JPH0681934B2 - 早期噴射を伴うディーゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、噴射ノズルが圧力導管を介して燃料ポンプ
に連通し、前記燃料ポンプが燃料流入出用の少なくとも
一個の燃料導管を備えたポンプシリンダとポンプ室とポ
ンプピストンとを有し、前記ポンプピストンが二つの制
御端部を有する少なくとも一個のリング室を有し、しか
もポンプ室に連通していて、前記リング室が逃がし穴と
連通すると前記ポンプ室内に生じる圧力上昇を防止する
ための逃がし穴がポンプシリンダに設けてある、早期噴
射を伴うディーゼルエンジンの燃料噴射装置に関する。

この種の燃料噴射装置は、主噴射期間の前に早期（パイ
ロット）噴射時間を設けた内燃機関で使用されている。
従って、エンジンの部品に加わる負担を低減し、内燃期
間内の燃焼プロセスを改善することが知られている。こ
の種の噴射装置は米国特許第4426198号明細書により知
られている。この装置は傾いた制御端部のあるピストン
を有し、カム軸で駆動される。ポンプハウジングには、
周知のように、燃料室が設けてあり、この燃料室に燃料
用の導入口が合流し、しかもこの燃料室から噴射ノズル
に往く圧力導管が出ている。ポンプピストンの端面との
ピストンケースのリング室の端部とが制御端部を形成
し、周知のように導入口と協働する。燃料室に連通する
傾斜制御端部付き第一リング室の下部には、第二リング
室が配設されている。この第二リング室も同じようにポ
ンプの燃料室、即ちポンプ室に連通している。ポンプハ
ウジングには、燃料の排出導管に連通する逃がし穴を設
けている。ポンプが動作し始めると、燃料の導入導管と
逃がし穴はピストンによって遮断され、ポンプ室の圧力
が上昇する。この圧力は下部リング室が逃がし穴を開く
と、直ぐ低下し、噴射過程も中断する。中断期間は第二
リング室の寸法とピストンの上昇運動速度に依存する。
この中断はピストンがかなり大きな速度になった時点で
行われる。カム円板はピストンを加速して更に移動さ
せ、ピストンの移動できる距離がなくなる。ポンプ室で
排除される燃料が流れ出るためには、リング室と逃がし
穴を比較的大きな寸法にする必要があり、漏れを大きく
する。

逃がし穴をピストンのケースで再び閉じると、ピストン
の速度が大きいためカム軸に伝わる圧力衝撃が生じ、更
にカム軸に不利な負荷を加える。ポンプ圧力によって生
じる強い力、例えば2000バールの噴射圧力は捩じれ振動
を与える。この振動は圧力曲線が変動するため噴射開始
を動的に数クランク角ほど移動させる。ピストンの速度
が早く、特にエンジンが高速運転している場合には、第
二リング室が逃がし穴を早く通過させ、圧力低下がもは
や正しく行われないと言う他の難点が生じる。大きなエ
ンジンではカム軸に加わる力が大きく、特別な処置が必
要で、軸とカムの作製に経費がかかる。ポンプピストン
に作用する力と運動速度はピストンのストローク距離を
制限し、ポンプ室で生じる最大圧力も制限する。

この発明の課題は、カム軸を機械的に駆動する代わり
に、加圧媒体の加わる駆動を利用でき、中断期間の間に
ピストン速度が低減し、ポンプピストンの全ストローク
長を長くし、同時に噴射圧力を高めることのできる、デ
ィーゼルエンジンの燃料噴射装置を提供することにあ
る。更に、この装置はエンジンを高速運転している時で
も、噴射期間の中断が正確に行え、早期噴射期間、中断
期間および主噴射期間の可変が運転状態に応じて行え
る。この装置には機械的な支援運転装置も備えてあると
よい。

上記の課題は、冒頭に述べた種類の早期噴射を伴うディ
ーゼルエンジンの燃料噴射装置にあって、ポンプピスト
ンが燃料系から分離した加圧媒体で駆動する駆動ユニッ
トに連通し、前記駆動ユニットが軸ピストンユニット、
圧力源および第一制御装置を有し、前記第一制御装置が
主スライダと補助スライダを有し、ポンプピストンを駆
動する駆動ユニットへの液体の流入出を制御するため機
械的ないしは電気的に作動させることができ、前記主ス
ライダと補助スライダが、ポンプ室からそれぞれ接続導
管を経由する燃料の圧力によって動作すると、両スライ
ダにそれぞれ復帰力を伝えるそれぞれ一個の復帰ピスト
ンを有し、ポンプ室の燃料の流れを制御するための第二
制御装置が燃料ポンプの燃料導管に設けてあり、第二制
御装置が入口開放弁と少なくとも一個の仕切弁を有し、
前記入口開放弁がピストン室にある早期噴射期間を制止
する切換ピストンユニットを有し、前記ピストン室が第
一導管を介してポンプ室に連通するポンプシリンダの逃
がし穴に、また仕切弁を有する第二導管を介して燃料導
管に連通していることによって解決されている。

この発明によれば、加圧媒体が加わる駆動ユニットに
は、軸ピストンユニットへの加圧媒体の出し入れを制御
する主スライダと補助スライダを備えた第一制御装置が
ある。この加圧媒体系は燃料系から切り離されていて、
特に適した加圧媒体、例えば高圧の作動油を使用でき
る。燃料ポンプの燃料系と軸ピストンユニットの加圧媒
体は互いに独立した系であるが、第一制御装置の復帰ピ
ストンを介してのみ相互に連通している。第一制御装置
の主スライダと補助スライダには、それぞれポンプ室に
連通し、燃料の印加する復帰ピストンがある。ポンプ室
から制御装置の復帰ピストンへの接続導管によって、燃
料系を経由し加圧媒体系に直接作用を及ぼすことができ
る。ポンプピストンあるいはこのピストンにある制御端
部の位置に応じて、第一制御装置には所望の時点で高圧
燃料が加わり、こ制御装置が軸ピストンユニットの加圧
媒体系を制御する。燃料系内にある第二制御装置によっ
て、燃料の出し入れを制御でき、同時にポンプ室の圧力
に応じて第一制御装置を制御できる。この装置の利点は
噴射過程の期間が燃料圧力とピストンの運動によって直
接制御される点にある。ポンプシリンダ中の逃がし穴は
圧力伝達にのみ使用されるため、この装置によってピス
トンの速度を非常に高め、どんな種類の燃料も使用でき
る。他の利点として、第二制御装置の仕切弁によって噴
射期間の中に中断期間の長さを可変できることにある。

