JP2019052557A - 燃料ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大気圧条件によって、過剰な燃料の供給がされない機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置を提供する。【解決手段】燃料タンク内に貯留される燃料に働く大気圧と、前記燃料タンクの下流側に生じる負圧との圧力差により前記燃料を吸い上げる機械式フィードポンプと、前記機械式フィードポンプから供給された前記燃料を高圧にして圧送する燃料噴射ポンプと、前記燃料タンクから前記機械式フィードポンプまでの間の燃料供給路に配置された流量制御機構とを備え、前記流量制御機構は、前記燃料に働く大気圧に応じて燃料通過断面積が変化する燃料絞り調整通路を有するようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ポンプ装置に関し、特に、燃料を燃料タンクから吸い上げる機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置に関する。

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給するものとして、燃料を燃料タンクから吸い上げる機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

フィードポンプは、燃料タンクに貯留されている燃料を、オリフィスが設けられた低圧燃料路を通じて吸い上げた後、燃料フィルタを介して燃料噴射ポンプへ供給する。

機械式のフィードポンプの吸入側はその作動中において負圧となり、燃料タンク内の燃料に働く大気圧と当該負圧との間に圧力差が生じ、この圧力差により、燃料タンクからフィードポンプ方向に燃料が吸い上げられる。

フィードポンプの下流側には、燃料噴射ポンプが接続されている。燃料噴射ポンプは、エンジンに取り付けられており、エンジンの駆動軸からの駆動力を当該燃料噴射ポンプのカムシャフトに伝達することにより燃料を加圧し、圧送するものである。

ここで、図５に示すように、機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置においては、フィードポンプから燃料噴射ポンプへ向けて供給される燃料の流量は、当該燃料噴射ポンプによって要求される最大要求流量ｆ０よりも多く、且つ、燃料フィルタの許容通過流量よりも少なくなるように設定されなければならない。

特開２０１３−１６７１６３号公報

機械式のフィードポンプは、燃料噴射ポンプの回転速度と同期するように駆動されているため、図５に示すように、エンジンの駆動軸の回転速度の増加に比例して、フィードポンプから供給される燃料の流量も増大する、という特性を有している（図５におけるＦＰ理論吐出量を参照）。

エンジンの駆動軸の回転速度が一定以上になった場合、フィードポンプから供給される燃料の流量が燃料フィルタの許容通過流量を超過しないように、燃料の流量を制限する目的で、燃料タンクとフィードポンプとの間の低圧燃料路には上述したオリフィスが設けられている。

また、大気圧により圧力差は変るので、大気圧が低い場合には、高い場合に比べ圧力差は小さくなり、フィードポンプが吸い上げる燃料の流量は少なくなる。逆に、大気圧が高い場合には、低い場合に比べ圧力差は大きくなり、フィードポンプが吸い上げる燃料の流量は多くなる。例えば、標高の高い高地においては、標高の低い平地に比べて相対的に大気圧が低くなり、燃料タンク内の燃料に働く大気圧とフィードポンプの吸入側に生じる負圧との間の圧力差が小さくなり、フィードポンプが吸い上げる燃料の流量は少くなる。図５に従来形式のオリフィスと機械式のフィードポンプの組み合わせにおける大気圧が高い場合における流量（ｆ２）と低い場合における流量（ｆ１）の特性の例を示す。

