JP3944413B2 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents
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- F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
- F02M63/0275—Arrangement of common rails
- F02M63/028—Returnless common rail system
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−５５９６１号には、燃料供給装置において、高圧レギュレータが設けられた分岐通路の分岐部の下流の高圧燃料吐出通路に、高圧燃料の脈動を吸収する絞り体を設けたので、高圧燃料供給装置の内部の圧力は高圧レギュレータで定められ、高圧燃料供給装置の内部の圧力が圧力損失により増大することなく、高圧燃料ポンプ，カムシャフトの耐久性の向上，高圧ダンパの作動圧力幅の低減を図ることが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−５５９６１号に記載の装置においては、高圧レギュレータから燃料タンクを結ぶ排出管が必要とされる。これにより、構造が複雑となる問題があった。それによってコスト高になるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、より簡潔な構造の燃料ポンプを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、燃料ポンプの吸入通路と吐出通路とを近接に配し、これらに連通通路を設け、この連通通路内にリリーフバルブを設ける。これにより、燃料ポンプは小型のままでありながら、エンジンにおいては配管を省略することができる。
【０００６】
好ましくは、吸入通路と吐出通路とを平行に配し、これらの連通通路を直交させ、この連通通路内にリリーフバルブを設けることで、燃料ポンプはさらにコンパクトにすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、発明者らはポンプについて種々検討した。まず、燃料ポンプに燃料吐出量を調量する機構を備え、通常運転時は、エンジンの必要量を吐出するように制御されている。燃料ポンプから吐出された燃料は、蓄圧室に送付され、燃料噴射弁からエンジンの燃焼室に供給される。この構成により、燃料ポンプの吐出量と燃料噴射弁の噴射量をバランスさせ、蓄圧室の圧力を可変に制御できるようにしている。また、この蓄圧室には、リリーフバルブを備え、リリーフバルブの開弁圧は、通常運転時の目標最大燃圧より高く設定している。これにより、エンジン運転中の燃料系の誤作動・故障時や、エンジン停止時の燃料温度上昇時のように、燃料圧力が上昇した時に、蓄圧室や配管系の破損を防止するために、所定の圧力を超えようとした時のみリリーフバルブを開口させ、蓄圧室の燃料を吸入通路へ排出するようにしている。このリリーフバルブを安定させて開弁させるため、蓄圧室の容積を大きくしたり、吐出通路の一部にオリフィスを設けたりすることにより、燃料ポンプの吐出時の瞬間的な燃圧上昇を燃料ポンプの吐出口より小さくし、エンジン運転中にリリーフバルブが瞬間的に開口して燃料を排出することを防止している。これにより、燃料噴射弁の噴射量以上に燃料ポンプの吐出量増やす必要がないため、効率よく燃料ポンプを動作させるとともに、リリーフバルブからの燃料排出による燃料温度上昇を防止している。
【０００８】
また、燃料ポンプはカムシャフトの回転数に比例して燃料を吐出するので、蓄圧室の圧力が略一定になるよう調圧するための高圧レギュレータを燃料ポンプに備え、エンジンの必要量を上回る量を常時高圧レギュレータから燃料タンクに排出している。これにより、排出燃料は燃料タンクで冷却した後、燃料ポンプに供給されるので、燃料ポンプの温度上昇による吐出効率の低減・耐久劣化を防止している。また、エンジン停止時に蓄圧室の温度上昇により燃料圧力が上昇しようとした時には、高圧レギュレータが開口することにより、蓄圧室や配管系の破損を防止している。また、燃料ポンプの吐出通路の出口に絞り体、その手前に高圧ダンパー及び高圧レギュレータが備えられている。これにより、燃料ポンプの吐出通路の出口に絞り体を設けたことによって発生する燃料ポンプの吐出時の絞り体手前の瞬間的な燃料体積増加分は、高圧レギュレータから排出し、高圧ダンパーに過大な体積変化がかからずにすむようにしている。
【０００９】
また、特開２００１−１２３９１２号に記載の装置においては、リリーフバルブが蓄圧室に設けられているため、蓄圧室と吸入通路を結ぶ排出管が必要とされ、コスト高になるという問題がある。また、従来の装置においては、高圧レギュレータは略一定燃圧のみしか制御できないため、燃圧を可変に制御するために、電磁式等の高圧レギュレータを採用しようとしても、高圧ダンパーの脈動減衰燃圧範囲が限定させてしまうため、可変範囲を大きくとれないという問題がもあった。
【００１０】
以上のことが発明者らの検討から判明した。それらを踏まえ、実施態様について説明する。
【００１１】
（実施態様１）
図１，図２及び図３により、一実施例の構成・動作を説明する。図１は、ポンプ全体の垂直断面図、図２は、図１のポンプの吸入通路１０及び吐出通路１１を通る水平断面図、図３は、燃料噴射システム構成図を示す。（吸入通路１０の一部（図２に示されている部分）は吐出通路１１と異なる垂直断面にあるため図１においては図示されない。）なお、実施態様の説明にあっては異なる図の間でも同じ物を表わしている場合は同じ番号を付し、説明を省略することがある。
