JP5196321B2 - 燃料供給装置、及び、高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下「エンジン」という）に用いられる燃料供給装置、及び、当該燃料供給装置を構成する高圧ポンプに関する。

従来、エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置には、高圧燃料を圧送する高圧ポンプが設けられる。この高圧ポンプから圧送された高圧燃料を蓄積するのが、インジェクタの接続される燃料レールである。すなわち、燃料レール内の圧力が保持されることで、インジェクタから燃料が噴射されることになる。

しかし、例えば高圧ポンプが備える調量弁の故障等により、許容範囲を上回る異常昇圧が燃料レールに生じる場合がある。この場合、燃料レールやインジェクタを損傷してしまうことになりかねない。そこで従来、燃料レール内の圧力が異常圧力となった場合に開弁するリリーフ弁を設けた高圧ポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１３８０６２号公報

上記特許文献１に記載の技術は、許容範囲を上回る所定圧力となった場合に燃料レール内の圧力を下降させるものであり、燃料レール内の圧力が許容範囲にある場合には何等機能しない。しかし、燃料レール内の圧力が許容範囲にある場合であっても、次のような不具合が懸念される。

（１）エンジンが停止された場合における燃料レール内の圧力の上昇による不具合
イグニッションＯＦＦなどによりエンジンが停止されると、エンジン冷却水の循環がなくなるため、エンジン停止直後にエンジンルームの温度は一度上昇し、その後、下降していく。そのため、燃料レール内の圧力も、エンジン停止直後から上昇を始める。このような燃料レール内の圧力の上昇は、インジェクタから気筒内への燃料漏れを生じさせることにつながる。結果として、気筒内へ漏れ出した燃料が、次回のエンジン始動時に、未燃成分として大気中へ排出されてしまう虞がある。

（２）エンジンの運転中における燃料レール内の圧力の維持による不具合
運転中にアクセルペダルの踏み込みがなくなる等、アクセル開度が所定値以下となった場合、エンジン回転数が所定値以上であると、燃料噴射が停止される。このとき、燃料レール内の圧力は維持される。
その後、例えばアイドル運転へ切り替わる等の減速復帰時には、燃料噴射量を抑えるべくインジェクタが制御される。例えば、インジェクタに対し比較的小さな幅の駆動パルスが出力されるという具合である。ところが、燃料レール内の圧力が維持されているため、駆動パルスを調整したとしても、燃料噴射量が大きくなってしまうことがある。このような必要以上の燃料噴射は、燃費の悪化や運転者に違和感を抱かせる虞がある。

ここまでは、燃料レール内の圧力が上昇することや、高圧のままに維持されることによる不具合を挙げた。だからと言って、燃料レール内の圧力が低ければよい、というものではない。燃料レール内の圧力が下降しすぎても、次のような不具合が懸念される。

（３）高温再始動時における燃料レール内の圧力の下降による不具合
エンジン停止後、例えば数十分というような時間が経過した後にエンジンを再始動する高温再始動時には、ある程度の噴射量が必要になる。したがって、燃料レール内の圧力が下降しすぎると、例えば燃料の飽和蒸気圧近くまで燃料レール内の圧力が下降すると、燃料レール内に燃料蒸気が発生し、インジェクタの噴射量が不足し再始動性能が悪化する虞がある。

（４）アイドルストップ後の再始動時における燃料レール内の圧力の下降による不具合
ハイブリッドシステムなどにおけるアイドルストップ後の再始動時にも、上記高温再始動時と同様、ある程度の噴射量と即時始動を可能とするインジェクタの良好な噴霧が必要になる。したがって、この場合も、燃料レール内の圧力が下降しすぎると、再始動性能が悪化する虞がある。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料レール内の圧力が許容範囲を上回るリリーフ圧以上になった場合に速やかに当該圧力を下降させ、かつ、燃料レール内の圧力を適宜下降させて適切に維持することにある。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の燃料供給装置は、高圧ポンプと、燃料レールとを備えている。
高圧ポンプは、加圧室を有する加圧部及び吐出部を有している。加圧室は、外部から燃料通路を経由して供給される燃料を加圧する。また、吐出部は、加圧室にて加圧される燃料を、吐出弁を介して燃料レールへ吐出する。燃料レールは、吐出部から吐出される燃料を蓄積する。この燃料レールには、燃料を噴射するインジェクタが接続される。

ここで特に本発明では、リターン流路と、機械式のリリーフ弁と、機械式の定残圧弁とを備えている。機械式としたのは、電磁式の弁を除外する趣旨である。
リターン流路は、吐出弁の下流側から加圧室に燃料を戻すことが可能な流路である。吐出弁の下流側とあるのは、例えば弁座を有する吐出弁であれば、弁座の下流側を意味する。

ここで、リリーフ弁は、通常時は閉弁しており、燃料レール内の圧力が許容範囲を上回るリリーフ圧以上になると開弁する。一方、定残圧弁は、リターン流路に配置され、流路断面が相対的に小さく形成された絞り部を上流側に具備する。また、定残圧弁は、通常時は開弁しており、燃料レール内の圧力が、燃料の飽和蒸気圧以上に設定された所定の定残圧以下になると閉弁する。

