JPH07332197A - 複式ソレノイドを有する燃料噴射制御弁 - Google Patents

複式ソレノイドを有する燃料噴射制御弁

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JPH07332197A
JPH07332197A JP7132051A JP13205195A JPH07332197A JP H07332197 A JPH07332197 A JP H07332197A JP 7132051 A JP7132051 A JP 7132051A JP 13205195 A JP13205195 A JP 13205195A JP H07332197 A JPH07332197 A JP H07332197A
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valve
poppet valve
poppet
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JP7132051A
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Dale C Maley
シー マーレイ デイル
Ronald D Shinogle
ディー シノーグル ロナルド
Mark F Sommars
エフ ソマーズ マーク
Oded E Sturman
エディー スターマン オデッド
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Caterpillar Inc
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】電子制御燃料噴射器、及びそのための圧力制御
弁を提供する。 【構成】制御弁組立体は、流体入口３０及び流体出口３
２を有する弁座５８を含む。弁座を通る流体の流れをポ
ペット弁７４が制御する。一対の電気アクチュエータが
選択的に付勢されてポペットを解放し、ポペットを弁開
放及び閉じ位置へ運動させる。順次動作もしくは同時動
作即ち相合わせの何れかを使用して分割燃料噴射を行わ
せることができる。永久磁石５２，５４、保持電流及び
残留磁気が、弁開放及び閉じ位置のそれぞれにポペット
弁をラッチすることを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には燃料噴射シ
ステムに関し、具体的には電子制御燃料噴射器、及びそ
れらのための圧力制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気制御ユニット燃料噴射器の例は、 1
983 年７月 12 日付 Deckardらの米国特許第 4,392,612
号に示されている。 Deckardらの噴射器は、機械作動燃
料ポンピングプランジャと、電気作動燃料圧力制御弁組
立体とを含んでいる。圧力制御弁組立体は、燃料噴射送
給量を制御するためにユニット噴射器内の燃料の圧力を
制御するソレノイド作動ポペット弁を含む。圧力制御弁
組立体を電気的に作動させることによって、噴射器内に
制御可能な燃料圧力を発生させることができる。圧力制
御弁組立体を電気的に非作動にすることによって、燃料
圧力が噴射器内に発生するのを制御可能に阻止すること
ができる。これらの電子制御ユニット噴射器では、ソレ
ノイドが電子制御モジュールに応答して付勢され、圧力
制御弁組立体のアマチュアは、ポペット弁が弁座に係合
するまでポペット弁を一方向に運動させる。ソレノイド
は、所定の弁開放圧力（ＶＯＰ）に到達するまで電気的
に付勢され続け、ユニット噴射器内に燃料圧力が発生し
て最終的には燃料噴射が可能になるまでポペット弁を燃
料密封位置に保持する。燃料噴射サイクルの終わりに
は、ソレノイドが電気的に滅勢され、戻しばねがポペッ
ト弁を離座させてポペット弁を開位置に戻すので、燃料
は燃料溜めへ流出して燃料圧力は発生しないようにな
る。
【０００３】現在入手可能なこれらの圧力制御弁組立体
には幾つかの問題が存在し、それらの解消法を見出すこ
とが望まれている。先ず第一に、電子制御モジュールも
しくは関連ドライバは、十分な電力をソレノイドコイル
へ供給してポペット弁を燃料密封位置に維持し、燃料噴
射を達成できるようにしなければならない。必要エネル
ギを少なくするだけではなく、弁の開放を速めるために
も保持電力は最小にすることが望ましい。第二に、現在
入手可能な圧力制御弁組立体は、ポペット弁を閉じるた
めには電気的なソレノイドコイルが発生する電磁力が戻
しばねに打ち勝たなければならないので、低速である。
ポペット弁の行程が比較的小さいのでポペット弁の行程
中の戻しばね力は比較的一定であり、従ってポペット弁
を閉じさせようとする電磁コイルの力に絶えず対抗して
いる。また、現在入手可能な圧力制御弁組立体は比較的
多数の部品片を必要とするので、それらの製造費用は高
価であり、動作が低速である。更に、現在入手可能なユ
ニット内の多数の部品片は製造費用を増加させ、信頼性
を低下させる。現在入手可能な流体制御弁は比較的低速
であるので、それらは噴射器の行程当たり極めて少量の
燃料の計量に対して十分高速な応答を与えることはでき
ない。機関の熱効率を改善し、機関雑音放出を低下さ
せ、そして望ましくない窒素酸化物（ＮＯx ）の放出を
減少させるので、望ましいとされている分割燃料噴射は
極めて少量の燃料を計量することを要求する。従って、
現在の流体制御弁では望ましい分割燃料噴射を行うこと
はできない。
【０００４】本発明は上述した諸問題の一もしくはそれ
以上を解消することを目的としている。
【０００５】
【発明の概要】本発明の一面においては、燃料噴射器の
ための電子制御圧力制御弁組立体は、弁座と、この弁座
と密封接触することによって燃料の流れを制御する可動
弁部材と、対向する弁位置に弁部材をラッチするそれぞ
れの永久磁石と、弁部材をそのラッチされた位置から解
放してその対向する弁位置に向かって運動させる電気ソ
レノイドのような一対の電気アクチュエータとを含む。
それぞれの永久磁石は弁部材に作用する磁場を発生し、
この磁場の磁力は対向する弁位置の一方に弁部材が位置
している時に弁部材をそこにラッチするのに十分な大き
さである。弁部材は、弁座が開いて燃料噴射が発生する
のを阻止する最も上の位置にラッチできるポペット弁で
あることが好ましい。弁が弁座に着座するような対向す
る位置では、燃料噴射サイクルとして燃料噴射を開始で
きるように、ポペット弁は最も下の位置にあって弁座と
密封係合する。それぞれの永久磁石は、ポペット弁を上
側弁位置もしくは下側弁位置の何れかにラッチして維持
するのに十分な磁力のラッチ用磁場を発生する。例え
ば、もしポペット弁が上側弁位置にラッチされて弁座が
開いていれば、ポペット弁を上側弁位置に保持している
永久磁石のラッチ用磁場に対抗する適当な磁場を発生す
るように、上側電気アクチュエータが機能的に動作可能
にされる。またポペット弁を上側弁位置から、弁座が閉
じて最終的には燃料噴射を発生させる下側位置まで運動
させるのに十分な磁位の適当な磁場を発生するように、
下側電気アクチュエータが機能的に動作可能にされる。
この場合、下側永久磁石はポペット弁を下側弁位置にラ
ッチするためのラッチ用磁場を発生する。本発明の重要
な長所は、ポペット弁がそれぞれの永久磁石によって上
側及び下側弁位置にラッチされている時には、上側電気
アクチュエータもしくは下側電気アクチュエータの何れ
もが付勢されることがなく、そのため機関制御モジュー
ルから供給すべき必要エネルギが減少することである。
【０００６】燃料噴射を終了させるには、下側電気アク
チュエータが動作的に付勢されてポペット弁をその下側
ラッチ位置から解放するのに十分な磁場を発生させる。
上側電気アクチュエータは、ポペット弁を離座させ、そ
して上側永久磁石がポペット弁をラッチされた上側弁位
置に保持する上側ポペット弁位置に向かって運動させる
のに十分な磁場を発生するように動作的に付勢される。
本発明の好ましい実施例では、ポペット弁を対向するポ
