JPH01501080A - 内燃機関特にデイーゼル機関用の燃料噴射装置 - 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】 内燃機関特にディーゼル機関用の燃料噴射装置〔背景技術〕 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に規定した形式の、内燃機関特にディー ゼル機関用の燃料噴射装置を技術上の出発点としている。

Ｎｐ噴射式ディーゼル機関では、衝撃的燃焼によって重大な忌音問題が生じる。

とけ云え、燃料噴射量を比較的少ない予ス射量と、ディーゼル微開の回転数と負 荷に関連した主噴射量とに分けることによって相当の適音低下が得られる。それ ゆえに噴射量を分けるために燃料噴射ポンプに加えて、予噴射量を噴射ノズルに 供給する特別の予噴射ユニットが設けられた。

冒頭で述べた形式の内燃機関用の公知の燃料噴射装置（西独国特許出顯公開筒２ ７２１６２８号明細書）では予噴射ユニットは、圧電式駆動装置を備えた予噴射 ポンプを有している。前記圧電式駆動装置は制御回路によって印加され、該制御 回路自体は内燃像間の回転部材に°よって、例：えばクランク軸によって、回転 角に関連した信号を受取る。慣用型式の燃料噴射ポンプは内燃機関と同期駆動さ れる。予噴射ポンプは、燃料噴射ポンプと噴射ノズルとの間の燃料導管と接続し ているシリンダ内を軸方向に摺動可能である。圧電式駆動装置が印加されると、 該圧電式駆動装置は、場合によっては油圧伝動装置を介してピストンを最小シリ ７ダ容積の位ＲＫシフトさせる。これＫよって燃料はシリンダから押出されて噴 射ノズルを開放させ、該噴射ノズルを通って予噴射量が噴出する。ビストンスト ロークの終期に圧電式駆動装置は付勢状態にあシ、これによって、今度は燃料噴 射ポンプによって吐出された燃料が噴射ノズルを開状態に保つか又は改めて開く ので、主噴射量が、開いた噴射ノズルを通って噴出することができる。燃料噴射 ポンプの吐出ストロークの終シ頃に圧電式駆動装置は消勢され、これによってピ ストンは最大シリンダ容積の位置へ戻る。これによって燃料導管の容積が突発的 に拡大する。従って燃料導管内及び噴射ノズル内の圧力カ；急激に低下しかつ噴 射ノズルが閉じる。

このように構成された予噴射ユニットでは予噴射量はピストンのストロークによ って規定されておりかつ構造的にも変更不能に確定されている。予噴射の時点だ けが制御できるにすぎない。

従って、調節可能性を欠如していることに基づいて、騒音を最大限に減少させる ように予噴射装置を最適に設計することは不可能である。それに加えて主噴射に 影響を及ぼすことなしに予噴射を時間的に変化するこ終了直後に始まるからでお る。

〔発明の利点〕

請求の範囲第１項に記載した。ｘｆｙ、手段を有する本発明の燃料噴射装置は、 主噴射用と予噴射用との油圧回路が完全に互いに隔離されておシ、従って予噴射 が主噴射にいかなる影響も及ぼさないという利点を有している。電磁弁の時間制 御によって予噴射量は広い限度範囲内で調整することができる。前記の両利点は 共に、消費量及び排ガス１ｃ関して欠点を生せしめることなく畷音低下のために 予噴射装置を最適に設計することを可能にする。主噴射に対する予噴射の関係は 選択自在であるので、噴射開始期及び噴射量のような特性値は特性曲線において 整理することができる。従来慣用の主噴射系から予噴射系を分離したことによっ て高圧アキュムレータの所要容積がそれ相応に小さくなシ、それＫよってアキュ ムレータに給圧するためのポンプの所要容量も僅かになる。

第２項以下の請求の範囲に記載した手段によって、請求の範囲第１項に記載した 燃料噴射装置の有利な構成と改良が可能である。

本発明の有利な実施態様は請求の範囲第２項から明らかである。例えば請求の範 囲第３項記載の複ニードル型ノズルによって実現することのできる分離されたノ ズル横断面は、主噴射系における欠点を甘受することなく予噴射系の最適設計を 容易にする。

