JPH06503147A - タイミングチャンバ圧力制御弁を備える高圧ユニット燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 タイミングチャンバ圧力制御弁付き高圧ユニット式燃料噴射装置発明の背景 本発明は、噴射事象が発生する点を制御するための噴射装置のプランジャの間に 流体タイミングチャンバが形成されることによって、エンジン性能を向上し、か つ排ガスを減少するような高圧ユニット燃料噴射装置に関する。より具体的には 、本発明は、タイミングチャンバ内に生成される流体の圧力に応じてタイミング チャンバから流体を排出するため、噴射をすばやく終了するため、及び／又は高 速の作動状態における噴射装置の圧力能力を越えることなく、エンジンか低速作 動状態の下で噴射圧力を増加するためのタイミングチャンバリリーフ弁を有する 噴射装置に関する。

ベールによる米国特許第４．７２１，２４７号及びワーリック他による米国特許 第４．９８６．４７２号は、最近の内燃機関に要求される高性能と汚染対策を達 成するため非常に高い燃料噴射圧力（およそ３０．０ＯＯｐｓｉ以上）で作動可 能な噴射装置について述べている。これら噴射装置は、タイミングチャンバに供 給される流体、一般的に燃料、の圧力に関する噴射の進みゃ遅れを制御するため 、噴射装置のプランジャの間に形成されるタイミングチャンバを組み込んでいる 。タイミングチャンバリリーフ弁は２つの目的のために提供されている。第１に 、圧力駆動弁は、噴射ストローク（工程）の間に必要に応じて、タイミングチャ ンバからタイミング流体を排出し、エンジンが低速のときに高い噴射圧力を達成 する一方、エンジンが高速のときに噴射装置の圧力が過度になるのを避ける。

第２に、リリーフ弁は、タイミングチャンバと連通して設けられるスピルポート と一緒に或いはスピルボートの代わりに機能してもよく、噴射の終了時に制御さ れた方法でタイミングチャンバを破壊して、燃料の第２の噴射を防いでいる。

上記特許の噴射装置は、中心の中空部（キャビティ）を育する噴射装置本体を含 み、この中空部は、上部プランジャと中間プランジャの間に油圧（水圧）可変タ イミングチャンバを形成するように配された３つのプランジャから成るプランジ ャアセンブリが収容される。噴射チャンバは下部プランジャより下の中空部に形 成される。

ベールによる米国特許第４．７２１．２４７号において、タイミングチャンバか ら中間プランジャを介して中間プランジャと下部プランジャの間に設けられる弁 機構に通路が設けられる。リリーフ弁へのバイアス（付勢）は、タイミングチャ ンバ内への流体の計量を制御し、下部プランジャの上昇を制御するために中間プ ランジャを上方へとバイアス（付勢）する追加の機能がある単一のスプリングに よって提供される。

ワーリック他による米国特許第４．９８６．４７２号では、弁機構は下部プラン ジャ及び中間プランジャの間に同様に配置される。より高いスプリングロード（ 荷重）を用いて圧力調整を向上し、かつベールによる米国特許第４．７２１．２ ４７号の噴射装置と比較してより大きなエリアの排出通路を許容するため、別個 の弁スプリングがその閉鎖された位置に向かって弁機構をバイアスする。

上記のように、ベールによる米国特許第４．７２１，２４７号の噴射装置は、中 間プランジャを上方にバイアスするため、中間プランジャと下部プランジャの間 に取り付けられる単一のスプリングを使用する。中間プランジャ付勢スプリング のスプリングの速度の特性を注意深（設計することによって、噴射装置へのタイ ミング流体の供給の圧力を変えることで、噴射装置動作の各サイクルの間にタイ ミングチャンバ内で計量されるタイミング流体の量を制御することが可能になる 。しかしながら、ベールによる米国特許第４．７２１．２４７号では、中間プラ ンジャ付勢スプリングはまた、圧力駆動リリーフ弁を作動するのに必要なパイア スカを供給する。従って、圧力駆動リリーフ弁の動作に悪影響を及ぼさずにタイ ミング流体の計量を最適化したり、タイミング流体の計量を最適化せずに圧力駆 動リリーフ弁を作動するのは非常に困難になる。更に、ベールによる米国特許第 ４．７２Ｌ２４７号のタイミングチャンバからのドレイン通路のサイズは、圧力 制限弁の間圧と、圧力制限弁を介するタイミングチャンバから排出されるタイミ ング流体の流量の双方に影響を及ぼす。これらの困難は、上記のタイミングスプ リングから分離したリリーフ弁スプリングを設けることによって、ワーリック他 による米国特許第４．９８６．４７２号の噴射装置設計で大幅に取り除かれる。

米国特許第４，９８６．４７２号に記載の噴射装置は、圧力をバイアスするタイ ミングチャンバに影響を及ぼすことなくリリーフ弁の開放力が調整されるのを可 能にするけれども、リリーフ弁機構は未だタイミングスプリングによって部分的 に作用されるため、制御は完全に独立していない。リリーフ弁を閉じるように作 用する効果的なパイアスカは、リリーフ弁スプリング及びタイミングスプリング によって提供されるパイアスカの和に等しい。従って、タイミングスプリングが 噴射ストロークの間に圧縮するため、リリーフ弁の開放力は下部プランジャのス トローク位置と動きに応じて変化する。これは、タイミングチャンバがリリーフ 弁を介して排出される圧力を正確に制御することを困難にしている。従って、下 部プランジャの噴射ストロークによって影響されないパイアスカをもつリリーフ 弁を有するような噴射装置が必要とされる。

