(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧燃料、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）又はその混合物を内燃機関に供給する燃料システム（１）であって、潤滑油を収容するハウジング（１６）内に部分的に配置されたポンプ機構（１０，１１）を有する燃料ポンプ（４）と、前記ハウジング（１６）に接続され、前記ハウジング（１６）の内部から少なくとも燃料蒸気を排出するのに適したドレイン管路（２４）とを有する燃料システム（１）において、
前記ハウジング（１６）に接続された潤滑油供給管路（２２）と、
前記潤滑油供給管路（２２）に取り付けられた潤滑油供給弁（３１）と、
前記ハウジング（１６）の外部への潤滑油漏れを防ぐために、前記ポンプ機構（１０，１１）と前記ハウジング（１６）との間に取り付けられたシール（２１）と、
前記ドレイン管路（２４）に取り付けられたドレイン弁（３０）とを有し、
前記ドレイン弁（３０）と潤滑油供給弁（３１）が両方とも、エンジン非作動状態において前記ハウジング（１６）からの燃料蒸気漏れを防ぐために閉じられるように制御され、
少なくとも前記エンジン非作動状態中の前記ハウジング（１６）内の潤滑油充填レベル（２０）が、前記ハウジング（１６）の燃料蒸気封止を更に強化するために、前記エンジン非作動状態中に前記シール（２１）が潤滑油に完全に浸されるように設定された燃料システム（１）。
【請求項２】
前記潤滑油供給弁（３１）が、単一方向のみの潤滑油の流れを可能にするように構成されたばね荷重逆止め弁である、請求項１に記載の燃料システム。
【請求項３】
前記潤滑油供給弁（３１）は、前記潤滑油供給弁（３１）が、エンジン作動状態において油圧が高いときに開かれ、前記エンジン非作動状態において油圧が低いときに閉じられるように、前記エンジン潤滑油圧力によって油圧で操作されるように適応された、請求項１又は２に記載の燃料システム。
【請求項４】
前記ドレイン弁（３０）は、エンジン作動状態中に、前記ハウジング（１６）から少なくとも燃料蒸気を排出するために開くように構成された、請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項５】
前記ドレイン弁（３０）は、油圧式又は電磁式の制御弁である、請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項６】
加圧燃料、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）又はその混合物を内燃機関に供給する燃料システム（１）であって、潤滑油を収容するハウジング（１６）内に部分的に配置されたポンプ機構（１０，１１）を有する燃料ポンプ（４）と、前記ハウジング（１６）に接続され、前記ハウジング（１６）の内部から少なくとも燃料蒸気を排出するのに適したドレイン管路（２４）とを有する燃料システム（１）において、
前記ハウジング（１６）に接続された潤滑油供給管路（２２）と、
前記潤滑油供給管路（２２）に取り付けられた潤滑油供給弁（３１）と、
前記ハウジング（１６）の外部への潤滑油漏れを防ぐために、前記ポンプ機構（１０，１１）と前記ハウジング（１６）との間に取り付けられたシール（２１）と、
前記ドレイン管路（２４）に取り付けられたドレイン弁（３０）とを有し、
前記ドレイン弁（３０）と潤滑油供給弁（３１）が両方とも、エンジン非作動状態において前記ハウジング（１６）からの燃料蒸気漏れを防ぐために閉じられるように制御され、
前記ドレイン弁（３０）は、ばね荷重油圧式制御弁であり、前記制御弁のパイロット管路（３２）は、前記潤滑油供給管路（２２）に接続され、それにより、作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路（２２）内の高い油圧が、前記ドレイン弁（３０）を開くように調整され、前記ばね荷重との組み合わせで非作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路（２２）内の低い油圧が、前記ドレイン弁（３０）を閉じるように構成された燃料システム。
【請求項７】
前記ドレイン管路（２４）が、前記エンジンの空気吸入口（２９）に接続され、それにより、前記ハウジング（１６）から排出された燃料蒸気が、前記エンジンの燃焼室に送り込まれることがある、請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項８】
前記シール（２１）が、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素化ゴム、アクリルゴムなどの従来のオイルシールゴム材料で作成され、前記シールには耐ＤＭＥ性被覆がない、請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項９】
前記ドレイン管路（２４）の一区分が、潤滑油戻り管路としても働き、前記ドレイン管路（２４）に沿って、燃料蒸気から潤滑油を分離するための潤滑油分離器（２６）が提供され、前記潤滑油分離器（２６）は、前記ドレイン弁（３０）の下流に配置された、請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項１０】
