JP4571771B2 - 噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
従来技術
本発明は、内燃機関の燃料供給されるシリンダ毎設けられた電子制御される燃料ポンプと、ノズルニードルを備えた噴射ノズルと、燃料ポンプと噴射ノズルとの間に位置する接続管路とを有する、内燃機関用の噴射装置に関する。
【０００２】
このような噴射装置は、噴射ポンプが例えばカム軸によって駆動される個別シリンダ機構を成している。カムにより操作した場合には、燃料ポンプにおいて噴射される燃料が加圧されて、噴射ノズルに供給される。燃料ポンプの圧送始め及び圧送終わりは、例えばスプール弁によって制御され、該スプール弁は第１の状態で、燃料圧送が行われないようにポンプの圧送室を戻し管路に接続しかつ第２の状態で、増圧を可能にするように戻し管路に対する接続部を閉鎖する。このようにして、噴射始めが制御されかつ噴射プロセスの長さの制御によって噴射量も制御される。しかしながら、噴射圧はポンプを駆動するカム軸の回転数の関数である。更に、噴射経過及び前噴射にはポンプ側でのみ影響が及ぼされる。これによって、前噴射量及び噴射経過形成が制限されかつ内燃機関の個々のシリンダの間で許容し得ないばらつきが生ぜしめられる。
【０００３】
従って本発明の課題は、公知の噴射装置を改良して、噴射量及び噴射始めに影響を及ぼすことができるのみならず、噴射圧、噴射経過、前噴射、後噴射及びマルチ・噴射にも所望の形式で影響を及ぼすことができるようにすることにある。
【０００４】
発明の利点
請求項１記載の特徴を有する本発明による噴射装置の利点は、噴射ノズルに設けられる電子制御される弁の適当な操作によって、燃料ポンプから供給される燃料容積を所望の形式で噴射できるということにあり、この場合、燃料ポンプの圧送始め及び圧送終わりとは無関係である、噴射経過を制御するための付加的なパラメータが準備される。燃料ポンプの圧送始め後に所定の圧力を上回ると自動的にノズルニードルが開放されかつ圧送終わりで所定の最低圧力を下回ると同様に自動的にノズルニードルを再閉鎖する従来の噴射装置とは異なって、本発明による噴射装置によってほぼ燃料ポンプの圧送率とは無関係に噴射することができる。更に、燃料ポンプの寸法が同じである場合にはポンプの全ストロークを利用できかつこれにより同じ寸法の場合に噴射装置の効率を高めることができる。更に別の利点は、従来の噴射装置を僅かに修正すればよいということにある。この場合、従来使用された噴射ノズルの代わりに電子制御される噴射ノズルが使用されればよい。
【０００５】
単一の燃料ポンプが高圧アキュムレータに燃料を供給するために使用され、次いで、該高圧アキュムレータから燃料が個々のシリンダに噴射されるいわゆるコモンレール・システムと比較して、本発明による噴射装置は高い運転確実性を提供する。それというのも、燃料ポンプが場合によって故障した場合に、噴射装置のモジュール構造に基づき、内燃機関の対応するシリンダのみが関連するに過ぎないからである。この場合、噴射経過はコモンレール・システムにおいて可能であるのと同じ形式で可変に制御できる。
【０００６】
本発明の有利な構成は、その他の請求項に記載されている。
【０００７】
実施例の記載
次に図示の実施例に基づき本発明を説明する。
【０００８】
第１図には、本発明による噴射装置の第１実施例が示されている。噴射装置は主要構成部材として、燃料ポンプ１０と、噴射ノズル１２と、燃料ポンプ１０と噴射ノズル１２との間の接続管路１４とを有している。
【０００９】
