JPH10141174A - 圧力スパイクリリーフバルブを備えた油圧作動式燃料噴射器 - Google Patents

圧力スパイクリリーフバルブを備えた油圧作動式燃料噴射器

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JPH10141174A
JPH10141174A JP9289535A JP28953597A JPH10141174A JP H10141174 A JPH10141174 A JP H10141174A JP 9289535 A JP9289535 A JP 9289535A JP 28953597 A JP28953597 A JP 28953597A JP H10141174 A JPH10141174 A JP H10141174A
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pressure
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Shikui K Chen
ケイ チェン シクイ
Gregory W Hefler
ダブリュー ヘフラー グレゴリー
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    • F02M59/46—Valves

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 噴射器内の圧力スパイクを消散したり、圧力
スパイクの状態を回避する手段を有する油圧作動式燃料
噴射器の提供。 【解決手段】 ノズルチャンバ１４、ノズル出口１７、
作動流体入口６、作動流体ドレン４、作動流体キャビテ
ィ９、および該作動流体キャビティと作動流体ドレンと
の間を延びる圧力リリーフ通路８１とを備える噴射器本
体５を含む。噴射器本体内に取り付けられた作動流体制
御バルブを含む油圧手段が、ノズルチャンバ内で燃料を
加圧するのに用いられる。ニードルバルブ部材６０は、
ノズル出口開く開位置とノズル出口が閉じる閉位置との
間をノズルチャンバ内で往復運動可能に取り付けられて
いる。リリーフバルブ８０が噴射本体内に取り付けられ
ており、圧力リリーフ通路が閉じる第１の位置と圧力リ
リーフバルブ通路が開く第２の位置とを有する。

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、噴射器内の作動流体の圧力ス
パイクを回避または消散させるための手段を備えた油圧
作動式燃料噴射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】公知の油圧作動式燃料噴射システムまた
は構成部品が、例えば米国特許第５、１２１、７３０
号、同第５、２７１、３７１号、同第５、２９７、５２
３号に開示されている。これら油圧作動式燃料噴射器に
おいて、圧力がインテンシファイヤーピストン・プラン
ジャ組立体によってバルブが開く圧力にまで上昇する
と、ばね付勢式ニードルチェックが開いて燃料噴射を開
始する。ソレノイド付勢式作動流体制御バルブが噴射器
の高圧入口を開くとき、エンジン潤滑油のような比較的
高圧な作動流体がインテンシファイヤーピストンに作用
する。噴射は、ソレノイドを消勢し、インテンシファイ
ヤーピストンの上にかかる圧力を解放することによって
終了する。これにより、燃料圧が降下し、リターンスプ
リングの作用を受けてニードルチェックが閉じ、噴射が
終了することになる。これらの油圧作動式燃料噴射器
は、何年にもわたって相当使用されてきたが、特に、１
組のエンジンの作動状態に正確に適合させるために噴射
量のトレースを開始から終了まで制御するという領域に
おいては、まだ改良の余地が残されている。
【０００３】噴射量のトレースを制御するための所定の
能力をもたらすように現在導入されている革新的考案の
一つは、ニードルバルブ部材の端部が低圧か、または高
圧のいずれかに対し露出されることを制御することによ
って、ノズル出口を開閉することによる。ニードルバル
ブ部材の端部の油圧面が低圧に曝される場合には、リタ
ーンスプリングを越えるのに十分なバルブを開く圧力以
上に燃料圧が上昇すると、ニードルバルブが開くという
点において、ニードルバルブは従来のニードルチェック
として作用する。ニードルバルブ部材の端部が高圧に曝
される場合にはニードルバルブ部材の両側のリフト面に
作用する高圧燃料が存在するにもかかわらず、ニードル
バルブ部材は閉じたままである。この革新的な考案は、
本件出願人による米国特許第５、４６３、９９６号およ
