(57)【要約】高圧燃料ポンプ（１２）の手段により燃料が充填されるように配置され、かつ第１の噴射可能な圧力レベルの燃料を複数の燃料噴射器（２２）へ供給する蓄圧容積室（１０）から成る燃料噴射システムであって、それぞれの噴射器（２２）は、送出流路（１６、２０）、燃料噴射を制御するために弁座と係合自在な弁ニードル（３０）、および弁ニードル（３０）の動きを制御するように制御室（２８）内の燃料圧力を制御する制御弁（２６）を備える燃料噴射システム。制御弁（２６）は、制御室（２８）が低圧ドレンと連通し、かつ制御室（２８）と送出流路（１６、２０）との間の連通が妨げられる第１の作動位置と、および制御室（２８）が送出流路（１６、２０）と連通し、かつ制御との間の第２の作動位置とを有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料ポンプ（１２）の手段により燃料が充填されるように配置され、かつ第１の噴射可能な圧力レベルで燃料を複数の燃料噴射器（２２）へ供給する蓄圧容積室（１０）から成る燃料噴射システムであって、
それぞれの噴射器（２２）は、送出流路（１６、２０）、燃料噴射を制御するために弁座と係合自在な弁ニードル（３０）、および弁ニードル（３０）の動きを制御するように制御室（２８）内の燃料圧力を制御する制御弁（２６）を備え、制御弁（２６）は、制御室（２８）が低圧ドレンと連通し、かつ制御室（２８）と送出流路（１６、２０）との間の連通が妨げられる第１の作動位置と、および制御室（２８）が送出流路（１６、２０）と連通し、かつ制御室（２８）と低圧ドレンとの間の連通が妨げられる第２の作動位置とを有し、および
それぞれの噴射器（２２）は、噴射器（２２）へ供給される燃料の圧力を第２の噴射可能な圧力レベルまで高める付属の増圧器手段（３４）を有し、その増圧器手段（３４）は、エンジンへ噴射される燃料が第１または第２の噴射可能な圧力レベルであるかどうかを決めるように作動可能な増圧器制御弁手段（３６）を備える、燃料噴射システム。
【請求項２】
増圧器手段（３４）は、圧力制御室（３２、４２）を有する増圧器ピストン（３８）と、増圧器室（４０）とを備え、増圧器制御弁手段（３６）は、圧力制御室（３２、４２）内で燃料圧力を制御するように、かつ、このために増圧器室（４０）内の燃料圧力を制御するように作動可能である、請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
圧力制御室（３２）は、増圧器ピストン（３８）の一端部において形成される、請求項２に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
増圧器ピストン（３８）は、圧力制御室（３２）内の燃料圧力を受ける第１の表面部分、および増圧器室（４０）内の燃料圧力を受ける第２の表面部位を有し、第１の表面部位は、第２の表面部位よりも大きいので、増圧器制御弁手段（３６）の制御を受けて、増圧器室（４０）内の燃料圧力を第２の噴射可能な圧力レベルまで高めることができる、請求項３に記載の燃料噴射システム。
【請求項５】
圧力制御室は、増圧器ピストン（３８）の対向する端部間に形成される、増圧器手段（３４）の中間室（４２）である、請求項２に記載の燃料噴射システム。
【請求項６】
増圧器室（４０）内の燃料圧力は、中間室（４２）内の燃料圧力が第１の噴射可能な圧力レベル未満まで低下される状況において、第２の噴射可能な圧力レベルまで高められる、請求項５に記載の燃料噴射システム。
【請求項７】
増圧器制御弁手段（３６）は、第１と第２の作動位置を有する二位置弁部材（１３６）を備え、第１の作動位置において、弁部材（１３６）が、第１の弁座（１４２）と係合し、かつ第２の弁座（１４４）から離脱され、および第２の作動位置において、弁部材（１３６）が、第１の弁座（１４２）から離脱され、かつ第２の弁座（１４４）と係合する、請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項８】
弁部材（１３６）は、送出流路（１６、２０）と圧力制御室（３２、４２）との間の連通を制御するように第２の弁座（１４４）と係合自在であるので、弁部材（１３６）が、第２の弁座（１４４）と係合するときに、送出流路（１６、２０）は圧力制御室（３２、４２）と連通できないし、また弁部材（１３６）が、第２の弁座（１４４）から離間するときに、送出流路（１６、２０）は圧力制御室（３２、４２）と連通できる、請求項７に記載の燃料噴射システム。
【請求項９】
