JP2004506839A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

燃料噴射装置は、蓄圧室とノズル室との間に配置された増圧ユニット（１）を有している。該増圧ユニット（１）は、ノズル室に供給したい燃料の圧力を増加させるために、移動可能なピストンユニット（４）を有している。該ピストンユニット（４）は、増圧ユニット（１）を制御するために、大きい方のピストン横断面から小さい方のピストン横断面への移行部と、該移行部によって形成された差室（２）とを有している。該差室（２）は、充填弁（１０）を備えた充填路（１３）を介して蓄圧室に接続されている。これによって、増圧ユニット（１）の制御の間の制御量の減少およびピストンユニット（４）の迅速な戻しの実施が達成される。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
明細書および特許請求の範囲を理解しやすくするために、以下に幾つかの概念を説明する：本発明による燃料噴射装置は、行程制御式に形成されていてもよいし、圧力制御式に形成されていてもよい。本発明の枠内では、行程制御式の燃料噴射装置とは、噴射開口の開閉が、移動可能な弁部材によって、ノズル室内の燃料圧と制御室内の燃料圧との液圧的な協働に基づき行われることを意味している。制御室の内部の減圧は弁部材の持上げを生ぜしめる。択一的には、弁部材の変位を作動部材（アクチュエータ）によって行うことができる。本発明による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形成される燃料圧によって、弁部材が閉鎖力（ばね）の作用に抗して運動させられ、これによって、噴射開口が、ノズル室からシリンダ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内燃機関のシリンダ内に流出させる圧力が噴射圧と呼ばれるのに対して、システム圧とは、燃料噴射装置の内部に提供されているかもしくは蓄えられている燃料の圧力を意味している。燃料調量とは、規定された燃料量を噴射のために提供することを意味している。漏れとは、噴射のために使用されるのではなく、燃料噴射装置の運転時に生ぜしめられる、燃料タンクに戻される燃料量を意味している。この漏れの圧力レベルは待機圧（Ｓｔａｎｄｄｒｕｃｋ）を有することができる。この場合、次いで、燃料は燃料タンクの圧力レベルに放圧される。
【０００３】
行程制御式の噴射は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１９５２３号明細書に基づき公知である。ここでは、達成可能な噴射圧は、蓄圧室（レール）と高圧ポンプとによって約１６００〜１８００ｂａｒに制限されている。
【０００４】
噴射圧を増加させるためには、たとえばアメリカ合衆国特許第５１４３２９１号明細書またはアメリカ合衆国特許第５５２２５４５号明細書に基づき公知であるように、増圧ユニットが可能である。この増圧されるシステムの欠点は、噴射の、不足しているフレキシビリティと、少ない燃料量の調量時の、好ましくない量誤差とにある。
【０００５】
インジェクタに配置された増圧ユニットは、ヨーロッパ特許出願公開第０６９１４７１号明細書に基づき公知である。圧力噴射のためのバイパス管路と増圧ユニットの圧力室とは直列に位置しているので、バイパス管路は、増圧ユニットの、移動可能なピストンユニットが運動させられず、かつ完全に引き戻されている場合にしか通過しない。
【０００６】
発明の利点
噴射圧の増加および噴射のフレキシビリティの向上のためには、コモンレール噴射システムにおいて増圧ユニットが有利である。製造技術的な手間ひいては製造費用を少なく保つためには、単純な２ポート２位置弁による増圧ユニットの制御が使用される。
【０００７】
増圧ユニットの制御の間の制御量の減少および増圧ユニットのピストンユニットの迅速な戻しの実施のためには、請求項１に記載した形式の燃料噴射装置が提案される。
【０００８】
充填弁によって、ピストンユニットを戻すために、付加的な充填路が開放される。充填弁の制御は、構造上の手間を少なく保つために、アクチュエータなしに増圧ユニットにおける圧力差によって行われる。
【０００９】
規定された圧力差を充填弁の弁体に達成するためには、弁体と案内孔との間に絞り部が形成されていてよい。有利に小さく保持された絞りを備えた付加的な流入管路は、ピストンユニットの戻しの開始に役立つ。充填弁が、この充填弁を切り換えるために、ばねと、燃料によって負荷可能な適宜な受圧面とを有していると、充填弁の弁体を、充填弁の、閉鎖された位置に容易に移行させることができる。
【００１０】
