JPS61106970A - 燃料供給制御システム - 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】 技術分野 本発明は、燃料供給１ｉＩＩＩｊシステムに係り、特に
圧縮点火機関に使用される燃利供給−１１１１１１シス
テムに係り、更に詳細には圧縮点火機関のためのソレノ
イド制御弁により制御される燃ｖ１供給１．ＩＩ　ａｌ
ｌシステムに係る。

背景技術 圧縮点火機関、即ちディーゼル機関への燃料の供給及び
その制御に於ては、中シリンダ又は複シリンダ型の定容
積ポンプにより、圧縮点火機関のシリンダに関連する一
つ又はそれ以上の燃料噴射装置へ燃料流の間欠的なパル
スを供給することが従来より行われている。圧縮点火機
関へ燃料を供給することに関する二つの主要な変量は、
燃＃１噴射の開始タイミング及び各シリンダへ噴射され
る燃料の噴射時間、即ち噴ｔＡ量である。従来の大抵の
ポンプに於ては、特に直接噴射機関へ高圧（即ち１００
００ｐｓｉ　　（６９０ｂａｒ　）以上）ニテ燃料のパ
ルスを供給し得る複シリンダ型のインライン燃料ポンプ
に於ては、燃料噴射のタイミング及び噴ＩＩＩの制御は
、ポンプピストンと関連しラックｊ”１１　　　□１よ
。、−０□□□１６−により行われている。また燃料噴
射の開始タイミングに対する追加の調節はタイミングカ
ムの調節により行われている。かかる燃料ポンプに於て
噴仔１タイミング及び噴（）Ｊ量を制御する能力を有す
る手段により、ポンプの複雑さ、［１、コストが実質的
に増大されている。

燃料ポンプのための機械的噴射タイミング及び噴側吊制
御装置がそれらの機能をソレノイド制御弁に置換えるこ
とによって単純化され又は排除されＩζディーゼル機関
のための秤々の燃料供給システムが近年「１１示されて
いる。かかるシステムの一つの例が米国特許第３．８５
１．６３５号に開示されている。この米…特轟１に於て
は加圧された燃Ｆ１流の間欠的なパルスを発生１°る単
純化されたポンプを使用づる燃１１供給システムであっ
て、ソレノイド制御弁の制御により、燃料流のパルスが
燃１ｐ１噴躬装置をバイパスし、又は燃料噴射装置へ供
給され、これにより噴射装置が開弁されて機関内へ燃料
が１１１射されるよう構成された燃料供給システムが開
示されている。この場合ソレノイド制御弁は常開型の６
のであり、燃料ｌ１ｌＩ制が開始される時点に於て閉弁
され、燃料が噴射される時間の開閉弁状態に維持される
ようになっている。ポンプと燃料噴射装置との間の導管
内に於Ｉ）るソレノイド制御弁、即ちバイパス弁の正確
な位置は、その閉弁によって対応する燃料噴射装置が開
かれる限り重要ではないものと思われる。

ソレノイド制御弁により制御される燃料噴射システムの
より最近の例として米国特許第４，２５８．６７４号に
開示されたシステムがある。この米国特許に於ては、単
純化されたポンプが燃料噴射弁へ加圧された燃料流の間
欠的なパルスを供給　・し、燃料噴射弁は燃料噴射のタ
イミング及び時間を制御するソレノイド駆動式サーボ弁
を含む燃料噴射システムが開示されている。燃料噴ＩＪ
４ｖＲ置に関連するサーボ弁は、通常の状態に於ては、
燃料噴射弁の互に対向する一対の圧力面に平衡化圧力を
与える作用をなす第一の位置にある。サーボ弁がその第
二の位置に駆動されると、燃料噴射弁より流体圧バラン
スが解除され、これにより大きい方の圧力に応答して燃
料噴射弁が開弁じ得るよう一５＝ になる。更に上）ホの米国特許第４，２５８，６７４月
に於ては、ポンプのポートが閉じられることににつ°（
発生された流体圧力パルスがポンプと閉弁状態の４）−
−ボ弁ど燃料噴射弁との間の導管内に於て反青し、これ
により大きい圧力の定常波が発生される液圧状況が開示
されている。サーボ弁を開弁じて燃ｒ１噴射が行われる
ようにすべくソレノイド制御弁がその第二の位置へ駆動
されると、燃料噴射弁に於ける圧力はポンプのみによっ
て与えられるｎ−力よりも幾分か高くなる。かかる現象
は、導管内の圧力パルスの反響の数が高速状態に於てよ
りも低速状態に於て高いので、速醍に依存する現象であ
ると言われている。

発明のｆｆ１ｌ示 ディーゼル機関に於ける燃焼プロセスは圧縮点火による
ものであるので、燃料が最初に噴射されたｗＲｆｆｉｌ
とその燃料が実際に燃焼し始める瞬間との間には或る遅
れが存在する。かかる遅れは一般に着火遅れとして知ら
れている。如何なる種類のディーゼル機関にも実験的に
求められる着火遅れ特性が存在する。更に燃焼されるべ
き全ての−の燃料を急激に噴射することを回避すること
が望ましい。何故ならば、全ての鍋の燃料を急激に噴射
することにより過剰に圧力が増大され、これに起因して
騒音が発生され、またｖｓ閏の部品に応力が発生され、
ＮＯｘが増大されるからである。

従ってパイロット噴射として知られている比較的少量の
燃料をまず噴射し、次いで主燃料噴射を行うことが望ま
しい。パイロット噴射の開始時点と主燃料噴射の開始時
点との間の時間が機関の着火遅れに実質的に対応してい
る場合には、パイロット噴射の燃料が燃焼し始めている
時に主燃料噴射の燃料が噴射されるので、燃料プロセス
が向上され又は最適化される。パイロット噴射を含む燃
料噴射の好ましいプログラムは、パイロット噴射より所
定の時間、即ち着火遅れに実質的に等しい時間後に主燃
料噴射が行われるようスケジュール制御するプログラム
である。