弁部材（１３６）は、圧力制御室（３２、４２）と低圧ドレン（１６８）との間の連通を制御するように第１の弁座（１４２）と係合自在であるので、弁部材（１３６）が、第１の弁座（１４２）と係合するときに、圧力制御室（３２、４２）は低圧ドレン（１６８）と連通できないし、また弁部材（１３６）が、第１の弁座（１４２）から離間するときに、圧力制御室（３２、４２）は低圧ドレン（１３８）と連通できるし、および弁部材（１３６）の第１と第２の作動位置において、送出流路（１６、２０）は低圧ドレン（１６８）と連通できない、請求項８に記載の燃料噴射システム。
【請求項１０】
第２の弁座（１４４）は、切頭円錐形態のものである、請求項７乃至９のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項１１】
弁部材（１３６）は、増圧器ピストン（３８）と軸方向に整合する、請求項７乃至１０のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項１２】
高圧供給流路（１６）内に配置される逆止弁（１８）を備え、その流路（１６）を通して蓄圧容積室（１０）から噴射器（２２）の送出流路（２０）へ燃料が供給されるい、請求項１乃至１１のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項１３】
増圧器手段（３４）は、共通ハウジング（５０、５２、５４）内で付属の噴射器と共に配置される、請求項１乃至１２のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項１４】
共通ハウジングは、２つ以上の分離したハウジング部分（５０、５２、５４）から形成される、請求項１３に記載の燃料噴射システム。
【請求項１５】
蓄圧容積室（１０）は、使用に際して、約３００バールの第１の圧力レベルで燃料が充填される、請求項１乃至１４のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項１６】
増圧器手段（３４）は、２０００バールを超える第２の圧力レベルで燃料を供給するように配置される、請求項１乃至１５のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮点火内燃機関へ高圧燃料の供給に使用される燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の通常のレール燃料システムは、高圧燃料ポンプの手段により高圧で燃料が充填される蓄圧容積室またはレールを備える。高圧の燃料は、コモンレールにより複数の噴射器へ供給され、それぞれの噴射器は、燃料を対応するエンジンシリンダへ噴射するように配置される。
【０００３】
噴射される燃料噴霧の噴射特性を変えることができるのが望ましい。特に、排出目的のために、高い噴射流量での主燃料噴射が後続する、比較的低い噴射流量での先行燃料噴射を実施することが好都合である。先行／主噴射シーケンスは、エンジン燃焼音に関しても有利である。所謂「ブーツ状」噴射流量を有する主燃料噴射を実施することも特に有利であると考えられる。ブーツ状噴射流量特性は、高い噴射流量が直ぐ後続する、短期間の比較的低い初期の噴射流量から成る。次の燃料噴射が後続する高い流量の主燃料噴射を実施することも、排出利点を提供することが知られている。
【０００４】
本発明の背景として、ＷＯ０１／１４７２６Ａ１にはコモンレール燃料システムが記載され、そのシステムにおいて、蓄圧容積室またはコモンレールは、高圧燃料ポンプの手段により高圧の燃料が充填される。蓄圧容積室内の燃料が複数の噴射ノズルへ分配され、それぞれの噴射ノズルは、付属の増圧手段を有する。それぞれの増圧手段は、コモンレールから供給される燃料の圧力をさらに高めるように機能して、高められた圧力での燃料を、高圧供給流路を通して対応する噴射ノズルへ送出する。
【０００５】
それぞれの噴射ノズルには、弁ニードルが備えられ、その弁ニードルは、バネの手段により弁座に押付けられる閉止位置へ向けて押圧される。噴射を開始するために、弁ニードルは、ニードルの後端部に配置される制御室内の燃料圧力を変えることにより、バネ力に抗して弁座から離間される。制御室は、高圧供給流路と連続的に連通し、また制御室内の燃料圧力は、二方ノズル制御弁の手段により制御される。このノズル制御弁は、制御室が低圧ドレンと連通する開放位置と、制御室とドレンとの間の連通が遮断される閉止位置との間で作動可能である。
【０００６】
燃料を噴射するために、ノズル制御弁は、制御室内の燃料が低圧へ流出できるように開放されるので、ノズル制御室内の燃料圧力が低下される。弁ニードルのスラスト面に作用する燃料圧力による力が、バネ力との組合せで作用する制御室内の燃料圧力による力を超えるに足る点に達して、弁ニードルは弁座から持ち上がる。弁ニードルの閉止は、制御室内に高圧燃料を再形成するようにノズル制御弁を閉じることにより達成される。
