JPH10122081A - 噴射装置 - Google Patents

噴射装置

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JPH10122081A
JPH10122081A JP9210793A JP21079397A JPH10122081A JP H10122081 A JPH10122081 A JP H10122081A JP 9210793 A JP9210793 A JP 9210793A JP 21079397 A JP21079397 A JP 21079397A JP H10122081 A JPH10122081 A JP H10122081A
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valve
needle
control
fuel
spring
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JP9210793A
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Thomas Harukomube Anthony
アンソニー・トーマス・ハルコムベ
Mail Andrew
アンドリュー・メイル
Ronald Philips
ロナルド・フィリップス
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Caterpillar Inc
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Lucas Industries Ltd
Caterpillar Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な形状からなる噴射圧力および噴
射のタイミングの独立の制御を許容し得る噴射装置を提
供することにある。 【解決手段】 本体10と、該本体内で摺動可能でかつ
ばね20によつて座と係合して偏倚される弁針12と、
該弁針に設けられた推力面に燃料を供給して前記ばねの
作用に抗して作用する力を前記弁針に印加するための燃
料供給ライン62と、該供給ラインと低圧排出路との間
の連通を制御すべく作動し得る排出弁74と、前記弁針
の表面またはそれにより支持された構成要素によつて部
分的に画成される制御室38中の燃料圧力を制御し、そ
のさい高圧燃料が制御室に印加されるとき、力が前記ば
ねを補助する方向に弁針に印加されるように方向付けら
れる針制御弁30とからなる噴射装置において、前記排
出弁および前記針制御弁が単一のアーマチユア88を含
む電磁アクチユエータ装置によつて制御され、前記針制
御弁および前記弁針の表面またはそれにより支持されて
前記制御室の1部分を画成する構成要素が前記針制御弁
が実質上何時でも圧力が釣り合わされる寸法からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は関連の内燃機関の
シリンダへ高圧で燃料を供給するのに使用するための噴
射装置、とくに噴射圧力と噴射のタイミングが独立して
制御され得る噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】噴射圧力を噴射タイミングから独立して
制御する1つの技術は、好都合に噴射装置の1部分を形
成する、適宜なカム作動ポンプによつて燃料供給される
べく配置される噴射装置を提供することであり、該噴射
装置は適宜な低圧排出路ヘの燃料の流れを制御すべく配
置される第1弁、および噴射装置の弁針の運動を制御す
べく配置される第2弁を包含する。理解され得ること
は、第2弁が噴射の開始および終了のタイミングを制御
する一方、噴射圧力が第1弁が第2弁の運動に対して閉
じる時間を制御することによつて制御され;より高い噴
射圧力が噴射の開始のタイミングに比して第1弁を早く
閉じることにより達成されるということである。
【0003】
【発明が解決すべき課題】上記従来装置において、第1
および第2弁は互いに独立して制御されかくして噴射装
置および噴射装置用制御装置は比較的複雑である。
【0004】本発明の目的は比較的簡単な形状からなる
噴射圧力および噴射のタイミングの独立の制御を許容し
得る噴射装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決すべき手段】本発明の第1の構成によれ
ば、本体と、該本体内で摺動可能でかつばねによつて座
と係合して偏倚される弁針と、該弁針に設けられた推力
面に燃料を供給して前記ばねの作用に抗して作用する力
を前記弁針に印加するための燃料供給ラインと、該供給
ラインと低圧排出路との間の連通を制御すべく作動し得
る排出弁と、前記弁針の表面またはそれにより支持され
た構成要素によつて部分的に画成される制御室中の燃料
圧力を制御し、そのさい高圧燃料が制御室に印加される
とき、力が前記ばねを補助する方向に弁針に印加される
ように方向付けられる針制御弁とからなり、前記排出弁
および前記針制御弁が単一のアーマチユアを含む電磁ア
クチユエータ装置によつて制御され、前記針制御弁およ
び前記弁針のまたはそれにより支持されて前記制御室の
1部分を画成する構成要素の表面が前記針制御弁が実質
上何時でも圧力が釣り合わされる寸法からなる噴射装置
が提供される。
【0006】前記制御室は開口を介して低圧排出路と連
通する。代替的に、制御室はクリヤランスを介して低圧
排出路と連通し得る。
【0007】本発明の第2の構成によれば、本体と、該
本体内で摺動可能でかつばねによつて座と係合して偏倚
される弁針と、該弁針に設けられた推力面に燃料を供給
して前記ばねの作用に抗して作用する力を前記弁針に印
加するための燃料供給ラインと、該供給ラインと低圧排
出路との間の連通を制御すべく作動し得る排出弁と、前
記弁針の表面またはそれにより支持された構成要素によ
