JP2004197834A - Pressure relief device and pressure accumulation type fuel supply system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガソリンエンジンなどの内燃機関へ燃料を供給するシステムなどに利用される圧力リリーフ装置、及びこれを用いた蓄圧式燃料供給システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料供給ポンプから供給される高圧燃料をコモンレールに蓄積し、このコモンレールに蓄積された高圧燃料を内燃機関の気筒毎に設けられたインジェクタを介して各気筒へ供給する蓄圧式燃料供給システムにあっては、コモンレール内の圧力が異常に上昇すると危険であり、また、インジェクタの開弁動作に支障をきたすおそれがある。このため、コモンレール内の圧力が所定値以上となった場合にコモンレール内の燃料を低圧側領域へ放出するリリーフ弁が装備されており、通常においては、このリリーフ弁をコモンレールに取付けるようにしている。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−5319号公報(0002〜0003欄、図7)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような構成においては、コモンレールにリリーフ弁が取付けられているので、低圧側領域へ圧力を逃がすための管路をリリーフ弁に施設しなければならず、余分な配管作業が必要となり、またコストも増大する不都合がある。このため、リリーフ弁を燃料供給ポンプに内臓させ、管路を不要にして配管作業やコストを削減することが考えられている。
【0005】
ところで、上述した燃料供給ポンプに、1つのプランジャを往復動させて燃料を圧送する所謂シングルプランジャポンプが用いられる場合も少なくない。このようなポンプにおいては、燃料の吐出行程が間欠的となるので、コモンレールへ供給される燃料の圧力脈動は大きくなるが、コモンレール内の容積は大きく、また、コモンレールの手前には脈動低減用の絞りが設けられるので、コモンレール内の圧力は大きく脈動することはない。このため、コモンレールにリリーフ弁を取付ける従来の構成にあっては、圧力脈動に伴う燃料リークはないので、ポンプの容積効率が大きく、また、的確な圧力リリーフ動作が保証されている。
【0006】
ところが、リリーフ弁を燃料供給ポンプに内臓させる場合にあっては、リリーフ弁が圧力脈動の影響を受け易くなるので、圧力脈動に伴う燃料リークが生じ、容積効率が小さくなる等の不都合がある。
【0007】
このため、このような不都合に対して、リリーフ弁の上流側にオリフィスを設けることが考えられるが、脈動低減を意図してオリフィスの径を例えばφ0.4mmと小さくすると、圧力異常時圧力脈動は低減するものの、オイフィスの上流側の圧力(燃料供給ポンプの吐出弁直後の圧力)は、図11(a)に示されるように、オリフィスの絞りの影響でポンプ回転速度(Np )が増大するほど高くなる。このため、リリーフ弁の開弁圧をポンプの低回転時の圧力に合わせて設定すると、ポンプの高回転時にリリーフ弁が開き、ポンプの容積効率が低下する不都合があり、逆に、リリーフ弁の開弁圧を高回転時の圧力に合わせて設定すると、コモンレール内の圧力が高くなった場合でもインジェクタの開弁動作を確保しなければならなくなるので、インジェクタドライバが高電圧化し、コスト高になる不都合がある。
【0008】
これに対して、オリフィス径を、例えばφ1.0mmと大きくすると、燃料供給ポンプの吐出弁直後の圧力は、図11(b)に示されるように、ポンプ回転速度(Np )が大きくなるほど脈動が大きくなり、絞りによる効果が見られなくなる。
【0009】
そこで、この発明においては、絞り過ぎることに起因する不都合を回避すると共に、リリーフ弁上流側の圧力脈動を効果的に低減して圧力脈動に伴う燃料リークを防ぎ、容積効率を高めることが可能な圧力リリーフ装置及びこれを用いた蓄圧式燃料供給システムを提供することを主たる課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明に係る圧力リリーフ装置は、高圧側領域と低圧側領域との間に配設され、前記高圧側領域の流体圧力が所定値以上となった場合に前記高圧側領域から前記低圧側領域への流体の流れを許容するリリーフ弁を備え、前記リリーフ弁の上流側に圧力脈動を低減する脈動低減手段を設け、この脈動低減手段を、流路が形成された収容部材と、この収容部材の流路上に収容されて隙間流れを形成する間隙構成体とを有して構成したことを特徴としている(請求項1)。
【0011】
ここで、隙間流れを形成するための隙間(クリアランス)は、収容部材と間隙構成体との間に形成されるものであっても、間隙構成体自身に形成されるものであってもよい(請求項2,3)。
【0012】
したがって、脈動低減手段は隙間流れを利用しているので、隙間を小さくしても全体の通路面積を大きくとることができ、絞りによる影響をなくすことが可能となる。また、隙間を小さくできるので、リリーフ弁へ向かう流体の圧力脈動を抑えることが可能となる。
【0013】
また、本発明に係る圧力リリーフ装置は、高圧側領域と低圧側領域との間に配設され、前記高圧側領域の流体圧力が所定値以上となった場合に前記高圧側領域から前記低圧側領域への流体の流れを許容するリリーフ弁を備え、前記リリーフ弁の上流側に圧力脈動を低減する脈動低減手段を設け、この脈動低減手段を、流路が形成された収容部材と、この収容部材に前記流路を遮蔽するように取付けられ、流体の直進を妨げる遮蔽体とを有して構成してもよい(請求項4)。
【0014】
ここで、遮蔽体は、所定径のオリフィスが形成された複数の遮蔽板を流路に間隔を空けて配設すると共に、隣り合う遮蔽板のオリフィスを流路の形成方向に投影した際に重ならないように配設して構成しても、また、収容部材の流路を遮蔽するように設けられ、収容部材との間に流路の形成方向に延びる軸方向通路とこれに略直交する径方向通路とを有して構成してもよい(請求項5,6)。
【0015】