この発明の有利な構成は、ポンプのシリンダが上部でポ
ンプ室に通ずる少なくとも一個の燃料供給導管と、ピス
トンの移動範囲内に第一逃がし穴と、この第一逃がし穴
の下部に配設された第二逃がし穴とを有し、これ等の逃
がし穴がポンプ室と復帰ピストンの間の通路の一部、お
よびポンプ室と切換ピストンユニットの間の通路の一部
であり、それぞれ二個の制御端部を備えた三個のリング
室がポンプピストンのケースに配設され、通路を介して
ポンプ室に連通している点に特徴がある。他の構成で
は、補助スライダの復帰ピストンのピストン室と主スラ
イダのピストンのピストン室との間に逆止弁のある接続
導管を配設し、補助スライダの復帰ピストンのピストン
室は他の導管を介して第二制御装置の切換ピストンのピ
ストン室に連通している。ポンプピストンに制御端部を
有する三個のリング室とポンプシリンダの二つの逃がし
穴とを配置すると、第一制御装置の主スライダと補助ス
ライダおよび第二制御装置の切換位置を正確に制御でき
る。噴射期間を更に中断させるには、制御端部を有する
他のリング室を配置して達成できる。逃がし穴とリング
室は圧力衝撃の伝達のみに利用され、流量が非常に少な
いので、小さな寸法になる。

この発明の他の有利な構成によれば、主スライダはスト
ップ弁座によって互いに分離した三個のリング室と、互
いに連結した二個のスライダ本体とを有し、補助スライ
ダはストップ弁座によって分離した二個のリング室と一
個のスライダ本体とを有し、主スライダの中間リング室
と補助スライダの一個のリング室の間に接続導管が配設
され、圧力導管と戻り導管は主スライダのそれぞれ一個
の他のリング室に通じ、補助スライダの第二リング室は
導管を介して軸ピストンユニットに連通している。この
燃料噴射装置を更に改良するには、主スライダの第一切
換位置でスライダ本体が圧力導管を遮断し、戻り導管が
補助スライダの一個のリング室に通じる接続導管に連通
し、第二切換位置では他のスライダ本体が戻り導管を遮
断し、圧力導管が補助スライダに通じる接続導管に連通
することによって達成できる。補助スライダのスライダ
本体は絞り穴を有し、ストップ弁座が閉じたとき、この
絞り穴が両方のリング室を互いに接続すると効果的であ
る。

この発明の他の有利な構成は、補助スライダの第一切換
位置でスライダ本体がストップ弁座を開き、軸ピストン
ユニットに通じる導管が主スライダに通じる接続導管に
直接連通し、第二切換位置でスライダ本体が軸ピストン
ユニットに通じる導管を遮断し、絞り穴を介して両方の
リング室の間に制限された流路を形成する点に特徴があ
る。

第一切換位置では、全容積が軸ピストンユニットに流
れ、ピストンを正規の速度で移動させる。ポンプピスト
ンの第一リング室がポンプシリンダの第一逃がし穴に作
用すると、補助スライダは第二切換位置を占める。加圧
された燃料は復帰ピストンを介して補助スライダを移動
させる。補助スライダのスライダ本体にある絞り穴は、
この位置で加圧媒体源から軸ピストンユニットに向かう
流れの体積を低減させるだけである。こうして、ポンプ
ピストンの運動速度が低下し、この低下が絞り断面積を
変えて制御できる。従って、噴射の中断期間中にポンプ
ピストンのストロークの容積や動作距離が実質上失われ
ることはない。

燃料噴射装置の他の改良は、第二制御ユニットがそれぞ
れ一個の制御ピストンを備えた二個の仕切弁を有し、一
方の仕切弁の弁室とこの仕切弁のピストン室の間に接続
導管があり、この接続導管の中に補助弁が配設されてい
る。更に、第二仕切弁のピストン室は導管を介してポン
プシリンダの下部逃がし穴に連通し、バネが圧力のない
状態で弁を開く。有利な方法では、第二仕切弁に制御ユ
ニットから突き出たスピンドルが配設されている。補助
弁のピストンはバネで付勢され、圧力のない状態で弁を
開き、ピストン室は導管を介して主スライダと補助スラ
イダ間の接続導管に連通し、前記導管には戻り導管への
接続部を備えた切換弁が組み込まれている。

両方の仕切弁、あるいは弁のピストン室は導管を介して
燃料系とポンプ室に連通し、圧力衝撃によって制御され
る。その場合、両方の弁は通常一方が開き、他方が閉じ
るように切り換わる。この配置によって非常に早く切換
が行える。何故なら、一方の仕切弁の開動作中に他方の
弁を既に閉じ、およびこの逆も行えるからである。更
に、制御部材が故障しても、第二制御ユニットとポンプ
は機能している。油圧制御の代わりに、あるいはこの制
御に加えて、仕切弁を間接的に機械的ないしは電気的に
も制御できる。直接的な油圧制御には、切換媒体を必要
としなく、この制御に対する外部の影響が低減されると
言う利点がある。補助弁を制御する切換弁は、周知の方
法で電気制御される油圧弁である。電気信号はクランク
駆動部、パルス発生器あるいは出力に依存する他の測定
位置から既知の方法で発生する。圧力弁を制御するに
は、カム制御も適している。

他の有利な構成では、燃料導入導管に連通する穴中に逆
止弁を配設し、この逆止弁が仕切弁に通じる穴を遮断
し、この穴に向かう自由通路を有する。この配置には、
燃料導管に連通する穴の中で発生する圧力衝撃が仕切弁
に影響を及ぼさないと言う利点がある。従って、この弁
の意図しない開放が防止される。

