JP3334525B2 - 可変吐出量高圧ポンプおよびそれを用いた燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コモンレール（蓄
圧配管）内に蓄圧された高圧燃料をインジェクタにより
ディーゼルエンジンの各気筒へ噴射するコモンレール式
燃料噴射装置において、コモンレール内に高圧流体を圧
送するための可変吐出量高圧ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンに燃料を噴射するシ
ステムの１つとして、コモンレール噴射システムが知ら
れている。コモンレール噴射システムでは、各気筒に連
通する共通の蓄圧配管（コモンレール）が設けられ、こ
こに可変吐出量高圧ポンプによって必要な流量の高圧燃
料を圧送供給することにより、蓄圧配管の燃料圧力を一
定に保持している。蓄圧配管内の高圧燃料は所定のタイ
ミングでインジェクタにより各気筒に噴射される（例え
ば、特開昭６４−７３１６６号公報等）。

【０００３】図１１は、このような用途に用いられる可
変吐出量高圧ポンプの一例を示すもので、シリンダ９１
内には図示しないカムによって駆動されるプランジャ９
２が往復動自在に嵌挿され、シリンダ９１の内壁面とプ
ランジャ９２の上端面とで圧力室９３を形成している。
該圧力室９３の上方には電磁弁９４が取り付けられてお
り、電磁弁９４は、その内部に形成された低圧通路９５
と圧力室９３の間を開閉する弁体９６を有している。

【０００４】弁体９６は、コイル９７に通電しない図示
の状態で開弁位置にあり、燃料は、プランジャ９２の下
降時に、図略の低圧供給ポンプより低圧通路９５、弁体
９６周りの間隙を経て圧力室９３内に導入される。コイ
ル９７に通電すると弁体９６は上方へ吸引され、その略
円錐状の先端部がシート部９８に着座して閉弁する。同
時に、プランジャ９２の上昇によって、圧力室９３内の
燃料が加圧され、圧力室９３の側壁に設けた通路９９よ
り蓄圧配管へ圧送される。

【０００５】ところで、プランジャ９２の上昇中は、圧
力室９３内の燃料圧により弁体９６に閉弁方向の力が作
用するため、弁体９６は一度閉弁すると、コイル９７へ
の通電を停止しても開弁しない。このため、上記構成の
可変吐出量高圧ポンプでは、蓄圧配管へ送る流量の制御
を、閉弁時期を制御する、いわゆるプレストローク制御
にて行っている。すなわち、プランジャ９２が上昇行程
に移った後、直ちに閉弁せず、圧力室９３内の燃料が所
定量となるまで開弁状態を保持して、余剰の燃料を低圧
通路９５側へ逃がし、しかる後、閉弁して加圧を開始す
ることで、必要量の加圧流体を蓄圧配管へ圧送してい
る。

【０００６】ところが、エンジンの回転数の上昇に伴
い、ポンプの送油率が高くなると、弁体９６が閉弁信号
とは無関係に閉弁（自閉）するという問題が生ずる。こ
れは、プランジャ９２の上昇時、弁体９６が、下端面に
圧力室９３内の燃料の動圧を直接受けること、弁体９６
とシート部９８の間の間隙より低圧通路９５へ向けて流
れる燃料の絞り効果により閉弁方向の力を受けること等
によるもので、流量制御が適切になされないおそれがあ
る。

【０００７】この対策としては、弁体９６の作動ストロ
ークを大きくするか、弁体９６の復帰用スプリング力を
大きくすることが考えられるが、いずれの場合も、閉弁
応答性の低下につながる。閉弁応答性を維持するために
はコイルに通電する電力を多大にしたり、体格を大きく
して電磁弁の吸引力を増加させる必要があり、電磁弁の
電力コスト、製作コストの上昇を招くという問題があっ
た。

【０００８】また、上記構成の可変吐出量高圧ポンプで
は、圧力室９３への流路の開閉を電磁弁９４で行ってお
り、閉弁信号に対し弁体９６が着座して流路を閉鎖する
までに一定の時間を要することから、通常、この作動応
答時間を予め計算して閉弁タイミングを制御している。
ところが、エンジンの回転数が上昇し、ポンプの送油率
が高くなると、開閉動作が間に合わなくなり、十分な制
御ができなくなるおそれがあった。

