JPH05180115A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダ内に発生する燃料の蒸気を逃がす構
造を設けることにより高圧燃料の吐出が停止されること
を防止すること。 【構成】 燃料を吸入するシリンダ２８と、燃料を高圧
に加圧して圧送するプランジャ２９と、本ポンプ２０の
設置状態においてシリンダに対して鉛直方向上位置に配
設され、供給された低圧燃料をシリンダに供給すると共
に高圧燃料の吐出量を制御する電磁弁４０（５０）とか
ら成る高圧燃料供給ポンプ２０において、電磁弁４０の
弁体５０につながる低圧燃料供給路（５２、７４、７
５、７３、７２、７１、３２、３１）から分岐し、本ポ
ンプの設置状態において、弁体から鉛直上方向に傾斜
し、燃料タンクに帰還する経路に接続される蒸気逃がし
経路（５２、７４、７５、７７、８０、８１、６２、６
１、６８）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの高圧に加圧
された気筒内に直接、燃料を噴射することができる程度
に燃料を高圧に加圧圧送することのできる高圧燃料ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの気筒内に燃
料を直接噴射するために、燃料を高圧に加圧して圧送す
る燃料噴射ポンプが知られている。この燃料噴射ポンプ
には列型と分配型とが知られている。一方、近年、効率
改善を目的として、ガソリンエンジンにおいても、高圧
の気筒内に直接、ガソリンを噴射させることが提案され
ている。この高圧気筒内直接噴射を実現するためには、
ガソリンを数MPa 〜数十MPa に加圧することが必要であ
り、この加圧圧送のために高圧燃料供給ポンプを開発す
ることが要請されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガソリ
ンは軽油に比べて飽和蒸気圧が高いため、燃料を加圧す
るシリンダにガソリンを吸入する時に、シリンダ内に容
易にガソリンの高圧の飽和蒸気が発生する。このガソリ
ンの飽和蒸気圧により、シリンダ内に低圧ガソリンが供
給されず、従って、所望容量の高圧ガソリンの吐出が行
われないという問題がある。

【０００４】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、エンジンの気筒内に、直
接、燃料を噴射するために使用される高圧燃料供給ポン
プにおいて、シリンダ内に発生する燃料の蒸気を逃がす
構造を設けることによりシリンダ内に低圧燃料の供給が
支障なく行われるようにして、高圧燃料の吐出が停止さ
れることを防止することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、供給された低圧燃料を吸入するシリン
ダと、シリンダ内において摺動し供給された燃料を高圧
に加圧して圧送するプランジャと、本ポンプの設置状態
においてシリンダに対して鉛直方向上位置に配設され、
供給された低圧燃料をシリンダに供給すると共にシリン
ダにおいて燃料の加圧される時期を制御することにより
高圧燃料の吐出量を制御する電磁弁とから成る高圧燃料
供給ポンプにおいて、電磁弁の弁体につながる低圧燃料
供給路から分岐し、本ポンプの設置状態において、弁体
から鉛直上方向に傾斜し、燃料タンクに帰還する経路に
接続される蒸気逃がし経路を設けたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】低圧燃料の吸入工程において、電磁弁の弁体は
開状態となり、プランジャがシリンダの容積を拡大する
方向に移動することにより、低圧燃料経路から弁体を介
してシリンダ内に低圧燃料が供給される。この時、発生
した燃料の蒸気はその浮力によって、開状態の弁体を通
り、弁体につながる低圧燃料経路に移動する。さらに、
燃料蒸気は、低圧燃料経路から分岐して配設された蒸気
逃がし経路を浮力により鉛直上方向に逆上り、燃料タン
クに帰還する大気圧の経路に逃がされる。蒸気逃がし経
路は、本高圧燃料供給ポンプが取付けられた状態で、弁
体から鉛直上方向に傾斜した成分を有する経路、即ち、
弁体から燃料タンクに帰還する経路までの間、常に、鉛
直上方向に傾斜した経路に構成されている。従って、燃
料蒸気は浮力によりこの蒸気逃がし経路に沿って自然に
放出される。この結果、低圧燃料のシリンダへの吸入工
程において、シリンダ内には燃料蒸気が存在しないの
で、シリンダ内は低圧となり低圧燃料のシリンダへの吸
入が円滑に行われ、設定された量の高圧燃料の吐出が可
能となる。

