JPS5985433A - 内燃機関の燃焼室への燃料噴射方法とユニット式噴射器組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １）発明の背景および先行技術 ディーゼル型の内燃機関は、注意深く予め計った１充填
量の液体燃料をピストン・シリンダ内でピストンが迅速
に内方に動くことによって形成された燃焼室の圧縮加熱
された空気の中に直接に噴射することを特徴としている
。噴射する前に燃料と空気が予め混合されることがない
。

ピストンがその圧縮行程の上死点近くにあるときに生ず
る噴射時点のこの燃料と空気の不均質混合物は、１８９
０年台にルドルフ・ディーゼルがディーゼルエンジンを
発明して以来、ディーセル技術者にいろいろな課題を産
み出してきた。これらの課題には、噴射の初めと終りの
正確な制御。

燃料を噴射する速度、噴霧の形と方向、および燃料をニ
ンジンのシリンダに押し込む流体圧の形成と制御がある
。ディーゼル燃料系統は、あらゆる速度および負荷条件
に対して噴射のたびごとに正しい量の燃料充填を行なう
ほかに、エンジンの低温起動のたりの燃料送シ出し全制
御したり、遊び速度および最高速度を制御しタリ、エン
ジンの“暴走“が起らないようにするフェールセーフ特
徴を備えていたシしなければならない。

先行特許技術および刊行文献音調べると、ディーゼル燃
料の噴射装置の進歩がよく文書にして記録されている。

この領域における一つの文献は、バーマン（Ｂｕｒｍａ
ｎ）およびテール−カー（Ｄｅ　Ｔ−ｕ　ｃａ　）の「
内燃機関のための燃料噴射と制御Ｊ　　（１９６２年）
であって、それにはほとんど特許文献にょって記載され
た燃料噴射の開発所産を一纏めにしている歴史の部分が
ある。

他の関連の技術文献には、以下の論文がある。

１、　　Ｋ、Ｋｏｍｉｙａｍａ　（小宮山）、　Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｈｉｇ
ｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒＨｅａｖ
ｙ　Ｄｕｔ’ｙ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅ、　Ｓａ
ｃ、　ｏｆ　Ａｕｔ。

Ｅｎｇｒｓ、　Ｐａｐｅｒ　Ｎ１１ｇ１０９９７．　１
９８１゜２、　　Ｊ、Ａｋａｇｉ（界域）　、　Ａ　Ｎ
ｅｗ　ＡｃｃｕｍｕｌａｔｏｒＦｕｅｌ　Ｉｎｊｅｃ’
ｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＤｉｒｅｃｔＩｎｊ
ｅｃｔｉｏｎ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｓ、　Ｓｏ
ｃ、　ｏｆ　Ａｕｔ。

Ｅｎｇｒｓ、Ｐａｐｅｒ　Ｎ１８２１１１Ｊ、１９８２
゜３、　　Ｒａ１ｐｈ　Ｊ、Ｈｏｏｋｅｒ、　　”ｏｒ
　１ｏｎ−Ａ　”　Ｇａ５０ｅｎｅｒａｔ、ｏｒ　Ｔｕ
ｒｂｏｃｏｍｐｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅ、”Ｔｒａｎｓ
ａｃｔｉｏｎｓ、　Ｓｏｃ、　ｏｆ　Ａｕｔｏ　Ｅｎｇ
ｒｓ、＋Ｖｏ１．６５．１９５７．　ｐｐｓ１５−１７
゜上記文献は５本発明の範囲内に入る、すなわち。

圧力倍増器を備えた蓄圧式燃料噴射器の背景を与えてい
る。市販のディーゼル燃料系統の一読の価値ある概説が
ロバート・プレーディ（ＲｏｂｅｒｔＢｒａｄｙ）　ｔ
Ｄ　Ｆディーゼル燃料系統」、レストン（Ｒｅｓｔｏｎ
）　新（１９８１年）にある。

ディーゼル・エンジンの初期から故障が噴射ポンプとノ
ズルとの間の燃料管路に生じたつユニット式燃料噴射器
は、ポンプとノズルを結合シ、高圧管路をなくして、問
題に対する解決法を与えている。。

単気筒を有する多くのティーゼルエンジ７が製作されて
おり、そのとき必要な燃料供給装置は比較的簡単である
。それにも拘らず、前記単気筒に伴なう燃料噴射器のほ
かに、燃料供給装置全体は、数多くの付加溝１戎要素を
備えている。多気筒ディーゼルエンジンの場合は、完全
な燃料供給装置が比較的複雑になる。

燃料噴射器は、一般に、ディーゼルエンジンの明らかに
最も高価な部品である。、理由は、燃料噴射器が数百気
圧もの燃料圧力を支え、機械的動作が非常に迅速に起シ
、燃仲１充填量および燃料噴射のタイミングの両方を所
望の水準の精度で制御するために、燃料噴射器機構その
ものの機械的部品を極めて精確な公差で製作しなければ
なちないがらである。

現在商業的に使われているディーゼル燃料噴射装置にお
いては、装置の制御装置は、性質が本質的に機械的であ
る。エンジンの速度および負荷条件を満足するために多
くの異なる機械的装置がエンジンへの燃料供給を制御す
るために用いられてきた。

関連の先行の米国特許には次のものがある。

アイケルバーブ（Ｅｉｃｈｅｌｂｅｒｇ）　Ｎα２，２
８５．７２５　（１９１１２年）ファルバーグ　（Ｆａ
ｌｂｅｒｇ）　　　　Ｎα２，９８５，３７８（１９６
１年）リンクス　　　（Ｌｉｎｋｓ）　　　　　Ｎαう
、１３５５．８２９（１９７４年）ルースクーム　（Ｌ
ｕｓｃｏｍｂ）　　　ＮＣ１４，２１９，１５’ｌＪ　
（１９８０年）２）発明の要約 本発明によれば、非常に高い圧力で動作して、極めて高
速にかつ正確に１燃料充填量を噴射するだけでなく、比
較的低圧の燃料供給源から燃料を供給されるユニット式
噴射器アセンブリが提供される。本発明のユニット式噴
射器には、流体増圧機、蓄圧式・燃料噴射器、および増
圧機の出力を蓄圧式燃料噴射器に接続する逆止め弁があ
る。

さらに１本発明によれば、このユニット式噴射器アセン
ブリにはまた。三方電磁弁があって、それが１燃料充填
量を増圧様に入れるように動作する。従って、電磁弁、
増圧機、逆止め弁および蓄圧式燃料噴射器は、すべてユ
ニット式噴射器アセンブリに含まれて、ディーゼルエン
ジンのシリンダヘッドに取付けるのに便利になっている
。

本発明のもう一つの重要な特徴は、１燃料充填歇の計量
が制御され、ユニット式噴射器アセンブリの機構内で機
械的調節を何もしないで望むように調節されることであ
る。その代りに、計量されるべき燃料充填量を望むよう
に調節するのは、液圧式もしくは電気式に、または液圧
式手段と電気式手段の組合せによって達成される。

１燃料充填惜の計量の液圧式調節は、エンジンのすべて
のシリンダに関連するすべての噴射器アセンブリに対す
る共通燃料供給源として用いられるポンプの出力圧を調
節することによって達成される。調節をポンプの所在位
置で行なうが、エンジン全体に対するそのような調節は
、一つしか行なわれず、どのユニット式噴射器の内部で
も行なわれない。

供給圧はときどき変るので、その燃料供給源は”共通管
路“源と呼ばれない。

１燃料充填量の計量の調節を電気式に達成する場合は、
それは、電磁弁がエンジンの各動作サイクルの間開数位
置にある時間間隔を変えることによって簡単になされる
。明確にいえば、電磁弁を開放状態により長く保つこと
によって、増圧機内で強められる圧力水準がより大きく
なり、蓄圧機に送り出される燃料充填の量が増える。逆
に、電磁弁が開いている時間間隔を減らすことによって
、燃料充填量を少なくすることができる。

本発明のそのほかの特徴によれば、１燃料充填量の計量
の調節は、一部は液圧式手段により、一部は、電気式手
段によって達成される。詳しくいえば１本発明を多気筒
エンジンに適用する場合は、燃料の計量における主な調
節は、共通燃料供給源の圧力を調節することによって達
成され、一方。

