JP4280419B2 - 内燃機関用の燃料噴射システムに設けられたシーケンスバルブ - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式のシーケンスバルブから出発する。
【０００２】
燃料をタンクから吸い込んで高圧ポンプに圧送する低圧ポンプを備えた内燃機関用の燃料噴射システムは、既に公知である（ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４０１０７４号明細書）。２つのポンプの間の接続導管には、圧縮ばねによって負荷されたスリーブ状のバルブプランジャを備えたシーケンスバルブが配置されている。前記バルブプランジャは底部に絞り孔を有しており、この絞り孔を介して低圧ポンプは常に、ラジアルピストンポンプとして形成された高圧ポンプのカムシャフト室に接続されている。このカムシャフト室もやはり、燃料タンクに接続されている。
【０００３】
バルブプランジャは、低圧ポンプから圧送される燃料の圧力によって圧縮ばねの力に抗してシフト可能である。所定の圧力しきい値を超過すると、バルブプランジャは高圧ポンプのポンプエレメントに通じる導管接続部を解放する。
【０００４】
前記シーケンスバルブは複数の機能を有している。即ち：一方では燃料噴射システムの低圧側の構成部材を、途中で絞り孔とカムシャフト室とを介して空気抜きすることができる。他方では、絞り孔を介して、カムシャフト室に潤滑剤として働く燃料が供給される。更に、内燃機関を保護するためには、前記シーケンスバルブは高圧側のシステム構成部材の故障時に遮断弁として働くのが望ましい。しかし、この公知の構成における欠点は、高圧ポンプによって取り出されない燃料流が、結果的に低圧ポンプの不経済な作動形式を生ぜしめることである。
【０００５】
発明の利点
これに対して請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明によるシーケンスバルブは、低圧ポンプと高圧ポンプとの間の直接的な導管接続外に位置して、低圧側の燃料噴射システム構成部材の空気抜き及び高圧ポンプのカムシャフトへの潤滑剤の流量設定だけでなく、低圧ポンプの吸込み側へ直接に向かう、高圧ポンプによって取り出されない燃料体積流の遮断制御をも保証するという利点を有している。この場合、シーケンスバルブは２つの燃料循環、つまり、高圧ポンプの潤滑及び冷却に役立つ燃料循環と、遮断制御された燃料の戻し案内に役立つ燃料循環とを制御する。この場合、前者の燃料循環は、後者の燃料循環の接続に際してほぼ無干渉であり続ける。更に、遮断制御された燃料を直接に低圧ポンプの吸込み側に戻し案内することにより、低圧ポンプの圧送出力が増大される。それというのも、燃料の濾過のために必要とされるシステムのプレフィルタを迂回することができるからである。
【０００６】
請求項２以下に記載の手段に基づき、請求項１に記載のシーケンスバルブの有利な改良が可能である。
【０００７】
弁のこの構成は有利である。なぜならば、唯一の可動の弁部材が複数の弁機能を果たすからである。更に、この弁全体が構成ユニットとして予め組込み可能且つテスト可能である。シーケンスバルブの、高圧ポンプのケーシング内の配置に基づき、弁のシステム内への組込みにはあまり手間がかからず、特に、外部に対するシールしか必要とされない。それというのも、ねじ込み用ねじ山が、カムシャフト室及び低圧ポンプの吸込み側へのポンプケーシングの接続を、液圧式で十分に相互分離しているからである。これにより、比較的短い構造のバルブケーシングを備えたシーケンスバルブが製作可能である。
【０００８】
実施例の説明
