JP2003343395A - 燃料ポンプ - Google Patents
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- F02M63/028—Returnless common rail system
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Abstract
を提供することである。 【解決手段】往復動可能に保持されたシリンダ,シリン
ダの外面の一部を壁面の一部とし、該壁面の移動によっ
て内容積が変化する加圧室,加圧室に導かれる燃料の通
路である燃料吸入通路,加圧室で加圧された燃料が加圧
室外へ出た後の通路である燃料吐出通路,燃料吸入通路
に間挿された燃料吸入弁,燃料吐出通路に間挿された燃
料吐出弁を備えた燃料ポンプにおいて、吸入通路の吸入
弁の上流側と吐出通路の吐出弁の下流側とを結ぶ連通通
路を有し、該連通通路内に燃料吐出流路から燃料吸入通
路に燃料を流す逆止弁が取付けられていることを特徴と
する燃料ポンプ。
Description
る。
供給装置において、高圧レギュレータが設けられた分岐
通路の分岐部の下流の高圧燃料吐出通路に、高圧燃料の
脈動を吸収する絞り体を設けたので、高圧燃料供給装置
の内部の圧力は高圧レギュレータで定められ、高圧燃料
供給装置の内部の圧力が圧力損失により増大することな
く、高圧燃料ポンプ,カムシャフトの耐久性の向上,高
圧ダンパの作動圧力幅の低減を図ることが記載されてい
る。
61号に記載の装置においては、高圧レギュレータから
燃料タンクを結ぶ排出管が必要とされる。これにより、
構造が複雑となる問題があった。それによってコスト高
になるという問題があった。
ンプを提供することである。
本発明では、燃料ポンプの吸入通路と吐出通路とを近接
に配し、これらに連通通路を設け、この連通通路内にリ
リーフバルブを設ける。これにより、燃料ポンプは小型
のままでありながら、エンジンにおいては配管を省略す
ることができる。
に配し、これらの連通通路を直交させ、この連通通路内
にリリーフバルブを設けることで、燃料ポンプはさらに
コンパクトにすることができる。
種々検討した。まず、燃料ポンプに燃料吐出量を調量す
る機構を備え、通常運転時は、エンジンの必要量を吐出
するように制御されている。燃料ポンプから吐出された
燃料は、蓄圧室に送付され、燃料噴射弁からエンジンの
燃焼室に供給される。この構成により、燃料ポンプの吐
出量と燃料噴射弁の噴射量をバランスさせ、蓄圧室の圧
力を可変に制御できるようにしている。また、この蓄圧
室には、リリーフバルブを備え、リリーフバルブの開弁
圧は、通常運転時の目標最大燃圧より高く設定してい
る。これにより、エンジン運転中の燃料系の誤作動・故
障時や、エンジン停止時の燃料温度上昇時のように、燃
料圧力が上昇した時に、蓄圧室や配管系の破損を防止す
るために、所定の圧力を超えようとした時のみリリーフ
バルブを開口させ、蓄圧室の燃料を吸入通路へ排出する
ようにしている。このリリーフバルブを安定させて開弁
させるため、蓄圧室の容積を大きくしたり、吐出通路の
一部にオリフィスを設けたりすることにより、燃料ポン
プの吐出時の瞬間的な燃圧上昇を燃料ポンプの吐出口よ
り小さくし、エンジン運転中にリリーフバルブが瞬間的
に開口して燃料を排出することを防止している。これに
より、燃料噴射弁の噴射量以上に燃料ポンプの吐出量増
やす必要がないため、効率よく燃料ポンプを動作させる
とともに、リリーフバルブからの燃料排出による燃料温
度上昇を防止している。
に比例して燃料を吐出するので、蓄圧室の圧力が略一定
になるよう調圧するための高圧レギュレータを燃料ポン
プに備え、エンジンの必要量を上回る量を常時高圧レギ
ュレータから燃料タンクに排出している。これにより、
排出燃料は燃料タンクで冷却した後、燃料ポンプに供給
されるので、燃料ポンプの温度上昇による吐出効率の低
減・耐久劣化を防止している。また、エンジン停止時に
蓄圧室の温度上昇により燃料圧力が上昇しようとした時
には、高圧レギュレータが開口することにより、蓄圧室
や配管系の破損を防止している。また、燃料ポンプの吐
出通路の出口に絞り体、その手前に高圧ダンパー及び高
圧レギュレータが備えられている。これにより、燃料ポ
ンプの吐出通路の出口に絞り体を設けたことによって発
生する燃料ポンプの吐出時の絞り体手前の瞬間的な燃料
体積増加分は、高圧レギュレータから排出し、高圧ダン
パーに過大な体積変化がかからずにするようにしてい
る。
載の装置においては、リリーフバルブが蓄圧室に設けら
れているため、蓄圧室と吸入通路を結ぶ排出管が必要と
