JP4489951B2 - 内燃機関用の燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の、内燃機関用の燃料を供給するための燃料供給装置に関する。
【０００２】
従来の燃料供給装置においては、第１の燃料ポンプが燃料を燃料貯蔵タンクから燃料接続部を介して第２の燃料ポンプに搬送するようになっており、該第２の燃料ポンプ自体は、少なくとも１つの燃料弁が接続されている圧送管路に燃料を搬送する。通常、燃料弁の数は内燃機関のシリンダの数に等しい。燃料供給装置は、燃料弁を介して燃料が直接内燃機関の燃焼室に噴射されるように、構成されている。前記燃料供給装置の作動中には、燃料弁に通じる圧送管路内で高圧が必要である。
【０００３】
第２の燃料ポンプは、通常内燃機関によって直接機械的に駆動される。第２の燃料ポンプは、通常ポンプ室内で往復運動するポンプ体を有していて、この場合、ポンプ体の振動数は内燃機関の回転数に不動に連動している。内燃機関の回転数にポンプ体が不動に連動しているにも拘わらず第２の燃料ポンプの搬送量を制御できるようにするために、第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとの間に搬送量を制御する制御弁が設けられていて、該制御弁は、ポンプ体の圧送行程中に燃料の一部をポンプ室から第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとの間の燃料接続部に戻す。燃料内部に存在する空間が気泡を発生しないようにするために、第１の燃料ポンプから第２の燃料ポンプのポンプ室内への接続部を監視する、流過量を制御する制御弁が、第２の燃料ポンプの吸込み行程中にポンプ室内への燃料の流入を著しく絞らないことが重要である。それ故、制御弁が十分な大きさの貫流横断面を有することが重要である。
【０００４】
貫流横断面を比較的大きくしなければならないため、従来では制御弁は全体的にかなり大きく形成されかつ貫流横断面を調節するために大型で重い電磁石及び強力な大きなばねが必要である。従来では貫流横断面の所要のサイズに基づき、第２の燃料ポンプのポンプ体の高い振動数の場合にも燃料弁に案内された圧送管路内の圧力の正確な制御もしくは調整が得られるようにするために、制御弁が十分迅速に切り換えられるよう制御弁を構成することは、不可能であった。
【０００５】
別の欠点は、従来必要であった制御弁サイズに基づき、制御弁の貫流横断面が完全に閉じられるまで比較的長い時間がかかり、これにより、前記移行時間中に燃料の一部が第２の燃料ポンプのポンプ室から燃料接続部に比較的高い圧力で戻され、これが燃料の不所望の加熱及び不所望のエネルギ損失を生ぜしめるということにある。
【０００６】
高額な費用かかかるにも拘わらず従来では、第２の燃料ポンプにより搬送される燃料量が内燃機関の高回転数の場合でも十分正確に調整もしくは制御されしかも同時に第２の燃料ポンプ内で気泡が生じないようにかつ第２の燃料ポンプが過剰の燃料量を搬送しないようにして、燃料の加熱及びエネルギ損失が生じないようにすることは不可能であった。
【０００７】
発明の利点
請求項１記載の特徴を有する本発明による燃料供給装置の利点は、制御弁を全体的に比較的小さく寸法設定できかつこれにも拘わらず燃料接続部からポンプ室内への燃料流入中に比較的大きな貫流横断面に基づき比較的僅かな貫流抵抗が得られるということにある。このことの利点は、ポンプ室内への燃料流入に際して比較的小さな制御弁を使用するにも拘わらず燃料中の気泡発生の危険が申し分なく回避されるということにある。
【０００８】
燃料流が開放された制御弁を介してポンプ室から第１の燃料ポンプに案内された燃料接続部の方向に戻される場合に貫流横断面が比較的小さく形成されていることによって、比較的小さな貫流横断面のみを制御すればよいという利点が得られるので、比較的僅かな費用で、貫流横断面を比較的迅速に開閉できるように制御弁を構成できる。
【０００９】
従属請求項に記載の特徴によって、請求項１記載の燃料供給装置の有利な構成及び改良が得られる。
【００１０】
内燃機関の運転条件に関連して貫流横断面を閉鎖することにより、第２の燃料ポンプによって搬送される燃料量は著しく簡単な形式でしかも僅かな消失で極めて正確に制御もしくは調整できる。本発明により構成された制御弁は、特に迅速にしかも時間的に正確に開閉できる。
【００１１】
弁部材を調節する調節駆動装置の電磁石が、調整駆動装置の調節体がまだその非操作の静止位置を占めている間に、即ち、調節体がその調節運動を実施する前の所定の時間中に、内燃機関の運転条件に関連して及び／又は燃料供給装置内部の圧力に関連して、特に調節部材に作用す動圧に関連して及び／又は時間に関連して、特にポンプ体の瞬間的な位置に関連して及び／又はポンプ回転数に関連して、適合して異なって通電される場合には、電磁石が次のような多くの力を生ぜしめるという利点が得られる、つまり、調節体を依然としてその静止位置に維持するが、次いで、調節体をその静止位置から移動調節するために、極めて短時間で僅かな通電変更が生ぜしめられればよく、従って、調節体ひいては調節体によって操作される弁部材を極めて迅速に新たな所定の位置に切り換えることができるように、多くの力を電磁石が生ぜしめるという利点が得られる。
