JP3318354B2 - 高圧燃料供給装置 - Google Patents

高圧燃料供給装置

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JP3318354B2
JP3318354B2 JP18134192A JP18134192A JP3318354B2 JP 3318354 B2 JP3318354 B2 JP 3318354B2 JP 18134192 A JP18134192 A JP 18134192A JP 18134192 A JP18134192 A JP 18134192A JP 3318354 B2 JP3318354 B2 JP 3318354B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ダイアフラム式ポン
プを用いた高圧燃料供給装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、燃料フィードポンプにて燃料
タンク内の燃料をポンプ室に供給し、燃料フィードポン
プの燃料フィード圧によって、ダイアフラムを下死点位
置にセットする高圧燃料供給装置が提案されている。こ
のような高圧燃料供給装置では、図4の実線に示すよう
に、ポンプ室内への燃料吸入時にダイアフラムが下死点
位置にセットされることにより、ダイアフラムは下死点
位置と設計上の最大変位位置との間を往復して変位す
る。その結果、ダイアフラムの最大変位量が許容範囲内
に抑えられ、ダイアフラムの耐久性を向上させることが
できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
高圧燃料供給装置において、燃料フィードポンプの燃料
フィード圧が低下した場合、例えば、燃料フィードポン
プが故障したり、燃料タンク内の液面レベルが燃料フィ
ードポンプの吸込口よりも低くなったりした場合には、
ダイアフラムの最大変位位置が変動してしまい、ダイア
フラムの耐久性を著しく低下させるおそれがある。即
ち、図4の二点鎖線に示すように、燃料フィード圧が低
下すると、ダイアフラムを下死点位置にセットすること
ができなくなり、最大変位位置が大きくなってしまう。
その結果、ダイアフラムの撓み量が許容範囲を越えてし
まい、ダイアフラムの破損を招くことになる。
【0004】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、燃料フィード
ポンプの燃料供給能力の低下等に伴うダイアフラムに対
する悪影響を回避することができる高圧燃料供給装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の高圧燃料供給装置は、燃料フィー
ドポンプにて燃料タンク内の燃料を、ダイアフラム式ポ
ンプのダイアフラムにより区画されるポンプ室に供給し
て、その燃料フィードポンプの燃料フィード圧によりダ
イアフラムを下死点位置にセットするとともに、駆動源
によるプランジャの往復動により、前記ダイアフラムを
前記下死点位置から変位させ、前記ポンプ室内の燃料を
高圧状態にて吐出する高圧燃料供給装置において、前記
燃料フィードポンプと前記ポンプ室との間の燃料通路途
中に前記ダイアフラムを下死点位置に戻すことが可能な
燃料圧を蓄える蓄圧器を設け、前記燃料フィードポンプ
の燃料フィード圧が所定値よりも低くなると、前記蓄圧
器に蓄えられた燃料圧を前記ポンプ室に作用させること
により、前記ポンプ室内の燃料圧を所定レベル以上に保
持させて前記ダイアフラムを下死点位置に戻すことを要
旨とするものである。請求項2に記載の発明は、請求項
1に記載の高圧燃料供給装置において、前記蓄圧器に蓄
える燃料圧は、前記燃料フィードポンプの燃料フィード
圧が所定値よりも低くなることを検出した際、前記プラ
ンジャの上動に伴う前記ポンプ室の燃料圧を前記蓄圧器
に導くことにより行われ、その後の前記プランジャの下
動時に、前記蓄圧器に蓄圧された燃料圧によって前記ダ
イアフラムを下死点位置に戻すようにしたことを要旨と
するものである。
【0006】