され、コスト高になるという問題がある。また、従来の
装置においては、高圧レギュレータは略一定燃圧のみし
か制御できないため、燃圧を可変に制御するために、電
磁式等の高圧レギュレータを採用しようとしても、高圧
ダンパーの脈動減衰燃圧範囲が限定させてしまうため、
可変範囲を大きくとれないという問題がもあった。
た。それらを踏まえ、実施態様について説明する。
り、一実施例の構成・動作を説明する。図1は、ポンプ
全体の垂直断面図、図2は、図1のポンプの吸入通路1
0及び吐出通路11を通る水平断面図、図3は、燃料噴
射システム構成図を示す。(吸入通路10の一部(図2
に示されている部分)は吐出通路11と異なる垂直断面
にあるため図1においては図示されない。)なお、実施
態様の説明にあっては異なる図の間でも同じ物を表わし
ている場合は同じ番号を付し、説明を省略することがあ
る。
出通路11,ポンプ室12が形成されている。図2に示
す吸入通路10は点線で示す位置において、上方からの
穴あけにて設けられた垂直部308を持ち(垂直部の上
側はねじ310で封止されている)、そこから更に水平
方向の吸入通路になり、図1に示す吸入通路10に至
る。即ち、図1に示す吸入通路10と図2に示す吸入通
路10は連絡されている一つの吸入通路10である。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5a,6a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。ポンプ室12は、加圧部材であるプランジャ2が
摺動するポンプ室12,吸入弁5に連通する吸入孔5
b,吐出弁6に連通する吐出孔6bにて形成されてい
る。また、吸入室10aには、ソレノイド200がポン
プ本体1に保持されている。ソレノイド200がOFF
の時は、図1のように、吸入弁5は開弁状態となってい
る。
主に用いて説明する。燃料は、タンク50から低圧ポン
プ51にて低圧配管103を通りポンプ本体1の燃料導
入口に、低圧プレッシャレギュレータ52にて一定の圧
力調圧されて、導かれている。その後、ポンプ本体1に
て加圧され、燃料吐出口から高圧配管104を通りコモ
ンレール53に圧送される。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、エンジンコントロールユニット(ECU)4
0の信号にて燃料の噴射を行う。また、ポンプ本体1に
は、リリーフアッセンブリ102(適宜リリーフアッセ
ンブリ102と呼ぶ)が装着されており、コモンレール
53内の圧力が所定値を超えた際に開弁し、配管系の破
損を防止する。
は、ばね4にてカム100に圧接されている。プランジ
ャ2は、シリンダ20に摺動可能に保持されており、エ
ンジンカムシャフト等によって回転されるカム100に
より、往復運動して加圧室12内の容積変化させる。ま
た、シリンダ20の図中下端には、燃料がカム100側に
流出することを防止するプランジャシール30が設けら
れている。
上方に移動中)に吸入弁5が閉弁すると、ポンプ室12
内圧力が上昇し、これにより吐出弁6が開弁し、吐出通
路11を経て、燃料をコモンレール53に圧送する。
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、ソレノイド200の動作により決定される。即ち、
ソレノイド200がON(通電)状態を保持した際は、
プランジャロッド201をソレノイド200側に引き寄
せるため、プランジャロッド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、圧縮
工程中は、吸入弁5は閉塞し、ポンプ室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。
(無通電)を保持した際は、プランジャロッド201は
吸入弁5に係合し、吸入弁5を開弁状態に保持する。従
って、圧縮工程時においても、ポンプ室12の圧力は燃
料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つ。そのため、吐
出弁6を開弁することができず、ポンプ室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。また、圧縮工程の途中で、ソレノイド200をON
状態とすれば、コモンレール53へ燃料が圧送される。
また、一度圧送が始まれば、ポンプ室12内の圧力は上
昇するため、その後、ソレノイド200をOFF状態に
しても、吸入弁5は閉塞状態を維持し、吸入工程の始ま
りと同期して自動開弁する。
バルブの設置方法について説明する。
