(57)【要約】  燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する方法において、燃料は、少なくとも１つの予送出ポンプによってタンクから少なくとも１つの高圧ポンプに送出されて、この高圧ポンプによって送出される高圧燃料は噴射器に供給され、この噴射器は、圧力下にある燃料の送出を受け得る制御室内へ突き出す軸方向可動ニードルノズルを備える噴射ノズルを有し、この制御室の圧力は、少なくとも１本の燃料用流入又は流出導管を開閉する制御弁によって制御される。燃料の一部分が、フラッシング分量として予送出ポンプと高圧ポンプとの間で枝分れして噴射器のフラッシング導管に供給され、フラッシング分量は、このフラッシング分量の少なくとも一部が、制御弁を通って流れて、流入又は流出導管からの燃料と好ましく混合するように、制御弁に直接供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する方法であって、前記燃料は、少なくとも１つの予送出ポンプによってタンクから少なくとも１つの高圧ポンプに送出され、前記高圧ポンプによって送出された高圧燃料は噴射器に供給され、前記噴射器は、圧力下にある燃料が供給される制御室内へ突出する軸方向可動ニードルノズルを備える噴射ノズルを有し、前記圧力は、少なくとも１本の燃料用流入又は流出導管を開閉する制御弁によって制御される方法において、
前記燃料の容積の一部分が、前記予送出ポンプと前記高圧ポンプとの間でフラッシング容積として枝分れして前記噴射器のフラッシング導路に供給され、前記フラッシング容積は、該フラッシング容積の少なくとも一部が前記制御弁を通って流れて、前記流入又は流出導管からの前記燃料とそれぞれ好ましく混合するように前記制御弁に直接供給されることと、前記フラッシング容積が、前記フラッシング容積の温度を調整するために熱交換器に通されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記フラッシング容積は、弁部材の弁座の近くで前記制御弁に供給されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フラッシング容積は、アンカー室を通って流れることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記予送出ポンプと前記高圧ポンプとの間で枝分れした前記フラッシング容積は、好ましくは絞り弁又はフラッシング弁によって制御されることを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記燃料は、前記予送出ポンプによって５〜１０バールの過剰圧力に達するまで送出されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する装置、特に請求項１から５までのいずれか一項に記載の前記方法を実行する装置であって、燃料をタンクから送出するための少なくとも１つの予送出ポンプと、少なくとも１つの高圧ポンプと、噴射器とを備え、前記予送出ポンプによって送出された前記燃料は、前記高圧ポンプに供給され、前記高圧ポンプによって送出された高圧燃料は前記噴射器に供給され、前記噴射器は、圧力下にある燃料が供給される制御室内へ突出する軸方向可動ニードルノズルを備える噴射ノズルを有し、前記圧力は、少なくとも１本の燃料用流入又は流出導管を開閉する制御弁によって制御可能である装置において前記噴射器（４）のフラッシング導路（２８）と接続される枝導管が、前記予送出ポンプ（２）と前記高圧ポンプ（３）との間で接続され、前記フラッシング導路（２８）は、前記フラッシング容積の少なくとも一部が前記制御弁（７）を通って流れ、前記流入又は流出導路（１４）からの前記燃料とそれぞれ好ましく混合する態様で前記制御弁（７）に通じることを特徴とし、かつ前記枝導管が、前記フラッシング容積の温度を調整するために熱交換器（３１）に通されることを特徴とする装置。
【請求項７】
