(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が作動流体入口(50)と燃料入口(77)とを有する複数の油圧作動式燃料噴射器(14)と、
内部キャビティ(124)が形成された細長い形状の作動流体レール（36）と、
を備え、
前記作動流体レール（36）には、前記内部キャビティ(124)を横切るように貫通する複数の貫通ボア(96)が該作動流体レール（36）の長さ方向に沿って間隔をもって形成され、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々は、前記作動流体入口(50)が前記内部キャビティ(124)内に配置され、前記燃料入口(77)が前記作動流体レール(36)の外側に配置される状態で、前記複数のボア(96)のうちの異なる一つのボアの中にそれぞれ配置されており、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器（14）がファスナー（104）を含む取付け手段により前記作動流体レール（36）に取付けられている
ことを特徴とする油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項２】
前記作動流体レール(36)は、均一な断面形状を有する金属チューブ(122)を含むことを特徴とする請求項１に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項３】
前記均一な断面形状は長方形であることを特徴とする請求項２に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項４】
前記金属チューブ(122)は、鋼の引き抜き材、もしくは押し出し材のいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項５】
前記複数のボア(96)の各々は、一対の環状壁(129)により形成されており、
Ｏリングシール(120)が、前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の周面と前記作動流体レール(36)との間の作動流体の漏れを防ぐように、前記一対の環状壁(128)の一方と他方にそれぞれ接触している
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項６】
前記一対の環状壁(128)の各々は、約１／４インチ（0.63cm）よりも大きい壁厚を有することを特徴とする請求項５に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項７】
前記作動流体レール(36)は、これを貫通する単一の流れ通路を形成していることを特徴とする請求項１に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項８】
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々は、前記作動流体レール(36)の上部(98)と接触する位置にある上側部分(108)を含んでおり、
前記取付け手段は、前記ファスナ(104)によって前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)を保持するブラケット(102)を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項９】
前記ブラケット(102)が前記作動流体レール(36)の上部(98)の上に配置されており、
前記ファスナー(104)は、前記上部(98)を通って前記作動流体レール(36)の前記内部キャビティ(124)を貫通している
ことを特徴とする請求項８に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１０】
前記ブラケット(102)は、中心部分(130)を含んでおり、ファスナー挿入用ボアが前記中心部分を貫通して形成され、一対のホルダー部分(132)が前記中央部分(130)の両側部に形成されており、
前記一対のホルダー部分(132)の各々が、前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)のうちの一つの噴射器と接触している
ことを特徴とする請求項９に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１１】
前記一対のホルダー部分(132)の各々がフォーク形状であり、ほぼＵ字形状の開口部を形成していることを特徴とする請求項10に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１２】
前記ファスナー(104)は、前記作動流体レール(36)を完全に貫通していることを特徴とする請求項９に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１３】
前記作動流体レール(36)は比較的高圧の作動流体のソース（32）に接続されており、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々の前記燃料入口(77)は、前記作動流体とは異なる比較的低圧の燃料流体のソース(46)に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１４】
