JPH06213097A - 内燃機関用液体燃料噴射装置とそれを備えたエンジン - Google Patents
内燃機関用液体燃料噴射装置とそれを備えたエンジンInfo
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- JPH06213097A JPH06213097A JP5235737A JP23573793A JPH06213097A JP H06213097 A JPH06213097 A JP H06213097A JP 5235737 A JP5235737 A JP 5235737A JP 23573793 A JP23573793 A JP 23573793A JP H06213097 A JPH06213097 A JP H06213097A
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Classifications
-
- 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
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
- F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
-
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- 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
-
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- 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
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 第１空洞部の減圧が第２空洞部に伝播しない
ようにして、排気ガスや煤の原因となる低圧の噴射の尾
ができないようにした内燃機関の加圧燃焼室内に液体燃
料を噴射する装置の提供。 【構成】 燃料の加圧装置３、４、５の一部分を構成す
る第１空洞部３と、噴射器９内に形成された第２空洞部
12とを有する。可動ニードル11は導管35を介して伝えら
れるアキュムレータ20の圧力の作用と逆の圧力で上昇さ
せられる。第１空洞部３は一方向弁30によって第２空洞
部12から分離されている。
ようにして、排気ガスや煤の原因となる低圧の噴射の尾
ができないようにした内燃機関の加圧燃焼室内に液体燃
料を噴射する装置の提供。 【構成】 燃料の加圧装置３、４、５の一部分を構成す
る第１空洞部３と、噴射器９内に形成された第２空洞部
12とを有する。可動ニードル11は導管35を介して伝えら
れるアキュムレータ20の圧力の作用と逆の圧力で上昇さ
せられる。第１空洞部３は一方向弁30によって第２空洞
部12から分離されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の一部を形成す
る少なくとも１つ加圧燃焼室内に液体燃料を噴射する装
置に関するものである。
る少なくとも１つ加圧燃焼室内に液体燃料を噴射する装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】1991年２月25日出願のフランス国特許出
願第91/02208号に記載の液体燃料噴射装置は、シリンダ
内を往復運動するピストンによって区画される可変容積
の第１空洞部で構成される被噴射液体の加圧装置を有
し、この第１空洞部は制御装置を介して内燃機関の周期
運動と同期して周期的に低圧液体燃料貯蔵手段と連通さ
れ且つノズルと回転体よりなる可動ニードルとで構成さ
れる噴射器に通路を介して連通しており、ノズルは上記
通路と連通した第２空洞部と、燃焼室に開口した少なく
とも１つの噴射孔とを有し、第２空洞部の側面は円筒壁
で区画され、その軸線方向は円筒壁と同軸な弁座を形成
する部分円錐壁で区画され、弁座と噴射孔との間には容
積の小さな空間すなわちポケット(sac) が設けられ、ニ
ードルはノズルの円筒壁の内部で最小作動間隙を介して
摺動するピストンを構成する円筒部分と弁座に当接する
円錐部分とを有し、ニードルはエンジンの停止時には戻
し手段によって弁座に当接・維持されて第２空洞部と噴
射孔との間の連通を遮断し、ニードルの軸線に直角な面
に投影した弁座の当接面の面積はニードルの円周部分の
横断面積より小さく、ニードルの円筒部分の自由表面は
容量が可変な第３空洞部を区画し、この第３空洞部は燃
料の加圧アキュムレータと連通して上記の戻し手段を構
成しており、アキュムレータは内燃機関の各作動レンジ
でほぼ一定の圧力を維持する手段と連通している。
願第91/02208号に記載の液体燃料噴射装置は、シリンダ
内を往復運動するピストンによって区画される可変容積
の第１空洞部で構成される被噴射液体の加圧装置を有
し、この第１空洞部は制御装置を介して内燃機関の周期
運動と同期して周期的に低圧液体燃料貯蔵手段と連通さ
れ且つノズルと回転体よりなる可動ニードルとで構成さ
れる噴射器に通路を介して連通しており、ノズルは上記
通路と連通した第２空洞部と、燃焼室に開口した少なく
とも１つの噴射孔とを有し、第２空洞部の側面は円筒壁
で区画され、その軸線方向は円筒壁と同軸な弁座を形成
する部分円錐壁で区画され、弁座と噴射孔との間には容
積の小さな空間すなわちポケット(sac) が設けられ、ニ
ードルはノズルの円筒壁の内部で最小作動間隙を介して
摺動するピストンを構成する円筒部分と弁座に当接する
円錐部分とを有し、ニードルはエンジンの停止時には戻
し手段によって弁座に当接・維持されて第２空洞部と噴
射孔との間の連通を遮断し、ニードルの軸線に直角な面
に投影した弁座の当接面の面積はニードルの円周部分の
横断面積より小さく、ニードルの円筒部分の自由表面は
容量が可変な第３空洞部を区画し、この第３空洞部は燃
料の加圧アキュムレータと連通して上記の戻し手段を構
成しており、アキュムレータは内燃機関の各作動レンジ
