JPH07324665A - 噴射量決定を行う間隙通路をチェックするための案内付き燃料噴射ノズル - Google Patents

噴射量決定を行う間隙通路をチェックするための案内付き燃料噴射ノズル

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JPH07324665A
JPH07324665A JP7127927A JP12792795A JPH07324665A JP H07324665 A JPH07324665 A JP H07324665A JP 7127927 A JP7127927 A JP 7127927A JP 12792795 A JP12792795 A JP 12792795A JP H07324665 A JPH07324665 A JP H07324665A
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fuel injection
fuel
nozzle
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JP7127927A
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Thomas G Ausman
ジー オースマン トーマス
Frederick A Camplin
エイ キャンプリン フレデリック
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Original Assignee
Caterpillar Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 燃料噴射量決定特性を有する燃料噴射ノズル
を開示する。 【構成】 燃料噴射ノズルは、少なくとも一個の燃料噴
射スプレーオリフィス７０がスプレー先端６４の底部に
形成された状態の盲ボア６６と、このボアの上部に形成
された案内通路６０とを形成するハウジング１００を備
えている。ボアの噴射室７６がオリフィスと案内通路と
の間に配置されている。燃料噴射通路６２は、案内通路
と交わる。ニードルチェック８４は、盲ボア内に摺動可
能に配置されており、第一位置と第二位置との間を動く
ようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射器に関する。
より詳細には、本発明は、高圧燃料噴射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧燃料噴射器システムの例が、米国特
許第５、０２０、５００号及び同第５、１９１、８６７
号に開示されている。高圧燃料噴射システムが設けられ
たエンジンは、最適な燃料噴射量を有する。ディーゼル
サイクルエンジンにおいて、最適な燃料噴射量は、噴射
量が徐々に上昇し、一定噴射量の期間を得たのち、急激
に減少する段階を有している。この特徴的な噴射量の変
化を形成する手段は、一般的に噴射量決定手段、或いは
噴射量決定装置と言われる。何故ならば、これらは、エ
ンジン燃料室への燃料噴射の体積量を決定するように用
いられるからである。燃料噴射器において、噴射量が徐
々に増加し、続いて急激に減少することは、燃焼室から
の粒子エミッションとノイズの双方を最低にするという
特定の利点を有している。燃料噴射ノズルは、典型的に
は、細長いキャビティ、即ち、第一軸線に沿った空隙を
有するハウジングを備えている。このキャビティは、第
一端部、即ち、噴射室と、第二端部、即ちばね室を有し
ており、これらの間には案内通路が配置されている。少
なくとも一個の噴射オリフィスが、キャビティの噴射室
と、燃料噴射器の外部の大気（例えば、エンジン燃焼
室）を流体的に接続する。ニードルチェックが、摺動可
能にキャビティ内に配置されており、噴射室内のキャビ
ティの第一端部に対してニードルチェックのシート部分
が着座し、噴射オリフィスを通る燃料通路をブロックす
ることになる第一端部と、ニードルが第一端部から離れ
て噴射オリフィスをブロックしない第二位置との間に直
線移動が行われるようになっている。
【０００３】米国特許第５、１９１、８６７号の燃料噴
射器は、主として上述したように構成されている。キャ
ビティ内の案内通路は、ニードルチェックの案内部分と
摺動可能に接触している。キャビティの噴射室に導かれ
る加圧燃料の力は、バイアスばねよりも強く、チェック
を第一端部から離すようにする。米国特許第５、１９
１、８６７号は、ノズル内に噴射量決定手段を設けるこ
とを教示していない。もっとも、この特許は少量の噴射
量決定手段を開示してはいるが、これは油圧作動式噴射
器に固有のものでしかない。米国特許第５、０２０、５
００号に開示された燃料噴射ノズルは、ニードルチェッ
クがこれのシート部分の近くにおいて摺動可能に接触す
