JPS61244864A - デイーゼルエンジン用の燃料噴射方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関に関するものであって、特にディー
ゼルエンジンに関するものである。更に詳細には、本発
明はこのタイプのエンジンの電子制御を具備する燃料噴
射方式に関するものである。

エンジンの成る種の機能を制御すること、特に、電子信
号を発する為にエンジンの異なった動作パラメータを処
理する１つ又は多数のコンピュータを有しており、少な
くとも成る信号の機能は燃料噴射器の開放を開始させる
、即ちノズル本体内で噴射器ピントルを上昇させるもの
である、電子制御システム乃至は方式による燃焼噴射は
既に公知である。

燃料噴射器内の供給圧力は非常に高い（例えば、６００
ｂａｒより高い）ので、現在迄のところ、電磁石によっ
て直接的にピントルの開閉運動を制御することは不可能
であった。

この理由の為に、従来のシステムにおいては、制御電磁
弁を使用しており、それは電気制御信号を受は取り且つ
流体圧変換装置を作動させて、油圧ジヤツキのピストン
と類似しており且つ燃料噴射器のピントルを作動させる
機能を持った部材を高圧力又は低圧力とさせる。

この原理に拠れば、フランス特許第２，３３９゜７４８
号は、電磁弁を使用することを記載しており、その場合
電磁石の可動電機子は、噴射器本体の下部内に形成され
たシリンダ内に摺動自在に嵌合されているピストンを選
択的に排気圧又は入口圧へ接続させる為に摺動体に固着
されている。この構成においては、ピストン及びピント
ルは別々の部品である。前記ピストンの機能は、噴射ピ
ントルの上部にスラストを付与して、前記ピントルを閉
止位置又はその他の位置に維持して、燃料噴射の瞬時に
その着座部からピントルも持ち上げることを可能として
いる。

フランス第２，２０８，４５２号においても。

摺動型電磁弁を使用することが提案されており、摺動体
は復帰スプリングによって休止位置（供給位置）へ移動
され、特にこの休止位置において、噴射室と連通ずる加
圧燃料貯蔵室に燃料を供給する。

この点に関して、復帰スプリングは、ピントルの後端に
作用して、その円錐点をスプレィ放出ノズルのレベルに
あるその着座部上の閉止位置へ復帰させる。更に、ピン
トルの後端の周りに環状室を設けて、前記室内の圧力は
スプリングと同一の方向にピントルを変位させる効果を
持っており、その場合にその作用をスプリングの作用に
付加し、その際にスプレィ放出ノズルの着座部に対して
ピントルを閉止する傾向となる。

これら２件の特許においては、燃料噴射器の可動システ
ムは、異なった断面Ｓ、−５２−Ｓ、を持つ組立体を構
成している（尚、Ｓ２はピントルの円錐点の断面、Ｓ□
はピントル又はピントル作動用ピストンの後端の断面、
Ｓ、はピントルの中間差動断面である）。

然し乍ら、現在迄のところ提案されている燃料噴射シス
テムには成る欠点が存在している。何故ならば、圧縮点
火エンジンの満足のいく性能を得る為に多数の厳しい条
件を満足することが必要だからである。

従って、可及的に一定の燃料供給圧力（高圧）を持つこ
とが必要である。この為に、容量放出方式では良好な結
果を得ることは出来ない。何故ならば、「容量」又は貯
蔵庫は燃料噴射器のピントル閉止状態において高圧へ「
充填」され、且つ急激に減少する圧力変動の法則に従っ
てピントルが開放位置へ上昇される時の貯蔵庫の減圧に
よってｒ放出」されるからである６ 実際に、燃料噴射器の開放機関中、電磁弁摺動体は供給
源への接続を中断し、その結果、噴射室は部分的に空と
された貯蔵庫によってのみ供給される。

別の条件としては、噴射器ピントルの開閉の瞬間には非
常に高精度、即ち１秒の１万分の１のオーダの精度を維
持することが必要である。このオーダの性能は、実際上
、流れ制御電磁弁と噴射ピントルとの間に１つ又は複数
個の中間移動要素を有する全ての方式を排除することと
なる。従って、たとえ軽量の部品であっても、弾道法則
に従わされると、実際に、時間遅延を導入し、それは屡
々摩擦力の不規則性及び分散性の理由により変動する。

これが１例えば、前掲した最初の特許における場合であ
り、その場合、ピントル作動用のピストンはピントル自
身とは別の部分である。

更に、この非常に高いレベルの精度は、現在迄にη案さ
れている摺動タイプの電磁弁によって得ることは不可能
である。摺動体の最小直径は、実際上、３乃至４ａ＋ｍ
のオーダであり、従って、それは比較的大きな質量を構
成し、時間遅れを導入する。更に、意図する圧力におい
て満足のいく気密性を得る為には、実質的なオーバーラ
ツプを与える。従って電磁石のより長い行程を与えるこ
とが必要であり、従って付加的な時間遅れを発生すると
共により大容量であり一層高価な電磁石を設けることを
必要とする。

