JPH07224736A - 内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減する方法、燃料噴射装置および燃料噴射方法 - Google Patents

内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減する方法、燃料噴射装置および燃料噴射方法

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JPH07224736A JP6248265A JP24826594A JPH07224736A JP H07224736 A JPH07224736 A JP H07224736A JP 6248265 A JP6248265 A JP 6248265A JP 24826594 A JP24826594 A JP 24826594A JP H07224736 A JPH07224736 A JP H07224736A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関の燃料噴射装置に関し、予混合燃焼
を軽減し、その騒音及び排気放出物の影響を排除する装
置と方法を提供する。 【構成】 内燃機関において好ましくない予混合燃焼を
軽減する方法が、燃料噴射装置１０の噴射ニードル１１
０をバルブシート３６から低リフト増分量だけリフトさ
せることと、ノズル３５から比較的少量の初期燃料充填
量を噴射するために十分な時間間隔にわたりこの低リフ
ト増分量を越える噴射ニードルのリフトを防止すること
とを含み、初期噴射による霧化された比較的浸透性の弱
い広角噴霧が発生する。時間間隔は、ニードルに加える
リフト力がストッププレート７１によりニードルに加え
る保持力に打ち勝つ時に終る。後続の噴射動作は、ニー
ドルを高いリフト位置にリフトしメイン燃料量を噴射す
ることを含み、このメイン燃料量は高い浸透性を有する
比較的狭いジェットとして噴射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジン用の燃料噴
射装置に係わり、特に改良された燃費、騒音低減、およ
び煙、窒素酸化物および炭化水素を含む望ましくない排
気放出物の低減を生じる無増圧および増圧アキュムレー
タ噴射装置を含むアキュムレータ形式の燃料噴射装置の
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】アキュムレータ形式の燃料噴射装置はこ
の分野では長年にわたって知られてきたが、広汎での使
用は決して達成されなかった。この理由は、従来の噴射
装置の問題点がこれまで解決されていないこと、および
アキュムレータ噴射装置の従来技術の形態に固有の付加
的な問題点が生じてきたことであると考えられる。
【０００３】既成の燃料噴射装置および従来技術のアキ
ュムレータ形式の燃料噴射装置の１つの厳しい問題点は
燃料の予混合燃焼であった。典型的には、噴射された燃
料の全量の約２５〜５０パーセントが燃焼開始前に霧化
され空気と混合される。この予混合燃料の突然の燃焼は
点火開始時に熱の急速な解放を生じ、過大な騒音レベ
ル、悪い燃費、および煙、窒素酸化物および炭化水素の
排出物を含む望ましくない排気放出物を生じる。この問
題点の１つの解答は２段階噴射を構成することであり、
少量の燃料の先立ち充填量が先ず噴射されて点火され、
次ぎに燃料主充填量が噴射されて既に着火されている先
立ち充填量によって直ちに着火される。この形式の装置
は、ロイド氏の米国特許第４４１４９４０号明細書に教
示されている。このロイド氏の装置もこの問題を解決す
るのであり、２段階噴射装置を必要とし、一方は先立ち
充填および他方は主充填用で、この装置を望ましくない
ほど複雑化して高価となしている。
【０００４】既成の燃料噴射装置および従来技術のアキ
ュムレータ形式の燃料噴射装置の両方に係る他の問題点
は、エンジン出力の要求に無関係にそれらが固定スプレ
ーパターンを生じ、これは或るエンジン出力設定でエン
ジン効率を妥協するものである。最適な全エンジン効率
に関して、比較的燃料供給量の少ない例えばエンジンア
イドリング時に比較的幅広い平坦な円錐形のスプレー形
状を有し、また出力設定が次第に増大するに連れてスプ
レー幅が次第に狭まる円錐形のスプレー形状を有するこ
とによって、スプレー形状をエンジン出力要求に応じて
様々に調整することが望ましい。
【０００５】従来技術のアキュムレータ形式の噴射装置
では噴射ニードルの閉止時が特徴的に満足できないこと
であった。典型的に、ニードルがシートに接近すると燃
料噴霧が粗末になる。閉止時に噴霧を良好に保持するた
めには、迅速なニードル閉止が必要であるが、要求され
るニードルの高速な動きはシートでのニードルの跳ね返
りを生じ、この結果二次およびしばしば三次の噴射を生
じて、本質的に未噴霧状の燃料の滴りを更に生じること
になる。ニードル閉止に関係するこの粗末な霧化および
燃料の滴りは共に望ましくない煙、高い炭化水素濃度を
排気中に生じる。従来技術のアキュムレータニードルは
特徴的に長く且つ重いが、高速で閉止されるならば、バ
ルブシートに対する打撃によってかなりの弾性圧縮エネ
ルギーがその長さに沿って蓄積され、このエネルギーが
解放されるときにニードルをシート上で跳ね返させる。
このように望ましくないほど長く且つ重いアキュムレー
タ噴射ニードルの例はファルベルグ氏の米国特許第２９
８５３７８号、バークトルド氏の米国特許第４５６６４
１６号、ロイド氏の米国特許第４４１４９４０号、ベッ
ク氏他の米国特許第４６２８８８１号、ヴィンセント氏
他の米国特許第４０８０９４２号、および「ＳＡＥトラ
ンスアクション」、１９５７年発行、第６５巻、第３１
７頁に示されたフッカー氏による１９５７年公報に見い
出すことができる。典型的なアキュムレータ噴射ニード
ルの重さは約６グラムまたはそれ以上あり、この大きな
重さによれば、高速閉止されるニードルのモーメントエ
ネルギーは一般にニードルの跳ね返りを回避するには大
き過ぎる。
【０００６】アキュムレータ形式の噴射装置におけるこ
のような従来技術の長いニードルは、噴射装置が噴射前
に充填されたときに望ましくないほど大きなニードル圧
縮柱長さを生じ、これは噴射特性の密な制御を損なう。
【０００７】短く非常に軽量なニードルはその跳ね返り
を最少限にするために望ましいが、このように短く軽量
なニードルに関連してニードル閉止緩衝作用もまた、高
速ニードル閉止時におけるニードルの跳ね返りを積極的
に排除する。出願人は従来技術においてこのような閉止
緩衝作用が扱われたことを知らない。この理由は、従来
技術は高速なニードルの閉止によりニードル閉止の近く
で霧化が粗末になる問題を解決するための探求をしなか
ったからであると考えられる。
【０００８】ニードル閉止に至る迄良好な霧化を維持す
るために、閉止のための高いアキュムレータ圧力を有す
ることも必要であり、これは高出力設定で要求される噴
射量を得るためにアキュムレータキャビティ内に高いピ
ーク圧力および高い平均圧力を必要とする。比較的小さ
なアキュムレータキャビティが高アキュムレータ圧力に
要求される。既成のアキュムレータ形式の噴射装置の実
際はニードルのまわりに同軸的に配置されたアキュムレ
ータキャビティを有し、そのアキュムレータキャビティ
内にニードル閉止ばねを有することであった。一般に、
この結果としてアキュムレータキャビティは高圧アキュ
ムレータ用に大きくなり過ぎ、特に前述のベック氏他の
米国特許第４６２８８８１号に開示されたように増圧形
式のアキュムレータ噴射装置で非常に高圧となってい
る。アキュムレータキャビティ内にばねが配置されてい
るので、キャビティの容積を減少させる唯一の方法がば
ね寸法を縮小させることになり、これは高速なニードル
閉止に必要とされること、すなわち大きく強い閉止ばね
にまさに逆行する。アキュムレータキャビティ内にニー
ドルばねが同芯的に配置されたこの既成の構造は、ファ
ルバーグ氏の第２９８５３７８号、ベルクトールド氏の
第４５６６４１６号、ロイド氏の第４４１４９４０号、
ベック氏他の第４６２８８８１号および前述のフッカー
氏の公報に見ることができる。ヴィンセント氏他の第４
０８０９４２号は制御室内に配置されたニードルばねを
有し、この制御室はニードルを降下させて保持するため
に加圧流体を受入れるが、これは主アキュムレータ室が
制御室の同軸上方へ間隔を隔てられるようになし、ベッ
ク氏他に開示されたようなアキュムレータ形式の噴射装
置の増圧形式に使用されることが不可能な扱い難い構造
である。実際的な小型のアキュムレータ燃料噴射装置に
関しては、アキュムレータキャビティは噴射装置の下部
のばねキャビティに密接に接近されて作られねばなら
ず、一般に同芯的とされ、これによりばねキャビティの
まわりに小さく配向される。これは増圧形式のアキュム
レータ噴射装置におけるアキュムレータキャビティにと
って実行可能な唯一の配置である。
【０００９】ピントルスプレーノズルは燃料噴射装置の
技術で周知の切頭円錐形の偏向面を有し、またこれらは
庭ホースノズルと共通している。ホースノズルではスプ
レー角度はオリフィスに対してピントルヘッドを軸線方
向へ移動させることで手で調整できる。しかしながら、
エンジン出力の要求に対してスプレーを調整するために
スプレーの円錐角度を自動調整することがエンジン出力
範囲にわたって効率の実質的な増大を生むことができる
にも拘わらずに、このような調整の可能性は燃料噴射装
置の分野でこれまで全く知られていなかった。
【００１０】初期すなわち先立ち充填量の噴射が点火の
ために絞られて大いに霧化され且つ散乱された予混合ス
プレーを形成するようになされ、また主充填量が浸透す
るジェットスプレーとして噴射されるときには、望まし
くない予混合燃焼の低減に２段階噴射処理が良好に適す
る。霧化された初期充填は、噴射孔の直ぐ上流側の小さ
な面積部分を通して高圧の下で燃料を圧送し、噴射孔を
通る大きな乱流を生じるようにさせることで行われるの
であり、所望される霧化を生じる。しかしながらこの効
果は既成のサック（ｓａｃ）またはピントルノズルを実
質的に使用して達成することができない。
【００１１】既成の２段階燃料噴射装置に関連する他の
問題点は、完全に装置を再設計しなければ、このような
装置を典型的に単段装置、すなわち先立ちまたは初期噴
射段階のない装置に変換できないことである。このこと
は当然典型的な２段階噴射装置の融通性を制限する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この分野におけるこれ
らのおよび他の問題点に鑑みて、本発明の全体的な目的
は低減した騒音レベル、および煙、窒素酸化物および炭
化水素を含む望ましくない排気放出物の減少を生む内燃
エンジンのための燃料噴射装置を提供することである。
【００１３】本発明の他の目的は、実質的に予混合燃
焼、およびその騒音および望ましくない排気放出物に対
する悪影響を排除する燃料噴射装置を提供することであ
る。
【００１４】本発明の他の目的は、主充填量の噴射の前
に点火される少量の先立ちすな初期燃料充填量を最初に
噴射し、次ぎに主燃料充填量を噴射して、既に着火され
ている先立ち充填量によって直ちに点火されるようにな
し、これにより通常の大量の予混合燃焼およびその影響
を排除するようになす、単一の噴射装置のみ必要とする
簡単化された２段階噴射装置を提供することである。
【００１５】本発明の他の目的は、装置の１つの構成要
素の配向に応じて単段噴射装置または２段階噴射装置の
何れにも使用できる燃料噴射装置を提供することであ
る。
【００１６】本発明の他の目的は、出力設定全範囲にわ
たって効率を改善するために、エンジンアイドリング時
のようにエンジンの出力が比較的低い設定時には噴射燃
料を比較的幅広い平坦な円錐スプレー形状に供給し、出
力設定が次第に増大するに連れて次第に幅の狭い円錐形
に供給するように、エンジンの出力要求に応じて噴射ス
プレー形状を様々に調整できる燃料噴射装置を提供する
ことである。
【００１７】本発明の他の特徴は、実質的なニードルの
跳ね返りおよびそれに関連した閉止の近くでの二次およ
びあり得ると思われる三次の噴射を生じることなく、こ
の結果として閉止に至る迄良好な霧化を生じ、燃料の滴
りを実質的に排除するようになす、高圧高速でニードル
が閉止される燃料噴射装置を提供することである。
【００１８】本発明の他の目的は、アキュムレータ形式
の燃料噴射装置において、特に短く軽量で、ニードル閉
止時に鋭い燃料遮断ができるように迅速に運動できるよ
うになされる一方、これと同時にバルブシートに衝突し
たときには最少限の弾性圧縮エネルギーを蓄積し、この
結果ニードル閉止の跳ね返りを最少限にしたニードルを
提供することである。このような短いニードルは既成の
アキュムレータ形式の噴射ニードルよりも非常に短い圧
縮柱長さを有し、噴射特性の密な制御を維持できるよう
にする。
【００１９】本発明の他の目的は、アキュムレータ形式
の燃料噴射装置において、ニードル閉止時の終端を効果
的に緩衝してニードル閉止の跳ね返りを積極的に排除す
るためのニードル閉止ダンパーを提供することである。
【００２０】本発明の更に他の目的は、アキュムレータ
形式の燃料噴射装置において、ニードル先端およびバル
ブシートから隔てられ、これにより閉止時にシートにニ
ードルが接近する際の高い流量係数を得るためにニード
ル先端およびバルブシートの効果的な形状付与を可能に
して、シートの近くに高圧を保持して閉止に至る迄良好
な霧化を得られるようにする、ニードル閉止ダンパーを
提供することである。
【００２１】本発明の他の目的は、特別なノズルを必要
とせず、一般的な既成の形式のノズルおよびそれに関連
する製造工具を使用できるようにするここに説明した特
徴を有する改良したアキュムレータ形式の燃料噴射装置
を提供することである。
【００２２】本発明の更に他の目的は、アキュムレータ
形式の燃料噴射装置において、ニードルばねキャビティ
から分離されて独立し、更に噴射装置の下部のばねキャ
ビティに密接に接近して小さく配置され、大きな高速用
ニードルばねの使用を可能にする一方、それと同時に高
圧アキュムレータの作動に望まれるように小さくするこ
とができるアキュムレータキャビティを提供することで
あり、この両方が高速な明確な（ｃｒｉｓｐ）ニードル
閉止を達成して良好な燃料霧化および閉止の近くでの燃
料の滴りを最少限に抑えるための重要な要因である。
【００２３】本発明の更に他の目的は、アキュムレータ
形式の噴射装置において、バルブシートと係合する下部
と、ニードル開口時にニードルと係合して緩衝機能のよ
うに開口動作をスローダウンさせるが、弾性圧縮エネル
ギーの蓄積による跳ね返りを最少限にして高速なニード
ル閉止を可能にするために、ニードル閉止時にはニード
ルから隔離されてニードル長さおよび質量を最少限にす
るようになされる上部プランジャー部分とで構成される
２部品ニードルを提供することである。
【００２４】本発明の更に他の目的は、アキュムレータ
形式の噴射装置において、少量の先立ち噴射からのリフ
トにおける小さな初期「プレリフト」すなわち「低リフ
ト」増分量の位置でニードルを停止させ、次ぎにニード
ル解放して主充填量の噴射のためにその全リフト位置へ
移動させるようになす新規なニードル開口ストップ装置
を提供することである。
【００２５】本発明の更に他の目的は、ニードル開口排
出通路の調整可能なオリフィス設定および排出圧力レベ
ルの調整を含めて、先立ち充填量の噴射のための小さな
初期「プレリフト」すなわち「低リフト」増分量の位置
にニードルが止まる間の時間間隔を制御する方法を提供
することである。
【００２６】本発明の更に他の目的は、噴射特性の密な
制御を感応にするためにニードルの圧縮柱長さを最少限
にすることのできる短い１部品ニードルの直ぐ上方の位
置にこのようなストップ装置を提供することである。
【００２７】本発明の更に他の目的は、ニードルプレリ
フトの量を定めるための流体回路に関係する積極的なス
トップ構造を含むニードルプレリフトを行い且つその時
間を制御する流体回路を提供することである。
【００２８】本発明の更に他の目的は、増圧アキュムレ
ータ形式の燃料噴射装置において、噴射ノズルが破損し
たときの更に続く制御不能な噴射を停止させるための増
圧プランジャーの過大移動に対する安全手段を提供する
ことである。
【００２９】本発明の付加的な目的は、アキュムレータ
形式の噴射装置においてニードルをシートに更に接近さ
せるように軸線方向にガイドすることでニードル先端お
よびシートの近くの流量係数を改善し、ニードル閉止に
よるシート上でのニードルの芯出の再現註を改善し、こ
れにより一層高い閉止圧力、従って閉止の近くの良好な
燃料霧化を可能にすることである。
【００３０】本発明の更に他の目的は、初期すなわち先
立ちの段階では点火の改善のために浸透性は弱いが大い
に霧化されたスプレーを発生させるような２段階噴射装
置および方法を提供することである。
【００３１】本発明は、アクチュエータ形式の燃料噴射
装置の分野で進歩したそれぞれエンジン性能を改善する
一連の方法および装置を提供し、その幾つかまたは全て
が組合わされると相互作用によってエンジン燃費、騒音
低減、望ましくない煙、窒素酸化物および炭化水素を含
む排気放出物の減少に、驚くほど大きな改善をもたら
す。本発明は前述のベック氏他の特許に開示された一般
的な形式の増圧アキュムレータ噴射装置、および前述の
ベック氏他、ファルベルグ氏、ベルクトールド氏および
ヴィンセント氏他の特許およびフッカー氏の公報の何れ
にも適用可能である。
【００３２】
【課題を達成するための手段】本発明によれば、噴射ニ
ードルの閉止速度は鋭い燃料遮断、従って閉止付近での
良好な霧化を得るために増大される一方、同時にニード
ルの質量および長さの両方共減少させることにより、ニ
ードルのバルブシートからの跳ね返りは減少され、二次
およびしばしば三次の噴射動作およびおよびこの結果と
して生じる燃料の滴りを最少限にする。本発明の１つの
形態において、ニードルの閉止質量および閉止長さの両
方の短縮は、ニードルを長手方向に対をなす長手方向部
分、すなわち下側ニードル部分および上側プランジャー
部分、に分割することで達成されるのであり、これらの
部分はニードル開口ストローク時にはユニットとして作
用するが、閉止ストローク時には分かれて、著しく質量
および長さを減少された下側ニードル部分がニードル閉
止時に独立して作動する。
【００３３】ニードルの跳ね返りもまた本発明により、
ニードル閉止ストロークの終端を緩和する流体緩衝によ
って減少される。これはニードルの上端部に連結され
た、またダンパー部材とキャビティ壁との間の円周方向
およびダンパー部材の軸線方向下方の両方の間隙を狭い
公差で流体の充満したキャビティ内に配置された分割ニ
ードルの場合には、下側ニードル部分の上端部に連結さ
れたダンパー部材を備えることにより達成される。こう
して得られたダンパー部材の下側からダンパー部材の周
辺を経る流体の流れに対する括れがニードル閉止の付近
に流体的な「スクイッシュ（ｓｑｕｉｓｈ）緩衝」効果
を生む。ニードルの質量の小さいことはニードルの跳ね
返りを最少限にすることにおいてこの流体的な緩衝と協
動する。この閉止緩衝キャビティはニードル先端および
シートから離され、大きい流量係数を得ると共に閉止の
近くに良好な霧化を発生させるために、ニードル先端お
よびバルブシートの有効な形状付形を可能にすることが
好ましい。本発明の幾つかの形態において、この閉止緩
衝キャビティはニードルばねキャビティでもあり、この
キャビティはアキュムレータキャビティとは別個に独立
されている。
【００３４】ニードルの開口ストロークの端部もまた本
発明により好ましく緩衝される。これはニードルの上端
部の直ぐ上方に、また分割ニードルの場合は、上側プラ
ンジャー部分の上端部の直ぐ上方に緩衝キャビティを備
えることで達成される。ニードルストップおよび緩衝プ
レートは、キャビティ壁に対して狭い公差の円周方向間
隙を有して緩衝キャビティ内部に配置される。キャビテ
ィは下方へ向いたショルダーを有し、これに対してニー
ドルまたはプランジャーの上端部がストップ／緩衝プレ
ートを全開ニードル位置へ向けて移動させ、流体スクイ
ッシュ緩衝はプレートの周辺のまわりおよびプレートと
このストップショルダーとの間の流体の流れを制限する
ことで生じる。ニードルの開口ストロークは更に、開口
ストローク時にニードルに付加される質量によってスロ
ーダウンすなわち緩衝される。これは上述にて参照した