【０００７】

【発明の効果】本発明は、高圧燃料供給ポンプにおい
て、電磁弁の弁体につながる低圧燃料供給路から分岐
し、本ポンプの設置状態において、弁体から鉛直上方向
に向かい、燃料タンクに帰還する経路に接続される蒸気
逃がし経路を設けているので、シリンダ内で発生する燃
料蒸気が弁体、蒸気逃がし経路を介して燃料タンクの大
気に放出される。よって、シリンダ内の圧力が低下し
て、低圧燃料の供給が円滑に行われ、高圧燃料の吐出不
全が防止され、所望量の高圧燃料の吐出が常に可能とな
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体的な一実施例に基づいて
説明する。 1.燃料供給システム 図２は本高圧燃料供給ポンプ２０の挿入されている燃料
供給システムの構成を示した図である。燃料タンク１に
は燃料ポンプ２が接続されており、燃料のガソリンがそ
の燃料ポンプ２により数１００KPa に加圧されて燃料フ
ィルタ３の吸入ポート３０１に圧送される。燃料フィル
タ３の吐出ポート３０２は高圧燃料供給ポンプ２０の吸
入ポート３１に接続されている。その吸入ポート３１か
ら吸入されたガソリンは高圧燃料供給ポンプ２０によ
り、数MPa 〜数１０MPa の高圧に加圧されて、吐出ポー
ト４１からコモンレール４に吐出される。燃料供給ポン
プ２０はカムシャフト２３を有しており、そのカムシャ
フト２３は、ピストン１１の往復運動がベルト１４、ク
ランク軸１３、コネクティングロット１２から成る連結
機構により伝達されて、回転されるように構成されてい
る。そのカムシャフト２３の回転により、ガソリンが吸
入され、吸入されたガソリンが高圧に加圧されて、コモ
ンレール４に圧送される。コモンレール４から吐出され
る高圧ガソリンは、分岐通路５を介して自動車のエンジ
ンの各気筒７に設けられたインジェクタ６に供給され
る。そして、インジェクタ６から高圧ガソリンが、直
接、気筒７内に噴射される。

【０００９】高圧燃料供給ポンプ２０のバイバス吐出口
６８から出力される余分な低圧燃料はリターン通路１５
を介して燃料タンク２に帰還されるようになっている。
コモンレール４にはその内部のガソリンの圧力を検出す
るための圧力センサ９が配設されており、その圧力セン
サ９により検出された圧力が電子制御ユニット８に入力
される。電子制御ユニット８は圧力センサ９により検出
された圧力が燃料噴射圧をエンジンの回転数や負荷等の
エンジンの運転状態に応じた最適値になるように、高圧
燃料供給ポンプ２０に設けられた電磁弁４０の通電時期
を制御することにより、コモンレール４へ供給される燃
料量を制御している。又、電子制御ユニット８はエンジ
ンの回転数や負荷状態等のエンジンの運転状態に応じ
て、ガソリンの噴射時期及び噴射期間を制御するため
に、インジェクタ６に制御信号を出力している。

【００１０】2.高圧燃料供給ポンプの構成 本実施例の燃料供給ポンプは２つのシリンダが併設され
たポンプであが、以下、１つのポンプにおける構造を図
１の断面図、図３の本体４４の斜視図、図４の要部拡大
図を参照して説明する。燃料供給ポンプ２０はハウジン
グ２１を有しており、そのハウジング２１の−Ｚ方向の
端部にはカム室２２が形成されている。そのカム室２２
の中心部にはカムシャフト２３が回転自在に配設されて
おり、そのカムシャフト２３にはカム２４が偏心して取
付けられている。そして、カムシャフト２３の回転によ
りカム２４がカム室２２内において回転するように構成
されている。