本発明の有利な実施態様は請求の範囲第４項、第５項又Ｉｆｉ第６項に記載した 手段から明らかである。これらの実施態様では従来慣用の噴射ノズルを使用する ことが可能である。請求の範囲第４項に記載の実施態様では、高圧アキュムレー タと電磁弁との間の導管長さが危険がなくなシ、噴射ノズルの閉鎖時に形成され る圧力波が良好な減衰特性を示し、かつ燃料戻し導管への燃料の流出制御が電磁 弁によって行われないという付加的な利点が得られる。

請求の範囲第８項乃至第１１項に記載の本発明の実する。これらの噴射ノズルで はノズルニードルの背面にかかる圧力によって噴射ノズルは閉鎖状態に保たれる 。この閉鎖圧を流出制御することによってノズル横断面を開くことが可能である 。

〔図面の簡単な説明〕

図面は本発明の実施例を示すものであシ、第１図１まディーゼル機関用の燃料噴 射装置の略示図、第２図、箕３図、第４図及び第５図は第１図とは夫々異なった 実施態様による燃料噴射装置の略示図である。

ｃ実施例の説明〕 次に、図面に示した実施例に基づいて本発明を詳脱する。

内燃機関の例としての４気筒デイーゼル磯関用の、Ｍ１図に略示した燃料噴射装 置は４つの吐出導管接続部１１を有する燃料噴射ポンプ１０を備え、前記吐出導 管接続部１１は燃料導管１２を介して、各シリンダに配設された噴射ノズル１３ と接続されている。但し、図面を判シ易くするために第１図ではディーゼル機関 の１つのシリンダのためのただ１つの噴射ノズル１３だけが示されているにすぎ ない。４気筒デイ一ゼル機関では４つの噴射ノズル１３が配設されておシ、該噴 射ノズルは夫々１本の燃料導管１２を介して燃料噴射ポンプ１０と接続されてい る。入口側で吸込み導管１４を介して燃料タンク１５に接続された燃料噴射−ン プ１０はディーゼル機関と同期的に駆動され、かつ判型又は分配型噴射ポンプと して構成されている。主噴射ノズル１３１と予噴射ノズル１３２とに分けられた 噴射ノズル１３はいわゆる複ニードル型ノズルであシ、該複ニードル型ノズルは 、２つの噴射室１７．１８と２つのノズルニードル弁体１９．２０を内蔵したノ ズルホールダ１６を有している。各噴射室１７．１８は１つの噴射オリフィス２ １．２２を有し、該噴射オリフィスは、所属のノズルニードル弁体１９．２０に よって閉鎖又は解放される。両噴射オリフィスの横断面積は異なって構成されて おり、この場合予噴射ノズル１３２には小さい方の横断面が属している。ノーズ ルホールダ１６内で軸方向可動のノズルニードル弁体１９．２０は、噴射室１７ ．１８内の圧力によって開弁方向に負荷されるように構成されている。両ノズル ニードル弁体１９．２０の背面には、該ノズルニードル弁体１９．２０を閉弁方 向に負荷する閉鎖力が夫々作用している。該閉鎖力は、ノーズルホールダ１６０ ２つのばね室２４に夫々内蔵された閉鎖ばね２３によって発生せしめられ、該閉 鎖ばねの一端はノズルホールダ１６に、また他端は夫々１つの加圧ビン２５を介 して両ノズルニードル弁体１９．２０の背面に支えられている。燃料漏れ量を戻 すために前記ばね室２４は燃料戻し導管２６を介して燃料タンクに連通されてい る。

燃料噴射ポンプ１０を起点とする燃料導管１２は主噴射ノズル１３１の噴射室１ ７に開口しているのに対して、予噴射ノズル１３２の噴射室１８は予噴射ユニッ ト２７と接続されている。

予噴射ユニット２７は、燃料フイードポンプ２９によって噴射圧の燃料でチャー ジされる高圧アキュムレータ２８と、タイミング制御される４つの電磁弁３０と から成り、該を磁弁の励磁は制御ユニット３１によって制御される。配設される 電磁弁３０の数は、配設される噴射ノズル１３の数に関連している。第１図では 、１つの噴射ノズルに相応して゛に磁弁３０は１つしか示されていない。高圧ア キュムレータ２８、燃料フィードポンプ２９及び制御ユニット３１はｒＦＸＩＪ １ノズル１３の数には無関係に夫々１つしか設けられていない。

