JP4050348B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧での燃料を内燃機関のシリンダに供給する装置に関するものである。特に、本発明は、燃料ポンプが、送出ラインを高圧に保持するために高圧での燃料を送出ラインに供給するように配置されている種類の燃料供給装置に関するものである。複数のインジェクタは送出ラインに接続されていて、このインジェクタは、燃料を送出ラインから関連エンジンのシリンダに噴射するために個々に制御可能である。
【０００２】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、高圧燃料を送出ラインに供給する燃料ポンプと、送出ライン及びインジェクタを通って関連エンジンのそれぞれのシリンダに送出するように実施できる手段に接続された複数のインジェクタと、送出ラインに接続され、かつ送出ライン内の燃料の圧力を制御するように実施できる制御弁とを含む燃料供給装置が備えられている。
【０００３】
前記燃料ポンプは、半径方向に延びる穴（１６）を設けたポンプ本体（１４）を備え、前記穴（１６）の内部には、前記ポンプ本体（１４）に対して回転するカムリング（２４）のカム面の動作により往復運動可能なポンピングプランジャ（１８）が設けられ、さらに前記穴（１６）は、吸入口弁（５８）を介して燃料源と連通され、かつ排出口弁（９０）を介して送出ライン（１０６）と連通されており、前記吸入口弁（５８）及び排出口弁（９０）が、前記ポンプ本体（１４）にそれぞれ設けた半径方向に延びるせん孔（６４、９６）の中に備えられている。燃料供給装置は、都合が良いことに、燃料を燃料ポンプに供給を供給する燃料制御装置をさらに備えている。
【０００４】
好ましくは、前記ポンプ本体（１４）には、前記半径方向に延びる穴（１６）が複数（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）設けられ、前記各穴は、互いに軸方向および回転角方向に離隔して配置されるとともに、前記各穴には、それぞれ２つの前記ポンピングプランジャ（１８）が設けられる一方、前記カムリング（２４）の前記カム面が、回転角方向に離隔された複数のカムローブを有し、前記燃料ポンプ（１０）の作動サイクル毎に複数の燃料の断続的な流れが送出ライン（１０６）に供給されるように構成されている。このような構成は、送出ライン内の燃料圧力が、使用中、比較的均一レベルにある点で有利である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
添付図面に示された燃料供給装置は、燃料がスロットル装置１２を通って供給された燃料ポンプ１０を備えている。燃料ポンプ１０は、３つの貫通穴１６ａ，１６ｂ、１６ｃを備えている。この貫通穴１６は、互いから軸方向に離隔され、６０°だけ互いから角度が離隔されている。２つのポンピングプランジャ１８は貫通穴１６の各々に備えられている。このプランジャ１８は貫通穴１６内で往復運動できるように配置され、各プランジャ１８の外部端は、そのローラが回転カムリング２４のカム面と係合するように配置されているシュー・ローラ装置２０に係合するように配置されている。このカムリング２４は、図２に示された４つの等角に離隔されたカムローブを含んでいる。
【０００６】
カムリング２４は、エンジン速度と関連する速度で駆動されるように配置されている駆動軸２６に接続されていて、駆動軸２６は、燃料ポンプ１０が動かなくなるべきであるように減少された直径領域２８とを備え、このように、減少された直径領域２８は、燃料ポンプ１０を動かなくすることで生じる制限損傷を変形させる。
【０００７】
カムリング２４に面する駆動軸２６の端部には、その周辺に隣接して、４つの等角で離隔され、軸方向に延びるねじ山通路が備えられている外側に延びるフランジ３０が備えられている。カムリング２４の外部周辺面には、４つの溝３２が備えられていて（図２を参照）、各溝３２は、駆動軸フランジ３０に備えられた通路の１つと整列されている。環状支持部材３４は、駆動軸２６から遠く離れたカムリング２４の端部を隣接し、部材３４及びカムリング２４が４つのボルト３６によって駆動軸２６に固定されており、溝３２の中の一つは、カムリング２４の中に備えられ、駆動軸フランジ３０のねじ山をつけられた通路の中に備えられたねじ山と係合している。駆動軸２６及び部材３４は、適当なベアリング４０によってハウジング３８内に回転するために支持されている。
