JP2013529745A - 燃焼空間における第１燃料および第２燃料の噴射用の噴射装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃焼空間における第１燃料（ｆ_１）および第２燃料（ｆ_２）の噴射用の噴射装置（９）に関する。この噴射装置（９）は、第１燃料（ｆ_１）が高圧である第２燃料源（７）からのこの燃料と、第２燃料（ｆ_２）が第１燃料より低圧である第２燃料源（１５）からの第２燃料と、燃焼空間に少なくとも第２燃料（ｆ_２）を噴射する工程を開始するアクチュエータ（２９）と、燃焼空間に少なくとも第２燃料（ｆ_２）を噴射するようになされた噴射ノズル（３６）とを収容する。噴射装置（９）は、噴射ノズル（３６）により第２燃料を燃焼空間に噴射する前に、第１燃料（ｆ_１）の圧力によって第２燃料（ｆ_２）の圧力を第２燃料源（１５）内の圧力より高い水準に上昇させるようになされた昇圧装置（４０）を具備する。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる、燃焼空間における第１燃料および第２燃料の噴射用の燃料システムに関する。

燃焼機関からの排気ガスの排出を低減する方法は、燃料を超高圧で噴射することである。ディーゼルエンジンの燃焼空間において高圧での噴射を行うために、いわゆる「コモンレール」システムが広く利用されている。コモンレールシステムは、燃料を超高圧で蓄圧タンク（コモンレール）に送り込む高圧ポンプを具備する。作動中の蓄圧タンク内の圧力は、約３５０〜１６００バールであってもよい。蓄圧タンク内の燃料は、エンジンの全気筒に分配するためのものである。蓄圧タンクからの燃料を、電子制御噴射装置を用いてそれぞれの気筒の燃焼空間に噴射する。噴射装置は、非常に迅速に開閉可能でなければならない弁を具備する。噴射装置は、エンジンの種々のパラメータ（例えば、負荷および速度）に関する情報に基づいて、それぞれの気筒に供給する燃料量を実質的に連続的に算出する電気制御装置により制御される。

燃焼機関において２つ以上の燃料を使用することに関心が高まっている。例えば、着火し易い初期燃料で燃焼工程を開始し、着火し難い主燃料で燃焼工程を終了できることが有利であるが、その場合には、着火し易い第１燃料の着火性により発生する熱エネルギーを利用して着火し難い主燃料を着火する。これにより、着火し難い主燃料の着火性を向上させるために他の種類の添加剤を使用する必要がなくなる。

通常、燃焼機関において２つの燃料を高圧で噴射するには、２つの独立した燃料供給システム（すなわち、第１蓄圧タンク（コモンレール）において第１燃料を高圧に圧縮する第１高圧ポンプを備える第１燃料供給システム、および第２蓄圧タンク（コモンレール）において第２燃料を高圧に圧縮する第２高圧ポンプを備える第２燃料供給システム）を利用する必要がある。その後、適切な噴射装置を用いて２つの燃料をそれぞれの蓄圧タンクから高圧で噴射することができる。特許文献１が、このような噴射装置の例に言及している。

米国特許出願公開第２００２／００７０２９５号明細書

本発明の目的は、燃焼機関に２つの異なる燃料を高圧で噴射することを可能にする噴射装置であって、燃焼機関内の一方の燃料を比較的簡単な構成要素を用いて噴射装置に送給できる噴射装置を提案することである。

上記目的を、請求項１の特徴部分に示す特徴により特徴付けられる冒頭で述べたような噴射装置により達成する。第１燃料源は、ここでは有利には、第１燃料を高圧で収容する蓄圧タンク（コモンレール）の形態をとる。それゆえ、第１燃料は、有利には、燃料を高圧で蓄圧タンクに送り込む高圧ポンプにより加圧される。第２燃料は、ここでは、燃焼空間に噴射される前に昇圧機によって噴射装置内で圧力上昇を受ける。昇圧機は、ここでは、第１燃料の圧力を利用して第２燃料を加圧する。噴射装置内で第２燃料を加圧するので、第２燃料を比較的低圧状態で噴射装置に送給することができる。したがって、第２燃料を加圧するために高圧ポンプを使用する必要がない。第２燃料を噴射装置に送給する構成要素および経路は比較的簡単な構成であってもよい。

本発明の一実施形態によれば、昇圧装置の構成は、アクチュエータが第２位置に位置しているときに、昇圧装置が第１燃料の圧力によって第２燃料の圧力を上昇させるような構成であってもよい。それゆえこの場合、第２燃料の昇圧は、第２燃料が燃焼空間に噴射されるときにのみ行われる。それゆえ、噴射装置内で第２燃料を短期間だけ加圧し続ける必要がある。昇圧装置の構成は、この昇圧装置が第２燃料の圧力を第１燃料源内の第１燃料の圧力よりも高圧に上昇させるような構成であってもよい。あるいは、昇圧機は、第２燃料に第１燃料源内の第１燃料の圧力と実質的に同じまたはそれよりも低い圧力を付与してもよい。

本発明の別の実施形態によれば、昇圧装置は、片側に第１燃料空間内の第１燃料と接触する第１表面と、反対側に第２燃料空間内の第２燃料と接触する第２表面とを有する可動手段の形態をとる。そのような可動手段は、第１燃料空間と第２燃料空間との間にしっかりと固定されるピストンまたは可撓膜の形態をとってもよい。上記接触表面間の関係は、第１燃料が第２燃料空間内の第２燃料に付与する圧力に関係する。可動手段が、例えば、第２燃料との接触表面よりも大きい第１燃料との接触表面を有するとき、第２燃料が第１燃料よりも高圧になる。

