JP2008534840A - 燃料噴射器を制御するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、プランジャ（１３）を包含するユニット噴射器タイプの燃料噴射器（１０）を制御するための内燃機関における方法に関連する。これは、回転カムシャフト（１５）により駆動され、圧力上昇についてはスピルバルブ（２０）により、噴射シーケンスについてニードル制御バルブ（２５）により調整される燃料の油圧上昇を作動行程中に発生させる。プランジャリターンスプリング（１６）と噴射器内の流抵抗とにより発生する通常減速力に加えて、付加的プランジャ減速力が作動行程の一部で生まれるように、スピルバルブ（２０）とニードル制御バルブ（２５）とが調整される。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転カムシャフトにより駆動されるとともに作動行程中に燃料に油圧上昇を発生させ、圧力上昇についてスピルバルブにより、そして噴射シーケンスについてニードル制御バルブにより調整されるプランジャを包含する、ユニット噴射器タイプの燃料噴射器を制御するための内燃機関における方法に関連する。

ユニット噴射器を備えるディーゼル機関などの内燃機関では、作動行程の一部においてプランジャを減速させるため、噴射器プランジャは強力なリターンスプリングを必要とする。リターンスプリングの力が充分に大きくない場合には、プランジャと駆動カムローブとの間の力伝達チェーンの接触が遮断される危険があり、その結果、カムローブにより駆動される部品が制動されて、カムローブとカム従動子との間の接触力を慣性力が低下させる傾向がある時に、例えば、プランジャの最高上昇位置に対応する噴射器カムローブの直近エリアでダメージが発生することがある。そのため、接触力を上昇させることが望ましい。

充分な量の燃料を噴射できるようにするためと、（例えばエンジン速度および負荷と相関させて）噴射タイミングを変更する最大限可能な自由度を得るために、充分に広いクランクシャフト角度間隔にわたってエンジンシリンダへ燃料を噴射できることが重要である。通常、燃料の噴射が可能であるか望ましいクランクシャフト角度間隔は、許容範囲のカム減速により一部制限される。許容範囲のカム減速は、実際には、噴射器プランジャのリターンスプリングにより供給される力と、プランジャに抵抗して作用する圧力とにより決定される。この時にカム従動子とカムローブとの間の接触が遮断されるので、カム減速の規模はこの減速と等しいかこれより大きい。

従来、上述した問題の解決法として認められているのは、強力なプランジャリターンスプリングを使用することである。強力リターンスプリングの持つ短所は、この種のスプリングが広いスペースを占めることである。最新型ディーゼル機関では、噴射器の周囲のスペースはかさばるバルブ機構により厳しい制約を受ける。そのため、リターンスプリングの寸法が制限されれば、噴射器の周囲のスペース内の他の機能を妨げることがないので好都合である。

そのため、本発明の目的は、プランジャリターンスプリングの一部に高いスプリング力を必要とせずに、噴射器プランジャの急速な減速を可能にする方法を提供することである。

この目的は、導入部に言及された種類の方法により達成され、その特徴は特許請求の範囲第１項に記載される。

本発明の好適な実施例は、従属の特許請求の範囲に記載される。

添付された図面に図示された実施例を参照して、本発明を以下でより詳細に説明する。

図１と２は、タンク１２から燃料を引き出すポンプ１１により燃料が供給される、当該技術で周知の種類のユニット噴射器１０の概略図を示す。噴射器は、圧縮スプリング１６の作用とプランジャより下の燃料圧力とに抵抗してクランクシャフト１５によるピストンシリンダ１４の往復運動を実施するように駆動されるプランジャ１３を包含する。カムシャフトローブとプランジャとの間の接触は、現実には、カム従動ローラにより直接、また他の方法では例えばロッカアームにより達成される。

