JPH08158974A

JPH08158974A - 可変容量型燃料ポンプ

Info

Publication number: JPH08158974A
Application number: JP6330361A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kushida; 丈夫串田; Hideya Kikuchi; 英弥菊地; Etsuro Hozumi; 悦郎穂積
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】筒内ガソリン噴射ポンプ４において可変容量運
転を行うことにより、ポンプの駆動エネルギーの損失を
小さくすることが可能であり、また取付けスペースを減
少することができ、配管接続箇所および配管長さを減少
させて安全性を向上することが可能な可変容量型燃料ポ
ンプを提供する。【構成】燃料の吸入側通路３８および吐出側通路４０を
形成したポンプハウジング２２内において複数のピスト
ン３２を駆動することにより、燃料を吸入および吐出す
る可変容量型燃料ポンプであって、高速運転時にピスト
ン３２のうち少なくともいずれかひとつを無負荷運転と
することが可能な可変容量制御機構４３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可変容量型燃料ポンプに
かかるもので、とくに筒内ガソリン噴射システムにおい
て燃料の吐出量を可変とすることができる可変容量型燃
料ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の筒内ガソリン噴射システムにおけ
る燃料噴射ポンプは、その吐出量がポンプの回転速度に
依存するため、その吐出能力は一般的に、低速回転時を
基準としてこれを設定している。したがって、高速回転
時には吐出能力が過大となり、駆動エネルギーロスを生
じるという問題がある。

【０００３】たとえば図４は、筒内ガソリン噴射用とし
て提案されている筒内ガソリン噴射システム（燃料噴射
装置）１の概略図であって、この筒内ガソリン噴射シス
テム（燃料噴射装置）１は、燃料タンク２と、低圧フィ
ードポンプ（低圧ポンプ）３と、高圧ガソリンポンプ４
（高圧ポンプ）と、高圧ガソリンポンプ４の低圧圧力制
御弁５（低圧プレッシャーレギュレーター）と、コモン
レール６と、インジェクター７と、ソレノイドバルブユ
ニット８と、を有する。

【０００４】このソレノイドバルブユニット８は、ソレ
ノイドバルブ９と、高圧圧力制御弁１０（高圧プレッシ
ャーレギュレーター）と、チェックバルブ１１と、を有
するとともに、ソレノイドバルブ９にオリフィス１２を
設けてある。

【０００５】高圧側導入ポート１３と低圧側導出ポート
１４との間に高圧圧力制御弁１０およびソレノイドバル
ブ９を並列に設けるとともに、チェックバルブ１１を直
列に設けてある。チェックバルブ１１から低圧側導出ポ
ート１４を経て、リターン接続点１５を設けてある。な
お、低圧圧力制御弁５の開弁圧をチェックバルブ１１の
開弁圧より大きく設定してある。

【０００６】こうした筒内ガソリン噴射システム１の作
動を概説すると、エンジンの始動時において、低圧圧力
制御弁５の開弁圧はチェックバルブ１１の開弁圧より大
きいため低圧圧力制御弁５は「閉」状態であって、ソレ
ノイドバルブ９を「ＯＮ」としてこれを「開」状態と
し、コモンレール６およびインジェクター７への燃料圧
送を高圧ガソリンポンプ４ではなく低圧フィードポンプ
３により行う。

【０００７】また、エンジン完爆後には、低圧圧力制御
弁５は「開閉」可能な状態であるとともにソレノイドバ
ルブ９を「ＯＦＦ」としてこれを「閉」状態とし、コモ
ンレール６およびインジェクター７への燃料圧送を高圧
ガソリンポンプ４により行う。

【０００８】ソレノイドバルブ９を「ＯＦＦ」とする
と、コモンレール６およびインジェクター７の圧力は高
圧となり、低圧圧力制御弁５も適宜開弁して、高圧ガソ
リンポンプ４の燃料による冷却および潤滑は通常どおり
円滑に行われる。

【０００９】しかしながら、既述のように高圧ガソリン
ポンプ４は、その吐出量がその回転速度に依存し、低速
回転時を基準として吐出能力を設定しているため、エン
ジン完爆後の高速回転時には吐出能力が過大となり、そ
の駆動エネルギーロスを生じるという問題がある。

【００１０】図５は、エンジンの回転数に対する流量の
関係を示すグラフであって、図示のように、エンジン回
転数の上昇にともなう燃料の要求流量（図中一点鎖線）
に対して、高圧ガソリンポンプ４が固定容量型のものの
場合には、図中点線で示すように、吐出流量が過大とな
って、駆動エネルギーないし駆動トルクを無駄に消費し
ているという問題がある。すなわち、図中実線で示すよ
うに、エンジン回転数の上昇にともなって可変容量とし
たポンプ特性が要請されている。

