JPH02277959A - 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】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関の燃料噴射装置であって、燃料フィー
ドポンプにより燃料が供給される高圧蓄圧器を有し、該
高圧蓄圧器が制御装置により電気的に制御された第１の
弁を介して燃料噴射量を中間貯蔵するための貯蔵室と接
続可能であり、該貯蔵室が戻し力に抗して移動可能な壁
により制限されており、制御装置により電気的に制御さ
れた第２の弁を介して燃料噴射弁と接続導管により接続
可能であり、戻し力の作用下で、電気的に制御された第
１の弁が閉じられた状態で燃料噴射弁に向かって燃料が
前記貯蔵室から送り出される形式のものに関する。

従来技術 前記の如きＤＥ−０３１５７６６２６号明維書により公
知である燃料噴射装置においては、貯蔵室に中間ストッ
クされた燃料噴射量の制御は電気的な制御装置により制
御された、電気的に制御された第１の弁の開放時間を用
いて行なわれる。したがって燃料噴射量の正確な調量の
ためには、一方では高圧蓄圧器をきわめてコンスタント
な圧力に保ち、他方では高圧蓄圧器と貯蔵器との間に、
ゆつ〈シとした−様な燃料流を貯蔵器に対して保証する
ために絞りを設ける必要がある。公知の燃料噴射装置に
おいて設けられた蓄圧器は、戻し力により負荷されてい
るので、貯蔵器の移動可能な壁が戻しばねの力に抗して
次第に偏位すると、高圧蓄圧器と貯蔵器との間の絞りに
おける圧力差が減少させられる。

この結果、燃料流も減少し、貯蔵器の充填塵が電気的に
制御された第１の弁の開放時間に亘って減少する。これ
は燃料噴射量の正確な調量に関連して問題があり、電気
的に制御された弁の開口時間において少なくとも費用の
かかる補償制御が必要である。

発明の利点 請求項１に記載した特徴を有する本発明の燃料噴射装置
によっては、有利な形式で、噴射しようとする燃料量の
正確な制御が可能になる。

貯蔵室の移動可能な壁の充填行程は測定され、噴射しよ
うとする必要な燃料量と噴射圧の燃料が噴射開始前に正
確に貯蔵室内に中間ストックされるようになる。

本発明の燃料噴射装置によっては燃料噴射の開始は、噴
射しようとする燃料噴射量とは無関係にほぼ任意の限界
内で自由に選ぶことができるようになる。この場合、噴
射開始の選択性は噴射しようとする燃料量に対して悪い
影響を及ぼさない。さらに燃料の粘性、噴射弁の開放圧
、又は噴射弁のカーボナイズ度も噴射しようとする燃料
量に影響を及ぼさない。もちろん燃料噴射時間もこれら
の影響を受けることはない。さらに高圧蓄圧器内に維持
された圧力も噴射量と吐出開始に影響を及ぼすことはな
い。何故ならば噴射圧は貯蔵室の移動可能な壁に作用す
る戻し力により決められるからである。これにより、フ
ィードポンプ及びその制御装置に対する要求が小さくな
るので、簡単でかつ価格の低いポンプを使用することが
できるようになる。

請求項２以下に記載した特徴によっては請求項１に記載
した有利な実施態様が得られる。噴射のために中間スト
ックされた燃料量は複数の行程で、電気的に制御された
第２の弁が周期的に開放することで噴射される。これに
よって内燃機関の静かな運転又は燃料の調質に良い結果
をもたらす前噴射が実現できるようになる。特にオツド
機関においてはきわめて早い時期に内燃機関ピストンの
吸込み行程の間に燃料が燃焼室内に噴射され、該燃料が
点火さ九るまでに燃焼室内の温度と給気運動とに関連し
て良好に調質されることになる。

さらに請求項３に記載されているように、制御された絞
りにより噴射時間を引延ばし、オツド機関の燃焼室内に
もたらされた燃料に長い調質時間を与えることもできる
。又、ディーゼル噴射法の場合にもこれは騒音の減少に
有利に作用する。この場合には絞りは単に接続されるだ
けではなく、横断面を変化させることができ、燃料噴射
量が減じた場合にも申し分のない長さの噴射時間が得ら
れるようになっていると有利である。請求項５に記載し
たように絞り作用は前噴射に限られ、主噴射量が各内燃
機関ピストンの上死点の直前で絞られずに行なわれるよ
うにすることが有利である。これはオツド燃焼法にとっ
てもディーゼル燃焼法にとっても有利である。請求項６
から１３までには燃料噴射装置の構成の有利な実施態様
が示されている。