ピストンシリンダ１４の入口端部１８は、ポンプ供給ライン１７に接続されている。ピストンシリンダ１９の出口端部１９は、開位置において回路２１を介した流れを可能にする電気制御スピルバルブ２０を介して、入口端部１８に接続されている、つまり、プランジャの作動は噴射器内に大きな圧力上昇を発生させない。

この圧力上昇は、スピルバルブ２０が閉位置（図２参照）にある時に発生して、一部はニードル制御バルブ２５を介してニードルの後端部へ、そして一部は噴射器ニードルの先端部とニードル制御バルブ２５の上流の点との間に延在する分岐ライン２６を介して、圧縮スプリング２４の作用に抵抗して噴射器ノズル２３内で移動できるように支持された噴射器ニードル２２に伝達される。ニードル制御バルブ２５とスピルバルブ２０とが図２に示された位置を取る時、ニードル２２の両端部で油圧は等しく、この時、噴射器の圧力が高いか低いかに関係なく、圧縮スプリング２４の作用により噴射ノズルは閉じたままとなる。

この時、エンジン電子制御ユニット２７から電気制御されるニードル制御バルブ２５が（図面に描かれていない）他の位置を取る場合には、ニードルの後端部への圧力はリターンライン２８を介してプランジャ１３の入口端部１８へ戻る。このようにして、噴射器ニードルの先端部における燃料油圧はスプリング２４の力を上回り、ニードルは図２の上方へ移動し、噴射器は分岐ライン２６を介して高圧の燃料をエンジンシリンダの一つへ噴射することができる。

エンジンシリンダへの噴射が必要ない時には、ニードル制御バルブ２５は噴射器ニードルの後端部をプランジャの出口へ油圧接続する。噴射器が燃料を高圧で噴射する時には、下方移動によって燃料を圧縮して圧力を発生させるプランジャの下流での圧力の上昇を開始するため、スピルバルブ２０が閉じた状態で噴射シーケンスが開始する。（例えば負荷およびエンジン速度に応じて）必要とされる油圧に達すると、ニードル制御バルブは他の減圧位置へシフトする。次に燃料がエンジンシリンダへ噴射され始め、プランジャの継続的下方移動により、分岐ライン２６を介して噴射器ノズルから燃料が「排出」される。この移動中のプランジャへの圧力は、カムローブの設計形状および噴射器固有の特徴などの影響を受ける。

充分な量の燃料が噴射されてしまうと、スピルバルブ２０が再び開き、ニードル制御バルブ２５は図面に見られる第１位置へシフトする。この点は、スピルバルブが開き噴射器ノズルが閉じた原位置への復帰を示す。

本発明によれば、スピルバルブ２０とニードル制御バルブ２５とは、噴射器１０内の燃料により、プランジャの下方移動中の抵抗力がプランジャ１３の作動行程の一部における通常の力を上回るようにエンジン制御ユニット２７により調整される。これは、噴射ノズルが閉じたままとなるようにニードル制御バルブを調整して、スピルバルブの開閉によりプランジャと噴射器ノズルとの間の油圧を調整することにより行われる。こうして、作動行程の一部におけるプランジャの下方移動を減速させるためにプランジャの端部に作用する油圧が利用され、これは、圧縮スプリング１６の力はそれほど大きくする必要がないことと、それでも、カムローブとカム従動子との間の接触が妨害される危険を伴わずに、プランジャカム従動子がカムローブに従動することとを意味する。

エンジン制動モードで、つまり噴射が発生せずにエンジンが使用される場合には、カムローブが主として噴射作業に使用される通常のエンジン動作の場合よりもカムローブの広い部分を使用して減速力を発生させることが可能である。

プランジャの減速がより短い角度間隔にわたってより急速に実施されるので、油圧により増大される接触力は噴射のための角度間隔を拡大するのにも使用できる。図３と４は、噴射角度間隔を長くするのにプランジャ減速のための短い角度間隔がどのように用いられるかを概略形で示し、太線２９は先行技術による曲線を示し、細線３０は本発明による方法で得られる曲線を示す。