つて部分的に画成される制御室中の燃料圧力を制御し、
そのさい高圧燃料が制御室に印加されるとき、力が前記
ばねを補助する方向に弁針に印加されるように方向付け
られる針制御弁とからなり、前記排出弁および前記針制
御弁が単一のアーマチユアを含む電磁アクチユエータ装
置によつて制御され、前記弁針のまたはそれにより支持
されて前記制御室の1部分を画成する構成要素の表面の
面積が前記針がその座から持ち上げられるとき前記推力
面の面積に実質上等しい噴射装置が提供される。
【0008】本発明の他の構成によれば、本体と、該本
体内で摺動可能でかつばねによつて座と係合して偏倚さ
れる弁針と、該弁針に設けられた推力面に燃料を供給し
て前記ばねによつて印加される力に対向する力を前記弁
針に印加するための燃料供給ラインと、該供給ラインと
低圧排出路との間の連通を制御する排出弁と、燃料噴射
のタイミング開始および終了を制御する針制御弁と、排
出路および前記制御弁の作動を制御する単一のアーマチ
ユアを含むアクチユエータとからなり、第1位置へのア
ーマチユアの運動が第1ばね手段の作用に抗して発生
し、かかる運動が排出弁を閉止し、第2位置へのアーマ
チユアの運動が第2ばね手段のみの作用に抗して発生
し、かかる運動が前記針制御弁を閉止する噴射装置が提
供される。
【0009】本発明をさらに、例として、添付図面を参
照して説明する。
【0010】
【発明の実施の形態】添付図面に例示された噴射装置は
通常の形状のノズル本体10(その1部分のみが図示さ
れる)からなり、該ノズル本体はそれに設けられた孔中
で摺動し得る弁針12を有する。該弁針はそれへの高圧
燃料の供給時、針が燃料の噴射を許容するノズル本体1
0に設けられた座から離れて持ち上がろうとするように
方向付けられる角度を付けた、推力面を含んでいる。
【0011】ばねハウジング14はノズル本体10の一
端に係合し、ばねハウジングは弁針12の1部分が貫通
する軸方向に延びる貫通孔を含んでいる。該貫通孔はば
ね室16を画成する拡大直径の領域を含んでいる。弁針
12はばね室16内に配置されたばね当接部18を支持
し、ばね室16は弁針12をその座と係合して偏倚すべ
く配置されたばね20の一端を係合する。ノズル本体1
0から離れたばねハウジング14の端部はばね20の他
端がそれに抗して作用する間隔部片22に係合する。該
間隔部片22はばね当接部18によつて支持された構成
要素12aがその中で摺動可能である軸方向に延びる貫
通孔を含んでいる。排出通路24がばねハウジング14
に設けられてばね室16を適宜な低圧排出路へ接続し、
かくして弁針12の運動はばね室16内の燃料が望まし
くなく加圧されることを結果として生じない。
【0012】ばねハウジング14から離れた間隔部片2
2の端部は軸方向に延びる貫通孔28を含む弁ハウジン
グ26に当接する。貫通孔28は通路(図示せず)を介
して適切な低圧排出路と連通する。針制御弁部材30は
孔28内で摺動可能でありかつ該孔28の1部分によつ
て画成された座と係合し得る。針制御弁部材30は孔2
8と良好な嵌合でありかくしてそれらの間の漏洩が制限
される。弁部材30の下方端は第2の構成要素34の端
部を受容する盲穿孔32を備え、構成要素34の他端は
構成要素12aと係合しかくして第2の構成要素は弁針
12とともに動き得る。盲穿孔32の盲端に隣接して、
弁室30が拡大直径からなる孔28の領域によつて画成
される環状室38と連通する半径方向に延びる穿孔36
を備えている。排出通路40は開口42を介して環状室
38と連通しかくして適宜な低圧排出路への制限された
流れを供給する。
【0013】座の上方で、弁部材30は、通路46と連
通する環状室44を、制限された直径の孔28の領域と
画成する減少された直径の領域を含み、針制御弁が通路
46と盲穿孔32、該盲穿孔の盲端に隣接した第2の構
成要素34の端部、穿孔36および室38によつて画成
された室との間の連通を制御する。
【0014】間隔部片22から離れた弁ハウジング26
の端部は順次ポンプハウジング50に当接する固定子ハ
ウジング48に当接し;ノズル本体10、ばねハウジン
グ14、間隔部片22、弁ハウジング26、および固定
子ハウジング48はキヤツプナツト52によつてポンプ
ハウジング50に固定されている。環状室54がキヤツ
プナツト52と弁および固定子ハウジング26,48と
の間に画成され、室54は開口56を介して低圧排出路
と連通し、排出通路40が室54に開口している。
【0015】ポンプハウジング50はプランジヤ60が
その中でカムおよびタペツト装置(図示せず)の作用に
より往復動し得るポンプ室58を備えている。該室は通
路62と連通し、該通路62はポンプ室58から弁針1
2の角度を付けた推力面へ燃料を供給するためにばねハ
ウジング14、間隔部片22および弁および固定子ハウ
ジング26,48に設けられた通路64,66,68,
70を介して連通する。弁ハウジングに設けられた通路
46は通路68と連通しそれによりポンプ室58から環
状室44へ燃料を供給する。
【0016】盲穿孔72はポンプハウジング50に設け
られ、そして排出弁部材74が穿孔72内で摺動可能で
ある。排出弁部材74は、穿孔72と、接続通路78を
介して通路62と連通する環状室76を画成する、減少
された直径の領域を備えている。穿孔72の盲端はポン
プハウジング50に設けられた適切な通路(図示せず)
を介して排出容積と好都合に連通する。
【0017】排出弁部材74の下方端は拡大直径からな
りかつ接続通路78と固定子ハウジング48に設けられ
た室80との間の燃料の流れを制御するために穿孔72
の開放端のまわりに画成された座と係合し得る。円板ば
ね82が排出弁部材74と第2弁ハウジング48との間
に係合されて排出弁部材74を、その座から離れて、下
方に偏倚する。
【0018】電磁アクチユエータが固定子ハウジング4
8内に配置される。電磁アクチユエータは室80内に固
定された第1固定子構成要素84および第2固定子構成
