JP4551399B2 - コモンレール燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、特に、圧縮点火内燃機関の燃料噴射システムに用いるのに適したコモンレール燃料ポンプに関する。また、本発明は、燃料を内燃機関の複数の噴射装置に供給するためのコモンレール燃料供給システムに関する。

ディーゼルエンジン用の既知のコモンレール燃料噴射システムでは、噴射可能圧力レベルの燃料を複数の関連する噴射装置に供給するための単一の高圧ポンプを設けることが一般的である。この高圧燃料ポンプは、加圧燃料を蓄圧容積室又はコモンレールに供給するものであり、このコモンレールは、燃料をシステムの噴射装置の全てに供給するように配置されている。典型的には、各噴射装置は、燃料噴射弁ニードルの移動を制御する、従って、噴射装置からの燃料の送達のタイミングを制御する電子制御ノズル制御弁を備えている。高圧ポンプは、ラジアルポンプ設計が一般的であり、「回転式」の駆動装置を必要としている。また、ラジアル燃料ポンプは、比較的大きな収容空間を占有している。

複数のユニットポンプが設けられた他の形式のディーゼル燃料噴射システムも知られている。これらのユニットポンプの各々は、高圧の燃料を個別の高圧燃料ラインに送達し、ここから、専用の噴射装置に送達するようになっている。各ユニットポンプは、典型的には、タペットを備え、このタペットは、カムによって駆動され、プランジャーに駆動力を与え、これによって、プランジャーを往復運動させ、その結果、ユニットのポンプ室内において燃料の加圧を生じさせている。このようなシステムでは、各エンジンシリンダに、個別のポンプ部品の組、すなわち、カム、タペット、ユニットポンプ、高圧ライン、及び噴射装置から成る組を配備することが必要である。この場合、ポンプ部品の各組のカムは、共通の駆動シャフトに形成されている。

これらのユニットポンプは、カムシャフトの軸に沿って「インライン」に配置され、その関連するカムの丸突起と協働で作用する各ユニットポンプの駆動端と、各ユニットポンプの噴射ノズル端は、燃料を関連するエンジンシリンダに送達するように配置されている。典型的には、カムシャフトは、各エンジンシリンダと関連する３つの丸突起、すなわち、関連するポンププランジャーを駆動するための１つの丸突起と、エンジン弁タイミングを制御するための他の２つの丸突起とを有している。

前述の形式のユニットポンプ噴射システムが欠点を有していることは、すでに確認されている。例えば、各ユニットポンプは、典型的には、ポンプサイクル中、実質的に一定容積の燃料を加圧し、次いで、噴射過程に必要ではない加圧燃料を低圧側に逃がすように、機能している。これは、システムの非効率を招いている。加えて、このシステムは、特に、各燃料システムに対して１つのユニットポンプを設ける必要があるので、部品点数が多くなり、その結果、比較的コストが高くなってしまう。

ユニットポンプ噴射システムの上記の欠点にもかかわらず、この種のエンジン装置の製造に対する機械加工及び組立ラインの設備は定着しており、この種のシステムと適合するように設計されたエンジン装置は広く用いられている。

本発明によって対処される課題は、既存の製造ライン設備とエンジン装置の継続的な使用を可能にしながら、前述した欠点を回避するか又は未然に防ぐコモンレール燃料ポンプを提供することにある。

本発明の第１態様によれば、燃料を内燃機関のコモンレール燃料容積室に供給するためのコモンレール燃料ポンプが提供されている。この燃料ポンプは、ポンプハウジングに設けられたプランジャー穴内において、カム駆動装置の作用によって、ポンプ室において燃料の加圧を生じさせるように往復運動することが可能なポンププランジャーを備えている。ここで、駆動装置は、カムによって駆動される駆動部材を備え、この駆動部材は、プランジャーと連結され、使用時に、プランジャーに駆動力を与え、プランジャーがポンピング行程と戻り行程とを含むポンピングサイクルを行っている。入口計量弁は、プランジャーの戻り行程中に、ポンプ室に供給される燃料の量を制御するように操作可能であり、出口弁は、入口計量弁が閉じている状態において、ポンプ室から出口通路を介するコモンレール燃料容積室への加圧燃料の供給を制御するようになっている。ここで、出口通路は、入口計量弁とプランジャーの両方と実質的に同軸に整合されたポンプ出口と連通している。プランジャーの戻り行程の途中における入口計量弁の閉鎖によって、後続するプランジャーのポンピング行程中の加圧のためにポンプ室に供給される燃料の量を制御し、従って、コモンレールに送達される高圧燃料の量を制御している。

本発明は、特に、ポンプの「一体」部分を形成し、プランジャー及びポンプ出口と軸方向において一直線状に並んだ入口計量弁を配置することによって、使い勝手がよく、小型で比較的軽量のコモンレール燃料ポンプを提供している。

