(57)【要約】  本発明は、燃料用の第１の容積（１２；２２）と圧縮流体用の第２の容積（１４；２４）とを提供する少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）と、前記第１の容積（１２；２２）と前記第２の容積（１４、２４）との間の分離膜（１６；２６）と、前記燃料を前記第１の容積（１２；２２）に送給するための、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の入口ポート（１８；２８）と、前記燃料を高圧で前記第１の容積（１２；２２）から排出するための、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の出口ポート（３８、４８）と、前記圧縮流体を前記第２の容積（１４；２４）に供給又は前記第２の容積から除去するための、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の流体ポート（３０ａ；４０ａ）と、で構成される燃料ポンプシステムに関する。本発明は、また前記燃料の操作方法、及び燃料噴射システムに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料用燃料ポンプシステムにおいて、
―  燃料用の第１の容積（１２；２２）と圧縮流体用の第２の容積（１４；２４）とを提供する少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）と；
―  前記第１の容積（１２；２２）と前記第２の容積（１４、２４）との間の分離膜（１６；２６）と；
―  前記燃料を前記第１の容積（１２；２２）に送給するための、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の入口ポート（１８；２８）と；
―  前記燃料を高圧で前記第１の容積（１２；２２）から排出するための、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の出口ポート（３８、４８）と；
―  前記圧縮流体を前記第２の容積（１４；２４）に供給又は前記第２の容積から除去するための、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の流体ポート（３０ａ；４０ａ）とを特徴とする燃料ポンプシステム。
【請求項２】
前記流体ポート（３０ａ；４０ａ）は、前記圧縮流体を前記リザーバ（１０；２０）に供給又は前記リザーバから除去するための圧縮流体ポンプ装置（５０）に結合されることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項３】
減衰装置（３２；４２）が流体管路（３０；４０）内において前記流体ポート（３０ａ；４０ａ）と前記ポンプ装置（５０）との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項４】
制御弁（５２；５４）が流体管路（３０；４０）内において前記流体ポート（３０ａ；４０ａ）と前記ポンプ装置（５０）との間に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項５】
前記制御弁（５２；５４）は、前記減衰装置（３２；４２）と前記ポンプ装置（５０）との間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項６】
前記燃料出口ポート（３８；４８）は、高圧装置（７０）に結合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項７】
第１の逆止め弁（３４；４４）が流体管路（６２；６２ａ；６２ｂ）内において燃料貯蔵タンク（６０）と前記リザーバ（１０；２０）との間に配設されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項８】
第２の逆止め弁（３６；４６）が流体管路（７２；７２ａ；７２ｂ）内において前記リザーバ（１０；２０）と高圧装置（７０）との間に配設されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項９】
前記減衰装置（３２；４２）は、熱交換器からなることを特徴とする、請求項３記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１０】
