JP2001504920A - 高圧下にある燃料を発生させる方法ならびに燃料高圧発生機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高圧下にある燃料を発生させ、内燃機関の燃料噴射機構の高圧室に供給するための方法に関するものであり、前ポンプとしての低圧ポンプ（６）によって燃料をタンク（２）から圧送し、高圧ポンプ（１４）の吸込側に供給し、低圧ポンプによって圧送される燃料の一部を、高圧ポンプの潤滑のために使用しており、戻し流内の温度レベルを低下させエンジンの仝効率を高めるために、低圧ポンプの圧送量または低圧ポンプの圧送側の圧送圧を、測定値ピックアップ及び制御装置によって規定される目下必要な燃料量に応じて制御し、低圧ポンプの圧送流から、圧送側の圧力とは無関係に一定な潤滑流量を分岐させ、その残留量を高圧ポンプの吸込側に供給させる。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧下にある燃料を発生させる方法 ならびに燃料高圧発生機構 背景技術 本発明は、高圧下にある燃料を発生させ、内燃機関の燃料噴射機構、特にコモ ン・レール噴射機構の高圧燃料蓄え室に供給するための方法であって、前ポンプ としての低圧ポンプによって燃料をタンクから圧送し、高圧ポンプの吸込側に供 給し、低圧ポンプから圧送される燃料の一部を、高圧ポンプの潤滑のために使用 する形式のものに関する。 低圧ポンプ及び高圧ポンプの圧送体積又は圧送出力は、常に高圧下にある十分 な燃料量を利用できるように設定されていなければならない。しかしながら高圧 ポンプは通常、エンジン回転数に応じて駆動されるので、自動車の運転手が、回 転数が高い場合に「アクセルペダルから足を離し」、車両がエンジンブレーキ状 態にある場合にはしばしば、利用できる燃料量は必要な燃料量に対して高すぎる 。高圧ポンプによって圧送される燃料量は常に極めて高いが、これは内燃機関の 噴射機構には不要である。閾値圧に到達した際に、このような場合、通常は高圧 側に設けられた圧力調節弁が開かれ、タンクに接続される。従って燃料は循環さ れ、この高圧側のいわゆるレール圧力制御において極めて高く加熱される。この とこは危険を伴う。さらにプラスチックから成る戻し導管の使用は臨界的であり 、エンジン効率全体は、高圧ポンプにより高い出力を消費する場合に悪化する。 このようなことから出発して本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法を改良 して、前述の欠点を解消し、特に戻し流及びタンクにおける高い温度レベルを低 下させ、エンジン効率全体を改善することにある。さらに、あらゆる運転状態と 回転数において、燃料による高圧ポンプの十分かつ確実な潤滑を保証することに ある。 発明 この課題は、冒頭で述べた形式の方法において本発明によれば、低圧ポンプの 圧送量または低圧ポンプの圧送側の圧送圧を、測定値ピックアップ及び制御装置 によって測定される目下必要な燃料量に応じて制御し、低圧ポンプの圧送流から 、圧送側の圧力とはほぼ無関係に一定な潤滑流量を分岐させ、その残留量を高圧 ポンプの吸込側に供給することにより解決される。 このような形式の高圧ポンプの吸込絞り制御により、高圧ポンプによって圧送 される燃料量が常に内燃機関の所要燃料量に相当しているので、理想的には燃料 は循環されない。測定値ピックアップによって、例えばアクセルペダルの位置の ような制御値が検出され、 評価・制御装置において目下必要な燃料量が算出され、これに従い低圧ポンプの 圧送量（体積流制御）又は低圧ポンプの圧送側の圧送圧（圧送圧制御）が設定さ れる。特に有利にはこの設定も制御される。