(57)【要約】【課題】エンジンの性能を向上させることができ、エンジンルームの大型化及びエンジンレイアウトの自由度の減少等も抑制することができる燃料供給機構を提案する。【解決手段】燃料供給機構９は、燃料供給弁２０の弁体２２と圧力調整弁４０の弁体４４との間に設けられたピエゾアクチュエーター５１を有する。ピエゾアクチュエーター５１は、第１電圧値の電圧が印加されているとき、燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４４を押圧しない状態となる。また、ピエゾアクチュエーター５１は、第１電圧値よりも大きな第２電圧値の電圧が印加されているとき、燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４４を押圧して圧力調整弁４０を開く状態となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧室で燃料を加圧する加圧機構と、
一端が前記加圧室に接続され、燃料タンクに貯留されている燃料を前記加圧室に供給する低圧燃料供給流路と、
前記低圧燃料供給流路に設けられ、前記加圧室から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である燃料供給弁と、
一端が前記加圧室に接続され、該加圧室で加圧された燃料をコモンレールに供給する高圧燃料供給流路と、
前記高圧燃料供給流路に設けられ、前記加圧室へ流入する燃料の流れを規制する逆止弁である吐出弁と、
を備えた燃料供給機構であって、
一端が前記高圧燃料供給流路に接続され、該高圧燃料供給流路を流れる燃料を、前記コモンレールに供給されないように逃がす逃がし流路と、
前記逃がし流路に設けられ、前記高圧燃料供給流路から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である圧力調整弁と、
前記燃料供給弁の弁体と前記圧力調整弁の弁体との間に設けられたピエゾアクチュエーターを有する駆動装置と、
を備え、
前記ピエゾアクチュエーターは、
前記ピエゾアクチュエーターに電圧が印加されていない状態においては、前記燃料供給弁の弁体及び前記圧力調整弁の弁体を押圧しない第１状態となり、
前記ピエゾアクチュエーターに第１電圧値の電圧が印加されている状態においては、前記第１状態よりも伸びて、前記燃料供給弁の弁体を押圧して前記燃料供給弁を開き、且つ、前記圧力調整弁の弁体を押圧しない第２状態となり、
前記ピエゾアクチュエーターに第１電圧値よりも大きな第２電圧値の電圧が印加されている状態においては、前記第２状態よりも伸びて、前記燃料供給弁の弁体を押圧して前記燃料供給弁を開き、且つ、前記圧力調整弁の弁体を押圧して前記圧力調整弁を開く第３状態となることを特徴とする燃料供給機構。
【請求項２】
前記ピエゾアクチュエーターは、伸縮方向に第１端部及び第２端部を有し、
前記駆動装置は、
前記ピエゾアクチュエーターの前記第１端部と前記燃料供給弁の弁体との間に設けられた第１プッシュロッドと、
前記ピエゾアクチュエーターの前記第２端部と前記圧力調整弁の弁体との間に設けられた第２プッシュロッドと、
前記ピエゾアクチュエーターを前記第２端部側から前記第１端部側へ押圧するバネと、
前記ピエゾアクチュエーターに電圧が印加されていない前記第１状態において前記ピエゾアクチュエーターの前記第１端部から規定距離離れた位置となる箇所に設けられたストッパーと、
を備え、
前記ピエゾアクチュエーターは、
前記第２状態においては、前記バネによって前記第２端部側への伸びが規制されて前記第１端部側に伸び、前記第１端部が前記第１プッシュロッドを介して前記燃料供給弁の弁体を押圧して前記燃料供給弁を開き、且つ、前記圧力調整弁の弁体を前記第２プッシュロッドで押圧しない状態となり、
前記第３状態においては、前記ストッパーによって前記第１端部側への伸びが規制されることにより、前記バネを押し縮めながら前記第２端部側に伸びて、前記第１端部が前記第１プッシュロッドを介して前記燃料供給弁の弁体を押圧して前記燃料供給弁を開き、且つ、前記第２端部が前記第２プッシュロッドを介して前記圧力調整弁の弁体を押圧して前記圧力調整弁を開く状態となることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給機構。
【請求項３】
前記第１状態において、前記ピエゾアクチュエーターの前記第１端部と前記第１プッシュロッドとの間、及び、前記第１プッシュロッドと前記燃料供給弁の弁体との間の少なくとも一方に、隙間が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給機構。