各々が、上側部分(108)と作動流体入口(50)と燃料入口(77)とを有する複数の油圧作動式燃料噴射器(14)と、
内部キャビティ(124)を有する細長い形状の作動流体レール(36)と、
を備え、
前記作動流体レール(36)には、前記内部キャビティ(124)を横方向に貫通する複数のボア(96)が長さ方向に沿って間隔をもって形成され、該作動流体レール(36)の上部(98)には前記複数のボア(96)を取り囲むように平坦な領域(136)が形成され、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々は、前記作動流体入口(50)が前記内部キャビティ(124)内に配置され、前記燃料入口(77)が前記作動流体レール(36)の外側に配置される状態で、前記複数のボア(96)のうちの異なる一つのボアの中にそれぞれ配置されており、前記油圧作動式燃料噴射器(14)の各々の前記上側部分(108)が、前記作動流体レール(36)の前記上部(98)の前記平坦領域(136)と接触する位置にあり、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の周面と前記作動流体レール(36)との間に作動流体の漏れを防ぐためのＯリングシール(120)が配置され、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)が、ファスナー(104)とブラケット(102)によって前記作動流体レールに取り付けられている
ことを特徴とする油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１５】
前記作動流体レール(36)は、長方形の均一な断面を有する金属チューブ(122)を含むことを特徴とする請求項14に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１６】
前記ブラケット(102)は、前記作動流体レール(36)の前記上部(98)の上に配置されており、ファスナー挿入用ボアが貫通形成された中央部分（130）と、前記中央部分の両側部に配置された一対のホルダー部分(132)とを有しており、
前記一対のホルダー部分(132)の各々が、前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)のうちの一つの噴射器と接触しており、
前記少なくとも一つのファスナー(104)が前記上部(98)及び前記作動流体レール(36)の前記内部キャビティ(124)を貫通している
ことを特徴とする請求項14に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１７】
前記ファスナー(104)が前記作動流体レール(36)を完全に貫通していることを特徴とする請求項16に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１８】
前記作動流体レール(36)は、比較的高圧の作動流体のソース(32)に接続されており、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々の前記燃料入口(77)は、前記作動流体とは異なる比較的低圧の燃料流体のソース(46)に接続されている
ことを特徴とする請求項14に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項１９】
各々が、上側部分(108)と作動流体入口(50)と燃料入口(77)とを有する複数の油圧作動式燃料噴射器(14)と、
内部キャビティ(124)を有するほぼ長方形で均一な断面形状の金属チューブ(122)を含む作動流体レール(36)と、
を備え、
前記作動流体レール(36)には、前記内部キャビティ(124)を横方向に貫通する複数の貫通ボア(96)が長さ方向に沿って間隔をもって配置され、その上部(98)には、平坦な領域(136)が前記複数のボア(96)を取り囲む状態で形成されており、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々は、前記作動流体入口(50)が前記内部キャビティ(124)内に配置され、前記燃料入口(77)が前記作動流体レール(36)の外側に配置される状態で、前記複数のボア(96)のうちの異なる一つのボアの中にそれぞれ配置されており、前記油圧作動式燃料噴射器(14)の各々の前記上側部分(108)が前記作動流体レール(36)の前記上部(98)の前記平坦領域(136)と接触しており、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々と前記作動流体レール(36)とに接触して、前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の周面と前記作動流体レール(36)との間からの作動流体の漏れを防ぐように、Ｏリングシール(120)が配置され、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)を前記作動流体レール(36)に取り付けるために、ファスナー(104)とブラケット(102)とが設けられ、
