JPH1073064A

JPH1073064A - 高圧供給ポンプ

Info

Publication number: JPH1073064A
Application number: JP9100939A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Makino; 牧野　　正晃; Shigeiku Enomoto; 榎本　　滋郁
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1998-03-17
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: JP3581861B2

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の大型化や電力の増大を伴わずに、圧送
する流量制御が容易かつ確実にできる高圧供給ポンプを
提供する。【解決手段】シリンダ２の内壁面とプランジャ２１端
面とで形成される圧力室２３に低圧通路１４、５１ａ〜
５１ｂ、５２、４６、７４ａ〜７４ｃより低圧流体を吸
入し、加圧した流体を高圧通路３３に圧送する構成と
し、低圧通路と圧力室２３の間に、圧力室２３への流路
を開閉する逆止弁４を設けるとともに、その上流に圧力
室２３内に供給される低圧流体の流量を制御する電磁弁
６を設ける。低圧流体の吸入量を電磁弁６で制御し、逆
止弁４を経て圧力室２３へ吸入される低圧流体を全て加
圧、圧送する方式としているので、簡単な構成で、圧送
量制御が確実にでき、低コストにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディーゼル
機関のコモンレール噴射システムにおいて、高圧流体を
圧送供給するために用いられる高圧供給ポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関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
高圧供給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１７は、このような用途に用いられる高
圧供給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通路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通路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】

【発明が解決しようとする課題】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、上記構成の高圧供給ポンプでは、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９
２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
の燃料を低圧通路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通路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、上記構成の高圧供給ポンプでは、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】しかして、本発明の目的は、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にある。また他
の目的として、流路の開閉に電磁弁を用いることによる
応答遅れ等の不具合を解消することにある。

【００１０】

【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、高圧供給ポンプは、シリンダ内にプランジャを
往復運動可能に嵌挿して、上記シリンダの内壁面と上記
プランジャの端面とで圧力室を形成し、該圧力室内に低
圧通路より導入される低圧流体を、上記プランジャの往
復運動によって加圧して、高圧通路へ圧送するようにな
してある。そして、上記圧力室と上記低圧通路の間に設
けられ、上記圧力室への低圧流体の吸入時に上記圧力室
と上記低圧通路の間を開放し、上記圧力室に吸入された
低圧流体の加圧開始時より加圧流体の高圧通路への圧送
完了時まで上記圧力室と上記低圧通路の間を閉鎖する第
１の弁と、この第１の弁より上流の上記低圧通路内に配
置され、上記第１の弁を経て上記圧力室内に供給される
低圧流体の流量を制御する第２の弁とを設けたことを特
徴とする。

【００１１】上記構成において、低圧流体の吸入は、プ
ランジャの下降時に、第１の弁を開弁し、第２の弁を作
動させることによりなされ、第２の弁で制御される所定
量の低圧流体が、上記第１の弁を経て上記圧力室内に導
入される。第１の弁を閉弁し、プランジャが上昇を開始
すると、上記圧力室内の低圧流体は加圧されて、高圧通
路へ圧送される。

【００１２】上記構成では、圧力室へ至る低圧通路に、
低圧流体の吸入量を制御する第２の弁と、通路の開閉を
行う第１の弁の２つの弁を設け、第２の弁を経て圧力室
へ導入される低圧流体を全て加圧して高圧通路へ圧送す
る吸入量制御方式としている。従って、吸入量の制御と
通路の開閉を１つの弁で行う従来のプレストローク制御
のように、プランジャの上昇時に、一定時間、通路を開
放しておく必要がない。すなわち、吸入終了後、直ちに
閉弁してもよく、従来のような弁体の自閉の問題はもと
より生じない。よって、自閉を防止するための装置の大
型化や電力の増大の必要がなく、簡単な構成で、高圧通
路へ圧送する流量制御が容易かつ確実にできる。

【００１３】請求項２の構成では、上記第１の弁を、上
記低圧通路から上記圧力室へ向かう方向にのみ流体を流
し、逆方向への流体の流れを阻止するように構成された
逆止弁とする。このように、圧力室への通路の開閉に逆
止弁を用いることで、所望の動作が容易に実現でき、構
造が簡単で低コストにできる。また、従来の電磁弁を用
いる場合のように閉弁信号に対する応答遅れ等の問題が
なく、信頼性が高い。

【００１４】請求項３の構成では、上記第２の弁を、電
磁コイルによって駆動される弁体の開閉時間を制御する
ことにより流体の流量を制御する電磁弁とする。上記第
２の弁は、圧力室内の流体圧を受けないので、電磁弁の
使用による従来のような不具合は生じず、小型なものに
できる。

【００１５】請求項４の構成のように、上記第２の弁
を、弁体の開度を調整することにより流量を制御する絞
り弁とすることもできる。

【００１６】請求項５の構成では、上記弁体の両端面に
作用する圧力差を解消する手段を設ける。これにより、
上記第２の弁に流体圧が作用することを防止し、作動性
が良好となる。

