JP4415929B2 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を圧送する高圧燃料供給ポンプに関する。

特に、吐出燃料圧力の異常高圧時に燃料を加圧室に戻すための安全装置としてのリリーフ弁機構をポンプ本体に組み込んだ高圧燃料供給ポンプに関する。

特開２００４−１３８０６２号公報においては、中央に燃料通路が設けられ、その周りにシート面が形成された弁座部材とこのシート面に当接するリリーフ弁としての弁体と、この弁体をシート面に押し付けるばね部材とから構成されるリリーフ弁機構をばね部材が加圧室側に位置するようにしてポンプ本体に取り付けた高圧燃料供給ポンプが記載されている。

特開２００４−１３８０６２号公報

しかしながら、上記従来技術では、加圧室もしくは加圧室に通じる通路内にリリーフ弁機構を設置するため、実質的に加圧室の容積が大きくなり、圧縮効率が低下する。

具体的な例を示すと、たとえば本来加圧室の容積としては１乃至２ＣＣ程度あればよいところ、リリーフ弁機構を設置するために加圧室もしくは加圧室とリリーフ弁機構設置部との容積の和が６乃至７ＣＣになる。このため加圧室内でプランジャピストン（以下プランジャと称す）が同じストロークをした場合、圧縮効率が低下する。

本発明の目的は吐出通路の異常高圧燃料を加圧室に戻すリリーフ弁機構をポンプ本体に設置しても圧縮室の容積を大きくすることなく、圧縮効率の高い、つまりエネルギー効率のよい高圧燃料ポンプを提供するものである。

本発明の目的は、リリーフ弁機構の弁体だけを加圧室側に設置し、ばね機構は吐出通路側に設置できるようにリリーフ弁機構を構成することで達成できる。

このように構成した本発明によれば、燃料噴射弁の故障等により異常高圧が発生した場合、異常な高圧に加圧された燃料はリリーフ弁から加圧室へと開放され、配管や、他の機器が異常高圧によって損傷を受けることがないという効果を維持しながら、圧縮率の高い、つまりエネルギー効率のよい高圧燃料ポンプを提供できる。

以下、図１乃至図５を参照して本発明の第一実施例を説明する。

図４に示すシステムの全体構成図を用いてシステムの構成と動作を説明する。

破線で囲まれた部分が高圧ポンプ本体を示し、この破線の中に示されている機構，部品は高圧ポンプ本体１に一体に組み込まれていることを示す。

燃料タンク２０の燃料はフィードポンプ２１によって汲み上げられ、吸入配管２８を通してポンプ本体１の吸入ジョイント１０ａに送られる。その際ポンプ本体１への吸入燃料はプレッシャレギュレータ２２にて一定の圧力に調圧される。

吸入ジョイント１０ａを通過した燃料は圧力脈動低減機構９，吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁３０の吸入ポート３０ａに至る。脈動防止機構９については後で詳しく説明する。

電磁吸入弁３０は電磁コイル３０ｂを備え、この電磁コイル３０ｂが通電されている状態では電磁プランジャ３０ｃが図１の右方に移動した状態で、ばね３３が圧縮された状態が維持される。電磁プランジャ３０ｃの先端に取り付けられた吸入弁体３１が高圧ポンプの加圧室１１につながる吸入口３２を開いている。

電磁コイル３０ｂが通電されていない状態で、かつ吸入通路１０ｄ(吸入ポート３０ａ)と加圧室１１との間の流体差圧が無い時は、このばね３３の付勢力により、吸入弁体３１は閉弁方向に付勢され吸入口３２は閉じられた状態となっている。

具体的には以下のように動作する。

後述するカムの回転により、プランジャ２が図１の下方に変位して吸入工程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、吸入弁体３１には燃料の流体差圧による開弁力（吸入弁体３１を図１の右方に変位させる力）が発生する。

