JP2008520887A - 複数の蓄圧器を備えた燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

本発明による燃料噴射装置（１０２）では、高圧燃料ポンプ（１１１）とインジェクタ（１１６）との間に、各インジェクタのためにそれぞれ１つの蓄圧器（１２０）が設けられている。

Description

従来技術
内燃機関用の燃料噴射装置であって、１つの高圧ポンプと少なくとも２つのインジェクタと、該高圧ポンプと少なくとも２つのインジェクタとの間に配置された蓄圧器とが設けられている形式のものに関する。

このような形式の燃料噴射装置は従来技術に基づいて公知であり、通常、コモンレール燃料噴射装置と呼ばれる。

以下においては図５を参照しながら従来技術に基づいて公知の、内燃機関（図示せず）のコモンレール燃料噴射装置１０２について説明する。

この燃料噴射装置１０２は燃料タンク１０４を有しており、この燃料タンク１０４からは燃料１０６が電気式又は機械式の燃料ポンプ１０８によって圧送される。低圧燃料管路１１０を介して燃料１０６は高圧燃料ポンプ１１１に圧送される。高圧燃料ポンプ１１１から燃料１０６は高圧燃料管路１１２を介してコモンレール１１４に達する。コモンレール１１４には複数の本発明による燃料噴射ノズル又はインジェクタ１１６が接続されており、これらのインジェクタ１１６は燃料１０６を、図示されていない内燃機関の燃焼室１１８に噴射する。

この燃料噴射装置１０２では、１つの共通の高圧アキュムレータ、いわゆるコモンレール１１４が、すべてのインジェクタ１１６のために設けられている。このような燃料噴射装置のための「コモンレール」という名称は、上記構成に由来している。

１つの高圧ポンプと少なくとも２つのインジェクタと、該高圧ポンプと少なくとも２つのインジェクタとの間に配置された蓄圧器とを備えた、内燃機関用の本発明による燃料噴射装置では、各インジェクタにそれぞれ１つの蓄圧器が配属されている。上記構造に基づいて、このような燃料噴射装置は、「マルチプルレール燃料噴射装置」と呼ぶことができる。

発明の利点
各インジェクタにそれぞれ１つの蓄圧器が配属されていることによって、蓄圧器を弾性及び蓄圧器容量に関して、所属のインジェクタに最適に合わせることができる。さらに、蓄圧器をインジェクタの直ぐ近くに配置することができるので、インジェクタへの燃料の噴射が、蓄圧器とインジェクタとの間において行き来する圧力波によって、損なわれることはなくなる。

さらに、各インジェクタにそれぞれ１つの蓄圧器が配属されていることによって、それぞれの蓄圧器をそれ自体極めて小さくすることができるので、通常、蓄圧器を自動車のエンジンルーム内においてインジェクタの直ぐ近くに配置することは、問題なく可能である。燃料噴射装置の本発明による構造によって、内燃機関の種々異なったインジェクタ相互の影響は著しく減じられ、このことは、内燃機関の運転特性及びエミッション特性に対してポジティブな影響を及ぼす。

蓄圧器の本発明による構造形式によって、さらにまた、内燃機関のシリンダ数とは無関係に、多数の同じ構成部材、つまり１つの高圧ポンプと複数の同じ構造の蓄圧器と複数の同じ構造のインジェクタとによって、１つの燃料噴射装置を形成することが可能になる。これによって部材の多様性が減じられ、コストの著しい節減が可能になる。

本発明の有利な構成では、各蓄圧器に、少なくとも１つの第１の高圧接続部と、インジェクタのための分岐部とが設けられている。このように構成されていると、本発明による蓄圧器を高圧管路とインジェクタとの間に組み込むことができ、その結果既に大量生産されているインジェクタ及び高圧ポンプを本発明による蓄圧器に備え付けることが可能になる。この場合、高圧管路を新しい蓄圧器に合わせることだけが必要である。

本発明による燃料噴射装置の特に有利な構成では、各蓄圧器に第２の高圧接続部が設けられており、かつ少なくとも２つの蓄圧器が直列に接続は位置されている。これによって、構成が簡単化され、コストが安価になり、かつ所要スペースが減じられる。

蓄圧器の列の最後の蓄圧器には、本発明の別の有利な構成では、圧力センサ及び／又は調圧弁が設けられており、このように構成されていると、中央の構成部材によって、燃料噴射装置の高圧領域における圧力を検出し、かつ場合によっては目標値に調整することが可能になる。これによって、センサ装置及びその他の液圧部材に対する要求を高めることなしに、本発明による利点を実現することができる。