前述の通り、フィードポンプから燃料噴射ポンプへ向けて供給される燃料の流量は、当該燃料噴射ポンプによって要求される最大要求流量ｆ０よりも多くなるように設定されなければならない。これにしたがって、想定される大気圧が最も低い場合におけるフィードポンプから供給される燃料の流量が、燃料噴射ポンプの最大要求流量ｆ０よりも多くなるように設定されるが、この結果、当該最低の大気圧に対して大気圧が高くなるにしたがってフィードポンプから供給される燃料の流量は燃料噴射ポンプの最大要求流量ｆ０に比べ多くなってしまう。
このように、従来形式のオリフィスと機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置においては、ほとんどの大気圧領域で、フィードポンプから燃料噴射ポンプへ向け必要以上の燃料が供給されていた。過剰に供給された燃料は燃料還流路を通じて燃料タンクに戻される構造となっているので、燃費の悪化、燃料温度の上昇等の問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、大気圧条件によって、過剰な燃料の供給がされない機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の燃料ポンプ装置は、燃料タンク内に貯留される燃料に働く大気圧と、前記燃料タンクの下流側に生じる負圧との圧力差により前記燃料を吸い上げる機械式フィードポンプと、前記機械式フィードポンプから供給された前記燃料を高圧にして圧送する燃料噴射ポンプと、前記燃料タンクから前記機械式フィードポンプまでの間の燃料供給路に配置された流量制御機構とを備え、前記流量制御機構は、前記燃料に働く大気圧に応じて燃料通過断面積が変化する燃料絞り調整通路を有することを特徴とする。

本発明に係る燃料ポンプ装置において、前記負圧は、前記機械式フィードポンプの作動中に、前記機械式フィードポンプの燃料の吸入側に生じる負圧であることを特徴とする。

本発明に係る燃料ポンプ装置において、前記流量制御機構は、前記燃料に働く大気圧が低下した場合に、前記燃料絞り調整通路の前記燃料通過断面積を大きくすることを特徴とする。

本発明に係る燃料ポンプ装置において、前記流量制御機構は、内部が前記燃料の通路である中空の筒状体と、前記筒状体の内部を移動する移動体と、を備え、前記移動体の移動に基づいて、前記燃料絞り調整通路の前記燃料通過断面積が変化することを特徴とする。

本発明に係る燃料ポンプ装置において、前記流量制御機構は、前記筒状体内にバネ要素をさらに備え、前記燃料に働く前記大気圧と、前記負圧と、前記バネ要素の弾性力との力のバランスにより、前記移動体が移動することを特徴とする。

本発明に係る燃料ポンプ装置において、前記筒状体の中空部分の内周面に拡張部が設けられ、前記燃料絞り調整通路が、前記移動体と前記拡張部の間に形成されることを特徴とする。

本発明に係る燃料ポンプ装置において、前記筒状体の側面に前記中空部分まで貫通し、前記燃料の通路である貫通孔が設けられ、前記燃料絞り調整通路が、前記移動体と前記貫通孔の間に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、大気圧条件によって過剰な燃料の供給がされない機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置を実現することができる。

本発明の実施の形態に係るコモンレールシステムの全体構成を示す略線的概念図である。 本発明の第１の実施形態における流量制御機構を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態における流量制御機構について、平地条件下における状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態における流量制御機構について、高地条件下における状態を示す断面図である。 従来の燃料ポンプ装置において、フィードポンプから供給される燃料の流量特性を、エンジンの駆動軸の回転速度との関係で表す線図である。 本発明の燃料ポンプ装置において、フィードポンプから供給される燃料の流量特性を、エンジンの駆動軸の回転速度との関係で表す線図である。 本発明の第２の実施形態における流量制御機構を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態における流量制御機構について、平地条件下における状態を示断面図である。 本発明の第２の実施形態における流量制御機構について、高地条件下における状態を示す断面図である。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは、コモンレールシステムに使用される機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置の例を説明するが、本発明は、コモンレールシステムに使用される機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置に限定されることはなく、たとえば列型ポンプや分配型ポンプ等に使用することも可能である。

＜コモンレールシステムの全体構成＞
図１に示すように、コモンレールシステム１０は、主として、ディーゼルエンジンの気筒内に燃料を噴射するシステムとして用いられるものである。

このコモンレールシステム１０は、燃料タンク２０と、燃料ポンプ装置３０と、コモンレール９０と、図示しない複数のインジェクタ等を主要な構成要素として備えている。

燃料タンク２０は、ディーゼルエンジンの燃料である軽油を貯留するものであり、当該燃料タンク２０に、燃料供給路としての低圧燃料路１１の一端および燃料還流路１２の一端が接続されている。

