JP3357604B2 - ユニット燃料インジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料シ
ステムに関し、更に詳細には、噴射圧期間を周期的に生
成できることにより、噴射圧及びタイミングの最適制御
が可能になるマルチシリンダ圧縮点火機関のためのユニ
ット燃料インジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃料システムは、性能及びコ
ストにしばしば多大な影響を与える内燃機関の構成要素
である。従って、内燃機関の燃料システムは、内燃機関
の開発に今日まで費やしてきた総技術努力の大きな部分
を占めてきた。このため、今日の技術設計者は，既知の
燃料システム概念及び機能の非常に多数の選択及び可能
な変更を有している。設計努力には、典型的には、コス
ト、サイズ、信頼性、性能、製造の容易さ、及び既存の
エンジン設計への改造能力のような配慮の中で、非常に
複雑で微妙な折衷案を伴う。

【０００３】現代の設計者に要求されることは、燃料効
率を維持又は向上させながら、政府から委任されたエミ
ッション減少基準(emissions abatement standards）に
応える必要性によって著しく増やされた。燃料システム
設計の発展特性からみて、機関性能の改良とエミッショ
ン減少の両方を、燃料システム技術における更なる革新
により得ることは非常に難しい。従って、将来の商業的
に競われる燃料噴射システムとは、エンジン性能の改良
及びエミッション減少を含む様々な目的をなし遂げるた
めに新しい特徴（機能）を設計するものだけでなく、適
切な特徴を最も効果的な方法で組み合わせて、多数の目
的を最も効率的、効果的及び高い信頼性でなし遂げるこ
とができるシステムを形成できるものである。

【０００４】エンジン性能改良及びエミッション減少の
ような目的を達成するための最も重要な特徴のいくつか
は、高噴射圧能力、油圧及び機械効率の改良、速い圧力
応答、並びに効果的で信頼性の高い噴射率形成(injecti
on rate shaping)能力を含む。他の重要な特徴は、様々
なエンジン構成への据え付けを可能にする駆動トレイン
ノイズ制御及びパッケージングのフレキシビリティを含
む。マレー(Maley) らに付与された米国特許第５，４６
３，９９６号は、燃料噴射システムにおけるこれら目的
の少なくとも幾つかを達成する試みを開示している。そ
の燃料噴射システムとは、共通レールと接続する複数の
燃料インジェクタの各々と関係するそれぞれのサーボ制
御ニードル弁で制御されると、噴射事象が起きる所定の
期間、高圧力燃料を周期的に生成するように動作するも
のである。各インジェクタはインテンシファイア（増強
装置）アセンブリ及びソレノイド作動バルブを含み、ソ
レノイド作動バルブが開いて、ニードルバルブ要素の上
に位置する圧力制御容積(volume)の圧力を減圧し、また
閉じて噴射を止める。また、この参考文献は、加圧作動
流体中に蓄えられるエネルギーをポンプソースに戻す油
圧エネルギー再循環又は回復手段を開示する。しかしな
がら、その周期的な圧力生成は、インジェクタプランジ
ャに働く高圧共通レールによって各インジェクタで起こ
るが、共通レールは高圧レベルのままである。結果とし
て、このシステム中の各インジェクタは、インテンシフ
ァイアアセンブリの上流にインテンシファイアアセンブ
リの内側への移動を開始するソレノイド作動制御バルブ
と、圧力発生を開始し、噴射事象の計量及びタイミング
を制御する２つの噴射制御バルブとを必要とする。これ
によって、不要なコスト及び複雑さをシステムに追加す
ることになる。更に、このマレーらの特許で開示された
インジェクタは２つの噴射制御バルブを作動するために
比較的大型のデュアル機能のソレノイド作動を用いてお
り、それによってインジェクタの直径が不都合に大きく
なる。更に、ニードルの運動を制御する噴射制御バルブ
は１回の噴射事象を起こすために、各噴射が行われる間
に２回の往復運動を行い、これによって最終的にシステ
ムのコストを高め複雑さを増す。また、この噴射制御バ
ルブはバルブ要素及びそれに結合されたフロー通路が他
の利用可能なバルブ設計と比較してより複雑な設計を必
要とする三方向のバルブである。加えて、マレーらの発
明で開示された油圧エネルギー回復手段は、付加的な制
御バルブ、油圧モータ及びそれに結合された燃料通路を
必要とし、結果的にシステムのコストを不必要に高め
る。

【０００５】ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ
９６１２８５は、スムーズな加圧及び減圧が駆動トレイ
ン励振及びメカニカルノイズを最小化しながら、高圧燃
料の噴射期間を周期的に生成する燃料システムを提案し
ている。同様の燃料噴射システムは、英国特許第２２８
９３１３号及び２２９１９３６号に開示されている。こ
れらの燃料システムは、各インジェクタと関連するカム
作動プランジャを含む。このカム作動プランジャは、燃
料の貯蔵容積を加圧して、燃料を、噴射がソレノイド作
動ニードル制御バルブによって制御されるニードルキャ
ビティに送出する。この報告書では、この概念が「機械
作動電磁ユニットインジェクタ、油圧電子ユニットイン
ジェクタ、電子ユニットポンプ、及びポンプ／ライン／
ノズルシステム」に適用可能であることを提示してい
る。しかしながら、これらの各参考文献は、各々が燃料
噴射カムで起動させるプランジャを備えているユニット
インジェクタからなる機械作動ユニットインジェクタの
用途を開示するだけである。しかしながら、これらのシ
ステムはコスト及びパッケージングを考慮すれば、多く
の場合のエンジンへの適用には適していない。

【０００６】クロウレイ(Crowley) らの米国特許第５，
１３３，６４５号はインジェクタのそれぞれのバンクに
役立つ２本の共通レールを有する共通レール燃料噴射シ
ステムを開示する。燃料は、それぞれのカム作動往復運
動プランジャポンプによって各レールに供給される。各
インジェクタは、共通レールからチェックバルブを介し
て高圧燃料を受け取るスプリングキャビティ内に位置す
るノズル要素を含む。スプリングキャビティはまた、ノ
ズル要素の上に位置する圧力制御容積にオリフィスを通
じて連結されている。ソレノイド作動制御バルブを開け
ると、制御容積がドレインに連結し、それによって燃料
がノズルキャビティからオリフィスを通じてドレインに
流れて噴射を開始する。また、閉じると噴射を終了す
る。しかしながら、共通レールは比較的一定の高圧レベ
ルに維持されているので、このシステムは、共通レール
中の圧力を迅速且つ効率的に変更して、対応する望まし
い噴射圧を得ることはできない。燃料が噴射のために共
通レールから抽出されると、共通レール圧力は、多数の
噴射事象を通して単にゆっくりと減圧され得るか、又は
燃料をドレインにこぼすことにより非効率的に減圧され
る。

【０００７】米国特許第５，１７６，１２０号（タカハ
シ(Takahashi) ）は、インジェクタに役立つ共通レール
に高圧燃料を供給するカム作動燃料ポンプを含む燃料シ
ステムを開示する。インジェクタはニードルバルブを含
み、このニードルバルブはソレノイド作動バルブによっ
て制御されると燃料差圧の影響で移動できる。燃料ポン
プは、アクセルペダル押し下げ速度及び機関回転数（エ
ンジンスピード）に直接関係して、共通レール内の圧力
を変更するように制御されている。アクセルペダル押し
下げ速度又は機関回転数が多くなる程、標的圧力が高く
なる。しかしながら、より低い共通レール圧力が望まし
い場合、共通レール燃料圧力は、レールに燃料を追加せ
ずに、噴射用の燃料をゆっくりと増分的に抽出すること
によって、徐々に下げられる。結果として、このシステ
ムは、共通レールの圧力を迅速に変えて所望の対応噴射
圧を得ることはできない。また、サーボ制御ニードルバ
ルブ及びアクチュエータバルブアセンブリは、不必要に
複雑である。更に、このシステムは共通レール内に蓄え
られるエネルギーを回復するための手段を提供しない。

【０００８】米国特許第４，２４９，４９７号（エヘイ
ム(Eheim) ら）は、ノズルバルブ要素を横切る差圧を単
一バルブを用いて制御することによって、燃料噴射を制
御する燃料噴射システムを開示する。その単一バルブが
開くと燃料をドレインへ送って噴射を開始し、また閉じ
ると噴射を終了する。しかし、このシステムは各インジ
ェクタに対してスプールバルブ(spool valve) を含む２
つの制御バルブを必要とし、不必要にシステムのコスト
を上げる。また、この参考文献では燃料噴射圧の広い範
囲、迅速な圧力変化及び噴射率形成を得るための手段を
開示していない。加えて、この参考文献ではこの技術
の、ユニットインジェクタへのパッケージングについて
は提案していない。

【０００９】英国特許明細書第１，１３２，４０３号
は、２方向ソレノイド作動バルブを備える燃料インジェ
クタを開示する。２方向ソレノイド作動バルブはニード
ルバルブ要素の一端において燃料圧を制御するためのも
ので、制御バルブを閉じるとニードルバルブ要素が閉
じ、制御バルブを開くとニードルバルブ要素が開く。し
かしながら、このインジェクタは高圧プランジャ及びポ
ンプ制御バルブを有するユニットインジェクタではな
い。更に、制御バルブはニードルバルブから不必要に離
れたところに位置しており、作動に遅れをきたす。

【００１０】従って、噴射圧力機関を周期的に生成で
き、又噴射期間中の燃料噴射の最適制御を効率よく効果
的に行うことができる内燃機関の高圧燃料システムに対
する要求がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、従来技術の欠点を克服して、燃料噴射タイミング及
び計量を効果的に予測通りに制御できる高圧燃料システ
ムを提供することである。

【００１２】本発明の他の目的は、動作条件に基づいて
噴射事象毎に最適噴射圧力を共通レール内に周期的に提
供しながら、機関回転数に依存せずに圧力を制御できる
高圧燃料噴射システムを提供することである。

【００１３】本発明の更に他の目的は、共通レール内の
燃料圧力を周期的に増大及び減少できる高圧共通レール
燃料システムを提供して、共通レールに連結するニード
ル制御ノズルバルブによって選択的噴射する噴射周期を
提供することである。

【００１４】本発明の更なる目的は、１つの噴射事象か
ら次の噴射事象への噴射に利用可能な広範な噴射圧力を
共通レール内に提供できる高圧燃料噴射システムを提供
することである。

【００１５】本発明の更に他の目的は、燃料ポンプ駆動
システム内の駆動トルク変動を最小化しながら、非常に
高い圧力を提供できる高圧燃料噴射システムを提供する
ことである。

