JP2014148935A - Fuel supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine.
図8に示すように、従来の燃料供給装置100として、燃料タンク101から燃料を汲み上げる低圧ポンプ102と、この低圧ポンプ102からの燃料が供給される加圧室103を有し、加圧室103の燃料を加圧する高圧ポンプ104とを備え、高圧ポンプ104を駆動するカムを収容するカム室105に低圧ポンプ102から吐出された燃料の一部を供給する流路106が設けられたものがある。
流路106には絞り107が設けられており、絞り107によって調量されており、カム室105に供給される燃料はカムやカムを駆動するためのカム室105内部の部品の潤滑または冷却用に用いられる。
As shown in FIG. 8, the conventional
The
ところで、高圧ポンプ104及び低圧ポンプ102が高速に回転するポンプ高速回転時(特に、アイドル運転領域を超える運転状態。以下、高速時と呼ぶ)には、カム室105への燃料供給量を多く確保する必要がある。一方で、ポンプ低速回転時(以下、低速時と呼ぶ)には低圧ポンプのフィード圧を早く上昇させたいという要求がある。
By the way, when the high-
図8に示す燃料供給装置100では、絞り107の流路断面積が小さいと、低圧ポンプ102のフィード圧の上昇が早くエンジン始動性は向上するが、高速時のカム室105への燃料供給量が小さくなる。また、絞り107の流路断面積が大きいと、カム室105への燃料供給量は多く確保できるが、低速時における低圧ポンプ102のフィード圧の上昇が遅れてエンジン始動性が悪化する。すなわち、図9に示すように、高速時に必要なカム室105への燃料供給量(以下、高速時必要カム室燃料供給量Qh)を確保しようとすると、エンジン始動時にエンジン始動に必要なフィード圧(以下、エンジン始動必要フィード圧Ps)を確保できなくなってしまう。
In the
そこで、特許文献1では、図10に示すように、絞り107の下流に逆止弁108を設けている。これによれば、低速時には逆止弁108が閉弁して流路106が閉鎖されるため、フィード圧の上昇が早くなる。一方、高速時には逆止弁108が開弁して絞り107を介してカム室105に必要な量の燃料が供給される。
Therefore, in
特許文献1の技術では、低速時の逆止弁108に閉弁時には、カム室105への燃料供給が停止する、もしくは、逆止弁108の閉弁時に漏れを許容して燃料を供給する。すなわち、図11に示すように、低速時の燃料供給量がばらつき、安定しない。
しかしながら、低速時にも、カム室105への燃料供給は必要であり、燃料供給装置の信頼性の観点からカム室105への燃料供給量を安定させることが好ましい。
In the technique of
However, fuel supply to the
そこで、本発明は、高速時にカム室への燃料供給量を多く確保するとともに、低速時には低圧ポンプのフィード圧を早く上昇させることに加えて、低速時にもカム室への燃料供給量を安定させることを目的とする。 Therefore, the present invention secures a large amount of fuel supply to the cam chamber at high speed, and stabilizes the fuel supply amount to the cam chamber at low speed in addition to increasing the feed pressure of the low-pressure pump quickly at low speed. For the purpose.
本発明の燃料供給装置は、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧ポンプと、低圧ポンプから燃料が供給される加圧室を有し、前記加圧室の燃料を加圧して、燃料を内燃機関に供給する高圧ポンプとを備える。
高圧ポンプは、カムシャフトと、カムシャフトの回転運動を往復運動に変換するカムと、カムによって駆動されて加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、カムを収容するカム室とを具備する。
The fuel supply device of the present invention has a low-pressure pump that pumps fuel from a fuel tank, and a pressurization chamber to which fuel is supplied from the low-pressure pump, pressurizes the fuel in the pressurization chamber, and supplies the fuel to the internal combustion engine A high pressure pump.