電気式調節信号のタイミングの変更は、すべての。

シリンダの性能を等しくしてエンジンの全体としての性
能を最適化するように異なるシリンダに対して異ってな
されてもよい。

本発明のもう一つの特徴は、燃料噴射が生ずる時点を正
確に調節する能力を与えることである。

本発明のさらに別の特徴として、三方電磁弁および増圧
機が幣−の筐体に入っていて、構造と動作について多く
の改良さ、ｆ’Ｌ＊特徴ヲ有する改良調節モジュールが
提供される。

本発明のなおもう一つの特徴は、燃料入力部に逆止め弁
が設けられ、構造および動作様式に種々の改良点を組入
れている改良蓄圧式燃料噴射器の提供である。

調整用構成要素の不正確さまたは個々の噴射器の故障に
よる管路圧力の変動は、本装置によって自動的に修正さ
れる。特定の噴射器において燃料の流量が減るというよ
うな故障が生じたとすれば、圧力調整器からの燃料の流
量は減らされて、正しい圧力を保ち、従って、残りの燃
焼室への燃ネ・［の送出を正しく保つ。

５）発明の効果 本発明は、ディーゼルエンジンにおいて、正確な調節と
非常に高い圧力の燃料噴射のための費用効率の高い、実
際的な手段を提供する。高圧および正確な調節から生ず
る利益は、燃料経済を向上させ、排気ガスを少なくシ、
雑音レベルを下げ。

噴射装置の構成要素に及ぼす応力を下げることである。

さらに１本装置は、非常に簡単であって、現在の電子技
術のもつ可能性を十分活用できる。

単一電気信号をユニット式噴射器にカロえることで噴射
が開始される。その後、噴射が迫力口の信号を何も加え
ないで止る。第２の信号なしに終りにする機能は、本装
置に固有のものである。

本発明の特定の利点は、噴射される燃料充填の量がエン
ジンの速度に無関係なことである。

４）装置の構成 第１図を参照すると、４気筒ディーゼルエンジン用の完
全な燃料供給系統が図解形式で示されている。

燃料供給タンク１０から液体燃料の；フィルり１１’に
通してエンジン・カムシャフト１う（図示なし）から機
械的に駆動されるポンプ１２によって汲み出される。ポ
ンプ１２は、連続流型のものであって、比較的連続的で
あるが調節可能な圧力を発生する・ポンプ１２から液体
燃料は、安全弁１１４を通って圧力調整器１５に押しや
られる。調整器１５から液体燃料は、すべてのユニット
式噴射器アセンブリに接続されている燃料供給管路１６
に定常圧力で供給される。

四つの事実上同一なユニット式噴射器アセンフ。

りがそれらの実際の物理的外観に合せて示されている。

各ユニット式噴射器アセンブリがシリンジ゛への燃料充
填量をこのエンジンのそれぞれに関連したシリンダの燃
焼室に噴射するためにエンジンのシリンダヘッドに取付
けられることが分るであろう。

また第１図には、燃料もどり管路２０が示されている。

それは、各ユニット式噴射器アセンブリ１００からの°
ドレンとして働く。

次に第２図を参照すると、それは個々のユニツト式噴射
器アセンプＩＪ　１００の構造と動作を図式的に示して
いる。１００よす小さな照合数字は、第１図に示した完
全な燃料噴射装置の種々の特徴を識別するのに甲いられ
ていることに注意されたい。それらの数字はまた、第２
図に示したユニット式噴射器アセンブリの図式的に表わ
した部品を識別するにも用いられている。あとで出てぐ
る図面の図では、ユニット式噴射器アセンブ１月００の
実際の機械的構成が示されているが、種々の部品は、１
００より大きな照合番号によって識別されている。

第２図に図式的に示されているように、ユニット式噴射
器アセンプＩＪ　１００は、共通供給管路１６からある
圧力の燃料供給を受ける。燃料ドレン管路２０は、噴射
器アセンブリ１００がら出ている。

ユニット式噴射器アセンブリの動作は、三方電磁弁５ｏ
によって制御される。次に、その弁の動作は、電気的制
御線５７に受けられる電圧パルス５６によって制御され
る。ユニット式噴射器アセンブリは、図示してないエン
ジンのシリンダヘッドに取付けられる。ユニット式噴射
器アセンブリの機能ハ、関連のエンジン・シリンダの燃
焼室８０（破線で示されている）に燃料を噴射すること
である。

さらに詳しくいえば、共通燃料供給源は、小さな線図１
７で示しである定常圧力水準になっている。電磁弁用の
電気的制御信号は、線図５６に示しであるような一連の
ほぼ矩形波の電圧パルスからなっている。あとでさらに
詳しく説明するように、一つの電圧パルスは、エンジン
動作の各サイクルの間供給される。

電磁弁５ｏは、共通燃料供給管路１６から燃料を受ける
人口′５１を備えている。その弁はまた、共通出口５５
および燃料もどり管路２０を接続する出口３２をも備え
ている。電圧パルス３６の前縁が加わると電磁弁がオン
状態に動いて、入口３１と共通出口う５との間に流体が
通じるようになる。

同時に、出口う２には流体が通らなくなる。次に。

電圧パルスが終ると、電磁弁はオフ位置に戻され。

共通出口３３と燃料もどり出口う２との間に流体が通じ
て、燃料入口３１には、流体が通らなくなる。この一般
的様式で動作する三方電磁弁は、以前から知られている
ことが分るであろう。

流体増圧機ｌｌＯには、低圧室４５および高圧室５０が
ある。高圧室５０はまだ計量および増圧室ともいわれて
いる。計量ダクト１８は、燃料供給管路から直接に逆止
め弁１つを介して計量室５０につながっているので、燃
料の供給が常に計量室になされている。

第２図の図式図では、電磁弁の共通出口３３と低圧室ｌ
Ｉ５との間に接続された管路５５には両方向に矢印がつ
いている。この管路とそれの矢印１は、燃料が各エンジ
ンサイクルの一部分の間電磁弁から低圧室に供給されて
、そのあとでその低圧室から電磁弁に逆に流れるという
交互の動作を図式に示している。さらに明確にいえば、
電磁弁が電圧パルス３６によって作動されたとき、燃料
が燃料供給管＠１６から入口う１を通って１次いで電磁
弁５０の内部、弁の共通出口′５３を通って流れて増圧
機の低圧室＋１５に入る。電圧パルスが終って電磁弁が
切られると、低圧室ＩＩ５の中の燃料は電磁弁の共通出
口３５とは逆の方向に流れて、弁の内部を通って出口３
２へ行き、次いで燃料ドレンまだはもど９管路２０へ行
く。

流体増圧機ｌＩＯの低圧室４うには、最終的に燃焼室８
０に噴射される１充填量の燃料が入っていない。それの
機能は、計量および増圧型５０の内部の燃料の圧力を増
倍することだけである。本発明の意味で用いられている
”増倍する”という用語は、低圧増圧機ピストンと高圧
増圧機ピストンとの面積の比で圧力を増やすことである
。従って、各エンジンサイクルの間に１回、ある量の燃
料が電磁弁を通って低圧室４５に入り５次にその量の燃
料に含まれたポテンシャル（蓄積）エネルギーが高圧室
５０に入っている燃料の圧力を増倍するのに用いられる
。そのポテンシャルエネルギーが噴射エネルギーに変換
されて終うと低圧室１１５に入っているその量の燃料は
、燃料もどり増路２０に排出させられる。この動作はエ
ンジン動作の各サイクルの間繰返される。ディーゼル燃
料噴射装置において流体増圧機を使用することは、ルー
スクーム（Ｌｕｓｃｏｍｂ）　　の米国特許第４．２１
９．’　１５　ｌｉ号に示されている。

蓄圧式噴射ノズル７０は、７２及び７３と書かれた二つ
の別々の燃料入力をもっているものとして示されている
。入カフ３に入る燃料は、計量室５０から出口５１を経
て入口５２をもった逆止め弁６０に入る。入ロア２は、
逆止め弁６０をバイパスする回路５３を通して燃料供給
を受ける。この回路を通過する燃料の量は極くわずかで
ある。

図式的な第２図では、回路５５にある向かい合った矢印
５４及び５５は、二方向の流れが可能であることを示し
ているが、この回路５３を設けた意図は、それよりも圧
力を通じることにある。

各サイクルの間、計量室５０の圧力が増大するにつれて
、逆止め弁６０は、順方向にバイアスされた状態になっ
て燃料が高圧室５０から蓄圧式噴射器ノズル７０に入る
ことができるようにする。

