JPH10318088A - 可変吐出量高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変吐出量高圧ポンプの駆動トルクを低減
し、駆動ベルトの耐久性を向上させる。 【解決手段】 複数の摺動孔２内にプランジャ２１ａ〜
２１ｄを配し、プランジャ２１ａ〜２１ｄと摺動孔２と
の間に複数の圧力室２３ａ〜２３ｄを形成する。これら
複数の圧力室２３ａ〜２３ｄと、流量制御用電磁弁６下
流の流路７２の間には、分配ロータ７０を設けてあり、
分配ロータ７０の回転によって、流路７２に連通する分
配溝７７が、圧力室２３ａ、２３ｃへのフィードポート
８２ａ、８２ｃ、あるいは圧力室２３ｂ、２３ｄへのフ
ィードポート８２ｂ、８２ｄと連通する。そして、圧力
室２３ａ、２３ｃと圧力室２３ｂ、２３ｄの加圧、圧送
を交互に行うことで、圧送に必要な駆動トルクを小さく
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コモンレール（蓄
圧配管）内に蓄圧された高圧燃料をインジェクタにより
ディーゼルエンジンの各気筒へ噴射するコモンレール式
燃料噴射装置において、コモンレール内に高圧流体を圧
送するための可変吐出量高圧ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンに燃料を噴射するシ
ステムの１つとして、コモンレール噴射システムが知ら
れている。コモンレール噴射システムでは、各気筒に連
通する共通の蓄圧配管（コモンレール）が設けられ、こ
こに可変吐出量高圧ポンプによって必要な流量の高圧燃
料を圧送供給することにより、蓄圧配管の燃料圧力を一
定に保持している。蓄圧配管内の高圧燃料は所定のタイ
ミングでインジェクタにより各気筒に噴射される（例え
ば、特開昭６４−７３１６６号公報等）。

【０００３】図９は、このような用途に用いられる可変
吐出量高圧ポンプの一例を示すもので、シリンダ９１内
には図示しないカムによって駆動されるプランジャ９２
が往復動自在に嵌挿され、シリンダ９１の内壁面とプラ
ンジャ９２の上端面とで圧力室９３を形成している。該
圧力室９３の上方には電磁弁９４が取り付けられてお
り、電磁弁９４は、その内部に形成された低圧流路９５
と圧力室９３の間を開閉する弁体９６を有している。

【０００４】弁体９６は、コイル９７に通電しない図示
の状態で開弁位置にあり、燃料は、プランジャ９２の下
降時に、図略の低圧供給ポンプより低圧流路９５、弁体
９６周りの間隙を経て圧力室９３内に導入される。コイ
ル９７に通電すると弁体９６は上方へ吸引され、その略
円錐状の先端部がシート部９８に着座して閉弁する。同
時に、プランジャ９２の上昇によって、圧力室９３内の
燃料が加圧され、圧力室９３の側壁に設けた通路９９よ
り蓄圧配管へ圧送される。

【０００５】ところで、プランジャ９２の上昇中は、圧
力室９３内の燃料圧により弁体９６に閉弁方向の力が作
用するため、弁体９６は一度閉弁すると、コイル９７へ
の通電を停止しても開弁しない。このため、上記構成の
可変吐出量高圧ポンプでは、蓄圧配管へ送る流量の制御
を、閉弁時期を制御する、いわゆるプレストローク制御
にて行っている。すなわち、プランジャ９２が上昇行程
に移った後、直ちに閉弁せず、圧力室９３内の燃料が所
定量となるまで開弁状態を保持して、余剰の燃料を低圧
流路９５側へ逃がし、しかる後、閉弁して加圧を開始す
ることで、必要量の加圧流体を蓄圧配管へ圧送してい
る。

【０００６】ところが、エンジンの回転数の上昇に伴
い、ポンプの送油率が高くなると、弁体９６が閉弁信号
とは無関係に閉弁（自閉）するという問題が生ずる。こ
れは、プランジャ９２の上昇時、弁体９６が、下端面に
圧力室９３内の燃料の動圧を直接受けること、弁体９６
とシート部９８の間の間隙より低圧流路９５へ向けて流
れる燃料の絞り効果により閉弁方向の力を受けること等
によるもので、流量制御が適切になされないおそれがあ
る。