図面 次に図面に本発明の１実施例を示し、これについて以下
に説明する。第１図においては燃料噴射装置が・概略的
に示され、第２図には第１図に示した制御ブロックが詳
細に示されている。

第１図に示された燃料噴射装置においては駆動軸２を有
するフィードポンプ１が概略的に示されている。駆動軸
２は図示されていないクーシング内にころ軸受３を介し
て支承されており、外周にニードル軸受又はころ軸受５
を保持するカム４を有している。カム生の半径方向に互
いに直径方向で向き合った２つのポンプピストン７がば
ね８により軸受５の外レースに保持され、駆動軸３が回
転した場合にポンプピストンが往復運動させられる。ポ
ンプピストンはシリンダ孔１０内で移動可能であり、そ
こにポンプ室１１を形成する。該ポンプ室１１は吸込み
弁１２を介して燃料貯蔵室１３と接続され、吐出し弁１
４を介して高圧蓄圧器１６と接続されている。

高圧蓄圧器からは圧力制御弁１８を有する逃がし導管１
９が燃料貯蔵室もしくはフイードポンプ１の吸込み側に
接続されている。圧力制御弁もしくは圧力制限弁１８に
よっては高圧蓄圧器に所定の圧力が形成されかつ維持さ
れる。

高圧蓄圧器は圧力導管２１を介して制御ブロック２２と
接続され、該制御ブロック２２により、後で第２図と関
連して詳細に説明するように、噴射される燃料が高圧蓄
圧器から取出され、接続導管を介して噴射弁２５に噴射
のために供給される。噴射弁２５は一般的な形式で、当
該内燃機関のシリンダの数に相応して設けられており、
噴射しようとする燃料を直接に内燃機関の燃焼室内にも
たらす。

第１図の実施例によれば接続導管２４は軸２により駆動
された分配器２８が回転できるように支承されたシリン
ダ２７内に通じている。このためには分配器はクラッチ
２９を介して駆動軸２と結合されかつ駆動軸２に対して
同軸的に位置決めされている。この場合には接続導管２
牛は分配器の外周面の外リング溝３０の範囲に開口する
。外リング溝からは長平方向に分配器溝３１が分岐して
いる。この分配器溝３１！′ｉ、シリンダ２７から延び
る噴射導管３２と交互に接続される。これらの噴射導管
は噴射行程に相応してシリンダの周囲に分配されて配置
され、それぞれ内燃機関に装着された噴射弁２５に通じ
ている。噴射導管３２の開口の範囲には外周面に枠数の
縦溝３３が配置され、該細溝３３は共通のリング溝３４
に開口している。この検層３３は噴射導管が再び分配器
溝３１から遮断されると噴射導管と接続される。したが
って噴射導管内に局部的に形成された圧力は補償される
ので、分配器溝により噴射があらたに制御されることで
、噴射開始にあたって同じ圧力状態が形成される。これ
により、充填しようとするデッド容積に基づく噴射量の
変動が補償される。分配器を均一に半径方向に負荷する
ためには外リング溝３０から補償縦溝が設けられている
。この補償縦溝は分配器３１を介して作用する半径方向
力を補償する。

第２図に断面して示した制御ブロックは、中央に貯蔵器
シリンダ３６を有し、該貯蔵器シリンダ３６内には貯蔵
器ピストン３７が緊密に移動可能に支承されている。貯
蔵器ピストン３７は一方の端面側に貯蔵室３８を形成し
ており、該貯蔵室３８は他方の側では貯蔵器シリンダ３
６内に軸方向で差込まれた栓３９により閉鎖されている
。貯蔵器ピストン３７はその終端位置で、端面側に設け
られたビン４０により貯蔵室３８のほぼ全体を充たすの
で、貯蔵器ピストンは栓３９に接触することなく、貯蔵
室の残留容積をきわめて小さく保つことができる。主と
してリング室により形成された貯蔵室３８の残留室内へ
は圧力導管４１が半径方向に分岐し、弁座４２を介して
、電磁弁４５として構成された、電気的に制御された第
２の弁の可動子室４３に開口している。弁座は弁ニード
ル４７のシール面４６と協働する。該弁ニードル４７は
第１の電磁弁４５の可動子４８の１部でありかつ閉鎖方
向に押しばね４９により負荷されている。可動子室４３
は電磁弁４５の磁石巻線５０により増量まれ、軸方向で
見て弁ニードル４７とは反対側で圧力導管２１と接続さ
れている。第１の鏡 電磁弁４−５と７面対称的に向き合って、電気的に制御
された第２の弁５２が配置されている。

