JP5719444B2 - 内燃機関の燃料噴射システム - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料ポンプを含み、その高圧領域の前に調量ユニットが接続され、該調量ユニットが貯留容器から搬送される燃料量を供給管を介して前記高圧領域に調量して供給し、前記供給管から、ベンチュリー絞りの狭隘個所の領域で還路に開口しているゼロデリベリ管が分岐している内燃機関用燃料噴射システムに関するものである。

近代のディーゼルエンジンの燃料噴射システムは、今日では主にコモンレール噴射システムとして構成されている。この種のシステムでは、高圧状態にある燃料はシリンダの個々の燃料噴射器によって蓄圧器から取り出され、蓄圧器には、高圧燃料ポンプの高圧領域を介して、高圧状態にある燃料の適当量が供給される。通常は、高圧燃料ポンプの高圧領域の手前に調量ユニットが接続され、該調量ユニットはディーゼルエンジンのそれぞれの作動点で必要な燃料量を調量し、その結果必要量の燃料のみが高圧へ圧縮されて高圧蓄圧器内へ搬送される。しかしながら、特定の作動状態では、高圧蓄圧器に搬送される燃料量がゼロでなければならない。いわゆるゼロデリベリの場合には、高圧燃料ポンプの高圧領域にはもはや調量ユニットを介して燃料が供給されない。しかし、漏れのために、調量ユニットを介して少量の燃料が流動することを完全に抑止することはできない。この理由から、通常は、供給管から高圧燃料ポンプの高圧領域へゼロデリベリ管が分岐し、該デリベリ管を介してこの漏れ量を還路内へ逆送することができる。

特許文献１からは、高圧燃料ポンプの高圧領域の手前に調量ユニットが接続されている、この種の内燃機関の燃料噴射システムが知られている。この調量ユニットを介して、その都度圧縮されて高圧蓄圧器へ搬送される燃料量が高圧領域に配分される。この場合調量ユニットには、手前に接続した搬送ポンプを介して貯留容器から低圧状態にある燃料が供給されるが、燃料は調量ユニットに至る前にフィルタユニットを介して案内される。この場合、調量ユニットの供給部からは、オーバーフロー弁を備えたオーバーフロー管と、潤滑剤絞りを備えた潤滑剤管とが分岐している。潤滑剤管により、潤滑と冷却とのために、高圧燃料ポンプの低圧領域に、低圧状態にある燃料が供給される。調量ユニットによる搬送率が低い場合にもまたはゼロデリベリの場合にも調量ユニット手前の圧力を一定に保持するために、オーバーフロー弁とこの中に設けられて弾性力で荷重されているピストンとを介して燃料を特定の圧力レベル以降に燃料噴射システムの還路へ搬送させることができる。

さらに、高圧燃料ポンプの高圧領域へ至る調量ユニットの供給管の側には、該供給管から分岐したゼロデリベリ管が設けられ、ゼロデリベリの場合には、それにもかかわらず調量ユニットを介して流動してくる漏れ量をゼロデリベリ管を介して還路内へ搬送することができる。高圧領域の吸込み弁の開弁圧を可能な限り低くするため（このことは、作動中にこれら吸込み弁が比較的早期に開弁する点、および、これと並行してポンプの作動室へ比較的多量の燃料を搬送可能にする点に関して望ましい）、還路内へのゼロデリベリ管の開口部はベンチュリー絞りのように構成されている。この場合、ゼロデリベリ管はこのベンチュリー絞りの狭隘部の領域で還路に開口している。これによって、ゼロデリベリの場合およびその際に燃料がオーバーフロー弁と還路とを介して流動する場合に、ベンチュリー絞り内部の狭隘部の領域に負圧が発生し、この負圧を介して漏れ量がゼロデリベリ管から還路内へ吸い込まれることが達成される。結果的に、ゼロデリベリ管内の圧力はベンチュリー絞りのないシステムに比べて著しく低くなり、その結果望ましくない開弁と高圧領域内への漏れ量の流入とが発生せずに、高圧領域の吸込み弁の開弁圧をより低く選定することができる。

独国特許第１０１５４１３３Ｃ１号明細書

本発明の課題は、上記技術水準から出発して、ゼロデリベリ管の領域での故障発生度が減少している内燃機関の燃料噴射システムを提供することである。

この課題は、請求項１の前文から出発して、該請求項１の特徴ある構成要件との関連で解決される。これに続く従属項は本発明のそれぞれの有利な他の構成を示している。

本発明は、ベンチュリー絞りが、供給部に、および／または、狭隘部への開口部分に、それぞれ１つのフィルタを有しているという技術的教義を含んでいる。フィルタをベンチュリー絞りの狭隘部手前の供給部、ベンチュリー絞りの狭隘個所への開口部分、或いは、両領域に設けることにより、ベンチュリー絞りに粒子が取り込まれる危険を著しく減少させることができる。というのは、この領域ではベンチュリー絞りの流動径は通常０．１ｍｍないし２ｍｍであり、その結果そこでは粒子が固着し、還路を詰まらせることがあるからである。戻し管が詰まることで、機能が損なわれる。これに対し、本発明に従って少なくとも１つの微細フィルタを設けることにより、粒子取り込みによる故障発生度が著しく少なくなる。

