JP2003172229A - 内燃機関に用いられる燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関に用いられる燃料噴射装置

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JP2003172229A JP2002348845A JP2002348845A JP2003172229A JP 2003172229 A JP2003172229 A JP 2003172229A JP 2002348845 A JP2002348845 A JP 2002348845A JP 2002348845 A JP2002348845 A JP 2002348845A JP 2003172229 A JP2003172229 A JP 2003172229A
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エーグラー ヴァルター
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メイン噴射を開始する際の圧力と、メイン噴
射とパイロット噴射との間の時間的な間隔とを、互いに
拘束されることなしに自由に変えることができるように
する。 【解決手段】 電気的に操作される第１の制御弁６０に
よって、ポンプ作業室２２と放圧室９とを接続するため
の接続部５９が制御され、電気的に操作される第２の制
御弁６８によって、制御圧室５２内に形成される圧力が
制御され、該圧力によって、噴射弁部材２８が閉鎖方向
に負荷されており、第１の制御弁６０によって第１の切
換位置でポンプ作業室２２が放圧室９；２１に接続され
ていて、圧力室４０と制御圧室５２とがポンプ作業室２
２から遮断されており、第１の制御弁６０によって第２
の切換位置でポンプ作業室２２が放圧室９；２１から遮
断されていて、圧力室４０と制御圧室５２とがポンプ作
業室２２に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に用いら
れる燃料噴射装置であって、燃料高圧ポンプと、該燃料
高圧ポンプに接続された、内燃機関の各シリンダのため
の燃料噴射弁とが設けられていて、燃料高圧ポンプが、
内燃機関により行程運動の形で駆動されるポンププラン
ジャを有しており、該ポンププランジャがポンプ作業室
を仕切っており、該ポンプ作業室が、燃料噴射弁に設け
られた圧力室に接続可能であり、燃料噴射弁が噴射弁部
材を有しており、該噴射弁部材によって少なくとも１つ
の噴射開口が制御されるようになっており、前記圧力室
内に形成された圧力が、閉鎖力に抗して前記噴射開口を
開放するために開放方向に運動可能であり、電気的に操
作される第１の制御弁が設けられていて、該第１の制御
弁が、少なくとも２つの切換位置の間で切換可能であ
り、該第１の制御弁によって、ポンプ作業室と放圧室と
を接続するための接続部が少なくとも間接的に制御され
るようになっており、さらに、電気的に操作される第２
の制御弁が設けられていて、該第２の制御弁によって、
制御圧室内に形成される圧力が制御されるようになって
おり、該圧力によって、前記噴射弁部材が少なくとも間
接的に閉鎖方向に負荷されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の燃料噴射装置は、欧州
特許出願公開第０９５７２６１号明細書に基づき公知で
ある。この公知の燃料噴射装置は燃料高圧ポンプと、こ
の燃料高圧ポンプに接続された、内燃機関の各シリンダ
のための燃料噴射弁とを有している。燃料高圧ポンプ
は、内燃機関により行程運動の形で駆動されるポンププ
ランジャを有しており、このポンププランジャはポンプ
作業室を仕切っている。このポンプ作業室は燃料噴射弁
に設けられた圧力室に接続可能である。燃料噴射弁は噴
射弁部材を有しており、この噴射弁部材によって少なく
とも１つの噴射開口が制御される。噴射弁部材は、前記
圧力室内に形成された圧力によって、閉鎖力に抗して前
記噴射開口を開放するために開放方向に運動可能であ
る。さらに、電気的に操作される第１の制御弁が設けら
れており、この第１の制御弁は２つの切換位置の間で切
換可能であり、この第１の制御弁によってポンプ作業室
と放圧室との接続部が制御される。さらに、電気的に操
作される第２の制御弁が設けられていて、この第２の制
御弁によって、制御圧室内に生ぜしめられる圧力が制御
される。この圧力により、噴射弁部材は閉鎖方向で負荷
されている。制御圧室はこの場合、ポンプ作業室との接
続部を有しており、そして第２の制御弁によって制御圧
室と放圧室との接続部が制御される。この公知の燃料噴
射装置の欠点は、噴射サイクルの間に燃料噴射の経過、
つまり噴射される燃料量および／または燃料噴射が行わ
れる際の圧力を、極めて制限された範囲でしか変えるこ
とができないことにある。特にパイロット噴射と後続の
メイン噴射とが行われる噴射サイクルの場合には、メイ
ン噴射が開始する際の圧力と、メイン噴射とパイロット
噴射との間の時間的な間隔とが互いに固定された一定の
関係に拘束されており、両者を互いに別個に自由に変え
ることは不可能である。メイン噴射を低い圧力で開始さ
せたい場合には、パイロット噴射に対する時間的な間隔
は短くなり、メイン噴射を高い圧力で開始させたい場合
には、パイロット噴射に対する時間的な間隔は長くな
る。
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９５７２６１号明
