JPH1137049A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ポンプの小型化と高効率化をはかる。 【解決手段】 ピエゾアクチュエータ５０の伸縮に応じ
て第一圧力室３０を拡縮する第一ピストン３１と、第一
圧力室３０の圧力変化により変位する小ピストン６２
と、小ピストン６２と共に変位して小ピストン６２より
断面積が大きい大ピストン６１と、大ピストン６１の変
位に応じて拡縮する燃圧室１０と、燃圧室１０の拡張に
伴い燃圧室１０に流入する燃料に対して開弁する入口側
チェックバルブ２と、燃圧室１０の収縮に伴い燃圧室１
０から流出する燃料に対して開弁する出口側チェックバ
ルブ３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速で作動するピ
エゾアクチュエータ等を用いた燃料ポンプの改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンに備えられる燃料ポンプとし
て、高速で作動するピエゾアクチュエータを用いて燃圧
室を拡縮し、燃料の吸入および圧送を行うものがある。
これは、ピエゾアクチュエータの伸縮する周期を変える
ことにより、燃料ポンプの吐出容量を調節することがで
きる。

【０００３】この種の燃料ポンプとして従来例えば図５
に示すようなものがあった(特開昭６２−５５４８２号
公報、参照)。

【０００４】これについて説明すると、燃料ポンプ９０
は、燃圧室９２を画成するダイヤフラム９１と、ダイヤ
フラム９１を撓ませるピエゾアクチュエータ９３を備え
る。ピエゾアクチュエータ９３の伸縮によりダイヤフラ
ム９１を介して燃圧室９２が拡縮する。

【０００５】燃圧室９２が拡張する際、ピエゾアクチュ
エータ９４は入口側バルブ９５を開弁し、入口通路９７
から燃料が燃圧室９２へと吸い込まれる。

【０００６】一方、燃圧室９２が収縮するのに連動し
て、ピエゾアクチュエータ９９は出口側バルブ９６を開
弁し、燃料が出口通路９８を通って燃料噴射ノズルへと
吐出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料ポンプ９０にあっては、伸縮量が小さい
ピエゾアクチュエータ９３によりダイヤフラム９１を直
接撓ませる構造のため、燃料ポンプ９０の吐出量を大き
くすることができず、また、燃圧室９２に気泡が混入す
ると噴射ノズルへの排出が困難となる。

【０００８】また、燃料ポンプ９０の吐出量を確保する
うえでピエゾアクチュエータ９３を高速で伸縮作動させ
る必要があるが、この場合、入口側バルブ９５と出口側
バルブ９６も同様に高速で開閉駆動する必要があり、し
たがって、高応答性を有するピエゾアクチュエータ９
４，９９によって入口バルブ９５、出口バルブ９６を開
閉駆動するようになっている結果、ピエゾアクチュエー
タの使用個数が増えて製品のコストアップを招くという
問題点が考えられる。

【０００９】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、燃料ポンプの小型化と高効率化をはかること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の燃料ポ
ンプは、印加される電圧または磁界に応じて伸縮する電
磁歪アクチュエータと、電磁歪アクチュエータの伸縮に
応じて第一圧力室を拡縮する第一ピストンと、第一圧力
室の圧力変化により変位する小ピストンと、小ピストン
と共に変位して小ピストンより断面積が大きい大ピスト
ンと、大ピストンの変位に応じて拡縮する燃圧室と、燃
圧室の拡張に伴い燃圧室に流入する燃料に対して開弁す
る入口側チェックバルブと、燃圧室の収縮に伴い燃圧室
から流出する燃料に対して開弁する出口側チェックバル
ブとを備えるものとした。

【００１１】請求項２に記載の燃料ポンプは、請求項１
に記載の発明において、前記大ピストンの変位に応じて
拡縮する第二圧力室と、第二圧力室と燃圧室を仕切る隔
壁とを備えるものとした。

【００１２】請求項３に記載の燃料ポンプは、請求項１
に記載の発明において、前記隔壁として第二圧力室と燃
圧室の圧力差に応じて伸縮可能な筒形をしたベローズを
備えるものとした。

【００１３】請求項４に記載の燃料ポンプは、請求項２
または３に記載の発明において、前記第一圧力室と第二
圧力室の間に大ピストンおよび小ピストンの変位に応じ
て拡縮する背圧室と、オイルを貯溜する油溜室とを備
え、第一圧力室と第二圧力室および背圧室にオイルを充
填し、油溜室と第一圧力室を連通する第一絞り通路と、
油溜室と第二圧力室を連通する第二絞り通路と、油溜室
と背圧室を連通する第三通路とを備えるものとした。

