JP2007177785A - 燃料と連通した溜めを備えた燃料用高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関エンジンの供給のために、燃料と連通した溜めを備えた高圧燃料ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ7は、燃料の圧力を上げるために、隔室17を有するボディ16と、隔室17に連通したシリンダ12の中を動く少なくとも一つのポンプ・エレメント13とを備えている。ポンプ7は、ポンプ・エレメント13に燃料を提供するための流体供給手段14，22と、ボディ16に作られて、外部ソース2から直接に来る燃料が供給された入口26と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関エンジンを供給するための、燃料と連通した溜めを備えた燃料用高圧ポンプに関し、前記ポンプを備える圧縮組み立て体（assembly）に関する。

内燃機関エンジンのセクタにおいて、燃料タンク及びタンク自体に流体的に接続されているとともに所定圧力で燃料をエンジンに利用可能にするように設計された圧縮システムを備える燃料噴射システムが知られている。圧縮システムは、一般に、高圧圧縮組み立て体に対してタンクに含まれていた燃料を供給するための低圧ポンプを備える。低圧ポンプは、エンジンのシリンダに連関した複数の噴射器（injector）に、恐らく共通のレールによって、加圧下で燃料を送る。

高圧圧縮組み立て体は、高圧ポンプと、低圧ポンプ及び高圧ポンプの間にセットされた分配回路と、を備える。より正確に、高圧ポンプは、一般に鋳鉄からなるボディを有している。その中には、「溜め（sump）」と呼ばれる隔室が設けられている。燃料を圧縮するように設計された複数のポンプ・エレメントと、内燃機関エンジン又は補助電動機によって駆動される、ポンプ・エレメントを管理するための軸の部分と、駆動軸からの運動をポンプ・エレメントに伝えるように設計された一つ以上のカムが、溜めに収容される。各ポンプ・エレメントは、対応するシリンダにおける往復運動で移動可能であり、分配回路からの燃料の取り入れのための吸気バルブと、共通のレールに圧縮した燃料を送るための送り出しバルブと、を有している。

既知のタイプの高圧ポンプでは、分配回路の燃料の一部は、溜め、駆動軸、カム及びポンプ・エレメントそれら自身の潤滑及び冷却のために用いられる。この目的のために、分配回路から来る燃料の送り出し用のパイプは、高圧ポンプのボディを横断し、ボディ自体に作られた一つの入口に溜めと接続する。

既知のタイプの高圧ポンプでは、各ポンプ・エレメントを供給するための複数のパイプは、入口と溜めとの間にセットされた位置に、送り出しパイプから分岐され、各ポンプ・エレメントまで延在する。他の既知のタイプの高圧ポンプでは、送り出しパイプは分岐を示していない。また、複数の供給パイプは、溜めから各ポンプ・エレメントまで延在して設けられる。既知の圧縮組み立て体では、エンジンは、特に高い毎分回転数において、ポンプの軸を駆動し、その結果、溜めの中にある燃料における渦巻き運動をもたらす。したがって、ポンプ・エレメントへの燃料の流れを妨害し、高圧ポンプの効率の低下をもたらす。更に、溜めを冷却した後に、燃料がポンプ・エレメントに達するときに、それは、密度の必然的な低下で温度の増加を受ける。そのことは、ポンプの体積効率（volumetric efficiency）の低下をもたらす。燃料も、可能な機械加工屑及び互いに接触する部材の部分の分離によって生成された不純物によって汚染される。かかる状況では、高圧ポンプの不完全な操作及びメンテナンスの厄介で頻繁な介在の必要性が発生するかもしれない。

取り込まれた燃料の不純物を補足するためのフィルタを、高圧ポンプの分配回路上に設けることが提案されている。しかしながら、様々な理由で、自動車のエンジンがポンプ・エレメントを曲げて動かすことを継続するが、高圧ポンプへの供給の中断がシステムに起こるかもしれない。例えば、前記中断は、前述のフィルタがふさがることによって、低圧ポンプの失敗によって、又はドライバーによって出されたコマンドによって、もたらされる場合がある。これらの場合では、溜めの中にある燃料を吸うポンプ・エレメントの危険が存在する。このことは、メカニズムの潤滑及び冷却の両方の停止に導く。その結果、高圧ポンプは修理できないくらい破損されるかもしれない。

本発明の目的は、内燃機関エンジンの供給のために、燃料と連通した溜めを備えた高圧燃料ポンプを提供することである。それは、上に明示された既知の高圧ポンプにリンクされた欠点がない。

