JPS6363745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料噴射装置、特にデイーゼルエン
ジンに使用するのに適したソレノイド作動式電子
制御燃料噴射装置に関する。

ソレノイド、増圧ピストン及び噴射ノズルを含
むいくつかの構成要素がすべて共通のハウジング
に収納されたコンパクトなソレノイド作動式の電
子制御燃料噴射装置が米国特許第3921604号に開
示されている。この特許には、燃料圧力に間欠的
にさらされるサーボピストンによつて駆動され
て、ポンプピストンにその排出（噴射）工程を行
なわせる往復動ポンプピストンが示されている。
２つの排出工程の間、ポンプ作動室はスロツトル
を介して加圧燃料が充填される一方、ポンプピス
トンはその戻り工程を実行する。スロツトルは、
動作のサイクルの間噴射期間に関して注入期間が
実質的に長くなるような寸法に常に設定された流
れ通路を定めている。サーボピストンへの燃料の
注入は、ソレノイド弁によつて制御される期間加
圧燃料に順次さらされる弁プランジヤの切換位置
によつて制御される。注入はソレノイド弁の可変
の消勢期間の間に行われる。

上記米国特許は、従来の液体作動装置、さらに
は従来の電子制御装置よりもかなりすぐれた燃料
噴射装置を示したものではあるが、いくつかの欠
点が見られる。たとえば、各燃料噴射器のソレノ
イドは動作サイクルのほとんどの間付勢されてお
り、これがソレノイドを特にエンジン速度が低い
時に過熱させてしまう傾向にある。又、弁プラン
ジヤは与えられた圧力の力に抗してばねによりバ
イアスされていおり、ばねが折れたり弱つたりす
れば、連続使用中に、与えられた圧力に対する弁
プランジヤの応答に逆の影響を与えることにな
る。恐らくは、注入ボアのオリフイスが固定であ
ることが、ポンプ作動室への燃料供給の速度に影
響を与えており、燃料噴射装置に使用されている
一組の噴射器の個々の噴射器間での製造公差及び
他の誤差を調整できないものにしている。

他のソレノイド作動式電子燃料噴射装置は米国
特許第4069800号に記載されている。このの装置
は可変オリフイスを有しているという利点はある
が作動上の欠陥、たとえば前記特許の装置が有し
ているような、なわちスプール弁をスプール弁室
の一端へバイアスするばねを使用しているという
欠陥がある。ばねのバイアスは与えられた圧力の
変動に対するスプール弁の感度を落とすことにな
り、スプール弁に作用する内部の影響を増すこと
になる。これによりスプール弁をシフトして入口
とサーボ室との間を連通させるようにするのに必
要な応答時間が増えてしまう。

上述した２種の周知の燃料噴射装置が有してい
る欠点、特にバイアスばねを使用しているという
ことを十分に考慮して、本発明燃料噴射器では、
バイアスばねが不要であることに加え、高精度を
もつて電子制御の可能な簡単かつよりコンパクト
な燃料噴射器を提供することを目的とする。

本発明によれば、ハウジングと、このハウジン
グ内に設置され加圧燃料源に接続した吸込路と一
方を燃料リザーバに接続した１対の吐出路とを有
する三方弁と、前記ハウジング内に設置され一端
が前記三方弁の前記吐出路の他方と連通している
シヤツトル室と、前記三方弁に接続されこの三方
弁を、前記吸込路が前記他方の吐出路と連通しか
つ前記一方の吐出路が吸込路及び他方の吐出路の
いずれとも連通していない第１の状態から前記吸
込路が両吐出路と連通していなくかつ両吐出路が
互いに連通している第２の状態へと切換えるもの
であつて電子制御器により与えられた入力信号に
よつて付勢されて前記三方弁の動作を調整する電
磁手段と、前記ハウジング内に規定された作動室
及び計量室と、前記作動室内を移動可能な上部シ
リンダ部材及び前記計量室内を移動可能な下部シ
リンダ部材を包含する増圧ピストンと、前記シヤ
ツトル室を前記作動室へ連通させて前記シヤツト
ル室から加圧燃料を受けこれを作動室へ与えて前
記増圧ピストンを移動させる第１導管手段と、前
記計量室の下流に配置されていてその計量室に連
通されているノズルと、通常は前記ノズルを閉じ
るようバイアスしている液圧及び機械手段と、前
記シヤツトル室内を移動可能に設置され前記電磁
手段の状態の変化に応じて第１の位置では吸込路
と前記第１導管手段との間の連通を確立し第２の
状態ではこのような連通を阻止するシヤツトル手
段と、前記作動室から前記リザーバへ延びていて
前記シヤツトル手段が前記第１の位置にあるとき
流体連通が阻止され前記第２の位置にあるきには
そのような連通が許される第２導管手段と、この
第２導管手段に設置しこれを通る燃料の排出の割
合を制御して前記電磁手段が前記第２の状態にあ
る間の前記増圧ピストンの排出量を制御する可変
オリフイス手段とを包含する燃料噴射器におい
て、前記シヤツトル手段は、前記三方弁を介して
前記吸込路から前記シヤツトル室の一端まで通じ
ている加圧燃料によつて前記シヤツトル室内の第
１の位置の方へ動かされるとともに、前記シヤツ
トル室の他端に設けられ第３導管手段を介して前
記吸込路から伝えられた加圧燃料を常時受けてい
る小さなピストンによつて第２の位置の方へ動か
され、前記シヤツトル手段のその第２の位置まで
の移動は前記電磁手段により前記三方弁がその第
２の状態に切換つたことによつて行われることを
特徴とする燃料噴射器が提供される。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例
について詳述する。

