(57)【要約】  加圧燃料を複数の噴射装置（１４ａ〜１４ｆ）に供給するための燃料システムは、コモン蓄圧ハウジング（２２）内に画成された第１及び第２蓄圧容積室（１８，２０）を有する蓄圧組立体（１６）と、供給圧力レベルの燃料を第１蓄圧容積室（１８）に供給するための供給手段（４２）と、複数のユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）とを備えている。各ユニットポンプは、供給圧力レベルの燃料を第１蓄圧容積室（１８）から受け、前記燃料を第２蓄圧容積室（２０）に供給される噴射可能圧力レベルに加圧するように、構成されている。各ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）は、関連するポンプ室（５２）内で燃料を加圧するためのポンププランジャー（５０）を備え、蓄圧ハウジング（２２）の内部において、第１蓄圧容積室（１８）とポンプ室（５２）との間の連通を可能にするように、蓄圧ハウジング（２２）と一体化されている。【選択図】図１
2007516373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧燃料を複数の噴射装置（１４ａ〜１４ｆ）に供給するための燃料システムにおいて、
コモン蓄圧ハウジング（２２）内に画成された第１及び第２蓄圧容積室（１８，２０）を有する蓄圧組立体（１６）と、
供給圧力レベルの燃料を前記第１蓄圧容積室（１８）に供給するための供給手段（４２）と、
前記供給圧力レベルの燃料を前記第１蓄圧容積室（１８）から受け、前記燃料を前記第２蓄圧容積室（２０）に供給される噴射可能圧力レベルに加圧するための複数のユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）と
を備え、
前記ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の各々は、燃料を関連するポンプ室（５２）内で加圧するためのポンププランジャー（５０）を備え、前記蓄圧ハウジング（２２）の内部において、前記第１蓄圧容積室（１８）と前記ポンプ室（５２）との間の連通を可能にするように、前記蓄圧ハウジング（２２）と一体化されている、
ことを特徴とする燃料システム。
【請求項２】
前記ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の各々は、前記蓄圧ハウジング（２２）に設けられた開口又は横断穴（２４ａ〜２４ｆ）内に、前記蓄圧ハウジング（２２）を貫通するように取り付けられることによって、前記蓄圧ハウジング（２２）と一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料システム。
【請求項３】
前記組み立てられたユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）及びレール組立体（１６）は、一体化ポンプ／レール組立体を構成し、前記ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の各々は、前記ポンプ／レール組立体の内部において、前記第２蓄圧容積室（２０）と各ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の前記ポンプ室（５２）との間の連通を可能にするように、前記蓄圧ハウジング（２２）内に嵌入されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料システム。
【請求項４】
前記蓄圧組立体は、レールハウジング（２２）内に収容された第１レール容積室（１８）と第２レール容積室（２０）とを備えるレール組立体（１６）であ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燃料システム。
【請求項５】
前記第１レール容積室（１８）は、前記蓄圧ハウジング（２２）の内部において、第１弁手段（５６）を介して、各ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の前記ポンプ室（５２）と連通していることを特徴とする、請求項４に記載の燃料システム。
【請求項６】
前記第１レール容積室（１８）は、前記ポンプ室（５２）が前記第１レール容積室と連通する開位置と、前記連通が遮断される閉位置とを有する逆止弁（５６）を介して、各ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の前記ポンプ室（５２）と連通可能であることを特徴とする、請求項５に記載の燃料システム。
【請求項７】
前記第２レール容積室（２０）は、第２弁手段（５８）を介して、各ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の前記ポンプ室（５２）と連通可能であることを特徴とする、請求項６に記載の燃料システム。
【請求項８】
前記第２弁手段は、第１噴射可能圧力レベルである前記噴射可能圧力レベルの燃料が前記第２レール容積室（２０）から前記噴射装置（１４ａ〜１４ｆ）に供給される開位置と、ユニットポンプの前記ポンプ室（５２）及び前記第２レール容積室（２０）間の連通が遮断され、これによって、前記ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）が燃料を第２噴射可能圧力レベルに増大するように作動可能である閉位置との間で作動可能であるレール制御弁（５８）であることを特徴とする、請求項７に記載の燃料システム。
