(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体内に形成されたポンプシリンダ、前記ポンプシリンダ内を往復動するプランジャ、ポンプ駆動軸に設けられ且つ前記プランジャを押圧して前記ポンプシリンダと前記プランジャとで形成されるポンプ室内の燃料を圧送するポンプ駆動カム、前記ポンプ室内に燃料を供給するため前記ポンプ本体内に形成された燃料通路、前記ポンプ室と前記燃料通路とを連通又は遮断するインレットバルブ、及び前記プランジャが圧送行程にあるときに前記インレットバルブを所定のタイミングで閉弁して前記ポンプ室内に吸入されている燃料の前記燃料通路への戻し量を調整することにより前記ポンプ室からの燃料圧送量のプリストローク制御を行うコントローラを具備し、前記コントローラは、前記ポンプ室から圧送される燃料圧力を軽減するため、前記プリストローク制御を行う際の前記インレットバルブの閉弁動作をその途中において一時的に停止又は減速させるものである燃料サプライポンプにおいて、
前記コントローラは、前記ポンプ室からの燃料圧送量を確保するため、前記インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速させる期間に応じて、前記プランジャによる燃料圧送期間を長く設定するものであることを特徴とする燃料サプライポンプ。
【請求項２】
前記インレットバルブの弁本体と前記弁本体が嵌入する弁シリンダとで圧力制御室が形成されており、前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通又は遮断する開閉弁が設けられており、前記開閉弁の開弁作動によって前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通することにより前記インレットバルブの昇降を許容すると共に、前記開閉弁の閉弁作動によって前記圧力制御室と前記燃料通路とを遮断して前記インレットバルブの昇降を阻止し、前記コントローラは、前記プリストローク制御を行う際に前記圧力制御室と前記燃料通路とを遮断することにより前記インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止させるものであることを特徴とする請求項１に記載の燃料サプライポンプ。
【請求項３】
前記燃料サプライポンプから圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、エンジンの各気筒に対応してそれぞれ設けられ且つ前記コモンレールから供給される燃料を前記各気筒の燃焼室内に噴射するインジェクタ、及びエンジンの運転状態を検出する検出手段を具備し、前記コントローラが前記検出手段からの検出信号に基づいて前記インジェクタから噴射すべき燃料の噴射条件を求めると共に前記噴射条件に従って前記コモンレール内の燃料圧力と前記インジェクタからの燃料噴射とを制御するコモンレール式燃料噴射システムに適用されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料サプライポンプ。
【請求項４】
前記燃料サプライポンプ、前記コモンレール及び前記インジェクタは前記エンジンのシリンダヘッドに取り付けられると共に、前記燃料サプライポンプと前記コモンレールとが互いに直結されており、前記コモンレールと前記インジェクタが互いに直結されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料サプライポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料サプライポンプに関し、詳細にはコモンレール式燃料噴射システムにおいて燃料をコモンレールに圧送する燃料サプライポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エンジンの燃料噴射制御に関して、噴射圧力の高圧化を図り、且つ燃料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方法として、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムは、ポンプによって所定圧力に加圧された燃料噴射制御用の作動流体をコモンレールに内に蓄圧状態に貯留し、作動流体圧力を利用して各気筒にそれぞれ配置されたインジェクタを作動させて、インジェクタから対応する燃焼室内に燃料を噴射するシステムである。燃料が各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コントローラが各インジェクタに設けられた制御弁の作動を制御している。
【０００３】
コモンレールから燃料供給管を通じて各インジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧が作用しており、各インジェクタは燃料供給管を通じて供給される燃料を通過又は遮断する制御を行うため開閉弁と当該開閉弁を開閉駆動するための電磁アクチュエータを備えている。コントローラは、加圧燃料が各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの圧力と各インジェクタの電磁アクチュエータの作動とを制御している。また、作動流体としてエンジンオイルをコモンレールに貯留し、コモンレールからインジェクタの圧力室に供給したオイル圧力でインジェクタ内の増圧室内に供給されている燃料を所定の圧力まで増圧する型式のコモンレール式燃料噴射システムも提案されている。