インジェクタの所望の運転特性を得るために、各蓄圧器には、燃料を満たされた蓄圧器容積室が設けられている。蓄圧器のこの蓄圧器容積室及び弾性が所属のインジェクタの噴射量及び運転特性に合わせられていると、特に有利である。これによって、インジェクタのさらに改善された運転特性が得られ、このことは、内燃機関の騒音発生、エミッション及び燃費並びに回転静粛性に有利な影響を及ぼす。

本発明による蓄圧器の有利な構成では、蓄圧器が鍛造又は注型によって製造される。必要な場合には、例えば蓄圧器容積室をブランクから、例えば穿孔、フライス加工及び／又は旋削のような切削加工によって加工することが可能である。

特に蓄圧器の蓄圧器容積室の加工を簡単にするために、本発明の別の有利な構成では、第１の高圧接続部及び／又は第２の高圧接続部及び／又は分岐部が、蓄圧器容積室と溶接されている。このような複数部分から成る構造形態によって、高圧接続部もしくは分岐部が溶接される前に、蓄圧器容積室を製造することができので、蓄圧器容積室の製造時における該蓄圧器容積室への極めて良好な接近可能性が得られる。次いで、高圧接続部及び／又は分岐部は蓄圧器容積室と溶接される。この際に注意すべきことは、インジェクタの機能障害を惹起するおそれのある溶接スパッタが蓄圧器容積室内に達することができないように、溶接継ぎ目を形成することである。

択一的に、第１の高圧接続部及び／又は第２の高圧接続部及び／又は分岐部が、蓄圧器容積室と螺合もしくはねじ結合されているような構成も可能である。個々の事例において、上に述べた変化実施例のどちらが有利かは、個々の状況に関連している。

本発明による蓄圧器の機能をさらに改善するために、各蓄圧器に燃料フィルタが設けられていると有利である。そのために、本発明による蓄圧器の別の有利な構成では、各蓄圧器に、燃料フィルタを受容するためのフィルタ孔が設けられている。この場合例えば、ダストフィルタ又はメッシュフィルタを使用することができる。

本発明の別の利点及び有利な構成は、以下の図面及び図面を参照した記載並びに請求項に開示されている。図面及び図面を参照した記載並びに請求項に開示されたすべての特徴は、個々においても、任意の組合せにおいても本発明に属するものである。

図面
図１は、本発明による燃料噴射装置を概略的に示す回路図であり、
図２は、本発明による蓄圧器の第１実施例を様々な方向から見た図であり、
図３は、本発明による蓄圧器の第２実施例を様々な方向から見た図であり、
図４は、複数部分から成る本発明による蓄圧器を拡大して示す図であり、
図５は、従来技術によるコモンレール燃料噴射装置を示す図である。

実施例の説明
図１には本発明による燃料噴射装置１０２がブロック回路図で略示されている。燃料タンク１０４から量制御弁ＭＳＶを備えた高圧燃料ポンプ１１１までは、本発明による燃料噴射装置は、図５を参照しながら既に述べたコモンレール燃料噴射装置と同じ構成を有している。内燃機関のインジェクタ１１６及び燃焼室１１８も同じである。

大きな違いは次のことにある。すなわち本発明による燃料噴射装置では、内燃機関すべてのインジェクタ１１６に圧力下にある燃料を供給する１つのコモンレール１１４（図５参照）の代わりに、図１に示されているように、各インジェクタ１１６にそれぞれ個別の蓄圧器１２０が配属されている。図１においてインジェクタ１１６、燃焼室１１８及び蓄圧器１２０はグループ毎に同じ番号で、しかも通し番号で示されている。したがってｎ個の燃焼室１１８を備えた内燃機関では、ｎ個のインジェクタ１１６とｎ個の蓄圧器１２０と存在する。