The high-pressure pump includes a camshaft, a cam that converts the rotational motion of the camshaft into a reciprocating motion, a plunger that is driven by the cam to pressurize fuel in the pressurizing chamber, and a cam chamber that houses the cam.
そして、燃料供給装置は、低圧ポンプまたは高圧ポンプから吐出される燃料の一部をカム室へ供給する第1流路と、第1流路と並列に設けられ、低圧ポンプまたは高圧ポンプから吐出される燃料の一部をカム室へ供給する第2流路と、第1流路に設けられた第1絞りと、第1流路に設けられた燃料の圧力に応じて開閉する圧力弁と、第2流路に設けられた第1絞りよりも流路断面積の小さい第2絞りとを備える。 The fuel supply device is provided in parallel with the first flow path for supplying a part of the fuel discharged from the low pressure pump or the high pressure pump to the cam chamber, and is discharged from the low pressure pump or the high pressure pump. A second flow path for supplying a part of the fuel to the cam chamber, a first throttle provided in the first flow path, a pressure valve that opens and closes according to the pressure of the fuel provided in the first flow path, And a second diaphragm having a smaller channel cross-sectional area than the first diaphragm provided in the second channel.
これによれば、低速時に圧力弁が閉弁しているように開弁圧設定をすれば、低速時には、第1流路からのカム室への燃料供給はなく、第2流路から第2絞りを介して燃料がカム室へ供給される。第2絞りは第1絞りよりも流路断面積を小さく、低速時のフィード圧上昇を妨げることなく、低速時に必要な最小限の燃料供給量のみを確保することができる。 According to this, if the valve opening pressure is set so that the pressure valve is closed at a low speed, there is no fuel supply from the first flow path to the cam chamber at the low speed, and the second flow path from the second flow path. Fuel is supplied to the cam chamber through the throttle. The second throttle has a smaller channel cross-sectional area than the first throttle, and can ensure only the minimum amount of fuel supply required at low speeds without interfering with an increase in feed pressure at low speeds.
そして、フィード圧の高いポンプ高速時には、第2流路に加えて、第1流路から圧力弁の開弁によりに第1絞りを介してカム室へ燃料が供給される。高速時にカム室への燃料供給量を多く確保できるように第1絞りの大きさを設定しても、低速時には圧力弁は閉弁しているため、低速時のフィード圧の上昇を妨げない。 At high pump speed with high feed pressure, in addition to the second flow path, fuel is supplied from the first flow path to the cam chamber via the first throttle by opening the pressure valve. Even if the size of the first throttle is set so that a large amount of fuel is supplied to the cam chamber at high speed, the pressure valve is closed at low speed, so that the increase in feed pressure at low speed is not hindered.
従って、高速時にカム室への燃料供給量を多く確保するとともに、低速時には低圧ポンプのフィード圧を早く上昇させることに加えて、低速時にもカム室への燃料供給量を安定させることができる。 Therefore, it is possible to secure a large amount of fuel supply to the cam chamber at high speeds and to quickly increase the feed pressure of the low-pressure pump at low speeds, and to stabilize the fuel supply amount to the cam chambers at low speeds.