細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の燃料噴射装置を改良して、メイン噴射を
開始する際の圧力と、先行したパイロット噴射に対する
時間的な間隔とを、互いに拘束されることなしに自由に
変えることのできるような燃料噴射装置を提供すること
である。
【０００５】
【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、第１の制御弁によって第１の切換
位置でポンプ作業室が放圧室に接続されていて、圧力室
と制御圧室とがポンプ作業室から遮断されており、第１
の制御弁によって第２の切換位置でポンプ作業室が放圧
室から遮断されていて、圧力室と制御圧室とがポンプ作
業室に接続されているようにした。
【０００６】
【発明の効果】本発明による燃料噴射装置には、従来の
ものに比べて次のような利点がある。すなわち、ポンプ
作業室が放圧室に接続された状態でも、第１の制御弁に
よってその第１の切換位置で圧力室と制御圧室とに、高
められた圧力を維持することができるので、ポンプ作業
室の放圧とは無関係に第２の制御弁によって燃料噴射、
特にパイロット噴射および／またはポスト噴射のための
燃料噴射を制御することができる。メイン噴射のための
圧力形成はこの場合、第１の制御弁により制御すること
ができる。メイン噴射を開始することのできる時点は、
第２の制御弁により制御することができる。これによ
り、メイン噴射を開始する際の圧力と、先行したパイロ
ット噴射に対する時間的な間隔との固定的な対応関係を
消滅させることができる。
【０００７】請求項２以下には、本発明による燃料噴射
装置の有利な構成および改良形が記載されている。請求
項３に記載の構成により、ポンプ作業室の放圧と、圧力
室および制御圧室の放圧とを同時に行うことが可能にな
る。請求項４に記載の構成により、制御圧室内の圧力の
制御が簡単に可能になる。請求項５に記載の構成によ
り、制御圧室への燃料流入もしくは制御圧室からの燃料
流出の調節が可能になる。請求項６に記載の構成によ
り、低いノイズ・有害物質エミッションで内燃機関を運
転することが可能になる。請求項９に記載の構成によ
り、第１の制御弁が閉鎖される間の時間により、パイロ
ット噴射のための燃料量の調節が簡単に可能になる。請
求項１０に記載の構成により、パイロット噴射のための
燃料量の調節が簡単にかつ純機械的に可能になる。請求
項１４記載の構成により、ポスト噴射時にポンププラン
ジャにより燃料を圧送する必要なしにポスト噴射が可能
になる。請求項１６記載の構成により、パイロット噴射
の実施が簡単に可能になる。請求項１７に記載の構成に
より、圧力室および制御圧室の放圧が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【０００９】図１および図２には、自動車の内燃機関に
用いられる燃料噴射装置が図示されている。内燃機関は
自己着火式の内燃機関であると有利である。燃料噴射装
置はポンプとノズルとを一体化した「ユニットインジェ
クタ（Ｐｕｍｐｅ−Ｄｕｅｓｅ−Ｓｙｓｔｅｍ）」とし
て形成されていると有利である。このタイプの0燃料噴
射装置は内燃機関の各シリンダのためにそれぞれ１つの
燃料高圧ポンプ１０と、この燃料高圧ポンプ１０に接続
された燃料噴射弁１２とを有していて、この燃料高圧ポ
ンプ１０と燃料噴射弁１２とが一体化されて１つのユニ
ットを形成している。択一的には、この燃料噴射装置は
ポンプと高圧ラインとノズルとを一体化した「ユニット
ポンプ（Ｐｕｍｐｅ−Ｌｅｉｔｕｎｇ−Ｄｕｅｓｅ−Ｓ
ｙｓｔｅｍ）」として形成されていてもよい。ユニット
ポンプの場合にも、同じく内燃機関の各シリンダのため
に燃料高圧ポンプ１０と燃料噴射弁１２とが設けられて
いるが、ただしこの場合、燃料高圧ポンプ１０と燃料噴
射弁１２とは互いに間隔を置いて配置されていて、ライ
ン（管路）を介して互いに接続されている。燃料高圧ポ
ンプ１０は、ポンプボディ１４に設けられたシリンダ孔
１６内に密に案内されたポンププランジャ１８を有して
いる。このポンププランジャ１８は内燃機関のカムシャ
フトに設けられたカム２０によって直接に、または伝達
エレメント、たとえばロッカアームを介して、戻しばね
１９のばね力に抗して駆動されて行程運動を実施する。
ポンププランジャ１８はシリンダ孔１６内にポンプ作業
室２２を仕切っている。このポンプ作業室２２内では、
ポンププランジャ１８の圧送行程時に燃料が高圧下に圧
縮される。ポンプ作業室２２には、フィードポンプ２１
のフィード圧によって自動車の燃料リザーブタンク９か
ら燃料が供給される。
【００１０】燃料噴射弁１２は、ポンプボディ１４に結
合された弁ボディ２６を有している。この弁ボディ２６
は複数の部分から形成されていてよい。弁ボディ２６内
では、孔３０内に噴射弁部材２８が長手方向移動可能に
案内されている。弁ボディ２６の、内燃機関のシリンダ
の燃焼室に面した端範囲は、少なくとも１つの、有利に
は複数の噴射開口３２を有している。噴射弁部材２８
の、燃焼室寄りの端範囲は、たとえばほぼ円錐状のシー
ル面３４を有している。このシール面３４は、弁ボディ
２６の、燃焼室寄りの端範囲に形成された弁座３６と協
働する。この弁座３６から、またはこの弁座３６の下流
側から、噴射開口３２が導出されている。弁ボディ２６
には、噴射弁部材２８と孔３０との間で弁座３６へ向か
って環状室３８が設けられている。この環状室３８の、
