JPH0419381B2 - - Google Patents
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- JPH0419381B2 JPH0419381B2 JP59031307A JP3130784A JPH0419381B2 JP H0419381 B2 JPH0419381 B2 JP H0419381B2 JP 59031307 A JP59031307 A JP 59031307A JP 3130784 A JP3130784 A JP 3130784A JP H0419381 B2 JPH0419381 B2 JP H0419381B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- control chamber
- injection
- needle
- fuel
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/14—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel having cyclically-operated valves connecting injection nozzles to a source of fuel under pressure during the injection period
- F02M69/145—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel having cyclically-operated valves connecting injection nozzles to a source of fuel under pressure during the injection period the valves being actuated electrically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、噴射弁ニードルが、制御室内の燃料
圧力の降下によつて開かれ、圧力の再上昇によつ
て閉じられ、上記制御室への燃料の排出および充
填が三方向ソレノイドによつて行われる、内燃機
関特にデイーゼル・エンジン用の電磁制御燃料噴
射弁の改良に関する。
圧力の降下によつて開かれ、圧力の再上昇によつ
て閉じられ、上記制御室への燃料の排出および充
填が三方向ソレノイドによつて行われる、内燃機
関特にデイーゼル・エンジン用の電磁制御燃料噴
射弁の改良に関する。
そのような燃料噴射弁は普通に“定圧噴射弁”
と呼ばれる。弁ニードルの上にある制御室から燃
料が排出されるとき、弁ニードルが持ち上ること
ができるようにするのがニードルの座の上流で恒
常的に支配している圧力であるからである。沢山
の例がこのようなインジエクシヨン・システムを
取り扱つているが、そのシステムには二つの大き
な欠点がある。
と呼ばれる。弁ニードルの上にある制御室から燃
料が排出されるとき、弁ニードルが持ち上ること
ができるようにするのがニードルの座の上流で恒
常的に支配している圧力であるからである。沢山
の例がこのようなインジエクシヨン・システムを
取り扱つているが、そのシステムには二つの大き
な欠点がある。
まず第１に、直接噴射エンジンで使用されるこ
れらのインジエクシヨン・システムは非常に屡々
騒々しい燃焼を惹き起す。実際、瞬間的な流量の
勾配または導入率は噴射が始まるとすぐから非常
に高い。高い一定の圧力が燃料噴霧口の上流に直
ちに存在し、そのことが結果として燃焼開始前に
燃焼室への大量の燃料の導入を惹き起すことにな
るからである。点火の瞬間にシリンダの中に存在
している燃料は従来周知のインジエクシヨン・シ
ステムを使用するときよりも大量であり、シリン
ダ内の圧力の勾配は燃焼の開始時に非常に高く、
このことが結果としてそれを騒々しくする。
れらのインジエクシヨン・システムは非常に屡々
騒々しい燃焼を惹き起す。実際、瞬間的な流量の
勾配または導入率は噴射が始まるとすぐから非常
に高い。高い一定の圧力が燃料噴霧口の上流に直
ちに存在し、そのことが結果として燃焼開始前に
燃焼室への大量の燃料の導入を惹き起すことにな
るからである。点火の瞬間にシリンダの中に存在
している燃料は従来周知のインジエクシヨン・シ
ステムを使用するときよりも大量であり、シリン
ダ内の圧力の勾配は燃焼の開始時に非常に高く、
このことが結果としてそれを騒々しくする。
つぎに、三方弁の制御は、一般に、ニードルの
開きがソレノイド弁の運動と一致するように行わ
れるが、このことが非常に少量の燃料が安定して
繰り返して導入されるように計量を制御すること
を困難にしている。
開きがソレノイド弁の運動と一致するように行わ
