JP2010138821A - 蓄圧式燃料供給装置及び燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】加圧室内で発生する応力の振幅が大きくなることを抑えつつ、高圧の燃料を圧送することができる燃料供給ポンプ、及びそのような燃料供給ポンプを備え、従来よりも高いレール圧を実現することができる蓄圧式燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料を加圧して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、燃料噴射部から内燃機関に燃料を供給する蓄圧式燃料供給装置において、燃料タンク内の燃料を圧送する低圧圧送部と、低圧圧送部から圧送される燃料を加圧してコモンレールに圧送する高圧圧送部と、を備え、高圧圧送部は直列に接続された複数の加圧部を備え、燃料が、複数の加圧部によって段階的に目標圧力まで昇圧されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の蓄圧式燃料供給装置及び燃料供給ポンプに関し、特に、より高圧の燃料を安定的に供給できる蓄圧式燃料供給装置及び燃料供給ポンプに関する。

従来、ディーゼルエンジンをはじめとする内燃機関に燃料を供給する装置として、複数の燃料噴射弁が接続されるとともに高圧の燃料が蓄積されるコモンレールを備えた蓄圧式燃料供給装置（コモンレールシステム）が使用されている。この蓄圧式燃料供給装置は、高圧の燃料が常時各燃料噴射弁に供給され、燃料噴射弁の通電制御を行うことによって、緻密な燃料噴射制御が実現される。

このような蓄圧式燃料供給装置の構成の一例を図５に示す。この蓄圧式燃料供給装置４１０は、燃料タンク４０３と、低圧ポンプ４１１と、高圧ポンプ４０４と、コモンレール４０１と、燃料噴射弁４０６等を主要な要素として構成されており、燃料タンク４０３内の燃料が低圧ポンプ４１１によって高圧ポンプ４０４に送られ、高圧ポンプ４０４でさらに加圧されて、燃料噴射弁４０６が接続されたコモンレール４０１に圧送される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２９０３３号 （図１）

ところで、近年、内燃機関から排出される排気ガスの浄化基準が高められてきていることから、内燃機関における燃焼効率を改善するために、蓄圧式燃料供給装置におけるコモンレールの圧力（以下、「レール圧」と称する。）の目標値（以下、「目標レール圧」と称する。）がより高く設定されてきている。
ここで、特許文献１に記載された蓄圧式燃料供給装置をはじめとする従来の蓄圧式燃料供給装置は、高圧ポンプ（燃料供給ポンプ）の加圧室に供給された燃料を一回で目標圧力まで加圧して圧送する構成となっている。このとき、加圧室に流入する燃料は大気圧と同等の圧力になっていることから、目標圧力が高くなるにつれて大気圧と目標圧力との差分が大きくなり、加圧室内で生じる応力の振幅が著しく大きくなる。そのため、加圧室を構成する部材の構成材料のもつ物理特性の限界によって、設定できる目標圧力の最大値が制限されてしまい、目標圧力を従来よりも高く設定することが困難であるという問題がある。したがって、上述したような従来型の燃料供給ポンプを用いて、従来よりも高いレール圧を実現することが困難となっている。

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、蓄圧式燃料供給装置において、直列に接続された複数の加圧部を設け、燃料を複数段階に分けて段階的に加圧して目標圧力まで昇圧するように構成することによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、加圧室内で発生する応力の振幅が大きくなることを抑えつつ、高圧の燃料を圧送することができる蓄圧式燃料供給装置、及びそのような蓄圧式燃料供給装置に適した燃料供給ポンプを提供することを目的とする。

