(57)【要約】【課題】　特に高温のエンジンの始動時の燃料噴射を簡単で効率的で安価な方法で防止するか、または最小限に抑えるのを可能にする。【解決手段】　本発明は、タンク（不図示）と、ポンプ（不図示）と、タンクへの燃料戻し管２４に連結された分離手段２６によって制御される流路３０によってインジェクタ１２に連結された供給ランプ１６とを含む循環路を有し、分離手段は戻し管２４に連結された第１のチャンバ３８とランプ１６に連結された第２のチャンバ４０とを含む弁２６を有している、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する装置に関する。本発明によれば、弁２６はチャンバ３８，４０同士を常に連通させることを可能にする燃料漏れ手段５６を有している。【選択図】図２ａ
2004036624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　タンク（１０）と、ポンプ（１４）と、前記タンクへの燃料戻し管（２４）に連結された分離手段（２６）によって制御される流路（３０）によってインジェクタ（１２）に連結された供給ランプ（１６）とを含む循環路を有し、前記分離手段は前記戻し管（２４）に連結された第１のチャンバ（３８）とランプ（１６）に連結された第２のチャンバ（４０）とを含む弁（２６）を有している、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する装置において、
　前記弁（２６）は前記チャンバ同士を常に連通させることを可能にする燃料漏れ手段（５６）を有していることを特徴とする、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する装置。
【請求項２】
　前記漏れ手段（５６）は、前記チャンバを形成する摺動ピストン（３４，３６）を貫通するように設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
　前記漏れ手段（５６）は、前記チャンバを形成する可撓性の膜（６０）を貫通するように設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
　前記漏れ手段は、口径が調節されたオリフィス（５６）である、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
　前記口径が調節されたオリフィス（５６）は、前記両チャンバ間に圧力差がある場合に前記燃料を減圧する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
　タンク（１０）と、ポンプ（１４）と、前記タンクへの燃料戻し管（２４）に連結された分離手段（２６）によって制御される流路（３０）によってインジェクタ（１２）に連結された供給ランプ（１６）とを有している循環路を用いて、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する方法において、
　前記分離手段（２６）内の、前記供給ランプと前記燃料戻し管との間に、燃料漏れを常に起こさせることを特徴とする、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する方法。
【請求項７】
　燃料を冷却するために前記燃料を前記分離手段（２６）内で膨張させる、請求項６に記載の噴射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、内燃エンジン内に液体燃料を噴射する装置および方法に関する。
【０００２】
　特に、本発明は、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する燃料を液体の状態で噴射する装置に関する。
【０００３】
　この噴射は、エンジンのシリンダ内に直接行うことができ、これを直接噴射と呼び、あるいは、エンジンの吸気管路内に行うことができ、これをより一般的に間接噴射と呼ぶ。
【０００４】
