JP5232435B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の内燃機関の燃料供給装置、即ちコモンレール式燃料噴射装置に関する。

特許文献１に、内燃機関、即ち船舶用重油燃料多気筒ディーゼルエンジンが開示されている。それらの各シリンダに、コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射器（インジェクタ）が付設されている。内燃機関の各シリンダに各々の燃料噴射器を経て燃料が噴射される。特許文献１のコモンレール式燃料噴射装置は、燃料をコモンレール式燃料噴射装置の低圧領域からその高圧領域に搬送すべく、複数の高圧ポンプを含むポンプ装置を備えている。ポンプ装置と燃料噴射器の間の高圧領域には、常時高圧状態にある蓄圧系が設けられている。常時高圧状態にあるコモンレールとも呼ばれるこの蓄圧系は、特許文献１において、複数の蓄圧室（レール）を有し、同様に常時高圧状態にある高圧燃料配管を介してポンプ装置に接続されている。更に蓄圧系は、燃料噴射サイクルに関係して折々高圧状態にある高圧燃料配管を介して、燃料噴射器に接続されている。

かかるコモンレール式燃料噴射装置の高圧領域の構成体は、運転中において２０００×１０⁵Ｐａ迄の高い作動圧力を受ける。このため、特にコモンレール式燃料噴射装置の常時高圧状態にある構成体の密封について、厳しい要件が課せられている。

これは、船舶用ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の構成体が、高い作動圧力の他に、例えば大きな振動負荷並びに大きな熱的負荷等の他の負荷を受けるので、船舶用ディーゼルエンジンに一層当てはまる。これは、特にポンプ装置をコモンレール式燃料噴射装置の蓄圧系に接続し、常時高圧状態にある高圧燃料配管の領域に、配管破損を生じさせ、大きな漏れを生じさせる。また、配管端における密封箇所は、振動および温度作用のために故障し、このために、大きな漏れを引き起こす。

コモンレール式燃料噴射装置の、常時高圧状態にある構成体での大きな漏れの発生は、燃料供給装置の高圧領域の圧力を、燃料噴射器を開くために必要な開放圧力以下に低下させ、このため内燃機関のシリンダへの燃料の噴射が不可能となる。これは内燃機関を即座に停止させてしまい、このため、例えばかかる燃料供給装置付きの唯一の内燃機関しか有していない船舶の場合、操船不能となってしまう。

コモンレール式燃料噴射装置の高圧領域での大きな漏れの問題を考慮して、特許文献２により既に、高圧ポンプを２本の高圧燃料配管を介して蓄圧系に接続することが公知である。その場合、高圧燃料配管の両端に止め弁が付設され、該止め弁は、配管破損時に高圧燃料配管を遮断し、かくして、燃料供給装置の高圧領域における圧力低下を阻止する。しかし、高圧ポンプとコモンレール式燃料噴射装置の蓄圧系との間における冗長的予備配管の存在によって、燃料供給装置の構造的経費が高くなる。

更に、これに伴い、燃料供給装置が必要とする構造空間も増大する。
独国特許出願公告第１０１５７１３５号明細書 欧州特許出願公告第１１４３１４０号明細書 独国特許第３７３９９３７号明細書

本発明の課題は、上述の問題に鑑み、内燃機関の新たな燃料供給装置、即ち新たなコモンレール式燃料噴射装置を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置によって解決される。

本発明に基づき、ポンプ装置を蓄圧系に接続し、常時高圧状態にある少なくとも１本或いは各高圧燃料配管に、特に各高圧燃料配管の破損時に所定の非常圧力に耐える壁厚を有する外被が付設される。

本発明は、コモンレール式燃料噴射装置のポンプ装置を蓄圧系に接続する常時高圧状態にある少なくとも１本或いは各高圧燃料配管に外被を付設することを提案する。外被は、所定の非常圧力に耐える壁厚を有している。この所定の非常圧力は、燃料噴射器を開放するために必要な開放圧力より大きく、従って、常時高圧状態にある高圧燃料配管に破損が生じた際、内燃機関の非常運転を維持できる。