【０００４】
従来のコモンレール燃料噴射システムを図５に基づいて説明する。燃料タンク７からフィードポンプ６によって吸い上げられた燃料は、燃料サプライポンプ１に送られる。燃料サプライポンプ１は、例えばエンジンによって駆動されるプランジャ式の可変容量式高圧ポンプであり、燃料をコモンレール２に圧送する。供給された燃料は蓄圧状態にコモンレール２に貯留され、コモンレール２からインジェクタ３に供給される。インジェクタ３は、エンジンの型式に応じて通常、各気筒に対応して複数個設けられており、コモンレール２から供給された燃料を各対応する燃焼室内に噴射する。
【０００５】
燃料サプライポンプ１は、エンジンの出力によって駆動されるポンプ駆動カム１０と、ポンプ駆動カム１０に当接して往復動をするプランジャ１１とを備えており、プランジャ１１の頂面がポンプ室１２の壁面の一部を形成している。フィードポンプ６が送り出した燃料は燃料通路１３を通じてポンプ室１２に流入する。ポンプ室１２と燃料通路１３との間にはインレットバルブ１５が配設されており、燃料通路１３を通じてポンプ室１２に流入する燃料量を制御している。ポンプ室１２の吐出側、即ち、ポンプ室１２とコモンレール２との間を繋ぐ燃料吐出路１４には逆止弁１７が設けられている。
【０００６】
コモンレール２には、コモンレール圧力がシステム異常等に起因して異常上昇するのを防ぐために、常閉型のリリーフ弁２０が備えられている。常閉型のリリーフ弁２０は、コモンレール圧力が所定の設定圧力よりも高圧になると開弁して、コモンレール２内の燃料を排出路２１を通じて燃料タンク７へ放出し、コモンレール２内の燃料圧を低下させる。コモンレール２に貯留された燃料は、燃料供給管２３を通じてインジェクタ３に供給される。また、コモンレール２に設けられた圧力センサ２２が検出したコモンレール圧力Ｐｒは、エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）であるコントローラ８に入力される。
【０００７】
インジェクタ３は、図示が省略されたシリンダヘッド等のベースに設けられた穴部にシール部材によって密封状態に取付けられる。インジェクタ３はインジェクタ本体内を往復動可能な針弁３１と、針弁３１がリフトしたときに開口して燃料を燃焼室（図示せず）に噴射する噴孔３２を備えている。針弁３１の頂面３３は、燃料供給管２３からの燃料圧が供給されるバランスチャンバ３０の壁面の一部を形成している。燃料供給管２３に接続する燃料通路３４は、針弁３１の周囲に形成された燃料溜まり３５に連通している。燃料溜まり３５に臨む針弁３１の第１テーパ面３６には（針弁３１の開弁時には、針弁３１の先端に形成され且つインジェクタ本体のテーパ状弁シートと着座して噴孔３２を開閉する第２テーパ面３７にも）燃料圧力が作用して、針弁３１にリフト力を与える。一方、針弁３１には、バランスチャンバ３０内の燃料圧力に基づく押し下げ力と、リターンスプリング（図示せず）の戻し力とが作用する。リフト力、押し下げ力及び戻し力のバランスによって針弁３１のリフトが制御される。
【０００８】
コモンレール２内の高圧燃料は、燃料流路の一部を構成する燃料供給管２３、燃料供給管２３から分岐した供給路３８を通じてバランスチャンバ３０に供給される。供給路３８には、オリフィス３９が設けられている。バランスチャンバ３０内の燃料圧を制御するため、バランスチャンバ３０には排出路４０が設けられている。排出路４０にもオリフィス４１が設けられており、オリフィス４１の有効通路断面積はオリフィス３９の有効通路断面積よりも大となるように設定されている。また、排出路４０には、排出路４０を燃料戻し管４６に開放するための開閉弁４４が設けられている。
【０００９】
排出路４０に設けられている開閉弁４４をコントローラ８からの制御電流の供給を受けて作動する電磁ソレノイド４５の制御によって開弁させると、オリフィス３９はオリフィス４１よりも燃料の流れをより強く制限するので、バランスチャンバ３０内の燃料圧が低下する。針弁３１を持ち上げるリフト力が、バランスチャンバ３０内の燃料圧に基づく押下げ力及びリターンスプリングのばね力との合力を上回ると、針弁３１がリフトする。針弁３１がリフトすると噴孔３２が開口するので、コモンレール２から燃料供給管２３及び燃料通路３４を通じてインジェクタ３に導かれた燃料は、針弁３１の周囲の通路を通じてノズルの先端に形成された噴孔３２から燃焼室（図示せず）内へと噴射される。バランスチャンバ３０から排出路４０を通じて流出し燃焼室内への噴射に費やされなかった燃料は、燃料戻り管４６を経て燃料タンク７に回収される。
【００１０】
コントローラ８には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、アクセルペダルの踏込み量Ａｃを検出するためのアクセル踏込み量センサ等の各種センサ９からの検出信号が入力される。コントローラ８には、コモンレール圧力センサ２２が検出したコモンレール圧力Ｐｒが入力される。その他、コントローラ８への入力信号としては、冷却水温センサ、エンジン気筒判別センサ、上死点検出センサ、大気温度センサ、大気圧センサ、吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号がある。
