JP2004116526A - 圧力制限装置ならびに該圧力制限装置を備えた燃料システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプの圧送行程時に発生させられる短時間の圧力ピークが減少させられ、これによって、燃料ポンプのノーマル運転中の圧力制限装置の望ましくない開放が阻止されるようにする。
【解決手段】ピストン７２が、第１のつば７４を有しており、該第１のつば７４が、補償室８２と高圧燃料管路４２との間の絞りとして働くようになっているようにした。
【選択図】図２

Description

　本発明は、内燃機関の燃料システムに用いられる、高圧燃料管路と低圧燃料管路との間に配置された圧力制限装置であって、ハウジングと、該ハウジングの孔内に案内されたピストンとが設けられており、該ピストンが、高圧燃料管路と低圧燃料管路との間に存在する規定された圧力差以降、高圧燃料管路と低圧燃料管路とを液圧的に接続するようになっており、孔とピストンとが、補償室を仕切っており、該補償室と高圧燃料管路との間に絞りが設けられている形式のものに関する。

　このような圧力制限装置は市場から知られている。この圧力制限装置は、有利には、ガソリン直接噴射を伴う内燃機関で使用されるような燃料システムに使用される。このような形式の燃料システムは、通常、低圧領域と高圧領域とを有している。電動式の燃料ポンプは燃料を低圧領域に圧送する。この低圧領域から燃料は高圧ポンプを介して高圧集合管路（コモンレールとも呼ばれる）内に圧送される。この燃料集合管路内の圧力は、通常、圧力調整弁または量制御弁によって調整される。

　しかし、特に量調整装置もしくは圧力調整装置の故障時の燃料集合管路内の過度に高い圧力に対する防護を獲得するためには、燃料システムの高圧領域に圧力制限装置が設けられている。この圧力制限装置は一般的に慣用の圧力制限弁として形成されている。この圧力制限弁は、ばねによって弁座に向かって負荷される弁エレメントを備えている。燃料集合管路内の圧力が、規定された限界値を上回ると、弁エレメントが弁座から持ち上り、これによって、燃料が圧力制限弁の入口から出口に到達することができ、そこから燃料システムの低圧領域に戻ることができる。

　既知の圧力制限装置はすでに極めて良好にかつ特に極めて確実に作業する。しかし、燃料システムへの圧力制限弁の配置可能性には限界が設けられている。

　一般的に圧力制限装置は燃料集合管路の領域に配置されなければならない、すなわち、高圧ポンプからある程度の距離を置いて配置されなければならない。なぜならば、高圧ポンプが運転中に、圧力制限弁の開放圧を上回り得るピークを備えた圧力脈動を発生させるからである。圧力制限弁が高圧ポンプのすぐ近くに配置されると、最大のシステム圧がまだ達成されていないにもかかわらず、圧力制限弁が圧力脈動に基づき開放する危険がある。高圧ポンプからある程度の距離を置いて初めて、燃料管路内の絞り効果および燃料の圧縮性に基づく圧力脈動の平滑化が生ぜしめられる。

　これに対して択一的には、圧力制限弁の開放圧が、圧力脈動に基づき存在する圧力ピークを上回っているように圧力制限弁を設計することも可能である。この場合、この圧力制限弁は高圧ポンプのすぐ近くに配置されていてもよいし、この高圧ポンプ内に組み込まれていてさえよい。緊急運転、すなわち、燃料集合管路の圧力調整装置がもはや整然として機能せず、この場合、通常のシステム圧よりも高い圧力が燃料集合管路内に形成される場合には、にもかかわらず、内燃機関の確実な運転が確保されていなければならない。このことは、さらに、圧力制限弁の高い開放圧に対する燃料システムの高圧領域の構成要素の設計を要求する。しかし、この種の構成要素は比較的高価である。

　ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１１８９３６号明細書に基づき、圧力制限装置が公知である。この公知の圧力制限装置では、圧力脈動が補償室によって減少させられ、これによって、圧力制限装置が燃料ポンプのノーマル運転中に、高圧ポンプによって生ぜしめられた圧力脈動にもかかわらず開放しない。これによって、高圧ポンプの近くへの圧力制限装置の配置も可能となる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１１８９３６号明細書

　本発明の課題は、冒頭で述べた形式の圧力制限装置を改良して、燃料ポンプの圧送行程時に発生させられる短時間の圧力ピークが減少させられ、これによって、燃料ポンプのノーマル運転中の圧力制限装置の望ましくない開放が阻止されるようにすることである。

　この課題を解決するために本発明の構成では、ピストンが、第１のつばを有しており、該第１のつばが、補償室と高圧燃料管路との間の絞りとして働くようになっているようにした。