【００１２】
電磁石の通電によって発生する磁力が弁部材を制御弁の貫流横断面を閉鎖する閉鎖位置に調節するように、制御弁が構成されている場合には、制御弁の電磁石を全体的に比較的短時間通電すればよいという利点が得られる。それというのも大抵は、貫流横断面を開放すべき所要の時間間隔が貫流横断面を閉鎖すべき時間間隔よりも長いからである。
【００１３】
電磁石の通電が軽減された場合もしくは遮断された場合に電磁石の磁力に抗して作用するばねが弁部材を、貫流横断面を閉鎖する閉鎖位置に調節するように、制御弁が構成されている場合には、制御弁の電磁石の機能障害が生じた場合に第２の燃料ポンプが燃料を燃料接続部から燃料弁に案内された圧送管路内に搬送するという利点が得られる。
【００１４】
燃料接続部からポンプ室内に燃料が流入する場合に弁部材が調節駆動装置の調節体から持ち上げられるように、制御弁が構成されている場合には、比較的僅かな質量のみを有する弁部材のみを移動させればよいという利点が得られる。このことは有利には、圧力変動に弁部材が迅速に応答することにより明らかとなる。別の利点は、調節体が全体として僅かな行程を進めばよくしかもこれにも拘わらず弁部材が全体として長い調節行程を進むことができるということにある。
【００１５】
制御弁がいわゆるシート弁として構成されている場合には、弁部材の比較的僅かな調節行程によって有利には比較的大きな貫流横断面が制御もしくは開閉される。
【００１６】
実施例の説明
内燃機関用の燃料を調量するための本発明による燃料供給装置は、種々の形式の内燃機関において使用される。燃料としては有利には火花点火機関用燃料、特にガソリンが使用される。内燃機関は例えば外部又は内部の混合気形成及び火花点火を行う火花点火機関（オットーサイクル機関）であり、この場合エンジンは、往復運動するピストン（往復ピストン機関）又は回転可能に支承されたピストン（バンケル・ピストン機関）を備えることができる。燃料空気混合気の点火は、通常の形式で点火プラグにより行われる。内燃機関は例えばハイブリッドエンジンである。層状給気手段を有する前記エンジンの場合には燃焼室内の燃料空気混合気は点火プラグの領域で、確実な点火が保証されるまで濃縮にされるが、燃焼は平均して極めて希薄な混合気の場合に行われる。
【００１７】
内燃機関の燃焼室内でのガス交換（吸排気行程）は、例えば４サイクル法に従って又は２サイクル法に従って行われる。内燃機関の燃焼室内でのガス交換（吸排気行程）を制御するために、公知の形式でガス交換弁（流入弁又は流出弁）が設けられる。内燃機関は、少なくとも１つの燃料弁が燃料を直接内燃機関の燃焼室内に噴射するように、構成できる。内燃機関の出力の制御は、運転方式に応じて燃焼室に供給される燃料量を制御することによって行われる。しかしまた、燃料燃焼のために燃焼室に供給される空気をスロットルバルブによって制御する運転方式も得られる。スロットルバルブの位置によっても内燃機関から放出される出力を制御できる。
【００１８】
内燃機関は例えばピストンを備えたシリンダを有しているか、又は、内燃機関は多数のシリンダ及びこれに対応する数のピストンを備えることができる。有利には各シリンダにはそれぞれ１つの燃料弁が設けられる。
【００１９】
明細書において不必要な説明を省くために、以下の実施例の記載は内燃機関として４つシリンダを有する往復ピストン機関に限定し、この場合、４つの燃料弁は燃料、通常ガソリンを直接内燃機関の燃焼室内に噴射する。燃焼室内での燃料の点火は点火プラグによって行われる。運転方式に応じて内燃機関の出力は、噴射される燃料量の制御によって又は流入する空気の絞りによって制御される。アイドリング及び下側の部分負荷の場合には、点火プラグ領域で燃料を濃縮した層状給気が行われる。この場合、点火プラグ周囲の前記領域の外部の混合気は極めて希薄である。全負荷もしくは上側の部分負荷においては燃焼室全体において燃料と空気との間で均質な分配が望まれる。
【００２０】
第１図では、燃料貯蔵タンク２、吸込み管路４、第１の燃料ポンプ６、電動機８、フィルタ９、燃料接続部１０、第２の燃料ポンプ１２、圧送管路１４，４つの燃料弁１６，エネルギ供給ユニット１８及び電気的もしくは電子的な制御装置２０が図示されている。燃料弁１６は、専門分野においてしばしば噴射弁又はインジェクタと呼ばれる。
【００２１】
第１の燃料ポンプ６は、圧送側６ｈ及び吸込み側６ｎを有している。第２の燃料ポンプ１２は、高圧側１２ｈ及び低圧側１２ｎを有している。燃料接続部１０は、第１の燃料ポンプ６の圧送側６ｈから第２の燃料ポンプ１２の低圧側１２ｎに案内されている。燃料接続部１０からは燃料管路２２が分岐している。燃料管路２２を介して燃料は、燃料接続部１０から直接燃料貯蔵タンク２に戻される。燃料管路２２内には圧力調整弁もしくは圧力制御弁２６が設けられている。圧力制御弁２６は、プレッシャーリリーフバルブもしくは差圧弁のように作業する。つまり圧力制御弁２６は、燃料接続部１０内でほぼコンスタントな供給圧力を、どの程度の燃料が第２の燃料ポンプ１２によって燃料接続部１０から取り出されるかとは無関係に、制御するのに用いられる。圧力制御弁２６は、圧力を例えば３バール（３００kpaに相当）に調整する。