これとは異なり、前記特許文献１に記載の燃料噴射システムの場合には、粒子によってベンチュリー絞りが塞がれるために故障が発生することがある。なるほど、調量ユニットおよびオーバーフロー弁の手前に接続されているフィルタによって貯留容器からの粒子が制止されるものの、その後に取り込まれる粒子は除去されない。

本発明の他の構成では、それぞれ１つのフィルタはメッシュスクリーンである。これとは択一的に、それぞれ１つのフィルタはレーザーで作製したスクリーンである。両ケースとも、製造コストの低い微細フィルタを構成できる。

本発明の１つの構成に対応して、燃料を貯留容器から高圧燃料ポンプの低圧領域と調量ユニットの供給部とへ搬送する搬送ポンプが設けられている。この構成により、調量ユニットにも高圧燃料ポンプの低圧領域にも十分な燃料が供給される。この場合、有利には、調量ユニットの供給部から、オーバーフロー弁のオーバーフロー管が分岐している。この処置により、調量ユニットが調量を行うので、搬送ポンプによって一定に提供される燃料量の過剰部分はオーバーフロー弁を介して戻すことができる。有利には、オーバーフロー弁は、この過剰部分を、オーバーフロー管内の第１の圧力レベル以降、搬送ポンプの供給管へ返送し、第２の圧力レベル以降、還路へ逆送する。これにより、まず搬送ポンプ手前へ戻し、戻し量がこれよりも大きくなったときにはじめて、貯留容器に通じる還路へ搬送させる。これにより、漏れが発生しても、戻し管および貯留容器への燃料の応力除去と、これに引き続き新たに行われる低圧への圧縮とにより、漏れを少なくさせることができる。

本発明の他の構成では、戻し管の開口部と搬送ポンプの供給部との間に絞り個所が設けられている。これには、戻し管が搬送ポンプの供給管に開口しているために発生する、搬送ポンプの供給部手前での圧力変動を、十分に減少させることができるという利点がある。

本発明の他の有利な構成によれば、搬送ポンプは歯車ポンプである。これによって搬送ポンプの堅牢で信頼性のある実施を実現することができる。

次に、本発明を改善する他の解決手段を、図面を用いた本発明の有利な実施形態の説明とともに詳細に説明する。

本発明の有利な１実施形態による本発明による燃料噴射システムの図である。 図１の燃料噴射システムのベンチュリー絞りの領域の断面図である。

図１には、本発明の有利な実施形態による内燃機関の本発明による燃料噴射システムが図示されている。この実施形態では、有利には歯車ポンプとして実施されている搬送ポンプ１を介して、燃料の形態の流体が貯留容器２から吸い込まれ、低圧領域４と高圧領域５とから構成されている高圧燃料ポンプ３へ搬送される。燃料は（ここではブラックボックスとして図示されているにすぎない）低圧領域４を通過して、可動部材の潤滑および冷却に用いられる。これに続いて燃料は調量ユニット７の供給部６に達する。調量ユニットは内燃機関の作動のために要求される需要に応じて燃料量を調量し、供給管８とその中に配置されている吸込み弁９とを介して（同様に詳細に図示していない）高圧領域５へ供給される。その後、供給された燃料は高圧領域５の内部で当業者に公知の態様で高圧に圧縮され、（ここでは一部しか図示していない）蓄圧器１０に供給され、高圧のもとにある燃料は該蓄圧器から内燃機関の作動のために取り出すことができる。

さらに図１からわかるように、調量ユニット７の供給部６から、オーバーフロー弁１２を内設したオーバーフロー管１１が分岐している。このオーバーフロー弁１２は（ここでは図式的に示唆した）ピストンを有し、該ピストンは、オーバーフロー管１１内の圧力が第１の圧力レベルに達して以降に、オーバーフロー管１１から戻し管１３への燃料の流動を可能にし、さらにオーバーフロー管１１内の圧力が第２の圧力レベルに達して以降に、貯留容器２に通じる還路１４への流動を可能にする。この場合オーバーフロー弁１２のピストンは、ばねと戻し管１３内で支配的な圧力とによって後方へ荷重されているが、これとは択一的に、還路１４との対応的な関連で、前記ばねと還路１４内で支配的な圧力とによる後方荷重も考えられる。戻し管１３は搬送ポンプ１の供給管１５に開口し、その結果オーバーフロー管１１内の圧力が第１の圧力レベルに達して以降は、まず供給管１５への戻しが行われ、オーバーフロー管１１内の圧力がさらに上昇すると、貯留容器２に通じる還路１４への戻しも行われる。なお、オーバーフロー管１１内の圧力が上昇するのは、搬送ポンプ１によってほぼ一定量の燃料が調量ユニット７へ搬送されるが、該調量ユニットは内燃機関の作動にその都度必要な一部のみを高圧領域５へ転送するからである。