　この手段によって、高圧燃料管路内の圧力ピークを絞りと補償室の容積の増加とによって減少させることが可能となる。同時に作用する、圧力脈動を減少させるための２つの手段のこの組合せは特に有利であり、したがって、圧力制限装置が高圧ポンプのすぐ近くに配置されている場合でさえ、燃料ポンプのノーマル運転中には圧力制限装置が開放しないことが分かった。燃料ポンプの量制御装置が故障を有しており、燃料ポンプが内燃機関の運転点とは無関係に十分な圧送量を圧送する場合に初めて、圧力制限装置が応答し、高圧燃料管路内のかつ燃料システムの高圧領域全体における許容できないほど高い圧力を阻止する。

　この本発明による圧力制限装置は、公知先行技術に基づき公知の圧力制限装置と異なり、適合手段なしにほぼ全ての燃料ポンプまたは燃料システムに使用することができる。これによって、必要となる種々異なる変更が極めて著しく減少させられる。このことは、本発明による圧力制限装置を装備した燃料システムの製作、保管および修理に関して著しく経済的な利点をもたらす。

　本発明の別の有利な構成では、ピストンが、第２のつばを有しており、該第２のつばに制御縁部が形成されており、該制御縁部が、孔の切欠きと協働するようになっており、当該圧力制限装置の閉鎖状態で高圧燃料管路と低圧燃料管路との間の液圧的な接続が遮断されている。孔内での制御縁部の重なりによって、圧力制限装置の開放前の補償室の容積の可能な増加を広範囲に規定することができる。

　本発明の別の有利な構成では、ピストンとハウジングとの間にばねが緊締されており、該ばねが、ピストンを当該圧力制限装置の閉鎖位置の方向に負荷している。これによって、圧力制限装置は圧力なしの状態で常に、規定された切換位置をとっている。

　ピストンが、第１のつばとは反対の側の端部にシール円錐部を有しており、該シール円錐部が、当該圧力制限装置の閉鎖位置でハウジングのシール座に載置していると、内燃機関の停止時に燃料システムの高圧領域における圧力が維持される。このことは、蒸気泡の形成を阻止する。

　内燃機関の停止時の燃料システムの高圧領域における圧力の維持が所望されない場合には、ハウジング内に段部が形成されており、ピストンが、当該圧力制限装置の閉鎖位置で段部に接触していることが択一的に提案されてよい。

　本発明の特に有利な別の構成では、ピストンが、第３のつばを有しており、補償室が、付加的に第３のつばによって仕切られるようになっており、第３のつばの直径が、第１のつばの直径よりも小さく寸法設定されている。これによって、第１のつばに加えられる液圧的な合成力が減少させられる。このことは、液圧的な周辺条件が同じ場合には、ピストンとハウジングとの間により小さなばねを使用することを可能にする。これによって、ばねをより小さく形成することができる。このことは、圧力制限装置全体の容積を減少させることに役立つ。第１のつばと第３のつばとの間の液圧的な力の部分的な補償が行われることによって、ピストン直径が極めて小さくなることなしに、ピストンからばねに加えられる力が極めて小さくなる。４ｍｍよりも小さな直径と大きな精度とを備えた旋削加工部材の大量生産時には、製作費用が、やや大きく寸法設定された部材に比べて著しく上昇する。これによって、本発明による圧力制限装置の費用を最小限に抑えることができる。

　第３のつばが、孔と共に室を仕切るようになっており、該室が、少なくとも間接的に燃料システムの低圧領域に液圧的に接続されていると、さらに有利であると分かった。これによって、場合によって生ぜしめられる漏れを導出することができる。

　本発明による利点は、択一的には、内燃機関の燃料システムに用いられる、高圧燃料管路と低圧燃料管路との間に配置された圧力制限装置であって、ハウジングと、該ハウジングの孔内に案内されたピストンとが設けられており、該ピストンが、高圧燃料管路と低圧燃料管路との間に存在する規定された圧力差以降、高圧燃料管路と低圧燃料管路とを液圧的に接続するようになっており、さらに、補償室が設けられている形式のものにおいて、補償室が、ハウジングの補償孔内に案内された補償ピストンによって仕切られるようになっており、補償室が、圧送室に液圧的に接続されており、補償室の容積が最小となるように、補償ピストンにストローク制限手段に向かってプレロードがかけられていることによっても獲得することができる。この手段によって、ばね蓄力器として形成された緩衝蓄力器が形成される。この緩衝蓄力器は短時間の圧力脈動の発生時にこの圧力脈動の圧力エネルギを機械的なエネルギに変換し、圧力脈動の弱化後、この機械的なエネルギを再び圧力エネルギに変換する。これによって、燃料システムの高圧領域における圧力ピークが平滑化され、圧力制限弁の望ましくない開放が阻止される。