でほぼ一定の圧力を維持する手段と連通している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
燃料噴射装置で排気ガスや煤の原因となる低圧の「噴射
の尾 (queue d'injection)」ができないようにするため
に、第１空洞部の減圧が第２空洞部に伝播しないように
することにある。本発明の別の目的は、上記燃料噴射装
置で各噴射サイクルの終了時近くに噴霧化して燃焼室中
へ燃料液滴を侵入するのに必要な液体燃料の圧力値を維
持することができるようにするために、噴射サイクルの
最後にニードルができるだけゆっくりと弁座上に降下で
きるようにすることにある。
燃料噴射装置で排気ガスや煤の原因となる低圧の「噴射
の尾 (queue d'injection)」ができないようにするため
に、第１空洞部の減圧が第２空洞部に伝播しないように
することにある。本発明の別の目的は、上記燃料噴射装
置で各噴射サイクルの終了時近くに噴霧化して燃焼室中
へ燃料液滴を侵入するのに必要な液体燃料の圧力値を維
持することができるようにするために、噴射サイクルの
最後にニードルができるだけゆっくりと弁座上に降下で
きるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料噴射装置の
第１の特徴は、第１空洞部が、第１空洞部から第２空洞
部への液体燃料の流れを許容し、逆方向の流れは阻止す
る移動容積が極めて小さく且つ慣性が極めて小さい一方
向弁によって第２空洞部から分離されており、しかも、
第１空洞部の圧力が下がった時に一方向弁が閉じた時に
第２空洞部内の圧力を実質的に降下させないようになっ
ている点にある。
第１の特徴は、第１空洞部が、第１空洞部から第２空洞
部への液体燃料の流れを許容し、逆方向の流れは阻止す
る移動容積が極めて小さく且つ慣性が極めて小さい一方
向弁によって第２空洞部から分離されており、しかも、
第１空洞部の圧力が下がった時に一方向弁が閉じた時に
第２空洞部内の圧力を実質的に降下させないようになっ
ている点にある。
【０００５】本発明の好ましい１実施例では、アキュム
レータをほぼ一定の圧力に維持する手段が加圧燃料の供
給手段と、リークオリフィスを介して液体燃料低圧貯蔵
手段に連通した通路断面積が可変な連通手段とによって
構成されている。また、アキュムレータ内の液体燃料を
ほぼ一定の圧力に維持するための調節手段が設けられて
いる。第１の解決法では、加圧燃料の供給を直列に装着
した一方向弁と較正オリフィスとを介して第１空洞部と
第３空洞部とを連通させて行う。第２の解決法では、加
圧燃料の供給を、較正オリフィスを介して第２空洞部と
第３空洞部との間を連通させて行う。以下、添付図面を
参照して本発明の噴射装置を説明する。
レータをほぼ一定の圧力に維持する手段が加圧燃料の供
給手段と、リークオリフィスを介して液体燃料低圧貯蔵
手段に連通した通路断面積が可変な連通手段とによって
構成されている。また、アキュムレータ内の液体燃料を
ほぼ一定の圧力に維持するための調節手段が設けられて
いる。第１の解決法では、加圧燃料の供給を直列に装着
した一方向弁と較正オリフィスとを介して第１空洞部と
第３空洞部とを連通させて行う。第２の解決法では、加
圧燃料の供給を、較正オリフィスを介して第２空洞部と
第３空洞部との間を連通させて行う。以下、添付図面を
参照して本発明の噴射装置を説明する。
【０００６】
【実施例】図１に示す燃料噴射装置は内燃機関のエンジ
ン２の加圧燃焼室１の中へ液体燃料を噴射するためのも
のである。なお、加圧燃焼室１の数は任意である。本発
明を説明する前に、図１を参照して前記フランス国特出
願第91-02208号に記載の従来技術を説明する。この燃料
噴射装置はシリンダ５内を往復運動するピストン４によ
って区画される可変容積の第１空洞部３で構成される液
体燃料の加圧装置を備えている。第１空洞部３は制御装
置７（回転ディストリビューター等）によってエンジン
２の運動に同期して低圧液体燃料貯蔵手段６と連通さ
れ、また、通路８を介してノズル10と回転体よりなる可
動なニードル11とで構成される噴射器９に連通してい
る。ノズル10は通路８と連通した第２空洞部12を有して
おり、この第２空洞部の側面は円筒壁13で区画され、そ
の軸線方向は円筒壁13と同軸な弁座を形成する部分円錐
壁14で区画されている。ノズル10には燃焼室１に開口し
た少なくとも１つの噴射孔17が形成されている。弁座14
と噴射孔17との間には容積の小さい空間すなわち「ポケ
ット」28が形成されている。
ン２の加圧燃焼室１の中へ液体燃料を噴射するためのも
のである。なお、加圧燃焼室１の数は任意である。本発
明を説明する前に、図１を参照して前記フランス国特出
願第91-02208号に記載の従来技術を説明する。この燃料
噴射装置はシリンダ５内を往復運動するピストン４によ
って区画される可変容積の第１空洞部３で構成される液
体燃料の加圧装置を備えている。第１空洞部３は制御装
置７（回転ディストリビューター等）によってエンジン
２の運動に同期して低圧液体燃料貯蔵手段６と連通さ
れ、また、通路８を介してノズル10と回転体よりなる可
動なニードル11とで構成される噴射器９に連通してい
る。ノズル10は通路８と連通した第２空洞部12を有して
おり、この第２空洞部の側面は円筒壁13で区画され、そ
の軸線方向は円筒壁13と同軸な弁座を形成する部分円錐
壁14で区画されている。ノズル10には燃焼室１に開口し
た少なくとも１つの噴射孔17が形成されている。弁座14
と噴射孔17との間には容積の小さい空間すなわち「ポケ
ット」28が形成されている。
【０００７】ニードル11はノズル10の円筒壁13の内部を
最小の作動間隙を介して摺動するピストンを構成する円
筒部分15と、弁座14に当接する円錐部分16とを有してい
る。静止状態では、ニードル11は以下で説明する戻し手
段によって弁座14に当接・維持されて、第２チャンバー
12と噴射孔17との間の連通を遮断する。ニードル11は差
動ピストンの役目もし、ニードル11の軸線Ｘ−Ｘに直角
な面に投影した弁座14上での当接面積はピストンを形成
するニードル11の円筒部分15の横断面積よりも小さくな
っている。また、円筒部分15の自由表面18すなわち円錐