る第一端部近傍に第二の案内通路を含んでいるという点
を除けば、米国特許第５、１９１、８６７号の噴射ノズ
ルとほぼ同じである。この第二の案内通路は、高圧流体
が噴射室に導かれる位置と噴射オリフィスを備えたキャ
ビティの第一端部との間に配置されている。燃料が噴射
オリフィスに到達するように、燃料は、最初にチェック
と第二案内通路との間でかなり絞られた流れ面積を通っ
て流れなければならず、キャビティの第一端部とチェッ
クとの間に充分な圧力を形成して、ニードルチェックに
作用する力を抵抗ばねよりも強くすることができる。チ
ェックが所定の高さまで部分的に持ち上げられると、ニ
ードルと第二案内通路との間により大きな流れ面積を備
えた拡径された通路が開き、高圧燃料源とキャビティの
第一端部との間でより直接的な流体連通が行われるよう
になる。この点の作動において、オリフィスを通る燃料
噴射量が増大する。これは、噴射量決定とみなされるオ
リフィスに到達する燃料量を選択的に変える。しかしな
がら、米国特許第５、０２０、５００号によって開示さ
れた噴射室と案内通路の構造のうち、特に、第二の案内
通路は、大量生産用の工作機械で、必要な精度を有する
ように形成することは比較的困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】第一端部近傍の第二案
内通路を用いることなく、チェックが所定のリフト高さ
に到達するまでチェックキャビティの案内通路とチェッ
クの案内部分との間の燃料の流れを最初に制限すること
により得られる噴射量決定特性を有する燃料噴射ノズル
を形成することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様におい
て、ノズルハウジングとニードルチェックを備えた燃料
噴射ノズルを開示する。ノズルハウジングは、底部分に
おいて少なくとも一つのオリフィスと、上部分において
案内通路とを有する盲ボアを備えている。ボアの噴射室
部分がオリフィスと案内通路との間に配置されている。
燃料噴射通路は、案内通路と交わっている。ニードルチ
ェックが盲ボア内に摺動可能に配置されており、第一位
置と第二位置との間を動くようになっている。第一位置
において、チェックのシート部分は、ボアの底部分に対
向して配置される。第一位置において、案内通路ととも
にチェックの案内部分が、これを流れる流量を制限する
第一の流れ面積を形成する。第二位置において、チェッ
クのシート部分は、ボアの底部分から離れており、案内
部分と案内通路は第一流体流れ面積よりも大きく、そこ
を通過する流体の流れの制限がかなり小さい第二流体流
れ面積を形成する。本発明は、ボアの底部分に近い方に
案内通路を設けることなく、複数の段階の燃料噴射量を
決定する燃料噴射ノズルを開示する。ニードルチェック
と案内通路との間の流れ面積は、噴射室を通る流体の噴
射量を実質的に制御し、二つの大きさの間で変更可能で
ある。第一の流れ面積と第二の流れ面積との間の変更
は、チェックの軸線方向の変位とともに生じる。チェッ
クが第一位置にあるときに、第一の流れ面積は、最初の
噴射段階において排出通路から少なくとも一つのスプレ
ーオリフィスに到達する流れを制御する。チェックが第
二位置にあるときに、第二の流れ面積は、より大きく、
燃料がかなり高い圧力でオリフィスに到達できるように
なっており、ノズルを通る噴射量はより大きくなる。案
内通路が、スプレーオリフィスの反対側のノズルハウジ
ングの一端に配置されており、一般的にはノズルをより
形成し易くし、特に案内通路を形成し易くする。
【０００６】ノズルハウジングには、絞りオリフィス、
即ち排出通路と噴射室を結合する通路が設けられていて
もよい。
【０００７】
【実施例】油圧作動式電子制御ユニット燃料噴射器１０
のような例示的な燃料噴射器を以下ＨＥＵＩ燃料噴射器
と表し、図１に示す。本実施例においては、噴射器は単
体として形成された、即ちユニットとしての燃料噴射器
として図示されているが、この噴射器１０は、例えば、
ノズル組立体１２を燃料加圧装置、即ち加圧燃料源とは
別体としたモジュール構造とすることができる。図１の
燃料噴射器１０は、中心縦軸線１６を有する噴射器本体
１４を備えている。ソレノイドのような電子アクチュエ
ータ１８が噴射器本体１４の上方端部上に取りつけられ
ている。ポペットバルブ２０が、噴射器本体１４内に摺
動可能に配置されており、第一位置と第二位置との間を
作動的に可動となっている。ポペットバルブ２０は、中
間のねじ付きファスナー２４によってソレノイドアクチ
ュエータ１８の可動アマーチュア２２に固定されてい
る。ソレノイドアクチュエータ１８は、電子制御モジュ
ール（図示せず）からソレノイド１８によって受信した
電子信号に応答して、第一位置と第二位置との間にポペ
ットバルブ２０を作動的に変位させる。
