JPH06307309A - 燃料噴射方法及び装置 - Google Patents
燃料噴射方法及び装置Info
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- JPH06307309A JPH06307309A JP3089860A JP8986091A JPH06307309A JP H06307309 A JPH06307309 A JP H06307309A JP 3089860 A JP3089860 A JP 3089860A JP 8986091 A JP8986091 A JP 8986091A JP H06307309 A JPH06307309 A JP H06307309A
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- Japan
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- fuel
- needle valve
- needle
- metering
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
- F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
- F02M45/08—Injectors peculiar thereto
- F02M45/083—Having two or more closing springs acting on injection-valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/12—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 噴射の初期段階に於ける燃料噴射量を低減す
る。 【構成】 互いに共働する内側及び外側計量リングを有
するノズル本体及びニードル弁を有するシングルスプリ
ング式及びツースプリング式燃料噴射装置。内側及び外
側計量リングは、（１）弁の上昇の初期段階に於ては燃
料を低減された流量にて計量し、（２）弁座に於ける燃
料圧力を維持して閉弁時の最終段階に於ける燃料のドリ
ブル及びキャビテーションエロージョンを低減し、
（３）二次圧力波を減衰させて二次的な燃料噴射を防止
する計量通路を郭定している。
る。 【構成】 互いに共働する内側及び外側計量リングを有
するノズル本体及びニードル弁を有するシングルスプリ
ング式及びツースプリング式燃料噴射装置。内側及び外
側計量リングは、（１）弁の上昇の初期段階に於ては燃
料を低減された流量にて計量し、（２）弁座に於ける燃
料圧力を維持して閉弁時の最終段階に於ける燃料のドリ
ブル及びキャビテーションエロージョンを低減し、
（３）二次圧力波を減衰させて二次的な燃料噴射を防止
する計量通路を郭定している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはディーゼル
エンジンの燃料噴射装置に係り、更に詳細には燃料噴射
量のシェーピングを行う方法及び装置に係る。
エンジンの燃料噴射装置に係り、更に詳細には燃料噴射
量のシェーピングを行う方法及び装置に係る。
【０００２】
【発明の概要】本発明の主要な目的は、燃料噴射装置に
於て燃料噴射の初期段階に於ける燃料噴射量を低減し制
御する新規にして改良された方法及び装置を提供するこ
とである。
於て燃料噴射の初期段階に於ける燃料噴射量を低減し制
御する新規にして改良された方法及び装置を提供するこ
とである。
【０００３】本発明の他の一つの目的は、燃料噴射装置
に於て予備噴射として少量の初期チャージを噴射する新
規にして改良された方法及び装置を提供することであ
る。
に於て予備噴射として少量の初期チャージを噴射する新
規にして改良された方法及び装置を提供することであ
る。
【０００４】本発明の更に他の一つの目的は、燃料噴射
装置に於て噴射の初期段階に於ける燃料を計量する新規
にして改良された方法及び装置を提供することである。
装置に於て噴射の初期段階に於ける燃料を計量する新規
にして改良された方法及び装置を提供することである。
【０００５】本発明の更に他の一つの目的は、燃料噴射
装置に於て、閉弁まで弁座に於ける燃料圧力を維持し、
これにより二次燃料噴射、燃料噴射の終了時に於けるド
リブル、弁座及びその近傍の領域に於けるキャビテーシ
ョンエロージョンを低減又は防止する新規にして改良さ
れた方法及び装置を提供することである。
装置に於て、閉弁まで弁座に於ける燃料圧力を維持し、
これにより二次燃料噴射、燃料噴射の終了時に於けるド
リブル、弁座及びその近傍の領域に於けるキャビテーシ
ョンエロージョンを低減又は防止する新規にして改良さ
れた方法及び装置を提供することである。
【０００６】本発明の更に他の一つの目的は、燃料噴射
の第一段階に於ける燃料噴射量が低減された新規にして
改良された二段階式の燃料噴射装置を提供することであ
る。本発明によれば、二段階式の燃料噴射装置には一つ
又は二つ（又はそれ以上）の閉弁用スプリングが使用さ
れる。ツースプリング式の実施例に於ては、噴射装置の
ニードル弁が閉弁される際及びニードル弁が所定の中間
開位置へ開弁される際には一つのスプリングのみが作用
する。またニードル弁が中間開位置よりその全開位置ま
で開弁する際には両方のスプリングが作用する。シング
ルスプリング式の実施例に於ては、ニードル弁が閉弁さ
れる際及びニードル弁がその全開位置まで開弁される際
に一つのスプリングが作用する。何れの実施例の場合に
も、ニードル弁の作動の第一段階に於ては、燃料流量の
シェーピングはニードル弁とその弁座との間の燃料の計
量には依存せずニードル弁の上昇量の僅かな変動には実
質的に影響を受けない態様にて行われる。
の第一段階に於ける燃料噴射量が低減された新規にして
改良された二段階式の燃料噴射装置を提供することであ
る。本発明によれば、二段階式の燃料噴射装置には一つ
又は二つ（又はそれ以上）の閉弁用スプリングが使用さ
れる。ツースプリング式の実施例に於ては、噴射装置の
ニードル弁が閉弁される際及びニードル弁が所定の中間
開位置へ開弁される際には一つのスプリングのみが作用
する。またニードル弁が中間開位置よりその全開位置ま
で開弁する際には両方のスプリングが作用する。シング
ルスプリング式の実施例に於ては、ニードル弁が閉弁さ
れる際及びニードル弁がその全開位置まで開弁される際
に一つのスプリングが作用する。何れの実施例の場合に
も、ニードル弁の作動の第一段階に於ては、燃料流量の
シェーピングはニードル弁とその弁座との間の燃料の計
量には依存せずニードル弁の上昇量の僅かな変動には実
質的に影響を受けない態様にて行われる。
【０００７】本発明の更に他の一つの目的は、本発明の
上述の目的の一つ又はそれ以上を達成し、しかも大量生
産にて経済的に製造され得る新規にして改良された燃料
噴射装置を提供することである。
上述の目的の一つ又はそれ以上を達成し、しかも大量生
産にて経済的に製造され得る新規にして改良された燃料
噴射装置を提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は一部は明らかであり一
部はこれ以降の説明に於て詳細に指摘される。
部はこれ以降の説明に於て詳細に指摘される。
【０００９】
【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。
例について詳細に説明する。