上記の噴射装置の各々において、タイミングチャンバリリーフ弁は噴射装置の下 部に配置される。すなわち、弁機構が中間プランジャと下部プランジャの間に形 成され、弁バイアススプリングがリリーフ弁より下に配置される。このことは、 製造及び修復の観点からある問題を提示している。上記の高圧噴射（ＨＰＩ）型 噴射装置では、下部プランジャは上部プランジャ及び下部プランジャに対して直 径が実質的に減少されて、かかる噴射圧力をタイミングチャンバと噴射装置駆動 トレーンに加えなくとも、噴射チャンバにおいて非常に高い圧力が得られる。よ り具体的には、上部プランジャ及び中間プランジャの圧力受はエリアより小さい 圧力受はエリアをもつ下部プランジャを設けることによって、圧力が倍増される 。

結果として、プランジャの下部、即ち、中間プランジャより下、のりリーフ弁を 収容するための空間がより少なくなる。これは、製造コストを増し、修復作業を 妨げる。修復作業は、リリーフ弁を修復するため、上部プランジャ及び中間プラ ンジャを含む多数の噴射装置の構成要素を取り除く必要があるということで、更 に妨げられる。従って、アセンブリ（組み付け）及び修復作業を容易にするタイ ミングチャンバリリーフ弁構造を有するような噴射装置が必要とされる。

噴射装置の下部に形成されるリリーフ弁機構を有することの更なる問題は、異な るタイプの噴射装置、例えば、開放ノズル噴射装置及び閉鎖ノズル噴射装置、へ のタイミングチャンバアセンブリを容易に適合するのを妨げていることである。

タイミングチャンバ構造全体が噴射装置の上部に限定されて、上部が、開放ノズ ル噴射装置及び閉鎖ノズル噴射装置の双方を含む、異なる噴射装置に使用するた めに互換可能な噴射装置モジュールとしてはたらくのが可能であることが望まし い。

ベールによる米国特許第４．７２Ｌ２４７号及びワーリック他による米国特許第 ４．９８６．４７２号に従った噴射装置は、弁シート（座）のオープニングスト ロークが固定されるようなリリーフ弁構造を有する。従って、これらの参考文献 は、タイミングチャンバからの流体の排出をより正確に制御するために、リリー フ弁のオープニングストロークを変更するようには提供されてない。更に、これ らの参考文献は、スプリング圧力から独立したオープニングストロークを調整す るための機構を提供していない。

ベールによる米国特許第４．２４９．４９９号は、上部プランジャ及び２片の中 間プランジャの間に形成される可変体積（容量）タイミングチャンバを有するユ ニット噴射装置を開示している。中間プランジャは、噴射の終了後にタイミング チャンバからタイミング流体を排出するための感圧リリーフ弁を組み込んでいる 。ベールによる米国特許第４．２４９．４９９号のタイミングチャンバがベール による米国特許第４．７２１．２４７号及びワーリック他による米国特許第４゜ ９８６．４７２号のタイミングチャンバとほぼ同じ機能を実行する一方、リリー フ弁は噴射の終了に続いて圧力を制御する機能だけを実行する。すなわち、リリ ーフ弁は、高速状態の下で噴射装置圧力能力を越えることなく、エンジンの低速 作動状態の下で噴射圧力を増加するように、噴射事象の間にタイミングチャンバ から流体を排出するように機能しない。

更に、ベールによる米国特許第４．２４９．４９９号のリリーフ弁は、下部プラ ンジャより上、即ち、２片の中間プランジャ内、に全で含まれる。この設計にお いて、２片の中間プランジャは、先述の２つの特許の１片の中間プランジャと比 べて複雑さが増しており、先述のように、噴射事象間にタイミングチャンバから 流体を開放することによってリリーフ弁が噴射装置圧力を制御するようにはだら （のではない。更に、リリーフ弁が未だタイミングチャンバより下にあるため、 噴射装置のアセンブリ及び修復が困難である。

最後に、ベールによる米国特許第４．２４９．４９９号の噴射装置では、タイミ ングチャンバから導いているドレイン通路は、エンジンヘッドの外部のドレイノ 導管に伸びている。従って、米国特許第４，２４９．４９９号は、例えば、夕１ 部導管の接続が受けやすい潜在的な漏れを避けると共に、外部流体ラインのため にエンジンコンパートメントのクラッタを避けるための、外部導管よりも寧ろエ ンジンヘッドで現存のドリリング（穴あけ）を利用する方法を教示していない。

発明の要約 本発明の第１の目的は、上記の以前からのＨＰＩ噴射装置における困難を克服す ることである。

本発明の目的は、噴射装置の上部における配置のため、リリーフ弁のアセンブリ 作業及び保全作業を容易にし、開放ノズル噴射装置及び閉鎖ノズル噴射装置を含 む種々の噴射装置のタイプをもつタイミングチャンバ構造の互換を容易にするよ うな、タイミングチャンバリリーフ弁構造を有するユニット噴射装置を提供する ことである。