【００１１】カム２４の＋Ｚ軸方向の端面にはタペット
３９が当接しており、そのタペット３９にはプランジャ
２９の先端に固設されたピン２９１が当接している。ピ
ン２９１とプランジャ２９の−Ｚ方向端面との間のピン
ロッド２９２には、摺動自在に座金４２が嵌挿されてい
る。その座金４２にはコイルスプリング５１の一端が当
接しており、コイルスプリング５１の他端はハウジング
２１内に挿入されているシリンダ筐体２８１の−Ｚ軸方
向端面に当接している。そして、コイルスプリング５１
は座金４２を−Ｚ軸方向に付勢することにより、プラン
ジャ２９を−Ｚ軸方向に付勢している。タペット３９及
びプランジャ２９は、カム２４の回転により＋Ｚ軸方向
にコイルスプリング５１の付勢力に抗して移動され、プ
ランジャ２９はカム２４のトップがタペット３９に接触
する時、＋Ｚ軸方向の最大位置をとる。さらに、カム２
４が回転すると、コイルスプリング５１の付勢力によ
り、座金４２を介してタペット３９がカム２４に接触し
た状態で、プランジャ２９及びタペット３９が−Ｚ軸方
向に移動される。

【００１２】一方、ハウジング２１の＋Ｚ軸方向端面か
らは、シリンダ筐体２８１がハウジング２１に嵌挿され
ており、そのシリンダ筐体２８１の中心部にＺ軸方向に
伸びたシリンダ２８が形成されている。そして、シリン
ダ２８内においてプランジャ２９が往復運動可能に配設
されている。

【００１３】シリンダ筐体２８１の＋Ｚ軸方向端面から
は電磁弁４０の電磁弁筐体４０１が嵌挿されており、そ
の電磁弁筐体４０１の内部には弁座４９やガソリンの供
給通路の形成された本体４４が嵌挿されている。そして
本体４４には弁体５０が弁座４９に対して当接及び離間
可能の配設されている。本体４４の−Ｚ軸方向端面はシ
リンダ筐体２８１の＋Ｚ軸方向端面に対して面接触して
いる。

【００１４】このように組付けられた状態において、ハ
ウジング２１には内部に導入管３２の形成された吸入ポ
ート３１が突設されており、その導入管３２はシリンダ
筐体２８１の周囲にリング状に形成された燃料溜溝７１
につながっている。シリンダ筐体２８１において、燃料
溜溝７１からは＋Ｚ軸方向に連通路７２が形成されてい
る。シリンダ筐体２８１と本体４４との接合部には、リ
ング状にギャラリ７３が形成されており、このギャラリ
７３に連通路７２がつながっている。

【００１５】そして、本体４４の電磁弁筐体４０１に接
触する側周部において、図１及び図３に示す切欠７５が
形成されており、その切欠７５はギャラリ７３につなが
っている。本体４４には切欠７５に開口し、弁体５０の
配設されている中心孔５２に開口する連通路７４が形成
されている。本実施例では切欠７５は４箇所に設けられ
ており、それぞれの切欠７５に対して開口するように、
連通路７４は９０度の間隔で放射線状に４個設けられて
いる。中心孔５２には弁座４９が形成されており、その
中心孔５２は、シリンダ筐体２８１の＋Ｚ軸方向端面か
ら−Ｚ軸方向に形成されたシリンダ２８の一部であるポ
ンプ室３０に連通している。

【００１６】又、本体４４に形成された切欠７５はさら
に本体４４の外周に形成された環状溝７７につながって
いる。そして、その環状溝７７は、電磁弁筐体４０１を
貫通する連通孔８０につながり、連通孔８０はさらにシ
リンダ筐体２８１の外周面に円弧状に形成された穴８１
につながっている。そして、シリンダ筐体２８１には、
ハウジング２１に固設されたオーバーフローバルブ６０
が嵌挿されている。穴８１はオーバーフローバルブ６０
内に設けられた通路６２につながっており、その通路６
２にはオリフィス６１が形成されている。そして、通路
６２はこのオリフィス６１を介してバイパス吐出口６８
（図１）につながり、バイパス吐出口６８はリターン通
路１５につながっている。