本発明の主要な目的は、圧縮点火機関へ燃料を供給する
改良された燃料供給システムを提供り”ることである。

この目的には、パイロット噴射の燃料及び主燃料噴射の
燃料の両方を機関へ供給する燃料供給システムを提供す
ることが含まれている。

本発明の他の一つの目的は、圧縮点火機関のための燃料
供給システムであって、パイロット噴射の開始時点どそ
の後の主燃料噴射の開始時点との間に所定の遅れを与え
るよう構成された燃料供給システムを提供することであ
る。この目的には、前記所定の遅れが或る特定のａ関の
着火遅れに実質的に対応するよう前記所定の遅れを与え
るよう構成された燃料供給システムを提供づることが含
まれている。

本発明の更に他の一つの目的は、直接噴射式圧縮点火機
関へ比較的高い圧力の燃料を供給し得る間欠作動型、即
ちジャーク型ポンプを使用する数段された燃料供給シス
１テムを提供することである。

この目的には、甲純で経済的な機械的構成の上述の如き
ポンプを含む燃料供給システムを提供することが含まれ
ている。

本発明は、所定の着火遅れ特性を有する圧縮点火機関へ
の燃料の供給を制御する燃料供給システムを提供するも
のである。定容積ポンプ、典型的には複プランジャ式イ
ンラインポンプが供給源より燃料を受け、燃料流の間欠
的な加圧されたパルスを発生する。導管がポンプ室より
分岐点まで延在しており、分岐点には常閉の燃料噴射装
置が作動的に接続されている。燃料噴射装置をバイパス
して燃料を流し得るよう、常開型のソレノイド制御式バ
イパス弁が導管の前記分岐点に接続された入口ポートを
有している。バイパス弁に信号が与えられると、該バイ
パス弁は迅速に閉弁し、燃料噴ｃＪＡ装置に於ける燃料
圧を第一のｌｊＩ飼装冒間弁レベルまで急激に増大させ
、これによりパイロット燃料が噴射される。次いで所定
−の液圧遅れの後、燃料噴射装置に於ける燃料圧が第一
のレベルよりも高い第二のレベルまで急激に増大し、こ
れにより主燃料噴射が行われる。導管の長さは液圧遅れ
を決定し、機関の着火遅れ時間と所定の時間的関連を有
するよう選定される。好ましい実施例に於ては、液圧遅
れは着火遅れ時、、間と実質的に対応している。

バイパス弁は開弁方向及び閉弁方向の何れにも迅速に応
答し、また制御信号の開始時点及び継続時間はシステム
の作動中に調節可能である。

ポンプにより供給される補充燃料の一部は開弁状態のバ
イパス弁を流れる燃料の逆流によって与えられる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 第１図は圧縮点火機関、即ちディーゼル機関１０のため
の本発明による燃料供給システムを示す解図である。本
発明を説明する目的で、機関１０は１シリンダ当り約１
Ｑの容積を有する４シリンダ自然吸気式中型ディーゼル
機関であるものとする。バイパス弁及び噴射装置組立体
１４へ燃料流の間欠的な、即ち周期的なパルスを与える
べく、比較的高圧の４シリンダ式インライン燃料ポンプ
１２が劃１０により駆動されるようになっている。ポン
プ１２は直接噴射が可能であるよう１５ｏｏｏｐｓ＋　
　＜約１０００ｂａｒ）もノ圧力の燃料パルスを供給し
得るものである。本発明の燃料供給システムは種々の構
成のディーゼル機関との関連で使用されてよいものであ
り、ポンプ１２はそれぞれ機関に組込まれた個々のユニ
ットポンプにて構成されたものであってもよい。

燃料は供給ポンプ１８により燃料タンク１６の如き供給
源より吸引される。供給ポンプ１８は連続的に作動する
型式のものであり、公知の要領にてポンプ１２と関連付
けられていてよく、また電気的に駆動され又は機関１０
若しくはポンプ１２よりの機械的動力により駆動される
単体のポンプであってもよい。供給ポンプ１８は約４５
ｐｓｉ（３ｂａｒ）の比較的低圧にて燃料を連続的に供
給する。供給ポンプ１８より吐出された燃料はフィルタ
２０を通過し、しかる後低圧供給導管２２へ流入する。

低圧供給導管２２は場合によっては後）雪　　　　′″
４１４６如４ドＩ、ｉ−’：ｙｅ’ｊ；に６６（７）ｔ
”１ｉｖＴ６よい。低圧供給導管２２は枝管２４により
示されている如くインラインポンプ１２内の四つのポン
プシリンダまで延在している。また低圧供給導管２２μ
対応ηる噴射装置組立体１／ｌまで延在する別個の枝管
２３を含んでいる。更に低圧供給導管２２は低圧逆１に
弁２６又はＡリフイスを経て燃料タンク１６に接続され
でいる。

ポンプ１２の各シリンダは対応する燃料導管３０の一端
を構成する出目２８を含んでいる。各燃料導管３０は対
応する噴射装置組立体１４へ燃料の高圧のパルスを供給
するに適したものである。

各燃料導管３０はパイロットパルスの始端と主燃料パル
スの始端との間に所要の液圧遅れを与えるＪ：う選定さ
れた所定の長さのものであり、液圧遅れは後に詳細に説
明りる如く機関の特性としての着火遅れに対応すること
が意図されでおり、このことは本発明にとって重要な事
柄である。

