JPH11210593A - 同軸の平坦シート・ポペット弁を用いた燃料噴射装置 - Google Patents
同軸の平坦シート・ポペット弁を用いた燃料噴射装置Info
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- JPH11210593A JPH11210593A JP10306847A JP30684798A JPH11210593A JP H11210593 A JPH11210593 A JP H11210593A JP 10306847 A JP10306847 A JP 10306847A JP 30684798 A JP30684798 A JP 30684798A JP H11210593 A JPH11210593 A JP H11210593A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で製造及ぶ組立が容易な燃料噴射装置を
提供すること。 【解決手段】 燃料噴射装置(20)が、その中心軸上に第
１及び第２平坦シート・ポペット弁(80、88)を有し、各
弁(80、88)が、閉止弁(84)の第１端側経路(178)及び第
２端側経路(224)に作用する流体圧を制御して、付属す
るエンジン・シリンダへの燃料噴射を制御する。
提供すること。 【解決手段】 燃料噴射装置(20)が、その中心軸上に第
１及び第２平坦シート・ポペット弁(80、88)を有し、各
弁(80、88)が、閉止弁(84)の第１端側経路(178)及び第
２端側経路(224)に作用する流体圧を制御して、付属す
るエンジン・シリンダへの燃料噴射を制御する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射装置、詳
しくは、同軸に配置した２つの平滑シート・ポペット弁
を用いた燃料噴射装置に関する。
しくは、同軸に配置した２つの平滑シート・ポペット弁
を用いた燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】燃料噴
射エンジンには燃料噴射装置が使用され、燃料噴射装置
によって定量調整された燃料が、エンジン・サイクル毎
に各エンジン・シリンダに供給される。従来の燃料噴射
装置は、機械作動型または油圧作動型である。最近では
電子制御型の燃料噴射装置が開発されている。機械駆動
電子制御型のユニット噴射装置では燃料が移送ポンプに
よって噴射装置に送られる。噴射装置にはポンプで送ら
れた燃料を高圧に加圧するために、カム駆動ロッカー・
アームで作動するプランジャを備えている。噴射装置本
体の外部又は内部に設けられた電気駆動機構が作動し
て、付属するエンジン・シリンダに燃料を供給する。
射エンジンには燃料噴射装置が使用され、燃料噴射装置
によって定量調整された燃料が、エンジン・サイクル毎
に各エンジン・シリンダに供給される。従来の燃料噴射
装置は、機械作動型または油圧作動型である。最近では
電子制御型の燃料噴射装置が開発されている。機械駆動
電子制御型のユニット噴射装置では燃料が移送ポンプに
よって噴射装置に送られる。噴射装置にはポンプで送ら
れた燃料を高圧に加圧するために、カム駆動ロッカー・
アームで作動するプランジャを備えている。噴射装置本
体の外部又は内部に設けられた電気駆動機構が作動し
て、付属するエンジン・シリンダに燃料を供給する。
【０００３】従来の燃料噴射装置の構造では、弁機構を
駆動するソレノイドを収容した中央空間の外側に高圧の
燃料経路が設けられている。これらの燃料経路は噴射装
置の外面に近い位置を通る交差したドリル孔として形成
されている。ドリル孔形成後、孔の一部をプラグで閉鎖
しなければならない。これらの孔及びプラグは極めて高
い圧力を受けるため、慎重な設計が必要で、複雑化して
コストアップの要因となっている。
駆動するソレノイドを収容した中央空間の外側に高圧の
燃料経路が設けられている。これらの燃料経路は噴射装
置の外面に近い位置を通る交差したドリル孔として形成
されている。ドリル孔形成後、孔の一部をプラグで閉鎖
しなければならない。これらの孔及びプラグは極めて高
い圧力を受けるため、慎重な設計が必要で、複雑化して
コストアップの要因となっている。
【０００４】また高圧経路がソレノイドの外側に位置す
るために、当然ソレノイドの寸法が制限を受け得られる
ソレノイド力が制限される。
るために、当然ソレノイドの寸法が制限を受け得られる
ソレノイド力が制限される。
【０００５】さらに、従来の形式の燃料噴射装置では、
直接作動逆止弁を使用しているため、適切な作動が行わ
れるには、上部及び下部弁シートの軸心を合わせるため
の正確な位置調整が必要となる。そのため製造及び組立
の許容誤差が厳しくなって、さらにコストが増加する。
直接作動逆止弁を使用しているため、適切な作動が行わ
れるには、上部及び下部弁シートの軸心を合わせるため
の正確な位置調整が必要となる。そのため製造及び組立
の許容誤差が厳しくなって、さらにコストが増加する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料噴射装置
は、その中心軸と実質的に合致する高圧燃料経路を有し
ている。
は、その中心軸と実質的に合致する高圧燃料経路を有し
ている。
【０００７】詳しくは、本発明の一実施形態では、燃料
噴射装置に、中心軸を有する噴射装置ケース、プランジ
ャ孔、及び、プランジャ孔に連通し上記中心軸と実質的
に一致する位置に開口を有するプランジャ経路が設けら
れている。中心管状体は、第１端部と第２端部を有し、
第１端部と第２端部の間に中心経路が形成されている。
弁空間に設けられた第１弁は、上記中心管状体の第１端
部を囲み、上記中心経路がプランジャ経路と連通する開
放位置と、上記中心経路が弁空間と連通する閉鎖位置の
間を移動する。中心管状体の第２端部は第２弁を形成す
る端部を有し、閉鎖弁の第１端側経路と第２端側経路が
互いに連通する第１位置と、第１端側経路が第２端側経
路から遮断される第２位置との間を移動する。第１弁及