【００２２】
第１の燃料ポンプ６は、電動機８によって駆動される。第１の燃料ポンプ６、電動機８及び圧力制御弁２６は、燃料貯蔵タンク２の領域に設けられている。これら構成部分は、有利には燃料貯蔵タンク２の外部に配置されるか又は燃料貯蔵タンク２の内部に配置される（一点鎖線で図示）。
【００２３】
機械的な伝達部材１２ｍを介して第２の燃料ポンプ１２は機械的に内燃機関の出力軸（図示せず）に連結されている。第２の燃料ポンプ１２は機械的に不動に内燃機関の出力軸に連結されているので、第２の燃料ポンプ１２は完全に内燃機関の出力軸の回転数に比例して作業する。出力軸の回転数は、内燃機関の瞬間的な運転条件に応じて極めて異なっている。出力軸は例えば内燃機関のカム軸である。
【００２４】
第２の燃料ポンプ１２はポンプ室２８を有している。燃料接続部１０には、第２の燃料ポンプ１２の低圧側１２ｎで、ポンプ室２８の手前の入口側に制御弁３０が設けられている。制御弁３０はほぼ、第２の燃料ポンプ１２によって搬送すべき燃料量を制御するのに用いられる。それ故制御弁３０は流量制御弁と呼ばれる。これについては以下に詳述する。圧送管路１４内には、第２の燃料ポンプ１２の高圧側１２ｈで、出口側に逆止弁３２が設けられている。
【００２５】
第２の燃料ポンプ１２はケーシング１２ｇ（一点鎖線で概略的に図示）内に設けられている。逆止弁３２もケーシング１２ｇ内に設けられている。制御弁３０は弁ケーシング３０ｇを有していて、該弁ケーシングは、ケーシング１２ｇにフランジ結合されているか又はケーシング１２ｇに統合されている。制御弁３０は直接ケーシング１２ｇに組み込むこともできる。
【００２６】
第２の燃料ポンプ１２から燃料弁１６に導かれた圧送管路１４は、簡略的に、管路区分４２、貯蔵室４４及び分配管路４６に分割される。燃料弁１６は、それぞれ１つの分配管路４６を介して貯蔵室４４に接続されている。圧力センサ４８は、貯蔵室４４に接続されていてかつ圧送管路１４内のその都度の燃料圧力を検出する。前記圧力に応じて、圧力センサ４８は電気的な信号を制御装置２０に与える。
【００２７】
圧送管路１４内の燃料圧力が極めて高い場合には、燃料は圧送管路１４から戻し管路５２を介して燃料接続部１０に案内される。戻し管路５２内には過圧弁が設けられている。過圧弁５３は、何らかの故障に基づき第２の燃料ポンプ１２が不都合に多量の燃料を圧送管路１４内にポンピングする場合でも、圧送管路１４内の燃料圧力が所定の最大値を超えないようにするのに用いられる。
【００２８】
更に燃料供給装置は、単数又は複数のセンサ５４及びアクセルペダルセンサ５６を有している。前記センサ５４，５６は、内燃機関が作業する運転条件を検出する。内燃機関用の運転条件は、多数の個々の運転条件から構成される。個々の運転条件は例えば、燃料接続部１０内の燃料の温度及び／又は圧力、圧送管路１４内の燃料の温度及び／又は圧力、内燃機関の空気温度、冷却水温度、オイル温度、エンジン回転数もしくは内燃機関の出力軸の回転数、内燃機関の排ガスの組成、燃料弁１６の噴射時期等である。アクセルペダルセンサ５６は、アクセルペダル領域に設けられていてかつ別の個々の運転条件としてアクセルペダル位置ひいてはドライバによって所望される速度を検出する。
【００２９】
電動機８、燃料弁１６、圧力センサ４８及びセンサ５４，５６は、電気的な導線５８を介して制御装置２０に接続されている。燃料弁１６と制御装置２０との間の電気的な導線５８は、制御装置２０が各燃料弁１６を別個に制御するように構成されている。別の非電気的な導路に対して明確に区別するために、電気的な導線は鎖線で図示している。
【００３０】
第１の燃料ポンプ６は例えば製作の簡単な頑丈な容積式ポンプであり、該容積式ポンプはほぼ規定のコンスタントな量の燃料を搬送する。
【００３１】
第１の燃料ポンプ６の圧送側６ｈにおける燃料接続部１０内の燃料圧力は、以後供給圧力を呼ぶ。本発明による燃料供給装置では、圧力制御弁２６は燃料接続部１０内の供給圧力を規定する。
【００３２】
第２の燃料ポンプ１２は、燃料を燃料接続部１０から制御弁３０を介してポンプ室２８内にかつポンプ室２８から出口側の逆止弁３２を介して圧送管路１４内に搬送する。
【００３３】
圧送管路１４内の圧力は、通常の運転状態中に例えば１００バール（１０MPaに相当）になる。それ故、燃料をできるだけ圧送管路１４から燃料供給装置の低圧領域に戻さずに済むようにして、極めて不所望の不必要な消失を回避するために、第２の燃料ポンプ１２が正確に瞬間的に必要な燃料量を圧送管路１４内にポンピングするようにすることが重要である。
【００３４】
第１図で概略的に図示の燃料弁３０は、第１の弁位置３０．１と第２の弁位置３０，２と第３の弁位置３０．３とに切換え可能である。概略的に図示の弁位置３０．１，３０．２，３０．３は図面明瞭化のため異なって大きく図示されている。
【００３５】