実施例の説明
以下に、燃料噴射装置の増圧ユニットの本発明による回路の２つの実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１１】
図１には、コモンレールシステムの一部が示してある。このコモンレールシステムは、図１から明らかである制御を伴った増圧ユニット１と、インジェクタ（噴射動作を実施するために移動可能なノズルニードル）とを有している。増圧ユニット１を制御するためには、大きい方のピストン横断面から小さい方のピストン横断面への移行部に形成された差室２内の圧力が使用される。増圧ユニット１を再充填しかつ作動させないためには、増圧ユニット１が供給管路３を介してコモンレールシステムの、図１には示していない共通の蓄圧室（レール）に接続されていることによって、差室２が供給圧（レール圧）で負荷される。この場合、ピストンユニット４の全ての受圧面には同じ圧力比（レール圧）が形成されている。ピストンユニット４は圧力補償されている。付加的なばね５によって、ピストンユニット４はその出発位置に押圧される。増圧ユニット１を作動させるためには、差室２が弁６によって放圧され、増圧ユニット１が増圧を面積比により発生させる。このような形式の制御によって、増圧ユニット１を戻しかつ圧力室７を再充填するためには、大きな一次室８が放圧される必要はないことを達成することができる。これによって、小さな液圧的な変換手段では、放圧損失を著しく減少させることができる。さらに、このような形式によって、増圧ユニット１の制御を単純な２ポート２位置弁によって達成することができる。
【００１２】
増圧ユニット１を制御するためには、逆止弁９と、充填弁１０と、絞り１１とが使用される。この絞り１１と充填弁１０とは差室２を、供給圧下にある蓄圧室からの燃料に接続している。２ポート２位置弁６は差室２を漏れ管路１２に接続する。増圧ユニット１を作動させるためには弁６が開放する。差室２は弁６を介して放圧される。差室２内の圧力は著しく減少する。弁６が開放されている間、絞り１１を介して損失量が漏れ管路１２内に流入する。絞り１１は可能な限り小さく設計されることが望ましい。噴射の間の制御量は減少させられる。絞り１１は弁体に組み込まれていてもよいし、充填路１３に設けられた弁座に組み込まれていてもよい。また、絞り１１はピストンユニット４に組み込まれていてもよいし、ピストン案内部のギャップ漏れ部によって形成されていてもよい。場合によっては、適宜な設計時には、絞られる流入通路１３′を不要にすることもできる。
【００１３】
差室２内の圧力は充填弁１０を制御するために使用される。差室２内の圧力が増圧ユニット１の作動の間に減少すると、充填弁１０が充填路１３を閉鎖する。したがって、損失量は充填路１３を介して漏れ通路に流入することはできない。
【００１４】
増圧ユニット１を作動させないためには、弁６が閉鎖され、差室２内に絞り１１を介してレール圧が形成される。その後、充填弁１０が開放しかつ充填路１３を開放する。差室２の、ピストンユニット４の戻し時に必要となる充填は、迅速にかつ著しい絞りなしに行うことができる。これによって、戻しのためには、より小さなばね力が必要となる。このことは、構造上の大きな利点をもたらす。なぜならば、現代の機関では、既存の構成スペースにおいて大きなばね力を実現することができないからである。
【００１５】
充填弁１０は、弁流入通路と差室２との間の、規定された圧力差Δｐ１において閉鎖するように形成されている。このためには、弁体１４が、弁流入通路に通じる受圧面と、差室２に通じる受圧面とを有している。さらに、弁体１４は、開放させるばね力で負荷されている。差室２内の圧力が弁流入通路内の圧力に比べて、調整された圧力差Δｐ１を下回ると、充填弁１０は閉鎖する。差室２内の圧力が増圧ユニット１の非作動後に再び上昇しかつ圧力差Δｐ１を除いた弁流入通路内の圧力を達成すると、充填弁１０と充填路１３とは再び開放される。
【００１６】
これによって、差室２の迅速な充填が得られる。充填弁１０を切り換えるために必要となる圧力差はばね力と受圧面とによって規定される。規定された圧力差を、ボールによって形成された弁体１４に達成するためには、この弁体１４と弁ケーシングとの間に絞り部が存在していなければならない。このことは、たとえば弁行程の制限または弁体１４と、この弁体１４の案内孔との間の絞り部によって行うことができる。
【００１７】
２ポート２位置弁６，１６が閉鎖されている場合には、インジェクタは蓄圧室の圧力下にある。増圧ユニット１は出発位置に位置している。いま、弁１６の開放によって、レール圧を伴った噴射を行うことができる。なぜならば、ノズルニードル１７が、このノズルニードル１７における液圧的な圧力比に基づきシール面１８から持ち上げられ得るからである。より高い圧力を伴った噴射が所望される場合には、２ポート２位置弁６が制御（開放）され、これによって、増圧が達成される。
