JPH09509716A - 燃料噴射装置内の燃料圧を減圧させるための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高圧フィードポンプ（１）によって高圧蓄え室（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒａｉｌ）（７）に形成された燃料高圧を、高圧蓄え室（７）に接続された噴射弁（１１）における噴射過程を制御するために必要となる制御弁（３１）を介して、リザーバタンク（５）へ放圧して、内燃機関の停止後に燃料噴射装置内の燃料圧を減圧させるための方法。このために制御弁（３１）は、この制御弁が噴射弁（１１）の圧力室（２９）を短時間、高圧蓄え室（７）またはリザーバタンク（５）に接続されるように制御され、しかもこの場合、噴射弁（１１）の弁部材（１５）を開放方向で負荷する圧力が噴射弁（１１）の開放圧よりも低く維持され、制御弁（３１，３２３）のこの制御過程が、高圧蓄え室（７）内で所望の圧力が得られるまで繰り返される。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料噴射装置内の燃料圧を 減圧させるための方法 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、内燃機関に用いられる燃料 噴射装置から出発する。このような形式の燃料噴射装置は、専門誌「ＡＴＺ／Ｍ ＴＺ ゾンダーヘフト・モトーア・ウント・ウムベルト（Ｓｏｎｄｅｒｈｅｆｔ Ｍｏｔｏｒ ｕｎｄ Ｕｍｗｅｌｔ）１９９２年、第２８頁〜第３０頁に基づ き公知である。この公知の燃料噴射装置では、高圧フィードポンプが高圧蓄え器 をリザーバタンクからの燃料で充填する。高圧蓄え器（Ｃｏｍｍｏｎ−Ｒａｉｌ ）からは、圧力管路が延びていて、この圧力管路は燃料を供給されるべき内燃機 関の燃焼室に突入した個々の噴射弁に通じている。これらの噴射弁はこの公知の 燃料噴射装置では、第１の通路を介して、噴射弁の弁部材を開放方向で負荷する 第１の圧力室に直接に開口しており、さらに第２の通路を介して、弁部材を閉鎖 方向で負荷しかつ制御室を形成する第２の圧力室に接続可能である。この第２の 通路には、３ポート２位置制御弁が挿入されている。この３ポート２位置制御弁 は弁部材に設けられた制御室を、高圧蓄え器から出発 した圧力管路に接続するか、またはリザーバタンクへの放圧管路に接続する。こ の３ポート２位置制御弁は電磁弁によって操作される。この電磁弁は内燃機関の 種々の運転パラメータを処理する電子制御装置によって制御される。 噴射弁は制御室と高圧蓄え器との接続によって閉鎖状態に保持される。このた めには、弁部材の、制御室に突入した受圧面が、第１の圧力室に突入した、開放 方向における受圧面よりも大きく形成されている。 噴射弁において噴射を行ないたい場合、制御弁は制御室を放圧管路に接続する ので、制御室内の高圧はこの放圧管路を介してリザーバタンクへ放圧される。こ の場合、噴射経過を制御するためには、さらに絞りが放圧管路に設けられている 。制御室内での圧力の減少により、高圧蓄え器に常時接続された第１の圧力室内 の圧力に基づき、弁部材の開放行程運動が生ぜしめられるので、噴射弁に設けら れた噴射横断面は開制御される。この噴射横断面を介して燃料は高い圧力で内燃 機関の燃焼室に噴射される。噴射は制御弁を再び切り換えかつ制御室を高圧蓄え 器に接続することによって終了される。この接続の経過において、再び制御室内 に燃料高圧が形成されるので、弁部材は閉鎖位置へ戻される。しかし、この公知 の燃料噴射装置には、次のような欠点がある。すなわち、内燃機関の停止後でも システム内には高い燃料圧が長時間維持されてしまい 、このことは保守作業もしくは修理作業を極めて危険にするので、公知のシステ ムは通常の安全性要件を満たしていない。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載の、燃料噴射装置内の燃料圧を減圧させるための本発 明による方法は、次のような利点を持っている。