JPH023034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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つて、
一定圧力の燃料が、高圧蓄圧器から第１圧力通路
を経て、噴射弁の弁ニードルに作用する制御ピス
トンの、閉鎖方向で働く第１圧力室に、かつ第１
圧力通路から分岐した燃料供給通路を経て、弁ニ
ードルのところにある溜め室に、供給可能であ
り、かつ機関の運転に対して同期的に制御される
信号発生器によつて操作されるサーボ弁を有する
液力式制御回路が設けられており、上記サーボ弁
の制御圧力液体供給側ポートに、一定の圧力の制
御圧力液体を供給する供給導管が、また戻し側ポ
ートに戻し導管が接続されており、かつ上記サー
ボ弁の第１出口ポートには、制御ピストンの、噴
射弁の開放方向で働く第２圧力室に通じる第２圧
力通路が接続されており、かつ上記サーボ弁によ
つて制御され第１圧力通路から燃料供給通路への
燃料の供給を遮断する遮断位置及び上記の燃料の
供給を可能にする開放位置へ切換えられる安全切
換弁が設けられており、該安全切換弁は上記遮断
位置において閉鎖部材を以て燃料供給通路内へ侵
入して該燃料供給通路を燃料流れ方向で遮断し、
かつ安全切換弁が圧力ピストンを有しており、該
圧力ピストンは燃料噴射装置ケーシング内の受容
孔内において圧力ピストンの一方の端面側に制御
圧力室を形成しており、該制御圧力室が、安全切
換弁の切換操作のために、サーボ弁により制御圧
力通路及びサーボ弁の第２出口ポートを介して供
給導管及び戻し導管に交互に接続可能であり、か
つ制御ピストンの第２圧力室が、噴射弁の開閉の
ために、サーボ弁により制御されて、第２圧力通
路及びサーボ弁の第１出口ポートを介して、供給
導管及び戻し導管に交互に接続可能である形式の
ものに関する。

従来の技術 このような形式の燃料噴射装置は本出願人のド
イツ連邦共和国特許出願第2922332号明細書によ
り既に公開されている。この燃料噴射装置の利点
は殊に安全切換弁の使用に基づくものであつて、
該安全切換弁によれば、高圧蓄圧器から噴射弁の
弁ニードルのところにある溜め室への燃料供給通
路はサーボ弁によつて制御されて所期のタイミン
グで開放もしくは遮断される。この安全切換弁の
閉鎖部材は燃料流れ方向で燃料供給通路を閉鎖し
かつ、燃料圧力に抗して燃料供給通路を開放す
る。このような解決手段は従つて原理的にはあら
ゆる安全性の要求を考慮したものである。それと
いうのは安全切換弁の遮断機能により、弁ニード
ルがその開放位置に止まつて開いている場合に
も、高圧蓄圧器の無圧化並びに燃焼室内への燃料
の制御不能な噴射が避けられると共に、このよう
な故障中にも、燃料供給が、機関の運転に対して
同期的に制御される信号発生器により操作される
サーボ弁によつて制御される安全切換弁により、
噴射時期にのみ行われるからである。重油で運転
される大型デイーゼル機関において既に実地に使
用されて好評を博しているこのような解決手段
は、しかし、安全切換弁の範囲が、構造、製作及
び個々の部分の組立並びに噴射弁のケーシング内
における製作技術的手段の点で、殊にこのような
形式の燃料噴射装置の製作に大量生産方式を導入
するという観点から、比較的高い製作経費を要す
ることが判明した。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題はこのような事情から出発して、
はじめに述べた形式の燃料噴射装置を改良し、殊
に安全切換弁の範囲において、構造費、製作費及
び組立費が、当該範囲の構造の点からもまた当該
範囲の液力式制御回路への接続形式という点から
も、最小限に節減され、さらにまた、燃料噴射装
置のさらに別の範囲の構造も簡単化され、その結
果、燃料噴射装置の製作に大量生産方式を導入す
るためのコスト上の諸要求が充たされるようにす
ることにある。