【００１７】請求項６の構成では、上記弁体の開弁方向
と開弁時の流体の流れ方向とを異なるようにする。これ
により、上記弁体の閉弁時に開弁方向の力が働くことを
防止して作動不良等を防止することができる。

【００１８】請求項７の構成では、上記電磁弁への通電
を制御する制御手段を設け、該制御手段により、上記プ
ランジャが最大リフト位置にある時に上記電磁弁が開弁
を開始するように通電時期を制御する。電磁弁は通電
後、開弁を開始するまでに応答遅れがあり、例えば通電
時期が遅いとプランジャリフト量がサイクル間で異な
り、圧送量が安定しないおそれがあるが、エンジン回転
数信号を用いて、上記プランジャが最大リフト位置にあ
る時に上記電磁弁が開弁を開始するように、各回転数に
応じた通電時期を算出し、電磁弁へ通電することによ
り、上記不具合を解消できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高圧供給ポンプを
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
した第１の実施の形態を図１〜図６によって説明する。
図２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Ｏ
Ｎ−ＯＦＦ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、そのために供給配管Ｒ１、吐出弁Ｂ２
を経て、本発明の高圧供給ポンプＰが接続される。

【００２０】この高圧供給ポンプＰは、燃料タンクＴか
ら公知の低圧供給ポンプＰ１を経て吸入された燃料を高
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
制御する制御手段とな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、高圧供給ポンプＰの吐
出量を決定して吐出制御装置Ｐ２に制御信号を出力す
る。さらに、電子制御ユニットＥＣＵ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。

【００２１】次に図１により上記高圧供給ポンプＰにつ
いて説明する。図において、ポンプハウジング１の下端
部内にはカム室１１が形成され、該カム室１１内にはエ
ンジンの回転数の１／２の速度で回転するカム軸１２周
りにカム１３が配設されている。カム１３は楕円状でカ
ム軸１２の１回転につき２度の上昇行程をなすものであ
る。

【００２２】ポンプハウジング１の、カム室１１上方に
は、シリンダ２が取り付けてあり、このシリンダ２内に
は、プランジャ２１が往復動自在かつ摺動自在に嵌挿さ
れている。プランジャ２１はカムローラ２２を有し、カ
ムローラ２２は上記カム１３に摺接する。

【００２３】なお、従来の高圧供給ポンプでは、プラン
ジャ２１をカム１３に常時押し付けるスプリングを配設
することが多いが、本発明の高圧供給ポンプは吸入量制
御方式であり、吸入量が少量の時にプランジャ２１が最
下降点まで下降すると、後述する圧力室２３の減圧によ
るキャビテーションの発生のおそれがある。このため、
本発明ではスプリングを設けておらず、プランジャ２１
の往復動は、圧送時はカム軸１２の回転によるカムリフ
トで、吸入時は低圧燃料の圧力（フィード圧）によって
行う。よって吸入量が少ない場合には、低圧燃料の供給
分だけしかプランジャ２１はカム１３方向に移動せず、
カムローラ２２とカム１３が離れるようになしてある。

【００２４】プランジャ２１の上端面とシリンダ２内周
面とで形成される空間は、圧力室２３としてあり、その
内部に供給される燃料をプランジャ２１の上昇により加
圧するようになしてある。加圧燃料は、シリンダ２の側
壁を貫通する吐出孔２４より、ポンプハウジング１の側
壁に固定した吐出弁３を経て、蓄圧配管である上記コモ
ンレールＲ（図２）に圧送される。吐出弁３は弁体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リターンスプリング
３２のスプリング力に抗してこれを開弁して高圧通路で
ある吐出通路３３に吐出するようになしてある。

【００２５】上記圧力室２３の上方には、その上部開口
を閉鎖するように、ストッパ４１を介して第１の弁とな
る逆止弁４が配設してある。逆止弁４は、ハウジング４
２を上下方向に貫通する流路４３と、該流路４３を開閉
するボール状の弁体４４とからなる。上記流路４３は、
途中が下方に拡径して円錐状のシート面４５をなし、上
記ストッパ４１上に保持される上記弁体４４が上方に移
動して、このシート面４５に着座すると、流路４３が閉
鎖される。

【００２６】上記ストッパ４１は、板面の複数箇所に連
通孔４１ａ、４１ｂを有している。これら連通孔４１
ａ、４１ｂを介して、上記流路４３と圧力室２３との間
を燃料が流通可能であり、また、ストッパ４１中央部の
連通孔４１ｂにより、弁体４４が圧力室２３より逆流す
る燃料の動圧を受けやすいようにしてある。これらスト
ッパ４１、逆止弁４、および上記シリンダ２は、逆止弁
４の上方より、外周にねじ部を形成したロックアダプタ
５を螺着することにより、ポンプハウジング１とロック
アダプタ５の間に挟持される。