【０００７】この対策としては、弁体９６の作動ストロ
ークを大きくするか、弁体９６の復帰用スプリング力を
大きくすることが考えられるが、いずれの場合も、閉弁
応答性の低下につながる。閉弁応答性を維持するために
はコイルに通電する電力を多大にしたり、体格を大きく
して電磁弁の吸引力を増加させる必要があり、電磁弁の
電力コスト、製作コストの上昇を招くという問題があっ
た。

【０００８】また、上記構成の可変吐出量高圧ポンプで
は、圧力室９３への流路の開閉を電磁弁９４で行ってお
り、閉弁信号に対し弁体９６が着座して流路を閉鎖する
までに一定の時間を要することから、通常、この作動応
答時間を予め計算して閉弁タイミングを制御している。
ところが、エンジンの回転数が上昇し、ポンプの送油率
が高くなると、開閉動作が間に合わなくなり、十分な制
御ができなくなるおそれがあった。

【０００９】そこで、本発明者等は、エンジンの回転数
が上昇し、ポンプの送油率が高い状態でも、蓄圧配管へ
圧送する流量制御が容易かつ確実にでき、しかも装置の
大型化や電力の増大を伴わないことを目的として、低圧
流路と圧力室との間を開閉する弁体と、低圧流路から圧
力室へ吸入される低圧燃料の流量を制御する弁体を別々
に設けた可変吐出量高圧ポンプを提案した（特願平８−
１９５６５３号）。

【００１０】この構成を図１０に示すと、ポンプハウジ
ング１００内にはドライブシャフト１０１が挿通保持さ
れており、このドライブシャフト１０１と一体に回転す
るフィードポンプ１０２によって、低圧燃料が低圧流路
１０３、１０４より、燃料溜まり１０５に流入するよう
になしてある。

【００１１】上記ドライブシャフト１０１の右端部に
は、インナーカム１０６が一体に形成されており、この
インナーカム１０６内には、ヘッド１０７の左端部が挿
通位置している。該ヘッド１０７の左端部内には、４個
の摺動孔１０８が放射状に形成され（図ではこのうち２
個のみを示す）、各摺動孔１０８内にはプランジャ１０
９が往復動自在に支持されている。これらプランジャ１
０９の内側端面と摺動孔１０８の内壁とで圧力室１１０
が形成され、導入される燃料をプランジャ１０９の往復
動によって加圧するようになしてある。

【００１２】上記燃料溜まり１０５より圧力室１１０に
至る流路には、上流側から、流量制御用の電磁弁１１１
および逆止弁１１２が配設されている。逆止弁１１２は
電磁弁１１１が開弁している間、流入する燃料の圧力で
開弁し、電磁弁１１１が閉弁すると閉弁する。しかし
て、電磁弁１１１により予め必要な流量を圧力室１１０
内に供給すると、逆止弁１１２により低圧燃料の加圧開
始時より圧送終了時まで圧力室１１０への流路が閉鎖さ
れるので、電磁弁１１１には最大の圧力でもフィード圧
（約１５気圧）しか作用しない。よって、電磁弁１１１
の体格を大きくする等の必要がなく、コスト低減が可能
となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記可
変吐出量高圧ポンプは、上記４本のプランジャ１０９が
同時に往復動して圧力室１１０内の燃料を加圧する構成
となっており、加圧燃料の圧送に必要な駆動トルクが大
きい。図８（ａ）は、上記構成の可変吐出量高圧ポンプ
において、プランジャ１０９を４本とし、インナーカム
１０６の内周面に４個のカム山を形成した場合の最大駆
動トルク（最大吐出量における駆動トルク）を示したも
のである。インナーカム１０９、すなわちドライブシャ
フトの１回転につき、４回の圧送が行われ、圧送期間が
約４５°、吸入期間は約４５°で間欠的に圧送が行われ
る。この時、最大駆動トルクは５０Ｎｍであり、この場
合、インナーカム１０６と一体のドライブシャフト１０
１を回転駆動するために駆動ベルトを用いると、駆動ベ
ルトの耐久性が不十分となることが懸念される。