この流体差圧による開弁力により、吸入弁体３１は、ばね３３の付勢力に打ち勝って開弁し、吸入口３２を開くように設定されている。

この状態にて、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと称す）からの制御信号が電磁吸入弁３０に印加されると電磁吸入弁３０の電磁コイル３０ｂには電流が流れ、磁気付勢力により電磁プランジャ３０ｃが図１の右方に移動し、ばね３３が圧縮された状態が維持される。その結果、吸入弁体３１が吸入口３２を開いた状態が維持される。

電磁吸入弁３０に入力電圧の印加状態を維持したまま、プランジャ２が吸入工程を終了し、圧縮工程へと移行した場合、プランジャ２が圧縮工程（図１の上方へ移動する状態）に移ると、電磁コイル３０ｂへの通電状態を維持したままなので磁気付勢力は維持されたままであり、依然として吸入弁体３１は開弁したままである。

加圧室１１の容積は、プランジャ２の圧縮運動に伴い減少するが、この状態では、一度加圧室１１に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入弁体３１を通して吸入通路１０ｄ
（吸入ポート３０ａ）へと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この工程を戻し工程と称す。

この状態で、ＥＣＵ２７からの制御信号を解除して、電磁コイル３０ｂへの通電を断つと、電磁プランジャ３０ｃに働いている磁気付勢力は一定の時間後（磁気的，機械的遅れ時間後）に消去される。吸入弁体３１にはばね３３による付勢力が働いているので、電磁プランジャ３０ｃに作用する電磁力が消滅すると吸入弁体３１はばね３３による付勢力で吸入口３２を閉じる。吸入口３２が閉じるとこのときから加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇する。そして、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁機構８を介して加圧室１１に残っている燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール２３へと供給される。この工程を吐出工程と称す。すなわち、プランジャ２の圧縮工程（下始点から上始点までの間の上昇工程）は、戻し工程と吐出工程からなる。

そして、電磁吸入弁３０の電磁コイルへ３０ｃへの通電を解除するタイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。電磁コイルへ３０ｃへの通電を解除するタイミングを早くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄ(吸入ポート３０ａ)に戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、入力電圧を解除するタイミングを遅くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく、吐出工程の割合が小さい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイルへ３０ｃへの通電を解除するタイミングは、ＥＣＵからの指令によって制御される。

以上のように構成することで、電磁コイルへ３０ｃへの通電を解除するタイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。

加圧室１１の出口には吐出弁機構８が設けられている。吐出弁機構８は吐出弁シート
８ａ，吐出弁８ｂ，吐出弁ばね８ｃを備え、加圧室１１と燃料吐出口１２に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、燃料吐出口１２の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。

かくして、燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプ本体１の加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。

コモンレール２３には、インジェクタ２４，圧力センサ２６が装着されている。インジェクタ２４は、内燃機関の気筒数に合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）２７の制御信号にてしたがって開閉弁して、燃料をシリンダ内に噴射する。

ポンプ本体１にはさらに、吐出弁８ｂの下流側と加圧室１１とを連通するリリーフ通路１００Ａが吐出流路とは別に吐出弁をバイパスして設けられている。

リリーフ通路１００Ａには燃料の流れを吐出流路から加圧室１１への一方向のみに制限するリリーフ弁１０２が設けられている。リリーフ弁１０２は、押付力を発生するリリーフばね１０４によりリリーフ弁シート１０１に押付けられており、加圧室内とリリーフ通路内との間の圧力差が規定の圧力以上になるとリリーフ弁１０２がリリーフ弁シート101から離れ、開弁するように設定している。

インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、リリーフ通路１００Ａと加圧室１１の差圧がリリーフ弁１０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０２が開弁し、異常高圧となった燃料はリリーフ通路１００Ａから加圧室１１へと戻され、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。

以下に高圧燃料ポンプの構成，動作を図１乃至図５を用いてさらに詳しく説明する。

ポンプ本体には中心に加圧室１１が形成されており、さらに加圧室１１に燃料を供給するための電磁吸入弁３０と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８が設けられている。また、プランジャ２の進退運動をガイドするシリンダ６が加圧室１１に臨むようにして取り付けられている。