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
〔実施例1〕
〔実施例1の構成〕
実施例1の燃料供給装置1の構成を、図1及び図2を用いて説明する。
燃料供給装置1は、例えば、ディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射システムに用いられ、燃料を加圧してコモンレール(図示せず)に供給するものである。そして、コモンレール内に蓄圧された燃料はインジェクタによりエンジンの燃焼室に噴射される。
[Example 1]
[Configuration of Example 1]
The configuration of the
The
燃料供給装置1は、燃料タンク2から燃料を吸い上げる低圧ポンプ3、低圧ポンプ3により吸い上げられた燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ4、及びハウジング等により構成されている。
The
低圧ポンプ3は、例えば、周知のトロコイドポンプによって構成され、燃料タンク2より汲み上げた燃料を吐出して高圧ポンプ4へ供給する。この低圧ポンプ3の吐出圧をフィード圧という。
The low-
高圧ポンプ4は、内燃機関によって回転するカムシャフト(図示せず)と、カムシャフトの回転運動を往復運動に変換するカム(図示せず)と、この往復運動が伝達されるプランジャ8とを備える。
The high-
ハウジングは、カムシャフトおよび低圧ポンプ3を収容するハウジング本体と、プランジャ8を往復動可能に収容するシリンダボディ11とを有する。
The housing has a housing main body that houses the camshaft and the low-
ハウジング本体は、カムを収容するカム室12を有しており、カムシャフトが挿通するシャフト挿通孔が開口している。
シリンダボディ11は、プランジャ8が収容されるシリンダ孔を有し、シリンダ孔の一端部には、燃料が供給されて、プランジャ8の往復動によって内部の燃料が圧縮される加圧室13が形成されている。
The housing body has a
The
低圧ポンプ3から吐出される燃料は、調量弁26を経て加圧室13へと供給され、加圧室13でプランジャ8によって加圧されて、逆止弁30を通じて、コモンレールへと圧送される。
調量弁26は、電磁コイル27およびスプリング28により弁体29の開閉を制御することができ、プランジャ8が下降する際には弁体29を開弁させ、加圧室13へ燃料を供給し、プランジャ8が上昇する際に弁体29を閉弁させることで、加圧室13で燃料が加圧される。弁体28の閉弁タイミングを調整することで、コモンレールへ圧送される燃料を調量することができる。
The fuel discharged from the
The
また、燃料供給装置1は、燃料タンク2からコモンレールへ燃料を圧送する経路となる流路、及び、低圧燃料を燃料タンク2に戻す経路となる流路等を備えている。
The
すなわち、燃料タンク2と低圧ポンプ3の上流とを接続する燃料吸入流路14、低圧ポンプ3と高圧ポンプ4の加圧室13とを接続する燃料供給流路15、加圧室13からコモンレールへと燃料を供給するための燃料供給流路16、低圧ポンプ3の下流と低圧ポンプ3の上流とを圧力調整弁17を介して接続するリターン流路18等を有する。
That is, a
〔本実施例の特徴〕
本実施例の燃料供給装置1は、低圧ポンプ3または高圧ポンプ4から吐出される燃料の一部をカム室12へ供給する第1流路21及び第2流路22と、第1流路21に設けられた第1絞り23と、第1流路21に設けられた圧力弁24と、第2流路22に設けられた第2絞り25とを備える。
第1流路21及び第2流路22は、カム室12へ燃料を供給するための流路であって、供給された燃料はカムやカムシャフトやカムシャフトの軸受等の潤滑または冷却に用いられる。
[Features of this embodiment]
The
The
第1流路21は、燃料供給流路15から分岐して設けられており、カム室12と低圧ポンプ3の下流を接続する。
第2流路22は、第1流路21とは別に燃料供給流路15から分岐して設けられており、カム室12と低圧ポンプ3の下流を接続する。すなわち、第1流路21と並列に設けられている。
The
The
第1流路21には、流路断面積を絞る第1絞り23と、第1絞り23の下流で燃料の圧力に応じて開閉する圧力弁24とが設けられている。圧力弁24は逆止弁であり、エンジン始動時必要フィード圧Psよりも高いフィード圧で開弁するように開弁圧P1が設定されている。
第2流路22には、第1絞り23よりも流路断面積の小さい第2絞り25が設けられている。
The
The
〔燃料供給装置1の作動〕
燃料供給装置1の作動を説明する。
低圧ポンプ3が駆動されることにより、燃料が燃料タンク2から燃料吸入流路14へ導入されて低圧ポンプ3の吸入側に吸い込まれる。そして、低圧ポンプ3は吸入された燃料を所定の圧力に加圧して燃料供給流路15へ吐出する。燃料供給流路15を経て加圧室13へ供給された燃料は、プランジャ8の圧送行程によって加圧される。加圧室13で加圧された燃料は、燃料供給流路16を経てコモンレールへと供給される。
