JPWO2005085625A1 - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

燃料ポンプ（６）から圧送された高圧燃料を蓄積するコモンレール（２）内の高圧燃料を燃料噴射弁によって内燃機関に供給可能なように構成され、燃料ポンプ（６）が高圧燃料噴射タイミングが相互にずれている複数の高圧プランジャ（６１〜６４）を有している燃料供給装置（１）において、高圧プランジャ（６１〜６４）の燃料吐出ポート（６Ｐ１）〜（６Ｐ４）をコモンレール（２）に接続するための高圧配管（１１〜１４）の一部又は全部を連結配管（３０〜３３）により繋げ、これにより実質一つの高圧プランジャからの高圧燃料を複数の高圧配管を用いて送油する状態とし、高圧配管内の燃料圧力上昇を抑えることを可能とした。

Description

本発明は、燃料ポンプからの高圧燃料をコモンレールへ供給、蓄積しておき、コモンレール内の燃料を内燃機関へ供給するように構成された燃料供給装置に関するものである。

燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された高圧燃料を蓄積するコモンレールと、内燃機関の気筒毎に設けられてコモンレールに蓄積された高圧燃料を供給可能とする燃料噴射弁とを備えて構成される所謂コモンレールシステムと称される燃料供給措置が公知である。この種の燃料供給装置にあっては、特開２００１−２６３１９８号公報の第１図に示されているように、燃料ポンプの各吐出ポートとコモンレールとは、相互に独立した２本の高圧配管によって接続されており、各吐出口からの高圧燃料はこれら２つの高圧配管を介してコモンレールに送られる構成となっている。
このように、高圧発生部を列型に配した燃料ポンプの場合、燃料ポンプとレールとの間を筒毎に高圧パイプにより連結する配管をとっているので、大流量を流す必要のある燃料ポンプでは１つの高圧発生部が受け持つ時間当たりの流量が相当大きくなる。このため、高圧出口部に繋がれた高圧配管の内径部の絞りにより吐出部の圧力上昇を招き、高圧発生部の信頼性上の問題を生じる場合がある。
すなわち、従来の燃料供給装置においては、製品の寿命を考慮して圧力変動の上限に対して十分に許容できるマージンを持たせた耐圧設計が通常行われているが、燃料ポンプから吐出する燃料の圧力変動が大きい場合には、燃料噴射弁やコモンレール、燃料ポンプとコモンレールとを接続する配管、コモンレールと燃料噴射弁とを接続する配管など、システム全体の耐圧値を必要以上に高めなければならなくなる。このため、パイプの内径を広げることにより圧力の上昇を抑えることが可能となるが、パイプ強度、取り付け寸法などの制約により十分な内径を確保できない場合がある。また、圧力変動が大きい場合には、構成部品の肉厚化による重量の増加、耐圧設計に伴う構造の複雑化を招く不都合が生じる。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる燃料供給装置を提供することにある。
本発明の目的は、高圧配管内の圧力上昇を従来に比べて低く抑えることができる燃料供給装置を提供することにある。
本発明の目的は、軽量小型化を図ることができる燃料供給装置を提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明では、噴射タイミングをずらした燃料ポンプにて加圧された高圧燃料を複数の高圧配管を介しコモンレールに送る構成において、燃料ポンプの燃料吐出口とコモンレールの燃料入口ポートとの間で前記高圧配管の一部又は全部を連結パイプにより繋げることにより、実質１つの高圧発生部からの高圧燃料を複数のパイプ通路を用いて送油する状態とし、高圧配管内の燃料圧力上昇を抑えることを可能としたものである。
本発明の特徴は、燃料ポンプと、該燃料ポンプから圧送された高圧燃料を蓄積するコモンレールと、該コモンレール内に蓄積された高圧燃料を内燃機関に供給可能とする燃料噴射弁とを備え、前記燃料ポンプが、高圧燃料噴射タイミングが相互にずれている複数の高圧発生部を有している燃料供給装置において、前記複数の高圧発生部に対応して設けられ、対応する高圧発生部の燃料吐出ポートを前記コモンレールに接続するための複数の高圧配管と、該複数の高圧配管のうちの少なくとも２つ以上を対応する燃料吐出ポートの近傍で相互に繋ぐための連結配管とを備えた点にある。
複数の高圧発生部からは、異なるタイミングで高圧燃料が供給され、この高圧燃料は対応する燃料吐出ポートからそこに接続されている高圧配管を通ってコモンレール内に送給される。このとき、当該高圧配管の内部圧力は急上昇するが、連結配管によって高圧燃料の一部が高圧噴射タイミングとなっていない高圧発生部に接続されている別の高圧配管に逃げる。この結果、当該高圧配管の内部圧力の上昇は、従来のそれに比べて、低く抑えることができる。
本発明によれば、連結配管を設けることにより、対応する高圧発生部からの高圧燃料が複数の高圧配管に分散されてコモンレールへと送られるので、各高圧配管内の圧力上昇を有効に抑えることができる。この結果、余分な強度を燃料ポンプ及び高圧配管に持たせる必要がなくなり、装置の軽量、小形化、及びそれによるコストの低減を図ることができる。さらに、信頼性の向上、駆動トルクの低減と、動力効率の向上が実現する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。
第２図は本発明の他の実施例の要部を示す図である。
第３図は本発明の別の実施例の要部を示す図である。
第４図は本発明のさらに別の実施例の要部を示す断面図である。

