JPH074272A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定格出力点で燃料噴射ポンプを過剰に負荷す
ることなしに、下側の全負荷点で吐出率を上昇させるこ
とのできる、燃料噴射ポンプの吐出始めを変化させるた
めの制御装置を提供することにある。 【構成】 制御は変位ピストン又はプレロードをかけら
れた逆止弁を使用して行われる。同じ目的に用いられる
調整手段はエレメント圧力センサ及び２つの電磁弁によ
って得られる。制御装置は内燃機関における使用に規定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特許請求の範囲第１項
の上位概念に記載の形式の燃料噴射ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記形式の燃料噴射ポンプは西ドイツ国
特許公開第２９２３４４５号明細書から公知である。

【０００３】燃料噴射ポンプには次のような問題点があ
る。即ち、高負荷及び高回転数において燃料噴射ポンプ
のポンプ作業室内で最大の許容圧力が生ずるように、高
負荷及び高回転数の場合に燃料噴射ポンプの吐出率が内
燃機関の定格出力点に最良に適合される場合には、前記
圧力は通常燃料噴射ポンプもしくは所属の内燃機関の低
回転数で下側の全負荷点において、噴射弁を介して内燃
機関の燃焼室内に燃料を供給するためには極めて低いも
のである。

【０００４】この範囲で吐出率を増大させた場合には、
所望のようにこの下側の全負荷点の圧力が上昇させられ
るけれども、定格出力点において燃料噴射ポンプが過剰
に負荷されるようになる。つまり下側の全負荷点で圧力
を増大させる場合には、燃料噴射ポンプが定格出力点で
過剰に負荷されないようにする必要がある。

【０００５】上記公知の燃料噴射ポンプによって、噴射
量に対して僅かな噴射率もしくは騒音を減少させる長い
噴射期間を得るために、吐出率を下側の負荷・回転数範
囲で全負荷運転中及び高回転数時の吐出に関連して減少
させる装置が得られる。

【０００６】この場合、調節ピストンの手前の作業室は
調節ピストンひいてはポンプピストンの高圧吐出始めを
回転数に関連して調節するために連続的に回転数に関連
した圧力にもたらされる圧力媒体源の圧力媒体を供給さ
れかつ回収装置は回転数に関連して調節ピストンの手前
の作業室に作用接続される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の燃料噴射ポンプを改良することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明の
燃料噴射ポンプによって解決された。

【０００９】

【発明の効果】本発明による燃料噴射ポンプの利点は、
燃料噴射ポンプの高回転数・負荷範囲で燃料噴射ポンプ
を高い圧力で過剰に負荷することなしに、作業室内の圧
力が低回転数・負荷範囲で所望の高い噴射圧を有すると
いうことにある。

【００１０】本発明の有利な構成は請求項第４項の燃料
噴射ポンプの構成によって得られ、この場合、簡単な形
式で所定の負荷回転数点以降ポンプピストンの吐出率が
所定の回転角度範囲に亘って遅らされる。

【００１１】これによってポンプ作業室内の圧力によっ
て制御されるかもしくはこの発生した圧力によって調節
ピストンの手前の作業室内で制御される噴射圧力特性曲
線が得られる。この場合、噴射率制御もしくはポンプ作
業室内の圧力制御は所望の運転範囲を考慮して噴射のた
めに必要なポンプ作業室圧力に適合される。

【００１２】請求項第７項の構成によってスペースの節
減された構成が得られ、この場合ポンプ作業室内の圧力
は最高圧力範囲で影響を及ぼされしかも上記請求項第４
項の構成により得られる効果も得られる。

【００１３】この場合有利には、逃がし弁を回収装置と
しても用いることができ、この場合ポンプピストンの高
圧吐出行程開始以降又は開始後少なくとも一時的に開放
される。この弁の制御は有利にはポンプ作業室内の圧力
を検出するセンサによって制御されるか又は直接ポンプ
作業室内の圧力に影響を及ぼす噴射期間調整手段によっ
て制御される。

【００１４】更に有利な構成では、調節ピストンの手前
の作業室内の圧力は請求項第１２項によれば電気的に制
御される弁によって制御され、この弁は請求項第１３項
によれば周期的に制御される、つまり弁開放時間がほぼ
逃がし弁の開放時間に相補するように、制御される。

【００１５】これによって確実に、ポンプピストンの先
行する高圧吐出行程中に作業室から燃料を予め回収した
後でもポンプピストンの次の高圧吐出行程のために所望
の高圧吐出行程始めを調節するために作業室を迅速に燃
料で充填することができる。