制御弁３０は調節駆動装置６０を有していて、該調節駆動装置６０はほぼ、電磁石６２と電磁石の磁力に抗して作用するばね６４とを有している。電磁石６２の通電もしくは非通電によって、制御弁３０は第１の弁位置３０．１もしくは第２の弁位置３０，２に切り換えられる。制御弁３０は弁部材６６を有していて（第２図参照）、該弁部材６６は、制御弁３０を貫流する燃料流によって当付けばね６８のばね力に抗して操作可能である。燃料が燃料接続部１０から第２の燃料ポンプ１２のポンプ室２８内に流入する場合には、つまり燃料接続部１０内の圧力がポンプ室２８内の圧力よりも高い場合には、弁部材（第２図）６６は燃料流によって当付けばね６８のばね力に抗して調節され、これにより制御弁３０は第３の弁位置３０．３（第１図で概略的に図示）を占める。ポンプ室２８内の圧力が燃料接続部１０内の圧力よりも高い場合には、燃料はポンプ室２８から燃料接続部１０内に戻されかつ弁部材６６を、制御弁３０が第２の弁位置３０．２（第１図で概略的に図示）を占めるように調節する。当付けばね６８は、弁部材（第２図）６６が調節駆動装置６０によって行われる調節運動に追従しかつ制御弁３０が第１の弁位置３０．１に達し得るようにするのに用いられる。制御弁３０が両弁位置３０．２と３０．３との間で圧力に関連して切り換え可能であることを図面で示すために、第１図では概略的に２本の制御管路もしくは制御室１０ａ及び２８ａが記入されている。
【００３６】
第１の弁位置３０．１では、燃料接続部１０とポンプ室２８との間の接続部もしくは貫流横断面７４が遮断される。第２の弁位置３０．２では、制御弁３０が貫流横断面７４を僅かにのみ開放し、燃料がある程度絞られてポンプ室２８から燃料接続部１０内に戻される。第３の弁位置３０．３では、制御弁３０が貫流横断面７４を広く開放し、燃料が十分絞られずに燃料接続部１０からポンプ室２８内に流入する。
【００３７】
第２の燃料ポンプ１２は、内燃機関が伝達部材１２ｍを介して第２の燃料ポンプ１２を駆動する間、ポンプ室２８が交互に拡大及び縮小されるように構成されている。ポンプ室２８は例えば、ケーシング１２ｇ内に支承されたポンプ体７２（第２図）が内燃機関によって機械的な伝達部材１２ｍを介して軸方向で往復運動駆動されることによって、拡大もしくは縮小される。第２の燃料ポンプ１２の吸込み行程中には、即ち、ポンプ体７２が（第２図に関連して）下向きに移動する場合には、ポンプ室２８が拡大される。圧送行程中には、即ち、ポンプ体７２が（第２図関連して）上向きに押圧される場合には、ポンプ室２８が縮小される。
【００３８】
吸込み行程中、つまりポンプ室２８が拡大される間、電磁石６２は通電されずかつ燃料接続部１０からポンプ室２８内に流入する燃料は弁部材（第２図）６６を調節するので、制御弁３０は第３の弁位置３０．３を占め、これによって制御弁３０の貫流横断面７４が広く開放されかつ燃料がほぼ絞られずに燃料接続部１０からポンプ室２８内に流入する。内燃機関の標準的な運転条件の場合には次いで行われる圧送行程において、つまり、ポンプ室２８が縮小される間に、電磁石６２はまず非通電状態にありかつ制御弁３０はその第２の弁位置３０．２を占める。制御弁３０が第２の弁位置３０．２を占めると、第２の燃料ポンプ１２が燃料をポンプ室２８から制御弁３０を介して燃料接続部１０内に押し戻す。内燃機関の瞬間的な運転条件に関連して、特に圧送管路１４内で圧力センサ４８がどのような圧力を検出するかに関連して及び燃料弁が内燃機関の燃焼室内にどの程度の燃料を瞬間的に噴射するかに関連して、制御装置２０は制御弁３０の貫流横断面７４が閉じられるべき時点を算定する。貫流横断面７４を閉鎖するために、電磁石６２が通電されかつ制御弁３０が第１の弁位置３０．１に切り換えられる。これ以前に制御弁３０は貫流横断面７４が最大開放されていない第２の弁位置３０．２を占めているために、貫流横断面７４を閉鎖するために弁部材（第２図）６６が進まねばならない行程は比較的短く、従って、貫流横断面７４の閉鎖は極めて迅速に行われる。このことは、圧送管路１４内で燃料圧力の極めて正確な調整を得るために必要である。貫流横断面７４が極めて迅速に閉鎖されかつ次いで再び極めて迅速に開放されることによって、ポンプ体７２を極めて迅速に往復動させる著しく迅速に作業する第２の燃料ポンプ１２を使用できるので、ポンプ室２８は極めて迅速に拡大もしくは縮小される。迅速に作業するポンプ体（第２図）７２の場合には吸込み行程及び圧送行程のための時間が極めて短いので、制御弁３０が迅速かつ正確に貫流横断面７４を開閉することが重要である。圧送行程中に制御弁３０が第２の弁位置３０．２から第１の弁位置３０．１に切り換えられる時点を選択することによって、圧送行程毎第２の燃料ポンプ１２が燃料接続部１０から圧送管路１４内に搬送する燃料量が規定される。
【００３９】
第２図では第１実施例の一区分が例示されている。第２図で図示の構成部材はその他の図面で図示の構成部材に相応する。第２図ではほぼ、非操作の切換え位置３０．２を占める制御弁３０の縦断面図が図示されている。
【００４０】
全ての図面では同じ又は作用の同じ構成部材には同じ符号が付されている。対比事項が既述されずもしくは図示されていない場合には、図面に基づく既述及び図示が別の実施例の場合にも該当する。説明が全く異ならない場合には、種々の実施例の個々の構成部材を互いに組み合わせることができる。
【００４１】
