JP2006138309A - 内部燃焼エンジン用の高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 負担が大きいメンテナンスを頻繁に行う必要がない高圧ポンプ及び内部燃焼エンジンを提供することを目的とする。
【解決手段】 圧縮された燃料を内部燃焼エンジンに供給するためのポンプであって、
本体と、上記本体内に設けられたコンパートメントと、燃料の圧力を上昇させるために、上記コンパートメント内に可動様式で設けられたポンプ部と、上記ポンプ部に燃料を配送するための燃料供給手段と、上記本体内に設けられ、外部供給源から直接燃料が供給され、さらに上記ポンプの潤滑・冷却のために上記燃料を上記コンパートメントに供給するように上記コンパートメントに流体的に接続された入口とを有するポンプにおいて、上記燃料供給手段が別の入口を含み、上記別の入口は、上記本体に設けられ、さらに上記外部供給源から直接受けた燃料をポンプ部に供給するため、上記ポンプ部に流体的に接続されていることを特徴とするポンプとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部燃焼エンジンのための高圧ポンプ及び圧縮装置に関する。

燃料を蓄積するためのタンクと、燃料を圧縮するためのシステムとを備える燃料注入システムは、内部燃焼エンジンの分野において知られている。この燃料圧縮システムは、タンクに流体的に接続されており、さらに、エンジンが燃料を予め設定された圧力で使用することができるようにするために設けられている。

特に、この圧縮システムは、一般的に、タンク内に含まれる燃料のための吸引ポンプと、圧縮装置とを備える。この圧縮装置は、共通の配管を介して、エンジンの各燃焼チャンバに接続されている複数の注入部に対して燃料を利用可能とするためのものである。

上述の圧縮システムを操作することにより、吸引ポンプが、タンクから燃料を吸い上げ、そしてさらなる圧縮のための圧縮装置に対して低い圧力で燃料を利用可能とすることになるだろう。この圧縮装置は、燃料を、燃焼チャンバに注入するための最適圧力値とするためのものである。

より詳細に説明すると、この圧縮装置は高圧ポンプと分配回路とを備える。この分配回路は、上記吸引ポンプと高圧ポンプとの間に設置され、燃料を高圧ポンプに対して利用可能とする。

さらに詳細に説明すると、この高圧ポンプは、中空状のチャンバ（ガードと称される。）が中に設けられた一般に鋳鉄製の本体を有する。

このガードは、燃料を圧縮するために設計された複数のポンプ部と、内部燃焼エンジン若しくは補助モータにより駆動する、ポンプ部を制御するためのシャフトの一部と、シャフトから各ポンプ部に対して動作を伝えるために設計されたカムとを備える。

特に、各ポンプ部は、分配回路により、圧縮された燃料の配送を調整するための吸い込みバルブと、エンジンに対して圧縮された燃料を排出するための放出バルブとを有する。

既知のタイプの高圧ポンプにおいては、ポンプ部において圧縮されるのに加え、燃料が、ガード、シャフト、カム、及びポンプ部を潤滑し冷却する。

このため、分配回路から燃料を配送するためのパイプが、高圧ポンプの本体を横切り、この本体内に形成された単一の入口とこのガードとを接続する。

既知のタイプの高圧ポンプの第１の実施形態では、各ポンプ部に供給するための複数のパイプが、この入口とガードとの間のある位置において、この配送パイプから枝分かれし、各ポンプ部まで延びる。

別の実施の形態では、この配送パイプは、全く枝分かれをせず、また各ポンプ部まで延びる複数の供給パイプが設けられている。

上述の両実施形態では、各供給パイプは、高圧ポンプの本体内に形成され、各供給パイプにより、対応する吸い込みバルブを介して、対応するポンプ部に供給する。

既知のタイプの圧縮装置において、燃料がポンプ部の呼び込みバルブを通過する時、高圧ポンプの本体、若しくはガード内に設けられた部材による伝導により加熱され、燃料は高温となる。

結果的に、高圧ポンプの効率の減少をもたらすような深刻なリークが発生する。さらに、特に高い回転数においては、エンジンが、ガード内に存在する燃料に回転動作を与えてしまい、それにより燃料がポンプ部に向かうような流れを妨害し、高圧ポンプの効率をさらに低下させてしまう。