したがって、このような構成によれば、リリーフ弁へ向かう流体は遮蔽体に衝突して直進が妨げられるので、流体の脈動エネルギーを遮蔽体によって減衰させることができ、絞りを生ぜしめずに圧力脈動を抑えることが可能となる。
【0016】
ところで、リリーフ弁を、燃料供給ポンプの吐出弁より下流側である高圧側領域と燃料供給ポンプの吸入弁より上流側である低圧側領域との間に配設し、且つ、吐出弁から吐出した燃料を供給する燃料供給通路から分岐されたリリーフ通路上に設けられる場合には、前記脈動低減手段を、リリーフ通路上に設けるようにしても(請求項7)、吐出弁より下流側であり、且つ、燃料供給通路とリリーフ通路との分岐部分よりも上流側に設けるようにしてもよい(請求項8)。
【0017】
前者の構成によれば、リリーフ通路の脈動低減手段とリリーフ弁との間の圧力脈動を低減することができ、後者の構成によれば、リリーフ通路のみならず燃料供給通路の圧力脈動も低減することができる。
【0018】
また、燃料供給ポンプにリリーフ弁を内臓する構成にあっては、前記リリーフ弁、前記吐出弁、及び、前記脈動低減手段を一体化することが、配管の削除、コストの低減、燃料供給ポンプの小型化を図る上で好ましい(請求項9)。
【0019】
そして、以上のような圧力リリーフ装置は、燃料供給ポンプと、燃料を蓄積するコモンレールと、内燃機関の気筒毎に設けられたインジェクタとを有し、燃料供給ポンプとコモンレールとを接続する燃料供給通路を介して燃料供給ポンプで加圧された燃料をコモンレールに供給可能とし、コモンレールに蓄積された燃料をインジェクタに供給可能とする蓄圧式燃料供給システムにおいて、燃料供給ポンプに設ける場合に適している(請求項10)。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る圧力リリーフ装置を蓄圧式燃料供給システムに適用した場合の構成例を図面に基づき説明する。
図1に示されるように、蓄圧式燃料供給システムは、燃料タンク1と、この燃料タンク1から燃料を汲み上げ、汲み上げた燃料を一次的に高めるフィードポンプ2と、フィードポンプ2から圧送される燃料の圧力を設定する低圧調整弁3と、フィードポンプ2から送られた燃料を必要量加圧して圧送する燃料供給ポンプ4と、燃料供給ポンプ4から圧送された高圧燃料を蓄積するコモンレール5と、内燃機関の気筒毎に設けられ、コモンレール5に蓄積された燃料を所定のタイミングで噴射するインジェクタ6とを有して構成されている。
【0021】
燃料供給ポンプ4は、フィルタ7、低圧ダンパ8、吸入弁9、高圧ポンプ部10、吐出弁11、流量制御装置12、及び圧力リリーフ装置13を有して構成されているもので、具体的には、図2に示されるように、これらが燃料供給ポンプ4のハウジング15に設けられ、一体のアセンブリとして構成されている。
【0022】
ハウジング15には、単一のプランジャバレル16がバレル装着孔17に固装されており、このプランジャバレル16には、プランジャ18が摺動自在に挿入されている。このプランジャ18は、ハウジング15から突出して図示しないカムに対向して設けられたタペット19に連結されている。このタペット19は、ポンプハウジング15に固定されたばね受け20との間に弾装されたリターンスプリング21によってカムに圧接されており、カムの回転によりプランジャ18を往復動させるようにしている。
【0023】
また、ハウジング15には、吸入弁9及び流量制御装置12が一体に形成された第1バルブホルダ22と、吐出弁11及び圧力リリーフ装置13が一体に形成された第2バルブホルダ23とが組み付けられている。
【0024】
第1バルブホルダ22は、バレル装着孔17に続いて形成された第1バルブホルダ装着孔24に気密に挿着され、プランジャ18との間で圧縮室25を画成している。また、第2バルブホルダ23は、連通路26を介して圧縮室25と連通する第2バルブホルダ装着孔27に気密に挿着されている。
【0025】
さらにハウジング15には、フィードポンプ2に通じる吸入通路30と、この吸入通路30と前記第1バルブホルダ装着孔24とを連通するダンパ室31と、第2バルブホルダ装着孔27と吸入通路30とを連通する帰還通路32とが形成されており、吸入通路30にはフィルタ7を装着した流入パイプ33が挿着され、ダンパ室31には、燃料の脈動を低減する低圧ダンパ8を構成するメタルダイヤフラム34が収容されている。
【0026】
第1バルブホルダ22には、一端がダンパ室31に通じ、他端が圧縮室25に通じる燃料供給通路35が形成され、この燃料供給通路35にここを開閉する吸入弁9が設けられている。ここで、吸入弁9は、第1バルブホルダ22に固装されたバルブシート36と、第1バルブホルダ22の端部にかしめ付けられたストッパ37と、バルブシート36に形成された弁孔36aを開閉する弁体38と、この弁体38とストッパ37との間に弾装され、弁孔36aを閉塞する方向に弁体38を付勢するスプリング39とによって構成されており、圧縮室25の容積が増大するプランジャ18の吸入行程時においては、燃料供給通路35内の燃料圧により弁体38がスプリング39の付勢力に抗してリフトし、燃料が圧縮室25に流入されるようになっている。
【0027】
また、この吸入弁9は、常閉型(ノーマルクローズ)の電磁弁としても機能している。即ち、第1バルブホルダ22は、ステータをなしており、これに組み付けられたエンドボディ40との間にアーマチュア収容室41を画成し、このアーマチュア収容室41にロッド43が固装されたアーマチュア44を収容し、このアーマチュア44に固装されたロッド43を第1バルブホルダ22に形成された通孔42を介して燃料供給通路35に突出させ、弁体38に当接可能としている。そして、エンドボディ40の周囲に設けられた励磁コイル46への通電により、アーマチュア44をバルブホルダ22との間に弾装されたスプリング45の付勢力に抗して変位させ、ロッド43を弁体38に押し付け、該弁体38をリフトさせるようにしている。
【0028】
したがって、流入パイプ33からフィルタ7を介して流入された燃料は、ダンパ室31に入り、ここに設けられたメタルダイヤフラム34により脈動が低減され、脈動音や振動的な負荷が低減されるようになっている。そして、このダンパ室31を通過した燃料は、プランジャ18が図中右方へ移動する吸入行程時に吸入弁9を介して圧縮室25に流入し、プランジャ18が図中左方へ移動する圧送行程時には、励磁コイル46への通電がない限り弁体38が弁孔36aを閉塞し、加圧された燃料を連通路26を介して下記する吐出弁11へ圧送するようになっている。
