JPH08105362A - タイミングプランジャアセンブリ及びタイミングプランジャ - Google Patents
タイミングプランジャアセンブリ及びタイミングプランジャInfo
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- JPH08105362A JPH08105362A JP11965195A JP11965195A JPH08105362A JP H08105362 A JPH08105362 A JP H08105362A JP 11965195 A JP11965195 A JP 11965195A JP 11965195 A JP11965195 A JP 11965195A JP H08105362 A JPH08105362 A JP H08105362A
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- timing
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- F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
- F02M59/445—Selection of particular materials
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐スカッフ性且つ耐摩耗性のタイミングプラ
ンジャを含むフュエルインジェクタタイミングプランジ
ャアセンブリを提供する。 【構成】 内燃機関のユニット式フュエルインジェクタ
におけるタイミングアセンブリの耐摩耗性及び耐スカッ
フ性のタイミングプランジャが提供される。前記タイミ
ングプランジャは、６×１０-6／℃より大きい熱膨張係
数と８００kg/mm2より大きい硬度とを有する熱膨張性の
高いセラミックから製造され、該セラミックスは、フュ
エルインジェクタの動作環境において遭遇する軸方向及
びそれと垂直方向の圧力負荷の下で、スカフィングやス
ティッキングを生じることなく望ましい直径クリアラン
スと有効なプランジャ機能を維持する。熱膨張性の高い
好ましいセラミックスは、ジルコニウム、アルミナ−ジ
ルコニウム、及びアルミナである。
ンジャを含むフュエルインジェクタタイミングプランジ
ャアセンブリを提供する。 【構成】 内燃機関のユニット式フュエルインジェクタ
におけるタイミングアセンブリの耐摩耗性及び耐スカッ
フ性のタイミングプランジャが提供される。前記タイミ
ングプランジャは、６×１０-6／℃より大きい熱膨張係
数と８００kg/mm2より大きい硬度とを有する熱膨張性の
高いセラミックから製造され、該セラミックスは、フュ
エルインジェクタの動作環境において遭遇する軸方向及
びそれと垂直方向の圧力負荷の下で、スカフィングやス
ティッキングを生じることなく望ましい直径クリアラン
スと有効なプランジャ機能を維持する。熱膨張性の高い
好ましいセラミックスは、ジルコニウム、アルミナ−ジ
ルコニウム、及びアルミナである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、フュエルインジ
ェクタのタイミングプランジャに係り、詳細には、セラ
ミック材料から作製される耐スカッフ性（スカフィング
に対して耐性のある）で高性能のフュエルインジェクタ
タイミングプランジャに係る。
ェクタのタイミングプランジャに係り、詳細には、セラ
ミック材料から作製される耐スカッフ性（スカフィング
に対して耐性のある）で高性能のフュエルインジェクタ
タイミングプランジャに係る。
【０００２】
【従来の技術】フュエルインジェクタのタイミングプラ
ンジャは、フュエルインジェクタアセンブリにおいて極
めて不利な環境条件の下で動作することが必要である。
機械的高負荷（高荷重）が、軸方向及びそれと垂直方向
の両方向においてタイミングプランジャに課せられる。
タイミングプランジャは、しばしば歪んでしまって元々
の直径クリアランスが維持されないインジェクタボデー
のボア内で往復運動しなければならないので、インジェ
クタの動作中にボア壁に対して押圧され、その結果スカ
フィング（摩滅）が生じる。さらに、低質且つ汚染され
たフュエル（燃料）は、タイミングプランジャの不利な
動作環境作りに貢献する。
ンジャは、フュエルインジェクタアセンブリにおいて極
めて不利な環境条件の下で動作することが必要である。
機械的高負荷（高荷重）が、軸方向及びそれと垂直方向
の両方向においてタイミングプランジャに課せられる。
タイミングプランジャは、しばしば歪んでしまって元々
の直径クリアランスが維持されないインジェクタボデー
のボア内で往復運動しなければならないので、インジェ
クタの動作中にボア壁に対して押圧され、その結果スカ
フィング（摩滅）が生じる。さらに、低質且つ汚染され
たフュエル（燃料）は、タイミングプランジャの不利な
動作環境作りに貢献する。
【０００３】タイミングプランジャの材料は、フュエル
インジェクタ環境の不利な条件の下で必要とされる耐ス
カッフ性且つ耐摩耗性であるタイミングプランジャを製
造しようと長い年月の間変更されてきた。しかしなが
ら、第３のボデーデブリス（屑）が有効なインジェクタ
機能に支障をきたす。第３のボデーデブリスは、インジ
ェクタ内に存在するように意図されない、プランジャ又
はインジェクタボデーよりも硬い粒子を包含する。この
ような粒子は、タイミングプランジャの表面に埋まって
いくようになり、最終的にはプランジャとインジェクタ
ボデーとが共に無理に押し込まれて、インジェクタボデ
ーのボア内でプランジャが往復運動できなくなると共
に、摩擦溶接するようになる。フュエルの水汚染により
引き起こされるおそれのあるフュエルの潤滑性の減少も
また、タイミングプランジャとインジェクタボデーの摩
擦溶接に貢献するファクタである。このようなことが発
生すると、インジェクタの動作はもちろん妨げられる。
インジェクタ環境の不利な条件の下で必要とされる耐ス
カッフ性且つ耐摩耗性であるタイミングプランジャを製
造しようと長い年月の間変更されてきた。しかしなが
