JPS6154945B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射装置に関し、特に内燃エンジ
ン、特にデイーゼル・エンジンに用いるためのポ
ペツト弁タイプの電磁燃料噴射ノズル組立体に関
する。

デイーゼル・エンジン等の内燃エンジン上のシ
リンダ内へ燃料を噴射するために従来ポペツト弁
タイプの燃料噴射ノズル組立体が用いられてい
る。かかる従来の燃料噴射ノズルにおいては、ポ
ペツト弁の閉鎖部材は弁の頭部に作用する噴射さ
れるべき加圧燃料の供給により、その開位置へと
通常動かされ、またある所定期間の噴射後に燃料
圧力が低下せしめられると、ポペツト弁の弁心棒
の内端におけるポペツト弁の肩部上に作用する戻
しばねによりその閉位置へと通常動かされる。

かかる従来の燃料噴射ノズル組立体は定期的に
加圧燃料を供給されて噴射を行なうので、燃料が
燃焼シリンダ内へあまり浸透しないとか、噴射時
に流れの安定性が変化するとか、燃料供給系を介
して燃料噴射器への、そして燃料噴射ノズル組立
体のノズル構成素子を介する供給圧力に急速な低
下があるといつた多数の不満な作動特性を有す
る。

かかる従来の燃料噴射ノズル組立体を改良せん
として、上記問題の一つまたはそれ以上を矯正す
べく種々の型式の電磁装置が、この型式の燃料噴
射ノズル組立体に組込まれているが、かかる修正
された燃料噴射ノズル組立体のうちのどれ１つと
してそれらの問題のすべてを矯正するように作用
してはいない。

本発明は内部に常閉成しているソレノイド弁を
備え、ポペツト弁の開放及び閉鎖運動を制御する
ことにより該ユニツトの動的応答特性を制御する
ように作用する流体圧的力均衡系を含むポペツト
弁型の電磁燃料噴射ノズル組立体を提供するもの
である。

本発明およびその他の目的、ならびに特徴をよ
り良く理解するために、本発明についての以下の
詳細な説明を添付図面と併読されたい。

第１図、第２図および第３図は、本発明による
電磁燃料噴射ノズル組立体を示し、この電磁燃料
噴射ノズル組立体は、本体１とナツト２とにより
構成されるハウジングを含み、このナツト２は中
空で円筒形であり、その上端部は本体１と３でね
じ接続されており、このナツト２の中間部分は図
示の構成で雄ねじ山３ａを備えていることによ
り、このハウジング組立体は不図示のエンジンシ
リンダに固定される。ナツト２は、その下端に開
口２ａを有し、それを介して、以下本電磁燃料噴
射ノズル組立体の弁体と称する組合わされた噴射
器供給先端および弁体４の下端もしくは出口端が
延びている。図示のごとく、弁体４は、ナツト２
内の段付孔により与えられる内側肩部２ｂ上に着
座する肩部４ａを与えるように、その上端におい
て拡大されている。

弁体４と本体１の下面１ａとの間には、弁体４
から始まつて順次ばねケージ５と制御ケージ６と
が位置せしめられ、これらの要素は、図示の構成
においては、製造および組立を容易ならしめるた
めに別々の要素として形成されている。ナツト２
の本体１に対する螺合部３は、弁体４の上端と本
体１の下面１ａとの間にクランプされて端対端に
積重ねられたばねケージ５および制御ケージ６を
保持している。これら上記要素のすべては重なつ
た嵌合表面を有することによりそれらは互いに圧
力密封関係に保持され、加えて、ダボ７の如きダ
ボがこれら要素の相互に対する所望の心合位置を
保持するために用いられている。

弁体４には、第１図および第２図において該弁
体の上端から延びる所定の内径を有する内側環状
壁１０と内側環状壁１１とを順次与えるように貫
通段状孔が形成され両者間には連結用円錐肩部ま
たは弁座１２があり、内側環状壁１１は内側環状
壁１０の内径よりも大きな内径を有し、内側環状
壁１１は、弁体４から不図示のエンジン・シリン
ダの燃焼室へと至る噴霧出口を画成している。