本発明によれば、燃料を加圧して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、燃料噴射部から内燃機関に燃料を供給する蓄圧式燃料供給装置において、燃料タンク内の燃料を圧送する低圧圧送部と、低圧圧送部から圧送される燃料を加圧してコモンレールに圧送する高圧圧送部と、を備え、高圧圧送部は直列に接続された複数の加圧部を備え、燃料が、複数の加圧部によって段階的に目標圧力まで昇圧されることを特徴とする蓄圧式燃料供給装置が提供され、上述した問題が解決される。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置を構成するにあたり、蓄圧式燃料供給装置は、直列に接続された複数の加圧部の間に蓄圧室を備えることが好ましい。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置を構成するにあたり、加圧部はそれぞれ加圧室と加圧室内の燃料を加圧するためのプランジャとを備え、直列に接続された複数の加圧部のうちの下流側の加圧部に備えられたプランジャの直径が、上流側の加圧部に備えられたプランジャの直径よりも小さいことが好ましい。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置を構成するにあたり、複数の加圧部のうちのいずれかの加圧部での燃料流入時期と、別の加圧部での燃料吐出時期と、を同期させることが好ましい。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置を構成するにあたり、直列に接続された複数の加圧部のうちの少なくとも一つの加圧部が、並列に配置された複数の加圧部を含むことが好ましい。

また、本発明の別の態様は、燃料を加圧して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送する燃料供給ポンプにおいて、少なくとも燃料供給ポンプに導入される低圧燃料を昇圧してコモンレールに圧送する高圧圧送部を備え、高圧圧送部は、直列に接続された複数の加圧部を備え、燃料が、複数の加圧部によって段階的に目標圧力まで昇圧されることを特徴とする燃料供給ポンプである。

本発明の蓄圧式燃料供給装置は、複数の加圧部で段階的に燃料を加圧して目標圧力まで昇圧させるように構成されているため、それぞれの加圧部で発生する応力の振幅が従来よりも著しく増大することが抑えられる。そのため、加圧部の構成部材の破損のおそれが低減され、コモンレールへの高圧燃料の圧送が安定的に行われる。したがって、加圧部の構成材料の変更や加圧部の設計の大幅な改良を伴わずに、レール圧の更なる高圧化を実現可能な蓄圧式燃料供給装置が提供される。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置において、直列に接続された加圧部の間に蓄圧室が備えられていることにより、燃料の圧力が大幅に低下することなく所定圧力以上に維持されたまま下流側の加圧部に流入しやすくなり、段階的な燃料の加圧が効率的に行われる。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置において、下流側の加圧部のプランジャの直径が上流側の加圧部のプランジャの直径よりも小さいことにより、加圧部に流入する燃料の圧力が大きくなるほどプランジャの直径が小さくされ、各加圧部においてカムに作用する面圧が同程度に抑えられる。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置において、いずれかの加圧部での燃料流入時期と別の加圧部での燃料吐出時期とが同期していることにより、高圧圧送部全体として発生する正のトルクのピーク値が低減される。

また、本発明の蓄圧式燃料供給装置において、複数の加圧部のうちの少なくとも一部の加圧部が、並列に設けられた複数の加圧部を含むことにより、高圧圧送部からの吐出容量の拡大が可能になる。

また、本発明の燃料供給ポンプは、燃料が複数の加圧部で段階的に加圧されて目標圧力まで昇圧される構成であるため、それぞれの加圧部で発生する応力の振幅が比較的小さく抑えられる。したがって、燃料供給ポンプの構成部材の破損のおそれが低減され、コモンレールへの高圧燃料の圧送が安定的に行われる。その結果、燃料供給ポンプの構成材料の変更や加圧部の設計の大幅な改良を伴わずに、レール圧の更なる高圧化を実現可能な燃料供給ポンプが提供される。

以下、図面を参照して、本発明の蓄圧式燃料供給装置及び燃料供給ポンプに関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

１．蓄圧式燃料供給装置の構成の概略
図１は、本発明の実施の形態にかかる蓄圧式燃料供給装置５０のシステム構成を概略的に表した図を示している。
この蓄圧式燃料供給装置５０は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する複数の燃料噴射弁９５と、複数の燃料噴射弁９５が接続されたコモンレール９３と、燃料タンク９１と、燃料タンク９１内の燃料を圧送する低圧圧送部３と、低圧圧送部３によって圧送される低圧燃料を加圧してコモンレール９３に圧送する高圧圧送部１０等を主要な要素として備えている。