少なくとも２個のリザーバ（１０、２０）が設けられ、各リザーバ（１０、２０）は、膜（１６；２６）により分離される第１及び第２の容積（１２、１４；２２、２４）と；前記燃料用の入口ポート（１８；２８）と；高圧の前記燃料用の出口ポート（３８；４８）と；前記圧縮流体を前記第２の容積（１４；２４）に供給又は前記第２の容積から除去するための流体ポート（３０ａ；４０ａ）とを有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１１】
前記圧縮流体ポンプ装置（５０）は、前記リザーバ（１０、２０）に共に結合されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１２】
前記燃料貯蔵タンク（６０）は、前記リザーバ（１０、２０）に共に結合されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１３】
前記高圧装置（７０）は、前記リザーバ（１０、２０）に共に結合されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１４】
前記燃料は、ディーゼル燃料より低い潤滑特性、及び／又は、比較可能な周囲条件下においてディーゼル燃料より少なくとも高くも低くも５０％、好ましくは少なくとも高くも低くも２倍の粘度を呈することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１５】
前記圧縮流体は潤滑剤からなることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１６】
前記圧縮流体はディーゼル燃料からなることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１７】
前記燃料はジメチルエーテルからなることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の燃料ポンプシステム。
【請求項１８】
燃料が第１の容積（１２；２２）内において圧縮される燃料ポンプシステム（１００）の動作方法において、少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）内に入れられた圧縮流体の第２の容積（１４；２４）が増加せしめられ、前記リザーバ（１０；２０）内において前記第１の容積（１２；２２）内に入れられた前記燃料は、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の前記第１及び第２の容積（１２、１４；２２、２４）間の柔軟な膜（１６；２６）を膨張させることによって圧縮されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記圧縮流体は、少なくとも２個のリザーバ（１０；２０）間を行き来するようにポンプ送りされ、各リザーバ（１０；２０）は、前記燃料用の第１の容積（１２；２２）と前記圧縮流体用の第２の容積（１４；２４）とを提供することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
一方の前記リザーバ（１０；２０）が低圧状態で燃料を補充される一方で、燃料は、他方の前記リザーバ（２０；１０）内において所望の圧力まで圧縮されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記燃料は、５００バールを超える圧力まで、好ましくは１０００バール／１５００バール／２０００バール／３５００バール／４０００バールを超える圧力まで圧縮されることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記燃料は、ディーゼル燃料より低い潤滑特性、及び／又は、比較可能な周囲条件下においてディーゼル燃料より少なくとも高くも低くも５０％、好ましくは少なくとも高くも低くも２倍の粘度を呈することを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記圧縮流体は、前記圧縮流体により圧縮されている前記燃料より高い粘度、及び／又は、より良好な潤滑特性を呈することを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記ディーゼル燃料は、前記第１及び第２の容積（１２；２２）内においてジメチルエーテルを圧縮するために、前記第２の容積（１４；２４）内において圧縮流体として用いられることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