【請求項９】
前記レール制御弁（５８）は、電気制御信号を加えることによって前記開位置と前記閉位置との間で移動可能である電磁気的に作動可能な弁を含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の燃料システム。
【請求項１０】
前記供給手段は、供給圧力の燃料を、前記第１弁手段（５６）を介して、前記第１レール容積室（１８）、従って、前記ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の各々に供給するための移送ポンプ（４２）を含んでいることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項１１】
前記第１及び第２レール容積室（１８、２０）は、前記レールハウジング（２２）内において、互いに並んで又は実質的に平行に配置されていることを特徴とする、請求項４〜１０のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項１２】
関連するユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）の前記ポンプ室（５２）及び／又は前記第２蓄圧容積室（２０）から噴射可能圧力レベルの燃料を受けるための複数の噴射装置（１４ａ〜１４ｆ）をさらに備えてい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燃料システム。
【請求項１３】
複数のユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）であって、各々が、前記噴射装置（１４ａ〜１４ｆ）の１つと共通のユニットを形成する複数のユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の燃料システム。
【請求項１４】
第１及び／又は第２噴射可能圧力レベルの噴射の開始のタイミングを制御するように作動可能なノズル制御手段（３６）を備えていること特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項１５】
前記ノズル制御弁手段は、噴射制御室（４４）内の燃料圧力を制御し、前記第１及び／又は第２噴射可能圧力レベルの噴射タイミングの制御を可能にするように、作動可能であるノズル制御弁（３６）を含んでいることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料システム。
【請求項１６】
複数のユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）を有するコモンレールシステム用の蓄圧組立体であって、供給圧力レベルの燃料用の第１蓄圧容積室（１８）と噴射可能圧力レベルの燃料用の第２蓄圧容積室（２０）が画成された蓄圧ハウジング（２２）を備える蓄圧組立体において、前記蓄圧ハウジング（２２）は、使用時に、各ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）のポンプ室（５２）が、前記蓄圧ハウジング（２２）の内部において、前記第１蓄圧容積室（１８）と連通可能であるように、前記ユニットポンプ（１０ａ〜１０ｆ）を受けるための少なくとも１つの開口（２４ａ〜２４ｆ）を備えていることを特徴とする蓄圧組立体。
【請求項１７】
前記第１蓄圧容積室は第１レール容積室（１８）であり、前記第２蓄圧容積室は第２レール容積室（２０）であり、これらの両方が、レールハウジング（２２）内に画成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の蓄圧組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料システムに関し、特に、燃料を複数の噴射装置に供給するためのコモンレールの形態にある蓄圧容積室を備える燃料システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコモンレール燃料噴射システムでは、蓄圧容積室、すなわち、コモンレールを燃料システムの複数の噴射装置に供給するための高圧燃料で充填させるための単一ポンプを設けるのが、一般的である。噴射のタイミングは、各噴射装置と関連するノズル制御弁によって、制御されている。コモンレールシステムの１つの利点は、高圧燃料の噴射のタイミングがカム駆動機構に依存しないので、噴射のタイミングの迅速かつ正確な制御がノズル制御弁によって、達成され得る点にある。しかし、コモンレールシステム内において極めて高い噴射圧を達成することは問題があり、燃料を高レベルに加圧しなければならないので、ポンプ内やレール内に高応力が生じることが多い。従って、レールは、圧力を封じ込めるために比較的厚い壁を備えていなければならず、重量が増し、嵩張ることになる。また、寄生燃料損失も高くなる可能性がある。
【０００３】
噴射過程において、噴射圧力レベルと噴射率を迅速に変化させることによって、燃焼の品質と効率の著しい改良が達成され得ることが、認知されている。コモンレールシステムでは、このような噴射特性の変化を迅速に達成するのが困難であることが多く、システムの効率が制限される可能性がある。例えば、高レール圧力の噴射を達成するように設計されたコモンレールシステムでは、高圧燃料の一部を低圧貯留部に逃すことによって、低噴射圧力を達成することも可能である。しかし、これは、ポンプエネルギーの非効率な使用を意味している。
