JPH08232804A - 往復ピストン／バレル組立体の軸力を有する窪みまたは突出部 - Google Patents
往復ピストン／バレル組立体の軸力を有する窪みまたは突出部Info
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- JPH08232804A JPH08232804A JP8005683A JP568396A JPH08232804A JP H08232804 A JPH08232804 A JP H08232804A JP 8005683 A JP8005683 A JP 8005683A JP 568396 A JP568396 A JP 568396A JP H08232804 A JPH08232804 A JP H08232804A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 往復運動ピストン／バレル組立体に関する。
【解決手段】 このピストン／バレル組立体は、側面に
よって下流面から隔離された圧力面を有するピストンを
含む。バレルは、ピストンを摺動可能に受けるような大
きさのボアを形成する内壁面を有する。ボアはピストン
より長く、ピストンの圧力面に近接する上流容積とピス
トンの下流面に近接する下流容積とを含むようになって
いる。この組立体は、上流容積と下流容積との間に差圧
を形成するいくつかの手段を有する。側面、又は内壁面
は、流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさの少なくと
も一つの凹凸状表面、即ち窪みまたは突出部を含む。本
発明の軸力の効果を作り出すために、ピストン側面とバ
レルの内壁面との間の流体流れの速度はピストンの速度
よりも早くなければならない。
よって下流面から隔離された圧力面を有するピストンを
含む。バレルは、ピストンを摺動可能に受けるような大
きさのボアを形成する内壁面を有する。ボアはピストン
より長く、ピストンの圧力面に近接する上流容積とピス
トンの下流面に近接する下流容積とを含むようになって
いる。この組立体は、上流容積と下流容積との間に差圧
を形成するいくつかの手段を有する。側面、又は内壁面
は、流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさの少なくと
も一つの凹凸状表面、即ち窪みまたは突出部を含む。本
発明の軸力の効果を作り出すために、ピストン側面とバ
レルの内壁面との間の流体流れの速度はピストンの速度
よりも早くなければならない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に往復運動ピス
トンに関する。より詳細には、本発明は、少なくとも部
分的に流体圧によって駆動され、流体がピストン外面に
沿って流れ得るようになった形式の往復ピストンに関す
る。本発明は、燃料噴射器のポペットバルブの改良のた
めに適用することに特に有用性がある。
トンに関する。より詳細には、本発明は、少なくとも部
分的に流体圧によって駆動され、流体がピストン外面に
沿って流れ得るようになった形式の往復ピストンに関す
る。本発明は、燃料噴射器のポペットバルブの改良のた
めに適用することに特に有用性がある。
【０００２】
【従来の技術】往復ピストン／バレル組立体は、所定の
手段で加圧された流体を用いる数多くの様々な機械にみ
ることができる。本明細書において用いる“ピストン”
という用語は少なくとも部分的に流体圧によって駆動さ
れ、摺動的に往復運動する部分のことをいい、“バレ
ル”とは、このピストンを摺動可能に受け取るような大
きさの円筒形の容器のことをいう。本発明は、所定の作
動目的のためにピストンに付加的な軸力が必要とされる
いかなる往復ピストン／バレル組立体にも適用できる可
能性が潜在的にあることがわかる。しかしながら、本発
明によって発生する軸力の効果は、流体圧によって流体
がピストンの速度よりも速い速度でピストンの側部に沿
って流れる場合においてのみ可能である。ピストンがピ
ストンの側部上に窪み、又は環状の溝を含む多くの従来
技術例があるが、本発明の特定の流れ環境におけるバレ
ル、または往復ピストンが、軸力を形成する突出部、あ
るいは窪みを含んでいる従来技術は知られていない。本
発明は、往復ピストン／バレル組立体を有するポペット
バルブを改良するために特に適用可能であることがわか
る。例えば、燃料噴射器のポペットバルブの場合、ポペ
ットピストンができるかぎり早く着座位置の間を動くこ
とが、一般的に望ましい。ほとんどのポペットバルブの
往復ピストンは比較的軽いので、ピストンに作用する付
加的な軸力は、ピストンが着座位置の間を動く速度にか
なり影響を及ぼす。このような燃料噴射器によくおきる
一つの問題は、ポペットピストンがこの着座位置の間を
動くのに遅れ、このために噴射器がうまく作動しなくな
ったりまたは噴射器の性能がかなり低下することであ
る。
手段で加圧された流体を用いる数多くの様々な機械にみ
ることができる。本明細書において用いる“ピストン”
という用語は少なくとも部分的に流体圧によって駆動さ
れ、摺動的に往復運動する部分のことをいい、“バレ
ル”とは、このピストンを摺動可能に受け取るような大
きさの円筒形の容器のことをいう。本発明は、所定の作
動目的のためにピストンに付加的な軸力が必要とされる
いかなる往復ピストン／バレル組立体にも適用できる可
能性が潜在的にあることがわかる。しかしながら、本発
明によって発生する軸力の効果は、流体圧によって流体
がピストンの速度よりも速い速度でピストンの側部に沿
って流れる場合においてのみ可能である。ピストンがピ
ストンの側部上に窪み、又は環状の溝を含む多くの従来
技術例があるが、本発明の特定の流れ環境におけるバレ
ル、または往復ピストンが、軸力を形成する突出部、あ
るいは窪みを含んでいる従来技術は知られていない。本
発明は、往復ピストン／バレル組立体を有するポペット
バルブを改良するために特に適用可能であることがわか
る。例えば、燃料噴射器のポペットバルブの場合、ポペ