【請求項４】
前記第１状態及び前記第２状態において、前記ピエゾアクチュエーターの前記第２端部と前記第２プッシュロッドとの間、及び、前記第２プッシュロッドと前記圧力調整弁の弁体との間の少なくとも一方に、隙間が形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の燃料供給機構。
【請求項５】
前記ピエゾアクチュエーターの前記第１端部と前記第１プッシュロッドとの間、及び、前記ピエゾアクチュエーターの前記第２端部と前記第２プッシュロッドとの間の少なくとも一方に設けられたカップリングを備え、
該カップリングは、
両端が開口した筒状の本体部と、
前記本体部の一方の開口部を閉塞し、前記ピエゾアクチュエーターに対向して設けられた第１ピストンと、
前記本体部の他方の開口部を閉塞し、前記第１プッシュロッド又は前記第２プッシュロッドに対向して設けられた第２ピストンと、
前記本体部の内部に充填された流体と、
を備え、
前記第１ピストンの前記流体側の受圧面積が、前記第２ピストンの前記流体側の受圧面積よりも大きいことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の燃料供給機構。
【請求項６】
前記圧力調整弁の弁体は、
前記高圧燃料供給流路側の受圧面積が、前記高圧燃料供給流路側とは反対側の受圧面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の燃料供給機構。
【請求項７】
前記ピエゾアクチュエーターへ電圧を印加する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記第１電圧値及び前記第２電圧値を記憶する記憶部と、
電圧が印加されている前記ピエゾアクチュエーターの両端にかかる電圧を検出する検出部と、
前記検出部の検出値から前記両端にかかる電圧の最大値と該最大値の後の最小値を抽出し、前記最大値と前記最小値との差を算出する算出部と、
前記最大値と前記最小値との差が規定量以上となった場合、前記記憶部に記憶されている前記第１電圧値及び前記第２電圧値の値を大きくする補正を行い、該補正された前記第１電圧値及び前記第２電圧値を前記記憶部に記憶させる補正部と、
前記記憶部に記憶されている前記第１電圧値又は前記第２電圧値の電圧を前記ピエゾアクチュエーターに印加する制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料供給機構。
【請求項８】
コモンレール噴射システムに用いられ、コモンレールに加圧した燃料を供給する高圧ポンプであって、
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の燃料供給機構を備えたことを特徴とする高圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール噴射システムにおいてコモンレールに加圧した燃料を供給する燃料供給機構、及び、該燃料供給機構を備えた高圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のコモンレール噴射システムの一例を示す構成図である。
図７に示す従来のコモンレール噴射システム１０１は、高圧ポンプ１１０、コモンレール１０４、及び複数のインジェクター１０５（燃料噴射弁）を備えている。高圧ポンプ１１０は、燃料タンク１０２に貯留されている燃料を加圧して高圧燃料とし、コモンレール１０４に供給（圧送）するものである。詳しくは、高圧ポンプ１１０の吸入口には、低圧配管１０６の一端が接続されている。低圧配管１０６の他端は、燃料タンク１０２内に配置されている。また、高圧ポンプ１１０の吐出口は、高圧配管１０７を介してコモンレール１０４に接続されている。すなわち、高圧ポンプ１１０は、燃料タンク１０２内の燃料を、低圧配管１０６を通して吸入する。そして、高圧ポンプ１１０は、吸入した燃料を加圧機構で加圧して高圧燃料とし、高圧配管１０７を通して高圧燃料をコモンレール１０４に供給する。なお、図７に示す従来のコモンレール噴射システム１０１は、低圧配管１０６に、高圧ポンプ１１０へ燃料を送る供給ポンプ１０３も備えている。
【０００３】
コモンレール１０４は、高圧ポンプ１１０から供給された高圧燃料を蓄えるものである。複数のインジェクター１０５は、コモンレール１０４に蓄えられた高圧燃料を、エンジンの燃焼室に噴射するものである。
このように構成されたコモンレール噴射システム１０１の高圧ポンプ１１０は、コモンレール１０４に高圧燃料を供給する燃料供給機構として、例えば図８に示すような燃料供給機構１０９を備えている。
【０００４】