本発明の別の実施形態によれば、噴射装置は、第１燃料を第１燃料源から第１燃料空間に導く燃料通路と、第１燃料により第２燃料を加圧しないときに、燃料通路を閉鎖し、第１燃料により第２燃料を加圧するときに、燃料通路を開放するようになされた手段とを具備する。このような手段を、第１燃料空間内の第１燃料の圧力ひいては第２燃料空間内の第２燃料の圧力を制御するために使用することができる。それゆえ、第２燃料が噴射装置内で一定の高圧である必要はない。上記手段は、アクチュエータが第１位置にあるときに燃料通路を閉鎖し、アクチュエータが第２位置にあるときに燃料通路を開放するようになされてもよい。この場合には、第２燃料空間内での第２燃料の加圧を、第２燃料が燃焼空間に噴射されるときにのみ行う。それゆえ、噴射装置内で第２燃料を加圧する時間量が最適に短い時間であってもよい。

本発明の別の実施形態によれば、上記手段が、燃料通路の一部を横断方向に貫通して延びる凹部内で移動可能であるように配設された上記アクチュエータを具備してもよく、またアクチュエータの構成は、アクチュエータが第１位置にあるときに燃料通路を閉鎖し、アクチュエータが第２位置にあるときに燃料通路を開放するような構成であってもよい。したがって、この場合には、燃料通路を開閉するためにアクチュエータを使用する。アクチュエータは、この場合、アクチュエータが第２位置にあるときに燃料通路の一部を開放する、アクチュエータを貫通する孔を有してもよい。あるいは、アクチュエータは、燃料通路をアクチュエータの位置に応じて開閉する弁手段などに接続されてもよい。

本発明の別の実施形態によれば、アクチュエータは、第１燃料と第２燃料の両方の噴射を開始するようになされた共通のアクチュエータである。この場合、第１燃料および第２燃料を噴射するために作動させるアクチュエータは１つあれば十分である。共通のアクチュエータが第２位置に位置しているとき、第１燃料の噴射が有利には最初の時点で開始し、第２燃料が第１燃料に対して時間遅延を伴って噴射されるように、第２燃料の噴射が後の時点で開始する。多くの場合は、着火し易い第１燃料で燃焼工程を開始し、着火し難い第２燃料で燃焼工程を終了することが適切である。上記時間遅延は、実質的に一定であってもよく、また昇圧装置が第２燃料の圧力を噴射圧力に上昇させるのにかかる時間量に関係する。第１燃料が既に必要な噴射圧力にあるので、上記アクチュエータにより噴射工程が示されると実質的に直ちに第１燃料を噴射することができる。上述のように、第２燃料は最初に昇圧工程を経て、初めてその噴射が可能となる。かかる昇圧工程は、とりわけ第１および第２燃料のための特定の噴射装置内部の流れダクトによって決まる一定の時間がかかる。それゆえ、第２燃料が所望の噴射圧力に到達するまでの時間遅延は、実質的に一定のままである。

本発明の別の実施形態によれば、噴射ノズルは、燃焼空間内に第１燃料と第２燃料の両方を噴射するようになされた共通のノズルである。それゆえ、この場合には、第１燃料および第２燃料を噴射するために使用する噴射ノズルは１つあれば十分である。噴射装置は、噴射工程が開始されたときに、共通のノズルを介していずれかよりも高圧である燃料を噴射するようになされた弁機構を具備してもよい。したがってこの場合、第１燃料は、第２燃料が第１燃料の圧力よりも高圧に到達するまで共通の噴射ノズルを介して噴射される。次いで、アクチュエータが第１位置に後退するまで、第２燃料の噴射が代わって行われる。

本発明の別の実施形態によれば、噴射装置は、第２燃料の噴射を開始する上記アクチュエータに加えて、第１燃料の噴射を開始する追加のアクチュエータを具備する。この場合、第１燃料および第２燃料の噴射は所望の時期に開始してもよい。それゆえ、第１燃料の噴射に対して可変遅延を伴う第２燃料の噴射を行うことが可能である。噴射装置は、第２燃料を噴射する上記ノズルに加えて、第１燃料を噴射するための追加の噴射ノズルを具備してもよい。したがって、第２燃料の噴射開始直後に第１燃料の噴射を停止する必要がなく、しばらくの間、第１燃料と第２燃料を並行して噴射してもよい。

以下の添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を例として下記で説明する。

図１は、本発明による噴射装置を備えた燃料システムを示している。 図２は、本発明の第１の実施形態による噴射装置を示している。 図３は、図２の噴射装置により、２つの異なる燃料がどのように噴射されるかを示している。 図４は、本発明の第２の実施形態による噴射装置を示している。 図５は、図４の噴射装置により、２つの異なる燃料がどのように噴射されるかを示している。 図６は、本発明の第３の実施形態による噴射装置を示している。 図７は、本発明の第４の実施形態による噴射装置を示している。

図１は、概略図で図式的に示す燃焼機関１において２つの異なる燃料を高圧で噴射するための噴射装置を示している。エンジン１はディーゼルエンジンであってもよい。燃料を高圧で噴射することにより、エンジン１からの排気ガスの排出が低減される。噴射システムおよびエンジン１は大型車両に取り付けられてもよい。この噴射システムは、第１燃料をエンジン１に供給するための第１燃料システムを具備する。この第１燃料システムは、第１燃料タンク３から燃料を供給する第１燃料経路２を具備する。第１フィードポンプ４が、第１燃料を第１燃料タンク３からフィルタ５を介して高圧ポンプ６に移送する第１燃料経路２に設けられる。この高圧ポンプ６は、いわゆるコモンレールの形態をとる第１蓄圧タンク７に燃料を高圧で給送するために燃料を加圧するようになされている。第１蓄圧タンク内の圧力は、約３５０〜１６００バールであってもよい。第１燃料は、第１蓄圧タンク７から複数の入口経路８を介してエンジンのそれぞれの気筒の噴射装置９に導かれる。第１噴射システムは、燃焼に使用していない第１燃料を第１蓄圧タンク７および噴射装置９から回収し、この第１燃料を第１燃料タンク３に戻す戻り経路システム１０を具備する。

