JPH0368232B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置であつ
て、複数のポンプノズル、制御圧源及びサーボ圧
源を有しており、各ポンプノズルがサーボピスト
ン、サーボピストンの下側のポンプ作業室及びサ
ーボピストンの上側のサーボ圧室を有している形
式のものに関する。

公知の燃料噴射装置においては、噴射開始時点
が電磁弁を介して制御されるようになつており、
電磁弁は切換弁を操作するための燃料流を制御す
る。切換弁によつてポンプピストンの行程開始時
点、ひいては噴射開始時点が規定される。公知の
燃料噴射装置の欠点として、噴射開始時点調節が
液力的な容積の閉じらていること及び連続的な液
力接続に基づき不正確であり、構造の複雑なこと
に基づき費用がかかる。

発明の目的 本発明の目的は、燃料噴射装置を改善して、構
造が簡単でかつ噴射開始時点調節が正確に行われ
るようにすることである。

発明の構成 前記目的を達成するために本発明の構成では、
各ポンプノズルが径の大きい区分と径の小さい区
分とから成るサーボピストン、サーボピストンの
径の小さい区分の下側のポンプ作業室及びサーボ
ピストンの径の大きい区分の上側のサーボ圧室を
有しており、サーボ圧室がスプール弁を介してサ
ーボ圧導管によつてサーボ圧源に接続されてお
り、スプール弁が制御導管を介して配量分配ユニ
ツトに接続されていて制御圧によつて作動せしめ
られ、一方の切換位置でサーボ圧室をサーボ圧導
管に連通させかつ他方の切換位置でサーボ圧室を
負荷軽減導管に連通させるようになつており、配
量分配ユニツトの分配器が周面に、スプール弁へ
の制御導管に対して接続並びに遮断可能な分配縦
溝を有しており、分配縦溝が分配器の回動に際
し、分配器を取り囲む回動可能なコントロールス
リーブの半径方向の孔によつて開閉制御されるよ
うになつており、コントロールスリーブが噴射開
始時点調節のための調節装置によつて回動調節さ
れるようになつており、配量分配ユニツトの配量
のための配量ピストンの端面の両方の配量室が互
いに交互にかつそれぞれ順次に制御圧源、並びに
ポンプノズルのポンプ作業室に接続されるように
なつている。

発明の作用及び効果 本発明の前記構成により、燃料噴射装置の構造
が簡単になり、極めて正確な噴射開始時点調節が
可能になり、大量生産される構成部分が燃料噴射
装置に使用可能になり、燃料噴射装置が安価に製
作される。

次に図面を用いて本発明の実施例を具体的に説
明する。

第１図は６気筒内燃機関のための燃料噴射装置
を示す。図面簡略化のために１つのポンプノズル
１０だけを示すが、このポンプノズルは実際には
６つ設けられ、配量分配ユニツト１１によつてそ
れぞれ制御される。配量分配ユニツトは中程度の
燃料圧で作動せしめられるのに対して、内燃機関
１２によつて高圧ポンプ系１３が作動させられ
る。この高圧ポンプ系１３は、有利には燃料を用
いて高いサーボ圧を生ぜしめる。燃料噴射系の制
御は電子制御装置１４によつて行なわれる。即
ち、後で説明するが種々異なる個所で受取られた
実際値信号がこの電子制御装置１４内で処理さ
れ、目標値信号に相応して変換器を介して燃料噴
射装置の相応の制御部分へ投入される。

