JP2014529035A - 高圧噴射システムのためのポンプ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、高圧噴射システム特に自動車のためのポンプ装置であって、高圧ポンプ（７）と、電動モータおよびポンプより成る電動式のフィードポンプとを有している形式のものに関し、前記電動式のフィードポンプが前記高圧ポンプ（７）に直接配置されているか、または前記高圧ポンプ（７）内に組み込まれており、前記高圧ポンプ（７）が切欠（９）を有していて、該切欠（９）内に、前記電動式のフィードポンプが少なくとも部分的に、特に完全に配置されている。【選択図】図５

Description

本発明は、請求項１の前文に記載したポンプ装置、および請求項１０の前文に記載した高圧噴射システムに関する。

電動式のフィードポンプおよび高圧ポンプを備えたポンプ装置は、内燃機関を有する自動車用の燃料を圧送するために、特に高圧噴射システムに使用されている。

特許文献１は、燃料高圧ポンプと、燃料を燃料タンクから燃料高圧ポンプの低圧入口へ圧送する、前方接続された電動式の燃料フィードポンプとを有する燃料噴射システムのためのポンプ装置について開示しており、電動式の燃料フィードポンプはその圧送量に関連して閉ループ制御され、この燃料フィードポンプは、燃料高圧ポンプに直接配置されているか、または燃料高圧ポンプ内に組み込まれている。

ドイツ連邦共和国特許公告第１０２００４００８４７８号明細書

高圧噴射システム特に自動車のための本発明によるポンプ装置は、電動モータおよびポンプを備えた電動式のフィードポンプと高圧ポンプとを有しており、前記電動式のフィードポンプが前記高圧ポンプに直接配置されているか、または前記高圧ポンプ内に組み込まれており、高圧ポンプが切欠または中空室または空洞を有していて、該切欠または中空室または空洞内に、前記電動式のフィードポンプが少なくとも部分的に、特に完全に配置されている。これによって、フィードポンプは、特にスペースを節約しかつコンパクトに高圧ポンプ内に組み込むことができる。

別の実施態様によれば、切欠が高圧ポンプのハウジングに形成されている。高圧ポンプのハウジングが高圧ポンプを仕切っているので、フィードポンプは外部から容易にアクセスすることができる。

追加的な実施例によれば、切欠はカバーによって特に流体密に閉鎖されている。

好適な形式で、カバーは、例えばねじ結合によって前記高圧ポンプに解離可能に固定されている。これによって、カバーは、取り除くことができ、特にねじ外すことができ、次いでフィードポンプに外部からアクセスすることができ、例えばフィードポンプを交換または修理することができる。

追加的な変化例によれば、カバーに、電動式のフィードポンプのための流入通路が形成されており、および／または、高圧ポンプ特に高圧ポンプのハウジングに、電動式のフィードポンプのための流出通路が形成されている。これによって、フィードポンプにより圧送された燃料は、容易に外部からカバー内に導入され、しかも高圧ポンプに設けられた流出通路を通って燃料は簡単に高圧ポンプの流出通路から供給される。

追加的な実施例によれば、流入通路および流出通路は、切欠の互いに向き合う２つの側に形成されている。従って、流入通路は例えば切欠きの外側特にカバーに配置され、それによって燃料を簡単に流入通路に供給することができ、また流出通路は、切欠の高圧ポンプに対面した位置に形成され、それによって燃料を簡単に高圧ポンプの流出通路から供給することができる。

変化例によれば、ポンプが内接型ギヤポンプであって、および／または、切欠が概ね円筒形に形成されており、および／または切欠が、断面図、特に前記電動式のフィードポンプの羽根車の回転軸線に対して垂直な断面図で見て円形に形成されている。

追加的な実施態様によれば、高圧ポンプ特に高圧ポンプのハウジングに、内接型ギヤポンプの内側歯車のためのジャーナルが形成されていて、該ジャーナルに内側歯車が軸受けされており、および／または、高圧ポンプ特に高圧ポンプのハウジングに、電動式のフィードポンプのステータのためのセンタリングリングが形成されていて、該センタリングリングにおいてステータがセンタリングされ、かつ／または固定されている。

