JP2003507650A - 燃料噴射の実施のための方法及び装置 - Google Patents
燃料噴射の実施のための方法及び装置Info
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Abstract
Description
に関する。
を規定する:本明細書では、「行程制御式の噴射」は、噴射開口の開閉が移動可
能な弁部材を用いてノズル室と制御室との燃料圧の液圧的な相互作用に基づき行
われることを意味する。制御室内の圧力低下が弁部材の行程を生ぜしめる。選択
的に弁部材の変位が作動部材(アクチュエータ)によって行われてよい。本発明
に基づく「圧力制御式の燃料噴射」においては、インジェクターのノズル室内に
生じる燃料圧力によって弁部材が閉鎖力(ばね)の作用に抗して運動させられ、
その結果、噴射開口がノズル室から内燃機関のシリンダー内への燃料の噴射のた
めに開放される。燃料をノズル室からシリンダー内へ流出させる圧力が「噴射圧
力」と呼ばれ、「系圧力」が、燃料を燃料噴射装置内に供給している若しくは貯
蔵しておく圧力である。「燃料調量」は、噴射のために規定された燃料量を生ぜ
しめることを意味している。「逃がし量」は、燃料噴射装置の運転時に生ぜしめ
られ噴射に用いられずにタンクへ戻される燃料量を意味している。逃がしの圧力
レベルは所定の基準値を有していてよく、この場合、燃料が燃料タンクの圧力レ
ベルに放圧される。
523A1号公報によって公知である。この場合、達成可能な噴射圧力は蓄圧器
室(レール)及び高圧ポンプによってほぼ1600乃至1800バールに制限さ
れている。
り、圧力伝達ユニットが例えば米国特許第5143291号明細書及び米国特許
第5522545号明細書により公知である。該圧力伝達ユニットにおいては欠
点として、噴射の融通性(Flexibilitaet)が欠けており、かつ小さい燃料量の調
量の際の調量誤差が大きい。
通性及びパイロット噴射の調量精度を高めるために、圧力の異なる2つの蓄圧器
室が設けられている。両方の蓄圧器室は煩雑な構造であり、高い製造コストを必
要とし、この場合、最大の噴射圧力が燃料ポンプ及び蓄圧器室によって制限され
ている。
載の方法及び請求項10記載に記載の装置を提案するものである。本発明の実施
態様が請求項2乃至9に記載してある。主噴射に対して小さい噴射圧力でのパイ
ロット噴射及び後噴射が、再現可能に行われる。高い噴射圧力が中央の蓄圧器室
内の低い圧力で得られる。燃料の高圧形成が直接に噴射(調量)の領域で行われ
、その結果、高圧容積が小さくなって、効率が高められる。圧力伝達ユニットの
制御のためにエンジンオイルを用いる実施態様によって、本発明の方法を実施す
る際の高い確実性が保証される。噴射圧力が別の実施態様では液圧式に生ぜしめ
られるのに対して、機械的に高圧ポンプによって形成される部分の圧力は蓄圧器
室に蓄積されて、噴射には用いられない。圧力が小さいことに基づき、高圧ポン
プの負荷が減少され、それというのは高圧ポンプは蓄圧器室の充填のためにのみ
利用されて、噴射それ自体のためには利用されないからである。
説明する。
プ2によって燃料3がタンク4から搬送管路5を介して中央の蓄圧器室6(コモ
ンレール)内に圧送される。蓄圧器室6から、個別のシリンダーの数に相当する
数の圧力管路7が個別の各インジェクター8(図1には1つだけしか図示されて
いない)に通じている。燃料を供給すべき内燃機関の燃焼室内に突入している各
インジェクター(噴射装置)8内に、圧力伝達ユニット(増圧ユニット)9を配
置してある。圧力管路11が、圧力伝達制御のための弁ユニット(3/2方向制
御弁)10を用いて圧力管路7に接続されるか若しくは逃がし管路12に接続さ
れるようになっている。蓄圧器室6内にはほぼ200バール乃至1000バール
の系圧力(ライン圧力)を蓄えるようになっており、該系圧力が圧力伝達ユニッ
ト9を用いてさらに増大(verstaerken)される。
力負荷されるようになっている。差動室17′が逃がし管路15を介して放圧さ
れており、従って、圧力手段17が圧力室13の容積の減少のために移動させら
