JP2010007564A - Fuel supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料供給装置に関し、例えば内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a fuel supply device, and is suitable for application to a fuel supply device that supplies fuel to, for example, an internal combustion engine.
従来、燃料供給装置としては、例えばディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」という)において、燃料タンクとエンジンとの間に配置され、エンジンの駆動力を得てプランジャを往復駆動することにより燃料を吸入しエンジン側に圧送する加圧室と、加圧室に吸入される燃料を調量する吸入調量手段とを備え、加圧室へ燃料を吸入時にエンジン側へ吐出する吐出量に相当する圧送量を決定する燃料供給ポンプ(以下、単に「ポンプ」という)が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, as a fuel supply device, for example, in a diesel engine (hereinafter simply referred to as an “engine”), the fuel supply device is disposed between a fuel tank and the engine, and draws fuel by reciprocating a plunger by obtaining a driving force of the engine. A pressure chamber that pumps the fuel to the engine side, and a suction metering unit that meteres the fuel sucked into the pressurization chamber, and is a pressure pump corresponding to a discharge amount that is discharged to the engine side when the fuel is sucked into the pressure chamber. A fuel supply pump (hereinafter simply referred to as “pump”) that determines the amount is known (see Patent Document 1).
このような燃料供給装置の一種として特許文献1に開示のポンプでは、吸入調量手段として、加圧室内へ燃料を吸入する燃料吸入流路に、流路の開口面積を可変にする絞り弁(以下、吸入調量弁という)を設けるようにしている。この技術によれば、吸入調量弁の開口面積を連続的に変化させるという簡素な構成により、加圧室へ流入する燃料量を抑制してポンプからの吐出量を、エンジンの運転状態に応じて適切な吐出量(以下、目標吐出量という)に制御することが可能となる。
上記特許文献1による従来技術では、目標吐出量が比較的小さい場合には吸入時において、加圧室へ燃料がフル充填されることはないため、プランジャのポンピングにより加圧室内の圧力が一時的に負圧になる。加圧室内が過度な負圧となる場合には、その負圧により燃料中に微粒な気泡が発生したり、燃料中の低沸点成分がガス状となってベーパ化したりするおそれがある。
In the prior art disclosed in
このように吸入行程で燃料中に発生した微粒な気泡やベーパ(以下、単に、「ベーパ」という)は、圧送行程において燃料が圧縮されるのに伴って、ベーパも圧縮されて潰され、ひいてはベーパが潰されるときに燃料とベーパが接する部分で局部的に高熱が発生することにより燃料の劣化が急速に進むという懸念があるのである。こうような急速な燃料劣化により発生する有機化合物や酸は、燃料潤滑している上記ポンプなどの高圧燃料系の構成部材の耐久性を損ね、高圧燃料系の構成部材の耐久性低下を招くのである。 In this way, fine bubbles and vapor (hereinafter simply referred to as “vapor”) generated in the fuel in the suction stroke are compressed and crushed as the fuel is compressed in the pressure feed stroke. When the vapor is crushed, there is a concern that high heat is locally generated at a portion where the fuel and the vapor are in contact with each other, so that the deterioration of the fuel rapidly proceeds. Organic compounds and acids generated by such rapid fuel deterioration impair the durability of high-pressure fuel system components such as the above-mentioned pump that is fuel-lubricated, leading to a decrease in the durability of high-pressure fuel system components. is there.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、耐久性に優れた燃料供給装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel supply apparatus having excellent durability.
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following technical means.
即ち、請求項1乃至7に記載の発明では、プランジャを往復動することにより容積が拡縮されて、燃料を吸入し、圧送する加圧室と、加圧室に吸入される燃料が流通する燃料吸入流路に設けられ、加圧室に吸入される燃料を調量する吸入調量弁と、を備える燃料供給装置において、
加圧室に、吸入調量弁で調量された燃料とは異なる作動流体を供給する作動流体供給手段を備え、作動流体供給手段は、加圧室の容積が拡大される吸入時において、作動流体を、加圧室に送り込むことを特徴とする。
That is, according to the first to seventh aspects of the present invention, the volume is expanded and contracted by reciprocating the plunger, the pressurized chamber that sucks and pumps fuel, and the fuel through which the fuel sucked into the pressurized chamber flows. In a fuel supply device comprising an intake metering valve provided in an intake passage and metering fuel sucked into a pressurizing chamber,
The pressurizing chamber is provided with a working fluid supply means for supplying a working fluid different from the fuel metered by the suction metering valve, and the working fluid supply means operates at the time of suction when the volume of the pressurizing chamber is expanded. The fluid is fed into the pressurizing chamber.
このような構成によると、加圧室の容積が拡大される吸入時において、吸入調量弁で調量された燃料に、作動流体供給手段によって供給される、燃料とは異なる作動流体を混入させて、燃料及びエアを加圧室に送り込むことになる。これにより、吸入調量弁で調量された燃料量が比較的小さい場合であっても、燃料と共に加圧室内に混入された上記作動流体により、吸入時において加圧室内の圧力が過度な負圧になるのを回避することができる。 According to such a configuration, at the time of suction when the volume of the pressurizing chamber is expanded, the working fluid supplied from the working fluid supply means is mixed with the fuel metered by the suction metering valve. Thus, fuel and air are sent into the pressurizing chamber. As a result, even when the amount of fuel metered by the suction metering valve is relatively small, the pressure in the pressurizing chamber is excessively negative at the time of suction due to the working fluid mixed with the fuel into the pressurizing chamber. The pressure can be avoided.