　この圧力制限装置の作用は、補償孔が、ハウジング内に配置されているかまたは燃料ポンプのポンププランジャ内に配置されている場合に可能な限り最良に発揮され得る。なぜならば、圧力ピークの上述した平滑化が圧力ピークの発生のすぐ近くで行われるからである。

　本発明は、内燃機関に用いられる燃料を供給するための燃料システムであって、蓄え容器と、入口側で該蓄え容器に接続された第１の燃料ポンプと、入口側で燃料接続部を介して第１の燃料ポンプに接続された第２の燃料ポンプと、該第２の燃料ポンプの出口側に設けられた燃料接続部内の圧力を制限する圧力制限装置とが設けられている形式のものにも関する。

　このような燃料システムを、付加的な費用が生ぜしめられることなしに可能な限り可変に形成することができるようにするためには、本発明によれば、上述した形式で圧力制限装置が形成されていることが提案される。

　この場合、第２の燃料ポンプが、シングルシリンダ型プランジャポンプを有していることが提案される。このような燃料ポンプでは、圧力脈動が特に生ぜしめられるので、ここでは、本発明による圧力制限装置が極めて有効に作業する。

　本発明による燃料システムの特に有利な構成では、圧力制限装置が、第２の燃料ポンプに組み付けられていて、有利には第２の燃料ポンプ内に組み込まれている。燃料システムの内部への圧力制限装置のこのような形式の配置は、たとえば燃料システムの低圧領域への圧力制限装置の戻し管路を省略することができるという利点を有している。これによって、本発明による燃料システムのための費用が低下させられる。

　以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

　図１では、燃料システムが全体的に符号１０を有している。この燃料システム１０は低圧領域１２と高圧領域１４とを有している。

　低圧領域１２は蓄え容器１６を有している。この蓄え容器１６内には燃料１８が蓄えられる。この燃料１８は蓄え容器１６から第１の燃料ポンプ２０によって圧送される。この第１の燃料ポンプ２０は電動式の燃料ポンプとして形成されている。この電動式の燃料ポンプ２０は燃料を低圧燃料管路２２に圧送する。この低圧燃料管路２２には、流れ方向で見て電動式の燃料ポンプ２０の後方にまずフィルタ２４が設けられている。流れ方向で見てさらにフィルタ２４の手前では低圧燃料管路２２から、蓄え容器１６に戻る分岐管路２６が分岐している。この分岐管路２６には圧力制限弁２８が配置されている。

　低圧燃料管路２２は第２の燃料ポンプ３０に通じている。この第２の燃料ポンプ３０は、ここには図示していない形式で内燃機関のカムシャフト（図示せず）によって駆動される。第２の燃料ポンプ３０はシングルプランジャ型の高圧ポンプとして形成されている。この高圧ポンプ３０の上流側では、低圧燃料管路２２にさらに圧力減衰器３２と逆止弁３４とが配置されている。フィルタ２４と圧力減衰器３２との間では、低圧燃料管路２２から分岐管路３６が分岐している。この分岐管路３６には低圧調整器３８が配置されている。分岐管路３６も同じく燃料１８のための蓄え容器１６に戻されている。高圧ポンプ３０からは漏れ管路４０が分岐管路３６に通じている。

　出口側で高圧ポンプ３０は燃料を高圧燃料管路４２に圧送する。この高圧燃料管路４２は逆止弁４４を介して燃料集合管路４６に通じている。さらに、この燃料集合管路４６には燃料噴射弁４８が接続されている。この燃料噴射弁４８は燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）内に噴射する。燃料集合管路４６内の圧力は圧力センサ５０によって検出される。

　高圧燃料管路４２内の圧力および燃料集合管路４６内の圧力、すなわち、燃料システム１０の高圧領域１４における圧力は量制御弁５２を介して開ループ制御されかつ／または閉ループ制御される。この量制御弁５２は、逆止弁４４と高圧ポンプ３０との間に設けられた高圧燃料管路４２の領域を、逆止弁３４と圧力減衰器３２との間に設けられた低圧燃料管路２２の領域に接続する。この接続は分岐管路５４を介して行われる。量制御弁５２は、図１には示していない開ループ制御・閉ループ制御ユニットによって制御される。さらに、この開ループ制御・閉ループ制御ユニットは圧力センサ５０から信号を獲得する。こうして、燃料システム１０の高圧領域１４における圧力を制御するための閉じられた制御回路が形成される。

　量制御弁５２の故障時に燃料集合管路４６内の、噴射弁４８の機能性を損なう恐れがある過圧を回避するためには、高圧ポンプ３０に圧力制限装置５６が組み合わされている。この本発明による圧力制限装置５６の第１実施例の正確な構造は図２から明らかである。