請求項１に規定されるように、前述の目的は高圧ポンプによって達成される。請求項８に規定されるように、前記目的も、内燃機関エンジン用の燃料圧縮組み立て体によって達成される。

本発明についてのより良い理解のために、単なる非限定的な実施例として、二つの好ましい実施態様が本願に記載されている。添付図面を参照する。

図１を参照する。参照符号1は、それ自身に知られているが不図示である、内燃機関エンジン用の噴射システムを部分的に示す。

本発明の理解に必要であるということで、システム1が示されて、システム1は、燃料用のタンク2及びタンク2に流体的に接続された圧縮システム3を基本的に備える。圧縮システム3は、それを内燃機関エンジンに利用可能にするために、タンク2から取り込まれた燃料を所望の圧力に圧縮するように設計されている。

特に、圧縮システム3は、タンク2中の燃料に浸された低圧ポンプ4と、所定の圧力値に燃料を圧縮するために、低圧ポンプ4に流体的に接続された圧縮組み立て体5とを備える。圧縮組み立て体5は、また、低圧ポンプ4に流体的に接続された燃料分配用の回路6と、回路6によって供給されて、内燃機関エンジンに流体的に接続された高圧ポンプ7と、を備える。

回路6は、好ましくは低熱伝導の材料からなり、低圧ポンプ4に接続されたパイプ8を備える。燃料のフィルタ8aが、低圧ポンプ4の上にセットされる。さらに、回路6は、高圧ポンプ7に燃料を供給するための一つ以上の取り込み又は供給パイプ9(図示した実施例では二つ)と、高圧ポンプ7それ自体用の潤滑及び／又は冷却のパイプ10と、を備える。パイプ8は、パイプ9と、潤滑及び／又は冷却のパイプ10と液体連通して、結合ティー11に低圧ポンプ4を接続する。

高圧ポンプ7は、一つ以上のピストン又はポンプ・エレメント13(図示した実施例では二つ)を備える。それぞれは、燃料を必要な高圧に圧縮するために、対応するシリンダ12における往復運動と移動可能である（mobile）。各シリンダ12は、対応する供給パイプ9から来る圧縮燃料を送り出す（delivery）ための吸気バルブ14と、高圧ポンプ7の外側にある出口パイプ20を通じて、圧縮した燃料を内燃機関エンジンに出すための排気バルブ15と、を有している。

高圧ポンプ7は、熱伝導の良好な材料(例えば鋳鉄)で一般に鋳造されたボディ16によって形成される。ボディ16内の重心の（centroidal）位置には、用語「溜め（sump）」17で以下に示される隔室が作られている。隔室はシリンダ12に連通している。内燃機関エンジンの通常の軸に動作可能に接続されたカム18によって、駆動軸19はポンプ・エレメント13を駆動する。特に、カム18は、駆動軸19のターミナルの部分によって形成することができる。駆動軸19、カム18及びポンプ・エレメント13の一部分が溜め17に収容される。

ポンプ・エレメント13それ自体に作用する圧縮バネ21が、各シリンダ12に収容されている。各シリンダ12は、吸気パイプ22によって各吸気バルブ14に流体的に接続され、排気管23によって各排気バルブ15に流体的に接続される。パイプ22及び23は、ボディ16内に作られる。それは各吸気バルブ14のための入口24を有し、各出口バルブ15のための出口25を有している。吸気バルブ14及び排気バルブ15は、それぞれの入口24及び出口25に隣接して、ボディ16内に配置されている。さらに、ボディ16は、パイプ10によって、溜め（sump）17の冷却及び潤滑のために燃料を送り出すことを可能にする入口26を有している。

本発明によれば、結合ティー11は、コネクタ・パイプ27(それはさらに結合ティー28で終端する)に接続される。そこから、ポンプ・エレメント13の外部供給パイプ9が始まっている。潤滑及び／又は冷却の管10は一定の断面を備えた流量調整バルブ29'を備えている。流量調整バルブ29'は、結合ティー11と、高圧ポンプ7のボディ16の入口26との間に(つまりボディ16の外部に)セットされている。流量調整バルブ29'は、溜め17及び高圧ポンプ7のメカニズム13，18，19を適切に潤滑すること及び/又は冷却することに十分な燃料の流れの通過を可能にするように寸法構成される。同様に、出口パイプ20は、結合ティー30によって二つの送り出しパイプ31に接続される。それぞれの送り出しパイプ31は、各ポンプ・エレメント13から圧縮した燃料を出すことを可能にするために、各出口25に流体的に接続される。