高圧ポンプ系１３は高圧ポンプから成るサーボ
圧源２０を有しており、このサーボ圧源の上流側
に別のポンプ１７を配置してあり、このポンプ１
７が燃料をタンク１８から吸込んでフイルタ１９
を介して、サーボ圧源２０としての高圧ポンプへ
吐出する。ポンプ１７の下流側で圧力保持弁が充
分な前吐出圧を維持している。サーボ圧源２０と
しての高圧ポンプの吐出圧力が電磁的な調整機構
２１によつて調節できるようになつている。電磁
的な調整機構２１は変換器として電子制御装置１
４の端子１を介して相応の制御信号を受取る。サ
ーボ圧源２０からサーボ圧導管２２がそれぞれの
ポンプノズル１０へ通じており、各ポンプノズル
にはこのサーボ圧導管２２からサーボ圧（燃料）
が供給される。サーボ圧導管２２には蓄圧器２３
が接続されており、これによつてポンプノズルの
圧力がほぼコンスタントに保たれる。サーボ圧導
管２２にはサーボ圧源２０の出口のところに逆止
弁２４が配置されている。サーボ圧導管２２内の
圧力はセンサ２５によつて測定され、このセンサ
によつて形成された信号は接続端子６を介して電
子制御装置１４に投入される。電子制御装置１４
は、センサ２５によつて圧力変化が検出された場
合に電磁的な調整機構２１を介してサーボ圧源２
０としての高圧ポンプの吐出圧を修正するか、又
は電子制御装置１４内に投入された別の機関特性
値に関連してサーボ圧を変化せしめる。

１つのみ示すポンプノズル１０はサーボピスト
ン２６を備えている。このサーボピストン２６は
段ピストン（又は互いに異なる直径を有する２つ
のピストン）から成り、段ピストンの大きい方の
面がサーボ圧室２７に面し、小さい方の面がポン
プ作業室２８に面している。ポンプ作業室２８か
らは圧力導管２９がポンプノズルの圧力室３０へ
通じている。ポンプノズルはさらにノズルニード
ル３１を備えており、このノズルニードル３１は
閉鎖ばね３２によつて閉鎖位置に負荷されてい
る。閉鎖ばね３２は、ノズルニードル３１とは逆
の側で閉鎖ピストン３４のつば３３に支持されて
おり、閉鎖ピストン３４はノズルニードル３１と
は逆の側の端面でポンプ作業室２８に面してい
る。

サーボ圧導管２２とサーボ圧室２７との接続が
スプール弁３５によつて制御される。このスプー
ル弁３５は配量分配ユニツト１１によつて内燃機
関の回転に同期して作動されて交互にサーボ圧室
２７をサーボ圧導管２２又は負荷軽減導管３６に
連通せしめる。スプール弁３５は制御スプール３
７を備えており、この制御スプール３７が戻しば
ね３８に抗して液圧的に駆動される。サーボピス
トン２６の段部によつて形成された室３９と閉鎖
ばね３２を収容する室と戻しばね３８を収容する
室とは戻し導管４０を介して負荷軽減導管３６に
接続されている。制御スプール３７の位置又は移
動距離はポジシヨンセンサ４１によつて測定され
て端子７を介して電子制御装置１４へ投入され
る。

ポンプノズル１０は次のように作動する： 配量分配ユニツト１１によつて配量された燃料
は、配量導管４４及び逆止弁４３を介してポンプ
作業室２８に供給される。これによつてサーボピ
ストン２６がサーボ圧室２７内へ押し込まれ、そ
のさいにサーボ圧室内の燃料をスプール弁３５を
介して負荷軽減導管３６内へ吐出せしめる。サー
ボ弁３５の制御スプール３７が配量分配ユニツト
１１を介して作動せしめられて戻しばね３８の力
に抗して移動させられ、サーボ圧室２７が負荷軽
減導管３６から遮断された後又は遮断される直前
にサーボ圧導管２２がサーボ圧室２７に連通され
る。これによつて、サーボピストン２６がポンプ
作業室２８内に押し込まれ、そのさいに圧力導管
２９を介して圧力室３０内へ燃料を吐出する。充
分な圧力が得られるやいなや、ノズルニードル３
１が閉鎖ばね３２に抗して移動させられ、これに
よつて燃料が噴射孔４２を介して内燃機関の燃焼
室内へ噴射される。サーボピストン２６の所定の
吐出行程終了後に、サーボピストン２６の下方の
端縁によつて圧力導管２９への流出が遮断され、
これによつて、ポンプ作業室２８内の燃料圧が増
大し、閉鎖ピストン３４がまず閉鎖ばね３２の力
に抗して移動して、次いでノズルニードル３１に
圧着される。その間、圧力導管２９を介した圧力
室３０への吐出が中断されているので、噴射ノズ
ルが迅速かつ良好に閉鎖される。次いで制御スプ
ール３７が配量分配ユニツト１１によつて制御さ
れ、図示の出発位置へ戻されるやいなや、再びポ
ンプ作業室２８内に燃料が供給され、サーボピス
トン２６が相応して移動させられる。次いで新た
な噴射過程が開始される。

