JP4461026B2 - 内燃機関のための燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念部に記載の内燃機関のための燃料噴射装置に関する。

このような燃料噴射装置が、国際公開第０１／４０６５６号パンフレットにつき公知である。この燃料噴射装置は高圧ポンプを有しており、この高圧ポンプにより燃料がアキュムレータ内へ圧送され、このアキュムレータから内燃機関で噴射するための燃料が取り出される。さらに圧送ポンプが設けられており、この圧送ポンプにより燃料は燃料リザーブタンクから高圧ポンプへ圧送される。この高圧ポンプはハウジング及び少なくとも１つのポンプエレメントを有しており、このポンプエレメントはハウジングの内室内に配置された駆動装置により駆動される。前記ポンプエレメントは、駆動装置により行程運動で駆動されるポンプピストンを有しており、このポンプピストンはポンプ作業室を制限している。ポンプピストンの吸込行程時にはこのポンプピストンは流入部を介して燃料をポンプ作業室内へ吸い込み、ポンプピストンの圧送行程時にはこのポンプピストンは流出部を介して燃料をポンプ作業室から押し出す。吸込行程時にはポンプピストンはハウジングの内室内へ運動し、圧送行程時には内室から外側へ運動する。圧送ポンプは電気的又は機械的に駆動されていてよい。この場合に十分に高い圧力を形成することができるためには、圧送ポンプのために出力の強い相応に高価な駆動装置が必要である。択一的にはわずかな出力の電気的な駆動装置を有する圧送ポンプと、付加的に機械的な駆動装置を有する圧送ポンプとを組み合わせることもできるが、しかしながら、このこともまた高価である。

発明の利点
これに対して、請求項１に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射装置は、高圧ポンプが同時に圧送ポンプを形成しており、この圧送ポンプにより、吸込行程時に吸い込みたい燃料が圧送される。この場合に燃料を燃料リザーブタンクから高圧ポンプのハウジングの内室へ圧送する高圧ポンプはわずかな出力を備えており、対応して安価に構成されていてよい。

従属請求項には本発明による燃料噴射装置の有利な構成と発展形が記載されている。請求項２による構成は、逆止弁の閉鎖時に圧送ポンプから圧送された燃料が放圧領域内へ流出することができることにより、圧送ポンプの連続的な運転を可能にする。請求項６による構成は、ポンプエレメントの必要な吸込量よりも大きい圧送量を可能にし、ひいてはハウジングの内室内の駆動装置を潤滑し、冷却することのできる余剰流量をも可能にする。

実施例の説明
次に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、例えば自動車の、内燃機関の燃料噴射装置が示されており、この燃料噴射装置は高圧ポンプ１０を有している。この場合にこの高圧ポンプ１０により、燃料が高圧下にアキュムレータ１２内へ圧送され、このアキュムレータ１２から、内燃機関で噴射のための燃料が取り出される。この場合に、内燃機関のそれぞれのシリンダにはインジェクタ１４が配置されており、このインジェクタ１４は導管１６を介してアキュムレータ１２に接続されている。インジェクタ１４は制御弁１８を有しており、この制御弁１８は電子的な制御装置２０により制御されるようになっており、この制御装置２０によりインジェクタ１４の開放、ひいては燃料噴射が制御される。

圧送ポンプ２２により燃料は燃料リザーブタンク２４から高圧ポンプ１０へ圧送される。前記圧送ポンプ２２は有利には電気的な駆動装置を有しているが、しかしながら、機械的に駆動されていてもよい。圧送ポンプ２２と高圧ポンプ１０との間にはフィルタ２６が配置されており、このフィルタ２６を介して、高圧ポンプ１０により圧送された燃料が濾過される。