ペット弁位置にラッチするそれぞれの永久磁石と共に、
上側ソレノイドコイルのような第１の電磁石装置及び下
側ソレノイドコイルのような第２の電磁石装置を使用す
る。燃料噴射を開始させるために上側ソレノイドコイル
に印加された動作電圧が磁場を発生して上側永久磁石が
発生する磁場を打ち消し始め、ポペット弁をラッチされ
た上側弁位置から解放する。下側ソレノイドコイルにも
電圧が印加されてポペット弁を下向きに引張り始めるの
に十分な磁場を発生し、次いで上側コイルに印加されて
いた電圧が除かれる。下側ソレノイドコイルに印加され
る電圧はポペット弁が弁座に接触するまで維持され、弁
座に接触するとこの下側ソレノイドコイルへの電圧は除
かれる。これで下側永久磁石がポペット弁を弁座にラッ
チする。
【０００７】ポペット弁がこの位置にあると、燃料は弁
座を通過しないように阻止されるので、プランジャが下
向きに移動するにつれて噴射圧力が発生し始める。適切
なＶＤＰ圧力に達すると、ノズル逆止め弁が開いて燃料
が燃焼室内へ噴射される。燃料噴射を終わらせるには、
適当な極性の動作電圧を下側ソレノイドコイルへ印加し
て、下側永久磁石が発生しているラッチ用磁場を打ち消
すのに十分な磁場を発生させる。これにより、ポペット
弁はラッチされている下側位置から解放される。適切な
極性の動作電圧が上側ソレノイドコイルにも印加され、
ポペット弁を上側弁位置に向かって上方に運動させ得る
ような十分な磁場を発生するので、ポペット弁は上方に
運動し始める。弁座領域が僅かに開かれるとポペット弁
の座領域を横切って流れる流体が上向きの力を発生する
ので、ポペット弁開放応答時間が改善される。これで下
側ソレノイドコイルへの動作電圧が除かれる。上側ソレ
ノイドコイルへの動作電圧はポペット弁が上側ポペット
弁位置に到達するまで維持され、ポペット弁がこの位置
に到達すると除かれる。これで上側永久磁石がポペット
弁を上側弁位置にラッチし、保持する。ポペット弁が弁
座から離座して戻り始め、燃料が座領域を横切って流れ
るようになると噴射圧力は減衰し始める。ＶＤＰ圧力が
適切なレベルまで降下すると、ノズル逆止め弁が閉じて
燃焼室内への燃料噴射が止む。
【０００８】本発明は、通常の燃料噴射サイクルから変
化させるのに特に有用である。例えばディーゼル燃料噴
射の分野においては、燃料噴射サイクル中に、主要量の
燃料に先立って少量の燃料を注入すると（“分割燃料噴
射”もしくは単に“分割噴射”として知られている）、
燃焼雑音レベルが低下し、窒素酸化物（ＮＯx ）のよう
な望ましくない機関放出物が減少し、そして機関熱効率
が良くなるというような機関性能に種々の利点が得られ
ることが公知である。本発明の重要な長所は、より大き
い柔軟性を可能ならしめることであり、具体的に言え
ば、機関動作を制御するに当たって分割噴射の能力を与
え、機関雑音レベルを改善し、望ましくない機関放出物
を減少させ、そして燃料効率を向上させることである。
更に、戻しばねが故障することがないので、制御弁の動
作の信頼性が増大する。また本発明では、普通の制御弁
のようにポペット弁を始動させるのに戻しばね力に打ち
勝つ必要がないので、応答時間が速くなる。分割噴射
は、弁座に対するポペット弁の位置を制御する２つの電
気アクチュエータ、即ちソレノイドコイルの動作を制御
する異なる技術を使用することによって達成することが
できる。即ち一旦ポペットが弁座を閉じる位置に運動す
ると、プランジャの下方への運動によって噴射圧力が発
生し始め、この圧力がノズル逆止め弁圧力を超えるとノ
ズル逆止め弁が開かれて燃料噴射が行われる。しかしな
がら、もしその直後に電気アクチュエータを選択的に作
動させてポペット弁を弁座から離座運動させる持ち上げ
力を発生すれば、これは噴射圧力を急激に降下させ、結
局はノズル逆止め弁を閉じさせるので燃料噴射が終了す
る。
【０００９】ここで、もし電気アクチュエータを再度選
択的に付勢してポペット弁を下方にそして弁座上のポペ
ット弁閉じ位置まで運動させれば、噴射圧力は再度上昇
し始め、正常により近い燃料噴射を発生させることがで
きる。このようにして、例えば、クランク軸の回転の約
10 ％の間持続させることができる噴射サイクルの第１
の部分中に約５乃至 10 ％の燃料を噴射させ、一方クラ
ンク軸の回転の約 30％である残余のサイクル中の噴射
サイクル中に約 90 乃至 95 ％の燃料を噴射させること
ができるようになる。このように、噴射サイクル中に短
時間の間ポペット弁を弁座から離座させて望ましい分割
噴射状態を発生させるために、２つのソレノイドコイル
は種々に動作させることができる。ソレノイドコイルは
順次動作、もしくは同時動作（もしくは相合わせ：phas
ing ）の何れかで使用することが可能である。“順次動
作”とは、第１のソレノイドコイルを選択的に付勢し、
次いで第１のコイルの通常のソレノイド動作遅れ時間が
完了した後に限って第２のソレノイドコイルを付勢する
ことと定義される。“同時動作”もしくは“相合わせ”
とは、第１のコイルを選択的に付勢し、同時に、もしく
は第１のコイルの通常のソレノイド動作遅れ時間中の何
れかに第２のコイルを付勢することと定義される。
【００１０】例えば上側及び下側永久磁石と共に、上側
及び下側ソレノイドコイルを順次動作で使用する場合、
これらのコイルは選択的に動作的に付勢されてポペット
弁を上側弁開放位置から下側弁閉じ位置まで運動させ、
噴射圧力を発生させ始めるようになる。両ソレノイド内
の電流を順次動作で反転させるとポペット弁に加わる力
が反転してポペット弁を上方へ運動させてその閉じてい
た弁座から離座させるようになり、ポペット弁が弁座か
ら離れて燃料が座領域を横切って流出し始めると噴射圧
力は減衰し始める。少量の燃料噴射を発生させるよう
に、この短い噴射圧力の上昇及び降下がノズル逆止め弁
圧力を超えるようにすることができる。ソレノイドコイ
ルへの電流を順次動作で反転させると、今度はポペット
が弁座に向かって下方へ運動して弁座を閉じるので、再
び噴射圧力を発生させることができる。そこで電流をソ
レノイドから除くとポペット弁はその閉じた弁座位置に
ラッチされ続けるので、この噴射サイクル中に再び燃料
噴射を発生させることができる。このようにして分割燃
料噴射サイクルが発生し、この噴射サイクル中には少量
の燃料噴射に続いて、より長い時間間隔にわたって大量
の燃料噴射が行われる。
【００１１】電子アクチュエータの相合わせ、即ち同時
動作を使用しても分割噴射を達成することができる。例
えば、上述した本発明の２ソレノイドコイル及び２永久
磁石実施例において、一方のソレノイドコイルの動作と
他方のソレノイドコイルの動作とを相合わせして所望の
分割噴射を得るように使用することも、また他の望まし
い特性を得るように使用することも可能である。例え
ば、ポペット弁を上側弁開放位置に維持している永久磁
石のラッチ力に対抗するのに十分な量のエネルギだけ
で、先ず上側ソレノイドコイルを動作的に付勢すること
ができる。つまり、ポペット弁を解放する準備をし、下
側ソレノイドコイルによる駆動運動の準備のために先ず
上側ソレノイドコイルを付勢するのである。ポペット弁
の解放を確実にするための上側ソレノイドの動作的な付
勢の短時間後に、そして上側ソレノイド動作遅れ時間が
完了する前に、ポペット弁を弁座上の閉じた弁位置まで
下方に運動させるのに十分な大きさの電流で下側ソレノ
イドコイルを動作的に付勢する。下側永久磁石がポペッ
ト弁を弁座に対して密封位置に保持したならば、両ソレ
ノイドコイルへの電流を遮断する。これにより、ノズル
逆止め弁が開いて燃料噴射が開始されるまで噴射圧力が
発生し始める。
【００１２】今度は相合わせが反転する。即ち、下側永
久磁石の磁場に対抗する方向の電流を先ず下側ソレノイ
ドコイルに供給してポペット弁をその閉じた位置から解
放させる。短時間後に、そして下側ソレノイド動作遅れ
時間が完了する前に、ポペット弁を弁座から離座させて
上方へ運動させる方向の電流を上側ソレノイドコイルに
供給し、それによって噴射圧力を減衰させ、この短時間
の燃料噴射を終了させる。相合わせ、即ち同時動作を使