　高圧ポンプ３０と圧力制限装置５６とは１つの共通のハウジング５８内に収納されている。高圧ポンプ３０のうち、図２には、圧送室６０の領域と、この圧送室６０の出口側に配置された出口弁４４としか見ることができない。この出口弁４４は球形の弁エレメント６４を有している。この弁エレメント６４はばね６６によって弁座６８に向かって負荷される。出口弁４４の下流側には高圧燃料管路４２を見ることができる。吸込み行程の間、図２に部分的にしか示していない圧送室６０は高圧燃料管路４２に対して出口弁４４によってシールされている。

　流れ方向で見て出口弁４４のすぐ後方には孔７０が設けられている。この孔７０内にはピストン７２が案内されている。このピストン７２は第１のつば７４と第２のつば７６とを有している。ピストン７２は第１のつば７４と第２のつば７６とを介して孔７０内に案内されている。孔７０と第１のつば７４との嵌合は、孔７０と第１のつば７４との間の環状ギャップが絞りとして働くように設定されている。孔７０と第２のつば７６との嵌合は、孔７０と第２のつば７６との間に良好なシール作用が得られ、にもかかわらず、ピストン７２がまだ孔７０内で移動可能であるように設定されている。

　第１のつば７４と第２のつば７６との間には、ピストン７２が環状溝７８を有している。この環状溝７８は高圧燃料管路４２に液圧的に接続されている。孔７０の底部８０とピストン７２の第１のつば７４とは補償室８２を仕切っている。この補償室８２は孔７０と第１のつば７４との間の環状ギャップを介して高圧燃料管路４２に液圧的に接続されている。

　ハウジング５８内には、孔７０に対して同心的に環状の切欠き８４が設けられている。環状溝７８とピストン７２の第２のつば７６とは制御縁部８６を形成している。この制御縁部８６は切欠き８４と協働する。圧力制限装置５６の、図２に示した閉鎖された状態では、制御縁部８６が切欠き８４に対して重なりを有している。この重なりは図２に符号８８によって示してある。この結果、ピストン７２のこの位置での高圧燃料管路４２と切欠き８４との間の液圧的な接続は遮断されている。

　第２のつば７６は切欠き８４よりも広幅に形成されているので、ピストン７２は孔７０内の位置とは無関係に常に第１のつば７４と第２のつば７６とによって孔７０内に案内されている。

　第２のつば７６の上方では、ピストン７２にシール円錐部９０が一体成形されている。このシール円錐部９０は、圧力制限装置５６の、図２に示した閉鎖位置において、ハウジング５８内に形成されたシール座９２と一緒に切欠き８４をばね室９４から分離している。さらに、このばね室９４は低圧管路２２に液圧的に接続されている。シール円錐部９０とシール座９２とは、内燃機関の停止時に高圧領域１４における圧力を維持するために働く。ばね室９４内には圧縮ばね９６が配置されている。この圧縮ばね９６は、一方の端部でハウジング５８にかつ他方の端部でピストン７２に支持されていて、このピストン７２をそのシール円錐部９０でシール座９２に押し付けている。

　圧力制限装置５６が開放されている場合、つまり、第２のつば７６の制御縁部８６が環状溝７８と切欠き８４との間の液圧的な接続を解放している場合に切欠き８４とばね室９４との間の液圧的な接続も形成されるように、第２のつば７６には、全周にわたって分配されて複数の切欠き９８が加工されている。

　本発明による圧力制限装置５６の機能形式は以下の通りである。

　ポンプ３０の圧送行程の間、圧送室６０内の圧力が上昇しかつ逆止弁４４が開放すると、高圧燃料管路４２内の圧力も上昇し、燃料が高圧燃料管路４２から補償室８２内に流入し、この補償室８２内の圧力が時間的にやや遅れて上昇する。補償室８２内の圧力上昇の遅れは、第１のつば７４と孔７０との間の環状ギャップの絞り作用によって生ぜしめられる。補償室８２内の圧力が、ばね９６の圧着力を上回るのに十分な高さになるやいなや、ピストン７２がシール座９２から持ち上がる；すなわち、ピストン７２が図２で見て上方に運動させられる。これによって、補償室８２の容積も増加するので、高圧燃料管路４２内の圧力上昇ひいては燃料システム１０の高圧領域１４（図１参照）全体における圧力上昇が減少させられる。重なり８８と補償室８２の容積とは、燃料システム１０のノーマル運転中に燃料システム１０の高圧領域１４における圧力脈動が、燃料システム１０の運転にもはや不利な影響を与えなくなるまで減少させられるように規定されている。さらに、重なり８８と補償室８２の容積とは、燃料システム１０のノーマル運転中に高圧燃料管路４２と低圧燃料管路２２との間の液圧的な接続が解放されないように規定されている。これは、本発明による圧力制限装置５６の使用によって、ノーマル運転中の燃料システム１０の効率がほぼ不変に保たれることを意味している。

