JP3924716B2 - 蓄圧式燃料噴射システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄圧式燃料噴射システムにかかるもので、とくに高圧燃料を蓄えて噴射可能とする蓄圧式燃料噴射システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄圧式燃料噴射システムは、たとえば、燃料タンクからの燃料を圧送する低圧ポンプ（低圧燃料供給ポンプ）と、この低圧ポンプからの燃料を高圧燃料とする高圧ポンプ（燃料噴射装置）と、この高圧ポンプからの高圧燃料を所定圧力で蓄える蓄圧器（コモンレール）と、この蓄圧器に接続してあるとともに高圧燃料を噴射するインジェクターと、このインジェクターと蓄圧器との間に設けるとともに高圧燃料をさらに高圧化する増圧ユニットと、を有するものがある。この増圧ユニットを有するコモンレールを増圧式コモンレールとも言う。
【０００３】
上記増圧ユニットないし増圧式コモンレールは、たとえばピストン式であって、このピストンの大径を有する増圧側と小径を有する被増圧側との間の面積比に応じて、高圧ポンプからの燃料圧力を増圧して蓄圧器に供給し、高圧燃料噴射に対応可能としている。
【０００４】
この増圧操作を高圧ポンプからの燃料により行う場合に、増圧ユニットさらにはインジェクターから低圧側（大気圧にある燃料タンク）にリーク燃料を戻すことになり、たとえば燃料噴射量の３倍程度の循環量となる大量の燃料の循環を必要とする。
したがって、この種の増圧ユニットを有する蓄圧式燃料噴射システムにおいては、増圧ユニットからのリーク燃料について、低圧側から高圧側に大量の燃料を循環させるための大容量の高圧ポンプおよび低圧ポンプが必要となるという問題がある。
【０００５】
さらに、増圧ユニットやインジェクターからのリーク燃料は、非常に高温となるため、そのままでは高圧ポンプなどにダメージを与えてしまう可能性があること、また、温度変化による燃料の動粘度の変化が噴射量の変化を助長することなどの諸問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、高圧側から低圧側へのリーク燃料の循環を行うようにした蓄圧式燃料噴射システムを提供することを課題とする。
【０００７】
また本発明は、増圧ユニットないしは増圧式コモンレールを有するものであって、低圧ポンプが圧送しなければならない燃料量を低減可能な蓄圧式燃料噴射システムを提供することを課題とする。
【０００８】
また本発明は、増圧ユニットからの大量のリーク燃料を循環させるために低圧燃料供給ポンプを大型化する必要のない蓄圧式燃料噴射システムを提供することを課題とする。
【０００９】
また本発明は、増圧ユニットやインジェクターなどからのリーク燃料の温度を冷却することができるようにした蓄圧式燃料噴射システムを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、低圧ポンプと高圧ポンプとの間に高圧のリーク燃料を戻すこと、さらには、リーク燃料用のフィルターに冷却機能を併せ持たせることに着目したもので、燃料タンクからの燃料を圧送する低圧ポンプと、この低圧ポンプからの燃料を高圧燃料とする高圧ポンプと、この高圧ポンプからの高圧燃料を所定圧力で蓄える蓄圧器と、この蓄圧器に接続してあるとともに上記高圧燃料を噴射するインジェクターと、このインジェクターと上記蓄圧器との間に設けるとともに上記高圧燃料をさらに高圧化する増圧ユニットと、を有する蓄圧式燃料噴射システムであって、上記増圧ユニットからのリーク燃料をユニットリーク通路を介して上記低圧ポンプの下流側に還流可能としたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射システムである。
【００１１】
上記低圧ポンプと上記高圧ポンプとの間の低圧燃料通路にメインフィルターを設けるとともに、上記ユニットリーク通路は、これを上記低圧ポンプとこのメインフィルターとの間の上記低圧燃料通路に接続することができる。
【００１２】
上記低圧ポンプと上記高圧ポンプとの間の低圧燃料通路にメインフィルターを設けるとともに、上記ユニットリーク通路は、このメインフィルターと上記高圧ポンプとの間に接続し、かつ、このユニットリーク通路にクーリングフィルターユニットを設けることができる。
