(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（８）のための高圧噴射装置（１）を作動させる方法であって、次の各ステップを有しており、すなわち、
フィードポンプ（３）により燃料が高圧ポンプ（２）へと送出され、
前記高圧ポンプ（２）により燃料が高圧のもとで高圧レール（１０）へと送出され、
前記フィードポンプ（３）により前記内燃機関（８）の始動前に燃料が前記高圧レール（１０）へと送出される、そのような方法において、
前記フィードポンプ（３）は２つの異なる送出方向で作動し、第１の送出方向では燃料が前記高圧ポンプ（２）へと送出され、前記第１の送出方向と反対向きの第２の送出方向では燃料が前記内燃機関（８）の始動前に前記高圧レール（１０）に送出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
燃料は前記フィードポンプ（３）により、前記高圧ポンプ（２）を燃料が通過することなく、前記内燃機関（８）の始動前に前記高圧レール（１０）へと送られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
燃料は前記高圧ポンプ（２）により高圧燃料配管（１２）を通じて前記高圧レール（１０）に送出され、燃料は前記フィードポンプ（３）により低圧燃料配管（１３）を通じて前記高圧レール（１０）に送出されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
燃料が前記フィードポンプ（３）により前記高圧ポンプ（２）へ送出されるか、それとも前記高圧レール（１０）へ送出されるかは逆止め弁（１７，１８，１９，２０）によって制御されることを特徴とする、請求項１から３に記載の方法。
【請求項５】
燃料は前記フィードポンプ（３）により始動圧力で、８０バールから１２０バールの間で、前記高圧レール（１０）へと送出されることを特徴とする、請求項１から４に記載の方法。
【請求項６】
前記高圧ポンプ（２）は前記内燃機関（８）により機械的に駆動され、
および／または、前記フィードポンプ（３）は電動モータ（７）により駆動されることを特徴とする、請求項１から５に記載の方法。
【請求項７】
自動車（２３）の内燃機関（８）のための高圧噴射装置（１）であって、
高圧ポンプ（２）と、
フィードポンプ（３）と、
高圧レール（１０）とを含んでいる、そのような高圧噴射装置において、
請求項１から６に記載の方法を実施可能であることを特徴とする高圧噴射装置。
【請求項８】
前記フィードポンプ（３）は吸込側としての取入口（２４）と圧力側としての吐出口（２５）とを有しており、前記フィードポンプ（３）は反対を向く２つの異なる送出方向で作動可能であり、それにより吸込側としての前記取入口（２４）と圧力側としての前記吐出口（２５）とを入替可能であることを特徴とする、請求項７に記載の高圧噴射装置。
【請求項９】
前記フィードポンプ（３）は低圧燃料配管（１２）により前記高圧レール（１０）と液圧接続されるとともに、ＶＨＤ燃料配管（１４）により前記高圧ポンプ（２）と液圧接続されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の高圧噴射装置。
【請求項１０】
前記燃料配管（１３，１４，１５，１６）には逆止め弁（１７，１８，１９，２０）が配置されており、それにより、前記逆止め弁（１７，１８，１９，２０）に基づいて前記フィードポンプ（３）の第１の送出方向では燃料を前記フィードポンプ（３）から前記高圧ポンプ（２）へ送出可能であり、前記フィードポンプ（３）の第２の送出方向では燃料を前記高圧レール（１０）へ送出可能であることを特徴とする、請求項７から９のいずれか１項に記載の高圧噴射装置。
【請求項１１】
前記フィードポンプ（３）は歯車ポンプ（４）であり、
および／または、
前記フィードポンプ（３）の送出出力を制御可能および／または調節可能であり、
および／または、
前記フィードポンプ（３）は電動モータ（７）を備える電気式のフィードポンプ（３）であり、
および／または、