【０００４】
本発明の背景技術として、電子ユニットポンプ（ＥＵＰ）がコモンレールシステムとは異なる燃料システムの概念をもたらすことが、認められている。ＥＵＰシステムでは、１つのＥＵＰが、エンジンの各シリンダーに対して設けられ、加圧燃料が噴射目的でそのＥＵＰによって供給される専用の噴射装置を有している。ＥＵＰは、ポンプ室内の燃料圧を上昇させるためのカム駆動プランジャーを有する専用のポンプを備えており、このポンプ室から、加圧燃料が関連する噴射装置に供給されるようになっている。しかし、ＥＵＰシステムでは、カム駆動機構による制約が、達成され得る噴射タイミングの範囲を限定する可能性がある。また、電子噴射装置（ＥＵＩ）も既知であり、この場合、関連する噴射装置が、その専用のプランジャーと同一のユニット内に内蔵され、噴射がこのユニットのノズル制御弁によって制御されることが、知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既知のコモンレール燃料システムを上回る改良をもたらし、特に、可変噴射特性と寄生燃料損失の問題に対処し、システムの効率を高めるコモンレール燃料システムを提供する
ことが、本発明の１つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様によれば、燃料を複数の噴射装置に供給するための燃料システムにおいて、
コモン蓄圧ハウジング内に画成された第１及び第２蓄圧容積室を有する蓄圧組立体と、
供給圧力レベルの燃料を第１蓄圧容積室に供給するための供給手段と、
複数のユニットポンプであって、各々が、供給圧力レベルの燃料を第１蓄圧容積室から受け、前記燃料を第２蓄圧容積室に供給される噴射可能圧力レベルに加圧する複数のユニットポンプと
を備え、
ユニットポンプの各々は、燃料を関連するポンプ室内で加圧するためのポンププランジャーを備え、このユニットポンプは、蓄圧ハウジングの内部において、第１蓄圧容積室とポンプ室との間の連通を可能にするように、蓄圧ハウジングと一体化されている、
燃料システムが提供されている。
【０００７】
好ましくは、各ユニットポンプは、蓄圧ハウジングに設けられた開口又は横断穴内に、蓄圧ハウジングを貫通するように取り付けられることによって、蓄圧ハウジングと一体化されている。
【０００８】
蓄圧組立体は、好ましくは、レールハウジング（蓄圧ハウジング）内に収容された第１レール容積室（第１蓄圧容積室）と第２レール容積室（第２蓄圧容積室）とを備えるレール組立体である。
【０００９】
コモンレールハウジング内において、低圧力燃料用の第１レール容積室が、高圧力燃料用の第２レール容積室と互いに並んで又は平行に隣接して配置され、これによって、第２レール容積室内の高圧燃料に対して冷却効果がもたらされ得ることが、本発明の燃料システムの格段の利点である。
【００１０】
さらに他の好ましい実施形態において、一体化ポンプ／レール組立体を形成する組み立てられたユニットポンプとレール組立体は、各ユニットポンプが、ポンプ／レール組立体の内部において、第２蓄圧容積室とそのポンプ室との間の連通を可能にするように蓄圧ハウジング内に嵌入されるように構成されている。ここで、この連通経路がユニットポンプとレールハウジングとの界面を横断すると、好都合である。
【００１１】
好ましくは、燃料が供給される噴射装置の数と等しい数の複数のユニットポンプが、設けられている。
【００１２】
第１レール容積室は、蓄圧ハウジング内において、典型的には逆止弁の形態にある第１弁手段を介して、各ユニットポンプのポンプ室と連通可能であるとよい。第１弁手段は、ポンプ室が第１レール容積室と連通する開位置と、前記連通が遮断される閉位置とを有している。
【００１３】
第２（高）圧力レベルを有する主燃料噴射とそれに続く第１（中程度）圧力レベルを有する後燃料噴射から成る一連の噴射が達成可能であることが、燃料を２つの圧力レベルで噴射することができることによる格別の利点であり、これは、後処理目的に対して有利であり得る。また、第１圧力レベルのパイロット燃料噴射に続いて、第２圧力レベルの主燃料噴射を行うこと、又はブーツ状噴射特性をもたらすことが望ましく、これも、エンジン騒音及び排出物レベルに関して、利点をもたらすことになる。
【００１４】
従って、燃料システムは、好ましくは、第２弁手段を備え、第２レール容積室は、この第２弁手段を介して、各ユニットポンプのポンプ室と連通可能である。
【００１５】
好ましくは、第２弁手段は、第１噴射可能圧力レベルである上記の噴射可能圧力レベルの燃料が第２レール容積室からシステムの噴射装置に供給される開位置と、ポンプ室及び第２レール容積室間の連通が遮断され、これによって、ユニットポンプが燃料を第２噴射可能圧力レベルに増大させるように作動可能である閉位置との間で作動可能であるレール制御弁である。
【００１６】
レール制御弁及び／又は逆止弁が、コモンポンプハウジング内に収容されるユニットポンプの一体化部分を形成すると、好都合である。
【００１７】
好ましい実施形態において、各ユニットポンプのプランジャーは、プランジャー穴内において、ポンピング行程と戻り行程とを有するポンピングサイクルを行うように、移動可能である。プランジャーのポンピング行程中に、燃料の加圧がポンプ室内において生じることになる。プランジャーの戻り行程中に、ポンプ室は、次のポンピング行程中に加圧される燃料で満たされる。
