JP2002202014A - 内燃機関に用いられる燃料噴射システム - Google Patents

内燃機関に用いられる燃料噴射システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲温度が低い場合に燃料のゼリー化を阻止
する。 【解決手段】 燃料高圧ポンプ７がインジェクタにコモ
ンレール９を介して燃料を供給するようになっており、
プレフィードポンプ１が、タンク３から供給管路５を介
して燃料高圧ポンプ７へ燃料を圧送するようになってお
り、さらに、コモンレール９から燃料を導出するための
戻し管路３３と、コモンレール９と戻し管路３３との間
に配置された圧力制御弁１３と、燃料高圧ポンプ７から
燃料を導出するための漏れ管路２３とが設けられてお
り、圧力制御弁１３と供給管路５ｂとが、供給管路５，
５ａ，５ｂ内の燃料の温度に関連してハイドロリック的
に接続可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に用いら
れる燃料噴射システムであって、燃料高圧ポンプと、コ
モンレールと、少なくとも１つのインジェクタとが設け
られていて、燃料高圧ポンプが、１つまたは複数のイン
ジェクタにコモンレールを介して燃料を供給するように
なっており、プレフィードポンプが設けられていて、該
プレフィードポンプが、タンクから供給管路を介して燃
料高圧ポンプへ燃料を圧送するようになっており、さら
に、コモンレールから燃料を導出するための戻し管路
と、コモンレールと戻し管路との間に配置された圧力制
御弁と、燃料高圧ポンプから燃料を導出するための漏れ
管路とが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の燃料噴射システムで
は、周囲温度が相応に低い場合に供給管路内の燃料のゼ
リー化（Ｖｅｒｓｕｌｚｅｎ）が生じる恐れがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、燃料
のゼリー化が生じないような燃料噴射システムを提供す
ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、燃料高圧ポンプと、コモンレール
と、少なくとも１つのインジェクタとが設けられてい
て、燃料高圧ポンプが、１つまたは複数のインジェクタ
にコモンレールを介して燃料を供給するようになってお
り、プレフィードポンプが設けられていて、該プレフィ
ードポンプが、タンクから供給管路を介して燃料高圧ポ
ンプへ燃料を圧送するようになっており、さらに、コモ
ンレールから燃料を導出するための戻し管路と、コモン
レールと戻し管路との間に配置された圧力制御弁と、燃
料高圧ポンプから燃料を導出するための漏れ管路とが設
けられている形式の、内燃機関に用いられる燃料噴射シ
ステムにおいて、圧力制御弁と供給管路とが、供給管路
内の燃料の温度に関連してハイドロリック的に、すなわ
ち液圧的に接続可能であるようにした。
【０００５】
【発明の効果】圧力制御弁では、コモンレールからの高
圧下にある燃料の一部が膨張させられる。このときに散
逸されたエネルギが圧力制御弁内の燃料の加熱を生ぜし
める。この加熱された燃料が供給管路内へ導入される
と、供給管路内部や、供給管路に配置された燃料フィル
タおよび燃料高圧ポンプにおいて燃料のゼリー化が生じ
なくなることが確保される。
【０００６】燃料予熱のための電気的な加熱エレメント
等が必要にならず、戻し管路の燃料に含まれている熱エ
ネルギが燃料予熱のために使用されるので、本発明によ
る燃料噴射システムの構造は単純となる。その上、本発
明による燃料予熱は付加的なエネルギ投入を必要としな
い。
【０００７】本発明の有利な構成では、圧力制御弁と供
給管路とのハイドロリック的な接続が温度弁により形成
されるようになっており、該温度弁が供給管路を、プレ
フィードポンプと該温度弁との間の第１の区分と、該温