この方法によって１回の燃料充填量が各エンジンサイク
ルの間に蓄圧式噴射器に入れられる。電気パルスう６が
終ると、電磁弁３０が閉じ、低圧室１ｉ５の圧力が下が
って、計量室５０の圧力も急速に減る。これによって逆
止め弁６０が閉じて、その逆止め弁を通って蓄圧器に入
る燃料の流れを止める。しかし、計量室５０と蓄圧式噴
射器ノズル７０との間には管路５３によって図式的に示
された通路を介して限られた効果の燃料圧力結合がなお
存在する。

燃料充填量が蓄圧式噴射器ノズル７０に流れ込むのがと
ぎれて、管路５２内の圧力が下がると、燃料充填量が燃
焼室に噴射され始まる。燃料は、噴霧７６として燃焼室
８０に入り、噴霧の方向（はスプレーチップ７５のオリ
フィスによって決められる。

逆止め弁６０及び並列王力路５うとを含む蓄圧式噴射器
ノズル７０の構造とその動作様式は、ファルバーク（Ｆ
ａｌｂｅｒｇ）　　の米国特許第２，９８５，３７８号
に示されたものとほぼ同様である。しかし１本発明のこ
の好捷しい実施例に関連してわかるように、本発明の蓄
圧式噴射器は、改良された動作をもたらすある新規な特
徴を与える。

第２図に図式的に示したような液圧式機構は、それが定
常動作状態に達する前に供給液体で初期燃料充填をする
必要があることが分るであろう。

先の説明においては、初期燃料充填、すなわち起動状態
が既に生じて終っており、装置が定常状態で動作してい
ると仮定した。例としてであるが。

燃料供給管路１６内の代表的な圧力は、１０５に９／　
ｃｒｌ　（１５００ｐ　ｓ　ｉ　）の程度であってもよ
い。

増圧機ｌｌＯの増倍効果は、１５以上であってもよいし
またはう程度に低くてもよい。従って、計量室５０の圧
力を約１５　ｇＫｇ／ｄ　（２２，５００ｐｓｉ）（１
０５Ｘ　１５　＝　１０７．５　）まで上げることがで
き、この全圧力を高圧式噴射器ノズル７０に伝達する。

完全な燃料供給装置を示している第１図をもう一度参照
する。マイクロプロセッサ７ｇのような電気的制御装置
誼が燃料供給装置の動作を制御するのに用いられる。こ
のあと説明するようにマイクロプロセッサは、種々の入
力信号を受けて種りの出力信号を発生する。

エンジンの吸気マニホルドの空気圧を表す入力信号が入
力線８１で受けられる。シリンダブロックの水温を表す
もう一つの信号が入力線８２で受けられる。もう一つの
入力線８３が燃料供給管路１６の圧カフＪ（準を表す大
きさを有する電気信号を供給する。入力線８４に加えら
れるなおもう一つの信号はエンジンに課せられた必要な
負荷条件を満たすためにエンジンの運転者によって設定
されるか、または制御ガバナーによるスロットルの位置
を表している。マイクロプロセッサ７８は、エンジンと
同期をとっていなければならないので。

電気信号は、例えば、パルス発振器８５をエンジンと同
期させるだめに、カムシャフト１うから得られる。パル
ス発振器８５からの信号は、入力線８６を伝わってマイ
クロプロセッサに供給される。

本発明によれば、マイクロプロセッサ７８は、−蓮の事
象が発生時間を定められて制御されるタイミングサイク
ルを実行するが、そのタイミングサイクルの持続時間ハ
、エンジンクラン°クシャフトの１回転に対応してもよ
いし、または２回以上のクランクシャフト回転に対応し
てもよい。２行程エンジンの場合には、タイミングサイ
クルは。

普通には、エンジンクランクシャフトの完全な１回転の
間実行される。４行程エンジンの場合には、タイミング
サイクルは、普通、エンジンクランクシャフトの２回転
に対応するであろう。

しかし本発明によれば、ある一定のエンジン動作状態に
対してタイミングを変えるこトニよってかなり燃料消費
を低減できる。例えば、空転していて負荷のかかってい
ない２行程エンジンがエンジンの１回転ごとではなく２
，３、または４回転ごとに燃料の噴射を開始するように
マイクロプロセッサによって定められるタイミングサイ
クルをもってもよい。同様にして４行程エンジンの場合
に、マイクロプロセッサのタイミングサイクルをエンジ
ンの２回転の整数倍に対応するように変更できる。その
ときエンジンの動作サイクルは、マイクｏ　フ、　ｏ　
セッサによって設定されたタイミングサイクルに対応す
る。

マイクロプロセッサの所望のタイ鍼ングサイクルを完全
に装置のそのユニット内で実行してもよい。代りの方法
として、望むならば、パルス発振Ｂｇ５を周波数逓倍器
として動作するようにプログラムしてもよいので、クラ
ンクシャフトの１回転コとに１パルスだけを発生するの
ではなく、ある所定の数の等間隔のパルスを含む一連の
パルスを発生するであろう。

出力線９０が圧力ＴＡ整器１５の動作を制御するのに用
いられる電気信号を発生する。次に、圧力調整器１５の
圧力設定を調節することによって燃料供給管路１６の圧
力を太きくシ、たりまたは小さくして、各シリンダの燃
焼室に噴射される燃料充填量に相応の変化をもたらす。

この圧力調整器制御機能を実行する方法とその意義をあ
とでさらに詳細に説明する。

マイクロプロセッサ７８には捷だ信号出力線９１ａ。

９１ｂ、９１ｃ、及び９１ｄがある。出力線９１ａから
供給される出力信号は、ユニット式噴射器アセンプ！Ｊ
１００ａの動作を制御し、−刃出カ線９１ｈＣ及びｄは
、噴射器アセンプＩＪ１００ｂ、ｃ及びｄをそれぞれ制
御する。線９１の一つにある各出力信号は、マイクロプ
ロセッサ７ｇの各タイミングサイクルの間一度起る矩形
電圧の波（第２図の波３６）から成っている。矩形波が
始まると、関連の噴射器アセンブリの電磁弁３ｏ（第２
図）のコイルが付勢される。電圧の矩形波（３６）が終
ると、ソレノイドコイルが電流を切られる。

出力線９１に与えられる信号は、ユニット式噴射器アセ
ンブＩＪ　１００の動作、従ってディーゼルエンジン全
体としての動作を制御するための三つの重要なタイミン
グ機能を与える。これらの異なるタイミング機能を次に
簡単に説明する。

既に述べた一つのタイミング機能は、マイクロプロセッ
サのタイミングサイクル、従ってエンジンサイクルを正
常なエンジン点火サイクルの整数倍に対応させることに
よってエンジン燃料消費を少なくすることである。

マイクロプロセッサの出力信号の第立″の重要なタイミ
ング機能は、燃焼室内の燃料噴射が関連のピストンの上
死点に対して始まる瞬間を確定することである。この特
定のタイミング機能は、電圧の矩形波が終る点によって
制御されるので、関連の電磁弁の電流を切る。この機能
はさらに詳細にあとで説明する。

マイクロプロセッサの第三のタイミング機能は。

電磁弁が付勢されている時間間隔の長さを定めることで
ある。その時間間隔の長さを電磁弁を早めに作動させる
ことによって増やしてもよいし、または遅めに電磁弁を
切ることによって増やしてもよい。この特定のタイミン
グ機能は、増圧機４０によって達成される増圧の網゛、
従ってあとでよシ詳細て説明する各噴射燃料充填量に影
響を与える。

マイクロプロセッサに実行することを要求できる第四の
タイミング機能がある。このタイミング機能は、噴射が
始められる予定の時刻に関して及び電磁弁が作動される
時間間隔の長さに関してもエンジンの各シリンダごとに
個々の調節をすることである。これはこの説明の最後の
パラグラフの゛一つでさらに詳しく説明する「微調整」
機能である。

５）ユニット式噴射器アセンブリの機械的部品の詳細な
説明 この説明は第う図ないし第１０図を参照して行われ、番
号のついだパラグラフを含む。

パラグラフ１．　電磁弁３ｏ（第う図）は、独立にまと
められている。それは本願と同じ所有権に属する米国特
許願第１７２．６６１号（１９１１！０年６月１６日出
願）に記載されている。この電磁弁装置は、二、三の例
外を除いて中心縦軸のまわりに同心的である。一つの例
外は、付勢コイルの周囲の一部分に接続するリード線５
７である。もう一つの例外は、それぞれのボール弁３１
ａ。

