JP2003097384A

JP2003097384A - 高圧燃料ポンプ

Info

Publication number: JP2003097384A
Application number: JP2001287992A
Authority: JP
Inventors: Kenji Heiko; 賢二平工; Kenichiro Tokuo; 健一郎徳尾; Yuzo Kadomukai; 裕三門向; Kunihiko Takao; 邦彦高尾; Hiroyuki Yamada; 裕之山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】可変容量式単筒プランジャポンプの大容量化・
高速運転化を可能にする。【解決手段】圧電素子２００の変位を大径ベローズ２０
４、小径ベローズ２０２、作動流体２０８から成る油圧
式変位拡大機構により拡大して係合部材２０１を変位さ
せ、吸入弁５の開閉タイミングを制御する。大径ベロー
ズ２０４を常に圧縮した状態で使用することにより作動
流体２０８を正圧に保ち、ベーパの発生を防止する。圧
電素子２００と油圧式変位拡大機構の変位伝達方向熱膨
張量の合計値をケーシング２３の同方向の熱膨張量とほ
ぼ等しくなるようケーシング２３の熱膨張率を選定する
ことより、効率のよい駆動を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料噴
射弁に燃料を高圧で供給する高圧燃料ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用エンジンに用いられる高
圧燃料ポンプには、ソレノイドを用いて吸入弁の開閉時
期を制御し、吐出される燃料の量を可変に調節できるよ
うにした吐出量可変型のものが知られていた。例えば、
その一例として、国際公開番号ＷＯ００／４７８８８の
明細書に記載された装置が知られている。

【０００３】これについて説明すると、ソレノイドＯＦ
Ｆの状態では、ばねにより付勢力を与えられた係合部材
により吸入弁を押し開いて開弁状態に保持し、ソレノイ
ドをＯＮにすることで前記の付勢力とは逆方向で、か
つ、前記の付勢力以上の力を発生させて吸入弁を閉弁す
るようにしていた。これにより吸入弁の開閉時期を制御
して吐出量制御を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の高圧燃料ポンプでは、高速回転時のように流量
が多い場合、ポンプの吐出行程時に係合部材により吸入
弁を開弁保持しようとしても、吸入弁を逆流する燃料の
液圧力により吸入弁が強制的に閉弁されてしまい、ある
回転以上では吐出量制御が困難になるという課題があっ
た。これに対抗するには係合部材に付勢するばね力を強
くすればよいが、ソレノイドの発生力にはその大きさに
よって限界があるため、小さなソレノイドでは係合部材
を引き上げることができず、小型化した構成で吐出量制
御を行うことは困難である。また、ポンプの押しのけ容
積を大きくする場合は、吸入弁を通過する流量はさらに
増えるので吐出量制御が可能な回転数はさらに低くな
る。実際の自動車においては、大排気量のエンジンに大
容量の燃料ポンプが必要である。

【０００５】さらに、高回転型エンジンやＶ８、Ｖ１０
等の多気筒エンジンではソレノイドの高い応答性が要求
されるが、上記従来技術の高圧燃料ポンプではソレノイ
ドの応答性に対する配慮が十分とは言えない。高圧燃料
ポンプとして現在、主流になっている単筒プランジャ式
では燃料噴射弁との同期を取るためにエンジン気筒数に
比例してプランジャの往復回数を増やす必要があり、こ
れにより制御周期が短くなるためである。