ら、第３のボデーデブリス（屑）が有効なインジェクタ
機能に支障をきたす。第３のボデーデブリスは、インジ
ェクタ内に存在するように意図されない、プランジャ又
はインジェクタボデーよりも硬い粒子を包含する。この
ような粒子は、タイミングプランジャの表面に埋まって
いくようになり、最終的にはプランジャとインジェクタ
ボデーとが共に無理に押し込まれて、インジェクタボデ
ーのボア内でプランジャが往復運動できなくなると共
に、摩擦溶接するようになる。フュエルの水汚染により
引き起こされるおそれのあるフュエルの潤滑性の減少も
また、タイミングプランジャとインジェクタボデーの摩
擦溶接に貢献するファクタである。このようなことが発
生すると、インジェクタの動作はもちろん妨げられる。
【０００４】従来技術は、内燃機関の多様な構造及び構
成要素を形成する耐摩耗性材料及び耐腐食性材料の使用
を提起した。例えば、ギル（Gill）の米国特許第４，７
９４，８９４号とベンツ（Bentz ）の米国特許第４，８
４８，０４０号は、セラミック付け刃のピボットロッド
に関し、またギル他の米国特許第４，８０６，０４０
は、セラミックボール及びソケット継手に関する。クル
ク（Kulke ）他の米国特許第４，２６６，７２９号は、
インジェクタバルブニードルチップ及び／又はディスク
を、質の高いスチール、セラミック、又は工業ガラス等
の耐腐食性材料から製造することを開示する。しかしな
がらこれらの特許のいずれの発明者も、利用されている
フュエルインジェクタ、特にディーゼルエンジンにおい
て使用されるフュエルインジェクタが出くわすフュエル
インジェクタタイミングプランジャのスカフィング（摩
滅）及びスティッキング（膠着）といった特定の問題を
扱ったものはいない。
成要素を形成する耐摩耗性材料及び耐腐食性材料の使用
を提起した。例えば、ギル（Gill）の米国特許第４，７
９４，８９４号とベンツ（Bentz ）の米国特許第４，８
４８，０４０号は、セラミック付け刃のピボットロッド
に関し、またギル他の米国特許第４，８０６，０４０
は、セラミックボール及びソケット継手に関する。クル
ク（Kulke ）他の米国特許第４，２６６，７２９号は、
インジェクタバルブニードルチップ及び／又はディスク
を、質の高いスチール、セラミック、又は工業ガラス等
の耐腐食性材料から製造することを開示する。しかしな
がらこれらの特許のいずれの発明者も、利用されている
フュエルインジェクタ、特にディーゼルエンジンにおい
て使用されるフュエルインジェクタが出くわすフュエル
インジェクタタイミングプランジャのスカフィング（摩
滅）及びスティッキング（膠着）といった特定の問題を
扱ったものはいない。
【０００５】ディーゼルエンジンで増大的に使用されて
いる複数のタイプのフュエル、詳細には低潤滑性の代替
フュエル、及び水汚染され得るフュエルは、有効なエン
ジン動作を維持するために耐スカッフ性のフュエルイン
ジェクタタイミングプランジャを必要とする。従来の技
術は、特に第３のボデーデブリスにさらされる場合や低
潤滑性及び汚染されたフュエル等の不利な動作条件の下
で有効的に動作するために十分に耐スカッフ性且つ耐摩
耗性であるタイミングプランジャを含むフュエルインジ
ェクタタイミングアセンブリを提供することを怠った。
このようなフュエルインジェクタタイミングプランジャ
が必要である。
いる複数のタイプのフュエル、詳細には低潤滑性の代替
フュエル、及び水汚染され得るフュエルは、有効なエン
ジン動作を維持するために耐スカッフ性のフュエルイン
ジェクタタイミングプランジャを必要とする。従来の技
術は、特に第３のボデーデブリスにさらされる場合や低
潤滑性及び汚染されたフュエル等の不利な動作条件の下
で有効的に動作するために十分に耐スカッフ性且つ耐摩
耗性であるタイミングプランジャを含むフュエルインジ
ェクタタイミングアセンブリを提供することを怠った。
このようなフュエルインジェクタタイミングプランジャ
が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の主な目
的は、従来技術の不具合を克服すること、そしてディー
ゼルフュエルにより動力を与えられる内燃機関用のユニ
ット式フュエルインジェクタの耐スカッフ性タイミング
プランジャを含むフュエルインジェクタタイミングアセ
ンブリを提供することである。
的は、従来技術の不具合を克服すること、そしてディー
ゼルフュエルにより動力を与えられる内燃機関用のユニ
ット式フュエルインジェクタの耐スカッフ性タイミング
プランジャを含むフュエルインジェクタタイミングアセ
ンブリを提供することである。
【０００７】本発明の別の目的は、タイミングプランジ
ャに軸方向及びそれと垂直方向の高負荷がかかる状態で
有効に動作することのできるディーゼルエンジン用のタ
イミングプランジャを含むフュエルインジェクタタイミ
ングアセンブリを提供することである。
ャに軸方向及びそれと垂直方向の高負荷がかかる状態で
有効に動作することのできるディーゼルエンジン用のタ
イミングプランジャを含むフュエルインジェクタタイミ
ングアセンブリを提供することである。
【０００８】本発明のさらなる目的は、フュエルインジ
ェクタの動作中にスティッキングしないように耐摩耗性
且つ耐スカッフ性であると共に、最適な直径クリアラン
スを維持するディーゼルエンジンフュエルインジェクタ
タイミングプランジャを提供することである。
ェクタの動作中にスティッキングしないように耐摩耗性
且つ耐スカッフ性であると共に、最適な直径クリアラン
スを維持するディーゼルエンジンフュエルインジェクタ
タイミングプランジャを提供することである。
【０００９】本発明のまた別の目的は、インジェクタボ
デー内に往復運動するように配される耐摩耗性且つ耐ス
カッフ性のタイミングプランジャを含む、内燃機関用の
信頼性のあるフュエルインジェクタタイミングアセンブ
リを提供することである。
デー内に往復運動するように配される耐摩耗性且つ耐ス
カッフ性のタイミングプランジャを含む、内燃機関用の
信頼性のあるフュエルインジェクタタイミングアセンブ
リを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上の目的は、ユニット