高圧燃料配管の外被は特許文献３で原理的に知られているが、本発明は内燃機関の非常運転を保証すべく、外被を非常圧力に耐えるように形成することを新たに提案する。

本発明の有利な実施態様では、外被の壁厚を、この外被が少なくとも４００×１０⁵Ｐａ、特に８００×１０⁵Ｐａの所定の非常圧力に耐えるように設計する。

本発明の他の有利な実施態様では、コモンレール式燃料噴射装置の各々外装された構成体の外壁と外被の内壁との間隔は、０．１〜０．２ｍｍである。

本発明の他の有利な実施態様では、燃料供給装置のポンプ装置を、燃料供給装置の常時高圧状態にあり、外装された構成体に漏れが生じた際、高圧領域の作動圧力が所定の非常運転圧力に低下するように制御する。

本発明の有利な実施態様を、従属請求項および以下の説明から明らかにする。以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。

本発明は、内燃機関、特に船舶用重油燃料ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に関する。コモンレール式燃料噴射装置は、低圧領域と高圧領域を有している。

コモンレール式燃料噴射装置の高圧領域は、少なくとも１台の高圧ポンプを有するポンプ装置と、少なくとも１個の蓄圧室（レール）を有する蓄圧系（コモンレール）とを備える。ポンプ装置は、少なくとも１本の高圧燃料配管を経て蓄圧系に接続されている。蓄圧系と、該蓄圧系をポンプ装置に接続する１本又は各高圧燃料配管とには、常時２０００×１０⁵Ｐａ迄の高い作動圧力がかかっている。蓄圧系から燃料噴射器を経て各シリンダに各々燃料が噴射される。その際、各燃料噴射器は蓄圧系に、内燃機関の燃料噴射サイクルに関係して折々高圧がかかる少なくとも１本の高圧燃料配管を経て接続されている。

コモンレール式燃料噴射装置の高圧領域に大きな漏れが生じた際に作動圧力が燃料噴射器を開くため、従って内燃機関のシリンダに燃料を噴射するために必要な開放圧力以下に低下することを防止すべく、本発明は、コモンレール式燃料噴射装置の高圧領域のポンプ装置をその蓄圧系に接続し、常時高圧状態にある少なくとも１本又は各高圧燃料配管に、燃料噴射器の開放圧力より大きな所定の非常圧力に耐える壁厚を有する外被を付設することを提案する。これにより、常時高圧状態にある高圧燃料配管が破損した際、作動圧力が燃料噴射器の開放圧力以下に低下するのを防ぎ、コモンレール式燃料噴射装置を備えた内燃機関の非常運転を保証できる。

本発明の有利な実施態様では、常時高圧状態にある蓄圧系にも、所定の非常圧力に耐える壁厚を有する外被を付設する。

コモンレール式燃料噴射装置の常時高圧状態にある全ての構成体に、非常圧力に耐える壁厚を持つ外被を設けるとよい。該非常圧力は少なくとも４００×１０⁵Ｐａ、特に少なくとも８００×１０⁵Ｐａである。

図１は、コモンレール式燃料噴射装置の、常時高圧状態にある高圧燃料配管１０の一端の領域を部分的に示す。図１に示す高圧燃料配管１０の一端は、接続部材１１と圧力部材１２を経て、コモンレール式燃料噴射装置の蓄圧系１３に接続されている。高圧燃料配管１０は圧力管１４と外被１５とを有し、本発明では外被１５を、該外被１５が圧力管１４の破損時、従って圧力管１４の大きな漏れ時に所定の非常圧力に耐える壁厚を有するように構成している。このため場合によっては、外被１５は高い強度の材料で作られている。

外被１５は、外被１５の内壁と高圧燃料配管１０の圧力管１４の外壁との間に、０．１〜０．２ｍｍの間隔が存在するように形成されている。それに応じて、外被１５の内径は高圧燃料配管１０の圧力管１４の外径よりほんの僅か大きくされている。