【0029】
また、励磁コイル46への通電がなされると、弁体38は強制的に開放され、圧送行程時においても圧縮室25の燃料は加圧されることなく弁孔36aを通って燃料供給通路35側へ戻される。このため、励磁コイル46への通電タイミングを調節することで、加圧燃料の圧送量を調節できるようになっている。
【0030】
第2バルブホルダ23には、連通路26が臨む端部に吐出弁11が設けられている。この吐出弁11は、図3にも示されるように、第2バルブホルダ23の端部にウェーブワッシャ50を介して固定されたバルブシート51と、このバルブシート51と第2バルブホルダ23と間に形成されたバルブ収容室52に収容され、バルブシート51に形成された弁孔51aを開閉する弁体53と、この弁体53と第2バルブホルダ23に固定されたスプリングガイド54との間に弾装され、弁孔51aを閉塞する方向に弁体53を付勢するスプリング55とによって構成されており、圧送行程時に連通路26を介して加圧燃料が圧送されると、燃料圧により弁体53がスプリング55の付勢力に抗してリフトし、加圧燃料がバルブ収容室52に流入されるようになっている。
【0031】
また、第2バルブホルダ23には、一端がバルブ収容室52に接続され、他端がコモンレールに通じる吐出口56に接続された燃料供給通路57と、一端がバルブ収容室52に接続され、他端が第2バルブホルダ23の周囲に形成された環状溝58を介して前記帰還通路32に接続されるリリーフ通路59が形成されている。
【0032】
そして、このリリーフ通路59上には、前記圧力リリーフ装置13を構成するリリーフ弁60とその上流側に配された圧力脈動低減機構61とが設けられている。即ち、リリーフ通路59上には、圧力脈動低減機構61の一部を構成し、内部に流路62aが形成された収容部材62が第2バルブホルダ23に挿嵌され、この収容部材62と第2バルブホルダ23とによって囲まれた空間にバルブ収容室63が形成されている。前記リリーフ弁60は、収容部材62の端部に形成されたシート部62bに下流側から当接するボール弁64と、このボール弁64を保持するバルブガイド65と、このバルブガイド65と第2バルブホルダ23に形成されたばね受け66との間に弾装され、収容部材62の流路62aを閉塞する方向にボール弁64を付勢するスプリング67とにより構成されており、流路内に導かれた燃料圧が所定値以上に達した場合に、ボール弁64がスプリング67の付勢力に抗してリフトし、高圧燃料がバルブ収容室63へ流入するようになっている。
【0033】
また、圧力脈動低減機構61は、収容部材62の流路上に隙間流れを形成する間隙構成体70を収容して構成されている。この間隙構成体70は、図4にも示されるように、下流側端部が収容部材62に圧入され、上流端から中程にかけて外周面の径が収容部材62の内周面の径より僅かに小さく形成され、収容部材62との間に所定の間隔を有するクリアランス71が形成されている。また、間隙構成体70の中程には、前記クリアランス71に連通する環状溝72が外周面に形成され、間隙構成体70の内部には、下流端から中程に掛けて軸方向に穿設された軸孔73と、一端が軸孔73に接続され、他端が環状溝72に接続された径方向通路74が形成されている。
【0034】
したがって、吐出弁11を介して供給された燃料は、クリアランス71を通り、その後、環状溝72、径方向通路74、及び軸孔73を通ってボール弁64の背後へ導かれることとなり、間隙構成体70と収容部材62との間には、前記クリアランス71によって隙間流れが形成されることとなる。
【0035】
ここで、間隙構成体70の上流側端部の外径(直径)を5mmに設定した場合に、収容部材62の内周面との隙間(収容部材62の内周面と間隙構成体70の外周面との半径差)は凡そ50μmに設定されており、隙間全体の通路面積(≒5π×0.05=π×(1/2)2 )をほぼ直径1mmのオリフィス相当としている。
【0036】
よって、上述の構成よれば、吐出弁11の下流側で圧力脈動が生じても、燃料は収容部材62と間隙構成体70との間のクリアランス71を介してリリーフ弁60へ送られるので、このクリアランス71を通過する過程で脈動は低減される。このため、リリーフ弁60の上流側において圧力を安定させることができるので、圧力脈動に伴う燃料リークがなくなり、リリーフ弁60の的確なリリーフ動作を保証することができ、また、燃料供給ポンプの容積効率を高めることが可能となる。また、隙間(クリアランス71)の通路面積が直径1mmのオリフィス相当に設定されているので、絞りによる影響は発生せず、吐出弁11直後の圧力は、図11(c)に示されるように、燃料供給ポンプ4の高回転時においても上昇することがなくなる。
【0037】
図5に間隙構成体70の他の構成例が示されている。この例において間隙構成体70は、軸方向の両端部(上流側端部と下流側端部)に収容部材62の内周面と部分的に圧接し、残りの部分に収容部材62の内周面から離れた離隔面75a,76aが形成された圧入端部75,76を有し、また、この圧入端部間に小径の連結部77,78を介して一体に連結された円柱部79を有している。円柱部79は、その外周面の径が収容部材62の内周面の径より僅かに小さく形成され、円柱部79と収容部材62の内周面との間に所定の間隔を有するクリアランス80が形成され、このクリアランス80により隙間流れが形成されるようになっている。ここで、離隔面75a,76aは、軸芯に対して対称的な位置に径方向に対して直角に形成されたフラットカットによって構成され、間隙構成体70の円柱部79の外径(直径)を5mmに設定した場合に、収容部材62の内周面との隙間(収容部材62の内周面と間隙構成体70の外周面との半径差)を50μmに設定し、隙間(クリアランス80)の通路面積をほぼ直径1mmのオリフィス相当としている。
【0038】
したがって、この構成よれば、吐出弁11から吐出された燃料は、圧入端部75に形成された離隔面75aと収容部材62の内周面との間の隙間を介して連結部77の周囲に入り、その後、収容部材62と円柱部79との間のクリアランス80を通って連結部78の周囲に至り、圧入端部76の離隔面76aと収容部材62との隙間を介してボール弁64の背後に導かれる。