前記潤滑油分離器（２６）が、分離された潤滑油を戻すために前記エンジンの前記潤滑油システムの低圧潤滑油リザーバ（２７）に接続された、請求項９に記載の燃料システム。
【請求項１１】
前記燃料システムが、更に、前記ハウジング（１６）に接続された潤滑油戻り管路（３５）を開閉できる潤滑油戻し弁（３６）を含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項１２】
前記潤滑油戻し弁（３６）が、エンジン作動状態で開くように構成された、請求項１１に記載の燃料システム。
【請求項１３】
前記潤滑油戻し弁（３６）が、前記エンジン非作動状態で閉じられるように適応された、請求項１１又は請求項１２に記載の燃料システム。
【請求項１４】
前記潤滑油戻し弁（３６）が、油圧式又は電磁式の制御弁である、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項１５】
前記潤滑油戻し弁（３６）が、ばね荷重油圧式制御弁であり、前記潤滑油戻し弁（３６）のパイロット管路（３７）が、前記潤滑油供給管路（２２）には接続され、それにより、作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路（２２）内の高い油圧が、前記潤滑油戻し弁（３６）を開くように調整され、前記ばね荷重との組み合わせで非作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路（２２）内の低い油圧が、前記潤滑油戻し弁（３６）を閉じるように調整される、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項１６】
前記潤滑油充填レベル（２０）が、前記ハウジング（１６）への前記潤滑油戻り管路（３５）の接続位置（４４）によって、又は前記ハウジング（１６）への前記ドレイン管路（２４）の接続位置（２５）によって制御される、請求項１１乃至１５のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項１７】
前記潤滑油戻り管路が、前記ハウジング（１６）の下側区分に接続され、前記潤滑油充填レベル（２０）が、前記潤滑油戻し弁（３６）内の流れを制御する潤滑油レベルコントローラ（４０）によって制御される、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項１８】
前記ドレイン管路（２４）を閉じることができる安全手段（４１，４３）が提供された、請求項１乃至１７のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項１９】
前記安全手段（４１，４３）が、前記潤滑油供給管路（２２）も閉じることができる、請求項１８に記載の燃料システム。
【請求項２０】
前記ハウジング（１６）に安全弁（３３）が接続された、請求項１乃至１９のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項２１】
前記シール（２１）が、従来のオイルシール、ガーターばねを含む回転又は往復軸リップシールである、請求項１乃至２０のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項２２】
前記燃料ポンプ（４）が、少なくとも１個のポンプ室（９）を含み、前記ポンプ機構（１０，１１）が、前記ポンプ室（９）を拡張し収縮させるための少なくとも１個のポンプ要素（１０）と、前記少なくとも１個のポンプ要素（１０）を駆動するための駆動部材（１１）とを有する、請求項１乃至２１のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項２３】
前記少なくとも１個のポンプ要素（１０）が、プランジャを有し、前記駆動部材（１１）が、前記少なくとも１個のプランジャと係合する少なくとも１個のカム（１２）を有する駆動軸（１１）を含む、請求項２２に記載の燃料システム。
【請求項２４】
前記少なくとも１個のプランジャと、前記プランジャが相互に配置されたシリンダ（８）との間に単一の従来の高圧プランジャシールが提供され、前記シリンダ（８）には、燃料漏れを排出する排出口が配置されていない、請求項２３に記載の燃料システム。
【請求項２５】
前記駆動部材（１１）が、前記ハウジング内に回転可能に配置され、前記シール（２１）が、前記駆動部材（１１）と前記ハウジング（１６）との間に提供された、請求項２２乃至２４のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項２６】
前記駆動部材（１１）が、前記ハウジング（１６）の外部に回転可能に配置され、前記シール（２１）が、前記ポンプ要素（１０）と前記ハウジング（１６）との間に提供された、請求項２２乃至２４のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項２７】
