JPH10311267A - 燃料圧力脈動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水撃による圧力脈動と流量による圧力脈動と
をともに減衰させることができる燃料圧力脈動減衰装置
を提供する。 【解決手段】 高圧サプライポンプ側低圧配管３０と燃
料ポンプ側低圧配管２０との間に燃料圧力脈動減衰装置
本体１０を配設することにより、高圧サプライポンプか
ら燃料ポンプ側に伝搬される水撃による圧力脈動と、高
圧サプライポンプへ低圧配管側から吸入される、また高
圧サプライポンプから低圧配管側に押戻される流量によ
る圧力脈動とをともに減衰させることができる。したが
って、燃料ポンプ側低圧配管２０、燃料ポンプおよび燃
料フィルタの内部の部材等の耐久性を確保することがで
きる。また、燃料圧力脈動減衰装置本体１０は、ハウジ
ング１００と、ピストン１と、スプリング２と、ストッ
パ３および４とから簡便に構成されているので、ゴム製
のダイアフラムを有するパルセーションダンパに比べて
高い耐久性を確保している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
「内燃機関」をエンジンという）の燃料供給システムに
用いられる燃料圧力脈動減衰装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの燃料供給システム
において、燃料供給経路の燃料デリバリパイプの上流側
にパルセーションダンパを配設して、燃料圧力の変動を
抑制するようにした燃料圧力脈動減衰装置が知られてい
る。このパルセーションダンパは、ゴム製のダイアフラ
ムとスプリングとを有しており、これらのダイアフラム
やスプリングが燃料圧力に応動することにより燃料圧力
の変動を減衰させる。

【０００３】また、燃料デリバリパイプのハウジングを
形成する一部の壁が燃料圧力の変動に応じて変形しうる
燃料圧力脈動減衰装置が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低圧ポ
ンプにより燃料タンクから汲み上げた低圧燃料を高圧ポ
ンプによりさらに加圧してインジェクタに供給する燃料
供給システムにおいては、従来の低圧ポンプのみによる
燃料供給システムに比べてより高い燃料圧力脈動が発生
する。また、この燃料圧力脈動には、例えば高圧サプラ
イポンプの電磁弁閉弁水撃による圧力脈動と、高圧サプ
ライポンプへ低圧配管側から吸入される、また高圧サプ
ライポンプから低圧配管側へ押戻される燃料流量による
圧力脈動とがある。以下、高圧サプライポンプの電磁弁
閉弁水撃による圧力脈動を水撃による圧力脈動といい、
高圧サプライポンプへ低圧配管側から吸入される、また
高圧サプライポンプから低圧配管側へ押戻される燃料流
量による圧力脈動を流量による圧力脈動という。

【０００５】したがって、パルセーションダンパを燃料
デリバリパイプの上流側に配設する燃料圧力変動低減装
置では、ゴム製のダイアフラムを用いているので、この
ダイアフラムが劣化する恐れがあった。また、ダイアフ
ラムが劣化したまま使用していると、低圧ポンプ、燃料
供給配管および燃料フィルタの耐久性を低下させるとい
う問題があった。

【０００６】また、燃料デリバリパイプのハウジングを
形成する一部の壁が燃料圧力の変動に応じて変形しうる
燃料圧力脈動減衰装置では、流量による圧力脈動を減衰
させることができないという問題があった。本発明はこ
のような問題を解決するためになされたものであり、水
撃による圧力脈動と流量による圧力脈動とをともに減衰
させることができる燃料圧力脈動減衰装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】本発明の他の目的は、高い耐久性を備えた
燃料圧力脈動減衰装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料圧力脈動減衰装置によると、低圧ポンプと、この低
圧ポンプから供給される燃料を加圧して内燃機関に圧送
する高圧ポンプと、低圧ポンプから高圧ポンプに燃料を
供給する燃料供給経路と、この燃料供給経路に配設さ
れ、燃料供給経路の低圧ポンプ側と燃料供給経路の高圧
ポンプ側とに連通する連通通路を有するハウジングと、
連通通路内に摺動可能に挿入され、連通通路の低圧ポン
プ側と連通通路の高圧ポンプ側とに連通する内部通路を
有し、燃料圧力に応動するピストンと、連通通路内に挿
入され、ピストンを燃料圧力の高圧力側に付勢する付勢
手段とを備える。このため、連通通路の低圧ポンプ側と
高圧ポンプ側とに連通する内部通路がピストンに形成さ
れるので、この内部通路の圧損により燃料供給経路内の
水撃による圧力脈動を減衰することができる。さらに、
燃料圧力に応動するピストンと、ピストンを燃料圧力の
高圧力側に付勢する付勢手段とにる摺動抵抗により、燃
料供給経路内の流量による圧力脈動を減衰することがで
きる。したがって、燃料供給経路内の水撃による圧力脈
動と燃料供給経路内の流量による圧力脈動とをともに減
衰させることができる。さらにまた、簡便な構成で圧力
脈動を減衰させることができるので、パルセーションダ
ンパを用いた構成に比べて高い耐久性を確保することが
できる。