口を備えた外観図、図5は、リリーフアッセンブリ10
2を通る垂直断面図、図6は、図5部の斜視図を示す。
本ポンプにおいては、図2,図3に示したように吸入通
路10および吐出通路11を平行に配置し、吸入通路1
0および吐出通路11に直交するように連通通路105を
形成し、その間にリリーフアッセンブリ102を配置し
ている。燃料は、吐出通路11から交差穴11bと通し
て連通通路105に導かれている。リリーフアッセンブ
リ102は、所定の圧力以上になった時に開弁するチェ
ックバルブ102aおよびバルブシート102dを備え、か
つ、連通通路105の開放端を塞ぐ塞栓301から形成
されている。又、内部に燃料の不純物を取除く燃料フィ
ルタ302を有する。バルブシート102dは、リリーフ
アッセンブリ102内にチェックバルブ102aの開弁
圧を調整可能にねじ部303にてねじ締結されている。
即ち、チェックバルブ102aはバネ302によって保
持されており、バルブシート102dをネジ締結にて図
5における左方向に移動させておけば、バネの反発力が
強くなり、開弁圧は高くなる。逆を行えば開弁圧は低く
なる。
り、ねじ部303の燃料シールを行っている。リリーフ
アッセンブリ102を介して吐出通路11と吸入通路1
0は連通されており、コモンレール53内の圧力が所定
値(チェックバルブ102aの開弁圧)を超えた際に開
弁して吐出通路11内の燃料を吸入通路10に流入さ
せ、配管系の破損を防止する。
およそ平行に配置し、それらに直行する方向に配置した
塞栓301内にチェックバルブ102aを配置すること
で、二方向からの開穴加工によってチェックバルブを設
置することが出来る。
性を向上することができる。また、製造時のコスト低減
を図れる。そして、リリーフバルブの定期点検や、故障
時の交換作業を容易に行うことができる。
102に設けられたシール部102b及び102cにてシ
ールされている。シール部102bは、ポンプ本体1と
金属接触にてシールしている。このような構造にするこ
とにより、高圧シール構造を簡素化することができる。
このシール部にて連通通路105は、高圧部と低圧部に
分割される。シール部102cは、ポンプ本体1とゴム
製のOリングにてシールされている。このシール部に
て、低圧部からポンプ外部への燃料もれをシールしてい
る。ゴム製のOリングにてシールすることにより、低圧
シール部の信頼性向上を図ることができる。
およそ平行に配置し、それらに直行する方向に配置した
塞栓301内にチェックバルブ102aを配置すること
により、連通通路105を加工するだけで、リリーフア
ッセンブリ102を取付けた際、吸入通路と吐出通路と
の連通孔を構成することができる。また、交差穴11bの
流路面積は、吐出通路11及び連通通路105の流路面
積より小さくするように交差させることにより、チェッ
クバルブ102aの上流側に絞り部を形成することがで
きる。これにより、燃料ポンプは小型のままとすること
ができ、かつ単純な形状変更と単純な加工の追加により
成立させることができる。
説明する。
断面を示す。
ブリ102間に燃料室106を設け、さらに燃料室10
6と吐出通路11とをオリフィス107と通して連通さ
せている。図8は、さらに燃料室106にダンパー10
8を設けている。
する瞬間的な燃圧上昇を、リリーフアッセンブリ102
上流部にて、より効果的に減衰することができる。図8
においては、ダンパー108を設けていることで、さら
に燃圧上昇を減衰させることができる。このように燃圧
を安定させることで、通常運転時の目標平均燃圧とリリ
ーフバルブの開弁圧力の差が少ない場合においても、リ
リーフバルブが開口し、燃料ポンプの吐出量の一部がリ
リーブバルブから排出することを防止することができ
る。従って、燃料ポンプの容積をエンジンの必要量以上
にする必要がなく、燃料ポンプを小型化できる。更にリ
リーフバルブの開弁圧を通常運転時の目標平均燃圧に近
づけられるため、リリーフバルブの小型化,配管系の低
耐圧化ができる。またリリーフバルブの開閉動作を少な
くすることで、チェックバルブ部の寿命を延ばすことが
できる。更に、燃料室106の瞬間的な燃圧上昇が減衰
されるため、本実施例のようにシール部106aにゴム
製のOリングを使用した際においても、シール部の信頼
性向上を図ることができる。
するためのソレノイド200を設けることで、高圧燃料
のノンリターン化をすることができ、燃料タンク−燃料
ポンプ−蓄圧室の燃料通路配管をより短いラインで結ぶ
ことができ、配管の簡素化によるコスト低減,システム
の小形化,配管接続部の低減による信頼性向上を図るこ
とができる。
連絡する連絡穴312を別に設ける実施態様である。本