【００１４】しかして、本発明の目的は、可変吐出量高
圧ポンプの駆動トルクを低くし、駆動ベルトを用いた場
合にも、十分な耐久性を得ることのできる可変吐出量高
圧ポンプを実現することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１の構成に
おいて、可変吐出量高圧ポンプは、シリンダ内に往復運
動可能に嵌挿されたプランジャと、該プランジャを上記
シリンダ内で往復運動させるカムと、上記シリンダの内
壁面と上記プランジャの端面とで形成され、低圧流路よ
り導入される低圧燃料を上記プランジャの往復運動によ
って加圧する圧力室と、加圧燃料を高圧流路へ圧送する
手段とを備えている。本発明では、上記圧力室を複数設
けており、これら複数の圧力室と上記低圧流路との間の
連通、遮断を切り替え、低圧燃料を上記複数の圧力室に
分配する分配手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１６】上記構成によれば、上記複数の圧力室と上
記低圧流路との間の連通を、上記分配手段を用いて適
宜、切り替えることで、上記複数の圧力室が交互に加
圧、圧送を行うようにすることができる。従って、加圧
燃料の圧送に必要な駆動トルクを小さくすることができ
るので、駆動ベルトを用いた場合にも、その耐久性を十
分高くすることができる。

【００１７】請求項２の構成では、上記分配手段を、上
記低圧流路に連通する流路を有し、該流路に連通する少
なくとも１つの分配溝を外周面に設けた分配ロータとす
る。そして、上記分配ロータの外周に上記複数の圧力室
のそれぞれに至る流路を配置することで、上記分配ロー
タの回転に伴って、上記分配溝と上記複数の圧力室への
流路との間を、順次、連通もしくは遮断することができ
る。

【００１８】請求項３の構成では、上記低圧流路から上
記圧力室へ吸入される低圧燃料の吸入量を調節するため
の電磁弁と、上記電磁弁と上記圧力室との間に設けら
れ、上記低圧流路から上記圧力室方向へのみ低圧燃料を
流入させる逆止弁を設ける。このように構成すること
で、装置を大型化することなく、流量制御を容易かつ確
実にできる。

【００１９】請求項４の構成では、上記逆止弁を、上記
分配ロータの下流に設ける。この時、高圧部のデッドボ
リュームが少なくでき、また、上記分配ロータに高圧が
作用するのを防止することができる。

【００２０】請求項５の構成では、上記分配ロータを、
上記プランジャの軸線から離して設ける。この時、上記
圧力室内の圧力上昇による影響が上記分配ロータに及ぶ
ことを防止し、分配ロータの回転をスムーズに行うこと
ができる。

【００２１】請求項６の構成では、上記電磁弁の上流に
フィルターを配設し、その目開きを上記電磁弁の弁体の
リフト量より小さく設定する。これにより、上記電磁弁
の弁体に異物が噛み込むことを防止することができる。

【００２２】請求項７の構成では、上記カムをリング状
としてその内周面を複数のカム山を有するカム面とな
し、上記カム内に、上記シリンダおよびプランジャを、
カム中心に対して放射状に配置する。具体的には、請求
項８の構成のように、上記カム面に２個のカム山を形成
し、上記プランジャを４本設置する。この時、上記プラ
ンジャが２本づつ、交互に上昇を行うので、最大駆動ト
ルクの低減に効果的である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変吐出量高圧ポ
ンプをディーゼルエンジンのコモンレール噴射システム
に適用した例について説明する。図２のシステム図にお
いて、エンジンＥには各気筒の燃焼室に対応する複数の
インジェクタＩが配設され、これらインジェクタＩは各
気筒共通の高圧蓄圧配管いわゆるコモンレールＲに接続
されている。インジェクタＩからエンジンＥの各燃焼室
への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁Ｂ１のＯＮ−ＯＦ
Ｆにより制御され、電磁弁Ｂ１が開弁している間、コモ
ンレールＲ内の燃料がインジェクタＩによりエンジンＥ
に噴射される。従って、コモンレールＲには連続的に燃
料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料が蓄圧される必要
があり、そのために高圧流路である供給配管Ｒ１、吐出
弁Ｂ２を介して、本発明の可変吐出量高圧ポンプＰが接
続される。