請求項１乃至請求項２６のいずれかに記載の燃料システムからの燃料漏れを減少させる方法であって、
前記ハウジング（１６）に潤滑油供給管路（２２）を接続するステップと、
前記潤滑油供給管路（２２）に潤滑油供給弁（３１）を取り付けるステップと、
前記ポンプ機構（１０，１１）と前記ハウジング（１６）との間に、前記ハウジング（１６）の外部への少なくとも潤滑油漏れを防ぐためのシール（２１）を取り付けるステップと、
前記ドレイン管路（２４）内にドレイン弁（３０）を取り付けるステップと、
エンジン非作動状態で、前記ハウジング（１６）からの燃料蒸気漏れを防ぐために、前記ドレイン弁（３０）と潤滑油供給弁（３１）の両方を閉じるように制御するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧燃料、詳細にはジメチルエーテル（ＤＭＥ）及びその混合物を内燃機関に供給する燃料システムに関する。燃料システムは、潤滑油を収容するハウジング内に部分的に配置されたポンプ機構を有する燃料ポンプと、前記ハウジングに接続されかつ前記ハウジングの内部から少なくとも燃料蒸気を排出するのに適したドレイン管路とを有する。本発明は、また、該当する燃料システムからの燃料漏れを減少させる方法に関する。
【０００２】
燃料システムは、特に、ＤＭＥなどの低粘度燃料を大型トラックのディーゼルエンジンに供給するのに適する。
【背景技術】
【０００３】
詳細には、ＤＭＥなどの低粘度燃料は、ポンプ要素の高圧シールを通って燃料ポンプのカム軸室内に漏れ、そこから更に燃料システムから勝手に漏れることがある。この問題に対する１つの先行技術の解決策は、特許文献１から知られており、この解決策では、燃料ポンプのカム軸室と内燃機関の吸気管との間に漏れガス管が提供され、それにより、エンジン動作中にガス状漏れ燃料が、カム軸室から除去され、エンジンによって安全に燃焼されることがある。しかしながら、特定の動作条件では、周囲への燃料蒸気漏れが、どうしてもある程度起こることがある。
【０００４】
したがって、前述の欠点を除去する改善された燃料システムが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８１０２９号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、前述の問題が少なくとも部分的に回避される独創的な燃料システム及び対応する方法を提供することである。この目的は、請求項１又は請求項２８の特徴部分の特徴によって達成される。
【０００７】
本発明は、加圧燃料、詳細にはジメチルエーテル（ＤＭＥ）又はその混合物を、内燃機関に供給するための燃料システムに関し、前記燃料システムは、潤滑油を収容するハウジング内に部分的に配置されたポンプ機構を有する燃料ポンプと、前記ハウジングに接続されかつ前記ハウジングの内部から少なくとも燃料蒸気を排出するのに適したドレイン管路とを有する。
【０００８】
本発明は、前記燃料システムが、更に、前記ハウジングに接続された潤滑油供給管路、前記潤滑油供給管路内に取り付けられた潤滑油供給弁、前記ポンプ機構と前記ハウジングとの間に、前記ハウジングの外部への少なくとも潤滑油漏れを防ぐためのシール、及び前記ドレイン管路内に取り付けられたドレイン弁を有し、前記ドレイン弁と潤滑油供給弁が両方とも、エンジン非作動状態中に、前記ハウジングからの燃料蒸気漏れを防ぐために閉じられるように構成されることを特徴とする。
【０００９】
先行技術に関して述べたように、特に内燃機関の出力シリンダによって負圧力が生成されないエンジン非作動状態では、漏れガス管にもかかわらず、燃料蒸気漏れが、特定の動作条件で、限られた程度に生じることがある。この問題は、本発明によって、ドレイン管路内にドレイン弁を取り付け、エンジン非作動状態になったときにドレイン管路を閉じることによって解決される。更に、ドレイン管路を閉じた結果として、比較的高い圧力の燃料蒸気が、燃料ポンプの前記チャンバ内に留まり、本発明の潤滑油供給弁は、閉じ込められた加圧燃料蒸気によって潤滑油が強制的に潤滑油供給管路に戻されるのを防ぐ働きをし、この場合、燃料蒸気は、例えば、潤滑油システムを介してエンジン内に広がるか、クランク室通気を介してエンジンから出る。
【００１０】
本発明は、更に、加圧燃料、詳細にはジメチルエーテル（ＤＭＥ）又はその混合物を内燃機関に供給するように構成された燃料システムからの燃料漏れを減少させるための方法に関し、前記燃料システムは、潤滑油を収容するハウジング内に部分的に配置されたポンプ機構を有する燃料ポンプと、前記ハウジングに接続され、前記ハウジングの内部から少なくとも燃料蒸気を排出するのに適したドレイン管路とを有する。
【００１１】
本発明の方法は、潤滑油供給管路を前記ハウジングに接続するステップと、前記潤滑油供給管路内に潤滑油供給弁を取り付けるステップと、前記ポンプ機構と前記ハウジングとの間に、前記ハウジングの外部への少なくとも潤滑油漏れを防ぐシールを取り付けるステップと、前記ドレイン管路内にドレイン弁を取り付けるステップと、エンジン非作動状態中に、前記ハウジングからの燃料蒸気漏れを防ぐために前記ドレイン弁と潤滑油供給弁の両方を閉じるステップとを含む。
【００１２】