第１図乃至第３図に於て、各バイパス弁及び噴射装置組
立体１４は噴射ノズル３２とバイパス弁３４とを含んで
いる。噴射ノズル３２及びバイバ　　　　　）ス弁３／
１は図示の目的で第２図に於ては豆に独立したハウジン
グ内に収容されているが、これらは第３図に示されてい
る如く共通のハウジング内に配置されてもよく、またか
くして共通のハウジング内に収容されることが好ましい
。各バイパス弁３４は一対のポート３６及び３８を含ん
でおり、ポート３６は高圧撚Ｉｌ＋導管３０に直接接続
されており、ポート３８は低圧供給導管２２の枝管２３
に接続されている。バイパス弁３４はソレノイドコイル
４４が励磁されることにより電磁気的に駆動されるよう
アーマチュア４２と連結された弁要素４０を含んでいる
。ソレノイドコイル４４は甲−の導線４５により示され
た一対の導線を経て供給される信号電流により励磁され
るようになっている。ソレノイドにより駆動される弁要
素７１０は第２図に於て解図的に示されている如く、ば
ね４６により常開状態に置かれている。コイル７！Ｉ４
が導線４５より適当な信号が与えられることによって励
磁されるとバイパス弁３４が迅速に閉弁され、逆に電流
の通電停止の如き適当な信号によりバイパス弁が迅速に
再度開弁されるようになっている。

燃料噴射ノズル３２は、ノズルボディ５２内に収容され
、ばね５４によって弁座５６と係合した状態に付勢され
たニードル弁要素５０を含んでいる。弁室５８内の燃料
圧がばね５４の付勢力に打克つに十分な値になると、弁
要素５０は公知の要領にて弁座５６より上昇し、これに
よりノズルオリフィス６０を経て機関内へ直接燃料が噴
射される。弁要素５０を開弁駆動し機関１０へ燃料を供
給覆るための燃料は、高圧燃料導管３０の延長部３０’
　を経て弁室５８へ供給される。

第２図は対応する導管３０内を流れる燃料流の加圧され
たパルスの発生源として作用するインラインポンプ１２
内のポンプ室６２の一つを解図的に示している。燃料流
の加圧されたパルスを発生Ｊべく、ピストン、即ちプラ
ンジｐ６４がポンプ室６２内を往復動するようになって
いる。各プランジャ６４の往復動は、シャフト６７に装
着され機関１０により直接又は間接的に駆動されるカム
６６によって行われるようになっている。ポンプ１２は
その大部分が幾つかのポンプ製造会社の何れかより市販
されている型式のものであってよい。

しかしかかるポンプは、ポンプ吐出及びポンプ供給弁を
制御するための制御ラックや制御機構が必要ではないの
で、修正されなければならない。更に作動中にカム６６
のタイミングを調節する手段も必要ではない。第２図に
於ては、プランジャはそのストロークの最下端にある状
態にて示されており、低圧供給源に連通ずる導管２４へ
のポートはそれが閉ざされた状態にて示されている。プ
ランジャ６４がカム６６によって上方へ駆動されると、
後に説明する如く、燃料がバイパス弁３４を経てバイパ
スされ、又は噴射ノズル３２を経て噴射されるよう、プ
ランジャはポンプ室６２内の燃料を加圧して高圧の燃料
導管３０を経て吐出する。

プランジャ６４がそのストロークの最、に端に近付くと
、プランジャに設けられた流通ボア６８が第２図に於て
仮想線にて示されている如く供給導管２４と整合し、こ
れにより燃料が何れかの方向へ流れ得るようになる。

プランジャ６４がそのストロークの最上端にある場合に
は、流通ボア６８が供給導管２４と整合することにより
、小さい容積のポンプ室６２が燃料にで完全に充填され
、吸入スト［１−りが開始される。プランジャ６４が下
方へのストロークを開始り−ると、流通ボア６８は導管
２４との整合より解除され、これによりポンプ室６２内
に負圧が発生される。本発明の一つの局面によれば、ポ
ンプ室６２にはその出口に供給弁が設けられおらず、バ
イパス弁３４はかかる作動段階に於てｆｌｉｔ弁し、こ
れにより燃料が対応する低圧供給枝管２３を経て逆流し
、また対応する高圧燃１３＋導管３ｏを経て逆流し得る
ようになり、これによりプランジャ６４がイのストロー
クの最下端に到達した時点で対応するポンプ室６２が燃
料の完全なチャージにて充填されることが確保される。

曲型的には、ポンプ室６２内の燃料チャージの大部分く
即ち７５〜８０％）は導管３０内の上）本の如き燃料の
逆流により供給される。第１図の枝管２３に於ける実線
及び破線の矢印は、何れかの方向への起り得る燃料の流
れ（逆方向への流れが三つ、順方向への流れが一つ）を
示すために使用されている。

劃１０への燃料噴射の開始及び終了の一般的なタイミン
グは、対応する導線４５を経て対応するソレノイド制御
弁３４へ制御信号を供給する電子制御装置７０により決
定される。一般に、電子制御装置７０は速麿、負荷、温
度の如き検出された機関運転パラメータに応答し、これ
により或る予め定められた制御プログラムに従って制御
信号を出力する。バイパス弁３４は常開型のものである
ので、導線４５を経て供給される電気信号により与えら
れる制御は、一般に、コイル４４を励磁することによる
バイパス弁３／１の閉弁、及びコイル４４の消磁による
バイパス弁の再開弁を含んでいる。バイパス弁３４が開
弁されている間は、枝管２３及び高圧燃料導管３０を軽
て燃料がバイパス弁を何れかの方向へ通過１−る。枝管
２３及び高圧燃料導管３０の容量は、バイパス弁３４が
開弁している場合に該バイパス弁内を流れる燃料の圧力
がプランジャ６４がその上方へのストロークにある場合
に於ても比較的低い値となるような容量である。従って
対応する噴射ノズル３２へ通ずる導管証長部３０′内に
現れる燃料圧はばね５４のばね力に打克って噴射ノズル
を開弁させるに必要な敷居値にりも一般に低い値である
。