【００１０】添付の各図に於て、同一又は同様の部材又
は同様の機能を果す部材を示すために同様の符号が使用
されている。図１及び図２は本発明の実施例が組込まれ
た二つの例示的な燃料噴射装置１０、１１を示してい
る。各噴射装置１０、１１は弁ボア１４を有する細長い
ノズル本体１２と、弁ボア１４内を軸線方向に往復動可
能な細長いニードル弁１６とを含んでいる。噴射装置１
０に於ては、ノズル本体１２は一つの部材として形成さ
れているのに対し、噴射装置１１に於てはノズル本体１
２は細長い上部本体サブ組立体８４と細長い下部本体部
８６とを含み、本体部８６は上部サブ組立体８４の外径
よりも実質的に小さい外径を有している。各噴射装置１
０、１１のノズル本体１２は弁ボア１４の下端と同軸で
あり且これを囲繞する下端チップ２０を有している。ま
た各噴射装置１０、１１のノズル本体１２は軸線と同軸
の円錐面１８を有しており、該円錐面はノズルチップ２
０よりすぐ上方に環状のニードル弁接触領域、即ち弁座
１９を与えている。各噴射装置１０、１１に於ては、ニ
ードル弁１６はそれが閉弁されると円錐面１８と実質的
に線接触する円錐形の下端を有している。
は同様の機能を果す部材を示すために同様の符号が使用
されている。図１及び図２は本発明の実施例が組込まれ
た二つの例示的な燃料噴射装置１０、１１を示してい
る。各噴射装置１０、１１は弁ボア１４を有する細長い
ノズル本体１２と、弁ボア１４内を軸線方向に往復動可
能な細長いニードル弁１６とを含んでいる。噴射装置１
０に於ては、ノズル本体１２は一つの部材として形成さ
れているのに対し、噴射装置１１に於てはノズル本体１
２は細長い上部本体サブ組立体８４と細長い下部本体部
８６とを含み、本体部８６は上部サブ組立体８４の外径
よりも実質的に小さい外径を有している。各噴射装置１
０、１１のノズル本体１２は弁ボア１４の下端と同軸で
あり且これを囲繞する下端チップ２０を有している。ま
た各噴射装置１０、１１のノズル本体１２は軸線と同軸
の円錐面１８を有しており、該円錐面はノズルチップ２
０よりすぐ上方に環状のニードル弁接触領域、即ち弁座
１９を与えている。各噴射装置１０、１１に於ては、ニ
ードル弁１６はそれが閉弁されると円錐面１８と実質的
に線接触する円錐形の下端を有している。
【００１１】各噴射装置１０、１１に於ては、一つ又は
それ以上の小径の噴口２２が弁座１９の下方にてノズル
チップ２０に設けられている。図には示されていないが
他の実施例に於ては、一つ又はそれ以上の噴口２２が弁
座１９の下方にて円錐面１８に設けられてよい。噴口２
２は通常の要領にて燃焼用の燃料の小滴を噴射する。噴
口の数、直径、及び正確な位置は各用途に合せて選定さ
れる。
それ以上の小径の噴口２２が弁座１９の下方にてノズル
チップ２０に設けられている。図には示されていないが
他の実施例に於ては、一つ又はそれ以上の噴口２２が弁
座１９の下方にて円錐面１８に設けられてよい。噴口２
２は通常の要領にて燃焼用の燃料の小滴を噴射する。噴
口の数、直径、及び正確な位置は各用途に合せて選定さ
れる。
【００１２】噴射装置１０は一つの閉弁スプリング３８
を有し、噴射装置１１は二つの閉弁スプリング８０、８
２を有している。噴射装置１０に於ては、ニードル弁１
６を常にその閉弁位置へ向けて下方へ付勢する一つの圧
縮コイルスプリング３８がニードル弁１６の上方に組込
まれている。噴射装置１１に於ては、スプリングシート
８７及び中間ピン８８を介してニードル弁１６をその閉
弁位置へ向けて下方へ常に付勢する第一のスプリングと
しての上部圧縮コイルスプリング８０がニードル弁１６
の上方に組込まれている。第二のスプリングとしての下
部圧縮コイルスプリング８２も中間ピン８８を介して作
用し、ニードル弁１６が所定の中間開弁位置より上方へ
上昇するとニードル弁１６を下方へ付勢する。
を有し、噴射装置１１は二つの閉弁スプリング８０、８
２を有している。噴射装置１０に於ては、ニードル弁１
６を常にその閉弁位置へ向けて下方へ付勢する一つの圧
縮コイルスプリング３８がニードル弁１６の上方に組込
まれている。噴射装置１１に於ては、スプリングシート
８７及び中間ピン８８を介してニードル弁１６をその閉
弁位置へ向けて下方へ常に付勢する第一のスプリングと
しての上部圧縮コイルスプリング８０がニードル弁１６
の上方に組込まれている。第二のスプリングとしての下
部圧縮コイルスプリング８２も中間ピン８８を介して作
用し、ニードル弁１６が所定の中間開弁位置より上方へ
上昇するとニードル弁１６を下方へ付勢する。
【００１３】シングルスプリング式噴射装置１０に於て
は、スプリング３８のプレロードを正確に設定し、これ
により開弁圧（即ちニードル弁１６が弁座１９より離脱
して上昇し始める圧力）を正確に設定するためにシム３
９が使用されている。またノズル本体１２に装着された
アダプタプレート４０が、ニードル弁１６の上部弁ガイ
ド３０により係合されてニードル弁の上昇量を制限する
ストッパとして作用するようになっている。
は、スプリング３８のプレロードを正確に設定し、これ
により開弁圧（即ちニードル弁１６が弁座１９より離脱
して上昇し始める圧力）を正確に設定するためにシム３
９が使用されている。またノズル本体１２に装着された
アダプタプレート４０が、ニードル弁１６の上部弁ガイ
ド３０により係合されてニードル弁の上昇量を制限する
ストッパとして作用するようになっている。
【００１４】ツースプリング式噴射装置１１に於ては、
上部スプリングシート８７及び中間ピン８８はニードル
弁１６と雄ねじを有する中央ストッパ９２との間に組込
まれている。ストッパ９２はニードル弁の最大上昇量を
調節可能に設定するようになっている。上部スプリング
８０のプレロードを正確に設定し、これにより開弁圧を
正確に設定すべく第一の外ねじを有するスプリングシー
ト９０が調節可能に構成されている。また下部スプリン
グ８２のプレロードを正確に設定し得るよう第二の雄ね
じを有するスプリングシート９６が調節可能に構成され
ている。ニードル弁１６が閉弁状態にあるときには、下
部スプリング８２の下部スプリングシート９８は独立の
環状のワッシャ、即ちシム１００に当接している。ニー
ドル弁１６がシム１００の厚さにより設定される所定の
中間上昇量を有する所定の中間開弁位置へ上昇される
と、中間ピン８８は下部スプリング８２の下部スプリン
グシート９８に係合する。かかる所定の中間上昇量はニ
ードル弁の最大上昇量の半分よりも僅かに小さいことが
好ましい。
上部スプリングシート８７及び中間ピン８８はニードル
弁１６と雄ねじを有する中央ストッパ９２との間に組込
まれている。ストッパ９２はニードル弁の最大上昇量を
調節可能に設定するようになっている。上部スプリング
８０のプレロードを正確に設定し、これにより開弁圧を
正確に設定すべく第一の外ねじを有するスプリングシー
ト９０が調節可能に構成されている。また下部スプリン
グ８２のプレロードを正確に設定し得るよう第二の雄ね
じを有するスプリングシート９６が調節可能に構成され
ている。ニードル弁１６が閉弁状態にあるときには、下
部スプリング８２の下部スプリングシート９８は独立の
環状のワッシャ、即ちシム１００に当接している。ニー
ドル弁１６がシム１００の厚さにより設定される所定の
中間上昇量を有する所定の中間開弁位置へ上昇される
と、中間ピン８８は下部スプリング８２の下部スプリン
グシート９８に係合する。かかる所定の中間上昇量はニ
ードル弁の最大上昇量の半分よりも僅かに小さいことが
好ましい。
【００１５】噴射装置１０、１１はホール型の噴射装置