　燃料は、たとえば、ＬＰＧ、ジメチルエーテル、エチルアルコール、メチルアルコール、またはジエチルエーテル、あるいはこれらの燃料の混合物であってもよい。
【０００５】
　このようなエンジンの始動特性は、噴射が命令された直後に燃料を液体の状態で噴射するエンジンの噴射装置の性能によって規定される。
【背景技術】
【０００６】
　装置の、噴射ランプのようないくつかの管路に、この燃料が気体の状態で制御されずに存在すると、エンジンの動作に必要な燃料の量を効率的に調節することができないことが分かっている。このことは、エンジンのシリンダ内で燃料混合物が不適切に燃焼することによって、エンジンが誤作動を起こすことにつながる。
【０００７】
　インジェクタの上流側と下流側との圧力差が大きいと、エンジンが停止したときにインジェクタのレベルで燃料漏れが起こることも分かっている。
【０００８】
　間接噴射の場合、この漏れの結果、吸気分配器が気体燃料で満たされ、それによってエンジン始動に問題が生じる。つまり、エンジンのコンピュータは吸気分配器内に存在する気体燃料の量を考慮することができず、これによって始動に問題が生じる。
【０００９】
　さらに、気体燃料がこのように存在すると、吸気分配器内でバックファイアが起こり、かつ始動時に激しい汚染を生じる原因となる。
【００１０】
　気相の燃料の漏れおよびそれが存在することによるこれらの問題を解消するために、特許文献１は、インジェクタを有する供給装置を分離し、液体燃料を適切な貯蔵装置に排出することを提案している。
【００１１】
　したがって、この動作方法には、装置のコストをかなり高価にすることにつながる、他の燃料循環路とタンクを備えていることが必要である。
【００１２】
　特許文献２には、ランプに気体燃料が存在することと漏れが生じることとを防止するために、エンジンが停止したときに燃料が通ってタンク内に排出されるバイパス循環路を有する、気体燃料を液体の状態で噴射する装置が記載されている。
【００１３】
　この装置も、装置を複雑かつ高価にする、他の燃料循環路を備えていることが必要である。
【特許文献１】欧州特許出願公開明細書第１，０３６，９３５号
【特許文献２】欧州特許出願公開明細書第１，０１０，８８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　したがって、本発明の目的は、前述の欠点を解消することを可能にし、特に気相の燃料の噴射、特に高温のエンジンの始動時の燃料噴射を簡単で効率的で安価な方法で防止するか、または最小限に抑えるのを可能にする、内燃エンジン内に燃料を液体の状態で噴射する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
　本発明は、タンクと、ポンプと、タンクへの燃料戻し管に連結された分離手段によって制御される流路によってインジェクタに連結された供給ランプとを含む循環路を有し、分離手段は戻し管に連結された第１のチャンバとランプに連結された第２のチャンバとを含む弁を有している、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する装置において、弁はチャンバ同士を常に連通させることを可能にする燃料漏れ手段を有していることを特徴とする、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する装置に関する。
【００１６】
　漏れ手段は、チャンバを形成する摺動ピストンを貫通するように設けられていてもよい。
【００１７】
　また、漏れ手段は、チャンバを形成する可撓性の膜を貫通するように設けられていてもよい。
【００１８】
　漏れ手段は、口径が調節されたオリフィスであることが好ましい。
【００１９】
　口径が調節されたオリフィスは、両チャンバ間に圧力差がある場合に燃料を減圧するように働く。
【００２０】
　また、本発明は、タンクと、ポンプと、タンクへの燃料戻し管に連結された分離手段によって制御される流路によってインジェクタに連結された供給ランプとを有している循環路を用いて、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する方法において、分離手段内の、供給ランプと燃料戻し管との間に、燃料漏れを常に起こさせることを特徴とする、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する液体燃料を内燃エンジン内に噴射する方法に関する。
