JP2008508470A - 燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料噴射システム特にコモンレールシステムであって、低圧領域を有しており、該低圧領域から燃料が高圧ポンプ（４）によって高圧で負荷されて、高圧燃料蓄圧器（１２）に供給され、該高圧燃料蓄圧器（１２）から複数のインジェクタ（１５）に燃料が供給され、これらのインジェクタに、高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射され、高圧ポンプ（４）と高圧燃料蓄圧器（１２）とインジェクタ（１５）とが高圧領域に対応配置されている形式のものに関する。
内燃機関の始動時における不都合な遅延を避けるために、低圧領域と高圧領域との間に逆止弁装置が介在されていて、これによって、高圧領域内に負圧が形成されると燃料が低圧領域から高圧領域に達するようになっている。

Description

本発明は、燃料噴射システム特にコモンレールシステムであって、低圧領域を有しており、該低圧領域から燃料が高圧ポンプによって高圧で負荷されて、高圧燃料蓄圧器に供給され、該高圧燃料蓄圧器から複数のインジェクタに燃料が供給され、これらのインジェクタによって、高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射され、高圧ポンプと高圧燃料蓄圧器とインジェクタとが高圧領域に対応配置されている形式のものに関する。

従来技術
従来形式の燃料噴射システムは、構造に基づいて非気密性を有している。例えばインジェクタは漏れ箇所を有している。漏れ量によって、システム内に存在する燃料容積の温度に基づく縮小が補償される。特別な燃料噴射システムにおいては、内燃機関の始動時に不都合な遅延が発生する。

本発明の課題は、燃料噴射システム特にコモンレールシステムで、低圧領域を有しており、該低圧領域から燃料が高圧ポンプによって高圧で負荷されて、高圧燃料蓄圧器に供給され、該高圧燃料蓄圧器からインジェクタに燃料が供給され、高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射され、高圧ポンプと高圧燃料蓄圧器とインジェクタとが高圧領域に対応配置されている形式のものを改良して、内燃機関の始動時における不都合な遅延が避けられるようなものを提供することである。

発明の利点
前記課題は本発明によれば、燃料噴射システム特にコモンレールシステムで、低圧領域を有しており、該低圧領域から燃料が高圧ポンプによって高圧で負荷されて、高圧燃料蓄圧器に供給され、該高圧燃料蓄圧器から複数のインジェクタに燃料が供給され、これらのインジェクタによって、高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射され、高圧ポンプと高圧燃料蓄圧器とインジェクタとが高圧領域に対応配置されている形式のものにおいて、低圧領域と高圧領域との間に逆止弁装置が介在されており、それによって、高圧領域内に負圧が形成されると燃料が低圧領域から高圧領域に達するようになっていることによって解決された。特別な燃料噴射システムにおいては、漏れが生じないように構成されたインジェクタが使用される。これによって、燃料噴射システムは内燃機関の停止状態で完全な気密状態が維持される。

内燃機関の停止と新たな始動との間の温度差が非常に大きい場合には、高圧領域のシール性に基づいて、及び高圧領域内に存在する燃料容積の温度に依存する減少に基づいて、燃料に溶け込んだ空気が排出される。排出された空気は始動時に、前述したような始動の遅延を生ぜしめる。本発明の逆止弁装置によって、高圧領域と低圧領域との間で所定の接続が形成され、この接続によって、場合によって高圧領域内に形成された負圧が解消される。

本発明による燃料噴射システムの有利な実施例によれば、逆止弁装置が、高圧入口と高圧出口と低圧接続部とを有している。２つの高圧接続部と１つの低圧接続部とを有する構成によって、存在する構成部分を変えることなしに、存在する燃料噴射システム内に組み込むことができるアダプタが形成される。このアダプタ若しくは逆止弁装置は、高圧ポンプのケーシング内、高圧ポンプと高圧燃料蓄圧器との間の管路内、又は高圧燃料蓄圧器の入口に取り付けることができる。アダプタ若しくは逆止弁装置は、高圧燃料蓄圧器の出口に、又は高圧燃料蓄圧器とインジェクタとの間の高圧管路内に設けてもよい。

