JP4114612B2 - 内燃機関の高圧燃料供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、燃料タンクに貯蔵された燃料を内燃機関の高圧燃料噴射系に圧送供給するとともに、その圧送量をスピル弁によって調整する内燃機関の高圧燃料供給装置に関するものである。

内燃機関の高圧燃料供給装置は、加圧室と、低圧燃料通路と、スピル弁とを備える。低圧燃料通路は、加圧室に当接されており、スピル弁は、低圧燃料通路と加圧室との当接部に設けられる。

そして、加圧室は、スピル弁が開くと、低圧燃料通路を介して燃料タンクから燃料を受け、スピル弁が閉じると、往復動するプランジャによって加圧された高圧燃料を内燃機関の高圧燃料噴射系へ圧送する。

このような内燃機関の高圧燃料供給装置において、スピル弁が閉じるときの衝撃による作動音を低減するための技術が特許文献１に開示されている。すなわち、特許文献１は、スピル弁が閉じるときの衝撃による作動音を低減するために、加圧室の圧力が急激に上昇するのを抑制する抑制機構を開示する。そして、この抑制機構は、スピル弁が閉じると、加圧室内の燃料を低圧燃料通路へ流出し、加圧室の圧力が急激に上昇するのを抑制する。これにより、スピル弁が閉まるときの速度を低下させ、スピル弁が閉じるときの衝撃による作動音を低減する。
特開２００１−２４１３６９号公報 特開２００３−６５１８５号公報 特開２００１−３０４０７３号公報

しかし、特許文献１に開示された方法では、抑制機構は、高圧室の燃料を低圧燃料通路のうちスピル弁の弁体から離れた領域に流出するので、低圧燃料通路のうちスピル弁の弁体の近傍に位置する弁体近傍領域と加圧室との圧力差に起因してスピル弁が高速で閉じるときの作動音を低減することが困難である。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低圧燃料通路のうち弁体近傍領域と加圧室との圧力差に起因してスピル弁が閉じるときの作動音を抑制可能な内燃機関の高圧燃料供給装置を提供することである。

この発明によれば、内燃機関の高圧燃料供給装置は、シリンダと該シリンダ内を往復動するプランジャとによって区画形成される加圧室に低圧燃料系から燃料を吸入するとともに、加圧室内の燃料を高圧燃料系に圧送するに際し、スピル弁の弁体を開閉制御することによりその燃料圧送量の調整、並びに余剰燃料の前記低圧燃料系への戻流を行なう内燃機関の高圧燃料供給装置において、連通部材を備えることを特徴とする。連通部材は、燃料タンクから加圧室へ燃料を吸入するための低圧燃料通路のうち弁体の近傍に位置する弁体近傍領域と加圧室とを連通する。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、拡散抑制部材をさらに備える。拡散抑制部材は、低圧燃料通路の弁体近傍領域へ戻流された燃料の燃料タンク側への拡散を抑制する。

好ましくは、拡散抑制部材は、低圧燃料通路の内径を小さくする部材である。

好ましくは、拡散抑制部材とスピル弁との間の空間の燃料が通過する断面積は、連通部材の燃料が通過する断面積以下である。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、スピル弁の弁体に当接する弁座をさらに備える。そして、連通部材は、弁体の表面に設けられた溝である。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、スピル弁の弁体に当接する弁座をさらに備える。そして、連通部材は、弁座に設けられた溝である。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、スピル弁の弁体に当接する弁座をさらに備える。そして、連通部材は、低圧燃料通路の弁体近傍領域と加圧室とを直接連通する連通管である。

好ましくは、連通部材は、スピル弁の弁体に設けられ、低圧燃料通路の弁体近傍領域と加圧室とを連通する連通管である。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、スピル弁の弁体に当接する弁座をさらに備える。そして、連通部材は、スピル弁の弁体の表面に設けられた溝と、低圧燃料通路の弁体近傍領域と加圧室とを直接連通する連通管とからなる。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、スピル弁の弁体に当接する弁座をさらに備える。そして、連通部材は、弁座に設けられた溝と、スピル弁の弁体に設けられ、低圧燃料通路の弁体近傍領域と加圧室とを連通する連通管とからなる。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、スピル弁の弁体に当接する弁座をさらに備える。そして、連通部材は、スピル弁の弁体の表面に設けられた第１の溝と、弁座に設けられた第２の溝とからなる。