【００１６】本発明の有利な構成はその他の請求項で記
載されている。

【００１７】

【実施例】第１図で図示のシリンダ１内ではばね３の力
に抗して調節ピストン２が可動に配置されていて、この
調節ピストンは切欠き４を備え、この切欠き内にはピン
の自由端部５が係合する。ばね３とは反対側に位置する
シリンダ１の作業室７は導管８を介して付加シリンダ９
に、厳密には付加シリンダの作業チャンバ１０に接続さ
れている。

【００１８】付加シリンダ９内には作業チャンバ１０を
可動な壁として制限する変位ピストン１１が配置されて
いる。変位ピストン１１の背面にはプレロード（予荷
重）をかけられたばね１２を収容する室１３内にストッ
パ１４が配置されていて、このストッパは変位ピストン
１１の移動距離を所定の行程（ＡＷ）に制限する。

【００１９】導管８には、高圧の圧力媒体を供給する圧
力媒体源３７から導出された圧力媒体供給導管１５と、
逃がし室に案内された圧力媒体流出導管１６とが接続さ
れている。圧力媒体供給導管１５内には絞り１９を備え
た供給用の逆止弁１７が配置されかつ圧力媒体排出導管
１６内には作業室内の圧力を調整するのに用いられる電
気的に制御される弁、実施例では電磁弁１８が配置され
ている。

【００２０】調節ピストン２として燃料噴射ポンプにお
いて公知の、噴射初め調節装置のピストンが使用され
る。調節ピストンの移動に相応してピン６（西ドイツ国
特許公開第２１５８６８９号明細書から公知の燃料噴射
ポンプにおける相応のピンのように）によってころリン
グ（図示せず）が調節され、このころリングは回動可能
であるが、ピン６によって回動されられるまで定置に燃
料噴射ポンプのケーシング内に支承されていてかつころ
リングのころ上ではカムディスクのカムが転動する。

【００２１】この場合カムディスクは一方では燃料噴射
ポンプの駆動軸に連結されていてかつ他方ではポンプピ
ストンに連結されている。このポンプピストンは駆動軸
の回転に基づきカムディスクと共に回転運動してこの際
分配部材として用いられると同時に、ころ上を転動する
カムディスクに基づき往復運動してポンプピストンとし
て吸込み及び吐出行程を行う。

【００２２】ポンプピストンは公知のようにポンプ作業
室（図示せず）を閉成し、このポンプ作業室は吸込み行
程中燃料で充填されかつ吐出行程中燃料を高圧で内燃機
関のそれぞれ１つの噴射弁に搬送する。噴射弁への燃料
の高圧搬送は、ころリングのころを介したカムディスク
転動時のポンプピストンと協働するカムディスクの行程
運動開始によって規定されかつ吐出終わりは燃料量を規
定するため逃がし弁の開放によって規定される。

【００２３】カムディスクは戻しばねによる戻し力によ
ってころリング上に保持される。この戻し力はポンプピ
ストン吐出行程時のポンプピストンの反力によって助成
される。この場合ころリングはカムディスクのカムのフ
ランクを介して周方向で力を受け、この力に抗して調節
ピストンの調節力が作用する。

【００２４】しかしながらポンプピストンから作用する
この力によって作業室７の圧力は調節ピストンを調節す
るために前もって制御された圧力高さに比して増大す
る。この圧力増大量はポンプ作業室内で生ずる圧力に一
致する。他面圧力増大は、圧力媒体源に対して閉じられ
る逆止弁１７が、電磁弁を同時に閉鎖した状態で、作業
室に供給された圧力媒体容積を閉じ込めることによって
も行うことができる。

【００２５】第１図で図示の構成のこれまで記述した装
置の作業形式は次の通りである。

【００２６】付加的な力、つまり、ばね３によって助成
されて調節ピストンを移動させるようなしかも燃料噴射
ポンプの吸込み室３７から取り出される圧力媒体、実施
例では通常燃料を作業室７から押し退けようとする付加
的な力が調節ピストンに作用しないポンプピストンの吸
込み行程中に、燃料は圧力媒体源、つまり吸込み室３７
から逆止弁１７及び絞り１９並びに圧力媒体供給導管１
５を介して作業室に供給される。

【００２７】この場合作業室７内の圧力は、電磁弁１８
が閉じられるまで圧力媒体源内の圧力の圧力高さ維持す
る。電磁弁１８の操作によって吸込み室３７の圧力とは
無関係に作業室７内の圧力を変化させることができ、こ
の場合、逆止弁１７の絞りは減結合絞りとして作用す
る。