【００１８】
各ユニットポンプは、好ましくは、カム装置によって駆動され、プランジャーは、タペットのような駆動部材と協働で作動し、プランジャー運動を行っている。エンジン駆動カムの回転に応じて駆動部材を駆動し、プランジャー運動を行うために、ローラのようなカム従動子が設けられていてもよい。
【００１９】
燃料システムは、必ずしも必要ではないが、燃料噴射装置を備えていてもよく、また必ずしも必要ではないが、燃料を各ユニットポンプのポンプ室から噴射装置の関連する一つに供給するための各高圧供給通路を備えていてもよいことが、理解されるだろう。
【００２０】
具体的な一実施形態において、各ユニットポンプは、ＥＵＩ式ユニットを構成し、この場合、ユニットポンプは、関連する（電磁的に制御される）噴射装置と共に、コモンポンプ／噴射装置ユニット内に内蔵されている。この実施形態では、ユニットポンプとその関連する噴射装置との間の高圧供給通路の必要性が、排除されている。
【００２１】
このシステムでは、第１及び／又は第２噴射可能圧力レベルの噴射の開始のタイミングを制御すべく作動可能な制御弁手段を備えているとよい。第１実施形態では、この制御弁手段は、噴射制御室内の燃料圧を制御し、第１及び／又は第２噴射可能圧力レベルの噴射タイミングを制御できるように作動可能であるノズル制御弁を備えているとよい。
【００２２】
この噴射装置は、制御室内の燃料圧に晒される表面をそれ自体が有する弁ニードルを備えているとよい。従って、ノズル制御弁で制御室内の燃料圧を制御することによって、弁ニードルの開閉が制御されることになる。
【００２３】
供給手段は、供給圧力レベルの燃料を供給するための移送ポンプの形態を取っているとよい。しかし、システムの供給手段は、移送ポンプを備えているとよいが、システムは、移送ポンプを必ずしも備える必要がなく、移送ポンプなしで作製されてもよく、この場合、供給手段は、単純に、第１レール容積室への入口の形態を取っていればよいことが、理解されるだろう。
【００２４】
本発明の第２態様によれば、複数のユニットポンプを有するコモンレール燃料システム用の蓄圧組立体であって、供給圧力レベルの燃料用の第１蓄圧容積室と噴射可能圧力レベルの燃料用の第２蓄圧容積室が画成される蓄圧ハウジングを備える蓄圧組立体において、蓄圧ハウジングは、複数の開口であって、各々が、使用時に、蓄圧ハウジングの内部において、ユニットポンプの各ポンプ室と第１蓄圧容積室との間の連通を可能にするように、ユニットポンプの１つを受ける複数の開口を備える蓄圧組立体が、提供されている。
【００２５】
本発明の第１態様に対する前述の好適な及び／又は随意的な特徴の１つ以上のいずれをも、本発明の第２態様の好適な及び／又は随意的な特徴として含まれてもよいことが、理解されるだろう。
【００２６】
以下、添付の図面を参照して、単なる例示にすぎないが、本発明の実施形態を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１を参照すると、燃料を複数（その６つが図示されている）の燃料噴射装置１４ａ〜１４ｆに供給するための燃料システムが示されている。これらの燃料噴射装置１４ａ〜１４ｆの各々には、噴射可能圧力の燃料が、それぞれの高圧供給ライン又は通路１２ａ〜１２ｆを通して、供給されるようになっている。燃料システムは、複数のユニットポンプ１０ａ〜１０ｆの形態にあるポンプ手段を備え、これらのユニットポンプ１０ａ〜１０ｆの各々は、噴射装置１４ａ〜１４ｆの該当する１つに割り当てられている。ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆの各々は、前述したような既知の電子ユニットポンプ（ＥＵＰ）と略同様の形式であるが、構造と作動において、著しい変更がなされている。それらの変更について、以下、さらに詳細に述べる。
【００２８】
ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆは、第１及び第２レール１８、２０によって画成された第１及び第２蓄圧容積室又はレール容積室を備える総称的に１６で示されるレール組立体と一体化されている。第１レール１８は、レール入口を備える燃料供給手段（図１には示されていない）から、比較的低圧の燃料を受けるようになっている。典型的には、燃料供給手段は、燃料をレール入口に送給する移送ポンプも備えている。第２レール２０は、ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆによって噴射可能圧力レベルに加圧された燃料を受けるようになっている。第１及び第２レール１８、２０は、互いに隣接し、かつ平行に配置されており、レールハウジング２２の形態にあるコモン蓄圧ハウジング内に画成又は一体化されている。レール組立体１６と組み立てられたとき、ユニットポンプ１０ａ，１０ｂは、「一体化レール／ポンプ組立体」を画成することになる。
【００２９】
