JP4253484B2 - 内燃機関用の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置であって、燃料アキュムレータと、燃料を内燃機関の運転パラメータに関連して燃料アキュムレータに圧送する燃料高圧ポンプと、燃料を燃料タンクから燃料高圧ポンプの吸込み側に圧送する前フィードポンプと、燃料高圧ポンプによって燃料アキュムレータに圧送される燃料量を調節するための燃料調量装置と、内燃機関における燃料噴射のための、燃料アキュムレータに接続された少なくとも１つのインジェクタとが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の燃料噴射装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８５３１０３号明細書に基づいて公知である。この燃料噴射装置は燃料アキュムレータと、燃料を内燃機関の運転パラメータに関連して燃料アキュムレータに圧送する燃料高圧ポンプとを有している。さらに、燃料を燃料タンクから燃料高圧ポンプの吸込み側に圧送する前フィードポンプが設けられている。さらにまた、燃料高圧ポンプによって燃料アキュムレータに圧送される燃料量を調節するための燃料調量装置が設けられている。燃料調量装置はこの場合、前フィードポンプと燃料高圧ポンプとの間に配置されているので、燃料調量装置によって、前フィードポンプにより圧送されて燃料高圧ポンプの吸込み側に供給される燃料量が調節される。前フィードポンプによって過多に圧送された燃料量は、前フィードポンプの吸込み側に戻される。これによって、燃料高圧ポンプは必要な燃料量だけをアキュムレータに圧送することにより、燃料高圧ポンプのために必要な駆動出力は制限されるが、前フィードポンプによって通常、再び戻される極めて多量の燃料量が圧送されることになる。これによって前フィードポンプのためには高い駆動出力が必要であり、圧送される燃料は強く加熱されることになる。さらに燃料調量装置は、前フィードポンプによって生ぜしめられる圧力によって負荷されるので、相応に面倒かつ高価なシールを必要とする。
【０００３】
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８５３１０３号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の内燃機関用の燃料噴射装置を改良して、前フィードポンプのために必要な駆動出力を減じ、燃料の強い加熱を防止し、さらに簡単かつ安価なシールを可能にすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、調量装置が燃料タンクと前フィードポンプの吸込み側との間に配置されているようにした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明のように構成された燃料噴射装置には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射装置では、前フィードポンプのために必要な駆動出力を減じることができ、前フィードポンプによっては必要な燃料量しか圧送されないので、燃料が強く加熱されることを防止できる。さらに、調量装置は前フィードポンプによって生ぜしめられる圧力によっては負荷されず、従って簡単かつ安価にシールを行うことができる。
【０００７】
請求項１記載の燃料噴射装置の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。請求項３記載のように構成されていると、燃料調量装置によって、前フィードポンプへの供給部が完全に遮断され得ないような場合のために、燃料の排出が保証される。請求項６記載のように構成されていると、内燃機関の特に始動時において燃料高圧ポンプに供給される燃料量を減じることなしに、燃料高圧ポンプの駆動領域の潤滑が保証される。また請求項７記載のように構成されていると、駆動領域の潤滑のために、前フィードポンプから圧送される燃料量の僅かな部分だけを分岐させることが、保証される。