JP3802097B2 - タンクから内燃機関に燃料を供給するポンプ装置 - Google Patents

タンクから内燃機関に燃料を供給するポンプ装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はタンクから内燃機関に燃料を供給するためのポンプ装置に関するものであり、高圧ポンプと低圧ポンプで構成されており、後者は前者より上流に接続されている。
【０００２】
【従来の技術】
上に述べたようなタイプのポンプ装置は、例えば、ＤＥ 41 26 640 Ａ１に述べられており、高圧及び低圧ポンプに加えて、多数の電磁インジェクタ及びその他の油圧構成部材も含んだインジェクションシステムの一部を構成している。低圧ポンプは、通常、小型電気モータによって作動され、タンク内に直接設置されている回転羽根またはローラポンプである。現代の内燃機関インジェクションシステム構成部品の高い技術的な水準にもかかわらず、例えば、低圧ポンプ又はインジェクタに関連した欠陥の発生を避けることはできず、燃料供給が不規則になったり、極端な場合エンジンに対して取り返しのつかない損傷を発生する場合もあるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記のような従来のポンプ装置のもつ問題を解消し、高圧ポンプ及び低圧ポンプを備えていて、インジェクションシステムに故障が生じたり、さらに具体的には低圧ポンプかインジェクタのひとつに故障が生じた場合にも、インジェクタシステム又はエンジンに対する破損を確実に防ぐことができる装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、高圧ポンプ15と、高圧ポンプ15の上流側に接続された低圧ポンプ10とを具え、低圧ポンプ10と高圧ポンプ15との間の接続部13，14，54〜57を遮断するために、接続部13、14、54〜57にピストン72を有する遮断バルブ71を具え、ピストン 72 は遮断バルブ 71 を閉鎖するためにばね 73 によって一方向に作動されるとともに、燃料圧力によって反対方向に持ち上げられて遮断バルブ 71 を開放するように作動され、また高圧ポンプ15は圧縮室45の体積を変えるためのピストン42を少なくとも一つ有するラジアルピストンポンプからなり、ピストン42のストロークを制御するためのカム35，39が内部室23に収容され、前記ラジアルピストンポンプの少なくとも１つのラジアルピストン42の内側がカム35，39に当接し、さらに遮断バルブ 71 のピストン 72 は余剰燃料を低圧ポンプ 10 から内部室 23 に供給するために内部室 23 を接続部 13 ， 14 ， 57 に接続すると同時に、内部室 23 内の圧力を低下させるために常時開放されているチョーク 76 を具えていることを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】
低圧ポンプに故障が発生すると、燃料供給圧力が低下して遮断バルブ71が閉鎖され、流路57が低圧ポンプ10及び内部室23の両方から遮断され、高圧ポンプ15による取入量が遮断バルブ71と取入バルブ50との間の取入部分に残っている燃料に限定されるので、破損した低圧ポンプ10又は内部室23からの固形物がシリンダ21、圧力調整バルブ63、又はインジェクタに届いて、それらを破損する危険性は少なくなる。またインジェクタに開放位置で詰まるなどの故障が発生した場合、低圧ポンプ10のモータ11が切られるので取付具14内の圧力が低下して遮断バルブが閉じられ、そのすぐ後にエンジンへの燃料供給が遮断されるので、破損の拡大は防がれる。
【０００６】
【実施例】
以下に示すこの発明の第１，２実施例について図面を参照して説明する。
図１で、10は小型のモータ11で作動される回転羽根または回転ローラを有するポンプであって、モータ11と共に内燃エンジン、特にディーゼルエンジンを具えた車両の燃料タンク12内に収容される低圧燃料供給ポンプを示している。
【０００７】
ポンプ10はタンク12から燃料を引き出し、それを伝導管13及び取付具14を介してディーゼルエンジンの真上に配置され、それによって作動されるラジアル−ピストンポンプにより構成される高圧ポンプ15に供給する。高圧ポンプ15はケース20内に放射方向に収容され、その軸が120度ずつ均等の角度で離れている３つのシリンダを有しており、ケース20の中心にはフランジ24で閉じられたカップ型内部室23が設けられている。
