(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両エンジン用のコモンレール式ガソリン燃料噴射装置であって、高圧燃料供給ポンプを有し、燃料がポンピング室内で加圧され、高圧通路を通してコモンレールに供給される燃料噴射装置において、前記高圧通路に設けられて、前記車両エンジンの冷態始動時に追加の低圧燃料を前記コモンレールに供給する流量調整器を包含し、前記流量調整器が一次ピストンと二次ピストンとを包含し、前記車両エンジンの冷態始動状態で、前記一次ピストンが前記ポンピング室の一次圧力のみが加えられる有効断面積を有し、前記二次ピストンが前記一次ピストンに接触すると共に前記一次ピストンの有効断面積よりも大きくてコモンレール圧力のみが加えられる有効断面積を有し、これにより、前記一次ピストンが前記ポンピング室からの一次圧力により前記二次ピストンに向かって動かされたときに、前記二次ピストンが前記一次ピストンにより動かされた燃料の量よりも多い量の燃料を前記コモンレール内に動かすようにした燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射装置において、前記車両エンジンの冷態始動後の状態、すなわち、通常作動状態で、前記二次ピストンが停止制限部の位置に動かされ、これにより、前記流量調整器内に設けた燃料供給通路を開通して前記ポンピング室内の高圧燃料を前記コモンレールに供給するようにした燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料噴射装置において、前記燃料供給通路が前記一次及び二次ピストンを通る流れ通路を包含し、これらの流れ通路は前記車両エンジンが前記通常作動状態であるときのみ互いに流体接続されるようにした燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項３記載の燃料噴射装置において、前記一次ピストンが前記二次ピストンと反対の端面から軸方向に延びてそれから一次ピストンポートにまで半径方向外向きに延びている前記流れ通路を有する本体であり、また、前記二次ピストンが前記一次ピストンに直面するソリッド面と、前記停止制限部に向かって延びている開放の中空本体とを有して、前記流れ通路が前記ソリッド面を貫通して延びている燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料噴射装置において、一方向弁が前記流れ通路に設けられている燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項５記載の燃料噴射装置において、前記一次ピストンが前記二次ピストンの前記ソリッド面から間隔を置いている縁を有するカラーの内部で移動可能であり、前記二次ピストンが前記停止制限部に到達すると、前記一次ピストンポートが前記縁を通過し、前記ポンピング室からの燃料が前記間隔に入り、前記二次ピストンの前記ソリッド面を貫通している前記流れ通路を通過するようにした燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項６記載の燃料噴射装置において、前記一方向弁が前記二次ピストンの前記ソリッド面を貫通している前記流れ通路に設けられている燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項１記載の燃料噴射装置において、前記高圧燃料供給ポンプによって高圧で前記流量調整器内に供給された燃料が前記一次ピストンに作用し、これにより、前記供給された燃料の量よりも多い量の残りの燃料が前記二次ピストンによって低圧で前記流量調整器から前記コモンレールに排出され、また、前記車両エンジンの冷態始動後の状態、すなわち、通常作動状態で、前記高圧燃料供給ポンプによって高圧で前記流量調整器内に供給された燃料のすべてが実質的に同じ圧力で前記流量調整器から前記コモンレールに排出されるようにした燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項８記載の燃料噴射装置において、前記高圧燃料供給ポンプが高圧燃料を１００バールよりも大きいポンピング圧力で前記流量調整器に供給し、前記車両エンジンの冷態始動状態の間前記流量調整器が燃料を前記ポンピング圧力の約半分よりも小さい圧力で前記コモンレールに供給するようにした燃料噴射装置。
【請求項１０】
請求項８記載の燃料噴射装置において、前記高圧燃料供給ポンプが高圧燃料を１２０バールよりも大きいポンピング圧力で前記流量調整器に供給し、前記車両エンジンの冷態始動状態の間前記流量調整器が燃料を約５０バールよりも大きくない圧力で前記コモンレールに供給するようにした燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
本発明は、車両エンジン用の燃料噴射装置に関し、より詳細には、コモンレール式ガソリン燃料噴射装置に関する。
【０００３】
