JP3574681B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射装置であって、シリンダ孔内でシリンダブッシュに案内されかつカム駆動によって軸方向に運動可能であるポンプピストンを備えており、該ポンプピストンはシリンダ孔内でポンプ作業室を制限し、該ポンプ作業室は、燃料を供給されるべき内燃機関の燃焼室内に突入している噴射弁に高圧導管を介して接続されており、かつ制御された燃料導管を介して燃料を充填及び放出することができ、更にポンプ作業室に対する、高圧吐出を制御する燃料導管の閉鎖が、燃料導管内に配置されかつ戻しばねの力に抗して液圧式に作動する弁によって行われており、該弁は軸方向で閉鎖方向に向いている圧力面を有し、該圧力面、搬送ポンプによって貯蔵容器から供給される圧力媒体導管を介し圧力媒体によって負荷されており、かつその圧力媒体負荷は、圧力媒体導管から分岐した放圧導管を電磁弁を用いて制御することによって行われている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の米国特許第４３８７６８６号明細書によって公知の燃料噴射装置にあっては、シリンダブッシュのシリンダ孔内を軸方向に案内されているポンプピストンが、カム駆動により戻しばねの力に抗して軸方向に往復運動を行っている。ポンプピストンはその端面によってシリンダ孔内のポンプ作業室を制御し、該ポンプ作業室は、供給されるべき内燃機関の燃焼室に突入している噴射弁に接続されていて、燃料導管を介して燃料を、燃料貯蔵タンクから充填し又は放圧することができる。燃料導管内には液圧式に作動可能な滑り弁が配置されており、該滑り弁を介してポンプ作業室内の高圧吐出を制御する目的で、燃料導管へのポンプ作業室の接続部を制御することができる。
【０００３】
滑り弁はケーシング内を軸方向にスライド可能なシリンダ状の弁部材を有し、その一方の端面は戻しばねによって負荷されており、、かつその他方の端面は、圧力媒体導管に接続されている作業室を制限している。開放された滑り弁を貫く燃料の流れは弁部材の切欠きによって行われ、該弁部材は、ばね側で常時燃料導管に接続されている端面から出発して、弁部材のリング溝を介してポンプ作業室への接続通路の領域に開口している。開放された状態で戻しばねは、弁部材をストッパに当接して保持し、その際この位置で弁部材のリング溝はポンプ作業室への接続通路によって覆われており、そのために燃料はポンプ作業室に流入及び流出することができる。滑り弁がポンプ作業室と燃料導管との間の接続部を閉ぢた場合には、端面側の作業室が圧力媒体導管を介し圧力媒体によって充填され、かつ弁部材は戻しばねの力に抗して閉鎖位置にスライドせしめられ、その位置で円筒形弁部材の套面がポンプ作業室への接続通路を閉鎖している。
【０００４】
作業室を充たしている圧力媒体導管の制御は、公知の燃料噴射装置の場合にあっては、ポンプピストンの制御エッジと、互いに平行に配置された２つの電磁弁とによって行われており、該電磁弁は、圧力媒体導管を高圧回路に、又は低圧で作動する燃料導管の燃料回路に接続しており、その際低圧回路内の圧力と高圧回路内の圧力とは夫々１つの圧力弁を介して制御されている。
【０００５】
