JP5423354B2 - Fuel supply pump - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給ポンプに関する。 The present invention relates to a fuel supply pump that supplies fuel to an internal combustion engine.
カムの回転により往復直線移動するプランジャにて、シリンダおよびプランジャにて形成される加圧室内に取り込んだ燃料を加圧し、高圧燃料系に向けて吐出する燃料供給ポンプが知られている(特許文献1参照)。この特許文献1の燃料供給ポンプは、加圧室と高圧燃料系との間に、加圧室にて加圧された燃料の高圧燃料系への吐出を許容し、高圧燃料系から加圧室への流入を妨げる吐出弁を備えている。この吐出弁により、燃料供給ポンプの加圧行程のみ加圧室から加圧された燃料が高圧燃料系に吐出され、それ以外の行程、つまり加圧室に燃料を取り込む吸入行程では、高圧燃料系からの燃料の逆流が妨げられる。
A fuel supply pump that pressurizes fuel taken into a pressurizing chamber formed by a cylinder and a plunger by a plunger that reciprocates linearly by rotation of a cam and discharges the fuel toward a high-pressure fuel system is known (Patent Document) 1). The fuel supply pump of
ところが、例えば燃料中に異物等が混入しており、その異物が吐出弁の弁体と弁座との間に噛み込むと、弁体と弁座との間に隙間が形成されるので当該吐出弁の逆流防止効果が低下する。その結果、燃料供給ポンプの加圧行程、吸入行程に係らず加圧室に高圧燃料系の高圧燃料が流入することとなり、カム機構のプランジャとの接触部分に、プランジャのスラスト力が常に作用することとなる。 However, for example, if foreign matter or the like is mixed in the fuel and the foreign matter bites between the valve body and the valve seat of the discharge valve, a gap is formed between the valve body and the valve seat. The backflow prevention effect of the valve is reduced. As a result, the high pressure fuel of the high pressure fuel system flows into the pressurizing chamber regardless of the pressurization stroke and the suction stroke of the fuel supply pump, and the thrust force of the plunger always acts on the contact portion with the plunger of the cam mechanism. It will be.
このように当該接触部分にスラスト力が作用する期間が長くなればなるほど、カム機構とプランジャとの間の燃料が排除され、油膜切れが発生する可能性が高くなり、当該接触部分における燃料潤滑作用が低下してしまう。以下、このような燃料潤滑作用が低下することを貧潤滑という。このように、当該接触部分に貧潤滑が発生すると、焼付きが発生する可能性が高くなる。 Thus, the longer the period during which the thrust force acts on the contact portion, the more the fuel between the cam mechanism and the plunger is eliminated, and the possibility of oil film breakage increases. Will fall. Hereinafter, such a reduction in fuel lubrication is referred to as poor lubrication. Thus, if poor lubrication occurs in the contact portion, the possibility of seizure increases.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、カム機構におけるプランジャと接触する部分の貧潤滑の発生を抑え、カム機構とプランジャとが焼付くことを抑制することができる信頼性の高い燃料供給ポンプを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to suppress the occurrence of poor lubrication in a portion of the cam mechanism that comes into contact with the plunger, and to prevent the cam mechanism and the plunger from seizing. It is to provide a reliable fuel supply pump that can do this.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、低圧燃料系の燃料を加圧し、加圧した燃料を高圧燃料系に供給する燃料供給ポンプにおいて、
往復直線運動するプランジャと、プランジャを往復直線運動可能に支持し、プランジャとともに加圧室を形成するシリンダを有するシリンダヘッドと、内燃機関により回転駆動され、回転運動を往復直線運動に変換しプランジャに伝達するカム機構と、加圧室と高圧燃料系との間に設けられ、プランジャの往復直線運動により加圧室にて加圧された燃料の高圧燃料系側への吐出を許容し、高圧燃料系側から加圧室に向かう燃料の流入を妨げる吐出弁と、加圧室と低圧燃料系との間に設けられ、加圧室内の燃料圧力が所定の圧力に達すると、加圧室内の燃料を低圧燃料系側に逃がす逃がし手段と、を備え、シリンダの内壁面には、逃がし手段に通じる開口部が形成されており、開口部は、プランジャの上死点と下死点との間に位置するとともに下死点近傍のシリンダの内壁面であって、プランジャが往復直線運動することにより、プランジャの径方向側壁面にて塞がれる位置に形成されており、所定の圧力は、燃料供給ポンプの吐出最大圧力よりも低い値に設定されており、高圧燃料系側の高圧燃料が加圧室に流入する吐出弁の閉弁異常時には、逃がし手段により加圧室内の燃料が低圧燃料系側に逃がされることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the fuel supply pump for pressurizing the fuel of the low pressure fuel system and supplying the pressurized fuel to the high pressure fuel system,
A plunger that reciprocates linearly, a cylinder head that supports the plunger so that it can reciprocate linearly and forms a pressurizing chamber together with the plunger, and is rotated by an internal combustion engine to convert the rotational motion into a reciprocating linear motion. A cam mechanism for transmission, provided between the pressurizing chamber and the high-pressure fuel system, allows the fuel pressurized in the pressurizing chamber by the reciprocating linear motion of the plunger to be discharged to the high-pressure fuel system side. A discharge valve that prevents inflow of fuel from the system side to the pressurizing chamber, and a fuel in the pressurizing chamber when the fuel pressure in the pressurizing chamber reaches a predetermined pressure. And an opening that leads to the escape means is formed on the inner wall surface of the cylinder, and the opening is between the top dead center and the bottom dead center of the plunger. As well as It is the inner wall surface of the cylinder near the dead center, and is formed at a position that is closed by the radial side wall surface of the plunger by the reciprocating linear movement of the plunger. The predetermined pressure is the maximum discharge of the fuel supply pump. When the discharge valve that is set to a value lower than the pressure and the high pressure fuel on the high pressure fuel system side flows into the pressurization chamber is abnormally closed, the fuel in the pressurization chamber is released to the low pressure fuel system side by the release means It is characterized by.
この発明では、燃料供給ポンプは加圧室内の燃料圧力が所定の圧力に達すると、加圧室内の燃料を低圧燃料系側に逃がす逃がし手段を備えているので、吐出弁に閉弁異常が発生し、この弁を介して高圧燃料系側の高圧燃料が吸入行程期間中の加圧室に流入したとしても、低圧燃料系側に流入した高圧燃料を逃がすことができる。これにより、吸入行程期間中の加圧室における異常高圧状態を回避することができる。吸入行程期間中の異常高圧状態を回避することができれば、吸入行程期間中のカム機構における接触部分に作用するスラスト力を低下させることができる。当該接触部分に作用するスラスト力を低下させることができるので、当該接触部分における貧潤滑の発生を抑制することができ、カム機構とプランジャとの焼付きを抑制することができる。 In this invention, the fuel supply pump is provided with a release means for releasing the fuel in the pressurizing chamber to the low pressure fuel system side when the fuel pressure in the pressurizing chamber reaches a predetermined pressure. Even if the high-pressure fuel on the high-pressure fuel system side flows into the pressurizing chamber during the intake stroke via this valve, the high-pressure fuel that has flowed into the low-pressure fuel system side can be released. Thereby, an abnormally high pressure state in the pressurizing chamber during the suction stroke period can be avoided. If the abnormally high pressure state during the intake stroke period can be avoided, the thrust force acting on the contact portion of the cam mechanism during the intake stroke period can be reduced. Since the thrust force acting on the contact portion can be reduced, occurrence of poor lubrication at the contact portion can be suppressed, and seizure between the cam mechanism and the plunger can be suppressed.