前記枝導管は、弁部材の弁座（１５）の近くで前記制御弁（７）に通じることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記フラッシング導路（２８）は、前記制御弁（７）の中の穴として構成されることを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記枝導管は、前記フラッシング容積を制御する手段、例えば、絞り弁又はフラッシング弁（３０）を備えることを特徴とする請求項６、７、又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記枝導管は、前記フラッシング容積が前記制御弁（７）のアンカー室（１９）を通って流れる態様で、前記制御弁（７）に通じることを特徴とする請求項６から９までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記予送出ポンプ（２）は、５〜１０バールの過剰圧力で前記燃料を送出するように構成されることを特徴とする請求項６から１０までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御弁（７）は、磁気弁として設計されることを特徴とする請求項６から１１までのいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する方法に関する。本発明において、燃料は予送出ポンプによってタンクから高圧ポンプに送出され、この高圧ポンプによって送出された高圧燃料は噴射器に供給されるが、この噴射器は、圧力下にある燃料が供給される制御室内へ突き出る軸方向可動ニードルノズルを備える噴射ノズルを有し、その制御室の圧力は、少なくとも１本の燃料用流入又は流出導管を開閉する制御弁によって制御される。また、本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に定義した種類の噴射器は、コモンレール噴射システムにおいて頻繁に使用されるものである。
【０００３】
高粘度の燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するためのコモンレール式システム用の噴射器は、様々な構成で知られている。重油の場合では、必要な噴射粘度を実現するために、１５０℃に加熱することが要求される。研磨作用性のある上部及び高い温度においては、当然のことであるが、摩耗が進み、従って動作上の安全性を損なうことになる。
【０００４】
基本的には、コモンレール式噴射システム用の噴射器は、一般的にノズル留めナットによって一体に保持される様々な構成要素を備える。噴射器ノズルそのものは、軸方向に変位可能な態様で噴射器ノズルのノズル本体の内部で案内されて、燃料がノズル前室からニードル先端まで流れて通過し得る幾つかの開放空間を有するニードルノズルを具備する。ニードルノズル自体は、圧力ばねを支持するつばを担持して、加圧燃料が送出され得る制御室内へ達する。この制御室に、流入導路が流入絞り弁を介して接続されかつ流出導路が流出絞り弁を介して接続され得るが、制御室の内部に蓄積されたそれぞれの圧力は、圧力ばねの力と合わさって、ニードルノズルを閉位置に維持する。制御室内に行き渡る圧力は、大半の場合に電磁石によって駆動される制御弁によって制御され得る。適切な配線が設けられれば、制御弁が開くと、制御室内へ達するニードルノズル端面に対する液圧の保持力が低下してニードルノズルを開かせるように、絞り弁を経由して燃料を排出させる。この態様で、引き続き燃料は、噴射開口を通って機関の燃焼室に進入することができる。
【０００５】
流出絞り弁に加えて、流入絞り弁も大半の場合に設けられており、その場合に、ニードルノズルが開く速さは、流入絞り弁と流出絞り弁との間の流量差によって決まる。制御弁が閉ざされると、燃料の流出路が流出絞り弁によって遮断されて、圧力が流入絞り弁を経由して制御室内で新たに蓄積され、従ってニードルノズルを閉じさせる。
【０００６】
特に大型ディーゼル機関では、使用燃料、所要流れ断面、及び電磁弁の電気的励磁の高いエネルギー入力のために、弁に対する高い熱負荷をもたらす恐れがある。これは、弁に対する熱損傷を回避するために追加的な冷却の必要性につながり得る。
【０００７】
