(57)【要約】【課題】噴射プロセスの正確な制御を可能にする、大型ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための噴射装置および方法を提案すること。【解決手段】本発明によれば、噴射装置は、噴射器３と噴射制御ユニット２とを有し、噴射器は、加圧燃料を圧力リザーバ１６から受ける燃料入口３１と、シリンダ１１内に燃料を噴射するノズル３２と、燃料入口をノズルに連結する連結ライン３３とを有し、噴射制御ユニットは、開位置と閉位置との間で移動可能なアクチュエータ２２が内部に配置されたハウジング２１を有し、連結ラインは、アクチュエータが閉位置にあるときに閉じ、開位置にあるときに開き、噴射制御ユニットは、開位置と閉位置との間のアクチュエータの移動を生じさせる電子的に制御可能な制御弁４を有し、ハウジングは、ハウジングおよび噴射器が構造ユニットを形成するように噴射器に直接取り付けられる。【選択図】図３
2019090406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型ディーゼルエンジンのシリンダ（１１）内に燃料を噴射するための噴射装置であって、前記噴射装置は、軸方向（Ａ）に延びる噴射器（３）と、噴射制御ユニット（２）とを有し、前記噴射器（３）は、加圧燃料を圧力リザーバ（１６）から受け取るための燃料入口（３１）と、前記シリンダ（１１）内に前記燃料を噴射するためのノズル（３２）と、前記燃料入口（３１）を前記ノズル（３２）に連結する連結ライン（３３）とを有し、前記噴射制御ユニット（２）は、開位置と閉位置との間で移動可能なアクチュエータ（２２）が内部に配置されたハウジング（２１）を有し、前記噴射器（３）の前記連結ライン（３３）は、前記アクチュエータ（２２）が前記閉位置にあるときに閉じ、また前記アクチュエータ（２２）が前記開位置にあるときに開き、前記噴射制御ユニット（２）は、前記開位置と前記閉位置との間の前記アクチュエータ（２２）の移動を引き起こすための電子的に制御可能な制御弁（４）を有する、噴射装置において、
前記噴射制御ユニット（２）の前記ハウジング（２１）は、前記ハウジング（２１）および前記噴射器（３）が構造ユニットを形成するように前記噴射器（３）に直接取り付けられることを特徴とする、噴射装置。
【請求項２】
前記制御弁（４）は弁ハウジング（４１）内に配置され、前記弁ハウジング（４１）は、前記弁ハウジング（４１）および前記ハウジング（２１）が構造ユニットを形成するように前記噴射制御ユニット（２）の前記ハウジング（２１）に直接取り付けられている、請求項１に記載の噴射装置。
【請求項３】
前記燃料入口（３１）は、前記加圧燃料が前記燃料入口（３１）に前記軸方向（Ａ）に入るように配置および設計される、請求項１または２に記載の噴射装置。
【請求項４】
前記アクチュエータ（２２）は、前記軸方向（Ａ）に対して垂直に延びる、請求項１から３までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項５】
前記噴射制御ユニット（２）が、前記アクチュエータ（２２）の位置を検出するためのセンサ（９）を有し、あるいは前記噴射器（３）が、前記噴射器（３）の弁部材（３４）の位置を検出するためのセンサ（９）を有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項６】
前記制御弁（４）は、電機子（４３）を第１の位置から第２の位置に引き付けるための電磁石（４２）を有し、前記電機子（４３）の前記第１の位置から前記第２の位置への移動が、前記アクチュエータ（２２）を前記閉位置から前記開位置へと移動させ、また前記電機子（４３）の前記第２の位置から前記第１の位置への移動が、前記アクチュエータ（２２）を前記開位置から前記閉位置へと移動させる、請求項１から５までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項７】
前記噴射制御ユニット（２）は、前記アクチュエータ（２２）を前記閉位置から前記開位置に移動させるために前記燃料とは異なるシステム流体を受け取るように配置および構成される、請求項１から６までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項８】
前記燃料の前記噴射を制御するためのシステム制御ユニット（８）をさらに有し、前記システム制御ユニット（８）は、燃料噴射コマンド（ＦＩ）を前記制御弁（４）に送るために第１の信号線（９１）によって前記制御弁（４）に接続され、前記センサ（９）は、前記アクチュエータ（２２）の位置を前記システム制御ユニット（８）に伝達するために第２の信号線（９２）によって前記システム制御ユニット（８）に接続され、前記システム制御ユニット（８）は、前記噴射の閉ループ制御用に設計されている、請求項５から７までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項９】
前記アクチュエータ（２２）は、制御ピストン（２２１）と、前記制御ピストン（２２１）に連結された作動ロッド（２２２）とを有し、前記制御ピストン（２２１）は、前記噴射制御ユニット（２）の前記ハウジング（２１）内の円筒状チャンバ（２３）内に配置され、前記円筒状チャンバ（２３）は、システム流体を受け取るための上流チャンバ（２３１）であって、それにより前記アクチュエータ（２２）を前記閉位置から前記開位置に移動させる上流チャンバ（２３１）と、下流チャンバ（２３２）であって、その内部で前記制御ピストン（２２１）が前記作動ロッド（２２２）に連結されている下流チャンバ（２３２）とを有する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項１０】
前記電機子（４３）が前記第２の位置にあるとき、前記システム流体の供給源と前記上流チャンバ（２３１）との間の流れ接続が開く、請求項９および請求項６に記載の噴射装置。
【請求項１１】
前記制御ピストン（２２１）から離れた方向を向いている前記作動ロッド（２２２）の端部が、好ましくは前記連結ライン（３３）内に配置された、シート部材（６）と協働する閉鎖部材（２４）を有し、前記アクチュエータ（２２）が閉位置にあるときに前記閉鎖部材（２４）は前記シート部材（６）と密封係合し、また前記アクチュエータ（２２）が開位置にあるときに前記閉鎖部材（２４）と前記シート部材（６）との間の流れ接続が開く、請求項９から１０までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項１２】
前記センサ（９）は、前記アクチュエータ（２２）の前記制御ピストン（２２１）の位置を検出するために、前記噴射制御ユニット（２）の前記下流チャンバ（２３２）内に、または前記下流チャンバ（２３２）のところに配置される、請求項９から１１までのいずれか一項に記載の噴射装置。
【請求項１３】
大型ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための方法であって、