れ得る。圧力手段17が圧縮方向で運動させられると、圧力室13内で圧縮され
た燃料(第1の噴射圧力)が制御室19及びノズル室20へ送られる。逆止弁1
4が圧縮された燃料の、蓄圧器室6内への逆流を阻止するようになっている。こ
のようにして、一次室13′と圧力室13との適当な面積比に基づき、高い第2
の圧力が形成される。一次室13′が弁ユニット10を介して逃がし管路12に
接続されると、圧力手段17の戻り及び圧力室13の再充填が行われる。圧力室
13内と一次室13′内との圧力比に基づき逆止弁14が開き、その結果、圧力
室13がレール圧力(蓄圧器室6の圧力)を受けるようになっており、圧力手段
17が液圧的に作動し、室13,13′及び17′内に1つ若しくは複数のばね
が配置されていてよい。
噴射圧力、ひいては噴射特性線の形成が横断面制御に基づき達成されてよく、こ
の場合、制御室19内の圧力が弁29の横断面の制御によって調節され、従って
弁シール面22における噴射圧力の絞りが弁部材21を介して行われる。連続的
な横断面制御を実施するために、圧電アクチュエータ並びに高速のマグネットア
クチュエータが考えられる。噴射圧力特性線を連続的に形成する代わりに、多段
式の弁を用いて異なる絞り位置によって噴射中の異なる複数の噴射圧力レベルを
得ることも考えられる。
御室19及びノズル室20内にも作用する。燃料噴射は、一方の端部に円錐形の
弁シール面22を備えていて案内孔内を軸線方向に移動可能なピストン状の弁部
材21によって調量して行われ、弁シール面がインジェクターユニット8のイン
ジェクターケーシングに形成された弁座面と協働するようになっている。インジ
ェクターケーシングの弁座面に噴射開口が設けられている。ノズル室20内では
、弁部材21の、開放方向に有効な圧力面が該ノズル室に作用する圧力を受けて
おり、該圧力は圧力管路18を介してノズル室20内に供給される。弁ばね23
に対して同軸的に、さらに弁部材21に圧力片(加圧片)24を係合させてあり
、該圧力片が弁シール面22とは逆の端面25で制御室19を制限している。制
御室19が燃料圧力接続部側に第1の絞り26を備えた入口を有し、かつ放圧管
路27に向かって第2の絞り28を備えた出口を有しており、放圧管路27が2
/2方向制御弁29によって制御される。
ーケーシングの弁座面まで続いている。制御室19内の圧力を介して圧力片24
が閉鎖方向に負荷される。
れ、その結果、ノズル室20内の、開放方向で弁部材21に作用する圧力が、閉
鎖方向で弁部材21に作用する力を上回るようになる。弁シール面22が弁座面
から離されて、燃料が噴射される。この場合、制御室19の放圧過程、ひいては
弁部材21の行程制御が、絞り26及び絞り28の寸法規定によって調節される
。
るようになっており、2/2方向制御弁が制御室19を再び放圧管路27から遮
断し、その結果、制御室19内に再び圧力が形成され、該圧力が圧力片24を閉
鎖方向へ運動させる。
磁石が制御装置によって制御されるようになっており、制御装置が内燃機関の種
々の運転パラメータ(例えば機関回転数など)を監視していて、処理するように
なっている。
を用いてよく、該圧電作動部材が必要な温度補償装置及び場合によっては必要な
力伝達装置若しくは行程伝達装置を備えている。
。
なってインジェクター8の外側で蓄圧器室6の領域内に配置されている。インジ
ェクター8の構成寸法が小さくされている。弁10が蓄圧器室に配置されて、か
つ圧力伝達ユニットがインジェクターに配置されてよい。
のために搬送管路45及びポンプ42を介してエンジンオイル若しくは適合な別
の圧力液体43をタンク44から充填されるようになっている。圧力手段17の
低圧側16が圧力管路17を介して圧力負荷されるか、若しくは逃がし管路48
に接続されるようになっている。この切換は3/2方向制御弁10によって行わ
れる。
くは充填が図示してあるように、吐出圧力の低い供給ポンプを用いて行われてよ
い。噴射は図1の実施例と同様に行われる。
ト9の領域に逆止弁50の形の圧力制限弁を用いることによって形成されてよい
(図4)。逆止弁50がほぼ300バールの圧力で開く。圧力室13が燃料ポン
プによってタンクから逆止弁14を介して燃料を充填される。この場合、圧力室