燃料を高圧下で燃焼機関に供給するコモンレール（７０）からなる燃料噴射システムにおいて、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料ポンプ装置（１００）であって、
―  前記燃料用の第１の容積（１２；２２）と圧縮流体用の第２の容積（１４；２４）とを提供する少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）と、
―  前記第１の容積（１２；２２）と前記第２の容積（１４；２４）との間の分離膜（１６；２６）と；
―  燃料貯蔵タンク（６０）に結合される、前記燃料用の前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の入口ポート（１８；２８）と；
―  前記燃料を高圧でコモンレール（７０）へと排出するための、前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の出口ポート（３８、４８）と；
―  前記圧縮流体を前記第２の容積（１４；２４）に供給又は前記第２の容積から除去するための圧縮流体ポンプ装置（５０）に結合される前記少なくとも１個のリザーバ（１０；２０）の流体ポート（３０ａ；４０ａ）とを含む燃料ポンプ装置（１００）を特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２６】
少なくとも２個のリザーバ（１０；２０）が設けられ、各リザーバ（１０；２０）は、膜（１６；２６）により分離される第１の容積（１２；２２）と第２の容積（１４；２４）と、前記燃料用の入口ポート（１８；２８）と、高圧の前記燃料用の出口ポート（３８；４８）と、前記圧縮流体を前記第２の容積（１４；２４）に供給又は前記第２の容積から除去するための流体ポート（３０ａ；４０ａ）とを有することを特徴とする請求項２５に記載の燃料噴射システム。
【請求項２７】
前記圧縮流体ポンプ装置（５０）は、前記リザーバ（１０、２０）に共に結合されて、前記圧縮流体を一方のリザーバ（１０、２０）内にポンプ送りして前記燃料を圧縮する一方で、少なくとも１個の他方のリザーバ（１０，２０）から圧縮流体を排出することを特徴とする請求項２５又は２６に記載の燃料噴射システム。
【請求項２８】
燃料貯蔵タンク（６０）が、前記リザーバ（１０、２０）に共に結合されることを特徴とする請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項２９】
前記コモンレール（７０）は、前記リザーバ（１０、２０）に共に結合されることを特徴とする請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項３０】
少なくとも１個の逆止め弁（３６；４６）が、流体管路（７２；７２ａ；７２ｂ）内において前記コモンレール（７０）と前記リザーバ（１０、２０）との間に配置されることを特徴とする請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項３１】
前記燃料は、ディーゼル燃料より低い潤滑特性、及び／又は、比較可能な周囲条件下においてディーゼル燃料より少なくとも高くも低くも５０％、好ましくは少なくとも高くも低くも２倍の粘度を呈することを特徴とする請求項２５〜３０のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項３２】
前記圧縮流体は、前記圧縮流体により圧縮されている前記燃料より高い粘度、及び／又は、より良好な潤滑特性を呈することを特徴とする請求項２５〜３１のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項３３】
前記燃料はジメチルエーテルからなることを特徴とする請求項２５〜３２のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項３４】
前記圧縮流体はディーゼル燃料からなることを特徴とする請求項２５〜３３のいずれか１項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、独立請求項の前提部分に記載の燃料ポンプシステムと燃料ポンプシステムの動作方法と燃料ポンプシステムを含む燃料噴射システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＭＥとしても知られるジメチルエーテルは、ディーゼル燃料に代わるクリーン燃焼代替物である。これは、天然ガス、石炭又はバイオマスから作られうる。現代の自動車では、コモンレール方式が、燃焼機関の性能向上のために用いられている。このようなコモンレール方式では、燃料は、コモンレールポンプにより高圧に圧縮されて、機関に供給される。しかし、ＤＭＥは粘度が低いことによって高い内部漏れを引き起こすためポンプ送りすることは困難であり、且つ、液体ＤＭＥの潤滑特性は非常に低い。したがって、ポンプの故障が、商業的な機関への適用にとって大きな障害のひとつとなっている。