燃料還流路１２は、図示しないインジェクタの下流側に配置される第１還流路１２ａに流出した燃料、圧力制御弁１４の下流側に配置される第２還流路１２ｂに流出した燃料、後述するオーバーフローバルブ８０の下流側に配置される第３還流路１２ｃ及び第４還流路１２ｄに流出した燃料、ベアリング７８の下流側に配置される第５還流路１２ｅに流出した燃料が合流し、これらの燃料を燃料タンク２０に戻すための流路である。なお、燃料タンク２０内に貯留される燃料には、大気圧Ｐ２が働く。

燃料ポンプ装置３０は、流量制御機構４０、機械式フィードポンプとしてのフィードポンプユニット５０、燃料メタリングユニット６０、燃料噴射ポンプ７０、および、オーバーフローバルブ８０等を構成要素として有している。

流量制御機構４０は、燃料通路断面積が可変の絞りである燃料絞り調整通路４６を有する機械式の構造体であり、燃料タンク２０とフィードポンプユニット５０の間に設けられており、必要に応じて燃料通路断面積が固定の絞りである燃料絞り通路４７を有する。なお、流量制御機構４０の詳細な構成については後述する。

フィードポンプユニット５０は、流量制御機構４０を介して燃料タンク２０から燃料を吸い上げ、その燃料を燃料噴射ポンプ７０へ供給する機械式のフィードポンプである。

このフィードポンプユニット５０は、機械式であれば如何なる形式であってもよく、その一例として所謂ギヤポンプがある。このギヤポンプは、例えば外接歯車型である。なお、ギヤポンプは、外接歯車型に限るものではなく、例えば内接歯車型であってもよい。

フィードポンプユニット５０と燃料噴射ポンプ７０との間には、燃料フィルタ１３が設けられている。燃料フィルタ１３は、フィードポンプユニット５０から燃料噴射ポンプ７０へ供給される燃料に混入している異物を捕集するフィルタである。

燃料メタリングユニット６０は、燃料フィルタ１３と燃料噴射ポンプ７０との間に配設されている。燃料メタリングユニット６０は、燃料噴射ポンプ７０へ供給する燃料の流量を調整する比例制御式のバルブ機構である。

燃料噴射ポンプ７０は、燃料を高圧にして、コモンレール９０に送るポンプであり、高圧燃料を圧送するための高圧燃料路７９によってコモンレール９０と接続されている。

燃料噴射ポンプ７０は、カム室７１ａ、カムシャフト７２、当該カムシャフト７２の回転に応じて上下方向に移動するプランジャ７４等からなり、当該プランジャ７４の上下動により、燃料メタリングユニット６０を介して加圧室７６に供給された燃料を高圧化し、コモンレール９０へ供給する。

フィードポンプユニット５０から送られた燃料で、高圧化されなかった燃料の多くは第２流入路１１ｂを介して燃料噴射ポンプ７０のカム室７１ａに供給され、カム室７１ａ内の機械構成部品を潤滑する。カム室７１ａ内を潤滑した燃料は、流出路１１ｃ、ベアリング７８の下流側に配置される第５還流路１２ｅ等を通じて燃料噴射ポンプ７０外に流出する。流出路１１ｃから流出した燃料は、オーバーフローバルブ８０に入り、その後第３還流路１２ｃまたは第４還流路１２ｄを通りオーバーフローバルブ８０から出て、第１還流路１２ａ、第２還流路１２ｂ、第５還流路１２ｅからの燃料と、燃料還流路１２に合流し、燃料タンク２０に戻される。尚、オーバーフローバルブ８０は、燃料噴射ポンプ７０のカム室７１ａに供給される燃料の圧力を一定の圧力範囲に調圧する圧力調整弁である。

コモンレール９０は、燃料噴射ポンプ７０から高圧燃料路７９を介して圧送されてくる高圧燃料を蓄圧するものであり、高圧燃料路７９を介して接続された複数のインジェクタ（図示せず）に対して高圧燃料を供給する。