公知の燃料噴射装置にあっては、高圧回路に接続された圧力媒体導管における圧力の増圧が制御の開始に対し遅延して行われるため、圧力媒体導管の制御時点が滑り弁の制御時点に一致しないようになり、このことから回転数が高くて制御時間が短い場合には制御の不正確さが発生するという欠点を有している。更に公知の装置にあっては、極めて短い切換時間が平行な２つの電磁弁の交差によってだけ達成可能であるため、組立及び制御のコストが極めて高価である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は燃料噴射装置に関する上述の欠点を除去することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では電磁弁が放圧導管内に配置されており、かつ圧力媒体導管からの放圧導管の分岐部と搬送ポンプとの間に、弁の方向に開放する逆止弁が配置されていることによって、上記課題を解決することができた。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１に記載の特徴を備えた本発明の燃料噴射装置は、滑り弁に対し常時貫流している圧力媒体導管内に逆止弁を配置することによって、搬送ポンプと圧力媒体導管と放圧導管とを接続している電磁弁との間で、電磁弁による閉鎖の後に、電磁弁と逆止弁との間に反動管乃至揺動管（ハンマパイプｈａｍｍｅｒ ｐｉｐｅ）が形成されうるという利点を有している。その際逆止弁は逆行する圧力波によって電磁弁の閉鎖後に同じ様に閉ぢられるので、閉ぢられた容積内で圧力媒体の流れエネルギが急激な圧力上昇に変換せしめられる。この圧力上昇によって滑り弁は、戻しばねの力に抗してそのポンプ作業室と燃料導管との間の接続部を閉ぢるようになる。このような形式で搬送ポンプの吐出量が少ない場合でも、そのように形成される圧力上昇によって搬送ポンプの静的な吐出圧力に対し極めて急激なかつ滑り弁の閉鎖のために十分な圧力上昇が、電磁弁を利用するだけで圧力導管内で達成される。このためコスト的に有利な製作が可能になるばかりでなく、制御技術的なコストも廉値になる。更に本発明の燃料噴射装置にあっては、必要な高い制御動力を保証するために、１０バールを超えるような圧力レベルの付加的な液圧装置が全く必要でない。これによって同じ様に、装置の構成に対する諸要求を減らすことができる。
【０００９】
その際揺動導管は有利な形式で次の様に設計される。つまり滑り弁内で導管に接続された作業室の容積が拡大する際、導管内に残っている静止圧力は、閉鎖時の滑り弁部材のストローク運動によってポンプ作業室と燃料導管との間の接続部内で滑り弁を閉ぢた状態に確実に保持するのに充分な大きさであり、更に閉鎖位置の弁部材は、燃料噴射ポンプの吐出圧力に晒されることのない、閉鎖部材の調節方向に向いたシール面を有している。滑り弁は有利な形式で円錐形のシール面を備えたシート弁として形成されていて、仕上げ精度に対する要求が厳しくないようになっている。更に円錐形の弁座のために、弁部材の高い閉鎖圧力が滑り弁の制御に対してだけ必要であるようになる。その理由は、スライド弁が閉ぢている場合吐出ストローク中ポンプ作業室内に増圧される高圧が、滑り弁部材の調節方向にもはや作用しないで、圧力媒体導管内の静止圧力がばね力と加圧ポンプの吐出圧力だけによって克服されなければならないからである。これに対しシート弁は極めて急激な高圧吐出の終了を実現することができる。その理由は、電磁弁による圧力媒体導管の放圧の際滑り弁の戻り運動が、僅かの開放の際既に、弁シール面に作用する燃料の高圧によって支持されるからである。更に滑り弁の開放の際には、圧力によって開放方向に負荷される面が弁部材の閉鎖方向に向いている面よりも大きい。
【００１０】
別の利点は、円筒状の滑り弁部材をケーシングの案内孔内に外方から挿入することによって、また案内孔内に突入した閉鎖ねじの端面が滑り弁の戻しばねのための当接面として利用されうるような形式での、閉鎖ねじを用いた案内孔の閉鎖によって、夫々達成されている。従って閉鎖ねじの螺入深さを介して簡単な形式で、ばねの予張力ひいては滑り弁の開放方向における戻し力を調節することができる。
【００１１】
制御回路として役立っている圧力媒体回路を噴射弁のための燃料回路から分離することによって、更に有利な形式で燃料として重油を使用することも可能であり、その際装置の運転中１８０℃までに加熱された重油と電磁弁との接触は阻止されている。