なお、ここでいう異常高圧状態とは、吐出弁が正常に機能しているときの吸入行程期間中の加圧室内の燃料圧力よりも高い圧力が維持される状態のことをいう。そして、低圧燃料系とは、加圧室にて加圧された燃料よりも低圧の燃料が流通する系統を指し、高圧燃料系とは、上記加圧された燃料が流通する系統を指している。 The abnormally high pressure state here means a state in which a pressure higher than the fuel pressure in the pressurizing chamber during the intake stroke period when the discharge valve is functioning normally is maintained. The low-pressure fuel system refers to a system through which fuel having a lower pressure than fuel pressurized in the pressurizing chamber flows, and the high-pressure fuel system refers to a system through which the pressurized fuel flows. .
逃がし手段が加圧室と低圧燃料系との間に設けられていると、加圧行程期間中に加圧室内の燃料圧力が上記所定の圧力以上となった場合、加圧室内の全ての高圧燃料が吐出弁より吐出されずに、逃がし手段を介して低圧燃料系に逃げてしまい、燃料供給ポンプとしての機能を十分に発揮できなくなる。 If the escape means is provided between the pressurizing chamber and the low-pressure fuel system, all the high pressures in the pressurizing chamber will be used if the fuel pressure in the pressurizing chamber exceeds the predetermined pressure during the pressurization stroke. The fuel is not discharged from the discharge valve but escapes to the low-pressure fuel system via the escape means, so that the function as the fuel supply pump cannot be fully exhibited.
この発明では、逃がし手段に通じる開口部が、プランジャの上死点と下死点との間に位置するシリンダの内壁面であって、プランジャが往復直線運動することにより、プランジャの径方向側壁面にて開口部が塞がれる位置に形成されているので、ポンプの加圧行程途中においてプランジャにて逃がし手段に通じる開口部を塞ぐことができる。このため、加圧行程時における加圧した高圧燃料の逃がし手段への流入を極力阻止することができる。これによれば、プランジャが開口部を塞いだ後に加圧された高圧燃料を、吐出弁を介して高圧燃料系に向けて吐出させることが可能となる。 In this invention, the opening leading to the escape means is the inner wall surface of the cylinder located between the top dead center and the bottom dead center of the plunger, and the plunger moves in a reciprocating linear motion, whereby the radial side wall surface of the plunger Since the opening is formed at a position where the opening is closed, the opening leading to the escape means can be closed by the plunger during the pressurization stroke of the pump. For this reason, the flow of pressurized high-pressure fuel into the escape means during the pressurization stroke can be prevented as much as possible. According to this, it becomes possible to discharge the high-pressure fuel pressurized after the plunger closes the opening toward the high-pressure fuel system via the discharge valve.
ところが、上述したような場所に開口部を形成したとしても、加圧行程期間中に逃がし手段が作動してしまい、加圧した高圧燃料の一部が逃がし手段を通じて低圧燃料系に逃げてしまうことがある。 However, even if the opening is formed in the place as described above, the escape means operates during the pressurization stroke, and a part of the pressurized high-pressure fuel escapes to the low-pressure fuel system through the escape means. There is.
そこで、所定の圧力が燃料供給ポンプの吐出最大圧力よりも低い値に設定されている請求項1に記載の発明によれば、吸入行程期間中、加圧室に吐出弁を介して高圧燃料系側の燃料が流入したときに、高圧燃料を逃がし手段を通じて低圧燃料系に逃がすことができる。
Therefore, according to the invention of
請求項2に記載の発明では、開口部は、プランジャが下死点から上死点に向かって軸方向に移動する加圧行程時の加圧室内の燃料圧力が所定の圧力となるときには、プランジャの径方向側壁面にて塞がれる位置に形成されていることを特徴とする。 In the invention according to claim 2, when the fuel pressure in the pressurizing chamber during the pressurizing stroke in which the plunger moves in the axial direction from the bottom dead center to the top dead center becomes a predetermined pressure, It is formed in the position blocked | closed by the radial direction side wall surface.
この発明では、加圧行程期間中の加圧室の燃料圧力が逃がし手段が作動する所定の圧力となるときには、プランジャの径方向側壁面にて開口部が塞がれる位置に開口部が形成されているため、加圧室内の燃料圧力が上記所定の圧力にまで高まったときには既に開口部が塞がれている。これによれば、加圧室内の加圧された全ての高圧燃料を、開口部を介して逃がし手段に流入させずに、吐出弁を介して高圧燃料系に向けて吐出させることができる。 In the present invention, when the fuel pressure in the pressurizing chamber during the pressurizing stroke becomes a predetermined pressure at which the release means operates, the opening is formed at a position where the opening is blocked by the radial side wall surface of the plunger. Therefore, when the fuel pressure in the pressurizing chamber increases to the predetermined pressure, the opening is already closed. According to this, all the pressurized high-pressure fuel in the pressurized chamber can be discharged toward the high-pressure fuel system via the discharge valve without flowing into the escape means through the opening.
少なくとも二つのポンプ機構を有し、それら二つのポンプ機構の加圧行程期間がずれるように構成され、一方のポンプ機構と他方のポンプ機構との吐出流路が途中で合流されている形式の燃料供給ポンプの場合、他方のポンプ機構の吐出弁に閉弁異常が発生したとすると、一方のポンプ機構が吐出した高圧燃料が合流部、他方のポンプ機構の吐出弁を介して他方のポンプ機構の加圧室に流入することがある。このような形式の燃料供給ポンプであっても、一方のポンプ機構で発生した高圧燃料が他方のポンプ機構の加圧室に流入することがあるため、上述した問題が発生するおそれがある。 A type of fuel that has at least two pump mechanisms, is configured such that the pressurization stroke periods of the two pump mechanisms are shifted, and the discharge flow path between one pump mechanism and the other pump mechanism is joined on the way In the case of a supply pump, if a valve closing abnormality occurs in the discharge valve of the other pump mechanism, the high-pressure fuel discharged by one pump mechanism passes through the junction and the discharge valve of the other pump mechanism. May flow into the pressure chamber. Even in this type of fuel supply pump, the high-pressure fuel generated in one pump mechanism may flow into the pressurizing chamber of the other pump mechanism, and thus the above-described problem may occur.
請求項3に記載の発明では、プランジャ、シリンダヘッド、吐出弁、および逃がし手段からなるポンプ機構を少なくとも二つ有し、少なくとも二つのポンプ機構は、一つのカム機構にて駆動され、かつ、少なくとも二つのポンプ機構の加圧行程期間がずれるようにカム機構に対して周方向に並んで設置され、少なくとも二つのポンプ機構のぞれぞれの吐出弁よりも高圧燃料系側に設けられ、それぞれの吐出弁から吐出される燃料を合流し、合流した燃料を高圧燃料系に供給する合流部を備えていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, at least two pump mechanisms including a plunger, a cylinder head, a discharge valve, and a relief means are provided, and at least two pump mechanisms are driven by one cam mechanism, and at least Installed side by side in the circumferential direction with respect to the cam mechanism so that the pressurization stroke periods of the two pump mechanisms deviate, and are provided on the high-pressure fuel system side from the discharge valve of each of at least two pump mechanisms, It is characterized by comprising a merging section for merging the fuel discharged from the discharge valve and supplying the merged fuel to the high-pressure fuel system.
この発明では、それぞれのポンプ機構に逃がし手段を有しているので、他方のポンプ機構の加圧室に一方のポンプ機構が吐出した高圧燃料が流入するような事態が発生しても、その高圧燃料を他方のポンプ機構に設けられている逃がし手段にて低圧燃料系に逃がすことができる。 In this invention, since each pump mechanism has an escape means, even if a situation occurs in which the high pressure fuel discharged from one pump mechanism flows into the pressurizing chamber of the other pump mechanism, the high pressure The fuel can be released to the low pressure fuel system by the escape means provided in the other pump mechanism.
