JPH1077928A - ピストン式内燃機関における燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各シリンダに対する噴射ポンプが一つの搬送
通路を介して種々の貫流断面積の複数の噴射ノズルに接
続されるピストン式内燃機関における燃料噴射装置にお
いて、噴射過程がその都度の負荷範囲に良好に合わせら
れるように簡単な構成で形成する。 【解決手段】 搬送通路３、３６、５１に、負荷に関係
して制御して種々の大きさの貫流断面積を開けて燃料を
噴射させるための切換装置６、７、３５、３９、５０、
５２が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各シリンダに対す
る噴射ポンプが一つの搬送通路を介して異なる貫流断面
積を有する複数個の噴射ノズルに接続されているピスト
ン式内燃機関のための燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置はドイツ特許出願公開第４
２１３５５４号明細書で知られている。この装置の場
合、各作動行程に対してまずあらかじめ小さな貫流断面
積のノズルを介して少量の燃料が燃焼室に噴射される。
続いて作動行程にとって必要な量の燃料が大きな貫流断
面積を有する別のノズルを通して燃焼室に入れられる。
従って負荷に関係して貫流断面積を変化することは行わ
れておらず、また行うこともできない。

【０００３】本発明は、定置形エンジンあるいは船舶エ
ンジンとして利用される自動点火式に作動する大形ピス
トン式内燃機関の燃料噴射系統が全負荷に対して設計さ
れているということを前提としている。即ち、噴射ノズ
ルの必要な貫流断面積は必要な噴射容積および噴射圧
力、噴射継続時間を介して決められている。しかしこの
貫流断面積は燃料消費および有害物質の発生に関して比
較的狭い負荷範囲においてしか最適化されていない。出
力が減少されたとき、部分負荷特に無負荷運転の場合に
各噴射過程で供給される燃料量は少なく、全負荷に合わ
せて設計された噴射ノズルは燃料の最適噴霧をもはや保
証しなくなる。即ち燃料は比較的大きな液滴で噴射され
る。その場合、燃焼に用いられる時間は十分ではなく、
液滴は完全に燃焼しない。これにより多量の黒煙を発生
させるおそれが生ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、噴射
過程をその都度の負荷範囲に良好に適合させることので
きる簡単に構成された燃料噴射装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、特許請求の範囲の請求項１に記載の手段によって解
決される。

【０００６】本発明によれば、ピストン式内燃機関の運
転に対して、燃料噴射用に少なくとも二つの異なった貫
流断面積を提供でき、それにもかかわらず唯一の噴射ポ
ンプしか必要とされない。従ってピストン式内燃機関の
構成には殆んど追加経費がかからない。種々の貫流断面
積はそれぞれの負荷範囲に対して最適に設計が可能であ
る。本発明に基づく燃料噴射装置は従って、通常の燃料
噴射装置に比べて、小さな部分負荷範囲においても燃料
の液滴を良好に噴霧でき、これによってきれいな燃焼が
可能となる。

【０００７】搬送通路がそれぞれ噴射ノズルに通じてい
る部分通路に分岐され、その場合切換装置が部分通路に
対する少なくとも一つの遮断要素を有していると有利で
ある。

【０００８】本発明の有利な実施態様においては、切換
装置がそれぞれ各部分通路に対する遮断要素を有してい
る。これらの遮断要素は全負荷運転あるいは部分負荷運
転に対して選択的に作動させられるか、あるいは追加的
に全負荷運転に対して共通に作動可能にされる。

【０００９】本発明の他の有利な実施態様においては、
切換装置は一方の部分通路に対する遮断要素を有し、こ
の遮断要素のいずれの位置においても他方の部分通路が
部分負荷の噴射ノズルに接続されている。この実施態様
によれば可動部分を最小限にできる。