【００１４】請求項５に記載の燃料ポンプは、請求項１
に記載の発明において、前記第一圧力室と燃圧室の間に
大ピストンおよび小ピストンの変位に応じて拡縮する背
圧室と、燃料を貯溜する油溜室とを備え、第一圧力室と
燃圧室および背圧室に燃料を充填し、油溜室と第一圧力
室を連通する第一絞り通路と、油溜室と燃圧室を連通す
る第二絞り通路と、油溜室と背圧室を連通する第三通路
とを備えるものとした。

【００１５】

【発明の作用および効果】請求項１に記載の燃料ポンプ
の吸入行程において、電磁歪アクチュエータが第一ピス
トンを移動して第一圧力室を拡張する。第一圧力室が拡
張するのに伴い、小ピストンが第一圧力室へと引き込ま
れ、小ピストンと共に変位する大ピストンが燃圧室を拡
張する。燃圧室が拡張するのに伴いその圧力が低下し、
燃料が入口側チェックバルブを開いて燃圧室へと吸い込
まれる。

【００１６】一方、燃料ポンプの圧送行程において、電
磁歪アクチュエータが第一ピストンを移動して第一圧力
室を収縮する。第一圧力室が収縮するのに伴い、小ピス
トンが第一圧力室から押し出され、小ピストンと共に移
動する大ピストンが燃圧室を収縮する。燃圧室が収縮す
るのに伴いその圧力が上昇し、燃圧室の燃料は出口側チ
ェックバルブを開いて燃料吐出通路へと吐出し、燃料噴
射ノズルへと圧送される。

【００１７】大ピストンの断面積Ａ３が小ピストンの断
面積Ａ２より大きい場合、第一圧力，室の容積変化量Ｖ
１に対して燃圧室の容積変化量Ｖ３は大ピストンと小ピ
ストンの断面積比Ａ３／Ａ２倍で拡大する。

【００１８】燃圧室の容積変化量Ｖ３は電磁歪アクチュ
エータ５０が１回伸縮するのに伴う燃料ポンプ１の吐出
容量に略等しい。したがって、大ピストン６１と小ピス
トン６２の断面積比Ａ３／Ａ２を大きく設定することに
より、電磁歪アクチュエータの微小変位でも燃料ポンプ
は十分な吐出容量を確保でき、燃料ポンプの小型化がは
かれる。

【００１９】電磁歪アクチュエータが１回伸縮するのに
伴う燃料ポンプの吐出容量が大きくなることにより、所
定の燃料ポンプの吐出量を確保するのに必要な電磁歪ア
クチュエータの伸縮回数が減る。このため、入口側チェ
ックバルブおよび出口側チェックバルブは、要求される
開閉応答性が低く、電磁歪アクチュエータ等を用いるこ
となくリターンスプリングに抗して圧力差に応動する構
造とすることか可能となり、製品のコストダウンがはか
れる。

【００２０】また、出口側チェックバルブが１回開弁す
るときに燃料ポンプから吐出される燃料流量が増えるこ
とにより、燃圧室の燃料中に混入した気泡が出口側チェ
ックバルブを介して燃料吐出通路へと排出されることが
促される。燃圧室における気泡の量が少なくなることに
より、ベローズの伸長に伴って生じる燃圧室の圧力低下
が大きくなり、入口側チェック弁を介してポンプ室に吸
入される燃料量が低下することが抑えられ、所期のポン
プ吐出量が得られる。

【００２１】請求項２に記載の燃料ポンプの吸入行程に
おいて、電磁歪アクチュエータが第一ピストンを変位し
て第一圧力室を拡張する。第一圧力室が拡張するのに伴
い、小ピストンが第一圧力室へと引き込まれ、小ピスト
ンと共に変位する大ピストンが第二圧力室を拡張する。
第二圧力室が拡張するのに伴いその圧力が低下し、第二
圧力室と燃圧室の圧力差により隔壁が撓んで燃圧室を拡
張する。燃圧室が拡張するのに伴いその圧力が低下し、
燃料が入口側チェックバルブを開いて燃圧室へと吸い込
まれる。

