JP3893324B2 - 内燃機関の燃料噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムでの燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、駆動軸に関して半径方向に配置された複数のポンプエレメントが設けられており、その場合、これらのポンプエレメントが、一端でピストンによって制限されたそれぞれ１つの送出室を有しており、かつ、ポンプエレメントごとに１つの吸込側のインテーク通路が設けられており、その場合、インテーク通路が、駆動軸とケーシングとによって制限された環状通路を介して燃料を供給され、かつポンプエレメントの送出室内に開口している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のラジアルピストンポンプでは、原則的には送出量が吸込絞りによって調整される。２つのポンブエレメントが同時に燃料を環状通路から吸い込む場合には、少ない送出量、特に全送出量の３０％の少ない送出量では、ポンブエレメントの１つが完全に作用を失ってもはや送出を行わないようになる。このことは燃料高圧ポンプの不均一なトルク要求につながり、かつその結果、内燃機関のスムーズでない回転をもたらす。内燃機関のこのスムーズでない回転は特にアイドリングにおいて不都合である。
【０００３】
例えば、吸込弁のばねがポンプエレメントのピストン内に配置されているような制御式の吸込弁によってこの欠点を排除することは公知である。しかし、この解決手段の欠点はデッドスペースが大きいこと、燃料高圧ポンプの効率が比較的悪いこと、および同ポンプの構造が大きいことにある。
【０００４】
この問題の別の１解決手段は、燃料高圧ポンプ全体のために１つの調量ユニットを設ける代わりに、それぞれのポンプエレメントに１つの調量ユニットを設けることにある。しかし、この解決手段はとりわけ付加的な調量ユニットの高いコストとスペース要求との点で破綻する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題はポンブエレメントが部分負荷範囲内でも均一に送出すると共に、公知の燃料高圧ポンプに対比して付加的な構造容積を要求せず、かつその上、可能な限りコスト的に有利に製作されるような燃料高圧ポンプを準備することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば請求項１に記載されているように、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムでの燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、駆動軸に関して半径方向に配置された複数のポンプエレメントが設けられており、その場合、これらのポンプエレメントが、一端でピストンによって制限されたそれぞれ１つの送出室を有しており、かつ、ポンプエレメントごとに１つの吸込側のインテーク通路が設けられており、その場合、インテーク通路が、駆動軸とケーシングとによって制限された環状通路を介して燃料を供給され、かつポンプエレメントの送出室内に開口している形式のものにおいて、環状通路とインテーク通路との間の液圧的な結合が駆動軸によって制御され、１つのポンブエレメントの吸込行程中に当該ポンブエレメントが環状通路に液圧的に結合し、駆動軸の位置に無関係にインテーク通路の１つだけが環状通路に液圧的に結合し、環状通路内への燃料インテーク流が調量ユニットによって制御され、それぞれのインテーク通路内に逆止弁が配置されていることにより解決される。
【０００７】
【発明の効果】
環状通路とインテーク通路との間の液圧的な結合の本発明による制御により、いかなる時点においても、もしくは駆動軸のいかなる位置においてもポンブエレメントの１つだけが環状通路から吸い込むことができることが補償される。このことにより、複数のポンブエレメントが同時に吸い込む場合にその１つが部分負荷範囲において全く燃料を吸い込まず、その結果、燃料をもはや送出しない事態が回避される。本発明による燃料高圧ポンプでは、それぞれのポンブエレメントがその吸込行程時に、調量ユニットを通して環状通路内に流入する全燃料量を吸い込むことができる。それゆえ、ポンブエレメントは部分負荷範囲内においても極めてわずかな送出量でなお良好に作動する。その結果、燃料高圧ポンプのトルク要求が駆動軸の回転にわたりほぼコンスタントであり、その結果、内燃機関はアイドリング時でもなおスムーズに回転する。
【０００８】
本発明の補完的な１構成では、駆動軸が回転すべり弁として形成されており、その結果、簡単かつほとんど付加的なスペース要求なしに環状通路とインテーク通路との間の液圧的な結合の制御が行われることができる。回転すべり弁の形成の形式に応じて、制御時間を燃料噴射装置の要求に簡単に適合させることができる。
【０００９】
本発明の別の１構成では、１つのポンブエレメントの吸込行程中に当該ポンブエレメントが環状通路に液圧的に結合するか、または 駆動軸の位置に無関係に常に１つのインテーク通路だけが環状通路に液圧的に結合し、その結果、そのつど１つだけのポンプエレメントが、環状通路内へ流入する燃料量を吸い込むことができ、かつこれにより、ポンプエレメントのための最適な吸込条件を支配する。
【００１１】
本発明のさらに別の１構成では、環状通路内への燃料インテーク流が調量ユニットによって制御され、その結果、本発明による燃料高圧ポンプの送出量調整が公知の定評のある形式で行われることができる。
