JP3540836B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関に用いられる燃料噴射ポンプであって、カム駆動装置によって駆動される少なくとも１つのポンププランジャが設けられていて、該ポンププランジャがポンプシリンダ内でポンプ作業室を制限しており、該ポンプ作業室からはポンププランジャの吐出行程時に高圧下の燃料が燃料噴射弁へ吐出され、この場合カム駆動装置が実質的に位置固定の部分と、噴射ポンプの駆動軸によって駆動される可動の部分とを有しており、それらのうちの一方の部分にはカム軌道が設けられており、それらのうちの可動の部分が、カム軌道を介して実質的には位置固定の部分に対して押し戻し力を作用するようになっており、またこの燃料噴射ポンプには、シリンダ内で作業室を閉鎖する調節ピストンが設けられており、作業室には圧力媒体源から圧力媒体が供給されるようになっていて、かつ作業室が圧力媒体によって、戻し力に抗して調節可能にカム駆動装置の実質的に位置固定の部分と連結されており、この場合、押し戻し力は戻し力と同方向に方向付けられていて、調節ピストン２０、２１の調節によって、ポンププランジャの高圧吐出行程開始が駆動軸の回転位置に対して調節されるようになっており、しかも作業室２３内の圧力媒体は吐出行程開始の変化のために内燃機関の運転パラメータに関連して、制御される形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の燃料噴射ポンプはドイツ連邦共和国特許出願公開第２９２３４４５号明細書により公知である。
【０００３】
燃料噴射ポンプには以下のような問題がある。内燃機関の公称出力ポイントにおける燃料噴射ポンプの吐出率が最適化されて、その結果最高負荷時及び最高回転数時に燃料噴射ポンプのポンプ作業室における最大許容圧力が発生するようになっていると、この最大許容圧力は、通常、低い全負荷ポイントにおける燃料噴射ポンプもしくは燃料噴射ポンプに所属の内燃機関の比較的低い回転数時においては、噴射弁による内燃機関の燃焼室への良好な燃料供給を達成するためには低すぎる。この範囲における吐出率を高めると、低い全負荷ポイントにおける圧力は、確かに所望のように上昇するが、しかしながら公称出力ポイントにおいて燃料噴射ポンプは過負荷されてしまう。すなわち低い全負荷ポイントにおける圧力上昇時に、公称出力ポイントにおけるポンプが過負荷されないように配慮されねばならない。
【０００４】
上に挙げた公知の燃料噴射ポンプによって次のような装置が与えられている。すなわちこの場合この装置を用いて、吐出率は全負荷運転における吐出や、高回転数時における吐出に関連して、低い負荷・回転数範囲において低減させられる。そしてこれによって、騒音を低下させる長い噴射時間もしくは小さな噴射率を、噴射量に関係させながら得ることができる。この場合、回転数に関連した調節ピストンの調節、ひいては回転数に関連したポンププランジャの高圧吐出開始の調節のために、調節ピストンの前にある作業室には、連続的に、回転数に関連した圧力へともたらされた、圧力媒体源の圧力媒体が供給される。そして取出し装置は回転数に関連して、調節ピストンの前における作業室と作用結合される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ゆえに本発明の課題は、冒頭で述べた形式の燃料噴射ポンプを改良して、高回転数・負荷範囲において燃料噴射ポンプを過負荷することなく、低回転数・負荷範囲において作業室における圧力を所望の高噴射圧に到達させることができる燃料噴射ポンプを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、調節ピストンが２つの部分から構成されており、この場合可動の部分と連結されている第１のピストンが、第２ピストンの袋孔の中でしゅう動可能に案内されていて、第２のピストンが一方の端面でシリンダ内において作業室を制限し、かつ反対側において、位置固定に支持された圧縮ばねにより負荷されており、第１のピストンが袋孔の閉鎖された端部に向けられた側で作業室を閉じ込めており、該作業室には第１のピストンを端面側において負荷する圧縮ばねが配置されており、該圧縮ばねによって第１のピストンが第２のピストンにおけるストッパに向かって押圧されており、シリンダ内に設けられた作業室に圧力媒体が供給されるようになっており、該圧力媒体の圧力が圧力制御装置によって制御されるようにした。
【０００７】
【発明の効果】
このように構成された本発明による燃料噴射ポンプには以下のような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射ポンプでは、燃料噴射ポンプの高回転数・負荷範囲において、燃料噴射ポンプを高すぎる圧力によって過負荷することなしに、低回転数・負荷範囲における作業室における圧力が所望の高噴射圧に達することができる。