【００２１】
　燃料を冷却するために燃料を分離手段内で膨張させてもよい。
【００２２】
　本発明の他の特徴および利点は、非制限的な例として与えられる以下の説明を、添付の図面を参照しながら読むことによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　図１を参照すると、噴射装置は、大気圧で大気温度よりも低い沸点を有する燃料を圧力Ｐｒで貯蔵している、密封されたタンク１０を有している。
【００２４】
　以下の説明では、０．８ＭＰａ程度の圧力でタンク内に貯蔵されている液体状態のＬＰＧ燃料を、非制限的な簡素化のために用いている。
【００２５】
　この燃料は、インジェクタ１２によって、エンジンのシリンダ（不図示）につながる吸気マニホルド（不図示）内に噴射される。これらのインジェクタ１２は、液体燃料の噴射に従来から使用されている公知の型のものである。
【００２６】
　ＬＰＧ燃料は、ポンプ１４の動作によって、タンク１０とポンプ１４との間に設けられた管１８と、ポンプ１４と噴射ランプ１６との間の他の管２０とによって、タンク１０から噴射ランプ１６に送られる。
【００２７】
　もちろん、本発明の範囲から逸脱せずに、ポンプ１４をタンク１０内に収容することができ、かつ一つの管によってタンク１０とランプ１６とを連結することができる。
【００２８】
　エンジンのシリンダに噴射されていないＬＰＧ燃料は、戻し管２２を通ってタンク１０内に戻される。
【００２９】
　この戻し管２２は、ランプ１６とインジェクタ１２との間の流路を分離手段２６の働きによって開閉できるようにする、ランプ１６に組み合わされた管２４に連結されている。以下の説明で詳しく述べる各流路は、各インジェクタ１２に燃料を供給することが可能である。
【００３０】
　図２ａおよび図２ｂを参照すると、分離手段２６、インジェクタ１２への流路、およびインジェクタ１２は、インジェクタと分離弁のブロック２８の形態になっている。
【００３１】
　このブロック２８は、液体ガソリンの噴射について一般に用いられているのと同じ技術のインジェクタ１２と、分離弁２６と、分離弁２６とインジェクタ１２との間の流路３０とを有している。
【００３２】
　分離弁２６は、ピストンロッド３６を備えた密封されたピストン３４が中を摺動するスリーブ３２を有している。このピストン３４とピストンロッド３６との組立体は、ピストン３４の上面とスリーブ３２の上部後側の壁との間に含められた上部部チャンバ３８と、ピストン３４の下面とスリーブ３２の下部後側の壁とによって形成された中間チャンバ４０と、スリーブ３２の下部後側の壁に設けられた開口を通して中間チャンバ４０に連通し、インジェクタ１２に連結されている下部チャンバ４２とを、シリンダと一緒に形成している。
【００３３】
　ピストンロッド３６は、このロッド３６を囲むリング型のジョイントのようなシール手段４４を備えており、シール手段４４は、このジョイントがスリーブ３２の下部後側の壁の開口に設けられたジョイントのシート上に位置するときに、中間チャンバ４０と下部チャンバ４２とを図２ａに示されているように分離するのを可能にしている。
【００３４】
　各図に示されているように、上部チャンバ３８は、スリーブ３２の上部に設けられた上側移送導管４６によって戻し管２４に連通しており、これに対し、中間チャンバ４０は、スリーブ３２の下部後側の壁の近く、より詳しく言えば、このスリーブ３２とその下部後側の壁との間の交点に配置された下側移送導管４８によって供給ランプ１６に連通している。
【００３５】
　したがって、図２ｂに示されているように、供給ランプ１６は、ピストン３４が上側の位置、すなわちシールジョイント４４がそのシートから離れた位置に位置したときにのみ、下側移送導管４８とチャンバ４０および４２とによってインジェクタ１２に連通する。したがって、インジェクタ１２とランプ１６との間の流路３０は、下側移送導管４８、中間チャンバ４０、および下部チャンバ４２を有している。
