JP5049390B2 - 安全弁及び安全弁を有する高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は安全弁に関する。本発明は、特に、安全弁及び、安全弁を有する、内燃機関のための高圧ポンプに関する。

内燃機関は、通常、低圧ポンプと、高圧ポンプと、マニホールドと、低圧ポンプを高圧ポンプに接続する低圧供給ラインと、高圧ポンプをマニホールド又は一般的に"コモンレール"と呼ばれるものに接続する高圧排出ラインとを有している。

低圧ラインは、概して、高圧ポンプに供給される燃料量を制御することができる調量ソレノイド弁と、安全弁とを有しており、この安全弁の仕事は、高圧によって生ぜしめられる低圧ラインへの損傷を回避するために、低圧ポンプによって供給される過剰な燃料を排出することである。

概してこの目的に使用される安全弁は、弁体と、ピストンと、ばねとを有している。弁体は、長手方向軸線を有する円筒状のキャビティと、円筒状のキャビティに通じた排出管の一部とを形成している。ピストンは、円筒状のキャビティ内で長手方向軸線に沿って弁体に対して摺動する。ばねは、ピストンと閉鎖エレメントとの間において、円筒状のキャビティの一部によって形成された可変体積室に収容されている。

使用時には、排出管がもはやピストンによって遮断されなくなって燃料が排出ダクトに流入することができるようになるまで、過剰な燃料が、ばねの対抗する力を克服しながら、ピストンを円筒状のキャビティへ押し込む。

しかしながら、この形式の弁は、主要な欠点を有する。

使用中、これらの弁の騒音が極めて大きい場合がある。これは主にキャビテーション現象によるものであり、このキャビテーション現象では、気泡が可変体積室内に形成されることによって振動を生じ、この振動が次いで、弁が接続された管に伝達される。これらの振動は、弁が接続された低圧管が金属から形成されている場合には、共振を生じる。

本発明の目的は、従来技術の上述の欠点を有さない安全弁を提供することである。特に、本発明の目的は、静かで、それと同時に容易かつ安価に製造することができる弁を提供することである。

これらの目的に従って、本発明は、低圧ポンプと高圧ポンプとの間において燃料供給ラインに配置された燃料安全弁であって、該燃料安全弁に、長手方向軸線を有する円筒状のキャビティを形成しかつ燃料供給ラインの管に接続された弁体と、円筒状のキャビティと連通した排出管の部分と、長手方向軸線に沿って円筒状キャビティにおいて弁体に対して摺動するピストンと、ピストンと閉鎖エレメントとの間において円筒状のキャビティの部分によって形成された可変体積室に収容されたばねとが設けられている形式のものにおいて、ピストンに、可変体積室に通じた、燃料が供給される貫通孔が設けられており、弁体に、可変体積室を排出管に接続する燃料排出孔が設けられていることを特徴とする燃料安全弁に関する。

本発明の別の目的は、静かで、信頼できる高圧ポンプを提供することである。これらの目的に従って、本発明は、高圧ポンプであって、ポンプ本体と、低圧燃料供給ラインの部分と、少なくとも１つのポンプエレメントと、高圧排出ラインの部分とが設けられている形式のものにおいて、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料安全弁が設けられており、該燃料安全弁が、供給ラインの部分に配置されていることを特徴とする高圧ポンプに関する。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら、発明の非制限的な例示的な実施形態の以下の説明において明らかに見られるであろう。

本発明の安全弁及び高圧ポンプを示す、内燃機関への燃料供給ラインの図である。 第１の作動位置における安全弁の、明瞭にするために幾つかの部材が排除された、断面図である。 第２の作動位置における安全弁の、明瞭にするために幾つかの部材が排除された、断面図である。

図１において、参照符号１は、内燃機関への燃料供給ラインである。ライン１は、ポンプ本体４及び３つのポンプエレメント５を含む高圧ポンプ２と、低圧ポンプ（添付された図には単純にするために示されていない）を高圧ポンプ２に接続する低圧供給ライン７と、高圧ポンプ２からコモンレール（添付の図には示されていない）へ延びた高圧排出ライン８と、調量ソレノイド弁１０と、安全弁１１とを有している。

特に、一点鎖線によって図１に示されたポンプ本体４は、低圧供給ライン７の部分１３と、高圧排出ラインの部分１４とを有している。調量ソレノイド弁１０及び安全弁１１は好適にはポンプ本体４に直接に取り付けられている。

