(57)【要約】  本発明は、燃料（Ｆ）が高圧ライン（７，９）を介して分配管（８）から噴射器（１０）へと案内され、それによって噴射サイクル中に幾つかの噴射パルスで燃料（Ｆ）を噴射することができる燃料噴射システム、特にコモンレール噴射システムに関し、高圧ライン（７，９）のそれぞれに圧力脈動を減衰するための少なくとも１つの減衰装置（１４）が設けられる。減衰装置（１４）の生産を簡単化するために、減衰装置（１４）はパイプ（１５，２１）を有し、環状ギャップ（１８）を形成するようにスペーサ（１６，１９，２０，２２）を介して距離をおいて保持されたコア（１７）が設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料（Ｆ）が高圧ライン（７，９）を介して分配管（８）から噴射器へと案内され、それによって噴射サイクル中に幾つかの噴射パルスで燃料（Ｆ）を噴射することができる燃料噴射システム、特にコモンレール噴射システムであって、前記高圧ライン（７，９）のそれぞれに圧力脈動を減衰するための少なくとも１つの減衰装置（１４）が設けられ、
前記減衰装置（１４）がパイプ（１５，２１）を有し、その中に環状ギャップ（１８）を形成するようにスペーサ（１６，１９，２０，２２）を介して距離をおいて保持されたコア（１７）が設けられることを特徴とする、燃料噴射システム。
【請求項２】
前記コアの軸方向の長さＬが０．５〜５０ｍｍである、請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記パイプの内径ｄと前記コアの外径Ｄとの差によって与えられるギャップ幅δが５μｍ〜２００μｍである、請求項１〜２のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記コアの前記外径Ｄが１０〜２０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項５】
圧力損失ΔＰが３バールと１２バールの間であるように、前記長さＬ及び前記ギャップ幅δが選択され、下式：
ΔＰ＝［ｃｏｎｓｔ．*μ*ｖ*Ｌ］／［δ３*Ｄ］
が真であり、
但し、
μが前記燃料の所定の粘度であり、
ｄＶ／ｄｔが所定の体積流量であり、
Ｄが前記コアの前記外径である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項６】
前記スペーサ（１６，１９，２０，２２）が前記コア（１７）の前記外周にわたって均一に分布する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項７】
ｎ個のスペーサ（１６，１９，２０，２２）が前記コア（１７）の前記外周に、各ケースで相互からｎ／３６０°の角度だけ隔置されて分布する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項８】
前記コア（１７）が前記スペーサ（１６，１９，２０，２２）と一体で形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項９】
前記パイプ（１５，２１）が前記スペーサ（１６，１９，２０，２２）と一体で形成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項１０】
前記コア（１７）及び／又は前記パイプ（１５，２１）が押出成形によって生産される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項１１】
前記パイプ（１５，２１）及び／又は前記コア（１７）が金属から、好ましくは高級鋼から生産される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項１２】
前記スペーサ（１６，１９，２０，２２）を介在させた状態で、前記コア（１７）を収縮して前記パイプ（１５，２１）内に入れる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【請求項１３】
前記スペーサ（１６，１９，２０，２２）が、前記コア（１７）に設けたボア（２３）に挿入されるピン（２４）から形成される、請求項１〜１２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、燃料噴射システムに関し、特に、請求項１のプリアンブルに記載のコモンレール噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような燃料噴射システムは、例えばＷＯ２００４／０３６０２９Ａ１号から知られている。公知の燃料噴射システムでは、圧力脈動を減衰する減衰装置が焼結金属製のインサートを有する。