【００２２】一方、燃料ポンプの圧送行程において、電
磁歪アクチュエータが第一ピストンを変位して第一圧力
室を収縮する。第一圧力室が収縮するのに伴い、小ピス
トンが第一圧力室から押し出され、小ピストンと共に変
位する大ピストンが第二圧力室を収縮する。第二圧力室
が収縮するのに伴いその圧力が上昇し、第二圧力室と燃
圧室の圧力差により隔壁が撓んで燃圧室を収縮する。燃
圧室が収縮するのに伴いその圧力が上昇し、燃圧室の燃
料は出口側チェックバルブを開いて燃料吐出通路へと吐
出し、燃料噴射ノズルへと圧送される。

【００２３】密封構造の隔壁によって燃圧室を画成し、
燃圧室の拡縮により燃料の吸入および圧送を行う構造に
より、粘性の低い燃料でも洩れがなく、効率よく高圧が
得られる。

【００２４】請求項３に記載の燃料ポンプにおいて、筒
形をしたベローズは第二圧力室と燃圧室の圧力差に応じ
て伸縮し、これを圧縮する与圧スプリング等を廃止し
て、構造の簡素化がはかれる。

【００２５】請求項４に記載の燃料ポンプにおいて、プ
ランジャが変位して背圧室が拡縮するのに伴い、背圧室
には油溜室のオイルが第三通路を介して出入りする。

【００２６】第一ピストンが変位して第一圧力室が拡縮
するのに伴い、第一圧力室のオイルの一部が背圧室に出
入りするが、第一圧力室には油溜室のオイルが第一絞り
通路を介して補充される。

【００２７】プランジャが変位して第二圧力室が拡縮す
るのに伴い、第二圧力室のオイルの一部が背圧室に出入
りするが、第二圧力室には油溜室のオイルが第二絞り通
路を介して補充される。

【００２８】請求項５に記載の燃料ポンプにおいて、プ
ランジャが変位して背圧室が拡縮するのに伴い、背圧室
には油溜室の燃料が第三通路を介して出入りする。

【００２９】第一ピストンが変位して第一圧力室が拡縮
するのに伴い、第一圧力室の燃料の一部が背圧室に出入
りするが、第一圧力室には油溜室の燃料が第一絞り通路
を介して補充される。

【００３０】プランジャが変位して第二圧力室が拡縮す
るのに伴い、第二圧力室の燃料の一部が背圧室に出入り
するが、第二圧力室には油溜室の燃料が第二絞り通路を
介して補充される。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００３２】図１に示すように、エンジンに備えられる
燃料ポンプ１は、ポンプハウジング４０に中空の直円筒
状に形成されたベローズ１１が収装され、ベローズ１１
によって燃圧室１０と第二圧力室７０が仕切られる。し
たがって、ポンプハウジング４０とベローズ１１の間に
燃圧室１０が画成され、ベローズ１１の内側に第二圧力
室７０が画成される。

【００３３】ベローズ１１は金属板によりその断面がラ
ビリンス状に曲折して形成され、所定のバネ定数を有し
てを軸方向に伸縮可能に構成される。

【００３４】なお、第二圧力室７０と燃圧室１０を仕切
る隔壁として、膜状のダイヤフラムを設けてもよい。

【００３５】ベローズ１１の変位端に円盤状の端板１３
が固着される。ベローズ１１の固定端に環状の端板１２
が固着される。端板１２はポンプハウジング４０に環状
のフランジ１９と円盤状のエンドプレート１８の間に挟
持される。端板１２とエンドプレート１８の間にはシー
ルリング２８が介装され、燃圧室１０の密封がはかられ
る。

【００３６】燃圧室１０の入口２４には図示しないフィ
ードポンプに連通する燃料導入通路２２が入口側チェッ
クバルブ２を介して接続される。燃圧室１０の出口２５
には図示しない燃料噴射ノズルに連通する燃料吐出通路
２３が出口側チェックバルブ３を介して接続される。

【００３７】燃圧室１０が拡張するのに伴い入口側チェ
ックバルブ２が開き、フィードポンプから送られる比較
的低圧の燃料が燃料導入通路２２から燃圧室１０へと吸
い込まれる。燃圧室１０が収縮するのに伴い入口側チェ
ックバルブ２が閉じるとともに、出口側チェックバルブ
３が開き、燃圧室１０の燃料は燃料吐出通路２３から図
示しないレギュレータ等を経て燃料噴射ノズルへと圧送
される。燃料噴射ノズルは例えばエンジンの燃焼室に臨
み、燃料噴霧をピストン冠部に向けて噴出するようにな
っている。

