JP2003507623A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料噴射装置（１）は蓄圧室（６；３６）と各シリンダに配属されたインジェクタ（８）とを有しており、このインジェクタは、調量弁（９）を有する圧力導管（７）を介して蓄圧室（６）に接続可能である。調量弁（９）は２ポート２位置方向切換え弁として形成されている。シリンダ毎に調量弁として２ポート２位置方向切換え弁を使用することによって、特に、小型の機関のための燃料噴射装置を安価に製造することができる。燃料噴射は圧力制御式に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射装置に関する。

【０００２】 明細書及び特許請求の範囲における記載の良好な理解のために、以下において
は幾つかの概念について述べる：本発明による燃料噴射装置は圧力制御式に形成
されている。本発明の枠内において「圧力制御式の燃料噴射装置」というのは、
次のような燃料噴射装置のことを意味する。すなわち圧力制御式の燃料噴射装置
では、インジェクタのノズル室内における燃料圧によって弁部材が閉鎖力（ばね
）の作用に抗して移動させられ、その結果、ノズル室からシリンダへの燃料噴射
のための噴射開口が開放される。燃料がノズル室からシリンダ内に流出する圧力
は「噴射圧」と呼ばれ、「系圧」というのは、燃料噴射装置内において燃料が有
している圧力を意味する。「燃料調量」というのは、噴射のための規定された燃
料を準備することを意味する。「漏れ」というのは、燃料噴射装置の運転時に発
生する燃料量（例えば案内漏れ）であって、噴射のために使用されず、燃料タン
クに戻される燃料量のことである。この漏れの圧力レベルは、定圧（Standdruck
）を有することができ、この場合燃料は次いで燃料タンクの圧力レベルへと弛緩
される。

【０００３】 コモンレール系では噴射圧は負荷と回転数に適合されることができる。ノイズ
を低減させるために、この場合しばしばパイロット噴射と呼ばれる前噴射が行わ
れる。放出を減じるためには、圧力制御式の噴射が有利であることは公知である
。しかしながら公知の圧力制御式のコモンレール系では、インジェクタ毎に、製
造コストの高価な３ポート２位置方向切換え弁が１つ使用されるか、又は２つの
２ポート２位置方向切換え弁が使用される。

【０００４】 発明の利点 特に小型の機関のために燃料噴射装置の製造コストを節減するために、本発明
では請求項１記載の燃料噴射装置が提案されている。各シリンダ毎に調量弁とし
て１つの２ポート２位置方向切換え弁を使用することによって、安価な燃料噴射
装置を得ることができる。本発明の別の有利な構成は請求項２〜６に記載されて
いる。噴射終了後に、ノズル室を放圧弁又は放圧絞りによって放圧することが必
要であり、この放圧弁又は放圧絞りは蓄圧室とインジェクタとの接続部に配置さ
れていて、これによって後噴射を回避することができる。持続的に開放している
放圧絞り及び付加的な切換え可能な放圧絞りを使用することによって、「後噴射
」のない系を容易に設計することができる。弁部材に対する付加的な液圧的な閉
鎖力によって、閉鎖動作を加速することができるのみならず、系内における圧力
変動に基づく弁部材の不都合な開放も阻止することができる。インジェクタがシ
ートホールノズル又は袋穴型ホールノズルの代わりに、バリオ・ノズルもしくは
バリオ・レジスタ・ノズルを有していると、噴射パターンをさらに良好に機関の
要求に適合させることができる。

【０００５】 図面 次に図面を参照しながら、本発明による燃料噴射装置の８つの実施例を説明す
る。

【０００６】 図１は圧力制御式の燃料噴射装置を示す図、 図２は別のインジェクタ構造を有する、図１に示された燃料噴射装置を示す図、 図３は別の燃料噴射装置を示す図、 図４は図３に示された燃料噴射装置のためのインジェクタの構造を示す図、 図５は図３に示された燃料噴射装置のためのインジェクタの別の構造を示す図、 図６は別の燃料噴射装置を示す図、 図７はさらに別の燃料噴射装置を示す図、 図８は図７に示された燃料噴射装置のためのインジェクタの別の構造を示す図で
ある。