【作用】上記構成によれば、燃料フィードポンプが正常
なる燃料フィード圧にて燃料を吐出している時には、同
燃料フィードポンプにて燃料タンク内の燃料がダイアフ
ラム式ポンプのポンプ室に供給され、その燃料フィード
圧によりダイアフラムが下死点位置にセットされる。
又、駆動源によるプランジャの往復動により、ダイアフ
ラムが下死点位置から変位されることにより、ポンプ室
内の燃料が加圧・吐出される。
【0007】一方、例えば、燃料フィードポンプが故障
したり、燃料タンク内の液面レベルが燃料フィードポン
プの吸込口よりも低くなったりして、燃料フィードポン
プの燃料フィード圧が所定値よりも低くなると、蓄圧器
に蓄えられた燃料圧がポンプ室に作用することでポンプ
室内の燃料圧が所定レベル以上に保持され、ダイアフラ
ムが確実に下死点位置に戻される。このようにダイアフ
ラムが下死点位置にセットされた状態から、プランジャ
の往復動により、ダイアフラムが下死点位置から変位さ
れる。それ故、燃料フィードポンプの燃料フィード圧が
低下しても、燃料フィード圧が低下しない場合のダイア
フラムの最大変位量を越えることはない。
【0008】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図1
に従って説明する。図1は車載用多気筒ガソリンエンジ
ン(以下、単にエンジンという)1の高圧燃料供給装置
の全体構成を示している。燃料タンク4には、燃料フィ
ードポンプ3が配設されている。同燃料フィードポンプ
3は図示しない直流モータにより駆動されて、燃料タン
ク4内の燃料(ガソリン)を吸い上げるものであり、数
100kPa程度の低レベルの吐出圧(燃料フィード
圧)を有している。
【0009】燃料フィードポンプ3には、燃料配管5を
介してダイアフラム式ポンプ2が接続され、燃料配管5
にはチェック弁6が配設されている。同チェック弁6は
燃料フィードポンプ3からダイアフラム式ポンプ2へ送
り出される燃料のみ、通過を許容するものである。又、
燃料配管5においてチェック弁6の上流側には、燃料フ
ィードポンプ3からの燃料フィード圧を検出するフィー
ド圧センサ7が設けられている。
【0010】又、チェック弁6とダイアフラム式ポンプ
2との間において、燃料配管5には分岐管5aが設けら
れている。そして、分岐管5aの先端には、圧器とし
ての低圧蓄圧器8が接続されている。同低圧蓄圧器8は
シリンダ12を有しており、シリンダ12内にはピスト
ン9が摺動可能に配設され、シリンダ12内は同ピスト
ン9にて蓄圧室R1とスプリング室R2とに区画されて
いる。蓄圧室R1は前記分岐管5aと連通している。
又、スプリング室R2にはコイルスプリング10が配設
され、ピストン9は蓄圧室R1の燃料圧とコイルスプリ
ング10の付勢力とのバランスに応じてシリンダ12内
を摺動するようになっている。スプリング室R2は戻し
配管11にて燃料タンク4と接続され、蓄圧室R1から
スプリング室R2にリークした燃料が戻し配管11を通
って燃料タンク4に戻される。
【0011】ダイアフラム式ポンプ2の下流側に配置さ
れる蓄圧配管13は、ダイアフラム式ポンプ2から圧送
される燃料を蓄圧するものである。蓄圧配管13には蓄
圧センサ14が設けられており、この蓄圧センサ14に
よって蓄圧配管13内の圧力が検出される。
【0012】エンジン1の各気筒毎の燃焼室15には、
各々インジェクタ16が設けられている。インジェクタ
16はインジェクタ駆動回路17からの電気信号に基づ
いて作動し、インジェクタ16の作動によって蓄圧配管
13に蓄圧された高圧燃料がインジェクタ16から燃焼
室15に噴射される。
【0013】このように構成された高圧燃料供給装置で
は、燃料タンク4から供給された燃料は、燃料配管5を
通ってダイアフラム式ポンプ2に吸入され、同ダイアフ
ラム式ポンプ2から蓄圧配管13に向けて吐出される。
そして、蓄圧配管13に一旦蓄圧された燃料は、蓄圧配
管13からインジェクタ16に供給され、エンジン1の
燃焼室15に噴射される。
【0014】電子制御装置(以下、ECUという)18
には、各種エンジン動作信号(エンジン回転数信号、吸