図１に著しく概略的に示された内燃機関、つまり直接噴射式ディーゼルエンジンのための燃料蓄え器−噴射システム１０は、重要な要素として低圧ポンプ１１、高圧ポンプ１２、燃料高圧アキュムレータ（コモンレール）１３、噴射電磁弁（インジェクタ）１４、噴射量制御弁１５及びシーケンスバルブ１６を有している。低圧ポンプ１１は、吸込み導管１７によって燃料タンク１８に接続されており且つ低圧導管１９によって高圧ポンプ１２に接続されている。低圧導管１９内には、噴射量制御弁１５が位置している。低圧ポンプ１１から供給される高圧ポンプ１２も、やはり流出側で高圧導管２０を介して燃料高圧アキュムレータ１３に接続されており、この燃料高圧アキュムレータ１３には複数の噴射電磁弁１４が接続されている。これらの噴射電磁弁１４からは、タンク流出導管２１が燃料タンク１８に通じている。燃料蓄え器−噴射システム１０の作動形式は公知なので、以下はシステム内のシーケンスバルブ１６の配置形式、該シーケンスバルブ１６の構造及び機能についてのみ述べる。
【０００９】
高圧ポンプ１２は、構造的に複数のポンプエレメント２３を備えたラジアルピストンポンプである。前記ポンプエレメント２３の内、図１には単に１つのエレメントしか示していない。ポンプエレメント２３を駆動するためにはカムシャフト２４（又は偏心軸或いはクランクシャフト）が働く。このカムシャフト２４は、ポンプケーシング２６のカムシャフト室２５内に位置している。流入側で低圧導管１９に接続されたシーケンスバルブ１６からは、供給導管２７がカムシャフト室２５に通じており且つ戻し導管２８が低圧ポンプ１１の吸込み導管１７に通じている。カムシャフト室２５も、やはり流出側でタンク流出導管２１に接続されている。
【００１０】
図２に示したシーケンスバルブ１６の実施例には、中空円筒形のねじ込み部材として形成された、高圧ポンプ１２のポンプケーシング２６に設けられた止まり孔３１に突出するように収容されたバルブケーシング３２が示されており、このバルブケーシング３２の段付けされた貫通孔３３には、長手方向で可動のバルブプランジャ３４、同軸的に相前後して配置される圧縮コイルバネ３５及び前記貫通孔３３を外部に対して圧力密に閉鎖しているボール３６が収容されている。バルブケーシング３２は雄ねじ山区分３７を有しており、この雄ねじ山区分３７を介してバルブケーシング３２は、該バルブケーシング側面の六角体３８に係合して止まり孔３１にねじ込まれている。バルブケーシング３２の図示の位置では、図面下側に位置する端面３９は、止まり孔３１の孔底部４０に作用している。止まり孔３１の開口４１側で、バルブケーシング３２はシールリング４２によってシールされている。
【００１１】
バルブケーシング３２には、シールリング４２と孔底部４０との間に、貫通孔３３と交差する２つの横方向孔４５，４６が設けられている。シールリング側の横方向孔４５は、ポンプケーシング２６の第１の流出孔４７と接続している。この第１の流出孔４７は、高圧ポンプ１２のカムシャフト室２５に通じる供給導管２７部分である（図１参照）。シールリングとは反対の側のバルブケーシング３２の第２の横方向孔４６は、ポンプケーシング２６の第２の流出孔４８と接続している。この第２の流出孔４８は、低圧ポンプ１１の吸込み側に通じる戻し導管２８部分である。バルブケーシング３２の端面側では、流入孔４９が貫通孔３３と接続している。前記流入孔４９は、低圧ポンプ１１から高圧ポンプ１２に通じる低圧導管１９に接続されている。前記の第２の流出孔４８は、孔底部４０におけるバルブケーシング３２の密な作用に基づき、流入孔４９から完全に分離されている。第１の流出孔４７と第２の流出孔４８との間のねじ締結（雄ねじ山区分３７）に基づき、十分な液圧式シールがバルブケーシング３２とポンプケーシング２６との間に得られる。
【００１２】
スリーブ状に形成されたバルブプランジャ３４は、バルブケーシング３２の貫通孔３３に適合するように収容されている。シーケンスバルブ１６の休止位置では、前記バルブプランジャ３４は周面側に配置されたスナップリング５１を介して貫通孔３３の段部５２に、バルブプランジャに係合している圧縮コイルばね３５のばね力に基づき支持されている。この圧縮コイルばね３５のプレロードは、貫通孔３３にボール３６を適当な深さで圧入することにより調整されている。バルブプランジャ３４は、ばね側のプランジャボトム５３に絞り孔５４を有しており、この絞り孔５４を介して、貫通孔３３のばね側区分がバルブプランジャ３４の内室５５に接続されている。バルブプランジャ３４の周面側には環状溝５６が設けられており、この環状溝５６は、１つ又は複数の絞り孔５７を介して内室５５に接続されている。バルブプランジャ３４の環状溝５６は第１の制御縁５８を形成しており、この第１の制御縁５８には、貫通孔３３の段部５２側にバルブケーシング３２の中空円錐形の第１の制御輪郭５９が対応配置されている。バルブプランジャ３４は、ばねとは反対の側の端面に第２の制御縁６０を有しており、この第２の制御縁６０は、第２の制御輪郭６１を形成しているバルブケーシング３２の横方向孔４６と協働する。