　燃料システム１０の圧送量調整装置が故障しており、これによって、燃料ポンプ３０（図１参照）が常に十分な圧送量を圧送する場合には、高圧領域１４における圧力ひいては高圧燃料管路４２内の圧力も、ノーマル運転中の圧力脈動に比べて長い期間にわたって著しく上昇する。この結果、補償室８２の容積が著しく増加させられ、制御縁部８６が環状溝７８と切欠き８４との間の液圧的な接続を解放し、燃料が高圧燃料管路４２からばね室９４を介して低圧燃料管路２２内に流入し、これによって、高圧燃料管路４２内に形成された過圧の減少が生ぜしめられる。これによって、燃料システム１０の高圧領域１４が、圧送量調整装置の故障時に許容できないほど高い圧力に対して有効に防護される。

　図３には、圧力経過が時間ｔに関連して質的に示してある。高圧ポンプ３０の出口側、すなわち、たとえば高圧燃料管路４２および燃料集合管路４６にコンスタントな容積が存在している場合には、燃料システム１０の高圧領域１４に高圧ポンプ３０の圧力脈動に基づき約１８０ｂａｒのピーク値に至るまでの圧力ピークが生ぜしめられる恐れがある。このような圧力ピークは図３に破線で示してある。この圧力ピークは、高圧ポンプ３０による高圧燃料管路４２内の燃料柱の加速に基づき生ぜしめられる。本発明による圧力制限装置５６によって、燃料システム１０のノーマル運転中に生ぜしめられる圧力ピークが前述した形式で回避される。この結果、高圧燃料管路４２内の圧力上昇および燃料集合管路４６内の圧力上昇がより少なくなる。このことは、図３に実線によって質的に示してある。燃料ポンプ３０の圧送行程が終了するやいなや、逆止弁４４が閉鎖し、ばね９６がピストン７２を補償室８２の方向に押圧し、これによって、この補償室８２の容積がその元々の値に減少する。補償室８２から押し退けられた燃料は環状溝７８を介して高圧燃料管路４２内に流入し、したがって、燃料システム１０の高圧領域１４における圧力保持に貢献している。

　制御縁部８６と切欠き８４との間の重なり８８、ばね９６の予荷重もしくはプレロードおよびばね定数ならびに補償室８２の容積および第１のつば７４と孔７０との間の絞り作用は、すでに上述したように、燃料システム１０の整然とした運転時の第２の燃料ポンプ３０の圧送行程時に制御縁部８６が切欠き８４を解放せず、したがって、燃料が高圧領域１４から低圧領域１２に到達しないように互いに調和されていなければならない。燃料ポンプ３０の量調整装置の故障または類似の影響を伴う別の故障が生ぜしめられた場合に初めて、補償室８２の容積が著しく増加させられ、制御縁部８６が切欠き８４を解放し、過剰の燃料が切欠き８４と、切欠き９８と、ばね室９４とを介して低圧燃料管路２２内に流出することができる。これによって、燃料システム１０の高圧領域１４における許容できないほど高い圧力が有利に阻止される。

　図４には、本発明による圧力制限装置５６の別の実施例が示してある。同じ構成部材には同じ符号が付してあり、図２に関する全てのことが相応に当てはまる。

　図２に示した第１実施例に対する主要な違いは、ピストン７２が第１のつば７４の下方に第３のつば１００を有していることにある。補償室８２は、この実施例では、第１のつば７４と第３のつば１００との間に設けられていて、環状の室として形成されている。この環状の室の容積は、ピストン７２がばね９６の方向に運動させられる場合に増加させられる。

　孔７０の底部８０と第３のつば１００とは室１０２を仕切っている。この室１０２は孔１０４を介してばね室９４ひいては低圧燃料管路２２に液圧的に接続されている。これによって、ピストン７２の端面に作用する液圧的な力が補償される。

　補償室８２からピストン７２にばね９６の閉鎖力に抗して加えられる液圧的な力は、第１のつば７４の直径Ｄ_１と第３のつば１００の直径Ｄ_３との間の環状の差面にしか有効とならないので、この力は、圧力制限装置５６の寸法が同じである場合には、補償室８２内に位置する燃料によってピストン７２の端面に加えられる、第１実施例（図２参照）による液圧的な力よりも小さくなっている。このことは、ばね９６を可能な限り小さく形成することが目標とされている場合には有利であり、４ｍｍ未満の直径の場合には、本発明による圧力制限装置５６を製作するための製造技術的な手間が極めて高くなる。したがって、図２に示した第１実施例の小型化には製造技術的なかつ経済的な限界が設けられている。

　図４に示した実施例によって、ばね９６の閉鎖力に抗して作用する小さな液圧的な力を、製造技術的に問題のないピストン７２の直径で製造技術的に比較的簡単に形成することができる。