この蓄圧式燃料供給装置５０では、燃料タンク９１内の燃料が低圧圧送部３によって高圧圧送部１０に送られるとともに高圧圧送部１０で昇圧されてコモンレール９３に圧送され、コモンレール９３に接続された複数の燃料噴射弁９５に対して高圧燃料が供給された状態で、燃料噴射弁９５の通電制御が行われ、内燃機関への燃料の噴射が行われる。

このうち、低圧圧送部３は、例えば、高圧圧送部１０を駆動するカムシャフト（図示せず。）の端部に連結されたギヤポンプや、通電制御によって燃料が圧送される電動式のポンプが用いられるが、特に制限されるものではない。

また、複数の燃料噴射弁９５が接続されたコモンレール９３には、圧力調節弁１８ｃ及び第２の圧力センサ１５ｂが接続されている。本実施形態の蓄圧式燃料供給装置５０の場合、圧力調節弁１８ｃはチェック弁として機能する。したがって、コモンレール９３内の圧力が所定の圧力を超えるような場合に、コモンレール９３内の燃料の一部が圧力調節弁１８ｃを介して排出され、コモンレール９３内の圧力が規定の許容圧力を超えないように保持される。
また、コモンレール９３に接続された第２の圧力センサ１５ｂは、後述する第２の加圧部６１Ｂの電磁制御式の燃料吸入弁２０ｂのフィードバック制御に用いられ、このフィードバック制御によってコモンレール９３内の圧力が目標レール圧に調節される。

２．高圧圧送部
本実施形態の蓄圧式燃料供給装置５０を構成する高圧圧送部１０は、直列に接続された第１の加圧部６１Ａと第２の加圧部６１Ｂとを備えている。各加圧部６１Ａ（６１Ｂ）は、シリンダ１２ａ（１２ｂ）とプランジャ１３ａ（１３ｂ）とを含んでなり、シリンダ１２ａ（１２ｂ）の一部がプランジャ１３ａ（１３ｂ）によって画成され、加圧室１４ａ（１４ｂ）が形成されている。各プランジャ１３ａ（１３ｂ）は、カムシャフトに固定されたカム（図示せず。）の回転に伴いシリンダ１２ａ（１２ｂ）内を上下動し、プランジャ１３ａ（１３ｂ）の上昇時に、加圧室１４ａ（１４ｂ）内の燃料が加圧される。

また、第１の加圧部６１Ａの上流側にはオーバーフローバルブ１８ａが備えられている。このオーバーフローバルブ１８ａは、燃料通路内の圧力が所定の圧力を超えたときに開弁する、いわゆるチェック弁として機能し、低圧圧送部３によって圧送される燃料のうち、余剰の燃料についてはオーバーフローバルブ１８ａを介して燃料タンク９１に戻される。

また、第１の加圧部６１Ａと第２の加圧部６１Ｂとの間には蓄圧室１６が設けられている。この蓄圧室１６は、蓄圧室１６の上流側の第１の加圧部６１Ａによって加圧された燃料が、下流側の第２の加圧部６１Ｂに流入する際に、燃料の圧力が著しく低下することがないように設けられている。蓄圧室１６の容量は、第２の加圧部６１Ｂの加圧室１４ｂに燃料が流入する際に、蓄圧室１６内の圧力が大きく低下して、脈動が大きくなることがない程度に確保されていればよい。この蓄圧室１６は、例えば、小容量のコモンレールを用いて構成される。

また、蓄圧室１６には第１の圧力センサ１５ａが設けられており、この第１の圧力センサ１５ａは、後述する第１の加圧部６１Ａの電磁制御式の燃料吸入弁２０ａのフィードバック制御に用いられる。この燃料吸入弁２０ａのフィードバック制御によって、蓄圧室１６内の圧力が目標中間圧力に調節される。