【００２８】このような圧力変更はそれぞれ吸い込み行
程中電磁弁１８を適当に制御することによって行われる
ので、次いで行われるポンプピストンの吐出行程開始時
にそれぞれ作業室内の圧力が調節され、この圧力により
調節ピストンが調節されてポンプピストンの正確な高圧
吐出行程始めが調節される。

【００２９】高圧吐出開始時には電磁弁１８は閉鎖状態
で維持される。作業室７内で圧力が増大した場合、変位
ピストンはばね１２のプレロードによって規定された所
定の圧力高さ以降変位しかつこの際変位行程ＡＷに相応
して部分容積をポンプ作業室から回収する。

【００３０】これによって作業室７内の圧力上昇が減少
しかつ更に調節ピストン２に作用する力によりポンプピ
ストンが作業室の方向に移動して、ころリングを調節す
る。これによって、カムディスクもしくはポンプピスト
ンの行程運動が遅れて行われるようになる。これに相応
して引続き経過するポンプピストン吐出行程中にポンプ
作業室内での圧力上昇も減少する。

【００３１】第２図では回転角αに亘ってカム隆起特性
曲線を図示している。第８図では、は変位ピストン１１
による本発明の手段なしに調節されるような及び変位ピ
ストンの作用によって調節されるような（鎖線で図示）
ポンプ作業室内の圧力経過、つまりエレメント圧力を図
示している。

【００３２】この場合第１実施例ではばね１２のプレロ
ードは、ポンプ作業室内で得られる圧力の上側範囲で変
位ピストンの変位運動が行われひいてはポンプ作業室内
で過度に高い圧力が生じないように、選ばれている。

【００３３】高圧側の導管系内の絞り作用に基づき公知
の形式で低回転数の場合にポンプ作業室内で低い最終最
大圧力を有する僅かな吐出率が得られかつ高回転数の場
合にポンプ作業室内で相応に高い最終最大圧力を有する
大きな吐出率が得られる。高回転数の場合に生ずる高い
最終最大圧力は変位ピストン１１を用いた本発明による
装置によって減少される。

【００３４】この作用は特に全負荷の場合にも顕著であ
る。それというのも得られる最終最大圧力はポンプピス
トンの高圧押し退け容積に関連しているからである。全
負荷の場合、得られる最終最大圧力は部分負荷の場合よ
りも大きい。

【００３５】第１図の本発明の実施例の選択的な構成で
はストッパ１４が重要である。プレロードをかけられた
ばね１２のプレロード（予荷重）が弱く設定されている
場合、変位ピストン１１はポンプ作業室内の圧力が低い
場合に既に低い吐出率に相応して変位し始める。この場
合、所定の負荷・回転数範囲でカム行程の所定の角度範
囲に亘って噴射率が減少する。

【００３６】この場合この範囲では第３図の線図の変位
ピストン１１（ＡＫＷ）を使用した噴射経過に従って噴
射率は、変位ピストンがストッパに当接するまで回転角
αに亘って僅かな上昇度で経過する。ストッパに当接し
た時点以降作業室７から圧力媒体量は最早回収されない
ので、圧力上昇は所定の比に相応して本来の影響を受け
ない噴射率で継続する。

【００３７】従ってばねのプレロード及び変位距離ＡＷ
によって所定の噴射特性曲線が得られる。これによって
ポンプ作業室内の圧力に制御されて特に低負荷範囲での
騒音減少のために有効な噴射率減少が得られる。

【００３８】ポンプピストンのその都度の高圧吐出行程
の最後で作業室７内の圧力は低下しかつ変位ピストンは
前もって回収した液体量を作業室内に戻し搬送するの
で、変位ピストンは次の高圧吐出行程のために再び準備
される。この段階では作業室圧力の場合によって必要と
される修正は電磁弁１８を介して行われる。

【００３９】第４図から明らかなように、第１図に類似
した構成で変位ピストンの代わりに予め調節された圧力
で開放される、プレロードをかけられた逆止弁３３を使
用することができる。このような逆止弁３３によっても
燃料回収により作業室７内の圧力に、作業室もしくはポ
ンプ作業室内圧力の、逆止弁３３の開放圧力によって調
節された所定の目標値以降影響を及ぼすことができる。
これによって第８図下側の線図の鎖線で図示されている
ような圧力経過を得ることができる。

【００４０】逆止弁を介してポンプピストンの吐出行程
中に回収される燃料量はポンプピストンの吸込み段階中
に逆止弁１７及び絞り１９を介して再び充填されかつ電
磁弁１８を介して作業室７内の圧力が調節されねばなら
ず、この圧力によって調節ピストンは次の吐出行程開始
のために正確な位置にもたらされる。