このようなコモンレール式ガソリン燃料噴射装置のための高圧燃料供給ポンプの設計は、多数の取引（トレードオフ）を要求する。例えば、車両の進行中最大要求燃料供給率は大きくない寸法のポンプでもって容易に成し遂げることができるのに対して、車両エンジンの冷態始動のための要求は車両の進行のために必要とされる最大燃料供給率よりも３倍ほど高い燃料供給率を要求する。その結果として、従来のポンプは、エンジン作動時間の９５パーセントにわたる間必要とされている燃料供給要求に関してかなり大きすぎる寸法とされている。
【０００４】
【発明の概要】
非常に高い燃料供給率は最も厳しい車両エンジンの冷態始動状態の間さえもほんの短い期間（２〜３秒）の間必要とされることを認識して、本発明は、上記設計問題を、ポンプを過大の寸法にすることによってではなくて、燃料噴射装置に直列型流量調整器を組み込むことにより解決したものである。
【０００５】
すなわち、本発明によれば、車両エンジン用のコモンレール式ガソリン燃料噴射装置であって、高圧燃料供給ポンプを有し、燃料がポンピング室内で加圧され、高圧通路を通してコモンレールに供給される燃料噴射装置において、前記高圧通路に設けられて、前記車両エンジンの冷態始動時に追加の低圧燃料を前記コモンレールに供給する流量調整器を包含し、前記流量調整器が一次ピストンと二次ピストンとを包含し、前記車両エンジンの冷態始動状態で、前記一次ピストンが前記ポンピング室の一次圧力のみが加えられる有効断面積を有し、前記二次ピストンが前記一次ピストンに接触すると共に前記一次ピストンの有効断面積よりも大きくてコモンレール圧力のみが加えられる有効断面積を有し、これにより、前記一次ピストンが前記ポンピング室からの一次圧力により前記二次ピストンに向かって動かされたときに、前記二次ピストンが前記一次ピストンにより動かされた燃料の量よりも多い量の燃料を前記コモンレール内に動かすようにした燃料噴射装置が提供される。
【０００６】
好適には、前記車両エンジンの冷態始動後の状態、すなわち、通常作動状態で、前記二次ピストンが停止制限部の位置に動かされ、これにより、前記流量調整器内に設けた燃料供給通路を開通して前記ポンピング室内の高圧燃料を前記コモンレールに供給するようにする。前記燃料供給通路は前記一次及び二次ピストンを通る流れ通路を包含し、これらの流れ通路は前記車両エンジンが前記通常作動状態であるときのみ互いに流体接続される。
【０００７】
【好適な実施例の説明】
図１は本発明による車両エンジン用のコモンレール式ガソリン燃料噴射装置１０の一部分の系統図であり、この燃料噴射装置は燃料を高圧燃料供給ポンプ１４に供給する低圧燃料供給ライン１２を有する。車両が通常運転中走行している間、高圧燃料供給ポンプ１４及び高圧燃料供給ライン（高圧通路）１６はコモンレール１８内に例えば１２０バール又はそれ以上の圧力を維持する。燃料を制御装置（図示せず）にしたがってそれぞれのエンジンシリンダ内に噴射するために、複数のインジェクタ２０がコモンレール１８に流体接続されている。以下に詳細に述べられる好適な実施例にしたがい、本発明による流量調整器２２が高圧燃料供給ライン１６に高圧燃料供給ポンプ１４と直列にして設けられている。
【０００８】
符号１４で示されている高圧燃料供給ポンプである公知のプランジャ型ポンプは、たとえ低い毎分回転数でも、非常に短い時間で１２０バールの圧力を発生することができる。冷えているエンジンを始動するためには単に約５０バールの圧力が必要とされるだけであるので、ポンプ１４の１２０バールの圧力を流量調整器２２で減少せしめ、低圧の追加燃料を供給することにより、コモンレール１８への高い燃料供給量を得ることができる。
【０００９】
図２及び図３は、本発明の概念のひとつの可能な実施例を示す。流量調整器２２は管状ハウジング２４を包含し、この管状ハウジングはその一方の端を密封する入口キャップ２６とその他方の端を密封する出口キャップ２８とを有する。入口キャップ２６は内向きに延びてシリンダを形成するカラー３０を有し、このカラー、したがってシリンダ３０内には一次ピストン３２が配置されている。高圧燃料供給ポンプ１４からの高圧燃料供給ライン１６とシリンダ３０及びそれ故一次ピストン３２の一方の端面との間を流体連通するために、入口通路３４が入口キャップ２６を貫通して延びている。他の流れ通路３６が、一次ピストン３２の一方の端面、すなわち、後述する二次ピストン４４と反対の、その一端面から一次ピストン３２の内部を通して部分的に軸方向に延び、それから他方の端面４０から間隔を置いている一次ピストンポート３８にまで半径方向に延びている。カラー３０は、好適には、ハウジング２４の内径よりもかなり小さい外径を有し、これにより環状の膨張室４２を画定する。
【００１０】
二次ピストン４４は、一次ピストンの端面４０に直面して当接する端面（ソリッド面）４６を有する。この端面４６は、好適には、後述する理由のために、ノーズ部又はニップル部を持つように形成される。二次ピストン４４は、その中空本体が出口キャップ２８に向かって開放し、これによりばね４８のための座を形成し、ハウジング２４の囲み部分で流量増大室５０を画定する。出口キャップ２８を貫通している出口通路５２は、流量増大室５０を高圧燃料供給ライン１６及びコモンレール１８に流体接続する。
【００１１】
