(57)【要約】【課題】燃料ギャラリ内の圧力脈動を低減する。【解決手段】液化ガス燃料がフィード配管８を介して高圧ポンプの燃料ギャラリ４９に供給される燃料噴射装置において、燃料ギャラリ４９の流路面積よりも大きな流路面積の流路拡大配管９を、フィード配管と燃料ギャラリ４９との間に配置する。これにより、流路拡大配管９は蓄圧室として機能し、プランジャ４４の吸入行程において燃料が燃料ギャラリ４９に供給される際には、流路拡大配管９からの燃料補充量がフィードポンプ３によるフィード量に付加されるため、燃料ギャラリ４９内の圧力低下幅が小さくなり、ひいては燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減される。【選択図】図３
2014077404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガス燃料が充填された燃料タンク（２）と、
前記燃料タンクから前記液化ガス燃料を送り出すフィードポンプ（３）と、
前記フィードポンプから供給された前記液化ガス燃料を加圧して吐出する高圧ポンプ（４）と、
前記フィードポンプから前記高圧ポンプに前記液化ガス燃料を導くフィード配管（８）とを備え、
前記高圧ポンプは、
往復動して前記液化ガス燃料を加圧するプランジャ（４４）と、
前記プランジャの往復動に伴って容積が変化するプランジャ室（４５）、および前記フィード配管を介して前記液化ガス燃料が導入されるともに前記プランジャ室に前記液化ガス燃料を供給する燃料ギャラリ（４９）が形成されたハウジング（４０、４３）と、
前記燃料ギャラリと前記プランジャ室とを連通させる連絡通路（４３ｂ、６１ａ）を開閉する電磁弁（６０）とを備え、
前記燃料ギャラリの流路面積よりも大きな流路面積の流路拡大配管（９）が、前記フィード配管と前記燃料ギャラリとの間に配置されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記高圧ポンプは、前記燃料ギャラリ内の圧力が所定圧力以上になると弁体（７２）が開弁向きに移動して前記燃料ギャラリ内の前記液化ガス燃料を前記燃料タンクに戻すオーバーフロー弁（７０）を備え、
前記燃料ギャラリの流路面積をＡｇ、前記流路拡大配管の流路面積をＡｆ、前記オーバーフロー弁の流路面積をＡｏｆｖとしたとき、
Ａｏｆｖ＜Ａｇ＜Ａｆ、であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃料ギャラリ内の圧力波が前記燃料ギャラリと前記流路拡大配管との境界部で反射する際の反射係数をＺ１、前記燃料ギャラリ内の圧力波が前記燃料ギャラリと前記オーバーフロー弁との境界部で反射する際の反射係数をＺ２としたとき、
Ｚ１＝−０．５±０．１、Ｚ２＝０．５±０．１、であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記オーバーフロー弁は、前記弁体の開閉弁運動時の移動距離と前記弁体の断面積を乗じた容積だけ、前記燃料ギャラリの容積を変化させる構成であることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記電磁弁は、電磁吸引力により吸引された際に前記連絡通路を閉じる弁体（６５）を備え、前記プランジャが上死点に達する前に前記電磁吸引力が０に制御されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
液化ガス燃料が充填された燃料タンク（２）と、
前記燃料タンクから前記液化ガス燃料を送り出すフィードポンプ（３）と、
前記フィードポンプから供給された前記液化ガス燃料を加圧して吐出する高圧ポンプ（４）と、
前記フィードポンプから前記高圧ポンプに前記液化ガス燃料を導くフィード配管（８）とを備え、
前記高圧ポンプは、
往復動して前記液化ガス燃料を加圧するプランジャ（４４）と、
前記プランジャの往復動に伴って容積が変化するプランジャ室（４５）、および前記フィード配管を介して前記液化ガス燃料が導入されるともに前記プランジャ室に前記液化ガス燃料を供給する燃料ギャラリ（４９）が形成されたハウジング（４０、４３）と、
前記燃料ギャラリと前記プランジャ室とを連通させる連絡通路（４３ｂ、６１ａ）を開閉する電磁弁（６０）と、
前記燃料ギャラリ内の圧力が所定圧力以上になると開弁して前記燃料ギャラリ内の前記液化ガス燃料を前記燃料タンクに戻すオーバーフロー弁（７０）と、