３２ａに関連した二つの横方向通路う８、うつ（第５ａ
図及び第９図）である。これらの図面に示されているよ
うに、それらの通路は垂直に配置されているが、そのよ
うな配置は必要ではない。

パラグラフ２　構造の次の部分は、制御モジュールのだ
めのブロックまたはベース部材１１０である。それは第
う、４．５ａ、６及び９図に示されている。第５ａ図に
示されているように上部穴３２は、燃料もとシロである
。左にある穴は。

燃料供給口３１である。！、た電磁弁３０が挿入される
右側にねじの付いた穴があり、電磁弁は簡単にねし入れ
られて、所定の場所にしつかシ保持される。三つの０リ
ングがソレノイドをブロック内に密封する助けをしてい
る。電磁弁体う５にある肩は、ブロック１１０の中に電
磁弁を位置決めするのに肩１１０ａにもだれかかる。燃
料入口の穴う１は、電磁弁３０を受けるブロック１１０
内の空洞と同心である。従って、入ってくる燃料（笹、
電磁弁の端に直接ぶつかって流れる。電磁弁の空洞の下
には、垂直に下方に伸びている三つの通路がある。第５
ａ図に示した最も左にある穴は計量ダク）ｌ１ｇである
。中間にある穴は、流体増圧機の低圧室に接続された共
通出口５３である。右側にある穴はあとで説明するよう
に増Ｂ［の正しい動作を確実にするためのドレンオフ管
路まだは通路１２０である。また、ブロック１１０には
、′横断通路３ｇと出口通路３５との間を連絡する環状
穴１２２と横断通路うつとドレンオフ管路１２０との間
を連絡する環状穴１２１１が形成されている。

パラグラフ５　ドレンオフ管路１２０には。

逆止め弁１２１があり、詳細な構造は第９図に示した逆
止め弁１１９のものと類似である。この構造は、ばねと
保持キャップと全備え、保持キャップはブロック１１内
の穴にプレスばめによって保持されている。

パラグラフ４．　第６図は、制御モジュールのブロック
またはベース部材１１０の断面図を示しているが第５図
と比べると９０回しである。第６図に見られる制御モジ
ュールの完全な潤滑回路には最上部にある潤滑口１２５
、その潤滑の下にある逆止め弁１２７及び増圧機の大形
ピストン１５０と小型ピストン１１１０にそれぞれ至っ
ている１対のダク）１２８．１２９がある。第６図にだ
け完全に示されている潤滑回路は本装置の随意選択的特
徴である。その機能は、ある種の燃料の場合、摩擦を減
らすほかにまたピストン１３０及びｌＩ４０を通る燃料
油の漏れを阻止する働き全もする。

パラグラフ５．　　流体増圧機の大形ピストン１３０及
び小形ピストン１１１０は、第５ａ、６．７及び９図に
示されている。大形ピストン１３０は中空で、コツプを
逆さまにした形をしており。

室１１１５に形成された円筒形穴の中を軸方向に移動す
る。小形ピストンすなわち棒１４０は、それ用の穴の中
を軸方向に動く。同心と心合せの問題を避けるために、
二つのピストン部材は、固着されないで、殆んど常に接
触状態の捷まになっている。ベース部材またはブロック
１１０には増圧機の大形ピストン１′５０のための室１
４５があるとともに、前述の潤滑油を運ぶ室１１１５に
沿って作られた環状溝がある。

パラグラフ６、　　小形のブロック１１１が制御モジュ
ールの大きなブロック１１０の直下にかつ固くつき合わ
せて置かれている。第５ａ、６．７及９図参照。棒すな
わち小型ピストンが往復運動する軸方向の穴１．１２に
はまた１種々の図に見られる環状潤滑溝１２９ａがある
。第５ａ図に示されるブロック１１１には、計量ダク）
　１　、ｌ　８　ａ及び逆止め弁１１９も入っている。

ダク）ｌｌｇａは、ブロック１１０内のダクト１１８を
ピストン１１０の下の室１５０と連絡させるように配置
されている。

パラグラフ７、　　計量ダクト内の逆止め弁１１９の詳
細な構造は第９図に示されている。

パラグラフ８　　ピストン１ＦＩＯの下の室１５０は、
計量及び増圧室を構成する。（第５ａ図参照）座金１５
１が計量室の下端に取付けられている。ブロック１１１
には計量室と同心であるが直径がそれより広い凹所があ
って座金はその凹所にはまっている。座金には計量室よ
り幾らか直径の小さい中心穴がある。計量ダク）１１８
ａは座金のすぐそばで計量室１５０に合している。

パラグラフ９．　　第５ａ図にのみはっきり示されてい
る合わせピン１５５が計量タークトの二つの部分１１８
と１１８ａが互いに完全に連絡するように制御モジュー
ルの二つのブロック１１０と１１１の位置を確実に合わ
せる。同じ合わせピン１５５は、ブロック１１１の下に
もわずかな距離伸びて蓄圧器１６００本体の上端に入る
長さのものである。この合わせピンはあとで述べるもう
一つの合わせピンと協動して蓄圧式噴射器アセンブリの
長さ方向の軸に対するスプレーオリフィスの正しい回転
位置を確定するのに必要である。

パラグラフ１０　　いま簡単に説明した部品は、制御モ
ジュールの部品のすべてである。二つのブロック１１０
と１１１を結合している六角ナツト１５７は、以下に説
明する。

パラグラフ１１　　蓄圧器本体１６０の上端にある円筒
形穴の中には、はねセパレータ１７０が入っている。こ
のはねセパレータ１７０を保持する穴の直径はそのセパ
レータをぴったり受ける寸法になっており、穴の端には
平らな肩があって。

ばねセパレータ１７０が環状の密封接触を保つことかで
ｊるようになっている。このばねセパレータ１７０の長
さは、蓄圧器本体の空洞の中に挿入されるとき、それが
蓄圧器本体１６０の端面と同じ高さになるようなもので
ある。従って、ナツト１５７が蓄圧器本体１６０をブロ
ック１１１に押つけて締めるとき、ばねセパレータ１７
０は、それが蓄圧器本体自身の一体部分であるかのよう
に蓄圧器本体１６０の内部に堅固に固定される。

パラグラフ１２　　はねセパレータ１７０より小さいが
、形が類似のＴ形弁１８０がはねセパレータ１７０に対
して逆さの位置で、はねセパレータ１７０内にゆるく挿
入された状態で第５ａ、７及び９図に示されている。ば
ねセパレータ１７０とＴ形弁１８０との間の半径方向の
すき間は約０、２５１ｊ論（０，０１０インチ）あって
燃料がこのＴ形弁のまわりを下に流れることができるよ
うになっている。このＴ形弁１８０の上すなわち端壁に
は、ニードル弁部材１９０の上端を受ける中央穴１８５
がある。この穴１８５の直径は、約５１Ｍ　（０，１２
２インチ）である。ニードル弁１９００針とＴ形弁１８
０との間に相対的な滑りが生ずるが、二つの部分間のす
き間は最小に保たれている。Ｔ形弁の上面、すなわちカ
ップの底、には第５ａ、７及び９図に明瞭に示されてい
る凹所１８７がある。

パラグラフ１５　座金１５１を貫通する中央、穴１５２
がニードル弁部材１９０の上端より直径が小さいもので
あることは、座金１５１がニードル弁部材１９０の止め
具またはバンパとして作用するので重要である。中央穴
がニードル弁が入ることのできる大きさであったとすれ
ば、座金はその機能を果たすことができなかったであろ
う。もう一つの寸法関係は、ニードル弁の上面にある凹
所１ｇ７の深さと座金１５１の厚さとの関係である。こ
の凹所の深さは、座金の厚さより小さくして、凹所１８
７の直径が座金１５１の直径より大きいために座金がそ
れの凹所からずれた状態にならないようにしなければな
らない。凹所１８〜７の直径が大きい理由は、Ｔ形弁の
上部川辺表面に比較的中の狭いリップが必要であるから
である。狭いリップ１８２（第７図）は、Ｔ形弁を閉じ
たときこの装置の汁力が高くなることを確実にして、ブ
ロック１１１の底面と有効な密封を行う、この実施例に
おいては、Ｔ形弁全体の直径は、約９７８ｍ＋　（０，
３８５インチ）であり、一方密封すツブの半径方向の厚
さは約０．５５３　＋ｏ＋　（０，０２１インチ）であ
る。