【００１２】
ポンプ本体１には、燃料吸入通路１０，吐出通路１１，ポンプ室１２が形成されている。図２に示す吸入通路１０は図１に示す吸入通路１０に至る。即ち、図１に示す吸入通路１０と図２に示す吸入通路１０は連絡されている一つの吸入通路１０である。吸入通路１０及び吐出通路１１には、吸入弁５，吐出弁６が設けられており、それぞればね５ａ，６ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。ポンプ室１２は、加圧部材であるプランジャ２が摺動するポンプ室１２，吸入弁５に連通する吸入孔５ｂ，吐出弁６に連通する吐出孔６ｂにて形成されている。また、吸入室１０ａには、ソレノイド２００がポンプ本体１に保持されている。ソレノイド２００がＯＦＦの時は、図１のように、吸入弁５は開弁状態となっている。
【００１３】
燃料がエンジンに供給される流れを図３を主に用いて説明する。燃料は、タンク５０から低圧ポンプ５１にて低圧配管１０３を通りポンプ本体１の燃料導入口に、低圧プレッシャレギュレータ５２にて一定の圧力調圧されて、導かれている。その後、ポンプ本体１にて加圧され、燃料吐出口から高圧配管１０４を通りコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３には、インジェクタ５４，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０の信号にて燃料の噴射を行う。また、ポンプ本体１には、リリーフアッセンブリ１０２（適宜リリーフアッセンブリ１０２と呼ぶ）が装着されており、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた際に開弁し、配管系の破損を防止する。
【００１４】
次にポンプ１の動作について説明する。
【００１５】
プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジャ２は、シリンダ２０に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等によって回転されるカム１００により、往復運動して加圧室
１２内の容積変化させる。また、シリンダ２０の図中下端には、燃料がカム100側に流出することを防止するプランジャシール３０が設けられている。
【００１６】
プランジャ２の圧縮工程中（図１における上方に移動中）に吸入弁５が閉弁すると、ポンプ室１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁６が開弁し、吐出通路
１１を経て、燃料をコモンレール５３に圧送する。
【００１７】
吸入弁５は、ポンプ室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド２００の動作により決定される。即ち、ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保持した際は、プランジャロッド２０１をソレノイド２００側に引き寄せるため、プランジャロッド２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、ポンプ室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。
【００１８】
これに対し、ソレノイド２００がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、プランジャロッド２０１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、ポンプ室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つ。そのため、吐出弁６を開弁することができず、ポンプ室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料導入口側へ戻される。また、圧縮工程の途中で、ソレノイド２００をＯＮ状態とすれば、コモンレール５３へ燃料が圧送される。また、一度圧送が始まれば、ポンプ室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、吸入工程の始まりと同期して自動開弁する。
【００１９】
次に図４，図５及び図６により、リリーフバルブの設置方法について説明する。
【００２０】
図４は、ポンプ本体１の吸入口および吐出口を備えた外観図、図５は、リリーフアッセンブリ１０２を通る垂直断面図、図６は、図５部の斜視図を示す。本ポンプにおいては、図２，図３に示したように吸入通路１０および吐出通路１１を平行に配置し、吸入通路１０および吐出通路１１に直交するように連通通路１０５を形成し、その間にリリーフアッセンブリ１０２を配置している。燃料は、吐出通路１１から交差穴１１ｂと通して連通通路１０５に導かれている。リリーフアッセンブリ１０２は、所定の圧力以上になった時に開弁するチェックバルブ１０２ａおよびバルブシート１０２ｄを備え、かつ、連通通路１０５の開放端を塞ぐ塞栓３０１から形成されている。又、内部に燃料の不純物を取除く燃料フィルタ３２０を有する。バルブシート１０２ｄは、リリーフアッセンブリ１０２内にチェックバルブ１０２ａの開弁圧を調整可能にねじ部３０３にてねじ締結されている。即ち、チェックバルブ１０２ａはバネ３０２によって保持されており、バルブシート102dをネジ締結にて図５における左方向に移動させておけば、バネの反発力が強くなり、開弁圧は高くなる。逆を行えば開弁圧は低くなる。
【００２１】