れるが、このことが非常に少量の燃料が安定して
繰り返して導入されるように計量を制御すること
を困難にしている。
本発明の目的は、上記した問題点を解決するこ
とのできる、構造簡易な内燃機関用電磁制御燃料
噴射弁を提供することにある。さらに、本発明の
他の目的は、噴射則を変え、実質上矩形則の代り
にそれを梯形則に変換し、他方では、前噴射の実
現さえも可能にしながら、すなわち、１回目は燃
焼の後れの前に非常に小量の燃料を導入するため
に、２回目は燃料の大部分の導入を可能にするた
めに、同じ噴射についてインジエクタが２回動作
できるようにしながら、小さな流量の噴射の完全
な支配を保証することを可能にする燃料噴射弁を
提供することにある。
とのできる、構造簡易な内燃機関用電磁制御燃料
噴射弁を提供することにある。さらに、本発明の
他の目的は、噴射則を変え、実質上矩形則の代り
にそれを梯形則に変換し、他方では、前噴射の実
現さえも可能にしながら、すなわち、１回目は燃
焼の後れの前に非常に小量の燃料を導入するため
に、２回目は燃料の大部分の導入を可能にするた
めに、同じ噴射についてインジエクタが２回動作
できるようにしながら、小さな流量の噴射の完全
な支配を保証することを可能にする燃料噴射弁を
提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明において
は、インジエクタ・ボデイの先端部に設けた噴孔
を開閉する弁ニードルと、この弁ニードルと一体
的に往復移動するピストンと、このピストンを油
密状に摺動移動可能に収納するようにボデイの後
端部に設けられた制御室と、高圧燃料源に接触す
るＸポート、導管を介して制御室に接続するＹポ
ート、バイパス用導管に接続するＺポートの３ポ
ートＸ、Ｙ、Ｚを有する３方向ソレノイド弁とを
少なくとも具備して、上記三方弁のソレノイド励
磁により、Ｘポート断、ＹポートとＺポートが導
通して制御室内の燃料圧力が降下し弁ニードルは
開となり、ソレノイド無励磁により、Ｘポートと
Ｙポートが導通して制御室内の燃料圧力が再上昇
し弁ニードルが閉となる内燃機関用電磁制御燃料
噴射弁において、 (イ) 上記制御室内の上部に配置されて、上端面が
上記導管の下端開口に当接するデイスクと、 (ロ) このデイスクの中心部を貫通してあけられ
た、上記導管の内径より小さい孔径をもつノズ
ル孔と、 (ハ) 上記デイスクの下端面と前記ピストンの上端
面との間の制御室内空間部に配置されて、デイ
スクを小さなばね力で制御室の頂上面に押し上
げているバネと、 から成る燃料絞り手段を設けて、 弁ニードルの閉動作時は、三方弁のＸポート、
Ｙポート及び導管を介して導入される高圧燃料が
デイスクを押し下げることにより制御室内の燃料
圧力が瞬時に上昇して弁ニードルは瞬時に閉じ、 弁ニードルの開動作時は、デイスク上端面が制
御室の頂上面に突き当ることにより制御室内の燃
料圧力はノズル孔の孔径に応じてゆるやかに降下
して弁ニードルはゆるやかに開く、構成とする。
は、インジエクタ・ボデイの先端部に設けた噴孔
を開閉する弁ニードルと、この弁ニードルと一体
的に往復移動するピストンと、このピストンを油
密状に摺動移動可能に収納するようにボデイの後
端部に設けられた制御室と、高圧燃料源に接触す
るＸポート、導管を介して制御室に接続するＹポ
ート、バイパス用導管に接続するＺポートの３ポ
ートＸ、Ｙ、Ｚを有する３方向ソレノイド弁とを
少なくとも具備して、上記三方弁のソレノイド励
磁により、Ｘポート断、ＹポートとＺポートが導
通して制御室内の燃料圧力が降下し弁ニードルは
開となり、ソレノイド無励磁により、Ｘポートと
Ｙポートが導通して制御室内の燃料圧力が再上昇
し弁ニードルが閉となる内燃機関用電磁制御燃料
噴射弁において、 (イ) 上記制御室内の上部に配置されて、上端面が
上記導管の下端開口に当接するデイスクと、 (ロ) このデイスクの中心部を貫通してあけられ
た、上記導管の内径より小さい孔径をもつノズ
ル孔と、 (ハ) 上記デイスクの下端面と前記ピストンの上端
面との間の制御室内空間部に配置されて、デイ
スクを小さなばね力で制御室の頂上面に押し上
げているバネと、 から成る燃料絞り手段を設けて、 弁ニードルの閉動作時は、三方弁のＸポート、
Ｙポート及び導管を介して導入される高圧燃料が
デイスクを押し下げることにより制御室内の燃料
圧力が瞬時に上昇して弁ニードルは瞬時に閉じ、 弁ニードルの開動作時は、デイスク上端面が制
御室の頂上面に突き当ることにより制御室内の燃
料圧力はノズル孔の孔径に応じてゆるやかに降下
して弁ニードルはゆるやかに開く、構成とする。
さらに、上記した本発明の他の目的を達成する
ために、噴射弁が小量の前噴射流量ｑとその直後
の大量の主噴射流量Ｑの２回の燃料噴射サイクル
を繰り返すものであるとき、前噴射ｑ時の弁ニー
ドルの開から閉への動作移行時間が200マイクロ