本発明では、通常時は開弁している機械式の定残圧弁により、燃料レール内の圧力を適宜下降させることができる。このとき、定残圧弁が絞り部を具備することにより、急激に圧力低下が生じることもない。結果として、上記（１）エンジンが停止された場合における燃料レール内の圧力の上昇による不具合、及び、上記（２）エンジンの運転中における燃料レール内の圧力の維持による不具合を払拭することができる。

また、機械式の定残圧弁は、燃料レール内の圧力が所定の定残圧以下になると閉弁する。これにより、燃料レール内の圧力を適切に維持することができる。結果として、上記（３）高温再始動時における燃料レール内の圧力の下降による不具合、及び、上記（４）アイドルストップ後の再始動時における燃料レール内の圧力の下降による不具合を払拭することができる。

さらにまた、本発明では、通常時は閉弁している機械式のリリーフ弁が、燃料レール内の圧力が許容範囲を上回るリリーフ圧以上になると開弁する。これにより、故障などによって燃料レール内の圧力が異常昇圧した場合など、燃料レール内の圧力を速やかに下降させることができる。

また、ポンプ効率を考え、請求項１に示すように、リターン流路が吐出弁の下流側と高圧ポンプの加圧室とを連通する構成とする。

このようにすれば、加圧室における燃料圧力と燃料レール内の圧力とのバランスで定残圧弁を閉弁させることができ、高圧ポンプの加圧行程等、加圧室の圧力が相対的に高くなる期間では、定残圧弁が閉弁状態に保持される。これにより、リターン流路による燃料の排出が抑えられ、ポンプ効率の低下を抑制することができる。

なお、ポンプ効率の低下を抑制するという点でも、上記絞り部を具備する構成が有効となる。通常、低速運転時や始動時には、上記加圧行程の繰り返し周期が長くなる。そのためポンプ効率が低下することが懸念されるが、絞り部を具備する構成では、燃料が急激に戻ることを抑えることができ、特に低速運転時や始動時において、ポンプ効率の低下を抑制することができる。

また、請求項１に示すように、定残圧弁は、リリーフ弁の弁体内部の空間を利用して構成される。このようにすれば、弁部の体格を小さくすることができるという点で有利である。

なお、リリーフ弁や定残圧弁は、高圧ポンプとは別に構成することが例示される。この場合、高圧ポンプとは独立した構成となっているため、高圧ポンプの設計自由度が高くなるという点で有利である。これに対し、請求項２に示すように、少なくとも定残圧弁を高圧ポンプの構成の一部としてもよい。このようにすれば、設計という点では制約を受けるものの、高圧ポンプと一体化されることで装置全体がコンパクトになる。もちろん、定残圧弁と共にリリーフ弁を高圧ポンプと一体化してもよい。
また、請求項３に示すように、定残圧弁の定残圧用弁体は、リリーフ用弁体内部の弁座に当接可能な球状の先端部と、先端部に対し弁座とは反対側に配置され、リリーフ用弁体の内壁に摺動しつつ軸方向に往復移動可能な本体部とから構成することが考えられる。また、請求項４に示すように、定残圧用弁体の本体部は、先端部側の一端部には当該先端部を保持する凹球面を有し、他端部にはスプリング座面を有するように構成することが考えられる。また、請求項５に示すように、所定の定残圧は、エンジンのアイドル運転時における燃料レールの圧力以下に設定することが考えられる。

以上、燃料供給装置の発明として説明してきたが、リリーフ弁及び定残圧弁を高圧ポンプが有する構成を前提にすれば、請求項６に示すような高圧ポンプの発明として実現できる。

すなわち、外部から燃料通路を経由して供給される燃料を加圧する加圧室を有する加圧部、及び、加圧室にて加圧される燃料を、吐出弁を介して外部へ吐出する吐出部を備える高圧ポンプにおいて、吐出部からインジェクタが接続される燃料レールへ吐出される燃料を、吐出弁の下流側から当該吐出弁の上流側へ戻すことが可能なリターン流路と、リターン流路に配置され、通常時は閉弁しており、燃料レール内の圧力が許容範囲を上回るリリーフ圧以上になると開弁する機械式のリリーフ弁と、リターン流路に配置され、流路断面が相対的に小さく形成された絞り部を上流側に具備するとともに、通常時は開弁しており、燃料レール内の圧力が所定の定残圧以下になると閉弁する機械式の定残圧弁と、を備えていることを特徴とする高圧ポンプである。

このような高圧ポンプにおいても、上記燃料供給装置と同様の効果が奏される。また、燃料供給装置の発明として説明した種々の構成を採用する。すなわち請求項６に示すように、リターン流路が吐出部の下流側と加圧室とを連通する構成とし、定残圧弁を、リリーフ弁の弁体内部の空間を利用して構成する。これにより、上記燃料供給装置の場合と同様の効果が奏される。

以下、発明を実施するための最良の形態を記載する。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本形態の燃料供給装置は、図１に示すごとくである。
図１に示すように、燃料供給装置１は、高圧ポンプ１０及び燃料レール２０を含む構成となっている。

高圧ポンプ１０は、燃料タンク３０から低圧ポンプ３１によって供給される燃料を加圧し、高圧燃料として吐出する。吐出される燃料を蓄積するのが、燃料レール２０である。燃料レール２０には、複数（本形態では４つ）のインジェクタ２１が接続されている。燃料レール２０に蓄積される高圧燃料は、ＥＣＵ（不図示）からの指示によって、インジェクタ２１から噴射される。このとき、ＥＣＵからはインジェクタを駆動するためのパルス信号が出力される。したがって、このパルス信号の幅（インジェクタ駆動パルス幅）と燃料レール２０内の圧力とによって、噴射量が制御されることになる。

