JP2007154797A - 燃料噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体燃料と気体燃料とを内燃機関の筒内に噴射する燃料噴射装置を提供すること。
【解決手段】本発明の燃料噴射装置は、加圧された気体燃料と加圧された液体燃料とを間欠噴射するインジェクタ1と、気体燃料を加圧するための第一の高圧蓄圧源206をもつ気体燃料供給手段と、液体燃料を加圧するための第二の高圧蓄圧源210をもつ液体燃料供給手段と、第二の高圧蓄圧源に液体燃料を圧送する圧送手段202と、第一の高圧蓄圧源により加圧された気体燃料の圧力により動作し、圧送手段から圧送される液体燃料を増圧する増圧手段205と、を備えることを特徴とする。本発明の燃料噴射装置は、液体燃料を加圧して第二の高圧蓄圧源に圧送する際に、気体燃料の圧力を利用し液体燃料を圧送することから、液体燃料を圧送する圧送手段を簡略にすることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、液体燃料と気体燃料とを内燃機関の筒内に噴射する燃料噴射装置に関する。
近年、自動車のエンジンなどにおいては、排気ガスの清浄さとCO2の排出量を低減することが重視されている。従来のエンジンの化石液体燃料の燃焼ではこれらの要求の達成には限界があり、化石燃料でも天然ガス、石油ガス、さらには水素ガスを燃料とする気体燃料を燃焼する気体燃焼機関が実用化或いは開発されている。
従来の気体燃料はその潤滑性の低さから、筒内直噴機関では十分な耐久性を確保できなかった。具体的には、インジェクタ、ノズルの摺動部分の摩耗と焼き付き、弁座部の摩耗による燃料の気密性不良という問題が発生していた。また。圧縮着火機関では、セタン価の低い水素、圧縮天然ガスなどの燃料は着火性が悪く、安定した運転が出来ないという問題があった。
このような問題を解決するための方法が、たとえば特許文献1〜3が開示されている。
特許文献1には、気体燃料と液体燃料を機関運転条件に応じて噴射制御することで、運転性を向上させて出カ増加、排気ガス低減を図っている。しかしながら、気体撚料を主燃料とする機関としては液体燃料による運転領域が多く大型燃料タンクを2台もつ必要があり、かつ燃料噴射弁と供給回路が気体と液体の2系統が必要となる欠点があった。
特許文献2には、インジェクタを駆動する作動油とは別にシール油をインジェクタに導入してニードル摺動部の潤滑性を確保する構成が開示されている。しかしながら、構成が複雑になる欠点と、常時シール油圧がニードルシール溝に負荷されて、作動油と気体燃料へ漏れ続けるという欠点があった。
特許文献3には、作動油を潤滑油としても使用する点が特許文献2より構成が簡素化していて、作動油と気体燃料がシール油溜まりに溜まり、ニードルの潤滑性を確保する構成が開示されている。しかしながら、シール油溜まりの下部、噴孔側には作動油は気体燃料圧力で入りがたく、ニードル下部の潤滑性が確保できないという問題があった。
さらに、特許文献2〜3のいずれも摺動部だけの潤滑性を確保しているが、弁座部の摩耗低減と着火性確保の微小液体燃料噴射はできない欠点があった。気体燃料は漏れやすく、金属面の密着部のあるインジェクタからの漏れが燃料回路外へ漏れる懸念があり、漏れる気体燃料についての対応について構成機能が付与されていないという欠点もあった。
特開2003−232234号公報 実開昭63−4365号公報 実開平1−88054号公報
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、液体燃料と気体燃料とを内燃機関の筒内に噴射する燃料噴射装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための本発明者らは燃料噴射機関について検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