【００１２】
ポンプエレメントから環状通路内への燃料の逆流を回避するために、本発明のさらに別の１構成では、それぞれのインテーク通路内に逆止弁が配置されている。
【００１３】
運転確実性の向上と製作簡単化とのために、本発明のさらに別の１構成では、インテーク通路がケーシング内に配置されており、その場合、特別有利な１構成ではインテーク通路が駆動軸の縦軸線に対してほぼ半径方向に延びている。
【００１４】
本発明のさらに別の補完的な１構成では、環状通路が燃料高圧ポンプの潤滑に対してシールされており、その結果、ポンプエレメントは燃料高圧ポンプの潤滑のためにだけ役立つべき燃料を吸い込むことができず、それゆえ、正確な送出量調整が可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図示の実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図１に従来技術によるコモンレール式噴射システムが概略的に示されている。前フィードポンプ１がインテーク導管３を介して図示されていない燃料をタンク５から吸い込む。その場合、燃料は前フィルタ７内および水分離器を備えたフィルタ９内で濾過される。
【００１７】
前フィードポンプ１はギヤポンプとして形成されており、かつ第１の圧力制限弁１１を有している。前フィードポンプ１は吸込側で第１の絞り１３によって絞られる。前フィードポンプ１の送出側１５が燃料高圧ポンプ１７に燃料を供給する。燃料高圧ポンプ１７は３つのポンプエレメント１９を備えたラジアルピストンポンプとして形成されていて、前フィードポンプ１を駆動する。ポンプエレメント１９の吸込側にはそれぞれ１つの逆止弁２１が設けられている。ポンプエレメント１９の送出側にはそれぞれ１つの逆止弁２３が設けられており、この逆止弁はポンプエレメント１９によってコモンレール２５内へ送出された高圧下の燃料がポンプエレメント１９内へ逆流することを阻止する。
【００１８】
燃料噴射システムの高圧下の導管は図１に太い線で図示されており、他面において、燃料噴射システムの低圧下の領域は細い線で示されている。
【００１９】
コモンレール２５は高圧導管２７を介して図１には図示されていない単数または複数のインゼクタに燃料を供給する。必要に応じてコモンレール２５を戻し導管２９に接続する第２の圧力制限弁２８が、燃料噴射システムの高圧領域内の許容されない高い圧力を防止している。戻し導管２９と漏れ導管３１とを介して、図示されていない単数または複数のインゼクタの漏れおよび制御量がタンク５内へ戻し案内される。
【００２０】
切換弁３３を介して、戻し導管２９内に存在する燃料が前フィードポンプ１のインテーク導管３内にも搬送されることができ、その結果、低温時にゼリー化の危険が軽減される。
【００２１】
燃料高圧ポンプ１７は前フィードポンプ１によってポンプエレメント１９のための燃料と、潤滑のための燃料との供給を受ける。燃料高圧ポンプ１７の潤滑のために役立つ燃料量は第１の制御弁３５と第２の絞り３７とを介して制御される。第１の制御弁３５の図１に示された位置では、前フィードポンプ１の送出側１５の圧力が第１の制御弁３５のピストン３９をばね４１のばね力に抗して運動させるのに不十分である。それゆえ、図１では第１の制御弁３５が閉鎖されて示されている。送出側１５の圧力が上昇するやいなや、ピストン３９はばね４１のばね力に抗して左方へ運動して導管４３を開放する。この導管４３と第２の絞り３７とを介して、燃料高圧ポンプ１７の潤滑のための燃料が当該燃料高圧ポンプのクランクケーシング内に流入する。
【００２２】
環状通路４５とインテーク通路４６とを介して燃料高圧ポンプ１７はポンプエレメント１９に燃料を供給する。燃料高圧ポンプ１７の送出量の調整のために前フィードポンプ１の送出側１５と環状通路４５との間に調量弁４７が設けれている。この調量弁４７は燃料噴射システムの図示されていない制御装置によって起動制御される流量調整弁である。それゆえ、ポンプエレメント１９は調量弁４７を介して吸込側で絞られる。
【００２３】
ゼロ送出絞り４９が、エンジンブレーキ運転において、要するに自動車の山岳走行時に、当該ゼロ送出絞りがなければ調量弁４７の漏れ量に起因して不所望な圧力上昇が環状通路４５内に生じるのを阻止する。ゼロ送出絞り４９によって燃料は環状通路４５から燃料高圧ポンプエレメント１７のクランクケーシング内へ流出し、その場所で燃料高圧ポンプエレメント１７の潤滑のために使用されることができる。
【００２４】
コモンレール２５内の圧力はやはり流量調整弁として形成されることのできる圧力弁５１を介して調整される。同様に圧力弁５１は図示されていない制御装置によって起動制御される。
【００２５】
ポンプエレメント１９は偏心体５５を介して駆動軸５３によって駆動される。偏心体５５には３つの平面部を備えた中間リング５７が差しはめられており、この中間リングにポンプエレメント１９のピストン５９が支持されている。
【００２６】
図２には本発明による燃料高圧ポンプの１実施例が縦断面で示されている。駆動軸５３はケーシング部分６１ａ，６１ｂから成るケーシング６１内に回転可能に支承されている。ケーシング６１は製作および組立の簡単化のために２部分から形成されている。図２にはポンプエレメント１９がやや詳細に示されている。中間リング５７は駆動軸５３が回転された際に振動運動をポンプエレメント１９のピストン５９へ伝達する。インテーク通路４６内に配置された逆止弁２１はピストン５９が吸込行程中にインテーク通路４６を介して環状通路４５から燃料を吸い込むことができるように働く。他面において、この逆止弁２１は送出行程時にはポンプエレメント１９の送出室６３からの燃料の逆流を阻止する。