請求項4に記載の発明では、逃がし手段は、加圧室から低圧燃料系側への燃料の流出を許容し、低圧燃料系側から加圧室への燃料の流入を妨げる逆止弁であることを特徴とする。この発明によれば、逆止弁という簡単な構造で逃がし手段を実現することができる。 In the invention described in claim 4 , the escape means is a check valve that allows the fuel to flow out from the pressurized chamber to the low pressure fuel system side and prevents the fuel from flowing into the pressurized chamber from the low pressure fuel system side. It is characterized by that. According to this invention, the escape means can be realized with a simple structure called a check valve.
以下、本発明に係る燃料供給ポンプの一実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る燃料供給ポンプは、例えば自動車などの内燃機関としてのディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)などを対象としたコモンレール式燃料噴射システム1に搭載されている。図1は、コモンレール式燃料噴射システム1の概略構成を示している。はじめに、図1に基づきコモンレール式燃料噴射システム1について説明する。なお、本実施形態では、エンジンとしては、四輪自動車用の四気筒エンジンを想定している。
Hereinafter, an embodiment of a fuel supply pump according to the present invention will be described with reference to the drawings. The fuel supply pump according to the present invention is mounted on a common rail
(コモンレール式燃料噴射システム)
コモンレール式燃料噴射システム1は、燃料タンク16内に溜められている燃料を汲み上げ、そして、汲み上げた燃料を加圧するサプライポンプ10、サプライポンプ10にて加圧された燃料を一時的に蓄積するコモンレール11、コモンレール11にて蓄積した燃料を各気筒の燃焼室に供給するインジェクタ14、および各部を制御する電子制御ユニット(以下、ECU:Electronic Control Unitという)(図示略)を備えている。
(Common rail fuel injection system)
The common rail
サプライポンプ10は、エンジンのクランク軸の回転運動と連動して回転駆動され、吸入側に接続された燃料配管20を介して燃料タンク16内に溜められている燃料を汲み上げ、そして、汲み上げた燃料を加圧し、コモンレール11に向けて吐出するポンプである。燃料配管20途中には、サプライポンプ10が汲み上げる燃料中に含まれる異物を除去する燃料フィルタ15が設けられている。サプライポンプ10は、ECUと電気的に接続されており、ECUからの制御信号によって、サプライポンプ10にて加圧された高圧燃料のコモンレール11への吐出量が制御される。
The
コモンレール11は、インジェクタ14に供給すべきサプライポンプ10にて加圧された高圧燃料を一時的に蓄積する蓄積装置である。コモンレール11は、高圧燃料配管21によりサプライポンプ10と接続され、供給配管22によりそれぞれのインジェクタ14と接続されている。さらに、コモンレール11には、コモンレール11内の燃料圧力が予め定められた上限値を超えたときに開弁してコモンレール11内の燃料圧力を逃がすプレッシャリミッタ12が取付けられている。プレッシャリミッタ12には、燃料タンク16に通じている第一リターン配管23が接続されており、プレッシャリミッタ12より排出された燃料は第一リターン配管23を通じて燃料タンク16に戻される。加えて、コモンレール11には、コモンレール11内の燃料圧力を計測し、計測した圧力値に応じた圧力信号を発生する圧力センサ13が取付けられている。圧力センサ13は、ECUと電気的に接続されており、上記圧力信号をECUに送信する。
The
コモンレール11内の燃料圧力は、ECUにて定めた目標レール圧となるように制御される。目標レール圧は、例えば、アクセル開度信号、エンジン回転速度信号といったエンジンの運転状態に基づいて定められるものである。ECUは、コモンレール11内の燃料圧力が上記目標レール圧となるようにサプライポンプ10から吐出される高圧燃料の吐出量を制御する。開弁することによりコモンレール11内の燃料を燃料タンク16へ戻すことが可能なプレッシャディスチャージバルブをコモンレール11に設け、ECUにてサプライポンプ10の吐出量を制御するとともに、プレッシャディスチャージバルブを開閉制御することにより、コモンレール11内の燃料圧力を制御するようにしても良い。
The fuel pressure in the
インジェクタ14は、コモンレール11内の高圧燃料を各気筒の燃焼室に供給する燃料噴射装置である。インジェクタ14には、供給配管22を介して高圧燃料が供給される。インジェクタ14には、ECUにて開閉制御される図示しない電磁弁が設けられている。ECUにてこの電磁弁を開閉制御することにより、インジェクタ14より噴射される燃料の噴射時期および噴射量が制御される。インジェクタ14に供給された高圧燃料のうち、噴射されなかった余剰燃料は、インジェクタ14に接続されている第二リターン配管24を通じて燃料タンク16に戻される。
The
(サプライポンプ)
以下、サプライポンプ10の構造について説明する。サプライポンプ10は、フィードポンプ部33、調量弁40、高圧ポンプ部50などから構成されている。フィードポンプ部33および高圧ポンプ部50は、図1に示すようにクランク軸の回転運動に連動して回転する駆動軸75にて駆動される。
(Supply pump)
Hereinafter, the structure of the
なお、図1では、上記駆動軸75を紙面垂直方向となるように模式的に図示しているが、実際には、駆動軸75は、フィードポンプ部33を駆動する部分と高圧ポンプ部50を駆動する部分のそれぞれの部分の中心軸が同軸上に配置されるように構成されている。また、フィードポンプ部33、調量弁40および高圧ポンプ部50は、本体部31およびシリンダヘッド32a、32bからなるポンプハウジング30に組み込まれている。なお、本実施形態の高圧ポンプ部50は、本発明に係る燃料供給ポンプに相当する。
In FIG. 1, the
フィードポンプ部33は、吸入側に接続されている燃料配管20を介して燃料タンク16から燃料を汲み上げ、汲み上げた燃料を加圧した後、高圧ポンプ部50に向けて吐出するポンプである。本実施形態では、フィードポンプ部33は、インナロータ34およびアウタロータ35を有するトロコイド式のポンプであり、本体部31に組み込まれている。
The
インナロータ34とアウタロータ35との間には、インナロータ34の回転駆動に伴い周方向に移動し、その移動とともに容積が小さい状態から一旦大きくなり、その後再び小さい状態に変化する空間が形成される。フィードポンプ部33には、燃料配管20に接続される吸入通路90と、調量弁40に接続される吐出通路91と、が接続されている。吸入通路90は、両ロータ34、35間に形成される上記空間のうち、容積が小さい状態のときの空間と連通する位置に接続されており、吐出通路91は、上記空間のうち、容積が一旦大きくなり再び小さくなったときの空間と連通する位置に接続されている。このように構成されているフィードポンプ部33によれば、両ロータ34、35の間に形成される空間の容積がインナロータ34により変化することで、燃料タンク16内の燃料が吸入通路90を介して上記空間に吸入され、圧力が高められた後、吐出通路91より吐出される。
Between the
フィードポンプ部33には、吐出通路91より吐出される燃料の圧力を一定圧力以下とするためのレギュレートバルブ36が吸入通路90と吐出通路91との間に設けられている。さらにフィードポンプ部33には、上記空間にて加圧された燃料の一部を高圧ポンプ部50のカム室71に供給する供給通路92が接続されている。この供給通路92の途中には、この通路92の通路径よりも径の小さいカムオリフィス93が設けられている。これにより、必要以上の燃料がカム室71に供給されることを防ぐことができる。
The