また、蓄圧室１６には圧力調節弁１８ｂが接続されている。本実施形態の蓄圧式燃料供給装置５０の場合、この圧力調節弁１８ｂもチェック弁として機能する。したがって、蓄圧室１６内の圧力が所定の圧力を超えるような場合に、蓄圧室１６内の燃料の一部が圧力調節弁１８ｂを介して排出され、蓄圧室１６内の圧力が規定の許容圧力を超えないように保持される。本実施形態の蓄圧式燃料供給装置５０では、燃料が段階的に加圧されて目標レール圧まで昇圧されるため、蓄圧室１６に接続された圧力調節弁１８ｂの開弁圧は、オーバーフローバルブ１８ａの開弁圧よりも高く、コモンレール９３に接続された圧力調節弁１８ｃの開弁圧よりも低くなっている。
図１に示す本実施形態の蓄圧式燃料供給装置５０では、圧力調節弁１８ｂを介して排出された燃料は燃料タンク９１に戻されるようになっているが、第１の加圧部６１Ａの上流側に戻されてもよい。

また、各加圧部６１Ａ（６１Ｂ）には、電磁制御式の燃料吸入弁２０ａ（２０ｂ）が備えられており、この燃料吸入弁２０ａ（２０ｂ）によって、プランジャ１３ａ（１３ｂ）の上昇時に各加圧部６１Ａ（６１Ｂ）から吐出する燃料の量が調節される。
このうち、第１の加圧部６１Ａの燃料吸入弁２０ａは、蓄圧室１６に設けられた第１の圧力センサ１５ａのセンサ値をもとにフィードバック制御され、蓄圧室１６内の圧力が所望の値に調節される。また、第２の加圧部６１Ｂの燃料吸入弁２０ｂは、コモンレール９３に設けられた第２の圧力センサ１５ｂのセンサ値をもとにフィードバック制御され、コモンレール９３内の圧力が所望の値に調節される。

また、各加圧部６１Ａ（６１Ｂ）には燃料吐出弁２２ａ（２２ｂ）が備えられている。第１の加圧部６１Ａの燃料吐出弁２２ａは、加圧室１４ａ内の圧力が、燃料吐出弁２２ａのバネ力による開弁圧と蓄圧室１６内の圧力との和を上回ったときに開弁し、第２の加圧部６１Ｂの燃料吐出弁２２ｂは、加圧室１４ｂ内の圧力が、燃料吐出弁２２ｂのバネ力による開弁圧とコモンレール９３内の圧力との和を上回ったときに開弁する。

なお、図１に示す、二つの加圧部６１Ａ、６１Ｂを備えた高圧圧送部１０は、単体の燃料供給ポンプとして構成することもでき、あるいは、二つのポンプを接続して構成することもできる。

３．動作
次に、図１に示す蓄圧式燃料供給装置５０の動作について説明する。
低圧圧送部３によって燃料タンク９１内から吸い上げられ圧送された燃料は、第１の加圧部６１Ａのプランジャ１３ａの下降時に、燃料吸入弁２０ａを介して加圧室１４ａに流入する。このとき、第１の加圧部６１Ａの上流側の燃料の圧力が所定の圧力を超えると、オーバーフローバルブ１８ａを介して一部の燃料が燃料タンク９１に戻され、第１の加圧部６１Ａの上流側の圧力が所定の値に維持される。

第１の加圧部６１Ａの加圧室１４ａに燃料が流入すると、今度は、プランジャ１３ａの上昇に伴い、加圧室１４ａ内の燃料が加圧される。そして、加圧室１４ａ内の圧力が、燃料吐出弁２２ａのバネ力による開弁圧と蓄圧室１６内の圧力との和を超えると、燃料吐出弁２２ａが開かれ、所定圧力の燃料が蓄圧室１６に送られる。このとき、燃料吸入弁２０ａを閉じるタイミングを制御することによって、加圧室１４ａから吐出される燃料の量が調節される。

第１の加圧部６１Ａでは、燃料吸入弁２０ａが開かれたときに、負圧によって燃料が加圧室１４ａ内に流れ込むことから、第１の加圧部６１Ａの加圧室１４ａ内で生じる圧力の最大値と最小値との差分は、吸入時の負圧と燃料吐出弁２２ａの開弁時の燃料圧力との差分に相当する。

