JPH0127254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、機関カムシヤフトによつて機械的に
操作される開口ノズルと往復インゼクタプランジ
ヤをもつ形式の、低いコストで小型の燃料インゼ
クタに関するものである。

内燃機関の設計者達は、実質上改良された燃料
供給システムが、汚染緩和と増加した燃料効率と
の高いレベルを獲得するために、必要になつてき
たことを徐々に認識してきている。既知の試みの
中で、直接燃料噴射が、改良した性能を達成する
ために最もよいものの１つとみられているが、高
いコストがその一般的な採用を妨たげていた。よ
り複雑なそしてこのためにより高価な直接噴射シ
ステムだけが、機関メーカーの高性能の目標を達
成することが可能である。

現在までに、低いコストの燃料噴射システムを
設けるための試みは、米国特許第3557765号明細
書に記載されているように、単集中高圧力ポンプ
及びポンプから複数の噴射ノズルのそれぞれに流
れる燃料をメータリングしかつ時間調整するため
の分配器バルブに、集中する傾向があつた。構造
において単純であつても、この形式のシステム
は、一般的に集中ポンプからのインゼクタノズル
の分離についての固有の欠点を生じる。ユニツト
インゼクタシステムは、米国特許第3544008号明
細書に記載されているように、機関シリンダ自体
のカム操作ポンプをもつ各機関シリンダを設ける
ことによつて、分配器型システムの固有の欠点を
避けることができる。それにもかかわらず、ユニ
ツトインゼクタの性能上の利点は、強力圧縮点火
機関への適用を除いて、より大きなコストの欠点
を一般的に克服するには至つていない。

燃料インゼクタは低コストの燃料システムに使
用されてこなかつたが、それらの固有の利点を保
持しつつかつそれらのコストを減少する試みにお
いて、数々の工夫が何年にもわたつて提案されて
きた。たとえば本願出願人であるカミンズ エン
ジン カンパニイ インコーポレイテツドは、開
口ノズルをもつ圧力時間燃料インゼクタ（米国特
許第3351288号及び第3544008号明細書参照）を開
発した。これは単供給ライン（共通レール）だけ
で燃料をすべての燃料インゼクタに供給すること
ができるという特徴がある。燃料が分離送りオリ
フイスを通つて各燃料インゼクタ内に導びかれ、
メータリングされるため、各噴射サイクル時に噴
射のためにメータリングされる燃料の量を、各送
りオリフイスが開口する時の時間、及び共通レー
ル内の圧力によつて制御することができる。開口
ノズル燃料インゼクタが噴射オリフイスにおいて
圧力リリーフバルブを必要としないため、付加的
コストの低減が達成される。

コストの低減には有効ではあるが、圧力時間開
口ノズルインゼクタシステムには、燃焼ガス及び
スプリアス圧力信号が燃料供給システムにはいら
ないことを保証するための対策が常に必要とされ
る。これらの対策は、米国特許第3355108号、及
び第2984231号明細書に記載されているように、
逆止めバルブの使用を必要とし、その逆止めバル
ブは、燃焼ガスが燃料供給源にはいること（逆流
として知られている）を防止するために、燃料イ
ンゼクタの送りオリフイスの上流にある。燃料供
給ラインにはいつたガスを除去するために、燃料
インゼクタを通る燃料の掃気流れを提供すること
も通常のことである。掃気流れは燃料インゼクタ
を冷却する作用を付加的に提供し、有用であるこ
とになる。このように、市販されている燃料イン
ゼクタは、インゼクタ構造を単純化するように設
計された時でも、軸方向及び半径方向に孔を形成
した入り組んだものが代表的である。この明細書
に使用されるように、“軸方向”は燃料インゼク
タの長さ方向軸に平行であることを意味し、“半
径方向”はインゼクタの長さ方向軸に直角である
ことを意味する。さらに、インゼクタ本体は常に
非常に精密な公差の制御を必要とする多要素で形
成される。

さらに、燃料インゼクタによつて提供される燃
焼室内の圧縮圧力の上昇に先だつて、燃料インゼ
クタ内の燃料送りポートを閉じるための段付カム
を使用することによつて、開口ノズル燃料インゼ
クタ内の逆流ガスを制御するという他の試みがな
されてきた。たとえば、米国特許第2984231号明
細書の第５コラム第49行〜第71行、及び第９図を
参照されたい。米国特許第2984231号明細書に記
載されているような逆流制御の方法は、インゼク
タ本体内、及びインゼクタ本体内に取付けたカム
操作プランジヤの両方に、軸方向流路を必要とす
る。そのような流路の必要性が、燃料インゼクタ
のコスト及び複雑さにさらに付加される。

