JP2003120469A - 圧力制御式の燃料噴射装置のインジェクタ - Google Patents

圧力制御式の燃料噴射装置のインジェクタ

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JP2003120469A JP2002270377A JP2002270377A JP2003120469A JP 2003120469 A JP2003120469 A JP 2003120469A JP 2002270377 A JP2002270377 A JP 2002270377A JP 2002270377 A JP2002270377 A JP 2002270377A JP 2003120469 A JP2003120469 A JP 2003120469A
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ベッキング フリードリヒ
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 圧力制御式の燃料噴射装置のインジェク
タ(1)が、局所的に配置された液圧式の増圧器(3)
と、該増圧器(3)を操作するための制御圧を中央で発
生させるための装置と、前記増圧器(3)の圧力室(1
2)への燃料流入を制御するための調量弁(4)とを有
しているようにした。 【効果】 高圧はただ局所的に発生させられる。これに
対して、制御液体の制御圧は中央で発生させられて別の
機能(例えば弁制御)を果たすことが可能である。調量
弁による高圧の吸入絞りは、簡単に量制御が行われると
いう利点を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は増圧を行う圧力制御
式の燃料噴射装置のインジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】発明の実施の形態及び特許請求の範囲を
より理解し易くするために、以下にいくつかの概念につ
いて説明する。本発明による燃料噴射装置は圧力制御式
で構成されている。本発明の枠内においては、行程制御
式の燃料噴射装置について、噴射開口の開放および閉鎖
が、摺動可能なノズルニードルを用いて、ノズル室およ
び制御室内の燃料圧の液圧的な協働に基づいて行われる
ものと理解されている。制御室内の圧力低下はノズルニ
ードルのストロークを生ぜしめる。これに対して、ノズ
ルニードルの変位が作動部材(アクチュエータ)によっ
て行われてもよい。本発明による圧力制御式の燃料噴射
装置においては、インジェクタのノズル室内を支配して
いる燃料圧により、ノズルニードルが閉鎖力(ばね)の
作用に抗して運動するので、燃料をノズル室からシリン
ダ内に噴射するための噴射開口は開放される。燃料をノ
ズル室からシリンダ内に噴出させる圧力が噴射圧と呼ば
れている一方で、システム圧とは、燃料噴射装置内の燃
料に供与されている圧力もしくは蓄えられている圧力の
ことを意味している。燃料調量は、ノズル室に燃料を調
量弁を用いて供給することを意味している。ポンプ・ノ
ズル・ユニット(ユニットインジェクタシステム)にお
いては、噴射ポンプとインジェクタとが1つのユニット
を形成している。各シリンダに1つずつ、このようなユ
ニットが、シリンダヘッドに組み込まれており、直接的
にタペットを介してまたは間接的にエンジンカム軸のロ
ッカアームを介して駆動される。ポンプ・導管・ノズル
・システム(ユニットポンプシステム)も、同じ手段に
従って作動する。この場合、高圧導管はノズル室または
ノズル保持体に通じている。
【0003】冒頭に記載した形式のインジェクタは、例
えばヨーロッパ特許第0562046号明細書により公
知である。このインジェクタ(Caterpillar
社のHGUIシステム)においては、閉鎖位置に運動す
るピストンの吸入作用に基づいて気泡が圧力室内に発生
する恐れがある。このインジェクタの別の欠点は調量で
ある。さらにこのインジェクタを用いてパイロット噴射
を実施することも不可能である。
【0004】
【特許文献1】ヨーロッパ特許第0562046号明細
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は前記のような公知の装置における欠点を取り除くこと
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、圧力制御式の燃料噴射装置のイン
ジェクタが、局所的に配置された液圧式の増圧器と、該
増圧器を操作するための制御圧を中央で発生させるため
の装置と、前記増圧器の圧力室への燃料流入を制御する
ための調量弁とを有しているようにした。
【0007】
【発明の効果】本発明によれば、高圧はただ局所的に発
生させられる。これに対して、制御液体の制御圧は中央
で発生させられて別の機能(例えば弁制御)を果たすこ
とが可能である。調量弁による高圧の吸入絞りは、簡単