以下、レール組立体１６について、図２〜図５を参照して、さらに詳細に説明する。図５では、複数のユニットポンプの内、最初の１つのユニットポンプ１０ａのみが見え、この図は、レールハウジング２２に対するこのユニットポンプ１０ａの配置を示している。レールハウジング２２は、複数の横断穴又は開口２４ａ〜２４ｆを備えている。これらの横断穴２４ａ〜２４ｆの各々は、第１レール容積室１８と交差し、この第１レール容積室１８を遮るように、ハウジング２２を貫通している。各ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆは、そのポンプ室（図では見えない）が、レールハウジング２２の内部の箇所で第１レール１８と連通できるように、レール組立体１６内に取り付けられ、これによって、ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆとレール１８、２０との間の外部管接続部及び外部シールの必要性が排除されることになる。各ユニットのポンプ室が、以下にさらに詳細に述べるように、ポンプ／レール組立体の内部において、ユニットポンプハウジングの面とレールハウジング２２の面との間の内部界面シールを介して、第２レール２０と連通することが、この組立体内へのユニットポンプ１０ａ〜１０ｆの取り付けのさらに他の特徴である。
【００３０】
レールハウジング２２内に設けられた開口２４ａ〜２４ｆの総数は、システムのユニットポンプ１０ａ〜１０ｆの数（すなわち、図示の例では、６つ）と等しく、これによって、システムが組み立てられたとき、各開口は、ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆの該当する１つを受けることになる。適切な固定点２６、例えば、ボルト穴が、各開口２４ａ〜２４ｆに対して（図では、第１開口２４ａのみに対して）設けられ、各ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆがその開口２４ａ〜２４ｆ内に嵌入されたとき、そのユニットポンプ１０ａ〜１０ｆをエンジンハウジング（図示せず）、典型的には、エンジンシリンダブロックに固定するか又は締め付ける手段をもたらすことになる。各ポンプユニット１０ａ〜１０ｆは、その長軸が第１レール１８の長軸と交差するように、開口２４ａ〜２４ｆ内に着座している。
【００３１】
第２レール２０の一端は、圧力センサ２８を備えている。この圧力センサ２８は、第２レール２０内の燃料の圧力を検出し、出力信号をエンジン制御ユニットＥＣＵ（図示せず）にもたらすものである。圧力逃し弁３０が、第２レール２０の反対側の端に設けられている。この圧力逃し弁３０は、ＥＣＵによって電子的に制御可能である。すなわち、ＥＣＵは、第２レール２０内の燃料の過剰な加圧を防ぐために、レール圧力センサの出力信号に応じて、圧力逃し弁を制御している。図３に示されるように、戻りドリル穴３２がレールハウジング２２に設けられ、これによって、弁３０を通って低圧の第１レール１８内に逃される燃料の流路をもたらすことになる。
【００３２】
図６は、ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆ、第１及び第２レール１８，２０、及び噴射装置１４ａ〜１４ｆの流体的配置を示している。前述の説明から明らかなように、第１及び第２レール１８，２０は、システムの全ての噴射装置１４ａ〜１４ｆと全てのユニット１０ａ〜１０ｆに共通であるが、簡単にするために、単一の噴射装置１４ａとその専用のユニットポンプ１０ａのみが、第１及び第２レール１８，２０と関連して、図６に示されている。全てのユニットポンプと全ての噴射装置は、実質的に同じなので、以下、単一のユニットポンプ１０ａと単一の噴射装置１４ａについてのみ、詳細に説明する。
【００３３】
噴射装置１４ａは、噴射ノズル３４と、ノズル制御弁３６（これは、ニードル制御弁とも呼ばれる）の形態にある制御弁手段とを備えている。ノズル制御弁３６は、弁ニードル３８の移動を制御し、噴射ノズル３４からの燃料の送達を制御するように、構成されている。弁ニードル３８は、弁ニードルシート部と係合可能であり、シート部から離れる弁ニードル３８の移動によって、燃料が１つ以上の噴射ノズル出口（図示せず）を通って、関連するエンジン又は他の燃焼空間内に流れるのを可能にしている。
【００３４】
ノズル制御弁３６は、シリンダーブロック内に配置され得る燃料供給手段４２と弁ニードルの後端に配置された噴射制御室４４との間の流路４０内に、配置されている。弁ニードル３８の表面は、制御室４４内の燃料圧に晒され、これによって、制御室４４内の燃料は、力を弁ニードル３８に加え、弁ニードル３８をそのシート部に付勢するように機能している。弁ニードル３８は、制御室４４内に収容されたニードルバネ４６を備え、このバネ４６も、ニードル３８をその閉位置、すなわち、着座位置に付勢するように機能している。燃料供給手段は、比較的低圧、典型的には、３から７バールの範囲内の圧力の燃料を流路４０に供給するための移送ポンプ４２の形態を取っている。
【００３５】
噴射ノズル３４は、噴射可能圧力レベルの燃料を供給通路１２ａを介して受ける送達室４８を備え、弁ニードル３８が着座していないとき、燃料は、この送達室４８から噴射ノズル出口に供給されることになる。図１と図６を比較することによって、図１におけるユニットポンプ１０ａとその噴射装置１４ａとの間の高圧供給通路１２ａが、図６における同一番号の通路と流体的に同等であることが、理解されるだろう。図６に示される移送ポンプ４２と噴射装置１０ａとの間の流路４０は、図１には示されていないが、例えば、エンジンのシリンダーヘッド又はシリンダーブロック内のギャラリー又はレールを通る流路であるとよいことも、理解されるだろう。
【００３６】