逆止弁（一方向弁）５６及び関連するばね５４は、二次ピストン４４の端面４６と流量増大室５０との間に延びて端面４６を貫通している流れ通路５８内に設けられている。端面４６に任意に設けられるノーズ部又はニップル部は、流れ通路５８と一次ピストンの端面４０との間の隙間のための相対距離（オフセット）を提供する。
【００１２】
図４−図７は、流量調整器２２の作動の種々の状態を示す。これらの図において、ハウジング２４の厚くした部分が一次ピストン３２のためのシリンダを形成し、これにより膨張室４２’は図３に示されている膨張室４２よりも小さく形成されている。また、二次ピストン４４の端面４６のノーズ部は形成されていない。
【００１３】
図４は、車両が２週間の間ほとんど使用されていない状態である後の流量調整器２２の状態を示し、燃料噴射装置１０は除圧され、燃料供給ライン１２及び１６の圧力は大気圧（０バール）に達している。しかしながら、高圧燃料供給ライン１６と流量調整器２２内のすべての通路及び室は燃料で一杯である。ばね４８及び５４はどちらかといえば弱く、単に図３及び図４に示されるような状態を維持するのに十分なものである。
【００１４】
図５は、車両エンジンの冷態始動時に高圧燃料供給ポンプ１４が始動されたときの流量調整器２２の状態を示し、一次ピストン３２に１２０バールの圧力をすばやく確立せしめ、これにより、一次ピストン３２を、レール圧力を例えば約５０バールにまで上昇させるために十分な体積（例えば、１０００ｍｍ３）動かす。
【００１５】
図６においては、追加の燃料量（例えば、４９００ｍｍ３）が二次ピストン４４により５０バールでコモンレール１８に供給される。二次ピストン４４の動きは、低圧で高体積の燃料を動かす。
【００１６】
図６は、このようにして流量調整器２２が車両エンジンの冷態始動時に追加の低圧燃料をコモンレールに供給した後に、二次ピストン４４の底部が出口キャップ２８に当接した状態を示す。すなわち、一次ピストン３２は更に動かされて、その一次ピストンポート３８がシリンダを画定するカラー３０の縁６０に到達し、これにより一次ピストンポート３８を膨張室４２’にさらす。二次ピストン４４が図４に示されている位置から図６に示されている位置にまで前進すると、膨張室４２’の圧力は急速に減少するが、しかし、一次ピストンポート３８がカラー３０の縁６０に到達しているので、燃料は非常に高い圧力差で膨張室４２’にすばやく入る。この理由のために、図３に示されているような大きな膨張室４２が好ましく、これにより圧力差を減少せしめる。
【００１７】
膨張室４２’が燃料で一杯になった後、流量調整器２２の両端の圧力は１２０バールで均等し、流量調整器２２は燃料噴射装置１０内の残り部分への燃料の供給を妨げない。すなわち、燃料は、流量調整器２２内の入口通路３４、流れ通路３６、膨張室４２’を通して流れ、それから弱い逆止弁装置５４，５６に抗して流れ通路５８を通して流れ、流量増大室５０及び出口通路５２内へ流れる。このように、車両エンジンの冷態始動後の状態、すなわち、通常作動状態で、二次ピストン４４が出口キャップ（停止制限部）２８の位置に動かされ、これにより、流量調整器２２内に設けた燃料供給通路（３４，３６，４２’，５８，５０，５２）を開通して高圧燃料供給ポンプ１４のポンピング室内の高圧燃料をコモンレール１８に供給するようにする。
【００１８】
図７に示されるように、高圧燃料供給ポンプ１４が停止させられた後は、入口通路３４の入口圧力が０バールに減少し、レール圧力が多少の燃料を流量調整器２２に戻し、一次及び二次ピストン３２及び４４を図４に示される位置にリセットする。これは、また、レール圧力を減少せしめ、それ故熱浸透中に燃料の膨張から生じるポストシャットオフ圧力の増大を減少せしめる。
【００１９】
ホットスタート中、車両エンジンはコモンレールに存在する残存圧力で即座に始動する。すなわち、流量調整器２２の二次ピストン４４の底部が出口キャップ２８に当接するや否や、十分なポンピング圧力が噴射のために得ることができる。この初期状態は、いかなる損傷をなしに通常エンジン作動状態になるまで良好に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  本発明による流量調整器を備えている車両エンジン用のコモンレール式ガソリン燃料噴射装置の一部分の系統図であって、上記流量調整器はコモンレールへの高圧燃料供給ラインに高圧燃料供給ポンプと直列にして設けられている。
【図２】  本発明による流量調整器のひとつの具体的な実施を示す側面図である。
【図３】  上記流量調整器の断面図である。
【図４】  上記流量調整器の一作動状態を示す図である。
【図５】  上記流量調整器の他の作動状態を示す図である。
【図６】  上記流量調整器の更に他の作動状態を示す図である。
【図７】  上記流量調整器の更に他の作動状態を示す図である。
【図１】
0005000834.tif 000002
【図２】
0005000834.tif 000003
【図３】
0005000834.tif 000004
【図４】
0005000834.tif 000005
【図５】
0005000834.tif 000006
【図６】
0005000834.tif 000007
【図７】
0005000834.tif 000008