潤滑及び／又は冷却の管10は、入口26を通じてパイプ32に接続される。パイプ32はボディ16の内側にセットされ、溜め17で終端する。逆止バルブ33がパイプ32でセットされる。従って、逆止バルブ33は流量調整バルブ29'で直列にセットされる。逆止バルブは、低圧ポンプ4から来る供給燃料の圧力の動作の下で、ばね34の作用に抗して、通常開けたままにされる。更に、ボディ16は、ボディ16の内部に出口パイプ36に接続された出口35を有する。溜め17に残った燃料をタンク2に送り戻すように設計された再循環パイプ37が、出口35に固定される。

図１の実施態様では、二つの吸気パイプ9は、対応する入口24に流体的に接続されて、高圧ポンプ7のボディ16の外部にある。二つのパイプ9は、互いに、及び潤滑及び／又は冷却の管10から完全に異なる。また、二つの送り出しパイプ31は、互いに、及び再循環パイプ37から完全に異なる。従って、吸気バルブ14及び排気バルブ15は、それぞれ、各ポンプ・エレメント13と各吸気パイプ9又は送り出しパイプ31との間に流体的にセットされ、高圧ポンプ7のボディ16内に各出口24，25に隣接して収容される。

図１の実施態様の変形例では、逆止バルブ33の機能及び流量調整バルブ29'の機能は、逆止バルブ33の流れの通路の部分とばね34の負荷とを適切に構成することにより、単一のデバイスに一体化することができる。この場合、前記デバイスは、ボディ16内に完全にセットされる。

エンジンへの出口パイプ20は、調節バルブ38を備えている。それは、出口パイプ20における、そして噴射システムの共通のレール（rail）における燃料の圧力を既知の方法で調節するために、エンジンの作動状態にしたがって管理される。調節バルブ38の出口は、ポンプ7によってタンク2へ汲まれた過剰な燃料を放出するために再循環パイプ37に接続される。

使用中、タンク2の中にある燃料は、低圧ポンプ4によって出されて（draw off）あらかじめ圧縮される。低圧ポンプ4は、回路6によって高圧ポンプ7へ燃料を送る。特に、低圧ポンプ4に残った燃料は、パイプ9を満たして、流量調整バルブ29'によって確立された大きさに従って、結合ティー11によって、結合ティー28に部分的に流れて、溜め17の潤滑及び冷却用の内部パイプ32の入口26に部分的に流れる。

内部パイプ32に流れる燃料は、逆止バルブ33を通じて高圧ポンプ7のボディ16に達して、溜め17を満たし、ポンプ・エレメント13、カム18及び駆動軸19を潤滑するとともに冷却する。溜め17を冷却して潤滑にする燃料は、出口35を介してボディ16に残り、それにより、再循環パイプ37を満たす。再循環パイプ37を通じて燃料がタンク2へ送り返される。同様に、コネクタ・パイプ27の中を流れる燃料は、結合ティー28によって、各供給パイプ9を満たし、各入口24を介してボディ16に到達する。

各入口24を介してボディ16に入る燃料は、それぞれの吸気バルブ14によって各ポンプ・エレメント13を供給する。各ポンプ・エレメント13によって、燃料が所定圧力まで圧縮される。各ポンプ・エレメント13によって圧縮された燃料は、各排気バルブ15及び各出口25を通じてボディ16に残って、それぞれの送り出しパイプ31を満たす。結合ティー30によって各送り出しパイプ31に流れる燃料は、内燃機関エンジンへの供給用の出口パイプ20に集まる。

何らかの理由で、回路6における燃料の供給圧が落ちるならば、ばね34は逆止バルブ33を閉じて、ポンプ・エレメント13が溜め17から燃料を中へ吸い込むことを防止し、かつその内部にあるメカニズム13，18，19が潤滑及び冷却なしで残って、固着すること（seizing）、及び／又は温度が著しく増加することを防止する。

図２の実施態様では、図１のものに類似している部分は、同じ参照符号で示される。また、対応する説明はここでは繰り返さない。図１の実施態様に関しての主な違いは、供給パイプ9がボディ16に完全に内部にあるということである。その結果、二つのパイプ9のための入口39が一つだけあり、二つの送り出しパイプ31用の出口40が一つだけある。