ねじ部３０３にはシール材が塗布されており、ねじ部３０３の燃料シールを行っている。リリーフアッセンブリ１０２を介して吐出通路１１と吸入通路１０は連通されており、コモンレール５３内の圧力が所定値（チェックバルブ１０２ａの開弁圧）を超えた際に開弁して吐出通路１１内の燃料を吸入通路１０に流入させ、配管系の破損を防止する。
【００２２】
このように吸入通路１０と吐出通路１１をおよそ平行に配置し、それらに直行する方向に配置した塞栓３０１内にチェックバルブ１０２ａを配置することで、二方向からの開穴加工によってチェックバルブを設置することが出来る。
【００２３】
これにより、ポンプ本体１の製造時の加工性を向上することができる。また、製造時のコスト低減を図れる。そして、リリーフバルブの定期点検や、故障時の交換作業を容易に行うことができる。
【００２４】
連通通路１０５は、リリーフアッセンブリ１０２に設けられたシール部102ｂ及び１０２ｃにてシールされている。シール部１０２ｂは、ポンプ本体１と金属接触にてシールしている。このような構造にすることにより、高圧シール構造を簡素化することができる。このシール部にて連通通路１０５は、高圧部と低圧部に分割される。シール部１０２ｃは、ポンプ本体１とゴム製のＯリングにてシールされている。このシール部にて、低圧部からポンプ外部への燃料もれをシールしている。ゴム製のＯリングにてシールすることにより、低圧シール部の信頼性向上を図ることができる。
【００２５】
このように吸入通路１０と吐出通路１１をおよそ平行に配置し、それらに直行する方向に配置した塞栓３０１内にチェックバルブ１０２ａを配置することにより、連通通路１０５を加工するだけで、リリーフアッセンブリ１０２を取付けた際、吸入通路と吐出通路との連通孔を構成することができる。また、交差穴11ｂの流路面積は、吐出通路１１及び連通通路１０５の流路面積より小さくするように交差させることにより、チェックバルブ１０２ａの上流側に絞り部を形成することができる。これにより、燃料ポンプは小型のままとすることができ、かつ単純な形状変更と単純な加工の追加により成立させることができる。
【００２６】
次に、図７，図８を用いて、他の実施例を説明する。
【００２７】
図７，図８及び図９は、図５と同じ位置の断面を示す。
【００２８】
図７は、吐出通路１１とリリーフアッセンブリ１０２間に燃料室１０６を設け、さらに燃料室１０６と吐出通路１１とをオリフィス１０７と通して連通させている。図８は、さらに燃料室１０６にダンパー１０８を設けている。
【００２９】
これらの構成により、吐出通路１１に発生する瞬間的な燃圧上昇を、リリーフアッセンブリ１０２上流部にて、より効果的に減衰することができる。図８においては、ダンパー１０８を設けていることで、さらに燃圧上昇を減衰させることができる。このように燃圧を安定させることで、通常運転時の目標平均燃圧とリリーフバルブの開弁圧力の差が少ない場合においても、リリーフバルブが開口し、燃料ポンプの吐出量の一部がリリーブバルブから排出することを防止することができる。従って、燃料ポンプの容積をエンジンの必要量以上にする必要がなく、燃料ポンプを小型化できる。更にリリーフバルブの開弁圧を通常運転時の目標平均燃圧に近づけられるため、リリーフバルブの小型化，配管系の低耐圧化ができる。またリリーフバルブの開閉動作を少なくすることで、チェックバルブ部の寿命を延ばすことができる。更に、燃料室１０６の瞬間的な燃圧上昇が減衰されるため、本実施例のようにシール部１０６ａにゴム製のＯリングを使用した際においても、シール部の信頼性向上を図ることができる。
【００３０】
また、燃料ポンプの吐出する燃料量を調節するためのソレノイド２００を設けることで、高圧燃料のノンリターン化をすることができ、燃料タンク−燃料ポンプ−蓄圧室の燃料通路配管をより短いラインで結ぶことができ、配管の簡素化によるコスト低減，システムの小形化，配管接続部の低減による信頼性向上を図ることができる。
【００３１】
図９は、吸入通路１０と連通通路１０５を連絡する連絡穴３１２を別に設ける実施態様である。本実施態様においては、まず、穴の壁面が接しない位置で吸入通路１０と連通通路１０５とを設ける。次いで、下方より連絡穴３１２を切削する。連絡穴３１２は、連通通路１０５を経て吸入通路１０に至り、連通通路105と吸入通路１０を連絡する。連絡穴３１２における吸入通路１０と反対側はＯリングを有する封止栓３１１によって封止する。
【００３２】
これによれば、二つの通路を連絡する際に、円周部同士の連絡を無くすことができるので、連絡部におけるバリの発生等、加工時の不具合を解消することが出来る。また、多少の加工誤差があっても、より確実に二つの通路を連絡することが出来る。なお、本実施態様では吸入通路と連通通路の連絡する連絡通路を設けたが、図５に示されているような吐出通路と連通通路が接する場合において、吐出通路と連通通路を連絡する連絡通を設けてもよい。その場合も同様の効果を得ることが出来る。
【００３３】
以上述べた各実施態様によれば、排出管を省くことができ、これにより、部品点数の削減による低コストとコンパクト化、及び、配管接続部の削減による信頼性の高い燃料システムを形成できる小型の燃料ポンプを提供することができる。
【００３４】
また、リリーフバルブと吐出通路の間に絞り部を設けることにより、燃料ポンプ吐出時に発生する吐出通路内の瞬間的な圧力上昇（脈動）は絞り部にて減衰され、リリーフバルブの上流部（吐出通路側と絞り部の間）の燃圧を安定させることができる。従って、通常運転時の目標平均燃圧とリリーフバルブの開弁圧力の差が少ない場合においても、リリーフバルブが開口し、燃料ポンプの吐出量の一部がリリーブバルブから排出することを防止することができる。従って、燃料ポンプの容積をエンジンの必要量以上にする必要がなく、燃料ポンプを小型化できるとともに、リリーフバルブの開弁圧を通常運転時の目標平均燃圧に近づけられる（開弁圧の低減ができる）ため、リリーフバルブの小型化，配管系の低耐圧化ができる。また、リリーフバルブの開閉動作を少なくし、リリーフバルブの寿命を延ばすことができる。
