(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンサイクルの間に、燃焼室に燃料を噴射するように作動可能なＨＥＵＩ燃料噴射システムであって、
作動流体を加圧する作動流体加圧手段と、
前記燃焼室に連結する燃料噴射器と、
該燃料噴射器に連結され、前記エンジンサイクル以下の持続時間において、加圧された作動流体を前記燃料噴射器に供給する作動流体供給手段と、
を備え、
前記燃料噴射器が、
前記持続時間の間に供給された前記加圧された作動流体に応じて燃料を加圧する燃料加圧手段と、
第一チェック端部及び第二チェック端部を有する細長いチェックと、
前記燃料加圧手段に連結され、前記持続時間の間に前記第一チェック端部及び前記第二チェック端部に供給される燃料圧力を制御して、前記チェックを開位置まで移動させ、それにより前記燃焼室へと燃料を噴射させる制御手段と、を備え、
該制御手段は、前記燃料加圧手段に連結され高圧燃料を前記第二チェック端部に送る送給手段と、高圧燃料及び低圧燃料のどちらか一方を前記第一チェック端部に選択的に適用する制御バルブとを備え、
該制御バルブは、前記第一チェック端部を受け入れる第一ボアを有する定置バルブ体と、該定置バルブ体を囲む可動バルブ要素と、該可動バルブ要素を前記定置バルブ体に沿って移動させるアクチュエータとを備え、該アクチュエータにより前記可動バルブ要素が駆動されることにより前記第一チェック端部に適用される燃料圧力が高圧と低圧の間で切り換えられて、前記第二チェック端部との間の圧力差により前記チェックが移動させられるようになったことを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
前記持続時間の一部分の間だけにおいて、燃料が前記燃焼室に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記作動流体加圧手段がオイルポンプを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記定置バルブ体が、中間面によって分離された第一密封面及び第二密封面と、前記第一チェック端部と前記中間面との間で流体連通する第二ボアと、を有し、
前記可動バルブ要素が、第三密封面及び第四密封面と、低い流体圧力の源を前記第三密封面に連結する低圧通路と、高い流体圧力の源を前記第四密封面に連結する高圧通路とを有し、前記可動バルブ要素が、前記第三密封面が前記第一密封面と密封接触して前記第一チェック端部が高い流体圧力の前記源に連結される第一位置と、前記第四密封面が前記第二密封面と密封接触して前記第一チェック端部が低い流体圧力の前記源に連結される第二位置との間で移動することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項５】
前記アクチュエータが、半導体モータを備えることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射システム。
【請求項６】
前記半導体モータが、圧電タイプのものであることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射システム。
【請求項７】
前記送給手段が、前記バルブ体内に配置され前記燃料加圧手段と前記第二チェック端部との間で流体連通する第三ボアを備えることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射システム。
【請求項８】
前記燃料加圧手段が、作動可能なプランジャを備えることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射システム。
【請求項９】
前記燃料加圧手段がさらに、前記作動可能なプランジャと前記第三ボアとの間で連結されたボール型チェックバルブを備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射システム。
【請求項１０】
噴射器キャビティを備えた噴射器ボディ組み立て体と、
該噴射器ボディ組み立て体内に配置され、定置バルブ体と、該定置バルブ体を囲み第一位置と第二位置との間で移動可能なバルブ要素と、前記第一位置と前記第二位置との間で前記バルブ要素を移動させるように選択的に作動可能なアクチュエータと有する制御バルブと、
前記定置バルブ体に形成された第一ボア内に配置される第一チェック端部及び前記噴射器キャビティ内に配置される第二チェック端部を有するチェックと、