【０００７】
上述のシステムに関する問題は、ノズル制御弁が開放されて弁ニードルを持ち上げるときに、高圧供給流路と低圧ドレンとの間に高圧燃料の連続流があり、したがって高圧燃料の一部分が無駄になるという点である。したがって、システムの寄生的損失は比較的大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、燃料噴射特性、および特に噴射流量を変えることができ、かつ従来技術の上述の問題を克服または軽減する改良された噴射システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、燃料噴射システムが提供され、そのシステムは、  高圧燃料ポンプの手段により燃料が充填されるように配置され、かつ第１の噴射可能な圧力レベルで燃料を複数の燃料噴射器へ供給する蓄圧容積室から成り、そのシステムにおいて、それぞれの噴射器は、送出流路、燃料噴射を制御するために弁座と係合自在な弁ニードル、および弁ニードルの動きを制御するように制御室内の燃料圧力を制御する制御弁を備え、制御弁は、制御室が低圧ドレンと連通し、かつ制御室と送出流路との間の連通が妨げられる第１の作動位置と、および制御室が送出流路と連通し、かつ制御室と低圧ドレンとの間の連通が妨げられる第２の作動位置とを有し、および、そのシステムにおいて、それぞれの噴射器は、供給される燃料の圧力を第２の噴射可能な圧力レベルまで高める付属の増圧器手段を有し、かつエンジンへ噴射される燃料が第１または第２の噴射可能な圧力レベルであるかどうかを決めるように作動可能な増圧器制御弁手段を備える。
【００１０】
本発明は、噴射特性、および特に噴射圧力、したがって噴射流量を、第１と第２の作動状態の間で増圧器調整弁手段を作動することにより変えることができるという利点を提供する。排出レベルは、高い流量での主燃料噴射が後続する、比較的低い噴射流量での先行燃料噴射から成る噴射作動により利点があることが判明している。本発明は、増圧器調整弁手段を、低流量と高流量との間で噴射圧力レベルを切換えるように比較的急速に切換えできるので、これを達成する好都合な手段を提供する。この燃料システムにより、排出レベルについて利点を有することが判明しているブーツ状噴射流量を達成できる。
【００１１】
寄生的燃料損失が、三方ノズル制御弁を設けることにより最小にされることは、本発明の別の利点である。増圧器手段を設けることにより、蓄圧容積室を充填する高圧燃料ポンプは、比較的低い噴射可能な圧力まで燃料を加圧できるだけでよい。
【００１２】
増圧器手段には、圧力制御室を有する増圧器ピストンを備えることができ、そこにおいて、増圧器制御弁は、圧力制御室内の燃料圧力を制御するように作動可能である。
【００１３】
一実施例において圧力制御室は、増圧器ピストンの一端部に形成される。
【００１４】
たとえば、増圧器ピストンは、圧力制御室内の燃料圧力を受ける第１の表面部分、および増圧器室内の燃料圧力を受ける第２の表面部位を有し、第１の表面部位は、第２の表面部位よりも大きいので、増圧器室内の燃料圧力を第２の噴射可能な圧力レベルまで高めることができる。
【００１５】
別の実施例において圧力制御室は、増圧器ピストンの対向する端部間に形成される、増圧器手段の中間室であることができる。より好ましくは、増圧器室は増圧器ピストンの一端部に配置され、および増圧器室内の燃料圧力は、中間室内の燃料圧力が第１の圧力レベル未満まで低下される状況において、第２の噴射可能な圧力レベルまで高められる。
【００１６】
このシステムは、高圧供給流路内に配置される逆止弁をさらに備え、その流路を通して蓄圧容積室から噴射器の送出流路へ燃料が供給される。
【００１７】
好ましくは、蓄圧容積室は、使用に際して、約３００バールの第１の圧力レベルの燃料が充填され、および増圧器手段は、２０００バールを超える第２の圧力レベルの燃料を供給するように配置される。
【００１８】
一実施例において、増圧器手段は、共通ハウジング内で付属の噴射器と共に配置される。共通ハウジングは、いくつかの分離したハウジング部分から形成される。別の好ましい実施例において増圧器制御弁手段は、共通ハウジング内で増圧器ピストンと、および／または弁ニードルとほぼ軸方向に整合する弁部材を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を、添付図面を参照して一例としてだけ、ここで説明する。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の燃料システムは、蓄圧容積室またはコモンレール１０を備え、そのコモンレールには、高圧燃料ポンプ１２の手段により高圧の燃料が充填される。一般的に、コモンレール内の燃料圧力は、約３００バールのレベルまで加圧される。燃料ポンプ１２は、入口１４を通して比較的低圧の燃料を受容する。コモンレール１０は、第１の圧力レベルの燃料を高圧供給流路１６へ供給し、また一般に２２として示される付属の燃料噴射器の送出ラインまたは送出流路２０へ燃料を送出するように配置される。実際には、エンジンシリンダそれぞれに１つと、複数の燃料噴射器が設けられるが、平明にするために、それらの１つだけが詳細に説明される。