度弁と燃料高圧ポンプとの間の第２の区分とに分割して
いるので、戻し管路と供給管路とのハイドロリック的な
接続が簡単にかつ信頼性良く達成される。
【０００８】本発明の別の有利な構成では、温度弁が方
向切換弁、特に１０ポート２位置切換弁または流量制御
弁として形成されているので、要求された制御品質と、
予め規定されたコスト枠とに応じて本発明を実現するこ
とができる。
【０００９】本発明のさらに別の有利な構成では、圧力
制御弁が入口ポートと、第１の出口ポートと、第２の出
口ポートとを有しており、入口ポートがコモンレールに
ハイドロリック的に接続されており、圧力制御弁が、コ
モンレール内の圧力に関連して、入口ポートと第１の出
口ポートおよび第２の出口ポートとの間のハイドロリッ
ク的な接続を形成するようになっている。１つの入口ポ
ートと２つの出口ポートとを備えた圧力制御弁を使用す
ることにより、燃料予熱の他に圧力制御弁の冷却をも達
成することが可能である。
【００１０】本発明に関連して「出口ポート」とは、燃
料がこの出口ポートを通じて圧力制御弁から流出するこ
とができる共に、圧力制御弁内へ流入することもできる
ことを意味する。圧力制御弁の第１の出口ポートおよび
第２の出口ポートの通流方向は、これらの出口ポートに
接続された管路内の背圧に関連している。プレフィード
ポンプは、たとえば約６．５〜８．５バールの圧送高さ
を有しており、それに対して、戻り管路内には約１．２
〜１．６バールの圧力が生ぜしめられる。最大１５００
バールにまで及ぶコモンレール内の極めて高い圧力に基
づき、燃料噴射システムの低圧領域から圧力制御弁を通
ってコモンレール内へ流入する戻し流は行われない。
【００１１】圧力制御弁は部分的に高い熱負荷を導出し
なければならず、かつ圧力制御弁は温度に敏感であるの
で、圧力制御弁が冷却され、ひいては圧力制御弁が作動
するための温度領域が減じられると、本発明による燃料
噴射システムの機能が改善される。
【００１２】燃料予熱と圧力制御弁の冷却とを結びつけ
ることは、次の構成により達成される。すなわち、この
構成では、温度弁の第１の切換位置で、圧力制御弁の第
１の出口ポートが戻し管路に接続されており、圧力制御
弁の第２の出口ポートが漏れ管路に接続されており、プ
レフィードポンプが供給管路を介して燃料高圧ポンプへ
燃料を圧送するようになっており、温度弁の第２の切換
位置で、圧力制御弁の第１の出口ポートが供給管路の第
１の区分に接続されており、圧力制御弁の第２の出口ポ
ートが供給管路の第２の区分に接続されており、漏れ管
路が戻し管路に接続されている。
【００１３】第１の切換位置では燃料が燃料高圧ポンプ
へ圧送される。温度弁は、プレフィード管路内の燃料の
温度が、燃料予熱なしでも燃料のゼリー化が生じない程
度の高さである場合に第１の切換位置を占める。この第
１の切換位置では、燃料高圧ポンプから導出される漏れ
流と、燃料高圧ポンプの潤滑のために使用される燃料と
が第２の出口ポートを介して圧力制御弁内へ案内される
ので、この燃料流によって圧力制御弁の冷却が行われ
る。この燃料流は、入口ポートから圧力制御弁へ流入し
かつ圧力制御弁内での絞りで著しく加熱される燃料と一
緒に、戻し管路を介して導出される。一般に、戻し管路
はタンクに通じている。燃料フィルタがこの燃料の高い
温度で負荷されないので、燃料フィルタにも、許容され
得ない程高い温度は生じない。
【００１４】第２の切換位置においては、プレフィード
ポンプが供給管路の第１の区分を介して燃料を圧力制御
弁へ圧送する。この燃料は、コモンレールから到来して
圧力制御弁内で放圧もしくは膨張された燃料と混合され
るので、全体として圧力制御弁の第２の出口ポートでの
燃料の加熱が得られる。引き続き、この燃料は供給管路
の第２の区分を介して燃料高圧ポンプに供給されるの
で、この第２の切換位置では供給管路の第２の区分にお
ける燃料のゼリー化が阻止される。周囲温度が極めて低
く、さらに内燃機関がまだその運転温度に到達していな