　この第２実施例の液圧的な特性は第１実施例の液圧的な特性にほぼ相当している。

　図５には、本発明による圧力制限装置５６の第３実施例が示してある。第２実施例に対する主要な違いは、ピストン７２がシール円錐部９０を有していないことにある。圧力制限装置５６の閉鎖位置では、ピストン７２がその第３のつば１００でハウジング５８の段部１０６に載置していて、これによって、制御縁部８６の最大の重なり８８を規定している。

　本発明による圧力制限装置５６の第３実施例は、有利には、エンジンの停止後にまたはエンジンブレーキ運転中に高圧領域１４における圧力が、規定された漏れを介して低下させられる燃料システム１０に使用される。第２のつば７６と孔７０との間の嵌合ならびに重なり８８の寸法設定によって、内燃機関のこの運転状態のために必要となる漏れを調整することができる。

　一般的に本発明による圧力制限装置５６の設計時には、この圧力制限装置５６の開放圧が、高圧燃料管路４２を通る通流量と可能な限り無関係であることに注意が払われる。

　図６には、本発明による圧力制限装置５６の第４実施例が示してある。この圧力制限装置５６では、公知先行技術に基づき公知の慣用の圧力制限弁１０８が、高圧燃料管路４２の圧力で負荷されるように配置されている。圧力制限弁１０８は座弁またはピストン弁として形成されていてよい。

　圧力制限弁１０８が開放している場合には、この圧力制限弁１０８が、高圧燃料管路４２と低圧燃料管路２２との間の液圧的な接続を形成している。圧力制限弁１０８は、図６に示した第４実施例では、燃料ポンプ３０内に組み込まれている。付加的な手段を備えていないと、圧力制限弁１０８は燃料ポンプ３０の各圧送行程時に少なくとも短時間開放する恐れがある。なぜならば、各圧送行程によって、圧力制限弁１０８の開放圧よりも大きい圧力衝撃が高圧燃料管路４２を通過するからである。

　以下に、燃料システム１０のノーマル運転中の圧力制限弁１０８の望ましくない開放を阻止する手段を説明する。

　図６に示した実施例では、燃料ポンプ３０のハウジング５８内に補償孔１１０が設けられている。この補償孔１１０内には補償ピストン１１２が密に案内されている。この補償ピストン１１２は、一方の端部でハウジング５８にかつ他方の端部で補償ピストン１１２に支持されている圧縮ばね１１４によって、補償孔１１０の、第１のストローク制限手段として働く段部１１６に向かって押圧される。補償ピストン１１２は補償室８２を仕切っている。この補償室８２は燃料ポンプ３０の圧送室６０に直接続いている。図６には、この圧送室６０が完全に示してある。この図面には、ポンププランジャ１１８を認知することができる。このポンププランジャ１１８はハウジング５８内に密に案内され、圧送室６０を仕切っている。ポンププランジャ１１８の駆動装置は図示していない。

　補償ピストン１１２の、図６に示した位置では、補償室８２の容積が最小である。ポンププランジャ１１８の圧送行程の間、補償ピストン１１２に作用する圧送室６０内の圧力が燃料ポンプ３０の圧縮ばね１１４のプレロードを上回ると、補償ピストン１１２が段部１１６から持ち上り、圧送室６０から遠ざけられる。これによって、補償室８２の容積が増加するので、圧送室６０内の圧力上昇ひいては高圧燃料管路４２内の圧力上昇も制限される。補償ピストン１１２の最大の行程は図６に「ｈ」で示してある。この最大の行程ｈは、補償ピストン１１２が補償孔１１０の頂部１２０に接触した場合に達成される。ポンププランジャ１１８がその上死点に到達し、その後、再び下死点の方向に運動させられると、圧送室６０内の圧力が迅速に低下するので、圧縮ばね１１４が補償ピストン１１２を再び段部１１６に当て付けることができる。これによって、燃料が補償室８２から圧送室６０内に戻される。

　圧縮ばね１１４のプレロードと補償ピストン１１２の直径とは、この補償ピストン１１２が、一方では、燃料システム１０の高圧領域１４における通常の運転圧を上回る圧力で初めて開放するように設定される。他方では、補償ピストン１１２はすでに圧力制限弁１０８の開放圧への到達前に段部１１６から持ち上がる。これによって、燃料ポンプ３０の良好な効率が保証されており、同時に、短時間の圧力ピークが圧力制限弁１０８の開放を生ぜしめ得ることが有利に阻止される。

　圧送室６０と逆止弁４４との間には第１の絞り１２２が設けられている。この第１の絞り１２２は、圧送室６０内の圧力勾配が高い場合に高圧燃料管路４２内の圧力ピークの減衰に貢献するように設計されている。しかし、第１の絞り１２２の設計時には、この第１の絞り１２２での圧力損失が過度に大きくならないように注意しなければならない。なぜならば、燃料ポンプ３０の圧送量が全て第１の絞り１２２を通流するからである。