要素86からなる。電気巻線が固定子構成要素と連係し
かつさらにアーマチユア88が設けられる。該アーマチ
ユア88は制御弁部材30の上方端とネジ山係合である
ロツド90によつて支持される。該ロツド90によつて
案内される予備負荷の螺旋ばね92がアーマチユア88
と排出弁部材74との間に作用する。円板ばね82はア
ーマチユア88を固定子構成要素84から離して偏倚
し、偏倚力は螺旋ばね92を介して伝達され、かつそれ
ゆえ制御弁部材30がその座から離れて偏倚される。シ
ム部片94がアクチユエータが付勢されるときアーマチ
ユア88と第1固定子構成要素84の分離を制御するた
めに設けられ、そしてシム部片95が固定子構成要素8
4に対するアーマチユア88の走行を制御するために設
けられる。シム部片96aが螺旋ばね92の予備設定を
決定するために設けられ、そしてシム部片96bが第1
段階上昇(排出弁部材74をその座と係合して動かすの
に必要なアーマチユアの運動)を設定する。
【0019】室80は通路(図示せず)を介して環状室
54と連通しかつしたがつて比較的低い圧力である。同
様に、孔28は低圧で、前に示したごとく適宜な排出路
と連通している。通路100がプランジヤ孔58から排
出路への漏洩燃料用の漏洩路を設けるために室80と連
通しているポンプハウジング50に設けられる。
【0020】使用において、添付図面に示した位置から
出発して、巻線が付勢されかつ排出弁部材74および制
御弁部材30の両方がそれらの座と係合している。
【0021】制御弁部材がその座と係合しているので、
穿孔32内に配置された第2の構成要素34の端部は開
口42排出通路40を介して比較的低い圧力に曝され
る。プランジヤ60は室58内の燃料の圧力の増加を発
生して内方に動いている。弁針12の角度を付けた、推
力面が高圧燃料に曝され、かくして弁針12はその座か
ら持ち上げられかつ噴射が発生する。
【0022】噴射を終了するために、巻線に印加された
電流がアーマチユア88がばね92の作用により動いて
制御弁部材30をその座から持ち上げる一方排出弁部材
74とその座との間の係合を維持するような範囲に減少
される。制御弁部材30の運動がばね20の作用を補助
する第2の構成要素34に印加されている高圧燃料を結
果として生じ、それへの加圧燃料の印加により第2の構
成要素34に印加される力は実質上同一の面積にわたつ
て作用する同一の高圧での燃料の印加により弁針12に
印加された力に等しい。開口42は排出路への燃料の流
れを制限し、かくして第2の構成要素34に作用する圧
力を維持する。加圧燃料の印加により第2室へ印加され
る力は弁針12に印加される力をバランスさせるので、
ばね20の作用は弁針12をその座と係合して動かしか
くして噴射を終了する一方ポンプ室58内の燃料圧力は
高いままである。
【0023】次に、巻線が完全に消勢されてばね82の
作用によりその座から動いている排出弁部材74を結果
として生じる。ポンプ室58内の燃料圧力は次いで排出
弁部材74を通って排出するような燃料の流れの結果と
して迅速に降下する。プランジヤ60の継続する内方運
動はさらに燃料を排出路へ移動させる。理解されること
は、巻線の消勢が前述されたごとき2つの作動よりむし
ろ単一の作動であつても良いということである。
【0024】プランジヤ60の内方運動が完了された
後、プランジヤ60は螺旋ばね98の作用により外方に
動く。外方運動は外方運動は低圧排出路から排出弁部材
74を通ってポンプ室58へ燃料を引き出す。プランジ
ヤ60は続いてカムおよびタペツト装置の作用により内
方へ動き始める。排出弁部材74はこれがその座から間
隔が置かれる位置を占有し、かくしてプランジヤ60の
内方運動が単に排出弁部材74を通って排出路へ燃料を
移動する。
【0025】燃料の加圧が始まるべきであることが決定
されるとき、巻線は円板ばね82の作用に抗して排出弁
部材74をその座と係合して動かすのに十分な範囲に付
勢され、アーマチユア88の運動はこの段階においてば
ね92をさらに圧縮することなくばね92を介して排出
弁部材74に伝達される。この段階においてアーマチユ
ア88の運動は制御弁部材30をその座と係合して動か
すのに不十分である。排出弁部材74の運動はポンプ室
58から排出路への燃料の移動を終了し、かくしてプラ
ンジヤ60の継続する内方運動はポンプ室58内の燃料
を加圧しそして噴射装置の通路および室はポンプ室58
と連通する。
【0026】この段階において、制御弁部材30がその
座と係合してないので、第2の構成要素34の端部によ
つて、部分的に、画成される室は高圧での燃料を収容
し、開口42は排出路への燃料の制限された流れを単に
許容しかくして第2の構成要素34の端部が高圧に曝さ
れることを保証する。ばね20の作用とともに第2の構
成要素34への高圧燃料の作用は弁針12の角度を付け
た表面に抗して作用する燃料圧力の作用に抗してその座
と係合して弁針12を維持するのに十分である。室58
中の燃料圧力の増加はかくして噴射を生じない。
【0027】噴射を開始するために、巻線は完全に付勢
されて、その座に係合する制御弁部材30を結果として
生じるばね92の作用に抗して、アーマチユア88のか
つそれゆえ制御弁部材30の追加の運動を結果として生
じる。制御弁部材30のかかる運動はもはや高圧に曝さ
れない第2の構成要素34の端部を結果として生じ、開
口42は弁針12の角度を付けた表面への高圧燃料の作
用が弁針12をその座から上昇させかつそれゆえ噴射を
開始させるのに十分な範囲に第2の構成要素34に印加
される圧力を降下させる。
【0028】噴射の終了は前述されたごとくである。噴
射装置が1またはそれ以上のパイロツト噴射装置が主噴
射装置によつて追随される環境において使用されるなら
ば、噴射装置はポンプ室58内の高圧を維持しながら各
パイロツト噴射を終了し、かつ次いで巻線を完全に付勢
することによりその後の、主噴射を開始し、主噴射の終
