JPS58119937A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明社内燃機関の燃料噴射装置に関する。

この場合燃料噴射装置は噴射ポンプを備え、との噴射ポ
ンプが噴射開始並びに終了の制御用としてプランジャ軸
線に対して直角および斜め又はそのいずれかの制御縁を
有するシランジャを備え゛ておう、噴射ポンプは燃料の
圧力上昇によって開く噴射弁の、閉鎖方向で圧縮ばねに
よる負荷を受けている弁ニードルにおける燃料前売てん
室に燃料導管を介しズ接続されている形式％式％ この種の公知の燃料噴射装置の場合、噴射過程の開始お
よび終了が噴射ポンプのシランジャに形成されていて吸
込孔と協彷する制御縁によって制御される。噴射過程の
開始、期間、終了はもっばら噴射ポンプにおける構造的
条件に上って規定されている。しかし、このような噴射
装置を備えた内燃機関においては機関の運転に影響を及
ぼす内的並びに外的な変動因子を考慮に入れることがで
きない。内燃機関は構造的には一般に所定の最大点火圧
に合わせて設計されており、この最大点火圧は上回って
はならず、上回ったとしても短時間でなければならない
ものとされる。しかしながら、この点火圧は概して機関
の内的および外的な運転因子によって左右され、この運
転因子は一般に一定してなく変動する。このような、機
関の運転、ひいては点火圧に影響を及ぼす外的な因子と
しては例えば燃料の８度、１ひいては点火性、過給空気
温度、過給空気圧、排ガスタービンにおけるエネルギ供
給、つまり排ガスの圧力並びに温度、機関出力、特に中
間有効圧力等があげられる。内的な因子としては例えば
燃焼室に接する構造部分の壁温、ピストンリングとシリ
ンダ壁との間のシール８度、噴射弁の噴出８度その他が
あげられる。内燃機関はこのような因子の特定値に合わ
せて調整されているので、因子に生ずる変動は出力およ
び効率に関して運転態様の劣化を伴うことになる。

以上の認識に基き、本発明は冒頭に述べた形式の燃料噴
射装置を次のように改良することである。即ち、可能な
限りわずかな費用で、外的および内的又はいずれかの変
動する因子によって惹起する混合気生成盤びに燃焼経過
の変化が補償されて、点火圧および排ガス温度のよ−う
な構造上あたえられている限界は厳守したまま機関が所
望の出力を発揮することができ、かつ最良の効率で彷ぐ
ことができるようにすることである。

このような目的を本発明は特許請求の範囲第１項に示す
構成の機構によって達成した。

本発明の機構によって可能な噴射開始の遅延、即ち、可
能な最も早期の噴射開始時期を基準として、噴射ポンプ
側であたえられる噴射過程の経過とは無関係になされる
噴射開始の遅延により、内燃機関の出力および効率にマ
イナスにｂぐ影響、即ち機関の運転に影響する外的およ
び内的な因子の変動に起因する影響を申し分なく補償す
るととが可能である。変動する燃料８度又は変動する過
給空気温度、さらに機関の変動する内的な運転態様も噴
射開始の遅延によって簡単に考慮に入れることができる
。

次に図面に示した実施例について本発明を説明する： 第１図および第２図には通例の構造の内燃機関用の燃料
噴射系が略示されており、この場合多数の機関シリンダ
の内たんに１つのシリンダ１について図示されている。

符号２はシリンダ１の壁部およびピストン３によって形
成される燃焼室、符号４は噴射弁、符号５は噴射ポンプ
、符号６は噴射ポンプ５と噴射弁４との間に延びている
燃料導管である。噴射弁４は弁ニードルｔを備えており
、この弁ニードル７はばね室８内に配置されている閉鎖
ばね９によって閉鎖方向で負荷されていて、噴射過程時
に前充てん室１０内で高まる燃料圧によって押し上げら
れる。