この発明の他の構成では、主スライダのスライダ本体が
連接棒に連結し、この連接棒の少なくとも一部が電磁コ
イルのコアを形成し、前記電磁コイルが電気パルス発生
器に接続されていて、主スライダのスライダ本体が機械
的な遮断装置の一部である連接棒に連結し、この遮断装
置が連接棒と主スライダのスライダ本体を制御位置にす
る。

この発明の有利な構成は、油圧系の制御装置がカム軸制
御部に連結し、カム円板が制御装置の連接棒に作用する
点に特徴がある。この配置では、質量の小さいカム軸を
採用できる。何故なら、このカム軸で制御部材のみ移動
させるだけでよいからである。このことは、カム軸が直
接ポンプピストンを駆動し、重くて高価な構造を必要と
する噴射装置とは逆である。制御カム軸は主スライダの
連接棒に直接作用し、主スライダの制御部材として、あ
るいは電磁コイルが故障した時の非常用制御部として使
用される。この発明の他の構成では、軸ピストンが二重
作用を行い、加圧媒体の加わるピストン面を備えた動作
室に通じる加圧媒体導管が制御装置を介して圧力源に、
またピストンのリング面を有するリング室に通じる加圧
媒体導管が圧力源に直接通じている。

この発明による燃料噴射装置を駆動する場合、ポンプピ
ストンは周知の制御装置によってエンジン出力に応じて
長手軸の周りに回転し、制御端部が所望の燃料噴射量を
与える位置となる。噴射過程の開始は、加圧媒体系の第
一制御装置を介して、電磁コイルに加わる電気パルスを
用いて、あるいは制御カム軸を用いて行われる。第一制
御装置は加圧媒体を軸ピストンユニットに流入させ、こ
のユニットがポンプピストンを移動させる。その場合、
ポンプ室中の燃料が加圧される。一定の圧力で噴射ノズ
ルに通ずる制御弁が開き、燃料が2000バールまでの圧力
でデーゼルエンジン内に噴射する。ポンプピストンが上
端面の制御端部と第一リング室の上部制御端部との間の
距離ほど進むと、ポンプ室が第一逃がし穴と接続導管を
介して両方の制御装置に連通し、音速で伝播する急激な
圧力衝撃が第一制御装置の復帰ピストンを介して補助ス
ライダを復帰位置にし、軸ピストンユニットの全噴射ピ
ストン面に往く加圧媒体の主流を阻止する。軸ピストン
とポンプピストンの送りは補助スライダの絞り穴を経由
する加圧媒体の弱くされた流れによってのみ行われる。
同時に、圧力衝撃は第二制御装置の切換ピストンユニッ
トに作用を及ぼし、入口開放弁が開く。従って、ポンプ
室の圧力が供給導管を経由し燃料排出導管に向けて緩和
し、噴射過程が中断する。第一リング室がポンプピスト
ンのケースで斜めに配設されていると、ピストンを長手
軸の周りに回転させて、早期噴射期間を周知の方法で調
節できる。第一リング室の下部制御端部が逃がし穴を通
過すると、直ちにポンプピストンが噴射を行う準備状態
になり、遅い速度で移動する。所望の時点で、閉じてい
た仕切弁が開き、切換ピストンユニットのピストン室の
負荷が軽減する。この結果は第一制御ユニットの補助ス
ライダのところで復帰ピストンの負荷も同様に軽減し、
バネ付勢されているスライダが第一切換位置に戻る。こ
うして、再び加圧媒体の全体積流が軸ピストンに当た
り、ポンプピストンの運動が全速力で行われる。入口開
放弁が直ちに閉じ、ポンプ室の圧力が上昇する。所望の
噴射圧力では、制御弁が噴射ノズルに通じる導管を開
き、主噴射期間が始まる。この期間中に第二制御装置の
仕切弁が再び閉じる。

第二リング室の上部制御端部が第一逃がし穴に達する
と、入口開放弁が説明したように新たに開き、主噴射期
間が終了する。ポンプピストンの第三リング室は第二リ
ング室に平行に配設してあり、両方のリング室の上部制
御端部が第一逃がし穴および第二逃がし穴と同じ相互間
隔を有する。従って、接続導管を介して圧力衝撃が第一
制御装置の補助スライダと主スライダの両方の復帰ピス
トンおよび第二制御装置の切換ピストンユニットで同時
に生じる。主スライダは加圧媒体系の戻り通路を開き、
燃料系の入口開放弁を開くと共に軸ピストンも直ちに止
まり、復帰運動をする。このことは、噴射導管の急速な
遮断を保証し、再ポンプ作用を防止する。ポンプピスト
ンと軸ピストンは下死点で初期位置にある。ポンプピス
トンの下死点では、ピストンの上端面の制御端部が第一
逃がし穴の下にある。従って、復帰ピストンを含めた全
燃料系が同じ圧力になる。補助スライダも同じように初
期位置になり、制御装置は次の動作周期に対する準備状
態になる。

この発明による装置では、ポンプピストンのストローク
が機械部材で制限されない。従って、このピストンは従
来の装置よりも直径が短く、ストロークが長い。これに
より、制御端部に対してより大きいスペースが生じる。
このことが製造や調整を単純化する。燃料の噴射量が容
積測定されるので、この燃料噴射装置は極度に正確であ
る。噴射過程の開始は公知の実証済の方法で正確に設定
でき、第一制御装置に伝達される。燃料系を加圧媒体系
から分離して、燃料噴射装置で望ましい長寿命を保証す
る特別な油圧作動油あるいは他の加圧媒体を使用でき
る。ポンプピストンの傾いた制御端部を加圧媒体を作動
させる駆動ユニットに連通すると、動作の信頼性が極度
に向上し、構造上の独立性も生じる。更に、この燃料噴
射装置の重要な利点は、全ての構成部材を軸方向に向け
て配置でき、多数の噴射装置を配置する場合、各々の噴
射装置が他のものに無関係である点にある。重くて高価
な駆動カム軸を完全に省略でき、これは特に高速運転さ
れる大型のディーゼルエンジンで大切である。それにも
係わらず、非常制御は軽量のカム軸を有するカム軸制御
部を介して保証される。