すなわち、内燃機関の停止後に 高圧蓄え器および高圧蓄え器に接続されたシステム内の高圧を、危険のない低い 圧力レベルにまで減圧させることが可能となる。このことは、システム内に既存 の構成部分を用いて行なわれるので、公知の別の手段とは異なり、付加的な圧力 弁や別な管路は必要とならない。このことは、特に製造手間を減少させ、ひいて は噴射装置のコストをも減少させる。 圧力の放圧はこの場合、制御弁と、噴射弁の圧力室とを介してリザーバタンク へ行なわれると有利である。このためには、内燃機関の停止後に電子制御装置に おいて、制御弁を操作する電磁弁の別の制御可能性が設定されるだけで済む。制 御弁の制御はこの場合、弁部材の持ち上げのために必要となる圧力が噴射弁に形 成され得ないように短時間で行なわれる。このことは、構造に応じて弁部材に設 けられた制御室の短時間の放圧によるか、または開放方向で弁部材に作用する圧 力室の短時間の圧力負荷によって行なわれる。この放圧もしくは圧力負荷に続い て、制御室の再充填もしく は圧力室の放圧が行なわれるので、放圧管路を介して高圧を連続的にリザーバタ ンクへ減圧させることができる。この場合、制御弁のできるだけ短時間の制御を 達成するためには、電子制御装置が電磁弁を高い周波数で制御する。この高い周 波数は２つの部分から成る制御（前噴射、主噴射）および高い機関回転数の想定 により達成されると有利である。この場合、内燃機関の全ての噴射弁がこの放圧 過程に関与されている。個々の制御弁の制御は順次に、有利には個々のシリンダ の点火順序で行なわれる。 この場合、燃料が管路システムから逃出し得るが、しかし噴射は行なわれない ように極めて短時間に制御時間が設定されることを保証するためには、放圧過程 時に高圧システム内の圧力が少なくとも１つの圧力センサによって監視される。 この圧力センサは電子制御装置に接続されており、電子制御装置は制御弁を操作 する電磁弁の制御時間を、存在するシステム圧に適合させる。このような適合に より、放圧時間を短縮することが可能となるので有利である。なぜならば、シス テム内の比較的低い圧力では電磁弁の制御時間を既に延長することができるから である。 本発明の対象の別の利点および有利な構成は実施例の説明、図面および請求の 範囲に記載されている。 図面 以下に、燃料を供給されるべき内燃機関の停止後に 燃料圧を減圧させるための方法を実施するための本発明による燃料噴射装置の３ つの実施例を図面につき詳しく説明する。 第１図は、第１実施例を概略的に示しており、この場合、噴射弁が、互いに逆 方向で噴射弁の弁部材に作用する２つの圧力室を有しており、両圧力室のうち第 １の圧力室が高圧システムに常時接続されており、弁部材の行程運動を制御する 第２の圧力室が、３ポート２位置制御弁によって高圧システムまたはリザーバタ ンクに接続可能である。 第２図は、第２実施例を第１図と同様の概略図で示しており、この場合、第２ の圧力室が２ポート２位置制御弁によってリザーバタンクに接続可能である。 第３図は、第３実施例を概略図で示しており、この場合、弁部材をばね力に抗 して開放方向で負荷する唯一つの圧力室しか設けられおらず、この圧力室が３ポ ート２位置制御弁によって高圧システムまたはリザーバタンクに接続可能である 。 第４図は、電磁弁の制御信号の時間、電磁弁ニードル行程の時間およびシステ ム内の圧力が時間との関係で示されている線図である。 実施例の説明 第１図に示した第１実施例による燃料噴射装置では、圧力制御可能な高圧フィ ードポンプ１が燃料をリザーバタンク５から高い圧力で圧送管路３を介して高圧 蓄え室７（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒａｉｌ）に圧送する。この高圧蓄え室７からは、噴 射個所の数に対応する複数の圧力管路９が導出されて、燃料を供給されるべき内 燃機関の燃焼室に突入した個々の噴射弁１１に通じている。 噴射弁１１は、ガイド孔１３内で軸方向に移動可能なピストン状の弁部材１５ を有している。この弁部材１５の一方の端部は、円錐状の弁シール面１７を備え ている。