【００２４】この可変吐出量高圧ポンプＰは、燃料タン
クＴからフィードポンプＰ１を経て吸入される低圧燃料
を高圧に加圧し、コモンレールＲ内の燃料を高圧に制御
するものである。コモンレールＲには、コモンレール圧
力を検出する圧力センサＳ１が配設されており、システ
ムを制御する制御手段たる電子制御ユニットＥＣＵは、
この圧力センサＳ１からの信号が予め負荷や回転数に応
じて設定した最適値となるように、可変吐出量高圧ポン
プＰの吐出量を制御する。さらに、電子制御ユニットＥ
ＣＵには、例えばエンジン回転数センサＳ２、負荷セン
サＳ３より、回転数、負荷の情報が入力され、電子制御
ユニットＥＣＵは、これらの信号により判別されるエン
ジン状態に応じた最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）
を決定して噴射量制御用電磁弁Ｂ１に制御信号を出力す
る。

【００２５】次に、図１により上記可変吐出量高圧ポン
プＰの詳細について説明する。図において、ポンプハウ
ジング１内には、エンジンＥ（図２参照）によってエン
ジンの１／２の回転と同期して回転駆動されるドライブ
シャフトＤが挿通保持されており、このドライブシャフ
トＤには低圧燃料供給用のベーン式フィードポンプＰ１
が連結されている。フィードポンプＰ１はドライブシャ
フトＤと一体に回転し、燃料タンクＴ（図２参照）から
燃料を吸入して低圧に加圧した燃料を低圧流路１１、１
２、フィルター５１、ヘッド１４内の低圧流路１３を通
して燃料溜まり５２に送出している。フィードポンプＰ
１の燃料吐出側と燃料吸入側とは、吐出圧力が調節でき
るように図示しない圧力調整弁を介して接続されてい
る。このように本実施の形態では、可変吐出量高圧ポン
プＰは図２に示したフィードポンプＰ１を内蔵する構成
となっている。

【００２６】上記ドライブシャフトＤは、ベアリングＤ
１、Ｄ２を介してポンプハウジング１に回転可能に支持
されており、その右端部にインナーカム８が一体に形成
されている。ポンプハウジング１の右端開口にはヘッド
１４が嵌着されており、該ヘッド１４は左端中央部が突
出して上記インナーカム８内に挿通位置している。この
ヘッド１４の左端中央部内には、詳細を後述する分配手
段たる分配ロータ７０と逆止弁４が配設されている。ヘ
ッド１４の右端部には、圧力室への低圧燃料の流入量を
制御するための電磁弁６が配設され、該電磁弁６は、ハ
ウジング６１外周に設けたフランジ６３に図示しないボ
ルトを挿通することによって固定されている。この電磁
弁６と逆止弁４、および分配ロータ７０とで上記図２に
おける吐出制御装置Ｐ２を構成している。なお、本実施
の形態においては、ドライブシャフトＤとインナーカム
８は一体となっているが、これらを別体にして継手で連
結してもよい。

【００２７】上記電磁弁６は、図３の如く、コイル６２
を内蔵するハウジング６１と、その左端部内に嵌装固定
されるバルブボディ６８を有し、バルブボディ６８に設
けたシリンダ６９内に、弁体７３を摺動可能に保持して
いる。弁体７３の左端部周りには環状の流路７４ａが形
成され、該流路７４ａは流路７４ｂにて上記燃料溜まり
５２に連通するとともに、流路７４ｃにて、上記分配ロ
ータ７０に至る流路７２に連通している。

【００２８】上記弁体７３の右端にはアーマチャ６４が
圧入固定してあり、アーマチャ６４は、ステータ６５と
一定の間隔で対向している。該ステータ６５の外側には
上記コイル６２が配され、ステータ６５内部に設けたス
プリング室６６内にはスプリング６７が配設されて、上
記アーマチャ６４を図の左方に付勢している。

【００２９】流路７４ｃの開口端には略円錐状のシート
面７５が形成してあり、上記コイル６２に通電しない図
示の状態で、弁体７３の先端部がこのシート面７５に着
座して上記流路７４ａ、７４ｃ間を閉鎖するようになし
てある。コイル６２へ通電するとアーマチャ６４が吸引
され、これと一体の弁体７３先端部がシート面７５から
離れて、流路７４ａ、７４ｃ間を開放する。このよう
に、電磁弁６を、非通電状態で閉弁する構成とすること
で、コイルの破損時に燃料の圧送が行われないようにす
る効果がある。

【００３０】電磁弁６の上流には、図１のようにフィル
ター５１が配設されており、万一、シート面７５と弁体
７３の間に異物が噛み込むと、常に流路７４ａ、７４ｃ
間は開放された状態となる。つまり、常時、圧送が行わ
れてしまうため、本実施の形態においては、例えば、弁
体７３のリフト量を０．２ｍｍとし、フィルター５１の
目開きをこれより小さい０．１５ｍｍとして、異物の噛
み込みを防止している。