噴射システムは、第２燃料をエンジン１に供給するための第２燃料システムを具備する。この第２燃料システムは、第２燃料タンク１２から燃料を供給する第２燃料経路１１を具備する。第２フィードポンプ１３が、第２燃料を第２燃料タンク１２からフィルタ１４を介して、同じようにいわゆるコモンレールの形態をとってもよい第２蓄圧タンク１５に移送する第２燃料経路１１に設けられる。このフィードポンプ１３は、第２燃料を第２蓄圧タンク１５内で比較的小さい正圧で貯留するために使用される。第２蓄圧タンク１５内の第２燃料の圧力は、約４〜６バールであってもよい。第２燃料は、第２蓄圧タンク１５から入口経路１６を介してエンジン１のそれぞれの気筒内の噴射装置９に導かれる。第２噴射システムは、燃焼に使用していない第２燃料を第２蓄圧タンク１５および噴射装置９から回収し、この第２燃料を第２燃料タンク１２に戻す戻り経路システム１７を具備する。

電気制御装置１８が、第１フィードポンプ４、高圧ポンプ６、第２フィードポンプ１３および噴射装置９の動作を制御するようになされている。この制御装置１８は、これらのための適切なソフトウェアを備えるコンピュータユニットの形態をとってもよい。第１圧力センサー７ａが、第１蓄圧タンク７に取り付けられる。この第１圧力センサー７ａは、第１蓄圧タンク７内の第１燃料の圧力に関する情報を含む信号を検出して制御装置１８に送信するようになされている。第２圧力センサー１５ａが、第２蓄圧タンク１５に取り付けられる。この第２圧力センサー１５ａは、第２蓄圧タンク１５内の第２燃料の圧力に関する情報を含む信号を検出して制御装置１８に送信するようになされている。エンジン１の運転中、制御装置１８はエンジンのパラメータ（例えば、エンジンの負荷および速度）に関する制御信号を実質的に連続的に受信する。制御装置１８は、エンジン１の気筒に供給する必要のある第１燃料および第２燃料の量を算出するためにこの情報を利用する。制御装置１８は、第１燃料および第２燃料が所望時期にかつ算出された量でエンジン１のそれぞれの燃焼空間に噴射されるように噴射装置９を制御する。

図２は、噴射装置９のうちの１つをさらに詳細に図示している。第１燃料は、第１蓄圧タンク７から入口経路８を介して噴射装置９に導かれる。噴射装置９では、第１燃料が２つの燃料ダクト１９、２２に導かれる。この燃料ダクト１９は、一方向弁２１を介して第１燃料を噴射室２０に導く。いくつかの状況では、第１燃料はまた、燃料ダクト２２を介して燃料空間２３に導かれる。第２燃料は、第２蓄圧タンク１５から入口経路１６を介して噴射装置９に導かれる。噴射装置９では、第２燃料が一方向弁２５を備える燃料ダクト２４を介して燃料空間２６に導かれる。第２燃料は、燃料空間２６からダクト２７および一方向弁２８を介して噴射室２０に導かれてもよい。

アクチュエータ２９は、適切な動力手段により噴射装置９の凹部３０内において、上方位置と下方位置との間で往復移動可能であるように配設されている。概略図に示していないが、動力手段は、例えば、圧電素子であってもよい。凹部３０は、下端部にボール弁３１と絞りダクト３２への接続部を具備する。この絞りダクト３２は、凹部３０を制御室３３に接続する。この制御室３３は、ニードル弁３４の頭部３４ａによって上部と下部に分けられる。制御室３３の上部は、絞りダクト３５を介して燃料ダクト１９に接続される。ニードル弁３４は、ニードル弁３４が下方位置にあるときに噴射室２０と噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖するような形状とされた下端部を有する。噴射ノズル３６は、燃料の噴射に適した形状の複数の開口部を具備する。ばね手段３７が、ニードル弁３４を下方位置に下降させるように働くばね力を発揮するように、制御室３３の上部に固定される。アクチュエータ２９は、アクチュエータ２９が上方位置にあるときに、燃料ダクト２２を燃料空間２３に接続するように位置付けられる、アクチュエータ２９を貫通する孔３８を有する。アクチュエータ２９が下方位置にあるとき、この孔３８が燃料ダクト２２に対して再配置されて、アクチュエータ２９が燃料ダクト２２と燃料空間２３との間の接続を遮断する。この状況では、孔３８は、絞りダクト３９と共に燃料空間２３と戻り経路システム１０の経路との間の接続を確立する。

ピストン手段４０の形態の昇圧機が、第１燃料用の燃料空間２３と第２燃料用の燃料空間２６との間に設けられる。このピストン手段４０は、燃料空間２６内の第２燃料と接触する第２表面ａ_２よりも大きい、燃料空間２３内の第１燃料と接触する第１表面ａ_１を具備する。ピストン手段４０は、ばね手段４１によって上方位置に向けてばね荷重される。ピストン手段４０は、燃料空間２３内の第１燃料の一部を空間４３に導くために絞りダクト４２を具備する。アクチュエータ２９は、アクチュエータ２９が上方位置にあるときに、空間４３内の燃料を戻り経路システム１０の経路に接続する、アクチュエータ２９を貫通する孔４４を有する。したがって、アクチュエータ２９が上方位置にあるときに、燃料室２３内の余剰となった第１燃料を、絞りダクト４２、空間４３、孔４４および戻り経路システム１０を介して第１燃料タンク３に戻すことができる。同様に、燃料空間２６内の余剰となった第２燃料を、戻り経路システム１７の経路を介して第２燃料タンク１２に戻すことができる。