好ましくは、内燃機関の高圧燃料供給装置は、スピル弁の弁体に当接する弁座をさらに備える。そして、連通部材は、低圧燃料通路の弁体近傍領域と加圧室とを直接連通する第１の連通管と、スピル弁の弁体に設けられ、低圧燃料通路の弁体近傍領域と加圧室とを連通する第２の連通管とからなる。

この発明による高圧燃料供給装置においては、スピル弁の弁体が閉まるとき、連通部材は、加圧室の高圧燃料を低圧燃料通路のうちスピル弁の弁体近傍の領域へ戻流する。そして、スピル弁の弁体近傍の領域と加圧室との圧力差が小さくなり、スピル弁の弁体が閉まる速度が低下する。

したがって、この発明によれば、スピル弁の弁体が閉まることに起因して発生する作動音（打音）を低減できる。

また、この発明による高圧燃料供給装置においては、拡散抑制部材は、連通部材によって加圧室から低圧燃料通路の弁体近傍領域へ戻流された燃料の拡散を抑制する。そして、弁体近傍の低圧燃料通路と加圧室との圧力差がさらに小さくなり、スピル弁の弁体が閉まる速度がさらに低下する。

したがって、この発明によれば、スピル弁の弁体が閉まることに起因して発生する作動音（打音）をさらに低減できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態にかかる内燃機関の高圧燃料供給装置の概略構成図である。この高圧燃料供給装置は、エンジン１１の各気筒の燃焼室に高圧燃料を直接噴射供給するための装置であり、高圧燃料ポンプ２０、蓄圧配管（デリバリパイプ、コモンレール等）１４、インジェクタ１５等を備えて構成されている。

ここで、高圧燃料ポンプ２０は、燃料を高圧に加圧してこれを蓄圧配管１４に圧送するためのものであり、ポンプシリンダ２１と、同ポンプシリンダ２１内で往復運動するプランジャ２２と、ポンプシリンダ２１の内周壁面およびプランジャ２２の上端面により区画形成された加圧室２３と、同加圧室２３に設けられたスピル弁（電磁スピル弁）２５とを備えて構成されている。

このように構成される高圧燃料ポンプ２０において、プランジャ２２の下端に取り付けられたポンプリフタ２６は、スプリング２７の付勢力によりカムシャフト３５に設けられているポンプカム３６に圧接されている。カムシャフト３５はエンジン１１により回転駆動され、このカムシャフト３５の回転に伴ってポンプカム３６が回転することにより、プランジャ２２がポンプシリンダ２１内を往復動して加圧室２３の容積が変化する。

高圧燃料ポンプ２０の加圧室２３はスピル弁２５および低圧燃料通路５０を介して燃料タンク１２に接続されている。そして、燃料タンク１２内には低圧フィードポンプ１３、燃料フィルタ５１およびプレッシャレギュレータ５２が配設されている。低圧フィードポンプ１３は、エンジン１１の始動に伴い電気的に駆動され、燃料タンク１２内の燃料を低圧燃料通路５０を介して高圧燃料ポンプ２０に移送する。低圧燃料通路５０を燃料が通過する際、燃料内に混入している不純物は燃料フィルタ５１によって取り除かれる。また、低圧燃料通路５０内の燃料圧力（燃圧）はプレッシャレギュレータ５２によって予め定められた一定値に保たれる。すなわち、低圧燃料通路５０内の燃圧がこの一定値以上になる場合には、プレッシャレギュレータ５２を通じて低圧燃料通路５０内から燃料タンク１２内に燃料が戻されるようになっている。

低圧燃料通路５０を通過した燃料はスピル弁２５を介して高圧燃料ポンプ２０の加圧室２３内に導入される。このスピル弁２５は常開型の電磁弁であり、ソレノイドコイル２８への通電の有無に基づいて閉弁状態あるいは開弁状態に制御されるものである。すなわち、ソレノイドコイル２８への通電がないときには、スプリング２９の付勢力によって弁体３０が加圧室２３のシート部３１から離座する開弁状態に維持される。一方、ソレノイドコイル２８への通電が行われると、スプリング２９の付勢力に抗して弁体３０がシート部３１に着座し、閉弁状態になる。