本発明の更なる目的は、リリーフ弁の開放ストロークを容易に調整することを可 能にして、タイミングチャンバ排出速度を正確に制御することができるようなタ イミングチャンバリリーフ弁構造を提供することである。

本発明の更に他の目的は、リリーフ弁の開放バイアスがリリーフ弁の開放ストロ ークの長さを個々に修正できるようなタイミングチャンバに圧力リリーフ弁を提 供することである。

本発明の他の目的は、タイミングスプリングから完全に独立して作動するリリー フ弁にバイアス手段を提供することによって、噴射事象間にタイミングチャンバ からの流体の排出しをより大幅にｌ１１１［Ｉすることであり、これによって、 リリーフ弁の開放力が噴射装置下部プランジャのストローク位置と運動に対して 変化しない。

本発明の未だ更なる目的は、アセンブリ及び保全動作を容易にすると共に、同時 に、タイミングチャンバからソースに排出される流体を戻すために、外部流体導 管よりも寧ろ、エンジンヘッドにおける現存する内部ドリリングの使用を可能に するような、噴射装置の上部においてタイミングチャンバリリーフ弁構造を提供 することである。

これらの目的及び他の目的は本発明に従った燃料噴射装置によって達成され、以 下に記載されるような特徴をもつ。

本発明の燃料噴射装置は、燃料の源（ソース）から噴射装置に供給される燃料の 圧力の関数として、かつ、各サイクル間の可変時間においてタイミング流体の源 から噴射装置に供給されるタイミング流体の圧力の関数として、サイクル毎に可 変量の燃料を周期的に噴射する。燃料噴射装置は、中央ボア及び本体の下端部に おいて噴射装置オリフィスを含む噴射装置本体から成る。上部プランジャと下部 プランジャを含む交互のプランジャアセンブリは、中央ボア内に取り付けられて 、下部プランジャと噴射装置オリフィスを含む噴射装置本体の下端部の間に配置 される可変体積（量）噴射チャンバを画定する。可変体積噴射チャンバは燃料源 と各噴射装置サイクルの部分の間で連通し、上部プランジャより下に配置される 可変体積タイミングチャンバはタイミング流体の源（ソース）と各噴射装置サイ クルの部分で連通ずる。本発明の一態様において、弁手段は、タイミングチャン バにおけるタイミング流体の所定の圧力に対応する開弁圧に応じて、タイミング チャンバ排出し通路手段を開放するために設けられ、弁手段はタイミングチャン バより上に形成される。

好ましい実施例において、感圧弁手段は開放して、高速作動状態における噴射装 置の圧力能力（性能）を越えることなく、低速作動状態の下で噴射チャンバにお ける燃料の圧力を最大にするため、噴射ストローク間にタイミングチャンバの排 出を可能にする。更に、感圧弁手段は弁手段の開放ストロークを調整するための 調整手段と、ストローク調整手段に独立して作動し、リリーフ弁が開放される所 定の圧力を調整するためのバイアス（付勢力）ＩＩ整千手段から成る。

本発明の他の態様において、上記のタイプの燃料噴射装置は、タイミングチャン バのタイミング流体の所定の圧力に対応する開弁圧に応じてタイミングチャンバ 排出し通路手段を開放するための弁手段を備え、ここで弁手段全体が下部プラン ジャより上に形成され、排出通路手段が、エンジンヘッドに設けられる流体通路 と連結するように設けられる噴射装置本体の側壁で終了するような噴射装置を介 して伸びる通路を含む。

本発明の更なる態様において、上記のタイプの噴射装置は、噴射ストローク間に タイミングチャンバの排出を可能にするため開放する感圧（圧力感知）弁に加え て、タイミングチャンバ内へのタイミング流体の計量を制御するために下部プラ ンジャを上方にバイアスするための第１バイアス手段と、第１バイアス手段から 独立したタイミングチャンバ排出し通路手段を開放するための弁手段の開放を制 御するための第２バイアス手段と、から成り、弁手段の開放力は下部プランジャ のストローク及び下部プランジャ上のバイアス（付勢）力によって影響されない 。