好適には、カバーおよび／または高圧ポンプ特に高圧ポンプのハウジングが、少なくとも１つの羽根車、特に電動式のフィードポンプの内側歯車および外側歯車を形成している。これによって有利な形式で、別個の滑り軸受は不要となる。

有利な形式で、特に永久磁石が羽根車特に外側歯車に組み込まれているので、羽根車特に外側歯車が電動モータのロータも形成していることによって、電動モータはポンプに組み込まれている。これによって、電動モータと電動式のフィードポンプのポンプとは、分離不能なユニットを形成している。

有利な形式で、電動式のフィードポンプの電動モータに、パワーエレクトロニクスによって三相交流電流若しくは交流電流が供給されるようになっているので、電子整流が存在する。従って、機械式の整流素子は必要ないので、機械式の整流素子が設けられていないことに基づいて、このフィードポンプは、高圧ポンプの配置に基づいて発生し得る振動およびその他の環境条件に関して、機械式の整流におけるよりもはるかに影響を受けにくい。

追加的な変化例によれば、電動式のフィードポンプのポンプはベーンポンプである。

別の実施態様によれば、電動式のフィードポンプのポンプは外接型ギヤポンプである。外接型ギヤポンプにおいては、ハウジング内に２つの歯車が配置されている。歯列を有するこれらの歯車は、フィードエレメントを有する羽根車を形成する。

特に電動式のフィードポンプの圧送量は、開ループ制御可能および／または閉ループ制御可能である。

別の実施態様によれば、電動式のフィードポンプと高圧ポンプとの間の空間的な間隔は、３０ｃｍ、２０ｃｍ、１０ｃｍ、５ｃｍまたは１ｃｍよりも小さい。

有利な形式で、燃料タンクから電動式のフィードポンプに燃料をガイドするための燃料ライン内に燃料フィルタが組み込まれているかまたは統合されている。

本発明による、内燃機関特に自動車のための高圧噴射システムは、高圧ポンプと、高圧レールと、燃料を燃料タンクから高圧ポンプに圧送するための電動式のフィードポンプとを有しており、この場合、電動式のフィードポンプおよび高圧ポンプが、本特許明細書に記載されたポンプ装置として構成されている。

変化例によれば、高圧噴射システムは、燃料タンクと少なくとも１つの燃料ラインとを有している。

特に自動車用の、高圧噴射システムを有する本発明による内燃機関において、高圧噴射システムは、本特許明細書に記載された高圧噴射システムとして構成されており、および／または内燃機関が、本特許明細書に記載されたポンプ装置を有している。

好適には、内接型ギヤポンプ内に、ステータおよびロータを備えた電動モータが組み込まれており、および／またはステータがロータの周りに同心的に形成されている。

好適には、高圧ポンプのハウジングおよび／または内側歯車および／または外側歯車および／またはカバーは、少なくとも部分的に、特に完全に、金属例えば鋼またはアルミニウムより成っている。

好適には、内接型ギヤポンプは、トロコイドポンプである。

以下に添付の図面を用いて本発明の１実施例を具体的に説明する。

第１実施例による高圧噴射システムの著しく簡略化した図である。 第２実施例による高圧噴射システムの著しく簡略化した図である。 内接型ギヤポンプおよびステータの斜視図である。 図３に示した内接型ギヤポンプの分解図である。 内接型ギヤポンプのための切欠を備えた高圧ポンプを示す図である。 自動車の外観図である。

図１には、自動車４０のための高圧噴射システム２の第１実施例によるポンプ装置１が示されている。電動式のフィードポンプ３は、燃料タンク４１から燃料ライン３５を通して燃料を圧送する。次いで燃料は電動式のフィードポンプ３によって高圧ポンプ７へ圧送される。この場合、フィードポンプ３は高圧ポンプ７に取り付けられている。高圧ポンプ７は、内燃機関３９によって駆動軸４４を介して駆動される。

