JPH1047195A - ソレノイド作動式制御バルブを備えた燃料噴射器のキャビテーションを防ぐための方法 - Google Patents
ソレノイド作動式制御バルブを備えた燃料噴射器のキャビテーションを防ぐための方法Info
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- JPH1047195A JPH1047195A JP9113941A JP11394197A JPH1047195A JP H1047195 A JPH1047195 A JP H1047195A JP 9113941 A JP9113941 A JP 9113941A JP 11394197 A JP11394197 A JP 11394197A JP H1047195 A JPH1047195 A JP H1047195A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
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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
- 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
-
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- F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
- F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料を噴射するための方法に関する。
【解決手段】 該方法は、作動流体キャビティに取り付
けられたソレノイド作動式制御バルブを燃料噴射器に設
ける段階を有する。バルブが、第１の位置に付勢される
が、ソレノイドが励磁されると該付勢に対して第２の位
置に可動である。第１の位置において、作動流体キャビ
ティが、高圧作動流体入口に対し開き、第２の位置のと
きに低圧作動流体排出口に対し開く。次の段階におい
て、噴射されるべき所望量の燃料が求められる。所望量
の燃料に対応するソレノイドの作動時間が計算される。
次いで、作動時間長さが、制御バルブに関する作動のキ
ャビテーションゾーンに対応するかどうかを決定する。
次いで噴射事象が、バルブを動かし、作動流体キャビテ
ィを高圧作動流体入口に対し開くことによって開始され
る。
けられたソレノイド作動式制御バルブを燃料噴射器に設
ける段階を有する。バルブが、第１の位置に付勢される
が、ソレノイドが励磁されると該付勢に対して第２の位
置に可動である。第１の位置において、作動流体キャビ
ティが、高圧作動流体入口に対し開き、第２の位置のと
きに低圧作動流体排出口に対し開く。次の段階におい
て、噴射されるべき所望量の燃料が求められる。所望量
の燃料に対応するソレノイドの作動時間が計算される。
次いで、作動時間長さが、制御バルブに関する作動のキ
ャビテーションゾーンに対応するかどうかを決定する。
次いで噴射事象が、バルブを動かし、作動流体キャビテ
ィを高圧作動流体入口に対し開くことによって開始され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に燃料噴射器の
ソレノイド作動式制御バルブに関する。より詳細には、
本発明は、ソレノイド作動式制御バルブを有する燃料噴
射器の作動中に、キャビテーションを防ぐ方法に関す
る。
ソレノイド作動式制御バルブに関する。より詳細には、
本発明は、ソレノイド作動式制御バルブを有する燃料噴
射器の作動中に、キャビテーションを防ぐ方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】多くの油圧作動式燃料噴射器において、
ソレノイド作動式制御バルブが各噴射事象を開始し終了
するのに用いられる。キャタピラー社により製造されて
いるこのような噴射器において、制御バルブは、高圧作
動流体入口と低圧作動流体排出口とに対し作動流体キャ
ビティを交互に開閉するのに用いられる。高圧入口が、
噴射事象を開始するために開かれると、潤滑油のような
高圧流体が噴射器に流れインテンシファイアピストンを
油圧的に押す。次いで、インテンシファイアピストンが
燃料を圧縮するプランジャを押し、ニードルチェックを
持ち上げ燃料をノズルから排出させることができる。ソ
レノイドが消勢され、制御バルブが付勢されつつ移動し
て、高圧入口を閉じ、作動流体キャビティを低圧排出口
に対し開くようにすると、噴射事象が終了する。不運な
ことに、バルブシートが噴射事象の終了時に閉じると
き、高圧バルブシートの周辺でキャビテーションによる
損傷が発生することがある。
ソレノイド作動式制御バルブが各噴射事象を開始し終了
するのに用いられる。キャタピラー社により製造されて
いるこのような噴射器において、制御バルブは、高圧作
動流体入口と低圧作動流体排出口とに対し作動流体キャ
ビティを交互に開閉するのに用いられる。高圧入口が、
噴射事象を開始するために開かれると、潤滑油のような
高圧流体が噴射器に流れインテンシファイアピストンを
油圧的に押す。次いで、インテンシファイアピストンが
燃料を圧縮するプランジャを押し、ニードルチェックを
持ち上げ燃料をノズルから排出させることができる。ソ
レノイドが消勢され、制御バルブが付勢されつつ移動し
て、高圧入口を閉じ、作動流体キャビティを低圧排出口
に対し開くようにすると、噴射事象が終了する。不運な
ことに、バルブシートが噴射事象の終了時に閉じると
き、高圧バルブシートの周辺でキャビテーションによる
損傷が発生することがある。
【０００３】特定の１例において、インテンシファイア
ピストンの下方の運動量のために、作動流体キャビティ
が膨張すると同時にバルブが閉じるので、キャビテーシ
ョンによる損傷が高圧バルブシートで発生してしまう。
極限状態においては、バルブシート近傍の流体圧が極め
て低下し、キャビテーションの気泡がバルブシート近辺