【０００８】
ポンプ15の駆動シャフト28はディーゼルエンジン（図示せず）に接続され、２つの離れた配置された軸受部分29，30によってフランジ24の孔25とケース20内のデッドホール27内に取付けられており、これら２つの軸受部分29，30の間で、シャフト28が内部室23内に収容されており、シリンダ35により構成されている以下カムと称する偏心部分35を形成しており、その軸がシャフト28の軸37に対して距離Ｅだけずれている。
【０００９】
カム35はすべてカム35の軸36から等距離に配置されて、リング39の外面の回りに同じ角度で離れて配置されている３つの外部平坦部分40を形成しているコントロールリング39に回転可能に取付けられている。部分40はシリンダ21の対応する軸22に対して垂直で、相互間に120度の角度を形成している。
【００１０】
各シリンダ21は対応する軸22に対して同軸で、シリンダ21から内側に突出している精密に取り付けられたピストンを収容している円筒形のチェンバ41を形成している。各ピストン42の突出部分には、シリンダ21の外側に向いた部分の肩部上でシュー43と肩部との間に取り付けられた予圧ばねによって対応する平坦な部分40に接触するように保持されているシュー43が取り付けられている。
【００１１】
シャフト28が回転すると、リング39がばね44によって対応する平坦部分40に接触するように保持されているシュー43によってその位置を保持するが、リング39の軸36はシャフト28の軸37の回りを回転して、平坦部分40は円形軌道内で相互に平行に移動されてばね44と結合し、シリンダ41内でピストン42を前後方向に移動させる。
【００１２】
各ピストン42のリング39に向き合った端部とは反対側の正面端部は、シリンダ21内部で圧縮室45を形成しており、その体積はピストン42の動きによって変動する。ピストン42が半径方向内側に移動すると、チェンバ45が拡大して燃料を引き込み、そして、取り入れストロークに続くピストンの圧縮ストローク中に、燃料はチャンバ45から圧力下で押し出される。
【００１３】
前記２つのフェーズをコントロールするために、各シリンダ21は取入バルブ50と圧縮バルブ51が装着され、それらは両方とも逆止弁として作動し、それらのバルブの台座はシリンダ21に面したシリンダヘッド53と、ヘッド53に面したシリンダ21の外面との間に固定された単一のプレート52に形成されている。したがって、ヘッド53はケース20内にシリンダ21を保持し、シリンダ21の外側でねじによってケース20にねじ止めされている。
【００１４】
燃料は各シリンダヘッド53内の流路54に沿ってケース20内に形成され、フランジ24で内部室23と連通している半径方向流路55に沿って、シリンダ21の取入バルブ50に供給される。この目的のために、ケース20は３つの流路55を形成しており、その平面でフランジ24がケース内の流路57と連通した環状溝56を形成している。ケース20はまた取付具14を収容し、その内部で流路57が終端していて、半径方向内側室23の方向に延びている円筒形の台座58を形成している。
【００１５】
圧縮弁51経由で燃料は各シリンダヘッド53内の流路59に沿い、さらに、ケース20内の流路60に沿って供給される。これら３つの流路60のひとつは圧力取付具62に接続されており、３つの流路60はすべてケース20と同軸で、取付具62内の任意の圧力を維持するための電磁圧力調整バルブ63を収容している軸方向凹部内で終端している。バルブ63から燃料は取付具64を介して、ドレイン伝導管に沿ってタンク12に戻される。
【００１６】
内部室23の台座58の取出口にエンドプレートが設けられており、取付具14とプレート70との間で、台座58が遮断バルブ71と遮断バルブ71を制御するためのピストン72を収容している。したがってポンプ15のケース20はまた取付具14とケース20内の流路57との間の接続部を遮断するためのバルブ71のケースも形成している。
【００１７】
この目的のために、らせん形のばね73が、ピストン72を台座58内に収容された取付具14の正面端部に向けて、閉鎖される方向に押すために、ピストン72とエンドプレート70との間で圧縮される。バルブ71を開けるためには伝導管13と取付具14の内部の燃料圧力、通常の状態では燃料供給圧力によってピストン72が持ち上げられる。