図面において、第１図は、デイーゼルエンジン
のような内燃機関のシリンダヘツド１４の開口１
２に固定されている噴射器１０を含んだ、ソレノ
イド作動式電子燃料噴射装置の主要な構成要素を
示している。断片だけを示したシリンダヘツド１
４には冷却通路１６も形成されている。噴射装置
は、エンジンブロツク２３の燃焼室２２において
ピストンがその上方行程に限界に近づくときピス
トン２０の上端に位置される空胴１８内に細かく
霧化された燃料を高圧で直接放出する。

１つの燃料噴射器しか図示していないが、燃料
噴射装置全体では、エンジンブロツク２３の燃焼
室２２ごとに同一構成の燃料噴射器を備えるとと
もに、これらの燃料噴射器に特定のシーケンスで
制御信号を供給する電子制御器２５を備えてい
る。

燃料噴射器１０は第１ハウジング部２４と、Ｌ
形の第２ハウジング部２６と、エンジンのシリン
ダヘツド１４の開口１２に着座された細長の第３
ハウジング部２８とを包含している。ハウジング
部は互いに螺合されており、噴射器はＬ形を呈し
ている。これら第１、第２、及び第３ハウジング
部２４，２６，２８は特許請求の範囲では単にハ
ウジングと総称している。

第１ハウジング部２４内には三方弁３０が設置
されており、この三方弁３０は第２図及び第３図
に示すように１つの吸込路３２と１対の吐出路３
４，３６とを備えている。吸込路３２を介して吐
出路３６へ流れてきた流体は第２ハウジング部２
６のシヤツトル室３７へ入り、このシヤツトル室
３７内に設けたシヤツトル弁３８を作動させる。
他方の吐出路３４はシヤツトル室３７から燃料リ
ザーバ３９へ流体を戻すための流路である。三方
弁３０は、中でも、パイロツト弁４０と導線４４
を介して付勢されるソレノイド４２とを包含す
る。このパイロツト弁４０及びソレノイド４２は
特許請求の範囲では電磁手段と表現してある。ソ
レノイド４２の状態、すなわち付勢か消勢かは、
流路が、吸込路３２とシヤツトル室３７との間で
吐出路３６を介して成立する第１の状態となるか
又は、シヤツトル室３７と燃料リザーバ３９へ通
じる吐出路３４との間で成立する第２の状態とな
るかを決定する。パイロツト弁４０はスペーサ４
１とストツプ板４３とによつて正規位置に保持さ
れる。ストツプ板４３はパイロツト弁４０の吸込
路３２に整合された通路４５を有している。三方
弁３０の更に詳細な構造は第２図及び第３図に示
されており、詳細は後述する。

第１図によれば、シヤツトル弁３８は弁軸方向
端にかかる流体圧力に応じて第２ハウジング部２
６のシヤツトル室３７内でシフトされる。好適な
実施例ではスプール弁の形状としたシヤツトル弁
３８は小径の溝によつて相互に接続された３つの
円筒状のセグメントを包含する。溝は、流体の流
通路に位置されたとき、入口４６に供給された燃
料をまわりに流し、シヤツトル弁３８を通し、そ
して導管４８を介して、第３ハウジング部２８に
第１図に示すように保持された増圧ケーシング５
１の作動室４９の上端に入れるようにする。しか
し、シヤツトル弁３８が第１図に示した位置から
シフトされると、円柱状セグメントはシヤツトル
室３７を限定している壁にぴつたり合つて、燃料
が導管４８に流れ込むのを阻止する一方、燃料は
出口１４０（第１図には図示していないが第６図
に見ることができる）に通じている戻り導管へ流
れて燃料リザーバ３９へ戻る。ここで特許請求の
範囲ではシヤツトル弁３８はシヤツトル手段、導
管４８は第１導管手段と表現してあり、シヤツト
ル弁３８は燃料噴射器の動作のうち、噴射相にあ
る時第１の位置をとり、測定相にある時第２の位
置ををとるものとしている。

パイロツト弁４０の吸込路３２に導く第１の枝
導管５２は入口４６と、ストツプ板４３の通路４
５との間にあり、一方、第２の枝導管５４（特許
請求の範囲では第３導管手段と表現）は入口４６
から増圧ケーシング５１に延びていて中に形成さ
れた大きな環状体５６を有する横穴５５に開口し
ている。第３ハウジング部２８を介して穴あけさ
れた横穴５５の入口はプラグ５８によつて密封さ
れている。シヤツトル室３７の一端には第２の枝
導管５４と直接連通状態にある小さなピストン６
０が位置されており、この小さなピストン６０の
作用面に連続的に与えられる流体圧力はシヤツト
ル室３７に存在する間欠的流体圧力に抗してシヤ
ツトル室３７のシヤツトル弁３８を動かすよう作
用する。しかし、ピストン６０の作用面の面積は
シヤツトル弁３８の作用面の面積の数分の１であ
るので、シヤツトル弁３８は、ある動作条件下だ
け、すなわちシヤツトル室３７の流体圧力が供給
レベルにない時だけ、この小さなピストン６０に
よつて動かされるのである。

増圧ピストン６２は、第２ハウジング２６に設
けられた増圧ケーシング５１の中で動くように配
置されている。増圧ピストン６２は、大きな上部
シリンダ６４と、中間シリンダ６５と、小さな下
部シリンダ６６とを包含する。増圧ピストン６２
を含む構成要素は増圧ケーシング５１の内側の輪
郭に適合しており、その中で運動する。下部シリ
ンダ６６はしかし、好適な実施例では上部シリン
ダ６４の面積の1/5であり、下部シリンダ６６の
内側にはＴ形通路７０が規定されている。増圧ピ
ストン６２の構成は第７図及び第８図に明確に示
されている。なお、上部シリンダ６４及び下部シ
リンダ６６は、特許請求の範囲ではそれぞれ上部
シリンダ部材及び下部シリンダ部材としてある。