[Operation of fuel supply device 1]
The operation of the
By driving the low-
そして、燃料供給流路15の燃料の一部は第1流路21及び第2流路22へ供給される。
フィード圧が圧力弁24の開弁圧よりも低いポンプ低速時には、圧力弁24の閉弁により第1流路21は閉鎖しており、第2流路22から第2絞り25を経て燃料がカム室12へ供給される。
ポンプの回転速度が高くなり、フィード圧が圧力弁24の開弁圧P1よりも高くなると、圧力弁24が開弁して、第2流路22に加えて第1流路21から第1絞り23を経て燃料がカム室12へ供給される。
A part of the fuel in the
When the pump pressure is lower than the valve opening pressure of the
When the rotational speed of the pump increases and the feed pressure becomes higher than the valve opening pressure P1 of the
〔本実施例の作用効果〕
本実施例の作用効果を図2を用いて説明する。
本実施例によれば、低速時、フィード圧が圧力弁24の開弁圧P1に達するまでは第1流路21が閉じているが、第2流路22から燃料がカム室12へ供給される。このため、低速時にも第2流路22から安定してカム室12へ燃料を供給することができる。また、第2絞り25は、流路断面積を第1絞り23よりも小さくしており、必要最小限のカム室への燃料供給量を確保できるように設定されている。このため、第2流路22からカム室12への燃料供給があっても、フィード圧の上昇を早くすることができる。すなわち、エンジン始動時にエンジン始動時必要フィード圧Psを確保することが可能となる。
[Effects of this embodiment]
The effect of the present embodiment will be described with reference to FIG.
According to the present embodiment, at low speed, the
また、ポンプ回転速度が増加してフィード圧が開弁圧P1を超えると、圧力弁24が開弁し、第2流路22に加えて第1流路21から第1絞り23を経て燃料がカム室12へ供給される。このため、カム室12への燃料供給量が増加する。このため、高速時必要カム室燃料供給量Qhを確保することが可能となる。
Further, when the pump rotation speed increases and the feed pressure exceeds the valve opening pressure P1, the
これによれば、フィード圧の低い低速時には、第2流路22によってフィード圧上昇を妨げることなく低速時に必要な最小限のカム室12への燃料供給量を安定して確保することができる。
そして、フィード圧の高い高速時には、第2流路22に加えて第1流路21からカム室12へ燃料が供給され、高速時に必要なカム室12への燃料供給量を確保できる。
According to this, when the feed pressure is low, the minimum amount of fuel supply to the
At high speed when the feed pressure is high, fuel is supplied from the
従って、高速時にカム室12への燃料供給量を多く確保するとともに、低速時にはフィード圧を早く上昇させることに加えて、低速時にもカム室12への燃料供給量を安定させることができる。
Accordingly, it is possible to secure a large amount of fuel supply to the
〔実施例2〕
実施例2の構成を、実施例1とは異なる点を中心に図3〜5を用いて説明する。
なお、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、圧力弁24は、燃料の圧力に応じて開閉するとともに流路断面積が変化する圧力調整弁28である。
[Example 2]
The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 with a focus on differences from the first embodiment.
In addition, the same code | symbol as Example 1 shows the same structure, Comprising: The previous description is referred.