以上の請求項1に記載によれば、燃料を加圧室に吸入するとき、吸入調量弁で調量された燃料に、所定量の作動流体を混入させることができるので、従来技術のように加圧室内が過度な負圧になることにより燃料中に発生する微粒な気泡やベーパ(以下、単に、「ベーパ」という)の発生を回避することができる。それにより、優れた耐久性を有する燃料供給装置が得られるのである。 According to the first aspect of the present invention, when the fuel is sucked into the pressurizing chamber, a predetermined amount of working fluid can be mixed into the fuel metered by the suction metering valve. Furthermore, generation of fine bubbles and vapor (hereinafter simply referred to as “vapor”) generated in the fuel due to excessive negative pressure in the pressurizing chamber can be avoided. As a result, a fuel supply device having excellent durability can be obtained.
特に、請求項2に記載の発明の如く、エアを、燃料とは異なる作動流体として、作動流体供給手段によって加圧室へ供給することを特徴とする。作動流体供給手段において作動流体を貯留する貯留装置またはボンベ等の貯留容器が不要であり、簡素な構成の燃料供給装置が得られるのである。 In particular, according to the second aspect of the present invention, air is supplied to the pressurizing chamber by the working fluid supply means as a working fluid different from the fuel. A storage device for storing the working fluid or a storage container such as a cylinder is not required in the working fluid supply means, and a fuel supply device having a simple configuration can be obtained.
しかも、作動流体供給手段によって加圧室へ供給される正圧のエアは、燃料とエアが分離された状態で加圧室内に存在することになる。このような燃料とエアが分離した状態は、上記従来技術の加圧室内の過度な負圧発生によるベーパに比べて、燃料とエアの接触面積を小さくすることができるので、燃料を圧縮する圧送時に万が一エアが潰れる場合があったとしても、局部的な発熱を抑えることができ、ひいては燃料劣化を抑制することができる。 Moreover, the positive pressure air supplied to the pressurization chamber by the working fluid supply means exists in the pressurization chamber in a state where the fuel and air are separated. In such a state where the fuel and air are separated, the contact area between the fuel and air can be reduced as compared with the vapor generated by excessive negative pressure generation in the pressure chamber of the above-described prior art. Even if the air is occasionally crushed, local heat generation can be suppressed, and consequently fuel deterioration can be suppressed.
以上の請求項2に記載によれば、燃料を加圧室に吸入するとき、吸入調量弁で調量された燃料に、所定量のエアを混入させることができるので、吸入時の加圧室内が、ベーパ発生の懸念がある過度な負圧になるのを回避することができると共に、燃料に混入するエアは燃料と分離された状態で加圧室内に存在するので、確実に燃料劣化を抑制することができる。したがって、優れた耐久性を有する燃料供給装置が得られるのである。 According to the second aspect of the present invention, when the fuel is sucked into the pressurizing chamber, a predetermined amount of air can be mixed into the fuel metered by the suction metering valve. It is possible to avoid excessive negative pressure that may cause vapor generation, and the air mixed into the fuel exists in the pressurized chamber in a state separated from the fuel. Can be suppressed. Therefore, a fuel supply device having excellent durability can be obtained.
また、請求項3乃至4に記載の発明では、作動流体供給手段は、加圧室に正圧のエアを流出するエア流入流路を備えることを特徴している。エア流入流路は、加圧室の下流において燃料吸入流路と合流するという構成、加圧室に燃料吸入流路とは独立して接続するとう構成の、いずれも実現できるのである。 In the inventions according to claims 3 to 4, the working fluid supply means includes an air inflow passage through which positive-pressure air flows out into the pressurizing chamber. Both the configuration in which the air inflow channel merges with the fuel suction channel downstream of the pressurization chamber and the configuration in which the air inflow channel is connected to the pressurization chamber independently of the fuel suction channel can be realized.
特に、請求項2に記載の発明の如く、上記エア流入流路は、燃料吸入流路に連通することなく加圧室に接続されていることが好ましい。
In particular, as in the invention described in
これによると、加圧室にエアを流出するエア流入流路と、加圧室に燃料を流出する燃料吸入流路とは、互いに連通することなく加圧室に接続しているので、吸入時加圧室に混入する燃料及びエアは、燃料とエアに確実に分離されまま加圧室内で存在することができる。 According to this, since the air inflow channel for flowing out air into the pressurizing chamber and the fuel intake channel for outflowing fuel into the pressurizing chamber are connected to the pressurizing chamber without communicating with each other, The fuel and air mixed in the pressurizing chamber can exist in the pressurizing chamber while being reliably separated into fuel and air.
また、請求項5に記載の発明では、作動流体供給手段は、加圧室に正圧のエアを送り込むエア流入流路を開閉する逆止弁を備えていることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 5 is characterized in that the working fluid supply means includes a check valve that opens and closes an air inflow passage for sending positive pressure air into the pressurizing chamber.
このような構成によると、エア流入流路には、加圧室に送り込むエアの流れを断続する逆止弁が設けられることになるので、加圧室内の負圧状態に対応して加圧室内へエアを流入させることができる。 According to such a configuration, the air inflow channel is provided with a check valve that interrupts the flow of air sent to the pressurizing chamber, so that the pressurizing chamber corresponds to the negative pressure state in the pressurizing chamber. Air can flow into the air.
