JP4662668B2 - 燃料のためのポンプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、燃料のためのポンプ装置であって、主フィードポンプと前置された前フィードポンプとが設けられていて、該前フィードポンプ（３）が燃料流を燃料導管を介してタンクから圧送し、圧送された燃料流全体を駆動・クランク室を通して圧送し、この場合、燃料流全体の流れ方向で見て駆動・クランク室の後方に、タンクへの潤滑流への戻し管路と、調量ユニットと主フィードポンプとへのフィード流のためのフィード管路とが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式のポンプ装置は例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０１３５５号明細書により公知である。この明細書には、燃料のためのポンプ装置が開示されていて、このポンプ装置は、高圧ポンプとして形成された主フィードポンプと、前置された前フィードポンプとを有している。前フィードポンプは、電気的な燃料ポンプとして形成されていて、燃料流を燃料導管を介してタンクからフィードする。フィードされた燃料流全体は、主フィードポンプの駆動・クランク室を通って案内される。駆動・クランク室の後方で、燃料流全体は潤滑流とフィード流とに分割される。潤滑流は戻し管路を介してタンクに戻される。フィード流は、フィード管路を介してまず最初に調量ユニットに到り、次いで主フィードポンプに到る。
【０００３】
主フィードポンプは、ポンプ室を制限する少なくとも１つのポンプシリンダを有しており、ポンプシリンダ内にピストンが往復運動可能に案内されている。ピストンの往復運動により、いわゆる吸込行程でフィード流がポンプ室に吸い込まれ、続く圧送（フィード）行程で、ポンプ室内に存在する燃料が圧縮され、例えばコモンレール噴射システムのリザーバ容積体にフィードされる。
【０００４】
ポンプ室におけるピストンの往復運動を生ぜしめるために、公知のポンプ装置の主フィードポンプはさらに、例えば駆動軸として形成されている駆動手段を有している。駆動手段は、いわゆる駆動・クランク室内で高速で回転もしくは運動する。駆動・クランク室内での駆動手段の回転もしくは運動の際には、この領域で、大きな熱的な負荷及び／又は機械的な負荷が生じる。このような理由から、前フィードポンプによってフィードされる燃料流全体は完全に、ポンプ装置の駆動・クランク室を通って案内される。駆動・クランク室の領域における燃料貫流量が多量であることにより、特に良好な潤滑及び比較的高い熱導出が可能である。特に、駆動・クランク室の強制潤滑も可能である。何故ならば、前フィードポンプの完全なフィード圧を有する燃料流全体が駆動・クランク室内で負荷されるからである。
【０００５】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式のポンプ装置を改良して、特に簡単かつ堅牢に構成されていて、特に確実に働くようなポンプ装置を提供することである。
【０００６】
この課題を解決するために本発明の構成では、前フィードポンプが機械的に駆動されていて、調量ユニットと主フィードポンプとの間でゼロフィード管路が分岐していて、このゼロフィード管路にはゼロフィード絞りが配置されていて、ゼロフィード管路は前フィードポンプの吸込側で燃料導管に開口しているようにした。
【０００７】
本発明によるポンプ装置では、前フィードポンプが、特に簡単かつ堅牢に構成された機械的に駆動されるポンプとして形成されている。しかしながらポンプ装置は、機械的に駆動される前フィードポンプの使用に適合させなければならない。このような理由から、本発明によるポンプ装置はゼロフィード管路を有している。このゼロフィード管路は、調量ユニットと主フィードポンプとの間で、即ち主フィードポンプの吸込側で分岐していて、前フィードポンプの手前、即ち前フィードポンプの吸込側で燃料導管に開口している。ゼロフィード管路には、ゼロフィード絞りが配置されていて、ゼロフィード流を所定の貫流値に制限している。ゼロフィード管路を燃料管路ではなくタンクに開口することも考えられる。しかしながらタンクと前フィードポンプとの間にフィルタが配置されている場合には、ゼロフィード管路がフィルタと前フィードポンプとの間で燃料導管に開口されるのが望ましい。