である。各噴射装置に於ては、ニードル弁１６はホール
型の噴射装置に於ける通常の最大上昇量の範囲である
０．００８〜０．０１６インチ（０．２０〜０．４１m
m）の範囲内であることが好ましい所定の最大上昇量を
有している。
である。各噴射装置に於ては、ニードル弁１６はホール
型の噴射装置に於ける通常の最大上昇量の範囲である
０．００８〜０．０１６インチ（０．２０〜０．４１m
m）の範囲内であることが好ましい所定の最大上昇量を
有している。
【００１６】二つの噴射装置１０、１１に於て採用され
ているスプリング機構が異っていることによる効果の差
を除けば、噴射装置１０、１１は他の点に於ても構造的
に異ってはいるが、これらの噴射装置は後述の如く実質
的に同一の二段階の弁作動を行う。二段階の作動に関す
る以下の説明は特に断らない限り噴射装置１０及び１１
の両方に同様に適用可能なものである。
ているスプリング機構が異っていることによる効果の差
を除けば、噴射装置１０、１１は他の点に於ても構造的
に異ってはいるが、これらの噴射装置は後述の如く実質
的に同一の二段階の弁作動を行う。二段階の作動に関す
る以下の説明は特に断らない限り噴射装置１０及び１１
の両方に同様に適用可能なものである。
【００１７】ノズル本体１２は同軸の上部弁ガイド２６
及び下部弁ガイド２８を有しており、これらのガイドは
それぞれニードル弁１６の同軸の上部弁ガイド３０及び
下部弁ガイド３２と共働してニードル弁１６の往復動を
案内するようなっている。上部弁ガイド２６はノズル本
体１２の上端に配置されており、下部弁ガイド２８は弁
座１９より上方にて下部弁ガイド２６よりその下方に隔
置されている。上部弁ガイド２６と下部弁ガイド２８と
の間にはニードル弁１６を囲繞する環状の上部燃料室３
４が形成されている。また下部弁ガイド２８と弁座１９
との間にはニードル弁１６を囲繞する環状の下部燃料室
３６が形成されている。
及び下部弁ガイド２８を有しており、これらのガイドは
それぞれニードル弁１６の同軸の上部弁ガイド３０及び
下部弁ガイド３２と共働してニードル弁１６の往復動を
案内するようなっている。上部弁ガイド２６はノズル本
体１２の上端に配置されており、下部弁ガイド２８は弁
座１９より上方にて下部弁ガイド２６よりその下方に隔
置されている。上部弁ガイド２６と下部弁ガイド２８と
の間にはニードル弁１６を囲繞する環状の上部燃料室３
４が形成されている。また下部弁ガイド２８と弁座１９
との間にはニードル弁１６を囲繞する環状の下部燃料室
３６が形成されている。
【００１８】ニードル弁１９の上部弁ガイド３０の直径
は弁座１９の直径よりも大きく、これによりニードル弁
１６を弁座１９より液圧によって上昇させて燃料噴射を
行うための断面積の差が与えられている。ニードル弁１
６はノズル本体１２（図２参照）に設けられた半径方向
のポート４１又はノズル本体１２に設けられた一つ又は
それ以上の内部燃料通路４２（図１参照）を経て上部燃
料室３へ供給される燃料の高圧パルスにより周期的に駆
動される。後により一層詳細に説明する如く、各高圧パ
ルスは上部弁ガイド３０と弁座１９との間の断面積の差
に対し作用し、これによりニードル弁１６を開弁させて
燃料が噴口２２より噴射されるよう燃料を供給する。
は弁座１９の直径よりも大きく、これによりニードル弁
１６を弁座１９より液圧によって上昇させて燃料噴射を
行うための断面積の差が与えられている。ニードル弁１
６はノズル本体１２（図２参照）に設けられた半径方向
のポート４１又はノズル本体１２に設けられた一つ又は
それ以上の内部燃料通路４２（図１参照）を経て上部燃
料室３へ供給される燃料の高圧パルスにより周期的に駆
動される。後により一層詳細に説明する如く、各高圧パ
ルスは上部弁ガイド３０と弁座１９との間の断面積の差
に対し作用し、これによりニードル弁１６を開弁させて
燃料が噴口２２より噴射されるよう燃料を供給する。
【００１９】ホール型のノズルに於ては、その殆どの用
途に於て、高圧パルスは一般に４０００〜１７０００ps
i （２８０〜１２００kg／cm2 ）の範囲の最大圧力を有
している。この最大圧力及び開弁圧は各閉弁スプリング
（即ち噴射装置１０のスプリング３８及び噴射装置１１
のスプリング８０、８２）のばね特性及びプレロードの
設定及び高圧パルスの形状の関数である。シングルスプ
リング式噴射装置に於ては、開弁圧は一般に２８００〜
５０００psi （１９７〜３５２kg／cm2 ）の範囲内であ
る。またツースプリング式噴射装置に於ては、開弁圧は
一般に２５００〜３０００psi （１７６〜２１１kg／cm
2 ）の範囲内である。第一のスプリング８０のばね力に
加えて第二のスプリング８２のプレロードに抗してニー
ドル弁をその所定の中間開弁位置より上昇させるに必要
な圧力は、３４００〜５８００psi （２３９〜４０８kg
／cm2 ）の範囲内である。
途に於て、高圧パルスは一般に４０００〜１７０００ps
i （２８０〜１２００kg／cm2 ）の範囲の最大圧力を有
している。この最大圧力及び開弁圧は各閉弁スプリング
（即ち噴射装置１０のスプリング３８及び噴射装置１１
のスプリング８０、８２）のばね特性及びプレロードの
設定及び高圧パルスの形状の関数である。シングルスプ
リング式噴射装置に於ては、開弁圧は一般に２８００〜
５０００psi （１９７〜３５２kg／cm2 ）の範囲内であ
る。またツースプリング式噴射装置に於ては、開弁圧は
一般に２５００〜３０００psi （１７６〜２１１kg／cm
2 ）の範囲内である。第一のスプリング８０のばね力に
加えて第二のスプリング８２のプレロードに抗してニー
ドル弁をその所定の中間開弁位置より上昇させるに必要
な圧力は、３４００〜５８００psi （２３９〜４０８kg
／cm2 ）の範囲内である。
【００２０】ニードル弁１６の下部弁ガイド３２は固定
された下部弁ガイド２８と共働して、ニードル弁１６の
往復動の一部に於て上部燃料室３４と下部燃料室３６と
の間の燃料の流れを絞る。燃料の流れに対する制御はニ
ードル弁１６の最初の上昇段階及びこれに対応する最後
の下降段階に於て行われる。かかる段階に於ける移動量
は約０．００４〜０．００８インチ（０．１０〜０．２
０mm）の範囲内又はニードル弁１６の最大上昇量の約半
分であることが好ましい。
された下部弁ガイド２８と共働して、ニードル弁１６の
往復動の一部に於て上部燃料室３４と下部燃料室３６と
の間の燃料の流れを絞る。燃料の流れに対する制御はニ
ードル弁１６の最初の上昇段階及びこれに対応する最後
の下降段階に於て行われる。かかる段階に於ける移動量
は約０．００４〜０．００８インチ（０．１０〜０．２
０mm）の範囲内又はニードル弁１６の最大上昇量の約半
分であることが好ましい。
【００２１】ニードル弁１６の下部弁ガイド３２は円筒
形の外面を有する互いに隔置された上部ガイド部５０及
び下部ガイド部５２を有している。下部ガイド部５２は
三つの等角度に互いに隔置され軸線方向に延在する平坦
面５４を有し、これらの平坦面は燃料が絞られることな
く流れることを許す軸線方向通路を郭定している。円錐
面５６が平坦面５４と共働して三つの軸線方向通路の上
端を接続する環状通路を互いに隔置されたガイド部５０
と５２との間に郭定している。
形の外面を有する互いに隔置された上部ガイド部５０及
び下部ガイド部５２を有している。下部ガイド部５２は
三つの等角度に互いに隔置され軸線方向に延在する平坦
面５４を有し、これらの平坦面は燃料が絞られることな
く流れることを許す軸線方向通路を郭定している。円錐
面５６が平坦面５４と共働して三つの軸線方向通路の上