【０００７】 実施例の記載 圧力制御式の燃料噴射装置１の、図１に示された第１実施例では、量調整され
る燃料ポンプ２が燃料３を貯えタンク４から圧送導管５を介して中央の蓄圧室６
（コモンレール）に圧送し、この蓄圧室６からは、個々のシリンダの数に相当す
る複数の圧力導管７が、燃料供給される内燃機関の燃焼室に入り込む個々のイン
ジェクタ８（噴射装置）に延びている。図１では単に、ただ１つのインジェクタ
８だけが詳しく示されている。燃料ポンプ２によって系圧が生ぜしめられ、蓄圧
室６内に３００〜約１８００バールの圧力で貯えられる。

【０００８】 蓄圧室６の領域には調量弁９が設けられており、これらの調量弁９は２ポート
２位置方向切換え弁として形成されている。調量弁９は直接操作式の力補償され
る電磁弁である。しかしながら調量弁はカップリング室（Kopplerraum）を備え
た圧電アクチュエータであってもよい。調量弁９を用いて、各シリンダのための
噴射が圧力制御されて実現される。圧力導管７は蓄圧室６をノズル室１０と接続
している。噴射は、案内孔内において軸方向シフト可能なピストン状の弁部材１
１を用いて行われ、この弁部材１１はその一端に円錐形の弁シール面１２を備え
ており、この弁シール面１１でインジェクタ８のインジェクタケーシングにおけ
る弁座面と共働する。インジェクタケーシングの弁座面には噴射開口が設けられ
ている。ノズル室１０の内部では、弁部材１１の開放方向に向いた受圧面１３が
、そこに存在する圧力にさらされており、この圧力は圧力導管７を介してノズル
室１０に供給される。すべての圧力導管７は逆止弁１４を介して、中央のつまり
すべての圧力導管７のために設けられた放圧弁１５に接続されており、この放圧
弁１５は噴射後における圧力導管７の放圧を可能にする。噴射動作中に、各圧力
導管７は漏れ導管１６から切り離されている。逆止弁１４は、噴射のために必要
な圧力導管７から燃料が一時的に不要な他の圧力導管７に達することを阻止する
。

【０００９】 予備噴射は放圧弁１５が閉鎖されて、調量弁９が開放されている場合に行われ
、この場合調量弁９は開放のために給電される。調量弁９の開放後に、燃料高圧
波（Kraftstoff-Hochdruckwelle）が圧力導管７を介してノズル室１０に達する
。弁部材１１は戻し力に抗して弁座から持ち上げられ、噴射動作を開始すること
ができる。燃料高圧波は閉鎖された漏れ導管１７にも達する。この分岐によって
、ノズル室１０に流入する燃料の圧力は、蓄圧室６における圧力に対して減じら
れる。したがって前噴射は、蓄圧室６における圧力よりも低い圧力で行われる。
圧力導管７、漏れ導管１７及びノズル室１０のジオメトリを適宜に設計すると、
減じられた燃料圧波はちょうど、前噴射だけが行われて後噴射が行われ得ないよ
うな大きさになる。反射された燃料圧波は、漏れ導管１７への分岐によって緩衝
される。

【００１０】 前噴射の後で、調量弁９が閉鎖されかつ放圧弁１５が閉鎖されると、圧力導管
７内には、弁部材１１を持ち上げるための開放圧よりも低い圧力レベルが存在す
る。そして調量弁９が新たに開放されると、主噴射が前噴射よりも高い圧力で行
われる。なぜならばこの場合圧力導管７は放圧されず、圧力波の反射によって噴
射圧が高められるからである。主噴射を終了させるためには、調量弁９が閉鎖さ
れ、放圧弁１５が開放される。これによって圧力導管７は放圧される。次のシリ
ンダへの噴射のために、放圧弁１５は再び閉鎖される。