また、加圧室２３には、逆止弁５４および高圧燃料通路５３を介して蓄圧配管１４が接続されている。そして、蓄圧配管１４には加圧室２３から、高圧の燃料が供給されるようになっている。この蓄圧配管１４は、燃料を高圧の状態に保持するとともに、その燃料をエンジン１１の各気筒に設けられたインジェクタ１５に分配するためのものである。これら各インジェクタ１５からは、エンジン１１の各気筒の燃焼室に対して所定量の燃料が噴射される。また、高圧燃料通路５３に設けられた逆止弁５４は、加圧室２３から蓄圧配管１４に向かう燃料の流通のみを許容する弁であり、同弁５４によって蓄圧配管１４から加圧室２３への燃料の逆流が規制されている。

そして、カムシャフト３５の回転に伴いプランジャ２２が下動する高圧燃料ポンプ２０の吸入行程中には、低圧燃料通路５０内の燃料が加圧室２３内に吸入される。一方、カムシャフト３５の回転に伴いプランジャ２２が上昇する高圧燃料ポンプ２０の圧送行程中には、加圧室２３内の燃料が高圧燃料通路５３および蓄圧配管１４に圧送される。ただし、高圧燃料通路５３、蓄圧配管１４に燃料が圧送されるのは、圧送行程中において、スピル弁２５が閉弁している期間のみであって、圧送行程中においてスピル弁２５が開弁している期間には加圧室２３内の燃料は低圧燃料通路５０に戻される。従って、圧送行程中におけるスピル弁の閉弁期間を制御することにより、高圧燃料通路５３に圧送される燃料を調量することができる。

こうした高圧燃料通路５３への燃料圧送量を調量するためのスピル弁２５の開閉制御は、エンジン１１の運転を統括制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０によって行われる。ＥＣＵ６０は、圧送行程中においてソレノイドコイル２８への通電開始時期（スピル弁２５の閉弁開始時期）を制御することにより、圧送行程中でのスピル弁２５の閉弁期間を制御し、高圧燃料通路５３への燃料圧送量を高い精度で要求される値へと調量する。

ここで、スピル弁２５の閉弁開始時期（閉弁期間）の変化に対し、高圧燃料通路５３への燃料圧送量、および加圧室２３から低圧燃料通路５０に戻される燃料の量がどのように変化するかを図２を参照して説明する。図２は、ポンプカムの回転に伴うプランジャのリフト量変化の概念およびスピル弁の開閉弁状態の例を示すタイミングチャートである。なお、図２の（ａ）はポンプカム３６の回転（カム角度の変化）に伴うプランジャ２２のリフト量変化の概念を示し、図２の（ｂ）はポンプカム３６の回転に伴うスピル弁２５の開閉態様を示す。

高圧燃料通路５３への燃料圧送量の要求値は、インジェクタ１５からの燃料噴射量に応じて変化する。即ち、機関高負荷時などインジェクタ１５からの燃料噴射量が多いときには要求される燃料圧送量が多くなり、機関低負荷時などインジェクタ１５からの燃料噴射量が少ないときには要求される燃料圧送量が少なくなる。インジェクタ１５からの燃料噴射量が多くなる機関高負荷時など、要求される燃料圧送量が大のときには、図２の（ｂ）に示すようにスピル弁２５の閉弁開始時期が例えば圧送行程初期へと早められて図中左方へと変化し、圧送行程中におけるスピル弁２５の閉弁期間が長くされる。そして、このスピル弁２５の閉弁期間中に加圧室２３から高圧燃料通路５３への燃料圧送が行われるため、図２の（ａ）中のＧで示される部分に対応した量の燃料が高圧燃料通路５３に圧送され、要求される燃料圧送量が得られるようになる。また、圧送行程中においてスピル弁２５が閉弁開始される前の開弁中には、高圧燃料通路５３に圧送されない燃料（余剰の燃料）が加圧室２３から低圧燃料通路５０に戻される。低圧燃料通路５０に戻される余剰燃料の量は、図２の（ａ）中にＦで示される部分の面積に対応した値となる。