【００１３】
シーケンスバルブ１６の図示の休止位置では、バルブプランジャ３４は絞り孔５７を介した第１の流出孔４７への流入孔４９の接続並びに該流入孔４９から第２の流出孔４８への接続を遮断している。しかし、流入孔４９はプランジャボトム５３の絞り孔５４を介して、高圧ポンプ１２のカムシャフト室２５に常に接続されている。低圧ポンプ１１の始動時は、低圧システム内の空気がバルブプランジャ３４のプランジャボトム５６に設けられた絞り孔５４を介して第１の流出孔４７を通ってカムシャフト室２５へ流出し且つこのカムシャフト室２５からタンク流出導管２１を通って流出することができる。これにより、低圧システムの空気抜きが効果的に得られる。
【００１４】
低圧ポンプ１１によってタンク１８から取り出され且つ流入孔４９を介してシーケンスバルブ１６に供給される燃料の圧送圧力が増大するのに伴い、バルブプランジャ３４は休止位置から圧縮コイルばね３５のばね力に抗してシフトされる。第１の圧力しきい値を超えると、バルブプランジャ３４の第１の制御縁５８は制御輪郭５９の領域に到達するので、燃料流が流入孔４９からバルブプランジャ３４の絞り孔５７を通って第１の流出孔４７に流れ、更に、高圧ポンプ１２のカムシャフト室２５へ流入することができる。シーケンスバルブ１６は、バルブプランジャ３４の行程が小さな場合は、高圧ポンプ１２を潤滑し且つ冷却するために十分な燃料体積流を調整する流量制御弁として作用する。このためには、絞り孔５７に対して並列に延びる、プランジャボトム５３に設けられた絞り孔５４を通って流入する部分燃料量が考慮され得る。
【００１５】
引き続き増大する低圧ポンプ１１の圧送圧力により、ボール３６に向かって長手方向でシフトされるバルブプランジャ３４は、第１の圧力しきい値と比較してより高い第２の圧力しきい値の超過に伴い、第２の制御縁６０を以てバルブケーシング３２の横方向孔４６を解放する。高圧ポンプ１２によって取り出されない燃料は、第２の流出孔４８及び戻し導管２８を介して直接に低圧ポンプ１１の吸込み側に向かうように遮断制御される。シーケンスバルブ１６は付加的に、流入側の圧力を大体において変動無く保持する圧力制御弁として作用する。この圧力制御は、有利には噴射量制御弁１５に作用する。なぜならば、この噴射量制御弁１５に低圧力変動で供給される燃料は、噴射量制御弁１５の作動形式を助成するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 高圧ポンプに対応配置されたシーケンスバルブを有する略示された燃料噴射システムの液圧回路図である。
【図２】 シーケンスバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料蓄え器−噴射システム、１１ 低圧ポンプ、１２ 高圧ポンプ、１３ 燃料高圧アキュムレータ、１４ 噴射電磁弁、１５ 噴射量制御弁、１６ シーケンスバルブ、１７ 吸込み導管、１８ 燃料タンク、１９ 低圧導管、２０ 高圧導管、２１ タンク流出導管、２３ ポンプエレメント、２４ カムシャフト、２５ カムシャフト室、２６ポンプケーシング、２７ 供給導管、２８ 戻し導管、３１ 止まり孔、３２ バルブケーシング、３３ 貫通孔、３４ バルブプランジャ、３５ 圧縮コイルばね、３６ ボール、３７ 雄ねじ山区分、３８ 六角体、３９ 端面、４０ 孔底部、４１ 開口、４２ シールリング、４５，４６ 横方向孔、４７ 第１の流出孔、４８ 第２の流出孔、４９ 流入孔、５１ スナップリング、５２ 段部、５３ プランジャボトム、５４，５７ 絞り孔、５５ 内室、５６ 環状溝、５８ 第１の制御縁、５９ 第１の制御輪郭、６０ 第２の制御縁、６１ 第２の制御輪郭。