弁座３６とは反対の側の端範囲は、孔３０の半径方向の
拡張部によって、噴射弁部材２８を取り囲む圧力室４０
へ移行している。噴射弁部材２８は圧力室４０の高さに
横断面減小部により受圧肩部４２を有している。噴射弁
部材２８の、燃焼室とは反対の側の端部には、プリロー
ドをかけられた閉鎖ばね４４が作用している。この閉鎖
ばね４４によって噴射弁部材２８は弁座３６へ向かって
押圧される。閉鎖ばね４４は弁ボディ２６内に孔３０に
続いて設けられたばね室４６内に配置されている。
【００１１】ばね室４６の、孔３０とは反対の側の端部
には、弁ボディ２６内で別の孔４８が続いている。この
孔４８内にはピストン５０が密に案内されている。この
ピストン５０は噴射弁部材２８に結合されている。ピス
トン５０の、噴射弁部材２８とは反対の側の端面は、制
御圧室５２を仕切っている。圧力室４０はポンプ作業室
２２との接続部５４を有しており、この接続部５４は、
ポンプボディ１４と弁ボディ２６とを通って延びる１つ
の通路により形成されている。以下に、接続部５４を
「圧力室接続部５４」と呼ぶ。圧力室接続部５４から
は、制御圧室５２に通じた接続部５６が分岐しているの
で、制御圧室５２も同じくポンプ作業室２２に接続され
ている。以下に、接続部５６を「制御圧室接続部５６」
と呼ぶ。
【００１２】この燃料噴射装置は、電気的に操作される
第１の制御弁６０を有している。この第１の制御弁６０
によって、ポンプ作業室２２と放圧室とを接続する接続
部５９が制御される。放圧室としては、フィードポンプ
２１の吐出側を使用することができ、ひいては少なくと
も間接的に燃料リザーブタンク９を使用することができ
る。以下に、この接続部５９を「放圧室接続部５９」と
呼ぶ。第１の制御弁６０は、制御圧室５２に通じた制御
圧室接続部５６の手前で、つまり制御圧室接続部５６の
上流側で、圧力室接続部５４に配置されている。
【００１３】第１の制御弁６０はアクチュエータ６１を
有している。このアクチュエータ６１は、電気的に制御
されるソレノイドまたはピエゾアクチュエータであって
よい。アクチュエータ６１によって、第１の制御弁６０
の弁部材が運動可能となる。第１の制御弁６０は圧力補
償された形で形成されているか、または圧力補償されて
いない形で形成されていてもよい。第１の制御弁６０
は、図１に示した第１実施例では、３ポート２位置弁と
して形成されている。この３ポート２位置弁は２つの切
換位置の間で切換可能である。第１の制御弁６０によ
り、第１の切換位置では放圧室（燃料リザーバタンク）
９に通じた放圧室接続部５９が開放されるので、ポンプ
作業室２２は放圧室９に接続され、それに対して圧力室
４０と制御圧室５２とはポンプ作業室２２から遮断され
ている。第２の切換位置では、第１の制御弁６０によっ
て放圧室９に通じた放圧室接続部５９が遮断されるの
で、ポンプ作業室２２は放圧室９から遮断され、それに
対して圧力室４０と制御圧室５２とがポンプ作業室２２
に接続されている。第１の制御弁６０は、電気的な制御
装置６６によって内燃機関の運転パラメータに関連して
第１第２の両切換位置の間で切り換えられる。
【００１４】制御圧室５２内の圧力を制御するために
は、電気的に操作される第２の制御弁６８が設けられて
いる。この第２の制御弁６８によって制御圧室５２と放
圧室、たとえば少なくとも間接的に燃料リザーブタンク
９との接続部７０が制御される。以下に、この接続部７
０を「放圧室接続部７０」と呼ぶ。第２の制御弁６８は
アクチュエータ６９を有しており、このアクチュエータ
６９は、電気的に制御されるソレノイドまたはピエゾア
クチュエータであってよい。このアクチュエータ６９に
よって第２の制御弁６８の弁部材が運動可能となる。第
２の制御弁６８は圧力補償された形で形成されていると
有利である。第２の制御弁６８は２ポート２位置弁とし
て形成されており、この２ポート２位置弁によって第１
の切換位置では制御圧室５２と放圧室９とを接続する放
圧室接続部７０が開放されており、第２の切換位置では
制御圧室５２と放圧室９とを接続する放圧室接続部７０
が遮断されている。制御圧室５２と圧力室接続部５４と
を接続する制御圧室接続部５６には、絞り部５８が設け
られており、制御圧室５２と放圧室９とを接続する放圧
室接続部７０には、別の絞り部７１が設けられている。
これらの絞り部５８，７１は制御圧室５２内への燃料の
流入の調節を可能にするか、もしくは制御圧室５２から
の燃料の流出の調節を可能にする。第２の制御弁６８は
やはり制御装置６６によって制御される。制御装置６６
による両制御弁６０，６８の制御は、内燃機関の運転パ
ラメータ、たとえば回転数、負荷および温度に関連して
行われる。
【００１５】次に、この燃料噴射装置の機能を説明す
る。ポンププランジャ１８の吸込み行程時では、第１の
制御弁６０が第１の切換位置に位置した状態で、つまり
ポンプ作業室２２がフィードポンプ２１に接続されてい
て、かつ圧力室４０と制御圧室５２とからは遮断されて
いる状態で、フィードポンプ２１によって燃料がポンプ
作業室２２に供給される。ポンププランジャ１８の圧送
行程時では、所定の噴射サイクルで燃料噴射が行われ
る。噴射サイクルはパイロット噴射で開始される。パイ
ロット噴射の場合には、比較的低い圧力を用いて少量の
燃料が噴射される。ポンププランジャ１８の圧送行程の
開始時には、第１の制御弁６０が制御装置６６によって
第２の切換位置へもたらされるので、ポンプ作業室２２
は放圧室９から遮断され、圧力室４０と制御圧室５２と