用して両ソレノイドへの電流の方向を再度反転させてポ
ペット弁が弁座に着座するポペット弁閉じ位置へ戻し、
再び噴射圧力を発生可能にしてこの燃料噴射サイクル中
に第２の燃料噴射を発生可能にする。代替相合わせ技術
として、（ポペット弁が上側弁開放位置にある時に）下
側ソレノイドコイルにポペット弁を運動させるのに十分
なエネルギを供給するように、先ず下側ソレノイドコイ
ルに電流を供給することができる。下側ソレノイド遅れ
時間内の短時間後に、上側永久磁石のラッチ用磁場に対
抗するのに十分なエネルギの電流を上側ソレノイドコイ
ルへ供給する。つまり、この代替相合わせ技術では、下
側ソレノイド遅れ時間内に駆動電流を下側ソレノイドに
供給し、上側ソレノイドには解放電流を供給する。これ
に対して上述した相合わせ構成では、先ず解放電流を上
側ソレノイドに供給し、上側ソレノイド遅れ時間内に下
側ソレノイドに駆動電流を供給したのである。
【００１３】何れの場合も、一方のソレノイドの遅れ時
間が完了する前に他方のソレノイドを付勢し、総合ソレ
ノイド遅れ時間（即ち電流の印加開始から、所望の分割
噴射能力を可能にするのを援助する十分な磁力レベルに
なるまでの遅延時間）を短縮することによって合計噴射
サイクルを短縮させている。従って、一般的には動作が
低速のソレノイドを使用して制御弁における分割噴射を
達成させるためには、弁を可能な限り速く、連続して２
回動作させなければならない。しかしながら弁を２回動
作させる上で実質的な、そして多分最も長い時間要素
は、弁を開放及び閉じさせる時のソレノイドの遅れ時間
である。順次動作においては、第１の噴射の弁閉じ部分
を完了させるのに要する合計時間を求めるためには、一
方のコイルのこの遅れ時間を他方のコイルの遅れ時間に
加算しなければならず、またこの遅れ時間の加算は弁を
開く時にも適用される。同時動作、即ち相合わせにおい
ては、ソレノイド遅れ時間は同時に発生するので２つの
遅れ時間が加え合わされることはなく、サイクル時間は
順次動作における合計遅れ時間のある割合、もしくは部
分にしか過ぎない。このように、順次動作の両ソレノイ
ドに対して相合わせ、もしくは同時動作の両ソレノイド
は遅れ時間を大幅に短縮させ、十分な高速で連続して２
回弁を作動させることができるので、一般的には低速で
作動するソレノイドで分割噴射を達成することが可能に
なる。より高速に作動する電気アクチュエータを制御弁
に使用する場合には、以下に説明する技術に従って順次
動作を使用しても分割噴射を得ることができる。
【００１４】本発明の別の代替実施例では、制御弁には
上側ソレノイドと下側ソレノイドとが設けられ、各ソレ
ノイドはそれぞれポペット弁を上側のポペット弁開放位
置から弁座に着座する下側のポペット弁閉じ位置まで運
動させるようになっている。上側のポペット弁開放位置
では、残留磁気がポペット弁をこの位置に維持する。上
側ソレノイドコイルはこの残留磁気を打破する十分な磁
場を発生するのに十分なレベルの電流で動作的に付勢さ
れ、下側ソレノイドコイルはポペット弁が弁座に接触す
るまでポペット弁を下方に運動させ始めるように動作的
に付勢される。ポペット弁が弁座に接触すると下側ソレ
ノイドコイルへの動作エネルギは、ポペット弁を閉じた
ポペット弁位置に維持するのに十分な電流レベルまで減
少される。弁座が閉じるとプランジャの下方運動につれ
て噴射圧力が増大し始め、ノズル逆止め弁開放圧力を超
えると燃料が噴射される。噴射の終わりに下側コイルが
滅勢され、上側コイルが付勢されてポペット弁は弁座か
ら離座して上方へ運動する。上側コイルは、ポペット弁
に取付けられているアマチュアが上側磁極片に接触して
空隙が０になり、アマチュアがその磁極片に保持される
ようになるまで付勢され続ける。
【００１５】上述した動作は、２つのソレノイドコイル
と、ラッチするための保持電流及び残留磁気を使用する
この代替実施例に通常の噴射サイクルを提供するが、こ
れらのソレノイドを選択的に付勢することによって上述
した分割噴射を行わせることも可能である。
【００１６】
【実施例】図１−１０の全てを通して、同一の機能要素
に対しては同一の参照番号を付してある。図１には噴射
器燃料システム１０を示してある。図示実施例では、燃
料システム１０は機械作動・電子制御ユニット噴射器燃
料システムである（以下にＭＥＵＩ燃料噴射システムと
称する）。図１に示すような例示ＭＥＵＩ燃料噴射シス
テム１０は、複数の機関ピストン（図１には便宜上一つ
のピストン１２しか示してない）を有するディーゼル直
噴内燃機関に使用するようになっている。各機関ピスト
ン及びそれに対応する機関シリンダは機械作動・電子制
御ユニット噴射器１４を有し、ユニット噴射器１４は、
燃料をノズル組立体１８へ供給してチップ２０へ導く燃
料ポンピング組立体１６と、ＭＥＵＩ燃料噴射システム
１０内の燃料噴射送給を電子的に制御する制御弁組立体
２２とを含んでいる。図１に示す燃料噴射器１４の概要
図は、図２に側面図で示す同一成分に相関付けることが
できる。噴射器ボディ２４は、制御弁組立体２２と燃料
ポンピング組立体１６とを相互に接続して燃料圧力を発
生させたり、もしくは代替として、燃料を制御可能なよ
うに燃料タンクへ流出せしめて噴射器１４内に燃料圧力
が発生するのを阻止したりできるようにしている。噴射
器ボディ２４には、制御弁組立体２２と燃料ポンピング
組立体１６との間に１もしくはそれ以上の燃料通路が組
み込まれている。
【００１７】図１に戻って、低圧転送ポンプ２６は燃料
源もしくはタンク２８から燃料噴射器ポンピング組立体
１６へ燃料を供給し、燃料は噴射器ボディ２４内の適当
な通路を通って制御弁組立体２２へ送られる。１もしく
はそれ以上の燃料ライン濾過器を設けることができる。
図１及び３を参照する。電磁的に動作可能な制御弁組立
体２２は、燃料を受けるための入口３０と、出口３２と
を有している。出口３２は、燃料を機関シリンダヘッド
内の燃料通路へドレンして最終的には燃料源２８へ戻す
ようになっている。制御弁組立体２２は、ソレノイド３
４、３６のような一対の第１及び第２の電磁装置即ちア
クチュエータを含む。これらのアクチュエータはそれぞ
れの入力ライン３８、４０を通して機関制御モジュール
４２から電気制御信号を受ける。ポンピング組立体１６
内には、機関により駆動されるカム４６によって作動さ
せられるプランジャ４４が取付けられている。カム４６
自体は機関クランク４８上に取付けられている。カム位
置は、カム位置センサ５０によって感知されて機関制御
モジュール４２へ送られる。これにより、機関クランク
４８によって決定されるピストン１２の位置は、クラン
クにより駆動されるカム４６によって作動されるプラン
ジャ４４の位置と同期し、また機関制御モジュール４２
を通してのそれぞれの制御信号によるソレノイド３４、
３６の作動と可変的に同期する。
【００１８】制御弁組立体２２は一対の永久磁石５２、
５４をも含んでいる。これらの永久磁石５２、５４は、
制御弁組立体２２を所望の弁開放位置もしくは弁閉じ位
置の何れかに維持するために設けられているのである。
弁開放位置から弁閉じ位置への変化、もしくはその逆
は、機関制御モジュール４２を通してソレノイド３４、
３６を適当に動作的に付勢することによって行われる。
図１から明白なように、制御弁組立体２２が図示の弁開
放位置にある場合低圧の燃料は、制御弁組立体及び出口
３２を通して機関シリンダヘッド内の燃料通路へ戻るよ
うにポンプされる。ピストン１２が機関シリンダ内で運
動し、そしてポンピング組立体１６内でプランジャ４４
が対応運動して機関に燃料を送給する望ましい位置に到
達すると、機関制御モジュール４２はライン３８、４０
を通して適当な制御信号を供給して制御弁組立体２２を
閉じさせる。これにより制御弁組立体２２の燃料入口３
０における燃料を効果的に閉塞し、ポンピング組立体１
６内の燃料を加圧可能にする。最終的には、カム作動が
増加し、ノズル組立体１８内のノズル逆止め弁５６を作
動させる圧力に到達すると、燃料はチップ２０を通って
流れることが可能になり、ピストン１２及び機関シリン
ダによって限定される機関燃焼室内へ噴射される。十分
