JPH11210590A - 中心燃料経路を有する燃料噴射装置 - Google Patents

中心燃料経路を有する燃料噴射装置

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JPH11210590A
JPH11210590A JP10305275A JP30527598A JPH11210590A JP H11210590 A JPH11210590 A JP H11210590A JP 10305275 A JP10305275 A JP 10305275A JP 30527598 A JP30527598 A JP 30527598A JP H11210590 A JPH11210590 A JP H11210590A
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valve
injection device
fuel
fuel injection
path
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JP10305275A
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Dana R Coldren
アール． コールドレン ダナ
Marvin P Schneider
ピー． シュナイダー マーヴィン
Colin T Timms
ティー． ティムズ コリン
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ZF International UK Ltd
Caterpillar Inc
Original Assignee
Lucas Industries Ltd
Caterpillar Inc
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Publication date
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    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M59/46—Valves
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で性能のよい燃料噴射装置を提供するこ
と。 【解決手段】 燃料噴射装置(20)が、弁空間(58)を形成
する噴射装置ケース(50)内に形成される弁体(48)が、弁
部材(70)とその対向孔（84)に挿通された中央管状体(7
2)とを有し、弁部材(70)の貫通孔(73)と中央管状体(72)
の管路(75)と噴射装置の中心軸と実質的に合致する中心
燃料経路(77)を形成する。弁部材(70)は弁バネ(104)で
開放位置の方向に付勢され、移送ポンプの燃料経路と弁
空間(58)とを連通させる。噴射サイクル開始時に、アク
チュエータ、好ましくはソレノイド、がバネ力に抗して
弁体(48)を閉じ、中心燃料経路(77)をノズル部に連通さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射装置、特
に噴射装置の中心部に燃料経路を設けた燃料噴射装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】燃料噴
射型エンジンでは燃料噴射装置が使用され、各噴射装置
は、各エンジン・サイクルの間に燃料を定量調整してエ
ンジン・シリンダに供給する。従来の燃料噴射装置は、
機械作動型又は油圧作動型である。最近では電子制御型
燃料噴射装置が開発されている。電子式ユニット型噴射
装置では、燃料が移送ポンプによって噴射装置に供給さ
れる。噴射装置には、カム駆動のロッカー・アームで駆
動され、移送ポンプで供給される燃料を高圧に加圧する
プランジャが設けられている。噴射装置本体の外部又は
内部に電気的駆動機構が作動して付属するエンジン・シ
リンダに燃料を供給する 従来の燃料噴射装置の設計構造では、弁機構を駆動する
ソレノイドを内蔵する中央空間の外側に位置する経路を
通じて高圧燃料が導かれる。燃料経路は燃料噴射装置の
外面の近傍に交差したドリル孔として設けられている。
孔開け後、孔の一部をプラグで閉鎖する必要がある。こ
れらの経路とプラグには極めて大きな流体圧が作用する
ため入念な設計が必要であり、複雑化してコストアップ
となる。さらに高圧経路がソレノイドの外側にあるた
め、当然ソレノイドのサイズが制限され、得られるソレ
ノイド力が制限される。
【０００３】さらにまた従来の燃料噴射装置では、外部
にカートリッジ弁を装着している。カートリッジ弁は噴
射装置を極めて大型化し、噴射装置全体のコストを増大
させる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料噴射装置に
よると、従来の燃料噴射装置の上記欠点を効果的に排除