【００３１】図３において、ヘッド１４の上記左端中央
部には、内部に圧力室を形成するシリンダたる摺動孔２
が複数形成してある。図４に示すように、本実施の形態
では、等間隔で配置した４個の摺動孔２内に、４本のプ
ランジャ２１ａ〜２１ｄをそれぞれ摺動孔２内に往復動
自在かつ摺動自在に支持せしめている。各摺動孔２の内
壁とプランジャ２１ａ〜２１ｄの内側端面との間に形成
される空間は、それぞれ圧力室２３ａ〜２３ｄとなして
ある。また、各プランジャ２１ａ〜２１ｄの外側端部に
はシュー２４ａ〜２４ｄが設けられ、各シュー２４ａ〜
２４ｄにカムローラ２２ａ〜２２ｄが回転自在に保持さ
れている。

【００３２】上記インナーカム８は、このカムローラ２
２ａ〜２２ｄの外周に摺接するように配置されており、
その内周面は、複数のカム山を有するカム面８１となし
てある。ここではカム山を等間隔で２つ形成している
（図のプランジャ２１ｂ、２１ｄに対向する位置）。し
かして、ドライブシャフトＤと一体となったインナーカ
ム８が回転すると、プランジャ２１ａ〜２１ｄがシリン
ダ２内を往復動し、プランジャ２１ａ、２１ｃとプラン
ジャ２１ｂ、２１ｄとが交互に上昇して圧力室２３ａ〜
２３ｄ内の燃料を加圧する。このように、本実施の形態
においては、プランジャを等間隔で４本配置し、インナ
ーカム８の内周面に等間隔で２個のカム山を形成して、
２本のプランジャが交互に圧送する機構としたことで、
最大トルクの低減がより効果的にできる。

【００３３】図３において、上記圧力室２３ａ〜２３ｄ
の左方に形成したシリンダ４０内に、分配ロータ７０が
回転自在に保持され、該分配ロータ７０の外周には、複
数個の逆止弁４が配設してある。本実施の形態ではこの
逆止弁を４個としてあり、上記圧力室２３ａ〜２３ｄに
至る流路途中にそれぞれ設けてある。ヘッド１４の左方
にはシューガイド３０が配設され、図示しないボルトに
よってヘッド１４に固定されている。上記分配ロータ７
０は、ピン８０（図１参照）によって、ドライブシャフ
トＤに連結しており、該ドライブシャフトＤとともに回
転運動するようになしてある。分配ロータ７０とシュー
ガイド３０の間には、ワッシャ７６が挿入されており、
分配ロータ７０とワッシャ７６間、ワッシャ７６とシュ
ーガイド３０間が回転すべりするようになっている。

【００３４】上記分配ロータ７０は、図の上下方向に延
びる流路７８と、該流路７８の中間部に一端が連通し、
他端が上記流路７２に連通する流路７１とを有してい
る。図５のように、上記流路７８の上下端には２個の分
配溝７７が形成してあり、分配ロータ７０の回転によっ
て、逆止弁４内の流路４１に至るフィードポート８２ａ
〜８２ｄに燃料を供給するようになしてある。このフィ
ードポート８２ａ〜８２ｄと分配溝７７との連通、遮断
の状態については後述する。

【００３５】なお、圧力室２３ａ〜２３ｄ内の燃料が加
圧されると、ヘッド１４の圧力室２３ａ〜２３ｄ近傍は
圧力によって変形するが、図３のように、分配ロータ７
０は、プランジャ２１ａ〜２１ｄの軸線から十分に離れ
たところに配置されているため、分配ロータ７０とヘッ
ド１４との回転が妨げられるようなことはない。