In the present embodiment, the
図4に示すように、圧力調整弁28は、弁体29、弁体29を収容するとともに流路を形成する弁ボディ30、及び弁体29を閉方向に付勢するスプリング31を有する。
弁ボディ30は、弁体29が往復動するガイド孔30aと、ガイド孔30aに開口して弁体29がフィード圧を受ける流入口30bと、ガイド孔30aに開口して開弁時に燃料が流出する流出口30cとを有する。流出口30cガイド孔30aの周壁に開口しており、弁体29が開弁方向に移動するに従って開口面積が大きくなる。すなわち、圧力調整弁28では、開弁後にカム室12への燃料供給量が徐々に増加する。
As shown in FIG. 4, the
The
逆止弁を用いる場合、開弁により急激にカム室12への燃料供給量が増加するため、一時的にフィード圧が急激に低下する場合がある。しかし、圧力調整弁28は開弁後にカム室12への燃料供給量が徐々に増加するため、フィード圧の急激な変化が生じない(図5参照)。
すなわち、本実施例によれば、実施例1と同様の作用効果に加えて、圧力弁24の開弁に伴うフィード圧の急激な変化を回避できるという作用効果を奏する。
When the check valve is used, the amount of fuel supplied to the
That is, according to the present embodiment, in addition to the same operation and effect as in the first embodiment, there is an operation and effect that a sudden change in the feed pressure accompanying the opening of the
〔実施例3〕
実施例3の構成を、実施例1とは異なる点を中心に図6及び図7を用いて説明する。
なお、実施例1と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例の燃料供給装置1は、低圧ポンプ3または高圧ポンプ4から吐出される燃料の一部を、内燃機関の排気通路中に添加する燃料添加弁35に供給する添加流路36を備える。
燃料添加弁35は、排気通路において排気を浄化する触媒の活性維持のために、触媒の上流に燃料を添加するものである。
Example 3
The configuration of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 focusing on differences from the first embodiment.
In addition, the same code | symbol as Example 1 shows the same structure, Comprising: The previous description is referred.
The
The
本実施例では、添加流路36は、燃料供給流路15において第1流路21及び第2流路22が分岐する位置よりも上流から分岐して設けられている。なお、添加流路36はフィード圧がかかっている箇所であればいずれの流路から分岐させて設けてもよい。
燃料添加弁35はアイドル運転時に高い圧力で燃料を噴射することが求められるため、アイドル運転領域に所定値以上のフィード圧を確保する必要がある。このフィード圧をアイドル域必要フィード圧Paと呼ぶ。
In the present embodiment, the
Since the
本実施例によれば、開弁圧P1をアイドル域必要フィード圧Paよりも大きく設定することで、フィード圧がアイドル域必要フィード圧Paとなるまでは第1流路21からのカム室12への燃料供給をしないようにすることができるため、アイドル運転領域においてアイドル域必要フィード圧Paを確保することが可能となる。従って、本実施例では、実施例1の作用効果に加えて、アイドル運転領域で燃料添加に必要となる燃料圧を確保可能となるという作用効果を奏する。
According to the present embodiment, the valve opening pressure P1 is set to be larger than the idle region necessary feed pressure Pa, so that the feed pressure reaches the
〔変形例〕
第1流路21及び第2流路22は、加圧室13の上流側とカム室12を接続してもよいし、加圧室13の下流側とカム室12を接続してもよい。例えば、第1流路21及び第2流路22が共にカム室12と加圧室13の下流を接続するように設けてもよい。また、実施例1において、第2流路22のみを加圧室13の下流側とカム室12を接続するように設けてもよい。
[Modification]
The
また、実施例3において、第1絞り23を設けず、圧力調整弁28に第1絞りとしての機能を持たせてもよい。
In the third embodiment, the
1 燃料供給装置、2 燃料タンク、3 低圧ポンプ、4 高圧ポンプ、8 プランジャ、13 加圧室、12 カム室、21 第1流路、22 第2流路、23 第1絞り、24 圧力弁、25 第2絞り
DESCRIPTION OF
Claims (5)
この低圧ポンプ(3)から燃料が供給される加圧室(13)を有し、前記加圧室(13)の燃料を加圧して、燃料を内燃機関に供給する高圧ポンプ(4)とを備え、
前記高圧ポンプ(4)は、カムシャフトと、前記カムシャフトの回転運動を往復運動に変換するカムと、前記カムによって駆動されて前記加圧室(13)内の燃料を加圧するプランジャ(8)と、前記カムを収容するカム室(12)とを具備する燃料供給装置であって、
前記低圧ポンプ(3)または前記高圧ポンプ(4)から吐出される燃料の一部を前記カム室(12)へ供給する第1流路(21)と、
前記第1流路(21)と並列に設けられ、前記低圧ポンプ(3)または前記高圧ポンプ(4)から吐出される燃料の一部を前記カム室(12)へ供給する第2流路(22)と、
前記第1流路(21)に設けられ、第1絞り(23)と、
前記第1流路(21)に設けられ、燃料の圧力に応じて開閉する圧力弁(24)と、
前記第2流路(22)に設けられ、前記第1絞り(23)よりも流路断面積の小さい第2絞り(25)とを備えることを特徴とする燃料供給装置。 A low pressure pump (3) for pumping fuel from the fuel tank (2);