一方、インジェクタ１５からの燃料噴射量が少なくなる機関低負荷時など、要求される燃料圧送量が小のときには、圧送行程中におけるスピル弁２５の閉弁開始時期が例えば圧送行程終期まで遅らされて図中右方へ変化し、圧送行程中におけるスピル弁２５の閉弁期間が短くされる。そして、このスピル弁２５の閉弁期間中に加圧室２３から高圧燃料通路５３への燃料圧送が行われるため、図２の（ａ）のＩで示される部分に対応した量の燃料が高圧燃料通路５３に圧送され、要求される燃料圧送量が得られるようになる。また、この場合には、圧送行程中においてスピル弁２５の閉弁期間が短くなることに伴い、同スピル弁２５における閉弁開始前の開弁期間は長くなる。その結果、加圧室２３から低圧燃料通路５０に戻される余剰燃料の量は、図２の（ａ）中にＨで示される部分の面積に対応した値となり、要求される燃料圧送量が大のときの値（図中Ｆで示される部分に対応）よりも大きくなる。

このように、スピル弁２５は、高負荷時および低負荷時において開閉され、弁体３０は、シート部３１に設けられた弁座（図示せず）に当接する。この場合、加圧室２３は、十ＭＰａ程度の圧力であり、低圧燃料通路５０は、数百ｋＰａの圧力であるため、加圧室２３と低圧燃料通路５０との間の圧力差が大きい。したがって、スピル弁２５の弁体３０は、高速度で弁座に当接する。その結果、スピル弁２５が閉まることによる作動音が大きくなる。

そこで、スピル弁２５が閉まることによる作動音を抑制する高圧燃料供給装置の各実施の形態を以下に説明する。

［実施の形態１］
図３は、実施の形態１による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。図３を参照して、実施の形態１による高圧燃料供給装置１００は、図１に示す高圧燃料供給装置のスピル弁２５に代えてスピル弁７０を備える。

スピル弁７０は、スピル弁２５の弁体３０を弁体８０に代えたものであり、その他は、スピル弁２５と同じである。弁体８０は、略円錐形状からなり、加圧室２３と低圧燃料通路５０との連結部に位置する弁座２４に当接する。すなわち、高圧燃料供給装置１００は、弁体８０に当接する弁座２４を有する。そして、弁体８０は、弁座２４に当接する略円錐形状の表面に溝８１〜８８を有する。溝８１〜８８は、加圧室２３から低圧燃料通路５０側へ燃料を通すように略円錐形状の弁体８０の表面に形成される。

図４は、図３に示すＡ方向から見た弁体８０の平面図である。図４を参照して、溝８１〜８８は、弁体８０の周囲に形成される。この場合、溝８１〜８８は、相互に等間隔で形成されてもよく、等間隔でなくてもよい。

再び、図３を参照して、ソレノイドコイル２８に通電されると、弁体８０は、加圧室２３から低圧燃料通路５０の方向へ移動し、スピル弁７０は閉じる。この場合、弁体８０の低圧燃料通路５０方向への移動によって、弁体８０の表面が弁座２４に近づいても、加圧室２３の高圧燃料は、弁体８０に設けられた溝８１〜８８を介して低圧燃料通路５０の弁体８０近傍の領域５０Ａに流出される。

そうすると、低圧燃料通路５０の弁体８０近傍の領域５０Ａは、加圧室２３からの高圧燃料によって低圧燃料通路５０のその他の領域よりも圧力が高くなる。その結果、加圧室２３と領域５０Ａとの圧力差は、小さくなり、弁体８０は、溝８１〜８８がない場合よりも低速で弁座２４に当接する。そして、弁体８０が弁座２４に当接することに起因する作動音が抑制される。

また、弁体８０が弁座２４に当接する速度、すなわち、スピル弁７０が閉まる速度が下がることによって、加圧室２３の圧力上昇速度が低下するので、加圧室２３の発生圧力が起振力となり、高圧燃料ポンプ２０全体が振動するレベルが低下する。その結果、高圧燃料ポンプ２０に付いている部品の振動が下がり、放射音が低減される。

さらに、カムシャフト３５に連結されたジャーナルで発生する打音が低減される。その機構を図５を参照して説明する。図５は、カムシャフト３５およびカムシャフト３５に連結されたジャーナルの断面図である。図５を参照して、カムシャフト３５は、ポンプカム３６およびジャーナル３７に嵌合している。そして、ジャーナル３７は、ベアリング３８Ａ，３８Ｂによって挟まれている。なお、実際には、ジャーナル３７は、ベアリング３８によって囲まれている。ベアリング３８Ａの上側には、カムキャップ３９が配設され、ベアリング３８Ｂの下側には、ヘッド４０が配設されている。