更に他の利点は、従属クレームの特徴のうちの１つ又は幾つかを実施することによって達成される。
【００１３】
本発明によれば、前記ハウジング内の潤滑油充填レベルが、少なくとも前記エンジン非作動状態において前記ハウジングの燃料蒸気封止を更に強化するために、前記エンジン非作動状態において前記シールが潤滑油に完全に浸されるように設定されてもよい。本発明のポンプ機構は、往復ポンプ要素と、内燃機関などの外部動力装置によってポンプ要素を駆動するための少なくとも駆動機構とを含む。前記ポンプ機構と前記ハウジングの間に取り付けられたシールは、前記ハウジングの外部への潤滑油漏れを防ぐように配置される。エンジン非作動状態において、使用される燃料と適合性がある材料で作成されたシールを、前記燃料の透過性が低くなるように提供することによって、閉じ込められた加圧燃料蒸気が、前記シールを通って漏れるのが通常防止される。しかしながら、ＤＭＥなどの特に低粘度の燃料と適合する封止材料は高価であり、この封止用途に通常使用される従来のシールより耐久性が低いことがある。少なくともエンジン非作動状態で完全に浸されたシールを提供する解決策は、シール用に従来の、したがってより低コストの封止材料を使用することを可能にする。更に、気体燃料シールより本質的に摩耗と変質がしにくい液体オイルシールとしてだけ使用するようにシールを構成できるので、燃料ポンプ室の密封性能が改善される。
【００１４】
本発明によれば、潤滑油供給弁は、前記潤滑油供給弁が、エンジン作動状態で油圧が高いときに開かれ、前記エンジン非作動状態で油圧が低いときに閉じられるように、エンジン潤滑油圧力によって油圧で操作されるように適応されてもよい。潤滑油供給弁がエンジン潤滑油圧力によって油圧で操作されるように構成することによって、電子制御を必要としない潤滑油供給弁の自動開閉制御が実現され、それにより燃料システムのコストが削減される。
【００１５】
本発明によれば、ドレイン弁は、ばね荷重油圧式制御弁でもよく、前記制御弁のパイロット管路は、前記潤滑油供給管路に接続され、その結果、作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路内の高い油圧が、前記ドレイン弁を開くように調整され、前記ばね荷重と組み合わされた非作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路内の低い油圧が、前記ドレイン弁を閉じるように調整される。ドレイン弁をエンジン潤滑油圧力によって油圧で操作するように構成することによって、電子制御を必要としない潤滑油供給弁の自動開放制御が実現され、それにより、燃料システムのコストが削減される。
【００１６】
本発明によれば、前記シールは、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素化ゴム、アクリルゴムなどの従来のオイルシールゴム材料で作成されてもよく、前記シールは、耐ＤＭＥ性被覆がなくてもよい。従来の本質的に非耐ＤＭＥ性封止材料で作成されたシールは、入手しやすく、低コストであり、広い温度範囲にわたって高度で信頼できる密封性を提供する。
【００１７】
本発明によれば、前記ドレイン管路の少なくとも一区分又は一部分は、燃料蒸気ドレイン管路として働くだけでなく、潤滑油戻り管路としても働くことができ、前記ドレイン管路に沿って、燃料蒸気から潤滑油を分離するための潤滑油分離器が提供されてもよく、前記潤滑油分離器は、前記ドレイン弁の下流に配置される。燃料蒸気の排出と潤滑油戻り管路の両方にドレイン管路を利用することによって、両方の前記流体のためにハウジングへの単一の管路接続が必要とされ、エンジン非作動状態でポンプ機構チャンバを封止するために単一制御弁が利用されてもよい。
【００１８】
本発明によれば、前記燃料システムは、更に、前記ハウジングに接続された潤滑油戻り管路を開閉できる潤滑油戻し弁を有してもよく、前記潤滑油戻し弁は、前記エンジン非作動状態で閉じられように適応される。したがって、この燃料システムの設計は、ドレイン管路を潤滑油戻り管路として利用しないが、特にこの目的のために別個の潤滑油戻り管路を提供し、即ち、潤滑油のための別個の循環経路を提供する。更に、潤滑油戻り管路を閉じるためにドレイン弁を使用できなくなるので、この目的のために戻り管路に追加の弁、即ち潤滑油戻し弁が提供される。したがって、この設計は、ドレイン管路内に取り付けられた潤滑油分離器を省略することもできる。また、潤滑油戻り管路の位置と寸法は、その目的に特別に適応されてもよい。更に、ドレイン弁と潤滑油戻し弁の開閉制御は、互いに異なり、その特定の目的のために最適化されてもよい。
【００１９】
本発明によれば、前記潤滑油戻し弁は、ばね荷重油圧式制御弁でよく、前記潤滑油戻し弁のパイロット管路は、前記潤滑油供給管路に接続され、その結果、作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路内の高い油圧が、前記潤滑油戻し弁を開くように調整され、前記ばね荷重と組み合わされた非作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路内の低い油圧は、前記潤滑油戻し弁を閉じるように調整される。潤滑油戻し弁がエンジン潤滑油圧力によって油圧で操作されるように構成するによって、電子制御を必要としない潤滑油戻し弁の自動開閉制御が実現され、それにより、燃料システムのコストが削減される。