【０００３】
また、例えば改善された点火タイミングによってサイクル効率を改善するために、そして、噴射が誘発する乱流の発生による燃焼効率を改善するために、噴射圧を１０００バール程度まで高める必要もある。従って、ＤＭＥを自動車におけるクリーン燃焼燃料として利用可能とするためには、これらの課題を解決しなければならない。
【０００４】
特許文献１は、内燃機関用燃料供給システムを開示している。この燃料噴射システムは、特に、ＤＭＥ等の低粘度燃料用に適合せしめられている。このシステムの目的は、ＤＭＥ燃料の状態を監視することによってポンプの潤滑が確認される状況においてのみポンプを使用することにより、燃料ポンプの損傷を防ぐことにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，７４２，４７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、燃料用、特にディーゼル燃料に比べて低い潤滑特性及び／又は好ましくない粘度特性を呈するＤＭＥ等の燃料用の、高い信頼性と安定性とを有する燃料ポンプシステムを提供することにある。また他の目的は、このような燃料ポンプシステムの動作方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、このような燃料ポンプシステムを有する燃料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】
【０００７】
これらの目的は、独立請求項の特徴によって達成される。その他の請求項と詳細な説明とに、本発明の有利な実施形態を開示する。
【０００８】
本発明にしたがって、少なくとも１個のリザーバが燃料用の第１の容積と圧縮流体用の第２の容積と、第１及び第２の容積間の分離膜と、燃料を第１の容積に供給するための入口ポートと、燃料を高圧で排出するための出口ポートと、圧縮流体を第２の容積に供給又は第２の容積から除去するための流体ポートとを提供する燃料用燃料ポンプシステムを提案する。
【０００９】
燃料用に１個と圧縮流体用に１個との２個の分離された容積を設けることにより、燃料とポンプとの間における接触が防がれうる。ポンプ、例えばポンプのピストンライナは、圧縮流体にのみ接触する。この圧縮流体は、ポンプにとって好ましい潤滑特性と粘度とを有しうる。よって、あらゆる燃料が、自身の潤滑特性及び／又は粘度特性等と無関係に使用されうる。燃料は、その意図される用途、例えば燃焼の目的のために最適化されうる。圧縮流体は閉ループ内において移動する。よって、圧縮流体は自身の燃焼特性とは無関係にポンプと圧縮作用とに対して最適化されうる。
【００１０】
圧縮流体と燃料とは、柔軟な膜によって分離される。この膜は、好ましくは、例えばロケットミサイルにおいて燃料を貯蔵するのに用いられる種類の強化ゴムにより製作されうる。例えば、膜はダイアフラム又はベロー等とされうる。この膜は、圧縮流体に加えられる圧力によって圧縮されることになり、したがってシステムに関して認められる最大限の圧力に耐える必要がある。しかし、好適な構成では、燃料と圧縮流体との間における圧力差が低く、そのために、考慮すべきは主に膜の圧縮であって、適度な範囲内に留まりうる膜の膨張又は伸長への考慮の程度はより少ない。よって、膜の耐久性を制限しかねない、膜に対する応力が防がれる。
【００１１】