ポペツト弁１４は、そこからの燃料噴射を制御
すべく、弁体４の貫通段付孔内に往復可能に軸承
されており、所定の外径を有すきのこ形の拡大さ
れた頭部と、そこから延びる弁心棒１６とを含
む。弁心棒１６は、軸方向に伸び離隅するランド
１７，１８をそなえており、これらはいずれも内
側環状壁１０により摺動可能に受容されるような
外径を有しているが、ランド１８はその中に離隔
した螺旋状の溝２０をそなえている。弁心棒１６
はまたランド１７と１８間およびランド１８と頭
部１５間にそれぞれ所定の縮小された直径を有す
る部分２１，２２をそなえて内側環状壁１０と共
に、ポペツト弁１４の外向き頭部１５の外向き開
口により制御されるごとき弁体４から噴霧出口と
流体連通する燃料供給室２３を形成している。

その上端において弁心棒１６はランド１７の直
径に比して縮小した直径を有し、弁心棒１６の自
由端部即ち頭部１５とは反対側の端部は雄ねじ山
２４をそなえ且つまたその自由端において以下に
述べるナツト２８が弁心棒上に螺着せしめられる
時にポペツト弁の回転を防止すべく工具ビツトを
挿入するための少なくとも１つの貫通半径方向ス
ロツト２５をもそなえている。この弁心棒１６の
上端は、図示の構成においては、ばねケージ５内
の内側軸方向ばね室２６を介して制御ケージ６内
の空洞内へと上方に延びるような軸方向長さを有
している。

弁体４の上端と弁心棒１６の上端部を包囲し且
つねじ山２４上に螺合する１対のナツト２８のう
ちの下側のものに対して衝合状態に付勢されてい
る半径方向に伸びるフランジであり環状ばね保持
器２７との間には所定の力を有する弁戻し圧縮ば
ね３０があり、これはポペツト弁１４の頭部１５
を、図示のごとく、この頭部１５の上側円錐形部
分が弁座１２上に着座した閉位置へと第１図で見
て上方へ押す作用をなす。

通常の燃料タンクから不図示の高圧供給ポンプ
および導管を経た燃料は本体１内の入口金具また
は入口３１と、一端において入口３１と連通しそ
の反対端において本体の下面１ａ内の凹み空洞３
３と連通する本体１内の通路３２とを含む燃料供
給通路を介して弁体４内の燃料供給室２３へと供
給される。凹み空洞３３は制御ケージ６内の軸方
向通路３５を経て連通し且つ１つまたはそれ以上
の通路３７によりばねケージの反対端においてそ
して燃料供給室２３内へと開口する弁体４内のせ
ん孔通路４０を経て第２の環状溝３８に連結され
たばねケージ５の一端または上端において環状溝
３６と連通した制御ケージ６の上端における凹み
空洞３４内へと開口しており、このせん孔通路４
０はポペツト弁が開放している時には室２３と連
通するようにポペツト弁１４がその閉位置にある
時にはランド１７より下方の位置において内側環
状内壁１０と交差またはそれを突破している。こ
の配置により、燃料供給室２３は連続的に加圧燃
料を供給されることができ、この燃料供給室２３
がポペツト弁の圧力均衡のために同一の有効直径
または面積を有するランド１７と弁座１２に対し
て着座した際の頭部１５との間に位置することは
明らかであろう。即ち、燃料供給室２３内の燃料
の圧力はポペツト弁１４の開放運動に影響するよ
うに意図されているものではない。

制御ケージ６はそれを貫通する軸方向段付孔を
そなえ、これは順次、制御ケージ６の上端から延
びる内側環状壁４１とこの内側環状壁４１の内径
に比して拡大した内径を有する内側環状壁４２と
を与え、内側環状壁４２の内径はばねケージ５内
のばね室２６を画成する壁２６ａの内径にほぼ対
応し、壁４１と４２は半径方向壁４３により相互
連結されている。図示のごとく、制御ケージ６を
貫通する軸方向段付孔はばねケージ５内の内側環
状ばね室２６と弁体４内に軸承されるごときポペ
ツト弁１４の軸線とに同心状であり、且つまた本
体１内にその下面１ａから上方へ延びるように設
けられた拡大された凹み空洞４４とも同心状であ
る。