【０００６】本発明の目的は、大流量時でも吐出量制御
が可能で、高回転型エンジンや多気筒エンジンにも搭載
可能な高応答の吐出量制御を可能にした吐出量可変型の
高圧燃料ポンプを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の高圧燃料ポンプ
は、燃料の吸入通路と吐出通路に連通する加圧室と、加
圧室内を往復動するプランジャと、吸入通路に間挿され
た吸入弁と、吐出通路に間挿された吐出弁とを備えてお
り、外部入力により動作するアクチュエータにより吸入
弁の開閉タイミングをコントロールする吐出量可変型の
高圧燃料ポンプであって、アクチュエータの変位を拡大
する油圧式変位拡大機構と、油圧式変位拡大機構により
駆動されて吸入弁に付勢力を与える係合部材とを備え、
係合部材と吸入弁を別体として互いに独立に動作できる
よう構成している。また好ましくは、アクチュエータと
油圧式変位拡大機構とを収納するケーシングを備え、ア
クチュエータと油圧式変位拡大機構の変位伝達方向熱膨
張量の合計値がケーシングの同方向の熱膨張量とほぼ等
しくなるようケーシングの熱膨張率を選定している。さ
らに好ましくは、油圧式変位拡大機構は大径ベローズの
小変位をベローズ内に封入された作動流体を介して小径
ベローズの大変位に変換するよう構成したものとし、か
つ、作動流体の圧力が常に正の値を保持した状態で動作
するよう、大径ベローズを無負荷の自由長状態に対して
常に変位伝達方向に圧縮した状態で使用するようにして
いる。また、本発明の高圧燃料ポンプの他の実施態様に
おいては、アクチュエータは圧電素子、電歪素子、また
は磁歪素子とし、係合部材はアクチュエータへの入力が
ない状態では吸入弁を押し開いて開弁状態を保持するよ
う構成し、アクチュエータに入力が入るとアクチュエー
タは大径ベローズを引張って小径ベローズと一体に変位
する係合部材を引き込み、吸入弁との係合を開放して吸
入弁が閉弁できるよう構成している。さらに好ましく
は、アクチュエータに与える入力電圧をＯＮにした後、
加圧室内の圧力が吐出通路の下流側の圧力と同等の高い
圧力である間はそのままＯＮ状態を保持し、プランジャ
が吸入行程に入って加圧室の圧力が低下し始めた後に入
力電圧を下げて係合部材を吸入弁に接近させて行き、少
なくとも吸入弁が開弁を始める前までには係合部材を吸
入弁に係合させて吸入弁に開弁方向の付勢力を与えるよ
うに入力電圧を制御する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明による実施例について、以
下図面を参照して説明する。

【０００９】図１により、本発明による一実施例の構成
・動作を説明する。ポンプ本体１には、燃料吸入通路１
０、吐出通路１１、加圧室１２が形成されている。加圧
室１２には、加圧部材であるプランジャ２が摺動可能に
保持されている。吸入通路１０及び吐出通路１１には、
吸入弁５、吐出弁６が設けられており、それぞればねに
て一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁
となっている。また、断面が中空になった圧電素子２０
０がポンプ本体１に保持されており、圧電素子２００に
は、変位伝達部材２０５、２０６，２０７を介して大径
ベローズ２０４を伸縮させるよう配されており、圧電素
子２００と変位伝達部材２０６とは皿ばね２４により押
圧保持されている。大径ベローズ２０４の微小変位は作
動流体２０８を介して小径ベローズ２０２の大変位に変
換され、この小径ベローズ２０２の先端には係合部材２
０１、ばね２１が配されている。係合部材２０１は、圧
電素子２００がＯＦＦ時は、吸入弁５を開弁する位置に
位置決めされており、吸入弁５のばね５ａの付勢力とば
ね２１の付勢力の合計に対抗し、パスカルの原理により
作動流体２０８の液圧が上昇するため、圧電素子２００
ＯＦＦ時は、図１のように、吸入弁５は開弁状態を保持
するようになっている。

【００１０】圧電素子２００は従来の高圧燃料ポンプに
用いられていたソレノイドと比較して、大幅に大出力・
高応答という長所がある一方、変位量が少ないという短
所がある。このため、本発明の高圧燃料ポンプは圧電素
子の微小変位を補うため大径・小径ベローズとこれに密
封した作動流体とからなる油圧式変位拡大機構を用いた
ものである。

【００１１】次に、燃料はタンク５０から低圧ポンプ５
１にてポンプ本体１の燃料導入口に、プレッシャレギュ
レータ５２にて一定の圧力に調圧されて導かれている。
その後、ポンプ本体１にて加圧され、燃料吐出口からコ
モンレール５３に向けて圧送される。コモンレール５３
には、インジェクタ５４、圧力センサ５６が装着されて
いる。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせ
て装着されており、コントローラ５５の信号にて噴射す
る。

【００１２】以上の構成による高圧燃料ポンプ１０１の
動作を以下説明する。

【００１３】プランジャ２の下端に設けられたリフタ３
は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジ
ャ２は、エンジンカムシャフト７２等により回転される
カム１００により、往復運動して加圧室１２内の容積を
変化させる。

【００１４】プランジャ２の吐出行程中に吸入弁５が閉
弁すると、加圧室１２内の圧力が上昇し、これにより吐
出弁６が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧
送する。

【００１５】吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入
口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関して
は、圧電素子２００の動作により決定される。