【０００８】
請求項２に記載された本発明の別の有利な構成では、規定された負荷回転数ポイント以上において、ポンププランジャの吐出率を、容易に、ある規定された回転角範囲にわたって、減じることができる。これによって、ポンプ作業室における圧力、もしくはポンプ作業室により生ぜしめられた調節ピストンの前の作業室における圧力によって制御される、噴射圧力経過を形成することができる。この場合、噴射率制御もしくは、選び出された作業範囲のためのポンプ作業室における圧力の制御は、噴射に必要なポンプ作業室圧力に合わせられる。
【０００９】
【実施例】
次に図面につき本発明の実施例を説明する。
【００１０】
図にはシリンダ２２が示されており、このシリンダ２２内で、２つの部分からなる調節ピストンが、ばね２４のばね力に抗して調節可能である。調節ピストンは、横に切欠き２６のある第１のピストン２０と、軸方向の袋孔２５を有する第２のピストン２１とから構成されている。切欠き２６には図示されていない噴射調節装置のカム駆動装置を調節するピン２７の自由端部が係合している。袋孔２５には、第１のピストン２０がしゅう動可能に支承されている。軸方向の袋孔２５は、ピン２７のための横方向の貫通孔を有している。ばね２４に向かい合って位置する作業室２３は、シリンダ２２内で第２のピストン２１によって閉鎖されていて、導管８と接続されており、この導管８には圧力媒体流入導管１５が接続している。この圧力媒体流入導管１５内には、絞り１９と、作業室２３の方向に開放する逆止弁１７とが配置されている。圧力媒体流入導管１５は高圧の圧力媒体を導く圧力媒体源３７から分岐している。圧力媒体源３７は噴射調節装置を有する燃料噴射ポンプの内部に配置されていて、そこで同時に吸込み室を形成している。この吸込み室から、燃料噴射ポンプの高圧部分に燃料が供給される。導管８から、さらに圧力媒体流出導管１６が分岐しており、この圧力媒体流出導管１６は、放圧室へと通じていて、電気的に制御される弁、この実施例では、電磁弁１８を有している。
【００１１】
軸方向の袋孔２５内でしゅう動可能な第１のピストン２０は、作業室２３側に向けられた端面で、作業室２９を閉鎖している。この作業室２９内には圧縮ばね３０が配置されており、この圧縮ばね３０は、軸方向の袋孔の端面で支持されていて、第１のピストン２０をストッパ３１に向かって移動させる。このストッパ３１は軸方向の袋孔２５の内部に設けられており、第２のピストン２１に対する第１のピストン２０の相対調節を制限している。作業室２９は軸方向の通路２８を介して切欠き２６と接続しており、この切欠き２６を介して室３８と接続している。この室３８は約０．５〜１バール（ｂａｒ）の弱い圧力下にある圧力媒体により負荷されている。この圧力媒体は、有利には燃料である。軸方向の通路２８を介して作業室２９には圧力媒体が供給され、そして放圧もされる。これに対して、ばね２４を受容する、シリンダ２２内の室は完全に放圧される。従って、第１のピストン２０はばね３０の補助を受けて圧力媒体によってストッパ３１に向かって負荷される。
【００１２】
調節ピストン２０、２１は、ここでは、燃料噴射ポンプにおいて公知の噴射開始調節装置のピストンである。調節ピストンのしゅう動に相応してピン２７は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２１５８６８９号明細書によって公知の燃料噴射ポンプにおける対応するピンのように本明細書には図示されていないローラリングを調節する。ローラリングは回転可能ではあるが、ピン２７による回動を除いて位置固定に燃料噴射ポンプのケーシング内に支承されている。そしてこのローラリングのローラの上を、カムを備えたカム円板が運動する。カム円板はこの場合一方では、燃料噴射ポンプの駆動軸と連結されており、かつ他方ではポンププランジャと連結されている。ポンププランジャは、駆動軸の回転に基づいて、カム円板と一緒に回転する運動を行う。この場合、ポンププランジャは分配装置として働き、同時にローラ上を運動するカム円板に基づいて、往復運動をも行う。またその際に、ポンププランジャとして吸込み行程及び吐出行程を行う。ポンププランジャは広く公知であり、従ってここでは図示されていないが、ポンプ作業室を閉鎖している。このポンプ作業室は吸込み行程の際に、燃料噴射ポンプの内部に配置されかつ燃料を満たされている吸込み室から、燃料を満たされる。この吸込み室はここでは同時に圧力媒体源３７を形成する。そしてこのポンプ作業室は吐出行程の際に高圧下の燃料を、内燃機関にある各１つの噴射弁に吐出する。噴射弁への燃料の高圧吐出は、実質的にはローラリングのローラを介したカム円板の運動時における、ポンププランジャを伴ったカム円板の行程運動の開始によって規定される。そして吐出終了は、放圧通路の開放によって燃料噴射量を規定する。カム円板はこの場合戻しばねによる戻し力によってローラリングに押し付けられる。この戻し力は、ポンププランジャの反力によっても助成される。この場合、ローラリングにはカム円板のカムの側面を介して、周方向における力が加えられる。この力は調節ピストンの調節力に抗して作用する。ポンププラジャから作用するこの力により、作業室２３は、あらかじめ調節ピストンの調節のために制御された圧力高さに抗して圧力を上昇させられる。この圧力上昇の程度はポンプ作業室で生じた圧力と一致する。このような圧力上昇は他方、以下のような理由に基づいてしか可能ではない。すなわちこの場合、圧力媒体源に向かって閉鎖している逆止弁が作業室に供給された圧力媒体量を、同時に閉鎖した電磁弁と共に、閉じ込めるからである。
