JP4559621B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の構成を備えた燃料供給装置に関する。
【０００２】
このような構成は、実地に基づいて公知である、ディーゼルエンジン用の燃料供給装置において設けられている。タンク内に設けられた電動式燃料ポンプは、４０ｌ／ｈを超える可変の燃料流を、５００ｈＰａ（０．５ｂａｒ）の最低圧力で搬送する。この燃料ポンプは燃料フィルタを介して、機械式に（例えばカムシャフトによって）駆動される高圧ポンプに、フィルタの後方において少なくとも１２００ｈＰａ（１．２ｂａｒ）の、比較的低い作動供給圧を供給する。
【０００３】
この供給流は高圧ポンプの規格に基づいて１００°Ｃを超えて熱くなってはいけない。この供給流から、第１圧力制御弁によって、絞り弁を介して高圧ポンプのための冷却・潤滑流が分岐され、この冷却・潤滑流は約３０〜５０ｌ／ｈであり、平均５°Ｃ加熱される。
【０００４】
高圧ポンプは、約３００〜１３５０ｂａｒの間の供給高圧を、ディーゼルエンジン用の噴射弁を備えた噴射レールに供給するために形成する。電気調節可能な高圧制御弁（プロポーショニングバルブ）によって、噴射レール内の圧力は予め設定可能な可変のレベルで調節される。
【０００５】
したがって高圧ポンプは次のように設計される。すなわち必要な場合、エンジン回転数が低い場合でも、電気制御される圧力制御弁によって、低圧力値から高圧力値への圧力上昇が、迅速に噴射レールにもたらされるように設計される。
【０００６】
エンジン回転数が高い場合、必要を大きく超える高圧供給流が生じる。したがって、高圧制御弁では大きい抑制制御量（約６０ｌ／ｈ以上）が生じる。
【０００７】
噴射レールは噴射弁列または噴射ノズル列を有しており、これら自体、制御装置によって同様に電気制御可能である。したがって噴射量も噴射時期も明瞭に設定可能である。公知の装置では、噴射弁は油圧補助回路を備えた電気式油圧弁として構成されている。この噴射弁では、弁の開放時に、高圧制御弁と同様に抑制制御量（５ｌ／ｈ車種によっては明らかにこれ以上）が生じる。
【０００８】
別の制限として、抑制制御流または戻り流が有してよい圧力差は、周囲圧に対して最高６００ｈＰａである。
【０００９】
この装置でとくに問題な点は、高圧ポンプへ向かう供給流に対して、戻し管路を介してタンクに戻される抑制制御量が強く加熱されることである。この温度上昇は、圧力制御弁において、高圧ポンプから供給された圧力が突然降下される際に生じ、この圧力制御弁だけで２ｋＷを超える熱量（Waermeleistung）が解放され、もしくは噴射弁において、燃料の、段階的に等しいエネルギー変化（気化なし）によって生じる。
【００１０】
戻り流の温度をできるだけ低くするために、すでに比較的僅かに加熱された前述の冷却・潤滑流が、戻り流の部分流として混合される。燃料ポンプからの管路と戻し管路との間に、過剰流弁（逆止弁）を備えた分岐管路を設けてもよく、この分岐管路は、燃料ポンプが所定の供給圧を超える場合、戻り流を冷却するために使用可能である、まだ比較的僅かしか加熱されていない燃料量を案内する。タンクに向かう戻り流にも冷却装置が設けられているが、この冷却装置の効率は冷却流が混合されることによって減少される。
【００１１】
１００°Ｃを超える測定温度を有する、極めて多い戻り流量によって、タンク内燃料が持続的にさらに加熱されるので、電動燃料ポンプの供給流の温度も強制的に高められる。この構成では、この燃料ポンプは、噴射弁で使用され得る量よりもはるかに多くの燃料を常に供給する必要がある。
【００１２】
ディーゼルフィルタにおける基本的な問題は、温度が極めて低い場合の、燃料の凝結（パラフィン凝固）による、ディーゼルフィルタの詰まりである。これによって、フィルタで強い圧力降下が生じるので、高圧ポンプのための供給圧はもはや充分でない。これを回避するために加熱可能なフィルタがすでに使用されている。
【００１３】
したがって本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載の燃料供給装置を改良することである。
【００１４】
この課題は、本発明によると、請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。従属請求項に記載の構成によって、本発明の有利な実施形態が提供される。