最初に、低圧状態にある燃料を戻し管１３を介して搬送ポンプ１の供給管１５に戻すことにより、燃料噴射システムのロスを低減させることができる。その際の搬送ポンプ１の供給領域における圧力変動を可能な限り少なくするため、戻し管１３の開口部と搬送ポンプ１の供給部との間に絞り個所１６が設けられている。管路１４には、さらに、高圧燃料ポンプ３の低圧領域４から来ている排出管１７も開口している。

さらに図１からわかるように、調量ユニット７の後方では、供給管８から高圧領域５へゼロデリベリ管１８が分岐している。このゼロデリベリ管１８を介して、燃料高圧発生を行うべきでない作動状態の場合に、従って高圧領域５への燃料の供給を行うべきでない作動状態の場合に、調量ユニット７を介して発生する不可避の漏れ量が排出される。漏れ量が排出されなければ、この漏れ量は供給管８内に集積し、特定の量が集積してこれと同時に圧力が生じて以降、吸込み弁９を開弁させ、よって高圧領域５内へ流入することがある。このゼロデリベリ管１８は還路１４に開口し、この場合還路１４はこの開口領域に、図２に詳細に図示したベンチュリー絞り１９を有している。

図２からわかるように、ゼロデリベリ管１８はベンチュリー絞り１９の狭隘個所２０で開口している。これにより、調量ユニット７を介してのゼロデリベリの場合に（これは、結果的に、適当量の燃料をオーバーフロー弁１２を介して流動させ、よって還路１４を介しても流動させる）、管路１４内を流動している燃料とこれによって生じるベンチュリー効果とのために、ゼロデリベリ管１８からの漏れ燃料が狭隘個所２０の領域での負圧形成によって還路１４内へ吸い込まれることが達成される。これによってゼロデリベリ管１８が好適に空にされ、その結果高圧領域５手前での吸込み弁９の開弁圧を低下させることができるので有利である。

本発明による燃料噴射システムの特徴は、ベンチュリー絞り１９の供給部２１と、狭隘個所２０への開口部分とに、それぞれ１つの微細フィルタ２２，２３を有していることである。これらのフィルタ２２と２３はそれぞれメッシュスクリーンまたはレーザーで作製したスクリーンとして実施されていてよい。両フィルタ２２と２３により、ベンチュリー絞り１９の狭隘個所２０の領域への粒子の取り込みを効果的に阻止することができる。もしそうでなければ、還路１４が詰まり、よって内燃機関の燃料噴射システムの機能が著しく阻害されることになる。

従って、本発明による構成により、内燃機関の燃料噴射システムの故障発生度を著しく減少させることができる。

１ 搬送ポンプ
２ 貯留容器
３ 高圧燃料ポンプ
４ 低圧領域
５ 高圧領域
６ 供給部
７ 調量ユニット
８ 供給管
１１ オーバーフロー管
１２ オーバーフロー弁
１３ 戻し管
１４ 還路
１５ 供給管
１６ 絞り個所
１８ ゼロデリベリ管
１９ ベンチュリー絞り
２０ 狭隘個所
２１ 供給部
２２、２３ フィルタ

Claims (5)

1. 高圧燃料ポンプ（３）を含み、その高圧領域（５）の前に調量ユニット（７）が接続され、該調量ユニットが貯留容器（２）から搬送される燃料量を供給管（８）を介して前記高圧領域（５）に調量して供給し、前記供給管（８）から、ベンチュリー絞り（１９）の狭隘個所（２０）の領域で還路（１４）に開口しているゼロデリベリ管（１８）が分岐している内燃機関用燃料噴射システムにおいて、
   前記ベンチュリー絞り（１９）が、供給部（２１）に、および／または、前記狭隘個所（２０）への開口部分に、それぞれ１つのフィルタ（２２，２３）を有しており、
   燃料を前記貯留容器（２）から前記高圧燃料ポンプ（３）の低圧領域（４）と前記調量ユニット（７）の供給部（６）とへ搬送する搬送ポンプ（１）が設けられていて、
   前記調量ユニット（７）の供給部（６）から、オーバーフロー弁（１２）のオーバーフロー管（１１）が分岐していて、
   前記オーバーフロー弁（１２）が、前記オーバーフロー管（１１）内の第１の圧力レベル以降、戻し管（１３）を介して前記搬送ポンプ（１）の供給管（１５）へ返送し、第２の圧力レベル以降、前記還路（１４）へ逆送することを特徴とする前記燃料噴射システム。
2. 前記それぞれ１つのフィルタ（２２，２３）がメッシュスクリーンであることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射システム。
3. 前記それぞれ１つのフィルタ（２２，２３）がレーザーで作製したスクリーンであることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射システム。
4. 前記戻し管（１３）の開口部と前記搬送ポンプ（１）の供給部との間に絞り個所（１６）が設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料噴射システム。
5. 前記搬送ポンプ（１）が歯車ポンプであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料噴射システム。

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