分割ニードル構造であって、開口ストローク時にニード
ルの質量に対してプランジャーの質量を付加する一方、
プランジャーは閉止ストロークに際して後方へ離れてそ
の質量を取り去るような分割ニードル構造を使用して、
達成できる。
【００３５】本発明の幾つかの形態において、アキュム
レータキャビティはニードルばねキャビティから隔離さ
れている。このことが高圧アキュムレータの作動のため
に望ましいように小さくアクチュエータキャビティを作
ることができるようにする一方、これと同時に迅速なニ
ードル閉止のための強力な高速作用ばねの使用を可能に
する。高い閉止圧力を可能にする高いアキュムレータ圧
力、および高速ニードル閉止を引き起こす強力なばねの
両方が良好な閉止霧化に相乗効果を及ぼすように寄与す
る。ばねキャビティはニードルと同軸である一方、アキ
ュムレータキャビティは噴射装置の下部にてばねキャビ
ティから半径方向外方へ間隔を隔てられており、これは
本発明の増圧形態におけるアキュムレータキャビティの
最適位置である。アキュムレータキャビティの圧力が高
くなるほど、同じ燃料噴射量に関して小さいアキュムレ
ータキャビティでなければならない。本発明の増圧形態
において非常に高いアキュムレータキャビティ圧力を受
入れるために、アキュムレータキャビティはばねキャビ
ティのまわりに円周方向に間隔を隔てた複数の全体的に
平行なアキュムレータ穴を含む。
【００３６】本発明の好ましい形態は２段階のニードル
リフトを具現しており、最初は主充填量が噴射される前
に点火される少量の先立ち燃料充填量を噴射し、次ぎに
既に着火された先立ち充填量により直ぐに点火される主
燃料充填量を噴射する。これは通常量の予混合燃焼を排
除し、またその悪い燃費、大きな騒音レベル、および望
ましくない排気放出物の大量レベルという悪影響を排除
する。初期ニードルプレリフトすなわち低リフトの段階
は最大ニードルリフトの約１〜２０パーセントとされ、
先立ち充填量は燃料充填量の約２〜２０パーセントの程
度とされることが好ましい。
【００３７】本発明の幾つかの形態においてこの２段階
ニードルリフトは、先ず最初にプレリフト位置でニード
ルを停止させ、次ぎに先立ち充填量の噴射のために十分
な時間間隔を経過後、主充填量の全噴射のためにニード
ルを解放して更に上方へ移動させるように、上述で参照
した開口ストップ／緩衝プレートの上方からの圧力の２
段階の排出を使用して達成される。
【００３８】この場合、緩衝／ストッププレートは平坦
な下面を滑らかに研磨またはラップ（ｌａｐ）され、ま
た上面は粗くされて、その座着位置にあるときは滑らか
で平坦な噴射装置本体のショルダーに対してシールされ
るようになされ、これにより周囲圧力はストッププレー
トに下方へ向けて作用し、また流体蒸気圧だけがストッ
ププレートおよび噴射装置本体の間の境界面に作用す
る。第２段階（主充填量の噴射）は従ってストッププレ
ートがそのシートからリフトされるときに開始され、ス
トッププレート下面に作用する流体蒸気圧は周囲圧力に
迄高まる。この構造は緩衝／ストッププレートを組立時
に反転させ、通常は粗い面が噴射装置本体にシールでな
い状態で座着されるようになされて、これにより周囲流
体圧が常に緩衝／ストッププレートの上下両側に存在し
てプレートがニードルのリフトに殆どまたは全く抵抗を
示さないようにさせるだけで、この装置が単段装置に変
換できるようにしている。
【００３９】本発明の他の形態において、２段階ニード
ルリフトは、噴射ニードルの第１の低リフト増分量の移
動を行わせ、次ぎに引き続きニードルの全リフトを行わ
せるようにニードル上方から圧力流体の２段階排出を行
う流体回路によって達成される。
【００４０】本発明の様々な２段階リフト形態が本発明
の増圧形態と関連して図示され説明され、２段階排出は
低圧増圧シリンダに応用されて高圧シリンダの圧力を制
御するようになされている。しかしながら２段階のリフ
トを制御するこのような２段階の排出は本発明の無増圧
形態にも等しく応用でき、排出は直接にニードル上方か
ら行われる。
【００４１】現在好ましいとされる本発明の形態におい
ては、上述で説明した特徴のストップ／レート（ｒａｔ
ｅ）プレートは短いニードルの頂部の直ぐ上方に配置さ
れてニードル柱長さを最少限にするようになされ、また
この形態ではアキュムレータキャビティはストップ／レ
ートプレートの上方へほぼ同軸に配置され、ストップ／
レートプレートを収容するキャビティから流体的に隔離
される。下側ニードル部分および上側プランジャー部分
に分割されたニードルを有する本発明の形態において
は、ストップ／レートプレートはプランジャー部分の直
ぐ上方に配置され、アキュムレータキャビティはレート
プレートの下方に配置されて、これもストップ／レート
プレートを収容するキャビティから流体的に隔離され
る。
【００４２】噴射スプレーパターンすなわち形状は、供
給された燃料量に応じて様々に変化されるピントルノズ
ルを使用して、エンジン出力範囲にわたりエンジン効率
を改良するために自動的に変化され得る。アキュムレー
タ噴射装置ではニードルのリフトは開口および閉止圧力
の間の差圧に、従ってまた燃料供給容積に時々刻々ほぼ
比例するという事実が使用される。ピントルノズルは、
アイドリングのような低エンジン出力設定に関しては比
較的広角の平坦なスプレー円錐をもたらすために構成さ
れ、また出力設定の増大に連れてスプレー円錐が狭くな
る。
【００４３】本発明の増圧および無増圧の両形態の他の
特徴は、ニードルがバルブシートに非常に接近して軸線
方向にガイドされ、このことが噴射装置の長期間の運転
寿命にわたって信頼曲が高く再現性の高いニードルのシ
ート上での芯出を与えるているということである。この
ことはニードル先端およびシートの組み合わせが高圧閉
止において高流量係数を有することができるようにし、
またこの結果良好な霧化を閉止の近くに与えるようにす
る。
【００４４】本発明の他の特徴は、本発明の緩衝／スト
ッププレートと組み合わされたバルブカバーオリフィス
（ＶＣＯ）ノズルの使用を通じて、初期すなわち先立ち
噴射段階の間に浸透性の弱い大いに霧化されたスプレー
の形成である。この構造によれば、バルブカバーオリフ
ィス（ＶＣＯ）の噴射孔に対する燃料流量は、噴射孔の
直ぐ上流側のニードルおよびバルブシートの間の面積が
減少されていることにより、初期すなわち先立ち噴射段
階では絞られる。この形状は噴射孔の入口において強い
乱流を生じて、噴射孔から浸透性の弱い大いに霧化され
た燃料スプレーを生じる。
【００４５】本発明の他の目的および利点は以下の詳細
な説明および添付図面から一層明白となろう。
【００４６】
【実施例】
Ａ．第１実施例 図面を参照し、特に最初は図１〜図８を参照すれば、こ
れらの図面は本発明の「増圧」すなわち圧力を倍加する
形態を示している。図１の長手方向の軸線に沿った断面
図は本発明のこの形態の組立体全体を最も良く示してお
り、また図４の長手方向の軸線に沿った断面図はアキュ
ムレータに対する高圧燃料入口を最も良く示している。
【００４７】本発明の増圧形態は特にディーゼルエンジ
ンに有用であり、高い全アキュムレータ圧力およびこれ
によって可能とされた高い閉止圧力が以下に説明するよ
うに有利となる。それでも本発明の増圧形態はガソリン
または他の液体燃料で運転されるエンジンに対しても有
利に使用できる。
【００４８】１．第１の実施例の構造 本発明の増圧形式のアキュムレータ噴射装置が、全体を
符号１０で示されている。制御ブロック１２は、噴射装
置１０の高速なソレノイド駆動制御バルブ（図示せず）
に連結される。このような制御バルブはベック氏他の米
国特許第４６２８８８１号に図示され且つ詳細に説明さ
れたバルブ３０と同様のものとなされ得るのであり、そ
れは該特許の第５ａ図、第９図および代１０図に最も良
く示されている。高速ソレノイド駆動制御バルブに組み
込まれることが望ましい特徴は、高サイクルのソレノイ
ドバルブに関する１９８６年１月２９日付けで出願され
たロバート・エル・バークハイマー氏の共有された出願
第８２３８０７号（現在は米国特許第４９９７００４
号）、およびボールポペットバルブシート構造に関する
１９８６年２月１８日付けで出願されたニールス・ジェ
ー・ベック氏の出願第８３００００号に網羅されてい
る。
【００４９】制御ブロック１２は、前述のベック氏他の
米国特許第４６２８８８１号におけるブロック１１０の
バルブ３０に対する流体連結と同様に、ベック氏他の米
国特許第４６２８８８１号の第５ａ図、第５図、第９図
および第１０図の噴射装置と本質的に同じである本発明
の増圧アキュムレータ噴射装置１０の作動モードの全て
に関して、このようなソレノイド駆動制御バルブに流体
的に連結される。注目すべきは、ベック氏他の米国特許
第４６２８８８１号においてブロック１１０は噴射装置
の上側部分として機能するだけでなく、バルブの主本体
としても機能しているが、これに対して本発明の制御ブ
ロック１２は別個にバルブ本体に取付けられるか、望ま
れるならばソレノイド駆動バルブに対して遠隔にて流体
連結されることができる。
【００５０】制御ブロック１２の平坦な横方向下端面１
４は増圧本体１８における組み合う平坦な横方向上端面
１６にラップされ、制御ブロック１２および増圧本体１
８は図２および図３に見られる一対の位置決めダボ２０
によって正しい相対的な配向を得られるように互いにキ
ー止めされる。増圧本体１８のこの平坦な横方向下端面
２２は更にまたアクチュエータ本体２６の平坦な横方向
上端面２４にラップされ、増圧本体１８およびアキュム
レータ本体２６は図５および図６に見られる一対の位置
決めダボ２８によって互いに正しい配向でキー止めされ
る。アキュムレータ本体２６の平坦な横方向下端面３０
はノズル本体３４の平坦な横方向上端面３２にラップさ
れており、ノズル本体は上端面３２から全体を符号３５
で示される下端部まで延在し、またこのノズル本体はこ
の図示実施例ではノズル本体３４の下端部３５のサック
（ｓａｃ）ノズルであり、噴射装置のバルブシート３
６、サック３８および噴射孔４０で構成されている。勿
論他のノズルが使用でき、それには以下に詳細に説明さ
れるバルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）ノズルが含まれ
る。
【００５１】制御ブロック１２および増圧本体１８は上
部ハウジングの内部で互いにクランプされており、増圧
本体１８は上側ハウジング４２の内部に座着するように
段を形成され、制御ブロック１２は上側ハウジング４２
にねじ連結されている。アキュムレータ本体２６および
ノズル本体３４は下側ハウジング４４と一緒にクランプ
され、このハウジングは増圧本体１８にねじ連結されて
いる。
【００５２】比較的大きな直径の穴を有する低圧流体シ
リンダ４６は制御ブロック１２の内部で軸線方向に形成
されており、比較的大きな直径の下方へ向いたカップ形
の低圧ピストン４８はシリンダ４６の中を軸線方向にス
ライド可能である。比較的小さな穴を有する同軸の高圧
流体シリンダ５０は増圧本体１８の内部に軸線方向に形
成され、増圧本体１８の下端部表面２２をを通して下方
へ延在している。比較的小さい直径を有する高圧ピスト
ンまたはプランジャー５２は高圧シリンダの内部を軸線
方向にスライド可能である。高圧ピストン５２はフラン
ジとして示された上端部キャップ５４を有し、このキャ
ップは低圧ピストン４８の頂部壁に当接してその内部に
座着されている。高圧ピストン５２は平坦な横方向下端
部５６へと下方へ延在し、また縮径された下端部５７を
有する。円筒形のばねキャビティ５８が増圧本体１８の
内部に形成され、本体１８の上端面１６を通る開口が低
圧シリンダ４６と連通される。ばねキャビティ５８はシ
リンダ４６と同軸であるが直径が小さくて上方へ向かう
ショルダー６０を形成するようになされており、このシ
ョルダーは低圧ピストン４８の下方への移動ストップと
して作用し、この結果高圧ピストン５２もまた低圧ピス
トン４８と共にユニットとして軸線方向へ上下に移動す
る。ピストン戻しばね６２が低圧シリンダ４６およびば
ねキャビティ５８の両方の内部に配置され、その下端部
はキャビティ５８の底部に座着され、上端部は高圧ピス
トンフランジ５４に対して座着されて、フランジ５４を
低圧ピストン４８の頂面に対して押圧して、ピストン４
８および５２を効果的に連結するようにしている。
【００５３】作動流体入口および排出通路６４が制御ブ
ロック１２の頂部を軸線方向に通して低圧シリンダ４６
と連通するように延在しており、増圧ストロークにおい
て図１に示すように２つのピストンの最上位置からエン
ジンの時々刻々の出力要求により決定される範囲にわた
って低圧ピストン４８、それ故に高圧ピストン５２を下
方へ駆動するために低圧シリンダ４６の中に液体燃料を
与えるのであり、これらのピストンの最下位置はストッ
プショルダー６０に対する低圧ピストン４８の下部リッ
プの係合により決定される。高圧ピストン５２の最下位
置は図４に示された位置である。
【００５４】入口／排出通路６４はまた、少量の初期先
立ち充填量の噴射のためにニードルの少量の増分量のプ
レリフトのタイミングの開始および制御、次ぎに主噴射
のためのニードルの全リフトを行うために、流体が低圧
シリンダ４６から排出される排出通路として作用する。
入口／排出通路６４は、増圧噴射装置１０の作動の説明
で以下に詳細に説明されるように、プレリフトおよび全
リフトの動作のタイミングを調整するために、低圧シリ
ンダ４６内の圧力低下率、従って高圧シリンダ５０内の
増圧圧力の低下率を制御するために可変オリフィス（図
示せず）を有することが好ましい。プレリフト噴射作動
相の持続時間は、先立ち充填量を制御する。このような
可変オリフィスまたは通路６４のバルブ操作による可変
排出は、エンジンが排出流体流量の動的調整によって運
転される間に、噴射におけるプレリフト部分を調整する
機会を与える。低圧シリンダ４６の圧力低下率、従って
高圧シリンダ５０の増圧圧力の低下率は通路６４への排
出ラインの圧力レベルを調整することで制御でき、これ
もまたエンジンが運転中に実行できる。
【００５５】ピストン４８および５２の下方へ向かう増
圧ストロークを達成するために、加圧液体燃料は入口／
排出通路６４を通して共通レール圧力（すなわち調整さ
れたポンプ圧力）にて上述で参照したソレノイド制御バ
ルブから送られる。アキュムレータ内に導入されるべき
燃料充填量の時間間隔（または持続時間またはパルス
幅）による燃料計量のために、このレール圧力はピスト
ンストロークの各々に関して同じとされ、典型的には約
１０６ｋｇ／ｃｍ２（１５００ｐｓｉｇ）程度とされる
が、加圧燃料が入口／排出通路６４を通して低圧シリン
ダ４６へ供給される時間間隔の長さは、低エンジン出力
のための比較的短い時間間隔から、高エンジン出力のた
めの比較的長い時間間隔まで変化する。圧縮性燃料のア
キュムレータに導入されるべき燃料充填量の圧力による
計量のために、入口／排出通路６４を通して低圧シリン
ダ４６に導入される燃料の圧力は要求されるエンジン出
力に応じて、例えばアイドリング時の約３５ｋｇ／ｃｍ
２（５００ｐｓｉｇ）からフルパワーでの約１０６ｋｇ
／ｃｍ２（１５００ｐｓｉｇ）まで変化する。
【００５６】このような持続時間の燃料計量または圧縮
性燃料の圧力による計量、または両者の組み合わせのた
めに、下方へのピストン４８および５２の増圧ストロー
ク長さは出力要求に応じて変化し、ストロークは比較的
低出力が要求されるときは比較的短いストロークに、フ
ルパワーによる比較的高出力が要求されるときは比較的
長いストロークとなり、最大ストローク長さは図１に点
線で示され、また図４に示された高圧ピストン位置５２
に関する長さである。低圧シリンダ４６内に蓄積する流
体圧は一般に下方へ向かうストロークの長さに比例し、
高圧シリンダ５０内の増圧圧力は高圧ピストン５２の横
断面積で低圧ピストン４８の横断面積を割った値に比例
して低圧シリンダ圧力よりも高くなる。満足される増圧
係数は約１５：１程度であり、低圧ピストン４８対高圧
ピストン５２の面積比が１５：１で生じる。例えばこの
１５：１の増圧により、３５ｋｇ／ｃｍ２（５００ｐｓ
ｉｇ）の比較的低いレール圧力は比較的低いエンジン出
力に関しては増圧された５２７ｋｇ／ｃｍ２（７５００
ｐｓｉｇ）の圧力を生じ、１０６ｋｇ／ｃｍ２（１５０
０ｐｓｉｇ）の比較的高いレール圧力は比較的高いエン
ジン出力に関して増圧された１５８２ｋｇ／ｃｍ２（２
２５００ｐｓｉｇ）の圧力を生じる。
【００５７】噴射作動の開始に関してエンジンの時間測
定した瞬時において、ソレノイドバルブは排出位置にシ
フトして、通路６４を、それ故に低圧シリンダ４６を本
質的には大気圧である低圧となる迄排出し、これがピス
トン戻しばね６２によりピストン４８および５２が共に
図１に示されたような休止位置へ復帰するように移動す
ることを可能にする。これが行わせる噴射動作の様子は
以下に詳細に説明される。
【００５８】増圧のためのピストンの下方へ向かうスト
ローク時におけるシリンダ４６およびばねキャビティ５
８の内部からの圧力解放は、図２に見られるように増圧
本体１８の上端部の排出キャビティ６６および一対の連
通排出通路６８を通して達成されるのであり、この通路
は制御ブロック１２を通して長手方向に上方へ向けて延
在し、本質的に大気圧に対して排出する。
【００５９】段付きカウンターボアーが高圧シリンダ５
０の下端部に備えられている。比較的大きな直径のこの
段付きカウンターボアーの下部は緩衝キャビティ７０を
形成し、その内部にニードルストッププレート部材７１
が配置される。この段付きカウンターボアーの比較的小
さな上端部はプレートガイド７２のためのガイドを形成
し、このプレートばね７２はプレート７１の頂部と係合
してそのプレートを図１および図８に示される通常の座
着位置に押圧するのであり、その下面７１’は円周に沿
ってアキュムレータ本体２６の上端面２４に対して同一
面上に座着される。プレート７１の下面７１’は上側本
体面４で形成されたショルダーに対してラップ嵌合され
て、プレート７１の通常の座着位置に流体密シールを形
成するようになされている。この結果、プレート７１上
に作用する正味流体圧力は、１）境界面の面積、および
２）キャビティ７０内の周囲圧力および流体蒸気圧との
間の差圧の積である。プレート７１はしばしばここでは
ニードルストップと称する。何故なら、ニードルの全開
位置を定めるために段付きカウンターボアーの２つの部
分の間の段すなわちショルダー７３に対して当接し、こ
れにより噴射ニードルの開動ストロークを停止させる機
能を果たすからである。プレート７１は２つの他の重要
な機能を果たし、その機能は以下に更に示されに説明さ
れる。第１に、図１に示される座着位置にまだある間、
開動ストロークの開始において座着しているプレート７
１は、ニードルがプレリフトすなわち低リフト位置まで
僅かに開動するが、この僅かな開動位置にニードルを止
めて少量の先立ち充填量の噴射を行わせ、その後僅かな
時間間隔がニードルをその全開位置へと進めて主燃料充
填量の噴射を行わせるようにすることができる。プレー
ト７１は貫通した中央穴７４を有し、増圧した加圧燃料
を増圧ストローク時且つまた噴射の開始迄プレート７１
の下方の領域へ流入させて、ニードル柱をアキュムレー
タキャビティ内の増圧圧力に抗して下方に保持するよう
になす。第２に、プレート７１はニードルの開動ストロ
ークの終端を緩衝する流体ダンパーとして働き、ニード
ルが跳ね返るのを防止して噴射作動の初期における一層
均等な燃料スプレーを得るようにする。開動動作の緩衝
効果はストッププレート７１の周縁と緩衝キャビティ７
０の環状面との間の半径方向の間隙を調整することで調
整できる。
【００６０】プレート７１の第１の機能は、望まれるな
らばプレート７１を組立時に反転させて比較的粗い上面
７１’’が上側本体面２４に座着するようになし、また
その滑らかな下面７１’が上方へ向くようにすることだ
けで、簡単に解消できる。従って、通常の座着位置にお
いてプレート７１は本体面２４にラップされず、プレー
ト７１には正味流体圧力が全く作用されない。
【００６１】流体洪給導管７６は連続して燃料をレール
圧力で噴射装置１０に供給するのであり、この導管は制
御ブロック１２および増圧本体１８の両方を通して長手
方向下方へ延在し、増圧本体１８の下端面２２を通して
下方へ開口する。燃料供給導管７６は燃料を高圧シリン
ダ５０へ供給し、増圧してアキュムレータキャビティ内
にバルブ操作で導く。横断導管７８は燃料供給導管７６