【０００９】そこで、本発明者等は、エンジンの回転数
が上昇し、ポンプの送油率が高い状態でも、蓄圧配管へ
圧送する流量制御が容易かつ確実にでき、しかも装置の
大型化や電力の増大を伴わないことを目的として、低圧
通路と圧力室との間を開閉する弁体と、低圧通路から圧
力室へ吸入される低圧燃料の流量を制御する弁体を別々
に設けた可変吐出量高圧ポンプを提案した（特願平８−
１９５６５３号）。

【００１０】この可変吐出量高圧ポンプは、低圧通路か
ら圧力室内に供給される低圧燃料の流量を制御する電磁
弁と、電磁弁から圧力室へ至る流路途中に配置される逆
止弁を備えている。電磁弁で予め必要な流量を圧力室内
に供給すると、逆止弁により低圧燃料の加圧開始時より
圧送終了時まで圧力室への流路が閉鎖されるので、電磁
弁には最大の圧力でもフィード圧（約１５気圧）しか作
用しない。よって、電磁弁の体格を大きくする等の必要
がなく、コスト低減が可能となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この可
変吐出量高圧ポンプは、圧力室内に供給される低圧燃料
の量を制御する入口調量方式であるため、燃料の量が少
ない場合に以下に示すような不具合が生じる可能性があ
る。この点について図１２を用いて説明する。図１２に
おいて、電磁弁への駆動信号がＯＮになると、電磁弁の
弁体はｔ₀ 秒後に開弁を開始する。このｔ₀ は、電磁弁
のコイルへの通電が開始されても弁体がすぐには開弁を
始めず、少し遅れてから開弁を開始するために生じる遅
れ時間である。次に、電磁弁への駆動信号をＯＦＦにす
ると、電磁弁の弁体は駆動信号がＯＦＦになった時刻よ
り少し遅れて閉弁する。

【００１２】圧力室内に供給する低圧燃料の量を少なく
制御するためには、図１２に示すように電磁弁への駆動
信号を短くする必要があり、電磁弁の弁体はフルリフト
しなくなる。このため弁体の作動が安定せず、弁体のリ
フト量、すなわちプランジャのリフト量がサイクル間で
異なるようになり（図にαとして示す）、圧力室への低
圧燃料の供給量がサイクル間で異なる。

【００１３】また、回転変動等により電磁弁の弁体の開
弁が異常に早くなると、圧送工程中であるにもかかわら
ず圧力室へ低圧燃料が供給されることがある。これは、
前述した遅れ時間を見越して、圧送工程が終了する前に
電磁弁に駆動信号が出されるためで、このため、可変吐
出量高圧ポンプＰからコモンレールＲへ異常な燃料吐出
が行われる。

【００１４】しかして、本発明の目的は、圧力室への低
圧燃料の供給量がサイクル間で異なったり、異常な燃料
の吐出が生じることがなく、コモンレールへの燃料圧送
を制御性よく行うことができる可変吐出量高圧ポンプを
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１の構成に
おいて、可変吐出量高圧ポンプは、シリンダ内に往復運
動可能に嵌挿されたプランジャと、上記プランジャを上
記シリンダ内で往復運動させるカムと、上記シリンダの
内壁面と上記プランジャの端面とで形成され、低圧通路
より導入される低圧燃料を上記プランジャの往復運動に
よって加圧する圧力室と、加圧燃料を高圧通路へ圧送す
る手段と、上記低圧通路から上記圧力室へ吸入される低
圧燃料の量を調節するための電磁弁と、上記電磁弁から
上記圧力室へ至る流路途中に設けられ、上記低圧通路か
ら上記圧力室方向へのみ燃料を流入させる逆止弁とを備
えている。上記カムは、リフト曲線の頂上部にフラット
部を有する形状であり、上記プランジャが最大リフト位
置において一定の時間その状態を保持し、しかる後に下
降を開始するように構成してある。また、上記プランジ
ャが最大リフト位置にある間に上記電磁弁が開弁を開始
して全開となるように上記電磁弁のコイルへの通電を制
御する制御手段を設けている。

【００１６】上記構成において、上記カムの回転により
上記プランジャがシリンダ内を上昇すると、上記圧力室
へ吸入された低圧燃料が加圧され、圧送手段によって高
圧通路へ圧送される。上記プランジャがリフトの最高位
置に達すると、圧送が終了する。