請求項1に記載の本発明の燃料噴射装置は、加圧された気体燃料と加圧された液体燃料とを間欠噴射するインジェクタと、気体燃料を加圧するための第一の高圧蓄圧源をもつ気体燃料供給手段と、液体燃料を加圧するための第二の高圧蓄圧源をもつ液体燃料供給手段と、第二の高圧蓄圧源に液体燃料を圧送する圧送手段と、第一の高圧蓄圧源により加圧された気体燃料の圧力により動作し、圧送手段から圧送される液体燃料を増圧する増圧手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の燃料噴射装置は、液体燃料を加圧して第二の高圧蓄圧源に圧送する際に、気体燃料の圧力を利用し液体燃料を圧送することから、液体燃料を圧送する圧送手段を簡略にすることができる。
請求項2に記載の燃料噴射装置は、請求項1に記載の燃料噴射装置において、燃料噴射装置は、内燃機関に組み付けられ、液体燃料の圧力が内燃機関の運転条件により決定する。制御室にコモンレールから供給される高圧力の液体燃料を開閉制御して、液体燃料の圧力でノズルのニードルを閉弁駆動し、開弁は気体燃料の圧力で行う方式のインジェクタにおいて、液体燃料の圧力を増大させると、気体燃料噴射時に、ニードルを上昇させる時間を遅くできる為、気体燃料の噴射率を小さ<できる。逆に、液体燃料の圧力を下げると気体燃料噴射時に、ニードルを上昇させる時間を早くできる為、気体燃料の噴射率を大きくできる。従って、運転条件によって、コモンレール圧を変えることで噴射率制御に幅を持たせることができる。
請求項3に記載の燃料噴射装置は、請求項2に記載の燃料噴射装置において、増圧手段は、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、をもち、ピストンの往復動の双方向のストロークにより増圧作用を生じさせる。これにより、ストローク毎に液体燃料の増圧手段内への取り込みと、第二の高圧蓄圧源への圧送が同時に行われる為、少ないストローク回数で効率的に液体燃料の圧送が可能となる。
請求項4に記載の燃料噴射装置は、請求項2に記載の燃料噴射装置において、増圧手段は、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、をもち、ピストンの往復動の一方向のストロークにより増圧作用を生じさせる。これにより、増圧手段の構造を簡素にできる。
請求項5に記載の燃料噴射装置は、請求項1に記載の燃料噴射装置において、増圧手段は、気体燃料を切り替える切り替え弁を備え、切り替え弁が2位置開閉弁である。2位置開閉弁を切り替えて高圧の気体燃料を増圧手段のピストンを挟んで対象な位置にある制御室に交互に入れることにより、ピストンを制御室内で左右にスライドさせ、容易に液体燃料を増圧できる。
請求項6に記載の燃料噴射装置は、請求項1に記載の燃料噴射装置において、増圧手段は、気体燃料を切り替える切り替え弁を備え、切り替え弁が3位置開閉弁である。3位置開閉弁は、増圧手段ヘ圧送している気体燃料を停止させることができ、気体燃料を停止させることで増圧手段の増圧を中断させることができる為、ピストンの往復動(スライド)とピストンの停止という作動をさせることができる。また、増圧手段の増圧スピードを調節することができる。
請求項7に記載の燃料噴射装置は、請求項1に記載の燃料噴射装置において、気体燃料は、インジェクタの噴孔より噴射され、液体燃料は、インジェクタのニードルリフトを制御する制御流体としても機能する。従って、液体燃料を制御流体として使用する為、電動アクチュエータ等で直接ニードルリフトを制御する場合に比較して、高圧の気体燃料を制御できる。
請求項8に記載の燃料噴射装置は、加圧された気体燃料が導入され、気体燃料を間欠噴射するインジェクタをもつ燃料噴射装置であって、隙間部から洩れた気体燃料を回収する回収流路を有し、回収流路が、回収された気体燃料を、インジェクタに導入される気体燃料に混合可能に接続されたことを特徴とする。
請求項8に記載の燃料噴射装置によれば、燃料噴射装置中で気体燃料がその流通経路中のすき間部から漏れだしても回収流路に回収されるため、燃料噴射装置のシステム外に高圧の気体燃料が漏れることを防止できる。また、回収した気体燃料を再びインジェクタから噴射するため、回収された気体燃料を多量に貯留する必要がなくなり、タンクが小型ですむ。これにより、装置の体格の粗大化が抑えられる。また、回収された気体燃料を燃焼させることで、燃費の向上にも役立つ。
以下、具体的な実施例を用いて本発明を説明する。
(実施例1)
本発明の実施例として燃料噴射装置を製造した。本実施例の燃料噴射装置の構成を図1に示した。
