JP4217382B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
従来技術
本発明は、請求項１の上位概念として記載した、内燃機関のための燃料を供給するための燃料供給装置から出発している。
【０００２】
第１の燃料ポンプが燃料貯えタンクから燃料を燃料接続部を介して第２の燃料ポンプへ搬送する燃料供給装置はこれまでもあった。第２の燃料ポンプ自体は燃料を、少なくとも１つの燃料弁が接続されている圧力導管へ搬送する。通常は燃料弁の数は内燃機関のシリンダの数と同じである。燃料供給装置は、燃料弁が燃料を直接的に内燃機関の燃焼室内へ噴射するように構成されていることができる。この燃料供給装置を運転する場合には高い圧力が、燃料弁へ通じる圧力導管内に必要である。
【０００３】
第２の燃料ポンプは通常は内燃機関によって直接に機械的に駆動される。第２の燃料ポンプは通常はポンプ室内で往復するポンプ体を有している。この場合、ポンプ体のサイクル数は内燃機関の回転数に変動することなく連結されている。ポンプ体のサイクル数が内燃機関の回転数に固定的に連結されているにも拘わらず、第２の燃料ポンプの搬送量を制御できるように、第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとの間には搬送量を制御する制御弁が設けられている。この制御弁はポンプ体のポンプ体の吐出行程の間、燃料の１部をポンプ室から、第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとの間の燃料接続部へ戻すことができる。燃料を収容する空間に蒸気泡が発生しないためには、制御弁が十分に大きな流過横断面を有していることが重要である。
【０００４】
流過横断面が比較的に大きいものでなければならないために、従来は、第２の燃料ポンプのポンプ体のサイクル数が高い場合にも燃料弁へ通じる圧力導管における圧力を満足できる精度で制御もしくは調整するために、制御弁が十分に迅速に切換わるように制御弁を構成することはできなかった。
【０００５】
別の欠点は、制御弁の大きさに基づき、従来は、制御弁の流過横断面が完全に閉じられるかもしくは完全に開かれるまでには比較的に長い時間が経過するので、制御弁を切換えるためのこの移行時間に、燃料の１部が第２のポンプ室から燃料接続部へ比較的に高い圧力で帰流することであった。これはエネルギの散逸、ひいては不都合なエネルギ損失と不都合な燃料の加熱を意味する。
【０００６】
高い費用にも拘わらず従来は、第２の燃料ポンプから送られてきた燃料量を、内燃機関の回転数が高い場合にも十分な精度で調整もしくは制御し、同時に第２の燃料ポンプにて気泡が発生しないようにしかつ第２の燃料ポンプが余分な燃料を搬送しないようにし、同様にエネルギの散逸、ひいてはさらなるエネルギの損失及び燃料の加熱を回避することはできなかった。
【０００７】
発明の利点
請求項１の特徴を有する本発明による燃料供給装置は、弁部材を調節する調節駆動装置に、制御弁がまだ出発位置にある間に、つまり弁部材を調節駆動装置により調節しようとする所定の時間前に、中間値で給電するという特異性を提供する。この場合、給電の中間値は出発位置のために設けられた第１の値と終端位置のために設けられた第２の値との間の高さで給電される。これにより制御弁の弁部材が予定の切換え点までまだ出発位置に留まるが、次いで弁部材を出発位置から調節するためには、電磁石の給電をわずかに変えるだけでよくなる。これはきわめて短い時間内で行うことができるので、弁部材、ひいては制御弁は有利な形式できわめて迅速にあらたに予定された終端位置へ切換えられることができる。
【０００８】
従属請求項に記載した特徴によって請求項１に記載した燃料供給装置の有利な変更と別の構成とが可能である。
【０００９】
弁部材を調節する調節駆動装置の電磁石が、まだ弁部材が出発位置にある間に、つまり制御弁を調節しようとする所定の時間前に、内燃機関の運転条件に関連して及び／又は燃料供給装置内の圧力に関連して、特に弁部材に作用する堰止め圧及び／又は時間に関連して、特にポンプ体の瞬間の位置に関連して及び／又はポンプ回転数に関連して中間値で給電されると、これにより、弁部材がまだ出発位置に留まるが、次いで弁部材を出発位置から調節するためには給電のわずかな変化しか伴わない力しか電磁石が状況に合わせて形成しなくなるという利点が得られる。これは比較的に短い時間で行われるので、制御弁はきわめて迅速に終端位置へ切換えられることができる。
【００１０】
流過横断面を内燃機関の運転条件に関連して閉じることにより、第２の燃料ポンプから送られてきた燃料量はきわめて簡単な形式でかつわずかなエネルギの散逸できわめて正確に制御もしくは調整される。本発明にしたがって構成された制御弁は特に迅速にかつ時間的に正確に閉鎖もしくは開放される。
【００１１】
制御弁に対して液圧的に並列に燃料を燃料接続部から第２の燃料ポンプのポンプ室へ導く逆止弁で、吸込み行程の間に、燃料は付加的に燃料接続部から制御弁を迂回してポンプ室へ達する。これは、制御弁の流過横断面を小さくすることが、吸込み行程の間にポンプ室における圧力が大きく下がり過ぎることなしに、ひいては気泡が発生する危険なしで可能になるという利点をもたらす。
【００１２】
制御弁がいわゆる着座式弁として形成されると、弁部材の比較的に小さい調節距離で比較的に大きな流過横断面が制御もしくは開閉できる。
【００１３】
実施例の開示