【００１１】
コントローラ８は、上記各センサ９からの検出信号と予め求められている噴射特性マップとに基づいて設定された目標噴射特性に従って、開閉弁４４を開閉制御して針弁３１をリフト制御する。目標噴射特性は、エンジン出力がエンジンの運転状態に即した最適出力になるように、インジェクタ３による燃料の噴射条件、即ち、燃料の噴射タイミング及び噴射量を定めるものである。バランスチャンバ３０内の燃料圧力を解放するための開閉弁４４の開閉制御は、電磁ソレノイド４５によって行なわれ、燃料噴射の時期及び量は、噴射圧（コモンレール圧力に略等しい）と針弁３１のリフト（リフト量、リフト期間）とによって定められる。コントローラ８が出力したコマンドパルスに基づいて決定された駆動電流が電磁ソレノイド４５に送られて、針弁３１のリフトが制御される。
【００１２】
例えば、インジェクタ１の燃料噴射量とコントローラ８が出力するコマンドパルスのパルス幅との関係が、コモンレール圧力Ｐｒ（コモンレール２内の燃料圧力）をパラメータとしたマップによって定められている。燃料噴射は、コマンドパルスの立ち下がり時刻と立ち上がり時刻に対して一定時間遅れて開始又は停止されるので、コマンドパルスがオン又はオフとなる時期を制御することによって、噴射タイミングを制御することが可能である。基本噴射量とエンジン回転数との間には、アクセルペダル踏込み量Ａｃをパラメータとして一定の関係が基本噴射量特性マップとして予め与えられており、燃焼サイクル毎の燃料噴射量は、エンジンの運転状態に応じて基本噴射量特性マップから計算によって求められる。図示の例では、インジェクタ３は１つのみ示されているが、エンジンは４気筒、６気筒のように多気筒エンジンであり、コントローラ８は各気筒に対応して配置されているインジェクタ３毎に燃料噴射制御を行う。
【００１３】
インジェクタ３から噴射される燃料の噴射圧力はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、噴射圧力を制御するにはコモンレール圧力Ｐｒを制御すればよい。インジェクタ３が燃料を噴射してコモンレール２内の燃料が消費されることによりコモンレール圧力Ｐｒは低下するが、コントローラ８は、燃料サプライポンプ１の圧送量を制御することによりコモンレール２の圧力を制御する。即ち、コモンレール圧力Ｐｒは、燃料サプライポンプ１の圧送量によって、エンジンの運転状態が一定であればその状態に対応した一定圧力を保持するように、又はエンジンの運転状態が変更されれば、その変更に対応してエンジンの運転状態に最適となるように増圧又は減圧方向に制御される。
【００１４】
コモンレール２の圧力の制御は、エンジンの運転状態に応じて目標コモンレール圧力を決定し、この目標コモンレール圧力と圧力センサ２２によって検出された実際のコモンレール圧力Ｐｒとの偏差をなくすように、燃料サプライポンプ１の圧送量、即ち、１回のプランジャのリフトに伴う圧送量をフィードバック制御することによって行われる。
【００１５】
図５に示すコモンレール式燃料噴射システムでは、燃料サプライポンプ１の圧送量を制御する方法の一つとして、プランジャ１１が圧送付行程中にあるときにインレットバルブ１５を閉じればポンプ室１２内に吸入された燃料は吐出側に圧送されるが、インレットバルブ１５を開いておくとポンプ室１２内の燃料は燃料通路１３を通じて戻ることを利用して、燃料通路１３のインレットバルブ１５の弁作動時期を制御するプリストローク制御が知られている。インレットバルブ１５は、コントローラ８からの制御電流によって電磁ソレノイド１６を励磁することで、燃料ポンプ１の圧送量を制御する。即ち、プランジャ１１の上昇行程中に電磁ソレノイド１６へ通電してインレットバルブ１５を開弁させると、その作動期間中は、プランジャ１１により加圧される燃料は、インレットバルブ１５を通じて燃料通路１３に戻され、燃料吐出路１４に圧送されることはない。インレットバルブ１５を閉じた時からプランジャ１１の上死点到達時点までの期間が燃料圧送期間となる。この圧送期間、即ち、インレットバルブ１５の閉弁期間を制御することで、燃料サプライポンプ１の圧送量を制御することができ、燃料サプライポンプ１の圧送量によってコモンレール圧力Ｐｒ、即ち、噴射圧力を制御することができる。尚、燃料通路１３での燃料圧（フィード圧）は、リリーフ弁１８により上限が制限されているので、フィードポンプ６が送る余剰の燃料はリリーフ弁１８及び戻し管１９を通じて燃料タンク７に戻される。
【００１６】