調節駆動装置６０は、電磁石６２及びばね６４以外に調節体７６を有していて、該調節体７６は、可動子７６ａと可動子に不動に結合されるプランジャ７６ｂとを有している。電磁石６２の非通電状態では、ばね６４が調節体７６を（第２図に関連して）下向きに押圧して、可動子７６ａを弁ケーシング３０ｇに設けられた下側のストッパディスク７８ｕに接触させる。電磁石６２が十分強く通電された場合には、調節体７６は（第２図で見て）上向きにばね７４のばね力に抗して操作されて、可動子７６ａを弁ケーシング３０ｇに設けられた上側のストッパディスク７８ｏに接触させる。
【００４２】
弁ケーシング３０ｇには弁座８０が設けられている。電磁石６２の非通電状態では、弁座８０と弁部材６６との間で延びる貫流横断面７４が、第２図で図示のように開放されている。第２図では制御弁３０は第２の弁位置３０．２で図示されている。第２の弁位置３０．２では、弁座８０と弁部材６６との間の間隔は比較的僅かであるので、第１の弁位置３０．１（第１図）に切り換えるために調節体７６は、弁部材６６が貫流横断面７４を閉鎖するために弁座８０に接触するまで、極めて僅かだけ（第２図に関連して）上向きに移動すればよい。これによって、貫流横断面７４は極めて迅速に閉鎖される。貫流横断面７４の閉鎖は圧送行程中にポンプ室２８内で増大する圧力によって支持される。第２図で図示のように、燃料接続部１０内におけるのとほぼ等しい供給圧力が支配する制御室１０ａ内の圧力は、弁部材６６に対し下向きに開放方向で作用し、かつ、ポンプ室２８内におけるのとほぼ等しい圧力が支配する制御室２８ａ内の圧力は、弁部材６６に対し上向きに閉鎖方向で作用する。
【００４３】
吸込み行程中にはポンプ体７２は（第２図に関連して）下向き移動する。これによって、ポンプ室２８内の燃料圧力は燃料接続部１０内の燃料供給圧力以下に低下する。前記圧力差によって、弁部材６６は当付けばね６８のばね力に抗して下向き（第２図）に負荷される。当付けばね６８のばね力はかなり小さいので、燃料接続部１０とポンプ室２８との間の僅かな圧力差によるだけで弁部材６６は液力式に下向きに（第２図）に押圧される。これによって、ポンプ室２８内の圧力は著しく急激に低下せず、従って、ポンプ室２８内に不所望の気泡は発生しない。弁部材６６が液力式に下向き（第２図）押圧された場合には、弁部材６６は調節駆動装置６０の調節体７６から持ち上げられる。この持ち上げによって、ポンプ室２８と燃料接続部１０との間の圧力差によって液力式に負荷される弁部材６６は全体として小さな移動質量を有するに過ぎず、これによって、僅かな圧力差によるだけで弁部材６６が動的に極めて迅速にそれぞれの所望の方向に調節されるという利点が生ずる。換言すれば、小さな圧力差によるだけで弁部材６６は当付けばね６８のばね力に抗して下向き（第２図）もしくは上向き（第２図）に調節されて、弁部材６６が調節体７６のプランジャ７６ｂ又は弁座８０に接触せしめられる。弁部材６６は弁座８０もしくは調節体７６から、弁部材６６が弁ケーシング３０ｇに設けられる弁部材ストッパ８２に当接するまで、持ち上げられる。
【００４４】
第１図及び第２図で図示の実施例では、制御弁３０は電磁石６２の通電によって、貫流横断面７４を閉鎖する第１の弁位置３０．１に調節される。これとは異なって、以下に第３図及び第４図に基づき既述する実施例では、電磁石６２が通電された場合に貫流横断面７４が開放される。第１図及び第２図で図示の実施例に比較して、第３図及び第４図で図示の実施例では、調節駆動装置６０の電磁石６２の磁力方向及びばね６４のばね力方向が交換される。
【００４５】
第３図及び第４図では、別の特に有利な選択実施例が図示されている。第３図実施例は、電磁石６２の非通電状態を図示しているので、制御弁３９は、貫流横断面７４が閉鎖されている第１の弁位置を３０．１を占めている。第４図実施例は、電磁石６２の完全通電状態を図示しており、これによって制御弁３０は、第２の弁位置３０．２を占めている。
【００４６】
第３図及び第４図で図示の実施例においてポンプ室２８が吸込み行程中に拡大される場合には、ポンプ室２８内の圧力は低下しかつ燃料は燃料接続部１０から貫流横断面７４を介してポンプ室２８内に流入し、この場合、貫流する燃料は弁部材６６を弁座８０から持ち上げる。この場合、貫流横断面７４は完全に開放されるので、燃料は極めて僅かな圧力損失でポンプ室２８内に流入する。
【００４７】
吸込み行程中には、電磁石６２を通電することは全く不要である。しかしながら、少なくとも吸込み行程の最後で、つまり、遅くとも圧送行程開始直前に、電磁石６２が通電されるので、調節体７６は第４図で図示の弁位置３０．２に下向きに調節される。これによって、圧送行程開始時に貫流横断面７４が開放されていることが保証されるので、圧送管路１４内の不要な燃料は燃料接続部１０に戻される。圧送行程開始時に弁部材６６は調節体７６に接触しかつ弁材８０と弁部材６６との間に小さな間隙のみが生ずるので、貫流横断面７４の閉鎖のために弁部材６６は短い距離を進めばよく、従って、貫流横断面７４の閉鎖は極めて迅速に行われる。圧送行程中には貫流横断面７４は吸込み行程中よりも著しく小さい。
【００４８】