なお、コモンレール９０には、レール圧センサ（図示せず）が取り付けられていると共に、コモンレール９０と接続された第２還流路１２ｂ上には圧力制御弁１４が取り付けられている。コモンレール９０のレール圧制御は、燃料メタリングユニット６０及び圧力制御弁１４の少なくともいずれか一方を用いて行われる。

＜流量制御機構＞
次に、図２を用いて、第１の実施形態における流量制御機構４０の具体的構成について説明する。

流量制御機構４０は、燃料タンク２０とフィードポンプユニット５０との間における低圧燃料路１１のライン上に設けられている。流量制御機構４０は、アイボルト４１、アイジョイント４２、往復動部材としての移動体であるオリフィスプレート４３、および弾性部材としてのバネ４４を備えている。

アイボルト４１は、有底の筒状体であり、長手方向の一方の端部が閉塞した円筒形状の本体部４１ａ、および、当該本体部４１ａの他方の端部に設けられた円板状のバネ受け部４１ｂを有している。

アイボルト４１の本体部４１ａには、当該本体部４１ａを径方向に貫く第１貫通孔４１ｅが形成されている。

バネ受け部４１ｂの中央には、本体部４１ａの長手方向に沿って貫通する、流出用開口部としての第２貫通孔４１ｆが形成されている。本体部４１ａの外周面４１ｃのうち、バネ受け部４１ｂから第１貫通孔４１ｅの近傍までの範囲には雄ネジ部が形成されている。

アイボルト４１の内部には内周面４１ｄを有する中空部が形成され、当該中空部はほぼ円筒状に形成されているが、当該内周面４１ｄには、長手方向において第１貫通孔４１ｅと第２貫通孔４１ｆとの間であって、第１貫通孔４１ｅ近傍の一定の範囲に、いわゆる溝状の拡張部４１ｇが形成されている。

この拡張部４１ｇは、アイボルト４１の長手方向に対して直交する方向に拡張する壁面部４１ｊと、この壁面部４１ｊの外周側の端部から傾斜した傾斜部４１ｋとにより画成されている。なお、傾斜部４１ｋは、アイボルト４１の軸方向で第２貫通孔４１ｆの方向に向かって、内周面４１ｄが次第に縮径するように形成されている。

この場合の拡張部４１ｇは、本体部４１ａの内周面４１ｄの周方向にわたって連続した傾斜部４１ｋにより形成されているが、これに限るものではなく、本体部４１ａの内周面４１ｄに対し、周方向にわたって断続的に形成された部分的な傾斜部４１ｋにより形成されていてもよい。

オリフィスプレート４３は、アイボルト４１の中空部内をアイボルト４１の長手方向に移動可能に設けられた円板状部材であり、その中央にアイボルト４１の長手方向へ貫通する連通孔４３ａを有している。この連通孔４３ａの直径は、従来形式のオリフィスの直径よりも小さい。オリフィスプレート４３の下面には、バネ４４が固定されており、当該バネ４４の他端がバネ受け部４１ｂに固定されている。バネ４４は、オリフィスプレート４３を第２貫通孔４１ｆから第１貫通孔４１ｅに向かう方向へ付勢している。

オリフィスプレート４３は、低圧燃料路１１、第１貫通孔４１ｅ等を介して燃料タンク２０に連通する第１内部空間４１ｈの側の面に働く内部圧力Ｐ３と、その逆側の面に働く圧力Ｐ１及びバネ４４の復元力とが釣り合う位置に保持される。例えば車両が、平地から高地に移動し、燃料タンク２０に作用する大気圧Ｐ２が低下した場合、大気圧Ｐ２の低下に応じて内部圧力Ｐ３が低下する。この内部圧力Ｐ３の低下により、オリフィスプレート４３前後での力のバランスが変り、オリフィスプレート４３は、第１貫通孔４１ｅの側へ変位する。