秒のオーダとなり、前噴射ｑの開始から400乃至
600マイクロ秒後に主噴射Ｑが開始するように各
部品の大きさが決められている構成とする。
ために、噴射弁が小量の前噴射流量ｑとその直後
の大量の主噴射流量Ｑの２回の燃料噴射サイクル
を繰り返すものであるとき、前噴射ｑ時の弁ニー
ドルの開から閉への動作移行時間が200マイクロ
秒のオーダとなり、前噴射ｑの開始から400乃至
600マイクロ秒後に主噴射Ｑが開始するように各
部品の大きさが決められている構成とする。
第１図に示されているように、装置は従来一般
に用いられているボデイ１を含んでいる。それは
ここでは詳細に示されてはおらず、その中にイン
ジエクタ２およびそのニードル３を取り付けるこ
とができる。ブロツク４がニードル３のストツパ
の役をする。ボデイ１は三方弁１７を受けるよう
に作られており、さらに、ピストン１３が取り付
けられているシリンダ・ボア９を持つている。そ
のほか、シリンダ・ボア９の軸に沿つて、計量バ
ネと呼ばれるバネ５を収容することができる室１
８がボデイ１に作られている。そのバネは室１８
の上の底に突き当り、インジエクタ２のニードル
３の頂上を押しているロツド６に固定されたフラ
ンジ２１に作用を及ぼす。シリンダ・ボア９の頂
上８は特に、一方では、導管１４を通つて三方弁
１７のポートＹと連絡するように、他方では、ノ
ズル１１があけられ、休止位置にあるとき、特別
に形成されたピストン１３のヘツドに突き当つて
いるバネ１２のおかげで、上記シリンダ・ボア９
の軸に垂直な支持面２３に突き当るデイスク１０
の突き当り面を形成するように作られている。
に用いられているボデイ１を含んでいる。それは
ここでは詳細に示されてはおらず、その中にイン
ジエクタ２およびそのニードル３を取り付けるこ
とができる。ブロツク４がニードル３のストツパ
の役をする。ボデイ１は三方弁１７を受けるよう
に作られており、さらに、ピストン１３が取り付
けられているシリンダ・ボア９を持つている。そ
のほか、シリンダ・ボア９の軸に沿つて、計量バ
ネと呼ばれるバネ５を収容することができる室１
８がボデイ１に作られている。そのバネは室１８
の上の底に突き当り、インジエクタ２のニードル
３の頂上を押しているロツド６に固定されたフラ
ンジ２１に作用を及ぼす。シリンダ・ボア９の頂
上８は特に、一方では、導管１４を通つて三方弁
１７のポートＹと連絡するように、他方では、ノ
ズル１１があけられ、休止位置にあるとき、特別
に形成されたピストン１３のヘツドに突き当つて
いるバネ１２のおかげで、上記シリンダ・ボア９
の軸に垂直な支持面２３に突き当るデイスク１０
の突き当り面を形成するように作られている。
ボデイ１は燃料取り込み導管１６を持つてお
り、それを通つて高い一定圧力をかけられている
燃料が供給される。燃料は、ここでは示されてい
ない、ポンプおよび圧力調節器のシステムによつ
て供給される。導管１６からは２本の分岐が出て
いる。第１の分岐２２は高圧の燃料ポートＸを通
つて三方弁の中に取り込まれるようにし、第２の
分岐１５は燃料が弁ニードル３の回りにある室２
４に供給されるようにする。
り、それを通つて高い一定圧力をかけられている
燃料が供給される。燃料は、ここでは示されてい
ない、ポンプおよび圧力調節器のシステムによつ
て供給される。導管１６からは２本の分岐が出て
いる。第１の分岐２２は高圧の燃料ポートＸを通
つて三方弁の中に取り込まれるようにし、第２の
分岐１５は燃料が弁ニードル３の回りにある室２
４に供給されるようにする。
ボデイ１は、さらに、リザーバの戻りに接続さ
れ、それ自体三方弁のポートＺおよび室１８に接
続された導管２５と連絡している導管２０を含ん
でいる。最後に、動作を理解するためには、ソレ
ノイド弁１７が、休止位置にあるとき、すなわち
電気的に励磁されていない位置にあるとき、ポー
トＸとＹは直接連絡し、導管１６を通つてボデイ
１の中にはいつて来る加圧された燃料が導管１４
に到着できるようにし、逆にソレノイド弁１７が
励磁された位置では、そのポートＸは塞がれ、ポ
ートＹおよびＺが接続されて導管１４とリークの
戻り用の導管２０の間の連絡を許す関係にある。
さらに、 ボデイ１は特に第２の分岐導管１５に直列に設
けられニードル３の回りにある室２４にできる限
り近く置かれている緩衝室２７を持つように作ら
れている。
れ、それ自体三方弁のポートＺおよび室１８に接
続された導管２５と連絡している導管２０を含ん
でいる。最後に、動作を理解するためには、ソレ
ノイド弁１７が、休止位置にあるとき、すなわち
電気的に励磁されていない位置にあるとき、ポー
トＸとＹは直接連絡し、導管１６を通つてボデイ
１の中にはいつて来る加圧された燃料が導管１４
に到着できるようにし、逆にソレノイド弁１７が
励磁された位置では、そのポートＸは塞がれ、ポ
ートＹおよびＺが接続されて導管１４とリークの