配量分配ユニツト１１は内燃機関１２によつて
駆動される分配器４５を備えている。この分配器
４５の回転数及びサーボ圧源２０としての高圧ポ
ンプの回転数センサ４６によつて測定されて端子
Ｎを介して電子制御装置１４の端子Ｎに投入され
る。配量分配ユニツト１１は２つの起機能を有す
る。第１の機能は分配器４５によつて分配された
燃料を各ポンプノズルにそれぞ供給するととも
に、相応して制御スプール３７を作動させること
によつて噴射開始時点を規定することである。配
量分配ユニツト１１には制御圧源４７を形成する
ポンプから燃料が供給される。この制御圧源４７
としてのポンプは中程度の圧力を生ぜしめる。こ
の制御圧源４７としてのポンプの吐出圧は圧力制
御弁４８によつて規定されている。制御圧源４７
と配量分配ユニツト１１との間にはフイルタ４９
が設けられている。燃料は制御圧源４７から配量
分配ユニツト１１のケーシング内の捕集室５０内
へ供給される。この捕集室５０から燃料は導管５
１を介して、往復運動する配量ピストン５２に達
する。配量ピストン５２の行程はストツパ５３に
よつて規定される。分配器４５内に設けた分配孔
５４を介して、配量ピストン５２の両側の配量室
５５は導管５１若しくはポンプノズルの配量導管
４４に接続される。しかもその場合、常に一方の
配量室５５が導管５１にかつ他方の配量室５５が
ポンプ作業室２８に接続されるようになつてい
る。配量ピストン５２は導管５１を介して供給さ
れる燃料によつて移動させられて配量導管４４を
介してポンプ作業室４８内に燃料を吐出し、最終
的にはストツパ５３に衝突する。このストツパ５
３は移動調節可能であり、それゆえに、配量ピス
トン５２の行程を噴射量に適合させることができ
る。配量導管４４の出発点及び導管５１の開口
は、常に交番に１つのポンプノズルのポンプ作業
室２８へそれも常に交互に一方の配量室５５から
燃料が供給されるように、分配器の周りに分配さ
れている。ストツパ５３は実施例では調節モータ
Ｑによつて移動調節される。この調節モータＱは
電子制御装置１４から端子４を介して調節信号を
受取る。調節モータＱ内には実際値センサも内蔵
されており、この自際値センサがストツパ５３の
位置に関連した自際値信号を端子５を介して電子
制御装置１４に投入する。噴射燃料量は電子制御
装置１４内で種々異なるパラメータに基づき規定
される。パラメータの例としてアクセルペダル５
７の位置及び端子Ｎを介して回転数センサ４６か
ら投入される回転数がある。その他のパラメータ
としては温度Ｔ、空気圧PLがある。いづれのパ
ラメータも、燃料噴射量に影響を及ぼす。この場
合、噴射開始時点が燃料の配量には無関係に規定
されるので、個々のポンプノズルへの燃料の分配
時には比較的大きな誤差が許容される。