しかしバイパス弁３４が閉弁され、プランジャ６７Ｉが
その上方へのストロークにある場合には、導管３０及び
延長部３０′内の燃料の圧力は増大１ノ、ばね５４の付
勢力に打克ち、これにより燃料が機関内へ噴射され１ｑ
るようになる。バイパス弁３４の急激な閉弁によって発
生される流体力を無視りれば、導管３０内の燃料圧はカ
ム６６の外形にＪ：り制御されるプランジャ６４のスト
ロークににって決定される。燃料圧はプランジャの」一
方へのストローク過程に於て増大し、その増大率は噴射
ノズル３２が開弁すると僅かに変化する。

本発明によれば、対応するプランジャ６４のポンプ（、
、ｌｒ−ｉ　）スミ−ローフ過程に於てバイパス弁３４
が迅速に閉弁すると、バイパス弁への入口ポート３６に
於ｌ′Ｊる燃料の流れがすぐに停止され、その結果その
領域に於ける燃料の圧力が急激に且十分に十稈覆る。水
導管内に於Ｇプるかかる現象は「水ハンマ」として知ら
れており、本発明の説明の目的で、かかる現象を「燃料
ハンマ」と呼ぶこととする。導管３０内の燃料圧が急激
に増大することは、導管延長部３０′が導管３０の全長
に比して短く、バイパス弁の入口ポート３６に近接して
いるので、バイパス弁の入口ポート３６の領域に於てす
ぐに発生し、またしかる後まもなく噴射ノズル３２の領
域に於て発生する。かかる燃料圧の急激な上昇は、燃料
圧が噴射ノズル３２に於けるばねの付勢力に打克ら、こ
れにより機関１０内への燃料噴射が開始される程度にま
で上昇する。

更に本発明によれば、バイパス弁３４に於ける導管３０
内の燃料の圧力の急激な上昇は、導管延長部３０′が導
管３０と連通ずる接続部３０ａまで導管延長部３０＃の
短い距離に亙り伝わり、次いで導管３０に沿ってポンプ
１２の出口２８及びポンプ室６２まで伝わり、ポンプ室
６２内に於て）、、、　　　　Ｅｌｊ　ｍ　’ｉａ　ｈ
　１：　＊　＊　３０　′″’ｔＱ　Ｚ　Ｔ、　ｆＪｌ
　ｍ　／　７．　）Ｉｙ　３２”０けて戻される。バイ
パス弁３４の閉弁はプランジャ６２の圧縮ストローク中
に発生するので、第５図に示されＣいる如き圧力軌跡が
生じる。

第５図に於て、ポンプ１２のポンプ室６２の出口２８に
於ける圧力が時間の関数として破線にて示されている。

横軸は或る機関運転条件に於けるクランク角又はポンプ
カム角に置換えられてもよいが、横軸が時間である場合
の方が本発明の原理がより適正に説明される。

第５図の実線の軌跡は噴射ノズル３２に於番プる導管延
長部３０′内の燃料の圧力を示しノでいる。

ポンプ１２に於【プる圧力は、プランジャ６４がその圧
縮ス１〜ロークを開始し、バイパス弁３４が開弁状態に
維持されると、ｈ間１ｏどＩＩとの間にて非常に緩やか
に上昇する。時点ｔ１に於ては、制御信号がＩＪ線４５
に与えられ、バイパス弁３４が迅速に閉弁される。噴射
ノズル３２に於ける導管延長部３０’内、より詳細には
噴射ノズルの弁室５８内の燃料圧は１０００ｐｓｉ　　
（６９ｂａｒ　）より時点１２に於けるレベル（１１弁
の敷居値圧力ＴＩ＋　、を越えでいる）まで急激に増大
する。時点ｔｆと１２との間の遅れは、バイパス弁３４
の応答時間と導管延長部３０’の長さに比例する液圧遅
れとにより主として決定される。一般に導管延長部３０
′は比較的短い、、図示の実施例に於ては、噴射ノズル
３２が開弁する時点の燃料圧は約４０００ｐｓｉ　　（
２７６ｂａｒ　）　テあり、かカル初１１［力の燃料パ
ルスは約５０００ｐｓｌ　　（３４５ｂａｒ　）（７）
圧力を有している。その場合、噴射ノズル３２の弁要素
５０は開弁じており、燃料パルスはプランジャ６４がそ
の上方へのストロークを継続している間導管３０に沿っ
て上流側方向へ移動している状態にあるので、機関１０
の着火遅れ（ＴＯ＞に実質的に対応するよう１１１１６
１１される液汁遅れ（ＨＤ）の間に於ては、噴射ノズル
３２に於ける導管延長部３０’内の燃料圧はほとんど変
化しない。