【０００８】
シュー・ローラ装置２０は、一方に片寄らせて、ポンプ本体１４の中に備えられている穴４４内に収容されたスプリング４２によってカムリング２４のカム面と係合する。スプリング４２は、円錐コイルのヘリカルスプリングの形をとるのが都合がいい。プランジャ１８の過度の内向き運動を避けるために、特に、ポンプがある時間の間、静止しているとき、各プランジャ１８の外部端には、スナップリング４６が係合している（図２を参照）凹部が備えられている。このスナップリング４６は、プランジャ１８の内向き運動を制限するためにポンプ本体に係合するように配置されている。
【０００９】
シュー・ローラ装置２０とプランジャ１８との整列を保持するために、使用中、ポンプ本体１４には、図２に示されるように、等角に離隔され、軸方向に延びる６つの溝４８が備えられている。各溝４８は、このようにシュー・ローラ装置２０の角運動を制限するシュー・ローラ装置２０の中の一つを収容する。シュー・ローラ装置２０の軸方向運動を制限するために、シュー・ローラ装置２０によって占有された各溝の部品は挿入部品によって充填される。各シュー・ローラ装置２０の駆動軸側の挿入部品は、ボルトによってポンプ本体14に固定されているエンドキャップ５２と一体となっている。個々の挿入部品５０には、駆動軸２６から遠く離れている各シュー・ローラ装置２０の側の各溝４８の部品が備えられている。挿入部品５０は、図２に示されたように個々の止めねじ５６によって適切な位置に固定されている。
【００１０】
貫通穴１６の各々は、それぞれの吸入口逆止弁５８及び図１の一点鎖線６０によって示された個々の通路を通って駆動軸２６から遠く離れているポンプ本体１４の端部に備えられている吸入ポート６２に接続されている。各吸入口弁５８は、ポンプ本体１４の中に備えられているそれぞれの穴６４内に備えられている。穴６４の外部端はねじ山がつけられている。穴６４の内部端は、それぞれの貫通穴１６と通じていて、直径が減少されたものであり、弁本体６６は、穴６４のねじ山をつけられた領域と密封するように係合するねじ山をつけられた部材６８によって穴６４内部で固定されている。弁本体６６は、その内部で弁部材７０が往復運動できる軸方向に延びる通路を含み、この弁部材７０は、一方に片寄らされて、スプリング７２によって弁本体６６上に備えられた弁座と係合する拡大ヘッドをその内部端に含んでいる。
【００１１】
先に参照されたスロットル装置１２は、吸入ポート６２と通じている。スロットル装置１２は、ヘリカルスプリング、都合よく円錐コイルスプリングに対向するソレノイドアクチュエータ装置７８の動作の下で、穴７６内部で軸方向に調整可能である。図５で示されるように、スロットル部材７４は、適当な送りポンプ７３から比較的低圧で燃料を受け入れるように配置されている複数の吸入口８２を覆う位置と、吸入口８２が、このように燃料がスロットル装置１２を通って吸入ポート６２に流れることができるように開放されている位置との間を移動可能である。スロットル部材１２は、スプリング８０がソレノイドに対向して係合するスプリング係合部を規定し軸方向に延在するピン８４を備えている。ピン８４及びスロットル部材７４は、燃料圧力がスロットル部材７４の両端に作用することを可能にする軸方向に延びる通路を含み、したがってスロットル部材７４はほぼ圧力均衡がされる。ピン８４の存在は、吸入口８２からスプリング８０の周りに燃料が噴射されるのを回避せしめ、それにより、このような噴射が引き起こす不安定性が回避される。
【００１２】
図１に示されるように、スロットル装置１２は、ボルト８８によってハウジング３８に固定されているエンドプレート８６に固定されている。送りポンプ７３からの燃料は、ベアリング４０及びシュー・ローラ装置２０のために潤滑にするためにハウジング３８の内部にも供給される。ポート５３は、過剰燃料をハウジング３８から漏出可能にするためにハウジング内に備えられている。
【００１３】