ところで、コモンレール式燃料噴射システムに用いられる燃料サプライポンプにおいては、燃料の急激な圧送が行われると、エンジンの振動や騒音の原因となる。インレットバルブ１５を用いた燃料圧送量のプリストローク制御をする燃料サプライポンプ１においては、インレットバルブ１５がポンプ室１２と燃料通路１３との間の連通を遮断した時からプランジャ１１のリフトに伴って燃料圧送が開始されるが、燃料圧送開始時にプランジャ１１のリフトによってポンプ室１２内の燃料の急な圧送開始と共にポンプ室１２内の燃料圧力が急上昇し、この燃料圧力の急上昇を原因とする衝撃（油撃）が発生する。この衝撃により、燃料サプライポンプ１に振動や騒音が発生する。また、シリンダヘッド上において燃料サプライポンプ１とコモンレール２、及びコモンレール２とインジェクタ３がそれぞれ直結されるエンジンにおいては、燃料サプライポンプ１に生じた振動は、コモンレール２及びインジェクタ３に伝達されてエンジンの騒音をより大きくしているという問題がある。更に、コモンレール圧力の変動が大きくなり、コモンレール圧力の検出値に基づいて行われる燃料噴射制御にも影響が出る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
プランジャのリフトは、急排気弁駆動用のカムが設けられたカム軸の回転に伴って回転するポンプ駆動カムのカム作用によるものであり、設計段階で決定されることである。そこで、燃料圧送開始時にポンプ室内に生じる燃料圧力の急上昇を緩和させることができれば、燃料サプライポンプ自体、及び燃料サプライポンプと直結されるコモンレールやインジェクタ等の振動を抑制してエンジンの振動や騒音をより低減させることが可能となる点で解決すべき課題がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、ポンプ駆動カムの駆動によって往復動されるプランジャによりポンプ室内の燃料を圧送する燃料サプライポンプにおいて、プランジャによるポンプ室内での燃料圧力の急上昇に伴って発生する騒音や振動を抑制した燃料サプライポンプを提供することである。
【００１９】
是年季目的を達成するためこの発明による燃料サプライポンプは、ポンプ本体内に形成されたポンプシリンダ、前記ポンプシリンダ内を往復動するプランジャ、ポンプ駆動軸に設けられ且つ前記プランジャを押圧して前記ポンプシリンダと前記プランジャとで形成されるポンプ室内の燃料を圧送するポンプ駆動カム、前記ポンプ室内に燃料を供給するため前記ポンプ本体内に形成された燃料通路、前記ポンプ室と前記燃料通路とを連通又は遮断するインレットバルブ、及び前記プランジャが圧送行程にあるときに前記インレットバルブを所定のタイミングで閉弁して前記ポンプ室内に吸入されている燃料の前記燃料通路への戻し量を調整することにより前記ポンプ室からの燃料圧送量のプリストローク制御を行うコントローラを具備し、前記コントローラは、前記ポンプ室から圧送される燃料圧力を軽減するため、前記プリストローク制御を行う際の前記インレットバルブの閉弁動作をその途中において一時的に停止又は減速させるものである燃料サプライポンプにおいて、前記コントローラは、前記ポンプ室からの燃料圧送量を確保するため、前記インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速させる期間に応じて、前記プランジャによる燃料圧送期間を長く設定するものであることを特徴とする。
【００２０】
この発明による燃料サプライポンプによれば、インレットバルブがプランジャが圧送行程にあるときに所定のタイミングで閉弁され、閉弁までの期間ではポンプ室内に吸入されている燃料はその一部を吸入側に戻し、閉弁後から圧送上死点前のプランジャの圧送行程で燃料を吐出側に圧送することにより、ポンプ室内に吸入されている燃料の燃料通路に戻し量を調整するプリストローク制御が行われる。プリストローク制御を行う際のインレットバルブの閉弁動作をその途中において一時的に停止又は減速させるので、インレットバルブは完全に閉弁せず、燃料は開いている隙間を通じてフィード側の燃料通路の戻ることができる。したがって、燃料圧送が開始されたときに、プランジャのリフトによって減少するポンプ室内の容積に相当する燃料のすべてを吐出側に圧送しないので、燃料の圧送と同時に生じていた燃料圧力の急上昇が緩和され、燃料サプライポンプの振動が抑制されると共に、コモンレール圧力が過大になるのも軽減される。また、インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速させると、その停止期間又は減速程度及び期間に応じて、燃料圧送量が減少する。エンジンの運転状態に応じて必要な燃料噴射量が求められているので、必要な燃料噴射量を確保するため、インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速させる期間に応じて、プランジャによる燃料圧送期間が長く設定される。
【００２１】
この燃料サプライポンプにおいては、前記コントローラは、前記プランジャのリフト速度が最も速い時期を含む期間に渡って、前記インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速させるように制御するのが好ましい。プランジャのリフト速度が最も速い時期は、燃料の時間（カム軸回転角度）当たりの燃料圧送量が最も大きくなり、燃料吐出圧力も最も高くなる時期である。この時期にインレットバルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速させることによって、急激な燃料吐出圧力の上昇が効果的に軽減される。
【００２３】
