JPH11200992A - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

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JPH11200992A
JPH11200992A JP10283178A JP28317898A JPH11200992A JP H11200992 A JPH11200992 A JP H11200992A JP 10283178 A JP10283178 A JP 10283178A JP 28317898 A JP28317898 A JP 28317898A JP H11200992 A JPH11200992 A JP H11200992A
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passage
valve
fuel injection
insert
injection device
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JP10283178A
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David E Martin
イー． マーティン デヴィッド
James J Streicher
ジェイ． ストレイチャー ジェイムズ
Clifford J Rebello
ジェイ． リベロ クリフォード
Prabhakar Ramalingham
ラマリンガン プラブハカー
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ZF International UK Ltd
Caterpillar Inc
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Lucas Industries Ltd
Caterpillar Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射装置の高圧分岐通路における構造的
破損を低減すること。 【解決手段】 この燃料噴射装置２０は、その中に挿入
物１１０を収容した挿入物用凹所１０８を備えており、
この挿入物１１０の対向面１１２は上記挿入物用凹所１
０８の基礎面１０６に対向し、且つ、高圧燃料通路１０
９とバルブボア１１８とを連通する通路を構成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に燃料噴射
装置に関する。より詳細には、高圧流体を案内する通路
を有する燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】燃料
噴射装置は今日多くのエンジンに使用されている。たと
えば、トラックやオフハイウエイ用車両のディーゼルエ
ンジンに使用されている。最近のエンジン排出物低減の
努力は、他の何よりもシリンダ内の空気−燃料混合物を
一層完全燃焼させることに焦点を合わせている。これ
は、燃料噴射装置内の燃料を非常にハイレベルに圧縮す
ることにより、たとえば２０７ＭＰａ（メガパスカル）
すなわち３００００ｐｓｉ（ポンド／インチの２乗）に
まで圧縮することによって促進される。この高圧による
構造的破損を避けるために、燃料噴射装置内の通路は注
意深く設計しなければならない。分岐通路には、そこに
付加される可能性のあるフープ応力による特殊な問題が
生じうる。それによって疲労破壊の危険性がさらに増加
する。
【０００３】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものである。
【０００４】なお、ある種の噴射装置は高圧逃がし弁と
直接作動逆止弁（ＤＯＣ）とからなる弁機構を利用して
おり、上記逃がし弁は、冷却のために噴射装置を経由し
て燃料を循環させ、噴射圧力を制御し、またカムシャフ
ト上の噴射プランジャーによる噴射後の背圧を下げるた
めに作動する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】燃料噴射装置は付加的な
フープ応力の発生を回避する分岐通路を形成する挿入物
を有している。この挿入物はさらに逃がし弁のための弁
座をも形成している。
【０００６】さらに詳細に述べれば、本発明の一態様に
よれば、燃料噴射装置は凹所の基礎面に至る第一の通路
を有する部材を備えている。また、上記凹所内にボディ
が配設されており、このボディが、上記基礎面と対向し
且つ該基礎面から第二の通路を構成する間隔をおいた対
向面を有しており、この第二の通路が、高圧の上記第一
の通路と第三の通路とを連通するように位置されてい