【０００３】
ＤＥ１０３５１０８９Ａ１号は、脈動ダンパに供給される油圧流を有する油圧システム内の圧力脈動を低減するための方法を開示している。脈動ダンパは、油圧流を複数の副流に分割する複数の流路を有する。
【０００４】
ＥＰ１７４１９２５Ａ１は、幾つかのボアを設けたダンパを有する噴射器に関する。
【０００５】
ＪＰ０８２６１０９９Ａ号は、２つの異なる直径を有するボールをハウジング内で受ける脈動ダンパを開示している。
【０００６】
ＤＥ１０２００６０１６９３７Ａ１号は、減衰手段として発泡ポリエチレン又は焼結金属製の織物又はガラス繊維織物から形成したフィルタ要素をハウジング内で受ける油圧脈動ダンパを開示している。
【０００７】
従来技術により公知の減衰装置は、比較的高い生産労力を必要とする。減衰手段として多孔質媒体を使用できる限り、汚染粒子による障害の危険がある。ディーゼル車の場合には、特に比較的低温の冬期には、析出するパラフィンによる濾材の目詰まりという別の危険がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の１つの目的は、従来技術の欠点を克服することである。具体的には、容易かつ費用対効果が高い方法で生産することができる減衰装置を備える燃料噴射システムが規定される。本発明の別の目的によれば、減衰装置は燃料噴射システムの連続運転を可能な限り最高の程度まで確実に行うためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明の好適な実施形態は請求項２〜１３の特徴から明らかになる。
【００１０】
本発明によれば、減衰装置はパイプを有し、環状ギャップを形成するようにスペーサを介して距離をおいて保持されるコアを設けるように提案される。提案された減衰装置は、わずかな部品を使用して容易かつ費用対効果が高い方法で生産することができる。環状ギャップを設けることにより、減衰装置は燃料に含有される不純物又はパラフィンによって引き起こされる目詰まりの影響を受けにくくなる。
【００１１】
本発明では、「環状ギャップ」という用語は、円筒形であることが好ましいコアの軸方向の実質的に全長にわたって延在する通路を意味する。環状ギャップは、コアの軸方向の全長にわたって実質的に一定である半径方向ギャップ幅を有する。環状ギャップは、実質的に環状の入口及び出口開口を有する。環状ギャップは、例えばコアの保持に必要なスペーサによってその周囲にわたって中断させることもできる。
【００１２】
コアの軸方向の長さｌは０．５〜５０ｍｍであることが有利であるとわかっている。パイプの内径ｄとコアの外径Ｄとの差によって与えられるギャップ幅δは、好適には５μｍ〜２００μｍの間である。さらに、コアの外径Ｄが約０．５〜５０ｍｍ、好ましくは２〜２０ｍｍであれば好都合であることがわかっている。この方法で形成された減衰装置は、特にコモンレール噴射システムの場合、具体的には、圧力脈動の優れた減衰を特徴とする。
【００１３】
本発明の有利な実施形態によれば、長さＬ及びギャップ幅δは、圧力損失ΔＰが３バールと１２バールの間、好ましくは６バールと９バールの間であるように選択され、ここで、下式が真である。
ΔＰ＝［ｃｏｎｓｔ．*μ*ｖ*Ｌ］／［δ３*Ｄ］
但し、
μは液体燃料の所定の粘度であり、
ｖは設定された体積流量であり、
Ｄはコアの外径である。
【００１４】
値μは、使用済み液体燃料の粘度、例えばディーゼル燃料又はガソリンの粘度である。所定の体積流量は、具体的には、使用する噴射器、噴射圧力及び噴射時間の実施形態から与えられる。上記関係式から明白であるように、圧力損失ΔＰは、好適には、例えば７バールの値に固定される。液体燃料の所与の粘度、さらに所与の体積流量にて、長さＬ、コアの外径Ｄさらにギャップ幅δの間の適切な関係が結果として与えられる。例示により、適切なギャップ幅δを所定の長さＬで、又はその逆を計算することができる。上述した圧力損失ΔＰは、μ＝１０−３ Ｎｓ／ｍ２  及び  ｖ＝０．２５ ｌ／分  について真である。他の粘度μ及び／又は体積流量ｖの場合、適切な圧力損失ΔＰは上式により計算することができる。
【００１５】
有利な実施形態によれば、コアの外周にわたってスペーサを均一に分布させる。具体的には、コアの外周にわたってｎ個のスペーサを、各ケースで相互からｎ／３６０°の角度だけ隔置して分布させる。