入口計量弁を設けることによって、必要に応じて、加圧されるべき燃料の量を入口計量する簡便さをもたらし、その結果、別体の入口計量弁をポンプ組立体に設ける必要性を回避することになる。このシステムのさらに他の利得は、それがユニットポンプ噴射システム用に設計された既存のエンジン装置及び生産ライン技術と互換性があり、従って、コストの利点をもたらすという点にある。この燃料システムは、大型エンジンにも用いられ得るが、比較的小型の工業用及び農業用エンジンに特に適している。

燃料ポンプは、それと共に用いられる燃料噴射システムの噴射装置に、コモンレール燃料容積室を介して、供給される燃料を加圧することが理解されるだろう。ポンプ出口は、コモンレール燃料容積室と直接的に連通してもよいし、又は随意的に、ポンプ出口は、付加的な配管を介して、コモンレール燃料容積室と連通してもよい。

駆動装置は、典型的には、駆動部材を駆動するためのカムと、プランジャーとを備えている。燃料ポンプが小型エンジン（例えば、１、２、又は３気筒）に用いられることが意図された場合、必要に応じて、１つのカムにいくつかの丸突起が設けられる本発明の単一のユニットポンプを用いれば、十分である。大型エンジン用途（例えば、４、５、又は６気筒）の場合、複数のこのようなユニットポンプを設けることが必要となる可能性がある。

好ましくは、ポンプの入口計量弁は、プランジャーと同軸に整合された細長で、好ましくは、略円筒の入口弁部材を備えている。

出口弁は、好ましくは、出口通路内に配置され、入口計量弁は、好ましくは、ポンプハウジングの端領域に設けられた凹部又は開口内に嵌入された弁ハウジング内に収容されており、弁ハウジング及びポンプハウジングに設けられるそれぞれのドリル穴は、出口通路を少なくとも部分的に画成するように、一直線状に並んで配置されている。

好ましくは、ポンプの出口弁は、出口通路内に配置される流体的に作動可能な逆止弁である。

本発明の燃料ポンプは、特に、汎用性があり、いくつかの任意選択的な作動モードを有している。特に、入口計量弁は、レールに送達されるためにポンプ室内において加圧される燃料の量を制御するために、いくつかの手法の１つで操作可能であるとよい。

入口計量弁は、プランジャーの戻り行程中に、ポンプ室を開状態のこの弁を通して充填させ、ポンピング行程の初期の段階において、ポンプ室内の燃料の一部が低圧側に逃げるべく、開状態で維持されるように、さらに操作可能であるとよい。入口計量弁は、ポンプ室内の燃料の加圧を開始することが必要とされるときに閉じられ、好ましくは、ポンピング行程の最終段階の前（すなわち、上死点の前）に再び開かれる。この方法は、ポンピング行程の途中で、短期間の弁作動のみしか必要とせず、効率に関する利得とレールへの燃料送達のタイミングの正確な制御をもたらすので、有利である。入口計量弁をポンピング行程の最終段階の前に再び開くことによって、駆動装置のカムのヘルツ応力も低減されることになる。

ポンプ組立体のプランジャー穴は、充填口を備えていてもよい。この充填口は、プランジャーと協働で作用し、ポンプ室に充填機能をもたらすものである。この場合、プランジャーが充填口を閉鎖したとき、燃料は、充填口を通してポンプ室内に流入することができず、プランジャーが充填口を開放させたとき、燃料は、充填口を通してポンプ室内に流入することが可能となる。

充填口は、ポンプハウジング内に設けられた充填通路の一端に画成されているとよく、この場合、前記充填通路は、低圧燃料容器と連通している。

充填口と充填通路を設けることによって、ポンプ室に対する補充的な充填手段がもたらされている。これは、システム用の供給ポンプがもたらす供給圧力が入口計量弁を介して充填するには低すぎる場合に、特に有利である。

このコモンレール燃料ポンプは、コモンレール燃料噴射システムのコモンレール燃料容積室や他の部品とは独立して、製造及び販売されてもよく、又は代替的に、完全な燃料システムの一部として、製造及び販売されてもよいことが、理解されるだろう。

従って、代替的に、本発明の第２態様によれば、内燃機関に用いられるコモンレール燃料供給システムが提供されることになる。このシステムは、燃料を内燃機関の複数の噴射装置に供給するためのコモンレール燃料容積室と、本発明の第１態様の複数のコモンレール燃料ポンプとを備え、燃料ポンプの各々は、燃料を各ポンプ出口を通してコモンレール燃料容積室に供給するように構成されている。