前記第二チェック端部に高圧燃料を送る送給手段と、を備え、
前記バルブ要素が前記アクチュエータにより前記第二位置に移動させられたとき、前記第一チェック端部に低い燃料圧力が適用されて、前記第二チェック端部との間の圧力差により前記チェックが移動させられ、それにより燃焼室に燃料が噴射され、前記バルブ要素が前記アクチュエータにより前記第一位置に移動させられたとき、前記第一チェック端部に高い燃料圧力が適用されて、前記チェックが移動させられ、それにより前記燃焼室への燃料噴射が遮られるようになったことを特徴とする油圧作動式電子制御ユニット燃料噴射器。
【請求項１１】
前記アクチュエータが、前記定置バルブ体に形成されたバルブシートと嵌合するように前記バルブ要素を移動することが作動可能なソリッドステートモータを備えることを特徴とする請求項１０に記載の燃料噴射器。
【請求項１２】
前記定置バルブ体が、中間面によって分離された第一密封面及び第二密封面と、前記第一チェック端部と前記中間面との間で流体連通する第二ボアとを有し、
前記バルブ要素が、第三密封面及び第四密封面と、低い燃料圧力の源を前記第三密封面に連結する低圧通路と、高い燃料圧力の源を前記第四密封面に連結する高圧通路と、を有し、
前記バルブ要素が前記アクチュエータにより前記第二位置に移動させられたとき、前記第四密封面が前記第二密封面に密封接触して、前記第一チェック端部が低い流体圧力の前記源に連結され、前記バルブ要素が前記アクチュエータにより前記第一位置に移動させられたとき、前記第三密封面が前記第一密封面に密封接触して、前記第一チェック端部が高い流体圧力の前記源に連結されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料噴射器。
【請求項１３】
前記送給手段が前記定置バルブ体内に配置された第三ボアを備えることを特徴とする請求項１２に記載の燃料噴射器。
【請求項１４】
エンジンサイクルの間に、燃焼室に燃料を噴射するように作動可能なＨＥＵＩ燃料噴射システムであって、
前記燃焼室に連結する燃料噴射器と、
高圧の作動流体或いは低圧の作動流体を前記燃料噴射器へ選択的に適用するための作動流体制御バルブ体と、を備え、
この作動流体制御バルブ体は、前記燃料噴射器に一体的に連結され、
前記燃料噴射器が、
前記高圧の作動流体を受けて燃料を加圧する増圧ピストンと、
第一チェック端部及び第二チェック端部を有する細長いチェックと、
前記増圧ピストンで加圧された燃料を前記第二チェック端部に適用する第一燃料通路と、
高圧燃料及び低圧燃料のどちらか一方を前記第一チェック端部に選択的に適用するための燃料制御バルブと、
噴射器ボディと、を備え、
前記増圧ピストン、前記細長いチェック及び前記燃料制御バルブは、前記噴射器ボディ内に一体的に収容されると共に前記噴射器ボディの軸線に沿って直列的に並べられ、さらに、前記燃料制御バルブが前記増圧ピストンと前記細長いチェックとの間に配置されており、
前記燃料制御バルブは、
前記第一燃料通路に接続されている第一の円錐形バルブシートと、
低圧の燃料源に接続されている第二の円錐形バルブシートと、
前記第一の円錐形バルブシート及び前記第二の円錐形バルブシートの間で移動して、それらのバルブシートのいずれか一方と接触して密封する可動バルブと、
該可動バルブを前記第一の円錐形バルブシート及び前記第二の円錐形バルブシートの間で移動させるように選択的に作動可能なアクチュエータと、
前記第一の円錐形バルブシート及び前記第二の円錐形バルブシートから前記第一チェック端部まで延びる第二燃料通路と、を有し、
前記可動バルブ及び前記アクチュエータが、前記噴射器ボディの軸線に沿って直列的に並べられ、
前記可動バルブが前記アクチュエータにより移動させられることにより、前記第一チェック端部に適用される燃料圧力が高圧と低圧の間で切り換えられ、
前記第一チェック端部に低い燃料圧力が適用されると前記前記第二チェック端部との間の圧力差により前記チェックが移動して前記燃焼室に燃料が噴射されるようになり、前記第一チェック端部に高い燃料圧力が適用されると前記チェックが移動して前記燃焼室への燃料噴射が遮られるようになっていることを特徴とする燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、燃料噴射器に関する。より詳細には、直接的に操作されるチェックを有するＨＥＵＩ燃料噴射器に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば、ディーゼルエンジンで使用できる従来の燃料噴射システムは、一般に、ポンプ・配管・噴射器タイプ、又はユニット噴射器タイプであった。ポンプ・配管・噴射器タイプの燃料噴射システムは、例えば、103 から138MPa（約15,000から20,000p.s.i.まで) のような高レベルまで燃料を加圧するメインポンプと、燃料供給ラインによってポンプに連結される個別の燃料噴射器とを備える。ユニット噴射器システムでは、低圧ポンプが複数のユニット噴射器に燃料を送り、そのうちのそれぞれが、例えば、103 から138MPa（約15,000から20,000p.s.i.まで) 、又はもっと大きな比較的高い値まで燃料を加圧する手段を備える。