な量の燃料が送給されると機関制御モジュール４２は制
御弁組立体２２へ信号して制御弁組立体を開かせ、それ
によって弁入口３０が弁出口３２に再接続されて燃料が
流出し、ポンピング組立体１６は減圧されるようにな
る。
【００１９】以上の説明から、制御弁組立体２２の開閉
がポンピング組立体１６の加圧を制御し、それによって
機関へ送給される燃料のタイミング及び量を制御するこ
とが明白になったであろう。従って、開閉動作中の制御
弁組立体２２の動作は可能な限り迅速であることが重要
である。図３は、図１のＭＥＵＩ燃料噴射システムに使
用するのに望ましく、最少の部品で迅速且つ信頼性の高
いオン／オフ動作を行うことができる制御弁組立体２２
の好ましい実施例を示す。噴射器ボディ２４は、燃料入
口３０及び燃料出口３２を受入れるようになっている通
路を含んでいる。弁座５８は、燃料入口３０を、弁座５
８の上にそして案内胴６４の下に位置している燃料室６
２へ通じさせる傾斜した通路６０を含んでいる。燃料室
６２は、案内胴６４の下端と、対面する弁座５８の平ら
な表面との間の対応する空洞によって限定される。弁座
５８は更に（弁が開いている時に）燃料室６２と横通路
６８とを通じさせる中心開口６６をも含む。横通路６８
は、噴射器２４内の環状空洞７０に通じていて燃料出口
３２へ達するようになっている。弁座５８は、平らな座
表面７２を含み、この表面は可動弁部材即ちポペット弁
７４と密封係合する。ポペット弁７４の下端は図４に示
すように形成されており、弁座５８の平らな座表面７２
を密封するようになっている。ポペット弁７４は、案内
胴６４の内径内に滑り可能なように取付けられ、案内さ
れる。
【００２０】ソレノイドコイル３４、３６は、ポペット
弁を案内胴６４内で、図３の上及び下方向に、滑り可能
なように運動させるためにポペット弁７４に対して同心
的に取付けられている。ソレノイドコイル３６は下側内
部磁極７６内に取付けられ、磁極７６は下側外部磁極７
８と共働する。永久磁石５４は下側内部磁極７６と下側
外部磁極７８との間に取付けられている。同様に、上側
ソレノイドコイル３４は上側内部磁極８０内に取付けら
れ、磁極８０は下側外部磁極８２と共働する。永久磁石
５２は上側内部磁極８０と上側外部磁極８２との間に取
付けられている。弁座５８とは反対側のポペット弁端に
は、ポペット弁肩部分８６上に取付けられているアマチ
ュア８４が設けられ、ポペット弁のねじを切った端部分
にねじ込まれているナット８８によってしっかりと固定
されている。アマチュア８４は上側磁極片と下側磁極片
との間に取付けられ、各アマチュアの側上には小さい空
隙が設けられている。関連磁極間のアマチュアの位置を
調整するために、アマチュアと肩８６との間にシム９０
を挿入することができる。停止部材９２は、その下端が
案内胴６４に接するように、またその上端が下側磁極保
持具９４に接するような位置に、下側磁極保持具９４及
び上側磁極保持具９６によってしっかりと保持されてい
る。これらの磁極保持具はスペーサ部材９８によって分
離されている。制御弁組立体成分を定位置に錠止して確
実に維持するために、キャップ１００がねじ取付けその
他によってハウジング１０２にしっかりと固定されてい
る。ユニットに塵埃が入らないように、そして望ましく
ない流体環境から絶縁するために、適当なＯリングを設
けることができる。位置決め用だぼ１０４は、噴射器ボ
ディ２４内へ制御弁組立体２２を適切に挿入して取付け
るのを援助する。高圧シール１０６が制御弁組立体２２
と噴射器ボディ２４との間に配置され、燃料入口３０と
弁座５８内の傾斜した通路６０との間の接続を流体的に
密封している。
【００２１】図３に示す制御弁組立体２２のポペット弁
７４は、変化するポペット弁内径間に形成されている肩
１０７が停止部材９２に係合するまで、その最上位置へ
滑って運動することができる。停止部材９２はＣクリッ
プとして形成されている。ポペット弁７４がこの最上位
置にあると、ポペット弁の底は弁座上の平らな座表面７
２から離れて移動しているので、傾斜した通路６０は燃
料室６２を通して中心開口６６へ通じている。また、ポ
ペット弁７４がこの最上位置にある場合、アマチュア８
４の上面と上側磁極片８０、８２との間には僅かな空隙
が存在する。ポペット弁７４が最下位置にあると、ポペ
ット弁の底は弁座５８の平らな表面７２に着座している
ので、傾斜した通路６０及び燃料室６２は中心開口６６
から閉塞される。また、ポペット弁７４がこの最下位置
にある場合、アマチュア８４の底面と下側磁極片７６、
７８のそれぞれの表面との間には僅かな空隙が存在する
ようになる。ソレノイド３４からの２本の電線及びソレ
ノイド３６からの２本の電線は４芯ケーブル１０８を介
して４芯モールドコネクタ１１２内の適当な接続ピン１
１０に接続される。コネクタ１１２はキャップ１００の
頂部内にスナップ取付けすることができる。
【００２２】図４は、制御弁組立体の好ましい座の詳細
を示す。ポペット弁部材７４は凹端１１４を含み、その
中の端面１１６は小さい鋭角（例えば、ポペット外面１
１８に対して約 95 °）に形成されているので、端面１
１６と外面１１８とが交差する箇所に環状の円形ナイフ
エッジ１２０が得られる。勿論、弁座５８及びポペット
弁部材７４はそれぞれ、中心線１２２に対して対称的な
形状であることを理解されたい。また図示した平らな座
表面７２及び環状のナイフエッジ１２０を有する凹端１
１４ではなく、ポペット弁部材と弁座との間を普通の傾
斜した表面にすることもできるが、図４に図示した座形
態が好ましいことを理解されたい。図３の制御弁組立体
２２の永久磁石５２、５４は、ポペット弁７４が停止部
材９２と係合して弁座５８を開く最上位置にポペット弁
７４をラッチするか、もしくはポペット弁７４が平らな
座表面７２と密封係合して弁座５８を閉じる最下位置に
ポペット弁７４をラッチするような適当な磁力を確立す
る。ソレノイドコイル３４、３６は、ラッチされている
一方の位置からポペット弁を解放し、他方の位置へ運動
させて弁を開かせる、もしくは閉じさせる適当な磁場を
確立するように動作的に付勢される。
【００２３】図５−７に示すタイミング図は、ポペット
弁の位置を変化させて燃料噴射サイクルを発生させるソ
レノイド３４、３６の選択的な電気的付勢を示す。図示
及び説明の都合上、図５−７には理想的な波形を示して
ある。実際の波形は移り変わり点において方向が急激に
変化するのではなく、丸まることを理解されたい。図５
は通常の燃料噴射サイクルのための理想的な波形の例を
示し、図６はソレノイドの順次動作を使用して望ましい
分割燃料噴射サイクルを発生させる理想的な波形を示
し、そして図７はソレノイドの同時動作を使用して望ま
しい分割燃料噴射サイクルを発生させる理想的な波形を
示す。通常の燃料噴射もしくは望ましい分割噴射を得る
ための図１の噴射器燃料システム１０内の制御弁組立体
２２の動作を以下に説明する。制御弁組立体２２は、弁
の開き及び閉じの両方を電子的に制御できることが重要
な長所である。これは、機関の動作の制御及び機関雑音
レベルの改善に大きい柔軟性を与え、望ましくない機関
放出物を減少させ、そして燃料効率を増大させる。図８
は、ポペット弁を選択的に運動させ、弁を閉じた位置に
維持するための電流を保持し、そして残留磁気を使用し
てポペット弁を開放位置にラッチするために、２つのソ
レノイドコイルを組込んだユニット噴射器の代替実施例
を示す。
【００２４】図３に示した実施例の制御弁組立体２２と
同様に、制御弁組立体１３０は噴射器ボディ２４内にね
じ込まれている。更に、制御弁組立体１３０は制御弁組
立体２２と同一の多くの成分、即ち弁座５８、案内胴６
４、及びアマチュア８４を取付けたポペット弁７４を含
んでいる。上側ソレノイド３４はアマチュア上の上側磁
極片１３２内に取付けられてそれと共働し、下側ソレノ
イド３６は下側磁極片１３４内に取付けられてそれと共
働する。スペーサ部材１３６が磁極片１３２と１３４と
の間に挿入されている。スペーサ部材１３６は、ポペッ
ト弁７４が弁座５８に係合して閉じた位置にある時には