本発明により、使用されるハードウェアを変形することなく、上述した長所のいくつかを得ることができる。他の長所は、ハードウェアの簡単な変形により達成される。本発明はまた、エンジン速度のみで、また必要ならば負荷条件に基づいて強い減速力の印加を可能にする。強力なリターンスプリング１６を使用することによりこれが可能になるのではないことは自明である。例えば、すべてのエンジン速度においてカム従動子またはカムローブへのダメージの危険性を低くするため、あるいは、単に非常に高いエンジン速度での単なる安全措置として、圧縮燃料により発生する上昇を利用する選択も可能である。

最後に、本発明は、プランジャの作動行程の一部のみにわたって高い油圧力を印加することを可能にし、強力なプランジャリターンスプリング１６の場合のように、プランジャの作動行程全体にわたる高い負荷のため、ローラとロッカアームまたはロッカアームとロッカアームの支承接触面の油膜が薄くなりすぎる危険を最小にするので、この特徴は望ましい。

本発明は、上述した実施例に限定されるものと見なされてはならず、以下の特許請求の範囲の領域から逸脱することなく他のいくつかの変更および変形が実行可能である。例えば、エンジン速度または負荷と相関して、またはプランジャの下の圧力センサによるエンジン制御ユニットへのフィードバックを介して変化する所定の方法により、スピルバルブ２０を調整することができる。さらに、機械的なリターンスプリング１６の代わりに、噴射器の油圧系圧力を用いてもよい。

本発明による方法の実施に使用できる燃料噴射器の第１作動位置における概略図を示す。 第２作動位置における噴射器を同様に示す。 力とカム角度について周知の方法と本発明による方法とを比較した図を示す。 プランジャ速度とカム角度との相関関係について周知の方法と本発明による方法との比較を同様に示す。

Claims (8)

1. 回転カムシャフト（１５）により駆動されるとともに作動行程中に燃料に油圧上昇を発生させ、圧力上昇についてスピルバルブ（２０）により、また噴射シーケンスについてニードル制御バルブ（２５）により調整されるプランジャ（１３）を包含する、ユニット噴射器タイプの燃料噴射器（１０）を制御するための内燃機関における方法であって、該スピルバルブ（２０）と該ニードル制御バルブ（２５）とが、プランジャリターンスプリング（１６）と噴射器内の流抵抗とにより発生する通常減速力に加えて作動行程の一部で付加的プランジャ減速力が生まれるように調整されることを特徴とする方法。
2. 前記プランジャ（１３）と前記噴射器ノズル（２３）との間の圧力上昇を調節するため、前記スピルバルブ（２０）の調整により前記付加的減速力が生まれる、請求項１に記載の方法。
3. 前記スピルバルブ（２０）と前記ニードル制御バルブ（２５）とが、前記エンジン速度について調整されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記スピルバルブ（２０）と前記ニードル制御バルブ（２５）とが、さらに前記エンジン負荷について調整されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記スピルバルブ（２０）と前記ニードル制御バルブ（２５）とが、前記プランジャ（１３）の下流の圧力センサによる前記エンジン制御ユニット（２７）へのフィードバックを介して調整されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
6. エンジン制動モードでの駆動時に、作動行程の一部において通常エンジン動作より早いクランクシャフト角度で付加的プランジャ減速力が生まれるように、前記スピルバルブ（２０）と前記ニードル制御バルブ（２５）とが調整されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 必要なプランジャ速度での噴射に使用されるクランクシャフト角度間隔が、付加的プランジャ減速力を伴わずに通常噴射器で使用されるクランクシャフト角度間隔よりも拡大されるカムシャフト（１５）を伴った、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法の使用。
8. 付加的プランジャ減速力を伴わない通常噴射器で使用されるスプリング力と比較して低いスプリング力のプランジャリターンスプリング（１６）を伴った、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法の使用。

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