Ｔ形通路７０は通常、第２の枝導管５４に開口
している横穴５５との整合から外れて位置される
が、増圧ピストン６２が上部シリンダ６４の上端
に作用する加流流体に応じて下方へ移動するとき
には、下部シリンダ６６はシフトされて導管８６
と横穴５５との間に連通が確立する。玉弁の形と
した逆止弁７２は導管７１，７２の接続部に配置
され、ばね７４によつて弁座の方へ押圧されてい
る。逆止弁７２は、動作のサイクルの噴射相にあ
る時、増圧ピストン６２によつて圧力が生じさせ
られる計量室５０から第２の枝導管５４へ戻る流
れを阻止している。測定相にある時の逆止弁７２
は、加圧流体の計量室５０への流入を遅らせてい
るだけである。作動室４９及び計量室５０は別機
能をもつた２つの別個の室としてあるが、実際は
増圧ピストン６２によつて１つの空胴を別個の室
に分けたものである。

ノズル７８は第３ハウジング部２８の下端にあ
る開口を通して突出しており、15000psiを越える
圧力でピストン２０の上端の空胴１８に燃料を放
射状に放出する。ノズル７８は増圧ケーシング５
１の下の第３ハウジング部２８に位置し、ばねハ
ウジング８０、ストツプ板８２、及びノズル本体
８４を包含している。導管８６は、増圧ピストン
６２の下部シリンダ６６の下にある計量室５０の
下端からストツプ板８２を介して軸方向に延びて
いて、ノズル本体８４の環状空胴８８で終端して
いる。

ノズル９０はノズル本体８４を介して延びてお
り、このノズルの上端はリテーナ９２で受けられ
ている。このリテーナ９２は、ばねハウジング８
０のばね室９６に入れられてノズルの下端をノズ
ル本体８４の内部に形成された座に押圧するばね
９４によつて下方へバイアスされている。ばね９
４の力は、加圧燃料が第２の枝導管５４、横穴５
５、環状体５６、そして導管９８を介してばね室
９６内へ流入しているので、燃料入口４６に与え
られた圧力が加えられて増大されている。この意
味で、特許請求の範囲では、ばね９４、ばね室９
６、及び導管９６を総称して液圧及び機械手段と
表現している。更に、ノズル９０はニードル、ば
ね室９６は空胴、そして導管９８は第４導管手段
とそれぞれ表現してある。このようにばね室９６
は導管９８、横穴５５及び第２の枝導管５４を介
して常に入口４６と連通していて、そこから加圧
燃料を受けている。ノズル９０がこの加圧燃料の
圧力及びばね９４のばね力の合成力に答えて着座
されている時、ノズル本体８４のオリフイスを介
する流れは妨げられる。ノズル７８は差圧ノズル
として知られているもので、開にするのに必要な
力は閉にするのに必要な力を越えるようにしたも
のである。この性質によりノズルからのぼた落ち
は減少する。

第２図は、常態の、すなわち非作特状態におけ
る三方弁３０の構成を示している。図示の三方弁
は、仏国の会社ソフレデイ／ソプロミ
（Sofredi／Sopromi）によつて開発されたソフレ
デイ弁として知られたものである。ソフレデイ／
ソプロミ弁に関する技術情報は現在、仏国政府機
関ANVARを通じて入手できる。パイロツト弁
４０はソレノイド４２によつて作動され、燃料の
流れを、(1)吸込路３２から吐出路３６を介してシ
ヤツトル室３７へ、又は(2)シヤツトル室３７から
吐出路３４を介して燃料リザーバ３９へと選択的
に分流させる。パイロツト弁４０は、ソレノイド
４２をこのパイロツト弁４０に対して一定の関係
をもつて保持している第１ハウジング部２４の開
口端に固設されている。中央通路１００はパイロ
ツト弁４０を介して軸方向に延びており、ソレノ
イド４２から下方へ突出している弁スリーブ１０
２は通路１００に嵌合している。

弁スリーブ１０２の上端は、第２図に示すよう
に、通常は、ソレノイド４２の電磁コア１０６か
ら少し離れた位置にあるアーマチユア１０４の開
口に嵌合している。巻線１０８及び電磁コア１０
６は埋込用樹脂１１０は埋設され、ソレノイド４
２の巻線１０８は２つの端子１１２に取付けたリ
ード４４を介して付勢される。テーパ状の金属ア
ーマチユア１０４はパイロツト弁４０の上端とソ
レノイド４２の下端との間に規定された環状体１
１４内を垂直に動くことができる。ソレノイド４
２では、図示のように、そのハウジングに埋込用
樹脂１１０を充填し、そこに軸方向の穴あけをし
ていくつかの流路１１６を形成することができ
る。又は、埋め込用樹脂１１０の周囲を平らな面
で構成してソレノイド作動子（図示しない）のハ
ウジングを完成に埋めてしまわないようにするこ
とによつて流路１１６を形成してもよい。

電磁コア１０６の下端中心部には端ぐり空胴１
１８が設けられ、その中にばね１２０が位置され
ている。ステツプピストン１２４の上方の突出部
１２３には真鍮のストツプ１２２が嵌合されてお
り、ばね１２０によつて下方へバイアスされてい
る。ステツプピストン１２４はソレノイド４２に
依存し、スリーブ１０２と緊密に適合している。
ステツプピストン１２４の下端には径の小さい先
端１２６が形成されており、又、スリーブ１０２
の下半分はその内径を大きくしてある。このた
め、ステツプピストン１２４の先端１２６とスリ
ーブ１０２との間にはステツプピストン１２４を
囲むような環状空間が規定されている。ここに受
けた燃料は上方向の力をステツプピストン１２４
及びストツプ１２２に与える。