本発明は、あらゆる燃料に用いられうるが、ディーゼル燃料と比べると、低い潤滑特性、又は、低い粘度、又は、低い粘度と低い潤滑特性とを呈する燃料に特に有用である。ジメチルエーテル（ＤＭＥ）は、ディーゼル燃料より低い潤滑特性を有するこのような低粘度燃料の一例である。また、ＤＭＥは、水の凝固点よりはるかに下又は上の温度で動作しなければならない自動車システムにおいて使用するのには不都合である大幅に変動する圧力及び温度依存特性を有することも知られている。一方、非常に高い粘度の燃料に関して知られている問題は、通常の高圧ポンプ内における燃料の加圧である。本発明は、このような用途でも適用されうるし、特には、噴射ノズルに流入する前に粘度を下げるためにさらに加熱を必要とする燃料に適用されうる。好ましくは、燃料は、ディーゼル燃料より低い潤滑特性、及び／又は、比較可能な周囲条件下においてディーゼル燃料より少なくとも５０％高い又は低い、好ましくは少なくとも２倍又は２分の１の粘度を呈する。例えば、ＤＭＥは、ディーゼル燃料のわずか１０％の粘度を有することが知られている。いわゆるバンカー油が用いられる場合は、バンカー油の粘度は非常に高い。しばしば、バンカー油は例えば船舶燃料として用いられる。バンカー油の粘度は、ディーゼル燃料の粘度の約５倍である。この種の流体は、通常のポンプにおいてポンプ送りされうるようにするため予熱される必要がある。本発明にしたがったポンプシステムにおいて用いられる場合、好ましくは、より少ない加熱が高圧段において付与されなければならない。コモンレール噴射システムにおいて用いられる場合、好ましくは、噴射器を通る燃料のみを、噴射ノズル内において噴霧を形成させるために許容可能な粘度に加熱することにより、そのより少ない加熱が付与される。
【００１２】
流体ポートは、圧縮流体をリザーバに送給又はリザーバから除去しうる圧縮流体ポンプ装置に結合可能である。自動車内の標準のコモンレール装置に適する１０００バール以上までの高圧を供給することができる標準のコモンレールポンプが用いられうる。ポンプは、完全に燃料から切り離されるとともに、圧縮流体のみに接触する。
【００１３】
好ましくは、減衰装置が、流体管路内において流体ポートと圧縮流体ポンプ装置との間に配置されうる。これは、圧力ピークを回避するとともに、膜とシステムのその他の構成要素とに対する応力を解消する。
【００１４】
制御弁を流体管路内において流体ポートとポンプ装置との間に配置することにより、ポンプのポンプ送り方向が切り替えられうる。好ましくは、制御弁は、減衰装置とポンプ装置との間に配置されうる。これによって、減衰装置は、ポンプ装置とリザーバとの間における圧力スパイクを均等にすることができる。
【００１５】
好ましくは、燃料出口ポートは、コモンレール装置に結合されうる。コモンレール装置は、燃料を高圧で、例えば燃焼機関に供給出来るため、燃焼機関は、その結果として、環境にやさしい清浄な条件下で動作しうる。
【００１６】
第１の逆止め弁は、流体管路内において燃料貯蔵タンクとリザーバとの間に配設されうる。リザーバが低圧にある間、すなわち余分な圧縮が圧縮流体により燃料に全く加えられていない間、好ましいことにリザーバは燃料が補充されることが出来る。リザーバに供給される燃料は事前に加圧されうる。
【００１７】
第２の逆止め弁は、流体管路内においてリザーバと高圧装置との間に配設されうる。好ましいことに、これは、システム内における圧力降下を伴うことなしに高圧燃料を高圧装置に送給することを可能にする。好ましくは逆止め弁は圧力調節式で、所定の圧力値を超えるときだけ開くようになる。
【００１８】
減衰装置は好ましくは熱交換器からなりうる。熱交換器は圧縮流体を冷却するとともに、燃料ポンプシステムの動作中に起こりうる圧力スパイク又は圧力降下を減衰しうる。
【００１９】
好適な実施形態によれば、少なくとも２個のリザーバが設けられ得、各リザーバは、柔軟な膜によって分離される燃料用の第１の容積及び圧縮流体用の第２の容積と、燃料用の入口ポートと、高圧燃料用の出口ポートと、圧縮流体の供給又は除去用の流体ポートとを有する。好ましくは、一方のリザーバにおいて所望の圧力が生ぜられる一方で、他方のリザーバは、燃料を高圧装置へと排出した後に燃料が補充されることが出来る。特に、圧縮流体は、一方のリザーバから他方へとポンプ送りされて燃料を圧縮する。一方のリザーバ内における所望の燃料圧力が達成されると、第１の一方のリザーバは、燃料を排出し得、燃料の圧縮が他方のリザーバ内において、この他方のリザーバに圧縮流体を供給することによって起きる。
【００２０】
好ましくは、圧縮流体ポンプ装置は、リザーバに共に結合される。このポンプは、２個以上のリザーバの間で切り替え可能である。切替え時に起こりうる圧力スパイクは、減衰装置によって容易に低下せしめられうる。
【００２１】
好ましくは、燃料貯蔵タンクは、リザーバに共に結合されて、小型構成の燃料ポンプ装置をもたらしうる。
【００２２】
高圧装置がリザーバに共に結合されうる場合は、高圧装置は、単に圧縮サイクルを一方のリザーバから他方に切り替えることにより、連続的又は少なくとも準連続的に高圧燃料の供給を受けうる。ポンプを一方のリザーバからもう一方へと切り替えるときには、システムの高圧側における圧力降下は、リザーバと高圧装置との間の逆止め弁によって有利に防がれうる。
