JP2002530568A - 内燃機関のための燃料噴射系 - Google Patents
内燃機関のための燃料噴射系Info
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Abstract
Description
に関する。
0299337号明細書およびドイツ連邦共和国DE19549108.4が公
知である。
。このようなCRシステムにおける特質は、必要とされる燃料量が高圧ポンプに
よって、内燃機関のその都度の運転状態に応じた可変の圧力にもたらされなけれ
ばならないことにある。この場合高圧ポンプは機関回転数に応じて駆動される。
このことは例えばカムシャフト駆動装置によって行うことができる。高圧ポンプ
の可能なフィード量はそれぞれの運転状態において、燃料の過剰量、すなわちレ
ールが所望の圧力発生のために必要とするよりも多くの量を吐出することができ
るように設定されている。高圧ポンプの後ろの高圧領域内に配置された圧力調整
弁によって、燃料をレールのために調量することが公知である。このような圧力
調整弁によって高圧の燃料流が分けられ、一方ではレールの方向に圧力上昇・維
持のために、他方では燃料タンクの方向に向かって分配される。燃料タンクの方
向に向かって分配された部分流は、同時に相応の効率損失をも意味する過剰流量
である。
圧にされた燃料が閉制御される。このことは燃料温度を高くし、効率を悪化させ
る。さらに、圧力制御弁による運転中の大きな燃料温度差は、温度に左右される
濃度に起因して噴射量が変動する。この噴射量は、部分的にのみ、温度センサに
よって温度補償することしかできない。
念に記載された形式のCRシステムのために燃料調量ユニットが提供される。こ
の燃料調量ユニットは、CRシステムの高圧ポンプのために、内燃機関のその都
度の運転状態において所望の燃料量を正確に調量することができる。高圧ポンプ
への必要とされる燃料量をこのように低圧側で正確に調量することによって、従
来技術の場合に生じる、不必要に圧縮された過剰流量が初めから回避される。こ
れにより、効率が改善され、ひいては燃料が節約される。
いている。詳細には、電磁石10は主として、マグネットコイル12と、可動子
ピン14を備えた可動子13と、ポット状磁石15とを備えている。このポット
状磁石はマグネットコイル12と可動子13とを部分的に取り囲んでいる。
(図示せず)内に配置されている。ポット状磁石15はシールエレメントとして
、磁気帰路として、かつ高圧ポンプにおける電磁石10の固定エレメント16と
して、同時に役立つ。
入されたあと、射出成形によって取り囲まれることにより完全に固定される、つ
まり射出被覆される。符号17で示した射出被覆体により、マグネットコイル1
2からマグネットケーシング15への最適な熱移行が保証される。臨界的な運転
状態における過熱は、これにより阻止することができる。さらに、射出被覆体1
7は良好な耐振動性および耐震動性を生ぜしめる。これにより、高い負荷を受け
る個所、例えば燃料高圧ポンプへの燃料調量ユニット(10,11)の取り付け
が震動、温度負荷および環境負荷に関連して可能になる。
9と協働することにより、コネクタラグ(図示せず)へのマグネットコイル12
のコンタクト個所が「乾いている(trocken)」ことが保証される。これにより、
マグネットコイル巻線とコンタクト個所とが腐食性媒体の攻撃から最適に保護さ
れる。
クするために、マグネットケーシング15の周面に、「オーバフロー孔(Ueberla
ufbohrungen)20,21」が設けられている。
張部23に移行している。この拡張部は同時にマグネットケーシング15の閉鎖
部を形成している。弁ケーシング22には、軸方向孔24が形成されている。こ
の軸方向孔は、電磁石10の可動子ピン14に対して同軸的に配置されている。
この軸方向孔24は摺動可能なスリーブ状の弁ピストン25を収容している。こ
の弁ピストン25の内室26には、圧縮ばね27が配置されている。この圧縮ば
ね27は正面側では弁ピストン25の底部28に、背面側では弁ケーシング22
の軸方向孔24内に位置するばね受け29に支持されている。弁ピストン25の
内壁に設けられた段部30の働きにより、圧縮ばね27がほとんど内壁に接触す
ることなく、弁ピストン25内に設けられる。ピストン底部28ひいては弁ピス
トン25は、外側で可動子ピン14の前端部に当て付けられている。
(図示せず)とを連通させている。さらに弁ケーシング22内では、半径方向に
向けられた複数の制御開口が配置されている(これに関しては図2〜図4も参照
)。これらの制御開口のうちの1つは図1から明らかであり、符号32を付せら
れている。この制御開口32は、高圧ポンプ(図示せず)の低圧領域にハイドロ