かかる液圧遅れ１−ＩＤの時間が時点１１！より時点ｔ
ｅまでとして第５図に示されており、この時間は導管３
０のポンプ１２と分岐点３０ａとの間の長さしにより決
定される。この液圧遅れＨＤの時間は、バイパス弁３４
が急激に閉じられることによって発生された圧力パルス
が分岐点３０ａよりポンプ１２まで導管３０の長さＬを
移動し、ポンプ１２より分岐点３０ａまで導管３０の長
さＬを戻る方向へ移動するに要する時間により主として
決定される。導管延長部３０′の長さは液圧遅れＨＤの
長さには影響しない。何故ならば、初期圧力パルスが導
管延長部３０′に沿って移動している間にも初期圧力パ
ルスはポンプ１２へ向けて移動しているからである。か
くして或る特定の型式又はクラスのｍ関１０が試験され
、約１ミリ秒の着火遅れＴＤを有することが解れば、第
５図の時点ｔ２より時点ｔｏまでの液圧遅れＨＤの間隔
も約１ミリ秒であることが望ましい。負型的には、通常
の圧力状態での液体燃料媒体内に於ける圧力パルスの移
動速度は４０００　ｆｔｌ　ｓｅａ士数１００ｆｔ／ｓ
ｅｃ　　（１２２０１前後）の範囲である。従って導管
３０内に於ける圧力パルスの速度が約４０００ｆｔ／ｓ
ｅａ　　（１２２０１／ｓｅｃ　）であるものと仮定す
れば、導管３０の長さ１−は所要の着火遅れに対応する
液圧遅れを与え得るよう予め選定されてＪζい。時間、
距離、速度についての基本式Ｔ＝Ｄ／Ｖ ここに王は移動時間であり、 ■は速度であり、 Ｄは移動用１ｌｌＩｔである を使用することににす、移動時間Ｔが所望の液圧遅れを
表わす１−ＩＤに置き換えられてよく、移動用ＨＤが導
管３０の２倍の長さ、換言すれば噴射ノズル近傍に於て
発生しポンプまで移動ししかる後噴射ノズルへ戻るパル
スの往復移動距離を表わす２［に置き換えられてよい。

かかる表現を使用すれば、距離りは約４ｆｔ（１，２１
１）でなければならず、従って導管の長さＬは約２Ｎ（
０，ｇｍ　＞でなければならない。

各導管３０は同一の長さ１−を有してぃな【プればなら
ない。組成及び圧力の結果として燃料のＷ’ｉ而が変動
することにより生じる比較的僅かな変動を無視すれば、
圧力パルスの速度は４０００　「ｔ／ｓｅｃ　　（１２
２０ｍ　／ｓｅａ　）の一定値であるものと考えられる
。他方種々の型式の機関の着火遅れは約０．５ミリ秒か
ら１ミリ秒を僅かに越える範囲ぐある。かくして着火遅
れが望ましい０．５ミリ秒である場合には、導管の良さ
Ｌは約１ｆｔ（０，３Ｒ１）でな【プればならない。長
さ１が短くならなければならないほど、導管３０の各噴
射ノズルまでの長さ１−が約１ｆｔ（０，３＋ｎ　）を
越えないよう、ポンプ１２は噴射ノズル３２により近づ
かなければならない。逆に導管の長さＬが比較的長いこ
とが必要とされる場合には、このことは導管を湾曲させ
又は波形にすることによって受入れられてよい。

次に第５図に示されている如き噴射ノズル３２に於ける
燃料圧力の分析について説明する。液汁遅れが終了づる
時点１８に於ては、反射された圧力パルスが戻ること及
びプランジ１７６４により与えられる圧縮…が急激に増
大することにより、燃料の圧力が二次的に大きく増大す
る。かかる燃料圧力の二次的な増大は比較的急激ぐあり
月大きく、従つ【噴射ノズル３２に於ける燃料圧は約４
０００〜５０００ｐｓｉ　　（２７６〜３４５ｂａｒ　
）より約１２０００〜１３０００ｐｓｉ　　（８２７〜
８９６ｂａｒ）まで増大する。燃料供給の初期段階は時
点［２に於て始まるパイロット燃料パルスを与えること
を特徴としているが、上述の二次段階は機関内に於て発
生する燃焼の大部分を可能ならしめる主燃料パルスを与
えるものである。パイロット燃料パルスは機関内に於て
空気と混合され着火温度若しくは着火温度に近いｍｉに
まで昇温され、パイロット燃料パルスに続く主燃料パル
スは燃料の燃焼プロセスを最適化する。燃料の大部分は
主燃料パルスの過程に於て噴射され、燃料の約２５〜３
５％の部分がパイロット燃料パルスの過程に於て噴射さ
れる。

主燃料パルスは時点ｔ４に於てバイパス弁３４が再度開
弁されることによって終了され、導管延長部３０″及び
３０’を通過するに必要な短い時間の後、噴射ノズル３
２に於ける燃料圧は時点【６に於て約３０００ｐｓｌ　
　（２０７ｂａｒ　）の閉弁敷居値Ｔｈｅ以下に急激に
低下し、燃料噴射が終了される。ポンプ室６２に於ける
燃料圧も急激に低下するが、かかる燃料圧の低下は導管
３０の長さの結果として僅かに遅れる。主燃料パルスを
或る特定のクランク角又はカム角と或る予め定められた
相互関係を有する時点ｔ！１に於て開始させたい場合に
は、バイパス弁３４の閉弁は、時点【２が時点ｔａの所
望の瞬間よりも所定の液圧遅れＨＤ分だけ速い時点とな
るようタイミングが取られなければならない。かかる液
圧遅れＨＤは導管３０の長さＬにより決定され、時点Ｉ
Ｉの所望の時点は決定可能であり、時点ｔ３に対し実質
的に一定である。勿論これらの時点のクランク角又はカ
ム角は速度に応じて変化する。

本発明によれば、バイパス弁ａ４は第５図に於ける時点
ｔ１と時点ｔ２との間に於て燃料圧を急激に上昇させ得
るよう、できるだけ迅速に弁要素４０を閉弁駆動し得る
ものであることが望ましい。

またバイパス弁３４は燃料噴射を急激に終了させるため
にはその弁要素４０を迅速に開弁駆動し得るものである
ことが望ましい。更にシステムの流体力学的構造を中純
化するためには、バイパス弁３４及び噴射ノズル３２は
できるだけ互いに近接して配置されることが好ましい。