式フュエルインジェクタボデー内で、不利な条件のもと
でもスティッキングすることなく自由に往復運動するよ
うに、耐摩耗性且つ耐スカッフ性であると共に、インジ
ェクタボデー内で十分な直径クリアランスを維持する、
インジェクタボデー内に動作可能に配されるディーゼル
エンジン用のユニット式フュエルインジェクタのタイミ
ングプランジャを含むフュエルインジェクタタイミング
アセンブリを提供することにより、達成される。インジ
ェクタタイミングプランジャは、タイミングプランジャ
の回りでフュエルが漏出することを防止しながら、エン
ジン動作中にプランジャとインジェクタボデーの間に最
適な動作クリアランスを提供するようにフュエルインジ
ェクタボデーの熱膨張率と高い相関のある熱膨張率を有
するセラミック材料から製造される。
式フュエルインジェクタボデー内で、不利な条件のもと
でもスティッキングすることなく自由に往復運動するよ
うに、耐摩耗性且つ耐スカッフ性であると共に、インジ
ェクタボデー内で十分な直径クリアランスを維持する、
インジェクタボデー内に動作可能に配されるディーゼル
エンジン用のユニット式フュエルインジェクタのタイミ
ングプランジャを含むフュエルインジェクタタイミング
アセンブリを提供することにより、達成される。インジ
ェクタタイミングプランジャは、タイミングプランジャ
の回りでフュエルが漏出することを防止しながら、エン
ジン動作中にプランジャとインジェクタボデーの間に最
適な動作クリアランスを提供するようにフュエルインジ
ェクタボデーの熱膨張率と高い相関のある熱膨張率を有
するセラミック材料から製造される。
【００１１】本発明の請求項１の態様は、エンジンシリ
ンダ中に供給フュエルを噴射するように駆動トレインに
動作上接続される内燃機関ユニット式フュエルインジェ
クタタイミングプランジャアセンブリであって、前記フ
ュエルインジェクタのボデー部分内に配置される軸方向
ボアと、エンジン動作中に望ましいインターバルで前記
フュエルインジェクタから制御された量のフュエルを噴
射させると共に、前記フュエルインジェクタボデーの軸
方向ボア内に配置される軸方向に移動可能なタイミング
プランジャと、を含み、前記タイミングプランジャ手段
が、６×１０-6／℃より大きい熱膨張率と８００kg/mm2
より大きい硬度とを有する耐摩耗性のセラミック材料か
ら製造される。
ンダ中に供給フュエルを噴射するように駆動トレインに
動作上接続される内燃機関ユニット式フュエルインジェ
クタタイミングプランジャアセンブリであって、前記フ
ュエルインジェクタのボデー部分内に配置される軸方向
ボアと、エンジン動作中に望ましいインターバルで前記
フュエルインジェクタから制御された量のフュエルを噴
射させると共に、前記フュエルインジェクタボデーの軸
方向ボア内に配置される軸方向に移動可能なタイミング
プランジャと、を含み、前記タイミングプランジャ手段
が、６×１０-6／℃より大きい熱膨張率と８００kg/mm2
より大きい硬度とを有する耐摩耗性のセラミック材料か
ら製造される。
【００１２】本発明の請求項２の態様は、上記請求項１
の態様において、前記タイミングプランジャ手段が、均
質で化学的に不活性な硬いセラミック材料から製造され
る。
の態様において、前記タイミングプランジャ手段が、均
質で化学的に不活性な硬いセラミック材料から製造され
る。
【００１３】本発明の請求項３の態様は、上記請求項１
の態様において、前記セラミック材料が、ジルコニウ
ム、アルミナ−ジルコニウム、及びアルミナのセラミッ
クスから選択される。
の態様において、前記セラミック材料が、ジルコニウ
ム、アルミナ−ジルコニウム、及びアルミナのセラミッ
クスから選択される。
【００１４】本発明の請求項４の態様は、上記請求項１
の態様において、前記タイミングプランジャ手段と前記
フュエルインジェクタボデーの軸方向ボアとの間の直径
クリアランスが、０．００１９３０〜０．００３２５１
mmである。
の態様において、前記タイミングプランジャ手段と前記
フュエルインジェクタボデーの軸方向ボアとの間の直径
クリアランスが、０．００１９３０〜０．００３２５１
mmである。
【００１５】本発明の請求項５の態様は、上記請求項１
の態様において、前記タイミングプランジャ手段と前記
フュエルインジェクタボデーが、実質的に同じ熱膨張率
を有する材料から製造される。
の態様において、前記タイミングプランジャ手段と前記
フュエルインジェクタボデーが、実質的に同じ熱膨張率
を有する材料から製造される。
【００１６】本発明の請求項６の態様は、内燃機関ユニ
ット式フュエルインジェクタプランジャアセンブリのタ
イミングプランジャであって、前記タイミングプランジ
ャが、インジェクタボデーの軸方向ボア内で軸方向に往
復運動することが可能であると共に、ユニット式フュエ
ルインジェクタの動作中に、スカフィングやスティッキ
ングすることなく前記軸方向ボア内で０．００１９３０
〜０．００３２５１mmの直径クリアランスを維持する。
ット式フュエルインジェクタプランジャアセンブリのタ
イミングプランジャであって、前記タイミングプランジ
ャが、インジェクタボデーの軸方向ボア内で軸方向に往
復運動することが可能であると共に、ユニット式フュエ
ルインジェクタの動作中に、スカフィングやスティッキ
ングすることなく前記軸方向ボア内で０．００１９３０
〜０．００３２５１mmの直径クリアランスを維持する。
【００１７】本発明の請求項７の態様は、上記請求項６
の態様において、タイミングプランジャが、インジェク
タボデーを形成する材料の熱膨張率と実質的に同じ熱膨
張率を有する材料から製造される。
の態様において、タイミングプランジャが、インジェク
タボデーを形成する材料の熱膨張率と実質的に同じ熱膨
張率を有する材料から製造される。
【００１８】本発明の請求項８の態様は、上記請求項６
の態様において、タイミングプランジャが、６×１０-6
／℃より大きい熱膨張率と８００kg/mm2より大きい硬度
とを有する、均質で化学的に不活性のセラミック材料か
ら製造される。
の態様において、タイミングプランジャが、６×１０-6
／℃より大きい熱膨張率と８００kg/mm2より大きい硬度