端を接続する環状通路を互いに隔置されたガイド部５０
と５２との間に郭定している。
【００２２】上部ガイド部５０の下方部分は内側計量リ
ング６０を形成しており、該計量リングはニードル弁１
６が着座状態にあるときには固定された下部弁ガイド２
８により形成される外側計量リング６２内に受け入れら
れるようになっている。内側計量リング６０は円形の下
部計量エッジ６４を有する円筒形の計量外面により形成
されている。他方固定された外側計量リング６２は円形
の上部計量エッジ６６を有する円筒形の計量内面により
形成されている。各計量エッジ６４、６６は図示の実施
例に於てはそれぞれ対応する円筒形の計量リング６０、
６２及びこれに隣接する垂直の肩部により形成された鋭
敏なエッジである。二つの互いに対向する円筒形の計量
リング６０、６２の間には半径方向のクリアランスｂを
有するクリアランス通路６８が設けられている。図示の
各実施例に於ける二つの計量リング６０と６２との間の
径方向のクリアランスは０．０００３〜０．０００６イ
ンチ（０．００７６〜０．０１５mm）の範囲内であるこ
とが好ましい。
ング６０を形成しており、該計量リングはニードル弁１
６が着座状態にあるときには固定された下部弁ガイド２
８により形成される外側計量リング６２内に受け入れら
れるようになっている。内側計量リング６０は円形の下
部計量エッジ６４を有する円筒形の計量外面により形成
されている。他方固定された外側計量リング６２は円形
の上部計量エッジ６６を有する円筒形の計量内面により
形成されている。各計量エッジ６４、６６は図示の実施
例に於てはそれぞれ対応する円筒形の計量リング６０、
６２及びこれに隣接する垂直の肩部により形成された鋭
敏なエッジである。二つの互いに対向する円筒形の計量
リング６０、６２の間には半径方向のクリアランスｂを
有するクリアランス通路６８が設けられている。図示の
各実施例に於ける二つの計量リング６０と６２との間の
径方向のクリアランスは０．０００３〜０．０００６イ
ンチ（０．００７６〜０．０１５mm）の範囲内であるこ
とが好ましい。
【００２３】下部ガイド部５２は内側計量リング６０及
び外側計量リング６２の同心性を維持するために設けら
れている。かかる目的で下部ガイド部５２を必要としな
いノズルに於ては、下部ガイド部５２及び中間の円錐面
５６は省略されてよく、これにより下部弁ガイド２８の
軸線方向長さが低減される。
び外側計量リング６２の同心性を維持するために設けら
れている。かかる目的で下部ガイド部５２を必要としな
いノズルに於ては、下部ガイド部５２及び中間の円錐面
５６は省略されてよく、これにより下部弁ガイド２８の
軸線方向長さが低減される。
【００２４】内側計量リング６０及び外側計量リング６
２はニードル弁１６の上下方向の運動の一部に於て互い
に共働して上部燃料室３４と下部燃料室３６との間に於
ける燃料の流れを制御する。燃料の流れの計量、即ち燃
料を絞ることはニードル弁の上昇の初期段階及びニード
ル弁の閉弁の最終段階に於て生じる。例えば弁が図３及
び図４に示されている如く閉弁状態にあるときには、計
量エッジ６４と６６との間の軸線方向のオーバラップ長
さａは０．００６インチ（０．１５mm）であり（即ち計
量リング６０、６２は０．００６インチ（０．１５mm）
の軸線方向の幅、即ちオーバラップを有し）、計量リン
グ６０、６２はニードル弁１６がその上方への移動の初
期段階及び下方への移動の最終段階に於て０．００６イ
ンチ（０．１５mm）移動する際に互いに共働して燃料の
流れを制御する。上述の如く、計量エッジ６４、６６は
互いに同軸の円形のエッジであり、計量リング６０、６
２は円筒面により形成されていることが好ましい。図に
は示されていないが他の実施例に於ては、ニードル弁１
６が往復動する際に於ける制御される状態と制御されな
い状態との間の変化がより一層穏やかになるよう、計量
リング６０及び６２の一方又は両方が図示の形状とは異
る形状を有していてよい。
２はニードル弁１６の上下方向の運動の一部に於て互い
に共働して上部燃料室３４と下部燃料室３６との間に於
ける燃料の流れを制御する。燃料の流れの計量、即ち燃
料を絞ることはニードル弁の上昇の初期段階及びニード
ル弁の閉弁の最終段階に於て生じる。例えば弁が図３及
び図４に示されている如く閉弁状態にあるときには、計
量エッジ６４と６６との間の軸線方向のオーバラップ長
さａは０．００６インチ（０．１５mm）であり（即ち計
量リング６０、６２は０．００６インチ（０．１５mm）
の軸線方向の幅、即ちオーバラップを有し）、計量リン
グ６０、６２はニードル弁１６がその上方への移動の初
期段階及び下方への移動の最終段階に於て０．００６イ
ンチ（０．１５mm）移動する際に互いに共働して燃料の
流れを制御する。上述の如く、計量エッジ６４、６６は
互いに同軸の円形のエッジであり、計量リング６０、６
２は円筒面により形成されていることが好ましい。図に
は示されていないが他の実施例に於ては、ニードル弁１
６が往復動する際に於ける制御される状態と制御されな
い状態との間の変化がより一層穏やかになるよう、計量
リング６０及び６２の一方又は両方が図示の形状とは異
る形状を有していてよい。
【００２５】ニードル弁の開弁前に於ては、下部燃料室
３６内の圧力は上部燃料室３４内の圧力と実質的に同一
である。ニードル弁１６が閉弁状態にあるときには上部
燃料室３４と下部燃料室３６との間の圧力を等しくする
ために必要なクリアランス通路６８を流れる燃料の量は
非常に少なくてよいので、上述の圧力関係は高圧の弁駆
動パルスの立上りが急激である場合にも成立する。しか
しニードル弁１６が弁座１９より離脱し、燃料がクリア
ランス通路６８及び噴口２２を通過すると、クリアラン
ス通路６８により与えられる燃料の絞り作用、即ち計量
により下部燃料室内の圧力は上部燃料室内の圧力よりも
低くなる。従って上部燃料室内の圧力が如何なる圧力の
場合にも、ニードル弁１６に対する正味の液圧開弁付勢
力はニードル弁１６が閉弁状態にあるときよりも開弁状
態にあるときのほうが低く、また燃料が全く絞られない
場合よりも低い。上述の如く燃料が絞られるので、ニー
ドル弁１６の初期段階の開弁が行われた後にニードル弁
を更に開弁させるに必要な上部燃料室内の圧力は高い。
従ってそれ以上のニードル弁の開弁は短時間ではあるが
意味のある時間中緩慢になり、その時間中には噴射され
る燃料の流量がクリアランス通路６８により計量され
る。
３６内の圧力は上部燃料室３４内の圧力と実質的に同一
である。ニードル弁１６が閉弁状態にあるときには上部
燃料室３４と下部燃料室３６との間の圧力を等しくする
ために必要なクリアランス通路６８を流れる燃料の量は
非常に少なくてよいので、上述の圧力関係は高圧の弁駆
動パルスの立上りが急激である場合にも成立する。しか
しニードル弁１６が弁座１９より離脱し、燃料がクリア
ランス通路６８及び噴口２２を通過すると、クリアラン
ス通路６８により与えられる燃料の絞り作用、即ち計量
により下部燃料室内の圧力は上部燃料室内の圧力よりも
低くなる。従って上部燃料室内の圧力が如何なる圧力の
場合にも、ニードル弁１６に対する正味の液圧開弁付勢
力はニードル弁１６が閉弁状態にあるときよりも開弁状
態にあるときのほうが低く、また燃料が全く絞られない
場合よりも低い。上述の如く燃料が絞られるので、ニー
ドル弁１６の初期段階の開弁が行われた後にニードル弁
を更に開弁させるに必要な上部燃料室内の圧力は高い。
従ってそれ以上のニードル弁の開弁は短時間ではあるが
意味のある時間中緩慢になり、その時間中には噴射され