請求項１から１２までのいずれか一項によって設計された噴射装置（１）を提供するステップと、
燃料噴射コマンド（ＦＩ）を生成するステップであって、前記燃料噴射コマンド（ＦＩ）は、前記燃料噴射コマンド（ＦＩ）の開始および終了によって範囲が定められた長さ（ｔ）を有している、ステップと、
前記燃料噴射コマンド（ＦＩ）を前記制御弁（４）に送るステップであって、前記燃料噴射コマンド（ＦＩ）の前記開始は、前記アクチュエータ（２２）を前記閉位置から前記開位置に移動させ、前記燃料噴射コマンド（ＦＩ）の前記終了は、前記アクチュエータ（２２）を前記開位置から前記閉位置に移動させる、ステップと
によって特徴付けられる、方法。
【請求項１４】
前記アクチュエータ（２２）の位置が検出されて、前記噴射の閉ループ制御のために使用される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から１２までのいずれか一項に記載の噴射装置を有し、または請求項１３から１４までのいずれか一項に記載の方法で運転されることを特徴とする、大型ディーゼルエンジン、特に大型２ストロークディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれのカテゴリーの独立請求項の前提部分による、大型ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための噴射装置および方法に関する。さらに、本発明は、そのような噴射装置を有する、またはそのような方法で運転（作動）される大型ディーゼルエンジン、特に大型２ストロークディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
２ストロークまたは４ストロークエンジン、例えば長手方向の掃気を備えた大型２ストロークディーゼルエンジンとして設計することができる大型ディーゼルエンジンは、船舶の主推進ユニットとして、または定置運転において、例えば電力の生成のために大型発電機を駆動するために使用されることが多い。ここでは概して、エンジンはかなりの期間にわたって一定運転状態にあるため、運転の信頼性および可用性に対する要求は高い。このため、オペレータにとっては、点検と点検の間の予測可能な間隔が長く、磨耗が少なく、燃料および運転材料を経済的に使用することが、エンジンの運転の中心的基準である。
【０００３】
特に、環境の保護に関する高まる要求を考慮して、大型ディーゼルエンジンの運転はますます要求が厳しいものになってきている。大型ディーゼルエンジンは大部分が重油で運転され、重油は、燃焼に起因する排気に関して特別な対策を必要である。排気の制限に関するより強力な法律の規定を考慮して、いわゆる二元燃料原動機の必要性が数年にわたって存在している。これらは、２つの異なる燃料で運転できるエンジンである。ガスモードでは、ガス、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）のような天然ガスまたは内燃機関を運転させるための別の適切なガスが、シリンダ内の燃焼に使用される。液体モードでは、ガソリン、ディーゼルまたは重油のような適切な液体燃料が、同じエンジンのシリンダ内の燃焼に使用される。
【０００４】
本出願の範囲内では、「大型ディーゼルエンジン」などの用語は、燃料の自己点火によって特徴付けられるディーゼル運転以外で、外部点火によって特徴付けられるオットー運転においても、またはこれら２つの運転の混合形態において運転できるそのような大型エンジンも包含する。より一般的には、「大型ディーゼルエンジン」という用語は、少なくとも２つの異なる燃料で代替的に運転できる大型エンジンも包含し、少なくとも１つの燃料は、ディーゼル運転方法に従ってエンジンを運転するのに適している。
【０００５】
現代の大型ディーゼルエンジンは、電子的に制御され、通常、例えば重油などの燃料をシリンダ内に供給するための圧力リザーバ（プレッシャー・リザーバ）を備えたコモンレールシステムを備える。通常、圧力リザーバは、エンジンの全てのシリンダに沿って延びる管状アキュムレータとして設計される。圧力リザーバ内の燃料は、数百バール、例えば７００〜９００バールの圧力を有するが、圧力はこれより高くてもよく、１０００バールより高くてもよい。
【０００６】
各シリンダについて、少なくとも１つ、しかし通常は２つまたは３つの電子的に制御された噴射装置が設けられ、これらの噴射装置は、加圧燃料を受けるために圧力リザーバに連結されている。各噴射装置は、噴射制御ユニットおよび噴射器（インジェクタ）を備える。噴射器は、弁座と協働するばね負荷弁部材と、シリンダの燃焼室に燃料を噴射するためのノズルとを有する。噴射器は、圧力リザーバと流体連通している。噴射器の弁部材が弁座から持ち上げられると、加圧燃料は弁部材と弁座との間を通過してノズルに入り、燃焼室内に噴射できるようになる。弁部材が弁座内に押し込まれると、ノズルへの連結は閉じ、燃料はノズルに到達することができない。
【０００７】
噴射装置の噴射制御ユニットは、システム制御ユニットまたは原動機制御ユニットによって供給される電気信号または電子信号に基づいて燃料噴射のタイミングを制御する。それぞれの信号に応じて、噴射制御ユニットは、圧力リザーバと噴射器の弁部材との間の流体連通を開き、それにより、弁部材における燃料の高圧がばね負荷に勝つ。したがって、加圧燃料は、ばねの作用に抗して弁部材を弁座から持ち上げ、燃料はノズルに入り、噴射できるようになる。噴射を終了させるために、噴射制御ユニットは、圧力リザーバと噴射器の弁部材との間の流れ接続を閉じ、それにより、ばね負荷は、弁部材を弁シートと密封接触させる。したがって、弁部材と噴射器の弁座との間にそれ以上の燃料が通過することができず、燃料の噴射は終了する。
【０００８】
知られている設計によれば、全ての噴射装置の噴射制御ユニットは、コモンレールシステムの圧力リザーバ、すなわち加圧燃料用の管状アキュムレータに装着される。各噴射制御ユニットは、圧力リザーバの噴射制御ユニットから、シリンダに装着された噴射器に延びる圧力管によってそれぞれの噴射器に連結され、噴射器は、それぞれのノズルがそれぞれのシリンダの燃焼室にまたは燃焼室内に配置されるようにシリンダに、通常はシリンダヘッドまたはカバーに装着される。噴射制御ユニットを作動させるため、すなわち燃料の噴射を開始および終了させるために、各噴射制御ユニットは、制御弁、いわゆるレール弁を備え、この弁は、圧力リザーバもしくは噴射制御ユニットに固定され、または噴射制御ユニットに一体化される。レール弁は、電子的に制御可能な弁であり、噴射制御ユニットに圧力リザーバとそれぞれの噴射器との間の流体接続を開閉させるためのパイロット弁として機能する。
【０００９】