アーマチユア１０４がソレノイド４２の付勢さ
れた巻線１０８の方向へ吸引されるとき一緒に上
方へ移動するスリーブ１０２は、パイロツト弁４
０の環状室１３２の入口に設けられた弁座１３０
に受けられる円錐状をした突出部１２８によつて
終端されている。スリーブ１０２の側部には開口
１３４が配置され、このような開口１３４はパイ
ロツト弁４０の吸込路３２と直接連通していて、
入口４６、ストツプ板４３の通路４５、及び吸込
路３２を介して噴射器１０に導入された燃料を受
ける。

第２図及第３図の対比は、三方弁３０が電子制
御器２５（第１図）によるソレノイド４２の付勢
又は消勢に応答して選択的に燃料を、(1)吸込路３
２から吐出路３６を介してシヤツトル室３７へ、
及び(2)シヤツトル室３７から吐出路３４を介して
燃料リザーバ３９へとそれぞれ分流させる様子を
示している。吐出路３４は燃料を燃料リザーバ３
９に戻す一方、吐出路３６の開路によつて燃料を
シヤツトル室３７へ流入させてシヤツトル弁３８
を作動させる。第２図は非作動状態、すなわちス
リーブ１０２の突出部１２８が弁座１３０に対し
て十分に押圧されている状態のソレノイド４２を
示している。したがつて、入口４６からの加圧燃
料はストツプ板４３を介してシヤツトル室３７へ
流入する。ソレノイド４２が消勢されている時の
燃料の流れは第２図の矢印方向で示され、ソレノ
イドが付勢された時の燃料の流れは第３図の矢印
方向で示される。

第４図は、シヤツトル室３７、シヤツトル弁３
８、小さなピストン６０、及び加圧燃料源に接続
された入口４６の断面図である。このような構成
要素は第１図でも見られるが第４図では拡大して
示している。シヤツトル弁３８の衝撃を吸収する
ストツプ板４３も見ることができ、同様に第１及
び第２の枝導管５２，５４、及び作動室４９と増
圧ピストン６２の上部シリンダ６４に連通してい
る導管４８の一部も見られる。円筒部及び環状拡
大部の変形した形状を有するシヤツトル室３７
は、第２ハウジング部２６へ穴あけ、中ぐりある
いは機械加工され、次いでワツシヤ１３８付きの
プラク１３６がシヤツトル室３７の開口端に密封
するようねじ込まれる。明らかに、第４図の平面
は第１図の平面を反時計方向に回転させたもので
ある。

第５図は第４図と同様の断面図であるが、第４
図がシヤツトル弁３８が下がつてシヤツトル室３
７の底部に近づいた状態を示しているのに対し、
第５図はシヤツトル弁３８が上がつて三方弁３０
の下に位置するストツプ板４３に近づいた状態を
示している。後で分かるが、シヤツトル弁３８は
第１図及び第４図においては動作のサイクルのう
ちの噴射相にあり、第５図においては測定相にあ
る。シヤツトル弁３８の移動は、シヤツトル弁３
８の上部作用面へ加圧流体を間欠的に与えること
及び小さなピストン６０に圧力を連続的に与える
ことによつて調整される。

第６図は、測定相の間にシヤツトル弁３８が上
方に移動した時、シヤツトル弁３８によつて閉塞
された加圧燃料をリザーバ３９へ戻すことができ
る出口１４０を示している。出口１４０は、噴射
相が終了した後作動室４９にある加圧燃料を、横
穴１４２を含む曲りくねつた交差通路を介して燃
料リザーバ３９へ切換えて戻すことができる。ニ
ードル弁１４４の先端はテーパの付けられた弁座
１４４ａと作動関係に配置され、ねじ１４６はそ
の先端を弁座に関して調整でき、これによつてリ
ザーバ３９へ戻す燃料の流量割合を変えてやるこ
とができる。ニードル弁１４４はこれをシールす
るようＯリングを配置してもよい。流量割合を調
整することによつて燃料噴射装置の各噴射器を電
子制御器２５に関連して個別に校正することがで
きる。作動室４９とシヤツトル室３７との間の戻
り導管に可変オリフイスを構成するニードル弁１
４４及びねじ１４６を設けたことは、この制限に
よつて微少変化の圧力降下しか生じないので、校
正技術の効果を更に高めている。第６図は又、環
状体３７ａのようなシヤツトル室３７の主要部で
ある大きな環状部に入つた燃料が動作のサイクル
の測定相の間に出口１４０へも流出することを示
唆している。全ての戻り流路は共通の出口１４０
に達する前に一緒になる。出口１４０を介して燃
料リザーバ３９へ戻る燃料の流出モードは別の等
価手段を使つてもよい。図中、ニードル弁１４４
の一部は横穴１４２を示すために削つてある。な
お、特許請求の範囲では、横穴１４２は第２導管
手段、ニードル弁１４４及びねじ１４６は可変オ
リフイス手段、そしてねじ１４６はニードル弁を
調整する調整手段とそれぞれ表現してある。

第７図及び第８図は増圧ケーシング５１とその
中に配置された構成要素とを拡大して示したもの
である。第７図は動作の測定相の間に位置される
構成要素を示し、第８図は動作の噴射相の間に位
置される構成要素を示している。

増圧ケーシング５１の上下の表面から出ている
ピン１４８はこの増圧ケーシング５１に隣接して
位置されるもの（図示しない）の開口と整合させ
て適正な配列をなすのを保証するためのものであ
る。増圧ピストン６２の上部シリンダ６４は作動
室４９内を移動し、下部シリンダ６６は計量室５
０内を移動する。増圧ピストン６２の移動下限
は、第８図に示すように、上部シリンダ６４の下
面が作動室４９の大径環状体４９Ａの基部と接触
することによつて規定される。下部シリンダ６６
の下面は、第８図に示すように、計量室５０にあ
る大径環状体の基部へ近づくが接触はしない。作
動室４９の底部の大きな領域は増圧ピストン６２
の衝撃に耐えるものである。