することができる。燃料が噴射装置の中心を流れる構成
により、より大きなソレノイド又はアクチュエータが使
用可能となり、ソレノイド力が増加して応答性が良好と
なる。さらに弁の平坦シート面が、噴射装置の各部材の
位置合わせを容易化しコストダウンに寄与する。また燃
料が噴射装置の中心を流れる構成により、高い圧力が作
用するドリル孔やプラグが不要となるため、噴射装置の
性能と信頼性が高まる。
【０００５】本発明の一実施形態として、噴射装置ケー
スが、胴部、弁体、及び下部停止部材を有し、これらが
中心の弁空間を形成している。噴射装置がプランジャ孔
と連通する燃料室経路を有し、燃料送出経路がノズル組
立体と連通している。弁部材が弁空間内に配置され、弁
部材の一端部が弁体の上部に向かって付勢され、燃料圧
送室経路を弁空間から隔離する第１位置又は閉鎖位置
と、圧送室経路が弁部材の孔を通過できる第２位置又は
開放位置との間を移動可能となっている。弁部材の他端
部には、中央管状体の端部が摺動可能に挿入されてい
る。中央管状体の管路は弁部材の孔と連通しており、圧
送室経路を燃料送出経路と連通する。アクチュエータは
弁部材に連結しており、弁部材を燃料が弁空間に流れる
開放位置から、燃料が圧送室経路から弁部材と中央管状
体の経路を通って送出経路に至る閉鎖位置に移動させ
る。
【０００６】弁部材は平坦シート・ポペット弁を形成す
ることが望ましい。また、アクチュエータは、中心管状
体を囲み、弁部材に接続されたソレノイドであることが
望ましい。さらに本実施形態では、弁部材がバネによっ
て開放位置の方向に付勢されている。
【０００７】本発明の別の実施形態として、噴射装置ケ
ースが弁空間を形成し、圧送室経路がプランジャ孔と連
通し、燃料送出経路がノズル部と連通している。細長い
弁部材が弁空間に配置され、その第１端部が噴射装置胴
部下部に隣接し、第２端部が下部停止部材の上部に隣接
している。弁部材には貫通孔が形成されている。細長い
弁は、その第１端部が噴射装置胴部の下部に向かって付
勢されて圧送室経路と弁空間を隔離する閉鎖位置と、圧
送室経路が弁空間と連通する開放位置との間を移動可能
であり、圧送室経路の燃料を細長い弁の孔を通じて送出
経路に流出させる。
【０００８】本発明のさらに別の実施形態によると、燃
料噴射装置が、中心軸を有し弁空間を囲う噴射装置ケー
スを有している。燃料圧送室経路は実質的に中心軸と合
致し、プランジャ孔と連通している。弁部材は、弁空間
内に配置され、貫通孔が設けられている。弁部材の一端
側の対向孔に中心管状体が摺動自在に挿入され、弁部材
は、圧送室経路が弁空間と隔離され、燃料が弁、中心管
状体の管路、及び送出経路を通ってノズル部に流出する
閉鎖位置と、圧送室経路が弁空間と連通する開放位置と
の間を移動可能となっている。アクチュエータは弁部材
に接続して、弁部材を閉鎖位置に向かって移動させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、直接噴射ディーゼル・サ
イクル往復動エンジンに適用する燃料系統１０を示す。
しかし本発明は、他の形式のエンジン、例えば１個又は
複数の燃料室又はシリンダを有するロータリー・エンジ
ンや改良サイクル・エンジンにも適用可能である。エン
ジンは少なくとも１つのシリンダ・ヘッドを有し、シリ
ンダ・ヘッドには本発明の燃料噴射装置２０を装着する
ための１個又は複数の装着孔が設けられている。さらに
燃料系統１０には、各噴射装置２０に燃料を供給する燃
料供給装置２２，燃料加圧装置２４、及び燃料制御装置
２６が含まれている。
【００１０】燃料供給装置２２には、燃料タンク２８、
燃料タンク２８と噴射装置２０を連通する燃料供給経路
３０、比較的低圧の燃料移送ポンプ３２、１個又は複数
個のフィルタ３４、及び噴射装置２０と燃料タンク２８
を連通する燃料ドレン経路３６が含まれていることが望
ましい。必要なら、燃料噴射装置２０と、経路３０、３
６のいずれか又は両方に連通する燃料経路をエンジンの
頂部に設けることもできる。
【００１１】燃料加圧装置２４は、機械作動装置であっ
ても油圧作動装置であってもよい。本実施形態では、噴
射装置２０に付属するタペット・プランジャ組立体５０
が、エンジン駆動のカム軸５４上のカム面５２によって
直接的又は間接的に駆動される。カム面５２が揺動する
ロッカー・アーム組立体６４を駆動し、これがタペット
・プランジャ組立体５０を駆動する。なお、カム面５２
とロッカー・アーム組立体６４の間にプッシュ・ロッド
（図示省略）を介在させることもできる。
【００１２】電子制御装置２６には、（１）燃料噴射の
タイミング、（２）噴射サイクル中の全燃料噴射量、
（３）燃料噴射圧力、（４）噴射サイクル中の複数の分
離した噴射期間、（５）各噴射期間の時間間隔、及び
（６）各噴射サイクル中の各噴射期間における燃料供給
量を制御する電子駆動モジュール（ＥＣＭ）４６が設け
られていることが望ましい。
【００１３】各噴射装置は、単一のハウジング内で、燃
料を高圧（例えば、２０７ＭＰａ（３０，０００p.s.