【００１６】
スペーサは、例えば棒状又はウェブ状に形成された別個の部品としてもよい。したがって、コアは環状ギャップを形成するように摩擦嵌合でパイプ内に保持することができる。棒形又はウェブ形のスペーサは、好適には、コアの軸方向の全長にわたって延在する。コアは円筒形であることが好ましい。少なくとも一方端にて円錐形に尖らせてもよい。
【００１７】
本発明の有利な実施形態によれば、コアは複数のスペーサを有する状態で一体形成される。同様に、パイプも複数のスペーサを有する状態で一体形成することができる。コア及び／又はパイプは、好適には、押出成形によって生産される。パイプ及び／又はコアは、好適には金属から、好ましくは高級鋼から生産される。
【００１８】
本発明の特に有利な実施形態によれば、コアを収縮してパイプ内に入れる。収縮のプロセスは、簡単で費用対効果が高い方法で実行することができる。従来技術と比較すると、燃料噴射システムの圧力脈動を減衰する減衰装置は、それ故、特に簡単で費用対効果が高い方法で生産することができる。
【００１９】
別の実施形態によれば、スペーサは、コア内に設けたボアに挿入したピンから形成される。ボアは盲穴とすることができる。ピンは、所定の間隔でコアの周囲に延在する。パイプに面する上記ピンの外面は、パイプの内部半径に対応する半径を有してもよく、したがってピンは、組み立てた状態でぴったり合うようにパイプの内壁に寄りかかる。ボアは、コアの軸に対して半径方向に通る。コアの軸方向の面で周囲に均一に少なくとも３本、好ましくは４本のピンが分布し、スペーサとして作用すると有利である。
【００２０】
図面を参照しながら本発明の例示的実施形態を以下にさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】燃料噴射システムの概略図を示す。
【図２】減衰装置の平面図を示す。
【図３】図２によるコアの側面図を示す。
【図４】コアの実施形態を示す。
【図５】コアの別の実施形態を示す。
【図６】第２の減衰装置の平面図を示す。
【図７】第３の減衰装置の平面図を示す。
【図８】図７によるコアの平面図を示す。
【図９】減衰装置がない状態で噴射器における、さらにコモンレールパイプにおける圧力プロファイルのシミュレーションを示す。
【図１０】減衰装置がない状態で噴射器における、さらにコモンレールパイプにおける圧力プロファイルの測定値を示す。
【図１１】減衰装置がある状態で、噴射器における、さらにコモンレールパイプにおける圧力プロファイルのシミュレーションを示す。
【図１２】減衰装置がある状態で、噴射器における、さらにコモンレールパイプにおける圧力プロファイルの別のシミュレーションを示す。
【図１３】図１０による別のシミュレーションを示し、減衰装置が設けられている。
【図１４】コアの別の実施形態の側面図を示す。
【図１５】図１４による平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の燃料噴射システム、詳細にはコモンレール噴射システムを概略的に示す。燃料Ｆをタンク１内に受ける。燃料フィルタ３が、タンク１から導き出された燃料ライン２内に配置される。参照記号４は燃料コンベヤポンプを指し、燃料Ｆが圧力調整弁５を介して高圧ポンプ６に供給される。高圧ポンプ６は、第１の高圧ライン７を介して分配管８に接続される。分配管８は、各ケース内で第２の高圧ライン９を介して噴射器１０に接続される。この例では、４つの第２の高圧ライン９が設けられ、それぞれに噴射器１０が下流に接続される。
【００２３】
参照記号１１は制御装置を指し、これによって噴射器１０が幾つかのパラメータに従って制御される。制御装置１０は、特にプレッシャリミッタ１２、レール圧力センサ１３、燃料温度センサ１４に、及び測定及び／又は制御目的の圧力調整弁５にも接続される。参照記号１４は、分配管８上で下流に設けられた減衰装置を指す。
【００２４】
減衰装置１４は、ここでは分配管８に、各ケースで第２の高圧ライン９のそれぞれに設けられた出口にて直接装着される。第２の高圧ライン９は減衰装置１４の出口に接続される。しかしながら、減衰装置１４は、第２の高圧ライン９に配置するか、又は第２の高圧ライン９の噴射器側の端部に取り付けることもできる。
【００２５】
図２は減衰装置１４の平面図を示す。これはパイプ１５を備え、その中にコア１７がスペーサ１６によって保持される。特に図３に関連して見られるように、スペーサ１６は円筒形コア１７の軸方向の全長にわたって延在する。相互から９０°だけ半径方向に隔置される。