前記燃料ギャラリの流路面積よりも流路面積が大で、且つ前記燃料ギャラリと前記オーバーフロー弁との間に配置された流路拡大配管（１６）とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射装置（例えば、特許文献参照）は、燃料タンク内の液化ガス燃料（例えばＤＭＥ）がフィードポンプにて高圧ポンプに供給され、高圧ポンプで加圧された液化ガス燃料がコモンレールを介してインジェクタに供給され、インジェクタから燃料が内燃機関に噴射されるようになっている。
【０００３】
高圧ポンプは、往復動して液化ガス燃料を加圧するプランジャを備え、高圧ポンプのハウジングには、プランジャが挿入されるプランジャ室が形成されている。また、高圧ポンプのハウジングには、燃料タンクから液化ガス燃料が導入されるともにプランジャ室に液化ガス燃料を供給する燃料ギャラリが形成されている。さらに、高圧ポンプは、燃料ギャラリとプランジャ室とを連通させる連絡通路を開閉する電磁弁を備え、この電磁弁は、電磁吸引力により弁体が吸引された際に連絡通路を閉じるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９６６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の燃料噴射装置は、プランジャの吸入行程において、燃料ギャラリからプランジャ室に液化ガス燃料が吸い込まれることにより燃料ギャラリの圧力が低下する。また、液化ガス燃料をコモンレールに送る必要が無いときには、プランジャ室に吸入された液化ガス燃料がプランジャの吐出行程において燃料ギャラリに戻されるため、燃料ギャラリの圧力が上昇する。したがって、燃料ギャラリ内の圧力は大きく変動し、圧力脈動が発生する。
【０００６】
そして、燃料ギャラリ内の圧力低下時には、そのときの温度条件によっては燃料ギャラリ内の圧力が液化ガス燃料の蒸気圧以下になって液化ガス燃料が気化し、プランジャ室内に気化燃料が充満するとベーパーロックとなり、燃料を圧送することができなくなるという問題が発生する。
【０００７】
一方、燃料ギャラリ内の圧力上昇時には、燃料ギャラリの油密を維持するためのＯリング等のシール材の耐圧限界以上に燃料ギャラリ内の圧力が上昇し、シール材が破壊されて外部漏れが発生する虞がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、燃料ギャラリ内の圧力脈動を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、液化ガス燃料が充填された燃料タンク（２）と、燃料タンクから液化ガス燃料を送り出すフィードポンプ（３）と、フィードポンプから供給された液化ガス燃料を加圧して吐出する高圧ポンプ（４）と、フィードポンプから高圧ポンプに液化ガス燃料を導くフィード配管（８）とを備え、高圧ポンプは、往復動して液化ガス燃料を加圧するプランジャ（４４）と、プランジャの往復動に伴って容積が変化するプランジャ室（４５）、およびフィード配管を介して液化ガス燃料が導入されるともにプランジャ室に液化ガス燃料を供給する燃料ギャラリ（４９）が形成されたハウジング（４０、４３）と、燃料ギャラリとプランジャ室とを連通させる連絡通路（４３ｂ、６１ａ）を開閉する電磁弁（６０）とを備え、燃料ギャラリの流路面積よりも大きな流路面積の流路拡大配管（９）が、フィード配管と燃料ギャラリとの間に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、流路拡大配管が蓄圧室として機能し、プランジャの吸入行程において燃料が燃料ギャラリに供給される際には、流路拡大配管からの燃料補充量がフィードポンプによるフィード量に付加されるため、燃料ギャラリ内の圧力低下幅が小さくなり、ひいては燃料ギャラリ内の圧力脈動が低減される。したがって、燃料ギャラリ内の液化ガス燃料の気化が抑制され、燃料を確実に圧送することができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、液化ガス燃料が充填された燃料タンク（２）と、燃料タンクから液化ガス燃料を送り出すフィードポンプ（３）と、フィードポンプから供給された液化ガス燃料を加圧して吐出する高圧ポンプ（４）と、フィードポンプから高圧ポンプに液化ガス燃料を導くフィード配管（８）とを備え、高圧ポンプは、往復動して液化ガス燃料を加圧するプランジャ（４４）と、プランジャの往復動に伴って容積が変化するプランジャ室（４５）、およびフィード配管を介して液化ガス燃料が導入されるともにプランジャ室に液化ガス燃料を供給する燃料ギャラリ（４９）が形成されたハウジング（４０、４３）と、燃料ギャラリとプランジャ室とを連通させる連絡通路（４３ｂ、６１ａ）を開閉する電磁弁（６０）と、燃料ギャラリ内の圧力が所定圧力以上になると開弁して燃料ギャラリ内の液化ガス燃料を燃料タンクに戻すオーバーフロー弁（７０）と、燃料ギャラリの流路面積よりも流路面積が大で、且つ燃料ギャラリとオーバーフロー弁との間に配置された流路拡大配管（１６）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これによると、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の高圧ポンプの断面図である。