がポンプ作業室２２に接続される。第２の制御弁６８は
制御装置６６によって閉鎖される。このときに、ポンプ
プランジャ１８によって圧力室４０と制御圧室５２とに
燃料が圧送される。その間、燃料噴射弁１２は、第２の
制御弁６８が閉鎖された状態で制御圧室５２内に形成さ
れた圧力に基づいて閉鎖されたままとなる。規定の時間
後に、制御装置６６によって第１の制御弁６０が第１の
切換位置へもたらされるので、ポンプ作業室２２は放圧
室９に接続され、圧力室４０と制御圧室５２とはポンプ
作業室２２から遮断される。したがって、圧力室４０と
制御圧室５２とには、燃料が加圧下に蓄えられたままと
なる。予め設定された時点で、制御装置６６によって第
２の制御弁６８が開放されるので、制御圧室５２は放圧
され、噴射弁部材２８は、圧力室４０内に形成された圧
力によって開放される。パイロット噴射は、燃料が圧力
室４０内に蓄えられているときの圧力レベルで行われ
る。パイロット噴射を終了させるためには、第２の制御
弁６８が制御装置６６によって再び閉鎖されるので、噴
射弁部材２８は、制御圧室５２内の高められた圧力によ
って閉鎖される。第２の制御弁６８を適宜に開閉させる
ことにより、互いに別個に多段化された複数回のパイロ
ット噴射を行うこともできる。
【００１６】図３には、燃料噴射弁１２の噴射開口３２
における圧力ｐの経過が、１回の噴射サイクル中の時間
ｔに関して描かれている。パイロット噴射はこの場合、
図３の「Ｉ」で示した噴射フェーズに相当する。
【００１７】パイロット噴射を実現するためには、択一
的に次のような過程を実施することもできる。すなわ
ち、ポンププランジャ１８の圧送行程の開始時に第１の
制御弁６０が制御装置６６によって第２の切換位置へも
たらされる。これにより、第２の制御弁６８が閉鎖され
た状態で、ポンププランジャ１８が圧力室４０と制御圧
室５２とに燃料を圧送する。ポンププランジャ１８によ
って規定の燃料量が圧力室４０と制御圧室５２とに圧送
された時点で、第１の制御弁６０は制御装置６６によっ
て第１の切換位置へもたらされるので、ポンプ作業室２
２は放圧され、圧力室４０と制御圧室５２とはポンプ作
業室２２から遮断され、そして燃料は加圧下に圧力室４
０と制御圧室５２とに蓄えられたままとなる。予め規定
された時点で、制御装置６６によって第２の制御弁６８
が開放されるので、制御圧室５２は放圧され、噴射弁部
材２８は圧力室４０内に形成された圧力により開放され
る。圧力室４０内の圧力が著しく低下して、閉鎖ばね４
４により噴射弁部材２８に加えられている力が、圧力室
４０内に形成された圧力により開放方向２９で噴射弁部
材２８に加えられている力よりも大きくなって、噴射弁
部材２８を閉鎖すると、パイロット噴射は終了される。
【００１８】さらに別の択一的な手段では、先行した噴
射サイクルから、第２の制御弁６８が閉鎖された状態
で、圧力室４０と制御圧室５２とに引き続き燃料を、第
２の制御弁６８の開放によりパイロット噴射を実施する
ために十分となる高さの圧力下に蓄えておくことが可能
である。この場合、ポンププランジャ１８の圧送行程の
開始時に、第１の制御弁６０は第１の切換位置に留まっ
ていてよい。なぜならば、圧力室４０と制御圧室５２と
に燃料を圧送する必要がないからである。第２の制御弁
６８が閉鎖され、かつ／または圧力室４０内の圧力が著
しく低下して、噴射弁部材２８が閉鎖ばね４４により閉
鎖されることにより、パイロット噴射が終了される。
【００１９】さらに別の択一的な手段では、第１の制御
弁６０が制御装置６６によってポンププランジャ１８の
圧送行程の開始時に第２の切換位置へもたらされ、これ
によりポンプ作業室２２が放圧室９から遮断されて、圧
力室４０と制御圧室５２とに接続される。カム２０は、
このカムにより第１の回転角度範囲にわたってポンププ
ランジャ１８の圧送行程が生ぜしめられるような形状を
有している。これにより、第２の制御弁６８が閉鎖され
た状態で、ポンププランジャ１８によって燃料が圧力室
４０と制御圧室５２とに圧送される。第１の回転角度範
囲に続いてカム２０に設けられた第２の回転角度範囲で
は、ポンププランジャ１８の圧送行程がもはや行われな
くなるようにカム２０が成形されている。図４には、ポ
ンププランジャ１８の、カム２０により生ぜしめられる
行程運動時におけるポンププランジャ１８の速度Ｃの経
過が、カム２０の回転角度φとの関係で描かれている。
この場合、第１の回転角度範囲により生ぜしめられた行
程時における速度は符号Ｉで示されており、カム２０の
後続の第２の回転角度範囲における速度はゼロであり、
そしてメイン噴射時にカム２０のさらに別の回転角度範
囲により生ぜしめられる行程時における速度は符号ＩＩ
で示されている。第１の角度範囲におけるカム２０の形
状およびこの場合に生ぜしめられるポンププランジャ１
８の行程に基づき、ポンププランジャ１８により圧力室
４０と制御圧室５２とに圧送される燃料量が決定され
る。パイロット噴射のためには、制御装置６６によって
第２の制御弁６８が開放され、そしてパイロット噴射
は、第２の制御弁６８が閉鎖され、かつ／または圧力室
４０内の圧力が著しく低下して、噴射弁部材２８が閉鎖
ばね４４のばね力により閉鎖されると、終了される。
【００２０】パイロット噴射の後に、第１の制御弁６０
は制御装置６６によって第２の切換位置へもたらされ、
第２の制御弁６８は制御装置６６によって閉鎖される。
ポンププランジャ１８の圧送行程時では、圧力室４０と
制御圧室５２とに高圧が形成されるが、しかしこの場