び第２弁を移動させるためにアクチュエータが設けられ
ている。
噴射装置に、中心軸を有する噴射装置ケース、プランジ
ャ孔、及び、プランジャ孔に連通し上記中心軸と実質的
に一致する位置に開口を有するプランジャ経路が設けら
れている。中心管状体は、第１端部と第２端部を有し、
第１端部と第２端部の間に中心経路が形成されている。
弁空間に設けられた第１弁は、上記中心管状体の第１端
部を囲み、上記中心経路がプランジャ経路と連通する開
放位置と、上記中心経路が弁空間と連通する閉鎖位置の
間を移動する。中心管状体の第２端部は第２弁を形成す
る端部を有し、閉鎖弁の第１端側経路と第２端側経路が
互いに連通する第１位置と、第１端側経路が第２端側経
路から遮断される第２位置との間を移動する。第１弁及
び第２弁を移動させるためにアクチュエータが設けられ
ている。
【０００８】第１弁及び第２弁は、平坦シート・ポペッ
ト弁であることが望ましい。又、第２弁が第２位置に来
たとき、閉鎖弁の第２端側経路がドレン経路と連通する
ことが望ましい。
ト弁であることが望ましい。又、第２弁が第２位置に来
たとき、閉鎖弁の第２端側経路がドレン経路と連通する
ことが望ましい。
【０００９】さらに、好ましい形態として、アクチュエ
ータが、それぞれ第１弁及び第２弁に接続した第１及び
第２鉄心を有するソレノイドその他の電気アクチュエー
タであることが望ましい。
ータが、それぞれ第１弁及び第２弁に接続した第１及び
第２鉄心を有するソレノイドその他の電気アクチュエー
タであることが望ましい。
【００１０】第１弁は第１弁バネによって開放位置の方
向に付勢され、第２弁は第２弁バネによって第１位置の
方向に付勢されていることが望ましい。第１弁バネは第
１バネ力を発生し、第２弁バネは第１バネ力より大きな
第２バネ力を発生する。
向に付勢され、第２弁は第２弁バネによって第１位置の
方向に付勢されていることが望ましい。第１弁バネは第
１バネ力を発生し、第２弁バネは第１バネ力より大きな
第２バネ力を発生する。
【００１１】本発明の別の形態では、燃料噴射装置が、
中心軸を有する噴射装置ケースと、この中心軸と実質的
に合致し、燃料を第１端部から第２端部に導く中心経路
を有している。第１平坦シート・ポペット弁が中心経路
の第１端部を囲っている。中心経路の第２端部を囲む部
分に、第２平坦シート・ポペット弁を形成している。第
１弁及び第２平坦シート・ポペット弁を移動させるため
のアクチュエータが設けられている。
中心軸を有する噴射装置ケースと、この中心軸と実質的
に合致し、燃料を第１端部から第２端部に導く中心経路
を有している。第１平坦シート・ポペット弁が中心経路
の第１端部を囲っている。中心経路の第２端部を囲む部
分に、第２平坦シート・ポペット弁を形成している。第
１弁及び第２平坦シート・ポペット弁を移動させるため
のアクチュエータが設けられている。
【００１２】本発明のさらに別の形態では、燃料噴射装
置が、中心軸を有する噴射装置ケースと、中心軸に実質
的に合致するプランジャ経路を有している。中心管状体
には、中心軸と実質的に合致し、第１端部から第２端部
に燃料を導く中心燃料経路が形成されている。弁空間に
設けられ中心管状体の第１端部を囲む第１平坦シート・
ポペット弁が開放位置と閉鎖位置の間を移動し、開放位
置に来たとき、弁空間がプランジャ経路及び中心経路に
連通する。第１平坦シート・ポペット弁が閉鎖位置に来
たとき、中心経路がプランジャ経路と連通し、弁空間か
ら隔離される。第１弁バネが第１平坦シート・ポペット
弁を開放位置の方向に付勢する。さらに、閉鎖弁の第１
端側経路及び第２端側経路が、それぞれ閉鎖弁集合体の
第１端部及び第２端部に接続している。中心管状体の第
２端部には、第１位置と第２位置との間を移動する第２
平坦シート・ポペット弁を形成する部分が含まれてお
り、第２平坦シート・ポペット弁が第１位置に来たと
き、中心経路が閉鎖弁の第１端側経路と第２端側経路と
に連通する。第２平坦シート・ポペット弁が第２位置に
来たとき、中心経路が第１端側経路と連通し、第２端側
経路がドレン経路と連通して中心経路から隔離される。
第２弁バネが第２平坦シート・ポペット弁を第１位置の
方向に付勢する第２バネ力を発生し、第２バネ力は第１
バネ力より大きな値である。ソレノイド・コイルと、第
１及び第２平坦シート・ポペット弁にそれぞれ接続され
た第１鉄心及び第２鉄心を有するソレノイドが設けら
れ、ソレノイド・コイルは、第１及び第２電流波形部分
によって、第１及び第２平坦シート・ポペット弁を順番
に移動させる。
置が、中心軸を有する噴射装置ケースと、中心軸に実質
的に合致するプランジャ経路を有している。中心管状体
には、中心軸と実質的に合致し、第１端部から第２端部
に燃料を導く中心燃料経路が形成されている。弁空間に
設けられ中心管状体の第１端部を囲む第１平坦シート・
ポペット弁が開放位置と閉鎖位置の間を移動し、開放位
置に来たとき、弁空間がプランジャ経路及び中心経路に
連通する。第１平坦シート・ポペット弁が閉鎖位置に来
たとき、中心経路がプランジャ経路と連通し、弁空間か
ら隔離される。第１弁バネが第１平坦シート・ポペット
弁を開放位置の方向に付勢する。さらに、閉鎖弁の第１
端側経路及び第２端側経路が、それぞれ閉鎖弁集合体の
第１端部及び第２端部に接続している。中心管状体の第
２端部には、第１位置と第２位置との間を移動する第２
平坦シート・ポペット弁を形成する部分が含まれてお
り、第２平坦シート・ポペット弁が第１位置に来たと
き、中心経路が閉鎖弁の第１端側経路と第２端側経路と
に連通する。第２平坦シート・ポペット弁が第２位置に
来たとき、中心経路が第１端側経路と連通し、第２端側
経路がドレン経路と連通して中心経路から隔離される。
第２弁バネが第２平坦シート・ポペット弁を第１位置の
方向に付勢する第２バネ力を発生し、第２バネ力は第１
バネ力より大きな値である。ソレノイド・コイルと、第
１及び第２平坦シート・ポペット弁にそれぞれ接続され
た第１鉄心及び第２鉄心を有するソレノイドが設けら