【０００９】本発明の請求項２記載の燃料圧力脈動減衰
装置によると、ピストンの長さと内部通路の断面積とは
所定の比率に形成されるので、水撃による圧力脈動の脈
動周波数と共振周波数との差を小さくする共鳴器原理に
より脈動減衰効果をさらに向上させることができる。本
発明の請求項３記載の燃料圧力脈動減衰装置によると、
連通通路を形成する内壁の一部に連通通路内の燃料の脈
動を減衰可能な脈動減衰室を備えるので、容積効果によ
り脈動をさらに効果的に減衰させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本発明の一実施例による燃料圧力脈動
減衰装置を用いたエンジンの燃料供給システムを図２に
示す。燃料タンク２０１には低圧ポンプとしての燃料ポ
ンプ２０２が収容されており、燃料ポンプ２０２により
数１００ｋＰａに燃料が加圧されてから燃料フィルタ２
０３の吸入ポート２０４に圧送される。燃料フィルタ２
０３の吐出ポート２０５は低圧ポンプ側低圧配管２０を
介して燃料圧力脈動減衰装置本体１０の吸入口１２に接
続されている。燃料圧力脈動減衰装置本体１０の吐出口
１１は高圧ポンプ側低圧配管３０を介して高圧ポンプと
しての高圧サプライポンプ２００の吸入口２４０に接続
されている。ここで、低圧ポンプ側低圧配管２０と高圧
ポンプ側低圧配管３０とは、特許請求の範囲に記載され
た燃料供給経路に相当する。

【００１１】ピストン２１１の往復運動による駆動力
は、コネクティングロッド２１２、クランク軸２１３、
図示しないベルトから成る連結機構によりバルブカムシ
ャフトとしてのポンプカム２３１に伝達され、高圧サプ
ライポンプ２００のプランジャ２３３を往復動させる。
吸入口２４０から吸入された燃料は高圧サプライポンプ
２００により数ＭＰａから数１０ＭＰａの高圧に加圧さ
れてデリバリバルブ２３０からコモンレール２０９に吐
出される。コモンレール２０９に蓄圧された高圧燃料
は、分岐通路２１５を介してエンジン各気筒に設けられ
たインジュクタ２１７に供給される。そしてインジェク
タ２１７から高圧燃料が直接気筒内の燃焼室２１６に噴
射される。

【００１２】コモンレール２０９にはその内部の燃料の
圧力を検出するための圧力センサ２２０が配設されてお
り、圧力センサ２２０により検出された圧力信号が電子
制御ユニット２２１に入力される。電子制御ユニット２
２１は、圧力センサ２２０により検出された圧力信号
と、エンジンの回転数や負荷等のエンジン運転状態とに
応じて燃料噴射圧が最適値になるよう、高圧サプライポ
ンプ２００の図示しない電磁弁の通電時期を制御するこ
とにより、コモンレール２０９へ吐出される燃料量を制
御している。また、電子制御ユニット２２１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
燃料噴射時期および噴射期間を制御するため、インジェ
クタ２１７に制御信号を出力している。

【００１３】次に、燃料圧力脈動減衰装置本体１０の詳
細を図１を用いて説明する。燃料圧力脈動減衰装置本体
１０は、高圧サプライポンプ側低圧配管３０と燃料ポン
プ側低圧配管２０との間に配設されており、ハウジング
１００と、ピストン１と、付勢手段としてのスプリング
２と、ストッパ３および４とからなる。ハウジング１０
０は、中空円筒状であって、高圧サプライポンプ側の大
径部１０１と燃料ポンプ側の小径部１０２とからなる。
大径部１０１の高圧サプライポンプ側の端面１１０はス
トッパ４に当接し、小径部１０２の燃料ポンプ側の端面
１２０はストッパ５に当接している。大径部１０１と、
小径部１０２の高圧サプライポンプ側とにはピストン１
が挿入されている。小径部１０２の燃料ポンプ側の連通
通路としてのスプリング室８にはスプリング２が挿入さ
れている。大径部１０１には、大径部１０１の内壁面１
１１と、大径部１０１と小径部１０２との段差部内壁面
１１２と、ストッパ４と、ピストン２とで囲まれた円環
状の脈動減衰室としてのダンパチャンバ６が形成されて
いる。

