JPH0642430A - 内燃機関の燃料噴射装置、特にポンプノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な燃焼、ひいては排ガス中の有害物質を
減少させるために、燃料噴射装置の低回転数域及び低負
荷運転時に既に高い噴射圧が、他方において内燃機関の
定格出力範囲におけるポンプ作業室内の許容最高圧を越
えることなく、えられるようにすること。 【構成】 燃料通路３１の、弁３７のポンプ作業室側に
ある部分によって形成された燃料噴射装置の高圧側、送
出通路１５又はポンプ作業室１３から分岐した分岐導管
４３に、圧力制限弁４７、電磁弁５５、ばね蓄圧器５７
又は減圧室６７を備えた弁装置等として構成された燃料
取り出し装置４５が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念部
に記載の形式の内燃機関の燃料噴射装置、特にポンプノ
ズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の燃料噴射装置は、先出
願の特許出願第Ｐ３９４３４１９２号明細書から公知で
あり、この装置では、ポンプケーシングのシリンダ孔内
で軸方向にガイドされるポンプピストンがカム駆動機構
によって往復に駆動される。このポンプピストンは、カ
ム駆動機構側とは反対側の端面でシリンダ孔内にポンプ
作業室を形成しており、該ポンプ作業室内へは燃料供給
導管が開口し、このポンプ作業室は圧力通路を介して、
燃料を供給されるべき内燃機関の燃焼室内へ侵入してい
る噴射弁に接続されている。この場合ポンプ作業室内に
ある燃料の噴孔への高圧での送出開始及びそれによる燃
料の噴射開始、並びに噴射されるべき燃料量は、燃料供
給導管に配置された両側に開く電磁弁による閉鎖制御を
介して調整され、該電磁弁は燃料を供給されるべき内燃
機関の運転パラメータに関連して制御される。

【０００３】公知のポンプノズルはカム駆動機構を介し
て、燃料を供給されるべき内燃機関の回転数に関連して
機械的に駆動されるので、このポンプノズルは、内燃機
関の回転数の増大に伴ってポンプ作業室内の噴射圧力が
極めて急激に上昇するという欠点を有している。このこ
とはポンプノズルが、内燃機関の定格出力点における、
即ち高回転数域における、許容最高圧力を基準にして設
計されている場合、低回転数域における噴射圧力は十分
には上昇しないという結果になる。しかしながら、申し
分のない燃焼のためには、ひいてはまた有害物質の排出
量をわずかにするためには、すでに内燃機関の低回転数
域において高い噴射圧力が必要であり、この高い噴射圧
力は公知のポンプノズルではえられない。