れ、ソレノイド・コイルは、第１及び第２電流波形部分
によって、第１及び第２平坦シート・ポペット弁を順番
に移動させる。
【００１３】本発明によると、高い圧力を受ける交差孔
やプラグが不要であるためシート面の位置調整の問題が
解消される。部品数と製作工数が低減し、より大径のソ
レノイドを収容するスペースが確保され、より大きなソ
レノイド力が得られる。さらに、外部配線の接続器具な
ど、他の部品を収容するためのより大きなスペースが確
保される。
やプラグが不要であるためシート面の位置調整の問題が
解消される。部品数と製作工数が低減し、より大径のソ
レノイドを収容するスペースが確保され、より大きなソ
レノイド力が得られる。さらに、外部配線の接続器具な
ど、他の部品を収容するためのより大きなスペースが確
保される。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１には、直接噴射ディーゼル・
サイクル往復動エンジンに適用する燃料系統１０の一部
を示す。しかし本発明はロータリー・エンジンや改良サ
イクル・エンジンなど、少なくとも１つの燃料室又はシ
リンダを有する別の形式のエンジンにも適用可能であ
る。エンジンは少なくとも１つのシリンダ・ヘッドを備
えており、各ヘッドには本発明の噴射装置２０を装着す
るための、１個又は分離した複数の装着孔が設けられて
いる。
サイクル往復動エンジンに適用する燃料系統１０の一部
を示す。しかし本発明はロータリー・エンジンや改良サ
イクル・エンジンなど、少なくとも１つの燃料室又はシ
リンダを有する別の形式のエンジンにも適用可能であ
る。エンジンは少なくとも１つのシリンダ・ヘッドを備
えており、各ヘッドには本発明の噴射装置２０を装着す
るための、１個又は分離した複数の装着孔が設けられて
いる。
【００１５】燃料系統１０には、さらに各噴射装置２０
に燃料を供給する燃料供給装置２２、噴射装置２０で燃
料を加圧する燃料加圧装置２４、及び各噴射装置２０を
電子制御する制御装置２６が設けられている。
に燃料を供給する燃料供給装置２２、噴射装置２０で燃
料を加圧する燃料加圧装置２４、及び各噴射装置２０を
電子制御する制御装置２６が設けられている。
【００１６】燃料供給装置２２は、燃料タンク２８、燃
料タンクと噴射装置２０を連通する燃料供給経路３０、
比較的低揚程の燃料移送ポンプ３２、１個又は複数個の
燃料フィルタ３４、及び噴射装置２０と燃料タンク２８
に連通する燃料ドレン経路３６が設けられていることが
望ましい。必要なら燃料噴射装置２０と、経路３０及び
３６の一方又は双方と連通する燃料系路をエンジンの頂
部に設けることもできる。
料タンクと噴射装置２０を連通する燃料供給経路３０、
比較的低揚程の燃料移送ポンプ３２、１個又は複数個の
燃料フィルタ３４、及び噴射装置２０と燃料タンク２８
に連通する燃料ドレン経路３６が設けられていることが
望ましい。必要なら燃料噴射装置２０と、経路３０及び
３６の一方又は双方と連通する燃料系路をエンジンの頂
部に設けることもできる。
【００１７】燃料加圧装置２４は、機械作動式であって
も油圧作動式であってもよい。本実施形態では、噴射装
置２０に付属するタペット・プランジャ組立体５０が、
エンジン駆動のカム軸５４のカム面５２によって機械的
に間接又は直接駆動される。カム面５２が揺動するロッ
カー・アーム組立体６４を駆動し、これによりプランジ
ャ組立体６４を往復動させる。なおカム面５２とロッカ
ー・アーム組立体６４の間にプッシュ・ロッド（図示省
略）を介在させることもできる。
も油圧作動式であってもよい。本実施形態では、噴射装
置２０に付属するタペット・プランジャ組立体５０が、
エンジン駆動のカム軸５４のカム面５２によって機械的
に間接又は直接駆動される。カム面５２が揺動するロッ
カー・アーム組立体６４を駆動し、これによりプランジ
ャ組立体６４を往復動させる。なおカム面５２とロッカ
ー・アーム組立体６４の間にプッシュ・ロッド（図示省
略）を介在させることもできる。
【００１８】電子制御装置２６には、（１）燃料噴射の
タイミング、（２）噴射サイクル中の全燃料噴射量、
（３）燃料噴射圧力、（４）噴射サイクル中の独立した
噴射期間の数、（５）噴射期間の時間間隔、及び（６）
各噴射サイクル中の各噴射期間における燃料噴射量を制
御する電子制御モジュール（ＥＣＭ）６６が設けられて
いることが望ましい。
タイミング、（２）噴射サイクル中の全燃料噴射量、
（３）燃料噴射圧力、（４）噴射サイクル中の独立した
噴射期間の数、（５）噴射期間の時間間隔、及び（６）
各噴射サイクル中の各噴射期間における燃料噴射量を制
御する電子制御モジュール（ＥＣＭ）６６が設けられて
いることが望ましい。
【００１９】各噴射装置２０は、燃料を高圧（例えば、
２０７ＭＰａ（３０，０００p.s.i.）で加圧すると共
に、加圧した燃料を付属のシリンダに噴射する装置を１
つのハウジングに内蔵したユニット型噴射装置であるこ
とが望ましい。本実施形態ではユニット型噴射装置２０
を示すが、分離した燃料噴射装置を燃料加圧装置を内蔵
するモジュール型噴射装置であってもよい。
２０７ＭＰａ（３０，０００p.s.i.）で加圧すると共
に、加圧した燃料を付属のシリンダに噴射する装置を１
つのハウジングに内蔵したユニット型噴射装置であるこ
とが望ましい。本実施形態ではユニット型噴射装置２０
を示すが、分離した燃料噴射装置を燃料加圧装置を内蔵
するモジュール型噴射装置であってもよい。
【００２０】次に図２及び図３に示すように、噴射装置
２０には、ケース７４、ノズル部７６、電気アクチュエ
ータ７８、逃がし弁８０、逃がし弁バネ８１、プランジ
ャ孔８３内に配置されたプランジャ８２、閉止弁８４、
閉止弁８４と共に閉止弁集合体を構成する閉止弁ピスト
ン８７を囲む閉止弁バネ８６、直接作動逆止（ＤＯＣ）
弁８８及びＤＯＣバネ９０が設けられている。逃がし弁
バネ８１は圧縮時に第１バネ力を発生し、ＤＯＣバネ９
０は圧縮時に第１バネ力より大きな第２バネ力を発生す
ることが望ましい。
２０には、ケース７４、ノズル部７６、電気アクチュエ