【００３６】各逆止弁４は内部に流路４１を形成したボ
デー４２を有し、ボデー４２はヘッド１４内に圧入固定
してある。上記流路４１は、途中で上記圧力室２３ａ〜
２３ｄ方向（図の右方）に拡径して円錐状のシート面４
５をなし、弁体としてのボール４４が着座して流路４１
を閉鎖するようになしてある。ボール４４の右方には、
筒状のボールストッパ４３が配設され、該ボールストッ
パ４３は、右端外周縁に設けたフランジをヘッド１４と
ボデー４２間に挟持せしめている。圧力室２３ａ〜２３
ｄへ燃料が吸入される吸入工程時において、逆止弁４の
ボール４４は、燃料の圧力でボールストッパ４３内の流
路４７を塞いでしまうが、燃料はボールストッパ４３の
側面に形成された流路４６から上記流路４７内に流入
し、圧力室２３ａ〜２３ｄへ供給される。プランジャ２
１ａ〜２１ｄの圧送工程時には、ボール４４は、燃料の
圧力で図中、左方へ移動し、逆止弁４は閉弁する。

【００３７】ここで、上記逆止弁４は、電磁弁６から各
圧力室２３ａ〜２３ｄへ至る流路の途中に設けられてい
ればよいが、本実施の形態のように、逆止弁４を、分配
ロータ７０と圧力室２３ａ〜２３ｄの間に設けることが
望ましい。この時、高圧部のデッドボリュームを少なく
できる利点がある。また、分配ロータ７０には、高圧が
作用しないため、分配ロータ７０とヘッド１４との摺動
部からの漏れが低減できる。

【００３８】ヘッド１４の内部に形成される上記燃料溜
まり５２内には、上記フィードポンプＰ１によって約１
５気圧に加圧された低圧燃料が満たされている。この低
圧燃料は、上記燃料溜まり５２から、電磁弁６、ヘッド
１４内の流路７２、分配ロータ７０内の流路７１、７
８、逆止弁４内の流路４１を経て、流路１５より各圧力
室２３ａ〜２３ｄに流入する。圧力室２３ａ〜２３ｄで
加圧された燃料は（図１）、ヘッド１４壁に設けた吐出
孔１６より圧送手段であるデリバリバルブ３（図２にお
ける吐出弁Ｂ２に相当）、供給配管Ｒ１を通ってコモン
レールＲに供給される（図２参照）。その供給の圧力は
エンジンＥの運転状態によって異なり、２００〜１２０
０気圧である。デリバリバルブ３は逆止弁としての機能
を持ち、弁体３１とこれを閉弁方向に付勢するリターン
スプリング３２を有し、加圧燃料が所定圧を越えると開
弁するようになしてある。

【００３９】なお、図１には、デリバリバルブ３は１つ
しか示されていないが、図示しない位置に、もう１つの
デリバリバルブが設置されている。すなわち、図６に示
すように、本実施の形態では、４本のプランジャ２１ａ
〜２１ｄが配置されており、ヘッド１４とプランジャ２
１ａ〜２１ｄに囲まれた４つの圧力室２３ａ〜２３ｄの
うち、対向する２つの圧力室２３ａ、２３ｃと、圧力室
２３ｂ、２３ｄとが、交互に加圧を行う。そこで、圧力
室２３ａ、２３ｃを吐出穴１６ａ、１６ｃによってデリ
バリバルブ３ａに、圧力室２３ｂ、２３ｄを吐出穴１６
ｂ、１６ｄによってデリバリバルブ３ｂに、それぞれ連
通させている。各圧力室２３ａ〜２３ｄで加圧された燃
料は、これらデリバリバルブ３ａ、３ｂから、図２の供
給配管Ｒ１を通ってコモンレールＲに供給される。な
お、デリバリバルブ３を４個にして、圧力室２３ａ〜２
３ｄのそれぞれと連通する構成としてもよい。

【００４０】次に、図７を用いて上記構成の可変吐出量
高圧ポンプの作動について説明する。図７において、カ
ム８のリフト（ａ，ｃ）は、図４におけるプランジャ２
１ａ、２１ｃに対向する、カム面８１上の点８１ａ、８
１ｃにおけるリフト量を示す。つまり、インナーカム８
が回転することで、点８１ａ、８１ｃにおけるリフト量
が変化する。カム８のリフト（ｂ，ｄ）は、同様に、プ
ランジャ２１ｂ、２１ｄに対向する、カム面８１上の点
８１ｂ、８１ｄにおけるリフト量を示す。