さらに、ガードが直接冷却された後、燃料がポンプ部に達するような実施形態に関しては、燃料が、相互に接触した部材の一部の脱離により発生するような、可能性として考えられる機械削りくずや不純物により汚染されるかもしれない。このような環境下においては、高圧ポンプの誤った動作を引き起こす可能性があり、また負担が大きく頻繁にメンテナンスを行う必要がある。

本発明は、既知の高圧ポンプに関連する欠点、及び上述の欠点を有することが無い内部燃焼エンジンのための高圧ポンプを提供することを目的とする。

上述の目的は、請求項１に定義された高圧ポンプに関する本発明により達成することができる。

同様に、本発明は、請求項３に定義された内部燃焼エンジンのための圧縮装置に関する。

本発明を良く理解するために、好ましい実施の形態を次に記載している。この実施の形態は、添付の図面を参照して、限定的でない具体例のみにより与えられる。この添付の図面には、高圧ポンプと圧縮装置とを有する内部燃焼エンジンの注入システムが部分的に示されている。

添付の図面に関していえば、内部燃焼エンジン（それ自身既知であり、図示されていない）のための注入システムが、全体を通して１で示されている。

このシステム１は、本発明の理解のために必要とされる範囲で例示されている。このシステム１は、基本的に、燃料のためのタンク２と、このタンク２に流体的に接続され、タンク２から取り込まれた燃料を圧縮するように設計されており、所望の圧力において内部燃焼エンジンに利用可能とすることができる圧縮システム３とを有する。

特に、この圧縮システム３は、タンク２に浸漬された吸引ポンプ４と、この吸引ポンプ４に流体的に接続された圧縮装置５とを備える。この圧縮装置５は、予め設定された圧力値に燃料を圧縮するためのものである。

この圧縮装置５は、吸引ポンプ４に流体的に接続された、燃料を分配するための回路６と、この回路６により供給され、内部燃焼エンジンに流体的に接続された高圧ポンプ７とを備える。

この回路６は、熱伝導が低い材料からなり、吸引ポンプ４と高圧ポンプ７との間に流体的に配置され、そして、吸引ポンプ４に接続されたパイプ９と、高圧ポンプ７に燃料を供給するための１以上の供給パイプ８（この場合２つ示している）と、高圧ポンプ７の潤滑／冷却のためのパイプ１０とを備えることが好ましい。

特に、このパイプ９は、Ｔ字結合部１１と吸引ポンプ４とを接続する。そして、このＴ字結合部１１から、潤滑／冷却パイプ１０と接続用パイプ３０とに分離している。

この接続用パイプ３０は、さらに別のＴ字結合部１２に対応する位置において終了し、このＴ字結合部１２から、供給パイプ８が分離している。この供給パイプ８は高圧ポンプ７まで延びる。

この供給パイプ８は、高圧ポンプ７の外側にあり、互いに分離し、さらに潤滑／冷却パイプ１０と分離していることが好ましい。

一定の断面積を有する流量調整装置２３は、さらにＴ字結合部１１と高圧ポンプ７との間のある位置であって、潤滑／冷却パイプ１０上に設けられる。

上述の流量調整装置２３は、高圧ポンプ７を潤滑／冷却するに十分な流量の燃料を通過させることができるような高圧ポンプ７の設計特性を基にしてサイズ調整が行われる。

この高圧ポンプ７は、少なくとも１つのポンプ部１３を備える（この場合２つ設けられている）。このポンプ部１３は、燃料を予め設定された圧力まで圧縮するために設けられており、内部燃焼エンジンに操作可能に接続されたシャフト１９によりカム１８を介して作動する。

より詳細には、各ポンプ部１３は、対応する供給パイプ８から来る、圧縮された燃料を分配するための呼び込みバルブ１４と、内部燃焼エンジンに対して、圧縮された燃料を外部に放出するための放出バルブ１５とを備える。

さらに、各ポンプ部１３は、放出バルブ１５の下流において、各配送パイプ２５に接続されている。この配送パイプ２５は、少なくとも部分的に高圧ポンプ７の外側に設置されている。

より詳細には、この高圧ポンプ７は、一般的に熱伝導性材料からなり、さらに空洞部（後の部分では「ガード」１７という用語により称される）が内部に形成された本体１６により規定される。このガード１７は、ポンプ部１３、カム１８、及びシャフト１９の端部とを有する。