【００２０】
本発明によれば、前記潤滑油充填レベルは、前記ハウジングへの前記潤滑油戻り管路の接続位置によって、又は前記ハウジングへの前記ドレイン管路の接続位置によって制御されてもよい。十分な潤滑油が潤滑油供給管路を介して供給された場合、潤滑油が燃料ポンプからエンジンの低圧潤滑油リザーバに戻る管路、即ちドレイン管路又は潤滑油戻り管路により、ポンプ機構ハウジングへの前記管路の接続位置が、作動エンジンの前記チャンバの潤滑油充填レベルを制御することができる。その場合、潤滑油充填レベルは、実質的にドレイン／戻り管路の出口の位置に対応する。より具体的には、潤滑油充填レベルは、垂直方向に測定されたチャンバの最低点から出口までの高さに対応する。
【００２１】
本発明によれば、前記潤滑油戻り管路は、前記ハウジングの下側部分に接続されてもよく、前記潤滑油充填レベルは、前記潤滑油戻し弁を通る流れを制御する（好ましくは電子式の）潤滑油レベルコントローラによって制御される。出口の位置が、本質的に潤滑油充填レベルを決定する前述の設計の代わりに、前記充填レベルは、潤滑油戻し弁の開閉を制御する電子式又は他の適切な潤滑油レベルコントローラによって制御されてもよい。この場合、潤滑油戻し弁の出口は、ポンプ機構チャンバ内の十分に低い位置、好ましくはチャンバの底又は底近くに配置されると有利である。そうでないと、効率的な潤滑油充填レベル制御が実現されないことがある。
【００２２】
本発明によれば、前記ドレイン管路を閉じることができる安全手段が提供されてもよい。ドレイン弁（同じ理由で誤動作することがある）又はドレイン弁自体の適正な制御に依存することなくドレイン管路を閉じることができると有利なことがある。
【００２３】
本発明によれば、前記安全手段は、前記潤滑油供給管路を閉じることができる。潤滑油供給弁（同じ理由で誤動作することがある）又は潤滑油供給弁自体の適正な制御に依存することなく潤滑油供給管路を閉じることができると有利なことがある。
【００２４】
本発明によれば、燃料ポンプは、前記ハウジング内の過大圧力を防ぐために安全弁を有してもよい。安全弁の出口は、周囲又は燃料システムの低圧部分に接続されてもよい。
【００２５】
本発明によれば、前記燃料ポンプは、少なくとも１個のポンプ室を含んでもよく、前記ポンプ機構は、前記ポンプ室を拡張し収縮させるための少なくとも１個のポンプ要素と、前記少なくとも１個のポンプ要素を駆動するための駆動要素とを含んでもよい。
【００２６】
本発明によれば、前記少なくとも１個のポンプ要素は、プランジャを含んでもよく、前記駆動部材は、前記少なくとも１個のプランジャと係合する少なくとも１個のカムを有する駆動軸を含んでもよい。
【００２７】
本発明によれば、前記少なくとも１個のプランジャと、前記プランジャが相互に配置されたシリンダとの間に単一の従来の高圧プランジャシールが提供されてもよく、前記シリンダには、燃料漏れを排出するための排出口が配置されないことが好ましい。内部プランジャシリンダ内の複雑な燃料蒸気排出口なしに、プランジャを単一の従来の高圧プランジャシールだけで封止することによって、あまり複雑でなくかつよりコスト効率の高い燃料ポンプが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の詳細な説明では、以下の図が参照される。
【００２９】
【図１】本発明による燃料システムの第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による燃料システムの第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明による燃料システムの第３の実施形態を示す図である。
【図４】本発明による燃料システムの第４の実施形態を示す図である。
【図５】本発明による燃料システムの第５の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の種々の態様は、以下に、類似の呼称が類似の要素を示す、本発明を示し限定しないように提供される添付図面と共に説明される。
【００３１】
図１は、本発明による燃料システム１の第１の実施形態を示す。燃料システム１は、特に、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）又はその混合物などの加圧低粘度燃料を内燃機関に供給するのに適するが、燃料システム１は、ディーゼルなどの従来の燃料にも同様に適する。燃料システム１は、低圧燃料ポンプ３が、燃料を吸い出してそれを高圧燃料ポンプ４に供給する燃料タンク２を有する。高圧燃料ポンプ４は、以下では単に燃料ポンプ４と呼ばれ、多くの形で、低圧燃料ポンプ３から燃料を受け取る吸込み制御式調量弁５を含む従来の燃料ポンプ４として構成される。吸込み制御式調量弁５は、吸込チャネル６に入れられる燃料の量を制御し、ポンプユニットの燃料源として働く。
【００３２】