実施態様においては、まず、穴の壁面が接しない位置で
吸入通路10と連通通路105とを設ける。次いで、下
方より連絡穴312を切削する。連絡穴312は、連通
通路105を経て吸入通路10に至り、連通通路105と
吸入通路10を連絡する。連絡穴312における吸入通
路10と反対側はOリングを有する封止栓311によっ
て封止する。
に、円周部同士の連絡を無くすことができるので、連絡
部におけるバリの発生等、加工時の不具合を解消するこ
とが出来る。また、多少の加工誤差があっても、より確
実に二つの通路を連絡することが出来る。なお、本実施
態様では吸入通路と連通通路の連絡する連絡通路を設け
たが、図5に示されているような吐出通路と連通通路が
接する場合において、吐出通路と連通通路を連絡する連
絡通を設けてもよい。その場合も同様の効果を得ること
が出来る。
省くことができ、これにより、部品点数の削減による低
コストとコンパクト化、及び、配管接続部の削減による
信頼性の高い燃料システムを形成できる小型の燃料ポン
プを提供することができる。
り部を設けることにより、燃料ポンプ吐出時に発生する
吐出通路内の瞬間的な圧力上昇(脈動)は絞り部にて減
衰され、リリーフバルブの上流部(吐出通路側と絞り部
の間)の燃圧を安定させることができる。従って、通常
運転時の目標平均燃圧とリリーフバルブの開弁圧力の差
が少ない場合においても、リリーフバルブが開口し、燃
料ポンプの吐出量の一部がリリーブバルブから排出する
ことを防止することができる。従って、燃料ポンプの容
積をエンジンの必要量以上にする必要がなく、燃料ポン
プを小型化できるとともに、リリーフバルブの開弁圧を
通常運転時の目標平均燃圧に近づけられる(開弁圧の低
減ができる)ため、リリーフバルブの小型化,配管系の
低耐圧化ができる。また、リリーフバルブの開閉動作を
少なくし、リリーフバルブの寿命を延ばすことができ
る。
セットさせて交差するように配し、交差部の流路面積が
連通通路及び吐出通路の流路面積より小さくすることに
より、リリーフバルブ上流部に絞り部を形成することが
できる。そしてこれはより簡単な加工で行うことが出来
る。それにより、燃料ポンプの小型化を図ることが出来
る。さらに低コスト化を図ることができる。
を拡張した燃料室を設けることにより、リリーフバルブ
の上流部の燃圧脈動をより減衰することができる。これ
により、リリーフバルブの開弁圧をより低減することが
できる。
パーを設けることにより、リリーフバルブの上流部の燃
圧脈動をより減衰することができる。そして、吐出時の
瞬間的な燃料体積増加分を絞り部によって制限すること
が出来る。それにより、過大な体積変化がダンパーにか
かることを低減できる。そして、ダンパーの信頼性向上
・低耐圧化ができる。
る通路の一端を開口させ、この開口端に流路を塞ぐ塞栓
を配し、塞栓内にリリーフバルブを取付けることによ
り、ポンプハウジングの加工性を向上しコスト低減を図
ることができる。これにより、リリーフバルブの定期点
検や故障時の交換作業を容易に行なうことができる。
方のシール部は、吸入通路と吐出通路の間(高圧シール
部)の金属接触式シール、もう一方は、吸入通路とハウ
ジング外部の間(低圧シール部)のゴム接触式シールと
する。これにより、高圧シールの簡素化することが出来
る。また、低圧シール部の信頼性向上を図ることができ
る。
セットさせて交差するように配し、交差部上にリリーフ
バルブを備えた塞栓を設ける。これにより、燃料ポンプ
をより小型化することができる。
する機構を備えるとともに、吸入弁の手前と吐出弁の後
を連通させた通路にリリーフバルブを設ける。これによ
り、高圧燃料のノンリターン化が図れ、燃料タンク−燃
料ポンプ−蓄圧室の燃料通路配管をより短いラインで結
ぶことができ、配管の簡素化によるコスト低減,システ
ムの小形化,配管接続部の低減による信頼性向上を図る
ことができる。
ポンプを提供することができる。
平断面図。
a,6a…ばね、5…吸入弁、6…吐出弁、10…吸入
通路、11…吐出通路、11b…吐出通路と連通通路の
交差穴、12…ポンプ室、50…燃料タンク、51…低
圧ポンプ、52…低圧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、100…カム、1
02…リリーフアッセンブリ、103…低圧通路、10
4…高圧配管、105…連通通路、106…燃料室、1
07…オリフィス、108…ダンパー。
Claims (14)
- 【請求項1】往復動可能に保持されたシリンダ、 前記シリンダの外面の一部を壁面の一部とし、該壁面の