シリンダ６は外周がシリンダホルダ７で保持され、シリンダホルダ７の外周に刻設された雄ねじを、ポンプ本体１に螺刻された雌ねじにねじ込むことによってポンプ本体１に固定される。シリンダ６は加圧室内で進退運動するプランジャ２をその進退運動方向に沿って摺動可能に保持する。

プランジャ２の下端には、エンジンのカムシャフトに取り付けられたカム５の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するタペット３が設けられている。プランジャ２はリテーナ１５を介してばね４にてタペット３に圧着されている。これによりカム５の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に進退（往復）運動させることができる。

また、シリンダホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３がシリンダ６の図中下端部においてプランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されており、これによりプランジャ２とシリンダ６との間のブローバイ隙間がシールされ、燃料が外部に漏れることを防止する。同時にエンジンルーム内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がブローバイ隙間を介してポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。

図３に示すように、ダンパカバー１４には、ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管
２８へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。

圧力脈動低減機構９は圧力低減ダンパ９ａ，遮断機構９ｂからなる。遮断機構９ｂは吸入口１０ａを備えた吸入ジョイント１６によりダンパカバー１４に固定されている。そして、ダンパカバー１４はポンプ本体１に固定され、吸入流路は１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからなり、途中にはポンプ内で発生した圧力脈動の燃料配管２８への波及を低減させる圧力脈動低減機構９が存在する。

一度加圧室１１に吸入された燃料が、容量制御状態のため再び開弁状態の吸入弁体３１を通して吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）へと戻される場合、吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）へ戻された燃料により吸入通路１０には圧力脈動が発生する。しかし、吸入通路１０に設けたダンパ室としての吸入通路１０ｃ（カップ状のダンパカバー１４とポンプ本体の外周囲に形成された環状のくぼみとの間に形成される）には、波板状の円盤型金属板２枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパ９ａが取り付けられており、圧力脈動はこの金属ダンパ９ａが膨張・収縮することで吸収低減される。９ｃは金属ダンパ９ａをダンパカバー１４の内周部に固定するための取付金具である。

また、吸入ジョイント１６の内部には遮断機構９ｂが設けられている。遮断機構９ｂを構成する遮断弁シート９ｂ１の外周が吸入ジョイント１６の燃料流入側の内周に圧入により固定されている。遮断機構９ｂを構成する円盤状の遮断弁９ｂ２の一面は遮断弁シート９ｂ１に当接して通路を遮断する。遮断機構９ｂを構成する弦巻状の遮断弁ばね９ｂ３の一端が遮断弁９ｂ２の他面に当接している。遮断弁ばね９ｂ３の他端は吸入ジョイント
１６の燃料流入側の内周にその外周が圧入により固定される遮断ばねストッパ９ｂ４の内面に当接して支持されている。

かくして、遮断弁９ｂ２は燃料の流れを、吸入口１０ａから１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの方向のみに制限するよう遮断弁ばね３にて遮断弁シート９ｂ１に押圧されている。そして、遮断弁９ｂ２には小孔９ｂ５が設けられている。

戻し工程中、遮断弁９ｂは閉弁状態になるので、燃料は１０ａから吸入配管２８へ小孔９ｂ５を通して僅かに流れるのみであり、大部分は圧力脈動ダンパ９ａの容積変化によって吸収される。ここで、小孔９ｂ５は戻し工程中に吸入流路１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ（吸入ポート３０ａ）の燃料圧力が上昇してしまうのを抑える。

電磁吸入弁３０は吸入弁体３１が加圧室の入口側開口１１Ａを塞ぐようにしてポンプ本体１の筒状ボス部１１Ｂに機密を保って挿入され、ポンプ本体に固定される。

電磁吸入弁３０がポンプ本体に取り付けられた際、吸入ポート３０ａと吸入通路１０ｄとが接続される。

吐出弁機構８は、中央に吐出通路８Ａが穿設され、外周が加圧室１１の出口側に設けた筒状開口部１１Ｃに圧入される吐出弁部材８Ｂを有する。吐出弁部材８Ｂの吐出通路出口には吐出弁シート８ａが形成されている。吐出弁シート８ａには有低筒状の吐出弁８ｂの底面外側の平板面が当接し、筒状部の内部には弦巻ばねで構成される吐出弁ばね３３が挿入，保持されている。吐出弁８ｂ，吐出弁ばね３３は吐出弁部材８Ｂの吐出側外周に圧入される吐出弁ストッパ８ｄによって吐出弁部材８Ｂの吐出側に保持され、結果的にこれらは吐出弁機構８を構成している。