高圧ポンプ１０はハウジング３０を有しており、このハウジング３０内に設けられた内室３１内には駆動軸３２が軸線３３を中心として回動可能に支承されている。この駆動軸３２は、例えば内燃機関により駆動される。駆動軸３２は内室３１内に少なくとも１つのカム３４を有しており、この場合、本実施例では二重カムが設けられており、この二重カムは互いに直径上に向かい合った２つのカム***部を有している。高圧ポンプ１０は、ハウジング３０内に配置された少なくとも１つのポンプエレメント３６を有しており、この場合、本実施例では互いに直径上に向かい合った２つのポンプエレメント３６が設けられている。それぞれのポンプエレメント３６はポンプピストン３８を有しており、このポンプピストン３８は、駆動軸３２の回転軸線３３に対して少なくともほぼ半径方向に延びるシリンダ孔４０内を密に案内されており、このシリンダ孔４０内で、外側へ向いた端面によってポンプ作業室４２を制限している。シリンダ孔４０は直接にハウジング３０内に形成されているか、又はこのハウジング３０内に嵌め込まれたインサート内に形成されていてよい。前記ポンプピストン３８の、半径方向内側へ向いた端部はシリンダ孔４０から突出しており、タペット４４を介して駆動軸３０のカム３４で支持されている。前記タペット４４はハウジング３０の孔４６内を密に案内されており、有利にはポンプピストン３８の、ポンプ作業室４２を制限する領域よりも大きい直径を有している。ポンプピストン３８は、タペット４４で支えられるピストン脚部３９では、ポンプ作業室４２を制限する領域においてよりも大きい直径を有しており、タペット４４とほぼ等しい大きさの直径を有している。ハウジング３０とピストン脚部３９との間には、例えばコイル圧縮ばねの形のプレロード（予荷重）をかけられたばね４８が緊締されており、このばね４８により、ポンプピストン３８、及びこのポンプピストン３８のピストン脚部３９を介してタペット４４が、駆動軸３２のカム３４に接触した形に保持される。タペット４４の、カム３４に向いた側には円筒状のローラ５０が挿入されており、このローラ５０はカム３４で転動する。タペット４４は、ポンプピストン３８に向いていない、孔４６から突出した部分によりハウジング３０の内室３１を制限している。タペット４４は省略することもできる。この場合にはポンプピストン３８はピストン脚部３９を介して直接にカム３４で支持され、このピストン脚部３９内には、例えばローラ５０が配置されていてよい。

圧送ポンプ２２により圧送された燃料は導管２３を介して高圧ポンプ１０のハウジング３０の内室３１に供給される。導管２３内には、内室３１へ向かって開かれた逆止弁５２が配置されており、この逆止弁５２は内室３１から燃料が圧送ポンプ２２へ流れ戻ることができることを阻止する。導管２３からは、圧送ポンプ２２と逆止弁５２との間で導管５４が放圧領域へ導出されている。この放圧領域は、例えば燃料リザーブタンク２４への環流部５５であってよい。高圧ポンプ１０のハウジング３０の内室３１からは、導管５６が放圧領域へ導出されている。この放圧領域もまた燃料リザーブタンク２４への環流部５５であってよい。導管５６内には圧力弁（Ｄｒｕｃｋｖｅｎｔｉｌ）５８が配置されており、この圧力弁５８は環流部５５への接続を、内室３１内の所定の圧力を超過した場合にはじめて解放し、圧力がわずかな場合には環流部５５への接続を閉じたままに保持するようになっている。