課題を解決するための手段 この課題は本発明によれば、はじめに述べた形
式の燃料噴射装置において、安全切換弁の圧力ピ
ストンが、制御圧力室とは反対側の端面に結合し
た、第１圧力通路を横方向に貫通して延びている
連結ロツドを有し、該連結ロツドが直径の異なる
２つの区分から成つており、この場合直径の小さ
い方の区分はその先端部に安全切換弁の柄鎖部材
を有しており、かつ直径の大きい方の区分は圧力
ピストンに接続しており、かつ連結ロツドの上記
の両区分の間の環状の境界面が、第１圧力通路内
の燃料圧力を常に負荷されている、安全切換弁を
開放位置へ切換えるために役立つ圧力面を形成し
ており、かつ圧力ピストンの、連結ロツドとは反
対の側に配置されている制御圧力室が戻し導管に
接続された後に、上記圧力面が、安全切換弁を開
放位置に切換えるために、有効に働くことによつ
て、解決されている。

発明の効果 本発明による燃料噴射装置は、高圧蓄圧器から
噴射弁の弁ニードルのところにある溜め室への燃
料供給通路の遮断及び開放に関する、はじめに述
べた形式の燃料噴射装置と同一の安全機能を、そ
れも構造、製作及び組立がはじめに述べた形式の
燃料噴射装置における安全切換弁よりも著しく簡
単である安全切換弁によつて実現することがで
き、かつまた、その特別の構造に基づいて、燃料
噴射装置の他の構成部分、殊に噴射弁の範囲の構
成部分を簡単にすることができる。従つて全体と
して、燃料噴射装置の生産において著しいコスト
節減が達成されて、従つて本発明の解決手段は殊
に大量生産に適するものである。本発明の燃料噴
射装置の小数の可動の構成部分はさらに極めて丈
夫に製作することができ、特に重油運転の観点か
ら構成されており、従つてその機能は重油で運転
される船舶用デイーゼル機関に使用した場合にも
常に保証されている。

実施例 次に図示の実施例につき本発明を説明する。

図面には内燃機関の燃料噴射装置が示されてお
り、この場合燃料は燃料タンク１からフイードポ
ンプ２を介して高圧蓄圧器３へ供給され、この高
圧蓄圧器３から図示されていない内燃機関の燃料
噴射装置に一定の圧力の燃料が供給される。図面
にはこれらの、全て同一の構造を有する燃料噴射
装置の１つが図示されている。この燃料噴射装置
は噴射弁４を有しており、この噴射弁４はケーシ
ング５と、弁ニードル６と、この弁ニードルに作
用する制御ピストン７から成つている。弁ニード
ル６はケーシング５内の孔８内に軸方向で移動可
能に支承されており、かつ弁ニードルの前端部に
円錐状の閉鎖部材９を有しており、この閉鎖部材
９はケーシング５内の相応する形状の弁座１０と
協働して燃料供給を遮断し又は噴射ノズル１１を
通して燃料を燃焼室内へ噴射せしめる。制御ピス
トン７は１つのピストン部分１２とこれにより直
径の大きいもう１つのピストン部分１３とから成
つており、かつ弁ニードル６と同様に、相応する
ケーシング孔内に軸方向で移動可能に支承されて
いる。ピストン部分１２はその外側の端面とこの
ピストン部分１２の受容孔１４の壁部分とにより
第１圧力室１５を形成しており、これに対して第
２のピストン部分１３はその、弁ニードル６側の
端面とピストン部分１３の受容孔１６の壁部分と
により第２圧力室１７を形成している。第１圧力
室１５は第１圧力通路１８を介して高圧蓄圧器３
に接続されていて、ここから常に一定圧力の燃料
を供給されており、従つて第１圧力室１５内には
常に所定の、噴射弁を閉鎖する方向で作用する圧
力が存在している。ピストン部分１２にある閉鎖
方向の有効受圧面はしかし制御ピストン７のピス
トン部分１３にある、噴射弁開放方向の有効受圧
面よりも小さい。第１圧力通路１８からはケーシ
ング５内において燃料供給通路１９が分岐してお
り、該燃料供給通路は弁ニードル６のところにあ
る溜め室２０内に開口している。燃料供給通路１
９、ひいては、高圧蓄圧器から第１圧力通路１８
を介して弁ニードル６のところにある溜め室２０
への燃料供給路は安全切換弁２１によつて遮断又
は開放される。安全切換弁２１は閉鎖部材２２を
以て燃料供給通路１９内へ、燃料流れ方向で侵入
してこの通路を遮断する。閉鎖部材２２は図示の
実施例では弁円錐体２３によつて形成されてお
り、これはこれと嵌合する、燃料供給通路１９に
形成された円錐状の座面２４と協働し、かつ連結
ロツド２５の外側端部に配置されており、このロ
ツドは圧力ピストン２６まで延びている。連結ロ
ツド２５はこの場合ケーシング５内において第１
圧力通路１８を貫通しており、この第１圧力通路
１８は上記連結ロツドが貫通している範囲に拡開
された室２７を有しており、この室２７からは燃
料供給通路１９がそれぞれ弁座面２４を有する区
分２８を以て分岐している。安全切換弁２１の圧
力ピストン２６はやはりケーシング５内において
受容孔２９内で軸方向に移動可能に支承されてい
る。