【００１４】ピストン１は、軸方向に開口径Ｄ、断面積
Ｓの内部通路７を有する長さＬの円筒形状をしており、
高圧サプライポンプ側の端面１ａがストッパ４に当接
し、燃料ポンプ側の端面１ｂが後述するスプリング２の
一端２ａに当接している。内部通路７は、高圧サプライ
ポンプ側低圧配管３０とスプリング室８とに連通してお
り、高圧サプライポンプ側の内壁に吐出口１１が形成さ
れている。

【００１５】スプリング２は、一端２ａがピストン１の
端面１ｂに当接し、他端２ｂがストッパ３に当接してお
り、ピストン１を高圧サプライポンプ側に付勢してい
る。ストッパ３は、ハウジング１００の小径部１０２の
端面１２０と、燃料ポンプ側低圧配管２０の端面２１と
に挟まれた有孔円盤状をしている。ストッパ３の孔部３
ａは、ピストン１の内部通路７の開口径Ｄよりも大きい
開口径を有している。

【００１６】ストッパ４は、ハウジング１００の大径部
１０１の端面１１０と、高圧サプライポンプ側低圧配管
３０の端面３１とに挟まれた有孔円盤状をしている。ス
トッパ３の孔部４ａは、ピストン１の内部通路７の開口
径Ｄよりも大きい開口径を有している。次に、燃料圧力
脈動減衰装置本体１０の作動について、図３〜図８を用
いて(1) 水撃による圧力脈動、(2) 流量による圧力脈動
に分けて説明する。

【００１７】(1) 水撃による圧力脈動 例えば、高圧サプライポンプ２００の電磁弁閉弁時、高
圧サプライポンプ側低圧配管３０の内部には、水撃によ
る圧力脈動が発生する。この圧力脈動が燃料圧力脈動減
衰装置本体１０の吐出口１１に伝搬しようとする。この
とき、燃料圧力脈動減衰装置本体がないと、図３（Ａ）
に示すような圧力脈動が燃料ポンプ側に伝搬する。ここ
で、Ｘは高圧サプライポンプ２００のポンプ閉弁タイミ
ングを示す。しかし本実施例では、ピストン１の内部通
路７による圧損により水撃による圧力脈動を減衰させる
ことができる。さらに、水撃による圧力脈動の脈動周波
数ｆと数１に示す共振周波数ｆ_n との差を小さくすれ
ば、共鳴器原理により、水撃による圧力脈動をさらに減
衰させることができる。以上の結果、図３（Ｂ）に示す
ように、高圧サプライポンプ側低圧配管３０から燃料ポ
ンプ側低圧配管２０に伝搬される水撃による圧力脈動を
減衰させることができる。

【００１８】

【数１】

【００１９】ここで、ａ：音速、Ｌ：ピストン長、Ｓ：
ピストン内部通路断面積、Ｄ：ピストン内部通路開口
径、Ｖ：燃料ポンプ側容積である。 (2) 流量による圧力脈動 高圧サプライポンプ２００よりコモンレール２０９へ送
られなかった燃料は、高圧サプライポンプ側低圧配管３
０に押戻される。このとき、燃料圧力脈動減衰装置本体
がないと、図７（Ａ）に示すような流量による圧力脈動
が燃料ポンプ側に伝搬する。しかし本実施例では、図４
に示すように、流量による圧力脈動が燃料圧力脈動減衰
装置本体１０の吐出口１１に伝搬しようとすると、図５
に示すように、流量による圧力脈動の圧力がスプリング
２の付勢力よりも大きいとき、ピストン１は燃料ポンプ
側に押される。このピストン１とスプリング２との摺動
抵抗により流量を吸収し、さらに、残りの流量はダンパ
チャンバ６による容積効果により吸収される。次に、図
６に示すように、高圧サプライポンプ側低圧配管３０の
内部の圧力がスプリング２の付勢力よりも小さくなった
とき、スプリング２の付勢力よりピストン１が高圧サプ
ライポンプ側に押され、高圧サプライポンプ側に燃料が
吸入される。したがって、図７（Ｂ）に示すように、高
圧サプライポンプ側低圧配管３０から燃料ポンプ側低圧
配管２０に伝搬される流量による圧力脈動を減衰させる
ことができる。