噴射ノズル３２との一体的な組合せに於て第３図及び第
４図に示されたソレノイド駆動圧力補助型のバイパス弁
３４を使用することは、かかる目的に特に適している。

第３図に於て、高圧燃Ｆ１導管３０は噴射ノズル３２の
ノズルボディ５２に作動的に接続されており、ノズルボ
ディ内に分岐点３０ａが設けられており、該分岐点より
導管延長部３０′が弁室５８まで延在しており、ま半導
体延長部３０″がバイパス弁３４へ向けて延在している
。導管延長部３０″はノズルボディ５２の上面７４の中
央に設けられた孔までノズルボディ内を上方へ延在して
いる。ソレノイド駆動式のバイパス弁３４はノズルボデ
ィ５２のすぐ上方に配置されており、弁カバー７６の７
ランジを貫通して延在しノズルボディ５２の対応するフ
ランジとねじ係合する一対の保１　　　　　持ボルトの
如き手段によりノズルボディと一体的’　　　　ｌ、Ｔ
　３１！　Ｍ　ｃ！□工い。。７、イア、２□□１□１
７カバー７６の互いに隔置され軸線方向にｎいに対向す
る而の間であって円筒形のカラー７７内に形成されたハ
ウジング４：ヤビティ内に配置されており、カラー７７
の両端は弁カバー７６の周り及びノズルボディ５２の上
端の周りに延在【ノている。

棒状又番よスピンドル状の弁座部材、即ち弁座スピンド
ル３７がノズルボディ５２の上面７４と弁カバー７６と
の間に軸線方向に延在している。弁座スピンドル３７は
入口ポート３６の少なくとも一部を郭定する上方へ延在
する南孔を含んでいる。

弁座スピンドル３７はポート３６が導管延長部３０“の
１：端と整合されるよう配置されている。弁座スピンド
ル３７の下端は、該スピンドルの肩部に下方へ作用し目
カバー７６の下面に、Ｆ方へ作用する一つ又はそれ以上
の■ばね７８により、ノズルボディ５２の上面７４と実
質的に液密的に係合するよう付勢されている。弁座スピ
ンドル３７を同心状に位置決めすること及び冊ばね７８
を弁座スピンドル上に保持することは、弁座スピンドル
の一１端より延在しカバー７６の下面に設けられたノＪ
ウンタボア内へ１ｃ人するパイロットピン７９により確
保されるようになっている。冊ばね７８は、弁座スピン
ドル３７をノズルボディ５２の−Ｌ面７４と実質的に固
定的に液密的に係合した状態に維持すべく、弁座スピン
ドルに対し２００〜３００ボンド（９１〜１３６ｋｇ）
の下向きの力を作用する。

弁座スピンドル３７はその下方部のほぼ全てに亙り一定
の直径を有しており、下方部の上方に直径の大きい領域
を有している。この直径の大きい領域に於ては、弁座ス
ピンドル３７の下方部の直径よりも大きい直径を有する
環状の制御■ツジ８０が形成されている。かかる制御エ
ツジを郭定し、また弁座スピンドルに近接して小さい高
圧プレナム８１′を郭定すべく、弁座スピンドル３７に
は制御エツジ８０よりすぐ下方の位置に環状リセス８１
が形成されている。一つ又はそれ以上の半径方向ボア３
６’がリセス８１より軸線方向ボー１−３６まで半径方
向内方へ延在しており、これによりポート３６とプレナ
ム８１′とが流体的に連通接続されている。

ソレノイド駆動式のバイパス弁３４に於ては、可動の弁
要素は、弁座スピンドル３７の下方部の周りに配置され
ｌ該下方部に対し密に接触して軸線方向に相対摺動し得
る大きさに形成された円筒形のスリーブよりなる弁スリ
ーブ１４０である。

弁スリーブ１４０の内径は、その長さの大部分に亙り、
弁座スピンドル３７の下方部の外径よりも極く僅かに大
きく１制御エツジ８０の直径よりも幾分か小さい。他方
弁スリーブ１４０の外径は制御エツジ８０の直（￥より
も大きく、上端近傍の内径より外径への遷移領域には弁
が閉弁された場合に制ｔＩＩＴツジ８０と接触する上方
へ傾斜した、即ら逆転された切頭円錐面８２が設けられ
ている。

弁スリーブ１４０の内面の一部及び切頭円鉗面８２の一
部は弁座スピンドル３７に設けられたリセス８１と共働
してプレナＡ８１’を郭定している。

弁スリーブ１４０にはその下端近傍に於て、ねじ係合に
より、好ましくは弁スリーブ１４０に設けられたリセス
に嵌込まれアーマチコアを弁スリーブの肩部と固定的に
係合した状態に保持するスナツブリング８３により、環
状のアーマチュア４２が連結されている。アーマチュア
が運動する場合に於ける流体の抵抗を低減すべく、複数
個のブリード孔８４がアーマチュア４２を貫通して軸線
方向に延在している。

一体的な一部としてソレノイドコイル４４を含む環状の
ステータ８５が、弁スリーブ１４０を囲繞し１弁スリー
ブより半径方向外方へｗＡｌされている。ステータ８５
はカバー７６の下面に当接して配置されており、環状の
スペーサ８７によりノズルボディ５２の上面７４より所
定の距離にて隔置された状態に維持されている。コイル
４４との電気的接続は一対の端子４５により行われるに
うなっている。

弁スリーブ１４０のストローク長さは、図示の閉弁位置
に於ては切頭円錐面８２が制御エツジ８０と接触するこ
とにより決定され、第４図に於て破線にて示された全開
位置に於て（，１弁スリーブの下端がノズルボディ５２
の上面７４と接触することによって決定される。アーマ
チュア４２の弁スリーブ１４０上に於ける軸線方向の位
置は、コイル４４が励磁され、第２図に示されている如
く弁が閉弁された場合に、アーマチュア４２とステータ
８５との間に約０．００４１ｎｃｈ（０，１０ｍ＋ｎ）
の小さい空隙が残されるよう予め選定されている。