【0039】
このため、吐出弁11の下流側で圧力脈動が生じても、クリアランス80を通過する過程で圧力脈動が低減されるので、リリーフ弁60の上流側の圧力を安定させることができる。このため、圧力脈動に伴う燃料リークがなくなり、リリーフ弁60の的確なリリーフ動作を保証することができ、また、燃料供給ポンプの容積効率を高めることが可能となる。また、隙間(クリアランス80)の通路面積が直径1mmのオリフィス相当に設定されているので、絞りによる影響は発生せず、圧力異常時吐出弁11直後の圧力が燃料供給ポンプ4の高回転時において上昇する不都合もなくなる。
【0040】
以上までの構成は、隙間流れを形成するための隙間を、収容部材62と間隙構成体70との間に形成するものであったが、隙間流れを形成するための隙間は、間隙構成体70自身に形成されるものであってよい。特に、脈動低減を図るために隙間を20μmまで詰める必要がある場合には、隙間の数を増やして対応すればよい。
【0041】
例えば、図6に示されるように、間隙構成体70を、外径4mmの円柱部81と、その外側に設けられる外径4.5mmの円筒部82と、さらにその外側に設けられる外径5mmの円筒部83とによって構成し、円柱部81と円筒部82との間、円筒部82と円筒部83との間、円筒部83と収容部材62との間に0.02mmの同心状の環状隙間84,85,86を形成してもよい。このような構成においては、隙間の通路面積(≒5π×0.02+4.5π×0.02+4π×0.02>π×(1/2)2 )が直径1mmのオリフィスよりも大きくなるので、絞りに伴う影響(ポンプ高回転時の圧力上昇)を抑えつつ、脈動をより効果的に低減させることが可能となる。
【0042】
また、図7に示されるように、間隙構成体70を、軸方向に沿った合わせ面を有する複数の構成体エレメント87によって構成し、間隙構成体70に格子状に隙間88を形成して同様の作用効果を得るようにしてもよい。
【0043】
図8において、圧力脈動低減機構61の他の構成例が示されている。この例において圧力脈動低減機構61は、流路62aを遮蔽するように収容部材62に取り付けられ、燃料の直進を妨げる遮蔽体90によって構成されている。
【0044】
この遮蔽体90は、所定径のオリフィス91が形成された複数の遮蔽板92を流路62aに間隔を空けて配設することで構成されているもので、それぞれの遮蔽板92は、流路62aの形成方向に収容部材62に圧入固定される環状の圧入固定部材93と交互に配置され、遮蔽板間の距離を、圧入固定部材93の厚みによって規定している。ここで、それぞれの遮蔽板92のオリフィス91は、直径1mm程度の大きさに形成され、また、隣り合う遮蔽板92に形成されたオリフィス91は、流路62aの形成方向に投影した際に重ならない位置に形成されている。
【0045】
したがって、このような構成によれば、吐出弁11 から吐出された燃料は、それぞれの遮蔽板91の異なる位置に形成されたオリフィスを介して下流側へ送られるので、遮蔽板にあたって方向が変更される都度、エネルギーが減衰され、脈動が小さくなる。また、それぞれのオリフィス91は、絞りによる影響が生じにくい径に設定されているので、圧力異常時燃料供給ポンプ4の高回転時に圧力上昇が生じる不都合もなくなる。このため、燃料供給ポンプ4の回転速度に拘わらず、圧力脈動に伴うリリーフ弁60からの燃料リークがなくなり、燃料供給ポンプ4の容積効率を高めると共に、リリーフ弁60の的確なリリーフ動作を保証することが可能となる。
【0046】
図9において、遮蔽体90の他の構成例が示されている。ここで用いられる遮蔽体90は、収容部材62の流路62aを遮蔽するように該収容部材62に圧入される栓部95と、収容部材62の内径よりも大きい径を有するフランジ部96とを一体に形成したもので、栓部95の先端からフランジ部96の中程にかけて軸方向に沿って平坦にカットされたフラットカット部97が軸芯に対して対称となる2箇所に形成され、フランジ部96のフラットカット部が形成された部分は厚みが薄く形成されている。このため、この遮蔽体90を収容部材62に取り付けた状態にあっては、収容部材62と遮蔽体90との間に流路62aの形成方向に延びる軸方向通路98aとこれに略直交する径方向通路98bとが形成されることとなる。尚、それぞれの軸方向通路98aの通路面積の和、及び、それぞれの径方向通路98bの通路面積の和は、直径1mmのオリフィス相当としている。
【0047】
したがって、このような構成によれば、吐出弁11から吐出された燃料は、遮蔽体90のフランジ部96にあたって流れが変更され、フランジ部96の脇から回り込み、径方向通路98b、軸方向通路98aを通ってボール弁64の背後に導かれるので、フランジ部96に当って回り込む過程でエネルギーが減衰され、脈動が小さくなる。また、軸方向通路98a又は径方向通路98bは、絞りによる影響が出にくい面積に設定されているので、圧力異常時燃料供給ポンプ4の高回転時に圧力上昇が生じる不都合もなくなる。このため、燃料供給ポンプ4の回転速度に拘わらず、圧力脈動に伴うリリーフ弁60からの燃料リークがなくなり、燃料供給ポンプ4の容積効率を高めると共に、リリーフ弁60の的確なリリーフ動作を保証することが可能となる。
【0048】
尚、上述の構成においては、吐出弁11よりも下流側で、且つ、燃料供給通路57から分岐されたリリーフ通路59上に圧力脈動低減機構61を設けたが、図10に示されるように、燃料供給ポンプ4の吐出弁11よりも下流側で、且つ、燃料供給通路57とリリーフ通路59との分岐部分よりも上流側に圧力脈動低減機構61を設けるようにしてもよい。このような構成によれば、燃料供給ポンプ4の回転速度に拘わらず、吐出弁11から吐出した燃料の圧力脈動を低減させて燃料リークを防ぎ、容積効率を高める効果に加え、コモンレール5へ供給される燃料の圧力脈動も抑えることが可能となるので、コモンレール5の手前に絞りα(図1参照)が設けられる場合には、その絞りαを取り除くことも可能となる。
【0049】