【００３８】ベローズ１１の内側に円柱状の埋設部材１
５が設けられる。埋設部材１５はエンドプレート１８を
介して取付けられる。

【００３９】ポンプハウジング４０の内部に第一圧力室
３０を画成する第一ピストン３１がが摺動可能に介装さ
れる。ポンプハウジング４０には第一ピストン３１を摺
動可能に嵌合する第一シリンダ４１が形成される。第一
ピストン３１の外周と第一シリンダ４１の間にはシール
リング３２が介装され、第一圧力室３０の密封がはかれ
る。

【００４０】第一ピストン３１を介して第一圧力室３０
を拡縮するピエゾアクチュエータ５０が設けられる。ピ
エゾアクチュエータ５０は円盤状をした複数のピエゾ素
子が、同じく円盤状をした内部電極を挟んで積層され
る。

【００４１】ピエゾアクチュエータ５０は各ピエゾ素子
に図示しない駆動用アンプから電圧が印加されることに
より伸長する。ピエゾアクチュエータ５０は各ピエゾ素
子に印加される電圧が遮断短絡されることにより収縮す
る。

【００４２】ピエゾアクチュエータ５０の移動端に第一
ピストン３１が結合される。ピエゾアクチュエータ５０
の固定端には端板５１が結合され、端板５１はポンプハ
ウジング４０の開口端に固定される。

【００４３】ポンプハウジング４０と第一ピストン３１
の間は皿バネ状の与圧スプリング５２が圧縮された状態
で介装される。

【００４４】なお、ピエゾアクチュエータ５０に代え
て、図３に示すように、コイル５６により印加される磁
界の強さに応じて伸縮する超磁歪素子からなる磁歪アク
チュエータ５５を用いてもよい。ここではピエゾアクチ
ュエータと磁歪アクチュエータ等を総称して電磁歪アク
チュエータとする。

【００４５】ポンプハウジング４０にはプランジャ６０
が摺動可能に介装される。プランジャ６０は直径の異な
る大ピストン６１と小ピストン６２を有し、円盤状をし
た大ピストン６１と小ピストン６２が互いに同軸上に結
合している。

【００４６】ポンプハウジング４０には大ピストン６１
を摺動可能に嵌合させる大シリンダ４５と、小ピストン
６２を摺動可能に嵌合させる小シリンダ４６とが形成さ
れる。

【００４７】大ピストン６１とベローズ１１および大シ
リンダ４５の間に第二圧力室７０が画成される。プラン
ジャ６０とフランジ１９の間にはリターンスプリング６
５が圧縮された状態で介装される。リターンスプリング
６５は第二圧力室７０を拡張する方向に大ピストン６１
を付勢する。

【００４８】小ピストン６２と第一ピストン３１および
第一シリンダ４１の間に第一圧力室３０が画成される。

【００４９】第一圧力室３０と第二圧力室７０の間にプ
ランジャ６０の変位に応じて拡縮する背圧室８０が設け
られる。背圧室８０は大ピストン６１の背面と小ピスト
ン６２の外周面および大シリンダ４５の間に画成され
る。

【００５０】背圧室８０は大ピストン６１と大シリンダ
４５の隙間１００を介して第二圧力室７０に連通する。
背圧室８０は小ピストン６２と小シリンダ４６の隙間１
０１を介して第一圧力室３０に連通する。これらの隙間
１００，１０１は、絞り通路として機能し、これを流通
するオイルに所定の抵抗を付与する。

【００５１】オイルを貯溜する油溜室８１が設けられ
る。油溜室８１の圧力は昇圧ピストン８８を付勢する昇
圧スプリング８９を介して高められる。油溜室８１に貯
溜されるオイルは第一圧力室３０と第二圧力室７０およ
び背圧室８０に充填される。