このような配置において、加圧室２３の圧力によってプランジャ２２がポンプリフタ２６の方向へ押される力が低減されると、ポンプリフタ２６およびポンプカム３６を介してカムシャフト３５を矢印４１の方向へ押す力が低下する。そうすると、ジャーナル３７がベアリング３８（３８Ｂ）を矢印４１の方向へ押す力が弱くなり、ベアリング３８（３８Ｂ）とヘッド４０との間で発生する打音が低減される。したがって、加圧室２３の圧力上昇速度が低下すると、カムシャフト３５に連結されたジャーナル３７で発生する打音が低減される。

上述したように、加圧室２３の高圧燃料を加圧室２３から低圧燃料通路５０の弁体８０近傍の領域５０Ａへ戻流する溝８１〜８８をスピル弁７０の弁体８０の表面に設けることによって、スピル弁７０が閉まる速度を低減でき、スピル弁７０の弁体８０が弁座２４に当接することに起因して高圧燃料ポンプ２０（弁体８０と弁座２４との当接部）およびその周辺（ジャーナル３７）で発生する打音を低減できる。

なお、領域５０Ａは、「弁体近傍領域」を構成する。

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。図６を参照して、実施の形態２による高圧燃料供給装置１００Ａは、図３に示す高圧燃料供給装置１００に内壁９０を追加したものであり、その他は、高圧燃料供給装置１００と同じである。

内壁９０は、スピル弁７０の弁体８０の近傍において低圧燃料通路５０の内側に配設される。そして、内壁９０は、低圧燃料通路５０の内径を小さくする。その結果、加圧室２３から弁体８０の表面に設けられた溝８１〜８８を介して低圧燃料通路５０の弁体８０近傍の領域５０Ｂに戻流された燃料は、内壁９０によって燃料タンク１２の方向へ拡散するのを抑制され、低圧燃料通路５０、弁体８０および内壁９０によって囲まれた領域５０Ｂは、内壁９０がない場合よりも圧力が高くなる。つまり、内壁９０を設けることによって、領域５０Ｂと加圧室２３との圧力差はさらに小さくなる。その結果、スピル弁７０が閉まる速度がさらに低下し、実施の形態１において説明した機構によって、スピル弁７０の弁体８０が弁座２４に当接することに起因して高圧燃料ポンプ２０（弁体８０と弁座２４との当接部）およびその周辺（ジャーナル３７）で発生する打音をさらに低減できる。

弁体８０に設けられた溝８１〜８８の断面積をＡ０とし、内壁９０とスピル弁７０との間の領域の断面積をＡ１とすると、
Ａ０≧Ａ１・・・（１）
が成立するように断面積Ａ０，Ａ１を決定する。

これによって、領域５０Ｂの圧力を加圧室２３との圧力差が小さくなるように保持できる。

溝８１〜８８の断面積Ａ０が大きくなると、加圧室２３から低圧燃料通路５０へ戻流される燃料の流量が増加するので、加圧室２３から高圧燃料通路５３へ圧送される燃料の流量が減少する。したがって、この発明においては、溝８１〜８８の断面積Ａ０を次のように決定する。

図７は、加圧室２３の圧力とエンジン１１で必要とされる高圧燃料の流量との関係図である。図７において、横軸は、加圧室２３の圧力Ｐを表し、縦軸は、高圧燃料の流量を表す。低圧燃料通路５０の圧力をＰ０とし、溝８１〜８８を通って低圧燃料通路５０へ戻される流量をｑとすると、
ｑ∝［１−（Ｐ０／Ｐ）^{（γ−１／γ）}］^１／２・・・（２）
となる。ただし、γは、表面張力係数である。

そして、燃料の流量は、断面積によって変化するので、断面積Ａ０がａ１，ａ２（＜ａ１），ａ３（＜ａ２），ａ４（＜ａ３）と変化すると、流量ｑの曲線は、図７に示す曲線ｋ１〜ｋ４のように変化する。

図７に示す斜線部は、エンジン１１の運転中に要求される燃料の圧力と流量との関係を示すマップである。したがって、燃料が加圧室２３から高圧燃料通路５３へ供給され続けるようにするには、流量ｑが図７の斜線部で示す領域よりも低い流量（Ａ０＝ａ４のとき）であればよい。さらに、図７に示すα点およびβ点における流量をそれぞれｑ_αおよびｑ_βとし、加圧室２３の圧力Ｐが最大圧力Ｐｍａｘである場合に高圧燃料ポンプ２０が圧送可能な最大流量をｑ_ｐｍａｘとすると、
ｑ_ｐｍａｘ＞ｑ_α＋ｑ_β・・・（３）
が成立していれば、加圧室２３から高圧燃料通路５３へ供給される燃料は切れない。