本発明のこの第２態様のコモンレール燃料ポンプは、本発明の第１態様の好適な及び／又は随意的な特徴のいずれかを有していてもよい。

本発明の第３態様によれば、添付の請求項で述べたコモンレール燃料ポンプの制御方法が提供されている。この方法は、戻り行程中に、入口計量弁を開状態で維持し、燃料が低圧源からポンプ室に供給されることを可能にする段階と、後続のポンピング行程中に、入口計量弁を閉じ、ポンプ室内における燃料の加圧を可能にする段階と、ポンピング行程の最終段階の前に、入口計量弁を開き、ポンプ室内における燃料の加圧を終了し、カムのヘルツ応力が最小限に抑止されることを確実にする段階とを含んでいる。

一実施形態において、本発明は、戻り行程中にポンプ室に供給された燃料の一部を低圧側に逃すために、ポンピング行程の初期の段階の後に、入口計量弁を閉じ、ポンピングサイクル中にポンプ室内で加圧される燃料の量を制御する段階を含んでいる。

以下の図面を参照して、単なる例示にすぎないが、本発明を具体的に説明する。

図１を参照すると、総称的に８で示されるコモンレール燃料ポンプ組立体又はユニット燃料ポンプは、ポンププランジャー１０を備えている。このプランジャー１０は、使用時に、主ポンプハウジング又はユニットポンプハウジング１６に設けられたプランジャー穴１４の端に画成されたポンプ室１２内において、燃料を加圧すべく駆動されるようになっている。ユニットポンプハウジング１６は、下側の小径領域１６ｂと比較して、拡大された直径の上側領域１６ａを備えている。プランジャー１０は、エンジンによって駆動されるカム（図示せず）を備えるカム駆動装置の作用によって、穴１４内で移動可能となっている。このカムは、エンジンによって駆動されるシャフト上に取り付けられるか又はそのシャフトの一部を形成し、ローラ及びタペット装置１８，２０と、それぞれ協働で作用している。プランジャー穴１４は、その軸長さに沿った途中に、直径が拡大された溝１５を備えている。この溝１５は、ドレン通路１７と連通し、プランジャー穴１４を通るポンプ室１２からの燃料の漏れが低圧側に逃げることを可能にするものである。

駆動装置のローラ１８は、使用時に、カムが回転すると、そのカムの表面と協働で作用するようになっている。プランジャー１０の下端部は、プランジャー穴１４から（図示の方向に）突出し、その端が、バネ板２２を介してタペット２０に連結されている。バネ板２２は、プランジャー戻りバネ２４の一端との当接面を画成している。戻りバネ２４の他端は、拡大領域１６ａと小径領域１６ｂとの間のポンプハウジング１６の外面の段差部と係合している。プランジャー１０の下端部では、戻りバネ２４をそれと同軸に貫通している。戻りバネ２４は、以下にさらに詳細に述べるように、プランジャー１０に戻りバネ力を与え、プランジャー戻り行程を行うように作用すべく、戻りバネ室２５内に配置されている。戻りバネ室２５は、低圧側に通じている。

ローラ１８がカム表面に乗り上げると、このローラ１８は、タペット２０と協働で作用し、駆動力をタペット２０、従って、プランジャー１０に与えるものである。タペットの運動は、外側ポンプハウジング又はスリーブ２８に設けられた案内穴２６によって案内され、スリーブ２８の上端は、ユニットポンプハウジング１６に固定されている。代替的実施形態（図示せず）では、このスリーブが排除され、その代わりに、案内穴２６が、関連するエンジンのエンジンブロック内に直接設けられていてもよい。

ポンプ室１２は、ユニットポンプハウジング１６の上側領域１６ａに設けられた第１ドリル穴の一端と連通している。この第１ドリル穴は、ユニットポンプ８の出口通路３０又は送達通路の一部を画成し、この出口通路３０を通って、高圧燃料が燃料システムの下流側コモンレール燃料容積室に供給されるようになっている。コモンレールは、図１に示されていないが、高圧燃料を受け、その燃料を燃料システムの複数の噴射装置に供給するどのような蓄圧容積室の形態をも取り得ることが、理解されるだろう。例えば、コモンレールは、線状に延びるレール形式であってもよく、この場合、蓄圧容積室は、細長い管の形態を取っている。あるいは、コモンレールは、放射状の形式であってもよく、この場合、蓄圧容積室は、燃料を複数の供給通路に送達する中心ハブを有し、これらの複数の供給通路の各々が燃料を噴射装置の異なる１つに供給するようになっている。

ポンプ組立体８の出口通路３０は、弁ハウジング３２、インサート３４及びポンプ出口ハウジング３６に設けられたドリル穴によっても、それぞれ、画成されている。ポンプ出口ハウジング３６は、コモンレールと連通するポンプ出口３８を備えている。ポンプ出口３８は、レールと直接連通していてもよいし、又は随意的に、付加的な配管を介して、但し、ポンプ出口３８とレールとの間に燃料をポンピングするためのさらに他の手段は設けずに、レールと連通していてもよい。