通常、レール弁は、第１の位置から第２の位置へ、またはその逆に移動することができる電機子に作用するための電磁石、例えば２つの電磁石を備える。電機子は、システム流体、例えば油または別の作動液の流れを制御するために使用され、このシステム流体は、噴射制御ユニットを作動させるために使用される。一例として、電機子がその第１の位置にあるとき、システム流体が噴射制御ユニット内に流れることが防止される。噴射制御ユニットは、圧力リザーバと噴射器との間の流れ接続が閉じた状態にある。電磁石の一方が電機子を第１の位置から第２の位置に移動させるように引き付けると、電機子は流体接続を開き、それにより、システム流体は噴射制御ユニットに入ることができる。システム流体の作用により、噴射制御ユニットは、圧力リザーバとそれぞれの噴射器との間の流体接続を開き、それにより、シリンダ内への燃料の噴射が開始する。噴射を終了させるために、他方の電磁石が通電されて電機子を引き付け、電機子は、第２の位置から第１の位置に戻る。噴射制御装置内へのシステム流体の流れは、停止される。これにより、噴射制御ユニットは、圧力リザーバと噴射器との間の流体接続を閉じ、それにより、シリンダ内への燃料の噴射は終了する。したがって、シリンダ内への燃料の噴射は、噴射を開始するために電磁石の一方を通電するための第１の電気信号または電子信号を制御弁に送り、シリンダ内への燃料の噴射を終了するために他方の電磁石に第２の信号を送ることによって制御される。
【００１０】
さらに、圧力リザーバの各噴射制御ユニットにそれぞれの安全弁を設けることが知られている対策である。安全弁は、１回の噴射に対して噴射器に供給される燃料の量を最大値に制限する。エンジンの通常の、すなわち故障のない運転中、安全弁は噴射プロセスに影響を及ぼさない。しかしながら、例えば噴射制御ユニットの下流の漏れまたは亀裂等の故障の場合、安全弁は漏れる可能性のある燃料の最大量の範囲を定める。
【００１１】
前述の噴射システムは実際に確実に作動することは証明されているが、まだ改良の必要がある。問題の１つは、噴射システムにおける慣性効果または分散効果である。噴射プロセスの開始および終了を決定する電気信号または電子信号が生成され、制御弁（レール弁）に明確に定義され、はっきりと正確にタイミングされた信号として供給され得るが、そのような信号によって引き起こされるシリンダ内への燃料の実際の噴射は、噴射の所望のタイミングおよび形状（例えば時間プロファイル）から逸脱し得る。
【００１２】
レール弁、噴射制御ユニット、噴射器、燃料およびシステム流体のような関連する構成要素の物理的特性は、遅延および分散を引き起こす。例えば、噴射の開始または終了を引き起こす電子信号と、噴射プロセスの実際の開始または終了との間には、常に遅延が存在する。加えて、レール弁を作動させる電子信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、噴射プロセスの開始または終了よりもかなり急峻になり得る。このような影響は、例えば噴射制御装置を噴射器に連結する圧力管内で必要な圧力上昇（噴射の開始時）によって引き起こされ、この圧力管は数メートルの長さになり得る。
【００１３】
電子信号の調整されたタイミングによって、噴射を引き起こす電子信号と、実際の噴射プロセスとの間の遅延をある程度補償することは可能であるが、遅延は、例えば、燃料の物理的特性の変化または噴射システムにおける劣化の影響によって変動し得る。したがって、燃焼機関の最適な、経済的な、および低排出ガス作動のための所望の噴射は、例えば噴射燃料のタイミングおよび／または量に関して実現されないことがある。
【００１４】
加えて、噴射の開始に必要とされる噴射制御ユニットと噴射器との間の圧力管内の圧力上昇および／または噴射の終了後の圧力降下の結果、大きな圧力吹き出しまたは圧力波が生じ、それによって特に圧力管上に作用する強い機械的応力を引き起こす可能性がある。この応力の結果、システム内の管の曲がりや漏れの発生を生じさせる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、従来技術のこうした状況から、本発明の目的は、噴射プロセスの正確な制御、特に正確なタイミングを可能にする、大型ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための噴射装置および方法を提案することである。さらに、本発明の目的は、そのような噴射装置を有する、またはそのような方法で運転される大型ディーゼルエンジンを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらの目的を満たす本発明の主題は、それぞれのカテゴリーの独立請求項の特徴部分によって特徴付けられる。
【００１７】
したがって、本発明によれば、軸方向に延びる噴射器と噴射制御ユニットとを備える、大型ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための噴射装置であって、噴射器は、加圧燃料を圧力リザーバから受け取るための燃料入口と、シリンダ内に燃料を噴射するためのノズルと、燃料入口をノズルに連結する連結ラインとを備え、噴射制御ユニットは、開位置と閉位置との間で移動可能なアクチュエータが中に配置されたハウジングを備え、噴射器の連結ラインは、アクチュエータが閉位置にあるときに閉じ、アクチュエータが開位置にあるときに開き、噴射制御ユニットは、開位置と閉位置との間のアクチュエータの移動を引き起こすための、電子的に制御可能な制御弁を備え、噴射制御ユニットのハウジングは、ハウジングおよび噴射器が構造ユニットを形成するように噴射器に直接装着される、噴射装置が提案される。
【００１８】
噴射器に直接的に噴射制御ユニットのハウジングを設けることにより、必要な噴射圧力を有する加圧燃料が、噴射器の燃料入口に、少なくともエンジンの通常の故障のない運転中に常に存在することが可能になる。したがって、燃料用の圧力リザーバを噴射器に連結する圧力ライン内の燃料は、常に噴射圧力を有する。噴射プロセスを開始するとき、加圧燃料は噴射圧力で噴射器の燃料入口にすでに存在しており、すなわち、前記圧力ライン内の圧力を噴射プロセスの開始時に上昇させる必要は回避される。この対策は、噴射を開始する電気信号または電子信号と、シリンダ内への噴射の実際の開始との間の遅延、ならびに噴射を終了させる信号とシリンダ内への噴射の実際の終了との間の遅延をかなり低減する。加えて、実際の噴射プロセスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、さらに鋭くまたは急峻になり、これは、明確に定義された噴射プロセスに関して有利である。電気信号に対する噴射装置の応答時間はかなり短縮される。
【００１９】
さらに、燃料の噴射圧力は、噴射器の燃料入口に常に存在するので、特に構成要素内、例えば圧力リザーバと噴射器との間に配置された管内の圧力波および／または圧力ブロー（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｂｌｏｗ）はかなり低減され、それによってこれらの構成要素に作用する機械的応力を低減する。この結果、エンジンのより安全な運転を生み出す。
【００２０】