本実施例の燃料噴射装置は、軽油などの液体燃料と水素などの気体燃料をインジェクタ1に圧送し、インジェクタ1から噴射する。本実施例の燃料噴射装置の構成を燃料の経路とともに説明する。
まず、軽油などの液体燃料をインジェクタ1に圧送する経路について説明する。
インジェクタ1から噴射される軽油(液体燃料)は、液体燃料タンク201に貯留される。軽油は、液体燃料タンク201からフィードポンプ202で汲み出され、配管203を通り、フィルタ204で液体燃料に混入した微小なゴミや水分や異物を除去された後、加圧装置(加圧ポンプ)205で所定の圧力に増圧される。増圧された軽油は第2蓄圧源(コモンレール)206を通り、第2蓄圧源206に複数接続されたインジェクタ1に圧送される。また、第2蓄圧源206には圧力センサ207が搭載され、第2蓄圧源206の圧力を常時計測している。圧力測定値はECU208に送られる。ECU208は第2蓄圧源207の圧力が設定の範囲より低下する場合は加圧装置205で液体燃料を増圧し、また、逆に増加する場合は、加圧装置205の作動を停止させる。ECU208はインジェクタ1の駆動装置216を駆動する。インジェクタ1を常時駆動する為にインジェクタ1に駆動信号を送ることで、液体燃料はインジェクタ1の噴射弁の開閉作動に常時使用されている。従って、加圧装置205を停止させることで第2蓄圧源206の圧力は低下する。以上のフィードバック制御により第2蓄圧源206の圧力が制御される。更に、第2蓄圧源206には安全弁209が設けられており所定の圧力を超えると開弁し加圧装置205の入り口、または、液体燃料タンク20へ液体燃料を戻すことで第2蓄圧源206に過剰な圧力が加わることを防止している。
つづいて、水素などの気体燃料をインジェクタ1に圧送する経路について説明する。
気体燃料は第1蓄圧源(気体燃料タンク)210に蓄圧されている。気体燃料はアキュムレータ211を通過しインジェクタに圧送され、所定の条件でエンジン筒内に気体燃料を噴射する。ここでアキュムレータ211は水素の脈動を低減する機能を持つ。また、気体燃料は加圧装置205にも圧送され、フィードポンプ202から圧送されてきた液体燃料を増圧して第2蓄圧源206に圧送する為にも使用される。
本実施例において用いられた装置は、上記した動作を行うことができる装置であれば、従来公知の装置を用いることができる。
次に、インジェクタ1について、図2〜5を用いて具体的に説明する。図2に示したインジェクタ1は、制御室111に液体コモンレール206から供給される高圧力の液体燃料を開閉制御して(例えば軽油)、液体燃料の圧力でノズル12のニードル121を閉弁駆動し、開弁は気体燃料(例えば水素)の圧力で行う。図2に示したインジェクタ1の基本構造と液体駆動部分は、市販された公知の構成をもつ。そして本実施例においては、図3に示した気体燃料を噴射する通路131の追加と、液体燃料がノズル12内のノズルチャンバ125へ連通する噴射通路を廃し、ニードル121のガイド部1211の潤滑用通路124に変更し、液体がガイド部1211を潤滑するようにしたものである。
インジェクタ1は、インジェクタボデー141とチップパッキン161と電磁弁151及びノズル12で構成されている。ノズル12とチップパッキン161はリテーニングナット123で、電磁弁151はナット152でそれぞれインジェクタボデー141に一体的に締結されている。インジェクタ1のインジェクタボデー141には、高圧気体燃料の通路131,134が形成され、またインジェクタ1の流路断面積の大きなインジェクタチャンバ133が高圧気体通路131と134の間かそれぞれの途中に形成されている。インジェクタチャンバ133は容積も大きく数cm3を擁している。インジェクタ1には、ノズル12とチップパッキン161とインジェクタボデー141の密着面からの漏れた気体燃料を回収する通路132が形成されている。インジェクタボデー141には、制御ピストン142が摺動自在に構成されている。制御ピストン142の下端はニードル121の上端に当接し、上端は制御室111に面している。
