JP2004521241A - 増圧器を備えた燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

燃料噴射装置は増圧器を備えている。増圧器は、低圧側の増圧器室を介して圧力負荷可能な、高圧側の増圧器室においてインジェクタに供給しようとする燃料を圧縮するための可動のピストン（２４）を備えている。ピストン（２４）の行程は、実質的に増圧器の差室における圧力によって制御可能であり、かつインジェクタに供給される燃料圧に影響を及ぼすために用いられる。増圧器の低圧側の増圧器室に向かう流入口横断面、または増圧器の差室からの流出口横断面を無段階的に構成するための手段（２４，２５）が設けられている。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の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の理解を深めるために次にいくつかの概念を説明する。本発明による燃料噴射装置は、行程制御式にも、圧力制御式にも構成することができる。本発明の範囲内で、「行程制御式の燃料噴射装置」とは、噴射開口の開閉が、摺動可能なノズルニードルによって、ノズル室の燃料圧と制御室の燃料圧との液圧的な協働に基づいて行われることである。制御室の内側の減圧によって、ノズルニードルのストロークがもたらされる。選択的にノズルニードルの変位は、調節部材（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」とは、ノズルニードルが、インジェクタのノズル室に作用する燃料圧によって、閉鎖力（ばね）の作用に抗して運動し、ノズル室からシリンダへの燃料の噴射のための噴射開口が解放されることである。燃料をノズル室から内燃機関のシリンダに流出させる圧力は「噴射圧」と称され、これに対して、「システム圧」とは、燃料噴射装置の内側で燃料が有している圧力もしくは蓄えられている燃料が有している圧力であると理解される。「燃料調量」とは、噴射のために規定の燃料量を準備することを意味している。「漏れ」とは、燃料噴射装置の運転時に生じるもので（たとえばガイド漏れ）、噴射には使用されず、燃料タンクに戻される燃料の量と理解される。この漏れの圧力レベルは待機圧力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に合わせて放圧される。
【０００３】
多くのエンジン製造業者は、燃料噴射の開始に際してフラットな（つまり上昇度のゆるやかな）圧力上昇傾斜を求めている。多くの場合エミッションを低減するためにブーツ型噴射段階も所望される。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１０９７０号明細書から公知のような増圧器を備えた燃料噴射装置では、増圧器は噴射経過を成形するために使用することができる。そのようにして、たとえば逃げピストン（Ａｕｓｗｅｉｃｈｋｏｌｂｅｎ）のような追加的な部分なく所望の噴射経過を実現することができる。圧力経過に影響を及ぼすために、増圧器のピストンの運動を用いることができる。低圧側の増圧器室に向かう流入口横断面の、ストロークに関する影響は、米国特許第５５６８３１７号明細書から公知である。この米国特許第５５６８３１７号明細書によって、流入口横断面の多段階的な制御が提案されている。
【０００４】
発明の利点
燃料噴射の間に燃料圧に影響を及ぼすためと、干渉性の圧力振動なくフラットな圧力上昇を得るために、請求項１の特徴部に記載の燃料噴射装置が提案される。ピストン行程が増加するにつれ、より大きな横断面ひいてはより大きな噴射量が解放されるので、噴射経過の無段階的な形状が得られる。
【０００５】
実施例の説明
本発明の燃料噴射装置の２つの実施例を図示し、以下に詳しく説明する。
【０００６】