以下では、添付図面を参照して実施例に基づきこの発明
をより詳しく説明する。

第１図、一部を断面で示した構成部材の模式図にしたこ
の発明による燃料噴射装置、 第２図、機械的な遮断装置とカム軸制御部を備えた第一
制御装置の縦断面図、 第３図、二個の仕切弁と、一個の補助弁と、両方の制御
装置の間に接続された補助制御弁とを備えた第二制御装
置の縦断面図。

第１図に示す燃料噴射装置には、燃料ポンプ3,軸ピスト
ンユニット28,第一制御装置38,第二制御装置50および噴
射ノズル１がある。燃料ポンプ３には、ポンプシリンダ
4,ポンプ室6,ポンプピストン７および燃料導管系があ
る。この燃料導管系は燃料導管14,逆止弁16,燃料通路5,
貫通導管66,供給導管13および燃料排出導管15で構成さ
れている。ポンプシリンダ４の上端には、制御弁17を有
し噴射ノズル１に通ずる圧力導管２が配設されている。
供給導管13はポンプ室６の上端でこのポンプ室に通じて
いる。ポンプピストン７はそのケースの上に多数のリン
グ室18,19,20を有し、これ等のリング室が通路10を介し
てポンプ室６に通じている。第一リング室18には制御端
部22,23が、第二リング室19には制御端部24,25が、そし
て第三リング室20には制御端部26が設けてある。ポンプ
ピストン７の上部端面９は第一制御端部21を形成する。
ポンプシリンダ４には第一逃がし穴11と第二逃がし穴12
がある。ポンプピストン７が下死点にあると、第一逃が
し穴11はポンプピストン７の上端面９の上部でポンプ室
６に連通する。第二逃がし穴12は第一逃がし穴11に対し
てポンプピストン７の最大ストローク位置に相当する間
隔に配置されている。更に、ポンプピストン７は長手軸
８の周りで回転し、このポンプピストン用の周知の調整
装置125が設けてある。更に、このポンプピストン７は
その下で駆動ユニット27の軸ピストンユニット28に連通
している。

軸ピストンユニット28はシリンダ29と二重作用する軸ピ
ストン30で構成され、加圧媒体導管35,36を介して駆動
ユニット27に属する圧力源37に連通している。この二重
作用する軸ピストン30は動作室33に対向するピストン面
31を有する。このピストン面31はリング室34に属するリ
ング面32の反対側にある。駆動ユニット27は公知の加圧
媒体で駆動され、一個の加圧媒体系を形成している。こ
の実施例では、高圧作動油が使用されている。前記加圧
媒体系には、圧力導管42,戻り導管43およびドレイン導
管44を有する第一制御装置38も設けてある。軸ピストン
ユニット28の動作室33に流入する加圧媒体導管35も同じ
ように第一制御装置38に連通している。更に、第一制御
装置38には、ポンプシリンダ４の逃がし穴11と12に通ず
る接続導管45,46が繋がっている。接続導管45,46は逆止
弁を組み込んだ他の接続導管47を介して互いに連通して
いる。逆止弁48は燃料が導管46から導管45あるいは主ス
ライダに流れることを防止している。電気パルス発生器
39は第一制御装置38の傍に配設され、この制御装置に接
続されている。パルス発生器39は周知の方法で内燃機関
の他の測定・制御要素に接続されている。圧力源27の傍
には、駆動ユニット27あるいは加圧媒体系中で周知のよ
うに圧力調整弁40あるいは加圧媒体・平衡用の容器41が
配設されている。

接続導管46,貫通導管66および供給導管13は第二制御装
置50に連通している。この第二制御装置は、一方で貫通
導管66に、また他方で燃料排出導管15に連通する貫通穴
64を有する。この貫通穴には、弁座61,弁シャフト58お
よび切換ピストン52を有する入口開放弁51が組み込まれ
ている。弁座61が開くと、燃料は燃料導入導管14から貫
通導管66,弁座61および供給導管13を経由してポンプ室
６に流入する。燃料の導入を支援するため、燃料導管14
には図示していない燃料ポンプが配設してある。このポ
ンプは低圧で燃料系に燃料を供給する。入口開放弁51は
弁座61を遮断するバネ59で付勢されている。溢れ室62に
は弁シャフト58に接する切換ピストン52がある。切換ピ
ストン52の下には、導管49を介して接続導管46と逃がし
穴11に連通するピストン室57が形成されている。このピ
ストン室57には、切換ピストン52を弁シャフト58に対し
て押し付け、入口開放弁51をバネ59によって押圧力に対
して緩和して平衡を保つバネ60がある。穴63,65および
仕切弁53を介してピストン室57は穴64ないしは燃料排出
導管15に連通している。穴63と65の間には平衡弁54が接
続されている。この平衡弁は種々の穴で燃料の変動余流
を軽減している。仕切弁53に対して配設されている逆止
弁55は穴64の圧力衝撃が閉じた仕切弁53に当たることを
防止している。このような圧力衝撃はポンプ室６の圧力
が高いとき入口開放弁を開き、ポンプ圧力が供給導管13
を介して穴64や燃料排出導管15に伝達された時に生じ
る。ポンプ室６の圧力に応じて、このような圧力衝撃は
急激に200バールにまで達する。仕切弁53の操作は周知
の電気制御部あるいは機械制御部である制御部56を介し
て行われる。この制御部は第一制御装置38に作用するカ
ム軸制御部に連結している。