い場合に、この第２の位置が占められる。圧力制御弁は
背圧に対して敏感であるため、コモンレール内の圧力の
制御品質はこの第２の切換位置では、温度弁の第１の切
換位置における程良好ではない。しかし、温度弁は、低
い周囲温度でかつ内燃機関のウォームアップ運転時にし
か第２の切換位置を占めないので、この短い運転時間で
は、場合によっては生じる、制御品質の極めてわずかな
悪化は甘受され得る。
【００１５】内燃機関の運転時間の十分に大きな部分に
わたって占められる第１切換位置では、制御品質は極め
て高い。なぜならば、戻し管路内の背圧がほぼ一定であ
るからである。
【００１６】本発明のさらに別の有利な構成では、供給
管路の第２の区分に温度センサが配置されており、該温
度センサにより検出された温度に関連して温度弁が制御
されるので、温度弁の第１の切換位置から第２の切換位
置への切換および第２の切換位置から第１の切換位置へ
の切換を簡単に行うことができる。また、温度弁を制御
装置により制御することも可能になる。
【００１７】本発明のさらに別の有利な構成では、供給
管路の第２の区分に燃料フィルタ、特に水分離器を備え
た燃料フィルタが設けられているので、本発明による燃
料噴射システムでは燃料フィルタのゼリー化も阻止され
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【００１９】図１には、本発明による燃料噴射システム
が概略的に示されている。プレフィードポンプ１によ
り、タンク３から供給管路５を介して燃料高圧ポンプ７
へ燃料が圧送される。燃料高圧ポンプ７はラジアルピス
トンポンプとして形成されている（詳しい説明は省略す
る）。燃料高圧ポンプ７は燃料を高い圧力でコモンレー
ル９内へ圧送する。コモンレール９は１つまたは複数の
高圧管路１１を介して、１つまたは複数のインジェクタ
（図示しない）に燃料を供給する。コモンレール９内の
圧力を制御できるようにするために、圧力制御弁１３が
設けられている。電気的に操作されるこの圧力制御弁１
３は、制御装置（図示しない）によって制御される。圧
力制御弁１３は、たとえば第１の出口ポート１５と第２
の出口ポート１７とを開放するスプールを常時調節する
ことにより、コモンレール９内の圧力を制御することが
できる。択一的に、圧力制御弁１３は２つの切換位置の
間で往復切換されてもよい。
【００２０】圧力制御弁１３とコモンレール９との間の
第１の接続管路１９は圧力制御弁１３の入口ポート２１
に開口している。燃料高圧ポンプ７からは漏れ管路２３
が導出されており、この漏れ管路２３は燃料高圧ポンプ
７を潤滑するために使用された燃料と、ゼロフィード絞
り（Ｎｕｌｌｆｏｅｒｄｅｒｄｒｏｓｓｅｌ）２５を通
って流出する燃料とを導出する。漏れ管路２３は、図示
の実施例では１０ポート２位置弁として形成された温度
弁２７に開口している。漏れ管路２３は第２の接続管路
２９を介して圧力制御弁１３の第２の出口ポート１７に
接続されている。圧力制御弁１３の第１の出口ポート１
５は第３の接続管路３１を介して戻し管路３３に接続さ
れている。
【００２１】温度弁２７の図１に示した第１の切換位置
では、漏れ管路２３からの燃料が第２の接続管路２９を
介して圧力制御弁１３に供給されて、この圧力制御弁１
３を冷却する。漏れ管路２３から到来した燃料と、第１
の接続管路１９から到来して圧力制御弁１３で絞られた
燃料とが、第３の接続管路３１を介して、タンク３に開
口した戻し管路３３に供給される。
【００２２】周辺温度が極端に低くなく、かつ内燃機関
がほぼその運転温度に到達している場合には、温度弁２
７が第１の切換位置を占める。この第１の切換位置で
は、プレフィードポンプ１が供給管路５を介して燃料高
圧ポンプ７へ燃料を圧送する。圧力制御弁１３は燃料高
圧ポンプ７の漏れ量によって冷却されるので、圧力制御
弁１３の制御品質は改善される。なぜならば、圧力制御
弁１３が作動させられる温度領域が減じられるからであ