【００１６】本発明の更に他の目的は、噴射圧力及びタ
イミングの敏感且つ効率のよい制御を可能にするよう
に、噴射事象毎に共通レール内の圧力を周期的に上下で
きる燃料噴射システムを提供することである。

【００１７】本発明の更に他の目的は、加圧燃料中に蓄
えられるエネルギーをインジェクタのバンク(bank)のプ
ランジャアセンブリを用いることによって、各事象中に
回復する共通レール燃料噴射システムを提供することで
ある。

【００１８】本発明の他の目的は、インテンシフィケー
ションプランジャアセンブリを有するインジェクタと、
インジェクタあたり２本だけの流体連結ラインと、を含
む共通レール燃料システムを提供することである。

【００１９】本発明の更なる目的は、レール内の燃料圧
力を周期的に徐々に上げて、加圧噴射燃料を共通レール
に連結する全インジェクタへ提供し、また、徐々に下げ
てインジェクタが加圧燃料中の未使用エネルギーを移送
してエンジン駆動システム内に戻すことを可能にする、
高圧共通レール燃料システムを提供することである。

【００２０】本発明の他の目的は、２本の共通レール及
びそれぞれの高圧ポンプを有し、各高圧ポンプが少なく
とも１００°のクランク度の加圧行程を通じて往復運動
し、噴射圧力の広い範囲によって共通レール内の圧力を
徐々に周期的に増大及び減少するプランジャを含む、共
通レール燃料システムを提供することである。

【００２１】本発明の更に他の目的は、各レールと関係
するインジェクタの組及び各レールと関係する独立した
燃料加圧システムを有して、隣り合う計量事象同士間の
干渉、及び１本のレール又はインジェクタの組沿いの故
障の際に全インジェクタを遮断する必要をなくす分割共
通レールを有する共通レール燃料システムを提供するこ
とである。

【００２２】本発明の更に他の目的は、ニードル制御噴
射による複数のインジェクタ、インテンシフィケーショ
ンプランジャアセンブリ、及び高圧ポンプアセンブリを
含み、各インジェクタ、インテンシフィケーションプラ
ンジャアセンブリ及び高圧ポンプをエンジンの様々な位
置にパッケージして、効率的で効果的な燃料噴射を提供
しながら、エンジンのオーバーヘッド空間の最適な使用
を達成することができる高圧燃料噴射システムを提供す
ることである。

【００２３】本発明の更に他の目的は、高圧能力、速い
圧力応答、高ポンピング効率、噴射圧フレキシビリテ
ィ、及び駆動トレインノイズの減少を、互いに作用させ
ながら作れる新規の高圧共通レール燃料噴射システムを
提供することである。

【００２４】本発明の更に他の目的は、油圧制御ニード
ルバルブ、油圧フローを制御して噴射を制御するアクチ
ュエータ、及び圧力生成事象を開始するポンプ制御バル
ブを含んで、最適で効果的な噴射の制御を確実化しなが
ら、噴射アクチュエータバルブとポンプ制御バルブを最
適に位置決め及び制御してインジェクタ設計を簡素化す
る、単純で低コストの高圧ユニットインジェクタを提供
することである。

【００２５】更に、本発明の更なる目的は、各噴射事象
中に低圧ドレインへ流れる燃料の量を最小化するニード
ル制御燃料インジェクタを提供することである。

【００２６】本発明の他の目的は、共通レール供給容積
を燃料チャンバ及び燃料インジェクタ内の通路に統合す
る共通レール燃料噴射システムを提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】これらの及び他の目的
は、マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ内への燃料
噴射を制御する燃料噴射システムを提供することによっ
て達成され、該システムは、燃料を低い供給圧力で供給
する低圧燃料供給部と、その低圧燃料供給部と流体連結
可能な第１の共通レールとを含む燃料供給デバイスを含
んでいる。該システムはまた、低圧供給燃料を低圧燃料
供給部から受け取って、共通レール内の燃料圧力を周期
的に増大及び減少して、連続ポンピング事象を起こす第
１高圧ポンプも具備する。ポンピング事象の各々は、燃
料圧力を増大させる期間、次に燃料圧力を減圧する期間
を具備している。共通レールはポンピング事象同士の間
に低圧燃料供給部と流体連結されている。また、燃料噴
射システムは、第１共通レールに連結され、第１共通レ
ールから燃料を受取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞ
れの燃焼チャンバ内に噴射する第１燃料インジェクタ組
を含む。また、システムは、低圧燃料供給部に連結され
る第２共通レールと、第２共通レール内の燃料圧力を周
期的に増大及び減少して、第１共通レール及び第１高圧
ポンプの噴射事象と交互に後続のポンピング事象を起こ
す第２高圧ポンプとを含むことができる。また、第２共
通レールは、ポンピング事象同士の間に低圧燃料供給部
に流体連結される。第２インジェクタ組は、燃料をそれ
ぞれの燃焼チャンバに噴射する第２共通レールに連結さ
れる。第１及び第２インジェクタ組の各インジェクタ
は、インジェクタキャビティがあるインジェクタ本体、
燃料移送回路（通路）、及び往復運動するようにインジ
ェクタキャビティ内に取り付けられるプランジャを含
む。各インジェクタと関係する各プランジャは、各噴射
事象中に増大及び減少する燃料圧力に応答して往復運動
するので、所与の共通レールと関係する全てのインジェ
クタプランジャは、各ポンピング事象中にその共通レー
ルと関係する高圧ポンプによって往復運動する。各高圧
ポンプは、往復運動するように取り付けられるポンププ
ランジャとポンププランジャの一方の端部に隣接形成さ
れるポンプチャンバとを含む。各高圧ポンプのポンプチ
ャンバは、各ポンピング事象中に、それぞれの共通レー
ル及び関係するレール内のインジェクタの各々の燃料移
送回路と連続的に流体連通する。

【００２８】また、各インジェクタは、プランジャと共
通レールとの間に形成される作動チャンバと、プランジ
ャと噴射オリフィスの間のインジェクタキャビティ内に
形成される高圧チャンバとを含むことができる。作動チ
ャンバの各々は、各ポンピング事象中にそれぞれの共通
レールと流体連通する。

【００２９】インジェクタの各々は、噴射燃料を加圧す
る燃料圧力インテンシフィケーションアセンブリ／モジ
ュールを含み、この燃料圧力インテンシフィケーション
アセンブリ／モジュールが往復運動するように作動プラ
ンジャと高圧プランジャとの間のインジェクタプランジ
ャ内に取り付けられる作動プランジャと加圧プランジャ
とを含む。作動プランジャは、作動チャンバ内の燃料に
露出する作動プランジャ断面領域（面積）を含み、ま
た、高圧プランジャは、高圧チャンバ内の燃料に露出す
る高圧プランジャ断面領域を含む。作動プランジャ断面
領域は、高圧プランジャ断面領域よりも大きいので、共
通レール内の燃料の圧力が、ポンピング事象中に作動プ
ランジャを移動させ、高圧チャンバ内の燃料を共通レー
ル及び作動チャンバ内の圧力よりも大きなレベルの圧力
まで加圧する。燃料移送回路は、作動プランジャ内に形
成する送出路と、燃料を作動チャンバから高圧チャンバ
に送出する高圧プランジャを含むことができる。また、
各インジェクタは、インジェクタキャビティ内に、イン
ジェクタプランジャの内の１つの変位を検出するプラン
ジャ感知手段、即ち、線型可変作動変圧器、を含むこと
ができる。

【００３０】また、各高圧ポンプは、ポンププランジャ
の有効変位を制御するポンプ制御バルブを含むことがで
きる。各ポンプ制御バルブは、ポンプチャンバ内に延在
するポンプ制御バルブ要素を含むことができる。更に、
第１及び第２高圧ポンプとポンププランジャに往復運動
させるカムを入れるポンプハウジングを備えることがで
きる。ポンプを、ハウジング内でカムの反対側に位置で
き、カムが高圧ポンププランジャを共通軸に沿って往復
運動させる。カムは、カムとポンププランジャとの間に
位置するスライドベアリングスリーブを含む偏心カムで
もよい。

【００３１】各インジェクタ本体は、リテーナキャビテ
ィを形成するインジェクタリテーナ、及びリテーナキャ
ビティ内に取り付けられるノズルモジュールを含むこと
ができる。ノズルモジュールは、内側ノズルハウジング
と、内側ノズルハウジングと当接するように位置する単
一部品からなる外側ノズルハウジングとを含む。また、
各インジェクタ本体は、噴射制御バルブを支持する外側
ノズルハウジングと当接関係に位置する噴射アクチュエ
ータモジュールを含むことが出来る。この設計は４個未
満の高圧ジョイント部を作成し、このジョイント部は、
インジェクタの軸方向に沿って噴射制御バルブと噴射オ
リフィスとの間で離間され、噴射移送回路内に燃料を含
有する。一つの実施の形態では、各インジェクタは噴射
制御バルブと噴射オリフィスとの間に２個だけの高圧ジ
ョイント部を含む。即ち、１つ目を内側ノズルハウジン
グと外側ノズルハウジングとの間に形成し、２つ目は外
側ノズルハウジングとアクチュエータモジュールとの間
に形成する。

【００３２】また、第１及び第２燃料インジェクタ組の
各インジェクタは閉止ノズルアセンブリを含み、この閉
止ノズルアセンブリは往復運動するように取り付けられ
るニードルバルブ要素を含み、このニードルバルブ要素
が噴射オリフィスを通じて燃料フローをブロックする閉
位置と、噴射オリフィスを通じて燃料フローを可能にす
る開位置との間で移動する。また、各インジェクタは、
ニードルバルブ要素を開位置と閉位置との間で移動させ
るためにニードルバルブ制御デバイスを含むことができ
る。ニードルバルブ制御デバイスは、ニードルバルブ要
素の外側端部に隣接して位置する制御容積、燃料を制御
容積から低圧ドレインに排出するドレイン回路、及びド
レイン回路に沿って位置し、燃料のフローをドレイン回
路を通じて制御する噴射制御バルブを含み、ニードルバ
ルブ要素を開位置と閉位置との間で移動させる。ニード
ルバルブ制御手段は、更に燃料を燃料移送回路から制御
容積へ供給する制御容積充填経路を含むことができる。
更に、各インジェクタは、ニードルバルブ要素が開位置
に移動すると、制御容積から低圧ドレインへの燃料フロ
ーを制限するフロー制限デバイスを含むことができる。
フロー制限デバイスは、充填回路と制御容積を流体連結
する制御容積入口ポート、制御容積とドレイン回路を流
体連結する制御容積出口ポート、及びニードルバルブ要
素の外側端部に形成され、制御容積入口ポートと制御容
積出口ポートを少なくとも部分的にブロックして低圧ド
レインへの燃料フローを制限するフロー制限バルブとを
含むことができる。