アマチュア８４と下側磁極片１３４との間に空隙が存在
できるような、またポペット弁７４が上側の弁開放位置
にあってアマチュア８４が空隙を生ずることなく上側磁
極片１３２と接触している場合にはアマチュア８４と上
側磁極片１３２との間に空隙が存在しないような寸法で
ある。一連のボルト１３８が成分を定位置に維持してい
る。４芯コネクタ１４０は各ソレノイド３４、３６から
２本ずつの電線を受け、これら４本の電線をコネクタ内
の対応する組の端子に相互接続している。
【００２５】図８の制御弁組立体１３０では、下側ソレ
ノイドコイル３６に供給される保持電流が、ポペット弁
７４を弁座５８の平らな座表面７２に係合させる弁が閉
じた密封状態に維持する。上側及び下側ソレノイドコイ
ル３４、３６を選択的に動作させることによって、弁が
閉じた状態から、アマチュア８４が上側磁極片１３２に
接触する弁が開いた状態までポペット弁を運動させるこ
とができる。アマチュア８４と上側磁極片１３２との間
にラッチ力を発生する磁気回路は適切なラッチ力が得ら
れなければならないこと、及びアマチュア８４及び上側
磁極片１３２のために選択される材料はこれら２つの部
材が衝突する膨大な回数に耐え得るものでなければなら
ないことを心に留めて設計しなければならない。要求さ
れるラッチ力及び耐衝撃性は、適切な残留磁気特性及び
適切な耐衝撃性が得られるように適切に熱処理した普通
の鋼を選択することによって達成することができる。上
側磁極片１３２及びアマチュア８４は、アマチュア８４
を残留磁気によって磁極片１３２にラッチすることがで
き、また繰り返し動作させてもアマチュア８４が重大な
物理的磨耗を発生しないように、約 0.8％乃至 1.2％の
炭素含有率を有し、また約 40 乃至 60 のロックウェル
Ｃ（“ＲＣ”）硬さを有する鋼で形成することが好まし
い。
【００２６】適当な鋼の一例は、ＲＣ硬さが約 59 であ
る SAE（ Society of Automotive Engineers）52100 鋼
である。軸受に普通に使用されている SAE 52100は、許
容されるパーセンテージの範囲もしくは最大許容パーセ
ンテージの何れかで表した重量％で以下の組成を有する
鋼である。 炭素 0.98−1.10％ マンガン 0.25−0.45％ 燐（最大） 0.025 ％ 硫黄（最大） 0.025 ％ シリコン 0.15−0.30％ クロム 1.30−1.60％ SAE 52100 鋼は、以下の組成の痕跡量を有していること
ができる。 銅（最大） 0.35％ ニッケル（最大） 0.25％ モリブデン（最大） 0.08％ 以下に詳細を説明するように、適当なＲＣ硬さは上側磁
極片１３２及びアマチュア８４を熱処理することによっ
て達成することができる。
【００２７】好ましい鋼で形成された、上側磁極片１３
２及びアマチュア８４を含む弁組立体成分の所望の精密
なラッチ力を達成するために、熱処理のような硬化プロ
セスを施すことができる。好ましい鋼の硬さと、その鋼
の磁気特性との間にはある関係が存在する。一般に、好
ましい鋼の硬さが増すと、その鋼内に誘起させることが
できる残留磁気の量が増加するように磁気特性が変化す
る。その結果、ラッチ力も増加する。図９は、SAE 5210
0 鋼のＲＣ硬さと、ラッチ力及び引張力（磁力の相対パ
ーセンテージで表してある）との間の一般的な関係を示
している。鋼のＲＣ硬さが増すにつれて相対ラッチ力
（実線で表されている）も増加している。ＲＣ硬さとラ
ッチ力との間の関係は図９に示すように概ね線形である
が、図９のグラフは近似であって、この関係は必ずしも
線形ではない。SAE 52100 、並びに他の好ましい鋼の硬
さとラッチ力との間の精密な関係は、増分的に異なる硬
さを有する好ましい鋼の複数のサンプルを準備し、各鋼
サンプル毎のラッチ力を測定することによって経験的に
決定することができる。測定された各鋼サンプル毎のラ
ッチ力は、図９のようにグラフ的にプロットすることが
できる。
【００２８】図９は、SAE 52100 鋼の引張力（破線で示
す）とＲＣ硬さとの間の関係をも示している。引張力
は、コイル３４、３６の一方が付勢されたことによりア
マチュア８４に加わる引力である。硬さと相対引張力と
の間の精密な関係も、上述したようにして、好ましい鋼
について経験的に決定することができる。制御弁組立体
１３０の望ましい鋼成分は、以下の方法に従って製造す
ることができる。先ず、アマチュア８４に望まれるラッ
チ力を、上側磁極片１３２と接触するアマチュア８４の
面積、及び制御弁組立体１３０内に使用されるソレノイ
ドコイル３４、３６のアンペアターンの数のような典型
的な要因に基づいて、普通の手法で決定する。所望ラッ
チ力を決定した後に制御弁組立体成分、即ちアマチュア
及び一方のもしくは両方の磁極部材の対応硬さをどのよ
うにすべきかを硬さとラッチ力との間の既知の関係に基
づいて決定し、これらの成分を熱処理してその硬さにす
る。例えば、図９に示すラッチ力のグラフを使用して、
もし所望のラッチ力が 45％の相対磁力に対応すれば、
対応するＲＣ硬さは約 54 になる。従って、所望のラッ
チ力を得るためには、アマチュア及び磁極を熱処理して
最終的に 54 のＲＣ硬さにする。
【００２９】製造方法においては、所望の制御弁組立体
成分を、先ずそれらを加工する等の普通の方法を使用し
て鋼から形成し、次にそれらを熱処理して所望の硬さに
し、その結果として所望のラッチ力を達成する。熱処理
プロセスにおいては、先ず成分の温度を約 843°Ｃ（ 1
550 °Ｆ）のような第１の比較的高い温度に上昇させ、
次にそれらを油浴のような攪拌された浴内で冷却するこ
とによって硬化させる。この硬化段階の結果として、鋼
成分の初期硬さは、ＲＣ硬さで約 65 のような比較的高
い値になる。硬化段階の後に、成分の焼戻し段階を遂行
する。この段階では、成分の温度を初期硬化段階におい
て使用した第１の比較的高い温度よりも低い約 204°Ｃ
（ 400°Ｆ）のような第２の温度まで上昇させる。公知
のように、焼戻し段階において成分を上昇させる温度
は、達成すべき最終硬さに依存する。次いで、成分を空
冷する等によって冷却する。この焼戻し段階の結果とし
て、アマチュア及び磁極の硬さは、ＲＣ硬さで約 59 の
ような低目の値まで低下する。上述した熱処理段階では
（そして、普通に行われているように）、プロセスのエ
ネルギ効率を最大にするために、比較的多数の成分を同
時に加熱し、一緒に冷却する。
【００３０】制御弁組立体１３０は、弁の開き及び閉じ
の両方を電子的に制御することも可能にしている。従っ
て制御弁組立体１３０も、制御弁組立体２２の場合のよ
うに機関の動作の制御の大きい柔軟性及び機関雑音レベ
ルの改善、望ましくない放出物、及び熱効率が関係する
重大な利点を提供する。更に、この制御弁組立体１３０
を使用することによって、通常の燃料噴射サイクル、も
しくは分割燃料噴射サイクルの何れをも提供することが
できる。図１０は、通常の燃料噴射を達成するためのに
示すタイミング図であり、この制御弁組立体１３０を使
用して分割燃料噴射を達成するための動作を以下に説明
する。 動作の説明 図１の噴射器燃料システム１０に示す燃料噴射器１４の
ための電気作動圧力制御装置として動作する２つのソレ
ノイドコイル及び２つの永久磁石を有する制御弁組立体
２２の動作は以下の通りである。始めに、制御弁組立体
２２の動作を図５に示すような通常の燃料噴射サイクル
に関して説明し、次いで図６及び７に示すような燃料噴
射サイクル中の分割燃料噴射動作に関して説明する。図
１−５を参照する。燃料噴射ポンピング組立体１６内の
プランジャ４４が下方へ運動すると、燃料はプランジャ
ポンピング室から噴射器ボディ２４内の通路を通して弁
入口３０内へ強制導入され、傾斜した通路６０を通って
案内胴６４の下の燃料室６２内の環状領域内へ流入す
る。燃料噴射開始の準備は未だに整っていないから、ポ
ペット弁７４はその着座していない位置、即ち上側位置
にあり、永久磁石５２によってアマチュア８４に加えら
れている磁力によってその位置に維持されている。永久
磁石５２が発生する磁束は上側外部磁極８２から下方へ
