JP2008501086A

JP2008501086A - 燃料噴射システム

Info

Publication number: JP2008501086A
Application number: JP2007513895A
Authority: JP
Inventors: ショイラーハンス−ペーター; ブッシュローガー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2008-01-17
Also published as: US7574994B2; US20080149069A1; EP1756416A1; WO2005119048A1; CN100467856C; DE102004027507A1; CN1961145A

Abstract

燃料噴射システムであって、高圧アキュムレータ（１０）が設けられており、該高圧アキュムレータ（１０）内に高い圧力下に燃料が蓄えられるようになっており、少なくとも１つの噴射弁（１２）が高圧アキュムレータ（１０）に接続可能であり、この噴射弁（１２）を介して高圧アキュムレータ（１０）内に存在する燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射されるようになっており、高圧ポンプ（５）が設けられており、該高圧ポンプ（５）が燃料をリークオイル領域（１）から吸い上げ、この燃料を圧縮して高圧アキュムレータ（１０）に供給して、高圧ポンプ（５）の作動中に、高圧アキュムレータ（１０）に高い燃料圧が形成される形式のものにおいて、リークオイル領域（１）と高圧アキュムレータ（１０）との間に調整弁（２０；２４；２４´）を備えるリターン管路（２２）が形成されており、高圧ポンプ（５）が遮断された場合に前記調整弁（２０；２４；２４´）がリークオイル領域（１）から高圧アキュムレータ（１０）への燃料流を可能にするようにした。

Description

背景技術
本発明は、燃料噴射システムに関し、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００６０８１２号明細書に基づき公知の燃料噴射システム、特に内燃機関のために使用されるような燃料噴射システムに関する。このような燃料噴射システムは高圧アキュムレータを備えている。この高圧アキュムレータ内には燃料を高い圧力下に蓄えることができる。高圧アキュムレータには、少なくとも１つの噴射弁が接続されており、この噴射弁を介して、高圧アキュムレータ内に高圧下で存在する燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射することができる。高圧アキュムレータ内に高圧を形成するためには、高圧ポンプが設けられている。この高圧ポンプは燃料をリークオイル領域から吸い上げて圧縮して高圧アキュムレータに供給する。即ち、高圧ポンプの運転中に、高圧アキュムレータ内には微細に噴霧される燃料噴射のために必要となる燃料圧が形成される訳である。

内燃機関の運転中には高圧アキュムレータ内の燃料が加熱されるので、高圧アキュムレータ内には５０℃を上回る温度が生ぜしめられる場合がある。内燃機関の遮断後には高圧ポンプも停止されるので、高圧アキュムレータ内に残った燃料は高圧アキュムレータ内で時間と共に冷却され、最終的にこの燃料は周辺温度をとる。これにより、高圧アキュムレータ内の燃料は収縮する。収縮率は１０℃毎におよそ１％である。高圧アキュムレータ内の圧力は相応して低下し、最終的には、高圧アキュムレータ内の燃料の体積が高圧アキュムレータそれ自体の体積よりも小さくなる。これにより、燃料から空気の気化が生じ、この空気が高圧アキュムレータ内の自由になった体積を満たす。内燃機関の再始動時では、この空気が高圧ポンプによって最初に圧縮されなければならず、所望の高い燃料圧はその後でしか形成され得ない。この効果は遅延された圧力形成によって現れる。この遅延は最大２秒にまで達することがあり、このような遅延は、例えば自動車において運転される内燃機関のユーザにとってはっきりと感じられる。
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射システム、即ち、リークオイル領域と高圧アキュムレータとの間に調整弁を備えたリターン管路が形成されており、高圧ポンプが遮断された状態で前記調整弁が前記リークオイル領域から高圧アキュムレータ内への燃料流を可能にすることを特徴とする燃料噴射システムは従来のものに比べて以下の利点を有する。即ち、所謂コモンレール原理により作動する燃料噴射システムにおける圧力形成が顕著な遅延なしに行われる。このためには、リークオイル領域と高圧アキュムレータの間にリターン管路が形成されており、このリターン管路には調整弁が形成されている。この調整弁はこの場合、高圧ポンプが遮断されているときに、燃料がリークオイル領域から高圧アキュムレータに流入し得るように作動する。高圧アキュムレータ内の燃料が冷却されると、燃料の収縮により高圧アキュムレータ内に発生した空所が、リークオイル領域からの燃料の後流によって満たされるので、高圧アキュムレータは常に完全に燃料で満たされたままとなる。従って、内燃機関の再始動の際に、ひいては高圧ポンプの始動の際に、空気を圧縮する必要がないので、高圧アキュムレータ内の圧力は極めて迅速に上昇し、燃料噴射のために提供される。