ータ７８、逃がし弁８０、逃がし弁バネ８１、プランジ
ャ孔８３内に配置されたプランジャ８２、閉止弁８４、
閉止弁８４と共に閉止弁集合体を構成する閉止弁ピスト
ン８７を囲む閉止弁バネ８６、直接作動逆止（ＤＯＣ）
弁８８及びＤＯＣバネ９０が設けられている。逃がし弁
バネ８１は圧縮時に第１バネ力を発生し、ＤＯＣバネ９
０は圧縮時に第１バネ力より大きな第２バネ力を発生す
ることが望ましい。
【００２１】特に図３に示すように、電気アクチュエー
タ７８は、各弁８０、８８を制御するソレノイド１００
で構成することが望ましい。必要ならアクチュエータ７
８を別の形式の装置で構成することもできる。ソレノイ
ド１００は、ソレノイド・コイルの収容空間１０４を有
する固定子１０２を備えている。さらにソレノイド１０
０には、それぞれ第１鉄心１０８と第２鉄心１１０とか
らなる鉄心集合体を備えており、各鉄心は、非磁性（高
リアクタンス）材料で構成された環状中心スペーサ部材
１１２の両側に配設されている。スペーサ部材１１２
は、他の部材から分離していてもよく、また鉄心１０
８、１１０のいずれか、又は固定子１０２に保持された
コイル・ボビン１１６に固定されていてもよい。第１鉄
心１０８及び第２鉄心１１０は、第１弁８０及び中心ス
ペーサ部材１１２と同様に、軸方向に移動可能な中心管
状体１２０を囲っている。
タ７８は、各弁８０、８８を制御するソレノイド１００
で構成することが望ましい。必要ならアクチュエータ７
８を別の形式の装置で構成することもできる。ソレノイ
ド１００は、ソレノイド・コイルの収容空間１０４を有
する固定子１０２を備えている。さらにソレノイド１０
０には、それぞれ第１鉄心１０８と第２鉄心１１０とか
らなる鉄心集合体を備えており、各鉄心は、非磁性（高
リアクタンス）材料で構成された環状中心スペーサ部材
１１２の両側に配設されている。スペーサ部材１１２
は、他の部材から分離していてもよく、また鉄心１０
８、１１０のいずれか、又は固定子１０２に保持された
コイル・ボビン１１６に固定されていてもよい。第１鉄
心１０８及び第２鉄心１１０は、第１弁８０及び中心ス
ペーサ部材１１２と同様に、軸方向に移動可能な中心管
状体１２０を囲っている。
【００２２】ソレノイド固定子１０２は、第１及び第２
の外側部分１２６、１２８と中央部分１３０でＣ形断面
を形成している。外側部分１２８の面１３２と鉄心１０
８の面１３６とが第１空気間隙を形成し、第２空気間隙
が対向する外側部分１２６の面１３８と鉄心１１０の面
１４０の間に形成されている。第１鉄心１０８に接する
ワッシャ１４２が逃がし弁８０に当接している。経路１
４４が逃がし弁８０を収容する弁空間１４６と連通し、
さらに空間１４８と連通している。弁空間１４６は燃料
供給経路（図示省略）と連通している。ドレン経路１５
０は、さらに別の経路（図示省略）を通じてドレンと連
通している。
の外側部分１２６、１２８と中央部分１３０でＣ形断面
を形成している。外側部分１２８の面１３２と鉄心１０
８の面１３６とが第１空気間隙を形成し、第２空気間隙
が対向する外側部分１２６の面１３８と鉄心１１０の面
１４０の間に形成されている。第１鉄心１０８に接する
ワッシャ１４２が逃がし弁８０に当接している。経路１
４４が逃がし弁８０を収容する弁空間１４６と連通し、
さらに空間１４８と連通している。弁空間１４６は燃料
供給経路（図示省略）と連通している。ドレン経路１５
０は、さらに別の経路（図示省略）を通じてドレンと連
通している。
【００２３】第２鉄心１１０に接するワッシャ１６０
が、中心管状体１２０の溝に取り付けられた保持リング
１６２に当接している。保持リング１６２に接するワッ
シャ１６４がＤＯＣバネ９０によって付勢されている。
中心管状部材１２０はＤＯＣ弁８８を構成する端部１７
０を有している。端部１７０には、弁箱部材１５４に形
成した円錐形シート面１７４と合致する円錐シール面１
７２が形成されている。（中心孔を有する中心管状部材
１２０の端部１７０の外径は、シート１７４より上部の
外径より若干大きくなっている。）端部１７０には、別
の弁箱部材１８２の平坦シート面１８１に対向する外周
ナイフ・エッジ１８０を形成した円錐形の下部ポペット
面１７８を有している。ポペット面１７８と平坦シート
面１８１とで第２弁を構成している。
が、中心管状体１２０の溝に取り付けられた保持リング
１６２に当接している。保持リング１６２に接するワッ
シャ１６４がＤＯＣバネ９０によって付勢されている。
中心管状部材１２０はＤＯＣ弁８８を構成する端部１７
０を有している。端部１７０には、弁箱部材１５４に形
成した円錐形シート面１７４と合致する円錐シール面１
７２が形成されている。（中心孔を有する中心管状部材
１２０の端部１７０の外径は、シート１７４より上部の
外径より若干大きくなっている。）端部１７０には、別
の弁箱部材１８２の平坦シート面１８１に対向する外周
ナイフ・エッジ１８０を形成した円錐形の下部ポペット
面１７８を有している。ポペット面１７８と平坦シート
面１８１とで第２弁を構成している。
【００２４】図４は、燃料噴射が行われる噴射期間の間
に、駆動回路１９６によりソレノイド・コイル１０６に
供給される電流波形部分１９２、１９４を示す。時間ｔ
＝ｔ0とｔ＝ｔ5の間に第１電流波形部分１９２が供給さ
れ、第２電流波形部分１９４がｔ＝ｔ5以降に供給され
る。時間ｔ＝ｔ0とｔ＝ｔ2の間に第１引込み電流がソレ
ノイド・コイル１０６に供給され、それより若干低いレ
ベルの第１保持電流がその後の時間ｔ＝ｔ2とｔ＝ｔ5の
間に供給される。通常は第１引込み電流より高い第２引
込み電流が時間ｔ＝ｔ5とｔ＝ｔ8の間に供給され、第１
保持電流より高い第２保持電流が時間ｔ＝ｔ8とｔ＝ｔ9
の間に供給される。
に、駆動回路１９６によりソレノイド・コイル１０６に
供給される電流波形部分１９２、１９４を示す。時間ｔ
＝ｔ0とｔ＝ｔ5の間に第１電流波形部分１９２が供給さ
れ、第２電流波形部分１９４がｔ＝ｔ5以降に供給され
る。時間ｔ＝ｔ0とｔ＝ｔ2の間に第１引込み電流がソレ