【図３】図１の装置の要部構成を模式的に示すとともに圧力波伝播特性を示す図である。
【図４】図１の高圧ポンプの作動を示すタイミングチャートである。
【図５】図１の装置における反射係数と流路面積比との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の要部構成を模式的に示すとともに圧力波伝播特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
（第１実施形態）
本実施形態の燃料噴射装置は、液化ガス燃料を図示しない内燃機関に噴射するものである。液化ガス燃料は、例えばＤＭＥ（ジメチルエーテル）やＬＰＧ（液化石油ガス）等である。
【００１７】
図１に示すように、燃料噴射装置１は、燃料タンク２、フィードポンプ３、高圧ポンプ４、コモンレール５、インジェクタ６、背圧弁７を主な構成要素として備えている。これらの構成要素２〜７は、配管８〜１５で接続されている。
【００１８】
燃料タンク２は、液化ガス燃料としてＤＭＥ燃料を貯蔵するものである。燃料タンク２内には、フィードポンプ３が配置されている。フィードポンプ３は、燃料タンク１内の液相の燃料を、フィード配管８および流路拡大配管９（詳細後述）を介して高圧ポンプ４に供給する。フィード配管８の途中には、フィルタ８ａが設けられている。
【００１９】
フィードポンプ３は、本例では電動ポンプであり、図示しない制御手段（ＥＣＵ）の指令信号に基づいて所定流量の燃料が高圧ポンプ４に圧送されるようになっている。その制御手段は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータは、各種センサ情報等に基づいて内部に記憶された各種処理を実行するように構成されている。
【００２０】
高圧ポンプ４は、フィードポンプ３から供給された燃料を加圧し、その加圧した燃料を燃料配管１０を介してコモンレール５に供給する。本例では、高圧ポンプ４として、内燃機関の駆動力によって駆動されるものを用いている。
【００２１】
高圧ポンプ４は、後述する燃料ギャラリ４９内の圧力が所定圧力以上となった場合に、燃料をポンプ外部に流出させるオーバーフロー弁７０を有している。また、高圧ポンプ４には、オーバーフロー弁７０を通じて高圧ポンプ４から流出した燃料を燃料タンク２に戻すための燃料配管１１が接続されている。
【００２２】
コモンレール５は、高圧ポンプ４で加圧された燃料を高圧に維持したまま蓄積するものであり、燃料配管１２を介してインジェクタ６に接続されている。コモンレール５は、レール圧が所定圧力以上となった場合に、燃料をコモンレール外部に流出させる安全弁５ａを有している。また、コモンレール５には、安全弁５ａを通じてコモンレール５から流出した燃料を燃料タンク２に戻すための燃料配管１３が接続されている。
【００２３】
インジェクタ６は、内燃機関の複数の気筒に対応して、複数個設けられている。図１では、図示の都合上、内燃機関の１つの気筒に対応するインジェクタ６を図示し、他の気筒に対応するインジェクタ６の図示を省略している。
【００２４】
インジェクタ６は、コモンレール５から供給される燃料を内燃機関の各気筒内に噴射するものであり、所定時期に所定の期間開弁するように制御手段によって制御される。具体的には、インジェクタ６は、その内部に形成された背圧室（図示せず）の燃料圧力が制御されることにより開弁・閉弁が制御されるようになっている。
【００２５】
インジェクタ６においてオーバーフローした燃料は、インジェクタ６に接続された燃料配管１４を介して燃料タンク２に戻される。ここで、インジェクタ６においてオーバーフローした燃料とは、インジェクタ６に送出された燃料の余剰燃料や、インジェクタ６内部の背圧室から排出された燃料等のことである。
【００２６】
燃料配管１４には、余剰燃料の圧力や背圧室から排出された燃料の圧力が所定圧力以上となった場合に開弁する背圧弁７が配置されている。
【００２７】
燃料配管１１、１３、１４は、燃料タンク２側において合流して１本の燃料配管１５を構成し、この集合燃料配管１５が燃料タンク２に接続されている。
【００２８】
次に、高圧ポンプ４の詳細を図２に基づいて説明する。高圧ポンプ４の主ハウジング４０には、その下端側に位置するカム室４０ａと、このカム室４０ａから主ハウジング４０の上方に向かって延びる円柱状の摺動子挿入孔４０ｂと、この摺動子挿入孔４０ｂから主ハウジング４０の上端面まで延びる円柱状のシリンダ挿入孔４０ｃとが形成されている。