より詳細には、このガード１７は、本体１６内の重心に設置され、シャフト１９、カム１８及びポンプ部１３の一部を備えるように設計されたチャンバ３２を有する。

このガード１７は、チャンバ３２と連通する一対の線状部３３を備える。この線状部３３のそれぞれは、各ポンプ部１３の動作のための位置を規定し、ポンプ部１３に作用するリターンスプリングを有する。

各線状部３３は、呼び込みパイプ３４及び放出パイプ３６を介して、各ポンプ部１３の呼び込みバルブ１４及び放出バルブ１５のそれぞれと流体的に接続されている。これらの呼び込みパイプ３４及び放出パイプ３６は、それぞれ本体１６内に形成されている。

この本体１６は入口２０を有し、この入口２０により潤滑／冷却パイプ１０を介して燃料の配送を可能とし、ガード１７を冷却／潤滑する。

特に、この潤滑／冷却パイプ１０は、本体１６内に部分的に設けられ、ガード１７で終端している。

この本体１６は一以上の入口２１を有し（この場合２つを有する）、この入口２１により各供給パイプ８を介して燃料を配送することができ、各ポンプ部１３に供給することができる。この燃料は、特定の場合タンク２により規定される外部供給源から直接来る。

より詳細には、各吸い込みバルブ１４は、各供給パイプ８と各ポンプ部１３とを接続し、各入口２１の近辺の本体１６内に設置されている。

さらに、本体１６は出口２２を有し、ガード１７とタンク２とを接続する循環パイプ２４がこの出口２２を通過し、さらにガード１７を冷却し潤滑するために使用された燃料をタンク２に戻すように設計されている。

最後に、本体１６は、各ポンプ部１３により圧縮される燃料を各配送パイプ２５を介して外側に流すことを可能とする１以上の出口２７を有する（この場合２つ有する）。

さらに詳細には、各放出バルブ１５は、各ポンプ部１３と各配送パイプ２５との間に流体的に設置され、各出口２７の近隣であって、高圧ポンプ７の本体１６の内に設けられている。

この配送パイプ２５は、Ｔ字結合部２９において合流する。このＴ字結合部２９から単一のエンジン供給パイプ２８が始まる。

使用時において、タンク２に存在する燃料は吸い上げられ、吸引ポンプ４により予め圧縮され、回路６を介して高圧ポンプ７まで送られる。

特に、吸引ポンプ４から排出された燃料はパイプ９を満たし、その後Ｔ字結合部１１を介して、流量調整装置２３により規定された割合に従って、一部は潤滑／冷却パイプ１０及び残りの一部は接続用パイプ３０に流れる。

潤滑／冷却パイプ１０に流れる燃料は、入口２０を介して高圧ポンプ７の本体１６に到着し、その後ガード１７を満たし、ポンプ部１３、カム１８及びシャフト１９を潤滑し冷却する。

ガード１７を冷却し潤滑する燃料は、循環パイプ２４を満たし、そして出口２２を介して、本体１６から排出され、タンク２に再び送られる。

また、接続用パイプ３０を流れる燃料は、Ｔ字結合部１２を介して各供給パイプ８を満たし、そして各入口２１を介して本体１６に達する。

各入口２１を介して本体１６に入った燃料は、各吸い込みバルブ１４を通って、各ポンプ部１３に供給され、各ポンプ部１３により所定の圧力まで圧縮される。

圧縮された燃料は、各放出バルブ１５を通って、各ポンプ部１３から放出され、各出口２７を介して本体１６から排出され、各配送パイプ２５を満たす。

各配送パイプ２５内を通過した燃料は、Ｔ字結合部２９を介して、内部燃焼エンジン供給パイプ２８に集められる。

本発明に従って作製された高圧ポンプ７及び圧縮装置５の特性を実験することにより、それらが可能とする利点は明らかである。

具体的には、高圧ポンプ７に入る燃料が、各ポンプ部１３の吸い込みバルブ１４を通過し、それはガード１７を通過しない。

その上、燃料は、タンク２に存在するときと同じ温度のレベルにあり、回転動作が現れない。言い換えれば、燃料は吸い込みバルブ１４に比較的「低温で」供給され、高圧ポンプ７を予め通過したことによる加熱はなされない。

それゆえ、このポンプの効率は、吸い込みバルブ１４の出口における燃料が高温であること、また燃料の回転動作が存在することによる効率の低下を受けない範囲で、最適化されている。