【００１１】なお公知技術として、吸入量の可変絞り機
構を設けることにより流量を制御するようにしたラジア
ルピストンポンプ（特開平２−８１９６２号）、バイパ
スに流路切換え手段を設けることにより吐出通路を適宜
変更するようにしたポンプ装置（特開平２−２８６８８
６号）、および吐出通路をメイン通路とバイパス通路と
に分割し、バイパス通路側の通過流量を変化させるよう
にしたラジアルプランジャポンプ（特開平５−１８０１
５０号）などがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、とくに筒内ガソリン
噴射ポンプにおいて可変容量運転を行うことにより、ポ
ンプの駆動エネルギーの損失を小さくすることが可能な
可変容量型燃料ポンプを提供することを課題とする。

【００１３】また本発明は、複数本のピストンのうち少
なくともいずれかひとつを無負荷とすることにより減筒
運転を行うことができるようにした可変容量型燃料ポン
プを提供することを課題とする。

【００１４】また本発明は、減筒運転のための可変容量
制御機構とポンプとを一体的なブロックに構成すること
により取付けスペースを減少することができるととも
に、配管接続箇所および配管長さを減少させて安全性を
向上することが可能な可変容量型燃料ポンプを提供する
ことを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、高速
回転時には、複数本のピストンのうちいずれかひとつを
無負荷とすることにより、吐出容量を減らすとともに、
駆動エネルギーの損失を減少させることに着目したもの
で、燃料の吸入側通路および吐出側通路を形成したポン
プハウジング内において複数のピストンを駆動すること
により、燃料を吸入および吐出する可変容量型燃料ポン
プであって、高速運転時に上記ピストンのうち少なくと
もいずれかひとつを無負荷運転とすることが可能な可変
容量制御機構を設けたことを特徴とする可変容量型燃料
ポンプである。

【００１６】上記可変容量制御機構は、上記吐出側通路
からの吐出燃料圧力を受ける高圧圧力制御弁の作動に応
じてこれを駆動することができる。

【００１７】上記高圧圧力制御弁を含むバルブユニット
と、上記ポンプハウジングとを一体的に構成することが
できる。

【００１８】

【作用】本発明による可変容量型燃料ポンプにおいて
は、高速回転時には、複数本のピストンのうち少なくと
もいずれかひとつを無負荷運転とすることとしたので、
このピストンの容量分だけを全体の吐出量から減少させ
ることができるとともに、その駆動エネルギーを節約す
ることができ、駆動エネルギーの損失を抑えて、要求流
量に応じた適正なポンプ吐出特性を得ることができる。

【００１９】さらに、減筒運転のための可変容量制御機
構とポンプとを一体的なブロックに構成することにより
取付けスペースを減少することができるとともに、高圧
配管の長さを短縮し、また配管接続箇所を減少させて安
全性を向上することが可能である。また、ポンプ部分と
レギュレーター（圧力制御弁）部分とを一体化すること
により、構成を簡素化かつ低コスト化し、減筒システム
を構成しやすくすることができる。

【００２０】

【実施例】つぎに本発明の一実施例による可変容量型燃
料ポンプ２０を低粘性燃料用ラジアルピストンポンプに
応用した場合について、図１ないし図３にもとづき説明
する。ただし、図４および図５と同様の部分には同一符
号を付し、その詳述はこれを省略する。

【００２１】図１は、可変容量型燃料ポンプ２０の断面
図、図２は、同、可変容量型燃料ポンプ２０の低速回転
時、すなわちポンプ吐出量が小さい定容量吐出状態の概
略断面図、図３は、同、可変容量型燃料ポンプ２０の高
速回転時、すなわちポンプ吐出量が大きい、一筒の吐出
量を低減させた状態の概略断面図である。

【００２２】この可変容量型燃料ポンプ２０は、たとえ
ば図４の前記高圧ガソリンポンプ４およびソレノイドバ
ルブユニット８を一体化した構造に相当し、高圧ガソリ
ンポンプ４のカバー部分２１Ａおよびソレノイドバルブ
ユニット８のユニットハウジング部分２１Ｂを一体化し
た制御弁ハウジング２１と、ポンプハウジング２２と、
フランジ２３と、制御弁ハウジング２１およびポンプハ
ウジング２２の間に配置したリーフバルブ２４と、ポン
プシャフト２５と、を有する。