【０００８】
本発明の有利な別の構成によれば、前フィードポンプが、歯車ポンプとして形成されている。歯車ポンプは特に簡単に構成されていて、確実に働き、特に良好な作用性を有している。歯車ポンプは自動車の液圧回路で使用するのに特に適している。しかしながら本発明によるポンプ装置では、ピストンポンプも、ベーンポンプも、ローラベーンポンプ（Rollenzellenpumpen）も、または別のポンプも前フィードポンプとして使用することができる。
【０００９】
本発明の有利な構成では、戻し管路に逆止弁と絞りとが相前後して配置されている。
【００１０】
有利な構成では、戻し管路に平行して、別の戻し管路が設けられていて、この別の戻し管路には排気絞りが配置されている。別の戻し管路は、例えば、所定の絞り横断面を備えた排気孔として形成されている。本発明によるポンプ装置を、自動車の内燃機関に燃料を供給するために使用する場合は、別の戻し管路により、タンクが空に成った後に問題なく内燃機関を再スタートさせることができる。別の戻し管路は、燃料流の流れ方向で見て、主フィードポンプの駆動・クランク室の後方で分岐していて、タンクに開口している。戻し管路と別の戻し管路とは、共通の１つの戻し管路として形成されていてもよい。この戻し管路には、一方では排気絞りが、他方では逆止弁と絞りとが互いに平行に配置されている。
【００１１】
本発明の別の有利な構成によれば、フィード管路からオーバフロー管路が分岐しており、このオーバフロー管路にはオーバフロー弁が配置されていて、オーバフロー管路は、燃料流全体の流れ方向で見て前フィードポンプの前方で燃料導管に開口している。オーバフロー弁のオーバーフロー量は、残留量、即ち調量ユニットによって主フィードポンプにさらに送られない燃料量を前フィードポンプの吸込側に戻す。
【００１２】
有利には、調量ユニットは比例スライド弁として形成されている。
【００１３】
本発明の別の有利な構成によれば、主フィードポンプが高圧ポンプとして形成されていて、特に、多シリンダ式のラジアルピストン偏心ポンプとして形成されている。このようなラジアルピストンポンプは、駆動軸を有していて、この駆動軸はポンプのポンプケーシング内で長手方向軸線を中心として回転可能に支承されている。駆動軸は偏心的に形成されているか、又は周方向でカム状の隆起部が設けられている。ラジアルピストンポンプは、駆動軸に関して半径方向に配置された複数のポンプシリンダを有している。これらのポンプシリンダのそれぞれは１つのポンプ室を制限する。このポンプ室内ではピストンが往復運動可能にガイドされている。ピストンは駆動軸の回転によりポンプ室内で往復運動する。
【００１４】
本発明によるポンプ装置は有利には燃料を、コモンレール噴射システムのリザーバ容積体にフィードする。コモンレール噴射システムは、内燃機関の燃料供給のために使用される。燃料を分割された導管を介して内燃機関の個々の燃焼室にフィードする従来の高圧噴射システムとは異なり、コモンレール噴射システムの噴射ノズルは、共通の分配条片とも言われる共通のリザーバ容積体から供給される。特にコモンレール噴射システムでは、本発明によるポンプ装置の利点が特に効果的である。何故ならば、コモンレール噴射システムのための製造コストが減じられ、このような噴射システムの信頼性が、本発明によるポンプ装置を使用することにより極めて改善されるからである。
【００１５】
本発明の有利な構成によれば、主フィードポンプと前フィードポンプとは、１つの組み込まれたポンプ構成群を形成するように纏められている。ポンプ構成群は外方に向かって燃料導管と、潤滑流のための戻し管路と排気のための戻し管路とを介してタンクに接続されていて、高圧導管を介してコモンレール噴射システムのリザーバ容積体に接続されている。コモンレール噴射システムのタンクとリザーバ容積体との接続のための必要な接続部は、全て共通のフランジで外方に向かってガイドされていて、ここでこれらは特に簡単に相応の接続部導管に接続することができる。さらに組み込まれたポンプ構成群は特にコンパクトに形成することができる。
【００１６】
次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１７】
