をいささかも損なうことなくインジェクタ本体内に取
付けられる。さらに、欧州特許出願86116575.1に述べる
円板状スペース72内の燃料圧を迅速に制御するための方
法が、面積差の原理の利点と組合わされている。
第３図は、本発明によるインジェクタ４の別設計案を示
す。この設計は第２図と比べると第３図ではスプリング
48とスプリング支持50とが省かれているのが分る。従っ
て、ボア54はニードルバルブ・ピストン60の小径部63の
下側からチップ55の中をニードルバルブ弁座56回りの直
近域とその上流にまで延びている。これによってインジ
ェクタ４の先端部をよりコンパクトに設計できる。
エンジン回転状態では、インジェクタ４内の加圧燃料か
ら生じる力によって、各噴射動作の間でニードルバルブ
52をその弁座56に着座させて閉弁させようとする付勢力
が与えられる。エンジンが停止すると、しばらくしてか
ら噴射システム内の燃料圧、またそれに伴なってインジ
ェクタ本体44内の燃料圧は大気圧にまで低下する。ニー
ドルバルブ部材52に作用するスプリングがないため、噴
射システム内の燃料圧が低ければ、エンジン２を再始動
する間、ニードルバルブ52はシリンダ圧縮圧力によって
開くことができる。このため、エンジンシリンダ内の空
気や固形粒子が一時的に逆流し、噴射オリフィス58、弁
座56を通ってボア54へ流入する。この固形粒子はニード
ルバルブとインジェクタ・チップとの接触部位である弁
座56を汚染するので、噴射システム加圧時の弁座56の密
封性が損なわれることになる。上述の理由から、燃料圧
以外にも、インジェクタ・ニードルバルブ52に、これを
閉弁する付勢力を付与することが好適である。第２図の
実施例ではこの閉弁付勢力がスプンリグ48によって与え
られる。比較的低いシリンダ圧縮圧力に打ち勝てば十分
であるから、スプリング48の力は弱くてよく、スプンリ
グの力がインジェクタ・ニードルバルブ部材の開く圧力
を決定する従来のインジェクタのスプリング力に比べ
て、一般的にはその約1/10で足りる。
本発明によるインジェクタ４の設計では、噴射システム
内に燃料圧がなくてもインジェクタ・ニードルバルブ52
に対して閉鎖偏向を維持しながら、スプリング48を省く
のは可能である。一時噴射のためにはニードルバルブ52
が軸方向に移動できなければならないから、ガイド・ピ
ース62と小径部63との嵌合、ピース71と太径部69との嵌
合はいずれもきつくかつ摺動可能な嵌合であり、一般に
１〜３ミクロンの間隙を有する。インジェクタ４内に燃
料圧力がなければ、ソレノイド・バルブスプリング88は
ソレノイドバルブ76のステムを介してピース71を押圧
し、円板状（またはこの場合はリング状）のスペース72
の減圧部で、ニードルバルブ・ピストン60の大径部69の
上端にピース71の内面を接触させる。スプリング78に残
っている力（バネレートにピース71の移動量を乗じたも
の）はニードルバルブ52に伝えられる。スプリング78を
適切に設計すれば、燃料圧が得られない場合でもインジ
ェクタ・ニードルバルブ52に十分な閉弁付勢力を与える
ことができる。
このような解決策によりスプリング88は以下の２つの機
能をもつ。
− エンジン２が回転状態でインジェクタ４が作動して
おり、時間的な噴射動作をさせるためソレノイド74がソ
レノイド・バルブ76を切替える時の動的機能。
− エンジン２が回転していなく、燃料圧が実質的に存
在しない時の静的な安全装置的機能。
第３図のものは、第２図のものに比べてよりシンプルで
あり、さらにインジェクタ４の先端部は当該内燃エンジ
ン２のシリンダ・ヘッド内に確保可能なスペースに合わ
せて作るのがより容易な実施例を示す。
第４図に示す本発明によるインジェクタ４の第３実施例
では、ニードルバルブ・ピストン60の小径部63のガイド
はインジェクタ・ハウジング44の中に直接に加工されて
いる。この小径部63の下部は圧入部80が設けられ、この
圧入部80にニードルバルブ52が圧入されている。ニード
ルバルブ・ピストン60の軸上に加工されたボア65は小径