【００２７】上記ロックアダプタ５には、ポンプハウジ
ング１との間に形成される燃料溜まり５１ａと逆止弁４
のハウジング４２との間に形成される燃料溜まり５１ｂ
とを連通するフィード通路５２が形成されている。フィ
ード通路５２には、ポンプハウジング１壁に設けた導入
管１４より燃料溜まり５１ａを介して低圧燃料が導入さ
れ、燃料は、燃料溜まり５１ｂに対向する逆止弁４内の
流路４６、後述する電磁弁６内の流路を経て、上記流路
４３内に導入される。この流路４３より導入管１４に至
る流路が低圧流路を構成する。

【００２８】上記逆止弁４の上方には、第２の弁となる
流量制御用の電磁弁６が配設されている。図３（ａ）、
（ｂ）は電磁弁６の詳細を示すもので、電磁弁６は、コ
イル６２を内蔵するハウジング６１と、その下端部に嵌
合固定されるバルブボディ７１を有し、ハウジング６１
の外周に設けたフランジ６３にて上記ロックアダプタ５
の上面にボルト固定される（図１参照）。この時、バル
ブボディ７１は上記ロックアダプタ５の中央部を貫通し
て上記逆止弁４に対向する。

【００２９】図３（ａ）において、バルブボディ７１
は、軸方向中央部に形成したシリンダ７２内に、ニード
ル弁７３を上下方向に摺動可能に保持している。ニード
ル弁７３の下端部周りには環状の流路７４ａが形成さ
れ、該流路７４ａの側面には、上記逆止弁４の流路４６
に連通する流路７４ｂが開口し、下面には、上記逆止弁
４の流路４３に連通する流路７４ｃが開口している（図
１参照）。流路７４ｃの開口端部には、略円錐状のシー
ト面７５が形成してあり、ニードル弁７３の略円錐状の
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。

【００３０】ここで、図３（ｂ）のように、ニードル弁
７３は、摺動部７３ａ径（φｄ₁ ）と、シートエッジ部
７３ｂ（閉弁時のシート面７５との当接端縁）の直径
（φｄ₂ ）とが等しくなるようにする。この時、ニード
ル弁７３周りの流路７４ａ内に供給される燃料がニード
ル弁７３を上方に押す力と下方に押す力とが釣り合うた
め、フィード燃料による油圧作用力は発生しない。ま
た、流路７４ｂ内には、通常、フィルタ７６を設けてお
り、ニードル弁７３とシート面７５の間に異物が入って
常時開弁状態になることを防止している。このフィルタ
７６は、例えば金属メッシュよりなり、その目開きがニ
ードル弁７３開弁時の最大リフト時の通路面積よりも小
さくなっていればよい。なお、フィルタ７６は、流路７
４ｂ内に限らず、燃料タンクＴから電磁弁６に至る低圧
流路のどこに設置してもよい。

【００３１】また、図３（ｂ）において、ニードル弁７
３の先端部のなす角度θ1 は、バルブボディ７１のシー
ト面７５のなす角度θ2 より１°程度大きくしてある。
これにより、閉弁時のシートエッジ部の密着性が向上
し、磨耗が防止できる。

【００３２】上記ニードル弁７３の上端にはアーマチャ
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（ｌ₂ ）で対向している（図３
（ａ））。該ステータ６５の外周には上記コイル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
を図の下方に付勢している。

【００３３】しかして、コイル６２に通電しない図３
（ａ）の状態では、上記アーマチャ６４と一体のニード
ル弁７３が、スプリング６７力により下方に付勢され、
その先端部がボルブボディ７１のシート面７５に着座
（閉弁）し、圧力室２３（図１）への連通路となる流路
７４ｃを閉鎖する。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。

【００３４】コイル６２への通電によりアーマチャ６４
が吸引され、スプリング６７のスプリング力に抗して上
方に移動すると、これと一体のニードル弁７３先端部が
シート面７５から離れて（開弁）、低圧流路と圧力室２
３の間を開放する（図３（ｂ））。この時のリフト量
（ｌ₁ ）は、ニードル弁の上端面７３ｂと、これに対向
して設けたシム６８との間の距離によって決まる。な
お、アーマチャ６４とステータ６５の距離（ｌ₂ ）は、
閉弁時はｌ₁ ＋０．０５、開弁時は０．０５となる。

【００３５】なお、開弁時にはアーマチャ６４が上方に
移動し、その分だけスプリング室６６の容積が減少する
ので、スプリング室６６内の燃料が移動できるよう、ス
プリング室６６を他の部分と連通させる必要がある。本
実施の形態では、バルブボディ７１およびシム６８にこ
れを上下方向に貫通する流路７７、６９を設け、バルブ
ボディ７１下面と逆止弁４上面との間に形成される隙間
を介して（図１）、スプリング室６６とニードル弁７３
下方の流路７４ｃを連通している。なお、図３（ｃ）の
ように、ニードル弁７３の上端部を矩形断面として、ア
ーマチャ６４との間に隙間が形成されるようにしてあ
り、スプリング室６６とシム６８の流路はこの隙間を介
して連通している。

