JP2012163024A - 燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吐出工程における加圧室の燃料の圧力により、非通電状態で閉弁状態を保持可能な電磁弁を備える場合に、電磁弁への通電を早期に解除しつつ、燃料の吐出性を向上させることが可能な燃料供給ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ１は燃料の加圧が行われる加圧室２ｃを有し、往復運動によって加圧室２ｃの容積を変化させるプランジャ５と、加圧室２ｃに対して設けられ、吐出工程において加圧室２ｃの燃料の圧力によって非通電状態で閉弁状態を保持可能な電磁弁３と、加圧室２ｃの上部に設けられ、加圧室２ｃの燃料の圧力がチェック弁４の開弁圧よりも小さい場合に開弁することで、加圧室２ｃから燃料をリリーフするとともに、開弁圧以上である場合に閉弁する開閉弁８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料供給ポンプに関する。

燃料供給ポンプでは、加圧室に対して設けられた電磁弁を吐出工程で閉弁することで、加圧室の燃料を加圧可能な状態にするとともに、このときの閉弁タイミングを制御することで、燃料の吐出量を調節する技術（プレストローク制御）が知られている（例えば特許文献１参照）。このほか本発明と関連性があると考えられる技術として、燃料に含まれる気泡等に対処する技術が例えば特許文献２から５で開示されている。

特開平８−３１２４１４号公報 特開２００９−２３５９１７号公報 特開２００９−１２１３９５号公報 特開平８−２９６９２６号公報 特開平８−２１０２１９号公報

加圧室に対して電磁弁を設けるにあたっては、吐出工程における加圧室の燃料の圧力により、非通電状態で閉弁状態を保持できるように電磁弁を設けることができる。そしてこれにより、例えばプレストローク制御で燃料の吐出量を調節する場合に、電磁弁への通電を早期に解除できる。

ところが、このように電磁弁を設けた場合でも、燃料に気泡（圧縮性流体）が含まれている場合には、燃料の加圧が気泡によって妨げられることがある。このため、電磁弁の閉弁状態を保持できない場合がある。結果、所望通りに燃料を吐出する燃料の吐出性を確保できない場合がある。

本発明は上記課題に鑑み、吐出工程における加圧室の燃料の圧力により、非通電状態で閉弁状態を保持可能な電磁弁を備える場合に、電磁弁３への通電を早期に解除しつつ、燃料の吐出性を向上させることが可能な燃料供給ポンプを提供することを目的とする。

本発明は燃料の加圧が行われる加圧室を有し、往復運動によって前記加圧室の容積を変化させるプランジャと、前記加圧室に対して設けられ、前記プランジャが前記加圧室の容積を小さくする方向に運動する吐出工程において、前記加圧室の燃料の圧力によって非通電状態で閉弁状態を保持可能な電磁弁と、前記加圧室の上部に設けられ、前記加圧室の燃料の圧力が所定の圧力よりも小さい場合に開弁することで、前記加圧室から燃料をリリーフするとともに、前記加圧室の燃料の圧力が前記所定の圧力以上である場合に閉弁する開閉弁と、を備える燃料供給ポンプである。

また本発明は前記電磁弁が、前記加圧室の上部に設けられた弁体を備えるとともに、前記開閉弁が前記弁体の内部に設けられている構成とすることができる。

本発明によれば、吐出工程における加圧室の燃料の圧力により、非通電状態で閉弁状態を保持可能な電磁弁を備える場合に、電磁弁への通電を早期に解除しつつ、燃料の吐出性を向上させることができる。

燃料供給ポンプの概略構成図である。 弁体の断面図である。 吐出工程におけるポンプの動作説明図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

図１は燃料供給ポンプ（以下、単にポンプと称す）１の概略構成図である。ポンプ１は例えばコモンレール式のディーゼルエンジンに用いることができる。ポンプ１はポンプハウジング２と、電磁弁３と、チェック弁４と、プランジャ５と、ポンプカム６とを備えている。また、ポンプハウジング２に形成された低圧通路２ａと、吸入口２ｂと、加圧室２ｃと、高圧通路２ｄとを有している。

低圧通路２ａは吸入口２ｂを介して加圧室２ｃに分岐するようにして連通している。低圧通路２ａのうち、加圧室２ｃよりも上流側の部分は加圧室２ｃに吸入する燃料を流通させる吸入通路となっており、下流側の部分は加圧室２ｃから排出する余分な燃料を流通させる排出通路となっている。高圧通路２ｄは加圧室２ｃに連通している。高圧通路２ｄは加圧室２ｃから供給すべき燃料を吐出するための吐出通路となっている。加圧室２ｃは燃料の加圧が行われる空間となっている。加圧室２ｃは低圧通路２ａのうち、加圧室２ｃよりも上流側の部分（吸入通路）から燃料を吸入し、高圧通路２ｄに吐出する。