ポンプユニットは、複数のポンプ室９とシリンダ８を含む燃料ポンプブロック７を有し、各シリンダ８は、プランジャ１０の形のポンプ要素１０を収容し、ポンプ要素１０は、回転駆動軸１１の形の駆動部材１１によって駆動される。駆動部材１１とポンプ要素１０は一緒に、特定の充填レベル２０を有する潤滑油を収容するハウジング１６内に少なくとも部分的に配置されたポンプ機構を構成する。駆動軸１１は、ハウジング１６内に配置された軸受１３，１４内に回転可能に取り付けられ、対応するプランジャ１０と係合する複数のカム１２を有する。プランジャ１０は、駆動軸１１の対応するカム１２によって行われる往復運動でポンプ室９を拡張し収縮させるように構成される。
【００３３】
燃料ポンプの作動中に、吸込チャネル６からの燃料は、拡張時に吸気弁１７によってポンプ室９に吸収され、出口弁１８を介してエンジンの少なくとも１個の燃料噴射器１９に高圧力で供給される。
【００３４】
各プランジャ１０と、前記プランジャ１０が交互に配置された対応するシリンダ８との間には、チャンバ１５内への燃料漏れを減少させるために単一の従来の高圧プランジャシールが提供される。更に、シリンダ８には、高圧プランジャシールを通った漏れ燃料を排出するための排出口がないことが好ましい。また、駆動軸１１とハウジング１６の間にはシール２１が取り付けられる。シール２１は、好ましくはガーターばねを含む従来のオイルシール（詳細には、回転軸リップシール）である。シール２１の目的は、ハウジング１６の外側への潤滑油と燃料蒸気の漏れを防ぐことである。
【００３５】
３個のプランジャ１０を有するプランジャ燃料ポンプを使用する本発明による燃料システムを開示するが、本発明の燃料システムは、これより少数若しくは多数のプランジャを有するプランジャ燃料ポンプ、又は例えば回転斜板駆動燃料ポンプなどの他のタイプの燃料ポンプにも等しく適用可能である。
【００３６】
燃料ポンプ４は、燃料ポンプ４の動作時にチャンバ１５内に循環する潤滑油によって円滑にされる。潤滑油は、油溜めや油受などの低圧潤滑油リザーバ２７から、入口２３でハウジング１６に接続された潤滑油供給管路２２によって、チャンバ１６に供給される。次に、潤滑油は、出口２５でハウジング１６に接続されたドレイン管路２４と、ドレイン管路２４に沿って提供され、ハウジング１６からやはり排出される燃料蒸気から潤滑油を分離するための潤滑油分離器２６とを介して低圧潤滑油リザーバ２７に戻される。潤滑油出口２５の垂直位置は、ハウジング１６内の潤滑油充填レベル２０を決定する。
【００３７】
過大圧力によるチャンバ１５の構成要素の破損を防ぐために、チャンバ１６を燃料戻り管路３４に接続する高圧燃料蒸気安全弁３３が提供されてもよい。
【００３８】
エンジン作動状態では、圧縮チャンバ９からの高圧燃料蒸気が、シリンダ８の高圧シールを通って、駆動軸１１のチャンバ１５内に漏れ易い。燃料又は燃料蒸気が、燃料システムから漏れることは極めて望ましくなく、燃料蒸気がチャンバ１５に入ると、エンジン内で更に広がり、最終的に、例えば、潤滑油システムの入口又は出口２３，２５、又は駆動トルクがポンプ機構に提供されるチャンバ１６の開口２８を介して、エンジンから出る危険がある。したがって、チャンバ１５内では、加圧燃料蒸気は、きわめて望ましくない。
【００３９】
エンジン作動状態において、燃料蒸気を、チャンバ１５から、例えば前記エンジンの吸気口２９など、燃料蒸気を安全に処理できる装置に排出することは周知である。それにより、ハウジング１６から排出された燃料蒸気は、エンジンの燃焼室内に送り込まれ、燃料又は燃料蒸気が勝手に漏れる危険が安全に回避される。
【００４０】
しかしながら、エンジン非作動状態では、エンジンの吸入口に負圧がないため、燃料蒸気のこの排出は行われなくなる。その結果、エンジン非作動状態になったときにチャンバ１５内に残り、圧縮チャンバ９から漏れた燃料蒸気は、エンジンの内外に勝手に拡散することがある。本発明は、この問題を、ドレイン管路２４に取り付けられたドレイン弁３０と、潤滑油供給管路２２に取り付けられた潤滑油供給弁３１とを提供することによって、ドレイン管路２４をエンジン作動状態で燃料蒸気を排出するためにも使用し、ドレイン弁３０と潤滑油供給弁３１が両方とも、エンジン非作動状態では燃料蒸気がハウジング１６から漏れるのを防ぐために閉じられることによって解決する。
【００４１】
したがって、本発明の燃料システムは、エンジン非作動状態でチャンバ１５を有効に封止し、それにより、加圧燃料蒸気が、チャンバ１５から更にエンジン内に広がるのを防ぐ。この封止がないと、燃料蒸気は、潤滑油システム及び／又はドレイン管路を介して燃焼室に広がり、エンジンの始動時に破損をもたらす可能性がある。
【００４２】
駆動軸１１のシール２１は、ハウジング内にある燃料蒸気に対する耐性が高い材料で作成されてもよい。追加又は代替として、燃料ポンプの作動後にシール２１上に潤滑油薄膜があってもよく、それにより、燃料蒸気がシール２１を通して漏れかつ／又はシール２１に浸透するのが防止される。
【００４３】
燃料蒸気の排出と潤滑油の戻しの両方にドレイン管路２４を使用し、ドレイン弁３０の下流に潤滑油分離器２６を配置することによって、可能になる。燃料蒸気の排出と潤滑油の戻しの両方にドレイン管路２４を使用し、ドレイン弁３０の下流に潤滑油分離器２６を配置することによって、単一のドレイン弁３０を両方の前記流れに使用することができ、それにより、単純化されたよりコスト効率の高い設計が可能になる。