動作サイクルの測定相のとき、下部シリンダ６
６は上方に移動して計量室５０はその容積を増
し、加圧燃料を導入する。上方移動の限界は、増
圧ピストン６２の上部シリンダ６４の上端が作動
室４９の頂部に達し第２ハウジング部２６の下面
に接触することによつて規定される。第７図は移
動上限にある増圧ピストン６２を示し、第８図は
移動下限にある増圧ピストン６２を示している。
電子制御器２５によつて三方弁３０のソレノイド
４２に与える電気信号の持続時間を変えることに
より、計量室５０での下部シリンダ６６の上方移
動の範囲が調整され、加圧燃料の可変の所望量が
計量されてそこへ導入することができる。続い
て、計量された調整は動作サイクルの最終時点で
内燃機関に噴射される。

増圧ピストン６２の下部シリンダ６６を介して
軸方向に延びているＴ形通路７０も又、第７図及
び第８図に見られる。第７図では、そのＴ形通路
７０は横穴５５より上で上方に移動しており、そ
こから逃げる燃料は中間シリンダ６５と下部シリ
ンダ６６との間のハウジングにたまる。横穴５５
の流れは、環状体５６に入り、下部シリンダ６６
のまわりを流れるので、ばねハウジング８０のば
ね室９６に通じている軸方向導管９８へ行く途中
でこの下部シリンダ６６によつて妨げられること
はない。第８図において、Ｔ形通路７０と関連す
るアンダカツト１５０はこのＴ形通路７０と環状
体５６との間の連通を確立させている。Ｔ形通路
０から出された燃料は環状体５６に入り、放射状
に流れて、横穴５５そして軸方向導管５４へ入
る。ばね室９６は、増圧ピストン６２の位置に関
係なく、横穴５５を流れる加圧燃料を受ける。

第１図ないし第８図に示した燃料噴射装置の顕
著な機能特性は、第９図及び第１０図を参照しな
がら動作サイクルの詳細を述べることによつて認
識することができる。まず、基準点として、油送
ポンプ（図示しない）が燃料リザーバ３９から燃
料を回収して高圧ポンプ１５２に供給する時、サ
イクルが始まるものとする。ポンプ１５２は燃料
を加圧し、噴射器のハウジングを介して延びてい
る導管４８、第１の枝導管５２、第２の枝導管５
４に入口４６を通つてこの燃料を連続的に供給す
る。ソレノイド４２は第２図に示すような通常消
勢されているので、第１の枝導管５２内の加圧燃
料の流れは、ストツプ板４３を介してパイロツト
弁４０の吸込路３２へ行き、次いで開口１３４を
介して弁スリーブ１０２へ流入し、そして吐出路
３６を介してシヤツトル室３７へ行く。シヤツト
ル弁３８の上部作用面はこのようにして与えられ
た圧力の加圧燃料にさらされ、シヤツトル弁３８
は第４図に示すようにシヤツトル室３７において
その底部に安全に着座するまで下方へ移動する。
シヤツトル弁３８がシヤツトル室３７の底部に着
座されると、中央セグメントと下部セグメントと
の間にある溝が加圧燃料を通すようになり、次に
これを作動室４９に入れて増圧ピストン６２の上
部作用面に圧力を与えることになる。シヤツトル
弁３８のこの下方移動により、シヤツトル弁３８
の上部セグメントは横穴１４２を閉じるようにな
り、その結果、作動室４９から可調整のニードル
弁１４４を介して戻る流れは阻止されて、シヤツ
トル弁３８より下流の燃料リザーバ３９へ達する
ことができない。したがつて、増圧ピストン６２
は作動室４９の下端の環状体４９Ａまで下方へ下
げられる（第８図参照）。

加圧燃料は第１の枝導管５２を介して流れると
同時に、第２の枝導管５４を介しても流れる加圧
燃料は小さなピストン６０の底部作用面に作用す
るが、このような上向きの力はシヤツトル弁３８
の作用面に作用する力に打ち勝つことはできな
い。というのは、このシヤツトル弁３８の作用面
の面積は小さなピストン６０の作用面の面積より
数倍大きいからである。第２の枝導管５４内の加
圧燃料は下下方へ流れ、横穴５５、環状体５６、
増圧ピストン６２のまわりへ流入し、ばね室９６
に入つてリテーナ９２に作用する力を増強し、ノ
ズル９０を着座させる。

第２の枝導管５４内の加圧燃料は又導管７１を
流れる。逆止弁７２は通常ばね７４によつて弁座
の方へ押圧されている。測定相の間、逆止弁７２
は第１０図に示したように、加圧燃料の力によつ
てその弁座７４から離れる方向に押される。噴射
相の間は、増圧ピストン６２が下方へ駆動される
ので、逆止弁７２はその弁座に対し(1)計量室５０
を密閉して中の燃料の圧力を増大し、(2)加圧燃料
が第２の枝導管５４の方へさかのぼるのを防ぐよ
うにされる。これらの関係は第９図に示してあ
る。