この場合燃料フィードポンプ２９は、もう１つの吸込み導管３２を介してやは多 燃料タンク１５に接続されている。電磁弁３０は戻しばね機構を有する２ポ一ト ２位置切換弁３３として構成されておシ、しかも該切換弁の制御される２つの接 続ポートのうちの１つは噴射ノズル１３の噴射室１８と連通し、もう１つの接続 ポートは高圧アキュムレータ２８と連通している。２ポ一ト２位置切換弁３３は 無通電状態すなわち励磁されない不作用状態では閉弁されておシ、従って高圧ア キュムレータ２８と噴射ノズル１３の噴射室１８との間の連絡導管３４を遮断す る。電磁弁３０の制御と燃料噴射ポンプ１０の吐出ストロークとを同期化するた めに制御ユニット３１はセンサ（図示せず）を有し、該センサは電磁弁３０のト リガリレーをレリーズする。

このようなセンナは、例えば回転角に関連したトリガ信号を供給するクランク角 センサとして構成することができる。しかし又、センサとしてノズルニードル弁 体運動検出器を使用することも可能である。制御ユニット３１における前記セン サ信号に対する電磁弁３０のトリガを時間的にそれ相応にシフトすることによっ て予噴射開始時点と予噴射量とを広い限度範囲内で調整しかつ変化させることが 可能である。燃料噴射ポンプＩＯＫよりて噴射室１７と噴射オリフィス２１を介 して行われる主噴射は慣用の通りであシ周知である。

第２図乃至第５図には、第１図に示した予噴射ユニット２７の変化態様が夫々示 されている。但しこれらの図面では噴射ノズル１３の予噴射ノズル１３２だけが 示されている１ｃすぎない。各予屓射ユニツ）　２２７゜３２７．４２７，５２ ７はやはり４気筒デイ一ゼル機関のために構想されたものであり、かつ第１図に 示した実施例において予噴射ユニット２７の代りに適用することができる。

第２図の予噴射ユニット２２７が嬉１図の予噴射ユニット２７と異なっている点 は、４つの予噴射ノズル１３２のために１つの強制制御される機械的な分配部材 ３５が設けられておシ、該分配部材は出口側で噴射ノズル１３の各噴射室１８に 、また入口側では電磁弁３０を介して高圧アキュムレータ２８に接続されている 。該電磁弁３０は３ポ一ト２位置切換弁３６として構成されており、該切換弁の ３つの制御される接続ポートノうち、第１の接続ポートは高圧アキュムレータ２ ８の出口に、第２の接続ポートは分配部材３５の入口に、また第３の接続ポート は燃料戻し導管３７を介して燃料タンク１５に連絡されている。燃料戻し導管３ ７内にはなお１つの逆止弁３８が配置されており、該逆止弁は３ポ一ト２位置切 換弁３６に内蔵されていてもよい。

この子ｊ射ユニット２２７ではただ１つの電磁弁３０しか必要でない。それとい うのは４つの予噴射ノズル１３２の同期制御は強制制御される分配部材３５によ って行われ、該分配部材はディーゼルモータによって駆動される。

第３図乃至第５図ｉＣ示した予噴射ユニットは予噴射ノズル１３２の変化態様を 必要とする。この場合少なくとも、予噴射ユニットに所属したノズルニードル弁 体２０）ｆ、噴射オリフィス２２力・ら離反した方の端面３９がノズルホールダ １６（但し第３図〜第５図では図示せず）内の制御室４０を制限している。該制 御室４０は高圧アキュムレータ２８から燃料が充填され、かつ電磁弁３０によっ て選択的に閉止又は解放される。

各噴射ノズル１３のためには、やはシ別個の電磁弁３０が必要であるので、４気 筒デイ一ゼル機関では全部で４つの電磁弁３０が設けられている。該電磁弁３０ はやはり制御ユニット３１によってトリガされる。すべての予噴射ノズル）３２ ７，４２７，５２７において予噴射ノズル１３２の各噴射室１８は連続導管３４ を介して高圧アキュムレータ２８に直接連通している。

第３図に略示した予噴射ユニット３２７では制御室４０は一側では絞＃）４１を 介して高圧アキュムレータ２８に、また他側では、燃料タンク１５に通じる燃料 戻し導管２６に接続している。燃料戻し導管２６内には、やはシ戻しばね機構を 有する２ポ一ト２位置切換弁３３として構成された電磁弁３０が組込まれており 、該電磁弁は無通電状態で閉止し、要するに燃料戻し導管２６を遮断し、かつ制 御室４０をも閉止する。なお制御室４０と電磁弁３０との間の燃料戻し導管２６ 内には逆止弁４２が設けられている。