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す概略構成図である。図に示す燃料供給装置１は、コモンレール２内に高圧燃料を蓄えておき、この高圧燃料をインジェクタ３−１〜３−Ｎによって内燃機関の各気筒（図示せず）に噴射供給するように構成されたコモンレール式の燃料供給装置である。コモンレール２には、コモンレール２内の燃料圧力を所要の値に調整するための圧力調整弁２１が設けられている。インジェクタ３−１〜３−Ｎは、各気筒毎に対応して設けられており、マイクロコンピュータを用いて構成される噴射制御ユニット（図示せず）によって開閉制御される。
第１図において、４は燃料５を溜めておくためのタンク、６は燃料ポンプ（サプライポンプ）である。７は燃料ポンプ６の低圧側にフィードポンプとして設けられている低圧ポンプである。タンク４内の燃料５は燃料管８を介して低圧ポンプ７によって汲み上げられ、低圧ポンプ７からの低圧燃料は、燃料ポンプ６へ送給する燃料の量を調節するための流量制御弁９が設けられている送油路１０を通り、燃料ポンプ６のサクションバルブＶ１、Ｖ２に送られる構成となっている。なお、１７は戻し油路、１８は流量制御弁９の手前圧を調圧する圧力弁、１９はゼロデリベリオリフィス２０を有する無噴射時用の戻し油路である。
本実施例では、燃料ポンプ６は高圧発生部として２つの高圧プランジャ６１、６２を有し、図示しない内燃機関からの回転力で回転するカム軸６３に固定されているカム６４、６５によりこれらの高圧プランジャ６１、６２が駆動される構成となっている。
高圧プランジャ６１は、シリンダ６１Ａ内にその軸線に沿って往復動可能なようにピストン６１Ｂが収容されている。カム６４と協働するタペット６１Ｃによりピストン６１Ｂがカム６４の回転にしたがって往復動することにより、ピストン６１Ｂによって画成されているプランジャ室６１Ｄ内にサクションバルブＶ１を介して供給された低圧燃料が加圧される。これにより得られた高圧燃料がコモンレール２の方向に開く出口逆止弁Ｖ３から送出される。
ここでは、出口逆止弁Ｖ３の出口ポートが高圧プランジャ６１の燃料吐出ポート６Ｐ１となっており、コモンレール２の入口ポート２Ｐ１と燃料吐出ポート６Ｐ１との間に配設された高圧配管１１を介して高圧プランジャ６１からの高圧燃料がコモンレール２内に送給される構成となっている。
以上、高圧プランジャ６１側の構成について説明したが、高圧プランジャ６２側もこれと同様に構成されている。すなわち高圧プランジャ６２は、シリンダ６２Ａ内にその軸線に沿って往復動可能なようにピストン６２Ｂが収容されており、カム６５と協働するタペット６２Ｃによりピストン６２Ｂがカム６５の回転にしたがって往復動する。ここで、カム６４と６５とはカム軸６３に位相をずらして取り付けられている。
したがって、ピストン６２Ｂによって形成されているプランジャ室６２Ｄ内にサクションバルブＶ２を介して供給された低圧燃料が加圧され、これにより得られた高圧燃料がコモンレール２の方向に開く出口逆止弁Ｖ４から送出されるが、高圧プランジャ６１からの高圧燃料の噴射と高圧プランジャ６２からの高圧燃料の噴射との間には噴射タイミング差があり、高圧燃料の同時噴射がない構成となっている。
出口逆止弁Ｖ４の出口ポートは高圧プランジャ６２の燃料吐出ポート６Ｐ２となっており、コモンレール２の入口ポート２Ｐ２と燃料吐出ポート６Ｐ２との間に配設された高圧配管１２を介して高圧プランジャ６２からの高圧燃料がコモンレール２内に送給される構成となっている。
高圧プランジャ６１及び６２からそれぞれ噴射される高圧燃料により、対応して設けられた高圧配管１１、１２へ作用する圧力を大きく低減させるため、高圧配管１１、１２間には高圧配管１１、１２を相互に連通状態とするための連結配管３０が配設されている。
