JPS6157467B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの燃焼室に直接燃料を注入す
る内燃機関燃料インジエクタに関し、更にはエン
ジン圧縮圧力により作動する燃料インジエクタに
関する。

エンジン圧縮圧力により作動する燃料インジエ
クタは、従来技術としてよく知られている。この
型の燃料インジエクタは、エンジンの燃焼室の燃
焼室圧力に応じて位置するピストンを備えるポン
プユニツトを有する。ピストンはポンププランジ
ヤを燃料インジエクタのシリンダに対して作動し
て必要な燃料圧力を供して燃料を噴射弁ノズル組
立体からエンジンの燃焼室へ排出する。

そのような従来技術の圧縮作動燃料インジエク
タでは、噴射サイクルの始期と終期を、従つて噴
射される燃料の量を制御する機械的手段が従来供
せられていた。従来の燃料インジエクタは機械的
に制御されているので、噴射の始期を終期の従つ
て噴射燃料の量の正確な制御をする機能が制限さ
れていた。

最近のエンジンでは、より厳密にエンジンの作
動を制御してエンジンからの放出物を減少し燃費
を向上させることが必要であり望ましい。さら
に、大量生産に適するように、主要要素の数が少
なく、しかも、それら主要要素の構成が簡潔であ
る燃料インジエクタが望ましい。

本発明による圧縮作動燃料インジエクタでは、
ポンププランジヤと協働する圧縮作動ピストンが
用いられて、それらにより画成される噴射ポンプ
室の燃料を加圧し、かつピストンの片側の制御室
の燃料を加圧する。ソレノイド作動弁組立体は、
制御室からの加圧流体流を制御し、従つて噴射ポ
ンプ室の流体をさらに加圧して燃料インジエクタ
の噴射ノズルの弁を脱座させて燃料を噴射させ
る。従つてソレノイド作動弁組立体は、噴射の始
期および終期の正確な制御をするように作動し、
そのため各パルス噴射期間の間、噴射燃料の量は
正確に制御され、しかも、本発明による圧縮作動
燃料インジエクタは組立に便利で、大量生産で経
済的な相対的に簡潔な構成で、協働して故障のな
い正確な作動の組立体を供する相対的に数の少な
い主要要素で製造し得るものである。

以下、本発明を図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

図面に示すエンジンのシリンダヘツド２の一部
は圧縮作動される燃料インジエクタ１０を有し、
該燃料インジエクタ１０はそのノズル先端がエン
ジンの燃焼室３内へ突出するようにシリンダヘツ
ドに取付けられる。この目的のために、シリンダ
ヘツド２はそれを貫通して延在し、それぞれ上方
および下方壁５と６を画成する段付きの孔を有
し、下方壁６は燃焼室３へ開口している。示すよ
うに、下方壁６の直径は上方壁５のそれより小さ
く、これらの壁は平坦肩部７により相互に連結し
ている。

燃料インジエクタ１０は、上部１２と上部より
小径の下部１４とを備える円筒形のピストン１１
を有する。上部１２は平坦な当接肩部１５により
下部１４と相互に連結する。ピストン１１の下部
１４は、シリンダヘツド２の下方壁６に往復動可
能に受け入れられる。下部１４の外周面に供せら
れた環状グループ１７に位置する少なくとも１つ
のシールリング１６がピストン１１の下部１４と
下方壁６との間を密封結合すべく用いられてい
る。

ピストン１１の上部１２とそれに隣接する下部
１４の一部は、円形で、板状のボデイー２０に供
せられた貫通段付き孔に往復動可能に受け入れら
れる。ボデイー２０は逆カツプ状のソレノイドハ
ウジング２１と共に円周状に離間する押さえねじ
２２によりシリンダヘツド２に固定され、ボデイ
ー２０の貫通段付き孔はシリンダヘツド２の段付
き孔と同心状に位置決めされる。この目的のため
に、示す構造ではボデイー２０の下方小径部２０
ａはシリンダヘツド２の上方壁５により受け入れ
られる。