に量制御が行われるという利点を有している。噴射過程
は3ポート2位置切替弁により開始および終了可能であ
る。
【0008】増圧器の圧力室をストロークに関連して放
圧するために2つの制御弁を連結したことにより、パイ
ロット噴射をも実施し得るインジェクタを構成すること
が可能となる。
【0009】増圧器のピストンを二部分から形成するこ
とで、圧力室が2つに分けられる。その結果、調量弁に
より制御される第1の圧力室が、インジェクタのノズル
室に連通している第2の圧力室から分離される。この配
置のために、第1の圧力室への燃料の吸入作用により圧
力室に気泡が形成されることはない。
【0010】2ポート2位置切替弁を増圧器のための制
御弁として使用することで、増圧を行うインジェクタの
構造形態が単純化する。一般に使用される3ポート2位
置切替弁は、2ポート2位置切替弁、および増圧器のピ
ストン内に制御通路を形成することにより代替される。
ピストン内に制御通路を組み込むことで、インジェクタ
の構成スペースが減少する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、液圧的な増圧を局所的に
行いかつ増圧器の操作のための制御圧を中央で発生させ
る燃料噴射装置の、本発明によるインジェクタの5つの
実施例を図面につき詳しく説明する。
【0012】図1から分かるように、圧力制御式の燃料
噴射装置におけるインジェクタ1は、制御弁2と、局所
的に配置されていて液圧式に作動する増圧器3と、調量
弁4と、ノズルニードル5とを有している。3ポート2
位置切替制御弁2は、増圧器3の低圧側の制御室6を、
中央で発生された制御圧下にある制御液体(例えばオイ
ル、燃料または類似の媒体)が流れている供給導管7
か、または漏れ導管8に連通させる働きをしている。制
御室6内の相応の圧力に応じて、外側のピストン9は閉
鎖ばね10のばね力に抗してノズルニードル5の方向に
運動する。この時、内側のピストン11は外側のピスト
ン9を介して圧力負荷されて摺動するので、高圧側の圧
力室12内の燃料は圧縮される。この圧力室12への燃
料の充填は調量弁4と供給導管13と逆止弁14とを介
して行うことができる。燃料の充填は、制御室6が漏れ
導管8に連通している間(制御室6の放圧時)に、燃料
をピストンストローク時に圧力室12内に吸入すること
(吸入絞り、ピストン11の吸入行程)により行われ
る。吸入された燃料量は、調量弁4によりコントロール
される。圧力室12から、高圧下にある燃料が、圧力導
管15を介してノズル室16に到達する。ノズル室16
内の圧力が閉鎖ばね17のばね力を凌駕すると、噴射過
程が開始される。ばね室18の放圧は、別の漏れ導管1
9により行われる。
【0013】図2によると、第1の制御弁20及び第2
の制御弁21の機能が1つのインジェクタ22において
互いに連関され得る。増圧器24の制御室23を充填す
ることは、第1の制御弁20の摺動可能な第1の弁エレ
メント25により制御される。制御室23も同様に、中
央で発生された制御圧下にある制御液体で満たされた供
給導管26か、又は漏れ導管27に連通され得る。供給
導管26に連通されると、結果として、調量弁29及び
供給導管を介して充填され得る圧力室28内の燃料が圧
縮される。第1の弁エレメント25がストロークhを超
えて運動すると、第2の制御弁21の第2の弁エレメン
ト30も変位し、そして圧力室28内における放圧が、
第2の弁エレメント30の変位により生じる漏れ導管3
1への連通により開始する。圧力室28内の高圧形成は
中断される。この中断は、比較的低い燃料圧によるパイ
ロット噴射のために利用される。さらに運動すると、漏
れ導管31の連通は再び閉鎖され、その結果メイン噴射
が可能となる。制御弁20,21は、圧力補償された状
態にある(参照:一様な横断面直径d)。ストロークに
関連した制御室内の圧力状況および噴射過程変遷が図3
に示されている。
【0014】図4では、増圧器32において増圧のため
に組み込まれている内側のピストンが、摺動可能な2つ
のピストンエレメント33,34に分けられており、こ
れらのピストンエレメント33,34は互いに第1の圧
力室35により分離されている。横断面eと圧力負荷さ
れる面とは、圧力伝達が1:1で行われるように互いに
上下に調整されている。第1の圧力室35における容積
調節により、第2の圧力室36における容積調節も行わ
れる。第1の圧力室35、調量弁37、流入部38およ
び第2の圧力室36(噴射制御室)を配置することによ
り、第1の圧力室35への燃料の吸入作用によって圧力
室に気泡が形成されることはなくなる。
【0015】図5に示されているように、制御弁として
3ポート2位置切替弁の代わりに2ポート2位置切替弁
39を使用しても良い。制御圧は、中央で発生させられ
かつ1つのレール(蓄圧室)において持続的に制御弁3
9に作用している。制御弁39の開放により、制御圧下
にある制御液体は制御室40に導入される。これによ