了後ポンプ室58内の圧力を緩和するために巻線を完全
に消勢する。例えば、関連のエンジンが低速運転してい
るとき、パイロツトおよび主噴射間のポンプ室58内の
圧力を緩和するのが望ましいときの環境が可能であり、
そしてこれは噴射装置を適切に制御することにより達成
され得る。
【0029】制御弁部材30の運動の制御を助けるため
に、制御弁部材30および第2の構成要素34の寸法は
好都合には制御弁部材30が実質上何時でも、すなわち
制御弁部材30がその座に係合するときおよびそれが座
から間隔が置かれるとき圧力バランスされるようになつ
ている。これは制御弁部材30がこれがその座に係合す
るとき実質上圧力バランスされることを保証するように
図2に示される直径Aに等しい座直径を作ることにより
達成され得る。制御弁部材30がその座から間隔が置か
れるとき実質上圧力バランスされることを保証するため
に、制御弁部材30をその座から離して動かそうとする
燃料が作用する有効面積(直径Bでの面積−直径Aでの
面積)は制御弁部材30をその座と係合して動かすよう
に作用する面積(直径Cでの面積)に等しくすべきであ
る。直径Cは好都合には実質上弁針12の案内直径(前
述されたような)に等しいが、直径Cは噴射のより迅速
な終了を達成するために針案内より大きくするのが好ま
しいかも知れない。
【0030】理解されることは、制御弁座の排出側の
「無効容積」が比較的小さく、かくして制御弁部材30
第2の構成要素34に作用する圧力は制御弁部材30の
運動に応答して迅速に変化するということである。制御
弁部材30および排出弁部材74の双方が単一巻線の制
御により単一のアーマチユア88によつて動かされるの
で、噴射装置は比較的簡単な構造からなり、2つの電気
接続のみがその作動を制御するのに必要とされることが
理解される。
【0031】代替の装置において、開口42が省略さ
れ、燃料が第2の構成要素34の端部によつて、部分的
に、画成された室から排出路へ、部材30と孔28との
間に、または部材30と構成要素34との間に画成され
たクリヤランスを介して前述された方法において弁針の
運動を制御するのに十分な量において漏洩し得ることが
考えられる。
【0032】前に示したごとく、穿孔72の盲端は低圧
排出路と連通し、かくして穿孔72の盲端内の顕著な圧
力増加を発生することなしに排出弁部材74の運動を許
容する。前述された型の噴射装置において、減衰の差異
がアーマチユア88が使用中停止すべきである中間位置
を画成するのを助けるので制御弁部材30の次の運動よ
り以上に排出弁部材74の運動を減衰するのが好都合か
も知れない。排出弁部材74の減衰運動のための1つの
技術は穿孔72の盲端を低圧排出路へ接続する通路中に
流れ制限器を配置することである。
【0033】図3は排出弁部材74の減衰運動用の代替
の技術を示す。図3の装置において、穿孔72の盲端は
排出弁部材74の軸線に沿って延びる通路102を介し
て低圧排出路と連通する室80と連通する。通路102
は穿孔72の盲端および低圧排出路を相互に接続する図
1および図2の装置の通路(図示せず)に取って代わ
る。通路102は燃料が該通路102を通って流れ得る
量を制限する減少した直径の領域104を包含する。使
用において、排出弁部材74がその座に向かって動くと
き、穿孔72の盲端と排出弁部材74との間に画成され
た室の容積が減少し、燃料をそれから、通路102を介
して室80へ流れさせる。通路102を通る燃料の流量
が制限されるので、排出弁部材74の運動量も制限され
る。
【0034】制御弁部材30の次の運動の間中、排出弁
部材74が動かないので、通路102および領域104
の存在は制御弁部材30の運動時減衰効果がない。
【0035】図1ないし図3の装置において、通路6
2,78は互いに連通する穿孔によつて形成される。か
かる穿孔を2つの設けるのはポンプハウジング50の構
成を比較的難しくする結果を生じ、かつまた使用におい
て穿孔間の接続への高圧での燃料の印加がポンプハウジ
ング50の損傷を結果として生じる。図4は排出弁部材
74が固定子ハウジング48に設けた孔内で摺動し得る
管状部材の形状を採る図1ないし図3の装置の変形例を
示す。排出弁部材74の上方端はポンプハウジング50
の下方端面によつて画成される座区域と係合可能であ
る。ポンプハウジング50はポンプ室58および通路7
0を相互に接続する通路62を包含する。固定子ハウジ
ング48の上方端は通路62,70と固定子ハウジング
48の孔の拡大部分107との間に流路を設けるために
溝106を備えている。
【0036】図4に示される位置において、アクチユエ
ータは付勢され、かつ排出弁部材74は座に係合し、か
くしてポンプ室58と室80との間の連通が破壊され
る。アクチユエータの完全な消勢時、排出弁部材74が
ばね108の作用により動いて排出弁部材74をその座
から持ち上げてポンプ室58と室80との間の燃料流れ
を許容する。
【0037】排出弁部材74はばね108がその中に置
かれる室への/それからの燃料流れを制限すべく設計さ
れ得るフランジ109を含み、かくして排出弁部材74
の運動を減衰する。
【0038】図5は弁針112がその中で摺動可能であ
るノズル本体110かららなる本発明の他の実施例によ
るポンプ噴射装置を示す。弁針112は燃料がポンプユ
ニツト116から供給ライン114を通って供給される
推力面(図示せず)を含んでいる。
【0039】弁針112の端部は間隔部片122に設け
られた比較的大きな直径の穿孔によつて画成されるばね
室内に配置されるばね当接部118に当接する。ばね1
20がばね当接部118に係合しかつ弁針112をこれ
が関連の座(図示せず)に係合する位置に偏倚する。ば
ね当接部118は、間隔部片122と弁ハウジング12
6との間に画成された室124に延びる、ばね室を完全
に貫通する延長部118aを含んでおり、室124は通
路(図示せず)を介して低圧排出路と連通している。図
示のごとく、ノズル本体110、間隔部片122および