【００２３】制御弁ハウジング２１のカバー部分２１Ａ
には、吸入通路２６および吐出通路２７を形成し、固定
用ボルト２８により制御弁ハウジング２１とポンプハウ
ジング２２とを一体化してある。また、取付けボルト２
９によりポンプハウジング２２とフランジ２３とを一体
化してある。

【００２４】ポンプハウジング２２およびフランジ２３
にまたがって、非磁性材料による隔壁３０を介し、ポン
プシャフト２５の分割構成とした駆動側シャフト２５Ａ
および従動側シャフト２５Ｂを設けてある。また、従動
側シャフト２５Ｂには偏心カム部２５Ｃを形成してあ
る。

【００２５】隔壁３０にまたがって、駆動側シャフト２
５Ａと従動側シャフト２５Ｂとの間にマグネットカップ
リング３１を設け、駆動側シャフト２５Ａをエンジン
（図示せず）により駆動することによって従動側シャフ
ト２５Ｂを回転可能としている。

【００２６】ポンプハウジング２２には、複数本たとえ
ば５本のピストン３２を設け、ポンプシャフト２５の偏
心カム部２５Ｃによってこれらを順に往復駆動する。す
なわち、ピストン３２は、ポンプシャフト２５の軸線方
向に直角な面内に放射状にこれを配置し（図２および図
３の概略図を参照）、ポンプシャフト２５の回転により
求心方向（図１中下降方向）および遠心方向（図１中上
昇方向）に往復動する。

【００２７】リーフバルブ２４には、吸入バルブ３３お
よび吐出バルブ３４を形成してある。さらにポンプハウ
ジング２２に、吸入通路２６に連通して順にカム室３
５、カップリング室３６、吸入側連通路３７および吸入
側通路３８を形成し、吸入吐出用孔３９および吐出側通
路４０を介して吐出バルブ３４から吐出通路２７に至る
燃料通路を形成する。

【００２８】上記吸入吐出用孔３９に連通してピストン
３２の内部に加圧室４１を形成し、ピストンスプリング
４２によってピストン３２を求心方向に付勢し、ポンプ
シャフト２５の回転駆動により、吸入バルブ３３からの
吸入作用および吐出バルブ３４への吐出作用を行うもの
である。

【００２９】前記ソレノイドバルブユニット８は、その
高圧圧力制御弁１０の内部に可変容量制御機構４３を有
し、高圧ガソリンポンプ４からコモンレール６を介した
高圧制御用配管４４により高圧側導入ポート１３におい
てこれを接続してある。

【００３０】前記ユニットハウジング部分２１Ｂに高圧
側通路４５および低圧側通路４６を形成し、これらにま
たがるように当該高圧圧力制御弁１０およびソレノイド
バルブ９を配置してある。

【００３１】高圧圧力制御弁１０は、バルブハウジング
４７と、弁シート部材４８と、圧力調整用弁体４９と、
シート用ハウジング５０と、圧力調整用スプリング５１
とを有する。

【００３２】なお高圧側導入側ポート１３からの圧力が
過剰に高圧となったときに、圧力調整用弁体４９が圧力
調整用スプリング５１の付勢力に抗して弁シート部材４
８からリフトし、圧力調整用弁体４９と弁シート部材４
８との間に高圧側通路４５と低圧側通路４６とを連通す
る開閉通路５２（図中仮想線）を形成可能としてある。

【００３３】可変容量制御機構４３は、圧力調整用スプ
リング室５３内において圧力調整用弁体４９の作動用凹
部５４およびシート用ハウジング５０の可変用スプリン
グ室５５内を上下動可能な可変用バルブボディ５６と、
可変用バルブボディ５６のボール弁５６Ａに当接してい
る可変用圧縮スプリング５７と、可変用スプリング室５
５および高圧ガソリンポンプ４内の吸入側通路３８を連
通する減筒制御用連通路５８（図中点線）と、を有す
る。

【００３４】ボール弁５６Ａは、通常はシート用ハウジ
ング５０のシート面５０Ａにシートして圧力調整用スプ
リング室５３および可変用スプリング室５５を遮断状態
としている。

【００３５】高圧圧力制御弁１０の圧力調整用弁体４９
が弁シート部材４８からリフトしない低速回転時の状態
では、可変用バルブボディ５６の底面と作動用凹部５４
との間に可変用ストロークＳ（図２）だけをあけてあ
る。