戻り用の導管２０の間の連絡を許す関係にある。
さらに、 ボデイ１は特に第２の分岐導管１５に直列に設
けられニードル３の回りにある室２４にできる限
り近く置かれている緩衝室２７を持つように作ら
れている。
第２図ａから第２図ｃまでの助けで、その動作
を一層良く理解できるだろう。システムが圧力Ｐ
で休止状態にあるとき、ニードル３は次式で示さ
れる力frで座に突き当つている。
を一層良く理解できるだろう。システムが圧力Ｐ
で休止状態にあるとき、ニードル３は次式で示さ
れる力frで座に突き当つている。
fr＝FR＋π／４φ2c・Ｐ−π／４（D2−d2）Ｐ
ここで、FRはバネ５の力、ｄおよびＤはそれ
ぞれその座およびそのガイドにおけるニードルの
直径、φ(C)は制御ピストンと呼ばれるピストン１
３の直径である。室２４の中の高い圧力がかかつ
ている燃料の存在と同時に、同じ高い圧力Ｐがピ
ストン１３の上部とシリンダ・ボア９の上面によ
つて形成される制御室２６の中にでき上るから、
この平衡は実現される。理論的には、この力frに
バネ１２によつて作り出される力を加えなければ
ならないだろう。しかし、このバネ１２はFRお
よびピストン１３に及ぼす圧力の効果に較べて無
視できる程の力を作り出す。
ぞれその座およびそのガイドにおけるニードルの
直径、φ(C)は制御ピストンと呼ばれるピストン１
３の直径である。室２４の中の高い圧力がかかつ
ている燃料の存在と同時に、同じ高い圧力Ｐがピ
ストン１３の上部とシリンダ・ボア９の上面によ
つて形成される制御室２６の中にでき上るから、
この平衡は実現される。理論的には、この力frに
バネ１２によつて作り出される力を加えなければ
ならないだろう。しかし、このバネ１２はFRお
よびピストン１３に及ぼす圧力の効果に較べて無
視できる程の力を作り出す。
ソレノイド弁１７のコイルに電流が流れると
き、インジエクシヨンはつぎのようにして行われ
る。
き、インジエクシヨンはつぎのようにして行われ
る。
(1) ソレノイド弁がＸからＹに向う燃料の通過を
ブロツクし、燃料がＹからＺに通過できるよう
にする役目をする。したがつて、ＹからＺに向
う通路の断面積の増加と同時に、導管１４の中
の圧力は降下する。
ブロツクし、燃料がＹからＺに通過できるよう
にする役目をする。したがつて、ＹからＺに向
う通路の断面積の増加と同時に、導管１４の中
の圧力は降下する。
(2) デイスク１０に作られているノズル１１の故
に制御室２６の中の圧力は比較的ゆつくり降下
する。
に制御室２６の中の圧力は比較的ゆつくり降下
する。
この圧力が
π／４φ2cP26.0＝π／４（D2−d2）Ｐ−FR
で表わされる価P26.0に達するとき、すなわち、
可動の部品３，６および１３の上の力が平衡す
るとき、インジエクタのニードルは開き始め
る。
可動の部品３，６および１３の上の力が平衡す
るとき、インジエクタのニードルは開き始め
る。
(3) ニードルが僅かの高さだけ上つたとき、その
運動は座の表面に及ぼされる圧力に起因する、
π／４d2Pに等しい補足の力によつて加速される。
運動は座の表面に及ぼされる圧力に起因する、
π／４d2Pに等しい補足の力によつて加速される。
(4) 従来のインジエクシヨン・システムのインジ
エクタのニードルの動作におけると同様に、こ
の力はインジエクタのニードルを非常に急速に
加速するだろう。しかし、デイスク１０のノズ
ル１１は室２６から押し戻される燃料の流れを
層流にするのに正しい大きさに定められてい
る。すなわち、時間t1から時間t2までは、第２
図に見ることができるように、すなわちC1に
対応するニードルの衝程中、その衝程はピスト
ン１３を介して室２６の体積を圧縮し、ニード
ル３、ロツド６およびピストン１３の全体の移
動速度を制限するのは、ノズル１１を通る燃料
の流量である。したがつて、t1からt2までの非
常に速い持上りの後では、t2からt3までの遥に
ゆつくりした持上りとなる。時間の関数として
のニードルの持上りのカーブの傾斜αはノズル
１１の直径を調節することによつて容易に変え
られることができる。ノズルが小さければ小さ
い程、角αはそれだけ小さく、それが大きけれ
ば大きい程、ニードルの上昇はそれだけ急速で
ある。
エクタのニードルの動作におけると同様に、こ
の力はインジエクタのニードルを非常に急速に
加速するだろう。しかし、デイスク１０のノズ
ル１１は室２６から押し戻される燃料の流れを
層流にするのに正しい大きさに定められてい
る。すなわち、時間t1から時間t2までは、第２
図に見ることができるように、すなわちC1に
対応するニードルの衝程中、その衝程はピスト
ン１３を介して室２６の体積を圧縮し、ニード
ル３、ロツド６およびピストン１３の全体の移
動速度を制限するのは、ノズル１１を通る燃料
の流量である。したがつて、t1からt2までの非