合、第２の制御弁６８がまだ閉鎖されていて、制御圧室
５２内に高圧が形成されている限りは、まだ噴射を行う
ことはできない。圧力室４０内に、メイン噴射が開始さ
れるべき規定の圧力が達成されると、制御装置６６によ
って第２の制御弁６８が開放されるので、制御圧室５２
は放圧される。次いで、圧力室４０内に形成された圧力
により噴射弁部材２８が開放されて、メイン噴射を開始
する。メイン噴射は、図３に符号ＩＩで示した噴射フェ
ーズに相当する。メイン噴射を終了させるためには、第
２の制御弁６８が制御装置６６によって閉鎖されるの
で、制御圧室５２が放圧室９から遮断され、制御圧室５
２に高圧が形成され、この高圧により噴射弁部材２８が
閉鎖される。付加的に、メイン噴射を終了させる際に制
御装置６６によって第１の制御弁６０をも第１の切換位
置へもたらすことができる。
【００２１】制御装置６６によって第２の制御弁６８を
開放する時点を変えることにより、メイン噴射が開始す
る際の圧力も変えられる。第２の制御弁６８が早めに開
放されればされるほど、メイン噴射が開始する際の圧力
はますます小さくなる。第２の制御弁６８が遅めに開放
されればされるほど、メイン噴射が開始する際の圧力は
ますます高くなる。前で説明したパイロット噴射の実施
方式により、メイン噴射が開始する際の圧力を変えても
この圧力とは無関係にパイロット噴射とメイン噴射との
間の時間的な間隔Ｔを変えることが可能となる。メイン
噴射のための圧力形成はこの場合、第１の制御弁６０に
よって制御される。メイン噴射を高い圧力で開始させた
い場合には、第１の制御弁６０が制御装置６６によって
パイロット噴射後に早めの時点で第１の切換位置から第
２の切換位置へ切り換えられ、これにより圧力形成、つ
まり増圧が行われる。メイン噴射とパイロット噴射との
間の時間的な間隔Ｔは、制御装置６６によって第２の制
御弁６８を開放させる時点により決定される。メイン噴
射を低い圧力で開始させたい場合には、第１の制御弁６
０が制御装置６６によってパイロット噴射後に遅めの時
点で閉鎖されるので、相応して遅延された増圧が行われ
る。メイン噴射とパイロット噴射との間の時間的な間隔
Ｔは、やはり第２の制御弁６８の開放時点により決定さ
れる。
【００２２】また、さらに別の択一的な手段では、第２
の制御弁６８が制御装置６６によって既にメイン噴射の
開始前に開放され、これにより制御圧室５２が放圧され
る。第１の制御弁６０は制御装置６６によって第２の切
換位置へもたらされ、そして圧力室４０内の圧力が増大
して、この圧力により噴射弁部材２８が閉鎖ばね４４の
ばね力に抗して開放されると、メイン噴射が開始する。
メイン噴射を終了させるためには、第２の制御弁６８が
制御装置６６によって閉鎖され、かつ／または第１の制
御弁６０が第１の切換位置へもたらされる。
【００２３】メイン噴射の後に、なお少なくとも１回の
ポスト噴射を行うことができる。メイン噴射の終了後
に、第２の制御弁６８が閉鎖された状態でかつ第１の制
御弁６０が第１の切換位置に位置している状態で、圧力
室４０と制御圧室５２とに燃料を蓄えることができる。
燃料が蓄えられる際の圧力の高さは、メイン噴射の終了
時に第２の制御弁６８を閉鎖する時点により決定され
る。第２の制御弁６８が早めに閉鎖されればされるほ
ど、圧力室４０と制御圧室５２とに蓄えられる燃料の圧
力はますます高くなる。ポスト噴射のためには、第２の
制御弁６８が制御装置６６によってもう一度開放される
ので、制御圧室５２が再び放圧され、噴射弁部材２８が
開放される。ポスト噴射は、図３に符号ＩＩＩで示した
噴射フェーズに相当する。第２の制御弁６８が制御装置
６６によって閉鎖されることにより、ポスト噴射は終了
される。また、連続する複数回のポスト噴射を行うこと
もできる。ポスト噴射時に噴射された燃料は、ポスト噴
射の時点でポンププランジャ１８によって圧送される必
要はなく、圧力室４０と制御圧室５２とから取り出され
る。すなわち、圧力室４０と制御圧室５２とには、ポン
ププランジャ１８の圧送行程によって早めの段階で既に
ポンププランジャ１８によって燃料が圧送されている。
第１の制御弁６０はメイン噴射の終了後に第１の切換位
置に留まっていてよい。
【００２４】択一的には、ポスト噴射のために第１の制
御弁６０をも、制御装置６６によって第２の切換位置へ
もたらすことができる。これにより、ポンププランジャ
１８によって燃料は圧力室４０内へ圧送される。圧力室
４０と制御圧室５２とに、先行して行われたパイロット
噴射からまだ燃料が蓄えられていると、ポスト噴射時で
はポンププランジャ１８によって、ポスト噴射のために
必要となる燃料量の一部を圧送するだけで済む。第２の
制御弁６８が開放されていて、ひいては制御圧室５２が
放圧されている状態で、噴射弁部材２８に加えられる開
放力が噴射弁部材２８に加えられる閉鎖力よりも大きく
なる程に圧力室４０内の圧力が高められると、ポスト噴
射が開始される。第２の制御弁６８が制御装置６６によ
って閉鎖されることにより、かつ／または圧力室４０内
の圧力が著しく低下して、噴射弁部材２８に加えられる
閉鎖力が、圧力室４０内の圧力により形成される開放力
よりも大きくなり、噴射弁部材２８が閉鎖されると、ポ
スト噴射は終了される。
【００２５】ポスト噴射の終了後に別のポスト噴射が予
定されていないか、もしくはメイン噴射の終了後にポス
ト噴射が予定されていないと、圧力室４０と制御圧室５
２とに、なお燃料を加圧下に蓄えておくことができる。
その場合、引き続き行われる噴射サイクルにおいて、こ