【００１６】圧電素子２００に印加電圧を与えてＯＮ状
態を保持した際は、圧電素子２００は図１中の左方向に
伸長して大径ベローズ２０４を引張り上げる。大径ベロ
ーズ２０４の変位は作動流体２０８を介して小径ベロー
ズ２０２の変位に変換され、両ベローズの面積比の分だ
け変位拡大されて小径ベローズ２０２と一体になった係
合部材２０１を圧電素子２００側に引き寄せるため、係
合部材２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれ
ば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉
する自動弁となる。従って、吐出行程中は、吸入弁５は
閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を
押し開きコモンレール５３へ圧送される。よって、ポン
プ吐出量は最大になる。

【００１７】これに対し、圧電素子２００がＯＦＦを保
持した際は、係合部材２０１により吸入弁５は開弁状態
に保持される。従って、吐出行程時においても、加圧室
１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つ
ため、吐出弁６を開弁することができず、加圧室１２の
容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料導入口側へ戻
される。よって、ポンプ吐出量を０とすることができ
る。

【００１８】また、吐出行程の途中で、圧電素子２００
をＯＮ状態とすれば、このときから、コモンレール５３
へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室
１２内の圧力は上昇するため、その後、圧電素子２００
をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、
吸入行程の始まりと同期して自動的に開弁する。よっ
て、圧電素子２００のＯＮタイミングにより、吐出量を
０〜１００％の範囲で可変に調節することができる。あ
とで詳しく説明するが、図３に一連の動作のタイムチャ
ートを示してある。

【００１９】次に、図２により変位拡大機構の詳細につ
いて説明する。図２（ａ）は油圧式変位拡大機構単体で
の初期状態を示しており、作動流体２０８の圧力は０で
自由長の状態である。この油圧式変位拡大機構の理論的
な変位拡大率は、大径ベローズ２０４の有効面積Ａ１と
小径ベローズ２０２の有効面積Ａ２の比で与えられ、圧
電素子２００の変位をＡ１／Ａ２倍に拡大できる。典型
的な圧電素子の変位量は長さ２０ｍｍのもので２０μｍ
程度であり、これを高圧燃料ポンプに用いるには１０〜
３０倍程度に拡大する必要がある。作動流体２０８とし
ては、変位拡大の効率を上げるためにも、応答性を上げ
るためにも体積弾性係数が大きいものが望ましく、例え
ば油圧作動油やブレーキオイル等が適当である。

【００２０】図２（ｂ）は変位拡大機構をセットした状
態であり、予め大径ベローズ２０４を圧縮して小径ベロ
ーズ２０２を伸長させた状態とし、この状態で吸入弁５
を閉弁位置からＸｌｉｆｔだけ開弁した位置で保持して
ある。このＸｌｉｆｔを大きくするほど吸入弁５の開口
面積が増えるので、吐出行程時に吸入弁５を逆流する燃
料の圧力損失が小さくなり、吸入弁５が係合部材２０１
に与える付勢力が小さくなる。すなわち、少ない力で吸
入弁５を開弁保持できることになる。例えばＸｌｉｆｔ
を０．４ｍｍとすると係合部材への付勢力は最大で２０
Ｎ程度になる。パスカルの原理により圧電素子２００に
作用する力はＡ１／Ａ２倍に拡大され変位拡大率２０倍
の場合は４００Ｎの力にもなるが、圧電素子２００の発
生力は断面積が１平方センチ程度のものでも３０００Ｎ
を超えており、十分に駆動が可能である。また、圧電素
子２００自体、極めて高応答であるので、油圧式変位拡
大機構による応答性低下分を加味しても、従来のソレノ
イドを大幅に上回る高速駆動が可能になる。本実施例の
カム１００は６気筒エンジンに合わせてポンプ１回転で
プランジャ２を３回往復させる３葉カムを用いている
が、８気筒、１０気筒エンジンに合わせた４葉、５葉カ
ムでの駆動も可能になる。

【００２１】図２（ｃ）において、圧電素子２００が最
大変位のＸｐｍａｘだけ変位した状態で係合部材２０１
はＸｍａｘ変位し、吸入弁５の閉弁時にすきまＸｇａｐ
が空くようにしている。これにより吸入弁５が閉弁可能
となって吐出量を可変に調節することができる。すきま
Ｘｇａｐの大きさは部品の製作バラツキや熱膨張の影響
により変化するため、これらを考慮した上で必ずすきま
が空くように寸法管理をする必要がある。