また、上述の構成例においては、リリーフ弁60、吐出弁11、及び、圧力脈動低減機構61が一体化されて燃料供給ポンプ4に設けられているので、配管接続が不要となり、コスト面でも有利となるが、それぞれを一体化せずに別体に構成しても良い。さらに、上述の構成例においては、間隙構成体70や遮蔽体90が設けられる収容部材62をバルブシートとしても用い、バルブホルダ23に組付けた構成例を示したが、収容部材とバルブシートとを別々に構成しても、バルブホルダ23を間隙構成体70や遮蔽体90を設ける収容部材として用いても良い。
【0050】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、リリーフ弁の上流側に圧力脈動を低減する脈動低減手段を設け、この脈動低減手段を、隙間流れを形成する間隙構成体を収容部材に収容して構成したり、流路を遮蔽するように取付けられ、流体の直進を妨げる遮蔽体を収容部材に設けて構成したので、リリーフ弁の上流側の圧力脈動を効果的に低減して圧力脈動に伴う燃料リークを防ぎ、容積効率を高めることが可能となる。また、脈動低減手段を設けたことでリリーフ弁の上流側を絞ることがないので、絞り過ぎによる悪影響を回避することができる。
【0051】
また、絞ることによる不都合を回避しつつ圧力脈動を低減できるので、リリーフ弁を燃料供給ポンプ内に設ける場合に適しており、リリーフ弁を燃料供給ポンプ内に設けた場合でも開弁圧を低く設定することが可能となる。また、圧力脈動に起因する音や振動も低減でき、また、リリーフ弁の耐久性も向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明に係る蓄圧式燃料供給装置の燃料系統例を示す図である。
【図2】図2は、燃料供給ポンプの要部を示す断面図である。
【図3】図3は、本発明に係る圧力リリーフ装置を示す断面図である。
【図4】図4は、圧力脈動低減機構で用いられる間隙構成体の例を示す側断面図である。
【図5】図5は、圧力脈動低減機構で用いられる間隙構成体の他の例を示すもので、図5(a)はその側断面図、図5(b)はその斜視図である。
【図6】図6は、圧力脈動低減機構で用いられる間隙構成体の他の例を示すもので、図6(a)は軸に対して垂直な面で見た断面図、図6(b)はその斜視図である。
【図7】図7は、圧力脈動低減機構で用いられる間隙構成体の他の例を示すもので、図7(a)は軸に対して垂直な面で見た断面図、図7(b)はその斜視図である。
【図8】図8は、圧力脈動低減機構で用いられる遮蔽体の例を示す側断面図である。
【図9】図9は、圧力脈動低減機構で用いられる遮蔽体の他の例を示すもので、9(a)はその側断面図、図9(b)はその斜視図である。
【図10】図10は、圧力脈動低減機構が設けられる他の箇所を説明する図である。
【図11】図11は、圧力異常時のポンプ回転速度と燃料供給ポンプの吐出弁直後の圧力変化との関係を示す特性線図であり、 (a)は直径0.4mmのオリフィスをリリーフ弁の上流側に設けた場合の特性線図、(b)は直径1.0mmのオリフィスをリリーフ弁の上流側に設けた場合の特性線図、(c)は本案に係る脈動低減手段をリリーフ弁の上流側に設けた場合の特性線図である。
【符号の説明】
4 燃料供給ポンプ
5 コモンレール
6 インジェクタ
13 圧力リリーフ装置
60 リリーフ弁
61 圧力脈動低減機構
62 収容部材
62a 流路
70 間隙構成体
90 遮蔽体
91 オイフィス
92 遮蔽板
98a 軸方向通路
98b 径方向通路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure relief device used for a system for supplying fuel to an internal combustion engine such as a gasoline engine, and a pressure accumulating fuel supply system using the same.
[0002]
[Prior art]
A pressure-accumulation fuel supply system that accumulates high-pressure fuel supplied from a fuel supply pump in a common rail and supplies the high-pressure fuel accumulated in the common rail to each cylinder via an injector provided for each cylinder of the internal combustion engine. Is dangerous if the pressure in the common rail rises abnormally, and may hinder the valve opening operation of the injector. For this reason, when the pressure in the common rail becomes equal to or higher than a predetermined value, a relief valve for discharging fuel in the common rail to the low-pressure side region is provided, and this relief valve is usually mounted on the common rail. . (For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-5319 (columns 0002 to 0003, FIG. 7)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described configuration, since the relief valve is attached to the common rail, a line for releasing pressure to the low-pressure side region must be provided in the relief valve, and extra piping work is required. In addition, there is a disadvantage that the cost increases. For this reason, it has been considered that the relief valve is built in the fuel supply pump to eliminate the need for a pipeline and to reduce piping work and cost.