した小形ばね２００は、同じ機構の一部分としてＴ形弁
と協力して作用する。これは小さな力を加える比較的軽
いばねである。その下端は、ばねセパレータ１７０にあ
たり、その上端はＴ形弁部材１８０の水平壁の下面にあ
たっている。

パラグラフ１５．　　　次に第５ａ、第５ｂ、７゜８及
び９図に示したニードル弁部材１９０’（５参照する。

蓄圧器チップ１６５が蓄圧器本体の下端の延長部になっ
ている。ニードル弁部材１９０は、蓄圧器の殆んど全長
にわたっている一体部材である。ニードル弁部材１９０
の下端にある半球面１９２が第８図に示すように半球上
の弁座１６６に係合している。ニードル弁部材１９０の
弁面１９２の半径は弁座１６６の半径よりわずかに小さ
く保たれている（１％程度小さい）。ニードル弁部材１
９０は弁面１９２が形成されている下端とその上端近く
に取付けられている環状フランジ１９５（第５ａ図）を
除けば、その長さ全体にわたってほぼ一様な直径の棒で
ある。しかし、弁座１６６のところでのニードル弁部材
の直径は、フランジ１９５より上の直径より小さいこと
が不可欠である。（第５ａ図参照）これは燃料噴射が始
まろうとするとき、ニードル弁１９０をその弁座から引
上げるためにニードル弁１９０にかかる有効圧力を作る
のに必要である。ニードル弁部材の蓄圧器本体に対する
長さもまだきわめて重要である。すなわち、第５ａ及び
５ｂ図に示すように、弁部材１９０を蓄圧器本体の最下
端でその弁座１６６に据えるとき、ニードル弁部材の上
端１９１４が前述の座金１５１の下方にわずかな距離前
れて位置する。この距離は、この好ましい実施例におい
ては約４．０６　Ｍ　（０，０１６インチ）である。

パラグラフ１６．　　　次に第５ａ図のみに示されてい
る下部座金２０５を参照する。蓄圧器本体１６０はニー
ドル弁部材１９０の環状フランジ１９５が取付けられて
いるすぐ上の点で内部の穴の直径が変化している。その
直径の変化によって蓄圧器本体内に環状肩１６１ができ
る。下部座金２０５は、ニードル弁部材の環状フランジ
１９うにのっている。蓄圧器本体１６０とニードル弁部
材１９０の環状フランジ１９５との間には十分なすき間
がある。座金２０５と蓄圧器本体との間にもすき間が保
たれている。このすき間は、液体燃料がニードル弁部材
及び座金の周囲のあらゆる点で下に流れられるようにす
るために必要である。

パラグラフ１７．　　　第５ａ、７及び９図に示した大
形ばね２１０が下部座金２０５とはねセパレータ１７０
との間にわたって伸びている。それは通常ニードル弁部
材をその弁座に固定している。

大形ばね２１０は、Ｔ形弁に関連した小形ばね２００よ
りずっと大きなばね力をもっている。小形はね２００は
、Ｔ形弁を通っての圧力降下を減らすために小さいので
ある。

パラグラフ１８　　第う図及び第５ｂ図の蓄圧器チップ
１６５がその弁座１６６及び燃料噴霧１７６のだめのノ
ズルオリフィスとして作用する代表的な通路１７７と共
に第８図に拡大した形で示されている。

第５ｂ図にだけ示されている。それは、蓄圧器チップ１
６５を蓄圧器本体１６２に所定の回転位置で保持し、そ
の結果、噴霧オリフィスの正しいアラインメントが確立
される。

５図に示され第５ｂ図に断面図が示されている。

それは上側の大形六角ナツト１５７と同様にして作用す
るが５三つではなく二つだけの本体部材を固定するだけ
である。

噴射器モジュールは、制御モジュールと別個のユニット
として製作されるように設計されてい；ｂ。

６）電磁弁の動作 第５ａ図を参照すると、電磁弁う２にはエンジン動作の
各サイクルの間矩形彼電耶パルス３６の一つを受けるコ
イル巻線５１１がちる。コイル３１１を付勢すると、電
磁プランジャー５１１ａが左へ短距離移動する。第５ａ
図に示したプランジャーの位置は、その最も右端すなわ
ち外側位置でありそれは三方弁の閉じだ位置であると考
えられる。

プランジャーが第５ａ図に示した位置にある場合、入口
３１に入る液体燃料は、電磁弁の内部に入ることができ
ないが、それはその弁座にのっているボール３］、ａに
よって燃料が止められているからである。入口３１にか
かる供給圧力は、ボール３１ａがその弁座に押付けられ
たままになっていることを確実にしている。従って、入
口う１とドレン口５２または共通出口ううのどちらかと
の間に液体の流通はない。

同時に、プランジャー延長部３１１ｂを介して据えられ
たボール３１ａは、ボール５２ａｉその開位置に保持し
て、それの対応の弁座から引離している。従って、共通
出口３３にあるかもしれない液体燃料は、ブロック１１
０の環状スペース１２２を通して電磁弁の惰断通路う８
の中と弁体の中心コアの縦方向とボール３２ａのまわり
とに自由に流れる。その点から流体は弁の横断通路３つ
と。

次にブロック１１０内の環状スペース１２４．従って流
体ドレン口３２に流れ込む。ボール３２ａの外周のまわ
りの四点にある指は第５ａ図に示すようにボール３２ａ
の運動全制限する。従って。

弁の横断通路３８と横断通路３つとの間に流体が流れら
れるようにするこれらの指の間には空間がある。

電磁弁が付勢された開位置が第９図に示されている。入
口３１に入る燃料は、こんどはボール３１ａの周りを流
れて横断通路３８に入り、環状スペース１２２全通って
共通出口５３に入る。同時に、ボール３２ａは、それの
弁座にしっかりとのって、共通出口３３とドレン口３２
との間の流体の連絡を中断する。

７）流体増圧様の動作 （第５ａ、９及び１３図） 一般に、共通供給管路１６からの液体燃料は、各エンジ
ンサイクルの一部分の間電磁弁う０によって共通出口５
３に入れられる。次に燃料は、第９図で最もよく見られ
るように低圧室１１＋５に流入する。低圧室１１↓５を
燃料で満たすことによって大形ピストンすなわち低圧ピ
ストン１３０を下方に動かす。次に、この運動は、長棒
すなわち高圧ピストン１ヰ０を強制的に下方に動かして
、ピストン１１１Ｏの下の計量室１５０（第５ａ図）の
体積を小さくする。

電圧パルスが終って電磁弁が第５ａ図に示すような閉位
置に戻ると、動作は次の通りである。共通管路の圧力に
なっている液体燃料は、供給管路１６から計量ダクト１
１８を通り、逆止め弁１１９を通って計量室１５０に流
入する。この圧力は。

長棒すなわちピストン１１１Ｏを上方に動かす力を長棒
１１ｉ０に加える。同時に、電磁弁を閉じると、共通出
口３３とドレン口３２との間の通路力；開いて、低圧室
１１ｊ５の中の燃料を燃料もどり管路にドレンさせる。

燃料もどり管路内の圧力は、ゼロまたは基準レベルにあ
るので、ピストン１５０及びＩＬｌＯの両方を第９図に
示すそれらの最低の位置から第５ａ図に示すそれらの最
高の位置に戻すのに利用できる１　０５に９／ｄ（１５
００ｐｓ　ｉ　）の有効圧力差（共通供給圧力）がある
。

大形ピストン１３０の中空内部は、大形ピストン１３０
と小形ピストン１１＋Ｏを通る漏れに備えて、燃料（ま
たは前記潤滑回路が用いられる場合潤滑油）を受ける大
きな内部スペースとなっていることがわかるであろう。

一連の通路１２０によって、このスペース捷たけ室から
ブロック１１０の下縁を通ってブロック１１０の環状ス
ペース１２４に至って燃料ドレン管路に入る連絡ができ
る。この一連の通路がなければ、ピストンの水力学的固
着が生ずるであろう。第５ａ及び９図に示された逆止め
弁１２１は、液体が反対方向に流れるのを防ぎ、増圧機
の有効性を保持している。従って、ドレン管路１２０．
逆止め弁１２１及び環状スペース１２４の共同作用によ
って、低圧室１１１５の内部に液体が全く溜らないよう
になっている。