流れ、アマチュア８４への空隙を通り、上側内部磁極８
０への空隙を上方へ向かって永久磁石５２の周辺へ戻
る。
【００３１】ポペット弁７４が上側位置に維持されてい
ると、燃料はポペットの凹端１１４の下の平らな座表面
７２の付近を流れ、中心開口６６及び横通路６８を通っ
て噴射器ボディ内の環状空洞７０内へ流入することがで
きる。燃料は、出口３２へ通じている弁出口に達するま
で環状空洞７０の周囲を流れ、そこから燃料は機関のシ
リンダヘッド内の燃料通路への接続へ戻される。勿論、
この時間中、永久磁石５２によってポペット弁は停止部
材９２に接するような離座位置に維持されている。図５
は、順次動作を使用する通常の燃料噴射サイクルを示し
ている。燃料を噴射するために圧力を発生させ始める時
間になると、動作電圧が上側ソレノイドコイル３４へ印
加されて電流１４２が供給される。上昇する電流１４２
は、永久磁石５２が発生している磁場を打ち消すような
磁場を発生する。上側ソレノイド遅れ時間の後に動作電
圧がコイル３６に印加されるので、遙かに大きい上昇す
る電流１４４が下側ソレノイドコイル３６を通って流れ
る。この電流はアマチュア８４を下方へ引張る磁場を発
生する。コイル３６からの磁場の方向は、下側永久磁石
５４が発生する磁場の方向と同一であり、図５にＡで示
してあるように、短時間後にポペットは下方へ運動し始
める。上側ソレノイドの動作は停止し、一方下側ソレノ
イドコイルの動作は、位置Ｂで示してあるポペットの凹
端１１４が弁座５８上の弁閉じ位置において平らな座表
面７２に接触するまで維持される。ポペット弁７４が弁
座に接触すると、下側コイルへの電流が遮断され０レベ
ルに向かって減衰し始める。今度は下側永久磁石５４
が、ポペット弁７４を弁座５８に保持する。
【００３２】位置Ｂで示すようにポペット弁が弁座に接
触している時には、燃料室６２は中心開口６６から密封
され、それ以上の燃料が座を通過することはできない。
これにより燃料噴射サイクルが開始され、プランジャ１
６の下方運動につれて噴射圧力が増加し始める。図５の
最も下の波形にＣＶで示してあるノズル逆止め弁圧力を
超えるような適切な噴射圧力に到達すると、ノズル逆止
め弁５６が開いて燃料はチップ２０から機関燃焼室内へ
噴射される。燃料噴射を停止させるために、電流１４６
が下側ソレノイドコイル３６へ供給され、下側永久磁石
５４が作る磁場を打ち消す磁場を発生させる。下側ソレ
ノイド遅れ時間の後に、遙かに大きい電流１４８が上側
ソレノイドコイル３４に供給される。これは上側永久磁
石５２が発生する磁場を強める磁場を発生してアマチュ
ア８４を上方へ運動させ、短時間後にポペットが弁座５
８上の弁閉じ位置から離座して上方へ運動し始める（位
置Ｃ参照）。座領域が僅かに開くと凹端１１４を横切る
流体の流れが上向きの力を発生し、この力がポペット開
放応答時間を劇的に改善する。下側ソレノイドコイル３
６への電流１４６は遮断され、上側ソレノイドコイル３
４への電流１４８は弁開放位置である位置Ｄで示すよう
にポペット弁７４が停止部材９２に接触するまで維持さ
れる。ここでソレノイドコイル３４への電流１４８が遮
断され、今度は、上側永久磁石５４がポペットを停止部
材に保持する。図５の最も下の波形に示すように、位置
Ｃにおいてポペットが弁座５８から離座して運動し始め
ると弁が開き始め、燃料が座領域を横切って流れるにつ
れて噴射圧力は減衰し始める。噴射圧力がＣＶで示す適
切なレベルまで降下すると、ノズル逆止め弁５６が閉じ
て機関燃焼室への燃料噴射が止む。
【００３３】図５に示すように、この燃料噴射サイクル
中、ノズル逆止め弁圧力ＣＶを超える噴射圧力に一致す
る１回の大きいバーストの燃料噴射が供給される。図６
は、順次動作を使用する分割噴射サイクルを示す。図６
は、図３の制御弁組立体２２を使用し、上側及び下側ソ
レノイド３４、３６へ順次動作で適当な動作電圧を印加
してポペット弁７４を位置Ａ乃至Ｈへ運動させ、第１の
少量の燃料噴射１５０とそれに続く大量の燃料噴射１５
２とからなる分割、もしくは２部分燃料噴射を発生させ
る際の波形を示す。図６から明白なように、少量燃料噴
射部分１５０はポペット位置Ｂにおける弁閉じ位置で開
始される。噴射圧力が増加し続ける間に、下側ソレノイ
ド及び上側ソレノイドは磁石５４の下向きの引張りを打
ち消すように動作的に付勢されるので、ポペット位置Ｃ
においてポペット弁が弁座５８から離座して噴射圧力は
急激に減衰させられ、ポペット位置Ｄの弁開放位置に到
達すると圧力は終了する。次いで、図６の右側部分に示
すようにソレノイドが再度機能的に付勢され、ポペット
弁を位置Ｅ乃至Ｈへ運動させる。位置Ｆにおいて噴射圧
力が再び発生し始め、大量燃料噴射部分１５２を形成す
ることができるようになる。少量燃料噴射部分１５０は
クランク回転の約 10 °にわたって達成され、一方大量
燃料噴射部分１５２はクランク軸回転の約 30 °にわた
って達成される。また分割噴射サイクル全体では、少量
燃料噴射部分１５０は燃料噴射の約５− 10 ％を供給
し、一方大量燃料噴射部分１５２は燃料噴射の約 90 −
95 ％を供給する。勿論これらの量は要望に応じて、本
発明の技術に従ってソレノイドを選択的に動作させるこ
とによって、適当に調整することが可能である。
【００３４】図７は、相合わせ、即ち同時動作で図３の
実施例の上側及び下側ソレノイドに印加し、ポペット弁
を位置Ａ乃至Ｈの間で運動させて分割噴射サイクルを得
るための波形を示す。例えば、下側ソレノイドが上側ソ
レノイドの遅れ時間中に付勢され、また他の箇所におい
てもこの相合わせが発生して総合所要ソレノイド遅れ時
間を短縮されることに注目されたい。これにより、少量
の第１の燃料噴射部分１５４と、それに続く遙かに大量
の第２の燃料噴射部分１５６とからなる分割噴射部分が
得られる。図８の代替制御弁組立体１３０の動作に関し
て、図８及び１０を参照して以下に説明する。この代替
実施例制御弁組立体１３０では、アマチュアに上向きの
磁力を加える残留磁気によってアマチュア８４が上側磁
極片１３２にラッチされ、ポペット弁１７４は上側位置
に維持される。図１０に示すように、電流が下側コイル
３６に印加されると残留磁気を打ち消すような磁場が生
成されてアマチュア８４は下方に引張られ、短時間後に
ポペット弁７４はポペット位置Ａで示すように下方へ運
動し始める。ポペットが弁座５８に接触すると（ポペッ
ト位置Ｂ）、下側コイルへの電流はより小さい保持電流
レベルまで低下し、これにより電力消費が減少する。こ
の低めの保持電流レベルは、噴射の終わりに下側コイル
による磁場を減衰させるのに要する時間をも短縮する。
更に、これは下側コイルの電流の終わりからポペットが
開き始めるまでに要する時間を短縮させ、それによって
１噴射サイクルに要する時間を短縮させる。
【００３５】通常の燃料噴射サイクルで燃料を供給する
ための噴射圧力は、ポペット位置Ｂに発生し始める。噴
射を終わらせるためには、下側コイルへの動作電圧を遮
断する。動作電圧は上側コイル３４へ印加されてアマチ
ュア８４を上方へ運動させ、短時間後に（ポペット位置
Ｃ）ポペットは上方へ運動し始めて噴射圧力を降下させ
る。上側コイル３４への電流は、アマチュア８４が上側
磁極片１３２に接触して０空隙もしくはラッチ状態が発
生するまで継続印加される。この磁気的なラッチ力がア
マチュア８４を磁極片１３２に接するように上方に保持
し、これによりポペットはポペット位置Ｄに維持され
る。図８のこの代替制御弁組立体１３０を使用し、同時
動作を用いることによって分割噴射も達成できる。以上
の説明から、当業者には本発明の種々の変更及び代替実
施例が明白であろう。この説明は単なる例示であって、
当業者に本発明を遂行する最良モードを教示する目的の
ために過ぎない。構造の詳細は本発明の思想から逸脱す
ることなく実質的に変化させることが可能であることを
理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み入れた機械作動・電子制御噴射器
燃料システムの概要図。
【図２】本発明による圧力制御弁組立体を組み入れたユ