内燃機関のために燃料を調量する本発明による燃料供給装置は種々の形式の内燃機関にて使用される。燃料としては有利にはオット燃料、特にベンジンが使用される。内燃機関は例えば外部又は内部で混合気が形成されかつ火花点火されるオット機関である。この場合、機関は往復運動するピストン（行程ピストン機関）を有するか又は回転可能に支承されたピストン（ヴァンケルピストン機関）を備えていることができる。燃料−空気混合物の点火は、通常は点火プラグで行われる。内燃機関は例えばハイブリット機関である。給気層を有するこの機関においては、燃焼室内の燃料−空気混合物は点火プラグの範囲で、確実な発火が保証されるまで燃料で富化される。しかし、この場合には中央における燃焼は強く希薄化された混合気で行われる。
【００１４】
内燃機関の燃焼室におけるガス交換は４サイクル法で又は２サイクル法で行われる。内燃機関の燃焼室におけるガス交換を制御するためには公知の形式でガス交換弁（流入弁と流出弁）が設けられていることができる。内燃機関は少なくとも１つの燃料弁が燃料を直接的に内燃機関の燃料室に噴射するように構成されていることができる。内燃機関の出力の制御は運転モードに応じて燃焼室に供給された燃料量の制御によって行われる。しかしながら燃料の燃焼のために燃焼室に供給される空気がスロットルバルブで制御される運転モードもある。さらにスロットルバルブの位置を介して内燃機関から放出される出力が制御されることもできる。
【００１５】
内燃機関は例えばピストンを有するシリンダを有するか又は内燃機関は複数のシリンダとこれらのシリンダに相当する数のピストンとを備えていることができる。有利にはシリンダあたりそれぞれ１つの燃料弁が設けられている。
【００１６】
明細書の記述範囲を不必要に複雑にしないために、以下の実施例の記述は内燃機関として４つのシリンダを有する行程ピストン機関に限って行う。この場合には４つの燃料弁は燃料、通常はベンジンを直接的に内燃機関の燃料室へ噴射する。燃焼室における燃料の点火は点火プラグを介して行われる。運転モードに応じて内燃機関の出力は、噴射される燃料量の制御を介して又は流入する空気の絞りを介して制御される。アイドリング運転と下方の部分負荷運転では、点火プラグの範囲における燃料富化を伴う給気層状化が行われる。この場合には混合気は点火プラグの範囲の前記範囲の外側ではきわめて希薄である。全負荷運転もしくは上方の部分負荷運転では全燃焼室内で均質な分布が燃料と空気との間に求められる。
【００１７】
図１には燃料貯えタンク２と、吸込み導管４と、第１の燃料ポンプ６と、電気モータ８と、フィルタ９と、燃料接続部１０と、第２の燃料ポンプ１２と、圧力導管１４と、４つの燃料弁１６と、エネルギ供給ユニット１８と、電気的もしくは電子的な制御装置２０とが示されている。燃料弁１６は当業者間ではしばしば噴射弁又はインゼクタと呼ばれている。
【００１８】
第１の燃料ポンプ６は吐出側６ｈと吸込側６ｎとを有している。第２の燃料ポンプ１２は吐出側１２ｈと低圧側１２ｎとを有している。燃料接続部１０は第１の燃料ポンプの吐出側６ｈから第２の燃料ポンプ１２の低圧側１２ｎに通じている。燃料接続部１０からは燃料導管２２が分岐している。燃料導管２２を介して燃料接続部１０から燃料は直接的に燃料貯えタンク２へ戻されることができる。燃料導管２２には圧力調整弁もしくは圧力制御弁２６が設けられている。圧力制御弁２６は圧力制御弁のようにもしくは差圧弁のように働く。つまり圧力制御弁２６は第２の燃料ポンプ１２によって燃料接続部１０からどの程度の燃料が取出されたかとは無関係にほぼコンスタントな供給圧が燃料接続部１０に保たれるために役立つ。圧力制御弁２６は供給圧を例えば３００ｋｐａに相当する３バールに調整する。
【００１９】
第１の燃料ポンプ６は電気モータ８により駆動される。第１の燃料ポンプ６、電気モータ８及び圧力制御弁２６は燃料貯えタンク２の範囲にある。これらの部分は有利には燃料貯えタンク７２の外側に配置されるか又は一点鎖線で略示したように燃料貯えタンク２の内部に配置される。
【００２０】
機械的な伝達部材１２ｍを介して第２の燃料ポンプ１２は機械的に、図示されていない内燃機関の出力軸に連結されている。第２の燃料ポンプ１２は機械的に剛性に内燃機関の出力軸に連結されているので、第２の燃料ポンプ１２は内燃機関の出力軸の回転数に対し純粋に比例する。出力軸の回転数は内燃機関の瞬間的な運転条件に応じてきわめて異なっている。出力軸は例えば内燃機関のカム軸である。
【００２１】
第２の燃料ポンプ１２はポンプ室２８を有している。第２の燃料ポンプ１２の低圧側１２ｎの燃料接続部１０には、ポンプ室２８の入口側に配置された制御弁３０が設けられている。この制御弁３０は主として第２の燃料ポンプ１２によって搬送しようとする燃料量を制御するために役立つ。したがって制御弁３０は量制御弁とも呼ぶことができる。この制御弁３０についてはあとでもう一度触れることにする。第２の燃料ポンプ１２の高圧側にある圧力導管１４には出口側に逆止弁３２が設けられている。
【００２２】
第２の燃料ポンプ１２は一点鎖線で略示したケーシング１２ｇ内に位置している。逆止弁３２もケーシング１２ｇ内にあることができる。制御弁３０は弁ケーシング３０ｇを有している。弁ケーシング３０ｇはケーシング１２ｇにフランジ結合されているかケーシング１２ｇ内へ統合されている。制御弁３０はケーシング１２ｇ内に直接的に組込まれていることもできる。
【００２３】
第２の燃料ポンプ１２から燃料弁１６へ通じる圧力導管１４は簡素化して、導管区分４２と貯え室４４と分配導管４６に分割されていることができる。燃料弁１６はそれぞれ１つの分配導管４６を介して貯え室４４に接続されていることができる。圧力センサ４８は貯え室４４に接続され，圧力導管１４における燃料のそのつどの圧力を検出する。この圧力に応じて圧力センサ４８は電気的な信号を制御装置２０へ発信する。
【００２４】
圧力導管１４内の燃料の圧力が高すぎると、燃料は圧力導管１４から戻し導管５２を介して燃料接続部１０へ導かれる。戻し導管５２内には過圧弁５３がある。この過圧弁５３は、何らかの故障で第２の燃料ポンプ１２が不都合に多くの燃料を圧力導管１４内に送り込んだ場合でも、圧力導管１４内の燃料の圧力が所定の最大値を越えることがないように働く。