安全切換弁２１及び噴射弁４の制御のために、
燃料噴射装置のさらに別の部分として、機関の運
転に対して同期的に制御される信号発生器３０か
ら操作されるサーボ弁３１を有する、図面にはた
んに部分的にしか示されていない液力式制御回路
が設けられている。上記サーボ弁３１の制御圧力
液体供給側ポートに、一定の圧力の圧力液体を導
く供給導管３２が、また戻し側ポートには戻し導
管３３が接続されており、かつサーボ弁３１は、
第１の出口ポート３４及び第２の出口ポート３５
を有しており、これらの出口ポート３４，３５は
交互に供給導管３２又は戻し導管３３に接続可能
である。サーボ弁３１の電気的な制御部分は電気
的な制御チヤンネル３６を介して信号発生器３０
に接続しており、この信号発生器はこの場合有利
にはマイクロプロセサーであつて、これはプログ
ラミングされてセツトされた基準値に従つて、該
マイクロプロセサー内へ供給された内燃機関の運
転パラメータに関連して、動作し、かつサーボ弁
へ命令を発する。

サーボ弁３１の第１出口ポート３４には圧力通
路（以下においては第２圧力通路３８と呼ぶ）が
接続しており、この第２圧力通路３８はケーシン
グ５内を延びていてかつ弁ニードル６の開放方向
に作用する第２圧力室１７に開口している。これ
に対してサーボ弁３１の出口３５には制御圧力通
路３９が接続しており、これは制御圧力室４０内
へ開口しており、この圧力室は、安全切換弁２１
の圧力ピストン２６の後側、即ち連結ロツド２５
とは反対側に、配置されていて、圧力ピストン２
６のための受容孔２９の壁部分及び圧力ピストン
２６の端面４１とによつて形成されている。制御
圧力通路３９が供給導管３２に接続されると、制
御圧力室４０内に圧力が生じ、該圧力は安全切換
弁２１の圧力ピストン２６にこれを閉鎖する方向
で負荷される。さらに、連結ロツド２５には圧力
面４２が配置されており、これは第１圧力通路１
８内の燃料の圧力を常に負荷されていて安全切換
弁２１の開放に役立ち、この場合この開放圧力
は、圧力ピストン２６の他端に配置されている制
御圧力室４０がサーボ弁３１の切換え後に制御圧
力通路３９を介して戻し導管３３に接続されたと
きに、有効に作用する。圧力面４２をうるため
に、連結ロツド２５は２つの、直径を異にする区
分を有しており、この場合直径の小さい方の区分
４３はその外側端部に安全切換弁２１の閉鎖部材
２２を有しており、また直径の大きい方の区分４
４は圧力ピストン２６に隣接しており、これらの
両方の区分の間の環状の境界面により圧力面４２
が形成されている。圧力ピストン２６には連結ロ
ツド２５の他に、その反対側にさらにストツパピ
ン４５が設けられており、このストツパピンの長
さにより、圧力ピストン２６の開放方向で行程距
離、ひいてはまた、制御圧力室４０の最小室容積
が、あらかじめ規定されている。