【００１８】
らせん形ばね73は力が弱いので、燃料圧力はばね73の力に抗してピストン72をプレート70の方向に持ち上げるのに十分であり、したがって加圧された燃料が取付具14内に存在していれば、流路57が開かれて台座58と連通して、遮断バルブ71も開かれる。逆に燃料圧力が一定の値より低下すると、ばね73がピストン72を取付具14の方向に押して流路57が閉じられ、伝導管13と遮断されて遮断バルブ71が閉鎖される。
【００１９】
図１に示すように台座58とエンドプレート70はフランジ24の方向に突出しており、したがってプレート70は台座58内部では流体に対して密封された状態に維持されている。しかしながらプレート70とピストン72とは、それぞれ軸方向の貫通孔74，75とを形成しており、孔75は取付具14からチェンバ23への燃料流を可能にするチョーク76を形成している。ばね73が強く押し付けられた場合でも、チョーク76とばね73のコイルの内側にある軸方向の孔74のために燃料供給が遮断されない。
【００２０】
ケース20内の孔77経由で、内部室23はバルブ63のドレイン側、そして、ドレイン伝導管65に連通している。低圧ポンプ10の通常の作動条件の下では、内部室23の内部で燃料の定常流が維持され、したがってピストンのプレート70に面した側の圧力は燃料供給圧力より低くなっており、ばね73の作用とピストン72にかかる圧力の低下の結果が燃料供給圧力によってピストン72にかかる力を下回るようになる。通常の作動条件下で燃料が低圧ポンプ10によって供給される場合は、遮断バルブ71が開放され、燃料が流路57、環状溝56及び流路55，54経由でシリンダ21の取入バルブ50に供給される。
【００２１】
ピストン42の取り入れストローク中、燃料は圧縮室45内に引き込まれ、したがって圧縮室45を拡大する。そして、圧縮ストローク中は、燃料は圧縮バルブ51を介して、流路59および60内、凹部61および圧力取付具62内に引き込まれる。エンジンが必要としない余剰燃料は圧力調整バルブ63経由でタンク12に戻される。
【００２２】
低圧ポンプ10の供給量は高圧ポンプ15の最大供給量より大きいので、余剰燃料はピストン72の孔75内のチョーク経由で常時チェンバ23内に流れ込むと同時に、孔77および伝導管65に沿ってタンク12に流れ込んで高圧ポンプ15を冷却する。
【００２３】
低圧ポンプに故障が発生すると、燃料供給圧力が低下して遮断バルブ71が閉鎖され、流路57が低圧ポンプ10及び内部室23の両方から遮断され、高圧ポンプ15による取入量が遮断バルブ71と取入バルブ50との間の取入部分に残っている燃料に限定されるので、破損した低圧ポンプ10又は内部室23からの固形物がシリンダ21、圧力調整バルブ63、又はインジェクタに届いて、それらを破損する危険性は少なくなる。
【００２４】
インジェクタに開放位置で詰まるなどの故障が発生した場合、低圧ポンプ10のモータ11が切られるので取付具14内の圧力が低下して遮断バルブが閉じられ、そのすぐ後にエンジンへの燃料供給が遮断されるので、破損の拡大は防がれる。
【００２５】
図２に示す第２実施例も、ポンプ15のケース20と、フランジ24と、ケースに接続されたシリンダヘッド53と、３つのシリンダ21のひとつと、取入バルブ50及び圧縮バルブ51とを支承するための、シリンダ21とシリンダ53との間のプレート52と、シリンダ21の取入部分の流路54，55と、環状溝56と、取付具に対する流路59とが示されている。前記のすべての構成部品及び流路は第１実施例のものと同様である。
【００２６】
第２実施例は、ピストン42が流体に対して密封された形態でポンプ15のケーシング20によって誘導されるシュー80に接続されており、ピストンを制御するリングの平坦部分上に固定されてカム上で回転するのではなく、ピストン42を制御するシャフト28のカム35の円筒外周面と共働する点が、第１実施例と相違している。
【００２７】
第１，２の実施例のもうひとつの重要な相違点は、ピストン42とシュー80をカム35の方向に押すためのばねが設けられていない点である。供給圧力が低下した場合、ピストン42が図２の上部中央デッドセンタ位置にとどまり、燃料供給を第１実施例の場合よりさらに迅速に遮断すると同時に、図１のバルブ71の遮断を可能にする点である。
【００２８】