ットピストンができるかぎり早く着座位置の間を動くこ
とが、一般的に望ましい。ほとんどのポペットバルブの
往復ピストンは比較的軽いので、ピストンに作用する付
加的な軸力は、ピストンが着座位置の間を動く速度にか
なり影響を及ぼす。このような燃料噴射器によくおきる
一つの問題は、ポペットピストンがこの着座位置の間を
動くのに遅れ、このために噴射器がうまく作動しなくな
ったりまたは噴射器の性能がかなり低下することであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの噴
射器における問題を解決し、別の用途に使用されるポペ
ットバルブのような往復ピストン／バレル組立体に起こ
りうる多くの軸力の問題を解決しようとするものであ
る。
射器における問題を解決し、別の用途に使用されるポペ
ットバルブのような往復ピストン／バレル組立体に起こ
りうる多くの軸力の問題を解決しようとするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】より広い意味において、
本発明は、流体が貫通して流れることのできる往復運動
ピストン／バレル組立体からなる。この組立体は、側面
によって下流面から隔離された圧力面を有するピストン
を含んでいる。バレルは、ピストンを摺動可能に受ける
ボアを形成する内壁面を有する。ボアとピストンの圧力
面とが上流側の容積を形成し、ボアとピストンの下流面
とが下流側の容積を形成する。ピストンの側面とバレル
の内壁面との間をピストンより速い速度で流体が上流側
容積から下流側容積に流れるのに十分な大きさの差圧
を、上流側の容積と下流側の容積との間に形成するいく
らかの手段が設けられている。側面と壁面との間の流体
の流れに対する流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさ
の少なくとも一つの窪みまたは突出部を側壁または壁面
のいずれか、または双方に含むことによってピストンに
作用する付加的な軸力が得られる。第二の実施例におい
て、ポペットバルブは、ボアによって下側シートから隔
離された上側シートを形成する内壁面を有するバレルを
備える。バレルは、その上側シートにおいてボアへの入
口開口と、下側シートにおいてボアへの出口開口も有す
る。側面によって下流面から隔離された上流面を有する
ピストンがボア内に配置されており、第一位置と第二位
置との間を摺動可能である。ピストンは、第一位置にあ
るときに入口を閉じるように上流側シートに対して着座
し、第二位置にあるときに出口を閉じるように下側シー
トに対して着座する。ポペットバルブは、入口が比較的
高圧で出口が比較的低圧であり、ピストンが第一位置か
ら第二位置にまで動き、流体が側面と壁面との間をピス
トンより速い速度で流れる作動状態を有する。側面また
は壁面の一つか双方上に、側面と壁面の間の流体流れに
おける流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさの少なく
とも一つの窪みまたは突出部を形成することによって付
加的な軸力がピストン上に形成されて、ピストンの第二
位置への速度を早めるようにする。
本発明は、流体が貫通して流れることのできる往復運動
ピストン／バレル組立体からなる。この組立体は、側面
によって下流面から隔離された圧力面を有するピストン
を含んでいる。バレルは、ピストンを摺動可能に受ける
ボアを形成する内壁面を有する。ボアとピストンの圧力
面とが上流側の容積を形成し、ボアとピストンの下流面
とが下流側の容積を形成する。ピストンの側面とバレル
の内壁面との間をピストンより速い速度で流体が上流側
容積から下流側容積に流れるのに十分な大きさの差圧
を、上流側の容積と下流側の容積との間に形成するいく
らかの手段が設けられている。側面と壁面との間の流体
の流れに対する流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさ
の少なくとも一つの窪みまたは突出部を側壁または壁面
のいずれか、または双方に含むことによってピストンに
作用する付加的な軸力が得られる。第二の実施例におい
て、ポペットバルブは、ボアによって下側シートから隔
離された上側シートを形成する内壁面を有するバレルを
備える。バレルは、その上側シートにおいてボアへの入
口開口と、下側シートにおいてボアへの出口開口も有す
る。側面によって下流面から隔離された上流面を有する
ピストンがボア内に配置されており、第一位置と第二位
置との間を摺動可能である。ピストンは、第一位置にあ
るときに入口を閉じるように上流側シートに対して着座
し、第二位置にあるときに出口を閉じるように下側シー
トに対して着座する。ポペットバルブは、入口が比較的
高圧で出口が比較的低圧であり、ピストンが第一位置か
ら第二位置にまで動き、流体が側面と壁面との間をピス
トンより速い速度で流れる作動状態を有する。側面また
は壁面の一つか双方上に、側面と壁面の間の流体流れに
おける流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさの少なく
とも一つの窪みまたは突出部を形成することによって付
加的な軸力がピストン上に形成されて、ピストンの第二
位置への速度を早めるようにする。
【０００５】別の特定の実施例において、本発明は、電
子的制御燃料噴射器に対する改良に関する。噴射器は、
複数の通路、蓄積室、噴射室、圧力制御室、スピル圧容
積、ノズル及びピストンボアとして形成された内壁面と
を備えた本体を含む。チェックバルブは、本体に取りつ
けられ、付勢されて閉じ、圧力制御室内で剥き出しにな
る制御面を有する。本体のノズルは、チェックバルブが
開いたとき流体連通するようになる。往復バルブピスト
ンはピストンボア内に摺動可能に配置されており、第一
バルブ面と第二バルブ面との間に配置された側面を有す
る。ピストンは第一バルブ面が着座する第一位置と第二
バルブ面が着座する第二位置との間を往復運動できる。
側面または内壁面のうち少なくとも一つが、側面と内壁