さらにまた請求項８記載のように構成されていると、同様に燃料高圧ポンプの駆動領域の潤滑が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１〜図４には、例えば自動車の内燃機関用の燃料噴射装置が示されている。内燃機関は有利な自己点火式の内燃機関であり、単数又は複数のシリンダを有している。自動車は燃料タンク１０を有しており、この燃料タンク１０内には、内燃機関を運転するための燃料が貯えられている。燃料噴射装置は前フィードポンプ１２を有しており、この前フィードポンプ１２によって燃料は燃料タンク１０から、燃料高圧ポンプ１４に圧送される。燃料高圧ポンプ１４は燃料を、例えば管状又は任意の他の形状で形成されることができる燃料アキュムレータ１６に圧送する。燃料アキュムレータ１６からは導管１８が、内燃機関のシリンダに配置されたインジェクタ２０に分岐している。インジェクタ２０には各１つの電気式の制御弁２２が配置されており、この制御弁２２によってインジェクタの開放が制御され、これによって各インジェクタ２０による燃料噴射を実行したり、阻止したりすることができる。制御弁２２は電子式の制御装置２３によって制御され、この制御装置２３によって、例えば回転数、負荷、温度等の内燃機関の運転パラメータに関連して、インジェクタ２０による燃料噴射の時期及び時間が規定される。インジェクタ２０からは、消費されなかった燃料のための戻し路が、少なくとも間接的に、例えばすべてのインジェクタに共通の導管２４を介して、燃料タンク１０に戻される。燃料アキュムレータ１６からも同様に、燃料タンク１０に通じる導管２６が延びており、この導管２６内には圧力制限弁２８が配置されており、これによって、燃料アキュムレータ１６内に許容不能な高い圧力が形成されることを阻止することができる。
【００１０】
燃料高圧ポンプ１４は機械式に内燃機関によって、ひいては内燃機関の回転数に比例して駆動される。前フィードポンプ１２もまた同様に機械式に内燃機関によって駆動されることができ、燃料高圧ポンプ１４及び前フィードポンプ１２のためには共通の駆動軸を設けることができる。
【００１１】
燃料高圧ポンプ１４はラジアルピストンポンプとして形成されていて、互いに均一な角度間隔をおいて配置された複数の、例えば３つのポンプエレメント３０を有しており、これらのポンプエレメント３０はそれぞれ、カム軸３２によって往復駆動される各１つのポンプピストン３４を有しており、ポンプピストン３４はそれぞれポンプ作業室３６を制限している。ポンプピストン３４が半径方向内側に向かって運動する、ポンプピストン３４の各吸込み行程中に、ポンプ作業室３６は前フィードポンプ１２に出口と接続されて燃料を満たされる。この場合ポンプ作業室３６は燃料アキュムレータ１６からは切り離されている。ポンプピストン３４が半径方向外側に向かって運動する、ポンプピストン３４の各吐出行程中に、ポンプ作業室３６は燃料アキュムレータ１６と接続されて、前フィードポンプ１２の出口からは切り離されている。ポンプ作業室３６と燃料アキュムレータ１６との接続部には、燃料アキュムレータ１６に向かって開放する各１つの逆止弁３８が配置されており、この逆止弁３８によってポンプピストン３４の吸込み行程時にポンプ作業室３６と燃料アキュムレータ１６との間における切離しが行われる。カム軸３２と、このカム軸３２のカム上を移動するポンプピストン３４とによって、燃料高圧ポンプ１４の駆動領域が形成されている。ポンプピストン３４はこの場合直接的に又はプランジャを介して、カム軸３２のカム上を移動することができる。
【００１２】
前フィードポンプ１２と燃料タンク１０との間には、有利には単数又は複数のフィルタが配置されている。この場合例えば、燃料タンク１０を起点としてまず初めに粗フィルタ４０が設けられ、次いでこの粗フィルタ４０に後置されて微細フィルタ４２が設けられており、微細フィルタ４２は付加的に水分離器を有することができる。
【００１３】