ばね44がないので、通常の作動条件下ではポンプ15のピストン42が燃料供給圧力によって半径方向内側に押され、一方シュー80はカム35によって動かされ、シュー80がケース20によって誘導されるので、シュー80とカム35との間の摩擦によって発生される半径方向ピストン42上の横方向の作用が直接ケース20に伝えられる。
【００２９】
第１実施例で低圧ポンプ10が故障したり、切り離された場合に高圧ポンプ15に対する燃料供給は、取入バルブ50を閉鎖するための強力なばねを設けるだけですぐに遮断することができる。このばねの力は圧縮室45内部のピストン42の取入れストロークによって形成される真空が取入バルブ50を開くのには十分ではない程度のものでなければならず、この取入バルブ50は通常の燃料供給圧力によって開かれ、それが不在の場合は閉鎖されたままで高圧ポンプ15による燃料供給が遮断される。この場合も遮断バルブが不要となる。
【００３０】
この発明の範囲を逸脱せずに、ここに説明、図示された装置に対する変更を加えることができるのは明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は、前記のようであって、高圧ポンプ15と、高圧ポンプ15の上流側に接続された低圧ポンプ10とを具え、低圧ポンプ10と高圧ポンプ15との間の接続部13，14，54〜57を遮断するために、接続部13、14、54〜57にピストン72を有する遮断バルブ71を具え、ピストン 72 は遮断バルブ 71 を閉鎖するためにばね 73 によって一方向に作動されるとともに、燃料圧力によって反対方向に持ち上げられて遮断バルブ 71 を開放するように作動され、また高圧ポンプ15は圧縮室45の体積を変えるためのピストン42を少なくとも一つ有するラジアルピストンポンプからなり、ピストン42のストロークを制御するためのカム35，39が内部室23に収容され、前記ラジアルピストンポンプの少なくとも１つのラジアルピストン42の内側がカム35，39に当接し、さらに遮断バルブ 71 のピストン 72 は余剰燃料を低圧ポンプ 10 から内部室 23 に供給するために内部室 23 を接続部 13 ， 14 ， 57 に接続すると同時に、内部室 23 内の圧力を低下させるために常時開放されているチョーク 76 を具えているので、インジェクションシステムに故障が生じたり、さらに低圧ポンプかインジェクタのひとつに故障が生じた場合にも、インジェクタシステム又はエンジンに対する破損を確実に防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の縦断面図である。
【図２】この発明の第２実施例の一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
10 低圧ポンプ
13 伝導管
14 伝導管
15 高圧ポンプ
20 ケース
23 内部室
24 フランジ
35 制御要素
39 制御要素
40 リフト装置
41 プランジヤ
42 ピストン
45 圧縮室
50 給気弁
57 取入室
58 台座
70 エンドプレート
71 遮断バルブ
72 圧力低下手段
73 ばね要素
74 開口部
75 貫通孔
76 チョーク

Claims (14)

  1. タンク(12)から内燃機関に燃料を供給するポンプ装置において、高圧ポンプ(15)と、高圧ポンプ(15)の上流側に接続された低圧ポンプ(10)とを具え、低圧ポンプ(10)と高圧ポンプ(15)との間の接続部(13，14，54〜57)を遮断するために、接続部(13、14、54〜57)にピストン(72)を有する遮断バルブ(71)を具え、ピストン (72) は遮断バルブ (71) を閉鎖するためにばね（ 73 ）によって一方向に作動されるとともに、燃料圧力によって反対方向に持ち上げられて遮断バルブ (71) を開放するように作動され、また高圧ポンプ（15）は圧縮室（45）の体積を変えるためのピストン（42）を少なくとも一つ有するラジアルピストンポンプからなり、ピストン(42)のストロークを制御するためのカム（35，39）が内部室(23)に収容され、前記ラジアルピストンポンプの少なくとも１つのラジアルピストン(42)の内側がカム（35，39）に当接し、さらに遮断バルブ (71) のピストン (72) は余剰燃料を低圧ポンプ (10) から内部室 (23) に供給するために内部室 (23) を接続部 (13 ， 14 ， 57) に接続すると同時に、内部室 (23) 内の圧力を低下させるために常時開放されているチョーク (76) を具えていることを特徴とするポンプ装置。