【００１７】ここで、上記カムを、リフト曲線がその頂
上部においてフラットな部分を有するように形成したの
で、上記プランジャは最大リフト位置に達した後、直ち
に下降を開始せず、一定の時間その状態を保持する。従
って、加圧燃料の圧送終了後、燃料の吸入開始までに、
一定の間隔を持たせることができ、この間に燃料の吸入
量を調節する上記電磁弁が開弁するように上記制御手段
で制御すれば、電磁弁を常にフルリフトさせることがで
きる。上記プランジャが最大リフト位置にある間は、燃
料は吸入されないので、燃料供給量は電磁弁が全開とな
ってからの通電時間によって制御されることになり、吸
入量が少ない場合でも、燃料供給量の制御が容易にで
き、サイクル間の変動を小さくできる。また、加圧燃料
の圧送終了後に電磁弁の開弁を開始すれば、エンジンの
回転変動の影響を小さくできる。

【００１８】請求項２の構成において、可変吐出量高圧
ポンプの上記カムは、リング状に形成した内周面を複数
のカム山を有するカム面となし、上記カム山の頂上部
を、カム中心を中心とする円弧状に形成してある。上記
カムに円弧状の部分を設けることで、上記カムリフトの
頂上部に上記フラット部を設定することができ、プラン
ジャが最大リフト位置を一定の間維持するようにでき
る。よって、この間に燃料の吸入量を調節する電磁弁を
開弁させて常にフルリフトさせることができ、燃料供給
量の制御が容易にできる。

【００１９】

【００２０】請求項３の構成では、上記カムのリフト頂
上部における上記フラット部を、カムの回転角度で５°
〜２０°の範囲とする。圧送工程終了から吸入工程開始
までに電磁弁の開弁を完了するには、通常、上記フラッ
ト部を５°〜２０°の範囲で設ければよく、エンジン最
高回転数等に応じてこの範囲で適宜設定するのがよい。

【００２１】請求項４の構成では、エンジンの各気筒の
燃焼室に対応する複数のインジェクタと、これらインジ
ェクタに共通に設けた高圧蓄圧配管と、上記インジェク
タからエンジンの各燃焼室への燃料の噴射を制御する電
磁弁と、上記高圧蓄圧配管に高圧燃料を供給する高圧ポ
ンプを備えた燃料噴射装置の高圧ポンプとして、上記請
求項１ないし３記載の可変吐出量高圧ポンプを用いる。
これにより、上記高圧蓄圧配管に必要な高圧燃料を必要
量供給して、高圧蓄圧配管を常に一定圧に保持すること
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変吐出量高圧ポ
ンプをディーゼルエンジンのコモンレール噴射システム
に適用した例について説明する。図２のシステム図にお
いて、エンジンＥには各気筒の燃焼室に対応する複数の
インジェクタＩが配設され、これらインジェクタＩは各
気筒共通の高圧蓄圧配管いわゆるコモンレールＲに接続
されている。インジェクタＩからエンジンＥの各燃焼室
への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁Ｂ１のＯＮ−ＯＦ
Ｆにより制御され、電磁弁Ｂ１が開弁している間、コモ
ンレールＲ内の燃料がインジェクタＩによりエンジンＥ
に噴射される。従って、コモンレールＲには連続的に燃
料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料が蓄圧される必要
があり、そのために高圧通路である供給配管Ｒ１、吐出
弁Ｂ２を介して、本発明の可変吐出量高圧ポンプＰが接
続される。

【００２３】この可変吐出量高圧ポンプＰは、燃料タン
クＴからフィードポンプＰ１を経て吸入される低圧燃料
を高圧に加圧し、コモンレールＲ内の燃料を高圧に制御
するものである。コモンレールＲには、コモンレール圧
力を検出する圧力センサＳ１が配設されており、システ
ムを制御する制御手段たる電子制御ユニットＥＣＵは、
この圧力センサＳ１からの信号が予め負荷や回転数に応
じて設定した最適値となるように、可変吐出量高圧ポン
プＰの吐出量を制御する。さらに、電子制御ユニットＥ
ＣＵには、例えばエンジン回転数センサＳ２、負荷セン
サＳ３より、回転数、負荷の情報が入力され、電子制御
ユニットＥＣＵは、これらの信号により判別されるエン
ジン状態に応じた最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）
を決定して噴射量制御用電磁弁Ｂ１に制御信号を出力す
る。