り、ピストン41はノズルニードルの方向に摺動し、圧
力室42内の燃料を圧縮する。ピストン41がピストン
ストロークgを超えると、制御室40は制御通路43
(ピストン41内のスライド弁の構成)を介して放圧さ
れる。同時に、制御弁39が閉鎖されると、比較的低い
圧力が制御室40内に生じる。設置された閉鎖ばね44
に基づいて、ピストン41が徐々に出発位置に再帰す
る。続いて、制御室40には僅少な過圧が発生するが、
この過圧は周辺外気圧に減圧する。この減圧はノズルニ
ードルの開放により促進され得る。
【0016】図6は、スライド弁を構成しているピスト
ン41の別の実施例を示しており、ピストン45はボー
ル弁46を有している。
【0017】図示した制御弁および調量弁は、磁石また
はピエゾアクチュエータを介して操作され、かつ寸法設
定に基づいて圧力補償された状態にある。
【図面の簡単な説明】
【図1】局所的に配置された増圧器を有する第1のイン
ジェクタを示す図である。
【図2】増圧時に2つの制御弁を連結した第2のインジ
ェクタを示す図である。
【図3】図2に示したインジェクタにおける、制御弁の
弁エレメントのストローク変遷ならびに制御室内の圧力
変遷を示す図である。
【図4】2部分構成のピストンを増圧器に有する第3の
インジェクタを示す図である。
【図5】2ポート2位置切替弁を有する第4のインジェ
クタを示す図である。
【図6】図5記載の増圧器とは異なる構成の増圧器を示
す図である。
【符号の説明】
1 インジェクタ、 2 制御弁、 3 増圧器、 4
調量弁、 5 ノズルニードル、 6 制御室、 7
供給導管、 8 漏れ導管、 9 外側のピストン、
10 閉鎖ばね、 11 内側のピストン、 12
圧力室、 13供給導管、 14 逆止弁、 15 圧
力導管、 16 ノズル室、 17閉鎖ばね、 18
ばね室、 19 漏れ導管、 20 第1の制御弁、
21第2の制御弁、 22 インジェクタ、 23 制
御室、 24 増圧器、25 弁エレメント、 26
供給導管、 27 漏れ導管、 28 圧力室、29
供給導管、 30 弁エレメント、 31 漏れ導管、
32 増圧器、 33 ピストンエレメント、 34
ピストンエレメント、 35 第1の圧力室、 36
第2の圧力室、 37 調量弁、 38 流入部、
39 制御弁、 40 制御室、 41 ピストン、
42 圧力室、 43 制御通路、 44 閉鎖ばね、
45 ピストン、 46 ボール弁 d ピストン横断面、 e ピストン横断面、 h ピ
ストンストローク、g ピストンストローク
フロントページの続き Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AD07 BA06 BA19 BA23 BA37 BA67 CC05T CC68T CE13 CE16 DA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力制御式の燃料噴射装置のインジェク
    タ(1;22)であって、局所的に配置された液圧式の
    増圧器(3;24;32)と、該増圧器(3;24;3
    2)を操作するための制御圧を中央で発生させるための
    装置と、前記増圧器(3;24;32)の圧力室(1
    2;28;35;42)への燃料流入を制御するための
    調量弁(4)とを有していることを特徴とする、圧力制
    御式の燃料噴射装置のインジェクタ。
  2. 【請求項2】 第1の制御弁(20)には、増圧器(2
    4)の低圧側の制御室(23)を充填するための摺動可
    能な第1の弁エレメント(25)が設けられており、そ
    の際、第1の弁エレメント(25)の摺動により、高圧
    側の圧力室(28)の放圧を制御する第2の制御弁(2
    1)が作動可能である、請求項1記載のインジェクタ。
  3. 【請求項3】 制御弁(20,21)が、インジェクタ
    (22)の軸方向に相前後して配置されており、かつ複
    座形弁として構成されている、請求項2記載のインジェ
    クタ。
  4. 【請求項4】 増圧器(32)のピストンが二部分で構
    成されており、ピストンエレメント(33;34)が、
    調量弁(37)を介して燃料を充填可能な圧力室(3
    5)により互いに分離されている、請求項1から3まで
    のいずれか1項記載のインジェクタ。
  5. 【請求項5】 増圧器の制御弁(39)が2ポート2位
    置切替弁により構成されており、かつ増圧器のピストン
    (41)が、そのストロークに関連して閉鎖位置から開
    放位置へと摺動可能である制御通路(43)またはボー
    ル弁(46)を、増圧器の制御室(40)を漏れ導管に
    連通させるために有している、請求項1から4までのい
    ずれか1項記載のインジェクタ。
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