次に、高圧ポンプ１０の構成について説明する。
図１に示すように、高圧ポンプ１０は、プランジャ部４０、調量弁部５０、吐出弁部６０、及び、圧力調整部７０を備えている。この高圧ポンプ１０の外郭は、図２に示すように、ハウジング１１にて構成される。

ハウジング１１の一方向（図２中では上方）にカバー１２が取り付けられており、カバー１２とハウジング１１にて燃料室１３が形成されている。また、カバー１２の反対側には、プランジャ部４０が設けられている。そして、プランジャ部４０と燃料室１３との中間付近に、燃料を加圧可能な加圧室１４が形成されている。さらにまた、カバー１２とプランジャ部４０の並び方向に直交する方向に、調量弁部５０および吐出弁部６０を有している。燃料室１３には、図１に示した低圧ポンプ３１によって、燃料タンク３０から燃料が供給される。燃料室１３に供給された燃料は、調量弁部５０を経由し、加圧室１４を経由して、吐出弁部６０から図１に示した燃料レール２０へ圧送される。

次に、プランジャ部４０、調量弁部５０、吐出弁部６０、及び、圧力調整部７０の構成について、順に説明する。
最初にプランジャ部４０について説明する。
プランジャ部４０は、図２に示すように、プランジャ４１、プランジャ支持部４２、リフター４３、及び、プランジャスプリング４４などを備えている。

プランジャ４１は、ハウジング１１の内部に形成されたシリンダ１５に支持されている。プランジャ支持部４２は、シリンダ１５の端部に配置されており、シリンダ１５と共にプランジャ４１を往復移動可能に支持する。プランジャ４１は、加圧室１４側において、シリンダ１５の内径と同様の外径を有し、プランジャ支持部４２側では、その径が小さくなっている。

プランジャ４１の端部には、有底円筒状のリフター４３が配設されている。このリフター４３は、図１に示すようにカムシャフト１００に取り付けられたカム１０１にその外面を当接させ、カムシャフト１００の回転により、カムプロフィールに応じて軸方向に往復移動する。

リフター４３の内側には、プランジャスプリング４４が配置されている。プランジャスプリング４４は、プランジャ４１の戻しバネであり、リフター４３をカム１０１面に当接させるように付勢する。
このようなプランジャ部４０の構成により、カムシャフト１００の回転に応じたプランジャ４１の往復移動が実現され、上記加圧室１４の容積変化が作出される。

次に、調量弁部５０について説明する。
調量弁部５０は、図２に示すように、ハウジング１１によって形成される筒部５１、筒部５１の開口を覆う弁部カバー５２、コネクタ５３、及び、コネクタハウジング５４等を備えている。
筒部５１は、略円筒状に形成され、内部に燃料通路５５を有している。燃料通路５５には、略円筒状のシートボデー５６が配置されている。シートボデー５６の内部には、吸入弁５７が配置されている。この吸入弁５７は、円板状の底部５７１と円筒状の壁部５７２とで構成されており、その内部空間には、スプリング５８が収容配置されている。

また、吸入弁５７の底部５７１には、ニードル５９が当接している。このニードル５９は、上述した弁部カバー５２を貫通し、コネクタ５３の内部まで延びている。コネクタ５３は、コイル５３１と当該コイル５３１へ通電するための端子５３２とを有している。コイル５３１の内側には、所定位置に保持される固定コア５３３、可動コア５３４、及び、固定コア５３３と可動コア５３４との間に介在するスプリング５３５が配置されている。ここで、可動コア５３４に溶接固定されるのが、上述したニードル５９である。つまり、可動コア５３４とニードル５９とは一体になっている。

かかる構成により、コネクタ５３の端子５３２を介して通電が行われると、コイル５３１にて発生する磁束によって固定コア５３３と可動コア５３４との間に磁気吸引力が発生する。その結果、可動コア５３４が固定コア５３３側へ移動し、これに伴ってニードル５９が、加圧室１４から離れる方向へ移動する。このときは、吸入弁５７の移動がニードル５９にて規制されない。したがって、吸入弁５７の底部５７１がシートボデー５６に着座可能となり、吸入弁５７の着座により、燃料通路５５と加圧室１４とが遮断される。

一方、コネクタ５３の端子５３２を介した通電が行われないと、磁気吸引力は発生しないため、スプリング５３５によって、可動コア５３４が固定コア５３３から離間する方向へ移動する。これにより、ニードル５９が加圧室１４側へ移動する。その結果、ニードル５９によって吸入弁５７の移動が規制され、吸入弁５７が加圧室１４側に保持される。このときは、吸入弁５７の底部５７１がシートボデー５６から離座することで、燃料通路５５と加圧室１４とが連通する。

次に、吐出弁部６０について説明する。なお、ここからは、図２と共に図３を参照されたい。図３は、図２中の記号Ａで示す方向から見た高圧ポンプ１０を示す平面図である。ここでは、吐出弁部６０及び、後述する圧力調整部７０の部分が切り欠かれて示されている。