配量分配ユニツト１１の第２の機能は噴射開始
時点を制御することである。このために、分配器
４５の周りには捕集室５０内にコントロールスリ
ーブ５８が配置されている。このコントロールス
リーブ５８は半径方向の孔５９を備えており、孔
５９が分配器の回転中に、分配器の外周に設けた
縦溝６０によつて開放制御される。縦溝６０から
は、分配器４５内に設けた通路６１が、分配器４
５の外周に設けた分配縦溝６２へ通じている。こ
の分配縦溝６２が制御導管６３の開口を開放制御
するようになつており、制御導管６３はそれぞれ
ポンプノズルのスプール弁３５に通じている。制
御導管６３の出発点（開口）は相応して分配器４
５の外周に分配されており、これによつて、各ス
プール弁３５の制御スプール３７が順次に、捕集
室５０内の燃料によつて作動される。分配縦溝６
２と各制御導管６３とのオーバラツプ量は比較的
大きく、従つて、製作誤差を小さく維持する必要
はない。これに対して、縦溝６０による孔５９の
開放制御は極めて正確に行われねばならない。な
ぜならば、この開放制御が噴射開始時点を規定す
るからである。スプール弁３５の制御スプール３
７がサーボ圧導管２２をポンプノズル１０のサー
ボ圧室２７に連通せしめると、燃料噴射が開始さ
れる。噴射開始時点を変動できるように、コント
ロールスリーブ５８が分配器４５上を回動可能に
なつている。これによつて、縦溝６０により孔５
９を開放制御する時点が駆動軸の回転位置に関連
してずらされる。これに相応して噴射開始時点、
換言すれば制御スプール３７の作動開始時点が調
節される。このような噴射開始時点調節は種々の
理由から、例えば回転数との関連において、ある
いは負荷、温度及び他の機関パラメータとの関連
において必要である。コントロールスリーブ５８
の回動は、第１図の実施例では調節モータから成
る調節装置６４によつて行なわれる。この調節装
置は変換器としてその作動信号を電子制御装置１
４から端子２を介して受取る。コントロールスリ
ーブ５８の位置の実際値が端子３を介してセンサ
信号として電子制御装置１４に投入される。液圧
作動によつて生じる何らかの誤差を修正するため
に、調節装置６４のセンサ信号がスプール弁３５
のポジシヨンセンサ４１のセンサ信号と比較され
る。この場合も微調節が申し分なく行なわれかつ
特に機関特性値への考慮が効果的に行なわれる。

第２図の実施例においては噴射開始時点調節の
ための制御圧がサーボ圧導管２２′から取り出さ
れる。圧力媒体は、例えば高圧時に漏洩を避ける
ために燃料よりも濃い油であつてよい。サーボ圧
導管２２′から配量分配ユニツト１１′への導管６
６内には絞り６７が接続されている。導管６６の
絞り６７の下流側から制御導管６８が分岐してお
り、この制御導管内に圧力保持弁６９が配置され
ている。

導管６６から燃料は半径方向の孔５９′を経て、
分配器４５′の周面のリング溝７０に達する。リ
ング溝７０から分配縦溝６２′が分岐している。
分配縦溝６２′は制御導管６３′の開口を開放制御
するようになつており、制御導管６３′はポンプ
ノズルのためのスプール弁に通じている。分配縦
溝６２′と連通していない制御導管６３′は縦溝６
５′を介して放圧され、その結果スプール弁の制
御スプールの戻りが可能になる。縦溝６５′は同
じように分配器４５′の周面に配置されていて、
リング載溝７１に開口しており、リング溝７１は
戻し導管７２に常に接続されている。戻し導管７
２内には、噴射開始時点調節のための制御系の最
小圧力を維持して制御導管の過負荷を避けるため
に圧力保持弁７３が配置されている。

第３図は第２図のＣ−Ｃ線に沿つた断面図であ
る。スプール弁，，，，の制御スプー
ル３７′が戻されている。若しくは出発位置を占
めているのに対して、スプール弁の制御スプー
ル３７′は戻しばね３８′に抗して移動させられ、
そのさいにサーボ圧導管２２′をポンプノズル１
０′のサーボ圧室２７′に連通する。第３図に示す
ポンプノズル１０′は出発位置を占めている。ス
プール弁の制御導管６３′は分配縦溝６２′に接
続されている。これに対して、スプール弁，
，，及びの制御導管６３′は縦溝６５′に
接続されている。