また、請求項6に記載の発明では、作動流体供給手段は、作動流体をエア流入流路に送出するエアポンプと、エアポンプと加圧室の間に設けられ、作動流体の圧力を調整する圧力調整装置と、を備えていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the working fluid supply means is provided between the air pump that sends the working fluid to the air inflow passage, and the air pump and the pressurizing chamber, and adjusts the pressure of the working fluid. And a device.
このような構成によると、加圧室に送り込まれるエアの圧力を、所定の正圧に保つことができる。これにより、吸入過程の加圧室内において燃料が充填されていない容積区分(以下、非充填容積区分という)に、確実に所定正圧のエアを充填させることが可能となる。したがって、例えば吸入過程途中で加圧室へのエア流入が停止される場合であっても、エア流入停止前の非充填容積区分に相当するエアが充填されているので、加圧室内の圧力が過度な負圧になるのを確実に回避することができる。 According to such a configuration, the pressure of the air sent into the pressurizing chamber can be maintained at a predetermined positive pressure. As a result, it is possible to reliably fill air of a predetermined positive pressure into a volume section (hereinafter referred to as an unfilled volume section) that is not filled with fuel in the pressurized chamber during the suction process. Therefore, for example, even when the air inflow to the pressurizing chamber is stopped in the middle of the suction process, the air corresponding to the non-filling volume section before the air inflow is stopped is filled. Excessive negative pressure can be reliably avoided.
また、請求項7に記載の発明によれば、加圧室に送り込まれるエア量として、エア調量弁で所定の正圧に保たれたエアが所定量に調量されるので、加圧室内に吸入調量弁で調量された燃料を充填容積区分に充填すると共に、非充填容積区分において加圧室内の圧力が負圧になる度合いを調整でき、ひいてはベーパ発生を防止することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the air maintained at a predetermined positive pressure by the air metering valve is metered to a predetermined amount as the amount of air fed into the pressurizing chamber, In addition, the fuel metered by the intake metering valve is filled in the filling volume section, and the degree of the negative pressure in the pressurized chamber in the non-filling volume section can be adjusted, thereby preventing the generation of vapor.
また、請求項8、9に記載の発明によれば、少なくとも高圧燃料ポンプ及びエアポンプが共通の駆動軸を有し、駆動軸により内燃機関の駆動力を得て駆動されるという構成を有するので、エアポンプによるエア送出を、高圧燃料ポンプの加圧室の容積拡縮に同期させて行なえると共に、高圧燃料ポンプの非駆動時には、エアポンプによるエアの無駄送出を止めることができる。したがって、エネルギの無駄消費が抑制できる。 Further, according to the inventions of claims 8 and 9, since at least the high-pressure fuel pump and the air pump have a common drive shaft, the drive shaft is used to obtain the driving force of the internal combustion engine, The air delivery by the air pump can be performed in synchronization with the volume expansion / contraction of the pressurizing chamber of the high-pressure fuel pump, and wasteful air delivery by the air pump can be stopped when the high-pressure fuel pump is not driven. Therefore, wasteful consumption of energy can be suppressed.
特に、請求項7に記載の発明によれば、高圧燃料ポンプ、低圧燃料ポンプ及びエアポンプを、燃料噴射ポンプのモジュールとすることができ、ひいてはエアポンプを燃料噴射ポンプとは別個に内燃機関へ組付けする必要はなく、内燃機関への組付け作業性が向上する。 In particular, according to the invention described in claim 7, the high-pressure fuel pump, the low-pressure fuel pump and the air pump can be a module of the fuel injection pump, and the air pump is assembled to the internal combustion engine separately from the fuel injection pump. There is no need to do this, and the assembly workability to the internal combustion engine is improved.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the component corresponding in each embodiment.