【００２９】
カム室４０ａには、内燃機関にて駆動されるカム軸４１が配置され、このカム軸４１は主ハウジング４０に回転自在に支持されている。また、カム軸４１にはカム４２が形成されている。
【００３０】
シリンダ挿入孔４０ｃには、シリンダ挿入孔４０ｃを塞ぐようにしてシリンダ４３が取り付けられている。シリンダ４３は、主ハウジング４０とともに、高圧ポンプ４のハウジングを構成している。
【００３１】
このシリンダ４３には、円柱状のプランジャ挿入穴４３ａが形成されており、このプランジャ挿入穴４３ａに、円柱状のプランジャ４４が往復動自在に挿入されている。そして、このプランジャ４４の上端面とシリンダ４３の内周面とによりプランジャ室４５が形成され、プランジャ４４の往復動に伴ってプランジャ室４５の容積が変化するようになっている。
【００３２】
プランジャ４４の下端にシート４４ａが連結されており、このシート４４ａはスプリング４６によって摺動子４７に押し付けられている。この摺動子４７は、円筒状に形成されており、摺動子挿入孔４０ｂに往復動自在に挿入されている。
【００３３】
摺動子４７にはカムローラ４８が回転自在に取り付けられており、このカムローラ４８はカム４２に当接している。そして、カム軸４１の回転によりカム４２が回転すると、シート４４ａ、摺動子４７およびカムローラ４８とともに、プランジャ４４が往復駆動されるようになっている。
【００３４】
シリンダ４３と主ハウジング４０との間には、低圧部としての燃料ギャラリ４９が形成されている。この燃料ギャラリ４９には、フィードポンプ３から吐出される低圧の燃料が、フィード配管８を介して供給されるようになっている。
【００３５】
燃料ギャラリ４９は、シリンダ４３に形成された低圧連通路４３ｂ、および後述する電磁弁６０内の低圧通路６１ａを介して、プランジャ室４５に連通されている。低圧連通路４３ｂおよび低圧通路６１ａは、燃料ギャラリ４９からプランジャ室４５に燃料を供給する連絡通路を構成している。
【００３６】
シリンダ４３には、プランジャ室４５に常時連通する高圧連通路４３ｃが形成されている。そして、プランジャ室４５は、この高圧連通路４３ｃ、吐出弁５０、および燃料配管１０を介してコモンレール５に接続されている。
【００３７】
吐出弁５０は、高圧連通路４３ｃの下流側においてシリンダ４３に取り付けられている。この吐出弁５０は、高圧連通路４３ｃを開閉する弁体５０ａと、この弁体５０ａを閉弁方向に付勢するスプリング５０ｂとを備えている。そして、プランジャ室４５で加圧された燃料は、スプリング５０ｂの付勢力に抗して弁体５０ａを開弁向きに移動させ、コモンレール５に圧送されるようになっている。
【００３８】
また、シリンダ４３には、プランジャ挿入穴４３ａのうち摺動子４７側の部位に常時連通するパージ連通路４３ｅが形成されている。パージ弁５１は、パージ連通路４３ｅの下流側においてシリンダ４３に取り付けられている。
【００３９】
そして、プランジャ室４５からプランジャ挿入穴４３ａの内壁とプランジャ４４との間に沿って洩れ出た燃料は、パージ連通路４３ｅおよびパージ弁５１を介してポンプ外部に流出し、図示しない燃料配管を通じて燃料タンク２に戻されるようになっている。
【００４０】
電磁弁６０は、プランジャ４４の上端面に対向した位置において、プランジャ室４５を閉塞するようにしてシリンダ４３に螺合固定されている。
【００４１】
電磁弁６０はボディ６１を備えており、このボディ６１には、一端がプランジャ室４５に連通し、かつ他端が低圧連通路４３ｂに連通する低圧通路６１ａと、この低圧通路６１ａ中に配置されたシート部６１ｂとが形成されている。
【００４２】
電磁弁６０は、通電時に電磁吸引力を発生するソレノイド６２、ソレノイド６２により吸引されるアーマチャ６３、このアーマチャ６３を反吸引側に向かって付勢するスプリング６４、アーマチャ６３と一体に移動してシート部６１ｂに接離することにより低圧通路６１ａを開閉する弁体６５、この弁体６５と面接触することで弁体６５の開弁時の位置を規制するストッパ６６とを有している。
【００４３】
すなわち、スプリング６４は、弁体６５に対して開弁方向に弾性力を作用させる。ソレノイド６２およびアーマチャ６３は、弁体６５をスプリング６４の弾性力に抗して閉弁方向に駆動する。
【００４４】
ストッパ６６は、弁体６５よりも開弁方向側（図２では下方側）に配置されており、電磁弁６０とシリンダ４３とに挟持されている。ストッパ６６には、低圧通路６１ａとプランジャ室４５とを連通させる連通孔６６ａが形成されている。
【００４５】
電磁弁６０の作動は、制御手段によって制御されるようになっている。また、電磁弁６０は、電流駆動である。