部分16から遠い方の端部の表面は可変容積の第３空洞部
19を区画している。この空洞部19は液体燃料の加圧アキ
ュムレータ20と連通し、従って、戻し手段を形成してい
る。
最小の作動間隙を介して摺動するピストンを構成する円
筒部分15と、弁座14に当接する円錐部分16とを有してい
る。静止状態では、ニードル11は以下で説明する戻し手
段によって弁座14に当接・維持されて、第２チャンバー
12と噴射孔17との間の連通を遮断する。ニードル11は差
動ピストンの役目もし、ニードル11の軸線Ｘ−Ｘに直角
な面に投影した弁座14上での当接面積はピストンを形成
するニードル11の円筒部分15の横断面積よりも小さくな
っている。また、円筒部分15の自由表面18すなわち円錐
部分16から遠い方の端部の表面は可変容積の第３空洞部
19を区画している。この空洞部19は液体燃料の加圧アキ
ュムレータ20と連通し、従って、戻し手段を形成してい
る。
【０００８】図１に概念的に示すように、ピストン４は
エンジン２と同期して駆動される回転カム21によって戻
しバネ22の力に逆らって往復運動する。また、例えばフ
ランス国特許第 2,326,588号に記載のような油圧手段や
その他の任意の手段でピストン４を往復運動させること
もできる。ピストン４は回転カム21で直接駆動（図１に
概念的に図示）することもできるが、一般にはロッカー
アーム40を介して駆動する。
エンジン２と同期して駆動される回転カム21によって戻
しバネ22の力に逆らって往復運動する。また、例えばフ
ランス国特許第 2,326,588号に記載のような油圧手段や
その他の任意の手段でピストン４を往復運動させること
もできる。ピストン４は回転カム21で直接駆動（図１に
概念的に図示）することもできるが、一般にはロッカー
アーム40を介して駆動する。
【０００９】第１空洞部３は直列に配置された較正オリ
フィス(orifice calibre）41と一方向弁（逆止弁）30と
を介して第３空洞部19と連通している。アキュムレータ
20はリークオリフィス25を介して低圧液体燃焼貯蔵手段
６と連通している。リークオリフィス25は断面積が可変
で且つエンジン２の各作動レンジに対してアキュムレー
タ20内の液体燃料の圧力をほぼ一定の値に維持するため
の調節手段26を備えている。図９に示すように、一方向
弁30は戻しバネ27で付勢されたボールにすることができ
る。この一方向弁30はピストン４によって押圧された液
体燃料が第３空洞部19とアキュムレータ20に到達できる
ようにすると同時に、液体が逆方向に流れるのを阻止す
る。
フィス(orifice calibre）41と一方向弁（逆止弁）30と
を介して第３空洞部19と連通している。アキュムレータ
20はリークオリフィス25を介して低圧液体燃焼貯蔵手段
６と連通している。リークオリフィス25は断面積が可変
で且つエンジン２の各作動レンジに対してアキュムレー
タ20内の液体燃料の圧力をほぼ一定の値に維持するため
の調節手段26を備えている。図９に示すように、一方向
弁30は戻しバネ27で付勢されたボールにすることができ
る。この一方向弁30はピストン４によって押圧された液
体燃料が第３空洞部19とアキュムレータ20に到達できる
ようにすると同時に、液体が逆方向に流れるのを阻止す
る。
【００１０】低圧タンク６によって供給される外部圧力
加圧手段43を導管42を介してアキュムレータ20に連通す
ることもできる。ニードル11を弁座14に戻す手段は機械
バネ29を含むのが好ましい。この機械バネ29は、アキュ
ムレータ20内の液体燃料圧力が十分に高くならないエン
ジン２の始動時でも本発明の装置が作動するような寸法
にする。調節手段26はエンジン２の少なくとも１つの作
動パラメータPrに応答し、この作動パラメータPrがアキ
ュムレータ20内をほぼ一定の圧力にするようなっている
が好ましい。また、第２空洞部12は第１空洞部３と直列
連通しており、較正オリフィス41および一方向弁30は第
１空洞部３を第２空洞部12に接続する通路８上ではな
く、参照番号34の地点で通路８から分岐した導管35上に
装着され、第３空洞部19と接続されたアキュムレータ20
と連通している。
加圧手段43を導管42を介してアキュムレータ20に連通す
ることもできる。ニードル11を弁座14に戻す手段は機械
バネ29を含むのが好ましい。この機械バネ29は、アキュ
ムレータ20内の液体燃料圧力が十分に高くならないエン
ジン２の始動時でも本発明の装置が作動するような寸法
にする。調節手段26はエンジン２の少なくとも１つの作
動パラメータPrに応答し、この作動パラメータPrがアキ
ュムレータ20内をほぼ一定の圧力にするようなっている
が好ましい。また、第２空洞部12は第１空洞部３と直列
連通しており、較正オリフィス41および一方向弁30は第
１空洞部３を第２空洞部12に接続する通路８上ではな
く、参照番号34の地点で通路８から分岐した導管35上に
装着され、第３空洞部19と接続されたアキュムレータ20
と連通している。
【００１１】噴射装置の上記の説明はフランス国特許出
願第91-02208号に記載されている。以下ではその作用を
簡単に説明する。ニードル11が弁座14と当接している時
には、ニードル11は第３空洞部19内の圧力によって円筒
部分15の横断面積全体に作用する閉じる方向の力と、円
筒部分15の横断面積と弁座14の当接面積との間の差の面
積に第２空洞部12内の圧力による開く方向に作用する力
とが加わっている。ピストン４の圧縮ストローク時に
は、排出孔46は回転分配器によって閉じられ、通路８を
介して第２空洞部12に伝達される圧力が増加し、ニード
ル11に加わる作用が優勢になり、最後にはニードル11が
弁座14から離れる。それによって、第２空洞部12内に導
入された加圧液体の一部分がポケット28を介して噴射孔
17に到達し、燃焼室１中に噴射される。ニードル11の差
動作用によって、このニードル11は完全に開いて固定さ
れる。制御装置７によって第１空洞部３と低圧液体貯蔵
タンク６との間が連通されると、第２空洞部12内の圧力
が降下し、第３空洞部19内の圧力によってニードル11は