前記ブラケット(102)は、複数のホルダー部分(132)を含んでおり、該ホルダー部分(132)の各々は、前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)のうちの一つの噴射器と接触している
ことを特徴とする油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【請求項２０】
前記ファスナー(104)は、前記作動流体レール(36)を完全に貫通しており、
前記作動流体レール(36)は、比較的高圧の作動流体のソース（32）に接続されており、
前記複数の油圧作動式燃料噴射器(14)の各々の前記燃料入口(77)は、前記作動流体とは異なる比較的低圧のソース(46)に接続されている
ことを特徴とする請求項19に記載の油圧作動式燃料噴射システム(10)。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、一般的に油圧作動式燃料噴射器に関する。より詳細には、本発明は、作動燃料レールと一体になった噴射器に関する。
背景技術
油圧作動式燃料噴射システムにおいて、複数の燃料噴射器のそれぞれが、高圧作動流体のソースに接合された作動流体入口を有する。噴射器は、作動流体とは多く場合異なる燃料流体のソースに接続された燃料供給通路も含む。噴射器は、ドレン通路を介し比較的低圧な作動流体リザーバに接続された作動流体ドレンも含む。制御バルブが噴射器の作動流体キャビティ内に配置されており、作動流体入口が開き作動流体ドレンが閉じる第１の位置と、作動流体入口が閉じて作動流体ドレンが開く第２の位置との間を可動である。コンピュータが制御バルブと連通しており、制御バルブを制御でき、噴射事象を開始し終了できるようになっている。
従来のシステムにおいて、作動流体レールがエンジンヘッド内に組み込まれていない場合、作動流体供給レールが燃料噴射器から分離しており、各噴射器にはジャンパーチューブとして一般的に知られている接続通路によって作動流体が供給される。分離接続通路の１つの欠点は、いくらかの圧力損失が必ず発生し、所定の場合には、噴射性能を確実にするために、補償に要するレール圧がより高くなることである。もう一つの別の欠点は、接続通路は、製造するのに困難な形状であることが多く、費用もかかってしまうということである。さらに、ジャンクションが接続通路を供給レールと噴射器に接続するのに必要とされ、このために漏れる領域がより多く存在することになる。多くのエンジンの場合、特により小型のディーゼルエンジンにおいて、空間は貴重であり、分離したレールが利用可能な空間に適合させるのが困難になってきている。空間利用の問題は、最初は、カム駆動式燃料噴射器を使用したディーゼルエンジンに、油圧作動式燃料噴射システムが組み込まれて改造されたときに最も深刻なものとなる。本発明は、上述の問題の１か、２以上を解決するものである。
本発明の開示
油圧作動式燃料噴射システムは、複数の油圧作動式燃料噴射器を含む。各噴射器は、作動流体入口と燃料入口とを有する。システムは作動流体レールを含んでおり、内部キャビティと、レールの長さに沿って分配されている複数の貫通ボアとを備えている。複数の油圧作動式燃料噴射器の各々が複数のボアのそれぞれの中に配置されており、作動流体入口が内部キャビティ内に配置され、燃料入口が作動流体レールの外側に配置されている。システムは更に、作動流体レールと複数の油圧作動式燃料噴射器をエンジンに取り付けるための手段を含む。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一体型燃料レールと燃料噴射器の斜視図である。
図２は、本発明の１実施例に関する油圧作動式燃料噴射システムの概略図である。
図３は、本発明の１実施例に従った図２の線３-３に沿った油圧作動式燃料噴射器と作動流体レールの切断側面図である。
本発明を実施するのに最良の形態
図１を参照すると、作動流体レール36が、複数の油圧作動電子制御式燃料噴射器14を備えて図示されており、該燃料噴射器14はレール36に組み込まれている。レール36は、以下に記載するようにエンジンヘッド94（図３参照）に取り付けられている。レール36は、該レール36の上部98からレール36の底部100を貫通する複数のボア96を有している。ブラケット102がレール36の所定の位置に噴射器14を保持する。ブラケット102は、噴射器14を係合するために中央部分130と、両端部にホルダー部分132とを有する。１実施例において、ホルダー部分132は分岐しており、Ｕ字形状を形成し噴射器14の周りに嵌合するようになっている。ブラケット102は、完全にレール36を貫通しているファスナー104でレールに結合されてエンジンエンジンヘッドに結合されるか、もしくは上部98においてボアだけを貫通してねじ込まれていることが好ましい。図示した例示的ファスナー104は、中央部分130を貫通するボルトであるが、本分野において既知のファスナーであっても適切であればうまく機能するであろう。ブラケット102は、噴射器14の上側部分108で環状の突出部106と協働することによって２つの噴射器14を保持することになる。噴射器14はレール36の上部98上の平坦な面136（図３参照）上に支持されている。レール36には、端部114における開口部112を通って高圧作動流体が供給される。噴射器14の下側部分116は、レール36を通って、エンジンヘッド94（図３参照）のシリンダヘッドボアの中に入る。