前充てん室１０は弁内部の通路１１を介して燃料導管６
に接続されている。噴射ポンプ５は機関と同期的に、要
するにカム軸１３のカム１２によって作動されるプラン
ジャ１４を有しており、このシランジャ１４はプランジ
ャ軸線に対して直角又は斜め又はこれら両方の制御縁１
５を有していて、この制御縁１５は燃料圧送過程の開始
、期間、終了を制御するのに役立てられる。符号工６は
ポンプ吐出室、符号１７はポンプ吸込室、符号１８はポ
ンプ吸込室１７とポンプ吐出室１６とを接続している吸
込孔をそれぞれ示している。ポンプ吐出室１６と、燃料
導管６が接続されている噴射ポンプの出口との間には吐
出兼等圧逃がし弁、↓９が組み込まれている。

符号２０は燃料調節棒を示している。この燃料調節棒２
０はその歯を介してプランジャ１４のピニオン２１と協
彷してシランジャ１４を回動させ、この場合プラン・ジ
ャ１４の回動によって圧送開始、圧送量、圧送鼾了が影
響を受ける。

燃料調節棒２０の移動は図示してない調節−構によって
なされる。シランジャ１４の作動は、カム軸１３のカム
１２によってローラを介して動作するタペット２２によ
ってなされる。

以上の噴射系によれば、第３図のダイヤグラム中で実Ｉ
Ｉｉ！２３によって略示されているような燃料導管６内
の圧力経過が生ずる。この圧力経過特性曲線２３の点２
４は噴射ポンプ５による圧送開始を表わし、点２５は噴
射弁４の開放圧を表わし、点２６は噴射弁４の閉鎖圧を
表わしており１点２６をもって噴射過程の終了が生ずる
。噴射経過はもっばら噴射ポンビ５の構造条件によって
、さらにはシランジャ１４のそのつどの回動位置、噴射
弁４への燃料導管６の距離の関係、噴射弁４の構造条件
によってきめられる。

このような燃料噴射系において、本発明によれば、機関
の運転に影響を及ぼす外的および内的又はいずれかの、
ｏラメータに関連して彷（１つの機構が設けられており
、この機構は、噴射ポンプ°５と噴射弁４の前売てん室
１０との間、の燃料導管区分において、噴射ポンプ側で
あたえられた燃料量の圧力経過に一時的に噴射開始遅延
方向の影響を及ぼす。圧力経過に対する本発明の機構に
よるこのような影響について第３図中の破＠２７によっ
て示されている。噴射ポンプ５の圧送開始を表わす点２
４から始まる圧力経過特性曲線２７の点２８は点２５に
比して時間的にクランク角を数度程度ずらされた噴射開
始時期を表わし、点２９は点２６に比してずらされた噴
射終了時点を表わす。このような圧力経過は次のように
してあたえられる。即ち、噴射ポンプ５の圧送開始（点
２４）の後に本発明による圧力経過への影響によって圧
力経過を圧力経過特性曲線２７上の点３０で表わす時点
までゆるやかに上向きにし、この時点後に圧力経過への
影響を終了して再び噴射ポンプ５および燃料導管区分６
および噴射弁４によってあたえられている所定の圧力経
過に戻す。この結果点３０以後の圧力経過は本発明によ
る機構を備えてない燃料噴射系の場合と同じになる。本
発萌による機構は約５度〜１０度およびそれ以上のクラ
ンク角の範囲での噴射開始の時間的な遅延（点２５に対
する点２８）を可能にする。噴射される燃料量、さらに
は噴射過程自体は、本発明の機構による影響が圧送開始
（点２４）彼の“圧力経過の初期になされることによっ
て影響されるととはなく、又は極めて微小にしか影響さ
れることはない。