電磁弁151は、制御弁153とソレノイド154とで構成されている。制御弁153はバネにより制御室111の出口を閉鎖するように付勢されている。ソレノイド154に図示しないコンピュータ(演算手段)からの開弁指令により駆動電流が負荷されると、バネに抗して制御弁153を引き上げ制御室111の出口を開く。制御弁153の開弁により、制御室111の高圧燃料は排出される。このとき、高圧通路114から制御室111に入る高圧燃料を制御する制御室111の入り口絞りより、制御室から低圧回収通路115出口116へと排出を制御する制御室111の出口絞りの方が流路面積を大きく設定されていることから、制御弁153の開弁で制御室111の圧力は低下する。制御室111の圧力が低下すると制御ピストン142、ニードル121を押し下げる力が減少し、高圧気体がニードル121を押し上げるカが、バネ1212と制御室111の低下した液体圧力が押し下げるカの合カより、大きくなり、ニードル121を上昇させシート128をボデー122から高圧気体燃料をサック129、噴孔127から機関燃焼室に噴射する。
図4に、インジェクタ1に一体的にリテーニングナット123によって締結されているノズル12を拡大して示した。
図4に示したノズル12は、気体燃料通路126a,b、液体燃料通路124を通る断面で示している。ノズル12はニードル121がノズルボデー122に摺動自在に構成されている。ニードル121はバネ室1211に構成されるバネ1212により下方に付勢され、ノズルボデー122にニードル121のシート部128で押接され、気体燃料を密着遮断している。
ノズルボデー122には、高圧気体通路であるフィード通路(本実施例では2本の通路)126a,126bが形成されている。複数のフィード通路は、ノズルボデー122内の気体燃料容積を増加するために必要であり、容積を拡大する内径を確保することが出来るように2本以上の複数本でも構わないのはもちろんである。
ノズルボデー122には、フィード通路126に連通するノズルチャンバ125が形成されている。このノズルチャンバ125はノズルボデー122の内径1222を拡大し、ニードル121のステム部1212の外径を縮小して、チャンバ125内に収容する気体燃料の容積を増大するように形成されている。
ニードル121に、燃料通路1215が形成され、図5に示したようにニードル121の先端に連通孔1213,1214が開孔している。この燃料通路1215は、潤滑用通路124にニードル121の開弁時に連通するように連通孔1216が環状溝1217に開口している。環状溝1217はニードル121が開弁しリフトしたときには潤滑用通路124に連通して、潤滑用液体燃料が、通路124,環状溝1217,連通孔1216,燃料通路1215,連通孔1213,1214を介してニードル121の先端部に供給される。環状孔1217に供給された燃料はニードル121とボデー122間の摺動部であるニードル121のガイド1221a、ボデー122の内径部1221bを液体潤滑して、摩耗を防止する。
ノズルボデー122には、高圧液体通路124が形成されてニードル121のガイド部1211とボデー122の摺動部に開口しガイド部1221a,bの潤滑に環状溝1217に充満した燃料は、液体燃料圧とノズルチャンバ125高圧気体によりガイド部1221の上方に押し上げられ、インジェクタボデー141内のバネ室1211内に漏れていき、低圧回収通路115、低圧回収出口116から図示しない液体タンクに戻っていく。
ノズルボデー122の先端にはボデー122とニードル121とで構成するサック室129があり、ボデー122に開口する噴孔127に連通し、機関燃焼室に通じている。
連通孔1213,1214がニードル121の先端に開口したことで、ニードル121のシート部128がボデー122に着座するときに衝撃力で摩耗することを防止できる。
連通孔1213の役割は、ニードル121の開弁時に連通する液体燃料通路124と環状溝1217、連通孔1216,燃料通路1215を介して送られてくる液体燃料を、噴射される気体燃料によってニードル121表面を伝わりながら搬送し、シート部128を液体燃料で潤滑する。この場合、連通孔1213の開孔域は気体燃料の流速が低く高圧を維持しているため、シート128の表面を液体燃料で濡らす程度を連通孔1213から液体燃料を吸い出す。一様にシート128を濡らすために環状溝1218がニードル121の先端、シート128の上流に形成されている。この溝1218の全周に連通孔1213からの液体燃料は広がり、気体燃料により搬送されシート128を均一に液体燃料で濡らすことが出来る。この結果、シート128の摩耗を防止できる。