最後に、ノズルホルダは、弁及び水、空気、気体ダクト
との間のシリンダヘッド内に収納させねばならないので
、使用可能な空間は制限されている。この為に、燃料貯
蔵庫乃至は室を有するタイプの所謂「容量放出」噴射器
は付随的にその大きさが増加するので実際上不適切であ
る。

本発明は１以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如く、今日迄提案されている燃料噴射方式の種々の
欠点を解消するすることを目的とする。

本発明は、ディーゼルエンジン用の電子制御を有する燃
料噴射方式に関するものであって、燃料噴射器は制御電
磁弁を有しており、噴射器ピントルは異なった断面Ｓニ
ーＳ、−Ｓ、を持っており、断面Ｓ１の上部は該噴射ピ
ントルの一体的部分を形成しているピントル作動用ピス
トンを構成している０本燃料噴射方式の格別の特徴は、
制御電磁弁がボール乃至は上型の電磁弁であり、且つピ
ントルを閉止するのに必要とされる力は、制御電磁弁が
脱勢状態にある場合に、ピントルの全頂部断面Ｓ１上の
燃料圧力によって直接的に且つそれのみによって付与さ
れることにある。

本発明は、慣性力、時間遅れ、及び電磁弁摺動体の使用
や、動作状態とされねばならない移動部品（ピントル又
はピントル復帰スプリングを作動させる為の独立したピ
ストン等）の使用や、燃料貯蔵庫の使用などから発生す
るその他の欠点を最小とすることを可能としている。

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて、詳細に説明する。

第１図に示した燃料噴射装置は、噴射ノズルを有してお
り、そのノズルは、概略の構成において、通常、ディー
ゼルエンジンに使用されているノズルと類似しており且
つ本体２と可動ピントル４とを有している。

該ピントルは、十分の数ミリの移動範囲を持っている。

該ピントルの下端での気密性は、ピントルが閉止位置に
ある時の機械加工された円錐点６で確保される。該ピン
トルが開放位置にあると。

底部着座部８が開放され、高圧燃料は燃料孔１゜を介し
て燃焼室内へ自由に通過することが許容される。このピ
ントルは開放方向への流体圧力を受け（図面中において
、垂直上方向として示されている）、次いで上部軸受面
１２に対して当接状に付与される。

このピントルは差動断面、即ち断面が異なる構成を有し
ている。従って、開放力が高圧燃料によって差断面Ｓ、
上に付与され、ピントルを開放位置に維持する為の保持
力は表面積Ｓ、＋Ｓ、の全面積上に付与される。

ピントルの上表面Ｓ１は、電磁弁１４による制御された
圧力の駆動作用の下で閉止力を受ける。

本噴射装置は、更に、本体１６を持ったノズルホルダを
有しており、該本体１６内に公知の態様でナツト１８が
螺合されておりノズル本体２を保持している。構造的な
理由により、このノズルホルダは好適には主本体１６と
中間本体乃至は中間弁−着座部ユニット１６′とに分割
されている。

電磁弁１４は、該ノズルホルダの主本体１６内に収納さ
れている。本発明に拠れば、前記電磁弁はボール乃至は
圧型（１個又は２個のボールから構成されている）であ
り、且つ摺動型ではなく、電磁石の差動ステム２０は少
なくともボール２２を変位させるべく設けられている。

「高速電磁弁（ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏ
ｖａｌｖｅ）Ｊと呼称されル公知のタイプの電磁弁を使
用することが望ましい。該電磁弁を付勢させる為の電気
信号はケーブル２４を介して供給される。

高圧燃料は、入口接続部２６を介して本噴射器へ供給さ
れ、且つ低圧力燃料は出口接続部２８を介して本噴射器
から排出される。キャリブレーションされた即ち較正済
みの弁３０を低圧力ダクト３２内に内装させて、本噴射
器内に所定の背圧を維持することが可能である。

燃料供給及び排出ダクト３４，３６，３８，４０．４２
．３２はノズルホルダ及び噴射器の本体３４−３８−２
内に穿設されている。

次に１本燃料噴射器の動作に付いて、第２図乃至第４図
を参照して、説明する。休止位置（第２図）において、
本噴射器に通常の態様で入口接続部２６を介して供給圧
力ＰＡで燃料が供給される。

ダクト３４−３６−３８−４０は高圧状態にある。

電磁石は付勢されていないので、その作動ステム２０は
ボール２２を変位させることはなく、それは高圧の作用
の下で排気ダクト４２の着座部を閉止する。

燃料噴射器のピントル４は、Ｆ＝ＰＡ　（Ｓ、−８３）
の力によって閉止位置に維持されており、供給圧力は断
面Ｓ１を持った後部部分４４上に直接付与され、それは
ピントルを閉止位置へ復帰する為の何等のスプリングを
付加すること無しにピントルの一体的一部を形成してい
る。