燃料タンク１０と前フィードポンプ１２との間、特に微細フィルタ４２と前フィードポンプ１２との間には、燃料調量装置４４が配置されている。この燃料調量装置４４は電気式に、特に電磁式に操作される調整弁４６を有しており、この調整弁４６によって燃料タンク１０から前フィードポンプ１２への貫流が調節される。燃料調量装置４４もまた同様に制御装置２３によって制御され、そして前フィードポンプ１２が燃料量を圧送して、燃料高圧ポンプ１４に供給し、供給された燃料量は次いでこの燃料高圧ポンプ１４によって高圧下で燃料アキュムレータ１６に圧送され、燃料アキュムレータ１６内においては内燃機関の運転パラメータに関連した所定の圧力が維持されるようになっている。燃料調量装置４４によって燃料タンク１０から前フィードポンプ１２への貫流を完全に遮断すること、完全に解放すること又は、部分的に開放された流過横断面をもって解放することが可能である。燃料調量装置４４による部分的な流過横断面の開放は、燃料調量装置４４がタイミング制御されてパルス幅変調されて制御されることによって、達成することができる。そしてこの場合開放される流過横断面の寸法は、パルス幅に関連している。このような燃料調量装置４４は例えば、冒頭に述べたドイツ連邦共和国特許公開第１９８５３１０３号明細書に基づいて公知である。
【００１４】
前フィードポンプ１２から燃料高圧ポンプ１４のポンプ作業室３６への供給は、絞り箇所４７であるフランジ又は導管を介して行われ、この絞り箇所４７によって、単位時間当たりに貫流する燃料量に関連した圧力降下が生ぜしめられる。
【００１５】
図１に示された燃料噴射装置の第１実施例では、絞り箇所４７を備えたフランジ又は導管に対して並列的に圧力弁４８が配置されており、この圧力弁４８によって、カム軸３２を備えた燃料高圧ポンプ１４の駆動領域への供給部５０が制御される。前フィードポンプ１２によって、圧力弁４８の所定の開放圧が上回られると、圧力弁４８は開放して、供給部５０を開放し、その結果燃料はカム軸３２を備えた駆動領域に達し、そこで十分な潤滑を保証する。圧力弁４８の下流側つまり後ろには、供給部５０内に絞り箇所５２が設けられており、この絞り箇所５２によって供給部５０を通る貫流が制限され、ひいてはあまりに多くの燃料量が高圧ポンプ１４の駆動領域に分岐されることが阻止される。内燃機関の始動時には、前フィードポンプ１２と回転数に関連して駆動される燃料量が高圧ポンプ１４によって、なお僅かな燃料量しか圧送されず、この僅かな燃料量は、燃料アキュムレータ１６内における圧力形成及び燃料噴射のために必要である。この場合圧力弁４８は閉鎖されているので、燃料量は燃料高圧ポンプ１４の潤滑のためには分岐されず、前フィードポンプ１２から圧送された全燃料量が燃料高圧ポンプ１４に供給される。さらに圧力弁４８と絞り箇所５２とによって、前フィードポンプ１２によって最初に空気が運ばれた場合は、空気抜きを行うことが可能である。
【００１６】
圧力弁４８に対して並列的に供給部５０は、別の絞り箇所５４を介して前フィードポンプ１２と接続されており、この絞り箇所５４を介して燃料高圧ポンプ１４の駆動領域は、前フィードポンプ１２との常に開放された接続部を有している。燃料高圧ポンプ１４の駆動領域はこの場合放圧領域を形成しており、このような接続は次のことのために、すなわち、場合によっては生じる調量装置４４の非シール性に基づいて、つまり調量装置４４が燃料タンク１０から前フィードポンプ１２への貫流を完全に遮断できない場合に、前フィードポンプ１２によってなお圧送されてしまう燃料量を、ポンプ作業室３６に供給しないために、働き、かつまた、内燃機関の僅かな燃料受容に基づいて燃料高圧ポンプ１４及び前フィードポンプ１２によって本来は燃料を圧送することが不要である場合でも、燃料高圧ポンプ１４の駆動領域の十分な潤滑を保証するために、働く。後者のことは例えば内燃機関のエンジンブレーキ運転（Schubbetrieb）の場合が当て嵌まる。
【００１７】
燃料高圧ポンプ１４、前フィードポンプ１２、圧力弁４８、供給部５０、絞り箇所５２、絞り箇所５４及び燃料調量装置４４は、有利には１つの共通の構成ユニットにまとめられている。
【００１８】