ユニット噴射器システムの一つの型は、油圧作動式電子制御ユニット噴射器（ＨＥＵＩ）として知られ、グラッセイの米国特許第5,191,867 号で開示される。エンジンオイルの形態の作動流体は、例えば、20.7MPa(3,000p.s.i.)の中間圧力まで加圧され、それぞれのユニット噴射器に供給される。エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）が、それぞれの噴射器のソレノイド巻線に供給される噴射器作動信号を発生する。ソレノイド巻線が、ＥＣＭによって励磁されるとき、ポペットがソレノイドによって圧力作動流体の流れを増圧室まで移動させる。その室に加圧作動流体が導入されることに応じて、増圧ピストンが、高圧室にある燃料を加圧する方向に変位される。高圧室は、密封面に向けてばね付勢される細長いチェックを備える室に流体連通し、エンジンの燃焼室からチェック室を隔離する。チェック室内の圧力がチェックに加えられたばね力によって決定されるバルブ開口圧を越えるとき、チェックが持ち上げられ、それによって密封面からチェック先端が離れ、加圧燃料を１つ又は２つ以上の燃焼器ノズルオリフィスを通して、対応するエンジン燃焼室に流出できるようにする。ソレノイド巻線を消磁することによってポペットが加圧作動流体から増圧室を隔離する位置まで移動し、噴射が終了する。高圧室での燃料の圧力が急に降下し、それによりばねが密封面に対してチェックを閉じ、燃料噴射が終了する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＥＵＩ噴射装置は、対応するエンジン燃焼室への加圧燃料の導入をほぼ上死点（ＴＤＣ）に対して制御するのに有効であるが、そのような装置は、間接的に制御するのみであり、つまり、噴射器チェックを移動する原動力は、直接的に制御可能な原動力源ではなく、加圧燃料自身によって与えられる。したがって、関連規則の基準に応じて、特定の気体の有害排出物を望ましい程度に減少するために要求される制御能力の程度は、最小になる。
1995年 6月 6日にギブソンらに付与された米国特許第 5,421,521号で、低力アクチュエータの手段によって開位置と閉位置との間で移動可能な力平衡チェックを有する燃料噴射器が開示される。この燃料噴射器は高い制御能力を備え、高い燃料噴射圧力で使用でき、それにより望ましくない排気ガスの有害排出物の所望の減少を生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
燃料噴射システムは、設計が単純で、丈夫でかつ信頼性のある構成要素を使用する、燃料噴射器のチェックを直接的かつ迅速に移動させる装置を有するＨＥＵＩ燃料噴射器を備える。
より詳細には、本発明の一態様においては、エンジンサイクルの間、燃焼室に燃料を噴射するように作動可能な燃料噴射システムが、作動流体を加圧する第一加圧手段、燃焼室に連結される燃料噴射器、及びエンジンサイクル以下の持続時間において加圧作動流体を燃料噴射器に供給する燃料噴射器に連結する手段を備える。燃料噴射器は、燃料を加圧するために持続時間の間に供給される加圧作動流体に応じて第二加圧手段、第一チェック端部及び第二チェック端部を有する細長いチェック、及びチェックを開位置まで移動させ、それにより燃料を燃焼室に噴射するために、持続時間の間に、第一チェック端部及び第二チェック端部に供給される流体圧力を制御する第二加圧手段に連結する制御手段を備える。制御手段は、上記持続時間の間のみにおいて大きな圧力差に曝されるところに、すきまばめを２つだけ備える構成とすることが好ましい。
【０００５】
望ましくは、持続時間の一部の間のみにおいて燃焼室に燃料が噴射されるようにするとよい。さらに、燃料噴射器は、望ましくは、２つのすきまばめを有する制御バルブを備えるとよい。