(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態による燃料供給装置を、車両用のコモンレール式燃料噴射装置に用いられる燃料供給装置に適用した例を示している。コモンレール式燃料噴射装置1は、エンジン2の各気筒(本実施例では、例えば4気筒)に燃料噴射を行なうシステムであり、高圧燃料を蓄えるコモンレール40と、コモンレール40より供給される高圧燃料をエンジン2の気筒内に噴射する燃料噴射弁50と、コモンレール40に燃料を供給する燃料供給装置10とを備えている。なお、図1には図示されていないが、コモンレール式燃料噴射装置1は、燃料供給装置10及び燃料噴射弁50を駆動制御することより、エンジン2の運転状態に応じて高圧燃料の吐出量及び噴射量を制御する「制御装置」としての制御回路を備えている。上記エンジン2に使用する燃料としては、主流のディーゼル軽油(以下、単に「軽油」)以外に、バイオディーゼル燃料、およびこの燃料と軽油とを混合した混合燃料のいずれであってよい。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an example in which a fuel supply device according to an embodiment of the present invention is applied to a fuel supply device used in a common rail fuel injection device for a vehicle. The common rail type
コモンレール40は、高圧燃料供給ポンプ60より供給された高圧燃料を貯留して目標とする燃料噴射圧力相当の燃料圧力(以下、単に「目標コモンレール圧」という)まで蓄圧する。目標コモンレール圧は、エンジン2の運転状態(例えば、アクセル開度とエンジン回転速度)に基づいて、制御回路により設定される。このコモンレール40には、コモンレール40内の燃料の一部を逃がす減圧弁41が設けられており、当該減圧弁41は、高圧燃料供給ポンプ60の吸入調量弁74による吐出量調整とは別に、制御回路からの信号により駆動制御され、コモンレール圧を所定圧力に調節することが可能である。減圧弁41には燃料タンク30に通じる燃料配管43が接続されている。減圧弁41が開弁すると、燃料配管43が開放され、コモンレール40に蓄えられた燃料は、燃料配管43を通って燃料タンク30に戻る。
The
燃料噴射弁50は、エンジン2の各燃焼室にコモンレール40の燃料を供給可能に各気筒にそれぞれ取り付けられている。燃料噴射弁50は、高圧配管51を介してコモンレール40に接続されている。燃料噴射弁50は、燃料の噴射時期および噴射量が制御回路によって制御される。燃料噴射弁50には、燃料タンク30に通じる燃料配管52が接続されている。コモンレール40から供給された燃料のうち、噴射に寄与しない余剰燃料は、燃料配管52を通って燃料タンク30に戻る。
The
燃料供給装置10は、燃料タンク30内の燃料を汲み上げて加圧し、当該加圧した燃料をコモンレール40と接続する燃料配管42を通じてコモンレール40に供給するものである。燃料供給装置10は、燃料タンク30内の燃料を汲み上げ、予備加圧する「予備圧送部」としての燃料供給ポンプ(以下、低圧燃料ポンプという)20と、加圧室609を有し、低圧燃料ポンプ20より予備加圧された燃料が供給され、当該燃料を更に加圧してコモンレール40に圧送する「圧送部」としての高圧燃料供給ポンプ60と、低圧燃料ポンプ20から高圧燃料供給ポンプ60へ供給される「吐出量(または圧送量という)」としての吸入燃料量(以下、単に「燃料量」という)を調整する吸入調量弁74とを備えている。
The
高圧燃料供給ポンプ60は、エンジン2の図示しないクランクシャフトの駆動力を受けて回転する「ポンプ駆動軸」としてのカム軸601、およびカム軸601に駆動されてシリンダ607の内部を往復移動するプランジャ604を備え、プランジャ604の往復移動に応じて燃料の吸入および加圧し、加圧した燃料をコモンレール40に供給する。なお、プランジャ604は、カム軸601の径方向に対向して複数個(本実施例では2個)設けられており、交互に燃料の吸入および加圧を行う。
The high-pressure
カム軸601およびプランジャ604は、図示しないポンプハウジングに収容されている。カム軸601は、カム軸601と共に回転するカム602を有している。カム602は、ポンプハウジングに形成されているカム室608に収容されている。カム602の外周には、メタルブッシュを介して相対回転自在に嵌合するカムリング603が設けられている。
The
プランジャ604は、ポンプハウジングに形成されている「プランジャ摺動孔」としてのシリンダ607内に往復移動可能に支持されている。プランジャ604には、カム軸601側の端部にタペット605が一体に設けられており、このタペット605がスプリング606に付勢されてカムリング603の外周面に押圧されている。これにより、プランジャ604は、カム軸601が回転すると、カム602の偏心回転がカムリング603を介して直線運動に変換され、その直線運動がタペット605に伝達されることで、シリンダ607の内部を往復移動する。
The
シリンダ607の内部には、プランジャ604の往復移動に応じて容積変化する加圧室609が形成されている。加圧室609には、燃料が流通する吸入通路62と吐出通路63とが接続されている。
Inside the
吸入通路62には、加圧室609に燃料が吸入されるときに開弁する「逆止弁」としての吸入弁621が設けられ、吐出通路63には、加圧室609より燃料が吐出されるときに開弁する吐出弁631が設けられている。また、吐出通路63は、コモンレール40に接続されている燃料配管42が接続されている。
The
プランジャ604がシリンダ607の内部をカム軸601側へ移動すると、加圧室609の容積が拡大して加圧室609の圧力が低下する。これにより、低圧燃料ポンプ20より吸入通路62に供給される燃料は、吸入弁621を押し開いて加圧室609に吸入される。
When the
また、プランジャ604がシリンダ607の内部を反カム軸側へ移動すると、加圧室609の容積が縮小し、加圧室609に吸入されている燃料が加圧される。そして、その燃料圧力が吐出弁631の開弁圧を超えると、加圧室609の燃料が吐出弁631を押し開いて、吐出通路63よりコモンレール40に向けて吐出される。
Further, when the
低圧燃料ポンプ20は、例えば周知のトロコイドポンプであり、高圧燃料ポンプ60とともにポンプハウジングに収容されている。低圧燃料ポンプ20は、ポンプ駆動軸(カム軸)601によって駆動されることで、燃料配管21を介して燃料タンク30より汲み上げた燃料を高圧燃料供給ポンプ60に向けて吐出する。燃料配管21には、燃料中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを有するフィルタ部29が設けられている。