前記インレットバルブの弁本体と前記弁本体が嵌入する弁シリンダとで圧力制御室が形成されており、前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通又は遮断する開閉弁が設けられており、前記開閉弁の開弁作動によって前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通することにより前記インレットバルブの昇降を許容すると共に、前記開閉弁の閉弁作動によって前記圧力制御室と前記燃料通路とを遮断して前記インレットバルブの昇降を阻止し、前記コントローラは、前記プリストローク制御を行う際に前記圧力制御室と前記燃料通路とを遮断することにより前記インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止させる。インレットバルブの開閉は、開閉弁によってインレットバルブの背圧を制御することによって制御されるので、インレットバルブを開閉させる構造が簡単になる。
【００２４】
前記燃料サプライポンプは、前記燃料サプライポンプから圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、エンジンの各気筒に対応してそれぞれ設けられ且つ前記コモンレールから供給される燃料を前記各気筒の燃焼室内に噴射するインジェクタ、及びエンジンの運転状態を検出する検出手段を具備し、前記コントローラが前記検出手段からの検出信号に基づいて前記インジェクタから噴射すべき燃料の噴射条件を求めると共に前記噴射条件に従って前記コモンレール内の燃料圧力と前記インジェクタからの燃料噴射とを制御するコモンレール式燃料噴射システムに適用される。コモンレール式燃料噴射システムでは、コモンレール圧力の正確な検出と目標圧力への正確な制御が求められ、この燃料サプライポンプを適用すると、燃料の圧力を乱す大きな油撃の発生がなく、コモンレール圧力を正確に検出し且つその検出値に基づいてコモンレール圧力を正確に制御することが可能になる。
【００２５】
コモンレール式燃料噴射システムにおいて、前記燃料サプライポンプ、前記コモンレール及び前記インジェクタを前記エンジンのシリンダヘッドに取り付けると共に、前記コモンレールに対して前記燃料サプライポンプと前記インジェクタとを直結して燃料噴射系統のレイアウト等を簡素に構成することがある。燃料サプライポンプをコモンレールに直結すると、燃料サプライポンプに発生する油撃がコモンレールに直接に伝達されてコモンレール圧力の正確な検出の妨げになると共に、コモンレールを介してインジェクタにも振動が伝達される。また、燃料サプライポンプがコモンレールと共鳴すると、振動や騒音が大きくなることもある。この発明による燃料サプライポンプでは油撃の発生が抑えられるので、この燃料サプライポンプが適用されるコモンレール式燃料噴射システムが、燃料サプライポンプとインジェクタとをコモンレールに対して直結する型式のコモンレール式燃料噴射システムであっても、コモンレールやインジェクタに大きな振動や騒音が生じることが防止される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明による燃料サプライポンプの実施例を説明する。図１は、この発明による燃料サプライポンプにおけるプランジャリフトに応じたインレットバルブのリフトのための制御信号、その制御信号に応じて制御されるインレットバルブのリフト量、及び燃料サプライポンプによる燃料圧送率の時間（カム軸回転角度）変化の一例を示すグラフ、図２はこの発明による燃料サプライポンプが適用されるシリンダヘッドの上部構造を示す分解斜視図、図３はこの発明による燃料サプライポンプの一実施例を示す断面図、及び図４は図３に示す燃料サプライポンプのインレットバルブを含む一部を拡大して示す断面図である。燃料サプライポンプが適用されるコモンレール式燃料噴射システムそれ自体は、燃料サプライポンプの具体的構成を除いて、図５に示すシステムを採用することができる。したがって、本発明による燃料サプライポンプが適用されるコモンレール式燃料噴射システムについての再度の説明は省略する。コモンレール式燃料噴射システムに適用されるインジェクタについても同様である。
【００２７】
図２を参照すると、この発明における燃料サプライポンプ８０は、コモンレール５０及びインジェクタ６０と共にそれぞれシリンダヘッド７０上に取り付けられる。また、燃料サプライポンプ８０とコモンレール５０とは燃料管によって接続されておらず，燃料サプライポンプ８０にはコモンレール５０が直結されており、燃料サプライポンプ８０から圧送された高圧燃料はコモンレール５０に直接に供給される。コモンレール５０には、更にインジェクタ６０がインジェクタアーム６１を介して直結されている。コモンレール５０は、インジェクタ６０の列に沿ってエンジンの前後方向に延びており、アーム５１を介してシリンダヘッド７０上に取り付けられる。なお、インジェクタ６０は、バランスチャンバ３０（図５参照）内の燃料圧力を解放するため、積層された圧電素子のタイプの電磁アクチュエータ６２を備えている。
【００２８】