燃料噴射システムの別の有利な実施例によれば、逆止弁装置が、高圧貫通孔を備えたアダプタケーシングを有していて、高圧貫通孔がアダプタケーシングの一端部に拡張された区分を有していて、該拡張された区分内に弁ブシュが配置されている。弁ブシュは有利な形式で高圧貫通孔を有しており、該高圧貫通孔は、アダプタケーシング内に形成された高圧貫通孔の延長部内に配置されている。高圧貫通孔の一端部には、例えば高圧ポンプ又は高圧燃料蓄圧器のための高圧接続部が設けられている。高圧貫通孔の他端部には、例えば高圧燃料蓄圧器又はインジェクタのための別の高圧接続部が設けられている。

燃料噴射システムの別の有利な実施例によれば、弁ブシュが盲孔を有していて、該盲孔内に弁ばねが配置されており、該弁ばねによって、弁球が低圧貫通孔の一端部に押し付けられ、該低圧貫通孔の他端部に低圧接続部が設けられている。低圧貫通孔及び弁球の形状及び寸法は、弁球が低圧貫通孔に当接した時に、弁球が低圧貫通孔の一端部を閉鎖するように設計されている。

燃料噴射システムの別の有利な実施例によれば、弁ブシュ内に接続溝が設けられており、該接続溝が前記盲孔を高圧貫通孔に接続するようになっている。高圧貫通孔内に負圧が形成されると、低圧貫通孔内の圧力は、ばね付勢された弁球が低圧貫通孔から持ち上がり、それによって燃料が低圧領域から低圧貫通孔及び接続溝を通って高圧貫通孔内に逆流するように作用する。

燃料噴射システムの別の有利な実施例によれば、弁ブシュが、半径方向に延在する貫通孔を有しており、該貫通孔が高圧貫通孔に接続されていて、弁スリーブ内に配置されており、該弁スリーブが、低圧領域に通じる開口と、高圧貫通孔に通じる開口とを有している。弁スリーブの２つの開口を介して、低圧領域と高圧領域との間の接続が形成されるようになっている。

燃料噴射システムの別の実施例によれば、高圧貫通孔に通じる弁スリーブの開口に弁球が当接している。開口及び弁球の形状及び寸法は、弁球が開口に当接すると開口が閉鎖されるように、設計されている。

燃料噴射システムの別の実施例によれば、弁球が弁ばねによって、高圧貫通孔に通じる弁スリーブの開口に当接保持されるようになっている。高圧貫流孔内に負圧が発生すると、低圧領域内の圧力は、弁球が弁ばねのプリロード力に抗して開口から持ち上がり、それによって燃料が低圧領域から高圧領域に逆流するように働く。

燃料噴射システムの別の有利な実施例によれば、弁ばねと弁球とが、弁スリーブの、高圧貫通孔内に突入する延長された区分内に配置されていて、該延長された区分が高圧貫通孔に向かって開放されている。これによって、逆止弁装置の組み付けが簡略化される。弁ばねと弁球とは、弁スリーブ内に予め組み込むことができる。これによって、予め組み込まれた弁スリーブを、弁ブシュ内に押し込むだけでよい。

燃料噴射システムの別の有利な実施例によれば、逆止弁装置が、高圧燃料蓄圧器の付加的な接続部内に組み込まれている。付加的な接続部は、低圧領域に通じる接続部を形成する。

燃料噴射システムの別の有利な実施例によれば、低圧接続部がインジェクタの戻し管路に接続されている。これによって管路長さを節約することができる。

本発明のその他の利点、特徴及び詳細は、以下に幾つかの実施例を用いて詳細が説明されている。この場合、請求項及び実施例の説明に記載された特徴は、それぞれ個別でも、又は任意の組み合わせでも本発明の必須要件をなしている。

図面
図１は、燃料噴射システムの概略図、
図２は、第１実施例による逆止弁装置の概略的な断面図、
図３は、第２実施例による逆止弁装置の概略的な断面図、
図４は、第３実施例による逆止弁装置の概略的な断面図である。

実施例の説明
図１には、コモンレール燃料噴射システムが概略的に示されている。燃料タンクとして示されている低圧容器１から、燃料フィードポンプ２によって燃料が接続管路３を介して高圧ポンプ４に供給される。接続管路３内にオーバーフロー弁６が配置されている。低圧容器１と燃料フィードポンプ２と接続管路３とは、低圧で負荷されており、従って低圧領域に対応配置されている。