  2. 内燃機関に対する燃料供給が異常になった場合、低圧ポンプ(10)のモータ(11)が切り離されることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
  3. 高圧ポンプ(15)の少なくとも１つのピストン(42)が、燃料の供給圧力によってのみカム(35)に対して押し付けられることを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
  4. ピストン(42)がケース(20)によって誘導されるシュー(80)の中間位置で、カム(35)に対して押し付けられることを特徴とする請求項３に記載のポンプ装置。
  5. ピストン(42)の取入バルブ(50)がノンリターンタイプであって、圧縮室(45)内に真空が発生した場合、取入バルブ(50)を閉鎖位置に保持するように予め力が負荷されているばねを具えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のポンプ装置。
  6. 遮断バルブ(71)が高圧ポンプ(15)に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
  7. 高圧ポンプ(15)のケース(20)が遮断バルブ(71)のケースも形成していることを特徴とする請求項６に記載のポンプ装置。
  8. 遮断バルブ(71)が台座(58)内で軸方向に移動可能であり、戻し力に対抗する燃料供給圧力によって開口端部の方向に作動されるピストン(72)を有していることを特徴とする請求項６又は７に記載のポンプ装置。
  9. 低圧ポンプ(10)から遮断バルブ(71)を通じて燃料が台座(58)の内部で軸方向にピストン(72)と台座(58)の壁面から延びている高圧ポンプ(15)の流路(57)に供給されることを特徴とする請求項８に記載のポンプ装置。
  10. 台座(58)には取付具(14)が装着されており、その一方の端部が遮断バルブ(71)が閉鎖される方向において、ピストン(72)のストッパを形成していることを特徴とする請求項９に記載のポンプ装置。
  11. 遮断バルブ(71)の上流で内部室(23)が低圧ポンプ(10)と高圧ポンプ(15)との間に配置された伝導管と連通しており、この伝導管(13，14，57)を遮断バルブ(71)によって圧縮室(45)から切り離すことができることを特徴とする請求項６〜10のいずれか１項に記載のポンプ装置。
  12. 台座(58)が内部室(23)の壁面で終っており、台座(58)には少なくとも１つの開口部(74)を有するエンドプレート(70)が装着され、力を負荷されたばね(73)がエンドプレート(70)とピストン(72)との間に設けられていることを特徴とする請求項11に記載のポンプ装置。
  13. ばね(73)がらせん形ばねからなり、開口部(74)とピストン(72)の貫通孔(75)とがばね(73)のらせん部の内側に配置されていることを特徴とする請求項12に記載のポンプ装置。
  14. 内部室(23)がカップ形となっていてフランジ(24)で閉鎖され、台座(58)が内部室(23)の壁面で終っていてフランジ(24)によって部分的に覆われており、エンドプレート(70)は台座(58)内に流体に対して密閉されて収容されていることを特徴とする請求項12又は13に記載のポンプ装置。
JP00372895A 1994-01-15 1995-01-13 タンクから内燃機関に燃料を供給するポンプ装置 Expired - Lifetime JP3802097B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4401074A DE4401074B4 (de) 1994-01-15 1994-01-15 Pumpenanordnung, insbesondere zur Förderung von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zu einer Brennkraftmaschine
DE4401074.5 1994-01-15

Publications (2)

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