【００２５】
燃料供給装置はさらに、１つのセンサ５４又は複数のセンサ５４と１つのアクセルペダルセンサ５６とを有している。センサ５４，５６は内燃機関が働いている運転条件を検出する。内燃機関のための運転条件は複数の個別の運転条件から合成されることができる。個別の運転条件は例えば、燃料接続部１０における燃料の温度及び／又は圧力、圧力導管１４における燃料の温度及び／又は圧力、空気温度、冷却水温度、オイル温度、内燃機関のモータ回転数もしくは内燃機関の出力軸回転数、内燃機関の排ガスの組成、燃料弁１６の噴射時間等である。アクセルペダルセンサ５６はアクセルペダルの範囲にあり、別の個別の運転条件として、アクセルペダルの位置、ひいては運転者により望まれた速度を検出する。
【００２６】
電気モータ８と燃料弁１６と圧力センサ４８とセンサ５４，５６は電気的な導線５８を介して制御装置２０と接続されている。燃料弁１６と制御装置２０との間の電気的な導線５８は各燃料弁１６の制御装置２０が個別に制御され得るように構成されている。他の非電気的な導管に対する差異がはっきりするように電気的な導線５８は破線で示されている。
【００２７】
第１の燃料ポンプ６は、堅牢な、簡単に製造可能な押除けポンプであって、ほぼ所定のコンスタントな燃料を搬送する第１の燃料ポンプ６の圧力側６ｈの燃料接続部１０における燃料の圧力は、供給圧とも呼ばれる。提案された燃料供給装置では圧力制御弁２６が燃料接続部１０にける供給圧を決定する。
【００２８】
第２の燃料ポンプ１２は燃料を燃料接続部１０から制御弁３０を通ってポンプ室２８に搬送しかつポンプ室２８から出口側の逆止弁３２を通って圧力導管１４に搬送する。
【００２９】
圧力導管１４における圧力は普通の運転状態では例えば１００バールであることができる。これは１０ＭＰａに相当する。したがって第２の燃料ポンプ１２が瞬間的に必要とされる燃料量を正確に圧力導管へ搬送して、圧力導管１４から燃料供給装置の低圧範囲に燃料ができるだけ戻されなくてもよくなるようにすることが重要である。燃料を圧力導管１４から低圧側へ戻すことは望まれない、不要なエネルギの散逸を意味する。
【００３０】
図１に記号化して示された制御弁３０は、第１の弁位置３０．１と第２の弁位置３０．２と第３の弁位置３０．３へ切換え可能である。記号化して示した弁位置３０．１、３０．２、３０．３は、見やすさのためだけから、種々の大きさで示してある。
【００３１】
制御弁３０は調節駆動装置６０を有している。調節駆動装置６０は、主として電磁石６２と該電磁石６２の磁力に抗して作用するばね６４とを有している。電磁石６２に電流を供給するかもしくは供給しないことで制御弁３０は第１の弁位置３０．１もしくは第２の弁位置３０．２に切換えられる。制御弁３０は弁部材６６を有している（図２）。弁部材６６は制御弁３０を流過する燃料流により、接触ばね６８の力に抗して作動可能である。燃料が燃料接続部１０から第２の燃料ポンプ１２のポンプ室２８に流れると、つまり燃料接続部１０における圧力がポンプ室２８における圧力よりも大きいと、弁部材６６（図２）は燃料の流れにより、接触ばね６８の力に抗して、制御弁３０が図１に記号化して示された第３の弁位置３０．３にあるように調節される。ポンプ室２８における圧力が燃料接続部１０における圧力よりも大きいと、燃料はポンプ室２８から燃料接続部１０へ戻り、弁部材６６は制御弁３０が図１に記号化して示した第２の弁位置３０．２にあるように調節される。接触ばね６８は弁部材６６（図２）が調節駆動装置６０によって行った調節運動に追従でき、制御弁３０が第１の弁位置３０．１に達することができるようにも働く。制御弁３０が両方の弁位置３０．２と３０．3との間で圧力に関連して切換え可能であることを図的に示すために、図１には記号的に２つの制御導管もしくは制御室１０ａと２８ａが記入されている。
【００３２】
第１の弁位置３０．１においては、燃料接続部１０とポンプ室２８との間の流過横断面７４は遮断されている。第２の弁位置３０．２においては制御弁３０は流過横断面７４をすこしだけ開放しており、燃料は所定の絞り作用を受けてポンプ室２８から燃料接続部１０へ帰流することができる。第３の弁位置３０．３においては制御弁３０は流過横断面７４を大きく開放しており、燃料はほぼ絞られることなく燃料接続部１０からポンプ室２８へ流入することができる。
【００３３】
第２の燃料ポンプ１２はポンプ室２８が交互に拡大しかつ縮小するように構成されているのに対し、内燃機関は伝達部材１２ｍを介して第２の燃料ポンプ１２を駆動する。ポンプ室２８は例えば、ケーシング１２ｇに支承されたポンプ体２（図２）が内燃機関により機械的な伝達部材１２ｍを介して軸方向の往復運動で駆動されることで拡大もしくは縮小させられる。第２のポンプピストン１２の吸込み行程の間、つまりポンプ体７２が下方へ（図２に対し）移動すると、ポンプ室２８は拡大させられる。吐出行程の間、つまりポンプピストン７２が上方へ（図２に対し）押されると、ポンプ室２８は縮小させられる。
【００３４】