【００３３】システムはまた、第１及び第２共通レール
を連結する感知通路、及び感知通路に沿って位置し、第
１及び第２の両方の共通レール内の圧力を感知する圧力
センサを含むことができる。

【００３４】また、本発明は低圧燃料を燃料供給部から
受け取って、燃料を高圧でエンジンの燃焼チャンバ内に
噴射するユニット燃料インジェクタに関し、このユニッ
ト燃料インジェクタが、インジェクタキャビティのある
インジェクタ本体、燃料移送回路、インジェクタ本体の
一端部に形成する噴射オリフィス、往復運動するように
噴射キャビティ内に取り付けられるプランジャ、及びプ
ランジャと噴射オリフィスとの間に形成される高圧チャ
ンバを含む。プランジャは、高圧チャンバ内に移動可能
であり、チャンバ内の燃料の圧力を増大する。また、イ
ンジェクタは、開位置と閉位置との間で移動可能なバル
ブ要素を含む閉止ノズルアセンブリ、及びその位置の間
でニードルバルブ要素を移動させるニードルバルブ制御
デバイスを含む。ニードルバルブ制御デバイスは、ニー
ドルバルブ要素の一端部に位置する制御容積（キャビテ
ィ）、燃料を燃料移送回路から供給する制御容積充填回
路、燃料を制御容積から低圧ドレインに排出するドレイ
ン回路、及びドレイン回路に沿って位置し、燃料のフロ
ーをドレイン回路を通じて制御して、ニードルバルブ要
素を移動させる噴射制御バルブを含むことができる。噴
射制御バルブは、制御容積からの燃料フローを阻止する
閉位置、及び制御容積充填回路から制御容積並びに制御
容積から低圧ドレインへの燃料フローを可能にする開位
置へ、移動させることができる２方向ソレノイド作動バ
ルブとする。制御容積充填回路は、インジェクタ本体内
に形成され、ニードルバルブ要素を収容するニードルキ
ャビティに直接、開口する第１端部を含むことができ
る。ソレノイド作動噴射制御バルブは、インジェクタ本
体に沿って高圧チャンバと制御容積との間に位置するコ
イルアセンブリを含むことができる。更に、インジェク
タは、高圧チャンバと燃料供給部との間の燃料のフロー
を制御するソレノイド作動圧力制御バルブを含むことが
できる。また、圧力制御バルブは、インジェクタ本体内
に噴射制御ソレノイドコイルアセンブリから離間して取
り付けられるコイルアセンブリを含む。

【００３５】

【発明の実施の形態】本願を通して、用語「内方へ(inw
ard)」、「最も内側の(innermost) 」、「外方へ(outwa
rd) 」、「最も外側の(outermost) 」は、燃料がインジ
ェクタからエンジンの燃焼チャンバ内に実際に噴射され
る地点に向かう方向及びそこから離れる方向にそれぞれ
対応する。「上部の(upper) 」及び「下部の(lower) 」
は、インジェクタが動作するようにエンジンに取り付け
られる時に、エンジンシリンダから最も離れているイン
ジェクタアセンブリの部分及びそれに最も接近するイン
ジェクタアセンブリの部分を、それぞれ示す。

【００３６】図１を参照すると、各シリンダと関係する
１つのインジェクタを有する６シリンダエンジン（図示
せず）に用いられる本発明の参考例のニードル制御共通
レール燃料システム(needle controlled, common rail
fuel system)１０が示されている。一般的に、燃料シス
テムは、低圧燃料を第１高圧ポンプ１４及び第２高圧ポ
ンプ１６の両方へ供給する低圧燃料供給部１２を含む。
第１高圧ポンプ１４は、高圧燃料を、第１共通レール２
０を介して第１インジェクタ組１８のそれぞれに周期的
に送出する。また、第２高圧ポンプ１６は、高圧燃料
を、第２共通レール２４を介して第２インジェクタ組２
２のそれぞれに周期的に送出する。燃料インジェクタの
各組１８、２２は燃料インジェクタ２６を含み、燃料イ
ンジェクタ２６は、燃料をそれぞれのエンジンシリンダ
内に噴射するように動作でき、関連する高圧ポンプが起
こすポンピング事象中に噴射事象を画定する。下記に詳
細に記述するように、本発明の参考例のシステムは、周
期的圧力生成原理を使用して、第１共通レール２０及び
第２共通レール２４内の燃料圧力を周期的に徐々に増大
及び減少して、駆動トルク変動を最小化しながら、各噴
射事象に対して利用可能な噴射圧力のより大きな範囲を
有利に生じることになる。更に、本発明の参考例のシス
テムは、トラップ（捕獲）容積及び燃料ドレインフロー
による寄生損失の両方を最小化しながら、共通レール及
び燃料インジェクタ内に存在する高圧燃料中の圧力エネ
ルギーを、高圧ポンプ１４、１６による各ポンピング事
象中に回復することによって効率を最大にする。従っ
て、本発明の参考例のシステムは、各噴射事象に対して
燃料圧力のより大きな範囲の選択を可能にするが、従来
の共通レールシステムのフレキシビリティの多くを備え
ている。

【００３７】図１に示すように、第１及び第２高圧ポン
プ１４及び１６は、共通ポンプハウジング２８内に取り
付けられて、互いに対向してカム３０の両側に位置でき
る。カム３０は、スライドベアリングスリーブ３２を有
する偏心タイプでもよい。高圧ポンプは各々が別々のカ
ムによって作用されるよう、直列或いは並行に配置され
てもよいことに留意されたい。各高圧ポンプは実質的に
構造が同じであるので、ポンプの構成要素については、
第１高圧ポンプ１４についてだけ記述する。第２高圧ポ
ンプ１６は、第１共通レール２０と流体的に別の第２共
通レール２４と関係するということが、第１高圧ポンプ
と異なるだけである。図１及び図２に示すように、第１
高圧ポンプ１４はプランジャボア３６内に位置するポン
ププランジャ３４を含み、プランジャボア３６はハウジ
ング２８の頂部に取り付けたプランジャバレル３８内に
形成されている。コイルスプリング４０はプランジャ３
４をバイアスして、これをスライドベアリングスリーブ
３２と当接させる。カム３０が回転すると、カムがポン
ププランジャ３４に、第２高圧ポンプ１６と関係するポ
ンププランジャの往復運動と１８０°位相を異にして往
復運動させるようになる。タペットはポンププランジャ
３４の内側端部にハウジング２８の内壁とスライド可能
に係合するように備えられ、プランジャ３４へのサイド
ローディングを最小化する。また、第１高圧ポンプ１４
はポンプチャンバ４２も含み、ポンプチャンバ４２はプ
ランジャボア３６の内側端部とポンププランジャ３４と
の間に形成され、低圧燃料を燃料供給部１２から受け取
る。更に、高圧ポンプ１４は、ポンプバレル３８の頂部
に取り付けられ、また、ポンプチャンバ４２内に延在す
るポンプ制御バルブ要素４６を含むポンプ制御バルブ４
４を含む。ポンプバレル３８及びポンプ制御バルブ４４
内に形成する低圧燃料供給回路（通路）４８は、低圧燃
料をバルブポート５０を介してポンプチャンバ４２へ送
出する。ポンプ制御バルブ４４は、ソレノイド作動２方
向バルブ(solenoid operated two-way valve) でもよ
い。それによって、ソレノイドを作動（通電）させる
と、フローをバルブポート５０を通じてポンプチャンバ
４２からブロック（阻止）する閉位置に制御バルブ要素
４６を移動させ、また、ソレノイドを作動停止（通電停
止）することにより、ポンプチャンバ４２と低圧燃料供
給回路４８との間にフローを生じさせる開位置への制御
バルブ要素４６の移動が可能になる。ポンプ制御バルブ
４４のアクチュエータはソレノイドの代わりに圧電タイ
プ或いは磁わいタイプであってもよい。バレル３８内に
形成された出口路５２は、ポンプチャンバ４２を第１共
通レール２０と流体的に連結する。

【００３８】図２を参照すると、各燃料インジェクタ２
６は、圧力インテンシファイア（増圧）アセンブリ又は
モジュール５６、アクチュエータモジュール５８、及び
ノズルモジュール又はアセンブリ６０から成るインジェ
クタ本体５４を含む。インテンシファイアモジュール５
６は入口路６４を有する外側ハウジング６２を含み、入
口路６４は一端部で第１共通レール２０と連結し、反対
の端部でハウジング６２内に形成されるプランジャキャ
ビティ６６と連結する。また、燃料インテンシファイア
モジュール５６は、外側ハウジング６２と螺合連結する
内側ハウジング６８を含み、より大きなキャビティ７０
を形成する。内側ハウジング６８は、ハウジング６８を
通じて内方に延出して高圧チャンバ７４と連結するプラ
ンジャボア７２を含む。更に、インテンシファイアモジ
ュール５６は、インテンシフィケーション（増強）プラ
ンジャアセンブリ７６も含む。インテンシフィケーショ
ンプランジャアセンブリ７６は、往復運動のためにプラ
ンジャキャビティ６６内に位置する作動プランジャ７８
と、往復運動のためにプランジャボア７２内に取り付け
られ、外方に向かってより大きなキャビティ７０内に延
出して、作動プランジャ７８の内側端部と高圧プランジ
ャ８０の外側端部との間にシーリング当接されて配置さ
れるリンク８１とを含む。コイルスプリング８２は高圧
プランジャ８０をバイアスして、これを外方に向けてリ
ンク８１を当接させる。プランジャキャビティ６６とプ
ランジャボア７２との位置合わせ許容差に関わらず、リ
ンク８１と高圧プランジャ８０の端部同士の適切な位置
合わせ係合が可能になるように、リンク８１と高圧プラ
ンジャ８０との間の当接ジョイント部は湾曲しているか
又は球状形状でもよい。コイルスプリング８２の一端部
は、内側ハウジング６８の外側端部に抗して着座し、又
コイルスプリング８２の反対側の端部は、高圧プランジ
ャ８０の外側端部と連結するスプリング着座デバイス８
４をスナップリング８６によって当接する。作動チャン
バ８８を、作動プランジャ７８とプランジャキャビティ
６６の内側端部との間のモジュール５６内に形成する。
各インジェクタ２６は、第１共通レール２０からノズル
モジュール６０に燃料を移送する燃料移送回路９０を含
む。燃料移送回路９０は入口路６４及び送出路９２を含
み、送出路９２は作動プランジャ７８及び高圧プランジ
ャ８０を介して軸方向に延出し、作動チャンバ８８を高
圧チャンバ７４と連結する。また、燃料移送回路９０
は、圧力チャンバ７４から高圧燃料を送出する内側ハウ
ジング６８を通ってノズルモジュール６０まで、アクチ
ュエータモジュール５８を介して延出する通路９４を含
む。送出路９２に沿って高圧プランジャ８０に取り付け
られるスプリングバイアスチェックバルブ９５は、作動
チャンバ８８内の燃料がチェックバルブ内で用いるスプ
リングのバイアス力に対応する最小の所定圧力に達する
と、送出路９２を介して高圧チャンバ７４内への燃料フ
ローを可能にしながら、高圧チャンバ７４から送出路９
２への燃料フローをブロックするように機能する。