The low-
また、低圧燃料ポンプ20の入口側(吸入側)には、燃料配管21と接続する吸入通路(以下、第2吸入通路)22が接続されている。第2吸入通路22には、フィルタ部29よりも下流側の燃料中に含まれる異物を除去するためのゴーズフィルタ(図示せず)が設けられている。
A suction passage (hereinafter referred to as a second suction passage) 22 connected to the
低圧燃料ポンプ20の出口側(吐出側)には、低圧燃料ポンプ20より吐出される燃料を吸入調量弁側に供給する吐出通路(以下、第2吐出通路)23が接続されている。
Connected to the outlet side (discharge side) of the low-
低圧燃料ポンプ20の第2吸入通路22と第2吐出通路23には、低圧燃料ポンプ20の入口側と出口側を連通する燃料通路24が接続している。この燃料通路24には、低圧燃料ポンプ20の吐出圧を調整する圧力調整装置25が設けられている。
A
ここで、本実施形態では、燃料ポンプ20及び高圧燃料供給ポンプ60は、共通のポンプ駆動軸(カム軸)601を介してエンジン2によって駆動される周知構造を有するいわゆるサプライポンプである。なお、低圧燃料ポンプ20は、このように高圧燃料供給ポンプ60と一体に構成されているものに限らず、別体に構成され、例えば通電により駆動する周知の電動式ポンプであってもよい。低圧燃料ポンプを電動式ポンプとする場合には、エンジン2によって駆動されないため、低圧燃料ポンプを燃料タンク30内に収容したり、エンジン2の運転状態に関係なく、低圧燃料ポンプを駆動制御することができる。
Here, in this embodiment, the
吸入調量弁74は、エンジン2の運転状態を基に、制御回路により弁開度が制御される電磁弁であり、吸入通路62に設けられている。制御回路は、吸入調量弁74の弁開度を制御することにより高圧燃料供給ポンプ60の加圧室609に吸入される燃料量(吐出量)を調整する。
The
吸入通路62には、吸入調量弁74の上流側からカム室608に通じる燃料通路78が接続されており、燃料ポンプ20より吐出された燃料の一部が、燃料通路78を通ってカム室608に潤滑剤として供給される。カム室608に供給された燃料は、カム602及びプランジャ604などを潤滑したのち、燃料通路64および燃料配管65を通って燃料タンク30に戻る。なお、燃料通路78、カム室608、燃料通路64、および燃料配管65の途中には、弁などの燃料の流通を阻止するものは設けられておらず、燃料供給装置10が駆動しているときは常に燃料が流れるようになっている。
A
なお、ここで、減圧弁41、燃料噴射弁50、高圧燃料供給ポンプ60にそれぞれ設けられた燃料配管43、燃料配管52、及び燃料配管65は、高圧燃料系の構成部材からの余剰燃料が流通する燃料通路(以下、余剰燃料通路)99に相当する。
Here, the
さらに、本実施形態では、燃料供給装置10は、高圧燃料供給ポンプ60の加圧室609に「加圧空気」としての正圧のエア(以下、単に「エア」という)を供給するエアポンプ80を備えている。エアポンプ80は、例えば周知のギヤポンプまたはトロコイドポンプであり、高圧燃料ポンプ60とともにポンプハウジングに収容されている。
Furthermore, in this embodiment, the
エアポンプ80は、ポンプ駆動軸(カム軸)601によって駆動されることで、外部空気を第3吸入通路81を通じて吸入し加圧し、当該加圧した空気を上記エアとして高圧燃料供給ポンプ60の加圧室609に向けて吐出する。
The
エアポンプ80の出口側(吐出側)には、エアポンプ80より吐出されるエアをエア調量弁90を介して加圧室609に供給する「エア流入流路」としての第3吐出通路82が接続されている。
Connected to the outlet side (discharge side) of the
第3吐出通路82には、加圧室609に燃料が吸入される吸入時、燃料と同時または燃料吸入に追従して開弁する「逆止弁」としての吸入弁821が設けられている。この第3吐出通路82は、吸入通路62とは互いに連通することなく加圧室609に接続されている。
The
上記加圧室609の容積が拡大して加圧室609の圧力が低下すると、燃料ポンプ20より吸入通路62に供給される燃料が、吸入弁621を押し開いて加圧室609に吸入される。この加圧室609の容積拡大に伴う圧力低下と同時または燃料を吸入中の加圧室609の圧力が更に低下すると、エアポンプ80より第3吐出通路82に供給されるエアが、吸入弁821を押し開いて加圧室609に流入する。吸入された燃料及びエアは、加圧室609内に吸入時にほぼ同時に混入されることになるが、加圧室609内で燃料とエアに分離される。エアは、燃料とは異なる作動流体として、分離された状態で加圧室609に送り込まれるからである。
When the volume of the pressurizing
また、上記加圧室609の容積が縮小し、加圧室609に吸入されている燃料及びエアが加圧される。エアを含む燃料圧力が吐出弁631の開弁圧を超えると、加圧室609のエア及び燃料が吐出弁631を押し開いて、吐出通路63よりコモンレール40に向けて吐出される。加圧室609から吐出される燃料は、制御回路により駆動制御された吸入調量弁74によって目標コモンレール圧に必要な吐出量(燃料量)に調量されているので、コモンレール40内の圧力を目標コモンレール圧に蓄圧することができる。
Further, the volume of the pressurizing
さらに本実施形態では、エアポンプ80の出口側には、第3吐出通路82に接続する排出通路84が設けられており、この排出通路84には、エアポンプ80の吐出圧を調整する圧力調整装置85が設けられている。
Furthermore, in the present embodiment, a
エア調量弁90は、エンジン2の運転状態を基に、制御回路により弁開度が制御される電磁弁であり、第3吐出通路82に設けられている。制御回路は、エア調量弁90の弁開度を制御することにより高圧燃料供給ポンプ60の加圧室609に送り込むエア量を調整する。このエア調量弁90は、弁開度を調整することで第3吐出通路(エア流入流路)82を流通する流路の開口面積を可変にする絞り弁であり、加圧室609へ流入するエアの流量を調整することにより加圧室609に送り込むエア量を調量する。このようなエア調量弁90では一つの加圧室609に限らず、異なる吸入タイミングの複数の加圧室609に送り込むエア量を調整することができる。
The