【００３６】
　ピストン３４の偏位は、ピストン３４の上面上、スリーブ３２の上部後側の壁上、あるいはピストン３４の上面上とスリーブ３２の上部後側の壁上との両方に設けられた停止手段によって上側位置が制限され、したがって、上側移送導管４６を塞ぐことはない。
【００３７】
　図２ａおよび図２ｂに示されているように、有利なことに、これらの停止手段は、ピストン３４の上面上とスリーブ３２の上部後側の壁上とに同軸に配置されたボス５０から成り、これらの停止手段は、接触していないコイルからなるばね５２などの弾性手段用の支持手段として働く。
【００３８】
　ピストン３４の下側位置における偏位も、このピストンが下側移送導管４８を閉じることのないようにこのピストンを下部後側の壁から所定の距離に維持するのを可能にする停止手段によって制限される。
【００３９】
　これらの停止手段は、ピストン３４の下面から突出し、互いに周方向に距離をおいて配置された接触片５４から成ることが好ましい。
【００４０】
　したがって、ピストン３４は、これらの接触片５４によって、ばね５２の作用により、ジョイント４４がそのシート上に位置している間、下部後側の壁から距離をおいて保持される。この構成になるのは、主として図２ａに示されているエンジン停止時に、上部チャンバ３８と中間チャンバ４０との圧力差が最小であるか、または場合によってはゼロになったときである。
【００４１】
　ピストン３４は、上部チャンバ３８と中間チャンバ４０との圧力差が作用している状態、より正確に言えば、中間チャンバ４０内の圧力が、上部チャンバ３８内の圧力よりも、ばね５２を圧縮してシールジョイント４４をそのシートから離すほど十分に高くなるとき、通常は始動相、再始動相、および動作相中に、図２ｂに示されているように、上側位置に維持される。
【００４２】
　ピストン３４は漏れ手段を備えており、その漏れ手段は、本例では、上部チャンバ３８と中間チャンバ４０とが常に連通するのを可能にするようにこのピストン３４の厚さ全体にわたって設けられている、口径が調節されたオリフィス５６である。その漏れ手段の目的は、以下に詳しく説明する。
【００４３】
　この口径が調節されたオリフィス５６は、ブロック２８の主軸からずれていることが好ましい。
【００４４】
　エンジンが停止すると、各々のインジェクタと分離弁のブロック２８は、図２ａに示されている構成になる。この構成では、上部チャンバ３８は、上部チャンバ３８が流路４６、管２４、および管２２を通ってタンク１０に連通するので、タンク１０内の圧力に対応する圧力Ｐｒになる。中間チャンバ４０も、中間チャンバ４０が口径が調節されたオリフィス５６を通って上部チャンバ３８に連通するので、圧力Ｐｒになる。
【００４５】
　始動時に、高圧ポンプであるポンプ１４が始動し、１．１Ｍｐａ程度の、タンク１０の圧力Ｐｒよりもずっと高い圧力ＰｐのＬＰＧ燃料をランプ１６内に送り込む。
【００４６】
　ランプ１６内の圧力Ｐｐの燃料は、各弁２６の中間チャンバ４０に送り込まれ、ピストン３４の下面にこの圧力Ｐｐをかける。ピストン３４の上面はタンク１０の圧力Ｐｒを受けているので、圧力Ｐｐはばね５２の力に打ち勝つのを可能にし、圧力Ｐｐは、図２ｂに示されているようにピストン３４を上側位置に押し戻す。
【００４７】
　この位置では、シールジョイント４４は、そのシートから離れており、中間チャンバ４０内のＬＰＧ燃料は、インジェクタ１２に連通している下部チャンバ４２内を循環する。
【００４８】
　この構成では、エンジンによって消費されたＬＰＧ燃料は、下側移送導管４８、中間チャンバ４０、および下部チャンバ４２を連続的に通過することによって、ランプ１６からインジェクタ１２へ循環する。
【００４９】
　インジェクタ１２によって使用されず、中間チャンバ４０内に存在する余分な燃料は、口径が調節されたオリフィス５６を通って上部チャンバ３８内に流入し、上側移送導管４６、管２４、および管２２を通ってタンク１０内に戻る。
【００５０】
　ポンプ１４は、エンジンが停止すると直ぐに停止し、ピストン３４の上面と下面との間に圧力平衡が起こる。