エンジン１に燃料を噴射しないときには、制御装置１８が、アクチュエータ２９を図２に図示する下方位置に位置付ける。このアクチュエータ２９の位置により、第１蓄圧タンク７と燃料空間２３との間の接続が遮断される。それゆえ、燃料空間２３内の圧力が第１蓄圧タンク７内に広がる圧力よりもかなり低下するが、第１燃料は、燃料経路１９および一方向弁２１を介して噴射室２０に実質的に非減圧で導かれる。第２蓄圧タンク１５からの第２燃料は、第２蓄圧タンクから入口経路１６、燃料経路２４および一方向弁２５を介して燃料空間２６に導かれる。噴射室２０内の第１燃料が燃料空間２６内の第２燃料よりもかなり高圧であるので、第２燃料が一方向弁２８を通過して噴射室２０内に導かれることが防止される。アクチュエータ２９が下方位置にあるときは、制御室３３内のニードル弁頭部３４ａの両側に実質的に同じ圧力が広がる。そのため、ばね手段３７は、ばね力でニードル弁３４を下方位置に維持して、ニードル弁の下端部が噴射室２０と噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖する。それゆえ、アクチュエータ２９がこの下方位置にあるときは、噴射装置９は燃焼空間に燃料を噴射しない。

制御装置１８は、燃料噴射工程が行われると判断したとき、動力手段を作動させてアクチュエータ２９を上方位置に移動させる。絞りダクト３２が絞りダクト３５よりも多くの燃料の流れを制限することにより、ニードル弁頭部３４ａより下に位置する制御室３３下部の圧力に対して、ニードル弁頭部３４ａより上に位置する制御室３３上部の圧力が低下する。この圧力差によりニードル弁３４が上方位置に上昇する。噴射室２０と噴射ノズル３６との間の通路が開き、第１燃料が燃焼空間に高圧で噴霧される。

アクチュエータ２９を上方位置に移動させることにより、アクチュエータ２９を貫通する孔３８が燃料経路２２に通じる位置となる。したがって、燃料通路が第１蓄圧タンク７と燃料空間２３との間に確立される。第１燃料は、第１蓄圧タンク７内に広がる圧力と実質的に同様の圧力を燃料空間２３に発生させるような量で燃料空間２３に供給される。第１燃料の高圧力によりばね手段３７の作用に抗してピストン４０を下降させて、燃料室２３内の第１燃料が燃料空間２６内の第２燃料を加圧するようにする。第１燃料と接触するピストン４０の第１表面ａ_１が第２燃料と接触するピストン４０の第２表面ａ_２よりも大きいので、燃料室２６内の第２燃料は、燃料室２３内の第１燃料より高圧になる。燃料室２６内の第２燃料の圧力が噴射室２０内の第１燃料の圧力よりも大きくなると、一方向弁２８が開いて第２燃料が噴射室２０に流入する。それゆえ、噴射室内の圧力は燃料経路１９内の第１燃料の圧力よりも高圧に上昇する。したがって、一方向弁２１が閉じて第１燃料が噴射室２０に到達するのが防止される。噴射室２０内の第１燃料が完全に空になる前に、極めて短時間、第１燃料と第２燃料の混合物が燃焼空間に噴射される可能性がある。その後、噴射ノズル３６を介して第２燃料のみが燃焼空間に噴射される。

第２燃料の噴射が停止すると、制御装置１８は、動力手段を作動させてアクチュエータ２９を下方位置に移動させる。このアクチュエータ２９の位置により、ニードル弁頭部３４ａの両側の制御室３３内に実質的に同じ圧力が生じる。そのため、ばね手段３７はニードル弁３４を下方位置に移動させて、ニードル弁が噴射室２０と噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖する。したがって、第２燃料の噴射が停止する。同時に、孔３８が燃料経路２２に対して再配置されて、第１蓄圧タンク７と燃料空間２３との間の燃料通路が閉鎖される。したがって、アクチュエータ２９が下方位置にあるとき、孔３８は、絞りダクト３９と共に燃料空間２３を戻り経路システム１０の経路に接続するような位置となる。したがって、燃料空間２３内の圧力が低下する。ばね手段４１がピストン４０を初期位置に上昇させると同時に、第２燃料空間２６内の圧力が低下する。

図３は、図２に図示する噴射装置９の噴射サイクルの間に、燃料噴射量ｑが時間ｔと共にどのように変化し得るかを示している。第１燃料ｆ_１の噴射が時間ｔ_１で開始する。第２燃料ｆ_２の噴射が時間ｔ_２で開始する。第２燃料の噴射は時間ｔ_３で終了する。この場合、第２燃料の噴射は、第１燃料の噴射開始に対して時間遅延Δｔを伴って開始する。この遅延Δｔは、第２燃料を加圧するのに必要な時間の長さに実質的に関係する。この時間遅延Δｔは、実質的に一定であり、とりわけそれぞれの燃料の流路が噴射装置９内でどのような寸法となされているかによって決まる。この場合、第１燃料は、主燃料としての役割を果たす第２燃料よりも少ない量ｑで添加される１次燃料である。この１次燃料は有利には着火し易い燃料である。それゆえ、（上述のように極めて着火し難くてもよい）主燃料の着火性が高まる。