本発明の対象の第１の有利な構成においては、調整弁が逆止弁として形成されており、この場合、逆止弁は、高圧アキュムレータ内の圧力がリークオイル領域内の圧力より小さくなるか又は等しくなった場合にのみ燃料管路を開放する。これにより、内燃機関が運転している間は高圧アキュムレータから燃料圧が逃出しないことが確保される。高圧アキュムレータ内の燃料が冷却されると、負圧が形成され、この負圧によりリークオイル領域から高圧アキュムレータに燃料が吸い上げられるので、この高圧アキュムレータは常に完全に燃料で満たされたままとなる。この場合、リターン管路は、直接に高圧アキュムレータからリークオイル領域に通じる別個の管路であってよい。しかしながら、リターン管路を高圧ポンプに対して平行に設けることも可能であり、これにより、高圧ポンプが燃料をリークオイル領域から吸引する際の経路となる吸引管路と、高い圧力下に燃料が高圧アキュムレータに供給される際の経路となる高圧管路とが、直接にリターン管路を介して互いに接続されている。

本発明の対象の別の有利な構成においては、調整弁が切換可能に形成されている。この場合、高圧アキュムレータが作動していないときに、調整弁は開状態に切り換えられる。これにより、高圧アキュムレータからリークオイル領域への燃料流も、リークオイル領域から高圧アキュムレータへの燃料流も可能である。このことは、高圧アキュムレータとリークオイル室との間での迅速な圧力補償をもたらす。高圧アキュムレータ内で燃料が冷却されると、高圧アキュムレータはこの場合にも、既に上述したように、常に完全に燃料で満たされたままとなる。切換可能な調整弁は、内燃機関の通常運転時に、圧力保持弁として高圧アキュムレータ内の圧力を一定の値に保持するために働く。この場合、高圧アキュムレータ内での所定の目標圧力が超えられると、燃料が高圧アキュムレータから導出されて、前記圧力保持弁を介してリークオイル領域に供給される。
図面
本発明に係る噴射装置の一実施例を図面に示す。図面において、
図１は、噴射装置の概略図であり、
図２ａは、高圧ポンプがスイッチを切られた状態における燃料の戻りのない高圧アキュムレータの同様の概略図であり、
図２ｂは、図２ａの状態における内燃機関の圧力及び回転数の時間経過を示し、
図３ａ及び図３ｂは、図２ａ乃至図２ｂと同様の図であり、高圧アキュムレータ内が常に燃料で満たされている状態を示す。

実施例の説明
図１には、燃料噴射システムが概略的に示されている。この燃料噴射システムは、所謂コモンレールシステムを用いて機能する。周辺圧力によりリークオイル領域１内には燃料が存在し、この場合、車両においては、リークオイル領域１は通常、燃料タンクに相当する。吸引管路３は、リークオイル領域１から高圧ポンプ５に延設されており、この高圧ポンプ５内において、高圧燃料を生成することができる。圧縮され且つ高圧状態にある燃料は、高圧ポンプ５によって高圧管路７を介して高圧アキュムレータ１０に供給され、高圧アキュムレータ１０内において燃料は高圧に維持される。高圧アキュムレータ１０には複数の燃料噴射弁１２が接続されており、高圧アキュムレータ１０内において高圧に保持されている燃料は、燃料噴射弁１２を介して内燃機関の燃焼室内に噴射される。高圧ポンプ５においては一般に、相応の調整装置を介して、高圧アキュムレータ１０から燃料噴射のために取り出される量の燃料のみが高圧アキュムレータ１０に供給される。それにも拘わらず高圧アキュムレータ１０内において過度に高い圧力が生じる場合に備えて、圧力を制限するために圧力調整弁２０が設けられている。圧力調整弁２０は、高圧アキュムレータ１０をリターンオイル領域１に接続するリリーフ管路１５内に設けられている。圧力調整弁２０は、高圧アキュムレータ１０内の圧力が所望の目標圧力を超えた場合に開放され、これにより、燃料がリークオイル領域１に流出し、そして高圧アキュムレータ１０内の圧力が減少する。高圧アキュムレータ１０内の圧力が再度上記目標圧力を下回ると、圧力調整弁２０がリリーフ管路１５を閉鎖して、これ以上の圧力低下を停止する。