第一制御装置38は第２図に断面で示してあり、主スライ
ダ70,補助スライダ71,機械的な遮断装置69およびカム軸
制御部110で構成されている。主スライダ70には、制御
端部を有する二個のスライダ本体77,78とストップ弁座8
2,83がある。スライダ本体77にはリング室79が、またス
ライダ本体78にはリング室81が付属している。両者の間
には第三のリング室80がある。スライダ本体77または78
の各々の後には、圧力緩和室と気密ピストンが配設され
ている。圧力緩和室はドレイン導管44に連通している。
スライダ本体77,78および気密ピストンは一個のコアに
よって互いに正規の間隔に配設され、相互に連結してい
る。リング室81は戻り導管43に通じ、リング室79は圧力
導管42と36に、またリング室80は接続導管89を介して補
助スライダ71のリング室86に連通している。主スライダ
70の一端には、スライダ本体77,78に連結する連接棒96
が配設されている。その場合、連接棒96の一部が電磁コ
イル97のコア98に形成している。この連接棒96は電磁コ
イル97を通り抜けて外に出ていて、機械的な遮断装置69
によって取り囲まれている。上記の機械的な遮断装置69
にはカム軸制御部110が接続されている。

主スライダ70の対向側では、復帰ピストン72がジャーナ
ル76を介してスライダ本体77,78と協働している。復帰
ピストン72に付属するピストン室73は接続導管45を介し
て燃料系に接続している。前記接続導管45は、第１図か
ら判るように、ポンプ室６に通じるポンプシリンダ４の
逃がし穴12に挿入されている。接続導管45と逆止弁48を
介してピストン室73が接続導管46にも、また第二制御装
置50のポンプシリンダ４やピストン室57の逃がし穴11に
連通している。

補助スライダ71にはスライダ本体84および二個のリング
室85,86がある。このスライダ本体とリング室85,86の後
にも、同じように圧力放出室と気密ピストンが配設さ
れ、圧力放出室はドレイン配管44に連通している。両方
のリング室85,86の間にはストップ弁座87がある。リン
グ室86は主スライダ70の位置に応じて接続導管89を介し
圧力導管42か、あるいは戻り導管43に連通する。ピスト
ンユニット28の動作室33に通じる加圧媒体導管はリング
室85から出ている。スライダ本体84には絞り穴88があ
る。この絞り穴は、ストップ弁座87が閉じた時でも、油
圧動作油をリング室86からリング室85に、またはこの逆
に向けて流れを低減する。補助スライダ71も一端で同じ
ように復帰ピストン74と協働する。復帰ピストン74に付
属するピストン室75は接続導管46を介して燃料系あるい
はポンプシリンダ４の逃がし穴11および第二制御装置50
のピストン室57に連通している。対向側には補助スライ
ダ71がドレイン室95内にあるバネ94で付勢されている。
このバネは補助スライダ71をその都度初期位置に押し戻
す。

第２図には、両方のスライダ71,72に加えて、更に機械
的な遮断装置69とカム軸制御部110が示してある。機械
的な遮断装置69は実質上遮断本体100,爪104およびロッ
クボルト106で形成されている。連接棒96は遮断本体100
の中に突出し、その領域にショルダー101を有する。連
接棒96を電磁コイル97で左に移動させると、ショルダー
101は遮断本体100を連行し、バネ付勢された爪104がカ
ム105の中に入り、遮断本体100を一定位置に保持する。
従って、電磁コイル97への電流導入を中断でき、過負荷
や過熱による事故が生じない。連接棒96の戻りは噴射過
程の終わりで噴射圧力の加わった復帰ピストン72によっ
て行われる。この場合、連接棒96がバネ102の力に逆ら
って右に押圧され、ロックボルト106が連接棒96の端部
によって外に向けて駆動される。ロックボルト106は遮
断爪104を持ち上げるので、遮断本体100のカム105を開
放する。バネ103はこの時遮断本体100を再び初期位置に
押し戻す。

安全のため、図示する例では、噴射制御部の電磁コイル
97に加えて、更にカム軸制御部110が配設されている。
この制御部はカム108を有するカム円板107と遮断本体10
0に固定されたローラ109で構成されている。カム軸はク
ランク駆動部に連結する図示していない駆動部によって
駆動される。電気パルス発生器39または電磁コイル97が
故障したり、停電した場合、カム108がローラ109を介し
て遮断本体100を駆動し、連接棒96を噴射過程の初めで
左に移動させる。遮断本体100と連接棒96の運動には僅
かな力しか必要でないため、カム軸の駆動部110を容易
に、しかも動的な犠牲なしで形成できる。噴射過程の終
わりで連接棒96を復帰させるには、上記と同じ方法で行
われる。図示して例では、電磁コイル97の外に、第二の
電磁コイル99も配置されている。両方の電磁コイル97,9
9は電気導線93を介して電気パルス発生器から電気パル
スを受け取る。これ等の電気パルスで電磁コイル99を駆
動して連接棒96を左に移動できるので、噴射過程を早め
に中断できる。これは、噴射装置の非常停止を可能にす
る。何故なら、主スライダ70の上記移動によって、軸ピ
ストンユニット28の軸ピストン30の動作を止め、この軸
ピストン30を元に戻せるからである。

第３図に示す第二制御装置50では、切換速度を早め、非
常運転機能を満たす実施例を取り扱っている。この限定
された制御装置は、第１図と同じように、切換ピストン
52を備えた入口開放弁51,平衡弁54および逆止弁55を使
用している。貫通導管66から燃料は溢れ室62に流入し、
そこから入口開放弁51と供給導管13を介してポンプ室６
に流入するか、あるいは穴64を介して燃料排出導管15に
流入する。逆止弁55には燃料を穴64から導管15に流す自
由通路68がある。逆止弁55が開くと、弁室114は穴67を
介して燃料排出導管15に連通する。切換ピストン52のピ
ストン室57は、第１図から判るように、導管49および逃
がし穴11と12に連通する。ピストン室57と燃料排出導管
15の間の穴63,65には、仕切弁53に加えて更に第二仕切
弁111が組み込まれている。仕切弁53の外には、他の補
助弁117が配設されている。仕切弁111は制御ピストン11
3とピストン室118を有し、ピストン室118は導管119を介
して導管45あるいは逃がし穴12に連通している。ピスト
ン室118に圧力が加わらない場合には、仕切弁111はバネ
120によって下部係止部に向けて押圧されて開になる。
仕切弁53は制御ピストン112とピストン室115を有し、こ
のピストン室115は導管116を介して弁室114に連通す
る。仕切弁53はポンプ室115に圧力がなく、この弁が閉
じている時、バネ126によって弁座に向けて押圧され
る。ピストン室115と弁座114の間の導管116には、ピス
トン121,ピストン室123およびバネ122のある補助弁117
が配設されている。圧力がない状態では、バネ122はピ
ストン121を係止部に向けて押圧し、補助弁117を開く。
ピストン室123は導管124を介して切換弁90に連通し、こ
の切換弁は制御導管91,92を介して制御装置38の補助ス
ライダ71に連通している。制御導管91は、第２図から判
るように、リング室86に合流し、制御導管92はドレイン
導管に連通する補助スライダ71のドレイン室95に合流す
る。切換弁90はパルス発生器39によって電気的に、ある
いはカム軸によって駆動される三方二路弁である。

