JP3170381U - 燃料噴射装置の高圧流量可変ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性が高く、コストが低い高圧流量可変ポンプを提供すること。【解決手段】内燃エンジンの燃料噴射装置のための高圧流量可変ポンプであって、給入管10に連通した給入バルブ25と、および、供給管8に連通した供給バルブ30とを備え、給入行程と吐出行程の往復運動にて駆動される少なくとも1つのポンプ機構18からなり、その流量が、給入管10上に設置され、ポンプ機構18の給入行程動作中に駆動される、ポンプ機構18に給入される燃料量を調整するための調整器27により調整される。【選択図】図1
Description
本考案は、内燃エンジンの燃料噴射装置のための高圧流量可変ポンプに関する。
よく知られているように、現在の内燃エンジンにおける高圧ポンプは、エンジンのシリンダーに装備された複数のインジェクタに向けて、加圧燃料の所定ストレージ部を備えたコモンレール機構(コモンレール式燃料噴射装置と呼ばれる機構)に燃料を供給できるよう設計されたポンプである。燃料の最適な噴射量を作成するためには、エンジンの最大動力条件において、1600バー程度の高い圧力が必要となる。コモンレール機構で必要な燃料の加圧は、エンジンの運転条件である動作状態の機能として電子制御部により制御される。
従来の噴射装置では、制御部により、ポンプの供給管に装備されたバイパス式ソレノイドバルブが制御されて、燃料をコモンレール機構に供給する前に、インジェクタへの給入量の過剰分を燃料タンクへ戻すことができるようになっている。
前記高圧ポンプの流量は、一般的にエンジンのクランク軸の回転速度に依存するので、エンジンの動作状態に異なっても、流量や圧力の最適値が得られるようポンプを設定する必要がある。しかし、動作状態によっては、例えば、エンジンの駆動力が低くて最大速度の状態の場合、ポンプの流量が過剰となると、燃料の過剰分がそのままタンクに戻される。結果として、高圧ポンプの圧縮動作の一部が熱に変わるという欠点が、従来の噴射装置には存在することになる。
そこで、エンジン駆動力が低い場合にポンプの吐出量も低下できるよう、流量可変高圧ポンプが紹介されている。そのようなポンプの1つに、コモンレール機構に必要な圧力機能、および/または、エンジンの動作状態の機能として電子制御部にて制御できる、その断面域を連続的に変化させる抑制機構からなる流量調整器を給入側配管に装備したポンプがある。
前記給入管の抑制機構には、約5バーの一定の圧力差ΔPの燃料が、補助ポンプから供給される。その通路の有効断面域を連続的に変化させることにより、流体連通ポンプ要素による給入量を調整することができる。給入側に設けられた調整用ソレノイドバルブの下流側の燃料は低圧かつ低流量であり、給入バルブの開放動作にはわずかの影響力しかもたない。その結果、給入バルブの戻りバネだけで、低圧の抑制機能の下流側の開口をゼロに閉止することができる。そのために、一方で、戻りバネの付勢力を正確に設定する必要があり、ポンプの価格が上昇してしまい、他方で、対応する圧縮室内のポンプ要素に起因する負圧のせいで給入バルブの開放が不能になる恐れがあり、ポンプ動作が不正確になり、動作信頼性の低下につながる。さらに、ポンプには複数のポンプ要素が備わるため、吐出量が非対称的になってしまう恐れもある。
そこで本考案の目的は、信頼性が高く、コストが低く、従来技術における燃料供給ポンプの欠点を克服できる流量調整器を備えた高圧燃料ポンプを提供することである。
叙上の目的は、本考案による、内燃エンジンの燃料噴射装置のための高圧流量可変ポンプであって、給入管(10)に連通した給入バルブ(25)と、および、供給管(8)に連通した供給バルブ(30)とを備え、給入行程と吐出行程の往復運動にて駆動される少なくとも1つのポンプ機構(18)からなり、その流量が、前記給入管(10)上に設置され、前記ポンプ機構(18)の給入行程動作中に駆動される、前記ポンプ機構(18)に給入される燃料量を調整するための調整器(27)により調整されることを特徴とする高圧流量可変ポンプにより達成できる。
特に、前記給入バルブは、共通の給入管に連通しており、前記調整器は、前記ポンプ機構の共通給入管上に設置され、各ポンプ動作サイクルの給入行程に同期して駆動される。