【００３９】噴射アクチュエータモジュール５８は、ス
ペーサ９６と噴射事象を起こすための噴射制御バルブ９
８とを含む。ノズルモジュール６０は、噴射オリフィス
１０２を有する内側ノズルハウジング１００と、内側ノ
ズルハウジング１００とスペーサ９６との間に位置する
単一部品からなる外側ノズルハウジング１０４とを含
む。更に、インジェクタ本体５４は、スペーサ９６、外
側ノズルハウジング１０４及び内側ノズルハウジング１
００を圧縮当接関係に保持するインジェクタリテーナ１
０６を含む。リテーナ１０６の外側部分は、内側ハウジ
ング６８の内側端部の雄ねじと螺合する雄ねじを含み、
内側ハウジング６８に対するリテーナ１０６の単純な相
対的回転によって、燃料インテンシファイアモジュール
５６がアクチュエータモジュール５８及びノズルモジュ
ール６０に連結されることが可能となる。単一部品から
なる外側ノズルハウジング１０４及び内側ノズルハウジ
ング１００は対向キャビティを含み、この対向キャビテ
ィがノズルキャビティ１０８を形成し、ニードルバルブ
要素１１２とバイアススプリング１１４とを含む閉止ノ
ズルバルブアセンブリ１１０を受け取る。また、燃料移
送回路９０は通路１１８を含む。この通路１１８はその
一端部で通路１１６と連通し、又外側ノズルハウジング
１０４を介して延出してニードルキャビティ１０８と連
通する。インジェクタ構成要素のこの組み合わせは、高
圧燃料に露出する高圧ジョイント部の数を最小限にする
ことにより、インジェクタの費用及び燃料漏れの量を低
減するように設計されていることに留意されたい。第１
高圧ジョイント部１２０は内側ノズルハウジング１００
と単一部品からなる外側ノズルハウジング１０４との間
に形成されている。第２高圧ジョイント部１２２は、外
側ノズルハウジング１０４とアクチュエータ５８との当
接部の間隙に形成されている。また、第３高圧ジョイン
ト部１２４は、アクチュエータモジュール５８と内側ハ
ウジング６８との間隙に形成されている。従って、この
設計は、高圧ジョイント部の数を、たった３つに制限
し、これによって、燃料漏れを最小化して各噴射事象中
の高圧燃料の効率的な送出を確実にする可能性がより高
い、単純で低コストのインジェクタを作る。

【００４０】図３を参照すると、図２に示された参考例
のニードル制御共通レール燃料システムと共に使用可能
な、代替の参考例の燃料インジェクタ１２６が示されて
いる。燃料インジェクタ１２６は、図２の実施の形態に
ついて上述したのと同じインジェクタアクチュエータモ
ジュール５８及びノズルモジュール６０を含む。しかし
ながら、燃料インジェクタ１２６は、燃料インテンシフ
ァイアモジュール５６を含まずに、代わりに、入口路１
３０及びコネクタ通路１３２を有するバレル１２８を単
に含み、コネクタ通路１３２が燃料を共通レールからス
ペーサ９６内に形成した通路１１６まで送出する。従っ
て、インジェクタ１２６は、燃料の非常に高い増圧を必
要としない、又は非常に高い燃料圧力が共通レール内に
それぞれの高圧ポンプによって提供される用途におい
て、特に有利である。

【００４１】更に、図２及び図３のインジェクタの両方
の参考例は、ニードルバルブ要素１１２を開位置と閉位
置との間で移動させるニードルバルブ制御デバイス１３
４を含む。図２、図３及び図８に示されるように、ニー
ドルバルブ制御デバイス１３４は、外側ノズルハウジン
グ１０４内にニードルバルブ要素１１２の外側端部と隣
接して形成した制御容積又はキャビティ１３６、及び燃
料をニードルキャビティ１０８から制御容積１３６内へ
送る制御容積充填回路(control volume chargecircuit)
１３８を含む。また、ニードルバルブ制御デバイス１
３４は、外側ノズルハウジング１０４内に部分的に形成
され、燃料を制御容積１３６から排出するドレイン回路
１４０、及びニードルバルブ要素１１２をその開閉位置
間で運動させるようにドレイン回路１４０を通じて燃料
のフローを制御する噴射制御バルブ９８を含む。参照番
号１４２で概括的に示すフロー制限デバイスは、ニード
ルバルブ要素１１２がその開位置にある時（これについ
ては、図８から図１２に関して下記により詳細に記述す
る）に、制御容積１３６に出入りする燃料のフローを制
限するために設けられている。

【００４２】また、図２のインジェクタ２６は内側ハウ
ジング６８、また図３のインジェクタ１２６は外側バレ
ル１２８にそれぞれ取り付けられた電気バルブコネクタ
１４４を含む。電気バルブコネクタ１４４は、電力を噴
射制御バルブ９８へ供給する。電気バルブコネクタ１４
４は、噴射制御バルブ９８を電源に追加の接続ステップ
を必要とせずに接続するために使用される。より詳細に
下記に記述するように、電気バルブコネクタ１４４は、
インジェクタに接続されており、また、インジェクタ２
６、１２６がエンジンのシリンダヘッド内に形成された
それぞれの取付けボア内へ移動すると、同時に、配線接
続ハーネスと接続するように位置されている。インジェ
クタ２６は、外側ハウジング６２のより大きなキャビテ
ィ７０内で、高圧プランジャ８０と隣接して位置するプ
ランジャ位置感知デバイス１４６を含むことができる。
プランジャ位置感知デバイス１４６は、線形可変作動変
圧器でもよく、これは高圧プランジャ８０の変位を決定
し、噴射開始の瞬間、総噴射量及び噴射速度を決定する
のに使用可能な信号を提供することによって、重要な特
性表示情報を提供する。この例では、電気バルブコネク
タ１４４は、感知デバイス１４６に必要な電気接続も提
供する。

【００４３】一般的に、動作中に、第１高圧ポンプ１４
のプランジャ３４は、カム３０により決定された前進及
び後退行程を通じて往復運動し、また、第２高圧ポンプ
１６も第１高圧ポンプ１４と１８０°位相を異にして往
復運動する。プランジャ３４の行程は図４に最上部のカ
ーブで表されている。プランジャ３４の後退行程中、ポ
ンプ制御バルブ要素４６が開位置にある間に、低圧燃料
供給回路４８内の低圧燃料はバルブポート５０を介して
ポンプチャンバ４２内へ流れる。ポンプ制御バルブ４６
が開位置にある時にはいつでも、第１共通レール２０は
低圧燃料供給回路４８と連結するようになっている。ポ
ンププランジャ３４の前進行程中のいくつかの地点にお
いて、ポンプ制御バルブ４４を作動させる(energize)こ
とによって、ポンプ制御バルブ要素４６を図２に示す閉
位置に移動する。ポンププランジャ３４は、前進行程を
通じて、圧縮燃料を共通レール２０及びインジェクタ２
６内へ送出し続ける。前進行程中の幾つかの地点におい
て、ポンプ制御バルブ４４を作動停止し、チャンバ４２
内の燃料の圧力がバルブ要素４６を閉位置に保持する。
後退行程中に、チャンバ４２内の圧力が所定の最小レベ
ルに達すると、バルブ要素４６は、燃料をチャンバ４２
内に供給する開位置に移動する。従って、第１高圧ポン
プ１４及び第２高圧ポンプ１６は、共通レール内の燃料
圧力を徐々に増大し、次に共通レール圧力を徐々に減少
することによって、それぞれの各ポンピング事象中に、
各共通レール内に高圧力を代わるがわる、周期的に生成
するように動作する。ポンピング事象期間及びそれぞれ
の共通レール内で生成される圧力は、ポンププランジャ
３４の前進行程中にポンプ制御バルブ４４を閉じるタイ
ミングにより決定される。図４に示すように、非常に高
いレベルの圧力は、ポンププランジャ３４の前進行程の
開始間近、即ち、ＴＤＣ後の８０°のクランク角度でポ
ンプ制御バルブ４４を閉じることにより得ることができ
る。結果として、ポンプチャンバ４２内に存在するごく
わずかな燃料は、バルブポート５０を介して逃げる。従
って、多量の燃料が第１共通レール２０内に圧縮されて
非常に高い圧力を生じる結果となる。勿論、ポンプ制御
バルブ４４の後閉じにより、ポンプチャンバ４２内の幾
らかの燃料が、ポンププランジャ３４によってバルブポ
ート５０を介して低圧燃料供給回路４８内にポンピング
されることが可能になる。図４に示されるように、ポン
プ制御バルブ４４を、ポンププランジャの前進行程中に
何回か閉じて、エンジンの動作状態に依存する様々な所
望の圧力レベルを得ることができる。図５に示されるよ
うに、各高圧ポンプ１４及び１６のポンプ制御バルブ４
４を動作して、所望の共通レール圧力曲線を、それぞれ
のインジェクタ２６と関係する噴射事象毎に、エンジン
動作の各サイクル中につくることができる。従って、図
５に示すように、ポンプ制御バルブ４４をシリンダ＃
（Ｎｏ．）１のポンププランジャ３４の前進行程で早く
閉じて、非常に高い共通レール圧力を起こしてシリンダ
＃（Ｎｏ．）１内に噴射し、次いで、ポンププランジャ
３４の次のサイクルの後続前進行程中に後閉じして、共
通レール２０内に著しく低い圧力を生成することができ
る。このように、本発明の参考例のシステムは、各噴射
事象中の噴射圧力レベルの最適な制御を提供する。