[0005]
By the way, a so-called single plunger pump that reciprocates one plunger to pump the fuel is often used for the above-described fuel supply pump. In such a pump, the pressure pulsation of the fuel supplied to the common rail increases because the discharge stroke of the fuel is intermittent, but the volume in the common rail is large, and the pulsation for reducing the pulsation is provided before the common rail. Since the throttle is provided, the pressure in the common rail does not largely pulsate. For this reason, in the conventional configuration in which the relief valve is mounted on the common rail, there is no fuel leak due to the pressure pulsation, so that the volumetric efficiency of the pump is large and an accurate pressure relief operation is guaranteed.
[0006]
However, in the case where the relief valve is incorporated in the fuel supply pump, the relief valve is easily affected by the pressure pulsation, so that there is an inconvenience that the pressure pulsation causes a fuel leak and the volume efficiency is reduced.
[0007]
For this reason, it is conceivable to provide an orifice on the upstream side of the relief valve for such inconvenience.If the diameter of the orifice is reduced to, for example, 0.4 mm in order to reduce the pulsation, the pressure pulsation at the time of abnormal pressure is reduced. Although reduced, the pressure on the upstream side of the orifice (the pressure immediately after the discharge valve of the fuel supply pump) increases as the pump rotational speed (Np) increases due to the effect of the orifice throttle as shown in FIG. Get higher. For this reason, if the valve opening pressure of the relief valve is set in accordance with the pressure at the time of low rotation of the pump, the relief valve opens at the time of high rotation of the pump, and there is a disadvantage that the volumetric efficiency of the pump is reduced. If the valve opening pressure is set to match the pressure at high rotation, the injector valve opening operation must be ensured even when the pressure in the common rail increases, resulting in a higher voltage for the injector driver and higher costs There are inconveniences.
[0008]
On the other hand, when the orifice diameter is increased to, for example, φ1.0 mm, the pressure immediately after the discharge valve of the fuel supply pump becomes larger as the pump rotation speed (Np) increases, as shown in FIG. It becomes large, and the effect of the diaphragm cannot be seen.