【００１１】 圧力導管７及び漏れ導管１７は導管長さに関して等しく形成されていることが
望ましい。このようになっていると、すべてのインジェクタ８のために等しい液
圧関係を得ることができる。

【００１２】 図１に示されたインジェクタ８は、シートホールノズル（Sitzlochduese）又
は袋穴型ホールノズル（Sacklochduese）を有している。図２にはこのジオメト
リの代わりに、第２実施例のインジェクタ１８のバリオ・ノズル（Vario-Duese
）もしくはバリオ・レジスタ・ノズル（Vario-Register-Duese）が示されている
。この場合噴射パターンを、機関の必要性に対してさらに良好に適合させること
ができる。弁部材２１の制御もしくは弁部材２１の液圧式の行程ストッパの制御
は、局部的にインジェクタ内において行うことも、中央ですべてのインジェクタ
のために同時に行うことも可能である。

【００１３】 図３には本発明の第３実施例の構造が示されている。燃料ポンプ３２が系圧を
生ぜしめ、その結果蓄圧室３６内には３００〜１６００バールの圧力で燃料を蓄
えることができる。各シリンダへの蓄圧室３６からの燃料の調量供給は、圧力導
管３７と調量弁３９とを用いて行われ、図面にはそのうちの１つだけが符号を付
けて示されている。噴射は圧力制御されて弁部材３１を備えたインジェクタ３８
を通して、戻し力の圧力に抗して行われる。インジェクタとしてはシングルのノ
ズル又は２・ばねノズルホルダ（Zwei-Federduesenhalter）を使用することがで
きる。噴射後における圧力導管３７及びノズル室３０の必要な放圧は、放圧絞り
４０を用いて行われ、この放圧絞り４０は圧力導管３７を漏れ導管と接続してい
る。放圧絞り４０はインジェクタ３８内に又は調量弁３９に設けられていてもよ
く、この調量弁３９は２ポート２位置方向切換え弁によって形成されている。

【００１４】 図４に示された構成では、開放方向におけるインジェクタ４８の弁部材４１の
運動時に、放圧絞り５０とばね室４５との間の供給開口は閉鎖される。噴射動作
中にはしたがって、放圧絞り５０と漏れ導管４６との間の接続は中断されていて
、噴射動作の終了後に再び生ぜしめられる。

【００１５】 図５に示された構成では、インジェクタ５８の弁部材５１が押圧部材５２と結
合されており、この押圧部材５２の、噴射開口とは反対側の端部５３は、シール
面５４に当接することができる。弁部材５１及び押圧部材５２の運動の結果、端
部５３は流出孔５５を閉鎖し、その結果放圧絞り６０と漏れ導管５６との間の接
続は、噴射動作中は中断される。

【００１６】 インジェクタ５８のシートホールノズル又は袋穴型ホールノズルの代わりに、
インジェクタ６８のバリオ・ノズルもしくはバリオ・レジスタ・ノズルを使用す
ることも可能である（図６）。

【００１７】 図７に示された燃料噴射装置はインジェクタ７８を有しており、このインジェ
クタ７８は第１の放圧絞り７９と第２の放圧絞り８０とを有している。放圧絞り
７９介して圧力導管７７は漏れ導管７６への常時接続した接続部を有している。
放圧絞り８０とばね室７５とを介して圧力導管７７は、噴射開口の閉鎖時にのみ
漏れ導管７６と接続される。したがって図３に示された実施例に加えて、図７に
示された実施例には、常時接続されている放圧絞り７９の他に、弁部材の行程に
よって閉鎖可能な別の放圧絞り８０が設けられている。小さな放圧絞り７９は、
噴射中にわずかな漏れを生ぜしめる。噴射終了時に、ノズル室における圧力はま
ず初めに放圧絞り７９だけを介して低下し、弁部材は閉鎖動作を開始する。これ
によってなお閉鎖されている放圧絞り８０が開放され、その結果弁部材の閉鎖動
作は著しく加速される。図７に示された燃料噴射装置の噴射自体は、図３に示さ
れた燃料噴射装置と同様に行われる。付加的な放圧絞り８０は、望まれていない
後噴射のない燃料噴射装置を設計するのに役立つ。