図８は、従来の高圧ポンプが備える燃料供給機構の一例を示す構成図である。
高圧ポンプ１１０の燃料供給機構１０９は、加圧機構１１１、低圧燃料供給流路１１４、燃料供給弁１２０、高圧燃料供給流路１１５、及び吐出弁１３０を備えている。加圧機構１１１は、燃料を加圧する加圧室１１２を備えている。この加圧室１１２の一端は、往復動自在なプランジャー１１３で構成されている。このため、プランジャー１１３が往復動（図８において上下動）することにより、加圧室１１２の容積つまり圧力が変動する。
【０００５】
低圧燃料供給流路１１４は、燃料タンク１０２に貯留されている燃料を加圧室１１２に供給するものである。この低圧燃料供給流路１１４の一端は、加圧室１１２に接続されている。また、低圧燃料供給流路１１４の他端は、低圧配管１０６を介して燃料タンク１０２に連通している。燃料供給弁１２０は、低圧燃料供給流路１１４に設けられている。燃料供給弁１２０は、加圧室１１２から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である。換言すると、加圧室１１２の圧力が燃料供給弁１２０よりも上流側（燃料タンク１０２側）となる低圧燃料供給流路１１４部分の圧力よりも所定量以上低くない場合には、燃料供給弁１２０は閉じている。そして、加圧室１１２の圧力が燃料供給弁１２０よりも上流側（燃料タンク１０２側）となる低圧燃料供給流路１１４部分の圧力よりも所定量以上低くなった際、燃料供給弁１２０が開き、加圧室１１２へ燃料が流れ込む。
【０００６】
高圧燃料供給流路１１５は、加圧室１１２で加圧された燃料（高圧燃料）をコモンレール１０４に供給するものである。この高圧燃料供給流路１１５の一端は、加圧室１１２に接続されている。また、高圧燃料供給流路１１５の他端は、高圧配管１０７を介してコモンレール１０４に接続されている。吐出弁１３０は、高圧燃料供給流路１１５に設けられている。吐出弁１３０は、加圧室１１２へ流入する燃料の流れを規制する逆止弁である。換言すると、加圧室１１２の圧力が吐出弁１３０よりも下流側（コモンレール１０４側）となる高圧燃料供給流路１１５部分の圧力よりも所定量以上高くない場合には、吐出弁１３０は閉じている。そして、加圧室１１２の圧力が吐出弁１３０よりも下流側（コモンレール１０４側）となる高圧燃料供給流路１１５部分の圧力よりも所定量以上高くなった際、吐出弁１３０が開き、加圧室１１２からコモンレール１０４側へ高圧燃料を吐出させる。
【０００７】
このように構成された図８に示す高圧ポンプ１１０の燃料供給機構１０９は、次のように動作する。
プランジャー１１３が下降して加圧室１１２の圧力が低下すると、燃料供給弁１２０が開く。これにより、燃料タンク１０２に貯留されている燃料は、低圧燃料供給流路１１４を通って加圧室１１２に吸入される。そして、プランジャー１１３が上昇し始め、加圧室１１２の圧力がある圧力以上になると、燃料供給弁１２０が閉じて、加圧室１１２の燃料の吸入が終了する。燃料供給弁１２０が閉じた後もプランジャー１１３が上昇し続けることにより、加圧室１１２内の燃料は、加圧されて高圧燃料となる。そして、プランジャー１１３が上昇し続け、加圧室１１２内の圧力がさらに上昇すると、吐出弁１３０が開き、加圧室１１２内の高圧燃料が高圧燃料供給流路１１５へ吐出される。この吐出された高圧燃料は、高圧燃料供給流路１１５を通ってコモンレール１０４に流入し、該コモンレール１０４に蓄えられる。
【０００８】
ここで、図８に示した燃料供給機構１０９は、加圧室１１２に吸入した燃料の全てを加圧する構成となっている。このため、エンジンにかかる負荷が小さく、インジェクター１０５から噴射する燃料が少なくてよい条件においては、過剰に燃料を加圧（圧縮）する仕事を行うこととなる。加圧室１１２での燃料の加圧は上述のようにプランジャー１１３の往復動作によって行われるが、該プランジャー１１３は、図示せぬドライブシャフト等を介して、エンジンで駆動される。このため、図８に示した燃料供給機構１０９では、エンジンの燃費が悪化してしまうという課題があった。
【０００９】
そこで、高圧ポンプの従来の燃料供給機構には、燃料供給弁を強制的に開くプッシュロッドと、該プッシュロッドを駆動する電磁弁とを備えたものも提案されている（特許文献１参照）。
以下、図９を用いて、特許文献１に開示されている燃料供給機構の構成を説明する。なお、図９では、図７及び図８と同一の機能や構成については同一の符号を用いることとする。
【００１０】
図９は、従来の高圧ポンプが備える燃料供給機構の別の一例を示す構成図である。