びこれに関連する出願または特許により完全に導入され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】直接制御ニードルバル
ブのこの革新的考案に関し、従来の油圧作動式燃料噴射
器では、ほとんど直面することのなかった新しい問題に
直面することになった。詳細には、ピストン・プランジ
ャが下方行程の状態であり、燃料がバルブを開く圧力以
上である間、ニードルバルブが閉じているので、圧力ス
パイクが噴射器のいくつかの作動状態にわたり発生する
ことになる。ある場合には、作動流体におけるこれらの
圧力スパイクのために、短時間の二次噴射が発生するこ
とになる。本発明は、作動流体における圧力のスパイク
を消散させたり、圧力スパイクの状態を回避するように
油圧式作動燃料噴射器の能力を改善するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】油圧作動式燃料噴射器
が、ノズルチャンバ、ノズル出口、作動流体入口、少な
くとも１つの作動流体ドレン、作動流体キャビティおよ
び作動流体キャビティと作動流体ドレンとの間を延びる
圧力リリーフ通路とを含む。噴射器本体内に取り付けら
れた作動流体制御バルブを含む油圧手段が、ノズルチャ
ンバ内の燃料を加圧する。ニードルバルブ部材が、ノズ
ル出口が開く開位置と、ノズル出口が閉じる閉位置との
間でノズルチャンバ内を往復運動するように取り付けら
れている。リリーフバルブが噴射器本体内に取り付けら
れれており、圧力リリーフ通路が閉じる第１の位置と、
圧力リリーフ通路が開く第２の位置とを有する。本発明
の１目的は、油圧作動式燃料噴射器の作動流体の圧力ス
パイクを消散させることである。
【０００６】本発明の別の目的は、直接制御式ニードル
バルブを備えた油圧作動式流体噴射器の作動流体の圧力
スパイクの状態を回避することである。本発明のさらに
別の目的は、改善された油圧的作動式燃料噴射器を提供
することである。
【０００７】
【実施例】図１から図３を参照すると、燃料噴射器２が
単一の２方向ソレノイド３０を用いて、作動流体キャビ
ティ９を作動流体入口６または低圧作動流体ドレン４に
対し交互に開くようになっており、またこのソレノイド
３０を用いて低圧通路または高圧流体源に対するニード
ル制御チャンバ１８の露出を制御するようになってい
る。噴射器２の単一の２方向ソレノイドが、作動流体制
御バルブに対する、ニードルバルブ部材のニードル制御
バルブへの短時間の反応に関するヒステレシス効果を利
用することによってニードルバルブの直接的な制御を達
成する。噴射器２は、潤滑油のような高圧作動流体源に
接続された作動流体入口６、低圧作動流体再循環ライン
に接続された作動流体ドレン４および燃料源に接続され
た燃料入口２０と、を有する噴射器本体５を含む。噴射
器２は、各噴射事象の間、噴射器内の燃料を加圧するた
めの油圧手段と、ノズル出口１７の開閉を制御するニー
ドル制御バルブとを含む。
【０００８】燃料を加圧するための油圧手段が、ピン３
５に取りつけられた２方向ソレノイド３０を含む作動流
体制御バルブを含む。インテンシファイヤースプールバ
ルブ部材４０は、ピン３５とボールバルブ部材３６との
動作に応答し、作動流体キャビティ９を作動流体入口６
または低圧ドレン４とに対し交互に開くようになってい
る。作動流体キャビティ９が、段付きピストンボア１
０、１５に対し開き、このボアの中ではインテンシファ
イヤーピストン５０が戻り位置（図示するように）と前
進位置との間を往復運動するようになっている。作動流
体キャビティ９はピストン５０が前進位置にあるとき
に、内側ボア１５とボア１０の上側部分を含むものとで
きる。噴射器本体５は、またプランジャボア１１を含ん
でおり、このプランジャボア１１の中ではプランジャ５
３が引込み位置（図示するように）と前進位置との間を
往復運動するようになっている。プランジャボア１１の
一部とプランジャ５３とが燃料加圧チャンバ１２を形成
し、このチャンバ１２内で各噴射事象の間、燃料が加圧
される。プランジャ５３とインテンシファイヤーピスト
ン５０が、圧縮ばね５４の作用を受けた状態で、噴射事
象の間、引込み位置に戻される。従って、燃料を加圧す
るための油圧手段は、燃料加圧チャンバ１２、プランジ
ャ５３、インテンシファイヤーピストン５０、作動流体
入口６、作動流体キャビティ９、およびソレノイド３
０、ボール３６、ピン３５およびインテンシファイヤー
スプールバルブ部材４０等を含む作業流体制御バルブの
様々な構成成分と、を含む。
【０００９】プランジャ５３が引き込まれると、燃料が
燃料入口２０で噴射器２に入り、ボールチェック２１を