したがって、この発明においては、上記（１）および（３）を満たし、かつ、図７に示す曲線ｋ４によって燃料の流量が決定されるように、溝８１〜８８の断面積Ａ０が決定される。つまり、溝８１〜８８の断面積Ａ０は、加圧室２３から高圧燃料通路５３（エンジン１１）への燃料の供給が継続されるように決定される。

上述したように、弁体８０の近傍の低圧燃料通路５０に内壁９０を設けることによって、低圧燃料通路５０の弁体８０近傍の領域５０Ｂと加圧室２３との圧力差をさらに小さくすることができ、高圧燃料ポンプ２０（弁体８０と弁座２４との当接部）およびその周辺（ジャーナル３７）で発生する打音をさらに低減できる。

なお、領域５０Ｂは、「弁体近傍領域」を構成する。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態３］
図８は、実施の形態３による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。図８を参照して、実施の形態３による高圧燃料供給装置１００Ｂは、図６に示す高圧燃料供給装置１００Ａのスピル弁７０をスピル弁７０Ａに代え、弁座２４を弁座２４Ａに代えたものであり、その他は、高圧燃料供給装置１００Ａと同じである。

スピル弁７０Ａは、スピル弁７０の弁体８０を弁体８０Ａに代えたものであり、その他は、スピル弁７０と同じである。弁体８０Ａは、弁体８０から溝８１〜８８を除いたものである。

図９は、図８に示す弁座２４Ａの拡大図である。図９を参照して、弁座２４Ａは、溝９１〜９４を有する。溝９１〜９４は、上述した溝８１〜８８と同じような溝であり、スピル弁７０Ａの弁体８０Ａの表面に当接する弁座２４Ａの傾斜面２４１に形成される。そして、溝９１〜９４は、加圧室２３の高圧燃料を低圧燃料通路５０の弁体８０Ａ近傍の領域５０Ｂへ戻流する。

したがって、高圧燃料供給装置１００Ｂにおいては、高圧燃料供給装置１００Ａと同じように、スピル弁７０Ａが閉まることに起因して高圧燃料ポンプ２０およびその周辺で発生する打音を低減できる。

なお、高圧燃料供給装置１００Ｂにおいては、内壁９０を削除してもよい。

その他は、実施の形態１，２と同じである。

［実施の形態４］
図１０は、実施の形態４による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。図１０を参照して、実施の形態４による高圧燃料供給装置１００Ｃは、図６に示す高圧燃料供給装置１００Ａのスピル弁７０をスピル弁７０Ａに代え、連通管１１０を追加したものであり、その他は、高圧燃料供給装置１００Ａと同じである。

スピル弁７０Ａについては、図８において説明したとおりである。

連通管１１０は、加圧室２３と低圧燃料通路５０の弁体８０Ａ近傍の領域５０Ｃとを直接連通するように配設され、低圧燃料通路５０との当接部が内壁９０よりも弁体８０Ａ側に位置する。そして、連通管１１０は、加圧室２３の高圧燃料を低圧燃料通路５０の弁体８０Ａ近傍の領域５０Ｃへ戻流する。

ソレノイドコイル２８に通電されると、弁体８０Ａは、加圧室２３から低圧燃料通路５０の方向へ移動し、スピル弁７０Ａは閉じる。この場合、弁体８０Ａの低圧燃料通路５０方向への移動によって、弁体８０Ａの表面が弁座２４に近づいても、連通管１１０は、加圧室２３の高圧燃料を低圧燃料通路５０の領域５０Ｃに供給する。

そうすると、低圧燃料通路５０の領域５０Ｃは、加圧室２３からの高圧燃料によって低圧燃料通路５０のその他の領域よりも圧力が高くなる。その結果、加圧室２３と低圧燃料通路５０との圧力差は、小さくなり、弁体８０Ａは、連通管１１０がない場合よりも低速で弁座２４に当接する。