ここで、上記加圧室609の容積が拡大される吸入時において、吸入調量弁74で調量される燃料量が比較的小さい場合には、プランジャ604のポンピングによる最大容積量より上記燃料量が少なくなるため、吸入過程において加圧室609に燃料が充填される容積区分(以下、充填容積区分)と、燃料が充填されない容積区分(以下、非充填容積区分)とが生じるおそれがある。加圧室609内に非充填容積区分が生じると、極度の負圧状態(真空)またはこの負圧状態に近い過度な負圧状態になるという懸念があるのである。
Here, if the amount of fuel metered by the
従来技術においてそのような過度な負圧状態が生じると、燃料中の低沸点成分がベーパ化し、微粒なバーパが燃料中に発生する。しかしながら、本実施形態では、吸入時に加圧室609内の圧力が低下し、負圧が発生する場合があったとしても、燃料(液体)より体積弾性率が低く容積変化に追従が容易なエア(気体)を、燃料と共に加圧室609に混入させることができるのである。
When such an excessive negative pressure state occurs in the prior art, low boiling point components in the fuel vaporize and fine barpa is generated in the fuel. However, in the present embodiment, even if the pressure in the pressurizing
なお、エアポンプ80、第3吐出通路82、第3吸入弁821、圧力調整装置85、及びエア調量弁90は請求範囲に記載の作動流体供給手段に相当する。第3吐出通路82は請求範囲に記載のエア流入流路に相当し、第3吸入弁821は請求範囲に記載の逆止弁に相当する。また、低圧燃料ポンプ20及び高圧燃料ポンプ60を有するサプライポンプは請求範囲に記載の燃料噴射ポンプに相当し、ポンプ駆動軸(カム軸)601は請求範囲に記載の駆動軸に相当する。
The
以上説明した本実施形態では、吸入調量弁74で調量された燃料とは異なる作動流体を加圧室609に供給する作動流体供給手段を備え、作動流体供給手段は、吸入時において、作動流体としてエアを、加圧室に送り込む構成としている。このような構成にすることにより、吸入時加圧室609の容積が拡大されると、吸入調量弁74で調量された燃料に、上記作動流体供給手段によって供給されるエアを混入させて、燃料及びエアを加圧室609に送り込むことになる。
In the present embodiment described above, a working fluid supply unit that supplies a working fluid different from the fuel metered by the
これにより、吸入調量弁74で調量された燃料量が比較的小さい場合であっても、燃料と共に加圧室609内に混入されたエアにより、吸入時において加圧室609内の圧力が過度な負圧になるのを回避することができる。
As a result, even when the amount of fuel metered by the
しかも、エアは、燃料とは異なる作動流体として、作動流体供給手段によって加圧室609へ供給されるものであるので、燃料とエアは分離された状態で加圧室609内に存在することになる。このような燃料とエアが分離した状態は、従来技術のように加圧室内が過度な負圧になることにより燃料中に発生する微粒な気泡やベーパ(以下、微粒な気泡やベーパを、単に「ベーパ」という)に比べて、燃料とエアの接触面積を小さくすることができるので、燃料を圧縮する圧送時に万が一エアが潰れる場合があったとしても、局部的な発熱を抑えることができ、ひいては燃料劣化を抑制することができる。
Moreover, since air is supplied to the pressurizing
したがって、燃料を加圧室609に吸入するとき、吸入調量弁74で調量された燃料に、所定量のエアを混入させることができるので、吸入時の加圧室609内が、ベーパ発生の懸念がある過度な負圧になるのを回避することができると共に、燃料に混入するエアは燃料と分離された状態で加圧室609内に存在することになるので、確実に燃料劣化を抑制することができる。故に、燃料劣化により発生する有機化合物や酸の生成を抑制することができので、燃料潤滑している高圧燃料供給ポンプ60などの高圧燃料系の構成部材の耐久性が低下するのを防止することができ、ひいては優れた耐久性を有する燃料供給装置10が得られるのである。
Therefore, when the fuel is sucked into the pressurizing
また、以上説明した本実施形態では、上記作動流体供給手段は、エアを加圧室609に送り込む第3吐出通路82を備えており、第3吐出通路82は、加圧室609に燃料を吸入する吸入通路62に連通することなく、加圧室609に接続されている。これによると、エアが流通する第3第3吐出通路82と、燃料が流通する吸入通路62とは、互いに連通することなく加圧室609に接続しているので、吸入時加圧室609に混入する燃料及びエアは、燃料とエアに確実に分離されまま加圧室609内で存在することができる。
In the above-described embodiment, the working fluid supply means includes the
また、以上説明した本実施形態では、上記作動流体供給手段は、加圧室609にエアを送り込む流路を開閉する吸入弁821を備えている。これによると、上記第3吐出通路82には、加圧室609に送り込むエアの流れを断続する吸入弁821が設けられることになるので、加圧室609内の負圧状態に対応して加圧室609内へ正圧エアを流入させることができる。
Further, in the present embodiment described above, the working fluid supply means includes the
また、以上説明した本実施形態では、上記作動流体供給手段は、作動流体として正圧エアを送出するエアポンプ80と、エアポンプ80と加圧室609の間に設けられ、エアの圧力を調整する圧力調整装置85とを備えている。これによると、加圧室609に送り込まれるエアの圧力を、所定の正圧に保つことができるので、吸入過程の加圧室内において非充填容積区分に、確実に所定正圧のエアを充填させることが可能となる。したがって、例えば吸入過程途中で加圧室609へのエア流入が停止される場合であっても、エア流入停止前の非充填容積区分に相当するエア量が充填されていることになるので、加圧室609内の圧力が過度な負圧になるのを確実に回避することができる。
Further, in the present embodiment described above, the working fluid supply means is provided between the