言い換えれば、各インジェクタ１１６には、蓄圧量及び弾性に関して各インジェクタ１１６と最適に共働する蓄圧器１２０が配属されている。内燃機関のインジェクタ１１６は構造上同じであるので、もちろん、内燃機関の蓄圧器１２０もまた構造上同じに構成することができる。必要な蓄圧容積を複数の蓄圧器１２０に分解することによって、蓄圧器１２０を所属のインジェクタ１１６の近傍に配置することも可能である。これによって運転特性に関する利点が得られる。それというのは、図５に示された燃料噴射装置に比べて、蓄圧器とインジェクタ１１６との間における圧力変動は、極めて短い伝播時間しか有していないので、圧力振動がインジェクタ１１６の運転特性に対して不都合な影響を与えることはないからである。
図１に示された実施例では、通し番号１、２〜ｎの蓄圧器１２０が直列に接続されている。したがって各蓄圧器１２０は第１の高圧接続部と第２の高圧接続部とを有している。これらの高圧接続部（図１には図示せず）のそれぞれには、高圧燃料管路１１２が接続されている。直列に接続された最後の蓄圧器１２０、つまり番号「ｎ」の蓄圧器１２０には、１つの高圧燃料管路１１２が接続されている。この高圧燃料管路１１２は調圧弁１２２に開口している。この調圧弁１２２には必要とあれば、圧力センサ（図示せず）が組み込まれていてもよい。これによって、１つの調圧弁１２２と圧力センサとだけで、燃料噴射装置１０２の高圧領域における圧力を調整及び／又は測定することができる。

出口側において調圧弁１２２は放圧管路１２４に接続されており、この放圧管路１２４は燃料タンク１０４に開口している。もちろん蓄圧器１２０はインジェクタ１１６と同じ個数、存在し、かつこの個数は、従来技術の燃料噴射装置におけるコモンレール１１４におけるよりも著しく多いので、これらの蓄圧器１２０の製造を自動化するのに著しく多くの金額が投資されることになるが、蓄圧器の数が増えることによって生じるコスト増大の大部分は、十分なプロセスの自動化によって補償もしくは相殺することができる。

別の大きなコスト上の利点としては、内燃機関のシリンダ数に関係なく、単に同一構造の蓄力器１２０しか必要ない、ということが挙げられる。したがって本発明による蓄圧器１２０は極めて僅かな変化形態しか必要とせず、これによってさらに部材数がさらに高まり、ひいては本発明による蓄圧器１２０のための部材コストが安くなる。

蓄圧器１２０の間に高圧燃料管路１１２の短い部材が存在することによって、蓄圧器１２０もまた相互に極めて小さな範囲においてしか影響し合わない。このことは特に次の理由による。すなわち、通常、隣接して配置された２つのインジェクタが相前後して燃料を噴射するのではなく、多気筒内燃機関の点火順序に基づいて、通常、短時間に相前後して燃料を燃焼室１１８に噴射する２つのシリンダもしくは２つのインジェクタ１１６は、空間的に互いに遠く離れて位置しているからである。

図２には、本発明による蓄圧器１２０の第１実施例が異なった方向から見た図で示されている。本発明による蓄圧器１２０は主として、蓄圧器容積室１２６と第１の高圧接続部１２８と第２の高圧接続部１３０と分岐部１３２とから成っている。

第１の高圧接続部１２８と第２の高圧接続部１３０とは、構造上同じであり、ほぼ円錐台形状のシール面を有している。このシール面には、燃料高圧管路１１２のニップル（図示せず）が圧着させられる。このことは例えば、図示されていないキャップナットを用いて行われ、このキャップナットは、高圧接続部１２８；１３０の雄ねじ山に螺合させられる。

図２に示された本発明による蓄圧器１２０の実施例では、分岐部１３２は、高圧接続部１２８，１３０と同様に、鍛造又はその他の変形プロセスによって製造されている。例えば、まず初めにブランクを円筒形状に鍛造し、これによって蓄圧器容積室１２６を形成することが可能である。次いで、続く変形プロセスにおいて分岐部１３２が製造される。最後の加工ステップにおいて据込み又はその他の変形方法によって、蓄圧器１２０の端部における直径が減じられ、そして第１の高圧接続部１２８と第２の高圧接続部１３０とが形成される。蓄圧器容積室１２６への液圧的な接続部を生ぜしめる、高圧接続部１２８，１３０におけるシール座１３４及び貫通孔１３６は、変形によって製造されても又は切削による形状付与によって製造されてもよい。

分岐部１３２には環状の隆起部１４０が設けられている。分岐部１３２をインジェクタ１１６と液体シール作用をもって接続するために、分岐部１３２に図示されていないキャップナットを被せ嵌め、次いでキャップナット（図示せず）と隆起部１４０との間に、分割されたリング（図示せず）が挿入することができる。次いでキャップナットはインジェクタ１１６の高圧接続部と螺合されることができる。

分岐部１３２の内部にはいわゆるフィルタ孔１４２が設けられている。このフィルタ孔１４２は第１に、蓄圧器容積室１２６と分岐部１３２との間における液圧接続部を形成している。さらに、このフィルタ孔１４２にフィルタ（図示せず）、例えばダストフィルタ又はメッシュ状のフィルタを押し込むことができる。これによって、不純物が燃料から接続されたインジェクタ１１６（図１参照）に達することは、極めて確実に阻止される。