【００２１】
高圧燃料流路１６には、弁部材１９を備える逆止弁１８が設けられ、その弁部材は、高圧燃料流路１６を通して燃料を制御するために逆止弁座と係合自在である。逆止弁１８には、逆止弁を閉じようとするバネ１８ａが設けられる。コモンレール１０内の燃料が加圧されると、バネ１８ａの力に抗して逆止弁を開放位置に押圧するように機能する逆止弁部材１９へ力が加えられて、燃料が、高圧燃料流路１６を通して送出ライン２０に流入できる。送出ライン２０内の燃料圧力が、所定レベルを超えて高くなるならば、逆止弁部材１９は、閉じるように押圧されて、送出ライン２０からコモンレール１０へ燃料が逆流するのが防止される。
【００２２】
送出ライン２０は、燃料噴射器２２の送出室２４と、およびノズル制御弁２６の制御を受けて低圧ドレンと直接連通する。ノズル制御弁２６は、アクチュエータ（図示されない）、たとえば、電磁式または圧電式アクチュエータの制御を受けて作動可能であるので、噴射器の制御室２８と低圧ドレンとの間の連通が制御される。噴射器２２には弁ニードル３０がさらに備えられ、その弁ニードルは、制御室２８内の燃料圧力による油圧力と組合せて作用する弁ニードルバネ３１の手段により、弁ニードル座（図示されない）へ向けて押圧される。弁ニードル３０がその着座位置にあるとき、エンジンシリンダ中への燃料噴射は実施されない。
【００２３】
ノズル制御弁２６は、送出ライン２０が制御室２８と連通し、かつ制御室２８と低圧ドレンとの間の連通が遮断される閉止位置と、制御室２８と低圧ドレンとの間の連通が開放され、かつ送出ライン２０から制御室２８への燃料流入が妨げられる開放位置との間で作動可能である。
【００２４】
コモンレール１０は、一般に３４として示される増圧器手段の圧力制御室３２へも燃料を供給する。増圧器手段３４は、作動可能な弁部材（図示されない）を有する増圧器制御弁手段３６を備え、および圧力制御室３２内の燃料圧力を受ける第１の端部３８ａと圧力制御室３２から離間したピストン３８の端部において増圧器室４０内の燃料圧力を受ける第２の端部３８ｂとをさらに備える。増圧器制御弁３６からの増圧器ピストン送り流路１７は、増圧器手段の圧力制御室３２と連通する。圧力制御室３２と増圧器室４０との中間の別の室４２は、低圧ドレンと連通して、圧力制御室３２および／または増圧器室４０から漏洩する燃料をピストン３８を通して別の室４２に流入させ、低圧に逃がして、油圧係止の発生を防止する。
【００２５】
ピストン３８の第１の端部３８ａは、増圧器室４０内の燃料に暴露される第２の表面３８ｂの部位よりも、圧力制御室３２内の燃料に暴露される大きい有効表面部位を有する。したがって増圧器手段３４は、油圧増幅作用を提供して、増圧器室４０内の燃料圧力を、コモンレール１０内の圧力レベルよりも高い第２の圧力レベルまで高める。一般的に、増圧器室４０内の燃料圧力は、２０００バールを超えるレベルまで高められる。
【００２６】
図１の燃料システムにより、燃料が、増圧器制御弁３６の位置に応じて、コモンレール１０内の第１の比較的高い圧力レベルで、または増圧器室４０内の第２の高い圧力レベルでエンジン中に噴射される。使用に際して、閉止位置（図１に示される）における増圧器制御弁３６により、コモンレール１０内の燃料は、増圧器制御弁３６を通してピストン送り流路１７と圧力制御室３２とに流入できない。したがって圧力制御室３２内の燃料圧力は、比較的低レベルのままである。コモンレール１０からの燃料の流れが逆止弁１８を押圧して開放するので、コモンレール１０からの燃料は、高圧供給流路１６を通して、噴射器の送出ライン２０に供給される。この作動状態において増圧器室４０内の燃料圧力は、レール１０により供給される第１の圧力レベルにある。
【００２７】
閉止位置（図１に示される）におけるノズル制御弁２６により、高圧の供給燃料は、弁ニードル３０の背後にある制御室２８に流入し、かつバネ３１の力と組合せられて、弁ニードル３０を押圧し弁座と係合させて噴射を妨げるように作用する。
【００２８】