【００１３】
ヨーロッパ特許出願公開第００３９３０４号明細書によって公知であるような別形式の分配型燃料噴射ポンプにおける使用において、調節ピストンはピン２７を介して、噴射ポンプケーシング内に回転可能に支承されているカムリングと連結されている。このカムリングは内方に向けられたカム面を有しており、この場合にはカム面に沿って、燃料噴射ポンプのカムリングに対して同軸的に延びている分配装置の回転時に、この分配装置内において半径方向に支承されている複数のポンププランジャが運動する。そしてこの場合、ポンプ作業を行う進入・進出運動は、カム面のカムの経過に相応して行われる。ポンププランジャはその際ポンプ作業室を閉鎖しており、このポンプ作業室からは、噴射圧力下にある燃料が、分配装置を通してこの分配装置によって制御された噴射導管及び噴射弁に吐出される。またここでもポンププランジャはその吐出行程の際に次のような力を加える。すなわち、この力はカム面のカムの勾配を介して、高圧吐出行程時にカムリングに戻し力を強制的に作用し、この戻し力、つまりこの反力によって、２つの部分から構成される調節ピストンは作業室２３に向かって負荷され、ひいては作業室２３は上に記述したように圧力上昇させられる。
【００１４】
上に記載の装置の作業形式は以下の通りである。
【００１５】
ばね３０による第１のピストン２０の負荷により、第１のピストン２０は第２のピストン２１に固く接触する。その結果、まず初めに両ピストン２０、２１は、剛性のユニットとしてみなされる。そして第２のピストン２１の位置はピン２７の位置をも規定し、ひいては噴射開始の調節をも規定する。ポンププランジャの吸込み行程中に、燃料は逆止弁１７と絞り１９とを介し吸込み室３７から、圧力媒体流入導管１５を介して作業室２３へ供給される。この場合つまりポンププランジャの吸込み行程中には、ばね２４によって助成されて調節ピストンをしゅう動させて作業室２３から圧力媒体を押し除けるような付加的な力が、２つの部分から構成される調節ピストン２０、２１に作用することはない。そして作業室２３への燃料供給の際に、作業室２３における圧力は、圧力媒体源における圧力の圧力上昇を、電磁弁１８が閉鎖している限り、受け取ることができる。この電磁弁１８の操作によって作業室２３における圧力は、吸込み室３７の圧力とは無関係に変化することができる。その際、逆止弁における絞り１９は、遮断絞りとして作用する。この変化は、電磁弁の相応な制御によってその都度吸込み行程中に、行われる。ゆえに、ポンププランジャの次いで行われる吐出行程の開始とともにその都度作業室２３における圧力が調節される。そして作業室２３における圧力が調節ピストン２０、２１の調節を介して、ポンププランジャの高圧吐出行程の適正な開始を調節する。電磁弁１８は高圧吐出開始とともに閉鎖する。
【００１６】
調節ピストン２０、２１に対する戻し力が、いまや上昇して、圧縮ばね３０のプレロード（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）が克服されると、第１のピストン２０は第２のピストン２１に対して相対的にしゅう動させられる。これによってカム隆起曲線は結果として生じる噴射開始調節、もしくはローラリング調節から、同様にずれる。それにより、ポンププランジャの行程速度も低下し、ひいてはポンププランジャの吐出の割合も減少する。その結果、圧力上昇の割合もしくはポンプ作業室における到達圧力が、その際同時に生じた噴射と、ポンプ作業室から噴射箇所への燃料取出しの考慮下で小さくなる。
【００１７】
これによって圧縮ばね３０の構成とそのプレロードとばね定数とに応じて、調和させられてポンププランジャの高圧吐出行程中における規定された圧力経過が形成され得る。同時に大きな利点も生じる。すなわちこの場合、ポンプ作業室における最高圧力が、とくに燃料噴射ポンプ、もしくは内燃機関の公称出力ポイントとの調和において、越えられることもない。
【００１８】
