JP3854899B2 - Device for fuel supply of internal combustion engines - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダに対して設けられたインジェクションバルブ、特に、シリンダ毎に複数のインジェクションバルブが設けられ、それぞれのインジェクションバルブは、圧力源によって燃料を供給することができる圧力導管に接続可能とされた噴射穴形成部へと続く流路を少なくとも一つ有し、この流路は、少なくとも一つの閉鎖体を貫通し、該閉鎖体は、スプリングの作用下で着座部に押し付けられることができるものとされているとともに、この対応する着座部から、或る設定された燃料圧力時の燃料によって持ち上げられることができるものとされている内燃機関、特に2サイクル大型ディーゼルエンジンの燃料供給のための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の装置は、本出願人による欧州特許第0744007号公報から公知となっている。従来の構成の場合、インジェクションバルブの動作を個々に停止させることはできない。このため、部分負荷時でも、全てのインジェクションバルブが作動させられている。したがって、負荷が比較的小さくなる際には、より低い噴射圧力になるとともに、それに伴う燃料の噴霧不良ならびに燃焼不良が引き起こされる。こうして、運転が不安定となるばかりでなく、損耗を加速する結果にもなりかねない好ましからざる燃焼残留物の堆積が生じる結果になる。それ故、従来の構成は、十分に信頼できるものではないことが明らかとなった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
こういったことから、本発明の課題は、先に述べたような装置を容易かつコストがかからないようにして改善し、存在する複数のインジェクションバルブのうちの少なくとも一部を選択的に停止させることができるようにすることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明により、流路によって貫通され、存在する複数のインジェクションバルブのうちの少なくとも一部の少なくとも一つの閉鎖体が、配設された制御ピストンによって、それぞれに対応する着座部に付勢可能とされ、インジェクションバルブを常置の閉鎖位置に保持するために前記制御ピストンから閉鎖体上に及ぼされる力は、部分負荷運転時に燃料圧力によって閉鎖体上に及ぼされる力より大きく、かつ、最高制限燃料圧力によって閉鎖体上に及ぼされる力より小さいことによって解決される。
【0005】
このとき、好適にも、制御ピストンに圧力を付与することで、装置内の閉鎖体を、対応する着座部に保持することが可能になるとともに、これに伴って、インジェクションが起こらないように流路内での流れを遮断することができる。したがって、上手い具合に、部分負荷時に複数のインジェクションバルブのうちの一部を停止させることができ、これにより、残りのインジェクションバルブにおいて、比較的高い噴射圧力と、それに伴う良好な燃料の噴霧化が達成され、これが、良好な燃焼と望ましからぬ堆積の抑制をもたらしてくれる。本発明による解決手段を用いて、先に詳述した公知の構成の欠点を完全に回避することができる。制御ピストンから、それに対応する閉鎖体上に及ぼされる力が、最大制限燃料圧力によって閉鎖体上に及ぼされる力より小さくされていることによって、同時に、燃料系内での許容範囲を超えた圧力上昇の結果、何某かの構成部材が機械的に破損するといったことが確実に回避され、これが、運転の安全性に好ましい効果を与える。圧力手段(圧力媒体)による作用が制御ピストンに付与されない限り、本発明に係るインジェクションバルブは、従来のインジェクションバルブのように動作する。これにより、制御ピストンに対して設けられた作用付与装置ないし供給装置(Beaufschlagungseinrichtung)が停止した場合でさえ、爆発の危険が一切生じない。こうして、本発明による解決手段により、高い信頼性と安全性が保証される。さらなる長所は、閉鎖体の開圧力を変更するのにも、本発明に係る装置を用いることができる点にある。したがって、本発明に係る解決手段の構成は、多くの優れた多面性も有している。
【0006】
上位の解決手段の好ましい実施形態ならびに好適な発展態様は、下位請求項に与えられている。かくして、上記制御ピストンは、好ましくは液圧による圧力手段(圧力媒体)を用いて作用を付与されることができるものとされていればよく、この作用の付与が、好適に、負荷に応じて制御装置によって制御できるバルブを用いて開始可能、及び停止可能とされている。この解決手段により、簡易な構成態様、及び高い機能信頼性がもたらされる。同時に、好適にも、アイドル時間が非常に短くなる。ディーゼルエンジンの場合には、液圧による圧力手段として、ディーゼル油を好適に利用することができる。これにより、圧力液体が漏れた際に燃料と混ざってしまっても全く害が及ばなくなる。
【0007】
さらなる好ましい解決手段は、次のようなものとすることができる。すなわち、複数の制御ピストンからなる少なくとも一つのグループには、一つの共通の供給ループが配設され、この供給ループに圧力源に接続され、とりわけ、調節可能な安全弁が設けられている。この供給ループから、複数のスタブ導管が分岐して対応する上記制御ピストンへと導かれている。これらのスタブ導管内には、上記制御装置を用いて制御可能なバルブが一つずつ設けられている。この解決手段により、圧力源ならびに圧力を制限するための安全弁と協働する、全ての制御ピストンに対して設けられた圧力手段準備装置、ないし圧力媒体準備装置(Druckmittel-Bereitstellungseinrichtung)が、とりわけ簡易で低コストで形成されることになるため、特に場所の節約になる構成さえ得られることになる。
【0008】
好ましくも、上記閉鎖体に配設されたスプリングは、制御ピストン側で支持されることができるようになっている。このとき、制御ピストンに圧力を付与することで、スプリングの付勢力が変更される。したがって、本発明による解決手段を用いれば、閉鎖体を完全にその閉鎖位置に保つことが容易に可能になるだけではない。それどころか、スプリングの初圧、ひいては閉鎖体の開圧力さえも変更することができる。こういった構成は、出口側の、噴射穴形成部に隣接した閉鎖体に関して、主として重要となるものである。