【００２４】次に、図１により上記可変吐出量高圧ポン
プＰの詳細について説明する。図において、ポンプハウ
ジング１内には、エンジンＥ（図２参照）によってエン
ジンの１／２の回転と同期して回転駆動されるドライブ
シャフトＤが挿通保持されており、このドライブシャフ
トＤには低圧燃料供給用のベーン式フィードポンプＰ１
が連結されている。フィードポンプＰ１はドライブシャ
フトＤと一体に回転し、燃料タンクＴ（図２参照）から
燃料を吸入して低圧に加圧した燃料を通路１１、１２、
１３、５１を通して燃料溜まり５２に送出している。フ
ィードポンプＰ１の燃料吐出側と燃料吸入側とは、吐出
圧力が調節できるように図示しない圧力調整弁を介して
接続されている。このように本実施の形態では、可変吐
出量高圧ポンプＰは図２に示したフィードポンプＰ１を
内蔵する構成となっている。

【００２５】上記ドライブシャフトＤは、ベアリングＤ
１、Ｄ２を介してポンプハウジング１に回転可能に支持
されており、その右端部には、詳細を後述するインナー
カム８が一体に形成されている。なお、本実施の形態に
おいては、ドライブシャフトＤとインナーカム８は一体
となっているが、これらを別体にして継手で連結しても
よい。

【００２６】ポンプハウジング１の右端開口にはヘッド
１４が嵌着されており、該ヘッド１４は左端中央部が突
出して上記インナーカム８内に挿通位置している。該ヘ
ッド１４の左端中央部に設けた摺動孔２内には、複数個
のプランジャ２１が往復動自在かつ摺動自在に支持され
ており、各プランジャ２１の内側端面と各摺動孔２の内
壁との間に圧力室２３が形成されている。圧力室２３
は、通路１５、逆止弁４、電磁弁６を介して上記燃料溜
まり５２に連通しており、燃料溜まり５２から低圧燃料
が流入する燃料を加圧する加圧室として機能する。

【００２７】図１において、上記ヘッド１４の右端面に
は、内部に上記燃料溜まり５２が形成されるロックアダ
プタ５が固定されている。燃料溜まり５２内には上記フ
ィードポンプＰ１によって約１５気圧に加圧された低圧
燃料が満たされ、この低圧燃料は、ロックアダプタ５お
よびヘッド１４内に設けた通路を経て上記圧力室２３へ
流入する。燃料溜まり５２から圧力室２３へ至る流路途
中には、ロックアダプタ５とヘッド１４の間に挟持せし
めて逆止弁４が配設され、燃料溜まり５２から圧力室２
３方向へのみ燃料が流れるようになしてある。ロックア
ダプタ５の右端部には、圧力室２３への低圧燃料の流入
量を制御するための電磁弁６が配設され、該電磁弁６
は、ハウジング６１外周に設けたフランジ６３に図示し
ないボルトを挿通することによって固定されている。こ
の電磁弁６と逆止弁４とで上記図２における吐出制御装
置Ｐ２を構成している。

【００２８】上記逆止弁４は、図３の如く、ハウジング
４２を左右方向に貫通する流路４３と、該流路４３を開
閉する弁体４４を有する。上記流路４３は、途中で上記
圧力室２３方向（図の左方）に拡径して円錐状のシート
面４５をなし、弁体４４は、スプリングストッパ４１内
に保持されるスプリング４６によって右方に付勢され、
シート面４５に着座している。このように、逆止弁４は
図示の通常状態で閉弁しており、上記電磁弁６が開弁し
て燃料溜まり５２から低圧燃料が流入すると、燃料の圧
力で弁体４４が開弁するようになしてある。

【００２９】上記電磁弁６は、コイル６２を内蔵するハ
ウジング６１と、その左端部内に嵌装固定されるバルブ
ボディ７１を有し、バルブボディ７１に設けたシリンダ
７２内に、弁体７３を摺動可能に保持している。弁体７
３の左端部周りには環状の流路７４ａが形成され、該流
路７４ａは流路７４ｂにて上記燃料溜まり５２に連通す
るとともに、流路７４ｃにて上記逆止弁４の流路４３に
連通している。

【００３０】上記弁体７３の右端にはアーマチャ６４が
圧入固定してあり、アーマチャ６４は、ステータ６５と
一定の間隔で対向している。該ステータ６５の外周には
上記コイル６２が配され、ステータ６５内部に設けたス
プリング室６６内にはスプリング６７が配設されて、上
記アーマチャ６４を図の左方に付勢している。