入空気量信号等)が入力され、ECU18は同信号に基
づいて、インジェクタ16からの燃料噴射量を算出す
る。そして、ECU18は、その燃料噴射量に応じた駆
動信号をインジェクタ駆動回路17に出力する。又、E
CU18には、後述するソレノイドバルブを駆動するた
めのソレノイドバルブ駆動回路19が接続されており、
ECU18は蓄圧配管13に配設された蓄圧センサ14
の圧力レベル信号、及び図示しない回転角センサの回転
角信号に基づいて、ソレノイドバルブ駆動回路19に駆
動信号を出力する。さらに、ECU18には、フィード
圧センサ7が接続されており、ECU18はフィード圧
センサ7からの入力信号に基づいて、燃料フィードポン
プ3の燃料フィード圧を検知する。
【0015】次いで、ダイアフラム式ポンプ2の構成に
ついて詳細に説明する。アッパハウジング22の図示左
右側面及び上側面には、それぞれネジ孔23,24,2
5が形成されており、各ネジ孔23,24,25は連通
路26にて連通されている。そして、アッパハウジング
22の図示左側に位置するネジ孔23にはインレットポ
ート27が螺着され、同インレットポート27は燃料配
管5に連通している。又、図示右側に位置するネジ孔2
4にはチェック弁29を介してアウトレットポート28
が螺着され、同アウトレットポート28は蓄圧配管13
に連通している。
【0016】さらに、アッパハウジング22の図示上側
面に位置するネジ孔25には、ソレノイドバルブ30が
螺着されている。同ソレノイドバルブ30は前記ソレノ
イドバルブ駆動回路19の出力信号に基づいて駆動す
る。そして、ソレノイドバルブ30は通電時に、弁体3
0aを閉鎖方向に移動させ、非通電時に弁体30aを開
放方向に移動させる。
【0017】又、アッパハウジング22の下面には逆円
錐状の凹部31が形成されており、同凹部31の中央部
は前記連通路26と連通している。ロウアハウジング3
2は、前記アッパハウジング22の図示下部に固定支持
されている。又、ロウアハウジング32の上面は平坦面
となっている。ロウアハウジング32と前記アッパハウ
ジング22との間には、可撓性材料からなる円板状のダ
イアフラム33が挟持されている。
【0018】アッパハウジング22の凹部31とダイア
フラム33の上面との間には、ポンプ室34が形成され
ている。そして、ダイアフラム33の変位に応じてポン
プ室34の内部容積が変動し、ポンプ室33の燃料の吸
入及び吐出が行われる。この際、燃料フィードポンプ3
による燃料フィード圧にて、ダイアフラム33がロウア
ハウジング32の上面に圧着される。
【0019】又、ロウアハウジング32にはシリンダ3
5が形成され、同シリンダ35にはプランジャ36が摺
動可能に嵌挿されている。シリンダ35内において、プ
ランジャ36にて区画されるシリンダ室37は連通ポー
ト42によりダイアフラム33の下面に面している。シ
リンダ室37には潤滑油が充填されている。又、シリン
ダ35及びプランジャ36にはシリンダ室37とロウア
ハウジング32内とを連通するための連通孔38,39
が形成されている。
【0020】プランジャ36はフランジ36aを有して
おり、そのフランジ36aとロウアハウジング32の上
部内面との間には、プランジャ36を常に下方へ付勢す
るためのスプリング40が配設されている。
【0021】さらに、ロウアハウジング32内において
プランジャ36の下方にはカムシャフト41aが貫通状
態で配置され、同カムシャフト41aにはカム41bが
偏心状態で固定されている。このカム41bのカム面に
はスプリング40の付勢力によりプランジャ36が接し
ている。なお、ロウアハウジング32内にはカムシャフ
ト41aを潤滑作動させるための潤滑油が充填されてい
る。
【0022】そして、駆動源としてのエンジン1の駆動
に伴いクランクシャフトが回転し、そのクランクシャフ
トからの回転がカムシャフト41aに付与されてカム4
1bが偏心回転する。カム41bの偏心回転によりプラ
ンジャ36は図示上下方向に往復動する。その際、プラ
ンジャ36が下死点に達したときのみ、前記連通孔3