【0009】
インジェクションバルブの入口部分に配置された第一の閉鎖体に対して配設された制御ピストンには、固定された支持部材の肩部から突出していて、流路が貫通した案内ピンが貫入されてもよく、この案内ピンは、軸方向にずれの自由度が与えられるようにして上記閉鎖体内に係合している。この解決手段により、閉鎖体および対応する制御ピストンが確実に軸方向にガイドされるようになる。同時に、これにより、従来構成の閉鎖体の代わりに用いることができる、非常によくまとまった閉鎖体−制御ピストンの構成が得られ、このことが、容易に従来構成の装備を増強して性能の向上を図ることを可能にしている。
【0010】
さらなる好ましい解決手段は、次の構成を有するものとすることができる。すなわち、このとき上記案内ピンには、制御ピストンから負荷が除かれたときに開口する半径方向の循環穴が設けられ、この循環穴が還流導管と連通する。この循環穴によって、燃料系のエア抜きをすることができる上に、停止してはいるが待機状態に維持されている内燃機関における燃料を循環させることができ、このことが、特に重油といった暖められた燃料を用いる際に、熱衝撃、及び/又は導管詰りを解消するのにとりわけ有利となる。
【0011】
好ましくは、上記制御装置は、シリンダ毎に設けられたインジェクションバルブの制御ピストンに、予め決められたサイクルで交互に圧力を付与することができるように構成されていてもよい。これにより、部分負荷運転時に、シリンダにそれぞれ配設されたインジェクションバルブが交互に始動ないし停止させられることができるようになる。個々のインジェクションバルブがかなり冷やされることで生じる再運転開始時の衝撃の影響に対して、このように運転と停止とを交互に繰り返すことによって対策が講じられる。噴射穴のコーキングに対しても同じ事が言える。こうして、上述の解決手段により、動作信頼性が高められることになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
上位請求項のさらなる好ましい実施形態、及び好適な発展態様は、残りの下位請求項に与えられており、また、図を参照しながら以下に述べる実施例より、さらに詳細に理解することができよう。
【0013】
図1に示された内燃機関1は、例えば船の駆動部として用いられる2サイクル大型ディーゼルエンジンとすることができるもので、複数のシリンダ2を有し、図1にはそのうち一つだけが示されている。個々のシリンダ2には、二つのインジェクションバルブ3が設けられており、これらのインジェクションバルブのそれぞれに対して、共通のインジェクションポンプ4が設けられている。全てのシリンダ2のインジェクションポンプ4(燃料ポンプとも言う)に対して、供給ライン分岐管5aおよび還流分岐管5bを有する供給ループが配設され、この供給ループに、タンク6と、準備ポンプ7と、圧力調整バルブ8とが設けられている。圧力調整バルブ8の上流側に設けられた、供給ループ5の供給ライン分岐管5a内は、本実施形態においては、8気圧の圧力となっており、圧力調整バルブ8の下流側に設けられた還流分岐管5b内は、4気圧の圧力となっている。燃料ポンプ4は、吸引側では上記の供給ループの供給ライン分岐管5aに、そして、還流側では上記の供給ループの還流分岐管5bに接続されている。インジェクションバルブ3は、入口側において、対応する燃料ポンプ4の燃料出口に圧力導管9を介して接続され、そして、還流側において、供給ループ5の還流分岐管5bに還流導管10を介して接続されている。
【0014】
インジェクションバルブ3は、配設されたシリンダ2のそれぞれのシリンダヘッドに固定可能とされている。このように固定するために、インジェクションバルブ3には、図2から分かるように、上端側にフランジ11が設けられている。このフランジには、一方の側に、配設される圧力導管9に接続するための突出ネジ部12が設けられている。その反対側では、ネジ式カラー13がフランジ11に設けられ、このネジ式カラーに、キャップナット14を介して外側ノズル管15(単にノズル管、ないしジャケット管とも言う)を固定することができるようになっている。このノズル管15によって、噴射穴17が設けられている下方に突出したノズル体16が支えられ、この噴射穴17は、全体が符号18によって示された流路を介して、突出ネジ部12側で接続可能な圧力導管9に流通自在につながっている。
【0015】
突出ネジ部12からノズル体16まで、貫流する方向に順番に並ぶ部材には、流路18を形成するのに相応しい凹部が形成されている。
【0016】
流路18は、それに応じて、突出ネジ部12もろともフランジ11を貫通し、引き続き、ジャケット管15の内側に配置されていて全体が符号19によって示された制御バルブ構成部、さらに続けて中間部材20、それから、ノズル体16の上流側に設けられ、全体が符号21によって示された閉鎖装置、そして、最後にノズル体16の中央の穴に至り、この中央の穴から上記噴射穴17が分かれ出ている。
【0017】
図2に示される実施形態において、コイルスプリングとして形成され、閉鎖装置21に配設されたバルブスプリング24に対して、不動の上側スプリング皿22と可動の下側スプリング皿23とが、上記中間部材20に設けられている。上記の閉鎖装置21は、突出支持部が設けられた可動なスプリング皿23側で支えられた閉鎖体25を有し、この閉鎖体25が、ジャケット管15内に収容された着座部材26の中央の穴に案内されており、この着座部材26に上記ノズル体16が接続されている。閉鎖体25は、該閉鎖体自身の案内面に比べて先が細くなった前方ピン27を備え、このピン27に、着座部材26の着座面28に載置させることのできる円錐状のシール面が設けられている。上記ピン27は、軸方向に沿って溝が形成された前方側突出部を支持している。この前方側突出部は、ノズル体16に載っている着座部材26の部分に貫入されて、ノズル体16の中央の穴の中にまで突き出している。着座部材26は、ノズル部16側で支えられている一方、他方では、中間部材20につながっている延長部材29側で支えられている。この延長部材29は、流路18の一部とされた、軸方向の閉鎖体25のめくら穴30に、軸方向の変位の自由度を有して係合するピンを備え、上記の突出支持部により部分的に囲まれている。