【００５２】油溜室８１と第一圧力室３０を連通する第
一絞り通路８３が配設される。第一絞り通路３の途中に
オリフィス８４が介装される。

【００５３】油溜室８１と第二圧力室７０を連通する第
二絞り通路８５が配設される。第二絞り通路８５の途中
にオリフィス８６が介装される。

【００５４】油溜室８１と背圧室８０を連通する第三通
路８７が配設される。

【００５５】以上のように構成され、燃料ポンプ１によ
る燃料圧送作用は次のようにして行われる。

【００５６】まず、燃料ポンプ１の吸入行程において、
ピエゾアクチュエータ５０は各ピエゾ素子に電圧が遮断
短絡されることにより収縮し、第一ピストン３１を図中
下方へ変位させて第一圧力室３０を拡張する。このと
き、第一圧力室３０と油溜室８１との間には、絞りとし
て機能する隙間１０１があるので、第一圧力室３０の圧
力が低下して、小ピストン６２が背圧室８０から第一圧
力室３０へと引き込まれ、小ピストン６２と一体化した
大ピストン６１が第二圧力室７０を拡張する。このと
き、第三通路８７にはオリフィスが設けられていないの
で、背圧室８０のオイルは油溜室８１に追い出され、プ
ランジャ６０が図中下方に変位することが許容され、第
二圧力室７０を拡張する。

【００５７】第二圧力室７０は油溜室８１に対してオリ
フィス８６を介して連通しているので、第二圧力室７０
の圧力が低下し、第二圧力室７０と燃圧室１０との間に
圧力差が発生するするのでベローズ１１が伸長して燃圧
室１０を拡張する。なお、ベローズ１１は、ベローズ１
１自身で伸長する程度のバネ定数を有している。

【００５８】こうして燃圧室１０が拡張するのに伴いそ
の圧力が低下し、燃料導入通路２２から送られる比較的
低圧の燃料が入口側チェックバルブ２を開いて燃圧室１
０へと吸い込まれる。

【００５９】一方、燃料ポンプ１の圧送行程において、
ピエゾアクチュエータ５０は各ピエゾ素子に印加される
電圧が印加短絡されることにより伸長し、第一ピストン
３１が図中上方へ変位して第一圧力室３０を収縮する。
このとき、絞りとして機能する隙間１０１の作用によ
り、第一圧力室３０の圧力が高まるので、小ピストン６
２が第一圧力室３０から背圧室８０へと押し出され、小
ピストン６２と一体化した大ピストン６１がリターンス
プリング６５に抗して第二圧力室７０を収縮する。この
とき、背圧室８０には第三通路８７を介して油溜室８１
によりオイルが供給される。第二圧力室７０が収縮する
際、第二絞り通路８５にはオリフィス８６が設けられて
いるので、第二圧力室７０の圧力が上昇し、第二圧力室
７０と燃圧室１０の圧力差によりベローズ１１が収縮し
て燃圧室１０を収縮する。

【００６０】こうして燃圧室１０が収縮するのに伴いそ
の圧力が上昇し、燃圧室１０の燃料は出口側チェックバ
ルブ３を開いて燃料吐出通路２３へと吐出し、燃料噴射
ノズルへと圧送される。

【００６１】このようにプランジャ６０が変位して背圧
室８０が拡縮するのに伴い、背圧室８０には油溜室８１
のオイルが第三通路８７を介して出入りする。

【００６２】プランジャ６０が変位して第二圧力室７０
が拡縮するのに伴い、第二圧力室７０のオイルの一部が
隙間１００を介して背圧室８０に出入りするが、第二圧
力室７０には油溜室８１のオイルが第二絞り通路８５を
介して補充される。なお、第二絞り通路８５を流れるオ
イルにはオリフィス８６が抵抗を付与するため、燃料ポ
ンプ１の圧送作用に必要な第二圧力室７０の圧力変動が
発生する。

【００６３】第一ピストン３１が変位して第一圧力室３
０が拡縮するのに伴い、第一圧力室３０のオイルの一部
が隙間１０１を介して背圧室８０に出入りするが、第一
圧力室３０には油溜室８１のオイルが第一絞り通路８３
を介して補充される。なお、第一絞り通路８３を流れる
オイルにはオリフィス８４が抵抗を付与するため、燃料
ポンプ１の圧送作用に必要な第一圧力室３０の圧力変動
が発生する。

【００６４】ところで、プランジャ６０は直径の異なる
大ピストン６１と小ピストン６２とから構成され、第一
圧力室３０の容積変化量に対して第二圧力室７０の容積
変化量を拡大する機能を有している。

【００６５】図２に示すように、第一ピストン３１、小
ピストン６２、大ピストン６１の各ストロークをＳ１、
Ｓ２、Ｓ３とし、各ピストン断面積をＡ１、Ａ２、Ａ３
とし、各容積変化量をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とすると、第一
ピストン３１、小ピストン６２の各容積変化量Ｖ１、Ｖ
２は等しいので次式が成り立つ。