【００３５】
また、連通通路と吐出通路の中心線をオフセットさせて交差するように配し、交差部の流路面積が連通通路及び吐出通路の流路面積より小さくすることにより、リリーフバルブ上流部に絞り部を形成することができる。そしてこれはより簡単な加工で行うことが出来る。それにより、燃料ポンプの小型化を図ることが出来る。さらに低コスト化を図ることができる。
【００３６】
また、絞り部とリリーフバルブの間に流路を拡張した燃料室を設けることにより、リリーフバルブの上流部の燃圧脈動をより減衰することができる。これにより、リリーフバルブの開弁圧をより低減することができる。
【００３７】
また、絞り部とリリーフバルブの間にダンパーを設けることにより、リリーフバルブの上流部の燃圧脈動をより減衰することができる。そして、吐出時の瞬間的な燃料体積増加分を絞り部によって制限することが出来る。それにより、過大な体積変化がダンパーにかかることを低減できる。そして、ダンパーの信頼性向上・低耐圧化ができる。
【００３８】
更には、吸入通路および吐出通路を連通する通路の一端を開口させ、この開口端に流路を塞ぐ塞栓を配し、塞栓内にリリーフバルブを取付けることにより、ポンプハウジングの加工性を向上しコスト低減を図ることができる。これにより、リリーフバルブの定期点検や故障時の交換作業を容易に行なうことができる。
【００３９】
更に、塞栓に２ヶ所のシール部を設け、一方のシール部は、吸入通路と吐出通路の間（高圧シール部）の金属接触式シール、もう一方は、吸入通路とハウジング外部の間（低圧シール部）のゴム接触式シールとする。これにより、高圧シールの簡素化することが出来る。また、低圧シール部の信頼性向上を図ることができる。
【００４０】
更に、連通通路と吸入通路の中心線をオフセットさせて交差するように配し、交差部上にリリーフバルブを備えた塞栓を設ける。これにより、燃料ポンプをより小型化することができる。
【００４１】
また、燃料ポンプに吐出する燃料量を調量する機構を備えるとともに、吸入弁の手前と吐出弁の後を連通させた通路にリリーフバルブを設ける。これにより、高圧燃料のノンリターン化が図れ、燃料タンク−燃料ポンプ−蓄圧室の燃料通路配管をより短いラインで結ぶことができ、配管の簡素化によるコスト低減，システムの小形化，配管接続部の低減による信頼性向上を図ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、より簡潔な構造の燃料ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の垂直断面図。
【図２】図１のポンプの吸入通路及び吐出通路を通る水平断面図。
【図３】燃料噴射システム構成図。
【図４】吸入口および吐出口を備えた外観図。
【図５】リリーフバルブを通る垂直断面図。
【図６】図５の部分分解斜視図。
【図７】図５と同断面の第二の実施例を示す図。
【図８】図５と同断面の第三の実施例を示す図。
【図９】他の実施態様を示す図。
【符号の説明】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、３…リフタ、４，５ａ，６ａ…ばね、５…吸入弁、６…吐出弁、１０…吸入通路、１１…吐出通路、１１ｂ…吐出通路と連通通路の交差穴、１２…ポンプ室、５０…燃料タンク、５１…低圧ポンプ、５２…低圧プレッシャレギュレータ、５３…コモンレール、５４…インジェクタ、１００…カム、１０２…リリーフアッセンブリ、１０３…低圧通路、１０４…高圧配管、１０５…連通通路、１０６…燃料室、１０７…オリフィス、１０８…ダンパー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−５５９６１号には、燃料供給装置において、高圧レギュレータが設けられた分岐通路の分岐部の下流の高圧燃料吐出通路に、高圧燃料の脈動を吸収する絞り体を設けたので、高圧燃料供給装置の内部の圧力は高圧レギュレータで定められ、高圧燃料供給装置の内部の圧力が圧力損失により増大することなく、高圧燃料ポンプ，カムシャフトの耐久性の向上，高圧ダンパの作動圧力幅の低減を図ることが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−５５９６１号に記載の装置においては、高圧レギュレータから燃料タンクを結ぶ排出管が必要とされる。これにより、構造が複雑となる問題があった。それによってコスト高になるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、より簡潔な構造の燃料ポンプを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、燃料ポンプの吸入通路と吐出通路とを近接に配し、これらに連通通路を設け、この連通通路内にリリーフバルブを設ける。これにより、燃料ポンプは小型のままでありながら、エンジンにおいては配管を省略することができる。
【０００６】