本実施例では、連結配管３０は、高圧配管１１の燃料吐出ポート６Ｐ１に近い位置Ｒ１と、高圧配管１２の燃料吐出ポート６Ｐ２に近い位置Ｒ２とにおいて高圧配管１１、１２を連通させるようにするため、連結配管３０の一端３０Ａは位置Ｒ１で高圧配管１１に連結され、連結配管３０の他端３０Ｂは位置Ｒ２で高圧配管１２に連結されている。高圧配管１１、１２の間に連結配管３０を上述のように設けることにより、高圧プランジャ６１又は６２のいずれか一方から高圧燃料が吐出されたとき、この高圧燃料は高圧配管１１、１２の両方を通ってコモンレール２へ送られるので、高圧配管１１、１２の管内圧力は連結配管３０を設けない従来の場合に比べて大幅に低下することになる。
この結果、燃料ポンプ６が動作して高圧プランジャ６１、６２から燃料がタイミング差をもって噴射されると、各高圧燃料は連結配管３０により高圧配管１１、１２に分散されてコモンレール２に送給される。このため、高圧配管１１、１２の耐圧仕様は従来のそれに比べて軽減できるので、高圧配管１１、１２の肉厚、内径を小さくして小形、軽量化を図ることができる。さらに、圧力低減効果は高圧プランジャ６１、６２のプランジャ室６１Ｄ、６２Ｄ部へも及ぶため、シリンダ６１Ａ、６２Ａ及びカム６４、６５への応力が低減でき、燃料ポンプ６全体の小形、軽量化を図ることができる。この結果、取り付け寸法の制約も少なくなり、部品の配置の自由度を大きくできる。
なお、連結配管３０の高圧配管１１、１２への連結位置は、上記実施例において説明した位置に限定されるものではなく、高圧プランジャ６１、６２のいずれか一方から高圧燃料の噴射があった場合に、この高圧燃料により高圧配管１１、１２の一方のみに大きな圧力が作用するアンバランスを解消することができるような連結位置を選べばよい。このためには、なるべく、燃料吐出ポート６Ｐ１、６Ｐ２の近くに接続ポイントを選ぶのが好ましく、燃料吐出ポート６Ｐ１、６Ｐ２を連結配管３０の高圧配管１１、１２への連結位置とするのがより好ましい。
以上、第１図に示した本発明の一実施例について説明したが、本発明はこの一実施例に限定されるものではない。例えば、第１図の実施例では、燃料ポンプ６が２つの高圧発生部（高圧プランジャ６１、６２）を備えた場合の例であるが、燃料ポンプ６の高圧発生部は２つに限定されず、３つ以上任意の数の高圧発生部を有した構成であってもよい。このように燃料ポンプが３つ以上の高圧発生部を有する場合には、各高圧発生部に対応して設けられる各高圧配管同志を繋ぐ連結配管は、これらの高圧発生部のうちの少なくとも２つを連結するように配設すればよい。
第２図は、４つの高圧発生部を有する燃料ポンプを用いた場合の本発明による燃料供給装置の実施例の要部を示す図である。ここでは、燃料ポンプ６は４つの高圧プランジャ６１、６２、６６、６７を有し、これらの高圧プランジャ６１、６２、６６、６７は、対応する高圧配管１１〜１４によってコモンレール２の入口ポート２Ｐ１〜２Ｐ４とそれぞれ連結されている。そして、高圧プランジャ６１の燃料吐出ポート６Ｐ１と高圧プランジャ６２の燃料吐出ポート６Ｐ２とが連結配管３１により連結され、高圧プランジャ６６の燃料吐出ポート６Ｐ３と高圧プランジャ６７の燃料吐出ポート６Ｐ４とが連結配管３２により連結されている。
この結果、第２図に示す構成では、高圧プランジャ６１、６２からの各高圧燃料は高圧配管１１、１２に分散される。同様に、高圧プランジャ６６、６７からの各高圧燃料は高圧配管１３、１４に分散される。なお、第２図に示す実施例の場合には、高圧プランジャ６１、６２、６６、６７の全ての噴射タイミングがずれている必要はなく、連結配管３１、３２で連結されている２つの高圧プランジャ間でのみ噴射タイミングがずれていればよい。