【００２２】ここで、仮に吸入弁５と係合部材２０１を
一体とした場合は、圧電素子２００のＯＮ時において吸
入弁が閉弁した状態からさらに大径ベローズ２０４を引
張り上げることになるのでベローズ内の体積が増加して
作動流体２０８の圧力が急激に低下するという問題が生
じる。圧力が作動流体の飽和蒸気圧以下になると作動流
体２０８内にベーパ（気泡）が発生し、作動流体２０８
の見掛け上の体積弾性係数が大幅に小さくなってしま
い、結果、変位拡大率・応答性の低下を招くことにな
る。このため、本発明の高圧燃料ポンプでは吸入弁５と
係合部材２０１を別体とし、作動流体内のベーパ発生を
防止したものである。

【００２３】さらに、大径ベローズ２０４の初期圧縮量
Ｘｉｎｉを圧電素子２００の最大変位量Ｘｐｍａｘより
も大きくし、大径ベローズ２０４を常に圧縮した状態
で、小径ベローズ２０２を常に伸長した状態で使用する
ことにより、作動流体２０８の圧力を常に正値に保つよ
うにして、ベーパの発生を回避している。また、ベロー
ズ自身の剛性が低い場合は作動流体２０８に十分な負荷
がかからないため圧力が上がらないことが予想されるた
め、ばね２１により小径ベローズ２０２に荷重を与えて
正圧力を維持させている。

【００２４】なお、圧電素子２００は微小変位であるが
故に熱膨張の影響を受け易いという課題がある。特に自
動車に使う場合は使用温度範囲が極めて広いため、とり
わけ注意が必要である。圧電素子２００の熱膨張に加
え、作動流体２０８の熱膨張も無視できないため、熱膨
張を考慮してすきまＸｇａｐを大きくとる必要がある。
しかし、その分Ｘｌｉｆｔが減ってしまうため、変位拡
大率そのものを大きくする必要が生じ、ベローズが大型
化して車両への搭載性、応答性が低下するという問題が
ある。

【００２５】このため、本発明の高圧燃料ポンプは、圧
電素子２００と油圧式変位拡大機構の変位伝達方向熱膨
張量の合計値がケーシング２３の同方向の熱膨張量とほ
ぼ等しくなるようにケーシング２３の熱膨張率を選定し
たものである。これにより、すきまＸｇａｐの温度変化
を最小限に抑えると共にＸｇａｐ自体を小さくして有効
ストロークであるＸｌｉｆｔを大きく取れるので、効率
のよい駆動が実現できる。これにより、変位拡大率を最
小限に小さくできるので、油圧式変位拡大機構の固有周
波数が上がって応答性が向上し、圧電素子２００の高応
答の特長を十分に活かした高速な駆動が可能になる。こ
の結果、従来の高圧燃料ポンプでは実現できなかった高
回転型のエンジンや、多気筒エンジンへの搭載が可能に
なる。

【００２６】次に、図３は本発明の高圧燃料ポンプの駆
動方法の一例を示す図であり、先に図１を用いて説明し
た動作の詳細を理解することができる。

【００２７】上述の通り、圧電素子ＯＦＦの状態では係
合部材（以下、ロッドと称す）は吸入弁を開弁保持した
ままである。吐出行程の途中で圧電素子に入力電圧を与
えＯＮ状態にすると、圧電素子は瞬時に変位して変位Ｘ
ｐｍａｘを発生する。圧電素子の変位は油圧式変位拡大
機構により拡大されてロッドを圧電素子側へ引込み、ほ
ぼ同時に吸入弁も閉弁する。この瞬間より最下段に示す
加圧室圧力が上昇を始め、吐出流路側の圧力を超えた時
点で吐出弁が開弁し、吐出が開始される。一旦加圧室圧
力が上昇すれば圧電素子をＯＦＦ状態にしても、吸入弁
はロッドよりもはるかに強い液圧力で抑えられているた
め閉弁状態を維持し、吸入行程に入って加圧室圧力が減
圧されるのと同期して自動的に開弁する。

【００２８】この開弁の際は吸入弁をロッドが押し上げ
ているので、吸入弁単独の場合よりも開弁に要する吸入
弁前後の圧力損失が小さくなる。すなわち、吸込み性能
が向上する。このため低い吸入圧力でも開弁できるの
で、低圧ポンプの吐出圧力を下げて省エネルギ化するこ
とができる。圧力低下が少ないので燃料温度が高い場合
でもベーパを発生させることなく燃料を吸入することが
可能で、広い運転範囲に渡って高いポンプ性能を維持す
ることができる。