ポンプ出口ハウジング３６は、略Ｕ字状の断面を有し、下方に延在する環状壁と内部端面４３とを画成している。出口ハウジング３６の環状壁は、ユニットポンプハウジング１６の上端部１６ａに設けられた凹部４０内に延在している。凹部４０と環状壁の内面は、一緒になって内部室又はハウジング空間４２を画成し、このハウジング空間４２内には、弁ハウジング３２とインサート３４が嵌入され、これによって、弁ハウジング３２は、ユニットポンプハウジング１６の最上端と当接し、インサート３４は、弁ハウジング３２を内部端面４３から隔離している。

弁ハウジング３２は、入口計量弁装置の一部を構成している。すなわち、この弁ハウジング３２は、弁穴４４を備え、この弁穴４４内において、細長で略円筒状の入口弁部材４６が電磁アクチュエータ装置の作用によって、移動可能となっている。電磁アクチュエータ装置は、巻線４８と、弁部材４６に連結される電機子５０とを備えている。電機子５０は、ドリル貫通穴５１を備え、このドリル貫通穴５１内を、弁ハウジング３２の一部が貫通している。ドリル穴５１を貫通する弁ハウジング３２の一部は、高圧燃料用の出口通路３０の一部を画成している。弁ハウジング３２は、入口弁部材４６がプランジャー１０と略軸方向において一直線状に並ぶように、ユニットポンプハウジング１６に取付けられている。ポンプ出口３８は、共通軸に沿って入口弁部材４６とプランジャー１０の両方と一直線状に並び、これによって、これらの３つの部品の全てが略同軸に整合することが、本発明に特有の特徴である。

入口弁は、ポンプ室１２から（出口通路３０を介する）出口と、弁ハウジング３２内に画成された低圧通路５２との間の連通を制御するように操作可能な単一のシート（座）／２位置弁の形態を取っている。この通路５２は、低圧側に通じるハウジング空間４２と連通している。

出口通路３０が低圧通路５２と連通しているかどうかは、弁シート（図示せず）から離間している第１開位置と、弁シートに着座する第２閉位置との間で移動可能である弁部材４６の位置によって決定されている。入口弁部材４６は、弁バネ５４によって、その開状態に向かって付勢されている。弁部材４６を閉じるには、巻線４８を励磁し、電機子５０を引寄せ（すなわち、電機子を図示の配置において下方向に移動させ）、これによって、弁部材４６をバネ力に対して移動させ、弁シートと係合させている。巻線４８が脱磁されと、弁バネ５４は、弁部材４６が弁シートから離れるように付勢し、従って、弁部材４６を開けるように作用することになる。

ユニットポンプハウジング１６の片側に取付けられているのは、必要に応じて、巻線４８に電流を印加し、入口計量弁４６を開閉するように巻線４８の励磁と脱磁を制御するための電気コネクタ装置５６である。ポンプ８用の制御装置（図示せず）は、必要な制御信号をコネクタ５６を介して供給し、弁４６を作動させるように構成されている。

ポンプ出口ハウジング３６内の出口通路３０の領域は、軽い逆止弁バネ６０を有する流体的に作動作可能な逆止弁５８の形態にある出口弁を備えている。この逆止弁５８を設けることによって、高圧燃料がコモンレール内に取り込まれた状態で維持され、出口通路３０に逆流できないことを確実にしている。（バネ力との組合せで作用する）出口通路３０内の燃料圧力がレール内の燃料圧力を上回るのに十分な値を超えた場合、逆止弁５８が開き、ポンプ出口３８を通る高圧燃料の送達、従って、コモンレールへの高圧燃料の送達が可能になる。

図１に示される燃料ポンプ８は、いくつかの作動モードを有している。各モードにおいて、カムが駆動されて回転すると、ローラ１８がカム面に乗り上げ又はカム面で回転し、これによって、駆動力をタペット２０、従って、プランジャー１０に与え、その結果、これらの部分１０，２０の往復運動をもたらすことになる。この往復運動するプランジャー１０は、ポンピングサイクルを行なっている。このポンピングサイクル中に、プランジャー１０は、その穴１４内において内方に駆動され、ポンピング行程を行ない、また、戻りバネ２４の力によって、その穴１４から外方に付勢され、戻り行程を行なっている。