１つのみが図面に示されているが、各押さえね
じ２２はそれぞれソレノイドハウジング２１のフ
ランジ部２５とボデイー２０に供せられた整列す
る開口２３と２４を貫通して延在して、シリンダ
ヘツド２に供せられた開口２６に係合する。この
開口２６は内方に螺刻されている。

ボデイー２０の貫通段付き孔は、ピストン１１
の上部１２を摺動可能に受け入れる直径を有する
円筒形の内方にある上方壁３０とピストンの下部
１４を緩やかに受け入れる直径を有する内筒形で
内方にある下方壁３１とを供する。上方壁３０と
下方壁３１とは平坦肩部３２により相互に連結さ
れている。図に示す構造では、上部１２の外周面
に供せられた環状グループ３４に位置する一対の
シールリング３３は、ピストン１１の上部１２と
ボデイー２０の上方壁３０との間を密封係合すべ
く用いられている。

ピストン１１の下端は噴射先端４０を有し、該
噴射先端４０は、円錐形状であり、垂下し、ピス
トン１１と一体に形成される。更に、ピストン１
１はめくら孔を有し、該めくら孔は段付きであ
り、噴射先端４０の反対端から噴射先端４０へと
所定の長さ延在する。ピストン１１のこのめくら
孔は、内方の円筒形の上方壁４１、円筒形の中間
壁４２および下方円錐壁４３により画成される。
したがつて、下方円錐壁４３は燃料のための吐出
流路と前述の弁ブツシユ５０のための環状の弁座
とを有効に画成し、該弁ブツシユはこの吐出流路
を通る燃料の吐出を制御するために使用される。
示すように、上方壁４１より内径が小さい中間壁
４２は、肩部４４によりそれと相互に連結する。
下方円錐壁４３の一端は中間壁４２とつながり、
その他端は噴射先端４０内で終端し、噴射先端は
少なくとも１つの吐出オリフイス４５を有して下
方円錐壁４３により画成される吐出流路から燃焼
室３へ燃料を吐出する。

下方閉塞端に先細の円錐先端５１を有する結合
した弁ブツシユ５０は、ピストン１１の中間壁４
２により往復動可能に枢支される。示すように、
弁ブツシユ５０の円錐先端５１は、噴射先端４０
の下方円錐壁４３の先細に対して円錐着座面５２
を供するように先細となつており、該円錐着座面
５２は、ピストン１１の噴射先端４０の下方円錐
壁４３によつて画成される弁座に密接係合するよ
うになされている。示すように、弁ブツシユ５０
は円錐着座面５２が下方円錐壁４３と密接係合す
る閉位置と円錐着座面５２が下方円錐壁４３から
離間する開位置との間を往復動可能である。

弁ブツシユ５０はまた、めくら孔５３を有し、
該めくら孔５３は弁ブツシユの上端から下方に延
在して前述のポンププランジヤ６５とともに可変
容量の噴射ポンプ室５４を画成する。弁ブツシユ
５０はまた、２つのみが図示してあるが、円周状
に離間する複数の半径方向開口５５を有する。各
半径方向開口５５の一端は、噴射ポンプ室５４の
下端と流体連通し、その他端は円錐着座面５２に
非常に近接しているが、その上の先細円錐先端５
１の外周面に供せられた環状グループ５６と流体
連通する。

一体の垂下する段付きのプランジヤ部６２を有
する閉塞キヤツプ６０は、ボデイー２０の上面か
ら直立する環状フランジ２７の上縁２７ａに支持
されている。図示する構造では、閉塞キヤツプ６
０は、ソレノイドハウジング２１の垂下する側壁
内に適合する直径の上方円形フランジ部６１を有
する。

図示する構造では、プランジヤ部６２は、ピス
トン１１の上方壁４１により往復動可能に受け入
れられる上方制御プランジヤ６３、中間部６４お
よび弁ブツシユ５０のめくら孔５３に画成される
壁により往復動可能に受け入れられる下方ポンプ
プランジヤ６５を有する。示すように、中間部６
４と下方ポンププランジヤ６５の外径は、上方制
御プランジヤ６３よりも順次小さくなつている。
上方制御プランジヤ６３と中間部６４は肩部６６
により互いに連結している。上方制御プランジヤ
６３の外周面に供せられた環状グループ６８に位
置するリングシール６７は、この制御プランジヤ
と上方壁とを密接結合するように使用され、それ
によりそれらと共に環状で可変容量の制御室７０
を画成する。