【００３１】流路７４ｃの開口端には略円錐状のシート
面７５が形成してあり、上記コイル６２に通電しない図
示の状態で、弁体７３の先端部がこのシート面７５に着
座して上記流路７４ａ、７４ｃ間を閉鎖するようになし
てある。コイル６２へ通電するとアーマチャ６４が吸引
され、これと一体の弁体７３先端部がシート面７５から
離れて、流路７４ａ、７４ｃ間を開放する。このよう
に、電磁弁６を、非通電状態で閉弁する構成とすること
で、コイルの破損時に燃料の圧送が行われないようにす
る効果がある。

【００３２】図４（ａ）は上記インナーカム８を正面か
ら見た図で、上記複数個のプランジャ２１はリング状の
インナーカム８の内側に等間隔で配置されている。各プ
ランジャ２１の外側端部にはシュー２４が設けられ、各
シュー２４にカムローラ２２が回転自在に保持されてい
る。上記インナーカム８は、このカムローラ２２の外周
に摺接するように配置されており、上記インナーカム８
の内周面には、等間隔で配置された複数のカム山を有す
るカム面８１が形成してある。しかして、ドライブシャ
フトＤと一体となったインナーカム８が回転すると、プ
ランジャ２１がシリンダ２内を往復動し、プランジャ２
１の上昇により圧力室２３内の燃料を加圧する。図４
（ａ）はプランジャ２１が最上昇点にある状態、図４
（ｂ）はプランジャ２１が最下降点にある状態を示す。

【００３３】ここで、本発明では、プランジャ２１が最
大リフト位置にある図４（ａ）の状態を一定の間保持す
るように、インナーカム８のカム山の頂上部８２を、カ
ム中心Ｏを中心とする円弧状に形成する（図５）。この
時、インナーカム８のリフト曲線は、リフト頂上部がフ
ラット（直線）になり、インナーカム８によって駆動さ
れるプランジャ２１のリフトも同様となる。よって、プ
ランジャ２１は、最大リフト位置に達した後、直ちに下
降を開始せず、インナーカム８が角度θだけ回転する
間、この状態を保持する。プランジャ２１が最大リフト
位置にある間は、燃料の吸入は行われないので、この間
に上記電磁弁６の開弁が終了するように制御すれば、電
磁弁６の弁体６３をフルリフトさせることができ、流量
の制御が容易にできる。なお、この角度θは、エンジン
Ｅの最高回転数によって異なり、通常、５°〜２０°の
範囲で適宜選択される。

【００３４】なお、従来の可変吐出量高圧ポンプでは、
プランジャ２１をカム８に常時押し付けるスプリングを
配設することが多いが、本発明の可変吐出量高圧ポンプ
は吸入量制御方式であり、吸入量が少量の時にプランジ
ャ２１が最下降点まで下降すると、圧力室２３の減圧に
よるキャビテーションの発生のおそれがある。このた
め、本発明ではスプリングを設けておらず、プランジャ
２１の往復動は、圧送時はドライブシャフトＤの回転に
よるカムリフトで、吸入時は低圧燃料の圧力（フィード
圧）によって行う。よって吸入量が少ない場合には、低
圧燃料の供給分だけしかプランジャ２１が移動せず、カ
ムロ−ラ２２とインナーカム８が離れるようになしてあ
る。

【００３５】圧力室２３で加圧された燃料は（図１）、
ポンプハウジング１壁に設けた吐出孔１６より圧送手段
であるデリバリバルブ３（図２における吐出弁Ｂ２に相
当）、供給配管Ｒ１を通ってコモンレールＲに供給され
る（図２参照）。その供給の圧力はエンジンＥの運転状
態によって異なり、２００〜１２００気圧である。デリ
バリバルブ３は逆止弁としての機能を持ち、弁体３１と
これを閉弁方向に付勢するリターンスプリング３２を有
し、加圧燃料が所定圧を越えると開弁するようになして
ある。

【００３６】次に、上記図１〜図５を参照しながら、図
６、７を用いて上記構成の燃料噴射システムの作動につ
いて説明する。図６において、ＮＥパルスとは、図２に
おけるエンジン回転数センサＳ２からの出力信号を電子
制御ユニットＥＣＵ内で波形整形した後の波形である。
このＮＥパルスおよび負荷センサＳ３、圧力センサＳ
１、さらに図示しない水温センサ、大気圧センサからの
信号に基づいて、電子制御ユニットＥＣＵは、電磁弁６
のコイル６２への通電を制御する。