低圧ポンプの圧送流から、圧送側の 圧力とはほぼ無関係に一定の潤滑流量が、例えば３０ｌ／ｈのオーダで分岐され ることにより本発明では、燃料圧送の上記のような低圧側の所要制御時でも、高 圧ポンプの確実な潤滑が保証される。高圧ポンプに供給される潤滑媒体量はこの 場合、高圧ポンプの回転数とは無関係であり、流れ制御弁によって分岐される。 この流れ制御弁は、流れ圧とはほぼ無関係に一定の潤滑媒体量を貫流させるよう に構成されている。０〜６バールの間の流れ圧の変化時には、送られる潤滑媒体 量は１０％以下で変化する。 本発明の第１の構成により、低圧ポンプの圧送量が制御され、有利には調節さ れる場合は（体積流調節）、これは、低圧ポンプの回転数の制御若しくは調節に より行われる。特に有利には、低圧ポンプの回転数は、回転数ピックアップによ って検出されて、回転数ピックアップの信号が制御装置に戻される。これにより 所要質量に応じて調節すべき回転数が制御されて調節される。 本発明の第２の構成によれば、低圧ポンプの圧送側の圧送圧は、所要燃料量に 応じて調節若しくは制御さ れ（圧送圧制御）、圧力制御可能な低圧ポンプを使用する場合には、このような 制御は、この低圧ポンプが直接に制御装置によって制御されることにより行われ る。しかし低圧ポンプの圧送側の圧送圧は、低圧ポンプの出口に設けられた可変 の絞り装置の制御によっても、例えば絞りスライド弁をスライドさせることによ り行われる。しかし、低圧ポンプの圧送側をタンクに接続する放圧導管内に設け られた、タイミング制御された電磁弁を制御することもでき、これにより低圧ポ ンプの圧送側の圧力が、制御装置によって規定された所望の値に維持される。こ のような場合、低圧回路内の燃料は循環されるが、このことは低圧ポンプの不都 合な出力消費若しくは燃料の加熱とはならない。 さらに本発明の課題は、本発明による方法を実行可能であるような燃料高圧発 生機構を提供することにある。 この課題は、体積流制御若しくは調節を行うための、請求項２に記載の特徴を 有する機構及び、圧送圧制御若しくは調節を行うための、請求項５に記載の特徴 を有する機構により解決される。 有利には回転数制御可能な、特に有利には回転数調節可能な低圧ポンプを使用 することにより（請求項３）、目下必要な燃料量に応じた体積流量が、低圧ポン プにおいて調節される。低圧ポンプの圧送側に設けられた流れ制御弁が、高圧ポ ンプへの一定の潤滑媒体供 給を保証する。 低圧ポンプの圧送側で圧送圧設定するために、圧力調節可能な低圧ポンプを使 用することができる（請求項６）。例えば、制御装置によって制御可能な後置接 続された可変の絞り装置を有している歯車ポンプが設けられているならば（請求 項７）特に有利である。このような場合、有利には圧力センサが設けられており 、このセンサは、圧力調節回路を形成するために、制御装置と協働する。 さらに、低圧ポンプの圧送側から分岐導管をタンクに戻し案内することも考え られる。この分岐導管は、タイミング制御された電磁弁を有しており、該電磁弁 は制御装置によって調節可能である（請求項９）。 前述したように、可変の絞り装置を、又は制御可能な弁を有した戻し分岐導管 を使用する場合には、調節不可能な低圧圧送ポンプを使用することができる。こ の場合、圧力制御は後続の個所で、絞り装置又は電磁弁の制御によって行われる 。 本発明のさらなる特徴、詳細、利点は、請求項及び図面及び以下に記載する本 発明の燃料高圧発生させるための機構及び方法の説明により明らかである。 