JP2003505646A - 内燃機関用の燃料噴射系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料高圧アキュムレータ（１０）が設けられており、該燃料高圧アキュムレータ（１０）から、噴射される燃料のための噴射導管（１４）と、作業媒体として使用される燃料のための駆動導管（１６）とが分岐している形式の内燃機関用の燃料噴射系において、高圧下にある作業媒体を準備するために、燃料を簡単な形式で利用できるようにすることが望まれている。そのために、少なくとも１つの変換装置（１８；１８′）が設けられており、該変換装置が駆動導管（１６；１６′）に接続されていて、変換装置（１８；１８′）内において、圧力下にある燃料の容積流が、圧力下にある作業媒体の容積流に変換されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、内燃機関用の燃料噴射系であって、燃料高圧アキュムレータが設け
られており、該燃料高圧アキュムレータから、噴射される燃料のための噴射導管
と、作業媒体として使用される燃料のための駆動導管とが分岐している形式のも
のに関する。

【０００２】 このような燃料噴射系は、既にドイツ連邦共和国特許出願公開第４４０７５８
５号明細書に基づいて公知であり、「コモンレール」という名で公知の噴射系に
基づく。このような噴射系では、高圧ポンプから燃料を供給される円筒形の圧力
容器が使用される。高圧アキュムレータは主として、高圧ポンプによる燃料の供
給と噴射ノズルによる燃料の取出しとによって生ぜしめられる圧力変動を緩衝す
る緩衝器として働く。

【０００３】 前記特許出願公開第４４０７５８５号明細書に基づいて、ハイドロリック式の
弁制御装置のために、高圧アキュムレータ内における燃料を使用することが公知
である。そのために燃料は駆動導管を用いてまず初めに、流出弁に配属されてい
て２つの制御弁によって制御される液圧室に供給され、次いで、流入弁に配属さ
れていて同様に２つの制御弁によって制御される液圧室に供給される。制御弁の
適宜な切換えによって流入弁と流出弁とは、汎用の弁ばねの作用に抗して開放さ
れるか、もしくは弁ばねを用いて再び閉鎖される。

【０００４】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射系には次の
ような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射系では、高圧アキュムレータ
に、燃料自体によってではなく、任意の他の作業媒体によって操作される外部の
消費機を接続することができる。変換装置は、作業媒体を燃料圧とは異なった圧
力下にすることが可能である。

【０００５】 請求項１記載の燃料噴射系の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されてい
る。

【０００６】 本発明の有利な構成では、変換装置が並進移動可能な入力ピストンと調節部材
とを有しており、該調節部材により、入力ピストンが周期的に、圧力下にある燃
料によって負荷され得るようになっている。このように構成されていると、わず
かな構造的な費用もしくは手間で、圧力下にある燃料内に貯えられた潜在的なエ
ネルギを、入力ピストンの往復運動に変換することが可能になり、この往復運動
はさらに、圧力下にある作業媒体の容積流へと変換されることができる。

【０００７】 本発明の有利な構成では、調節部材が３ポート２位置方向切換え弁である。こ
のような弁は、信頼できる大量生産品として入手することができ、したがって入
力ピストンを制御するための費用が最小になる。

【０００８】 本発明の別の有利な構成では、変換装置が、入力ピストンと結合されている並
進移動可能な出力ピストンと、該出力ピストンに所属もしくは対応配置されてい
る２つの逆止弁とを有している。出力ピストンは、入力ピストンによって直接駆
動され得るピストンポンプの形式で作用する。このようになっていると、入力ピ
ストンによって準備された駆動エネルギを損失なしに変換することができる。

【０００９】 入力ピストンの横断面が出力ピストンの横断面とは異なっていると、有利であ
る。このようになっていると、圧力下にある燃料を作業媒体の低い圧力に又は高
い圧力に変換することが可能になる。例えば入力ピストンの横断面が出力ピスト
ンの横断面よりも小さいと、作業媒体においては、燃料に比べて小さな圧力と多
くの容積流が得られる。逆に、入力ピストンの横断面が出力ピストンの横断面よ
りも大きい場合には、作業媒体において、燃料におけるよりも高い圧力を得るこ
とができ、そしてより少ない容積流を得ることができる。