に現れるようになる。作動流体キャビティの流体量が、
インテンシファイアピストンを低速にし最終的に停止さ
せるとともに減少すると、キャビテーションの気泡が崩
壊し、高圧バルブシートに好ましくない摩耗を生じさせ
ることになる。時間の経過とともに、このキャビテーシ
ョンの摩耗が燃料噴射器の性能と適切な作動を徐々に害
することになる。殆どの場合、これらのキャビテーショ
ンの問題は、噴射器が最終的な設計段階に達し、製造さ
れたのちに発見される。この理由は、噴射器が、一般的
に極めて狭い作動範囲に対してのみキャビテーションの
問題を起こすからである。また、キャビテーションによ
る浸食が視覚的に見え始め、機能的な問題が発生し始め
る前に、相当の使用時間が必要とされることが多い。こ
のようなキャビテーションの問題が、噴射器の様々な部
品を再設計することによって解決されるが、噴射器のソ
レノイド作動式制御バルブに関する異なる作動ゾーンに
おいて、別のキャビテーションの問題が現れる可能性が
極めて高い。
ピストンの下方の運動量のために、作動流体キャビティ
が膨張すると同時にバルブが閉じるので、キャビテーシ
ョンによる損傷が高圧バルブシートで発生してしまう。
極限状態においては、バルブシート近傍の流体圧が極め
て低下し、キャビテーションの気泡がバルブシート近辺
に現れるようになる。作動流体キャビティの流体量が、
インテンシファイアピストンを低速にし最終的に停止さ
せるとともに減少すると、キャビテーションの気泡が崩
壊し、高圧バルブシートに好ましくない摩耗を生じさせ
ることになる。時間の経過とともに、このキャビテーシ
ョンの摩耗が燃料噴射器の性能と適切な作動を徐々に害
することになる。殆どの場合、これらのキャビテーショ
ンの問題は、噴射器が最終的な設計段階に達し、製造さ
れたのちに発見される。この理由は、噴射器が、一般的
に極めて狭い作動範囲に対してのみキャビテーションの
問題を起こすからである。また、キャビテーションによ
る浸食が視覚的に見え始め、機能的な問題が発生し始め
る前に、相当の使用時間が必要とされることが多い。こ
のようなキャビテーションの問題が、噴射器の様々な部
品を再設計することによって解決されるが、噴射器のソ
レノイド作動式制御バルブに関する異なる作動ゾーンに
おいて、別のキャビテーションの問題が現れる可能性が
極めて高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これは、キャビテーシ
ョンの問題が、バルブシートおよびキャビティの形状、
制御バルブの動作、ピストンの動作等のような複雑な動
的に関連する変数のためであることが多いからである。
本発明は、比較的費用をかけずに、不確なハードウェア
の再設計に頼ることなく油圧作動式燃料噴射器における
キャビテーションの問題を回避することに関する。
ョンの問題が、バルブシートおよびキャビティの形状、
制御バルブの動作、ピストンの動作等のような複雑な動
的に関連する変数のためであることが多いからである。
本発明は、比較的費用をかけずに、不確なハードウェア
の再設計に頼ることなく油圧作動式燃料噴射器における
キャビテーションの問題を回避することに関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】キャビテーションの問題
を回避するために、本発明は、キャビテーションが発生
する作動のゾーンにおいて燃料噴射器の作動を変更しよ
うとするものである。しかしながら、キャビテーション
ゾーンにおける噴射器の作動のどんな変化も、噴射器か
ら出る予定噴射質量流量を大きく変化させるほど深刻な
ものではないことが重要である。本発明は、このことを
ソレノイド作動式制御バルブが高圧作動流体の入口を閉
じるために動く間、制御バルブの通常の閉鎖速度を遅く
することを除いては、従来の方法に実質的に同じように
燃料噴射器を作動することによって達成する。制御バル
ブの動きを遅くし、高圧シートにおいて発生する動的な
状態を変更し低キャビテーション圧の発生を十分に回避
するには、ソレノイドにわずかな電流を与えれば十分で
あることが多い。キャビテーションの問題を回避する方
法が、噴射器から出る噴射質量流量と容積を顕著に変更
することなく採用できることがわかった。
を回避するために、本発明は、キャビテーションが発生
する作動のゾーンにおいて燃料噴射器の作動を変更しよ
うとするものである。しかしながら、キャビテーション
ゾーンにおける噴射器の作動のどんな変化も、噴射器か
ら出る予定噴射質量流量を大きく変化させるほど深刻な
ものではないことが重要である。本発明は、このことを
ソレノイド作動式制御バルブが高圧作動流体の入口を閉
じるために動く間、制御バルブの通常の閉鎖速度を遅く
することを除いては、従来の方法に実質的に同じように
燃料噴射器を作動することによって達成する。制御バル
ブの動きを遅くし、高圧シートにおいて発生する動的な
状態を変更し低キャビテーション圧の発生を十分に回避
するには、ソレノイドにわずかな電流を与えれば十分で
あることが多い。キャビテーションの問題を回避する方
法が、噴射器から出る噴射質量流量と容積を顕著に変更
することなく採用できることがわかった。
【０００６】本発明の１目的は油圧作動式燃料噴射器に
おけるキャビテーションの問題を回避することである。
本発明の別の目的は、燃料噴射器の性能を顕著に変える
ことなくキャビテーションの問題を回避することであ
る。本発明のさらに別の目的は、物理的な構造に対し設
計的な変更を行なうことなく燃料噴射器におけるキャビ
テーションを回避することである。
おけるキャビテーションの問題を回避することである。
本発明の別の目的は、燃料噴射器の性能を顕著に変える
ことなくキャビテーションの問題を回避することであ
る。本発明のさらに別の目的は、物理的な構造に対し設
計的な変更を行なうことなく燃料噴射器におけるキャビ
テーションを回避することである。
【０００７】
【実施例】図１を参照すると、油圧作動式燃料噴射器１
０が図示されている。噴射器は、高圧作動流体入口１