噴射開始をずらすための本発明による機構は例えば第１
図および第２図に示されているように構成することがで
きる。基本的には第１図の例も第２図の例も同じであっ
て、噴射ポンプ出口直後の燃料路から分岐して容積の大
きいクッション蓄圧器３３へ通じている燃料分岐通路３
２と、との燃料分岐通路３２に配置されている流過兼し
ゃ新井３４と、電子制御器３５とから成っている。この
電子制御器３５には入力側に機関の瞬間的なカム軸又は
クランク軸の位置を伝えるセンダユニット３６と機関運
転によって影響される因子の瞬間的な現在値を伝えるた
めの検出器３７，３８，３９．４０とこのような因子に
関する目標値発信器４１，４２．４３とが接続されてい
る。電子制御器３５の出力側には。

流過前しゃ新井３４が接続されている。電子制御器３５
に対する個個の接続は電気的な流路もしぐは制御通路を
介してなされてオフ、これらについて第１図および第２
図に簡単に信号流れ方向を矢印で表わす実線で示されて
いる。なお、本発明による機構が概略的な図示にとどめ
られているのは、構造の図示ではなくてたんに機能の理
解を目的としているためである。クッション蓄圧器３３
は内燃機関の適当な個所に配置された容器によって構成
する。この容器に付属してか又は容器内部に流浪兼しゃ
新井３４を組み付けるとよい。さらに、クッション蓄圧
器３３を燃料分岐通路３２および流過前しゃ新井３４と
一緒に噴射ポンプと構造ユニットとして構成してもよい
。燃料分岐通路３２は、噴射ポンプ５と噴射弁４との間
に延びている燃料導管６の口径の約０２倍〜２倍に相当
する直径を有している。このクッション蓄圧器３３の容
積は、噴射ポンプ５と噴射弁４との間の短かな区間に延
びている燃料導管６の導管容積の約５倍〜１０倍もしぐ
は吐出兼等圧逃がし弁１９の閉鎖ばね１９／１を収容し
ているばね室１９／２の容積の約５０倍〜１００倍に相
当する大きさである。

電子制御器３５は有利な実施態様の場合中央制御ユニッ
トとして１つのマイクロプロセッサ（μｐ）を備えてい
る。この電子制御器３５の現在値入力部に接続されてい
る検出器３７〜４゜の場合、１つの検出器（３７）が点
火圧ｐｚ　の伝達用として、別の１つの検出器（３８）
が排ガス温度１人　　の伝達用として、さらに別の１つ
の検出器（３９）が過給空気温度ＴＩ、　　の伝達用と
して、符号４０で示す検出器および場合によってはさら
に別の検出器が機関トルク、機関回転数およびその他内
燃機関の運転に影響をあたえる因子の伝達用としてそれ
ぞれ設けられている。このような因子の目標値は目標値
発信器４１，４２゜４３および場合によってはさらに別
の目標値発信器によって電子制御器３５へその目標値入
力部から送られる。

流過前しゃ新井３４はしゃ断もしくは流過部材を有して
おり、このしゃ断もしくは流過部材は電磁式又は電気油
圧式又は電気空圧式に操作可能であジ、従って極めて迅
速に電子制御器３５によってあたえられる制御命令に応
動することができる。第１図の実施例の場合この流過前
しゃ新井３４は電磁式に操作可能な１つのしゃ断スライ
ダによって構成されており、このしゃ断スライダによっ
て一方の切替位置で燃料分岐通路３２が接続され、他方
の切替位置でしゃ断される。このしゃ断スライダは電子
制御器によって方向制御されて噴射ポンプ側の圧送の開
始時に燃料分岐通路３２、ひいてはクッション蓄圧器３
３への燃料路が接続されることになる。噴射過程の終了
後にこのしゃ断スライダは再び流過位置へ切り替わり、
その結果、クッション蓄圧器３３から改めて接続された
燃料分岐通路３２を経て噴射ポンプ５に至る圧力低下が
吐出兼等圧逃がし弁１９を介して生ずる。しゃ断スライ
ダはとの流過位置に保たれ、かぐして次の圧送過程の際
の圧力経過へ影響を及ぼすためのクッション蓄圧器の準
備も確実となる。