i.））で加圧すると共に、加圧燃料を付属のシリンダに
噴射する装置を内蔵したユニット型であることが望まし
い。ここではユニット型噴射装置を例示しているが、噴
射装置は、分離した噴射装置と加圧装置を集合させたモ
ジュール型であってもよい。
【００１４】次に図２及び図３を参照すると、噴射装置
２０には、胴部５２を有するケース５０、下部停止部材
５４、及び側壁５６を含む弁体４８が設けられている。
側壁５６は弁空間５８を囲んでいる。燃料圧送室経路６
０がプランジャ孔６２に連通している。下部停止部材５
４内の燃料出口経路６４がノズル部６６に燃料を送る。
弁組立体６８には弁部材７０と中心管状体７２が含まれ
る。弁部材７０は、シート面７８から離れたシール面７
６を有する第１端部７４と、さらに第２端部８０を有し
ている。端部７４と８０の間に貫通孔７３が形成されて
いる。さらに弁部材７０の第２端部８０の側に対向孔８
４が形成されている。
【００１５】中心管状体７２には、第１端部８６と、シ
ート面９２から離れたシール面９０を有する第２端部８
８、及び第１及び第２端部８６、８８の間に管路７５が
設けられている。中心管状体７２の第１端部８６は弁部
材７０の対向孔８４内に摺動可能に貫挿され、両者の間
で圧送室９４を形成している。中心管状体７２の第１端
部８６の端面面積が第２端部８８の端面面積より大であ
るため、圧送室９４内の燃料の圧力が中心管状体７２を
押し下げる方向に作用する。しかし中心管状体７２が下
部停止部材５４に固定されていてもよい。弁部材７０の
貫通孔７３が、中心管状体７２の管路７５と共に燃料の
中心経路７７を形成している。
【００１６】弁組立体６８を制御する電気アクチュエー
タ９６が弁空間５８内に同心状に設けられている。アク
チュエータ９６にはソレノイド９８が使用される。ソレ
ノイド９８は、ボビン１０５に巻かれたソレノイド・コ
イル１０３を収容する凹部１０１を形成した固定子９９
を有している。鉄心１００は中心管状体７２を囲み軸方
向に移動可能である。第１弁部材７０と鉄心１００の間
にスペーサ１０２が設けられている。バネ１０４が弁部
材７０の環状肩部１０６に当接し、シール部７６をシー
ト面７８から離す方向に付勢する。
【００１７】運転時において、噴射開始時にはソレノイ
ド９８が励磁されていないため、第１弁部材７０がバネ
１０４によって胴部５２から離れる方向に付勢されてい
る。燃料は移送ポンプの圧力により噴射装置に送られて
弁空間５８に流入し、経路（図示省略）を通り、シート
面７６を横切り、経路６０を通ってプランジャ孔６２に
送られ、経路１４０、１４２を通って、ドレン経路に連
通する環状溝１４４に流入する（経路１４０、１４２、
１４４は図２参照）。
【００１８】次いでカム軸４２のカム面４０がロッカー
・アーム４４に作用してタペット・プランジャ組立体３
８を押し下げ、プランジャ孔６２内の燃料を加圧する。
所定の時点で適切な電流波形をソレノイド９８に供給す
ると、静止した中央管状体７２に対して鉄心１００が上
昇する。鉄心１００の動きがスペーサ１０２を介して弁
部材７０に伝達され、弁部材７０がバネ１０４のバネ力
に抗して上昇して、シール面７６をシート面７８に押し
つけて燃料経路６０を弁空間５８から遮断する。同時
に、圧送室９４内の圧力によって中央管状体７２の下端
８８を下部停止部材５２上面のシール面９２に押しつ
け、経路７７内の燃料を送出経路６４に連通させる。タ
ペット・プランジャ組立体３８の下降によって加圧され
た燃料は、こうして経路７７及び６４を経てノズル部６
６に送られる。ノズル部６６での燃料圧力が弁開放圧力
（ＶＯＰ）を越えると、ノズル部６６の閉止弁６９がバ
ネ６５の力に抗して開き、シリンダへの燃料噴射が行わ
れる。
【００１９】シリンダ内への燃料噴射を終了するとき、
ソレノイド９８に供給する電流を低下させるか停止す
る。バネ１０４は弁部材７０を胴部５２から離す方向に
付勢し、鉄心１００を元の位置に戻す。バネ１０４のバ
ネ力によって弁部材７０が元の位置に戻るとシール面７
６がシート面７８から離れる。圧送室経路６０内の加圧
燃料が弁空間５８に流出し、圧送室９４、経路７７及び
経路６６内の加圧燃料が弁空間５８に流入してドレン経