から高圧シリンダ５０への連通を形成し、横断導管７８
の他端は横断導管７８のカウンターボアー内に配置され
た高圧プラグ８０、例えば「リー・プラグ」で封止され
る。
【００６２】高圧ピストン５２が高圧に加圧されて圧縮
された燃料を高圧シリンダ５０からアキュムレータキャ
ビティへ導く増圧ストロークの各々が終了した後、高圧
ピストン５２がその最上位置である図１に示されるよう
な休止位置へと上に向かって戻るとき、燃料横断導管７
８の下方の高圧シリンダ５０内を真空引きする。高圧ピ
ストン５２の下端部５７が横断導管７８を露出させて高
圧シリンダ５０と連通するようにさせると、レール圧力
の下で燃料が供給導管７６から横断導管７８を通して高
圧シリンダ５０の下部空間を埋めるように流れる。
【００６３】高圧シリンダ５０はこのようにしてレール
圧力の燃料を装填され、他の増圧ストロークの準備が終
わるのであり、この増圧ストローク時には燃料圧力はレ
ール圧力を遥かに超えて高められ、燃料は圧縮されてア
キュムレータキャビティへ導かれるようになされる。燃
料計量の時間間隔に関しては、レール圧力を超えた高圧
シリンダ５０内部の加圧増大量が時間間隔の持続、およ
び図１に示された休止位置から下方へ向かう対応する高
圧ピストン５２のストローク長さにより、決定される。
圧縮圧力計量に関しては、高圧シリンダ５０内の増圧ス
トロークにより生じた圧力は低圧ピストン４８の横断面
積対高圧ピストン５２の横断面積の比に比例してレール
圧力を超えて増大する。何故なら、増圧ストロークは、
入口排出通路６４を通して低圧ピストン４８の上方から
流体圧力を排出することによって噴射動作が開始される
前に、低圧ピストン４８の頂面に対して作用する下方へ
向かうレール圧力と、高圧ピストン５２の下端部５６に
対して作用する上方へ向かう増圧された流体圧力との間
に実質的な平衡が達成されるようにする時間だからであ
る。
【００６４】図４をここで参照すれば、図４は高圧シリ
ンダからアキュムレータキャビティへ至る流体連通を示
している。図４の軸線に沿う断面図は図１の軸線に沿う
断面図から１３５°ほど回転変位されていて、この１３
５°の変位は図３および図６におけるように下方へ見て
時計方向である。第２の半径方向に配置された横断導管
８２は、図４に示されるように高圧ピストン５２の最下
ストローク位置におけるその高圧ピストン５２の縮径下
側部５７の上端より下方に位置される。横断導管８２は
高圧シリンダ５０からの出口ポート８３を形成し、アキ
ュムレータキャビティに導く。リー・プラグのような高
圧プラグ８４が横断導管８２のドリル端部をシールし、
そのカウンターボアー内に配置される。
【００６５】横断導管８２は出口ポート８３から長手方
向に配向された通路８６へ導いており、通路８６は高圧
シリンダ５０からチェックバルブ８８を経てアキュムレ
ータ穴９０へ導き、これは全アキュムレータキャビティ
の一部を形成している。アキュムレータボアー９０はア
キュムレータ本体２６の周辺領域にほぼ位置され、また
アキュムレータ本体２６の長手方向軸線に平行に配向さ
れている。アキュムレータ穴９０はアキュムレータ本体
２６の底部の近くの位置へ向けて下方へ延在され、そこ
で図１に見られるように環状キャビティすなわちリング
通路９２に、図１に示されたアキュムレータ穴９６と同
じ方法で連通される。図１〜図１０に示された本発明の
形態においては、５個のこのような長手方向に配向され
たアキュムレータ穴がアキュムレータ本体２６の周辺領
域のまわりに間隔を隔てて配置されており、これらは第
１アキュムレータキャビティを累積的に作り上げてお
り、それらの全ては環状キャビティ９２で連通されてい
る。図７の断面に、また図６の横方向断面図に見られる
ように、アキュムレータ穴９０は上端部から見られ、４
つの他のアキュムレータ穴９４、９６、９８および１０
０は点線で示されている。
【００６６】これらの５つのアキュムレータ穴は本発明
の図示形態の第１アキュムレータキャビティを作り上げ
ているが、何れの所望される数の何れかの所望される直
径を有するこのようなアキュムレータ穴が、噴射装置１
０の第１アキュムレータキャビティに選択された容積に
応じて備えることのできることを理解すべきである。こ
れらのアキュムレータ穴の個数および直径が変化できる
だけでなく、これらのアキュムレータ穴の全ての長さ
も、入口穴９０を除いて所望される第１アキュムレータ
キャビティ容積を与えるために変化できる。
【００６７】本発明のこの形態の特徴は、噴射装置の下
側部分内部のばねキャビティに密接に接近されて小型化
して配置されている、すなわちアキュムレータ本体内部
に配置されているにも拘わらずに、アキュムレータ穴９
０、９４、９６、９８および１００で与えられる第１キ
ャビティを含めて全アキュムレータキャビティおよび環
状キャビティは噴射ニードルばねキャビティから隔絶さ
れて独立しており、従って構造的に噴射装置の上側の増
圧部分から完全に分離されて独立されるという事実であ
る。増圧された噴射装置１０におけるように高圧噴射装
置においては、ばねキャビティは比較的大きな高速作用
ニードル閉止ばねを受入れるために比較的大きくなけれ
ばならない ばねキャビティからのアキュムレータキャ
ビティの分離は、噴射装置１０の非常に高圧の運転に関
して、全アキュムレータキャビティが従来のばねキャビ
ティを含むアキュムレータキャビティよりも格段に小さ
くできるようにする。この特徴は、小型の噴射装置にお
いて最も有用である。
【００６８】図１に見られるように環状キャビティすな
わちリング通路９２は、ノズル本体３４内の、好ましく
は３または４個の複数の小さな直径の通路１０２を通じ
てノズル本体３４内の小さなキドニー（ｋｉｄｎｅｙ）
キャビティ１０４に連通されており、このキドニーキャ
ビティは更にニードルキャビティ１０６に連通され、ニ
ードルキャビティはバルブシート３６に通じている。こ
の小さなキドニーキャビティ１０４およびニードルキャ
ビティ１０６は一緒になって小さな第２アキュムレータ
キャビティを形成しており、アキュムレータ穴９０、９
４、９６、９８および１００、および環状キャビティす
なわちリング通路９２で形成される第１アキュムレータ
キャビティから主燃料充填量が噴射される前に、噴射作
動の初めとして第２アキュムレータキャビティから前述
の少量の先立ち充填量が先ずエンジンシリンダに噴射さ
れる。このような先立ち充填量は全噴射燃料充填量の約
２〜２０パーセントであることが好ましく、全充填量の
約５〜１０パーセントであることが最も好ましい。
【００６９】円筒形のニードルガイド通路１０８がノズ
ル本体３４の内部でその上端面３２とキドニーキャビテ
ィ１０４との間に軸線方向に形成されている。噴射ニー
ドルバルブ１１０は上側ガイド部分１１２を有し、この
部分はガイド通路１０８内部を軸線方向にスライド可能
に且つシール状態に嵌合されている。ニードル１１０の
上側ガイド部分１１２は比較的大きな直径で作られ、そ
の下方はキドニーキャビティ１０４の内部でニードル１
１０は下方へ向けて比較的小さな直径のシャンク部分１
１４へとテーパーを付形されており、このシャンク部分
は円錐形のニードル先端１１６にて終端している。ガイ
ド通路１０８内部での上側ニードルガイド部分１１２の
スライド嵌合は実質的に流体密であり、バルブシート３
６内でニードル先端１１６の正確な芯出を再現するため
に十分にバルブシート３６に接近されていて、ニードル
がガイドされていないか先端から軸線方向に離れた箇所
でガイドされていた既成のアキュムレータ形式の噴射装
置に比較して、噴射作動の各々の終了時の近くでの鋭い
燃料遮断および良好な霧化を与えると共に、構成要素の
寿命を延長させる。
【００７０】噴射ニードル１１０は平坦な横方向頂面１
１８をそのガイド部分１１２の上端部に有しており、頂
面１１８はノズル本体３４の上端面３２より僅か上方に
位置されている。小さな位置決めピン１２０がニードル
の頂面１１８から軸線方向上方へ向けて延在して、ばね
ガイドおよびニードルダンパー部材１２２をニードル１
１０に対して同軸的に位置決めしている。ガイド／ダン
パー部材１２２は位置決めピン１２０の上に嵌合し、平
坦な環状緩衝ベース１２４を有しており、このベースは
ニードル１１０の頂面上に座着する。緩衝ベース１２４
は後述するようにニードル閉止作動の流体的な緩衝を行
う緩衝フランジ手段を与える。ガイド／ダンパー１２２
の縮径された上方へ向けて突出するばね位置決め部分１
２６はニードルばねのための半径方向の芯出を行う。注
目すべきは、ニードル１１０の頂面１１８、それ故にガ
イド／ダンパー１２２の平坦な環状ベース部分１２４も
また、ニードル１１０の完全閉止位置におけるノズル本
体３４の上端面３２の上方へ移動され、これがニードル
ばねによるニードル１１０の完全な閉止を保証するとい
うことである。
【００７１】細長い円筒形のばねキャビティ１２８は、
ノズル本体３４の上端面３２からアキュムレータ本体２
６の長さの大部分を通して軸線方向上方へ延在し、上端
面１３０にて終端している。ニードルばねは螺旋形の圧
縮ばね１３２であり、ばねキャビティ１２８の内部に軸
線方向に配置され、その下端部はカイド／ダンパー１２
２の環状ベース１２４に対して座着され、上端部はキャ
ビティ１２８の端面１３０に対して座着される。
【００７２】ばねキャビティ１２８の上端部１３０から
アキュムレータ本体２６の上端面２４を通して軸線方向
上方へプランジャーガイドおよびシール通路１３４が延
在しており、その内部にはニードルプランジャー１３６
の円筒形の上側シール部分１３８がスライド可能且つシ
ール状態で嵌合されている。ニードルプランジャー１３
６は上端部１４０を有し、この上端部は緩衝キャビティ
７０にて露出されているが、上側本体面２４の下方、そ
れ故にプレート７１の通常の座着位置におけるストップ
プレート７１の底面の下方で、通路１３４内に僅かに入
り込んでいる。プランジャー端部１４０とプレート７１
との間の間隙量が予混合先立ち充填量のためのニードル
リフトに関する小さな予備的な増分量の高さを定める。
プランジャー１３６は上端部１４０から軸線方向下方へ
一体部材として延在し、これは円筒形のシール部分１３
８および細長い円筒形の下端部１４２を含み、この下端
部はばね１３２を通して下端部１４４へ延在し、この下
端部はニードルガイド／ダンパー１２２の上方への突起
１２６に対面され且つ接近される。ばねキャビティ１２
８は排出通路１４６を通してアキュムレータ本体２６と
増圧本体１８との間の境界面で燃料供給導管７６へ連通
される。
【００７３】ニードルプランジャー１３６は増圧アキュ
ムレータ噴射装置１０の作動中はニードル１１０から独
立した能力で一連の機能を果たす。第１に、高圧ピスト
ン５２の増圧ストローク時に緩衝キャビティ７０内の増
圧流体圧力はストッププレート穴７４を通してプランジ
ャー１３６の上端部に対して作用して、プランジャー１
３６をガイド／ダンパー１２２に対して保持し、ばね１
３２に助成されてアキュムレータキャビティ内の増圧圧
力によるニードル１１０の下部に作用する上方へ向かう
力に抗して、ニードル１１０をニードルバルブシート３
６に対して保持する。
【００７４】第２に、ニードルプランジャー１３６の長
さはプランジャー端部１４０と座着されたストッププレ
ート７１との間の間隙量を定める。ニードル開動作動の
最初に、増圧した流体圧は、プレート７１の下面の一部
が本体上面２４に対してラップ嵌合（ｌａｐｐｅｄ ｆ
ｉｔ）によりマスクされ、また流体蒸気圧だけの作用を
受けるので、プレート７１に上方へ作用するよりもプレ
ート７１の一層大きな面に下方向へ作用する。従ってニ
ードル開動作動の最初のわずか後には、プレート７１は
積極的にプランジャー１３６を停止させ、それ故にニー
ドル１１２を完全リフトの小さな割合の位置に停止させ
るのであり、また先立ち充填量の噴射の時間は、プレー
ト７１の上方の増圧圧力が十分に排出されて、ニードル
１１２およびプランジャー１３６がプレート７１を座着
状態から離脱させて本体面２４から上方へ移動できるよ
うになる迄、行われる。
【００７５】第３に、プランジャー１３６の質量はニー
ドル１１０の質量に付加されて、ニードルの開動動作を
吸収しスローダウンさせるのであり、これはより大きな
第１アキュムレータキャビティからの主充填量に先行さ
れない前に、キャビティ１０４および１０６内の先立ち
充填量がエンジンシリンダに噴射できるようにするため
の時間を許容する付加された要素である。
【００７６】第４は、ニードル１１０およびプランジャ
ー１３６がニードル１１０の開動ストローク時に効果的
な一体構造となるように結合されて、プランジャー１３
６の上端部１４０はプレート７１と協動してニードルの
開動動作の終了を緩衝するように使用できる。プレート
７１がプランジャー１３６により緩衝キャビティ７０内
を上方へ向けて移動されるとき、プレート７１による流
体の排除はプレート７１の周辺と緩衝キャビティ７０の
環状壁との間の締め付け、およびプレート７１の頂部と
ショルダー７３との間の締め付けにより制限され、これ
により「スクイッシュ緩衝」と称する流体的緩衝作用に
よりニードル開動動作の上方の終端が緩衝される。これ
が開動作動の終端におけるニードルの跳ね返りを防止す
る。
【００７７】第５は、また非常に急速なニードル閉止動
作を可能にする極めて重要なことであるが、ニードル１
１０からのニードルプランジャー１３６の分離は既成の
アキュムレータ噴射ニードルに比較してニードル１１０
を比較的短く且つ非常に小さな質量にすることを可能に
し、これによりニードル１１０がばね１３２により非常
に素早く加速できて非常に迅速なニードル閉止作動を達
成できる。小質量および短い長さの分離されたニードル
１１０はまたバルブシートに対する衝突でニードルに蓄
積される圧縮エネルギー量を最少限にし、相応にニード
ル閉止の跳ね返りを最少限にする。分離されたニードル
１１０の質量は、既成のアキュムレータ噴射ニードルの
３分の１またはそれ以下のように小さく、質量の小さい
分離されたニードル１１０の閉止加速は約１００００〜
２００００Ｇｇの範囲と推定される。
【００７８】このような高速のニードル閉止動作によれ
ば、例え短く軽量なニードルといえどもニードルの跳ね
返りに対する確証を得るために閉止作動の終端を緩衝す
ることが望ましく、この機能はガイド／ダンパー１２２
により実施できる。ニードル閉止作動時にガイド／ダン
パー１２２およびニードル１１０が一層下がれば、レー
ル圧力の流体は下方のガイド／ダンパー１２２からその
平坦な環状ベース１２４または緩衝フランジ手段の周辺
とばねキャビティ１２０の壁部との間の括れを経てベー
ス１２４の上方へ移動する。このようにしてガイド／ダ
ンパーは衝撃緩衝器として作用して、スクイッシュ緩衝
作用によりニードル閉止を流体的に緩衝し、噴射時の終
端を緩和する。これはニードルがバルブシートに衝突す
ることでニードルの長さに沿って蓄積されてしまうこと
になる圧縮エネルギーによって動的または機械的に跳ね
返らないように防止する他の要素である。この閉止緩衝
効果はガイド／ダンパーベース１２４の周辺とばねキャ
ビティ１２８の面との間の半径方向の間隙を調整するこ
と、またはガイド／ダンパーベース１２４の底面および
ノズル本体３４の上面３２との間の軸線方向の間隙を調
整すること、またはその療法を調整することによって調
整できる。
【００７９】望まれるならば僅かな環状の解放キャビテ
ィ（図示せず）がばねキャビティ１２８の壁部内にその
キャビティ１２８の底端部から上方へ偏倚して備えられ
て、流体がニードル閉止ストロークの初期部分の間にガ
イド／ダンパーベース１２４の周辺をより一層自由にバ
イパスするようになす一方、閉止ストロークの最終部分
においてベース１２４の周辺とばねキャビティ１２８の
壁部との間に完全な括れを与えるようにすることができ
る。しかしながら実験によればガイド／ダンパーベース
１２４の周辺とばねキャビティ１２８の解放されていな
い円筒形の壁部との間の流体に関する括れは、短い非常
に軽量なニードル１１０により可能とされるニードル閉
止の高速さを阻害するようにスローダウンさせることな
く、ニードルの跳ね返りによる二次噴射を効果的に排除
することを示した。ニードルの跳ね返りのこのような排
除に関連するのはニードルが短いという事実である。こ
れはバルブシートに対する衝突によってニードルに蓄積
され得る長手方向の弾性圧縮エネルギー量の最少限化を
もたらす。
【００８０】ばねキャビティ１２８はニードル戻しばね
１３２を収容し、またニードル１１０の閉止ストローク
を緩衝するためにガイド／ダンパー１２２と協動すると
いう機能を果たすことに加えて、ニードルプランジャー
１３６の上側シール部分１３８とその通路１３４との
間、またはニードル１１０の上側ガイド部分１１２とそ
のガイド通路１０８との間、または下側アキュムレータ
本体面３０と上側ノズル本体面３２との間の内部境界面
を半径方向内方へ向けて超えた環状キャビティ９２から
漏洩する全ての増圧燃料を収集するように作用する。
【００８１】２．第１の実施例の作動 本発明の一般的な増圧形式のアキュムレータ噴射装置を
作動させる総体的な、および特別な装置が、前述した高
速ソレノイド駆動制御バルブを含めてベック氏他の米国
特許第４６２８８８１号に図示され、詳細に説明されて
おり、このような装置は本発明の増圧形式のアキュムレ
ータを作動させるために全て応用可能である。従って、
ベック氏他の米国特許第４６２８８８１号は本発明の増
圧形式のアキュムレータ噴射装置１０を作動させる装置
および方法に関する開示内容を参照することでここに組
み入れられる。
【００８２】本発明の作動は図１、図４、図８および図
１１〜図１３を参照して最も良く理解される。図１は増
圧および噴射作動のシーケンスの前に対応する位置で、
噴射装置１０を示している。入口／排出通路６４は本質
的には大気圧とされる十分に低い圧力へ排出されて、ば
ね６２が低圧ピストン４８および高圧ピストン５２をそ
れらの最上位置へ押圧できるようにするのであり、高圧
ピストン５２の下端部５６は燃料入口横断導管７８より
上方に位置される。燃料供給導管７６は一定してレール
圧力で燃料を供給し、ピストン５２の下方の高圧シリン
ダ５０は入口導管７８および燃料ポート７９を通して燃
料供給導管７６からレール圧力の燃料を充填されてい
る。噴射ニードル１１０はニードルバルブシート３６に
対して閉止されており、アキュムレータ入口チェックバ
ルブ８８もまた閉止されており、アキュムレータ内部の
燃料圧力はニードル閉止静圧であり、この圧力はクリス
プ（ｃｒｉｓｐ）ニードルの閉止時に比較的高く、閉止
迄燃料の霧化が良好で、例えあっても閉止付近の燃料の
滴りが最少限であるようにされることが好ましい。典型
的に、アキュムレータキャビティ内部のこの残存静圧は
約２１１ｋｇ／ｃｍ２（３０００ｐｓｉｇ）〜約４２２
ｋｇ／ｃｍ２（６０００ｐｓｉｇ）の範囲であり、最良
の燃料遮断当接を得るためにこの範囲のうちの高い圧力
部分であることが好ましい。ニードルストッププレート
７１はばね７２でアキュムレータ本体２６の上面２４に
対するそのシール位置に押圧される。ニードルプランジ
ャー１３６はこの噴射装置１０の休止状態において、下
端部１４４がガイド／ダンパー１２２に接触される位置
から、上端部１４０がストッププレート７１と接触する
位置までの何れかの位置とされる。
【００８３】レール圧力の燃料を作動流体入口通路６４
を通して低圧シリンダ４６内へ導き、低圧ピストン４８
を下方へ駆動させることによって増圧ストロークが行わ
れるのであり、このピストン４８は増圧ストロークのた
めに高圧ピストン５２を一緒になって下方へ運び、この
ストロークの範囲は時間計量を行うために通路６４を通
して付与する持続時間によるか、または圧力で計量する
ために通路６４を通して味く燃料の圧力によって、決定
されるのである。このり増圧ストロークの最大移動距離
は図４に示された高圧ピストン５２の位置までであり、
縮径部分５７の上端部は依然として高圧シリンダ出口ポ
ート８３より上方に位置し、このポート８３が露出され
るようになされる。この下方へ向かうピストンの増圧ス
トロークの間、燃料は高圧シリンダ５０内で加圧されて
圧縮され、この加圧および圧縮は高圧シリンダ出口ポー
ト８３、横断導管８２、長手方向通路８６、チェックバ
ルブ８８、およびアキュムレータ穴９０を通してアキュ
ムレータキャビティ全体に伝達され、この加圧され圧縮
された燃料は穴９０から環状キャビティ９２を通り、そ
こから環状穴９４、９６、９８および１００に入り、ま
たノズル通路１０２を下方へ向けて流れてキドニーキャ