次に、上記の燃料噴射装置の機能を、その可動
の部分が第１図に図示されている位置にある状態
から説明する。即ち図示のサーボ弁の切換位置に
おいては、制御圧力室４０は制御圧力通路３９を
介して供給導管３２に接続しており、従つて安全
切換弁２１の圧力ピストン２６に圧力が負荷さ
れ、かつ燃料供給通路１９は閉鎖部材２２によつ
て遮断されており、さらに、噴射弁の制御ピスト
ン７の第２圧力室１７は第２圧力通路３８を介し
て戻し導管３３に接続されており、従つて、制御
ピストン７の第１圧力室１５内にある圧力は完全
に有効に作用しており、弁ニードル６は閉鎖位置
にある。

ところで、信号発生器３０からサーボ弁３１に
噴射過程のための命令が発せられると、サーボ弁
３１は内部で切換えられる。これによりまず、制
御圧力通路３９が戻し導管３３に接続され、その
結果制御圧力室４０には圧力負荷がなくなり、か
つ圧力面４２に作用している燃料圧力が有効に働
き、その結果、安全切換弁２１が開かれ、その結
果燃料供給通路１９が開放され、かつこの通路を
介して弁ニードル６の溜め室２０に燃料が供給さ
れる。制御圧力通路３９が戻し導管３３に接続さ
れた後、直ちに、第２圧力通路３８は戻し導管３
３から遮断されて供給導管３２へ接続され、これ
により第２圧力室１７に圧力が負荷され、制御ピ
ストンは弁ニードルを連行しながらその開放位置
へ移動せしめられ、この開放位置では、燃料溜め
室２０内の燃料は噴射ノズル１１を通つて所属の
燃焼室内へ噴射される。信号発生器からの噴射終
了信号によりサーボ弁３１は再び先に述べたその
出発位置に戻される。この場合まず再び制御圧力
通路３９が戻し導管３３から遮断されて供給導管
３２へ接続され、その結果制御圧力室４０には再
び圧力が負荷され、かつ安全切換弁２１は閉鎖方
向に作動され、その結果燃料供給通路１９は再び
遮断される。続いて第２圧力通路３８がサーボ弁
側で供給導管３２から遮断されて戻し導管３３へ
接続され、これにより第２圧力室１７は無負荷に
なり、弁ニードル６は第１圧力室１５内の燃料圧
力に基づいて制御ピストン７により再び閉鎖位置
へ戻される。安全切換弁による燃料供給通路１９
の先行する遮断と弁ニードル６の閉鎖との間の僅
かな時間的なずれにより、遮断された燃料供給通
路１９内における燃料排出および減圧が達成され
る。

勿論また、本発明によれば、他の圧力通路長さ
もしくは圧力通路容積を使用することにより、又
は、他の加圧もしくは減圧行程使用部材を内蔵し
たサーボ弁を使用することにより、別の制御特性
を生じるようにすることも可能であり、例えば、
噴射過程のために先ず弁ニードル６が持上げら
れ、次いではじめて安全切換弁２１が燃料供給の
ために開かれ、かつ該噴射過程を終了させるため
にまず弁ニードル６が、次いではじめて安全切換
弁がその閉鎖位置に戻されるようにすることも可
能である。さらにまた、サーボ弁３１を適当に構
成することにより、安全切換弁及び弁ニードルが
同時に開けかつまた同時に再び閉じられるように
時間的経過を制御することも可能である。