また、以上説明した本実施形態では、上記作動流体供給手段は、加圧室609へ送り込まれる正圧エアを調量するエア調量弁90を備えている。これによると、加圧室609に送り込まれるエア量として、エア調量弁90で正圧エアが所定量に調量されることになるので、加圧室609内に吸入調量弁74で調量された燃料を充填容積区分に充填すると共に、非充填容積区分に上記所定量の正圧エアを充填されることによって加圧室609内の圧力が負圧になる度合いを調整でき、ひいてはベーパ発生を防止することができる。
Further, in the present embodiment described above, the working fluid supply means includes an
また、以上説明した本実施形態では、少なくとも高圧燃料ポンプ60及びエアポンプ80が共通のカム軸601を有し、カム軸601によりエンジン2の駆動力を得て駆動されるという構成を有するので、エアポンプ80によるエア送出を、高圧燃料ポンプ60の加圧室609の容積拡縮に同期させて行なえると共に、高圧燃料ポンプ60の非駆動時には、エアポンプ80によるエアの無駄送出を止めることができる。したがって、エネルギの無駄消費が抑制できる。
In the present embodiment described above, at least the high-
さらにまた、以上説明した本実施形態では、高圧燃料ポンプ60、低圧燃料ポンプ20及びエアポンプ80が共通のカム軸601を有し、カム軸601によりエンジン2の駆動力を得て駆動されるという構成を有するサプライポンプとしている。このような構成にすることにより、高圧燃料ポンプ60、低圧燃料ポンプ20及びエアポンプ80を、サプライポンプのモジュールとすることができ、ひいてはエアポンプ80をサプライポンプとは別個にエンジン2へ組付けする必要はなく、エンジン2への組付け作業性が向上する。
Furthermore, in the present embodiment described above, the high-
(第2実施形態)
第2実施形態を図2に示す。第2実施形態は第1実施形態の変形例である。第2実施形態では、上記作動流体供給手段のうち、エア調量弁90を省略する構成した一例を示すものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment is shown in FIG. The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the second embodiment, an example in which the
エア調量弁90で加圧室609へ流入する正圧エアの流量を調整することにより加圧室609に送り込むエア量を所定量に調量することになるが、エアは気体であるため、非充填容積区分に対応したエア量が流入されなくとも、加圧室609が過度な負圧状態になるのを回避することができる。
By adjusting the flow rate of the positive pressure air flowing into the pressurizing
このような構成により、優れた耐久性を有する燃料供給装置10を簡素な構成に形成することができる。
With such a configuration, the
(他の実施形態)
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not construed as being limited to these embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the present invention. .
(1)例えば以上説明した本実施形態では、エアポンプ80はエンジン2で駆動されるメカ式ポンプとしたが、メカ式ポンプ、電動式ポンプのいずれであってもよい。
(1) For example, in the present embodiment described above, the
(2)以上説明した本実施形態では、低圧燃料供給ポンプ20及び高圧燃料ポンプ60を有するサプライポンプに、エアポンプ80を取り付けてモジュール化する構成としたが、サプライポンプと、エアポンプ80を別個に製造し、エンジン2に個別に組付ける構成としてもよい。
(2) In the present embodiment described above, the
(3)以上説明した本実施形態において、高圧燃料系の構成要素としては、高圧燃料供給ポンプ60、コモンレール40、及び燃料噴射弁50などの構成要素を有するものとした。高圧燃料系としては、上記構成要素に限らず、少なくとも高圧燃料供給ポンプ60を有するものであれば、本実施形態による優れた耐久性を有する燃料供給装置10を実現できる。
(3) In the present embodiment described above, the high-pressure fuel system includes components such as the high-pressure
(4)以上説明した本実施形態では、吸入時において燃料に混入させる作動流体として、正圧のエアを用いた。作動流体は、これに限らず、燃料と異なる気体や液体であればいずれの流体であってよい。この場合、作動流体は燃料と異なる不燃性の流体であることが好ましい。作動流体を気体とする場合は、上記正圧エアに限らず、窒素(N2)ガス、二酸化炭素(CO2)ガスなどの不活性ガスを用いてもよい。 (4) In the present embodiment described above, positive pressure air is used as the working fluid to be mixed into the fuel during inhalation. The working fluid is not limited to this, and may be any fluid as long as it is a gas or liquid different from the fuel. In this case, the working fluid is preferably a non-flammable fluid different from the fuel. When the working fluid is a gas, it is not limited to the positive pressure air, and an inert gas such as nitrogen (N 2 ) gas or carbon dioxide (CO 2 ) gas may be used.