13は、まず戻されていて次いで圧力室13の底部に向かって運動させられる圧
力手段17の行程の小さい段階では逆止弁50に接続されたままであり、従って
圧力室13内の圧力は300バールに制限され、該圧力の燃料が圧力室20及び
制御室19に導かれる。逆止弁14が圧縮された燃料の、燃料ポンプ2に向かう
逆流を阻止している。
の大きくなるにつれて、圧力室13から逃がし管路49への入口が閉じられ、そ
の結果、高い噴射圧力が達成される。この主噴射でいわゆる「ブート・インジェ
クション(Boot-lnjection)」が行われ、低い圧力でパイロット噴射が行われる
。
る。この場合にも高圧ポンプ52によって、燃料53がタンク54から搬送管路
55を介して、300乃至800バールの圧力で燃料の蓄積の可能な蓄圧器室5
6内に圧送されるようになっており、該蓄圧器室が個別の圧力管路57を介して
個別のインジェクター58に接続されている。蓄圧器室56から出発して各イン
ジェクター58の噴射圧力が、各インジェクター58内に配置された圧力伝達ユ
ニット59によって形成される。弁ユニット60(3/2方向制御弁)を用いて
燃料噴射が圧力制御に基づき実施される。弁部材61が、ノズル室64内に所定
の圧力の燃料を充填すると、圧力ばね62の閉鎖力に抗してインジェクターケー
シングの弁座面63から離れる方向に運動する。弁ユニット60の非給電状態で
、圧力伝達ユニット59が逃がし管路66に接続されている。圧力室67が逆止
弁68を介して充填されるようになっている。
の形成が実施されてよい。多段の弁を用いる場合には、異なる絞り箇所によって
異なる噴射圧力レベルが得られる。アクチュエータとして、同じく圧電作動装置
若しくはマグネットアクチュエータが考えられる。
及び弁ユニット60がインジェクター58の外側で蓄圧器室56の領域に配置さ
れている。
給される燃料74の圧力形成及び増大が、圧力液体72としてのエンジンオイル
で実施されている。圧力伝達ユニット73が燃料供給通路と圧力液体供給通路と
の間の連結部材として作用する。第2の系圧力が弁ユニット75の弁横断面内の
絞りを介して達成される(図1乃至図6の説明も参照)。
の燃料噴射装置81が示してある(図4の行程制御式の類似の実施例も参照)。
圧力手段83の小さい行程では圧力伝達ユニット84の圧力室82の圧力がほぼ
300バールに制限されており、それというのは圧力室82が逆止弁を介して逃
がし管路87に接続されているからである。圧力手段83の矢印85の方向への
引き続く運動に際して、圧力制限通路が閉じられて、完全な噴射圧力が形成され
る。
ある。1回の主噴射に際して付加的に1回のブート・インジェクションが行われ
得る。弁ユニット86はマグネットアクチュエーターによって直接に制御され(
弁座面の領域における絞りの場合にはマグネット弁の行程制御が行われる)、若
しくは液圧的に助成される(制御ピストン及び制御室)。このことは本発明のす
べての実施例に当てはまる。
噴射ノズルを備えている。燃料ポンプを介して燃料が若しくは選択的にエンジン
オイルが蓄圧器室内にほぼ300乃至800バールの圧力で供給される。該蓄圧
器室から出発して、局所的に各シリンダーに対して噴射圧力が圧力伝達ユニット
を介して形成される。作動媒体としてエンジンオイルを用いる場合には、圧力伝
達ユニットは連結器としても作用する。横断面制御式の3/2方向制御弁92(3
/2-Wege-Ventil mit einer Querschnittssteuerung)若しくは圧電アクチュエー
ターを介して、噴射が圧力制御によって実施される。非給電状態では圧力伝達ユ
ニットの低圧側が逃がし油に作用しており、逆止弁93を介して充填され得る。
弁92の弁座における絞りによって第2の噴射圧力が形成される。これまでの図
面に示された袋穴型ノズル若しくはシートホールノズルの代わりにバリオノズル
若しくはバリオ・レジスターノズルが用いられてよい。この場合、ノズル孔の開
口横断面が可変である。これによって噴射特性がエンジンの運転特性にさらに良
好に適合される。バリオ・レジスターノズルにおいては直列の複数のノズル孔が