図３に示した公知の行程制御式の燃料噴射装置１では、調量式の燃料ポンプ２′が燃料を貯蔵タンクから搬送管路を介して中央の蓄圧室（コモンレール）２′′に圧送する。この中央の蓄圧室から、個々のシリンダの数に相当する複数の圧力管路２が、燃料供給しようとする内燃機関の燃焼室に突入する個々のインジェクタ（燃料噴射装置）３に向かって導出されている。図１には、これらのインジェクタ３のうちの１つしか示されてない。燃料ポンプ２′によって、第１のシステム圧が形成され中央の蓄圧室２′′に蓄積される。この第１のシステム圧は、パイロット噴射のため、必要な場合ポスト噴射（排ガス後処理のためのＨＣ濃度増加または煤減少）のため、ならびにプラトー（Ｐｌａｔｅａｕ）を有する噴射経過（ブーツ型噴射；Ｂｏｏｔｉｎｊｅｋｔｉｏｎ）を形成するために使用される。比較的高い第２のシステム圧を有する燃料を噴射するために、各インジェクタ３に、逆止弁５と可動のピストン６とを備えた局所的な増圧器４がそれぞれ対応配設されている。このような燃料噴射装置はたとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１０９７０号明細書に記載されている。
【０００７】
増圧器４を制御するために、比較的大きなピストン横断面から比較的小さなピストン横断面への移行によって形成される差室７の圧力が用いられる。増圧器を再充填し、かつ休止させるのために、差室７は供給圧（レール圧）で負荷される。したがってピストン６の全ての圧力面に均等な圧力（レール圧）が作用する。ピストン６は圧力補償されている。追加的なばね８によって、ピストン６はその出発位置に押圧される。増圧器４を作動させるために、差室７は放圧され、増圧器４は面積比に応じて増圧を行う。このような制御形式によって、増圧器４を戻すためと、圧力室９を再充填するために、低圧側の増圧器室１０は放圧する必要がない、ということが得られる。したがって液圧的な伝達（増圧）が小さな場合、放圧損失は大幅に減少することができる。
【０００８】
増圧器４を制御するために、コストのかかる３ポート２位置弁に代わって、絞り１１および簡単な２ポート２位置弁を使用することができる。絞り１１は、差室７を、中央の蓄圧室２′′からの、供給圧下で存在する燃料と接続する。２ポート２位置弁１２は、差室７を漏れ管路１３に接続する。絞り１１はできるだけ小さく、しかしながらピストン６を噴射サイクルの間に出発位置に戻す程度に大きく設計するのが望ましい。絞りとしてピストン６のガイド漏れを利用することもできる。２ポート２位置弁１２の閉鎖状態では、ピストン６のガイドに漏れが生じない。なぜならば差室７が圧力負荷されているからである。絞りはピストン内に組み込むこともできる。
【０００９】
２ポート２位置弁１２および１４が閉鎖されていると、インジェクタ３は中央の蓄圧室２′′の圧力下にある。増圧器４は出発位置に位置している。弁１４によってレール圧で燃料噴射を行うことができる。比較的高い圧力での燃料噴射が所望されるならば、２ポート２位置弁１２が制御（開放）され、したがって増圧が達成される。
【００１０】
燃料噴射は、燃料調量に関して、ガイド孔内を軸方向可動なノズルニードル１５によって行われる。このノズルニードルは、一方の端部で円錐形の弁シール面を備えていて、かつこの弁シール面で、インジェクタ３のインジェクタケーシングにおける弁座面と協働する。インジェクタ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１６の内側では、ノズルニードル１５の開放方向に向いた受圧面が、そこに作用する圧力にさらされており、この圧力は圧力管路を介してノズル室１６に供給される。弁ばね１７に対して共軸的に、ノズルニードル１５には、さらに圧力部材１８が作用しており、該圧力部材１８は、弁シール面とは反対側の端面で制御室１９を制御している。制御室１９は、燃料圧力接続部からみて、第１の絞りを備えた流入口と、（２ポート２位置弁１４によって制御される第２の絞りを備えた）漏れ管路１３に通じる流出口とを備えている。
【００１１】
第１のシステム圧または第２のシステム圧下で存在する燃料は、持続的にノズル室１６と制御室１９とに充填されている。２ポート２位置弁１４が作動（開放）すると、制御室１９における圧力は低下されるので、その結果ノズル室１６における、開放方向でノズルニードル１５に作用する圧力は、閉鎖方向でノズルニードル１５に作用する圧力を超える。弁シール面は、弁座面から持ち上げられ、燃料が噴射される。この場合制御室１９の放圧過程、ひいてはノズルニードル１５の行程制御は、絞りの寸法設定に関して影響を及ぼされる。
【００１２】