【００４４】図１を参照すると、共通レール２０、２４
内の圧力は、そのそれぞれのレールに連結したそれぞれ
の圧力センサ１４７、１４９によって感知される。セン
サ１４７、１４９は圧力信号を生成し、この信号は、エ
ンジンを制御して監視するのに使用されるエンジン制御
モジュール（ＥＣＭ、図示せず）に送信される。例え
ば、センサを使用して噴射制御バルブ９８の作動時間を
計算できる。或いは、単一の差圧センサ１５１も使用可
能である。圧力センサ１５１は、共通レール２０と共通
レール２４との間に延出する圧力感知通路１５３と接続
されている。図５に示すように、高圧ポンプ１４及び１
６のポンピング事象は、大半は異なる時に起こるので、
一方の共通レールだけが圧力下にあり、他方のレールは
一定の供給圧力である。従って、圧力センサ１５１を使
用して、レール中の差圧を感知することによりレール圧
力を効果的に検出することができる。ポンピング事象
が、共通レール２０、２４内の両方で同時に起こってい
る期間中には、圧力センサ１５１からの信号を、ポンピ
ング事象の一方が終了して共通レール圧力が軽減（開
放）されるまで、単に使用しない。差圧センサ１５１で
作った部分的な圧力トレースサンプルを、モデルベース
の制御アルゴリズムにより使用して、コマンドに対して
事実を検査して、必要に応じて圧力マップの補正を作成
し、動圧マップ(dynamic pressure map)を得る。

【００４５】図４及び図６に示すように、各ポンププラ
ンジャ３４の行程は、約１２０°のクランク角度にわた
る。結果として、本発明の参考例のシステムは、燃料圧
力をそれぞれの共通レール２０、２４内にゆっくり、徐
々に生成し、従って、ポンププランジャ３４を動作する
駆動システム内の駆動トルク変動を最小化する。図７に
示すように、カム作動プランジャアセンブリを有するユ
ニットインジェクタは、高い駆動トルク変動を生じ、駆
動システムの摩耗及びノイズが増加する結果となる。こ
れと比較すると、本発明の参考例のシステムは、必要な
噴射圧力を得るために著しく少ない量の駆動トルクを必
要とする。共通レール内の圧力が比較的に一定に維持さ
れる従来の共通レール圧力システムに対する駆動トルク
要求は、本発明の参考例のシステムの駆動トルク変動よ
りも幾分少なくてもよいが、共通レールシステムの圧力
制御が非効率的になる。例えば、従来の共通レールシス
テムは、１つの噴射事象から次の噴射事象まで、噴射圧
力を広範に変更することを効率的で効果的に可能にする
ことはできない。共通レール圧力を増すためには、従来
の共通レールシステムでは、共通レールに働く高圧ポン
プが圧力を必要なレベルまで上昇できる前に、有意量の
時間、典型的には、少なくとも幾つかの噴射事象にわた
る時間を必要とする。更に、従来の共通レールシステム
は、典型的には噴射事象に基づき、要求されると加圧燃
料を除去して共通レール内の圧力を減らすことにより、
前述の早い圧力応答を得る。他の従来の共通レールシス
テムは、燃料を共通レールから排出することにより早い
減圧応答を得るが、それは非効率的な結果となる。一
方、本発明の参考例のシステムは、各ポンピング事象、
従って、所望により各噴射事象に対して特定の設定燃料
圧力カーブを作る。また、本発明の参考例のシステム
は、圧力生成事象を噴射事象から分離して駆動トルク変
動を制限する従来の共通レールシステムのフレキシビリ
ティを備え、エンジン速度に依存しない圧力制御を可能
にし、噴射が起こる長い噴射タイミング範囲を作り、計
量及び噴射を同時に行うことにより非常に早い噴射応答
時間を提供する。

【００４６】所与のポンピング事象中に、共通レール２
０、２４内の圧力が増大し、共通レール２０内の燃料圧
力が、作動プランジャ７８及び高圧プランジャ８０に作
用する燃料圧力がスプリング８２のバイアス力を十分に
克服できるようなレベルに達すると、作動プランジャ７
８及び高圧プランジャ８０は、高圧チャンバ７４に向か
って内方に移動し始める。チェックバルブ９５は、高圧
チャンバ７４内への燃料の供給フローを可能にできる十
分なバイアス力を有するスプリングによってバイアスさ
れる。共通レール２０内の圧力が増大し続けると、作動
プランジャ７８及び高圧プランジャ８０は内方に移動し
続けて、高圧チャンバ７４内の燃料の圧力がめざましく
増大することになる。下記により詳細に記述するよう
に、ポンピング事象中の所定の時間に、噴射制御バルブ
９８を開位置に作動させて、ノズルバルブ要素１１２を
閉位置から開位置に移動させる。高圧プランジャ８０
が、高圧チャンバ７４及びニードルキャビティ１０８内
の燃料を下方に加圧し続けると、ニードルキャビティ１
０８内の高圧燃料は、噴射オリフィス１０２を通じてエ
ンジンシリンダ（図示せず）内に外方に流れる。所定の
時間後、噴射制御バルブ９８を作動停止して閉位置に移
動させることにより、ニードルバルブ要素１１２を噴射
オリフィス１０２を通じて流れをブロックする閉位置に
移動させ、噴射事象を終了する。図５に示すように、典
型的には噴射事象は高圧ポンプ１４のプランジャ３４の
前進中に起こる。従って、噴射事象後、ポンププランジ
ャ３４は前進行程を完了し、次に後退行程に入る。プラ
ンジャ３４が後退行程を第１共通レール２０内の高圧燃
料に開始すると、チェックバルブの上流側の作動チャン
バ８８及び燃料移送回路９０はしぼんでポンプチャンバ
４２を膨張し返す。膨張燃料は、ポンププランジャ３４
の頂部部分に圧力を加えることによって、後退行程を通
じてプランジャ３４の移動を支援する。これらの力が、
順にカム３０デバイス及び上流の駆動システムに伝えら
れることによって、先に生成された圧力エネルギーに戻
り、即ち回復し、より効果的なポンピング構成をつく
る。更に、ニードルキャビティ１０８、チェックバルブ
９５の下流の燃料移送回路９０及び高圧チャンバ７４内
の高圧燃料は、圧力を高圧プランジャ８０に与え、プラ
ンジャ８０及び作動プランジャ７８を外方に押圧し、次
に、作動チャンバ８８及び第１共通レール内の燃料をポ
ンプチャンバ４２内に押圧する。結果として、チェック
バルブ９５の下流にある燃料中の圧力エネルギーを利用
して、ポンププランジャ３４の後退を支援する。従っ
て、ポンプチャンバ４２からそれぞれの共通レール２
０、２４及び燃料移送回路を介して、ニードルキャビテ
ィ１０８に至るまでずっと、システムの加圧燃料中に蓄
えられていた圧力エネルギーが各ポンピング事象中に回
復される。更に、各ポンピング事象中、それぞれのの高
圧ポンプと関係する全インジェクタを加圧して、各イン
テンシフィケーションプランジャアセンブリ７６に上述
の方法で往復運動させる。従って、各ポンピング事象中
に、所与の共通レールと関係するインジェクタの全バン
ク及び高圧ポンプを使用して、インジェクタ、共通レー
ル及び高圧ポンプによって、加圧燃料を効果的に膨張す
ることを可能にすることによって、燃料中の圧力エネル
ギーを回復し、ポンププランジャ３４の後退を支援す
る。最終的には、ポンププランジャ３４及びカム３０に
作用する回復圧力を利用してカム３０の回転を支援する
ことによって、前進行程を通して他の高圧ポンププラン
ジャ３４の移動を支援する及び／又はカムデバイス３０
により駆動される任意の他のデバイスを動作する。

【００４７】また、本発明は圧力エネルギーを蓄える共
通レールの機能を各インジェクタ２６に備えている。グ
ループのうちただ１つのインジェクタのみが噴射事象を
行う一方、各インジェクタ組１８、２２の各インジェク
タ２６の作動チャンバ８８及び燃料移送回路９０は、各
ポンピング事象中に高圧燃料を受け取る。噴射事象中
に、噴射事象を行っているインジェクタのインテンシフ
ィケーションプランジャアセンブリ７６は、噴射オリフ
ィス１０２及び高圧チャンバ７４から燃料が流出すると
き、内側により速く移動し始める。噴射事象中、残りの
インジェクタの作動チャンバ８８及び燃料移送回路９０
の燃料は膨張し、各インテンシファイアアセンブリ７６
によって噴射を行うインジェクタの共通レール及び作動
チャンバ８８内に押し戻される。この設計は、共通レー
ルの容量を有利に最小化することが可能である。

【００４８】図６は、カムデバイス３０において、第１
高圧ポンプ１４及び第２高圧ポンプ１６の累積的効果か
ら得られた駆動トルクを示す。マイナスの駆動トルク
は、カムデバイス３０に作用する蓄えられた燃料圧力エ
ネルギーから得られるトルクを表す。図６は、エネルギ
ー損失が無いと仮定した理想的な概要であるが、より現
実的な駆動トルク曲線は図７に示す。図７では、マイナ
スの駆動トルク、即ち回復エネルギーは、カム３０で生
成された駆動トルクよりも少ない。単一のポンピング要
素の駆動トルク曲線は、正弦曲線が半分の周波数で起こ
ること以外は、図７に示した形状と同様の形状を有す
る。従って、本発明の参考例のシステムは、各ポンピン
グ事象中に、燃料中の未使用の圧力エネルギーの有意量
を効果的に回復して、ポンププランジャ３４の後退を支
援する。図７に示すように、ユニットインジェクタと比
較すると、本発明のニードル制御共通レールシステムは
著しく少ない駆動トルクを必要として、従来のユニット
インジェクタと違って相当量の未使用エネルギーを回復
する。

【００４９】図４に示すように、カム３０を含む駆動シ
ステムは、エンジンピストンの往復運動に関係してポン
ププランジャ３４に往復運動させるように設計されてお
り、この場合、プランジャ３４の上死点（ＴＤＣ）がエ
ンジンピストンの上死点後、４０°のクランク角で起こ
る。噴射事象は、典型的には、エンジンピストンの上死
点のあたり又はその直後に起こるために、図５に示すよ
うに、共通レール内の圧力が増大すると、噴射事象はポ
ンピング事象中に起こることになる。従って、駆動シス
テムを初期取付け中に調整して、所望の時間でエンジン
ピストンの上死点に対してポンププランジャ３４の往復
運動の位相を等しくして、特定の噴射速度形成方法を得
ることができる。例えば、ポンププランジャ３４の上死
点がピストンの上死点とほぼ同時、又はその前に起こる
ように第１高圧ポンプ１４を調整可能である。各々の異
なる位相構成に対して、異なる燃料噴射圧力速度変化が
起こり、一意の噴射フロー速度となる。