図２には、本発明による燃料噴射装置の第２実施例が示されている。図２において、第１実施例におけると同じ部材には同一符号が付けられ、以下においては主として第１実施例との相違点についてだけ記載する。インジェクタ２０からの戻し導管２４は、第２実施例では直接燃料タンク１０に案内されているのではなき、カム軸３２を備えた燃料高圧ポンプ１４の駆動領域に開口していて、この駆動領域を潤滑するために働く。駆動領域からは導管６０が燃料タンク１０に延びている。付加的に、既に第１実施例において記載した圧力弁４８が設けられていてもよく、圧力弁４８が設けられていると、燃料高圧ポンプ１４の駆動領域を潤滑するために、戻し導管２４を通してインジェクタ２０から流れる燃料量と、圧力弁４８によって制御された燃料量とを利用することができる。例えばアイドリング時や低負荷時のように、内燃機関によって僅かな燃料量しか必要とされない場合には、インジェクタ２０から戻し導管２４を通して戻される燃料は比較的低い温度しか有していない。内燃機関による燃料消費が大きい場合には、インジェクタ２０から戻し導管２４を通して戻される燃料は高い温度を有している。圧力弁４８が設けられていると、燃料高圧ポンプ１４の駆動領域に、比較的低温の燃料をも供給することができ、この低温の燃料は、戻し導管２４を通って流れる燃料と混合され、その結果燃料高圧ポンプ１４は僅かしか加熱されない。インジェクタ２０から戻し導管２４を通して戻される燃料によって、さらに次のような場合、すなわち前フィードポンプ１２によってまったく又は僅かな燃料量しか圧送されず、圧力弁４８が開放していない場合でも、燃料高圧ポンプ１４の駆動領域の潤滑が保証されている。
【００１９】
第２実施例による燃料噴射装置では、さらに、前フィードポンプ１２の出口側に別の絞り箇所６２が設けられている。この絞り箇所６２は、第１実施例におけるように、放圧領域である燃料タンク１０への戻し導管の接続部に配置されていても、又は放圧領域である燃料高圧ポンプ１４の駆動領域への接続部に配置されていてもよく、さらにまた図２に示されているように、放圧領域として前フィードポンプ１２の吸込み側に接続する接続部６３内に配置されていてもよい。燃料タンク１０から前フィードポンプ１２への貫流の完全な遮断が燃料調量装置４４によって保証されている場合には、放圧領域への絞り箇所を備えた接続部を省くことも可能である。
【００２０】
図３には燃料噴射装置の第３実施例が示されている。図３においても、第１実施例におけると同じ部材には同一符号が付けられ、以下においては主として第１実施例との相違点についてだけ記載する。燃料高圧ポンプ１４の駆動領域を潤滑するために、第１実施例におけるように、圧力弁４８は後置された絞り箇所５２を備えている。前フィードポンプ１２によってまったく又は僅かしか燃料量が圧送されず、圧力弁４８が開放されていない場合のために、燃料高圧ポンプ１４の駆動領域の潤滑は、そこに集まる燃料によって保証することができるようになっている。この場合駆動領域に、場合によっては存在するポンプエレメント３０の非シール性によって燃料の達することがある。燃料調量装置４４によって前フィードポンプ１２への供給部が完全には遮断され得ない場合のためには、放圧領域への接続部が別の絞り箇所６２を備えていてもよく、この絞り箇所６２は図３に示されているように、燃料タンク１０への戻し導管への接続部６４内に配置されていても、又は第２実施例におけるように、前フィードポンプ１２の吸込み側への接続部に配置されていてもよい。
【００２１】
図４に示された燃料噴射装置の第４実施例では、カム軸３２を備えた駆動領域は内燃機関の潤滑オイル回路７０に接続されていて、これによって潤滑されるようになっている。この場合、絞り箇所５２を備えた圧力弁４８は省かれる。燃料調量装置４４によって前フィードポンプ１２への供給部が完全に遮断され得ない場合に、第２実施例又は第３実施例におけるように、放圧領域への接続部は別の絞り箇所６２を備えていてもよく、この絞り箇所６２は、燃料タンク１０への戻し導管の接続部６４か又は前フィードポンプ１２の吸込み側への接続部６３に配置されていることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関用の燃料噴射装置の第１実施例を示す概略図である。