電動式のフィードポンプ３は、電動モータ４とポンプ５とを有している（図３および図４）。この場合、ポンプ５の電動モータ４はポンプ５内に組み込まれていて、また電動式のフィードポンプ３は高圧ポンプ７に直接配置されている。高圧ポンプ７は、燃料を高圧下、例えば１０００、３０００または４０００ｂａｒ（バール）の圧力下で、高圧燃料ライン３６を通して高圧レール４２に圧送する。高圧レール４２から、燃料は高圧下でインジェクタ４３によって、内燃機関３９の図示していない燃焼室内に供給される。燃焼のために必要でない燃料は、燃料リターンライン３７によって再び燃料タンク４１に戻し案内される。電動式のフィードポンプ３の流入通路２８（図４）は、燃料ライン３５を通して燃料を燃料タンク４１から吸い込み、流出通路２９（図５）を通して燃料は、ポンプ装置１の内部の燃料通路（図示せず）を通って高圧ポンプ７に供給される。

燃料タンク４１から電動式のフィードポンプ３への燃料ライン３５内に燃料フィルタ３８（図１）が取り付けられている。つまり燃料フィルタ３８は電動式のフィードポンプ３の吸込側に配置されている。これとは異なり、燃料フィルタ３８は、電動式のフィードポンプ３の吐出側（図２）、つまり電動式のフィードポンプ３と高圧ポンプ７との間に液圧式に配置されていてもよい。これによって好適な形式で、燃料タンク４１から電動式のフィードポンプ３への燃料ライン３５は安価に構成することができる。何故ならば、この燃料ライン３５は過圧に耐える必要がないからである。電動式のフィードポンプ３の電動モータ４（図３および図４）は、三相交流若しくは交流により駆動され、出力を開ループ制御可能および／または閉ループ制御可能である。電動モータ４のための三相交流若しくは交流は、図示していないパワーエレクトロニクスによって自動車４０のバッテリ回路の直流電圧給電網から提供される。従って、電動式のフィードポンプ３は電子的に整流されたフィードポンプ３である。

電動式のフィードポンプ３は、別個のハウジングを有しているのではなく、高圧ポンプ７のハウジング３０に設けられた切欠９または中空室９または空洞９内に組み込まれているので、高圧ポンプ７のハウジング３０が電動式のフィードポンプ３のハウジングを形成している（図５）。

ハウジング３０内に、内接型ギヤポンプ６若しくはトロコイドポンプ（Ｇｅｒｏｔｏｒｐｕｍｐｅ）２６としてのポンプ５および電動モータ４が配置されている。電動モータ４は、電磁石１５としてのコイル１４を備えたステータ１３と、弱磁性のコア３２としての軟鉄コア４５とを有しており、この軟鉄コア４５は積層鋼板３３として構成されている。ステータ１３内に、内側リングギヤ２３を備えた内側歯車２２を有する内接型ギヤポンプ６としてのポンプ５および、外側リングギヤ２５を備えた外側歯車２４が位置決めされている。従って、内側歯車２２および外側歯車２４は、歯車２０および羽根車１８を成していて、内側リングギヤ２３および外側リングギヤ２５は、フィードエレメント１９としての歯列２１を有している。外側歯車２４は、回転軸線２７を中心とした回転運動を行い、内側歯車２２は、図示の回転軸線に対してずらされかつ平行に整列された、図示していない回転軸線を中心とした回転運動を行う。何故ならば、内側歯車２２と外側歯車２４とは互いに偏心的に整列されているからである。内側歯車２２と外側歯車２４との間に作動空間５１が形成されている。外側歯車２４内に永久磁石１７が組み込まれているので、外側歯車２４は電動モータ４のロータ１６も形成している。従って電動モータ４がポンプ５内に組み込まれているか、若しくはその逆である。ステータ１３の電磁石１５は交互に給電され、それによって、電磁石１５に発生した磁界に基づいて、ロータ１６若しくは外側歯車２４が、回転軸線２７を中心として回転運動せしめられる。