弁座14上の当接位置へ戻る。より正確には、噴射圧力が
ニードル11を閉じる圧力以下に降下すると（差動作用に
よって、この閉じる圧力は開く圧力より小さい）、ニー
ドル11は降下を開始する。ニードル11がその弁座14上に
降下すると噴出は停止し、ニードルのリバウンドは差動
作用である程度防止される。
願第91-02208号に記載されている。以下ではその作用を
簡単に説明する。ニードル11が弁座14と当接している時
には、ニードル11は第３空洞部19内の圧力によって円筒
部分15の横断面積全体に作用する閉じる方向の力と、円
筒部分15の横断面積と弁座14の当接面積との間の差の面
積に第２空洞部12内の圧力による開く方向に作用する力
とが加わっている。ピストン４の圧縮ストローク時に
は、排出孔46は回転分配器によって閉じられ、通路８を
介して第２空洞部12に伝達される圧力が増加し、ニード
ル11に加わる作用が優勢になり、最後にはニードル11が
弁座14から離れる。それによって、第２空洞部12内に導
入された加圧液体の一部分がポケット28を介して噴射孔
17に到達し、燃焼室１中に噴射される。ニードル11の差
動作用によって、このニードル11は完全に開いて固定さ
れる。制御装置７によって第１空洞部３と低圧液体貯蔵
タンク６との間が連通されると、第２空洞部12内の圧力
が降下し、第３空洞部19内の圧力によってニードル11は
弁座14上の当接位置へ戻る。より正確には、噴射圧力が
ニードル11を閉じる圧力以下に降下すると（差動作用に
よって、この閉じる圧力は開く圧力より小さい）、ニー
ドル11は降下を開始する。ニードル11がその弁座14上に
降下すると噴出は停止し、ニードルのリバウンドは差動
作用である程度防止される。
【００１２】一方向弁30は、ピストン４の吸気行程中
（または制御装置７によって第１空洞部３を放出する
時）にアキュムレータ20内の圧力を維持して、通路８を
介してアキュムレータ20が空になるのを防止し、ニード
ル11の上記運動が妨害されないようにする。アキュムレ
ータ内に保持される一定圧力値ＰRHは調節装置26の簡単
な運動でエンジン２の作動条件に合わせることができ
る。特に、エンジン２の作動中、噴射孔17の下流の燃焼
室１内の気体圧力の値に応じて、噴射孔17の上流の第２
空洞部12内の液体燃料の値を自動調節して、少なくとも
ニードル11の運動行程の大部分において燃焼チャンバ内
に噴射される液体燃料の噴霧化と浸透の最適条件を維持
することができる。
（または制御装置７によって第１空洞部３を放出する
時）にアキュムレータ20内の圧力を維持して、通路８を
介してアキュムレータ20が空になるのを防止し、ニード
ル11の上記運動が妨害されないようにする。アキュムレ
ータ内に保持される一定圧力値ＰRHは調節装置26の簡単
な運動でエンジン２の作動条件に合わせることができ
る。特に、エンジン２の作動中、噴射孔17の下流の燃焼
室１内の気体圧力の値に応じて、噴射孔17の上流の第２
空洞部12内の液体燃料の値を自動調節して、少なくとも
ニードル11の運動行程の大部分において燃焼チャンバ内
に噴射される液体燃料の噴霧化と浸透の最適条件を維持
することができる。
【００１３】ジーゼルエンジンの排気による汚染物質の
放出、特に煙、粒子および不完全燃焼炭化水素の放出に
対する規制は次第に厳しくなっている。ジーゼルエンジ
ンでは燃焼は不均一に起こる。すなわち、細かく霧化さ
れた液体燃料の液滴が燃焼室内で空気と混合され、そこ
で直接（静かな媒体内へ複数の燃料を噴射；非乱流チャ
ンバー）または間接的（激しく運動する媒体中へ所定数
の燃料を噴射；乱流チャンバー）に断熱圧縮によって加
熱される。
放出、特に煙、粒子および不完全燃焼炭化水素の放出に
対する規制は次第に厳しくなっている。ジーゼルエンジ
ンでは燃焼は不均一に起こる。すなわち、細かく霧化さ
れた液体燃料の液滴が燃焼室内で空気と混合され、そこ
で直接（静かな媒体内へ複数の燃料を噴射；非乱流チャ
ンバー）または間接的（激しく運動する媒体中へ所定数
の燃料を噴射；乱流チャンバー）に断熱圧縮によって加
熱される。
【００１４】所定の圧力・温度条件に達すると、気化し
た燃料は自然に燃焼する。反応は極めて急速に展開し、
激しい局部的加熱が起り、霧化した燃料を分解させ、煤
の形成の原因となるクラッキングが起こる。このように
して燃焼サイクルの最初の部分で生成する煤の大部分は
徐々に燃焼するので排気ガスの組成は変化しない（また
はほとんど変化しない）。しかし、燃焼サイクルの最後
に生成した煤粒子は、それらの再燃焼に使える時間が明
らかに短いため、より厄介である。しかも、ピストン下
降行程中の燃焼チャンバ内の熱力学条件（圧力と温度）
は反応を続行させるのに都合が悪くなっている。従っ
て、噴射サイクルの終りはこのサイクルの始めの部分よ
りクリテカルであるということは明らかである。
た燃料は自然に燃焼する。反応は極めて急速に展開し、
激しい局部的加熱が起り、霧化した燃料を分解させ、煤
の形成の原因となるクラッキングが起こる。このように
して燃焼サイクルの最初の部分で生成する煤の大部分は
徐々に燃焼するので排気ガスの組成は変化しない（また
はほとんど変化しない）。しかし、燃焼サイクルの最後
に生成した煤粒子は、それらの再燃焼に使える時間が明
らかに短いため、より厄介である。しかも、ピストン下
降行程中の燃焼チャンバ内の熱力学条件（圧力と温度）
は反応を続行させるのに都合が悪くなっている。従っ
て、噴射サイクルの終りはこのサイクルの始めの部分よ
りクリテカルであるということは明らかである。
【００１５】また、既に述べたように、ニードル11は差
動作用で弁座14に当接しているのでニードル11は高い圧
力で開きくので、噴霧化の品質に関しては特別な問題が
生じない。ニードル11がその弁座14から一旦離れると、
噴射孔17の上流で噴射圧力がニードル11の下側面（図１
の右側の面）全体に加わる。噴射段階は、排出孔46を介
して噴射ポンプ(3, 4)のシリンダ（第１空洞部）３が低
圧貯蔵手段６と連通されて、ニードル11が弁座14上に再
降下した時に終了する。
動作用で弁座14に当接しているのでニードル11は高い圧
力で開きくので、噴霧化の品質に関しては特別な問題が