第１図に示す燃料噴射装置の駆動は、燃料が燃料導管14
から燃料通路5,導管66,開いている吸気弁51および供給
導管13を介してポンプ室６に流れるようにして行われ
る。その場合、ポンプピストン７は最下部位置にあり、
このポンプピストン７に連通する軸ピストン30も下死点
にある。第一制御装置38の主スライダ70はバネ103によ
って初期位置に保持され、スライダ本体77は圧力導管42
の加圧媒体導管35への接続を遮断する。噴射過程の初め
では、電気パルス発生器39によって電磁コイル97が励起
され、連接棒96を介して主スライダ70が復帰ピストン72
に向けて移動する。こうして、スライダ本体77はリング
室79とリング室80の間の接続を開く。他方、スライダ本
体78はリング室80とリング室81の間の接続を遮断する。
従って、加圧媒体は加圧下で圧力導管42から導管89を介
して補助スライダ71のリング室86,85と導管35および軸
ピストンユニット28の動作室33に流れる。軸ピストン30
は上に移動し、ポンプピストン７をポンプ室６の上端に
押し付ける。この軸方向運動によってポンプシリンダ４
の逃がし穴11が閉じ、ポンプ室６に圧力上昇が生じる。
一定の圧力に達すると、制御弁17が開き、噴射ノズル１
を介して燃料がディーゼルエンジンの燃焼室に注入され
る。ポンプ室６の圧力はポンプピストン７のケースにあ
る通路10を介してリング室18,19と20に導入される。リ
ング室18あるいはこの室の上部制御端部22が逃がし穴11
に達すると、ポンプ室６に生じる圧力が圧力衝撃となっ
て導管46と49を介して第一制御装置38と第二制御装置50
に伝播する。第一制御装置38では、第２図から判るよう
に、復帰ピストン74にピストン室75を介して圧力衝撃が
加わる。従って、補助スライダ71はバネ94の力に逆らっ
て移動し、スライダ本体84がストップ弁座87を閉ざす。
補助スライダ71のこの位置では、圧力導管42から制限さ
れた容積流が絞り穴88を経由してリング室85,つまり軸
ピストン30に流れる。従って、ポンプピストン７はこの
時から低速で運動する。同時に、第二制御装置50ではピ
ストン室57を介して切換ピストン52に圧力衝撃を加え
る。この切換ピストン52は上に移動し、弁のシャフト58
を介して入口開放弁51とこの弁の弁座61を開く。ポンプ
室６の圧力は低下し、これに伴って直ちにオーバーフロ
ー室62,穴64および燃料排出導管15に伝播する。急激な
圧力低下は制御弁17を即座に閉ざし、噴射過程が中断す
る。逃がし穴11はピストン７が短い距離移動した後、リ
ング室18の下部制御端部23によって再び閉じ、入口開放
弁51はピストン室57内の燃料容積によって開位置に維持
される。その場合、室57の圧力は室62の圧力より高い。
バネ59,60は入口開放弁51の移動を助ける。リング室18
は圧力衝撃の伝達のみに利用されるので、制御端部22と
23の間隔を非常に狭く選べる。噴射過程を続行する時に
は、制御端部56を操作して仕切弁53を早く開く。これに
より、穴65が燃料排出導管15に連通し、第一制御装置38
の補助スライダ71をバネ94で初期位置に押し戻せる。同
じ圧力低下によって入口開放弁51が閉じる。この結果、
再び全体積が圧力導管35を流れ、軸ピストンとポンプピ
ストン７の運動が全速力で行われる。予め選定した噴射
圧力に達すると、制御弁17が再び開き、噴射の主期間が
始まる。この期間では仕切弁53が制御部56によって再び
閉じる。主噴射期間は両方のリング室19と20の制御端部
24と26が逃がし穴11と12に達するまで続く。両方の制御
端部24と26は、両方の逃がし穴11と12と同じように、互
いに同じ間隔に配設されている。この位置に達すると、
ポンプ室６の圧力は圧力衝撃となって導管45,46と49を
介して両方の制御装置38,50に伝わる。導管45中の圧力
衝撃によりピストン室73を介して復帰ピストン72が作動
し、主スライダ70が押し戻される。スライダ本体77はリ
ング室79と80の間の接続を遮断し、スライダ本体78がリ
ング室80と81の間の接続を開く。従って、軸ピストンユ
ニット28の動作室33は戻り導管43に連通する。補助スラ
イダ71は復帰ピストン74の圧力衝撃によって同じように
移動するので、ストップ弁座87はスライダ本体84によっ
て遮断される。それ故、圧力媒体は動作室33から導管35
と絞り穴88を介してただ制限された速度で還流する。こ
うして、ピストンの跳ね返りが防止される。同時に、第
二制御装置50により既に上で説明したように、入口開放
弁51が弁座61を開き、ポンプ室６の圧力が直ちに上昇す
る。この結果、制御弁17が閉じ、主噴射過程が終わる。
全燃料系およびポンプピストン７のリング室18,19と20
および導管45,46,49も再び燃料供給ポンプの正規圧力と
なり、補助スライダ71はバネ94によって初期位置に押し
戻される。この場合、スライダ本体84はストップ弁座87
を開き、逆流の全断面を開放する。軸ピストンユニット
28のリング室34を支配する加圧媒体系の圧力は軸ピスト
ン30がこの下死点の初期位置に再び達するまで、このピ
ストン30を押し戻す。こうして、この装置は次の噴射過
程に対する準備状態になる。