【0018】
着座面28と係合状態にできる閉鎖体25のピン27は、その僅かな直径のゆえに、傾斜穴32を介して中央のめくら穴30につなげられているリング状空洞部31に囲まれている。このリング状空洞部31内に十分な圧力を有して燃料がたまるやいなや、これによって閉鎖体25がバルブスプリング24の作用に抗して持ち上げられ、その結果、閉鎖体25のシール面が対面する着座面28から取りのけられてリング状空洞部31から噴射穴17までの流れの道のりが解放され、噴射が行なわれることになる。
【0019】
制御バルブ構成部19は、上述した閉鎖装置21と似通った構成とされている。図3から最も良く理解できるように、制御バルブ構成部19もまた、閉鎖体35を有しており、この閉鎖体35は、対応する着座部材36の中央の穴に案内されていて、前方ピン37を備え、このピン37が一周する円錐状のシール面を有し、このシール面は、このシール面に対して設けられた、着座部材36の下側排出穴を包囲する着座面38に、載置させるように持って来ることができるようになっている。上記着座部材36は、図2から分かるように、その下側端部によって上記中間部材20側で支持され、背後の鍔部40の上端部によって支持部材39上に載置されている。この支持部材39は、さらに図2に示されているように、対応して設けられたフランジ11の凹部に挿入されている。支持部材39には、下側に突出している案内ピン41が設けられており、この案内ピン41は、流路18の一部とされた、閉鎖体35の中央のめくら穴42に、軸方向の変位の自由度を有して係合されている。この閉鎖体35側で、圧縮スプリングとして形成されたスプリング45の下側端部が支えられている。めくら穴42は、傾斜穴43を介して、ピン37を包囲するリング状空洞部44とつなげられている。かくして、ここでもまた、圧力下でリング状空洞部44内にたまる燃料によって、閉鎖体35に配設されたスプリング45の作用に抗して閉鎖体35を持ち上げることが可能になる。
【0020】
スプリング45は、閉鎖体35側で支えられている一方、他方では、閉鎖体35に対して設けられた制御ピストン46側で支えられている。ここで、制御ピストン46は、支持部材39のピン41によって貫通され、着座部材36の鍔部40により包囲されているので、正確に案内されることになる。スプリング45は、バルブスプリング24よりも弱いので、閉鎖体35は、対面する着座部38から、すでに比較的低い燃料圧力で取りのけられ、これにより燃料が閉鎖装置21の部分にたまるようになる。
【0021】
図3に示される閉鎖位置において、シール体35(閉鎖体)は、そのシール面によって、対面する着座部材36の着座面38に支えられ、さらに、制御ピストン46は、後方のピストン面によって、対向配置された、ピン41を包囲する支持部材39の肩部表面に支えられている。このとき、シール体35と制御ピストン46とは、互いに引き離されていて、互いに対面して位置している端面の領域に間隙47が生じる。支持部材39のピン41には、流路18の一部である、支持部材39の真ん中の穴から分かれ出て、比較的小さい直径を有する半径方向の穴48(循環穴)が設けられている。この半径方向の穴48は、間隙47に至り、さらに、この間隙47が、閉鎖体35の外周面側の凹部と制御ピストン46の外周面側の凹部とによって形成されていて、スプリング45に対して設けられた、鍔部40によって囲まれた着座部材36の開口部49のリング状空洞部へと通じている。この開口部49は、横穴50を介してジャケット管15の内部空間51に接続され、この内部空間51は、図2に示されている開口機構52を介して、配設された還流導管10に接続されている。半径方向の穴48は、このようにして、配設された還流導管に連通している。上げられた状態の制御ピストン、つまり、図3に示された位置にある制御ピストン46においては、上記循環穴48によって燃料の循環が可能になる。これにより、燃料系のエア抜きが可能になるとともに、待機運転の際、望ましからぬ冷え込みが回避される。
【0022】
制御ピストン46を用いることにより、配設された閉鎖体35は、リング状空洞部44内にたまっている燃料の作用に抗して着座面38側に押圧され得るようになり、さらに、これに応じて、閉鎖位置に保持されることが可能になる。このようにして、当該インジェクションバルブ3を止めることができる。
【0023】
この目的のために、制御ピストン46は、対応する閉鎖体35とは反対の側で、後ろ側にある自身のピストン面の領域に、圧力媒体(圧力手段)が供給されて圧力手段の作用が付与され得るようになっている。このとき、このピストン表面と、対向側の支持部材39の肩部表面と、支持部材39のピン41ならびに着座部材36の鍔部40とによって画成される作動室が形成される。圧力媒体としては、気圧による圧力媒体に比べて圧縮されることが少ない、液圧による圧力媒体が用いられることが好ましい。ディーゼルエンジンの場合には、圧力媒体として上手くディーゼル油を用いることができるため、上記の作動室から場合によっては外に出てくる漏出液体は、循環する燃料によって問題無く取り入れられることが可能となる。
【0024】
圧力媒体は、図4に示す準備装置によって用意される。この装置は、供給ライン54a(供給ライン分岐管)と、還流部54b(還流分岐管)とを備える供給ループを有し、この供給ループに対して、タンク55、ならびに準備ポンプ56と調節可能な圧力バルブ57が設けられている。上述した供給ループから、シリンダー2毎のインジェクションバルブ3の数に対して設けられた数のスタブ導管58が引き出され、これらスタブ導管は、各シリンダ2の各インジェクションバルブ3の圧力媒体入口までそれぞれ導かれている。このため、スタブ導管58は、図4中に点線で示されているように、シリンダの数に相当する数の分岐管に枝分かれしている。スタブ導管58内には、分岐部の上流側にそれぞれ制御可能な遮断バルブ59が設けられている。ここで、遮断バルブは、電磁式の滑り弁とされている。この遮断バルブ59は、シグナル用導線61に示されているように、コンピュータを搭載している制御装置60によって制御可能とされている。
【0025】