明らかなように、下方ポンププランジヤ６５の
軸方向の長さは弁ブツシユ５０のめくら孔５３の
軸方向の長さとの関係で所定のものであり、これ
らの要素は噴射ポンプ室５４を画成するように作
動する。

示すように、下方ポンププランジヤ６５の外周
面は、軸方向に延在するグループ７１を有し、該
グループ７１は所定の距離延在して下方ポンププ
ランジヤ６５が弁ブツシユ５０に対して図示する
位置にあるときに該グループ７１の上端は弁ブツ
シユ５０と共に噴射ポンプ室５４と制御室７０と
の間を流体連通する噴射室開口を形成する。即ち
噴射室開口は下方ポンププランジヤ６５のグルー
プ７１と弁ブツシユ５０とにより画成される。

コイル戻しばね７２は、中間部６４と下方ポン
ププランジヤ６５とを囲うように制御室７０に位
置する。このコイル戻しばね７２の一端は、閉塞
キヤツプ６０の肩部６６に当接し、その他端は、
ばね保持ウオツシヤ７３に当接し、該ばね保持ウ
オツシヤ７３は下方ポンププランジヤ６５を緩や
かに囲つて弁ブツシユ５０の上方端面に当接し、
それにより、コイル戻しばね７２は通常は弁ブツ
シユ５０の円錐着座面５２を付勢してピストン１
１の下方円錐壁４３と密接係合させ、したがつ
て、ピストン１１を軸方向、図面の下方に付勢す
る。ピストン１１の下方への動きは、ピストンの
平坦当接肩部１５が、ボデイー２０の平坦肩部３
２に係合することにより図示する位置に制限され
る。特定の実施例では、コイル戻しばねの付勢力
は、以下述べる目的のため414.8ニユートン（100
lbs）より少ない所定のものである。

閉塞キヤツプ６０の上端はその中間部６４へ向
かつて下方に延在する段付きめくら孔を有し、そ
れにより上方円形フランジ部分６１の上面から順
に中間円筒上方壁７４、上方中間壁７５、下方中
間壁７６および下方壁７７を画成する。上方中間
壁７５、下方中間壁７６および下方壁７７の内径
は、上方壁７４より順次小さくなつている。上方
壁７４と上方中間壁７５は平坦肩部７８により互
いに連結している。上方中間壁７５と下方中間壁
７６は平坦肩部８０により互いに連結し、下方中
間壁７６と下方壁７７は平坦肩部８１により互い
に連結されている。

示す構造では、貫通軸方向流路８３を有する円
筒弁座要素８２は下方中間壁７６により画成され
る閉塞キヤツプ６０の段付きめくら孔の一部に位
置して平坦肩部８１に当接する。したがつて、軸
方向流路８３と下方壁７７とは燃料流路７７−８
３を画成し、該流路の下端は下方壁７７の下端を
横切る横断孔８４により制御室７０と流体連通す
る。

本発明の特徴によれば、制御室７０からの燃料
流路７７−８３を通る燃料流はワイヤ巻き付けコ
イル８７を支持する管状コア巻わく８６を有する
ソレノイド作動弁組立体８５により制御され、該
ワイヤコイルは電気リード線（不図示）により電
力の制御源（不図示）へ接続するようになされて
いる。管状コア巻きわく８６は、ソレノイドハウ
ジング２１で閉塞キヤツプ６０の上方円形フラン
ジ部分６１の上端とソレノイドハウジング２１の
内方の平坦肩部２１ａとの間に位置する。

外方に段付けされている円筒形の柱片９０は管
状コア巻きわく８６の内壁８６ａに受け入れられ
る下方小径柱端部９０ａを有して同心状に整列す
る。この柱片９０は、その拡大上方端の外方に螺
刻部９０ｂがソレノイドハウジング２１の上方壁
を通つて延在する螺刻された孔に内方螺刻部２１
ｂと係合することにより、ソレノイドハウジング
２１に軸方向に調整可能に固定する。ロツクナツ
ト９１は柱片９０の外方螺刻部９０ｂと螺合し、
ソレノイドハウジング２１の上端に当接して本組
立体を完成する。