好ましくは、吸入通路と吐出通路とを平行に配し、これらの連通通路を直交させ、この連通通路内にリリーフバルブを設けることで、燃料ポンプはさらにコンパクトにすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、発明者らはポンプについて種々検討した。まず、燃料ポンプに燃料吐出量を調量する機構を備え、通常運転時は、エンジンの必要量を吐出するように制御されている。燃料ポンプから吐出された燃料は、蓄圧室に送付され、燃料噴射弁からエンジンの燃焼室に供給される。この構成により、燃料ポンプの吐出量と燃料噴射弁の噴射量をバランスさせ、蓄圧室の圧力を可変に制御できるようにしている。また、この蓄圧室には、リリーフバルブを備え、リリーフバルブの開弁圧は、通常運転時の目標最大燃圧より高く設定している。これにより、エンジン運転中の燃料系の誤作動・故障時や、エンジン停止時の燃料温度上昇時のように、燃料圧力が上昇した時に、蓄圧室や配管系の破損を防止するために、所定の圧力を超えようとした時のみリリーフバルブを開口させ、蓄圧室の燃料を吸入通路へ排出するようにしている。このリリーフバルブを安定させて開弁させるため、蓄圧室の容積を大きくしたり、吐出通路の一部にオリフィスを設けたりすることにより、燃料ポンプの吐出時の瞬間的な燃圧上昇を燃料ポンプの吐出口より小さくし、エンジン運転中にリリーフバルブが瞬間的に開口して燃料を排出することを防止している。これにより、燃料噴射弁の噴射量以上に燃料ポンプの吐出量増やす必要がないため、効率よく燃料ポンプを動作させるとともに、リリーフバルブからの燃料排出による燃料温度上昇を防止している。
【０００８】
また、燃料ポンプはカムシャフトの回転数に比例して燃料を吐出するので、蓄圧室の圧力が略一定になるよう調圧するための高圧レギュレータを燃料ポンプに備え、エンジンの必要量を上回る量を常時高圧レギュレータから燃料タンクに排出している。これにより、排出燃料は燃料タンクで冷却した後、燃料ポンプに供給されるので、燃料ポンプの温度上昇による吐出効率の低減・耐久劣化を防止している。また、エンジン停止時に蓄圧室の温度上昇により燃料圧力が上昇しようとした時には、高圧レギュレータが開口することにより、蓄圧室や配管系の破損を防止している。また、燃料ポンプの吐出通路の出口に絞り体、その手前に高圧ダンパー及び高圧レギュレータが備えられている。これにより、燃料ポンプの吐出通路の出口に絞り体を設けたことによって発生する燃料ポンプの吐出時の絞り体手前の瞬間的な燃料体積増加分は、高圧レギュレータから排出し、高圧ダンパーに過大な体積変化がかからずにすむようにしている。
【０００９】
また、特開２００１−１２３９１２号に記載の装置においては、リリーフバルブが蓄圧室に設けられているため、蓄圧室と吸入通路を結ぶ排出管が必要とされ、コスト高になるという問題がある。また、従来の装置においては、高圧レギュレータは略一定燃圧のみしか制御できないため、燃圧を可変に制御するために、電磁式等の高圧レギュレータを採用しようとしても、高圧ダンパーの脈動減衰燃圧範囲が限定させてしまうため、可変範囲を大きくとれないという問題がもあった。
【００１０】
以上のことが発明者らの検討から判明した。それらを踏まえ、実施態様について説明する。
【００１１】
（実施態様１）
図１，図２及び図３により、一実施例の構成・動作を説明する。図１は、ポンプ全体の垂直断面図、図２は、図１のポンプの吸入通路１０及び吐出通路１１を通る水平断面図、図３は、燃料噴射システム構成図を示す。（吸入通路１０の一部（図２に示されている部分）は吐出通路１１と異なる垂直断面にあるため図１においては図示されない。）なお、実施態様の説明にあっては異なる図の間でも同じ物を表わしている場合は同じ番号を付し、説明を省略することがある。
【００１２】
ポンプ本体１には、燃料吸入通路１０，吐出通路１１，ポンプ室１２が形成されている。図２に示す吸入通路１０は図１に示す吸入通路１０に至る。即ち、図１に示す吸入通路１０と図２に示す吸入通路１０は連絡されている一つの吸入通路１０である。吸入通路１０及び吐出通路１１には、吸入弁５，吐出弁６が設けられており、それぞればね５ａ，６ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。ポンプ室１２は、加圧部材であるプランジャ２が摺動するポンプ室１２，吸入弁５に連通する吸入孔５ｂ，吐出弁６に連通する吐出孔６ｂにて形成されている。また、吸入室１０ａには、ソレノイド２００がポンプ本体１に保持されている。ソレノイド２００がＯＦＦの時は、図１のように、吸入弁５は開弁状態となっている。
【００１３】
燃料がエンジンに供給される流れを図３を主に用いて説明する。燃料は、タンク５０から低圧ポンプ５１にて低圧配管１０３を通りポンプ本体１の燃料導入口に、低圧プレッシャレギュレータ５２にて一定の圧力調圧されて、導かれている。その後、ポンプ本体１にて加圧され、燃料吐出口から高圧配管１０４を通りコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３には、インジェクタ５４，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０の信号にて燃料の噴射を行う。また、ポンプ本体１には、リリーフアッセンブリ１０２（適宜リリーフアッセンブリ１０２と呼ぶ）が装着されており、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた際に開弁し、配管系の破損を防止する。
【００１４】
次にポンプ１の動作について説明する。
【００１５】
プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジャ２は、シリンダ２０に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等によって回転されるカム１００により、往復運動して加圧室
１２内の容積変化させる。また、シリンダ２０の図中下端には、燃料がカム100側に流出することを防止するプランジャシール３０が設けられている。