【０００８】増圧ピストン２６が摺動可能に本体１４内
に配置されており、軸線方向に移動するようになってい
る。油圧流体入口通路２８は、高圧油圧流体を高圧マニ
ホルド（図示せず）からポペットバルブ２０に連通す
る。内部油圧流体通路３０は、ポペットバルブ２０が第
二（上方）位置にあるときに、油圧流体をポペットバル
ブ２０から増圧ピストン２６に連通する。ポペットバル
ブ２０が第一（下方）位置にあるときに、ポペットバル
ブ２０は、入口通路２８から増圧ピストン２６への油圧
作動流体の連通をブロックする。噴射器本体１４の下側
端部は、バレル組立体３２に当接する。往復燃料ポンプ
プランジャ３４は、ピストン２６から下方にバレル組立
体３２の軸線方向のボア３６内に延びる。燃料ポンプ室
３８は、プランジャ３４の一端においてバレルボア３６
の一部分によって形成されている。プランジャ戻しばね
４０は、プランジャ３４と増圧ピストン２６を図１と図
２に従って上方に付勢する。バレル組立体３２の下側に
は、ノズル組立体１２がある。中間スペーサプレート４
２は、これを貫通する燃料入口アパーチュアを備えてい
る。止め弁４４は、中間スペーサプレート４２の下側に
配置されている。止め弁４４内のボールタイプの入口チ
ェックバルブのような第一バルブ４６は、中間プレート
４２のアパーチュアと流体連通しており、流体が一方向
に中間プレートを通ってポンプ室３８に流れることがで
きる。止め弁４４内の第二、即ち逆流チェックバルブ４
８は、流体が、ポンプ室３８から止め弁４４を通って流
れるようにしているが、流体、或いは燃焼ガスがポンプ
室３８に戻らないようにしている。これらの特性は、図
２を参照すればより明白にわかる。
【０００９】円筒形スリーブ５０がチェック止め弁４４
の下側に配置されている。このスリーブ５０は、これを
貫通する軸線方向のばね室５２、別個になった排出通路
５４、即ち燃料噴射通路、及びスリーブの外側からばね
室５２を通る排出孔５６を備えている。燃料噴射通路５
４は、第二チェックバルブ４８と一方向に流体連通して
いる。案内ワッシャ５８は、止め弁４４と対向するスリ
ーブ５０と当接している。案内ワッシャ５８は、軸線方
向の案内ボア、即ちその両端において開いている通路６
０を有している。燃料噴射通路案内ワッシャ部分６２
は、スリーブ５０においてスリーブ部分５４と直接的に
流体連通しており、スリーブ５０と当接する案内ワッシ
ャ５８の一方の側部に対向する案内ワッシャの他方の側
部上において、案内通路６０と交わる燃料噴射通路６２
の一部分として作用する溝６３を有している。燃料噴射
ノズルスプレー先端６４は、スリーブ５０に対向する案
内ワッシャ５８と当接する。シム６５が、先端６４と案
内ワッシャ５８との間に任意的に設けられている。軸線
方向に延びる盲ボア６６は、案内ワッシャ５８に近接す
る先端６４の上部から、先端６４の一端６８内のボアの
底部６９に延びている。一つか二つ以上の燃料噴射スプ
レーオリフィス７０が、盲ボア６６の底部６９を形成す
る先端６４の一端６８を貫通して形成されている。絞り
通路７２は、排出通路案内ワッシャ部分６２から盲ボア
６６の噴射室７６のカーディオイド形状の部分７４に流
体を連通する。カーディオイド部分７４と先端６４の上
端部との間の盲ボア６６の一部分が案内通路６０の延長
部を形成する。ばね室５２、案内通路６０、及び盲ボア
６６はともに、軸線１６に沿って延びた、単一の細長い
チェックキャビティ７８としてみなすことができる。細
長いキャビティ７８の第一端部は、ボア６６の底部６９
と同心である。細長いキャビティ７８の第二端部８２
は、止め弁４４にある。
【００１０】ニードルチェック８４は、細長いキャビテ
ィ７８内に摺動可能に配置されており、第一、即ち閉位
置Ａと、第二、即ち開位置Ｂとの間で、軸線方向に移動
するようになる。チェック８４は、図１及び２におい
て、実線で第一位置にあることが示されており、チェッ
ク８４のシート部分８６が、ボア６６の底部６９に対し
て配置された状態になっている。チェックは、図２にお
いて、仮線で第二位置Ｂにあることが示されている。ニ
ードルチェック８４は、最小の環状間隙に案内通路６６
が設けられるような大きさの案内部分８８を有してい
る。ニードルチェック８４のシート部分８６は、先端６
４の底部６９と係合する表面積、案内部分８８の断面積
よりも小さい軸線方向の突出部を形成している。ニード
ルチェック８４が第一、即ち着座位置Ａに配置されてい
るときには、ニードルチェック８４のシート部分８６
は、流体が噴射室７６から燃料噴射スプレーオリフィス
７０に連通するのをブロックする。ばねシート９０は、
案内部分８８よりも直径が大きく、ばね室５２のほぼ全
直径にわたって軸線１６から半径方向に延びている。案
内部分８８とシート部分８６との間に配置されたニード
ルチェック８４の中間部分９２は、案内部分８８の直径