る。圧力制御弁１３の背圧が、ほぼ一定に１．２〜１．
６バールである戻し管路３３内の圧力によって予め規定
されているので、圧力制御弁１３はこの第１の切換位置
で極めて良好な制御品質で作動可能となる。
【００２３】供給管路５は温度弁２７によって、プレフ
ィードポンプ１を温度弁２７に接続する第１の区分５ａ
と、温度弁２７を燃料高圧ポンプ７に接続する第２の区
分５ｂとに分割される。第２の区分５ｂには、ウォータ
トラップもしくは水分離器を備えた燃料フィルタ３５が
取り付けられている。第１の切換位置では、直接にタン
ク３から到来する燃料が燃料フィルタ３５に供給される
ので、燃料フィルタ３５に、許容され得ない程に高い燃
料温度が生じることはない。
【００２４】図２には、本発明による燃料噴射システム
の上記実施例が、温度弁２７の第２の切換位置で示され
ている。符号は図１で選択されたものに相当しており、
また図１につき説明した事項は全て図２にも該当する。
【００２５】この第２の切換位置では、プレフィードポ
ンプ１が供給管路５の第１の区分５ａと第３の接続管路
３１とを介して圧力制御弁１３に燃料を圧送する。圧力
制御弁１３では、この燃料が、第１の接続管路１９から
到来して圧力制御弁１３内の絞りによって加熱された燃
料と混合される。これにより、第２の出口ポート１７で
予熱された燃料が第２の接続管路２９と供給管路５の第
２の区分５ｂとを介して燃料高圧ポンプ７内へ流入す
る。低い周囲温度および冷たい内燃機関という条件で占
められるこの第２の切換位置では、供給管路５の第２の
区分５ｂと、燃料フィルタ３５と、温度弁２７と、燃料
高圧ポンプ７とにおける燃料が燃料のゼリー化温度より
も著しく温かくなることが保証されている。
【００２６】図示の第２の切換位置では、燃料高圧ポン
プ７から漏れ管路２３を介して導出された燃料が戻し管
路３３内に流入する。第２の切換位置は、周囲温度が低
くかつ／または内燃機関がまだその運転温度に到達して
いない場合にしか占められないので、圧力制御弁１３を
冷却する必要も生じない。さらに、この第２の切換位置
では、圧力制御弁１３がタンク３からの冷たい燃料によ
って冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射システムの１実施例を温
度弁の第１の切換位置で示す概略である。
【図２】図１に示した本発明による燃料噴射システムを
第２の切換位置で示す概略図である。
【符号の説明】
１ プレフィードポンプ、 ３ タンク、 ５ 供給管
路、 ５ａ 供給管路の第１の区分、 ５ｂ 供給管路
の第２の区分、 ７ 燃料高圧ポンプ、 ９コモンレー
ル、 １１ 高圧管路、 １３ 圧力制御弁、 １５
第１の出口ポート、 １７ 第２の出口ポート、 １９
第１の接続管路、 ２１ 入口ポート、 ２３ 漏れ
管路、 ２５ ゼロフィード絞り、 ２７ 温度弁、
２９第２の接続管路、 ３１ 第３の接続管路、 ３３
戻し管路、 ３５ 燃料フィルタ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 BA41 CB07U CB15 CB16 CD02 CD11 CD22 CD23 CE21 DB01 3G301 HA02 JA00 KA02 LB06 PB01Z

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関に用いられる燃料噴射システム
    であって、燃料高圧ポンプ（７）と、コモンレール
    （９）と、少なくとも１つのインジェクタとが設けられ
    ていて、燃料高圧ポンプ（７）が、１つまたは複数のイ
    ンジェクタにコモンレール（９）を介して燃料を供給す
    るようになっており、プレフィードポンプ（１）が設け
    られていて、該プレフィードポンプ（１）が、タンク
    （３）から供給管路（５）を介して燃料高圧ポンプ
    （７）へ燃料を圧送するようになっており、さらに、コ