吐出弁部６０は、図２及び図３に示すように、ハウジング１１にて形成される円筒状の収容部６１を有している。この収容部６１にて形成される収容室６１１に、吐出用弁体６２、スプリング６３、及び、係止部６４が収容されている。また、収容室６１１の開口部分が、吐出口６５となっている。吐出口６５とは反対側の収容室６１１の深部には、弁座６１２が形成されている（図３参照）。

吐出用弁体６２は、スプリング６３の付勢力と燃料レール２０内の圧力による力により、弁座６１２に当接する。これにより、吐出用弁体６２は、加圧室１４の燃料の圧力が低いうちは、燃料の吐出を停止する。一方、加圧室１４の燃料の圧力が大きくなってスプリング６３の付勢力と燃料レール２０内の圧力による力に打ち勝つと、吐出用弁体６２が吐出口６５の方向へ移動する。これにより、収容室６１１へ流入した燃料は、吐出口６５から吐出される。なお、吐出用弁体６２は、その内部に燃料の通り路となる空間を有している。したがって、吐出用弁体６２が弁座６１２から離座することで、吐出用弁体６２の外周部分へ流入した燃料は、吐出用弁体６２の内部空間を経由して、吐出口６５から吐出されることになる。

次に、圧力調整部７０について説明する。
圧力調整部７０は、図３に示すように、吐出用弁体６２の着座する弁座６１２よりも下流側の収容室６１１から加圧室１４へのリターン流路７１、７２に介在する。具体的には、収容室６１１からのリターン流路７１と、加圧室１４へ通じるリターン流路７２との間に介在している。

圧力調整部７０は、機械式のリリーフ弁７３及び機械式の定残圧弁７４で構成されている。そこで次に、これらリリーフ弁７３及び定残圧弁７４の構成を説明する。図４（ａ）は、圧力調整部７０の部分拡大断面図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

リリーフ弁７３は、図４（ａ）に示すように、リターン流路７１に続く燃料通路７５、７６に配置されている。燃料通路７５、７６は、その径がリターン流路７１の径よりも大きくなっている。さらに、下流側の燃料通路７６は、その径が上流側の燃料通路７５の径よりも大きくなっている。この下流側の燃料通路７６と加圧室１４とを連通するのが、リターン流路７２である（図３参照）。また、下流側の燃料通路７６は、ハウジング１１の外部へ開口している。したがって、この開口を利用して、リリーフ弁７３及び定残圧弁７４等が組み付けられる。この開口は、図３に示すように、六角ボルトを有する係止部７７を螺着することで閉塞されている。

リリーフ弁７３は、筒状を呈するリリーフ用弁体８１、及び、リリーフ用弁体８１を付勢するスプリング８２を有している。リリーフ用弁体８１は、先端部８３、先端部８３よりも径が大きな本体部８４、及び、本体部８４から径外方向へ張り出すフランジ部８５を有している。なお、本体部８４の径は上流側の燃料通路７５の径よりも僅かに小さくなっており、フランジ部８５の径は下流側の燃料通路７６の径よりも僅かに小さくなっている。これにより、リリーフ用弁体８１は、燃料通路７５、７６によって、軸方向へ移動可能に支持されている。

スプリング８２は、一端をフランジ部８５に係止され、他端を上記係止部７７にて係止されている（図３参照）。さらにまた、リターン流路７１から燃料通路７５への連結部分には弁座７８が形成されており、スプリング８２により付勢されるリリーフ用弁体８１は、その先端部８３の周縁を弁座７８に当接させる。

リリーフ用弁体８１は、通常時には弁座７８に着座しており、図１に示した燃料レール２０内の燃料圧力が許容範囲を上回る圧力であるリリーフ圧以上になると、先端部８３の先端面８３ａに作用する燃料圧力によって、スプリング８２の付勢力に抗して弁座７８から離座するようになっている。換言すれば、当該リリーフ圧以上でリリーフ弁７３が開弁するように、スプリング８２による付勢力が調整されている。

なお、図４（ｂ）に示すように、リリーフ用弁体８１の本体部８４は、軸に垂直な所定方向における両側が面取り加工されて平坦面８４ａが形成されている。これにより、本体部８４の外側に、外側通路７９が形成されている。したがって、リリーフ用弁体８１の先端部８３が弁座７８から離座すると、上流側の燃料通路７５へ流入した燃料は、外側通路７９を経由して、下流側の燃料通路７６へ流入することになる。すなわち、リリーフ弁７３の開弁時には、外側通路７９が開放されることになる。

ところで、リリーフ用弁体８１が筒状を呈することは既に述べた。このとき、図４（ａ）に示すように、リリーフ用弁体８１の先端部８３には、流路面積が相対的に小さなオリフィス８６が形成されている。このオリフィス８６の下流側には、燃料通路８７、８８が形成されている。上流側の燃料通路８７に続く下流側の燃料通路８８は、その径が、上流側の燃料通路８７の径よりも大きくなっている。また、燃料通路８７と燃料通路８８との連結部分には弁座８９が形成されている。

ここで、下流側の燃料通路８８には、上記定残圧弁７４が配置される。定残圧弁７４は、図４（ａ）に示すように、定残圧用弁体９１、スプリング９２、及び、係止部９３を有している。