図２には、高圧アキュムレータ１０が概略的に示されており、図において、従来の燃料噴射システムにおける高圧アキュムレータ１０の冷却の際の液圧的関係を示している。高圧アキュムレータ１０は、高圧ポンプ５によって高圧燃料が充填される。また、内燃機関の停止後には、高圧ポンプ５は高圧アキュムレータ１０内にそれ以上の燃料を供給しない。図２において、補償タンク３０が設けられており、補償タンク３０は高圧アキュムレータ１０に接続されている。この補償タンク３０と高圧アキュムレータ１０との接続は弁２７によって遮断可能になっている。弁２７は内燃機関の停止後に閉鎖され、この場合、補償タンク３０から高圧アキュムレータ１０に更に燃料が流れることはない。高圧アキュムレータ１０内において燃料が冷却されると、これにより空所が生じ、この空所は燃料からはき出された空気によって満たされ、そして気泡３２が生ずる。また、再び内燃機関を始動させると、これに伴って高圧ポンプ５が高圧アキュムレータ１０内において燃料を圧縮する。しかしながら、再始動した際の内燃機関の圧力ｐ及び回転数Ｎの時間経過を示す図２ｂに示すように、燃料と比較して高圧縮性である気泡３２のために、高圧アキュムレータ１０における圧力形成は遅くなる。時点ｔ_０に高圧ポンプ１５が運転を開始すると、これにより、内燃機関の回転数Ｎは比較的早く第１の値に達する。気泡３２の圧縮により、高圧アキュムレータ１０においては、遅れΔｔの後に圧力形成が始まる。この遅れΔｔは、乗用車に適用した場合には、高圧容積、吐出量、及び温度差に応じて、２秒にまで達する場合がある。高圧アキュムレータ１０の圧力が所定の値に達すると、内燃機関の回転数をより高くすることが可能になる。

図３ａは、図２ａと同様のシステムを示すが、図３ａにおいては、高圧ポンプ５のスイッチオフ後も弁２７は開いたままとなる。これにより、その後も補償タンク３０からは燃料が高圧アキュムレータ１０内に後流し得るので、高圧アキュムレータ１０は常に燃料で満たされた状態に維持される。内燃機関が再度始動すると、高圧ポンプ１５が運転を開始し、このとき、弁２７が閉じられる。燃料はほぼ非圧縮性となっているので、この時、高圧アキュムレータ１０内には迅速に高圧が形成される。図３ｂは、相応して、時点ｔ_０の直後から圧力が上昇し、内燃機関の回転数Ｎはより早い時点において既により高い値をとることを示している。従って、車両は、高圧アキュムレータ１０内における気泡の圧縮による遅延の発生なく、運転を開始することができる。

図２ａ及び図３ａに示す補償タンク３０は、図１に係る内燃機関において、リークオイル領域１に相当する。

本発明を技術的に実現するために図１には種々の実施例が示されている。第１には、リターン管路２２を設けることができる。リターン管路２２は、高圧アキュムレータ１０から直接にリークオイル領域１に通じている。リターン管路２２には、逆止弁として構成された調整弁２４が設けられている。この逆止弁２４は、高圧アキュムレータ１０方向にのみ燃料流を可能にする。燃料の冷却により、高圧アキュムレータ１０内の圧力がリークオイル領域における圧力よりも低く、即ち周辺圧力よりも低く下がると、リークオイル領域１から逆止弁２４及びリターン管路２２を介して高圧アキュムレータ１０内に燃料が装入される。この結果、高圧アキュムレータ１０は常に燃料によって完全に満たされた状態に維持される。

高圧ポンプ５に対して平行に形成されているリターン管路２２´も同様に作動する。このリターン管路２２´には、やはり逆止弁２４´が形成されており、この逆止弁２４´は高圧アキュムレータ１０方向にのみ燃料流を可能にする。リターン管路２２´はこの場合にも高圧ポンプ５に組み込まれていてよいので、付加的な構成スペースが必要とされない。