【００１３】
上記クーリングフィルターユニットによるリーク燃料の冷却方式は、空冷式あるいは水冷式など任意の機構を採用可能である。
【００１４】
本発明による蓄圧式燃料噴射システムにおいては、低圧ポンプと高圧ポンプとの間に高圧のリーク燃料を戻すようにしたので、すなわち、低圧ポンプの下流側にリーク燃料を還流するようにしたので、低圧ポンプが高圧ポンプに向けて圧送しなければならない燃料量を減らすことができる。したがって、増圧式のコモンレールとしても低圧ポンプの容量を増加させる必要はない。
また、ユニットリーク通路に設けたリーク燃料用のフィルターに冷却機能を併せ持たせることにより、リーク燃料を冷却可能として、その温度を低減し、システム全体への悪影響を回避することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の第１の実施の形態による蓄圧式燃料噴射システム１を図１にもとづき説明する。
図１は、蓄圧式燃料噴射システム１の概略説明図であって、蓄圧式燃料噴射システム１は、燃料タンク２と、低圧ポンプ３（低圧燃料供給ポンプ）と、メインフィルター４と、高圧ポンプ５（燃料噴射装置）と、コモンレール６（蓄圧器）と、増圧ユニット７と、複数本のインジェクター８（図示の例では一本のみを示している）と、を有する。
【００１６】
低圧ポンプ３は、電動モーターなどによりこれを駆動するもので、燃料タンク２の燃料を低圧燃料通路９を通し、メインフィルター４を介して、高圧ポンプ５に供給する。
【００１７】
メインフィルター４は、燃料中のゴミないしダストをろ過する。
【００１８】
高圧ポンプ５は、エンジンなどによりこれを駆動するもので、低圧ポンプ３からの低圧燃料を高圧燃料として、高圧燃料通路１０からコモンレール６に供給する。
なお、高圧ポンプ５には、絞り調量ユニット１１を設けて、高圧ポンプ５への燃料量を調節するとともに、オーバーした燃料を調量リーク通路１２から低圧ポンプ３の上流側に戻す。
【００１９】
コモンレール６は、高圧ポンプ５からの高圧燃料を所定量かつ所定圧力で蓄え、インジェクター８による燃料噴射に応じて増圧ユニット７およびインジェクター８に高圧燃料を高圧燃料吐出通路１３から供給可能とする。
なお、コモンレール６には、圧力調整弁１４を設けてコモンレール６内の圧力を所定レベルに維持するとともに、コモンレールリーク通路１５からのリーク燃料を燃料タンク２に還流可能とする。
【００２０】
増圧ユニット７は、既述のように、たとえばピストンの径の相違による受圧面積比に応じてコモンレール６からの燃料圧力を増圧し、インジェクター８に供給可能とし、インジェクター８から所定のタイミングで燃料を噴射する。
【００２１】
インジェクター８からのリーク燃料は、インジェクターリーク通路１６を通り、増圧ユニット７からのリーク燃料のユニットリーク通路１７と合流点１８で合流して、低圧ポンプ３とメインフィルター４との間の低圧燃料通路９（還流点１９）に戻る。
【００２２】
こうした構成の蓄圧式燃料噴射システム１において、増圧ユニット７およびインジェクター８からのリーク燃料をユニットリーク通路１７を介して低圧ポンプ３の下流側の低圧燃料通路９における還流点１９に戻すようにしたので、循環する燃料をもとの燃料圧送系に戻すことになり、低圧ポンプ３が圧送しなければならない燃料量を減らすことができる。
したがって、増圧ユニット７の装備により大量のリーク燃料を循環させる必要性があっても、低圧ポンプ３の能力を最小限として、これを大容量化する必要なく、蓄圧式燃料噴射システム１の大型化およびコストアップを回避することができる。
【００２３】
図２は、本発明の第２の実施の形態による蓄圧式燃料噴射システム２０の概略説明図であって、図１と同様の部分には同一の符号を付して、説明すると、蓄圧式燃料噴射システム２０においては、ユニットリーク通路１７にクーリングフィルターユニット２１を設けるとともに、ユニットリーク通路１７をメインフィルター４と高圧ポンプ５との間の低圧燃料通路９（還流点２２）に戻している。
【００２４】
すなわち、メインフィルター４の下流側の還流点２２にユニットリーク通路１７を戻すことにより、低圧ポンプ３のみならずメインフィルター４を通る燃料流量を低減し、フィルター容量もこれを小型化して、メインフィルター４自体の容量を限定することができる。実際、メインフィルター４は、低圧ポンプ３からの圧送圧力を受けており、その圧力損失を最小限にするとともに、車両などへの搭載のために小型にしなければならないことからその大型化は困難である。