燃料を第１の圧力レベルで噴射する必要があるならば、ノズル制御弁２８は、送出ライン２０と制御室２８との間の連通を閉じるように、かつ制御室２８と低圧ドレンとの間の連通を開くように開放位置まで動かされる。そのような状況において、制御室２８内の燃料は、低圧へ流出できるので、弁ニードル３０の後端部に作用する力が低下する。この結果、弁ニードル３０は、送出室２４内の高い燃料圧力により弁座から離間するように押圧されて、第１の圧力レベルでエンジンへ燃料を噴射できる。
【００２９】
第１の圧力レベルでの噴射を終了するために、ノズル制御弁２６は閉止位置まで戻されて、制御室２８と低圧ドレンとの間の連通を遮断し、かつ送出ライン２０と制御室２８との間の連通を開く。高圧燃料が制御室２８内に再形成されて、弁ニードル３０を再着座させる。図２は、第１の噴射状態にあるときの図１の燃料システムを示し、そこにおいて、弁ニードル３０が弁座から持ち上げられ、かつ第１の圧力レベルの燃料がエンジンに噴射される。
【００３０】
燃料を第２の高い圧力レベルで噴射する必要があるならば、増圧器制御弁３６は、開放位置に動くように作動され、その開放位置において、第１の圧力レベルの燃料が、高圧供給流路１６からピストン送り流路１７へ、かつ圧力制御室３２に供給される。圧力制御室３２内の燃料圧力は、したがって高められ、ピストン３８が下方（図３に示される）に押圧される。圧力制御室３２内の燃料圧力を受けるピストン３８の第１の表面３８ａと、増圧器室４０内の燃料圧力を受けるピストン３８の第２の端部の部位３８ｂとの間の面積差により、増圧器室４０内の燃料圧力は、第２の高い圧力レベルまで高められる。ピストン３８の第１と第２の端部３８ａ、３８ｂの面積差は、油圧増幅作用を生成して、増圧器室４０内の燃料圧力を第２の圧力レベルまで高める。一般的に、増圧器室４０内の燃料圧力は、２０００バールを越えるレベルまで、好ましくは２４００バールと２５００バールとの間のレベルまで高められる。
【００３１】
増圧器室４０内の燃料圧力が高められるので、逆止弁部材１９は、押圧されて閉じて、高圧供給流路１６と送出ライン２０との間の燃料の流れが終了し、かつ高圧燃料が送出ライン２０内に滞留する。この第２の高圧レベルの燃料を噴射するために、ノズル制御弁２６が開放されて、制御室２８内の燃料圧力を解放するので、弁ニードル３０は、上述のように持ち上げられる。
【００３２】
図４（ａ）と４（ｂ）は、図１乃至３のシステムの増圧器制御弁３６の拡大図を示す。弁３６は、２つの制御弁座を有する二位置弁の形態をとり、かつ弁ピンまたは弁部材１３６を備える。弁部材１３６は、弁ハウジング１４０内に設けられる内腔１３８内で移動自在であり、その弁部材の下面が、増圧器ハウジング１５０の上面に当接する。弁ハウジング１４０の上面は、供給流路１６の一部分を形成するドリル孔が設けられる挿入部材１５２に当接する。挿入部材１５２と弁ハウジング１４０は、挿入部材１５２内のドリル孔と整合する別のドリル孔が設けられる窪んだ出口ハウジング１５８により形成されるハウジング空間内に位置決めされるので、供給流路１６の別の一部分を形成する。
【００３３】
弁部材１３６は、電磁アクチュエータ手段の接極子１６２へ装着または連結される減径の上部領域を備える。アクチュエータ手段は、接極子１６２したがって弁部材１３６の移動を生じるように励磁自在の巻線部または電磁部１６４を備えるので、弁部材１３６を第１と第２の制御弁座１４２、１４４間に動かす。接極子１６２には通しドリル孔１６６が設けられ、その孔を通して弁ハウジング１４０の領域が延び、その領域は、高圧供給流路１６の別の一部分を形成する。
【００３４】
弁部材１３６は、弁３６を通して燃料を高圧供給流路１６またはピストン送り流路１７へ流すことができるかを制御するように、第２の弁座１４４と係合自在である。弁部材１３６は、ピストン送り流路１７を代わりに、増圧器ハウジング１５０の上部領域内に部分的に形成される低圧ドレン流路１６８と連通させるかどうかを制御するように、第１の弁座１４２と係合自在である。第１の弁座１４２は、増圧器ハウジング１５０の上面により形成され、かつその上面と係合する弁部材１３６の下端面である。第２の弁座１４４は、内腔１３８の切頭円錐面により形成され、その内腔内で弁部材１３６が移動する。
【００３５】
図４（ｂ）において最も明確に分かるように、弁部材１３６は、弁バネ１５４を収納する室を形成するように形状が決められる。バネ１５４は、弁部材１３６が第２の弁座１４４と係合する位置に弁部材１３６を押圧するように機能する。
【００３６】