算定に基づき制御装置２０は、圧送行程中に電磁石６２の通電を遮断する時点を規定する。これによって、調節体７６は（第３図及び第４図に関連して）上向きに移動しかつ弁部材６６は弁座８０に接触することによって貫流横断面７４を閉鎖する。調節駆動装置６０の電磁石６２の通電を遮断することによって、制御弁３０は圧送行程中に第４図で図示の第２の弁位置３０．２から第３図で図示の第１の弁位置３０．１に極めて迅速に切り換えられる。第１の弁位置３０．１に切り換えた後で、ポンプ体７２は燃料をポンプ室２８から出口側の逆止弁３２を介して圧送管路１４内に押し込む。制御弁３０の切換え時点のバリエーションによって、その都度必要な燃料量が高い調量精度で圧送管路１４内にポンピングされる。
【００４９】
燃料供給装置は以下に記載の非常機能を有している。つまり、第３図及び第４図で図示の実施例において電磁石６２が欠陥の基づき故障した場合又は給電が中断された場合には、弁部材６６は全圧送行程中に貫流横断面７４を閉鎖する第３図で図示の位置を占めるので、圧送行程中にポンプ室２８から押し退けられる全燃料量は流出側の逆止弁３２を介して圧送管路１４内にポンピングされる。吸込み行程中には、弁部材６６は電磁石６２が故障した場合にも前述のように弁座８０から持ち上げられる。調節駆動装置６０の電磁石６２が故障した場合には、これにも拘わらず第２の燃料ポンプ１２がポンピングするが、いずれにせよ圧送管路１４内にポンピングされる燃料量の正確な調量は不可能である。この場合、燃料弁１６によって不要なひいては除かれない過剰の部分燃料量は、過圧弁（第１図）が応答するまで及び不要な燃料が圧送管路１４から戻し管路５２を介して燃料接続部１０に戻されるか又は変化実施例の場合燃料貯蔵タンク２に戻されるまで、圧送管路１４内で圧力上昇を生ぜしめる。電磁石６２が故障した場合内燃機関は非常機能を以って引き続き作業できる。制御弁３０の制御に基づき得られねばならない圧力よりも高い圧力を圧力センサ４８か検出したことを制御装置２０が確認した場合には、非常機能状態に入ることを制御装置２０が検出する。非常機能中には圧送管路１４内に搬送される燃料量の正確な調量は不可能であるので、制御装置２０は、適当なエラー情報を表示するように構成される。
【００５０】
次に、制御弁３０の切換えのために必要な切換え時間間隔をどのように付加的に著しく短縮できるかを言及する。第１図及び第２図で図示の実施例の場合に発生する全ての運転条件において、即ち、燃料接続部１０及びポンプ室２８内で発生する全ての圧力において並びに貫流横断面７４を介した燃料の全ての流れ速度においてばね６４が弁部材６６を第２図で図示の第２の弁位置３０．２に操作しかつ該位置で保持するようにするために、ばね６４は相応に十分強く設計されねばならない。しかし、第２の弁位置３０．２で弁部材６６を保持するためにばね６４の完全なばね力を必要としない運転条件が生ずる。これに次いで、弁部材６６が貫流横断面７４を閉鎖する場合に切換えを一層迅速に行うようにするために、弁部材６６がまだ第２の弁位置３０．２に残存している場合に既に、ばね６４のばね力が電磁石６２の磁力を除いて弁部材６６を第２の弁位置３０．２で確実に保持するために十分であるまで、電磁石６２が通電される。貫流横断面７４を閉鎖すべき時点に達した場合には、電磁石６２の比較的僅かな付加的な通電で十分である。電磁石６２のこのような比較的僅かな付加的な通電は、電磁石６２を完全な非通電状態から出発して通電しなければならない場合よりも著しく短時間で行われる。
【００５１】
第２の弁位置３０．２で弁部材６６を保持するために必要な力には、燃料がポンプ室２８から燃料接続部１０に戻る際のポンプ室２８内の燃料圧力が著しい影響を及ぼす。この場合ポンプ室２８内ではほぼ動圧が生ずる。動圧は主として、燃料をポンプ室２８から押し退ける流れ速度によって規定される。流れ速度は、上向きに移動するポンプ体７２の速度に関連している。ポンプ体７２の速度は、燃料ポンプ１２をカム軸によって駆動するポンプ回転数によって規定される。それ故、電磁石６２は有利には、切換えのために付加的に僅かに通電すればよいようにするために、弁部材６６に作用する動圧に関連して通電される。動圧は上向きに移動するポンプ体７２の、ポンプ回転数に相応する速度に関連しているので、電磁石６２はポンプ回転数に関連して通電される。
【００５２】
圧送行程開始時に制御弁３０が第２の弁位置３０．２を占めかつ貫流横断面７４が開放されている場合には、弁部材６６にかかる閉鎖方向で作用する動圧は低ポンプ回転数の場合に高ポンプ回転数の場合よりも僅かである。つまり、第２の弁位置３０．２で弁部材６６を保持するために、開放方向での調節駆動装置６０の力は高ポンプ回転数の場合に低ポンプ回転数の場合よりも著しく大きい。全てのポンプ回転数の場合にできるだけ短い閉鎖時間を維持するために、第２の弁位置３０．２から第１の弁位置３０．１への意図した切換え前の若干の時間、既に前もって電磁石６２が多少通電される。この場合、通電が強いほど、ポンプ回転数は小さい。
【００５３】
第３図及び第４図で図示の実施例の場合にも、制御弁３０の切換えのために必要な切換え時間間隔を付加的に著しく短縮できる。この場合、調節駆動装置の電磁石６２は、必要であればあらゆる運転条件下で電磁石６２が弁部材６６を貫流横断面７４を開放する第４図で図示の第２の弁位置３０．２で保持できるように、十分強力に設計されている。しかしながら、弁部材６６を保持するために必要な電磁石６２の磁力は運転条件の大部分において僅かである。弁部材６６を第２の弁位置３０．２で保持するために、電磁石６２の僅かな磁力で十分である運転条件では、これに対応して電磁石６２は僅かに通電される。次いで貫流横断面７４を完全に閉鎖しようとする場合には、電磁石６２の磁力は著しく迅速にゼロに低下しかつばね６４は調節体７６を、第２の弁位置３０．２で電磁石６２が最大通電される場合よりも著しく迅速に上向き（第２図）に操作する。
