JP3540836B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

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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)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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