吐出弁機構８は加圧室１１に形成された筒状の吐出開口部１１Ｃの内部に加圧室１１側から圧入し当該筒状の吐出開口部１１Ｃの内部に保持される。

なお、吐出弁ストッパ８ｄはばねを受ける環状面部とその外周から吐出弁部材８Ｂ側に伸びる複数本の脚部を有し、脚部の先端はリング状部で連結されている。

このように構成された吐出弁ユニットの吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｄと接触し、動作が制限される。

したがって、吐出弁８ｂのストロークは吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定せられる。もし、ストロークが大きすぎると、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、燃料吐出口１２へ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうので、高圧ポンプとしての効率低下してしまう。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁８ｂの外周部位を吐出弁ストッパ８ｄにてガイドしている。

以上のように構成することで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁として作用する。

さらに、リリーフ弁機構の動作を詳細に説明する。

リリーフ弁機構１００は図２に示すように、リリーフ弁シート１０１，リリーフ弁102，リリーフバー１０３，リリーフばね１０４，リリーフばねストッパ１０５からなる。

リリーフ弁シート１０１にリリーフバー１０３を挿入した後、リリーフバー１０３にリリーフ弁１０２を溶接等で固定する。ついで、リリーフばね１０４を挿入しリリーフばねストッパ１０５をリリーフバー１０３に挿入し、溶接等で固定する。リリーフばね１０４による押付力は、リリーフばねストッパ１０５の位置によって規定する。リリーフ弁102の開弁圧力はこのリリーフばね１０４による押付力で規定の値に決定する。

こうしてユニット化されたリリーフ弁機構１００をポンプ本体１に設けた筒状貫通口
１０９の内周壁に圧入部１０１ａ部で圧入することによって固定する。ついでキャップ
１２１をポンプ本体１の筒状貫通口１０９の入り口を塞ぐように固定し、燃料が高圧燃料供給ポンプから外部へ漏れるのを防止すると同時に、リリーフ室１１２を構成する。

このように、リリーフ弁１０２の燃料吐出口１２側にリリーフばねを設けることで、リリーフ弁機構１００のリリーフ弁１０２の出口を加圧室１１に開口しても加圧室１１の容積が増加することはない。

図５は、高圧燃料供給ポンプにより、正常に燃料が高圧に加圧されコモンレール２３に圧送されているときの各部での圧力波形の例を示す。コモンレール２３のターゲット燃料圧力は１５ＭＰａ、リリーフ弁１０２の開弁圧力は１８ＭＰａに調整されている。

プランジャ２が上昇中、戻し工程から加圧工程に移行する瞬間から、直後にかけて加圧室１１内では圧力オーバーシュートが発生する。加圧室１１で発生した圧力オーバーシュートは燃料吐出口１２から流路１１０，リリーフ室１１２と伝播していく。結果としてリリーフ弁１０２の入口にリリーフ弁１０２の開弁圧以上の圧力が負荷されてしまう。一方、リリーフ弁１０２の出口は加圧室１１であるので、出口には加圧室１１で発生する圧力オーバーシュートが作用する。加圧室１１内の圧力オーバーシュートの方が、リリーフ室１１２内の圧力オーバーシュートよりも大きい。したがって、これらの圧力オーバーシュートの合力としてはリリーフ弁１０２を閉弁する方向に働くので、リリーフ弁１０２が開弁することはない。

以上により、コモンレール２３等の高圧部の異常高圧による破損を防止するために、リリーフ弁機構１００を設置しても、誤動作による流量低下がなく、かつ容積効率の低下もない高圧燃料供給ポンプを得ることができる。

