JP4126011B2 - 増圧器を備えた燃料噴射装置 - Google Patents

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、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移動可能なノズルニードルによって行われることを意味している。制御室の内部の圧力低下はノズルニードルの持上りを生ぜしめる。択一的には、ノズルニードルの変位が作動部材（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た燃料圧によって、ノズルニードルが閉鎖力（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。ノズル室から内燃機関のシリンダ内に流出する燃料に付与された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に付与された圧力を意味している。燃料調量とは、噴射のための規定された燃料を提供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ぜしめられ（たとえばガイド漏れ）、噴射のために使用されるのではなく、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を有していてよい。この場合、次いで、燃料は燃料タンクの圧力レベルに緩和される。
【０００３】
多くのエンジン製造元には、噴射の開始時のフラットな圧力上昇勾配が要求される。しばしば、エミッションを低減するためのブーツ段階も所望される。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１０９７０号明細書に基づき公知であるような、増圧器を備えた燃料噴射装置では、噴射経過を形成するために増圧器が使用される。したがって、所望の噴射経過を付加的な部材、たとえば逃出ピストンなしに実現することができる。この場合、圧力経過に影響を与えるためには、増圧器のピストンの運動が利用される。低圧側の増圧室への流入横断面に行程に関連して影響を与えることは、アメリカ合衆国特許第５５６８３１７号明細書に基づき公知である。このアメリカ合衆国特許第５５６８３１７号明細書によれば、流入横断面の多段の制御が提案されている。
【０００４】
発明の利点
噴射の間の燃料圧に影響を与えると共に単純な手段によって圧力上昇を得るためには、請求項１記載の燃料噴射装置が提案される。増圧器の差室から延びる、たとえば２つの流出横断面（大きい方の横断面および小さい方の横断面）が増圧器のピストン行程に関連して連続して開放されると、いわゆるブーツ型噴射を実施することができる。
【０００５】
実施例の説明
以下に、本発明による燃料噴射装置の３つの実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００６】
図１に示した行程制御式の燃料噴射装置１の第１実施例では、量調整式の燃料ポンプが燃料をストックタンクから圧送管路を介して中央の蓄圧室（コモンレール）内に圧送する。この蓄圧室からは、個々のシリンダの数に相応した複数の圧力管路２が、燃料を供給したい内燃機関の燃焼室内に突入した個々のインジェクタ３（噴射装置）に導出している。図１には、ただ１つのインジェクタ３しか示されていない。燃料ポンプによって第１のシステム圧が発生させられ、蓄圧室内に蓄えられる。この第１のシステム圧はパイロット噴射および必要な場合にはポスト噴射（排ガス後処理または煤低減のためのＨＣ濃度増加）のためにならびにプラトを備えた噴射経過（ブーツ型噴射）を図示するために使用される。より高い第２のシステム圧を伴った燃料を噴射するためには、逆止弁５とピストン６とを備えたそれぞれ１つの局所的な増圧器４が各インジェクタ３に対応配置されている。このような形式の燃料噴射装置は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１０９７０号明細書に基づき公知である。
【０００７】
増圧器４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よって形成された差室７内の圧力が使用される。増圧器４を再充填しかつ作動させないためには、差室７が供給圧（レール圧）で負荷される。この場合、ピストン６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６は圧力補償されている。付加的なばね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は、差室７が放圧され、増圧器４が面積比に応じた増圧を発生させる。このような形式の制御によって、増圧器４を戻しかつ圧力室９を再充填するためには低圧側の増圧室１０を放圧する必要がないことを達成することができる。これによって、液圧的な変換が小さい場合に緩和損失（Ｅｎｔｓｐａｎｎｕｎｇｓｖｅｒｌｕｓｔ）を著しく低減することができる。
【０００８】
増圧器４を制御するためには、手間のかかる３ポート２位置弁の代わりに、絞り１１と簡単な２ポート２位置弁１２とを使用することができる。絞り１１は、蓄圧室からの供給圧下にある燃料を備えた差室７を２ポート２位置弁１２に接続している。この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は可能な限り小さく設計されることが望ましいが、にもかかわらず、ピストン６が各噴射サイクルの間に出発位置に戻るように大きく形成されていることが望ましい。絞りとして、ピストン６のガイド漏れが使用されてもよい。２ポート２位置弁１２の閉鎖時には、ピストン６のガイドにおける漏れは生ぜしめられない。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６に組み込まれていてもよい。
【０００９】
２ポート２位置弁１２，１４が閉鎖されている場合には、インジェクタ３は蓄圧室の圧力下にある。増圧器４は出発位置に位置している。いま、弁１４によって、レール圧を伴った噴射を行うことができる。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１２が制御（開放）され、これによって、増圧が達成される。
【００１０】
噴射は、燃料調量装置を介して、案内孔内で軸方向に移動可能なノズルニードル１５によって行われる。このノズルニードル１５はその一方の端部に円錐形の弁シール面を備えている。この弁シール面は、インジェクタ３のインジェクタハウジングに設けられた弁座面と協働する。インジェクタハウジングの弁座面には噴射開口が設けられている。ノズル室１６の内部では、ノズルニードル１５の開放方向に向けられた受圧面が、そこに形成された圧力にさらされている。この圧力は圧力管路を介してノズル室１６に供給される。さらに、弁ばね１７に対して同軸的にノズルニードル１５に押圧片１８が作用している。この押圧片１８は、弁シール面とは反対の側の端面で制御室１９を仕切っている。この制御室１９は、燃料圧接続部から延びる、第１の絞りを備えた流入通路と、２ポート２位置弁１４によって制御される放圧管路２０に通じる、第２の絞りを備えた流出通路とを有している。
【００１１】
第１のまたは第２のシステム圧下にある燃料は常にノズル室１６と制御室１９とを充填している。２ポート２位置弁１４の操作（開放）時には、制御室１９内の圧力が減少させられ得るので、その結果、開放方向でノズルニードル１５に作用しているノズル室１６内の押圧力が、閉鎖方向でノズルニードル１５に作用している押圧力を凌駕する。弁シール面が弁座面から持ち上り、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の行程制御には、絞りの寸法設定を介して影響を与えることができる。
【００１２】
噴射の終了は２ポート２位置弁１４の新たな操作（閉鎖）によって開始される。この操作は制御室１９を再び漏れ管路２０から遮断するので、制御室１９内に再び、押圧片１８を閉鎖方向に運動させることができる圧力が形成される。
【００１３】
圧力上昇を改善するためには、差室７の流出横断面が多段に形成される。ピストン６の出発位置では流出路２１しか開放されていない。これによって、弁１２の開放時には、差室７の内部でのゆっくりとした圧力低下、ピストン６の、減衰された運動および中間の圧力レベルへの圧力室９内でのゆっくりとした圧力上昇が生ぜしめられる。所定の行程ｈの後、より大きい第２の流出路２２がピストン６によって付加的に開放される。差室７の内部での増強された圧力低下およびピストン６の、減衰されない運動が生ぜしめられ、その結果、圧力室９内に最大の圧力レベルが形成される。弁１２の閉鎖後、ピストン６はその出発位置に戻される。増圧器４は作動させられていない。
【００１４】
差室７からの流出通路の、段付けされた横断面増加の代わりに、連続的な横断面増加が実施されていてもよい（図２および図３参照）。煩わしい圧力振動なしの均一でフラットな圧力上昇を達成することができる。図２によれば、ピストン２４の運動方向２３（開口とピストンとの長手方向）によって、ピストン２４の位置に応じてスリット状の開口２６の部分面２５しか制御縁部にまで開放されず、開口２６の部分面２７はカバーされる。差室７の壁面に設けられた開口２６は、漏れ管路への差室７の接続部を形成していて（図１参照）、ピストン２４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て、より大きな流出横断面が開放される。図３によれば、増圧室の壁面に設けられたスリット状の開口２８が、ピストン３０の運動方向２９で可変な横断面を有している。ピストン３０自体は切欠き３１を有している。この切欠き３１は、漏れ管路２０への差室７の一貫した接続部（図１参照）を形成している。切欠き３１は一種の制御窓を形成している。この制御窓はスリット２８に沿って滑動する。流出横断面はピストンの行程経過を介して任意に変化させることができる。択一的には、スリット状の開口２８をピストンに形成することもでき、制御縁部もしくは切欠きが壁面に形成されていてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 二段の流出横断面を備えた増圧器を有する行程制御式の燃料噴射装置を示す図である。
【図２】 無段の流出横断面の第１の変化形を示す図である。
【図３】 無段の流出横断面の第２の変化形を示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射装置、 ２ 圧力管路、 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 押圧片、 １９ 制御室、 ２０ 漏れ管路、 ２１ 流出路、 ２２ 流出路、 ２３ 運動方向、 ２４ ピストン、 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 切欠き、 ｈ 行程