次に、連通孔1214は図5に示すようにシート128の直下流か、直上流に開口している。この領域は、ニードル121の閉弁時には気体燃料が高速で通過するため、霧吹きの現象により連通孔1214から液体燃料を吸いだして、気体燃料により搬送され霧化して機関燃焼室に気体燃料と共に液体燃料を噴射することになる。このときは、前回噴射で連通孔1213から出てシート128を濡らしている液体燃料もシート128から剥離され、気体燃料と共に機関筒内燃焼室へ噴射される。この筒内に噴射された液体燃料は、筒内の高温高圧に圧縮された空気内で自着火して、着火しにくい気体燃料の着火源となり安定した燃焼を実現する。
本実施例では、ニードル121の開弁時に液体燃料がその高圧燃料源から連通して連通路1213と1214に供給されていて、気体燃料圧力と流速により所定の量が噴射或いは潤滑用に流出する。
機関負荷が大きいときは、ニードル121の開弁時間が長くなり、液体燃料の流出量が増加するように設定されている。噴射される液体燃料量は、機関アイドル運転に必要な量以下としている。
そして、図6〜8を用いて、加圧ポンプ機構について説明する。
加圧装置205は、図6に示したように、第1制御室301、第2制御室302、第3制御室303、第4制御室304と加圧ピストン305と加圧制御弁306と位置センサ307、第1バルブ308、第2バルブ309、第3バルブ310、第4バルブ311より構成される。
加圧ピストン305は、制御室内を図6の駆動方向に往復動可能な状態で構成されている。フィードポンプ202から圧送された液体燃料は第2バルブ309を押し開け第1制御室301に、第4バルブ311を押し開け第2制御室302に入る。ここで、気体燃料タンク210から圧送された気体燃料が加圧制御弁306を通り第3制御室303に入る。気体燃料が加圧ピストン305のA面312を押すと加圧ピストン305は図6中で左方向(図中の駆動方向)に変移する。加圧ピストン305が左方向に変移すると、第2制御室302の容積は低減する為、第2制御室302内の液体燃料は押し出され第3バルブ310を押し開けコモンレール206へ圧送される。
一方、第1制御室301の容積は増加する為、第1バルブ309を通って新たな液体燃料が第1制御室301に圧送される。加圧ピストン305の位置は位置センサ307により検出される為、加圧ピストン305が第4制御室304の所定の位置までスライドするとECU信号により加圧制御弁306が図7に示したように切り替わり、気体燃料タンク210からの気体燃料は第4制御室304に入る。
気体燃料は加圧ピストン305のB面313を押す為、加圧ピストン305は右方向にスライドする。加圧ピストン305が右方向にスライドすると第1制御室301の容積は低減する為、第1制御室301内の液体燃料は押し出され第一バルブ308を押し開けコモンレール206へ圧送される。
以上の動作を繰り返すことで、フィードポンプ206からの液体燃料を圧送させることが出来る。
ここで、第3制御室303と第4制御室304の断面積が第1制御室501と第2制御室502の断面積より大きいため、コモンレールに圧送される圧力を気体燃料圧より大きくすることが可能となる。
なお、図6〜7に示した加圧制御弁は2位置開閉弁タイプのバルブであるが、図9に示したように3位置開閉弁タイプの加圧制御弁314を用いれば、気体燃料の出入りを停止させ、液体燃料の圧送を一時停止させ、圧送スピードを調整することもできる効果を発揮する。
そして、加圧装置205を用いたコモンレール圧の制御の一例について図9(a)、(b)の判定方法(フローチャート)に従って説明する。
まず、運転条件、目標コモンレール圧力を読み込む。停止信号が入っていなければ、実圧力を読み込み、加圧弁を制御して目標圧になるように制御する。
このとき、(Pct−Pci)の絶対値が△Pclの半分以上(|Pct−Pci|≧△Pcl/2)であるならばコモンレール室圧限界範囲を超えたと判断し、加圧制御弁を停止する。