加えて、噴射制御ユニットは別個のハウジング内に配置されているので、噴射装置の組み立てまたは分解が非常に容易である。噴射制御ユニットは、噴射器との装着または分離が非常に容易に、大きな労力を払うことなく可能である。
【００２１】
好ましくは、制御弁は、弁ハウジング内に配置され、弁ハウジングは、弁ハウジングおよびハウジングが構造ユニットを形成するように噴射制御ユニットのハウジングに直接装着されている。噴射器、噴射制御ユニットの別個のハウジング、および別個の弁ハウジングを備える噴射装置のこのモジュラー設計は、噴射装置の特に容易な組み立てまたは分解を可能にする。加えて、モジュラー構造は、噴射器、噴射制御ユニット、および制御弁の各々を個々に独立的に修理または交換することを可能にする。これは、保全または修理作業に関してかなり有利である。
【００２２】
構成要素上に作用する機械的応力を低減し、システム内の振動を低減する観点から、加圧燃料が燃料入口に軸方向に入るように、すなわち燃料が、噴射器が延びる方向と同じ方向に入るように、燃料入口が配置され設計されることが好ましい対策である。噴射器のノズルは、通常、燃焼室にまたは燃焼室内に配置された噴射器の軸方向端部に配置されているので、燃料は、噴射器のノズルに入る方向と同じ方向に噴射器に入る。両方の方向は互いに平行である。燃料入口は、ノズルと同軸に、すなわちノズルに整列して配置されてよく、または燃料入口は、ノズルと同軸ではなく平行に配置されてもよい。
【００２３】
振動をさらに低減すると共に曲がり運動を低減するために、アクチュエータが軸方向に対して垂直に延びることが好ましい。この対策は、非常にコンパクトな設計を実現し、容易な組み立てまたは分解を可能にするためにも有利である。
【００２４】
好ましい実施形態によれば、噴射制御ユニットは、アクチュエータの位置を検出するためのセンサを備えるか、または噴射器は、噴射器の弁部材の位置を検出するためのセンサを備える。アクチュエータまたは弁部材の実際の位置を検出することによって、これらの信号に応答して制御弁に送られる信号とアクチュエータまたは弁部材の移動との関係をそれぞれ確認することが可能になる。これは、噴射タイミングを監視するための追加の任意選択の対策である。
【００２５】
好ましい設計によれば、制御弁は、電機子を第１の位置から第２の位置に引き付けるための電磁石を備え、電機子の第１の位置から第２の位置への移動は、アクチュエータを閉位置から開位置に移動させ、電機子の第２の位置から第１の位置への移動は、アクチュエータを開位置から閉位置に移動させる。
【００２６】
好ましくは、噴射制御ユニットは、アクチュエータを閉位置から開位置に移動させるための、燃料とは異なるシステム流体を受け取るように配置され構成される。シリンダ内の燃焼のための燃料とは異なるシステム流体を、アクチュエータを移動させるために使用することは、噴射制御ユニットが燃料によって作動されるための特定の適合を必要としないという利点を有する。さらに、噴射制御ユニットのアクチュエータは、燃料の噴射圧力よりもかなり低い圧力によって移動され得る。
【００２７】
さらに、制御弁が、単安定制御弁として設計されることが好ましい。単安定制御弁は、制御弁がただ１つの安定位置、いわゆる休止位置または解放状態のみを有することを意味する。第２の位置、いわゆる作動位置は、制御弁が信号によってパイロット操縦される間のみ維持される。信号がオフになると、制御弁は自動的に安定位置に戻る。好ましくは、安定位置は、アクチュエータを閉位置にとどまらせるか、または閉位置に移動させる第１の位置に対応し、作動位置は、アクチュエータを閉位置から開位置に移動させる第２の位置に対応する。
【００２８】
好ましくは、噴射装置は、燃料の噴射を制御するためのシステム制御ユニットをさらに備え、システム制御ユニットは、燃料噴射コマンドを制御弁に送るための第１の信号線によって制御弁に接続され、センサは、アクチュエータの位置をシステム制御ユニットに伝達するための第２の信号線によってシステム制御ユニットに接続され、システム制御ユニットは噴射の閉ループ制御用に設計される。噴射装置に閉ループ制御を提供する選択肢は、特に個々の噴射プロセスのタイミングをさらにより正確に制御し調整することを可能にする。アクチュエータの位置を検出するためのセンサは、アクチュエータの実際の位置を監視し、この情報を第２の信号線によってシステム制御ユニットに提供する。アクチュエータの位置を連続的に監視することにより、アクチュエータの移動を検出することもできる。システム制御ユニットは、移動、特に移動のタイミングを噴射プロセスの所望のタイミングと比較する。アクチュエータの実際の移動が噴射の所望のタイミングからずれている場合、システム制御ユニットは、信号、特に信号のタイミングを変更し、これを、検出されたずれを補償するために第１の信号線を介して制御弁に送る。噴射の閉ループ制御は、ディーゼルエンジンの寿命の間に生じる噴射プロセスのドリフトまたは変化を補償するために特に有利であり、この変化は、例えば構成要素の１つまたは複数の劣化もしくは磨耗によって、または燃料の性質の変化によって引き起こされる可能性がある。さらに、閉ループ制御は、システムの独立部品、特に噴射装置の構成要素の製造において、公差を厳しくしないことを可能にする。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、アクチュエータは、制御ピストンと、制御ピストンに連結された作動ロッドとを備え、制御ピストンは、噴射制御ユニットのハウジング内の円筒状チャンバ内に配置され、円筒状チャンバは、アクチュエータを閉位置から開位置に移動させるためにシステム流体を受け取るための上流チャンバと、制御ピストンが作動ロッドにその中で連結される下流チャンバとを備える。アクチュエータを閉位置から開位置に移動させるために、上流チャンバには圧力下でシステム流体が供給される。システム流体の圧力は、制御ピストンに作用し、制御ピストンおよびこれに連結された作動ロッドの移動を引き起こし、この移動は噴射器の連結ラインを開き、それにより、加圧燃料は、燃料入口から噴射器のノズルに向かって流れることができる。
【００３０】
好ましい設計によれば、電機子が第２の位置にあるとき、システム流体のための供給源と上流チャンバとの間の流れ接続は開いている。
【００３１】
好ましい実施形態では、制御ピストンから外方を向くアクチュエータロッドの端部は、好ましくは連結ライン内に配置されたシート部材と協働する閉鎖部材を備え、閉鎖部材は、アクチュエータが閉位置にあるとき、シート部材と密封係合し、アクチュエータが開位置にあるとき、閉鎖部材とシート部材との間の流れ接続は開く。
【００３２】
さらに好ましい対策は、センサが、アクチュエータの制御ピストンの位置を検出するために噴射制御ユニットの下流チャンバ内または下流チャンバに配置されることである。このセンサの位置により、センサが高温および／または高圧にさらされることが回避され得る。センサを下流チャンバ内または下流チャンバに配置するとき、センサがさらされる最高温度は例えば１００°Ｃに制限されてよく、センサがさらされる最大圧力は、例えば１．５バールに制限されてよい。したがって、あまり高価ではない非常に単純なセンサを使用することが可能である。