また望ましくは、すきまばめの一方が、持続時間の一部の間に大きな圧力差に曝され、すきまばめの他方が、持続時間の別の一部の間に大きな圧力差に曝されるようにするとよい。さらに、チェックの第一端部が、定置バルブ組み立て体内のボア内に配置され、すきまばめの一つを定め形成するように構成するとよい。
本発明の特別な実施例においては、第一加圧手段はオイルポンプを備える。さらに、制御手段が、チェックの第二端部に高圧燃料を送る第二加圧手段に連結する手段を備えてもよく、チェックの第一端部に低圧燃料及び高圧燃料のどちらか一方を選択式に適用するように三方向制御バルブを設けてもよい。
本発明の好ましい形態においては、三方向制御バルブは、チェックの第一端部を受ける第一ボアと、中間面によって分離された第一密封面及び第二密封面と、チェックの第一端部と中間面との間で流体連通する第二ボアとを有する定置バルブ組み立て体を備える。可動バルブ要素が、バルブ組み立て体を囲み、第三密封面及び第四密封面、第三密封面に低い流体圧力の源を連結する低圧通路、及び第四密封面に高い流体圧力の源を連結する高圧通路を備える。バルブ要素は、第三密封面が第一密封面と密封接触しチェックの第一端部が高い流体圧力の源に連結する第一位置と、第四密封面が第二密封面と密封接触しチェックの第一端部が低い流体圧力の源に連結する第二位置との間で移動可能である。
【０００６】
さらに、好ましい実施例においては、三方向制御バルブはさらに、第一位置と第二位置との間でバルブ要素を移動するように作動可能なアクチュエータを備え、このアクチュエータは、例えば圧電型のようなソリッドステートのモータとすることができる。
さらに、供給手段は、第二加圧手段とチェックの第二端部との間を流体連通させるバルブ組み立て体内の第三ボアにより構成することができる。また、第二加圧手段は、作動可能なプランジャにより構成してもよく、さらに、作動可能なプランジャと第三ボアとの間に連結されたボール型チェックバルブを備えてもよい。
本発明の別の態様においては、燃料噴射器は、噴射器ボディ組み立て体、第一位置と第二位置との間で移動可能なバルブ要素を有する三方向制御バルブ、及び噴射器ボディ組み立て体内に配置され、制御バルブが第二位置にあるとき燃料を燃焼室に噴射し、制御バルブが第一位置にあるとき燃焼室への燃料の噴射を遮るように、端部に適用される流体圧力に応じて移動可能なチェックを備える。アクチュエータは、第一位置と第二位置との間でバルブ要素を移動させるように選択式に作動可能であり、噴射器が複数の噴射器サイクルのそれぞれの間で作動可能であり、制御バルブがすきまばめを一対だけ備え、すきまばめが各々の噴射器サイクルの一部分の間のみにおいて大きな圧力差に曝される。
【０００７】
本発明のさらに別の態様においては、燃料噴射器は、第一端部及び第二端部を有し、燃料を燃焼室に噴射するように第一端部及び第二端部に適用される流体圧力に応じて移動可能な細長いチェックと、チェックの第二端部を高い流体圧力の源に流体連通するように配置する手段とを備える。定置バルブ組み立て体は、チェックの第一端部を受ける第一ボア、中間面によって分離された第一密封面及び第二密封面、並びにチェックの第一端部と中間面との間で流体連通する第二ボアを備える。可動バルブ要素が、バルブ組み立て体を囲み、第三密封面及び第四密封面、第三密封面に低い流体圧力の源を連結する低圧通路、及び第四密封面に高い流体圧力の源を連結する高圧通路を備える。バルブ要素は、第三密封面が第一密封面と密封接触しチェックの第一端部が高い流体圧力の源に連結される第一位置と、第四密封面が第二密封面と密封接触しチェックの第一端部が低い流体圧力の源に連結される第二位置との間で移動可能である。アクチュエータは、第一位置と第二位置との間でバルブ要素を移動させるように作動可能である。
本発明の燃料噴射器のチェックは、直接的に制御されるので、エンジンの排気ガス中の望ましくない有害排出物を減少する燃料噴射形態を使用できる。さらに、本発明による燃料噴射器は、それぞれのエンジンサイクルの僅かの間だけ高い供給圧力差に曝されるような、すき間タイプの漏出通路を備える。したがって、漏出は、大巾に減少される。
【０００８】
【実施例】