噴射器の温度制御又は冷却は、例えば、ＷＯ２００６／０２１０１４Ａ１から知られているが、そこでは追加的な導路が噴射器の中に配置されており、これらの導路を通って潤滑油又はモータ油が冷却目的のために流れる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、制御弁、特に磁気弁を冷却する能力の向上が実現されるという意味で、冒頭に定義した種類の内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する該方法を改良することを目的とする。この目的を解決するために、本発明の方法は、燃料の部分容積が、予送出ポンプと高圧ポンプとの間でフラッシング容積として枝分れして噴射器のフラッシング導路に供給され、フラッシング容積は、このフラッシング容積の少なくとも一部が制御弁を通って流れて、流入又は流出導管からの燃料とそれぞれ好ましく混合するように制御弁に直接供給される態様で、かつフラッシング容積が、このフラッシング容積の温度を調整するために熱交換器に通される。当然のことであるが低い圧力水準に達するまで膨張し終えた後の非常に高温である、流入又は流出導管から来る燃料よりも本来的にかなり低い温度である、予送出ポンプと高圧ポンプとの間で枝分れしたフラッシング容積が、流入又は流出導管から来る燃料と混合することにより、平均燃料温度は、磁気弁に対する熱負荷が大幅に軽減され得るように、混合点から顕著に降下することになる。フラッシング容積と流入又は流出導管から来る燃料との混合物は、磁気弁に対する熱負荷を大幅に軽減することを可能とするように、少なくとも一部が制御弁を通り抜ける。
【０００９】
本発明によれば、嵩張りかつ高価な取付け具を必要とすることなく磁気弁の効果的な冷却を可能とし、予送出ポンプと高圧ポンプとの間で燃料容積を少量抽出するだけで磁気弁の近くの温度を著しく低下させる。フラッシング容積は、このフラッシング容積を予熱するために熱交換器に通される。これは、フラッシング容積の冷却又は予熱を含む温度制御により冷却性能を調整することを可能とする。同時に、例えば、機関の始動前に、弁を加熱することも可能である。
【００１０】
好ましい態様によれば、フラッシング容積は、弁部材の弁座の領域内で制御弁に供給される。このような態様では、予送出ポンプと高圧ポンプとの間で枝分れしたフラッシング容積は、既に冷却済みの燃料が実質的に制御弁全体を通って流れることになるように、制御弁に進入した直後に流入又は流出導管から来る燃料と混合することになる。この点で、フラッシング容積は、特に、強力な熱負荷を受ける磁気弁部分の効率的な冷却を可能とするように、制御弁のアンカー室を通って流れることが推奨される。
【００１１】
特に推奨される態様における冷却性能の制御は、予送出ポンプと高圧ポンプとの間で枝分れしたフラッシング容積が、好ましくは絞り弁又はフラッシング弁によって制御されるという点で実現される。このような制御は温度センサの測定値の関数として有利に実行され得るが、該温度センサは、磁気弁の温度又は磁気弁を流出する際の燃料の温度を検出する。この態様では、特に簡素な温度制御が実行可能である。
【００１２】
予送出ポンプと高圧ポンプとの間で枝分れした燃料の部分容積が、磁気弁のフラッシング及び冷却を行う目的のために使用可能であるように十分に高い圧力水準を有することを保証するために、本方法では、好ましく燃料が予送出ポンプによって５〜１０バールの過剰圧力に達するまで送出される。
【００１３】
本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する装置を提供することをさらに目的とし、この装置によって磁気弁を冷却する能力の向上が実現される。この点で、本装置は、燃料をタンクから送出するための予送出ポンプと、高圧ポンプと、噴射器とを備え、予送出ポンプによって送出された燃料は、高圧ポンプに供給され、この高圧ポンプによって送出された高圧燃料は噴射器に供給され、この噴射器は、圧力下にある燃料の送出を受け得る制御室内へ突出する軸方向可動ニードルノズルを備える噴射ノズルを有し、その制御室の圧力は少なくとも１本の燃料用流入又は流出導管を開閉する制御弁によって制御可能である。本発明によれば、本装置は本質的に、噴射器のフラッシング導路と接続される枝導管が、予送出ポンプと高圧ポンプとの間で接続されて、フラッシング導路は、フラッシング容積の少なくとも一部が制御弁を通って流れ、流入又は流出導路からの燃料とそれぞれ好ましく混合する態様で制御弁に通じることを特徴とし、かつ枝導管が、フラッシング容積の温度を調整するために熱交換器（３１）に通されることを特徴とする。
【００１４】