調量弁40は、ソレノイド式の電磁弁であり、高圧ポンプ部50にて加圧する燃料の量を予め調整するためのものである。調量弁40の入口側には、上述の吐出通路91が接続され、出口側には、高圧ポンプ部50に通じる供給通路95が接続されている。調量弁40は、両通路91、95を連通する燃料通路41、軸方向に変位することにより当該燃料通路41の通路面積を調整するスプール42、およびスプール42の軸方向位置を調整するソレノイド43を有している。スプール42はソレノイド43に供給する電流量に応じてその軸方向位置が調整される。ソレノイド43への供給電流量は、ECUにて制御される。ECUがソレノイド43への供給電流量を制御することによって、高圧ポンプ部50が吸引する燃料量が制御される。
The
高圧ポンプ部50は、調量弁40にて量が調整された低圧側の燃料を加圧し、高圧側のコモンレール11に向けて吐出するポンプである。本実施形態にて使用する高圧ポンプ部50は、フィードポンプ部33より圧送され、調量弁40にて量が調整された燃料の圧力を、約220MPaまで高める。なお、本実施形態では、高圧ポンプ部50が加圧し、吐出した燃料が流通する燃料系を高圧燃料系といい、高圧ポンプ部50が加圧した高圧燃料の圧力よりも低い燃料が流通する燃料系を低圧燃料系ということとする。
The high-
次に、高圧ポンプ部50の構造について詳細に説明する。高圧ポンプ部50は、第一高圧ポンプ51a、第二高圧ポンプ51b、およびカム機構70などから構成されており、これらは本体部31およびシリンダヘッド32a、32bに組み込まれている。
Next, the structure of the high-
第一高圧ポンプ51aおよび第二高圧ポンプ51bは、一つのカム機構70にて駆動され、調量弁40にて調量された燃料の圧力を高めるものである。第一高圧ポンプ51aは、プランジャ52a、吸入弁53a、吐出弁57aなどから構成されている。プランジャ52aは、シリンダヘッド32aに形成されている円筒状のシリンダ63aに対して、シリンダ63aの内壁面に接しながら軸方向に往復直線運動可能に支持されている。プランジャ52aの一方の端部側には、カム機構70が設けられ、他方の端部側には、プランジャ52aおよびシリンダ63aにて形成される加圧室62aが設けられている。
The first high-
加圧室62aは、プランジャ52aが往復直線運動することによりその容積が変化する。プランジャ52aが加圧室62a側に移動すると、加圧室62aの容積が小さくなるので、加圧室62a内に流入した燃料の圧力が高まる。プランジャ52aがカム機構70a側に移動すると、加圧室62aの容積が大きくなので、加圧室62a内の燃料圧力が低圧燃料系の燃料圧力よりも低くなり、低圧燃料系の燃料が加圧室62a内に吸入される。加圧室62aは、吸入弁53aを介して供給通路95と接続されるとともに、吐出弁57aを介して第一吐出通路96とも接続されている。
The volume of the pressurizing
吸入弁53aは、加圧室62aへの燃料の流入を許容するとともに、加圧室62aから供給通路95への逆流を妨げる弁である。吸入弁53aは、加圧室62aと供給通路95との間に設けられる弁座54a、弁座54aに離着座することにより、供給通路95と加圧室62aとを連通または遮断する弁体55a、および弁体55aを弁座54aに向けて付勢するスプリング56aを有する。弁体55aは、弁座54aに対して加圧室62a側に設けられ、かつ、加圧室62aおよび供給通路95内の燃料圧力が作用するように構成されている。
The
加圧室62a内の燃料圧力が供給通路95内の燃料圧力よりも低くなることにより弁体55aに発生する離座方向(加圧室62a側に向う方向)の推力が、スプリング56aの付勢力よりも上回ったとき、弁体55aは弁座54aから離座し、吸入弁53aが開弁する。
The thrust in the separating direction (the direction toward the pressurizing
吐出弁57aは、コモンレール11への燃料の吐出を許容するとともに、コモンレール11側から加圧室62aへの逆流を妨げる弁である。吐出弁57aは、内壁面に弁座59aを有するとともに、加圧室62aと第一吐出通路96とを連通する弁室58a、弁室58aに収容され、弁座59aに離着座することにより加圧室62aと第一吐出通路96とを連通または遮断する弁体60a、および弁体60aを弁座59aに向けて付勢するスプリング61aを有する。第一吐出通路96には、コモンレール11に接続される高圧燃料配管21が接続されている。
The
弁体60aは、弁座59aに対してコモンレール11側に設けられ、かつ、弁室58aおよび加圧室62a内の燃料圧力が作用するように構成されている。加圧室62a内の燃料圧力が弁室58a内の燃料圧力よりも高くなることにより弁体60aに発生する離座方向(コモンレール11側に向う方向)の推力が、スプリング61aの付勢力よりも上回ったとき、弁体60aは弁座59aから離座し、吐出弁57aが開弁する。
The
第二高圧ポンプ51bは、カム機構70に対して周方向に第一高圧ポンプ51aと並んで設置されている。第二高圧ポンプ51bは、図1に示すように、カム機構70を挟んで第一高圧ポンプ51aとは反対側に設けられている。第一高圧ポンプ51aと第二高圧ポンプ51bの加圧行程期間はずれている。
The second high-
第二高圧ポンプ51bも第一高圧ポンプ51aと同様、プランジャ52b、吸入弁53b、吐出弁57bなどから構成されている。プランジャ52bは、シリンダヘッド32bに形成されている円筒状のシリンダ63bに対して、シリンダ63bの内壁面に接しながら軸方向に往復直線運動可能に支持されている。プランジャ52bの一方の端部側には、カム機構70が設けられ、他方の端部側には、プランジャ52bおよびシリンダ63bにて形成される加圧室62bが設けられている。加圧室62bは、吸入弁53bを介して供給通路95と接続されるとともに、吐出弁57bを介して第二吐出通路97とも接続されている。
Similarly to the first
吸入弁53bは、加圧室62bへの燃料の流入を許容するとともに、加圧室62bから供給通路95への逆流を妨げる弁である。
The
吸入弁53bは、加圧室62bと供給通路95との間に設けられる弁座54b、弁座54bに離着座することにより、供給通路95と加圧室62bとを連通または遮断する弁体55b、および弁体55bを弁座54bに向けて付勢するスプリング56bを有する。
The
弁体55bは、弁座54bに対して加圧室62b側に設けられ、かつ、加圧室62bおよび供給通路95内の燃料圧力が作用するように構成されている。加圧室62b内の燃料圧力が供給通路95内の燃料圧力よりも低くなることにより弁体55bに発生する離座方向(加圧室62b側に向う方向)の推力が、スプリング56bの付勢力よりも上回ったとき、弁体55bは弁座54bから離座し、吸入弁53bが開弁する。
The
吐出弁57bは、コモンレール11への燃料の吐出を許容するとともに、コモンレール11側から加圧室62aへの逆流を妨げる弁である。吐出弁57bは、内壁面に弁座59bを有するとともに、加圧室62bと第二吐出通路97とを連通する弁室58b、弁室58bに収容され、弁座59bに離着座することにより加圧室62bと第二吐出通路97とを連通または遮断する弁体60b、および弁体60bを弁座59bに向けて付勢するスプリング61bを有する。第二吐出通路97は、シリンダヘッド32aに設けられている合流部98にて第一吐出通路96と合流している。これにより、第二吐出通路97に吐出された燃料は、合流部98、第一吐出通路96を経て、コモンレール11に接続される高圧燃料配管21に吐出される。
The
弁体60bは、弁座59bに対してコモンレール11側に設けられ、かつ、弁室58bおよび加圧室62b内の燃料圧力が作用するように構成されている。加圧室62b内の燃料圧力が弁室58b内の燃料圧力よりも高くなることにより弁体60bに発生する離座方向(コモンレール11側に向う方向)の推力が、スプリング61bの付勢力よりも上回ったとき、弁体60bは弁座59bから離座し、吐出弁57bが開弁する。
The
カム機構70は、駆動軸75により回転駆動されることにより、駆動軸75の回転運動を往復直線運動に変換し、その運動をプランジャ52a、52bに伝達する機構である。第一高圧ポンプ51aと第二高圧ポンプ51bとの間に設けられるカム機構70は、偏心カム72およびカムリング73を有する。カム機構70は、本体部31に設けられているカム室71に収容されている。偏心カム72は円柱状に形成され、駆動軸75とともに回転するように駆動軸75と一体的に設けられている。偏心カム72の中心軸は、駆動軸75の中心軸に対して偏心している。偏心カム72の外周には、駆動軸75の周りを自転せずに公転するカムリング73が設けられている。カムリング73は外形が四角柱形状で、円筒状の貫通孔74を有している。貫通孔74には、偏心カム72が、偏心カム72の外壁面と貫通孔74の内壁面とが接しながらカムリング73と周方向に相対移動可能に挿入されている。
The