とを有する、均質で化学的に不活性のセラミック材料か
ら製造される。
【００１９】本発明の請求項９の態様は、上記請求項８
の態様において、前記セラミック材料が、ジルコニウ
ム、アルミナ−ジルコニウム、及びアルミナのセラミッ
クスからなるグループから選択される。
の態様において、前記セラミック材料が、ジルコニウ
ム、アルミナ−ジルコニウム、及びアルミナのセラミッ
クスからなるグループから選択される。
【００２０】その他の目的及び利点は、以下の記述、特
許請求の範囲、及び図面から明らかになるであろう。
許請求の範囲、及び図面から明らかになるであろう。
【００２１】
【実施例】フュエルインジェクタタイミングプランジャ
のスカフィング及びスティッキングは、インジェクタの
高いＲＰＨ（リペアーズ・パー・ハンドレッド；修理回
数）の１つの原因である。高い保証コストは、損傷し動
作不可能になったタイミングプランジャを取替えること
から生じ得る。本発明のフュエルインジェクタボデー／
タイミングプランジャアセンブリは、極めて不利なエン
ジン動作条件にさらされてもスティッキング及びスカフ
ィングすることのない、信頼性のある耐摩耗性タイミン
グプランジャを提供する。従って本発明は、損傷し動作
不可能なタイミングプランジャにより生じるインジェク
タのＲＰＨと保証コストの両方を有効的に低下させる。
のスカフィング及びスティッキングは、インジェクタの
高いＲＰＨ（リペアーズ・パー・ハンドレッド；修理回
数）の１つの原因である。高い保証コストは、損傷し動
作不可能になったタイミングプランジャを取替えること
から生じ得る。本発明のフュエルインジェクタボデー／
タイミングプランジャアセンブリは、極めて不利なエン
ジン動作条件にさらされてもスティッキング及びスカフ
ィングすることのない、信頼性のある耐摩耗性タイミン
グプランジャを提供する。従って本発明は、損傷し動作
不可能なタイミングプランジャにより生じるインジェク
タのＲＰＨと保証コストの両方を有効的に低下させる。
【００２２】図面に関しては、図１はタイミングプラン
ジャ１２を含むタイプのタイミングアセンブリを有する
オープンノズルのユニット式フュエルインジェクタ１０
を断面図で示す。このタイプのフュエルインジェクタ
は、ボデー１４とインジェクタノズル１６とを含む。イ
ンジェクタノズル１６及びボデー１４は、軸方向に整合
され且つリテーナ１８により共に保持される。軸方向ボ
ア２０は、ボデー１４の全長を通じて延在する。ノズル
１６において離間される複数の噴射オリフィス２２がイ
ンジェクタカップの末端に設けられ、フュエル噴射を最
適化する。
ジャ１２を含むタイプのタイミングアセンブリを有する
オープンノズルのユニット式フュエルインジェクタ１０
を断面図で示す。このタイプのフュエルインジェクタ
は、ボデー１４とインジェクタノズル１６とを含む。イ
ンジェクタノズル１６及びボデー１４は、軸方向に整合
され且つリテーナ１８により共に保持される。軸方向ボ
ア２０は、ボデー１４の全長を通じて延在する。ノズル
１６において離間される複数の噴射オリフィス２２がイ
ンジェクタカップの末端に設けられ、フュエル噴射を最
適化する。
【００２３】インジェクタ１０は、ロッカーレバー２６
の一端により係合されるリンク２４と共にインジェクタ
内で軸方向に往復運動するタイミングプランジャ１２を
含む。ロッカーレバー２６の他端は、プッシュチューブ
３０を介してカムシャフト２８に駆動上接続される。ロ
ッカーレバー２６は一般に、エンジンの動作中にタイミ
ングプランジャ１２に対して軸方向及びそれと垂直方向
の両方向の負荷を与える。矢印（Ａ）は、ロッカーレバ
ー２６によりタイミングプランジャ１２に与えられる軸
方向の負荷を示す。矢印（Ｂ）は、ロッカーレバー２６
によりタイミングプランジャ１２に対して与えられる垂
直方向又は側方の負荷を示す。タイミングプランジャ１
２がインジェクタボデー１４において往復運動する時に
ロッカーレバー２６によりタイミングプランジャ１２に
与えられる軸方向の負荷は、約１，０８８．６２kg（２
４００ポンド）にまでも上昇されるおそれがある。この
ような軸方向及びそれと垂直方向の負荷に加えて、タイ
ミングプランジャがインジェクタノズル１６の方に移動
する時には約１６８，９２１．６kPa （２４，５００ps
i ）に及ぶ高い圧力が、タイミングプランジャの下方向
のストロークにより生成される。これは結果的に、矢印
（Ｃ）で示されるように、軸方向上方において、即ちノ
ズル１６から離れてロッカーレバー２６の方へ移動する
タイミングプランジャ１２に約１６８，９２１．６kPa
（２４，５００psi ）の負荷がかかることとなる。
の一端により係合されるリンク２４と共にインジェクタ
内で軸方向に往復運動するタイミングプランジャ１２を
含む。ロッカーレバー２６の他端は、プッシュチューブ
３０を介してカムシャフト２８に駆動上接続される。ロ
ッカーレバー２６は一般に、エンジンの動作中にタイミ
ングプランジャ１２に対して軸方向及びそれと垂直方向
の両方向の負荷を与える。矢印（Ａ）は、ロッカーレバ
ー２６によりタイミングプランジャ１２に与えられる軸
方向の負荷を示す。矢印（Ｂ）は、ロッカーレバー２６
によりタイミングプランジャ１２に対して与えられる垂
直方向又は側方の負荷を示す。タイミングプランジャ１
２がインジェクタボデー１４において往復運動する時に
ロッカーレバー２６によりタイミングプランジャ１２に
与えられる軸方向の負荷は、約１，０８８．６２kg（２
４００ポンド）にまでも上昇されるおそれがある。この
ような軸方向及びそれと垂直方向の負荷に加えて、タイ
ミングプランジャがインジェクタノズル１６の方に移動
する時には約１６８，９２１．６kPa （２４，５００ps
i ）に及ぶ高い圧力が、タイミングプランジャの下方向
のストロークにより生成される。これは結果的に、矢印
（Ｃ）で示されるように、軸方向上方において、即ちノ
ズル１６から離れてロッカーレバー２６の方へ移動する
タイミングプランジャ１２に約１６８，９２１．６kPa
（２４，５００psi ）の負荷がかかることとなる。
【００２４】セラミックのタイミングプランジャ１２