【００１２】
本発明の対象の別の利点及び別の有利な構成は、次の説明、図面及び請求項に述べられている。
【００１３】
【実施例】
本発明の燃料噴射装置の２つの実施例を図面に図示し、次にこれを詳細に説明する。
【００１４】
図１に概略図示の燃料噴射装置にあってはシリンダ孔１がポンプケーシング３内に装着されており、該孔１内にポンプピストン５が案内され、該ピストン５は、詳細には図示なしのカム駆動部によって軸方向に往復状に駆動されている。ポンプピストン５はその端面７によってシリンダ孔１内のポンプ作業室９を制限し、該作業室９は接続通路１１を介して制御室１３に常時接続されており、該制御室１３から定圧弁１５を含む高圧導管１７が、燃料を供給されるべき内燃機関の燃焼室内に突入している噴射弁１９に通じている。その際定圧弁１５は、反対方向に開放された２つの逆止弁によって形成されていて、該逆止弁を介して高圧導管１７内の所定の静止圧力を調節することができるようになっている。
【００１５】
更に制御室１３から滑り弁２１を介して閉鎖可能な燃料導管２３が分岐し、該燃料導管２３は供給導管２５に開口し、該供給導管２５は一方で、搬送ポンプ２７を含む吐出導管２９を介して燃料貯蔵タンク３１からの燃料によって充たされている。
【００１６】
ポンプ作業室９に接続された制御室１３と燃料導管２３との間の接続部を閉鎖している滑り弁２１が、ピストン状の滑り弁部材３３から形成されており、該部材３３は、制御室１３を横切っているポンプケーシングの案内孔３５内で軸方向にスライド可能に案内されていて、その套面に円錐形の横断面縮小部を有しており、該縮小部によって弁シール面３７が形成されている。その際この弁シール面３７は、制御室から出発している円錐形の弁座面３９と協働し、該弁座面３９は、案内孔３５の横断面縮小部を貫通してより小さな直径を備えた領域に向って形成されており、その際燃料導管２３は、案内孔３５の直径の減少した部分に開口していて、滑り弁部材３３の弁シール面３７に隣接するリング溝６７によって覆われており、該リング溝６７によって、より小さな直径を備えた案内孔部分において、案内孔３５と滑り弁部材３３との間にリング室４１が形成されている。このリング室４１は、弁座とは反対の側で滑り弁部材３３の新たな横断面拡大部によって制限されていて、スライド弁部材３３が弁座３９から持ち上げられた場合、燃料導管２３による制御室１３への燃料の貫流を可能にしている。
【００１７】
滑り弁部材３３は、ポンプケーシング３の案内孔３５の出口側のその端面において戻しばね４３によって負荷されており、該戻しばね４３は他方では、案内孔３５を外方に向って閉ぢている閉鎖ねじ４５の、案内孔３５内に突入した端面に支えられており、かつ出発状態つまり滑り弁２１の開放状態において滑り弁部材３３を弁座から持ち揚げて保持している。戻しばね４３とは反対側の、ばね側端部に対して直径の拡径された弁部材３３の部分が、案内孔３５内の作業室４７を制限しており、該作業室４７は他方では、段部４８を有する案内孔３５の端部によって制限されていて、圧力媒体導管４９に接続されている。この圧力媒体導管４９は、第１実施例においては同じ様に供給導管２５に接続されていて、作業室４７の方向に開放された逆止弁５１を有している。更に放圧導管５３が逆止弁５１と作業室４７との間で圧力媒体導管４９から分岐しており、該放圧導管５３は、燃料貯蔵タンク３１に開口し、かつ圧力媒体管４９と共に制御回路を形成している。
【００１８】