動作のサイクルの噴射相は、増圧ピストン６２
がそのピストン頂部に加圧燃料を受けることによ
つて計量室５０で押下げられる時、始まる。噴射
用の持続時間は増圧ピストン６２の移動時間に相
当し、第１０図に示したように作動室４９の最初
の高さ位置から第９図に示したように作動室４９
の底部に達する位置までの移動時間である。増圧
ピストン６２は与えられた圧力でその上部作用面
に作用する加圧燃料によつて下方へ駆動されるの
で、計量室５０内の燃料にかかる圧力は増圧ピス
トン６２の上部及び下部シリンダ６４，６６の作
用面の面積差によつてかなり増大される。上部シ
リンダ６４の面積はたとえば、下部シリンダ６６
の面積の４倍がよい。このようにして、5000psi
の加圧燃料が上部シリンダ６４に与えられるとす
れば、下部シリンダ６６で計量室５０の燃料に対
して４倍の力が作用し、圧力レベルは20000psiに
上がる。計量室５０からの加圧燃料はノズル本体
８４の導管８６及び環状空胴８８へ流入する。加
圧ノズルは20000psiなので、生ずる流体圧力はば
ね９４の力（たとえば30psi）とノズル９０を閉
位置に普通に保持するだけのばね室９６内の加圧
燃料の力（たとえば5000psi）との合成力に打ち
勝つ。環状空胴８３の圧力ノズルが大きいという
正味効果により、ノズル９０はその座から離さ
れ、加圧燃料はエンジンブロツクの燃焼室２２へ
細かく霧化されて放出される。第９図は、増圧ピ
ストン６２が作動室４９内で移動下限にあり、ソ
レノイド４２が消勢状態にあり、シヤツトル弁３
８がシヤツトル室３７の底部にある場合を示して
いることに注意されたい。作動室４９の底部の環
状体４９Ａ及びシヤツトル室３７の底部の環状体
３７ａに燃料がたまらないようにするには、これ
らの環状体は共に直列に接続され、出口１４０を
介して燃料リザーバ３９へ抜ける通路を作ればよ
い。各種導管を通る加圧燃料の流れは矢印で示し
てある。

第９図に対し、第１０図は動作のサイクルの測
定相の時に位置される燃料噴射装置の構成要素を
示すものである。測定相を開始させるには、第３
図に示すように、アーマチユア１０４を吸引する
ソレノイド４２の巻線１０８に電気信号が与えら
れ、これによつて、ステツプピストン１２４に関
して弁スリーブ１０２を動かす。第１の枝導管５
２及び吸込路３２にある加圧燃料は吐出路６を密
閉しているステツプピストン１２４の先端１２６
によつて阻止され、一方、流路はシヤツトル室３
７から弁座１３０を通つて、吐出路３４、燃料リ
ザーバ３９と確立される。

第２の枝導管５４の加圧燃料は小さなピストン
６０の下部作用面へ連続的に与えられる。このと
き、第１の枝導管５２内の加圧燃料は阻止されて
いて、シヤツトル弁３８の上部作用面には作用し
ないので、小さなピストンは大きなシヤツトル弁
３８を上方へ駆動することができる。ストツプ板
４３へ向うシヤツトル弁３８の上方移動によりシ
ヤツトル室３７の上端にある燃料が吐出路３４を
介して燃料リザーバ３９へ戻される。シヤツトル
弁３８は、これの上部セグメントと中間セグメン
トとの間の環状体が横穴１４２と整合し、下部セ
グメントが導管４８の流れを阻止して加圧燃料が
増圧ピストン６２の上端へ供給されなくなるまで
上方へ移動する。横穴５５及び環状体５６の加圧
燃料は増圧ピストン６２のまわりをその位置とは
無関係に流れ、ばね室９６に連通している。

噴射相の時、増圧ピストン６２は下方へ移動し
て計量室５０内の燃料の圧力レベルを増大させ
る。この増大された圧力は逆止弁７２のボールを
その弁座に着座させて、計量室５０内の圧力が弁
座７６を通つて逆方向の導管７１，５４へ逃げる
のを防止している。噴射相の終わりにおいて、増
圧されたレベルは環状空胴８８及びノズル弁にて
非常に急速に低下し、燃料の細かな霧化は急激に
終了する。これは環状空胴８８等に集められた加
圧燃料が膨張しニードル弁が上方へ移動して普通
の不作動位置に戻ることによつて完了する。燃料
は導管８６を介して上方へ移動し、Ｔ形通路７０
を介して増圧ピストン６２の中間シリンダ６５及
び下部シリンダ６６の間に規定された環状体、及
びその周囲の環状体５６へ入る。これら環状体間
の連通により加圧燃料の急速釈放ができ、これに
より燃料噴射器の動作すなわち正確さを保証し、
ノズルでのぼた落ちを防止している。加圧燃料は
径の大きな上部シリンダ６４が増圧ピストン６２
の上端に達する前にシヤツトル弁３８によつて阻
止されるので、下部シリンダ６６の下部作用面に
作用する加圧燃料は増圧ピストン６２を上方へ駆
動することができる。増圧ピストン６２が上方へ
移動されると、シリンダ６４上の作動室４９に集
められた燃料は横穴１４２へ押しやられる。燃料
がリザーバ３９へ戻る時の横穴１４２における流
れの割合はニードル弁１４４をその弁座に関して
調整することによつて変更される。ニードル弁１
４４によつて制御される調整オリフイスは、作動
室４９とシヤツトル室３７との間に位置させたこ
とにより、流れ条件の範囲を調整することができ
る。この能力は所定の持続時間の制御信号に関す
る各噴射器の性能差を調整するために使用するこ
とができる。実際、各噴射器は細かく調整するこ
とができ、戻り導管の横穴１４２の比較的大きな
流れは調整の範囲にかなりの幅を考慮している。

増圧ピストン６２の上方移動の程度はソレノイ
ド４２の付勢の持続時間と直接関係する。ソレノ
イド４２の動作の全期間、すなわち数ミリ秒の間
付勢されるとすれば、増圧ピストン６２は上方へ
移動して計量室５０の所定容積が逆止弁７２を流
れる加圧燃料によつて充填される。ソレノイド４
２が計量室５０に最大加圧燃料を入れるのに必要
な全期間の一部だけ付勢されるとすれば、この計
量室５０はこのような一部の期間に相応したレベ
ルまで充填される。本質的に、ソレノイド４２の
付勢の期間の持続時間を変える電子制御器２５の
能力は本燃料噴射装置の各噴射器について計量容
量を可変にできることである。したがつて、同じ
噴射器が、最適に噴射すべき異なつた量又は燃料
を必要とする各種エンジンに異なる作動条件で有
効に使用できる。