　付加的には、高圧燃料管路４２を圧力制限弁１０８に接続する分岐管路１２４に第２の絞１２６りと付加容積１２８とが配置されている。この第２の絞り１２６と付加容積１２８とは低域通過フィルタとして作用し、したがって、燃料ポンプ３０の圧送行程によって生ぜしめられた圧力脈動に基づく圧力制限弁１０８の望ましくない短時間の開放を付加的に阻止している。

　圧力制限弁１０８と補償ピストン１２２の裏側とは漏れ管路１３０を介して低圧燃料管路２２に接続されている。

　図７には、本発明による圧力制限装置５６の別の実施例が示してある。図６に示した第４実施例に対する主要な違いは、補償ピストン１１２と補償孔１１０とが燃料ポンプ３０のポンププランジャ１１８内に配置されていることにある。補償ピストン１１２は、図６および図７に示した実施例では、液圧的に同様に作用する。補償ピストン１１２の裏側からの漏れ導出は、長手方向孔１３２と、横方向孔１３４と、漏れ管路１３０に接続された環状溝１３６とを介して行われる。

　補償ピストン１１８はリテーナリング１４０によって位置決めされる。このリテーナリング１４０は同時にストローク制限手段としても働く。リテーナリング１４０は、補償孔１１０に設けられた溝１４２内に嵌め込まれる。

圧力制限装置が組み付けられた燃料ポンプを備えた燃料システムの原理図である。

燃料ポンプの一領域と図１の圧力制限装置の第１実施例との断面図である。

図１の燃料ポンプの出口の領域における圧力を時間に関連して示す線図である。

本発明による圧力制限装置の第２実施例を示す図である。

本発明による圧力制限装置の第３実施例を示す図である。

本発明による圧力制限装置の第４実施例を示す図である。

本発明による圧力制限装置の第５実施例を示す図である。

符号の説明

　１０　燃料システム、　１２　低圧領域、　１４　高圧領域、　１６　蓄え容器、　１８　燃料、　２０　第１の燃料ポンプ、　２２　低圧燃料管路、　２４　フィルタ、　２６　分岐管路、　２８　圧力制限弁、　３０　第２の燃料ポンプ、　３２　圧力減衰器、　３４　逆止弁、　３６　分岐管路、　３８　低圧調整器、　４０　漏れ管路、　４２　高圧燃料管路、　４４　逆止弁、　４６　燃料集合管路、　４８　燃料噴射弁、　５０　圧力センサ、　５２　量制御弁、　５４　分岐管路、　５６　圧力制限装置、　５８　ハウジング、　６０　圧送室、　６４　弁エレメント、　６６　ばね、　６８　弁座、　７０　孔、　７２　ピストン、　７４　第１のつば、　７６　第２のつば、　７８　環状溝、　８０　底部、　８２　補償室、　８４　切欠き、　８６　制御縁部、　８８　重なり、　９０　シール円錐部、　９２　シール座、　９４　ばね室、　９６　圧縮ばね、　９８　切欠き、　１００　第３のつば、　１０２　室、　１０４　孔、　１０６　段部、　１０８　圧力制限弁、　１１０　補償孔、　１１２　補償ピストン、　１１４　圧縮ばね、　１１６　段部、　１１８　ポンププランジャ、　１２０　頂部、　１２２　第１の絞り、　１２４　分岐管路、　１２６　第２の絞り、　１２８　付加容積、　１３０　漏れ管路、　１３２　長手方向孔、　１３４　横方向孔、　１３６　環状溝、　１４０　リテーナリング、　１４２　溝、　Ｄ_１　直径、　Ｄ_３　直径、　ｈ　行程

Claims (17)