面とによって形成された圧力伝達室における流体流れ抵
抗を大きくするのに十分な大きさの少なくとも一つの窪
み、または突出部を有する。圧力伝達室は、複数の通路
の一つを介して圧力制御室と流体連通している。噴射室
は一つの通路を介して蓄積室と流体連通している。蓄積
室は、バルブピストンが第一位置にあるときに一つの通
路を介して圧力伝達室と流体連通している。スピル圧容
積は、バルブピストンが第二位置にあるときに一つの通
路を介して圧力伝達室と流体連通している。ソレノイド
がバルブピストンに接続されており、ソレノイドが付勢
されるとバルブピストンは第一位置から第二位置に動く
ことができる。最後に、噴射器は、蓄積室を加圧するた
めの特定の手段を含んでいる。
子的制御燃料噴射器に対する改良に関する。噴射器は、
複数の通路、蓄積室、噴射室、圧力制御室、スピル圧容
積、ノズル及びピストンボアとして形成された内壁面と
を備えた本体を含む。チェックバルブは、本体に取りつ
けられ、付勢されて閉じ、圧力制御室内で剥き出しにな
る制御面を有する。本体のノズルは、チェックバルブが
開いたとき流体連通するようになる。往復バルブピスト
ンはピストンボア内に摺動可能に配置されており、第一
バルブ面と第二バルブ面との間に配置された側面を有す
る。ピストンは第一バルブ面が着座する第一位置と第二
バルブ面が着座する第二位置との間を往復運動できる。
側面または内壁面のうち少なくとも一つが、側面と内壁
面とによって形成された圧力伝達室における流体流れ抵
抗を大きくするのに十分な大きさの少なくとも一つの窪
み、または突出部を有する。圧力伝達室は、複数の通路
の一つを介して圧力制御室と流体連通している。噴射室
は一つの通路を介して蓄積室と流体連通している。蓄積
室は、バルブピストンが第一位置にあるときに一つの通
路を介して圧力伝達室と流体連通している。スピル圧容
積は、バルブピストンが第二位置にあるときに一つの通
路を介して圧力伝達室と流体連通している。ソレノイド
がバルブピストンに接続されており、ソレノイドが付勢
されるとバルブピストンは第一位置から第二位置に動く
ことができる。最後に、噴射器は、蓄積室を加圧するた
めの特定の手段を含んでいる。
【０００６】
【実施例】図１を参照すると、本発明の一実施例に関す
る往復ピストン／バレル組立体９が示されている。組立
体は、内壁面１３によって形成されたボア１２内を右方
向に動く間シャフト１１に取りつけられてシャフトと共
に動くピストン１０を含んでいる。壁面１３は、一対の
環状突出部１４、１９を含んでいることを除いてほぼ滑
らかである。ピストン１０は、圧力面１６と下流面１５
との間に配置された環状溝１８形状の窪みを有する側面
１７を含む。ボア１２の一部分とピストンの圧力面１６
は上流容積２３を形成する。同様に、ボア１２の他方の
部分とピストンの下流面１５は下流容積２６を形成す
る。上流容積２３内のポイントＡは、下流容積２６内の
ポイントＢよりも極めて高圧であり、上流側容積と下流
側容積との間にはかなりの圧力差が存在するようにな
る。高圧流体は、上流容積２３から側面１７に沿って通
路２０を流れ、最終的には、下方側圧力領域の下流側容
積２６に流れ込む。流れ通路２０を通る流れの速度がピ
ストン１０の速度よりも大きいとき、側面１７または側
面１３のいずれかに窪み、または突出部が存在すること
によってポイントＡとＢとの間の差圧が大きくなり、ピ
ストンに作用する軸力が増大することになる。即ち、こ
の必要とされる流れ状態が存在するときに、窪みまたは
突出部を有するピストン、または窪み又は突出部を有す
る側面は、同一なピストン／バレル組立体が滑らかな表
面を有するときよりもポイントＡとＢとの間により大き
な差圧を有することになる。溝１８のような突出部、ま
たは窪みのいずれかを含むような場合において、流体が
その運動量の一部をピストンの突出部または窪みに与え
るために、ピストン上の軸力がさらに増大する。殆どの
場合、軸力の運動成分は、軸力の差圧成分に比較すると
比較的小さい。環状溝１８と環状突出部１４、１９が存
在することによって生じる軸力によってピストンがより
早く動くことになる。
る往復ピストン／バレル組立体９が示されている。組立
体は、内壁面１３によって形成されたボア１２内を右方
向に動く間シャフト１１に取りつけられてシャフトと共
に動くピストン１０を含んでいる。壁面１３は、一対の
環状突出部１４、１９を含んでいることを除いてほぼ滑
らかである。ピストン１０は、圧力面１６と下流面１５
との間に配置された環状溝１８形状の窪みを有する側面
１７を含む。ボア１２の一部分とピストンの圧力面１６
は上流容積２３を形成する。同様に、ボア１２の他方の
部分とピストンの下流面１５は下流容積２６を形成す
る。上流容積２３内のポイントＡは、下流容積２６内の
ポイントＢよりも極めて高圧であり、上流側容積と下流
側容積との間にはかなりの圧力差が存在するようにな
る。高圧流体は、上流容積２３から側面１７に沿って通
路２０を流れ、最終的には、下方側圧力領域の下流側容
積２６に流れ込む。流れ通路２０を通る流れの速度がピ
ストン１０の速度よりも大きいとき、側面１７または側
面１３のいずれかに窪み、または突出部が存在すること
によってポイントＡとＢとの間の差圧が大きくなり、ピ
ストンに作用する軸力が増大することになる。即ち、こ
の必要とされる流れ状態が存在するときに、窪みまたは
突出部を有するピストン、または窪み又は突出部を有す
る側面は、同一なピストン／バレル組立体が滑らかな表
面を有するときよりもポイントＡとＢとの間により大き
な差圧を有することになる。溝１８のような突出部、ま
たは窪みのいずれかを含むような場合において、流体が
その運動量の一部をピストンの突出部または窪みに与え
るために、ピストン上の軸力がさらに増大する。殆どの
場合、軸力の運動成分は、軸力の差圧成分に比較すると
比較的小さい。環状溝１８と環状突出部１４、１９が存
在することによって生じる軸力によってピストンがより
早く動くことになる。
【０００７】本発明の軸力を作り出すために、凹凸状表
面、即ち突出部または窪みは、流れ通路２０における流