第２図の実施例の場合、流過前しゃ新井３４は３ポ一ト
２位置弁によって構成されており、その第１の接続口４
４に燃料分岐通路３２の噴射ポンプ側の区分が接続され
ていて、第２の接続口４５に燃料分岐通路３２のクッシ
ョン蓄圧器側の区分が接続されている。第３の接続口４
６には噴射ポンプ５の吸込室１７へ通ずる放圧通路４７
が接続されている。この３ポ一ト２位置弁は電子制御器
３５によって次のように制御される。即ち、噴射ポンプ
側の燃料圧送の初期において燃料分岐通路３２、ひいて
はクッション蓄圧器３３への燃料路が接続され、同時に
放圧通路４７へ通ずる弁内流路がしゃ断される。圧送さ
れた燃料の圧力経過への影響を終了させるために燃料分
岐通路３２が３ボ一ト２位置弁３４の切替えによって再
びしゃ断され、同時にクッション蓄圧器３３から燃料分
岐通路３２のクツジョン蓄圧器側の区分を経て放圧通路
４７へ至る燃料路が接続され、これによってクッション
蓄圧器３３から噴射ポンプ５の吸込室１７への放圧が保
証される。次いでこの放圧の終了後直ちに、又は次の燃
料圧送過程の初期において、３ポ一ト２位置弁は以前の
切替位置へ切り替わジ、燃料分岐通路３２がクッション
蓄圧器３３に対して再び接続される。

流過前しゃ新井３４がしゃ断スライダであるか又は３ポ
一ト２位置弁であるかには関係なく、噴射ポンプ側で圧
送された燃料量の圧力経過への影響は、このような影響
が指令された場合に流過前しゃ新井３４が相、応の切替
位置を占めることによって保証される。圧力経過へのこ
の影響、換言すれば本発明による機構の機能は、検出器
３７，３８，３９，４０によって信号化された機関の運
転因子の現在値の１つ又は複数が電子制御器３５にあた
えられている目標値と合致しない場合にのみ彷（。この
ような場合は例えば燃料の８度が劣化した場合、つまり
異なる点火性もしくはセタン価を有しているか又は過給
空気温度が変化したが又は機関の運転に影響する内的因
子が変って運転態！Ｍが劣化したような場合に相当する
。このような場合本発明の機構によって及ぼす影響は第
３図に示すように次のようになされる。即ち、噴射ポン
プ側の燃料圧送の初期（第３図中の点２４参照）におい
て噴射ポンプ出口と噴射弁４内の燃料前売てん室１０と
の間の導管内で圧力上昇がゆっぐジなされる。仁の点に
ついては圧力経過特性曲線２７の点２４と点３０との間
の部分、つまり圧力経過特性曲線２３の点２４と点２５
との間の部分に比較してフラットに延びている部分によ
って理解されよう、、ξの、圧力経過特性面＄２３の部
分は、噴射？ンゾ側であたえられた圧力上昇の一部が噴
射ポンプ出口と噴射弁４内の燃料前売てん室１０との間
の導管からクッション蓄圧器３３内へ導かれることによ
って生ずる。この、緩慢な圧力上昇は、噴射ポンプ出口
と噴射弁４の燃料前売てん室１０との間の導管路内の容
積を一時的に一定限増大させることによって得られる。

圧送された燃料量の圧力経過へのこのような影響は圧力
経過特性曲線２７から判るように点３０において終了す
る。この終了は燃料分岐通路３−２を流過前しゃ新井側
で閉ざすことによって行なう。クランク角数度の範囲で
噴射開始を遅らすことにより、機関の運転に影響する因
子の変動が完全に補償され、従って運転因子が劣化した
場合にも出力および効率の点で最良の機関運転が保証さ
れる。