本発明による流体増圧機のほかの特徴が潤滑溝１２８ａ
及び１２９ａを備えていることにある。

溝１２８ａは、大形ピストン１３０’！ｉ７取り囲み。

溝１２９ａは、小形ピストン１１４０’ｉ取り囲んでい
る。高粘度の潤滑油またはグリースが第６図に示す口１
２５に入れられると逆止め弁１２７及びダクト１２８，
１２９を通ってそれぞれの潤滑溝にまわる。この構成の
目的は、流体増圧機のピストンの往復運動に対する潤滑
を行うだけではない。

多分さらに重要な追加の目的は、潤滑溝を通るディーゼ
ル燃料の漏れを防止するかまたは非常に少なくすること
である。燃料漏れの防止または低減は、潤滑油が液体燃
料の粘度よりずっと高い粘度をもっているので達成され
る。

８）計量室の動作 高圧室ピストン１１１０が第５ａ図で示されるような最
も上に上がった位置にあるとき、計量室１５０は液体燃
料が一杯に入っている。ピストンｌｌｌ０が上方に動く
につれて、圧力を受けている燃料が燃料供給管路１６か
ら入口３１及び計量ダクト１１ｇ’ｉ通って逆止め弁１
１９を通過して計量室に流入する。しかし高圧ピストン
が下方に動き始めると、ボール弁１１９が着座して密封
を行い、液体燃料が計量ダクト１１８から逆方向に流れ
出ないようにする。従って、管路圧力（約１０５Ｋｇ／
ｄ）の選択されたまだは所定の量の燃料が計量室１５０
に捉えられる。

増圧機の次の動作の間に、計量室１５０の圧力は大形ピ
ストンの圧力に大形ピストンと小形ピストンの面積比を
掛けた圧力に等しい圧力まで犬きく増大される。計量室
１５０の体積は、圧力の増大につれて減少する。代表的
な値として、計量室内部の燃料の圧力の大きさを１５倍
だけ増やすことができる。

次に本発明のこの好ましい実施例の動作を例示している
第１３図を参照する。第１３図に示すように　０　ミＩ
Ｊ秒においてまだは電磁弁３０が開く直前に、計量呈す
なわち増圧室１５０内の圧力が約１５０　Ｋｇ／　ｔｙ
ｄになっている。電磁弁う０が開くと、この圧力水準が
急速に約１．１２０に９／Ｃ１Ｔｔ（６０００ｐｓｉ）
　’ｔで上昇する。増圧室の動作がさらに続いて低圧室
１１４５に追加の液体燃料が流れ込むと、計量室内の圧
力水準が約１５ヰ７にり／Ｌｌｌ！　（２’２，０００
ｐｓｉ）　　まで上昇する。この動作は、約９ミリ秒の
時間にわたって生ずる。第１５図に示すように。

計量室内の圧力が約ｌ＋２０に９／７（６０００ｐｓｉ
）に達すると、Ｔ形弁が開き、続いて燃料が蓄圧器内に
移ることが圧力増加の割合が減っている原因になってい
る。計量室内部の圧力の上昇及び上昇割合は、燃料の圧
縮率の関数であり、この燃料の圧縮率は、正確に直線的
でないので、計量室内の圧力増加もまた直線的でない。

９）　Ｔ形弁及びニードル弁の動作 （第５ａ、７及び９図） Ｔ形弁とニードル弁の運動は互いに一定の順序関係をも
っている。最初の位置は、第５ａ及び７図に示すように
なっており、両方の弁が閉じている。すなわち、Ｔ形弁
は、リップ１８２がブロック１１１の下面との間で密封
を行うように一番上の位置にある。同時にニードル弁部
材１９０は、その弁面１９２が第８図に示すように弁座
１６６にのるように最も下がった位置にある。

生ずる予定の順次の動きの最初は、流体増圧機によって
計量室１５０内の燃料の圧力を前述のように、そして第
１３図の曲線で示したように急速に上昇させることであ
る。計量室１５０内の圧力がＴ形弁にかかるばね荷重と
密封リップ１８２の幾何学的形状との両方に起因する量
だけ蓄圧器内の圧力を超えるとＴ形弁が開く。これはほ
ぼニードル弁部材１９０の閉じる圧力（約ｕ’　２０　
Ｋｇ　／　ｃｌ　）である。前述のように、ここでは、
燃料系統がすでに燃料を充填されていること及び説明が
定常状態ベースでの装置の継続動作についてのものであ
ることを仮定している。二つの弁の第二の順次的位置は
、Ｔ形弁が開いている位置であり、ニードル弁は、第９
図に示すように閉じたままである。

第９図の矢印で示すように１次に液体燃料がＴ形弁部材
１８０の周囲の縁の周りを下に流れて、蓄圧体すなわち
筐体の中央穴に入る。

次に起る動作は、Ｔ形バルブを閉じることであり、二つ
の弁部材１８０及びｌ　９　ｏ＠第５ａ、５ｂ１．７及
び８図に示すようなそれらの最初の位置に戻す。この動
作は電磁弁３ｏを切ることによって生じ、その結果とし
て低圧室１４５と次に目量室１５０に圧力降下を生じさ
せる。

弁の位置は前と同じであるが、蓄圧器の内部の状態はこ
んどは著しく異っている。すなわち、蓄圧器本体または
筐体の内部は追加量の液体燃料で充填されて、その内部
の圧力を約１１２０にり／ｄ（６０００ｐｓｉ）から約
１５４７　Ｋｇ　／ｃｌ　（２２，０００ｐｓｉ）に上
昇させている。その結果、蓄圧器内部に作用する差圧は
、ニードル弁部材１９０を弁座１６６から引上げさせる
。この作用は先行技術において周知であるけれども、こ
こで簡単に要約しておく。

フランジ１９５の下のニードル弁１９０の直径は、その
フランジの上方の直径より小さい。前述の差のある二つ
の面積に作用する内部流体圧力がニードル弁部材に上方
に向かう正味の力を作る。

その力は、大形ばね２１０の力に打勝つに十分でなけれ
ばならない。なお、それはニードル弁部材の上端面１９
１１に作用する液体圧力の力に打勝つに十分でなければ
ならない。これに関連して、ニードル弁部材（図式的に
は第２図の逆止め弁６０）の上端に起る圧力変化を図式
的に例示している第２図の向き合った矢印５４及び５５
を参照する。

差圧はニードル弁をその弁座から引上げるに十分なので
、ニードル弁の上方への運動が生じて燃料の噴射がスプ
レィチップ１７５の穴１７７を通して始まる。

燃料噴射は工ないし１５ミリ秒の間起る。蓄圧器内の内
部圧力はばね２１０の力及びその他の設計要因に従って
設計された閉鎖圧力（約１１２０に９／ｄ）まで迅速に
下がる。次にニードル弁部材１９０はその閉位置に戻る
。ニードル弁部材１９０の球面密封面１９２は球面弁座
１６６に再び結合して着座応力が二つの面１９２と１６
６　ト（７）間（７）前述の寸法関係によって最小にさ
れる。二つの弁部材は、再び第５ａ及び７図に示すよう
にその最初の位置にある。

さらに詳しくいえば、Ｔ形弁の開く動作は次のようにな
っている。計量室１５０内の圧力を凹所１８７、すなわ
ち、Ｔ形弁部材１８０の全体の断面積からニードル弁部
材１９０の入っている穴の直径１８５と周囲のリップ１
８２との面積を引いたもの、に加えられる。蓄圧器内の
圧力は、′ｒ形弁部材１８０の面積から穴１８５の面積
を引いたより大きな面積に作用する。従って、計量室１
５０の圧力は、最初に小さい方の面積に加えられて、や
はりばね２００の力に打勝たなければならない。

弁が開いたのちは、ばねの力だけに打勝てばよい。

ニードル弁の動作はその特定な構成のために自動センタ
リングである。すなわち、ニードル弁の上端は、ばねセ
パレータ１７０の中の穴にゆるくはまっている。同様に
、Ｔ形弁部材１８０もばねセパレータ１７０の中にゆる
くはまっている。同時に、ニードル弁の上端面１つ１１
はそれの上方にある座金１５１またはブロック１１１の
下面によって横方向に少しも拘束されていない。従って
、ニードル弁がその常時の閉位置に戻ると、それは蓄圧
器の下端にある弁座１６６に自動的に心がきて、ニード
ル弁部材の上端部分は下端と一線になるために必要など
こにでも自動的に位置が決まる。