図１を参照すると、油圧作動式電子制御ユニット噴射器（ＨＥＵＩ）システム１０は、燃料タンク１４及びフィルタ１６から燃料を受け、例えば、約0.414MPa(60p.s.i.)のような比較的低い圧力で燃料レールラインつまり導管２０を通して燃料噴射器１８に燃料を送る移送ポンプ１２を備える。エンジンサンプから供給されるエンジンオイルのような作動流体が、ポンプ２２によって、例えば、20.7MPa(3,000p.s.i.)のような中間標準圧力まで加圧される。電子エンジン制御装置２８によって供給される信号のレベルにより、オイルレールラインすなわち導管２６を通して噴射器１８に与えるオイル圧力を調整するように、レール圧力制御バルブ２４を備えることができる。エンジン制御装置２８によって発生した電子制御信号に応じて、例えば、138MPa(20,000p.s.i.)、又はもっと大きな高い圧力で、燃料噴射器１８が、内燃式エンジンの組み合わされた燃焼室つまりシリンダ（図示せず）へと燃料を噴射する。６個の燃料噴射器１８を図１に示すが、他の場合として、別の数の燃料噴射器を、それと同数の組み合わされた燃焼室に燃料を噴射するために使用してもよい。また、燃料噴射システム１０とともに使用できるエンジンは、ディーゼルサイクルエンジンや、点火式エンジン、その他燃料噴射が必要であるか望ましい形式のものである。
【０００９】
望むなら、図１の燃料噴射システム１０は、ポンプ１２、２２と各々の噴射器１８との間で延びる別の燃料供給ライン又は別のオイル供給ラインを付加する形で修正してもよい。他の場合には、またはさらに加えて、燃料または他の流体を作動流体として使用してよく、望むなら、エンジン制御装置２８ではなく、機械的装置又は油圧式装置によって、噴射器のタイミング及び噴射持続時間を制御してもよい。
図１の燃料噴射器の燃料噴射システム１０とともに使用可能な先行技術の燃料噴射器１８を図２に示す。グラッセイの米国特許第 5,191,867号に該燃料噴射器が開示されており、この噴射器の詳細な説明については同特許を参照されたい。燃料噴射器１８は、噴射器ボディ３３内に配置された噴射器ボア３２の中に存在するチェック３０を備える。チェック３０は、第一端部３６に配置されたシーリングチップ３４と、第二端部４０に配置された拡張プレートつまり拡張ヘッド３８とを備える。図３で拡大して詳細に示すように、ばね４２は弁座４４に抗してシーリングチップ３４を付勢し、１つ又は２つ以上のノズルオリフィス４８から燃料室４６を隔離する。
【００１０】
燃料噴射器１８はさらに、燃料供給ラインと流体連通して配置される燃料入口通路５０を備える。
図３に詳細に示したように、対応するシリンダに燃料を噴射する場合には、加圧燃料が通路５０を通りチェック３０と噴射器ボア３２との間の空間に流れ、燃料室４６に送られる。燃料室４６内の圧力ＰINJ が選択されたバルブ開口圧力（ＶＯＰ）に達すると、チェックのリフトが生じ、それにより弁座４４からシーリングチップ３４が離れ、加圧燃料がノズルオリフィス４８を通って組み合わされた燃焼室に流出する。圧力ＶＯＰを下記のように定める。
ＶＯＰ：    Ｓ／Ａ１・Ａ２
ここで、Ｓはばね４２によって加えられた荷重であり、Ａ１はチェック３０のバルブガイド５２の断面寸法であり、Ａ２は弁座４４とシーリングチップ３４の接触によって形成される線の直径である。
チェックリフトの時点より後に、噴射器チップ室５６内の圧力ＰSAC が増加し、次いで、チェック３０が閉位置に戻る点に達するまで、燃焼室４６内の圧力ＰINJ に応じて、選択されたバルブ閉口圧力（ＶＣＰ）が減少する。圧力ＶＣＰは、以下の式に従って定める。
【００１１】
ＶＣＰ：    Ｓ／Ａ１
前述したように、ここで、Ｓはばね４２によって加えられたばね荷重であり、Ａ１はチェック３０のバルブガイド部分５２の断面直径である。
前記したように、燃料噴射器１８の開閉は間接的にのみ遂行される、例えば、加圧燃料を噴射器ボア３２に送ることにより生じる力によってのみ遂行される。一つのこの事実の結果は、噴射器開口圧ＶＯＰ及び噴射器閉口圧ＶＣＰは、噴射器全体の設計に際して前もって選択され、容易には変更できないということである。さらに、気体状及び粒子状の有害排出物を減少するためには、燃料の正確な測定が遂行されなければならない。しかし、グラッセイの米国特許第 5,191,867号に説明されるような圧力作動式チェックの噴射器の使用では、この目的は難題である。
図１のシステムで燃料噴射器１８として使用できる本発明による燃料噴射器６０を、図５─７に示す。他の場合として、望むなら、噴射器６０の主要な特徴、つまり、直接的にかつ迅速にチェックを移動させる手段が、別の燃料システムでの使用に対して当業者に公知の型に修正されてもよい。
【００１２】
燃料噴射器６０は、噴射器ケース６２及び噴射器キャビティ６４を備える噴射器ボディ組み立て体６１を備える。細長いチェック６６は、噴射器キャビティ６４内に配置され、組み合わされた燃焼室６８に燃料が噴射されない閉位置と、組み合わされた燃焼室６８に燃料が噴射される開位置と、の間で移動可能である。チェック６６が第一位置にあるとき、チェック６６のチップ７４は噴射器６０のチップ７８内でシート７６に向かって密封する。