使用に際して、アクチュエータが消磁されると、バネ１５４による力は、弁部材１３６を第２の弁座１４４へ押付けるに足るようになる。この位置において、高圧供給流路１６とピストン送り流路１７との間の燃料の流れが妨げられ、この状態は、増圧器制御弁３６の閉止作動状態（図１）に対応する。そのような状況の下で、供給流路１６内の高圧燃料は、制御弁３６を通して流れることができない。代わりに、弁部材１３６が第１の弁座１４２から離間して、ピストン送り流路１７は低圧ドレン流路１６８と連通するので、圧力制御室３２内の燃料圧力は低い。上述のように、コモンレール１０からの燃料の流れが、システムの逆止弁１８を押圧して開くので、コモンレール１０からの燃料は、高圧供給流路１６を通して、噴射器の送出ライン２０に供給される。この作動状態において、増圧器室４０内の燃料圧力は、レール１０により供給される第１の圧力レベルにある。
【００３７】
巻線部１６４が励磁されると、接極子１６２が、弁バネ１５４の力に抗して動かされるので、弁部材１３６は、第２の弁座１４４から離間するように押圧されて、第１の弁座１４２と係合する。この結果、供給流路１６へ送出される高圧燃料は、第２の弁座１４４を通してピストン送り流路１７に、したがって圧力制御室３２に流入できる。これは、図３に示される燃料システムの作動状態に対応し、その状態において第２の高圧レベルの燃料が噴射される。弁部材１３６が第１の弁座１４２へ押付けられた状態では、ピストン送り流路１７と低圧ドレン流路１６８との間の連通、および供給流路１６と低圧ドレン流路１６８との間の連通が遮断されることが明らかである。
【００３８】
弁３６の両方の作動位置において、供給流路１６内の高圧燃料は、低圧ドレン流路１６８へ流出できない。というのは、弁部材１３６が第１の弁部材１４２へ押付けられてピストン送り流路１７と低圧ドレン流路１６８との間の連通が遮断されるとき、供給流路１６と低圧ドレン流路１６８との間にも連通が生じないからである。したがって、この二位置、二弁座式増圧器制御弁は、寄生的燃料損失が、最小にされるか、またはほぼ避けられるという利点を提供する。
【００３９】
本発明は、増圧器制御弁３６の制御を受けて２つの高圧レベルの燃料を噴射する手段を提供する。このシステムは、高い噴射流量での引続く主燃料噴射が後続する、低い噴射流量で送出される先行燃料噴射を実施できるという点で特に有利である。このシーケンスは、排出レベルについて有利であり、かつエンジン燃焼音についても利点を提供することが知られている。
【００４０】
図５と６は、先行燃料噴射の場合と主燃料噴射の場合、それぞれの噴射流量の一例を示す。図６において主燃料噴射は、初期の方形状噴射流量と後続の上昇噴射流量から成る所謂「ブーツ状」噴射流量を有する。ブーツ状主噴射を達成するために、増圧器制御弁３６は、弁ニードル３０を再着座させることなく（すなわち、ノズル制御弁２６を開放したままにして）、その閉止位置（図２に示される）から開放位置（図３に示される）まで動かされる。
【００４１】
低流量噴射と高流量噴射の別の組合せまたはシーケンスも、図１乃至４を参照して述べたシステムを使用して可能であることが明らかである。たとえば、ブーツ状主燃料噴射に引続いて、後処理目的のために、低流量の後燃料噴射または遅れた後燃料噴射を実施できる。
【００４２】
コモンレール１０が中庸の高圧（たとえば、３００バール）まで充填されるだけでよいので、高圧ポンプの必要性が減少される。増圧器手段３４が、カム駆動部を必要とすることなく、この中庸のレール圧力により駆動されるので、既知のシステムにおける噴射時期についての制限が避けられる。図７は、図１乃至３における燃料システムの一部分の実施例を示し、そこにおいて、ノズル制御弁２６、増圧器手段３４および二位置増圧器制御弁３６の全てが、共通ハウジングユニット内に収納される。増圧器手段３４は、増圧器ハウジング１５０内に収納され、そのハウジングを通して高圧供給流路１６の一部分が延びる。増圧器ハウジング１５０は、下部ハウジング５２に当接し、その下部ハウジングを通しても高圧供給流路１６の一部分が延びる。逆止弁１８は、下部ハウジング５２内の高圧供給流路１６の領域内に取付けられる。増圧器制御弁３６の弁部材１３６は、増圧器ピストン３８と弁ニードル３０と軸方向に整合される。図７に示される部材の配置は、比較的コンパクトであり、かつ既存のエンジン構造部に容易に組込むことができるので、特に好都合である。
【００４３】
図８には、図１乃至３に示される燃料噴射システムの代替実施例が示され、そこにおいて、三方、二弁座式増圧器制御弁３６は、油圧回路内の別の位置に位置決めされる。図１乃至３に示されるものと同様な部材は、同様な参照番号により識別されるので、さらに詳細には説明されない。図８において増圧器ピストン手段３４の中間室４２は、制御流路６０を通して供給流路１６と、および噴射器までの送出ライン２０と連通する。制御流路６０には、増圧器制御弁３６が設けられ、その制御弁は、開放位置と閉止位置との間で作動可能な三方、二弁座式制御弁の形態を再びとる。その閉止位置においては、中間室４２と低圧ドレンとの間の連通が閉じられ、かつ中間室４２と送出ライン２０との間の連通が開かれる。弁３６が開放位置にあるときは、中間室４２と低圧ドレンとの間の連通が開かれ、かつ中間室４２と送出ライン２０との間の連通が閉じられる。増圧器制御弁３６は、図４（ａ）と４（ｂ）を参照して述べたように三方弁であるので、弁３６が閉止位置にあるときは、送出ライン２０と低圧ドレンとの間の連通も妨げられて、弁３６を通しての寄生的燃料損失を最小にすることが明らかである。