【００１６】
プランジャ２の圧縮工程中（図１における上方に移動中）に吸入弁５が閉弁すると、ポンプ室１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁６が開弁し、吐出通路
１１を経て、燃料をコモンレール５３に圧送する。
【００１７】
吸入弁５は、ポンプ室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド２００の動作により決定される。即ち、ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保持した際は、プランジャロッド２０１をソレノイド２００側に引き寄せるため、プランジャロッド２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、ポンプ室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。
【００１８】
これに対し、ソレノイド２００がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、プランジャロッド２０１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、ポンプ室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つ。そのため、吐出弁６を開弁することができず、ポンプ室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料導入口側へ戻される。また、圧縮工程の途中で、ソレノイド２００をＯＮ状態とすれば、コモンレール５３へ燃料が圧送される。また、一度圧送が始まれば、ポンプ室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、吸入工程の始まりと同期して自動開弁する。
【００１９】
次に図４，図５及び図６により、リリーフバルブの設置方法について説明する。
【００２０】
図４は、ポンプ本体１の吸入口および吐出口を備えた外観図、図５は、リリーフアッセンブリ１０２を通る垂直断面図、図６は、図５部の斜視図を示す。本ポンプにおいては、図２，図３に示したように吸入通路１０および吐出通路１１を平行に配置し、吸入通路１０および吐出通路１１に直交するように連通通路１０５を形成し、その間にリリーフアッセンブリ１０２を配置している。燃料は、吐出通路１１から交差穴１１ｂと通して連通通路１０５に導かれている。リリーフアッセンブリ１０２は、所定の圧力以上になった時に開弁するチェックバルブ１０２ａおよびバルブシート１０２ｄを備え、かつ、連通通路１０５の開放端を塞ぐ塞栓３０１から形成されている。又、内部に燃料の不純物を取除く燃料フィルタ３２０を有する。バルブシート１０２ｄは、リリーフアッセンブリ１０２内にチェックバルブ１０２ａの開弁圧を調整可能にねじ部３０３にてねじ締結されている。即ち、チェックバルブ１０２ａはバネ３０２によって保持されており、バルブシート102dをネジ締結にて図５における左方向に移動させておけば、バネの反発力が強くなり、開弁圧は高くなる。逆を行えば開弁圧は低くなる。
【００２１】
ねじ部３０３にはシール材が塗布されており、ねじ部３０３の燃料シールを行っている。リリーフアッセンブリ１０２を介して吐出通路１１と吸入通路１０は連通されており、コモンレール５３内の圧力が所定値（チェックバルブ１０２ａの開弁圧）を超えた際に開弁して吐出通路１１内の燃料を吸入通路１０に流入させ、配管系の破損を防止する。
【００２２】
このように吸入通路１０と吐出通路１１をおよそ平行に配置し、それらに直行する方向に配置した塞栓３０１内にチェックバルブ１０２ａを配置することで、二方向からの開穴加工によってチェックバルブを設置することが出来る。
【００２３】
これにより、ポンプ本体１の製造時の加工性を向上することができる。また、製造時のコスト低減を図れる。そして、リリーフバルブの定期点検や、故障時の交換作業を容易に行うことができる。
【００２４】
連通通路１０５は、リリーフアッセンブリ１０２に設けられたシール部102ｂ及び１０２ｃにてシールされている。シール部１０２ｂは、ポンプ本体１と金属接触にてシールしている。このような構造にすることにより、高圧シール構造を簡素化することができる。このシール部にて連通通路１０５は、高圧部と低圧部に分割される。シール部１０２ｃは、ポンプ本体１とゴム製のＯリングにてシールされている。このシール部にて、低圧部からポンプ外部への燃料もれをシールしている。ゴム製のＯリングにてシールすることにより、低圧シール部の信頼性向上を図ることができる。
【００２５】
このように吸入通路１０と吐出通路１１をおよそ平行に配置し、それらに直行する方向に配置した塞栓３０１内にチェックバルブ１０２ａを配置することにより、連通通路１０５を加工するだけで、リリーフアッセンブリ１０２を取付けた際、吸入通路と吐出通路との連通孔を構成することができる。また、交差穴11ｂの流路面積は、吐出通路１１及び連通通路１０５の流路面積より小さくするように交差させることにより、チェックバルブ１０２ａの上流側に絞り部を形成することができる。これにより、燃料ポンプは小型のままとすることができ、かつ単純な形状変更と単純な加工の追加により成立させることができる。
【００２６】
次に、図７，図８を用いて、他の実施例を説明する。
【００２７】
図７，図８及び図９は、図５と同じ位置の断面を示す。
【００２８】
図７は、吐出通路１１とリリーフアッセンブリ１０２間に燃料室１０６を設け、さらに燃料室１０６と吐出通路１１とをオリフィス１０７と通して連通させている。図８は、さらに燃料室１０６にダンパー１０８を設けている。