【図面の簡単な説明】 第１図は１本発明の第１の実施例を部分的に縦断面図で
示した回路図１１、第２図は第２の実施例の回路図、第
３図は圧力経過のダイヤグラムである。 ４・・・噴射弁、５・・・噴射ポンプ１，６・・・燃料
導管、７・・・弁ニードル、８・・・ばね室、９・・・
閉鎖ばね。 １６・・・燃料前売てん室、１４−、−・シランジャ、
１５・・・制御縁、１６・・・吐出室、１７・・・吸込
室Ｓ１８・・・吸込孔、１９・・・吐出兼等圧逃がし弁
、２３．２７・・・圧力経過特性曲線、３１・・・噴射
開始遅延範囲、３２・・・燃料分岐通路、３３・・・ク
ッション蓄圧器、３４・・・流過前しゃ新井、３５・・
・電子制御器、４７・・・放圧通路。 第１頁の続き ０発　明　者　アルベルト・リーガー ドイツ連邦共和国マイテインゲ ン１シュチッチイナー・リング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　内燃機関の燃料噴射装置であって、１つの噴射ポン
   プを備え、この噴射ポンプは、噴射開始並びに終了の制
   御用としてプランジャ軸線に対して直角および斜め又は
   そのいず−れかの制御縁を有していて機関と同期的に作
   動されるシランジャを備えており、かつ噴射ポンプは、
   燃料の圧力上昇によって開く噴射弁の、閉鎖方向で圧縮
   ばねの負荷を受けている弁ニードルにおける燃料両光て
   ん室と導管を介して接続されている形式のものにおいて
   、燃料噴射装置に機関の運転に影響を及ぼす、ｏラメー
   タに関連して動作する１つの機構が付属しており、この
   機構は、噴射ポンプ側からあたえられる所定の燃料量の
   圧力経過に噴射２７プ（５）と噴射弁（４）内の燃料両
   光てん箪（１０）との間の導管路において一時的に噴射
   開始の遅延方向で影響を及ぼすことを特徴とする、内燃
   機関の燃料噴射装置 ２、　噴射開始をずらすための機構は噴射ポンプ出口直
   後の燃料路から分岐して大容積のクッション蓄圧器（３
   ３）へ通じている燃料分岐通路（３２）と、この燃料分
   岐通路（３２）に配置されている流過前しゃ断弁（３４
   ）と、電子制御器（３５）とから構成されており１　こ
   の電子制御器（３５）にはその入力側に機関の瞬間的な
   りランク軸もしくはカム軸の位置のためのセンダユニッ
   ト（３６）並びに機関の運転に影響をあたえる因子の瞬
   間的な現在値を伝達するための検出器（３７，３８，３
   ９，４０）並びに前記因子のための目標値発信器（４１
   ，４２゜４３）が接続されていて、出力側には制御を受
   ける流過前しゃ断弁（３４）が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３、　燃料分岐通路（
   ３２）の直径の大きさは噴射ポンプ（５）と噴射弁（４
   ）との間を結ぶ燃料導管（６）の内径の約０５倍〜２倍
   の範囲・　　の値である特許請求の範囲第２項記載の燃
   料噴射装置 ４　クッション蓄圧器（３３）の蓄圧容積は噴射ポンプ
   （５）と噴射弁（４）との間の短かな区間の燃料導管（
   ６）の導管容積の約５倍〜１０倍、もしくは吐出兼等圧
   逃がし弁（１９）の閉鎖ばね（１９／１　）を収容して
   いるばね室（１９／２　）　　の容積の約５０倍〜１０
   ０倍に相当する特許請求の範囲前記各項の内いずれか１
   項に記載の燃料噴射装置 ５、　電子制御器（３５）の現在値入力部に、少なくと
   も、例えば点火圧（ＰＺ）％排ガス温度（’Ａ）％過給
   空気温度（ＴＬ）の伝達のための検出器（３７，３８，
   ３９）が接続されていて、目標値入力部に目標値発信器