定残圧用弁体９１は、球状の先端部９４、及び、本体部９５を備えている。スプリング９２は、一端を係止部９３に係止され、他端を本体部９５に係止されている。これにより、本体部９５が上流側の燃料通路８７側へ付勢されており、球状の先端部９４が弁座８９に当接するようになっている。また、係止部９３には、その中心部を貫通する燃料通路９３ａが形成されている。

定残圧用弁体９１は、通常時には弁座８９から離座しており、図１に示した燃料レール２０内の燃料圧力が所定の圧力である定残圧以下になると、スプリング９２の付勢力によって弁座８９へ着座するようになっている。換言すれば、定残圧以下で定残圧弁７４が閉弁するように、スプリング９２による付勢力が調整されている。

ここで特に、本形態では、この定残圧は、エンジンのアイドル運転時における燃料レール２０の圧力を上限とし、燃料の飽和蒸気圧を下限として、その間に設定してある。なお、燃料の飽和蒸気圧は、燃料の種類だけでなく温度によっても変わってくるため、燃料レール２０の周囲の温度上昇を考慮して飽和蒸気圧を算定し、当該飽和蒸気圧を下限として定残圧を決定する。これにより、設定される定残圧が低くなりすぎることがない。

なお、定残圧弁７４が通常時に開弁することは既に述べたが、例外的に、高圧ポンプ１０のプランジャ４１による加圧行程においては閉弁する。

ここで高圧ポンプ１０の加圧行程について説明する。図２示したプランジャ４１が、下死点から上死点へ移動する途中でコイル５３１に通電されると、コイル５３１に発生した磁界により磁気回路が形成される。すると、可動コア５３４と一体となってニードル５９が、固定コア５３３側へ移動する。その結果、吸入弁５７は、スプリング５８の付勢力および加圧室１４側の燃料から受ける圧力により、シートボデー５６へ着座する。これにより、燃料室１３と加圧室１４との間が遮断される。加圧室１４と燃料室１３との間が遮断された状態でプランジャ４１がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室１４の燃料の圧力は上昇する。そして、加圧室１４の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、上述したように吐出弁部６０の吐出用弁体６２が吐出口６５側へ移動する。これにより、加圧室１４と収容室６１１とが連通し、加圧室１４で加圧された燃料は吐出口６５から吐出される。

以上が加圧行程であるが、この加圧行程では、加圧室１４の燃料圧力が大きくなり、吐出弁部６０側のリターン流路７１と加圧室１４側のリターン流路７２との燃料圧力の差が小さくなる（図３参照）。したがって、加圧室１４に連通するリターン流路７２側からの燃料圧力により、定残圧弁７４が閉弁状態に保持される。

なお、本形態における高圧ポンプ１０が「高圧ポンプ」を構成し、プランジャ部４０が「加圧部」を構成し、加圧室１４が「加圧室」を構成し、吐出弁部６０が「吐出部」を構成し、吐出用弁体６２、スプリング６３、係止部６４及び弁座６１２が「吐出弁」を構成する。また、リターン流路７１、７２が「リターン流路」を構成し、リリーフ弁７３が「リリーフ弁」を構成し、定残圧弁７４が「定残圧弁」を構成し、オリフィス８６が「絞り部」を構成する。

次に、本形態の高圧ポンプ１０にて奏される効果について説明する。
図５は、燃料レール２０内の圧力の推移を示す説明図である。ここでは、時刻ｔ１において、エンジンが停止されたものとして説明する。
エンジンの停止直前はアイドル運転となるのが一般的であるため、エンジン停止時（時刻ｔ１）では、燃料レール２０内の圧力は、記号Ａで示すアイドル運転時の圧力（以下「アイドル圧Ａ」という）となっている。

このとき、上述したように、アイドル圧Ａを上限とし、記号Ｃで示す燃料の飽和蒸気圧（以下「飽和蒸気圧Ｃ」という）を下限として、その間に、記号Ｂで示す定残圧（以下「定残圧Ｂ」という）が設定されている。

このようにすれば、加圧行程を除いては、定残圧弁７４は開弁することになる。したがって、図５中に記号Ｄで示すように、燃料レール２０内の圧力は下降していく。なお、このときの「傾き」が、上述したオリフィス８６にて決まってくる（図４（ａ）参照）。

そして、時刻ｔ２で燃料レール２０内の圧力が定残圧Ｂになると、定残圧弁７４は閉弁する。これにより、記号Ｅで示すように、燃料レール２０の圧力は一定、すなわち定残圧Ｂに維持される。その後、燃料レール２０が冷えていくと、燃料レール２０内の圧力は徐々に低下していくことになり、時刻ｔ３において飽和蒸気圧Ｃに近いものとなる。

仮に定残圧弁７４がない場合、図５中に記号Ｆの二点鎖線で示すように、燃料レール２０内の圧力がエンジン停止時（時刻ｔ１）から上昇する。具体的には、図６に示すように、時刻ｔ１でエンジン回転数が「０」になると、エンジンルームが高温となっていることから、記号Ｇで示すように燃料レール２０の温度が一旦上昇し（時刻ｔ１から時刻ｔ４）、当該温度がある程度維持された後（時刻ｔ４から時刻ｔ５）、下降する（時刻ｔ５以降）。これに伴い、記号Ｈの破線で示すように、燃料レール２０内の圧力も同様に推移する。このため、インジェクタ２１からの燃料漏れも相対的に大きなものとなる。記号Ｉの破線で示すごとくである。