前記フィードポンプ（３）により、３から６バールの間のフィード圧力と、５０から１５０バールの間の始動圧力とで燃料を送出可能であることを特徴とする、請求項７から１０のいずれか１項に記載の高圧噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載された高圧噴射装置を作動させる方法、および請求項８の前文に記載された高圧噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特にディーゼルエンジンやガソリンエンジンのコモンレール噴射装置における内燃機関のための高圧噴射装置では、高圧リザーバないしコモンレール噴射装置の高圧レールで圧力を維持するために、高圧ポンプが継続して作用する。高圧ポンプは、たとえば内燃機関のカムシャフトにより駆動軸を用いて駆動することができる。高圧ポンプへの燃料の送出のために、高圧ポンプに前置されたフィードポンプ、たとえば歯車ポンプや滑り羽根型回転ポンプが利用される。フィードポンプは、燃料タンクから燃料配管を通じて高圧ポンプへと燃料を送出する。
【０００３】
高圧ポンプとしては、特にピストンポンプが用いられる。ハウジングに駆動シャフトが支承される。これに対して半径方向に、ピストンがシリンダの中に配置されている。少なくとも１つのカムを備える駆動シャフトに、ローラシューに支承されたローラ転動面を備える走行ローラが載っている。ローラシューはピストンと連結されており、それにより、ピストンは往復の並進運動をするように強制される。ばねがローラシューに対して、駆動シャフトに対して半径方向を向く力を印加し、それにより、走行ローラは駆動軸と常時接触するようになっている。走行ローラはローラ転動面により、少なくとも１つのカムを備える駆動軸の表面としてのシャフト転動面で、駆動シャフトと接触している。走行ローラは滑り軸受によってローラシューに支承されている。
【０００４】
高圧ポンプは、すでに述べたとおりシャフトによって、たとえば内燃機関のカムシャフトによって、駆動される。したがって、高圧ポンプが燃料を高圧のもとで高圧レールへと送出できるようにするためには、内燃機関が電気式の始動モータによって駆動され、ないしは始動することが必要である。内燃機関のクランクシャフトないしカムシャフトが回転運動をしたときに初めて、高圧ポンプの駆動シャフトも回転運動を行うのであり、すなわち、内燃機関の始動開始をもって初めて、高圧ポンプにより燃料を高圧レールへ送出することができる。そのため、始動プロセスの開始時には高圧レールで、およびこれに伴って弁ないし噴射弁ないしインジェクタでも、十分な始動圧力を利用することができない。したがって、長い始動プロセスが必要になるという欠点がある。高圧ポンプが燃料を十分な始動圧力で高圧レールへ送出するまでに、まず、内燃機関が電気式の始動モータによって駆動されなければならないからである。このことは内燃機関の長い始動時間を生じさせる。特に、自動車でエンジンスタートストップ（ＭＳＳ）が行われる内燃機関の頻繁な始動プロセスでは、こうした内燃機関の長い始動時間は欠点となる。その場合、内燃機関の始動前に、電気式のフィードポンプを備える高圧ポンプによって、燃料を高圧レールへ送出することがすでに知られている。
【０００５】
特許文献１は、燃料高圧送出のための高圧ポンプを示している。この高圧ポンプは、カムを備えた駆動シャフトを有している。円筒状のローラがローラシューにより支承されて、カムの上に載っている。ローラシューはプランジャモジュールにより、ハウジングの一部にある穴に支承されている。ポンプ部材はプランジャモジュールに取り付けられている。コイルスプリングが、プランジャモジュールをカムに押し付ける。
【０００６】
特許文献２より、内燃機関の燃料噴射装置で燃料高圧生成をするためのラジアルピストンポンプが公知である。ポンプハウジングに駆動シャフトが支承されている。ピストンは駆動シャフトに支持されており、それにより、駆動シャフトの回転によってピストンが往復運動をする。ピストンと駆動シャフトの間にはプランジャが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２００６０４５９３３Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０３５６２６２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【０００８】