該弁５２は弁ニードル５３で、圧力導管４１に対して直
径方向で貯蔵室３８から分岐する圧力導管５４を制御す
る。この圧力導管５４は第１の電磁弁４５と同じように
構成された第２の電磁弁５２の可動子室５５に電磁弁が
開いた場合に開口する。可動子室はこの場合にも弁ニー
ドル５３に軸方向で向き合った側で圧力導管と接続され
ている。この圧力導管は噴射弁２５に通じる接続導管２
４である。噴射弁あたりそれぞれ１つの別個の制御ブロ
ックが設けられていると、第２の電磁弁５２はそれぞれ
１つの噴射弁２５だけと接続可能である。そうでないと
噴射弁は第１図の分配器を介して制御可能で唯一の制御
ブロックを設けておくだけで十分である。

しかしこの場合には電磁弁の切換え時間も相応に頻繁に
なる。接続導管２４内には制御可能な絞り５７を配置す
ることができる。

貯蔵器ピストン３７は貯蔵器シリンダ３６から突出する
端部にヘッド５９を備え、貯蔵器ピストン３７は前記ヘ
ッド５９で、貯蔵器シリンダ３６を受答するブツシュ６
１の端面６０にストッパとして当接する。ヘッドにはば
ね受け６２が係合しており、該ばね受け６２は制御ブロ
ックのケーシング内のばね室６４を閉鎖する栓６５に支
えられた戻しばね６３を支持する。貯蔵器ピストン３７
のヘッド５９に距離・ぐルス介生器の可動な部分６７が
突入しており、距離パルス発生器は図示の実施例のよう
に誘導型のパルス発生器６８として構成することができ
る。

この場合、定置の部分はコイル体６９を有し、可動な部
分６７は棒状の、コイル体の内部に侵入する部分を有し
ている。誘導型の・ぐルス発生器６８の出口は制御導線
７°０を介して制御装置７５と接続されている。この制
御装置７５によって第１と第２の電磁弁が制御される。

制婢装置においては運転パラメータから目標値と電磁弁
の切換え時間制御信号が形成され、ひいては噴射される
燃料量と噴射時点が制御される。このためには制御装置
は内燃機関のピストンの位置のための信号を、ピストン
連動に噴射を同期させるために受取る。

ばね室６４は漏油導管６７を介して放圧可能であり、漏
油導管６７を介して貯蔵器ピストンにおける不可避的な
漏れ損失が排出される。しかしながら、漏油導管６７を
介してばね室の圧は 力２圧力制御装置７７を用いて制御された圧力に維持さ
れる。これによって戻し力、ひいては噴射される燃料の
噴射値を変化させることができる。

記述した装置は次のように働く： フィードポンプによっては燃料噴射装置が連動された状
態で高圧蓄圧器１６が圧力弁１８により制限された圧力
に保たれる。この場合にけ噴射弁あたり１つの制御ブロ
ックが設けられている構成と関連して、制御装置７５に
より、第１の電磁弁＋５が開かれ高圧下にある燃料が高
圧蓄圧器から貯蔵室３８に達することができるようにな
る。同時に第２の電磁弁５２が閉じられた状態で貯蔵器
ピストンがばね６３の力に抗して、距離パルス発生器が
制御装置内で形成された目標値に相応する信号値を発信
するまで移動させられる。この目標値は内燃機関の運転
・ぐラメータと所望トルクもしくは負荷とから掲き出さ
れた、次の噴射行程で噴射されることになる・燃料量の
尺度になる。目標値に達すると第１の電磁弁４５が閉じ
られ、貯蔵室３８の充填が終了する。この充填は先行す
る噴射行程が終了した＠後にすでに行ない、もつとも早
い噴射開始の前に終了させたい。しかし、このためには
生行程燃料法では噴射時間に較べてきわめて長い内燃機
関のガス交換時間の大きな部分が与えられている。した
がって、与えられている時間に基づき、高圧蓄圧器１６
から貯蔵室３８へ、高圧もしくは噴射圧に高められた燃
料を中間ストックすることはきわめて確実に行なわれる
。

