JP5021415B2 - 内燃機関の燃料供給装置及びその制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文に記載の内燃機関の燃料供給装置、即ち、コモンレール式燃料噴射装置に関する。また本発明は、かかる燃料供給装置の制御弁に関する。

特許文献１および特許文献２にそれぞれ、内燃機関が、即ち、重油燃料の船舶用多気筒ディーゼルエンジンが開示されている。それらの各シリンダに、コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射器（インジェクタ）が付設されている。各シリンダにそれぞれの燃料噴射器を介して燃料が噴射される。従来におけるコモンレール式燃料噴射装置は、燃料をコモンレール式燃料噴射装置の低圧領域からその高圧領域に搬送するために、複数の高圧ポンプを含むポンプ装置を有している。その場合、ポンプ装置と複数の燃料噴射器との間の高圧領域に、常時高圧状態にある蓄圧系が設けられている。コモンレールとも呼ばれるこの蓄圧系は、特許文献２および特許文献１において、複数の蓄圧室を有し、同様に常時高圧状態にある複数の高圧燃料配管を介してポンプ装置に接続されている。さらに、蓄圧系は、噴射サイクルに応じて一時的に高圧状態にある複数の高圧燃料配管を介して複数の燃料噴射器に接続され、その一時的に高圧状態にある複数の高圧燃料配管に、制御弁で制御される複数の切換弁が組み込まれている。一般に３ポート２位置切換弁として形成された切換弁は、一般に２ポート２位置切換弁として形成された制御弁によって制御され、これによって、どのシリンダに燃料が注入されるかが決定される。

それに応じて、内燃機関のシリンダへの燃料噴射器の噴射特性は、それぞれの燃料噴射器と協働する切換弁並びに制御弁によって決定される。その場合、切換弁に通常は入口絞りが、制御弁に通常は出口絞りが一体化され、切換弁のプランジャにおける圧力状態を調整するために、それらの絞りを通して燃料が流れる。制御弁の出口絞りを通して流れる燃料流は、弁座と協働する制御弁の弁体によって決定される。

コモンレール式燃料噴射装置の運転中、特に１５０℃までの燃料温度におけるＨＦＯ（重油＝heavy fuel oil）運転中、切換弁並びに制御弁は、それらを摩耗させ損傷させる大きな負荷を受ける。特に、制御弁の弁座および出口絞りは、キャビテーションやエロージョンによる激しい摩耗および切換過程による機械的負荷を受ける。従って、コモンレール式燃料噴射装置の制御弁は特に摩耗を受け易い。
独国特許出願公開第１０２００４０６０００３号明細書 独国特許出願公告第１０１５７１３５号明細書

本発明の課題は、上述の問題に鑑み、新たな燃料供給装置、即ち、新たなコモンレール式燃料噴射装置、内燃機関および新たな制御弁を提供することにある。

この課題は請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置によって解決される。

本発明により、制御弁の弁体に対する弁座が、制御弁の保持体で保持されたインサートで形成され、このインサートは制御弁の保持体より大きな硬さを有しており、前記制御弁のインサートがセラミックス材料あるいは硬質合金材料で作られ、制御弁の保持体が金属材料で作られている。

本発明では、コモンレール式燃料噴射装置の制御弁の特に摩耗し易い弁座が、比較的小さな硬さの保持体で受けられる比較的大きな硬さのインサートで形成されていることを提案する。比較的小さな硬さの保持体は、弁座を形成するインサートを制御弁に結合するために用いられる。保持体が比較的小さな硬さを有するので、組立時に保持体が破損される恐れはない。保持体で受けられ制御弁の弁座を形成するインサートは、組立時には負荷を受けない。制御弁のインサートは運転中だけ負荷を受けるが、このインサートは比較的大きな硬さを有するので、非常に摩耗し難い。従って、本発明による燃料噴射装置の制御弁は、ごく僅かな摩耗しか受けず、これにより、経費的に有利である。

本発明の別の実施態様において、インサートは、弁座のほかに、それぞれの制御弁の出口絞りも有する。

本発明による制御弁は請求項９に記載されている。

本発明の別の実施態様は従属請求項および以下の説明から理解できる。以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本発明は、内燃機関特に船舶用重油燃料ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に関する。

図１は、本発明によるコモンレール式燃料噴射装置における切換弁１０と制御弁１１の領域を概略断面図で示している。その制御弁１１は切換弁１０を制御するために用いられる。制御弁１１を介して切換弁１０の切換位置が制御され、切換弁１０の切換位置に応じて、コモンレール式燃料噴射装置の蓄圧系から切換弁１０と協働する燃料噴射器への燃料流が、連通されるか遮断される。切換弁並びに制御弁の原理的な相互作用は、既に特許文献２並びに特許文献１で知られ、従ってそれらの開示内容も参照されたい。

切換弁１０は、いわゆる３ポート２位置切換弁として形成され、図１において切換弁１０のうち、弁ケーシング１２並びにプランジャ１３が示されている。プランジャ１３には燃料に対する入口絞り（図示せず）が一体化されている。