(5)なお、上記作動流体を、正圧のエアとする場合には、作動流体供給手段において作動流体を貯留する貯留装置またはボンベ等の貯留容器が不要であり、簡素な構成の燃料供給装置10を実現できるのである。 (5) When the working fluid is positive-pressure air, a storage device for storing the working fluid in the working fluid supply means or a storage container such as a cylinder is unnecessary, and the fuel supply device has a simple configuration. 10 can be realized.
1 コモンレール式燃料噴射装置
2 エンジン(内燃機関)
10 燃料供給装置
20 低圧燃料ポンプ(予備圧送部)
30 燃料タンク
40 コモンレール
50 燃料噴射弁
60 高圧燃料供給ポンプ(圧送部)
601 カム軸(駆動軸)
604 プランジャ
608 カム室
609 加圧室
62 吸入通路
621 吸入弁
63 吐出通路
631 吐出弁
74 吸入調量弁
80 エアポンプ
81 第3吸入通路
82 第3吐出通路(エア流入流路)
821 吸入弁(逆止弁)
84 排出通路
85 圧力調整装置
90 エア調量弁
1 common rail
10
30
601 Cam shaft (drive shaft)
604
821 Suction valve (check valve)
84
Claims (9)
前記加圧室に吸入される燃料が流通する燃料吸入流路に設けられ、前記加圧室に吸入される燃料を調量する吸入調量弁と、
を備える燃料供給装置において、
前記加圧室に、前記吸入調量弁で調量された燃料とは異なる作動流体を供給する作動流体供給手段を備え、
前記作動流体供給手段は、前記加圧室の容積が拡大される吸入時において、前記作動流体を、前記加圧室に送り込むことを特徴とする燃料供給装置。 A pressurizing chamber in which the volume is expanded and contracted by reciprocating the plunger, and the fuel is sucked and pumped;
An intake metering valve provided in a fuel intake passage through which fuel sucked into the pressurizing chamber flows, and metering the fuel sucked into the pressurizing chamber;
A fuel supply device comprising:
A working fluid supply means for supplying a working fluid different from the fuel metered by the suction metering valve to the pressurizing chamber;
The fuel supply device according to claim 1, wherein the working fluid supply means feeds the working fluid into the pressurizing chamber during suction when the volume of the pressurizing chamber is expanded.
前記加圧室に前記作動流体としての正圧のエアを流出するエア流体流入流路とを備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料供給装置。 The working fluid supply means includes
The fuel supply device according to claim 1, further comprising an air fluid inflow passage through which positive pressure air as the working fluid flows out to the pressurizing chamber.
前記加圧室に前記作動流体としての正圧のエアを送り込む前記エア流入流路を開閉する逆止弁を備えていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の燃料供給装置。 The working fluid supply means includes
5. The fuel supply device according to claim 3, further comprising a check valve that opens and closes the air inflow passage that feeds positive pressure air as the working fluid into the pressurizing chamber.
前記作動流体を前記エア流入流路に送出するエアポンプと、
前記エアポンプと前記加圧室の間に設けられ、前記作動流体の圧力を調整する圧力調整装置と、
を備えていることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の燃料供給装置。 The working fluid supply means includes
An air pump for delivering the working fluid to the air inflow channel;
A pressure adjusting device provided between the air pump and the pressurizing chamber for adjusting the pressure of the working fluid;
The fuel supply device according to any one of claims 3 to 5, wherein the fuel supply device is provided.
前記加圧室へ送り込まれる前記作動流体としての正圧のエアを調量するエア調量弁と、
を備えていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の燃料供給装置。 The working fluid supply means includes
An air metering valve for metering positive air as the working fluid fed into the pressurizing chamber;
The fuel supply device according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel supply device is provided.
前記プランジャ及び前記加圧室を有し、前記内燃機関の駆動力を得て前記プランジャを往復動することにより、前記低圧燃料ポンプより吐出される燃料を更に高圧に圧送する高圧燃料ポンプと、
を備え、
前記高圧燃料ポンプ及び前記エアポンプは、共通の駆動軸を有し、前記駆動軸により前記内燃機関の駆動力を得て駆動されることを特徴とする請求項6に記載の燃料供給装置。 A low pressure fuel pump for sucking and pre-pressurizing fuel in a fuel tank in an internal combustion engine;
A high-pressure fuel pump that includes the plunger and the pressurizing chamber, reciprocates the plunger by obtaining a driving force of the internal combustion engine, and further pumps fuel discharged from the low-pressure fuel pump to a high pressure;
With
The fuel supply apparatus according to claim 6, wherein the high-pressure fuel pump and the air pump have a common drive shaft and are driven by the drive shaft to obtain a driving force of the internal combustion engine.
前記燃料噴射ポンプは、前記高圧燃料ポンプ、前記低圧燃料ポンプ及び前記エアポンプが前記駆動軸を有し、前記駆動軸により前記内燃機関の駆動力を得て駆動されることを特徴とする請求項8に記載の燃料供給装置。 The air pump is attached to a fuel injection pump having the low pressure fuel pump and the high pressure fuel pump,
9. The fuel injection pump according to claim 8, wherein the high-pressure fuel pump, the low-pressure fuel pump, and the air pump have the driving shaft, and are driven by the driving shaft to obtain a driving force of the internal combustion engine. The fuel supply device described in 1.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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