図1に示すように、プランジャ52aのカム機構70側の端部は、図示しない付勢手段にて、カムリング73における駆動軸75の軸方向と直交する方向に形成されている四平面うちの一面に常に押付けられる。プランジャ52bのカム機構70側の端部も上記プランジャ52aと同様に、図示しない付勢手段にて、駆動軸75の中心軸を挟んで上記一面と対向する一面に常に押付けられている。このようにカムリング73はプランジャ52a、52bにて挟まれているため、偏心カム72が回転駆動すると、カムリング73は偏心カム72の中心軸周りを自転せずに、駆動軸75の中心軸周りを公転する。このようにカムリング73が公転運動することにより、プランジャ52a、52bはそれぞれシリンダ63a、63b内を往復直線運動する。プランジャ52a、52bのストローク(上死点から下死点までの移動量)は、偏心カム72の中心軸と駆動軸75の中心軸との偏心量と一致する。偏心量が大きいと、プランジャ52a、52bのストロークが長くなり、第一、第二高圧ポンプ51a、51bの吐出容量が大きくなる。
As shown in FIG. 1, the end of the
本実施形態では、第一高圧ポンプ51aおよび第二高圧ポンプ51bが、カム機構70を挟んで対向するように設置されているので、カムリング73が最も第一高圧ポンプ51a側に位置しているとき、プランジャ52aの頂面は上死点に位置し、プランジャ52bの頂面は下死点に位置することとなり、カムリング73が最も第二高圧ポンプ51b側に位置しているとき、プランジャ52aの頂面は下死点に位置し、プランジャ52bの頂面は上死点に位置することとなる。よって、本実施形態では、上述したように第一高圧ポンプ51aおよび第二高圧ポンプ51bがカム機構70を挟んで対向するように設置されているので、第一高圧ポンプ51aが加圧行程にあるとき、第二高圧ポンプ51bは吸入行程となる。
In the present embodiment, since the first high-
次に、第一高圧ポンプ51aの加圧室62a付近の構造について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、加圧室62a付近の構造を模式的に示している。なお、ここでは、第一高圧ポンプ51aについてのみ説明する。第二高圧ポンプ51bの加圧室62b付近の構造については、第一高圧ポンプ51aと構造が同じであるため、説明を省略する。図2中、シリンダ63a内に収容されている実線で示すプランジャ52aは、プランジャ52aが下死点に位置している状態を示しており、一点鎖線で示すプランジャ52aは、プランジャ52aが上死点に位置している状態を示している。また、実線で示す吸入弁53aの弁体55aはプランジャ52aが下死点に位置しているときの状態を示しており、一点鎖線で示す弁体55aはプランジャ52aが上死点に位置しているときの状態を示している。
Next, the structure near the pressurizing
シリンダ63aは、小径部83と、小径部83よりも内径が大きい大径部81とを有している。大径部81は、小径部83よりも吸入弁53a側に位置している。小径部83の内径は、プランジャ52aの径方向側壁面(以下、単に側壁面という)86と接しながら、プランジャ52aを往復直線運動させることが可能な大きさとなっている。シリンダ63aの内壁面80には、小径部83と大径部81との間に、小径部83から大径部81に向って内径が徐々に大きくなるような段差部85が形成されている。この段差部85は、図2に示すように、プランジャ52aの上死点と下死点との間に設けられている。
The
大径部81の内壁面82には、吐出弁57aの弁室58aと連通する開口部87が形成されている。図2に示すように、プランジャ52aが上死点に位置しているとき、大径部81の内壁面82とプランジャ52aの側壁面86との間には、加圧室62aにて加圧された高圧燃料が流通可能な隙間が形成される。これにより、開口部87がプランジャ52aの側壁面86と軸方向で重なっていても、高圧燃料をコモンレール11に向けて吐出することができる。
An
加圧室62aのプランジャ52aの頂面と対向する部分には、外縁部に吸入弁53aの弁座54aを有するとともに供給通路95と連通する開口部88が形成されている。吸入弁53aの弁体55aは、プランジャ52aが上死点に位置しているときにその頂面と弁体55aとが接触しないように弁座54aよりも加圧室62a側に設置されている。
In the portion of the pressurizing
次に、サプライポンプ10の作動を、図1〜図3を用いて説明する。ここでは、サプライポンプ10が正常に作動している場合について説明する。図3は、プランジャ52aの位置と加圧室62a内の圧力状態との関係、およびプランジャ52bをの位置と加圧室62b内の圧力状態との関係を模式的に示している。図3では、プランジャ52aの位置および加圧室62a内の圧力状態は、実線で表し、プランジャ52bの位置および加圧室62b内の圧力状態は、一点鎖線で表している。ここでは、コモンレール11内の燃料圧力を200MPaに調整する場合について説明する。
Next, the operation of the
図中、横軸は、駆動軸75の回転角を示している。ここでは、プランジャ52aが下死点(BDC)に位置しているときの駆動軸75を0度(deg)としている。縦軸のうち上段は、加圧室62a、62b内の燃料圧力を示しており、下段は、下死点(BDC)から上死点(TDC)までのプランジャ52a、52bの位置を示している。
In the figure, the horizontal axis indicates the rotation angle of the
駆動軸75がエンジンにて駆動されて回転駆動すると、駆動軸75の回転動作によってフィードポンプ部33が駆動される。フィードポンプ部33は燃料タンク16より燃料を汲み上げ、加圧して調量弁40に向けて燃料を吐出する。またこのとき、駆動軸75の回転に伴い偏心カム72も回転するため、カムリング73が公転運動する。カムリング73の公転運動に伴い、第一高圧ポンプ51a、第二高圧ポンプ51bが駆動される。
When the
カムリング73が公転運動すると、図3に示すように、第一高圧ポンプ51aのプランジャ52aは下死点から上死点に向けて移動するとともに、第二高圧ポンプ51bのプランジャ52bは上死点から下死点に向けて移動する(図3中の0〜180degを参照)。この期間では、加圧室62b内の燃料圧力はプランジャ52bの下死点への移動に伴い低下する。加圧室62b内の燃料圧力が低下し、上述した吸入弁53bの開弁条件が成立すると、吸入弁53bが開弁し、調量弁40にて調量された燃料が供給通路95を介して加圧室62bに流入する。このとき、加圧室62b内の燃料圧力は、コモンレール11側の燃料圧力よりも低くなっているため、吐出弁57bは閉弁している。
When the
一方、加圧室62a内の燃料圧力はプランジャ52aの上死点への移動に伴い上昇する。加圧室62a内の燃料圧力が上昇し、吐出最大圧力である220MPa以上となり、上述した吐出弁57aの開弁条件が成立すると、吐出弁57aが開弁し、加圧室62aにて加圧された高圧燃料が吐出弁57aより吐出され、第一吐出通路96および高圧燃料配管21を介してコモンレール11に供給される。このとき、加圧室62a内の燃料圧力は、供給通路95内の燃料圧力よりも高くなっているため、吸入弁53aは閉弁している。
On the other hand, the fuel pressure in the pressurizing
第二吐出通路97は、合流部98にて第一吐出通路96と接続されているため、第二吐出通路97を流れる燃料が加圧室62aより吐出される高圧燃料の影響を受けることとなる。しかしながら、第二吐出通路97と加圧室62bとの間には、吐出弁57bが設けられているので、加圧室62aから吐出された高圧燃料は加圧室62bに逆流せずにコモンレール11に向って進行することとなる。その後、駆動軸75がさらに回転すると、プランジャ52aは上死点から下死点に向けて移動するとともに、プランジャ52bは下死点から上死点に向けて移動することとなる(図3中の180deg以降を参照)。この期間では、加圧室62b内の燃料圧力はプランジャ52bの上死点への移動に伴い上昇する。
Since the
加圧室62b内の燃料圧力が上昇し、吐出最大圧力である220MPa以上となり、上述した吐出弁57bの開弁条件が成立すると、吐出弁57bが開弁し、加圧室62bにて加圧された高圧燃料が吐出弁57bより吐出され、第二吐出通路97、合流部98、第一吐出通路96および高圧燃料配管21を介してコモンレール11に供給される。このとき、加圧室62b内の燃料圧力は、供給通路95内の燃料圧力よりも高くなっているため、吸入弁53bは閉弁している。一方、加圧室62a内の燃料圧力はプランジャ52aの下死点への移動に伴い低下する。加圧室62a内の燃料圧力が低下し、上述した吸入弁53aの開弁条件が成立すると、吸入弁53aが開弁し、調量弁40にて調量された燃料が供給通路95を介して加圧室62aに流入する。このとき、加圧室62a内の燃料圧力は、コモンレール11側の燃料圧力よりも低くなっているため、吐出弁57aは閉弁している。