ニット燃料噴射器の側面図。
【図３】本発明による制御弁組立体の断面図。
【図４】平らな座と、ナイフエッジ弁部材を有する凹端
とを示すポペット弁の部分断面図。
【図５】ソレノイド動作波形、ポペット位置、及び通常
燃料噴射サイクルを示すタイミング図。
【図６】本発明の別の面によりソレノイドの順次動作を
使用する分割燃料噴射サイクルを示す図５と類似のタイ
ミング図。
【図７】本発明によりソレノイドの同時動作を使用して
分割燃料噴射サイクルを達成する代替技術を示す図５及
び６と類似のタイミング図。
【図８】本発明による代替制御弁組立体の断面図。
【図９】磁力対硬さのグラフ。
【図１０】図８の実施例のソレノイド波形、ポペット弁
位置、及び通常燃料噴射サイクルを示すタイミング図。
【符号の説明】
１０ 噴射器燃料システム １２ 機関ピストン １４ 機械作動・電子制御ユニット噴射器 １６ 燃料ポンピング組立体 １８ ノズル組立体 ２０ チップ ２２ 制御弁組立体 ２４ 噴射器ボディ ２６ 低圧転送ポンプ ２８ 燃料タンク ３０ 燃料入口 ３２ 燃料出口 ３４、３６ ソレノイド ３８、４０ 入力ライン ４２ 機関制御モジュール ４４ プランジャ ４６ カム ４８ 機関クランク ５０ カム位置センサ ５２、５４ 永久磁石 ５８ 弁座 ６０ 傾斜した通路 ６２ 燃料室 ６４ 案内胴 ６６ 中心開口 ６８ 横通路 ７０ 環状空洞 ７２ 座表面 ７４ ポペット弁 ７６ 下側内部磁極 ７８ 下側外部磁極 ８０ 上側内部磁極 ８２ 上側外部磁極 ８４ アマチュア ８６ ポペット弁肩部分 ８８ ナット ９０ シム ９２ 停止部材 ９４ 下側磁極保持具 ９６ 上側磁極保持具 ９８ スペーサ部材 １００ キャップ １０２ ハウジング １０４ だぼ １０６ 高圧シール １０７ ポペット弁の肩 １０８ ４芯ケーブル １１０ 接続ピン １１２ コネクタ １１４ ポペット弁の凹端 １１６ 端面 １１８ ポペット外面 １２０ ナイフエッジ １２２ 中心線 １３０ 制御弁組立体 １３２ 上側磁極片 １３４ 下側磁極片 １３６ スペーサ部材 １３８ ボルト １４０ コネクタ
フロントページの続き (72)発明者 ロナルド ディー シノーグル アメリカ合衆国 イリノイ州 61614 ピ オーリア ウェスト センテニアル ドラ イヴ 1023 (72)発明者 マーク エフ ソマーズ アメリカ合衆国 イリノイ州 61565 ス パーランド ホープウェル エステイツ ランニング エルク コート 114 (72)発明者 オデッド エディー スターマン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91320 ニューバリー パーク サンタ モニカ コート 3973

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料噴射サイクル中に燃料を噴射するこ
    とが可能な燃料噴射器に適用される流体圧力制御弁組立
    体において、 流体入口ポート及び流体出口ポートを有する弁ボディ
    と、 上記流体入口ポート及び上記流体出口ポートと通じてい
    る弁座と、 対向している燃料噴射ポペット弁位置と燃料非噴射ポペ
    ット弁位置との間を滑り可能なように上記弁ボディ内に
    取付けられ、上記弁座を通して上記流体入口ポート及び
    上記流体出口ポートを制御するポペット弁と、 上記ポペット弁を上記対向しているそれぞれのポペット
    弁位置に維持する手段と、 上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の一方から解放
    し、上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の他方へ運動
    させるように選択的に動作的に付勢される第１及び第２
    の電気アクチュエータとを備えていることを特徴とする
    制御弁組立体。
  2. 【請求項２】 上記ポペット弁を上記対向しているそれ
    ぞれのポペット弁位置に維持する上記手段は、上記ポペ
    ット弁位置の少なくとも一方のために永久磁石を含む請
    求項１に記載の制御弁組立体。
  3. 【請求項３】 上記ポペット弁位置の他方のために第２
    の永久磁石を含む請求項２に記載の制御弁組立体。
  4. 【請求項４】 上記ポペット弁を上記対向しているそれ
    ぞれのポペット弁位置に維持する上記手段は、上記ポペ
    ット弁位置の少なくとも一方のために残留磁気手段を含
    む請求項１に記載の制御弁組立体。
  5. 【請求項５】 上記電気アクチュエータの一方はソレノ
    イドであり、上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の他
    方に維持するソレノイド保持電流を含む請求項４に記載
    の制御弁組立体。
  6. 【請求項６】 上記電気アクチュエータを選択的に付勢
    して上記燃料噴射サイクル中に少なくとも２回の分離し
    た燃料噴射を発生させる手段を含む請求項１に記載の制
    御弁組立体。
  7. 【請求項７】 上記燃料噴射サイクル中の上記燃料噴射
    の第１は、上記燃料噴射の第２に比して上記サイクルの
    より少ない部分にわたって大幅に少ない燃料を供給する
    請求項６に記載の制御弁組立体。
  8. 【請求項８】 燃料噴射器に適用される流体圧力制御弁
    組立体において、 流体入口ポート及び流体出口ポートを有する弁ボディ
    と、 上記流体入口ポート及び上記流体出口ポートと通じてい
    る弁座と、 対向している燃料噴射ポペット弁位置と燃料非噴射ポペ
    ット弁位置との間を滑り可能なように上記弁ボディ内に
    取付けられ、上記弁座を通して上記流体入口ポート及び
    上記流体出口ポートを制御するポペット弁と、 上記ポペット弁に結合され、上記ポペット弁を上記対向
    しているそれぞれのポペット弁位置にラッチするのに適
    当な磁力を形成する永久磁石手段と、 上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の一方から解放
    し、上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の他方へ運動
    させるように上記永久磁石の磁力に対する適当な対抗磁
    力を形成するために動作的に付勢される第１及び第２の
    電気アクチュエータとを備えていることを特徴とする制
    御弁組立体。
  9. 【請求項９】 燃料噴射器に適用されて燃料噴射サイク
    ルを発生する流体圧力制御弁組立体において、 流体入口ポート及び流体出口ポートを有する弁ボディ
    と、 上記流体入口ポート及び上記流体出口ポートと通じてい
    る弁座と、 それぞれのポペット弁位置の間を滑り可能なように上記
    弁ボディ内に取付けられ、一方のポペット端部分が上記
    弁座と密封的に係合可能であって上記流体入口を閉塞す
    るポペット弁と、 他方のポペット端に取付けられ、上記ポペット弁を上記
    ポペット弁位置の一方に保持するための第１の磁力を発
    生する第１の永久磁石と、 他方のポペット端に取付けられ、上記第１の磁力に対す
    る第１の対抗磁力を発生するように動作的に付勢されて
    上記ポペット弁を上記一方のポペット弁位置から解放す
    る第１の電気アクチュエータと、 他方のポペット端部分に取付けられ、上記第１の磁力に
    対する第２の対抗磁力を発生するように動作的に付勢さ
    れて上記ポペット弁を上記他方のポペット弁位置におい
    て上記弁座と上記密封係合させるように運動させる第２
    の電気アクチュエータと、 他方のポペット端部分に取付けられ、上記ポペット弁を
    上記他方のポペット弁位置に保持するための第２の磁力
    を発生する第２の永久磁石とを備えていることを特徴と
    する制御弁組立体。
  10. 【請求項１０】 上記ポペット弁を上記他方のポペット