ポンプ室２８が拡大する吸込み行程の間、電磁石６２は給電されず、燃料接続部１０からポンプ室２８に流入する燃料は弁部材６６（図２）を調節する。したがって制御弁３０は第３の弁位置３０．３に（図１）にある。これにより制御弁３０の流過横断面７４は拡く開放されており、燃料はほぼ絞られずに燃料接続部１０からポンプ室２８に流入することができる。内燃機関の平均的な運転条件では、前記吸込み行程に続く、ポンプ室２８が縮小させられる吐出行程では電磁石６２は当初給電されず、制御弁３０は第２の弁位置３０．2にある。制御弁３０が弁位置３０．２にある間、第２の燃料ポンプ１２は燃料をポンプ室２８から制御弁３０を通して燃料接続部１０へ戻す。内燃機関の瞬間的な運転条件に関連して、特に圧力導管１４における圧力センサがどのような圧力を検出するかに関連してかつ瞬間的にどのくらいの燃料を燃料弁が内燃機関の燃焼室内へ噴射したいかに関連して、制御装置は、制御弁３０の流過横断面７４を閉じようとする時点を算出する。流過横断面７４を閉じるためには電磁石６２に給電され、制御弁３０が第１の弁位置３０．１に切換えられる。制御弁３０はそれ以前に第２の弁位置３０．２に位置し、この第２の弁位置３０．２では流過横断面７４が最大には開いていなかったので、弁部材６６（図２）が流過横断面７４を閉じるために移動しなければならない距離は比較的に短く、したがって流過横断面７４の閉鎖は比較的に迅速に行うことができる。圧力導管１４における圧力をきわめて正確に調整するために流過横断面７４をきわめて迅速に閉じるかもしくはきわめて迅速に開放することが重要である。これにより、ポンプ体７２がきわめて迅速に往復運動させられ、ポンプ室２８がきわめて迅速に拡大もしくは縮小されるきわめて迅速に働く第２の燃料ポンプを使用することができる。迅速に働くピストン体（図２）の場合には吸込み行程と吐出行程とのための時間がきわめて短いために、制御弁３０が迅速にかつ正確に流過横断面７４を開くかもしくは閉じることが重要である。制御弁３０の吐出行程が第２の弁位置３０．２から第１の弁位置３０．１に切換えられる時点を選択することにより、第２の燃料ポンプが吐出行程あたり燃料接続部１０から圧力導管１４へ搬送する燃料量が決定される。
【００３５】
図２には第１実施例の部分が示されている。図２に示されていない部分は他の図に示されたものに相当する。図２には作動されていない切換え位置３０．２にある制御弁３０を縦断面で示してある。切換え位置３０．２は出発位置と呼ぶこともできる。
【００３６】
すべての図において、同じ部分又は同じ作用を有する部分には同一の符号が付けられている。反対のことが記述されているかもしくは図面に示されていない限り、図の１つで記述した内容及び図示した内容は他の実施例にも当嵌まる。特別な記述がない限り、種々の実施例の個々の構成は互いに組合わせることができる。
【００３７】
調節駆動装置６０は電磁石６２とばね６４との他に調節体７６を有している。調節体７６は可動子７６ａと該可動子７６ａと固定的に結合された突棒７６ｂとから構成されている。電磁石６２が給電されていないと、ばね６４は調節体７６を下に向かって（図２に関連して）出発位置へ、可動子７６ａが、弁ケーシング３０ｇに設けられた下のストッパ円板７８ｕに接触させられるまで押す。電磁石６２が十分な強さで給電されると、調節体７６は上方へ向かって（図２）ばね６４の力に抗して、可動子７６ａが弁ケーシング３０ｇに設けられた上方のストッパ円板７８ｏに接触するまで終端位置へ作動される。
【００３８】
弁ケーシング３０ｇには弁座８０が設けられている。電磁石６２に給電されていない場合には弁座８０と弁部材６６との間の流過横断面７４は図２に示したように拡開される。図２には制御弁３０が第２の弁位置３０．２もしくは出発位置で示されている。第２の弁位置３０．２では弁座８０と弁部材６６との間の間隔は比較的にわずかであるので、第１の調節位置３０．１（図１）へもしくは終端位置へ切換えるためには、調節体７６がきわめてわずかな距離だけ上方へ（図２に関連し）、流過横断面７４を閉じるために弁部材６６が弁座８０に当接するまで動かされるだけでよい。これにより、流過横断面７４は迅速に閉じられることができる。流過横断面７４の閉鎖は吐出行程の間、ポンプ室２８において増大する圧力によって助成される。図２に示すように、燃料接続部１０を支配している供給圧とほぼ同じ供給圧が支配している制御室１０ａの圧力が、弁部材６６に下に向かって開放方向に作用し、ポンプ室２８を支配する供給圧とほぼ同じ供給圧が支配する制御室２８ａにおける圧力が弁部材６６に上に向かって閉鎖方向に作用する。
【００３９】
吸込み行程の間、ポンプ体７２はすでに、下方へ（図２に関連し）移動する。これによりポンプ室２８における燃料の圧力は燃料接続部１０における燃料の供給圧よりも低下させられる。この圧力差は弁部材６６を下方へ（図２）接触ばね６８の力に抗して負荷する。接触ばね６８の力はわりあいに小さいので、燃料接続部１０とポンプ室２８との間の小さな圧力差で液圧的に下方へ押される。この場合、弁部材６６は調節駆動装置６０の調節体７６から引き離される。この引き離しによって、ポンプ室２８と燃料接続部１０との間の圧力差で液圧的に負荷された弁部材６６の移動させられる質量は全体として小さくなり、すでに小さな圧力差で弁部材６６が調節されることになるという利点が得られる。換言すればすでに小さな圧力差が弁部材６６を接触ばね６８の力に抗して下方へ（図２）もしくは上方へ（図２）、弁部材６６が調節体７６の突棒７６ｂに接触するか又は弁座８０に接触するまで調節する。調節部材６６は、弁ケーシング３０ｇに設けられた弁部材ストッパ８２に弁部材６６が接触するようになるまで、弁部材６６は弁座８０からもしくは調節部材から引離されることができる。
【００４０】
図１と図２とに示された実施例では、制御弁３０は電磁石６２に給電することによって、流過横断面７４が閉じられる第１の弁位置３０．１（図１）へ調節される。これとは異なって図３と図４とを用いてあとで説明する実施例では、電磁石６２に給電した場合に、流過横断面７４が開放される。図１と図２とに示した実施例と比較した場合には図３と図４とに示された実施例では電磁石６２の磁力の方向と調節駆動装置６０のばね６４のばね力の方向は逆になっている。
【００４１】
図３と図４には優先的に選択された、特に有利である別の実施例が示されている。図３では電磁石６２が給電されていない状態で、つまり流過横断面が閉じられる第１の弁位置３０．１に制御弁がある状態で前記実施例が示されている。図４は電磁石６２が完全に給電され、これによって制御弁３０が第２の弁位置３０．２にある状態で前記第２実施例が示されている。