ノズル制御弁３６は、第１（開）位置と第２（閉）位置との間で移動可能である。ノズル制御弁３６が開くと、供給通路１２ａが噴射装置の制御室４４と連通し、これによって、制御室４４内の高燃料圧が、ニードルバネ４６と協働して、弁ニードル３８にそれが着座するように作用することになる。ノズル制御弁３６が閉じると、制御室４４は、移送ポンプ４２と連通し、供給通路１２ａと制御室４４との間の連通が遮断され、これによって、弁ニードルに作用する制御室４４内の燃料の圧力が低下する。従って、ノズル弁３６を閉じることによって、弁ニードル３８は、送達室４８内の燃料圧に晒された弁ニードルのスラスト面に作用する高圧燃料によって、持上げられることになる。その結果、制御室４４内の燃料圧を制御するノズル制御弁３６の作動は、弁ニードルをそのシートに向けて及びそのシートから離すように移動させるように調整され、これによって、噴射を制御する手段をもたらすことになる。
【００３７】
図６は、（図１に示されるような）、第２レール２０とレール圧力センサ２８も示している。第２レール２０とポンプ室５２との間の連通は、ユニットポンプ１０ａの一部を形成するレール制御弁５８の形態にある電気的に制御可能な弁により制御されるようになっている。
【００３８】
各ユニットポンプ（例えば、１０ａ）は、ポンプ要素又はプランジャー５０と、供給通路１２ａの一端と連通するポンプ室５２とを有している。プランジャー５０は、（図６には示されていない）カム駆動装置の影響によって、ユニットポンプハウジング（図示せず）内に設けられたプランジャー穴５４内で、ポンプ室５２内の燃料を加圧するように移動可能となっている。プランジャー穴５４は、以下にさらに詳細に述べるように、ポンプ室５２からの漏れ燃料をプランジャー穴５４の下方に集め、低圧ドレンに排出させるように機能する内溝５５又は拡大直径領域を備えている。
【００３９】
また、ポンプ室５２は、第１レール１８と流体的に同等である供給通路を介して、移送ポンプ４２とも連通している。この供給通路又は第１レール１８は、逆止弁バネ５７を有する流体的に作動可能な逆止弁５６を備え、使用時に、移送ポンプ４２から比較的低圧の燃料を受けるようになっている。逆止弁５６がその開位置にあるとき、移送ポンプ４２は、燃料を比較的低圧で、第１レール１８を通して、ポンプ室５２に供給することが可能になっている。逆止弁５６が閉位置にあるとき、ポンプ室５２と第１レール１８、従って、移送ポンプ４２との間の連通経路が遮断されることになる。
【００４０】
ユニットポンプ１０ａの構造が、図７及び図８にさらに詳細に示されている。このユニットポンプ１０ａは、穴５４を有するユニットポンプハウジング６０を備え、この穴５４内で、プランジャー５０が移動し、この穴５４内には、ポンプ室５２が画成されている。プランジャー５０は、既知のＥＵＰで知られているように、関連するプランジャー戻りバネ６２とタペット駆動部材６４（図１では、６４ａ〜６４ｆとして示されている）とを有している。タペット６４はローラ６６と協働で作動し、このローラ６６はカムの表面に乗り上げ、これによって、タペット６４、従って、プランジャー５０に駆動力を与え、プランジャーのポンピング行程を行うことになる。このポンピング行程中、プランジャー５０は、穴５４内において内方に駆動され、ポンプ室５２の容積を減少させている。プランジャー戻りバネ６２は、プランジャー５０の戻り行程を行うように機能し、この戻り行程中、プランジャー５０は穴５４から外方に付勢され、ポンプ室５２の容積を増大させている。
【００４１】
レール制御弁５８と逆止弁５６は、ユニットポンプ１０ａの上端に配置されたレール制御弁ハウジング５９内に、互いに隣接して収容されている。レール制御弁５８は、励磁可能な巻線６２とレール制御弁部材６４に連結された電機子（図示せず）を備える電磁アクチュエータ装置によって作動可能となっている。すなわち、巻線６２の励磁と脱磁によって、レール制御弁部材６４を移動させ、レール制御弁５８を開閉させている。
【００４２】
ポンプ室５２は、ユニットポンプハウジング６０内に設けられたドリル穴によって画成される出口通路７２と連通し、この出口通路７２は、種々のハウジング部分内に設けられた高圧回路７６を介して供給通路１２ａと連通している。また、出口通路７２は、レール制御弁５８の位置に依存して、種々のハウジング部分のドリル穴によって画成されたレール回路７４とも連通している。
【００４３】
燃料システムは、レール制御弁５８の作動状態に依存して、第１及び第２噴射可能圧力レベルでの噴射をもたらすことができる。第１作動モードにおいて、システムは、コモンレール式モードで作動するようになっている。この場合、レール制御弁５８が開いているので、プランジャーの移動は、ポンプ室５２の圧力レベルに最小の影響しか与えないか又は全く影響を与えず、第２レール２０に蓄えられた第１中程度レール圧力の燃料が、噴射装置１４ａに送達される。第２作動モードにおいて、システムは、ＥＵＰ式モードで作動する。この場合、レール制御弁５８が閉じているので、プランジャーの移動は、圧力レベルを第２高圧レベルまで高め、この高レベルの燃料が、噴射装置１４ａに送達される。
【００４４】
具体的には、レール制御弁５８が開いているとき、ユニットポンプ１０ａのポンプ室５２は、レール回路７４を介して第２レール２０と連通し、さらに供給通路１２ａとも連通している。レール制御弁５８が閉じると、ポンプ室５２と第２レール２０との間の連通経路（すなわち、レール回路７４）が遮断され、ポンプ室５２は、（高圧回路７６を介して）、供給通路１２ａとのみ連通する。レール制御弁５８の作動と作動停止は、ＥＣＵによって供給される制御信号によって制御されている。ノズル制御弁３６の作動状態は、噴射が生じるかどうかを決定し、これによって、噴射の開始と終了のタイミングのための制御手段をもたらすことになる。