４、低圧作動流体出口１５およびピストンボア１６とに
対して開く作動流体キャビティ１３を含む。ピストンボ
アは、燃料供給通路２６とノズル供給通路２０とに通じ
るプランジャボア１７に近接している。ノズル供給通路
２６は、ノズル出口２２に対して開くノズルチャンバ２
１に通じている。制御バルブ３０がねじ３６を介してソ
レノイド３５のアマーチュア３７に取り付けられてい
る。制御バルブ３０のまわりに取り付けられている圧縮
ばね３４は、高圧シート３１が、一般的に高圧作動流体
入口１４を閉じるようにバルブ部材を付勢する。ソレノ
イド３５が励磁されると、制御バルブが、ばね３４を付
勢する動きに対して右側に動き、作動流体キャビティ１
３を高圧入口１４に対し開く。同時に、低圧シート３２
が作動流体キャビティ１３を低圧作動流体排出口１５に
対して閉じる。
０が図示されている。噴射器は、高圧作動流体入口１
４、低圧作動流体出口１５およびピストンボア１６とに
対して開く作動流体キャビティ１３を含む。ピストンボ
アは、燃料供給通路２６とノズル供給通路２０とに通じ
るプランジャボア１７に近接している。ノズル供給通路
２６は、ノズル出口２２に対して開くノズルチャンバ２
１に通じている。制御バルブ３０がねじ３６を介してソ
レノイド３５のアマーチュア３７に取り付けられてい
る。制御バルブ３０のまわりに取り付けられている圧縮
ばね３４は、高圧シート３１が、一般的に高圧作動流体
入口１４を閉じるようにバルブ部材を付勢する。ソレノ
イド３５が励磁されると、制御バルブが、ばね３４を付
勢する動きに対して右側に動き、作動流体キャビティ１
３を高圧入口１４に対し開く。同時に、低圧シート３２
が作動流体キャビティ１３を低圧作動流体排出口１５に
対して閉じる。
【０００８】インテンシファイアピストン３８が、図示
するような後退位置と前進位置との間のピストンボア１
６内で往復運動するように配置される。プランジャ４０
が、図示するような後退位置と前進位置との間のプラン
ジャボア１７において往復運動するように取り付けられ
ている。プランジャの一端が、ピストン３８の下側と接
触し、双方が一致して動くようになる。プランジャボア
１７の一部と、プランジャ４０の圧力に面する端部４１
とが燃料加圧チャンバ２８を形成する。プランジャは、
プランジャの下降行程のときの所定の部分のときにスピ
ルポート２９と整列するが、通常は閉じている環状部４
３に対して開くプライミングポート４２を含む。ニード
ルチェック４６が、ノズルチャンバ２１内に配置されて
おり、ノズル出口２２を閉じる閉位置とノズル出口を開
く開位置との間を動くことができる。チェック戻しばね
４８が通常ニードルチェック４６を閉位置にまで付勢す
る。しかしながら、ニードルチェック４６は、リフト面
４７に作用する燃料圧が付勢ばね４８よりも十分に大き
くなると、ノズル出口２２を開くように持ち上げられ
る。
するような後退位置と前進位置との間のピストンボア１
６内で往復運動するように配置される。プランジャ４０
が、図示するような後退位置と前進位置との間のプラン
ジャボア１７において往復運動するように取り付けられ
ている。プランジャの一端が、ピストン３８の下側と接
触し、双方が一致して動くようになる。プランジャボア
１７の一部と、プランジャ４０の圧力に面する端部４１
とが燃料加圧チャンバ２８を形成する。プランジャは、
プランジャの下降行程のときの所定の部分のときにスピ
ルポート２９と整列するが、通常は閉じている環状部４
３に対して開くプライミングポート４２を含む。ニード
ルチェック４６が、ノズルチャンバ２１内に配置されて
おり、ノズル出口２２を閉じる閉位置とノズル出口を開
く開位置との間を動くことができる。チェック戻しばね
４８が通常ニードルチェック４６を閉位置にまで付勢す
る。しかしながら、ニードルチェック４６は、リフト面
４７に作用する燃料圧が付勢ばね４８よりも十分に大き
くなると、ノズル出口２２を開くように持ち上げられ
る。
【０００９】各噴射事象が、ソレノイド３５を励磁し
て、作動流体キャビティ１３を高圧作動流体入口１４に
対し開く位置に制御バルブ３０を動かすことによって開
始される。次いで、高圧流体がキャビティ１３に流れ始
め、インテンシファイアピストン３８に作用してピスト
ンの下降行程が開始される。インテンシファイアピスト
ン３８とプランジャ４０の双方が戻しばね３９の作用に
対して下降行程を開始する。プランジャ４０の下方への
動作によって、燃料加圧チャンバ２８内の燃料が圧縮さ
れる。プランジャが下降行程を開始した直後に、燃料加
圧チャンバ２８とノズルチャンバ２１内の燃料圧が、ニ
ードルチェックをリフトしてノズル出口２２を開くのに
十分なものとなる。そのわずかな時間の後に、環状部４
３がスピルポート２９に対して開き、燃料加圧チャンバ
２８とノズルチャンバ２１内の燃料圧力が急激に降下す
る。この圧力降下により、ニードルチェック４６が閉じ
て、燃料加圧チャンバ２８内の抵抗がなくなるためにピ
ストン３８とプランジャ４０の下方速度が加速される。
プランジャが下方動作を続けるにつれ、環状部４３がス
ピルポート２９を通り過ぎて、スピルポートに対して燃
料加圧チャンバ２８を閉じる。これにより、燃料加圧チ
ャンバ２８内の圧力が急激に上昇し、噴射事象のうち主
噴射部分に関しニードルチェック４６を再び開く。同時
に、燃料加圧チャンバ２８内の上昇した圧力によりピス
トン３８とプランジャ４０の下方の動作が減速され、再
び下方速度が低速となる。
て、作動流体キャビティ１３を高圧作動流体入口１４に
対し開く位置に制御バルブ３０を動かすことによって開
始される。次いで、高圧流体がキャビティ１３に流れ始
め、インテンシファイアピストン３８に作用してピスト
ンの下降行程が開始される。インテンシファイアピスト
ン３８とプランジャ４０の双方が戻しばね３９の作用に
対して下降行程を開始する。プランジャ４０の下方への
動作によって、燃料加圧チャンバ２８内の燃料が圧縮さ
れる。プランジャが下降行程を開始した直後に、燃料加
圧チャンバ２８とノズルチャンバ２１内の燃料圧が、ニ
ードルチェックをリフトしてノズル出口２２を開くのに