オーストラリア国特許第202734号明細書に記載
されているような非常に単純なカム操作燃料イン
ゼクタでは、インゼクタ本体の外面と、インゼク
タ本体が収容される凹部の内面との間に流路を形
成することによつて、軸方向に孔を形成すること
がインゼクタ本体から省かれてきた。この装置で
は、容易に形成された半径方向内孔が、インゼク
タ本体の周囲の供給流路から、燃料インゼクタの
インゼクタ室内への送り流路として作用するよう
に、インゼクタ本体に設けられる。米国特許第
3351288号または第2984231号明細書に記載されて
いるように、インゼクタは掃気燃料流れを設ける
ことが可能な場合、必要な流路の数が増加し、イ
ンゼクタの全体の大きさをそのような流路に適応
させるために増大させなければならない。この形
式の多作用インゼクタは、少なくとも１つまたは
それ以上の軸方向流路を必要とする。米国特許第
3351288号明細書に記載されているように、燃料
インゼクタに導通する供給ライン及びインゼクタ
からのドレンライン全体が、機関ヘツド内に形成
されるインゼクタ構造においても、そのような流
路の形成はより困難でコストがかかり、しかも省
かれていなかつた。

要約すれば、精密な操作の仕様書に見合うこと
ができる燃料インゼクタは、例外なく極めて複雑
で、製造コストが高く、さらにサイズが比較的大
きかつた。

この発明の第１目的は、非常に単純化した構造
ではあるが、以前により複雑な構造においてだけ
関係していた逆流ガス制御を含む種々の作用を行
なうことが可能な燃料インゼクタを提供すること
によつて、前述した従来技術の欠点を克服するこ
とにある。

この発明の第２目的は、製造コストを低減する
ためにほとんどが一般的な半径方向に配置された
最少数の流体流路をもつインゼクタ本体を有し、
多作用要素で形成された非常にコンパクトな燃料
インゼクタを提供することにある。

この発明の第３目的は、以前はきわめて多数の
インゼクタ要素を必要としていた多作用を行なう
ように個々の要素及び流路が形成されかつ構成さ
れる燃料インゼクタを提供することにある。特
に、燃料を燃料インゼクタ内にメータリングする
ための送りオリフイスを有する半径方向供給流路
も、掃気目的及び冷却目的のために、燃料を燃料
インゼクタに供給することを提供する。

この発明の第４目的は、段付カムと協力するよ
うに構成された単純化した燃料インゼクタを操作
し、燃料噴射の望ましい時間以前にインゼクタメ
ータリングを早期に終了させ、それによつて逆流
ガス燃料供給ラインにはいることを防止し、燃料
インゼクタの送りオリフイスの上流の逆止めバル
ブを省くようにした、段付カム構造を提供するこ
とにある。

次に、この発明の実施例を詳細に説明する。

この明細書において、“内方向”と“外方向”
という用語は、燃料インゼクタからの燃料が機関
の燃焼室内に実際に噴射される位置に向かう方
向、及びその位置から離れる方向にそれぞれ対応
する。

第１図は、本発明に従つて構成した開口ノズル
をもつ圧力時間燃料インゼクタ（pressure／time
unit injecton）を示す。特に、第１図は、内燃
機関のヘツド８（部分だけを示す）に設けた収容
凹部６に収容したインゼクタ本体４を有する燃料
インゼクタ２を示している。インゼクタ本体４
は、胴部分５の上側部分と、下側部分または胴部
分５に一体的に結合されたカツプ７とを有する２
つの部分に形成される。第１図から明らかなよう
に、インゼクタ本体４は、ねじ４ａによつて収容
凹部６内に保持され、インゼクタ本体４の上端に
設けた六角ソケツト４ｂと係合するトルク適用レ
ンチによつて適所に配置される。

燃料インゼクタの燃料供給及び排出は、ヘツド
８内に全体が含まれている流路を通つて、達成さ
れる。特に、供給チヤンネル１０（時々共通レー
ルとして言及される）は、燃料を燃料インゼクタ
２に供給するに適し、ドレンチヤンネル１２は、
燃料供給システムに帰還するためにインゼクタか
ら排出された燃料を受け入れるに適している。チ
ヤンネル１０とチヤンネル１２は、インゼクタに
向かう及び離れるすべての外部流路を省くため
に、ヘツド８内に配置した複数のインゼクタ収容
凹部の各々と連通するように形成してもよい。第
１図に示すように、収容凹部６とチヤンネル１０
の交差部分は、供給ポート１４を形成する。同様
に、収容凹部６とチヤンネル１２の交差部分は、
ドレンポート１６を形成する。

インゼクタ本体４の外面は、供給ポート１４と
ドレンポート１６を通つてチヤンネル１０と１２
にそれぞれに連通する、軸方向に間隔を置いて配
置した第１及び第２環状凹部１８と２０を設ける
ように形成される。この装置によつて、供給流路
２２は、供給ポート１４と、第１環状凹部１８を
形成するインゼクタ本体４の外面との間に形成さ
れる。同様に、ドレン流路２４は、ドレンポート
１６と、第２環状凹部２０を形成するインゼクタ
本体４の外面との間に形成される。流路２２と２
４を隔離するために、外周シール２６がインゼク
タ本体２と、凹部６の内面間に位置決めされる。
第１図から明らかなように、外周シール２６は、
環状凹部１８と２０との間に配置した第１環状溝
２８内に配置される。同じ形式の環状シール３０
が、燃料漏れのないように、ドレン流路２４の上
方に配置した第２環状溝３２内に配置される。供
給流路２２の内端は、ワツシヤ状シールエレメン
ト３３によつてシールされ、ワツシヤ状シールエ
レメント３３は、収容凹部６に形成した半径方向
唇部３５と、インゼクタ本体４に形成した半径方
向面３７との間に圧縮可能に保持されている。粒
子がインゼクタ本体４にはいることを防止するた
めに、第１環状凹部１８は、インゼクタ本体４に
はいる燃料が通過するフイルタスクリーン２１に
よつて、カバーされた環状アンダカツト１９を有
する。