【図２】内燃機関用の燃料噴射装置の第２実施例を示す概略図である。
【図３】内燃機関用の燃料噴射装置の第３実施例を示す概略図である。
【図４】内燃機関用の燃料噴射装置の第４実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ 燃料タンク、 １２ 前フィードポンプ、 １４ 燃料高圧ポンプ、 １６ 燃料アキュムレータ、 １８ 導管、 ２０ インジェクタ、 ２２ 制御弁、 ２３ 制御装置、 ２４，２６ 導管、 ２８ 圧力制限弁、 ３０ ポンプエレメント、 ３２ カム軸、 ３４ ポンプピストン、 ３６ ポンプ作業室、 ３８ 逆止弁、 ４０ 粗フィルタ、 ４２ 微細フィルタ、 ４４燃料調量装置、 ４６ 調整弁、 ４７ 絞り箇所、 ４８ 圧力制限弁、 ５０ 供給部、 ５２，５４ 絞り箇所、 ６２ 絞り箇所、 ６４ 接続部、７０ 潤滑オイル回路

Claims (8)

1. 内燃機関用の燃料噴射装置であって、燃料アキュムレータ（１６）と、燃料を内燃機関の運転パラメータに関連して燃料アキュムレータ（１６）に圧送する燃料高圧ポンプ（１４）と、燃料を燃料タンク（１０）から燃料高圧ポンプ（１４）の吸込み側に圧送する前フィードポンプ（１２）と、燃料高圧ポンプ（１４）によって燃料アキュムレータ（１６）に圧送される燃料量を調節するための燃料調量装置（４４）と、内燃機関における燃料噴射のための、燃料アキュムレータ（１６）に接続された少なくとも１つのインジェクタ（２０）とが設けられている形式のものにおいて、燃料調量装置（４４）が燃料タンク（１０）と前フィードポンプ（１２）の吸込み側との間に配置されており、前フィードポンプ（１２）が機械式に内燃機関によって駆動されており、燃料高圧ポンプ（１４）と前フィードポンプ（１２）と燃料調量装置（４４）とが、１つの共通の構成ユニットにまとめられていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射装置。
2. 燃料調量装置（４４）が電磁作動式の流過調整弁（４６）を有している、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 前フィードポンプ（１２）と燃料高圧ポンプ（１４）との間において、放圧領域への接続部が分岐していて、該接続部内に絞り箇所（５４；６２）が設けられている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
4. 絞り箇所（５４）が、放圧領域である燃料高圧ポンプ（１４）の駆動領域（３２）への接続部（５０）に配置されている、請求項３記載の燃料噴射装置。
5. 絞り箇所（６２）が、放圧領域である前フィードポンプ（１２）の吸込み側への接続部（６３）に配置されている、請求項３記載の燃料噴射装置。
6. 燃料高圧ポンプ（１４）が駆動領域（３２）を有しており、この駆動領域（３２）が該駆動領域（３２）を潤滑するために、該駆動領域（３２）に向かって開放する圧力弁（４８）を介して前フィードポンプ（１２）の出口と接続可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
7. 圧力弁（４８）の下流側において駆動領域（３２）への供給部（５０）内に、絞り箇所（５０）が設けられている、請求項６記載の燃料噴射装置。
8. 少なくとも１つのインジェクタ（２０）から、燃料タンク（１０）に通じる戻し導管（２４）が設けられており、戻し導管（２４）が燃料高圧ポンプ（１４）の駆動領域（３２）内に開口していて、該駆動領域（３２）から燃料タンク（１０）に延びている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。

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