制御ケージの内側環状壁４１部分を与える軸方
向段付孔の部分には所定直径の作動プランジヤ４
５が摺動可能に軸承されており、この作動プラン
ジヤ４５の一端は弁心棒１６の自由端に対して衝
合するように位置せしめられ、その反対側の端部
または直径の縮小した端部は作動プランジヤを弁
心棒１６の上端または自由端と衝合するように第
１図および第２図で見て下方へと通常付勢するよ
うに一端において本体１に対し反対端において作
動プランジヤ４５に対して衝合する圧縮ばね４６
により囲まれるべく凹み空洞４４内へと上方に延
びている。この圧縮ばね４６の力は弁戻しばね３
０が圧縮ばね４６の付勢に抗してポペツト弁１４
を強制的に着座せしめうるに充分な量だけ弁戻し
ばね３０の力よりも小さい。

図示のごとく、作動プランジヤ４５の上端は制
御ケージ６の内側環状壁４１および本体１内の凹
み空洞４４と共に第４図に示すごとく可変容積の
圧力作動室４８を画成するが、作動プランジヤ４
５の下端は制御ケージ６の内側環状壁４２および
半径方向壁４３ならびにばねケージ５内の内側環
状ばね室２６と共に第４図に示すごとく圧力制御
変調室５０を画成している。

通路３２内を流れる高い供給圧力の燃料はまた
第２図に示すごとく一方の側を本体１内の凹み空
洞４４内へと開口せしめた凹み空洞３３によつて
凹み空洞４４を該通路３２に連結せしめることに
よる等して圧力作動室４８へも供給される。そし
て通路３２からの高い供給圧力の燃料は本体１内
の凹み空洞３３および制御ケージ６内の凹み空洞
３４を経て絞りオリフイス５２を有し、且つその
下端が半径方向壁４３を介して圧力製御変調室５
０内へと開口する制御ケージ６内の変調器流れ通
路５１を介して圧力制御変調室５０へと供給され
る。絞りオリフイス５２は後述するごとく所定の
直径を有するものである。

圧力制御変調室５０内の燃料圧力の変調は該室
をほぼ大気圧に対応する低下した圧力で電磁燃料
噴射ノズル組立体から燃料を排出せしめるために
用いられる燃料ドレン通路に圧力変調した通路を
経て連結することにより得られる。図示の構成に
おいて、圧力変調した通路は例えば制御ケージ６
内に設けられた圧力制御変調室５０からの出口通
路５５を含み、この出口通路５５の一端は半径方
向壁４３および内側環状壁４２を介して圧力制御
変調室５０内へと開口し、その反対端は本体１の
上端から延びる端ぐり段状開口により本体１内に
形成された流れ区画室または室５７の一端内へと
開口する本体１内の通路５６と流れ一致状態に連
結されている。

流れ区画室または室５７から燃料ドレン通路へ
の流れは圧力変調通路内に設けられた計測オリフ
イス５８を介する流れを制御する常閉成されてい
るソレノイド作動される弁６２によつて制御され
る。図示の構成において、本体１内に螺着された
弁ケージ６０は室５７内へと開口する所定直径の
計側オリフイス５８を有する貫通段付孔通路６１
をそなえており、貫通段付孔通路６１の拡大した
内径部分は計測オリフイス５８に隣接する貫通段
付孔通路６１の部分を包囲する弁座６３と係合す
るようになされた弁先端６２ａを有するソレノイ
ド作動される弁６２の溝付端部を摺動可能に受容
する。ソレノイド作動される弁６２の反対端はソ
レノイド・アーマチヤ６４の穴付端部を貫通して
延び、ソレノイド作動される弁６２の心棒端即ち
弁先端６２ａとは反対側の端上に圧嵌された環状
保持器６５によりそれに対して軸方向運動しない
ように固定されている。

ソレノイド・アーマチヤ６４は１対の電気的導
線６８により不図示の公知の燃料噴射電子制御回
路を経て電源に接続されている磁気線のソレノイ
ド・コイル巻線６７を有する管状ボビン６６内に
摺動可能に受容されることにより、ソレノイド・
コイル巻線６７は公知のごとくにしてエンジンの
作動条件の関数として付勢されうる。