分配器４５′はコントロールスリーブ７５内に
支承されており、コントロールスリーブは配量分
配ユニツト１１′のケーシング７６内に回動可能
に配置されている。コントロールスリーブ７５を
回動させることによつて、分配縦溝６２′と制御
導管６３′との連通時点が変えられる。この連通
時点を変動させることによつて噴射開始時点が相
応にずらされる。噴射開始時点をまず回転数に関
連して変えたい場合には、コントロールスリーブ
７５のアーム７７に調節装置７８を形成するピス
トンが係合させられ、調節装置７８としてのピス
トンのアーム７７と逆の側が制御圧力媒体によつ
て負荷されており、制御圧力媒体の圧力が回転数
に関連して変化せしめられる。噴射開始時点は、
回転数が高ければ高いほど早めたい。それという
のは、燃料の気化にとつて回転数の高い場合には
回転数の低い場合よりも短い時間しか与えられな
いことになるからである。このような理由から、
調節装置７８としてのピストンを負荷する制御圧
力媒体の圧力の増大に伴つて調節装置７８として
のピストンが第３図で見て下方へ移動させられ、
その結果噴射開始時点が相応に早めの方向にずら
される。それというのは、分配縦溝６２′が制御
導管６３′に相応に早期に連通されるからである。
調節装置７８としてのピストンの下方への移動は
戻しばね７９の力に抗して行われる。