リック的に作用結合されている。
領域にハイドロリック的に結合されるのに対し、制御開口32は前フィードポン
プの吐出側に結合され、ひいては調量ユニットへの供給部を形成することになる
。
よび可動子ピン14の共通の中心軸線33の上側)は、開放位置にある調整弁1
1を示している。この開放位置においては、制御開口32は弁ピストン25によ
って完全に解放されている。これに対して図1の下半部には、完全に閉鎖状態に
ある調整弁11が示されている。この場合、通電された電磁石10の磁力が、可
動子ピン14を介して弁ピストン25に作用し、この弁ピストンを、圧縮ばね2
7の抵抗に抗して、調整弁11の前記閉鎖位置に動かす。反対に、電磁石10の
通電が相応に減じられ、ひいてはこの電磁石の、可動子13および可動子ピン1
4に作用する磁力が相応に減じられると、圧縮ばね27は弁ピストン25を開放
位置(図1の上半部)に摺動させることができる。調整弁10の開放位置におい
ては、調整弁11に制御開口31で供給された燃料が制御開口32を通って高圧
ポンプのエレメントに向かう方向に流れる。
径方向の制御開口は1つだけではなく、複数の制御開口が設けられていると有利
であることが判っている。図2に示した変化実施例においては、合計3つの制御
開口32,34,35が設けられている。図3から判るように、真ん中の制御開
口32の特別な形状によって、調整弁11の2つの制御領域が生ぜしめられる。
この場合、一方では、相応に僅かな燃料供給を伴う領域1と、他方では、弁ピス
トン行程(磁石行程)に関連して直線的に著しく上昇する燃料供給を伴う領域2
とが設けられている(図4参照)。領域1(僅かな燃料供給量)はエンジンアイ
ドリングから下側部分負荷にまで対応する。これに対して領域2(著しく上昇す
る燃料供給量)は内燃機関の中間部分負荷から全負荷にまで対応する。つまり領
域1の特徴は、先ず制御開口32のスリット状の部分36の開放面積だけが、弁
ピストン25(もしくは可動子ピン14)の行程に関連して、フラットな特性線
を有することである。この特性線は図4において符号37を付されている。これ
により内燃機関のアイドリングと下側部分負荷との良好な調整が可能である。こ
のことは、制御開口32のスリット状の部分36の狭幅な、丸みをつけられた形
状によって達成される。このような狭幅のスリット36は腐食処理、打ち抜き加
工またはレーザ切断加工によって形成することができる。
35(図2)の全ての開放面積)が、弁ピン25もしくは可動子ピン14の行程
に関連して、急勾配の特性線を有していることである(図4の線区分38,39
,40参照)。これにより、規定された行程のあとに相応に大きな開放面積が存
在することが保証される。従って、電磁石10の短い構造長さと、僅かなエネル
ギ消費とが可能になる。
して選択的に、大きな制御開放面積を相応に広幅のスリットまたは相応に大きな
直径を有する1つの制御開口によって、または、弁ケーシング22の周面に分配
された、複数のスリットまたは適宜の幾何学的形状つまりジオメトリ(例えば三
角形)を備えた複数の孔によって実現することもできる。
様々なタイプの乗り物(乗用車、実用車、特殊車両、船等)のために同様に使用
可能である。必要とされる適合は、弁の制御開口(例えば図2において符号32
,34,35で示す)の開口面積の設定によって実施することができる。
ケーシング15,33内に組み込まれており、完成された燃料調量装置(10,
11)は、高圧ポンプ内に直接的にねじ締結されている。これにより、最適に小
さな構造スペースと低廉な製造とが保証される。これにより達成することができ
る最小のデッド容積(Totvolumen)は、その都度必要とされる燃料量の正確な調量
と、高圧ポンプもしくは内燃機関の変化する所要燃料量に対する迅速な反応時間
のために役立つ。
整可能性が重要である。このような要求は、次に述べる手段により達成される。
先ず、このことのために極めて有利と判っているのは、電磁石10の特性線を、
圧縮ばね27の特性線に対して対向するように構成することである。図5は、種
々異なる磁気流を備えた4つの平行な磁石特性線41〜44をパラメータとして
示している。(破線で示された)ばね特性線は符号45を付されている。調整点
は磁気特性線41〜44とのばね特性線の交差個所にそれぞれ生ぜしめられる。
このような特性線対応関係はマグネットコアの特別なジオメトリならびにマグネ
ット可動子13およびマグネットケーシング15の最適化された材料厚さによっ
て達成される。大きなばね剛性(圧縮ばね27の高い固有値(c値))が有利であ
る。これにより、磁石特性線(41;42;43;44)とばね特性線45との