燃料ポンプ１０は、回転するカム１６によって操作され、圧力室２０内で移動するポンプピストン１８を有している。噴射される燃料は、略示された燃料供給部２２を介して燃料ポンプ１０に供給される。燃料を燃料タンクに戻すために、燃料戻し路２４が設けられている。燃料供給部２２と燃料のための前フィードポンプとによって形成された低圧系及び、燃料戻し路２４によって形成された無圧の戻し系は図面には示されていない。同様に、燃料戻し路２４の一部と見なすことができる種々の漏れ戻し路２６もまた、略示されているだけである。
【００１０】
燃料ポンプ１０には制御スプール２８が設けられていて、該制御スプール２８は、電子制御される調節部材３０によって操作され、該調節部材３０は電子制御ユニット３２と接続されている。制御スプール２８は制御ユニット３２の指示に関連して調節部材３０によって、燃料ポンプの圧力室２０が燃料供給部２２及び燃料戻し路２４と接続されて燃料圧送が行われない開放位置と、閉鎖位置との間で調節可能であり、該閉鎖位置では燃料供給部及び燃料戻し路への接続部が閉鎖されて、圧力室２０内でのポンプピストン１８のシフトによって、圧力室２０内に存在する燃料が接続管路１４を介して噴射ノズル１２に圧送される。
【００１１】
貯蔵室１３を備えている噴射ノズル１２はノズルニードル３４を有していて、該ノズルニードル３４は、準備された燃料を噴射ノズル１２から流出させない閉鎖位置と、準備された燃料を内燃機関のシリンダ内に噴射する開放位置との間でシフト可能である。ノズルニードル３４は、制御室３８を一方の側で密閉する圧力ロッド３６（第２図参照）に支持されている。制御室３８は、小さな横断面の孔として構成された供給絞り４２を有する供給部４０と、同様に小さな横断面の孔として構成された流出絞り４６を有する流出部４４とを備えている。この場合、流出絞り４６の横断面は供給絞り４２の横断面よりも大きい。
【００１２】
制御室３８からの流出部４４は弁エレメント４８によって制御され、該弁エレメント４８は、同様に制御ユニット３２に接続されている調節部材５０によって、流出部４４を閉鎖する位置と流出部を開放する位置との間で調節可能である。調節エレメント４８が流出部４４を閉鎖した場合には、制御室３８内で供給部４０を介して供給された流体、通常燃料が堰き止められる。これによって、圧力ロッド３６を介してノズルニードル３４に次のような力が作用する、つまり、ノズルニードル３４にかけられる燃料圧によって生ぜしめられる開放力に対向してノズルニードル３４を閉鎖位置で保持する力が作用する。これに対して、弁エレメント４８が流出部４４を開放した場合には、制御室３８内で堰き止められた流体は、流出絞り４６が供給絞り４２よりも大きな横断面を有するために、制御室３８から流出することができる。従って、最早圧力ロッド３６のシフトに対向して力は作用せずしかもノズルニードル３４は該ノズルニードルに作用する燃料圧によって弁座から持上げられるので、燃料はシリンダ内に噴射される。
【００１３】
記述の噴射装置の機能形式は次の通りである：
噴射プロセスは調節部材３０の作動によって開始される。前記調節部材は制御スプール２８を、圧力室と燃料供給部との間の接続路並びに燃料戻し路を閉鎖する位置にシフトさせるので、燃料ポンプは燃料を圧送する。これによって、接続管路１４及び噴射ノズル１２において燃料が圧縮される。この場合、ノズルニードル３４は所望の圧力レベルに達するまで閉鎖位置で維持される。これによって、制御スプール２８の閉鎖とノズルニードル３４の開放との間の時間は、得られる噴射圧によって規定される。噴射プロセスを開始する場合には、流出部４４が弁エレメント４８によって開放されて、ノズルニードル３４がその弁座から持上げられる。この場合、制御スプール２８とは無関係な弁エレメント４８の操作によって、前噴射、任意の噴射経過を伴う主噴射並びに後噴射が制御される。この際重要な種々の特性値は、第６ａ図乃至第６ｄ図のダイヤグラムで図示されている。
【００１４】