【００４２】
ポンプ室２８が図３と図４とに示された実施例において、吸込み行程の間に拡大すると、ポンプ室２８における圧力が低下し、燃料は燃料接続部１０から流過横断面７４を通ってポンプ室２８へ流れる。この場合、流過する燃料は弁部材６６を弁座８０から引き離す。この場合には燃料がきわめて少ない圧力損失でポンプ室２８へ流入できるように流過横断面は一杯に開かれることができる。
【００４３】
吸込み行程の間、電磁石６２に給電することは必ずしも必要ではない。しかしながら、少なくとも吸込み行程の終わりあたりで、遅くとも吐出行程の開始する直前に、電磁石６２に給電し、調節体７６が下方に向かって、図４に示された弁位置３０．２に調節されることが有利である。これによって吐出行程の開始にあたって流過横断面７４が開放されており、圧力導管１４内で必要とされなかった燃料が燃料接続部１０へ帰流することが保証される。吐出行程の開始にあたっては弁部材６６は調節体７６に接触し、弁座８０と弁部材６６との間には小さな間隔しかないので、弁部材６６は流過横断面７４を閉じるためには短い距離しか進む必要がない。したがって流過横断面７４の閉鎖はきわめてすみやかに行われる。吐出行程の間は流過横断面７４は吸込み行程の間よりも著しく小さいことが可能である。
【００４４】
計算に基づき制御装置２０は吐出行程の間に、電磁石６２の給電を中断する時点を決定する。これにより調節体７６は上方へ（図３と図４とに関連し）動かされ、弁部材６６は弁座８０に接触することで流過横断面７４を閉鎖する。調節駆動装置６０の電磁石６２の給電を中断することによって制御弁３０は吐出行程の間に、図４に示された第２の弁位置３０．２から図３に示めされた第１の弁位置３０．１へきわめて迅速に切換えられることができる。第１の弁位置３０．１へ切換えられたあとで、ポンプ体７２は燃料をポンプ室２８から出口側の逆止弁３２を通って圧力導管１４へ圧送する。
【００４５】
制御弁３０の切換えの時点を変化させることによりそのつど必要とされる燃料量は高い調量精度で圧力導管１４へ送られる。
【００４６】
燃料供給装置は以下に記述する緊急機能を有している。すなわち、図３と図４とに示された実施例において電磁石６２が故障に基づき欠落するか又は電磁石６２の給電が中断されると、弁部材６６は全吐出行程の間、流過横断面７４が閉じられる、図３に示された位置にある。したがってポンプ室２８から吐出行程の間に押除けられた全燃料量は出口側の逆止弁３２を通って圧力導管１４に送り込まれる。吸込み行程の間、弁部材６６は、電磁石６２が故障した場合も、先に述べたように、弁座８０から引き離される。調節駆動装置６０の電磁石６２が欠落した場合には第２の燃料ポンプ１２はそれでも燃料を搬送することができる。もちろんこの場合には圧力導管１４に送り込まれる燃料量の正確な調量は行われない。燃料弁１６によって必要とされない燃料、したがって取出されなかった過剰な部分燃料量は過圧弁５３（図１）が応働し、必要とされなかった過剰な部分燃料量が圧力導管１４から戻し導管５２を通って燃料接続部１０に又は変化実施例では、燃料貯えタンク２へ戻されるまで、圧力導管１４における圧力を上昇させる。電磁石６２が欠落した場合には、内燃機関は緊急機能で引き続き運転されることができる。制御装置２０が制御弁３０の制御に基づき与えられていなければならない圧力よりも高い圧力を圧力センサ４８が検出したことを確認すると、制御装置２０は緊急運転に入ったことを知る。緊急運転の間は圧力導管１４に送り込まれた燃料量を正確に調量することはできないので、適当な誤動作通報が成されるように制御装置を構成することが提案されている。
【００４７】
制御弁３０を切換えるために必要とされる切換時間は調節駆動装置６０を給電する場合の以後に述べる仕様によって短縮される。図１と図２とに示された実施例において、発生するすべての運転条件で、つまり燃料接続部１０とポンプ室２８とに生じるすべての圧力でかつ流過横断面７４を通って流れる燃料のすべての流速で、ばね６４が弁部材６６を図２に示した第２の弁位置３０．２に作動しかつそこに保持できるように、ばね６４は相応に十分に強くなるように寸法設定されていなければならない。しかしながら、第２の弁位置３０．２に弁部材６６を保持するためにばね６４の全ばね力は必要とされない運転条件がある。これと関連して、弁部材６６が流過横断面７４を閉じるときに出発位置から終端位置への切換えがより迅速に行われるようにするためには、弁部材６６が出発位置と呼ぶことのできるまだ第２の弁位置３０．２にある間に、ばね６４の力から電磁石６２の磁力を差し引いた力が弁部材６６を確実に出発位置に保つためにちょうど足りるようになるまで電磁石６２に給電することが提案されている。この場合に、流過横断面７４を閉じようとする時点が到来すると、出発位置から終端位置へ切換えるためには、電磁石６２に比較的にわずかな給電を行うだけで十分である。電磁石６２に対する、わずかな付加的な給電は、電磁石６２が完全に給電されていない状態から給電されなければならない場合に較べて著しく短い時間で行われる。
【００４８】
制御弁３０を出発位置から終端位置へ調節する前に電磁石を中間値で給電することが提案されている。この場合、中間値の高さは出発位置のために設定された値と終端位置のために設定された値との間にある。
【００４９】