電磁弁３は加圧室２ｃに対して設けられている。電磁弁３は弁体３ａと、アーマチャ３ｂと、第１のスプリング３ｃと、第２のスプリング３ｄと、コイル３ｅとを備えている。弁体３ａは低圧通路２ａ（より具体的には吸入通路および排出通路）と加圧室２ｃとを連通、遮断する。弁体３ａは加圧室２ｃの上部に設けられている。アーマチャ３ｂは可動子であり、弁体３ａと別体となっている。

第１のスプリング３ｃは弁体３ａを閉弁側に付勢する。第２のスプリング３ｄはアーマチャ３ｂを介して弁体３ａを開弁側に付勢する。コイル３ｅは通電時にアーマチャ３ｂを引き付けるように作用することで、弁体３ａに加わる第２のスプリング３ｄの付勢力を除去するように作用する。

電磁弁３は次のように開閉する。すなわち、低圧通路２ａと加圧室２ｃとの差圧と、第１のスプリング３ｃの付勢力と、第２のスプリング３ｄの付勢力とのバランスに応じて、弁体３ａが低圧通路２ａと加圧室２ｃとを連通、遮断することで、開閉する。この点、第２のスプリング３ｄの付勢力は、第１のスプリング３ｃの付勢力よりも大きく設定されている。このため、電磁弁３は低圧通路２ａと加圧室２ｃの燃料の圧力が平衡になっており、且つ通電されていない状態で開弁するノーマルオープン型の電磁弁となっている。

チェック弁４は、高圧通路２ｄに介在させるようにして設けられている。チェック弁４は加圧室２ｃ側からの燃料の流通を許可し、その逆の燃料の流通を禁止する。チェック弁４は、加圧室２ｃの燃料の圧力が予め設定された開弁圧よりも大きくなった場合に開弁する。

プランジャ５は、往復運動によって加圧室２ｃの容積を変化させる。プランジャ５が加圧室２ｃの容積を大きくする方向に運動する行程は、ポンプ１の吸入行程となる。また、プランジャ５が加圧室２ｃの容積を小さくする方向に運動する行程は、ポンプ１の吐出行程となる。プランジャ５は、ポンプカム６の回転に応じて駆動する。ポンプカム６は例えばポンプ１を適用するエンジンのクランクシャフトと機械的に連結させることで、駆動することができる。

ポンプ１では、吸入行程で電磁弁３に通電を行わないことで、弁体３ａに加わる力のバランス上、電磁弁３を開弁させることができる。結果、低圧通路２ａ（より具体的には吸入通路）から加圧室２ｃに流体を吸入することができる。また、吐出行程で電磁弁３に通電することで、弁体３ａに加わる力のバランス上、電磁弁３を閉弁させることができる。そしてこれにより、加圧室２ｃの燃料を加圧可能な状態にすることができる。結果、加圧室２ｃから高圧通路２ｄにチェック弁４の開弁圧に達した燃料を吐出することができる。

ポンプ１では、吐出行程において電磁弁３が閉弁するまでの間、加圧室２ｃから低圧通路２ａ（より具体的には排出通路）に燃料が流出するようになっている。このため、電磁弁３の閉弁タイミングを制御することで、燃料の吐出量を調節できるようになっている。また、閉弁後、電磁弁３が加圧室２ｃの燃料の圧力によって、非通電状態で閉弁状態を保持できるようになっている。

図２は弁体３ａの断面図である。弁体３ａには連通路７が形成されている。また、内部に開閉弁８が設けられている。連通路７は加圧室２ｃと低圧通路２ａとを連通している。連通路７は弁部に室状に設けられた室状通路７ａと、室状通路７ａから下方に向かって加圧室２ｃに開口するように設けられた第１の開口通路７ｂとを有している。また、ステム部に室状通路７ａから上方に向かって延伸するように設けられた延伸通路７ｃと、延伸通路７ｃに連通し、電磁弁３の閉弁時に低圧通路２ａ（より具体的には吸入通路および排出通路）に開口するように設けられた第２の開口通路７ｄとを有している。

連通路７は、燃料が気泡Ｂを含まない場合に、電磁弁３を閉弁した状態で、吐出工程において加圧室２ｃの燃料を加圧可能な範囲内で、加圧室２ｃから燃料をリリーフできるように設けることができる。この点、第１の開口通路７ｂは、燃料が気泡Ｂを含まない場合に、電磁弁３を閉弁した状態で、吐出工程において加圧室２ｃの燃料を加圧可能な範囲内で複数設けることができる。