【００４４】
上述のように、コモンレール１０は、第１の圧力レベルの燃料を供給流路１６と、および噴射器２２までの送出ライン２０とに供給する。増圧器制御弁３６がレール１０と圧力制御室３２との間の連通をもはや制御しないので、圧力制御室３２は、コモンレール１０により供給される第１の圧力レベルの燃料と定常な連通状態にある。
【００４５】
増圧器制御弁３６が閉止位置にあるとき（すなわちドレンへの接続が閉じられたとき）、圧力制御室３２内と増圧器制御室４０内の燃料圧力は、第１の圧力レベルにあり、また中間室４２と送出ライン２０との間の連通により、中間室４２内の燃料圧力も、第１の圧力レベルにある。そのような状況において、ノズル制御弁２６が開放位置まで作動されるならば、第１の圧力レベルの燃料は、したがってエンジンシリンダへ噴射される。
【００４６】
第２の圧力レベルの燃料を噴射する必要があるならば、増圧器制御弁３６は、その開放位置に動かされ、その位置において、中間室４２が低圧ドレンと連通され、かつ中間室４２と送出ライン２０との間の連結が遮断される。そのような状況において、圧力制御室３２（第１の圧力レベルにおける）へ加えられる燃料の圧力は、中間室４２における低下した力を超えるので、増圧器ピストン３８が下方（示される図において）へ動かされ、増圧器室４０の容積を減少し、かつ容積室４０内の燃料圧力が、油圧の増大を通して高められる。したがって、噴射器２２へ供給される燃料の圧力は、第２の圧力レベルまで高められ、またこの第２の圧力レベルにおける噴射を、ノズル制御弁２６を作動して開放することにより実施できる。
【００４７】
図１乃至３の実施例と図８の実施例との間の相違点は、図８の増圧器制御弁３６が、増圧器ピストンの中間領域における「スラスト」面が受ける室内の燃料圧力を制御し、一方、図１乃至３において、その面が、制御圧力を受ける増圧器ピストンの端部領域により形成されるスラスト面（すなわち、３８ａ）である点であることが明らかである。増圧器制御弁３６を、ノズル制御弁２６と同一のハウジング内に好都合に位置決めされるので、コンパクトで軽量な噴射ユニットを提供できることは、図８の実施例の１つの利点である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の作動状態にあるとき、燃料システムの第１の実施例の概略図である。
【図２】第２の作動状態にあるとき、図１のシステムを示す図である。
【図３】第３の作動状態にあるとき、図１と２のシステムを示す図である。
【図４ａ】図１乃至３の燃料システムの部分を形成する、増圧器制御弁と、その一部分をそれぞれ拡大した図である。
【図４ｂ】図１乃至３の燃料システムの部分を形成する、増圧器制御弁と、その一部分をそれぞれ拡大した図である。
【図５】第１の燃料圧力レベルの燃料の先行噴射の場合の噴射流量を示すグラフである。
【図６】第２の高い燃料圧力レベルの燃料の主噴射の場合の噴射流量を示すグラフである。
【図７】図１乃至３の燃料システムの一部分の実施例の断面図である。
【図８】図１乃至３に示されるものとは別の実施例の概略線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年2月21日(2005.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料ポンプ（１２）の手段により燃料が充填されるように配置され、かつ第１の噴射可能な圧力レベルの燃料を複数の燃料噴射器（２２）へ供給する蓄圧容積室（１０）と、
前記高圧供給流路（１６）内に配置される逆止弁（１８）であって、その流路を通して燃料が前記蓄圧容積室（１０）からそれぞれの前記燃料噴射器（２２）の送出流路（２０）へ供給される前記逆止弁（１８）とを備え、
それぞれの前記燃料噴射器（２２）は、燃料噴射を制御するために弁座と係合自在な弁ニードル（３０）と、この弁ニードル（３０）の動きを制御するように制御室（２８）内の燃料圧力を制御する制御弁（２６）を備え、前記制御弁（２６）は、前記制御室（２８）が低圧ドレンと連通し、かつ前記制御室（２８）と前記送出流路（１６、２０）との間の連通が妨げられる第１の作動位置と、前記制御室（２８）が前記送出流路（１６、２０）と連通し、かつ前記制御室（２８）と低圧ドレンとの間の連通が妨げられる第２の作動位置とを有し、