ビティ１０４およびニードルキャビティ１０６の中へ入
る。このようにして噴射するためにアキュムレータキャ
ビティに用意された燃料の量はアキュムレータキャビテ
ィ内での燃料の圧縮程度に応じ、この圧縮程度は増圧ス
トロークにより与えられる圧力の程度に応じるのであ
り、またこれはアイドル運転での最小エンジン出力に関
しての約４２２〜４９２ｋｇ／ｃｍ２（６０００〜７０
００ｐｓｉｇ）の範囲から、最大エンジン出力に関して
の約１５４７ｋｇ／ｃｍ２（２２０００ｐｓｉｇ）また
はそれ以上までにわたる。
【００８４】増圧ストロークの間、高圧シリンダ５０内
部の次第に増圧された高い圧力は緩衝キャビティ７０を
通してニードルプランジャー１３６の上端面１４０に付
与される。プランジャー１３６はガイド／ダンパー１２
２に対して座着し、増圧されて得られた圧力はガイド／
ダンパー１２２に伝達され、そこからニードル１１０の
頂面に伝達され、またこの力はニードルばね１３２りの
力と一緒になってニードル１１０をそのバルブシート３
６にしっかりと保持する。ニードル１１０に作用するこ
の下方への力は、キドニーキャビティ１０４およびニー
ドルキャビティ１０６内の増圧された圧力によって定め
られてニードルの上側ガイド部分１１２の横断面とニー
ドルシート面積部分との間の面積差に対して上方へ作用
するような上方へ向かう力よりも大きい。
【００８５】増圧ストロークの終端において、噴射装置
１０は噴射の用意ができており、噴射は作動流体入口／
排出通路６４を、それ故に低圧シリンダ４６を低下した
圧力になる迄排出することによって開始される。これは
ピストンばね６２がピストン４８および５２の両方を上
方へ向けて通路６４のオリフィス作用で制御される速度
で移動できるようにするのであり、通路６４はこのとき
には排出導管として作用する。２段階のニードルリフト
の作動モードは図１１のグラフまたはチャートを参照し
て最も良く理解される。
【００８６】図１１の実線カーブ１４９は増圧された圧
力（増圧シリンダ５０内部の圧力）対時間のプロットを
表している。カーブ１４９は排出通路６４のオリフィス
作用によって制御される間の増圧シリンダ５０の内の圧
力の低下速度を示す。排出通路６４のオリフィス作用の
調整は、この低下速度、すなわち圧力／時間のカーブ１
４９の傾斜の対応した調整を生じる。従って、通路６４
のオリフィスの括れは大きいほど、排出流量は低減さ
れ、圧力／時間のカーブ１４９を平坦化する。一方、通
路６４の括れが小さいほど、対応して通路６４を通る排
出流量は増大し、圧力／時間のカーブ１４９の傾斜は急
勾配となる。
【００８７】点線のカーブ１５０はニードル位置対時間
を表し、ニードルリフトのタイミングがカーブ１４９で
表される増圧された圧力の低下に如何に係るかを示す。
【００８８】時間Ｔ０において噴射動作が排出通路６４
を通じての低圧シリンダ４６の排出開始によって作動す
るように設定される。この時刻において、ニードルは閉
止されており、すなわちリフトはゼロである。Ｔ０から
Ｔ１へ圧力が低下するとき、ニードルは閉止状態を保持
する。何故なら、
【数１】 ここでＡｐｌはプランジャー１３６の上側部分の横断面
積、Ｐｉｎｔは増圧シリンダ５０内部の圧力、Ｐａｃｃ
はアキュムレータキャビティ内の圧力、Ａｓｔｅｍはニ
ードル１１０の上側カイド部分１１２の面積、Ａ
ｓｅａｔはニードルバルブシートの面積、Ｆｓはニード
ルばね１３２の力である。
【００８９】時刻Ｔ１において、Ａｐｌ（Ｐｉｎｔ）＝
Ｐａｃｃ（Ａｓｔｅｍ−Ａｓｅａｔ）−Ｆｓのときに、
ニードルは先ずプレリフト増分量をリフト移動する。こ
の初期プレリフト増分量は、最大ニードルリフトの約１
〜２０パーセントの範囲であることが好ましい。カーブ
１５０には約５マイクロメーター、すなわち０．００５
ミリメートルであるときを示している。ニードルリフト
のこの低リフト量すなわちプレリフト増分量はプランジ
ャー１３６の上端部１４０がストッププレート７１の底
面に対してストップされたときに定まる。プレートはア
キュムレータ本体２６の上面２４に対して座着してシー
ルされる。時刻Ｔ１における圧力／時間のカーブ１４９
の上方へのブリップ（突出）はプランジャー１３６の上
方への移動によつて生じた増圧シリンダ５０の内部の瞬
間的な圧力サージを表す。時刻Ｔ１およびＴ２の間で、
ストッププレート７１は本体面２４に対して座着して維
持され、ニードルを固定的なプレリフト増分量の位置に
保持する。何故なら、
【数２】 ここでＡｐ２は上側本体面２４に対してシールされたス
トッププレートの横断面積、Ｆｓｌはプレートばね７２
の力である。
【００９０】ニードルのリフトは時刻Ｔ２において、
【数３】 のとき完全に開始される。図１１の例では、完全なニー
ドルリフトは約０．２ミリメートルである。時刻Ｔ２に
おいて、ストッププレート７１が上側本体面２４から離
脱して、プレート７１と面２４のショルダーとの間のシ
ールが破られ、プレート７１の底面７１’に作用する蒸
気圧はキャビティ７０内の大気圧に迄高まるようになさ
れる。プレート７１は次ぎに上方へ移動してストップシ
ョルダー７３に座着するようになされる。時刻Ｔ２付近
の圧力のブリップは、プランジャー１３６およびストッ
ププレート７１が上方へ移動するときに、増圧シリンダ
の５０内部の遷移圧力サージによって生じる。
【００９１】先立ち充填量の容積は一般にＴ１およびＴ
２の間の継続時間およびニードルプレリフト増分量の高
さの両方に比例して変化し、両方とも点線のカーブ１５
０で示されている。全燃料充填量の約２〜２０パーセン
トであることが好ましく、また全充填量の約５〜１０パ
ーセントであることが最も好ましい。
【００９２】図１２において、ニードル１１０がその完
全な開口位置で示されており、ニードル１１０、ガイド
／ダンパー１２２、プランジャー１３６およびストップ
プレート７１の全ては一体柱の内部に全て閉じ込まれ、
ストッププレート７１はショルダー７３に対して座着さ
れる。
【００９３】Ｔ１およびＴ２の近くのニードル開動動作
の２つの相は、ニードル１１０の質量にプランジャー１
３６の質量を付加することでスローダウンされ、また制
御される。プレリフト相がニードル／プランジャーの組
み合わせに十分なモーメントが蓄えられることを許容し
ない間、プレート７１をその座着されシールされた位置
から移動（ｊａｒ）させるために、ニードル１１０およ
びプランジャー１３６は非常に短い距離を移動する。次
ぎにニードル１１０、プランジャー１３６、およびプレ
ート７１が主噴射のために第２開動相において上方へ移
動すると、プレート７１は流体的なスクィッシュ緩衝に
よって開動作動の終端を緩衝する。これはプレート７１
の上方から下方への流体の流れを制約するプレート７１
の外側環状面の間の密接に制約された周辺領域により、
およびプレート７１の上面がその組み合うショルダー７
３に接近するにつれて狭まる間隙によって、生じる。こ
の結果、開動作動の終端においてニードルの跳ね返りが
実質的に排除されるのであり、噴射の主部分の開始時に
良好なスプレーの一様性が得られる。
【００９４】第２相、すなわち噴射作動の主部分の間、
次式が成り立つ限りニードルは開いた状態を保持する。
【数４】 次式が成り立つとき、ニードルの閉止作動が開始され
る。
【数５】 ニードルの閉止はその後時刻Ｔ３において完全な閉止が
生じる迄に迅速に行われる。ニードル１１０のプランジ
ャー１３６からの分離がニードル閉止時に著しく有効質
量およびそれ故にニードルの慣性を低減して、ニードル
１１０がばね１３２によって非常に急激に加速でき、こ
れにより迅速なクリスプ閉止作動を達成できるようにす
る。また同時に、分離されたニードル１１０の小さな質
量および短い長さは、閉止のためのバルブシートとの衝
突によってニードルに蓄積され得る圧縮エネルギーの量
を最少限にすることでニードルの跳ね返りを最少限にす
る。
【００９５】上述で言及したように、本発明の噴射装置
は一層既成の単段噴射装置として使用でき、これはレー
トプレート７１を組立時に反転させ、これによりプレー
トの粗い面７１’’が本体２４上にシール状態でなく座
着されて、本質的に正味流体圧がレートプレートに付与
されないようにされるだけでなし得る。従ってニードル
は開かれ、リフト移動され、そして次式が成立する限り
において開口状態を保持する。
【数６】
【００９６】本発明の装置は従って単段および２段階の
噴射装置の両方を製造することに関心を持つ製造業者に
かなりの自由を与える。
【００９７】図１３は、閉止時のニードルプランジャー
１３６からのニードル１１０およびそのガイド／ダンパ
ー１２２の分離を示す。ニードル１１０およびガイド／
ダンパー１２２はニードルプランジャー１３６とは完全
に別個の部品であるから、それらは図１２の開口位置か
ら閉止作動を経て図１３の閉止位置へとプランジャー１
３６から完全に独立して駆動されることができる。
【００９８】ニードルの跳ね返りもまた、ガイド／ダン
パー１２４のフランジ付き周辺およびばねキャビティ１
２８の円筒形表面の間の小さな間隙によって、またガイ
ド／ダンパー１２４の底部およびノズル本体３４の上面
３２の間の制限された間隙によって生じたスクイッシュ
緩衝効果によって最少限にされる。非常に軽量の短いニ
ードル１１０は、緩衝により制御されねばならないにニ
ードル慣性の大きさを最少限にすることによってこのよ
うなスクィッシュ緩衝に協調する。これらの要素が協動
して、ニードルの跳ね返りは本発明において実質的に排
除できる。比較的高い閉止アキュムレータ圧力により、
閉止されるニードルの跳ね返りを実質的に排除すること
と組み合わされて、迅速なクリプス閉止作動はニードル
が閉止される迄完全な燃料霧化を可能にして、最適な点
火に備える。閉止時に燃料の鋭い閉止のカットオフおよ
び燃料の滴り落ちの排除が、煙や炭化水素の放出物を最
少限に抑える上で重要である。
【００９９】注目すべきは、ガイド／ダンパー、および
ばねキャビティ１２８の表面およびノズル本体３４の表
面３２に対するその小さな間隙で表されるニードル閉止
ダンパーは、ニードル先端１１６およびバルブシート３
６から隔てられるということである。このことは閉止時
に、バルブシートにニードルが接近するときに大流量係
数得られるようなニードル先端およびバルブシートの効
果的な形状付形を可能にする。このような大流量係数は
閉止に至る迄良好な霧化を得るためにシートの近くに高
圧が維持されることを可能にする。
【０１００】ニードル閉止において鋭い燃料遮断を保証
する他の要素は、ニードルシート３６に対するガイド通
路１０８内のニードルガイド部分１１２の密接な接近で
ある。これにより、ニードルは一貫して同芯的にシート
に接触するように絶えずガイドされることが意味され
る。これは既成のアキュムレータ噴射ニードルよりも噴
射の終端を強力にすることの要素であり、この結果とし
て噴射の終端においてより一層良好な霧化を得る。シー
トにおけるニードルの一貫した同芯的な閉止の規制は、
大流量係数およびその結果として閉止の大圧力および良
好な霧化を保証する。
【０１０１】図１１を再び参照すれば、本発明は如何な
る特定の時間間隔に制限されることはないが、典型的に
Ｔ０からＴ１迄の時間は約０．１〜０．３ミリ秒の程度
であり、Ｔ１からＴ２迄の時間は約４〜８ミリ秒の程度
である。比較として、既成の悪形式の噴射装置では、ニ
ードルは約０．２ミリ秒の程度で完全に開口される。
【０１０２】増圧された圧力の低下速度を制御する代替
例または付随として、図１１に排出通路６４のオリフィ
ス作用によってカーブ１４９で表されるように低圧シリ
ンダ４６からの排出速度をスローダウンさせるために、
低圧シリンダ４６からの排出速度は排出来の圧力レベル
を調整することで制御される。従って、通路６４内の排
出圧力を上昇させることで、低圧シリンダ４６と排出通
路６４との間の圧力差は小さくなり、これに応答して低
圧シリンダ４６からの流体排出速度は相応に低下され、
従って図１１の増圧圧力／時間のカーブ１４９は平坦化
される。逆に、排出通路６４内の排出圧力レベルの低下
は低圧シリンダ４６と排出通路６４との間の圧力差を高
め、図１１の増圧圧力／時間のカーブ１４９を急勾配に
する。このような調整はそれ故に、Ｔ０およびＴ１の
間、およびＴ１およびＴ２の間の初期時間間隔を変化さ
せる。
【０１０３】少量の初期先立ち充填量に続き主充填量を
与える本発明のニードルの２段階作動は重要な利点を有
する。先立ち充填量における少量燃料はニードルが完全
に開口される前に着火され、従って主充填量が噴射され
たときには燃焼が開始されている。このことは、点火さ
れる前に通常のような大きな割合の主充填量を噴射させ
ず、主充填量は噴射直後に着火するようになす。このこ
とは騒音の著しい低減を与え、燃費を改善し、煙を排除
する。また、望ましくない排気放出物、特に窒素酸化物
および炭化水素を著しく減少させる。
【０１０４】本発明の増圧形態１０の前述の説明におい
て、完全なニードルのリフトはストップショルダー７３
に対するストッププレート７１の係合により決定される
ように示された。これは高出力エンジンの設定に関して
は常に正しい。しかしながらシートからのニードルのリ
フト量は実際は、図１４〜図１７に示された本発明の無
増圧形態に関連して以下に示される説明するように、ア
キュムレータの開口および閉止圧力の間の差圧にほぼ比
例して変化する。従って低および中エンジン出力設定に
関しては、ストッププレート７１がショルダー７３に完
全に座着するのに十分な第２の噴射主相においては、典
型的にニードルはシートからリフトしない。
【０１０５】３．第１実施例の変形例 図９はストッププレート７１ａを示しており、このスト
ッププレート７１ａの下方へ向かう環状の軸線方向の凹
部１４７の深さによってプレリフト増分量を定めてい
る。ここで、図示されたプランジャー１３６ａの最下位
置において、その頂面１４０ａはアキュムレータ本体２
６の上面２４と整合している。この変更はストッププレ
ート７１ａが図１、図４および図８のストッププレート
７１よりも厚くすることができ、これによりプランジャ
ー１３６ａと衝突したときにプレート７１ａの撓む可能
性を最少限にして、プレート７１ａの底面と上側本体面
２４との間でのシールの保証を保証する。増圧本体１８
ａの緩衝キャビティ７０ａは厚いプレート７１ａを受入
れるために相応に深く作られる。図９の形態の重要な利
点は、増圧およびアキュムレータ本体の軸線方向の寸法
およびニードル／プランジャーの組み合わせ寸法は重要
でなく、ストップ／レート（ｒａｔｅ）プレートの適当
な作動を得るための正しい寸法は、何れかの望ましい軸
線方向の深さの凹部１４７を有するストップ／レートプ
レート７１ａを選択することで簡単に達成できる。これ
は間に製造を簡単化し、表面の機械加工公差を最少限に
する。
【０１０６】図１０は、ストッププレートと本体との間
のプレリフトシールがプレートに対するプランジャーの
衝突によって破壊される可能性を排除する更に改良した
ストッププレート構造を示している。この場合、２つの
環状シールがそれぞれ本体に対するストッププレート７
１および７１ａの各々の平坦シールに替えて使用され
る。図１０の形態において、プレート７１ｂはまだ厚く
作られて、深い環状の軸線方向凹部１４７ｂをプレート
７１ｂの底部に受入れるようになされており、またプラ
ンジャー１３６ｂの上端部は図示されたプランジャー１
３６ｂの最下位置の凹部１４７ｂの中に延在している。
移動するプレリフト増分量はプランジャー１３６ｂの上
端面１４０ｂとプレート凹部１４７ｂの端部との間の空
間によって定められる。第１のラップシールはプレート
７１ｂの円筒形の外周面と、緩衝キャビティ７０ｂの円
筒面との間に備えら、第２のラップシールはプランジャ
ー１３６ｂの円筒面とプレート凹部１４７ｂの対向円筒
面とのとの間に備えられている。これらの２つの環状シ
ールは他の２つの形態における単一の平坦シールと同じ
シール機能を果たすが、プレート７１ｂに対してプラン
ジャー１３６ｂが衝突して破壊され得ない。緩衝キャビ
ティ７０ｂは厚いストッププレート７１ｂを受入れるよ
うに更に深さを与えられている。
【０１０７】図１０の実施例において、完全リフトのニ
ードル開口の流体圧による緩衝はプレート７１ｂの頂面
とショルダー７３ｂとの間の、プレート７１ｂがショル
ダー７３ｂに接近するような緊縮によって行われる。
【０１０８】図１４は更に他の変更された本発明の全体
を符号１０ｃで示された増圧形式を示し、これは図８、
図９および図１０に示した本発明の形態に似た２段階ニ
ードルリフトを達成するためにニードルストップおよび
緩衝プレートまたは部材を使用している。しかしなが
ら、図１４に示される形態で、ストップ部材７１ｃはラ
ップ（ｌａｐ）嵌合ピン４１０を有し、このピンは軸線
方向にスライド可能で、ストップ部材７１ｃを通して軸
線方向穴４１２内は流体密シールが形成されている。図
８、図９および図１０に示した形態のストップにより、
ストップ部材７１ｃは底面がアキュムレータ本体２６の
頂面２４により形成されたショルダーに対してシール状
態でラップ嵌合されている。この構造によれば、緩衝キ
ャビティ７０ｃからの増圧圧力は他の形態におけるよう
にはストップまたは部材の穴を通して直接に伝達され
ず、またニードル保持力は噴射作動の前にピン４１０の
頂部に対して作用する増圧された流体圧力により与えら
れる。この構造は増圧流体が第１のプレリフトのニード
ル移動段階においてストップ部材の下側にはいることを
最少限に抑え、第１段階のニードルリフト作動の過早終
了が生じないように保証する。
【０１０９】図８に示した本発明の形態によるように、
ニードルプランジャー１３６の上端部１４０はニードル
の閉止位置においてアキュムレータ本体２６の上面２４
より下方に偏倚される。この偏倚量は小さな初期ニード
ルリフトの程度を決定し、先立ち充填量を与える。
【０１１０】高圧の増圧ピストン５２が噴射作動の開始
において引込みを開始すると、緩衝キャビティ７０ｃの
内部の減圧された流体圧力はニードルに作用するアキュ
ムレータ流体圧力の上方へ向かう力がニードルばねの下
方へ向かう力およびピン４１０に作用する流体圧力に打
ち勝って、プレリフト増分量のニードルの移動が生じる
ようになす。このような第１段階のニードル移動はニー
ドルプランジャー１３６の上端部１４０がストップ部材
すなわちプレート７１ｃの底面に当接することで停止さ
れる。このとき、緩衝キャビティ７０ｃの内部の流体圧
力のストップ部材７１ｃおよびそのピン４１０に対して
下方へ作用する力と、ニードルばねの下方へ向かう力と
の和は、ニードルに作用するアキュムレータ流体圧力の
上方へ向かう力よりも依然として大きく、座着したスト
ップ部材７１ｃに対するニードルプランジャー１３６の
積極的な停止を行う。増圧ピストン５２が更に上方へ引
込められて緩衝キャビティ７０ｃの内部の流体圧力を更
に低下させると、ニードルに対するアキュムレータの流
体圧力の上方への力は、順次にストップ部材７１ｃおよ
びそのピン４１０に対する流体圧力の下方へ向かう力お
よびニードルばねの力に打ち勝ち、ニードルプランジャ
ー１３６がストップ部材７１ｃから離脱してニードルが
その完全に開口される位置へ移動できるようになし、こ
の位置はストップ部材７１ｃの上面が緩衝キャビティ７
０ｃの頂部のストップショルダー７ｃに対して係合する
ことによって定められる。
【０１１１】Ｂ．第２実施例 図１５、図１６および図１７は、増圧アキュムレータ噴
射装置に適用されて示された全体を符号２５０で示す縦
の２段階ニードルリフト制御装置を示す。ニードルリフ
ト制御装置２５０は流体回路の形態をしており、低圧の
増圧ピストン２５４の上方の低圧シリンダ２５２から入
口／排出通路２５６を通して２段階で排出する。これは
更に、高圧の増圧ピストン２５８の２段階の上方へ向か
う移動およびこの結果として２段階での高圧の増圧シリ
ンダ２６０の圧力解放を生じ、これが第１の低リフト増
分量の噴射ニードル２６２の移動を引き起こし、次ぎに
ニードル２６２の全リフト移動を引き起こす。ニードル
２６２は図１５に一体ニードル構造でカイド穴２６３内
を軸線方向にスライド可能として図解的に示されてい
る。しかしながら分割ニードルも図１〜図１４に示され
た本発明の形態としてしようできることは理解されねば
ならない。本発明の増圧形態は図１５、図１６および図
１７の２段階流体リフト制御装置２５０に関連して使用
されており、これはニードルストップおよびプレート７
１のような緩衝ウェーハを２段階ニードルリフト制御を
行うために使用していないが、図１〜図１４の増圧噴射