本考案によれば、信頼性が高く、コストが低く、従来技術における燃料供給ポンプの欠点を克服できる流量調整器を備えた高圧燃料ポンプを提供することができる。
本考案をよりいっそう理解できるよう、以下、添付図面を参照して、好適実施例の説明を行う。
図1に示すのは、一例としての、4ストロークディーゼル式の内燃エンジン2の燃料噴射装置であり、番号1で表している。エンジン2は、エンジンシャフト4を回転させるため駆動する対応ピストン(図示しない)と共同動作する、本実施例では4本である、複数のシリンダー3で構成されている。
前記噴射装置1は、シリンダー3に対応して、その内部に高圧の燃料を噴射できるよう設定された複数の電気制御式インジェクタ5からなる。インジェクタ5は、単数または複数のインジェクタ5に対応して予め決められた容量をもつアキュムレータに接続されている。本実施例のアキュムレータは、全部のインジェクタ5に連通されたコモンレール機構6により形成されている。
前記コモンレール機構6には、番号7で示す高圧ポンプから供給管8経由で高圧の燃料が供給される。高圧ポンプ7には、ポンプ7の給入側配管10の電気ポンプ9などの低圧ポンプにより燃料が給入されている。電気ポンプ9は、普通は燃料タンク11内に設置されており、タンク11には、噴射装置1における燃料の過剰分を回収するための排出管12が繋がっている。
また前記コモンレール機構に6は、排出管12に連通された排出用ソレノイドバルブ15が備わっている。各インジェクタ5は、一般的にエンジン2の制御マイクロプロセッサーで構成される電子制御部16の制御動作により最大値と最小値とのあいだで変化する量の燃料を対応するシリンダー3内に噴射できるよう設定されている。
前記制御部16には、圧力センサー17などで検出されるコモンレール機構6内の燃料の圧力値と同様に、エンジンシャフト4の回転数やアクセルペダルの位置などの、対応するセンサー(図示しない)で作成されるエンジン2の動作状態を示す信号が入力される。そして、所定プログラムより入力された信号を処理するため、前記制御部16により個別のインジェクタ5の動作の時間や期間が制御される。さらに、制御部16は、排出用ソレノイドバルブ15の開閉動作も制御する。結果として、インジェクタ5からの燃料の排出分とコモンレール機構6からの燃料の過剰分の両方とも、ソレノイドバルブ15により前記排出管12をタンク11まで戻すことができる。
前記高圧ポンプ7は、1対のポンプ機構18からなり、それぞれのポンプ機構18は、給入行程と吐出行程からなる往復運動のため、内部をピストン21がスライド移動する圧縮室20をもつシリンダー19を備える。各圧縮室20には、対応する給入バルブ25と吐出バルブ30とが装備されている。両方のバルブ25と30とも、ボール式バルブであって、それぞれ戻りバネを備える。1対の給入バルブ25とも、共通の給入管10に連通しており、同様に、1対の吐出バルブ30は、共通の供給管8に連通している。
前記ポンプ機構のピストン21は、高圧ポンプ7動作のためのシャフト23に取り付けられたカム22により駆動される。本実施例における1対のポンプ機構18は、同軸上で対向位置にあり、単独のカム22で駆動できる。シャフト23は、動力伝達部26を経由してエンジン駆動軸4に接続されているので、各インジェクタ5からエンジン2の対応するシリンダー3へ噴射のため、カム22によりピストン21の圧縮行程が制御される。
前記タンク11では、燃料は大気圧と同じである。利用のさいには、燃料は、電気ポンプ9により所定の低い圧力値、例えば、2〜3バー程度、まで圧縮される。続いて、高圧ポンプ7は、給入管10から給入された燃料を圧縮して、例えば、1600バー程度の高圧の燃料を、供給管8を経由してコモンレール機構6まで送り出す。
本考案によれば、前記高圧ポンプ7の流量は、給入管10に取り付けられた調整器により排他的に制御される。調整器は、2つのポンプ機構18の給入行程に同期して各ポンプ動作サイクルが行われるよう設計されている。そのため、調整器は、オン/オフ式のシャットオフソレノイドバルブ27で構成され、ソレノイドバルブ27は、対応する給入行程の所要期間中に、圧力低下を起こすことなく、ポンプ機構18からの十分な燃料供給が行われるよう、比較的大きな有効通路の断面域を有している。
図2の特性図における正弦波曲線31は、シャフト23の回転角度の関数としての、対応するピストン21の速度を示している。各曲線31の実線の半波部分は対応するピストン21の給入行程を表し、点線の半波部分は対応するピストン21の圧縮行程つまり吐出行程を表している。