【００６６】Ｖ１＝Ｖ２ ∴Ｓ１×Ａ１＝Ｓ２×Ａ２ ここで小ピストン６２と大ピストン６１の各ストローク
をＳ２、Ｓ３は等しいので次式が成り立つ。

【００６７】Ｓ２＝Ｓ３ したがって第二圧力室７０の容積変化量Ｖ３は次式で算
出される。

【００６８】Ｖ３＝Ｓ３×Ａ３＝Ａ１×Ａ３／Ａ２×Ｓ
１＝Ａ３／Ａ２×Ｖ１ すなわち、第一圧力室３０の容積変化量Ｖ１に対して第
二圧力室７０の容積変化量Ｖ３は大ピストン６１と小ピ
ストン６２の断面積比Ａ３／Ａ２倍で拡大する。

【００６９】第二圧力室７０の容積変化量Ｖ３はピエゾ
アクチュエータ５０が１回伸縮するのに伴う燃料ポンプ
１の吐出容量に略等しい。したがって、大ピストン６１
と小ピストン６２の断面積比Ａ３／Ａ２を大きく設定す
ることにより、ピエゾアクチュエータ５０の微小変位で
も燃料ポンプ１は十分な吐出容量を確保でき、燃料ポン
プ１の小型化がはかれる。

【００７０】ピエゾアクチュエータ５０が１回伸縮する
のに伴う燃料ポンプ１の吐出容量が大きくなることによ
り、所定の燃料ポンプ１の吐出量を確保するのに必要な
ピエゾアクチュエータ５０の伸縮回数が減る。このた
め、入口側チェックバルブ２および出口側チェックバル
ブ３に要求される開閉応答性が低く、従来のようにピエ
ゾアクチュエータを用いたバルブとする必要がなく、リ
ターンスプリングに抗して圧力差に応動する簡素な構造
とすることか可能となり、製品のコストダウンがはかれ
る。

【００７１】また、出口側チェックバルブ３が１回開弁
するときに燃料ポンプ１から吐出される燃料流量が増え
ることにより、燃圧室１０の燃料中に混入した気泡が出
口側チェックバルブ３を介して燃料吐出通路２３へと排
出されることが促される。燃圧室１０における気泡の量
が少なくなることにより、ベローズ１１の伸長に伴って
生じる燃圧室１０の圧力低下が大きくなり、入口側チェ
ック弁２を介してポンプ室に吸入される燃料量が低下す
ることが抑えられ、所期のポンプ吐出量が得られる。

【００７２】また、ベローズ１１の伸縮は、ベローズ１
１をとりまく第二圧力室７０のオイルを介して与えられ
るので、ベローズ１１の内外圧力差、すなわち第二圧力
差７０と燃圧室１０の圧力差がほぼゼロに保たれるの
で、ベローズ１１のの耐久性を損なうこともない。

【００７３】エンジンの燃料消費量に応じて時間あたり
のピエゾアクチュエータ５０の伸縮回数を変えることに
より、燃料ポンプ１の吐出容量を調整することができ
る。この結果、燃料吐出容量が一律な機械駆動式燃料ポ
ンプに比べて、駆動損失の低減がはかれる。

【００７４】エンジンの始動に際してエンジンが起動さ
れる前に燃料ポンプ１を作動させて高圧燃料を燃料噴射
ノズルに供給することが可能となり、エンジンの始動性
を高められる。

【００７５】密封構造のベローズ１１によって燃圧室１
０を画成し、燃圧室１０の拡縮により燃料の吸入および
圧送を行う構造により、粘性の低い燃料でも洩れがな
く、効率よく高圧が得られる。

【００７６】ベローズ１１の内側に円柱状の埋設部材１
５が介在することにより、埋設部材１５によってベロー
ズ１１内の無駄容積が埋められ、ベローズ１１の伸縮に
伴う燃圧室１０の圧力変動が大きくなり、燃料ポンプ１
の吐出量を増やすことができる。この結果、所定の燃料
吐出圧を得るために必要なプランジャ６０のストローク
が小さくなり、燃料ポンプ１の小型化がはかれる。

【００７７】ベローズ１１は直円筒状の金属板の断面を
屈曲させて形成される構造であるが、その板厚を適正に
設定することにより、これを圧縮する与圧スプリングを
持たなくても、ベローズ１１の耐久性を確保できる。