【００２０】上記の(1) 水撃による圧力脈動と(2) 流量
による圧力脈動とが合成されたとき、燃料圧力脈動減衰
装置本体がないと、図８（Ａ）に示すように、この合成
された圧力脈動が燃料ポンプ側に伝搬する。しかし本実
施例では、図８（Ｂ）に示すように、高圧サプライポン
プ側低圧配管３０から燃料ポンプ側低圧配管２０に伝搬
される合成された圧力脈動を減衰させることができる。

【００２１】本実施例においては、高圧サプライポンプ
側低圧配管３０と燃料ポンプ側低圧配管２０との間に燃
料圧力脈動減衰装置本体１０を配設することにより、高
圧サプライポンプ２００から燃料ポンプ側に伝搬される
水撃による圧力脈動と、高圧サプライポンプ２００から
燃料ポンプ側に押戻される流量による圧力脈動とをとも
に減衰させることができる。したがって、燃料ポンプ２
０２、燃料ポンプ側低圧配管２０および燃料フィルタ２
０３の内部の部材等の耐久性を確保することができる。
また、燃料圧力脈動減衰装置本体１０は、ハウジング１
００と、ピストン１と、スプリング２と、ストッパ３お
よび４とから簡便に構成されているので、ゴム製のダイ
アフラムを有するパルセーションダンパに比べて高い耐
久性を確保している。

【００２２】本発明においては、燃料圧力脈動減衰装置
本体を低圧配管の内部に配設し、低圧配管とハウジング
とストッパとを一体化してもよいし、燃料圧力脈動減衰
装置本体をダンパチャンバのない構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料圧力脈動減衰装置
本体を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例による燃料圧力脈動減衰装置
本体を用いた内燃機関の燃料供給システムを示す模式的
構成図である。

【図３】水撃による圧力脈動の挙動を示すデータ図であ
って、（Ａ）は、燃料圧力脈動減衰装置本体なしであ
り、（Ｂ）は、燃料圧力脈動減衰装置本体ありである。

【図４】本発明の一実施例による燃料圧力脈動減衰装置
本体の作動を説明するための断面図である。

【図５】本発明の一実施例による燃料圧力脈動減衰装置
本体の作動を説明するための断面図である。

【図６】本発明の一実施例による燃料圧力脈動減衰装置
本体の作動を説明するための断面図である。

【図７】流量による圧力脈動の挙動を示すデータ図であ
って、（Ａ）は、燃料圧力脈動減衰装置本体なしであ
り、（Ｂ）は、燃料圧力脈動減衰装置本体ありである。

【図８】水撃による圧力脈動と流量による圧力脈動とが
合成された圧力脈動の挙動を示すデータ図であって、
（Ａ）は、燃料圧力脈動減衰装置本体なしであり、
（Ｂ）は、燃料圧力脈動減衰装置本体ありである。

【符号の説明】

１ ピストン ２ スプリング（付勢手段） ３ ストッパ ４ ストッパ ６ ダンパチャンバ（脈動減衰室） ７ 内部通路 ８ スプリング室（連通通路） １０ 燃料圧力脈動減衰装置本体 １１ 吐出口 ２０ 燃料ポンプ側低圧配管（燃料供給経路） ３０ 高圧サプライポンプ側低圧配管（燃料供給経
路） １００ ハウジング ２００ 高圧サプライポンプ（高圧ポンプ） ２０２ 燃料ポンプ（低圧ポンプ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧ポンプと、 前記低圧ポンプから供給される燃料を加圧して内燃機関
   に圧送する高圧ポンプと、 前記低圧ポンプから前記高圧ポンプに燃料を供給する燃
   料供給経路と、 前記燃料供給経路に配設され、前記燃料供給経路の低圧
   ポンプ側と、前記燃料供給経路の高圧ポンプ側とに連通
   する連通通路を有するハウジングと、 前記連通通路内に摺動可能に挿入され、前記連通通路の
   低圧ポンプ側と、前記連通通路の高圧ポンプ側とに連通
   する内部通路を有し、燃料圧力に応動するピストンと、 前記連通通路内に挿入され、前記ピストンを燃料圧力の
   高圧力側に付勢する付勢手段とを備えたことを特徴とす
   る燃料圧力脈動減衰装置。
2. 【請求項２】 前記ピストンの長さと、前記内部通路の
   断面積とは所定の比率に形成されることを特徴とする請
   求項１記載の燃料圧力脈動減衰装置。
3. 【請求項３】 前記連通通路を形成する内壁の一部に前
   記連通通路内の燃料の脈動を減衰可能な脈動減衰室を備
   えたことを特徴とする請求項１または２記載の燃料圧力
   脈動減衰装置。