管状ボビン６６は本体１の頂部に隣接して孔空
洞内に位置せしめられ、且つ本体１の内側肩部７
０と本体１内の孔空洞の雌ねじ山部分に７２にお
いて螺合したソレノイド・コア７１との間に位置
せしめられている。ソレノイド・コア７１の縮小
直径部分はその横スロツト付自由端７１ａを有し
この横スロツト付自由端７１ａは管状ボビン６６
内へと所定の軸方向距離だけ延びてソレノイド・
コイル巻線６７が付勢された時に第２図で見て上
方へのソレノイド・アーマチヤ６４の軸方向運動
を制限するためのストツパとして作用し、管状ボ
ビン６６とソレノイド・コア７１との間には必要
に応じてシム７３が位置せしめられてソレノイ
ド・アーマチヤ６４の軸方向運動のために必要な
空隙を与えている。図示のごとく、ソレノイド・
アーマチヤ６４従つてソレノイド作動される弁６
２は該アーマチヤ６４の凹み開口端内に位置する
圧縮ばね７４によつて第２図示位置へと下方に反
対方向に通常軸方向に付勢されており、該圧縮ば
ねの一端はソレノイド・コア７１の横スロツト付
自由端７１ａと衝合しその反対端はソレノイド・
アーマチヤ６４と係合している。

弁ケージ６０の自由端または上端とソレノイド
作動される弁６２が取付けられたソレノイド・ア
ーマチヤ６４の一端との間における管状ボビン６
６の内部はこれらの要素と共に、ソレノイド・ア
ーマチヤ６４内の軸方向に延びる通路７６を経て
アーマチヤの反対端または凹み開口端と連通する
燃料戻し室７５を形成している。

燃料戻し室７５は燃料をこの電磁燃料噴射器ノ
ズル組立体に供給するのに用いられる不図示の燃
料タンクへ燃料を戻すための燃料ドレン通路の一
部を形成し、この燃料ドレン通路は更に一端にお
いて第２図において最も良く見られるごとく内側
肩部７０を介して撚料戻し室７５の下端内へと開
口する通路７７を含み、該通路７７の反対端は不
図示の燃料ドレン導管により不図示の燃料タンク
に連結されるようになされた本体１内の燃料出口
またはドレン金具８０に戻し通路７８を経て連結
されている。管状ボビン６６とソレノイド・コア
７１の間および管状ボビン６６と本体１の間には
それぞれ密封具８１，８２が設けられている。

機能の説明 本電磁燃料噴射ノズル組立体の主要作動要素を
略示する第４図に示されているごとく、適当に高
い供給圧力Psの燃料は不図示の燃料ポンプから
入口３１を経て電磁燃料噴射ノズル組立体へと連
続的に供給される。燃料は入口３１から通路３
２、凹み空洞３３，３４を含む燃料供給通路およ
び軸方向通路３５を介し次いで環状溝３６，３８
および軸方向通路３７を経てせん孔通路４０へと
流れ、燃料供給室２３内においてこの供給圧力
Psの燃料を与える。前述したように、弁心棒１
６の部分２１とランド１７との間に画成される稼
動面積はこの流体圧力が作用する頭部１５の通常
の稼動面積に等しいので、ポペツト弁１４は閉鎖
された時に燃料供給室２３内の加圧燃料の結果と
していかなる実質的な差動圧力によつても作用さ
れることがない。

同時に、この供給圧力Psは圧力作動室４８へ
と直接に加えられ供給圧力Psの燃料は制御され
た流量で圧力制御変調室５０へと絞られる。圧力
制御変調室５０内の燃料の圧力は後述のごとく変
化し従つて変調用圧力Pmとして区別される。こ
の変調用圧力Pmは静的状態の時に―例えばソレ
ノイド・コイル巻線が付勢されていず従つてソレ
ノイド作動される弁６２が弁座６３に対して着座
している時―供給圧力Psと等しくなる。この期
間においては、弁戻し圧縮ばね３０の力が圧縮ば
ね４６の値よりもかなり大きくなるよう予め選択
されていると共に作動プランジヤ４５の両端に作
用する圧力が実質的に相等しく、且つ等しい有効
面積に対して作用するので、弁戻し圧縮ばね３０
はポペツト弁１４を第１図、第２図および第４図
に示したごとき閉位置へと付勢保持するように働
く。