【００７８】次に、図４に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【００７９】本実施形態における燃料ポンプ１は前記実
施形態における燃圧室を画成するベローズが廃止される
ものである。

【００８０】燃圧室１０の入口２４には図示しないフィ
ードポンプに連通する燃料導入通路２２が入口側チェッ
クバルブ２を介して接続される。燃圧室１０の出口２５
には図示しない燃料噴射ノズルに連通する燃料吐出通路
２３が出口側チェックバルブ３を介して接続される。

【００８１】ポンプハウジング４０の内部に第一圧力室
３０を画成する第一ピストン３１がが摺動可能に介装さ
れる。ポンプハウジング４０には第一ピストン３１を摺
動可能に嵌合させる第一シリンダ４１が形成される。第
一ピストン３１の外周と第一シリンダ４１の間にはシー
ルリング３２が介装され、第一圧力室３０の密封がはか
れる。

【００８２】大ピストン６１と大シリンダ４５およびエ
ンドプレート１８の間に燃圧室１０が画成される。プラ
ンジャ６０とエンドプレート１８の間にはリターンスプ
リング６５が圧縮された状態で介装される。リターンス
プリング６５は燃圧室１０を拡張する方向に大ピストン
６１を付勢する。

【００８３】第一圧力室３０と燃圧室１０の間にプラン
ジャ６０の変位に応じて拡縮する背圧室８０が設けられ
る。背圧室８０は大ピストン６１の背面と小ピストン６
２の外周面および大シリンダ４５の間に画成される。

【００８４】背圧室８０は大ピストン６１と大シリンダ
４５の隙間１００を介して燃圧室１０に連通する。背圧
室８０は小ピストン６２と小シリンダ４６の隙間１０１
を介して第一圧力室３０に連通する。

【００８５】燃料を貯溜する油溜室８１が設けられる。
油溜室８１の圧力は昇圧ピストン８８を介して昇圧スプ
リング８９を介して高められる。油溜室８１に貯溜され
る燃料は第一圧力室３０と燃圧室１０および背圧室８０
に充填される。

【００８６】油溜室８１と第一圧力室３０を連通する第
一絞り通路８３が配設される。第一絞り通路３の途中に
オリフィス８４が介装される。

【００８７】油溜室８１と燃圧室１０を連通する第二絞
り通路８５が配設される。第二絞り通路８５の途中にオ
リフィス８６が介装される。

【００８８】油溜室８１と背圧室８０を連通する第三通
路８７が配設される。

【００８９】以上のように構成され、燃料ポンプ１によ
る燃料圧送作用は次のようにして行われる。

【００９０】まず、燃料ポンプ１の吸入行程において、
ピエゾアクチュエータ５０は各ピエゾ素子に印加される
電圧が遮断短絡されることにより収縮し、第一ピストン
３１を図中下方へ変位して第一圧力室３０を拡張する。

【００９１】こうして第一圧力室３０が収縮するのに伴
い、小ピストン６２が背圧室８０から第一圧力室３０へ
と引き込まれ、小ピストン６２と一体化した大ピストン
６１が燃圧室１０を拡張する。すなわち、プランジャ６
０が図中下方に変位するに伴い、燃圧室１０を拡張す
る。

【００９２】こうして燃圧室１０が拡張するのに伴いそ
の圧力が低下し、燃料導入通路２２から送られる比較的
低圧の燃料が入口側チェックバルブ２を開いて燃圧室１
０へと吸い込まれる。

【００９３】一方、燃料ポンプ１の圧送行程において、
ピエゾアクチュエータ５０は各ピエゾ素子に電圧が印加
されることにより伸長し、第一ピストン３１が図中上方
へ変位して第一圧力室３０を収縮する。

【００９４】こうして第一圧力室３０が収縮するのに伴
い、小ピストン６２が第一圧力室３０から背圧室８０へ
と押し出され、小ピストン６２と一体化した大ピストン
６１がリターンスプリング６５に抗して燃圧室１０を収
縮する。

【００９５】こうして燃圧室１０が収縮するのに伴いそ
の圧力が上昇し、燃圧室１０の燃料は出口側チェックバ
ルブ３を開いて燃料吐出通路２３へと吐出し、燃料噴射
ノズルへと圧送される。