When the fuel pressure in the pressurizing
第一高圧ポンプ51aが吸入行程であって、第二高圧ポンプ51bが加圧行程の場合、上述した場合とは反対に、第一吐出通路96を流れる燃料が、加圧室62bより吐出される高圧燃料の圧力の影響を受けることとなる。しかしながら、第一吐出通路96と加圧室62aとの間には吐出弁57aが設けられているため、加圧室62bから吐出された高圧燃料は加圧室62aに逆流せずにコモンレール11に向って進行することとなる。
When the first high-
(特徴部分)
次に、本実施形態の特徴部分の構成を、図1および図2を用いて説明する。本実施形態では、上記の開口部87、88に加えて、小径部83の内壁面84に加圧室62aとカム室71とを連通する連通路99の開口部89が形成されている。
(Characteristic part)
Next, the structure of the characteristic part of this embodiment is demonstrated using FIG. 1 and FIG. In the present embodiment, in addition to the
図2に示すように、開口部89は、プランジャ52aの上死点と下死点との間に位置するシリンダ63aにおける小径部83の内壁面84であって、プランジャ52aが往復直線運動することにより、プランジャ52aの側壁面86にて当該開口部89が塞がれる位置に形成されている。つまり、少なくともプランジャ52aが下死点の位置にあるとき、開口部89は開放されていることとなる。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、さらに、本実施形態では、上記連通路99の途中に、安全弁100が設けられている。安全弁100は、高圧ポンプ部50の正常作動時には発生し得ない加圧室62a、62b内の異常高圧状態時に、加圧室62a、62b内の燃料圧力を低圧燃料系であるカム室71に逃がすための逃がし手段である。安全弁100は、加圧室62a、62bからカム室71への燃料の流出を許容するとともに、カム室71から加圧室62a、62bへの燃料の流入を妨げる弁である。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a
この安全弁100は、構造が簡単な逆止弁であり、内壁面に弁座102を有する弁室101、弁室101に収容され、弁座102に離着座することにより、連通路99を連通または遮断する弁体103、および弁体103を弁座102に向けて付勢するスプリング104などから構成されている。
This
弁座102は、弁室101の加圧室62a、62b側の端部に設けられている。本実施形態では、弁体103としては球体のものを使用している。そして、スプリング104は弁体103よりも加圧室62a、62b側に常に弁体103に対して付勢力を付与するように設置されている。弁体103は、加圧室62a、62bおよびカム室71内の燃料圧力が作用するように構成されている。加圧室62a、62b内の燃料圧力がカム室71内の燃料圧力よりも大きくなることにより弁体103に発生する離座方向(カム室71側に向う方向)の推力が、スプリング104の付勢力よりも上回ったとき、弁体103は弁座102から離座し、安全弁100が開弁する。
The
本実施形態では、このときの加圧室62a内の燃料圧力を安全弁100の開弁圧とする。この開弁圧は、スプリング104の付勢力、および弁体103が受ける加圧室62a、62bおよびカム室71内の燃料圧力の受圧面積を調整することにより自由に設定できる。本実施形態では、安全弁100の開弁圧は、フィードポンプ部33が吐出する燃料の燃料圧力以上に設定されている。
In the present embodiment, the fuel pressure in the pressurizing
さらに、本実施形態では、安全弁100の開弁圧は、供給通路95内の燃料圧力(よりも高く、高圧ポンプ部50がコモンレール11に向けて吐出する最大圧力である吐出最大圧力(本実施形態では220MPa)よりも低く設定されている(図3を参照)。
Furthermore, in this embodiment, the valve opening pressure of the
また、本実施形態では、プランジャ52aが下死点から上死点に向うにしたがい高められる加圧室62a内の燃料圧力が安全弁100の開弁圧となるときには、既にプランジャ52aの側壁面86にて開口部89が塞がれる位置に、開口部89が形成されている(図3を参照)。加圧室62b側の開口部89も図3と実質的に同じ位置に形成されている。
Further, in this embodiment, when the fuel pressure in the pressurizing
カム室71が形成されている本体部31には、フィードポンプ部33とカム室71とを連通する供給通路92およびカム室71と燃料タンク16に接続されている排出配管25とを連通する排出通路94が形成されている。このため、カム室71内の燃料圧力は、フィードポンプ部33よりも低い圧力となっている。本実施形態では、このようにカム室71内の燃料圧力も高圧ポンプ部50における燃料圧力よりも低い圧力となっているため、カム室71内も低圧燃料系の一部となる。
The
以下、第一高圧ポンプ51a側の吐出弁57aに異物が侵入した場合の問題と、安全弁100の作用効果について詳細に説明する。サプライポンプ10よりも上流には異物を捕捉する燃料フィルタ15が設けられてはいるが、燃料フィルタ15のフィルタエレメントの目よりも細かい異物や、燃料フィルタ15よりも下流側に設けられている部品同士が擦れるなどして発生した摩耗粉(異物)などが、高圧ポンプ部50に侵入することがあり、以下に記すような問題が発生することがある。
Hereinafter, a problem when a foreign substance enters the
侵入した異物が、例えば、高圧ポンプ部50の吐出弁57a、57bのうち、吐出弁57aの弁体60aと弁座59aとの間に異物などが噛み込むと、吐出弁57aが閉弁時であっても、これらの間に隙間が形成されてしまう。これらの間に隙間が形成されると、吐出弁57aの逆流防止効果が低下するのでコモンレール11内の高圧燃料や加圧室62bから吐出される高圧燃料が加圧室62aに逆流することとなる。この結果、加圧室62a内の燃料圧力は、吸入行程期間であるにも係らず、加圧行程期間と同等の圧力となってしまう。つまり、加圧室62a内の燃料圧力は、常に加圧行程期間と同等の圧力が維持されることとなる。
For example, if foreign matter enters the gap between the
ここで、カム機構70にてプランジャ52a、52bを往復直線運動させることにより、加圧室62a、62bの容積を変化させ、加圧室62a、62b内の燃料を加圧し、その加圧した燃料を吐出するという形式のポンプでは、加圧行程時にカム機構70におけるプランジャ52a、52bとの接触部分において、プランジャ52a、52bのスラスト力が作用するという特徴がある。
Here, the reciprocating linear motion of the
このスラスト力は、カム機構70とプランジャ52a、52bとの間の燃料を排除し、ひいては油膜切れを発生させる要因となる。油膜切れが発生すると、この部分において、貧潤滑が発生し、焼付きが発生する可能性が非常に高くなる。
This thrust force eliminates the fuel between the
なお、ポンプの正常動作時であれば、このスラスト力の発生期間は加圧行程期間に限られるため、当該接触部分における貧潤滑は発生しない。吸入行程期間中にスラスト力が低下し、当該接触部分に再び燃料が供給され、油膜が形成されるからである。 Note that during the normal operation of the pump, since the generation period of this thrust force is limited to the pressurization stroke period, poor lubrication does not occur at the contact portion. This is because the thrust force is reduced during the intake stroke, fuel is supplied again to the contact portion, and an oil film is formed.