本発明のこれらの目的及び他の目的、更に特徴は、添付図面と共に、以下の本発 明の好ましい実施例の詳細な説明より明らかであり、また十分に理解されよう。

図面の簡単な説明 図１は、本発明に従ったユニット燃料噴射装置の概略断面図である。

図２ａ乃至図２ｄは、異なるフェーズで作動する図１のユニット噴射装置の断面 図である。

図３は、本発明のタイミング流体排出弁構造を示す、上部プランジャのエリア好 ましい実施例の説明 図１は、本発明による高圧噴射（ＨＰＩ）式噴射装置を示している。噴射装置ｌ は概して、従来の方法で内燃機関（図示せず）の上部に設けられた凹部内に収容 されるためのものである。燃料噴射装置ｌの本体は、上から順に主戻しばねハウ ジング又は上部ストップ３、噴射装置バレル５、噴射装置カップアセンブリ７、 及び噴射装置カップアセンブリ７を噴射装置バレル５に固定するためのノズル保 持器９を有する。噴射装置５と噴射装置カップアセンブリ７によって、往復プラ ンジャアセンブリ１１が配置されている内部において軸方向に延出するボアが形 成される。このプランジャアセンブリ１１は、上部プランジャ１３、中間プラン ジャ１５、及び下部プランジャ１７を育する。上部プランジャ１３は、環状バレ ル５上に設置される主戻しバネ１８によって上方に付勢されている。上部ストッ プ３はバレル５の上部にある外部ねじ山４で締められ、噴射装置引き戻しストロ ークの上端を設定し、そこでは、環状ショルダ１９と上部プランジャ１３によっ て装着される噴射装置カップリング２０との間においてばね１８が部分的圧縮状 態で保持される。噴射装置リンク２１は保持器２３によって噴射装置カップリン グ１９内にルーズに固定されて、従来のカム駆動噴射装置ドライブトレイン（図 示せず）の一部を形成する。噴射装置リンク２１の下向き運動は、ソケット２５ を介して上部プランジャ１３に伝達される。上部プランジャ１３は、噴射装置カ ップリング２０によって上部プランジャ１３に伝達されている主戻しばね１８の 付勢によってその戻りストロークにおいてリンク２１に追随する。

中間プランジャ１５は、上部プランジャ１３と下部プランジャ１７との間の噴射 装置バレル１９のボア内部で浮動することができ、下部プランジャ１７への上部 プランジャ１３の運動の伝達を制御する働きがあるので、これによって燃料噴射 タイミングを制御することになる。詳細には、可変量流体タイミングチャンバ２ ６が上部プランジャ１３の下端と中間プランジャ１５の上端との間に形成され、 そこには時限式（タイミニフグ）流体（例えば、燃料）がプランジャ１３の下部 の環状凹部２７を経由してタイミング流体スロットル弁３１から時限式流体のソ ース（図示せず）に通じるタイミング流体供給路２９に供給される。噴射ストロ ークごとにタイミングチャンバ２６に入り込むことが可能な燃料の量は、通路２ ９とタイミング流体スロットル弁３１を介して供給される流体の圧力を変化させ ることによって正確に制御することができる。

各噴射サイクルの４段階工程の最初において、上部プランジャ１３がタイミング チャンバ流体通路２９を露出するように主戻しばね１７によって引き戻されると 、水圧タイミング流体は中間プランジャ１５を上部プランジャ１３から分離する ように圧力を加える。これが生じると、この段階では中間プランジャ１５の下端 が下部プランジャ１７の上端と接触するようになるので、下部プランジャ１７は 、下部プランジャ１７の上部付近の噴射装置カップアセンブリ７の上側部分に設 けられるタイミングばね３２のばねカに抗して中間プランジャ１５とともに下向 きに移動する。上部プランジャ１３と中間プランジャ１５との間隔の量は、タイ ミングばね３１のばね力と中間プランジャ１５の圧力領域に作用するタイミング 流体圧力によって発生されるカとの平衡状態によって決定される。上部プ乞／ジ ャ１３と中間プランジャ１５との間隔が大きくなるほど、噴射タイミングの進行 が大きくなる。

噴射タイミングがタイミング流体をタイミングチャンバ２６に供給することによ って設定されると同時に、噴射用の燃料は燃料供給通路３３と出口供給オリフィ ス３５を介して下部プランジャ１７のランド部３９の下に形成される噴射チャン バ３７に流れ込むようになっており、バネ３２はランド部３９が供給オリフィス ３５の上に位置するように充分に予めプランジャ１７を上方向に引き上げている 。燃料はさらに、下部プランジャ１７の長く延びた下側部分４１とそれに隣接し た噴射装置カップ９の内壁部分４３との間にあるクリアランス空間を通って、噴 射チャンバ３７の下側部分４５に流れる。燃料を計量する際に、噴射チャンバ３ ７は周知の「圧力／時間」原理に従って精密に計量された量の燃料によって部分 的に充填されることになり、このために実際に計量された燃料の量は、供給圧力 と、燃料が供給オリフィス３５を通過する全体の計量時間と、の関数である。

図２ａは、引き続いての噴射操作の上記計量及び時限式段階を示す。

図２ｂに図示された第２の噴射段階において、ドライブトレインのカム（図示せ ず）によって上部プランジャ１３は下方向に駆動される。この結果、タイミング 流体は、スロットル弁開口部３１が図示のように上部プランジャ１３の側壁によ って閉じられる時間になるまでスロットル弁３１を介して逆方向に押し戻される 。この時点において、タイミング流体は、水圧リンクを形成する上部プランジャ １３と中間プランジャ１５との間に閉し込められ、この水圧リンクによって３つ のすべてのプランジャ要素は一致してノズルチップの方向に移動されることにな る。図２ｂに示すように、プランジャアセンブリが下方向に移動すると、下部プ ランジャ１７のランド３７は燃料供給オリフィス３５を閉鎖する。噴射チャンバ ３３内にあらかじめ計量された燃料は、下部プランジャ１７が燃料によって充填 されていない噴射チャンバ容積の一部を占めるように充分な距離だけ下方向に移 動するまで加圧が開始されない。この時点で、燃料の高圧噴射が開始する。