シール９２と９３は閉塞キヤツプ６０の平坦肩
部７８と管状コア巻きわく８６の下端との間およ
び管状コア巻きわく８６の壁８６ａと柱片９０の
下方小径柱片端９０ａの外周面との間を密封する
ように使用される。

示す構造では、柱片９０はそれを通る軸方向供
給流路９４を有し、該軸方向供給流路は柱片９０
の結合部９５を通つて延在し、結合部９５は小径
で上方に延在する。結合部９５は燃料供給部（不
図示）と連結するようになされており、それによ
りインジエクタ１０は適切な供給圧力で燃料を供
給されることができる。示すように、軸方向供給
流路９４の下方拡大部９４ａは、管状コア巻きわ
く８６の内壁８６ａと閉塞キヤツプ６０の上方中
間壁７５とにより画成される燃料室９６に開口す
る。

管状コア巻きわく８６の内壁８６ａでの軸方向
の動きのために摺動可能に案内される円筒形の電
機子１００は燃料室９６に位置し、円筒形弁座要
素８２の上面の弁座８２ａに着座する閉位置とこ
の弁座に着座しない開位置との間を移動する。

電機子１００は、その外周面に円周状に離間し
軸方向に延在する複数のスロツト１０１を有し、
さらに、それを通つて延在する軸方向段付き孔１
０２を有する。軸方向段付き孔１０２は電機子１
００を通り燃料流路７７―８２と同心状の供給流
路を画成し、供給流路を通る流れは一方向逆止め
弁により制御される。示す構造では、この一方向
逆止め弁はポール型逆止め弁であり、該弁１０４
は、通常は、ばね１０５により付勢されて軸方向
段付き孔１０２にプレスばめ等により固定された
開口弁座部材１０６に着座して係合する。

示すように、電機子１００は、通常は、ばね１
１０により軸方向に、図面では下方の閉位置に向
けて付勢される。ばね１１０は、一端で柱片９０
の内方肩部９０ｃに当接し、その他端で開口弁座
部材１０６に当接する。

ソレノイド作動弁組立体８５は、したがつて、
管状コア巻きわく８６、ワイヤ巻き付きコイル８
７、柱片９０、電機子１００、ボール型逆止め弁
１０４、ばね１０５、開口弁座部材１０６およば
ね１１０で構成される。

示すように、ピストン１１の上端は閉塞キヤツ
プ６０のプランジヤ部６２の上端と共に可変容量
の非作動室１１１を画成し、示す実施例では該可
変室は閉塞キヤツプ６０の垂下するリムの半径方
向流路１１２を通つて大気と流体連通し、その一
端が非作動室１１１と連通し、その他端がそれの
内方周辺縁に隣接するソレノイドハウジング２１
のフランジ部分２５に形成された傾斜スロツト１
１４と連通する。示すように、傾斜スロツト１１
４はソレノイドハウジング２１のフランジ部分２
５を通つて延在する傾斜開口１１５と連通して大
気と連通する。

燃料インジエクタの作動 注入位相（フルモード） 次に作動について説明する。注入位相では、適
切な供給圧力の燃料が結合部９５と軸方向供給流
路９４を介して燃料室９６に継続的に供給され
る。したがつて、作動サイクルの終期では、燃焼
室３の圧力が十分に減少したときに、コイル戻し
ばね７２はピストン１１を図示する位置に移動さ
せ、該位置ではピストン１１の平坦当接肩部１５
はボデイー２０の平坦肩部３２に当接する。この
コイル戻しばね７２の付勢力が弁ブツシユ５０に
よりピストン１１に伝わるので、弁ブツシユ５０
の円錐着座面５２もまたピストンの噴射先端４０
の下方円錐壁４３により画成された弁座に着座す
る。燃料室９６内の燃料の圧力は、その後、ばね
１０５の付勢に抗してボール逆止め弁１０４を着
座させず、燃料を燃料室９６から制御室７０内へ
燃料流路７７−８３を介して流し、それによりそ
の中の燃料の圧力を公称供給圧力に保持する。こ
のときに、制御室７０からの燃料はまた下方ポン
ププランジヤ６５のグループ７１と弁ブツシユ５
０とによつて画成される噴射室開口を通つて噴射
ポンプ室５４へ流れ得る。