十分なものとなる。そのわずかな時間の後に、環状部４
３がスピルポート２９に対して開き、燃料加圧チャンバ
２８とノズルチャンバ２１内の燃料圧力が急激に降下す
る。この圧力降下により、ニードルチェック４６が閉じ
て、燃料加圧チャンバ２８内の抵抗がなくなるためにピ
ストン３８とプランジャ４０の下方速度が加速される。
プランジャが下方動作を続けるにつれ、環状部４３がス
ピルポート２９を通り過ぎて、スピルポートに対して燃
料加圧チャンバ２８を閉じる。これにより、燃料加圧チ
ャンバ２８内の圧力が急激に上昇し、噴射事象のうち主
噴射部分に関しニードルチェック４６を再び開く。同時
に、燃料加圧チャンバ２８内の上昇した圧力によりピス
トン３８とプランジャ４０の下方の動作が減速され、再
び下方速度が低速となる。
【００１０】噴射事象はソレノイド３５を消勢すること
によって終了し、制御バルブ３０が高圧シート３１を動
かし、高圧作動流体入口１４を閉じて低圧作動流体排出
口１５を開くことになる。これが発生すると、インテン
シファイアピストン３８に作用する油圧が消滅する。し
かしながら、インテンシファイアピストン３８とプラン
ジャ４０の下方の動作が前進運動量のためにわずかな間
続く。プランジャ４０を低速にし、最終的に停止させる
ことにより、燃料加圧チャンバ２８とノズルチャンバ２
１内の燃料圧が降下し、ニードルチェック４６が閉じ、
燃料の噴射を終了させることになる。噴射事象の間に、
戻しばね４９によって、プランジャ４０とピストン３８
が図示した位置に後退する。このとき、燃料は燃料供給
通路２６に沿って開口部２５を通って噴射器に流れ、チ
ェックバルブ２７を過ぎて、燃料加圧チャンバ２８に流
れ、次の噴射事象を行う。
によって終了し、制御バルブ３０が高圧シート３１を動
かし、高圧作動流体入口１４を閉じて低圧作動流体排出
口１５を開くことになる。これが発生すると、インテン
シファイアピストン３８に作用する油圧が消滅する。し
かしながら、インテンシファイアピストン３８とプラン
ジャ４０の下方の動作が前進運動量のためにわずかな間
続く。プランジャ４０を低速にし、最終的に停止させる
ことにより、燃料加圧チャンバ２８とノズルチャンバ２
１内の燃料圧が降下し、ニードルチェック４６が閉じ、
燃料の噴射を終了させることになる。噴射事象の間に、
戻しばね４９によって、プランジャ４０とピストン３８
が図示した位置に後退する。このとき、燃料は燃料供給
通路２６に沿って開口部２５を通って噴射器に流れ、チ
ェックバルブ２７を過ぎて、燃料加圧チャンバ２８に流
れ、次の噴射事象を行う。
【００１１】ある場合には、制御バルブが消勢された後
に、インテンシファイアピストン３８自身の運動量によ
る連続したインテンシファイアピストン３８の連続した
下方の動作により、作動流体キャビティ１３を、流体が
作動流体キャビティに供給されるよりも早く膨張させる
ことになる。この流れ状態が激しくなると、キャビテー
ションの気泡が作動流体キャビティ１３内、特に高圧シ
ート３１の近辺内に形成される。インテンシファイアピ
ストン３８を停止させ、最終的に後退させる動作ととも
に、作動流体キャビティ１３の流体量が短時間で減少す
ると、キャビテーションの気泡が急激に崩壊し、崩壊の
近辺において浸食が発生する。時間の経過とともに、こ
れによって高圧シート３１に深刻な損傷が発生し、最終
的には、噴射器１０の性能と作動を徐々に低下させるこ
とになる。このキャビテーションの現象は、噴射器１０
が、エンジンの高回転数、低負荷状態に対応する燃料量
を噴射するときに発生することが観察された。従って、
図１に示した噴射器に関して作動のキャビテーションゾ
ーンが、高回転数、低負荷状態、従ってこれに対応する
燃料量に対応する。本分野の当業者であれば、コンピュ
ータが一般的にエンジンの負荷状態と作動状態を検出
し、噴射されるべき燃料の所望量を求めることができる
ことがわかるであろう。噴射されるべき所望の燃料量に
基づいて、ソレノイド３５に関する作動時間長さが計算
される。
に、インテンシファイアピストン３８自身の運動量によ
る連続したインテンシファイアピストン３８の連続した
下方の動作により、作動流体キャビティ１３を、流体が
作動流体キャビティに供給されるよりも早く膨張させる
ことになる。この流れ状態が激しくなると、キャビテー
ションの気泡が作動流体キャビティ１３内、特に高圧シ
ート３１の近辺内に形成される。インテンシファイアピ
ストン３８を停止させ、最終的に後退させる動作ととも
に、作動流体キャビティ１３の流体量が短時間で減少す
ると、キャビテーションの気泡が急激に崩壊し、崩壊の
近辺において浸食が発生する。時間の経過とともに、こ
れによって高圧シート３１に深刻な損傷が発生し、最終
的には、噴射器１０の性能と作動を徐々に低下させるこ
とになる。このキャビテーションの現象は、噴射器１０
が、エンジンの高回転数、低負荷状態に対応する燃料量
を噴射するときに発生することが観察された。従って、
図１に示した噴射器に関して作動のキャビテーションゾ
ーンが、高回転数、低負荷状態、従ってこれに対応する
燃料量に対応する。本分野の当業者であれば、コンピュ
ータが一般的にエンジンの負荷状態と作動状態を検出
し、噴射されるべき燃料の所望量を求めることができる
ことがわかるであろう。噴射されるべき所望の燃料量に
基づいて、ソレノイド３５に関する作動時間長さが計算
される。
【００１２】図２ないし図５を参照すると、図１に示し
た燃料噴射器に関連する様々な変数が単一の噴射サイク
ル時間長さに対しグラフで示されている。この場合、時
間の長さは高回転数、低負荷状態における単一の噴射事
象に対応する。噴射事象が開始する前では電流５０はソ
レノイド３５に流れない。噴射事象が開始されると、比
較的高い電流５１がソレノイドに送られる。制御バルブ
３０が下方シートの途中から動かされるために、より高
い電流が、各噴射の開始時に用いられる。短時間後に、
ソレノイドの電流波形が、制御バルブ３０を動かし続け
たり、または所定の位置に維持して低圧シート３２およ
び低圧排出口１５を閉じるのに十分な下方レベル５２に