したがって、実施の形態１において説明したように、スピル弁７０Ａが閉まることに起因して高圧燃料ポンプ２０およびその周辺で発生する打音を低減できる。

なお、連通管１１０は、複数個形成されてもよく、弁体８０Ａの周囲に形成されてもよい。

また、高圧燃料供給装置１００Ｃにおいては、内壁９０を削除してもよい。

さらに、領域５０Ｃは、「弁体近傍領域」を構成する。

その他は、実施の形態１，２と同じである。

［実施の形態５］
図１１は、実施の形態５による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。図１１を参照して、実施の形態５による高圧燃料供給装置１００Ｄは、図６に示す高圧燃料供給装置１００Ａのスピル弁７０をスピル弁７０Ｂに代えたものであり、その他は、高圧燃料供給装置１００Ａと同じである。

スピル弁７０Ｂは、スピル弁７０の弁体８０を弁体８０Ｂに代えたものであり、その他は、スピル弁７０と同じである。弁体８０Ｂは、連通管１２１，１２２を有する。すなわち、連通管１２１，１２２は、弁体８０Ｂを加圧室２３から低圧燃料通路５０へ貫通するように弁体８０Ｂに形成される。そして、連通管１２１，１２２は、加圧室２３の高圧燃料を低圧燃料通路５０の弁体８０Ｂ近傍の領域５０Ｄへ戻流する。

ソレノイドコイル２８に通電されると、弁体８０Ｂは、加圧室２３から低圧燃料通路５０の方向へ移動し、スピル弁７０Ｂは閉じる。この場合、弁体８０Ｂの低圧燃料通路５０方向への移動によって、弁体８０Ｂの表面が弁座２４に近づいても、連通管１２１，１２２は、加圧室２３の高圧燃料を低圧燃料通路５０の領域５０Ｄに供給する。

そうすると、低圧燃料通路５０の領域５０Ｄは、加圧室２３からの高圧燃料によって低圧燃料通路５０のその他の領域よりも圧力が高くなる。その結果、加圧室２３と領域５０Ｄとの圧力差は、小さくなり、弁体８０Ｄは、連通管１２１，１２２が形成されない場合よりも低速で弁座２４に当接する。

したがって、実施の形態１において説明したように、スピル弁７０Ｂが閉まることに起因して高圧燃料ポンプ２０およびその周辺で発生する打音を低減できる。

なお、連通管１２１，１２２は、弁体８０Ｂの周囲に形成されてもよい。

また、高圧燃料供給装置１００Ｄにおいては、内壁９０を削除してもよい。

さらに、領域５０Ｄは、「弁体近傍領域」を構成する。

その他は、実施の形態１，２と同じである。

上記においては、溝８１〜８８，９１〜９４をスピル弁７０の弁体８０または弁座２４Ａのいずれか一方に形成した場合、および連通管１１０，１２１，１２２をスピル弁７０Ｂの弁体８０Ｂまたは弁座２４の近傍に形成した場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、溝８１〜８８，９１〜９４は、スピル弁７０の弁体８０および弁座２４Ａの両方に形成されていてもよく、連通管１１０，１２１，１２２は、スピル弁７０Ｂの弁体８０Ｂおよび弁座２４の近傍の両方に形成されていてもよい。

また、この発明においては、溝８１〜８８，９１〜９４が、スピル弁７０の弁体８０および弁座２４Ａのいずれか一方に形成され、連通管１１０，１２１，１２２が、スピル弁７０の弁体８０および弁座２４Ａのいずれか他方に形成されていてもよい。

なお、内壁９０は、スピル弁７０（弁体８０），７０Ａ（弁体８０Ａ），７０Ｂ（弁体８０Ｂ）の近傍の低圧燃料通路へ戻流される燃料の燃料タンク１２側への拡散を抑制する「拡散抑制部材」を構成する。

また、溝８１〜８８，９１〜９４は、加圧室２３と低圧燃料通路５０の弁体近傍領域（領域５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ）とを連通する「連通部材」を構成する。

さらに、連通管１１０，１２１，１２２は、加圧室２３と低圧燃料通路５０の弁体近傍領域（領域５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ）とを連通する「連通部材」を構成する。

さらに、溝８１〜８８は、「第１の溝」を構成し、溝９１〜９４は、「第２の溝」を構成する。

さらに、連通管１１０は、「第１の連通管」を構成し、連通管１２１，１２２は、「第２の連通管」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、低圧燃料通路のうち弁体近傍領域と加圧室との圧力差に起因してスピル弁が閉じるときの作動音を抑制可能な内燃機関の高圧燃料供給装置に適用される。