よりも小さい。ニードルチェック８４の進行制限部分９
４は、案内部分８８に対向するばねシート９０から軸線
方向に延びている。ニードルチェック８４の進行制限部
分９４は、案内部分８８に対向するばねシート９０から
軸線方向に延びている。第一位置Ａにおいて、進行制限
部分９４は、止め弁４４から距離Ｌ１だけ離れており、
ニードルチェック８４の可能な全移動量をリフト、即ち
移動量Ｌ１に制限する。例えば、Ｌ１は、約０．３ミリ
メートルから０．４ミリメートル（０．０１２インチか
ら０．０１６インチ）であればよい。らせん状圧縮形ば
ね９６が、ばねシート９０とチェック止め弁４４との間
のばね室５２内に配置されている。ばねは、チェック８
４のシート部分８６を先端６４の端部６８に作用するよ
うにチェック８４のシート部分８６を付勢する。第一位
置にニードルチェック８４がある状態で、チェック８４
の案内部分８８は、例えば約０．０５０ミリメートル
（０．００２インチ）のＬ２に等しい量だけニードル６
４において案内通路６０の一部分と重なる。図１と図２
に示したように、Ｌ２は、ニードルチェック８４の案内
部分８８の軸線方向の長さによって制限される。これ
は、シム６５の厚さとともに必要に応じて変えることが
できる。あるいは、Ｌ２は、ニードル６４の上端部下側
の案内通路６０の長さを変化させることによって制御さ
れる。
【００１１】内部にねじが付いたナットのようなケーシ
ング９８は、噴射器本体１４の下側部分、バレル組立体
３２、中間プレート４２、チェック止め弁４４、スリー
ブ５０、案内ワッシャ５８、先端６４を包み込み、互い
に作動の関係に維持する。止め弁４４、スリーブ５０、
及び案内ワッシャ５８、先端６４、及びケーシング９８
は、ノズルハウジング１００としてみなされる。ケーシ
ング９８は、好ましくは軸線１６にほぼ垂直にケーシン
グ９８を貫通して通る、１個かそれ以上の燃料噴射入口
開口１０２を備えている。ケーシング９８は、これとバ
レル組立体３２と、燃料入口開口１０２に流体的に接続
された止め弁４４との間に環状燃料通路１０４を備えて
いる。止め弁４４内のエッジフィルタ通路１０６は、環
状燃料通路１０４から第一入口チェックバルブ４６内に
延びている。本発明の燃料噴射ノズルの他の２つの実施
例が図３と図４に示されている。チェック８４’、８
４”は、チェックの全長を大きくすることを必要とする
ことなく比較的長い案内部分８８’、８８”をそれぞれ
備えている。このことは、噴射室７６’、と７６”を備
えた状態で、排出通路６２’、と６２”と流体的に接続
するチェック８４’、と８４”のそれぞれに流れチャネ
ル１０８を形成することによって達成される。図３にお
けるチェック８４’のチャネル１０８は更に、第二位置
Ｂにおいて燃料噴射通路６２’に対して開くノッチ１１
０によって付加的に与えられる。図３の先端６４’は、
燃料噴射通路６２’と噴射室７６’との間に絞り通路７
２が設けられていない状態で示されている。図４の先端
６４”は絞り通路７２”を任意的に備えた状態で示され
ている。
【００１２】作動時において、流体が、例えば２３メガ
パスカル（ＭＰａ）（３３３５ポンド／平方ヤード）の
可変圧力で流体入口通路２８に入る。第一位置（下側）
において、ポペットバルブ２０は、加圧流体が噴射器本
体１４に更に入り込まないようにする。第一位置におい
て、ポペットバルブ２０は、内部油圧流体通路３０をド
レン通路１１２と連通し、通路３０内の油圧流体を比較
的低い流体圧力に維持する。燃料噴射を開始するため
に、電子制御モジュール（図示せず）からの電子信号に
よってソレノイドアクチュエータ１８が電気的に励磁さ
れ、これによってアーマチュア２２が上方に変位し、ポ
ペットバルブ２０を第二（上方）位置に動かす。ポペッ
トバルブ２０が第二位置に移動するときに、入口通路２
８と連通しているために内部油圧流体通路３０内の流体
の圧力が急速に増大する。油圧作動流体の圧力が増圧ピ
ストン２６に対して作用し、ピストン２６とプランジャ
３４をばね４０に作用するように下側に押しつける。低
圧燃料搬送ポンプ（図示せず）は、燃料レール、或い
は、好ましくはエンジン（図示せず）のシリンダヘッド
（図示せず）内に形成されたマニホルドを通って入口開
口１０２に燃料を供給する。低圧燃料は、入口開口１０
２を通って環状燃料通路１０４に入り、バレル組立体３
２と止め弁４４を取り囲む。燃料は、環状通路１０４か
ら、エッジフィルタ通路１０６を通り、第一チェックバ
ルブ４６を通過して燃料ポンプ室３８内に流れる。低圧
燃料は、ポンプ室３８から第二チェックバルブ４８を通
り、スリーブと案内ワッシャのそれぞれの燃料噴射通路
５４と６２を通って、盲ボア６６の噴射室部分７６内に
流れる。
【００１３】増圧ピストン２６に対して作用する油圧
が、ポンプ室３８内の燃料に作用する力を作りだす。こ
の力は、ばね４０上の力よりも小さい増圧ピストン２６