装置と構造的および機能的に同じであるといえる。
【０１１２】１．第２実施例の構造 図１５は増圧ストロークを発生させるために駆動状態の
ニードルリフト制御装置を示しており、レール圧力が入
口／排出通路２５６を通して低圧シリンダ２５２へ付与
され、低圧ピストン２５４および高圧ピストン２５８は
最下位置にあってニードル２６２は閉止されている。図
１６は流体回路２５０を示し、この回路は不作動状態
で、予備的な緩やかな排出状態にあり、流体圧は低圧シ
リンダ２５４から入口／排出通路２５６を通してゆっく
り排出され、低圧および高圧ピストン２５２および２５
８のそれぞれは僅かに上昇されて高圧シリンダ２６０内
の圧力を部分的に解放し、これにより予備的な呈リフト
増分量のニードルの移動を可能にしている。図１７は不
作動状態で完全排出状態にある流体回路２５０を示して
おり、流体圧力は低圧シリンダ２５４から入口／排出通
路２５６を通して完全に排出され、低圧および高圧ピス
トン２５２および２５８のそれぞれが完全に上方へ移動
できるようになし、高圧の増圧シリンダ２６０の内部の
流体圧力は完全なニードルのリフトを行わせるために十
分に減圧されている。
【０１１３】図１５を参照すれば、ニードル制御装置２
５０は第１のベースとしてタンデムバルブ構成を有し、
これは全体を符号２６４で示された高速ソレノイドバル
ブおよび全体を符号２６６で示された制御バルブを含ん
で構成され、制御バルブはそば２６４の作動に応じて作
動される。ソレノイドバルブ２６４はバルブ本体内部に
バルブチャンバー２６８を有し、バルブシートカートリ
ッジ２７０がチャンバー２６８内に備えられている。供
給ボールポペット２７２が供給チャンバー２７４の内部
に配置され、このチャンバーはバルブチャンバー２６８
の一端に形成され、供給チャンバー２７４は供給通路２
７６を通してレール圧力の燃料を受入れる。排出ボール
ポペットツト２７８は排出チャンバー２８０内に配置さ
れ、このチャンバーはバルブチャンバー２６８の他端に
形成されて排出通路２８２と連通され、排出通路２８２
は大気圧より多少高くできる排出圧力、例えば約２．１
ｋｇ／ｃｍ２（３０ｐｓｉｇ）に連通しており、排出圧
力は望まれるならば大気圧とすることができる。
【０１１４】バルブシートカートリッジ２７０は軸線方
向通路２８４を有し、この通路を通してボール２７２お
よび２７８の両方のシートと連通している。ボール離隔
ピン２８６が通路２８４を通して延在し、ボール２７２
および２７８を２つのバルブシート間の距離よりも大き
く引き離して保持し、これにより何れかのボールが座着
したときに他方のボールは座着できないようにしてい
る。制御導管２８８がカートリッジ通路２８４と連通
し、そこからバルブシートの両方と連通している。ソレ
ノイド２９０がボール２７２および２７８およびボール
シートと軸線方向に整合しており、またアーマチュアピ
ン２９２を有し、このピンは図１５に示したソレノイド
２９０の付勢状態において排出ボール２７８をそのシー
トに対して閉塞させ、これにより供給ボール２７２はシ
ートから離脱される。図１６および図１７の両方に示さ
れるようにソレノイド２９０の消勢状態において、排出
ボール２７８は解放されて供給チャンバー２７４の内部
のレール圧力の燃料が供給ボール２７２をそのシートに
対して閉塞できるようにさせ、これは更に排出ボール２
７８がそのシートからリフト移動を生じるようにさせ
る。
【０１１５】制御バルブ２６６はバルブ本体内部に収集
し２９４を有し、制御ピストン２９６はシリンダ２９４
の中をスライド可能である。燃料供給導管２９８はソレ
ノイドバルブ制御導管２８８からチェックバルブ３００
を通してピストン２９６の後部のシリンダ２９４へ連通
する。可変ブリードオリフィス３０２はピストン２９６
の後方のシリンダ２９４から増分的排出導管３０４を通
してソレノイドバルブ制御導管２８８まで出口連通を形
成している。ブリードオリフィス３０２はオリフィス３
０２を通るブリード速度を調整するための調整ニードル
３０６のような手動調整手段を有し、またはエンジン運
転の状態に応じて制御される自動調整手段を有し得る。
ブリードオリフィス３０２は加圧流体がピストン２９６
の後方のブリードシリンダ２９４からゆっくりとブリー
ドされてピストン２９６のゆつくりした引込みを可能に
するようになされている。
【０１１６】第１排出導管３０８はシリンダ２９４と連
通しているが、図１５に見られるように完全に前進され
作動位置のピストン２９６によって完全に閉鎖される。
ピストン２９６は環状のリリーフすなわち縮径部３１０
をピストンヘッド付近に有し、これは図１５に示される
ようにピストン２９６の完全な前進位置で第１排出導管
３０８から偏倚されるが、ピストン２９６が図１７に示
されるように引込み位置へ移動されると、排出導管３０
８と整合するようにシフトされる。ピストンヘッドリリ
ーフ３１０は望まれるならば軸線方向に配向されたブリ
ード溝の環状配列とされることができる。低圧の増圧シ
リンダ２５４の入口／排出通路２５６はピストン２９６
が全ての位置においてもそのヘッド前方でシリンダ２９
４と連通し、またピストン２９６が図１７に示されるよ
うに完全な排出位置に引込んだときに第１排出導管３０
８と流体連通される。
【０１１７】ポペットバルブが制御バルブ２６６本体に
担持され、シリンダ２９４およびピストン２９６と軸線
方向に整合され、ピストン２９６のヘッドの前方に間隔
を隔てられる。このポペットバルブは環状バルブシート
部材３１２およびボールポペット３１４を含み、ボール
ポペットは高圧ボールチャンバーに担持される。チャン
バー３１６はレール圧力の液体燃料を供給通路２７６か
ら供給導管３１８を通して供給される。ボール３１４は
通常は図１６および図１７に示されるように閉じた座着
した位置にボールチャンバー３１６内部の燃料のレール
圧力によって保持される。ボールアクチュエータピン３
２０はピストン２９６のヘッドから延在しており、図１
５に示されるように完全に作動されて前進されたピスト
ン２９６の位置でボール３１４をシートから離脱させ
て、レール圧力の燃料をシート部材３１２、シリンダ２
９４および入口／排出通路２５６を通して低圧の増圧シ
リンダ２５２へ供給して、増圧ストロークを行わせる。
【０１１８】２．第２実施例の作動 作動において、図１５〜図１７の２段階ニードルリフト
制御装置２５０は最初に増圧ストロークを行い、この間
にアキュムレータは増圧圧力の燃料を充填され、高圧の
増圧シリンダの高圧流体圧力はニードルを保持する。次
ぎに、エンジンの噴射に関するプログラムされた時間に
プレリフトすなわち低リフトのニードル移動が行われて
先立ち充填量の噴射が行われ、次ぎに主燃料充填のため
に完全なニードルのリフトが行われる。
【０１１９】制御装置２５０のこの作動シーケンスは図
１７に示された完全な解除状態にて開始される。図１７
の状態では、ソレノイド２９０は消勢され、そのアーマ
チュアピン２９２は右方に引込められ、供給ボール２７
２はレール圧力の燃料の影響を受けて座着され、そして
排出ボール２７８はシートから離脱されている。燃料圧
力は制御バルブ２６６のシリンダ２９４からブリードオ
リフィス３０２、増分的な排出導管３０４、制御導管２
８８、シートカートリッジ２７０の軸線方向通路２８
４、そして排出ボール２７８を過ぎて、その排出チャン
バー２８０および排出通路２８２を通して排出されてい
る。このような排出は制御バルブピストン２９６に右方
へ向けてその完全排出位置へとシフトを起こさせ、この
位置で加圧流体は低圧の増圧シリンダ２５４から入口／
排出通路２５６、シリンダ２９６、第１排出導管３０８
を通して排出され、このようにして低圧および高圧の増
圧ピストン２５２および２５８をそれぞれ完全な引込み
位置すなわち完全なリフト位置へ移動させ、噴射ニード
ル２６２は閉止される。制御バルブ２６６のボール３１
４は座着され、レール圧力の燃料が低圧の増圧シリンダ
２５４の中に流入しないように遮断する。
【０１２０】ソレノイド２９０の付勢は制御装置２５０
を図１５に示された状態に移動させる。ソレノイド２９
０が付勢されると、そのアーマチュアピン２９２は図示
したように左方へ伸長され、排出ボール２７８を座着さ
せ且つ供給ボール２７２をシートから離脱させる。レー
ル圧力の燃料は供給通路２７６から供給ボールチャンバ
ー２７４を通り、カートリッジ２７０の軸線方向通路２
８４を通って供給ボール２７２を過ぎ、そこから制御導
管２８８、供給導管２９８を通り、オープンチェックバ
ルブ３００を過ぎて制御バルブシリンダ２９４の中に流
入して、図面で見て左方へとピストン２９６をその完全
な前進位置へ移動させる。この位置で、ピストン２９６
は第１排出導管３０８を閉鎖し、ボール３１４をシート
から離脱させて、レール圧力の燃料が供給通路２７６か
ら導管３１８、ボールチャンバー３１６、ボールシート
部材３１２、シリンダ２９４、および入口／排出通路２
５６を通して低圧の増圧シリンダ２５２の中へ流入し
て、増圧ピストン２５４および２５８の下方へ向かう増
圧ストロークを発生させて、これによりアキュムレータ
を充填するように流れる。制御装置２５０はこのように
噴射作動のために噴射装置を準備し、ソレノイドが付勢
されている間はこの装置は２段階のニードルリフト作動
シーケンスに備えるのである。
【０１２１】２段階噴射作動はソレノイド２９０を消勢
して開始されるのであり、これはソレノイドバルブ２６
４を図１６に示された状態に瞬時に移動し、供給ボール
２７２は座着され、排出ボール２７８はシートから離脱
される。チェックバルブ３００はここで座着され、ピス
トン２９６の後方の制御バルブシリンダ２９４からの燃
料の唯一の逃げ路はブリードオリフィス３０２を通る経
路となる。このソレノイド２９０が消勢されると完全な
レール圧力がシリンダ２９４にピストン２９６の前方で
与えられ、この圧力はピストン２９６を引込み方向へ
と、図面で見て右方へ押圧する。ピストン２９６はここ
で可変ブリードオリフィス３０２によつて制御される速
度で右方へ引込められ、最初にボール３１４を座着さ
せ、次きにシリンダ２９４内の容積をピストン２９６の
ヘッド側にて増大させ、これは低圧の増圧シリンダ２５
４の内部の流体圧力を低下させて増圧ピストン２５２お
よび２５８の増分的な上方へ向かう移動を許容し、ニー
ドル上方の増圧圧力を低下させて低リフトすなわちプレ
リフト増分量のニードルリフトを生じさせ、先立ち充填
量が噴射されるようにする。
【０１２２】図１６は制御装置２５０をこの低リフトす
なわちプレリフト状態で示しており、図１６の左方の垂
直矢印の間の間隙は増圧ピストンの低リフトの移動増分
量を示す。低リフト状態はピストン２９６が図１６に見
られるように第１排出導管３０８を閉鎖している限り実
際に維持され、低リフト状態の時間間隔は燃料がピスト
ン２９６の後方から可変ブリードオリフィス３０２を通
して流出する速度で決定される。主噴射作動はピストン
２９６が図１６に示される位置から図１７に示される位
置へ後退するときにピストン２９６の縮径ヘッド部分３
１０が第１排出導管３０８と整合したときに、開始され
る。図２０の図面の左側の垂直矢印の間の間隙は増圧ピ
ストンの完全なリフトの移動増分量を示す。
【０１２３】図１５〜図１７の２段階ニードルリフトの
流体圧制御装置２５０が増圧形式のアキュムレータ噴射
装置に応用されて図示され且つ上述で説明されたが、出
願中の第９３０９８１号に記載されたような無増圧形式
のアキュムレータにも等しく応用できることが理解され
ねばならない。図１５〜図１７の装置２５０の無増圧ア
キュムレータ噴射装置への適用は、作動流体のための入
口／排出通路が無増圧噴射装置の入口／排出通路に連結
される。次ぎに流体装置２５０は２段階排出を直接にば
ねキャビティ２１８へ与え、そこから直接にニードル２
０４の頂部へ与えられて２段階のニードルリフトが行わ
れるようにする。
【０１２４】Ｃ．第３実施例 他の形態の２段階ニードルリフト制御装置が図１８およ
び図１９に示されており、この装置は流体制御回路を有
し、この回路は図１５〜図１７に示された形態の流体回
路に非常に似ているが、ニードルリフトの第１の増分量
を正確に決定するために積極的な停止士だすなわちスト
ップを組入れている。図１８および図１９の装置はまた
増圧形態のアキュムレータ噴射装置に応用されて示され
ている。図１８および図１９の制御装置はストップピス
トンをニードルおよびそのプランジャーと軸線方向に整
合させて具備しており、側方へ偏倚された増圧装置を有
している。この噴射装置の構造配置は図１８に示されて
おり、初めて説明するが実現する流体回路は図１９に図
解的に示されている。
【０１２５】１．第３実施例の構造 図１８を参照すれば、噴射装置は全体を符号３３０で示
され、上側本体３３２を有しており、片方へ偏倚された
増圧部分３３４、および噴射ニードルとほぼ軸線方向に
整合されたストップピストン部分３３６を備えている。
ストップピストン本体部分３３６と軸線方向に整合され
且つその下方にはアキュムレータ本体３３８があり、両
者の間にはラップシールが備えられている。ノズル本体
３４０は噴射装置３３０の下端部を形成しており、アキ
ュムレータ本体３３９の下端部に対してラップシールを
有している。３つの本体３３２、３３８および３４０は
噴射装置ハウジングで互いに緊締され、アキュムレータ
本体３３８およびノズル本体３４０がハウジング３４２
の内部に座着され、上側本体３３２のストップピストン
部分３３６はハウジング３４２の上端部に螺合連結され
ている。Ｏ−リングシール３４４がハウジング３４２の
頂部および上側本体３３２の間に係合している。
【０１２６】噴射装置３３０の増圧部分３３４は単に図
解的に示され、図１〜図１４に示された噴射装置１０の
増圧部分に似た構成要素を有していて、本質的に同様に
機能するということが理解されるべきである。噴射装置
３３０の増圧部分は低圧シリンダ３４８の内部をスライ
ド可能な低圧増圧ピストン３４６を含み、低圧シリンダ
３４８と連通する入口／排出通路３５０を備えている。
高圧増圧ピストン３５２は高圧シリンダ３５４の内部を
スライド可能である。
【０１２７】増圧導管３５６は高圧シリンダ３５４の内
側の下端部から解放へストップピストン本体部分３３６
を通してチエックバルブ３５８へ導かれ、チェックバル
ブは第１アキュムレータキャビティの入口として作用す
る。従って、増圧圧力導管３５６は高圧圧力燃料をチェ
ックバルブ３５８に通して長手方向に配置されたアキュ
ムレータ穴３６０へと導き、これは図４に見られるよう
に本発明の第１の形態で増圧加圧された燃料がチェック
バルブ８８を通してアキュムレータ穴９０の中へ導かれ
るのと同様に行われる。
【０１２８】ストップピストン部分３３６の底部および
アキュムレータ本体３３８の頂部の間の境界面の下方で
は、図１８に示された噴射装置３３０の構造および作動
は、アキュムレータ本体２６の頂面２４より解放の図１
〜図１４の噴射装置１０のそれらと本質的に同じであ
る。多少の変化は以下に注意書きされる。従って、噴射
装置３３０の第１アキュムレータキャビティはアキュム
レータ本体３３８のまわりに円周方向に間隔を隔てて配
置された穴３６０に似た一連のアキュムレータ穴を含ん
で構成され、これらはアキュムレータ本体３３８の底部
に形成される環状キャビティ３６２で互いに連通されて
いる。第１アキュムレータキャビティは環状キャビティ
３６２からノズル本体３４０の通路３６４を通してキド
ニーキャビティ３６６に連通し、そこからニードルキャ
ビティ３６８へ連通される。ニードル３７０は通常は閉
止位置へ向けてニードルばね３７２およびガイド／ダン
パー３７４で押圧され、これらはばねキャビティ３７５
の内部に配置されている。
【０１２９】ニードルプランジャー３７６はガイド／ダ
ンパー３７４からばね３７２、およびアキュムレータ本
体３４２の上端部のプランジャーガイド穴３７８を通し
て上方へ延在している。ニードルプランジャー３７６は
そのガイド穴３７８にスライドする流体密シールを有
し、またその上端部は小さな環状増圧キャビティ３８０
に露出されている。増圧キャビティ３８０は通路３８２
および高圧導管３５６を通じて高圧増圧シリンダ３５４
に連通している。
【０１３０】図１８の噴射装置３３０の、図１〜図１４
の噴射装置１０との小さな変化はほぼ円筒形の環状キャ
ビティ間隙３８４がアキュムレータ本体３３８の外面と
ハウジング３４２の内面との缶に備えられたことであ
る。この間隙３８４は外方へ向いた切頭円錐形の平坦部
を上端部有し、そこから排出通路３８６がストップピス
トン本体部分３３６を通して上方へ向けて延在してい
る。排出通路３８６は燃料供給源へ比較的低い圧力、例
えば約２．１ｋｇ／ｃｍ２（３０ｐｓｉｇ）で排出す
る。環状間隙３８４および排出通路３８６は２つの機能
を果たす。第１に、ばねキャビティ３７５は半径方向通
路３８７を通じて間隙３８４からキャビティ３７５へ液
体燃料を充填される。第２に、重ねられたラップされた
本体間の境界面の間のあらゆる漏れが環状間隙３８４に
溜められ、排出通路３８６を通して排出される。
【０１３１】ストップピストン３８８は噴射装置３３０
の内部に備えられて、ニードルの小さなプレリフト増分
量およびニードルの完全リフトの範囲の両方を積極的に
定める。ストップピストン３８８はシリンダ３９０の中
をワークステーション我かな距離だけ軸線方向にスライ
ドでき、このシリンダはニードル３７０およびそのプラ
ンジャー３７６と軸線方向に整合される。ストップピス
トン３８８は解放へ向けて延在する同軸ロッドまたはプ
ランジャー部分３９２を有し、これは穴３９４内を流体
密シールの状態でスライドできる。ストップピストン３
８８およびプランジャー３９２は一体ユニットとして図
示されているが、望ましいならばそれらはブリード部品
とされて、ユニットとして機能することができる。一般
的に半径方向に配向された排出通路３９６はシリンダ３
９０の底部から環状間隙３８４へ、そこから排出通路３
８６へ向けて圧力解放する手段を備えている。
【０１３２】ストップピストン３８８の上方への移動は
ピストンストップ部材３９６により制限され、これはね
じ付位置決めプラグ４００で位置されている。位置決め
プラグ４００は望まれるならば軸線方向に調整可能に螺
合されて、ピストンストップ部材３９８の軸線方向位置
を調整するようになされる。ストップ部材３９８はスト
ップピストン３８８の移動の上限を定め、従って以下に
言及するようにニードル３７０およびそのプラグ３７６
の移動上限を定める。入口／排出通路４０２は他のレー
ル圧力を形成し、また位置決めプラグ４００およびスト
ップ部材３９８を通してストップピストンシリンダに対
して排出連通を形成する。
【０１３３】先立ち充填量に関するニードルプレリフト
の小さな増分量４０４はニードルプランジャー３７６の
上端部およびストップピストンプランジャー３９２の下
端部の間の空間で定められ、図１８にそれらの部品が示
されているように、ニードル３７０はその閉止位置にあ
り、ストップピストン３８８はその最下位置にある。噴
射装置３３０は噴射作動に対して備えられ、これけが増
圧ストロークの完了後の部品の位置である。このような
状態のときに、入口／排出通路３５０を通してレール圧
力が低圧増圧ピストン３４６に、また入口／排出通路４
０２を通してストップピストンシリンダ３９０に付与さ
れる。このようなとき、高圧増圧圧力が高圧増圧シリン
ダ３５４から高圧導管３５６および通路３８２を通して
小さな増圧キャビティ３８０に付与される。アキュムレ
ータキャビティはチェックバルブ３５８を通して与えら
れた増圧圧力にある。増圧キャビティ３８０内の完全増
圧圧力がニードルを保持し、増圧キャビティ３８０内の
高圧の増圧圧力のニードルプランジャー３７６に対して
作用する下方へ向かう力と、ニードル３７０に作用する
ばね３７２の解放へ向かう力とは、ニードルに作用する
アキュムレータ圧力の上方へ向かう力よりも大きい。
【０１３４】噴射作動は、図１９に関連して説明したよ
うに、低圧の増圧シリンダ３４８から入口／排出通路３
５０を通しての圧力の部分的な排出によって開始され
る。このような初期の部分的な低圧の増圧シリンダ３４
８からの排出は、レール圧力に保持されているストップ
ピストンシリンダ３９０からのいかなる排出によっても
達成されない。２つの増圧ピストン３４６および３５２
の部分的な引込みすなわち後退によつて増圧圧力が低下
すると、増圧キャビティ３８０内の増圧圧力が十分に低
下して、ニードル３７０に作用するアキュムレータ圧力
の上方へ向かう力がピストンプランジャー３７６に作用