【００５４】
全てのポンプ回転数においてできるだけ短い閉鎖時間を維持するために、第２の弁位置３０．２（第４図）から第１の弁位置３０．１（第３図）への意図した切換え前の若干の時間、既に前もって電磁石６２がさほど強くなく通電され、この場合、通電が弱いほど、ポンプ回転数は小い。
【００５５】
電気的なエネルギ供給ユニット（第１図）１８の電圧は通常制限されているので、電磁石６２の接続開始から、電磁石６２が完全な最大の磁力を調節体７６に作用させるまでに、ある程度の時間が経過する。第３図及び第４図で図示の実施例では、電磁石６２の磁力を遮断した場合には貫流横断面７４が閉鎖される。この場合特に貫流横断面７４の閉鎖は極めて短時間のうちに特に迅速に行われる。磁力の遮断が磁力の接続よりも迅速に行われるように、制御装置２０を構成することができるので、第３図及び第４図で図示の実施例の場合有利には、貫流横断面７４の閉鎖に際して特に短い閉鎖時間が得られる。それというのも、貫流横断面７４の閉鎖のために電磁石６２の磁力が遮断されるからである。それ故、第２実施例の場合には第２の燃料ポンプ１２によって搬送される燃料量は特に正確に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 燃料供給装置の有利な選択実施例を概略的に図示した図。
【図２】 第１図実施例を詳細に示した図。
【図３】 燃料供給装置の有利な選択実施例を詳細に示した図。
【図４】 燃料供給装置の有利な選択実施例を詳細に示した図。
【符号の説明】
２ 燃料貯蔵タンク、６，１２ 燃料ポンプ、１０ 燃料接続部、１４ 圧送管路、１６ 燃料弁、２８ ポンプ室、３０ 制御弁、６０ 調節駆動装置、６２ 電磁石、６４ ばね、６６ 弁部材、６８ 当付けばね、７４ 貫流横断面、７６ 調節体、８０ 弁座

Claims (22)

1. 内燃機関用の燃料を供給するための燃料供給装置であって、燃料貯蔵タンク、第１の燃料ポンプ（６）、第２の燃料ポンプ（１２）及び圧送管路（１４）が設けられており、該圧送管路に少なくとも１つの燃料弁（１６）が接続されていて、該燃料弁を介して燃料が、少なくとも間接的に内燃機関の燃焼室に達するようになっており、第１の燃料ポンプ（６）が、燃料を燃料貯蔵タンク（２）から燃料接続部（１０）に搬送するようになっており、第２の燃料ポンプ（１２）が、ポンプ室（２８）を有していてかつほぼ燃料を燃料接続部（１０）から可変な貫流横断面（７４）を有する制御弁（３０）を介してポンプ室（２８）内に搬送し、該ポンプ室から圧送管路（１４）内に搬送するようになっており、制御弁（３０）が、貫流横断面（７４）を制御する弁部材（６６）を有していて、該弁部材は、貫流横断面（７４）が燃料接続部（１０）からポンプ室（２８）内に燃料が流れる場合にポンプ室（２８）から燃料接続部（１０）内に燃料が流れる場合よりも大きいように、貫流横断面（７４）を制御するようになっている形式のものにおいて、制御弁（３０）がシート弁であり、弁ケーシング（３０ｇ）に設けられている弁座（８０）が設けられており、弁部材（６６）が閉鎖位置において弁座（８０）に当接し、弁部材（６６）が、調節駆動装置（６０）の駆動可能な調節体（７６）によって調節可能であり、調節駆動装置（６０）が、調節体（７６）を調節するために電磁石（６２）及び電磁石（６２）の磁力に抗して作用するばね（６４）を有しており、弁部材（６６）が弁座（８０）から行程方向に延びており、弁部材（６６）が前記行程方向に対する横方向における寸法設定より、前記行程方向において小さく寸法設定されており、弁部材（６６）が当付けばね（６８）によって弁座（８０）に負荷され且つ案内され、弁部材（６６）が、燃料が燃料接続部（１０）からポンプ室（２８）内に流れる場合に調節体（７６）から持ち上げられるようになっていることを特徴とする、燃料供給装置。
2. 弁部材（６６）が、内燃機関の運転条件に関連して貫流横断面（７４）を閉鎖するようになっている、請求項１記載の燃料供給装置。
3. 調節体（７６）が、非操作の静止位置を有しており、調節体（７６）が非操作の静止位置にある間に、電磁石（６２）が内燃機関の運転条件に関連して通電されるようになっている、請求項１記載の燃料供給装置。
4. 調節体（７６）が、非操作の静止位置を有しており、調節体（７６）が非操作の静止位置にある間に、電磁石（６２）が弁部材（６６）に作用する動圧に関連して通電されるようになっている、請求項１記載の燃料供給装置。
5. 調節体（７６）が、操作位置を有しており、調節体（７６）が操作位置にある間に、電磁石（６２）が弁部材（６６）に作用する動圧に関連して通電されるようになっている、請求項１記載の燃料供給装置。
6. 調節体（７６）が、非操作の静止位置を有しており、調節体（７６）が非操作の静止位置にある間に、調節体（７６）を迅速に静止位置から移動させるために、調節体（７６）を静止位置に維持したままで、電磁石（６２）が調節体（７６）の静止位置から移動前の所定の時間中に通電されるようになっている、請求項１記載の燃料供給装置。