以下、図１のポンプ組立体の１つの作動モードについて、説明する。アクチュエータの巻線４８は、戻り行程の開始時には、脱磁状態にあり、従って、入口弁部材（入口計量弁）４６は、弁バネ５４の力によって、弁シートから離間している。入口計量弁が開いている状態で、プランジャー１０の戻り行程における運動を継続することによって、燃料が、ポンプ室１２内に引き込まれ、ポンプ室１２を充填し、後続のポンピング行程に備える。プランジャーの戻り行程の途中で、すなわち、弁部材４６がバネ５４の力によって弁シートから離れるように付勢されているときに、アクチュエータの巻線４８が励磁され、弁部材４６が着座させられる。戻り行程の途中におけるこのような入口計量弁（弁部材）を閉じる操作は、ポンプ室１２に供給される燃料の量を計量するための手段、従って、後続のポンピングサイクル中に加圧される燃料の量を計量するための手段をもたらす。すなわち、プランジャー１０の戻り行程における運動をさらに継続しても、入口計量弁４６が閉じているので、燃料がさらにポンプ室１２内に引き込まれるのが阻止される。従って、ポンプ室１２は、戻り行程中の入口計量弁が開いている期間にしか、充填されないことになる。

プランジャーの戻り行程の全体にわたって、バネ６０と組合せて作用するレール内の高燃料圧力による力が出口通路３０内の燃料圧力による力を上回るので、（実際、逆止弁バネの力は、比較的低く、レール圧力よりも著しく小さい力しかもたらさないので）、逆止弁５８は、閉状態で維持されることが理解されるだろう。

プランジャー１０が下死点に達し、それに続くポンピング行程を開始すると、入口計量弁が閉状態でさらに維持され、ポンプ室１２内の燃料圧力が増大し始める。ポンピング行程の初期において、逆止弁５８は、その両側の差圧と逆止弁を閉状態で保持する逆止弁バネの力によって、閉状態が維持される。ポンピング行程中のある時点で、ポンプ室１２内の燃料圧力は、逆止弁５８がレール圧力（及び逆止弁バネ６０）の力に対抗して開くのに十分な圧力レベルに増大する。従って、ポンプ室１２内の加圧燃料は、出口通路３０とポンプ出口３８を通って、コモンレール内に流入することが可能となる。コモンレールは、燃料システムの噴射装置と連通しているので、ポンプ室１２内で加圧されてレールに供給された燃料が、噴射装置に送達されて噴射することを可能にする。ポンピングサイクル中にポンプ出口３８を介してレールに送達される燃料の量は、その前の戻り行程中に開状態の入口計量弁を介してポンプ室１２に供給された燃料の量によって、決定されることが理解されるだろう。

プランジャー１０が上死点に達し、それに続く戻り行程を開始すると、巻線４８が脱磁され、入口計量弁を再び開き、ポンプ室１２が、戻り行程中に、但し、戻り工程中の入口計量弁が再び閉じる前の初期においてのみ、再充填されることを可能にし、これによって、所望量の燃料のみが後続の加圧のためにポンプ室１２に送達されることを確実にする。入口計量弁は、好ましくは、上死点又はその直後に開けられる。

一連の過程が、前述したように継続され、それに続いて、ポンピングサイクルがなされるとよい。

ポンプ組立体の入口計量弁４６は、必要に応じて、その計量機能が一部変更された代替的ポンプ作動モードを行なうように、さらに操作可能である。ポンプ制御装置は、ポンピング行程中に、入口計量弁を任意選択的に制御することができる。すなわち、第２作動モードでは、戻り行程の開始時において、巻線４８が脱磁され、これによって、入口弁部材４６は、入口弁バネ５４の力によって、弁シートから離間している。入口計量弁４６が開いている状態で、プランジャーの戻り行程における運動を継続することによって、燃料がポンプ室１２内に引き込まれ、ポンプ室１２を充填し、後続のポンピング行程に備える。下死点において、プランジャーは、穴１４内の最外位置にある。ポンプ室１２は、比較的低圧の燃料によって充填され、アクチュエータの巻線４８が脱磁されているので、入口計量弁４６は、その弁シートから離間した開状態にある。前述したように、プランジャーの戻り行程中、バネ６０と組合せて作用するレール内の高圧燃料による力が出口通路３０内の燃料圧力による力を上回っているので、逆止弁５８は閉状態で維持される。

ポンピング行程の初期において、（すなわち、プランジャー１０が下死点と上死点との間で移動する段階において）、入口計量弁４６は、その開状態で維持され、これによって、ポンプ室１２に供給された燃料の一部が、開状態の入口弁を通って、低圧側に逃される。ポンピング行程のこの段階において、逆止弁５８は、その両側の差圧とその逆止弁を閉状態で維持する逆止弁バネの力によって、閉状態に維持されることになる。