下がる。所望量の燃料に対応する作動時間が経過した
後、噴射事象間の比較的長い時間長さ５５の間、ソレノ
イドへの電流が停止する。図３は、図２に示したような
同じ時間長さに対する制御バルブの動作を示す。制御バ
ルブは、付勢位置６０で開始するが、ソレノイド３５が
作動状態で、短時間で完全に開いた位置に動く。ソレノ
イドへの電流供給が停止した後、制御バルブは閉位置６
３に向かって動作６２を開始する。図４では、低位置点
７０からピーク７１までに形成される、ベースラインに
おける低シート圧を示す。制御バルブがその閉位置から
跳ね上がるほぼそのときに、低シート圧が、点７２にお
けるキャビテーションレベルに降下し、短時間で点７３
に再び急上昇し、最終的には元の低圧７４に戻る。キャ
ビテーションの圧力レベルが発生しないように変更する
ことを本発明が求めるのは、領域７２における曲線の一
部である。
た燃料噴射器に関連する様々な変数が単一の噴射サイク
ル時間長さに対しグラフで示されている。この場合、時
間の長さは高回転数、低負荷状態における単一の噴射事
象に対応する。噴射事象が開始する前では電流５０はソ
レノイド３５に流れない。噴射事象が開始されると、比
較的高い電流５１がソレノイドに送られる。制御バルブ
３０が下方シートの途中から動かされるために、より高
い電流が、各噴射の開始時に用いられる。短時間後に、
ソレノイドの電流波形が、制御バルブ３０を動かし続け
たり、または所定の位置に維持して低圧シート３２およ
び低圧排出口１５を閉じるのに十分な下方レベル５２に
下がる。所望量の燃料に対応する作動時間が経過した
後、噴射事象間の比較的長い時間長さ５５の間、ソレノ
イドへの電流が停止する。図３は、図２に示したような
同じ時間長さに対する制御バルブの動作を示す。制御バ
ルブは、付勢位置６０で開始するが、ソレノイド３５が
作動状態で、短時間で完全に開いた位置に動く。ソレノ
イドへの電流供給が停止した後、制御バルブは閉位置６
３に向かって動作６２を開始する。図４では、低位置点
７０からピーク７１までに形成される、ベースラインに
おける低シート圧を示す。制御バルブがその閉位置から
跳ね上がるほぼそのときに、低シート圧が、点７２にお
けるキャビテーションレベルに降下し、短時間で点７３
に再び急上昇し、最終的には元の低圧７４に戻る。キャ
ビテーションの圧力レベルが発生しないように変更する
ことを本発明が求めるのは、領域７２における曲線の一
部である。
【００１３】図２は、本発明の場合における、ソレノイ
ド電流波形が、制御バルブの閉鎖速度を遅くするのに付
加的な電流スパイク５４を含むことを除いては、従来の
ベースラインと一致している。このより遅い閉鎖速度
は、図３の曲線部分６４、６５に反映されている。図４
は、制御バルブ閉鎖運動におけるわずかな変更のため
に、キャビテーションレベルに決して降下しない程度の
低圧シートの圧力となることを示している。かわりに、
曲線が点７５において上向きになっており、低圧７８に
なるまでに、圧力７６、７７における２つの相対的なピ
ークを得ることになる。図５は、本発明のソレノイド波
形を備えた場合と、そうでない場合における噴射質量流
量を表す。詳細には、曲線は、燃料が噴射されない８０
の状態で開始し、次いで、パイロット噴射８１が発生
し、プライムポート４２が環状部４３を介して（図１参
照）スピルポート２９と連通することに対応して噴射８
２が短時間停止する。短時間後にベースラインの主噴射
８３が発生し、次の噴射事象まで噴射を停止８４する。
本発明の低速のポペット閉鎖状態の噴射プロフィール
は、主噴射８５が、ベースライン作動において発生する
場合よりもほんのわずかだけ遅れて発生することを除い
てはベースラインと一致する。この小さな遅れは、エン
ジンの性能を顕著に変更するものでなく、本発明の場
合、あるいは本発明ではない場合に噴射される全燃料量
は最終的に一致する。この遅れは、環状部４３の高さを
低くすることによって調整（短く）される。
ド電流波形が、制御バルブの閉鎖速度を遅くするのに付
加的な電流スパイク５４を含むことを除いては、従来の
ベースラインと一致している。このより遅い閉鎖速度
は、図３の曲線部分６４、６５に反映されている。図４
は、制御バルブ閉鎖運動におけるわずかな変更のため
に、キャビテーションレベルに決して降下しない程度の
低圧シートの圧力となることを示している。かわりに、
曲線が点７５において上向きになっており、低圧７８に
なるまでに、圧力７６、７７における２つの相対的なピ
ークを得ることになる。図５は、本発明のソレノイド波
形を備えた場合と、そうでない場合における噴射質量流
量を表す。詳細には、曲線は、燃料が噴射されない８０
の状態で開始し、次いで、パイロット噴射８１が発生
し、プライムポート４２が環状部４３を介して（図１参
照）スピルポート２９と連通することに対応して噴射８
２が短時間停止する。短時間後にベースラインの主噴射
８３が発生し、次の噴射事象まで噴射を停止８４する。
本発明の低速のポペット閉鎖状態の噴射プロフィール
は、主噴射８５が、ベースライン作動において発生する
場合よりもほんのわずかだけ遅れて発生することを除い
てはベースラインと一致する。この小さな遅れは、エン
ジンの性能を顕著に変更するものでなく、本発明の場
合、あるいは本発明ではない場合に噴射される全燃料量
は最終的に一致する。この遅れは、環状部４３の高さを
低くすることによって調整（短く）される。
【００１４】この例的なケースにおけるキャビテーショ
ンの現象は低負荷高回転状態で発生する。何故ならば、
ピストンとプランジャが、スピルポート２９の開口部を
通って燃料加圧チャンバ２８を通った後、比較的早く動
きつつあるときに、ポペットバルブが閉じるためである
ことは明白である。噴射器の作動の別のゾーンにおい
て、バルブが閉じてキャビテーションの状態を作り出し
てしまうようなとき、インテンシファイアピストンは十
分には速く動かない。従って、わずかな“ソフトウェア
の変更”で、これがない場合には発生するであろうキャ
ビテーションの問題が取り除かれることになる。実際に
は、本発明は、キャビテーションの問題が確認されたと