図２０に示されるように、下部プランジャ１７のチップ４６が噴射装置カップア センブリ７の下端部に形成されたシート４７に接触すると直ちに噴射は終了する 。この時点で、上部プランジャ１３と中間プランジャ１５との間の水圧リンクが タイミングチャンバ２５の排水によってつぶれ始める第３のオーバーラン段階が 発生される。詳細には、中間プランジャ１５内を延出するタイミングチャンバ排 水通路４８は、噴射装置バレル５内を延出する排出通路４９と流体連通されるこ とになり、エンジンヘッドの作孔の形状において設けられる排出通路に通じる。

このことは、下部プランジャ１７のチップ４６がシート４７に接触するすぐ前に 起こる。この段階の間に、上部プランジャ１３は下方向に移動し続け、タイミン グ流体を排出通路４８と４９を介してタイミングチャンバ２６から押し流してい る。この点において、通路４８と４９の流体抵抗は、タイミングチャンバ４７の 崩壊の際に生じられる圧力が二次的噴射を防止するようにシート４７に対して下 部プランジャチップ４６を緊密に保持するのに充分であることを保証するように 選択される。

図２ｄは、噴射装置ｌのスカベンジ（掃気）段階を示している。この段階は、上 部プランジャ１３と中間プランジャ１５とがもはや分離されないように、すべて のタイミング流体がタイミングチャンバ２６から排出された後に起きる。

図２ｂに示された噴射段階の際に開始し、図２０及び図２ｄのオーバーラン及び 掃気の両段階を続けて行なうと、気体のシステムの掃気と、噴射装置の冷却が実 行される。詳細には、下部プランジャ１７の下部ランド３９と上部ランド５３と の間にある凹部領域５２が掃気オリフィス５１と連通ずるようになると、これに よって、燃料は凹部領域５２内を流れ、さらに１方向チエツク弁５７、例えば、 ホール弁、を組み込んでいる通路５５を流れ、タイミングばね３１を収容する空 間を含む上部ランド５３の上側部分と、噴射装置カップアセンブリ７の内壁内部 の上部の比較的小さな直径部分と、の周囲に形成された環状の容積内に流れ込む 。

最後に、掃気流体は噴射装置から水平通路５６を介して、タイミング流体のタイ ミングチャンバ２６からの排出用のエンジンヘッドに設けられる同一の作孔内に 流れる。この掃気流体は、計量段階のすぐ前にプランジャアセンブリを引き戻す ことによって、下部ランド部３９が掃気オリフィス５１を覆うようになるまで続 けて行なわれる。

本発明の付加的特徴は、噴射の際にタイミング流体をタイミングチャンバから排 出するためのタイミングチャンバ安全弁の提供であり、その結果、低エンジン回 転速度動作条件での高圧噴射を犠牲にすることなく、高エンジン回転速度動作条 件で生じられる圧力を制御することになる。この特徴は、図３に示されている上 部プランジャを参照することによって説明される。

上部プランジャ１３は、プランジャ１３の中心ボア６０内にタイミングチャンバ 安全弁アセンブリ５９を有する。弁アセンブリ５９が開くと、その中の圧力が所 定最大圧力を越えた場合にタイミング流体をタイミングチャンバ２６（図３では 図示せず）から排出する。これによって、有利なことには、噴射装置が低エンジ ン回転速度において高噴射圧力に到達できる一方、高エンジン回転速度における 過度の噴射装置の圧力を回避することになる。安全弁５９が噴射の終了時にタイ ミングチャンバ２６をつぶす働きがあり、この場合、排気通路４７と４９を省略 することもてきる。本件の噴射装置の安全弁アセンブリ５９と従来の安全弁の構 成との基本的相違は、安全弁５９の構造体が噴射装置ｌの上部に封入されている ことである。詳細には、本発明の好ましい実施例において、安全弁アセンブリ５ ９はその全体が上部プランジャ１３内に収容されている。

噴射装置１の上部に弁構造５９を位置決めすることによって、調整及び／又はメ ンテナンス作業のために、弁アセンブリに対して容易にアクセスが可能となる。

さらに、機械加工及び組み立て作業は、噴射装置の上部のサイズが大きくなるこ とによって容易になる。

図示のように、弁アセンブリ５９はボール弁要素６！　（又はそのようなもの） を育し、ボール弁要素６１は、中心ボア６０から上部プランジャ１３の下部を通 って軸方向に延出し、タイミングばね６５によってタイミングチャンバ２６内に 開口する排気通路６３を閉じるように作用する方向にロード（ｌｏａｄ）される バネである。タイミングはね６５はベースストップ上に設置され、一つ以上のシ ム６９を用いて弁要素６１上のばね６５によって加重される力を正確に調整する 。

ベースストップ６７は中心ボア６０を形成する内壁の一部においてねじ山７３に ねじ締めされている。ベースストップ６７から下方向に、ばね６５の中心を通っ て延出するのは、ストローク制限ロッド７５である。ねじ山７３ではねじ締めで 係合されていることによって、ボール要素６１の上面に対するロッド７５の端部 ７７の位置は、安全弁アセンブリ５９のストローク長を調整するための手段を提 供するように調整可能である。かかる調整を実行するために、ソケット７９又は そのようなものが適切な工具を挿入するためのベースストップ６７の上部に設け られる。