ポンプ56によって生成可能な圧力の大きさは、この圧力が付与された制御ピストン46によって、配設された閉鎖体35上に力が及ぼされる際、この力が、通常のインジェクション動作時にスプリング45から閉鎖体35上に及ぼされる力よりも大きく、したがって、通常の開圧力で燃料から閉鎖体35上に及ぼされる力よりも大きくなるような大きさとされている。閉鎖体35上に及ぼされる力の上限は、安全弁である圧力バルブ57によって予め設定されている。このとき、過度の燃料圧力によって構成部材の機械的破損が発生し得ないように設定される。つまり、最も弱い構成部材に機械的な破損が発生しそうなら、その前に、閉鎖体35が対面する着座部38から取りのけられて、これにより、着座部38の上流側の燃料系の負荷が取り除かれるようにする。
【0026】
負荷が加えられ、閉鎖体35を低い位置に保持している制御ピストン46においては、循環穴48は、制御ピストン46によって蓋をされるため、燃料の循環は起こらない。これにより、稼動中のインジェクションバルブにおいて、所望の高い噴射圧が達成される。
【0027】
インジェクションバルブ3の制御ピストン46に適した圧力付与を行なうことによって、インジェクションバルブを選択的に停止させることができる。こうして、エンジン1にかかっている負荷が低い場合に、各シリンダー2の二つのインジェクションバルブ3のうち、一つを停止させることができる。これによって、燃料をそれほど必要としないときにも、燃料の的確な配分を可能とし、さらに、高い噴射圧力、ひいては良好な燃料の噴霧とそれに伴う良好な燃焼とを確実にするという結果が得られる。したがって、制御装置60のコンピュータによってバルブ59が適切に制御され、これにより、或る特定の部分負荷より低いと、シリンダ2毎にそれぞれインジェクションバルブ3が一つだけ稼動状態に置かれ、残りのインジェクションバルブ3が停止状態に置かれる。これに対応して、制御装置60のコンピュータには、負荷に応じた信号に対して適した入力部62が設けられている。上述したような部分負荷運転の場合でも、できるだけ均一な熱負荷を保持するために、さらには、噴射穴17のコーキングを解消するために、各シリンダ2のインジェクションバルブ3は、約2分のサイクルで交互に運転ないし停止が繰り返される。このため、制御装置60のコンピュータには、ファイル化されたプログラム(abgelegte Programm)が適切に装備されている。
【0028】
制御ピストン46の操作に必要な圧力媒体の供給は、図4から分かるように、インジェクションバルブ3のフランジ11を介して行なわれる。この操作のために、フランジ11には、図5から明らかなように、半径方向の開口部63が設けられ、この開口部63に上記スタブ導管58が接続できるようになっている。図示された実施形態においては、対に配置された二つの半径方向の開口部63が設けられている。これらの開口部63のうち一つには栓をすることができる。半径方向の開口部63の対になった構成によって、導管を導くことが容易になる。これらの半径方向の開口部63は、支持体39に対して設けられた、フランジ11の開口部の部分の溝部64に達している。溝部64は、図2及び図3から明らかなように、制御ピストン46に対して設けられた作動室に至る支持部材側開口機構65と連通している。フランジ11には、さらに、還流導管10に対して設けられた接続用開口部66が設けられ、この接続用開口部66が、先に述べた燃料還流用の支持部材側開口機構52に連通している。
【0029】
上述した実施形態においては、インジェクションバルブ3の上側の閉鎖体35のそれぞれに、制御ピストン46が配設されている。しかしながら、こういった構成に加えて、あるいは、こういった構成に代えて、図6から明らかなように、下側の閉鎖体25にも、この閉鎖体25を燃料圧力の作用に抗して選択的に低い位置に保持するのに適した制御ピストンが配設されてもよい。図6に係る構成の基本的な構造は、図2に示される実施形態の構造と同じものである。したがって、以下では、先ずこれらの間の差異のみを説明し、このとき、それぞれ対応する部材には、上で述べたものと同じ符号を用いることにする。
【0030】
図6に示された実施形態において、ノズル体16の上流側に設けられた閉鎖装置21の閉鎖体25には、制御ピストン70が配設されている。上側の閉鎖体35には、この実施形態の構成においては、制御ピストンが設けられていない。上側の閉鎖体35に対して設けられた閉鎖スプリングは、ここでは、支持体39(支持部材)の相応の肩部に当接し、この支持体39が上記の肩部に囲まれた、閉鎖体35に係合する突出部を備えており、この突出部に循環穴を設けることができるようになっている。
【0031】
本実施形態において、下側の閉鎖体25に対して設けられた制御ピストン70は、閉鎖体25に配設されたバルブスプリング24の上側支持部として形成されている。このとき、バルブスプリングは、本実施形態において、バネの特性を備えた大きく傾いた皿バネとして構成されていることが好ましい。上側の閉鎖体35に対して設けられた着座体36(着座部材)には、肩部71により囲まれた、同心の突出部72が設けられており、この突出部の下端部は、閉鎖体35の穴に係合する案内ピンが設けられた延長部材29に当接し、この延長部材は、自身の側では、上側のフランジによって、閉鎖体25に配設された着座部材26に当接している。
【0032】
制御ピストン70は、バルブスプリング24の上端に重なっていて、向かい側に位置している上側着座部材36の肩部71によって支持可能とされたフランジ73を有している。このフランジ73に、上側着座部材36の周縁凹部に係合する、後側の鍔部74が接続され、さらに、このフランジ73から、上側着座部材36の突出部72によって貫通された、管接続アダプタ75が下側に突出している。この接続アダプタの上に、バルブスプリング24が収容されるように案内され、さらに、この接続アダプタの下側端部が、ガイド用接続アダプタとして、下側の可動なスプリング皿23に係合し、このスプリング皿が、その突出部によって閉鎖体25側に当接している。制御ピストン70のフランジ73は、このとき、バルブスプリング24に対して設けられる上側のスプリング皿を事実上形成するものであり、このスプリング皿は、ここでは、図2に示された実施形態と対照的に、軸方向に同じく可動とされている。