間の相応に急勾配の移行部が達成される。このことは安定的な調整点をもたらす
。
の設定ならびに磁気回路の最適化された構成は、最低限のバッテリ電圧でも、燃
料調量ユニットの申し分のない機能を可能にする。
ネット可動子13、ひいては弁ピストン25の運動リップル(Bewegungsrippel)
を生ぜしめる。このような手段は、摩擦ヒステリシスを減じ、燃料調量ユニット
の良好な動力学的特性を生ぜしめる。
ことができる。このことはばね受け29を弁孔24内で適宜に軸方向に摺動させ
、次いでこのばね受け29を位置固定することにより行われる。詳細に述べるな
らば、この調整過程は次のように行われる。先ず、電磁石10が規定された電流
で負荷される。次いで、ばね受け29が弁孔24内に、制御孔(例えば図1の符
号32)から規定された容積流が生ぜしめられるまで押し込まれる。このような
位置においてばね受け29が、例えばばね受け29が圧入部分として形成される
ことによって、または、弁ケーシング22が外方から塑性変形されることによっ
て位置固定される。このような弁調整点が最小燃料貫流量の領域内に設定される
と有意義である。それというのは、これによりトレランスに対して敏感なアイド
リング範囲が正確に実現可能となるからである。
構成されている。これにより、電磁石10の内側の構造スペースを最適に活用す
ることができる。電磁石10の作業空隙は、磁力の最適化という目的でマグネッ
トコイル12の真ん中に配置されている。弁ピストン25の内部において圧縮ば
ね27を無接触に案内することによって、ばね・磁石ヒステリシスを最小レベル
に維持することができるので、正確な燃料調量が保証される。
調整弁11はハイドロリック的に補償される。不都合な影響が調量に及ぼされる
ことはない。燃料によって浸された電磁石10はハイドロリック的なクッション
として作用する。このクッションは不都合な影響と摩擦摩耗とを阻止する。
れが高圧ポンプの噴射、ひいては、燃料噴射システムの分配管(レール)内の圧
力上昇を招くことが阻止されなければならない。すなわち、燃料調量ユニット1
0,11は内燃機関のこのようなゼロフィード状態に課せられた高い要件を満た
さなければならない。このために講じられた、いわゆるゼロフィード放圧(Nullf
oerderungsentlastung)手段が、図6,7,8から明らかである。図面を見やす
くするために、図1に示した実施例に構造的かつ機能的に対応する構成部分は、
図1と同一の符号を有している。
を介して、弁ケーシング22に設けられた別の半径方向孔47が開放される。弁
ピストン25の開放位置(可動子ピン14によって圧縮ばね27の抵抗に抗して
生ぜしめられる)は特に図7から明らかである。このような弁ピストン位置にお
いては制御開口32は、弁ピストン25の円筒状の外周面に設けられた旋削部4
8を介して、半径方向孔47にハイドロリック的に接続されている。同時に、制
御開口32と前フィードポンプの吐出側(調整弁11の入口31)とのハイドロ
リック的な接続は遮断されている。半径方向孔47は、通路49を通って例えば
前フィードポンプの吸込側に接続することができる。これにより、図6および図
7から明らかな、弁ピストン25の前記位置によって、制御開口32と、この制
御開口から高圧ポンプに通じる通路50との間のハイドロリック的な接続が生ぜ
しめられる。これにより、高圧ポンプのポンプエレメントの手前での(不所望な
)圧力発生と、これに伴う、エンジンブレーキ運転中にある内燃機関の燃焼室へ
の(不所望な)燃料噴射とが有利に回避される。
付加的に、ゼロフィードは、図8から明らかな手段によって達成することもでき
る。このような目的のために、ばね受け29の弁側の縁部は軸方向のシール座5
1として構成されている。このシール座は弁ピストン25のばね受け側の端面5
2とシール作用を有するように協働する。環状のシール座51は例えばエラスト
マーフラットシール座または鋼円錐シール座として形成することができる。
展開して示す図である。
方向の縦断面図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 内燃機関のための燃料噴射系であって、分配管と機関回転数
に応じて駆動される高圧ポンプとが設けられており、該高圧ポンプが内燃機関の
その都度の運転状態で分配管内に必要とされる燃料圧および燃料装入量を生ぜし
めるために使用され、さらに、高圧ポンプに燃料調量ユニットが対応配置されて
おり、燃料調量ユニットが電磁式に操作される調整弁に基づいている形式のもの
において、 燃料調量ユニット(10,11)が高圧ポンプ内に配置されており、調整弁(
11)の出口(32,34,35)が高圧ポンプの低圧領域内に開口しているこ