ニードル弁がこのように働くことができるようにするの
はニードル弁の上端にある支持機構である。

ニードル弁動作の重要な一つの特徴は、それがばね２１
０の力によってだけ閉じられることである。弁面１９２
は、弁座１６６よりわずかに半径が小さいので、閉じる
作用が迅速かつ円滑に生じて弁部品の摩損が最小限にな
る。

１０）ユニット式噴射器アセンブリの動作本発明による
ユニット式噴射器アセンブリの動作は、第２図の図式的
線図に関連して一般的表現で既に説明した。

ユニット式噴射器アセンブリの好ましい実施例の特定な
機構をそれの詳細な図面に関連して説明したいまは、５
７０Ｏｒｐｍでの装置の実際の動作の例を示す第１２及
び１３図を参照するのが適当である。

第１２図に示すように、電圧パルス３６によって電磁弁
が開くが、約３０ミリ秒の遅延ののちである。入口３１
から燃料が中に流れ込んで燃料の圧力が始めにやや急速
に上昇するが１次いで流体増圧機の大形ピストン１う０
を下方に動かすことに仕事を行う必要があるので、もつ
とゆっくり上昇する。従って、第１２図に示すように、
増圧機のピストンがそれらの移動範囲をずっと移動する
とき、低圧室１１１５の圧力は、供給圧力（約１０５Ｋ
ｇ、／ｄ）のレベルまで上昇する。この動作が終る直前
に、電圧パルスが終って、約２５ミリ秒の遅延ののちに
電磁弁が閉じる。

電磁弁が閉じるとＴ形弁が閉じる。高圧室１５０の圧力
は、ニードル弁の上端面１９１１に加わる圧力でもある
が、急激に落ちる（第１２図参照）。

蓄圧器の圧力は急激に落ちるが、高圧室の圧方程ではな
い。これらの二つの圧力の間の差は、ニードル弁部材に
加えられて、それを大形ばね２１０の力に抗して上方に
１駆動する。第１２図の上部近くにニードル弁部材１９
０の実際の動き捷たけ変位が示されている。そこに示さ
れているように。

二−ドルノ最大変位は、０．１１０＋ｏ＋（０，０１６
インチ）を少し超えるだけであり、それがニードル弁部
材の上端とニードルの運動全制限するバンパーとして作
用する座金１５１との間の間隔である。

ニードルがほんの少し変位するだけで燃料がオリフィス
を通って完全に流れ始めるのに十分である。

第１２図の一番上の曲線は、燃料がエンジンシリンダー
の燃焼室に噴射される速度の例を示している。

１１）噴射のタイミング 燃料噴射のタイミングは、電圧パルス３６の終りによっ
て設定され、そのパルスが終ると電磁弁３０が約２３ミ
リ秒の前述の遅延ののちに閉じた位置に戻る。しかし電
磁弁が機械的に閉じると燃料の噴射が殆んど直ちに生ず
る。

燃料噴射が完了するのに必要な持続時間は装置の種々の
設計定数によって変る。噴射の完了は何らかの外部源か
ら時間を調整されるすなわちＩＩＪ御されるのではすく
、ユニット式噴射器アセンブリにもたせた特性によって
定められる。

１２）燃料充填量の調節（制御） ひとたび燃料系が燃料を充填されてエンジンが定常速度
と負荷で作動していると、ユニット式噴射器アセンブリ
は、第１２及び１３図の曲線によって示された釣合った
状態に従って動作する。すなわち、各燃料充填量の噴射
ののちに、蓄圧器内部の燃料圧力は、その蓄圧器に対し
て設計した残留圧力レベルに戻る。流体増圧機の次の作
動のときには、高圧室の圧力がその残留圧力レベルに等
しくなってそれかられずかに残留圧力レベルより大きく
なって初めて、Ｔ形弁が開いて追加の燃料が計量室から
蓄圧器に入ふ。

この動作状態の間、指定圧力における体積に関して選択
された量を有する燃料充填量が計量室から蓄圧器に移さ
れる。例えば、代表的な１回の燃料充填量は大気圧で３
０ｍ＋ｎである。この燃料充填の量は計量室１５０と安
全弁１１９との間に伸びる計量ダク）１１ｇ’ｂ及び計
量室１５０に保持された燃料の合計量よりわずかに少な
い。この所定の燃料充填量が蓄圧器に入ると、そｎは蓄
圧器に含まれた燃料の合計量全豹５％だけ増やすことが
できる。これは燃料の圧縮性によって可能にされる。例
えば、蓄圧器の内部容積は、７　ｏ　ｏ、　（従って５
％は７００　ｘ　０．０５　＝　３５鰭）であってもよ
い。流体力学的に釣合っている動作状態が達成されたの
で、蓄圧器から燃焼室に噴射された燃料充填の量は殆ん
ど正確に計量室から蓄圧器に移された量と同じである。

エンジンのパワー及び速度またはそのいずれかを変える
ことが必要なとき、積極的な制御を行わなければならな
い。本発明に従えば燃料充填の量のそのような調節を行
う好ましい方法は、供給圧力レベルを調節することであ
る。この動作は、電気的制御製蓋７８と管路圧力調整器
１５に信号を運ぶ出力線９０とに関連して前に説明した
。燃料充填の量はまた流体増圧機が動作する時間間隔の
長さを変えることによって調節することもできる。

すなわち、電圧パルス３６のスタートを進めたり遅らせ
たりできる。一般に電圧パルスが噴射の起るべき時刻よ
りエンジンサイクルのかなりの割合の時間先だって立上
って、増圧機が計量室１５０の圧力を少なくとも数ミリ
秒の間高める。第１１図を参照するとそこには実線と破
線との組合せが電圧パルス３６の開始点が調節を受ける
必要のあることを示している。それに関連して、第１２
図の特定の例から、増圧機のピストンがその最大変位に
達するのに約９ミリ秒の時間間隔が必要で、低圧ピスト
ンがその最初の位置に戻るのに約１０ミリ秒の時間間隔
が必要であることに気付くであろう。低圧室１４５の流
体圧力は、大形ピストンがその最初の上方の位置に戻る
まで低圧状態を続け、次に低圧室１１１５及び共通出口
３３の圧力がゼロに落ちる。式噴射器アセンブリの能力
を利用していないデッドスペース、すなわち使われない
時間間隔がエンジンサイクルの中に出てくる。この使わ
れない時間間隔を増減することもまた電磁弁の開いてい
る期間を同時に増減することを意味する。この調節を電
磁弁が開いたままでいる時間の長さに対して行うことに
よって、流体増圧機が動作できる後続時間の長さを増減
できて、それによって生じる燃料充填の量を適宜に調節
できる。

管路圧力の大きさを調節することによって燃料充填量を
調節するほかに、流体の制御は燃料もど多管路に可変絞
υを置くことによっても達成できる。別の方法として、
両方の形式の調節を同時に用いることもできる。

さらに、マイクロプロセッサを用いて電圧パルスの持続
時間の調節及びユニット式噴射器アセンブリに供給され
る液体圧力の調節を望むように度合を変えて互いに組合
せて用いることもできる。

１３）エンジン性能の最適化 本発明の燃料供給製雪の固有の特徴の一つは燃料噴射器
を作動するのに必要な流体力学的動力が全エンジンサイ
クルを通じて比較的一定であり、その結果最大動力需要
が非常に小さくなることである。

前述のように、エンジンが空転しているとき。

電気的制御装置のタイミングサイクルをそれがクランク
シャフトの正常な回転数の整数倍と一致するように変え
ることができる。従って、エンジンの動作サイクルを基
本動作サイクルのほんの半分または四分の−の頻度で１
回の燃料充填量全噴射するように変更できる。これらの
サイクルは軽負荷運転に適当である。１燃料充填量が１
動作サイクルの間１回だけエンジンの各シリンダーに噴
射される。