する増圧キャビティの下方へ向かう力、およびばね３７
２の下方へ向かう力に打ち勝つようになり、そのときに
ニードル３７０は小さい初期リフト増分量４０４で上方
へ移動を生じるのであり、この移動はニードルプランジ
ャー３７６の上端部がストップピストン３９２の下端部
に係合するとき停止される。このとき、ストップピスト
ン３８８に作用する完全レール圧力がニードルの更なる
上方への移動を阻止する。ニードルがこの小さなブレー
ドリフト増分量の位置に停止する時間間隔は、図１９の
流体回路により調整でき、この時間間隔の終端でレール
圧力はストップピストンシリンダ３９０から入口／排出
通路４０２を通して排出されて、ニードルが完全に開口
される位置へ向けて更に増分量４０６を上方へ移動でき
るようにされるのであり、その位置はストップピストン
３８８の上端部がストップ部材３９８に係合して決定さ
れる。主噴射作動はその後行われ、アキュムレータ圧力
が低下し、ニードルばね３７２がニードル３７０を閉止
できるようになるまで十分に低下したときに、終了す
る。
【０１３５】図１９は図１８の積極的なストップ噴射装
置を作動させる流体回路を示している。この図１８の流
体回路４１０は図１８〜図２０の流体回路と、ニードル
に関する積極的な増分的なプレリフトストップを行うス
トップピストン３８８およびそのシリンダ３９０に関連
した回路構成要素が追加されたことを除いて、同じであ
る。これらの追加構成要素はストップシリンダ給送通路
４１２を含み、この通路は制御回路２８８に連結され、
チェックバルブ４１４を通してストップシリンダ入口／
排出通路４０２に連通される。また、図１９の流体回路
にはストップシリンダ排出通路４１６が追加され、これ
はストップシリンダ入口／排出通路４０２を制御バルブ
シリンダ２９４に対して、第１排出導管３０８と同じ軸
線位置で連結する。
【０１３６】２．第３実施例の作動 ソレノイド２９０の付勢は、供給ボール２７２をそのシ
ートからリフト移動させることで増圧ピストン３４６お
よび３５２の増圧ストロークわ行わせ、通路２８４、２
８８および２９８を通し、チェックバルブ３００を超え
て制御バルブシリンダ２９４へレール圧力を与え、これ
により制御ピストン２９６を図１９において見て左方へ
最大限度にわたり延長させるようにする。ピストン２９
６のこの位置において、ボールアクチュエータピン３２
０はボール３１４をそのシートからリフト移動させ、レ
ール圧力の燃料が導管２７６および３１８を通り、チャ
ンバー３１６、バルブシート３１２、シリンダ２９４、
および入口／排出通路３５０を通して低圧の増圧シリン
ダ３４８へ流入させる。
【０１３７】増圧キャビティ３８０の加圧と同時に、レ
ール圧力の燃料がストップピストンシリンダ３９０に与
えられ、図１８に示された積極的なストップ位置にスト
ップピストン３８８を位置決めする。このレール圧力の
燃料は供給導管２７６からチャンバー２７４、導管２８
４、２８８および４１２、チェックバルブ４１４、およ
びストップシリンダ入口／排出通路４０２を経て与えら
れる。
【０１３８】２段階噴射作動の開始はソレノイド２９０
を消勢して行われるのであり、これはソレノイドバルブ
供給ボール２７２を座着させ、排出ボール２７８をシー
トから離脱させる。第１に、小さなニードルリフトの増
分段階は、ストップピストン３８８によって第１段階の
ニードルのリフトに積極的な位置制限が行われることを
除いて、図１５〜図１７の流体回路２５０で行われたの
と同様に図１９の流体回路４１０により行われる。従っ
て、ソレノイド２９０の消勢により、ピストン２９６の
後方のシリンダ２９４内の燃料がブリードオリフィス３
０２、通路３０４、２８８および２８４、排出チャンバ
ー２８０、および排出通路２８２を通して流出する際、
制御バルブピストン２９６が図１９で右方にゆっくり後
退する。ピストン２９６のこのような後退移動がヘッド
側の圧力を低下させ、これが入口／排出通路３５０を経
て低圧の増圧シリンダ３４８の圧力を低下させ、増圧ピ
ストン３４６および３５２を部分的に後退させる。この
ような部分的な後退が十分になされると、図１８の増圧
キャビティ３８０内の低下した圧力がニードルを小さな
第１段階の増分量でリフト移動できるようにし、これは
ストップピストンプランジャー３９２に対してニードル
プランジャー３７６が当接することによって積極的に定
められる。このとき、完全なレール圧力がストップピス
トンシリンダ３９０内に保持されている。何故なら、ス
トップシリンダ排出通路４１６は制御バルブピストン２
９６で閉じられ、ストップシリンダ給送通路チェックバ
ルブ４１４は閉じられているからである。
【０１３９】制御ピストン２９６が図１９で右方へ後退
を続けると、燃料流出がオリフィス３０２を通して続く
ので、ピストンの縮径ヘッド３１０は第排出導管３０８
およびストップシリンダ排出通路４１６と同時に整合さ
れるので、これにより低圧の増圧シリンダ３４８および
ストップピストンシリンダ３９０は同時に制御シリンダ
２９４および第１排出導管３０８を通して排出される。
これは同時に高圧の増圧圧力およびストップピストン３
８８の２つの障害を上述のニードルプランジャー３７６
から排除するので、ニードルの完全なリフト移動が可能
になる。
【０１４０】Ｄ．第４実施例 図２０〜図２６は全体を符号５００で示された更に他の
本発明の形態を示す。噴射装置５００は増圧形式の燃料
噴射装置であり、全体的に図１〜図１４に示された第１
の形態に似ているが、２つの噴射装置の間には多くの差
異がある。第１に噴射装置５００は、図１〜図１４にお
けるように下側ニードルおよび上側ニードルを有する長
手方向に分割されたニードルではなく、一体の短い軽量
なニードルを有する。第２に、噴射装置の形態５００に
おいてストップ／レートプレートおよびそのキャビティ
は噴射装置の下端部の近くに位置し、図１〜図１４の形
態におけるようにニードルの延長したプランジャーでは
なく、プレートはノズル本体の頂面に対して座着し、直
接に短いニードルの頂部と協動する。第３に、噴射装置
５００のストップ／レートプレートは図９に示されたよ
うな底部陥凹形のプレートで、その関連して製造上の利
点がある。第４に、噴射装置５００のアキュムレータキ
ャビティはニードルおよび増圧装置と同軸で且つそれら
の軸線方向の間に配置され、ニードル戻しばねがアキュ
ムレータキャビティ内に配置され、無アキュムレータボ
ールチェックバルブはアキュムレータと増圧装置との間
に同軸的に配置されているのであって、図１〜図１４に
おけるように別個のニードルばねキャビティおよびアキ
ュムレータボールチェックバルブの外側の周辺穴で構成
されたアキュムレータキャビティが噴射装置の軸線から
横方向に偏倚されているわけではない。第５に、増圧装
置の低圧ピストンおよび高圧プランジャーは噴射によっ
て流体的に最上位置の初動位置へモールドされるのであ
って、図１〜図１４の形態で使用されたような戻しばね
を必要としない。第６に、噴射装置５００における増圧
プランジャーの過大移動に対する安全性が特徴であり、
噴射装置ノズルの破壊または亀裂の事態においてそれ以
降のおよび制御不能の噴射を停止する。第７に、噴射装
置の基本的な流体回路の外観は同じであるが、噴射装置
自体の流体回路がこれらの相違点を受入れるために図１
〜図１４の形態とは全く異なる。一般に、噴射装置の形
態５００のこれらの特徴は、結果として最少限のニード
ル圧縮柱長さを得、噴射の密接な制御によって高度の噴
射予測性、比較的大きく且つまた自由な流れるアキュム
レータ入力チェックバルブ、および簡単化した比較的安
価な製造行程を与える。
【０１４１】１．第４実施例の構造 図２０〜図２６を参照すれば、噴射装置５００は上側増
圧本体５０２を含み、これは上端部５０４、および平坦
な横方向の下端面５０６を有する。増圧本体５０２と軸
線方向に整合して、その下方にアキュムレータ本体組立
体があり、これは２つの重ねられた部分、すなわち上側
アキュムレータ本体部分５０８および下側アキュムレー
タ本体部分５１０で構成されている。上側アキュムレー
タ本体部分５０８は平坦で横方向の上端面および下端面
５１２および５１４を有し、上面５１２は下側増圧本体
面５０６と共にラップシールを有する。下側アキュムレ
ータ本体部分５１０はそれぞれ本体、横方向の上端面お
よび下端面５１６および５１８を有し、上面５１６は上
側アキュムレータ本体部分５０８の下面５１４と共にラ
ップ嵌合を有している。前述の軸線方向に整合された本
体部材のスタックの解放にはノズル本体５２０が位置さ
れ、このノズル本体は平坦な横方向の上端面５２２を有
し、この面は下側アクチュエータ本体部分５１０の下端
面５１８とラップシールを有している。
【０１４２】全４つの噴射装置本体部分５０２、５０
８、５１０および５２０がハウジング５２４により軸線
方向に整合されて一緒にロックされており、細長いナッ
トの形をしている。増圧本体５０２の半径方向に縮径さ
れた外ねじ付き下部５２６はハウジング５２４の内ねじ
付き上端部５２８で螺合緊締され、ハウジング５２４の
上端部のＯ−リング５３０が増圧本体５０２の外部環状
面に対して流体密シールを形成している。増圧本体５０
２とのハウジング５２４のこのねじ付き上部連結部か
ら、ハウジング５２４は２つのアキュムレータ本体部分
５０８および５１０およびノズル本体の上をカバーする
状態で下方へ延在しており、ハウジング５２４は下端部
に半径方向内方へ曲げられた環状フランジ５３２を有
し、このフランジはノズル本体５２０の下方へ向かう環
状ショルダー５３４に対して軸線方向上方へグリップし
ている。
【０１４３】Ａ．増圧本体５０２およびその要素 増圧本体５０２の上部は軸線方向に配向された低圧の増
圧シリンダすなわちチャンバー５３６を形成しており、
その中に低圧の増圧ピストン５３８が軸線方向にスライ
ド可能に配置されている。ピストン５３８の移動の上限
は増圧本体内部の上端プラグ５４０で定められ、この端
部プラグ５４０はロックリング５４２により上方への移
動を停止されており、このリングは本体５０２の上端に
座着されている。Ｏ−リングシール５４４がプラグ５４
０とピストン５３８の上方の増圧本体５０２との間に流
体密シールを形成している。
【０１４４】低圧の増圧ピストン５３８が一般に平坦な
環状ヘッド５４８を有しており、これは一体の上方へ突
出した中央ボス５５０を有している。一体の円筒形スカ
ート５２２がピストンヘッド５４８から下方へ延在して
おり、低圧の増圧ピストン５３８を完成している。
【０１４５】低圧の増圧士利点だ５３６は一般に閉じて
上方へ向いた底面５５４を有しており、これが図２６に
見られるようにピストンスカート５５２の係合によつて
ピストン５３８の移動を制限する絶対的な最下限を定め
ている。これは異常なピストン５３８の低位置を示して
おり、これは以下に詳細に説明するように噴射ノズルが
破壊間は亀裂が生じたようなあり得がたい事態にのみ到
達する。ピストン５３８の移動の最上限界は図２０およ
び図２４に見られるようにピストンヘッドボス５５０が
プラグ５４０またはプラグ５４０の下側のスペーサシム
に係合して定められる。ボス５５０は従って、たとえピ
ストン５３８が図２０および図２４の最上位置にあると
きも、常にピストンヘッド５４８の上方にヘッド空間５
５６を保証する。一般に横方向の作動流体入口／排出通
路５５８が増圧本体５０２の壁部を通してシリンダ５３
６の上端部に、そこからこのヘッド空間５５６に連通し
ている。一般に横方向の排出通路５６０もまた増圧本体
５０２の壁部を通して延在し、低圧シリンダ５３６とシ
リンダ５３６の底部付近で連通するようになっている。
排出通路５６０はシリンダ５３６の内部でピストン５３
８が軸線方向に移動する間、ピストン５３８の下側から
圧力および真空圧の解放を行う。
【０１４６】増圧本体５０２の内部で、同軸的に下側の
低圧シリンダ５３６は比較的小さく高圧な増圧シリンダ
またはチャンバー５６２であり、低圧シリンダ５３６の
底面５５４を通して上方へ開口している。また、本体５
０２の下側部分全体を通して軸線方向下方へ延在し、本
体５０２３の下端面５０６を通して下方へ開口してい
る。高圧シリンダ５６２は環状入口凹部５６４を下部に
有する。高圧の増圧プランジャー５６６は高圧シリンダ
５６２内を軸線方向にスライド可能であり、上端５６８
を有し、この上端部５６８はピストン５３８およびプラ
ンジャー５６６の軸線方向のあらゆる位置において低圧
ピストンヘッド５４８の下側に当接する。プランジャー
５６６は縮径された直径を有する底端部５７０を有し、
プランジャー５６６の下端部５７２に対して延在する環
状解放部を形成する。
【０１４７】レール圧力の燃料源の導管５７４が一般に
増圧本体５０２を通して下方へ延在し、レール圧力に対
する一定の連結を増圧本体５０２の内部に与える。導管
５７４は本体５０２の下部の内部のチェックバルブ５７
６と連通し、ボールチェックバルブ５７８は入口通路通
路５８０を通して高圧の増圧シリンダ５６２と環状部５
６４でレール圧力燃料の一方向連通を形成している。図
２０、図２２および図２４に見られるようにプランジャ
ー５６６の最上位置において、プランジャー５６６の下
端部５７２は入口環状部５６４の実質的に上方へ偏倚し
ている。図２５に見られるようにプランジャー５６６の
通常の最下位置において、プランジャー５６６のリリー
フ部分５７０の下端は入口環状部５６４と連通してい
る。従って、プランジャー５６６の通常のあらゆる位置
において、チェックバルブ５７８を通してレール圧力燃
料の入口流れを得るようにレール圧力燃料との連通があ
り、プランジャー５６６の上方へ向かう充満ストローク
の各々においてシリンダ５６２の下部内には燃料が与え
られる。一方、チェックバルブ５７８はプランジャー５
６６の下方へ向かう増圧ストローク毎に燃料の逆流を阻
止する。
【０１４８】Ｂ．アキュムレータ本体上部５０８ 増圧燃料圧縮通路５８２はチェックバルブ５７６から上
部アクチュエータ本体部分５０８の全長にわたり下方へ
延在し、プランジャー５６６の下方へ向かう増圧ストロ
ーク時に増圧された流体圧力を受入れ、また上部噴射時
およびプランジャー５６６の充満ストローク時に実質的
にレール圧力に解放されて戻される。連通通路５８２は
本体部分５０８の軸線から実質的に横方向へ偏倚されて
いる。
【０１４９】中央穴５８４が本体部分５０８の長さを軸
線方向に通して延在し、それぞれ上方へ向いた開口およ
び下方へ向いた開口カウンターボアー５８６および５８
８を有する。アキュムレータボールチェックバルブ５９
０が上側のカウンターボアー５８６の中で自由に軸線方
向に移動できるようになされている。ボールガイド部材
５９４はボール５９０の下側と係合し、図２０、図２
２、図２４および図２６に見られるように上側バルブ閉
鎖位置から、図２５に見られるように下側バルブ開放位
置まで移動可能であり、これにおいて上方へ開口するカ
ウンターボアーの下端の少なくともリング５９６に対し
て係合する。螺旋チェックバルブ圧縮ばね５９８は少な
くともリング５９６とガイド部材５９４との間で係合
し、図２０、図２２、図２４および図２６に見られるよ
うにボール５９０を高圧な増圧シリンダ５６２の下端リ
ムに対して常閉座着位置に押圧する。
【０１５０】Ｃ．アキュムレータ本体部分５１０ 下側アキュムレータ本体部分は比較的大きな直径の上方
へ向いた開口する軸線方向の穴部分６０２を有し、この
部分はアキュムレータ本体部分５０８の下方へ開口した
カウンターボアー５８８と連通する。穴部分５８８およ
び６０２は一緒になって飽きチャンバー６０３を形成す
る。比較的小さな軸線方向の穴が本体５１０の下部を通
して下方へ延在し、軸線方向のシールピン６０６を受入
れる。環状ばねアダプター６０８が環状知バイパス６０
３の下部内のシールピン６０６の頂部に係合する。環状
ばねアダプター６０８はアキュムレータチャンバー６０
３の下部のシールピン６０６の頂部に対して係合し、ア
キュムレータチャンバー６０３内の螺旋圧縮ニードル閉
止ばね６１０はアダプター６０８およびばねシート６０
０の間に係合し、図２０および図２３に見られるよう
に、シールピン６０６を介して噴射ニードルの頂部に対
して下方のばね閉止力を形成するようになされる。ニー
ドル力調整シムはアダプター６０８親指ばね６１０の間
に図示のように介装される。アキュムレータ圧力燃料列
通路６１２はアキュムレータチャンバー６０３の下端か
ら本体５１０およびその下端面５１８を通して下方へ延
在する。
【０１５１】シールピン６０４は下方へ向けて開口した
段付きカウンターボアーを含み、このボアーは比較的大
きい直径で下方へ向けて開口するカウンターボアー部分
はストップ／レートプレートキャビティ６１４を形成し
ており、またて比較的小さい直径の内側カウンターボア
ー部分がストップ／レートプレート座着ばねキャビティ
６１６を形成している。増圧燃料連通通路６１８は通路
５８２から上側アキュムレータ本体部分５０８へ延在
し、下側アキュムレータ本体部分５１０を下方へ向けて
通ってストップ／レートプレートキャビティ６１４と連
通される。
【０１５２】ストップ／レートプレートが６２０で示さ
れており、一般的にリングまたはワッシャ形状で中央円
形開口を有し、この開口を通してシールピン６０６が延
在される。ストップ／レートプレート６２０の底面は平
坦で、ノズル本体５２０の上端面５２２に対してラップ
シールを有する。ストップ／レートプレート６２０はプ
レートシールばね６２２によりノズル本体面５２２に対
して通常の同面係合をするように下方へ押圧され、この
ばねは、ばねキャビティ６１６からプレートキャビティ
６１４に向けて下方へ延在され、またプレート６２０の
頂部に対して延在している。プレート６２０は、例えば
４個とされる複数の半径方向に延在するリブを上面に有
し、常にストップ／レートプレート６２０の上方へ燃料
の自由流動を可能にしており、またプレート６２０の上
方で中央ばね６２２に作用している。適当な周辺間隙が
プレート６２０のまわりに与えられ手織、無流体の自由
流動を可能にしている。ストップ／レートプレート６２
０は図９に示された形式であることが好ましく、ニード
ルの上端部を受入れるために下方へ開口する軸線方向の
凹部６２６を有し、ニードルのプレリフト移動増分量を
定めるようになされている。この代わりに、プレートお
よびニードル構造は、望まれるならば図８、図１０間は
図１４に示されるものに全体的に似たものとされ得る。
【０１５３】Ｄ．ノズル本体５２０ ノズル本体５２０は軸線方向のニードルガイド通路６２
８を有し、これを通して全体を符号６３０で示されたニ
ードルが延在される。ニードル６３０は短く、軽量で、
一体構造とされて拡径された上側ガイド部分６３２を有
し、この部分はガイド通路６２８の中を軸線方向にスラ
イド可能に嵌合され、また縮径された直径の下側シャン
ク部分６３４を有し、部分６３２および６３４は全体的
に下方へ向いたベベルすなわち面取り部分６３６で連結
される。ニードルのシャンク部分６３４は下方へ延在し
て、切頭円錐形のニードルバルブ閉止先端６３８に至
る。
【０１５４】ノズル本体５２０は環状のキドニーキャビ
ティ６４０を形成し、これは上側部分でニードルベベル
部分６３６と連通している。アキュムレータ圧力燃料列
通路６４２はキドニーキャビティ６４０からノズル本体
５２０を通して上方へ向けて延在し、アキュムレータ本
体部分５１０の下部内でアキュムレータ圧力燃料連通通
路６１２と連通される。細長い狭いニードルキャビティ
６４４がキドニーキャビティ６４０からノズル本体５２
０の下端部の近くでニードルバルブシート６４６迄延在
される。
【０１５５】２．第４実施例の作動 図２０〜図２６に示された本発明の形態の作動モードお
よび上述で説明された構造は、図１〜図１４に示された
本発明の２段階ニードルリフト形態に関して上述で詳細
に説明した作動モードと本質的に同じであり、図１〜図
１４の形態に関して示されに説明した同じ圧力比および
パラメータ、範囲、数式、および他の説明した作動の特
徴が伴われる。従って図１〜図１４に関して説明した全
てのそれらの作動要素は、ここで図２０〜図２６に示さ
れた本発明の形態にも同様に応用される。図１〜図１４
に示した形態によるのと同様に図２０〜図２６の増圧形
式のアキュムレータ噴射装置を作動させるための全ての
および特別な装置が、高速ソレノイド駆動制御装置を含
めてベック氏他の米国特許第４６２８８８１号に図示さ
れ、詳細に説明されており、従ってそれらの装置は図２
０〜図２６の増圧形式のアキュムレータ噴射装置を作動
させるために完全に応用可能である。従って、ベック氏