弁ハウジング126はキヤツプナツト128によつてポ
ンプユニツト116に固定される。ポンプユニツト11
6は孔が設けられるポンプ本体130からなり、プラン
ジヤ132がカム装置(図示せず)の影響下で孔内で往
復動可能であり、プランジヤ132はばね134によつ
て孔から偏倚される。供給ライン114が孔の内端と連
通する。
【0040】弁ハウジング126は電磁アクチユエータ
の固定子装置136を収納し、該固定子装置136は弁
ハウジング126に設けられた孔内で摺動し得る制御弁
部材140に堅固に固定されるアーマチユア138の位
置に影響を及ぼすように配置されている。アーマチユア
138はさらにポンプハウジング130の端部に形成さ
れた孔144内で摺動し得る排出弁部材142の位置に
影響を及ぼす。排出弁部材142は、供給ライン114
と連通する通路146と弁ハウジング126およびポン
プハウジング130との間に画成された室148との連
通を制御するために孔144の端部のまわりに画成され
た座と係合し得るが、それから離れてばね負荷され、室
148は低圧排出路と連通する。弾力のある接続がアー
マチユア138と排出弁部材142との間に設けられそ
れによりアーマチユア138のさらに他の運動が排出弁
部材142がいつたんその座と係合して動いたとき許容
される。
【0041】制御弁部材140は供給ライン114と連
通する通路150と制御部材152との間の連通を制御
するために座と係合し得る。通路150の一端はプラグ
150aによつて閉止される。制御室152が、部分的
に、制御弁部材140が摺動可能である孔の1部分によ
つて、かつ拡大直径の孔の1部分内で摺動可能でありか
つ構成要素118aの端部に当接する当接部材154に
よつて画成される。該当接部材154は制御弁部材14
0の端部がその中に受容される穿孔を含み、小さいクリ
ヤランスが制御弁部材140と当接部材154との間に
存在しかくして制限された燃料の流れが制御室152か
ら当接部材154に設けられた穿孔の内部に許容され
る。当接部材154の穿孔は穿孔を介して室124と連
通する。
【0042】座の上流に配置された弁部材140の直
径、かつそれゆえ断面積(図5にD1で示される)は当
接部材154の穿孔内に配置される弁部材140の部分
の直径(図5にD2で示される)に等しい。座が孔の1
部分によつて画成されるので、座線は、D1に実質上等
しい、孔径に実質上等しい直径の円を画成する。弁部材
140が座に係合するとき、高圧燃料に曝される弁部材
140の面積がそれゆえ実質上等しくかくして弁部材1
40は実質上圧力バランスされる。弁部材140がその
座から持ち上げられるとき、制御室152は高圧燃料に
曝される。当接部材154の穿孔内に配置された弁部材
140の部分の上方面はそれゆえ高圧燃料に曝される。
弁部材140のこの部分の直径が実質上座の上流の直径
に等しいので、弁部材140はまたこの位置において実
質上圧力バランスされる。
【0043】制御室152内の圧力に曝される当接部材
154の部分の断面積は好都合には実質上弁針112を
その座から離して押圧するように供給ライン114を介
して供給される燃料の圧力に曝される弁針112の断面
積に等しい。弁が正しく作動することを保証するため
に、弁部材140がその座に係合するとき、高圧燃料が
弁針をその座からばねの作用に抗して持ち上げるために
弁針の十分に大きい面積にわたつて印加されることがで
き、そして弁部材140がその座から持ち上げられると
き、ばね力とともに、高圧燃料の印加から当接部材15
4の曝された部分に生じる最大の力は高圧燃料の印加か
ら噴射装置の針に生起する最大の力より大きい。
【0044】使用に際して、図5に示した位置におい
て、プランジヤ132がその完全に撤退した位置にあ
り、そして孔が比較的低圧において燃料で充填される。
固定子装置136は付勢されず、かくしてアーマチユア
138が固定子装置136内に配置されたばねの作用に
より固定子装置から間隔が置かれる。アーマチユア13
8のこの位置において、制御弁部材140がその座から
間隔が置かれ、そして排出弁部材142がその座から間
隔が置かれる。排出弁部材142がその座から間隔が置
かれるので、プランジヤ132の内方運動は供給ライン
114および通路146を通って移動されている孔か
ら、排出弁部材142を通って室148へかつそれから
低圧排出路への燃料を結果として生じる。制御弁部材1
40がその座から間隔が置かれるので、制御室152内
の燃料圧力が供給ライン114内の燃料圧力に実質上等
しい。ばね120の作用とともに当接部材154上の制
御室152内の燃料圧力の作用は弁針112の推力面に
作用する燃料圧力の作用に抗して弁針112をその座と
係合して維持するのに十分である。噴射はそれゆえ発生
しない。プランジヤ132の次の内方運動が燃料を低圧
排出路へ移動し続ける。
【0045】噴射前の予め定めた時間が開始するのに十
分であり、固定子装置136が該固定子装置136に向
かうアーマチユア138の運動、および制御弁部材14
0および排出弁部材142の運動を結果として生じる第
1レベルに付勢される。運動は排出弁部材142をその
座と係合させるのに十分であるが、運動は制御弁部材1
40をその座と係合させるには不十分である。それゆ
え、理解されることは、供給ライン114と室148と
の間の連通が破壊されるが、制御室152内の燃料圧力
は実質上供給ライン114内の燃料圧力と同一の圧力に
維持されるということである。プランジヤ132の継続
の内方運動が増加している孔内および供給ライン114
内の燃料圧力を結果として生じ、燃料はもはや低圧排出
路へ移動されず、そして制御室152は供給ライン11
4内の圧力と同一の圧力に実質上維持されるので、噴射
は開始しない。
【0046】噴射を開始するために、固定子装置136
は制御弁部材140のさらに他の運動を生じる第2の、
より高いレベルに付勢される。アーマチユア138と排