インゼクタ本体４は、インゼクタ本体４の長さ
方向軸と共軸である中央内孔３４を有する。イン
ゼクタ本体４の内（下）端において、１つまたは
それ以上の小さい噴射オリフイス３６が中央内孔
３４と燃焼室（図示せず）との間に連通路を提供
するように備えられる。燃料は、対応シリンダピ
ストン（図示せず）と同時に制御される噴射オリ
フイス３６を通つて燃焼室に供給される。中央内
孔３４内には、機関の普通のカムシヤフト（図示
せず）に連結した特別の形状のカムローブ４２を
有するカム操作機構４０に応答して、往復運動す
るに適したインゼクタプランジヤ３８が配置され
ている。カム操作機構４０はさらに、押しロツド
４４、ロツカーアーム４６、及びリング４８を有
する。カムローブ４２がシリンダピストンの往復
運動に対し一定の関係をもつて回転するため、イ
ンゼクタプランジヤ３８は、カムローブ４２の形
状を精密に形成することによつて、シリンダピス
トンの運動に関連して非常に正確に制御された往
復運動をする。本質的に、インゼクタプランジヤ
３８は、噴射オリフイス３６がプランジヤ３８の
内端５０によつて閉じられる内限位置（第２図）
と、噴射室５２がインゼクタプランジヤ３８の内
端５０と噴射オリフイス３６との間の中央内孔３
４内に形成される外限位置（第１図））との間を
往復運動する。この発明は“開口ノズル”型のイ
ンゼクタに関するものであるため、噴射オリフイ
ス３６は、インゼクタプランジヤ３８がその内限
位置から外方向に移動する時、燃焼室に向かつて
開口を保持する。この形式のインゼクタは、噴射
動作時を除いて噴射オリフイスを閉口状態に維持
するために圧力解放唇バルブを使用した複雑な閉
口ノズルインゼクタよりも、固有のコスト上の利
点をもつ。インゼクタプランジヤ３８は、下端５
８をインゼクタプランジヤ３８の上端に連結した
スリーブ状カプラ５６を有するプランジヤ復帰手
段５４によつて、第１図に示すその外限位置に向
かつて常に付勢される。半径方向かつ外方向フラ
ンジ６０は、カプラ５６の最上部分に近接して配
置される。適当な高圧力圧縮ばね６２がインゼク
タ本体４の上端と、フランジ６０との間にのび、
インゼクタプランジヤ３８を外方に付勢してい
る。

インゼクタプランジヤ３８のそれぞれの内方向
運動時に噴射する燃料の量を制御するために、ユ
ニツトインゼクタ２には、充填オリフイスまたは
送りオリフイスを通るそれぞれの噴射工程以前
に、燃料が噴射室内にメータリングされる“圧力
時間”噴射能力が備えられ、充填オリフイスまた
は送りオリフイスは、供給ライン（共通レール）
圧力を変化させることによつて、噴射する燃料の
量を与えられた時間内に変えることを可能にする
ように精密に寸法決めされる。このように、実際
にメータリングされる燃料の量は、燃料が送りオ
リフイスを通つて流れる間の供給圧力及び全メー
タリング時間によつてきまる。この原理は、圧力
燃料が供給流路２２から噴射室５２を形成する中
央内孔３４の部分に流れるための流路を提供する
供給接続手段６４を設けることによつて、燃料イ
ンゼクタ２に適用される。供給接続手段６４は、
インゼクタ本体４の長さ方向軸に直角な直線半径
方向路に沿つて、インゼクタ本体４の外面から中
央内孔３４の内面に延びる供給流路６６を有す
る。接続流路６６の狭い部分は、送りオリフイス
６８を形成し、送りオリフイス６８は、前述した
望ましい圧力時間メータリングの能力を得るため
に、正確に制御される液圧特性をもつ。

ドレン接続手段７０は、燃料が中央内孔３４か
らドレン流路２４内に流れるための流路を設ける
ために、インゼクタ本体４に形成される。接続流
路６６の形成と同様に、ドレン接続手段７０は、
インゼクタ本体４の長さ方向軸に直角な直線半径
方向路に沿つて、インゼクタ本体４の外面から中
央内孔３４の内面に延びる連通流路７２を形成す
ることによつて設けられる。半径方向流路は軸方
向に配置した流路と比べて、製造するのに非常に
少ない費用ですむ。このように、第１図のインゼ
クタの構造は、第１図に示す流路構成を使用する
ことによつて、大変なコストの節約を達成するこ
とになる。

