JP4651057B2 - 多気筒型の内燃機関に用いられる燃料噴射装置 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、多気筒型の内燃機関に用いられる燃料噴射装置であって、高圧ポンプと、内燃機関の各シリンダに対するそれぞれ１つのインジェクタとが設けられており、該インジェクタが、少なくとも間接的にハイドロリック的な管路を介して高圧ポンプに接続されている形式のものから出発する。

このような燃料噴射装置は、欧州特許出願公開第０２９９３３７号明細書によって公知である。この公知の燃料噴射装置は高圧ポンプを有している。この高圧ポンプによって、燃料が高圧蓄圧器、いわゆる「レール」に圧送される。内燃機関の各シリンダに対して、１つのインジェクタが燃料噴射のために設けられている。この場合、各インジェクタは、このインジェクタの高圧接続部に接続されたハイドロリック的な管路を介して高圧蓄圧器に接続されている。この燃料噴射装置の場合、高圧ポンプとインジェクタとの間に配置された高圧蓄圧器によって生ぜしめられる大きな製造・組付け手間が不利となる。高圧蓄圧器は、この高圧蓄圧器内に形成される高圧のため、大きな強度を有していなければならない。さらに、高圧蓄圧器によって、内燃機関の周辺に燃料噴射装置のために必要となる構成スペースが増大させられる。

発明の利点
本発明の構成では、各インジェクタが、ハイドロリック的な管路を介して高圧ポンプにかつ／または内燃機関の別のシリンダのインジェクタに接続されている。

本発明の有利な構成によれば、各インジェクタが、少なくとも１つの蓄圧室を有しており、該蓄圧室が、ハイドロリック的な管路に接続されている。

本発明の有利な構成によれば、各インジェクタが、ハイドロリック的な管路に対する２つの高圧接続部を有している。

本発明の有利な構成によれば、インジェクタが、ハイドロリック的な管路を介して互いに直列に接続されており、ただ１つの第１のインジェクタが、高圧ポンプに直接接続されている。

本発明の有利な構成によれば、インジェクタが、ハイドロリック的な管路を介して互いに直列に接続されており、第１のインジェクタと最後のインジェクタとが、高圧ポンプに直接接続されている。

本発明の有利な構成によれば、高圧ポンプ、インジェクタの１つ、インジェクタの間の１つのハイドロリック的な管路または高圧ポンプとインジェクタの１つとの間の１つのハイドロリック的な管路に少なくとも１つの圧力センサが配置されている。

本発明の有利な構成によれば、少なくとも１つの圧力センサが、電気的な制御装置に接続されており、高圧ポンプに燃料調量装置が前置されており、該燃料調量装置が、制御装置によって、圧力センサにより検出された圧力に関連して制御されるようになっている。

本発明の有利な構成によれば、高圧ポンプ、インジェクタの１つ、インジェクタの間の１つのハイドロリック的な管路または高圧ポンプとインジェクタの１つとの間の１つのハイドロリック的な管路に少なくとも１つの圧力調整弁が配置されており、該圧力調整弁が、電気的な制御装置によって制御されるようになっている。

本発明の有利な構成によれば、高圧ポンプが、ただ１つのポンプエレメントを有しており、該ポンプエレメントに少なくとも１つのインジェクタが、１つのハイドロリック的な管路を介して接続されている。

本発明の有利な構成によれば、高圧ポンプが、複数のポンプエレメントを有しており、該ポンプエレメントが、高圧ポンプの共通の高圧接続部に接続されており、該高圧接続部に１つのインジェクタが、１つのハイドロリック的な管路を介して接続されている。

本発明の有利な構成によれば、高圧ポンプが、２つのポンプエレメントを有しており、両ポンプエレメントにそれぞれ１つのインジェクタが、それぞれ１つのハイドロリック的な管路を介して接続されている。

請求項１記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射装置は従来のものに比べて、この燃料噴射装置の場合、高圧蓄圧器が不要となるという利点を有している。これによって、燃料噴射装置の製造と組付けとが簡単となり、燃料噴射装置の構成スペース需要が減少させられている。