図２を参照すると、直接噴射ディーゼルサイクル内燃エンジン12に適応するように構成された１例において、油圧作動電子制御式燃料噴射システム10の１実施例が図示されている。燃料システム10は１つか２つ以上の油圧作動電子制御式燃料噴射器14を含んでおり、作動流体レール36を通って、エンジン12の各シリンダヘッドボアの中に配置されるようになっている。燃料システム10は、作動流体をレール36に、即ち各噴射器14に供給することになる装置即ち手段16を含む。システム10は、各噴射器に燃料を供給するための装置または手段18、燃料噴射システムを電子的に制御するためのコンピュータ20、作動流体を寒流させ、各噴射器を出る作動流体から油圧エネルギーを回復させるための装置即ち手段22を含んでいる。
作動流体供給手段16は、作動流体サンプ24、比較的低圧の作動流体搬送ポンプ26、作動流体クーラ28，１つか２つ以上の作動流体フィルタ30、作動流体内において比較的高い圧力を発生させるための高圧ポンプ32、及び少なくとも一つの比較的高圧の作動流体レール36を含むことが好ましい。噴射器14がレール36を貫通して取り付けられているため、噴射器14は比較的高圧の作動流体ポンプ32からの出口と流体連通している。レール36によって作動流体は、高圧ポンプ32から各噴射器14の作動流体入口50（図３を参照）を通ることができる。
各噴射器14の作動流体ドレン51（図３参照）を出る作動流体は、還流ライン27に入り、この流体を油圧エネルギー還流即ち回復手段22に運ぶようになっている。還流した作動流体の一部が高圧作動流体ポンプ32に向けられ、差動流体の他の別の部分は還流ライン33を介し作動流体サンプ24に戻されるようになっている。
本発明において利用可能なエンジン流体が作動流体として使用されることが好ましい。しかし、好ましい実施例において、作動流体はエンジン潤滑油であり、作動流体サンプ24はエンジン潤滑油サンプである。これにより、燃料噴射システムはエンジンの潤滑油循環システムに直接接続できることになる。そうでない場合には、作動流体を、燃料タンク42、もしくは冷却流体等のような別のソースにより得ることができる。
燃料供給手段18は、燃料タンク42、該燃料タンク42との間で流体連通するように構成された燃料供給通路44、比較的低圧の燃料搬送ポンプ46、１つか、２つ以上の燃料フィルタ48、燃料供給調製バルブ49、及び噴射器14と燃料タンク42との間で流体連通するように配列された戻し通路47とを含むのが好ましい。
コンピュータ20は、（1）燃料噴射タイミング、（2）噴射サイクル中の全燃料噴射量、（3）燃料噴射圧、（4）各噴射サイクル中の別個の噴射即ち噴射セグメントの数、（5）噴射セグメントの時間間隔、（6）噴射サイクル中の各噴射セグメントの燃料量、（7）作動流体圧、および（8）上述のパラメータの組み合わせを制御する電子制御モジュール11を含むことが好ましい。コンピュータ20は、複数のセンサー入力信号S1-S8を受信し、これらの信号は、次の噴射サイクルのために正確な噴射パラメータの組み合わせを決定するのに使用されるエンジン作動状態、負荷等のような既知のセンサー入力に対応する。本例において、コンピュータ20は、作動流体圧を制御するために制御信号S9を発し、各噴射器14内の作動流体制御バルブを制御するための制御信号S10を発する。各噴射パラメータは、エンジン速度と負荷とは関係なく可変に制御可能である。噴射器14の場合、制御信号S10は、コンピュータ20によって命令されるソレノイド57（図３参照）への電流を表す。
図３を参照すると、油圧作動式燃料噴射器14は、本分野において公知の手段で相互に取り付けられる様々な成分から作られた燃料噴射器本体15を含む。噴射器本体15は、ピストンボア61に対し開く作動流体キャビティ52と、高圧作動流体入口50及び低圧作動流体ドレン51を備える。制御バルブは、ソレノイドに57に取り付けられ、これにより動かされるポペットバルブ部材55を含む。圧縮バネ56が、通常作動流体キャビティ52を作動流体入口50に対し閉じる低い方の着座位置に、ポペットバルブ部材55を付勢する。この位置において、作動流体キャビティ52は、シート52後方の低圧作動流体ドレン51に対し開く。ソレノイド57が励磁されると、ポペットバルブ部材55がリフトされ、下側の方のシート54を開いてシート53を閉じると同時に、作動流体キャビティ52に対し作動流体ドレン51を閉じて、作動流体入口50を開く。各噴射事象は、ソレノイド57を励磁することによって開始され、高圧作動流体が作動流体キャビティ52に流れることができ、インテンシファイヤーピストン60の上側面上に作用するようになる。
インテンシファイヤーピストン60がピストンボア61内で、図示するような上方位置と下方位置との間を往復運動するように配置されている。噴射器本体15は、プランジャ62を摺動可能に受取るプランジャボア63も形成する。プランジャ62は、図示するような後退位置と前進位置との間を往復運動する。圧縮戻しばね64がピストン60とプランジャ62とを各上方及び後退位置に付勢する。プランジャボア63とプランジャ62の一部が燃料加圧チャンバ70を形成する。
噴射事象間中にプランジャ62とピストン60が戻りストロークとなっているとき、燃料が燃料入口77を通って燃料噴射器14に入り、ついで燃料供給通路78に沿ってボールチェック79を超えて進行し、燃料加圧チャンバ70の中に入る。噴射事象の間にプランジャ62とピストン60が下降ストロークを行っている間、ボールチェックバルブ79は、燃料の流れが燃料加圧チャンバ70から燃料供給通路78に流れて戻らないようにしている。