このような安全弁５９のストローク長を調整するための手段を提供することは、 有利なことに、タイミングチャンバからのタイミング流体の流量率が安定される 。

詳細には、いったんボール弁要素６Ｉを押し上げることによってロッド７５の端 部７７に接触するために必要な所定の圧力が達せられると、ボール弁要素６１と そのシートとの間の通路を一定にすることができる。さらに、ストローク長にお ける調整は、ベースストップ６７の位置決めに一致して、シム６９のサイズ又は 個数を変化させることによって所定のばね力を維持する際に達せられ得る。

本発明では、上部プランジャ３１のベースストップ６７のねじ締めによる保合状 態によって、安全弁アセンブリ５９のストロークは、シム６９の適切な選択によ ってばね力が調整できるように、正確な調整が可能である。このようにして、安 全弁のばね力と開口ストロークはともに、互いに独立して正確に制御することが でき、その結果、噴射装置内に生じられる噴射圧力を正確に制御することができ る。圧力制御の改良が可能な本発明の別の特徴は以下に述べられる。

本発明の噴射装置では、安全弁アセンブリ５９の開閉は、ストローク位置と上部 プランジャ１３の運動とは関係なく制御される。即ち、シートボール弁６１に作 用するばね力は、上部プランジャ１３が上下に往復運動をする時にはもとのまま で変化しない。これは、先述のベール（Ｐｅｒｒ）のアメリカ特許第４．７２１ ．２４７号及びウォーリック（Ｗａｒ　１　ｉ　ｃｋ）他のアメリカ特許第４． ９８６．４７２号の装置、ここではタイミングはね３２に対応するばねが単独で 又は安全弁を閉位置に付勢する別のばねと一致して作用するという事実のために 、安全弁の開力が噴射装置プランジャのストローク位置と運動によって変化する 、とは対照的である。安全弁５９の開力をプランジャのストローク位置と運動と に関係無く完全に制御することによって、噴射ストロークの際にタイミングチャ ンバ２６からのタイミング流体の排出をより正確に制御することが可能である。

安全弁アセンブリ５９の動作をさらに詳細に説明する。図２ｂに示される噴射段 階の際に、非常に高い圧力（３５，０００ｐｓｉのオーダの）が噴射チャンノ（ ３５に発生される。タイミングチャンバ２６に生じられる圧力は、下部プランジ ャ１７に対する中間プランジャ１５と上部プランジャ１３の受圧面領域間の相違 によってかなり小さくなるが、それにもかかわらず、非常に高いものである。噴 射装置ｌ内に発生されるこれら圧力はエンジン回転速度の関数として変化する。

先述のベールのアメリカ特許第４．７２１．２４７号において述べられたように 、タイミングチャンバ安全弁を提供することなく、噴射装置が３５．０ＯＯｐｓ 　ｉの噴射チャンバ（ＳａＣ）圧力を維持することが可能であるとしても、低速 動作条件のもとて達成できる圧力に対して苛酷な制限が課されることは、低速動 作条件の間にかかる高圧力を達成するために、高速動作条件で結果的に得られる 圧力は、噴射装置によって維持可能な最大値を越えることになる。一方、タイミ ングチャンバ弁を提供することによって、高速範囲での噴射装置の操作上の圧力 能力を越えることなく、低速操作範囲（より一般的な噴射装置の高速動作条件の もとて最大値である付近）での噴射圧力の実質的な増加を達成することが可能で ある。

このことは、高速動作条件では、タイミングチャンバ２６内の圧力が所定の最大 圧力を越える場合、安全弁アセンブリ５９のボール弁要素６１がそのシートから 上昇して制御した方法によってタイミングチャンバ２６からの流体を排出するた めに、そのようになる。これによって、タイミングチャンバからの圧力は緩和さ れて、上部プランジャ１３の下方向の運動はチャンバ２６がつぶれると吸収され 、噴射装置内に生じられる圧力が制御されるようになる。このため、高エンジン 動作速度において過度の圧力を回避するように低エンジン動作速度において達成 可能な圧力を犠牲にする必要はない。

所定の最大圧力がタイミングチャンバ２６で発生されると、ボール弁要素６１は そのシートから上昇してタイミング流体が通路６３を通過できるようにし、続い てばねチャンバ８１に入り、そこから上部プランジャ１３の外壁内を延出する水 平通路８３を介して排出される。通路８３は、環状溝部８５と、噴射段階の初期 に噴射バレル５に設けられる角度付き通路８２とに連通されるようになる。通路 ８７は、噴射装置１が取り付けられるエンジンヘッドに設けられる作孔を備えた 水平の掃気通路８６と同様に通路８７に連通する排出溝部８９に通じている。

この配列は、宥和なことに、先述したベールのアメリカ特許第４．２４９．４９ ９号にあるようなタイミングチャンバからのタイミング流体を排出するための外 部流体コンジットを回避している。