【００４４】
潤滑油供給弁３１は、潤滑油を一方向にだけ流すように構成されたばね荷重逆止め弁として構成されることが好ましい。潤滑油供給弁３１は、更に、潤滑油供給弁３１は、エンジン作動状態の油圧が高いときに開かれ、前記エンジン非作動状態で油圧が低いときに閉じられるように、エンジン潤滑油圧力によって油圧で操作されるように適応される。エンジン潤滑油圧力による潤滑油供給弁のこの自動操作により、電子制御を必要としない単純かつ頑強な設計が得られる。しかしながら、本発明の燃料システムは、ばね荷重逆止め弁に限定されず、電子制御弁を含むより高度な弁解決策が実現されてもよい。
【００４５】
ドレイン弁３０は、エンジン作動状態中、ハウジング１６から燃料蒸気を排出しまた潤滑油を潤滑油リザーバ２７に戻すことを可能にするために開かれるように構成される。ドレイン弁３０は、例えば、油圧式又は電磁式の制御弁である。ドレイン弁３０は、ばね荷重油圧式制御弁であることが好ましく、ドレイン弁３０のパイロット管路３２は、潤滑油供給管路に接続される。それにより、作動エンジンによって生成される潤滑油供給管路内の高い油圧は、ドレイン弁３０を開くように適応され、ばね荷重との組み合わせで非作動エンジンによって生成される潤滑油供給管路内の低い油圧は、ドレイン弁３０を閉じるように適応される。したがって、ドレイン弁３０は、油供給圧力に基づいて自動的に開閉するように適応され、それにより、電子制御を必要としない単純かつ頑強な設計が提供される。しかしながら、本発明の燃料システムは、ばね荷重油圧式制御弁に限定されず、電子制御弁を含むある程度高度な弁解決策が実現されてもよい。
【００４６】
図２は、第１の実施形態ときわめて類似し、潤滑油充填レベル２０だけが異なる本発明の第２の実施形態を概略的に示す。本発明のこの実施形態では、潤滑油充填レベルは、ポンプ機構とハウジング１６の間に提供されたシール２１を完全に覆う程度まで高められる。前記エンジン非作動状態中にシール２１が潤滑油に完全に浸されるほど高い潤滑油充填レベル２０の主な利点は、更に、ハウジング１６の燃料蒸気封止が更に強化されることであり、その理由は、燃料蒸気が、潤滑油の比較的厚い層に容易に浸透できないからである。この場合、第１の実施形態と比べて、シール材料の燃料適合性はあまり重要ではなく、シール２１は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素化ゴム、アクリルゴムなどの従来の、より安価なオイルシールゴム材料で作成されてもよい。更に、シール２１には、必要な封止性能を得るために普通ならば塗布しなければならないことがある高価な耐ＤＭＥ性被覆がなくてもよい。したがって、図２の解決策は、場合によってはシール２１に従来の、より安価なシール材料を使用して、改善された燃料蒸気封止性を提供する。
【００４７】
高い潤滑油充填レベル２０は、少なくともエンジン非作動状態で適用されるように構成されるが、エンジン作動状態で適用されてもよい。駆動軸１１による潤滑油の飛散により生じるエネルギー損の減少により、エンジン作動状態で低い潤滑油充填レベルを有することは有利なことがあるが、適応的な潤滑油充填レベルシステムは、燃料ポンプ４の、より複雑な潤滑システムを必要とする。
【００４８】
図３は、代替の潤滑油戻し機構を示す本発明の第３の実施形態を概略的に示す。前の実施形態との違いは、別個の潤滑油戻り管路３５に別個の潤滑油戻し弁３６が取り付けられている点だけである。ハウジング１６を低圧潤滑油リザーバ２７に繋ぐ潤滑油戻り管路３５を開閉することができる潤滑油戻し弁３６。燃料システムの機能は、変更されておらず、潤滑油戻し弁３６は、エンジン作動状態で開かれ、エンジン非作動状態で閉じられるように構成される。前の実施形態との違いは、ドレイン管路２４とドレイン弁３０が、燃料蒸気を操作するように適応され、別個の潤滑油戻り管路３５と戻し弁３６が、潤滑油を操作するように適応されていることだけである。したがって、潤滑油分離器２６は、必要でなくなることがある。
【００４９】
図３に示された第３の実施形態の設計の利点は、主に、ドレイン管路／弁２４，３０をその中に流れる特定の燃料蒸気の特性によりよく適応させることができることと、戻り管路／弁３５，３６をその中に流れる特定の潤滑油の特性によりよく適応させることができることである。更に、既に述べたように、潤滑油分離器２６は省略することができ、それにより、スペースが節約され、燃料システムのサービス要件が減少する。
【００５０】
潤滑油戻し弁３６は、油圧式又は電磁式の制御弁でよい。潤滑油戻し弁３６は、好ましくはばね荷重油圧式制御弁であり、潤滑油戻し弁３６のパイロット管路３７は、潤滑油供給管路２２に接続され、それにより、作動エンジンによって生成された潤滑油供給管路２２内の高い油圧が、潤滑油戻し弁３６を開くように調整され、前記ばね荷重と組み合わされた非作動エンジンによって生成された前記潤滑油供給管路２２内の低い油圧が、前記潤滑油戻し弁３６を閉じるように調整される。
【００５１】