【００１７】蒸気逃がし経路は、上記の中心孔５２、４
個の連通路７４、４個の切欠７５、環状溝７７、連通孔
８０、穴８１、通路６２、オリフィス６１及びバイパス
吐出口６８とで構成されている。蒸気逃がし経路におい
て、オリフィス６２が鉛直方向の最上位位置に位置する
ように高圧燃料供給ポンプ２０を自動車等に設置するこ
とにより、この蒸気逃がし経路は、蒸気が浮力により移
動可能な鉛直上方向に傾斜したルートが存在するように
形成される。

【００１８】一方、プランジャ２９の＋Ｚ軸方向端部の
周面は対面する２つの位置において切欠２９３が形成さ
れており、この切欠２９３の平面に平行な方向の側面
は、円筒周面となっており、シリンダ２８に対して摺接
している。又、シリンダ筐体２８１には、高圧燃料を輸
送する吐出通路５３が形成されている。

【００１９】シリンダ筐体２８１には吐出弁筐体３３が
連設されており、この吐出弁筐体３３の内部には吐出通
路５３につながる連通路３３１が形成されている。又、
その連通路３３１に弁座３７が形成されており、弁座３
７に吐出弁体３５が当接している。この吐出弁体３５は
スプリング３８により弁座３７の方向に付勢されてい
る。このスプリング３８の付勢力により加圧されるガソ
リンの加圧最低圧力が決定される。連通路３３１は吐出
口３４（２つ）につながり、その吐出口３４は吐出ポー
ト４１（図２）につながっている。

【００２０】一方、弁体５０には＋Ｚ軸方向にロッド５
０１が延設されており、そのロッド５０１は円盤状の磁
性体であるアーマチュア４８に結合している。そのアー
マチュア４８はスプリング４７により−Ｚ軸方向に付勢
されている。即ち、スプリング４７は弁体５０を−Ｚ軸
方向に付勢して弁座４９に対して離間させる作用をす
る。又、電磁弁筐体４０１内にはソレノイド４６が保持
されており、そのソレノイド４６に通電することによっ
て発生する電磁力によりアーマチュア４８は、スプリン
グ４７の付勢力に抗して＋Ｚ軸方向に吸引される。即
ち、弁体５０は弁座４９に当接する位置をとる。

【００２１】3.高圧燃料供給ポンプの作動 a)低圧ガソリンの吸入工程 ピストン１１（図２）の往復運動に連動してカムシャフ
ト２３が回転する。それに伴いカム２４が回転しプラン
ジャ２９が往復運動する。プランジャ２９が＋Ｚ軸方向
の最大位置に位置する時に、ソレノイド４６への通電が
遮断される。すると、スプリング４７の付勢力により弁
体５０が弁座４９から離間する方向に移動し、電磁弁４
０は開弁状態となる。

【００２２】次に、プランジャ２９が−Ｚ軸方向に移動
することにより、ポンプ室３０には、燃料ポンプ２（図
１）から吐出された低圧ガソリンが、吸入ポート３１、
導入管３２、燃料溜溝７１、連通路７２、ギャラリ７
３、切欠７５、連通路７４、中心孔５２を介して流入さ
れる。そして、プランジャ２９が−Ｚ軸方向の最大位置
に位置する時、シリンダ２８には最大量の低圧ガソリン
が流入する。

【００２３】b)ガソリンの加圧圧送工程 次に、プランジャ２９が＋Ｚ軸方向に移動する工程にお
いて、プランジャ２９がガソリンの所望の吐出量に対応
した位置に位置する時に、電子制御ユニット８によりソ
レノイド４６に通電される。これにより、アーマチュア
４８はソレノイド４６に吸引され、弁体５０が弁座４９
に当接する。即ち、電磁弁４０は閉弁状態となる。する
と、その後、プランジャ２９が＋Ｚ軸方向に移動する
と、シリンダ２８内のガソリンは、スプリング３８によ
り設定された閉弁圧力まで加圧される。そして、圧力が
吐出弁体３５の設定圧を越えると、ポンプ室３０内のガ
ソリンは、吐出通路５３、連通路３３１、吐出弁体３５
と弁座３７との間隙、吐出口３４、吐出ポート４１を介
して高圧ガソリンがコモンレール４に供給される。