従属請求項には、本発明による燃料噴射装置の有利な構成および改良形が記載してある。

以下に、本発明の複数の実施例を図面につき詳しく説明する。

実施例の説明
図１〜図１０には、多気筒型の内燃機関に用いられる燃料噴射装置が示してある。内燃機関は、有利には、自動車の自己着火式の内燃機関である。燃料噴射装置は高圧ポンプ１０を有している。この高圧ポンプ１０によって、燃料が高圧下で圧送される。内燃機関の各シリンダ（各気筒）には、インジェクタ１２が配置されている。このインジェクタ１２によって、燃料をシリンダの燃焼室内に噴射することができる。この場合、図１〜図１０には、幾つかのインジェクタ１２しか示されていない。この場合、別のインジェクタは最後のインジェクタ１２ｄまで点によって概略的に図示してある。インジェクタ１２は、図２に示したように、燃料をシリンダの燃焼室内に噴射する燃料噴射弁１４と、電気的に操作されるアクチュエータ１６とを有している。このアクチュエータ１６によって、燃料噴射弁１４の噴射弁部材１５の開閉運動が制御される。アクチュエータ１６は、有利には圧電式のアクチュエータである。このアクチュエータは、このアクチュエータに印加される電圧に関連して、そのサイズを変化させる。このサイズ変化によって、噴射弁部材１５を開閉することができる切換機能を得ることができる。アクチュエータ１６は電子的な制御装置１８によって制御される。アクチュエータ１６は、インジェクタ１２のハウジング２２内の燃料充填された室２０内に配置されている。アクチュエータ１６は、たとえばピストン１７に作用することができる。このピストン１７によって、制御室１９が仕切られる。この場合、噴射弁部材１５は、制御室１９内に形成された圧力によって閉鎖方向に負荷されている。ピストン１７は、プリロードがかけられたばね２１、つまり、予備荷重が加えられたばね２１によってアクチュエータ１６に当て付けられた状態に保持される。さらに、噴射弁部材１５は、プリロードがかけられたばね２３によって閉鎖方向に負荷される。アクチュエータ１６に制御装置１８によって電圧が印加されている場合には、アクチュエータ１６が伸長させられ、ピストン１７を制御室１９に向かって押圧する。したがって、この制御室１９内に高い圧力が形成される。この圧力によって、噴射弁部材１５がその閉鎖位置に保持され、これによって、燃料噴射は行われない。制御装置１８によって、電圧がアクチュエータ１６に印加されない場合には、このアクチュエータ１６がその伸長を減少させ、これによって、ピストン１７がばね２１によって制御室１９から離れる方向に運動させられる。これによって、制御室１９内の圧力が低下する。その後、噴射弁部材１５が、この噴射弁部材１５に開放方向で作用する高圧によって、制御室１９内に形成された僅かな圧力と、ばね２３の力とに抗して、その開放位置に運動させられ、これによって、燃料が噴射される。

インジェクタ１２のハウジング２２には、２つの高圧接続部２４が設けられている。両高圧接続部２４を介して、高圧下にある燃料がインジェクタ１２に供給されるかもしくはインジェクタ１２から引き続き案内される。高圧接続部２４は、アクチュエータ１６が配置された室２０に接続されている。さらに、高圧接続部２４は室２０を介して燃料噴射弁１４に接続されており、これによって、この燃料噴射弁１４に、燃料噴射のために必要となる燃料が供給される。この場合、室２０は高圧蓄圧器を形成している。この高圧蓄圧器から、燃料が噴射のために取り出される。この場合、室２０は、燃料噴射のために必要となる燃料体積を蓄えることができるようにするために十分に大きな容積を有している。室２０の容積は１〜５ｃｍ^３の間、たとえば約２ｃｍ^３であってよい。

図１に示した燃料噴射装置の第１の実施例では、インジェクタ１２の第１のインジェクタ１２ａしか高圧ポンプ１０に接続されていない。この場合、高圧ポンプ１０の高圧出口から導出したハイドロリック的な管路２６は、インジェクタ１２ａの一方の高圧接続部２４に接続されている。有利には、高圧ポンプ１０に接続された第１のインジェクタ１２ａは、内燃機関の、高圧ポンプ１０に対して最も近くに配置されたインジェクタである。内燃機関のシリンダひいてはシリンダに対応配置されたインジェクタ１２も直列に配置されている。第１のインジェクタ１２ａの他方の高圧接続部２４には、ハイドロリック的な管路２７が接続されている。この管路２７は別のインジェクタ１２ｂに通じていて、このインジェクタ１２ｂの一方の高圧接続部２４に接続されている。有利には、インジェクタ１２ｂは第１のインジェクタ１２ａに対して隣り合って配置されている。インジェクタ１２ｂの他方の高圧接続部２４には、ハイドロリック的な管路２７が接続されている。この管路２７もやはり、有利には隣り合って配置された別のインジェクタ１２に通じていて、このインジェクタ１２の一方の高圧接続部２４に接続されている。最後のインジェクタ１２ｄは、両高圧接続部２４の一方に接続されたハイドロリック的な管路２７を介してしか、先行した隣り合ったインジェクタに接続されていないのに対して、他方の高圧接続部２４には、圧力センサ２８が配置されている。択一的には、この圧力センサ２８は、別のインジェクタ１２、インジェクタ１２の間のハイドロリック的な管路２７の１つ、高圧ポンプ１０と第１のインジェクタ１２ａとの間のハイドロリック的な管路２６または高圧ポンプ１０に配置されていてもよい。内燃機関のシリンダのインジェクタ１２は、互いにハイドロリック的に直列に接続されている。この場合、第１のインジェクタ１２ａしか高圧ポンプ１０に直接接続されていない。