体流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさでなければな
らない。凹凸状表面により生じる流れ抵抗が増大するこ
とによって、ほぼ滑らかな表面を有するピストン／バレ
ル組立体の差圧に対して、上流側容積と２３下流側容積
２６との間の差圧が大きくなることがわかった。凹凸状
表面を窪みまたは突出部のいずれかの形状にでき、凹凸
状表面をピストン１０の側面１７上またはボア１２の内
壁面１３上のいずれかに形成できることが重要である。
しかしながら、ピストンが凹凸状表面を含んでいる場合
には、上流側容積２３と下流側容積２６との間の差圧が
増大するだけでなく、ピストンの窪みまたは突出部のあ
る側部により大きな流体流れの運動量が与えられ、均等
な軸力がピストンに作用することになる。ピストンの速
度は、ピストンに作用する流体力によって決定されるの
で、本発明の凹凸状表面によって発生した付加的な軸力
によって表面が凹凸状ではないピストン／バレル組立体
よりも速い速度でピストンを動かせる。図１では、環状
溝を構成するための本発明の窪みを示しているが、この
形状を特に必要とするわけではない。すなわち、質的な
物理的特性は、窪みまたは突出部の形状とは関係なく同
じままなので、別の凹凸状表面でも本発明の軸力を作り
出す。しかしながら、所定の形状の方が他の形状よりも
かなり大きい軸力を形成することがわかった。例えば、
側面１７上に環状溝１８が存在することによって差圧が
増大するだけでなく、流体が溝のある側部に他の側部よ
りも大きい運動量を与えるためにピストン１０上の軸力
がさらに大きくなる。いずれにしても、局部的な球状の
窪みまたはピストン１０の側面１７のまわりに分散され
た突出部、すなわちいくつかの環状の溝を相互に連接す
るように作ることは、双方組み合わせたときでさえ、本
発明の付加的な軸力を作り出すことになる。さらに、壁
面１３上が凹凸状表面を含むことによって本発明の軸力
をさらに大きくすることができる。すなわち、必要な流
れ条件と差圧があるならば、運動するピストンの側面ま
たはボアの壁面上の少なくとも一つの窪みまたは突出部
によって、ピストンが動く方向にピストン上に付加的な
軸力が形成される。
面、即ち突出部または窪みは、流れ通路２０における流
体流れ抵抗を大きくするのに十分な大きさでなければな
らない。凹凸状表面により生じる流れ抵抗が増大するこ
とによって、ほぼ滑らかな表面を有するピストン／バレ
ル組立体の差圧に対して、上流側容積と２３下流側容積
２６との間の差圧が大きくなることがわかった。凹凸状
表面を窪みまたは突出部のいずれかの形状にでき、凹凸
状表面をピストン１０の側面１７上またはボア１２の内
壁面１３上のいずれかに形成できることが重要である。
しかしながら、ピストンが凹凸状表面を含んでいる場合
には、上流側容積２３と下流側容積２６との間の差圧が
増大するだけでなく、ピストンの窪みまたは突出部のあ
る側部により大きな流体流れの運動量が与えられ、均等
な軸力がピストンに作用することになる。ピストンの速
度は、ピストンに作用する流体力によって決定されるの
で、本発明の凹凸状表面によって発生した付加的な軸力
によって表面が凹凸状ではないピストン／バレル組立体
よりも速い速度でピストンを動かせる。図１では、環状
溝を構成するための本発明の窪みを示しているが、この
形状を特に必要とするわけではない。すなわち、質的な
物理的特性は、窪みまたは突出部の形状とは関係なく同
じままなので、別の凹凸状表面でも本発明の軸力を作り
出す。しかしながら、所定の形状の方が他の形状よりも
かなり大きい軸力を形成することがわかった。例えば、
側面１７上に環状溝１８が存在することによって差圧が
増大するだけでなく、流体が溝のある側部に他の側部よ
りも大きい運動量を与えるためにピストン１０上の軸力
がさらに大きくなる。いずれにしても、局部的な球状の
窪みまたはピストン１０の側面１７のまわりに分散され
た突出部、すなわちいくつかの環状の溝を相互に連接す
るように作ることは、双方組み合わせたときでさえ、本
発明の付加的な軸力を作り出すことになる。さらに、壁
面１３上が凹凸状表面を含むことによって本発明の軸力
をさらに大きくすることができる。すなわち、必要な流
れ条件と差圧があるならば、運動するピストンの側面ま
たはボアの壁面上の少なくとも一つの窪みまたは突出部
によって、ピストンが動く方向にピストン上に付加的な
軸力が形成される。
【０００８】本発明は、様々な機械のいかなる往復ピス
トン／バレル組立体にも適用できる可能性が潜在的にあ
ることがわかるが、本発明は、電子制御式燃料噴射器に
おいて噴射の停止を制御するピストンポペットバルブの
運動における問題を解決するために初めて開発された。
噴射が終了する間、ピストンバルブが一つの位置から別
の位置に動く速度が噴射器の性能、燃焼効率及び燃焼か
ら生じたエミッションの質にかなり影響を及ぼすこと
が、当業者であればすぐわかるであろう。図２を参照す
ると、キャタピラーの電子制御ユニット噴射器１００
（ＥＵＩ）が示されている。噴射器１００は、本体１５
６内に取り付けられたソレノイド７８によって制御され
るがタペット１２０のカム作動によって加圧される。各
カムが回転すると、タペット１２０はタペット戻りばね
１２４の作動に対して押し下げられる。次いで、タペッ
トは、バレル１２６のボア１２８内に取りつけられたプ
ランジャ１１０を蓄積室９４内に動かす。バルブ８０が
ソレノイド戻りばね１１８の作動によって付勢されて開
位置に戻ることができるようにソレノイド７８が励磁さ
れない場合には、蓄積室９４にプランジャ１１０を動か
すことによって、いかなる燃料もスピル通路９６を通っ
て再循環のために排出される。バルブ８０を閉じるよう
にソレノイド７８を短時間作動させることによって噴射
が開始されて、蓄積室９４と供給通路９０内の圧力が大
きくなり始める。プランジャ１１０が、下方に動き続け
て、蓄積室９４がバルブ８０を閉じたままにするのに十
分な圧力に達したときにソレノイド７８の作動が停止す
る。噴射のこの段階のとき、圧力は蓄積室９４内におい