望ましいインゼクタ操作を達成するために、イ
ンゼクタプランジヤ３８は外円筒面をもち、外円
筒面は、噴射室シールを形成するように、中央内
孔３４の内面とシール的に接触する。インゼクタ
プランジヤ３８は、掃気流路８４を形成するため
の流れ制御手段７４を有し、掃気流路８４は、イ
ンゼクタプランジヤ３８がその内限位置から第１
設定軸方向距離よりも小さい位置にある時、逆流
ガスを掃気するために、燃料が燃料インゼクタを
通つて流れるためのものである。流れ制御手段７
４も、インゼクタプランジヤ３８が内限位置から
第２設定距離よりも外方向に移動した時だけ、燃
料が接続流路６６から噴射室５２内にメータリン
グされることを許容する。流れ制御手段７４は、
インゼクタプランジヤ３８が第２図に示すように
その内限位置にある時、インゼクタプランジヤ３
８の外面に、接続流路６６から連通流路７２に軸
方向に延びる環状溝７６を有する。さらに流れ制
御手段７４は、溝７６によつて形成した掃気流路
８４と噴射室５２との間にシールを形成するため
に、中央内孔３４の内面と協力するように、溝７
６の下方向または内方向に形成した円筒状ランド
７８を有する。このように、円筒状ランド７８
は、インゼクタプランジヤ３８の外円筒面の内限
位置にあり、その外円筒面は、中央内孔３４の内
面と直接に接触している。

インゼクタプランジヤ３８が内限位置に向かつ
て移動し、円筒状ランド７８の上縁が送りオリフ
イス６８の上縁よりも下方に配置されると、燃料
が掃気流路８４内に流れ始める。反対に、インゼ
クタプランジヤ３８が外限位置に向かつて移動
し、円筒状ランド７８の下縁が送りオリフイス６
８の下縁よりも上方に配置されると、燃料が噴射
室５２に流れ始める。なお、第１図において、燃
料が送りオリフイス６８からインゼクタプランジ
ヤ３８の外面に導入されると、燃料はインゼクタ
プランジヤ３８の外面とカツプ７の内面間を通
り、噴射室５２内に漏れ、供給される。これはこ
の種の燃料プランジヤは普通のことであり、いわ
ば自明のものである。

第１図に図示した実施例の操作は、第２図を参
照することによつて最もよく理解することがで
き、第２図は、インゼクタプランジヤ３８がその
内限位置に移動した状態における同様のインゼク
タを示している。第２図に矢印８０によつて示さ
れているように、燃料は供給ポート１４を通つ
て、環状溝１８によつて形成した供給流路２２内
にはいり、その後接続流路６６を通つて、溝７６
によつて形成した掃気流路８４内に連続してはい
り、連通流路７２を通つて排出される。掃気流路
は２つの大変有効な作用を行ない、その２つの有
効な作用とは、燃料インゼクタを冷却すること、
及び開口噴射オリフイス３６を通つて燃料供給ラ
イン内にはいり込む燃焼ガスを除去することであ
る。インゼクタプランジヤ３８が開口送りオリフ
イス６８に外方向に十分に移動する時、第１図に
示すように、燃料は供給チヤンネル１０内の圧力
と、送りオリフイス６８が開口している時間に依
る量において、噴射室５２内に流れる。

特別な時間制御能力がない場合は、インゼクタ
プランジヤ３８が内限位置または外限位置のどち
らかにとどまつている時間は、カムローブ４２の
形状に依る。第１図及び第２図から明らかなよう
に、カムローブ４２の構造は、カムローブ４２の
全円周の180゜以上の第１セクタ８８を有する。セ
クタ８８はインゼクタプランジヤ３８を内限位置
にとどめる。約90゜の第２セクタ９０は、第１図
に示すように、プランジヤを外限位置にとどめ
る。第１セクタ８８と第２セクタ９０とを分離す
るものは第３セクタ９２（第１図）であり、それ
ぞれの作用は以下においてより詳細に記載されて
いる。本質的に、セクタ９２はインゼクタプラン
ジヤ３８を供給流路遮断位置に移動させるように
作用し、インゼクタプランジヤ３８は、送りオリ
フイス６８を閉口するように内方向に十分に移動
するが、燃料噴射を実際に開始するところまでは
移動しない。第３セクタ９２は、燃焼ガスの逆流
を燃料供給ライン内に生じさせないような、燃焼
室の圧力が十分に高いレベルに上昇している時
間、送りオリフイス６８を閉口するように形成さ
れる。カムローブ４２の小さいセクタ９４は、実
際に燃料噴射を生じさせるカムローブ４２の部分
に近接して現われる。噴射が始まる実際の位置
は、各サイクル時に噴射室５２内にメータリング
される燃料の量にある程度依存するため近接して
いる。