内燃機関の運転・にラメータにより制御された、内燃機
関の各燃焼室への噴射開始のためには、制御装置により
第２の電磁弁５２が開放立論］にもたらされ、貯蔵室か
ら燃料が接続専管２４を介して噴射弁２５に向かって流
出する。この場合には貯蔵室３８内の圧力は貯蔵器ピス
トンがどの位置にあっても噴射弁の開放圧よりは大きい
。貯蔵室からの燃料の流出は間欠的に行なうこともでき
る。このためには貯蔵室３δから前噴射量を取出すため
にまず第２の電磁弁が噴射開始にあたって開放される。

残った燃料量は一時おいたあとで主噴射賛として噴射弁
２５に供給される。

さらに制御された絞り５７を用いて燃料流は貯蔵室３８
と噴射弁２５との間で、噴射燃料量が変わらない状態で
、噴射時間が絞られていない状態に比べて延長されるよ
うに絞られる。制御可能な絞υは適当な形式でアナログ
式に制御されかつ（又は）開閉されることができる。し
たがって燃料噴射量が小さい場合には絞り作用によシ噴
射時間を延長することが有利である。

これは特にディーゼル燃焼法では小負荷運転に際して静
かな回転をもたらす。さらに前噴射量も制御可能な絞り
５７により絞って供給することができる。しかし、特に
有利であるのは記述した噴射装置を、オツド内燃機関も
しくは燃焼室に直接噴射される火花点火式内燃機関に用
いることである、又、ディーゼル燃焼法に比べて低い温
度レベルと圧力レベルを有する場合にも燃料室内にきわ
めて早期に前噴射量を噴射することにより、燃料は申し
分なく調質され、次いで燃焼室に点火時期の前に主燃料
量が供給される。しかし、制御可能な絞シ５７を用いて
この間欠的な噴射を、それぞれ噴射が長い時間帯に亘っ
て、例えば新鮮空気の開始時から圧縮行程の終了する直
前まで行なわれる噴射に変えることもできる。