段階的に開かれる。ノズルの液圧式の行程ストッパ94の制御が、インジェクタ
ー95内で行われるか若しくはすべてのインジェクターにとって集中的に同時に
行われてよい。図示の実施例に対して付加的に、ポンプ・ノズル・ユニット(PDE
[Pumpen-Duese-Einheit])のような弾性ピストンを用いることも考えられる。
を示す図。
を示す図。
5 搬送管路、 6 蓄圧器室、 7 圧力管路、 8 インジェクタ
ー、 9 圧力伝達ユニット、 10 弁ユニット、 11 圧力管路、
12 逃がし管路、 13 圧力室、 13′ 一次室、 14 逆
止弁、 15 逃がし管路、 16 低圧側、 17 圧力手段、 1
7′ 差動室、 18 圧力管路、 19 制御室、 20 ノズル室、
21 弁部材、 22 弁シール面、 23 弁ばね、 24 圧力
片、 25 端面、 26 絞り、 27 放圧管路、 28 絞り、
29 弁、 45 搬送管路、 47 圧力管路、 49 逃がし管
路、 50 逆止弁、 51 燃料噴射装置、 52 高圧ポンプ、
53 燃料、 54 タンク、 55 搬送管路、 56 蓄圧器室、
60 弁ユニット、 61 弁部材、 62 圧力ばね、 63 弁座
面、 64 ノズル室、 66 逃がし管路、 67 圧力室、 68
逆止弁、 71 燃料噴射装置、 72 圧力液体、 73 圧力伝達
ユニット、 74 燃料、 75 弁ユニット、 81 燃料噴射装置、
82 圧力室、 83 圧力手段、 84 圧力伝達ユニット、 8
6 弁ユニット、 91 燃料噴射装置、 92 3/2方向制御弁、
93 逆止弁、 94 行程ストッパ、 95 インジェクター
Claims (11)
- 【請求項1】 燃料噴射の実施のための方法であって、第1の系圧力の形成
及び貯蔵のための高圧ポンプ(2;52)及び蓄圧器室(6;56)を用いる形
式のものにおいて、系圧力を噴射のために用いるのではなく、圧力伝達ユニット
(9;59;73;84)を用いて噴射中に高い噴射圧力を形成し、かつ噴射圧
力を噴射特性線の形成のために減少させることを特徴とする、燃料噴射の実施の
ための方法。 - 【請求項2】 噴射圧力特性線の形成を、制御可能な弁横断面によって行う
請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 噴射圧力特性線の形成を、圧力制限弁(50)若しくは弾性
ピストンを介した閉鎖制御によって行う請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 圧力伝達ユニット(9;59;73;84)を蓄圧器室(6
;56)とインジェクター(8;58)のノズル室(20;64)との間の任意
の箇所に配置する請求項2又は3記載の方法。 - 【請求項5】 圧力伝達ユニット(9;59;73;84)をインジェクタ
ー(8;58;95)内に組み込む請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 圧力伝達ユニット(9;59;73;84)を蓄圧器室(6
;56)に配置し若しくはインジェクター(8;58)内に組み込む請求項4記
載の方法。 - 【請求項7】 圧力伝達ユニット(9;73)の作動のための圧力液体(4
3;72)として、燃料と異なる媒体、有利にはエンジンオイルを用いる請求項
1から6のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 燃料噴射を行程制御によって行う請求項1から7のいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項9】 燃料噴射を圧力制御によって行う請求項1から7のいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項10】 請求項1から9のいずれか1項に記載の方法を実施するた
めの装置。 - 【請求項11】 圧力伝達ユニットがインジェクターに配置されており、制
御弁が蓄圧器室に配置されている請求項10記載の装置。
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