【００２６】
コア１７は、好適には、収縮してパイプ１５内に入れる。これにより、パイプ１５内でのコア１７の確実かつ高信頼性の保持が確保される。参照記号１８は、スペーサ１６とコア１７とパイプ１５の間に残る環状ギャップを指す。
【００２７】
環状ギャップ１８は、特にスペーサ１６によって中断することができる。スペーサ１６によって環状ギャップ部分に分割することができ、それぞれ、流れる燃料Ｆの別個の通路を形成する。
【００２８】
図４はコア１７の例示的実施形態を示す。ここで、第２のスペーサ１９をコア１７の外周に巻き付ける、すなわち、螺旋の一部という方法で形成する。その結果、減衰装置１４内で上記コア１７を使用し、捻れがある流れが形成される。減衰装置１４の減衰挙動は、第２のスペーサ１９の実施形態から影響を受けることがある。
【００２９】
図５は、コア１７の別の実施形態を示し、その外周に第３のスペーサ２０を設ける。このケースの第３のスペーサ２０は、コア１７の軸方向の全長にわたって延在せず、軸方向の比較的小さい部分にわたって延在するのみである。
【００３０】
図６は別の減衰装置を示す。第４のスペーサ２２がパイプ２１の内側に一体形成される。このタイプのパイプ２１は、例えば押出成形によって生産することができる。円筒形コア１７は、収縮によってその内部に迅速かつ容易に固定することができる。
【００３１】
図７及び図８は、第３の減衰装置の平面図を示す。ここで、断面で「歯車様」に形成されたコア１７が円筒形パイプ１５内に保持される。コア１７は、例えば押出成形によって生産することができる。これは、好適には、収縮してパイプ１５内に入る
【００３２】
減衰装置は、２〜５０ｍｍ、好ましくは５〜２０ｍｍの長さを有することができる。ギャップ幅は、好適には５〜２００μｍ、好ましくは８０〜１２０μｍである。減衰装置は、分配管８の領域に、特に分配管８の入口に、及び／又は第２の高圧ライン９内に配置することができる。
【００３３】
特に有利な実施形態によれば、減衰要素を圧力測定装置と組み合わせる。減衰装置の上流及び下流の圧力は、圧力測定装置を使用して測定することができる。測定した圧力の差から、瞬間質量流量を決定することができる。
【００３４】
減衰装置は、コアの上流の供給管及びコアの下流の吐出管を有することができる。供給管及び吐出管の直径は、好適には、コアを囲むパイプの直径より小さい。供給管及び吐出管にはそれぞれ、圧力測定装置を接続するためにボア、好ましくはねじ付きボアを設けることができる。
【００３５】
図９は、減衰装置を有していない燃料噴射システムの噴射器における、さらにコモンレールパイプにおける圧力プロファイルを示す。シミュレーションは、LMS International NVという企業からの「LMS Imagine.Lab AMESim」というプログラムで実行された計算に基づく。シミュレーションは、以下の境界条件を使用して実行された。
圧力：                          ２００バール
コモンレールパイプの容積        ６０ｃｍ３
噴射ラインの直径                ３ｍｍ
噴射ラインの長さ                ８７ｍｍ
電子制御式開口の直径            ２ｍｍ
噴射量                          ０．５ｍｍ３
ノズルの直径                    ０．３ｍｍ
【００３６】
具体的には、コモンレールパイプにおける圧力プロファイル（実線）から、噴射器が１ｍｓと５ｍｓの間の時間窓で開かれることが分かる。約１０バールの初期最大振幅を有し、次に減少する圧力脈動が、５ｍｓの瞬間から噴射器にて生成される（点線）。
【００３７】
図１０は、図９に提示したシミュレーションを確認する測定の結果を示す。ここでも、噴射器（点線）は約１ｍｓ〜５ｍｓの時間窓で開く。
【００３８】
図１１は、噴射器（点線）における、及びコモンレールパイプ（実線）における圧力プロファイルのシミュレーションを示し、燃料噴射システムには本発明の減衰装置が設けられている。シミュレーションには、以下の別のパラメータが使用されている。
パイプの内径ｄ                  １０．００ｍｍ
コアの外径Ｄ                    ９．９４ｍｍ
ダンパＬの長さ                  １０．００ｍｍ
【００３９】
図１１に見られるように、噴射器が閉じた後、燃料噴射システム内で継続する圧力脈動はほとんどない。具体的には、コモンレールパイプでは圧力脈動が全く観察されない。