このような構成の流量制御機構４０において、アイボルト４１の外周面４１ｃに設けられた雄ネジ部は、フィードポンプユニット５０の吸入側管路５２に設けられた雌ネジ部に螺合される。このとき、アイボルト４１の外周に形成されたフランジ部４１ｎが、アイジョイント４２の上面に当接するまで螺合する。このようにして、アイジョイント４２は、アイボルト４１のフランジ部４１ｎとフィードポンプユニット５０の上面との間で挟持され、流量制御機構４０がフィードポンプユニット５０に取り付けられ、第２貫通孔４１ｆは、フィードポンプユニット５０の吸入側管路５２と連通する。吸入側管路５２はフィードポンプユニット５０における燃料の吸入側にある管路で、吸入側管路５２にはフィードポンプユニット５０の作動中において負圧が発生する。

＜動作および効果＞
図３、図４、図６を用いて、第１の実施形態における流量制御機構４０の動作及び効果について説明する。

コモンレールシステム１０では、フィードポンプユニット５０を駆動すると、吸入側管路５２と連通する流量制御機構４０のアイボルト４１の第２内部空間４１ｍには圧力Ｐ１（負圧）が生じる。一方、燃料タンク２０内の燃料に作用する大気圧Ｐ２に応じた内部圧力Ｐ３がアイボルト４１の第１内部空間４１ｈに生じる。尚内部圧力Ｐ３は圧力Ｐ１よりも高いので、燃料は、第１内部空間４１ｈから第２内部空間４１ｍの方向に流れる。すなわち、燃料タンク２０の燃料がフィードポンプユニット５０の方向に流れる。

図３では、大気圧Ｐ２が高い場所において、流量制御機構４０のオリフィスプレート４３が保持されている状態を示している。大気圧が高い場所とは、例えば平地であり、標高の低い場所である。この場合、オリフィスプレート４３における第２内部空間４１ｍの側の面が、アイボルト４１の傾斜部４１ｋと内周面４１ｄの円筒状部分との交差部４１ｚ近傍の位置であることが好ましい。
尚、オリフィスプレート４３の連通孔４３ａは燃料通過断面積が固定の絞りである燃料絞り通路４７を構成し、オリフィスプレート４３の外周と内周面４１ｄの間隔は、燃料通過断面積が可変の絞りである燃料絞り調整通路４６を構成するが、この時点では、オリフィスプレート４３の外周と内周面４１ｄの間隔は極狭いので、第１内部空間４１ｈからの燃料の大部分は、連通孔４３ａを通過して、第２内部空間４１ｍへ流れる。連通孔４３ａの直径は、従来形式のオリフィスよりも小さく、かつ、燃料噴射ポンプの最大噴射流量ｆ０を上回る流量を確保できる大きさに設定される。この結果図６に示すように、大気圧の高い場所においてフィードポンプユニット５０から燃料噴射ポンプ７０へ供給される燃料の流量ｆ３は、流量制御機構４０を有さない場合の燃料の流量ｆ２に比べて低減され、無駄な燃料の供給が低減される。

図４は図３に比べて大気圧Ｐ２が低い場所において、流量制御機構４０のオリフィスプレート４３が保持されている状態を示している。大気圧が低い場所とは、例えば高地であり、標高の高い場所である。大気圧Ｐ２が低いので内部圧力Ｐ３も低く、これに伴って流量制御機構４０のオリフィスプレート４３は、第１内部空間４１ｈの方向に移動する。オリフィスプレート４３の移動により、オリフィスプレート４３の外周と内周面４１ｄの一部である拡張部４１ｇにおける傾斜部４１ｋとの間隔が広がり、燃料絞り調整通路４６の燃料通過断面積が増大する。大気圧Ｐ２の低下に伴う内部圧力Ｐ３の低下により、オリフィスプレート４３前後の差圧が小さくなり、連通孔４３ａを通過する流量は減るが、燃料絞り調整通路４６を通過する流量が増え、結果大気圧Ｐ２が高い場合と同等の燃料ｆ４を燃料噴射ポンプ７０へ供給することが可能となる。