   （４１，４２，４３）が接続されている特許請求の範囲
   第２項記載の燃料噴射装置 ６、　流過前しゃ新井（３４）が電磁式又は電気油圧式
   又は電気空圧式に操作可能なしゃ断も−しぐは流過部材
   を有している特許請求の範囲前記各項の内いずれか１項
   に記載の燃料噴射装置 ７　流過前しゃ新井（３４）が電磁式又は電気油圧式又
   は電気空圧式に操作可能なしゃ断スライダによって構成
   されており、このしゃ断スライダによって一方の切替位
   置において燃料分岐通路（３２）が接続可能で他方の切
   替位置においてしゃ断可能である特許請求の範囲前記各
   項の内いずれか１項に記載の燃料噴射装置８、　流過前
   しゃ新井（３４）を構成するしゃ断スライダが電子制御
   器（３５）によって制御され、この制御によって、噴射
   ？ンゾ側の燃料圧送の初期に燃料分岐通路（３２）４　
   ひいてはクッション蓄圧器（３３）への燃料路が接続可
   能であり、次いで燃料の圧力経過への影響を終了させる
   ために再びしゃ断可能であり、噴射過程の終了後にクッ
   ション蓄圧器（３３）の放圧のために新たに接続可能で
   あり、このしゃ断スライダの接続切替位置においてクツ
   ジョイ蓄圧器（３３）から接続された燃料分岐通路（３
   ２）並びに吐出兼等圧逃がし弁（１９）を介して噴射ポ
   ンプ（５）に至る燃料路内の圧力。 低下が可能である特許請求の範囲第７項記載の燃料噴射
   装置 ９、　流過前しゃ新井（３４）が３ポ一ト２位置弁とし
   て構成されておシ、その第１の接続口（４４）に燃料分
   岐通路（３２）の噴射ポンプ出口側の区分が接続されて
   いて、第２の接続口（４５）に燃料分岐通路（３２）の
   クッション蓄圧器側の区分が接続されており、第３の接
   続口（４６）に噴射ポンプ（５）の吸込室（１７）へ通
   ずる１つの放圧通路（４７）が接続されている特許請求
   の範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載の燃料噴射
   装置 １０、流過前しゃ新井（３４）を構成する３ポ一ト２位
   置弁が電子制御器（３５）によって制御され、この制御
   によって、噴射ポンプ側の燃料圧送の初期に燃料分岐通
   路（３２）％ひいてはクッション蓄圧器（３３）への燃
   料路が接続可能であって、かつ同時に放圧通路（４７）
   への３ポ一ト２位置弁内の流路がしゃ断可能であり、次
   いで燃料の圧力経過への影響を終了させるために燃料分
   岐通路（３２）が再びしゃ断可能であって、かつ同時に
   クッション蓄圧器（３３）　”から噴射ポンプ（５）の
   吸込室（１７）へのクッション蓄圧器放圧用の放圧通路
   （４７）へ燃料分岐通路（３２）のクッション蓄圧器側
   の区分を介して通じている燃料路が接続可能である特許
   請求の範囲第９項記載の燃料噴射装置１１、　クッショ
   ン蓄圧器（３３）が機関の適当な個所に配置された１つ
   の容器内に構成されており、この容器に流過前しゃ新井
   （３４）が組み付けられている特許請求の範囲前記各項
   の内いずれか１項に記載の燃料噴射装置 ／′ １２、クッション蓄圧器（３３）が燃料分岐通路（３２
   ）および流過前しゃ新井（３４）と−緒に噴射ポンプ（
   ５）と構造ユニットをなしている特許請求の範囲第１項
   〜第１０項の内いずれか１項に記載の燃料噴射装置 １３、電子制御器（３５）が中央制御ユニットとしての
   １つのマイクロプロセッサを備えてい墨特許請求の範囲
   前記各項の内いずれか１項に記載の燃料噴射装置