圧力経過形態の変化実施例では、第１のピストン２０がある一定の値だけ、第２のピストン２１に対して相対的にしゅう動できるようになっている。そのためには軸方向の袋孔２５に、ストッパ３２が設けられており、このストッパ３２には、第１のピストン２０が規定された移動距離を進んだ後で接触するようになっている。ピン２７を介して噴射調節装置の調節ピストン２０、２１に対する力負荷がひきつづき上昇するに連れて、両ピストン２０、２１はユニットを形成し、場合によっては作業室２３における媒体の可縮性の範囲内で調節されることも可能である。高圧力吐出行程の終りに、次に続く吸込み行程の経過中に、第１のピストン２０は再びそのストッパ３１へ戻る。そして作業室２９は再び通路２８を介して、燃料で満たされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射ポンプの１実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
８ 導管
１５ 圧力媒体流入導管
１６ 圧力媒体流出導管
１７ 逆止弁
１８ 電磁弁
１９ 絞り
２０ 第１のピストン
２１ 第２のピストン
２２ シリンダ
２３ 作業室
２４ ばね
２５ 袋孔
２６ 切欠き
２７ ピン
２８ 通路
２９ 作業室
３０ 圧縮ばね
３１ ストッパ
３２ ストッパ
３７ 圧力媒体源／吸込み室
３８ 室

Claims (5)

1. 内燃機関に用いられる燃料噴射ポンプであって、カム駆動装置によって駆動される少なくとも１つのポンププランジャが設けられていて、該ポンププランジャがポンプシリンダ内でポンプ作業室を制限しており、該ポンプ作業室からはポンププランジャの吐出行程時に高圧下の燃料が燃料噴射弁へ吐出され、この場合カム駆動装置が実質的に位置固定の部分と、噴射ポンプの駆動軸によって駆動される可動の部分とを有しており、それらのうちの一方の部分にはカム軌道が設けられており、それらのうちの可動の部分が、カム軌道を介して実質的には位置固定の部分に対して押し戻し力を作用するようになっており、またこの燃料噴射ポンプには、シリンダ（２２）内で第１の作業室（２３）を閉鎖する調節ピストン（２０、２１）が設けられており、第１の作業室（２３）には圧力媒体源（３７）から圧力媒体が供給されるようになっていて、かつ第１の作業室（２３）は圧力媒体によって、戻し力に抗して調節可能にカム駆動装置の実質的に位置固定の部分と連結されており、この場合、押し戻し力は戻し力と同方向に方向付けられていて、調節ピストン（２０、２１）の調節によって、ポンププラジャの高圧吐出行程開始が駆動軸の回転位置に対して調節されるようになっており、しかも第１の作業室（２３）内の圧力媒体圧は、吐出行程開始の変化のために内燃機関の運転パラメータに関連して、制御される形式のものにおいて、調節ピストンが２つの部分から構成されており、この場合可動の部分と連結されている第１のピストン（２０）が、第２のピストン（２１）の袋孔（２５）の中でしゅう動可能に案内されていて、第２のピストン（２１）が一方の端面でシリンダ（２２）内において第１の作業室（２３）を制限し、かつ反対側において、位置固定に支持された圧縮ばね（２４）により負荷されており、第１のピストン（２０）が袋孔（２５）の閉鎖された端部に向けられた側で第２の作業室（２９）を閉じ込めており、該第２の作業室（２９）には第１のピストン（２０）を端面側において負荷する圧縮ばね（３０）が配置されており、該圧縮ばね（３０）によって第１のピストンが第２のピストン（２１）における第１のストッパ（３１）に向かって押圧されており、シリンダ（２２）内に設けられた第１の作業室（２３）に圧力媒体が供給されるようになっており、該圧力媒体の圧力が圧力制御装置によって制御されることを特徴とする、内燃機関に用いられる燃料噴射ポンプ。
2. 作業室が、該作業室に向かって解放する逆止弁を介して圧力媒体源と接続されている、請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
3. シリンダ（２２）内に設けられた第１の作業室（２３）が、圧力媒体源（３７）から延びている圧力媒体流入導管（１５）と、電気的に制御される弁を有していて放圧室に通じる圧力媒体流出導管（１６）と接続されており、この場合、シリンダ（２２）内に設けられた第１の作業室（２３）における圧力が電気的に制御される圧力弁によってその都度の吐出行程開始を変化させるために制御されて、その都度の吐出行程開始が各ポンププランジャ吐出行程のその都度の開始の前に調節されるようになっている、請求項２記載の燃料噴射ポンプ。
4. 圧縮ばね（３０）による第１のピストン（２０）の負荷により、第１のピストン（２０）は第２のピストン（２１）に固く接触し、これにより両ピストン（２０，２１）は、剛性のユニットとしてみなされる、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
5. 第１のピストン（２０）が圧縮ばね（３０）に抗して、ある規定された運動距離だけ、第２のピストン（２１）における第２のストッパ（３２）との接触に至るまで、調節可能である、請求項４記載の燃料噴射ポンプ。

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