貫通穴１６の各々は、さらに、それぞれの排出口逆止弁９０及び図１の一点鎖線９１に示された通路を通ってポンプ本体１４の排出ポート９２と通じている。図３に示された排出口弁９０の各々は、それぞれの貫通穴１６の排出口弁５８と全く正反対にある穴９６内部でねじ込み係合している。この穴９６は、貫通穴１６と通じている。弁本体９４は、弁本体１００と係合し、弁部材１００を一方に片寄らされて穴９６内に形成された弁座と係合するスプリング９８を収容する中空のシリンダ領域を含んでいる。図２は、図３に示された排出口弁の修正例を含み、図２の装置は、さらに弁部材１００が係合し、その周りに弁部材１００が一方に片寄らされる弁座部材１０２を含んでいる。この装置内の弁本体９４は、弁座部材１０２を係合し、弁座部材１０２とポンプ本体１４との間に密封を形成するために穴９６内部の弁座部材１０２を固定する複数の脚を含んでいる。
【００１４】
吸入口弁及び排出口弁５０、９０の各々は、死空間を最少にするために、したがってポンプの効率を改善するために貫通穴１６に隣接して置かれている。吸入口及び排出口は、他の適当な逆止弁によっても取り換え可能である。
【００１５】
排出ポート９２は、制御弁１１２のハウジング１１０を通って延びる送出通路１０４と通じていて、次に、この通路１０４は送出ライン１０６と通じている。排出ポート９２と送出通路１０４との間の接続部は、高圧を受け、十分な密封がその間に形成されていることを確実にするために、変形可能なスリーブ９３は排出口９２の中に備えられている。図１に概略的に示されるように、送出ライン１０６は、その各々が送出ライン１０６からの燃料を関連エンジンのシリンダに供給するように配置されている複数の噴射ノズルと通じている。
【００１６】
図１及び図４に示されるように、制御弁１１２は、通常、それの間に延びている穴を有するシリンダ弁本体１１４を備え、弁部材１１６は穴内部で軸方向に移動でき、かつ穴内部に備えられた弁座と係合可能である。穴は、環状通路を含み、弁部材１１６の一部は、送出通路１０４からの高圧燃料によって弁部材１１６が弁座から持ち上がる傾向を有するように配向された傾斜スラスト面を含み、送出通路１０４からの高圧燃料は供給ライン１１８を通る前記通路に供給されている。
【００１７】
スペーサ１２０は、弁本体１１４の端部に隣接する。このスペーサ１２０は、弁部材１１６を一方に偏位させ弁座と係合させるために弁部材１１６の端部に対向して配置されたスプリング１２４を収容するスプリングチャンバ１２２を規定する。このスプリングチャンバ１２２には、供給ライン１１８からの燃料が制限された通路１２６を通って供給される。ソレノイド付勢弁装置１２８は、スプリングチャンバ１２２と通じているので、それの付勢の際に、スプリングチャンバ１２２からの燃料は適当な低圧ドレンに脱出し、したがって弁部材１１６の端部に作用する燃料の圧力は減少される。このような圧力の減少によって、スラスト面に対する燃料の圧力がスプリング１２４の動作及びスプリングチャンバ１２２内部の燃料の圧力のための力に逆らってその弁座から持ち上げるのに十分である状態に達することになる。一旦このような弁部材の移動が行われると、送出通路１０４からの燃料は制御弁１１２を通って適当な低圧ドレンに脱出できる。
【００１８】
弁装置１２８のソレノイドアクチュエータが非作動にされると、ソレノイド付勢弁１２８は閉じ、したがってスプリングチャンバ１２２内部の燃料の圧力が生じ、スプリングチャンバ内部の圧力及び弁部材１１６に作用するスプリング力が弁部材１１６を移動して弁座と係合するのに十分な状態に達せられる。したがって、制御弁１１２を通る燃料の流出は終了される。
【００１９】
このような制御弁１１２は比較的高速応答時間を有し、使用中、送出ライン１０６内部の燃料圧力を比較的均一レベルに保持するように作動される。送出ライン内部の燃料の圧力が所定レベルを超えるならば、制御弁１１２は、圧力が許容レベルまで低下するまでそれの間を燃料が脱出することを可能にするように作動される。
【００２０】
使用中、送りポンプ７３からの適当量の燃料はスロットル装置１２を通ってポンプ本体の吸入ポート６２に供給される。図１及び図２に示されるように、プランジャ対のいずれかはその最も内側の位置を占める。カムリング２４の回転によって、ローラ２２はカムローブのトレーリングフランクの下で支えられるこれらのプランジャ１８に関連するようになる。シュー・ローラ装置２０は、スプリング４２によって外側に片寄らされている。吸入ポートに供給された燃料は、吸入口弁５８を通って通路６０に沿って流れ、送りポンプ７３によって供給された燃料の圧力がスプリング７２の動作に対抗して弁部材７０を移動させるのに十分であり、プランジャを外側に押しやる穴１６を通って入る。
【００２１】
