JPH10318060A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減圧弁及び燃料戻し通路を排除することによ
って装置の小型化及びコストダウンを達成しつつ、燃温
の上昇に基づく燃料の粘性の低下及びシール効果の低下
を防止し、かつ燃料蓄圧部内の燃料が有するエネルギを
有効に活用することによって燃費を改善し、更にプラン
ジャとカムとの衝突音の発生を防止する。 【解決手段】 圧送ポンプ４から燃料蓄圧部１０まで延
長している燃料供給通路２に双方向弁である圧送ポンプ
出口弁６１を設け、燃料蓄圧部１０の減圧時に、燃料蓄
圧部１０内の燃料を、燃料供給通路２及び圧送ポンプ出
口弁６１を介して圧送ポンプ４まで逆流させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蓄圧式燃料噴射装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インジェクタから燃料を噴射する
ために、図５に示すような、燃料タンクとフィードポン
プと圧送ポンプと燃料蓄圧部（コモンレール）とインジ
ェクタとを備えた蓄圧式燃料噴射装置が知られている。
図５は従来の蓄圧式燃料噴射装置の概略構成図である。
図５において、１０１は燃料タンク、１０２は燃料供給
通路、１０３はフィードポンプ、１０４は圧送ポンプ、
１０５は加圧用カム、１０６はプランジャ、１０７はプ
ランジャ室、１０８は入口弁用アクチュエータ、１０９
は圧送ポンプチェック弁（一方向弁でもよい）、１１０
は燃料蓄圧部、１１１はインジェクタ通路、１１２は減
圧弁、１１３は燃料戻し通路、１５１は圧送ポンプ入口
弁、１５２は入口弁用ソレノイド、１５３は入口弁用ば
ね、１６１はボール（チェック弁用ボールでもよい）、
１６２はチェック弁用ばねである。

【０００３】機関の定常運転時において、図５に示すよ
うに、燃料タンク１０１内の燃料は、フィードポンプ１
０３により所定のフィード圧で、燃料供給通路１０２を
介して圧送ポンプ１０４に供給される。燃料が圧送ポン
プ１０４のプランジャ室１０７内に流入する場合、入口
弁用アクチュエータ１０８の入口弁用ソレノイド１５２
は作用せず、圧送ポンプ入口弁１５１は、入口弁用ばね
１５３の作用により、開弁位置に位置する。プランジャ
１０６は、加圧用カム１０５の作用により下降する。圧
送ポンプチェック弁１０９のボール１６１は、チェック
弁用ばね１６２の作用により、閉弁位置に位置する。こ
の場合、プランジャ室１０７内の圧力は、燃料蓄圧部１
１０内の圧力よりも小さい。

【０００４】続いて、プランジャ室１０７内の燃料は、
加圧用カム１０５の作用によって上昇するプランジャ１
０６により、加圧される。図示されないＥＣＵは、運転
条件により燃料蓄圧部１１０へ圧送する燃料量を決定す
る。すなわち、少量の圧送で良い場合は圧送ポンプ入口
弁１５１は、開弁の位置を保持し、プランジャ室１０７
へ吸込まれた燃料は、再びフィードポンプ１０３を通
り、燃料タンク１０１へ戻される。ある程度プランジャ
１０６がリフトた後、ＥＣＵにより入口弁用ソレノイド
１５２が励磁され、圧送ポンプ入口弁１５１は閉位置と
なり、プランジャ室１０７内で加圧が始まる。圧送ポン
プチェック弁１０９のボール１６１は、チェック弁用ば
ね１６２の作用により、閉弁位置に位置する。この場
合、プランジャ室１０７内の圧力は、燃料蓄圧部１１０
内の圧力よりも小さい。尚、プランジャ室１０７内の圧
力が、フィードポンプ１０３側の燃料供給通路１０２内
の圧力（フィード圧）よりも大きくなると、入口弁用ソ
レノイド１５２の通電を停止しても、圧送ポンプ入口弁
１５１は、閉弁位置に位置し続ける。