第３図を参照すると、関連する機関ピストンの
通常の４サイクル行程の運動と、カムローブ４２
の形状との関係が図示されている。特に、第１セ
クタ８８は、機関ピストンがその動力行程をなす
直前にプツシユロツド４４の下端に接触し（第１
図及び第２図）、ピストンの排気行程行及び吸気
行程の一部にわたつてロツド４４の接続を続け
る。第２セクタ９０は、ピストンの吸気行程のほ
ぼ半分の間中ロツド４４に接触し、圧縮行程のほ
ぼ半分近くでロツド４４に接触しなくなる。第２
セクタ９０は、各インゼクタサイクルにおいて燃
料が噴射室５２内にメータリングされる時間を決
定する。インゼクタプランジヤ３８を、送りオリ
フイス６８を十分に閉じるが噴射をさせないその
内限位置に向かつて移動させる第３セクタ９２
は、圧縮行程のほぼ半分の間中押しロツド４４に
接触し、噴射が始まるポイントまでこの接触を維
持するように位置決めされる。第４の小さいセク
タ９４は、噴射室５２内のメータリングされた燃
料を噴射オリフイス３６を通つて機関の燃焼室内
に強送するように、インゼクタプランジヤ３８を
その内限位置に移動させるカムローブ４２の部分
である。わずかに上昇した突起９５（第１図及び
第２図に拡大した）は、インゼクタプランジヤ３
８をインゼクタカツプ７に向けてしつかりと保持
するために、噴射時の終わりにおいてインゼクタ
プランジヤ３８に作用する“破砕荷重（crush
load）”を生じさせるようにカムローブ４２に第
４セクタ９４の終わり近くに形成される。このイ
ンゼクタプランジヤ３８をインゼクタカツプ７に
向けて非常にしつかりと保持する能力は、噴射オ
リフイス３６が敏速に閉じられ、各噴射周期の終
わりにおいて閉じられた状態に保たれることを保
証する。

第３図に示した点線９６は、インゼクタプラン
ジヤが操作のメータリング位相時に外方向に移動
しない普通のカム形状を表わす。さらに、メータ
リング位相は、機関ピストンの圧縮行程のより大
きい部分にわたつて続くように示されている。メ
ータリング位相が本発明においては減少するた
め、短いメータリング周期時に、噴射室内への燃
料の流れのいくらか高い速度に適応させるため
に、送りオリフイス６８を大きくする必要があ
る。送りオリフイス６８の上流にある普通の逆止
めバルブを使用することなく、逆流ガスが第１図
及び第２図に示されているインゼクタプランジヤ
３８の満足な操作を妨げるのを防止するのに、段
付カム形状と短いメータリング周期と掃気流れと
の組み合せが十分に適しているということを、テ
ストは示している。

第４図、第５ａ図から第５ｅ図、及び第６図
は、バルブ動作とシリンダ圧力に対する噴射操作
の種々の位相をより詳しく示している。特に、第
４図は、機関ピストンの４行程運動時に生じるシ
リンダ圧力（ライン１０２）と共に、排気バルブ
の運動（ライン９８）と吸気バルブの運動（ライ
ン１００）とを特に示している。

第５ａ図から第５ｅ図は、第４図に示した機関
ピストン運動に関連するインゼクタプランジヤの
対応状態を示している。第５ａ図はピストンの排
気行程時におけるインゼクタプランジヤの状態を
示し、第５ｂ図は送りオリフイス６８の最初の開
口時におけるインゼクタプランジヤの状態を示
し、それによつて、燃焼室圧力が比較的低い時
に、噴射室内への燃料１０４のメータリングを開
始することになる。第５ｃ図はメータリング周期
の終わり近くでのインゼクタプランジヤの状態を
示し、メータリング周期の終わりは、多量の燃料
１０６が噴射室にはいつた時である。燃料が上側
位置から噴射室５２の下側位置に流れるのを許容
するように、小さいクリアランスがインゼクタプ
ランジヤの内限端の胴部分１０８と、中央内孔の
対応部分１１０との間に存在する。

第５ｂ図は、カムローブ４２の第３セクタ９２
がインゼクタプランジヤを、送りオリフイス６８
を十分に閉じるように前進させるが、メータリン
グした燃料をインゼクタオリフイス３６から噴射
するまでには前進させない時における、インゼク
タプランジヤの状態を示す。このように、第５ｄ
図は、シリンダ圧力が十分に増加し始める周期時
における、インゼクタプランジヤの状態を示して
いる。送りオリフイス６８は燃焼ガスの逆流を防
止するように閉じられる。第５ｅ図は、インゼク
タプランジヤが噴射オリフイス３６からの燃料噴
射を生じさせないように、その内限位置に向かつ
て移動した時における、インゼクタプランジヤの
状態を示している。