Claims (5)

1. タンク（１８）から燃料を取り出すための低圧ポンプ（１１）と、該低圧ポンプ（１１）から供給される、カムシャフト作動式のポンプエレメント（２３）を有する高圧ポンプ（１２）とを備えた内燃機関用の燃料噴射システム（１０）に設けられたシーケンスバルブ（１６）であって、該シーケンスバルブ（１６）が、前記低圧ポンプ（１１）の圧力によって長手方向で可動のスリーブ状のバルブプランジャ（３４）を有しており、該バルブプランジャ（３４）が、プレロードのかけられた圧縮コイルばね（３５）によって負荷されており且つプランジャボトム（５３）に絞り孔（５４）を有しており、更に、前記低圧ポンプ（１１）から圧送される燃料の予め規定された圧力しきい値において、当該バルブプランジャ（３４）を案内するバルブケーシング（３２）に設けられた流出孔（４８）を解放し、しかも、前記絞り孔（５４）が流出側で常に高圧ポンプ（１２）のケーシング（２６）のカムシャフト（２４）を有する室（２５）に接続しており、該室が燃料タンク（１８）に接続されている形式のものにおいて、
   バルブプランジャ（３４）が、第１の圧力しきい値において、絞り孔（５４）に対して並列に延びる、低圧ポンプ（１１）と高圧ポンプ（１２）のカムシャフト室（２５）との間の接続（４９，５５，５７，４５，４７）を制御し且つ前記の第１の圧力しきい値と比べてより高い第２の圧力しきい値において、低圧ポンプ（１１）の吸込み側と直接に接続している流出孔（４８）を解放することを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射システムに設けられたシーケンスバルブ。
2. バルブプランジャ（３４）が、第１の圧力しきい値の超過に伴い、バルブケーシング（３２）の第１の制御輪郭（５９）と協働して流量制御弁として働き且つ第２の圧力しきい値の超過に伴い、バルブケーシング（３２）の第２の制御輪郭（６１）と協働して圧力制御機能を果たす、請求項１記載の弁。
3. バルブケーシング（３２）が、高圧ポンプ（１２）のケーシング（２６）に収容されており且つ中空円筒形のねじ込み部材であり、バルブケーシングの貫通孔（３３）に、バルブプランジャ（３４）と圧縮ばね（３５）とが同軸的に相前後して収容されており、バルブプランジャ（３４）の絞り孔（５４）がばね側に配置されており、前記貫通孔（３３）が、前記ばねとは反対の側で低圧ポンプ（１１）の吐出側に接続している流入孔（４９）に接続されており、且つばね側で第１の横方向孔（４５）を介して高圧ポンプ（１２）のカムシャフト室（２５）に接続しており、更に、前記貫通孔（３３）が前記ばねとは反対の側で、低圧ポンプ（１１）の吸込み側と接続している、第２の制御輪郭（６１）を有する第２の横方向孔（４６）と交差している、請求項２記載の弁。
4. 弁プランジャ（３４）が、圧縮ばね（３５）のプレロード力に基づきバルブケーシング（３２）の貫通孔（３３）に設けられた段部（５２）に支持されており、前記の圧縮ばね（３５）のプレロード力が、貫通孔（３３）に圧力密に圧入されるボール（３６）によって調整されている、請求項３記載の弁。
5. バルブケーシング（３２）が、止まり孔（３１）内に配置されており且つ該止まり孔（３１）の底部（４０）に作用する端面（３９）を以て、流入孔（４９）をポンプケーシング（２６）内で継続される流出孔（４８）から隔離し、更に、前記バルブケーシング（３２）が、第１の横方向孔（４５）と第２の横方向孔（４６）との間に延びる雄ねじ山区分（３７）を有しており、該雄ねじ山区分を介してバルブケーシングがポンプケーシング（２６）に固定されており且つ第１の横方向孔（４５）と、止まり孔（３１）の開口（４１）との間でシールリング（４２）によってポンプケーシング（２６）に対してシールされている、請求項３記載の弁。

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