実際には、より多くのものが存在しく図面に示すには不必要に複雑になるであろ う）、それらの配置がエンジンごとに変化するために、図面に示されたバレル５ と上部プランジャ１１の種々の通路の数と配置が図示の目的以上の働きをするも のではないことが理解される。例えば、図１と図３には２つの通路８３のみが示 されているが、但し、実際には第２の対が第１の対に対して９０度でまた異なる 高さに配列されている。図２ａ乃至図２ｄにおいて、上部プランジャ１１の左側 半分は、これら二つの対の通路８３の各々について一つの通路８３を示す目的の ために右側半分に対して９０度の角度に移動された図が示されている。

また、本発明の図示された及び好ましい実施例が開口ノズル噴射装置である一方 、本発明はこれに限定されない。詳細には、本発明では流体をタイミングチャン バ２６に供給して排出するための手段が全体として下部プランジャ１７の上側の プランジャの上部に収容されているために、上部ストップ３、噴射装置バレル５ 、上部プランジャ１３と中間プランジャ１５を有する噴射装置の上部タイミング 部分が、開口又は閉ノズル噴射装置アセンブリのいずれか一方に使用可能な互換 性モジュールとして提供されることが想定される。この点において、本発明によ るこのようなモジュールで使用するのに適合可能な上部プランジャの下側にタイ ミング流体チャンバを備えた閉ノズル噴射装置の例が、本件同一所有のアメリカ 特許第４．４６３．９０１号に示されている。

本発明はその好ましい実施例によって述べられ、且つ図示されている。添付の請 求項において定義されたような本発明の範囲と精神から逸脱することなく、他の 実施例及び変更が当業者におこりつる。

産業上の適用性 本発明の高圧ユニット式燃料噴射装置において、多数の内燃機関にその適用が可 能である。特に重要な適用の一つは、動力自動車などの自動で使用するものに適 合される小圧縮点火エンジンに対するものである。軽量トラックエンジン及び中 距離馬力エンジンもまた、本発明による燃料噴射装置の使用により利益が得られ る。