【００４６】
なお、図２には１気筒分のみを示しているが、本実施形態の高圧ポンプ４は２気筒ポンプである。
【００４７】
次に、高圧ポンプ４のオーバーフロー弁７０、高圧ポンプ４の燃料ギャラリ４９、および流路拡大配管９について、図３に基づいて説明する。
【００４８】
オーバーフロー弁７０は、円筒状のハウジング７１を備えている。このハウジング７１内には、円柱状の弁体７２が摺動自在に挿入されるとともに、弁体７２を閉弁向きに付勢するスプリング７３が挿入されている。そして、燃料ギャラリ４９内の圧力（以下、ギャラリ圧という）Ｐｇが所定圧力以上になると、スプリング７３に抗して弁体７２が開弁向きに移動するようになっている。
【００４９】
流路拡大配管９は、その流路面積Ａｆが、燃料ギャラリ４９の流路面積Ａｇよりも大きく設定されている。また、流路拡大配管９は、その流路面積Ａｆが、フィード配管８の流路面積Ａｐよりも大きく設定されている。
【００５０】
ここで、ハウジング７１と弁体７２との隙間であるオーバーフロー弁７０の流路面積をＡｏｆｖ、ハウジング７１の流路面積をＡｈ、弁体７２の断面積をＡｖとする。因みに、Ａｏｆｖ＝Ａｈ−Ａｖである。
【００５１】
そして、本実施形態では、Ａｏｆｖ＜Ａｇ＜Ａｆ、としている。
【００５２】
次に、上記構成における基本作動を説明する。まず、燃料タンク２内の燃料がフィードポンプ３からフィード配管８を介して高圧ポンプ４に供給される。フィードポンプ３から供給された燃料は、高圧ポンプ４にて加圧されるともに、燃料配管１０を介してコモンレール５に送出されて蓄積される。
【００５３】
そして、コモンレール５内に蓄積された燃料が燃料配管１２を介してインジェクタ６に送出されて内燃機関の各気筒内に噴射される。
【００５４】
次に、高圧ポンプ４の具体的作動を図２〜図４に基づいて説明する。なお、図４（ａ）はカム４２のリフトを示し、図４（ｂ）は本実施形態における電磁弁６０の駆動電流を示している。また、図４（ｃ）は電圧駆動方式による従来の電磁弁の駆動電流を示している。
【００５５】
まず、カム４２が下死点（すなわち、リフト０の位置）から上死点に向かう行程（すなわち、プランジャ４４の吐出行程）のうち、カム４２が下死点に近い作動領域では、電磁弁６０のソレノイド６２に通電されておらず、弁体６５はスプリング６４の付勢力により開弁位置に移動されている。すなわち、弁体６５がボディ６１のシート部６１ｂから離れており、低圧通路６１ａが開かれている。
【００５６】
このとき、カム４２によってプランジャ４４が上昇し始めるので、プランジャ４４はプランジャ室４５内の燃料を加圧しようとする。しかし、低圧通路６１ａが開かれているため、プランジャ室４５内の燃料は、低圧通路６１ａおよび低圧連通路４３ｂを介して燃料ギャラリ４９側に溢流し、僅かしか加圧されない。
【００５７】
続いて、プランジャ室４５内の燃料の溢流中に電磁弁６０への通電が開始され、アーマチャ６３および弁体６５がスプリング６４の付勢力に抗して吸引され、弁体６５がボディ６１のシート部６１ｂに着座して低圧通路６１ａが閉塞される。
【００５８】
これにより、燃料ギャラリ４９側への燃料の溢流が停止されて、プランジャ４４によるプランジャ室４５内の燃料の加圧が実質的に開始される。そして、プランジャ室４５内の燃料圧力により吐出弁５０が開弁され、燃料がコモンレール５に圧送される。
【００５９】
続いて、カム４２が上死点に達する前（すなわち、プランジャ４４が上死点に達する前）に、電磁弁６０への通電が遮断され、電磁吸引力が０に制御される。しかし、このときにはプランジャ室４５内が高圧であるため、プランジャ室４５内の燃料圧力により弁体６５が閉弁向きに付勢され、低圧通路６１ａが閉塞された状態が維持されて、引き続き燃料がコモンレール５に圧送される。
【００６０】
続いて、カム４２が上死点から下死点に向かう行程（すなわち、プランジャ４４の吸入行程）に移行すると、プランジャ室４５内の圧力が低下し、既に電磁吸引力が０に制御されている電磁弁６０の弁体６５は、スプリング６４の付勢力により開弁位置に移動する。これにより、フィードポンプ３から吐出される低圧の燃料が、燃料ギャラリ４９、低圧連通路４３ｂ、および低圧通路６１ａを介して、プランジャ室４５に供給される。そして、高圧ポンプ４は、以上の動作を繰り返して高圧の燃料をコモンレール５に送出する。
【００６１】
上記の作動中、プランジャ４４の吸入行程において低圧の燃料が燃料ギャラリ４９に供給される際には、流路拡大配管９が蓄圧室として機能し、流路拡大配管９からの燃料補充量がフィードポンプ３によるフィード量に付加されるため、燃料ギャラリ４９内の圧力低下幅が小さくなり、ひいては燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減される。