本実施形態では、サプライポンプ10に上述した安全弁100を設けているため、上述した問題の発生を回避することができる。すなわち、吐出弁57aに異物噛み込み異常が発生した場合、加圧室62bまたはコモンレール11からの高圧燃料が加圧行程・吸入行程に係らず常に加圧室62aに流入することとなり、スラスト力が常にカム機構70のプランジャ52aとの接触部分に作用することとなるが、加圧室62a内の燃料圧力が上述した安全弁100の開弁圧に達すると、安全弁100は開弁し、加圧室62aとカム室71とが連通する。
In this embodiment, since the
これにより、加圧室62a内の燃料圧力は低圧燃料系であるカム室71に逃げるため、特に吸入期間中の異常高圧状態を回避することができる。これによれば、吸入行程期間中のカム機構70におけるプランジャ52aとの接触部分に作用するスラスト力を低下させることができる。吸入行程期間中の当該接触部分におけるスラスト力を低下させることができるので、当該接触部分における貧潤滑の発生を抑制でき、カム機構70とプランジャ52aとの焼付きを抑制することができる。
As a result, the fuel pressure in the pressurizing
上述したように、加圧室62aとカム室71との間に安全弁100を設ければ、加圧室62a内の燃料圧力が安全弁100の開弁圧を超えた場合に加圧室62a内の燃料圧力をカム室71に逃がすことができるので、吸入行程期間中のスラスト力を低下させることができる。しかしながら、安全弁100は、常に加圧室62aと通じているため、加圧行程期間中に加圧室62a内の燃料圧力が高まり、その圧力が安全弁100の開弁圧を超えると、加圧された燃料は、吐出弁57aからではなく安全弁100を介してカム室71に排出されてしまうおそれがある。これでは、燃料供給ポンプとしての機能を十分に発揮することができなくなる。
As described above, if the
これに対して、本実施形態では、安全弁100に通じる連通路99の開口部89の形成位置を、プランジャ52aの上死点と下死点との間に位置する小径部83の内壁面84としているので、加圧行程途中において、当該開口部89をプランジャ52aの側壁面86にて塞ぐことが可能となる。側壁面86にて開口部89を塞ぐという構成によれば、加圧行程時における加圧室62a内の高圧燃料の安全弁100への流入を極力阻止することができる。よって、少なくともプランジャ52aが開口部89を塞いだ後に加圧された高圧燃料を、吐出弁57aを介してコモンレール11に向けて吐出させることができる。
On the other hand, in this embodiment, the formation position of the
ところが、プランジャ52aの側壁面86にて開口部89を塞ぐことができるような構成のものであっても、仮に開口部89の形成位置を図3に示す開口部89形成位置の範囲よりも上死点側とした場合には、加圧室62a内の燃料圧力が安全弁100の開弁圧を超えてからプランジャ52aが開口部89を塞ぐまでの間、加圧された高圧燃料が安全弁100を介してカム室71に排出されてしまう可能性がある。
However, even if the
これに対し、本実施形態では、開口部89の形成位置を、プランジャ52aが下死点から上死点に向けて移動し、加圧室62a内の燃料圧力が安全弁100の開弁圧にまで高まったときには既にプランジャ52aの側壁面86にて開口部89が塞がれる位置としている(図3中の開口部形成位置の範囲内)。このことによれば、加圧室62a内の加圧された全ての高圧燃料を、開口部89を介して安全弁100に流入させずに、吐出弁57aを介してコモンレール11に向けて吐出させることができる。
On the other hand, in this embodiment, the
以上、吐出弁57a側に異物が侵入した場合の問題と、第一高圧ポンプ51aに設けられた安全弁100の作用効果について説明した。吐出弁57b側に異物が侵入した場合についても、第二高圧ポンプ51bに設けられている安全弁100は上記の場合と同じ作用効果を奏する。このため、ここでは、第二高圧ポンプ51bに設けられた安全弁100の作用効果の説明は省略する。
In the above, the problem when a foreign substance entered into the
なお、本実施形態では、プランジャ52a、シリンダヘッド32a、吐出弁57aおよび安全弁100にて特許請求の範囲に記載の一つのポンプ機構を構成し、プランジャ52b、シリンダヘッド32b、吐出弁57bおよび安全弁100にてもう一つの特許請求の範囲に記載のポンプ機構を構成している。
In this embodiment, the
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明した。本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
(Other embodiments)
The embodiment of the present invention has been described above. The present invention is not construed as being limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
上記実施形態において、連通路99の接続先をカム室71とはせずに、燃料タンク16に通じる排出管に直接接続させても良い。また、上記実施形態では、大径部81、小径部83を有するシリンダ63a、63bを採用しているが、小径部83のみを有するシリンダを採用しても良い。この場合、安全弁100に通じる開口部89はプランジャ52a、52bの上死点と下死点との間に形成し、吐出弁57a、57bに通じる開口部87はプランジャ52a、52bの上死点位置よりも天井側に形成する必要がある。安全弁100に通じる開口部89は、上記実施形態と同様、プランジャ52a、52bが下死点から上死点に向けて移動し、加圧室62a、62b内の燃料圧力が安全弁100の開弁圧にまで高まったときには既にプランジャ52a、52bにて開口部89が塞がれるような位置に形成するのが最も好ましい。
In the above-described embodiment, the connection destination of the
さらに、上記実施形態では、逃がし手段として構造が簡単な逆止弁構造を有する安全弁100を採用しているが、電気的に作動する例えば電磁弁を採用しても良い。電磁弁を採用する場合、加圧室62a、62b内の燃料圧力を検出する圧力センサが必要となる。圧力センサからの検出信号に基づいて電磁弁の開閉が制御される。
Further, in the above embodiment, the
また、電磁弁を採用する場合、圧力センサに加え、第一高圧ポンプ51a、第二高圧ポンプ51bの加圧・吸入行程を検出するために駆動軸75の回転位置を検出する回転位置センサを設け、回転位置センサからの検出信号に基づき、各ポンプ51a、51bの状態を算出し、吸入行程時に加圧室62a、62b内の燃料圧力が所定の圧力を超えたときのみ電磁弁を開弁制御するようにしても良い。このように回転位置センサを設けることにより、確実に吸入行程期間中の異常高圧状態を回避することができる。
In addition, when a solenoid valve is employed, a rotational position sensor for detecting the rotational position of the
上記実施形態では、燃料供給ポンプに相当する高圧ポンプ部50は、フィードポンプ部33を有するサプライポンプ10に組み込まれているが、高圧ポンプ部50は、フィードポンプ部33とは独立したポンプであっても良い。このような形態のポンプを備えるシステムである場合、フィードポンプ部33は燃料タンク16内に収容される電動式のポンプであっても良い。
In the above embodiment, the high-
上記実施形態では、高圧ポンプ部50に二つの高圧ポンプ51a、51bを備える形式のもので説明しているが、高圧ポンプを一つのみ有するものであっても、三つ以上の高圧ポンプを有するものであっても良い。
In the above embodiment, the high-
上記実施形態では、コモンレール式燃料噴射システム1はディーゼルエンジンを対象としたものであるが、ガソリンエンジンを対象としても良い。また、エンジンに供給する燃料はガソリンだけでなく、ガソリンにアルコール燃料を混入させたものであっても良いし、アルコール燃料のみであっても良い。
In the above embodiment, the common rail
1 コモンレール式燃料噴射システム、10 サプライポンプ、11 コモンレール、14 インジェクタ、15 燃料フィルタ、16 燃料タンク、20 燃料配管、21 高圧燃料配管、22 供給配管、23 第一リターン配管、24 第二リターン配管、25 排出配管、30 ポンプハウジング、31 本体部、32a、32b シリンダヘッド、33 フィードポンプ部、40 調量弁、50 高圧ポンプ部(燃料供給ポンプ)、51a 第一高圧ポンプ、51b 第二高圧ポンプ、52a、52b プランジャ、53a、53b 吸入弁、57a、57b 吐出弁、58a、58b 弁室、59a、59b 弁座、60a、60b 弁体、61a、61b スプリング、62a、62b 加圧室、63a、63b シリンダ、70 カム機構、75 駆動軸、80 内壁面、81 大径部、82 内壁面、83 小径部、84 内壁面、86 径方向側壁面、87 開口部、88 開口部、89 開口部、90 吸入通路、91 吐出通路、92 供給通路、94 排出通路、95 供給通路、96 第一吐出通路、97 第二吐出通路、98 合流部、99 連通路、100 安全弁(逃がし手段)、101 弁室、102 弁座、103 弁体、104 スプリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Common rail type fuel injection system, 10 Supply pump, 11 Common rail, 14 Injector, 15 Fuel filter, 16 Fuel tank, 20 Fuel piping, 21 