て上昇しつづけるが、燃料はまだノズル１０８から噴射
されない。
トン／バレル組立体にも適用できる可能性が潜在的にあ
ることがわかるが、本発明は、電子制御式燃料噴射器に
おいて噴射の停止を制御するピストンポペットバルブの
運動における問題を解決するために初めて開発された。
噴射が終了する間、ピストンバルブが一つの位置から別
の位置に動く速度が噴射器の性能、燃焼効率及び燃焼か
ら生じたエミッションの質にかなり影響を及ぼすこと
が、当業者であればすぐわかるであろう。図２を参照す
ると、キャタピラーの電子制御ユニット噴射器１００
（ＥＵＩ）が示されている。噴射器１００は、本体１５
６内に取り付けられたソレノイド７８によって制御され
るがタペット１２０のカム作動によって加圧される。各
カムが回転すると、タペット１２０はタペット戻りばね
１２４の作動に対して押し下げられる。次いで、タペッ
トは、バレル１２６のボア１２８内に取りつけられたプ
ランジャ１１０を蓄積室９４内に動かす。バルブ８０が
ソレノイド戻りばね１１８の作動によって付勢されて開
位置に戻ることができるようにソレノイド７８が励磁さ
れない場合には、蓄積室９４にプランジャ１１０を動か
すことによって、いかなる燃料もスピル通路９６を通っ
て再循環のために排出される。バルブ８０を閉じるよう
にソレノイド７８を短時間作動させることによって噴射
が開始されて、蓄積室９４と供給通路９０内の圧力が大
きくなり始める。プランジャ１１０が、下方に動き続け
て、蓄積室９４がバルブ８０を閉じたままにするのに十
分な圧力に達したときにソレノイド７８の作動が停止す
る。噴射のこの段階のとき、圧力は蓄積室９４内におい
て上昇しつづけるが、燃料はまだノズル１０８から噴射
されない。
【０００９】蓄積室９４は供給通路９０を介して噴射室
１０２と流体連通する。次いで、チェック８４が開くと
噴射室１０２はノズル１０８と流体連通する。チェック
８４は、チェック付勢ばね１１６によって閉位置に付勢
されるが、圧力制御室１０４内で圧力面８５を剥き出し
にすることによって開閉が制御される。圧力制御室１０
４は、噴射器１００の断面の図２に示されていない通路
９９（図３参照）によってバルブ室１３２と流体連通し
ている。パルブピストン８８の位置によって、バルブ室
１３２は、圧力連通通路９２を介して噴射室１０２と、
または大気圧のようにより低い圧力のスピル通路９６の
ようなスピル圧力容積（図示せず）と交互に流体連通す
る。このようにバルブピストン８８の位置によって、チ
ェック８４の圧力面８５が蓄積室９４内の上昇する高圧
にさらけ出されるか、或いはスピル圧力容積への接続部
を介して大気圧にさらけ出されるかのいずれかである。
ソレノイド７８が再び作動すると、バルブピストン８８
は、ソレノイド戻りばね１１８の作動にたいして上方の
着座位置まで上向きに動き、スピル圧力容積に対して圧
力制御室１０４を開く。そのときに、噴射室１０２内の
加圧された燃料は加圧燃料がノズル１０８を通って出る
ことができる開位置にまでチェック８４を持ち上げる。
噴射は、ソレノイド７８の作動を停止することによって
終了し、バルブピストン８８は、ポペットスリーブ１５
０に対して低い方の着座位置までボア１４４内を進むよ
うになる。バルブピストン８８が低い方の着座位置のと
きに、圧力制御室１０４はバルブ室１３２、圧力連通通
路９２、噴射室１０２及び供給通路９０を介して蓄積室
９４の高圧に再びさらけ出される。圧力制御室１０４内
の高圧が圧力面８５に素早く作用し、チェック８４を閉
位置に押しつけるようになる。バルブピストン８８の上
方の着座位置から下方の着座位置までの動きが遅れると
きに問題が生じる。何故ならば、このような時にスピル
圧力容積が蓄積室９４の高圧に対して短時間開くからで
ある。これによって、ボア１４４と、環状チャンバ１３
０、１３２間のバルブピストン８８の外面とに沿って持
続した流れサージが発生することがあり、チェックの閉
じが遅くなる。
１０２と流体連通する。次いで、チェック８４が開くと
噴射室１０２はノズル１０８と流体連通する。チェック
８４は、チェック付勢ばね１１６によって閉位置に付勢
されるが、圧力制御室１０４内で圧力面８５を剥き出し
にすることによって開閉が制御される。圧力制御室１０
４は、噴射器１００の断面の図２に示されていない通路
９９（図３参照）によってバルブ室１３２と流体連通し
ている。パルブピストン８８の位置によって、バルブ室
１３２は、圧力連通通路９２を介して噴射室１０２と、
または大気圧のようにより低い圧力のスピル通路９６の
ようなスピル圧力容積（図示せず）と交互に流体連通す
る。このようにバルブピストン８８の位置によって、チ
ェック８４の圧力面８５が蓄積室９４内の上昇する高圧
にさらけ出されるか、或いはスピル圧力容積への接続部
を介して大気圧にさらけ出されるかのいずれかである。
ソレノイド７８が再び作動すると、バルブピストン８８
は、ソレノイド戻りばね１１８の作動にたいして上方の
着座位置まで上向きに動き、スピル圧力容積に対して圧
力制御室１０４を開く。そのときに、噴射室１０２内の
加圧された燃料は加圧燃料がノズル１０８を通って出る
ことができる開位置にまでチェック８４を持ち上げる。
噴射は、ソレノイド７８の作動を停止することによって
終了し、バルブピストン８８は、ポペットスリーブ１５
０に対して低い方の着座位置までボア１４４内を進むよ
うになる。バルブピストン８８が低い方の着座位置のと
きに、圧力制御室１０４はバルブ室１３２、圧力連通通
路９２、噴射室１０２及び供給通路９０を介して蓄積室
９４の高圧に再びさらけ出される。圧力制御室１０４内
の高圧が圧力面８５に素早く作用し、チェック８４を閉
位置に押しつけるようになる。バルブピストン８８の上
方の着座位置から下方の着座位置までの動きが遅れると
きに問題が生じる。何故ならば、このような時にスピル
圧力容積が蓄積室９４の高圧に対して短時間開くからで
ある。これによって、ボア１４４と、環状チャンバ１３
０、１３２間のバルブピストン８８の外面とに沿って持
続した流れサージが発生することがあり、チェックの閉