【００４０】
図１２は、噴射器（点線）における、及びコモンレールパイプ（実線）における圧力プロファイルの別のシミュレーションを示し、減衰装置は設けられていない。別のシミュレーションは複数の噴射に関し、噴射器は約１．５ｍｓの期間に３回開く。図１２に見られるように、ここでは噴射器に相当の圧力脈動が生じる。
【００４１】
図１３は、図１２による別のシミュレーションを示し、ここでは燃料噴射システムに本発明の減衰装置が設けられている。ここでも、噴射器（点線）又はコモンレール（実線）において発生し続ける圧力脈動が実際的にないことが分かる。
【００４２】
図１２及び図１３に示すシミュレーションのケースでは、上記境界条件を使用した。
【００４３】
したがって、燃料噴射システム、具体的にはコモンレール噴射システムで提案された減衰装置は、優れた圧力脈動の減衰をもたらす。したがって、内燃機関の燃焼をより良好に制御し、したがって望ましくない排ガスの放出を回避することが可能である。
【００４４】
図１４及び図１５は、コア１７の別の実施形態を示す。コア１７は円筒形の中央部分を有する。コア１７の２つの端部は円錐形で、先端に向かってテーパする。コア１７は半径方向に通るボア２３を有し、その中にピン２４が挿入されて、所定の距離だけコア１７の周囲から突出する。ピン２４はスペーサとして作用する。ボア２３は周囲に半径方向に分布し、９０°オフセットするので有利である。複数の軸方向の面を設けることができ、その周囲に３本、４本又はそれ以上のピン２４を半径方向に設ける。図１４及び図１５に記載のコア１７は、図２〜図７に記載のコア１７と同様に、円筒形のパイプ１５内に取り付けるか、収縮させることができる。それ故、容易に生産できる減衰装置が生成される。
【符号の説明】
【００４５】
１    タンク
２    燃料ライン
３    燃料フィルタ
４    燃料コンベヤポンプ
５    圧力調整弁
６    高圧ポンプ
７    第１の高圧ライン
８    分配管
９    第２の高圧ライン
１０  噴射器
１１  制御装置
１２  プレッシャリミッタ
１３  レール圧力センサ
１４  減衰装置
１５  パイプ
１６  第１のスペーサ
１７  コア
１８  環状ギャップ
１９  第２のスペーサ
２０  第３のスペーサ
２１  別のパイプ
２２  第４のスペーサ
２３  ボア
２４  ピン
Ｆ    燃料
【図１】
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【図２】
2015526630.tif 000004
【図３】
2015526630.tif 000005
【図４】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月16日(2015.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
有利な実施形態によれば、コアの外周にわたってスペーサを均一に分布させる。具体的には、コアの外周にわたってｎ個のスペーサを、各ケースで相互から３６０°／ｎの角度だけ隔置して分布させる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
燃料（Ｆ）が高圧ライン（９）を介して分配管（８）から噴射器（１０）へと案内され、それによって噴射サイクル中に幾つかの噴射パルスで燃料（Ｆ）を噴射することができる燃料噴射システム、特にコモンレール噴射システムであって、前記高圧ライン（９）のそれぞれに圧力脈動を減衰するための少なくとも１つの減衰装置（１４）が設けられ、
前記減衰装置（１４）がパイプ（１５，２１）を有し、その中に環状ギャップ（１８）を形成するようにスペーサ（１６，１９，２０，２２）を介して距離をおいて保持されたコア（１７）が設けられることを特徴とする、燃料噴射システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
ｎ個のスペーサ（１６，１９，２０，２２）が前記コア（１７）の前記外周に、各ケースで相互から３６０°／ｎの角度だけ隔置されて分布する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射システム。
【国際調査報告】
2015526630.tif 000018
2015526630.tif 000019
2015526630.tif 000020
2015526630.tif 000021