る。
【０００７】上記ボディが、上記第二の通路を通して第
一の通路と連通する第四の通路を有しているのが好まし
い。
【０００８】上記第三の通路が上記ボディ内のバルブボ
アを構成できる。
【０００９】さらに、上記部材内に、ガイドボアが上記
バルブボアと同一線上に配設され、該ガイドボアが上記
第二の通路によって第一の通路と連通するように位置さ
れているのが好ましい。
【００１０】また、上記第一の通路がバルブボアの中心
軸からある半径方向距離の位置に配設されており、上記
対向面がバルブボアの中心軸に実質的に一致する中心軸
と上記ある半径方向距離より大きい半径方向広がりとを
有していてもよい。
【００１１】加えて、上記ボディが上記対向面の半径よ
り大きい半径を有しているのが好ましい。また、上記部
材が胴部材を有しており、上記ボディが弁座を有する挿
入物を備えており、該弁座に係合しうる逃がし弁が上記
第三の通路内に配設されているのが好ましい。
【００１２】また、上記第三の通路と上記挿入物とが正
面視で円形を呈し、上記第三の通路が上記挿入物の中央
に配設されていてもよい。
【００１３】さらに、上記対向面が第一の半径方向の広
がりを有しており、上記ボディ内に上記第一の半径方向
の広がりより小さい第二の半径方向の距離の位置に配設
された第四の通路が配設されているのが好ましい。
【００１４】本発明の他の態様によれば、燃料噴射装置
が、挿入物用凹所と該挿入物用凹所に連通する第一の通
路とを有する胴部材と、上記第一の通路に連通する第二
の通路並びに弁座を構成する面および上記第二の通路双
方に連通するバルブボアを有して上記挿入物用凹所内に
配設された挿入物とを備えている。そして、弁部材が、
上記バルブボア内に配設され且つシール面を有してお
り、また、弁部材が、上記弁座にシール面がシール状態
で係合する位置に、移動しうるようにされている。
【００１５】本発明のさらに他の態様によれば、燃料噴
射装置が、基礎面によって画された挿入物用凹所、この
挿入物用凹所に連通する端部を有する第一の通路、およ
び、この第一の通路から間隔をおいたガイドボアを有す
る胴部材を有している。このガイドボアは上記バルブボ
アと連通するとともにこれと同軸状にされている。ま
た、挿入物が上記挿入物用凹所内に配設され且つ基礎面
とで第二の通路を形成している。さらに、この挿入物は
第二の通路を通して第一の通路に連通するバルブボアと
弁座を構成する面とを有している。弁部材が、上記バル
ブボア内に配設されているとともにシール面を有し、そ
して上記シール面が弁座から離れた開位置と、シール面
が弁座とシール状態で係合する閉位置との間を移動し得
るようにされている。
【００１６】本発明の他の特徴および利点は、付属のク
レームと図面とに関連した以下の詳細な説明から当業者
にとって明らかになろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１には、直接噴射ディーゼル・
サイクルの往復動内燃機関に適用された燃料システム１
０の部分が示されている。しかし、本発明は、ロータリ
ーエンジンまたは改良されたサイクルのエンジンのよう
な他のタイプのエンジンにも適用可能であり、またその
エンジンは、燃焼室またはシリンダーを１個またはそれ
以上有しうるものである。このエンジンは、少なくとも
一個のシリンダーヘッドを有し、各シリンダ・ヘッド
は、１本またはそれ以上の噴射装置ボアを有しており、
この噴射装置ボアには本発明の燃料噴射装置２０が収容
される。
【００１８】燃料システム１０は、さらに、各燃料噴射
装置２０に燃料を供給するための燃料供給装置２２と、
各燃料噴射装置２０において燃料を加圧せしめるための
加圧装置２４と、電子的に各燃料噴射装置２０を制御す
るための電子制御装置２６とを備えている。
【００１９】上記燃料供給装置２２は、燃料タンク２
８、燃料タンク２８と燃料噴射装置２０とを連通するよ
うに配設された燃料供給通路３０、比較的低圧の燃料移
送ポンプ３２、一個またはそれ以上のフィルター３４、
および燃料噴射装置２０と燃料タンク２８とを連通する
ように配設された燃料ドレン通路３６を備えているのが
好ましい。所望により、燃料噴射装置２０と上記通路３
０、３６のうちの何れか一方または双方と連通しうるよ
うに、燃料通路をエンジンの頂部に配設できる。
【００２０】上記加圧装置２４を、あらゆる機械的作動
させうる装置または油圧作動させうる装置とすることが
できる。本実施形態では、燃料噴射装置２０と連動する
タペットおよびプランジャー組立体５０は、エンジンで
駆動されるカムシャフト５４のカム突出部５２により間
接的または直接的に機械的に作動させられる。本実施形
態では、このカム突出部５２はピボット運動するロッカ
ーアーム組立体６４を駆動し、この組立体６４はタペッ