更に、ポンプ7によって汲まれた燃料の圧力は、それ自体既知のVCV(体積・コントロール・バルブ)タイプのモジュールのアクチュエータ41によって、エンジンの作動状態に従ってポンプ7によって取り込まれた燃料の流量（flow rate）や体積を調節することによって調節される。モジュールのアクチュエータ41は、入口端及び出口端を有している。この場合、逆止バルブ33の存在は、溜め17の中にある燃料のあらゆる乱れ（turbulence）が供給パイプ9に伝えられることを防止する役目もする。この場合、流れ及び圧力の調整装置29''が逆止バルブ33と結合ティー11との間にセットされる。流れ及び圧力の調整装置29''は、例えば所定の圧力（例えば、おおよそ３バール（３×１０^５Ｐａ））でVCVアクチュエータ41に対する正確な操作を保証するために、流量調整バルブの機能を果たすことに加えて、VCVアクチュエータ41の端で必要とされる圧力の調整装置の機能を果たす。

図２の実施態様の変形例では、逆止バルブ33の機能、及び流れ及び圧力の調整装置29''の機能は、逆止バルブ33の流路の断面（section）及びばね34の前負荷を適切に寸法構成することにより、単一のデバイスに一体化することができる。また、このデバイスは完全にボディ16内にセットすることができる。

この場合、使用中において、低圧ポンプ4から離れる燃料は、パイプ8を満たし、その結果として、結合ティー11によって、流れ及び圧力の調整装置29''によって確立された大きさに従って、コネクタ・パイプ27の中を部分的に流れる、そして、溜め（sump）17の潤滑及び冷却のための内部パイプ32の入口26に部分的に流れる。

高圧ポンプ7、及び本発明に係る構築された圧縮組み立て体5の特徴の検討から、本発明が与える利点は明白である。特に、高圧ポンプ7に入る燃料(それはポンプ・エレメント13の吸気バルブ14を横断する)は、供給パイプ6の圧力低下の場合でさえ溜め（sump）17に達しない場合がある。ポンプ・エレメント13において圧縮されることになっている燃料は、予想される機械切り屑（machining swarf）によって、又は溜め（sump）17の中にある不純物によって汚染されない場合がある。その結果、高圧ポンプ7の操作は、燃料における不純物の存在に由来する欠点がなく、それほど頻繁でなくそれほど高価でないメンテナンスの介在（intervention）のための要請（call）がない。

請求項において画定された保護の範囲から逸脱せずに、本願に記載し図示した高圧ポンプ7及び圧縮組み立て体5を修正及び変形できることは明らかである。特に、図１の実施態様は、圧力調整装置38及び流量調整バルブ29'がなくて、取り込まれた燃料の流れのモジュールのアクチュエータ41、及び、流れ及び圧力の調整装置29''を備えることができる。同様に、図２の実施態様は、圧力調整装置38及び流量調整バルブ29'を備えて、取り込まれた燃料の流れのモジュールのアクチュエータ41、及び、流れ/圧力調整装置29''がなくてもよい。

さらに、回路6は非断熱性の材料からできており、断熱接続手段によって高圧ポンプ7に接続することができる。あるいは、回路6は非断熱性の材料からできていて、高圧ポンプ7(ポンプ7へのエントリーに先立って燃料の加熱をそれ自体含んでいるのに十分)から離れてセットされた一つ以上の中間要素に固定する（constrained）ことができる。最後に、ポンプ7のボディ16は、バルブ14，15の設置についての構造上の理由で、及び特にボディ16の内部に図２のパイプ9，31を作ることについての構造上の理由で、多くの小片（piece）から構成することができる。

本発明の第一の実施態様に係る内燃機関エンジン用の噴射システムの部分図である。 本発明の他の実施態様に係る内燃機関エンジン用の噴射システムの部分図である。

符号の説明

２ 外部ソース（燃料ソース）
６ 分配手段
９ 供給パイプ
１３ ポンプ・エレメント
１４ 吸気バルブ（供給バルブ）
１６ ボディ
１７ 隔室
２０ 出口パイプ
２６ 入口
２９' 流量調整バルブ
３３ 逆止バルブ
３７ 再循環パイプ
３８ 調節手段
４１ アクチュエータ

Claims (15)