【００２９】
これらの構成により、吐出通路１１に発生する瞬間的な燃圧上昇を、リリーフアッセンブリ１０２上流部にて、より効果的に減衰することができる。図８においては、ダンパー１０８を設けていることで、さらに燃圧上昇を減衰させることができる。このように燃圧を安定させることで、通常運転時の目標平均燃圧とリリーフバルブの開弁圧力の差が少ない場合においても、リリーフバルブが開口し、燃料ポンプの吐出量の一部がリリーブバルブから排出することを防止することができる。従って、燃料ポンプの容積をエンジンの必要量以上にする必要がなく、燃料ポンプを小型化できる。更にリリーフバルブの開弁圧を通常運転時の目標平均燃圧に近づけられるため、リリーフバルブの小型化，配管系の低耐圧化ができる。またリリーフバルブの開閉動作を少なくすることで、チェックバルブ部の寿命を延ばすことができる。更に、燃料室１０６の瞬間的な燃圧上昇が減衰されるため、本実施例のようにシール部１０６ａにゴム製のＯリングを使用した際においても、シール部の信頼性向上を図ることができる。
【００３０】
また、燃料ポンプの吐出する燃料量を調節するためのソレノイド２００を設けることで、高圧燃料のノンリターン化をすることができ、燃料タンク−燃料ポンプ−蓄圧室の燃料通路配管をより短いラインで結ぶことができ、配管の簡素化によるコスト低減，システムの小形化，配管接続部の低減による信頼性向上を図ることができる。
【００３１】
図９は、吸入通路１０と連通通路１０５を連絡する連絡穴３１２を別に設ける実施態様である。本実施態様においては、まず、穴の壁面が接しない位置で吸入通路１０と連通通路１０５とを設ける。次いで、下方より連絡穴３１２を切削する。連絡穴３１２は、連通通路１０５を経て吸入通路１０に至り、連通通路105と吸入通路１０を連絡する。連絡穴３１２における吸入通路１０と反対側はＯリングを有する封止栓３１１によって封止する。
【００３２】
これによれば、二つの通路を連絡する際に、円周部同士の連絡を無くすことができるので、連絡部におけるバリの発生等、加工時の不具合を解消することが出来る。また、多少の加工誤差があっても、より確実に二つの通路を連絡することが出来る。なお、本実施態様では吸入通路と連通通路の連絡する連絡通路を設けたが、図５に示されているような吐出通路と連通通路が接する場合において、吐出通路と連通通路を連絡する連絡通を設けてもよい。その場合も同様の効果を得ることが出来る。
【００３３】
以上述べた各実施態様によれば、排出管を省くことができ、これにより、部品点数の削減による低コストとコンパクト化、及び、配管接続部の削減による信頼性の高い燃料システムを形成できる小型の燃料ポンプを提供することができる。
【００３４】
また、リリーフバルブと吐出通路の間に絞り部を設けることにより、燃料ポンプ吐出時に発生する吐出通路内の瞬間的な圧力上昇（脈動）は絞り部にて減衰され、リリーフバルブの上流部（吐出通路側と絞り部の間）の燃圧を安定させることができる。従って、通常運転時の目標平均燃圧とリリーフバルブの開弁圧力の差が少ない場合においても、リリーフバルブが開口し、燃料ポンプの吐出量の一部がリリーブバルブから排出することを防止することができる。従って、燃料ポンプの容積をエンジンの必要量以上にする必要がなく、燃料ポンプを小型化できるとともに、リリーフバルブの開弁圧を通常運転時の目標平均燃圧に近づけられる（開弁圧の低減ができる）ため、リリーフバルブの小型化，配管系の低耐圧化ができる。また、リリーフバルブの開閉動作を少なくし、リリーフバルブの寿命を延ばすことができる。
【００３５】
また、連通通路と吐出通路の中心線をオフセットさせて交差するように配し、交差部の流路面積が連通通路及び吐出通路の流路面積より小さくすることにより、リリーフバルブ上流部に絞り部を形成することができる。そしてこれはより簡単な加工で行うことが出来る。それにより、燃料ポンプの小型化を図ることが出来る。さらに低コスト化を図ることができる。
【００３６】
また、絞り部とリリーフバルブの間に流路を拡張した燃料室を設けることにより、リリーフバルブの上流部の燃圧脈動をより減衰することができる。これにより、リリーフバルブの開弁圧をより低減することができる。
【００３７】
また、絞り部とリリーフバルブの間にダンパーを設けることにより、リリーフバルブの上流部の燃圧脈動をより減衰することができる。そして、吐出時の瞬間的な燃料体積増加分を絞り部によって制限することが出来る。それにより、過大な体積変化がダンパーにかかることを低減できる。そして、ダンパーの信頼性向上・低耐圧化ができる。
【００３８】
更には、吸入通路および吐出通路を連通する通路の一端を開口させ、この開口端に流路を塞ぐ塞栓を配し、塞栓内にリリーフバルブを取付けることにより、ポンプハウジングの加工性を向上しコスト低減を図ることができる。これにより、リリーフバルブの定期点検や故障時の交換作業を容易に行なうことができる。
【００３９】
更に、塞栓に２ヶ所のシール部を設け、一方のシール部は、吸入通路と吐出通路の間（高圧シール部）の金属接触式シール、もう一方は、吸入通路とハウジング外部の間（低圧シール部）のゴム接触式シールとする。これにより、高圧シールの簡素化することが出来る。また、低圧シール部の信頼性向上を図ることができる。
【００４０】
更に、連通通路と吸入通路の中心線をオフセットさせて交差するように配し、交差部上にリリーフバルブを備えた塞栓を設ける。これにより、燃料ポンプをより小型化することができる。
【００４１】