【００１０】

【実施例】以下図面に示した実施例を参照して本発明を
詳細に説明する。

【００１１】図１の実施例の場合、シリンダにある二つ
の噴射ノズルに前置された切換装置のハウジング１が示
されている。このハウジングは噴射ポンプの配管に対す
る入口２とこれに接続された搬送通路３とを有してい
る。搬送通路３は二つの部分通路４、５に分岐してお
り、そのうちの一方の部分通路４は小さな貫流断面積の
噴射ノズルに通じ、他方の部分通路５は大きな貫流断面
積の噴射ノズルに通じている。各部分通路４、５は全体
を符号６、７で示され、ここでは弁として形成されてい
る遮断要素を有している。このために部分通路４、５は
屈曲して形成され、その屈曲範囲にそれぞれ弁座８、９
を有している。各遮断要素６、７は一端に弁座８、９と
共働する円錐状の弁体１０、１１を有している。これら
の弁体１０、１１はハウジング１内に気密に案内されて
いる軸１２、１３に設けられている。これらの軸１２、
１３の弁体１０、１１と反対側の端部にそれぞれピスト
ン１４、１５が配置されている。各ピストン１４、１５
は軸１２、１３に比べて大きな直径を有し、ハウジング
カバー１６、１７の凹所の内部に気密に案内されてい
る。各ピストン１４、１５に遮断要素６、７を開放位置
に保持する働きをする復帰ぱね１８、１９が作用してい
る。ピストン１４、１５の直径が大きくされていること
により、噴射圧力に比べて小さな制御圧力での作動を可
能にしている。

【００１２】各ハウジングカバー１６、１７にピストン
１４、１５に通じている孔２０、２１が設けられてい
る。これらの各孔２０、２１にそれぞれ圧油制御配管２
２、２３が接続されている。各圧油制御配管２２、２３
の先端に制御弁２４、２５が配置されている。各制御弁
２４、２５はその一方の終端位置において圧油制御配管
２２、２３を圧油供給配管２６、２７を介して圧油源２
８に接続し、図１に示されている他方の終端位置におい
て圧油制御配管２２、２３を無圧の戻り配管２９、３０
に接続している。各制御弁２４、２５は制御ユニット３
１を介して操作される。この制御ユニット３１は内燃機
関で検出される負荷に関係した信号を制御弁２４、２５
に対する制御信号に変換する。最も簡単な場合、制御ユ
ニット３１は内燃機関にその都度供給される燃料量に比
例した信号を受けとる。

【００１３】図１は本発明に基づく装置を全負荷に対す
る状態で示している。ここでは圧油制御配管２２、２３
は制御弁２４、２５を介して放圧され即ち無圧にされて
いる。従って遮蔽要素６、７は復帰ばね１８、１９の作
用下において開いているので、部分通路４、５を介して
両方の噴射ノズルに燃料が供給される。内燃機関を中間
負荷範囲で運転する必要のあるときには、各サイクルに
おいて噴射される燃料量は減少される。その場合制御ユ
ニット３１を介して制御弁２４が制御され、圧油制御配
管２２を圧油供給配管２６に接続する。この結果、ピス
トン１４の背面に圧力が形成され、このピストンが遮断
要素６を復帰ばね１８の作用に抗して閉鎖する。これに
よりシリンダは部分通路５を介して供給される大きな貫
流断面積の噴射ノズルだけを介して燃料を受ける。内燃
機関を無負荷運転する必要のあるときには、燃料量はも
っと減少される。その場合、制御ユニット３１によって
制御弁２５は圧油制御配管２３が圧油供給配管２７に接
続されるように制御される。これによって遮断要素７が
閉鎖する。同時に制御弁２４は圧油制御配管２２が放圧
されるように制御される。従って遮断要素６が復帰ばね
１８の作用下で開く。これにより部分通路４に接続され
ている小さな貫流断面積の噴射ノズルだけが燃料を受け
る。

【００１４】図１に示されている装置は、高い負荷範囲
に対しては遮断要素７が、低い負荷範囲に対しては遮断
要素６が択一的にしか開かれないように制御を単純化し
て設計することもできる。

【００１５】各シリンダに対してそれぞれ切換装置６、
７および制御弁２４、２５が設けられているが、内燃機
関全体に対して唯一の制御ユニット３１および唯一の圧
油源２８が設けられていれば十分である。