生じない。ニードル11がその弁座14から一旦離れると、
噴射孔17の上流で噴射圧力がニードル11の下側面（図１
の右側の面）全体に加わる。噴射段階は、排出孔46を介
して噴射ポンプ(3, 4)のシリンダ（第１空洞部）３が低
圧貯蔵手段６と連通されて、ニードル11が弁座14上に再
降下した時に終了する。
【００１６】しかし、この段階には以下のジレンマがあ
ることは噴射の当業者にはよく知られている： (1) 圧力低下がニードル11の再降下より早く起った場合
には、最後の噴射の瞬間は極めてて悪い条件で行われ
る。すなわち、噴射孔17の上流と下流の圧力差は小さい
ため、噴射速度を持たない大きな滴が燃焼室１内に形成
される。この「噴射の尾 (queue d'injection)」は不完
全にしか燃焼しないため、煙霧や粒子や不完全燃焼物が
できる。 (2) ニードル11が弁座14上に再降下する時間を短くし
て、遅い汚染物質の生成を最小化しようとすると、噴射
器の耐久性の問題、ニードル11と弁座14との接触の完全
性の問題、噴射器のノズルの強度の問題 (噴射孔17が存
在するために脆くなっている) に直面する。上記フラン
ス国特許出願第91-02208号にはニードル11による弁座14
に対する衝撃を小さくするための緩衝装置が備えられて
いる。この解決方法は利点があるが、ニードル11の再降
下時間が長くなるため、上記の欠点がでてくる。
ることは噴射の当業者にはよく知られている： (1) 圧力低下がニードル11の再降下より早く起った場合
には、最後の噴射の瞬間は極めてて悪い条件で行われ
る。すなわち、噴射孔17の上流と下流の圧力差は小さい
ため、噴射速度を持たない大きな滴が燃焼室１内に形成
される。この「噴射の尾 (queue d'injection)」は不完
全にしか燃焼しないため、煙霧や粒子や不完全燃焼物が
できる。 (2) ニードル11が弁座14上に再降下する時間を短くし
て、遅い汚染物質の生成を最小化しようとすると、噴射
器の耐久性の問題、ニードル11と弁座14との接触の完全
性の問題、噴射器のノズルの強度の問題 (噴射孔17が存
在するために脆くなっている) に直面する。上記フラン
ス国特許出願第91-02208号にはニードル11による弁座14
に対する衝撃を小さくするための緩衝装置が備えられて
いる。この解決方法は利点があるが、ニードル11の再降
下時間が長くなるため、上記の欠点がでてくる。
【００１７】図２、図３および図４は上記の現象を図示
したものであり、横座標の同じ時間目盛りｔにおける以
下のものを表している： 図２：排出孔46のリーク面積ＳD の変化 図３：噴射圧力Ｐ（バール表示）の変化（Ｐo とＰf は
各々ニードル11が開く圧力と閉じる圧力とに対応する） 図４：ニードル11の上昇度「ｌ」 図３、図４の実線はニードル11がゆっくりと降下する場
合（緩衝されているかまたは慣性力が大きい場合）に対
応し、ニードルの再降下の大部分は極めて弱い噴射圧力
（通常は 200バール以下) で行われるので、燃焼室１か
ら煙霧、不完全燃焼物、気体流が生じる。一方、点線は
ニードル11を急速に降下させた場合（ニードル11を軽量
化し、慣性力を小さくし、あるいは緩和させない場合）
に対応する。この場合にはニードルを閉じる力は高い噴
射圧力（通常は 200バール以上)で行われるため、弁座1
4に衝撃が加わり、それが脆性化する。
したものであり、横座標の同じ時間目盛りｔにおける以
下のものを表している： 図２：排出孔46のリーク面積ＳD の変化 図３：噴射圧力Ｐ（バール表示）の変化（Ｐo とＰf は
各々ニードル11が開く圧力と閉じる圧力とに対応する） 図４：ニードル11の上昇度「ｌ」 図３、図４の実線はニードル11がゆっくりと降下する場
合（緩衝されているかまたは慣性力が大きい場合）に対
応し、ニードルの再降下の大部分は極めて弱い噴射圧力
（通常は 200バール以下) で行われるので、燃焼室１か
ら煙霧、不完全燃焼物、気体流が生じる。一方、点線は
ニードル11を急速に降下させた場合（ニードル11を軽量
化し、慣性力を小さくし、あるいは緩和させない場合）
に対応する。この場合にはニードルを閉じる力は高い噴
射圧力（通常は 200バール以上)で行われるため、弁座1
4に衝撃が加わり、それが脆性化する。
【００１８】本発明はこうした欠点を無くすものであ
る。図９に概念的に示すように、本発明では一方向弁す
なわち逆止弁30によって第１空洞部３（すなわち加圧装
置のピストン４で区画される空洞部）を第２空洞部12
（すなわちニードル11の弁座14の上流のノズル10内にあ
る空洞部) から分離する。この一方向弁すなわち逆止弁
30は、極めて小さい容積移動且つ極めて弱い慣性力で、
第１空洞部３から第２空洞部12へ液体燃料を流すことが
でき、逆方向への流れは阻止するようになっている。
る。図９に概念的に示すように、本発明では一方向弁す
なわち逆止弁30によって第１空洞部３（すなわち加圧装
置のピストン４で区画される空洞部）を第２空洞部12
（すなわちニードル11の弁座14の上流のノズル10内にあ
る空洞部) から分離する。この一方向弁すなわち逆止弁
30は、極めて小さい容積移動且つ極めて弱い慣性力で、
第１空洞部３から第２空洞部12へ液体燃料を流すことが
でき、逆方向への流れは阻止するようになっている。
【００１９】図９では、一方向弁30は図１と同様な型の
ものを示したが、図５に示すようなバネ32で付勢された
截頭円錐体の可動ストッパー31で構成するのが好まし
い。いずれにせよ、一方向弁30がその完全に開いた位置
と閉じた位置との間で移動する容積すなわち一方向弁30
のストロークとその弁座33の横断面積との積を「移動容
積」とよぶことにする。図９では図１と違って導管35が
通路８から分岐せずに、第３空洞部19の一部から分岐し
ているので、一方向弁30の位置の変化がより良くなる。
また、第１空洞部３を第３空洞部19に連通させる較正オ
リフィス41は、一方向弁30の下流で第２空洞部12と第３
空洞部19を連通させる通路40上に位置している。図９の
実施例では、通路40および較正オリフィス41はニードル
11の円筒部分15を貫通して形成されている。
ものを示したが、図５に示すようなバネ32で付勢された