【００３３】
さらに、本発明は、大型ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための方法であって、
−本発明に従って設計された噴射装置を提供するステップと、
−燃料噴射コマンドの開始および終了によって範囲が定められた長さを有する燃料噴射コマンドを生成するステップと、
−燃料噴射コマンドを制御弁に送るステップと
を含み、
燃料噴射コマンドの開始は、アクチュエータを閉位置から開位置に移動させ、燃料噴射コマンドの終了は、アクチュエータを開位置から閉位置に移動させる、方法を提案する。
【００３４】
この方法は、特に噴射のタイミングに関して、正確で確実な噴射プロセスを可能にする。
【００３５】
噴射装置に関してこれまで説明したのと同じ理由で、アクチュエータの位置が検出され、噴射の閉ループ制御のために使用されることが、本方法の好ましい実施形態である。
【００３６】
加えて、本発明によれば、大型ディーゼルエンジン、特に、大型２ストロークディーゼルエンジンであって、本発明による噴射装置を備えているか、または本発明による方法で運転される、大型ディーゼルエンジンが提案される。
【００３７】
本発明による大型ディーゼルエンジンは、４ストロークエンジンとして、または長手方向の掃気を備えた大型２ストロークエンジンとして設計され得る。
【００３８】
特に、本発明による大型ディーゼルエンジンは、液体燃料、好ましくは重油の燃焼用、およびガスの燃焼用の二元燃料エンジンとして設計されてよい。
【００３９】
本発明のさらなる有利な対策および好ましい実施形態は、従属請求項から生じる。
【００４０】
本発明は、概略図の助けを借りてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による噴射装置の実施形態を備える、本発明による大型ディーゼルエンジンの実施形態の要部の概略図である。
【図２】噴射制御ユニットが噴射器から取り外されている、図１の噴射器装置の概略図である。
【図３】図１の噴射器装置の概略図である。
【図４】燃料噴射コマンドの概略図である。
【図５】図２と同様であるが、噴射装置の実施形態の変形形態の図である。
【図６】図１と同様であるが、センサの配置の変形形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明による噴射装置の実施形態を備える、本発明による大型ディーゼルエンジンの実施形態の要部を概略的に示す。大型ディーゼルエンジンは、参照符号１０でその実体が示され、噴射装置は、参照符号１でその実体が示される。図２は、噴射制御ユニットが噴射器から取り外されている、図１に示す噴射装置１の設計を概略的に示す。図３は、図１に示す噴射装置１の内部設計を概略的に示す。
【００４３】
以下の説明では、一例として、大型ディーゼルエンジン１０が、長手方向掃気を有する大型２ストロークディーゼルエンジン１０として設計されている実施形態を参照する。これらの大型ディーゼルエンジン１０は当技術分野において周知であるので、詳細な説明は必要ない。
【００４４】
当然ながら、本発明は、この特定のタイプの内燃機関に制限されない。特に、大型ディーゼルエンジン１０は、船舶用の主推進ユニットとして、または定置運転において、例えば電力の生成のために大型発電機を駆動するために使用されるので、任意のタイプの大型ディーゼルエンジンであってよい。大型ディーゼルエンジン１０は、２ストロークまたは４ストロークエンジンとして設計可能である。また、大型ディーゼルエンジン１０は、液体燃料の燃焼のため、および天然ガスなどのガスの燃焼のための二元燃料エンジンとして設計されることも可能である。大型ディーゼルエンジン１０は、３つ以上の異なる燃料で運転されるように設計されてもよい。
【００４５】
大型ディーゼルエンジン１０は、少なくとも１つのシリンダ１１を有するが、通常はより多く、例えば１４個までのシリンダ１１を有する。本発明の理解には十分であるので、図１では、１つのシリンダ１１のみが示される。シリンダ１１にはピストン１２が上死点と下死点との間を往復運動するように配置される。ピストン１２の上面およびシリンダカバー１３は、シリンダ１１の円筒壁と共に、燃焼のために燃料が中に噴射される燃焼室１４を画定する。シリンダ１１は、燃焼ガスが燃焼室１４から排気ガスシステム（図示せず）にそこを通って排出される排気弁（図示せず）をさらに備える。通常、排気弁はシリンダカバー１４の中央に配置される。
【００４６】
大型２ストロークディーゼルエンジン１０は、通常、重油で運転される。液体モードの二元燃料エンジンの運転についても同様である。現在、最新の大型ディーゼルエンジン１０は、完全に電子的に制御される方法で運転される。エンジン制御ユニット１５は、大型ディーゼルエンジン１０の全ての機能、例えば、ガス交換のための排気弁の作動および燃料の噴射プロセスを、電気信号または電子信号およびコマンドによって作動および制御する。さらに、エンジン制御ユニット１５は、いくつかの検出器、センサまたは測定装置から情報を受信する。
【００４７】
大型ディーゼルエンジン１０は、燃料、例えば重油をシリンダ１１の燃焼室１４に供給するコモンレールシステムを備える。コモンレールシステムは、「燃料レール」または「アキュムレータ」とも呼ばれる圧力リザーバ１６を備え、この圧力リザーバは、本質的に噴射圧力に対応する高圧下でシリンダ１１に供給される燃料を収容する。通常、圧力リザーバ１６は、エンジン１０の全てのシリンダ１３に沿って延びる閉鎖管状容器として設計される。１つまたは複数の燃料ポンプ（図示せず）が、高圧下で燃料を圧力リザーバ１６に供給する。圧力容器１６内の燃料の圧力は、例えば、７００〜９００バールの値を有するが、より高くてもよい。燃料用のリザーバ（図示せず）に連結された燃料ブースタポンプ（図示せず）が、燃料を燃料ポンプに供給する。
【００４８】
圧力リザーバ１６は、燃料をそれぞれのシリンダ１１の燃焼室１４に噴射するための複数の電子的に制御された噴射装置１と流体連通している。図１には、１つの噴射装置１のみが示される。各シリンダ１１に対して少なくとも１つの噴射装置１が存在するが、ほとんどの大型ディーゼルエンジンには、各シリンダ１１に対して２つまたは３つの噴射器装置１が存在する。
【００４９】
シリンダ１１の燃焼室１４に燃料を噴射するための噴射装置１は、シリンダ１１内に燃料を噴射するための噴射器３と、噴射を制御するための噴射制御ユニット２とを備える。噴射制御ユニット２は、噴射制御ユニット２をパイロット操縦するための制御弁４を備える。
【００５０】