ポンピング行程のこの初期の段階に続いて（すなわち、カムの加速する部分に対応するポンピング行程の途中の時点で）、アクチュエータの巻線４８が励磁され、入口弁部材４６を弁シートに係合するように移動させる。従って、出口通路３０と低圧通路５２との間の連通が遮断される。入口計量弁４６が閉じられた状態で、ポンププランジャー１０は、ポンピング行程を継続し、ポンプ室１２の容積が減少するので、ポンプ室１２内の燃料圧力は、逆止弁５８がレール圧力（及び逆止弁バネ６０）の力に対抗して開くのに十分な圧力レベルに達するまで、増大する。従って、ポンプ室１２内の加圧燃料は、出口通路３０とポンプ出口３８を通って、コモンレール内に流入できることになる。コモンレールは、燃料システムの噴射装置と連通しているので、ポンプ室１２内で加圧されてレールに供給された燃料が、噴射装置に送達されて噴射することを可能にする。

ポンピング行程の最終段階の前で、かつプランジャー１０が上死点に達する前に、入口計量弁４６は、巻線４８を脱磁することによって開かれる。入口計量弁４６が開くと、出口通路３０と低圧通路５２との間が連通するので、ポンプ室１２内の燃料圧力が低下し始める。プランジャーのポンピング行程の残りの過程中に、逆止弁５８がレール圧力と逆止弁バネ６０の力によって閉じられ、これによって、ポンプ出口３８を介するコモンレールへの燃料の供給を終了する。入口計量弁４６は、これに続くプランジャーの戻り行程中も、その開状態で維持され、前述したように、開状態の弁４６を介するポンプ室１２の充填を可能にする。

従って、要約すれば、この第２作動モード中に、入口弁４６は、ポンピングの開始の前に、どれほどの量の低圧燃料を開状態の入口弁を通して逃がすかを制御することによって、レールに供給される燃料の量を制御するように、操作可能である。この点を考慮すれば、「プランジャーのポンピング行程」は、燃料の加圧が生じるポンピングサイクルの期間そのものではなく、下死点と上死点との間におけるプランジャーの行程として定義される。

入口計量弁４６がポンピング行程の最終段階の前に開かれるこの作動モードを用いることによって、カムのヘルツ応力が最小限に抑制される利点が達成されることは分かっている。これが生じるのは、ローラ１８が大きい接触半径を有するカム形状の領域と協働で作用するポンピングサイクルの期間に、（すなわち、ポンプ室１２内の燃料圧力が増大しているときに）、ポンプ８が「ポンピング（吐出）モード」でのみ作動するからである。なお、前述の作動において、入口計量弁４６は、ポンピング行程の途中の短期間しか閉鎖しないように作動されるので、この方法は、レールへの燃料の送達のタイミングを制御する正確な手段をもたらすことになる。

ポンピング行程の最終段階の前に入口計量弁４６を開き、カムのヘルツ応力を低減させるステップは、入口計量弁が、戻り行程中にポンプ室１２に供給される燃料の量を計量する前述の通常モードで作動されるときに実施されてもよく、この場合も、同一の利点をもたらすことになる。

第２作動モードの基本的な効果は、ポンピングサイクル中に加圧され、かつコモンレール燃料容積室に供給される燃料の量を制御するという点において、第１作動モードの基本的な効果と同じである。すなわち、この基本的な効果は、必要な量の燃料のみが開状態の弁を通してポンプ室１２に流入され得る入口計量弁４６の通常の計量操作によって、達成することができ、又はポンプ室１２が完全に充填され、次いで、燃料の一部が、ポンピング行程の初期に低圧側に逃される入口計量弁４６の一部変更された操作によっても、達成することができる。

この第２作動モードの変更形態において、入口計量弁４６は、ポンピング行程の早い段階、すなわち、下死点の直後でカムが加速する段階の初期に、閉じられてもよい。入口計量弁４６は、ポンピング行程の終了の直前に再び開けられ、カムのヘルツ応力を低減させる前述の利点をもたらしている。

さらに他の変形形態において、入口計量弁４６は、プランジャー１０が上死点を過ぎ、その戻り行程を開始した後まで、閉状態で維持されてもよい。プランジャー１０が戻り行程を開始し、下死点に向かって移動すると、ポンプ室１２内の燃料の圧力が減少し始め、やがて、プランジャーの戻り行程中に、バネ６０と組合せて作用するレール内の燃料圧力による力が出口通路３０内の燃料圧力による力を上回ることによって、逆止弁５８が閉状態に付勢される。次のポンピング行程に備えて、ポンプ室１２の充填を開始する必要があるとき、アクチュエータの巻線４８が脱磁され、弁部材４６を弁バネ５４の力によって、弁シートから離れるように移動させる。入口計量弁４６が開いている状態で、プランジャー１０の戻り行程における運動を継続することによって、燃料がポンプ室１２内に引込まれ、後続のポンピング行程に備える。前述したように、プランジャー１０は、戻り行程の終了時に、（すなわち、次のポンピング工程の開始の直前に）、下死点に達すると、次いで、穴１４内において内方に移動し始め、この戻り行程中にポンプ室１２を充填した燃料の一部を低圧側に逃す。次いで、ここでは、ポンピング行程の比較的遅い段階で、入口計量弁４６が閉じられ、前述したように、上死点の直後まで、閉状態で維持される。