截頭円錐体の可動ストッパー31で構成するのが好まし
い。いずれにせよ、一方向弁30がその完全に開いた位置
と閉じた位置との間で移動する容積すなわち一方向弁30
のストロークとその弁座33の横断面積との積を「移動容
積」とよぶことにする。図９では図１と違って導管35が
通路８から分岐せずに、第３空洞部19の一部から分岐し
ているので、一方向弁30の位置の変化がより良くなる。
また、第１空洞部３を第３空洞部19に連通させる較正オ
リフィス41は、一方向弁30の下流で第２空洞部12と第３
空洞部19を連通させる通路40上に位置している。図９の
実施例では、通路40および較正オリフィス41はニードル
11の円筒部分15を貫通して形成されている。
【００２０】ニードル11が開く時の機能は前記の場合と
同様であり、一方向弁30は液体燃料の流れに抵抗せずに
開く。しかし、ニードル11が閉じる時には、一方向弁30
の位置を本発明によって選択した位置に変更したことに
よって、以下に説明するような改良された機能が得られ
る。本発明では、一方向弁30が存在するため、ディスト
リビューター７が回転してシリンダ３が低圧液体燃料回
路に連通し、それによってポンプ(3, 4)の排出孔46が解
放された時には、噴射器の空洞部12の圧力の落下が防止
される。噴射器のポケット28（ニードル11の下側) の圧
力は、ポケット28内の圧力が燃焼チャンバ１内の圧力よ
り高い限り、噴射のリズムに合わせて連続的に徐々に小
さくなり、従って、ニードル11の両側の圧力差は徐々に
大きくなる。その結果、ニードル11は弁座14へ向かって
加速される。ニードル11が弁座14に近づくと、弁座14と
ニードル11の円錐部分16との間の液体燃料が圧縮される
ので、ポケット28内の圧力が低下する。それと同時に、
ニードル11の慣性によって、空洞部12内の圧力が高くな
り、差動作用を取り戻すまで上昇する（開く圧力が閉じ
る圧力を上回る) 。その結果、ニードル11は弁座14に緩
やかに到達し、しかも、噴射圧力がその到達の最終段階
で維持されるか、上昇する。
同様であり、一方向弁30は液体燃料の流れに抵抗せずに
開く。しかし、ニードル11が閉じる時には、一方向弁30
の位置を本発明によって選択した位置に変更したことに
よって、以下に説明するような改良された機能が得られ
る。本発明では、一方向弁30が存在するため、ディスト
リビューター７が回転してシリンダ３が低圧液体燃料回
路に連通し、それによってポンプ(3, 4)の排出孔46が解
放された時には、噴射器の空洞部12の圧力の落下が防止
される。噴射器のポケット28（ニードル11の下側) の圧
力は、ポケット28内の圧力が燃焼チャンバ１内の圧力よ
り高い限り、噴射のリズムに合わせて連続的に徐々に小
さくなり、従って、ニードル11の両側の圧力差は徐々に
大きくなる。その結果、ニードル11は弁座14へ向かって
加速される。ニードル11が弁座14に近づくと、弁座14と
ニードル11の円錐部分16との間の液体燃料が圧縮される
ので、ポケット28内の圧力が低下する。それと同時に、
ニードル11の慣性によって、空洞部12内の圧力が高くな
り、差動作用を取り戻すまで上昇する（開く圧力が閉じ
る圧力を上回る) 。その結果、ニードル11は弁座14に緩
やかに到達し、しかも、噴射圧力がその到達の最終段階
で維持されるか、上昇する。
【００２１】本発明の前記の目的が達成されることは、
図２〜４に対応した本発明の場合の図６〜８から明らか
である。図７の点線の曲線Ａ、鎖線の曲線Ｂおよび実線
の曲線Ｃは、各々噴射器（空洞部12) 、ポケット28およ
びポンプ(3, 4)の圧力の変化を時間の関数で表したもの
であり、直線Ｄは燃焼室１内の圧力を示している。
図２〜４に対応した本発明の場合の図６〜８から明らか
である。図７の点線の曲線Ａ、鎖線の曲線Ｂおよび実線
の曲線Ｃは、各々噴射器（空洞部12) 、ポケット28およ
びポンプ(3, 4)の圧力の変化を時間の関数で表したもの
であり、直線Ｄは燃焼室１内の圧力を示している。
【００２２】図９に示した好ましい実施例では、第２空
洞部12は較正オリフィス41を有する通路40を介して第３
空洞部19と連通している。この通路40は図９に示すよう
にニードル11の本体に形成することができるが、ノズル
10の本体に形成することもできる。較正オリフィス41
は、図11を参照して以下で説明するように、ニードル11
の円筒部分15の外径とノズル10の円筒壁13の内径との間
のニードルの遊びと一致させることができる。この場合
には、較正オリフィス41を通路40と一緒にすることがで
き、従って、ニードル11の公差をより小さくできるの
で、ニードル11とノズル10との間の漏れが防止され、噴
射材料のコストを下げることができる。
洞部12は較正オリフィス41を有する通路40を介して第３
空洞部19と連通している。この通路40は図９に示すよう
にニードル11の本体に形成することができるが、ノズル
10の本体に形成することもできる。較正オリフィス41
は、図11を参照して以下で説明するように、ニードル11
の円筒部分15の外径とノズル10の円筒壁13の内径との間
のニードルの遊びと一致させることができる。この場合
には、較正オリフィス41を通路40と一緒にすることがで
き、従って、ニードル11の公差をより小さくできるの
で、ニードル11とノズル10との間の漏れが防止され、噴
射材料のコストを下げることができる。
【００２３】図10に示した解決方法では、第１空洞部３
と第２空洞部19との間が第２の連通路で結ばれており、
第２の較正オリフィス44が図１の場合と同様に通路８か
ら点34で分岐した導管35上に第２の一方向弁45と一緒に
直列配置されている。既に述べたように、図９、図10に
示した較正オリフィス41は、ニードル11の円筒部分15の
外径とノズル10の円筒壁13の内径との間の遊びと同じに
することができる。この場合には、図11に示すように、
較正オリフィス41を有する第２空洞部12と第３空洞部19
との間の連通路に、ニードル11が弁座14に当接している
時この連通を遮断し、ニードル11が弁座14から離れた時
にこの連通を再度達成する閉塞手段を設ける。そのため