内燃機関のための高圧噴射装置を作動させる本発明の方法は、次の各ステップを有している：フィードポンプにより燃料が高圧ポンプへと送出され、高圧ポンプにより燃料が高圧のもとで高圧レールへと送出され、フィードポンプにより内燃機関の始動前に燃料が高圧レールへと送出され、フィードポンプは２つの異なる送出方向で作動し、第１の送出方向では燃料が高圧ポンプへと送出され、第１の送出方向と反対向きの第２の送出方向では燃料が内燃機関の始動前に高圧レールに送出される。このように高圧ポンプへ、または高圧レールへダイレクトないし直接的に燃料を送出するために、フィードポンプが２つの異なる送出方向で作動することしか必要でない。それにより、特別に簡素かつ安価な施工形態で、高圧ポンプへの、または直接的に高圧レールへの、燃料の交互の送出が可能である。
【０００９】
追加の実施形態では、燃料はフィードポンプにより、高圧ポンプを燃料が通過することなく、内燃機関の始動前に高圧レールへと送られる。すなわち燃料を、内燃機関の始動前に高圧ポンプを通過させることなく、直接的に高圧レールへ供給することができるという利点がある。それにより内燃機関の始動前に、高圧レールで始動圧力を特別に迅速に生成できるようにすることが可能である。
【００１０】
補足的な態様では、燃料は高圧ポンプにより高圧燃料配管を通じて高圧レールに送出され、燃料はフィードポンプにより低圧燃料配管を通じて高圧レールに送出される。このように燃料は、内燃機関の作動中には、高圧燃料配管を通じて高圧ポンプにより高圧レールに供給されるとともに、内燃機関の始動前には、フィードポンプにより低圧燃料配管を通じて直接的に高圧レールへ供給される。
【００１１】
燃料がフィードポンプにより高圧ポンプへ送出されるか、それとも高圧レールへ送出されるかは、逆止め弁によって制御されるのが好都合である。このようにして、燃料をフィードポンプにより高圧ポンプに送るために、または、低圧燃料配管を通じてフィードポンプから高圧レールへ直接送るために、逆止め弁と、２つの異なる送出方向を有するフィードポンプだけしか必要ない。
【００１２】
別の実施形態では、内燃機関および／または高圧ポンプの始動の少なくとも１秒前、５秒前、または２０秒前に、フィードポンプにより燃料が高圧レールへと送出される。
【００１３】
追加の実施形態では、燃料はフィードポンプにより始動圧力で、たとえば少なくとも３０バール、５０バール、または７０バールで、特に８０バールから１２０バールの間で、高圧レールへと送出される。
【００１４】
補足の実施形態では、高圧ポンプは内燃機関により機械的に駆動され、および／またはフィードポンプは電動モータにより駆動される。フィードポンプが電動モータにより駆動される理由は、フィードポンプはすでに内燃機関の作動前に燃料を高圧レールへと送出するからである。
【００１５】
補足の態様では、電動モータはフィードポンプの第１の送出方向のとき第１の回転方向で作動するとともに、フィードポンプの第２の送出方向のとき第２の回転方向で作動し、電動モータの第１および第２の回転方向は反対を向いている。
【００１６】
追加の実施形態では、フィードポンプは間に介在するギヤを備えた電動モータにより駆動され、ギヤによってフィードポンプの送出方向を第１の送出方向から第２の送出方向へ、およびこれと逆に切り換えることができる。
【００１７】
フィードポンプは高圧ポンプに組み付けられており、および／または組み込まれているのが好都合である。
【００１８】
補足の態様では、フィードポンプはベーンセルポンプとして構成されている。
【００１９】
特に自動車の内燃機関のための本発明による高圧噴射装置は、高圧ポンプと、フィードポンプと、高圧レールとを含んでおり、本出願明細書に記載されている方法を実施可能である。
【００２０】
追加の実施形態では、フィードポンプは吸込側としての取入口と圧力側としての吐出口とを有しており、フィードポンプは反対を向く２つの異なる送出方向で作動可能であり、それにより、吸込側としての取入口と圧力側としての吐出口とを入替可能である。
【００２１】