第３図に対応して、第二制御装置50に二個の仕切弁53と
111を使用すれば、この等の弁の切換は同じように逃が
し穴11と12を介してポンプ室６から分岐する圧力衝撃に
よって行われる。適当な制御ピストン112,113を有する
仕切弁53,111を使用すると、第１図の制御部56あるいは
切換弁90またはこの切換弁の駆動部が故障したときで
も、最大ストロークまでの駆動を保証できる。その場
合、補助弁117はピストン室123の圧力のない状態でバネ
122の力によって開く。ピストン７の制御端部22が逃が
し穴11に達すると、ポンプ室６からの圧力が圧力衝撃と
なって逃がし穴11から導管49と接続導管116を介して制
御ピストン112に作用し、仕切弁53が開く。ピストン室5
7の圧力が低下するため、直ちに入口開放弁51が閉じ、
噴射が続行する。接続導管116の圧力低下と共に、弁53
も再び閉じる。ピストン７が再び上に移動し、噴射期間
が続く。制御端部24と26がそれぞれ逃がし穴11と12に達
すると、ポンプ室６からの圧力は圧力衝撃となって導管
49と119を経由して作用する。導管49を経由するこの圧
力衝撃は切換ピストン52に作用し、入口開放弁51が開
く。第二切換弁111は同時にポンプ室６からの圧力衝撃
によって逃がし穴12,接続導管および制御ピストン113の
作動によって閉じるので、入口開放弁51を開に維持して
噴射が終わる。入口開放弁51を経由する流出とそれに続
くゆっくりとした吸入行程によって全燃料系やピストン
室118の圧力が低下する。その結果、弁111はバネ120に
よって押し戻され排除され、次の補給ストロークのため
に再び開となる。仕切弁111のスピンドル127によって、
噴射ストロークの間に制御運動が行える。例えば切換弁
90に関連して、スピンドル127の図示していない公知の
操作によって、入口開放弁51の切換間隔がより短くな
る。第一仕切弁53が開く過程の間では、第二仕切弁111
が既に閉じていて、この逆にもなる。補助弁117が閉じ
ると、開いた仕切弁111は開に保持される。切換弁90は
補助弁117が正規の時点で開き、仕切弁53が閉じるため
に設けてある。補助弁117に対して切換弁90を制御する
ことは、図示する例の場合、ポンプピストン７の調整装
置125の制御のように、出力と回転速度に応じて周知の
方法で行われる。これ等の両方の調節可能性を組み合わ
せると、早期噴射期間、中断期間および主噴射期間を広
い範囲で可変できる。第二制御装置50に二個の出力切換
弁53と111を使用すると、ポンプピストン７で制御端部
を有する他のリング室を配設でき、噴射サイクルに他の
中断期間を入れることができる。ポンプピストン７のス
トロークが長いため、この種のリング室は周知の方法で
容易に配置できる。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】噴射ノズル（１）が圧力導管（２）を介し
   て燃料ポンプ（３）に連通し、前記燃料ポンプ（３）が
   燃料流入出用の少なくとも一個の燃料導管を備えたポン
   プシリンダ（４）とポンプ室（６）とポンプピストン
   （７）とを有し、前記ポンプピストンが二つの制御端部
   を有する少なくとも一個のリング室を有し、しかもポン
   プ室（６）に連通していて、前記リング室が逃がし穴
   （11）と連通すると前記ポンプ室（６）内に生じる圧力
   上昇を防止するための逃がし穴（11）がポンプシリンダ
   （４）に設けてある、予備噴射部を備えたディーゼルエ
   ンジンの燃料噴射装置において、前記ポンプピストン
   （７）が燃料系から分離した加圧媒体で駆動する駆動ユ
   ニット（27）に連通し、前記駆動ユニット（27）が軸ピ
   ストンユニット（28）、圧力源（37）および第一制御装
   置（38）を有し、前記第一制御装置（38）が主スライダ
   （70）と補助スライダ（71）を有し、ポンプピストンを
   駆動する駆動ユニットへの液体の流入出を制御するため
   機械的ないしは電気的に作動させることができ、前記主
   スライダと前記補助スライダが、ポンプ室（６）からそ
   れぞれ接続導管（45,46）を経由する燃料の圧力によっ
   て動作すると、両スライダにそれぞれ復帰力を伝えるそ
   れぞれ一個の復帰ピストン（72,74）を有し、ポンプ室
   の燃料の流れを制御するための第二制御装置（50）が燃
   料ポンプ（３）の燃料導管（5,15）に設けてあり、第二
   制御装置（50）が入口開放弁（51）と少なくとも一個の
   仕切弁（53）を有し、前記入口開放弁（51）がピストン
   室（57）にある早期噴射時間を制止する切換ピストンユ
   ニット（52）を有し、前記ピストン室（57）が第一導管
   （49）を介してポンプ室（６）に連通するポンプシリン
   ダ（４）の逃がし穴（11）に、また仕切弁（53）を有す
   る第二導管（63,65）を介して燃料導管（15）に連通し
   ていることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射
   装置。
2. 【請求項２】ポンプ（３）のシリンダ（４）は上部にポ
   ンプ室（６）に通ずる少なくとも一個の燃料供給導管
   （13）と、ピストンの移動範囲内に第一逃がし穴（11）
   と、この第一逃がし穴の下部に配設された第二逃がし穴
   （12）とを有し、これ等の逃がし穴（11,12）はポンプ
   室（６）と復帰ピストン（72,74）の間の通路の一部、
   およびポンプ室（６）と切換ピストンユニット（52）の
   間の通路の一部であり、それぞれ二つの制御端部を備え
   た三個のリング室（18,19,20）がポンプピストン（７）
   のケースに配設され、通路（10）を介してポンプ室
   （６）に連通していることを特徴とする請求の範囲第１
   項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
3. 【請求項３】補助スライダ（71）の復帰ピストン（74）
   のピストン室（75）と主スライダ（70）のピストン（7
   2）のピストン室（73）との間に逆止弁（48）を備えた
   接続導管（47）を配設し、補助スライダ（71）の復帰ピ
   ストン（74）のピストン室（75）は他の導管（47,49）
   を介して第二制御装置の切換ピストン（52）のピストン
   室（57）に連通していることを特徴とする請求の範囲第
   １項または第２項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴
   射装置。
4. 【請求項４】主スライダ（70）はストップ弁座（82,8