【００３６】なお減筒制御用連通路５８は、可変容量制
御機構４３から高圧ガソリンポンプ４のピストン３２の
加圧室４１のうち少なくともいずれかひとつを無負荷状
態にすることができるように、これに連通する部位であ
れば、吸入バルブ３３ないし吐出バルブ３４の間、ある
いは吸入側通路３８ないし吐出側通路４０の間のいずれ
の部分にも連通するように形成することができるもの
で、本実施例では図２および図３に示すように、５本の
ピストン３２のうちのひとつのみに連通してあるものと
する。

【００３７】ソレノイドバルブ９は、高圧側通路４５と
低圧側通路４６との間にまたがってこれを設けてあり、
アーマチャー６０と、スプリングシート部材６１と、ソ
レノイドスプリング６２と、ソレノイド６３と、バルブ
シート部材６４と、アーマチャー６０の先端部に一体に
形成するとともに前記オリフィス１２部分を開閉するバ
ルブボディ６５と、を有する。

【００３８】このソレノイドバルブ９は、図４にもとづ
き既述したと同様に、エンジンの始動時にソレノイド６
３を「ＯＮ」とすることにより高圧側通路４５と低圧側
通路４６との間を「開」とし、高圧ガソリンポンプ４か
らではなく低圧フィードポンプ３からの燃料圧送を可能
とし、低圧燃料による始動が可能となるとともに、エン
ジンが完爆後の通常高圧運転時は、ソレノイド６３を
「ＯＦＦ」とすることにより、高圧側通路４５と低圧側
通路４６との間を「閉」とすると、高圧ガソリンポンプ
４を用いた高圧噴射が行われるものであるが、本発明と
は直接の関係がないのでこれ以上の詳述を省略する。

【００３９】こうした構成の可変容量型燃料ポンプ２０
およびソレノイドバルブユニット８の作用、とくに可変
容量制御機構４３の作用を、図２および図３の概略図も
参照して以下説明する。エンジン完爆後、通常運転状態
の高圧ガソリンポンプ４の部分において、ポンプシャフ
ト２５の回転によってピストン３２を往復動させ、燃料
の吸入吐出を行って、吐出通路２７からコモンレール６
およびインジェクター７に燃料を圧送する。

【００４０】ソレノイドバルブ８および可変容量制御機
構４３の部分においては、圧力調整用弁体４９の弁シー
ト部材４８からのリフト量が「ゼロ」ないし可変用スト
ロークＳをこえない間は、可変用バルブボディ５６のボ
ール弁５６Ａがシート用ハウジング５０のシート面５０
Ａにシートしたままの状態にあり、可変用スプリング室
５５ないし減筒制御用連通路５８を非連通状態としてい
るので、高圧ガソリンポンプ４の吐出量はその全量が単
純に高圧圧力制御弁１０を通過してゆくだけである。

【００４１】すなわち高圧ガソリンポンプ４の回転数が
上昇して、高圧制御用配管４４からの燃料圧力が所定の
高さ（圧力調整用スプリング５１の付勢力）をこえる
と、圧力調整用弁体４９が弁シート部材４８からリフト
して開閉通路５２が形成され、高圧ガソリンポンプ４の
通常の高速運転を適宜制御する。

【００４２】圧力調整用弁体４９のリフト量が可変用ス
トロークＳをこえると、圧力調整用弁体４９が圧力調整
用スプリング５１および可変用圧縮スプリング５７の合
成付勢力に抗して可変用バルブボディ５６をリフトさ
せ、そのボール弁５６Ａがシート用ハウジング５０のシ
ート面５０Ａからリフトして可変用スプリング室５５を
圧力調整用スプリング室５３を介して低圧側通路４６に
連通する。

【００４３】したがって高圧ガソリンポンプ４の吸入側
通路３８が減筒制御用連通路５８を介して低圧側通路４
６と連通することになり、この減筒制御用連通路５８を
連通形成したピストン３２のみが無負荷状態とされる。

【００４４】つまり高圧ガソリンポンプ４の吐出圧力
（回転数）が所定値をこえると、５本のピストン３２の
うちの１本が無負荷状態となり、この１筒分が常に低圧
となって、リーフバルブ２４の吸入バルブ３３および吐
出バルブ３４はともに閉鎖しているので、高圧の吐出に
関係せず、１筒分の吐出量が減少する。

【００４５】かくして、高圧ガソリンポンプ４の吐出容
量が減少するとともに、このピストン３２を駆動するた
めの駆動トルクの無駄が低減され、図５のグラフに示す
ような可変容量のポンプ特性を得ることができる。