図１に示したポンプ装置は、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの燃料供給のためのコモンレール噴射システムのためのポンプ装置である。燃料を、分割された導管を介して、内燃機関の個々の燃焼室に圧送する従来の高圧噴射システムとは異なり、コモンレール噴射システムでは、噴射ノズルは共通のリザーバ容積体から供給される。この共通のリザーバ容積体は、共通の分配条片（「コモンレール」）とも呼ばれる。
【００１８】
図１に概略的に示したポンプ装置は全体が符号１で示されている。ポンプ装置１は主フィードポンプ２と前置された前フィードポンプ３とを有している。前フィードポンプ３は燃料導管４を介して燃料をタンク５からフィード（圧送）する。燃料導管４には燃料フィルタ６が配置されていて、この燃料フィルタ６を介して、フィードポンプ３によって圧送される燃料が案内される。前フィードポンプ３から圧送される燃料流全体は、主フィードポンプ２の駆動・クランク室２ａを通って圧送される。燃料流全体の流れ方向７で見て、駆動・クランク室２ａの後方には、戻し管路９と別の戻し管路８とが設けられていて、戻し管路９を介して潤滑流がタンク５へと戻され、別の戻し管路８を介して排気流がタンク５へと戻される。戻し管路８には排気絞り１０が、戻し管路９には絞り１１と逆止弁１２とが配置されている。駆動・クランク室２ａの後方には、調量ユニット１４への、さらには主フィードポンプ２へのフィード流のためのフィード管路１３が設けられている。調量ユニット１４は、比例スライド弁として形成されている。
【００１９】
前フィードポンプ３は、機械的に駆動される歯車ポンプとして形成されている。主フィードポンプ２は高圧ポンプとして形成されていて、特に、多シリンダ型ラジアルピストン偏心ポンプとして形成されている。図１に単にシンボルとして示したラジアルピストンポンプは駆動軸２ｂを有している。この駆動軸２ｂは偏心的に形成されているか、または周方向でカム状の隆起部を有している（図２参照）。さらに、ラジアルピストンポンプは、駆動軸２ｂに関して半径方向に配置された複数のポンプシリンダ２ｃを有しており、これらのポンプシリンダ２ｃはそれぞれポンプ室２ｅを制限している。これらのポンプ室のうちの１つだけが図１では示されている。ポンプシリンダ２ｃではピストン２ｄが往復運動可能にガイドされている。ラジアルピストンポンプのピストン２ｄは、駆動軸２ｂの回転により、それぞれのポンプシリンダ２ｃ内で往復運動する。
【００２０】
ピストン２ｄの往復運動により、いわゆる吸込行程で、フィード流が逆止弁１７を介してポンプ室２ｅに吸い込まれる。続く圧送（フィード）行程では、ポンプ２ｅ室に存在する燃料が圧縮され、内部に逆止弁１６を備えた高圧導管１５を介して、コモンレール噴射システムの高圧リザーバ容積体（図示せず）へとフィードされる。
【００２１】
調量ユニット１４と主フィードポンプ２との間からは、ゼロフィード管路１８が分岐している。このゼロフィード管路１８にはゼロフィード絞り１９が配置されている。ゼロフィード管路１８は、燃料流全体の流れ方向７で前フィードポンプ３の手前で、即ち、前フィードポンプ３の吸込側で燃料管路４に開口している。
【００２２】
前フィード管路１３からは、調量ユニット１４の手前でオーバフロー管路２０が分岐している。このオーバフロー管路２０にはオーバーフロー弁２１が配置されている。オーバフロー管路２０は、燃料流全体の流れ方向７で見て、前フィードポンプ３の手前で、即ち、前フィードポンプ３の吸込側で、燃料導管４に開口している。
【００２３】
本発明によるポンプ装置１の運転中には、駆動・クランク室２ａでは、オーバフロー弁２１の圧力が約６ｂａｒの高さに調節される。オーバフロー弁２１の圧力は、駆動軸２ｂの良好な潤滑と、駆動軸２ｂの良好な熱導出とが保証されるように、潤滑流が、主フィードポンプ２の駆動・クランク室２ａを通って一定かつ十分な大きさであるように選択される。さらにオーバフロー弁２１の圧力は、駆動・クランク室２ａの滑り軸受の強制潤滑が行われるように選択しなければならない。潤滑流が単に主フィードポンプの駆動・クランク室を介して案内される先行技術により公知のポンプ装置とは異なり、本発明によるポンプ装置１ではオーバフロー弁２１が、先行技術により公知のポンプ装置で使用される、極めて複雑な構成の、相応に高価なカスケードオーバフロー弁に代わって使用される。