【００５０】次に、図２、図８及び図９を参照する。本
発明の実施の形態を含む参考例の燃料システムの他の重
要な特徴は、ニードルバルブ要素１１２の最適制御を可
能にしながら、噴射事象中の高圧燃料のドレインへのフ
ローを最小化するように機能するフロー制限デバイス１
４２の改良である。フロー制限デバイス１４２は、ニー
ドルバルブ要素１１２の端部に形成される制御容積入口
ポート１５２を含み、これが制御容積充填回路１３８を
制御容積１３６と流体連結する。制御容積充填回路１３
８は、制御容積入口ポート１５２からニードルバルブ要
素１１２を介して軸方向に延びる軸方向通路１５４と、
軸方向通路１５４から横断方向に延出し、ニードルキャ
ビティ１０８と連通するオリフィス１５８とを含む。ま
た、フロー制限デバイス１４２は、外側ノズルハウジン
グ１０４内に、制御容積１３６及びドレイン回路１４０
と連通するように形成される制御容積出口ポート１６０
を含む。ドレイン回路１４０は、制御容積出口ポート１
６０から延出し、噴射制御バルブ９８に近接する反対の
端部で開口するドレイン通路を含む。図２に示すよう
に、噴射制御バルブ９８は制御バルブ要素１６４を含
む。好ましくは、噴射制御バルブ９８は、ドレイン通路
１６２を通じてフローをブロックする閉位置とドレイン
通路１６２を通じてフローを排出可能にする開位置との
間でバルブ要素１６４を移動できるコイルアセンブリ１
６６を含む、２方向ソレノイド作動タイプの噴射制御バ
ルブである。しかしながら、噴射制御バルブ９８のアク
チュエータはソレノイドの代わりに圧電タイプ或いは磁
わいタイプであってもよい。ドレイン通路１６２からの
燃料フローは、ドレイン出口１６８に送られ、低圧ドレ
インに送出する。更に、フロー制限デバイス１４２はニ
ードルバルブ要素１１２の外側端部に形成されるフロー
制限デバイス１４２を含み、これが制御容積入口ポート
１５２及び制御容積出口ポート１６０の両方を通じてフ
ローを実質的に減少する。

【００５１】噴射事象前の動作中に、噴射制御バルブ９
８を作動停止して、バルブ要素１６４を、図２に示すよ
うに閉位置に置く。高圧チャンバ７４内で受けた燃料圧
力レベルは、ニードルキャビティ１０８、制御容積充填
回路１３８及び制御容積１３６内にも存在する。結果と
して、ニードルバルブ要素１１２に対して内方に作用す
る燃料圧力は、スプリング１１４のバイアス力と組み合
わせて、図８に示すように、ニードル制御バルブ要素１
１２を、噴射オリフィス１０２を通じてフローをブロッ
クする閉位置に維持する。それぞれの高圧ポンプ１４、
１６による所与のポンピング事象中の所定時に、噴射制
御バルブ９８を作動させて、バルブ要素１６４を、燃料
を制御容積１３６からドレイン通路１６２を通じて低圧
ドレインに流す開位置に、移動させる。同時に、高圧燃
料は、ニードルキャビティ１０８から充填回路１３８の
オリフィス１５８及び軸方向通路１５４を介して制御容
積１３６内へ制御容積入口ポート１５２を通して流れ
る。しかし、オリフィス１５８は、ドレイン回路１４０
よりも小さな断面フロー領域で設計されているので、制
御容積充填回路１３８を通じて補充される大量の燃料が
制御容積１３６から排出される。結果として、制御容積
１３６内の圧力は、直ちに減少する。ニードルキャビテ
ィ１０８内の高圧燃料のために、ニードルバルブ要素１
１２に作用する燃料圧力は、バルブ要素１１２をスプリ
ング１１４のバイアス力に抗して外方に移動させ始め
る。ニードルバルブ要素１１２の外側端部が制御容積１
３６を形成するバルブ面１７２に接近すると、フロー制
限バルブ１７０は、制御容積出口ポート１６０と制御容
積入口ポート１５２の両方を同時にブロックし始め、こ
れによって、制御容積１３６に出入りするフローを制限
する。

【００５２】図１０から図１２を参照すると、フロー制
限デバイス１４２が噴射事象中の燃料の量を有利に最小
化することを理解することができよう。図１０は、入口
及び出口ポートを通じてフローを制限するデバイスがな
い制御容積を組み込むニードル制御インジェクタを表
す。図１１は出口ポートを介して制御容積からドレイン
に導くフローを減少だけできるニードル制御インジェク
タにおける同様の噴射事象を表す。図１０と図１１を比
較することにより理解できるように、制御容積出口ポー
トを少なくとも部分的にブロックする能力を有するイン
ジェクタは、ニードル制御容積の閉鎖能力のないインジ
ェクタと比較して、噴射事象中の燃料のドレインフロー
及びドレイン量を減少する。更に、図１１の単一ポート
クロージングインジェクタは、制御圧力、即ち制御容積
１３６内の燃料圧力を増大でき、制御バルブ要素の迅速
なクロージング（閉鎖）を可能にする。しかし、本発明
のフロー制限デバイス１４２は、制御容積ポートクロー
ジングがないインジェクタと比較して、より迅速なニー
ドルバルブクロージングを維持しながら、噴射事象中の
燃料ドレインのフロー及び量を、さらに著しく減少す
る。図１１のインジェクタは制御容積１３６内の制御圧
力を比較的高く維持して迅速なバルブクロージングを可
能にするが、噴射事象中に制御圧力が変動しパルスを生
成することは理解できよう。これらの高レベルパルス
は、ニードル制御バルブ要素１１２をクロージング位置
へ移動させる傾向がある不安定な圧力バランス状態を作
り、噴射燃料の量に悪影響を与えたり、それを中断させ
る。図１２に示すように、本発明のフロー制限デバイス
１４２は、制御容積入口ポート１５２を通じてフローを
実質的にブロックすることにより制御容積１３６内の圧
力脈動(pressure pulsations)を減衰させるか最小化し
て、制御圧を、ニードルバルブ要素の反対の端部に作用
する対抗するサック圧力(sack pressure) よりも低く良
好に、確実に維持する。従って、本発明のフロー制限デ
バイス１４２は、制御容積１３６内の制御圧力を噴射事
象を通して有利に安定させて、ニードルバルブ要素１１
２を噴射事象中に最適な開位置に確実に維持する。

【００５３】図９は、制御容積１７６をノズルハウジン
グ１７８とアクチュエータハウジング又はスペーサ１８
０との間に形成する本発明のフロー制限デバイスの第２
の実施の形態を示す。制御容積充填回路１８２は、スペ
ーサ１８０の下部表面に、ノズルハウジング１７８と対
向して形成され、一方の端部で制御容積１７６と連通
し、又反対の端部で燃料送出通路１８４と連通する。従
って、ニードルバルブ要素１８６内に充填回路を形成す
る代わりに、本実施の形態は、燃料を、ニードルキャビ
ティ１０８と対照するものとして燃料送出通路１８４か
ら、スペーサ１８０内に形成した充填通路１８２を介し
て制御容積１７６へ供給する。或いは、制御容積充填回
路１８２を、スペーサ１８０と対向するノズルハウジン
グ１７８の外側表面に形成してもよい。制御容積入口ポ
ート１９０、制御容積出口ポート１９２及びニードルバ
ルブ要素１８６の端部に形成するフロー制限バルブ１９
４を含むこの実施の形態のフロー制限デバイス１８８
は、先の実施の形態のフロー制限デバイスと類似してい
る。ニードルバルブ要素１８６が開位置に移動して噴射
し始めると、フロー制限バルブ１９４は制御容積出口ポ
ート１９２及び制御容積入口ポート１９０を通じてフロ
ーを実質的にブロックして、図８の実施の形態に関して
上述した利点を得る結果となる。

【００５４】図８及び図９に示した両方の実施の形態で
は、図２に示すように、噴射事象の終了時の動作中に、
噴射制御バルブ９８を作動停止して、バルブ要素１６４
を、フローをドレイン回路１４０を通じてブロックする
閉位置に移動させる。結果として、高圧燃料が制御容積
充填回路１３８、１８２を介し制御容積１３６、１７６
内へ流れると、制御容積１３６、１７６内の燃料圧力は
直ちに増大する。従って、制御容積１３６及びキャビテ
ィ１０８内に存在する高圧燃料はニードルバルブ要素１
１２に働いて燃料圧力を生成し、この燃料圧力がスプリ
ング１１４のバイアス力との組み合わせでニードルバル
ブ要素１１２に対して反対方向に働く燃料圧力を克服
し、これによって、ニードルバルブ要素１１２を閉じ
て、噴射を終了する。

【００５５】図１３は、本発明の他の参考例を示し、こ
れは図２に示した参考例の燃料インジェクタ２６を含
み、エンジンのシリンダヘッド２００に取り付けられて
いる。この参考例では、高圧ポンプ２０２は、ポンプが
半分のエンジンｒｐｍで回転する３突出カム(3-lobed c
am) ２０４により動作されること以外は、図２の高圧ポ
ンプ１４に非常に似ている。カム２０４は、シリンダヘ
ッド２００の一方の側部を通じて延びるポンプキャビテ
ィ２０８と連通するようにシリンダヘッド２００内に形
成されたカムボア２０６内に取り付けられている。この
構成により、シリンダヘッド２００の一方の側部に高圧
ポンプ２０２を取り付けることが可能になる。この取付
け構成は、エンジンの全体の高さを最小化しなくてはな
らない、又はヘッド２００の側部に十分な空間を得られ
る特定の用途に於いて特に有用である。

【００５６】図１４は、３突出カム２１０が、エンジン
内で、高圧ポンプ２１４を収容するシリンダヘッド２１
２より下に位置する燃料システムをパッケージする、本
発明の更に他の参考例を開示する。高圧ポンプ２１４
は、ヘッド２１２に頂部に取り付けられて、ヘッド２１
２中に形成するポンプ取付けボア２１６を通じてエンジ
ンカム２１０に延出する。