の燃料を用いて、前で説明したような方式でパイロット
噴射を行うことができる。このことは、リークにより著
しい圧力降下が生じないようにするために、圧力室４０
と制御圧室５２とを有効にシールすることを必要とす
る。内燃機関の低い回転数において、噴射サイクルの時
間が相応して長くなった場合に、リークが原因で圧力室
４０および制御圧室５２内の圧力が著しく低下する恐れ
がある。しかしこの場合、この圧力は有利には少なくと
も、フィードポンプ２１により形成される圧力レベルに
保持される。また、メイン噴射もしくはポスト噴射を終
了させるために第２の制御弁６８を制御装置６６によっ
て閉鎖し、しかもこの場合、第２の制御弁６８が開放さ
れても噴射弁部材２８がもは開放し得なくなる程度にま
で圧力室４０内の圧力がリークによって著しく低下する
まで、第２の制御弁６８を閉鎖状態に維持することも考
えられる。引き続き、第２の制御弁６８は短時間開放さ
れるので、圧力室４０と制御圧室５２とは放圧される。
【００２６】図２には、第２実施例による燃料噴射装置
が図示されている。第２実施例では、第１実施例に比べ
て第１の制御弁６０の構成に関してのみ変更が加えられ
ている。第１の制御弁１６０はこの場合、３ポート３位
置弁として形成されていて、３つの切換位置の間で切換
可能である。第１の制御弁１６０の第１の位置では、こ
の第１の制御弁１６０によってポンプ作業室２２がフィ
ードポンプ２１もしくは放圧室９に接続されていて、圧
力室４０と制御圧室５２とがポンプ作業室２２から遮断
されている。第１の制御弁１６０の第２の切換位置で
は、この第１の制御弁１６０によってポンプ作業室２２
がフィードポンプ２１もしくは放圧室９から遮断されて
いて、圧力室４０と制御圧室５２とがポンプ作業室２２
に接続されている。第１の制御弁１６０の第３の切換位
置では、この第１の制御弁１６０によってポンプ作業室
２２がフィードポンプ２１もしくは放圧室９に接続され
ていると同時に、圧力室４０および制御圧室５２も同じ
くフィードポンプ２１もしくは放圧室９に接続されてい
る。したがって、第１の制御弁１６０の第１の切換位置
は、第１実施例による第１の制御弁６０の第１の切換位
置と同じ機能を有しており、第１の制御弁１６０の第２
の切換位置は第１実施例による第１の制御弁６０の第２
の切換位置と同じ機能を有している。したがって、前で
第１実施例につき説明した燃料噴射装置の機能形式は、
第２実施例による第１の制御弁１６０によっても達成す
ることができる。第１の制御弁１６０の第３の切換位置
を用いると、ポンプ作業室２２の放圧と、圧力室４０お
よび制御圧室５２の放圧とが同時に可能となる。燃料噴
射、つまりパイロット噴射および／またはメイン噴射お
よび／またはポスト噴射を終了させるために第１の制御
弁１６０を制御装置６６によって第３の切換位置へもた
らし、これにより圧力室４０と制御圧室５２との迅速な
放圧を達成し、これによって燃料噴射を終了させるため
の噴射弁部材２８の迅速な閉鎖を達成することができ
る。また、第１の制御弁１６０を切り換えるために制御
装置６６によってアクチュエータ１６１に種々異なる電
流レベルを通電させることもできる。アクチュエータ１
６１が無電流状態であると、第１の制御弁１６０は第１
の閉鎖位置に位置しており、アクチュエータ１６１が高
められた電流レベルで通電されると、第１の制御弁１６
０は第３の切換位置へ切り換えられ、アクチュエータ１
６１が、さらに一層高められた電流レベルで通電される
と、第１の制御弁１６０は第２の切換位置へ切り換えら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による、内燃機関に用いら
れる燃料噴射装置を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の第２実施例による燃料噴射装置の一部
を示す概略的な断面図である。
【図３】１回の噴射サイクルの間の燃料噴射装置の燃料
噴射弁の噴射開口における圧力Ｐの経過を時間ｔとの関
係で示す線図である。
【図４】１回の噴射サイクルの間の燃料噴射装置のポン
ププランジャの速度Ｃの経過をカムの回転角度φとの関
係で示す線図である。
【符号の説明】
９ 燃料リザーブタンク、 １０ 燃料高圧ポンプ、
１２ 燃料噴射弁、１４ ポンプボディ、 １６ シリ
ンダ孔、 １８ ポンププランジャ、 １９戻しばね、
２０ カム、 ２１ フィードポンプ、 ２２ ポン
プ作業室、２６ 弁ボディ、 ２８ 噴射弁部材、 ２
９ 開放方向、 ３０ 孔、 ３２ 噴射開口、 ３４
シール面、 ３６ 弁座、 ３８ 環状室、 ４０圧
力室、 ４２ 受圧肩部、 ４４ 閉鎖ばね、 ４６
ばね室、 ４８ 孔、 ５０ ピストン、 ５２ 制御
圧室、 ５４ 圧力室接続部、 ５６ 制御圧室接続
部、 ５８ 絞り部、 ５９ 放圧室接続部、 ６０
第１の制御弁、 ６１アクチュエータ、 ６６ 制御装
置、 ６８ 第２の制御弁、 ６９ アクチュエータ、
７０ 放圧室接続部、 ７１ 絞り部、 １６０ 第
１の制御弁、１６１ アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC07 BA13 CA19 CA20U CE22 DA01 DA09 DA10

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関に用いられる燃料噴射装置であ
    って、燃料高圧ポンプ（１０）と、該燃料高圧ポンプ
    （１０）に接続された、内燃機関の各シリンダのための