本燃料噴射器を開放させるべき命令が与えられると（第
３図）、電磁弁の作動ステム２０がボール２２上にスラ
スト力を付与し、従ってそれは制御断面Ｓ１の供給入口
部４０を閉塞し且つこの端面を圧力Ｐ。状態のダクト４
０−４２を介して回収タンクへ接続させる。

従って、供給圧力ＰＡはＳ　３　＋　Ｓ　ｚにのみ付与
され、その結果得られる力は、ピントルの変位を発生さ
せ、燃料噴射が行われる。

本噴射器を閉止すべき命令が与えられると、電磁石が脱
勢される（第４図）。圧力ＰＡの作用の下で、ボール２
２は回収タンク４２への復帰を閉塞し且つこの圧力ＰＡ
をダクト４０を介して制御断面Ｓ１へ導入させる。

噴射圧力ＰＩは供給圧力ＰＡよりも低いので（この現象
は燃料の流れによって発生される「ジェット効果」に起
因する）、ＰＡＸＳ工の力はＰＡＸＳ３＋ＰＩＸＳ、よ
りも高い。その結果得られる□力は、ピントルの変位を
起させ且つ燃料噴射は停止する。

概略の流体圧力回路を第５図に示しである。この回路は
、高圧ポンプ４８と、その調整及び安定化要素５０と、
タンク５２と、を包含する圧力発生器４６を有しており
、各々が電磁弁１４を具備する装着されたノズルホルダ
１８（シリンダ５４毎に１個のノズルホルダが設けられ
ている）が包含されている。

前述したことから容易に理解される如く１本発明に基づ
く燃料噴射器において、機械的な慣性の効果は最小とさ
れており、電磁弁の開放は何等予備的な移動運動を必要
とすること無しに行うことが可能であり、流体ダクトの
長さは、ピントルの後端Ｓ８の直ぐ近傍においてノズル
ホルダ本体自身内の電磁弁の配設によって、最小のもの
に減少させることが可能である。これら全ては、良好な
応答性とすることに寄与し、従来公知の燃料噴射器に関
して現在迄のところ可能であったものよりも高精度とす
ることに寄与し、一方占有する空間をより小さくしてい
る。

製造上の理由から、ノズルホルダ本体を２つの別体部品
１６−１６’に形成することがより便利である。機械加
工における不完全性の結果、異なった接触表面の垂直性
及び平行性における差異を補償する為に、ナツト１８に
対して所定の程度の弾性を与えることが好適である（第
１図）。

この弾性は、ナツトに十分な高さＨを与え（例えば、少
なくともその直径りの２倍）且つナツトの壁５８の厚さ
を薄くすることによって得られる。

従って、一様な締めつけ圧力を、１２又は６０で示した
如く、担持面の面積全体に渡って付与させることが可能
である。

注意すべきことであるが、本発明に基づく燃料噴射器に
おいて、噴射器の内部体積、即ち加圧燃料に対して設け
られている空間はかなりのものとすることが可能である
。第６図に燃料噴射器の別の構成を示してあり、その場
合、第１図のノズルホルダの中間本体１６′は直径の小
さな２個の中間部品１６′、及び１６′２によって置換
されている。環状の内部空間６２は前記２個の中間部品
及びナツト１８の間に形成されており、本噴射器本体内
に組み込まれる燃料アキュムレータ即ち蓄積部を構成し
ている。前記アキュムレータは、流体管路内で時々発生
される圧力波（サージ波乃至は「ハンマー」サージ）を
減衰させることが可能である。然し乍ら、このアキュム
レータは、成るタイプの既知の噴射器内に設けられる排
出貯蔵庫と同じ機能を達成するものではない。このアキ
ュムレータはダクト３４を介して常に高圧供給源へ接続
されており、ピントルが開放位置にある期間の間でもそ
うである。

更に注意すべきことは、第６図の別の実施例においては
、較正済みの弁３０がノズルホルダの本体１６内に装着
されており、第１図における如く、中間本体１６′内で
はない。

第７図に示した別の実施例においては、主ノズルホルダ
本体の上端にアキュムレータ６２″が設けられている。

この場合においても、前記アキュムレータは高圧燃料供
給源２６と連通している。

アキュムレータ６２′は、加圧中和気体で充填された弾
性袋６４を包含することが可能である。

最後に、第８図に示した別の実施例においては、流れ制
限器６５を高圧燃料供給ライン２６内に設けである。こ
れらの流れ制限器は公知のものであり、燃料噴射器が開
放位置に不本意にジャムした場合に、エンジンが過剰供
給されたり又は過剰速度になったりすることを防止する
。概して、流れ制限器は、小さなピストンハウジング及
び、流れが連続する場合に該回路を閉塞させる様なイン
ピーダンスを持ったスプリング６７を有している。