介し、隠された状態の燃料供給通路２４に沿って、燃料
加圧室１２に進む。ボールチェック２１は、プランジャ
の下方行程中に、燃料の流れが燃料加圧室１２から燃料
供給通路２４に逆流しないようにする。加圧された燃料
が燃料加圧室１２から接続通路１３を通りノズルチャン
バ１４に進行する。ニードルバルブ部材６０が、ノズル
出口１７が開く開位置と、ノズル出口１７が閉じる閉位
置との間でノズルチャンバ１４内を動く。本実施例にお
いて、ニードルバルブ部材６０は、スペーサ６４と６６
とによって分離される下側のニードル部分６１と上側の
インテンシファイヤー部分６２とを含み、これらは全て
分離した部品として機械加工されるが、ばね６５を移動
させるのであれば、単一の一体構造の加工片として機械
加工することができる。ニードルバルブ部材６０は、圧
縮ばね６５により閉じた位置に機械的に付勢される。
【００１０】ニードルバルブ部材６０は、ノズルチャン
バ１４内の流体圧に曝されると開く油圧面６３と、ニー
ドル制御チャンバ１８内の流体圧に曝されると閉じる油
圧面６７とを含む。閉じる油圧面と開く油圧面とは、ニ
ードル制御チャンバ１８が高圧流体源に対し開くとニー
ドルバルブ部材６０が閉位置の方向に油圧的に付勢され
るような大きさに構成される。従って、ノズルチャンバ
１４内にバルブを開く圧力を越える高圧燃料が存在して
も、ノズル出口１７を閉じたままに維持できるように、
閉じる油圧面６７にかかる圧力が適切なものでなければ
ならない。開く油圧面６３と閉じる油圧面６７とは、ニ
ードル制御チャンバ１８が低圧通路に接続され、ノズル
チャンバ１４内の燃料圧が、リターンスプリング６５を
越えるのに十分なバルブが開く圧力よりも大きくなる
と、ニードルバルブ部材６０が油圧的に開位置に付勢さ
れるような大きさに構成されることも好ましい。
【００１１】噴射器２の作動流体制御バルブは、ボール
３６と接触できるピン３５に取り付けられた２方向ソレ
ノイド３０を含むものとして考えることができる。ピン
３５は、圧縮ばね３８とボール３６にかかる油圧力とに
より、引込み位置に付勢される。この位置において、ボ
ール３６がシート７２を閉じてシート７３を開く。これ
によって、高圧作動流体が、隠れた状態の接続通路２２
と作動流体制御通路１９の一部とを通って、インテンシ
ファイヤースプールバルブ部材４０の端部油圧面４１と
接触するように流れる。ソレノイド３０が消勢される
と、作動流体キャビティ９がシート７０を介し作動流体
ドレン４に対し開かれ、図示するようにインテンシファ
イヤースプールバルブ部材４０が油圧的に均衡になり力
が上昇し、シート７１を閉じて、シート７０を開くこと
になる。
【００１２】ソレノイド３０が励磁されると、ピン３５
が下方に動き、ボール３６によりシート７２が開かれシ
ート７３が閉じられることになる。これにより、第２の
ドレン通路８を介し噴射器本体５の外側で作動流体ドレ
ン４に接続されたドレン通路２９内の低圧に端部油圧面
４１が露出されることになる。このためにインテンシフ
ァイヤースプールバルブ部材４０内で油圧的な不均衡が
発生し、圧縮ばね４５の作動に対しインテンシファイヤ
ーバルブ部材４０が下方に動きシート７０を閉じてシー
ト７１を開くことになる。これにより、作動流体が入口
６から流れてインテンシファイヤースプールバルブ部材
４０の中空内部４７に流れ、半径方向の開口部４６を通
り、シート７１を介し作動流体キャビティ９に流れ、イ
ンテンシファイヤーピストン５０の段状の上部５５に作
用することになる。
【００１３】ニードルバルブ部材６０を介してノズル出
口１７の開閉が、ソレノイド３０も含むニードル制御バ
ルブによって制御される。前述したように、ソレノイド
が消勢されると、圧縮ばね３８の作動を受けてピン３５
が引込み、中空内部４７を通って流れる高圧作動流体が
ボール３６を押して、シート７３を開き、シート７２を
閉じる。このような構造において、高圧作動流体６が、
シート７３を介し隠された状態の通路に沿って作動流体
制御通路１９に流れる。この作動流体制御通路１９が、
ニードル制御チャンバ１８に対し開き、ニードルバルブ
部材６０の閉じる油圧面６７に作用し、これを下方に押
してノズル出口１７を閉じる。ソレノイド３０が励磁さ
れると、ピン３５が下方に動き、ボール３６によりシー
ト７３が閉じてシート７２を開くことになる。これによ
り第２の低圧作動流体ドレン８に接続されたドレン通路
２９内の低圧に対し、作動流体制御通路１９が開くこと
になる。従って、ソレノイド３０が励磁された状態で、
ニードルバルブ部材６０の閉じる油圧面６７が低圧通路
に曝され、ノズルチャンバ１４内の燃料圧がリターンス