上にかかる力に等しい。ばね４０が比較的低い荷重特性
であるのが好ましいので、ポンプ室３８内の燃料に作用
する力は、油圧作用流体によってかけられる増圧ピスト
ン２６に対する力にほぼ等しい。このように、燃料ポン
プ室３８内の燃料は、油圧作動流体に増圧ピストン２６
の有効断面積をかけてプランジャ３４の有効断面積で割
った値にほぼ等しい。例的な面積比は、約７であり、油
圧が２３メガパスカル（３３３５ポンド／平方インチ）
のときに、燃料圧力は、ほぼ１６１メガパスカル（２
３、３５０ポンド／平方インチ）となる。ポンプ室３８
内の高加圧燃料は、燃料噴射通路５４、６２内の燃料と
流体連通しており、噴射室７６内の燃料がかなり急速に
加圧されることになる。噴射室７６内の急速に加圧され
た燃料は、案内部分８８の断面積から、チェック８４の
シート部分８６と、ボア６６の底部６９との係合によっ
て形成された着座面積をひいた値に等しい面積において
着座したニードルチェック８４に対して作用する。この
結果生じたチェック８４に対する力によってチェック８
４が上方に動き、ばね９６の力よりも強くなる。チェッ
ク８４が先端６４の端部６８から持ち上がるときに、燃
料は噴射オリフィス７０を通り始め、エンジン燃焼室
（図示せず）内に噴霧される。チェック８４が最初に持
ち上がるときの所定の圧力はバルブ開口圧力（ＶＯＰ）
として知られている。ＶＯＰに達すると、燃料の排出が
開始される。図示した燃料噴射器を最適にするために、
燃料噴射器１０のＶＯＰは比較的低く、チェック８４を
離し、噴射オリフィス７０を通る噴射量を徐々に上昇さ
せ、噴射が終了するまで噴射量を急激に減少させる。
【００１４】燃焼室への燃料の流量が段階状に変化する
複数の段階の流量決定がこの発明に用いられている。図
２の実施例において、チェック８４は、燃料噴射通路６
２を通る燃料流量を絞り、噴射室７６における燃料圧を
最初に制限し、燃焼室への燃料の流量を制限する。燃料
圧を徐々に増大することによってチェック８４が変位
し、その絞りが小さくなり流量が増大する。燃焼室７６
への初期の燃料量は、主に絞り通路７２を通る。絞り通
路７２を通るこの流れは、燃料室７６に到達する噴射量
を小さくし、これによりチェック８４が上方に変位し、
燃料噴射スプレーオリフィス７０を通る噴射量を小さく
する。所定量の燃料が、チェック８４の案内通路６０と
案内部分８８とが噴射通路６２とカーディオイド部分７
４との間の重なりあう面積で、案内通路６０と案内部分
８８との間の環状間隙を通ることによって噴射室７６に
流れることが予想される。噴射室７６への燃料流量が制
限される状態では、噴射室７６内の圧力は、最初に燃料
噴射通路６２内の圧力よりもかなり降下する。圧力は、
噴射室７６内において徐々に形成され、ＶＯＰに達す
る。チェック８４がＬ２を越えた高さに変位することに
よって噴射室７６が開き、燃料噴射通路６２と直接連通
し、噴射室７６内の圧力が急激に増大して燃料噴射通路
６２に流れ、チェック８４をＬ１の距離だけ急激に変位
させてチェックを最大変位させることができる。
【００１５】絞り通路７２が設けられていない他の実施
例において、案内部分８８と案内通路６０は、燃料噴射
通路６２と噴射室７６との間に適当な絞り路、即ち絞り
通路が設けられるように構成することができる。最初に
燃料を絞り通路７２に通すことによって、燃料をエンジ
ン燃焼室にゆっくり入れるようになり、燃焼が早く開始
するようにし、しかも燃焼時間を長くなるようにするこ
とによって点火タイミングが早まり、粒子エミッション
を最小にすることができる。所望の噴射量決定は、ノズ
ル１２の先端６８近傍の特別な案内ボア、或いは案内通
路を必要とすることなく、所望に噴射量を決定すること
ができる。このことは、ノズル１２の製造をかなり容易
にする。燃料噴射を終了させるために、電子制御モジュ
ールからの電子信号が切られてソレノイドアクチュエー
タ１８が電子的に停止される。戻りばね１１４がポペッ
トバルブ２０とアーマチュア２２とを第一位置に移動さ
せ、これにより入口通路２８をブロックし、通路３０と
ドレン通路１１２との間の流体を開く。通路３０内の流
体圧が充分に降下すると、図１に示すように、戻りばね
４０が軸線方向上方向にプランジャ３４と増圧ピストン
２６とを動かし、これにより燃料ポンプ室３８の体積を
増大させることになる。ポンプ室３８内の燃料の高い圧
力が充分に下がると、噴射室７６内の燃料圧力が充分に
降下し、ばね９６がチェック８４を第一位置に素早く戻
すように作用し、噴射オリフィス７０を通る噴射量を所
望なように急速に終了させる。
【００１６】噴射オリフィス７０を通る燃料の噴射量
は、部分的には、オリフィスの幾何的形状と、ボア６６
の底部からのチェックシート部分８６の距離の関数であ
る。この距離は燃料がオリフィス７０に到達しないよう
に制限する機能を有しているからである。チェック８４