この弁シール面１７で弁部材１５は噴射弁１１のハウジング２１に設け られた弁座面と協働する。この場合、公知の形式で噴射開口（図示しない）が下 流側で弁座１９に続いている。弁部材１５は、ガイド孔１３の内部に形成された ２つの圧力室に突入している。両圧力室のうち、弁部材１５を開放方向で負荷す る第１の圧力室２３は、弁部材１５の横断面減小部によって形成されている。こ の第１の圧力室２３は、圧力管路９に開口した圧力通路２５を介して高圧蓄え室 ７に常時接続されていて、公知の形式で弁部材１５とガイド孔１３との間の環状 ギャップを介して弁座１９にまで続いている。弁部材１５は真ん中の範囲で、燃 料高圧に対してシールされたばね室２６を貫通している。このばね室２６には、 弁部材１５を閉鎖方向で負荷する弁ばね２８が配置されている。 弁部材１５の、弁座１９とは反対の側の端部は、横断面拡大部を有している。 この横断面拡大部の、弁座 １９とは反対の側の端面２７は、制御室２９を形成して弁部材１５を閉鎖方向で 負荷する第２の圧力室を仕切っている。この第２の圧力室は接続通路３０を介し て３ポート２位置制御弁３１に接続されている。この３ポート２位置制御弁３１ は制御室２９を、放圧室として働くリザーバタンク５に通じた、絞り３３を有す る放圧管路３５に接続するか、または高圧蓄え室７の圧力管路９に接続する。こ の場合、絞りを有しない放圧管路も同じく可能である。３ポート２位置制御弁３ １は電磁石３７によって操作され、この電磁石３７は電子制御装置３９によって 制御される。この電子制御装置３９は、燃料を供給されるべき内燃機関の、セン サ４１を介してこの電子制御装置３９に供給される種々の運転パラメータ（回転 数、アクセルペダル位置等）を処理する。この場合、高圧システム内部の圧力を も検出して、処理できるようにするために、さらに高圧蓄え室７に圧力センサ４ ３が挿入されている。 この燃料噴射装置は内燃機関の運転時に公知の形式で作動する。この場合、高 圧フィードポンプ１はまず高圧蓄え室７を高い圧力下にある燃料で充填する。こ の燃料高圧は圧力管路９を介して個々の噴射弁１１にまで伝播して、この場所で 第１の圧力室２３を負荷する。弁部材１５は弁ばね２８のばね力と、３ポート２ 位置制御弁３１によって圧力管路９に接続された制御室２９内の圧力とに基づき 、噴射弁１１の閉じられた 状態において弁座１９に接触保持される。この場合、弁部材１５の、制御室２９ に突入した端面２７は、第１の圧力室２３を仕切る環状肩部よりも大きく形成さ れている。 噴射弁１１で燃料噴射を行ないたい場合には、制御室２９が３ポート２位置制 御弁３１によって放圧管路３５に接続されるので、制御室２９内の圧力はリザー バタンク５へ放圧される。その結果、開放方向で弁部材１５に作用する、圧力室 ２３内の圧力は閉鎖方向で弁部材１５に作用する力を上回るので、弁部材１５は 弁座１９から持ち上がり、燃料が噴射開口を介して噴射される。この場合、絞り ３３の寸法設定により制御室２９の放圧過程、ひいては弁部材１５の開放行程運 動に影響を与えることができる。 噴射過程の終了は３ポート２位置制御３１を再び切り換えることにより行なわ れる。この３ポート２位置制御弁３１は制御室２９を再び圧力管路９に接続する ので、制御室２９には再び弁部材１５を弁座１９に戻す高圧が形成される。 第４図に示した線図につき、内燃機関の停止後の高圧蓄え室７および圧力管路 ９における、本発明による減圧法に関して説明する。第４図には、電磁石３７の 制御信号の時間（ＭＶ）と、電磁石３７によって操作される３ポート２位置制御 弁３１のニードル行程（ＮＨ）と、高圧蓄え室７における圧力経過（ΔＰ）とが 時間（ｔ）との関係で示されている。この場合、電子制御装置３９は燃料を供給 されるべき内燃機関の停止後に電磁石３７を高い周波数で制御する。このような 周波数は、たとえば分割された制御（前噴射および主噴射）によって達成するこ とができる。電磁石３７を短時間通電することにより、３ポート２位置制御弁３ １の、この電磁石３７によって操作される弁部材は弾道状のニードル行程（ＮＨ ）しか実施しないので、この３ポート２位置制御弁３１は制御室２９と放圧管路 ３５との間の接続を完全には開放しない。