【0033】
制御ピストン70を操作するために、制御ピストンは、フランジ73の後側の部分に圧力媒体が供給可能とされている。このために、上側の着座部材36には、支持部材39側に当接している後側の端面からフランジ73に対して設けられた肩部71まで貫通しながら、支持部材39内に設けられた開口機構65につながる供給孔76が設けられている。この供給孔76を介して、制御ピストン70のピストン面として機能する、肩部71の向かい側に位置するフランジ73の面に、圧力媒体を供給することができるようになっている。然るべき供給を行なうと、フランジ73の上記のピストン面、及び、肩部71、鍔部74ならびに管接続アダプタ75によって画成される作動室が形成される。
【0034】
制御ピストン70に供給を行なうために設けられた圧力媒体準備装置(圧力手段準備装置)は、下側の閉鎖装置21を時折停止させるといったことが問題になるような簡単な場合には、図4に示されるような構成に倣うものとすることができる。しかしながら、好ましい実施形態においては、上記構成に加えて、圧力媒体準備装置は、下側の閉鎖装置21の停止を可能にするため、下側の閉鎖体25の開圧力に関する、すなわち、閉鎖体25がその着座部から取りのけられる際の圧力に関する可変調節の可能性が、通常運転時においてもさらに設定可能であるように構成することができる。この目的に適した圧力媒体準備装置の構成が図7に示されている。
【0035】
図7に示された構成の基本的な構造は、図4に示された構成の構造に対応している。したがって、以下、その差異のみを説明し、対外に対応する部材には、同じ符号を用いることにする。
【0036】
図7には、各シリンダ2に三つのインジェクションバルブ3が配設された一実施形態が示されており、これらのインジェクションバルブは、制御装置60によって制御可能な、供給ライン内に設けられらた遮断バルブ59を操作することによって、運転可能ないし停止可能とされている。ここまでは、図4に示された構成と一致している。図7に示された構成の場合には、これに加えて、インジェクションバルブに配設されるスタブ導管58が延びている供給ループ54a,54bの部分には、制御機構77(圧力維持機構)が設けられている。この制御機構77によって、供給ループ54a,54b内に所望の圧力を設定することができる。制御機構77は、制御可能な絞り弁として形成可能とされており、供給ループ54a,54bの還流分岐管に好適に設けることができる。
【0037】
制御機構77は、信号用導線78によって示されているように、同じく制御装置60によって制御可能とされている。制御装置60のコンピュータは、通常の噴射の運転時、つまり、全ての三つのインジェクションバルブ3が動作するような段階において、スタブ導管58が開いているよう、遮断バルブ59を制御することができ、しかも、閉鎖体25を常置の閉鎖位置に保持するのに必要な圧力より低い所望の圧力が、供給ループ54a,54b内に存在するよう、制御機構77が制御されるように形成されている。こうして、閉鎖体25は、燃料圧力により閉鎖体25上に生成される力が、制御ピストン70に供給されている圧力媒体から閉鎖体25上に及ぼされる力を上回ったときに、はじめて対応する着座部から取りのけられるようになる。
【0038】
上側の閉鎖体35の開圧力を調節可能にするために、もちろん、図7に示される圧力媒体準備装置を、図2に示されるような構成と対応させて設けることも可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 配設された燃料供給系を有する内燃機関の概略図である。
【図2】 本発明に係るインジェクションバルブの第一の実施形態を示す縦断面図である。
【図3】 図2のインジェクションバルブの制御バルブ構成部を拡大して示す図である。
【図4】 全てのインジェクションバルブの制御バルブ構成部に対して設けられた圧力媒体供給装置、ならびに制御装置を概略的に示す図である。
【図5】 図2のインジェクションバルブの接続フランジを横切る水平断面図である。
【図6】 本発明に係るインジェクションバルブの第二の実施形態を示す縦断面図である。
【図7】 図4の構成に対する変形例を示す図である。
【符号の説明】
2・・・シリンダ
3・・・インジェクションバルブ
9・・・圧力導管
10・・・還流導管
18・・・流路
24,45・・・スプリング
25,35・・・閉鎖体
28,38・・・着座部
36・・・着座部材
39・・・支持部材
40・・・鍔部
41・・・案内ピン
46,70・・・制御ピストン
48・・・循環穴
54・・・供給ループ
59・・・バルブ
60・・・制御装置
62・・・負荷に応じた信号の入力部
77・・・制御機構(圧力維持機構)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an injection valve provided for a cylinder, in particular, a plurality of injection valves for each cylinder, and each injection valve can be connected to a pressure conduit that can be supplied with fuel by a pressure source. Having at least one flow path leading to the injection hole forming part, the flow path penetrating at least one closing body, which can be pressed against the seat under the action of a spring And a device for fuel supply of an internal combustion engine, in particular a two-cycle large diesel engine, which can be lifted from this corresponding seat by fuel at a certain fuel pressure About.