【００９６】このようにプランジャ６０が変位して背圧
室８０が拡縮するのに伴い、背圧室８０には油溜室８１
の燃料が第三通路８７を介して出入りする。

【００９７】プランジャ６０が変位して燃圧室１０が拡
縮するのに伴い、燃圧室１０の燃料の一部が背圧室８０
に出入りするが、燃圧室１０には油溜室８１の燃料が第
二絞り通路８５を介して補充される。ただし、第二絞り
通路８５を流れる燃料にはオリフィス８６が抵抗を付与
するため、燃料ポンプ１の圧送作用に必要な燃圧室１０
の圧力変動が発生する。

【００９８】第一ピストン３１が変位して第一圧力室３
０が拡縮するのに伴い、第一圧力室３０の燃料の一部が
背圧室８０に出入りするが、第一圧力室３０には油溜室
８１の燃料が第一絞り通路８３を介して補充される。た
だし、第一絞り通路８３を流れる燃料にはオリフィス８
４が抵抗を付与するため、燃料ポンプ１の圧送作用に必
要な第一圧力室３０の圧力変動が発生する。

【００９９】第一圧力室３０の容積変化量Ｖ１に対して
燃圧室１０の容積変化量Ｖ３は大ピストン６１と小ピス
トン６２の断面積比Ａ３／Ａ２倍で拡大し、ピエゾアク
チュエータ５０の微小変位でも燃料ポンプ１は十分な吐
出容量を確保でき、燃料ポンプ１の小型化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す燃料ポンプの断面図。

【図２】同じく燃料ポンプの断面図。

【図３】他の実施形態を示す燃料ポンプの断面図。

【図４】さらに他の実施形態を示す燃料ポンプの断面
図。

【図５】従来例を示す燃料ポンプの断面図。

【符号の説明】

１ 燃料ポンプ ２ 入口側チェックバルブ ３ 出口側チェックバルブ １０ 燃圧室 １１ ベローズ １５ 埋設部材 ２２ 燃料導入通路 ２３ 燃料吐出通路 ３０ 第一圧力室 ３１ 第一ピストン ４０ ポンプハウジング ４１ 第一シリンダ ４５ 大シリンダ ４６ 小シリンダ ５０ ピエゾアクチュエータ ５２ 与圧スプリング ６０ プランジャ ６１ 大ピストン ６２ 小ピストン ６５ リターンスプリング ７０ 第二圧力室 ８０ 背圧室 ８１ 油溜室 ８３ 第一絞り通路 ８４ オリフィス ８５ 第二絞り通路 ８６ オリフィス ８７ 第三通路 ８８ 昇圧ピストン ８９ 昇圧スプリング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印加される電圧または磁界に応じて伸縮す
   る電磁歪アクチュエータと、 電磁歪アクチュエータの伸縮に応じて第一圧力室を拡縮
   する第一ピストンと、 第一圧力室の圧力変化により変位する小ピストンと、 小ピストンと共に変位する小ピストンより断面積が大き
   い大ピストンと、 大ピストンの変位に応じて拡縮する燃圧室と、 燃圧室の拡張に伴い燃圧室に流入する燃料に対して開弁
   する入口側チェックバルブと、 燃圧室の収縮に伴い燃圧室から流出する燃料に対して開
   弁する出口側チェックバルブと、 を備えたことを特徴とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】前記大ピストンの変位に応じて拡縮する第
   二圧力室と、 第二圧力室と燃圧室を仕切る隔壁と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポン
   プ。
3. 【請求項３】前記隔壁として第二圧力室と燃圧室の圧力
   差に応じて伸縮する筒形をしたベローズを備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
4. 【請求項４】前記第一圧力室と第二圧力室の間に大ピス
   トンおよび小ピストンの変位に応じて拡縮する背圧室
   と、 オイルを貯溜する油溜室とを備え、 第一圧力室と第二圧力室および背圧室にオイルを充填
   し、 油溜室と第一圧力室を連通する第一絞り通路と、 油溜室と第二圧力室を連通する第二絞り通路と、 油溜室と背圧室を連通する第三通路と、 を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の燃
   料ポンプ。
5. 【請求項５】前記第一圧力室と燃圧室の間に大ピストン
   および小ピストンの変位に応じて拡縮する背圧室と、 燃料を貯溜する油溜室とを備え、 第一圧力室と燃圧室および背圧室に燃料を充填し、 油溜室と第一圧力室を連通する第一絞り通路と、 油溜室と燃圧室を連通する第二絞り通路と、 油溜室と背圧室を連通する第三通路と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポン
   プ。