噴射器３は、噴射器３の長手方向軸線Ｌによって画定される軸方向Ａに延びる。噴射器３は、圧力リザーバ１６から加圧燃料を受け取るための燃料入口３１と、シリンダ１１の燃焼室１４内に燃料を噴射するためのノズル３２と、燃料入口３１をノズル３２に連結する連結ライン３３とを備える。ノズル３２は、噴射器３の軸方向端部に配置される。燃料入口３１は、圧力ライン５によって圧力リザーバ１６に連結される。したがって、知られている方法では、安全弁（図示せず）が、噴射器３に供給される燃料の最大量の範囲を定めるために圧力リザーバ１６に設けられ得る。誤作動の発生時、例えば、圧力ライン５内の漏出の発生時のみ、前記安全弁は、圧力リザーバ１６から圧力ライン５への流体接続を閉じる。そうでなければ、通常作動中、すなわち、故障のない作動中、噴射器３に供給される燃料の噴射圧力は、噴射器３の燃料入口３１に常に存在する。
【００５１】
噴射器３は、ノズル３２が燃焼室１４内に延びるようにシリンダ１１のシリンダカバー１３に装着される。
【００５２】
噴射器３は、ノズル３２の上流に配置された弁座３５と協働する弁部材３４を備える。弁部材３４は、弁部材３４を弁座３５内に押圧する力を及ぼすばね３６によってばね負荷がかけられる。連結ライン３３が閉じている限り、加圧燃料は燃料入口３１から弁部材３４へ進むことができず、ばね３６は弁部材３４を弁座３５と密封係合状態にする。したがって、燃料はノズル３２に流れ込むことはできない。
【００５３】
シリンダ１１内への噴射が必要とされるとき、連結ライン３３が開かれる（より詳細に後述する）。ここで、加圧燃料は、燃料入口３１から弁部材３４に流れることができる。燃料の高圧はばね３６の力に勝ち、弁部材３４は弁座３５から持ち上げられる。この状態では、燃料は、弁座３５と弁部材３４との間を進んでノズル３２に流れ、燃焼室１４内に噴射することができるようになる。
【００５４】
好ましくは、燃料入口３１は、加圧燃料が燃料入口に軸方向Ａに、すなわち、噴射器３が延びているのと同じ方向に入るように配置され設計される。図２に見ることができるように、この実施形態では、燃料入口３１は、噴射器３の長手方向軸線Ｌと平行ではあるが非同軸に配置される。すなわち、燃料入口３１の中心線ＣＬは、噴射器３の長手方向軸線Ｌと平行であるが、中心線ＣＬは、長手方向軸線Ｌと一致しない。この配置は、噴射装置１およびこれに連結された管の振動安定性を最適化するのに特に有利である。
【００５５】
図２に示す実施形態の変形形態として、燃料入口３１を、噴射器３と整列させる、すなわち同軸であるように配置することも可能である。この変形形態は、これ以外は図２に対応する図５に示される。この変形形態によれば、燃料入口３１は、燃料入口３１の中心線ＣＬが噴射器３の長手方向軸線Ｌと一致するように配置され、それにより、燃料入口３１は噴射器３と同軸に配置される。
【００５６】
噴射制御ユニット２は、アクチュエータ２２が中に配置されたハウジング２１（図３）を備える。アクチュエータ２２は、開位置と閉位置との間で移動可能である。アクチュエータ２２が開位置にあるとき、連結ライン３３は開き、それにより、加圧燃料は燃料入口３１から噴射器３の弁部材３４に移動することができる。アクチュエータ２２が閉位置にあるとき、噴射器３の連結ライン３３は閉じ、それにより、加圧燃料は燃料入口３１から噴射器３の弁部材３４に流れることはできない。
【００５７】
本発明によれば、噴射制御ユニット２のハウジング２１は、噴射器３に直接装着され、それにより、ハウジング２１および噴射器３は、噴射制御ユニット２の別個のハウジング２１が噴射器３に装着され固定された、構造ユニット（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌ  ｕｎｉｔ；構造的単一体）を形成する。したがって、燃料入口３１と噴射器３のノズル３２との間の流体接続の開放および閉鎖ならびにそれに伴う噴射プロセスは、噴射器３内または噴射器３において直接制御される。それに従って、噴射が開始される前に、圧力リザーバ１６と噴射器の燃料入口３１との間の圧力ライン５全体が最初に加圧されなければならないことが回避される。
【００５８】
噴射制御ユニット２は、アクチュエータ２２を開位置から閉位置、およびその逆に移動させるための電子的に制御可能な制御弁４をさらに備える。制御弁４は、別個の弁ハウジング４１を備え、このハウジングは、弁ハウジング４１および噴射制御ユニット２のハウジング２１が構造ユニットを形成するように、噴射制御ユニット２のハウジング２１に直接装着される。
【００５９】
別個の弁ハウジング４１、噴射制御ユニット２の別個のハウジング２１、および噴射器３を備え、弁ハウジング４１、ハウジング２１および噴射器３が組み立てられて構造ユニットを形成するモジュラー構造は、修理もしくは保全作業の観点からまたはこれらの構成要素の１つの交換の観点から特に有利である。
【００６０】
図３に示す噴射制御ユニット２の実施形態では、アクチュエータ２２は、制御ピストン２２１と、制御ピストン２２１に固定式に連結された、または制御ピストン２２１と一体的に形成された作動ロッド２２２とを備える。制御ピストン２２１は、ハウジング２１内の円筒状チャンバ２３内に配置され、円筒状チャンバ２３内で前後に移動可能である。制御ピストン２２１は、円筒状チャンバ２３を、制御ピストン２２１の平坦な端面の１つによって範囲が定められた上流チャンバ２３１と、制御ピストン２２１の他の平面端面によって範囲が定められた下流チャンバ２３２とに分割する。作動ロッド２２２は、下流チャンバ２３２内で制御ピストン２２１に連結される。
【００６１】
制御ピストン２２１から外方を向く作動ロッド２２２の端部は、好ましくは連結ライン３３内に配置された、シート部材６と協働する閉鎖部材２４を備える。特定の設計に応じて、シート部材６は、噴射制御ユニット２内または噴射器３内のいずれかに配置され得る。好ましくは、シート部材６は噴射器３内に配置される。閉鎖部材２４およびシート部材６は、アクチュエータ２２が閉位置にあるときに閉鎖部材２４がシート部材６と密封係合するように互いに係合するように構成される。アクチュエータ２２が開位置にあるとき、閉鎖部材２４とシート部材６との間の流れ接続が開き、それにより、加圧燃料は燃料入口３１から噴射器３のノズル３２に向かって流れることができる。閉鎖部材２４はばね７によってばね負荷がかけられ、閉鎖部材２４をシート部材６と密封接触させる。
【００６２】
アクチュエータ２２は軸方向Ａに垂直に延びている。燃料入口３１で軸方向Ａで始まる連結ライン３３は、軸方向Ａに垂直な方向に転換し、閉鎖部材２４およびシート部材６を通過し、次いで、ノズル３２に向かって軸方向Ａに戻る。
【００６３】
噴射装置１は、システム流体、例えばシステム油または作動油で作動されるまたは作動するように設計される。好ましくは、噴射装置１を作動させるためのシステム流体は、シリンダ１１内の燃焼に使用される燃料とは異なる。システム流体は、通常、大型ディーゼルエンジン１０で利用可能であり、例えば、シリンダ１１の排気弁をパイロット操縦するために使用される。システム流体は、作動圧力下でシステム流体を含む供給源から入手可能である。通常、システム流体の作動圧力は、燃料の噴射圧力よりもかなり低い。一例として、システム流体の作動圧力は、０％のエンジン負荷（アイドル）で１００バール、１００％エンジン負荷（全負荷）で２５０バールの範囲内にある。燃焼プロセスのためにシリンダ１１内に噴射される燃料とは異なるシステム流体を使用することは、システム流体が、圧力リザーバ１６内の燃料圧力に比べてかなり低い圧力で噴射装置１に供給され得るという利点を有する。加えて、噴射装置１を作動させるための作動油などのシステム流体の使用は、通常、燃料、例えば重油を、噴射装置を作動させるために使用するよりもはるかに楽である。例えば重油を、アクチュエータ２２を閉位置から開位置に切り替えるために使用することは、重油によって作動することができる特定の弁または切り替え装置を必要とする。