【００１５】
本発明では、前述の抑制制御量はそれぞれ固有の戻し管路を介して案内される。高圧制御弁の著しく大きな方の抑制制御量は直接冷却装置に供給される。
【００１６】
さらに、噴射弁の抑制制御流に高圧ポンプからの潤滑・冷却流が混合される。噴射弁の抑制制御流が潤滑・冷却流と比べて大きく、したがって全体量が強く加熱されていると、この戻り流の部分量は、高圧制御弁の抑制制御量と同様にタンクの手前で冷却装置を貫流することができる。噴射弁からの戻り流が僅かな場合（５ｌ／ｈ）には、第２の冷却装置を省略してもよい。
【００１７】
このような構成手段によって、第１戻り流量のための冷却装置の効率が改善される。さらに、高圧制御弁からの戻り流は、冷却後に、タンク内に戻されないか、もしくはもはや完全には戻されず、少なくとも大部分は燃料ポンプと高圧ポンプとの間の供給管路に供給される。これによって、燃料ポンプは、搬送量が減少されることによって明瞭に負荷軽減されるので、より小型でより安価なポンプを使用することができる。
【００１８】
とくに有利には、前述の戻り流量がフィルタの手前で供給管路に供給されることによって、燃料フィルタは予め加熱された燃料流で加熱される。つまり、戻り流の温度は極めて迅速に、すでにエンジン始動直後でも高温になるので、フィルタは、低温時でも詰まりを確実に防止される。したがって冷却装置は、高圧ポンプが許容の供給流温度を超えず、しかもディーゼル燃料の凝結を確実に阻止するように規格される。
【００１９】
さらに、規格通りに準備されたフィルタを循環して貫流する流れによって、高圧ポンプには入念に濾過された燃料が供給され、その結果高圧ポンプの耐用寿命は従来の装置に対して長くなる。
【００２０】
温度制御される弁、とくに低温時に開放する弁を介して、部分量を、冷却装置のそばを通過させるようになっていると、周囲温度が低い場合、戻り流の熱量（Heizleistung）をとくに良好にかつエンジン始動直後に利用することができる。この部分量は、タンク内に、有利には燃料ポンプの吸引ストレーナに直接案内することができ、これによって、この吸引ストレーナは、凝結することのない作動温度に迅速にもたらされる。
【００２１】
別の構成に基づいて、冷却装置の出口と温度制御される弁の出口とが、この弁の側から貫流可能な逆止弁を備えた分岐管路を介して接続されていると、燃料ポンプと高圧ポンプとの間の燃料フィルタをエンジン始動直後に加熱することができる。
【００２２】
有利には、タンクへの弁の出口の接続部に、分岐管路の分岐部の後方で絞り弁が設けられており、これによって、絞り弁の上流における圧力が、前述の分岐管路内で燃料ポンプから生じる圧力を上回って、逆止弁を開放することができる。
【００２３】
第１および第２戻し管路の流れの少なくとも部分量を、冷却装置の後方でまとめて、一緒にタンクへ案内すると、二重管路案内部を著しく短縮することができる。これはとくに、エンジンを前車軸上に、タンクを後車軸のそばに空間的に配置することに関して有利である。
【００２４】
本発明の構成における別の詳細および利点は、２つの実施形態を示した図面、および続いて以下に述べる説明から明らかである。
【００２５】
図１によれば、タンク１内にフューエルバッフルチャンバ２（Schwalltopf ）が設けられており、このフューエルバッフルチャンバ２はフート弁３を介して、かつ走行運転中には付加的にサクションジェットポンプ４によって、タンク内燃料から燃料を補充される。フューエルバッフルチャンバ２からは、電動式燃料ポンプ５が、吸引ストレーナ６を介して燃料を吸引し、燃料フィルタ７を介して、ここでは単にブロックとして略示した高圧ポンプ９の手前に位置する分岐部８に燃料を供給する。第１分路８ａ内では、圧力制限弁１０が高圧ポンプ９の本流１１の吸引側の手前に接続されており、これに対し第２分路内では、絞り弁１２が高圧ポンプの潤滑・冷却流１３の手前に接続されている。
【００２６】
本流１１は、高圧ポンプの圧力側１４で流出し、複数の噴射弁１６が備え付けられている噴射レール（コモンレール）１５に到達する。これらの噴射弁１６は、詳しく図示していない公知の形式で、油圧補助回路を備えた電気制御可能な噴射ノズルとして構成されている。噴射弁１６は内燃機関、とくに空気圧縮式エンジンに必要な燃料を供給する、つまり噴射弁では、エンジンによって実際に使用される燃料量が燃料供給装置から流出し、これに対してこの燃料量よりはるかに多い過剰量が持続的な温度上昇下で循環される。