のリフトの高さが大きくなるにつれて、チェック８４の
シート部分と先端６４の端部６８との間隙が大きくな
り、オリフィス７０を通る噴射量も大きくなる。図５で
は、本発明の特徴的なプロットを示している。プロット
Ａは、秒単位の時間の関数ｔとして、オリフィス７０か
らの燃料流量の、リットル／分における噴射流量Ｆを示
している。プロットＢは、秒単位の時間ｔの関数とし
て、単位ＭＰａにおける案内環状圧力Ｐを表している。
プロットＣは、秒単位の時間ｔの関数として、単位ＭＰ
ａにおける案内圧力Ｐを表している。プロットＤは、本
発明の、秒単位で計測された時間ｔの関数として単位ミ
リメートル（ｍｍ）におけるチェック８４変位Ｅを表し
ている。本発明は、ＨＥＵＩユニット式、燃料噴射器と
して述べられているが、ユニット化されていないＨＥＵ
Ｉ燃料噴射器と機械的作動式燃料噴射器にも同様に適用
可能である。本発明は、案内されたチェック８４を用い
る高圧燃料噴射器を用いるのに非常に適している。
【００１７】本発明の他の態様、目的及び利点は、図
面、発明の説明及び請求の範囲により得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】例的な燃料噴射器に設けられた燃料噴射ノズル
の一実施例の断面図である。
【図２】図１の燃料噴射ノズルの拡径された断面図であ
る。
【図３】図１に類似しているが、燃料噴射ノズルの第二
実施例である。
【図４】図２に類似しているが、燃料噴射ノズルの第三
の実施例である。
【図５】本発明に関する時間ｔの関数として噴射量Ｆ、
圧力Ｐ、変位Ｅの例示的なプロット図である。
【符号】
１０ 油圧作動式電子制御ユニット燃料噴射器 １２ ノズル組立体 １４ 噴射器本体 １６ 中心軸線 １８ ソレノイドアクチュエータ ２０ ポペットバルブ ２４ ファスナー ２６ 増圧ピストン ２８ 油圧流体入口通路 ３２ バレル組立体 ３４ プランジャ ３６ ボア ３８ 燃料ポンプ室 ４２ スペーサープレート ４４ 止め弁 ４８ 逆流れチェックバルブ ５０ スリーブ ５８ 案内ワッシャ ６０ 案内通路 ６２ 燃料噴射通路 ６３ 溝 ６４ 先端 ６６ 盲ボア ６８ 先端の端部 ７２ 絞り通路 ７６ 噴射室 ８４ ニードルチェック ８６ シート部分 ８８ 案内部分
フロントページの続き (72)発明者 フレデリック エイ キャンプリン アメリカ合衆国 イリノイ州 61614 ピ オーリア ウェスト デイトナ ドライヴ 1521

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 縦軸線方向に沿った盲ボアを形成するノ
    ズルスプレー先端を備え、該ボアの底部を形成する前記
    先端の一端部を貫通して少なくとも一つのオリフィスが
    形成され、前記ボアの上部に案内通路が、前記ボアの前
    記底部と前記案内通路との間に噴射室が、それぞれ形成
    され、前記案内通路と交わる燃料噴射通路が設けられた
    ノズルハウジングと、 シート部分が前記先端の前記一端部に対向して配置され
    て、案内部分が、前記燃料噴射通路の下側にある前記案
    内通路の一部分とともに、ここを通る流体の流れを制限
    する第一流れ面積を形成する第一位置と、前記シート部
    分が前記先端の前記一端部から離れて、前記案内部分
    が、前記燃料噴射通路の下側にある前記案内通路ととも
    に、前記第一流れ面積よりも大きく、かつ前記案内部分
    を通る流れの制限がより小さい第二流れ面積を形成する
    第二位置との間を、前記盲ボア内において軸線方向に摺
    動可能に移動するように前記盲ボア内に摺動可能に配置
    されたニードルチェックと、 を備えた燃料噴射ノズル。
  2. 【請求項２】 前記ノズルハウジングは、前記案内通路
    の延長部を形成し、前記ノズルスプレー先端の上側に配
    置された案内ワッシャを備え、前記ノズルスプレー先端
    と、前記案内ワッシャのいずれか一つに、前記案内通路
    と交わる前記燃料噴射通路の一部分として作用する溝が
    あることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズ
    ル。
  3. 【請求項３】 前記第二の流れ面積よりも小さい流れ面
    積を有する、前記ハウジングを通る絞り通路が、前記噴
    射通路を前記噴射室と流体接続することを特徴とする請
    求項１に記載の燃料噴射ノズル。
  4. 【請求項４】 盲ボアを内部に有し、少なくとも一つの
    燃料スプレーオリフィスが底部を貫通して形成され、前
    記ボアの上部に案内通路が形成されたノズルスプレー先
    端と、 前記ボア内に摺動可能に配置され、前記先端の端部に対
    向する第一位置において前記オリフィスとの流体連通を