【００４１】更に改良された実施例は第５図及び第６図
で図示されている。第４図の構成とは異なってこの実施
例では、電磁弁１８に付加的に及び絞りを有する逆止弁
１７の代わりに別の２ポート２位置電磁弁３４が圧力媒
体供給導管１５内に挿入されている。

【００４２】付加的な電磁弁３４は大きな開放横断面に
より、逆止弁３３を介して漏出する液体量の迅速な後充
填を可能にする。有利には両電磁弁１８及び３４は、ポ
ンプピストンの吸込み行程段階中に供給制御及び排出制
御を行うように、切り換えられる。

【００４３】第６図では回転角αに亘ってカム隆起特性
曲線に対する比で電磁弁３４（ＭＶ３４）と電磁弁（Ｍ
Ｖ１８）との電磁弁開放段階の関連性を図示している。
この場合電磁弁３４及び１８は、作業室７内の圧力上昇
のために電磁弁１８が電磁弁３４よりも短い時間開放さ
れるように、互いに制御される。

【００４４】電磁弁は可変の時比率で互いに相補するよ
うに制御され、この場合時比率のバリエーションによっ
て一方の弁の開放時間を他方の弁の負荷に対して変える
ことができる。

【００４５】極めて正確な圧力経過を得るために及びポ
ンプ作業室内で最大の最終圧力を制限するために第７図
及び第８図の実施例が役立つ。既述の図面で使用した構
成部材と同じ構成部材には同じ符号が付されている。

【００４６】ピン６を介してころリング（図示せず）に
連結された調節ピストン２が配置されるシリンダ１は導
管８を介して圧力媒体供給導管１５及び圧力媒体流出導
管１６に接続されている。圧力媒体供給導管１５内には
２ポート２位置電磁弁３４が配置されかつ圧力媒体流出
導管１６内には２ポート２位置電磁弁１８が配置されて
いる。

【００４７】ポンプ作業室内の圧力又はこの圧力を同様
に形成する作業室７内の圧力を検出するために圧力セン
サ３５が設けられていて、この圧力センサは第７図で概
略的に図示されているように導管８に接続されていてか
つ他方調整装置（図示せず）に接続されている。この調
整装置を介して運転パラメータに関連して、第５図の実
施例の場合のように、吐出始め調節のため作業室内の所
望の圧力を制御するために、電磁弁１８，３４が制御さ
れる。

【００４８】このようにしてポンプ作業室内の圧力経過
のための調整手段が得られ、この場合第８図線図の上側
で図示されているように、ポンプピストンの高圧吐出行
程中の燃料回収のために電磁弁１８の開放段階がポンプ
ピストンの構造的に予め与えられた高圧吐出段階にずら
され、つまり、ポンプ作業室もしくは作業室７内のエレ
メント圧力が第８図下側の線図による所定の限界線Ｐ１
に下げられるまで、ずらされる。

【００４９】この実施例では第５図実施例の逆止弁は省
かれる。

【００５０】更に、ポンプ作業室内の達成可能な最大圧
力の間接的な調整手段として作業室７から燃料を回収す
ることによって噴射期間を調整することもできる。この
ことは、電磁弁１８，３４を介して吐出始めを調整する
ために噴射弁に、例えば噴射弁のニードル行程をひいて
は噴射期間をも測定するセンサが設けられている場合に
は、特に経済的に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】別個の変位ピストンを有する制御装置の第１実
施例図。

【図２】第１図実施例に関連した、回転角に亘るカム行
程の線図。

【図３】回転角に亘る噴射経過の線図。

【図４】２つの逆止弁を有する第２実施例図。

【図５】排出逆止弁及び付加的な２ポート２位置電磁弁
を有する第３実施例図。

【図６】第５図実施例に関連した、制御弁及び付加的な
電磁弁を作業させた状態でのカム行程に関する線図。

【図７】付加的な２ポート２位置電磁弁を有する第４実
施例図。

【図８】第７図実施例に関連した、制御弁及び付加的な
電磁弁を作業させた状態でのカム行程及びエレメント圧
力に関する線図。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ 調節ピストン ３，１２ ばね ４ 切欠き ５ 自由端部 ６ ピン ７ 作業室 ８ 導管 ９ 付加シリンダ １０ 作業チャンバ １１ 変位ピストン １３ 室 １４ ストッパ １５ 圧力媒体供給導管 １６ 圧力媒体流出導管 １７，３３ 逆止弁 １８，３４ 電磁弁 １９ 絞り ３７ 吸込み室