【０００５】プランジャ１０６の上昇により、プランジ
ャ室１０７内の圧力が、燃料蓄圧部１１０内の圧力（厳
密には、燃料蓄圧部１１０内の圧力とチェック弁用ばね
１６２の圧力との和）以上の大きさになると、圧送ポン
プチェック弁１０９のボール１６１は、開弁位置まで移
動する。その結果、プランジャ室１０７内の燃料は、加
圧用カム１０５の作用によって上昇するプランジャ１０
６により、燃料蓄圧部１１０まで供給される。プランジ
ャ１０６の上昇に伴って、プランジャ室１０７内の圧力
及び燃料蓄圧部１１０内の圧力は上昇する。

【０００６】プランジャ１０６が上死点を通過して下降
行程に移行すると、プランジャ室１０７内の圧力は急速
に減少する。そのため、圧送ポンプチェック弁１０９の
ボール１６１は閉弁位置まで移動する。それゆえ、燃料
蓄圧部１１０内の圧力は、減少することなく、一定に維
持される。尚、プランジャ１０６の下降に伴って、プラ
ンジャ室１０７内の圧力がフィード圧（厳密には、フィ
ード圧と入口弁用ばね１５３の圧力との和）まで低下す
ると、入口弁用アクチュエータ１０８の圧送ポンプ入口
弁１５１は、入口弁用ばね１５３の作用により、開弁位
置まで移動する。その結果、プランジャ室１０７内の圧
力はフィード圧の大きさに維持される。続いて、燃料蓄
圧部１１０内の燃料は、インジェクタ通路１１１を介し
て不図示のインジェクタまで供給され、インジェクタか
ら噴射される。

【０００７】一方、機関の減速運転時において、燃料蓄
圧部１１０内の圧力を高圧に維持する必要がない場合、
燃料蓄圧部１１０内の燃料は、減圧弁１１２を開弁する
ことにより、燃料戻し通路１１３を介して燃料タンク１
０１まで戻される。その結果、燃料蓄圧部１１０内の圧
力は所望の圧力まで減少する。尚、圧送ポンプチェック
弁１０９は逆止め弁であるために、燃料蓄圧部１１０内
の燃料は、燃料供給通路１０２内を逆流して圧送ポンプ
１０８及び燃料タンク１０１まで戻ることができない。
この種の蓄圧式燃料噴射装置の例としては、例えば特開
平７−１０３０２９号公報に記載されたものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す蓄圧式燃料
噴射装置の場合、燃料蓄圧部内の燃料を圧送ポンプ及び
燃料タンクまで戻すために、燃料供給通路があるにもか
かわらず、減圧弁及び燃料戻し通路が必要である。その
ため、装置が大型化してしまい、更に部品数の増加のた
めにコストが上昇してしまう。更に、燃料蓄圧部内の燃
料の高い圧力が大気圧（燃料タンク内の圧力）まで急激
に減少するため、燃温が上昇し、燃料の粘度が低下して
しまう。そのため、装置内の各部において、シール効果
が低下してしまう。更に、燃料蓄圧部内の燃料が、加圧
用カムの回転を付勢する等の仕事を行わずに燃料タンク
まで戻るため、燃料蓄圧部内の燃料が有するエネルギが
無駄になってしまう。更に、機関の減速運転時に、プラ
ンジャ室内の圧力が減少しているため、プランジャは、
プランジャ室内の燃料によって加圧用カム側に付勢され
ない。そのため、機関の減速運転時のカムの高速回転時
に、プランジャは、慣性により上死点通過後にカムから
分離してしまい、プランジャとカムとが再び接触する際
に衝突音が発生してしまう。