[0002]
[Prior art]
A device of this kind is known from EP 0744007 by the applicant. In the case of the conventional configuration, the operation of the injection valve cannot be stopped individually. For this reason, all the injection valves are operated even at the time of partial load. Therefore, when the load becomes relatively small, the injection pressure becomes lower and the accompanying fuel spray failure and combustion failure are caused. This not only results in unstable operation, but also results in undesired accumulation of combustion residues that can result in accelerated wear. Therefore, it has become clear that the conventional configuration is not sufficiently reliable.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
For these reasons, the object of the present invention is to improve the device as described above easily and without cost, and selectively stop at least some of the plurality of existing injection valves. Is to be able to.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, at least one closing body of at least a part of a plurality of existing injection valves, which are penetrated by a flow path, is attached to a corresponding seating portion by a control piston. The force exerted on the closing body from the control piston to hold the injection valve in the permanently closed position is greater than the force exerted on the closing body by the fuel pressure during partial load operation, and is the highest This is solved by less than the force exerted on the closure by the limiting fuel pressure.
[0005]
At this time, preferably, by applying pressure to the control piston, it becomes possible to hold the closing body in the apparatus on the corresponding seating portion, and accordingly, flow is performed so that injection does not occur. The flow in the road can be cut off. Therefore, it is possible to successfully stop some of the plurality of injection valves at the time of partial load, and thereby, in the remaining injection valves, a relatively high injection pressure and a good fuel atomization associated therewith can be achieved. This is achieved, which results in good combustion and unwanted deposition control. With the solution according to the invention, the disadvantages of the known arrangements detailed above can be completely avoided. The pressure exerted on the closing body from the control piston is made smaller than the force exerted on the closing body by the maximum limiting fuel pressure, and at the same time the pressure rise beyond the allowable range in the fuel system As a result, it is reliably avoided that some components are mechanically damaged, which has a positive effect on the safety of the operation. As long as the action by the pressure means (pressure medium) is not applied to the control piston, the injection valve according to the present invention operates like a conventional injection valve. As a result, there is no danger of explosion even when the action imparting device or the supply device (Beaufschlagungseinrichtung) provided for the control piston is stopped. Thus, the solution according to the invention guarantees high reliability and safety. A further advantage is that the device according to the invention can also be used to change the opening pressure of the closure. Therefore, the configuration of the solution means according to the present invention also has many excellent multi-facets.
[0006]
Preferred embodiments as well as preferred developments of the superordinate solution are given in the subclaims. Thus, it is sufficient that the control piston can be provided with an action using a pressure means (pressure medium) by hydraulic pressure, and the application of this action is preferably performed according to the load. It can be started and stopped using a valve that can be controlled by a control device. This solution provides a simple configuration and high functional reliability. At the same time, preferably the idle time is very short. In the case of a diesel engine, diesel oil can be suitably used as a pressure means by hydraulic pressure. Thereby, even if the pressure liquid leaks and mixes with the fuel, no harm is caused.
[0007]
Further preferred solutions can be as follows. That is, at least one group of control pistons is provided with a common supply loop, which is connected to a pressure source and in particular an adjustable safety valve. From this supply loop, a plurality of stub conduits are branched and led to the corresponding control piston. Each of these stub conduits is provided with one valve that can be controlled using the control device. This solution makes the pressure source preparation device or pressure medium preparation device (Druckmittel-Bereitstellungseinrichtung) provided for all control pistons in cooperation with the pressure source and the safety valve for limiting the pressure particularly simple. Since it will be formed at a low cost, even a configuration that saves space is obtained.
[0008]
Preferably, the spring disposed in the closing body can be supported on the control piston side. At this time, the biasing force of the spring is changed by applying pressure to the control piston. Thus, with the solution according to the invention, it is not only easily possible to keep the closure completely in its closed position. On the contrary, the initial pressure of the spring and thus even the opening pressure of the closure can be changed. Such a configuration is mainly important for the closing body adjacent to the injection hole forming portion on the outlet side.
[0009]
The control piston disposed with respect to the first closing body disposed at the inlet portion of the injection valve has a guide pin that protrudes from the shoulder of the fixed support member and penetrates the flow path. Alternatively, the guide pin is engaged in the closed body so as to provide a degree of freedom of displacement in the axial direction. This solution ensures that the closure and the corresponding control piston are guided axially. At the same time, this results in a very well-closed closure-control piston configuration that can be used in place of a conventional closure, which easily enhances the performance of the conventional arrangement and improves performance. It is possible to improve.
[0010]
A further preferable solution may have the following configuration. That is, at this time, the guide pin is provided with a radial circulation hole that opens when a load is removed from the control piston, and the circulation hole communicates with the reflux conduit. This circulation hole allows the air in the fuel system to be vented and allows the fuel in the internal combustion engine that is stopped but maintained in a standby state to circulate, which is particularly warming such as heavy oil. It is particularly advantageous to eliminate thermal shock and / or conduit clogging when using selected fuels.
[0011]
Preferably, the said control apparatus may be comprised so that a pressure can be alternately provided to the control piston of the injection valve provided for every cylinder with a predetermined cycle. As a result, during partial load operation, the injection valves respectively provided in the cylinders can be alternately started or stopped. Countermeasures can be taken by alternately repeating the operation and the stop in this way against the influence of the impact at the start of the re-operation that occurs when the individual injection valves are considerably cooled. The same can be said for coking of the injection hole. Thus, the operational reliability is improved by the above-described solving means.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Further preferred embodiments and preferred developments of the upper claims are given in the remaining subclaims and can be understood in more detail from the examples described below with reference to the drawings. .