には、ニードル11の円筒部分15に少なくとも１つの縦方
向溝23を形成し、この溝23の一端はニードル11の円錐形
部分16まで延ばし、その他端は肩部24まで延ばすのが好
ましい。こうすることによって、ニードル11が弁座14に
当接している時（図11に図示した状態) には、肩部24が
空洞部12と19とを互いに分離し、逆にニードル11が弁座
14から離れた時には、この溝23を介して空洞部12と19と
が互いに連通される。
と第２空洞部19との間が第２の連通路で結ばれており、
第２の較正オリフィス44が図１の場合と同様に通路８か
ら点34で分岐した導管35上に第２の一方向弁45と一緒に
直列配置されている。既に述べたように、図９、図10に
示した較正オリフィス41は、ニードル11の円筒部分15の
外径とノズル10の円筒壁13の内径との間の遊びと同じに
することができる。この場合には、図11に示すように、
較正オリフィス41を有する第２空洞部12と第３空洞部19
との間の連通路に、ニードル11が弁座14に当接している
時この連通を遮断し、ニードル11が弁座14から離れた時
にこの連通を再度達成する閉塞手段を設ける。そのため
には、ニードル11の円筒部分15に少なくとも１つの縦方
向溝23を形成し、この溝23の一端はニードル11の円錐形
部分16まで延ばし、その他端は肩部24まで延ばすのが好
ましい。こうすることによって、ニードル11が弁座14に
当接している時（図11に図示した状態) には、肩部24が
空洞部12と19とを互いに分離し、逆にニードル11が弁座
14から離れた時には、この溝23を介して空洞部12と19と
が互いに連通される。
【００２４】エンジンが極めて遅い速度で運転されてい
る時（時に始動時）には、第２空洞部12と第３空洞部19
との間を連通させることによって、第２空洞部12内の圧
力がニードル11を開く圧力値（弁座14に当接するニード
ル11の差動作用で第３空洞部19内の圧力より大きい) よ
り高くなるのを防ぐことができる。従って、この溝23に
よって、ニードル11が弁座14から持ち上げられている時
のみに第２空洞部12と第３空洞部19との間を連通させる
ことができる。以上、本発明を単一シリンダのエンジン
で使用する場合を説明したが、本発明は少なくとも２つ
のシリンダまたは燃焼室１を有するエンジンにも使用す
ることができることは明らかである。この場合には、前
記フランス国特許第91-12208号に記載のように、１つの
アキュムレータ20を各噴射器の第３空洞部と連通するの
が好ましい。より正確には、この場合には各燃焼室１は
本発明の燃料噴射装置を備えるが、アキュムレータ20は
全ての噴射装置に共通である。
る時（時に始動時）には、第２空洞部12と第３空洞部19
との間を連通させることによって、第２空洞部12内の圧
力がニードル11を開く圧力値（弁座14に当接するニード
ル11の差動作用で第３空洞部19内の圧力より大きい) よ
り高くなるのを防ぐことができる。従って、この溝23に
よって、ニードル11が弁座14から持ち上げられている時
のみに第２空洞部12と第３空洞部19との間を連通させる
ことができる。以上、本発明を単一シリンダのエンジン
で使用する場合を説明したが、本発明は少なくとも２つ
のシリンダまたは燃焼室１を有するエンジンにも使用す
ることができることは明らかである。この場合には、前
記フランス国特許第91-12208号に記載のように、１つの
アキュムレータ20を各噴射器の第３空洞部と連通するの
が好ましい。より正確には、この場合には各燃焼室１は
本発明の燃料噴射装置を備えるが、アキュムレータ20は
全ての噴射装置に共通である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 1991年２月25日出願のフランス国特許出願第
91-02208号に記載の従来技術の概念図。
91-02208号に記載の従来技術の概念図。
【図２】 公知の噴射装置の排出孔のリーク面積ＳD の
変化を説明する図。
変化を説明する図。
【図３】 公知の噴射装置の噴射圧力Ｐ（バール表示）
の変化説明する図で、Ｐo とＰf は各々ニードル11が開
く圧力と閉じる圧力とに対応する。
の変化説明する図で、Ｐo とＰf は各々ニードル11が開
く圧力と閉じる圧力とに対応する。
【図４】 公知の噴射装置のニードル11の上昇度「ｌ」
の変化説明する図。
の変化説明する図。
【図５】 図１、図９の一方向弁の１実施例の詳細図。
【図６】 図２対応する本発明の噴射装置の場合の図。
【図７】 図３対応する本発明の噴射装置の場合の図。
【図８】 図４に対応する本発明の噴射装置の場合の
図。
図。
【図９】 本発明の好ましい別の実施例の概念図。
【図１０】 本発明のさらに好ましい別の実施例の概念
図。
図。
【図１１】 図９、図10のニードルの変形実施例の拡大
概念図。
概念図。
１ 燃焼室 ２ 内燃機関 ３ 第１空洞部 ４ ピストン ５ シリンダ ６ 低圧液体燃料
貯蔵手段 ８ 通路 ９ 噴射器 10 ノズル 11 ニードル 12 第２空洞部 14 弁座 17 噴射孔 19 第３空洞部 20 アキュムレータ 23、24 閉塞手段
貯蔵手段 ８ 通路 ９ 噴射器 10 ノズル 11 ニードル 12 第２空洞部 14 弁座 17 噴射孔 19 第３空洞部 20 アキュムレータ 23、24 閉塞手段
Claims (8)
- 【請求項１】 内燃機関(2) の一部を形成する少なくと
も１つ加圧燃焼室 (1)内に液体燃料を噴射する装置であ
って、この装置はシリンダ(5) 内部で往復運動するピス
トン(4) によって区画された可変容積の第１空洞部(3)
によって構成される被噴射液体の加圧装置を有し、第１
空洞部(3) は内燃機関(2) の周期運動と同期して周期的
に連通状態を達成する制御装置(7) を介して低圧液体燃
料貯蔵手段(6) と連通し且つノズル(10)と回転体よりな
る可動ニードル(11)とで構成された噴射器 (9)と通路
(8)を介して連通しており、ノズル(10)は通路 (8)と連
通した第２空洞部(12)と燃焼室 (1)内に開口した少なく
とも１つの噴射孔(17)とを有し、第２空洞部(12)の側面
は円筒壁(13)で区画され、その軸線方向は円筒壁(13)と