【０００９】前記問題点に鑑み、本発明は、減圧弁及び
燃料戻し通路を排除することによって装置の小型化及び
コストダウンを達成しつつ、燃温の上昇に基づく燃料の
粘性の低下及びシール効果の低下を防止し、かつ燃料蓄
圧部内の燃料が有するエネルギを有効に活用することに
よって燃費を改善し、更にプランジャとカムとの衝突音
の発生を防止することができる蓄圧式燃料噴射装置を提
供す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に記載の発明に
よれば、圧送ポンプから燃料蓄圧部まで延長している燃
料供給通路に弁を設けた蓄圧式燃料噴射装置において、
前記弁を双方向弁とし、前記燃料蓄圧部の減圧時に、前
記燃料蓄圧部内の燃料を前記圧送ポンプまで逆流させる
ことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置が提供される。

【００１１】請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置は、
双方向弁及び燃料供給通路を介して燃料蓄圧部内の燃料
を逆流させることにより、燃料蓄圧部内の圧力を減少さ
せることができる。そのため、減圧弁及び燃料戻し通路
を排除することができ、装置の小型化及びコストダウン
を達成できる。更に、燃料蓄圧部内の燃料が燃料ポンプ
まで戻る場合に、燃料が圧送ポンプを通過するため、燃
料の圧力を徐々に減少させることができる。そのため、
燃温の急激な上昇、及びそれに伴う燃料の粘性の低下、
更には、それらに基づくシール効果の低下を防止するこ
とができる。更に、燃料蓄圧部から燃料タンクまで逆流
する燃料が圧送ポンプを通過するため、燃料は、圧送ポ
ンプにおいて加圧用カムの回転を付勢することができ、
燃費を改善することができる。その上、機関の減速運転
時に、燃料蓄圧部から逆流した燃料がプランジャ室内に
存在するために、プランジャ室内は所定の圧力を維持し
ている。それゆえ、プランジャは、プランジャ室内の燃
料によって、常に加圧用カム側に付勢されている。その
結果、機関の減速運転時のカムの高速回転時において
も、プランジャは、慣性により上死点通過後にカムから
分離することなく、プランジャとカムとの衝突音も発生
しない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。

【００１３】図１は、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の一
実施形態の概略構成図である。図１において、１は燃料
タンク、２は燃料供給通路、３はフィードポンプ、４
は、例えば６気筒用列型２筒ポンプのうちの１筒分のポ
ンプである、圧送ポンプ、５は加圧用カム、６はプラン
ジャ、７はプランジャ室、８は入口弁用アクチュエー
タ、９は出口弁用アクチュエータ、１０は燃料蓄圧部、
１１はインジェクタ通路、５１は圧送ポンプ入口弁、５
２は入口弁用ソレノイド、５３は入口弁用ばねである。
図２は、図１の出口弁用アクチュエータの拡大断面図で
ある。図２において、６１は圧送ポンプ出口弁、６２は
出口弁用ばね、６３は出口弁用ソレノイドである。図３
は、機関の定常運転時における、燃料蓄圧部内の圧力、
プランジャ室内の圧力、入口弁用ソレノイド及び出口弁
用ソレノイドの通電状態、圧送ポンプ入口弁及び圧送ポ
ンプ出口弁の開閉状態、及びプランジャの位置（つまり
カムリフト）と、時間との関係を示す。

【００１４】機関の定常運転時において、図１、図２及
び図３に示すように、燃料タンク１内の燃料は、フィー
ドポンプ３により所定のフィード圧で、燃料供給通路２
を介して圧送ポンプ４に供給される。燃料が圧送ポンプ
４のプランジャ室７内に流入する場合（図３の時間ｂ〜
ｃ）と上昇するプランジャ６により、プランジャ室７内
の燃料が、燃料供給通路２へ逆流する場合（ｃ〜ｄ）で
は、入口弁用アクチュエータ８の入口弁用ソレノイド５
２は作用せず（非通電）、圧送ポンプ入口弁５１は、入
口弁用ばね５３の作用により、開弁位置に位置する。プ
ランジャ６は、加圧用カム５の作用により下降する。出
口弁用アクチュエータ９の出口弁用ソレノイド６３は作
用せず（非通電）、圧送ポンプ出口弁６１は、出口弁用
ばね６２の作用により、閉弁位置に位置する。この場
合、プランジャ室７内の圧力は、燃料蓄圧部１０内の圧
力よりも小さい。