[0009]
Therefore, in the present invention, it is possible to avoid inconvenience due to excessive throttling, effectively reduce pressure pulsation upstream of the relief valve, prevent fuel leakage due to pressure pulsation, and increase volumetric efficiency. A main object is to provide a pressure relief device and an accumulator-type fuel supply system using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a pressure relief device according to the present invention is provided between a high-pressure side region and a low-pressure side region, and when the fluid pressure in the high-pressure side region becomes equal to or higher than a predetermined value, A relief valve that allows a fluid to flow from the side region to the low-pressure side region; and a pulsation reducing unit that reduces pressure pulsation upstream of the relief valve. The present invention is characterized in that it has a housing member and a gap constituting body that is housed in a flow path of the housing member and forms a gap flow (claim 1).
[0011]
Here, the gap (clearance) for forming the gap flow may be formed between the housing member and the gap member, or may be formed in the gap member itself (
[0012]
Therefore, since the pulsation reducing means utilizes the gap flow, even if the gap is reduced, the entire passage area can be increased, and the influence of the throttle can be eliminated. Further, since the gap can be reduced, it is possible to suppress the pressure pulsation of the fluid toward the relief valve.
[0013]
Further, the pressure relief device according to the present invention is disposed between the high-pressure side region and the low-pressure side region, and when the fluid pressure in the high-pressure side region becomes equal to or higher than a predetermined value, A relief valve that allows a flow of fluid to the region, pulsation reducing means for reducing pressure pulsation is provided upstream of the relief valve, and the pulsation reducing means includes a housing member having a flow path formed therein, It may be configured to have a shield attached to the member so as to shield the flow path and prevent the fluid from going straight (claim 4).
[0014]
Here, the shielding body is provided with a plurality of shielding plates having orifices of a predetermined diameter formed at intervals in the flow path, and when the orifices of the adjacent shielding plates are projected in the direction in which the flow path is formed, the weight of the shielding body may be reduced. Even if it arranges so that it may not become, it is also provided so as to block the flow path of the housing member, and the axial passage extending in the direction of forming the flow passage between the housing member and the diameter substantially perpendicular to the axial passage. And a directional passage (claims 5 and 6).
[0015]
Therefore, according to such a configuration, since the fluid directed to the relief valve collides with the shield and is prevented from going straight, the pulsating energy of the fluid can be attenuated by the shield, and the pressure pulsation can be reduced without causing a restriction. Can be suppressed.
[0016]
By the way, the relief valve is disposed between the high-pressure side region downstream of the discharge valve of the fuel supply pump and the low pressure side region upstream of the suction valve of the fuel supply pump, and discharges from the discharge valve. When the pulsation reducing means is provided on a relief passage branched from a fuel supply passage for supplying fuel, the pulsation reducing means may be provided on a relief passage. In addition, the fuel supply passage and the relief passage may be provided on the upstream side of a branch portion (claim 8).
[0017]
According to the former configuration, the pressure pulsation between the pulsation reducing means of the relief passage and the relief valve can be reduced. According to the latter configuration, the pressure pulsation of not only the relief passage but also the fuel supply passage can be reduced. be able to.
[0018]
Further, in the configuration in which the relief valve is incorporated in the fuel supply pump, integrating the relief valve, the discharge valve, and the pulsation reducing means eliminates piping, reduces cost, and reduces the fuel supply pump. This is preferable for miniaturization (claim 9).
[0019]
The pressure relief device as described above has a fuel supply pump, a common rail for storing fuel, and an injector provided for each cylinder of the internal combustion engine, and a fuel supply passage connecting the fuel supply pump and the common rail. In a pressure-accumulation fuel supply system in which the fuel pressurized by the fuel supply pump can be supplied to the common rail via the fuel supply pump, and the fuel accumulated in the common rail can be supplied to the injector, the fuel supply pump is suitable for providing the fuel supply pump ( Claim 10).
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a configuration example in the case where the pressure relief device according to the present invention is applied to a pressure accumulating fuel supply system will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the accumulator type fuel supply system includes a
[0021]
The fuel supply pump 4 includes a
[0022]
A
[0023]
Further, the
[0024]
The
[0025]
Further, the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
Therefore, the fuel flowing from the
[0029]
When the
[0030]
The
[0031]
Further, the
[0032]
On the
[0033]
Further, the pressure
[0034]
Therefore, the fuel supplied via the
[0035]
Here, when the outer diameter (diameter) of the upstream end portion of the
[0036]
Therefore, according to the above-described configuration, even if pressure pulsation occurs on the downstream side of the
[0037]
FIG. 5 shows another example of the structure of the
[0038]
Therefore, according to this configuration, the fuel discharged from the
[0039]
Therefore, even if pressure pulsation occurs downstream of the
[0040]
In the configuration described above, the gap for forming the gap flow is formed between the
[0041]
For example, as shown in FIG. 6, a
[0042]
As shown in FIG. 7, the
[0043]
FIG. 8 shows another configuration example of the pressure
[0044]
The
[0045]
Therefore, according to such a configuration, the fuel discharged from the
[0046]
FIG. 9 shows another configuration example of the
[0047]
Therefore, according to such a configuration, the flow of the fuel discharged from the
[0048]
In the above-described configuration, the pressure
[0049]
Further, in the above-described configuration example, since the
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the pulsation reducing means for reducing the pressure pulsation is provided on the upstream side of the relief valve, and the pulsation reducing means is provided by accommodating the gap component forming the gap flow in the housing member. Or a shield attached to the flow path to prevent the fluid from moving forward is provided in the housing member, so that the pressure pulsation on the upstream side of the relief valve is effectively reduced to accompany the pressure pulsation. Fuel leakage can be prevented and volumetric efficiency can be increased. Further, since the pulsation reducing means is provided, the upstream side of the relief valve is not throttled, so that an adverse effect due to excessive throttling can be avoided.