Claims (4)

1. 増圧器（４）を備えた燃料噴射装置（１）であって、増圧器（４）が、インジェクタ（３）に供給したい燃料を高圧側の増圧室（９）内で圧縮するための、低圧側の増圧室（１０）を介して圧力負荷可能な移動可能なピストン（６；２４；３０）を有しており、該ピストン（６；２４；３０）の行程が、増圧器（４）の差室（７）内の圧力によって制御可能であり、インジェクタ（３）に供給される燃料圧に影響を与えるために使用されるようになっており、増圧器（４）の差室（７）からの流出横断面の横断面制御のための手段（２４，２５；２８，３１）が設けられている形式のものにおいて、当該手段が、増圧器（４）の差室（７）と漏れ管路（２１）との間の少なくとも１つのスリット状の開口（２６；２８）と、該開口（２６；２８）を開閉するピストン（２４；３０）とによって形成さ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. 流出通路の、ピストン行程に関連した第１の横断面（第１の段）と第２の横断面（第２の段）とが設けられている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. ピストン（２４）が、制御縁部を有しており、該制御縁部にまで開口（２６）が開放されるようになっている、請求項１記載の燃料噴射装置。
4. ピストン（３０）が、切欠き（３１）を有しており、該切欠き（３１）が、開口（２８）の上方に配置可能であり、該開口（２８）の、開放された領域を規定している、請求項１記載の燃料噴射装置。

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