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関用の燃料噴射ポンプであって、
   カム駆動装置によって駆動されるポンプピストンがポン
   プシリンダ内で、ポンプピストンの吐出行程時に燃料を
   高圧で燃料噴射弁に搬送するポンプ作業室を閉成してい
   て、この場合カム駆動装置がほぼ定置の部分と噴射ポン
   プの駆動軸によって駆動される可動な部分とを有してい
   て、これら部分の一方がカム軌道を備えかつこれら部分
   の可動な部分がカム軌道に従って同時にポンプピストン
   を移動させ、このポンプピストンによってカム軌道を介
   してほぼ定置の部分に後退力が及ぼされるようになって
   おり、シリンダ内で圧力媒体源から圧力媒体を供給され
   る作業室を閉成する調節ピストンが圧力媒体によって戻
   し力に抗して調節可能にカム駆動装置のほぼ定置の部分
   に連結されており、この場合後退力が戻し力と同じ方向
   に作用していてかつ調節ピストンの調節によってポンプ
   ピストンの高圧吐出行程始めが駆動軸の回動位置に対し
   て調節されるようになっていて、かつ、作業室内の圧力
   媒体圧が内燃機関の運転パラメータに関連して吐出行程
   始めを変化させるために制御されるようになっており、
   更に、ポンプピストンの高圧吐出行程中に作業室から圧
   力媒体量を制御して回収するための回収装置が設けられ
   ている形式のものにおいて、作業室（７）が制御機構
   （１７，３４）を備えた、圧力媒体源から導出された圧
   力媒体供給導管（１５）と、電気的に制御される逃がし
   弁（１８）を備えた、逃がし室に対する圧力媒体流出導
   管（１６）とを有していて、前記逃がし弁によってその
   都度の吐出行程始めを変化させるために作業室（７）内
   の圧力が制御され、これにより作業室内の圧力がそれぞ
   れのポンプピストン吐出行程の吐出行程始め前に調節さ
   れ、かつ、回収装置による圧力媒体の回収が作業室内の
   圧力に関連して又はこの圧力に高圧吐出行程中に影響を
   及ぼすポンプ作業室内の圧力に関連して制御されるよう
   になっていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射ポ
   ンプ。
2. 【請求項２】 回収装置が作業室に常時接続された保圧
   弁（３３）を有していて、この保圧弁の開放圧力によっ
   てポンプピストンの高圧吐出行程中に作業室又はポンプ
   作業室内の圧力経過が規定されるようになっている、請
   求項１記載の燃料噴射ポンプ。
3. 【請求項３】 回収装置が可動な壁（１１）を有してい
   て、この壁が液力式に作業室（７）に隣接していてかつ
   背面でプレロードをかけられたばね（１２）によって負
   荷されていて、このばねが、作業室又はポンプ作業室内
   の所定の圧力以降可動な壁を調節するように、調節され
   ている、請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
4. 【請求項４】 可動な壁（１１）の背面に、プレロード
   をかけられたばね（１２）の力に抗した可動な壁の移動
   量を制限するストッパ（１４）が設けられていて、規定
   の圧力が、その都度のポンプピストン吐出行程中に燃料
   噴射ポンプの運転範囲に亘ってポンプピストンにより得
   られる圧力の中間範囲に、位置している、請求項３記載
   の燃料噴射ポンプ。
5. 【請求項５】 プレロードをかけられたばね（１２）が
   定置にポンプケーシングに支持されている、請求項３又
   は４記載の燃料噴射ポンプ。
6. 【請求項６】 圧力媒体供給導管内の制御機構が作業室
   の方向で開放される逆止弁として構成されている、請求
   項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
7. 【請求項７】 逃がし弁が回収装置として用いられかつ
   ポンプピストンの吐出行程の少なくとも一部分中に運転
   パラメータに関連して開放される、請求項１記載の燃料
   噴射ポンプ。
8. 【請求項８】 逃がし弁がポンプ作業室内の得られる圧
   力に関連して所定の圧力を上回った以降開放される、請
   求項７記載の燃料噴射ポンプ。
9. 【請求項９】 逃がし弁が噴射期間調整手段によって制
   御され、この場合噴射期間が、噴射ポンプによって補給
   される噴射弁の開放時間を検出するセンサによって測定
   される、請求項７記載の燃料噴射ポンプ。
10. 【請求項１０】 圧力媒体供給導管内の制御機構が電気
    的に制御される供給弁として構成されている、請求項１
    から９までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
11. 【請求項１１】 逃がし弁と供給弁とが、ポンプピスト
    ンが吐出行程を実施する運転時間の間に可変な時比率で
    周期的に制御されて、それぞれ所望の吐出始め調節を制
    御する作業室内の圧力を変化させるようになっている、
    請求項１０記載の燃料噴射ポンプ。