これに対し、本形態では、燃料レール２０の温度が上昇したとしても、燃料レール２０内の圧力は、図６中に記号Ｊで示すように、定残圧弁７４によって下降させられる。これにより、記号Ｋで示すように、インジェクタ２１からの燃料漏れが抑えられる。具体的には、記号Ｒで示す部分の余分な燃料漏れを抑制できる。

また、本形態の燃料供給装置１は、アクセルペダルの踏み込み具合による燃料カットにおいても効果を奏する。
図７は、エンジンの運転中にアクセルペダルの踏み込みを中断した後、再びアイドル運転状態となる減速復帰時におけるインジェクタ２１（図１参照）の燃料噴射量を示す説明図である。

図７中の時刻ｓ１で、アクセルペダルの踏み込みが中断されると、スロットル開度が所定値より小さくなる。このとき、エンジン回転数が所定値以上である場合、燃料噴射が停止される。その後、例えばエンジン回転数が所定値を下回ると、アイドル運転状態に移行する（時刻ｓ２）。

このとき、図７に示すように、燃料カットが行われる時刻ｓ１から時刻ｓ２までの期間では、インジェクタ２１へ出力されるＥＣＵの駆動パルス幅は「０」となる。その後、時刻ｓ２からは、インジェクタ２１の噴射状態をアイドル運転に適したものにするため、記号Ｌで示すような相対的に小さな幅の駆動パルスがインジェクタ２１へ出力される。

仮に定残圧弁７４がないと、時刻ｓ１から時刻ｓ２までの期間はインジェクタ２１からの噴射が行われないため、燃料レール２０の圧力は、記号Ｍの破線で示すように、燃料カット直前（時刻ｓ１）の圧力に保持される。そのため、時刻ｓ２において、インジェクタ２１の駆動パルス幅を小さくしたとしても、燃料レール２０の圧力により、記号Ｎの破線で示すように、必要以上の燃料が噴射されてしまう。

この点、本形態の高圧ポンプ１０では、定残圧弁７４の作用により、燃料カット時（図７中の時刻ｓ１）から、記号Ｏで示すように燃料レール２０内の圧力を下降させることができ、時刻ｓ２におけるインジェクタ２１からの燃料噴射量を、記号Ｐで示すように、アイドル運転状態に応じた燃料噴射量とすることができる。その結果、減速復帰時の過剰噴射を抑制することができ、燃費の悪化を抑制可能であると共に、過剰噴射によって運転者に違和感を与えることがない。

さらにまた、本形態の構成は、高温始動時やアイドルストップの後のエンジン再始動にも有効である。
つまり、図５に示すように、時刻ｔ２から、定残圧Ｂが維持されて、その後、時刻ｔ３までは、燃料レール２０の圧力が飽和蒸気圧以上に維持される。例えば、エンジン停止後、３０分〜１時間という期間、燃料レール２０内の圧力が維持されるという具合である。これにより、高温再始動時の再始動性能の悪化を抑制することができる。また、信号待ちなどによって一時的にエンジンを停止させるアイドルストップシステムにおいて、アイドルストップ後の再始動時にも、上記高温再始動時と同様、再始動性能の悪化を抑制することができる。

また、本形態の燃料供給装置１では、リターン流路７１、７２により、高圧ポンプ１０の加圧室１４へ燃料が戻される。この場合、高圧ポンプ１０の加圧行程では定残圧弁７４が閉弁状態に維持されるため、ポンプ効率の低下を抑えることができる。

このようにポンプ効率の低下を抑えるという観点からは、オリフィス８６を具備する構成が有効である。通常、低速運転時や始動時には、上記加圧行程の繰り返し周期が長くなる。そのためポンプ効率が低下することが懸念されるが、オリフィス８６を具備する構成では、燃料が急激に戻ることを抑えることができ、特に低速運転時や始動時において、ポンプ効率の低下を抑制することができる。

また、本形態の燃料供給装置１では、高圧ポンプ１０が圧力調整部７０、すなわちリリーフ弁７３及び定残圧弁７４を有する構成となっている。したがって、装置全体がコンパクトになるという点で有利である。さらに、定残圧弁７４は、リリーフ用弁体８１の内部の燃料通路８８に配置されている。これにより、弁部の体格を小さくできる。

さらにまた、本形態の燃料供給装置１では、機械式のリリーフ弁７３及び機械式の定残圧弁７４を採用したため、電磁式の弁を用いる場合と異なり、駆動回路などの制御構成が不要になるため、コスト低減を図ることができる。また、燃料タンク３０への配管が不要になるという点でも、コスト低減に寄与する。

（第２実施形態）
本形態は、上記形態と比較して、燃料供給装置の構成が一部異なるものとなっている。なお、同一の構成部分には、同一の符号を付すこととする。図８は、本形態の燃料供給装置２の構成を示す説明図である。

本形態においても、上記形態と同様、燃料供給装置２は、高圧ポンプ１１０、及び、燃料レール２０を備えている。
ここで高圧ポンプ１１０は、プランジャ部４０、調量弁部５０、及び、吐出弁部６０を有しており、圧力調整部７００は、高圧ポンプ１１０とは別に構成されている。なお、圧力調整部７００は、リターン流路７１０、７２０に介在しており、上記形態の圧力調整部７０と同様に構成されている。