【０００４】

【発明の効果】請求項１の特徴を有する構成の、本発明
の内燃機関の燃料噴射装置、特にポンプノズルは、高回
転数域において、ポンプ作業室から高圧の燃料が取り出
されることによって圧力がそこで制限され、かつ送出量
比に基づいて、すでに低回転数域において高い噴射圧力
がえられるという利点を有している。従って、ポンプノ
ズルの高圧部、特に内燃機関の定格出力域におけるポン
プ作業室内の最大許容圧力値を超過することなく、すで
に低回転数及び低負荷運転時に高い噴射圧力を得ること
が可能である。この目的で請求項１によれば、ポンプノ
ズルの高圧側に接続された高圧燃料の取り出し装置がポ
ンプ作業室と電磁弁との間の調整回路に接続されてい
る。この取り出し装置は請求項２によれば、圧力制限弁
として構成された逆止弁から構成されており、この場合
該逆止弁の弁ばねのばねプレロードを適宜に設定するこ
とによって圧力制限弁の各開放圧力を内燃機関の運転状
態に適合させることができる。請求項３によれば、取り
出し装置は、内燃機関の回転数に関連して開放制御可能
である電磁弁として構成されている。ポンプノズル閉鎖
後燃料が内燃機関の燃料回路へ逆流することによる付加
的なエネルギー損失を避けるために、取り出し装置は、
請求項４によれば、ばね蓄圧器として構成されており、
該ばね蓄圧器は、シリンダ内でガイドされかつ戻しばね
によってばね負荷されているピストンから成っており、
このピストンは、高圧側のポンプ作業室から流出する燃
料によって減圧室容積を解放する。ポンプ作業室から流
出しばね蓄圧器のシリンダ内へ流入した上記燃料は、ポ
ンプピストン吸込行程中のポンプ作業室への燃料の充填
過程で再びポンプ作業室へ充填される。取り出し過程中
にポンプ作業室から流出する燃料量を受容する室は請求
項５によれば、容器によって形成された室から形成され
ている。この室の寸法はポンプ作業室から流出する燃料
の圧力及び流出量によって規定される。このさいこの容
器は、２つの互いに平行に延びる圧力導管を介して燃料
供給導管に接続されている。この場合第１圧力導管内に
は容器側へ開く逆止弁が、また上記の第１圧力導管に対
して平行に延びている第２圧力導管内には上記逆止弁と
は逆向きに開く逆止弁が配置されている。これらの逆止
弁の開放圧力は、圧力制限が行なわれるべき圧力レベル
を規定する。迅速な流動過程を抑えるために、各逆止弁
にはそれぞれ絞りが前接続されている。従って、請求項
５に記載されている取り出し装置の構成によれば、減圧
室内の圧力レベルを調整しかつ閉鎖制御後燃料を付加的
なフィードポンプ作業なしに再びポンプ作業室に供給す
ることが可能である。

【０００５】

【実施例】図１に示されている、本発明にとって重要な
範囲のみ記載されているポンプノズルでは、ポンプピス
トン１は、ポンプケーシング５のシリンダ孔３内で軸方
向にガイドされており、かつ詳しくは図示されていない
カム駆動機構７によって戻しばね９に抗して軸方向で内
側へ動かされる。上記ポンプピストン１は、カム駆動機
構７側とは反対側の端面１１でシリンダ孔３内にポンプ
作業室１３を形成しており、該ポンプ作業室１３から圧
送通路１５がでていて、この圧送通路１５はポンプ作業
室１３を噴射弁１７に接続している。この噴射弁１７は
弁体１９と、この弁体内で軸方向に移動可能である。ノ
ズルニードル２１とから成っている。該ノズルニードル
２１は弁ばね２３によって弁座２５に保持されており、
該弁座によって圧送通路１５は、燃料を供給されるべき
内燃機関の、噴射弁１７が侵入している燃焼室に対して
密封閉鎖されている。噴射弁１７のノズルニードル２１
は肩２７を有しており、該肩に高圧下でポンプ作業室１
３から圧送された燃料が負荷され、ノズルニードル２１
を弁ばね２３の戻し力に抗して弁座２５から持ち上げ
る。その結果燃料は、ポンプ作業室１３から圧送通路１
５及び２つの噴孔２９を介して燃焼室内へ達する。

【０００６】更にポンプ作業室１３内へは燃料通路３１
が開口しており、該燃料通路３１は燃料タンク３３から
はじまり、燃料通路３１内にはフィードポンプ３５及び
電磁弁３７が配置されている。ポンプ作業室１３内への
燃料の充填及び燃料の送出開始及び噴射終わりは電磁弁
３７及び燃料通路３１を介して制御されるから、燃料通
路３１は両側へ燃料を通す。この場合閉鎖制御過程中ポ
ンプ作業室１３から流出する燃料はバイパス導管３９を
介して燃料タンク３３内へ戻される。フィードポンプ３
５の所定の送出圧を調節制御するために、バイパス導管
３９内には燃料タンク３３の方向へ開く圧力制御弁４１
が配置されている。