プリング６５を越えるのに十分な大きさのバルブが開く
圧力よりも大きい場合に、ニードルバルブ部材が開くと
いう点において、ニードルバルブ部材が単純なチェック
バルブと同じように作用し始める。この実施例におい
て、ニードル制御バルブは、ソレノイド３０、ピン３
５、ボール３６、シート７２およびシート７３を含む。
作動流体制御バルブはニードル制御バルブにインテンシ
ファイヤースプールバルブ部材４０、圧縮ばね４５、シ
ート７０およびシート７１を加えた全構成成分を含む。
【００１４】所定の場合において、ピストン５０とプラ
ンジャ５３が下方行程の状態で動いている間、ニードル
バルブ部材６０が急激にノズル出口１７を閉じると、ノ
ズル出口の急激な閉鎖のためにプランジャとピストンが
急激に停止するために圧力スパイクが発生してしまう。
作動流体キャビティ９内のこの圧力スパイクが、高圧作
動流体入口６に接続された共通のレール（図示せず）の
圧力以上に作動流体の圧力を瞬時に上昇させる。この圧
力スパイクの現象は、主噴射が終了した後、わずかな時
間の経過とともに構成部品と通路の相互作用のために、
好ましくなく制御されていない状態の二次的な噴射を起
こす原因となることがある。作動流体キャビティ９から
圧力スパイクを排出させるために、圧力リリーフ通路８
１が作動流体キャビティ９から、噴射器本体５の外側で
ドレン４および８と合流するようになっている第３の低
圧ドレン３まで延びている。
【００１５】圧力リリーフ通路８１が、外側上部面５６
上の領域においてピストンボア１０の上側部分を介し作
動流体キャビティ９に対し開くのが好ましいということ
留意することが重要である。圧力リリーフ通路８１の一
部が、リリーフボール８０を受け取るシート８４に機械
加工される。リリーフピン８２がリリーフボール８０と
接触する一端部を有しており、他端部では、中空内部４
７、半径方向の開口部材４６、および高圧作動流体入口
６を介し作動流体入口６の圧力に曝される油圧面８５を
有する。リリーフボール８０は、圧力リリーフ通路８１
と、ピストンボア１０の上側部分とを介し作動流体キャ
ビティ９の圧力に曝される油圧面８７を含む。油圧面８
５と８７は、作動流体キャビティ９内の圧力が、しきい
値圧力以下、好ましくは作動流体入口６に続く共通のレ
ール圧力よりも小さい場合にリリーフピン８２が、シー
ト８４でリリーフボール８０を保持するような大きさに
構成されている。従って、圧力リリーフ通路８１は、ボ
ール８０の油圧面８７にかかる圧力がしきい値圧力（図
７を参照）未満であるかぎり、閉じたままである。
【００１６】噴射事象の間、スプールバルブ部材４０
が、下側の開位置の状態のときにピン８２と接触する。
従って、スプールバルブ部材４０とピン８２にかかる油
圧力が組み合わされてボール８０をシート８４に保持す
るのに十分なものとなるので、噴射事象中に、圧力リリ
ーフ通路を通る圧力の損失は発生しない。噴射が終了す
ると、スプールバルブ部材の端部油圧面４１が、再びシ
ート７３を介し、好ましくはオイルである高圧作動流体
に曝される。スプールバルブ部材が油圧的に均衡がとら
れた状態で、ボール８０がシート８４から離れて持ち上
がり、スプリングばね４５とボール８０にかかる圧力と
の力が組み合わされて、スプールバルブ部材４０を上方
に動かし始める。従って、スプールバルブ部材４０の表
面４４上に接触するピン８２を介し作用するボール８０
からの力が、スプールバルブ部材の上方の動作を早め、
ドレンシート７０を開いて高圧シート７１を閉じる。こ
れと同時に、ボール８０が与圧を形成し、スプールバル
ブ部材４０の動作を早め、シート７１が閉じる前のわず
かな時間の間、圧力リリーフ通路８１を介し第３の低圧
ドレン３に対し作動流体キャビティ９も開くことにな
る。この状態は、高圧作動流体がシート７１を介し作動
流体キャビティ９に流れ続ける間中、発生している。ピ
ン８２、ボール８０およびシート８４とを含む圧力リリ
ーフバルブが、高圧作動流体がドレンに排出されること
によって、噴射事象後、即座な過度の圧力上昇をを防
ぎ、高圧シート７１の閉鎖を早める。
【００１７】スプールバルブ部材４０が開位置から閉位
置に動く際に、ボール８０の開口を利用して、スプール
バルブ部材４０に与圧を与え、ボール８０と圧力リリー
フ通路８１の大きさを、排出させるための単純なチェッ
クバルブが用いられる場合に必要とされるよりも小さく
できる。言い換えると、ボール８０が単純なばねによっ
てシート８４に保持されるならば、スプールバルブ部材
４０は、比較的弱いリターンスプリング４５の作用を受
けただけで、より時間をかけて戻り、高圧シート７１が