蓄圧室１６に燃料が送られると蓄圧室１６内の圧力は上昇するが、蓄圧室１６内の圧力は、蓄圧室１６に接続された第１の圧力センサ１５ａのセンサ値に基づいて燃料吸入弁２０ａを閉じるタイミングが制御されることによって目標中間圧力に調節されている。この蓄圧室１６の目標中間圧力は内燃機関の運転状態に応じて変動する値であり、コモンレール９３における目標レール圧よりも低い値である。
ただし、蓄圧室１６内の圧力が圧力調節弁１８ｂの開弁圧を超えると圧力調節弁１８ｂが開かれ、燃料の一部が燃料タンク９１に戻されるため、蓄圧室１６内の圧力が許容圧力を超えないようになっている。

蓄圧室１６内の圧力が目標中間圧力に保たれた状態で、今度は、第２の加圧部６１Ｂのプランジャ１３ｂの下降時に燃料吸入弁２０ｂが開かれ、加圧室１４ｂに燃料が流入する。
第２の加圧部６１Ｂの加圧室１４ｂに燃料が流入すると、今度は、プランジャ１３ｂの上昇に伴い、加圧室１４ｂ内の燃料が加圧される。そして、加圧室１４ｂ内の圧力が、燃料吐出弁２２ｂのバネ力による開弁圧とコモンレール９３内の圧力との和を超えると、燃料吐出弁２２ｂが開かれ、所定圧力の燃料がコモンレール９３に送られる。このとき、燃料吸入弁２０ｂを閉じるタイミングを制御することによって、加圧室１４ｂから吐出される燃料の量が調節される。

第２の加圧部６１Ｂでは、燃料吸入弁２０ｂが開かれたときに、目標中間圧力から若干低下した圧力の燃料が加圧室１４ｂ内に流れ込むことから、第２の加圧部６１Ｂの加圧室１４ｂ内で生じる圧力の最大値と最小値との差分は、加圧室１４ｂに流れ込む燃料の圧力と、燃料吐出弁２２ｂの開弁時の燃料圧力及びコモンレール９３内の圧力の和との差分に相当する。

コモンレール９３に燃料が送られるとコモンレール９３内の圧力は上昇するが、コモンレール９３内の圧力は、コモンレール９３に接続された第２の圧力センサ１５ｂのセンサ値に基づいて燃料吸入弁２０ｂを閉じるタイミングが制御されることによって目標レール圧に調節されている。このコモンレール９３の目標レール圧も、内燃機関の運転状態に応じて変動する値である。
そして、目標レール圧の高圧燃料がコモンレール９３に接続された燃料噴射弁９５に対して供給された状態で、燃料噴射弁９５の通電制御が行われ、高圧の燃料が内燃機関に供給される。

このように、本実施形態の蓄圧式燃料供給装置５０では、燃料タンク９１内の燃料を、複数段階（本実施形態では二段階）に分けて段階的に昇圧してコモンレール９３に圧送するようになっているため、各加圧室１４ａ、１４ｂ内で生じる圧力の最大値と最小値との差分が小さくなる。したがって、各加圧部６１Ａ、６１Ｂで発生する応力の振幅が小さく抑えられ、従来用いられている燃料供給ポンプ（高圧ポンプ）の構成材料を変更したり、燃料供給ポンプの設計を改良したりしない場合であっても、燃料供給ポンプが破損するおそれが低減される。また、その結果、最終的にコモンレール９３に対して圧送される燃料の圧力を高くすることができるため、目標レール圧を高く設定することが可能になる。

４．トルクバランス
次に、図１に示される高圧圧送部１０に備えられた第１の加圧部６１Ａ及び第２の加圧部６１Ｂが同一のカムシャフト上のカムによって駆動される場合に、高圧発生部１０全体として発生する正のトルクのピーク値を抑えるための構成について説明する。