【００１０】 本発明の別の有利な構成では、作業媒体のための高圧アキュムレータが設けら
れている。この高圧アキュムレータは、燃料高圧アキュムレータと同様に、作業
媒体高圧アキュムレータへの作業媒体の供給によって生じる圧力変動を緩衝する
ように働く。さらに作業媒体高圧アキュムレータからの作業媒体の取出しは、高
圧アキュムレータ内において無視できるほどの圧力変化しか生ぜしめないので、
高圧アキュムレータはほぼコンスタントな圧力を備えた作業媒体を準備すること
ができる。

【００１１】 さらにまた、交互に作業する２つの変換装置が設けられていてもよい。このよ
うになっていると、作業媒体のほぼコンスタントな圧送が可能になることに基づ
いて、作業媒体における圧力の脈動をさらに減じることができる。

【００１２】 図面 次に図面に基づいて本発明の２つの実施例を説明する。

【００１３】 図１は、本発明による燃料噴射系の第１実施例を示す概略図であり、 図２は、本発明による燃料噴射系の第２実施例を示す概略図である。

【００１４】 実施例の記載 図１に概略的に示された本発明の第１実施例による燃料噴射系は、燃料のため
の高圧アキュムレータ１０を有しており、この高圧アキュムレータ１０は図示さ
れていない内燃機関を運転するために働く。燃料は高圧アキュムレータ１０に供
給導管１２を介して供給され、この供給導管１２は図示されていない高圧ポンプ
と接続されている。高圧アキュムレータ１０からは燃料用の噴射導管１４が分岐
しており、この噴射導管１４は、噴射系の個々の噴射ノズルに通じている。

【００１５】 燃料高圧アキュムレータ１０からはさらに駆動導管１６が分岐しており、この
駆動導管１６を用いて高圧アキュムレータから、駆動媒体として利用される燃料
を取り出すことができる。

【００１６】 駆動導管１６には変換装置１８が接続されており、この変換装置１８は調節部
材２０とピストンポンプ２２とから成っている。

【００１７】 調節部材２０は３ポート２位置方向切換え弁であり、この弁は、駆動導管１６
に接続された入口２４と、ピストンポンプ２２に接続された出口２６と、燃料を
戻すために燃料アキュムレータに通じている出口２８とを有している。調節部材
２０はさらに、弁スプール３２を並進的に移動させることができる弁駆動装置３
０を有している。

【００１８】 ピストンポンプ２２は、調節部材２０の出口２６に接続されていて並進的にシ
フト可能な入力ピストン３４と、この入力ピストン３４と堅固に結合されている
並進的にシフト可能な出力ピストン３６とを有している。入力ピストン３４と出
力ピストン３６との間の中間室からは、漏れ流のための排出導管３７が分岐して
いる。出力ピストン３６には圧縮ばね３８が支持されており、この圧縮ばね３８
は入力ピストン３４と出力ピストン３６とを負荷して、入力ピストン３４に対応
配置されていて出口２６と接続されているピストンポンプの容積が最小になるよ
うな位置にもたらす。

【００１９】 出力ピストン３６には、作業媒体を満たされた作業室が配属もしくは対応配置
されており、この作業室には、作業媒体のための供給導管３９が開口している。
供給導管３９には逆止弁４０が配置されている。出力ピストン３６に配属された
作業室からは、さらに出口導管４１が分岐しており、この出口導管４１には逆止
弁４２が配置されている。出口導管４１は、作業媒体のための高圧アキュムレー
タ４４に通じている。高圧アキュムレータ４４から作業媒体は取出し導管４６を
通して消費機に供給されることができる。

【００２０】 ピストンポンプ２２にはセンサ４３が取り付けられており、このセンサ４３は
、入力ピストン３４及び出力ピストン３６の移動距離と圧力とを測定する。これ
らのデータは、弁駆動装置３０に送られる。