(Pct−Pci)の絶対値が△Pcの半分未満(|Pct−Pci|<△Pc/2)であれば演算処理を実施し、加圧弁駆動制御を実施し、目標コモンレール圧力に調整し続けることで所定の圧力に調節可能となる。
△Pc/2<|Pct−Pci|<△Pcl/2ならば、演算処理を実施し、加圧弁駆動制御を実施するが、所定の回数(Kとする)加圧弁制御してもコモンレール室圧制御交差幅に入らない時は、配管亀裂等、故障発生と判断し、停止信号を発信、加圧制御弁を停止するとともに、主弁、パージ弁制御を実施する。
(実施例2)
本実施例は、実施例1の変形形態例であり、フィードポンプ202から第1制御室へつながる配管、および第1制御室からコモンレールヘつながる配管を廃止し構造を簡素化した加圧装置205をもつシステムである。本実施例の加圧装置202を図10に示した。本実施例の加圧装置205において、特に言及されない部材は実施例1の加圧装置と同様の機能、構成を有するものである。
フィードポンプ202から圧送された液体燃料は第3バルブ410を押し開け第2制御室402に入る。ここで、気体燃料タンク210から圧送された気体燃料が加圧制御弁406を通り第3制御室403に入る。
気体燃料が加圧ピストン405のA面412を押すと加圧ピストン405は左方向にスライドする。加圧ピストン405が左方向にスライドすると、第2制御室402の容積は低減する為、第2制御室402内の液体燃料は押し出され第2バルブ409を押し開けコモンレールヘ圧送される。加圧制御弁406が切り替わり、気体燃料タンクからの気体燃料は第2制御室402に入る。気体燃料は加圧ピストン405のB面413を押す為、加圧ピストン405は右方向にスライドするが、この時は第2制御室402内に新たな軽油が圧送されるのみで液体燃料のコモンレールヘの圧送はされない。
(実施例3)
本実施例は、実施例1の変形形態例であり、図11に示した加圧装置205をもつシステムである。本実施例の加圧装置205において、特に言及されない部材は実施例1の加圧装置と同様の機能、構成を有するものである。
加圧装置205は、第1制御室501、第2制御室502、第3制御室503、第4制御室504と加圧ピストン505と加圧制御弁506と位置センサ507、第1バルブ508、第2バルブ509、第3バルブ510、第4バルブ511より構成される。
本実施例の加圧装置202が実施例1の加圧装置と異なる点は、気体燃料と液体燃料の配管先が逆になっている点である。つまり、第1バルブ508、第2バルブ509は第3制御室503に、第3バルブ511、第4バルブ510は第4制御室504に配管されている。
また、気体燃料は第1制御室501、第2制御室502に配管されている。第1制御室501と第2制御室502の断面積が第3制御室503と第4制御室504の断面積より小さいため、コモンレールの圧力は気体燃料の圧力より低い圧力で圧送される。しかし、第1制御室と第2制御室の容積が第3制御室と第4制御室の容積より小さいため、第1実施例よりも、同じ時間で圧送する軽油の量を増加させることが可能となっている。従って、本実施例は、気体燃料ポンプの圧力に比較してコモンレールの圧力が低く、ピストン1回の往復で大量の液体燃料を圧送したい場合に最適である。
(実施例4)
本実施例は、実施例1の変形形態例であり、図12に示した加圧装置205をもつシステムである。本実施例の加圧装置205において、特に言及されない部材は実施例1の加圧装置と同様の機能、構成を有するものである。
本実施例の加圧装置205が実施例1の加圧装置と異なる点は、第1制御室601、第2制御室602、第3制御室603、第4制御室604の断面積を同じにさせている点である。第3制御室603、第4制御室604に気体燃料を圧送すれば、加圧ピストン605をスライドできる為、第1実施例と同様な原理で気体燃料と等圧の軽油をコモンレールに圧送することができる。
(実施例5)
本実施例の燃料噴射装置の構成を図13に示した。
本実施例の燃料噴射装置は、軽油などの液体燃料と水素などの気体燃料をインジェクタ1に圧送し、インジェクタ1から噴射する。本実施例の燃料噴射装置は、水素などの気体燃料が漏れた場合は、気体燃料を回収し、パージタンクヘ蓄積して、機関の運転条件に応じて吸気管へ噴射する構成をもつ。本実施例の加圧装置205において、特に言及されない部材は実施例1の加圧装置と同様の機能、構成を有するものである。