第２の弁位置に弁部材６６を保持するために必要な力に対する重大な影響はポンプ室２８から燃料接続部１０へ燃料が戻される場合のポンプ室２８における圧力である。この場合、ポンプ室２８内の圧力は堰止め圧である。堰止め圧は主として、燃料が吐出行程の間、ポンプ室２８から押除けられる流速である。堰止め圧はだいたい弁部材の燃料流入側の燃料圧と流出側の燃料圧との間の圧力差である。図示の実施例では、堰止め圧は制御室２８ａにおける圧力と制御室１０ａにおける圧力との間の圧力差である。流速は上方へ移動するポンプ体７２の速度に関連する。ポンプ体７２の速度は燃料ポンプ１２がカム軸で駆動されるポンプ回転数により決定される。したがって電磁石６２に給電するために弁部材６６に作用する堰止め圧に関連して中間値を選択し、終端位置への切換えのためにわずかな付加的な給電しか用いる必要がないようにすることが提案されている。堰止め圧は上方へ移動するポンプ体７２の速度に関連し、該速度自体はポンプ回転数に相応するので、前記中間値をポンプ回転数に関連して決定することが提案されている。ポンプ体７２の運動は機械的に内燃機関のカム軸に連結されているので、ポンプ回転数は内燃機関の機関回転数に直接関連している。機関回転数は通常、他の理由からも測定される。測定費用を全体的にできるだけ低く保つためには、堰止め圧を直接的に測定する代わりに、堰止め圧を間接的に、あまり費用のかからない機関回転数の検出を介して求めることが提案されている。
【００５０】
吐出行程の開始にあたって制御弁３０が第２の弁位置３０．２にありかつ流過横断面７４が開かれていると、小さなポンプ回転数では、弁部材６６に作用する、閉鎖方向に作用する堰止め圧はポンプ回転数が大きい場合よりわずかである。弁部材６６を第２の弁位置３０．２に保つためには開放方向に作用する調節駆動装置６０の力はポンプ回転数が大きい場合には、ポンプ回転数が小さい場合に較べて著しく大きいものでなければならない。どんなポンプ回転数でもできるだけ短い閉鎖時間を得るためには、第２の弁位置３０．２（図２）、つまり出発位置から第１の弁位置３０．１、つまり終端位置へ意図して切換えるいくらか前に、電磁石６２にすでに前もって中間値で給電すること、しかもポンプ回転数が小さければ小さいほど強く給電することが提案されている。
【００５１】
図３と図４とに示された実施例においても、制御弁３０を切換えるために必要とされる切換時間が付加的に著しく短縮される。この場合には調節駆動装置６０の電磁石６２はあらゆる運転条件のもとで必要に際して弁部材６６を流過横断面７４を開放する図４に示した第２の弁位置３０．２に電磁石６２を保つことができるように十分に強力に設計されていなければならない。しかし、弁部材６６を保持するために必要な電磁石６２の磁力は運転条件のほとんどの部分では設定磁力よりも小さい。１つの切換え過程を対象とした場合、弁位置３０．２を出発位置と呼び、弁位置３０．１を終端位置と呼ぶことができる。弁部材６６を出発位置に保つために電磁石６２の磁力が小さくてもよい運転条件で、電磁石６２の給電を相応に減ずることが提案されている。この場合に、次いで流過横断面７４を完全に閉じるために電磁石への給電が中断されると、電磁石６２が出発位置（図４）で最大に給電される場合に較べて、電磁石６２の磁力は著しく迅速に零に減少し、ばね６４は調節体７６を著しく迅速に上方へ向かって（図４）終端位置（図３）へ作動することができる。
【００５２】
どのポンプ数でもできるだけ短い閉鎖時間を得るためには、第２の弁位置３０．２（図４）、つまり出発位置から第１の弁位置３０．１（図３）、つまり終端位置へ意図的に切換えるいくらか前に、すでに前もって電磁石６２をいくらか弱く給電し、しかもポンプ回転数が小さいほど少なく給電することが提案されている。
【００５３】
電気的なエネルギ供給ユニット１８（図１）の電圧は通常は制限されているので、電磁石６２の接続の開始から電磁石６２が一杯の最大磁力で調節体７６に作用できるようになるまでには所定の時間がかかる。図３と図４とに示された実施例では電磁石６２の磁力を遮断した場合に流過横断面７４が閉じられる。この場合、特に流過横断面７４の閉鎖は特に迅速に、最短の時間内に行いたい。磁力を接続するよりも磁力を遮断することが迅速に行うように構成することが可能であるので、図３と図４とに示された実施例では有利な形式で流過横断面７４を閉じるときに特に短い閉鎖時間が得られる。何故ならばこの場合には電磁石６２を閉じるためには電磁石６２の磁力を遮断しなければならないからである。したがってこの第２の実施例では第２の燃料ポンプ１２により搬送された燃料はさらに正確に制御される。
【００５４】
図５には象徴的な形で別の実施例が示されている。ここでは制御弁３０（図１）の代わりに制御弁３０′が使用されている。以下に述べる相違点を除いて制御弁３０′は制御弁３０とほぼ同じく構成されている。制御弁３０′は第１の弁位置３０．１と第２の弁位置３０．２′とを有している。第１の弁位置３０．１においては燃料はポンプ室２８から燃料接続部１０へ帰流することはできない。第２の弁位置３０．２′においては流過横断面７４は開放されているので、ポンプ室２８は燃料接続部１０と接続されている。
【００５５】
液圧的に制御弁３０′に対して並列的には逆止弁９６が設けられている。この逆止弁８６を通って吸込み行程の間に、燃料は付加的に、制御弁３０′を迂回して燃料接続部１０から第２の燃料ポンプ１２のポンプ室２８へ流入することができる。
【００５６】
図６には図５に示された実施例の１部分が示されている。図面には第１の弁位置３０．１にある制御弁３０′の縦断面が示されている。
【００５７】
吸込み行程の間、ポンプ体７２は下方へ（図６に関し）移動する。この場合、燃料は燃料接続部１０から逆止弁８６を通ってポンプ室２８へ流れる。ポンプ体７２の吸込み運動速度が高い場合にも燃料がほぼ絞られることなく燃料接続部１０からポンプ室２８へ流入できるように逆止弁８６の寸法は十分に大きく設定されておりかつプレロードばねが存在している場合には、このプレロードばねのばね力が前記条件を満たすように弱く設定されている。これにより、ポンプ室２８が吸込み行程の間、気泡なしで完全に燃料で満たされることが保証される。