シリンダヘッド７０（或いはその上部構造）には、複数の弁駆動カム７３，７４をそれぞれ一体的に形成されたカム軸７１，７２がブラケット７５によって回転自在に保持されている。弁駆動カム７３，７４は、エンジンの燃焼室に開口する吸気ポート及び排気ポートとを開閉するための吸排気弁を駆動する。各インジェクタ６０は、４つの弁駆動カム７３，７４で囲まれたスペースに上方より挿入され、シリンダヘッド７０に設けた穴部（図示せず。）にシール部材を介して密封状態に取り付けることにより、エンジンに組み付けられる。燃料サプライポンプ８０は、ポンプ本体８１から突出する固定部８１ａにおいてシリンダヘッド７０のブラケット７６に固定されている。
【００２９】
エンジンの出力軸からの回転力は、 入力端部７７ａからカム軸７１に入力され、カム軸７１に一体的に設けられたポンプ駆動カム７７を回転させる。図３に示された燃料サプライポンプ８０を参照すると、回転するポンプ駆動カム７７のカム作用によって、燃料サプライポンプ８０のプランジャ８３がポンプ本体８１に形成されているポンプシリンダ８２内を往復動する。プランジャ８３とポンプ本体８１との間には圧縮ばね８５が配設されており、プランジャ８３は、圧縮ばね８５の作用により常にポンプ駆動カム７７のカム面に追従して移動する。ポンプシリンダ８２とプランジャ８３との間には、燃料を吸入し且つ圧送するポンプ室８４が形成されている。プランジャ８３は、実線で示すポンプシリンダ８２から最も突出した下死点Ａと、想像線で示すポンプシリンダ８２に最も入り込んだ上死点Ｂとの間を往復動する。プランジャ８３が下死点Ａを占めるときポンプ室８４の容積は最大となり、プランジャ８３が上死点Ｂを占めるときポンプ室８４の容積は最小となる。ポンプ駆動カム７７のカムプロフィールは、カム軸７１の１回転に対して１つのカム山を有するものとして描かれているが、これに限らず、２つのカム山を有するカムプロフィールを備えていても構わない。
【００３０】
燃料サプライポンプ８０の一部を拡大した図４に示すように、フィードポンプ６（図５参照）から燃料通路１３を通じて燃料サプライポンプ８０に供給された燃料は、ポンプ本体８１内の燃料通路１３ａを経て、ポンプ本体８１の上部に形成されている連絡室８６に至る。ポンプ室８４と連絡室８６との間には燃料通路の一部を構成する連絡通路８７が形成されており、連絡室８６とポンプ室８４とは、インレットバルブ８８によって連通・遮断可能に接続されている。インレットバルブ８８は、連絡通路８７内の隙間を持って延びる弁ステム８９、弁ステム８９のポンプ室８４側に配置される弁ヘッド９０、及び弁ステム８９及び弁ヘッド９０を開弁方向に付勢するばね９１から成る。なお、燃料通路１３と、プランジャ８３の周囲を漏洩した燃料が溜まる低圧室１０３との間には、低圧室１０３から燃料通路１３に燃料を戻す逆止弁１３ｂが配設されている。なお、図３ではインレットバルブ８８は開弁状態にあるが、図４ではインレットバルブ８８は閉弁状態にある。
【００３１】
弁ステム８９の弁本体９２は、ポンプ本体８１の頂面に取り付けられるアダプタ９３に形成されている弁シリンダ９２ａに嵌入して圧力制御室９４を形成している。圧力制御室９４には、燃料の一部が燃料通路１３ａからアダプタ９３に形成されている燃料通路１００，９５を通じて導入されている。圧力制御室９４と燃料通路１００，９５とは、開閉弁９６によって連通又は遮断される。プランジャ８３の圧送行程において通路９５が開閉弁９６によって閉じられている場合、インレットバルブ８８がポンプ室８４の圧力によってリフトしようとしても、圧力制御室９４内の燃料は通路９５を通じて排出されないので、インレットバルブ８８のリフトは阻止される。開閉弁９６が開作動されて通路９５が開放されるとき、圧力制御室９４内の燃料は排出可能となり、インレットバルブ８８はポンプ室８４の圧力によってリフト可能となる。したがって、プランジャ８３の圧送行程において開閉弁９６の開閉に応じて、圧力制御室９４内の燃料圧力は保持又は解放され、インレットバルブ８８の閉弁動作、即ち、ポンプ室８４と連絡室８６との連絡通路８７を通じた連通又は遮断の制御が可能である。開閉弁９６は、連絡通路８７の出口を開閉可能な弁体９７、弁体９７を閉弁方向に駆動するソレノイド９８、及び弁体９７を開弁方向に付勢するばね９９から構成されている。
【００３２】
開閉弁９６を開弁状態にした状態で、プランジャ８３が吸入行程にあるときには、ポンプ室８４が負圧となり、インレットバルブ８８が開弁して連絡室８６から連絡通路８７を通じてポンプ室８４に燃料が流入する。プランジャ８３が圧送行程にあるときには、ポンプ室８４内の燃料が昇圧されるので、インレットバルブ８８の弁ヘッド９０が連絡通路８７の入口に形成されている弁シート８７ａに着座してインレットバルブ８８が閉じようとする。
【００３３】
プランジャ８３の圧送行程の初期に開閉弁９６を閉じてインレットバルブ８８を開弁状態にし、その後に、所定のタイミングで開閉弁９６を開いて圧力制御室９４を通路９５，１００を通じてフィード側に連通し、圧力制御室９４内の燃料を押出し可能とすることによりインレットバルブ８８がリフト可能となる。ポンプ室８４内の高い燃料圧力に基づくリフト力によって、インレットバルブ８８はリフトして閉弁状態になる。このように、インレットバルブ８８が閉弁するまでの期間、プランジャ８３のリフトに伴って減少した容積に相当するポンプ室８４内の燃料は連絡通路８７を通じて流入側に戻し、閉弁以後にプランジャ８３がリフトするに伴って圧送上死点に至るまでの間、ポンプ室８４に残っている量の燃料の圧送を行うという、燃料圧送量のプリストローク制御が可能となる。ポンプ室８４内で昇圧された燃料は、吐出側に設けられている逆止弁１０１を開弁させて吐出路１０２を通じてコモンレール５０（図２参照）に圧送される。