なお、ここでは、高圧ポンプ１１０が「高圧ポンプ」を構成し、プランジャ部４０が「加圧部」を構成し、加圧室１４が「加圧室」を構成し、吐出弁部６０が「吐出部」を構成する。また、燃料レール２０が「燃料レール」を構成する。さらにまた、リターン流路７１０、７２０が「リターン流路」を構成する。

本形態においても、圧力調整部７００の機能によって、上記形態と同様の効果が奏される。
加えて、高圧ポンプ１１０とは別に圧力調整部７００を構成したため、高圧ポンプ１１０の設計に生じる制約が小さくなり、高圧ポンプ１１０の設計自由度が高くなる。

（第３実施形態）
本形態も、上記形態と比較して、燃料供給装置の構成が一部異なるものとなっている。なお、同一の構成部分には、同一の符号を付すこととする。図９は、本形態の燃料供給装置３の構成を示す説明図である。

本形態においても、上記形態と同様、燃料供給装置３は、高圧ポンプ１１０、及び、燃料レール２０を備えている。
ここで高圧ポンプ１１０は、プランジャ部４０、調量弁部５０、及び、吐出弁部６０を有しており、圧力調整部７０１は、高圧ポンプ１１０とは別に構成されている。また、圧力調整部７０１は機械式のリリーフ弁７３１及び機械式の定残圧弁７４１を有しているが、これらリリーフ弁７３１及び定残圧弁７４１は、別個に構成されて、リターン流路７１１、７１２に並列に介在している。

なお、ここでは、高圧ポンプ１１０が「高圧ポンプ」を構成し、プランジャ部４０が「加圧部」を構成し、加圧室１４が「加圧室」を構成し、吐出弁部６０が「吐出部」を構成する。また、燃料レール２０が「燃料レール」を構成する。さらにまた、定残圧弁７４１が「定残圧弁」を構成し、リリーフ弁７３１が「リリーフ弁」を構成し、リターン流路７１１、７２１が「リターン流路」を構成する。

本形態においても、圧力調整部７０１の機能によって、上記形態と同様の効果が奏される。
加えて、高圧ポンプ１１０とは別に圧力調整部７０１を構成したため、高圧ポンプ１１０の設計に生じる制約が小さくなり、高圧ポンプ１１０の設計自由度が高くなる。しかも、リリーフ弁７３１及び定残圧弁７４１を別に構成しているため、それぞれの弁７３１、７４１の設計自由度が大きくなる。

（第４実施形態）
本形態も、上記形態と比較して、燃料供給装置の構成が一部異なるものとなっている。なお、同一の構成部分には、同一の符号を付すこととする。図１０は、本形態の燃料供給装置４の構成を示す説明図である。

本形態においても、上記形態と同様、燃料供給装置４は、高圧ポンプ１１１、及び、燃料レール２０を備えている。
ここで高圧ポンプ１１１は、プランジャ部４０、調量弁部５０、吐出弁部６０、及び、リターン流路７１２、７２２に介在する定残圧弁７４２を有している。そして、リリーフ弁７３２は、燃料レール２０に対して設けられており、燃料レール２０からのリターン流路２２に介在する。

なお、ここでは、高圧ポンプ１１１が「高圧ポンプ」を構成し、プランジャ部４０が「加圧部」を構成し、加圧室１４が「加圧室」を構成し、吐出弁部６０が「吐出部」を構成する。また、燃料レール２０が「燃料レール」を構成する。さらにまた、定残圧弁７４２が「定残圧弁」を構成し、リターン流路７１２、７２２が「リターン流路」を構成する。

本形態においても、定残圧弁７４２及びリリーフ弁７３２の機能によって、上記形態と同様の効果が奏される。
加えて、リリーフ弁７３２を燃料レール２０から燃料タンク３０へのリターン流路２２に設けるようにした。この場合、リリーフ弁７３２に関し燃料タンク３０への配管が必要になるものの、従来からのリリーフ弁７３２の構成を利用可能である。一方、高圧ポンプ１１１には、定残圧弁７４２だけを設けるため、リリーフ弁７３２と一体化する場合に比べ、定残圧弁７４２の構成が簡単になり、ひいては、高圧ポンプ１１１の構成が簡単になる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記形態に何等限定されるものではなく、種々なる形態で実施可能である。

本発明の第１実施形態の燃料供給装置を示す説明図である。 高圧ポンプの構成を示す断面図である。 高圧ポンプの一部を断面で示す平面図である。 第１実施形態の圧力調整部の部分拡大断面図である。 燃料レール内の圧力の推移を示す説明図である。 燃料レールの温度上昇によるインジェクタからの燃料漏れを示す説明図である。 燃料カット後の減速復帰時におけるインジェクタからの燃料噴射量を示す説明図である。 本発明の第２実施形態の燃料供給装置を示す説明図である。 本発明の第３実施形態の燃料供給装置を示す説明図である。 本発明の第４実施形態の燃料供給装置を示す説明図である。