また、燃料ポンプに吐出する燃料量を調量する機構を備えるとともに、吸入弁の手前と吐出弁の後を連通させた通路にリリーフバルブを設ける。これにより、高圧燃料のノンリターン化が図れ、燃料タンク−燃料ポンプ−蓄圧室の燃料通路配管をより短いラインで結ぶことができ、配管の簡素化によるコスト低減，システムの小形化，配管接続部の低減による信頼性向上を図ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、より簡潔な構造の燃料ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の垂直断面図。
【図２】図１のポンプの吸入通路及び吐出通路を通る水平断面図。
【図３】燃料噴射システム構成図。
【図４】吸入口および吐出口を備えた外観図。
【図５】リリーフバルブを通る垂直断面図。
【図６】図５の部分分解斜視図。
【図７】図５と同断面の第二の実施例を示す図。
【図８】図５と同断面の第三の実施例を示す図。
【図９】他の実施態様を示す図。
【符号の説明】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、３…リフタ、４，５ａ，６ａ…ばね、５…吸入弁、６…吐出弁、１０…吸入通路、１１…吐出通路、１１ｂ…吐出通路と連通通路の交差穴、１２…ポンプ室、５０…燃料タンク、５１…低圧ポンプ、５２…低圧プレッシャレギュレータ、５３…コモンレール、５４…インジェクタ、１００…カム、１０２…リリーフアッセンブリ、１０３…低圧通路、１０４…高圧配管、１０５…連通通路、１０６…燃料室、１０７…オリフィス、１０８…ダンパー。
Claims (11)
- プランジャを往復動可能に保持するシリンダ、
前記プランジャの往復動によって内容積が変化する加圧室、
前記加圧室に燃料を吸入する燃料吸入通路、
前記加圧室で加圧された燃料を前記加圧室外へ吐出する燃料吐出通路、
が形成されたポンプ本体を有し、
前記燃料吸入通路に嵌挿された燃料吸入弁、
前記燃料吐出通路に嵌挿された燃料吐出弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記吸入通路の前記吸入弁の上流側と前記吐出通路の前記吐出弁の下流側とを結ぶ連通通路を有し、該連通通路内に前記燃料吐出流路から前記燃料吸入通路に燃料を流す逆止弁が取付けられており、
前記連通路は前記ポンプ本体の側面から前記燃料吸入通路と前記燃料吐出通路に跨って形成された穴で構成され、
前記穴の中の前記燃料吸入通路と前記燃料吐出通路との間に前記逆止弁が配置され、
前記穴は前記ポンプ本体に固定される塞栓で塞がれていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項１に記載のものにおいて、
前記燃料吸入通路と前記燃料吐出通路を略平行に配置し、前記燃料吸入通路及び前記燃料吐出通路と略直交するように前記連通通路が設けられている
ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項１に記載のものにおいて、
前記燃料吐出通路から前記逆止弁に至る流路の一部に絞り部を設けたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項３に記載のものにおいて、
前記絞り部と前記逆止弁の間に流路を拡張した燃料室を設けた
ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項４に記載のものにおいて、
前記燃料室内に、圧力によって体積が変化するダンパーを設けた
ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項１に記載のものにおいて、
前記塞栓と前記ポンプ本体との間には、前記連通通路の燃料が前記ポンプ本体の外部に流出することを防止する低圧封止部が設けられ、
前記連通通路の内壁面と前記逆止弁の外周面との間には前記吸入側と前記吐出側との間で燃料の往来を防止する高圧封止部が設けられている
ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項１に記載のものにおいて、
前記塞栓と前記逆止弁は一体のアッセンブリ体として構成されている
ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項６に記載のものにおいて、
前記低圧封止部はゴム接触式シールであり、前記高圧封止部は金属接触式シールであることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項１若しくは３のいずれかに記載のものにおいて、
前記連通通路と前記燃料吸入通路の中心線をオフセットさせて交差させることにより、
前記連通通路に配置した前記塞栓の外周が前記燃料吸入通路に露出するよう構成し、
前記塞栓の外周と内部通路とを接続する半径方向に延びる連通孔が当該露出部に開口するよう形成されており、
前記内部通路が前記逆止弁を介して前記燃料吐出通路に接続されている
ことを特徴とする燃料ポンプ。 - 請求項１乃至８のいずれかに記載のものにおいて、
前記逆止弁は、前記燃料吐出通路内の圧力が一定値を越えた場合に前記燃料吐出通路から前記燃料吸入通路に燃料を流すリリーフバルブである
ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項９に記載のものにおいて、
前記逆止弁は、前記燃料吐出通路内の圧力が一定値を越えた場合に前記燃料吐出通路から前記燃料吸入通路に燃料を流すリリーフバルブである
ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
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