この流れ制限器は本燃料噴射器の上流側又は下流側の何
れかに配設することが可能である。

上述した実施例の全てにおいて、ピントルの断面Ｓ１上
方に位置された作動圧力室６８は閉じた室であって、ダ
クト４０のみを介して、高圧又は低圧と連通ずる。更に
、ピントルの閉止の全ての期間に渡って、前記室内の圧
力は、ピントル断面Ｓ３下側に位置した室７０内の圧力
と同一である。

その結果、ピストンの機能を達成する断面Ｓ１を持った
ピントルの部分４４の周り又は室６８自身内の気密性の
特定の問題は何等存在することはなり１゜ 一方、従来提案されている燃料噴射器においては、ピン
トル作動ピストンは、ピントルとは別の独立した部品か
ら構成されるか又はピントルを閉止位置へ復帰させ且つ
ブツシュロッドによりピントルの後端に作用を発生する
スプリングから構成されていた。

検討したばかりの第１の場合において、動作ピストンの
１端は高圧に露呈され（ピントルの閉止の間）且つ前記
ピストンの他端は連続的に低圧に露呈されていた。その
結果、効果的な封止手段を設けるか又は永久的な漏れを
許容するかの何れかが必要であった。

２番目の場合において、上述したブツシュロッドは動作
圧力室の底部端壁を介して実質的に気密の態様で通過せ
ねばならず、従って付加的な摩擦力を導入し且つ付加的
な動作時間遅れを導入する。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく燃料噴射器の１実施例の断面図
、第２図乃至第４図は燃料噴射サイクルの期間中の異な
った要素の位置を示した各説明図、第５図は本噴射器の
加圧燃料供給回路の説明図、第６図乃至第８図は本発明
に基づく燃料噴射器の３つの別の実施例を示した各断面
図、である。 （符号の説明） ４：ピントル ６：円錐点 ８：着座部 １ｏ：噴射孔 １２：担持面 １４：電磁弁 １６：主本体 １６′　：中間本体 ２０：動作ステム ２２：ボール 特許出願人　　　ソシエテ　アルザシェンヌドウ　コン
ストリュクシオン メカニーク　ドウ　ミュルー

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．ディーゼルエンジン用の電子制御を具備した燃料噴
   射方式において、燃料噴射器が制御電磁弁、異なった断
   面Ｓ＿１−Ｓ＿２−Ｓ＿３を持った噴射器ピントルを有
   しており、断面Ｓ＿１の上部は該噴射器ピントルの一体
   的な一部を形成するピントル作動ピストンを構成してお
   り、該制御電磁弁は玉型電磁弁であって、該ピントルを
   閉止するのに必要とされる力は、前記制御電磁弁が脱勢
   状態にある時に該ピントルの全上部断面Ｓ＿１上の該燃
   料の圧力によって直接且つそれのみによって付与される
   ことを特徴とする燃料噴射方式。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、該制御電磁弁は、
   該ピントルの上部断面Ｓ＿１と、該電磁弁が脱勢されて
   いるか又は付勢されているかに従って、ダクト（３８−
   ３４）を介しての高圧か又はダクト（４２−３２）を介
   しての低圧の何れかとの間のダクト（４０）を介しての
   連通を選択的に確立する為の１個の玉を有していること
   を特徴とする燃料噴射方式。
3. ３．特許請求の範囲第１項において、該電磁弁はノズル
   ホルダ本体内に組み込まれており、該電磁弁の玉弁は、
   該ピントルの断面Ｓ＿１上に作動圧力を付与する室の直
   ぐ近傍に位置されていることを特徴とする燃料噴射方式
   。
4. ４．特許請求の範囲第１項において、該ノズルホルダは
   主本体と中間本体とを持っており、これらはかなりの長
   さのナットによって該噴射器に接合されると共に、充分
   な柔軟性を持った薄い壁に接合されており、対向表面を
   持った３つの要素を完全に平行な関係で且つ気密接触状
   態で組み立てることを可能としていることを特徴とする
   燃料噴射方式。
5. ５．特許請求の範囲第１項において、該低圧力ダクトの
   １つの中に較正済み弁が挿入されていることを特徴とす
   る燃料噴射方式。
6. ６．特許請求の範囲第４項において、該ナツトと該ノズ
   ルホルダ本体の中間部分との間に自由内部空間が設けら
   れており、前記内部空間の機能は該噴射器内に導入され
   る高圧燃料アキュムレータを形成することである。
7. ７．特許請求の範囲第１項において、前記方式が流れ制
   限器を有することを特徴とする燃料噴射方式。