【００２９】なお、図３の駆動方法では加圧室圧力の上
昇後すぐに圧電素子をＯＦＦとしたが、この状態で吸入
弁は閉弁維持しているものの、ロッドは本来Ｘｌｉｆｔ
位置まで変位しているものが０位置に押さえられている
ため、ベローズ内の体積は小径ベローズの有効面積Ａ２
×Ｘｌｉｆｔの分だけ小さくなっている。すなわち、こ
の分だけ作動流体は圧縮されて圧力上昇しており、場合
によっては数ＭＰａの圧力がベローズ内に発生すること
になる。この圧力はベローズの板厚によっては耐久性が
心配になるレベルである。

【００３０】そこで、図４に示す駆動方法の一例では、
加圧室圧力が高い状態では圧電素子のＯＮ状態を維持
し、プランジャが吸入行程に入って加圧室圧力が低下し
始めた後に入力電圧を下げることにより、上記の作動流
体圧力の上昇を回避したものである。但し、吸入弁が開
弁を始める前までにはロッドを吸入弁に接触するように
し、吸入弁の開弁を助けるようにしている。これにより
図３の駆動方法の場合と同様、ポンプの吸込み性能を向
上させることができる。ロッドを吸入弁に接触させる際
は図４に示すように入力電圧を徐々に下げて行き、両者
の急激な衝突を回避するのが好ましい。なお、加圧室圧
力は吐出弁が閉弁した後に低下を始め、吸入行程に入っ
てから吐出弁が閉弁するまでの時間Ｔｄはほぼ一定であ
るので、予めコントローラにＴｄを記憶させておけば、
容易に本駆動方法を実現できる。

【００３１】次に、図５は本発明の高圧燃料ポンプの別
の実施例であり、圧電素子２００の伸長方向を逆にし
て、圧電素子２００がＯＦＦの状態では吸入弁５と係合
部材２０１が離れているため吸入弁５が閉弁可能になっ
ている。圧電素子２００をＯＮにすると係合部材２０１
が吸入弁５を押し開く構成であり、ＯＮ−ＯＦＦの関係
が図１の実施例と全く逆になっている。これ以外の大き
な違いとしては、皿ばねに代えて大径ベローズ２０４内
にばね２０９を設けた点である。これにより大径ベロー
ズ２０４の端面と圧電素子２００が押圧保持されてい
る。大径ベローズ２０４自身がばねとして十分な荷重を
発生できる場合は、ばね２０９は不要である。

【００３２】図６は図５の実施例の高圧燃料ポンプを使
用する場合の駆動方法であり、先に説明した図４の駆動
方法と比較して、入力電圧のＯＮ−ＯＦＦの関係、及
び、圧電素子の位置関係が逆転しているのみで、他の部
分は同じである。この場合は、ＯＦＦタイミングを変え
ることにより吐出量を可変に制御可能である。また、吸
入行程に入ってから吸入弁が開弁するよりも先に圧電素
子に入力電圧を与え、ロッドを吸入弁に押し当てておく
ことにより、先の実施例の場合と同様、ポンプの吸込み
性能を向上させることができる。

【００３３】以上説明したように、本発明によれば、圧
電素子の大出力・高応答を活かして大容量のポンプでも
吸入弁の自閉を防止して高い回転数まで吐出量制御が可
能となり、かつ、高速な駆動を実現できるのでプランジ
ャの往復周波数を大幅に高くできる。すなわち大流量か
つ高速運転可能な吐出量可変型の高圧燃料ポンプが実現
でき、自動車においては大排気量エンジン向けの大容量
ポンプ、高回転・多気筒エンジン向けの高応答ポンプを
提供することができる。

【００３４】なお、アクチュエータは圧電素子に限定さ
れず、圧電素子と同様の大出力・高応答・微小変位の特
徴を持つ電歪素子、磁歪素子を用いる場合も同様の構成
により、同等の効果を得ることができる。

【００３５】また、油圧式変位拡大機構はベローズに限
定されず、ダイヤフラムやピストンを用いてもよい。し
かし、ダイヤフラムでは十分なストロークを確保するの
が難しく、ピストンでは摺動面からの作動流体の漏れ対
策が必要なことから、ベローズが最も適している。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプを大容量化して
も高い回転数まで吐出量制御ができ、しかも高速な吐出
量制御を可能にする可変吐出量制御機構を提供できるの
で、大排気量エンジンや高回転型エンジン、あるいは多
気筒エンジンにも搭載可能な吐出量可変型の高圧燃料ポ
ンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧燃料ポンプの一実施例を示す縦断
面図。