ノイド・コイル１０６に供給され、それより若干低いレ
ベルの第１保持電流がその後の時間ｔ＝ｔ2とｔ＝ｔ5の
間に供給される。通常は第１引込み電流より高い第２引
込み電流が時間ｔ＝ｔ5とｔ＝ｔ8の間に供給され、第１
保持電流より高い第２保持電流が時間ｔ＝ｔ8とｔ＝ｔ9
の間に供給される。
【００２５】詳しくは、噴射期間の開始前には、ソレノ
イド・コイルが励磁されていないため、逃がし弁バネ８
１（第１バネ力を発生する）によって、ポペットの円錐
シール面１９８の外周のナイフ・エッジ１９７が平坦シ
ート面２００から離されて、逃がし弁８０が開いてい
る。このときＤＯＣ弁バネ９０（第１バネ力より大きな
第２バネ力を発生する）によって中心管状体１２０が押
し上げられて、シール面１７８の外周のナイフ・エッジ
１８０が平坦シート面１８１から離れており、円錐シー
ル面１７２が円錐シート面１７４に接している。この状
態では、燃料は、入口経路（図示省略）から弁空間１４
６に流入した後、プランジャ経路２０８（図２）、プラ
ンジャ８２内の経路２１０、２１２、及びプランジャ８
２を囲む環状溝２１４を通ってドレン経路に流出する。
同時に燃料は、経路１４４、凹部１４８及び中心管状体
１２０の周囲の空間を通って排出される。その後、カム
面が噴射装置２０のプランジャ８２を押し下げてプラン
ジャ８２内の経路２１０、２１２が環状溝２１４から遮
断されると、燃料の加圧が行われる。このとき駆動回路
１９６によりソレノイド・コイル１０６に第１電流波形
部分１９２が供給される。電流波形部分１９２の引込み
電流と保持電流のレベルと、弁バネ８１及び９０のバネ
力の強さは、第１鉄心１０８に発生する力がバネ８１に
よって発生する第１バネ力を越えるが、第２鉄心１１０
に発生する力がバネ９０によって発生する第２バネ力を
越えないように選定されている。従って、第１鉄心１０
８がワッシャ１４２を押し上げて逃がし弁８０を閉じ
る。このとき、外周のナイフ・エッジ１９７が平坦シー
ト面２００に当接してプランジャ経路２０８と弁空間１
４６の間を遮断する。同時にこのとき、弁バネ９０のバ
ネ力が第２鉄心１１０に発生する力よりも大きいため
に、ＤＯＣ弁８８は開いたままで上記の条件が維持され
る。従って、プランジャ８２の下降によって加圧された
燃料が、中心管状体１２０の中心経路２２０を通って、
それぞれ閉鎖弁集合体の下端部及び上端部に連通する閉
鎖弁の第１端側経路２２２及び第２端側経路２２４に送
られ、閉止弁集合体の上下端部に作用する燃料圧力が実
質的にバランスしている。このとき閉鎖弁はバネ８６に
よって閉じたままである。
イド・コイルが励磁されていないため、逃がし弁バネ８
１（第１バネ力を発生する）によって、ポペットの円錐
シール面１９８の外周のナイフ・エッジ１９７が平坦シ
ート面２００から離されて、逃がし弁８０が開いてい
る。このときＤＯＣ弁バネ９０（第１バネ力より大きな
第２バネ力を発生する）によって中心管状体１２０が押
し上げられて、シール面１７８の外周のナイフ・エッジ
１８０が平坦シート面１８１から離れており、円錐シー
ル面１７２が円錐シート面１７４に接している。この状
態では、燃料は、入口経路（図示省略）から弁空間１４
６に流入した後、プランジャ経路２０８（図２）、プラ
ンジャ８２内の経路２１０、２１２、及びプランジャ８
２を囲む環状溝２１４を通ってドレン経路に流出する。
同時に燃料は、経路１４４、凹部１４８及び中心管状体
１２０の周囲の空間を通って排出される。その後、カム
面が噴射装置２０のプランジャ８２を押し下げてプラン
ジャ８２内の経路２１０、２１２が環状溝２１４から遮
断されると、燃料の加圧が行われる。このとき駆動回路
１９６によりソレノイド・コイル１０６に第１電流波形
部分１９２が供給される。電流波形部分１９２の引込み
電流と保持電流のレベルと、弁バネ８１及び９０のバネ
力の強さは、第１鉄心１０８に発生する力がバネ８１に
よって発生する第１バネ力を越えるが、第２鉄心１１０
に発生する力がバネ９０によって発生する第２バネ力を
越えないように選定されている。従って、第１鉄心１０
８がワッシャ１４２を押し上げて逃がし弁８０を閉じ
る。このとき、外周のナイフ・エッジ１９７が平坦シー
ト面２００に当接してプランジャ経路２０８と弁空間１
４６の間を遮断する。同時にこのとき、弁バネ９０のバ
ネ力が第２鉄心１１０に発生する力よりも大きいため
に、ＤＯＣ弁８８は開いたままで上記の条件が維持され
る。従って、プランジャ８２の下降によって加圧された
燃料が、中心管状体１２０の中心経路２２０を通って、
それぞれ閉鎖弁集合体の下端部及び上端部に連通する閉
鎖弁の第１端側経路２２２及び第２端側経路２２４に送
られ、閉止弁集合体の上下端部に作用する燃料圧力が実
質的にバランスしている。このとき閉鎖弁はバネ８６に
よって閉じたままである。
【００２６】その後、駆動回路１９６により第２の電流
波形部分１９４がソレノイド・コイル１０６に供給され
る。電流レベルの増加によって第２鉄心１１０に発生す
る力が増加して第２バネ力を越えると第２鉄心１１０が
下降する。この下降運動が駆動ワッシャ１６０と保持リ
ング１６２を介して弁８８に伝達され、弁８８が降下し
て外周ナイフ・エッジ１８０が平坦シート面１８１に当
接する。そして円錐シール面１７２が円錐シート面１７
４から離れる。この動きにより、閉鎖弁の第２端側経路
２２４が、中心経路２２０内の加圧された燃料と隔離さ
れ、閉鎖弁の第２端側経路２２４はドレン経路１５０
（経路１５０からドレンへの接続経路は図示省略）に連
通する。こうして閉鎖弁集合体の上下端部に作用する圧
力バランスが崩れると、閉鎖弁が上昇してシリンダ内へ
の燃料噴射が行われる。
波形部分１９４がソレノイド・コイル１０６に供給され
る。電流レベルの増加によって第２鉄心１１０に発生す
る力が増加して第２バネ力を越えると第２鉄心１１０が
下降する。この下降運動が駆動ワッシャ１６０と保持リ
ング１６２を介して弁８８に伝達され、弁８８が降下し
て外周ナイフ・エッジ１８０が平坦シート面１８１に当
接する。そして円錐シール面１７２が円錐シート面１７