さらにゆっくりと閉鎖するために、リリーフ通路は必然
的にさらに大きな容積の流れを収納しなければならな
い。ボール８０が、主噴射が開始される前に開かないよ
うにするために、圧力リリーフ通路８１がピストンボア
１０の上側部分に対し開く。ピストン５０の外面５６上
の領域では、中央上部５５が上側ピストンボア１５を通
過するまで作動流体の圧力全てを受けないので、圧力リ
リーフ通路８１内の圧力は、各噴射事象の開始の間、ボ
ール８０を開くのに必要なしきい値圧力以下のままの状
態である。
【００１８】図４から１０までのグラフを参照すると、
ボール３６を動かしシート７２を開きシート７３を閉じ
るように、ソレノイド３０を励磁することによって、各
噴射シーケンスが開始される。スプールバルブ部材４０
の端部油圧面４１に先に作用する加圧流体がシート７２
を介し排出される。インテンシファイヤースプールバル
ブ部材４０が油圧的に不均衡となり、圧縮ばね４５の作
用に対し下方向に動き始める。これによりシート７１が
開きシート７０が閉じる。これらの事象については図４
から図６に図示する。主の供給オイルが半径方向の開口
部４６を通り、シート７１を通過して作動流体キャビテ
ィ９に入り、インテンシファイヤーピストン５０の上部
に流れ、これを下方向に動かし始める。インテンシファ
イヤーピストン５０とプランジャ５３が下方向に動いて
いる状態で、燃料圧が燃料加圧チャンバ１２内で上昇し
始め、ボールチェック２１を閉じる。ソレノイドが励磁
されると、ニードル制御通路１９が低圧ドレン２９に対
し開き、燃料圧がリターンスプリング６５を圧縮するの
に十分なバルブを開く圧力を越えるとニードルバルブ部
材６０が開く。（図８の圧力降下を参照） インテンシファイヤーピストン５０の内側上部５５だけ
が作動流体キャビティ９内の高圧オイルに曝されるの
で、インテンシファイヤーピストンは、全ての流体圧が
インテンシファイヤーピストンの上面全体に作用する場
合よりも遅い速度で下方に加速される。インテンシファ
イヤーピストン５０の環状上面５６上の容積が、軸線方
向の通路２８を通って流体が流れることによって充填さ
れる。インテンシファイヤーピストンが下方に動き続け
るのでインテンシファイヤーピストンは最終的に、空間
５６上の容積が通路２８を介し供給される流体よりも早
く増大する地点に達する。これにより、ピストンの下方
の動作が一瞬遅れ、燃料加圧チャンバ１２内のプランジ
ャ５３の下側の燃料圧の上昇がより遅くなる。リリーフ
ボール８０は、図４から図１０に図示するスプリット噴
射シーケンスの開始中（図６参照）に着座したままであ
ることに留意することが重要である。これは、圧力リリ
ーフ通路８１が開く場合に、インテンシファイヤーピス
トンの外面５６にかかる圧力が、噴射シーケンス（図６
参照）の開始時のしきい値圧力以下のままであるからで
ある。
【００１９】図１０のスプリット（パイロット−主）噴
射を発生させるために、ソレノイド３０が、初期に最大
引き入れ電流で励磁され、ボール３６がシート７２を開
いてシート７３を閉じるように動く。ボールが動いた直
後に、インテンシファイヤースプールバルブ部材が閉位
置から開位置に動き始め、高圧作動流体が作動流体キャ
ビティ９に流れ始めるようになり、ピストンとプランジ
ャが下方行程で動き始める。ノズルチャンバ内の燃料圧
が、リターンスプリング６５を圧縮するのに十分なバル
ブが開く圧力を越えるときに、ニードルバルブ部材が短
時間で開き、パイロット噴射セグメントを発生させるこ
とができる。スプリット噴射を発生させるために、ボー
ル３６が元の位置に戻りシート７３を開いてシート７２
を閉じるのに十分な時間で短時間に消勢される。この状
態により、ニードルバルブ部材６０の閉じる油圧面を再
び加圧し、油圧面を閉じることになる（図８参照）。同
時に、インテンシファイヤースプールバルブ部材４０が
油圧的に均衡がとられ、シート７１を閉じるように（図
６の領域Ａを参照）動き始める。しかし、ばね４５が比
較的弱く、リリーフバルブ８０の下側の圧力が予圧を与
えるのには不十分であるためにインテンシファイヤース
プールバルブ部材はゆっくりと動くことになる。インテ
ンシファイヤースプールバルブ部材が、シート７１を閉
じるまで十分に動く前に、ソレノイドが再び励磁され、
ボール３６が、再度シート７３を閉じてシート７２を再
び開くことになる。これにより、噴射に対し急激な開
始、すなわち「スクエア」となるように、バルブが開く
圧力よりも実質的に高い燃料圧でニードルバルブ部材６
０を再び開くことができる。同時に、インテンシファイ
ヤースプールバルブ部材４０が方向を逆転し、完全に開
く位置に戻る。スプールバルブ部材４０のわずかな動作