常に速い持上りの後では、t2からt3までの遥に
ゆつくりした持上りとなる。時間の関数として
のニードルの持上りのカーブの傾斜αはノズル
１１の直径を調節することによつて容易に変え
られることができる。ノズルが小さければ小さ
い程、角αはそれだけ小さく、それが大きけれ
ば大きい程、ニードルの上昇はそれだけ急速で
ある。
以上述べたことから、以上述べた性能が市販
のインジエクタのニードルの直径Ｄおよびｄの
関数として保証されるために持つている、制御
室２６の体積およびシステムのいろいろな部
品、特にピストン１３の直径の大きさの決定の
非常に大きな重要性を理解できるだろう。
のインジエクタのニードルの直径Ｄおよびｄの
関数として保証されるために持つている、制御
室２６の体積およびシステムのいろいろな部
品、特にピストン１３の直径の大きさの決定の
非常に大きな重要性を理解できるだろう。
(5) 一旦ニードルが上ると、室２６の中を支配し
ている圧力Ｐはリークの圧力に落ちる。
ている圧力Ｐはリークの圧力に落ちる。
インジエクシヨンの終りに、ソレノイド弁の励
磁は時間ｔで中断され、Ｘを通つてソレノイド弁
にはいり、Ｙを通つて出て行く高い圧力がかかつ
ている燃料は導管１４を通つてデイスク１０の上
に導かれる。バネ１２は非常に弱く、それは直ち
に圧縮され、デイスク１０はピストンのヘツドの
所に来てそれに当り導管１４の断面全体を解放
し、そのようにして燃料の高い圧力がピストン１
３の全面積に亘つて及ぼされる。圧力が π／４φ2 cP26.f＋FR＋kC＝π／４D2P （ｋはバネの常数、Ｃはインジエクタのニード
ルの持上りである。）で表わされるレベルP26,fに
達するとき、インジエクタは再び閉じ始め、室２
６の中の圧力が非常に急速に上昇し、ＸからＹに
向うソレノイド弁の通路の全断面積が開いている
から、その閉じは非常に急速である。
磁は時間ｔで中断され、Ｘを通つてソレノイド弁
にはいり、Ｙを通つて出て行く高い圧力がかかつ
ている燃料は導管１４を通つてデイスク１０の上
に導かれる。バネ１２は非常に弱く、それは直ち
に圧縮され、デイスク１０はピストンのヘツドの
所に来てそれに当り導管１４の断面全体を解放
し、そのようにして燃料の高い圧力がピストン１
３の全面積に亘つて及ぼされる。圧力が π／４φ2 cP26.f＋FR＋kC＝π／４D2P （ｋはバネの常数、Ｃはインジエクタのニード
ルの持上りである。）で表わされるレベルP26,fに
達するとき、インジエクタは再び閉じ始め、室２
６の中の圧力が非常に急速に上昇し、ＸからＹに
向うソレノイド弁の通路の全断面積が開いている
から、その閉じは非常に急速である。
第２図ａから第２図ｃまでに、応答時間にのみ
対応する時間、すなわち弁ニードルが完全に開
き、ついで直ちに再び閉じる時間中ソレノイド弁
を励磁すれば、噴射される非常に僅かな量に対応
してニードルの非常に短い持上りを制御すること
ができることを見ることができる。それは使用さ
れるソレノイド弁の型式の性能が十分でありシス
テムの全体が、インジエクタのニードルがソレノ
イド弁の固有の運動の後でのみその運動を始める
のに正しい大きさにされているという条件の下で
である。
対応する時間、すなわち弁ニードルが完全に開
き、ついで直ちに再び閉じる時間中ソレノイド弁
を励磁すれば、噴射される非常に僅かな量に対応
してニードルの非常に短い持上りを制御すること
ができることを見ることができる。それは使用さ
れるソレノイド弁の型式の性能が十分でありシス
テムの全体が、インジエクタのニードルがソレノ
イド弁の固有の運動の後でのみその運動を始める
のに正しい大きさにされているという条件の下で
である。
第２図ｃでは、インジエクタのニードル３の開
の時間T0が上記ニードルの閉の時間TFよりも長
いことが認められる。これは正に“ゼロ”ポジテ
イブと呼ばれるシステムのダイナミツクスの特性
である。すなわち、開きの時間の関数としての作
動当りの流量の特性曲線が弾道形の部分の外では
直線であり、上記直線部分の延長が時間軸を正の
価で切る。実際、このようなダイナミツクスを有
するシステムのみが安定で反復する非常に小さな
流量を可能にすることができることが知られてい
る。
の時間T0が上記ニードルの閉の時間TFよりも長
いことが認められる。これは正に“ゼロ”ポジテ
イブと呼ばれるシステムのダイナミツクスの特性
である。すなわち、開きの時間の関数としての作
動当りの流量の特性曲線が弾道形の部分の外では
直線であり、上記直線部分の延長が時間軸を正の
価で切る。実際、このようなダイナミツクスを有
するシステムのみが安定で反復する非常に小さな
流量を可能にすることができることが知られてい
る。
第２図ｂには、ソレノイド弁のポートＹの上流
における導管１４の中の圧力P14の推移が示され
ている。この圧力が、インジエクタの開の際、圧
力P26よりも急速に降下し、インジエクタのニー