    弁位置から上記一方のポペット弁位置へ戻す戻し手段を
    含み、上記戻し手段は上記第２の電気アクチュエータを
    付勢して上記第２の磁力に対する逆の磁力を発生させ、
    上記ポペット弁を上記他方のポペット弁位置から解放さ
    せることを含む請求項９に記載の制御弁組立体。
  11. 【請求項１１】 上記戻し手段は、上記第１の電気アク
    チュエータを付勢して上記第２の磁力に対する逆の磁力
    を発生させて上記ポペット端部分を上記弁座から離座さ
    せ、そして上記ポペット弁を上記一方の弁位置へ戻して
    上記第１の永久磁石によってそこに保持させることを含
    む請求項１０に記載の制御弁組立体。
  12. 【請求項１２】 上記弁座は平らな座表面を含み、上記
    ポペット端部分は上記弁座の上記平らな座表面と密封係
    合する凹端部分を含む請求項９に記載の制御弁組立体。
  13. 【請求項１３】 上記ポペット弁の凹端部分は、加圧燃
    料噴射中に弁が閉じている時には上記弁座の上記平らな
    座表面と平らな座シールとして密封的に係合し、加圧さ
    れた流体に応答して上記ポペット弁を迅速に開くための
    ナイフエッジを含む請求項１２に記載の制御弁組立体。
  14. 【請求項１４】 上記燃料噴射器はユニット燃料ポンプ
    ・噴射器である請求項９に記載の制御弁組立体。
  15. 【請求項１５】 上記各電気アクチュエータはソレノイ
    ドである請求項９に記載の制御弁組立体。
  16. 【請求項１６】 上記電気アクチュエータを選択的に付
    勢して上記燃料噴射サイクル中に少なくとも２回の分離
    した燃料噴射を発生させる手段を含む請求項９に記載の
    制御弁組立体。
  17. 【請求項１７】 上記燃料噴射サイクル中の上記燃料噴
    射の第１は、上記燃料噴射の第２に比して上記サイクル
    のより少ない部分にわたって大幅に少ない燃料を供給す
    る請求項１６に記載の制御弁組立体。
  18. 【請求項１８】 燃料噴射サイクルを発生する電子制御
    ユニット燃料ポンプ・噴射器において、 燃料入口及び燃料出口を有する噴射器ボディと、 上記燃料入口から燃料を受けるノズルを含み、上記燃料
    を圧力の下で噴射する燃料噴射ポンピング組立体と、 上記噴射器ボディの燃料出口に接続されている弁座入口
    を有する弁座を有する弁ボディを含み、ドレン燃料出口
    を有し、そして上記燃料の噴射を制御する制御弁組立体
    とを備え、上記制御弁組立体は、 対向している燃料噴射ポペット弁位置と燃料非噴射ポペ
    ット弁位置との間を滑り可能なように上記弁ボディ内に
    取付けられ、上記弁座を通して上記燃料入口及び上記燃
    料出口を制御するポペット弁と、 上記ポペット弁を上記対向しているそれぞれのポペット
    弁位置に維持する手段と、 上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の一方から解放
    し、上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の他方へ運動
    させるように選択的に動作的に付勢される第１及び第２
    の電気アクチュエータとを含んでいることを特徴とする
    電子制御ユニット燃料ポンプ・噴射器。
  19. 【請求項１９】 上記ポペット弁を上記対向しているそ
    れぞれのポペット弁位置に維持する上記手段は、上記ポ
    ペット弁位置の少なくとも一方のために永久磁石を含む
    請求項１８に記載の電子制御ユニット燃料ポンプ・噴射
    器。
  20. 【請求項２０】 上記ポペット弁位置の他方のために第
    ２の永久磁石を含む請求項１９に記載の電子制御ユニッ
    ト燃料ポンプ・噴射器。
  21. 【請求項２１】 上記ポペット弁を上記対向しているそ
    れぞれのポペット弁位置に維持する上記手段は、上記ポ
    ペット弁位置の少なくとも一方のために残留磁気手段を
    含む請求項１８に記載の電子制御ユニット燃料ポンプ・
    噴射器。
  22. 【請求項２２】 上記電気アクチュエータの一方はソレ
    ノイドであり、上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の
    他方に維持するソレノイド保持電流を含む請求項２１に
    記載の電子制御ユニット燃料ポンプ・噴射器。
  23. 【請求項２３】 上記電気アクチュエータを選択的に付
    勢して上記燃料噴射サイクル中に少なくとも２回の分離
    した燃料噴射を発生させる手段を含む請求項１８に記載
    の電子制御ユニット燃料ポンプ・噴射器。
  24. 【請求項２４】 上記燃料噴射サイクル中の上記燃料噴
    射の第１は、上記燃料噴射の第２に比して上記サイクル
    のより少ない部分にわたって大幅に少ない燃料を供給す
    る請求項２３に記載の電子制御ユニット燃料ポンプ・噴
    射器。
  25. 【請求項２５】 電子制御燃料噴射器装置において、 燃料入口及び燃料出口を有する噴射器ボディと、 上記燃料入口から燃料を受けるノズルを含み、上記燃料
    を圧力の下で噴射する燃料噴射ポンピング組立体と、 上記噴射器ボディの燃料出口に接続されている弁座入口
    を有する弁座を有する弁ボディを含み、ドレン燃料出口
    を有し、そして上記燃料の噴射を制御する制御弁組立体
    とを備え、上記制御弁組立体は、 対向している燃料噴射ポペット弁位置と燃料非噴射ポペ
    ット弁位置との間を滑り可能なように上記弁ボディ内に
    取付けられ、上記弁座を通して上記燃料入口及び上記燃
    料出口を制御するポペット弁と、 上記ポペット弁を上記対向しているそれぞれのポペット
    弁位置に維持する手段と、 上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の一方から解放
    し、上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の他方へ運動
    させるように選択的に動作的に付勢される第１及び第２
    の電気アクチュエータとを含んでいることを特徴とする
    電子制御燃料噴射器装置。
  26. 【請求項２６】 上記ポペット弁を上記対向しているそ
    れぞれのポペット弁位置に維持する上記手段は、上記ポ
    ペット弁位置の少なくとも一方のために永久磁石を含む
    請求項２５に記載の電子制御燃料噴射器装置。
  27. 【請求項２７】 上記各電気アクチュエータはソレノイ
    ドである請求項２６に記載の電子制御燃料噴射器装置。
  28. 【請求項２８】 上記ポペット弁を上記対向しているそ
    れぞれのポペット弁位置に維持する上記手段は、上記ポ
    ペット弁位置の少なくとも一方のために残留磁気手段を
    含む請求項２５に記載の電子制御燃料噴射器装置。
  29. 【請求項２９】 上記電気アクチュエータの一方はソレ
    ノイドであり、上記ポペット弁を上記ポペット弁位置の
    他方に維持するソレノイド保持電流を含む請求項２８に
    記載の電子制御燃料噴射器装置。
  30. 【請求項３０】 上記電気アクチュエータを選択的に付
    勢して通常の燃料噴射サイクル中に少なくとも２回の分
    離した燃料噴射を発生させる請求項２５に記載の電子制
    御燃料噴射器装置。
  31. 【請求項３１】 上記少なくとも２回の燃料噴射は、少
    量の燃料と、それに続く遙かに大量の燃料とからなる請
    求項３０に記載の電子制御燃料噴射器装置。
JP7132051A 1994-06-02 1995-05-30 複式ソレノイドを有する燃料噴射制御弁 Withdrawn JPH07332197A (ja)

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