調節装置７８としてのピストンを負荷する制御
圧力媒体は、制御圧源８０を形成するポンプ（第
２図）によつて供給され、制御圧源８０としての
ポンプは分配器４５′と一緒に内燃機関によつて
駆動される。制御圧源８０を形成するポンプの吐
出圧は圧力制御弁８１によつて付加的に制御まさ
れ、従つて回転数に対して比例して変化する。制
御圧源８０としてのポンプの圧力導管８２から２
つの導管８３，８４が分岐している。一方の導管
８３は噴射開始時点を調節するための調節装置７
８に通じており、他方の導管８４は配量分配ユニ
ツト１１′に通じている。配量分配ユニツトに通
じる導管８４は電磁弁８５によつて遮断可能であ
る。配量分配ユニツト１１′は配量ピストン５
２′を有しており、この配量ピストンの行程はス
トツパ５３′によつて規定される。配量ピストン
５２′の両側の配量室５５′は、分配器４５′内に
設けられた分配孔５４′によつて交互に導管８４
若しくは配量導管４４′に接続される。配量導管
４４′はポンプノズルのポンプ作業室に通じてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例の部分断面
図、第２図は本発明による第２実施例の部分断面
図、第３図は第２図のＣ−Ｃ線に沿つた断面図で
ある。 １，２，３，４及び５…端子、６…接続端子、
７…端子、１０…ポンプノズル、１１…配量分配
ユニツト、１３…高圧ポンプ系、１４…電子制御
装置、１７…ポンプ、１８…タンク、１９…フイ
ルタ、２０…サーボ圧源、２１…調整機構、２２
…サーボ圧導管、２３…蓄圧器、２４…逆止弁、
２５…センサ、２６…サーボピストン、２７…サ
ーボ圧室、２８…ポンプ作業室、２９…圧力導
管、３０…圧力室、３１…ノズルニードル、３２
…閉鎖ばね、３３…つば、３４…閉鎖ピストン、
３５…スプール弁、３６…負荷軽減導管、３７…
制御スプール、３８…戻しばね、３９…室、４０
…戻し導管、４１…ポジシヨンセンサ、４３…逆
止弁、４４…配量導管、４５…分配器、４６…回
転数センサ、４７…制御圧源、４８…圧力制御
弁、４９…フイルタ、５０…捕集室、５１…導
管、５２…配量ピストン、５３…ストツパ、５４
…分配孔、５５…配量室、５８…コントロールス
リーブ、５９…孔、６０…縦溝、６１…通路、６
２…分配縦溝、６３…制御導管、６４…調節装
置、６５′…縦溝、６６…導管、６７…絞り、６
８…制御導管、６９…圧力保持弁、７０及び７１
…リング溝、７２…戻し導管、７５…コントロー
ルスリーブ、７６…ケーシング、７７…アーム、
７８…調節装置、７９…戻しばね、８０…制御圧
源、８１…圧力制御弁、８２…圧力導管、８３及
び８４…導管、８５…電磁弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関用の燃料噴射装置において、複数の
   ポンプノズル１０，１０′、制御圧源４７，８０
   及びサーボ圧源２０を有しており、各ポンプノズ
   ル１０，１０′が径の大きい区分と径の小さい区
   分とから成るサーボピストン２６，２６′、サー
   ボピストンの径の小さい区分の下側のポンプ作業
   室２８及びサーボピストンの径の大きい区分の上
   側のサーボ圧室２７を有しており、サーボ圧室２
   ７がスプール弁３５を介してサーボ圧導管２２に
   よつてサーボ圧源２０に接続されており、スプー
   ル弁３５が制御導管６３，６３′を介して配量分
   配ユニツト１１に接続されていて制御圧によつて
   作動せしめられ、一方の切換位置でサーボ圧室２
   ７，２７′をサーボ圧導管２２に連通させかつ他
   方の切換位置でサーボ圧室２７，２７′を負荷軽
   減導管３６，３６′に連通させるようになつてお
   り、配量分配ユニツト１１，１１′の分配器４５，
   ４５′が周面に、スプール弁３５への制御導管６
   ３，６３′に対して接続並びに遮断可能な分配縦
   溝６２，６２′を有しており、分配縦溝６２，６
   ２′が分配器４５，４５′の回動に際し、分配器４
   ５を取り囲む回動可能なコントロールスリーブ５
   ８，７５の半径方向の孔５９によつて開放制御さ
   れるようになつており、コントロールスリーブ５
   ８，７５が噴射開始時点調節のための調節装置６
   ４，７８によつて回動調節されるようになつてお
   り、配量分配ユニツト１１，１１′の配量のため
   の配量ピストン５２，５２′の端面の両方の配量
   室５５，５５′が互いに交互にかつそれぞれ順次
   に制御圧源４７，８０、並びにポンプノズル１０
   のポンプ作業室２８，２８′に接続されるように
   なつていることを特徴とする燃料噴射装置。 ２ ポンプノズル１０′のサーボ圧室２７′を負荷
   軽減導管に連通させているサーボ弁，，，
   ，に通じている制御導管６３′が、分配器４
   ５′内に配置されたリング溝６５′を介して一様に
   放圧されている特許請求の範囲第１項記載の燃料
   噴射装置。 ３ サーボ圧源及び制御圧源がそれぞれ個別に設
   けられている特許請求の範囲第１項記載の燃料噴
   射装置。 ４ スプール弁３５に通じる制御導管６３′に対
   して接続並びに遮断可能な分配縦溝６２′が導管
   ６６を介してサーボ圧導管２２′に接続されてお
   り、該導管６６が絞り６７を有しかつ絞り６７の
   下流側で圧力保持弁６９に接続されている特許請
   求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。 ５ 制御圧源８０を形成するポンプが分配器４
   ５′と一緒に駆動可能である特許請求の範囲第１
   項記載の燃料噴射装置。 ６ 分配器４５′がコントロールスリーブ７５内
   に案内されており、コントロールスリーブ７５が
   配量分配ユニツト１１′のケーシング７６内に案
   内されており、分配縦溝６２′が制御導管６３′の
   開口を制御することによつて所属のポンプノズル
   の噴射開始時点を規定するようになつている特許
   請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。 ７ 分配器４５が配量分配ユニツト１１の中心孔
   内に案内されており、該中心孔から制御導管６３
   が分岐しており、コントロールスリーブ５８が分
   配器４５の、制御圧の媒体で満たされた室５０内
   の自由な非案内区分に配置されていて半径方向の
   孔５９を介して、噴射開始のための分配器４５内
   の分配縦溝６２に接続された通路６１を開放制御
   するようになつている特許請求の範囲第１項記載
   の燃料噴射装置。 ８ コントロールスリーブ７５を回動調節する調
   節装置７８がピストンシリンダユニツトから成つ
   ており、このピストンシリンダユニツトのピスト
   ンが戻し力に抗して、回転数に関連して圧力制御
   された制御圧によつて負荷されている特許請求の
   範囲第１項記載の燃料噴射装置。