他の米国特許第４６２８８８１号はここで参照すること
で図２０〜図２６の増圧形式のアキュムレータ噴射装置
５００を作動させるための装置応用方法の開示が組み入
れられる。
【０１５６】同様に、図１５〜図１７に図解的に示さ
れ、且つまたそれらの図に関連して詳細に説明された増
圧アキュムレータ噴射装置に応用された２段階のニード
ルリフト制御装置は、図２０〜図２６の増圧噴射装置５
００に等しく適用できる。従って、図１５〜図１７の制
御装置応用応用その構造および作動の前述した説明もま
た図２０〜図２６の増圧噴射装置５００に応用できるも
のとして参照することでここに組み入れられる。
【０１５７】図２０〜図２６のアキュムレータ噴射装置
５００に関する作動の特別なモードが、図１〜図１４に
示された形態の作動との小さな相違に関する注意と共に
説明される。
【０１５８】図２０〜図２５に示された部分の状態にお
いて、噴射動作は低圧の増圧シリンダ５３６のヘッド空
間５５６から燃料を入口／排出通路５５８に通してレー
ル圧力よりも低い圧力、本質的には大気圧、になるまで
排出することで行われた。低圧の増圧ピストン５３８お
よび高圧の増圧プランジャー５６６は最上位置にあり、
これらはレール圧力の燃料が燃料供給導管５７４を通
り、チェックバルブ５７８および入口通路５８０を通し
て、高圧の増圧プランジャー５６６の下で高圧の増圧シ
リンダ５６２の中へ流入することによって、最上位置へ
と移動された。アキュムレータボールチェックバルブ５
９０は、アキュムレータチャンバー６０３内のレール圧
力よりもかなり高いと考えられる圧力、およびチェック
バルブばね５９８の組合わされた影響のもとで閉じられ
る。ニードルバルブは閉じられ、ニードル６３０はニー
ドル閉止ばね６１０の影響のもとで噴射の後に最下位置
へ移動される。高圧の増圧シリンダ５６２は流体で充満
される。
【０１５９】タイミングをとった増圧ストロークはレー
ル圧力の燃料を駆動流体入口／排出通路５５８に通し、
低圧の増圧シリンダ５３６の上端のヘッド空間５５６内
へ導入することで開始される。低圧のピストン５３８の
下方へ向かう移動は高圧のプランジャー５６６を下方へ
移動させて、高圧シリンダ５６２内の燃料の圧力を倍加
させ、そして高圧シリンダ５６２内の流体圧力がアキュ
ムレータチャンバー６０３のり残像戦流体圧力よりも高
まったときに、ボールチェックバルブ５９０はシートか
ら離脱して図２５の位置へ下方へ移動し、この増圧され
た燃料を穴５８４に通して増圧チャンバー６０３へ送
る。下方へ向かう増圧ストロークは高圧シリンダ５６２
とアキュムレータチャンバー６０３との間で流体圧力が
バランスしたときに終了し、このときアキュムレータボ
ールチェックバルブが閉じられる。図２５は増圧ストロ
ークの完了を、ボールチェックバルブ５９０が閉じる直
前で示している。増圧ストローク時の高圧プランジャー
５６６の下方への移動範囲はエンジン負荷に応答し、増
圧プランジャー５６６の下方へ向かう長いストロークは
高いエンジン負荷に応答する。
【０１６０】燃料レール圧力が異なるエンジンを受入れ
るために変化される場合の燃料圧力の計量を使用するこ
とは現在好ましいとされており、エンジン大負荷には圧
力は高く、エンジン軽負荷には圧力は低くなる。高いレ
ール圧力は高圧の増圧シリンダ５６２内での圧縮が強く
なり、アキュムレータチャンバー６０３内でも相応とな
り、噴射可能な燃料容積が大きくなる。この代わりに、
パルス幅や持続時間による燃料計量が使用でき、望まれ
るならば圧力による計量とパルプ幅または時間による計
量との組み合わせが使用できる。
【０１６１】前述した下方へ向かう圧縮ストロークの
間、増圧された加圧燃料は通路５８０、チェックバルブ
部材５７６、および連通通路５８２および６１８を通し
てストップ／レートプレートキャビティ６１４の中へ導
かれる。このとき、ストップ／レートプレート６２０は
ノズル本体５２０の上端面５２２に対する座着状態を再
び維持する。ストップ／レートプレート６２０は増圧ス
トローク時にはプレート６２０上のストップ／レートプ
レートキャビティ６１４内の増圧された圧力差による流
体力によってその座着位置に流体ロックされる。増圧さ
れた同じ圧力がプレート６２０の上面および下面の両方
に作用されるのであるが、プレート６２０の下面と上方
へ向いたノズル本体面５２２との間のラップ面接触によ
って実質的なプレート６２０の周辺部分がマスクされて
しまうので、有効上面は有効下面よりも大きくなる。
【０１６２】増圧の間にニードル６３０は、その頂面に
対して作用するプレートキャビティ６１４の下方へ向か
う流体力、およびニードル閉止ばね６１０の力によっ
て、その座着位置に保持される。このとき、この下方へ
作用する閉止力は、ニードル６３０の下方へ向いた部分
（斜めの部分６３６および部分的にマスクされた頂部６
３８）に作用するキドニーキャビティ６４０およびニー
ドルキャビティ６４４内のアキュムレータ圧力よりも大
きい。このようなアキュムレータ圧力はアキュムレータ
チャンバー６０３から通路６１２および６４２を通して
器にキャビティ６４０へ付与される。
【０１６３】２段階ニードルリフトは、低圧の増圧シリ
ンダヘッド空間５５６を入口／排出通路５５８を通して
本質的に大気圧のようなレール圧力より低い圧力となる
迄タイミングをとって排出することで行われる。低圧シ
リンダ５３６内の圧力が低下すると、高圧シリンダ５６
２内の圧力も同時に低下し、それ故に通路５８０、５８
２および６１８を通してプレートキャビティ６１４内
へ、またニードル６３０の上端面に対する。それにも拘
わらず、増圧圧力はキドニーキャビティ６４０およびニ
ードルキャビティ６４４内に残り、この増圧圧力はプレ
ートキャビティ６１４内の低下する圧力に勝ってニード
ル６３０を低リフト増分量だけ持ち上げるようになし、
ニードルはプレート凹部６２６の下方へ向いた面に対し
て停止されるのであって、ニードル６３０は、前述の下
方へ向かう圧力面積部分の差が前述のニードル６３０に
作用する上方へ向かう圧力に基づく力に負けて、ストッ
プ／レートプレート６２０をその座着位置から解放し、
そしてニードル６３０がより高い完全噴射位置へリフト
移動できるようにされる迄の時間の増分量にわたってこ
の低リフト位置に維持されるのであり、プレートのリフ
トの度合いはエンジン負荷に応じて決まるのである。単
なる例として、限定するものではないが、代表的なニー
ドルのリフト増分量は、先立ち増分量として約０．０１
２７ｍｍ（０．０００５インチ）、そして完全リフトと
して約０．３１ｍｍ（０．０１２インチ）である。
【０１６４】ノズル本体面５２２上のブレード６２０の
重なり範囲がプレリフトの先立ち充填量の継続時間を制
御し、一方プレート凹部６２６の深さは先立ち噴射燃料
流量を制御する。従って、ストップ／レートプレート６
２０のこれらの２つの特徴が相乗効果を得て先立ち噴射
の燃料容積を制御する。
【０１６５】噴射の間、増圧されて加圧されたアキュム
レータキャビティ６０３からの燃料流量は、連通通路６
１２および６４２、キドニーキャビティ６４０およびニ
ードャビティ６４４、噴射ノズルを通って流れ、この流
れは増圧圧力が低下してニードル６３０に作用する上方
へ向いた流体圧力がニードル６３０の頂面に下方向に作
用する圧力とニードル戻しばね６１０による力とに負け
る時点迄続けられるのであり、この時点でニードル６３
０はバルブシート６４６に対して閉じ、レール圧力より
実質的に高い圧力でアキュムレータキャビティ６０３を
閉じ、そしてストップ／レートプレート６２０が再び上
方へ向いたノズル本体面５２２に対して同一平面上に座
着させる。高圧の増圧シリンダ５６２におけるレール圧
力の燃料による上方向の力は、増圧プランジャー５６６
およびピストン５３８の両方を、図２０、図２２および
図２４に見られるようにそれらの最上位置へ戻すように
上方へ移動さる。噴射装置５００はこうして順次の噴射
作動に備えるのである。
【０１６６】３．超過移動安全機構 上記のように、増圧タイプ燃料噴射装置５００は、流体
周囲圧力（ｒａｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅ）を利用して、増
圧ピストン５３８と増圧プランジャー５６６をそれらの
最上位置に戻す。通常の運転状態では、プランジャー５
６６と、従ってまたピストン５３８の下方への移動は、
高圧シリンダー５６２内の圧力がアキュムレーター室６
０３内の圧力とバランスする時の増圧ストローク中には
停止し、図２５に示されるように、戻り周囲圧力入口穴
５６４は、プランジャー５６６の底で逃がし部分５７０
との連通を保つので、増圧プランジャー５６６の下に効
果的に止まる。図２５は、最大負荷状態でそのような連
通が未だ完全に有効である、プランジャー５６６の最下
位置を示す。
【０１６７ 】しかし、噴射ノズルの破損に際しては、
噴射ニードル６３０が有効にノズルを遮断できないの
で、バランス圧力はアキュムレーター室６０３から逃が
されるかもしれず、燃料はアキュムレーター室６０３か
ら、連通流路６１２と６４２、腎臓空洞６４０、ニード
ル空洞６４４を通って下方へ流れ、破損箇所を通って流
出する。高圧増圧シリンダー５６２内へ周囲圧力燃料が
更に流入することを防止する安全機構が無ければ、更に
制御されない噴射が連続する。しかし、本発明において
は、増圧部品は、ノズルの破損に際してアキュムレータ
ー室６０３内の燃料圧力を減少させ、通常の流体バラン
スが発生することを防止し、プランジャー５６６が図２
６に示されるような超過移動安全位置まで下方へ移動す
ることを可能にするように配置されている。超過移動安
全位置においては、プランジャーの逃がし位置５７０の
上のプランジャー本体は周囲圧力流体入口穴５６４を封
じ、周囲圧力流体が更に増圧器に流入することを防止
し、更なる噴射を積極的に防止する。そのような超過移
動は、流体入口／排出通路５５８を介して頭部空間５５
６に流入する周囲圧力流体の影響を受けて低圧ピストン
５３８が低圧シリンダー５３６の底面５５４に達する時
に停止する。
【０１６８】４．ストッププレート／ＶＣＯ機構 パイロット噴射中の改良された点火はニードル６３０と
噴射装置５００との組合わされたノズルをバルブオリフ
ィス（ＶＣＯ）ノズルと関係ニードルとで置き換えるこ
とによって達成される。かくして、図２７−２９を参照
すると、ニードル、ノズルカバー及びニードル本体がＶ
ＣＯノズル、ニードル及びニードル本体で置き換えられ
た噴射装置５００の一部が示されている。ストップレー
ト６２０を含む噴射装置の全ての他の部分は変更されて
いない。
【０１６９】ノズル本体７２０は上述したノズル本体５
２０と一般的に同じであり、かくして下部アキュムレー
タ本体部分５１０の下端面５１８と共にラップされたシ
ールを持つ上端面７２２とハウジング５２４の環状フラ
ンジに衝接する下向きの環状肩部７３４を有する。ノズ
ル本体７２０は軸方向のニードル案内通路８２８を持
ち、その通路を通して全体を８３０で示すニードルが延
びている。上述したニードル６３０に似たニードル８３
０は拡大された上部案内部分８３２と小さい直径の下部
シャンク部分８３４をもった短く軽量の一体構造物であ
り、拡大された上部案内部分８３２は案内通路８２８内
に軸方向に滑動可能に嵌合する。部分８３２と８３４は
一般に下方に面した傾斜又は面取り部８３６によって接
続されている。ニードルシャンク部８３４は以下に詳述
するバルブシート８４６と組み合う切頭円錐形のニード
ルバルブ閉鎖チップ８３８に向かって下向きに延びてい
る。
【０１７０】上述したノズル本体５２０に似たノズル本
体７２０は上部においてニードル８３０のニードル傾斜
部８３６と連通する環状のキドニー（腎臓形）キャビテ
イ８４０を限定する。アキュムレータ圧力流体連通路８
４２はキドニーキャビテイ８４０から上方に向かってノ
ズル本体７２０を通って延び、噴射装置５００の下部ア
キュムレータ本体部５１０におけるアキュムレータ圧力
流体連通路６１２と連通している。長くて狭いニードル
キャビテイ８４４はキドニーキャビテイ８４０から下方
に向かってＶＣＯのニードルシート８４０まで延びてい
る。
【０１７１】図２８、２９を参照すると、ＶＣＯ８５０
はノズルボデイ７２０の最下端に設けられたノズルキャ
ップ８５２により形成されて切頭円錐形のニードルバル
ブシート８４６をなす。このバルブシートはニードル８
３０の対応する切頭円錐形のニードル先端８３８の形状
と相補形を成す形状である。噴射孔８５４はキャップ８
５２を貫通して形成され、かつ、バルブシート８４６内
に開口する入口８５６を有する。
【０１７２】噴射器５００の２段式燃料噴射動作を改良
するためのＶＣＯの使用を次に説明する。低圧増圧シリ
ンダヘッドスペースが入口ベント通路（図２７−２９に
図示せず）を介して通気されると、腎臓形キャビテイ８
４０およびニードルキャビテイ８４４内の増圧された圧
力はプレートキャビテイ６１４内の衰弱した圧力に打ち
勝ち、ニードル８３０の低リフト増量分をある位置まで
上昇させ、この位置では、このニードルはプレート凹所
８２６内の下向き面に当接して停止する。この時、ニー
ドル８３０はその着座した位置から図２８に示したプレ
リフト位置まで上昇しているであろう。この位置ではニ
ードル先端８３８とバルブシート８４６との間のギャッ
プ８５８は孔８５４の直径の１０％以下、好ましくは１
％から５％までよりも小さい。したがって、孔８５４の
入口８５６とニードル先端８３８との間のエジェクショ
ン孔８５４の延長として形成されたシリンダ（その直径
は孔８５４の直径に等しく、高さはギャップ８５８の厚
さに等しい）の面積は孔８５４の断面積の４％から２０
％である。よって、燃料はギャップ８５８を通って流
れ、その流量は孔８５４の入口８５６において乱流を引
き起こす程度である。この孔８５４内の乱流により、孔
からの噴射は高度に霧化され、広い角度で広がり、浸透
度の低い噴霧を生ずる。この噴霧は着火性が良いので、
パイロット噴射の予燃焼を確実にする。
【０１７３】ニードル８３０がその最大上昇位置に上昇
されて上記のように主燃料充填量を噴射すると、ニード
ルチップ８３８は、ニードルチップ８３８と弁座８４６
の間の隙間８５８が孔８５４のそれぞれの直径の約２５
％の直径を有する位置へ上昇されて、各孔８５４とニー
ドルチップ８３８の間のシリンダー（ｃｙｌｉｎｄｅ
ｒ）が各孔８５４の断面積のほぼ１００％であるように
形成する。孔８５４の入口８５６への燃料の流れはよっ
てもはや絞られない。その結果、燃料は孔８５４からシ
リンダーへかなり狭められた高い浸透性を有するジェッ
ト（ｊｅｔ）８６２として噴出される。この浸透性を有
するジェットは主噴射時期では燃焼にとって望ましいも
のである。
【０１７４】図２７から図２９に示された本願の実施例
の噴射装置は噴射装置５００のエンジンシリンダーへの
軸方向の挿入が設計される。各噴射孔８５４は従って同
一の角度θでニードルキャップ８５２に穴開けされ、そ
の角度は実質的に弁座８４６に対して垂直であり、シリ
ンダー内へ燃料の均一な噴射を行う。しかし、燃料噴射
装置がエンジンシリンダー軸に対して、例えばエンジン
シリンダーに備えられるバルブや他の装置のための余裕
を作るために傾いた角度でエンジンシリンダー内に装入
されたならば、同一角度θで穴開けされた噴射孔からの
燃料の噴出はシリンダー内への燃料の均一な分散を行わ
ないことは理解されるべきである。よってこの場合噴射
孔のいくつかはその穴明けの角度を変更して噴射装置の
傾斜を補正する必要がある。例えば噴射装置の両側の孔
をθ＋δとθ−δの角度でそれぞれ穴開けし噴射装置の
傾きを補正する。
【０１７５】ストップ／レートプレート６２０とＶＣＯ
８５０との組み合わせは、いずれかの特徴だけでは不
可能な２段階噴射を提供できる。すなわち、試験的ある
いは初期の燃料噴射の間に望ましい、高度に噴霧化され
た柱８６０が、ギャップ８５８によって保証される。該
ギャップ８５８は、上述したレートプレート６２０の作
用によって、主チャージの噴射を許容するレベルにアキ
ュムレータ圧力が低下するまで、一定に保たれる。この
ことは、たとえＶＣＯを利用した２段階噴射装置であっ
ても、従来の２段階噴射装置では不可能である程度に、
２段階噴射装置の制御を許容する。本発明を、特定の実
施例について記載したが、当業者であれば、改良を実施
することができ、本発明の範囲内のそのような改良を、
添付のクレームが含んでいることは理解されるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の増圧形態の、ニードルが閉止位置で示
された拡大した長手方向の軸線に沿う断面図。
【図２】図１の線２−２に沿う上方へ見た横方向断面
図。
【図３】図１の線３−３に沿う下方へ見た横方向断面
図。
【図４】図３の線４−４に沿う部分的に立面図とされた
断片的な上方へ見た長手方向の断面図。
【図５】図４の線５−５に沿う上方へ見た横方向断面
図。
【図６】図５の線６−６に沿う下方へ見た横方向断面
図。
【図７】図１の線７−７に沿う横方向断面図。
【図８】２段階ニードルリフトを与える本発明の開口ス
トッププレートまたはウェーハの第１の形態を示す図１
の一部の更に拡大した断片的な長手方向の軸線に沿う断
面図。
【図９】頂部プレートまたはウェーハの第２の形態を示
す図８の一部に類似の断面図。
【図１０】ストッププレートまたはウェーハの第３の形
態を示す図９に類似の断面図。
【図１１】本発明の２段階ニードルリフトを示すグラフ
すなわちチャート。
【図１２】図１の下側部分を示す、ニードルが全リフト
位置にある長手方向の軸線に沿う断面図。
【図１３】図１２に類似の、ニードルプランジャーから
隔てられたニードルの閉止を示す長手方向の軸線に沿う
断面図。
【図１４】図９および図１０に類似で、緩衝プレートす
なわち部材が内部にスライド可能にピンを有する軸線方
向の通路を有する長手方向の軸線に沿う断片断面図。
【図１５】ソレノイドバルブが付勢され、制御ピストン
が噴射動作の開始に備えて完全に伸長された流体回路で
制御された２段階ニードルリフト装置を示す図解的な構
成図。
【図１６】図１５に類似であるが、噴射作動を開始する
ためにソレノイドバルブが消勢され、制御ピストンが第
１段階のニードルプレリフト位置に部分的に引込んだ図
解的な構成図。
【図１７】図１５および図１６に類似であるが、制御ピ
ストンが第２段階のニードル全リフト位置に完全に引込
んだ図解的な構成図。
【図１８】ニードルプレリフト増分量を定めるための積
極的なストップピストンを具現した増圧噴射装置の軸線
方向の垂直断面図。
【図１９】図１５〜図１７に類似であるが、図１８の噴
射において積極的なストップピストンを制御するように
改良した流体回路の図解的な構成図。
【図２０】分割されない短いニードルを有し、ストップ
／レートプレートがニードルの頂部の直ぐ上方に配置さ
れ、アキュムレータキャビティがストップ／レートプレ
ートの上方にほぼ同軸に配置された本発明の現在好まし
いとされる形態の拡大した長手方向の軸線に沿う断面
図。
【図２１】図２０の線２１−２１に沿う更に拡大した断
片的な長手方向の軸線に沿う断面図。
【図２２】図２０の括弧で示した領域２２における更に
拡大した断片的な長手方向の軸線に沿う断面図。
【図２３】図２２の括弧で示した領域２３の図２６と同
様な拡大した断片的な長手方向の軸線に沿う断面図。
【図２４】下方へ向かう増圧ストロークの開始の前の最
上位置にある増圧ピストンおよびプランジャーを示す、
アキュムレータボールチェックバルブが座着した閉止位
置にある図２０の上部の更に拡大した断片的な断面図。
【図２５】図２４に類似の図であって、増圧ピストンお
よびプランジャーが増圧ストロークの完了時の通常位置
へ向けて下方へ移動し、アキュムレータボールチェック
バルブは依然として未座着位置に示された断片的な長手
方向の軸線に沿う断面図。
【図２６】図２４および図２５に類似の図であって、増
圧ピストンおよびプランジャーがノズルの破損により
「過大移動」位置へと図２５の位置から更に下方へ移動
されて、ピストンは底着きし、プランジャーはプランジ
ャー室入口通路を塞いで増圧プランジャーおよびピスト
ンの上方へ向かう戻りを阻止するような「安全」位置に
ある断面図。
【図２７】ノズルとしてバルブカバーオリフィス（ＶＣ
Ｏ）ノズルを使用した図２０の噴射装置の一部の拡大し
た長手方向の軸線に沿う断面図。
【図２８】図２７の符号２８で示した円囲み部分の一部
を著しく拡大した、ニードルバルブは部分的に開口した
位置にある断片断面図。