その際放圧導管５３は、圧力媒体導管４９に対し放圧導管５３内に配置された電磁弁５５を介して閉鎖可能であり、該電磁弁５５は、内燃機関の運転パラメータによって処理された電気的な制御装置によって制御されている。その際逆止弁５１に関連して放圧導管５３を閉鎖することにより、圧力媒体の圧力媒体導管４９からの放圧流出が衝撃的に阻止され、その結果閉鎖された圧力媒体導管４９が反動管乃至揺動管のように作用して、その内方に閉ぢ込められた媒体の流れエネルギが圧力上昇に変換せしめられ、その到達する圧力は、搬送ポンプ２７の吐出能力によって利用可能な圧力よりも更に大きい。
【００１９】
更に燃料導管２３内で一定の圧力を保持するため、圧力弁５９を含む戻り導管６１が燃料貯蔵タンク３１に分岐しており、その際圧力弁５９は、燃料導管２３内の一定の供給圧力の外に燃料装置内の所定の静圧も維持している。
【００２０】
ポンプピストン５及び弁部材３３における漏洩燃料は、リング溝を介しリング溝によって捕えられて、漏洩油導管６３を介し燃料貯蔵タンク３１に戻される。
【００２１】
本発明の燃料噴射装置は次のような形式で作業する。
【００２２】
電磁弁５５が開放されると作業室４７内の圧力が低下して、滑り弁部材３３が作動位置に持ってこられる。ポンプピストン５の吸込みストローク中のポンプ作業室９への充填は、そのように開放された滑り弁２１によって行われ、その際滑り弁部材３３は戻しばね４３によって段部４８に当接して保持されており、その結果燃料は、搬送ポンプ２７によて燃料貯蔵タンク３１から吐出導管２９、供給導管２５、燃料導管２３、制御室１３及び接続通路１１を介しポンプ作業室９へと搬送せしめられる。
【００２３】
続くポンプピストン５の吐出ストロークの際には、夫々噴射パラメータに応じて先づ燃料の１部分が、再びポンプ作業室９から燃料導管２３、供給導管２５及び戻り導管６１を介して燃料貯蔵タンク３１へと逆に押し除けられる。
【００２４】
同時に燃料導管２３に対し併行的に圧力媒体導管４９内に吐出された燃料は、開放された電磁弁５５を貫流し、放圧導管５３を介して燃料貯蔵タンク３１内へ逆送され、その結果滑り弁２１の作業室４７は、戻しばね４３の力を充分に克服しえないような僅かな圧力だけで負荷されるようになる。ポンプ作業室９内の高圧吐出は、制御装置５７によて制御される電磁弁５５の通電によって開始されるので、２ポート２位置切換弁として形成された電磁弁５５が放圧導管５３を閉鎖するようになる。
【００２５】
圧力媒体導管４９内に位置して流れている媒体は、電磁弁５５において反射せしめられ、それによって逆流する圧力波が発生し、該圧力波は圧力媒体導管４９内の逆止弁５１も閉鎖せしめる。その際圧力媒体導管４９の閉ぢられた容積内の流れエネルギが圧力上昇に変換せしめられ、該圧力上昇は滑り弁２１の作業室４７内に引き継がれ、その位置で滑り弁部材３３は、圧力衝撃により戻しばね４３の力に抗してその弁シール面３７が弁座３９に当接するようになり、その結果ポンプ作業室９と燃料導管２３との間の接続が閉鎖される。その際圧力媒体導管４９内に閉ぢ込められた容積によって形成される反動管乃至揺動管の大きさは、作業室４７の容積が増大するのにかかわらず、揺動管内に残留する静圧が、滑り弁部材３３を戻しばね４３の力に抗して弁座３９に当接して保持するのに十分であるような大きさに寸法化されている。その際弁座３９は、弁部材３３の作業室側のより大きな直径によって弁部材３３のばね室側部分のより小さな直径に対して支持されるので、閉鎖位置における作業面はより大きくなる。
【００２６】
燃料導管２３の閉鎖制御の結果ポンプピストン５の更なる吐出運動中ポンプ作業室９内に高圧が増大され、該高圧は、定圧弁１５の開放後高圧導管１７を介して噴射弁１９に伝達され、その位置において公知の形式で、燃料を供給されるべき内燃機関の燃焼室内の燃料噴射装置へ案内される。
【００２７】