【００１８】
増圧ユニット１の択一的な制御は図２から得られる。差室２に通じる流入通路は絞り１１と充填弁１９とによって調整される。この充填弁１９の（シール座の手前の）流入側は圧力補償されている。シール座の領域には受圧面２０が位置している。この受圧面２０は、差室２内に既存の圧力で負荷されている。差室２内の圧力が閉鎖圧よりも低い場合には、押圧力がばね２２の力よりも小さくなり、充填弁１９が充填路１３を閉鎖する。差室２内の圧力が閉鎖圧よりも高い場合には、受圧面２０に作用する押圧力がばね２２の力よりも大きくなり、充填弁１９が充填路１３を開放する。
【００１９】
規定された圧力差を充填弁１９の弁体に達成するためには、絞り部がシール座に形成されていなければならないかまたは付加的な絞り２３が充填弁１９に前置されていなければならない。ピストンユニット４は一体に形成されていてもよいし、複数の部分から形成されていてもよい。充填弁１９はピストンユニット４に組み込まれていてもよい。ピストンユニット４は一体に形成されていてもよいし、複数の部分から形成されていてもよい。充填弁１０，１９はピストンユニット４に組み込まれていてもよい。増圧ユニットが作動していない場合には、レール圧が逆止弁９を介して下流側でインジェクタにまで案内される。したがって、充填弁１０，１９の流入通路を同じく逆止弁９の下流側に接続することもできる。この場合、充填弁流入通路と、供給圧下にある蓄圧室からの燃料との逆止弁９を介した接続が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】増圧ユニットの第１の回路図である。
【図２】増圧ユニットの第２の回路図である。
【符号の説明】
１　増圧ユニット、　２　差室、　３　供給管路、　４　ピストンユニット、　５　ばね、　６　弁、　７　圧力室、　８　一次室、　９　逆止弁、　１０　充填弁、　１１　絞り、　１２　漏れ管路、　１３　充填路、　１３′　流入通路、　１４　弁体、　１６　弁、　１７　ノズルニードル、　１８　シール面、　１９　充填弁、　２０　受圧面、　２２　ばね、　２３　絞り

Claims (8)

1. 燃料噴射装置であって、蓄圧室とノズル室との間に配置された増圧ユニット（１）が設けられており、該増圧ユニット（１）が、ノズル室に供給したい燃料の圧力を増加させるために、移動可能なピストンユニット（４）を有している形式のものにおいて、増圧ユニット（１）を制御するためのピストンユニット（４）が、大きい方のピストン横断面から小さい方のピストン横断面への移行部と、該移行部によって形成された差室（２）とを有しており、該差室（２）が、充填弁（１０；１９）を備えた充填路（１３）を介して蓄圧室に接続されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
2. 充填弁（１０；１９）が、差室（２）内の圧力比によって制御可能である、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 差室（２）が、絞り（１１）を備えた流入管路（１３′）を介して付加的に蓄圧室に接続されている、請求項１または２記載の燃料噴射装置。
4. 充填弁（１９）が、絞り部をシール座に有している、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. 充填弁（１０；１９）が、該充填弁（１０；１９）を切り換えるために、ばねと、燃料によって負荷可能な適宜な受圧面とを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
6. 差室（２）内の圧力が、調整された圧力差Δｐ１を除いた弁流入通路内の圧力よりも高い場合に充填弁（１０；１９）が開放されているように、該充填弁（１０；１９）が形成されている、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. 差室（２）内の圧力が、調整された圧力差Δｐ１を除いた弁流入通路内の圧力よりも低い場合に充填弁（１０；１９）が閉鎖されているように、該充填弁（１０；１９）が形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
8. 増圧ユニット（１）を制御するために、差室（２）と漏れ管路（１２）との間に２ポート２位置弁（６）が設けられている、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。