圧力センサ２８は電気的な制御装置１８に接続されていて、この制御装置１８に、実際にインジェクタ１２内に形成されている圧力に対する信号を供給する。高圧ポンプ１０の吸込み側には、燃料調量装置３０が配置されている。この燃料調量装置３０によって、高圧ポンプ１０により吸い込まれる、高圧下で圧送される燃料量を変化させることができる。燃料調量装置３０によって、たとえば可変の通流横断面を高圧ポンプ１０の吸込み側に生ぜしめることができる。有利には、高圧ポンプ１０の吸込み側には、燃料が蓄え容器３２から圧送ポンプ３４によって供給される。この場合、燃料調量装置３０は圧送ポンプ３４と高圧ポンプ１０との間に配置されている。制御装置１８によって、燃料調量装置３０が制御され、これによって、高圧ポンプ１０が、必要となる所定の燃料量を高圧下でインジェクタ１２に圧送し、これによって、インジェクタ１２内に、燃料噴射のための設定された圧力が維持される。

高圧ポンプ１０がただ１つのポンプエレメントしか有していないことが提案されていてよい。この場合、第１のインジェクタ１２ａに通じるハイドロリック的な管路２６がポンプエレメントの出口に接続されている。択一的には、高圧ポンプ１０が複数のポンプエレメント、たとえば２つまたは３つのポンプエレメントを有していることが提案されていてもよい。この場合、これらのポンプエレメントの出口は、高圧ポンプ１０に設けられた共通の出口にまとめられている。この出口には、第１のインジェクタ１２ａに通じるハイドロリック的な管路２６が接続されている。

図３には、第２の実施例による燃料噴射装置が示してある。この第２の実施例では、基本的な構造は第１の実施例と同じである。しかし、ここでは、第１の実施例と異なり、最後のインジェクタ１２ｄもハイドロリック的な管路２６を介して高圧ポンプ１０に直接接続されている。さらに、最後のインジェクタ１２ｄは、第１の実施例のように、このインジェクタ１２ｄに隣り合ったインジェクタ１２にハイドロリック的な管路２７を介して接続されている。この場合、高圧ポンプ１０には、２つの高圧接続部が設けられている。両高圧接続部のうち、一方の高圧接続部は第１のインジェクタ１２ａに接続されており、他方の高圧接続部は最後のインジェクタ１２ｄに接続されている。圧力センサ２８は、インジェクタ１２の１つ、インジェクタ１２の間の１つのハイドロリック的な管路２７または高圧ポンプ１０と１つのインジェクタ１２との間の１つのハイドロリック的な管路２６または高圧ポンプ１０に配置されていてよい。高圧ポンプ１０がただ１つのポンプエレメントしか有していない場合には、インジェクタ１２ａ，１２ｄに通じるハイドロリック的な両管路２６を接続するために、ポンプエレメントに２つの高圧接続部が設けられていなければならない。高圧ポンプ１０が２つのポンプエレメントを有している場合には、第１のインジェクタ１２ａに対するハイドロリック的な管路２６が一方のポンプエレメントの出口に接続されており、最後のインジェクタ１２ｄに対するハイドロリック的な管路２６が他方のポンプエレメントの出口に接続されている。高圧ポンプ１０が２つよりも多くのポンプエレメントを有している場合には、これらのポンプエレメントの出口が、高圧ポンプ１０に設けられた２つの高圧接続部にまとめられている。この場合、各高圧接続部には、インジェクタ１２ａ；１２ｄに通じるハイドロリック的な管路２６が接続されている。

図４には、第３の実施例による燃料噴射装置が示してある。この第３の実施例では、内燃機関のシリンダがｖ字形に配置されている。この場合、各シリンダバンクには、複数のシリンダが相並んで配置されている。第１のシリンダバンクの第１のインジェクタ１２ａしか高圧ポンプ１０に直接接続されておらず、残りのインジェクタ１２はハイドロリック的な管路２７を介して互いに直列に接続されている。両シリンダバンクの、それぞれ高圧ポンプ１０から最も遠くに配置されたインジェクタ１２は、同じくハイドロリック的な管路２７を介して互いに接続されている。第２のシリンダバンクの、高圧ポンプ１０に対して最も近くに配置されたインジェクタ１２ｄには、圧力センサ２８が配置されている。この圧力センサ２８は、第１の実施例で記載したように、別の箇所に配置されていてもよい。高圧ポンプ１０の構成は、第１の実施例と同様に記載してある。