ポンプエレメント３６のポンプ作業室４２内には、それぞれ１つの流入部６０が開口しており、この流出部６０内にはポンプ作業室４２内へ開かれた、流入弁の形の逆止弁６２が配置されている。さらにポンプ作業室４２からはそれぞれ１つの流出部６４が導出されており、この流出部６４はアキュムレータ１２内へ開口しており、流出部６４内には、ポンプ作業室４２からアキュムレータ１２へ向かって開かれた、流出弁の形の逆止弁６６が配置されている。ポンプエレメント３６のポンプ作業室４２の流入部６０はそれぞれ高圧ポンプ１０のハウジング３０の内室３１に接続されている。ポンプエレメント３６のポンプピストン３８は互いに同期的に圧送する、すなわち、これらのポンプピストン３６は同時にそれぞれの圧送行程及びそれぞれの吸込行程を実施する。ポンプピストン３８が吸込行程を実施した場合には、これらのポンプピストン３８はばね４８により誘発されて、タペット４４がローラ５０を介して接触しているカム３４のプロフィールに対応して半径方向内側へ運動し、タペット４４は孔４６から外側へ、内室３１内へ運動する。この場合に内室３１の容積は減じられ、これにより、内室３１の圧力が上昇し、この場合に燃料が環流部５５内へ押し出されることが逆止弁５２により阻止される。ポンプピストン３８の吸込行程時には、ピストン作業室４２内には内室３１内よりもわずかな圧力が形成されており、これにより、流入弁６２を開放した場合には燃料が内室３１から押し出され、ポンプ作業室４２内へ圧送される。ポンプピストン３８の圧送行程時には流入弁６２は閉じ、所定の圧力を超過した場合には流出弁６６が開き、これにより、燃料は環流部６４を介してアキュムレータ１２内へ圧送される。

ポンプピストン３８の圧送行程時には、これらのポンプピストン３８はカム３４により誘発されてばね４８の力に抗して半径方向外側へ運動し、かつタペット４４は孔４６内へ運動し、これにより、内室３１の容積が拡大される。この場合に逆止弁５２が開き、圧送ポンプ２２により圧送された燃料が内室３１内へ流れ込みこの内室３１を充たす。圧送ポンプ２２は連続的に燃料を圧送し、逆止弁５２が閉じられている場合には圧送ポンプ２２により圧送された燃料は導管５４を介して環流部５５内へ流れ込む。

タペット４４は、ポンプピストン３８の、それぞれのピストン作業室４２を制限する領域よりも大きい直径を有しているので、ポンプピストン３８の吸込行程時には、タペット４４により、ポンプピストン３８によりポンプ作業室４２内へ吸い込まれるよりも多くの燃料が内室３１から押し出される。余剰の燃料量は圧力弁５８の開放時に導管５６を介して貫流部５５内へ流れ込む。これにより、絶えず内室３１から燃料が排出され、内室３１に燃料が充填されることが達成され、ひいては高圧ポンプ１０、特に駆動軸３２、タペット４４、及びカム３４で転動するローラ５０の良好な潤滑及び冷却が達成される。この場合に圧送ポンプ２２は、内室３１に燃料を充填することができるためには比較的わずかな圧力のみを形成すればよい。ポンプピストン３８の吸込行程時には、このポンプピストン３８により内室３１内には比較的高い圧力が形成される。この圧力はポンプ作業室４２の十分かつ迅速な充填を可能にする。タペット４４が、ピストンポンプ３８の、それぞれの作業室４２を制限する領域とほぼ同じ直径を有していて、対応してわずかな燃料量がタペット４４により圧送されるようにしてもよい。

図１には高圧ポンプ１０の、ポンプピストン３８の圧送行程の終了時が示されており、この場合にはポンプピストン３８は上死点の領域に位置している。この場合にタペット４４は最も奥まで孔４６内に進入しており、内室３１の容積は最大である。流入弁６２は閉じられており、流出弁６６は開放されており、逆止弁５２は開かれており、これにより、燃料は圧送ポンプ２２により内室３１内へ圧送される。図２には圧送ポンプ１０の、ポンプピストン３８の吸込行程の終了時が示されており、この場合にはポンプピストン３８は下死点の領域に位置している。この場合にはタペット４４は最大に孔４６から外側へ出て内室３１内へ進入しており、これにより、内室３１の容積は最小になっている。流入弁６２は開かれており、流出弁６６及び逆止弁５２は閉じられている。