A high pressure pump (4) having a pressurizing chamber (13) to which fuel is supplied from the low pressure pump (3), pressurizing the fuel in the pressurizing chamber (13), and supplying the fuel to the internal combustion engine; Prepared,
The high-pressure pump (4) includes a camshaft, a cam that converts the rotational motion of the camshaft into a reciprocating motion, and a plunger (8) that is driven by the cam to pressurize the fuel in the pressurizing chamber (13). And a fuel supply device comprising a cam chamber (12) for accommodating the cam,
A first flow path (21) for supplying a part of fuel discharged from the low pressure pump (3) or the high pressure pump (4) to the cam chamber (12);
A second flow path (in parallel with the first flow path (21)) for supplying a part of fuel discharged from the low pressure pump (3) or the high pressure pump (4) to the cam chamber (12) ( 22)
Provided in the first flow path (21), a first throttle (23);
A pressure valve (24) provided in the first flow path (21), which opens and closes according to the pressure of the fuel;
A fuel supply apparatus comprising: a second throttle (25) provided in the second flow path (22) and having a flow path cross-sectional area smaller than that of the first throttle (23).
前記第2流路(22)は、前記加圧室(13)の下流側に接続し、前記加圧室(13)からの燃料を前記カム室(12)へ供給することを特徴とする燃料供給装置。 The fuel supply device according to claim 1,
The second flow path (22) is connected to the downstream side of the pressurizing chamber (13), and supplies fuel from the pressurizing chamber (13) to the cam chamber (12). Feeding device.
前記圧力弁(24)は、燃料の圧力に応じて開閉するとともに流路断面積が変化する圧力調整弁(28)であることを特徴とする燃料供給装置。 The fuel supply device according to claim 1 or 2,
The fuel supply device according to claim 1, wherein the pressure valve (24) is a pressure regulating valve (28) that opens and closes according to the pressure of the fuel and changes a cross-sectional area of the flow path.
前記第1絞り(23)及び前記圧力弁(24)は、燃料の圧力に応じて開閉するとともに流路断面積が変化する圧力調整弁(28)であることを特徴とする燃料供給装置。 The fuel supply device according to claim 1 or 2,
The fuel supply device according to claim 1, wherein the first throttle (23) and the pressure valve (24) are pressure adjusting valves (28) that open and close in accordance with the pressure of the fuel and change a cross-sectional area of the flow path.
前記低圧ポンプ(3)または前記高圧ポンプ(4)から吐出される燃料の一部を、前記内燃機関の排気通路中に添加する燃料添加弁(35)に供給する添加流路(36)を備えることを特徴とする燃料供給装置。 In the fuel supply device according to any one of claims 1 to 4,
An addition flow path (36) for supplying a part of fuel discharged from the low-pressure pump (3) or the high-pressure pump (4) to a fuel addition valve (35) that adds to the exhaust passage of the internal combustion engine is provided. The fuel supply apparatus characterized by the above-mentioned.
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