第６図は時間に対するインゼクタプランジヤの
行程のグラフである。関連する機関ピストンの対
応上死点（TDC）と下死点（BDC）位置は、第
６図においても示されている。第６図に６８′及
び６８″で示された送りオリフイスの図表は、イ
ンゼクタプランジヤ動作を表す実線に沿つて、掃
気の開始及び終わる位置をそれぞれに表わしてい
る。同様に、６８及び６８′′′′で示された送り
オリフイスの図表は、インゼクタプランジヤ行程
を表す第６図の実線に沿つて対応位置において、
燃料メータリングの開始と終わりを表している。
第６図の点線は、第１図から第３図に示した形状
よりもよく使用される通常のカムローブ形状での
インゼクタプランジヤの動作を示す。送りオリフ
イスも点線で示すように配置される。

記載してきた特に単純な燃料インゼクタは、普
通の構造の燃料インゼクタよりも、より少ない要
素の多作用で高性能な燃料インゼクタを提供する
ために、段付カム形状と単純化した流路装置とを
組み合わせたものである。さらに、その燃料イン
ゼクタは、インゼクタ本体と凹部との間の間隔に
使用するものであり、インゼクタ本体内の軸方向
流路の必要がなくなるように、使用時に配置され
るものである。比較的費用のかからない半径方向
流路だけは、圧力時間メータリングと燃料インゼ
クタ内の掃気燃料流れとの両方を提供するために
必要である。以上説明したように、この発明によ
れば、インゼクタ本体４に接続流路６６が設けら
れる。接続流路６６は燃料を供給流路２２からイ
ンゼクタ本体４の中央内孔３４内に流すためのも
ので、インゼクタ本体４の外面からインゼクタ本
体４の長さ方向軸と直角の直線半径方向路に沿つ
てのび、単一の軸方向位置で中央内孔３４の内面
に開口する。さらに、インゼクタプランジヤ３８
の外面の円筒状ランド７８がインゼクタ本体４の
内面と接触する。そして、インゼクタプランジヤ
３８が内限位置に配置され、インゼクタプランジ
ヤ３８の一端によつて噴射オリフイス３６が閉じ
られたとき、円筒状ランド７８は接続流路６６の
軸方向位置よりも噴射オリフイス３６側に配置さ
れる。したがつて、円筒状ランド７８によつて接
続流路６６と噴射オリフイス３６間がシールさ
れ、燃料が接続流路６６からドレン接続手段７０
に導かれる。さらに、インゼクタプランジヤ３８
が内限位置から一定距離移動したとき、円筒状ラ
ンド７８は接続流路６６の軸方向位置よりもドレ
ン接続手段７０側に配置される。したがつて、反
対に、円筒状ランド７８によつて接続流路６６と
ドレン接続手段７０間がシールされ、燃料が接続
流路６６から噴射室５２内かに導かれ、メータリ
ングされる。要するに、この発明によれば、イン
ゼクタプランジヤ３８の外面の円筒状ランド７８
によつて接続流路６６が切り換えられ、接続流路
６６をドレン接続手段７０または噴射室５２に選
択的に連通させ、燃料をドレン接続手段７０また
は噴射室５２に選択的に導くことができるもので
ある。したがつて、接続流路６６としては、単一
の半径方向流路６６をインゼクタ本体４に形成す
るだけでよい。そして、その接続流路６６を単一
の軸方向位置で中央内孔３４の内面に開口させれ
ばよい。これ以外の流路をインゼクタ本体４に形
成する必要はない。したがつて、全体の構造を簡
単にすることができる。接続流路６６の加工も容
易であり、コストは低い。