図６を詳細に参照すると、噴射器６０はさらに、チェック６６と流体連通して配置された３段制御バルブ８２に連結するアクチュエータ８０を備える。好適実施例では、アクチュエータ８０が、凹部８６内に配置され積層された複数の圧電要素を備える半導体モータ８４を備える。望むなら、アクチュエータ８０は、別のタイプ、例えば、ソレノイドでもよい。圧電要素の積層体が、それを貫通する燃料通路９２を有する上方バレル９０を囲む。半導体モータ８４及び上方バレル９０は、上方ボディ部材９４と、可動バルブ要素９６及び定置バルブ組み立て体９７との間に配列される。可動バルブ要素９６が、噴射器６０のチップ７８の上方表面１００に対して支持する皿形ワッシャー９８によって上方位置すなわち第一位置まで付勢される。
【００１３】
可動バルブ要素９６は、上方バレル９０とチップ７８の上方表面１００との間にある下方バレル１０２を囲む。下方バレル１０２は、定置バルブ組み立て体９７の一部分を備える。チェック６６は、間ですきまばめを形成するように下方バレル１０２内のボアすなわち通路１０６内にぴったりと適合して摺動関係に配置される上方端部すなわち第一端部１０４を備え、その結果、下方バレル１０２がチェック６６に対してガイドとして作用する。
定置バルブ組み立て体９７はさらに、第一密封面及び第二密封面、すなわち上方バレル９０及び下方バレル１０２によってそれぞれ支持されるシート１０８、１１０と、下方バレル１０２によって支持される中間表面１１２とを備える。第二ボアすなわち通路１１４が、ボア１０６と中間表面１１２との間に延び、チェック６６の第一端部１０４と中間表面１１２との間で流体連通する。下方バレル１０２はさらに、室１１６と噴射器キャビティ６４との間で延びる第三ボアすなわち通路１１５を備え、チップ７４を備えるチェック１１８の第二端部すなわち下方端部が燃料通路９２と流体連通する。さらに、第四ボアすなわち通路１２０は、ボア１１５と、可動バルブ要素９６内に形成される高圧環１２２との間に延びる。
【００１４】
ボアつまり通路１２６、環１２７、及び出口１２８（図６）によってタンクのような低い圧力源に連結する低圧環１２４が、可動バルブ部材９６内に形成される。
室１１６は、下方バレル１０２内の室第一部分１３０と、該室第一部分１３０とは反対側で上方バレル９０内に形成される室第二部分１３２とを備える。第一ボール要素１３４及び第二ボール要素１３６が、室第一部分１３０及び室第二部分１３２内にそれぞれに配置され、ばね１３８によって室第一部分１３０及び室第二部分１３２を形成する壁と嵌合するように、外側方向に強制する。ばね１３９は、第一ボール要素１３４とチェック６６の上方端部１０４との間で圧縮されて配置される。以下で詳細に述べるように、ボール要素１３４、１３６及び室部分１３０、１３２を形成する壁が、任意のチェックバルブを形成する。
再度、図５、６を参照すると、上方ボディ部材９４は、増圧器組み立て体１４４のプランジャ１４２が中に配置されるボア１４０を備える。増圧器組み立て体１４４はさらに、中空内面を有する上方ピストン１４６と、プランジャ１４２の溝１５２内で支持されるワッシャー１５０と、上方ボディ部材９４の上方表面１５４との間に配置されるばね１４８とを備える。ピストン１４６は、通路１５８によってスプールバルブ１６０に連結されたシリンダ１５６内に配置される。スプールバルブ１６０は、ソレノイド１６４の電機子に連結する軸方向可動スプール１６２を備える。スプール１６２は、図１のオイルポンプ２２及びレール圧力制御バルブ２４のようなオイル圧力源からオイルを受ける高圧環１６８と通路１５８との間で流体連通を備えるように、ソレノイド１６４によって移動でき、さらに、例えば、サンプに連結された低圧環１７０を通路１５８と接続するように移動可能である縮小直径部分１６６を備える。
【００１５】
先ず図５を参照すると、エンジンサイクルの間に一回（つまり、４サイクル用エンジンクランクシャフトの２回転に一回、または２サイクル用エンジンクランクシャフトの１回転に一回）爆発する一期間において、図１のエンジン制御装置２８のような制御装置によって、ソレノイド１６４が作動され、スプール１６２を軸方向に移動し、その結果、縮小直径部分１６６が通路１５８に高圧環１６８を相互接続する。加圧オイルが、ピストン１４６の上部を下に押し、それによりプランジャ１４２が同様に下流方向に移動し、燃料入口１７１、入口環１７２、通路１７３、及びチェックバルブ１７４を通してボア１４０まで送り込まれた燃料を加圧する。ボア１４０内の燃料の圧力を、例えば、138MPa(20,000p.s.i.)