【００３６】これにより、スプリング室６６内の燃料が
移動できると同時に、開弁時に流路７４ｃの圧力が上昇
してもスプリング室６６と流路７４ｃは同じ圧力となる
ため、ニードル弁７３には油圧力が作用せず、ニードル
弁７３の作動不良が防止できる。

【００３７】なお、スプリング室６６と流路７４ｃを連
通する手段として、上記流路７７に代えて、図４
（ａ）、（ｂ）のように、ニードル弁７３の内部に流路
７８を設けることもできる。この時、ニードル弁７３の
摺動部７３ａは、中間部を小径としてここに流路７８を
開口させ、さらにその上部７３ｃを多角形とすること
で、シム６８下方の空間７９と連通させている。

【００３８】次に、図５、６により本実施の形態の高圧
供給ポンプＰの作動について説明する。図５（ａ）、
（ｂ）は燃料の吸入行程を示すもので、燃料の圧送が終
了した後、すなわち、プランジャ２１がカム軸１２の回
転によりシリンダ２内を上方に移動して最上昇点に達し
た後、流量制御用電磁弁６に通電することで開始され
る。通電によりニードル弁７３が開弁すると、低圧供給
ポンプＰ１（図２）から供給される低圧燃料は、導入管
１４、燃料溜まり５１ａ、フィード通路５２、燃料溜ま
り５１ｂ、流路４６、７４ｂ、７４ａ、７４ｃを順次通
過して、逆止弁４内の流路４３に流入する。逆止弁４
は、通常状態では図のように開弁しており、燃料は、弁
体４４とシート面４５の間隙よりストッパ４１の連通孔
４１ａを経て圧力室２３内に導入される。この時、導入
される燃料によってプランジャ２１は下方に押し下げら
れる。この行程を吸入行程といい、この行程ではカムロ
ーラ２２とカム１３は摺接している。

【００３９】図２の電子制御ユニットＥＣＵからの制御
信号により流量制御用電磁弁６の通電が停止されると、
ニードル弁７３が閉弁して圧力室２３への流路を閉鎖
し、吸入は終了する（図５（ｂ））。吸入が終了すると
プランジャ２１はそれ以上、下方に押し下げられないの
でカムローラ２２とカム１３は離れる。

【００４０】図６（ａ）、（ｂ）は燃料の圧送行程を示
す図で、吸入終了後、カム１３の回転に伴いプランジャ
２１が再び上昇を開始すると同時に、逆止弁４の弁体４
４が、ストッパ４１の連通孔４１ａ、４１ｂから逆流す
る燃料により閉弁方向の力を受けて上昇し、シート面４
５に着座して閉弁する。そのため、圧力室２３内の燃料
は、プランジャ２１の上昇とともに圧縮されて高圧とな
り、所定の圧力を越えると、吐出弁３の弁体３１を復帰
用スプリング３２の付勢力に抗して押し開く。これによ
り、加圧燃料は全て吐出弁３より吐出通路３３を経てコ
モンレールＲ内に圧送される。

【００４１】圧力室２３内の加圧燃料がすべて吐出弁よ
り吐出されると圧送が終了し、吐出弁３は復帰用スプリ
ング３２の復帰力により閉弁する（図６（ｂ））。この
圧送行程中は、圧力室２３内の圧力は常に逆止弁４の弁
体４４を閉弁する方向に作用するため、上記逆止弁４が
開弁することはない。

【００４２】上記構成では、圧力室２３への燃料の吸入
量を流量制御用電磁弁６で制御し、圧力室２３への流路
途中に逆止弁４を設けて、圧力室２３へ吸入された燃料
は全て加圧してコモンレールＲへ圧送する吸入量制御方
式としている。このように、燃料の吸入量の制御と、圧
力室２３への流路の開閉を別々の弁で行っているので、
従来のプレストローク制御のようにプランジャが上昇行
程に移った後に、流路を開放しておく必要がなく、弁体
の自閉の問題はもとより生じない。そして、構造の簡単
な逆止弁４を用いることで、低コストにでき、また、逆
止弁４は電磁弁のような応答遅れの問題がなく、加圧開
始時に直ちに作動するので、信頼性に優れる。また、流
量制御用電磁弁６には、高圧が加わることがないので、
復帰用スプリング６７力は小さくてよく、吸引力を発生
するコイル６２も小さくてよいため、小型なものにでき
る。しかして、上記のように構成すれば、簡単な構成
で、高圧通路へ圧送する流量制御が容易かつ確実にで
き、装置の大型化や電力の増大の必要がない。

【００４３】上記第１の実施の形態では、逆止弁４の弁
体４４をボール弁としたが、弁体の形状はこれに限るも
のではなく、傘状や半球状等、流体圧を受けて、流路４
３を閉鎖可能な形状であればよい。また、逆止弁４の弁
体４４は自重で開弁する構成としたが、自重で閉弁する
ように構成することもできる。この場合、圧力室２３へ
の燃料の導入時のみ燃料圧で開弁することになり、圧送
開始より終了まで確実に閉弁するメリットがある。