【００３７】図６（ａ）点では、図１の電磁弁６のコイ
ル６２への通電は行われておらず、弁体７３は、スプリ
ング６７の付勢力によって閉弁しており、燃料溜まり５
２と弁体７３下流の通路７４ｃは遮断されている。ま
た、逆止弁４の弁体４４はスプリング４６の付勢力によ
って閉弁している。この図６（ａ）の状態では、カムロ
ーラ２２とインナーカム８は離れている。

【００３８】圧送工程に入ると、インナーカム８のリフ
トが開始される。インナーカム８がリフトを開始して
も、プランジャ２１はすぐには上昇を開始せず、インナ
ーカム８のリフト量がプランジャ２１のリフト量となる
と（図６（ｂ））、カムローラ２２がインナーカム８に
当接し、カムローラ２２がシュー２４を介してプランジ
ャ２１を押し上げる。この圧送工程において、逆止弁４
には加圧の圧力が加わるため、弁体４４が開くことはな
い。その後、プランジャ２１の上昇とともに上記圧力室
２３内の容積が縮小し、圧力室２３内の圧力が次第に高
くなる。圧力室２３内の燃料の圧力が所定圧を越える
と、通路１６、デリバリバルブ３を経て、供給配管Ｒ１
よりコモンレールＲに高圧燃料が供給される（図２）。
プランジャ２１のリフトが最大となると（図６
（ｃ））、圧送が終了する。

【００３９】圧送が終了すると、次に、吸入工程に入る
が、本発明では上述したようにインナーカム８はカム山
の頂上部８２を円弧状に形成し（図５）、インナーカム
８のリフト曲線が、図６（ｃ）から図６（ｄ）の間フラ
ットとなるようにしてある。このため、インナーカム８
は直ちに吸入工程に入らず、最大リフトのままで維持さ
れる。この最大リフト区間（フラット部）は、ここでは
インナーカム８の回転角度で５°設けられており、この
間、プランジャ２１も最大リフト位置を維持する。

【００４０】電子制御ユニットＥＣＵは、この５°の間
に、電磁弁６が開弁を開始して全開となるように、コイ
ル６２への通電を制御する。電磁弁６は、通電から開弁
開始、または通電から閉弁完了までに一定の時間を要す
るため、圧送工程終了後、直ちに吸入工程に入る従来構
成では、燃料供給量の制御が難しい。これに対し、圧送
行程終了から吸入工程開始までに一定の間隔を設け、こ
の間に電磁弁６の開弁動作を行うようにすれば、圧送行
程終了前に電磁弁６が開弁を開始したり、フルリフトし
ないうちに閉弁動作に入るといったことがなく、弁体７
３の作動が安定する。

【００４１】図６（ｄ）点を過ぎると吸入行程に入り、
電磁弁６の弁体７３が開弁しているため、燃料溜まり５
２から通路４７ｃに流入する低圧燃料が、スプリング４
７力に抗して逆止弁４の弁体４４を開弁し、圧力室２３
内に流入する。この時、流入する燃料によってプランジ
ャ２１が下方に押し下げられ、電磁弁６が閉弁するまで
燃料の吸入が行われる。

【００４２】電子制御ユニットＥＣＵからコイル６２へ
の通電が遮断されると、電磁弁６の弁体７３が閉弁し
（図６（ｅ））、燃料溜まり５２と通路４７ｃの間、す
なわち圧力室２３との間が遮断される。燃料の流入が停
止すると逆止弁４の弁体４４もスプリング４６の付勢力
で閉弁する。その後もインナーカム８は下降し続ける
が、吸入が終了するとプランジャ２１のリフトは停止し
て、カムローラ２２とインナーカム８は離れる。

【００４３】ここで、燃料溜まり５２から圧力室２３へ
供給される燃料の量は、電磁弁６のコイル６２への通電
時間によって制御される。図６の点線は供給量が多い場
合で、プランジャ２１は最下降点まで下降し、最大量の
燃料が圧力室２３内に吸入される。電磁弁６の弁体７３
の閉弁時期を早くすると、図６に実線で示すように、プ
ランジャ２１の下降は途中で停止し、圧力室２３に流入
する燃料は減少する。このように、可変吐出量高圧ポン
プＰによってコモンレールＲに供給される燃料の量が少
ない場合、電磁弁６への駆動信号が短くなり、圧送工程
から直ちに吸入工程に入る従来の構成では、その制御が
難しかった。