【図２９】図２８に類似の図であって、ニードルバルブ
が完全に開口位置にある断片断面図。
【符号の説明】
１０ 噴射装置 １２ 制御ブロック １８ 増圧本体 ２６ アキュムレータ本体 ３４ バルブ本体 ３６ バルブシート ４０ 噴射孔 ４６ 低圧シリンダ ４８ 低圧ピストン ５０ 高圧シリンダ ５２ 高圧ピストン ６４ 入口／排出通路 １１０ ニードル １２２ ガイド／ダンパー １２８ ばねキャビティ １３６ プランジャー ２５０ 制御装置 ２５２ 低圧増圧シリンダ ２５４ 低圧増圧ピストン ２５８ 高圧増圧ピストン ２６０ 高圧増圧シリンダ ２６２ 噴射ニードル ３４６ 低圧増圧ピストン ３５２ 高圧増圧ピストン ３５８ チェックバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネイルス ヨハネ ベック アメリカ合衆国カリフォルニア州ボニタ, ザ ヒル ロード 4073 (72)発明者 ジョームズ アベラルド ペナ アメリカ合衆国カリフォルニア州レウカデ ィア，ハームス アベニュー 531

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃エンジンにおける望ましくない予混
    合燃焼を軽減する方法であって、 Ａ．燃料噴射装置の噴射ニードルをバルブシート内に開
    口する噴射孔を有するバルブカバーオリフィス（ＶＣ
    Ｏ）ノズルの前記バルブシートから一定した低リフト増
    分量だけリフトさせ、 Ｂ．前記バルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）ノズルから
    エンジン内部へ比較的少量の初期燃料充填量を噴射する
    ために十分な時間間隔にわたり前記低リフト増分量を超
    える前記噴射ニードルのリフトを防止することであっ
    て、前記噴射により大いに霧化された比較的浸透性の弱
    いの広角スプレープルーム（スプレー柱）を発生し、前
    記時間間隔は前記噴射ニードルに与えられたリフト力が
    ストッププレートにより前記噴射ニードルに与えられた
    保持力に打ち勝つことで終了し、前記ストッププレート
    は周囲流体圧および流体蒸気圧に対してそれぞれ露出さ
    れる反対両側の第１および第２の面を有しており、 Ｃ．前記バルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）ノズルから
    比較的狭い幅の強力な浸透性を有するジェットとして噴
    出される主燃料充填量をエンジン内部へ噴射するために
    前記噴射ニードルを高リフト位置へリフトさせる、こと
    を含む内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減する方
    法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、前記燃
    料噴射装置は増圧形式（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｔｅｎ
    ｓｉｆｉｅｄ−ｔｙｐｅ）の燃料噴射装置であり、また
    前記周囲流体圧は増圧流体圧で形成され、また更に前記
    噴射装置のアキュムレータキャビティ内に配置されたニ
    ードル戻しばねを経て前記噴射ニードルに押圧力を付与
    することを含む内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減
    する方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法であって、前記防
    止の段階が、前記噴射ニードルが前記ストッププレート
    に当接したときに開始し、前記ストッププレートが前記
    噴射ニードルと共にリフトするときに終了する内燃エン
    ジンにおける予混合燃焼を軽減する方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法であって、前記流
    体圧は前記ストッププレートがその組み合う平坦な静止
    部材上に座着して形成される本質的な流体密によって形
    成され、また前記ストッププレートがリフトされると、
    前記シールが破られて前記ストッププレートと前記静止
    部材との間の境界面における流体圧が前記流体蒸気圧か
    ら前記周囲圧力まで上昇するようになされる内燃エンジ
    ンにおける予混合燃焼を軽減する方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法であって、前記初
    期燃料充填量の噴射時に前記噴射ニードルのニードル先
    端が前記バルブシートから一定のプレリフト間隙だけ隔
    てられ、その間隙の厚さ寸法は前記噴射孔の直径の１０
    ％より少ない内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減す
    る方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法であって、前記一
    定のプレリフト間隙の厚さが前記噴射孔の直径の１％お
    よび５％の間である内燃エンジンにおける予混合燃焼を
    軽減する方法。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の方法であって、前記主
    燃料充填量の噴射時に前記噴射ニードルの前記ニードル
    先端が前記バルブシートから或る間隙だけ隔てられ、そ
    の間隙の厚さ寸法が前記噴射孔の直径のほぼ１００％で
    ある内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減する方法。
  8. 【請求項８】 内燃エンジン用の燃料噴射装置であっ
    て、 Ａ．噴射装置本体、 Ｂ．前記噴射装置本体上に備えられ、ニードルバルブシ
    ートおよび前記バルブシート内に開口した噴射孔を有す
    るバルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）ノズル、 Ｃ．前記噴射装置本体内に受入れられ、通常は前記バル
    ブシート上に座着されるニードル先端を有する噴射ニー
    ドル、および Ｄ．前記噴射装置本体内に配置され、反対両側の第１お
    よび第２の面が通常はそれぞれ周囲流体圧および流体蒸
    気圧に対して露出されるように配置されるストッププレ
    ート、を含む燃料噴射装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の燃料噴射装置であっ
    て、前記ストッププレートの前記第２の面が下方へ向い
    た平坦で滑らかな表面を含み、この面は通常は前記噴射
    装置本体の平坦で滑らかなショルダー上に座着して、本
    質的に流体密なシールをそれらの間に形成するようにな
    された燃料噴射装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載の燃料噴射装置であっ
    て、前記燃料噴射装置がアキュムレータ形式の燃料噴射
    装置であり、噴射エネルギーが前記噴射装置のアキュム
    レータキャビティ内の流体燃料圧縮により蓄積される燃
    料噴射装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の燃料噴射装置であ
    って、前記燃料噴射装置が増圧された流体圧力に露出さ
    れるキャビティを有する増圧形式の燃料噴射装置であ
    り、また前記ストッププレートが前記キャビティ内に備
    えられた燃料噴射装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の燃料噴射装置であ
    って、更に、 Ａ．前記ストッププレートに形成された穴を通して延在
    し、前記噴射ニードルに当接する下端部および前記アキ
    ュムレータキャビティ内に位置される上端部を有するピ
    ン、および Ｂ．前記アキュムレータキャビティ内に位置され、前記
    ピン上に座着されたニードル戻しばね、を含む燃料噴射
    装置。
  13. 【請求項１３】 請求項８に記載の燃料噴射装置であっ
    て、前記初期燃料充填量の噴射時に前記噴射ニードルの
    ニードル先端が前記バルブシートから一定したプレリフ
    ト間隙だけ隔てられ、この厚さ寸法が前記噴射穴の直径
    の１０％より小さいように前記噴射装置が寸法決めされ
    た燃料噴射装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の燃料噴射装置であ
    って、前記間隙の厚さ寸法が前記噴射穴の直径の１％お
    よび５％の間である燃料噴射装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の燃料噴射装置であ
    って、前記主燃料充填量の噴射時に前記噴射ニードルの
    ニードル先端が前記バルブシートから或る間隙を隔てら
    れ、この間隙の厚さ寸法が前記噴射穴の直径のほぼ２０
    ％である前記噴射装置が寸法決めされた燃料噴射装置。
  16. 【請求項１６】 請求項８に記載の燃料噴射装置であっ
    て、複数の前記噴射孔が前記ノズルに形成されて一様の
    角度θで前記バルブシート内に開口した燃料噴射装置。
  17. 【請求項１７】 請求項８に記載の燃料噴射装置であっ
    て、複数の前記噴射孔が前記ノズルに形成されて前記バ
    ルブシート内に開口し、また前記噴射孔の２つが前記ノ
    ズルの反対両側に形成され、噴射装置の傾斜を補償する
    ために異なる角度で前記バルブシート内に開口した燃料
    噴射装置。
  18. 【請求項１８】 内燃エンジンにおける望ましくない予
    混合燃焼を軽減する方法であって、 Ａ．バルブシート内に開口する噴射孔を有するバルブカ
    バーオリフィス（ＶＣＯ）ノズルを通してエンジン内に
    少量の初期燃料充填量を噴射するために、十分な時間間
    隔にわたり小さな一定した低リフト増分量だけアキュム
    レータ形式の燃料噴射装置の噴射ニードルを前記バルブ
    シートから上昇させ、次ぎに Ｂ．主燃料充填量をエンジン内部へ噴射するために、前
    記噴射ニードルを高リフト位置へ上昇させる、ことを含
    む内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減する方法。
  19. 【請求項１９】 燃料噴射装置であって、 Ａ．（１）内部に形成された長手方向の孔、（２）前記
    孔の底端部に形成され、切頭円錐形のニードルバルブシ
    ートを形成するバルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）ノズ
    ル、および（３）内部に形成され、前記孔の上端部の上
    方に位置され且つそれと連通された加圧されたキャビテ
    ィ、を有する噴射装置本体、 Ｂ．前記孔内にスライド可能に受入れられ、また通常は
    前記バルブシート上に座着する切頭円錐形の底部のニー
    ドル先端を有し、および通常は前記加圧されたキャビテ
    ィと前記孔との間の連続部の付近に配置された上端部を
    有する噴射ニードル、および Ｃ．前記加圧キャビティ内に配置され、（１）前記キャ
    ビティ内の周囲流体圧に露出された上面、（２）前記噴
    射装置本体のショルダーにシール接触する底面、および
    （３）前記加圧キャビティ内の前記周囲流体圧により発
    生される力を前記噴射ニードルの前記上端部に伝えるこ
    とができるように貫通形成された穴、を有するストップ
    プレート、を含む燃料噴射装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の燃料噴射装置であ
    って、前記噴射装置が増圧室およびアキュムレータ室を
    有する増圧アキュムレータ形式の噴射装置であり、また
    前記周囲流体圧が前記増圧室内の増圧圧力で形成され、
    また更に前記アキュムレータ室に与えられ且つ前記噴射
    ニードルを前記バルブシートへ向けて押圧するニードル
    ばねを含む燃料噴射装置。
  21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の燃料噴射装置であ
    って、前記ストッププレートの前記穴を通して延在し、
    且つまた前記噴射ニードルの前記上端部に当接する下端
    部、および前記アキュムレータ室内に位置され且つ前記
    ニードルばねに当接する上端部を有するピンを更に含む
    燃料噴射装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１９に記載の燃料噴射装置であ
    って、 Ａ．前記ストッププレートの前記下面と前記噴射装置本
    体の前記ショルダーとの間の境界面の圧力がほぼ流体蒸
    気圧であり、および Ｂ．前記ストッププレートに作用する正味の圧力による
    作用力が、１）前記境界面の面積部分、および２）前記
    加圧キャビティ内の周囲圧力と前記流体蒸気圧との間の
    差圧の積である、燃料噴射装置。
  23. 【請求項２３】 内燃エンジンのアキュムレータ形式の
    燃料噴射装置において、 Ａ．エンジン内に少量の初期燃料充填量を噴射するため
    に、十分な時間間隔にわたり小さな一定した低リフト増
    分量だけ噴射ニードルをノズルのバルブシートから上昇
    させ、前記ノズルはバルブシート内に開口する噴射孔を
    有するバルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）ノズルを含
    み、 Ｂ．次ぎに主燃料充填量をエンジン内部へ噴射するため
    に、前記噴射ニードルを全リフト位置へ上昇させ、およ
    び Ｃ．前記噴射ニードルの上方に位置する加圧領域から加
    圧液体の制御した排出を行ってニードルのリフト量を制
    御する、ことを含む内燃エンジンにおける望ましくない
    予混合燃焼を軽減する方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載の方法であって、前
    記制御の段階が、 Ａ．前記噴射ニードルのリフトの前記一定した低リフト
    増分量を発生させるために、先ず最初に前記加圧領域か
    ら加圧液体を比較的ゆっくり排出し、および Ｂ．次ぎに前記全リフト位置へ向けて前記噴射ニードル
    の前記リフトを生じさせるために、前記圧力領域から前
    記圧力液体を比較的素早く排出させる、を含む内燃エン
    ジンにおける予混合燃焼を軽減する方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載の方法であって、 Ａ．前記比較的ゆっくりした排出を行う前に前記噴射ニ
    ードルの上端部の上方に前記低リフト増分量だけ隔てた
    第１のストップ位置にストッププレートを配置して、前
    記比較的ゆっくりした排出時にリフトでの前記低リフト
    増分量に前記噴射ニードルを積極的に停止させるように
    して、前記バルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）の前記噴
    射孔へ絞られた燃料流量だけが与えられるようになし、
    および Ｂ．前記比較的素早い排出時に第１の停止位置から前記
    ストッププレートを解放して、前記噴射ニードルが前記
    全リフト位置へリフトできるようになし、これにより前
    記バルブカバーオリフィス（ＶＣＯ）の前記噴射孔へ絞
    られない燃料流量が与えられるようになす、ことを更に
    含む内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減する方法。
  26. 【請求項２６】 内燃エンジン用の燃料噴射装置であっ
    て、 Ａ．平坦で滑らかな面を有する噴射装置本体、 Ｂ．前記噴射装置本体に備えられ、ニードルバルブシー
    トを形成するノズル、 Ｃ．前記噴射装置本体内部にスライド可能に受入れら
    れ、通常は前記バルブシートに座着する噴射ニードル、
    および Ｄ．前記噴射装置本体内部で前記噴射ニードルの上方に
    形成されたキャビティ内に配置されて周囲流体圧の作用
    を受け、滑らかで平坦な軸線方向面および対向する粗い
    平坦な軸線方向面を有し、通常は前記噴射装置本体の前
    記滑らかな面に座着されるストッププレート、を含む燃
    料噴射装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２６に記載の燃料噴射装置であ
    って、前記ストッププレートの前記滑らかな面が前記噴
    射装置本体の前記滑らかな面に対面され、前記ストップ
    プレートが前記噴射装置本体に座着されたときに前記噴
    射装置本体の前記滑らかな面に対してシールを形成する
    燃料噴射装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２６に記載の燃料噴射装置であ
    って、前記ストッププレートの前記粗い面が前記噴射装
    置本体の前記滑らかな面に対面され、前記ストッププレ
    ートが前記噴射装置本体に座着されたときに前記噴射装
    置本体の前記滑らかな面に対してシールを形成しない燃
    料噴射装置。
  29. 【請求項２９】 エンジン内部に燃料を噴射する方法で
    あって、 Ａ．前記エンジンに初期燃料充填量を噴射するために燃
    料噴射装置の噴射ニードルを前記燃料噴射装置のバルブ
    シートからストッププレートに当接する関係となる迄リ
    フトさせ、前記ストッププレートは周囲流体圧に対して
    露出されたキャビティ内に位置されると共に、滑らかで
    平坦な軸線方向の面および対向する粗い平坦な軸線方向
    面を有しており、ストッププレートは通常は前記噴射ニ
    ードルがスライド可能とされた噴射装置本体の滑らかで
    平坦な面上に座着され、次ぎに Ｂ．主燃料充填量をエンジンに噴射するために、前記噴
    射ニードルを高リフト位置へリフトさせる、ことを含む
    エンジン内部への噴射燃料方法。
  30. 【請求項３０】 請求項２９に記載の方法であって、前
    記ストッププレートの前記滑らかな面が通常は前記噴射
    装置本体の前記滑らかな面にシールを形成して座着され
    て前記周囲流体圧および流体蒸気圧が前記粗い面と前記
    滑らかな面の一部とにそれぞれ作用され、これにより保
    持力が前記ストッププレートに与えられる用になされて
    おり、また更に比較的少量の初期燃料充填量をエンジン
    内部へ噴射するために十分な時間間隔にわたって前記低
    リフト増分量を超えた前記噴射ニードルのリフトを防止
    することを含み、前記時間間隔は前記噴射ニードルに与
    えられるリフトの作用力が前記ストッププレートに与え
    られる保持力に打ち勝つときに終了されるようになされ
    たエンジン内部への燃料噴射方法。
  31. 【請求項３１】 請求項２９に記載の方法であって、前
    記ストッププレートの前記粗い面が通常は前記噴射装置
    本体の前記滑らかな面にシールを形成せずに座着されて
    前記ストッププレートの前記粗い面と前記滑らかな面の
    両方に前記周囲流体圧が与えられるようになされてお
    り、また更に前記噴射ニードルと前記ストッププレート
    との間の接触によって前記低リフト増分量を超えて前記
    噴射ニードルをリフトさせることを含むエンジン内部へ
    の燃料噴射方法。
JP6248265A 1993-09-06 1994-09-06 内燃エンジンにおける予混合燃焼を軽減する方法、燃料噴射装置および燃料噴射方法 Pending JPH07224736A (ja)

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