この運転方式は燃料を節約するだけでなく排気汚染物質
の量全減らす。

本発明のもう一つの特徴は１個々のシリンダーの動作を
互いに違えて制御するために電気制御装置を利用するこ
とである。すなわち、例えば、エンジンの第１のシリン
ダーにおいて流体増圧機装置を９ミリ秒の開作動できる
が、一方策２のシリ１　　、 ンダーにおいては流体増圧機を９丁クリ秒の開作動でき
、そして第うのシリンダーにおいてはほんの８上ミリ秒
の間しか作用できない。この制御方法は共通燃料供給源
の圧力を調節することによって燃料充填量の主な調節を
遂行するほかに「微調整」作用を遂行することを可能に
する。これはシリンダーに平均のとれた動作を与えるた
めにシリンダー間のすべての違いを補償して、エンジン
動作の全体的効率及び経済を向上させる。

ＩＩＩ）制御特性 前述の基本的燃料制御方法は、ニンジンを調速する機能
を行うのに用いられる。例えば最大速度制御は、パルス
発振器によって発生した信号と電子制御装置によって行
われる引続く動作とに応答して前述の方法のどれによっ
てでも燃料送り出しを少なくする。同様にして、パルス
発振器が電子制御装置と協動して、エンジン速度を増す
ために燃料送り出しを増したり、またはエンジン速度を
減らすために燃料送り出り、　’（ｒ　減らすことによ
って速度制御機能または速度調整機能を果すことができ
る。従って選択された最小速度またはエンジンの動作範
囲内の任意の速度を調節できる。

本発明によれば一連の電子タイミング信号が発生されて
各エンジンサイクルに１回繰返される。

アイドリングモードに移ると、一連の信号によって占め
られる時間Ｕ整数倍になるが、個々の信号間の相対的間
隔は保たれる。

１５）その他の形 多くの変形が第５図ないし第１０図に示される機構の刷
部において可能である。さらに５本発明によれば、第２
図に図式的に説明した特定の形式のユニット式噴射器ア
センブリに左右されない最適性能に対するエンジン動作
を制御する方法が提供される。

例えば、ポンプ１２は、圧力調整器１５を必要としない
可変容量圧力補償形のものであってもよい。

第１２図及び第１５図は一つの特定の条件の組合せのも
とに本発明の詳細な説明していること及び動作速度と装
置の設計パラメータとの両方を動作に対応する変更を加
えて変更することができることもわかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による４気筒エンジンに用いる燃料噴射
装置の略図、 第２図はユニット式噴射器アセンブリの一つの主な機能
的特徴を例示する回路図、 第う図は本発明によるユニット式噴射器アセンブリの側
面図、 第１１図は第う図のユニット式噴射器アセンブリの平面
図、 第５ａ図、及び第５ｂ図は第４図に示しだ断面線５−５
に沿ってとったユニット式噴射器アセンブリの断面立面
図。 第６図は第４図に示した断面線６−６に沿ってとったユ
ニット式噴射器アセンブリの断面立面図。 第７図は閉位置にあるＴ形弁を示す拡大部分断面図、 第８図はスプレィチップの拡大部分断面図。 第９図は第５ａ図の拡大部分図であるが、前方ストロー
クの間の増圧機ピストンと開位置にあるＴ形弁を示す図
。 第１０図は第９図と同様に部分図であるが、電磁弁の別
の位置を示す図。 第１１図は電磁弁に加わる電気パルスを示す図。 第１２図は第２図ないし第１０図のユニット式噴射器ア
センブリの動作サイクルを例示する波形図、 第１３図は第１２図の波形図の一部分の拡大図である。 １０−一燃料供給タンク、１５−−圧力調整器。 １９．６０−一逆止め弁、３０−〜電磁弁、ｌ４ｏ−一
流体増圧機、４５−一低圧室、５０−一高圧室、７０〜
−蓄圧式噴射ノズル、８０−一燃焼室、１０ｏ−−ユニ
ット式噴射器アセンブリ。 ＝２（ く ｆ／６．２ 〃−−−−−−　　　　−−１ 〃 アメリカ合衆国カリフォルニア 州サン・デイエゴ・サンタ・フ エ・ストリート５１４１ ０発　明　者　ロパート・エル・バークハイマアメリカ
合衆国カリフォルニア 州サン・デイエゴ・サンタ・フ エ・ストリート５１４１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　流体増圧機と、 燃料が前記流体増圧機に入るのを調節する常閉電磁弁と
   、 燃料を燃料源から前記電磁弁に運ぶ入力手段と、 蓄圧式燃料噴射器と、 前記流体増圧機の出力を前記蓄圧式燃料噴射器に結合す
   る逆止め弁と、 前記電磁弁に結合されて、所望量の燃料充填量を前記流
   体増圧機に入れるために噴射時点の十分前に前記電磁弁
   を開くためと、１回の燃料充＊量を関連のシリンダーに
   入れる噴射を開始するように噴射時点に前記電磁弁を閉
   じるための両方を選択的に作動できる電気回路手段と、 全備よるディーゼルエンジンのシｌ）　ンタ−ヘッドに
   取付けるユニット式噴射器アセンブリ。 ２、　ディーゼル燃料噴射装置において、流体増圧機と
   、 ｌ燃料充填量が前記流体増圧機に入るのを制御する電磁
   弁と。 液体撚ｌ＋を事実上一定圧力で前記電磁弁に供給する手
   段と、 蓄圧式燃料噴射器と、 前記流体増圧様の出力を前記蓄圧式燃料噴射器に結合す
   る逆止め弁と、 １燃料充填量が噴射される予定の時点よりエンジンサイ
   クルのかなシの分量だけ前に開始する事実上矩形の電気
   エネルギーパルスを各エンジンサイクルの間前記電磁弁
   に供給する手段と。 全備え。 前記電磁弁は、常時は閉じており、前記矩形パルスに応
   じて開き、それによって燃料圧力を前記パルスの持続時
   間の間じゆう前記流体増圧機の内部で高めて、前記逆止
   め弁＋ａして前記蓄圧器に燃料を移させ、 それによって前記パルスの終る。とき、前記蓄圧機に加
   わる圧力が落ちて、前記燃料充填量を前記噴射器から燃
   焼室に押し込むことを特徴とするユニット式噴射器アセ
   ンブリ。 ５　それぞれが流体増圧機と、燃料が前記流体増圧機に
   入るの全制御する常閉電磁弁と、蓄圧式燃料噴射器と、
   前記流体増圧機の出力を前記蓄圧式燃料噴射器に結合す
   る逆止め弁と前記電磁弁を制御する電気回路手段とを含
   む複数のユニット式噴射器アセンブリと。 共通で事実上一定の圧力の液体燃料を前記電磁弁すべて
   に供給する手段と、 事実上矩形の電気エネルギーパルスを前記複数の噴射器
   アセンブリのそれぞれの前記電気回路に順次に供給する
   手段と。 全備え、 関連の電磁弁が前記パルスに応じて開いて前記パルスの
   持続時間の間じゅう関連の流体増圧機の内部で燃料の圧
   力を高めるようにし。 次に前記関連の電磁弁が前記パルスの終るとき閉じて、
   １燃料充填量を前記噴射器から関連の燃焼室に噴射させ
   ること全特徴とするディーゼルエンジン用の燃料噴射装
   着。 ４、　　（ａ）　　低い一定圧カ水準を有する液体燃料
   供給源を選択する段階と。 （ｂｌ　　燃料噴射時点よりはるが前に、前記圧力水準
   にある前記燃料供給源から所望の体積のｌ燃料充填量′
   （ｉｌ−選択する段階と、ｆｃ）　　噴射前のある時間
   の間、前記燃料供給源のエネルギーを用いて、所望の高
   圧力水準に達するまで前記選択した燃料充填量に連続的
   に増加する圧力を加える段階と、 ［ａ）　　噴射時点の直前に、前記選択した燃料充填量
   に加えられた前記高圧力水準を下げる段階を、 （ｅｌ　　前記高圧力水準の低下に応じて、最初に選択
   した燃料充填量の所望の分量を選択してシリンダ内に迅
   速に噴射する段階と。 を含む、内燃機関のシリンダに所望の量の燃料充填量を
   噴射する方法。 ５、　前記燃料供給源の前記圧力水準が前記選択した燃
   料光＊量の質量を調節するために選択的に調節される特
   許請求の範囲第４項に記載の方法。 ６　前記選択した燃料充填量を加圧する時間が。 その後に到達する最大圧力水準と、そのとき噴射される
   前記燃料充填量の結果として生ずる分量を調節するため
   に選択的に調節される特許請求の範囲第４項に記載の方
   法。