それぞれの前記燃料噴射器（２２）は、前記燃料噴射器（２２）へ供給される燃料の圧力を第２の噴射可能な圧力レベルまで高める付属の増圧器手段（３４）を有し、
前記増圧器手段（３４）は、エンジンへ噴射される燃料が第１または第２の噴射可能な圧力レベルであるかどうかを決めるように作動可能な増圧器制御弁手段（３６）と、圧力制御室（４２）と増圧器室（４０）を有する増圧器ピストン（３８）を備え、
前記増圧器制御弁手段（３６）は、前記圧力制御室（４２）内で燃料圧力を制御可能に、かつ、前記増圧器室（４０）内の燃料圧力を制御可能に作動可能であり、また圧力制御室は、前記増圧器ピストン（３８）の対向する端部間に形成される前記増圧器手段（３４）の中間室（４２）である燃料噴射システム。
【請求項２】
増圧器ピストン（３８）は、圧力制御室（３２）内の燃料圧力を受ける第１の表面部分と、増圧器室（４０）内の燃料圧力を受ける第２の表面部位を有し、前記第１の表面部位は、前記第２の表面部位よりも大きく、増圧器制御弁手段（３６）の制御を受けて、増圧器室（４０）内の燃料圧力を第２の噴射可能な圧力レベルまで高めることができる請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
増圧器室（４０）内の燃料圧力は、中間室（４２）内の燃料圧力が第１の噴射可能な圧力レベル未満まで低下される状況において、第２の噴射可能な圧力レベルまで高められる請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
増圧器制御弁手段（３６）は、第１と第２の作動位置を有する二位置弁部材（１３６）を備え、第１の作動位置において、前記弁部材（１３６）が、第１の弁座（１４２）と係合し、かつ第２の弁座（１４４）から離脱され、および、第２の作動位置において、前記弁部材（１３６）が、前記第１の弁座（１４２）から離脱され、かつ前記第２の弁座（１４４）と係合する請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項５】
弁部材（１３６）は、送出流路（１６、２０）と圧力制御室（４２）との間の連通を制御するように第２の弁座（１４４）と係合自在であり、前記弁部材（１３６）が、前記第２の弁座（１４４）と係合するときに、前記送出流路（１６、２０）は前記圧力制御室（４２）と連通できなく、また、前記弁部材（１３６）が、前記第２の弁座（１４４）から離間するときに、前記送出流路（１６、２０）は前記圧力制御室（４２）と連通できる請求項４に記載の燃料噴射システム。
【請求項６】
弁部材（１３６）は、圧力制御室（４２）と低圧ドレン（１６８）との間の連通を制御するように第１の弁座（１４２）と係合自在であり、前記弁部材（１３６）が、前記第１の弁座（１４２）と係合するときに、前記圧力制御室（４２）は前記低圧ドレン（１６８）と連通できず、また、前記弁部材（１３６）が、前記第１の弁座（１４２）から離間するときに、前記圧力制御室（４２）は低圧ドレン（１３８）と連通でき、前記弁部材（１３６）の第１と第２の作動位置において、前記送出流路（１６、２０）は前記低圧ドレン（１６８）と連通できない請求項５に記載の燃料噴射システム。
【請求項７】
第２の弁座（１４４）は、切頭円錐形態のものである、請求項４乃至６のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項８】
弁部材（１３６）は、増圧器ピストン（３８）と軸方向に整合する、請求項４乃至７のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項９】
増圧器手段（３４）は、共通ハウジング（５０、５２、５４）内で付属の噴射器（２２）と共に配置される、請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項１０】
共通ハウジングは、２つ以上の分離したハウジング部分（５０、５２、５４）から形成される、請求項９に記載の燃料噴射システム。
【請求項１１】
蓄圧容積室（１０）は、使用に際して、約３００バールの第１の圧力レベルの燃料が充填される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【請求項１２】
増圧器手段（３４）は、２０００バールを超える第２の圧力レベルの燃料を供給するように配置される、請求項１乃至１１のいずれかに記載の燃料噴射システム。
【国際調査報告】
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