じが遅くなる。
【００１０】バルブピストン８８がボア１４４内を進む
全距離は、約２５ミクロンの単位であるので、図３で
は、環状室１３０とバルブ室１３２間をかなり拡大した
誇張図で示す。反復しつつ、バルブピストン８８は、上
側シート１６４と下側シート１７０の間を矢印２００の
方向に上下に動き、本実施例では移動距離２５ミクロン
の単位に対応する。従って、バルブ１８１と下側シート
１７０間の開口と、上側シート１６４とバルブ１８３と
の間の開口は、本発明の機能をよりよく説明するために
かなり誇張して示されている。図３では、バルブピスト
ン８８が下方ストロークの間、上側シート１６４と下側
シート１７０の間をゆっくり進む状態で示している。図
２、図３から容易に明白ではないが、図３の制御圧伝達
室１３４は、通路９９を介して圧力制御室１０４（図
２）と常に流体連通する。環状室１３０は先に述べた接
続部を介して蓄積室９４内の圧力に、常に剥き出しにな
っているので、バルブピストン８８のバルブ１８１が下
側シート１７０にたいして着座しているときに、制御圧
伝達室１３４はこの高圧を制御室１０４に通す。これら
の状態において、チェック８４は、閉位置に押される。
バルブ１８３が上側シート１６４に対して着座するよう
にバルブピストン８８がソレノイド７８によって持ち上
げられたとき、制御圧室１３４、及び圧力制御室１０４
が、バルブ室１３２のスピル圧に急に剥き出しにされ
る。このような状態において、噴射室１０２内の圧力が
ばね１１６を付勢するチェックよりも大きくなるのに十
分であれば、チェック８４が持ち上がり開く。
全距離は、約２５ミクロンの単位であるので、図３で
は、環状室１３０とバルブ室１３２間をかなり拡大した
誇張図で示す。反復しつつ、バルブピストン８８は、上
側シート１６４と下側シート１７０の間を矢印２００の
方向に上下に動き、本実施例では移動距離２５ミクロン
の単位に対応する。従って、バルブ１８１と下側シート
１７０間の開口と、上側シート１６４とバルブ１８３と
の間の開口は、本発明の機能をよりよく説明するために
かなり誇張して示されている。図３では、バルブピスト
ン８８が下方ストロークの間、上側シート１６４と下側
シート１７０の間をゆっくり進む状態で示している。図
２、図３から容易に明白ではないが、図３の制御圧伝達
室１３４は、通路９９を介して圧力制御室１０４（図
２）と常に流体連通する。環状室１３０は先に述べた接
続部を介して蓄積室９４内の圧力に、常に剥き出しにな
っているので、バルブピストン８８のバルブ１８１が下
側シート１７０にたいして着座しているときに、制御圧
伝達室１３４はこの高圧を制御室１０４に通す。これら
の状態において、チェック８４は、閉位置に押される。
バルブ１８３が上側シート１６４に対して着座するよう
にバルブピストン８８がソレノイド７８によって持ち上
げられたとき、制御圧室１３４、及び圧力制御室１０４
が、バルブ室１３２のスピル圧に急に剥き出しにされ
る。このような状態において、噴射室１０２内の圧力が
ばね１１６を付勢するチェックよりも大きくなるのに十
分であれば、チェック８４が持ち上がり開く。
【００１１】バルブピストン８８が、上側シート１６４
と下側シート１７０との間にあるときに、環状室１３０
内の高圧がバルブ室１３２内のスピル圧と急に連通す
る。多くの場合、環状室１３０とバルブ室１３２との間
の差圧を２００メガパスカル乃至３００メガパスカル
（Ｍｐａ）ぐらい高くできる。この高い差圧によって、
環状室１３０からバルブ１８３と上側シート１６４との
間を通って制御圧室１３４に高速度で流体が流れる。同
時に、流体はバルブ１８１と下側シート１７０との間を
制御圧伝達室１３４からバルブ室１３２に高速度で流れ
る。この場合、この差圧がかなり高いので、制御圧伝達
室１３４を通って下方に流れる流体は実質的にバルブピ
ストン８８よりも速く流れることができる。バルブピス
トン８８は、油圧的に均衡がとられてピストンに作用す
る力のみがソレノイド７８またはソレノイド戻りばね１
１８からのものであるように構成されているが、バルブ
ピストン８８が上側シート１６４から下方に動き始める
とバルブピストン８８は短時間油圧的に不均衡となりは
じめる。バルブ面１８３が上側シート１６４から離れて
動くと、この開口を通る高速流体の流れは、ピストン８
８の円錐面１９６上の静圧を一時的に下降させ、ソレノ
イド戻りばね１１８の作用に抗してピストンにネット油
圧上向き力がかかるようになる。この一時的な油圧の不
均衡はバルブピストン８８の下側の動きを遅くするか、
または下側の動きを停止するようになる。このピストン
８８の遅れ、即ち下方向の動きにおける休止は、この現
象によって噴射の急な停止を妨げるという点において全
く不都合である。バルブピストン８８が下側シート１７
０にむかって下方に遅れて動くことと、制御圧伝達室１
３４内に存在する流れ状態のために、ピストン８８上に
一時的な油圧不均衡が起きないようにし、下側シート１
７０の方に動く速度を早めるように、バルブピストン８
８にかかる付加的な軸力が必要とされる。このために本
体１５６に形成されたポペットバルブと、バルブピスト
ン８８が、本発明における往復ピストン／バレル組立体
を構成する。当業者であれば、本発明によって解決され
た下方向の動きが遅れるという問題は、より強力なソレ
ノイド戻りばねを用いることによっては実際には解決で
きないことがわかるであろう。何故ならば、そうするた
めには、より強力なソレノイドが必要であり、本発明に
おいて示した種類の燃料噴射システムの場合において現
実的ではないからである。
と下側シート１７０との間にあるときに、環状室１３０
内の高圧がバルブ室１３２内のスピル圧と急に連通す
る。多くの場合、環状室１３０とバルブ室１３２との間
の差圧を２００メガパスカル乃至３００メガパスカル
（Ｍｐａ）ぐらい高くできる。この高い差圧によって、
環状室１３０からバルブ１８３と上側シート１６４との
間を通って制御圧室１３４に高速度で流体が流れる。同
時に、流体はバルブ１８１と下側シート１７０との間を
制御圧伝達室１３４からバルブ室１３２に高速度で流れ