高圧アキュムレータ１０を常に燃料で満たすためには、圧力調整弁２０を使用することもできる。上述のように、圧力調整弁２０は通常では、高圧アキュムレータ１０内の圧力を制限するために使用される。しかし、圧力調整弁２０が高圧ポンプ５のスイッチオフ後に開放されると、リリーフ管路１５がリターン管路２２として機能する。これにより、第１に高圧アキュムレータ１０内のまだ高い圧力はリークオイル領域１内へ迅速に減圧され、第２に、高圧アキュムレータ１０内の圧力が低下すると燃料がリークオイル領域１から吸入される。この結果、高圧アキュムレータ１０は常に燃料によって満たされた状態に維持される。このために必要とされる量は非常に少なく、一般に数時間に亘り僅か数ｃｍ^３であるに過ぎない。

噴射装置の概略図である。高圧ポンプがスイッチを切られた状態における燃料の戻りのない高圧アキュムレータの同様の概略図である。図２ａの状態における内燃機関の圧力及び回転数の時間経過を示す図である。図２ａと同様の図であり、高圧アキュムレータ内が常に燃料で満たされている状態を示す。図２ｂと同様の図であり、高圧アキュムレータ内が常に燃料で満たされている状態を示す。

Claims

燃料噴射システム、特に内燃機関用の燃料噴射システムであって、高圧アキュムレータ（１０）が設けられており、該高圧アキュムレータ（１０）内に燃料が高い圧力で蓄えられるようになっており、高圧アキュムレータ（１０）に接続可能である少なくとも１つの噴射弁（１２）が設けられており、該噴射弁（１２）を介して高圧アキュムレータ（１０）内に存在する圧力が内燃機関の燃料室内に噴射されるようになっており、さらに高圧ポンプ（５）が設けられており、該高圧ポンプ（５）が燃料をリークオイル領域（１）から吸引し且つ圧縮して高圧アキュムレータ（１０）に供給して、該高圧アキュムレータ（１０）内に前記高圧ポンプ（５）の運転時に高い燃料圧が形成される形式のものにおいて、前記リークオイル領域（１）と高圧アキュムレータ（１０）との間に調整弁（２０；２４；２４´）を備えたリターン管路（２２）が形成されており、高圧ポンプ（５）が遮断された状態で前記調整弁（２０；２４；２４´）が前記リークオイル領域（１）から高圧アキュムレータ（１０）内への燃料流を可能にすることを特徴とする燃料噴射システム。
前記調整弁が逆止弁（２４；２４´）として形成されており、該逆止弁（２４；２４´）は、高圧アキュムレータ（１０）内の圧力が前記リークオイル領域（１）内の圧力よりも小さくなるか又は等しくなった場合にのみリターン管路（２２）を開放するようになっている、請求項１記載の燃料噴射システム。
リターン管路（２２）が直接に高圧アキュムレータ（１０）から前記リークオイル領域（１）に通じている、請求項２記載の燃料噴射システム。
高圧ポンプ（５）に燃料が吸引管路（３）を介して供給され、高圧ポンプ（５）は圧縮された燃料を高圧管路（７）を介して高圧アキュムレータ（１０）内に導入するようになっており、リターン管路（２２）が、高圧ポンプ（５）に対して平行に延びていて、前記吸引管路（３）が、リターン管路（２２）を介して直接に前記高圧管路（７）に接続されている、請求項２記載の燃料噴射システム。
前記調整弁（２０）が、切換可能に形成されており、高圧ポンプ（５）が遮断された状態でリターン管路（２２）が、常時開いている、請求項１記載の燃料噴射システム。
切換可能な調整弁が、高圧ポンプ（５）の運転時に圧力調整弁（２０）として機能するようになっており、該圧力調整弁（２０）がリリーフ管路（１５）に配置されていて、高圧アキュムレータ（１０）内の圧力が所定の目標圧力を超えた場合にのみ前記圧力調整弁（２０）がリリーフ管路（１５）を開くようになっており、リリーフ管路（１５）の機能が前記リターン管路（２２）に相当している、請求項５記載の燃料噴射システム。