【０００７】高回転数域においてポンプ作業室１３内で
圧縮された燃料の圧力を制限すると共に、これにより特
に低回転数域における、燃料噴射ポンプからえられる全
圧力レベルを上げるために、分岐導管４３が燃料通路３
１から分岐しており、上記分岐導管には取り出し装置４
５が接続されている。この取り出し装置４５は、図１で
はシンボル記号でのみ示されかつ図２から図５までに複
数の実施例のバリエーションで詳しく示されている。

【０００８】図２に示されている第１実施例では、ポン
プ作業室１３から燃料を取り出す取り出し装置４５は分
岐導管４３に接続された圧力制限弁４７から成ってい
る。この圧力制限弁４７は弁閉鎖部材４９と、この弁閉
鎖部材４９を弁座５３に向かって押圧する弁ばね５１と
を有しており、該弁ばね５１のばねプレロード（予圧）
を変えることによって、圧力制限弁４７の開放圧力は調
節可能である。分岐導管４３は圧力制限弁４７の後方で
別の燃料タンク３３に接続している。図２には更に別
の、類似した構成の実施例が示されており、この場合圧
力制限弁４７は、内燃機関の運転パラメータ、特に回転
数に関連して制御される、両側に開く電磁弁５５によっ
て構成されている。この電磁弁５５は、ポンプ回転数若
しくは機関回転数が、ポンプ作業室１３内の所定の高い
燃料噴射圧力に対応する所定の高いポンプ回転数若しく
は機関回転数に達したときに開き、これにより、高圧の
燃料の一部をポンプ作業室１３及び燃料通路３１から燃
料タンク３３へ流出させ、これにより、更に回転数が上
昇したさいの圧力上昇を制限する。

【０００９】図３では、取り出し装置４５はばね蓄圧器
５７として構成されており、該ばね蓄圧器は、シリンダ
５９内でガイドされかつ戻しばね６１によってストッパ
６３に保持されるピストン６５から成っている。ここで
も、取り出し装置が応動するさいの制限圧力は、戻しば
ね６１によって規定される。この場合ピストン６５はポ
ンプ作業室１３から燃料通路３１及び分岐導管４３を経
て行なわれる燃料の流出過程中戻しばね６１の力に抗し
て下方へ移動して、上記の流出する燃料を受容するシリ
ンダ５９内の減圧室容積６７を解放する。高圧噴射が終
わると、電磁弁３７により、蓄圧された燃料の一部は、
燃料通路３１、電磁弁３７及びバイパス導管３９を介し
て燃料タンク３３内へ戻される。流出する燃料の圧力が
バイパス導管３９内に配置された圧力制御弁４１の閉鎖
圧力より低くなると、残りの燃料量は減圧室６７から燃
料通路３１を経て再びポンプ作業室１３に供給される。
この燃料供給はフィードポンプ３５によって助成されて
いる。漏れ油量の排出のために、戻しばね６１を受容し
ているばね室６９は漏れ油導管７１を介して燃料タンク
３３に接続されている。

【００１０】図４に示されている取り出し装置４５で
は、圧力補償室７３を形成している容器が、２つの互い
に平行に延びる圧力導管を介して燃料通路３１の分岐導
管４３に接続されている。この場合第１圧力導管７５
は、圧力補償室７３の方向に向かって開く第１圧力弁７
７を有しており、また第２圧力導管７９は、反対方向、
即ち燃料通路３１に向かって開く第２圧力弁８１を有し
ている。この場合第１圧力弁７７及び第２圧力弁８１の
開放圧力は、圧力制限を行なうべき圧力レベルを規定す
る。迅速な流動過程を抑制するために、各圧力弁７７，
８１にはそれぞれ絞りが前接続されている。閉鎖制御過
程中、第１圧力弁７７の開放圧力によって規定される、
ポンプ作業室内の所定の許容最大圧力値を超過したさ
い、圧力補償室７３は燃料を充填されかつこの燃料を蓄
圧する。高圧噴射が終了すると、即ち電磁弁３７が開放
制御されると、燃料通路３１内の高圧は減圧されかつ圧
力補償室７３内の圧力より低くなる。その結果、圧力補
償室７３内の高圧下にある燃料は第２圧力弁８１を開放
し、電磁弁３７及びバイパス導管３９を介して燃料タン
ク３３内へ戻され、電磁弁３７の切換え後、次の吸込行
程中にポンプ作業室１３内に再び供給される。