【図２】本発明の高圧燃料ポンプの変位拡大機構の詳細
図。

【図３】本発明の高圧燃料ポンプの駆動方法の一例を示
す図。

【図４】本発明の高圧燃料ポンプの駆動方法の一例を示
す図。

【図５】本発明の高圧燃料ポンプのその他の一実施例を
示す縦断面図。

【図６】本発明の高圧燃料ポンプの駆動方法の一例を示
す図。

【符号の説明】

１…ポンプ本体、２…プランジャ、３…リフタ、５…吸
入弁、６…吐出弁、９…低圧配管、１０…吸入流路、１
１…吐出流路、１２…加圧室、２０…シール部材、２１
…ばね、２２…Ｏリング、２３…ケーシング、２４…皿
ばね、５０…燃料タンク、５１…低圧ポンプ、５２…プ
レッシャレギュレータ、５３…コモンレール、５４…イ
ンジェクタ、５５…コントローラ、５６…圧力センサ、
５７…ドライバ、７２…エンジンカムシャフト、７３…
エンジンカバー、１００…カム、１０１…高圧燃料ポン
プ、２００…圧電素子、２０１…係合部材（ロッド）、
２０２…小径ベローズ、２０４…大径ベローズ、２０８
…作動流体、２０９…ばね。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０４Ｂ 53/10 Ｆ０４Ｂ 21/00 Ｎ (72)発明者門向裕三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者高尾邦彦茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者山田裕之茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 CA04U CA09 CE02 CE27 3H071 AA07 BB01 CC17 DD12 DD26 EE15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料の吸入通路と吐出通路に連通する加圧
室と、前記加圧室内を往復動するプランジャと、前記吸
入通路に間挿された吸入弁と、前記吐出通路に間挿され
た吐出弁とを備え、外部入力により動作するアクチュエ
ータにより前記吸入弁の開閉タイミングをコントロール
する吐出量可変型の高圧燃料ポンプにおいて、前記ポンプは前記アクチュエータの変位を拡大する油圧
式変位拡大機構と、前記油圧式変位拡大機構により駆動
されて前記吸入弁に付勢力を与える係合部材とを備え、
前記係合部材と前記吸入弁を別体として互いに独立に動
作できるように構成したことを特徴とする高圧燃料ポン
プ。
【請求項２】請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおい
て、前記ポンプは前記アクチュエータと前記油圧式変位
拡大機構とを収納するケーシングを備え、前記アクチュ
エータと前記油圧式変位拡大機構の変位伝達方向熱膨張
量の合計値が前記ケーシングの同方向の熱膨張量とほぼ
等しくなるように前記ケーシングの熱膨張率を選定した
ことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の高圧燃料ポンプに
おいて、前記油圧式変位拡大機構は大径ベローズの小変
位をベローズ内に封入された作動流体を介して小径ベロ
ーズの大変位に変換するよう構成したものとし、かつ、
前記作動流体の圧力が常に正の値を保持した状態で動作
するよう、前記大径ベローズを無負荷の自由長状態に対
して常に変位伝達方向に圧縮した状態で使用することを
特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の高圧燃
料ポンプにおいて、前記アクチュエータは圧電素子、電
歪素子、または磁歪素子とし、前記係合部材は前記アク
チュエータへの入力がない状態では前記吸入弁を押し開
いて開弁状態を保持するよう構成し、前記アクチュエー
タに入力が入ると前記アクチュエータは前記大径ベロー
ズを引張って前記小径ベローズと一体に変位する前記係
合部材を引き込み、前記吸入弁との係合を開放して前記
吸入弁が閉弁できるように構成したことを特徴とする高
圧燃料ポンプ。
【請求項５】請求項４に記載の高圧燃料ポンプにおい
て、前記ポンプは前記アクチュエータに与える入力電圧
をＯＮにした後、前記加圧室内の圧力が前記吐出通路の
下流側の圧力と同等の高い圧力である間はそのままＯＮ
状態を保持し、前記プランジャが吸入行程に入って前記
加圧室の圧力が低下し始めた後に入力電圧を下げて前記
係合部材を前記吸入弁に接近させて行き、少なくとも前
記吸入弁が開弁を始める前までには前記係合部材を前記
吸入弁に係合させて前記吸入弁に開弁方向の付勢力を与
えるように入力電圧を制御することを特徴とする高圧燃
料ポンプ。