しかして、高圧ポンプ５に流れ込む燃料は、すべてろ過する必要があるため、ユニットリーク通路１７をメインフィルター４の下流側の還流点２２に接続した結果、ユニットリーク通路１７に還流用のクーリングフィルターユニット２１を設けたものである。
【００２５】
こうした構成の蓄圧式燃料噴射システム２０において、クーリングフィルターユニット２１は、ろ過機能とともに冷却機能を有するもので、高温のリーク燃料を冷却することができる。
このリーク用のクーリングフィルターユニット２１は、燃料の最大通過量は多いものの圧力は低く、また圧力損失の影響はほとんど心配ないため、その構造には自由度が高い。
したがって、クーリングフィルターユニット２１のフィルターケース２３の外表面にフィン（図示せず）を設けることにより表面積を増加させて空冷してもよいし、フィルターケース２３の内部および外部に冷却水を導いて水冷してもよい。
【００２６】
かくして、ユニットリーク通路１７側にクーリングフィルターユニット２１を設けることにより、メインフィルター４の耐高圧化、大容量化あるいは低圧力損失化などのための開発の必要はないとともに、ユニットリーク通路１７をメインフィルター４と高圧ポンプ５との間の低圧燃料通路９に接続して低圧ポンプへの負荷も低減することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、増圧ユニットを備えたコモンレールを有する蓄圧式燃料噴射システムにおいて、増圧ユニットからのリーク燃料を低圧ポンプの下流側に導くようにしたので、低圧ポンプの大型化を回避することができる。また、増圧ユニットからのリーク燃料をメインフィルターの下流側に導くようにするとともに、ユニットリーク通路にクーリングフィルターユニットを設けることによってメインフィルターの大型化も回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による蓄圧式燃料噴射システム１の概略説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による蓄圧式燃料噴射システム２０の概略説明図である。
【符号の説明】
１ 蓄圧式燃料噴射システム（第１の実施の形態、図１）
２ 燃料タンク
３ 低圧ポンプ（低圧燃料供給ポンプ）
４ メインフィルター
５ 高圧ポンプ（燃料噴射装置）
６ コモンレール（蓄圧器）
７ 増圧ユニット
８ インジェクター
９ 低圧燃料通路
１０ 高圧燃料通路
１１ 絞り調量ユニット
１２ 調量リーク通路
１３ 高圧燃料吐出通路
１４ 圧力調整弁
１５ コモンレールリーク通路
１６ インジェクターリーク通路
１７ ユニットリーク通路
１８ インジェクターリーク通路１６とユニットリーク通路１７との合流点
１９ ユニットリーク通路１７の低圧燃料通路９への還流点
２０ 蓄圧式燃料噴射システム（第２の実施の形態、図２）
２１ クーリングフィルターユニット
２２ ユニットリーク通路１７の低圧燃料通路９への還流点
２３ クーリングフィルターユニット２１のフィルターケース

Claims (1)

1. 燃料タンクからの燃料を圧送する低圧ポンプと、
   この低圧ポンプからの燃料を高圧燃料とする高圧ポンプと、
   この高圧ポンプからの高圧燃料を所定圧力で蓄える蓄圧器と、
   この蓄圧器に接続してあるとともに前記高圧燃料を噴射するインジェクターと、
   このインジェクターと前記蓄圧器との間に設けるとともに前記高圧燃料をさらに高圧化する増圧ユニットと、を有する蓄圧式燃料噴射システムであって、
   前記増圧ユニットからのリーク燃料をユニットリーク通路を介して前記低圧ポンプの下流側に還流可能とし、
   前記低圧ポンプと前記高圧ポンプとの間の低圧燃料通路にメインフィルターを設けるとともに、
   前記ユニットリーク通路は、これを前記低圧ポンプとこのメインフィルターとの間の前記低圧燃料通路に接続することを特徴とする蓄圧式燃料噴射システム。

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