部63の下部で横穴82につながっている。この横穴82は今
度はインジェクタ４のボア54につながっている。
このような構成により、ニードルバルブ・ピストン60内
のボア65に関しては図２、図３に比べて同ピストンの加
工工程がずっと簡単になっている。
噴射開始と噴射継続のどちらかまたはその両方のタイミ
ング精度を増すためにセンサーによってインジェクタ・
ニードルバルブの動きを探知する電子制御式噴射システ
ムが増えている。これらの電子制御式噴射システムでは
信号がセンサーによって電子制御ユニットに送られ、こ
の電子制御ユニットが燃料噴射システムを監視し、必要
に応じて、作動パラメータを最適値に調整している。
本発明のインジェクタ４は電子制御ユニット20によって
適切に運転される。そのためにはエンジン運転中のニー
ドルバルブの昇程を測定する必要がある。西独出願公開
3227742や欧州特許出願86116575のような従来の開示技
術では、インジェクタ・ニードルバルブ部材全体がニー
ドルバルブ・ピストン全体を含めてシステム作動中に高
燃料圧下にあるため、このような測定は極めて困難であ
った。
本発明のインジェクタ４では、第４図に示すように、イ
ンジェクタ４の低圧部78内にセンサーを設置することに
より、インジェクタ・ニードルバルブ52の実際の動きを
測ることができる。センサー84（第１検出要素）はイン
ジェクタハウジング44内に設けられ、低圧部78の下部内
に内向きに突出している。インジェクタ・ハウジング内
に設けられた小径部63用ガイドの上端より突出した部分
の小径部63の外周には、センサ84の対置部品86（第２検
出要素）が設けられている。対置部品86は、例えば圧入
または他の種類のしっかりした接続によってニードルバ
ルブ・ピストン60に堅固に取付けられる。またニードル
バルブ・ピストン60と対置部品86とは一体部品として作
成してもよい。インジェクタ・ニードルバルブ52、ニー
ドルバルブ・ピストン60および対置部品86は瞬間的噴射
動作の間、軸上を等しく動き、センサー84がこれを探知
する。第４図のインジェクタ４の対置部品から上の部分
は、先に述べたのと実質的に同じように作られている。
本発明の好ましい実施例は図示を目的として説明されて
いるが、上述の説明はこの発明の限界とみなすべきでは
ない。それゆえ、この分野の技術に熟達した人ならば、
本発明の真意と範囲から逸脱することなく種々の改修、
適応および代案を思いつくかもしれない。
（発明の効果） 本発明は以上のように、ニードルバルブに一体的に設け
たピストンを二段にし、その大径のピストンをコントロ
ール室にまた小径のピストンをアキュムレータ室にそれ
ぞれ対向させたものであるから、ソレノイドバルブによ
りコントロール室を減圧すればニードルバルブは噴射オ
リフィスから離れ噴射が始まる一方、ソレノイドバルブ
がコントロール室を閉じればコントロール室へ高圧燃料
が供給されニードルバルブは噴射オリフィスを閉じる。
ここにコントロール室のピストンは大径なのでコントロ
ール室の大径のピストンに作用する圧力がアキュルレー
タ室の小径のピストンに作用する圧力よりも大きくな
る。このためニードルバルブは強い圧力で確実に噴射オ
リフィスに押圧される。従って噴射オリフィスから高圧
に噴射でき噴射終了時のオリフィスからの燃料切れも良
好となるから、噴射量を運転状態に対応して高精度に管
理でき、均一な燃料分配が可能になる。
また本発明によれば、インジェクタのインジェクタ・ニ
ードルバルブ・ピストンの新しい進歩した説明のため、
圧力脈動の影響を受けずに確実に開閉動作するから、希
望するならば、インジェクタ本体からインジェクタのア
キュムレータ・チャンバを取出して高圧システム内のあ
る程度任意の位置に設けることもできる。またインジェ
クタのアキュムレータと燃料供給ラインとの間にオリフ
ィスを設けて圧力脈動がインジェクタ同士間に伝搬する
のを防ぐ必要がなくなり、このオリフィスを省くことが
可能になる。この発明のインジェクタ・ニードルバルブ