【００６２】
また、図４（ｃ）に示す従来の電磁弁の制御例では、プランジャ４４の吸入行程の途中で燃料ギャラリ４９からプランジャ室４５への燃料の吸入が開始される。換言すると、プランジャ室４５が負圧になった状態でプランジャ室４５への燃料の吸入が開始される。したがって、時間当たり吸入量が大きくなり、燃料ギャラリ４９の圧力が急激に低下してしまう。
【００６３】
これに対し、図４（ｂ）に示す本実施形態の電磁弁６０の制御例では、プランジャ４４が吸入行程に移行した時点で、すなわち、プランジャ室４５に負圧が発生する前に、プランジャ室４５への燃料の吸入が開始されるため、燃料ギャラリ４９の圧力の急激な低下を回避することができる。
【００６４】
さらに、例えば電磁弁６０の閉弁により燃料ギャラリ４９内の圧力が所定圧力以上となった場合には、オーバーフロー弁７０の弁体７２はスプリング７３に抗して開弁向きに移動し、燃料ギャラリ４９内の燃料が燃料配管１１を介して燃料タンク２に戻される。
【００６５】
このとき、弁体７２の開閉弁運動時の移動距離と弁体７２の断面積Ａｖを乗じた容積だけ、燃料ギャラリ４９の容積が変化する。そして、弁体７２の開閉弁運動による容積変化により、燃料ギャラリ４９内の圧力変化が吸収されるため、燃料ギャラリ４９内の圧力脈動を低減することができる。
【００６６】
ところで、電磁弁６０が閉弁した際、或いは、電磁弁６０が開弁した際には、図３に示すように燃料ギャラリ４９内に水撃による圧力波Ｐｇｗが発生しやすい。
【００６７】
ここで、燃料ギャラリ４９内の圧力波Ｐｇｗは、燃料ギャラリ４９と流路拡大配管９との境界部で反射し、その境界部は流路面積が拡大するため（すなわち、Ａｇ＜Ａｆであるため）反射波は位相反転反射波となる。また、燃料ギャラリ４９内の圧力波Ｐｇｗは、燃料ギャラリ４９とオーバーフロー弁７０との境界部で反射し、その境界部は流路面積が縮小するため（すなわち、Ａｏｆｖ＜Ａｇであるため）反射波は正転反射波となる。そして、位相反転反射波と正転反射波との合成によりその圧力振幅が小さくなり、燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減される。
【００６８】
なお、燃料ギャラリ４９内の圧力波Ｐｇｗが燃料ギャラリ４９と流路拡大配管９との境界部で反射する際の反射係数をＺ１、燃料ギャラリ４９内の圧力波Ｐｇｗが燃料ギャラリ４９とオーバーフロー弁７０との境界部で反射する際の反射係数をＺ２としたとき、Ｚ１＝−０．５±０．１、Ｚ２＝０．５±０．１、にすることにより、以下詳述するように、位相反転反射波と正転反射波の合成による圧力脈動低減効果を確実に得ることができる。
【００６９】
まず、圧力波Ｐｇｗが反射合成後に合成反射波Ｐｇｗｓになるとする。燃料ギャラリ４９と流路拡大配管９との境界部の流路面積比ｘは、ｘ＝Ａｆ／Ａｇである。燃料ギャラリ４９とオーバーフロー弁７０との境界部の流路面積比ｙは、ｙ＝Ａｏｆｖ／Ａｇである。
【００７０】
Ｚ１＝（Ａｇ−Ａｆ）／（Ａｇ＋Ａｆ）＝（１−ｘ）／（１＋ｘ）となる。
【００７１】
Ｚ２＝（Ａｇ−Ａｏｆｖ）／（Ａｇ＋Ａｏｆｖ）＝（１−ｙ）／（１＋ｙ）となる。
【００７２】
Ａｏｆｖ＜Ａｇ＜Ａｆであるため、１＜ｘ、ｙ＜１、Ｚ１＜０、０＜Ｚ２となる。
【００７３】
図５は、反射係数Ｚ１の絶対値｜Ｚ１｜と反射係数Ｚ２を縦軸に、流路面積比ｘ、ｙを横軸にして、両者の関係を示している。
【００７４】
ここで、フィードポンプ３を保護するために、フィードポンプ３側には圧力波Ｐｇｗをできるだけ伝えないようにしたい。したがって、ｘはなるべく大きくしたい（ｘ→∞）。一方、オーバーフロー弁７０側に水撃を逃がしたいため、ｙはできるだけ大きくしたい（ｙ→１）。
【００７５】
流路面積の実現性を考慮すると、反射係数と透過係数（＝１−反射係数)を等しくする近辺で成立させるのが妥当で、Ｚ１＝−０．５±０．１、Ｚ２＝０．５±０．１の範囲であれば、Ｚ１＋Ｚ２＝Ｐｇｗｓ／Ｐｇｗ＝−０．２〜０．２に収まる。つまり水撃絶対値は１／５以下に減衰される。
【００７６】
そして、｜Ｚ１｜＝Ｚ２から、それぞれ０．５±０．１、つまり２０％の範囲に入れれば良い。そのとき、ｘ＝１４／６〜４、ｙ＝１／４〜６／１４になる。Ａｇ＝１とすれば、ＡｆはＡｇの１４／６倍から４倍の面積に、ＡｏｆｖはＡｇの１／４倍から６／１４倍の面積に設定すればよいことになる。
【００７７】
以上述べたように、本実施形態によれば、流路拡大配管９が蓄圧室として機能するため、プランジャ４４の吸入行程において低圧の燃料が燃料ギャラリ４９に供給される際には、流路拡大配管９からの燃料補充量がフィードポンプ３によるフィード量に付加され、燃料ギャラリ４９内の圧力低下幅が小さくなり、ひいては燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減される。