本発明の燃料噴射装置の作動は、第１１図のタ
イミングチヤートを参照して要約することができ
る。この第１１図のタイミングチヤートはクラン
シヤフトを完全に２回転すなわち720゜回転させた
場合を示し、ピストン２０の上死点（TDC）位
置は零基準点として選択されている。ソレノイド
４２は通常は付勢されておらず、計測作動は三方
弁３０のソレノイド４２の巻線１０８により受け
た電子制御器２５からの信号により始められる。
この信号の終了により（この信号の持続時間はし
かし数ミリ秒である）、噴射作動を始める。この
信号の持続時間を変えることにより、計量室５０
へ燃料噴射量は変えられ、これにより次の噴射サ
イクル中における増圧ピストン６２による噴射ノ
ズル７８を通しての燃料噴射量も変えられる。信
号の持続時間を変えることに加え、燃料噴射が生
じさせられるサイクルのタイミングは、エンジン
次第の終了位置を変えることにより制御すること
ができる。第１１図中に記載した矢印“アドバン
ス”はこのタイミングを変えるための能力を示唆
する。第１１図中の点線は、ソレノイドの付勢の
ための許容限界と、シヤツトル弁３８及び増圧ピ
ストン６２の工程の全範囲を完成するための時間
とを示す。寸法は、シヤツトル弁３８の行程の許
容限界（1.5mmまで）と、増圧ピストン６２の行
程の許容限界（4.5mmまで）とを示す。点線は、
計量室５０を充填するのに必要に量よりも少ない
燃料量を計測するための本発明噴射器の能力及び
さらには有効機能を示す。

上述した燃料噴射装置に対する種々の変形がこ
の分野の当業者にとつてなし得るであろう。たと
えば、ソレノイドは通常その付勢状態に維持させ
ることができ、又ソレノイドは電子制御器からの
遠隔信号により遮断させることができる。しか
し、ソレノイドの付勢を維持するのに必要な電力
を増加することは特に低エンジン速度で過熱を生
じさせる可能性がある。同様に、ニードル弁１４
４は燃料リザーバ３９へ戻る流量を制御するよう
にその弁座に関連して調節自在であるが、他の機
構が、作動室４９及びシヤツトル室３７間の、出
口導管につながる横穴１４２の調節自在な可変オ
リフイスを限定するのに使用できる。又、玉弁と
した逆止弁７２に代えて、他の型式の逆止弁が使
用できる。更に、弁スリーブ１０２と固定プラン
ジヤであるステツプピストン１２４との間の共同
動作は、圧縮燃料の流れを選択的に迂回させるこ
とができる他の弁装置に置換することができる。
シヤツトル弁３８は、種々の弁、たとえば玉弁に
相互接続したスプール弁のようなものにすること
ができる。増圧ピストン６２は単一部材として作
られているが、このピストンはばねにより一緒に
結合した分離自在な複数の円筒形部材で作ること
ができる。又、小さなピストン６０は、シヤツト
ル弁３８と一体に作ることがきる。最後に、用語
「下方へ」及び「上方へ」は、シヤツトル弁３８
及び増圧ピストン６２の動きを説明するために使
用してきたが、これらの動きの方向は左又は右と
言い替えることができる。又、「上方向」及び
「下方向」もはこれらを容易に逆にすることがで
きる。