弁スリーブ１４０のストローク長さは弁が全開状態にあ
る場合に於ける空隙の間隔を決定し、図示の実施例に於
ては空隙の間隔は約０．０１ｉｎｃｈ（０，２５＋ｎｉ
＋）である。開弁状態及び閉弁状態に於番ノる空隙の間
隔の調節は、弁スリーブのストローク良さの調節及び／
又は弁スリーブ１４０上に於＆プるアーマチュア４２の
位置及び／又はスパー１ノ８７の高さを制御することに
よって行われる。

ステータ８５の半径方向内側の上面は円錐形に傾斜され
（おり、切頭円錐形のスピルディフレクタ９０を含んで
いる。スピルディフレクタ９０よりも上方であって弁カ
バー７６の下面よりも下方の領域は低圧プレナムを郭定
しており、該プレナムはカバー７６に設けられた一つ又
はそれ以上の傾斜したボア３Ｂ’を介して大きい中央ボ
ア３８と連通しており、該ボアは弁に関連する低圧のド
レーンポートを郭定している。

次にバイパス弁３４の作動について説明する。

バイパス弁は常開型のものであるが、第３図及び第４図
に於てはその閉弁位置にて示されている。

弁スリーブ１４０がその閉弁位置にあり、従ってその下
端がノズルボディ５２の上面７４に接触しているものと
仮定すれば、制御エツジ８０と弁スリーブ１４０の而８
２との間には間隙、即ち制御オリフィスが存在し、燃料
は該オリフィスを経て差圧に応じ何れかの方向へ自由に
流通する。例えばポンプ１２が圧縮ストロークの過程に
ある場合の如く、導管延長部３０”内の燃料圧が比較的
高い場合には、開弁状態のバイパス弁は燃料を順方向へ
バイパスする作用をなし、燃料をドレーンポート３８を
経て枝管２３へ排出し、更には低圧導管２２へ排出する
。これに対しプランジャ６４がその下方へのストローク
過程にあり、従ってポンプ室６２内を燃料にて充填して
いる過程にある場合には、燃料はポート３８へ流入しポ
ート３６より流出することにより逆方向へ流れる。

コイル４４が励磁されると、その結果生じる電磁力にに
リアーマヂュア４２が迅速に、Ｆ方へ吸引され、遂には
弁スリーブ１４０の而８２が弁座スピンドル３７の制御
エツジ８０に接触し、これにより燃料がバイパス弁を通
過して何れの方向へ流れることも閉止される。コイル４
４が励磁状態に軸持されている限り、バイパス弁は第４
図に示された閉弁位置に維持される。

励磁信号がコイル４４より解除されると、二つの力が弁
スリーブ１４０に作用して該スリーブを迅速に開弁させ
る。第一には、導管延長部３０″内の圧力がポート３８
の領域内の圧力よりもかなり高いものと仮定でれば、そ
の結果生ずる液圧ににリバイパス弁が開弁される。第二
に、弁座スピンドル３７及び弁スリーブ１４０は垂直に
配向されており、従って重力がバイパス弁の開弁を補助
する。！Ｉｔｆ型的には、バイパス弁３４をｒＩｎ弁す
ることが必要である瞬間に於ては、導管延長部３０″内
の燃料圧は数千ｐｓｉ　　（１ｐｓｉ　＝０．０６９ｂ
ａｒ　）程度であるが、ポート３８に於ける燃料圧は１
００ｐｓｉ　　（６，９ｂａｒ　）以下である。かかる
差圧は弁スリーブ１４０の幅の狭い環状の部分（弁スリ
ーブの内周面より弁座スピンドル３７の制御エツジ８０
との接触点まで半径方向外方へ延在している部分）に軸
線方向下方へ作用する。弁スリーブ１４０及びアーマチ
ュア４２の残りの部分、即ち制御エツジ８０と而８２と
の間の制御オリフィスより半径方向外方の部分は、開弁
方向及び閉弁方向の力が釣合った低圧領域にある。図示
の実施例に於ては、弁スリーブ１４０の内仔は０．２３
６インチ（６１１１１）であり、制御エツジ８０の直径
は０．２５２インチ（６，４ｍ１ｌｌ）である。

閉弁信号が与えられた瞬間より弁が閉じられるまでの時
間が予測可能な均一な時間となることを確保するために
は、弁スリーブ１４０は次の閉弁位置信号がソレノイド
コイル４４に与えられるまで全開位置に維持されること
が望ましい。開弁方Ｉ・、“１ 向への何らかの付勢力が維持されていない場合には、機
関振動の弁スリーブ１４０の軸線に沿う成分ににす、特
にポンプサイクルの低圧状態の間に弁スリーブ１４０が
振動、即ちチャタリングされることがある。ｔｏ力の影
響はそれほど大きくはなく、従って１ボンド（０，４５
ｋＯ）又はそれ以上の力の液ｆｆｕｌ勢力が採用される
。弁スリーブ１４０及びアーマチコア４２の軸線方向へ
面する領域の大部分は、それらに作用覆る圧力が軸線方
向に釣合いがどられた状態にあるが、弁がｆｆｆｌ弁し
ている場合に正味の開弁液圧付勢力を受ける部分が弁ス
リーブ１４０及び／又はアーマチコア４２に存在するＪ
：う注意が払われる。このことは、図示の実施例に於−
では、弁スリーブ１４０の下端於ける軸線方向に而した
領域が平滑であり■全体に亙りノズルボディ５２のＷＷ
Ｊな上面と液体が介在することなく接触した状態になる
ことによって達成される。弁スリーブ１４０をその開弁
位置へ付勢する作用をなす液圧力は□、低供給圧、即ち
２５〜５０ｎｓ（（１，７〜３．４ｂａｒ　）と、圧力
が平衡化されていない領域の面積、即ち約０．０６６平
方インチ（０，４３ａｍ９＞との積である。かかる液圧
力は１ポンド（０，４５ｋｏ）以上であり、好ま１ノく
ない弁の振動を実質的に排除する。