図２（ａ）〜（ｂ）は、高圧発生部１０をカムシャフト８の軸方向から見た図を模式的に表したものであり、第１の加圧部６１Ａと第２の加圧部６１Ｂとがカムシャフト８の両側（上下）に配置された状態を示している。図２（ａ）は、カム６ａによって駆動される第１の加圧部６１Ａのプランジャ１３ａが上死点にあり、カム６ｂによって駆動される第２の加圧部６１Ｂのプランジャ１３ｂが下死点にある状態を示している。また、図２（ｂ）は、カム６ａによって駆動される第１の加圧部６１Ａのプランジャ１３ａが下死点にあり、カム６ｂによって駆動される第２の加圧部６１Ｂのプランジャ１３ｂが上死点にある状態を示している。

この高圧圧送部１０の例では、第１の加圧部６１Ａのプランジャ１３ａの直径（シリンダ１２ａの内径）ｒ１が、第２の加圧部６１Ｂのプランジャ１３ｂの直径（シリンダ１２ｂの内径）ｒ２よりも大きくなっている。すなわち、第２の加圧部６１Ｂの加圧室１４ｂ内の圧力を受けるプランジャ１３ｂの上面の面積が、第１の加圧部６１Ａの加圧室１４ａの圧力を受けるプランジャ１３ａの上面の面積よりも小さくなっている。したがって、加圧室１４ｂに流入する燃料の圧力が、加圧室１４ａに流入する燃料の圧力よりも大きいにもかかわらず、プランジャ１３ｂからカム６ｂに対して作用する面圧が、プランジャ１３ａからカム６ａに対して作用する面圧と同程度に抑えられている。

また、この高圧圧送部１０の例では、第１の加圧部６１Ａのプランジャ１３ａの直径ｒ１が第２の加圧室６１Ｂのプランジャ１３ｂの直径ｒ２よりも大きいことから、第１の加圧部６１Ａ及び第２の加圧部６１Ｂにそれぞれ流入し、吐出される燃料の量が同程度になることを考慮して、プランジャ１３ａのストローク量がプランジャ１３ｂのストローク量よりも小さくなるように構成されている。具体的には、第１の加圧部６１Ａ及び第２の加圧部６１Ｂそれぞれにおけるプランジャ１３ａ、１３ｂの軸方向移動によって増減する加圧室１４ａ、１４ｂの容積や、シリンダ１２ａ、１２ｂとプランジャ１３ａ、１３ｂとの間のクリアランスからの燃料リーク量を考慮して、各プランジャ１３ａ、１３ｂのストローク量が設定されている。

図３は、図２（ａ）〜（ｂ）に示す構成の高圧発生部１０を駆動させたときに発生するトルクの状態を示している。図３の横軸はカムシャフトの回転角度であり、縦軸はトルクである。トルクが正のときには、加圧部はプランジャがカムによって押し上げられている状態にあり、トルクが負のときには、加圧部は、プランジャがカム側に付勢され、カムがプランジャによって回される状態にある。
図３中、破線が第１の加圧部６１Ａで生じるトルクを示し、一点鎖線が第２の加圧部６１Ｂで生じるトルクを示している。また、実線がこれらのトルクの総和、すなわち、高圧発生部１０全体で発生するトルクを示している。

第１の加圧部６１Ａにおいて、カムシャフト８の回転角度が０〜１８０°の期間は、燃料が加圧され圧送される状態にあり、正のトルクが発生する。また、第１の加圧部６１Ａにおいて、カムシャフト８の回転角度が１８０〜３６０°の期間は、低圧圧送部から圧送される低圧燃料が加圧室１４ａに流入する状態にあり、加圧室１４ａ内には基本的に負圧が生じていることから、第１の加圧部６１Ａではプランジャスプリングの付勢力による負のトルクが発生する。
一方、第２の加圧部６１Ｂにおいて、カムシャフト８の回転角度が０〜１８０°の期間は、蓄圧室１６に蓄積された目標中間圧力の燃料が加圧室１４ｂに流入する状態にあり、燃料の圧力による負のトルクが発生する。また、第２の加圧部６１Ｂにおいて、カムシャフト８の回転角度が１８０〜３６０°の期間は、燃料が加圧され圧送される状態にあり、正のトルクが発生する。