次に、インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合について詳しく説明する。

プランジャの動きにより、加圧室の容積が減少を始めると、加圧室内の圧力は容積減少に伴って増大していく。そして、ついに吐出流路内の圧力よりも加圧室内の圧力が高くなると、吐出弁が開弁し燃料は加圧室から吐出流路へと吐出されていく。この吐出弁が開弁する瞬間から直後にかけて、加圧室内の圧力はオーバーシュートして非常な高圧となる。この高圧が吐出流路内にも伝播して、吐出流路内の圧力も同じタイミングでオーバーシュートする。

もしここで、リリーフ弁の出口が吸入流路に接続されていたならば、吐出流路内の圧力オーバーシュートにより、リリーフ弁の入口・出口の圧力差がリリーフ弁の開弁圧力よりも大きくなってしまい、リリーフ弁が誤動作してしまう。

これに対し実施例では、リリーフ弁の出口が加圧室に接続されてるので、リリーフ弁の出口には加圧室内の圧力が作用し、リリーフ弁の入口には吐出流路内の圧力が作用する。
ここで、加圧室内と吐出流路内では同じタイミングで圧力オーバーシュートが発生しているので、リリーフ弁の入口・出口の圧力差はリリーフ弁の開弁圧力以上になることがない。すなわち、リリーフ弁が誤動作することはない。

プランジャの動きにより加圧室の容積が増加を始めると容積増加に伴って加圧室内の圧力は減少し、吸入流路内の圧力よりも低くなると、燃料は吸入流路から加圧室に流入する。そして再びプランジャの動きにより、加圧室の容積が減少を始めると上記のメカニズムにより燃料を高圧に加圧して吐出する。

ここで、燃料噴射弁の故障、つまり噴射機能が停止してコモンレールに送られてきた燃料をシリンダに供給できなくなると、吐出弁とコモンレール間に燃料がたまり、燃料圧力が異常高圧になる。

この場合緩やかな圧力上昇であれば、コモンレールに設けた圧力センサで異常が検知され、吸入通路に設けた容量制御機構を制御して吐出量を少なくする安全機能が動作するが、瞬間的な異常高圧はこの圧力センサを使ったフィードバック制御では対処できない。

また、吸入口部あるいは溢流通路に設けた容量制御機構が故障して最大容量時の様態のまま機能しなくなった場合、燃料がそれほど多く要求されていない運転状態では吐出圧力が異常に高圧になる。

この場合はコモンレールの圧力センサが異常高圧を検知しても、容量制御機構そのものが故障しているので、この異常高圧を解消することができない。

このような異常高圧が発生した場合に実施例のリリーフ弁が安全弁として機能する。

プランジャの動きにより加圧室の容積が増加を始めると容積増加に伴って加圧室内の圧力は減少し、リリーフ弁の入口すなわち吐出流路の圧力が、リリーフ弁の出口すなわち加圧室の圧力よりもリリーフ弁の開弁圧力以上に高くなると開弁し、吐出流路内で異常高圧となった燃料を加圧室内に戻す。これにより、異常高圧発生時でも規定の高圧以上にはならず、高圧配管系等の保護がなされる。

第一実施例の場合、吐出工程時は前述したメカニズムによりリリーフ弁１０２には開弁圧力以上の入口・出口圧力差が発生せず、開弁することはない。

吸入工程、および戻し工程においては加圧室１１の燃料圧力は吸入配管２８と同じ低い圧力まで低下する。一方、リリーフ室１１２の圧力はコモンレール２３と同じ圧力にまで上昇している。リリーフ室１１２と加圧室の差圧がリリーフ弁１０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０２が開弁し、異常高圧となった燃料はリリーフ室１１２から加圧室１１へと戻され、コモンレール等２３等の高圧部配管が保護される。