移動によって内容積が変化する加圧室、 前記加圧室に導かれる燃料の通路である燃料吸入通路、 前記加圧室で加圧された燃料が前記加圧室外へ出た後の
通路である燃料吐出通路、 前記燃料吸入通路に間挿された燃料吸入弁、 前記燃料吐出通路に間挿された燃料吐出弁を備えた燃料
ポンプにおいて、 前記吸入通路の前記吸入弁の上流側と前記吐出通路の前
記吐出弁の下流側とを結ぶ連通通路を有し、該連通通路
内に前記燃料吐出流路から前記燃料吸入通路に燃料を流
す逆止弁が取付けられていることを特徴とする燃料ポン
プ。 - 【請求項2】請求項1において、前記逆支弁は、前記吸
入通路内の圧力が一定値を越えた場合に前記燃料吐出流
路から前記燃料吸入通路に燃料を流すリリーフバルブで
あることを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項3】請求項1において、前記連通通路は、前記
ポンプの本体内に設けられていることを特徴とする燃料
ポンプ。 - 【請求項4】請求項1において、前記燃料吸入通路と前
記連通通路の接続点及び前記燃料吐出通路と前記連通通
路の接続点は、何れも前記ポンプの本体内に設けられて
いることを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項5】請求項4において、前記燃料吸入通路,前
記燃料吐出通路及び前記連通通路は同一の金属ブロック
もしくは樹脂ブロックに設けられていることを特徴とす
る燃料ポンプ。 - 【請求項6】請求項1において、 前記燃料吸入通路と前記燃料吐出通路を略平行に配置
し、前記燃料吸入通路及び前記燃料吐出通路と略直交す
るように連通通路を設け、該連通通路内に吐出弁側から
吸入弁側に燃料を流すリリーフバルブが取付けられてい
ることを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項7】請求項1において、 前記燃料吐出通路から前記逆止弁に至る流路の一部に絞
り部を設けたことを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項8】請求項7に記載の燃料ポンプにおいて、 前記絞り部と前記リリーフバルブの間に流路を拡張した
燃料室を設けたことを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項9】請求項7に記載の燃料ポンプにおいて、 前記絞り部と前記リリーフバルブの間に、圧力によって
体積が変化するダンパーを燃料と接する位置に設けたこ
とを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項10】請求項1において、前記連通通路の一端
は前記ポンプの本体の外部に開口しており、 前記開口部には、前記連通通路の燃料がポンプ本体の外
部に流出することを防止する封止部を有する第1の塞栓
が取付けられ、 前記連通通路の前記吐出通路への開口部と前記吸入通路
への開口部との間には、吐出弁側から吸入弁側に燃料を
流すリリーフバルブを有し該リリーフバルブ以外の個所
からは前記吸入側と前記吐出側との間で燃料の往来を防
止する封止部を有する第2の塞栓が取付けられているこ
とを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項11】請求項10において、 前記第1の塞栓と前記第2の塞栓は一体のボディで形成
されていることを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項12】請求項10または11において、 前記第1の塞栓の封止部はゴム接触式シールであり、前
記第2の塞栓の封止部は金属接触式シールであることを
特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項13】請求項6に記載の燃料ポンプにおいて、 前記連通通路と前記吸入通路の中心線をオフセットさせ
て交差するように配し、該交差部上に前記塞栓を設けた
ことを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項14】燃料の吸入通路及び吐出通路、前記吸入
通路に間挿された吸入弁、前記吐出通路に間挿された吐
出弁、前記吸入弁と吐出弁の間に設けられた燃料を加圧
する加圧室、該加圧室より吐出する燃料量を調量する機
構を備えた燃料ポンプにおいて、 前記吸入弁の手前と前記吐出弁の後が連通され、その連
通させた通路に吐出弁から吸入弁側に燃料を流すリリー
フバルブを取付けられていることを特徴とする燃料ポン
プ。
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