【００１５】続いて、プランジャ室７内の燃料は、加圧
用カム５の作用によって上昇するプランジャ６により、
加圧される（図３の時間ｄ〜ｅ）。その場合、入口弁用
アクチュエータ８の圧送ポンプ入口弁５１は、入口弁用
ソレノイド５２の作用により（通電）、閉弁位置に位置
する。出口弁用アクチュエータ９の出口弁用ソレノイド
６３は作用せず（非通電）、圧送ポンプ出口弁６１は、
出口弁用ばね６２の作用により、閉弁位置に位置する。
この場合、プランジャ室７内の圧力は、燃料蓄圧部１０
内の圧力よりも小さい。尚、プランジャ室７内の圧力
が、フィードポンプ３側の燃料供給通路２内の圧力（フ
ィード圧）よりも大きくなると、入口弁用ソレノイド５
２の通電を停止しても、圧送ポンプ入口弁５１は、閉弁
位置に位置し続ける。

【００１６】プランジャ６の上昇により、プランジャ室
７内の圧力が、燃料蓄圧部１０内の圧力（厳密には、燃
料蓄圧部１０内の圧力と出口弁用ばね６２の圧力との
和）以上の大きさになると（図３の時間ｅ〜ａ’）、出
口弁用アクチュエータ９の圧送ポンプ出口弁６１は、出
口弁用ソレノイド６３が作用しない（非通電）にもかか
わらず、開弁位置まで移動する。その結果、プランジャ
室７内の燃料は、加圧用カム５の作用によって上昇する
プランジャ６により、燃料蓄圧部１０まで供給される。
プランジャ６の上昇に伴って、プランジャ室７内の圧力
及び燃料蓄圧部１０内の圧力は上昇する。

【００１７】プランジャ６が上死点を通過して下降行程
に移行すると（図３の時間ａ’〜ｂ’）、プランジャ室
７内の圧力は急速に減少する。そのため、出口弁用アク
チュエータ９の圧送ポンプ出口弁６１は閉弁位置まで移
動する。それゆえ、燃料蓄圧部１０内の圧力は、減少す
ることなく、一定に維持される。尚、プランジャ６の下
降に伴って、プランジャ室７内の圧力がフィード圧（厳
密には、フィード圧と入口弁用ばね５３との和）まで低
下すると（図３の時間ｂ’）、入口弁用アクチュエータ
８の圧送ポンプ入口弁５１は、入口弁用ばね５３の作用
により、開弁位置まで移動する。その結果、プランジャ
室７内の圧力はフィード圧の大きさに維持される。続い
て、燃料蓄圧部１０内の燃料は、インジェクタ通路１１
を介して不図示のインジェクタまで供給され、インジェ
クタから噴射される。（図３の時間ｉ’）。

【００１８】続いて、機関の減速運転時における本実施
形態の蓄圧式燃料噴射装置について説明する。図４は、
機関の減速運転時における、燃料蓄圧部内の圧力、プラ
ンジャ室内の圧力、入口弁用ソレノイド及び出口弁用ソ
レノイドの通電状態、圧送ポンプ入口弁及び圧送ポンプ
出口弁の開閉状態、及びプランジャの位置（つまりカム
リフト）と、時間との関係を示す。

【００１９】機関の減速運転時において、減速後に必要
とされる燃料蓄圧部１０内の燃料圧力は低い方が良いた
め、燃料蓄圧部１０内の圧力を減少させることが望まれ
る。まず、減速開始前（つまり定常運転時）の、加圧用
カム５の作用によりプランジャ６が上昇する際（図４の
時間ｄ）に、入口弁用アクチュエータ８の入口弁用ソレ
ノイド５２の作用により（通電）、圧送ポンプ入口弁５
１が閉弁位置に移動する。圧送ポンプ入口弁５１は、そ
の後、入口弁用ソレノイド５２の通電を停止しても、プ
ランジャ室７内の圧力の大きさがフィード圧以上である
限り、閉弁位置に位置し続ける（図４の時間ｄ〜
ｇ’）。