とを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射系。 - 【請求項2】 調整弁(11)の入口(31)が前フィードポンプの吐出側
に接続されている、請求項1記載の燃料噴射系。 - 【請求項3】 調整弁(11)が、開放位置において圧縮ばね(27)によ
って負荷される弁ピストン(25)を有しており、該弁ピストンが閉鎖位置にお
いては、電磁石(10)の可動子ピン(14)によってばね力に抗して操作可能
である、請求項1または2記載の燃料噴射弁。 - 【請求項4】 調整弁(11)が電磁石(10)のケーシング(15)に軸
方向に接続されていて、弁ケーシング(22)を有しており、弁ケーシングの端
面に軸方向の開口(31)が配置されており、該開口が、前フィードポンプの吐
出側に作用結合されている、請求項2または3記載の燃料噴射系。 - 【請求項5】 弁ケーシング(22)の壁に、少なくとも1つの、有利には
複数の半径方向の制御開口(32,34,35)が配置されており、該制御開口
が、高圧ポンプの吸込側に作用結合されている、請求項3または4記載の燃料噴
射系。 - 【請求項6】 弁ピストン行程に応じて少なくとも2つの制御領域が生ぜし
められるように、制御開口(32,34,35)が成形され、かつ/または、配
置されている、請求項5記載の燃料噴射系(図2〜図4)。 - 【請求項7】 弁ピストン行程を開始するために、内燃機関のアイドリング
および下側部分負荷に対応する、制御開口(32,34,35)の第1の制御領
域(領域1)が設けられており、更なる弁ピストン行程において、内燃機関の部
分負荷および全負荷に対応する、制御開口(32,34,35)の第2の制御領
域(領域2)が設けられている、請求項6記載の燃料噴射系。 - 【請求項8】 制御開口の開口面積が、弁ピストン行程に関連して、第1の
制御領域(領域1)では小さな上昇角度を備えたフラットな特性線(37)を有
し、第2の制御領域(領域2)では大きな上昇角度を備えた急勾配の特性線(3
8;39;40)を有するように、制御開口(32,34,35)が構成されて
いる、請求項6または7記載の燃料噴射系。 - 【請求項9】 電磁石(10)の特性線(41〜44)が、弁ピストン(2
5)を負荷する圧縮ばね(27)の特性線(45)に対して対向して延びるよう
に設定されている、請求項3から8までのいずれか1項記載の燃料噴射系(図5
)。 - 【請求項10】 電磁石(10)が、分配管(レール)内に配置された燃料
・圧力センサによってパルス幅を変調されて制御可能である、請求項3から9ま
でのいずれか1項記載の燃料噴射系。 - 【請求項11】 弁ピストン(25)がスリーブ状に構成されていて、該弁
ピストンの内室(26)に、弁ピストンを開放位置に負荷する圧縮ばね(27)
を収容しており、該圧縮ばね(27)が背後で弁ケーシング(22)の弁孔(2
4)内に配置されたばね受け(29)に支持されている、請求項3から10まで
のいずれか1項記載の燃料噴射系。 - 【請求項12】 調整弁(11)が、弁孔(24)内でばね受け(29)を
相応に軸方向に摺動し次いで位置固定することによって調整可能である、請求項
11記載の燃料噴射系。 - 【請求項13】 燃料調量装置(10,11)全体が高圧ポンプ内に直接的
に組み込まれ、有利にはねじ締結されており、調整弁(11)も電磁石(10)
も燃料に浸されている、請求項1から12までのいずれか1項記載の燃料噴射系
。 - 【請求項14】 ポット状のマグネットケーシング(15)内に挿入された
、電磁石(10)のコイル(12)が、プラスチック周壁(17)で、該プラス
チック周壁の射出成形時に完全に取り囲まれて固定されている、請求項13記載
の燃料噴射系。 - 【請求項15】 弁ピストン(25)が円筒形の周面に旋削部(48)を有
しており、弁ケーシング(22)内に、前フィードポンプの吸込側に接続された
半径方向孔(47)が配置されていて、弁ピストン(25)の閉鎖位置では、半
径方向の制御開口(32)が弁ピストンの旋削部(48)によって、弁ケーシン
グ(22)の半径方向孔(47)にハイドロリック的に接続されている、請求項
3から14までのいずれか1項記載の燃料噴射系(図6および図7)。 - 【請求項16】 ばね受け(29)の、弁ピストン(25)に向いた縁部に
、軸方向のシール座(51)が形成されており、該シール座は弁ピストン(25
)の閉鎖位置で、該弁ピストンの、ばね受け(29)に向いた縁部(52)とシ
ール性を有するように協働する、請求項11から15までのいずれか1項記載の
燃料噴射系(図8)。
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