補足の態様では、フィードポンプは低圧燃料配管により高圧レールと液圧接続されるとともに、ＶＨＤ燃料配管により高圧ポンプと液圧接続されている。
【００２２】
追加の実施形態では、燃料配管には逆止め弁が配置されており、それにより、逆止め弁に基づいてフィードポンプの第１の送出方向では燃料をフィードポンプから特にもっぱら高圧ポンプへ送出可能であり、フィードポンプの第２の送出方向では燃料を特にもっぱら高圧レールへ送出可能である。このように、逆止め弁および反対向きの２つの異なる送出方向で作動可能であるフィードポンプだけで、フィードポンプから燃料を高圧ポンプへ、または内燃機関の始動前には低圧燃料配管を通じて直接的に高圧レールへ、交互に供給することができる。それにより、高圧噴射装置が製造や作動に関して特別に簡素、安価、かつ確実になる。
【００２３】
補足の態様では、フィードポンプは歯車ポンプであり、および／またはフィードポンプの送出出力を制御可能および／または調節可能であり、および／またはフィードポンプは電動モータを備える電気式のフィードポンプであり、および／またはフィードポンプにより、たとえば３から６バールの間のフィード圧力と、たとえば５０から１５０バールの間の始動圧力とで燃料を送出可能である。
【００２４】
燃料はフィードポンプにより始動圧力で、たとえば少なくとも３０バール、５０バール、または７０バールで、特に８０バールから１２０バールの間で、高圧レールへと送出されるのが好ましい。内燃機関が通常動作のときには、フィードポンプから燃料がフィード圧力で、たとえば３バールから６バールの範囲内で、特におよそ４バールの範囲内で送出される。ただしこのようなフィード圧力は、たとえば噴射弁ないしインジェクタのような弁によって、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射できるようにするには十分でない。そのためにはさらに高い始動圧力、たとえば少なくとも２０バール、５０バール、８０バール、または９０バールが必要である。フィードポンプはその設計上の構成に基づき、このように高い始動圧力を提供することもできるので、高圧ポンプを作動させることなく、フィードポンプにより十分な始動圧力を提供することができる。
【００２５】
特に自動車の高圧噴射装置を備える本発明の内燃機関においては、高圧噴射装置は本件出願明細書に記載されている高圧噴射装置として構成されており、および／または本件出願明細書に記載されている方法を内燃機関により実施可能である。
【００２６】
特にフィードポンプの電動モータは、たとえば永久磁石が歯車に組み付けられることによって、フィードポンプに組み込まれている。
【００２７】
別の態様では、電動モータはブラシレス電動モータおよび／または電子整流式の電動モータである。
【００２８】
高圧ポンプにより生成される高圧レール内の圧力は、たとえばディーゼルエンジンについてはたとえば１０００から３０００バールの範囲内にあり、または、たとえばガソリンエンジンについては４０バールから４００バールの間である。
【００２９】
次に、本発明の実施例について添付の図面を参照しながら詳しく説明する。図面は次のものを示している：
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】高圧噴射装置を示す大幅に模式化した図である。
【図２】自動車を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１には、大幅に模式化した高圧噴射装置１が示されている。この高圧噴射装置１は高圧ポンプ２を含んでおり、この高圧ポンプによって、高圧燃料配管１２を通じて燃料が高圧のもとで高圧レール１０に供給される。このとき高圧レールでは、ディーゼルエンジンについてはたとえば１０００から３０００バールの範囲内の圧力、ガソリンエンジンについては４０から４００バールの圧力が生じる。高圧レール１０を通じて、図示しない噴射機構により内燃機関８の燃焼室に燃料が供給される。高圧ポンプ２は、内燃機関８により駆動シャフト９によって駆動される。
【００３２】