【００５１】
　次に、ピストン３４は、ばね５２が作用した状態では、シールジョイント４４がそのシート上に位置し、接触片５４がスリーブ３２の下部後側の壁に接触するまで、下側位置に押し込まれる。この動きの間、余分な燃料はオリフィス５６を通って上部チャンバ３８内に排出される。
【００５２】
　この位置では、インジェクタ１２は、中間チャンバ４０、したがってランプ１６から完全に分離され、このインジェクタ１２から燃料漏れが起こることはない。
【００５３】
　下部チャンバ４２内に含まれる残留燃料を無くすために、エンジンを停止させる前にエンジン回転数をわずかに上げることによって、点火およびインジェクタ１２の制御を、非常に短い時間の間、維持することが考えられる。この実行可能な手段は、インジェクタからさらに漏れが生じるおそれを少なくすることができるだけでなく、このチャンバ４２内のＬＰＧ燃料の圧力を下げることもでき、したがって、中間チャンバ４０と下部チャンバ４２との間のシールを強めることができる。
【００５４】
　エンジンがまだ高温である臨界状態で始動するという一般的な場合に、タンク１０内および噴射循環路内の燃料蒸気圧がこれらの要素の周囲の温度に強く依存することが広く知られている。
【００５５】
　実際、ＬＰＧ燃料の液体相から蒸気相への変化はＬＰＧ燃料の温度が高くなったときに起こり得るので、燃料の圧力は、噴射循環路内のＬＰＧ燃料の対応する飽和蒸気圧と同じかそれよりも低くなる。この相変化は、エンジンが停止してまだ高温であるときに、たとえば噴射ランプ内で生じ得る。
【００５６】
　再始動時には、この燃料を液体ＬＰＧ燃料に転換する必要があり、すなわち、少なくとも、気体状態のＬＰＧ燃料がエンジン内に噴射されている間の時間を最大限度まで短くする必要がある。
【００５７】
　したがって、図２ａを参照すると、エンジンが停止したときの上述の臨界状態では、ＬＰＧ燃料は液相であり、上部チャンバ３８、中間チャンバ４０、および場合によってはランプ１６内は圧力Ｐｒである。
【００５８】
　エンジンが再始動すると、ポンプ１４が始動し、中間チャンバ４０およびランプ１６内の圧力は、ピストン３４を作動させるのに必要な値Ｐｐに達するまで徐々に高くなっていく。
【００５９】
　この時間の間中、中間チャンバ４０およびランプ１６内のＬＰＧ燃料は、圧力Ｐｒから圧力Ｐｐに徐々に変化する。
【００６０】
　２つのチャンバ３８および４０の間の圧力差を考慮すると、中間チャンバ４０内の燃料は、口径が調節されたオリフィス５６を通って流れることによって、上部チャンバ３９内に排出される。燃料がオリフィス５６を通って流れると、燃料は上部チャンバ３８内で膨張し、各チャンバ３８，４０およびランプ１６内に含まれている燃料が冷却されて、この燃料を含む弁２６やランプ１６等の温度を低下させる。
【００６１】
　したがって、ポンプ１４によって生じさせられた圧力と燃料の温度低下とが組み合わされた作用によって、気体状態の燃料の大部分が液体燃料に転換させられる。
【００６２】
　したがって、始動時には、ある量の気体燃料が上部チャンバ３８内に排出され、この燃料が液相に転換させられることによって、気体状態の燃料の噴射が最小限に抑えられる。
【００６３】
　この高温始動相の間、燃料は、各々のインジェクタと分離弁のブロック２８内を均一に冷却するように循環路内を常に循環し、したがって、全てのブロック２８内で気体状態から液体状態へ同時に変化させることができることに留意されたい。
【００６４】
　図３は図２ａおよび図２ｂの変形例を示しており、したがって同じ参照番号を有している。
【００６５】
　このブロック２８も、インジェクタ１２、分離弁２６、および弁２６とインジェクタ１２との間の流路３０を有している。
【００６６】
　弁２６は、互いに向かい合って開口し、可撓性のしっかりとした膜６０をきつく締め付けている２つの半枠５８ａおよび５８ｂを有している。インジェクタ１２を保持する管６２が中に設置される開口が、下側半枠５８ｂの後ろ側の壁に設けられている。この管６２は、下側半枠５８ｂの内側に突き出ており、シール手段用のシートとして働くショルダ６４をその端部に有している。