高圧ポンプ４には圧力調整弁８が取り付けられており、この圧力調整弁８は、管路９を介して低圧容器１に接続されている。しかも高圧ポンプ４から高圧管路１０が延在しており、この低圧管路１０は、高圧で負荷された燃料を、コモンレールとも称呼されている高圧燃料蓄圧器１２に供給する。高圧燃料蓄圧器１２から、貫流制限器１３を介在して高圧管路１４が延在している。この高圧管路１４は、高圧で負荷された燃料を高圧燃料蓄圧器１２から複数の噴射弁１５に供給する。これらの噴射弁１５は、インジェクタとも称呼され、図面を見やすくするために図１には、これらの噴射弁１５のうちの１つだけが示されている。従って、高圧管路１０と高圧燃料蓄圧器１２と高圧管路１４と燃料噴射弁１５とは、燃料噴射システムの高圧領域に対応配置されている。

燃料噴射弁１４から、２つの区分１６と１７とを有している戻し管路が低圧容器１に延びている。戻し管路の２つの区分１６と１７との間に圧力保持弁１８が接続されている。圧力保持弁１８は戻し管路の区分１６内において、燃料噴射システムの運転状態とは無関係に、燃料噴射弁１５内における制御弁部材とピエゾアクチュエータとの間の連結室を充填できる約１０ｂａｒの最小圧力を維持するために用いられる。燃料噴射システムの運転は、電子式の制御器１９によって制御される。高圧燃料蓄圧器１２には圧力制限弁２０が設けられており、この圧力制限弁２０は戻し管路に接続されている。高圧燃料蓄圧器１２内の圧力が所定の最大値を超えると、圧力制限弁２０が開放し、高圧燃料蓄圧器１２内の超過圧力が低圧領域内で解消される。

図１に示したコモンレールシステムにおいては、構造的な構成に基づいて漏れのないインジェクタを使用することができる。これによって、システムは停止状態において完全に気密であることが保証される。エンジン停止と再始動との間の温度差が非常に大きい場合に、高圧領域のシール性及び高圧領域内に位置する燃料容積の減少に基づいて、燃料内に溶け込んだ空気が排出される。排出された空気は、再始動時に容認できない始動時間の遅延を生ぜしめる。

不都合な始動時間遅延の原因となる、高圧システム内の低圧形成を避けるために、本発明によれば、高圧領域と低圧領域との間の所定の接続部が形成され、しかもこの場合、漏れによって運転中にシステム効率が劣化することはない。

本発明によれば、逆止弁装置によって、高圧領域と低圧領域との間の所定の接続部が形成される。逆止弁装置によって、システムの冷却中、例えばシステム停止時に、低圧領域と高圧領域との間の接続部が開放され、これによって燃料が低圧領域から高圧領域に逆流する。

図２には、本発明による逆止弁装置の実施例が概略的な断面図で示されている。高圧燃料蓄圧器１２には、付加的な接続スリーブ２１が溶接されている。接続スリーブ２１は貫通孔２２を有しており、この貫通孔２２は、燃料高圧蓄圧器１２内に開口し、外方に向かって深座ぐり２４内に移行している。深座ぐり２４内には弁ばね２５が配置されており、この弁ばね２５は弁球２６に向かってプリロード（予備荷重）をかけられている。弁球２６は、弁ばね２５によって、接続部材２８の漏斗状の開口部に気密な状態で保持される。接続部材２８には、（図示していない）低圧接続管路が接続されている。

接続部材２８は、キャップナット２９によって接続スリーブ２１に組み付けられている。燃料噴射システムの通常運転状態において、弁球２６は、高圧で負荷された燃料が高圧燃料蓄圧器１２から接続部材２８を介して低圧領域内に達しないように、漏斗状の開口部２７に当接している。高圧燃料蓄圧器１２内に負圧が形成されると、弁球２６は漏斗状の開口部２７から持ち上がり、それによって燃料が低圧領域から接続部２８及び貫通孔２２を通って高圧燃料蓄圧器１２内に達する。接続部材２８は有利な形式でインジェクタの戻し管路に接続されている。

図３には、第２実施例による逆止弁装置の断面図が示されている。この逆止弁装置はアダプタケーシング３１内に設けられており、このアダプタケーシング３１は、ほぼ円筒形の形状を有している。アダプタケーシング３１内で中央に高圧貫通孔が設けられており、この高圧貫通孔を通って、矢印で示されているように、高圧で負荷された燃料が高圧入口から高圧出口にガイドされる。高圧入口には例えば高圧ポンプ又は高圧燃料蓄圧器が接続されている。高圧出口には例えば高圧燃料蓄圧器又はインジェクタが接続されている。