は、インジェクタボデーボア２０に対し約０．００１９
３０mm〜０．００３２５１mm（０．００００７６〜０．
０００１２８インチ）の直径クリアランスを供するサイ
ズである。直径クリアランスは、現在入手可能なステン
レススチールのプランジャとセラミックのタイミングプ
ランジャ１２との間の熱膨張の差のために、知られてい
るプランジャデザインの直径クリアランスより小さいこ
とが可能である。タイミングプランジャにかかる上述の
負荷とインジェクタボデー１４にかかるクランプ負荷は
しばしば、直径クリアランスを減少するように軸方向ボ
アを歪ませる。側方の負荷（矢印Ｂ）を生成されたロッ
カーレバーは次に、ボデーボア２０の壁に対してタイミ
ングプランジャ１２を押圧する。このような状況の下で
プランジャのスカフィンググ及び摩耗が生じる。インジ
ェクタボデーにおける第３のボデーデブリスの存在は、
このような負荷の下でプランジャの問題を増大させる。
は、インジェクタボデーボア２０に対し約０．００１９
３０mm〜０．００３２５１mm（０．００００７６〜０．
０００１２８インチ）の直径クリアランスを供するサイ
ズである。直径クリアランスは、現在入手可能なステン
レススチールのプランジャとセラミックのタイミングプ
ランジャ１２との間の熱膨張の差のために、知られてい
るプランジャデザインの直径クリアランスより小さいこ
とが可能である。タイミングプランジャにかかる上述の
負荷とインジェクタボデー１４にかかるクランプ負荷は
しばしば、直径クリアランスを減少するように軸方向ボ
アを歪ませる。側方の負荷（矢印Ｂ）を生成されたロッ
カーレバーは次に、ボデーボア２０の壁に対してタイミ
ングプランジャ１２を押圧する。このような状況の下で
プランジャのスカフィンググ及び摩耗が生じる。インジ
ェクタボデーにおける第３のボデーデブリスの存在は、
このような負荷の下でプランジャの問題を増大させる。
【００２５】タイミングプランジャの動作環境の過酷さ
は、低硫黄の低潤滑性のフュエルや水汚染されたフュエ
ルによりさらに増大される。本発明までは、耐スカッフ
性且つ耐摩耗性であると共に、フュエルインジェクタの
動作環境において遭遇する不利な動作条件の下でのステ
ィッキングや損傷を生じることなく機能することのでき
るフュエルインジェクタタイミングプランジャを入手す
ることはできなかった。
は、低硫黄の低潤滑性のフュエルや水汚染されたフュエ
ルによりさらに増大される。本発明までは、耐スカッフ
性且つ耐摩耗性であると共に、フュエルインジェクタの
動作環境において遭遇する不利な動作条件の下でのステ
ィッキングや損傷を生じることなく機能することのでき
るフュエルインジェクタタイミングプランジャを入手す
ることはできなかった。
【００２６】本発明は、現在使用されているタイミング
プランジャよりもスカフィング及びスティッキングに対
して実質的に高い抵抗力を有するタイミングプランジャ
を含む内燃機関ユニット式フュエルインジェクタのフュ
エルインジェクタタイミングプランジャアセンブリを提
供する。インジェクタタイミングプランジャを硬い耐摩
耗性のセラミック材料から作製することで、スチール及
び他の金属のプランジャを悩ましてきたスカフィング及
びスティッキングの問題が回避され、さらに現在入手可
能なタイミングプランジャよりも、エンジン動作中に与
えられる軸方向及びそれと垂直方向の負荷に耐えるとい
うことが判明した。セラミックのタイミングプランジャ
は、多くの利点を呈する。タイミングプランジャとして
使用されるのに適したセラミック材料の種類は、タイミ
ングプランジャかインジェクタボデーのどちらかに現在
使用されている材料より、より一層硬い。さらにセラミ
ック材料は、金属の境界面を潤滑する石油との密着に対
して低い反応度と低い親和性を有する。しかしながら、
最適な表面仕上げは、スライディング摩耗性能が最良で
あるようになければならない。
プランジャよりもスカフィング及びスティッキングに対
して実質的に高い抵抗力を有するタイミングプランジャ
を含む内燃機関ユニット式フュエルインジェクタのフュ
エルインジェクタタイミングプランジャアセンブリを提
供する。インジェクタタイミングプランジャを硬い耐摩
耗性のセラミック材料から作製することで、スチール及
び他の金属のプランジャを悩ましてきたスカフィング及
びスティッキングの問題が回避され、さらに現在入手可
能なタイミングプランジャよりも、エンジン動作中に与
えられる軸方向及びそれと垂直方向の負荷に耐えるとい
うことが判明した。セラミックのタイミングプランジャ
は、多くの利点を呈する。タイミングプランジャとして
使用されるのに適したセラミック材料の種類は、タイミ
ングプランジャかインジェクタボデーのどちらかに現在
使用されている材料より、より一層硬い。さらにセラミ
ック材料は、金属の境界面を潤滑する石油との密着に対
して低い反応度と低い親和性を有する。しかしながら、
最適な表面仕上げは、スライディング摩耗性能が最良で
あるようになければならない。
【００２７】ジルコニウム、アルミナ−ジルコニウム、
及びアルミナを含む熱膨張性の高いセラミックスから製
造されるタイミングプランジャは、金属から製造される
プランジャより、実質的により良い耐スカッフ性を示す
ことが示された。シリコンニトライドが最も有名なその
他のセラミックスもまた優れた耐スカッフ性を示すが、
熱膨張性の高いセラミックスだけが、ユニット式フュエ
ルインジェクタタイミングプランジャを形成するのに使
用されるのに適しているということが判明した。エンジ
ン動作中のプランジャの回りでのフュエルの最適な漏出
が重要である。熱膨張性の低いセラミックスは過度な漏
出を許容するので、熱膨張性の高いセラミックスが、フ
ュエルの漏出を許容できるパラメータの範囲内に維持す
ることができる。フュエルインジェクタタイミングプラ
ンジャの形成に使用される好ましいセラミック材料は、
６×１０-6／℃より大きい熱膨張率を有すると共に、８
００kg/mm2より大きい硬度を有するものである。タイミ
ングプランジャに対して選択されるセラミックの熱膨張
率は、インジェクタボデーを形成する金属の熱膨張率に
可能な限り近いものであるべきである。