【００５７】図１５は、本発明のユニットインジェクタ
の参考例の一つであり、燃料インテンシフィケーション
プランジャアセンブリ２２０をインジェクタ２２２から
分離して形成する燃料システムの代替の形態である。こ
の方法では、燃料インテンシフィケーションプランジャ
アセンブリ２２０は、エンジン内の異なる遠隔位置、例
えば、エンジンシリンダヘッド２２４の側部に取り付け
られるが、インジェクタは、頂部からヘッド２２４を通
じて底部に垂直方向に延出するインジェクタ取付けボア
２２６内に位置したままである。シリンダヘッド２２４
は、より大きい部分２３２に開口する細長い部分２３０
を有するボア２２８を含む。燃料インテンシフィケーシ
ョンプランジャアセンブリ２２０は、より大きい部分２
３２及び細長い部分２３０内に延びる内部ハウジング２
３４を含む。細長い部分２３０の内側端部は、インジェ
クタ２２２のインジェクタ本体に形成した相補的な凹部
と係合する円錐面を含み流体的にシールしたジョイント
部をつくる。高圧送出通路２３６は、高圧チャンバ７４
から細長い部分２３０を介してインジェクタ本体中に形
成する環状キャビティ２３８と連通するように延出す
る。環状キャビティ２３８は一方の端部でニードルキャ
ビティ２４０と連通し、他方の端部で制御容積充填回路
１３８と連通する。この参考例の動作は、図１、図２の
参考例及び図８の実施の形態に関して上述した動作と同
じである。図１５の参考例は、エンジンオーバーヘッド
内で利用可能な空間が制限される用途において特に有利
である。燃料インテンシフィケーションプランジャアセ
ンブリをインジェクタから分離することによって、この
参考例では、より短いインジェクタの使用が可能にな
り、エンジンの高さを最小化することにより制限される
パッケージング制約を有する用途で、この燃料システム
の使用が可能になる。

【００５８】図１６は参考例である圧力燃料システムの
更に他の形態を示し、この例は燃料インジェクタ２４２
が図１５に示した燃料インジェクタよりも著しく短く、
またより重要なこととして、燃料インテンシフィケーシ
ョンプランジャアセンブリ２４４が燃料インジェクタ２
４２に対してある角度で傾斜して位置すること以外は、
図１５の参考例と同様である。より短いインジェクタを
用いることによって、この参考例では、必要なエンジン
オーバーヘッド空間を減らす。従って、エンジンのサイ
ズの最小化及び／又は非常に多様なエンジンへの本発明
の参考例のシステムの利用が可能になる。インジェクタ
本体に抗する内部ハウジング２３４の力が、インジェク
タ本体をその取付けボア２４６中に内方に移動させる傾
向があるために、燃料インテンシフィケーションプラン
ジャアセンブリ２４４を燃料インジェクタ２４２に対し
て傾斜して位置することにより、この参考例では、燃料
インジェクタ２４２をそのボア２４６中に固定してシー
ルするように取り付けることを支援する。

【００５９】また、図１６は、アクチュエータアセンブ
リ、即ち、噴射制御バルブ９８のソレノイド／コイルア
センブリ１６６を電源に接続する改良電気接続デバイス
を提供する際の本発明の別の参考例を示す。電気接続デ
バイスは、参照番号２５０で概略的に示す配線接続ハー
ネスを含み、配線接続ハーネスが、点線２５３で表す導
電性要素を覆う絶縁ジャケットから形成されるハーネス
本体２５２を含む。更に、ハーネス本体２５２は第１コ
ネクタ２５４を含み、この第１コネクタ２５４は、ハー
ネス本体２５２の一端部に形成され、噴射制御バルブ９
８から延出するバルブコネクタ１４４と接続する。燃料
インジェクタ２４２がインジェクタ取り付けボア２４６
内へ移動することによって、同時に、バルブコネクタ１
４４とハーネス本体２５２の第１コネクタ２５４とを接
続させるように、ハーネス本体２５２は、シリンダヘッ
ドの頂部面のインジェクタ取付けボア２４６に対して決
められた所定位置に固定的に接続される又は取り付けら
れる。燃料インジェクタ２４２がインジェクタ取付けボ
ア２４６内の最も内側の(innermost) 位置に完全に固定
されると、バルブコネクタ１４４と第１コネクタ２５４
との確実な電気的接続が完了する。従って、噴射制御バ
ルブ９８を電源に接続する追加のステップを必要とせず
に、配線接続ハーネス２５２は、燃料インジェクタ２４
２をインジェクタ取付けボア２４６内に挿入して固定す
るという単一のステップだけを必要とすることによっ
て、燃料インジェクタ２４２の取付け及び接続方法を簡
素化する。従来技術の燃料インジェクタの従来の取付け
法は、燃料インジェクタ２４２の取り外し及び再取付け
の各々の間に、バルブコネクタ１４４を物理的に電気プ
ラグから外したりそれに再接続するために取付け人員を
必要とした。従って、本発明の配線接続ハーネス２５２
は、燃料インジェクタ２４２の取付け及び取り外し行程
を有利に簡素化する。更にまた、ハーネス本体２５２
は、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブ
リ２４４から延出する変位センサコネクタ２５８と係合
するように位置する第２コネクタ２５６を含む。また、
変位センサコネクタ２５８は導電性要素を囲む外側絶縁
ジャケットを含む。導電性要素は、上述した特性表示情
報を提供するプランジャ位置感知デバイス１４６に接続
されている。第２コネクタ２５６は、ボア２２８に対し
て位置決めされており、この場合、図１６に示すよう
に、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブ
リ２４４がボア２２８内の固定位置へ移動することによ
り、同時に変位センサコネクタ２５８が第２コネクタ２
５６と係合するようになって、確実な電気接続を提供す
る。また、配線接続ハーネス２５２は、本発明の全実施
の形態、又はエンジンに取り付ける電気動作デバイスを
含むあらゆる他の燃料送出デバイスと共に利用可能であ
ることも理解されよう。

【００６１】図１７は、本発明の実施の形態を示し、こ
の実施の形態は、図２に示した参考例と同じ噴射アクチ
ュエータモジュール５８、ノズルモジュール６０及びリ
テーナ１０６を有するユニットインジェクタ２６０を含
む。しかし、ユニットインジェクタ２６０は、カム（図
示せず）によって従来の押し棒２６４、ロッカアームア
センブリ２６６及びリンクアセンブリ２６８で駆動され
るインジェクタプランジャ２６２を組んでいる。インジ
ェクタプランジャ２６２はプランジャボア２７０内に位
置し、プランジャボアは噴射アクチュエータモジュール
５８と当接して取り付けられるインジェクタバレル２７
２内に形成されている。ボア２７０の内側端部に形成す
る高圧チャンバ２７４に、バレル２７２中に形成する共
通通路２７６を通じて低圧供給燃料を供給する。ソレノ
イドコイルアセンブリ２８０を含むソレノイド作動圧力
制御バルブ２７８を、高圧噴射事象を定義するように位
置して、送出通路２７６を通じて供給燃料のフローを制
御する。６シリンダエンジンで使用する場合、カム（図
示せず）により、図１及び図２に示した参考例のポンプ
プランジャ３４の行程と同様の約１２０°のクランク角
の加圧行程を通じて、インジェクタプランジャ２６２が
往復運動するようになる。同様に、噴射制御バルブ９８
が各ポンピング事象中に動作して、上述したように噴射
事象を起こす。このユニットインジェクタの実施の形態
は、コンパクトな設計を有し、噴射事象の発生から独立
して、加圧ポンピング事象を効果的に起こすことができ
る簡便なニードル制御ユニットインジェクタを提供する
のに特に有利である。圧力制御バルブ２７８用に、噴射
制御バルブ９８のアクチュエータコイルアセンブリとは
別のコイルアセンブリ２８０を用いることによって、圧
力制御バルブ２７８により起こるポンピング事象中の任
意の時に、コイルアセンブリ２８０の作動(energizatio
n)を考慮せずに、ユニットインジェクタ２６０が噴射制
御バルブ９８を動作することを可能にする。この特徴
は、同一のアクチュエータ又はコイルアセンブリを使用
して圧力制御バルブと噴射制御バルブとの両方を動作す
る従来技術のニードル制御ユニットインジェクタに対す
る改良である。

【００６１】図１８は本発明のユニットインジェクタの
代替の実施形態を表し、圧力センサ２８２がインジェク
タ本体に取り付けられていること以外は図１７に示した
ものと同様である。圧力センサ２８２はバルブキャビテ
ィ２８６から延びる感知通路２８４と連絡しており、感
知通路２８４は圧力制御バルブ２７８のバルブ要素２８
８を受けるためにバレル２７２内に形成される。圧力セ
ンサは連続的にバルブキャビティ２８６内の燃料圧力、
従って、高圧チャンバ２７４内の燃料圧力をモニター
し、それによってより正確な噴射制御及び診断を可能と
する。圧力センサ２８２のコンパクトな組込みを可能に
するために、圧力制御バルブ２７８は、図１７の設計に
他の変更を必要とせずに、バルブキャビティ２８６のた
めの空間を提供するような角度に取り付けられる。

【００６２】本システムは更に、図１及び図１７で概括
的に参照数字３００で示されるエアパージ回路を含む。
エアパージ回路は、低圧供給回路４８、出口路５２、共
通レール２０及び２４、燃料移送回路９０及び２７６、
高圧チャンバ７４及び２７４、ニードルキャビティ１０
８、制御容積充填回路１３８及びドレイン回路１４０を
含む。本システムの設計は、燃料が全ての燃料供給及び
ドレイン通路システム、即ちエアパージシステム３００
を循環して、システム内のあらゆる空気を、ドレイン回
路１３８を介して排出させることを可能とする。エアパ
ージシステム３００は、例えばエンジン始動の前に、例
えばエンジン点火スイッチを一部分だけ回すことにより
作動される電気ポンプ３０２を含む。同時に、噴射制御
バルブ９８に加え、各高圧ポンプのポンプ制御バルブ４
４或いは図１７の実施形態の圧力制御バルブ２７８は、
開位置へと作動される。電気ポンプ３０２は、システム
の燃料通路へバルブ４４、２７８及び９８を介して、チ
ェックバルブ９５のスプリング圧力を越えるに足る燃料
圧力で燃料を供給する。従って、エアパージシステム３
００は、本システムの燃料通路から効果的に空気を排除
し、それによって噴射事象のタイミング及び計量に対す
るエアポケットの有害な影響を最小化し、結果として予
測可能で信頼のできる燃料計量及びタイミングをもたら
す。

【００６３】本発明のユニットインジェクタを含むニー
ドル制御燃料システムは、圧縮点火内燃機関に於いて最
も有用であるが、あらゆる乗物（ビークル）のあらゆる
燃焼エンジン、又は正確で効率的で信頼できる圧力生
成、噴射タイミング及び噴射計量が必須の工業装置で使
用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の参考例のニードル制御共通レ
ール燃料システムの概略図である。