オリフィスプレート４３は、燃料タンク２０内の燃料に作用する大気圧Ｐ２の低下に応じて、第１内部空間４１ｈの側へ移動するが、想定される大気圧Ｐ２の最低値に対応する位置は、オリフィスプレート４３の上面と拡張部４１ｇの壁面部４１ｊとによって形成される第１距離ａ１が、オリフィスプレート４３の下面と拡張部４１ｇの傾斜部４１ｋとによって形成される第２距離ａ２より長い位置とすることが好ましい。尚、当該位置にストッパ部材を設けオリフィスプレート４３が当接するようにしてもよい。

図６に示すように、当該コモンレールシステムを搭載した車両が例えば平地から高地に向けて移動し、大気圧Ｐ２が低下した場合にも、流量制御機構４０が作動することにより、大気圧の変化に影響されず、フィードポンプユニット５０から燃料噴射ポンプ７０へ同等の燃料流量を供給することができる。

以上のように、従来形式のオリフィスと機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置においては、ほとんどの大気圧領域で、フィードポンプから燃料噴射ポンプへ向け必要以上の燃料が供給されていたが、本発明を適用した燃料ポンプ装置３０は、流量制御機構４０を用いることにより、大気圧条件によって過剰な燃料を供給することがなくなり、燃料還流路１２を介して燃料タンク２０に戻される燃料の量を低減することができる。燃料還流路１２を介して燃料タンク２０に戻される燃料は、その流れの過程で高温化されるため、燃料タンク２０に戻される燃料の量を低減することで、燃料温度の上昇を抑制することができ、ひいては燃料の酸化による劣化を抑制することができる。更に、燃料の流量を低減することができるので、低圧燃料路１１及び燃料還流路１２について、圧力損失の少ない内径の大きな配管を必要とせず、配管の選択肢が増えるためコスト低減を達成することができる。

また、燃料ポンプ装置３０は、流量制御機構４０を用いることにより、フィードポンプユニット５０をエンジンの駆動軸によって必要以上に駆動する必要がなくなり、エンジンの駆動トルクを無駄に消費しなくて済み、結果として燃費を改善することができる。

更に、燃料ポンプ装置３０は、流量制御機構４０を用いることにより、燃料フィルタ１３を通過する低圧燃料の流量を抑制することができる。このため、無駄に許容通過流量が大きく且つ無駄に高い耐圧性能を有する燃料フィルタ１３を必要としないため、燃料フィルタ１３のサイズを小型にすることができ、結果として、コストアップを抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
図７を用いて、第２の実施形態における流量制御機構４０′の具体的構成について説明する。なお、図７において、図２と対応する部分には同一符号を付している。以下では、主として第１の実施形態との相違点を説明する。

第２の実施形態においては、図７に示すように、アイボルト４１は、供給用貫通孔としての第１貫通孔４１ｅに加え、当該第１貫通孔４１ｅよりも長手方向の一方の端部寄りの位置において外周面４１ｃから内周面４１ｄにまで貫通された、圧力形成用貫通孔としての第３貫通孔４１ｐを有している。

また、流量制御機構４０′は、連通孔４３ａを有するオリフィスプレート４３に換えて、往復動部材としてのピストン部材４５を有する。ピストン部材４５によって、アイボルト４１の内部空間は、第３貫通孔４１ｐと連通する第１内部空間４１ｈと、第１貫通孔４１ｅと連通する第２内部空間４１ｍとに仕切られている。ピストン部材４５は、アイボルト４１の内周面４１ｄに沿って往復動する移動体である。