及びアルミナを含む熱膨張性の高いセラミックスから製
造されるタイミングプランジャは、金属から製造される
プランジャより、実質的により良い耐スカッフ性を示す
ことが示された。シリコンニトライドが最も有名なその
他のセラミックスもまた優れた耐スカッフ性を示すが、
熱膨張性の高いセラミックスだけが、ユニット式フュエ
ルインジェクタタイミングプランジャを形成するのに使
用されるのに適しているということが判明した。エンジ
ン動作中のプランジャの回りでのフュエルの最適な漏出
が重要である。熱膨張性の低いセラミックスは過度な漏
出を許容するので、熱膨張性の高いセラミックスが、フ
ュエルの漏出を許容できるパラメータの範囲内に維持す
ることができる。フュエルインジェクタタイミングプラ
ンジャの形成に使用される好ましいセラミック材料は、
６×１０-6／℃より大きい熱膨張率を有すると共に、８
００kg/mm2より大きい硬度を有するものである。タイミ
ングプランジャに対して選択されるセラミックの熱膨張
率は、インジェクタボデーを形成する金属の熱膨張率に
可能な限り近いものであるべきである。
【００２８】図２は、インジェクタボデーボア２０（図
１）の直径を、現在使用されているタイミングプランジ
ャの直径と、直径クリアランスを違える２つのセラミッ
クプランジャの直径とに対して比較する。曲線Ａは、実
験された温度範囲にわたるインジェクタボデーボアの直
径を示す。曲線Ｂは、タイミングプランジャ１２がステ
ンレススチール（現在使用されている材料である）で製
造された場合のプランジャの直径における変化を示す。
テストされたアセンブリ内のステンレススチールのタイ
ミングプランジャとインジェクタボアの間の直径クリア
ランスは、５．０μｍであった。曲線Ｃ及びＤは、クリ
アランスを違える２つのセラミックのタイミングプラン
ジャに対するタイミングプランジャの直径における変化
を示す。曲線Ｃで示されるアセンブリのタイミングプラ
ンジャとボアの間の直径クリアランスは２．５μｍであ
り、一方曲線Ｄで示されるアセンブリのタイミングプラ
ンジャとボアの間の直径クリアランスは５．０μｍであ
った。図２は、本発明によるセラミックタイミングプラ
ンジャが、現在使用されているステンレススチールのプ
ランジャよりも、インジェクタボア内でより小さい直径
クリアランスを有することができ、且つエンジン動作中
にタイミングプランジャに負荷が与えられる場合にも有
効的に機能することができるということを明確に示して
いる。
１）の直径を、現在使用されているタイミングプランジ
ャの直径と、直径クリアランスを違える２つのセラミッ
クプランジャの直径とに対して比較する。曲線Ａは、実
験された温度範囲にわたるインジェクタボデーボアの直
径を示す。曲線Ｂは、タイミングプランジャ１２がステ
ンレススチール（現在使用されている材料である）で製
造された場合のプランジャの直径における変化を示す。
テストされたアセンブリ内のステンレススチールのタイ
ミングプランジャとインジェクタボアの間の直径クリア
ランスは、５．０μｍであった。曲線Ｃ及びＤは、クリ
アランスを違える２つのセラミックのタイミングプラン
ジャに対するタイミングプランジャの直径における変化
を示す。曲線Ｃで示されるアセンブリのタイミングプラ
ンジャとボアの間の直径クリアランスは２．５μｍであ
り、一方曲線Ｄで示されるアセンブリのタイミングプラ
ンジャとボアの間の直径クリアランスは５．０μｍであ
った。図２は、本発明によるセラミックタイミングプラ
ンジャが、現在使用されているステンレススチールのプ
ランジャよりも、インジェクタボア内でより小さい直径
クリアランスを有することができ、且つエンジン動作中
にタイミングプランジャに負荷が与えられる場合にも有
効的に機能することができるということを明確に示して
いる。
【００２９】上記のように高い熱膨張率と高い硬度の特
性を有するユニット式フュエルインジェクタタイミング
プランジャは、標準的なスチールタイミングプランジャ
を破壊した非常に過酷なベンチ及びエンジンテストを生
き残った。インジェクタのＲＰＨ及び保証コストは、ユ
ニット式フュエルインジェクタのタイミングアセンブリ
においてセラミックのタイミングプランジャを使用する
ことにより、減少した。
性を有するユニット式フュエルインジェクタタイミング
プランジャは、標準的なスチールタイミングプランジャ
を破壊した非常に過酷なベンチ及びエンジンテストを生
き残った。インジェクタのＲＰＨ及び保証コストは、ユ
ニット式フュエルインジェクタのタイミングアセンブリ
においてセラミックのタイミングプランジャを使用する
ことにより、減少した。
【００３０】本発明のタイミングプランジャは、内燃機
関、特にヘビーデューティ（高負荷）ディーゼルエンジ
ンにおけるユニット式フュエルインジェクタのインジェ
クタタイミングプランジャアセンブリの必要不可欠な構
成要素としての主要な適用性を見い出すであろう。
関、特にヘビーデューティ（高負荷）ディーゼルエンジ
ンにおけるユニット式フュエルインジェクタのインジェ
クタタイミングプランジャアセンブリの必要不可欠な構
成要素としての主要な適用性を見い出すであろう。
【００３１】
【発明の効果】本発明では、ディーゼルフュエルにより
動力を与えられる内燃機関用のユニット式フュエルイン
ジェクタの耐スカッフ性タイミングプランジャを含むフ
ュエルインジェクタタイミングアセンブリが提供され
る。
動力を与えられる内燃機関用のユニット式フュエルイン
ジェクタの耐スカッフ性タイミングプランジャを含むフ
ュエルインジェクタタイミングアセンブリが提供され
る。
【００３２】また本発明では、タイミングプランジャに
軸方向及びそれと垂直方向の高負荷がかかる状態で有効
に動作することのできるディーゼルエンジン用のタイミ
ングプランジャを含むフュエルインジェクタタイミング
アセンブリが提供される。
軸方向及びそれと垂直方向の高負荷がかかる状態で有効
に動作することのできるディーゼルエンジン用のタイミ
ングプランジャを含むフュエルインジェクタタイミング
アセンブリが提供される。
【００３３】さらに本発明では、フュエルインジェクタ
の動作中にスティッキングしないように耐摩耗性且つ耐