トとプランジャー組立体５０を往復運動させる。代案と
して、押し棒（図示されていない）をカム突出部５２と
ロッカーアーム組立体６４との間に配置することができ
る。
【００２１】上記電子制御装置２６は、（１）燃料噴射
タイミング、（２）噴射サイクルの間の全燃料噴射量、
（３）燃料噴射圧力、（４）各噴射サイクルの間の個別
の噴射区分(injection segments)の数、（５）噴射区分
同士の間の時間間隔、および（６）各噴射サイクルの各
噴射区分の間に送り込まれる燃料量、を制御する電子制
御モジュール（ＥＣＭ）６６を備えるのが好ましい。
【００２２】各燃料噴射装置２０は、高圧レベル（例え
ば２０７ＭＰａ(３００００ｐｓｉ)）への燃料加圧およ
び対応するシリンダへの加圧燃料の噴射のための単独の
ハウジングを有する噴射ユニットであることが好まし
い。ユニット化された燃料噴射装置２０として示されて
いるが、代案として、燃料噴射装置を、燃料噴射部分が
燃料加圧装置から分離した、すなわち、単位機能化（モ
ジュラー化）された構造とすることもできる。
【００２３】図２に示すように、各燃料噴射装置２０は
プランジャーボア８２から通路８４へ連通する高圧燃料
通路８０を備えている。その中に逃がし弁ポペット９０
が配設されている逃がし弁のボア８８と連通するように
分岐通路８６が燃料通路８０に配設されている。燃料噴
射装置２０の作動中、高圧燃料が上記分岐通路８６を通
って逃がし弁ボア８８に送られる。流体圧力は分岐通路
８６および逃がし弁のボア８８の壁に力を及ぼすことに
なり、それはこれらの壁を放射状に押し広げようとし、
その結果そこにフープ応力が生ずる。この効果は特に分
岐通路８６と逃がし弁のボア８８との交点においてまた
はその近傍において顕著であり、そこでは引っ張り応力
の大きさが増し、構造的疲労および破損を引き起こす。
【００２４】図３には本発明を具体化するために燃料噴
射装置２０に加えた改変が示されている。筒状を呈した
部材（胴部材）１００は、プランジャー用凹所１０４か
ら挿入物用凹所１０８の基礎面１０６まで至る第一の高
圧燃料通路（特許請求の範囲でいう第一の通路に該当す
る）１０２を含んでおり、この挿入物はその正面視が円
形を呈している（すなわち、図３における軸方向に見た
いわば平面視である）。さらなる高圧燃料通路１０９を
プランジャー用凹所１０４から挿入物用凹所１０８まで
至るように設けることができる。挿入物（特許請求の範
囲でいうボディに該当する）１１０は挿入物用凹所１０
８と相補的形状を呈し、且つ、この凹所１０８の半径よ
り若干大きい外径を有しており、挿入物用凹所１０８を
形成する壁に締まりばめとなるように圧入されるか、ま
たは、他の方法で固着される。挿入物１１０は、上記基
礎面１０６と対向し且つ基礎面１０６との間で通路（特
許請求の範囲でいう第二の通路に該当する）１１４を構
成する間隔をおいた対向面１１２を有しており、この通
路１１４は正面視でスロット状または他の好適な形状を
呈し、且つ、中心軸１１６を中心として半径方向に拡大
している。また、上記第一の通路は中心軸１１６からあ
る半径方向距離の位置に配設されて、上記対向面１１２
の半径は上記ある半径方向距離より大きくされているの
が好ましい。
【００２５】バルブボア（特許請求の範囲でいう第三の
通路に該当する）１１８によって構成される通路は中心
軸１１６に一致した挿入物１１０内に形成されている。
挿入物１１０は弁座１２４を構成する壁１２０を有して
いる。バルブボア１１８と一致し且つ同等の寸法のガイ
ドボア１２２が上記胴部材１００内に形成されている。
バルブボア１１８とガイドボア１２２とは正面視で円形
を呈し、逃がし弁ポペット９０の形態の弁部材はバルブ
ボア１１８内に配設されてガイドボア１２２内に延びて
いる。逃がし弁ポペット９０は、該ポペット９０が弁座
１２４から間隔をおいた開位置と、ポペット９０が弁座
１２４にシール状態で着座した閉位置との間を移動可能
にされている。
【００２６】さらなる通路（特許請求の範囲でいう第四
の通路に該当する）１４０が、挿入物１１０内における
上記対向面１１２の半径より小さい半径方向距離の位置
に形成されている。この半径方向距離は、中心軸１１６
からの上記第一の通路１０２の半径方向距離と同じでも
異なっていてもよい。さらに、この通路１４０は上記第
一の通路１０２または他の通路１０９と同一線に合わせ
てもよく、または、対向面１１２が正面視でスロット状
以外の形状にされているならそれら通路１０２、１０９
と角度的に相違させてもよい。
【００２７】バルブボア１１８とバルブガイドボア１２
２と弁座面１２４とは、挿入物１１０が上記挿入物用凹
所１０８内に挿入された後に研磨によって仕上げられ
る。
【００２８】そして胴部材１００が燃料噴射装置２０の