【００４４】図７〜図１０には本発明の第２の実施の形
態を示す。図７はシステム図で、本実施の形態では、高
圧供給ポンプＰは、上記図２に示したフィードポンプＰ
１を内蔵する構成となっており、このフィードポンプＰ
１によって燃料タンクＴから吸い上げた低圧燃料を高圧
に加圧し、コモンレールＲ内の燃料を高圧に制御する。
システムを制御する電子制御ユニットＥＣＵは、圧力セ
ンサＳ１からの信号が予め設定した値となるように吐出
制御装置Ｐ２に制御信号を出力する。電子制御ユニット
ＥＣＵには、さらに、エンジン回転数センサＳ２（カム
軸に接続されたカップリングＫから後述する図１１に示
すような欠け歯信号（ＮＥパルス）を検出する）、ＴＤ
Ｃ（上死点）センサＳ４、スロットルセンサＳ５、温度
センサＳ６により、回転数、ＴＤＣの位置、アクセル開
度、温度の情報が入力され、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
て噴射量制御用電磁弁Ｂ１に制御信号を出力する。

【００４５】次に、図８、９により上記高圧供給ポンプ
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内にはベアリングＤ１、Ｄ２を介してドライブシ
ャフトＤが回転可能に支持されており、このドライブシ
ャフトＤには、燃料タンクＴ（図７）から燃料を吸い上
げてフィード通路１５に圧送供給するベーン式のフィー
ドポンプＰ１が連結されている。上記ドライブシャフト
Ｄの右端部には、カム１３が一体に形成されており、該
カム１３は上記ドライブシャフトＤとともにエンジンの
回転数の１／２の速度で回転するようになしてある。こ
のカム１３が回転すると、半月状の板Ｐ１１を介して上
記フィードポンプＰ１のロータＰ１２が回転し、その回
転により燃料タンクＴから燃料がインレットバルブＢ３
より図示しない通路を通って上記フィードポンプＰ１内
空間（ロータＰ１２とケーシングＰ１３とカバーＰ１
４、１５とに囲まれた空間）に導入される。導入された
燃料は、ロータＰ１２の回転に伴いロータＰ１２に配設
されたベーンＰ１６によって図示しない通路を経てフィ
ード通路１５に圧送される。

【００４６】フィード通路１５の燃料は下記に示すよう
にコモンレールへの圧送用として使用されるだけでな
く、しぼりＳよりポンプ内に流入し、ポンプ内部の潤滑
にも使用される。潤滑された燃料はバルブＶより出て燃
料タンクにもどされる。また、ポンプ内部の圧力はほと
んど大気圧となるようにバルブＶにより調整されてい
る。

【００４７】ポンプハウジング１の右端開口にはヘッド
Ｈが嵌着されており、該ヘッドＨは左端中央部が突出し
て上記カム１３内に挿通位置している。このヘッドＨの
左端中央部には、複数の摺動孔２ａが設けてあり（図
９）、これら複数の摺動孔２ａ内にはそれぞれプランジ
ャ２１が往復動自在かつ摺動自在に支持されている。こ
こで、上記摺動孔２ａは上記第１の実施の形態における
シリンダ２に相当する。各プランジャ２１の外側端部に
はシュー２１ａが設けられ、各シュー２１ａにカムロー
ラ２２が回転自在に保持されている。

【００４８】上記カム１３は、このカムローラ２２の外
周に摺接するように配置されており、上記カム１３の内
周面には、等間隔で配置された複数のカム山を有するカ
ム面１３ａが形成してある。各プランジャ２１の内方側
端面と各摺動孔２ａの内壁面との間に形成される空間
は、圧力室２３となしてある。しかして、ドライブシャ
フトＤと一体となったカム１３が回転すると、プランジ
ャ２１が摺動孔２ａ内を往復動し、圧力室２３内の燃料
を加圧する。なお、図９はプランジャ２１が最上昇点に
ある状態を示している。

【００４９】図８において、ヘッドＨの右端部には、ス
トッパ４１、逆止弁４を介して、ロックアダプタ５が組
み付けられている。このロックアダプタ５とポンプハウ
ジング１との間には、燃料溜まり５３が形成されてい
る。ロックアダプタ５の右端部には、圧力室２３への燃
料の流入量を制御する電磁弁６が配設され、電磁弁６が
開弁すると、フィード通路１５より燃料溜まり５３、ロ
ックアダプタ５内の通路５４、電磁弁６のシート面７
５、逆止弁４のシート面４５、ストッパ４１内の通路４
１ｃ、ヘッドＨ内の通路２３ａを経て上記圧力室２３へ
流入する。この電磁弁６と逆止弁４とで上記図７におけ
る吐出制御装置Ｐ２を構成している。