図４は、ここでは第１アクチュエータ４５および第２アクチュエータ２９という２つのアクチュエータを具備する他の噴射装置９を図示している。第１燃料の噴射を開始するために第１アクチュエータ４５を使用し、第２燃料の噴射を開始するために第２アクチュエータ２９を使用する。エンジンの運転中、制御装置１８は、エンジン１に燃料を噴射しないときは、図４に図示するように、第１アクチュエータ４５を下方位置にかつ第２アクチュエータ２９を下方位置に位置付ける。したがって、第１燃料は、第１蓄圧タンク７から入口経路８、燃料経路１９および一方向弁２１を介して噴射室２０に移送される。第２燃料は、第２蓄圧タンク１５から入口経路１６、燃料経路２４および一方向弁２５を介して燃料空間２６に移送される。第１燃料は噴射室２０内において燃料空間２６内の第２燃料よりもさらに高圧であるので、第２燃料が一方向弁２８を通過して噴射室２０内に導かれ得ない。第１アクチュエータ２９が下方位置にあるときは、制御室３３内のニードル弁頭部３４ａの両側に実質的に同じ圧力が広がる。そのため、ばね手段３７は、ばね力でニードル弁３４を下方位置に維持して、ニードル弁が噴射室２０と噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖する。

制御装置１８は、第１燃料が噴射されると判断すると、図示しない動力手段の作動を開始して第１アクチュエータ４５を上方位置に移動させる。したがって、ニードル弁頭部３４ａより下に位置する制御室３３部分の圧力に対して、ニードル弁頭部３４ａより上に位置する制御室３３部分の圧力が低下する。この圧力差によりニードル弁３４が上方位置に上昇する。噴射室２０と噴射ノズル３６との間の通路が開き、第１燃料が噴射ノズル３６の開口部を介して燃焼空間に高圧で噴霧される。第２アクチュエータ２９は、下方位置にあるとき、加圧された燃料が第１蓄圧タンク７から燃料空間２３に導かれるのを防止する。第１燃料の噴射が終了するとき、制御装置１８は、動力手段を作動させて第１アクチュエータ４５を下方位置に移動させ、ニードル弁頭部３４ａの両側の制御室３３内に実質的に同じ圧力を生じさせる。そのため、ばね手段３７はニードル弁３４を下方位置に移動させて、ニードル弁が噴射室２０と噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖する。したがって、第２燃料の噴射が停止する。

第２燃料が噴射されるとき、制御装置１８は、図示しない動力手段の作動を開始して、噴射装置９の凹部３０の範囲内で第２アクチュエータ２９を上方位置に移動させる。この第２アクチュエータ２９の位置により、アクチュエータを貫通する孔３８が燃料経路２２に通じる位置となる。したがって、第１蓄圧タンク７は、入口経路８、燃料経路２２および上記孔３８を介して燃料空間２３に接続される。それゆえ、第１蓄圧タンク７からの加圧された第１燃料が燃料空間２３に流入し、燃料空間２３内の加圧された第１燃料により、ピストン４０が燃料空間２６内の第２燃料を加圧する。第１燃料と接触するピストン４０の作用領域ａ_１が第２燃料と接触するピストンの領域ａ_２よりも大きいので、燃料空間２６内の第２燃料は、燃料空間２３および噴射室２０内の第１燃料の圧力よりも高圧になる。それゆえ、一方向弁２８が開いて第１燃料が噴射室２０に導かれる。それゆえ、噴射室２０内の圧力は燃料経路１９内の第１燃料の圧力よりも高圧に上昇する。したがって、一方向弁２１は第１燃料が噴射室２０に到達するのを防止する。

第１燃料の噴射が終了した場合、制御装置１８は、ニードル弁３４が開くように動力手段を作動させて第１アクチュエータ４５を上方位置に移動させる。次いで、第２燃料が噴射室２０から噴射ノズル３６に導かれ、噴射ノズル３６が燃焼空間に第２燃料を噴射する。第２燃料の噴射が終了するとき、ニードル弁３４が閉じるように第１アクチュエータ４５を下方位置に移動させる。有利には、同時に第２アクチュエータ２９を下方位置に移動させる。この第２アクチュエータ２９の位置により、孔３８が、絞りダクト３９と共に燃料空間２３を戻り経路１０に接続するような位置となる。したがって、燃料空間２３内の圧力が降下する。ばね手段４１がピストン４０を初期位置に上昇させると同時に、第２燃料空間２６内の圧力が第２蓄圧タンク１５内に広がる圧力に低下する。

図５は、噴射サイクルの間に燃料噴射量ｑがどのように変化するかを示している。第１燃料ｆ_１の噴射が時間ｔ_１で開始する。第２燃料ｆ_２の噴射が時間ｔ_２で開始する。この場合、第１燃料ｆ_１の噴射は、第２燃料ｆ_２の噴射が開始する前に終了する。図示の例では、実質的に同量ｑの各燃料が噴射される。しかしながら、第１燃料ｆ_１の噴射と同時に第２アクチュエータ２９を上方位置に移動させることが可能であり、その場合、第１燃料ｆ_１の噴射は、第２燃料ｆ_２が燃料室２６内でより高圧に到達したときに終了する。それぞれの燃料の噴射を開始するために別々のアクチュエータ２９、４５を使用することで、それぞれの燃料噴射間の時間遅延Δｔを変化させることが可能となる。

図６は、アクチュエータ２９、第１噴射ノズル４６および第２噴射ノズル３６を具備するさらなる噴射装置９を示している。第１燃料と第２燃料の両方の噴射を開始するために第１アクチュエータ２９を使用する。第１燃料を噴射するために第１噴射ノズル４６を使用し、第２燃料を噴射するために第２噴射ノズル３６を使用する。エンジン１に燃料を噴射しないときには、制御装置１８が、アクチュエータ２９を図６に示す下方位置に位置付ける。このアクチュエータ２９の位置により、第１蓄圧タンク７と燃料空間２３との間の接続が遮断される。したがって、加圧された第１燃料を燃料空間２３に導くことができない。しかしながら、第１燃料は、燃料経路１９および一方向弁２１を介して噴射室２０に導かれる。第２燃料は、入口経路１６から燃料経路２４および一方向弁２５を介して燃料空間２６に導かれる。アクチュエータ２９が下方位置にあるときは、制御室３３内のニードル弁頭部３４ａの両側に実質的に同じ圧力が広がる。そのため、ばね手段３７は、ばね力でニードル弁３４を下方位置に維持して、ニードル弁の下端部が噴射室２０と第１噴射ノズル４６との間の通路を閉鎖する。それゆえ、アクチュエータ２９が下方位置にあるときは、噴射ノズル４６は燃焼空間に燃料を噴射しない。