第３図は本発明の別の実施例の要部を示す図である。第３図に示す実施例は、第２図に示す実施例において、燃料吐出ポート６Ｐ２、６Ｐ３を別の連結配管３３で連結し、これにより燃料吐出ポート６Ｐ１〜６Ｐ４を全て相互に連結したものである。この場合には、高圧プランジャ６１、６２、６６、６７の各噴射タイミングは相互にずれていることが必要である。ここでは、いずれかの高圧プランジャから高圧燃料が噴射されると、この高圧燃料は高圧配管１１〜１４に分散されてコモンレール２に供給されるので、その効果は著しい。
第４図は、本発明のさらに別の実施例である。第４図に示す実施例は、複数の燃料吐出ポートを有する燃料ポンプの内部において、これら複数の燃料吐出ポートを相互に連通させる構成とした場合の例である。第４図では、コモンレール及びコモンレールと燃料ポンプとの間の配管系統は図示するのを省略してある。
第４図に示した燃料ポンプ１０６は、２つの高圧プランジャ１６１、１６２がケーシングブロック１０７内に形成された型式のものである。ケーシングブロック１０７内には、さらに、燃料吸入通路１０８が設けられており、燃料ポンプ１０６の外部から燃料吸入通路１０８に供給される燃料は通路１０９、１１０を介して高圧プランジャ１６１、１６２のプランジャ室１６１Ａ、１６２Ａにそれぞれ供給される構成となっている。通路１０９、１１０は閉塞用ブロック１０９Ａ、１１０Ａによってケーシングブロック１０７の外側と遮断されている。
ケーシングブロック１０７には、また、燃料吐出ポート１６３、１６４が高圧プランジャ１６１、１６２に対応して設けられている。燃料吐出ポート１６３は、通路１１１を介して高圧プランジャ１６１のプランジャ室１６１Ａに連通しており、燃料吐出ポート１６４は通路１１２を介して高圧プランジャ１６２のプランジャ室１６２Ａに連通している。ここで、通路１１１、１１２もケーシングブロック１０７内に形成されている。
符号１８０で示されるのは、燃料吐出ポート１６３、１６４を相互に連通させるために設けられた連結配管である。連結配管１８０はケーシングブロック１０７内に形成されており、連絡配管１８０によって燃料吐出ポート１６３、１６４がケーシングブロック１０７の内部で相互に繋がれている。ここで、連結配管１８０は閉塞用ブロック１８０Ａによってケーシングブロック１０７の外側と遮断されている。したがって、第４図に示す構成によれば、第２図及び第３図に示した各実施例の場合と同様の作用効果が得られる。

以上のように、本発明によれば、燃料ポンプの小型・軽量化を図ることができ、燃料供給装置の改善に役立つ。

Claims (3)

1. 燃料ポンプと、該燃料ポンプから圧送された高圧燃料を蓄積するコモンレールと、該コモンレール内に蓄積された高圧燃料を内燃機関に供給可能とする燃料噴射弁とを備え、前記燃料ポンプが、高圧燃料噴射タイミングが相互にずれている複数の高圧発生部を有している燃料供給装置において、
   前記複数の高圧発生部に対応して設けられ、対応する高圧発生部の燃料吐出ポートを前記コモンレールに接続するための複数の高圧配管と、
   該複数の高圧配管のうちの少なくとも２つ以上を対応する燃料吐出ポートの近傍で相互に繋ぐための連結配管と
   を備えたことを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記連結配管が、前記燃料ポンプの外側に設けられている請求の範囲第１項記載の燃料供給装置。
3. 前記連結配管が、前記燃料ポンプの内側に設けられている請求の範囲第１項記載の燃料供給装置。

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