前記ソレノイドバルブ27の動作は、マニホールド6内の燃料の圧力の関数、および/または、エンジン2の動作状態の関数としてのチョップ方式で、制御部16により制御できるよう設定されている。つまり、制御部16により、給入行程31の初期間中にはソレノイドバルブ27を開口し、同じ給入行程31の給入相32と32'の期間tとt'中にソレノイドバルブ27を閉止できるよう連続的に調整制御するのである。
そして前記ソレノイドバルブ27のオン/オフ動作により、圧縮室20の上流側での圧力が、低圧の電気ポンプ9の波頭と同じになるよう制御されるため、給入バルブ25の開口動作の状態が従来技術に比べて簡単になる。前記1対のポンプ機構18が逆位相で駆動されるため、給入管10から高圧ポンプ7への燃料への供給が、片方のポンプ機構18の給入動作により行われ、同時に、他方のポンプ機構18は圧縮動作中で、その給入バルブ25は閉止されている。
上記の説明から、本考案による、高圧ポンプ7からの燃料の吐出量を調整するための燃料噴射装置の長所が、明白である。特に、各噴射動作において、アキュムレータ6内の圧力が迅速に回復できる。さらに、各給入バルブ25の戻りバネによる高精度の動作のためのコストのかかる較正作業が、必要でなくなる。そして最後に、高圧ポンプ7による過剰燃料分を排除するバイパスバルブ設置の必要性もなくせる。
また、前述の高圧ポンプや対応する調整装置は、付随の請求の範囲に記載の保護範囲から逸脱することなく、多様な変更や改良が可能なのも理解できよう。例えば、動力伝達部26をなくして、エンジン駆動軸4の速度に依存させずに、別の速度で高圧ポンプ7のシャフト23を駆動することも可能である。あるいは、アキュムレータ6からの燃料の排出用のソレノイドバルブ15を設置しなくても構わない。
さらに、前記2つのポンプ機構18を平行に設置して、対応する2個の異なるカムで逆位相動作させることも可能である。最後に、高圧ポンプ7のポンプ機能18の数を変更することもでき、例えば、3つのポンプ機構を使って、1個の共通カムにより120度の位相差で駆動しても構わない。
Claims (8)
- 内燃エンジンの燃料噴射装置のための高圧流量可変ポンプであって、給入管(10)に連通した給入バルブ(25)と、および、供給管(8)に連通した供給バルブ(30)とを備え、給入行程と吐出行程の往復運動にて駆動される少なくとも1つのポンプ機構(18)からなり、その流量が、前記給入管(10)上に設置され、前記ポンプ機構(18)の給入行程動作中に駆動される、前記ポンプ機構(18)に給入される燃料量を調整するための調整器(27)により調整されることを特徴とする高圧流量可変ポンプ。
- 前記給入バルブ(25)が、共通の給入管(10)に連通しており、前記調整器(27)が、その共通の給入管(10)上に設置されていることを特徴とする請求項1記載の高圧流量可変ポンプ。
- そのポンプが、逆位相で駆動される1対のポンプ機構(18)からなり、前記調整器(27)が、前記ポンプ機構(18)のサイクルポンプ動作での各給入行程に同期して駆動されることを特徴とする請求項2記載の高圧流量可変ポンプ。
- 前記調整器(27)が、対応する給入行程の可変期間(32、32')中に各ポンプ機構(18)に燃料を供給できるよう、比較的大きな断面域をもつシャットオフ式ソレノイドバルブである請求項3記載の高圧流量可変ポンプ。
- 前記ソレノイドバルブ(27)が、チョップ方式で制御できるよう設定されていることを特徴とする請求項3または4記載の高圧流量可変ポンプ。
- 前記ソレノイドバルブ(27)が、前記アキュムレータ(6)内の燃料の圧力値の関数として、制御器(16)にて制御されることを特徴とする請求項5記載の高圧流量可変ポンプ。
- 前記制御器(16)が、前記ポンプ機構(18)の各給入行程の初期(32、32')中に、前記ソレノイドバルブ(27)の開口動作を実行することを特徴とする請求項6記載の高圧流量可変ポンプ。
- 前記制御器(16)が、前記エンジン(2)の動作状態の関数として、前記ソレノイドバルブ(27)を制御することを特徴とする請求項6または7記載の高圧流量可変ポンプ。
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