【００２３】
有利には、圧縮流体は潤滑剤とすることが出来る。圧縮流体ポンプは、このような媒体を容易に取り扱いうる。起こりうる燃料の低い潤滑特性は、ポンプの磨耗の一因とならない。特にディーゼルが圧縮流体として用いられうる。
【００２４】
本発明の独立したさらに他の態様にしたがって、燃料ポンプシステムの動作方法において、燃料の圧縮が第１の容積内において行なわれ、リザーバ内に入れられた圧縮流体の第２の容積が増加せしめられ、リザーバの第１の容積内に入れられた燃料は、第１及び第２の容積間の柔軟な膜を膨張させることによって圧縮される方法を提案する。低い潤滑特性、特には、ディーゼル燃料より低い潤滑特性を有するかもしれない、及び／又は、ディーゼル燃料と比べて高い又は低い粘度を有する燃料から圧縮流体ポンプが保護されるため、好ましいことにコモンレールポンプ等の標準のポンプが用いられうる。燃料は圧縮流体から確実に分離されるため、ポンプの磨耗しやすい部分から分離される。
【００２５】
有利には、圧縮流体は、少なくとも２個のリザーバ間を行き来してポンプ送りされ得る、各リザーバは、燃料用の第１の容積と圧縮流体用の第２の容積とを提供する。各リザーバは、交互に燃料を高圧で供給する。
【００２６】
一方のリザーバは低圧状態で燃料が補充されることが出来る一方で、他方のリザーバ内において燃料は所望の圧力まで圧縮されうる。高圧装置の連続的又は少なくとも準連続的な動作が容易になる。
【００２７】
好ましいことには、燃料は、５００バールを超える圧力まで圧縮されるが、好ましくは１０００バールまで、さらには、特には１５００バールまで、好ましくは２０００バールまで、好ましくは３０００バール、より好ましくは４０００バールまで圧縮される。
【００２８】
さらに、燃料を高圧下において燃焼機関に供給するコモンレールを含む燃料噴射システムにおいて、燃料用の第１の容積と圧縮流体用の第２の容積とを提供する少なくとも１個のリザーバと、第１及び第２の容積間の分離膜と、燃料貯蔵タンクに結合される燃料用入口ポートと；高圧装置に結合される燃料用出口ポートと、圧縮流体を供給又は除去するための流体ポートとを含む燃料用燃料ポンプ装置が用いられる燃料噴射システムを提案する。
【００２９】
好ましくは少なくとも２個のリザーバ、特には、正確に２個のリザーバが設けられ得、各リザーバは、燃料用の第１の容積及び圧縮流体用の第２の容積と、第１及び第２の容積間の分離膜と、燃料貯蔵タンクに結合される燃料用入口ポートと、高圧装置に結合される燃料用出口ポートと、圧縮流体を供給又は除去するための流体ポートとを有する。
【００３０】
本発明の有利な実施形態において、圧縮流体ポンプ装置はリザーバに共に結合されることが可能で、圧縮流体を一方のリザーバ内にポンプ送りして該リザーバの第１の容積内の燃料を圧縮する一方、少なくとも１個の他方のリザーバから圧縮流体を除去する。
【００３１】
好ましくは、燃料貯蔵タンクは、リザーバに共に結合されて、小型のシステムの構成を可能にする。
【００３２】
コモンレールは、リザーバに共に結合されうる。燃料の圧縮を一方のリザーバから他方に切り替えることにより、燃料噴射システムへの加圧燃料の連続的な、それぞれへの準連続的な供給が達成されうる。もし、圧力が５００バールを超えて増大できれば、好ましくは１０００バールまで、さらには、特に１５００バールまで、好ましくは２０００バールまで、好ましくは３０００バール、より好ましくは４０００バールまで増大できれば、例えば改善された点火タイミングによって改善されるサイクル効率と、機関のシリンダの燃焼室内の噴射誘発型乱流発生による改善された燃焼効率とが達成される。
【００３３】
逆止め弁が流体管路内においてコモンレールとリザーバとの間に配置されうる場合、コモンレールにおける圧力降下が防がれうる。
【００３４】
本発明は、上記及びその他の目的及び利点と併せて、以下の実施形態の詳細な説明により最もよく理解されうるが、この実施形態に制限されるわけではない。略図は下記のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にしたがった第１の好適な動作モードにある本発明にしたがった好適な燃料ポンプシステムを含む、本発明にしたがった好適な燃料噴射システムの略図である。。