気体燃料は第1蓄圧源(気体燃料タンク)710に蓄圧されている。
本実施例の燃料噴射装置は、各種センサ等の出カ等より、運転目標と運転状態をリアルタイムに検出している。燃料噴射装置に異常が発生していなければ、主弁712は第1蓄圧源710ならびにアキュムレータ711と加圧ポンプ705に接続され、気体燃料タンク710とパージタンク713間は閉じられるように設定される。従って、気体燃料はアキュムレータ711を通過しインジェクタ1に圧送され、所定の条件でエンジン筒内に気体燃料を噴射する。
ここでアキュムレータ711は気体燃料の脈動を低減する機能を持つ。また、気体燃料は加圧ポンプ705にも圧送され、フィードポンプ702から圧送されてきた液体燃料を増圧してコモンレール706に圧送する為にも使用される。気体燃料タンク710とパージタンク713間は閉じているため、気体燃料はパージタンク713には流れない。
ECU708は、図14に示したフローチャートにそって、運転目標と現状の運転状態からインジェクタの噴射時期、噴射量、ならびに、気体燃料、液体燃料の供給圧力を算出し制御信号を出す。これにより、本実施例の装置は、適正な燃料噴射を実施している。
ここで、燃料噴射装置に異常が発生(燃料噴射装置が車のエンジンに搭載され、その車を停止させる場合などを含む)し、燃料噴射システムを停止させる場合は、主弁712は加圧ポンプ705ならびにアキュムレータ711とパージタンク713間に接続され、第1蓄圧源710と加圧ポンプおよび第1蓄圧源710とアキュムレータ711間は閉じられるように設定される。
アキュムレータ711の圧力がパージタンク713の圧力より大きい場合、パージ弁714は開弁され、噴射弁715は閉弁される。従って、加圧ポンプ705、アキュムレータ711内の気体燃料はパージタンク713に流れ、パージタンク713内に蓄えられる。これによって、停止する時は気体燃料タンク710、アキュムレータ711、加圧ポンプ705内などの高圧の気体撚料をパージタンク713にすみやかに移し蓄えることができる。つまり、本実施例の燃料噴射装置は、気体燃料が装置の外部に漏れ出すことを防止することが出来る。
パージタンク713に気体燃料が蓄えられてくると、パージタンク713の圧力が上昇する。一方、アキュムレータ711の圧力は低下してくる。アキュムレータ711の圧力がパージタンク713の圧力以下となった場合には、ECU708は、主弁712を全方向閉じるよう制御する。さらに、パージ弁713、噴射弁715も閉じるよう制御する。これにより、気体燃料タンク710から気体燃料が流出するのを防止するとともに、パージタンク713からアキュムレータ711に気体燃料が逆送するのを防止することができる。
パージタンク713に蓄えられた気体燃料は、燃焼機関からの情報(車両の正常走行時には、運転目標、運転条件、パージタンク圧など)から求められた噴射条件でパージタンク713に接続されている噴射弁715から吸気管に噴射することで使用できる。
この時、インジェクタ1とほぼ同時に吸気管に燃料を噴射しても良いし、噴射弁で気体燃料を噴射する時はインジェクタ1の噴射を止めても良い。
本実施例の燃料噴射装置は、気体燃料タンク710などから漏れだした気体燃料を、回収した後に再び気体燃料として使用するため、運転者がパージタンク715内の気体燃料を処理する必要もない。また回収した燃料分燃費が低減できる効果を発揮する。
実施例1の燃料噴射装置の構成を示した図である。 実施例1の燃料噴射装置のインジェクタの断面図である。 実施例1の燃料噴射装置のインジェクタの断面図である。 実施例1の燃料噴射装置のインジェクタの断面図である。 実施例1の燃料噴射装置のインジェクタのニードル近傍の断面図である。 実施例1の燃料噴射装置の加圧装置の構成を示した図である。 実施例1の燃料噴射装置の加圧装置の加圧制御弁の動作を示した図である。 実施例1の燃料噴射装置の加圧装置の変形形態の構成を示した図である。 実施例1の燃料噴射装置の加圧装置の制御のフローチャートである。 実施例2の燃料噴射装置の加圧装置の構成を示した図である。 実施例3の燃料噴射装置の加圧装置の構成を示した図である。 実施例4の燃料噴射装置の加圧装置の構成を示した図である。 実施例5の燃料噴射装置の加圧装置の構成を示した図である。 実施例5の燃料噴射装置の加圧装置の制御のフローチャートである。