【００６４】
したがって、燃焼プロセスに使用される燃料とは異なるシステム流体、例えば、システム油または作動液を使用することが好ましい。前記システム流体は、噴射装置１を作動させるため、特に制御ユニット２のアクチュエータ２２を閉位置から開位置に切り替えるか、または移動させるために使用される。
【００６５】
あるいは、原理上、シリンダ１１内の燃焼に使用される燃料、例えば重油を用いて（類似の形で）作動されるか、または作動するように噴射装置１を設計することも可能である。
【００６６】
噴射制御ユニット２の上流チャンバ２３１は、システム流体を上流チャンバ２３１に供給する入口２５と、図３に矢印Ｓ２で示すように、システム流体を上流チャンバ２３１から排出するための排出通路２６とを備える。排出通路２６は、システム流体が上流チャンバ２３１に供給されるときに上流チャンバ２３１内で圧力が上昇するように絞りとして機能するように設計され得る。
【００６７】
噴射制御ユニット２をパイロット操縦するための制御弁４は、電磁石４２と、電磁石４２によって引き付けることができる電機子４３とを備える。電機子４３は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。電機子４３に作用し、電機子４３を図３に示す第１の位置に向かって付勢するために、弁ばね４４が配置される。電磁石４２が付勢されない限り、弁ばね４４のばね負荷は、電機子４３を第１の位置に押して保持する。電磁石４２が通電されると、これは電機子４３を引き付け、それと共に電機子４３を弁ばね４４のばね負荷に抗して第２の位置に移動させる。電磁石４２が通電される限り、電機子は第２の位置にとどまる。電磁石４２がオフにされるとすぐに、弁ばね４４は、電機子４３を第１の位置に押し戻す。したがって、制御弁４は、単安定制御弁４として設計される。電機子４３は、電磁石４２が通電されている間のみ、第２の位置にある。
【００６８】
制御弁４は、第１の信号線９１を介してシステム制御ユニット８に接続される。噴射装置１を制御するためのシステム制御ユニット８は、エンジン制御ユニット１５に組み込まれ得る。制御ユニット８は、第１の信号線９１によって制御弁４に、電磁石４２を通電する燃料噴射コマンドＦＩ（図４）を送ることができる。
【００６９】
制御弁４は、システム流体用の供給源（図示せず）と流体連通する、システム流体用の吸気口４５をさらに備える。さらに、制御弁４は、システム流体用の出口４６を備え、出口４６は、噴射制御ユニット２の上流チャンバ２３１の入口２５と流体連通している。
【００７０】
制御弁４は、電機子４３が第２の位置にあるときに吸気口４５と出口４６との間の流れ接続が開き、電機子４３が第１の位置にあるときに前記流れ接続が閉じるように構成される。したがって、電機子４３が第２の位置にあるとき、システム流体は、（図３の矢印Ｓ１によって示すように）吸気口４５、出口４６および入口２５を通って噴射制御ユニット２の上流チャンバ２３１に流れ込むことができる。電機子４３が第１の位置にあるとき、吸気口４５と出口４６との間の流体通路は閉じ、それにより、システム流体は上流チャンバ２３１に流れ込むことはできない。
【００７１】
図４は、噴射装置１を制御するための燃料噴射コマンドＦＩの一例を示す。図４では、参照記号ｔは時間軸ｔを示す。燃料噴射コマンドＦＩは、本質的に矩形信号であり、信号が低レベルＬＬから高レベルＨＬに変化する開始（立ち上がりエッジ）と、信号が高レベルＨＬから低レベルＬＬに変化する終了（立ち下がりエッジ）とを有する。したがって、燃料噴射コマンドＦＩの持続時間または長さは、燃料噴射コマンドＦＩの開始と終了との間の時間差ｔ１である。燃料噴射コマンドＦＩが高レベルＨＬにある限り、電磁石４２は通電され、電機子４３を第２の位置に引き付ける。燃料噴射コマンドＦＩが高レベルＨＬから低レベルＬＬに変化すると、電磁石４２はオフとなり、電機子４３は第１の位置に戻る。
【００７２】
噴射装置１は以下のように作動する。シリンダ１１内への噴射が必要でない限り、電機子４３は第１の位置にあり、吸気口４５と出口４６との間の流体通路は閉じる。噴射制御ユニット２のアクチュエータ２２は閉位置にある。閉鎖部材２４に作用するばね７は、閉鎖部材２４をシート部材６と密封接触させる。したがって、燃料入口３１とノズル３２との間の連結ライン３３は閉じ、噴射器３の弁部材３４に作用するばね３６（図１）は、弁部材３４を弁座３５と密封接触させて押圧し、それにより、燃料はノズル３２に進むことはできない。
【００７３】
シリンダ１１内への燃料の噴射が必要とされるとき、システム制御ユニット８は、持続時間ｔ１を有する燃料噴射コマンドＦＩを制御弁４に送る。電磁石４２は、電機子４３を引き付け、この電機子は、第１の位置から第２の位置に移動し、それと共に吸気口４５と出口４６との間の流れ接続を開く。システム流体は、入口２５を介して上流チャンバ２３１に入る。これにより、上流チャンバ２３１内の圧力は増大し、制御ピストン２２１に作用する力を生成する。この力は、ばね７によって生成されるばね負荷に勝ち、アクチュエータ２２を閉位置から開位置に、すなわち図３の表示に従って右に移動させる。したがって、作動ロッド２２２の端部の閉鎖部材２４は、シート部材６から持ち上げられ、それと共に閉鎖部材２４とシート部材６との間の流れ接続を開く。ここで連結ライン３３は開き、加圧燃料は、噴射器３の燃料入口３１から弁部材３４の領域に進む。弁部材３４に作用する燃料の高圧は、ばね３６のばね負荷に勝ち、それにより、弁部材３４は弁座３５から持ち上げられる。この状態において、燃料は、弁座３５と弁部材３４との間を通ってノズル３２に流れ、シリンダ１１の燃焼室１４に噴射できるようになる。
【００７４】
信号が高レベルＨＬから低レベルＬＬに変化する燃料噴射コマンドＦＩの終了時、電磁石４２は弁ばね４４の作用によってオフにされ支持され、電機子は、第２の位置から第１の位置に移動し、それと共に吸気口４５と出口４６との間のシステム流体の流れ接続を閉じる。システム流体は、上流チャンバ２３１から排出通路２６を通って排出され、それにより、上流チャンバ２３１内の圧力が解放される。閉鎖部材２４の上流の連結ライン３３内の加圧燃料によって生成された力によって支持されたばね７の力は、閉鎖部材２４をシート部材６に向かって、すなわち図３の表示に従って左に移動させる。閉鎖部材２４は、シート部材６に押し付けられ、シート部材６と密封係合する。したがって、アクチュエータ２２は、噴射器３の連結ライン３３が閉じる閉位置にある。その結果、弁部材３４における燃料の圧力は低下し、ばね３６は、弁部材３４を弁座３５と密封接触させる。燃料はもはやノズル３２に進むことはできず、燃焼室１４内への燃料の噴射は終了する。