【図２】本発明にしたがった第２の好適な動作モードにある好適な燃料ポンプシステムを有する図１の好適な燃料噴射システムの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図面において、同等又は同様の要素は同じ参照符号によって示されている。図面は、単なる略図であって、本発明の特定のパラメータを示すことを意図するものではない。さらに、図面は、本発明の単に代表的な実施形態を示すことを意図するものであり、したがって本発明の範囲を制限するものと見なされるべきではない。
【００３７】
図１及び図２は、本発明の好適な実施例の図であり、燃料、特にＤＭＥ用の好適な燃料ポンプシステム１００を含む燃料噴射システム１１０の略図である。燃料噴射システム１１０は、燃焼機関（図示せず）に結合されうる。図１に示す第１の動作モードでは、燃料は第１のリザーバ１０内において高圧に圧縮され、図２に示す第２の動作モードでは、燃料は、第２のリザーバ２０内において高圧に圧縮される。
【００３８】
例として、２個のリザーバ１０、２０は、燃料貯蔵タンク６０から流体管路６２を介して燃料の供給を受け、流体管路６２は、２本の枝管６２ａ、６２ｂに分かれて、一方（６２ａ）は第１のリザーバ１０の入口ポート１８に接続され、他方（６２ｂ）は第２のリザーバ２０の入口ポート２８に接続される。第１のリザーバ１０の燃料出口ポート３８と第２のリザーバ２０の出口ポート４８とのそれぞれは、本実施例ではコモンレール７０である高圧装置７０に、流体管路７２ａ、７２ｂ及び７２を介して接続され、２本の枝管７２ａ、７２ｂは合流して流体管路７２となる。各枝管７２ａ、７２ｂには、逆止め弁３６、４６が配設され、この逆止め弁は、リザーバ１０、２０からコモンレール７０へと向かう流れの方向に対して開かれるとともに、逆の流れの方向に対して閉じられる。好ましくは、弁３６、４６は、所定の圧力より高圧で開弁する。
【００３９】
圧縮流体ポンプ装置５０は、第１のリザーバ１０には第１の流体管路３０を介して第１のリザーバ１０の流体ポート３０ａに接続され、第２のリザーバ２０には流体管路４０を介して第２のリザーバ２０の流体ポート４０ａに接続される。第１の流体管路３０には、制御弁５２と、圧縮流体ポンプ装置５０と第１のリザーバ１０との間において、減衰装置３２とが配置される。減衰装置３２は、好ましくは熱交換器である。これと対称に、制御弁５４と、圧縮流体ポンプ装置５０と第２のリザーバ２０との間において、好ましくは熱交換器である減衰装置４２とが、第２の流体管路４０に配置される。
【００４０】
圧縮流体ポンプ装置５０は、アクチュエータ５６と圧縮流体リザーバ５８とからなり、圧縮流体は、制御弁５２、５４の設定によって、第１のリザーバ１０又は第２のリザーバ２０内のいずれかにポンプ送りされうる。制御弁５２、５４は、この目的のために、圧縮流体ポンプ装置５０のポンプ送り方向を逆転させるような態様で切り替えられうる。好ましくは、圧縮流体ポンプ装置５０は、標準のコモンレールポンプとされうる。制御弁５２、５４は、例えば、密閉型ソレノイドバルブ形、滑動弁又はコモンレール噴射器形とされうる。圧縮流体は、例えば潤滑剤添加ディーゼル燃料等とされうる。
【００４１】
リザーバ１０、２０は、好ましくは同等に構成される。リザーバ１０は、燃料用の第１の容積１２と圧縮流体用の第２の容積１４とを提供し、分離膜１６が第１の容積１２と第２の容積１４との間に配置される。リザーバ２０は、低粘度燃料用の第１の容積２２と圧縮流体用の第２の容積２４とを提供し、分離膜２６が、第１の容積２２と第２の容積２４との間に配置される。
【００４２】
各第１の容積１２、２２は、それぞれのリザーバ１０、２０のそれぞれの燃料入口ポート１８、２８と流体接続され、各第２の容積１４、２４は、それぞれの燃料出口ポート３８、４８と流体接続される。燃料送給管路６２ａには、逆止め弁３４が配置され、この逆止め弁は、燃料がコモンレール７０に供給される排出圧力より低い圧力で燃料貯蔵タンク６０から燃料を補給することを可能にする。燃料は、前ポンプ（図示せず）又はタンク圧力により事前に加圧されうる。
【００４３】
膜１６、２６は柔軟であって、リザーバ１０；２０の第１及び第２の容積１２、１４；２２、２４間を分離する。膜１６、２６は、ダイアフラム又はベローとされうる。このような膜に適する材料は、強化ゴム、例えばアラミド繊維（アラミド＝芳香族ポリアミド）により補強されたもの等とされうる。膜１６、２６は、それぞれのリザーバ１０、２０の内側に固定される。第２の容積１４、２４内における圧縮流体の量が増加するとすぐに、対応する膜１６、２６が膨張して、それぞれのリザーバ１０；２０の第１の容積１２、２２内の燃料を圧縮する。
【００４４】