各ポンプエレメント５は、シリンダ１６によって形成されており、このシリンダ１６内でピストン１８は往復する。各シリンダ１６は、供給弁１９を介して供給ライン７と連通しており、排出弁２０を介して排出ライン８と連通している。

３つのポンプエレメント５は、３つのピストン１８の駆動機構２３の一部である軸２２を中心として１２０゜の角度を置いて半径方向に配置されている。駆動機構２３は、基本的に、偏心体２４を有しており、この偏心体２４は、３つのピストンを駆動し、軸２２に固定されている。軸２２は、公知の形式で、ポンプ本体４に取り付けられた軸受において回転する。偏心体２４は、３つの平らな面２６を有するプリズム状リング２５を駆動するように設計されており、平らな面のそれぞれに、個々のポンプエレメント５のピストン１８が支持されている。

供給ライン７は、低圧ポンプ（添付の図には示されていない）を調量ソレノイド弁１０を介して高圧ポンプ２と連通させている管２８と、高圧ポンプ２に供給するために必要ではない過剰な燃料を安全弁１１に供給する管３０とによって形成されている。

管２８の、低圧ポンプの下流でかつ調量ソレノイド弁１０の上流の箇所において、好適には、低圧ポンプによって吸い込まれた燃料から汚れ及び／又は水を分離するためのフィルタ３１が設けられている。

調量ソレノイド弁１０は、高圧ポンプ２に供給される燃料量を制御することができる。調量ソレノイド弁１０は、好適には、エンジンの作動条件に基づいて、添付の図に示されていない電子ユニットによって制御される。

安全弁１１は、管３０によって供給され、過剰な燃料を排出管３３へ排出することができ、排出管３３は排出マニホールド３４に通じており、この排出マニホールドから、コモンレール（添付の図には示されていない）からの過剰な燃料は燃料タンク（添付の図には示されていない）内へ排出される。

詳細に示されるように、安全弁１１は、燃料を排出管３３へ排出する出口管３６にも接続されている。

図２を参照すると、安全弁１１は弁体４０を有しており、この弁体４０は、主に長手方向軸線Ａに沿って延びており、円筒状のキャビティ４１と、排出管３３の部分４２とを形成している。円筒状のキャビティ４１は、長手方向軸線Ａに沿って延びており、低圧供給ライン７の管３０に直接に接続されているのに対し、排出管３３の部分４２は、基本的に長手方向軸線Ａに対して垂直であり、円筒状のキャビティ４１に連通している。

安全弁１１はさらに、円筒状のキャビティ４１内で弁体４０に対して摺動するピストン４４と、ばね４６と、閉鎖エレメント４７とを有している。

ばね４６は、ピストン４４と閉鎖エレメント４７との間で、円筒状のキャビティ４１の部分によって形成された可変体積室４９に収容されている。特に閉鎖エレメント４７は、組立て中に決定される位置に円筒状のキャビティ４１内へ締りばめを伴って押し込まれる球体であり、ばね４６のための当接部を形成している。

ピストン４４は、実質的に軸線Ａに沿ってピストン４４を貫通した貫通孔５２を有しており、これにより、可変体積室４９は、基本的に、管３０と連通しているか（図２）又は円筒状のキャビティ４１の内部と連通している（図３）。

貫通孔５２は、可変体積室４９内へ開放した端部の側に、燃料の減じられた流量の通過を保証するための正確に寸法決めされた絞り５４を有している。

弁体４０は、可変体積室４９を出口管３６に接続した貫通排出孔５６を有している。特に、排出孔５６は、基本的に、長手方向軸線Ａに関して傾斜しており、燃料の減じられた流量の通過を保証するために正確に寸法決めされた絞り５８を有している。

正確に寸法決めされた絞り５４及び正確に寸法決めされた絞り５８は、同じ断面積を有している。

弁体４０は、ほぼ中央の位置において、弁体４０が高圧ポンプ２のポンプ本体４に直接に螺合させられるための雄ねじ山が形成された部分５９を有している。

弁体４０は、穴を備えたカバー６０及びシール６１も有している。

穴を備えたカバー６０は、円筒状のキャビティ４１と低圧供給ライン７の管３０との間に配置されており、ピストン４４のためのストッパとして働き、安全弁１１の上流の燃料流を安全弁１１の下流の流れから隔離している。

シール６１は、管３０と接触した弁体４０の端部の側において弁体４０に設けられた凹所６３に配置されている。

使用時に、管３０内の燃料の圧力が所定の値よりも高くなると、ピストン４４がもはや排出管３３を遮断しなくなって燃料が排出管３３に流入することができるようになるまで、管３０内の燃料が、ばね４６の対抗する力を克服しながら、ピストン４４を円筒状のキャビティ４１に沿って押し込む。