したがつて、特許請求の範囲は、本発明により
得ることができた重要な利益に相応する範囲で記
載されているものであり、その記載用語を狭く又
は制限して解釈すべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に従つて構成された電子
制御燃料噴射器の縦断面図、第２図は第１図の燃
料噴射器に使用されるソレノイド作動三方弁の消
勢状態における拡大断面図、第３図は付勢状態に
ある第２図と同様の図、第４図は本燃料噴射器に
使用されるシヤツトル弁、小さなピストン及び三
方弁の一部を示す拡大断面図、第５図は第４図の
線５―５に沿つてみた同じ構成要素の断面図、第
６図は燃料噴射器のハウジングの一部を示す図、
第７図は燃料噴射器に使用される増圧アセンブリ
の動作のサイクルの測定相の時を示す断面図、第
８図に動作のサイクルの噴射相の終了時における
増圧ピストンを示す第７図と同様の図、第９図は
第１図の燃料噴射器の噴射相の終了時を示す回路
図、第１０図は燃料噴射器の測定相を示す回路
図、第１１図は燃料噴射装置の動作のサイクルに
おける事象をエンジン事象に相関させたタイミン
グ図である。特許請求の範囲中、ハウジングは第
１ハウジング部２４、第２ハウジング部２６及び
第３ハウジング部２８を含み、電磁手段はパイロ
ツト弁４０及びソレノイド４２を含み、上部シリ
ンダ部材は上部シリンダ６４を表し、下部シリン
ダ部材は下部シリンダ６６を表し、第１導管手段
は導管４８を表し、液圧及び機械手段はばね９
４、ばね室９６及び導管９８を含み、シヤツトル
手段はシヤツトル弁３８を表し、第２導管手段は
横穴１４２を表し、可変オリフイス手段はニード
ル弁１４４及び１４６を含み、調整手段はばね１
４６を表し、第３導管手段は第２の枝導管５４を
表し、空胴はばね室９６を表し、ニードルはノズ
ル９０を表し、第４導管手段は導管９８を表す。 発明の詳細な説明中、１０……噴射器、１４…
…シリンダヘツド、２２……燃焼室、２３……エ
ンジンブロツク、２５……電子制御器、３０……
三方弁、３８……シヤツトル弁、３９……燃料リ
ザーバ、４０……パイロツト弁、４２……ソレノ
イド、４９……作動室、５０……計量室、５１…
…増圧ケーシング、５２……第１の枝導管、５４
……第２の枝導管、５５……横穴、５６……環状
体、６０……小さなピストン、６２……増圧ピス
トン、７０……Ｔ形通路、７２……逆止弁、７８
……ノズル、８０……ばねハウジング、８４……
ノズル本体、９０……ノズル、９２……リテー
ナ、９４……ばね、９６……ばね室、９８……導
管、１０２……スリーブ、１０４……アーマチユ
ア、１０６……電磁コア、１０８……巻線、１４
４……ニードル弁、１５０……アンダカツト、１
５２……ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング２４，２６，２８と、 このハウジング内に設置され加圧燃料源に接続
   した吸込路３２と一方を燃料リザーバ３９に接続
   した１対の吐出路３４，３６とを有する三方弁３
   ０と、 前記ハウジング内に設置され一端が前記三方弁
   の前記吐出路の他方３６と連通しているシヤツト
   ル室３７と、 前記三方弁に接続されこの三方弁を、前記吸込
   路が前記他方の吐出路と連通しかつ前記一方の吐
   出路が吸込路及び他方の吐出路のいずれとも連通
   していない第１の状態から前記吸込路が両吐出路
   と連通していなくかつ両吐出路が互いに連通して
   いる第２の状態へと切換えるものであつて電子制
   御器２５により与えられた入力信号によつて付勢
   されて前記三方弁の動作を調整する電磁手段４
   ０，４２と、 前記ハウジング内に規定された作動室４９及び
   計量室５０と、 前記作動室内を移動可能な上部シリンダ部材６
   ４及び前記計量室内を移動可能な下部シリンダ部
   材６６を包含する増圧ピストン６２と、 前記シヤツトル室を前記作動室へ連通させて前
   記シヤツトル室から加圧燃料を受けこれを作動室
   へ与えて前記増圧ピストンを移動させる第１導管
   手段４８と、 前記計量室の下流に配置されていてその計量室
   に連通されているノズル７８と、 通常は前記ノズルを閉じるようバイアスしてい
   る液圧及び機械手段９４，９６，９８と、 前記シヤツトル室内を移動可能に設置され前記
   電磁手段の状態の変化に応じて第１の位置では吸
   込路と前記第１導管手段との間の連通を確立し第
   ２の位置ではこのような連通を阻止するシヤツト
   ル手段３８と、 前記作動室から前記燃料リザーバへ延びていて
   前記シヤツトル手段が前記第１の位置にあるとき
   流体連通が阻止され前記第２の位置にあるときに
   はそのような連通が許される第２導管手段１４２
   と、 この第２導管手段に設置しこれを通る燃料の排
   出の割合を制御して前記電磁手段が前記第２の状
   態にある間の前記増圧ピストンの排出量を制御す
   る可変オリフイス手段１４４，１４６と を包含する燃料噴射器において、 前記シヤツトル手段３８は、前記三方弁３０を
   介して前記吸込路３２から前記シヤツトル室３７
   の一端まで通じている加圧燃料によつて前記シヤ
   ツトル室内の第１の位置の方へ動かされるととも
   に、前記シヤツトル室の他端に設けられ第３導管
   手段５４を介して前記吸込路から伝えられた加圧
   燃料を常時受けている小さなピストン６０によつ
   て第２の位置の方へ動かされ、前記シヤツトル手
   段３８のその第２の位置までの移動は前記電磁手
   段４０，４２により前記三方弁３０がその第２の
   状態に切換つたことによつて行われることを特徴
   とする燃料噴射器。 ２ 可変オリフイス手段１４４，１４６は、作動
   室４９とシヤツトル室３７との間に設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   燃料噴射器。 ３ 可変オリフイス手段１４４，１４６は、ニー
   ドル弁１４４と、作動室とシヤツトル室との間に
   設けた弁座に関して前記ニードル弁を調整する調
   整手段１４６とを包含することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の燃料噴射器。 ４ 電磁手段４０，４２は、通常その第１の状態
   にある時、消勢状態にあることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の燃料噴射器。 ５ シヤツトル手段３８は、小径の溝によつて結
   合された複数の円筒状セグメントから成るスプー
   ル弁を包含し、前記円筒状セグメントはスプール
   弁がその中を移動するときシヤツトル室３７に密
   接に適合されており、前記溝はスプール弁とシヤ
   ツトル室４９との間にあつて第１導管手段４８が
   開口している環状空間へ燃料を供給圧力下で流入
   させていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の燃料噴射器。 ６ 小さなピストン６０は、その面積をシヤツト
   ル手段３８の面積の数分の１としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射器。 ７ 増圧ピストン６２は、その下部シリンダ部材
   ６６の面積を前記増圧ピストンの上部シリンダ部
   材６４の面積の数分の１としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射器。 ８ 増圧ピストン６２は、その下部シリンダ部材
   ６６を通して形成されたＴ形通路７０を包含し、
   この通路は加圧燃料が噴射された時にノズル７８
   にたまつた燃料を急速に排出させるものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第７項
   記載の燃料噴射器。 ９ 第３導管手段５４は、横穴５５と、この横穴
   の中に規定された大きな環状体５６と、下部シリ
   ンダ部材６６の上端に形成されたアンダカツト１
   ５０とに連通され、前記アンダカツトと前記環状
   体との比較的大きな領域がノズル７８にたまつた
   加圧燃料を急速膨張及び排出を行わせるものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   燃料噴射器。 １０ ノズル７８は、このノズルの中に形成され
   た空胴９６と、前記ノズル内に配置されたニード
   ル９０と、このニードルに作用するよう前記空胴
   内に配置されたばね９４と、前記空胴に連通され
   ていてそこへ燃料を供給圧力下で連続供給するよ
   うにした第４導管手段９８とを包含し、供給圧力
   下の燃料と前記ばねとの合成力によつて前記ニー
   ドルを着座させて弁を閉じさせていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射器。