【００４６】なお上述の実施例においては、１筒のみの
吐出量を減ずる場合を説明したが、複数筒の吐出量を減
少させることも可能であり、この場合には各ピストン３
２への減筒制御用連通路５８の重なりを防止するため
に、電磁弁などを必要とし多少構造が複雑となる。

【００４７】さらに、ソレノイドバルブユニット８およ
び高圧ガソリンポンプ４のユニットハウジング部分２１
Ｂおよびカバー部分２１Ａを一体のブロック化したの
で、構造を簡素化し、全体をコンパクトにすることがで
きるとともに、高圧配管の長さを短縮し、かつ配管接続
箇所を減少して安全性を向上することも可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高圧ガソ
リンポンプなどに可変容量制御機構を設け、高速回転時
に少なくともひとつのピストンを無負荷とするようにし
たので、高速回転時の駆動トルクの損失を低減すること
ができるとともに、適正なポンプ特性を得ることができ
る。

【００４９】また、高圧ガソリンポンプと可変容量制御
機構とのハウジング部分を一体化すれば全体をコンパク
トに構成することができる。

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による可変容量型燃料ポンプ
２０の断面図である。

【図２】同、可変容量型燃料ポンプ２０の低速回転時、
すなわちポンプ吐出量が小さい定容量吐出状態の概略断
面図である。

【図３】同、可変容量型燃料ポンプ２０の高速回転時、
すなわちポンプ吐出量が大きい、一筒の吐出量を低減さ
せた状態の概略断面図である。

【図４】筒内ガソリン噴射用として提案されている筒内
ガソリン噴射システム１（燃料噴射装置）の概略図であ
る。

【図５】エンジンの回転数に対する流量の関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１筒内ガソリン噴射システム（燃料噴射装置）２燃料タンク３低圧フィードポンプ（低圧ポンプ）４高圧ガソリンポンプ（高圧ポンプ）５低圧圧力制御弁（低圧プレッシャーレギュレータ
ー）６コモンレール７インジェクター８ソレノイドバルブユニット９ソレノイドバルブ１０高圧圧力制御弁（高圧プレッシャーレギュレータ
ー）１１チェックバルブ１２オリフィス１３高圧側導入ポート１４低圧側導出ポート１５リターン接続点２０可変容量型燃料ポンプ２１制御弁ハウジング２１Ａ高圧ガソリンポンプ４のカバー部分２１Ｂソレノイドバルブユニット８のユニットハウジ
ング部分２２ポンプハウジング２３フランジ２４リーフバルブ２５ポンプシャフト２５Ａポンプシャフト２５の駆動側シャフト２５Ｂポンプシャフト２５の従動側シャフト２５Ｃポンプシャフト２５の偏心カム部２６吸入通路２７吐出通路２８固定用ボルト２９取付けボルト３０非磁性材料による隔壁３１マグネットカップリング３２ピストン３３吸入バルブ３４吐出バルブ３５カム室３６カップリング室３７吸入側連通路３８吸入側通路３９吸入吐出用孔４０吐出側通路４１加圧室４２ピストンスプリング４３可変容量制御機構４４高圧制御用配管４５高圧側通路４６低圧側通路４７バルブハウジング４８弁シート部材４９圧力調整用弁体５０シート用ハウジング５０Ａシート用ハウジング５０のシート面５１圧力調整用スプリング５２開閉通路５３圧力調整用スプリング室５４作動用凹部５５可変用スプリング室５６可変用バルブボディ５６Ａ可変用バルブボディ５６のボール弁５７可変用圧縮スプリング５８減筒制御用連通路６０アーマチャー６１スプリングシート部材６２ソレノイドスプリング６３ソレノイド６４バルブシート部材６５バルブボディＳ可変用バルブボディ５６の底面と作動用凹部５４と
の間の可変用ストローク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料の吸入側通路および吐出側通路を
形成したポンプハウジング内において複数のピストンを
駆動することにより、燃料を吸入および吐出する可変容
量型燃料ポンプであって、高速運転時に前記ピストンのうち少なくともいずれかひ
とつを無負荷運転とすることが可能な可変容量制御機構
を設けたことを特徴とする可変容量型燃料ポンプ。
【請求項２】前記可変容量制御機構は、前記吐出側
通路からの吐出燃料圧力を受ける高圧圧力制御弁の作動
に応じてこれを駆動することを特徴とする請求項１記載
の可変容量型燃料ポンプ。
【請求項３】前記高圧圧力制御弁を含むバルブユニ
ットと、前記ポンプハウジングとを一体的に構成したこ
とを特徴とする請求項２記載の可変容量型燃料ポンプ。