内燃機関のための燃料噴射装置の、ポンプエレメントによる圧送行程の終了時の高圧ポンプを示す概略横断面図である。 ポンプエレメントによる吸込行程の終了時の高圧ポンプを示す概略横断面図である。

Claims (10)

1. 内燃機関のための燃料噴射装置であって、高圧ポンプ（１０）が設けられており、該高圧ポンプ（１０）によって燃料がアキュムレータ（１２）内へ圧送され、該アキュムレータ（１２）から、内燃機関で噴射するための燃料が取り出されるようになっており、かつ圧送ポンプ（２２）が設けられており、該圧送ポンプ（２２）によって、燃料が燃料リザーブタンク（２４）から高圧ポンプ（１０）へ圧送されるようになっており、該高圧ポンプ（１０）が、内室（３１）を備えたハウジング（３０）を有しており、前記内室（３１）内に、高圧ポンプ（１０）の少なくとも１つのポンプエレメント（３６）のための駆動装置（３２，３４）が配置されており、ポンプエレメント（３６）が、前記駆動装置（３２，３４）により行程運動で駆動されるポンプピストン（３８）を有しており、該ポンプピストン（３８）が、ポンプ作業室（４２）を制限しており、ポンプピストン（３８）の吸込行程時に該ポンプ作業室（４２）内に流入部（６０）を介して燃料が供給されるようになっており、かつポンプピストン（３８）の圧送行程時に前記ポンプ作業室（４２）から燃料が流出部（６４）を介してアキュムレータ（１２）内へ押し出されるようになっており、吸込行程時にはポンプピストン（３８）が内室（３１）へ向かって運動し、かつ圧送行程時には内室（３１）から離れるように運動するようになっている形式のものにおいて、圧送ポンプ（２２）が、ハウジング（３０）の内室（３１）に向かって開かれた逆止弁（５２）を有する接続部（２３）を介して燃料を内室（３１）内へ圧送し、ポンプ作業室（４２）の流入部（６０）が、前記内室（３１）に接続されており、これにより、ポンプピストン（３８）の吸込行程時に、ポンプピストン（３８）の、内室（３１）へ向けられた運動により、内室（３１）から押し出された燃料が、ポンプ作業室（４２）内へ吸い込まれることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射装置。
2. 圧送ポンプ（２２）と、ハウジング（３０）の内室（３１）との間の接続部（２３）から、逆止弁（５２）の前の上流側で、接続部（５４）が、放圧領域（５５）へ導出されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. ポンプピストン（３８）が、吸込行程の方向に、プレロードをかけられたばね（４８）により負荷されている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
4. 駆動装置が、少なくとも１つのカム（３４）を備えた駆動軸（３２）を有しており、前記カム（３４）により、ポンプピストン（３８）の行程運動が引き起こされる、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
5. ポンプピストン（３８）が、タペット（４４）を介して駆動装置（３２，３４）で支持されており、前記タペット（４４）が、ハウジング（３０）の孔（４６）内を密に案内されており、内室（３１）を部分的に制限している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
6. タペット（４４）が、ポンプピストン（３８）の、ポンプ作業室（４２）を制限する領域よりも大きい直径を有している、請求項５記載の燃料噴射装置。
7. カム（３４）が、多重カムである、請求項４から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
8. ポンプ作業室（４２）の流入部（６０）内に、ポンプ作業室（４２）へ開かれた逆止弁（６２）が配置されている、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。
9. 高圧ポンプ（１０）が、共通の駆動装置（３２，３４）によって駆動される複数のポンプエレメント（３６）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
10. ハウジング（３０）の内室（３１）から、接続部（５６）が放圧領域（５５）へ導出されており、該放圧領域（５５）内に、圧力弁（５８）が配置されており、該圧力弁（５８）が、内室（３１）内の所定の圧力の超過時に接続部（５６）を放圧領域（５５）へと開くようになっている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。

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