    ブロックし、前記案内通路とともにこれを通る流体の流
    れを制限する第一流れ面積を形成し、前記先端の前記端
    部から離れた第二位置において、前記案内通路ととも
    に、前記第一流れ面積よりも大きく、かつ前記案内通路
    を通る流れの制限がより小さい第二流れ面積を形成する
    チェックと、 を備えた多段階式燃料噴射決定を行う燃料噴射ノズル。
  5. 【請求項５】 前記ノズルスプレー先端の上側に配置さ
    れた案内ワッシャを備えており、該案内ワッシャは、前
    記ノズルスプレー先端の前記案内通路の延長部を形成
    し、前記ノズルスプレー先端とは反対側の上部から前記
    案内ワッシャを通り前記ノズルスプレー先端に近接する
    前記案内ワッシャにおける前記案内通路の前記延長部に
    至る燃料噴射通路を形成していることを特徴とする請求
    項４に記載の燃料噴射ノズル。
  6. 【請求項６】 前記ノズルスプレー先端内の絞り通路
    は、前記ノズルスプレー先端の前記上部で前記案内ワッ
    シャの前記燃料噴射通路に対して開き、前記ノズルスプ
    レー先端を通って前記案内通路の下側の前記盲ボアにま
    で通って、流体を前記燃料噴射通路から前記盲ボアに連
    通するようになっていることを特徴とする請求項５に記
    載の燃料噴射ノズル。
JP7127927A 1994-05-31 1995-05-26 噴射量決定を行う間隙通路をチェックするための案内付き燃料噴射ノズル Withdrawn JPH07324665A (ja)

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US08/251,545 US6161773A (en) 1994-05-31 1994-05-31 Fuel injector nozzle with guide to check clearance passage providing injection rate shaping
US08/251545 1994-05-31

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012091367A3 (ko) * 2010-12-28 2012-08-23 현대중공업 주식회사 전자제어 연료분사밸브
WO2012091393A3 (ko) * 2010-12-28 2012-08-23 현대중공업 주식회사 전자제어 연료분사밸브
US9200606B2 (en) 2010-12-28 2015-12-01 Hyundai Heavy Industries, Co., Ltd. Electronically controlled fuel injection valve

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9623469D0 (en) * 1996-11-12 1997-01-08 Lucas Ind Plc Injector
GB9804110D0 (en) * 1998-02-27 1998-04-22 Lucas Ind Plc Fuel injector
DE19906383A1 (de) * 1999-02-16 2000-08-24 Siemens Ag Injektor für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine
US6439201B1 (en) * 2000-12-20 2002-08-27 Caterpillar Inc. Fuel injector having dual flow rate capabilities and engine using same
DE10346210A1 (de) * 2003-10-06 2005-04-21 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
US7588012B2 (en) 2005-11-09 2009-09-15 Caterpillar Inc. Fuel system having variable injection pressure
EP2478210A4 (en) * 2009-09-17 2013-06-05 Int Engine Intellectual Prop HIGH PRESSURE PUMP INJECTOR
WO2015000493A1 (en) * 2013-07-01 2015-01-08 Volvo Truck Corporation Hydraulic system
US10006429B2 (en) * 2016-03-31 2018-06-26 GM Global Technology Operations LLC Variable-area poppet nozzle actuator