ドルの閉の際にはP26と一致することを見ること
ができる。
における導管１４の中の圧力P14の推移が示され
ている。この圧力が、インジエクタの開の際、圧
力P26よりも急速に降下し、インジエクタのニー
ドルの閉の際にはP26と一致することを見ること
ができる。
以上の記載によれば、ニードルの運動がインジ
エクタのニードルの開の間ノズル１１の中を通過
する流量ｑに直接依存する関数であることを述べ
て、１次近似としてニードルの運動を簡単化する
ことができる。その流量は次式で表わされる形を
している。
エクタのニードルの開の間ノズル１１の中を通過
する流量ｑに直接依存する関数であることを述べ
て、１次近似としてニードルの運動を簡単化する
ことができる。その流量は次式で表わされる形を
している。
ここで、βは断面Ｓのノズル１１の流量係数で
あり、ρは燃料の比重で、それ自体燃料の温度お
よび圧力の関数である。したがつて、ノズル１１
の断面積Ｓを変化させることにより、ニードルの
持上りのカーブの傾斜αつまり、噴射の開始時の
瞬間的な流量または導入率を容易に変化させるこ
とができることがわかる。
あり、ρは燃料の比重で、それ自体燃料の温度お
よび圧力の関数である。したがつて、ノズル１１
の断面積Ｓを変化させることにより、ニードルの
持上りのカーブの傾斜αつまり、噴射の開始時の
瞬間的な流量または導入率を容易に変化させるこ
とができることがわかる。
第３図ａから第３図ｄまでは特に適した前噴射
を持つた動作を利用する同じ型のシステムへの本
改良発明の応用を示す。本発明は噴射される小量
の燃料を完全に制御し、それを非常に急速に行う
ことを可能にするからである。前噴射の理論およ
び技術は公知であるが、機械的なシステムをつか
つて実現することは困難である。まず、従来の進
みをもつて小量の燃料ｑを噴射し、ついでその小
量が燃えるとすぐに、ついで非常に急速に主要な
量の燃料Ｑを噴射するとして、その動作を簡単に
要約することができる。すなわち、主要な噴射は
最初の噴射の開始の後で起り、２回の噴射の開始
の間の時間は燃焼の遅延の大きさのオーダ、すな
わち、特定の自動車または工業的な車輌のエンジ
ンについては、400乃至600マイクロ秒のオーダの
時間である。その時間は勿論エンジンの負荷と速
度の条件の関数である。
を持つた動作を利用する同じ型のシステムへの本
改良発明の応用を示す。本発明は噴射される小量
の燃料を完全に制御し、それを非常に急速に行う
ことを可能にするからである。前噴射の理論およ
び技術は公知であるが、機械的なシステムをつか
つて実現することは困難である。まず、従来の進
みをもつて小量の燃料ｑを噴射し、ついでその小
量が燃えるとすぐに、ついで非常に急速に主要な
量の燃料Ｑを噴射するとして、その動作を簡単に
要約することができる。すなわち、主要な噴射は
最初の噴射の開始の後で起り、２回の噴射の開始
の間の時間は燃焼の遅延の大きさのオーダ、すな
わち、特定の自動車または工業的な車輌のエンジ
ンについては、400乃至600マイクロ秒のオーダの
時間である。その時間は勿論エンジンの負荷と速
度の条件の関数である。
第３図ａは、指針として、ソレノイド弁の制御
信号および通路の断面積の推移を示す。
信号および通路の断面積の推移を示す。
第３図ｂはソレノイド弁の制御電流の推移につ
いて可能な解決方法を示す。
いて可能な解決方法を示す。
第３図ｃは制御室２６の圧力の変化を示し、第
３図ｄは、第２図ｃとの対比によつて、それから
簡単に導入率を簡単に導き出すことができる。ニ
ードルの対応する運動を示す。
３図ｄは、第２図ｃとの対比によつて、それから
簡単に導入率を簡単に導き出すことができる。ニ
ードルの対応する運動を示す。
このような利用のためには、対応する量を非常
に急速に噴射するように、主要な噴射ができる限
り矩形であることに利益がある。デイスク１０の
ノズル１１は、このとき、傾斜αが大きいよう
に、可成り大きくなければならない。この運転条
件においてさえ安定した動作を保証するために、
ソレノイド弁はニードルの持上りの開始の前に完
全に開いていることには注目しなければならな
い。さらに、ボデイ１は緩衝室２７を持つように
特別に作られている。インジエクタの開の際に供
給圧力の降下を最小にし、インジエクタのニード
ルの相連続する開と閉の際に痛撃する現象を緩衝
する役目を果す。
に急速に噴射するように、主要な噴射ができる限
り矩形であることに利益がある。デイスク１０の
ノズル１１は、このとき、傾斜αが大きいよう
に、可成り大きくなければならない。この運転条
件においてさえ安定した動作を保証するために、
ソレノイド弁はニードルの持上りの開始の前に完
全に開いていることには注目しなければならな
い。さらに、ボデイ１は緩衝室２７を持つように
特別に作られている。インジエクタの開の際に供