【００２７】
ピストン５９は送出行程時に燃料を高圧通路６５内に送出する。この高圧通路６５はここには図示されていない図１のコモンレールに液力的に結合されている。図示されていないコモンレールから燃料が送出室６３内へ逆流するのを阻止するために、高圧通路６５内には逆止弁２３が設けられている。
【００２８】
環状通路４５は駆動軸５３とケーシング部分６１ｂとによって制限されている。ケーシング部分６１ａによって形成されるクランクケーシングから燃料が環状通路４５内へ侵入することができないように、環状通路４５とクランクケーシングとの間にラジアル波形シールリング６７が設けられている。環状通路４５は、やはり調量弁４７（図１参照）に接続された導管４３を介して燃料により充填される。図３には図２のＣ−Ｃ線に沿った断面が示されている。この図示から明らかに分かるように、環状通路４５は半径方向で駆動軸５３とケーシング部分６１ｂとによって制限されている。この図示では導管４３も良好に認識される。
【００２９】
図４には図２のＢ−Ｂ線に沿った断面が図示されている。この図示では、駆動軸５３が切断平面内で回転すべり弁として形成されていることがわかる。駆動軸５３は切欠６９を備えており、この切欠は環状通路４５（図３参照）とインテーク通路（４６）との間の液力的な結合を生じる。原則的に切欠６９の開角はポンプエレメント１９の数をｎとすれば３６０°／ｎである。
【００３０】
切欠６９の開角が＜３６０°／ｎであれば、インテーク通路４６相互の完全な液圧的な分離が得られる。
【００３１】
切欠６９の開角を＞３６０°／ｎに選択することも有意義であり、その結果、少なくとも２つのインテーク通路４６は一時的に環状通路４５（図示せず）を介して互いに液力的に結合される。このことにより、例えば前フィードポンプ（図１参照）の送出量が均一化されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による燃料噴射システムの概略図である。
【図２】本発明による燃料高圧ポンプの１実施例を断面して示す図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１ 前フィードポンプ、 ３ インテーク導管、 ５ タンク、 ７ 前フィルタ、 ９ 水分離器、 １１ 圧力制限弁、 １３ 絞り、 １５ 送出側、１７ 燃料高圧ポンプ、 １９ ポンプエレメント、 ２１，２３ 逆止弁、２５ コモンレール、 ２７ 高圧導管、 ２８ 圧力制限弁、 ２９ 戻し導管、 ３１ 漏れ導管、 ３３ 切換弁、 ３５ 制御弁、 ３７ 絞り、 ３９ ピストン、 ４１ ばね、 ４３ 導管、 ４５ 環状通路、 ４６ インテーク通路、 ４７ 調量弁、 ４９ ゼロ送出絞り、 ５１ 圧力弁、 ５３ 駆動軸、 ５５ 偏心体、 ５７ 中間リング、 ５９ ピストン、 ６１ケーシング、 ６１ａ，６１ｂ ケーシング部分、 ６３ 送出室、 ６５ 高圧通路、 ６７ ラジアル波形シールリング、 ６９ 切欠

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、駆動軸（５３）に関して半径方向に配置された複数のポンプエレメント（１９）が設けられており、その場合、これらのポンプエレメント（１９）が、一端でピストン（５９）によって制限されたそれぞれ１つの送出室（６３）を有しており、かつ、ポンプエレメント（１９）ごとに１つの吸込側のインテーク通路（４６）が設けられており、その場合、インテーク通路（４６）が、駆動軸（５３）とケーシング（６１）とによって制限された環状通路（４５）を介して燃料を供給され、かつポンプエレメント（１９）の送出室（６３）内に開口している形式のものにおいて、
   環状通路（４５）とインテーク通路（４６）との間の液圧的な結合が駆動軸（５３）によって制御され、１つのポンプエレメント（１９）の吸込行程中に当該ポンプエレメントが環状通路（４５）に液圧的に結合し、駆動軸（５３）の位置に無関係にインテーク通路（４６）の１つだけが環状通路（４５）に液圧的に結合し、環状通路（４５）内への燃料インテーク流が調量ユニット（４７）によって制御され、それぞれのインテーク通路（４６）内に逆止弁（２１）が配置されていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
2. 駆動軸（５３）が回転すべり弁として形成されている請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
3. インテーク通路（４６）がケーシング（６１）内に配置されている請求項１又は２のいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
4. インテーク通路（４６）が駆動軸（５３）の縦軸線に対してほぼ半径方向に延びている請求項１から３までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
5. 環状通路（４５）が燃料高圧ポンプの潤滑に対してシールされている請求項１記載のラジアルピストンポンプ。

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