    モンレール（９）から燃料を導出するための戻し管路
    （３３）と、コモンレール（９）と戻し管路（３３）と
    の間に配置された圧力制御弁（１３）と、燃料高圧ポン
    プ（７）から燃料を導出するための漏れ管路（２３）と
    が設けられている形式のものにおいて、圧力制御弁（１
    ３）と供給管路（５ｂ）とが、供給管路（５，５ａ，５
    ｂ）内の燃料の温度に関連してハイドロリック的に接続
    可能であることを特徴とする、内燃機関に用いられる燃
    料噴射システム。
  2. 【請求項２】 圧力制御弁（１３）と供給管路（５ｂ）
    とのハイドロリック的な接続が温度弁（２７）により形
    成されるようになっており、該温度弁（２７）が供給管
    路（５）を、プレフィードポンプ（１）と該温度弁（２
    ７）との間の第１の区分（５ａ）と、該温度弁（２７）
    と燃料高圧ポンプ（７）との間の第２の区分（５ｂ）と
    に分割している、請求項１記載の燃料噴射システム。
  3. 【請求項３】 温度弁（２７）が方向切換弁、特に１０
    ポート２位置弁として形成されている、請求項１または
    ２記載の燃料噴射システム。
  4. 【請求項４】 温度弁（２７）が流量制御弁として形成
    されている、請求項１または２記載の燃料噴射システ
    ム。
  5. 【請求項５】 圧力制御弁（１３）が入口ポート（２
    １）と、第１の出口ポート（１５）と、第２の出口ポー
    ト（１７）とを有しており、入口ポート（２１）がコモ
    ンレール（９）にハイドロリック的に接続されており、
    圧力制御弁（１３）が、コモンレール（９）内の圧力に
    関連して、入口ポート（２１）と第１の出口ポート（１
    ５）および第２の出口ポート（１７）との間のハイドロ
    リック的な接続を形成するようになっている、請求項１
    から４までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
  6. 【請求項６】 温度弁（２７）の第１の切換位置では、
    圧力制御弁（１３）の第１の出口ポート（１５）が戻し
    管路（３３）に接続されており、圧力制御弁（１３）の
    第２の出口ポート（１７）が漏れ管路（２３）に接続さ
    れており、プレフィードポンプ（１）が供給管路（５）
    を介して燃料高圧ポンプ（７）へ燃料を圧送するように
    なっており、温度弁（２７）の第２の切換位置では、圧
    力制御弁（１３）の第１の出口ポート（１５）が供給管
    路（５）の第１の区分（５ａ）に接続されており、圧力
    制御弁（１３）の第２の出口ポート（１７）が供給管路
    （５）の第２の区分（５ｂ）に接続されており、漏れ管
    路（２３）が戻し管路（３３）に接続されている、請求
    項５記載の燃料噴射システム。
  7. 【請求項７】 供給管路（５）の第２の区分（５ｂ）に
    温度センサが配置されており、該温度センサにより検出
    された温度に関連して温度弁（２７）が制御されるよう
    になっている、請求項１から６までのいずれか１項記載
    の燃料噴射システム。
  8. 【請求項８】 供給管路（５）の第２の区分（５ｂ）に
    燃料フィルタ（３５）が設けられている、請求項１から
    ７までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
  9. 【請求項９】 プレフィードポンプ（１）が電気的に駆
    動されるようになっていて、タンク（３）内に配置され
    ている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料
    噴射システム。
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