る燃料の流量がクリアランス通路６８により計量され
る。
【００２６】かくしてニードル弁の作動及び燃料の噴射
は二段階、即ち噴射される燃料の流量が制御され低減さ
れるニードル弁の部分的な開弁の第一段階と燃料が絞ら
れることなく噴射される第二段階との二段階にて生じ
る。第一段階は二つの互いに異る相を有する。第一の
相、即ち最初の開弁相中には、上部燃料室内の圧力がニ
ードル弁の開弁圧以上に上昇すると、ニードル弁は閉弁
位置と部分的に開弁した位置との間に変動する。ニード
ル弁のかかる変動は上部燃料室内の圧力がニードル弁１
６を閉弁することを防止するに十分なレベルに到達した
後の第二相中にも継続する。シングルスプリング式噴射
装置１０に於ては、ニードル弁の第二相の変動は上部燃
料室３４内の燃料圧力と下部燃料室３６内の燃料圧力と
の差圧により発生されるニードル弁の全開弁力がニード
ル弁１６をその全開位置へ向けて駆動するに十分な力に
なるまで継続する。シングルスプリング式噴射装置１０
の代表的な燃料噴射サイクルが図５に図示されている。
ツースプリング式噴射装置１１に於ては、ニードル弁の
第二相の変動は全開弁力がニードル弁１６をその所定の
中間開弁位置（この位置に於てはピン８８が第二のスプ
リング８２の下部スプリングシート９８に係合する）へ
上昇させるに十分な力になるまで継続する。ニードル弁
の全開弁力が第二のスプリング８２のプレロードに打勝
つに十分な力になるまでの短時間が経過した後、ニード
ル弁１６はその全開位置へ駆動される。かくしてこの短
い時間により燃料噴射の第一段階に第三の相が与えられ
る。
は二段階、即ち噴射される燃料の流量が制御され低減さ
れるニードル弁の部分的な開弁の第一段階と燃料が絞ら
れることなく噴射される第二段階との二段階にて生じ
る。第一段階は二つの互いに異る相を有する。第一の
相、即ち最初の開弁相中には、上部燃料室内の圧力がニ
ードル弁の開弁圧以上に上昇すると、ニードル弁は閉弁
位置と部分的に開弁した位置との間に変動する。ニード
ル弁のかかる変動は上部燃料室内の圧力がニードル弁１
６を閉弁することを防止するに十分なレベルに到達した
後の第二相中にも継続する。シングルスプリング式噴射
装置１０に於ては、ニードル弁の第二相の変動は上部燃
料室３４内の燃料圧力と下部燃料室３６内の燃料圧力と
の差圧により発生されるニードル弁の全開弁力がニード
ル弁１６をその全開位置へ向けて駆動するに十分な力に
なるまで継続する。シングルスプリング式噴射装置１０
の代表的な燃料噴射サイクルが図５に図示されている。
ツースプリング式噴射装置１１に於ては、ニードル弁の
第二相の変動は全開弁力がニードル弁１６をその所定の
中間開弁位置（この位置に於てはピン８８が第二のスプ
リング８２の下部スプリングシート９８に係合する）へ
上昇させるに十分な力になるまで継続する。ニードル弁
の全開弁力が第二のスプリング８２のプレロードに打勝
つに十分な力になるまでの短時間が経過した後、ニード
ル弁１６はその全開位置へ駆動される。かくしてこの短
い時間により燃料噴射の第一段階に第三の相が与えられ
る。
【００２７】下部弁ガイド３２の直径は弁の所望の変動
が得られるよう選定される。下部弁ガイド３２の直径が
弁座１９の直径よりも小さく又は等しい一つの極端な場
合には、第一段階の弁の変動は生じない。シングルスプ
リング式噴射装置１０に於ては、ニードル弁１６は一つ
の工程にてその全開位置へ駆動される。またツースプリ
ング式噴射装置１１に於ては、ニードル弁は第二のスプ
リング８２が作用するようになるその所定の中間開弁位
置へまず駆動される。上述の短時間が経過した後、ニー
ドル弁１６はその全開位置へ駆動される。また下部弁ガ
イド３２の直径が上部弁ガイド３０の直径に等しいか又
はそれよりも大きい他の極端な場合には、何れの噴射装
置１０、１１に於てもニードル弁１６は閉弁位置と部分
的に開弁した位置との間に変動し、決して全開状態には
ならない。これら二つの極端な条件の何れか一方により
与えられるニードル弁の作動は用途によっては望ましい
ものであるが、一般に下部弁ガイド３２の直径は弁座１
９の直径と上部弁ガイド３０の直径との間の範囲内にな
ければならない。
が得られるよう選定される。下部弁ガイド３２の直径が
弁座１９の直径よりも小さく又は等しい一つの極端な場
合には、第一段階の弁の変動は生じない。シングルスプ
リング式噴射装置１０に於ては、ニードル弁１６は一つ
の工程にてその全開位置へ駆動される。またツースプリ
ング式噴射装置１１に於ては、ニードル弁は第二のスプ
リング８２が作用するようになるその所定の中間開弁位
置へまず駆動される。上述の短時間が経過した後、ニー
ドル弁１６はその全開位置へ駆動される。また下部弁ガ
イド３２の直径が上部弁ガイド３０の直径に等しいか又
はそれよりも大きい他の極端な場合には、何れの噴射装
置１０、１１に於てもニードル弁１６は閉弁位置と部分
的に開弁した位置との間に変動し、決して全開状態には
ならない。これら二つの極端な条件の何れか一方により
与えられるニードル弁の作動は用途によっては望ましい
ものであるが、一般に下部弁ガイド３２の直径は弁座１
９の直径と上部弁ガイド３０の直径との間の範囲内にな
ければならない。
【００２８】二段階の弁作動は上部燃料室３４へ供給さ
れる高圧燃料パルスの圧力−時間曲線、即ち形状により
影響を受ける。如何なる燃料噴射系に於ても、パルスの
形状はエンジンの回転速度と共に変化する。エンジンの
回転速度が高い領域に於ては、供給される高圧パルスの
圧力はより一層急激に上昇し、これにより効果的な第一
段階の作動が生じるための時間が短くなる。従ってシン
グルスプリング式噴射装置１０に於ては、第一段階の弁
作動は一般にエンジンの低回転速度域に於てより一層顕
著になる。ツースプリング式噴射装置１１に於ては、第
一段階の作動は中間開弁上昇量を適正に選定し適当なプ
レロード及びばね定数を有するスプリング８０、８２を
使用することにより所望のエンジン回転速度範囲全体に
亘り達成される。
れる高圧燃料パルスの圧力−時間曲線、即ち形状により
影響を受ける。如何なる燃料噴射系に於ても、パルスの
形状はエンジンの回転速度と共に変化する。エンジンの
回転速度が高い領域に於ては、供給される高圧パルスの
圧力はより一層急激に上昇し、これにより効果的な第一
段階の作動が生じるための時間が短くなる。従ってシン
グルスプリング式噴射装置１０に於ては、第一段階の弁
作動は一般にエンジンの低回転速度域に於てより一層顕
著になる。ツースプリング式噴射装置１１に於ては、第
一段階の作動は中間開弁上昇量を適正に選定し適当なプ
レロード及びばね定数を有するスプリング８０、８２を
使用することにより所望のエンジン回転速度範囲全体に
亘り達成される。
【００２９】所望の二段階の作動及び二相の作動が達成
されるよう各用途毎にノズルの寸法やパラメータが設定
される。典型的な自動車用のディーゼルエンジンの用途
（例えば約４０mm3 の最大体積を有する燃料のチャージ
を直接噴射し、エンジンの回転速度と共に５０００〜１
４０００psi （３５２〜９８４kg／cm2 ）の範囲内の最
大圧力を有する高圧パルスにより作動される噴射装置を
備えた４気筒２０００ccのエンジン）に於ては、ノズル
のパラメータ及びそれらの好ましい公称寸法の範囲は如
何の如くである。
されるよう各用途毎にノズルの寸法やパラメータが設定
される。典型的な自動車用のディーゼルエンジンの用途
（例えば約４０mm3 の最大体積を有する燃料のチャージ
を直接噴射し、エンジンの回転速度と共に５０００〜１