制御弁１１は、いわゆる２ポート２位置切換弁として形成され、図１において制御弁１１のうち、弁ケーシング１４、保持体１５およびこの保持体１５で受けられたインサート（入れ子）１６が示されている。保持体１５およびインサート１６は、結合体ないしは複合体を形成している。制御弁１１のインサート１６は、制御弁１１の弁体（図示せず）に対する弁座１７並びに出口絞り１８を形成している。弁座１７並びに出口絞り１８はディフューザ１９を介して互いに接続されている。インサート１６において弁座１７とは反対の側に、出口絞り１８に対する入口孔２０が設けられている。

保持体１５は、比較的小さな硬さの材料、好適には金属材料で形成されている。図示された実施例において制御弁１１の弁座１７並びに出口絞り１８を形成しているインサート１６は、保持体１５を形成する材料より大きな硬さを有する材料で形成されている。好適には、インサート１６はセラミックス材料あるいは硬質合金材料で作られている。制御弁１１のインサート１６はその保持体１５に圧入、圧力ばめあるいは焼結されている。

図示された実施例において、インサート１６に対する保持体１５並びに制御弁１１の弁ケーシング１４は、別個の構成品として形成されている。これと異なって、保持体１５並びに制御弁１１の弁ケーシング１４を共通の構成品ないしは一体型の構成品として形成することも考えられる。

それに応じて、本発明では、コモンレール式燃料噴射装置の制御弁の特に摩耗し易い構成要素、つまり、制御弁の弁座並びに出口絞りが比較的大きな硬さの材料で作られたインサートで形成されている。各制御弁におけるこのインサートは、比較的小さな硬さの材料で作られた保持体で受けられている。比較的小さな硬さの保持体を介して、比較的大きな硬さのインサートが組立時に破損する危険なしに制御弁に結合できる。

内燃機関の本発明に基づくコモンレール式燃料噴射装置における制御弁と切換弁の領域の概略断面図。

符号の説明

１０ 切換弁
１１ 制御弁
１２ 弁ケーシング
１３ プランジャ
１４ 弁ケーシング
１５ 保持体
１６ インサート
１７ 弁座
１８ 出口絞り
１９ ディフューザ
２０ 入口孔

Claims (10)

1. 燃料供給装置の低圧領域と、該低圧領域から燃料を燃料供給装置の高圧領域に搬送するために少なくとも１台の高圧ポンプを含むポンプ装置とを備え、ポンプ装置と複数のシリンダに付設された複数の燃料噴射器との間の高圧領域に、少なくとも１個の蓄圧室を有する蓄圧系が設けられ、該蓄圧系が少なくとも１本の高圧燃料配管を介してポンプ装置に接続され、該蓄圧系が他の高圧燃料配管を介して複数の燃料噴射器に接続され、蓄圧系を複数の燃料噴射器に接続する複数の高圧燃料配管に、制御弁を介して制御可能な複数の切換弁が付設されている、内燃機関の燃料供給装置において、
   制御弁（１１）の弁体に対する弁座（１７）がインサート（１６）で形成され、該インサート（１６）が制御弁（１１）の保持体（１５）で保持され、制御弁（１１）の保持体（１５）より大きな硬さを有しており、前記制御弁（１１）のインサート（１６）がセラミックス材料あるいは硬質合金材料で作られ、制御弁（１１）の保持体（１５）が金属材料で作られていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. インサート（１６）が、弁座（１７）のほかに、それぞれの制御弁（１１）の出口絞り（１８）を形成していることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 制御弁（１１）のインサート（１６）が、制御弁（１１）の保持体（１５）に圧入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給装置。
4. 制御弁（１１）のインサート（１６）が、制御弁（１１）の保持体（１５）に焼結あるいは圧力ばめされていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給装置。
5. 制御弁（１１）の保持体（１５）および制御弁（１１）の弁ケーシング（１４）が、別個の構成品として形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料供給装置。
6. 制御弁（１１）の保持体（１５）および制御弁（１１）の弁ケーシング（１４）が、共通の構成品として形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料供給装置。
7. 制御弁（１１）が２ポート２位置切換弁として形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料供給装置。
8. 切換弁（１０）が３ポート２位置切換弁として形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料供給装置。
9. 燃料供給装置の前記切換弁を制御するための制御弁において、
   制御弁（１１）の弁体に対する弁座（１７）がインサート（１６）で形成され、該インサート（１６）が、制御弁（１１）の保持体（１５）で保持され、制御弁（１１）の保持体（１５）より大きな硬さを有しており、前記制御弁（１１）のインサート（１６）がセラミックス材料あるいは硬質合金材料で作られ、制御弁（１１）の保持体（１５）が金属材料で作られていることを特徴とする燃料供給装置の制御弁。
10. 請求項２ないし７のいずれか１つに記載の特徴を有する燃料供給装置用の制御弁。

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