【図面の簡単な説明】

第１図は接続流路を非常に単純化した装置を使
用する本発明の一実施例の部分的に破断した横断
面図、第２図はインゼクタプランジヤがカム操作
手段によつて外限位置に移動した時の、第１図に
示した燃料インゼクタの部分的に破断した横断面
図、第３図は本発明の燃料インゼクタ内への燃焼
ガスの逆流を減少させる形状をもつ段付カムの図
表、第４図は典型的な内燃機関内のバルブ動作と
シリンダ圧力を示す線図、第５ａから第５ｅ図は
第１図及び第２図に示した形式の燃料インゼクタ
の操作における種々の位相を示す図、第６図は燃
焼ガスの逆流を防止するために使用される第３図
の段付カムの操作を示す線図である。 ２……燃料インゼクタ、４……インゼクタ本
体、４ａ……ねじ、４ｂ……六角ソケツト、５…
…上側部分または胴部分、６……凹部、７……下
側部分またはカツプ、８……ヘツド、１０……供
給チヤンネル、１２……ドレンチヤンネル、１４
……供給ポート、１６……ドレンポート、１８…
…第１環状凹部、１９……環状アンダカツト、２
０……第２環状凹部、２１……フイルタスクリー
ン、２２……供給流路、２４……ドレン流路、２
６……外周シール、２８……第１環状溝、３０…
…外周シール、３２……第２環状溝、３３……ワ
ツシヤ状シールエレメント、３４……中央内孔、
３５……唇部、３６……噴射オリフイス、３７…
…半径方向面、３８……インゼクタプランジヤ、
４０……カム操作機構、４２……カムローブ、４
４……押しロツド、４６……ロツカアーム、４８
……リンク、５０……前端、５２……噴射室、５
４……プランジヤ復帰手段、５６……カプラ、５
８……カプラの下端、６０……フランジ、６２…
…圧縮ばね、６４……供給接続手段、６６……接
続流路、６８……送りオリフイス、７０……ドレ
ン接続手段、７２……連通流路、７４……流れ制
御手段、７６……環状溝、７８……円筒状ラン
ド、８０……矢印、８４……掃気流路、８８……
第１セクタ、９０……第２セクタ、９２……第３
セクタ、９４……第４セクタ、９５……上昇突
起、９６……普通のカム形状、９８……排気バル
ブ運動、１００……吸気バルブ運動、１０２……
シリンダ圧力、１０４……メータリングした燃
料、１０６……メータリングした燃料、１０８…
…胴部分、１１０……中央内孔部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の収容凹部内に収容され、前記収容
   凹部内に開口する供給ポートから受けた燃料の一
   部を前記内燃機関の燃焼室内に周期的に噴射さ
   せ、前記供給ポートから受けた燃料の残りの部分
   を前記収容凹部内に開口する軸方向に間隔を置い
   て配置されたドレンポートに帰還させるための燃
   料インゼクタであつて、 (a) 前記収容凹部内に挿入されたインゼクタ本体
   を備え、このインゼクタ本体は前記供給ポート
   と前記インゼクタ本体の外面との間にのびる供
   給流路を形成し、かつ前記供給流路から隔離さ
   れ、前記ドレンポートと前記インゼクタ本体の
   外面との間にのびるドレン流路を形成し、前記
   インゼクタ本体は、 (1) 中央内孔と、 (2) 前記中央内孔と連通する噴射オリフイスと
   を有し、 (b) さらに、圧力燃料を前記供給流路から前記
   中央内孔内に流すための流路を提供する供給
   接続手段を備え、前記供給接続手段は前記イ
   ンゼクタ本体の外面から前記インゼクタ本体
   の長さ方向軸と直角の直線半径方向路に沿つ
   てのび、単一の軸方向位置で前記中央内孔の
   内面に開口する接続流路からなり、 (c) 燃料を前記中央内孔から前記ドレン流路内
   に流すための流路を提供するドレン接続手段
   を備え、 (d) 前記中央内孔内のインゼクタプランジヤを
   備え、前記インゼクタプランジヤは前記噴射
   オリフイスがインゼクタプランジヤの一端に
   よつて閉じられる内限位置と、中央内孔内に
   おいてインゼクタプランジヤの内端と開口噴
   射オリフイスとの間に噴射室が形成される外
   限位置との間を往復運動するように取り付け
   られ、前記インゼクタプランジヤは流れ制御
   手段を有し、この流れ制御手段は前記インゼ
   クタ本体の内面と接触する前記インゼクタプ
   ランジヤの外面の円筒状ランドを有し、前記
   インゼクタプランジヤが前記内限位置にある
   とき、前記円筒状ランドが前記接続流路の軸
   方向位置よりも前記噴射オリフイス側に配置
   され、前記円筒状ランドによつて前記接続流
   路と前記噴射オリフイス間がシールされ、燃
   料が前記接続流路から前記ドレン接続手段に
   導かれ、前記インゼクタプランジヤが前記内
   限位置から一定距離移動したとき、、前記円
   筒状ランドが前記接続流路の軸方向位置より
   も前記ドレン接続手段側に配置され、前記円
   筒状ランドによつて前記接続流路と前記ドレ
   ン接続手段間がシールされ、燃料が前記接続
   流路から前記噴射室内に導かれ、メータリン
   グされるようにしたことを特徴とする燃料イ
   ンゼクタ。 ２ 前記流れ制御手段は前記インゼクタプランジ
   ヤが前記内限位置にあるとき前記接続流路から前
   記ドレン接続手段まで軸方向にのびる掃気流路を
   形成するための前記インゼクタプランジヤの外面
   の環状溝を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の燃料インゼクタ。 ３ 前記ドレン接続手段は前記インゼクタ本体の
   長さ方向軸と直角の直線半径方向路に沿つて前記
   インゼクタ本体の外面から前記中央内孔の内面に
   のびる連通流路を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載の燃料インゼ
   クタ。 ４ 前記供給接続手段によつて形成される接続流
   路の形状は各噴射サイクル時に前記噴射室内にメ
   ータリングされる燃料の量が前記供給ポートを通
   つて供給される燃料の圧力によつて決定されるよ