【００５０】上記逆止弁４は、ハウジング４２を左右方
向に貫通する流路４３と、該流路４３を開閉する弁体４
４を有する。上記流路４３は、途中で上記圧力室２３方
向（図の左方）に拡径して円錐状のシート面４５をな
し、弁体４４は、ストッパ４１内に保持されるスプリン
グ４７によって右方に付勢されてシート面４５に着座し
ている。このように、逆止弁４は図示の通常状態で閉弁
しており、上記電磁弁６が開弁して燃料が流入すると、
燃料の圧力で弁体４４が開弁するようになしてある。な
お、弁体４４は、図１０（ｂ）に示すように外周に溝４
４ａを有し、該溝４４ａを燃料が流れるようになしてあ
る。

【００５１】なお、上記電磁弁６、および加圧燃料を吐
出する吐出弁３の構成および作動は、上記第１の実施の
形態と同様であり、図には主要な構成部材を同一符号で
示した。

【００５２】上記構成において、高圧供給ポンプＰは、
カム１３の１回転につき４回の吸入、圧送行程をなすよ
うに構成され、この圧送量は、圧力室２３への燃料の吸
入量、すなわち、電磁弁６の開弁角度（または時間）を
制御することで制御できる。そして、電磁弁６が開弁し
ている間、燃料のフィード圧力によって逆止弁４が開弁
し、プランジャ２１が下降（放射方向に移動）して、圧
力室２３へ燃料が吸入される。吸入中は、カムローラ２
２とカム１３は摺接し、吸入が終了するとプランジャ２
１の放射方向への移動が止まり、カムローラ２２とカム
１３とが離れる。圧力室２３内の燃料は、プランジャ２
１の上昇（半径中心方向への移動）によって加圧され、
加圧燃料は、ヘッドＨの側壁に固定された吐出弁３を経
て、コモンレールＲに圧送される。このように、上記構
成の高圧供給ポンプＰによっても、流量制御用の電磁弁
６と逆止弁４とで、上記第１の実施の形態と同様、圧送
量の制御が容易になされる。

【００５３】次に、上記構成の高圧供給ポンプＰの制御
方法について、図１１により説明する。図７におけるエ
ンジン回転数センサＳ２は、ポンプＰのカム１３軸に接
続されたカップリングＫから図１１に示すような欠け歯
信号（ＮＥパルス）を検出できるようになっており、欠
け歯の位置と、カム１３の頂点の位置は所定の角度にあ
る。電子制御ユニットＥＣＵは、この欠け歯信号を基準
とし、そこからいくつの角度（もしくは時間）で通電す
るかを算出して、電磁弁６の通電開始時期を制御する。

【００５４】図１１は、最適な制御を行った場合の、ニ
ードル弁７３、プランジャ２１のリフト、逆止弁４の弁
体４４の開閉、コモンレールＲ圧力の様子を示してい
る。通常、電磁弁６に通電してから電磁弁のニードル弁
７３が開弁を開始するまで、また開弁が終了するまでに
は、一定の時間Ｔ１、Ｔ２を要する。この時間を予め把
握しておき（または、リフトセンサ等により常時検出す
るようにしてもよい）、開弁開始時期がちょうどカム１
３の頂点になるように、回転数に応じて通電時期を調整
する。

【００５５】このようにすれば、吸入行程に入ると同時
に吸入が開始され、プランジャ２１は電磁弁６の通電期
間から開弁開始時間を差し引いた角度（もしくは時間）
θだけ下降（放射方向に移動）する。そして、圧力室２
３に供給された燃料は、次サイクルの圧送行程で、プラ
ンジャ２１の上昇（半径中心方向への移動）とともに加
圧され、コモンレールＲに圧送される。この圧送工程に
おいて、逆止弁４には加圧の圧力が加わるため、弁体４
４が開くことはない。よって、吸入量がすなわち圧送量
となり、コモンレール圧の制御が容易にできる。

【００５６】吸入量は、電磁弁６の通電期間によって制
御され、通電期間が長ければ吸入量は多くなり、短けれ
ば吸入量は少なくなる。図の点線は吸入量が多い場合
で、プランジャ２１は最下降点まで下降して最大量の燃
料を吸入、圧送する。実線は吸入量が少ない場合で、プ
ランジャ２１は吸入量に応じた位置までしか下降せず、
圧送量は少量となる。また、吸入量が少ない場合、プラ
ンジャ２１の下降開始時は、カムローラ２２とカム１３
は摺接しているが、電磁弁６が閉弁するとプランジャ２
１が下降を停止するため、カムローラ２２とカム１３は
離れる。

【００５７】図１２にこのような制御を行った場合の圧
送量特性を示す。ここでは、あるポンプ回転数の通電期
間から開弁開始時間Ｔ１を差し引いた角度をθとしてい
る。角度θの増加とともに、圧送量は単調に増加してお
り、これに基づいて圧送量（吸入量）の制御が可能であ
ることがわかる。