    燃料噴射弁（１２）とが設けられていて、燃料高圧ポン
    プ（１０）が、内燃機関により行程運動の形で駆動され
    るポンププランジャ（１８）を有しており、該ポンププ
    ランジャ（１８）がポンプ作業室（２２）を仕切ってお
    り、該ポンプ作業室（２２）が、燃料噴射弁（１２）に
    設けられた圧力室（４０）に接続可能であり、燃料噴射
    弁（１２）が噴射弁部材（２８）を有しており、該噴射
    弁部材（２８）によって少なくとも１つの噴射開口（３
    ２）が制御されるようになっており、前記圧力室（４
    ０）内に形成された圧力が、閉鎖力（４４）に抗して前
    記噴射開口（３２）を開放するために開放方向（２９）
    に運動可能であり、電気的に操作される第１の制御弁
    （６０；１６０）が設けられていて、該第１の制御弁
    （６０；１６０）が、少なくとも２つの切換位置の間で
    切換可能であり、該第１の制御弁（６０；１６０）によ
    って、ポンプ作業室（２２）と放圧室（９；２１）とを
    接続するための接続部（５９）が少なくとも間接的に制
    御されるようになっており、さらに、電気的に操作され
    る第２の制御弁（６８）が設けられていて、該第２の制
    御弁（６８）によって、制御圧室（５２）内に形成され
    る圧力が制御されるようになっており、該圧力によっ
    て、前記噴射弁部材（２８）が少なくとも間接的に閉鎖
    方向に負荷されている形式のものにおいて、第１の制御
    弁（６０；１６０）によって第１の切換位置でポンプ作
    業室（２２）が放圧室（９；２１）に接続されていて、
    圧力室（４０）と制御圧室（５２）とがポンプ作業室
    （２２）から遮断されており、第１の制御弁（６０；１
    ６０）によって第２の切換位置でポンプ作業室（２２）
    が放圧室（９；２１）から遮断されていて、圧力室（４
    ０）と制御圧室（５２）とがポンプ作業室（２２）に接
    続されていることを特徴とする、内燃機関に用いられる
    燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 第１の制御弁（６０）が３ポート２位置
    弁として形成されており、該３ポート２位置弁が第１の
    切換位置と第２の切換位置との間でのみ切換可能であ
    る、請求項１記載の燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 第１の制御弁（１６０）が３ポート３位
    置弁として形成されており、該３ポート３位置弁が付加
    的に第３の切換位置へ切換可能であり、該第３の切換位
    置でポンプ作業室（２２）が放圧室（９；２１）に接続
    されていると同時に、圧力室（４０）および制御圧室
    （５２）も放圧室（９）に接続されている、請求項１記
    載の燃料噴射装置。
  4. 【請求項４】 第２の制御弁（６８）によって、制御圧
    室（５２）と放圧室（９）とを接続するための放圧室接
    続部（７０）が制御されるようになっており、制御圧室
    （５２）が、ポンプ作業室（２２）と圧力室（４０）と
    を接続するための圧力室接続部（５４）から第１の制御
    弁（６０；１６０）の下流側で導出された、前記圧力室
    接続部（５４）との接続のための制御圧室接続部（５
    ６）を有している、請求項１から３までのいずれか１項
    記載の燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 制御圧室（５２）と放圧室（９）とを接
    続するための前記放圧室接続部（７０）および／または
    制御圧室（５２）と前記圧力室接続部（５４）とを接続
    するための前記制御圧室接続部（５６）に、絞り部（５
    ８；７１）が設けられている、請求項４記載の燃料噴射
    装置。
  6. 【請求項６】 ポンププランジャ（１８）の圧送行程の
    開始時に第１の制御弁（６０）が第２の切換位置へもた
    らされ、第２の制御弁（６８）が閉鎖されて、燃料が圧
    力室（４０）と制御圧室（５２）とに圧送されるように
    なっており、ポンププランジャ（１８）の圧送行程の経
    過中に第１の制御弁（６０；１６０）が第１の切換位置
    へもたらされ、少なくとも１回のパイロット噴射のため
    に第２の制御弁（６８）が開放されて、制御圧室（５
    ２）が放圧され、かつ噴射弁部材（２８）が、圧力室
    （４０）内に形成された圧力によって開放されるように
    なっている、請求項４または５記載の燃料噴射装置。
  7. 【請求項７】 前記パイロット噴射を終了させるため
    に、第２の制御弁（６８）が閉鎖されて、噴射弁部材
    （２８）が、制御圧室（５２）内に形成された圧力によ
    り閉鎖されるようになっている、請求項６記載の燃料噴
    射装置。
  8. 【請求項８】 圧力室（４０）内に形成された圧力が著
    しく低下して、噴射弁部材（２８）が閉鎖力（４４）に
    より閉鎖されると、前記パイロット噴射が終了されるよ
    うになっている、請求項６記載の燃料噴射装置。
  9. 【請求項９】 第１の制御弁（６０；１６０）が、ポン
    ププランジャ（１８）の圧送行程時に、規定された時間
    にわたり第２の切換位置に保持されて、規定された燃料