【００１１】図５に示されている取り出し装置４５の第
４実施例は、圧力補償室７３の構造においてのみ、図４
に示されている実施例と異なっている。この圧力補償室
は、図５ではばね蓄圧器として構成されておりかつ図３
について記載された形式で働く。この場合、容器によっ
て形成された圧力補償室７３の代わりにばね蓄圧器５７
を使用することによって、圧力補償室７３の減圧が助成
されかつこの減圧をばね蓄圧器５７の戻しばね６１のプ
レロードにより調節することができるという利点がえら
れる。

【００１２】図２から図５までに示されている取り出し
装置４５の実施例によれば、専ら燃料送出の開始及び終
わりのみを調整する電磁弁３７による制御とは無関係
に、燃料噴射圧の圧力制限を行なうことが可能である。
この圧力制限によって、高回転数域でポンプ構造部分に
過負荷を与えることなく、低回転数域においてすでに、
高い噴射圧力が実現できる。この場合噴射される燃料量
のばらつきを許容範囲内に確実に保つために、付加的な
手段を設けることが可能である。この付加的な手段とし
て、例えば外部の閉じた噴射量調整回路を各シリンダに
所属させることができ、この場合噴射量調整を排ガス温
度又は有害物質エミッション−ゾンデに関連して各シリ
ンダごとに行なうのが有利である。

【００１３】燃料噴射量及び噴射時間が電磁弁を介して
制御される上記の燃料噴射装置は、しかしながらまた、
燃料噴射が別の手段によって、例えばリード形制御手段
又はポンププランジャ上を摺動するコントロールスリー
ブによって制御される形式の燃料噴射ポンプにも使用可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のポンプノズルに接続している本発明の取
り出し装置の機能的に重要な構成エレメントと接続箇所
を示す略示図。

【図２】逆止弁又は電磁弁の形の取り出し装置の第１実
施例を示す図。

【図３】取り出し装置がばね蓄圧器として構成されてい
る第２実施例を示す図。

【図４】互いに逆向きに開くように圧力弁が配置されて
いる２つの平行な圧力導管を介して燃料導管に接続され
ている減圧容器から成る取り出し装置の第３実施例を示
す図。

【図５】図４の減圧容器の代わりに付加的なばね蓄圧器
を使用している第４実施例を示す図。

【符号の説明】

１ ポンプピストン ３ シリンダ孔 ５ ポンプケーシング ７ カム駆動機構 ９ 戻しばね １１ 端面 １３ ポンプ作業室 １５ 圧送通路 １７ 噴射弁 １９ 弁体 ２１ ノズルニードル ２３ 弁ばね ２５ 弁座 ２７ 肩 ２９ 噴口 ３１ 燃料通路 ３３ 燃料タンク ３５ フィードポンプ ３７ 電磁弁 ３９ バイパス導管 ４１ 圧力制御弁 ４３ 分岐導管 ４５ 取り出し装置 ４７ 圧力制限弁 ４９ 弁閉鎖部材 ５１ 弁ばね ５３ 弁座 ５５ 電磁弁 ５７ ばね蓄圧器 ５９ シリンダ ６１ 戻しばね ６３ ストッパ ６５ ピストン ６７ 減圧室 ６９ ばね室 ７１ 漏れ油導管 ７３ 圧力補償室 ７５ 圧力導管 ７７ 圧力弁 ７９ 圧力導管 ８１ 圧力弁