【００７５】
したがって、燃料の噴射は、燃料噴射コマンドＦＩによって制御され、燃料噴射コマンドＦＩの開始は、それぞれのシリンダ内への燃料の噴射が開始するクランク角を決定し、燃料噴射コマンドＦＩの持続時間ｔ１は、それぞれのシリンダ１１内に燃料がどれだけ長く噴射されるかを決定する。通常、燃料の噴射圧力または圧力リザーバ１６内の燃料の圧力は一定値に保たれるので、燃料噴射コマンドＦＩの持続時間ｔ１は、シリンダ内に噴射される燃料の量も決定する。
【００７６】
有利な選択肢として、噴射装置１は、アクチュエータ２２の位置または弁部材（図６）の位置を検出するためのセンサ９（図３）を追加的に備えてもよいが、必ずしもそうである必要はない。センサ９は、測定された信号をシステム制御ユニット８に伝達するための第２の信号線９２によってシステム制御ユニット８に接続される。
【００７７】
センサ９がアクチュエータ２２（図３）の位置を検出するように構成される場合、センサ９は、好ましくは噴射制御ユニット２のハウジング内に配置される。図３に示す好ましい実施形態によれば、センサは、アクチュエータ２２の制御ピストン２２１の位置を検出するために、噴射制御ユニット２の下流チャンバ２３２内または下流チャンバ２３２に配置される。より正確には、センサ９は、センサ９から、下流チャンバ２３２の範囲を定める制御ピストン２２１の平面端面までの実際の距離を測定するように構成され設計される。センサ９は、制御ピストン２２１の前記平坦端面を向くように配置される。
【００７８】
センサ９は、距離または変位を測定するための任意の知られている方法で設計され得る。例えば、センサ９は、誘導型センサ９または容量型センサ９として設計されてよい。特に噴射プロセス全体の間にアクチュエータ２２の実際の位置を連続的に監視することにより、アクチュエータ２２の移動を決定することができる。図４では、破線の曲線ＭＡは、センサ９によって測定されたアクチュエータ２２の移動を表す。曲線ＭＡが時間軸ｔに接触する点（または領域）は、アクチュエータ２２が閉位置にあることに対応し、曲線ＭＡが一定レベルＯＰ上にある領域は、アクチュエータ２２が開位置にあることに対応する。物理的に生じる遅延（応答時間）により、アクチュエータ２２の閉位置から開位置への移動は、燃料噴射コマンドＦＩの開始よりやや遅れて開始し、アクチュエータ２２の開位置から閉位置への移動は、燃料噴射コマンドの終了よりやや遅れて開始する。これらの遅延は、図４にそれぞれ時間間隔ｔｂおよびｔｅで示される。当然ながら、燃料噴射コマンドＦＩの開始とアクチュエータ２２の移動の開始との間の遅延ｔｂは、燃料噴射コマンドＦＩの終了とアクチュエータ２２の開位置から閉位置までの移動の開始との間の遅延ｔｅと必ずしも等しくはない。
【００７９】
燃料噴射コマンドＦＩのタイミングとアクチュエータ２２の移動を表す曲線ＭＡとを比較することにより、例えば遅延ｔｂおよびｔｅの変化が検出され得る。そのような変化は、大型ディーゼルエンジン１０の寿命の間に起こる可能性があり、例えば、分解または磨耗によって引き起こされる可能性がある。したがって、ｔｂおよびｔｅを監視することは、大型ディーゼルエンジン１０の噴射システムにおける保全または修理作業の必要性を検出するのに役立ち得る。
【００８０】
好ましくは、センサ９およびセンサ９によって検出されたアクチュエータ２２の位置は、噴射の閉ループ制御のために使用される。センサ９はアクチュエータ２２の実際の位置を連続的に検出し、それぞれの信号を第２の信号線９２を介してシステム制御ユニット８に伝達する。システム制御ユニット８は、曲線ＭＡ（図４）またはその任意の等価物を決定し、例えば遅延ｔｂおよびｔｅを決定することによって曲線ＭＡを燃料噴射コマンドＦＩと比較する。燃料噴射コマンドＦＩからの曲線ＭＡのずれが所定の範囲内にない場合、つまり噴射タイミングが所望の噴射タイミングと一致しない場合、システム制御ユニット８は、燃料噴射コマンドＦＩを補正し、補正された燃料噴射コマンドＦＩを第１の信号線９１を介して制御弁４に送る。
【００８１】
この燃料噴射の閉ループ制御により、燃料噴射のタイミングが噴射の所望のタイミングに常に対応することが確実にされる。
【００８２】
センサ９を他の場所に配置することも可能である。例えば、センサ９は、制御ピストン２２１または作動ロッド２２２それぞれに対して横方向に配置されてよい。そのような配置では、制御ピストン２２１または作動ロッド２２２は、アクチュエータ２２の位置を検出できるように円錐状に設計され得る。センサ９によるアクチュエータ２２の実際の位置の検出を可能にするために、マーカ、例えば磁気マーカをアクチュエータ２２に設けることも可能である。
【００８３】
原理上、アクチュエータ２２の実際の位置または移動の検出を可能にする、センサ９および／またはアクチュエータ２２の各構成が可能である。しかし、センサ９を、これが高温、例えば１００°Ｃを超える温度にさらされない場所および／または非常に高い圧力、例えば圧力にさらされない場所に配置することが好ましい。
【００８４】
変形形態として、センサ９が噴射器３の弁部材３４の位置を検出するようにセンサ９を配置することも可能である。弁部材３４の実際の位置は、アクチュエータ２２の実際の位置と同じ燃料噴射に関する情報を本質的に提供する。これ以外は図１に対応する図６は、そのような変形形態を示す。センサ９は、噴射器３の弁部材３４の実際の位置を検出することを可能にする場所において噴射器３にまたはその中に配置される。弁部材３４の実際の位置を検出することにより、噴射プロセス、特に燃料噴射の開始および終了を監視または制御することもアクチュエータ２２の実際の位置の検出の代替として可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  噴射装置
２  噴射制御ユニット
３  噴射器
４  制御弁
５  圧力ライン
６  シート部材
７  ばね
１０  大型ディーゼルエンジン
１１  シリンダ
１２  ピストン
１３  シリンダカバー
１４  燃焼室
１５  エンジン制御ユニット
１６  燃料レール、アキュムレータ、圧力リザーバ
２１  ハウジング
２２  アクチュエータ
２３  円筒状チャンバ
２４  閉鎖部材
３１  燃料入口
３２  ノズル
３３  連結ライン
３４  弁部材
３５  弁座
３６  ばね
４１  弁ハウジング
２２１  制御ピストン
２２２  作動ロッド
２３１  上流チャンバ
２３２  下流チャンバ
【図１】
2019090406.tif 000003
【図２】
2019090406.tif 000004
【図３】
2019090406.tif 000005
【図４】
2019090406.tif 000006
【図５】
2019090406.tif 000007
【図６】
2019090406.tif 000008
【外国語明細書】
2019090406000001.pdf