[0051]
In addition, since pressure pulsation can be reduced while avoiding the inconvenience caused by throttling, it is suitable when a relief valve is provided in the fuel supply pump, and the valve opening pressure is set low even when the relief valve is provided in the fuel supply pump. It is possible to do. In addition, noise and vibration caused by pressure pulsation can be reduced, and durability of the relief valve can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a fuel system of an accumulator type fuel supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of a fuel supply pump.
FIG. 3 is a sectional view showing a pressure relief device according to the present invention.
FIG. 4 is a side sectional view showing an example of a gap structure used in the pressure pulsation reduction mechanism.
5 shows another example of the gap structure used in the pressure pulsation reducing mechanism. FIG. 5 (a) is a side sectional view, and FIG. 5 (b) is a perspective view thereof.
6A and 6B show another example of the gap structure used in the pressure pulsation reduction mechanism. FIG. 6A is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the axis, and FIG. ) Is its perspective view.
7A and 7B show another example of the gap structure used in the pressure pulsation reduction mechanism. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the axis, and FIG. ) Is its perspective view.
FIG. 8 is a side sectional view showing an example of a shield used in the pressure pulsation reduction mechanism.
9 shows another example of a shield used in the pressure pulsation reducing mechanism, wherein FIG. 9 (a) is a side sectional view and FIG. 9 (b) is a perspective view thereof.
FIG. 10 is a diagram illustrating another portion where the pressure pulsation reduction mechanism is provided.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing a relationship between a pump rotation speed at the time of abnormal pressure and a pressure change immediately after a discharge valve of a fuel supply pump. FIG. 11 (a) is a diagram illustrating an orifice having a diameter of 0.4 mm and a relief valve. (B) is a characteristic diagram in which an orifice having a diameter of 1.0 mm is provided upstream of the relief valve, and (c) is a pulsation reducing means according to the present invention. FIG. 4 is a characteristic diagram when the filter is provided on the upstream side of FIG.
[Explanation of symbols]
4 Fuel supply pump
5 common rail
6. Injector
13 Pressure relief device
60 relief valve
61 Pressure pulsation reduction mechanism
62 accommodation member
62a flow path
70 gap structure
90 Shield
91 Oifis
92 Shield plate
98a Axial passage
98b radial passage
Claims (10)
前記リリーフ弁の上流側に圧力脈動を低減する脈動低減手段を設け、
この脈動低減手段を、流路が形成された収容部材と、この収容部材の流路上に収容されて隙間流れを形成する間隙構成体とを有して構成したことを特徴とする圧力リリーフ装置。A relief valve disposed between a high-pressure side region and a low-pressure side region, for allowing a flow of a fluid from the high-pressure side region to the low-pressure side region when a fluid pressure in the high-pressure side region becomes a predetermined value or more. In a pressure relief device provided with
Pulsation reducing means for reducing pressure pulsation is provided on the upstream side of the relief valve,
A pressure relief device, characterized in that the pulsation reducing means includes a housing member having a flow path formed therein, and a gap component housed in the flow path of the housing member to form a gap flow.
前記リリーフ弁の上流側に圧力脈動を低減する脈動低減手段を設け、
この脈動低減手段を、流路が形成された収容部材と、この収容部材に前記流路を遮蔽するように取付けられ、前記流体の直進を妨げる遮蔽体とを有して構成したことを特徴とする圧力リリーフ装置。A relief valve disposed between a high-pressure side region and a low-pressure side region, for allowing a flow of a fluid from the high-pressure side region to the low-pressure side region when a fluid pressure in the high-pressure side region becomes a predetermined value or more. In a pressure relief device provided with
Pulsation reducing means for reducing pressure pulsation is provided on the upstream side of the relief valve,
The pulsation reducing means includes a housing member having a flow path formed therein, and a shielding body attached to the housing member so as to shield the flow path and hinders the fluid from going straight. Pressure relief device.
前記燃料供給ポンプに請求項1乃至9のいずれかに記載の圧力リリーフ装置を設けたことを特徴とする蓄圧式燃料供給システム。The fuel supply pump includes a fuel supply pump, a common rail for storing fuel, and an injector provided for each cylinder of the internal combustion engine. The fuel supply pump is connected to the fuel supply pump via a fuel supply passage connecting the common rail. In a pressure-accumulation fuel supply system that enables pressurized fuel to be supplied to the common rail and fuel that is accumulated in the common rail to be supplied to the injector,
An accumulator-type fuel supply system, wherein the fuel supply pump is provided with the pressure relief device according to any one of claims 1 to 9.
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