、又はもっと大きな圧力まで上げる。加圧燃料は、燃料通路９２を通ってボール１３６を通過して第二ボア１１５及びキャビティ６４まで送られる。加圧燃料はまた、第四ボア１２０を通って高圧環１２２に送られる。望ましくは、この加圧が、エンジンサイクルの40ないし50回の間においてだけ、噴射が進行する間の持続時間を与える。それぞれのエンジンサイクルの他の全ての期間の間、（つまり、４ストロークエンジンで２回のクランクシャフト回転が要求される一期間の残り部分の間、又は２サイクルエンジンで１回のクランクシャフト回転が要求される一期間の残り部分の間）スプールバルブ１６０の定圧環１７０を通路１５８に連結する位置に、スプール１６２の縮小直径部分１６６を配置するように、ソレノイド１６４が作動される。
【００１６】
加圧オイルが増圧器組み立て体１４４に供給される時間の間、ソリッドステートモータ８４は、適当な大きさ及び持続時間の駆動パルスのそれに対する発生及び適用によりエンジン制御装置２８によって作動される。ソリッドステートモータ８４が作動するより前に、チェック６６の上方端部すなわち第一端部１０４が、第二ボア１１４によって高圧環１２２内の高圧燃料に連結し、さらに、可動バルブ要素９６の密封面１７５を第一シート１０８に接触することによって低圧環１２４から隔離する。ソリッドステートモータ８４が作動すると、下流側の圧力が可動バルブ要素９６に適用され、中間面１１２が高圧環１２２に流体連通する図７に示す第一位置から、中間面１１２が低圧環１２４に流体連通して配置される第二位置まで移動する。可動バルブ要素９６が下流側に移動すると、密封面１７６は第二シート１１０と密封接触し、密封面１７５は第一シート１０８との接触状態を脱するように移動する。中間面１１２、したがって、第二ボア１１４及びチェック６６の第一端部１０４は、高圧環１２２との流体連通を脱し、低圧環１２４と流体連通して配置される。同時に、チェック６６の第二端部すなわち下方端部１１８は、通路１１５及びキャビティ６４内のそのような燃料のトラッピングのために高圧燃料に曝されて残留し、この圧力不均衡がばね１３９によって供給される力を越える力を生じ、チェック６６を上流側に変位し、それにより加圧された燃料が燃焼室６８に漏出する。
【００１７】
燃料の噴射が終了されるべきときに、ソリッドステートモータ８４に与えられた信号が、除去され、それによって可動バルブ要素９６が、皿型ワッシャー９８の影響のもとで上流側に移動され、その結果、密封面１７６はシート１１０との接触状態を脱し、密封面１７５がシート１０８に密封接触するように移動される。第二ボア１１４、したがって、チェック６６の第一端部１０４が高圧環１２２に流体連結して配置される。同時に、チェック６６が開位置にあるときでも、加圧燃料は燃料通路９２からボール１３６を通過して第三ボア１１５及び第四ボア１２０と高圧環１２２に解放される。結果として、チェック６６の第一端部１０４及び第二端部１１８に適用される圧力が等しくなり、チェック６６上の流体の力は互いに相殺する。したがって、チェック６６はばね１３９の影響のもと下流側に移動し、その結果、チェック６６の端部７４が噴射器の端部７８内のシート７６に抗して密封をする。
燃料噴射器の作動の際に生じる流れの妨害を、スムースに出すように、燃焼室第一部分１３０内に配置されたボール１３４によって形成されるチェックバルブを与える。そのような流れの妨害に遭遇しないとき、ボール１３６が室第二部分１３２からチェック６６の上端１０４を隔離する壁によって全く置き換えられてよいという意味で、この要素は任意のものである。この場合において、ばね１３９は、そのような壁とチェック端部１０４との間で圧縮状態で配置される。
【００１８】
さらに、ボール１３６によって形成されたチェックバルブもまた、任意のものであり、望むなら、省略されてもよい。
図７を詳細に参照すると、制御バルブ８２は、２つのすきまばめだけ、つまり、チェック６６の上端１０４とボア１０６を形成する壁との間の第一すきまばめ１８０と、下方バレル１０２の表面１８４と可動バルブ要素９６の壁１８６との間の第二すきまばめ１８２との２つだけを備える。これらのすきまばめは、作動オイルが圧力下でピストン１４６に供給される期間においてのみ、大きな圧力差に曝される。特に、燃料通路９２内の燃料が加圧されソリッドステートモータ８４が作動しない期間において、高圧燃料は高圧環１２２内に存在したが、凹部１８８内の燃料圧力は低圧であり、それにより、すきまばめ１８２にわたって大きな圧力差が生じる。モータ８４が作動すると、結局はすきまばめ１８２にわたる圧力差はなくなり、第二ボア１１４内の比較的低い燃料圧力と、通路１１５及びキャビティ６４内の高い燃料圧力とのために、大きな圧力差がすきまばめ１８０の前後に生じる。この噴射器の好適実施例において、この加圧条件が、エンジンクランクシャフトの他のどの回転の際にも短い期間の間だけ維持され、この加圧条件がソレノイド１６４の非作動で排除されると、すきまばめ１８０、１８２に作用する圧力差が除去される。したがって、噴射器が加圧される限界時間の量によってだけでなく、制御バルブ８２内に２つのすきまばめだけが存在するという事実とによって、燃料漏出の可能性が減少される。