[0013]
The
[0014]
The injection valve 3 can be fixed to each cylinder head of the cylinder 2 provided. In order to fix in this way, the injection valve 3 is provided with a
[0015]
In the members arranged in order from the protruding
[0016]
Correspondingly, the
[0017]
In the embodiment shown in FIG. 2, with respect to the
[0018]
The
[0019]
The control valve component 19 has a configuration similar to the
[0020]
The
[0021]
In the closed position shown in FIG. 3, the seal body 35 (closed body) is supported by the
[0022]
By using the
[0023]
For this purpose, the
[0024]
The pressure medium is prepared by a preparation device shown in FIG. This apparatus has a supply loop including a
[0025]
The amount of pressure that can be generated by the
[0026]
In the
[0027]
By applying a pressure suitable for the
[0028]
The supply of the pressure medium necessary for the operation of the
[0029]
In the embodiment described above, the
[0030]
In the embodiment shown in FIG. 6, a
[0031]
In the present embodiment, the
[0032]
The
[0033]
In order to operate the
[0034]
In a simple case where the pressure medium preparation device (pressure means preparation device) provided for supplying the
[0035]
The basic structure of the configuration shown in FIG. 7 corresponds to the structure of the configuration shown in FIG. Therefore, hereinafter, only the difference will be described, and the same reference numerals will be used for members corresponding to the outside.
[0036]
FIG. 7 shows an embodiment in which three injection valves 3 are arranged in each cylinder 2, and these injection valves are provided in a supply line that can be controlled by a
[0037]
The control mechanism 77 can also be controlled by the
[0038]
In order to be able to adjust the opening pressure of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine having a fuel supply system disposed therein.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of an injection valve according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view showing a control valve constituent part of the injection valve of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram schematically showing a pressure medium supply device and a control device provided for control valve components of all injection valves.
5 is a horizontal sectional view across the connection flange of the injection valve of FIG. 2;
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the injection valve according to the present invention.
7 is a diagram showing a modification to the configuration of FIG.
[Explanation of symbols]
2 ... Cylinder
3 ... Injection valve
9 ... Pressure conduit
10 ... Reflux conduit
18 ... Flow path
24, 45 ... Spring
25, 35 ... Closure
28, 38 ... Seating part
36. Seating member
39 ... Support member
40 ... Buttocks
41 ... Guide pins
46, 70 ... Control piston
48 ... circulation hole
54 ... Supply loop
59 ... Valve
60 ... Control device
62... Signal input unit according to load
77 ... Control mechanism (pressure maintenance mechanism)
Claims (15)
前記流路(18)によって貫通された、少なくとも一つの前記インジェクションバルブ(3)の少なくとも一つの閉鎖体(25,35)が、それぞれに対応する前記着座部(28,38)に、配設された制御ピストン(46,70)によって付勢可能とされ、前記インジェクションバルブ(3)を常態的な閉鎖位置に保持するために前記制御ピストン(46,70)から前記閉鎖体(25,35)上に及ぼされる力は、部分負荷運転時に燃料圧力によって前記閉鎖体(25,35)上に及ぼされる力より大きく、かつ、最高制限燃料圧力によって前記閉鎖体(25,35)上に及ぼされる力より小さく、
前記制御ピストン(46,70)は、主として液圧による圧力手段を用いて作用を付与されることができるものとされていて、この作用の付与が、負荷に応じて制御装置(60)により制御できるバルブ(59)を用いて開始可能、及び停止可能とされており、
前記ディーゼルエンジンにおける前記制御ピストン(46,70)は、圧力手段としてディーゼル油を供給することが可能とされていることを特徴とする燃料供給のための装置。An injection valve (3) is provided for the cylinder (2), and each said injection valve (3) is connectable to a pressure conduit (9) that can be supplied with fuel by a pressure source. Having at least one channel (18) leading to the forming part, said channel passing through at least one closure (25, 35), which is subject to the force of the spring (24, 45). It is possible to urge the seats (28, 38) by working, and they can be lifted from the corresponding seats (28, 38) by the fuel when a certain fuel pressure is reached. An apparatus for the fuel supply of the two-stroke large diesel engine that is configured to,
Is penetrated by the channel (18), at least one of the closure of at least one of said injection valve (3) (25, 35) is, in the seat corresponding to each (28, 38), arranged The control body (25, 35) can be biased by the control piston (46, 70), and can be moved from the control piston (46, 70) to the closure body (25, 35) to hold the injection valve (3) in a normally closed position. The force exerted on the closure body (25, 35) is greater than the force exerted on the closure body (25, 35) by the fuel pressure during partial load operation, and the force exerted on the closure body (25, 35) by the maximum limit fuel pressure. Smaller,
The control piston (46, 70) can be given an action mainly by using pressure means by hydraulic pressure, and the giving of this action is controlled by the control device (60) according to the load. It can be started and stopped using a valve (59) that can
The control piston (46, 70) in the diesel engine is capable of supplying diesel oil as a pressure means, and an apparatus for supplying fuel.
圧力源に接続されていて、特に、調節可能な安全弁(57)が設けられて構成されている共通の供給ループ(54)が、前記制御ピストン(46,70)のグループの少なくとも一つに配設され、この供給ループから、対応する前記制御ピストン(46,70)へと続く複数のスタブ導管(58)が分岐し、これらのスタブ導管内には、負荷に応じた信号の入力部(62)を備えている前記制御装置(60)によって制御可能なバルブ(59)が一つずつ設けられていることを特徴とする装置。The apparatus of claim 1 .
A common supply loop (54) connected to the pressure source and in particular configured with an adjustable safety valve (57) is arranged in at least one of the groups of said control pistons (46, 70). A plurality of stub conduits (58) branching from the supply loop to the corresponding control pistons (46, 70) are branched, and in these stub conduits, a signal input (62) according to the load is provided. The valve (59) which can be controlled by the said control apparatus (60) provided with 1) is provided one each.
前記バルブ(59)を制御するための前記制御装置(60)は、プログラム可能なコンピュータを有していることを特徴とする装置。The apparatus of claim 1 or claim 2 ,
The device (60) for controlling the valve (59) comprises a programmable computer.