   う選定されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の燃料インゼクタ。 ５ 前記一定距離は前記円筒状ランドの軸方向長
   さと前記接続流路の軸方向長さの和に等しいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の燃料
   インゼクタ。 ６ 前記インゼクタ本体はその外面に、前記イン
   ゼクタ本体が前記収容凹部内に作用的に位置決め
   されるとき前記供給ポートとドレンポートにそれ
   ぞれに連通するように、前記インゼクタ本体に沿
   つて軸方向に間隔を置いて配置した第１および第
   ２環状凹部を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の燃料インゼクタ。 ７ 前記供給流路を前記ドレン流路から隔離させ
   るように、前記インゼクタ本体の外面と前記収容
   凹部の内面との間に、外周シールを形成するため
   のシール手段を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載の燃料インゼクタ。 ８ 前記インゼクタ本体はその外端に前記収容凹
   部の内面の内ねじとねじ合わせるための外ねじを
   有し、前記インゼクタ本体はその外端にレンチに
   加えられるトルクを受ける六角ソケツトを有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   燃料インゼクタ。 ９ 内燃機関の収容凹部内に収容され、前記収容
   凹部内に開口する供給ポートから受けた燃料の一
   部を前記内燃機関の燃焼室内に周期的に噴射さ
   せ、前記供給ポートから受けた燃料の残りの部分
   を前記収容凹部内に開口する軸方向に間隔を置い
   て配置されたドレンポートに帰還させるための燃
   料インゼクタであつて、 (a) 前記収容凹部内に挿入されたインゼクタ本体
   を備え、このインゼクタ本体は前記供給ポート
   と前記インゼクタ本体の外面との間にのびる供
   給流路を形成し、かつ前記供給流路から隔離さ
   れ、前記ドレンポートと前記インゼクタ本体の
   外面との間にのびるドレン流路を形成し、前記
   インゼクタ本体は、 (1) 中央内孔と、 (2) 前記中央内孔と連通する噴射オリフイスと
   を有し、 (b) さらに、圧力燃料を前記供給流路から前記
   中央内孔内に流すための流路を提供する供給
   接続手段を備え、前記供給接続手段は前記イ
   ンゼクタ本体の外面から前記インゼクタ本体
   の長さ方向軸と直角の直線半径方向路に沿つ
   てのび、単一の軸方向位置で送りオリフイス
   を介して前記中央内孔の内面に開口する接続
   流路からなり、 (c) 燃料を前記中央内孔から前記ドレン流路内
   に流すための流路を提供するドレン接続手段
   を備え、 (d) 前記中央内孔内のインゼクタプランジヤを
   備え、前記インゼクタプランジヤは前記噴射
   オリフイスがインゼクタプランジヤの一端に
   よつて閉じられる内限位置と、中央内孔内に
   おいてインゼクタプランジヤの内端と開口噴
   射オリフイスとの間に噴射室が形成される外
   限位置との間を往復運動するように取り付け
   られ、前記インゼクタプランジヤは流れ制御
   手段を有し、この流れ制御手段は前記インゼ
   クタ本体の内面と接触する前記インゼクタプ
   ランジヤの外面の円筒状ランドを有し、前記
   インゼクタプランジヤが前記内限位置にある
   とき、前記円筒状ランドが前記接続流路の軸
   方向位置よりも前記噴射オリフイス側に配置
   され、前記円筒状ランドによつて前記接続流
   路と前記噴射オリフイス間がシールされ、燃
   料が前記接続流路から前記ドレン接続手段に
   導かれ、前記インゼクタプランジヤが前記内
   限位置から一定距離移動したとき、、前記円
   筒状ランドが前記接続流路の軸方向位置より
   も前記ドレン接続手段側に配置され、前記円
   筒状ランドによつて前記接続流路と前記ドレ
   ン接続手段間がシールされ、燃料が前記接続
   流路から前記噴射室内に導かれ、メータリン
   グされるようにし、 (e) 前記燃焼室内のピストンの運動に対し時間
   シーケンスをもつて前記インゼクタプランジ
   ヤを往復運動させるためのカム操作手段を備
   え、前記燃焼室の圧力が比較的低いときだ
   け、前記円筒状ランドを前記接続流路の送り
   オリフイスを越えて外方向に移動させ、前記
   送りオリフイスを前記噴射室内に直接開口さ
   せ、燃料を前記噴射室内に導き、メータリン
   グし、さらに実質上燃料の噴射が開始される
   前、前記インゼクタプランジヤを前記円筒状
   ランドが前記接続流路の送りオリフイス上に
   配置される接続流路遮断位置まで内方向に移
   動させ、燃料メータリングを終了させ、前記
   接続流路内へのガスの逆流を防止するように
   したことを特徴とする燃料インゼクタ。 １０ 前記カム操作手段は前記インゼクタプラン
   ジヤの位置を制御するためのカムローブを有し、
   前記カムローブは前記インゼクタプランジヤをそ
   の内限位置に保持するための一定半径の第１セク
   タと、前記インゼクタプランジヤをその外限位置
   に保持するための一定半径の第２セクタと、前記
   インゼクタプランジヤを前記接続流路遮断位置に
   移動させるための前記第１および第２セクタの半
   径の中間の半径をもつ第３セクタとを有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の燃料
   インゼクタ。 １１ 前記第３セクタは前記ピストンの圧縮行程
   のほぼ中間点から噴射の開始点まで、前記インゼ
   クタプランジヤを前記接続流路遮断位置に保持す
   る周方向範囲をもつことを特徴とする特許請求の
   範囲第９項に記載の燃料インゼクタ。