燃料の一部は、円筒状のキャビティ４１の貫通孔５２を通って可変体積室４９に流入し、部分的に可変体積室において利用可能な体積の減少により、排出孔５６を通って流出する。

貫通孔５２の絞り５４と排出孔５６の絞り５８とは、キャビテーション現象を制限し、ひいては共振現象が生じるのを制限するために、可変体積室４９内の燃料圧力を決定するように、正確に寸法決めされている。

明らかに、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、ここで説明された安全弁及び高圧ポンプに対して変更が加えられてもよい。

１ 燃料供給ライン、 ２ 高圧ポンプ、 ４ ポンプ本体、 ５ ポンプエレメント、 ７ 低圧供給ライン、 ８ 高圧排出ライン、 １０ 調量ソレノイド弁、 １１ 安全弁、 １３ 低圧供給ラインの部分、 １４ 高圧排出ラインの部分、 １６ シリンダ、 １８ ピストン、 １９ 供給弁、 ２０ 排出弁、 ２２ 軸、 ２３ 駆動機構、 ２４ 偏心体、 ２５ プリズム状リング、 ２６ 平らな面、 ２８ 管、 ３０ 管、 ３３ 排出管、 ３４ 排出マニホールド、 ３６ 出口管、 ４０ 弁体、 ４１ キャビティ、 ４２ 排出管の部分、 ４４ ピストン、 ４６ ばね、 ４７ 閉鎖エレメント、 ４９ 可変体積室、 ５２ 貫通孔、 ５６ 貫通排出孔、 ５８ 絞り、 ５９ 雄ねじ山が形成された部分、 ６０ カバー、 ６１ シール、 ６３ 凹所

Claims (8)

1. 低圧ポンプを高圧ポンプ（２）に接続する低圧供給ライン（７）に配置された燃料安全弁であって、該燃料安全弁（１１）に、弁体（４０）が設けられており、該弁体（４０）が、長手方向軸線（Ａ）を有しかつ低圧供給ライン（７）の管（３０）に接続された円筒状のキャビティ（４１）と、該円筒状のキャビティ（４１）と連通した排出管（３３）の部分（４２）とを形成しており、長手方向軸線（Ａ）に沿って円筒状キャビティ（４１）内で弁体（４０）に対して摺動するピストン（４４）が設けられており、該ピストン（４４）と閉鎖エレメント（４７）との間において、円筒状のキャビティ（４１）の部分によって形成された可変体積室（４９）に収容されたばね（４６）が設けられている形式のものにおいて、ピストン（４４）に、可変体積室（４９）に通じた、燃料が供給される貫通孔（５２）が設けられており、弁体（４０）に、可変体積室（４９）を排出管（３３）に接続する燃料排出孔（５６）が設けられており、貫通孔（５２）に、燃料の流量を減じるために第１の絞り（５４）が設けられており、燃料排出孔（５６）に、燃料の流量を減じるために第２の絞り（５８）が設けられており、第１及び第２の絞り（５４，５８）が、同じ断面積を有することを特徴とする、燃料安全弁。
2. 貫通孔（５２）が、ピストン（４４）を長手方向に、長手方向軸線（Ａ）に対して平行な方向に貫通していることを特徴とする、請求項１記載の弁。
3. 燃料排出孔（５６）が、流体を排出管（３３）に排出することができる出口管（３６）に接続されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の弁。
4. 弁体（４０）が、雄ねじ山が形成された部分（５９）を有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
5. 閉鎖エレメント（４７）が、可変体積室（４９）内へ締りばめを伴って押し込まれる球体であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁。
6. 排出管（３３）の部分（４２）が、長手方向軸線（Ａ）に対して垂直であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
7. 高圧ポンプであって、ポンプ本体（４）と、少なくとも１つのポンプエレメント（５）と、低圧ポンプを前記高圧ポンプに接続する低圧供給ライン（７）の部分（１３）と、高圧排出ライン（８）の部分とが設けられている形式のものにおいて、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料安全弁（１１）が設けられており、該燃料安全弁（１１）が、低圧供給ライン（７）の部分（１３）に配置されていることを特徴とする、高圧ポンプ。
8. 燃料安全弁（１１）がポンプ本体（４）に螺合させられていることを特徴とする、請求項７記載の高圧ポンプ。

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