こうして、噴射弁１１の弁部材１５を 弁座１９から持ち上げるために圧力室２３に対する差圧が十分となる程度にまで は制御室２９内の圧力が低下しないことが保証される。制御室２９と放圧管路３ ５との接続のこのような短時間の開制御により、燃料高圧の一部は制御室２９か らリザーバタンク５へ放圧される。このような短時間の開制御の後に、制御室２ ９は再び圧力管路９に接続されて、高いシステム圧で充填される。 制御室２９と放圧管路３５とのこのような短時間の開制御は、高圧蓄え室７内 の燃料高圧が規定の値（ΔＰ）にまで低下するまで行なわれる。個々の噴射弁１ １は順次に制御され、このことは、たとえば内燃機関の個々のシリンダの点火順 序で行なうことができる。 減圧の過程は圧力センサ４３を介して電子制御装置３９によって監視される。 この電子制御装置３９は高 圧蓄え室７内に存在する圧力に関連して３ポート２位置制御弁３１の制御時間を 調整する。電磁石３７は高い圧力の場合に、低い圧力の場合よりも短時間で制御 されるので、最適な排出時間が得られると同時に、燃料噴射も確実に回避され得 る。 本発明による方法を実施するための、第２図に示した第２実施例による燃料噴 射装置は、噴射弁１１に設けられた制御室２９と、圧力管路９および放圧管路３ ５との接続形式ならびに制御弁の構造の点においてのみ、第１図に示した第１実 施例と異なっている。第２実施例では、制御弁が２ポート２位置制御弁４５とし て形成されており、制御室２９と放圧管路３５との接続を開制御もしくは閉制御 する。制御室２９は第１の絞り個所４７を有する接続管路４９を介して圧力管路 ９に接続されている。２ポート２位置制御弁４５に通じた接続通路３０には、第 ２の絞り個所５１が挿入されており、この第２の絞り個所５１の設定により、制 御室２９からリザーバタンク５への燃料の流出過程、ひいては弁部材１５の開放 行程運動が調節可能となる。 第２実施例による燃料噴射装置は第１実施例の場合と同様に作動する。この場 合、内燃機関の運転時に制御室２９と放圧管路３５との接続が、電磁石３７によ って制御される２ポート２位置制御弁４５によって開放されることに基づき、弁 部材１５は弁座１９から持 ち上げられて、噴射過程が行なわれる。 内燃機関の停止後の高圧蓄え室７の減圧は、第１実施例で説明したように制御 室２９と放圧管路３５との接続の短時間の開制御により行なわれるので、制御室 ２９を高圧蓄え室７から常時、後充填することにより、高圧蓄え室７の圧力を低 下させることができる。この場合にも、制御室２９の圧力の放圧は極めて短時間 でしか行なわれず、しかもこの場合、それぞれ噴射弁１１において噴射が行なわ れない程度にしか実施されない。 第３図に示した第３実施例による燃料噴射装置は噴射弁１１に設けられた、弁 部材１５に作用する１つの圧力室３２３しか有していない。この圧力室３２３の 、３ポート２位置制御弁３１によって制御される、高圧蓄え室７の圧力管路９と の接続を介して、公知の形式で弁部材１５の開放行程が、弁ばね２８のばね力に 抗して行なわれ、ひいては噴射弁１１の開放が行なわれる。それに対して、圧力 室３２３と放圧管路３５との接続が行われると、圧力の放圧が行なわれ、ひいて は噴射弁１１の閉鎖が行なわれる。この場合、放圧管路３５に挿入された圧力弁 ５３により、圧力室３２３内の規定の標準圧が保証される。内燃機関の停止後の 高圧蓄え室７における燃料高圧の減圧は、第３実施例では圧力室３２３と圧力管 路９との短時間の接続により行なわれる。しかしこの接続はやはり、一面では噴 射のために必要となる圧力室３２３内の圧力が形成され得ないように、他面では 圧力が放圧管路３５に設けられた圧力弁５３の開放圧よりも高くなるように短時 間で行なわれる。これにより、既に説明したように、３ポート２位置制御弁３１ を数回制御することによって放圧蓄え室７内の高圧を圧力弁５３の開放圧にまで 減少させることができる。 