他の部品とともに組み込まれる。
【００２９】図３を見れば明らかなように、通路１１４
は高圧燃料通路１０２、１４０およびボア１１８、１２
２と連通しており、それにより、従来この目的を達成す
るために必要とされていたドリル孔が不要となる。この
通路１１４では、従来の分岐する通路によって生じるレ
ベルの応力は生じず、したがって構造的劣化の範囲を最
小限にとどめることができる。
【００３０】本発明の多くの改変や他の実施形態が前述
内容から当業者にとって明らかとなろう。したがって、
この記述は一例として解釈されるべきであり、本発明の
最良の異実施形態を当業者に開示することを目的とした
ものである。構造および／または作用の詳細は、本発明
の神髄から実質的に離れることなく変化させてもよく、
付加請求の範囲内での全ての変形の独占的実施が留保さ
れている。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、燃料噴射装置の高圧分
岐通路における構造的破損を低減することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】カムシャフトとロッカーアーム、および移送ポ
ンプと燃料噴射装置とを制御するための駆動回路のブロ
ック図とともに示している本発明の燃料噴射装置の正面
図である。
【図２】図１の燃料噴射装置の断面図である。
【図３】図２の燃料噴射装置の改造された部分を拡大し
て示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０・・・・燃料システム ２０・・・・燃料噴射装置 ３０・・・・燃料供給通路 ３６・・・・燃料ドレン通路 ５０・・・・プランジャー組立体 ５２・・・・カム突出部 ５４・・・・カムシャフト ６４・・・・ロッカーアーム組立体 ８０・・・・高圧燃料通路 ８２・・・・プランジャーボア ８４・・・・通路 ８６・・・・分岐通路 ８８・・・・逃がし弁のボア ９０・・・・逃がし弁ポペット １００・・・・胴部材 １０４・・・・プランジャー用凹所 １０６・・・・基礎面 １０８・・・・挿入物用凹所 １０９・・・・高圧燃料通路 １１０・・・・挿入物 １１２・・・・対向面 １１４・・・・通路 １１６・・・・中心軸 １１８・・・・バルブボア １２２・・・・ガイドボア １２４・・・・弁座 １４０・・・・通路
フロントページの続き (71)出願人 598141143 ルーカス インダストリーズ パブリック リミテッド カンパニー イギリス ビー90 ４エルエー ダブリュ イー ソウリイハル ストラットフォード ロード （番地なし) (72)発明者 デヴィッド イー． マーティン アメリカ合衆国 61761 イリノイ ノー マル オレイリー コート 1411 (72)発明者 ジェイムズ ジェイ． ストレイチャー アメリカ合衆国 61764−1506 イリノイ ポンティアック アパッチ ドライブ 1302 (72)発明者 クリフォード ジェイ． リベロ アメリカ合衆国 61761 イリノイ ノー マル アダム ドライブ 1504 (72)発明者 プラブハカー ラマリンガン アメリカ合衆国 61761 イリノイ ノー マル アパートメント シー307 エヌ. リンデン ストリート 2000

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凹所の基礎面に至る第一の通路を有する
    部材と、上記凹所内に配設されたボディとを有してお
    り、 該ボディが、上記基礎面と対向し且つ該基礎面から第二
    の通路を構成する間隔をおいた対向面を有しており、こ
    の第二の通路が、上記第一の通路と第三の通路とを連通
    するように位置されてなる燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 上記ボディが、上記第二の通路を通して
    第一の通路と連通する第四の通路を有してなる請求項１
    記載の燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 上記第三の通路が上記ボディ内のバルブ
    ボアを有してなる請求項１記載の燃料噴射装置。
  4. 【請求項４】 上記部材内に、上記バルブボアと同一線
    上にあるガイドボアをさらに有しており、該ガイドボア
    が上記第二の通路によって第一の通路と連通するように
    位置されてなる請求項３記載の燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 上記第一の通路がバルブボアの中心軸か
    らある半径方向距離の位置に配設されており、上記対向