この予噴射ユニット３２７では高圧アキュムレータ２８内の圧力は噴射室１８に 作用しかつ校り４１を介して制御室４０に、ひいてはノズルニードル弁体２０の 背面に作用する。電磁弁３０が励磁され力１り開弁状態に制御されると、制御室 ４０内の圧力は燃料戻し導管２６を介して流出制御される。−これＫよってノズ ルニードル弁体は開弁じて噴射オリフィス２２を解放する。噴射終了動作は電磁 弁３０の新たな切換えによって導入される。

第４図に示した予噴射ユニット４２７では制御室４０は一側では電磁弁３０を介 して高圧アキュムレータ２８に、また他側では燃料戻し導管２６を介して燃料タ ンク１５に接続されている。燃料戻し導管２６内には絞シ４１が配設されている 。電磁弁３０はやけり、戻しばね機構を有する２ポ一ト２位置切換弁３３として 構成されておシ、該２ポ一ト２位置切換弁は無通電の不作用位置で開かれており かつ高圧アキュムレータ２８を制御室４０と連通する。

電磁弁３０の励磁・作動によって高圧アキュムレータ２８と予噴射ノズル１３２ の制御室４０との連通は断たれる。制御室４０内の圧力は絞シ４１を介して流出 制御されるので、ノズルニードル弁体は噴射室１８の圧力の作用を受けて開弁し て噴射オリフィス２２を解放する。噴射終了動作は不作用位置への電磁弁３０の 切換えによって導入され、該不作用位置では制御室４０はやはシ、噴射圧下の燃 料で充填される。

第５図に示した予噴射ユニット５２７では制御室４０は、戻しばね機〜を有する ３ポ一ト２位電切換弁３６として構成された電磁弁３０を介して交互に高圧アキ ュムレータ２８及び、燃料タンク１５に通じる燃料戻し導管２６に接続される。

３ポ一ト２位置切換弁３６の制御される３つの接続ポートのうち第１の接続ポー トは高圧アキュムレータ２８の出口に、第２の接続ポートは制御室４０の入口に 、また第３の接続ポートは燃料戻し導管２６−に連絡されている。なお燃料戻し 導管２６内には校Ｉ）４１が組込まれておシ、該絞シは３ポ一ト２位置切換弁３ ６内に組込まれているのが殊に有利である。無通電状態では電磁弁３０は制御室 ４０を高圧アキュムレータ２８と連通させる。制御室４０内の噴射圧によってノ ズルニードル弁体は噴射オリフィス２２を閉止する。電磁弁３０の励磁制御によ って制御室４０は燃料戻し導管２６に接続され、かつ高圧アキュムレータ２８と の連通は断たれる。制御室４０内の圧力は流出制御されかつノズルニードル弁体 は噴射オリフィス２２を解放する。予噴射ユニット５２７は、第４図に示した予 噴射ユニット４２７と同じよって動作するが、纂４図の場合には校シ４１を介し て常に存在する圧下降下による予噴射ユニット４２７の不安定性を回避する。