給圧力の降下を最小にし、インジエクタのニード
ルの相連続する開と閉の際に痛撃する現象を緩衝
する役目を果す。
以上説明したように、本発明によれば、ボデイ
先端部の噴孔を開閉する弁ニードルと一体的に往
復移動するピストンの後端側のボデイ内部に、こ
のピストンが油密状に摺動移動する制御室を設
け、この制御室に、デイスク１０とノズル孔１１
とバネ１２から成る燃料絞り手段１０，１１，１
２を設けるだけの簡単な構成で、この制御室への
高圧燃料の送り込みで弁ニードルを瞬時に閉動作
させ、燃料圧力の降下で弁ニードルをゆるやかに
開動作させることができるようになり、これによ
り、燃焼騒音を低減させ、かつ、内燃機関の運転
性能を向上させることのできる電磁制御式の燃料
噴射弁の提供が可能となる。
先端部の噴孔を開閉する弁ニードルと一体的に往
復移動するピストンの後端側のボデイ内部に、こ
のピストンが油密状に摺動移動する制御室を設
け、この制御室に、デイスク１０とノズル孔１１
とバネ１２から成る燃料絞り手段１０，１１，１
２を設けるだけの簡単な構成で、この制御室への
高圧燃料の送り込みで弁ニードルを瞬時に閉動作
させ、燃料圧力の降下で弁ニードルをゆるやかに
開動作させることができるようになり、これによ
り、燃焼騒音を低減させ、かつ、内燃機関の運転
性能を向上させることのできる電磁制御式の燃料
噴射弁の提供が可能となる。
第１図はインジエクタの一つに対応する簡単化
された図、第２図ａ，第２図ｂ，第２図ｃはそれ
ぞれ電磁弁の制御電圧、圧力、およびニードルの
持上りの時間の関数としての変化のカーブを表わ
すグラフ、第３図ａ，第３図ｂ，第３図ｃ，第３
図ｄは前噴射を有するインジエクシヨンの場合に
おける制御電圧、制御電流、圧力およびニードル
の持上りの同じ変化カーブを表わすグラフであ
る。 符号の説明、 １…インジエクタのボデイ、２
…インジエクタ、３…ニードル、４…ブロツク、
５…バネ、６…ロツド、８…シリンダ・ボアの頂
上、９…シリンダ・ボア、１０…デイスク、１１
…ノズル、１２…戻しバネ、１３…ピストン、１
４…導管、１５…第２の分岐、１６…燃料取り込
み導管、１７…三方弁、１８…バネを受ける室、
１９…ニードルの頂上、２０…導管、２１…フラ
ンジ、２２…第１の分岐、２３…支持面、２４…
室、２５…導管、２６…制御室、２７…緩衝室。
された図、第２図ａ，第２図ｂ，第２図ｃはそれ
ぞれ電磁弁の制御電圧、圧力、およびニードルの
持上りの時間の関数としての変化のカーブを表わ
すグラフ、第３図ａ，第３図ｂ，第３図ｃ，第３
図ｄは前噴射を有するインジエクシヨンの場合に
おける制御電圧、制御電流、圧力およびニードル
の持上りの同じ変化カーブを表わすグラフであ
る。 符号の説明、 １…インジエクタのボデイ、２
…インジエクタ、３…ニードル、４…ブロツク、
５…バネ、６…ロツド、８…シリンダ・ボアの頂
上、９…シリンダ・ボア、１０…デイスク、１１
…ノズル、１２…戻しバネ、１３…ピストン、１
４…導管、１５…第２の分岐、１６…燃料取り込
み導管、１７…三方弁、１８…バネを受ける室、
１９…ニードルの頂上、２０…導管、２１…フラ
ンジ、２２…第１の分岐、２３…支持面、２４…
室、２５…導管、２６…制御室、２７…緩衝室。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ インジエクタ・ボデイ１の先端部に設けた噴
孔を開閉する弁ニードル３と、この弁ニードル３
と一体的に往復移動するピストン１３と、このピ
ストン１３を油密状に摺動移動可能に収納するよ
うにボデイ１の後端部に設けられた制御室２６
と、高圧燃料源に接続するＸポート、導管１４を
介して制御室２６に接続するＹポート、バイパス
用導管２０，２５に接続するＺポートの３ポート
Ｘ、Ｙ、Ｚを有する３方向ソレノイド弁１７とを
少なくとも具備して、上記三方弁１７のソレノイ
ド励磁により、Ｘポート断、ＹポートとＺポート
が導通して制御室２６内の燃料圧力が降下し弁ニ
ードル３は開となり、ソレノイド無励磁により、
ＸポートとＹポートが導通して制御室２６内の燃
料圧力が再上昇し弁ニードル３が閉となる内燃機
関用電磁制御燃料噴射弁において、 (イ) 上記制御室２６内の上部に配置されて、上端
面が上記導管１４の下端開口に当接するデイス
ク１０と、 (ロ) このデイスク１０の中心部を貫通してあけら
れた、上記導管１４の内径より小さい孔径をも
つノズル孔１１と、 (ハ) 上記デイスク１０の下端面と前記ピストン１
３の上端面との間の制御室２６内空間部に配置
されて、デイスク１０を小さなばね力で制御室
２６の頂上面に押し上げているバネ１２と、 から成る燃料絞り手段１０，１１，１２を設け
て、弁ニードル３の閉動作時は、三方弁１７のＸ
ポート、Ｙポート及び導管１４を介して導入され
る高圧燃料がデイスク１０を押し下げることによ
り制御室２６内の燃料圧力が瞬時に上昇して弁ニ