8,39が連通され、連通孔38,39を介して潤滑油
が出入りする。
【0023】次に、このように構成した高圧燃料供給装
置の作用を説明する。先ず、燃料フィードポンプ3の燃
料フィード圧が所定値以上である場合、即ち、正常機能
時における高圧燃料供給装置の作用について、以下に説
明する。
【0024】プランジャ36が下死点から上動を開始
し、ダイアフラム33が図示上方へ変位するタイミング
で、ソレノイドバルブ駆動回路19によってソレノイド
バルブ30が閉鎖され、インレットポート27側の燃料
配管5とポンプ室34とが遮断された状態となる。この
とき、プランジャ36の上動に伴いシリンダ室37内の
圧力が上昇し、シリンダ室37内の潤滑油が連通ポート
42からダイアフラム33の下面側に流れ込む。する
と、ダイアフラム33は下方から潤滑油に押し上げられ
上方へ変位する。そして、ダイアフラム33の変位に伴
いポンプ室34の圧力が上昇し、ポンプ室34内の燃料
はチェック弁29,アウトレットポート28を介して蓄
圧配管13に向けて吐出される。
【0025】そして、プランジャ36が上死点に達する
と、ダイアフラム33は図1に二点鎖線で示すように、
最大変位位置に到達する。このとき、燃料の吐出が終了
し、ソレノイドバルブ30はソレノイドバルブ駆動回路
19により開放され、インレットポート27側の燃料配
管5とポンプ室34とが連通状態となる。
【0026】続いて、プランジャ36が下動を開始する
と、ポンプ室34内の圧力低下によって、燃料フィード
ポンプ3の燃料フィード圧が、ポンプ室34内及び燃料
配管5内の圧力よりも充分大きくなる。その結果、チェ
ック弁6が開弁され、燃料タンク4内の燃料が燃料配管
5を介してダイアフラム式ポンプ2のポンプ室34に圧
送される。
【0027】このプランジャ36の下動に伴い、ダイア
フラム33は、ダイアフラム33の復元力と燃料フィー
ドポンプ3の燃料フィード圧とによって、図示下方へ付
勢されロウアハウジング32の上面に接して、ダイアフ
ラム33の下死点位置にセットされる。そして、プラン
ジャ36が下死点に達すると、連通路38,39によっ
てシリンダ室37とロウアハウジング32内とが連通さ
れ、シリンダ室37内の圧力は略大気圧となる。
【0028】その後、プランジャ36の上下動に伴い、
ダイアフラム式ポンプ2は同様の動作を繰り返し実施す
る。そして、上記のように蓄圧配管13に蓄圧された燃
料は、インジェクタ駆動回路17の指令信号に基づいて
インジェクタ16に供給され、インジェクタ16は、燃
焼室15に燃料を噴射する。
【0029】次いで、燃料フィードポンプ3の燃料フィ
ード圧が所定値よりも小さくなった場合の作用を以下に
説明する。このような場合、燃料フィード圧がポンプ室
34内の燃料圧よりも小さく、チェック弁6は閉弁した
ままとなっている。又、フィード圧センサ7にて検出さ
れた燃料フィード圧が所定値よりも小さいので、ECU
18はソレノイドバルブ駆動回路19に駆動信号を出力
してソレノイドバルブ30を常に開放させる。その結
果、インレットポート27側の燃料配管5とポンプ室3
4とが連通状態となる。
【0030】この状態で、プランジャ36の上動に伴い
ダイアフラム33が上方に変位すると、連通路26,ソ
レノイドバルブ30,分岐路5aを通ってポンプ室34
内の燃料が低圧蓄圧器8の蓄圧室R1に導入される。そ
して、ポンプ室34からの燃料圧により低圧蓄圧器8の
ピストン9がコイルスプリング10の付勢力に抗して押
圧され図示左方に移動する。
【0031】その後、プランジャ36の下動に伴いダイ
アフラム33が下方に変位して、ポンプ室34内の燃料
圧が低下すると、低圧蓄圧器8の蓄圧室R1に導入され
た燃料がコイルスプリング10の付勢力によりポンプ室
34に戻される。その結果、低圧蓄圧器8からの圧力に
よりダイアフラム33が下方へ付勢され、ロウアハウジ
ング32の上面に接してダイアフラム33の下死点位置
にセットされる。
【0032】以上のように、本実施例の高圧燃料供給装
置においては、燃料フィードポンプ3が正常に機能して
いる時には、同燃料フィードポンプ3にて燃料タンク4