【００５８】図１３は電磁弁６への通電時期が遅い場合
で、例えば通電開始時期をカム１３の頂点に合わせた場
合、電磁弁６のニードル弁７３はカム１３の頂点を過ぎ
てから開弁することになる。すると、吸入開始時（プラ
ンジャ２１の下降時）にはカム１３とカムローラ２２が
離れており、また、通常、燃焼のフィード圧は脈動し、
一定でないため、プランジャ２１の下降量（吸入量）が
サイクル間で異なり、圧送量が安定しないおそれがある
（図にａで示す）。また、圧送量が安定しないと、コモ
ンレールＲ圧力の変動（図にｂで示す）が大きくなるお
それがある。

【００５９】図１４は電磁弁６への通電時期が早い場合
である。上記構成のポンプＰは、吸入量が少ない時は、
プランジャ２１の下降量も少ないため、次行程まで、カ
ム１３とカムローラ２２が離れていることになる。通電
時期が早すぎると、圧送行程前半にニードル弁７３が開
弁してしまい、燃料が逆止弁４の弁体４４を押し開い
て、燃料が不正に圧力室２３へ吸入されることになる。
このため、圧送量が少量の場合の制御が困難になるおそ
れがある。

【００６０】従って、図１１に示したように、カムリフ
トが下降に入った時点で、ニードル弁７３が開弁してお
り、吸入中はカム１３とカムローラ２２が摺接しながら
下降するように、通電時期を制御することで、吸入量す
なわち圧送量の制御性を向上させることができる。

【００６１】図１５は電子制御ユニットＥＣＵによる制
御の一例を示すフローチャートである。電子制御ユニッ
トＥＣＵには、上記図７のシステム図に示したように各
センサから種々の情報が、常時入力されるようになして
あり、エンジン回転数センサＳ２により検出されるＮＥ
信号からエンジン（ポンプ）回転数を、スロットルセン
サＳ５により検出されるアクセル開度から目標コモンレ
ール圧（ＣＰＴＲＧ）および噴射量（圧送量）を、予め
入力された制御マップに基づいて算出する（ステップ
１、ステップ２）。続いて、ポンプ回転数、圧送量に応
じた電磁弁６の通電開始時期および通電期間（角度か時
間もしくは両方）を算出し（ステップ３）、電磁弁６に
通電する。

【００６２】また、電子制御ユニットＥＣＵは、圧力セ
ンサＳ１によりコモンレールＲ圧力（ＣＰＴＲＴ）を常
時検出するようになしてあり、この検出されたコモンレ
ールＲ圧力（ＣＰＴＲＴ）と目標コモンレール圧（ＣＰ
ＴＲＧ）とを比較して（ステップ４）、異なる場合には
補正をする。補正方法としては、（ＣＰＴＲＴ−ＣＰＴ
ＲＧ）の計算を行って必要な圧送量増加分を算出し（ス
テップ５）、この増加分に相当する通電期間（開弁角
度）に変更する（ステップ６）。次いで、再び、（ＣＰ
ＴＲＴ＝ＣＰＴＲＧ）かどうかを判定し（ステップ
７）、（ＣＰＴＲＴ＝ＣＰＴＲＧ）でない場合には、ス
テップ５に戻って（ＣＰＴＲＴ＝ＣＰＴＲＧ）になるま
で繰り返しフィードバック制御する。

【００６３】なお、ここでは上記制御方法を上記第２の
実施の形態の構成において説明したが、この制御方法を
上記第１の実施の形態の構成に適用してももちろんよ
い。

【００６４】上記各実施の形態では、第２の弁として流
量制御用電磁弁６を用いたが、これに代えて、第３の実
施の形態とする図１６に示す可変絞り機構を有する絞り
弁８を用いることもできる。図中、絞り弁８は、ハウジ
ングを上下に貫通する弁体８１を有し、該弁体８１は円
錐状の先端部が逆止弁４の流路４３内に延びてこれを閉
鎖している。弁体８１は、可変絞り機構８２によりその
リフト量を変更することで弁開度を可変としてあり、流
路４３の開口面積を変更して、低圧通路２５から圧力室
２３へ吸入される低圧流体の量を調整することができ
る。

【００６５】上記各実施の形態では、第１の弁として逆
止弁４を用いたが、必ずしもこれに限るものではなく、
少なくとも圧力室２３への低圧流体の吸入時に開弁し、
圧力室２３に吸入された低圧流体の加圧開始時より圧送
終了時まで閉弁するように構成されていればよい。

【００６６】つまり、上記各実施の形態では、第１の弁
として逆止弁４を用い、圧力室２３への流体流入によっ
て開弁し、プランジャ２１が上昇することによって上昇
する圧力室２３の圧力によって閉弁している。しかしな
がら、第１の弁は、圧力室２３に吸入された低圧流体の
加圧開始時を予測する加圧予測手段（例えば、圧力室内
に設けられた圧力検出手段としての圧力センサや、クラ
ンク角を検出するクランク角センサや、プランジャ２１
の上昇を検出するプランジャ上昇検出手段としての位置
センサ）を用い、この加圧予測手段（各センサ）からの
出力を入力して、加圧が予測される間（加圧が予測され
始めてから圧送終了時まで）、閉弁する電磁弁であって
も良い。