路に排出される。閉止弁６９上部の燃料が減少して閉止
弁の圧力バランスが崩れると、閉止弁バネ６５によって
閉止弁６９を閉じる。弁部材７０が開放位置にあると
き、弁空間５８と連通した圧送室経路６０内の燃料は弁
空間５８を通ってドレン経路に排出される。
【００２０】ＥＣＭ４６から電気アクチュエータ９６に
適切な操作信号を送ることにより、噴射サイクル内で複
数の分離した噴射を行うこともできる。上記のとおり、
中心経路が実質的に燃料噴射装置２０の中心軸と合致
し、その第１端部及び第２端部が、それぞれ圧送室経路
６０と送出経路６４に合致している。燃料が噴射装置の
中心を通って送られるため、高い圧力を受ける分岐孔や
プラグが不要である。さらにソレノイド９８の直径を大
きくできるためアクチュエータ９６により大きな力が発
生し、噴射装置の操作及び応答特性を改善することがで
きる。
【００２１】本発明の各種改良又は変形は、上記の説明
から、当業者にとって容易と考えられる。従って上記の
説明は、当業者に本発明の最良の実施形態をに開示する
ためのものと解すべきである。本発明の趣旨から逸脱す
ることなく、構造及び／又は作用の細部を変更すること
が可能であるが、これらの変更のうち付属の各請求項の
記載範囲内にあるものは独占的実施が保証されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の燃料噴射装置の側面図であり、カム
軸とロッカーアームの図、及び燃料移送ポンプと燃料噴
射装置の制御回路のブロック図を同時に示す。
【図２】 図１に示す燃料噴射装置の部分断面図であ
る。
【図３】 図２に示す燃料噴射装置の拡大部分断面図で
あり、ソレノイドと逃がし弁を詳細に示す。
【符号の説明】
２０・・・燃料噴射装置 ５０・・・ケース ５８・・・弁空間 ７０・・・弁部材 ７３・・・中心管状体 ７７・・・中心燃料経路 ９８・・・ソレノイド １００・・・鉄心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598141143 ルーカス インダストリーズ パブリック リミテッド カンパニー イギリス ビー90 ４エルエー ダブリュ イー ソウリイハル ストラットフォード ロード （番地なし) (72)発明者 ダナ アール． コールドレン アメリカ合衆国 61739−9550 イリノイ フェアバリー レイクビュー ドライブ 40 (72)発明者 マーヴィン ピー． シュナイダー アメリカ合衆国 61611−1480 イリノイ イースト ペオリア ハイ オーク ド ライブ 305 (72)発明者 コリン ティー． ティムズ イギリス エイチエー３ ６ビーエイチ. ミドルセクス ハロー ウィールド エ ルムズ ロード 38 エルムズ ロッジ （番地なし)

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 胴部と下部停止部材と有し、またプラン
    ジャ孔に連通する圧送室経路を有し、弁空間を形成する
    噴射装置ケース、 ノズル部と連通する燃料送出経路、 上記弁空間内に設けられ、第１端部、第２端部、該両端
    部の間に形成された貫通孔、及び第２端部側の対向孔を
    有し、第１端部が胴部に向かって付勢されて上記圧送室
    経路が弁空間から隔離される閉鎖位置と、上記圧送室経
    路が弁空間と連通する開放位置との間を移動する弁部
    材、 第１端部、第２端部、及び両端部の間に管路が形成さ
    れ、第１端部が上記弁部材の対向孔に摺動可能に挿入さ
    れて管路と送出経路を連通している中心管状体、及び上
    記弁部材を第１位置の方向に移動させるアクチュエー
    タ、により構成されている燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 上記弁部材が、第１端部に平坦シート・
    ポペット弁を形成する請求項１記載の燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 上記弁部材が、バネによって開放位置の