前述のように、潤滑油充填レベル２０は、ハウジング１６への潤滑油戻り管路３５の接続位置によって制御される。しかしながら、本発明の燃料システムは、ばね荷重油圧式制御弁に限定されず、場合によっては電子制御弁を含むある程度高度な弁解決策が実施されてもよい。シール２１によって封止される。シール２１は、好ましくはガーターばねを含む従来のオイルシール（詳細には、往復軸リップシール）でよく、シール２１は、少なくともエンジン非作動状態で潤滑油に完全に浸されるように配置されるので、本質的に、燃料蒸気は、エンジン非作動状態でシール２１を浸透せずかつ／又はシール２１を通って漏れることがない。
【００５２】
ポンプ機構の駆動部材、ここでは駆動軸１１は、示されていない設計において燃料ポンプによって支持された軸受１３，１４によって、ハウジング１６の外部に回転可能に配置される。第４の実施形態による残りの燃料システムは、本質的に、第１の実施形態による燃料システムと一致する。
【００５３】
図５は、更に別の代替の潤滑油戻し機構を概略的に示す本発明の第５の実施形態を示す。ここで、潤滑油戻り管路３５は、ハウジング１６の下側部分の近くで前記ハウジング１６の下側部分に接続され、潤滑油充填レベル２０は、油検出センサ４２からの入力に基づいて潤滑油戻し弁３６内の流れを制御する電子潤滑油レベルコントローラ４０によって制御される。この潤滑油戻し機構は、適応的な潤滑油充填レベル２０をより容易に可能にし、潤滑油戻し弁の開閉タイミングは、潤滑油供給管路２２内の潤滑油圧力から独立している。
【００５４】
安全手段４１，４３は、また、電子制御装置４１と電子制御安全弁４３の形で提供され、潤滑油リザーバ２７から燃料システム１への潤滑油の流れを制御するように構成される。また、安全手段４１，４３は、エンジン非作動状態、即ち、例えばプランジャシールの故障によってポンプ４内の高圧燃料漏れが著しく増大した場合に、ドレイン管路２４を閉じて、ドレイン管路２４が実際に閉じられる確実性を、エンジン動作を単独で維持できるレベルまで高めることができるように構成される。この場合、ドレイン管路の閉鎖は、潤滑油供給管路２２を閉じ、それにより、ドレイン弁３０のパイロット管路３２も非活動化され、その結果、ドレイン弁３０のばねが弁を閉じることによって実現される。その場合、潤滑油供給管路２２を閉じ、それにより、ドレイン弁３０のパイロット管路３２も非活動化され、その結果、ドレイン弁３０のばねが弁を閉じることによって実現される。
【００５５】
シール２１が、潤滑油に浸されるように構成された全ての示された実施形態の共通点は、エンジンと車両の通常の使用中に、シール２１が、液体潤滑油に完全に浸されるように構成されることである。この特徴は、明らかに、燃料ポンプ４の位置と傾きに依存し、完全に浸った状態は、当然ながら、車両の特定の傾斜レベルでも維持されるべきであり、その理由は、本発明の燃料システムを含む車両が、特定の傾きを有する斜面に駐車される場合があるからである。シール２１が、使用において遭遇する可能性がある典型的な最大傾斜で液体潤滑油に完全に浸されたままであることが重要である。そのような傾斜は、例えば、車両の水平向きから＋／−３０度である。
【００５６】
エンジン非作動状態での適切な潤滑油充填レベルは、潤滑油が駆動軸によってまわりに飛散された後での安定したときに決定され、潤滑油の多くがハウジング１６内の至る所にまだ飛散されているエンジン停止直後ではない。
【００５７】
様々な実施形態によって示されたような本発明による燃料システムの変形は、前記実施形態だけに限定されるように解釈されるべきでなく、前記変形は、互いに一致しないときに他の実施形態にも適用されてもよい。例えば、第１、第４、又は第５の実施形態の燃料システムでは、替わりに、別個の潤滑油戻り管路３５と戻し弁３６が実施されてもよい。第２、第３、又は第５の実施形態の燃料システムでは、替りに、ハウジング１６の外部の駆動部材１１の構成が実施されてもよい。第１から第４の実施形態のいずれかの燃料システムでは、替わりに、潤滑油レベルコントローラ４０及び／又は安全手段４１，４３が実施されてもよい。システム全体の分離効率を改善するために、油分離器２６の上流のドレイン管路２４に、追加の予備油分離器が取り付けられてもよい。油分離器２６は、例えば、エンジンの従来のクランク室通気装置の一部でもよい。
【００５８】
特許請求の範囲で挙げられた引用符号は、特許請求の範囲によって保護される内容の範囲を限定するものと理解されるべきでなく、その唯一の働きは、特許請求の範囲の理解を容易にすることである。
【００５９】
本発明は、添付の特許請求の範囲から全く逸脱しない種々の明らかな点で修正することができる。したがって、図面とその説明は、本質的に、限定ではなく例示と見なされるべきである。
【符号の説明】
【００６０】
１    燃料システム
１０，１１  ポンプ機構
１６  ハウジング
２１  シール
２２  潤滑油供給管路
２４  ドレイン管路
３０  ドレイン弁
３１  潤滑油供給弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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