さらに、ポンプ部１３内で圧縮された燃料は、可能性として考えられる機械削りくず、若しくはガード１７内に存在する不純物により汚染されない。

そのため、高圧ポンプ７の操作は、燃料中に不純物が存在することにより発生する欠点が無く、そのためメンテナンスを頻繁に行う必要が無く、費用が掛からない。

最後に、この明細書に記載され例示された高圧ポンプ７及び圧縮装置５を、次の請求項により定義される保護の範囲から離れない範囲で修正、変更しても良い。

特に、回路６は、断熱性を有さない部材から形成されており、断熱性接続手段を介して高圧ポンプ７に接続されていても良い。

さらに、回路６は、断熱性を有さない部材により形成され、その部材が、高圧ポンプ７から十分離れたところに設置された１以上の中間装置に接続され、この中間装置によりポンプ７内に取り込まれる前に燃料を加熱しても良い。

高圧ポンプと圧縮装置とを有する内部燃焼エンジンの注入システムが部分的に示されている。

Claims (6)

1. 圧縮された燃料を内部燃焼エンジンに供給するためのポンプ（７）であって、
   本体（１６）と、
   上記本体（１６）内に設けられたコンパートメント（１７）と、
   燃料の圧力を上昇させるために、上記コンパートメント（１７）内に可動様式で設けられた少なくとも１つのポンプ部（１３）と、
   上記ポンプ部（１３）に燃料を配送するための燃料供給手段（２１、１４）と、
   上記本体（１６）内に設けられ、外部供給源（２）から直接燃料が供給され、さらに上記ポンプ（７）の潤滑及び／又は冷却のために上記燃料を上記コンパートメント（１７）に供給するように上記コンパートメント（１７）に流体的に接続された入口（２０）とを有するポンプ（７）において、
   上記燃料供給手段（２１、１４）が、少なくとも１つの別の入口（２１）を含み、上記別の入口（２１）は、上記本体（１６）に設けられ、さらに上記外部供給源（２）から直接受けた燃料をポンプ部（１３）に供給するため、上記ポンプ部（１３）に流体的に接続されていることを特徴とするポンプ。
2. 上記燃料供給手段（２１、１４）が、吸い込みバルブ（１４）を含み、上記吸い込みバルブ（１４）が、上記の別の入口（２１）と上記ポンプ部（１３）とを流体的に接続し、さらに、別の入口（２１）の近隣に設置されていることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
3. 上記吸い込みバルブ（１４）が、上記別の入口（２１）に対応する位置に設置されていることを特徴とする請求項２記載のポンプ。
4. 内部燃焼エンジンに加圧された燃料を供給するための圧縮装置であって、
   上記装置（５）は、
   燃料の圧力を上昇させるためのポンプ（７）と、
   上記ポンプ（７）が、圧縮された燃料を利用することができるようにするための分配手段（６）とを備え、
   上記ポンプ（７）は、
   本体（１６）と、
   上記本体（１６）内に設けられたコンパートメント（１７）と、
   燃料の圧力を上昇させるために、上記コンパートメント（１７）内に可動様式で設けられた少なくとも１つのポンプ部（１３）と、
   上記ポンプ部（１３）に燃料を配送するための燃料供給手段（２１）と、
   上記本体（１６）内に設けられ、さらに上記ポンプ（７）の潤滑及び／又は冷却のために上記燃料を上記コンパートメント（１７）に供給するように上記コンパートメント（１７）に流体的に接続された第１入口（２０）と、
   上記ポンプ（７）の第１入口（２０）に供給するための第１流体ライン（１０）を有する分配手段（６）とを備える圧縮装置（５）において、
   上記圧縮装置（５）は、
   上記流体供給手段（２１、１４）が少なくとも１つの第２入口（２１）を含み、上記第２入口（２１）は、上記ポンプ（７）の上記本体（１６）内に設けられ、さらに上記ポンプ部（１３）に流体的に接続され、
   上記分配手段（６）が、上記第１流体ライン（１０）から分離した少なくとも１つの第２流体ライン（８）を備え、上記第２流体ライン（８）は、上記ポンプ（７）の第２入口（２１）に供給し、そして上記ポンプ（７）の本体（１６）の外側に設置されていることを特徴とする圧縮装置。
5. 上記第２流体ライン（８）に沿って、上記燃料と協力する熱の伝導が低い手段を備えることを特徴とする請求項４記載の圧縮装置。
6. 上記の熱伝導が低い手段が、上記第２流体ライン（８）を構成する部材により規定されることを特徴とする請求項５記載の圧縮装置。
   

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