上述の如き種々の特徴を有するソレノイド駆動式のバイ
パス弁は１ミリ秒又はそれ以下の時間の内に開弁位置よ
り閉弁位置へ駆動され得るものであり、逆に１ミリ秒又
はそれ以下の時間の内に全開位置より全開位置へ駆動さ
れ得るものである。

何れの場合に於ても、弁スリーブ１４０の運動を補助し
又は制御する機械的付勢手段は必要ではない。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて伯の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が採用された４シリンダ式内燃機関の完
全な燃料供給システムを示す概略構成図である。 第２図は本発明の燃料供給システムの賛部をｌｉｌ純化
された態様にて示す解団である。 第３図は本発明によるソレノイド駆動式のバイパス弁を
含む燃料噴射弁を一部破断して示す正面図である。 第４図は第３図に示されたソレノイド駆動式のバイパス
弁の要部をその一部を破断して示す解団である。 第５図はクランク角の関数として噴射装置に於ける燃料
圧及びポンプに於ける燃料圧を示すグラフである。 １０・・・ディーゼル機関、１２・・・燃料ポンプ、１
４・・・バイパス弁及び噴射装置組立体、１６・・・燃
料タンク、１８・・・供給ポンプ、２０・・・フィルタ
、２２・・・低圧供給導管、２３．２４・・・枝管、２
８・・・出口、３０・・・燃ＦＩＩ導管、３０’　、３
０”・・・導管延長部、３２・・・噴射ノズル、３４・
・・バイパス弁、３６・・・ポート、３７・・・弁座ス
ピンドル、３８・・・ポート（中央ボア）、４０・・・
弁要素、４４・・・ソレノイドコイル、４５・・・導線
、４６・・・ばね、５０・・・弁要素。 ５２・・・ノズルボディ、５４・・・ばね、５６・・・
弁座。 ５８・・・弁室、６０・・・ノズルＡリフイス、６２・
・・ポンプ室、６４・・・プランジ１−．６６・・・カ
ム、６７・・・シャフト、６８・・・流通ボア、７０・
・・電子制御−１ニツ１へ、７／Ｉ・・・、ｉ−面、７
６・・・弁カバー、７７・・・カラー、７８・・・（ｆ
ｌｌばね、７９・・・パイロン（−ビン、８０・・・制
御１１ツジ、８１・・・すｌ？ス、８１１・・・高圧プ
レナム、８２・・・切頭円錐面、８３・・・スＪ゛ツｌ
リング。 ８４・・・ブリード孔、８５・・・ステータ、８７・・
・スペーサ、９０・・・スピルディフレクタ、１／１０
・・・弁スリーブ 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・ディー
ゼル・システムズ・ インコーホレイテッド 代　　理　　人　　　弁理士　　　明　　石　　昌　　
毅（方　式） 手続補正綱 １、事件の表示　昭和６０年特許願第１６７３８０号２
、発明の名称　燃料供給制御システム３、補正をする者 事４’Ｆとの関係　　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国７サブー１−セツツ州、スプ
リングフィールド、メイン・ストリート　３６６４名　
称　　−１−ナイテツド・テクノ１１シーズ・ディー１
ｆル・システムズ・イン：：１−ボーイー１ツド４、代
即人 居　所　　〒１０４東京都中央区新川１丁目５番１９目
茅場町長岡ビル３階　電話５５１−４．１７１昭和６０
年１０月９　Ｆ’、ｌ　（ｆｌｉｔ和６０年１０　Ｆｉ
ｌ　２９日発送）６、補正のえ１象　図面（拓１凹ン ７、補正の内客　別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料供給源より燃料噴射装置を備えた少なくとも一つの
   シリンダを有する圧縮点火機関への燃料の供給を制御す
   る燃料供給制御システムであって、前記機関は或る予め
   定められた着火遅れ時間を有し、前記燃料噴射装置は常
   閉位置へ付勢された燃料供給制御システムにして、 前記燃料供給源より燃料を受け且燃料流の間欠的な加圧
   されたパルスを発生する定容積ポンプ装置と、 前記ポンプ装置より分岐点まで延在し前記燃料噴射装置
   に作動的に接続され半導体装置と、電気制御信号に応答
   し開弁位置と閉弁位置との間に迅速に運動するバイパス
   制御弁装置であって、前記分岐点に於て前記導管装置に
   作動的に接続された第一のポートと比較的低圧の領域へ
   通ずる第二のポートとを有し、前記導管装置内の前記燃
   料流の加圧されたパルスは前記制御弁装置が開弁してい
   る時には前記燃料噴射装置を有効にバイパスし、前記制
   御弁装置が迅速に閉弁する時には前記燃料噴射装置に於
   ける前記パルスの圧力が前記燃料噴射装置の付勢力に打
   勝ってパイロット噴射を発生する第一のレベルまで急激
   に増大し、前記着火遅れ時間と或る予め定められた時間
   的関連を有する或る予め定められた液圧遅れ時間の後に
   前記第一のレベルよりも高い第二のレベルまで急激に増
   大して主燃料噴射を発生するよう構成されたバイパス制
   御弁装置と、 前記導管装置は前記パイロット噴射の開始時点と前記主
   燃料噴射の開始時点との間の時間を前記予め定められた
   液圧遅れ時間とし得るよう予め選定された或る特定の長
   さを有することと、 を含む燃料供給制御システム。