本噴射装置の推奨されるさらなる発展形態は、特許請求の範囲の従属項、すなわち、本発明に従う方法の文脈において既に説明済みのそれぞれの利点から明白であろう。
【００１５】
以下で、本発明は図面に模式的に例示された典型的な実施例によってさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】モジュール式コモンレール噴射システムの構造を模式的に例示する図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を例示する図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明に従うモジュール式コモンレール噴射システムの構造を模式的に例示する。燃料は、予送出ポンプ２によって燃料タンク１から吸い上げられ、高圧ポンプ３によって所要システム圧力にされて、噴射器４に供給される。噴射器４は、噴射器ノズル５、絞りプレート６、磁気弁７、高圧貯槽（例示せず）が装備された噴射器本体８、及び構成要素を一体に保持するためのノズル留めナット９を備える。アイドル位置では、高圧燃料が、高圧穴１０から横溝１１及び流入絞り弁１２を経由して、ノズル５の制御室１３の中へ流入するように、且つ、磁気弁７の弁座１５に接する流出絞り弁１４を経由して制御室１３から流出するのを遮断するように、磁気弁７が閉じられる。制御室１３内に印加されたシステム圧力は、ノズルばね１６の力と共に、ニードルノズル１７をニードル弁座１８の中へ押し付け、従って噴射口２４を閉ざす。
【００１８】
磁気弁７が、電磁石２５を活性化することによって駆動されて、磁気弁部材２７が、磁気弁ばね２６の力に逆らって磁気弁座１５から持ち上げられるとき、磁気弁座１５を抜ける通路が開放されて、燃料が制御室１３から流れて、流出絞り弁１４、磁気弁アンカー室１９、流出間隙２０、逃がし穴２１、及び低圧穴２２を通って、燃料タンク１の中へ戻る。制御室１３の内部では、流入絞り弁１２及び流出絞り弁１４の流れ断面によって画定された平衡圧力が調整されるが、その圧力は非常に低いので、ノズル室２３内に印加されたシステム圧力は、ノズル本体３２の内部で長手方向に移動可能なように案内されるニードルノズル１７を開けることができ、従って噴射口２４を開放して噴射を行う。
【００１９】
低圧穴２２内は１〜２バールの絶対圧力となっており、従って流入絞り弁１２、流出絞り弁１４、及び磁気弁座１５を経由してシステム圧力が低下することにより、燃料の強力な加熱を引き起こす。同時に、電磁石２５に関して生じる電気及び磁気損失が追加的な加熱手段として作用しており、その結果、構成部品、特に高流量及び予熱された燃料（特に重油）、を伴なう構成部品に極めて高い負荷が加えられると共に、磁気弁７に高電流を生じさせる。
【００２０】
図２は、図１に示した噴射器４の断面図である。本図では、本発明に従うフラッシング穴２８が、さらに理解されるべきである。
【００２１】
図３は、図２に示した、本発明によって提供されたフラッシング燃料供給源を備える噴射器４の断面図である。予送出ポンプ２と高圧ポンプ３との間のＴ字型部２９において５〜１０バールの過剰圧力にある燃料の一部が枝分れする。フラッシング容積は、フラッシング弁３０により制御され、かつ熱交換器３１において適正温度にされる。フラッシング穴からの枝分れ容積は、磁気弁座１５に直接送出されて、この弁座でフラッシング容積は、流出絞り弁１４から送出されて来る制御容積と混合する。フラッシング容積と制御容積との間の大きな温度差のために、制御容積が著しく冷却し、その結果アンカー室１９で調整される温度が、フラッシングを含まない従来型噴射器の温度に比べて十分に低くなる。従って、一方では耐用寿命の延長を実現するように、動作時における磁気弁７の構成部品に対する温度負荷の顕著な軽減がもたらされ、他方では他のより温度耐性の低い材料を選択することによって費用の削減がもたらされる。同時に、フラッシング容積は、熱交換器３１を適切に選択することによって予熱され得る。例えば、燃料として重油が使用される場合、この予熱されたフラッシング容積を使用して、磁気弁７の温度を調節し、従って機関の始動を速めることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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