しかし公知のごとくにして発動機作動に対して
調時されるごとき、一定の特性および持続期間を
有する電気的（電流）パルスが電気リード線６８
を介してソレノイド・コイル巻線６７へと印加さ
れると、ソレノイド・アーマチヤ６４をソレノイ
ド・コア７１へと惹きつける電磁界が発生するこ
とによりソレノイド作動される弁６２を弁座６３
から持上げて変調された圧力変調通路５５―５７
を介して燃料ドレン通路７５，７７―８０へと至
る流体流を許して圧力制御変調室５０内の燃料の
圧力に低下を生ぜしめるが、圧力制御変調室５０
内の燃料圧力のこの低下は絞りオリフイス５２と
計測オリフイス５８との所望の予め選択された直
径比により決定される割合いで生じる。従つて、
圧力制御変調室５０内での燃料の変調圧力Pmは
低下し、それが少なくとも予め選択された圧力
Poに達すると、作動プランジヤ４５の両端間に
圧力作動室４８内の供給圧力Psが弁戻し圧縮ば
ね３０の付勢に抗して作動プランジヤ４５の下降
運動を行なわせるとともにポペツト弁１４の外向
き開放を行なわせるのに充分な力の不均衡が生じ
る。ポペツト弁の頭部１５の弁座１２から離れる
方向での外向き開放運動とともに、燃料噴射が発
生する。ポペツト弁１４の急速な流体圧的上昇に
より電磁燃料噴射ノズル組立体から燃料が供給圧
力Psで噴射せしめられることが可能となる、す
なわち、燃料供給室２３内における燃料の供給圧
力は弁座１２の近傍においては、ほぼ供給圧力
Psのままを保ち、したがつて、この圧力は増大
した燃料噴射浸透を与えるとともに、燃料噴射時
における均等な流れを与える。と言うのは、燃料
噴射時には、燃料供給通路およびノズル組立体構
成素子を介する供給圧力Psの低下はあつても少
ないからである。

ソレノイド・コイル巻線６７への電気的パルス
が終了すると、ソレノイド・コア７１とソレノイ
ド・アーマチヤ６４間の電磁力が崩れることによ
り、圧縮ばね７４は再びソレノイド作動される弁
６２の閉鎖を行なわせるべく作用する。圧縮ばね
７４の力は、好ましくは、ソレノイド作動される
弁６２の急速な応答閉鎖を与えて、変調圧力Pm
を圧力制御変調室５０内で再び上昇せしめるよう
に、予め選択されている。この変調圧力Pmが閉
鎖圧力Pcに等しい所定の圧力に達すると、弁戻
し圧縮ばね３０は再びポペツト弁１４の閉鎖を行
なわせるべく作用する。しかる後、変調圧力Pm
は再び供給圧力Psの圧力に達し、作動プランジ
ヤ４５の両端間に流体圧的力の均衡が再び作用す
るようになり、圧縮ばね３０はポペツト弁１４を
図示の如くその閉位置に保持する。