第２の加圧部６１Ｂに流入する目標中間圧力の燃料の圧力は、第１の加圧部６１Ａに流入する低圧燃料の圧力よりも大きいために、第２の加圧部６１Ｂで発生する負のトルクが第１の加圧部６１Ａで発生する負のトルクよりも大きくなっている。一方、第２の加圧部６１Ｂから吐出される燃料の圧力は、第１の加圧部６１Ａから吐出される燃料の圧力よりも大きいために、第２の加圧部６１Ｂで発生する正のトルクが第１の加圧部６１Ａで発生する正のトルクよりも大きくなっている。

そして、第１の加圧部６１Ａ及び第２の加圧部６１Ｂでそれぞれ発生するトルクの総和を見ると、カムシャフト８の回転角度が０〜１８０°の期間では、第１の加圧部６１Ａで発生する正のトルクが第２の加圧部６１Ｂで発生する負のトルクによって打ち消され、全体として比較的小さな負のトルクとなっている。また、カムシャフト８の回転角度が１８０〜３６０°の期間では、第２の加圧部６１Ｂで発生する正のトルクの一部が第１の加圧部６１Ａで発生する負のトルクによって打ち消され、正のトルクのピーク値が抑えられている。

このように、互いの燃料流入時期と燃料吐出時期とを正対させるように、第１の加圧部６１Ａ及び第２の加圧部６１Ｂが配置されることによって、一方の加圧部で発生する正のトルクの少なくとも一部が他方の加圧部で発生する負のトルクによって打ち消される。その結果、高圧発生部１０全体として発生する正のトルクのピーク値が低減され、高圧発生部１０を駆動するための内燃機関の消費馬力が低減されるとともに、ギアの歯打ち音による騒音が低減される。

５．応用例
（１）直列配置される加圧部の数
これまで、図１に基づき、燃料タンク９１からコモンレール９３までの間に第１の加圧部６１Ａ及び第２の加圧部６１Ｂが備えられた高圧発生部１０の構成例について説明したが、加圧部の数については特に制限されるものではなく、三つ以上の加圧部が備えられた構成であっても構わない。また、その場合、それぞれの加圧部の間に蓄圧室が備えられるとよい。加圧部の数が多いほど、各加圧部内で生じる圧力の最大値と最小値との差分が小さくなり、各加圧部で発生する応力の振幅が小さくなる。

（２）並列配置
また、コモンレール９３に対して供給する高圧燃料の流量を確保したい場合には、図４に示すように、二つの第１の加圧部６１Ａａ、６１Ａｂ及び二つの第２の加圧部６１Ｂａ、６１Ｂｂをそれぞれ並列に設けた高圧圧送部１０´とすることができる。このとき、二つの第１の加圧部６１Ａａ、６１Ａｂのそれぞれに対して燃料を送り込む低圧圧送部３は、共有のものであってもよいし、個別に備えられてもよい。また、第１の加圧部６１Ａａ、６１Ａｂと第２の加圧部６１Ｂａ、６１Ｂｂとの間に設けられた蓄圧室１６は、一つであってもよいし、二つに分けられてもよい。さらに、高圧圧送部１０´は、単体の燃料供給ポンプとして構成することもできるし、複数のポンプを接続して構成することもできる。

図４に示す高圧圧送部１０´の例においても、すべての加圧部６１Ａａ、６１Ａｂ、６１Ｂｂ、６１Ｂｂが、同一のカムシャフト上のカムによって駆動される場合には、全体として発生する正のトルクのピーク値が抑えられるように、各加圧部６１Ａａ、６１Ａｂ、６１Ｂｂ、６１Ｂｂを配置することが好ましい。

（３）レール圧制御方法
また、レール圧を制御する手段に関し、図１の蓄圧式燃料供給装置５０の例では、コモンレール９３及び蓄圧室１６にそれぞれ設けられた第１の圧力センサ１５ａ、第２の圧力センサ１５ｂを用いて、各加圧部６１Ａ、６１Ｂの燃料吸入弁２０ａ、２０ｂのフィードバック制御が行われているが、燃料吸入弁２０ａ、２０ｂによるフィードバック制御以外の手段でレール圧を制御するようにしてもよい。