【００２４】
図２には、本発明によるポンプ装置１が部分的に断面図で示されている。図２には、図１と同じ構成部分には同じ符号が付与されている。ポンプ装置１は、ポンプケーシング２２を有しており、このポンプケーシング２２内では、主フィードポンプ２と前フィードポンプ３とが、組み付けられた１つのポンプ構成群を形成するように纏められている。主フィードポンプ２の駆動軸２ｂは、外部からポンプケーシング２２に案内されている。駆動軸２ｂは、ポンプケーシング２２内に形成されている駆動・クランク室２ａ内で長手方向軸線を中心として回転する。駆動・クランク室２ａは、ポンプケーシング２２に対する軸シールリング２４によって外部に対してシールされている。燃料流全体は、駆動軸２ｂの長手方向で見て、駆動・クランク室２ａのほぼ真ん中に開口しているので、駆動・クランク室２ａ内では、駆動・クランク室２ａへの開口部から、軸シールリング２４への経路で減圧が生じる。このことは、本発明によるポンプ装置１では、軸シールリング２４に、フィード圧全体が負荷されないという利点を有している。これにより特に軸シールリング２４の耐用期間は延長される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有利な構成によるポンプ装置を概略的に示した図である。
【図２】 本発明によるポンプ装置を部分的に断面して示した図である。

Claims (10)

1. 燃料のためのポンプ装置（１）であって、主フィードポンプ（２）と前置された前フィードポンプ（３）とが設けられていて、該前フィードポンプ（３）が燃料流を燃料導管（４）を介してタンク（５）から圧送し、圧送された燃料流全体を駆動・クランク室（２ａ）を通して圧送し、この場合、燃料流全体の流れ方向（７）で見て駆動・クランク室（２ａ）の後方に、タンク（５）への潤滑流のための戻し管路（９）と、調量ユニット（１４）と主フィードポンプ（２）とへのフィード流のためのフィード管路（１３）とが設けられている形式のものにおいて、
   前フィードポンプ（３）が機械的に駆動されていて、調量ユニット（１４）と主フィードポンプ（２）との間で、燃料を前フィードポンプ（３）の吸込側の燃料管路（４）に戻すための管路（１８）が分岐していて、この管路（１８）には絞り（１９）が配置されていて、前記管路（１８）は前フィードポンプ（３）の吸込側で燃料導管（４）に開口していることを特徴とする、燃料のためのポンプ装置。
2. 前フィードポンプ（３）が歯車ポンプとして形成されている、請求項１記載のポンプ装置。
3. 前記戻し管路（９）に逆止弁（１２）と絞り（１１）とが相前後して配置されている、請求項１または２記載のポンプ装置。
4. 前記戻し管路（９）に平行して、排気流のための別の戻し管路（８）が設けられていて、この別の戻し管路（８）に排気絞り（１０）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のポンプ装置。
5. フィード管路（１３）からオーバフロー管路（２０）が分岐しており、このオーバフロー管路（２０）にはオーバフロー弁（２１）が配置されていて、オーバフロー管路（２０）は、燃料流全体の流れ方向で見て前フィードポンプ（３）の手前で燃料導管（４）に開口している、請求項４記載のポンプ装置。
6. 調量ユニット（１４）が、比例スライド弁として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のポンプ装置。
7. 主フィードポンプ（２）が高圧ポンプとして形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のポンプ装置。
8. 高圧ポンプが、多シリンダ式のラジアルピストン偏心ポンプとして形成されている、請求項７記載のポンプ装置。
9. ポンプ装置（１）が燃料を、コモンレール噴射システムのリザーバ容積体にフィードする、請求項７または８記載のポンプ装置。
10. 主フィードポンプ（２）と前フィードポンプ（３）とが、１つの組み込まれたポンプ構成群を形成するように纏められている、請求項１から９までのいずれか１項記載のポンプ装置。

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