４から離れる。この動きにより、閉鎖弁の第２端側経路
２２４が、中心経路２２０内の加圧された燃料と隔離さ
れ、閉鎖弁の第２端側経路２２４はドレン経路１５０
（経路１５０からドレンへの接続経路は図示省略）に連
通する。こうして閉鎖弁集合体の上下端部に作用する圧
力バランスが崩れると、閉鎖弁が上昇してシリンダ内へ
の燃料噴射が行われる。
【００２７】噴射を終了する場合は、ソレノイド・コイ
ル１０６に供給される電流を、図４に示す第１電流波形
部分１９２の保持レベルまで低下させる。必要ならソレ
ノイド・コイル１０６に供給される電流をゼロ又は第１
保持レベル以下の任意のレベルまで低下させてもよい。
いずれにせよ、まずＤＯＣ弁８８が上昇して閉鎖弁の第
１端側経路２２４と第２端側経路２２２が再び連通す
る。こうして閉鎖弁の上下端部の圧力がバランスする
と、閉鎖弁バネ８６によって閉鎖弁８４が閉じる。この
とき電流値をゼロ又は第１保持レベル以下に低下させる
（もし低下していない場合）。供給電流が第１保持レベ
ル又はそれ以下のレベルに急速に低下するか否かに関係
なく、ＤＯＣ弁バネ９０によってＤＯＣ弁８８が押し上
げられると逃がし弁バネ８１によって逃がし弁８０が開
く。
ル１０６に供給される電流を、図４に示す第１電流波形
部分１９２の保持レベルまで低下させる。必要ならソレ
ノイド・コイル１０６に供給される電流をゼロ又は第１
保持レベル以下の任意のレベルまで低下させてもよい。
いずれにせよ、まずＤＯＣ弁８８が上昇して閉鎖弁の第
１端側経路２２４と第２端側経路２２２が再び連通す
る。こうして閉鎖弁の上下端部の圧力がバランスする
と、閉鎖弁バネ８６によって閉鎖弁８４が閉じる。この
とき電流値をゼロ又は第１保持レベル以下に低下させる
（もし低下していない場合）。供給電流が第１保持レベ
ル又はそれ以下のレベルに急速に低下するか否かに関係
なく、ＤＯＣ弁バネ９０によってＤＯＣ弁８８が押し上
げられると逃がし弁バネ８１によって逃がし弁８０が開
く。
【００２８】もし必要なら、ソレノイド・コイルに３つ
以上の電流波形部分を供給して１個又は複数個の鉄心
を、任意の数の位置（２個所に限らない）に移動させ、
１個又は複数個の弁その他の移動部材を駆動することが
できる。
以上の電流波形部分を供給して１個又は複数個の鉄心
を、任意の数の位置（２個所に限らない）に移動させ、
１個又は複数個の弁その他の移動部材を駆動することが
できる。
【００２９】さらにソレノイド・コイル１０６に適切な
電流波形部分を供給することによって、噴射サイクル中
に、複数の独立した噴射を行うことができる。例えば、
第１及び第２電流波形部分を供給して第１の予備噴射を
行うことができる。そしてその直後に、電流値を第１保
持レベルまで低下し、再び電流値を第２引込みレベル及
び第２保持レベルにまで増加して第２の主要噴射を行う
ことができる。予備及び主要噴射を行う場合に、まずソ
レノイド・コイル１０６に電流波形部分１９２、１９４
を供給して予備噴射を行った後、ソレノイド・コイル１
０６に電流波形部分１９２、１９４を反復供給して主要
噴射を行うこともできる。予備噴射及び主要噴射の継続
時間（即ち、各噴射期間内の噴射量）は電流波形部分１
９４の第２保持部分の継続時間によって決まる。もちろ
ん適切な噴射応答特性その他の望ましい特性を得るため
に、図４に示す電流波形は、必要に応じて変更すること
ができる。
電流波形部分を供給することによって、噴射サイクル中
に、複数の独立した噴射を行うことができる。例えば、
第１及び第２電流波形部分を供給して第１の予備噴射を
行うことができる。そしてその直後に、電流値を第１保
持レベルまで低下し、再び電流値を第２引込みレベル及
び第２保持レベルにまで増加して第２の主要噴射を行う
ことができる。予備及び主要噴射を行う場合に、まずソ
レノイド・コイル１０６に電流波形部分１９２、１９４
を供給して予備噴射を行った後、ソレノイド・コイル１
０６に電流波形部分１９２、１９４を反復供給して主要
噴射を行うこともできる。予備噴射及び主要噴射の継続
時間（即ち、各噴射期間内の噴射量）は電流波形部分１
９４の第２保持部分の継続時間によって決まる。もちろ
ん適切な噴射応答特性その他の望ましい特性を得るため
に、図４に示す電流波形は、必要に応じて変更すること
ができる。
【００３０】以上の説明から明らかなように、中心経路
２２０が実質的に噴射装置２０の中心軸と合致してお
り、その第１端部と第２端部が、それぞれプランジャ経
路２０８と閉止弁の第１端側経路２２２に合致してい
る。燃料が噴射装置の中心部を流れるため、高い圧力が
作用する交差孔やプラグが不要となる。さらに、逃がし
弁８０及びＤＯＣ弁８８が同軸上に配置された平坦シー
ト・ポペット弁であるため、シール面とシート面との軸
心を合わせるための位置調整が不要である。さらに又、
ソレノイド・コイル１００の直径が大きくできるため鉄
心により大きな力を発生させることができ、それによっ
て噴射装置の機能が改善される。燃料経路がソレノイド
の外側を通らないため、ソレノイドと駆動回路１９６を
接続する配線接続器具など他の部品の収容スペースが増
大する。
２２０が実質的に噴射装置２０の中心軸と合致してお
り、その第１端部と第２端部が、それぞれプランジャ経
路２０８と閉止弁の第１端側経路２２２に合致してい
る。燃料が噴射装置の中心部を流れるため、高い圧力が
作用する交差孔やプラグが不要となる。さらに、逃がし
弁８０及びＤＯＣ弁８８が同軸上に配置された平坦シー
ト・ポペット弁であるため、シール面とシート面との軸
心を合わせるための位置調整が不要である。さらに又、
ソレノイド・コイル１００の直径が大きくできるため鉄
心により大きな力を発生させることができ、それによっ
て噴射装置の機能が改善される。燃料経路がソレノイド
の外側を通らないため、ソレノイドと駆動回路１９６を
接続する配線接続器具など他の部品の収容スペースが増
大する。
【００３１】本発明の燃料噴射装置で使用する弁は、平
坦シート面を有しており、平坦シート面は円錐シート面