前記制御ピストン(70)に配設された圧力手段準備装置は、対応する前記閉鎖体(25)の開圧力を可変に調節できるように構成されていることを特徴とする装置。The apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The pressure means preparatory device disposed on the control piston (70) is configured to variably adjust the opening pressure of the corresponding closing body (25).
前記流路(18)によって貫通されていて互いに前後して配置された複数の閉鎖体(25,35)を備えるインジェクションバルブの場合に、出口側の前記閉鎖体(25)の開圧力が可変に調節できるように構成されていることを特徴とする装置。The apparatus according to claim 4 .
In the case of an injection valve that includes a plurality of closing bodies (25, 35) that are penetrated by the flow path (18) and are arranged back and forth, the opening pressure of the closing body (25) on the outlet side is variable. A device configured to be adjustable.
前記供給ループ(54)内には、前記制御装置(60)を用いて調整可能な圧力維持機構(77)が設けられていることを特徴とする装置。6. An apparatus according to claim 4 or claim 5 ,
In the supply loop (54), a pressure maintaining mechanism (77) that can be adjusted using the control device (60) is provided.
前記閉鎖体(25,35)に配設され、圧縮スプリングとして形成されたスプリング(24,45)は、前記閉鎖体(25,35)に対して設けられた前記制御ピストン(46,70)側で支えられていることを特徴とする装置。The apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
The springs (24, 45) arranged on the closing body (25, 35) and formed as compression springs are on the side of the control piston (46, 70) provided with respect to the closing body (25, 35). A device characterized by being supported by.
前記インジェクションバルブの入口部分に配置された第一の閉鎖体(35)に対して配設された前記制御ピストン(46)には、固定された支持部材(39)の肩部から突出する案内ピン(41)が貫入され、該案内ピンは、軸方向に変位する自由度を有して前記閉鎖体(35)内に係合していることを特徴とする装置。The apparatus according to any one of claims 1 to 7 ,
The control piston (46) disposed with respect to the first closing body (35) disposed at the inlet portion of the injection valve has a guide pin protruding from the shoulder of the fixed support member (39). (41) penetrated and the guide pin is engaged in said closure (35) with a degree of freedom in axial displacement.
前記制御ピストン(46)は、前記閉鎖体(35)に対して設けられた前記着座部(38)を有する着座部材(36)の鍔部(40)に包囲されていることを特徴とする装置。The apparatus according to claim 8 .
The control piston (46) is surrounded by a collar (40) of a seating member (36) having the seat (38) provided for the closure (35). .
前記案内ピン(41)には、前記制御ピストンから負荷が除かれたときに開口する半径方向の循環穴(48)が設けられ、かつ、これにより連通する、前記制御ピストン(46)を包囲する前記着座部材(36)の前記鍔部(40)の内部空間が、還流導管(10)と連通することを特徴とする装置。The device according to claim 8 or claim 9 ,
The guide pin (41) is provided with a radial circulation hole (48) that opens when a load is removed from the control piston, and surrounds the control piston (46) communicating therewith. The apparatus characterized in that the interior space of the collar (40) of the seating member (36) communicates with the reflux conduit (10).
前記制御ピストン(46,70)に対して設けられた前記制御装置(60)は、シリンダ(2)毎に複数のインジェクションバルブ(3)を有する内燃機関の場合に、部分負荷の際、シリンダ(2)毎に設けられた複数の前記インジェクションバルブ(3)のうちの一部のみの前記制御ピストン(46)からそれぞれ負荷を取り除くことができるとともに、残りの前記インジェクションバルブ(3)の前記制御ピストン(46)には圧力を付与することができるように構成されていることを特徴とする装置。The apparatus according to any one of claims 1 to 10 ,
In the case of an internal combustion engine having a plurality of injection valves (3) for each cylinder (2), the control device (60) provided for the control piston (46, 70) 2) The load can be removed from only a part of the control pistons (46) of the plurality of the injection valves (3) provided for each, and the control pistons of the remaining injection valves (3) (46) is configured to be able to apply pressure.
前記制御ピストン(46,70)に対して設けられた前記制御装置(60)は、シリンダ(2)毎に設けられた前記インジェクションバルブ(3)の前記制御ピストン(46)に、予め決められたサイクルで交互に圧力を付与したり、負荷を取り除いたりすることができるように構成されていることを特徴とする装置。The apparatus of claim 11 .
The control device (60) provided for the control piston (46, 70) is predetermined to the control piston (46) of the injection valve (3) provided for each cylinder (2). An apparatus configured to be capable of alternately applying pressure or removing a load in a cycle.
シリンダ(2)毎に設けられた前記インジェクションバルブ(3)の前記制御ピストン(46,70)は、交互になされる圧力の付与と負荷からの解放とが、最大2分のサイクルで可能とされていることを特徴とする装置。The apparatus of claim 12 , wherein
The control piston (46, 70) of the injection valve (3) provided for each cylinder (2) is capable of alternately applying pressure and releasing from the load in a cycle of a maximum of 2 minutes. A device characterized by that.
燃料噴射圧を高めるために、前記制御ピストン(70)から前記閉鎖体(25)上に及ぼされる力は、前記閉鎖体(25)を常態的な閉鎖位置に保持するための力より小さいことを特徴とする装置。The device according to any one of claims 1 to 13 ,
In order to increase the fuel injection pressure, the force exerted from the control piston (70) onto the closure (25) is less than the force to hold the closure (25) in the normal closed position. Features device.
前記シリンダ(2)毎に複数のインジェクションバルブ(3)が設けられることを特徴とする装置。A device characterized in that a plurality of injection valves (3) are provided for each cylinder (2).
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