図８では、大気圧Ｐ２が高い場所において、流量制御機構４０′のピストン部材４５が保持されている状態を示している。大気圧が高い場所とは、例えば平地であり、標高の低い場所である。この場合、ピストン部材４５がアイボルト４１の内周面４１ｄにおいて第１貫通孔４１ｅを部分的に塞ぐことによりアイボルト４１の本体部４１ａとピストン部材４５との間に第１隙間ｓ１を形成し、燃料は、当該隙間ｓ１を通過して、第２内部空間４１ｍへ流れる。第１隙間ｓ１の大きさは従来形式のオリフィスよりも小さく、かつ、燃料噴射ポンプの最大噴射流量ｆ０を上回る流量を確保できる大きさに設定される。この結果図６に示すように、大気圧の高い場所においてフィードポンプユニット５０から燃料噴射ポンプ７０へ供給される燃料の流量ｆ３は、流量制御機構４０′を有さない場合の燃料の流量ｆ２に比べて低減され、無駄な燃料の供給が低減される。
尚、第１貫通孔４１ｅにおいてピストン部材４５によって塞がれない部分が燃料通過断面積可変の絞りである燃料絞り調整通路４６を構成する。

図９は図８に比べて大気圧Ｐ２が低い場所において、流量制御機構４０′のピストン部材４５が保持されている状態を示している。大気圧が低い場所とは、例えば高地であり、標高の高い場所である。大気圧Ｐ２が低いので内部圧力Ｐ３も低く、これに伴って流量制御機構４０′のピストン部材４５は、第１内部空間４１ｈの方向に移動する。ピストン部材４５とともに、上述の第１隙間ｓ１が第２隙間ｓ２に拡大され、燃料絞り調整通路４６の燃料通過断面積は大きくなる。大気圧Ｐ２の低下に伴う内部圧力Ｐ３の低下により、差圧が小さくなるが、燃料絞り調整通路４６の燃料通過断面積が拡大するので、大気圧Ｐ２が高い場合と同等の燃料ｆ４を燃料噴射ポンプ７０へ供給することが可能となる。

ピストン部材４５は、燃料タンク２０内の燃料に作用する大気圧Ｐ２の低下に応じて、第１内部空間４１ｈの側へ移動するが、想定される大気圧Ｐ２の最低値に対応する位置は、ピストン部材４５の上面が、第３貫通孔４１ｐに達しない位置とすることが好ましい。尚、当該位置にストッパ部材を設けピストン部材４５が当接するようにしてもよい。

以上のように、従来形式のオリフィスと機械式のフィードポンプを備える燃料ポンプ装置においては、ほとんどの大気圧領域で、フィードポンプから燃料噴射ポンプへ向け必要以上の燃料が供給されていたが、本発明を適用した燃料ポンプ装置３０は、流量制御機構４０を用いることにより、大気圧条件によって過剰な燃料を供給することがなくなり、燃料還流路１２を介して燃料タンク２０に戻される燃料の量を低減することができる。
燃料還流路１２を介して燃料タンク２０に戻される燃料は、その流れの過程で高温化されるため、燃料タンク２０に戻される燃料の量を低減することで、燃料温度の上昇を抑制することができ、ひいては燃料の酸化による劣化を抑制することができる。更に、燃料の流量を低減することができるので、低圧燃料路１１及び燃料還流路１２について、圧力損失の少ない内径の大きな配管を必要とせず、配管の選択肢が増えるためコスト低減を達成することができる。

また、燃料ポンプ装置３０は、流量制御機構４０′を用いることにより、フィードポンプユニット５０をエンジンの駆動軸によって必要以上に駆動する必要がなくなり、エンジンの駆動トルクを無駄に消費しなくて済み、結果として燃費を改善することができる。

更に、燃料ポンプ装置３０は、流量制御機構４０′を用いることにより、燃料フィルタ１３を通過する低圧燃料の流量を抑制することができる。このため、無駄に許容通過流量が大きく且つ無駄に高い耐圧性能を有する燃料フィルタ１３を必要としないため、燃料フィルタ１３のサイズを小型にすることができ、結果として、コストアップを抑制することができる。

＜他の実施の形態＞
第１の実施形態では、拡張部４１ｇをアイボルト４１の内周面４１ｄに形成し、オリフィスプレート４３およびバネ４４をアイボルト４１内に配置したが、これらの構成部材（拡張部４１ｇ、オリフィスプレート４３およびバネ４４）は、フィードポンプユニット５０よりも上流側であれば任意の位置に設けることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係るコモンレールシステム１０に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