第１図は、体積流制御時の本発明による燃料高圧発生機構の低圧回路を概略的 に示した図、 第２図は、体積流制御時の異なる絞り度における高圧ポンプの圧送量を示す図 、 第３図は、異なる絞り度における、高圧ポンプの回転数に関する、圧送される 潤滑媒体量を示す図、 第４図は、圧送圧制御時の本発明による燃料高圧発生機構の低圧回路を概略的 に示した図、 第５図は、高圧ポンプの種々異なる回転数における、吸込側の流入圧に関する 、高圧ポンプの圧送量を示す図、 第６図は、種々異なる流入圧における、回転数に関する、高圧ポンプの圧送量 を示す図、 第７図は、種々異なる流入圧における、高圧ポンプの回転数に関する、圧送さ れる潤滑媒体量を示す図である。 第１図は、燃料高圧発生機構の低圧回路を概略的に示しており、該低圧回路は 高圧ポンプの燃料調量のために低圧回路で実行される所要な制御を行う。燃料タ ンク２から導管４が低圧ポンプ６の吸込側に通じている。低圧ポンプ６の圧送側 ８は、流れ制御弁１０と、これに平行に高圧ポンプ（全体を符号１４で示す）の 吸込側１２とに接続されている。この高圧ポンプの高圧側１６は、図示されてい ない燃料噴射機構の高圧蓄え室（レール）に通じている。流れ制御弁１０は高圧 ポンプ１４の潤滑回路１７に通じている。 さらに、複数の測定値ピックアップ１８と協働する制御装置２０が設けられて いる。この制御装置２０において、内燃機関の目下必要とする燃料が測定され、 これに従って制御信号が発信される。制御信号は、電気燃料ポンプとして形成さ れた低圧ポンプ６の回転数のための制御信号として低圧ポンプ６送られる。回転 数ピックアップ２２は測定値を、低圧ポンプ６の回転数、ひいては体積流を制御 するために働く制御装置２０に送る。 低圧ポンプ６から圧送された燃料量から、流れ制御弁１０を介して、流入圧と 高圧ポンプの回転数とはほぼ無関係な潤滑媒体流が分岐され、潤滑回路１７を介 して高圧ポンプ１４のポンプ内側ケーシング２４に導入される。残留量は、吸込 側１２を介して高圧ポンプ１４の吸込室２５に送られ、ここからレールに圧送さ れる。所要の燃料量に応じて制御装置２０によって算出された低圧ポンプ６の体 積流が、回転数制御可能な電気燃料ポンプによって圧送される。 さらに安全弁２６が図示されている。この安全弁２６は、約１バールの所定の 圧力を下回った場合に、高圧ポンプ１４への燃料供給を中断する。これにより漏 れなどの場合にエンジンが遮断される。 第２図及び第３図には、種々異なる絞り度において、高圧ポンプ１４によって 圧送される燃料量が、高圧ポンプ１４の回転数に応じて示されている。この場合 、絞り度は、電気燃料ポンプによって供給された余剰量Ｑ_Zを、高圧ポンプの幾 何学的な圧送体積Ｑ_Hで割った商によって得られる（絞り度＝Ｑ_Z／Ｑ_H×１０ ０％）。この場合、余剰量Ｑ_Zとは、潤滑媒体量を除いた、低圧ポンプによって 圧送された燃料量と解される。 第４図には、圧送圧制御される低圧回路の別の構成が示されている。この低圧 回路では、低圧ポンプ６’が、後置接続された圧力制御装置を有する歯車ポンプ によって形成されている。この歯車ポンプの圧送側の圧力を制御するために、分 岐導管３０が設けられている。この分岐導管３０はタンク２に戻し案内されてい る。分岐導管３０内には、タイミング制御された電磁弁３２が設けられている。 さらに、制御装置２０と協働する圧力センサ３４が設けられている。制御装置２ ０の出力信号はこの場合、電磁弁３２のため制御信号である。電磁弁３２は圧力 センサ３４の測定値に応じて、低圧ポンプ６’の圧送側の所定の圧力を、所要燃 料量に応じて制御する。 第５図及び第６図には、種々異なる回転数における流入圧に関する、若しくは 、種々異なる流入圧における、回転数に関する、第４図に示した低圧回路の圧送 圧制御時の高圧ポンプの圧送量が示されている。第７図には、種々異なる流入圧 における、回転数に関する潤滑媒体量が示されている。即ち、潤滑媒体量は、高 圧ポンプの回転数及び流入圧にほぼ無関係である。