４０００psi （３５２〜９８４kg／cm2 ）の範囲内の最
大圧力を有する高圧パルスにより作動される噴射装置を
備えた４気筒２０００ccのエンジン）に於ては、ノズル
のパラメータ及びそれらの好ましい公称寸法の範囲は如
何の如くである。
【００３０】 パラメータ 公称寸法の範囲 上部弁ガイド２６の直径 ０．１５０〜０．１８０インチ （３．８１〜４．５７mm） 下部弁ガイド２８の直径 ０．０９８〜０．１６０インチ （２．４９〜４．０６mm） 径方向のクリアランス６８ ０．０００３〜０．０００６インチ （０．００７６〜０．０１５mm） 弁座１９の直径 ０．０７９〜０．１０４インチ （２．００〜２．６４mm） 計量リングの幅ａ ０．００４〜０．００６インチ （エッジのオーバラップ） （０．１０〜０．１５mm） 最大弁上昇量 ０．００８〜０．０１２インチ （０．２０〜０．３０mm） 上述の典型的な自動車用ディーゼルエンジンの用途に於
ては、燃料騒音を低減し窒素酸化物の排出量を低減する
ためには、一般に約５mm3 の最初の燃料を低減された流
量にて噴射することが好ましい。この範囲内に於ける最
適の寸法は上述のレベルの第一段階の噴射を達成するよ
う設定される。他のディーゼルエンジンの用途に於て
は、最適の寸法は上述の範囲外であってよい。
ては、燃料騒音を低減し窒素酸化物の排出量を低減する
ためには、一般に約５mm3 の最初の燃料を低減された流
量にて噴射することが好ましい。この範囲内に於ける最
適の寸法は上述のレベルの第一段階の噴射を達成するよ
う設定される。他のディーゼルエンジンの用途に於て
は、最適の寸法は上述の範囲外であってよい。
【００３１】弁座１９に対する計量リング６０、６２の
軸線方向位置は二段階の作動に影響を及ぼすことがあ
る。一般に、下部燃料室３６の容積を低減し、これによ
りクリアランス通路６８を流れる燃料の計量された流量
に対するニードル弁１６の応答性を向上させるために
は、計量リング６０、６２は上部弁ガイド２６、３０よ
りも弁座１９に近い位置に位置していなければならない
ものと考えられる。
軸線方向位置は二段階の作動に影響を及ぼすことがあ
る。一般に、下部燃料室３６の容積を低減し、これによ
りクリアランス通路６８を流れる燃料の計量された流量
に対するニードル弁１６の応答性を向上させるために
は、計量リング６０、６２は上部弁ガイド２６、３０よ
りも弁座１９に近い位置に位置していなければならない
ものと考えられる。
【００３２】上述の如く、互いに共働する内側計量リン
グ６０及び外側計量リング６２は弁の第一段階の作動中
燃料を絞り、これにより燃料の流量のシェーピングを行
う。第一段階の燃料の制御はニードル弁１６と弁座１９
との間に於ける燃料の計量には依存しないので、第一段
階の燃料の制御は弁の上昇量には実質的に感応しない要
領にて行われる。従ってより一層効果的で首尾一貫した
流量のシェーピングが達成される。
グ６０及び外側計量リング６２は弁の第一段階の作動中
燃料を絞り、これにより燃料の流量のシェーピングを行
う。第一段階の燃料の制御はニードル弁１６と弁座１９
との間に於ける燃料の計量には依存しないので、第一段
階の燃料の制御は弁の上昇量には実質的に感応しない要
領にて行われる。従ってより一層効果的で首尾一貫した
流量のシェーピングが達成される。
【００３３】ツースプリング式噴射装置１１に於ては、
第一段階の弁作動はより一層高い回転速度域まで延長さ
れ、或いは必要に応じて修正若しくは向上される。例え
ば第二のスプリング８２は、０．００６インチ（０．１
５mm）の計量リングの幅ａ（エッジのオーバラップ）及
び０．０１２インチ（０．３０mm）の弁の全上昇量と組
合せて使用されると、０．００４インチ（０．１０mm）
の弁上昇量を有する中間開弁位置に於て作用するように
なる。弁の第一段階の作動中には、ニードル弁１６は第
二のスプリング８２のプレロードにより一時的に所定の
中間開弁位置に保持される。
第一段階の弁作動はより一層高い回転速度域まで延長さ
れ、或いは必要に応じて修正若しくは向上される。例え
ば第二のスプリング８２は、０．００６インチ（０．１
５mm）の計量リングの幅ａ（エッジのオーバラップ）及
び０．０１２インチ（０．３０mm）の弁の全上昇量と組
合せて使用されると、０．００４インチ（０．１０mm）
の弁上昇量を有する中間開弁位置に於て作用するように
なる。弁の第一段階の作動中には、ニードル弁１６は第
二のスプリング８２のプレロードにより一時的に所定の
中間開弁位置に保持される。
【００３４】シングルスプリング式又はツースプリング
式の何れの燃料噴射装置に於ても第二段階の弁作動中に
は燃料噴射量は計量リング６０、６２によっては影響を
受けない。また第一段階と第二段階との間の過渡変化
（この過程に於ては互いに共働する計量リング６０、６
２は変化する過渡的な影響を有する）は非常に速い。第
一段階中には、弁の挙動及び燃料噴射量は主として計量
リング６０と６２との間の燃料の流量により決定され
る。第二段階中には、ニードル弁１６は迅速にその全開
位置へ駆動され一時的に全開位置に保持される。計量リ
ング６０、６２の幅（エッジのオーバラップ量）、直径
及び形状、各スプリングのばね定数及びプレロード、及
び中間開弁位置は二段階の弁作動が好ましい形状になる
よう各用途毎に決定される。
式の何れの燃料噴射装置に於ても第二段階の弁作動中に
は燃料噴射量は計量リング６０、６２によっては影響を
受けない。また第一段階と第二段階との間の過渡変化
（この過程に於ては互いに共働する計量リング６０、６
２は変化する過渡的な影響を有する）は非常に速い。第
一段階中には、弁の挙動及び燃料噴射量は主として計量
リング６０と６２との間の燃料の流量により決定され
る。第二段階中には、ニードル弁１６は迅速にその全開
位置へ駆動され一時的に全開位置に保持される。計量リ
ング６０、６２の幅（エッジのオーバラップ量）、直径
及び形状、各スプリングのばね定数及びプレロード、及
び中間開弁位置は二段階の弁作動が好ましい形状になる
よう各用途毎に決定される。
【００３５】また計量リング６０、６２は弁が閉弁する
際の燃料の流量にも影響する。閉弁の最終段階に於て
は、二つのリング６０、６２は互いに共働して上部燃料
室３４と下部燃料室３６との間の燃料の流量を制限す
る。またニードル弁１６の下部弁ガイド３２は内側計量
リング６０が弁座１９よりも大きい直径を有する場合に
は（このことが好ましい）、ポンプとして作用して下部
燃料室３６内の燃料を加圧する。かかるポンプ作用は上
述の設計パラメータや他の因子により影響を受ける。か
かるポンプ作用があるので、噴口２２及び弁座１９に於
ける燃料圧力はニードル弁１６が完全に閉弁されるまで
上述のポンプ作用がない場合に比して高い圧力に維持さ
れる。かかる高い圧力は噴口２２よりの燃料のドリブル
を排除又は低減し、弁が閉弁する際に弁座１９又はその
近傍に於て一般に生じる蒸気キャビティを崩壊させその
発生を防止することにより下部燃料室３６内に於けるキ
ャビティションを排除又は低減する。これにより弁座１
９又はこれに隣接する領域に於けるキャビテーションエ
ロージョンが低減又は排除される。更にクリアランス通
路６８は噴射パルスの反射及びその後の噴射により惹起
される二次圧力波が上部燃料室３４より下部燃料室３６
へ伝達されることを低減する。かかる伝達の低減により
好ましからざる二次的な燃料噴射が排除され、更には下
部燃料室３６内に於けるキャビテーションが低減され、
これにより弁座１９及びその近傍に於けるキャビテーシ
ョンエロージョンが低減される。