きのみ実行されるのが好ましい。キャビテーションが発
生すると、噴射器に関する作動の特定のゾーンすなわち
キャビテーションゾーンが確認されなければならない。
多くの場合、試験噴射器内の適切な場所にセンサーを配
置し、噴射器が様々な作動ゾーンにおいて作動するとき
の流体圧を観察するとによって達成できる。キャビテー
ションゾーンが確認されると、ソレノイド作動式制御バ
ルブに関する制御ロジックがこのゾーンにおいて変更さ
れ、バルブ部材が所定の位置の間を動いている間、本発
明の電流パルスを加えるようになる。従って、作動時
に、ソレノイドを制御するコンピュータが噴射されるべ
き所望の燃料量が燃料噴射器に関する作動のキャビテー
ションゾーンに対応するかどうかを決定する。その場合
には、コンピュータがソレノイドへの電流パルスによっ
て、本発明に従ってバルブ部材の動きを遅くさせる。
ンの現象は低負荷高回転状態で発生する。何故ならば、
ピストンとプランジャが、スピルポート２９の開口部を
通って燃料加圧チャンバ２８を通った後、比較的早く動
きつつあるときに、ポペットバルブが閉じるためである
ことは明白である。噴射器の作動の別のゾーンにおい
て、バルブが閉じてキャビテーションの状態を作り出し
てしまうようなとき、インテンシファイアピストンは十
分には速く動かない。従って、わずかな“ソフトウェア
の変更”で、これがない場合には発生するであろうキャ
ビテーションの問題が取り除かれることになる。実際に
は、本発明は、キャビテーションの問題が確認されたと
きのみ実行されるのが好ましい。キャビテーションが発
生すると、噴射器に関する作動の特定のゾーンすなわち
キャビテーションゾーンが確認されなければならない。
多くの場合、試験噴射器内の適切な場所にセンサーを配
置し、噴射器が様々な作動ゾーンにおいて作動するとき
の流体圧を観察するとによって達成できる。キャビテー
ションゾーンが確認されると、ソレノイド作動式制御バ
ルブに関する制御ロジックがこのゾーンにおいて変更さ
れ、バルブ部材が所定の位置の間を動いている間、本発
明の電流パルスを加えるようになる。従って、作動時
に、ソレノイドを制御するコンピュータが噴射されるべ
き所望の燃料量が燃料噴射器に関する作動のキャビテー
ションゾーンに対応するかどうかを決定する。その場合
には、コンピュータがソレノイドへの電流パルスによっ
て、本発明に従ってバルブ部材の動きを遅くさせる。
【００１５】本発明は、油圧作動式燃料噴射器に関して
図示してきたが、本発明の原則は、比較的多量の流れが
バルブを通って作り出された後、閉じるように命令され
たとき、キャビテーションが観察されるようなソレノイ
ド作動式バルブであればいかなるバルブにも適用でき
る。さらに、ある場合には、制御バルブに関する制御ロ
ジックは、高圧入口が低圧流体排出口と逆になるとき
に、逆転される。このような場合、ソレノイドを消勢す
ることによって噴射が開始され、噴射事象はソレノイド
を励磁することによって終了される。この場合、キャビ
テーションが閉鎖の際に発生すると、本発明は、バルブ
の動きを遅くしキャビテーションを排除するために、バ
ルブを閉じつつ、ソレノイドをわずかの時間消勢するよ
うにする。上述したように、本分野の当業者であれば、
上述の記載は、キャビテーションの現象が発生したとわ
かった場合の例示的な噴射器の内容にのみを例示の目的
にしていることがわかるであろう。従って、本発明の実
際の範囲は請求の範囲に関してのみ決定される。
図示してきたが、本発明の原則は、比較的多量の流れが
バルブを通って作り出された後、閉じるように命令され
たとき、キャビテーションが観察されるようなソレノイ
ド作動式バルブであればいかなるバルブにも適用でき
る。さらに、ある場合には、制御バルブに関する制御ロ
ジックは、高圧入口が低圧流体排出口と逆になるとき
に、逆転される。このような場合、ソレノイドを消勢す
ることによって噴射が開始され、噴射事象はソレノイド
を励磁することによって終了される。この場合、キャビ
テーションが閉鎖の際に発生すると、本発明は、バルブ
の動きを遅くしキャビテーションを排除するために、バ
ルブを閉じつつ、ソレノイドをわずかの時間消勢するよ
うにする。上述したように、本分野の当業者であれば、
上述の記載は、キャビテーションの現象が発生したとわ
かった場合の例示的な噴射器の内容にのみを例示の目的
にしていることがわかるであろう。従って、本発明の実
際の範囲は請求の範囲に関してのみ決定される。
【図１】本発明の方法を実行できるときの燃料噴射器の
１例の横断側面図である。
１例の横断側面図である。
【図２】本発明を用いた場合と用いない場合の単一の噴
射事象に関するソレノイド波形対時間のグラフである。
射事象に関するソレノイド波形対時間のグラフである。
【図３】本発明を用いた場合と用いない場合の同時間長
さに対する制御バルブの運動の対応するグラフである。
さに対する制御バルブの運動の対応するグラフである。
【図４】本発明を用いた場合と用いない場合の同時間長
さに関する低シート圧対時間のグラフである。
さに関する低シート圧対時間のグラフである。
【図５】本発明を用いた場合と用いない場合の同時間長
さに関する、噴射質量流量対時間のグラフである。
さに関する、噴射質量流量対時間のグラフである。
１０ 油圧作動式燃料噴射器 １１ 噴射器本体 １３ 作動流体キャビティ １４ 高圧作動流体入口 １５ 低圧作動流体排出口 １６ ピストンボア １７ プランジャボア ２０ ノズル供給通路 ２８ 加圧チャンバ ３０ 制御バルブ ３１ 高圧シート ３２ 低圧シート ３５ ソレノイド ３８ インテンシファイアピストン ４０ プランジャ ４３ 環状部
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の位置に付勢されるが、ソレノイド
が励磁されると該付勢に対し第２の位置に可動となる、
作動流体キャビティに取り付けられているソレノイド作
動式制御バルブを燃料噴射器に設け、前記制御バルブが
前記第１の位置か、または前記第２の位置の一方の位置