スカッフ性であると共に、最適な直径クリアランスを維
持するディーゼルエンジンフュエルインジェクタタイミ
ングプランジャが提供される。
の動作中にスティッキングしないように耐摩耗性且つ耐
スカッフ性であると共に、最適な直径クリアランスを維
持するディーゼルエンジンフュエルインジェクタタイミ
ングプランジャが提供される。
【００３４】さらに本発明では、インジェクタボデー内
に往復運動するように配される耐摩耗性且つ耐スカッフ
性のタイミングプランジャを含む、内燃機関用の信頼性
のあるフュエルインジェクタタイミングアセンブリが提
供される。
に往復運動するように配される耐摩耗性且つ耐スカッフ
性のタイミングプランジャを含む、内燃機関用の信頼性
のあるフュエルインジェクタタイミングアセンブリが提
供される。
【図１】本発明の耐スカッフ性でスティッキングするこ
とのないタイミングプランジャを備えるディーゼルエン
ジンにおけるフュエルインジェクタアセンブリの概略断
面図である。
とのないタイミングプランジャを備えるディーゼルエン
ジンにおけるフュエルインジェクタアセンブリの概略断
面図である。
【図２】異なる温度における異なる材料の本発明のイン
ジェクタボデーボア及びタイミングプランジャの大きさ
をグラフで示す。
ジェクタボデーボア及びタイミングプランジャの大きさ
をグラフで示す。
１０ オープンノズルユニット式フュエルインジェク
タ １２ タイミングプランジャ １４ ボデー １６ ノズル １８ リテーナ ２０ 軸方向ボア ２２ オリフィス
タ １２ タイミングプランジャ １４ ボデー １６ ノズル １８ リテーナ ２０ 軸方向ボア ２２ オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダン ケイ．ヒッキー アメリカ合衆国 インディアナ州 46142 グリーンウッド シルバー クリーク ウェイ 947 (72)発明者 ジェイ．ヴィクトール ペール アメリカ合衆国 インディアナ州 46143 グリーンウッド ノース グラハム ロ ード 487 (72)発明者 デイビッド エム．リックス アメリカ合衆国 インディアナ州 47201 コロンバス ロートン アベニュ 1492 (72)発明者 ジョセフ シー．ベンツ アメリカ合衆国 インディアナ州 47203 コロンバス オーリオール ドライブ 3530 (72)発明者 トーマス エム．ヨヌショニス アメリカ合衆国 インディアナ州 47201 コロンバス マラード ポイント 4412 (72)発明者 マルコム ジー．ネイラー アメリカ合衆国 インディアナ州 47247 ジョーンズヴィル ピー．オー．ボック ス 93 （番地なし) (72)発明者 篠澤 和弘 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 ジョン ティー．キャロル ザ サード アメリカ合衆国 インディアナ州 コロン バス カーヤ スクウェア 730
Claims (9)
- 【請求項１】 エンジンシリンダ中に供給フュエルを噴
射するように駆動トレインに動作上接続される内燃機関
ユニット式フュエルインジェクタタイミングプランジャ
アセンブリであって、前記フュエルインジェクタのボデ
ー部分内に配置される軸方向ボアと、エンジン動作中に
望ましいインターバルで前記フュエルインジェクタから
制御された量のフュエルを噴射させると共に、前記フュ
エルインジェクタボデーの軸方向ボア内に配置される軸
方向に移動可能なタイミングプランジャと、を含み、前
記タイミングプランジャ手段が、６×１０-6／℃より大
きい熱膨張率と８００kg/mm2より大きい硬度とを有する
耐摩耗性のセラミック材料から製造される内燃機関ユニ
ット式フュエルインジェクタタイミングプランジャアセ
ンブリ。 - 【請求項２】 前記タイミングプランジャ手段が、均質
で化学的に不活性な硬いセラミック材料から製造され
る、請求項１に記載のタイミングプランジャアセンブ
リ。 - 【請求項３】 前記セラミック材料が、ジルコニウム、
アルミナ−ジルコニウム、及びアルミナのセラミックス
から選択される、請求項１に記載のタイミングプランジ
ャアセンブリ。 - 【請求項４】 前記タイミングプランジャ手段と前記フ
ュエルインジェクタボデーの軸方向ボアとの間の直径ク
リアランスが、０．００１９３０〜０．００３２５１mm
である、請求項１に記載のタイミングプランジャアセン
ブリ。 - 【請求項５】 前記タイミングプランジャ手段と前記フ
ュエルインジェクタボデーが、実質的に同じ熱膨張率を
有する材料から製造される、請求項１に記載のタイミン
グプランジャアセンブリ。 - 【請求項６】 内燃機関ユニット式フュエルインジェク
タプランジャアセンブリのタイミングプランジャであっ
て、前記タイミングプランジャが、インジェクタボデー
の軸方向ボア内で軸方向に往復運動することが可能であ
ると共に、ユニット式フュエルインジェクタの動作中
に、スカフィングやスティッキングすることなく前記軸
方向ボア内で０．００１９３０〜０．００３２５１mmの
直径クリアランスを維持するタイミングプランジャ。 - 【請求項７】 タイミングプランジャが、インジェクタ
ボデーを形成する材料の熱膨張率と実質的に同じ熱膨張
率を有する材料から製造される、請求項６に記載のタイ
ミングプランジャ。 - 【請求項８】 タイミングプランジャが、６×１０-6／
℃より大きい熱膨張率と８００kg/mm2より大きい硬度と
を有する、均質で化学的に不活性のセラミック材料から
製造される請求項６に記載のタイミングプランジャ。 - 【請求項９】 前記セラミック材料が、ジルコニウム、
アルミナ−ジルコニウム、及びアルミナのセラミックス
からなるグループから選択される請求項８に記載のタイ
ミングプランジャ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US24558994A | 1994-05-18 | 1994-05-18 | |