【００７８】
また、本実施形態の電磁弁６０の制御例では、プランジャ４４が吸入行程に移行した時点で、すなわち、プランジャ室４５に負圧が発生する前に、プランジャ室４５への燃料の吸入が開始されるため、燃料ギャラリ４９の圧力の急激な低下を回避することができる。
【００７９】
さらに、オーバーフロー弁７０の弁体７２の開閉弁運動による容積変化により、燃料ギャラリ４９内の圧力変化が吸収されるため、燃料ギャラリ４９内の圧力脈動を低減することができる。
【００８０】
また、燃料ギャラリ４９内に水撃による圧力波Ｐｇｗが発生した場合には、燃料ギャラリ４９と流路拡大配管９との境界部で反射した位相反転反射波と、燃料ギャラリ４９とオーバーフロー弁７０との境界部で反射した正転反射波との合成により、水撃による圧力波Ｐｇｗが減衰されるため、燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減される。
【００８１】
そして、それらが相俟って燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減されることにより、燃料ギャラリ４９内の液化ガス燃料の気化が抑制され、燃料を確実に圧送することができる。また、燃料ギャラリ４９の油密を維持するためのシール材を保護して、外部漏れを防止することができる。
【００８２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８３】
図６に示すように、高圧ポンプは、燃料ギャラリ４９とオーバーフロー弁７０との間に、流路拡大配管１６、および燃料配管１７を備えている。
【００８４】
流路拡大配管１６は、その流路面積Ａｏが、燃料ギャラリ４９の流路面積Ａｇよりも大きく設定されている。また、流路拡大配管１６は、その流路面積Ａｏが、燃料配管１７の流路面積Ａｐｏよりも大きく設定されている。
【００８５】
次に、本実施形態における圧力脈動低減作用について説明する。
【００８６】
まず、燃料ギャラリ４９内に発生した圧力波Ｐｇｗは、燃料ギャラリ４９と流路拡大配管９との境界部Ａで一部が位相反転反射してＡ部反射波Ｐｇｗｒとなるとともに、一部が境界部Ａを透過してフィード配管８に流入するＡ部透過波Ｐｇｗｐとなる。
【００８７】
また、そのＡ部透過波Ｐｇｗｐは、フィード配管８と流路拡大配管９との境界部Ｂで一部が正転反射してＢ部反射波Ｐｇｗｐｒとなる。そのＢ部反射波Ｐｇｗｐｒは、一部が境界部Ａを透過して燃料ギャラリ４９に流入するＡ部再透過波Ｐｇｗｐｒｐとなる。
【００８８】
そして、Ａ部反射波ＰｇｗｒとＡ部再透過波Ｐｇｗｐｒｐとの合成によりその圧力振幅が小さくなり、燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減される。
【００８９】
同様に、燃料ギャラリ４９内に発生した圧力波Ｐｇｗは、燃料ギャラリ４９と流路拡大配管１６との境界部Ｃで一部が位相反転反射してＣ部反射波となるとともに、一部が境界部Ｃを透過して燃料配管１７に流入するＣ部透過波となる。
【００９０】
また、そのＣ部透過波は、流路拡大配管１６と燃料配管１７との境界部Ｄで一部が正転反射してＤ部反射波となる。そのＤ部反射波は、一部が境界部Ｃを透過して燃料ギャラリ４９に流入するＣ部再透過波となる。
【００９１】
そして、Ｃ部反射波とＣ部再透過波との合成によりその圧力振幅が小さくなり、燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が低減される。
【００９２】
なお、Ａ部反射波ＰｇｗｒとＡ部再透過波Ｐｇｗｐｒｐの絶対値を等しくし、且つ正負を反転することができれば、圧力波Ｐｇｗを減衰できる。そして、以下詳述するように仕様を設定すれば、実用上十分な圧力波減衰効果を得ることができる。
【００９３】
まず、圧力波Ｐｇｗが境界部Ａで反射する際の反射係数は、（Ａｇ−Ａｆ）／（Ａｇ＋Ａｆ）である。圧力波Ｐｇｗが境界部Ａを透過する際の透過係数は、２Ａｇ／（Ａｇ＋Ａｆ）である。Ａ部透過波Ｐｇｗｐが境界部Ｂで反射する際の反射係数は、（Ａｆ−Ａｐ）／（Ａｆ＋Ａｐ）である。Ｂ部反射波Ｐｇｗｐｒが境界部Ａを透過する際の透過係数は、２Ａｆ／（Ａｆ＋Ａｇ）である。
【００９４】
｜（Ａｇ−Ａｆ）／（Ａｇ＋Ａｆ）｜＝｜［２Ａｇ／（Ａｇ＋Ａｆ）］［（Ａｆ−Ａｐ）／（Ａｆ＋Ａｐ）］［２Ａｆ／（Ａｆ＋Ａｇ）］｜とする。
【００９５】
例えば、Ｐｇｗｒ＝（Ａｇ−Ａｆ）／（Ａｇ＋Ａｆ）＝−１／４だけ反射すると仮定すると、流路拡大配管９の流路面積Ａｆと燃料ギャラリ４９の流路面積Ａｇとの比（Ａｆ／Ａｇ）は、５／３となり、燃料ギャラリ４９の流路面積Ａｇとフィード配管８の流路面積Ａｐとの比（Ａｐ／Ａｇ）は、５５／５７となる。