前述の全ての作動モードにおいて、入口弁４６は、ポンピング行程中に、ポンプ室１２内で加圧される燃料の量を制御することが、理解されるだろう。これは、戻り行程中の一部においてのみ燃料をポンプ室１２に供給するように、戻り行程中に、入口計量弁４６を操作することによって、達成されてもよいし、又は随意的に、戻り行程の全体にわたって燃料をポンプ室１２に流入させ、次いで、後続のポンピング行程の初期の段階に燃料の一部をポンプ室１２から逃すように、入口計量弁４６を制御することによって、達成されてもよい。

このポンプ組立体は、既存のエンジン装置、例えば、利用可能な収容空間が制限されるユニットポンプ式装置内に容易に組み込まれ得るという点において、有利である。また、このシステムのポンプ組立体は、特に、入口弁とそのアクチュエータ（すなわち、入口弁部材４６、電機子５０、及び巻線４８）がプランジャー１０と同軸に配置され、プランジャー１０とその関連する駆動要素１８、２０用のユニットポンプハウジング１６に隣接してその上端に直接配置されたハウジング３２内に取り付けられているので、比較的小形である。従って、この燃料システムは、寸法と重量に関しても、利得をもたらすことになる。ポンプ効率も、レールに供給される燃料の量を制御するために加圧された燃料を低圧側に逃す必要がない、すなわち、入口計量弁４６を前述したように用いることによって、この欠点を解消するので、良好である。

ポンプ組立体の代替的実施形態が、図２に示されている。図１に示される部品と同様の部品は、同じ参照番号を付し、さらに詳細には説明しない。図２において、燃料ポンプ８は、ユニットポンプハウジング１６内に設けられた充填通路６２の一端に画成されたポンプ室１２用の充填口６４をさらに備えている。充填通路６２は、充填口６４から離れた端において、低圧燃料供給源又は貯留容器（図示せず）と連通し、これによって、プランジャー１０がプランジャー穴１４内で往復運動すると、そのプランジャー１０の外面と充填口６４とが協働で作用し、充填通路６２を介するポンプ室１２への低圧燃料の供給を制御することによって、ポンプ室１２への補充燃料供給源をもたらしている。

充填口６４は、プランジャー穴軸に沿って配置され、戻り行程の終端段階においてのみ、典型的には、例えば、２ｍｍから４ｍｍの間のプランジャー移動距離にわたって、プランジャー１０による閉鎖が外される。従って、充填口６４を通るポンプ室１２への燃料供給は、プランジャーの戻り行程の終端段階においてのみ生じることになる。

ポンプ室１２の充填は、戻り行程中に、入口計量弁４６がシートから離れたときにその弁部材４６を通して行なわれるとともに、及び付加的に、充填口６４がプランジャー１０による閉鎖から外れたときにその充填口６４を通して行なわれるようにする。しかし、充填口６４を通るポンプ室１２の補充的な充填は、戻り行程において、充填口６４が閉鎖から外れたときにポンプ室１２がまだ充填されていない場合にのみ、例えば、供給圧力が入口計量弁４６を通ってポンプ室１２を完全に充填するには低すぎる場合にのみ、行なわれる。

一作動モードにおいて、弁部材４６は、ポンピング行程の初期において、開状態で維持され、充填口６４がプランジャー１０によって閉鎖された後でのみ、閉じられる。この初期において、プランジャー１０がポンピング行程を継続すると、ポンプ室１２内の燃料の一部が、開状態の入口弁を通って、及び付加的に、（充填口６４がプランジャー１０によって閉鎖されるまで）充填通路６２を通って、低圧側に逃される。加圧燃料をコモンレールに供給する必要があるとき、巻線４８が励磁され、入口弁部材４６を入口弁シートに対して着座させ、これによって、入口弁を閉じる。充填口６４は、この時点ですでに閉鎖しているので、入口弁を閉じることによって、ポンプ室１２内の圧力が増大する。続いて、逆止弁５８が開き、従って、高圧の燃料が、ポンプ出口３８を通って、コモンレールに送達されることになる。

代替的作動モードにおいて、ポンピングサイクルの早い段階で、プランジャー１０が充填口６４を閉鎖する前に、巻線４８が励磁され、入口弁部材４６を着座させる。このような場合、ポンプ室１２内の燃料を加圧し、続いて、逆止弁５８を開き、従って、高圧燃料をポンプ出口３８を介してコモンレールに送達するのは、プランジャー１０による充填口６４の閉鎖である。