コツク位相 コツク位相では、燃焼室３の圧力が上がり、該
圧力は、燃焼室にさらされているピストン１１の
端部に作用してピストン１１をパワーストローク
（図面では上方）にし、それにより制御室７０内
と噴射ポンプ室５４内の燃料を圧縮してその圧力
は上昇する。これが生じると、ボール逆止め弁１
０４は開口弁座要素１０６に着座する。ピストン
１１が最初に上方に移動し、かつ噴射室開口が閉
じられてなければ、制御室７０と噴射ポンプ室５
４双方の燃料の圧力が上昇し、例えば、特定実施
例の燃料インジエクタ構造では、約13709Kpa
（2000psi）となる。しかし、このピストン１１の
最初の上昇移動の間に開口が閉じていれば、噴射
ポンプ室５４の燃料の圧力は、前記の画成された
圧力以上に増加できる。しかし、制御室７０の燃
料の圧力が燃焼室３の圧力の大部分との均衡をと
るので燃料噴射はなされない。双方の場合におい
て、これが生じると、ピストン１１の両端に働く
力が有効に均衡化されるのでピストン１１はさら
に上方には移動しない。

噴射位相 噴射位相では、ソレノイドのワイヤ巻き付けコ
イル８７が励起されると、電機子１００は円筒弁
座要素８２の上方の開位置に移動させられ、した
がつて、制御室７０の高圧の燃料は燃料室９６へ
戻り制御室の燃料の圧力は降下する。これによ
り、ピストン１１に作用する燃焼室３の圧力は、
噴射ポンプ室５４の燃料の圧力とコイル戻しばね
７２の付勢力のみに抗される。そのため、燃焼室
３に存する圧力によりピストン１１は再び上方に
移動する。

ピストン１１が上方に移動すると、噴射室開口
は、下方ポンププランジヤ６５の外周ランド面が
弁ブツシユ５０のめくら孔５３の壁と摺動係合す
ることにより閉じられる。この摺動係合が起こ
り、ピストン１１が下方ポンププランジヤ６５に
対して上方に継続して移動すると、噴射ポンプ室
５４の圧力はすぐに高圧となり、例えば前述の燃
料インジエクタ構造では約137900KPa
（20000psi）なる。

噴射ポンプ室５４が、半径方向開口５５を介し
て環状グループ５６と連通すると、環状グループ
内の圧力も高い値となる。燃料インジエクタ１０
において、環状グループ５６の（図面で見て）上
方の部分の面の面積は噴射ポンプ室５４内の下方
ポンププランジヤ６５の露出面の面積より大き
い。高燃料圧力により環状グループ５６の上部に
作用する力が発生し、該力は所定の値［本実施例
では、例えば414.8ニユートン（100Ibs）］を有
し、該力は弁ブツシユ５０およびばね保持ウオツ
シヤ７３を介してコイル戻しばね７２に作用す
る。そして、この力は前述したコイル戻しばねの
付勢力の所定の値よりも大きい。従つて、弁ブツ
シユ５０は下方円錐壁４３によつて画成される弁
座から離れる方向（ピストン１１に対して上方）
に移動して燃料が噴射ポンプ室５４から半径方向
開口５５を介して下方円錐壁によつて画成される
吐出流路内へと、そして吐出オリフイス４５を介
して外部へと吐出する。