が図６の領域Ａに見られる。従って、ボール３６とニー
ドルバルブ部材６０はソレノイド３０の動作に対しかな
り素早く応答することができるので、ニードル制御バル
ブは、インテンシファイヤースプールバルブ部材が噴射
事象の開始時にシート７１を閉じるように作用するより
も早く開閉できる。
【００２０】噴射を終了させ、噴射器を次のサイクルの
ために燃料を補給できるように、ソレノイド３０は消勢
される。これにより、ボール３６がシート７３を開きシ
ート７２を閉じることになる。これは、ノズル出口１７
を閉じるようにニードルバルブ部材６０の閉じる油圧面
６７に作用する加圧作動流体が、噴射に対し急激な終了
を行なうことを引き起こす。シート７３を開くことによ
ってインテンシファイヤースプールバルブ部材４０が油
圧的に再び均衡になり、圧力リリーフボール８０（図６
参照）を持ち上げることによって得られた与圧の助けを
得て、圧縮ばね４５が圧力リリーフボール８０を上方に
動かし、シート７１を閉じてシート７０を開くことにな
る。この状態が発生している間、作動流体キャビティ９
内の作動流体が、最初に圧力リリーフ通路８１を通って
排出され、最終的にはシート７０が開くときに作動流体
ドレン４に流れる。シート７０がドレン４を開くとき
に、ボール８０がシートに戻る。これにより、インテン
シファイヤーピストン５０とプランジャ５３が、リター
ンスプリング５４の作用を受けて引き込むことができ
る。燃料加圧チャンバ１２内の燃料圧を下降させること
により、ボールチェック２１が開くことになる。補給さ
れた燃料が、次の噴射事象のために、噴射器に流れ始め
る。
【００２１】「傾斜−スクエア」噴射プロフィールが望
まれる場合には、噴射事象を通し、ソレノイド３０に電
流を流れ続けさせる。ボールとスプールが、ソレノイド
３０の初期の励磁のために動かされた後、ソレノイド電
流が保持電流に降下し、ソレノイドピンを同一位置に保
持し、さらにピン３５をこの位置に保持するのにエネル
ギーが要求されないのでエネルギーを節約することがで
きる。段状のボアの段状の上部を使用することによって
インテンシファイヤーピストン５０の動作において発生
したより遅い加速と遅れのために、初期の質量噴射量
が、所定のエンジン作動状態の間、排気エミッションを
改善するように、適切に上向きの勾配を形成する。従っ
て、この噴射器において、ソレノイドの単純な励磁およ
び消勢を行なうことにより、インテンシファイヤーピス
トンの段状の上部のために初期の噴射量に勾配を形成す
ることになり、直接ニードルバルブ部材制御特性のため
に噴射を急激に終了することになる。
【００２２】本分野の当業者であれば、主噴射シーケン
スが開始された後に、圧力リリーフ通路８１を作動流体
キャビティ９の全圧力に曝すだけで、ピストン５０が作
動流体入口６の圧力に対して直接的な圧力接続を行なう
ように動かされた後に、圧力リリーフ通路８１が重要に
なってくるだけであることがわかる。図４から図１０で
は、様々な構成部品の位置と様々な噴射パラメータと
が、噴射事象の終了時を除いて、本発明のリリーフバル
ブを備えた状態か、もしくは備えていない状態で、図１
から図３に示した燃料噴射器において実質的に同一であ
ることを示す。図１０は、圧力リリーフ通路とバルブを
有さない状態で、主噴射シーケンス後に、好ましくない
二次噴射が発生することを示す。図４と５が、噴射器へ
の電流が同一であり、制御ボール３６の位置が同一であ
ることを表しているという事実にもかかわらず、この状
態が発生する。しかし、図４から図９は、いかに二次噴
射が発生するかを表す。図６は、リリーフバルブがない
状態で、リリーフバルブが含まれている場合よりも相当
遅い速度で、スプールバルブが開位置から閉位置に動く
ことを示す。このことは、図７では、高圧入口を開いた
ままにすることによって、作動流体キャビティ内の圧力
が共通レール圧以上に急上昇することを示しているので
重要である。これは、図９に示すように燃料圧の急上昇
を起こす原因になる。
【００２３】ニードルバルブ部材６０を開くことは、閉
じる油圧面６７（作動流体）と開く油圧面６３（燃料）
に作用する圧力差によって制御される。この差圧は、図
８と図９から得ることができ、リリーフバルブが存在し
ない場合に発生する圧力の上昇が短時間の好ましくない
二次噴射を発生させる原因となることを示す。本発明の
圧力解放手段を用いて、これがなければ二次噴射の原因
となる圧力スパイクの状態が、圧力リリーフ通路８１を
介して排出され、スプールバルブ部材４０の閉鎖をより
早く行なうことによって回避される。本分野の当業者で
あれば、図１から３に図示した噴射器は、作動流体キャ