八 Ｆ／θＪ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．燃料のソースから噴射装置へ供給される燃料の圧力の関数として、サイクル 毎に、かつタイミング流体のソースから前記噴射装置へ供給されるタイミング流 体の圧力の関数として、各サイクルの間、可変時限式に、可変量の燃料を周期的 に噴射するための燃料噴射装置であって、中心ボアと、下端において噴射装置オ リフィスと、を含む噴射装置本体と、前記中心ポア内に取り付けられた上部プラ ンジャ及び下部プランジャと、前記下部プランジャと前記噴射装置オリフィスを 含む前記該射装置本体の下端との間に画定され、かつ各噴射装置サイクルの一部 の間に燃料のソースと連通する可変量噴射チャンバと、前記上部プランジャの下 に位置し、かつ各噴射装置サイクルの一部の間にタイミング流体のソースと連通 する可変量タイミングチャンバと、を有する往復プランジャアセンブリと、前記 タイミングチャンバ内の前記タイミング流体の所定の圧力に対応する開圧力に応 答して、タイミングチャンバ排出通路手段を開口するための弁手段であって、前 記弁手段が前記タイミングチャンバの上にある前記上部プランジャ内に形成され ている前記弁手段と、 を備える燃料噴射装置。
2. ２．高速動作状態下で前記該射装置の圧力性能を超過せずに、低速動作状態下で 前記噴射チャンバにおける燃料の圧力を最大限にするために、噴射ストロークが 続く間は前記タイミングチャンバの排出を可能とするように、前記弁手段が開口 する請求の範囲第１項に記載の燃料噴射装置。
3. ３．前記噴射装置がオーブンノズル噴射装置である請求の範囲第１項に記載の燃 料噴射装置。
4. ４．前記排出通路手段が、低圧力チャンバを介して、前記タイミングチャンバを 前記噴射装置本体内の排出通路と速通させる少なくとも一つの通路を備え、前記 少なくとも一つの通路及び前記低圧力チャンバが共に前記上部プランジャ内で形 成される請求の範囲第１項に記載の燃料噴射装置。
5. ５．前記弁手段は、前記弁手段の弁素子を閉位置へ付勢するための付勢手段を含 み、前記付勢手段が、前記弁手段の開力を変化させるために調整可能である請求 の範囲第１項に記載の燃料噴射装置。
6. ６．前記弁手段は、該弁手段の前記開ストロークを調整するための調整手段を備 える請求の範囲第１項に記載の燃料噴射装置。
7. ７．前記弁手段は、閉方向に前記弁手段の弁素子をスプリング荷重を付するため の弁スプリングを含み、前記弁スプリングが前記上部プランジャ内に位置する請 求の範囲第１項に記載の燃料噴射装置。
8. ８．前記弁スプリングのスプリングの力が前記弁手段の前記開力を変えるために 調整可能である請求の範囲第７項に記載の燃料噴射装置。
9. ９．少なくとも一つのシムが付勢スプリングの前記スプリングの力を調整するた めに具備され、前記少なくとも一つのシムが所定のサイズを有し、かつ前記スプ リングと前記スプリングのベースストップとの間に配置されている請求の範囲第 ８項に記載の燃料噴射装置。
10. １０．前記弁素子がポール状弁素子を有する請求の範囲第７項に記載の燃料噴射 装置。
11. １１．前記弁手段が該弁手段の前記開ストロークを調整するための調整手段をさ らに含む請求の範囲第７項に記載の燃料噴射装置。
12. １２．前記調整手段が、前記上部プランジャ内で軸方向に調整可能であるスプリ ングベースストップと、前記ベースストップから前記弁素子と隣接する位置へ前 記スプリングを介して延出しているシャフト部分と、を備え、これによって前記 開ストロークが、前記シャフトの端部と接触する前記弁素子によって限定される 請求の範囲第１０項に記載の燃料噴射装置。
13. １３．前記上部プランジャと前記下部プランジャの間の前記中心ボア内での往復 動作のために取り付けられた中間プランジャをさらに備え、前記上部プランジャ と前記中間プランジャの間に前記タイミングチャンバを形成する請求の範囲第１ ０項に記載の燃料噴射装置。
14. １４．燃料のソースから噴射装置へ供給される燃料の圧力の関数として、サイク ル毎に、かつタイミング流体のソースから前記噴射装置へ供給されるタイミング 流体の圧力の関数として、各サイクルの間、可変時限式に、可変量の燃料を周期 的に噴射するために、流体を排出するための流体通路を含むエンジンのヘッド内 に取り付けられる燃料噴射装置であって、中心ボアと、下端において噴射装置オ リフィスとを含む噴射装置本体と、前記下部プランジャと前記噴射装置オリフィ スを含む前記噴射装置本体の下端との間で画定される可変量噴射チャンバを画定 するために、前部中心ボア内部に取り付けられた上部プランジャ及び下部プラン ジャを含む往復プランジャアセンプリであって、前記可変量噴射チャンバが各噴 射装置サイクルの一部の間に燃料のソースと連通し、かつ前記上部プランジャの 下に位置し、かつ各噴射装置サイクルの一部の間にタイミング流体のソースと連 通する可変量タイミングチャンバとを有する往復プランジャアセンブリと、前記 タイミングチャンバ内の前記タイミング流体の所定の圧力に対応する開口圧力に 応答して、タイミングチャンバ排出通路手段を開口するための弁手段であって、 前記弁手段が、全体的に、前記下部プランジャの上に形成され、かつ前記排出通 路手段が、エンジンヘッド内に設けられた前記流体通路との連通を提供するため に、前記噴射装置本体の側壁で終了する前記噴射装置本体を介して延出する通路 を有する弁手段と、 を備える燃料噴射装置。
15. １５．前記噴射装置本体を介する前記通路が前記下部プランジャに隣接する前記 噴射装置の前記側壁に沿った位置で終了する請求の範囲第１４項に記載の燃料噴 射装置。
16. １６．前記弁手段が前記タイミングチャンバの上の前記上部プランジャ内に形成 される請求の範囲第１４項に記載の燃料噴射装置。
17. １７．中間プランジャをさらに備え、前記中間プランジャは前記上部プランジャ と前記中間プランジャの間のタイミングチャンバ内の前記中心ボア内での往復動 作のために取り付けられる請求の範囲第１４項に記載の燃料噴射装置。
18. １８．燃料のソースから噴射装置へ供給される燃料の圧力の関数として、サイク ル毎に、かつタイミング流体のソースから前記噴射装置へ供給されるタイミング 流体の圧力の関数として、各サイクルの間、可変時限式に、可変量の燃料を周期 的に噴射するための燃料噴射装置であって、中心ボアと、下端で噴射装置オリフ ィスとを含む噴射装置本体と、中心ボア内に取り付けられた上部プランジャ及び 下部プランジャと、前記下部プランジャと前記噴射装置オリフィスを含む前記噴 射装置本体の下端との間に画定され、かつ各噴射装置サイクルの一部の面に燃料 のソースと連通する可変量噴射チャンバと、前記上部プランジャの下に位置し、 かつ各噴射装置サイクルの一部の間にタイミング流体のソースと連通する可変量 タイミングチャンバと、を有する往復プランジャアセンブリと、 前記タイミングチャンバ内の前記タイミング流体の所定の圧力に対応するオープ ニング圧力に応答して、タイミングチャンバ排出通路手段を開口するための弁手 段であって、前記弁手段が、高速動作状態下で前記噴射装置の圧力性能を超過す ることなく、低速動作状態下で前記噴射チャンバ内の燃料の圧力を最大限にする ために、前記タイミングチャンバの排出を可能とするように、噴射ストロークの 間は前記弁手段が開口する弁手段と、前記タイミングチャンバ内へ流入するタイ ミング流体の計量を制御するために前記下部プランジャを上方へ付勢するための 第１の付勢手段と、前記第１の付勢手段とは無関係に前記弁手段の開口を制御す るための第２のバイアシング手段であって、前記弁手段の開口力が前記下部プラ ンジャへの力のストロークのための影響を受けない第２の付勢手段と、を備える 燃料噴射装置。
19. １９．前記上部プランジャと前記下部プランジャの間の前記中心ボア内での往復 動作のために取り付けられた中間プランジャを更に備え、前記上部プランジャと 前記中間プランジャの間に前記タイミングチャンバを形成する請求の範囲第１４ 項に記載の燃料噴射装置。
20. ２０．前記弁手段が前記タイミングチャンバの上の前記上部プランジャ内に形成 される請求の範囲第１４項に記載の燃料噴射装置。