にあるときに前記作動流体キャビティを高圧作動流体入
口に対し開き、前記制御バルブが前記第１の位置か、前
記第２の位置の他方の位置にあるときに前記作動流体キ
ャビティを低圧作動流体排出口に対し開くようにし、 噴射されるべき所望の燃料の量を求め、 該所望の燃料の量に対応する作動時間を計算し、 該作動時間が、前記制御バルブに関する作動のキャビテ
ーションゾーンに対応するかどうかを判定し、 前記作動時間中に前記作動流体キャビティを前記高圧作
動流体入口に対し開く位置に前記制御バルブを動かし、 前記作動流体キャビティを前記低圧作動流体排出口に対
し開く位置の方に前記制御バルブを動かし、 前記作動のキャビテーションゾーン内にある場合には、
前記高圧作動流体入口を閉じて前記低圧作動流体排出口
を開く間、前記制御バルブの動作速度を遅くする、 段階からなる燃料を噴射させる方法。 - 【請求項２】 前記制御バルブが前記第１の位置にある
ときに前記高圧作動流体入口を閉じ、前記制御バルブが
前記第２の位置にあるときに開くようになっている請求
項１に記載の方法において、 前記作動流体キャビティを前記高圧作動流体入口に対し
開く位置に前記制御バルブを動かす前記段階は、前記ソ
レノイド作動式制御バルブを付勢することによって達成
され、 前記作動流体キャビティを前記低圧作動流体排出口に対
し開く位置に前記制御バルブを動かす前記段階は、前記
ソレノイド作動式制御バルブを付勢することによって達
成され、 前記制御バルブの動作速度を遅くする前記段階は、前記
ソレノイド作動式制御バルブが前記第２の位置から前記
第１の位置に動く間に、前記制御バルブの運動速度を遅
くするのに十分長い時間の間、前記ソレノイド作動式制
御バルブを前記付勢の作用に対し励磁することによって
達成されることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 前記制御バルブが前記第１の位置にある
ときに、前記高圧作動流体入口が開くが、前記制御バル
ブが前記第２の位置にあるときに閉じるようになってい
る請求項１に記載の方法において、 前記作動流体キャビティを前記高圧作動流体入口に対し
開く位置に前記制御バルブを動かす前記段階は、前記ソ
レノイド作動式制御バルブを付勢することによって達成
され、 前記作動流体キャビティを前記低圧作動流体排出口に対
し開く位置に前記制御バルブを動かす前記段階は、前記
ソレノイド作動式制御バルブを付勢することによって達
成され、 前記制御バルブの動作速度を遅くする前記段階は、前記
制御バルブが前記第１の位置から前記第２の位置に動く
間、前記制御バルブの動く速度を遅くするのに十分な時
間長さだけ前記ソレノイド作動式制御バルブを消勢し
て、前記ソレノイド作動式制御バルブをふたたび付勢す
ることによって達成される、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項４】 作動流体キャビティに取り付けられたソ
レノイド作動式制御バルブを燃料噴射器に設け、 前記作動流体キャビティを高圧作動流体入口に対し開
き、前記作動流体キャビティを低圧作動流体排出口に対
し閉じる第１の位置に前記制御バルブを動かすのに十分
長い第１の時間長さの間ソレノイドを励磁し、 付勢手段が、前記第１の位置から、前記作動流体キャビ
ティを前記高圧作動流体入口に対し閉じて前記作動流体
キャビティを前記低圧作動流体排出口に対して開く第２
の位置に前記制御バルブを動かすことのできるほど十分
に長い第２の時間長さの間、前記ソレノイドを消勢し、 前記制御バルブの運動速度を遅くするのに十分に長い
が、前記制御バルブが前記第２の位置の方に動き続ける
のに十分短い第３の時間長さの間、前記制御バルブが第
２の位置に達する前に、前記ソレノイドを再び励磁す
る、 段階からなる燃料噴射器のソレノイド作動式制御バルブ
のキャビテーションを防ぐための方法。 - 【請求項５】 作動流体キャビティ内に取り付けられた
ソレノイド作動式制御バルブを燃料噴射器に設け、 前記作動流体キャビティを高圧作動流体入口に対し開
き、前記作動流体キャビティを低圧作動流体排出口に対
し閉じる第１の位置に付勢力を作用させて前記制御バル
ブを動かすことのできる十分に長い第１の時間長さの
間、前記ソレノイドを消勢し、 前記制御バルブを、前記第１の位置から、前記作動流体
キャビティを前記高圧作動流体入口に対し閉じ、前記作
動流体を前記低圧作動流体排出口に対し開く第２の位置
に動かし始めるのに十分に長い第２の時間長さの間、前
記ソレノイドを励磁し、 前記制御バルブの動く速度を遅くするのに十分長いが、
前記制御バルブが前記第２の位置に動き続けるのに十分
に短い第３の時間長さの間、前記制御バルブが第２の位
置に達する前に前記ソレノイドを消勢し、 前記制御バルブが前記第２の位置に達するまで、前記ソ
レノイドを再び励磁する、 段階からなる、燃料噴射器のソレノイド作動式制御バル
ブのキャビテーションを防ぐための方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/642,034 US5788154A (en) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | Method of preventing cavitation in a fuel injector having a solenoid actuated control valve |
| US08/642034 | 1996-05-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047195A true JPH1047195A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=24574903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9113941A Pending JPH1047195A (ja) | 1996-05-02 | 1997-05-01 | ソレノイド作動式制御バルブを備えた燃料噴射器のキャビテーションを防ぐための方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5788154A (ja) |