   3）によって互いに分離した三個のリング室（79,80,8
   1）と、互いに連結した二個のスライダ本体（77,78）と
   を有し、補助スライダ（71）はストップ弁座（87）によ
   って分離した二個のリング室（85,86）と一個のスライ
   ダ本体（84）とを有し、主スライダ（70）の中間リング
   室（80）と補助スライダ（71）の一個のリング室（86）
   の間に接続導管（89）が配設され、圧力導管（42）と戻
   り導管（43）は主スライダ（70）のそれぞれ一個の他の
   リング室（79,81）に通じ、補助スライダ（71）の第二
   リング室（85）は導管（35）を介して軸ピストンユニッ
   ト（28）に連通していることを特徴とする請求の範囲第
   １〜３項の何れか１項に記載のディーゼルエンジンの燃
   料噴射装置。
5. 【請求項５】主スライダ（70）の第一切換位置では、ス
   ライダ本体（77）が圧力導管（42）を遮断し、戻り導管
   （43）が補助スライダ（71）の一個のリング室（86）に
   通ずる接続導管（89）に連通し、第二切換位置では他の
   スライダ本体（78）が戻り導管（43）を遮断し、圧力導
   管（42）が補助スライダ（71）に通じる接続導管（89）
   に連通することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の
   ディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
6. 【請求項６】補助スライダ（71）のスライダ本体（84）
   は絞り穴（88）を有し、ストップ弁座（87）が閉じたと
   き、前記絞り穴（88）は両方のリング室（85,86）を互
   いに接続することを特徴とする請求の範囲第４項に記載
   のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
7. 【請求項７】補助スライダ（71）の第一切換位置では、
   スライダ本体（84）がストップ弁座（81）を開き、軸ピ
   ストンユニット（28）に通じる導管（35）が主スライダ
   （70）に通じる接続導管（89）に直接連通し、第二切換
   位置では、スライダ本体（84）が軸ピストンユニット
   （28）に通じる導管（35）を遮断し、絞り穴（88）を介
   して両方のリング室（85,86）の間に制限された流路を
   形成することを特徴とする請求の範囲第４〜６項の何れ
   か１項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
8. 【請求項８】第二制御ユニット（50）はそれぞれ一個の
   制御ピストン（112,113）を備えた二個の仕切弁（53,11
   1）を有し、一方の仕切弁（53）の弁室（114）とこの仕
   切弁（53）のピストン室（115）の間に接続導管（116）
   があり、この接続導管（116）の中に補助弁（117）が配
   設されていることを特徴とする請求の範囲第１〜７項の
   何れか１項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装
   置。
9. 【請求項９】第二仕切弁（111）のピストン室（118）は
   導管（119,45）を介してポンプシリンダ（４）の下部逃
   がし穴（12）に連通し、バネ（120）が圧力のない状態
   で弁（111）を開くことを特徴とする請求の範囲第８項
   に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
10. 【請求項１０】第二仕切弁（111）には制御ユニット（5
    0）から突き出たスピンドル（127）が配設されているこ
    とを特徴とする請求の範囲第８項に記載のディーゼルエ
    ンジンの燃料噴射装置。
11. 【請求項１１】補助弁（117）のピストン（121）はバネ
    で付勢され、圧力のない状態で弁（117）を開き、ピス
    トン室（123）は導管（124,91）を介して主スライダ（7
    0）と補助スライダ（71）間の接続導管（89）に連通
    し、前記導管（124,91）には戻り導管（43）への接続部
    （92）を備えた切換弁（90）が組み込まれていることを
    特徴とする請求の範囲第８項または第９項に記載のディ
    ーゼルエンジンの燃料噴射装置。
12. 【請求項１２】燃料導入導管（15）に連通する穴（64）
    中に逆止弁（55）を配設し、この逆止弁（55）が仕切弁
    （53）に通じる穴（67）を遮断し、穴（63）に向かう自
    由通路（68）を有することを特徴とする請求の範囲第１
    〜11項の何れか１項に記載のディーゼルエンジンの燃料
    噴射装置。
13. 【請求項１３】主スライダ（70）のスライダ本体（77,7
    8）は連接棒（96）に連結し、連接棒（96）の少なくと
    も一部が電磁コイル（97）のコア（98）を形成し、前記
    電磁コイル（97）が電気パルス発生器（39）に接続され
    ていることを特徴とする請求の範囲第１〜12項の何れか
    １項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
14. 【請求項１４】主スライダ（70）のスライダ本体（77,7
    8）は機械的な遮断装置（69）の一部である連接棒（9
    6）に連結し、この遮断装置（69）は連接棒（96）と主
    スライダ（70）のスライダ本体（77,78）を制御位置に
    することを特徴とする請求の範囲第１〜13項の何れか１
    項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
15. 【請求項１５】油圧系の制御装置（38）はカム軸制御部
    （110）に連結し、カム円板（107）が制御装置（38）の
    連接棒（96）に作用することを特徴とする請求の範囲第
    １〜14項の何れか１項に記載のディーゼルエンジンの燃
    料噴射装置。
16. 【請求項１６】軸ピストン（30）は二重作用を行い、加
    圧媒体が加わるピストン面（31）を備えた動作室（33）
    に通じる加圧媒体導管（35）は制御装置（38）を介して
    圧力源（37）に、またピストン（30）のリング面（32）
    を有するリング室（34）に通じる加圧媒体導管（36）は
    圧力源（27）に直接通じていることを特徴とする請求の
    範囲第１〜15項の何れか１項に記載のディーゼルエンジ
    ンの燃料噴射装置。