    面がバルブボアの中心軸に実質的に一致する中心軸と上
    記ある半径方向距離より大きい半径方向広がりとを有し
    てなる請求項４記載の燃料噴射装置。
  6. 【請求項６】 ボディが、上記凹所を形成する壁に締ま
    りばめされてなる請求項５記載の燃料噴射装置。
  7. 【請求項７】 上記部材が胴部材を有しており、上記ボ
    ディが弁座を有する挿入物を備えており、該弁座に係合
    しうる逃がし弁が上記第三の通路内に配設されてなる請
    求項１記載の燃料噴射装置。
  8. 【請求項８】 上記第三の通路と上記挿入物とが正面視
    で円形を呈してなる請求項７記載の燃料噴射装置。
  9. 【請求項９】 上記第三の通路が上記挿入物の中央に配
    設されてなる請求項８記載の燃料噴射装置。
  10. 【請求項１０】 上記対向面が第一の半径方向の広がり
    を有しており、上記ボディ内に上記第一の半径方向の広
    がりより小さい第二の半径方向の距離の位置に配設され
    た第四の通路をさらに含んでなる請求項９記載の燃料噴
    射装置。
  11. 【請求項１１】 挿入物用凹所と該挿入物用凹所に連通
    する第一の通路とを有する胴部材と、 上記第一の通路に連通する第二の通路と弁座を構成する
    面および上記第二の通路双方に連通するバルブボアとを
    有し、上記挿入物用凹所内に配設された挿入物と、 上記バルブボア内に配設され、シール面を有し、このシ
    ール面が上記弁座にシール状態で係合する位置に移動し
    うる弁部材とを備えてなる燃料噴射装置。
  12. 【請求項１２】 上記胴部材が、上記第一の通路から間
    隔をおいたガイドボアをさらに有しており、該ガイドボ
    アが第二の通路および上記バルブボア双方に連通してな
    る請求項１１記載の燃料噴射装置。
  13. 【請求項１３】 上記ガイドボアが上記バルブボアと同
    軸状にされてなる請求項１２記載の燃料噴射装置。
  14. 【請求項１４】 上記バルブボアおよび挿入物がともに
    平面視で円形を呈してなる請求項１１記載の燃料噴射装
    置。
  15. 【請求項１５】 上記バルブボアが上記挿入物の中央に
    配置されてなる請求項１４記載の燃料噴射装置。
  16. 【請求項１６】 上記第一の通路がバルブボアの中心軸
    からある半径方向距離の位置に配設されており、上記第
    二の通路が、バルブボアの中心軸に実質的に一致する中
    心軸を有し且つ上記ある半径方向距離より大きい半径方
    向広がりを有してなる請求項１１記載の燃料噴射装置。
  17. 【請求項１７】 上記挿入物の内部に、上記第一の通路
    に連通する他の通路をさらに備えてなる請求項１６記載
    の燃料噴射装置。
  18. 【請求項１８】 基礎面によって画された挿入物用凹
    所、この挿入物用凹所に連通する端部を有する第一の通
    路、および、この第一の通路から間隔をおいたガイドボ
    アを有する胴部材と、 上記挿入物用凹所内に配設され且つ基礎面とで第二の通
    路を形成し、さらに、第二の通路を通して第一の通路に
    連通するバルブボアと弁座を構成する面とを有する挿入
    物と、 上記バルブボア内に配設されているとともに、シール面
    を有し、そして上記シール面が弁座から離れた開位置
    と、シール面が弁座とシール状態で係合する閉位置との
    間を移動し得るようにされている弁部材とを備えてお
    り、 上記ガイドボアが上記バルブボアと連通するとともにこ
    れと同軸状にされてなる燃料噴射装置。
  19. 【請求項１９】 上記挿入物用凹所と挿入物とが正面視
    で円形にされてなる請求項１８記載の燃料噴射装置。
  20. 【請求項２０】 上記バルブボアが上記挿入物の中央部
    に配設されてなる請求項１９記載の燃料噴射装置。
  21. 【請求項２１】 上記第一の通路がバルブボアの中心軸
    からある半径方向距離の位置に配設されており、上記挿
    入物が、バルブボアの中心軸に実質的に一致する中心軸
    と上記ある半径方向距離より大きい半径とを有し、且
    つ、正面視で円形を呈してなる請求項２０記載の燃料噴
    射装置。
  22. 【請求項２２】 上記バルブボアとガイドボアとが実質
    的に上記挿入物の中心軸と同軸にされてなる請求項２１
    記載の燃料噴射装置。
  23. 【請求項２３】 上記挿入物が、バルブボアの中心軸か
    らある半径方向距離の位置に配設された通路をさらに有
    してなる請求項２１記載の燃料噴射装置。
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