際の燃料の流量にも影響する。閉弁の最終段階に於て
は、二つのリング６０、６２は互いに共働して上部燃料
室３４と下部燃料室３６との間の燃料の流量を制限す
る。またニードル弁１６の下部弁ガイド３２は内側計量
リング６０が弁座１９よりも大きい直径を有する場合に
は（このことが好ましい）、ポンプとして作用して下部
燃料室３６内の燃料を加圧する。かかるポンプ作用は上
述の設計パラメータや他の因子により影響を受ける。か
かるポンプ作用があるので、噴口２２及び弁座１９に於
ける燃料圧力はニードル弁１６が完全に閉弁されるまで
上述のポンプ作用がない場合に比して高い圧力に維持さ
れる。かかる高い圧力は噴口２２よりの燃料のドリブル
を排除又は低減し、弁が閉弁する際に弁座１９又はその
近傍に於て一般に生じる蒸気キャビティを崩壊させその
発生を防止することにより下部燃料室３６内に於けるキ
ャビティションを排除又は低減する。これにより弁座１
９又はこれに隣接する領域に於けるキャビテーションエ
ロージョンが低減又は排除される。更にクリアランス通
路６８は噴射パルスの反射及びその後の噴射により惹起
される二次圧力波が上部燃料室３４より下部燃料室３６
へ伝達されることを低減する。かかる伝達の低減により
好ましからざる二次的な燃料噴射が排除され、更には下
部燃料室３６内に於けるキャビテーションが低減され、
これにより弁座１９及びその近傍に於けるキャビテーシ
ョンエロージョンが低減される。
【００３６】上述の例示的な燃料噴射装置１０、１１は
ホール型の燃料噴射装置であり、燃料噴射装置１０、１
１へ高圧の燃料導管を経て高圧の燃料パルスを供給する
ために遠隔の高圧ポンプが使用された燃料系に使用され
るよう構成されている。本発明は例えば各噴射装置組立
体の一部として高圧のポンプを使用するユニット型の噴
射装置やピントル型の燃料噴射装置の如き他の型式の燃
料噴射装置にも容易に適用可能なものである。更に本発
明の範囲内にて他の修正や変更が可能であることは当業
者にとって明らかであろう。
ホール型の燃料噴射装置であり、燃料噴射装置１０、１
１へ高圧の燃料導管を経て高圧の燃料パルスを供給する
ために遠隔の高圧ポンプが使用された燃料系に使用され
るよう構成されている。本発明は例えば各噴射装置組立
体の一部として高圧のポンプを使用するユニット型の噴
射装置やピントル型の燃料噴射装置の如き他の型式の燃
料噴射装置にも容易に適用可能なものである。更に本発
明の範囲内にて他の修正や変更が可能であることは当業
者にとって明らかであろう。
【図１】本発明の一つの実施例が組込まれたシングルス
プリング式燃料噴射装置をその一部を破断して示す縦断
面図である。
プリング式燃料噴射装置をその一部を破断して示す縦断
面図である。
【図２】本発明の他の一つの実施例が組込まれたツース
プリング式燃料噴射装置を一部破断して示す縦断面図で
ある。
プリング式燃料噴射装置を一部破断して示す縦断面図で
ある。
【図３】図１及び図２に示された燃料噴射装置のノズル
本体及びニードル弁の同様の部材を一部破断して示す拡
大部分縦断面図である。
本体及びニードル弁の同様の部材を一部破断して示す拡
大部分縦断面図である。
【図４】図３のノズル本体及びニードル弁を一部破断し
て示す拡大部分縦断面図である、ニードル弁が閉弁位置
にある場合に於けるノズル本体及びニードル弁の内側及
び外側計量リング及び計量エッジの関係を示している。
て示す拡大部分縦断面図である、ニードル弁が閉弁位置
にある場合に於けるノズル本体及びニードル弁の内側及
び外側計量リング及び計量エッジの関係を示している。
【図５】図１の燃料噴射装置の例示的な燃料噴射サイク
ル中に於けるニードル弁の上昇量と時間との関係を示す
グラフである。 １０、１１…噴射装置 １２…ノズル本体 １４…弁ボア １６…ニードル弁 １９…弁座 ２２…噴口 ２６、３０…上部弁ガイド ２８、３２…下部弁ガイド ３４…上部燃料室 ３６…下部燃料室 ８０、８２…スプリング
ル中に於けるニードル弁の上昇量と時間との関係を示す
グラフである。 １０、１１…噴射装置 １２…ノズル本体 １４…弁ボア １６…ニードル弁 １９…弁座 ２２…噴口 ２６、３０…上部弁ガイド ２８、３２…下部弁ガイド ３４…上部燃料室 ３６…下部燃料室 ８０、８２…スプリング
Claims (14)
- 【請求項１】細長い弁ボアと、環状の弁座と、前記弁座
の上方にて長手方向に互いに隔置された同軸の上部弁ガ
イド及び下部弁ガイドとを有するノズル本体と、前記弁
ボア内に配置されそれぞれ前記ノズル本体の前記上部弁
ガイド及び前記下部弁ガイドと共働して前記弁座と係合
する下方閉位置と所定の最大上昇量を有する上方全開位
置との間に前記ニードル弁を前記弁ボア内にて軸線方向
に運動させる長手方向に互いに隔置された同軸の上部弁
ガイド及び下部弁ガイドを有する細長いニードル弁と、
前記ノズル本体は前記ニードル弁の下方に配置され前記
弁ボアの下端を囲繞し燃料を噴射し得るよう前記弁座の
下方にて前記弁ボアに接続された一つ又はそれ以上の噴
口を有するノズルチップを有していることと、前記ノズ
ル本体は前記上部弁ガイドと前記下部弁ガイドとの間に
て前記ニードル弁を囲繞する上部燃料室と、前記下部弁
ガイドと前記弁座との間にて前記ニードル弁を囲繞する
下部燃料室とを郭定していることと、前記ニードル弁を
前記弁座と係合するよう下方へ付勢する閉弁スプリング
装置と、前記ニードル弁の前記上部弁ガイドは前記弁座
よりも大きい直径を有し、これにより閉弁スプリング装
置の付勢力に抗して前記ニードル弁を液圧によって開弁
させるための面積差を与えていることと、前記上部燃料
室は前記スプリング装置の付勢力に抗して前記ニードル
弁を開弁させ前記噴口を経て噴射される燃料を供給する
燃料の周期的な高圧パルスを受けるよう接続されている
こととを有するホール型の燃料噴射装置のための燃料噴
射方法にして、前記ニードル弁がその閉弁位置より前記
所定の最大上昇量よりも実質的に小さい距離だけ上方へ
運動する初期段階及びこれに対応する前記ニードル弁の
下方への運動の最終段階に於て前記上部燃料室と前記下
部燃料室との間に於て燃料を計量すべく前記ノズル本体
の前記下部弁ガイドと前記ニードル弁との間に所定の燃
料計量クリアランスを与える工程を含んでいることを特
徴とする燃料噴射方法。 - 【請求項２】請求項１の燃料噴射方法に於て、前記閉弁
スプリング装置は前記ニードル弁をその閉位置に保持し
前記ニードル弁が前記位置よりその全開位置へ上昇され
る際に前記ニードル弁を下方へ付勢する第一段階のスプ
リング装置と、前記ニードル弁が所定の中間上昇量を有
する所定の中間開位置より前記全開位置へ向けて上昇さ
れる際に前記ニードル弁を下方へ付勢する第二段階のス
プリング装置とを含み、前記ニードル弁の最初の上方へ
の移動量は前記所定の中間上昇量よりも僅かに大きいこ
とを特徴とする燃料噴射方法。 - 【請求項３】請求項１又は２の燃料噴射方法に於て、前
記ニードル弁の前記下部弁ガイドを前記弁座の直径より
も大きく且前記ニードル弁の前記上部弁ガイドの直径よ
りも小さい直径を有し、これにより前記下部燃料室内の
燃料圧力が前記閉弁スプリング装置の付勢力に抗して前
記ニードル弁を液圧により上方へ付勢するための面積差
を与えていることを特徴とする燃料噴射方法。 - 【請求項４】請求項２の燃料噴射方法に於て、前記ニー
ドル弁の前記初期段階に於ける上方への運動量は０．０
０１〜０．００５インチ（０．０２５〜０．１３mm）の
範囲の値だけ前記所定の中間上昇量よりも大きいことを