を有する弁に比べて大きなシール圧力を必要とし、また
円錐シート面を有する弁に比べて弁の質量が大となるた
め、従来のＤＯＣ弁８８に比べて応答が若干遅くなる
が、これらの不利な点は上記の利点によって充分に補わ
れる。
坦シート面を有しており、平坦シート面は円錐シート面
を有する弁に比べて大きなシール圧力を必要とし、また
円錐シート面を有する弁に比べて弁の質量が大となるた
め、従来のＤＯＣ弁８８に比べて応答が若干遅くなる
が、これらの不利な点は上記の利点によって充分に補わ
れる。
【００３２】以上の説明から、当業者にとって本発明の
種々の改良や変形は容易であると考えられる。従って、
以上の説明は、当業者に対して専ら本発明の最良の実施
形態を開示するためのものと解すべきである。本発明の
趣旨から逸脱することなく、構造及び／又は作用の細部
の変更が可能であるが、これらの変更のうち付属の各請
求項の記載範囲内にあるものは全て独占的実施が確保さ
れている。
種々の改良や変形は容易であると考えられる。従って、
以上の説明は、当業者に対して専ら本発明の最良の実施
形態を開示するためのものと解すべきである。本発明の
趣旨から逸脱することなく、構造及び／又は作用の細部
の変更が可能であるが、これらの変更のうち付属の各請
求項の記載範囲内にあるものは全て独占的実施が確保さ
れている。
【図１】 本発明の燃料噴射装置の側面図であって、カ
ム軸とロッカー・アーム、さらに移送ポンプと燃料噴射
装置の電子制御モジュールのブロック図を共に示す。
ム軸とロッカー・アーム、さらに移送ポンプと燃料噴射
装置の電子制御モジュールのブロック図を共に示す。
【図２】 図１の燃料噴射装置の部分断面図である。
【図３】 図２の燃料噴射装置の拡大部分断面図であ
り、高圧逃がし弁とＤＯＣ弁を詳細に示す。
り、高圧逃がし弁とＤＯＣ弁を詳細に示す。
【図４】 図２及び図３に示すソレノイド・コイルに供
給する電流波形の波形図である。
給する電流波形の波形図である。
２０・・・燃料噴射装置 ７８・・・アクチュエータ ８０・・・第１平坦シート・ポペット弁 ８４・・・閉止弁 ８８・・・第２平坦シート・ポペット弁 １７８・・・第１端側経路 ２２４・・・第２端側経路
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 ダナ アール． コールドレン アメリカ合衆国 61739−9550 イリノイ フェアバリー レイクビュー ドライブ 40 (72)発明者 マーヴィン ピー． シュナイダー アメリカ合衆国 61611−1480 イリノイ イースト ペオリア ハイ オーク ド ライブ 305 (72)発明者 グレン エフ． フォルック アメリカ合衆国 61615 イリノイ ペオ リア タリスマン テラス 6230 (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
Claims (16)
- 【請求項１】 中心軸を有する噴射装置のケース、 プランジャ孔、 上記プランジャ孔に連通し、上記中心軸と実質的に一致
する位置に開口を有するプランジャ経路、 上記開口に連通する第１端部、第２端部、及び第１端部
と第２端部との間の中心経路を有する中心管状体、 弁空間に設けられ、上記中心管状体の第１端部を囲み、
上記中心経路がプランジャ経路と連通する開放位置と、
上記中心経路が弁空間と連通する閉鎖位置の間を移動可
能な第１弁、 閉鎖弁の第１端側経路と第２端側経路、 上記中心管状体の第２端部を囲み、上記第１端側経路と
第２端側経路とが互いに連通する第１位置と、上記第１
端側経路と第２端側経路が隔離される第２位置との間を
移動可能な第２弁、及び上記第１弁及び第２弁を移動さ
せるアクチュエータ、により構成されている燃料噴射装
置。 - 【請求項２】 上記第１及び第２弁が平坦シート・ポペ
ット弁である請求項１記載の燃料噴射装置。 - 【請求項３】 上記第２弁が第２位置に来たとき、上記
第２端側経路がドレン経路と連通する請求項１記載の燃
料噴射装置。 - 【請求項４】 上記アクチュエータがソレノイドで構成
される請求項１記載の燃料噴射装置。 - 【請求項５】 上記ソレノイドが、それぞれ第１弁及び
第２弁に接続した第１鉄心及び第２鉄心を有している請
求項１記載の燃料噴射装置。 - 【請求項６】 上記第１弁が第１弁バネにより開放位置
の方向に付勢され、上記第２弁が第２弁バネにより第１
位置の方向に付勢されている請求項１記載の燃料噴射装
置。 - 【請求項７】 上記第１弁バネが第１バネ力を発生し、
上記第２弁バネが第１バネ力より大きな第２バネ力を発
生する請求項１記載の燃料噴射装置。 - 【請求項８】 中心軸を有する噴射装置ケース、 燃料を第１端部から第２端部に導くための、上記中心軸
に実質的に合致する中心経路、 上記中心経路の第１端部を囲む第１平坦シート・ポペッ
ト弁、 上記中心経路の第２端部を囲む第２平坦シート・ポペッ
ト弁、及び上記第１及び第２ポペット弁を移動させるア
クチュエータ、により構成されている燃料噴射装置。 - 【請求項９】 上記第１及び第２平坦シート・ポペット
弁が、２つの位置の間を移動可能である請求項８記載の
燃料噴射装置。 - 【請求項１０】 上記第１平坦シート・ポペット弁が、
弁空間内に設けられ、上記中心経路を弁空間と連通させ
る開放位置と、上記中心経路をプランジャ経路と連通さ
せる閉鎖位置との間を移動する請求項９記載の燃料噴射
装置。 - 【請求項１１】 上記第２平坦シート・ポペット弁が、
上記中心経路を閉鎖弁の第１端側経路と第２端側経路に
連通させる第１位置と、第１端側経路と第２端側経路を
隔離して第２端側経路をドレン経路と連通させる第２位
置との間を移動する請求項１０記載の燃料噴射装置。 - 【請求項１２】 上記アクチュエータがソレノイドであ
る請求項８記載の燃料噴射装置。 - 【請求項１３】 上記ソレノイドが、それぞれ上記第１
弁及び第２弁に接続する第１鉄心及び第２鉄心を備えて
いる請求項１２記載の燃料噴射装置。 - 【請求項１４】 上記第１平坦シート・ポペット弁が第