内の燃料がダイアフラム式ポンプ2のポンプ室34に供
給され、その燃料フィード圧によりダイアフラム33が
下死点位置にセットされる。
【0033】一方、例えば、燃料フィードポンプ3が故
障したり、燃料タンク4内の液面レベルが燃料フィード
ポンプ3の吸込口よりも低くなったりして、燃料フィー
ドポンプ3の燃料フィード圧が所定値よりも低くなる
と、同圧力低下をフィード圧センサ7にて検出して、E
CU18はソレノイドバルブ30を開放してポンプ室3
4内の燃料をコイルスプリング10の付勢力に抗して低
圧蓄圧器8の蓄圧室R1に蓄圧する。このようにして、
ポンプ室34内の燃料圧が所定レベル以上の蓄圧力に保
持され、この蓄圧力によりプランジャ36が下死点に来
たときにダイアフラム33が下死点位置に戻される。よ
って、燃料フィードポンプ3の燃料フィード圧が低下し
ても、燃料フィード圧が低下しない場合のダイアフラム
33の最大変位量を越えることはない(図4参照)。
【0034】その結果、燃料フィードポンプ3の燃料フ
ィード圧の低下、即ち、燃料供給能力の低下等に伴うダ
イアフラム33の破損等の悪影響を未然に回避すること
ができる。
【0035】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、次の様態にて具体化することも
できる。 (1)図2に示すように、前記実施例での分岐管5aの
先端に設けられた低圧蓄圧器8を廃止するとともに、ソ
レノイドバルブ30の弁体30aの図示上部に加圧用ピ
ストン51を設け、弁体30aの上下動に伴い加圧用ピ
ストン51がシリンダ室52内を摺動するようにする。
さらに、シリンダ室52と連通路26とを通路53にて
連通可能とすること。このとき、加圧用ピストン51、
シリンダ室52及び通路53により調圧器が構成されて
いる。
【0036】このように構成した場合、燃料フィードポ
ンプ3の燃料フィード圧が低下すると、前記実施例と同
様に、この圧力低下がフィード圧センサ7にて検出さ
れ、ECU18はソレノイドバルブ30を開放させる。
一方、チェック弁6,29が閉鎖されることにより、ポ
ンプ室34内の燃料圧は所定レベルにて保持される。そ
して、ECU18がソレノイドバルブ30の弁体30a
を図示下方に移動させることにより、加圧用ピストン5
1が下動しシリンダ室52が加圧される。その結果、通
路53を介してポンプ室34の燃料圧が上昇し、ダイア
フラム33が確実に下死点位置にセットされる。
【0037】(2)図3に示すように、フィード圧セン
サ7及び低圧蓄圧器8を廃止するとともに、インレット
ポート27側の燃料配管5とポンプ室34とを2つの通
路54a,54bにて接続する。そして、一方の通路5
4aにはソレノイドバルブ30を設けるとともに、他方
の通路54bには調圧器としての低圧蓄圧器55を設け
ること。
【0038】低圧蓄圧器55には径の異なる2つのシリ
ンダ室57,58が設けられており、それらシリンダ室
57,58内には弁体56が摺動可能に配置されてい
る。そして、図示左方の大径のシリンダ室57にはコイ
ルスプリング59が配設されるとともに、燃料フィード
ポンプ3が接続されている。又、図示右方の小径のシリ
ンダ室58にはコイルスプリング60が配設されるとと
もに、前記通路54が接続されている。弁体56の位置
は、コイルスプリング59,60の付勢力、燃料フィー
ドポンプ3の燃料フィード圧及びポンプ室34内の燃料
圧のバランスにより決定される。
【0039】このように構成された高圧燃料供給装置で
は、燃料フィードポンプ3の燃料フィード圧が充分高い
場合、その燃料フィード圧により弁体56が図示右方へ
移動して弁体56が通路54を閉鎖し、ダイアフラム式
ポンプ2はダイアフラム33に変位に応じた燃料の吸入
及び吐出動作を行う。
【0040】又、燃料フィードポンプ3の燃料フィード
圧が低下すると、弁体56が図示左方に移動し、通路5
4bを介してポンプ室34とシリンダ室58とが連通す
る。そして、この状態から、ダイアフラム33の上方へ
の変位によりポンプ室34内の燃料圧が上昇すると、そ
の燃料圧により弁体56がコイルスプリング59の付勢