高圧燃料供給ポンプは燃料を数ＭＰａから数十ＭＰａと言う非常な高圧に加圧する必要が有り、リリーフ弁の開弁圧力はそれ以上でなければならない。それ以下に開弁圧が設定されると、高圧燃料供給ポンプにより正常に燃料が加圧されていても、リリーフ弁が開弁してしまう。このリリーフ弁の誤動作は、高圧燃料供給ポンプとしての吐出量の低下，エネルギー効率の低下を招いてしまう。

したがって、リリーフ弁の開弁圧力をこのような非常に高圧に設定するためには、リリーフばねによる付勢力を大きくする必要が有り、必然的にリリーフばねを大型化しなくてはならない。

しかし、リリーフばねを加圧室あるいは加圧室側のリリーフ通路内に設けた場合、リリーフばねが大型化することは、その分だけ加圧室内の容積あるいは加圧室に通じる室内の容積が増加することとなる。

高圧燃料供給ポンプはプランジャの動きによって加圧室内の容積を減少させ、燃料を圧縮することで燃料を高圧に加圧・吐出するものであるから、加圧室の容積増加はその分だけ多くの燃料を高圧に加圧しなくてはならず、高圧燃料供給ポンプとして圧縮率の低下ひいてはエネルギー効率の低下を招いてしまう問題があった。

さらには、内燃機関が必要とするだけの燃料を高圧に加圧することができなくなってしまう。本実施例では、吐出流路の吐出弁より下流側と加圧室とを連通するリリーフ流路を吐出流路とは別に設け、リリーフ流路に燃料の流れを吐出流路から加圧室への一方向のみに制限するリリーフ弁を設け、リリーフ弁は入口と出口との間の圧力差が規定の開弁圧力以上になると開弁するように設定する。リリーフ弁は、押付力を発生するリリーフばねと、燃料をシールするシール部材と、リリーフばねにより発生した押付力をシール部材に伝達する伝達部材からなり、前記リリーフばねはシール部材の吐出流路側に設置する。

以上のようにすることで、リリーフばねを加圧室の外に設けることができ、加圧室の容積を増加することなくリリーフ弁の出口を加圧室に接続することができる。

これにより、リリーフ弁の誤動作がなく、高圧燃料供給ポンプとしての圧縮率の低下
（エネルギー効率低下）もない高圧燃料供給ポンプを得ることができる。

圧縮率の低下（エネルギー効率低下）について燃料の体積弾性係数を考慮したしたときの容積効率の変化を基に以下具体的に説明する。各値を下表のごとく設定する。

この場合、容積効率は０.９５７である。

次にリリーフバルブ機構を設置したことによって加圧室の容積がたとえば、６７００
mm³（立方ミリメートル）に増加したとすると上記計算によれば容積効率は０.８２８
（０.１４８の低下）に低下する。

容積効率の低下はカムリフトが小さいほど大きく低下する。

上記表ではカムリフトが５mm（ミリメートル）になっているが、これを３mm（ミリメートル）リフトにして計算すると加圧室の内容積が１７００mm³ （立方ミリメートル）から
６７００mm³ （立方ミリメートル）に変化したときの容積効率変化は
３mm（ミリメートル）リフトの場合：０.９２８→０.７５８（０.１７０の低下）
５mm（ミリメートル）リフトの場合：０.９５７→０.８２８（０.１４８の低下）
となり、カムリフトの小さいポンプではその低下が顕著である。

また、高い燃料の吐出圧力が要求されればそれだけ容積効率が低下し、圧縮率の低下
（エネルギー効率低下）を招く。

なお、吐出流路の吐出弁より下流側と、吸入流路の吸入弁より上流側とを連通するリリーフ流路を設け、上記実施例と合わせてリリーフ通路を２個設け、それぞれのリリーフ流路に燃料の流れを吐出流路から加圧室への一方向のみに制限するリリーフ弁を備え、リリーフ弁は入口と出口との間の圧力差が規定の開弁圧力以上になると開弁するようにする。このとき、２個のリリーフ弁の動作圧力つまり、開弁圧力は異なる値に設定することもできる。