1. 　内燃機関の燃料システム（１０）に用いられる、高圧燃料管路（４２）と低圧燃料管路（２２）との間に配置された圧力制限装置（５６）であって、ハウジング（５８）と、該ハウジング（５８）の孔（７０）内に案内されたピストン（７２）とが設けられており、該ピストン（７２）が、高圧燃料管路（４２）と低圧燃料管路（２２）との間に存在する規定された圧力差以降、高圧燃料管路（４２）と低圧燃料管路（２２）とを液圧的に接続するようになっており、孔（７０）とピストン（７２）とが、補償室（８２）を仕切っており、該補償室（８２）と高圧燃料管路（４２）との間に絞りが設けられている形式のものにおいて、ピストン（７２）が、第１のつば（７４）を有しており、該第１のつば（７４）が、補償室（８２）と高圧燃料管路（４２）との間の絞りとして働くようになっていることを特徴とする、圧力制限装置。
2. 　ピストン（７２）が、第２のつば（７６）を有しており、該第２のつば（７６）に制御縁部（８６）が形成されており、該制御縁部（８６）が、孔（７０）の切欠き（８４）と協働するようになっており、当該圧力制限装置（５６）の閉鎖状態で高圧燃料管路（４２）と低圧燃料管路（２２）との間の液圧的な接続が遮断されている、請求項１記載の圧力制限装置。
3. 　補償室（８２）が、設定された最小容積を達成した場合に初めて当該圧力制限装置（５６）が開放するようになっている、請求項１または２記載の圧力制限装置。
4. 　最小容積が、当該圧力制限装置（５６）の閉鎖位置での孔（７０）内の制御縁部（８６）の重なり（８８）に関連している、請求項２記載の圧力制限装置。
5. 　ピストン（７２）とハウジング（５８）との間にばね（９６）が緊締されており、該ばね（９６）が、ピストン（７２）を閉鎖位置の方向に負荷している、請求項１から４までのいずれか１項記載の圧力制限装置。
6. 　ピストン（７２）が、第１のつば（７４）とは反対の側の端部にシール円錐部（９０）を有しており、該シール円錐部（９０）が、当該圧力制限装置（５６）の閉鎖位置でハウジング（５６）のシール座（９２）に載置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の圧力制限装置。
7. 　ハウジング（５６）内に段部（１０６）が形成されており、ピストン（７２）が、当該圧力制限装置（５６）の閉鎖位置で段部（１０６）に接触している、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧力制限装置。
8. 　ピストン（７２）が、第３のつば（１００）を有しており、補償室（８２）が、付加的に第３のつば（１００）によって仕切られるようになっており、第３のつば（１００）の直径（Ｄ_３）が、第１のつば（７４）の直径（Ｄ_１）よりも小さく寸法設定されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の圧力制限装置。
9. 　第３のつば（１００）が、孔（７０）と共に室（１０２）を仕切るようになっており、該室（１０２）が、少なくとも間接的に燃料システム（１０）の低圧領域（１２）に液圧的に接続されている、請求項８記載の圧力制限装置。
10. 　内燃機関の燃料システム（１０）に用いられる、高圧燃料管路（４２）と低圧燃料管路（２２）との間に配置された圧力制限装置（５６）であって、ハウジング（５８）と、該ハウジング（５８）の孔（７０）内に案内されたピストン（７２）とが設けられており、該ピストン（７２）が、高圧燃料管路（４２）と低圧燃料管路（２２）との間に存在する規定された圧力差以降、高圧燃料管路（４２）と低圧燃料管路（２２）とを液圧的に接続するようになっており、さらに、補償室（８２）が設けられている形式のものにおいて、補償室（８２）が、ハウジング（５６）の補償孔（１１０）内に案内された補償ピストン（１１２）によって仕切られるようになっており、補償室（８２）が、圧送室（６０）に液圧的に接続されており、補償室（８２）の容積が最小となるように、補償ピストン（１１２）にストローク制限手段（１１６）に向かってプレロードがかけられていることを特徴とする、圧力制限装置。
11. 　補償室（８２）の容積が、補償ピストン（１１２）の運動によって増加可能である、請求項１０記載の圧力制限装置。
12. 　補償孔（１１０）が、ハウジング（５８）内に配置されている、請求項１０または１１記載の圧力制限装置。
13. 　補償孔（１１０）が、燃料ポンプ（３０）のポンププランジャ（１１８）内に配置されている、請求項１０または１１記載の圧力制限装置。
14. 　補償ピストン（１１２）に圧縮ばね（１１４）によってストローク制限手段（１１６，１４０）に向かってプレロードがかけられている、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の圧力制限装置。
15. 　内燃機関に用いられる燃料（１８）を供給するための燃料システム（１０）であって、蓄え容器（１６）と、入口側で該蓄え容器（１６）に接続された第１の燃料ポンプ（２０）と、入口側で燃料接続部（２２）を介して第１の燃料ポンプ（２０）に接続された第２の燃料ポンプ（３０）と、該第２の燃料ポンプ（３０）の出口側に設けられた燃料接続部（４２，４６）内の圧力を制限する圧力制限装置（５６）とが設けられている形式のものにおいて、請求項１から１４までのいずれか１項記載の圧力制限装置（５６）が形成されていることを特徴とする、燃料システム。
16. 　第２の燃料ポンプ（３０）が、シングルシリンダ型プランジャポンプを有している、請求項１５記載の燃料システム。
17. 　圧力制限装置（５６）が、第２の燃料ポンプ（３０）に組み付けられていて、有利には第２の燃料ポンプ（３０）内に組み込まれている、請求項１５または１６記載の燃料システム。

Images