力に抗して図示左方に移動する。又、ダイアフラム33
の下方への変位によりポンプ室34内の燃料圧が低下す
ると、弁体56が図示右方に移動して、そのシリンダ室
58に蓄圧された燃料がポンプ室34内に供給される。
その結果、ポンプ室34内の燃料圧が所定レベル以上に
保持され、ダイアフラム33は確実に下死点位置にセッ
トされる。
【0041】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、燃料フィードポンプの燃料供給能力の低下等、例え
ば、燃料フィードポンプの燃料吸入がなくなり、ポンプ
吐出圧が低下しても、ダイアフラムの最大変位量は増大
せず、ダイアフラムの破損等の悪影響を未然に回避する
ことができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の高圧燃料供給装置の全体構成を示す図
である。
【図2】実施例の応用例を示す要部縦断面図である。
【図3】実施例の応用例を示す要部縦断面図である。
【図4】ダイアフラムの変位動作を示す図である。
【符号の説明】
1…駆動源としてのエンジン、2…ダイアフラム式ポン
プ、3…燃料フィードポンプ、4…燃料タンク、8…
圧器としての低圧蓄圧器、33…ダイアフラム、34…
ポンプ室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊原 康行 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社 日本自動車部品総合研究所 内 (72)発明者 大塚 好 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社 日本自動車部品総合研究所 内 (72)発明者 柴田 晃 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平5−321841(JP,A) 特開 平6−2663(JP,A) 特開 平6−17757(JP,A) 実開 昭61−27959(JP,U) 実公 平4−5747(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 59/12 F02M 69/00 F04B 9/00 - 15/08 F04B 43/00 - 45/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料フィードポンプにて燃料タンク内の
    燃料を、ダイアフラム式ポンプのダイアフラムにより区
    画されるポンプ室に供給して、その燃料フィードポンプ
    の燃料フィード圧によりダイアフラムを下死点位置にセ
    ットするとともに、駆動源によるプランジャの往復動に
    より、前記ダイアフラムを前記下死点位置から変位させ
    前記ポンプ室内の燃料を高圧状態にて吐出する高圧燃料
    供給装置において、 前記燃料フィードポンプと前記ポンプ室との間の燃料通
    路途中に前記ダイアフラムを下死点位置に戻すことが可
    能な燃料圧を蓄える蓄圧器を設け、前記燃料フィードポ
    ンプの燃料フィード圧が所定値よりも低くなると、前記
    蓄圧器に蓄えられた燃料圧を前記ポンプ室に作用させる
    ことにより、前記ポンプ室内の燃料圧を所定レベル以上
    に保持させて前記ダイアフラムを下死点位置に戻すこと
    を特徴とする高圧燃料供給装置。
  2. 【請求項2】 前記蓄圧器に蓄える燃料圧は、前記燃料
    フィードポンプの燃料フィード圧が所定値よりも低くな
    ることを検出した際、前記プランジャの上動に伴う前記
    ポンプ室の燃料圧を前記蓄圧器に導くことにより行わ
    れ、 その後の前記プランジャの下動時に、前記蓄圧器に蓄圧
    された燃料圧によって前記ダイアフラムを下死点位置に
    戻すようにしたことを特徴とする請求項1に記載の高圧
    燃料供給装置。
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