ビティ９から圧力を逃がすための可能な１つの手段を示
しているが、図示したリリーフバルブ構造以外に異なる
バルブ構造でも圧力リリーフ通路８１の開閉を行なうの
に用いることができることが理解できるであろう。例え
ば、スプールまたはポペットバルブを、図示したリリー
フバルブ８０、リリーフピン８２構造の代わりにでき
る。また、リリーフバルブは、図示した実施例に示すよ
うに油圧的に付勢されるのではなく機械的に閉位置に付
勢されることもできる。いずれにしろ、重要なことは、
本発明の噴射器は、噴射器内の圧力スパイクを消散した
り、圧力スパイクの状態を回避する手段を有することで
ある。
【００２４】本発明の別の態様、目的および利点は、図
面、発明の開示および請求の範囲を研究することによっ
て得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する燃料噴射器の断面側面図であ
る。
【図２】図１に示した燃料噴射器の上側部分の部分横断
側面図である。
【図３】図１に示した噴射器の下側部分の部分横断側面
図である。
【図４】単一の噴射事象にわたり、本発明を備えた状態
と備えていない状態の、構成成分の位置と噴射パラメー
タとのグラフである。
【図５】単一の噴射事象にわたり、本発明を備えた状態
と備えていない状態の、構成成分の位置と噴射パラメー
タとのグラフである。
【図６】単一の噴射事象にわたり、本発明を備えた状態
と備えていない状態の、構成成分の位置と噴射パラメー
タとのグラフである。
【図７】単一の噴射事象にわたり、本発明を備えた状態
と備えていない状態の、構成成分の位置と噴射パラメー
タとのグラフである。
【図８】単一の噴射事象にわたり、本発明を備えた状態
と備えていない状態の、構成成分の位置と噴射パラメー
タとのグラフである。
【図９】単一の噴射事象にわたり、本発明を備えた状態
と備えていない状態の、構成成分の位置と噴射パラメー
タとのグラフである。
【図１０】単一の噴射事象にわたり、本発明を備えた状
態と備えていない状態の、構成成分の位置と噴射パラメ
ータとのグラフである。
【符号】
２ 燃料噴射器 ４ 作動流体ドレン ５ 噴射器本体 ６ 流体入口 ９ 作動流体ギャビティ １０、１５ ボア １１ プランジャボア １２ 燃料加圧チャンバ １４ ノズルチャンバ １７ ノズル出口 １８ ニードル制御チャンバ ２０ 燃料入口 ２１ ボールチェック ２４ 燃料供給通路 ３０ ソレノイド ３５ ピン ３６ ボールバルブ部材 ４０ スプールバルブ部材 ４１ 油圧面 ５０ インテンシファイヤーピストン ５３ プランジャ ５４ 圧縮ばね ６０ ニードルバルブ部材 ６３ 開く油圧面 ６７ 閉じる油圧面 ８０ リリーフボール ８１ 圧力リリーフ通路 ８２ リリーフピン ８５、８７ 油圧面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー ダブリュー ヘフラー アメリカ合衆国 イリノイ州 61523 チ ラコシ ノース シクワイア コーヴ 20834

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 作動流体キャビティと、ニードル制御チ
    ャンバと、ノズルチャンバおよび該ノズルチャンバに対
    し開くノズル出口とを有する噴射器本体と、 前記ノズルチャンバ内の燃料を加圧するための、噴射器
    本体内の油圧手段と、 前記ノズル出口が開く開位置と前記ノズル出口が閉じる
    閉位置との間で、前記ノズルチャンバ内を往復運動する
    ように配置されており、前記ニードル制御チャンバ内の
    圧力に曝されると閉じる油圧面を含むようになっている
    ニードルバルブ部材と、 前記噴射器本体内に取り付けられており、前記ニードル
    制御チャンバが高圧流体源に対し開くオフ位置と、前記
    ニードル制御チャンバが低圧通路に対し開くオン位置と
    の間を可動なニードル制御バルブと、 前記作動流体キャビテイからの後噴射圧を逃がすため
    の、前記噴射器本体内の手段と、 が設けられている油圧作動式燃料噴射器。
  2. 【請求項２】 後噴射圧を逃がすための前記手段が、前
    記作動流体キャビティと低圧作動流体ドレンとの間を延
    びる圧力リリーフ通路を有する前記噴射器本体と、 前記圧力リリーフ通路が閉じる第１の位置と前記圧力リ
    リーフ通路が開く第２の位置とを有する、前記噴射器本
    体内に取り付けられたリリーフバルブと、 を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射器。