噴射の終了は、２ポート２位置弁１４を新たな作動（閉鎖）することによって行われ、この２ポート２位置弁は制御室１９を再び漏れ管路１３から連結解除（遮断）するので、制御室１９には、圧力部材１８を閉鎖方向に移動させ得る圧力が再び形成される。
【００１３】
図１および図２によれば、低圧側の増圧器室１０に向かう流入口および／または差室７からの流出口（図１参照）は、連続的な横断面増加を有している。干渉性の圧力振動のないフラットな圧力上昇を達成することができる。図１によれば、ピストン２４の運動方向２３（ピストンおよび開口の長手方向）によって、ピストン２４の位置に応じて、単に制御エッジ２４′までのスリット状の開口２６の部分面２５が開放され、開口２６の部分面２７がカバーされる。増圧器室（差室または低圧側の室）の壁面における開口２６は、漏れ管路に対する差室７の接続（図１参照）、または圧力管路２に対する低圧側の増圧器室１０の接続（図１参照）を形成し、かつピストンによって閉鎖可能である。ピストン行程が増加するにつれ、より大きな流入口横断面または流出口横断面が解放される。図２によれば、増圧器室の壁面におけるスリット状の開口２８は、ピストン３０の運動方向２９で可変の横断面を有している。ピストン３０自体は、切欠３１を備えており、この切欠３１は漏れ管路に対する差室（図１参照）の一貫した接続、または低圧側の増圧器室１０と圧力管路２との間の接続を形成する。切欠３１は、ある種の制御窓を成しており、スリット２８に沿ってスライドされる。
【００１４】
選択的にスリット状の開口２８は、ピストンに形成することもでき、制御エッジ２４′もしくは切欠３１は壁面に形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
燃料噴射装置における増圧器の室に関して流入口または流出口が無段階的に横断面変化する第１実施例を示す図である。
【図２】
燃料噴射装置における増圧器の室に関して流入口または流出口が無段階的に横断面変化する第２実施例を示す図である。
【図３】
従来技術に基づく増圧器を備えた行程制御式の燃料噴射装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射装置、 ２ 圧力管路、 ２′ 燃料ポンプ、 ２′′ 中央の蓄圧室、 ３ インジェクタ、 ４ 増圧器、 ５ 逆止弁、 ６ ピストン、 ７ 差室、 ８ ばね、 ９ 圧力室、 １０ 増圧器室、 １１ 絞り、 １２ ２ポート２位置弁、 １３ 漏れ管路、 １４ ２ポート２位置弁、 １５ ノズルニードル、 １６ ノズル室、 １７ 弁ばね、 １８ 圧力部材、 １９ 制御室、 ２３ 運動方向、 ２４ ピストン、 ２４′ 制御エッジ、 ２５ 部分面、 ２６ 開口、 ２７ 部分面、２８ 開口、 ２９ 運動方向、 ３０ ピストン、 ３１ 切欠

Claims (4)

1. 増圧器（４）を備えた燃料噴射装置であって、該増圧器が、低圧側の増圧器室（１０）を介して圧力負荷可能な、高圧側の増圧器室（９）においてインジェクタ（３）に供給しようとする燃料を圧縮するための可動のピストン（６；２４；３０）を備えており、該ピストン（６；２４；３０）の行程が、実質的に増圧器（４）の差室（７）における圧力によって制御可能であり、かつインジェクタ（３）に供給される燃料圧に影響を及ぼすために用いられる形式のものにおいて、
   増圧器（４）の低圧側の増圧器室（１０）に向かう流入横断面、または増圧器（４）の差室（７）からの流出横断面を無段階的に拡張するための手段（２４，２５；２８，３１）が設けられていることを特徴とする、増圧器を備えた燃料噴射装置。
2. 前記手段が、増圧器（４）の室（７，１０）と管路との間におけるスリット状の開口（２６；２８）と、これらの開口（２６；２８）を閉鎖するかまたは解放するピストン（２４；３０）とによって形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. ピストン（２４）が、制御エッジ（２４′）を備えており、該制御エッジ（２４′）まで開口（２６）が解放されている、請求項２記載の燃料噴射装置。
4. ピストン（３０）が、切欠（３１）を備えており、該切欠（３１）が、開口（２８）に沿って配置可能であり、かつ開口（２８）の解放領域を規定している、請求項２記載の燃料噴射装置。