る。この場合、この差圧がかなり高いので、制御圧伝達
室１３４を通って下方に流れる流体は実質的にバルブピ
ストン８８よりも速く流れることができる。バルブピス
トン８８は、油圧的に均衡がとられてピストンに作用す
る力のみがソレノイド７８またはソレノイド戻りばね１
１８からのものであるように構成されているが、バルブ
ピストン８８が上側シート１６４から下方に動き始める
とバルブピストン８８は短時間油圧的に不均衡となりは
じめる。バルブ面１８３が上側シート１６４から離れて
動くと、この開口を通る高速流体の流れは、ピストン８
８の円錐面１９６上の静圧を一時的に下降させ、ソレノ
イド戻りばね１１８の作用に抗してピストンにネット油
圧上向き力がかかるようになる。この一時的な油圧の不
均衡はバルブピストン８８の下側の動きを遅くするか、
または下側の動きを停止するようになる。このピストン
８８の遅れ、即ち下方向の動きにおける休止は、この現
象によって噴射の急な停止を妨げるという点において全
く不都合である。バルブピストン８８が下側シート１７
０にむかって下方に遅れて動くことと、制御圧伝達室１
３４内に存在する流れ状態のために、ピストン８８上に
一時的な油圧不均衡が起きないようにし、下側シート１
７０の方に動く速度を早めるように、バルブピストン８
８にかかる付加的な軸力が必要とされる。このために本
体１５６に形成されたポペットバルブと、バルブピスト
ン８８が、本発明における往復ピストン／バレル組立体
を構成する。当業者であれば、本発明によって解決され
た下方向の動きが遅れるという問題は、より強力なソレ
ノイド戻りばねを用いることによっては実際には解決で
きないことがわかるであろう。何故ならば、そうするた
めには、より強力なソレノイドが必要であり、本発明に
おいて示した種類の燃料噴射システムの場合において現
実的ではないからである。
【００１２】バルブピストン８８が下方に動く速度を早
めるのに必要な付加的な軸力を導くために、環状溝１９
０乃至１９２が制御圧伝達室１３４内の流体流れの領域
内における、ピストンの側面に形成された。環状溝１９
０─１９２を有する前は、バルブ８８が下側シート１７
０の方に向かって下方に動くのが遅く、このためにチェ
ック８４は噴射器の端部で閉じるのにとまどったり、遅
れたりするようになった。環状溝１９０─１９２を有し
た後には、バルブピストン８８が下側のシートに動く速
度がかなり早くなり、このために噴射を急に停止できる
能力を伴ういくつかの利点を得ることができた。本発明
は、往復ピストンの動きが少なくとも部分的に流体圧に
よって駆動されようになっている多くの種類の機械に適
用できる可能性があることがわかる。例えば、ピストン
の運動を早くするために、ピストンに付加的な軸力を与
えることが望ましいとき、ボアの壁とピストンの外面と
の間の必要な流れ状態を形成することと、ボアの壁とピ
ストンの壁面との間の流体流れ抵抗を大きくするよう
に、ピストンの壁またはボアの壁の少なくとも一つを凹
凸状表面にすることのみが必要とされる。本発明は、特
にポペットバルブを用いる機械に一般的に適用可能であ
ることがわかる。殆どの場合、できるかぎり早くバルブ
が作動することが望ましい。最後に、本発明は、電子制
御燃料噴射器におけるピストンポペットバルブに特に適
用できることがわかる。
めるのに必要な付加的な軸力を導くために、環状溝１９
０乃至１９２が制御圧伝達室１３４内の流体流れの領域
内における、ピストンの側面に形成された。環状溝１９
０─１９２を有する前は、バルブ８８が下側シート１７
０の方に向かって下方に動くのが遅く、このためにチェ
ック８４は噴射器の端部で閉じるのにとまどったり、遅
れたりするようになった。環状溝１９０─１９２を有し
た後には、バルブピストン８８が下側のシートに動く速
度がかなり早くなり、このために噴射を急に停止できる
能力を伴ういくつかの利点を得ることができた。本発明
は、往復ピストンの動きが少なくとも部分的に流体圧に
よって駆動されようになっている多くの種類の機械に適
用できる可能性があることがわかる。例えば、ピストン
の運動を早くするために、ピストンに付加的な軸力を与
えることが望ましいとき、ボアの壁とピストンの外面と
の間の必要な流れ状態を形成することと、ボアの壁とピ
ストンの壁面との間の流体流れ抵抗を大きくするよう
に、ピストンの壁またはボアの壁の少なくとも一つを凹
凸状表面にすることのみが必要とされる。本発明は、特
にポペットバルブを用いる機械に一般的に適用可能であ
ることがわかる。殆どの場合、できるかぎり早くバルブ
が作動することが望ましい。最後に、本発明は、電子制
御燃料噴射器におけるピストンポペットバルブに特に適
用できることがわかる。
【００１３】上述の記載は、２つの実施例を示すことに
よって本発明を理解しやすくしようとするものである。
当業者であれば、本発明に適用できる他の変形例、実施
例及び適用例がすぐわかるであろう。本発明の範囲は、
請求の範囲によってのみ定義される。
よって本発明を理解しやすくしようとするものである。
当業者であれば、本発明に適用できる他の変形例、実施
例及び適用例がすぐわかるであろう。本発明の範囲は、
請求の範囲によってのみ定義される。
【図１】本発明の一実施例における往復ピストン／バレ
ルの部分側部断面図である。
ルの部分側部断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施例における改良された燃
料噴射器の側部断面図である。
料噴射器の側部断面図である。
【図３】図２の噴射器のポペットバルブのかなり拡大さ
れた部分図である。
れた部分図である。
９ ピストン／バレル組立体 １０ ピストン １１ シャフト １２ ボア １３ 壁面 １４、１９ 突出部 １５ 下流面 １６ 圧力面 １７ 側面 １８ 環状溝 ２０ 流れ通路 ２３ 上流容積 ２６ 下流容積 ７８ ソレノイド ８４ チェック ８８ バルブピストン ９６ スピル通路 １００ 噴射器 １０２ 噴射室 １１８ ソレノイド戻りばね １２０ タペット １２６ バレル １２８ ボア １３２ バルブ室 １３４ 圧力伝達室 １５６ 本体 １６４ 上側シート １７０ 下側シート １８３ バルブ １９０、１９１、１９２ 環状溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド ディー シノーグル アメリカ合衆国 イリノイ州 61614 ピ オーリア ウェスト センテニアル ドラ イヴ 1023