【００６７】
　２つの半枠５８ａ，５８ｂ、管６２、および膜６０から成る組立体は、膜６０の上面と上側半枠５８ａの後側の壁との間に含まれる上部チャンバ３８と、膜６０の下面と下側半枠５８ｂの後側の壁とによって形成される中間チャンバ４０と、管６２のショルダ６４とインジェクタ１２との間に形成される下部チャンバ４２とを形成している。
【００６８】
　膜６０の中央領域には、この中央領域の両側に配置され、接着のような任意の公知の手段によってこの膜６０に連結された２枚の円板６６および６８が設けられている。
【００６９】
　円板６６は、上側半枠５８ａの後側の壁と膜６０との間に配置されたばね５２用の支持体として働き、円板６８は、この円板６８がショルダ６４上に位置したときに中間チャンバ４０と下部チャンバ４２とを分離するのを可能にするシール手段として用いられる。
【００７０】
　上述したように、上部チャンバ３８は、上側半枠５８ａの横壁に設けられた上側移送導管４６を通って管２４に連通し、中間チャンバ４０は、好ましくは下側半枠５８ｂの後側の壁に設けられた下側移送導管４８を通って供給ランプ１６に連通している。
【００７１】
　したがって、ランプ１６は、膜６０に保持されているシール円板６８がショルダ６４上の停止位置から離れた場合にのみ、下側移送導管４８とチャンバ４０および４２とによってインジェクタ１２に連通する。
【００７２】
　膜６０は、図３に示されている例では、円板６６および６８のレベルに設けられ、これらの円板６６，６８と膜６０の厚さ全体にわたって延び、上部チャンバ３８と中間チャンバ４０との間を常に連通させることを可能にする、口径が調節されたオリフィス５６も備えている。
【００７３】
　図を見るとわかるように、口径が調節されたオリフィス５６は、膜６０の、シール円板６８がショルダ６４上に停止したときにショルダ６４によって形成される領域の外側に位置している。
【００７４】
　図２ａおよび図２ｂに関して上記に説明したように、ボスのような停止手段（不図示）が、上側位置での膜６０の偏位を制限するために設けられている。このような手段は、円板６６の上面上または上側半枠５８ａの後側の壁上に設けられているか、あるいは支持円板６６の上面上と上側半枠５８ａの後側の壁上との両方に設けられている。
【００７５】
　したがって、膜６０の偏位も、管６２のショルダ６４から成り、したがって下側半枠５８ｂの後ろ側の壁から所定の距離をおいて設置されている停止手段によって、下側位置において制限される。
【００７６】
　このインジェクタと分離弁のブロック２８の変形例は、図２ａおよび図２ｂに関して説明したブロックと同様に動作する。
【００７７】
　もちろん、本発明は上述の例に限らず、本発明はあらゆる変形例を含む。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による噴射装置の循環路の概略図である。
【図２ａ】図１で用いられているインジェクタと分離弁のブロックを詳しく示す図である。
【図２ｂ】図１で用いられているインジェクタと分離弁のブロックを詳しく示す図である。
【図３】図２ａおよび図２ｂのインジェクタと分離弁のブロックの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０　　タンク
１２　　インジェクタ
１４　　ポンプ
１６　　ランプ
１８，２０，２４，６２　　管
２２　　戻し管
２６　　分離弁
２８　　ブロック
３０　　流路
３２　　スリーブ
３４　　ピストン
３６　　ピストンロッド
３８　　上部チャンバ
４０　　中間チャンバ
４２　　下部チャンバ
４４　　シール手段（ジョイント）
４６　　上側移送導管
４８　　上側移送導管
５０　　ボス
５２　　ばね
５４　　接触片
５６　　オリフィス
５８ａ　　上側半枠
５８ｂ　　下側半枠
６０　　膜
６４　　ショルダ
６６，６８　　円板
【図１】
2004036624.tif 000003
【図２ａ】
2004036624.tif 000004
【図２ｂ】
2004036624.tif 000005
【図３】
2004036624.tif 000006