【００１６】図２および図３の実施例においては、切換
装置を収容しているハウジング３５が設けられている。
このハウジング３５の中に搬送通路３６が設けられ、こ
の搬送通路３６は噴射ポンプの搬送配管に接続されてい
る。搬送通路３６は二つの部分通路３７、３８に分岐し
ており、そのうちの一方の部分通路３７は小さな貫流断
面積の噴射ノズルに通じ、他方の部分通路３８は大きな
貫流断面積の噴射ノズルに通じている。部分通路３８に
対して直角に断面円形のスプールとして形成された遮断
要素３９がハウジング３５の孔の中に気密に案内されて
いる。遮断要素３９の両側端面４０、４１の前に圧油制
御配管４２、４３が開口している。その場合、遮断要素
３９の調整行程はエンドカラー４４、４５によって制限
されている。遮断要素３９は周溝４６を有している。制
御圧力が端面４１にかかっている位置において部分通路
３８が周溝４６で開かれる。図２および図３は遮断要素
３９のこの状態を示している。従って両方の部分通路３
７、３８が開いた後、両方の噴射ポンプとも燃料を受け
る。従ってその位置は全負荷運転に対して考慮されてい
る。端面４１の前の空間内の圧力が消滅し、同時に端面
４０の前の空間内に圧力が形成されると、遮断要素３９
は、端面４１がエンドカラー４５に当接する他方の終端
位置に移動する。これによって遮断要素３９は部分通路
３８を閉鎖する。これにより小さな貫流断面積の噴射ノ
ズルだけが燃料を受ける。この装置は唯一の可動部品を
有するコンパクトな構造によって特徴づけられる。更に
これはより低い制御圧力を必要とするだけである。

【００１７】図４および図５は類似した同一機能の装置
を示している。ここでは切換装置に対するハウジング５
０が設けられ、このハウジングは噴射ポンプに接続され
ている搬送通路５１を有している。搬送通路５１はこれ
に対して直角に延びる孔に通じ、この孔はスプールとし
て形成された断面円形の遮断要素５２を収容している。
この孔から二つの部分通路５３、５４が分岐しており、
その一方の部分通路は小さな貫流断面積の噴射ノズルに
通じ、他方の部分通路は大きな貫流断面積の噴射ノズル
に通じている。遮断要素５２の両側端面６４、６５の前
にそれぞれ圧油制御配管５５、５６が開口している。遮
断要素５２の調整行程は二つのエンドカラー５７、５８
によって制限されている。

【００１８】遮断要素５２は二つの終端位置においてそ
れぞれ搬送通路５１を部分通路５３に接続する二つの貫
通孔５９、６０を有している。遮蔽要素５２の中に貫通
孔５９に対して直角に別の孔６１が設けられている。こ
の孔６１は貫通孔５９を大きな貫流断面積の噴射ノズル
用の部分通路５４に接続する。更にハウジング５０には
ガイド６２が設けられている。このガイド６２は、遮断
要素５２の直線的な案内を保証するためにこの遮断要素
５２の相応した溝に係合している。

【００１９】これらの図には装置が全負荷に対する調整
位置において示されている。従って噴射すべき燃料量は
搬送通路５１を通って流れ、両方の分岐通路５３、５４
に分岐するので、両方の噴射ノズルが燃料を受ける。こ
の位置において遮断要素５２の端面６４に圧力がかかっ
ている。内燃機関を小さな負荷で運転するか無負荷運転
をすべきときには、端面６４の前の圧力は消滅し、端面
６５が圧力で付勢される。その場合遮断要素５２は、貫
通孔６０が搬送通路５１を小さな貫流断面積の噴射ノズ
ルに対する部分通路５３にだけ接続する位置に移動され
る。

【００２０】本発明は上述した図示の実施例に限定され
るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく燃料噴射装置の一実施例の概略
断面図。