ードル３は瞬時に閉じ、 弁ニードル３の開動作時は、デイスク１０上端
面が制御室２６の頂上面に突き当ることにより制
御室２６内の燃料圧力はノズル孔１１の孔径に応
じてゆるやかに降下して弁ニードル３はゆるやか
に開く、 構成としたことを特徴とする内燃機関用電磁制
御燃料噴射弁。 ２ 請求項１に記載のノズル孔１１の孔径は、弁
ニードル３の開動作時の前記制御室２６内の燃料
圧力降下の設定されたゆるやかさに応じて可変に
決定されることを特徴とする内燃機関用電磁制御
燃料噴射弁。 ３ 請求項１に記載のインジエクタ・ボデイ１
は、弁ニードル３の周囲を、分岐導管１５を介し
て常時高圧燃料源とつながつている室２４にかこ
まれており、この分岐導管１５の途中の、室２４
にできるだけ近傍の位置に緩衝室２７、を備えて
いることを特徴とする内燃機関用電磁制御燃料噴
射弁。 ４ 請求項１乃至３のいずれかに記載の噴射弁
が、小量の前噴射流量ｑとその直後の大量の主噴
射流量Ｑの２回の燃料噴射サイクルを繰り返すも
のであるとき、前噴射ｑ時の弁ニードル３の開か
ら閉への動作移行時間が200マイクロ秒のオーダ
となり、前噴射ｑの開始から400乃至600マイクロ
秒後に主噴射Ｑが開始するように各部品の大きさ
が決められていることを特徴とする内燃機関用電
磁制御燃料噴射弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8302792A FR2541379B1 (fr) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | Perfectionnement aux systemes d'injection a commande electromagnetique pour moteur diesel de type pression-temps ou l'aiguille de l'injecteur est pilotee par la decharge puis la charge d'une capacite |
| FR8302792 | 1983-02-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59165858A JPS59165858A (ja) | 1984-09-19 |
| JPH0419381B2 true JPH0419381B2 (ja) | 1992-03-30 |
Family
ID=9286119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59031307A Granted JPS59165858A (ja) | 1983-02-21 | 1984-02-21 | 内燃機関用電磁制御燃料噴射弁 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4545352A (ja) |
| EP (1) | EP0119894B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59165858A (ja) |
| AT (1) | ATE27848T1 (ja) |
| DE (1) | DE3464275D1 (ja) |
| ES (1) | ES529872A0 (ja) |
| FR (1) | FR2541379B1 (ja) |
Families Citing this family (64)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4709679A (en) * | 1985-03-25 | 1987-12-01 | Stanadyne, Inc. | Modular accumulator injector |
| EP0426205B1 (en) * | 1985-12-02 | 1993-07-21 | Marco Alfredo Ganser | Device for the control of electro-hydraulically actuated fuel injectors |
| CH670682A5 (en) * | 1985-12-03 | 1989-06-30 | Marco Alfredo Ganser | Internal combustion engine accumulator injection device |
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| JPH0515572Y2 (ja) * | 1987-03-28 | 1993-04-23 | ||
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