Claims (8)
- 【請求項１】 ボアによって下側シートから隔離された
上側シートを形成する内壁面を備え、記上側シートに前
記ボアへの入口開口が、前記下側シートに前記ボアへの
出口開口が、それぞれ形成されたバレルと、 側面によって下流面から隔離された上流面を有してお
り、前記ボア内に配置されて第一位置と第二位置との間
を摺動可能であり、かつ前記第一位置のときに前記入口
を閉じるように前記上側シートに対して着座し、前記第
二位置のときに前記出口を閉じるように前記下側シート
に対して着座するピストンと、を備え、 前記入口が比較的高圧で前記出口が比較的低圧であり、
前記ピストンが前記第一位置から前記第二位置に動き、
流体が前記側面と前記壁面との間を前記ピストンよりも
速い速度で流れる作動状態を有し、 前記側面と前記壁面の少なくとも一つが、前記側面と前
記壁面との間の前記流体の流れにおける流れ抵抗を大き
くするのに十分な大きさの少なくとも一つの窪み、また
は突出部を有するようになっていることを特徴とするポ
ペットバルブ。 - 【請求項２】 前記側面は、少なくとも一つの窪みを有
しており、前記壁面はほぼ滑らかであることを特徴とす
る請求項１に記載のポペットバルブ。 - 【請求項３】 前記少なくとも一つの窪みは、少なくと
も一つの環状溝を含んでいることを特徴とする請求項２
に記載のポペットバルブ。 - 【請求項４】 前記ピストンは軸線を有しており、 前記少なくとも一つの環状溝は前記軸線にほぼ垂直であ
ることを特徴とする請求項３に記載のポペットバルブ。 - 【請求項５】 複数の通路と、蓄積室と、噴射室と、圧
力制御室と、スピル圧容積と、ノズルと、ピストンボア
を形成する内壁面とを備えた本体と、 付勢されて閉じ、前記圧力制御室内で剥き出しになった
制御面を有しており、開いたときに前記ノズルが前記噴
射室と流体連通するようになったチェックバルブと、 前記ピストンボア内に摺動可能に配置されて第一バルブ
面と第二バルブ面との間に配置された側面を備えてお
り、前記第一バルブ面が着座する第一位置と前記第二バ
ルブ面が着座する第二位置との間を往復可能な往復バル
ブピストンと、を備えており前記側面と前記内壁面の少
なくとも一つが、前記側面と前記内壁面によって形成さ
れた圧力伝達室内の流体流れ抵抗を大きくするのに十分
な大きさの少なくとも一つの窪み、または突出部を有し
ており、前記圧力伝達室は、前記複数の通路の一つを介
して前記圧力制御室と流体連通し、 前記噴射室は、前記複数の通路を介して前記蓄積室と流
体連通し、 前記蓄積室は、前記バルブピストンが前記第一位置にあ
るときに前記複数の通路を介して前記圧力伝達室と流体
連通し、 前記スピル圧容積は、前記バルブピストンが前記第二位
置にあるときに、前記複数の通路を介して前記圧力伝達
室と流体連通するようになった、 前記バルブピストンに接続されており、付勢されると前
記バルブピストンを前記第一位置から前記第二位置に動
かすソレノイドと、 前記蓄積室を加圧する手段と、 が設けられている電子制御式燃料噴射器。 - 【請求項６】 前記側面は少なくとも一つの窪みを含ん
でおり、前記内壁面は実質的に滑らかであることを特徴
とする請求項５に記載の燃料噴射器。 - 【請求項７】 前記少なくとも一つの窪みは少なくとも
一つの環状溝を含んでいることを特徴とする請求項６に
記載の燃料噴射器。 - 【請求項８】 前記ピストンは軸線を有しており、前記
少なくとも一つの環状溝は、前記軸線にほぼ垂直である
ことを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/376,338 US5680988A (en) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | Axial force indentation or protrusion for a reciprocating piston/barrel assembly |
| US08/376338 | 1995-01-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232804A true JPH08232804A (ja) | 1996-09-10 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8005683A Withdrawn JPH08232804A (ja) | 1995-01-20 | 1996-01-17 | 往復ピストン／バレル組立体の軸力を有する窪みまたは突出部 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5680988A (ja) |
| JP (1) | JPH08232804A (ja) |
| DE (1) | DE19600986A1 (ja) |
| GB (1) | GB2298025A (ja) |
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-
1996
- 1996-01-12 DE DE19600986A patent/DE19600986A1/de not_active Withdrawn
- 1996-01-17 JP JP8005683A patent/JPH08232804A/ja not_active Withdrawn
- 1996-01-19 GB GB9601056A patent/GB2298025A/en not_active Withdrawn
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