【００４１】図７（ａ）点において、インナーカム８
（ａ，ｃ）は吸入工程に入り、フィードポート８２ａ、
８２ｃと分配溝７７とが連通する（図５に図示の状
態）。電磁弁６のコイル６２への通電は、これに先立っ
て行われ、図７（ａ）の時点では、電磁弁６の弁体７３
は開弁している。従って、燃料溜まり５２から、流路７
４ｃ、７２、７１、７８、分配溝７７、フィードポート
８２ａ、８２ｃ、逆止弁４内の流路４１、流路１５を通
って、燃料が圧力室２３ａ、２３ｃにそれぞれ流入す
る。この時、流入する燃料によって、プランジャ２１
ａ、２１ｃはカム面８１側に押しつけられ、電磁弁６の
弁体７３が閉弁するまで燃料の吸入が行われる。

【００４２】電子制御ユニットＥＣＵから電磁弁６のコ
イル６２への通電が遮断されると、電磁弁６の弁体７３
が閉弁し（図７（ｂ）点）、燃料溜まり５２と流路７４
ｃの間、すなわち、圧力室２３ａ、２３ｃとの間が遮断
される。その後も、インナーカム８のリフト（ａ，ｃ）
は下降し続けるが、吸入が終了すると、プランジャ２１
ａ、２１ｃのリフトは停止して、カムローラ２２ａ、２
２ｃとインナーカム８は離れる。その後、フィードポー
ト８２ａ、８２ｃと分配溝７７との連通は、分配ロータ
７０の回転によって遮断される（図７（ｃ）点）。

【００４３】電子制御ユニットＥＣＵから、再び電磁弁
６のコイル６２への通電が行われると、電磁弁６の弁体
７３が開弁するが（図７（ｄ）点）、この時、全てのフ
ィードポート８２ａ〜８２ｄと分配溝７７との間は遮断
されており、全ての圧力室２３ａ〜２３ｄについて、燃
料の吸入は行われない。本実施の形態では、この全ての
フィードポート８２ａ〜８２ｄと分配溝７７の間が遮断
されている期間が、約３０°となるようにしており、こ
の間に電磁弁６の弁体７３が開弁するように制御する。
次いで、図７（ｅ）点で、フィードポート８２ｂ、８２
ｄと分配溝７７とが連通し、インナーカム８（ｂ，ｄ）
が吸入行程に入る。以下、プランジャ２１ａ、２１ｃの
場合と同様にして、圧力室２３ｂ、２３ｄへ燃料の吸入
が行われる。

【００４４】図７（ｃ）点から、インナーカム８のリフ
ト（ａ，ｃ）が開始されるが、インナーカム８のリフト
が開始しても、プランジャ２１ａ、２１ｃはすぐにはリ
フトを開始せず、インナーカム８のカム面８１上の点８
１ａ、８１ｃのリフト量がプランジャ２１ａ、２１ｃの
リフト量となると（図７（ｆ）点）、カムローラ２２
ａ、２２ｃがインナーカム８に当接し、カムローラ２２
ａ、２２ｃがシュー２４ａ、２４ｃを介してプランジャ
２１ａ、２１ｃをリフトさせる。この圧送工程時におい
ては、それぞれの逆止弁４は閉弁しているため、分配ロ
ータ７０に高圧が作用することはない。その後、プラン
ジャ２１ａ、２１ｃの上昇とともに上記圧力室２３ａ、
２３ｃ内の容積が縮小し、圧力室２３ａ、２３ｃ内の圧
力が次第に高くなる。圧力室２３ａ、２３ｃ内の燃料の
圧力が所定圧を越えると、吐出孔１６、デリバリバルブ
３を経て、供給配管Ｒ１よりコモンレールＲに高圧燃料
が供給される（図２）。プランジャ２１ａ、２１ｃのリ
フトが最大となると（図７（ｇ）点）、圧送が終了す
る。インナーカム８のリフト（ｂ，ｄ）も同様にして行
われる。

【００４５】図７に示したように、プランジャ２１ａ、
２１ｃによる圧送と、プランジャ２１ｂ、２１ｄによる
圧送は、インナーカム８の回転角度で９０°づつずれて
行われる。図８（ｂ）は、上記構成における駆動トルク
を示したもので、このような構成では、最大吐出量の時
の駆動トルクは、図９に示す実線と破線を合計したもの
となり、図８（ａ）の従来構成に比べて大幅に駆動トル
クのピーク値（最大値）を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す可変吐出量高
圧ポンプの全体断面図である。