電動式のフィードポンプ３は、ほぼ円筒形の切欠９（図５）内に配置されている。図５には、電動式のフィードポンプ３は図示されていない。切欠き９は、カバー８によって流体密に閉鎖されている。このために、カバー８は、３つのねじ３４によって高圧ポンプ７のハウジング３０に堅固にねじ固定されている。カバー８は孔１０を有していて、ハウジング３０に同様に、ねじ山を有する３つのハウジング孔３１が形成されている。これによって３つのねじ３４が、孔１０内に挿入され、次いでねじ３４がハウジング孔３１内にねじ込まれ、それによってねじ結合４６が形成される。カバー８とハウジング３０との間の図示していないシールによって、切欠９は電動式のフィードポンプ３と共に、周囲に対して流体密にシールされている。

高圧ポンプ７のハウジング３０は、切欠９にジャーナル４７およびセンタリングリング４８を有している。センタリングリング４８においてステータ１３がセンタリング若しくは固定されている。ジャーナル４７によって内側歯車２２が軸受けされている。外側歯車２４はステータ１３に支承されているので、センタリングリング４８によって外側歯車２４は、センタリングリング４８に間接的に支承若しくは保持されている。

さらに、ハウジング３０は切欠９に流出通路２９を有している。電動式のフィードポンプ３の流出通路２９を通って、電動式のフィードポンプ３によって圧送された燃料は、図示していない燃料通路を通って高圧ポンプ７に供給される。高圧ポンプ７は円柱形ヘッド４９を有しており、この円柱形ヘッド４９内に高圧燃料ライン３６が開口している。カバー１０に流入通路２８（図４）が形成されている。この流入通路２８は、カバー１０内で、燃料のためのインテークパイプ５０内に開口している。このインテークパイプ５０に燃料ライン３５が接続される。高圧ポンプ７のハウジング３０も、またカバー８も、内側歯車２２および外側歯車２４のための滑り軸受１１若しくはアキシャル軸受１１として用いられる。

全体的に見て、本発明のポンプ装置１によれば重要な利点が得られる。電動式のフィードポンプ３は、このフィードポンプ３が高圧ポンプのハウジング３０に設けられた切欠９内に取り付けられていることによって、高圧ポンプ７内に一体的に組み込まれている。これによって、好適な形式で、フィードポンプ３のための追加的なハウジングは必要なくなり、フィードポンプ３はコンパクトにかつスペースを節約して高圧ポンプ７内に組み込まれている。

１ ポンプ装置
２ 高圧噴射システム
３ フィードポンプ
４ 電動モータ
５ ポンプ
６ 内接型ギヤポンプ
７ 高圧ポンプ
８ カバー
９ 切欠、中空室、空洞
１１ 滑り軸受、アキシャル軸受
１３ ステータ
１５ 電磁石
１６ ロータ
１７ 永久磁石
１８ 羽根車
１９ フィードエレメント
２１ 歯列
２２ 内側歯車
２３ 内側リングギヤ
２４ 外側歯車
２５ 外側リングギヤ
２６ トロコイドポンプ
２７ 回転軸線
２８ 流入通路
２９ 流出通路
３０ ハウジング
３１ ハウジング孔
３３ 積層鋼板
３５ 燃料ライン
３６ 高圧燃料ライン
３７ 燃料リターンライン
３９ 内燃機関
４０ 自動車
４１ 燃料タンク
４２ 高圧レール
４３ インジェクタ
４４ 駆動軸
４５ 軟鉄コア
４６ ねじ結合
４７ ジャーナル
４８ センタリングリング
４９ 円柱形ヘッド
５０ インテークパイプ

さらに、ハウジング３０は切欠９に流出通路２９を有している。電動式のフィードポンプ３の流出通路２９を通って、電動式のフィードポンプ３によって圧送された燃料は、図示していない燃料通路を通って高圧ポンプ７に供給される。高圧ポンプ７は円柱形ヘッド４９を有しており、この円柱形ヘッド４９内に高圧燃料ライン３６が開口している。カバー８に流入通路２８（図４）が形成されている。この流入通路２８は、カバー８内で、燃料のためのインテークパイプ５０内に開口している。このインテークパイプ５０に燃料ライン３５が接続される。高圧ポンプ７のハウジング３０も、またカバー８も、内側歯車２２および外側歯車２４のための滑り軸受１１若しくはアキシャル軸受１１として用いられる。