したがって、本発明による方法を用いると、コストのかかる付加的な圧力弁を 設けることなしに、燃料を供給されるべき内燃機関の停止後の噴射システムにお いて、安全性の理由から必要となる減圧を可能にすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．燃料を高圧蓄え室（７）へ圧送するためのポンプ（１）が設けられており 、該高圧蓄え室（７）から噴射弁（１１）にまで圧力管路が導出されており、該 噴射弁（１１）による燃料噴射を制御する制御弁（３１）が噴射弁（１１）に設 けられており、該制御弁（３１）が制御の目的で、噴射弁（１１）の弁部材（１ ５）を負荷する、噴射弁（１１）に設けられた圧力室（２９，３２３）を高圧蓄 え室（７）に接続するか、またはリザーバタンク（５）への放圧管路（３５）に 接続するように構成された、内燃機関に用いられる燃料噴射装置内の燃料圧を減 圧させるための方法において、内燃機関の停止後およびポンプ（１）の圧送終了 後に制御弁（３１）を介して高圧蓄え室（７）内の圧力をリザーバタンク（５） へ放圧し、このために制御弁（３１）により、噴射弁（１１）の圧力室（２９， ３２３）を短時間、高圧蓄え室（７）に接続するか、またはリザーバタンク（５ ）に接続し、しかもこの場合、噴射弁（１１）の弁部材（１５）を開放方向で負 荷する圧力を噴射弁（１１）の開放圧よりの下に維持し、制御弁（３１，３２３ ）のこの制御過程を、高圧蓄え室（７）内の、減圧された所望の圧力が得られる まで繰り返すことを特徴とする、燃料噴射装置内の燃料圧を減圧させるための方 法。 ２．請求項１に記載の方法を実施するための燃料噴射装置において、噴射弁（ １１）に、噴射弁部材（１５）を負荷する２つの圧力室が設けられており、両圧 力室のうち、弁部材（１５）を開放方向で負荷する第１の圧力室（２３）が、高 圧蓄え室（７）に常時接続されており、制御室（２９）を形成しかつ弁部材（１ ５）を閉鎖方向で負荷する第２の圧力室が、３ポート２位置弁として形成された 制御弁（３１）によって高圧蓄え室（７）または放圧室（５）に接続可能である ことを特徴とする、燃料噴射装置。 ３．請求項１に記載の方法を実施するための燃料噴射装置において、噴射弁（ １１）に、噴射弁部材（１５）を負荷する２つの圧力室が設けられており、両圧 力室のうち、弁部材を開放方向で負荷する第１の圧力室（２３）が、高圧蓄え室 （７）に常時接続されており、制御室（２９）を形成しかつ弁部材（１５）を閉 鎖方向で負荷する第２の圧力室が、第１の絞り（４７）を有する接続管路（４９ ）を介して高圧蓄え室（７）に常時接続されており、さらに第２の圧力室が、２ ポート２位置弁（４５）として形成された制御弁によって放圧室（５）に接続可 能であることを特徴とする、燃料噴射装置。 ４．請求項１に記載の方法を実施するための燃料噴射装置において、噴射弁（ １１）に、弁部材（１５）を開放方向で負荷する圧力室（３２３）が設けられて おり、該圧力室（３２３）が、３ポート２位置弁（３１）として形成された制御 弁によって高圧蓄え室（７）または放圧室（５）に接続可能であることを特徴と する、燃料噴射装置。 ５．放圧室（５）に通じた放圧管路（３５）に、放圧室（５）の方向に開く圧 力弁（５３）が配置されている、請求項４記載の燃料噴射装置。 ６．制御弁（３１，４５）が、該制御弁（３１，４５）を操作する電磁石（３ ７）に接続されており、該電磁石（３７）が、内燃機関の運転パラメータを処理 する制御装置（３９）によって制御される、請求項２から４までのいずれか１項 記載の燃料噴射装置。 ７．制御装置（３９）に接続された圧力センサ（４３）が設けられており、該 圧力センサ（４３）が、有利には高圧蓄え室（７）に挿入されている、請求項６ 記載の燃料噴射装置。 ８．制御弁（３１，４５）が、内燃機関の停止後に高圧蓄え室（７）の圧力を 減圧させる目的で、高い周波数で制御される、請求項１から７までのいずれか１ 項記載の方法。 ９．個々の噴射弁（１１）に設けられた制御弁（３１，４５）が、内燃機関の 停止後に高圧蓄え室（７）内の圧力を減圧させる目的で、順次に制御される、請 求項１から８までのいずれか１項記載の方法。