・ピストンの設計によって、インジェクタへの燃料供給
ライン内の圧力レベルが一定であることははもはや重要
なことではない。従って圧力脈動があっても構わない。
さらに、コントロール室を形成する案内部材は、内周部
のみがピストン部材の上部セクションによって案内さ
れ、外周部が案内されないので、外周部には、完全なは
め合いが不要であり、案内部材の寸法誤差によるピスト
ン部の摺動不良および焼付きを確実に防止することがで
きるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従って提案する電子制御式燃料噴射
システムの概略図、第２図はそのインジェクタを軸方向
に断面した部分断面拡大図である。第３図は本発明の第
２実施例を軸方向に断面した部分断面拡大図である。第
４図はさらに第３実施例を軸方向に断面した部分断面拡
大図である。２……エンジン、 46……アキュムレータ室、 52……ニードルバルブ、 58……噴射オリフィス、 60……ピストン、 63……小径部、 69……太径部、 72……コントロール室、 76……ソレノイドバルブ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】弁座（56）および少なくとも１つの噴射オ
    リフィス（58）を有するハウジング（44）と、 ピストン部材（60）を有し、前記ハウジング（44）内に
    装着されて延ばされ、前記弁座（56）に着座して前記噴
    射オリフィス（58）を閉じ、また、前記弁座（56）から
    瞬間的に離座して前記噴射オリフィス（58）を開いて当
    該内燃エンジン（２）の燃焼室内へ所望量の燃料の噴射
    するように軸方向に移動可能に設けられたインジェクタ
    バルブ部材（52）と、 燃料供給ライン（12,42）に接続され、前記インジェク
    タバルブ部材（52）を前記弁座（56）に押しつけるよう
    に内部の燃料圧を前記ピストン部材（60）の後部に作用
    させるコントロール室（72）と、 該コントロール室（72）内に開口する第１オリフィス
    （67）、第２オリフィス（70）および該第２オリフィス
    （70）の一端を閉じ、また、一時的に開くための電磁制
    御式バルブ手段（76）を含み、前記コントロール室（7
    2）内の燃料圧を迅速に減少および復元させることによ
    り、前記インジェクタバルブメンバ（52）を瞬間的に軸
    方向に移動させる手段（67,70,74,76）とを備えてな
    り、 内燃エンジン（２）の燃焼室内に燃料を間欠的に噴射す
    るための燃料インジェクタであって、 前記ピストン部材（60）は、上部セクション（69）およ
    び該上部セクション（69）に結合された下部セクション
    （63）を有し、前記上部セクション（69）の外径が前記
    下部セクションの外径よりも大きく、前記下部セクショ
    ン（63）が前記ハウジング（44）に緊密に案内され、前
    記上部セクション（69）は、案内部材（71）に囲まれて
    緊密に移動可能に案内され、該案内部材（71）は、その
    周囲を案内されず、前記第２のオリフィス（70）が設け
    られ、 前記案内部材（71）と前記ピストン部材（60）の上部セ
    クション（69）の端面とで前記コントロール室（72）が
    形成されており、 さらに、前記ピストン部材（60）には、前記下部セクシ
    ョン（63）から上部セクション（69）まで延びて、その
    一端が前記上部セクション（69）に形成された第１オリ
    フィス（67）に連通し、他端が前記ハウジング（44）内
    に形成され高圧燃料供給ライン（12,42）に接続される
    室（46,54）に連通する孔（65）が形成されており、 前記上部セクション（69）の大径端面と下部セクション
    （63）の小径端面に作用する燃料圧によって、前記室
    （46,54）内の瞬間的な圧力変動にかかわりなく、イン