出弁部材142との間の弾力のある接続は排出弁部材1
42がその座と係合しているとしてもアーマチユア13
8と制御弁部材140のかかる追加の運動を許容する。
制御弁部材140の追加の運動はその座に係合しない制
御弁部材140、かつそれゆえ供給ライン114ともは
や連通しない制御室152を結果として生じる。制御弁
部材140と当接部材154および該当接部材154の
穿孔との間の小さなクリヤランスは制御室152から室
124へのかつそれから低圧排出路へ燃料を流れさせ
る。理解されることは、燃料供給の不存在において、制
御室152内の圧力が降下するということである。制御
室152内の圧力の減少は当接部材154によつて弁針
112に印加される力の減少を結果として生じ、そして
制御室152内の圧力によるかつばね120による力が
それを超えて弁針112を該弁針112の推力面に印加
された力の作用に抗してその座と係合して維持するのに
不十分である点が達成される。弁針112は次いでその
座から持ち上げられかつ燃料が弁針112を通ってノズ
ル本体110の端部に設けられた出口開口へ流れる。
【0047】噴射を終了するために、固定子装置136
はその第1付勢状態に戻され、アーマチユア138はそ
の座から制御弁部材140を持ち上げるためにばねの作
用により固定子装置136から離れて動きかつそれゆえ
制御室152内の圧力を実質上供給ライン114内の圧
力に上昇する。
【0048】制御室152内の増加した圧力はその座に
向かって弁針112を押圧する弁針112に印加されて
いる増加された力を結果として生じる。かかる増加され
た力は弁針112がその座と係合して動くのに十分であ
り、それゆえ噴射が終了される。噴射がいつたん終了し
たとき、所望ならば、噴射は固定子装置136をその第
2レベルにもう一度付勢することにより再び開始され得
る。かかる再付勢は噴射装置がパイロツト噴射および次
の主噴射が関連のエンジンのシリンダの各々に供給され
得る燃料装置に使用される場合に有用である。
【0049】噴射が終了されるとき、固定子装置136
は完全に消勢され、そしてアーマチユア138の関連の
運動がその座から離れる排出弁部材142の運動を許容
し、かかる運動が燃料を排出弁部材142を通って室1
48へ移動させる。供給ライン114およびポンプユニ
ツト116の孔内の圧力が降下する。プランジヤ132
の連続する内方運動が前述のごとく排出弁部材142を
通って移動されている燃料を結果として生じる。燃料の
かかる移動はプランジヤ132がその最内方位置を占め
るまで継続しその後ばね134の作用により孔から撤退
させられる。孔から出るプランジヤ132の運動は結果
として燃料を低圧排出路から供給ライン114および孔
へ引き出す。孔への燃料のかかる運動はプランジヤ13
2が図5に示されるその最外方位置を占めるまで継続す
る。この位置から、プランジヤは内方運動を開始し、か
つ前述のごときポンピングサイクルが繰り返される。
【0050】理解されることは、この実施例の制御弁装
置は制御弁部材140が高精度で互いに同中心であるよ
うな1つの直径および1つの座を要求するだけなので比
較的簡単であるということである。さらに、制御弁部材
140および当接部材154がその中で摺動可能である
孔が、種々の直径の領域を含むけれども、種々の直径の
同中心性はクリヤランスが制限された量で制御弁部材1
40と当接部材154との間に燃料流れを許容するため
にそれらの間に必要とされるので重要ではない。制御弁
装置はそれゆえ製造が比較的簡単である。
【0051】前記はポンプ/噴射器装置における制御弁
の使用からなるけれども、理解されることは、制御弁は
他の用途、例えば、ポンプユニツトが噴射器から間隔が
置かれ、ポンプによつて移動される燃料を噴射器へ供給
するのにパイプが使用される装置における使用に適する
ということである。
【0052】図6は図5に示した装置の変形例を示す。
図6の変形例において、間隔部片122の孔は段付き形
状からなりかつばね120がその中に配置されるばね室
を画成する大きな直径の領域を含む。ばね120は弁ハ
ウジング126の下方端面とばね当接部118の間に係
合される。図5の配置の延長部118aは省略され、か
つ代わりに当接部154が増加された長さからなりかつ
ばね当接部118に係合する。この実施例の作動は図5
を参照して説明されたと同様である。
【0053】
【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、本体と、該本
体内で摺動可能でかつばねによつて座と係合して偏倚さ
れる弁針と、該弁針に設けられた推力面に燃料を供給し
て前記ばねの作用に抗して作用する力を前記弁針に印加
するための燃料供給ラインと、該供給ラインと低圧排出
路との間の連通を制御すべく作動し得る排出弁と、前記
弁針の表面またはそれにより支持された構成要素によつ
て部分的に画成される制御室中の燃料圧力を制御し、そ
のさい高圧燃料が制御室に印加されるとき、力が前記ば
ねを補助する方向に弁針に印加されるように方向付けら
れる針制御弁とからなる噴射装置において、前記排出弁
および前記針制御弁が単一のアーマチユアを含む電磁ア
クチユエータ装置によつて制御され、前記針制御弁およ
び前記弁針の表面またはそれにより支持されて前記制御
室の1部分を画成する構成要素が前記針制御弁が実質上
何時でも圧力が釣り合わされる寸法からなる構成とした
ので、比較的簡単な形状からなる噴射圧力および噴射の
タイミングの独立の制御を許容し得る噴射装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるポンプ噴射装置の1部分
を示す断面図である。
【図2】図1の1部分の拡大図である。
【図3】変形例を示す拡大断面図である。
【図4】変形例を示す拡大断面図である。
【図5】代替の実施例の断面図である。
【図6】図5の実施例の変形例を示す拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