US10584669B2 (en) 2017-11-29 2020-03-10 Caterpillar Inc. Filter assembly for fuel injector

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB566692A (en) * 1943-03-02 1945-01-10 George Amery Improvements in or relating to fuel injection apparatus for internal-combustion engines
US2793077A (en) * 1955-04-06 1957-05-21 Cooper Bessemer Corp Fuel injection devices for internal combustion engines
US3006556A (en) * 1961-01-03 1961-10-31 Gen Motors Corp Unit fuel pump-injector
US3368761A (en) * 1965-10-15 1968-02-13 Mack Trucks Variable flow rate fuel injection nozzle
US4219154A (en) * 1978-07-10 1980-08-26 The Bendix Corporation Electronically controlled, solenoid operated fuel injection system
JPS5818552A (ja) * 1981-07-23 1983-02-03 Diesel Kiki Co Ltd ユニツトインジエクタ
US5020500A (en) * 1990-03-28 1991-06-04 Stanadyne Automotive Corp. Hole type fuel injector and injection method
US5191867A (en) * 1991-10-11 1993-03-09 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated electronically-controlled unit injector fuel system having variable control of actuating fluid pressure
US5287838A (en) * 1993-02-26 1994-02-22 Caterpillar Inc. Compact reverse flow check valve assembly for a unit fluid pump-injector

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012091367A3 (ko) * 2010-12-28 2012-08-23 현대중공업 주식회사 전자제어 연료분사밸브
WO2012091393A3 (ko) * 2010-12-28 2012-08-23 현대중공업 주식회사 전자제어 연료분사밸브
CN103282643A (zh) * 2010-12-28 2013-09-04 现代重工业株式会社 电子控制燃料喷射阀
JP2014501360A (ja) * 2010-12-28 2014-01-20 ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド 電子制御燃料噴射弁
US9181893B2 (en) 2010-12-28 2015-11-10 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Electronically controlled fuel injection valve
US9200606B2 (en) 2010-12-28 2015-12-01 Hyundai Heavy Industries, Co., Ltd. Electronically controlled fuel injection valve
US9394849B2 (en) 2010-12-28 2016-07-19 Hyundai Heavy Industries, Co., Ltd. Electronically controlled fuel injection valve

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DE19520036A1 (de) 1995-12-07

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