【００３４】
図１には、（ａ）に燃料サプライポンプ８０におけるプランジャ８３のリフト量Ｌｐ、（ｂ）にインレットバルブ８８のリフトを制御するための制御信号Ｓｃ、（ｃ）に制御信号Ｓｃに応じて制御されるインレットバルブ８８のリフト量Ｌｉ、及び（ｄ）に燃料サプライポンプ８０によって圧送される燃料圧送率ｑP が示されている。図１の横軸は、時間又はポンプ駆動カム７７が設けられているカム軸７１の回転角度である。プランジャ８３のリフト量Ｌｐの変化は、ポンプ駆動カム７７のカム作用により、図１（ａ）に示されているように、正弦状に変化する。プランジャ８３が上死点ＴＤＣから下死点ＢＤＣに至るまでの吸込み行程においては、その前半の期間で開閉弁９６への制御信号Ｓｃはオフとなっており、ソレノイド９８の励磁が行われないので、常開弁である開閉弁９６はばね９９の作用により開弁している。したがって、プランジャ８３の吸込み作用によって圧力制御室９４内には燃料が流入・流出可能であり、インレットバルブ８８は開弁して、燃料が連絡室８６から連絡通路８７を通じてポンプ室８４に流入する。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、下死点ＢＤＣの前の時刻ｔ1 において、開閉弁９６への制御信号Ｓｃがオンに切り換わると、開閉弁９６は通路９５の開口を閉じる閉弁状態となり、圧力制御室９４からの燃料は供給側、即ち、通路１００側に戻ることができない。したがって、インレットバルブ８８はリフトすることができず、開弁状態を維持する。下死点ＢＤＣの後の時刻ｔ2 までの期間、開閉弁９６への制御信号Ｓｃがオンに維持される。下死点ＢＤＣの前においては、開弁状態のインレットバルブ８８を通じて燃料が燃料通路１３ａ、連絡室８６及び連絡通路８７を通じてポンプ室８４に流入し続けるが、下死点ＢＤＣを過ぎて圧送行程に移行した後も、時刻ｔ2 までは、インレットバルブ８８は開弁状態を維持されるので、燃料はポンプ室８４から連絡通路８７を通じて燃料通路１３ａへリークされ、燃料サプライポンプ８０からの燃料圧送量は殆ど生じない。
【００３６】
時刻ｔ2 において、開閉弁９６への制御信号Ｓｃはオフに切り換わるので、開閉弁９６は開弁して圧力制御室９４内の燃料は通路９５，１００を通じてフィード側に戻ることができる。この状態では、インレットバルブ８８はリフト可能になり、インレットバルブ８８は、プランジャ８３のリフトに伴って高まるポンプ室８４内の燃料圧力によって急速にリフトして閉弁を開始する。ポンプ室８４内における燃料圧力は、インレットバルブ８８が完全に閉弁する前においても、逆止弁１０１を開弁させるのに充分高められ、ポンプ室８４内の燃料は吐出路１０２を通じてコモンレール５０（図２参照）に圧送開始される。
【００３７】
従来の燃料サプライポンプ８０であれば、時刻ｔ2 の後において開閉弁９６への制御信号Ｓｃは図１（ｂ）の点線で示すようにオフの状態のままであるので、プランジャ８３が圧送行程を経過するに従って、図１（ｃ）の点線で示すように，時刻ｔ2 の後の短期間の内にインレットバルブ８８は急激に変位（リフト量Ｌｉとしてはゼロに変位）して時刻ｔ4 に実質的に閉弁し、その後は、インレットバルブ８８は閉弁状態を維持するので、燃料サプライポンプの吐出圧力と圧送量とが急に増加し（図１（ｄ）の破線で示す燃料圧送率ｑP の変化を参照）、燃料サプライポンプの振動や騒音の原因になっていた。
【００３８】
この発明による燃料サプライポンプ８０によれば、図１（ｂ）に示すように、プランジ８３の圧送行程中に開閉弁９６への制御信号Ｓｃがオフとされる時刻ｔ2 の後において、何らの対策を施さなかった場合にインレットバルブ８８が実質的に閉弁する時刻ｔ4 が到来する前の時刻ｔ3 から、時刻ｔ5 までの比較的短い所定の期間ΔＴに渡って、開閉弁９６への制御信号Ｓｃを再度オンとしている。開閉弁９６を再度閉弁させることにより、インレットバルブ８８の弁ヘッド９０がポンプ本体８１に形成されている弁シート８７ａに実質的に着座するに至る前に、圧力制御室９４からの燃料の排出が停止され、インレットバルブ８８のリフトＬｉが一時的に停止される（図１（ｃ）においてＣで示す）。この期間ΔＴの間、インレットバルブ８８は完全な閉弁状態とはならず、ポンプ室８４は連絡通路８７を通じて連絡室８６に連通しているので、ポンプ室８４内の燃料の一部が連絡室８６に戻る。
【００３９】
所定の期間ΔＴが終了する時刻ｔ5 において、開閉弁９６への制御信号Ｓｃが再度オフとされ、開閉弁９６は開弁して圧力制御室９４内の燃料は再び圧力制御室９４から排出可能となる。インレットバルブ８８はプランジャ８３のリフトに伴ってリフトを再開し、時刻ｔ6 において弁ヘッド９０が弁シート８７ａに完全に着座して閉弁する。
【００４０】