カムリング２４の連続回転は、シュー・ローラ装置２０を内側に押しやり、したがってプランジャを内側に押しやるシュー・ローラ装置２０に係合するカムローブの次になる。プランジャの内側の移動は、吸入口弁５８が閉じるように貫通穴１６内部の燃料を加圧し、燃料は、排出口弁９０を通って貫通穴１６から押し出される。燃料は、送出通路１０４を通って送出ライン１０６に供給される通路を通ってポンプ本体１４の排出ポート９２に供給される。
【００２２】
他のプランジャ対は、前述と同様に機能するが、前述のプランジャ対と位相がずれている。その結果として、カムリング２４の各全回転に対して、１２の燃料の断続的な流れが排出ポート９２に供給される。このような比較的多数の燃料の断続的な流れの供給、すなわち各断続的な流れ毎の比較的少量の燃料の供給は、送出ライン内部の燃料の圧力をほぼ一定に維持する。
【００２３】
図示された実施例は３つのプランジャ対と４つの等角に離隔されたカムローブを有するカムリングとを含むが、他の装置も可能であり、プランジャ及びカムの数の関係に基づき、比較的多数の燃料の断続的な流れが各カムリングの回転中に送出ラインに供給されるようにすることが好ましい。図６は、穴１６の一方からのポンプでの押し出しの終わりと穴１６の他方からのポンプでの押し出しの始めとの間には若干の重なりがあることを示す典型的なカム速度図である。図６は、カムリングが前述のような４つカムローブよりもむしろ２つのカムローブを含む場合のための典型的なカム速度図も含んでいる。
【００２４】
カムリング２４の回転毎に１２の断続的な燃料の流れを送出ライン１０６に供給することによって、いくつかの断続的な燃料の流れを各燃料の噴射の間に関連エンジンのシリンダに供給することが可能になる。都合が良いことに、燃料供給装置は、断続的な流れの一つが各噴射の始めにエンジンに供給されるように仕組まれている。このような装置は、特に、ポンプがその最大容量よりも下で作動しているとき、送出ライン１０６内部の燃料の圧力の制御を改善している。
【００２５】
使用中、スロットル装置１２は、それにより供給される燃料量が、噴射ノズル１０８を通って送出される燃料量にほぼ等しくなるように制御される。したがって、送出ライン内部の燃料の圧力は比較的一定レベルに保持され、この装置が約１６００バールの圧力での燃料で作動することが企図される。
【００２６】
スプリング４２の存在によって、ポンプが最大ポンプ容量で作動する場合と、より少量の燃料がポンプで押し出される場合の両方において、ローラ２２がカム面と接触した状態に維持される。このような接触が、ローラ２２がカム面を離れることを可能にされた場合、例えば、ポンプがその最大容量で作動しない場合よりもより静かにポンプを作動するように保持されることは都合が良いことである。また、スプリング４２の存在によって、シュー・ローラ装置２０の重量の少なくとも一部がスプリング４２で支持され、シュー・ローラ装置２０の重量のためにプランジャに作用する重力が減少されるので有利である。
【００２７】
供給された燃料量はスロットル装置１２によって制御され、比較的多数の断続的な流れによって装置ライン１０６の中はほぼ定圧になるけれども、送出ライン１０６の中の圧力が許容できないように上昇する場合があることもある。これらの状況では、制御弁１１２は、送出ライン１０６から燃料を流出させるべく前述のように作動され、圧力が許容範囲内となるまで減少する。前述のトリム弁としての役を務める制御弁１１２に又は代替物に加えて、制御弁１１２は、送出ライン内部の燃料の圧力が燃料供給装置のための損傷を防止又は制限するために許容できないように高くなるときに開くように構成された逃がし安全弁としての機能を果たすことができる。
【００２８】
燃料装置はスロットル装置なしで作動でき、燃料ポンプが未調整燃料供給量で供給されており、したがってその最大容量でいつも作動していることが認められる。送出ライン内部の燃料の圧力は、たびたび所望の範囲外にあり、したがって、制御弁は送出ラインから燃料を規則的に放出している。この制御弁が低圧ドレンに放出するとき、このような装置は前述の装置に比べて非効率的であることが認められる。
【００２９】