図３には、本発明による蓄圧器１２０の第２実施例が示されている。両実施例の間における大きな違いは、フィルタ孔１４２が図３に示された実施例では蓄圧器１２０の長手方向軸線に沿って配置されていることである。このフィルタ孔１４２からは接続孔１４４が分岐部１３２を貫いて延びており、このように構成されていることによって、蓄圧器容積室１２６と分岐部１３２もしくは該分岐部に接続されたインジェクタ１１６との間における液圧接続部が生ぜしめられる。本発明による蓄圧器１２０のこの第２実施例の内輪郭は幾分複雑であるにもかかわらず、この部材は変形によっても製造することができる。必要とあれば変形過程に次いで、蓄圧器１２０においてさらに切削加工が行われる。

図４には本発明による蓄圧器１２０の変化実施例が示されている。この蓄圧器１２０の主要な特徴は、複数部分から構成されている構造にある。図４の右側において第２の高圧接続部１３０は蓄圧器容積室１２６に溶接されている。溶接継ぎ目は図４において符号１４４で示されている。もちろん、第２の高圧接続部１３０と本来の蓄圧器１２０とを溶接する際に、溶接スパッタが蓄圧器容積室１２６内に達することができないように、注意されねばならない。さもないと、溶接スパッタがインジェクタ１１６内に達して、そこで早期の摩耗又は機能障害を惹起するおそれがある。

第１の高圧接続部１２８は図４の実施例では、蓄圧器１２０の雄ねじ山１４８と共働するキャップナット１４６を用いてねじ結合されかつ緊締されている。第１の高圧接続部１２８と蓄圧器１２０との間におけるシール面１５０には、食い付き縁部（Beisskante）、嵌め込み部（Einpass）又は従来技術に基づいて公知のその他の構成を設けることができる。食い付き縁部及び嵌め込み部は図４には詳しく示されていない。重要なことは、シール面１５０が極めて高い増大する圧力負荷時においても、耐用寿命にわたってシール作用を維持することである。

本発明による燃料噴射装置を概略的に示す回路図である。 本発明による蓄圧器の第１実施例を様々な方向から見た図である。 本発明による蓄圧器の第２実施例を様々な方向から見た図である。 複数部分から成る本発明による蓄圧器を拡大して示す図である。 従来技術によるコモンレール燃料噴射装置を示す図である。

Claims (11)

1. 内燃機関用の燃料噴射装置（１０２）であって、１つの高圧ポンプ（１１１）と少なくとも２つのインジェクタ（１１６）と、該高圧ポンプ（１１１）と少なくとも２つのインジェクタ（１１６）との間に配置された蓄圧器とが設けられている形式のものにおいて、それぞれのインジェクタ（１１６）に各１つの蓄圧器（１２０）が配属されていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射装置。
2. 各蓄圧器（１２０）に、少なくとも１つの第１の高圧接続部（１２８）と、インジェクタ（１１６）のための分岐部（１３２）とが設けられている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 各蓄圧器（１２０）に第２の高圧接続部（１３０）が設けられており、少なくとも２つの蓄圧器（１２０）が直列に接続配置されている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
4. 各蓄圧器（１２０）に、燃料を満たされた蓄圧器容積室（１２６）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
5. 蓄圧器容積室（１２６）及び蓄圧器（１２０）の弾性が、所属のインジェクタ（１１６）に合わせられている、請求項５記載の燃料噴射装置。
6. 蓄圧器（１２０）が変形によって、特に鍛造、又は注型、特に精密注型によって製造される、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
7. 第１の高圧接続部（１２８）及び／又は第２の高圧接続部（１３０）及び／又は分岐部（１３２）が、蓄圧器容積室（１２６）と溶接（１４４）されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
8. 第１の高圧接続部（１２８）及び／又は第２の高圧接続部（１３０）及び／又は分岐部（１３２）が、蓄圧器容積室（１２６）と螺合もしくはねじ結合（１４６）されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
9. 各蓄圧器（１２０）に、燃料フィルタが設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
10. 各蓄圧器（１２０）に、燃料フィルタを受容するためのフィルタ孔（１４２）が設けられている、請求項９記載の燃料噴射装置。
11. 燃料フィルタがダストフィルタとして又はメッシュフィルタとして形成されている、請求項９又は１０記載の燃料噴射装置。

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