【００４５】
以下、燃料システムの種々の作動モードについて、図６〜図８を特に参照して、さらに詳細に説明する。
【００４６】
使用時において、プランジャー５０の戻り行程中、ポンプ室５２の容積が拡張する。ここで、レール制御弁５８が閉じると、ある時点で、逆止弁５６が開き、燃料がポンプ室５２に供給されることになる。プランジャーのポンピング行程の開始時において、逆止弁５６は、まだ、開いている。駆動されるタペット６４がプランジャー５０に作用すると、このプランジャー５０は、穴５４内において内方に付勢され、これによって、ポンプ室５２の容積を減少させることになる。レール制御弁５８が閉じているので、ポンピング行程中のプランジャー５０の移動によって、ポンプ室５２内の燃料圧が増大することになる。弁バネ５７と協働で作用するポンプ室５２内の増大する燃料圧によって、逆止弁５６の両側の圧力差が増大すると、ある時点で、逆止弁５６が閉じることになる。ポンピング行程におけるプランジャー５０の更なる移動によって、ポンプ室５２内の燃料圧をさらに増大させ、これは、レール制御弁５８が開き、第１圧力レベルの加圧燃料が第２レール２０を満たすまで、継続されている。
【００４７】
この第１作動モード中に、ポンプ室５２内の燃料が加圧される圧力レベル（第１圧力レベルと呼ぶ）は、ポンプ４２によって供給される移送圧力よりも高いが、典型的には、高圧コモンレール式ポンプによって達成され得る圧力よりも低い。典型的には、例えば、この第１圧力レベルは、約１０００バール以下であるとよい。逆止弁５６が閉じている期間中に、レール制御弁５８が開くと、第１噴射可能圧力レベルの燃料が、出口通路７２とレール回路７４を介して、第２レール２０に供給される。また、この第１噴射可能圧力レベルの燃料は、ドリル穴７６を通って供給通路１２ａも満たし、従って、第１噴射可能圧力レベルの燃料を噴射ノズル３４に供給することになる。
【００４８】
ポンピングサイクル中において、プランジャーの移動を継続させると、開状態のレール制御弁５８を通して、第１圧力レベルの燃料がポンプ室５２に流入し、またポンプ室５２から流出する。ここで、ユニットポンプ１０ａ〜１０ｂは、同調サイクルで作動可能であり、これによって、ポンピング行程中の１つのユニットポンプの１つのポンプ室５２から排出されて第２レール２０に供給される燃料の容積は、戻り行程中の他の１つのユニットポンプのポンプ室５２に供給される第２レール２０内の燃料と同じであり、これによって、レールの燃料容積が一定に維持されることになる。
【００４９】
第１噴射可能圧力レベルの燃料を噴射するには、ノズル制御弁３６がその閉位置に移動するように作動され、その結果、制御室内の燃料が移送ポンプ４２に戻ることができ、これによって、弁ニードル３８を開くことが可能になる。噴射は、ノズル制御弁３６がその開位置に移動するように作動させ、これにより、高燃料圧を制御室４４内に再び加え、ニードル３８を着座させて、終了されるとよい。
【００５０】
プランジャーのポンピング行程中に（すなわち、逆止弁５６が閉じている間に）、レール制御弁５８が閉じると、ポンピング行程の開始時に約１０００バールに維持されているポンプ室５２内の燃料の圧力が、プランジャー５０のポンピング行程中に、第１圧力レベルよりも高い第２圧力レベルまで増大される。何故なら、燃料は、第２レール２０内に流入せず、かつ第２レール２０から流出できないからである。典型的には、この第２噴射可能圧力レベルは、２０００から３０００バールの範囲内にあるとよい。レール制御弁５８が閉じているので、前述したように、ノズル制御弁３６を制御室が移送ポンプ４２と連通するように作動させることによって、第２噴射可能圧力レベルの噴射が開始される。同様に、第２噴射可能圧力レベルの噴射の終了は、ノズル制御弁３６を制御室４４内に高燃料圧を再び加えるように作動させることによって、行われるとよい。
【００５１】
噴射過程の第２レール２０を再び充填するには、プランジャーの戻り行程中に、レール制御弁５８を閉じる。プランジャーがポンププランジャー５２から後退し、ポンプ室の容積が増大すると、逆止弁５６の両側の圧力降下によって、その逆止弁５６が開き、新しい燃料がポンプ室５２内に供給され、次のポンピングサイクルに備えることが可能になる。
【００５２】
ポンピング行程中に、レール制御弁５８が開くと、逆止弁５６は、移送圧力よりも高いポンプ室５２内の圧力によって、閉状態に保たれることが、理解されるだろう。
【００５３】
必要な時期に、（レール制御弁５８を閉じることによって）、燃料がポンプ室５２内において第２圧力レベルに加圧されることを確実にし、また噴射過程に続いて、燃料がポンプ４２によってポンプ室５２に供給されることを確実にするために、レール制御弁５８の作動のタイミングが重要であることが、理解されるだろう。実作動では、例えば、弁５８の開いている期間及び弁５８の開閉の相対的なタイミングは、予め記憶された情報を含む参照テーブル又はデータマップに基づいて、エンジン制御装置で与えられる制御信号によって、制御されるようになっている。エンジンの燃料供給とタイミングを制御するための参照テーブルやデータマップの実施は、当業者によく知られているだろう。
【００５４】
第２レール２０内に蓄えられている燃料の圧力を低下させることが望まれる場合、圧力逃し弁３０を開き、（図３に示されるように）、第２レール２０内の燃料を、戻りドリル穴３２を通して、低圧の第１レール１８に流出させることが可能であることが、図１〜図７の燃料システムのさらなる他の特徴である。
【００５５】