【図２】第１の実施の形態の可変吐出量高圧ポンプを含
む燃料噴射装置の全体構成図である。

【図３】図１の部分拡大断面図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】第１の実施の形態の可変吐出量高圧ポンプの主
要部の概略構成図である。

【図７】第１の実施の形態における可変吐出量高圧ポン
プの作動を説明するための図である。

【図８】（ａ）は従来の可変吐出量高圧ポンプの圧送特
性を示す図、（ｂ）は本発明の可変吐出量高圧ポンプの
圧送特性を示す図である。

【図９】従来の可変吐出量高圧ポンプの全体断面図であ
る。

【図１０】従来の可変吐出量高圧ポンプの全体断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｐ 可変吐出量高圧ポンプ Ｒ コモンレール Ｒ１ 供給配管（高圧流路） １ ポンプハウジング １１、１２、１３ 低圧流路 １４ ヘッド １５ 流路 １６ 吐出孔 ２ 摺動孔（シリンダ） ２１ａ〜２１ｄ プランジャ ２２ａ〜２２ｄ カムローラ ２３ａ〜２３ｄ 圧力室 ３ デリバリバルブ（圧送手段） ４ 逆止弁 ４１ 流路 ４２ ボデー ４３ ボールストッパ ４４ ボール ４６、４７ 流路 ５１ フィルター ５２ 燃料溜まり ６ 電磁弁 ６２ コイル ６８ バルブボディ ７０ 分配ロータ（分配手段） ７１、７２ 流路 ７３ 弁体 ７４ａ〜７４ｃ 流路 ７５ シート面 ７６ ワッシャ ７７ 分配溝 ７８ 流路 ８ インナーカム ８１ カム面 ８２ａ〜８２ｄ フィードポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 正晃 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 堀内 康弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内に往復運動可能に嵌挿された
   プランジャと、該プランジャを上記シリンダ内で往復運
   動させるカムと、上記シリンダの内壁面と上記プランジ
   ャの端面とで形成され、低圧流路より導入される低圧燃
   料を上記プランジャの往復運動によって加圧する圧力室
   と、加圧燃料を高圧流路へ圧送する手段とを備える可変
   吐出量高圧ポンプにおいて、上記圧力室を複数設けると
   ともに、これら複数の圧力室と上記低圧流路との間の連
   通、遮断を切り替え、低圧燃料を上記複数の圧力室に分
   配する分配手段を設けたことを特徴とする可変吐出量高
   圧ポンプ。
2. 【請求項２】 上記分配手段が、上記低圧流路に連通す
   る流路を有し、該流路に連通する少なくとも１つの分配
   溝を外周面に設けた分配ロータであり、該分配ロータの
   外周に上記複数の圧力室のそれぞれに至る流路を配置し
   て、上記分配ロータの回転に伴って上記分配溝と上記複
   数の圧力室への流路の間を連通、遮断するようになした
   請求項１記載の可変吐出量高圧ポンプ。
3. 【請求項３】 上記低圧流路から上記圧力室へ吸入され
   る低圧燃料の吸入量を調節するための電磁弁と、上記電
   磁弁と上記圧力室との間に設けられ、上記低圧流路から
   上記圧力室方向へのみ低圧燃料を流入させる逆止弁を設
   けた請求項１または２記載の可変吐出量高圧ポンプ。
4. 【請求項４】 上記逆止弁を、上記分配ロータの下流に
   設けた請求項１ないし３記載のいずれか記載の可変吐出
   量高圧ポンプ。
5. 【請求項５】 上記分配ロータを、上記プランジャの軸
   線から離して設けた請求項１ないし４のいずれか記載の
   可変吐出量高圧ポンプ。
6. 【請求項６】 上記電磁弁の上流にフィルターを配設
   し、その目開きを上記電磁弁の弁体のリフト量より小さ
   く設定した請求項１ないし５のいずれか記載の可変吐出
   量高圧ポンプ。
7. 【請求項７】 上記カムをリング状としてその内周面を
   複数のカム山を有するカム面となし、上記カム内に、上
   記シリンダおよびプランジャを、カム中心に対して放射
   状に配置した請求項１ないし６のいずれか記載の可変吐
   出量高圧ポンプ。
8. 【請求項８】 上記カム面に２個のカム山を形成し、上
   記プランジャを４本設置した請求項１ないし７のいずれ
   か記載の可変吐出量高圧ポンプ。