中央の高圧貫通孔３２の一端部は拡張された区分３３に移行しており、この拡張された区分３３に、弁ブシュ３４が押し込まれているか若しくはねじ固定されている。弁ブシュ３４は中央の高圧貫通孔３５を有しており、この高圧貫通孔３５は、前記高圧貫通孔３２の延長部内に配置されている。アダプタケーシング３１内に配置された、弁ブシュ３４の端面に盲孔３６が切欠き形成されている。この盲孔３６内に弁ばね３７と弁球３８とが配置されている。弁ばね３７は、弁球３８が低圧貫通孔３９の一端部に当接保持されるように、弁球３８に対してプリロード（予備荷重）がかけられている。この低圧貫通孔３９は、アダプタケーシング３１内内において高圧貫通孔３２に対して軸方向で平行に延在している。低圧貫通孔３９の、弁球３８とは反対側の端部には低圧接続部４０が設けられている。弁ブシュ３４内に設けられた盲孔３６は、半径方向に延在する弁溝４１を介して高圧貫通孔３２に接続されている。この弁溝４１は弁ブシュ３４に切欠き形成されている。

燃料噴射システムの通常の運転中に高圧貫通孔３２内に、低圧貫通孔３９内よりも高い圧力が形成される。従って弁球３８は、圧力差に基づいて、及び弁ばね３７のプリロード力によって、低圧貫通孔３９の内側端部に当接保持されるので、高圧で負荷された燃料が高圧貫通孔３２から低圧貫通孔３９に達することはない。高圧貫通孔３２内に温度に基づいて低圧が生じると、弁球３８が弁ばね３７のプリロード力に抗して低圧貫通孔３９の内側端部から持ち上がるので、燃料が、低圧領域から低圧貫通孔３９及び弁溝４１を通って高圧貫通孔３２内に逆流する。

図４には、本発明による逆止弁装置の別の実施例の断面図が示されている。逆止弁装置は、ほぼ円筒形のアダプタケーシング４４内に収容されている。アダプタケーシング４４は、中央の高圧貫通孔４５を有しており、この高圧貫通孔４５の両端部にそれぞれ１つの高圧接続部が配置されている。アダプタケーシング４４は、図３に示したアダプタケーシング３１と同様に、高圧ポンプのケーシングにも、また高圧ポンプと高圧燃料蓄圧器との間の管路内、若しくは高圧燃料蓄圧器の入口にも取り付けることができる。このアダプタケーシングは、管路長さを相応に適応させることによって、高圧管路内にも取り付けることができる。

アダプタケーシング４５内の中央の高圧貫通孔４５は、一端部で拡張された区分４６内に移行しており、この区分４６内に、弁ブシュ４７が押し込まれているか若しくはねじ固定されている。弁ブシュ４７も中央の高圧貫通孔４８を有しており、この弁ブシュ４７の高圧貫通孔４８は、前記アダプタケーシング４４の高圧貫通孔４５の延長部に配置されている。弁ブシュ４７の中央の高圧貫通孔４８の直径４９は、アダプタケーシング４４の中央の高圧貫通孔４５の直径と同じである。また、弁ブシュ４７内に半径方向の貫通孔５１が設けられており、この貫通孔５１は、中央の高圧貫通孔４８から延びていて、半径方向の貫通孔５０と同軸的に合致してアダプタケーシング４４内に配置されている。

半径方向の貫通孔５１内に弁スリーブ５２が押し込まれており、この弁スリーブ５２は、両端部が閉じられている円筒形周壁の形状を有している。弁スリーブ５２の一端部は、アダプタケーシング４４の外周面と面一に（同一面を成して）配置されている。弁スリーブ５２の他端部は中央の高圧貫通孔４８内に突入している。弁スリーブ５２は、高圧貫通孔４８の内径４９よりも著しく小さい内径５３を有している。

高圧貫通孔４８内に突入する、弁スリーブ５２の端部には、延長された区分５５が取り付けられており、この区分５５は穿孔されている。弁スリーブ５２の延長された区分５５内には、弁球５７と弁ばね５６とが配置されている。弁球５７は、プリロードのかけられた弁ばね５６によって弁スリーブ５２内の開口部５８に当接保持されている。また、弁スリーブ５２は開口部６１を有しており、この開口部６１は、弁スリーブ５２の内室と低圧貫通孔６３との間の接続部を形成する。この低圧貫通孔６３は、高圧貫通孔４５に対して軸方向に平行に弁ブシュ４７及びアダプタケーシング４４を通って延在している。低圧貫通孔６３の外側端部に低圧接続部６５が設けられている。