図５には、第４の実施例による燃料噴射装置が示してある。この第４の実施例は、各シリンダバンクの、それぞれ高圧ポンプ１０の最も近くに配置されたインジェクタ１２が、それぞれ１つのハイドロリック的な管路２６を介して高圧ポンプ１０に接続されている点でしか第３の実施例と異なっていない。残りのインジェクタ１２は、それぞれハイドロリック的な管路２７によって互いに直列に接続されている。高圧ポンプ１０の構成は、第２の実施例と同様に記載してある。

図６には、第５の実施例による燃料噴射装置が示してある。この第５の実施例では、基本的な構造は第１の実施例と同じである。付加的には、第５の実施例による燃料噴射装置では、圧力調整弁３２が設けられている。この圧力調整弁３２によって、インジェクタ１２内に形成される圧力を変化させることができる。圧力調整弁３２は、たとえば高圧ポンプ１０に配置することができる。圧力センサ２８は最後のインジェクタ１２ｄに配置することができる。択一的には、圧力調整弁３２が、図７に示した構成のように、最後のインジェクタ１２ｄに配置されていてもよく、圧力センサ２８が、インジェクタ１２の間のハイドロリック的な管路２７の１つに配置されていてよい。圧力調整弁３２と圧力センサ２８とは、任意の別の箇所に配置されていてもよい。圧力調整弁３２は制御装置１８に接続されていて、この制御装置１８によって、インジェクタ１２内に形成される圧力を、設定された値に調整するために制御される。制御装置１８による圧力調整弁３２の制御時には、インジェクタ１２内に形成される圧力の極めて迅速な変化を達成することができる。制御装置１８による燃料調量装置３０の制御時には、高圧ポンプ１０が少なくともほぼ、燃料噴射のために必要となる燃料量しか高圧下でインジェクタ１２に圧送しないことを達成することができる。これによって、高圧ポンプ１０のための駆動出力を僅かに保つことができる。

図８には、第６の実施例による燃料噴射装置が示してある。この第６の実施例は、内燃機関の、ｖ字形に配置されたシリンダを備えた第３の実施例とほぼ同様に形成されている。第６の実施例では、付加的に圧力調整弁３２が設けられている。ハイドロリック的な管路２６を介した高圧ポンプ１０へのインジェクタ１２の接続と、互いにハイドロリック的な管路２７を介したインジェクタ１２の接続とは、第３の実施例と同じであり、これによって、第１のインジェクタ１２ａしか高圧ポンプ１０に直接接続されていない。圧力調整弁３２は、たとえば高圧ポンプ１０に配置されており、圧力センサ２８は最後のインジェクタ１２ｄに配置されている。択一的には、圧力調整弁３２が、図９に示した構成のように、最後のインジェクタ１２ｄに配置されていてもよく、圧力センサ２８が、インジェクタ１２の間のハイドロリック的な管路２７の１つに配置されていてよい。圧力調整弁３２と圧力センサ２８とは任意の別の箇所に配置されていてもよい。

図１０には、第７の実施例による燃料噴射装置が示してある。この第７の実施例では、第６の実施例と異なり、両シリンダバンクの、それぞれ高圧ポンプ１０に対して最も近くに配置されたインジェクタ１２が、それぞれ１つのハイドロリック的な管路２６を介して高圧ポンプ１０に接続されている。両シリンダバンクの、高圧ポンプ１０から最も遠くに配置されたインジェクタ１２ｄは互いに接続されておらず、このインジェクタ１２ｄには、それぞれ１つの圧力調整弁３２が配置されている。両シリンダバンクのインジェクタ１２の間のハイドロリック的な管路２７の１つには、それぞれ１つの圧力センサ２８が配置されている。両シリンダバンクの圧力調整弁３２と圧力センサ２８とは任意の別の箇所に配置されていてもよい。したがって、第７の実施例では、固有の圧力調整弁３２と圧力センサ２８とを備えた内燃機関の両シリンダバンクのインジェクタ１２に対する分離された高圧分岐部が設けられている。