最後に述べた２つの実施態様においては、遮断
された燃料供給通路１９内の圧力を減圧させる手
段を設けるのが有利であることが判明した。この
ような手段は第２図の実施例に示されており、こ
の実施例では、上記の手段以外の点では第１図の
実施例と同一の構造において、燃料供給通路１９
から、該通路が遮断状態にあるときに該通路の圧
力を減圧するために、絞り孔４６が分岐してお
り、この絞り孔は燃料タンク１へ達している戻し
通路４７へ開口している。キヤビテーシヨンを防
止しかつ、遮断された燃料供給通路１９内で残留
圧力を保持するために、第３図の実施例ではさら
に、絞り孔４６と戻し通路４７との間に逆止め弁
４８が接続されている。この逆止め弁４８は、も
つとも簡単な場合、圧縮ばね及び、遮断部材とし
ての球から成つており、この場合圧縮ばねの戻し
力は遮断された燃料供給通路１９内に保持される
べき所期の残留圧力に応じて設計されている。第
３図に示されている実施例の他の部分の構造はや
はり第１図の実施例と同一である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料噴射装置の第１実施
例の略示図、第２図は第１図の解決手段に基づく
燃料噴射装置の第２実施例の部分図、第３図は第
２図の解決手段に基づく燃料噴射装置の第３実施
例の部分図である。 １…燃料タンク、２…フイードポンプ、３…高
圧蓄圧器、４…噴射弁、５…ケーシング、６…弁
ニードル、７…制御ピストン、８…孔、９…閉鎖
部材、１０…弁座、１１…噴射ノズル、１２…ピ
ストン部分、１３…ピストン部分、１４…受容
孔、１５…第１圧力室、１６…受容孔、１７…第
２圧力室、１８…第１圧力通路、１９…燃料供給
通路、２０…溜め室、２１…安全切換弁、２２…
閉鎖部材、２３…弁円錐体、２４…座面、２５…
連結ロツド、２６…圧力ピストン、２７…室、２
８…区分、２９…受容孔、３０…信号発生器、３
１…サーボ弁、３２…供給導管、３３…戻し導
管、３４…第１出口ポート、３５…第２出口ポー
ト、３６…制御チヤンネル、３８…第２圧力通
路、３９…制御圧力通路、４０…制御圧力室、４
１…端面、４２…圧力面、４３…区分、４４…区
分、４５…ストツパピン、４６…絞り孔、４７…
戻し通路、４８…逆止め弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の燃料噴射装置であつて、一定圧力
   の燃料が、高圧蓄圧器３から第１圧力通路１８を
   経て、噴射弁４の弁ニードル６に作用する制御ピ
   ストン７の、閉鎖方向で働く第１圧力室１５に、
   かつ第１圧力通路１８から分岐した燃料供給通路
   １９を経て、弁ニードル６のところにある溜め室
   ２０に、供給可能であり、かつ、機関の運転に対
   して同期的に制御される信号発生器３０によつて
   操作されるサーボ弁３１を有する液力式制御回路
   が設けられており、上記サーボ弁３１の制御圧力
   液体供給側ポートに、一定の圧力の制御圧力液体
   を供給する供給導管３２が、また戻し側ポートに
   戻し導管３３が接続されており、かつ上記サーボ
   弁３１の第１出口ポート３４には、制御ピストン
   ７の、噴射弁４の開放方向で働く第２圧力室１７
   に通じる第２圧力通路３８が接続されており、か
   つ上記サーボ弁３１によつて制御され第１圧力通
   路１８から燃料供給通路１９への燃料の供給を遮
   断する遮断位置及び上記の燃料の供給を可能にす
   る開放位置へ切換えられる安全切換弁２１が設け
   られており、該安全切換弁２１は上記遮断位置に
   おいて閉鎖部材２２を以て燃料供給通路１９内へ
   侵入して該燃料供給通路１９を燃料流れ方向で遮