【００５８】
燃料は吸込み行程の間、制御弁３０′を液圧的に並列に迂回できるので、制御弁３０′の流過横断面７４の寸法を決める場合には吸込み行程を考慮する必要はない。したがってこの流過横断面７４は比較的に小さく設定されていることができ、この結果、制御弁３０′の迅速な作動が著しく容易になる。
【００５９】
調節駆動装置６０の比較的に弱く構成されたばね６４は、弁部材６６が既に吸込み行程の間に弁座８０に当接するようにする。これにより、制御弁３０′は既に、ポンプ体７２が上方へ移動する吐出行程の開始にあたって閉じられることが保証される。したがって電磁石が制御弁の流過横断面を吐出行程の間にはじめて閉じなければならない構成と比較して電磁石６２は弱い力で働くことができる。
【００６０】
吐出行程の開始にあたっては流過横断面７４は閉じられている。吐出行程の間に流過横断面７４は開放される。流過横断面７４が開放される時点は第２の燃料ポンプ１２が出口側の逆止弁３２を通して圧力導管１４内へ搬送しようとする燃料量に関連する。
【００６１】
電磁石６２の磁力とばね６４のばね力とが合わさって閉鎖力が形成される。この閉鎖力は吐出行程の間は、ポンプ室２８における燃料の圧力が弁部材６６を弁座８０から持上げることができない程度の大きさでなければならない。吐出行程の間、流過横断面７４の開放がきわめて迅速にかつ制御装置２０によって算出された時点に正確に行われるように、弁部材６６が意図しないのに弁座８０から離れないように閉鎖力の強さはポンプ室２８における圧力に関連して調節することが提案されている。したがってちょうど弁部材６６が弁座８０から離れないような強さの中間値で電磁石６２を励磁もしくは給電することが提案されている。この場合、中間値はポンプ室２８における圧力の高さに応じて、ポンプ室２８における圧力が最大である場合に弁部材６６を弁座８０に保持するのに必要な給電値よりも小さいが、開放された流過横断面７４のために必要である電磁石６２への給電値よりも大きい。図６に示された実施例では、開放された流過横断面７４のための電磁石６２への給電値は零である。図６に示された第１の弁位置３０．１′を出発位置と見なすと、吐出行程の間、流過横断面７４を閉じておきたい間、電磁石６２は電磁石６２の最大給電値と終端位置のために必要な最小給電値との間の中間値で給電される。
【００６２】
吐出行程の間はポンプ室２８における圧力は圧力導管内の燃料の圧力とほぼ同じ高さであるので、給電の中間値を決定するためには圧力センサ４８から発信された信号も使用できる。したがってこの場合には付加的な圧力センサは不要になる。
【００６３】
図７には別の有利な、優先的に選択された実施例が示されている。
【００６４】
図６とは異なって図７に示された実施例ではばね６４は開放方向に作用する。
【００６５】
図７の実施例は、吹込み行程の間、燃料の１部が制御弁３０′の流過横断面７４を通って流れることができ、したがって逆止弁８６を比較的に小さいものであることができるという利点を有している。
【００６６】
図８には別の実施例が示されている。
【００６７】
この実施例ではばね６４は弁部材６６を閉鎖方向に負荷している。電磁石６２は弁部材６６を開放方向に作動することができる。電磁石６２が給電されていないと、流過横断面７４は閉じられている。ばね６４のばね力は、電磁石６２が給電されていない場合に流過横断面７４がいかなる条件のもとでも閉じられるのに足りるように設定されていなければならない。発生する運転条件の大きな部分では、制御弁３０′閉じるためには比較的に弱い力で足りるものと考えられる。したがって既に流過横断面７４をまだ閉じておきたい間に、しかしながら少なくとも流過横断面７４を開放しようとする直前に、ばね６４のばね力から電磁石６２の磁力を差し引いた合成された閉鎖力が、ポンプ室２８を瞬間的に支配している圧力のもとで弁部材６６を弁座８０に保持するのに足りるような強さで電磁石６２に給電することが提案されている。
【００６８】
図３，６及び８に示された制御弁３０，３０′の流過横断面７４が閉じられている第１の弁位置３０．１，３０．１′を出発位置としかつ図２，４及び７に示された、流過横断面７４が開放されている第２の弁位置３０．２，３０．２′を終端位置とすることができる。制御弁３０，３０′を出発位置（図３，６，８）から終端位置へ切換えることができるだけ迅速に行われるためには、弁部材６６が算出された切換え点まではまだ出発位置に留まるような強さで電磁石６２を給電したい。この場合には電磁石６２の給電をわずかに変えることで弁部材６６を終端位置へ調節することができる。これは給電の変化がわずかで磁力の変化がわずかであるためにきわめて迅速に行うことができる。
【００６９】
しかしながら、図２，４及び７に示された、流過横断面７４が開放されている第２の弁位置３０．２，３０．２′を出発位置とし、図３，６及び８に示された、流過横断面７４が閉じられている第１の弁位置３０．１，３０．１′を終端位置とすることもできる。この場合にも第２の弁位置３０．２，３０．２′から第１の弁位置３０．１，３０．１′に切換えることをできるだけ短い時間で行うことができるように、弁部材６６が出発位置にまだ留まり、所定の時点で、電磁石６２の給電をわずかに変えることで弁部材６６が終端位置へ切換えられるような強さで、出発位置にある電磁石６２を給電することが提案されている。
【００７０】
制御装置２０は、内燃機関の運転中に学習でき、これによって内燃機関の制御が常に改善されるように構成することもできる。例えば制御装置２０が、電磁石６２が中間値で給電された場合に、弁部材６６が所定の切換え点まで出発位置に留まらなかったことを確認すると、制御装置２０はポンプ体７２の次の行程で、電磁石６２の給電の中間値を、弁部材６６がまだ出発位置に留まることが保証されるように変えることができる。電磁石６２の給電の中間値のための最適な値を探ることにより、制御装置２０自体は制御弁３０，３０′を閉鎖もしくは開放するために最短の切換え時間が達成されるように最適化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 優先して選択された有利な実施例を示したブロック回路図。