【図２】図２は、図１のニードル制御共通レール燃料シ
ステムで使用される閉止ノズルインジェクタの断面図
と、高圧ポンプの部分的な断面図である。

【図３】図３は、図１の燃料システムで使用される閉止
ノズルインジェクタの第２の実施の形態の断面図であ
る。

【図４】図４は、クランク角に対して本発明の高圧ポン
プにより周期的に生成することができる可変行程及び圧
力を示すグラフである。

【図５】図５、は各共通レール／インジェクタの組と関
係する高圧ポンプによって作成される周期的に生成され
るポンピング事象を示す図である。

【図６】図６は、噴射がなく、エネルギー損失がない場
合に周期的な圧力生成／ポンピング事象によってクラン
ク角に対して作成される駆動トルクを示すグラフであ
る。

【図７】図７は、従来技術のユニットインジェクタ、圧
力リリーフバルブを備える共通レールを有する従来技術
の燃料システム、及び本発明のニードル制御共通レール
燃料システムによって作成される各駆動トルクの比較を
示すグラフである。

【図８】図８は、本発明のデュアルポートクロージング
特性を示す図２及び図３のインジェクタの拡大部分断面
図である。

【図９】図９は、本発明で使用し、本発明のデュアルポ
ートクロージング特性の第２の実施の形態を含むインジ
ェクタの拡大部分断面図である。

【図１０】図１０は、従来のニードル制御噴射インジェ
クタの噴射事象中に、制御体積と関係する入口及び出口
ポートを閉じない様々な燃料圧力及び量を示すグラフで
ある。

【図１１】図１１は、噴射事象中に、ニードル制御体積
出口ポートだけを閉じる従来技術のインジェクタにより
作成される様々な燃料圧力及び量を示すグラフである。

【図１２】図１２は、噴射事象中に、制御体積の入口及
び出口の両ポートを実質的に閉じる本発明のフロー制限
デバイスを有する本発明のインジェクタにより作成され
る様々な燃料圧力及び量を示すグラフである。

【図１３】本発明の参考例のシステムでシリンダヘッド
の側部に取り付けられ、ヘッドに位置するカムによって
動作される高圧ポンプを有する変更パッケージング構成
を示す。

【図１４】本発明の更に他の参考例で、シリンダヘッド
内に垂直方向に取り付けられた高圧ポンプを有する他の
パッケージングバリエーションを示す。

【図１５】ニードル制御インジェクタと、シリンダヘッ
ドの別個の取付けボアに取り付けられる別個のインテン
シフィケーションプランジャアセンブリとを含む本発明
の更に他の参考例である。

【図１６】ニードル制御インジェクタ、別個のインテン
シフィケーションプランジャアセンブリ、及び取付け中
にインジェクタとインテンシフィケーションプランジャ
アセンブリとの同時電気接続を可能にするために配線接
続ハーネスを含む本発明の参考例を示す。

【図１７】図１７は、シリンダヘッド取付けボア内に位
置する本発明の実施の形態のユニットインジェクタの断
面図である。

【図１８】図１８は、本発明の代替の実施の形態のユニ
ットインジェクタの部分的な断面図である。

【符号の説明】

１０ ニードル制御共通レール燃料システム １８ 第１インジェクタ組 １４ 第１高圧ポンプ １６ 第２高圧ポンプ ２０ 第１共通レール ２２ 第２インジェクタ組 ２４ 第２共通レール ２６ 燃料インジェクタ ３０ カム ４２ ポンプチャンバ ４６ ポンプ制御バレル要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ディー．クロフツ アメリカ合衆国 46124 インディアナ 州 エディンバラ ノース 170 ウエ スト 14750 (72)発明者 ジョン ティー．キャロル ザ サード アメリカ合衆国 47201 インディアナ 州 コロンバス ベイウッド コート 915 (72)発明者 ラスズロ ディー．ティック アメリカ合衆国 47201 インディアナ 州 コロンバス カントリーサイド レ ーン 811 (56)参考文献 特開 平７−310623（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−158986（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−224455（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−319917（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−148167（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−176766（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧燃料を燃料供給部から受け取って、
   燃料を高圧でエンジンの燃焼チャンバ内に噴射するため
   のユニット燃料インジェクタであって、 インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体と、高
   圧チャンバを介してニードルキャビティに至る通路を含
   む燃料移送回路と、前記インジェクタ本体の一端部に形
   成される噴射オリフィスと、を有し、縦軸に沿って 往復運動するように前記インジェクタキャ
   ビティに取り付けられるプランジャと、前記プランジャ
   と前記噴射オリフィスとの間に形成される高圧チャンバ
   と、を有し、前記プランジャは、前記高圧チャンバ内へ
   移動可能で、前記高圧チャンバ内の燃料の圧力を増大さ
   せ、 前記インジェクタキャビティに取り付けられ、前記噴射
   オリフィスを通る燃料フローを阻止する閉位置と、前記
   噴射オリフィスを通して燃料フローを可能とする開位置
   との間で往復運動するように取り付けられるニードルバ
   ルブ要素を含む閉止ノズルアセンブリを有し、 前記 ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との
   間で移動させ、前記高圧チャンバ内の燃料の圧力から独
   立して前記噴射事象を開始させるニードルバルブ制御手
   段を有し、前記ニードルバルブ制御手段は、前記ニード
   ルバルブ要素の一端部と隣接して位置する制御容積と、
   燃料を前記燃料移送回路から供給する制御容積充填回路
   と、燃料を前記制御容積から低圧ドレインに排出するド
   レイン回路と、ドレイン回路に沿って位置し、燃料フロ
   ーをドレイン回路を通じて制御して、ニードルバルブ要
   素を前記開位置と前記閉位置との間で移動させる噴射制
   御バルブと、を含み、前記噴射制御バルブは、前記制御
   容積からの燃料フローを阻止する閉位置、及び制御容積
   充填回路から制御容積並びに前記制御容積から前記低圧
   ドレインへの燃料フローを可能にする開位置へ移動させ
   ることができる制御バルブ要素を含む２方向バルブと
   し、前記制御バルブ要素は前記縦軸に実質的に平行かつ
   離間してオフセットされ、前記噴射制御バルブがインジ
   ェクタ本体に沿って前記高圧チャンバと前記制御容積と
   の間に位置する噴射制御ソレノイドコイルアセンブリを
   含み、前記高圧チャンバと前記燃料供給部との間の燃料フロー
   を制御するためのソレ ノイド作動圧力制御バルブをさら
   に有し、 前記ソレノイド作動圧力制御バルブが、前記イ
   ンジェクタ本体内に前記噴射制御ソレノイドコイルアセ
   ンブリから離間して取り付けられる圧力制御ソレノイド
   コイルアセンブリを含む、 ユニット燃料インジェクタ。
2. 【請求項２】 前記燃料移送回路が、前記ニードルバル
   ブ要素を収容するために前記インジェクタ本体内に形成
   されるニードルキャビティを含み、前記制御容積充填回
   路が、前記ニードルキャビティに向けて開口した第１端
   部を含む、請求項１のユニット燃料インジェクタ。
3. 【請求項３】 前記制御容積充填回路が前記ニードルバ
   ルブ要素内に組み込まれて形成される、請求項２のユニ
   ット燃料インジェクタ。
4. 【請求項４】 前記ニードルバルブ要素が開位置に移動
   すると、制御容積からの燃料フローの排出を制限するフ
   ロー制限手段を含み、前記フロー制限手段は、前記充填
   回路と前記制御容積を流体連結する制御容積入口ポー
   ト、前記制御容積と前記ドレイン回路を流体連結する制
   御容積出口ポート、及び前記ニードルバルブ要素の外側
   端部に形成され、前記制御容積入口ポートと前記制御容
   積出口ポートを少なくとも部分的にブロックして低圧ド
   レインへの燃料フローを制限するフロー制限バルブと、
   を更に含む、請求項１のユニット燃料インジェクタ。
5. 【請求項５】 低圧燃料を燃料供給部から受け取って、
   燃料を高圧でエンジンの燃焼チャンバ内に噴射するため
   のユニット燃料インジェクタであって、 インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体と、高
   圧チャンバを介してニードルキャビティに至る通路を含
   む燃料移送回路と、前記インジェクタ本体の一端部に形
   成された噴射オリフィスと、を有し、 往復運動するように前記インジェクタキャビティに取り
   付けられるプランジャと、前記プランジャと前記噴射オ
   リフィスとの間に形成される高圧チャンバと、を有し、
   前記プランジャは、前記高圧チャンバ内へ移動可能で、
   前記高圧チャンバ内の燃料の圧力を増大し、 前記インジェクタキャビティに取り付けられ、前記噴射
   オリフィスを通る燃料フローを阻止する閉位置と、前記
   噴射オリフィスを通して燃料フローを可能とする開位置
   との間で往復運動するように取り付けられるニードルバ
   ルブ要素を含む閉止ノズルアセンブリを有し、 前記ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との
   間で移動させるニードルバルブ制御手段を含み、前記ニ
   ードルバルブ制御手段は、前記ニードルバルブ要素の一
   端部と隣接して位置する制御容積と、燃料を前記燃料移
   送回路から前記制御容積へ供給する制御容積充填回路
   と、燃料を前記制御容積から低圧ドレインに排出するド
   レイン回路及び、前記ドレイン回路に沿って位置し、燃
   料フローを前記ドレイン回路を通じて制御して、ニード
   ルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との間で移動さ
   せる噴射制御バルブと、を有し、前記噴射制御バルブが
   前記インジェクタ本体に沿って前記高圧チャンバと前記
   制御容積との間に位置する噴射制御ソレノイドコイルア
   センブリを含み、更に前記高圧チャンバと燃料供給部と
   の間の燃料フローを制御するソレノイド作動圧力制御バ
   ルブを含み、前記ソレノイド作動圧力制御バルブが前記
   インジェクタ本体内に前記噴射制御ソレノイドコイルア
   センブリから離間して取り付けられる圧力制御ソレノイ
   ドコイルアセンブリを含み、前記燃料移送回路が前記ニ
   ードルバルブ要素を収容しかつ前記ニードルバルブ要素
   の周囲に延在するように前記インジェクタ本体内に形成
   されるニードルキャビティを含み、前記制御容積充填回
   路が前記ニードルバルブ要素内に前記ニードルバルブ要
   素と一体に形成されかつ前記ニードルキャビティに向け
   て直接開口した第１端部を含む、ユニット燃料インジェ
   クタ。
6. 【請求項６】 前記ニードルバルブ要素が前記開位置に
   移動すると、前記制御容積からの燃料フローの排出を制
   限するフロー制限手段を含み、前記フロー制御手段は、
   前記充填回路と前記制御容積を流体連結する制御容積入
   口ポート、前記制御容積と前記ドレイン回路を流体連結
   する制御容積出口ポート、及び前記ニードルバルブ要素
   の外側端部に形成され、前記制御容積入口ポートと前記
   制御容積出口ポートを少なくとも部分的にブロックして
   低圧ドレインへの燃料フローを制限するフロー制限バル
   ブと、を更に含む、請求項５のユニット燃料インジェク
   タ。