Claims (10)

1. 高圧噴射システム（２）特に自動車（４０）のためのポンプ装置（１）であって、電動モータ（４）およびポンプ（５）を備えた電動式のフィードポンプ（３）と高圧ポンプ（７）とを有しており、前記電動式のフィードポンプ（３）が前記高圧ポンプ（７）に直接配置されているか、または前記高圧ポンプ（７）内に組み込まれている形式のものにおいて、
   前記高圧ポンプ（７）が切欠（９）を有していて、該切欠（９）内に、前記電動式のフィードポンプ（３）が少なくとも部分的に、特に完全に配置されていることを特徴とする、高圧噴射システムのためのポンプ装置。
2. 前記切欠（９）が前記高圧ポンプ（７）のハウジング（３０）に形成されていることを特徴とする、上記請求項の１項または複数項に記載のポンプ装置。
3. 前記切欠（９）がカバー（８）によって、特に流体密に閉鎖されていることを特徴とする、上記請求項の1項または複数項に記載のポンプ装置。
4. 前記カバー（８）が、例えばねじ結合（４６）によって前記高圧ポンプ（７）に解離可能に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載のポンプ装置。
5. 前記カバー（８）に、前記電動式のフィードポンプ（３）のための流入通路（２８）が形成されており、および／または、
   前記高圧ポンプ（７）特に前記高圧ポンプ（７）の前記ハウジング（３０）に、前記電動式のフィードポンプ（３）のための流出通路（２９）が形成されている、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のポンプ装置。
6. 前記流入通路（２８）および前記流出通路（２９）が、前記切欠（９）の互いに向き合う２つの側に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のポンプ装置。
7. 前記ポンプ（５）が内接型ギヤポンプ（６）であって、および／または、
   前記切欠（９）が概ね円筒形に形成されており、および／または前記切欠（９）が、断面図、特に前記電動式のフィードポンプ（３）の羽根車（１８）の回転軸線（２７）に対して垂直な断面図で見て円形に形成されていることを特徴とする、上記請求項の1項または複数項に記載のポンプ装置。
8. 前記高圧ポンプ（７）特に前記高圧ポンプ（７）の前記ハウジング（３０）に、前記内接型ギヤポンプ（６）の内側歯車（２２）のためのジャーナル（４７）が形成されていて、該ジャーナル（４７）に前記内側歯車（２２）が軸受けされており、および／または、
   前記高圧ポンプ（７）特に前記高圧ポンプ（７）の前記ハウジング（３０）に、前記電動式のフィードポンプ（３）のステータ（１３）のためのセンタリングリング（４８）が形成されていて、該センタリングリング（４８）において前記ステータ（１３）がセンタリングされ、かつ／または固定されている、
   ことを特徴とする、上記請求項の1項または複数項に記載のポンプ装置。
9. 前記カバー（８）および／または前記高圧ポンプ（７）特に前記高圧ポンプ（７）の前記ハウジング（３０）が、少なくとも１つの羽根車（１８）、特に前記電動式のフィードポンプ（３）の内側歯車（２２）および外側歯車（２４）を形成していることを特徴とする、請求項６から８の１項または複数項に記載のポンプ装置。
10. 内燃機関（３９）特に自動車（４０）のための高圧噴射システム（２）であって、
    高圧ポンプ（７）と、
    高圧レール（４２）と、
    燃料を燃料タンク（４１）から前記高圧ポンプ（７）に圧送するための電動式のフィードポンプ（３）と、
    を有している形式のものにおいて、
    前記電動式のフィードポンプ（３）および前記高圧ポンプ（７）が、上記請求項の1項または複数項に記載のポンプ装置（１）として構成されていることを特徴とする、内燃機関のための高圧噴射システム。

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