| US245589 | 1994-05-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105362A true JPH08105362A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3223072B2 JP3223072B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=22927297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11965195A Expired - Fee Related JP3223072B2 (ja) | 1994-05-18 | 1995-05-18 | プランジャアセンブリ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0683314B1 (ja) |
| JP (1) | JP3223072B2 (ja) |
| DE (1) | DE69513880T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6149073A (en) * | 1994-05-18 | 2000-11-21 | Cummins Engine Company, Inc. | Ceramic plunger for internal combustion engine high pressure fuel system |
| JP2006256955A (ja) * | 2006-03-16 | 2006-09-28 | Toshiba Corp | 耐磨耗部材を有する機器 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6688536B2 (en) | 1997-10-22 | 2004-02-10 | Caterpillar Inc | Free floating plunger and fuel injector using same |
| CN104895722A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-09 | 资阳蜀达科技有限公司 | 一种电子喷油器试验台 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572458A (en) * | 1980-06-05 | 1982-01-07 | Nippon Denso Co Ltd | Fuel injection device |
| JPS5745492A (en) * | 1980-07-15 | 1982-03-15 | Commissariat Energie Atomique | Device for exchanging instrument in contaminated fluid circuit |
| JPS61283759A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-13 | Hitachi Metals Ltd | 燃料噴射ポンプ用セラミツクス部品 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60104765A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-10 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 燃料噴射ポンプ |
| JPS6131659A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-14 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 燃料噴射弁 |
| US4848286A (en) * | 1988-09-28 | 1989-07-18 | Cummins Engine Company, Inc. | Ceramic tiped pivot rod and method for its manufacture |
| US5072709A (en) * | 1990-03-29 | 1991-12-17 | Cummins Engine Co., Inc. | Fuel injection for an internal combustion engine |
| US5409165A (en) * | 1993-03-19 | 1995-04-25 | Cummins Engine Company, Inc. | Wear resistant fuel injector plunger assembly |
-
1995
- 1995-05-17 DE DE1995613880 patent/DE69513880T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-17 EP EP95107461A patent/EP0683314B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-18 JP JP11965195A patent/JP3223072B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572458A (en) * | 1980-06-05 | 1982-01-07 | Nippon Denso Co Ltd | Fuel injection device |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3223072B2 (ja) | 2001-10-29 |
| DE69513880D1 (de) | 2000-01-20 |
| EP0683314A1 (en) | 1995-11-22 |
| EP0683314B1 (en) | 1999-12-15 |
| DE69513880T2 (de) | 2000-04-20 |
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