燃料噴射システムの通常運転中は、高圧貫通孔４５内に低圧貫通孔６３内におけるよりも高い圧力が形成される。この圧力差と、弁ばね５６のプリロード力とによって、弁球５７は、高圧領域と低圧領域との接続が形成されないように、弁スリーブ５２の開口５８に当接保持される。高圧孔４５内に負圧が形成されないと、弁球５７は開口５８から持ち上がるので、燃料は低圧領域から低圧貫通孔６３及び弁スリーブ５２を通って高圧貫通孔４５内に逆流する。

燃料噴射システムの概略図である。 第１実施例による逆止弁装置の概略的な断面図である。 第２実施例による逆止弁装置の概略的な断面図である。 第３実施例による逆止弁装置の概略的な断面図である。

Claims (11)

1. 燃料噴射システム殊にコモンレールシステムであって、低圧領域を有しており、該低圧領域から燃料が高圧ポンプ（４）によって高圧で負荷されて、高圧燃料蓄圧器（１２）に供給され、該高圧燃料蓄圧器（１２）から複数のインジェクタ（１５）に燃料が供給され、これらのインジェクタによって、高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射され、高圧ポンプ（４）と高圧燃料蓄圧器（１２）とインジェクタ（１５）とが高圧領域に対応配置されている形式のものにおいて、
   低圧領域と高圧領域との間に逆止弁装置が介在されていて、それによって、高圧領域内に負圧が形成されると燃料が低圧領域から高圧領域に達するようになっていることを特徴とする、燃料噴射システム。
2. 前記逆止弁装置が、高圧入口と高圧出口と低圧接続部（４０；６５）とを有している、請求項１記載の燃料噴射システム。
3. 前記逆止弁装置が、高圧貫通孔（３２；４５）を備えたアダプタケーシング（３１；４４）を有していて、高圧貫通孔（３２；４５）がアダプタケーシングの一端部に拡張された区分（３３；４６）を有していて、該拡張された区分（３３；４６）内に弁ブシュ（３４；４７）が配置されている、請求項２記載の燃料噴射システム。
4. 弁ブシュ（３４）が盲孔（３６）を有していて、該盲孔（３６）内に弁ばね（３７）が配置されており、該弁ばね（３７）によって、弁球（３８）が低圧貫通孔（３９）の一端部に押し付けられ、該低圧貫通孔（３９）の他端部に低圧接続部（４０）が設けられている、請求項３記載の燃料噴射システム。
5. 前記弁ブシュ（３４）内に接続溝（４１）が設けられており、該接続溝（４１）が前記盲孔（３６）を高圧貫通孔（３２）に接続する、請求項４記載の燃料噴射システム。
6. 弁ブシュ（４７）が、半径方向に延在する貫通孔（５１）を有しており、該貫通孔（５１）が高圧貫通孔（４５）に接続されていて、弁スリーブ（５２）内に配置されており、該弁スリーブ（５２）が、低圧領域に通じる開口（６１）と、高圧貫通孔（４５）に通じる開口（５８）とを有している、請求項３記載の燃料噴射システム。
7. 高圧貫通孔（４５）に通じる弁スリーブ（５２）の開口（５８）に弁球（５７）が当接している、請求項６記載の燃料噴射システム。
8. 弁球（５７）が弁ばね（５６）によって、高圧貫通孔（４５）に通じる弁スリーブ（５２）の開口（５８）に当接保持される、請求項７記載の燃料噴射システム。
9. 弁ばね（５６）と弁球（５７）とが、弁スリーブ（５２）の、高圧貫通孔（４５）内に突入する延長された区分（５５）内に配置されていて、該延長された区分（５５）が高圧貫通孔（４５）に向かって開放されている、請求項８記載の燃料噴射システム。
10. 前記逆止弁装置が、高圧燃料蓄圧器（１２）の付加的な接続部（２１）内に組み込まれている、請求項１記載の燃料噴射システム。
11. 低圧接続部（２８；４０；６５）がインジェクタの戻し管路に接続されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。

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