開閉弁８は開閉弁用弁体８ａ（以下、弁体８ａと称す）と、開閉弁用スプリング８ｂ（以下、スプリング８ｂと称す）とを備えている。弁体８ａは室状通路７ａに設けられている。弁体８ａはボール弁であり、室状通路７ａと延伸通路７ｂとを連通、遮断することで、低圧通路２ａと加圧室２ｃとを連通、遮断する。スプリング８ｂは延伸通路に設けられている。スプリング８ｂは弁体８ａを開弁側に付勢する。

開閉弁８は次のように開閉する。すなわち、低圧通路２ａと加圧室２ｃとの差圧と、スプリング８ｂの付勢力とのバランスに応じて、弁体８ａが低圧通路２ａと加圧室２ｃとを連通、遮断することで、開閉する。この点、開閉弁８は低圧通路２ａと加圧室２ｃとの圧力が平衡になっている場合に開弁するとともに、加圧室２ｃの燃料の圧力が所定の圧力よりも小さい場合に開弁する。そしてこれにより、加圧室２ｃから低圧通路２ａに燃料をリリーフする。また、開閉弁８は加圧室２ｃの燃料の圧力が所定の圧力以上である場合に閉弁する。所定の圧力はチェック弁４の開弁圧よりも小さく設定されている。所定の圧力はチェック弁４の開弁圧に設定されていてもよい。

次にポンプ１の作用効果について説明する。図３は吐出工程におけるポンプ１の動作説明図である。（ａ）は吐出工程開始時のポンプ１の様子を、（ｂ）は電磁弁３閉弁時のポンプ１の様子を、（ｃ）はチェック弁４開弁時のポンプ１の様子を示す。図３では、吸入行程において加圧室２ｃに気泡Ｂを含む燃料が吸入されたポンプ１を示す。

（ａ）に示すように、吐出工程開始時にはプランジャ５が上昇を開始している。このとき電磁弁３は開弁しており、加圧室２ｃから低圧通路２ａには、吸入口２ｂを介して燃料が流出する。（ｂ）に示すように、電磁弁３閉弁時には電磁弁３への通電が行われる結果、電磁弁３が閉弁している。このとき、加圧室２ｃの燃料の圧力はチェック弁４の開弁圧よりも未だ小さくなっている。このとき開閉弁８は開弁している。

（ｂ）に示す電磁弁３閉弁時から、（ｃ）に示すチェック弁４開弁時にかけては、加圧室２ｃの上部に設けられた開閉弁８を介して加圧室２ｃから低圧通路２ａに燃料がリリーフされる。このため、加圧室２ｃから低圧通路２ａに燃料とともに気泡Ｂが排出される。結果、加圧室２ｃの燃料の割合が増加すると、弁体８ａへの流体力が増加、開閉弁８が開弁し、加圧室２ｃの燃料の加圧状況が改善される。このため、電磁弁３の閉弁状態を保持できるようになることから、電磁弁３への通電を早期に解除しつつ、燃料の吐出性を向上させることができる。加圧室２ｃの燃料の圧力がチェック弁４の開弁圧に達した場合には、（ｃ）に示すようにチェック弁４が開弁する。

このように、ポンプ１は吐出工程における加圧室２ｃの燃料の圧力により、非通電状態で閉弁状態を保持可能な電磁弁３を備える場合に、電磁弁３への通電を早期に解除しつつ、燃料の吐出性を向上させることができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば開閉弁は必ずしも電磁弁の弁体内部に設けられなくてもよく、また必ずしも加圧室から低圧通路に燃料をリリーフしなくてもよい。

ポンプ １
ポンプハウジング ２
低圧通路 ２ａ
吸入口 ２ｂ
加圧室 ２ｃ
高圧通路 ２ｄ
電磁弁 ３
チェック弁 ４
プランジャ ５
ポンプカム ６
連通路 ７
開閉弁 ８

Claims (2)

1. 燃料の加圧が行われる加圧室を有し、
   往復運動によって前記加圧室の容積を変化させるプランジャと、
   前記加圧室に対して設けられ、前記プランジャが前記加圧室の容積を小さくする方向に運動する吐出工程において、前記加圧室の燃料の圧力によって非通電状態で閉弁状態を保持可能な電磁弁と、
   前記加圧室の上部に設けられ、前記加圧室の燃料の圧力が所定の圧力よりも小さい場合に開弁することで、前記加圧室から燃料をリリーフするとともに、前記加圧室の燃料の圧力が前記所定の圧力以上である場合に閉弁する開閉弁と、を備える燃料供給ポンプ。
2. 請求項１記載の燃料供給ポンプであって、
   前記電磁弁が、前記加圧室の上部に設けられた弁体を備えるとともに、前記開閉弁が前記弁体の内部に設けられている燃料供給ポンプ。
   
   

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