符号の説明

１、２、３、４…燃料供給装置、１０、１１０、１１１…高圧ポンプ（高圧ポンプ）、１１…ハウジング、１２…カバー、１３…燃料室、１４…加圧室（加圧室）、１５…シリンダ、２０…燃料レール（燃料レール）、２１…インジェクタ、２２…リターン流路、３０…燃料タンク、３１…低圧ポンプ、４０…プランジャ部（加圧部）、４１…プランジャ、４２…プランジャ支持部、４３…リフター、４４…プランジャスプリング、５０…調量弁部、５１…筒部、５２…弁部カバー、５３…コネクタ、５３１…コイル、５３２…端子、５３３…固定コア、５３４…可動コア、５３５…スプリング、５４…コネクタハウジング、５５…燃料通路、５６…シートボデー、５７…吸入弁、５７１…底部、５７２…壁部、５８…スプリング、５９…ニードル、６０…吐出弁部（吐出部）、６１…収容部、６１１…収容室、６１２…弁座、６２…吐出用弁体、６３…スプリング、６４…係止部、６５…吐出口、７０、７００、７０１…圧力調整部、７１、７２、７１１、７１２…リターン流路（リターン流路）、７３、７３１、７３２…リリーフ弁（リリーフ弁）、７４、７４１、７４２…定残圧弁（定残圧弁）、７５、７６…燃料通路、７７…係止部、７８…弁座、７９…外側通路、８１…リリーフ用弁体、８２…スプリング、８３…先端部、８４…本体部、８５…フランジ部、８６…オリフィス（絞り部）、８７、８８…燃料通路、８９…弁座、９１…定残圧用弁体、９２…スプリング、９３…係止部、９３ａ…燃料通路、９４…先端部、９５…本体部、１００…カムシャフト、１０１…カム

Claims (9)

1. 外部から燃料通路を経由して供給される燃料を加圧する加圧室を有する加圧部、及び、前記加圧室にて加圧される燃料を、吐出弁を介して外部へ吐出する吐出部を有する高圧ポンプと、
   燃料を噴射するインジェクタが接続され、前記吐出部から吐出される燃料を蓄積する燃料レールと、
   を備えた燃料供給装置において、
   前記吐出弁の下流側と前記高圧ポンプの前記加圧室とを連通し、前記吐出弁の下流側から前記加圧室に燃料を戻すことが可能なリターン流路と、
   通常時は閉弁しており、前記燃料レール内の圧力が許容範囲を上回るリリーフ圧以上になると開弁する機械式のリリーフ弁と、
   前記リターン流路に配置され、前記リリーフ弁のリリーフ用弁体内部の空間を利用して構成され、流路断面が相対的に小さく形成された絞り部を上流側に具備するとともに、通常時は開弁しており、前記燃料レール内の圧力が、燃料の飽和蒸気圧以上に設定された所定の定残圧以下になると閉弁する機械式の定残圧弁と、
   を備えていることを特徴とする燃料供給装置。
2. 請求項１に記載の燃料供給装置において、
   前記高圧ポンプは、その構成の一部として、少なくとも前記定残圧弁を有していることを特徴とする燃料供給装置。
3. 請求項１または２に記載の燃料供給装置において、
   前記定残圧弁の定残圧用弁体は、
   前記リリーフ用弁体内部の弁座に当接可能な球状の先端部と、
   前記先端部に対し前記弁座とは反対側に配置され、前記リリーフ用弁体の内壁に摺動しつつ軸方向に往復移動可能な本体部と、
   から構成されていることを特徴とする燃料供給装置。
4. 請求項３に記載の燃料供給装置において、
   前記定残圧用弁体の前記本体部は、前記先端部側の一端部には当該先端部を保持する凹球面を有し、他端部にはスプリング座面を有していることを特徴とする燃料供給装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
   前記所定の定残圧は、エンジンのアイドル運転時における前記燃料レールの圧力以下に設定されていることを特徴とする燃料供給装置。
6. 外部から燃料通路を経由して供給される燃料を加圧する加圧室を有する加圧部、及び、前記加圧室にて加圧される燃料を、吐出弁を介して外部へ吐出する吐出部を備える高圧ポンプにおいて、
   前記吐出弁の下流側と前記加圧室とを連通し、前記吐出部からインジェクタが接続される燃料レールへ吐出される燃料を、前記吐出弁の下流側から前記加圧室に戻すことが可能なリターン流路と、
   前記リターン流路に配置され、通常時は閉弁しており、前記燃料レール内の圧力が許容範囲を上回るリリーフ圧以上になると開弁する機械式のリリーフ弁と、
   前記リターン流路に配置され、前記リリーフ弁のリリーフ用弁体内部の空間を利用して構成され、流路断面が相対的に小さく形成された絞り部を上流側に具備するとともに、通常時は開弁しており、前記燃料レール内の圧力が、燃料の飽和蒸気圧以上に設定された所定の定残圧以下になると閉弁する機械式の定残圧弁と、
   を備えていることを特徴とする高圧ポンプ。
7. 請求項６に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記定残圧弁の定残圧用弁体は、
   前記リリーフ用弁体内部の弁座に当接可能な球状の先端部と、
   前記先端部に対し前記弁座とは反対側に配置され、前記リリーフ用弁体の内壁に摺動しつつ軸方向に往復移動可能な本体部と、
   から構成されていることを特徴とする高圧ポンプ。
8. 請求項７に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記定残圧用弁体の前記本体部は、前記先端部側の一端部には当該先端部を保持する凹球面を有し、他端部にはスプリング座面を有していることを特徴とする高圧ポンプ。
9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
   前記所定の定残圧は、エンジンのアイドル運転時における前記燃料レールの圧力以下に設定されていることを特徴とする燃料供給装置。

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