【００２４】c)低圧燃料吸入工程において発生するガソ
リン蒸気のリーク ソレノイド４６への給電及びエンジン本体からポンプへ
の受熱により、ポンプ内の低圧ガソリンの蒸気圧がシリ
ンダ筐体２８１に供給されるガソリン燃料圧を上回る場
合が発生し、ガソリン蒸気がシリンダ２８内に残る。こ
の時、この蒸気は、弁体５０と弁座４９との間隙、中心
孔５２、連通路７４、切欠７５、環状溝７７、連通孔８
０、穴８１、通路６２、オリフィス６１を介して、バイ
パス吐出口６８から大気圧のリターン通路１５に放出さ
れる。

【００２５】中心孔５２、連通路７４、切欠７５、環状
溝７７、連通孔８０、穴８１、通路６２、オリフィス６
１及びバイパス吐出口６８で構成された蒸気逃がし経路
において、高圧燃料供給ポンプ２０が自動車等に設置さ
れた状態で、鉛直上方向に傾斜したルートが存在する。
このルートに沿って、ガソリン蒸気は放出される。これ
により、シリンダ２８の内部のガソリンの蒸気圧が低下
して、低圧ガソリンがシリンダ２８内に容易に吸入され
ることになる。

【００２６】尚、高圧燃料供給ポンプ２０が鉛直方向に
対して傾斜して設置されても、中心孔５２につながる連
通路７４が放射線状に４個設けられているので、いずれ
かの連通路７４を介してガソリン蒸気は鉛直上方向の切
欠７５、環状溝７７に移行することができる。又、オリ
フィス６１が最上位位置にくるように配設されること
で、連通孔８０、穴８１、通路６２において、鉛直上方
向に移行できる経路が存在する。このようにして、本実
施例の高圧燃料供給ポンプ２０はシリンダ２８内に発生
した蒸気を逃がすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係る高圧燃料供給
ポンプの構成を示した断面図。

【図２】実施例に係る高圧燃料供給ポンプの使用されて
いる燃料供給システムの構成を示したブロック図。

【図３】電磁弁の弁本体の構成を示した一部破断斜視
図。

【図４】本実施例に係る高圧燃料供給ポンプの要部を示
した部分拡大図。

【符号の説明】

１…燃料タンク ２…燃料ポンプ ４…コモンレール １５…リターン通路 ２０…高圧燃料供給ポンプ ２１…ハウジング ２２…カム室 ２４…カム ２８…シリンダ ２１８…シリンダ筐体 ２９…プランジャ ３０…ポンプ室 ３１…吸入ポート ３２…導入管 ３３…吐出弁筐体 ３４…吐出口 ３５…吐出弁体 ４０…電磁弁 ４０１…電磁弁筐体 ４１…吐出ポート ４２…弁座 ４４…本体 ４６…ソレノイド ４９…弁座 ５０…弁体 ５１…コイルスプリング ５２…中心孔（蒸気逃がし経路） ７４…連通路（蒸気逃がし経路） ７５…切欠（蒸気逃がし経路） ７７…環状溝（蒸気逃がし経路） ８０…連通孔（蒸気逃がし経路） ８１…穴（蒸気逃がし経路） ６２…通路（蒸気逃がし経路） ６１…オリフィス（蒸気逃がし経路） ６８…バイパス吐出口（蒸気逃がし経路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給された低圧燃料を吸入するシリンダ
   と、前記シリンダ内において摺動し供給された燃料を高
   圧に加圧して圧送するプランジャと、本ポンプの設置状
   態において前記シリンダに対して鉛直方向上位置に配設
   され、供給された低圧燃料を前記シリンダに供給すると
   共に前記シンンダにおいて燃料の加圧される時期を制御
   することにより高圧燃料の吐出量を制御する電磁弁とか
   ら成る高圧燃料供給ポンプにおいて、 前記電磁弁の弁体につながる低圧燃料供給路から分岐
   し、本ポンプの設置状態において、前記弁体から鉛直上
   方向に傾斜し、燃料タンクに帰還する経路に接続される
   蒸気逃がし経路を設けたことを特徴とする高圧燃料ポン
   プ。