制御装置１８は、燃料噴射工程が開始されると判断すると、図示しない動力手段を作動させてアクチュエータ２９を上方位置に移動させる。絞りダクト３２が絞りダクト３５よりも多く絞るので、ニードル弁頭部３４ａより下に位置する制御室３３下部の圧力に対して、ニードル弁頭部３４ａより上に位置する制御室３３上部の圧力が低下する。この圧力差によりニードル弁３４が上方位置に上昇する。噴射室２０と第１ノズル４６との間の通路が開き、第１燃料が燃焼空間に高圧で噴霧される。アクチュエータ２９を上方位置に移動させることにより、アクチュエータ２９を貫通する孔３８が燃料経路２２に通じる位置となる。それゆえ、第１燃料は、第１蓄圧タンク７から入口経路８、燃料経路２２および孔３８を介して燃料空間２３に導かれる。第１燃料は燃料空間２３内でピストン４０に圧力を発揮し、この圧力でばね手段４１の力に抗してピストン４０を下降させる。したがって、ピストン４０は、燃料室２３内の第１燃料によって燃料空間２６内の第２燃料を加圧する。第１燃料と接触するピストン４０の第１表面ａ_１が第２燃料と接触するピストン４０の第２表面ａ_２よりも大きいので、燃料室２６内の第２燃料は、燃料室２３内の第１燃料よりも高圧になる。燃料空間２３内の燃料のごく一部が、絞りダクト４２を通って空間４３に導かれる。アクチュエータ２９が上方位置にあるとき、アクチュエータ２９を貫通する孔４４は、空間４３を戻り経路システム１０の経路に接続するような位置となる。その結果、アクチュエータがこの位置にあるときに、空間４３に到達した第１燃料は第１燃料タンク３に戻される。

この場合、燃料空間２６は、第２噴射室４７に接続される。したがって、燃料空間２６および第２噴射室４７は、第２燃料を同じ圧力で収容する。第２ニードル弁４８が、噴射室４７を貫通して延びる。ばね手段４９が、第２ニードル弁４８の上端部にしっかりと固定される。このばね手段４９は、ニードル弁４８を下方位置に向けて移動させるように働くばね力を発揮する。下方位置で、ニードル弁４８は、第２噴射室４７と第２噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖する。したがって、第２ニードル弁４８は、下方位置にあるときに、第２噴射ノズル３６が燃焼空間に第２燃料を噴射するのを防止する。燃料空間２６内ひいては第２噴射室４７内の圧力が所定値に到達すると、第２ニードル弁４８が、ばね手段４９の作用に抗して上昇する。噴射室４７と第２噴射ノズル３６との間の通路が開き、第２燃料が燃焼空間に高圧で噴霧される。この場合、第２燃料の噴射は、第１燃料の噴射開始に対して一定の時間遅延Δｔを伴って開始する。この時間遅延は、主として、第２燃料がニードル弁４８を開放するのに必要な圧力にどれだけ速く到達するかによって決まる。

第１燃料のこの位置での噴射が終了するとき、制御装置１８は、動力手段を作動させてアクチュエータ２９を下方位置に移動させる。このアクチュエータ２９の位置により、ニードル弁頭部３４ａの両側の制御室内に実質的に同じ圧力が生じる。そのため、ばね手段３７がニードル弁３４を下方位置に移動させて、ニードル弁が噴射室２０と噴射ノズル４６との間の通路を閉鎖する。したがって、第１燃料の噴射が停止する。アクチュエータ２９を下方位置に移動させることにより、孔３８が第１蓄圧タンク７と燃料空間との間の接続を遮断するような位置となる。しかしながら、この状況では、孔３８が、アクチュエータ２９を貫通して延びる絞りダクト３９を介して戻り経路システム１０の経路と燃料空間２３との間の接続を確立する。したがって、燃料空間２３内の圧力が低下する。ばね手段４１がピストン４０を上昇させると同時に、第２燃料空間２６内の圧力が低下する。第２燃料空間および噴射室４７内の圧力が所定値よりも降下すると、ばね手段４９が第２ニードル弁４８を下方位置に移動させる。第２ニードル弁４８は、第２燃料の噴射が停止するように第２噴射室４７と第２噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖する。燃料噴射量ｑおよびそれぞれの燃料の噴射開始時間が、例えば、図３または図５に示すものと一致してもよい。この場合、第２燃料の噴射は、実質的に一定である時間遅延Δｔを伴って開始する。時間遅延Δｔは、第２燃料が第２ニードル弁４８の開放圧力に到達するのに必要な時間量に実質的に相当する。この場合、第２燃料の噴射が開始する前に、第２燃料に第１燃料よりも高い圧力を付与する必要はない。