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射装置であって、ポン
   プケーシング（５）内に配置されたシリンダ孔（３）内
   で案内されカム駆動機構（７）により軸方向で往復に駆
   動されるポンプピストン（１）を有しており、該ポンプ
   ピストン（１）がその、カム駆動機構（７）側とは反対
   側の端面で、ポンプ作業室（１３）を形成しており、該
   ポンプ作業室（１３）が送出通路（１５）を介して、内
   燃機関の燃焼室内に侵入している噴射弁（１７）に接続
   しており、かつ上記ポンプ作業室（１３）が、バイパス
   導管（３９）を備えたフィードポンプ（３５）を有す
   る、燃料タンク（３３）に接続した燃料通路（３１）を
   介して、ポンプピストン（１）の吸込行程で、燃料を供
   給され、かつ燃料噴射装置が、ポンプピストン（１）の
   高圧送出過程を制御するためのポンプ作業室（１３）の
   減圧通路（３１）に弁（３７）を有している形式のもの
   において、第２の減圧通路（４３）が、燃料通路（３
   １）の、弁（３７）のポンプ作業室側にある部分によっ
   て形成された高圧側、送出通路（１５）又はポンプ作業
   室（１３）から、分岐しており、この分岐している第２
   の減圧通路（４３）に、燃料噴射装置の高回転数域に相
   応して所定の圧力値で開く燃料取り出し装置（４５）が
   配置されていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射
   装置。
2. 【請求項２】 圧力に関連して働く燃料取り出し装置
   （４５）が圧力制限弁（４７）として構成されており、
   該圧力制限弁の開放圧力が圧力制限弁の弁ばね（５１）
   のばねプレロードによって規定可能であることを特徴と
   する、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 圧力に関連して働く燃料取り出し装置
   （４５）が電磁弁（５５）として構成されており、該電
   磁弁が内燃機関の回転数に関連して電気的に開かれるこ
   とを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 圧力に関連して働く燃料取り出し装置
   （４５）がプレロードを負荷されたばね蓄圧器（５７）
   によって構成されており、該ばね蓄圧器がシリンダ（５
   ９）内にガイドされたピストン（６５）から成ってお
   り、上記ばね蓄圧器（５７）のピストン（６５）が低圧
   過程において戻しばね（６１）によってストッパ（６
   ３）に押しつけられ、また上記ばね蓄圧器（５７）の、
   戻しばね（６１）を取り囲んでいるばね室（６９）が漏
   れ油導管（７１）を介して燃料タンク（３３）に接続さ
   れていることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射装
   置。
5. 【請求項５】 圧力に関連して開く燃料取り出し装置
   （４５）が弁装置から成っており、該弁装置が第１圧力
   導管（７５）内に、高圧側（１３，１５，３１）とは逆
   方向に開く第１圧力弁（７７）を有しておりかつ上記第
   １圧力導管に対して平行に延びている第２圧力導管（７
   ９）内に、上記の第１圧力弁に対して逆方向に開く第２
   圧力弁（８１）を有しており、これらの第１及び第２圧
   力弁にはそれぞれしぼりが前接続されていて、この場合
   圧力導管（７５，７９）の高圧側（１３，１５，３１）
   とは反対側の端部が圧力補償室（７３）に開口している
   ことを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 圧力補償室（７３）がばね蓄圧器（５
   ７）として構成されていることを特徴とする、請求項５
   記載の燃料噴射装置。
7. 【請求項７】 弁（３７）が電磁弁として構成されてい
   ることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１
   項記載の燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 各シリンダごとに、圧力に関連して働く
   燃料取り出し装置（４５）が設けられており、該燃料取
   り出し装置がそれぞれ個別的に制御可能であって、各シ
   リンダのために外部の、閉じた噴射量−調整回路を構成
   しており、該噴射量−調整回路が、例えば排ガス温度又
   は排ガスエミッションに応じて調整可能であることを特
   徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃
   料噴射装置。