【００２０】機関の減速開始後（図４の時間ａ’〜
ｆ’）、出口弁用アクチュエータ９の出口弁用ソレノイ
ド６３の作用により（通電）、圧送ポンプ出口弁６１
は、開弁位置に位置する。入口弁用アクチュエータ８の
入口弁用ソレノイド５２は作用しない（非通電）が、上
述したように、圧送ポンプ入口弁５１は、閉弁位置に位
置したままである。プランジャ６は、加圧用カム５の作
用により下降する。その結果、燃料蓄圧部１０内の燃料
が、燃料供給通路２と圧送ポンプ出口弁６１とを介して
圧送ポンプ４まで逆流し、燃料蓄圧部１０内の圧力及び
プランジャ室７内の圧力が減少する。つまり、従来の場
合、燃料蓄圧部内の燃料は、減圧弁及び燃料戻し通路を
介して燃料タンク内にいきなり戻されたため、急激に圧
力が減少し、燃温上昇及び粘度低下が発生していたが、
本実施形態の場合、燃料蓄圧部１０内の燃料は、まずプ
ランジャ室７内において減圧されるため、圧力が段階的
に減少する。その結果、燃温上昇及び粘度低下が発生せ
ず、シール効果の低下も起こらない。

【００２１】尚、図４の時間ａ’〜ｆ’において、圧送
ポンプ入口弁５１が閉弁しており、かつ圧送ポンプ出口
弁６１が開弁しており、更にプランジャ６は下降行程に
あるため、燃料蓄圧部１０からプランジャ室７内に逆流
する燃料の流れは、プランジャ６の下降動作、つまり加
圧用カム５の回転動作を付勢することになる。その結
果、機関の燃費を向上させることができる。

【００２２】ＥＣＵが決定した所定のタイミング（図４
の時間ｆ’）において、出口弁用アクチュエータ９の出
口弁用ソレノイド６３の通電が停止すると、燃料蓄圧部
１０からプランジャ室７内に逆流する燃料の作用と出口
弁用ばね６２の作用とにより、圧送ポンプ出口弁６１は
閉弁位置に移動する。その結果、燃料蓄圧部１０内の圧
力の減少は停止する。

【００２３】引き続き、加圧カム５の作用によりプラン
ジャ６が下降するため、プランジャ室７内の圧力は減少
する（図４の時間ｆ’〜ｇ’）。続いて、プランジャ室
７内の圧力とフィード圧（厳密には、フィード圧と入口
弁用ばね５３との和）とが等しくなると（図４の時間
ｇ’）、入口弁用アクチュエータ９の圧送ポンプ入口弁
５１は、入口弁用ばね５３の作用により、開弁位置に移
動する。その場合、出口弁用アクチュエータ９の圧送ポ
ンプ出口弁６１は、燃料蓄圧部１０内の圧力がプランジ
ャ室７内の圧力よりも大きいために、閉弁位置に位置し
たままである。プランジャ６は、加圧用カム５の作用に
より上昇する。その結果、プランジャ室７内の燃料は、
フィードポンプ３側の燃料供給通路２及び燃料供給通路
２から分岐した補助通路（図示せず）を介して燃料タン
ク１まで戻される。

【００２４】続いて、加圧カム５の作用によってプラン
ジャ６が上昇する間（図４の時間ｇ’〜ｄ’）の、ＥＣ
Ｕが決定した所定のタイミング（図４の時間ｄ’）にお
いて、入口弁用アクチュエータ８の入口弁用ソレノイド
５２の作用により（通電）、圧送ポンプ入口弁５１は、
閉弁位置に移動する。その場合、出口弁用アクチュエー
タ９の圧送ポンプ出口弁６１は、上述した場合と同様
に、燃料蓄圧部１０内の圧力がプランジャ室７内の圧力
よりも大きいために、閉弁位置に位置する。プランジャ
６が上昇し続ける間（図４の時間ｄ’〜ａ”）、プラン
ジャ室７内の圧力は、燃料蓄圧部１０内の圧力と等しく
なるまで上昇する。尚、上述した時間ｄ’は、時間ａ”
において燃料蓄圧部１０内の圧力とプランジャ室７内の
圧力とが等しくなるように、圧力センサにより得られた
数値に基づいて、ＥＣＵによって決定される。