【００６７】なお、上記第１の実施の形態では列型燃料
噴射システムを、第２の実施の形態ではインナーカム圧
送式ベースとした高圧供給ポンプの例を示したが、これ
に限らず、フェイスカム圧送式の燃料噴射システムに適
用してももちろんよい。

【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高圧供給ポン
プの全体断面図である。

【図２】第１の実施の形態の高圧供給ポンプを含む燃料
噴射システムの全体構成図である。

【図３】（ａ）は第１の実施の形態で用いた流量制御用
電磁弁の閉弁時の状態を示す全体断面図、（ｂ）は開弁
時の状態を示す流量制御用電磁弁の全体断面図、（ｃ）
は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】（ａ）は流量制御用電磁弁の他の形態を示す全
体断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。

【図５】第１の実施の形態の高圧供給ポンプの作動を示
す図で、（ａ）は吸入中、（ｂ）は吸入終了時の状態を
示す高圧供給ポンプの全体断面図である。

【図６】第１の実施の形態の高圧供給ポンプの作動を示
す図で、（ａ）は圧送中、（ｂ）は圧送終了時の状態を
示す高圧供給ポンプの全体断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の高圧供給ポンプを
含む燃料噴射システムの全体構成図である。

【図８】第２の実施の形態の高圧供給ポンプの全体断面
図である。

【図９】図８のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１０】図８の部分拡大断面図である。

【図１１】第２の実施の形態の高圧供給ポンプの圧送量
の最適な制御方法を示す図である。

【図１２】最適な制御を行った場合の圧送量特性を示す
図である。

【図１３】電磁弁への通電時期が遅い場合の圧送量特性
を説明するための図である。

【図１４】電磁弁への通電時期が早い場合の圧送量特性
を説明するための図である。

【図１５】第２の実施の形態の高圧供給ポンプの制御方
法を示すフローチャートである。

【図１６】本発明の第３の実施の形態を示す高圧供給ポ
ンプの部分断面図である。

【図１７】従来の高圧供給ポンプの部分断面図である。

【符号の説明】

Ｐ高圧供給ポンプ１ポンプハウジング１１カム室１２カム軸１３カム２シリンダ２１プランジャ２２カムローラ２３圧力室２４吐出孔３吐出弁３１弁体３２復帰用スプリング３３吐出通路（高圧通路）４逆止弁（第１の弁）４１ストッパ４１ａ、４１ｂ連通孔４２ハウジング４３流路（低圧通路）４４弁体４５シート面４６流路（低圧通路）５ロックアダプタ５１ａ、５１ｂ燃料溜まり（低圧通路）５２フィード通路（低圧通路）６流量制御用電磁弁（第２の弁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 63/02 Ｆ０２Ｍ 63/02 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内にプランジャを往復運動可能
に嵌挿配設して、上記シリンダの内壁面と上記プランジ
ャの端面とで圧力室を形成し、該圧力室内に低圧通路よ
り導入される低圧流体を、上記プランジャの往復運動に
よって加圧して高圧通路へ圧送するようになした高圧供
給ポンプにおいて、上記圧力室と上記低圧通路の間に設
けられ、上記圧力室への低圧流体の吸入時に上記圧力室
と上記低圧通路の間を開放し、上記圧力室に吸入された
低圧流体の加圧開始時より加圧流体の高圧通路への圧送
終了時まで上記圧力室と上記低圧通路の間を閉鎖する第
１の弁と、この第１の弁より上流の上記低圧通路内に配
置され、上記第１の弁を経て上記圧力室内に供給される
低圧流体の流量を制御する第２の弁とを設けたことを特
徴とする高圧供給ポンプ。
【請求項２】上記第１の弁が、上記低圧通路から上記
圧力室へ向かう方向にのみ流体を流し、逆方向への流体
の流れを阻止するように構成された逆止弁である請求項
１記載の高圧供給ポンプ。
【請求項３】上記第２の弁が、電磁コイルによって駆
動される弁体の開閉時間を制御することにより流体の流
量を制御する電磁弁である請求項１または２記載の高圧
供給ポンプ。
【請求項４】上記第２の弁が、弁体の開度を調整する
ことにより流量を制御する絞り弁である請求項１または
２記載の高圧供給ポンプ。
【請求項５】上記弁体の両端面に作用する圧力差を解
消する手段を設けた請求項３記載の高圧供給ポンプ。
【請求項６】上記弁体の開弁方向と開弁時の流体の流
れ方向とを異らしめるようにした請求項３ないし５のい
ずれか記載の高圧供給ポンプ。
【請求項７】上記電磁弁への通電を制御する制御手段
を有し、該制御手段は、上記プランジャが最大リフト位
置にある時に上記電磁弁が開弁を開始するように通電時
期を制御する請求項３記載の高圧供給ポンプ。