高圧吐出及び燃料噴射の終了は電磁弁５５の制御によって開始され、その結果揺動管内の圧力が放圧導管５３に急激に放圧せしめられる。その際作業室４７も放圧せしめられ、かつ戻しばね４３が滑り弁２１を新たに開放し、そのためにポンプ作業室９内の圧力も燃料導管２３内に放圧せしめられ、その際高圧導管１７内の圧力降下によって噴射弁１９が閉鎖せしめられる。その際弁部材３３の開ストロークは、開放方向で弁部材３３上に作用する燃料高圧によって支えられている。
【００２８】
図２に図示の第２実施例は、圧力媒体導管４９と放圧導管５３とによって形成された制御回路が、燃料導管２３によって形成された燃料回路から分離されているという点で、第１実施例と異なっている。
【００２９】
その際燃料回路は、図１に類似して、搬送ポンプ２７によって燃料貯蔵タンク３１から供給される燃料導管２３から成っており、その圧力は、この場合も圧力弁５９を介し燃料導管２３から分岐した戻し導管６１において調節可能である。
【００３０】
圧力媒体導管４９は図２では、別個の圧力媒体貯蔵タンク７１から圧力媒体搬送ポンプ７３及び供給通路７５を介して供給されており、その際逆止弁５１及び電磁弁５５を備えた放圧導管５３が図２同様に配置されており、更に放圧導管５３は圧力媒体貯蔵タンク７１に開口している。
【００３１】
第２実施例にあっては供給通路７５内の供給圧力が、制御可能な戻し回路内の絞り７７によって圧力媒体貯蔵タンク７１において制御されている。
【００３２】
図２に図示の第２実施例の作業形式は、ポンプ作業室９を充している燃料回路と、滑り弁部材３３を負荷している制御回路とが別個の貯蔵タンク３１，７１から夫々供給されているという点で、第１実施例の作用形式と異なっている。
【００３３】
回路をこのように分離することによって燃料として重油を使用することが可能となる。その理由は、燃料噴射装置の運転中１８０℃までに加熱された重油が制御回路を制御している電磁弁５５とは接触しないからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射装置の第１実施例の図であって、燃料噴射装置の燃料回路と制御回路とが共通の燃料貯蔵タンクから共に供給されている。
【図２】本発明の燃料噴射装置の第２実施例の図であって、燃料噴射装置の燃料回路と制御回路とが分離されている。
【符号の説明】
１ シリンダ孔
３ ポンプケーシング
５ ポンプピストン
７ 端面
９ ポンプ作業室
１１ 接続通路
１３ 制御室
１５ 室圧弁
１７ 高圧導管
１９ 噴射弁
２１ 滑り弁
２３ 燃料導管
２５ 供給導管
２７ 搬送ポンプ
２９ 吐出導管
３１ 燃料貯蔵タンク
３３ スライダ弁部材
３５ 案内孔
３７ 弁シール面
３９ 弁座面
４１ リング室
４３ 戻しばね
４５ 閉鎖ばね
４７ 作業室
４８ 段部
４９ 圧力媒体導管
５１ 逆止弁
５３ 放圧導管
５５ 電磁弁
５７ 制御装置
５９ 圧力弁
６１ 戻し導管
６３ 漏洩油導管
６７ リング溝
７１ 圧力媒体貯蔵タンク
７３ 圧力媒体搬送ポンプ
７５ 供給通路
７７ 絞り

Claims (9)

1. 内燃機関の燃料噴射装置であって、シリンダブッシュのシリンダ孔（１）内で案内されかつカム駆動装置により軸方向に運動可能であるポンプピストン（５）を備え、該ポンプピストン（５）が前記シリンダ孔（１）内でポンプ作業室（９）を制限しており、燃料が供給される内燃機関の燃焼室内に突入している噴射弁（１９）に、高圧導管（１７）を介して前記ポンプ作業室（９）が接続されており、制御された燃料導管（２３）を介し、燃料が前記ポンプ作業室（９）に充填可能でかつ該ポンプ作業室（９）から放出可能であり、高圧吐出の制御を目的とした前記ポンプ作業室（９）に対する前記燃料導管（２３）の閉鎖が、前記燃料導管（２３）内に配置されかつ戻しばね（４３）の力に抗して液圧式に作動される弁（２１）を用いて行なわれるようになっており、該弁（２１）が軸方向で閉鎖方向とは反対の方向