【００１８】 機械的な戻し力に加えて、インジェクタ８８では図８に示されているように、
インジェクタ８８の噴射開口を閉鎖するために、液圧的な閉鎖力が弁部材に作用
する。開放方向における弁部材８１の運動時に燃料はばね室８９から押し退けら
れ、絞り９１のところで堰き止められる。弁部材８１は液圧的な圧力に抗して運
動しなくてはならない。別体の導管９２がノズル室１００をばね室８９と接続し
ていて、放圧絞り９０を有している。別の放圧絞り９９が、ノズル室１００を蓄
圧室に接続する圧力導管１０７と接続されている。ノズル室とばね室とにおいて
異なった受圧面を使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 圧力制御式の燃料噴射装置を示す図である。

【図２】 別のインジェクタ構造を有する、図１に示された燃料噴射装置を示す図である
。

【図３】 別の燃料噴射装置を示す図である。

【図４】 図３に示された燃料噴射装置のためのインジェクタの構造を示す図である。

【図５】 図３に示された燃料噴射装置のためのインジェクタの別の構造を示す図である
。

【図６】 別の燃料噴射装置を示す図である。

【図７】 さらに別の燃料噴射装置を示す図である。

【図８】 図７に示された燃料噴射装置のためのインジェクタの別の構造を示す図である
。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/18 ３５０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３５０Ｚ (72)発明者 ハンス−クリストフ マーゲル ドイツ連邦共和国 プフリンゲン バッハ シュトラーセ 10 (72)発明者 ヴォルフガング オッターバッハ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ヴ ィッキンガーヴェーク 45 Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 BA11 BA61 CB05 CB11 CB16 CC06U CC14 CC40 CC61 CC67 CC68U CC69 CC70 CE22 CE27 DA09

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄圧室（６；３６）と各シリンダに配属されたインジェクタ
   （８；１８；３８；５８；６８；７８；８８）とを備えた燃料噴射装置であって
   、インジェクタ（８；１８；３８；５８；６８；７８；８８）が、調量弁（９；
   ３９）を有する圧力導管（７；３７；７７；１０７）を介して蓄圧室（６；３６
   ）に接続可能である形式のものにおいて、調量弁（９；３９）が２ポート２位置
   方向切換え弁として形成されており、燃料噴射が圧力制御されてつまり圧力制御
   式に行われることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 圧力導管（７）が、逆止弁（１４）を有する漏れ導管（１７
   ）と接続されていて、該漏れ導管（１７）が、単数又は複数の、有利には単数又
   は複数の共通の放圧弁（１５）に接続されている、請求項１記載の燃料噴射装置
   。
3. 【請求項３】 各１つの圧力導管（３７）が少なくとも１つの放圧絞り（４
   ０）を介して漏れ導管と接続されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 漏れ導管（４６；５６）に通じる接続部が噴射動作中に、噴
   射開口をシールするシフト可能なインジェクタ（４８；５８）の弁部材（４１；
   ５１）の、開放方向に行われる運動によって中断される、請求項３記載の燃料噴
   射装置。
5. 【請求項５】 圧力導管（７７；１０７）が付加的に、放圧導管（７９；９
   ９）を有する別の漏れ導管と接続されている、請求項４記載の燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 インジェクタ（８）が、シートホールノズル又は袋穴型ホー
   ルノズルを噴射開口として有している、請求項１から５までのいずれか１項記載
   の燃料噴射装置。
7. 【請求項７】 インジェクタ（１８）が、バリオ・ノズルもしくはバリオ・
   レジスタ・ノズルを噴射開口として有している、請求項１から５までのいずれか
   １項記載の燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 インジェクタ（８８）のノズル室（１００）が、放圧絞り（
   ９０）を有する接続導管（９２）を介してインジェクタ（８８）のばね室（８９
   ）と接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。