インジェクタ１０８は、いかなる適当な種類ものであってもよく、ここでは詳述されない。１つの特別に適当な種類の弁は前述の制御弁と同様であり、弁の排出口は、関連エンジンのインジェクタに燃料を供給するように配置された１つ以上の小さい開口を有するノズルを規定する。その代わりに、インジェクタは、燃料圧力で作動できる種類のものであってもよく、それへの高圧燃料の供給量は、別々の弁によって制御されている。
【図面の簡単な説明】
本発明は、例として、添付図面を参照して説明される。
【図１】本発明の実施例による燃料供給装置の概略断面図、
【図２】本発明は、図１のラインＸ‐Ｘに沿っての断面図、
【図３】図２の一部の修正の拡大図、
【図４】図１の一部の拡大図、
【図５】図１の他の一部の拡大図、
【図６】図１の実施例に関するカム速度図である。
【符号の説明】
１０ 燃料ポンプ
１２ 燃料制御装置
１４ ポンプ本体
１６ 穴
１８ ポンピングプランジャ
２４ カムリング
５８ 吸入口弁
９０ 排出口弁
１０６ 送出ライン
１０８ インジェクタ
１１２ 制御弁
１１６ ニードル弁
１２２ 制御チャンバ
１２８ 電磁的に作動できる弁

Claims (7)

1. 高圧燃料を送出ライン（１０６）に供給する燃料ポンプ（１０）と、前記送出ライン（１０６）に接続された複数のインジェクタ（１０８）であって、前記各インジェクタを通って関連エンジンのそれぞれのシリンダに燃料を送出するように個々に制御可能であるような複数のインジェクタ（１０８）と、前記送出ライン（１０６）に接続され、前記送出ライン（１０６）内部の燃料の圧力を制御するように動作可能な制御弁（１１２）とを備えた燃料供給装置において、
   前記燃料ポンプが、半径方向に延びる穴（１６）を設けたポンプ本体（１４）を備え、前記穴（１６）の内部には、前記ポンプ本体（１４）に対して回転するカムリング（２４）のカム面の動作により往復運動可能なポンピングプランジャ（１８）が設けられ、さらに前記穴（１６）は、吸入口弁（５８）を介して燃料源と連通され、かつ排出口弁（９０）を介して送出ライン（１０６）と連通されており、
   前記吸入口弁（５８）及び排出口弁（９０）が、前記ポンプ本体（１４）にそれぞれ設けた半径方向に延びるせん孔（６４、９６）の中に備えられていることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記制御弁（１１２）が、その内部でニードル弁（１１６）がスライドできる穴を規定し、前記ニードル弁（１１６）が排出口への燃料の流れを制御するように弁座と係合でき、前記ニードル弁（１１６）が電磁的に作動できる弁（１２８）の制御の下で移動できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された燃料供給装置。
3. 前記電磁的に作動できる弁（１２８）が、制御チャンバ（１２２）内部の燃料圧力を制御するように構成され、前記制御弁（１１２）の前記ニードル弁（１１６）が、前記制御チャンバ（１２２）内部の圧力によって操作されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載された燃料供給装置。
4. 燃料ポンプ（１０）への燃料供給量を制御するための燃料制御装置（１２）をさらに備えていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載された燃料供給装置。
5. 前記ポンプ本体（１４）には、前記半径方向に延びる穴（１６）が複数（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）設けられ、前記各穴は、互いに軸方向および回転角方向に離隔して配置されるとともに、前記各穴には、それぞれ２つの前記ポンピングプランジャ（１８）が設けられる一方、前記カムリング（２４）の前記カム面が、回転角方向に離隔された複数のカムローブを有し、前記燃料ポンプ（１０）の作動サイクル毎に複数の燃料の断続的な流れが送出ライン（１０６）に供給されるように構成されていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載された燃料供給装置。
6. 第１の噴射の開始と次の噴射の開始との間に、少なくとも３つの燃料の断続的な流れが前記送出ライン（１０６）に供給されることを特徴とする請求項５に記載された燃料供給装置。
7. 前記燃料の断続的な流れの中の一つが第１の噴射の開始時に前記送出ライン（１０６）に供給されることを特徴とする請求項６に記載された燃料供給装置。

Images