10 本体 12 針 20 ばね 30 針制御弁 38 制御室 42 通路 62 燃料供給ライン 74 排出弁 82 第1ばね手段 84 電磁アクチユエータ装置 86 電磁アクチユエータ装置 88 単一アーマチユア 92 第2ばね手段 104 減衰手段 140 針制御弁 154 当接部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 61/10 F02M 61/10 W (71)出願人 597117422 キャタピラー・インコーポレイテッド Caterpillar Inc. アメリカ合衆国 イリノイ州 61629− 6490,ペオリア,アダムスストリート,エ ヌ.イー. 100 (72)発明者 アンソニー・トーマス・ハルコムベ イギリス国 サレー ティーダブリュー10 4ディーゼット,リッチモンド,ワレン アヴェニュー 1 (72)発明者 アンドリュー・メイル イギリス国 ロンドン ダヴリュー3 オ ーピーユー,ノースアクトン,パークヴィ ユー 69 (72)発明者 ロナルド・フィリップス イギリス国 ミドルセックス ユービー4 9エスエックス,ヘイズ,イエアディン グ,キルパトリックウエイ 12

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体(10)と、該本体(10)内で摺
    動可能でかつばね(20)によつて座と係合して偏倚さ
    れる弁針(12)と、該弁針(12)に設けられた推力
    面に燃料を供給して前記ばね(20)の作用に抗して作
    用する力を前記弁針に印加するための燃料供給ライン
    (62)と、該供給ライン(62)と低圧排出路との間
    の連通を制御すべく作動し得る排出弁(74)と、前記
    弁針の表面またはそれにより支持された構成要素によつ
    て部分的に画成される制御室(38)中の燃料圧力を制
    御し、そのさい高圧燃料が制御室(38)に印加される
    とき、力が前記ばね(20)を補助する方向に弁針(1
    2)に印加されるように方向付けられる針制御弁(3
    0)とからなる噴射装置において、前記排出弁(74)
    および前記針制御弁(30)が単一のアーマチユア(8
    8)を含む電磁アクチユエータ装置(84,86)によ
    つて制御され、前記針制御弁(30)および前記弁針
    (12)の表面またはそれにより支持されて前記制御室
    (38)の1部分を画成する構成要素が前記針制御弁
    (30)が実質上何時でも圧力が釣り合わされる寸法か
    らなることを特徴とする噴射装置。
  2. 【請求項2】 前記針制御弁(30)が前記制御室(3
    8)と前記供給ライン(62)との間の連通を制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の噴射装置。
  3. 【請求項3】 前記制御室(38)が制限された流路を
    介して低圧排出管と連通することを特徴とする請求項2
    に記載の噴射装置。
  4. 【請求項4】 前記制限された流路が部分的に制御室を
    画成するハウジング中に設けられた小径の通路(42)
    からなることを特徴とする請求項3に記載の噴射装置。
  5. 【請求項5】 前記制限された流路が針制御弁の1部分
    (140)と該針制御弁の1部分(140)がその中に
    受容される孔との間のクリヤランスからなることを特徴
    とする請求項3に記載の噴射装置。
  6. 【請求項6】 前記孔が前記制御室の1部分を画成する
    前記面を含む当接部材(154)中に設けられ、前記孔
    が低圧排出路と連通することを特徴とする請求項5に記
    載の噴射装置。
  7. 【請求項7】 さらに、前記排出弁(74)の運動を減
    衰させるための減衰手段(104)からなることを特徴
    とする前記請求項のいずれか1項に記載の噴射装置。
  8. 【請求項8】 前記排出弁(74)が座と係合し得る排
    出弁部材(74)からなり、前記座に対する前記排出部
    材(74)の運動が室の容積を調整し、前記減衰手段が
    前記室と低圧排出路との間の制限された燃料流路(10
    4)からなることを特徴とする請求項7に記載の噴射装
    置。
  9. 【請求項9】 前記制御室(38)の1部分を画成する
    前記面の面積が前記弁針(12)がその座から持ち上げ
    られるとき前記弁針(12)の推力面の有効面積に実質
    上等しいことを特徴とする前記請求項のいずれか1項に
    記載の噴射装置。
  10. 【請求項10】 前記制御室(38)の1部分を画成す
    る前記面の面積が前記弁針(12)がその座に係合する
    とき前記弁針(12)の前記推力面の有効面積に実質上
    等しいことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1
    項に記載の噴射装置。
  11. 【請求項11】 前記制御室(38)の1部分を画成す
    る前記面の面積が前記弁針(12)がその座から持ち上
    げられるとき前記弁針(12)の推力面の有効面積より
    大きいことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1
    項に記載の噴射装置。
  12. 【請求項12】 前記制御室(38)の1部分を画成す
    る面の面積が前記弁針(12)がその座に係合するとき
    前記弁針(12)の推力面の有効面積より大きいことを
    特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の噴
    射装置。
  13. 【請求項13】 本体(10)と、該本体(10)内で