【００２１】 変換装置１８を備えた上記噴射系は、以下のように働く：すなわち弁駆動装置
３０は、入力ピストン３４が周期的に高圧アキュムレータ１０からの圧力下にあ
る燃料によって負荷されるように、弁スプール３２を制御する。この場合出力ピ
ストン３６は図１で見てその都度下方に向かって移動させられ、これによって作
業媒体は供給導管３９から出口導管４１に、そしてこの出口導管４１から作業媒
体のための高圧アキュムレータ４４に圧送される。センサ４３はこの場合、入力
ピストン及び出力ピストンの行程並びに圧力が所定の値に維持されることを、保
証する。出力ピストン３６に対する入力ピストン３４の横断面の選択によって、
高圧アキュムレータ１０内における燃料圧は、高圧アキュムレータ４４内におけ
る作業媒体の他の圧力に変換されることができる。図１に示された横断面の比で
は、高圧アキュムレータ１０内おける燃料の高圧が作業媒体高圧アキュムレータ
４４における幾分低い圧力に変換される。それというのは入力ピストン３４の横
断面は出力ピストン３６の横断面よりも小さいからである。作業媒体としては、
ほぼ任意の媒体、特に油又は水を使用することができる。使用される作業媒体の
種類は、その都度の使用に依存する。

【００２２】 駆動導管１６からは、別の変換装置１８′に通じる別の駆動導管１６′が分岐
している。この別の変換装置１８′はその構造及び作業形式に関してほぼ変換装
置１８に相当しているが、異なっている点は、変換装置１８′が第１の変換装置
１８に対して位相をずらされて作業することである。つまり第１の変換装置１８
の入力ピストン３４がちょうど圧力によって負荷され、その結果圧縮ばね３８の
作用に抗して移動させられる場合に、入力ピストン３４′は圧力を負荷されてお
らず、そして圧縮ばね３８′によって押し戻されている。このようにして作業媒
体高圧アキュムレータ４４には、作業媒体がほぼ等しくなるように供給されるの
で、その結果高圧アキュムレータ４４内において生じる圧力変動はわずかである
。

【００２３】 上に述べた構造はつまり比較的わずかな費用もしくは手間で、高圧アキュムレ
ータ１０内における高圧下の燃料を、高圧アキュムレータ４４内における作業媒
体を高圧下で準備するために利用することを、可能にする。この作業媒体は任意
の付加機能のために使用することができる。

【００２４】 図２には、図１に示された系の簡単化された構成が示されている。図１に示さ
れた実施例と異なり、図２に示された実施例ではただ１つの変換装置１８だけが
使用される。さらに第２の逆止弁４２と取出し導管４６との間には高圧アキュム
レータ４４は設けられておらず、つまり作業媒体は消費機に直接供給される。こ
の構成は特に作業媒体の短期間の準備のために、例えば安全機能のために適して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による燃料噴射系の第１実施例を示す概略図である。

【図２】 本発明による燃料噴射系の第２実施例を示す概略図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関用の燃料噴射系であって、燃料高圧アキュムレータ
   （１０）が設けられており、該燃料高圧アキュムレータ（１０）から、噴射され
   る燃料のための噴射導管（１４）と、作業媒体として使用される燃料のための駆
   動導管（１６）とが分岐している形式のものにおいて、少なくとも１つの変換装
   置（１８；１８′）が設けられており、該変換装置（１８；１８′）が駆動導管
   （１６；１６′）に接続されていて、変換装置（１８；１８′）内において、圧
   力下にある燃料の容積流が、圧力下にある作業媒体の容積流に変換されるように
   なっていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射系。
2. 【請求項２】 変換装置（１８；１８′）が並進移動可能な入力ピストン（
   ３４；３４′）と調節部材（２０；２０′）とを有しており、該調節部材（２０
   ；２０′）により、入力ピストンが周期的に、圧力下にある燃料によって負荷さ
   れ得るようになっている、請求項２記載の燃料噴射系。
3. 【請求項３】 調節部材が３ポート２位置方向切換え弁（２０；２０′）で
   ある、請求項２記載の燃料噴射系。
4. 【請求項４】 変換装置（１８；１８′）が、入力ピストン（３４；３４′
   ）と結合されている並進移動可能な出力ピストン（３６；３６′）と、該出力ピ
   ストンに所属もしくは対応配置されている２つの逆止弁（４０，４２；４０′，
   ４２′）とを有している、請求項２又は３記載の燃料噴射系。
5. 【請求項５】 入力ピストン（３４；３４′）の横断面が出力ピストン（３
   ６；３６′）の横断面とは異なっている、請求項４記載の燃料噴射系
6. 【請求項６】 作業媒体のための高圧アキュムレータ（４４）が設けられて
   いる、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射系。
7. 【請求項７】 交互に作業する２つの変換装置（１８；１８′）が設けられ
   ている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射系。