このように構成したものでは一方の機構が故障した場合他方がバックアップ機構として作動する。

図６，図７により第２実施例について説明する。

図６に示す例では、加圧室１１の頭部にユニット化されたリリーフ弁機構１００が取り付けられる。この例では、ホルダー１１１がリリーフ弁シート１０１の部材に溶接111ａで固定されてユニット化されている。ホルダー１１１にはリリーフ通路１１０と連通する開口１１１ｂが設けられている。その他の第一実施例と同一符号のものは同一機能部材である。

この実施例では加圧室の頭部に開口１１Ｆが設けられており、この開口１１Ｆがリリーフ弁シート１０１で塞がれ、リリーフ弁１０２だけが、加圧室側に設けられており、このリリーフ弁１０２が開いたときにリリーフ弁シート１０１の中央部に設けたオリフィスを介してリリーフ室１１２と開口１１Ｆとが連通し、結果的にリリーフ通路１１０が加圧室１１と連通する。

また、この実施例では吸入通路１０Ｃに開口する孔にリリーフ弁機構１００を挿入固定しているので、万が一、ホルダー１１１と取り付け孔の内周面との間から燃料が漏れても外気には漏れないので安全である。

図８により第３実施例について説明する。

図８の実施例は、燃料吐出口１２とリリーフ通路１１０とがトライアングル配置になっている点で、図１の実施例と同じ構成である。リリーフ通路１１０は加圧室１１の側周面にその開口１１Ｆが設けられている。この点も図１の実施例と同じである。

図１の実施例では、吐出弁機構８を加圧室側から装着するタイプのため、加圧室の入口側開口１１Ａと吐出開口部１１Ｃとが同一軸線上に配置されている。

図８の実施例に示すように、吐出弁機構８がポンプ本体１の外側から吐出側開口１１Ｃに装着するタイプであれば、電磁吸入弁３０とリリーフ弁機構１００とが同一軸線上に配置されるように構成することもできることを示すものである。

図９により第４実施例ついて説明する。

図９の実施例は、リリーフ弁機構１００を取り付ける筒状貫通口１０９が加圧室１１と吐出弁機構８との間の吐出通路１１Ｃに連通するように設けられている。

この実施例では吐出弁機構８の吐出弁８ｂとリリーフ弁機構１００のリリーフ弁１０２とを近接配置させることができ、リリーフ通路１１０の長さが他の実施例より短くできる効果がある。

本発明はガソリンエンジンの高圧燃料供給ポンプを例に説明したが、ディーゼル内燃機関の高圧燃料供給ポンプにも用いることができる。

また容量制御機構の型式あるいは設置位置には左右されず、どのようなタイプの容量制御機構を備えたものにも実施できる。

本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプの全体横断面図である。 本発明の実施例に用いるリリーフ弁機構のユニットを説明するための組立図である。 図面本発明が実施された第一実施例による高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。 本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例である。 本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプ内の各部、およびコモンレール内での圧力波形である。 本発明が実施された第二実施例の高圧燃料供給ポンプを用いた全体横断面図である。 本発明の第二実施例に用いるリリーフ弁機構のユニットを説明するための図である。 本発明が実施された第三実施例の高圧燃料供給ポンプの全体横断面図である。 本発明が実施された第四実施例の高圧燃料供給ポンプの全体横断面図である。

符号の説明

１…ポンプ本体、２…プランジャ、８…吐出弁機構、１１…加圧室、２４…インジェクタ、３０…電磁吸入弁、１００…リリーフ弁機構、１００Ａ…リリーフ通路、１０２…リリーフ弁。

Claims (15)