【００４４】これに対し、本発明では、圧送工程と吸入
工程の間にカムリフトがフラットとなる部分を設けたの
で、この間に電磁弁６をフルリフトさせることができ
る。よって、サイクル間でプランジャのリフト量が異な
るといった不具合が生じず、サイクル間で燃料供給量が
変動することを防止できる。また、圧送工程終了後に電
磁弁６の開弁を開始するので、回転変動によって圧送工
程中に電磁弁６が開弁して燃料が供給される等の不具合
を解消することができる。

【００４５】図７は、圧送工程開始から吸入行程終了ま
での１サイクルにおけるインナーカム８のカム速度を示
すもので、圧送工程終了から吸入行程を開始するまでの
５°の間、カム速度はゼロとなる。この間、図６のカム
リフトはフラットとなる。なお、インナーカム８は略円
形であるので、このようなリフト曲線を得るためには、
この５°の区間を点Ｏを中心とする円弧状とし、中心Ｏ
からの距離を一定とする必要がある（図５参照）。

【００４６】図８は本発明の第２の実施の形態であり、
上記図１の構成において逆止弁４の弁体４４を付勢する
スプリング４６を設けない構成としてある。これ以外の
構成は上記第１の実施の形態と同様である。圧送工程
後、直ちに吸入工程となる従来構成では、スプリング４
６がないと、電磁弁６の非通電時に微小な吐出が生じる
不具合があるが、本発明のように、インナーカム８のリ
フト曲線にフラット部を有する構成とすることで、逆止
弁４のスプリング４６を省略することが可能となった。
その理由を以下に説明する。

【００４７】図９は、逆止弁４のスプリング４６を省略
した図８と同様の構成において、従来のように圧送工程
後、直ちに吸入工程となるようにした場合のタイムチャ
ートである。図９は、電磁弁６のコイル６２への通電を
行っていない状態を示しており、この時、逆止弁４にス
プリング４６がないため、図９（ａ）の時点では逆止弁
４は開弁している。図９（ｂ）の時点でプランジャ２１
が上昇し始め、圧力室２３が加圧されると、逆止弁４は
その圧力を受けて閉弁する。その時、逆止弁４の弁体４
４の閉弁（図中、右方への移動）により通路７４ｃの体
積が減少するため、一時的に電磁弁６の弁体７３が開弁
する。

【００４８】ここで、逆止弁４がスプリング４６を備え
ている構成では、逆止弁４の弁体４４の閉弁は２００ｇ
ｆ程度の弱いスプリング４６によって行われるため、弁
体４４の移動は緩やかであり、しかも閉弁時期の関係に
より圧力室２３の圧力と通路７４ｃの圧力は等しいた
め、通路７４ｃ内の燃料は圧力室２３に移動でき、電磁
弁６の弁体７３が開弁することはない。ところが、スプ
リング４６がないと、圧力室２３の油圧でもって弁体４
４を閉弁させるため、通路７４ｃ内の燃料は圧力の高い
圧力室２３には移動できずに、弁体７３を開弁させて燃
料溜まり５２に移動することになる。

【００４９】図９において、インナーカム８の圧送工程
後、直ちに吸入工程に入ると、電磁弁６の弁体７３は完
全には閉弁していないため、圧力室２３に燃料が吸入さ
れてしまう。そして、電磁弁６のコイル６２への通電を
行っていないにもかかわらず、可変吐出量高圧ポンプＰ
が微小な吐出を続けてしまうことになる。

【００５０】一方、図１０は、インナーカム８の圧送工
程後、インナーカム８が最大リフト位置を一定の間維持
するようにした場合のタイムチャートである。この場
合、仮に油圧によって電磁弁６の弁体７３が開弁して
も、弁体７３はインナーカム８の吸入工程に入る前に閉
弁するため、上述のような問題は発生しない。このよう
に、本発明を適用することで、逆止弁４のスプリング４
６を廃止することが可能であり、高圧部分のデッドボリ
ュームを低減できるという利点がある。