さらに高圧噴射装置１は、取入口２４と吐出口２５とを備える電気式のフィードポンプ３を含んでいる。電気式のフィードポンプ３は電動モータ７により駆動され、ここではベーンセルポンプまたは歯車ポンプ４、好ましくは内接歯車ポンプ５、特にジロータポンプ６である。フィードポンプ３は反対を向く２つの異なる送出方向で作動可能であり、それにより、取入口２４と吐出口２５とを入替可能である。第１の送出方向では、燃料がＶＨＤ燃料配管１４を通じて高圧ポンプ２に供給され、第１の送出方向と反対を向く第２の送出方向では、低圧燃料配管１３を通じて高圧レール１０に供給される。このように低圧燃料配管１３を通じて、フィードポンプ３は高圧レール１０と直接的に接続されている。フィードポンプ３は、ここでは第１の送出方向では第１の燃料吸込配管１５を通じて燃料を燃料タンク１１から吸い込んで、これをたとえば３から６バールの間のフィード圧力で、ＶＨＤ燃料配管１４を通じて高圧ポンプ２へと送出する。第２の送出方向では、フィードポンプ３は第２の燃料吸込配管１６を通じて燃料を燃料タンク１１から吸い込んで、これを低圧燃料配管１３を通じて高圧レール１０へ、たとえば５０から１５０バールの間の始動圧力のもとで送出する。ＶＨＤ燃料配管１４には、高圧ポンプ２と、第２の燃料吸込配管１６からＶＨＤ燃料配管１４への連通部ないし分岐部とに液圧的にはさまれて、第１の逆止め弁１７が配置されている。さらに、低圧燃料配管１３から第１の燃料吸込配管１５への連通部ないし分岐部との間には、第２の逆止め弁１８が配置されている。ここでは第１および第２の逆止め弁１７，１８は、フィードポンプ３の第１の送出方向のときには燃料がフィードポンプ３の第１の送出方向でのみ、すなわち燃料タンク１１から第１の燃料吸込配管１５およびＶＨＤ燃料配管１４を通じて高圧ポンプ２へと送られ、これと逆の送出方向は可能でないように構成されている。さらに、低圧燃料配管１３には第３の逆止め弁１９が配置されており、第２の燃料吸込配管１６には第４の逆止め弁２０が配置されている。ここでは第３および第４の逆止め弁１９，２０は、フィードポンプ３の第１の送出方向のときに、フィードポンプ３により燃料を高圧レール１０から吸い込むことができず、また、第２の燃料吸込配管１６を通じて燃料が燃料タンク１１へ送られないように構成されている。
【００３３】
フィードポンプ３の第２の送出方向のとき、燃料は第２の燃料吸込配管１６を通じてフィードポンプ３により燃料タンク１１から吸い込まれ、次いで低圧燃料配管１３を通じて、高圧ポンプ２を通過することなく、高圧レール１０へ直接的に供給される。フィードポンプ３の第２の送出方向のときには、燃料が第１の燃料吸込配管１５を通じて再び燃料タンク１１へ供給されるのを第２の逆止め弁１８が防止し、また、燃料がフィードポンプ３により第２の送出方向で高圧ポンプ２から吸い込まれるのを第１の逆止め弁１７が防止する。第２のおよび第４の逆止め弁１８，２０は、フィードポンプ３が停止しているときにこれが空になるのを防止し、すなわち、燃料が燃料タンク１１に流れ込むのを防止し、また、同じく第１の逆止め弁１７は、高圧ポンプ２とフィードポンプ３が両方とも停止しているときに、高圧ポンプ２が空になるのを防止する。
【００３４】
圧力センサ２２が高圧レール１０で燃料の圧力を検出し、制御装置２１により、圧力センサ２２で検出された圧力に依存して、フィードポンプ３が制御および／または調節される。
【００３５】
全体として、本発明の高圧噴射装置１には重要な利点が結びついている。２つの送出方向で作動可能なフィードポンプ３および逆止め弁１７，１８，１９および２０だけを用いて、内燃機関８の始動前に、フィードポンプ３により燃料を始動圧力のもとで高圧レールへ直接的に供給することが技術的に簡素に、かつそれに伴って安価に可能である。それにより、特にエンジンスタートストップ（ＭＳＳ）が行われる自動車２３の内燃機関８の場合、内燃機関８を非常に迅速に始動させることができ、たとえば、内燃機関８の最初の上死点のときすでに点火を行うことができる。内燃機関８の始動前からすでに高圧レール１０でフィードポンプ３により、たとえば少なくとも５０バールのちょうど十分な始動圧力が生成されるからである。
【符号の説明】
【００３６】
１  高圧噴射装置
２  高圧ポンプ
３  フィードポンプ
８  内燃機関
１０  高圧レール
【図１】
0005786094.tif 000002
【図２】
0005786094.tif 000003