本実施の形態にかかる内燃機関の高圧燃料供給装置の概略構成図である。 ポンプカムの回転に伴うプランジャのリフト量変化の概念およびスピル弁の開閉弁状態の例を示すタイミングチャートである。 実施の形態１による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。 図３に示すＡ方向から見た弁体の平面図である。 カムシャフトおよびカムシャフトに連結されたジャーナルの断面図である。 実施の形態２による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。 加圧室の圧力とエンジンで必要とされる高圧燃料の流量との関係図である。 実施の形態３による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。 図８に示す弁座の拡大図である。 実施の形態４による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。 実施の形態５による高圧燃料供給装置の加圧室およびスピル弁の拡大断面図である。

符号の説明

１１ エンジン、１２ 燃料タンク、１３ 低圧フィードポンプ、１４ 蓄圧配管、１５ インジェクタ、２０ 高圧燃料ポンプ、２１ ポンプシリンダ、２２ プランジャ、２３ 加圧室、２４，２４Ａ 弁座、２５，７０，７０Ａ，７０Ｂ スピル弁、２６ ポンプリフタ、２７，２９ スプリング、２８ ソレノイドコイル、３０，８０，８０Ａ，８０Ｂ 弁体、３１ シート部、３５ カムシャフト、３６ ポンプカム、３７ ジャーナル、３８，３８Ａ，３８Ｂ ベアリング、３９ カムキャップ、４０ ヘッド、４１ 矢印、５０ 低圧燃料通路、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 領域、５１ 燃料フィルタ、５２ プレッシャレギュレータ、５３ 高圧燃料通路、５４ 逆止弁、６０ ＥＣＵ、８１〜８８，９１〜９４ 溝、９０ 内壁、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 高圧燃料供給装置、１１０，１２１，１２２ 連通管、２４１ 傾斜面。

Claims (11)

1. シリンダと該シリンダ内を往復動するプランジャとによって区画形成される加圧室に低圧燃料系から燃料を吸入するとともに、前記加圧室内の燃料を高圧燃料系に圧送するに際し、スピル弁の弁体を開閉制御することによりその燃料圧送量の調整、並びに余剰燃料の前記低圧燃料系への戻流を行なう内燃機関の高圧燃料供給装置において、
   燃料タンクから前記加圧室へ前記燃料を吸入するための低圧燃料通路のうち前記弁体の近傍に位置する弁体近傍領域と前記加圧室とを連通する連通部材と、
   前記弁体近傍領域へ戻流された燃料の前記燃料タンク側への拡散を抑制する拡散抑制部材とを備えることを特徴とする内燃機関の高圧燃料供給装置。
2. 前記拡散抑制部材は、前記低圧燃料通路の内径を小さくする部材である、請求項１に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
3. 前記拡散抑制部材と前記スピル弁との間の空間の前記燃料が通過する断面積は、前記連通部材の前記燃料が通過する断面積以下である、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
4. 前記弁体に当接する弁座をさらに備え、
   前記連通部材は、前記弁体の表面に設けられた溝である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
5. 前記弁体に当接する弁座をさらに備え、
   前記連通部材は、前記弁座に設けられた溝である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
6. 前記弁体に当接する弁座をさらに備え、
   前記連通部材は、前記弁体近傍領域と前記加圧室とを直接連通する連通管である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
7. 前記連通部材は、前記弁体に設けられ、前記弁体近傍領域と前記加圧室とを連通する連通管である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
8. 前記弁体に当接する弁座をさらに備え、
   前記連通部材は、
   前記弁体の表面に設けられた溝と、
   前記弁体近傍領域と前記加圧室とを直接連通する連通管とからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
9. 前記弁体に当接する弁座をさらに備え、
   前記連通部材は、
   前記弁座に設けられた溝と、
   前記弁体に設けられ、前記弁体近傍領域と前記加圧室とを連通する連通管とからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
10. 前記弁体に当接する弁座をさらに備え、
    前記連通部材は、
    前記弁体の表面に設けられた第１の溝と、
    前記弁座に設けられた第２の溝とからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
11. 前記弁体に当接する弁座をさらに備え、
    前記連通部材は、
    前記弁体近傍領域と前記加圧室とを直接連通する第１の連通管と、
    前記弁体に設けられ、前記弁体近傍領域と前記加圧室とを連通する第２の連通管とからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。

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