1. 燃料を加圧する加圧室、
   当該加圧室で加圧した燃料を吐出通路に吐出する吐出弁、
   当該吐出弁を迂回して前記吐出弁の下流の吐出通路部と前記加圧室とを接続するリリーフ通路、
   当該リリーフ通路内に設けられ、前記吐出通路の圧力が前記加圧室の圧力より高くなったとき開いて前記吐出通路と前記加圧室とを連通するリリーフ弁機構、
   をポンプ本体に備え、
   前記リリーフ弁機構は弁部材と、当該弁部材が開閉するリリーフ弁シートと、当該リリーフ弁シートに向かって前記弁部材を付勢する弁駆動機構を備え、
   少なくとも前記リリーフ弁機構の前記弁駆動機構が、前記加圧室の外側で前記ポンプ本体に装着され、かつ前記リリーフ弁機構の前記リリーフ弁シートを挟んで前記弁駆動機構は前記吐出通路側に、前記弁部材は加圧室側に位置する
   ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
2. 燃料を加圧する加圧室に吐出弁の下流の吐出通路から異常高圧燃料を戻すリリーフ通路と、当該リリーフ通路を開閉するリリーフ弁機構を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、 前記リリーフ弁機構のリリーフばねはシール部材の前記吐出流路側に設置されており、前記リリーフばねの力は前記シール部材の加圧室側に位置するリリーフ弁を前記シール部材のシート面に押し付ける力として伝達部材によって前記リリーフ弁に伝達されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項２に記載のものにおいて、
   前記加圧室が前記ポンプの本体に形成され、
   前記ポンプの本体に固定されたシリンダによって支持されて前記加圧室内で往復動するプランジャによって燃料が加圧され、前記吐出弁から吐出される高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項２または３のいずれかに記載されたものにおいて、
   前記吐出弁が前記加圧室側から装着されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項２または３のいずれかに記載のものにおいて、
   前記リリーフ通路が前記加圧室の側周面に開口していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項２または３のいずれかに記載のものにおいて、
   前記リリーフ通路が前記加圧室の頭部に開口していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
7. 請求項２または３のいずれかに記載のものにおいて、
   前記リリーフ弁機構が組体として独立したユニットを形成していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
8. 請求項２または３のいずれかに記載のものにおいて、
   前記リリーフ弁機構を備えた前記リリーフ通路の他に別のリリーフ弁機構を備えたリリーフ通路が設けられており、かくして複数のリリーフ通路が設けられており、
   前記別のリリーフ通路の少なくとも一つはその出口が低圧通路に開口していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
9. 請求項８に記載したものにおいて、
   前記低圧通路に開口する前記別のリリーフ通路に設けた前記別のリリーフ弁機構の動作圧力が前記加圧室に開口する前記リリーフ通路に設けた前記リリーフ弁機構の動作圧力より高く設定したことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
10. 燃料を加圧する加圧室、
    当該加圧室で加圧した燃料を吐出通路に吐出する吐出弁、
    当該吐出通路と前記加圧室とを接続し、前記吐出通路側を上流、前記加圧室側を下流とするリリーフ通路、
    前記加圧室内近傍の前記リリーフ通路内に設けられ、前記リリーフ通路の下流側にシート面を有する弁座部材、
    当該弁座部材の下流側に設けられ、前記シート面と協同して、前記弁座部材に形成された燃料通路を開閉する弁体、
    当該弁体に取り付けられ、前記弁座部材の上流側に延びる弁棒、
    前記弁座部材の上流側に設けられ、前記弁棒を介して前記弁体を前記シート面に引き付けるばね部材
    を備えた高圧燃料供給ポンプ。
11. 請求項１０に記載のものにおいて、
    前記加圧室が前記ポンプの本体に形成され、
    前記ポンプの本体に固定されたシリンダによって支持されて前記加圧室内で往復動するプランジャによって燃料が加圧され、前記吐出弁から吐出される高圧燃料供給ポンプ。
12. 請求項１０または１１のいずれかに記載のものにおいて、
    前記吐出弁が前記加圧室側から装着される高圧燃料供給ポンプ。
13. 請求項１０または１１のいずれかに記載のものにおいて、
    前記リリーフ通路が前記加圧室の側周面に開口している高圧燃料供給ポンプ。
14. 請求項１０または１１のいずれかに記載のものにおいて、
    前記リリーフ通路が前記加圧室の頭部に開口している高圧燃料供給ポンプ。
15. 請求項１に記載のものにおいて、
    前記弁駆動機構が電磁駆動機構を含む高圧燃料供給ポンプ。

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