    摺動可能でかつばね(20)によつて座と係合して偏倚
    される弁針(12)と、該弁針(12)に設けられた推
    力面に燃料を供給して前記ばね(20)の作用に抗して
    作用する力を前記弁針に印加するための燃料供給ライン
    (62)と、該供給ライン(62)と低圧排出路との間
    の連通を制御すべく作動し得る排出弁(74)と、前記
    弁針の表面またはそれにより支持された構成要素によつ
    て部分的に画成される制御室中の燃料圧力を制御し、そ
    のさい高圧燃料が制御室に印加されるとき、力が前記ば
    ねを補助する方向に弁針に印加されるように方向付けら
    れる針制御弁(30)とからなる噴射装置において、前
    記排出弁および前記針制御弁が単一のアーマチユアを含
    む電磁アクチユエータ装置によつて制御され、前記弁針
    のまたはそれにより支持されて前記制御室の1部分を画
    成する構成要素の表面の面積が前記針がその座から持ち
    上げられるとき前記推力面の面積に実質上等しいことを
    特徴とする噴射装置。
  14. 【請求項14】 本体(10)と、該本体(10)内で
    摺動可能でかつばね(20)によつて座と係合して偏倚
    される弁針(12)と、該弁針(12)に設けられた推
    力面に燃料を供給して前記ばね(20)の作用に抗して
    作用する力を前記弁針に印加するための燃料供給ライン
    と、該供給ラインと低圧排出路との間の連通を制御すべ
    く作動し得る排出弁(74)と、前記弁針の表面または
    それにより支持された構成要素によつて部分的に画成さ
    れる制御室中の燃料圧力を制御し、そのさい高圧燃料が
    制御室に印加されるとき、力が前記ばねを補助する方向
    に弁針に印加されるように方向付けられる針制御弁とか
    らなる噴射装置において、前記排出弁および前記針制御
    弁が単一のアーマチユアを含む電磁アクチユエータ装置
    によつて制御され、前記弁針の表面またはそれにより支
    持されて前記制御室の1部分を画成する構成要素の面積
    が前記弁針がその座に係合するとき推力面の面積に実質
    上等しいことを特徴とする噴射装置。
  15. 【請求項15】 本体(10)と、該本体内で摺動可能
    でかつばね(20)によつて座と係合して偏倚される弁
    針(12)と、該弁針に設けられた推力面に燃料を供給
    して前記ばねの作用に抗して作用する力を前記弁針に印
    加するための燃料供給ラインと、該供給ラインと低圧排
    出路との間の連通を制御すべく作動し得る排出弁(7
    4)と、前記弁針の表面またはそれにより支持された構
    成要素によつて部分的に画成される制御室中の燃料圧力
    を制御し、そのさい高圧燃料が制御室に印加されると
    き、力が前記ばねを補助する方向に弁針に印加されるよ
    うに方向付けられる針制御弁とからなる噴射装置におい
    て、前記排出弁および前記針制御弁が単一のアーマチユ
    アを含む電磁アクチユエータ装置によつて制御され、前
    記弁針の表面またはそれにより支持されて前記制御室の
    1部分を画成する構成要素の面積が前記弁針がその座か
    ら持ち上げられるとき推力面の面積より大きいことを特
    徴とする噴射装置。
  16. 【請求項16】 本体(10)と、該本体内で摺動可能
    でかつばね(20)によつて座と係合して偏倚される弁
    針(12)と、該弁針に設けられた推力面に燃料を供給
    して前記ばねの作用に抗して作用する力を前記弁針に印
    加するための燃料供給ラインと、該供給ラインと低圧排
    出路との間の連通を制御すべく作動し得る排出弁(7
    4)と、前記弁針の表面またはそれにより支持された構
    成要素によつて部分的に画成される制御室中の燃料圧力
    を制御し、そのさい高圧燃料が制御室に印加されると
    き、力が前記ばねを補助する方向に弁針に印加されるよ
    うに方向付けられる針制御弁とからなる噴射装置におい
    て、前記排出弁および前記針制御弁が単一のアーマチユ
    アを含む電磁アクチユエータ装置によつて制御され、前
    記弁針の表面またはそれにより支持されて前記制御室の
    1部分を画成する構成要素の面積が前記弁針がその座に
    係合するとき前記推力面の面積より大きいことを特徴と
    する噴射装置。
  17. 【請求項17】 本体(10)と、該本体(10)内で
    摺動可能でかつばね(20)によつて座と係合して偏倚
    される弁針(12)と、該弁針に設けられた推力面に燃
    料を供給して前記ばねによつて印加される力に対向する
    力を前記弁針に印加するための燃料供給ラインと、該供
    給ラインと低圧排出路との間の連通を制御する排出弁
    (74)と、燃料噴射のタイミング開始および終了を制
    御する針制御弁(30)と、排出路および前記制御弁の
    作動を制御する単一のアーマチユアを含むアクチユエー
    タとからなる噴射装置において、第1位置へのアーマチ
    ユアの運動が第1ばね手段(82,92)の作用に抗し
    て発生し、かかる運動が排出弁を閉止し、第2位置への
    アーマチユアの運動が第2ばね手段(92)のみの作用
    に抗して発生し、かかる運動が前記針制御弁を閉止する
    ことを特徴とする噴射装置。
  18. 【請求項18】 前記アーマチユア(88)が前記排出
    弁と前記針制御弁との間に配置されることを特徴とする
    請求項17に記載の噴射装置。
  19. 【請求項19】 前記第1および第2ばね手段が直列に
    配置されることを特徴とする請求項17または請求項1
    8に記載の噴射装置。
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