第１中程度圧力レベルのパイロット噴射とそれに続く第２高圧レベルの主噴射を含む噴射過程は、レール制御弁５８を切換えることによって、達成され得ることが、本発明の１つの利点である。パイロット燃料噴射とそれに続く主燃料噴射のこの組合せは、排出物のレベルと騒音に対して利得をもたらすことが、判明している。また、この燃料システムは、高圧レベルの主燃料噴射に続いて、低圧レベルの遅延後燃料噴射を行うのにも、用いられてもよい。これは、後処理の目的に有用である。必要に応じて、初期の高流量の燃料噴射とその直後の低流量の噴射を含むブーツ状噴射特性も、レール制御弁５８とノズル制御弁３６を迅速に切換えることによって、達成可能である。
【００５６】
第２レール２０に対する第１レール１８の配置が第２レールの冷却に利得をもたらすことが、本発明のさらに他の利点である。何故なら、第１レール１８内のより冷えた低圧（すなわち、移送圧）の燃料が、第２レール２０内の高圧燃料に対して、冷却効果をもたらすからである。代替的実施形態（図示せず）において、レール／ポンプ組立体は、第１レール１８内の燃料圧を低圧ドレンに逃し、これによって、第１レールの冷却効果をさらに改良するための手段を備えていてもよい。例えば、一端が第１レール１８と連通し、他端が低圧ドレンに連通する付加的な送給ドリル穴又は通路が、レールハウジング２２に設けられていてもよい。
【００５７】
第１レールとユニットポンプ１０ａとの流体接続がレールハウジング２２の内部に存在するという他の利得が、達成されている。従って、付加的な配管、付加的な接続、及び付加的なシールの必要性が排除されることになる。また、第２レール２０とユニットポンプ１０ａとの間の流体接続が、（図８に示されるように）、レール／組立体の内部において、ユニットポンプハウジング６０とレールハウジング２２との界面に存在し、これによって、外部高圧接続及びシールの必要性が排除されるという利点も得られる。
【００５８】
また、レール組立体１６は、その作製と組立が、簡単かつ便利である。レールハウジング２２が機械され、開口２４ａ〜２４ｆが設けられた時点で、十分な組立状態にある各ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆが、それらの開口２４ａ〜２４ｆの該当する１つに挿入され、ポンプ室とレール１８，２０との間の必要な連通を得ている。ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆが開口２４ａ〜２４ｆ内に挿入されると、適切な固定手段がボルト穴を通して挿入され、ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆを適所に固定することになる。
【００５９】
前述した実施例に対するさらに他の変更形態において、第３レール容積室がレールハウジング２２内に設けられていてもよい。この第３レール容積室は、第１及び第２レール１８，２０と隣接して又は並んで配置されているとよく、またユニットポンプの付加的なドリル穴を介して、プランジャー漏れ溝５５と連通するように配置されているとよい。
【００６０】
前述した実施形態に対する本発明の代替的実施形態において、各ユニットポンプ１０ａ〜１０ｆと関連する噴射装置１４ａ〜１４ｆは、ＥＵＩ式装置の形態で、それら自体がユニットポンプ１０ａ〜１０ｆの一部を構成しているとよい（すなわち、コモンハウジング内に配置されているとよい）。ＥＵＩは、噴射装置が配置される第１噴射装置端と、ポンプ要素が配置される反対側のポンプ端とを有している。このＥＵＩの噴射装置端又はＥＵＩのポンプ端のいずれかが該当する開口２４ａ〜２４ｆに挿入され、ユニットをレール組立体１６内に取り付けるとよいことが、理解されるだろう。前述したように、噴射装置を内蔵するユニットポンプは、各ＥＵＩのポンプ室が、蓄圧ハウジング２２の内部において、レールと連通するように、該当する開口２４ａ〜２４ｆ内に取り付けられている。
【００６１】
前述した本発明の実施形態は、システムが第１噴射可能圧力レベルと第２噴射可能圧力レベルを切換えることを可能にするレール制御弁５８を備えているが、このように作動するレール制御弁５８は、本発明の本質的な要素ではないことが、理解されるだろう。第１及び第２レール１８，２０は、ＥＵＰ蓄圧式システムに、そのシステムが１つの噴射可能圧力レベルのみの燃料噴射を可能にするように構成されていても、前述した利点をもたらすように、設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料システムを示す模式図である。
【図２】図１における燃料システムのレール組立体の模式図である。
【図３】第１レールの圧力逃し弁を示す、図２におけるレール組立体の一端の上面図である。
【図４】図１〜図３におけるレール組立体の一端から見た斜視図である。
【図５】システムのユニットポンプの１つがいかにレール組立体ハウジング内に一体化されているかを示す、図１における燃料システムの一部の端面図である。
【図６】図１における燃料システムの概略図である。
【図７】図１及び図６における燃料システムの一部を形成するユニットポンプの断面図である。
【図８】ユニットポンプの高圧レール回路を示す、図７に示されるユニットポンプの別の断面図である。
【図１】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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