噴射器本体15は、ノズル出口74に対し開いているノズルチャンバ73も形成する。ノズルチャンバ73は、ノズル供給通路71を介し燃料加圧チャンバ70に接続されている。噴射事象中、燃料は燃料加圧チャンバ70から、ノズル供給通路71を通り、ノズルチャンバ73に入り、最終的には、ノズル出口74から出る。ニードルバルブ部材80は、ノズル出口74が開く開位置と、図示するように、ノズル出口74がブロックされる閉位置との間をノズルチャンバ73内で往復運動するように位置づけられている。付勢ばね85は、通常ニードルバルブ部材80を閉位置に付勢する。しかし、ノズルチャンバ73内の燃料圧がバルブ作動圧を超えると、リフト面81に作用する油圧力によって、ニードルバルブ部材が付勢ばね85の作用に対し開位置にまで持ち上がることになる。
噴射器14は、完全に貫通するボア96を通って作動流体レール36を貫通するように位置決めされている。ボア96は、一対の分離した環状壁129により形成されている。噴射器14は形状が円筒形であるのが好ましく、ポリテトラフルオロエチレンPTEEのような適当な材料から形成されているのが好ましい一対のＯリングシール120で、上部98と底部100においてシールされている。レール36が内部キャビティ124を形成する一般的な金属チューブ材料片122から形成されていればよい。内部キャビティ124は、高圧作動流体のために単一の流れ通路を作り出す。レール36の金属チューブ材料は、実質的に均一な断面を有してることが好ましい。図示した好ましい実施例において、金属チューブはほぼ長方形の断面であればよいが、適切であればいかなる幾何的形状であってもよい。金属チューブ材料は、比較的安価な押し出しされたか、または引き出された鋼から形成されていることが好ましい。しかし、レール36は、均一な断面を有さないように、キャスティングできる。チューブ122は、一般的にレール36の上部98と底部100を形成する２つの分離した環状壁128を有する。上部98は、噴射器14がレール36に取り付けられると支持される平坦な面136を有する。１実施例において、壁128は、少なくとも１／４インチの厚さであるが、Ｏリング120が壁128において噴射器14の外寸とボア96との間のギャップをシールするのに充分な空間を形成することになる。ボア96と噴射器14の外寸は一般的に円形であるが、噴射器14は勘合できるのに特別な機械加工を要する別の形状でもよい。もっと薄い厚さの壁を有するレール36も使用できるが、これは、噴射器14トレール36との間の漏れに対する挿入場所をシールできる空間となるような特定のスリーブを必要とする可能性がある。
別の実施例において、レール36は、鋼鋳造から製造されていてもよい。レール36を鋼鋳造から製造することによって本発明を実施するのに必要な材料の量を最適にできる。壁128はボア96の領域においてより薄くなり、ギャップをシールでき、壁は噴射器間の領域内でより薄くできる。非均一な設計では材料の量が減少し、このためにレール36の重量も少なくなる。鋳造レール36の別の特徴は、噴射器14とレール36との取り付け部分から離れて、レール36がエンジン12に結合できることである。隔離した取り付けファスナーは鋳造されて、レール36のエッジになる。分離したファスナー104は、金属チューブ122に関連して使用でき、ブラケットがチューブ122に溶接されることが必要とされる。
産業上の利用可能性
本発明は、油圧作動式燃料噴射システムにおいて可能性のある用途、特に燃料流体とは異なる油圧作動式流体を利用するものにおける用途を見つけた。本発明は、特に作動流体レールの空間利用が制限されているようなエンジンに関する油圧作動式燃料噴射システムの取り付けに適している。燃料噴射器と作動流体レールとが一体化されているので、エンジンの噴射器ボアから離れたほんのわずかな空間が、作動流体レールを収納するのに必要とされるだけである。カム駆動式燃料噴射システムの代りに油圧作動式燃料噴射システムで改造されているようなより小型の多くのディーゼルエンジンがこのような例である。
上述の記載は図示のみを目的とするものであり、本発明の範囲を制限するものではないということに留意しなければならない。本分野の当業者であれば、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、本発明を広い範囲の形状と大きさで作ることができ、エンジンに取り付けるための様々な取付けのための結合機構を使用できることが明白に理解できるであろう。さらに、本発明は、作動流体レールと燃料噴射器を、燃料噴射システムとエンジンとの間にラバーまたはベルビレッジタイプのワッシャのような弾性部材を配置することによって作動流体レールと燃料噴射器をエンジンから離すことによって、燃料噴射システムからエンジンへのノイズの伝達を減少できるように改良できる。このような場合、燃料噴射システムとエンジン都の間に固い取付けはなくなり、エンジン又は噴射システムの性能を変更することなく、燃料噴射器を噴射器ボア内で上下方向に摺動可能となる。
本発明の目的及び利点は、図面、請求の範囲及び上述の明細書から得られるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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