スタンバイ位相（噴射停止） スタンバイ位相（噴射停止）では、ソレノイド
組立体のワイヤ巻き付けコイル８７が再び消勢さ
れると、ばね１１０は電機子１００を閉位置に移
動させ、図示する該位置では電機子は円筒弁座要
素８２に着座し、したがつて燃料がさらに制御室
７０から燃料室９６へ流れるのを防止する。これ
が起き、燃焼室３の圧力によりピストン１１がさ
らに継続して上方に移動すると、制御室７０の燃
料の圧力は再び上昇する。もし、制御室７０の燃
料の圧力が例えば14616KPa（2120psi）に達する
と、この圧力はコイル戻しばね７２の付勢ととも
に燃焼室３のガスから印加される力に噴射ポンプ
室５４の燃料の圧力の援助を受けずに対抗して作
用する。これにより、前記の圧力レベルとなる前
にピストン１１はその上方への移動を停止し、コ
イル戻しばね７２は弁ブツシユを閉位置へ移動さ
せて燃料噴射を終了する。この状態では燃料イン
ジエクタ１０は、燃焼室３の圧力が再び降下して
もう一度燃料インジエクタが前述の注入位相とな
るまで固定している。

【図面の簡単な説明】

添付図面は内燃機関シリンダヘツドに供せられ
た開口に組み入れられた本発明による圧縮作動燃
料インジエクタの縦断面図である。 主要部分の符号の説明、１０……燃料インジエ
クタ、３……燃焼室、２……シリンダヘツド、１
１……ピストン、９４，１０２……供給流路、８
５……ソレノイド作動弁組立体、４０……噴射先
端、４５……吐出オリフイス、５０……弁ブツシ
ユ、５３……めくら孔、６２……プランジヤー
部、６５……プランジヤー部の一端、５４……噴
射ポンプ室、６４……中間部、７０……制御室、
７２……ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の燃焼室３に直接燃料を運ぶ燃料イ
   ンジエクタ１０であつて、該燃料インジエクタは
   燃焼室の圧縮圧力により作動する型のものであ
   り、前記内燃機関が前記燃焼室と連通するように
   一端が開口している孔を内部に備えるシリンダヘ
   ツド２を有し、前記燃料インジエクタがピストン
   １１と供給流路９４，１０２とソレノイド作動弁
   組立体８５とを有し、該ピストン１１が前記孔内
   に往復動可能に取付けられるとともに、吐出流路
   と弁座とを画成するめくら孔をその内部に有し、
   前記供給流路９４，１０２が燃料供給部に連結さ
   れている燃料インジエクタにおいて、前記ピスト
   ン１１の一端は噴射先端４０で終端し、該噴射先
   端４０は前記吐出流路から前記燃料室へと燃料を
   吐出するために、その内部に吐出オリフイス４５
   を有し、管状の弁ブツシユ５０が前記吐出流路内
   に位置せしめられ、前記弁座に対して開閉位置間
   を移動可能であり、該弁ブツシユの内部には一端
   が前記弁座の上流で前記吐出流路と連通するめく
   ら孔５３が形成され、プランジヤ部６２が燃料イ
   ンジエクタに固着されており、その一端６５が前
   記弁ブツシユのめくら孔５３に摺動可能に枢支さ
   れて該めくら孔とともに噴射ポンプ室５４を形成
   し、前記プランジヤ部は、さらに、前記ピストン
   １１内で摺動可能な中間部６４を有して該ピスト
   ンと共に制御室７０を形成し、前記プランジヤ部
   は前記弁ブツシユと協働して噴射室開口を画成し
   て前記噴射ポンプ室５４と前記制御室７０との間
   の連通を制御し、ばね７２が前記弁ブツシユ及び
   前記ピストンを前記噴射室開口を開く方向に通常
   付勢し、前記ソレノイド作動弁組立体８５が燃料
   流を前記供給流路９４，１０２から前記制御室へ
   と流れるのを許容し、また、前記制御室内の燃料
   圧力が増加した際に前記制御室から前記供給流路
   へと燃料が流れるのを遮断し、前記ソレノイド作
   動弁組立体は、励起されると燃料流を前記制御室
   から前記供給流路へと流し、前記制御室内の圧力
   を減少して前記燃焼室３内の燃焼圧力により前記
   ピストン１１が前記プランジヤ部６２に対して動
   かされて噴射ポンプ室５４内の燃料を加圧し、前
   記噴射室を閉じて前記弁ブツシユ５０を前記弁座
   から離し、燃料を前記噴射ポンプ室から前記吐出
   流路を介して前記燃焼室内へと噴射することを特
   徴とする燃料インジエクタ。