圧送量若しくは潤滑媒体量の グラフは算出された値であることに注意されたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 高圧下にある燃料を発生させ、内燃機関の燃料噴射機構の高圧燃料蓄え室に 供給するための方法であって、前ポンプとしての低圧ポンプによって燃料をタン クから圧送し、高圧ポンプの吸込側に供給し、低圧ポンプから圧送される燃料の 一部を、高圧ポンプの潤滑のために使用する形式のものにおいて、 低圧ポンプの圧送量または低圧ポンプの圧送側の圧送圧を、測定値ピックア ップ及び制御装置によって測定される目下必要な燃料量に応じて制御し、低圧ポ ンプの圧送流から、圧送側の圧力とはほぼ無関係に一定な潤滑流量を分岐させ、 その残留量を高圧ポンプの吸込側に供給することを特徴とする、高圧下にある燃 料を発生させるための方法。 2. 内燃機関の燃料噴射機構、特にコモンレール噴射機構における燃料高圧発生 機構であって、タンク（２）から吸い上げる低圧ポンプ（６）と、該低圧ポンプ （６）によって供給され高圧蓄え室に圧送する高圧ポンプ（１４）とが設けられ ており、圧送された燃料を潤滑媒体として使用する、高圧ポンプ（１４）の潤滑 のための潤滑回路が設けられている形式のものにおいて、 低圧ポンプ（６）が体積流制御可能であって、制御装置（２０）によって制 御されており、該制御装 置（２０）によって、目下必要な燃料量に応じた体積流が低圧ポンプ（６）にお いて調節可能であって、低圧ポンプ（６）の圧送側が、高圧ポンプの潤滑回路に 通じる流れ制御弁（１０）と、該制御弁（１０）に平行に高圧ポンプ（１４）の 吸込側（１２）とに連通可能であることを特徴とする燃料高圧発生機構。 3. 低圧ポンプ（６）が回転数制御可能な電気燃料ポンプである、請求項２記載 の機構。 4. 回転数制御可能な前記電気燃料ポンプに配属された回転数ピックアップ（２ ２）が設けられており、該回転数ピックアップが、フィードバックとしての制御 装置（２０）と協働していて、これにより電気燃料ポンプの回転数制御が行われ る、請求項３記載の機構。 5. 内燃機関の燃料噴射機構、特にコモン・レール噴射機構における燃料高圧発 生機構であって、タンク（２）から吸い上げる低圧ポンプ（６）と、該低圧ポン プ（６）によって供給され高圧蓄え室に圧送する高圧ポンプ（１４）とが設けら れており、圧送された燃料を潤滑媒体として使用する、高圧ポンプ（１４）の潤 滑のための潤滑回路が設けられている形式のものにおいて、 低圧ポンプ（６’）の圧送側の圧送圧が、目下必要な燃料量に応じて制御装 置（２０）によって制御 可能であって、低圧ポンプ（６’）の圧送側が、高圧ポンプ（１４）の潤滑回路 に通じる流れ制御弁（１０）と、該制御弁（１０）に平行に高圧ポンプ（１４） の吸込側（１２）とに連通していることを特徴とする燃料高圧発生機構。 6. 低圧ポンプ（６’）が圧力調節可能であって、制御装置（２０）によって制 御可能である、請求項５記載の機構。 7. 低圧ポンプ（６’）が、後置接続された可変の絞り装置を有した歯車ポンプ によって形成されていて、前記絞り装置が制御装置（２０）によって制御可能で ある、請求項５記載の機構。 8. 後置接続された可変の絞り装置が、絞りスライド弁である、請求項７記載の 機構。 9. 後置接続された可変の絞り装置が、タンク（２）に戻し案内される分岐導管 （３０）内に設けられた、タイミング制御された、制御装置（２０）によって制 御可能な電磁弁（３２）である、請求項７記載の機構。 10．低圧ポンプ（６，６’）の圧送側に安全弁（２６）が設けられており、該安 全弁（２６）は、所定の圧力を下回った場合に高圧ポンプ（１４）への燃料供給 を中断する、請求項２から８までのいずれか１項記載の機構。