符号の説明
1:インジェクタ
111:制御室
114:高圧通路
12:ノズル 121:ニードル
122:ノズルボデー 123:リテーニングナット
124:通路 125:ノズルチャンバ
126a,126b:気体燃料通路 127:噴孔
128:シート部 129:サック
131,134:通路 133:インジェクタチャンバ
141:インジェクタボデー 142:制御ピストン
151:電磁弁 152:ナット
153:制御弁 154:ソレノイド
161:チップパッキン
201:液体燃料タンク 202:フィードポンプ
203:配管 204:フィルタ
205:加圧装置 206:第2蓄圧源(コモンレール)
207:圧力センサ 208:ECU
209:安全弁 210:第1蓄圧源(気体燃料タンク)
211:アキュムレータ 216:駆動装置
212:バネ
301,401,501,601:第1制御室
302,402,502,602:第2制御室
303,403,503,603:第3制御室
304,404,504,604:第4制御室
305,405,505,605:加圧ピストン
306,406,506,606:加圧制御弁
307,407,507,607:位置センサ
308,408,508,608:第1バルブ
309,409,509,609:第2バルブ
310,410,510,610:第3バルブ
311,411,511,611:第4バルブ
701:液体燃料タンク 702:フィードポンプ
703:配管 704:フィルタ
705:加圧装置 706:第2蓄圧源(コモンレール)
707:圧力センサ 708:ECU
709:安全弁 710:第1蓄圧源(気体燃料タンク)
711:アキュムレータ 712:主弁
713:パージタンク 714:パージ弁
715:噴射弁 716:駆動装置

Claims (8)

  1. 加圧された気体燃料と加圧された液体燃料とを間欠噴射するインジェクタと、
    該気体燃料を加圧するための第一の高圧蓄圧源をもつ気体燃料供給手段と、
    該液体燃料を加圧するための第二の高圧蓄圧源をもつ液体燃料供給手段と、
    該第二の高圧蓄圧源に該液体燃料を圧送する圧送手段と、
    該第一の高圧蓄圧源により加圧された該気体燃料の圧力により動作し、該圧送手段から圧送される該液体燃料を増圧する増圧手段と、
    を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 前記燃料噴射装置は、内燃機関に組み付けられ、
    前記液体燃料の圧力が該内燃機関の運転条件により決定する請求項1に記載の燃料噴射装置。
  3. 前記増圧手段は、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、をもち、
    該ピストンの往復動の双方向のストロークにより増圧作用を生じさせる請求項2に記載の燃料噴射装置。
  4. 前記増圧手段は、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、をもち、
    該ピストンの往復動の一方向のストロークにより増圧作用を生じさせる請求項2に記載の燃料噴射装置。
  5. 前記増圧手段は、前記気体燃料を切り替える切り替え弁を備え、
    該切り替え弁が2位置開閉弁である請求項1に記載の燃料噴射装置。
  6. 前記増圧手段は、前記気体燃料を切り替える切り替え弁を備え、
    該切り替え弁が3位置開閉弁である請求項1に記載の燃料噴射装置。
  7. 前記気体燃料は、前記インジェクタの噴孔より噴射され、
    前記液体燃料は、該インジェクタのニードルリフトを制御する制御流体としても機能する請求項1に記載の燃料噴射装置。
  8. 加圧された気体燃料が導入され、該気体燃料を間欠噴射するインジェクタをもつ燃料噴射装置であって、
    隙間部から洩れた該気体燃料を回収する回収流路を有し、
    該回収流路が、回収された該気体燃料を、該インジェクタに導入される該気体燃料に混合可能に接続されたことを特徴とする燃料噴射装置。
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