図７は、この場合には第１アクチュエータ４５、第２アクチュエータ２９、第１噴射ノズル４６、および第２噴射ノズル３６を具備するさらなる噴射装置９を示している。第１燃料の噴射を開始するために第１アクチュエータ４５を使用する。第２燃料の噴射を開始するために第２アクチュエータ２９を使用する。第１燃料を噴射するために第１噴射ノズル４６を使用し、第２燃料を噴射するために第２噴射ノズル３６を使用する。エンジン１に燃料を噴射しないときには、制御装置１８は、図７に示すように、第１アクチュエータ４５を下方位置にかつ第２アクチュエータ２９を下方位置に位置付ける。この第２アクチュエータ２９の位置により第１蓄圧タンク７と燃料空間２３との間の接続が遮断されるが、加圧された第１燃料は燃料経路１９および一方向弁２１を介して噴射室２０に導かれる。第１アクチュエータ４５が下方位置にあるときは、制御室３３内のニードル弁頭部３４ａの両側に実質的に同じ圧力が広がる。そのため、ばね手段３７は、ばね力でニードル弁３４を下方位置に維持して、ニードル弁の下端部が噴射室２０と第１噴射ノズル４６との間の通路を閉鎖する。したがって、第１アクチュエータ４５が下方位置にあるとき、第１噴射ノズル４６は燃焼空間に第１燃料を噴射しない。

第２燃料は、入口経路１６から燃料経路２４および一方向弁２５を介して燃料空間２６および第２噴射室４７に導かれる。下方位置では、第２ニードル弁４８が、第２噴射室４７と第２噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖する。したがって、第２ニードル弁４８は、下方位置にあるときに、第２噴射ノズル３６が燃焼空間に第２燃料を噴射するのを防止する。制御装置１８は、燃料噴射工程が開始されると判断すると、動力手段を作動させて第１アクチュエータ４５を上方位置に移動させる。これにより、ニードル弁頭部３４ａよりも下に位置する制御室３３下部の圧力に対して、ニードル弁頭部３４ａより上に位置する制御室３３上部の圧力が低下する。この圧力差によりニードル弁３４が上方位置に上昇する。噴射室２０と第１噴射ノズル４６との間の通路が開き、第１燃料が燃焼空間に高圧で噴霧される。第１燃料の噴射が終了するとき、制御装置１８は、動力手段を作動させて第１アクチュエータ４５を下方位置に移動させる。この第１アクチュエータ４５の位置により、ニードル弁頭部３４ａの両側の制御室３３内に実質的に同じ圧力が生じる。そのため、ばね手段３７がニードル弁３４を下方位置に移動させて、ニードル弁が噴射室２０と第１噴射ノズル４６との間の通路を閉鎖する。したがって、第１燃料の噴射が停止する。

制御装置１８は、第２燃料の噴射が開始すると判断すると、動力手段を作動させて第２アクチュエータ２９を上方位置に移動させる。この第２アクチュエータ２９の位置により、貫通する孔３８が燃料経路２２に通じる位置となる。したがって、第１蓄圧タンク７からの第１燃料は、入口経路８、燃料経路２２および孔３８を介して燃料空間２３に導かれる。第１燃料は燃料空間２３内でピストン４０に圧力を発揮し、この圧力でばね手段４１の作用に抗してピストン４０を下降させる。したがって、燃料室２３内の第１燃料が、ピストン４０を介して燃料空間２６内の第２燃料を加圧する。第１燃料と接触するピストン４０の第１表面ａ_１が第２燃料と接触するピストン４０の第２表面ａ_２よりも大きいので、燃料室２６内の第２燃料が、燃料室２３内の第１燃料よりも高圧になる。

燃料空間２６は、第２噴射室４７に接続される。それゆえ、第２噴射室４７内の圧力は、燃料空間２６内の圧力上昇と同じ割合で上昇する。第２ニードル弁４８は、第２噴射室４７内の圧力が所定値に到達すると、ばね手段４９の作用に抗して上昇する。噴射室４７と第２噴射ノズル３６との間の通路が開き、第２燃料が燃焼空間に高圧で噴霧される。第２燃料の噴射が終了するとき、制御装置１８は、動力手段を作動させて第２アクチュエータ２９を下方位置に移動させる。第２アクチュエータ２９を上方位置から移動させることにより、孔３８が燃料経路２２に対して異なる位置となる。第１蓄圧タンク７と燃料空間２３との間の接続が途絶える。第２アクチュエータ２９が下方位置に移動すると、孔３８は、絞りダクト３９と共に燃料空間２３を戻り経路システム１０の経路に接続するような位置となる。それにより、燃料空間２３内の圧力が低下する。ばね手段４１がピストン４０を上昇させると同時に、第２燃料空間２６内の圧力が低下する。圧力が所定値よりも降下すると、ばね手段４９が第２ニードル弁４８を下方位置に移動させる。第２ニードル弁４８が第２噴射室４７と第２噴射ノズル３６との間の通路を閉鎖するとすぐに、第２燃料の噴射が停止する。

この場合、第１アクチュエータ４５により第１燃料の噴射が制御され、第２アクチュエータ２９により第２燃料の噴射が制御される。したがって、第１燃料および第２燃料の噴射が互いに独立して行われてもよい。それゆえ、燃料噴射量および燃料噴射時間を所望通りに変化させてもよい。ここでは、特定の期間、第１燃料と第２燃料を同時に噴射することも可能である。第１燃料よりも先に第２燃料を噴射することも可能である。

上述の噴射装置９の共通の特徴は、第２蓄圧タンク１５内で比較的小さい正圧である第２燃料を加圧するために、第１蓄圧タンク７内で極めて高圧である第１燃料を使用することである。したがって、第２燃料もまた同様の高圧で噴射される。これはつまり、第２燃料システムでは高圧ポンプを使用する必要がないことを意味する。第２蓄圧器もまた、比較的小さい正圧で燃料を収容するだけの簡単な構成であってもよい。第２燃料システムの他の構成要素（経路など）もまた、第１燃料システムにおける同様の構成要素と同じ高圧にさらされない比較的簡単な構成であってもよい。第２燃料もまた燃焼空間に噴射するために、第２燃料を短時間だけ第２燃料空間２６内で加圧される。それ以外の時間では、燃料空間２６内の第２燃料は、第２蓄圧タンク１５内の第２燃料と実質的に同じ圧力である。