図１に示される第１の動作モードによれば、圧縮流体ポンプ装置５０の制御弁５２、５４は、第１のリザーバ１０の第２の容積１４が増加して、燃料がリザーバ１０の第１の容積１２から出口ポート３８と逆止め弁３６とを介してコモンレール７０内へと排出される状態に切り替えられる。これを可能にするために、圧縮流体がポンプ装置５０により第１のリザーバ１０の第２の容積１４内へとポンプ送りされる一方で、第２のリザーバ２０の第２の容積２４内の圧縮流体は、ポンプ装置５０内へと排出される。同時に、燃料が第２のリザーバ２０の第１の容積２２に逆止め弁４４と入口ポート２８とを介して補給される。これは、圧縮流体が第２のリザーバ２０から第１のリザーバ１０にポンプ送りされることを意味する。燃料と圧縮流体とのそれぞれの流れの方向は、図面において矢印により示されている。
【００４５】
第２のリザーバ２０の第２の容積２４が略完全に排出されると、弁５２、５４は、図２に示される状態に切り替わって、ポンプ装置５０は、第２のリザーバ２０の第２の容積２４を満たし始める。このタイミングは、第１のリザーバ１０からコモンレール７０へと流出する燃料体積によって定められるとともに、機関の動作と燃料消費量とにしたがって変化する。
【００４６】
容積１４、２４内の圧縮流体の量と体積、燃料圧力、切り替えタイミング等を監視する制御装置が設けられるが、図には示されていない。
【００４７】
次に図２を参照すると、弁５２、５４の設定は、第２のリザーバ２０の第２の容積２４を満たすとともに第１のリザーバ１０の第２の容積１４を排出するように選択される。第２のリザーバ２０の第２の容積２４が増加して、第２のリザーバ２０の第１の容積２２内の燃料が圧縮される一方で、第１のリザーバ１０の第１の容積１２に燃料が補給される。燃料は、第２のリザーバ２０の第１の容積２２から出口ポート４８と逆止め弁４６とを介してコモンレール７０へと排出される。
【００４８】
液体ＤＭＥ等の加圧燃料は、前ポンプ又はタンク圧力によりシステム１００に送給される。コモンレールポンプがポンプ装置５０として、潤滑油添加圧縮流体がポンプ媒体として用いられて、リザーバ１０、２０の第１の容積１２、２２内において所要の高圧を生じしめる。
【００４９】
圧縮流体は、圧力の増大のために用いられるとともに、弁５２、５４の設定に基づいて、２個のリザーバ１０、２０の第２の容積１４、２４間を行き来するようにポンプ送りされる。これらの弁５２、５４は、例えばソレノイドにより作動させられ、ソレノイドは有利には高圧領域の外側に配置されうる。弁によるいくつかの解決法が用いられうるが、それらには、滑動弁、又は、通常のコモンレール噴射器がある。弁切り替え時間は、弁作動中の圧力降下／増大を最小限に抑えるために、好ましくは短く選択される。圧縮流体は、リザーバ１０、２０の減衰装置３２、４２として作用するとともに弁切り替え時の圧力スパイクを低減しうる熱交換器によって冷却される。
【００５０】
流体管路７２ａ、７２ｂ内の逆止め弁３６、４６は、好ましくは圧力調節式とされて、弁切り替え時におけるコモンレール７０内の圧力降下を防ぐため、且つ、非作動状態の第１のリザーバ２２に燃料が補充されることを可能にするために用いられる。
【００５１】
ディーゼル燃料のような今日の標準的な燃料の典型的な粘度値及び／又は潤滑特性と比べて、本発明は、ＤＭＥ等の低粘度燃料、又は、低い潤滑特性を有する燃料のための（又は、低粘度と低い潤滑特性の両方を有する燃料のための）ポンプシステムの利用を可能とする。従来技術に従うと、これらは、燃焼機関のコモンレール方式における標準的な構成要素によっては適切に処理出来ない。本発明の教示にしたがって、高圧のＤＭＥを供給するために標準の構成要素を用いることが出来る。この高圧は、５００バールをはるかに超えて、好ましくは１０００バールまで、さらには、特に１５００バールまで、好ましくは２０００バールまで、好ましくは３０００バール、より好ましくは最大４０００バールまでであり、この高圧のＤＭＥが燃焼機関の動作モードの向上を可能にする。コモンレール方式は低粘度ＤＭＥの使用に制限されずに、標準のコモンレール方式において周知のような機関動作条件を利用することができる。
【００５２】
本発明は、例としてＤＭＥ燃料を、高圧で噴射システムへ、潤滑を用いず又は低い潤滑で、主に標準のコモンレール要素を用いることによって送る可能性を提供する。これらの標準の構成要素は、十分に実績があり、試験済みである。加えて、このような構成要素を用いると、新しい専用のＤＭＥポンプを開発するより低費用である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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