従来のポペツト型燃料噴射ノズルと対照的に、
本電磁燃料噴射ノズル組立体においては、ポペツ
ト弁１４を開放する所定の燃料圧力Poは、前述
した如く、燃料供給室２３内における燃料の圧力
がポペツト弁の等しい有効稼動面積上において互
いに逆方向に作用するので、ポペツト弁の閉鎖を
行なわせるに要する閉鎖圧力Pcに等しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電磁燃料噴射ノズル組
立体の一部断面図、第２図は、第１図の２―２線
における断面図、第３図は、第１図示の電磁燃料
噴射ノズル組立体の平面図、第４図は、本発明に
よる電磁燃料噴射ノズル組立体の主要作動要素の
概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁燃料噴射ノズル組立体であつて、ハウジ
   ング１，２と； 前記ハウジング内に位置し、貫通段付孔１０，
   １１を有し、該貫通段付孔の一端に噴霧出口を有
   する弁体４と； 前記貫通段付孔１０，１１内に位置するポペツ
   ト弁１４と； ソレノイド作動される弁６２とを含み、前記ポ
   ペツト弁１４が前記貫通段付孔１０，１１により
   画成される弁座１２と係合可能な頭部１５を有
   し、前記ポペツト弁１４は、前記頭部が前記弁座
   １２に係合する閉鎖位置と前記頭部１５が前記弁
   座１２から離間している開放位置との間を、前記
   噴霧出口に対して可動で、前記噴霧出口からの燃
   料噴射を制御する電磁燃料噴射ノズル組立体にお
   いて、 作動プランジヤ４５が設けられており、前記作
   動プランジヤ４５は前記ハウジング１，２内であ
   つて前記作動プランジヤ４５の一端が前記ポペツ
   ト弁１４の一方の端に接触するような位置に置か
   れ； 圧縮ばね４６が設けられており、前記圧縮ばね
   ４６は前記作動プランジヤ４５を前記ポペツト弁
   １４に接触させるべく通常付勢するように前記ハ
   ウジング１，２に置かれ； 弁戻し圧縮ばね３０が設けられており、前記弁
   戻し圧縮ばね３０は、前記ハウジング１，２内に
   置かれ、前記圧縮ばね４６の力に抗して、前記ポ
   ペット弁１４を閉鎖位置に通常付勢すべく前記ポ
   ペツト弁１４に作動可能に接続され； 燃料供給通路３１〜４０が設けられ、前記燃料
   供給通路３１〜４０は、燃料源の一端に供給圧力
   Psで接続可能であり、前記燃料供給通路３１〜
   ４０は、燃料を前記噴霧出口を介して配給するた
   め前記貫通段付孔１０，１１と連通し、かつ前記
   燃料供給通路３１〜４０は、燃料を前記作動プラ
   ンジヤの他端に対して前記供給圧力で連通するた
   め、前記作動プランジヤ４５の前記他端が伸びて
   いる圧力作動室４８に連通し； 変調流れ通路５１が、その中にしぼりオリフイ
   ス５２をもつて設けられており、前記変調流れ通
   路５１は、前記作動プランジヤ４５の前記一端に
   対して前記燃料供給通路３１〜４０から制御され
   た比率で燃料を供給するため、前記ハウジング内
   の前記燃料通路３１〜４０と前記作動プランジヤ
   ４５の前記一端が伸びている圧力制御変調室５０
   とに接続されており； 前記圧力制御変調室５０は前記供給圧力の圧力
   より低い圧力で燃料戻し通路７５，７７〜８０に
   接続可能であり、前記燃料戻し通路７５，７７〜
   ８０との接続は第１の位置と第２の位置との間で
   可動なソレノイド作動される弁６２によつて制御
   され、前記第１の位置では、前記圧力制御変調室
   ５０が前記燃料戻し通路７５，７７〜８０に接続
   され、もつて前記作動プランジヤ４５の前記一端
   と前記他端との間に圧力差を発生させ、ポペツト
   弁が前記圧縮ばね４６の作用および前記圧力作動
   室４８内の燃料の圧力の下に開放位置に動かさ
   れ、前記第２の位置では前記圧力制御変調室５０
   が前記燃料戻し通路７５，７７，７８と切りはな
   され、もつて、前記作動プランジヤ４５の前記一
   端と前記他端との間の圧力差を実質的に零とな
   り、前記ポペット弁１４が前記弁戻し圧縮ばね３
   ０の作用の下に閉鎖位置に動かされることを特徴
   とする電磁燃料噴射ノズル組立体。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電磁燃料噴射器
   ノズル組立体において、 前記圧力制御変調室５０は計測オリフイス５８
   を介して燃料戻し通路７５，７７，７８に接続さ
   れ、そこを通しての流れが前記ソレノイド作動さ
   れる弁６２によつて制御されることを特徴とする
   電磁燃料噴射ノズル組立体。