High pressure fuel piping, 22 Supply piping, 23 First return piping, 24 Second return piping, 25 discharge pipe, 30 pump housing, 31 main body, 32a, 32b cylinder head, 33 feed pump, 40 metering valve, 50 high pressure pump (fuel supply pump), 51a first high pressure pump, 51b second high pressure pump, 52a, 52b Plunger, 53a, 53b Suction valve, 57a, 57b Discharge valve, 58a, 58b Valve chamber, 59a, 59b Valve seat, 60a, 60b Valve body, 61a, 61b Spring, 62a, 62b Pressure chamber, 63a, 63b Cylinder, 70 cam mechanism, 75 Drive shaft, 80 inner wall surface, 81 large diameter portion, 82 inner wall surface, 83 small diameter portion, 84 inner wall surface, 86 radial side wall surface, 87 opening portion, 88 opening portion, 89 opening portion, 90 suction passage, 91 discharge passage, 92 supply passage, 94 discharge passage, 95 supply passage, 96 first discharge passage, 97 second discharge passage, 98 confluence, 99 communication passage, 100 safety valve (relief means), 101 valve chamber, 102 valve seat, 103 valve body 104 spring
Claims (4)
往復直線運動するプランジャと、
前記プランジャを往復直線運動可能に支持し、前記プランジャとともに加圧室を形成するシリンダを有するシリンダヘッドと、
内燃機関により回転駆動され、回転運動を往復直線運動に変換し前記プランジャに伝達するカム機構と、
前記加圧室と前記高圧燃料系との間に設けられ、前記プランジャの往復直線運動により前記加圧室にて加圧された燃料の前記高圧燃料系側への吐出を許容し、前記高圧燃料系側から前記加圧室に向かう燃料の流入を妨げる吐出弁と、
前記加圧室と前記低圧燃料系との間に設けられ、前記加圧室内の燃料圧力が所定の圧力に達すると、前記加圧室内の燃料を前記低圧燃料系側に逃がす逃がし手段と、を備え、
前記シリンダの内壁面には、前記逃がし手段に通じる開口部が形成されており、
前記開口部は、前記プランジャの上死点と下死点との間に位置するとともに前記下死点近傍の前記シリンダの前記内壁面であって、前記プランジャが往復直線運動することにより、前記プランジャの径方向側壁面にて塞がれる位置に形成されており、
前記所定の圧力は、前記燃料供給ポンプの吐出最大圧力よりも低い値に設定されており、
前記高圧燃料系側の高圧燃料が前記加圧室に流入する前記吐出弁の閉弁異常時には、前記逃がし手段により前記加圧室内の燃料が前記低圧燃料系側に逃がされることを特徴とする燃料供給ポンプ。 In the fuel supply pump that pressurizes the fuel of the low-pressure fuel system and supplies the pressurized fuel to the high-pressure fuel system,
A plunger that reciprocates linearly;
A cylinder head which has a cylinder which supports the plunger so as to be capable of reciprocating linear movement and forms a pressure chamber together with the plunger;
A cam mechanism that is rotationally driven by an internal combustion engine, converts rotational motion into reciprocating linear motion, and transmits it to the plunger;
Provided between the pressurizing chamber and the high-pressure fuel system, allowing discharge of fuel pressurized in the pressurizing chamber by the reciprocating linear motion of the plunger to the high-pressure fuel system side; A discharge valve that prevents inflow of fuel from the system side toward the pressurizing chamber;
A release means provided between the pressurization chamber and the low-pressure fuel system and configured to release the fuel in the pressurization chamber to the low-pressure fuel system side when the fuel pressure in the pressurization chamber reaches a predetermined pressure; Prepared,
On the inner wall surface of the cylinder, an opening leading to the escape means is formed,
The opening is located between the top dead center and the bottom dead center of the plunger and is the inner wall surface of the cylinder in the vicinity of the bottom dead center, and when the plunger reciprocates linearly, the plunger It is formed at a position that is blocked by the radial side wall surface of
The predetermined pressure is set to a value lower than the maximum discharge pressure of the fuel supply pump ,
Fuel in which the fuel in the pressurizing chamber is released to the low-pressure fuel system side by the escape means when the discharge valve in which the high-pressure fuel on the high-pressure fuel system side flows into the pressurizing chamber is abnormal Supply pump.
前記少なくとも二つのポンプ機構は、一つの前記カム機構にて駆動され、かつ、前記少なくとも二つのポンプ機構の加圧行程期間がずれるように前記カム機構に対して周方向に並んで設置され、
前記少なくとも二つのポンプ機構のそれぞれの前記吐出弁よりも前記高圧燃料系側に設けられ、前記それぞれの吐出弁から吐出される燃料を合流し、合流した燃料を前記高圧燃料系に供給する合流部を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料供給ポンプ。 Having at least two pump mechanisms comprising the plunger, the cylinder head, the discharge valve, and the escape means;
The at least two pump mechanisms are driven by one cam mechanism, and are arranged side by side in the circumferential direction with respect to the cam mechanism so that the pressurization stroke period of the at least two pump mechanisms is shifted,
A merging portion that is provided on the high-pressure fuel system side of each of the discharge valves of the at least two pump mechanisms, joins the fuel discharged from the respective discharge valves, and supplies the merged fuel to the high-pressure fuel system fuel supply pump according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a.
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