第６ａ図では、燃料を供給される内燃機関のクランク軸・回転角度に関連して調節部材３０に通電される電流が図示されている。第６ｂ図では、クランク軸・回転角度に関連して噴射ノズルの調節部材５０に通電される電流が図示されている。第６ｃ図では、クランク軸・回転角度に関連して制御スプール２８のストロークが図示されている。第６ｄ図では、クランク軸・回転角度に関連して弁エレメント４８のストロークが図示されている。
【００１５】
ダイヤグラムから明らかなように、弁エレメント４８の制御は制御スプール２８の制御とは無関係に行われるので、所望の噴射経過を自由に選択できる。
【００１６】
第３図では、噴射装置の第２実施例が図示されている。本実施例による噴射装置は第１図で図示の噴射蔵置とは、燃料ポンプの内部でポンプピストン１８と制御スプール２８との間に高圧・集合室２１が配置されていることが異なっている。高圧・集合室２１はアキュムレータの形式で作用するので、燃料ポンプ１０の圧送始めと噴射ノズル１２のノズルニードル３４の開放との間で大きな時間遅延を得ることができる。
【００１７】
第４図及び第５図では、第３実施例による噴射装置用の噴射ノズル１２が図示されている。本実施例では、弁エレメント４８の代わりに弁スプール５２が使用されるので、３ポート２位置方向制御弁が形成される。本実施例でも、供給絞り４２及び流出絞り４６が設けられており、この場合、弁スプール５２の開放によってノズルニードル３４に対する供給部が開放される。弁スプール５２の閉鎖状態ではノズルニードル３４に対する供給部並びにノズル室は全体として弁スプール５２によって燃料戻し路２４に対して放圧される。本実施例の利点は、噴射ノズルが噴射中にのみ燃料圧で負荷されるということにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による噴射装置の第１実施例を概略的に部分的に断面して示した図。
【図２】 第１図の区分IIの拡大図。
【図３】 本発明による噴射装置の第２実施例の第１図に相応する図。
【図４】 第３実施例の本発明による噴射装置において使用される噴射ノズルの断面図。
【図５】 第４図の区分Ｖの拡大図。
【図６】 第６ａ図乃至第６ｄ図は、本発明による噴射装置によって達成可能な噴射経過にとって重要な特性値の種々のダイヤグラム。

Claims (4)

1. 燃料供給される複数のシリンダを備える内燃機関用の噴射装置であって、電子制御ユニット（３２）と、個々のシリンダ毎に燃料ポンプ（１０）と、ノズルニードル（３４）及び該ノズルニードル（３４）の開放を制御できる電子制御される弁（４８，５０；５０，５２）を備えた噴射ノズル（１２）と、前記燃料ポンプ（１０）と前記噴射ノズル（１２）との間に位置する接続管路（１４）とを備え、前記燃料ポンプ（１０）の各々と、前記電子制御される弁（４８，５０；５０，５２）の各々とが、前記電子制御ユニット（３２）に接続されており、該電子制御ユニット（３２）により制御される形式のものにおいて、各噴射ノズル（１２）が貯蔵室（１３）を備えていて、該貯蔵室（１３）が前記接続管路（１４）及び前記ノズルニードル（３４）に連通しており、該貯蔵室（１３）内に、前記電子制御される弁（４８，５０；５０，５２）によって流体が堰き止められ、これによりこの際作用する圧力が前記ノズルニードル（３４）をノズルニードル閉鎖位置で保持するようになっていることを特徴とする、内燃機関用の噴射装置。
2. 各燃料ポンプ（１０）が、電子制御される制御スプール（２８）を備えている、請求項１記載の噴射装置。
3. 各燃料ポンプ（１０）が、高圧室（２１）を備えている、請求項１又は２記載の噴射装置。
4. 各電子制御される弁が、弁スプール（５２）を備えた３ポート２位置方向制御弁である、請求項１から３までのいずれか１項記載の噴射装置。

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