図２における燃料ポンプ１８の第１及び第２作動モードの両方において、巻線４８は、プランジャーのポンピング行程の最終段階の前（すなわち、上死点の前）に脱磁され、これによって、逆止弁５８を閉じ、高圧燃料をコモンレールに取り込ませる。前述したように、この方法を用いる利得は、ローラ１８が大きな接触半径を有するカム形状の領域と協働で作用している期間中に、プランジャー１０がポンピング（吐出）作用しか行なわないことによって、カムのヘルツ応力を最小限に抑止することにある。

図２における燃料ポンプ８の第３代替的作動モードにおいて、ポンピング行程の遅い段階で、充填口６４が閉鎖された後、巻線４８が励磁され、弁部材４６を着座させる。続いて、逆止弁５８が開き、従って、高圧燃料が、ポンプ出口３８を通って、コモンレールに送達されることになる。ポンピング行程の残りの過程中、弁部材４６は、この位置に維持され、これによって、レールへの燃料の送達は、プランジャーが上死点に達するまで継続される。プランジャー１０が戻り行程を開始した後にのみ、巻線が脱磁され、入口弁部材４６をシートから離間させ、これによって、入口弁を介するポンプ室１２の充填を可能にし、後続のポンピング行程に備える。プランジャーがほぼ上死点に達したとき、逆止弁５８が閉じられ、燃料圧力をレール内に取り込むことになる。

この明細書におけるプランジャー１０、入口弁部材４６及びポンプ出口３８が略同軸に整合されるという記述は、特に、製造上の許容差によって、１つの要素がわずかに軸からずれることがあっても、プランジャー１０、入口計量弁４６及びポンプ出口３８が、単一のユニットポンプ組立体８内に、略線状に、かつコンパクトに配置され得る配置を含むことが意図されることが、理解されるだろう。

本発明の第１実施形態のユニット燃料ポンプの断面図である。 図１に示される実施形態の代替的実施形態のユニット燃料ポンプの断面図である。

Claims (7)

1. 燃料を内燃機関のコモンレール燃料容積室に供給するように構成されたユニットポンプ（８）を備えたコモンレール燃料供給システムにおいて、前記ユニットポンプ（８）は、
   ポンプハウジング（１６）に設けられたプランジャー穴（１４）内で、カム駆動装置（１８，２０）の作用によって、ポンプ室（１２）において燃料の加圧を生じさせるように往復運動することが可能なポンププランジャー（１０）であって、前記カム駆動装置は、カムによって駆動される駆動部材（２０）を備え、前記駆動部材（２０）は、前記プランジャー（１０）と連結され、使用時に、前記プランジャー（１０）に駆動力を与え、これによって、前記プランジャー（１０）がポンピング行程と戻り行程とを含むポンピングサイクルを行なうようなポンププランジャー（１０）と、
   前記プランジャー（１０）の前記戻り行程中に、前記ポンプ室（１２）に供給される燃料の量を制御し得るように操作可能な入口計量弁（４６）と、
   前記入口計量弁（４６）及び前記プランジャー（１０）と実質的に同軸に整合されたポンプ出口（３８）と連通している出口通路（３０）と、
   前記入口計量弁（４６）が閉じている状態で、ポンピング行程中に前記ポンプ室（１２）から前記出口通路（３０）を介する前記コモンレール燃料容積室への加圧燃料の供給を制御するための出口弁（５８）と
   を備え、
   前記入口計量弁（４６）は、i）前記戻り行程中に、燃料が低圧源から前記ポンプ室（１２）に供給されるのを可能にすべく開くように操作可能であり、かつii）前記戻り行程中に前記ポンプ室に供給された燃料の量を計量するために、前記戻り行程の途中において閉じるように操作可能である、
   ことを特徴とするコモンレール燃料供給システム。
2. 前記入口計量弁（４６）は、前記プランジャー（１０）と同軸に整合された細長の入口弁部材（４６）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記入口計量弁（４６）は、弁ハウジング（３２）内に収容され、前記弁ハウジング（３２）は、前記弁ハウジング（３２）及び前記ポンプハウジング（１６）に設けられたそれぞれのドリル穴が一直線状に並び、前記出口通路（３０）を少なくとも部分的に画成するように配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記ユニットポンプ（８）の前記出口弁（５８）は、前記出口通路（３０）内に配置される流体的に作動可能な逆止弁（５８）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記入口計量弁（４６）は、前記カム駆動装置（１８，２０）のカムのヘルツ応力を最小限に抑止するために、前記ポンピング行程の最終段階の前に開くように、さらに操作可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記入口計量弁（４６）は、２位置単一シート弁であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 複数のユニットポンプ（８）を備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。

Images