開閉弁９６を上記のように制御することにより、インレットバルブ８８のリフトが一時的に停止され、その間にプランジャ８３がリフトしても燃料の一部がフィード側に戻されるので、燃料サプライポンプ８０による燃料圧送率ｑP が低下し、吸込み行程中にポンプ室８４内に吸い込まれた燃料量（図１の燃料圧送率ｑP のグラフにおいて破線Ｄで示す曲線で定まる面積に相当）に対する実際に圧送された圧送燃料量Ｑｐ（燃料圧送率ｑP のグラフにおいて実線Ｅで示す曲線で定まるハッチングを施した部分の面積に相当）の割合が低くなる。したがって、ポンプ室８４から燃料が急激に上昇する燃料圧力で圧送されることに起因して生じていた燃料サプライポンプ８０の振動や騒音が回避される。図２に示すように、コモンレール５０に対して燃料サプライポンプ８０とインジェクタ６０が直結されている場合には、燃料サプライポンプ８０が生じさせた油撃がコモンレール５０に直ちに伝達され、燃料サプライポンプ８０がコモンレール５０と共鳴して、振動や騒音の原因となり易いが、燃料サプライポンプ８０における油撃の発生が抑えられるので、油撃に起因する振動や騒音も抑制することが可能となる。
【００４１】
上記の実施例では、インレットバルブ８８のリフトを一時停止させていたが、開閉弁９６の開弁程度を精度良く制御することができれば、インレットバルブ８８のリフト速度を低下させることもできる。また、インレットバルブ８８のリフトを一時的に停止させる期間に、プランジャ８３の上昇速度が最も速くなる時期、即ち、プランジャ８３のリフト量Ｌｐの曲線の傾きが最大となる時点ｔm を含めることにより、燃料サプライポンプ８０の燃料圧送率ｑP を効果的に低減させることができ、燃料サプライポンプ８０の振動や騒音を効率良く抑制することができる。更に、インレットバルブ８８のリフトを一時的に停止させる期間に応じてポンプ室８４からの燃料の戻りが増加するので、図１（ｄ）の燃料圧送率ｑP を示すグラフから分かるように、ポンプ室８４からの１回の圧送による燃料圧送量Ｑｐが減少する。圧送燃料量Ｑｐの確保のためには、ポンプ室８４からの圧送期間を長くする、即ち、プリストローク制御のための時刻ｔ2 の時間を早める等の対策を施す必要がある。
【００４２】
【発明の効果】
この発明による燃料サプライポンプによれば、コントローラはプリストローク制御を行う際に、ポンプ室と燃料通路とを連通又は遮断するインレットバルブの閉弁動作をその途中において一時的に停止又は減速させてポンプ室から圧送される燃料圧力を軽減するため、インレットバルブの完全に閉弁せず開いている隙間を通じて燃料がフィード側の燃料通路の戻ることができ、燃料圧送が開始されたときに、プランジャのリフトによって減少するポンプ室内の容積に相当する燃料のすべてを吐出側に圧送しないので、圧送行程における燃料圧送圧力を低くすることができ、圧送される燃料の圧力の急上昇、即ち、大きな油撃が緩和され、プランジャの燃料圧送に伴う燃料サプライポンプの騒音や振動が発生するのを抑制することができる。
【００４３】
また、燃料サプライポンプがコモンレール式燃料噴射システムに適用されるときには、燃料サプライポンプから圧送された燃料は蓄圧状態にコモンレールに貯留され、コントローラは、コモンレール圧力を含むエンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に応じて求められる目標燃料噴射条件に基づいて、コモンレールから供給された燃料を燃焼室に噴射するインジェクタの制御を行っている。この場合、コモンレールに設けられている圧力センサは、燃料サプライポンプからの油撃による影響がより少ないコモンレール圧力を検出することができ、コモンレール式燃料サプライポンプ噴射システムの作動がより正確になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による燃料サプライポンプにおけるインレットバルブのための制御信号、インレットバルブのリフト量、及び燃料サプライポンプによる燃料圧送率の時間（カム軸回転角度）変化の一例を示すグラフである。
【図２】この発明による燃料サプライポンプが適用されるシリンダヘッドの上部構造を示す分解斜視図である。
【図３】この発明による燃料サプライポンプの一実施例を示す断面図である。
【図４】図３に示す燃料サプライポンプのインレットバルブを含む一部を拡大して示す断面図である。
【図５】従来のコモンレール式燃料噴射システムを説明する概要図である。
【符号の説明】
８      コントローラ
１３ａ  燃料通路
２２    圧力センサ
５０    コモンレール
６０    インジェクタ
７０    シリンダヘッド
７７    ポンプ駆動カム
８０    燃料サプライポンプ
８１    ポンプ本体
８２    ポンプシリンダ
８３    プランジャ
８４    ポンプ室
８７    連絡通路（燃料通路）
８８    インレットバルブ
９２    弁本体
９２ａ  弁シリンダ
９４    圧力制御室
９５，１００  通路
９６    開閉弁
ｔm     プランジャのリフト速度が最も速い時期
Ｌｐ    プランジャ８３のリフト
Ｌｉ    インレットバルブ８８のリフト
Ｓｃ    開閉弁９６への制御信号
Ｑｐ    燃料圧送量
ｑP     燃料圧送率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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