【００２７】
噴射レール１５で得られる圧力は、同様に高圧ポンプの圧力側１４に接続された高圧制御弁１７によって測定され、この高圧制御弁１７は詳しく図示しない形式で電気制御可能である。このために使用される電気式評価・制御ユニットは本発明の構成ではないので、ここでは詳しく説明しない。
【００２８】
噴射レール１５によっても、高圧制御弁１７によっても、運転中に抑制制御量（Abregelmenge）が生じる。これらの抑制制御量は、すでに説明したように、燃料ポンプからの供給燃料の温度に対して強く加熱されている。すでに内燃機関の運転開始直後に、＋８０°の温度差が生じる。これに対し潤滑・冷却流れ１３は高圧ポンプによってそれほど強く加熱されない。なぜなら潤滑・冷却流れ１３は大きな圧力変動を受けていないからである。
【００２９】
噴射レール１５による抑制制御量は潤滑・冷却流と混合される。すでに予め冷却されたこの混合量は第１戻し管路１８を介して、説明したように必要な場合にだけ設けられる第１冷却装置１９に供給され、冷却後に公知の形式で、サクションジェットポンプ４の駆動噴流として使用され、このサクションジェットポンプに、混合量は、戻し管路１８の延長部分である管路２６を介して供給される。この流れはさらに別の制限を受けている。なぜならばサクションジェットポンプの手前もしくはその中の流れ圧力は、周囲圧よりも６００ｈＰａを超える圧力であってはならないからである。
【００３０】
高圧制御弁１７による抑制制御量は、噴射レール１５による抑制制御量よりも量的にかなり多く、第２戻し管路２０を介して別の冷却装置２１に供給される。両方の冷却装置１９および２１は、図面とは異なって、これら両方の冷却装置のそれぞれの流れが完全に分離していれば、１つの構成ユニットを形成してもよい。両方の冷却装置は、原則として燃料・空気・熱交換機として構成されている。冷却装置の流れ抵抗は無視できるぐらい小さい。
【００３１】
別の冷却装置２１に対して並列に、温度に関連して切り替え可能な、もしくは温度制御される弁２２が設けられている。この弁２２は、周囲温度が低い場合に、運転開始時から強く加熱される、高圧制御弁１７による抑制制御量の部分流を、冷却装置２１のそばを通過させて絞り弁２３を介して、直接燃料ポンプ５の吸引ストレーナ６内に案内する。絞り弁２３の手前で、ばね負荷された逆止弁２５を備えた分岐管路２４が、冷却装置２１の出口に向かって分岐していて、この場合逆止弁２５は冷却装置に向かう方向でのみ貫流可能である。この分岐管路によって、冷却装置２１が作用する前に、燃料フィルタ７も運転開始時に同時に加熱され得る。この逆止弁２５は、燃料ポンプからの供給流が分岐管路２４を介してすぐに再びタンクに戻されるのを防止している。
【００３２】
図２には、図１に示したような配置構成の部分変化図が詳細に示されている。変化部分は、温度制御される弁２２から吸引ストレーナ６に向かう接続部分だけに関連しているが、管路２６を共同で使用することによって、二重の戻し管路を大幅に短縮するという利点が生じた。
【００３３】
図２には、吸引ストレーナ６と温度制御される弁２２との間に固有の接続部分が設けられていないが、弁２２からの流れは、他の部分が同じ位置関係にある場合、絞り弁を介して、第１冷却装置１９とサクションジェットポンプ４との間の管路２６に到達する。サクションジェットポンプ４は、ここでは単に下を向いた矢印の横の符号によって示されている。サクションジェットポンプで許容できない高い駆動圧力が発生するのを防止するために、および吸引ストレーナ６を加熱するのに必要な部分量を分岐するために、別の圧力制限弁２７が、タンク近くで、サクションジェットポンプに対して並列に設けられている。この圧力制限弁２７は、すでに述べた、サクションジェットポンプが許容する限界値を超える、つまり周囲圧よりも６００ｈＰａを超える圧力上昇時に、過剰量を吸引ストレーナに向かって流出させる。
【００３４】
この実施形態によって、たとえばほとんどの自動車におけるように、エンジンは前方に、かつタンクは後車軸近くに配置されている場合、戻し管路１８および２０の二重案内部分を著しく短縮することができる。図１に示した概略図は実際の構成要素の空間的配置構成を示してはいないが、すなわち、冷却装置１９および２１は、エンジン近くに配置されている時、図１によると、戻し管路１８および２０の数メーターにわたる二重案内部分は不可避である。これは図２による実施形態によって回避されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態を示す図である。