１弁バネによって開放位置の方向に付勢され、上記第２
平坦シート・ポペット弁が第２弁バネによって第１位置
の方向に付勢されている請求項１３記載の燃料噴射装
置。 - 【請求項１５】 上記第１弁バネが第１バネ力を発生
し、上記第２弁バネが第１バネ力より大きな第２バネ力
を発生する請求項１４記載の燃料噴射装置。 - 【請求項１６】 中心軸を有する噴射装置ケース、 上記中心軸に実質的に合致するプランジャ経路、 燃料を第１端部から第２端部に導くための、上記中心軸
に実質的に合致する中心経路を有する中心管状体、 弁空間に配置され、上記中心管状体の第１端部を囲み、
開放位置と閉鎖位置の間を移動し、開放位置に来たと
き、弁空間が上記プランジャ経路及び上記中心経路と連
通し、閉鎖位置に来たとき、上記中心経路がプランジャ
経路と連通し、弁空間と隔離される第１平坦シート・ポ
ペット弁、 上記第１平坦シート・ポペット弁を開放位置の方向に付
勢する第１弁バネ、 閉鎖弁集合体、 上記閉鎖弁集合体の第１及び第２端部に接続された閉鎖
弁の第１端側経路と第２端側経路、 ドレン経路、 上記中心管状体の第２端部を囲み、第１位置と第２位置
の間を移動し、第１位置に来たとき、上記中心経路が上
記第１端側経路と第２端側経路と連通し、第２位置に来
たとき、上記中心経路が上記第１端側経路と連通し、上
記第２端側経路がドレン経路と連通して上記中心経路か
ら隔離される第２平坦シート・ポペット弁、 上記第２平坦シート・ポペット弁を第１位置の方向に付
勢し、上記第１バネ力より大きな第２バネ力を発生する
第２弁バネ、及びソレノイド・コイルと、それぞれ上記
第１及び第２平坦シート・ポペット弁に接続された第１
鉄心及び第２鉄心を有し、ソレノイド・コイルが第１及
び第２電流波形部分によって励磁され、それによって上
記第１及び第２平坦シート・ポペット弁を移動させるソ
レノイド、により構成されている燃料噴射装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US96418197A | 1997-11-04 | 1997-11-04 | |
| US08/964,181 | 1997-11-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11210593A true JPH11210593A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=25508223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10306847A Withdrawn JPH11210593A (ja) | 1997-11-04 | 1998-10-28 | 同軸の平坦シート・ポペット弁を用いた燃料噴射装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11210593A (ja) |
| DE (1) | DE19839581A1 (ja) |
| GB (1) | GB2330873B (ja) |
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| US7111613B1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-09-26 | Caterpillar Inc. | Fuel injector control system and method |
| DE102006049050A1 (de) * | 2006-10-18 | 2008-04-30 | Robert Bosch Gmbh | Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff |
| DE102006050811A1 (de) * | 2006-10-27 | 2008-04-30 | Robert Bosch Gmbh | Injektor mit axial-druckausgeglichenem Steuerventil |
Family Cites Families (4)
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| GB2320288B (en) * | 1994-05-13 | 1998-09-30 | Caterpillar Inc | Electronically-controlled fluid injector system having pre-injection pressurizable fluid storage chamber and direct-operated check |
| US5673853A (en) * | 1995-09-13 | 1997-10-07 | Cummins Engine Company, Inc. | Electromagnetic fuel injector control valve |
-
1998
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- 1998-09-18 GB GB9820408A patent/GB2330873B/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-10-28 JP JP10306847A patent/JPH11210593A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Publication date |
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| GB9820408D0 (en) | 1998-11-11 |
| GB2330873B (en) | 2001-10-10 |
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