  3. 【請求項３】 前記リリーフバルブは、前記作動流体キ
    ャビティ内の圧力がしきい値圧力を越えるときに、前記
    第２の位置に油圧的に付勢されることを特徴とする請求
    項２に記載の燃料噴射器。
  4. 【請求項４】 前記リリーフバルブはリリーフボールを
    含んでおり、 前記圧力リリーフ通路の一部が前記リリーフボールのシ
    ートであることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射
    器。
  5. 【請求項５】 前記リリーフバルブは、前記作動流体入
    口の圧力に曝される一端部の油圧面と、前記リリーフボ
    ールと接触できる他端部とを備えたリリーフピンを含ん
    でおり、 前記リリーフボールは前記作動流体キャビティ内の圧力
    に曝される第２の油圧面を含んでいることを特徴とする
    請求項４に記載の燃料噴射器。
  6. 【請求項６】 前記噴射器本体はピストンボアを含んで
    おり、 前記作動流体キャビティは前記ピストンボアの一部を含
    み、 前記圧力リリーフ通路は前記ピストンボアの前記部分に
    対し開くようになっていることを特徴とする請求項２に
    記載の燃料噴射器。
  7. 【請求項７】 前記ニードルバルブ部材は、前記ノズル
    チャンバの圧力に曝されると開く油圧面を含んでおり、 前記閉じる油圧面と前記開く油圧面とは、前記ニードル
    制御チャンバが前記高圧流体源に対し開かれると前記閉
    位置に油圧的に付勢されるような大きさに構成されてい
    ることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射器。
  8. 【請求項８】 燃料を加圧するための前記油圧手段は、
    スプールバルブ部材を含んでおり、 該スプールバルブ部材が前記作動流体キャビティを作動
    流体入口に対し開く位置にあるときに、前記リリーフピ
    ンの一端部が前記スプールバルブ部材と接触するように
    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
    器。
  9. 【請求項９】 燃料を加圧するための前記油圧手段は、
    作動流体制御バルブと作動流体入口を有する前記噴射器
    を含んでおり、 前記作動流体制御バルブは、ソレノイドに取り付けられ
    たピンを有し、低圧シートと高圧シートとを有する前記
    噴射器本体および前記低圧シートと前記高圧シートとの
    間に配置されたボールを含むようになっていることを特
    徴とする請求項２に記載の燃料噴射器。
  10. 【請求項１０】前記作動流体制御バルブは、第１の位置
    と第２の位置との間を可動なスプールバルブ部材を含ん
    でおり、 前記スプールバルブ部材は、前記第１の位置にあるとき
    に、前記作動流体キャビティを前記作動流体入口に対し
    開き、前記作動流体ドレンを前記作動流体キャビティに
    対し閉じるようになっており、 前記スプールバルブ部材は、前記第２の位置にあるとき
    に前記作動流体キャビティを前記作動流体入口に対し閉
    じて、前記作動流体ドレンを前記作動流体キャビティに
    対し開くようになっており、 前記噴射器本体に配置されたばねを含んでいる、前記ス
    プールバルブ部材を前記第２の位置に付勢するための手
    段を含むようになっていることを特徴とする請求項９に
    記載の燃料噴射器。
  11. 【請求項１１】前記噴射器本体は作動流体制御通路を含
    んでおり、 前記スプールバルブ部材は、前記作動流体制御通路内の
    圧力に曝される端部の油圧面を有しており、前記高圧シ
    ートは、前記作動流体制御通路と前記作動流体入口とを
    分離し、前記低圧シートは前記作動流体制御通路と低圧
    ドレン通路とを分離するようになっており、 前記スプールバルブ部材は、前記ボールが前記高圧シー
    ト内に着座すると前記第１の位置に油圧的に付勢され、
    前記作動流体制御通路は、前記低圧ドレン通路に対し開
    くようになっていることを特徴とする請求項１０に記載
    の燃料噴射器。
JP9289535A 1996-10-22 1997-10-22 圧力スパイクリリーフバルブを備えた油圧作動式燃料噴射器 Withdrawn JPH10141174A (ja)

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