   断し、かつ安全切換弁２１が圧力ピストン２６を
   有しており、該圧力ピストン２６は燃料噴射装置
   ケーシング５内の受容孔２９内において圧力ピス
   トンの一方の端面側に制御圧力室４０を形成して
   おり、該制御圧力室４０が、安全切換弁２１の切
   換操作のために、サーボ弁３１により制御圧力通
   路３９及びサーボ弁３１の第２出口ポート３５を
   介して供給導管３２及び戻し導管３３に交互に接
   続可能であり、かつ制御ピストン７の第２圧力室
   １７が、噴射弁４の開閉のために、サーボ弁３１
   により制御されて、第２圧力通路３８及びサーボ
   弁３１の第１出口ポート３４を介して、供給導管
   ３２及び戻し導管３３に交互に接続可能である形
   式のものにおいて、安全切換弁２１の圧力ピスト
   ン２６が、制御圧力室４０とは反対側の端面に結
   合した、第１圧力通路１８を横方向に貫通して延
   びている連結ロツド２５を有し、該連結ロツド２
   ５が直径の異なる２つの区分４３，４４から成つ
   ており、この場合直径の小さい方の区分４３はそ
   の先端部に安全切換弁２１の閉鎖部材２２を有し
   ており、かつ直径の大きい方の区分４４は圧力ピ
   ストン２６に接続しており、かつ連結ロツド２５
   の上記の両区分４３，４４の間の環状の境界面
   が、第１圧力通路１８内の燃料圧力を常に負荷さ
   れている、安全切換弁２１を開放位置へ切換える
   ために役立つ圧力面４２を形成しており、かつ圧
   力ピストン２６の、連結ロツド２５；４３，４４
   とは反対の側に配置されている制御圧力室４０が
   戻し導管３３に接続された後に、上記圧力面４２
   が、安全切換弁２１を開放位置に切換えるため
   に、有効に働くことを特徴とする、内燃機関の燃
   料噴射装置。 ２ 安全切換弁２１の閉鎖部材２２が弁円錐体２
   ３によつて形成されており、該弁円錐体は、燃料
   供給通路１９に形成されている相応する円錐状座
   面２４と協働する特許請求の範囲第１項記載の燃
   料噴射装置。 ３ 第１圧力通路１８が、安全切換弁２１の、第
   １圧力通路１８を貫通する連結ロツド２５の範囲
   で、室２７によつて拡開されており、該室は圧力
   室を形成し、この圧力室からは燃料供給通路１９
   の、弁座２４を有する区分２８が分岐している特
   許請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。 ４ 安全切換弁２１の圧力ピストン２６が連結ロ
   ツド２５とは反対の側にストツパピン４５を支持
   しており、該ストツパピンの長さにより圧力ピス
   トン２６の開放行程距離、ひいては制御圧力室４
   ０の最小室容積があらかじめ規定されている特許
   請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。 ５ 安全切換弁２１の圧力ピストン２６がストツ
   パピン４５、連結ロツド２５及び閉鎖部材２２と
   一体に製作されている特許請求の範囲第１項記載
   の燃料噴射装置。 ６ 燃料供給通路１９の遮断可能な範囲から絞り
   孔４６が分岐しており、該絞り孔は戻し通路４７
   に接続していて、遮断された燃料供給通路１９の
   圧力負荷を排除するために役立つ特許請求の範囲
   第１項記載の燃料噴射装置。 ７ 遮断された燃料供給通路１９内に残留圧力を
   保持しかつキヤビテーシヨンを防止するために絞
   り孔４６と戻し通路４７との間に逆止め弁４８が
   接続されている特許請求の範囲第６項記載の燃料
   噴射装置。