【００９６】
そして、実用上は、Ａｆ／Ａｇ=４／３〜２、Ａｇ=Ａｐ=Ａｐｏとすれば、Ａ部反射波ＰｇｗｒとＡ部再透過波Ｐｇｗｐｒｐとの合成による圧力波減衰効果を十分に得ることができる。
【００９７】
同様に、Ａｏ／Ａｇ=４／３〜２、Ａｇ=Ａｐ=Ａｐｏとすれば、Ｃ部反射波とＣ部再透過波との合成による圧力波減衰効果を十分に得ることができる。
【００９８】
ここで、圧力波が流路拡大配管９内を音速ａで往復する時間を考慮すると、Ａ部反射波ＰｇｗｒをＡ部再透過波Ｐｇｗｐｒｐで相殺するには、流路拡大配管９の長さＬｆを限りなく０に近い値に持っていく必要がある。
【００９９】
因みに、液体中の音速は１０００ｍ／ｓｅｃ以上あり、例えばＬｆ＝１００ｍｍにすると、圧力波が流路拡大配管９内を音速ａで往復する時間は、２Ｌｆ／ａ＝２×１００（ｍｍ）／１０００（ｍ／ｓ）＝０．２ｍｓｅｃとなる。
【０１００】
そして、燃料ギャラリ４９内の圧力脈動の周期は５ｍｓｅｃ以上であり、波の位相ずれが０．１〜１ｍｓｅｃなら実用上問題ない。したがって、Ｌｆを５００ｍｍ程度以下にすればよい。同様に、流路拡大配管１６の長さＬｏも、５００ｍｍ程度以下にすればよい。
【０１０１】
本実施形態によれば、２つの流路拡大配管９、１６が何れも蓄圧室として機能するため、プランジャ４４の吸入行程において低圧の燃料が燃料ギャラリに供給される際には、流路拡大配管９、１６からの燃料補充量がフィードポンプ３によるフィード量に付加され、燃料ギャラリ４９内の圧力低下幅が極めて小さくなり、ひいては燃料ギャラリ４９内の圧力脈動が大幅に低減される。
【０１０２】
したがって、第１実施形態と同様に、燃料ギャラリ４９内の液化ガス燃料の気化が抑制され、燃料を確実に圧送することができる。また、燃料ギャラリ４９の油密を維持するためのシール材を保護して、外部漏れを防止することができる。
【０１０３】
また、各流路拡大配管９、１６の端部で個々の脈動を減衰させるため、２気筒のプランジャ４４が動いた時に発生する燃料ギャラリ４９の内部の複雑な圧力波に影響されない。
【０１０４】
さらに、本実施形態では、燃料ギャラリ４９内の圧力波Ｐｇｗをオーバーフロー弁７０のところで反射させる必要がないため、オーバーフロー弁７０の流路面積Ａｏｆｖや圧力特性を自由に設定することができる。
【０１０５】
なお、第１実施形態においては、燃料ギャラリ４９と流路拡大配管９との境界部で反射した位相反転反射波と、燃料ギャラリ４９とオーバーフロー弁７０との境界部で反射した正転反射波との合成により、水撃による圧力波Ｐｇｗが減衰されるが、本実施形態では、境界部ＡでＡ部反射波ＰｇｗｒとＡ部再透過波Ｐｇｗｐｒｐが合成されるとともに、境界部ＣでＣ部反射波とＣ部再透過波が合成されるため、燃料ギャラリー内の複雑な個々の水撃波に対して減衰効果があり、複数気筒のポンプやギャラリー形状が複雑な場合に特に効果がある。
【０１０６】
（他の実施形態）
上記各実施形態において、パルセーションダンパを燃料ギャラリ４９に接続したり、或いは、オーバーフロー弁７０の弁体７２の断面積Ａｖを大きく設定することにより、燃料ギャラリ４９内の圧力はさらに安定する。また、オーバーフロー弁７０の弁体７２は、円柱状に限らず、球体でも使用可能である。
【０１０７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【０１０８】
また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【０１０９】
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【０１１０】
また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
【０１１１】
また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１１２】
２      燃料タンク
３      フィードポンプ
４      高圧ポンプ
８      フィード配管
９      流路拡大配管
４０    主ハウジング（ハウジング）
４３    シリンダ（ハウジング）
４４    プランジャ
４５    プランジャ室
４９    燃料ギャラリ
６０    電磁弁
４３ｂ  低圧連通路（連絡通路）
６１ａ  低圧通路（連絡通路）
【図１】
2014077404.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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