内燃機関に用いられる燃料噴射装置の第１の実施例を簡単に示す図である。 燃料噴射装置のインジェクタの拡大図である。 第２の実施例による燃料噴射装置を示す図である。 第３の実施例による燃料噴射装置を示す図である。 第４の実施例による燃料噴射装置を示す図である。 第５の実施例による燃料噴射装置を示す図である。 図６に示した構成の変化実施例を示す図である。 第６の実施例による燃料噴射装置を示す図である。 図８に示した構成の変化実施例を示す図である。 第７の実施例による燃料噴射装置を示す図である。

符号の説明

１０ 高圧ポンプ、 １２，１２ａ，１２ｂ，…，１２ｄ インジェクタ、 １４ 燃料噴射弁、 １５ 噴射弁部材、 １６ アクチュエータ、 １７ ピストン、 １８ 制御装置、 １９ 制御室、 ２０ 室、 ２１ ばね、 ２２ ハウジング、 ２３ ばね、 ２４ 高圧接続部、 ２６ 管路、 ２７ 管路、 ２８ 圧力センサ、 ３０ 燃料調量装置、 ３２ 蓄え容器または圧力調整弁、 ３４ 圧送ポンプ

Claims (10)

1. 多気筒型の内燃機関に用いられる燃料噴射装置であって、高圧ポンプ（１０）と、内燃機関の各シリンダに対するそれぞれ１つのインジェクタ（１２）とが設けられており、該インジェクタ（１２）が、少なくとも間接的にハイドロリック的な管路（２６；２７）を介して高圧ポンプ（１０）に接続されている形式のものにおいて、各インジェクタ（１２）が、ハイドロリック的な管路（２６；２７）を介して高圧ポンプ（１０）にかつ／または内燃機関の別のシリンダのインジェクタ（１２）に接続されており、各インジェクタ（１２）が、少なくとも１つの蓄圧室（２０）を有しており、該蓄圧室（２０）が、ハイドロリック的な管路（２６；２７）に接続されており、インジェクタ（１２）の蓄圧室（２０）内に、インジェクタ（１２）の燃料噴射を制御する電気的に操作されるアクチュエータ（１６）が配置されていることを特徴とする、多気筒型の内燃機関に用いられる燃料噴射装置。
2. 各インジェクタ（１２）が、ハイドロリック的な管路（２６；２７）に対する２つの高圧接続部（２４）を有している、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. インジェクタ（１２）が、ハイドロリック的な管路（２６；２７）を介して互いに直列に接続されており、ただ１つの第１のインジェクタ（１２ａ）が、高圧ポンプ（１０）に直接接続されている、請求項１または２記載の燃料噴射装置。
4. インジェクタ（１２）が、ハイドロリック的な管路（２６；２７）を介して互いに直列に接続されており、第１のインジェクタ（１２ａ）と最後のインジェクタ（１２ｄ）とが、高圧ポンプ（１０）に直接接続されている、請求項１または２記載の燃料噴射装置。
5. 高圧ポンプ（１０）、インジェクタ（１２）の１つ、インジェクタ（１２）の間の１つのハイドロリック的な管路（２７）または高圧ポンプ（１０）とインジェクタ（１２）の１つとの間の１つのハイドロリック的な管路（２６）に少なくとも１つの圧力センサ（２８）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
6. 少なくとも１つの圧力センサ（２８）が、電気的な制御装置（１８）に接続されており、高圧ポンプ（１０）に燃料調量装置（３０）が前置されており、該燃料調量装置（３０）が、制御装置（１８）によって、圧力センサ（２８）により検出された圧力に関連して制御されるようになっている、請求項５記載の燃料噴射装置。
7. 高圧ポンプ（１０）、インジェクタ（１２）の１つ、インジェクタ（１２）の間の１つのハイドロリック的な管路（２７）または高圧ポンプ（１０）とインジェクタ（１２）の１つとの間の１つのハイドロリック的な管路（２６）に少なくとも１つの圧力調整弁（３２）が配置されており、該圧力調整弁（３２）が、電気的な制御装置（１８）によって制御されるようになっている、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. 高圧ポンプ（１０）が、ただ１つのポンプエレメントを有しており、該ポンプエレメントに少なくとも１つのインジェクタ（１２）が、１つのハイドロリック的な管路（２６）を介して接続されている、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。
9. 高圧ポンプ（１０）が、複数のポンプエレメントを有しており、該ポンプエレメントが、高圧ポンプ（１０）の共通の高圧接続部に接続されており、該高圧接続部に１つのインジェクタ（１２）が、１つのハイドロリック的な管路（２６）を介して接続されている、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。
10. 高圧ポンプ（１０）が、２つのポンプエレメントを有しており、両ポンプエレメントにそれぞれ１つのインジェクタ（１２）が、それぞれ１つのハイドロリック的な管路（２６）を介して接続されている、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。

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