    量が圧力室（４０）と制御圧室（５２）とに圧送される
    ようになっていて、少なくとも１回のパイロット噴射時
    に噴射弁部材（２８）の閉鎖の時点にまで、規定された
    燃料量が噴射されるようになっている、請求項８記載の
    燃料噴射装置。
  10. 【請求項１０】 ポンププランジャ（１８）がカム（２
    ０）によって駆動されるようになっており、ただし該カ
    ム（２０）は第１の回転角度範囲に、ポンププランジャ
    （１８）が規定された圧送行程を実施して、圧力室（４
    ０）と制御圧室（５２）とに、パイロット噴射時に噴射
    される規定された燃料量を圧送するように決定された形
    状を有しており、さらに前記カム（２０）は前記第１の
    回転角度範囲に続いた回転角度範囲に、ポンププランジ
    ャ（１８）が圧送行程を実施しなくなるように決定され
    た形状を有している、請求項８記載の燃料噴射装置。
  11. 【請求項１１】 ポンププランジャ（１８）の圧送行程
    中に前記パイロット噴射後に第１の制御弁（６０；１６
    ０）が第２の切換位置へもたらされ、第２の制御弁（６
    ８）が閉鎖され、そして後続のメイン噴射のために第２
    の制御弁（６８）が開放されて、制御圧室（５２）が放
    圧され、かつ噴射弁部材（２８）が、圧力室（４０）内
    に形成された圧力により開放されるようになっている、
    請求項６から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装
    置。
  12. 【請求項１２】 ポンププランジャ（１８）の圧送行程
    中に前記パイロット噴射後に第１の制御弁（６０；１６
    ０）が第２の切換位置へもたらされ、第２の制御弁（６
    ８）が開放されて、制御圧室（５２）が放圧されるよう
    になっており、ポンププランジャ（１８）により圧力室
    （４０）内に形成された圧力が増大して、該圧力により
    噴射弁部材（２８）が閉鎖力（４４）に抗して開放され
    ると、後続のメイン噴射が行われるようになっている、
    請求項６から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装
    置。
  13. 【請求項１３】 メイン噴射を終了させるために、第２
    の制御弁（６８）が閉鎖されるようになっている、請求
    項１１または１２記載の燃料噴射装置。
  14. 【請求項１４】 メイン噴射後に少なくとも１回のポス
    ト噴射が行われるようになっており、先行して行われる
    メイン噴射時に第２の制御弁（６８）を閉鎖しかつ第１
    の制御弁（６０；１６０）を第１の切換位置へ切り換え
    ることにより燃料が加圧下に圧力室（４０）と制御圧室
    （５２）とに蓄えられるようになっており、メイン噴射
    のために第２の制御弁（６８）が開放されて、制御圧室
    （５２）が放圧され、かつ噴射弁部材（２８）が、圧力
    室（４０）内に形成された圧力により開放されるように
    なっている、請求項１１から１３までのいずれか１項記
    載の燃料噴射装置。
  15. 【請求項１５】 メイン噴射後に少なくとも１回のポス
    ト噴射が行われるようになっており、ポスト噴射のため
    の圧力形成のために第１の制御弁（６０；１６０）が第
    ２の切換位置へもたらされるようになっており、ポスト
    噴射のために第２の制御弁（６８）が開放されるように
    なっている、請求項１１から１３までのいずれか１項記
    載の燃料噴射装置。
  16. 【請求項１６】 メイン噴射後またはポスト噴射後に、
    噴射サイクルの終了時に、第２の制御弁（６８）が閉鎖
    されかつ第１の制御弁（６０；１６０）が第１の切換位
    置に配置された状態で、圧力室（４０）と制御圧室（５
    ２）とに、後続の噴射サイクルの際に第２の制御弁（６
    ８）が開放された状態でパイロット噴射を実施するため
    に十分となるような高さの圧力で燃料が蓄えられるよう
    になっている、請求項１１から１５までのいずれか１項
    記載の燃料噴射装置。
  17. 【請求項１７】 メイン噴射後またはポスト噴射後に、
    噴射サイクルの終了時に、圧力室（４０）内の圧力がリ
    ークに基づき著しく低下して、この圧力により噴射弁部
    材（２８）に開放方向（２９）で加えられる力が、噴射
    弁部材（２８）に作用する閉鎖力（４４）よりも小さく
    なると、第２の制御弁（６８）が開放されるようになっ
    ている、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の
    燃料噴射装置。
  18. 【請求項１８】 燃料噴射の終了時に、第１の制御弁
    （１６０）が第３の切換位置へもたらされるようになっ
    ている、請求項２、４、５、６、７、８、９、１０、１
    １、１２、１３、１４、１５、１６または１７記載の燃
    料噴射装置。
JP2002348845A 2001-11-30 2002-11-29 内燃機関に用いられる燃料噴射装置 Abandoned JP2003172229A (ja)

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