国際調査報告 −一一輪一〜−−−−−、ＰＣ丁／ＤＥ　８７１００４１０国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関特にディーゼル機関用の燃料噴射装置であつて、予噴射量と主噴射 量とにその都度調量分配された燃料量を噴射するために内燃機関の各シリンダに 配設された少なくとも１つの噴射ノズルと、予噴射量を調量するための予噴射ユ ニツトと、前記予噴射量に後続する主噴射量を調量するための燃料噴射ポンプと を有する形式のものにおいて、予噴射ユニツト（２７；２２７；３２７；４２７ ；５２７）が、噴射圧に設定された燃料の充填された高圧アキユムレータ（２８ ）と少なくとも１つの時間制御される電磁弁（３０）とを有していることを特徴 とする、内燃機関特にディーゼル機関用の燃料噴射装置。 ２．噴射ノズル（１３）が２つの噴射横断面（２１，２２）を有し、両噴射横断 面のうち、小さい方の噴射横断面が予噴射ユニツト（２７；２２７；３２７；４ ２７；５２７）に、また大きい方の噴射横断面が燃料噴射ポンプ（１０）に配設 されている、請求の範囲第１項記載の装置。 ３．噴射ノズル（１３）が、２つの噴射室（１７，１８）を備えたノズルホール ダ（１６）を有し、前記両噴射室のうち、一方の噴射室が高圧アキユムレータ（ ２８）に、また他方の噴射室が燃料噴射ポンプ（１０）に接続されており、両噴 射横断面が前記の両噴射室（１７，１８）の噴射オリフイス（２１，２２）によ つて形成されており、該噴射オリフイスが夫々１つのノズルニードル（１９，２ ０）によつて制御され、かつ該ノズルニードル（１９，２０）が噴射室（１７， １８）内の噴射圧によつて噴射開放方向に負荷されている、請求の範囲第２項記 載の装置。 ４．両ノズルニードル（１９，２０）が夫々閉鎖ばね（２３）によつて噴射閉鎖 方向に負荷されており、かつ電磁弁（３０）が、高圧アキユムレータ（２８）と 、予噴射ユニツト（２７；２２７）に所属した噴射室（１８）との間の連絡導管 （３４）内に配置されている、請求の範囲第３項記載の装置。 ５．噴射ノズル（１３）が多数設けられている場合には、高圧アキユムレータ（ ２８）から噴射室（１８）に達する各連絡導管（３４）内に１つの電磁弁（３０ ）が組込まれており、かつ該電磁弁が、殊に無通電の不作用位置において閉止す る２ポート２位置切換弁（３３）として構成されている（第１図）、請求の範囲 第４項記載の装置。 ６．噴射ノズル（１３）が多数設けられている場合には、入口側では高圧アキユ ムレータ（２８）に、また出口側では、予噴射ユニット（２２７）に所属した各 噴射室（１８）に接続する１つの強制制御される分配部材（３５）が設けられて おり、かつ電磁弁（３０）が、前記高圧アキユムレータ（２８）と前記分配部材 （３５）との間に配置されて３ポート２位置切換弁（３６）として構成されてお り、該３ポート２位置切換弁の制御される第３の接続ポートが燃料戻し導管（３ ７）と連通する（第２図）、請求の範囲第４項記載の装置。 ７．少なくとも予噴射ユニツト（３２７；４２７；５２７）に所属したノズルニ ードル（２０）が、噴射オリフイス（２２）から離反した方の端面（３９）で以 て、高圧アキユムレータ（２８）から燃料の充填可能な制御室（４０）を制限し ており、該制御室が電磁弁（３０）によつて閉止又は解放可能である（第３図〜 第５図）、請求の範囲第３項記載の装置。 ８．制御室（４０）が一側では絞り（４１）を介して高圧アキユムレータ（２８ ）に、また他側では電磁弁（３０）を介して燃料戻し導管（２６）に接続されて おり、かつ前記電磁弁（３０）が、殊に無通電の不作用位置において閉止する２ ポート２位置切換弁（３３）として構成されている（第３図）、請求の範囲第７ 項記載の装置。 ９．制御室（４０）が一側では絞り（４１）を介して燃料戻し導管（２６）に、 他側では電磁弁（３０）を介して高圧アキュムレータ（２８）に接続されており 、かつ前記電磁弁（３０）が、殊に無通電の不作用位置において開く２ポート２ 位置切換弁（３３）として構成されている（第４図）、請求の範囲第７項記載の 装置。 １０．制御室（４０）が電磁弁（３０）を介して交互に高圧アキニムレータ（２ ８）と燃料戻し導管（２６）とに接続されており、かつ前記電磁弁（３０）が３ ポート２位置切換弁（３６）として構成されており、該３ポート２位置切換弁の 制御される３つの接続ポートのうち、第１の接続ポートが前記制御室（４０）に 、第２の接続ポートが前記高圧アキユムレータ（２８）に、また第３の接読ポー トが絞り（４１）を介して前記燃料戻し導管（２６）に接続されている（第５図 ）、請求の範囲第７項記載の装置。 １１．噴射ノズル（１３）が多数設けられている場合、各制御室（４０）に夫々 別個の電磁弁（３０）が配設されている、請求の範囲第７項から第１０項までの いずれか１項記載の装置。 １２．単数又は複数の電磁弁（３０）を制御するための電子制御ユニツト（３１ ）が設けられている、請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項記載の 装置。 １３．予噴射ユニツト（２７；２２７；３２７；４２７；５２７）が、高圧アキ ユムレータ（２８）に蓄圧を供給するために燃料タンク（１５）に接続された燃 料フイードポンプ（２９）を有している、請求の範囲第１項から第１２項までの いずれか１項記載の装置。