複数の燃料噴射弁を介して燃料を噴射するために唯一の
制御ブロックしか設けられていない場合Ｋｉｊ：制御ブ
ロックの電磁弁は相応に頻繁に切換えられなければなら
ない。いずれにしても本発明の燃料噴射装置によっては
、第２の電磁弁５２によシ制御されたできるだけ広い噴
射開始範囲を維持して、噴射される燃料を正確に調量す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すものであって、第１図は
本発明の燃料噴射装置の概略図、第２図は第１図に示さ
れた制御ブロックの詳細図である。 １・・・フイードボンゾ、２・・・駆動軸、３・・・こ
ろ軸受、４・・・カム、５・・・ニードル軸受又はころ
軸受、７・・・？ンプピストン、８・・ばね、１０・・
・シｊンダ孔、１１・・・ポンプ室、１２・・・吸込み
弁、１３・・・燃料貯蔵室、１４・・吐出し弁、１６・
・高圧蓄圧器、１８・・圧力制御弁、１９・逃がし導管
、２１・・・圧力導管、２２・・・制御ブロック、２５
・・・噴射弁、２７・・・シリンダ、２８・・・分配器
、２９・・・クラッチ、３０・・・外り／ダ苛、３１・
・・分配溝、３２・・・噴射導管、３３・・・ｋ：溝、
３４：・・・リング室、３６・・・貯蔵器シリンダ、３
７・・・貯蔵器シリンダ、３８・・・貯蔵室、３９・・
・栓体、４ｏ・・・ビン、４１・・・圧力導管、４２・
・・弁座、４３・・・可動子室、４５・・・電磁弁、４
６・・シール面、牛７・・・弁ニードル、４８・・・可
動子、４９・・・押しばね、５０・・・磁石巻線、５２
・・・電磁弁、５３・・・弁ニードル、５４・・・圧力
導管、５７・・・絞り、５９・・・ヘッド、６０・・・
端面、６２・・・ばね受け、６３・・・戻しばね、６４
・・・ばね室、６５・・栓、６７・・・可動部、６８・
・・誘導型のノψルス発生器、６９・・・コイル体、７
０・・・制御導線、７５・・・制御装置、７７・・・圧
力制御装置。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関の燃料噴射装置であつて、燃料フィードポ
   ンプ（１）により燃料が供給される高圧蓄圧器（１６）
   を有し、該高圧蓄圧器（１６）が制御装置（７５）によ
   り電気的に制御された第１の弁（４５）を介して燃料噴
   射量を中間貯蔵するための貯蔵室（３８）と接続可能で
   あり、該貯蔵室が戻し力（６３）に抗して移動可能な壁
   （３７）により制限されており、制御装置（７５）によ
   り電気的に制御された第２の弁（５２）を介して燃料噴
   射弁（２５）と接続導管（２４）により接続可能であり
   、戻し力の作用下で、電気的に制御された第１の弁（４
   ５）が閉じられた状態で燃料噴射弁に向かつて燃料が前
   記貯蔵室から送り出される形式のものにおいて、移動可
   能な壁（３７）に距離パルス発生器（６８）が配属され
   ており、該距離パルス発生器（６８）が戻し力に抗して
   移動可能な壁（３７）の変位距離のための信号を発生し
   、前記距離パルス発生器の信号と運転パラメータに関連
   して形成された目標値とを比較する比較装置（７５）を
   有する制御装置（７５）と接続されており、目標値に達
   したときに、電気的に制御された第１の弁（４５）の制
   御により制御された貯蔵室（３８）の充填インターバル
   で、電気的に制御された第１の弁（４５）が再び閉じら
   れることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。
2. ２．電気的に制御された第２の弁（５２）が移動可能な
   壁（３７）の送出し行程の間に数回に亘つて開閉する、
   請求項１記載の燃料噴射装置。
3. ３．接続導管（２４）内に、特に運転パラメータに関連
   して横断面の制御可能な絞り（５７）が配置されている
   、請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
4. ４．絞り（５７）の横断面が燃料噴射量の減少につれて
   減少可能である、請求項３記載の燃料噴射装置。
5. ５．接続導管（２４）の横断面の絞りが電気的に制御さ
   れる第２の弁（５２）の、前噴射を制御する開放の継続
   中だけ行なわれる、請求の範囲第４項記載の燃料噴射装
   置。
6. ６．接続導管（２４）が内燃機関の回転数に対して同期
   的に駆動可能な分配器（２８）を介して複数の燃料噴射
   弁（２５）のそれぞれ１つと順次接続される、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。
7. ７．分配器（２８）がフイードポンプ（１）の駆動軸（
   ２）と連結されている、請求項６記載の燃料噴射装置。
8. ８．フイードポンプが自動調整型のポンプであつて、こ
   のポンプにおいて高圧蓄圧器の圧力に関連してフイード
   ポンプの燃料吸込み導管における絞りが制御される、請
   求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記載の燃
   料噴射装置。
9. ９．フイードポンプに対して並列に圧力制御弁（１８）
   が接続されている、請求項１から８までのいずれか１項
   記載の燃料噴射装置。
10. １０．電気的に制御された第１の弁（４５）と電気的に
    制御される第２の弁（５２）がそれぞれ１つの電磁弁で
    あつて、該電磁弁の可動子（４８）が弁ニードル（４７
    、５３）と結合されており、該弁ニードル（４７、５３
    ）が貯蔵室（３８）を形成する貯蔵器シリンダ（３６）
    に対する半径平面内に配置されており、貯蔵器シリンダ
    （３６）に向いたシール面（４６）を有し、該シール面
    （４６）が貯蔵シリンダ（３６）に一端で開口する圧力
    導管（４１）の他端における弁座（４２）と協働する、
    請求項１記載の燃料噴射装置。
11. １１．電磁弁の巻線（５０）が各電磁弁により制御され
    た燃料流が軸方向に貫流する可動子室（４３、５５）を
    取囲んでいる、請求項１０記載の燃料噴射装置。
12. １２．貯蔵器シリンダ（３６）内に移動可能な壁として
    貯蔵器ピストン（３７）が移動可 能であり、貯蔵器ピストン（３７）が貯蔵器シリンダ（
    ３６）から突出する端部において、ばね（６３）により
    負荷されており、距離パルス発生器（６８）の可動な部
    分（６７）と結合されている、請求項１０又は１１記載
    の燃料噴射装置。
13. １３．ばね（６３）が制御可能な圧力に晒される閉じら
    れたばね室（６４）に配置されている、請求項１２記載
    の燃料噴射装置。