7. 電磁石（６２）の通電によって生ぜしめられた磁力が、貫流横断面（７４）を閉鎖する弁部材（６６）の閉鎖位置のために用いられる、請求項１，３，４，５又は６のいずれか１項記載の燃料供給装置。
8. 電磁石（６２）の通電が軽減された場合に作用する、電磁石に抗して作用するばね（６４）の閉鎖力が、貫流横断面（７４）を閉鎖する弁部材（６６）の閉鎖位置のために用いられる、請求項１，３，４，５又は６のいずれか１項記載の燃料供給装置。
9. 弁部材（６６）を調節駆動装置（６０）の駆動可能な調節体（７６）に接触させる当付けばね（６８）が設けられている、請求項１，３，４，５又は６のいずれか１項記載の燃料供給装置。
10. 弁部材（６６）が、当付けばね（６８）のばね力に抗して調節体（７６）から持ち上げられるようになっている、請求項１又は９記載の燃料供給装置。
11. 調節体（７６）から弁部材（６６）が持ち上げられる場合に、制御弁（３０）の弁座（８０）と弁部材（６６）との間の間隔が拡大されるようになっている、請求項１又は９記載の燃料供給装置。
12. 第２の燃料ポンプが、駆動可能なポンプ体（７２）を有しており、ポンプ体（７２）の駆動によってポンプ体（７２）がポンプ室（２８）を交互に拡大及び縮小するようになっている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
13. 内燃機関用の燃料を供給するための燃料供給装置であって、燃料貯蔵タンク、第１の燃料ポンプ（６）、第２の燃料ポンプ（１２）及び圧送管路（１４）が設けられており、該圧送管路に少なくとも１つの燃料弁（１６）が接続されていて、該燃料弁を介して燃料が、少なくとも間接的に内燃機関の燃焼室に達するようになっており、第１の燃料ポンプ（６）が、燃料を燃料貯蔵タンク（２）から燃料接続部（１０）に搬送するようになっており、第２の燃料ポンプ（１２）が、ポンプ室（２８）を有していてかつ燃料を燃料接続部（１０）から可変な貫流横断面（７４）を有する制御弁（３０）を介してポンプ室（２８）内に搬送し、該ポンプ室から圧送管路（１４）内に搬送するようになっており、制御弁（３０）が、貫流横断面（７４）を制御する弁部材（６６）を有していて、該弁部材は、貫流横断面（７４）が燃料接続部（１０）からポンプ室（２８）内に燃料が流れる場合にポンプ室（２８）から燃料接続部（１０）内に燃料が流れる場合よりも大きいように、貫流横断面（７４）を制御するようになっており、弁部材（６６）が、調節駆動装置（６０）の駆動可能な調節体（７６）によって調節可能であり、前記調節駆動装置（６０）が、調節体（７６）を調節するために電磁石（６２）及び電磁石（６２）の磁力に抗して作用するばね（６４）を有している形式のものにおいて、調節体（７６）が所定の位置に留まる間に、調節体（７６）を所定の位置から迅速に移動させるために、電磁石（６２）が内燃機関の運転状況、弁部材（６６）に作用する動圧、及び時間の少なくとも１つに関連して調節体（７６）が該調節体（７６）の静止位置を維持したままで、調節体（７６）の移動前に通電されるようになっていることを特徴とする、燃料供給装置。
14. 弁部材（６６）が、内燃機関の運転条件に関連して貫流横断面（７４）を閉鎖するようになっている、請求項１３記載の燃料供給装置。
15. 電磁石（６２）の通電によって生ぜしめられた磁力が、貫流横断面（７４）を閉鎖する弁部材（６６）の閉鎖位置のために用いられる、請求項１３記載の燃料供給装置。
16. 電磁石（６２）の通電が軽減された場合に作用する、電磁石に抗して作用するばね（６４）の閉鎖力が、貫流横断面（７４）を閉鎖する弁部材（６６）の閉鎖位置のために用いられる、請求項１３記載の燃料供給装置。
17. 弁部材（６６）が、燃料が燃料接続部（１０）からポンプ室（２８）に流れる場合に調節体（７６）から持ち上げられるようになっている、請求項１３，１５又は１６のいずれか１項記載の燃料供給装置。
18. 弁部材（６６）を調節駆動装置（６０）の駆動可能な調節体（７６）に接触させる当付けばね（６８）が設けられている、請求項１３，１５，１６又は１７のいずれか１項記載の燃料供給装置。
19. 弁部材（６６）が、当付けばね（６８）のばね力に抗して調節体（７６）から持ち上げられるようになっている、請求項１７又は１８記載の燃料供給装置。
20. 調節体（７６）から弁部材（６６）が持ち上げられる場合に、制御弁（３０）の弁座（８０）と弁部材（６６）との間の間隔が拡大されるようになっている、請求項１７又は１８記載の燃料供給装置。
21. 第２の燃料ポンプが、駆動可能なポンプ体（７２）を有しており、ポンプ体（７２）の駆動によってポンプ体（７２）がポンプ室（２８）を交互に拡大及び縮小するようになっている、請求項１３から２０までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
22. 制御弁（３０）がシート弁である、請求項１３から２１までのいずれか１項記載の燃料供給装置。

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