【００２５】プランジャ６が上死点を通過する際（図４
の時間ａ”）、プランジャ室７内には、燃料蓄圧部１０
内の圧力とプランジャ室７内の圧力とが等しくなる程度
に十分な量の燃料が存在する。そのため、従来の場合と
異なり、プランジャ６は、プランジャ室７内の燃料によ
って加圧用カム５側に付勢されている。その結果、加圧
用カム５の高速回転時においても、プランジャ６は、上
死点通過後に、慣性によってカムから分離することな
く、更にプランジャとカムとが再び接触することによる
衝突音も発生しない。

【００２６】プランジャ６が上死点を通過して下降行程
に移行すると（図４の時間ａ”〜ｆ”）、出口弁用アク
チュエータ９の出口弁用ソレノイド６３の作用により
（通電）、圧送ポンプ出口弁６１は、開弁位置に移動す
る。その場合、圧送ポンプ入口弁５１は、上述したよう
に、プランジャ室７内の圧力の大きさがフィード圧以上
であるため、閉弁位置に位置する。その結果、燃料蓄圧
部１０内の燃料が、燃料供給通路２と圧送ポンプ出口弁
６１とを介して圧送ポンプ４まで逆流し、燃料蓄圧部１
０内の圧力及びプランジャ室７内の圧力が減少する。

【００２７】以上の行程を繰り返すことにより、燃料蓄
圧部１０内の圧力は所望の大きさの圧力まで減少する。
尚、本実施形態において、圧送ポンプ出口弁６１を双方
向弁にしたことにより、従来の場合に必要であった減圧
弁及び燃料戻し通路を排除することができ、装置の小型
化及びコストダウンを達成できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、減圧弁及び燃料戻し通
路を排除することによって装置の小型化及びコストダウ
ンを達成しつつ、燃温の上昇に基づく燃料の粘性の低下
及びシール効果の低下を防止し、かつ燃料蓄圧部内の燃
料が有するエネルギを有効に活用することによって燃費
を改善し、更にプランジャとカムとの衝突音の発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄圧式燃料噴射装置の一実施形態の概
略構成図である。

【図２】図１の圧送ポンプ出口弁の拡大断面図である。

【図３】機関の定常運転時における、燃料蓄圧部内の圧
力、プランジャ室内の圧力、入口弁用ソレノイド及び出
口弁用ソレノイドの通電状態、圧送ポンプ入口弁及び圧
送ポンプ出口弁の開閉状態、及びプランジャの位置（つ
まりカムリフト）と、時間との関係を示す図面である。

【図４】機関の減速運転時における、燃料蓄圧部内の圧
力、プランジャ室内の圧力、入口弁用ソレノイド及び出
口弁用ソレノイドの通電状態、圧送ポンプ入口弁及び圧
送ポンプ出口弁の開閉状態、及びプランジャの位置（つ
まりカムリフト）と、時間との関係を示す図面である。

【図５】従来の蓄圧式燃料噴射装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

２…燃料供給通路 ４…圧送ポンプ ９…出口弁用アクチュエータ １０…燃料蓄圧部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｋ 17/02 Ｆ１６Ｋ 17/02 Ｂ 17/04 17/04 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧送ポンプから燃料蓄圧部まで延長して
   いる燃料供給通路に弁を設けた蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、前記弁を双方向弁とし、前記燃料蓄圧部の減圧時
   に、前記燃料蓄圧部内の燃料を前記圧送ポンプまで逆流
   させることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。