| JP (1) | JPH1047195A (ja) |
| GB (1) | GB2312714B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105927438A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-07 | 清华大学 | 进回油安装结构具有高自由度的电控高压喷油器 |
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| US6119959A (en) * | 1999-02-10 | 2000-09-19 | Caterpillar Inc. | Fuel injector with controlled spill to produce split injection |
| DE19937713C1 (de) * | 1999-08-10 | 2001-03-15 | Siemens Ag | Steuerventilanordnung zum Einsatz in einem Kraftstoffinjektor für Verbrennungsmotoren |
| ITBO20000489A1 (it) * | 2000-08-04 | 2002-02-04 | Magneti Marelli Spa | Metodo e dispositivo per il pilotaggio di un iniettore in un motore acombustione interna . |
| JP4037632B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2008-01-23 | 株式会社日立製作所 | 燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御装置 |
| US11480129B2 (en) * | 2021-02-19 | 2022-10-25 | Caterpillar Inc. | Fuel system and fuel injector control strategy for stabilized injection control valve closing |
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| US4618095A (en) * | 1985-07-02 | 1986-10-21 | General Motors Corporation | Electromagnetic unit fuel injector with port assist spilldown |
| US4984738A (en) * | 1985-09-18 | 1991-01-15 | Association Of American Railroads | Unit injector for staged injection |
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| DE3833093A1 (de) * | 1988-09-29 | 1990-04-12 | Siemens Ag | Fuer verbrennungskraftmaschine vorgesehene kraftstoff-einspritzduese mit steuerbarer charakteristik des kraftstoffstrahls |
| JP2997751B2 (ja) * | 1990-10-31 | 2000-01-11 | ヤマハ発動機株式会社 | 電磁弁装置 |
| EP0529630B1 (en) * | 1991-08-30 | 1996-03-27 | Nippondenso Co., Ltd. | Fuel injection system for engine |
| US5492098A (en) * | 1993-03-01 | 1996-02-20 | Caterpillar Inc. | Flexible injection rate shaping device for a hydraulically-actuated fuel injection system |
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-
1996
- 1996-05-02 US US08/642,034 patent/US5788154A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-07 GB GB9707000A patent/GB2312714B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-01 JP JP9113941A patent/JPH1047195A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105927438A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-07 | 清华大学 | 进回油安装结构具有高自由度的电控高压喷油器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2312714A (en) | 1997-11-05 |
| US5788154A (en) | 1998-08-04 |
| GB9707000D0 (en) | 1997-05-28 |
| GB2312714B (en) | 1999-08-18 |
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