特徴とする燃料噴射方法。 - 【請求項５】請求項１又は２の燃料噴射方法に於て、前
記計量クリアランスは前記ノズル本体の下部弁ガイドと
前記ニードル弁の下部弁ガイドとの間の環状のクリアラ
ンスにより与えられており、０．０００３〜０．０００
６インチ（０．００７６〜０．０１５mm）の範囲内の径
方向クリアランスを有していることを特徴とする燃料噴
射方法。 - 【請求項６】請求項１の燃料噴射方法に於て、前記閉弁
スプリング装置は一つのスプリングであることを特徴と
する燃料噴射方法。 - 【請求項７】細長い弁ボアと、環状の弁座と、前記弁座
の上方にて長手方向に互いに隔置された同軸の上部弁ガ
イド及び下部弁ガイドとを有するノズル本体と、前記弁
ボア内に配置されそれぞれ前記ノズル本体の前記上部弁
ガイド及び前記下部弁ガイドと共働して前記弁座と係合
する下方閉位置と所定の最大上昇量を有する上方全開位
置との間に前記ニードル弁を前記弁ボア内にて軸線方向
に運動させる長手方向に互いに隔置された同軸の上部弁
ガイド及び下部弁ガイドを有する細長いニードル弁と、
前記ノズル本体は前記ニードル弁の下方に配置され前記
弁ボアの下端を囲繞し燃料を噴射し得るよう前記弁座の
下方にて前記弁ボアに接続された一つ又はそれ以上の噴
口を有するノズルチップを有していることと、前記ノズ
ル本体は前記上部弁ガイドと前記下部弁ガイドとの間に
て前記ニードル弁を囲繞する上部燃料室と、前記下部弁
ガイドと前記弁座との間にて前記ニードル弁を囲繞する
下部燃料室とを郭定していることと、前記ニードル弁を
前記弁座と係合するよう下方へ付勢する閉弁スプリング
装置と、前記ニードル弁の前記上部弁ガイドは前記弁座
よりも大きい直径を有し、これにより閉弁スプリング装
置の付勢力に抗して前記ニードル弁を液圧によって開弁
させるための面積差を与えていることと、前記上部燃料
室は前記スプリング装置の付勢力に抗して前記ニードル
弁を開弁させ前記噴口を経て噴射される燃料を供給する
燃料の周期的な高圧パルスを受けるよう接続されている
こととを有するホール型の燃料噴射装置にして、前記ノ
ズル本体の前記下部弁ガイドは上部計量エッジを有する
環状の内側の計量面を有する外側計量リングを形成して
おり、前記ニードル弁の下部弁ガイドは下部計量エッジ
を有する環状の外側の計量面を有する内側計量リングを
形成しており、前記ニードル弁がその閉位置にあるとき
には前記内側計量リングはその前記計量エッジが前記所
定の最大上昇量よりも実質的に小さい所定の軸線方向の
オーバラップ量だけ前記外側計量リングの前記計量エッ
ジよりも下方に位置する状態で前記外側計量リング内に
受入れられ、前記ニードル弁が前記ニードル弁が前記所
定の最大上昇量よりも実質的に小さい量だけその閉位置
より上方へ運動する初期段階及びこれに対応するニード
ル弁の下方への運動の最終段階に於ては前記上部燃料室
と前記下部燃料室との間に流れる燃料を計量する所定の
計量クリアランスが前記内側の計量面と前記外側の計量
面との間に形成されることを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項８】請求項７の燃料噴射装置に於て、前記閉弁
スプリング装置は前記ニードル弁をその閉位置に保持し
前記ニードル弁が前記位置よりその全開位置へ上昇され
る際に前記ニードル弁を下方へ付勢する第一段階のスプ
リング装置と、前記ニードル弁が所定の中間上昇量を有
する所定の中間開位置より前記全開位置へ向けて上昇さ
れる際に前記ニードル弁を下方へ付勢する第二段階のス
プリング装置とを含み、前記ニードル弁の最初の上方へ
の移動量は前記所定の中間上昇量よりも僅かに大きいこ
とを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項９】請求項７又は８の燃料噴射装置に於て、前
記ニードル弁の前記下部弁ガイドを前記弁座の直径より
も大きく且前記ニードル弁の前記上部弁ガイドの直径よ
りも小さい直径を有し、これにより前記下部燃料室内の
燃料圧力が前記閉弁スプリング装置の付勢力に抗して前
記ニードル弁を液圧により上方へ付勢するための面積差
を与えていることを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項１０】請求項８の燃料噴射装置に於て、前記ニ
ードル弁の前記初期段階に於ける上方への運動量は０．
００１〜０．００５インチ（０．０２５〜０．１３mm）
の範囲の値だけ前記所定の中間上昇量よりも大きいこと
を特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項１１】請求項７又は８の燃料噴射装置に於て、
前記計量クリアランスは前記ノズル本体の下部弁ガイド
と前記ニードル弁の下部弁ガイドとの間の環状のクリア
ランスにより与えられており、０．０００３〜０．００
０６インチ（０．００７６〜０．０１５mm）の範囲内の
径方向クリアランスを有していることを特徴とする燃料
噴射装置。 - 【請求項１２】請求項７又は８の燃料噴射装置に於て、
前記内側及び外側計量リングの前記計量面は円筒形であ
ることを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項１３】請求項７の燃料噴射装置に於て、前記閉
弁スプリング装置は一つのスプリングであることを特徴
とする燃料噴射装置。 - 【請求項１４】請求項７の燃料噴射装置に於て、前記軸
線方向のオーバラップ量は実質的に０．００８インチ
（０．２０mm）以下であることを特徴とする燃料噴射装
置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US500714 | 1990-03-28 | ||
| US07/500,714 US5020500A (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Hole type fuel injector and injection method |
| US07/562,617 US4987887A (en) | 1990-03-28 | 1990-08-03 | Fuel injector method and apparatus |
| US562617 | 1990-08-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06307309A true JPH06307309A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=27053611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3089860A Pending JPH06307309A (ja) | 1990-03-28 | 1991-03-28 | 燃料噴射方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4987887A (ja) |
| EP (1) | EP0449763B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06307309A (ja) |
| AU (1) | AU7367391A (ja) |
| DE (1) | DE69104525T2 (ja) |
| ES (1) | ES2062734T3 (ja) |
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