本発明は、図面で示す実施形態に決して限定されるものではなく、請求項の範囲内で自由に変更することができる。

Claims (15)

1. 燃焼空間における第１燃料および第２燃料の噴射用の噴射装置であって、前記噴射装置（９）が、前記第１燃料（ｆ_１）が高い正圧である第１燃料源（７）からこの燃料を受け入れる少なくとも１つの内部空間（１９、２２、２３）と、前記第２燃料（ｆ_２）が前記第１燃料源内の前記第１燃料よりもかなり低圧である第２燃料源（１５）から前記第２燃料を受け入れる少なくとも１つの内部空間（２４、２６）と、第１位置と第２位置との間で移動可能であるように配設されたアクチュエータ（２９）であって、前記第２位置では、前記燃焼空間に少なくとも前記第２燃料（ｆ_２）を噴射する工程を開始するアクチュエータと、前記燃焼空間に少なくとも前記第２燃料（ｆ_２）を噴射するようになされた噴射ノズル（３６）とを具備する噴射装置において、
   前記噴射装置（９）が、前記噴射ノズル（３６）により前記第２燃料を前記燃焼空間に噴射する前に、前記第１燃料（ｆ_１）の圧力によって前記第２燃料（ｆ_２）の圧力を前記第２燃料源（１５）内の圧力よりも高い水準に上昇させるようになされた昇圧装置（４０）を具備することを特徴とする噴射装置。
2. 前記昇圧装置（４０）の構成が、前記アクチュエータ（２９）が前記第２位置に位置しているときに、前記昇圧装置（４０）が前記第１燃料（ｆ_１）の圧力によって前記第２燃料（ｆ_２）の圧力を上昇させるような構成であることを特徴とする、請求項１に記載の噴射装置。
3. 前記昇圧装置（４０）の構成が、前記昇圧装置（４０）が前記第２燃料（ｆ_２）の圧力を前記第１燃料源（７）内の前記第１燃料の圧力よりも高圧に上昇させるような構成であることを特徴とする、請求項１または２に記載の噴射装置。
4. 前記昇圧装置（４０）が、片側に第１燃料空間（２３）内の前記第１燃料（ｆ_１）と接触する第１表面（ａ_１）と、反対側に第２燃料空間（２６）内の前記第２燃料（ｆ_２）と接触する第２表面（ａ_２）とを有する可動手段（４０）の形態をとることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の噴射装置。
5. 前記噴射装置（９）が、前記第１燃料を前記第１燃料源（７）から前記第１燃料空間（２３）に導く燃料通路（８、２２）と、
   前記第１燃料（ｆ_１）により前記第２燃料（ｆ_２）を加圧しないときに、前記燃料通路（８、２２）を閉鎖し、前記第１燃料（ｆ_１）により前記第２燃料（ｆ_２）を加圧するときに、前記燃料通路（８、２２）を開放するようになされた手段（２９、３８）と
   を具備することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の噴射装置。
6. 前記手段（２９、３８）が、前記アクチュエータが前記第１位置にあるときに前記燃料通路（８、２２）を閉鎖し、前記アクチュエータが前記第２位置にあるときに前記燃料通路（８、２２）を開放するようになされていることを特徴とする、請求項５に記載の噴射装置。
7. 前記手段（２９、３０）が、前記燃料通路（２２）の一部を横断方向に貫通して延びる凹部（３０）内で移動可能であるように配設された前記アクチュエータ（２９）を具備しており、また前記アクチュエータ（２９、４５）の構成が、前記アクチュエータが前記第１位置にあるときに前記燃料通路（８、２２）を閉鎖し、前記アクチュエータが前記第２位置にあるときに前記燃料通路（８、２２）を開放するような構成であること特徴とする、請求項５または６に記載の噴射装置。
8. 前記アクチュエータ（２９）が、前記第２位置にあるとき、前記燃料通路（２２）の前記一部を開放する、前記アクチュエータ（２９）を貫通する孔（３８）を有することを特徴とする、請求項７に記載の噴射装置。
9. 前記アクチュエータ（２９）が、前記第１燃料（ｆ_１）と前記第２燃料（ｆ_２）の両方の噴射を開始するようになされた共通のアクチュエータであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の噴射装置。
10. 前記共通のアクチュエータ（２９）が前記第２位置に位置しているとき前記第１燃料（ｆ_１）の噴射が最初の時間（ｔ_１）で開始し、前記第２燃料（ｆ_２）の噴射が前記第１燃料の噴射に対して時間遅延Δｔを伴って後の時間（ｔ_２）で開始することを特徴とする、請求項２および９に記載の噴射装置。
11. 前記時間遅延Δｔが実質的に一定であり、また前記昇圧装置（４０）が前記第２燃料（ｆ_２）の圧力を前記第２燃料の噴射圧力に上昇させるのにかかる時間量に関係することを特徴とする、請求項１０に記載の噴射装置。
12. 前記噴射ノズルが、前記燃焼空間に前記第１燃料（ｆ１）と前記第２燃料（ｆ２）の両方を噴射するようになされた共通のノズル（３６）であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の噴射装置。
13. 前記噴射装置（９）が、噴射工程が開始したときに、いずれかよりも高圧を有する燃料を共通の噴射ノズル（３６）を介して噴射するようになされた弁機構を具備することを特徴とする、請求項１２に記載の噴射装置。
14. 前記噴射装置（９）が、前記第２燃料の噴射を開始する前記アクチュエータ（２９）に加えて、前記第１燃料の噴射を開始するための追加のアクチュエータ（４５）を具備することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の実施形態。
15. 前記噴射装置（９）が、前記第２燃料を噴射する前記噴射ノズル（３６）に加えて、前記第１燃料を噴射するための追加の噴射ノズル（４６）を具備することを特徴とする、請求項１〜１０または１４のいずれか一項に記載の実施形態。

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