同軸な弁座(14)を形成する部分円錐壁で区画され、弁座
(14)と噴射孔(17)との間には容積の小さい空間すなわち
「ポケット」(28)が設けられており、ニードル(11)はノ
ズル(10)の円筒壁(13)の内部を最小の作動間隙を介して
摺動するピストンを構成する円筒部分(15)と弁座(14)に
当接する円錐部分(16)とを有し、ニードル(11)は内燃機
関の停止時には戻し手段によって弁座(14)に当接・維持
されて第２空洞部(12)と噴射孔(17)との間の連通を遮断
し、ニードル(11)の軸線(X-X) に直角な面に投影した弁
座(14)の当接面の面積はニードル(11)の円筒部分(15)の
横断面積より小さく、ニードル(11)の円筒部分(15)の自
由表面は容量が可変な第３空洞部(19)を区画し、この第
３空洞部は燃料の加圧アキュムレータ(20)と連通して上
記の戻し手段を構成しており、アキュムレータ(20)は内
燃機関の各作動レンジに対してほぼ一定の圧力を維持す
る手段と連通している装置において、 第１空洞部 (3)が第１空洞部(3) から第２空洞部(12)へ
の液体燃料の流れは許すが逆方向への流れは阻止する移
動容積が極めて小さく且つ慣性が極めて小さい一方向弁
(30)によって第２空洞部(12)から分離されており、この
一方向弁(30)は第２空洞部(12)内の圧力をほとんど降下
させない状態で、第１空洞部(3) が減圧された時に閉じ
られることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 アキュムレータ(20)をほぼ一定の圧力に
維持する手段が加圧燃料の供給手段と、通路断面積が可
変なリークオリフィスを介して連通した液体燃料低圧貯
蔵手段とで構成され、また、アキュムレータ(20)内の液
体燃料をほぼ一定の圧力に維持する調節手段を有する請
求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 加圧燃料の供給が、直列に装着された一
方向弁と較正オリフィスとを介して第１空洞部(3) と第
３空洞部(19)とを連通させて行われる請求項２に記載の
装置。 - 【請求項４】 加圧燃料の供給が、較正オリフィスを介
して第２空洞部(12)と第３空洞部(19)とを連通させて行
われる請求項２に記載の装置。 - 【請求項５】 較正オリフィスが、ニードル(11)の円筒
部分(15)の外径とノズル(10)の円筒壁(13)の内径との間
の機能間隙によって構成される請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 較正オリフィス(41)を介した第２空洞部
(12)と第３空洞部(19)との間の連通が、ニードル(11)が
弁座(14)に当接した時に連通を遮断し、ニードル(11)が
弁座(14)から離れた時に再度連通を達成する閉塞手段(2
3, 24)を介して行われる請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項に記載の液
体燃料噴射装置を備えることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項８】 少なくとも１つの燃料室 (1)を備え、各
燃焼室 (1)が請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体
燃料噴射装置を備え、アキュムレータ(20)が全ての噴射
装置に共通であることを特徴とする内燃機関。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9210322 | 1992-08-27 | ||
| FR9210322A FR2695169B1 (fr) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | Dispositif d'injection de combustible liquide pour moteur à combustion interne et moteur équipé d'un tel dispositif. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06213097A true JPH06213097A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=9433047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5235737A Withdrawn JPH06213097A (ja) | 1992-08-27 | 1993-08-27 | 内燃機関用液体燃料噴射装置とそれを備えたエンジン |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0585171A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06213097A (ja) |
| FR (1) | FR2695169B1 (ja) |
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| DE3041018C2 (de) * | 1980-10-31 | 1986-03-20 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine |
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-
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- 1993-08-27 JP JP5235737A patent/JPH06213097A/ja not_active Withdrawn
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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