1. 内燃機関エンジンに加圧下で燃料を供給するためのポンプであって、
   その内部に隔室(17)が作られて、その中に燃料の圧力を上げるための少なくとも一つの移動可能なポンプ・エレメント(13)が収容されたボディ(16)と、
   前記ポンプ・エレメント(13)に燃料を提供するための流体供給手段(14，22)と、
   前記ボディ(16)に作られた入口(26)であって、外部ソース(2)から直接に来る燃料が供給され、前記燃料でポンプ(7)の潤滑及び／又は冷却を可能にするために前記隔室(17)に流体接続された入口(26)と、を備えて、
   前記隔室(17)から前記ポンプ・エレメント(13)への燃料の再循環することを防止するために、逆止バルブ(33)が、前記入口(26)に対応する位置にセットされていることを特徴とするポンプ。
2. 前記逆止バルブ(33)が、前記ボディ(16)の内部にあるパイプ(32)の上にセットされ、前記隔室(17)の適切な潤滑及び冷却を可能にするために設計された流量調整バルブ(29'，29'')と直列にセットされていることを特徴とする、請求項１記載のポンプ。
3. 前記逆止バルブ(33)及び前記流量調整バルブ(29'，29'')が、前記ボディ(16)内に配置されていることを特徴とする、請求項２記載のポンプ。
4. 前記逆止バルブ(33)及び前記流量調整バルブ(29'，29'')が、前記ボディ(16)内に完全にセットされた単一デバイス(33，29'; 33，29'')と一体化されていることを特徴とする、請求項３記載のポンプ。
5. 前記流体供給手段(14，22)は、少なくとも一つの入口(24，39)をさらに備え、
   前記流体供給手段(14，22)は、供給パイプ(9)を通って前記外部ソース(2)に接続された少なくとも一つの吸気バルブ(14)を備えることを特徴とする、請求項２乃至４のうちのいずれか１項に記載のポンプ。
6. 前記ポンプ・エレメント(13)は、少なくとも一つの出口(25、40)を備える流体排気手段(15，23)に設けられていて、
   前記流体供給手段(14，22)は、送り出しパイプ(31)を通って出口パイプ(20)に接続された排気バルブ(15)を備えることを特徴とする、請求項５記載のポンプ。
7. 少なくとも二つのポンプ・エレメント(13)を備え、
   当該ポンプ・エレメント(13)のそれぞれが、対応する供給手段(14，24)及び対応する排気手段(15，25)に連関し、
   前記供給手段(14，24)及び前記排気手段(15，25)は、対応する入口(24，25)に対応する位置にある前記ボディ(16)の内部に配置されることを特徴とする、請求項６記載のポンプ。
8. 前記供給バルブ(14)は、対応する供給パイプ(9)を通じて燃料ソース(2)にそれぞれ接続され、
   前記送り出しバルブ(15)は、対応する送り出しパイプ(31)を通じて前記出口パイプ(20)にそれぞれ接続され、
   供給パイプ(9)及び送り出しパイプ(31)が前記ボディ(16)の外部又は内部にあることを特徴とする、請求項７記載のポンプ。
9. 前記ボディ(16)は、前記隔室(17)と連通している他の出口(35)を備えて、
   前記の他の出口(35)が、前記ボディ(16)の外にある再循環パイプ(37)を通じて前記燃料ソースに接続されていることを特徴とする、請求項８記載のポンプ。
10. 内燃機関エンジンに加圧下で燃料を供給するための圧縮システムであって、
    前記システムは、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の燃料圧力を上げるためのポンプ(7)と、前記ポンプ(7)に利用可能な圧縮燃料を作るための分配手段(6)と、を備え、
    燃料圧力を調節するための手段(38，41)を備えることを特徴とする圧縮システム。
11. 前記調節手段(38，41)は、前記出口パイプ(20)と前記再循環パイプ(37)との間にセットされた、可変流量の調節バルブ(38)を備え、
    前記調節バルブ(38)が、エンジンの作動状態に応じて制御されることを特徴とする、請求項１０記載の圧縮システム。
12. 前記調節手段(38，39)は、前記ポンプ(7)によって取り込まれた燃料の流量を調節するためのモジュールアクチュエータ(41)を備え、
    前記モジュールアクチュエータ(41)が、前記分配手段(6)と前記供給パイプ(9)との間にセットされていて、
    前記モジュールアクチュエータ(41)が、エンジンの作動状態に応じて制御されることを特徴とする、請求項１０記載の圧縮システム。
13. 前記モジュールアクチュエータ(41)は、VCVタイプのものであって、入口端及び出口端を有し、
    前記調整装置は、逆止バルブ(33)への燃料の流れと、前記端でのアクチュエータ(41)の圧力とを調節するために設計された、流れ及び圧力の調整装置(29'')であることを特徴とする、請求項１２記載の圧縮システム。
14. 前記供給パイプ(9)に沿って燃料と協働する低熱伝達手段を備えることを特徴とする、請求項８乃至１３のうちのいずれか１項に記載の圧縮システム。
15. 前記低熱伝達手段は、前記ボディ(16)の外側に配置された供給パイプ(9)を構成する材料によって形成されることを特徴とする、請求項１４記載の圧縮システム。
    

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