例えば、燃料吸入弁２０ａ、２０ｂを機械式の弁とし、各加圧部６１Ａ、６１Ｂの上流側に、各加圧室１４ａ、１４ｂに流入する燃料の流量を調節するための流量制御弁を配置して、最終的にコモンレール９３に供給される燃料の流入量を調節することにより、レール圧を制御することができる。また、燃料吸入弁２０ａ、２０ｂを機械式の弁とし、蓄圧室１６及びコモンレール９３に接続される圧力調節弁１８ｂ、１８ｃとして電磁制御式の圧力制御弁を使用し、これらの電磁制御式の圧力制御弁を用いて、蓄圧室１６やコモンレール９３内の圧力を制御することにより、レール圧を制御することができる。言うまでもなく、電磁制御式の燃料吸入弁、電磁制御式の圧力制御弁、流量制御弁のうちのいずれか二つ、あるいはすべてを同時に採用してもよい。

本発明の実施の形態にかかる蓄圧式燃料供給装置の概略構成の一例を示す図である。 複数の加圧部の配置構成について説明するための図である。 高圧発生部を駆動した際に生じるトルクを示すトルク線図である。 各加圧部が並列に設けられた蓄圧式燃料供給装置の概略構成の一例を示す図である。 従来の蓄圧式燃料供給装置の構成を説明するためのシステム図である、

符号の説明

３：低圧圧送部（フィードポンプ）、６ａ・６ｂ：カム、８：カムシャフト、１０・１０´：高圧圧送部（燃料供給ポンプ）、１２ａ・１２ｂ：シリンダ、１３ａ・１３ｂ：プランジャ、１４ａ・１４ｂ：加圧室、１５ａ・１５ｂ：圧力センサ、１６：蓄圧室、１８ａ・１８ｂ・１８ｃ：圧力調節弁、２０ａ・２０ｂ：燃料吸入弁、２２ａ・２２ｂ：燃料吐出弁、５０：蓄圧式燃料供給装置、６１Ａ：第１の加圧部、６１Ｂ：第２の加圧部、９１：燃料タンク、９３：コモンレール、９５：燃料噴射弁

Claims (6)

1. 燃料を加圧して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、前記燃料噴射部から前記内燃機関に前記燃料を供給する蓄圧式燃料供給装置において、
   燃料タンク内の前記燃料を圧送する低圧圧送部と、前記低圧圧送部から圧送される前記燃料を加圧して前記コモンレールに圧送する高圧圧送部と、を備え、
   前記高圧圧送部は直列に接続された複数の加圧部を備え、前記燃料が、前記複数の加圧部によって段階的に目標圧力まで昇圧されることを特徴とする蓄圧式燃料供給装置。
2. 前記直列に接続された複数の加圧部の間に蓄圧室を備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料供給装置。
3. 前記加圧部はそれぞれ加圧室と前記加圧室内の前記燃料を加圧するためのプランジャとを備え、直列に接続された複数の加圧部のうちの下流側の前記加圧部に備えられた前記プランジャの直径が、上流側の前記加圧部に備えられた前記プランジャの直径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料供給装置。
4. 前記複数の加圧部のうちのいずれかの前記加圧部での燃料流入時期と、別の前記加圧部での燃料吐出時期と、を同期させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料供給装置。
5. 前記直列に接続された複数の加圧部のうちの少なくとも一つの加圧部が、並列に配置された複数の加圧部を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料供給装置。
6. 燃料を加圧して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送する燃料供給ポンプにおいて、
   少なくとも前記燃料供給ポンプに導入される低圧燃料を昇圧して前記コモンレールに圧送する高圧圧送部を備え、
   前記高圧圧送部は、直列に接続された複数の加圧部を備え、前記燃料が、前記複数の加圧部によって段階的に目標圧力まで昇圧されることを特徴とする燃料供給ポンプ。

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