【図２】 前記実施例の詳細を示した図。
【図３】 別の実施例の詳細を示した図。
【図４】 別の実施例の詳細を示した図。
【図５】 特に有利に構成された別の実施例を示したブロック回路図。
【図６】 図５に示した実施例の詳細を示した図。
【図７】 燃料供給装置の変化実施例の詳細を示した図。
【図８】 燃料供給装置の変化実施例の詳細を示した図。
【符号の説明】
２ 燃料貯えタンク
４ 吹込み導管
６ 燃料ポンプ
８ 電気モータ
９ フィルタ
１０ 燃料接続部
１２ 燃料ポンプ
１４ 圧力導管
１６ 燃料弁
１８ エネルギ供給ユニット
２０ 制御装置
２２ 燃料導管
２６ 圧力制御弁
２８ ポンプ室
３０ 制御弁
３２ 逆止弁
４２ 導管区分
４４ 貯え室
４６ 分配導管
４８ 圧力センサ
５２ 戻し導管
５３ 過圧弁
５４ センサ
５６ アクセルペダルセンサ
６０ 調節駆動装置
６２ 電磁石
６４ ばね
６６ 弁部材
６８ 接触ばね
７２ ポンプ体
７４ 流過横断面
７６ 調節体
８０ 弁座
８２ 弁部材ストッパ
８６ 逆止弁

Claims (14)

1. 内燃機関のための燃料を供給するための燃料供給装置であって、燃料貯えタンクと、第１の燃料ポンプ（６）と、第２の燃料ポンプ（１２）と、少なくとも１つの燃料弁（１６）が接続されている圧力導管（１４）とを有し、前記燃料弁（１６）を介して燃料が少なくとも間接的に内燃機関の燃焼室に達することができるようになっており、第１の燃料ポンプ（１６）が燃料を燃料貯えタンク（２）から燃料接続部（１０）へ吐出しかつ第２の燃料ポンプ（１２）がポンプ室（２８）を有し、ほぼ燃料を前記燃料接続部（１０）から可変な流過横断面（７４）を有する制御弁（３０，３０′）を介して前記ポンプ室（２８）内へ送りかつ該ポンプ室（２８）から前記圧力導管（１４）へ搬送するようになっており、前記制御弁（３０，３０′）が前記流過横断面（７４）に影響を及ぼす弁部材（６６）と、電磁石（６２）を含む、前記弁部材（６６）を調節する調節駆動装置（６０）とを有しており、前記制御弁（３０，３０′）が前記電磁石（６２）に第１の値で給電することにより出発位置へ調節され、前記電磁石（６２）に第２の値で給電することにより終端位置へ調節される形式のものにおいて、前記制御弁（３０，３０′）を前記出発位置から前記終端位置へ調節する前に前記電磁石（６２）に、前記第１の値と前記第２の値との間にある中間値で給電することを特徴とする、燃料供給装置。
2. 前記出発位置のための給電の値が零である、請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記調節体（６６）を調節するための前記調節駆動装置が前記電磁石（６２）と該電磁石（６２）の磁力に抗して作用するばね（６４）とを有しており、前記ばね（６４）が前記弁部材（６６）を前記出発位置へ調節する、請求項２記載の燃料供給装置。
4. 前記終端位置のための給電の値が零である、請求項１記載の燃料供給装置。
5. 前記調節体（６６）を調節するための調節駆動装置（６０）が前記電磁石（６２）と該電磁石（６２）の磁力に抗して作用するばね（６４）とを有し、該ばね（６４）が前記弁部材（６６）を前記終端位置へ調節する、請求項４記載の燃料供給装置。
6. 前記電磁石（６２）へ給電するための前記中間値が内燃機関の運転条件に関連している、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
7. 前記電磁石（６２）に給電するための前記中間値が前記弁部材（６６）に作用する堰止め圧に関連している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
8. 前記堰止め圧が内燃機関のエンジン回転数の検出によって求められる、請求項７記載の燃料供給装置。
9. 前記電磁石（６２）の給電の前記中間値がポンプ室内を支配している圧力に関連している、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
10. 前記電磁石（６２）の給電の前記中間値が前記圧力導管（１４）内を支配している圧力に関連している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
11. 前記中間値が、前記制御弁（３０）を出発位置から終端位置へ切換えるまでに残っている残留時間に関連している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
12. 液圧的に前記制御弁（３０，３０′）に対して並列に燃料を燃料接続部（１０）からポンプ室（２８）へ導く逆止弁（８６）が設けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
13. 前記第２の燃料ポンプ（１２）が駆動可能なポンプ体（７２）を有し、該ポンプ体（７２）の駆動によって該ポンプ体（７２）がポンプ室（２８）を交互に拡大しかつ縮小する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
14. 前記制御弁（３０，３０′）が着座型弁である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の燃料供給装置。

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