    方向に付勢されている請求項１記載の燃料噴射装置。
  4. 【請求項４】 上記アクチュエータがソレノイドである
    請求項１記載の燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 上記ソレノイドが、上記弁部材に接続す
    る鉄心を有している請求項４記載の燃料噴射装置。
  6. 【請求項６】 上記中心管状体が、第２端部に平坦シー
    ト・ポペット弁を形成し、第１端部側の端面面積が、第
    ２端部側の端面面積より大であり、中心管状体が下部停
    止部材に当接する位置に向かって付勢されている請求項
    １記載の燃料噴射装置。
  7. 【請求項７】 上記中心管状体の第２端部に隣接してド
    レン経路が設けられている請求項１記載の燃料噴射装
    置。
  8. 【請求項８】 胴部、下部停止部材、及び、弁空間とプ
    ランジャ孔とを連通する圧送室経路を有し、弁空間を形
    成する噴射装置ケース、 上記下部停止部材を通してノズル部に連通する燃料送出
    経路、 上記弁空間内に配置され、第１端部、第２端部、及び第
    １端部と第２端部の間に形成され、上記送出経路と連通
    する管路を有し、上記第１端部が胴部側に付勢されて圧
    送室経路を弁空間から隔離する閉鎖位置と、上記圧送室
    経路が弁空間と連通する開放位置との間を移動可能な細
    長い弁、及び上記細長い弁を閉鎖位置に移動させるアク
    チュエータ、により構成されている燃料噴射装置。
  9. 【請求項９】 上記第１端部が平坦シート・ポペット弁
    を形成する請求項８記載の燃料噴射装置。
  10. 【請求項１０】 上記細長い弁が、上記アクチュエータ
    に接続され、対向孔を有する第１部材と、第１部材の対
    向孔に摺動可能に挿入され、バネによって閉鎖位置に向
    かって付勢されている中心管状部材を有する請求項８記
    載の燃料噴射装置。
  11. 【請求項１１】 上記中心管状部材が、第１端部と、上
    記細長い弁の第２端部を形成する第２端部を有し、上記
    中心管状体の第１端部の端面面積が第２端部の端面面積
    より大であり、燃料の圧力によって、上記第２端部が下
    部停止部材の上面に当接する方向に付勢されている請求
    項１０記載の燃料噴射装置。
  12. 【請求項１２】 上記アクチュエータがソレノイドであ
    る請求項８記載の燃料噴射装置。
  13. 【請求項１３】 上記ソレノイドが、上記細長い弁に接
    続された鉄心を有する請求項１２記載の燃料噴射装置。
  14. 【請求項１４】 上記アクチュエータが上記バネのバネ
    力以上の力を発生する請求項１０記載の燃料噴射装置。
  15. 【請求項１５】 上記ケースが中心軸を有し、上記管路
    が中心軸に合致する請求項８記載の燃料噴射装置。
  16. 【請求項１６】 上記アクチュエータが上記中心軸を囲
    む請求項１５記載の燃料噴射装置。
  17. 【請求項１７】 中心軸を有し弁空間を囲う噴射装置ケ
    ース、 上記中心軸に合致し、プランジャ孔に連通する圧送室経
    路、 ノズル部と連通する燃料送出経路、 上記弁空間内に配置され、第１端部、第２端部、第１端
    部と第２端部の間に形成された貫通孔、及び第２端部の
    側に形成された対向孔を有し、圧送室経路が弁空間から
    遮断される閉鎖位置と、圧送室経路が弁空間と連通する
    開放位置との間を移動可能な弁体、 第１端部、第２端部、及び上記中心軸と実質的に合致す
    る管路を有し、上記弁部材の孔と燃料送出経路を連通
    し、第１端部が上記弁部材に摺動可能に保持されている
    中心管状体、及び上記弁部材に接続されたアクチュエー
    タ、により構成されている燃料噴射装置。
JP10305275A 1997-11-03 1998-10-27 中心燃料経路を有する燃料噴射装置 Withdrawn JPH11210590A (ja)

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