本願発明の高圧ポンプ装置および燃料供給システムは、自動車等の車両用のディーゼルエンジンだけではなく、農業用機械や建設機械、船舶等の産業用のディーゼルエンジンの分野においても利用することが可能である。

１０ コモンレールシステム
１１ 低圧燃料路
１１ａ 第１流入路
１１ｂ 第２流入路
１１ｃ 流出路
１２ 燃料還流路
１２ａ 第１還流路
１２ｂ 第２還流路
１２ｃ 第３還流路
１２ｄ 第４還流路
１２ｅ 第５還流路
１３ 燃料フィルタ
１４ 圧力制御弁
２０ 燃料タンク
３０ 燃料ポンプ装置
４０、４０′ 流量制御機構
４１ アイボルト
４１ａ 本体部
４１ｂ バネ受け部
４１ｃ 外周面
４１ｄ 内周面
４１ｅ 第１貫通孔
４１ｆ 第２貫通孔
４１ｇ 拡張部
４１ｈ 第１内部空間
４１ｊ 壁面部
４１ｋ 傾斜部
４１ｍ 第２内部空間
４１ｎ フランジ部
４１ｐ 第３貫通孔
４１ｚ 交差部
４２ アイジョイント
４３ オリフィスプレート
４３ａ 連通孔
４４ バネ
４５ ピストン部材
４６ 燃料絞り調整通路
４７ 燃料絞り通路
５０ フィードポンプユニット
５２ 吸入側管路
６０ 燃料メタリングユニット
７０ 燃料噴射ポンプ
７１ａ カム室
７２ カムシャフト
７４ プランジャ
７６ 加圧室
７８ ベアリング
７９ 高圧燃料路
８０ オーバーフローバルブ
９０ コモンレール
ａ１ 第１距離
ａ２ 第２距離
ｓ１ 第１隙間
ｓ２ 第２隙間
Ｐ１ 圧力、負圧
Ｐ２ 大気圧
Ｐ３ 内部圧力

Claims (7)

1. 燃料タンク内に貯留される燃料に働く大気圧と、前記燃料タンクの下流側に生じる負圧との圧力差により前記燃料を吸い上げる機械式フィードポンプと、
   前記機械式フィードポンプから供給された前記燃料を高圧にして圧送する燃料噴射ポンプと、
   前記燃料タンクから前記機械式フィードポンプまでの間の燃料供給路に配置された流量制御機構と
   を備え、
   前記流量制御機構は、
   前記燃料に働く大気圧に応じて燃料通過断面積が変化する燃料絞り調整通路を有することを特徴とする燃料ポンプ装置。
2. 前記負圧は、前記機械式フィードポンプの作動中に、前記機械式フィードポンプの燃料の吸入側に生じる負圧であることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ装置。
3. 前記流量制御機構は、
   前記燃料に働く大気圧が低下した場合に、前記燃料絞り調整通路の前記燃料通過断面積を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ポンプ装置。
4. 前記流量制御機構は、
   内部が前記燃料の通路である中空の筒状体と、
   前記筒状体の内部を移動する移動体と、
   を備え、
   前記移動体の移動に基づいて、前記燃料絞り調整通路の前記燃料通過断面積が変化することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料ポンプ装置。
5. 前記流量制御機構は、
   前記筒状体内にバネ要素をさらに備え、
   前記燃料に働く前記大気圧と、前記負圧と、前記バネ要素の弾性力との力のバランスにより、前記移動体が移動することを特徴とする請求項４に記載の燃料ポンプ装置。
6. 前記筒状体の中空部分の内周面に拡張部が設けられ、
   前記燃料絞り調整通路が、前記移動体と前記拡張部の間に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の燃料ポンプ装置。
7. 前記筒状体の側面に前記筒状体の中空部分まで貫通し前記燃料の通路である貫通孔が設けられ、
   前記燃料絞り調整通路が、前記移動体と前記貫通孔の間に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の燃料ポンプ装置。
   
   
   
   

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