【図２】 第２実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１ タンク、２ フューエルバッフルチャンバ、３ フート弁、４ サクションジェットポンプ、５ 燃料ポンプ、６ 吸引ストレーナ、７ 燃料フィルタ、８ 分岐部、８ａ，８ｂ 分路、９ 高圧ポンプ、１０ 圧力制限弁、１１ 本流、１２ 絞り弁、１３ 潤滑・冷却流、１４ 圧力側、１５ 噴射レール、１６ 噴射弁、１７ 高圧制御弁、１８ 第１戻し管路、１９ 冷却装置、２０ 第２戻し管路、２１ 冷却装置、２２ 弁、２３ 絞り弁、２４ 分岐管路、２５ 逆止弁、２６ 管路、２７ 圧力制限弁

Claims (9)

1. ディーゼルエンジン用の燃料供給装置であって、
   タンク（１）から燃料を吸引する燃料ポンプ（５）と、燃料フィルタ（７）と、高圧ポンプ（９）とを接続する、液体直列回路を有しており、
   高圧ポンプ（９）の高圧出口（１４）の後方に接続された、複数の噴射弁（１６）または噴射ノズルと、戻し管路（２０）を備えた電気制御可能な高圧制御弁（１７）との並列回路を有しており、この並列回路に、高圧ポンプによって燃料流が高圧制御弁の制御により必要に応じて可変の圧力下で供給可能であり、
   高圧制御弁および／または噴射弁からタンク（１）に燃料過剰量を戻すための、少なくとも１つの戻し管路（１８）を有しており、
   戻し管路に配置された少なくとも１つの冷却装置（１９，２１）を有している形式のものにおいて、
   第１戻し管路（１８）が噴射弁（１６）の後方に、第２戻し管路（２０）が高圧制御弁（１７）の後方に接続されており、
   少なくとも第２戻し管路（２０）が冷却装置（２１）に接続されており、この冷却装置（２１）は出口側で、燃料ポンプ（５）と高圧ポンプ（９）との間の接続部に接続されており、
   第２戻し管路（２０）の冷却装置（２１）に対して液体並列に、温度制御される弁、とくに低温時に開放する弁（２２）が設けられており、
   冷却装置（２１）の出口と温度制御される弁（２２）の出口とが、該弁（２２）の側から貫流可能な逆止弁（２５）を備えた分岐管路（２４）を介して接続されており、
   温度制御される弁（２２）の出口が、タンク内（１）に配置された、燃料ポンプ（５）の吸引ストレーナ（６）に、該吸引ストレーナ（６）を加熱するために案内されていることを特徴とする燃料供給装置。
2. 冷却装置（２１）が出口側で燃料ポンプ（５）と燃料フィルタ（７）との間において供給管路に開口している、請求項１記載の燃料供給装置。
3. 温度制御される弁（２２）の出口がタンク（１）に接続されている、請求項１記載の燃料供給装置。
4. タンク（１）への弁（２２）の出口の接続部に、分岐管路（２４）の分岐部の後方で絞り弁（２３）が設けられている、請求項１記載の燃料供給装置。
5. タンク（１）に通じる第１戻し管路（１８）にも冷却装置（１９）が組み込まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
6. 第１および第２戻し管路（１８，２０）の流れの少なくとも部分量が、冷却装置（１９）の後方で、共通の管路（２６）において一緒に流れる、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
7. 温度制御される弁（２２）の出口が、絞り弁（２３）を介して、第１冷却装置（１９）とタンク（１）との間を延びる共通の管路（２６）に接続されている、請求項６記載の燃料供給装置。
8. サクションジェットポンプ（４）に通じる管路（２６）に、さらに、低い切換限界値を有する圧力制限弁（２７）が接続されており、該圧力制限弁（２７）の出口が燃料ポンプ（５）の吸引ストレーナ（６）に接続されている、請求項７記載の燃料供給装置。
9. 冷却装置（１９，２１）が、分離された冷却流を備えた１つの構成ユニットにまとめられている、請求項５記載の燃料供給装置。

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