【図２】本発明に基づく燃料噴射装置の異なる実施例の
概略断面図。

【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。

【図４】本発明に基づく燃料噴射装置の更に異なる実施
例の断面図。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ 切換装置 ３ 搬送通路 ４ 部分通路 ５ 部分通路 ６ 遮断要素 ７ 遮断要素 ８ 弁座 ９ 弁座 １０ 弁体 １１ 弁体 １４ ピストン １５ ピストン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨルダン ゲンチエフ ドイツ連邦共和国 86199 アウグスブル ク ワーゼンマイスターヴエーク ５ (72)発明者 カイ リーク ドイツ連邦共和国 86152 アウグスブル ク ゲンスビユール 11ツエー

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各シリンダに対する噴射ポンプが一つの
   搬送通路を介して異なる貫流断面積を有する複数個の噴
   射ノズルに接続されるピストン式内燃機関における燃料
   噴射装置において、搬送通路（３、３６、５１）に、負
   荷に関係して制御して種々の大きさの貫流断面積を開け
   て燃料を噴射させるための切換装置（１、６、７、３
   ５、３９、５０、５２）が設けられていることを特徴と
   するピストン式内燃機関における燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 搬送通路（３、３６、５１）がそれぞれ
   噴射ノズルに通じている部分通路（４、５、３７、３
   ８、５３、５４）に分岐され、切換装置がこれらの部分
   通路に対する少なくとも一つの遮断要素（６、７、３
   ９、５２）を有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。
3. 【請求項３】 遮断要素（６、７）が弁として形成され
   ていることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 遮断要素（３９、５２）が特に断面円形
   のスプールとして形成されていることを特徴とする請求
   項２記載の燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 切換装置がそれぞれ各部分通路（４、
   ５）に対する遮断要素（６、７）を有し、これらの遮断
   要素が全負荷運転あるいは部分負荷運転に対して選択的
   に作動させられることを特徴とする請求項２記載の２個
   の噴射ノズルを備えた燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 切換装置がそれぞれ各部分通路（４、
   ５）に対する遮断要素（６、７）を有し、これらの遮断
   要素が全負荷運転に対して共通に作動させられることを
   特徴とする請求項２記載の２個の噴射ノズルを備えた燃
   料噴射装置。
7. 【請求項７】 切換装置が一方の部分通路（３８、５
   ４）に対する遮断要素（３９、５２）を有し、この遮断
   要素のいずれの位置においても他方の部分通路（３７、
   ５３）が小さな貫流断面積の噴射ノズルに接続されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の２個の噴射ノズルを備え
   た燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 遮断要素が圧油によって制御されること
   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
   燃料噴射装置。
9. 【請求項９】 各遮断要素（６、７）が弁として形成さ
   れ、その一端が圧油で復帰ばね（１８、１９）の作用に
   抗して付勢されるピストン（１４、１５）として、他端
   が部分通路（４、５）における固定弁座（８、９）と共
   働する弁体（１０、１１）として形成されていることを
   特徴とする請求項１、２、３、５、６のいずれか１つに
   記載の燃料噴射装置。
10. 【請求項１０】 遮断要素（３９）が部分通路（３７、
    ３８）に対して直角に延びる孔の中に気密に案内され選
    択的に両端の一方から圧油を供給されるスプールとして
    形成され、このスプールが大きな貫流断面積の噴射ノズ
    ルへの部分通路（３８）を開けるための周溝（４６）を
    有していることを特徴とする請求項１、２、４、７のい
    ずれか１つに記載の燃料噴射装置。
11. 【請求項１１】 遮断要素（５２）が部分通路（５３、
    ５４）に対して直角に延びる孔の中に気密に案内され選
    択的に両端の一方から圧油を供給されるスプールとして
    形成され、このスプールが部分通路（５３）を開けるた
    めの横に互いにずらされた二つの貫通孔（５９、６０）
    とその一方の貫通孔（５９）から出ている他方の部分通
    路（５４）に対する孔（６１）とを有していることを特
    徴とする請求項１、２、４、７のいずれか１つに記載の
    燃料噴射装置。