に向いた圧力面を有し、該圧力面が、貯蔵容器（３１）から搬送ポンプ（２７）により圧力媒体が供給される圧力媒体導管（４９）を介して圧力媒体で負荷可能であり、前記圧力面の圧力媒体負荷が、前記圧力媒体導管（４９）から分岐した放圧導管（５３）の、電磁弁（５５）を用いた制御によって行なわれている形式のものにおいて、前記電磁弁（５５）が前記放圧導管（５３）内に配置されており、前記圧力媒体導管（４９）からの前記放圧導管（５３）の分岐部と前記搬送ポンプ（２７）との間に、前記液圧式に作動される弁（２１）に向かって開く逆止弁（５１）が配置されていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 高圧吐出を目的として前記燃料導管（２３）を閉鎖する前記弁（２１）が滑り弁として構成され、外周面に円錐形の横断面縮小部を備えた弁部材（３３）を有しており、該弁部材（３３）を案内している案内孔（３５）の直径縮小部によって形成された円錐形の弁座（３９）と協働する円錐形の弁シール面（３７）を前記弁部材（３３）の前記横断面縮小部が形成しており、前記案内孔（３５）の直径が前記弁座（３９）の上流側にて拡大されて、前記ポンプ作業室（９）と前記噴射弁（１９）との間の高圧導管（１７）の構成部分を成す制御室（１３）が形成されており、前記弁座（３９）の下流側では前記案内孔（３５）が直径の縮小された案内孔区分に移行しており、該案内孔区分が、前記弁部材（３３）に設けられたリング溝（６７）と協働して、前記燃料導管（２３）に接続されたリング室（４１）を形成しており、該リング室（４１）において、前記弁部材（３３）が、前記弁座（３９）の上流側の弁部材直径に較べて直径の減少した弁部材部分で前記案内孔区分を滑動することを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 前記弁部材（３３）の、前記圧力媒体導管（４９）とは反対側の端面に前記戻しばね（４３）が一方の側で当接しており、該戻しばね（４３）が他方の側で、前記案内孔（３５）を閉鎖する、外部から調節可能な閉鎖ねじ（４５）に支えられていることを特徴とする、請求項２記載の燃料噴射装置。
4. 前記弁部材（３３）がばね側で前記リング室（４１）を制限する部分にて、当該弁部材（３３）の、前記圧力媒体導管（４９）に向いた部分よりも小さな横断面を有している、請求項３記載の燃料噴射装置。
5. 前記圧力媒体導管（４９）と前記燃料導管（２３）とが共通の供給導管（２５）に開口し、該供給導管（２５）が前記搬送ポンプ（２７）によって燃料貯蔵容器（３１）から燃料で充填され、該燃料の圧力が前記供給導管（２５）から前記燃料貯蔵容器（３１）への戻り導管（６１）における圧力弁（５９）を介して制御可能である、請求項１記載の燃料噴射装置。
6. 滑り弁として構成された前記液圧式に作動する弁を制御している圧力媒体回路と、前記ポンプ作業室（９）を充填する燃料回路とが互いに分離されかつそれぞれ１つの搬送ポンプ（７３，２７）と１つの圧力制御装置（７７，５９）とを有している、請求項１記載の燃料噴射装置。
7. 噴射しようとする燃料として重油が使用されかつ圧力媒体としてディーゼル油が用いられている、請求項６記載の燃料噴射装置。
8. 前記電磁弁（５５）が、燃料を供給しようとする内燃機関の運転パラメータを処理する電気的な制御装置（５７）によって制御されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
9. 前記ポンプ作業室（９）と前記噴射弁（１９）との間の前記高圧導管（１７）内に定圧弁（１５）が配置されている、請求項１記載の燃料噴射装置。

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