【００１９】
図５─７に示した噴射器が、燃料を加圧するためにエンジンオイルのような作動流体が「力」として供給され、噴射のタイミング及び持続時間を制御するために電気信号が利用されるＨＥＵＩ燃料噴射システム内で使用するように特別に適応される。そのような装置は、噴射圧力で噴射持続時間を独立して制御し、その結果、もっと大きな制御能力を有することができる。しかし、前記したように、燃料の加圧は別の方法で遂行されることができ、例えば、ロッカーアーム又はエンジンのカムシャフトとの機械的接続を利用したり、又は他の手段によって遂行されることができる。また、燃料噴射器の制御は、電気的手段、例えば、油圧作動式又は機械的作動組み立ての使用を介する以外の他の手段を遂行してよい。
本発明は、チェックの運動を直接的に制御し、エンジンの速度レンジ及び荷重レンジを通じて非常に高い燃料圧力でさえ、燃料の測定能力を十分に改良する。したがって、有害排出物を減少する能力が改良される。また、高圧燃料はそれぞれのエンジンサイクルにおいて短い期間の間の噴射のみに有効であるので、エネルギーの節約が得られ、ノズルチェックの漏れによる燃料の使い過ぎの可能性が減少されたり、除去されたりする。
【００２０】
本発明の多数の変形と他の実施例が、前述の説明の態様において当業者には明らかになるであろう。以上、この説明は例示的なものに過ぎず、当業者に本発明を遂行する最良の様式を教える目的のものである。本発明の精神から逸脱することなしに構成と方法の詳細部は変えてもよく、添付の特許請求の範囲内でのすべての変形を含むものである。
【００２１】
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的供給レール燃料噴射システムの結合概略ブロック図である。
【図２】従来技術の燃料噴射器の部分的断面立面図である。
【図３】図２の燃料噴射器の拡大部分断面図である。
【図４】図２の燃料噴射器の作動を示すグラフである。
【図５】本発明による燃料噴射器の詳細な断面図である。
【図６】図５の噴射器の拡大部分断面図である。
【図７】図５の噴射器の拡大部分断面図である。
【符号の説明】
１０  油圧作動式電子制御ユニット噴射器（ＨＥＵＩ）システム
１２、２２  ポンプ
１４  燃料タンク
１６  フィルタ
１８、６０  燃料噴射器
２０、２６  導管
２４  レール圧力制御バルブ
２８  エンジン制御装置
３０、６６、７４、７８、１１８  チェック
３２、１０６、１１４、１１５、１２０、１２６、１４０  ボア
３３  噴射器ボディ
３４  シーリングチップ
３６、４０、１０４  端部
３８  拡張ヘッド
４２、１３８、１３９  ばね
４４  弁座
４６、５６、１１６  室
４８  ノズルオリフィス
５０、９２、１２０、１５８、１７３  通路
５２  バルブガイド
６１  噴射器ボディ組み立て体
６２  噴射器ケース
６４  噴射器キャビティ
６８  燃焼室
７６、１０８、１１０  シート
８０  アクチュエータ
８２  ３段制御バルブ
８４  モータ
８６  凹部
９０、１０２  バレル
９４  ボディ部材
９６  バルブ要素
９７  定置バルブ組み立て体
９８  皿形ワッシャー
１００、１１２、１５４  面
１２２、１２４、１２７、１６８、１７０  環
１２６  通路
１２８  出口
１３０、１３２  室部分
１３４、１３６  ボール要素
１４２  プランジャ
１４４  増圧器組み立て体
１４６  ピストン
１５０  ワッシャー
１５２  溝
１５６  シリンダ
１６０  スプールバルブ
１６２  スプール
１６４  ソレノイド
１６６  直径部分
１７１  燃料入口
１７２  入口環
１７４  チェックバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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