外被１５の内壁と圧力管１４の外壁とにより規定された流路は、未破損圧力管１４における燃料供給装置の通常運転中、僅かな漏れ流を、燃料タンクに、従って燃料供給装置の低圧領域に戻すために用いられる。そのために図１において、蓄圧系１３への漏れ戻し管路１６が設けられている。

圧力管１４の破損時、従って大きな漏れ時に非常運転圧力を維持すべく、漏れ戻し管路１６に、絞りとして形成された止め装置１７が設けられ、この止め装置１７は、大きな漏れ時に滞留を生じさせ、かくして非常運転圧力を提供する。従って、止め装置１７は高圧燃料配管１０を燃料供給装置の低圧領域から分離する。

本発明の好ましい実施態様では、コモンレール式燃料噴射装置の高圧領域のポンプ装置は、高圧領域の常時高圧状態にある構成体が破損して大きな漏れを生じた際、高圧領域の作動圧力が所定の非常運転圧力に低下するように制御される。このため、ポンプ装置の搬送出力が低下する。そのような大きな漏れの検出は、圧力測定、漏れ戻し管路における流れ測定或いはポンプ装置の搬送出力の検出により行われる。

内燃機関の本発明に基づく燃料供給装置の部分断面図。

符号の説明

１０ 高圧燃料配管、１１ 接続部材、１２ 圧力部材、１３ 蓄圧系、１４ 圧力管、１５ 外被、１６ 漏れ戻し管路、１７ 止め装置

Claims (3)

1. コモンレール式の内燃機関の燃料供給装置であって、当該内燃機関の燃料を当該燃料供給装置の低圧領域から高圧領域に搬送するための少なくとも１台の高圧ポンプを含むポンプ装置を備え、前記高圧領域が前記ポンプ装置と前記内燃機関のシリンダに付設された燃料噴射器との間に設けられていて、前記高圧領域に、少なくとも１個の蓄圧室を有して常時高圧状態にある蓄圧系（１３）が設けられており、前記蓄圧系（１３）が、前記常時高圧状態と同様に常時高圧状態にある少なくとも１本の高圧燃料配管（１０）を介して、前記ポンプ装置に接続されていると共に、前記燃料供給装置の燃料噴射サイクルに係る所定のタイミング毎に高圧状態になる前記高圧燃料配管（１０）を介して、前記燃料噴射器に接続されている、コモンレール式の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記常時高圧状態にあって前記ポンプ装置を前記蓄圧系（１３）に接続する少なくとも１本の高圧燃料配管（１０）に、１つの外被（１５）が付設されており、
   前記外被（１５）が、前記高圧燃料配管（１０）の破損時に少なくとも４００×１０⁵Ｐａの非常圧力に耐える壁厚を有しており、
   前記外被（１５）の内壁と前記高圧燃料配管（１０）の圧力管（１４）の外壁との間に、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の間隔が設けられており、当該間隔を含んで、前記圧力管（１４）が破損していない通常運転時に燃料の漏れ流を燃料タンクに戻すための流路が形成されており、かつ
   前記間隔と共に前記流路を成す漏れ戻し管路（１６）を備えると共に、前記漏れ戻し管路（１６）に接続されていて所定量以上の大量の前記燃料の漏れが生じた場合にはその滞留を生じせしめて所定の非常時運転圧力を確保する止め装置（１７）を備えた
   ことを特徴とするコモンレール式の内燃機関の燃料供給装置。
2. 請求項１記載のコモンレール式の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記蓄圧系（１３）にも、前記非常圧力に耐える壁圧を有する外被が付設されている
   ことを特徴とするコモンレール式の内燃機関の燃料供給装置。
3. 請求項１又は２記載のコモンレール式の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記ポンプ装置は、当該燃料供給装置の前記常時高圧状態にある外装された構成体に漏れが生じた際に、前記高圧領域の作動圧力を所定の非常運転圧力に低下せしめるように、制御される
   ことを特徴とするコモンレール式の内燃機関の燃料供給装置。
   

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