【００５１】なお、上記各実施の形態では、インナーカ
ム式圧送の可変吐出量高圧ポンプＰに限らず、フェイス
カム式圧送の可変吐出量高圧ポンプ、さらには図９に示
したような列式のプランジャによる圧送方式の可変吐出
量高圧ポンプに適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す可変吐出量高
圧ポンプの全体断面図である。

【図２】第１の実施の形態の可変吐出量高圧ポンプを含
む燃料噴射装置の全体構成図である。

【図３】図１の部分拡大断面図である。

【図４】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図で、プランジャ
が最上昇点にある状態を示す図、（ｂ）はプランジャが
最下降点にある状態を示す図である。

【図５】図４の部分拡大断面図である。

【図６】第１の実施の形態の可変吐出量高圧ポンプの作
動を説明するための図である。

【図７】第１の実施の形態におけるカム速度とカムリフ
トの関係を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態を示す可変吐出量高
圧ポンプの全体断面図である。

【図９】従来の可変吐出量高圧ポンプの作動を説明する
ための図である。

【図１０】第２の実施の形態の可変吐出量高圧ポンプの
作動を説明するための図である。

【図１１】従来の可変吐出量高圧ポンプの全体断面図で
ある。

【図１２】従来の可変吐出量高圧ポンプの作動を説明す
るための図である。

【符号の説明】 Ｐ 可変吐出量高圧ポンプ Ｒ コモンレール Ｒ１ 共通配管（高圧通路） １ ポンプハウジング １１、１２、１３ 通路（低圧通路） ２ シリンダ ２１ プランジャ ２２ カムローラ ２３ 圧力室 ３ デリバリバルブ（圧送手段） ３１ 弁体 ３２ リターンスプリング ４ 逆止弁 ４２ ハウジング ４３ 流路 ４４ 弁体 ４６ スプリング ５ ロックアダプタ ５１ 通路（低圧通路） ５２ 燃料溜まり ６ 電磁弁 ６２ コイル ７１ バルブボディ ７３ 弁体 ７４ａ〜７４ｃ 流路 ８ インナーカム（カム） ８１ カム面 ８２ 頂上部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−73166（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−263727（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−178337（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−36863（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 59/10 F02M 59/20 F02M 59/34 F02M 63/02 F02M 41/12 350 F02M 41/12 360 F02M 41/14 340 F02M 41/14 350

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内に往復運動可能に嵌挿された
   プランジャと、上記プランジャを上記シリンダ内で往復
   運動させるカムと、上記シリンダの内壁面と上記プラン
   ジャの端面とで形成され、低圧通路より導入される低圧
   燃料を上記プランジャの往復運動によって加圧する圧力
   室と、加圧燃料を高圧通路へ圧送する手段と、上記低圧
   通路から上記圧力室へ吸入される低圧燃料の量を調節す
   るための電磁弁と、上記電磁弁から上記圧力室へ至る流
   路途中に設けられ、上記低圧通路から上記圧力室方向へ
   のみ燃料を流入させる逆止弁とを備える可変吐出量高圧
   ポンプにおいて、上記カムを、リフト曲線の頂上部にフ
   ラット部を有する形状として、上記プランジャが最大リ
   フト位置において一定時間その状態を保持し、しかる後
   に下降を開始するように構成し、かつ上記プランジャが
   最大リフト位置にある間に上記電磁弁が開弁を開始して
   全開となるように上記電磁弁のコイルへの通電を制御す
   る制御手段を設けたことを特徴とする可変吐出量高圧ポ
   ンプ。
2. 【請求項２】 リング状に形成した上記カムの内周面を
   複数のカム山を有するカム面となし、上記カム山の頂上
   部を、カム中心を中心とする円弧状に形成した請求項１
   記載の可変吐出量高圧ポンプ。
3. 【請求項３】 上記カムのリフト頂上部における上記フ
   ラット部を、カムの回転角度で５°〜２０°の範囲とし
   た請求項１または２記載の可変吐出量高圧ポンプ。
4. 【請求項４】 エンジンの各気筒の燃焼室に対応する複
   数のインジェクタと、これらインジェクタに共通に設け
   た高圧蓄圧配管と、上記インジェクタからエンジンの各
   燃焼室への燃料の噴射を制御する電磁弁と、上記高圧蓄
   圧配管に高圧燃料を供給する高圧ポンプを備え、該高圧
   ポンプとして請求項１ないし３のいずれか記載の可変吐
   出量高圧ポンプを用いた燃料噴射装置。