    ジェクタバルブ部材（52）の開閉動作を正確に反復可能
    に制御するようにしたことを特徴とする燃料インジェク
    タ。
  2. 【請求項２】前記ピストン部材（60）の前記下部セクシ
    ョン（63）は、前記ハウジング（44）内に取付けられた
    ガイドピース（62）に、緊密に案内されていることを特
    徴とする請求項１に記載の燃料インジェクタ。
  3. 【請求項３】前記部材（62）は、前記ハウジング（44）
    の内側に機械加工されたねじ部に螺合するねじ部が外側
    に設けられた中空円筒状のねじ部材（66）によって、前
    記ハウジング（44）内の所定位置に保持されることを特
    徴とする請求項２に記載の燃料インジェクタ。
  4. 【請求項４】前記電磁制御式バルブ手段（76）、案内部
    材（71）およびピストン部材（60）を介して前記インジ
    ェクタバルブ部材（52）にばね力を伝え、エンジン
    （２）の運転中には、前記電磁制御式バルブ手段（76）
    を前記第２オリフィス（70）の一端に向かって閉じる方
    向へ付勢し、また、前記室（46,54）内の燃料圧が非常
    に低いか全くないときには、前記インジェクタバルブ部
    材（52）を前記弁座に着座する閉じ位置へ移動させ、そ
    して、エンジン（２）の圧縮圧力に抗してインジェクタ
    バルブ部材（52）を前記弁座に着座した状態で保持する
    ようにしたばね（88）を備えていることを特徴とする請
    求項１に記載の燃料インジェクタ。
  5. 【請求項５】前記インジェクタバルブ部材（52）の動作
    を検出する検出手段（84,86）を備えており、該検出手
    段は、（84,86）は、前記ハウジング（44）に取付けら
    れた第１検出要素（84）と、前記インジェクタバルブ部
    材（52）とともに移動するように取付けられた第２検出
    要素（86）とからなり、該第２検出要素（86）は、前記
    ハウジング（44）内の低圧セクションで、前記ピストン
    部材（60）の下部セクション（63）のための案内部に対
    して前記高圧燃料供給ライン（12,42）に連通する室（5
    4）の反対側に配置されていることを特徴とする請求項
    １に記載の燃料インジェクタ。
  6. 【請求項６】前記第２検出要素（86）は、前記ピストン
    部材（60）の下部セクション（63）に取付けられている
    ことを特徴とする請求項５に記載の燃料インジェクタ。
  7. 【請求項７】前記第２検出要素（86）は、前記ハウジン
    グのガイド部と前記案内部材（71）との間に配置されて
    いることを特徴とする請求項６に記載の燃料インジェク
    タ。
  8. 【請求項８】ピストン部材（60）は、はめ合い（80）に
    よって前記インジェクタバルブ部材（52）に取付けら
    れ、前記孔（65）は、前記ピストン部材（60）の軸方向
    に沿って延ばされ、該ピストン部材（60）の前記下部セ
    クションに機械加工されて前記室（46,54）内に開口す
    る横孔（82）によって室（46,54）に接続され、前記孔
    （65）および横孔（82）の断面積が前記第１オリフィス
    （67）の断面積よりも実質的に大きいことを特徴とする
    請求項１に記載の燃料インジェクタ。
  9. 【請求項９】噴射オリフィス（58）は、弁座（56）に開
    口されており、前記インジェクタバルブ部材（52）に
    は、該インジェクタバルブ部材（52）が閉じ位置にある
    とき、前記噴射オリフィス（58）を直接閉鎖するチップ
    が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃
    料インジェクタ。
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