図９に示す高圧ポンプ１１０の燃料供給機構１０９は、図８で示した燃料供給機構１０９の構成に加えて、プッシュロッド１５２、バネ１５４及び電磁弁１５１を備えている。プッシュロッド１５２の一端は、燃料供給弁１２０の弁体１２２に当接している。また、プッシュロッド１５２の他端は、バネ１５４によって、燃料供給弁１２０の弁体１２２側に押圧されている。電磁弁１５１は、通電された際、プッシュロッド１５２をバネ１５４の方へ引き戻すものである。つまり、電磁弁１５１は、バネ１５４がプッシュロッド１５２を押圧する力をキャンセルするものである。このため、電磁弁１５１が通電されていない状態では、燃料供給弁１２０は、弁体１２２がプッシュロッド１５２で押され、強制的に開かれた状態となる。また、電磁弁１５１が通電されている状態では、バネ１５４の押圧力がキャンセルされるため、燃料供給弁１２０は、加圧室１１２の圧力に応じて開閉することとなる。
【００１１】
図９のように構成された燃料供給機構１０９においては、プランジャー１１３が下降する燃料の吸入工程で加圧室１１２に吸入された燃料の少なくとも一部は、プランジャー１１３が上昇する燃料の加圧工程で電磁弁１５１に通電しない間、強制的に開かれた燃料供給弁１２０を通って低圧燃料供給流路１１４に戻る。そして、加圧工程で電磁弁１５１に通電され、燃料供給弁１２０が閉じると、加圧室１１２内に残っている燃料を加圧する。このため、図９のように電磁弁１５１を備えた燃料供給機構１０９は、加圧する燃料の量を調整できるため、過剰に燃料を加圧（圧縮）する仕事を行うことを防止でき、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００１２】
ところで、エンジンの燃費向上及び排気ガス中の汚染物質の低減等、エンジン性能の向上の観点から、インジェクター１０５からの燃料の噴射量は、より高精度な方が好ましい。この際、インジェクター１０５からの燃料の噴射量を高精度に制御するためには、コモンレール１０４内の圧力も重要な要因の１つとなる。未燃焼の燃料を減らすため噴射される燃料の微粒化を促進する高圧が必要とされる一方で、エンジン回転数や燃焼室内の圧力状況に見合わない過度な高圧噴射は、噴射された燃料が燃焼室壁面に到達し液滴となり未燃焼となる。よって、高負荷高回転時は高圧噴射で大噴射量、低負荷低回転時は低圧噴射で低噴射量と言った具合となるのが一般的である。
【００１３】
ここで、エンジンの負荷が大きい状態から小さい状態に変化した際、インジェクター１０５からの燃料の噴射圧と噴射量を最適に制御するためには、コモンレール１０４内の圧力を速やかに低下させる必要がある。しかしながら、図８及び図９で示した燃料供給機構１０９では、コモンレール１０４内の圧力を速やかに低下させることができない。そこで、従来のコモンレール噴射システムには、図１０に示すような構成のものも提案されている。
【００１４】
図１０は、従来のコモンレール噴射システムの別の一例を示す構成図である。なお、図１０では、図７〜図９と同一の機能や構成については同一の符号を用いることとする。
図１０に示すコモンレール噴射システム１０１は、コモンレール１０４に圧力調整弁１４０が接続されている。この圧力調整弁１４０は、該圧力調整弁１４０を開閉する電磁弁を備えている。また、圧力調整弁１４０には、逃がし流路１１６の一端が接続されている。この逃がし流路１１６の他端は、燃料タンク１０２に連通している。
【００１５】
図１０に示すコモンレール噴射システム１０１は、コモンレール１０４内の圧力を速やかに低下させる場合、電磁弁に通電して、圧力調整弁１４０を開く。圧力調整弁１４０を開くことにより、コモンレール１０４内に蓄えられた高圧燃料は、圧力調整弁１４０及び逃がし流路１１６を通って、燃料タンク１０２へ戻る。これにより、コモンレール１０４内の圧力を速やかに低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１５−２０６２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図９に示した高圧ポンプ１１０の燃料供給機構１０９と図１０で示した圧力調整弁１４０とを組み合わせてコモンレール噴射システムの燃料供給機構を構成することにより、エンジンの性能を向上させることができる。しかしながら、コモンレール噴射システムの燃料供給機構をこのように構成するには、駆動源として２つの電磁弁（燃料供給機構１０９の電磁弁１５１と、圧力調整弁１４０の電磁弁）が必要となる。このため、コモンレール噴射システムの燃料供給機構をこのように構成するには、スペースが必要となる。このため、コモンレール噴射システムの燃料供給機構をこのように構成した場合、エンジンルームが大型化してしまう、及び、エンジンレイアウトの自由度が減少してしまう等の課題があった。また、図９の電磁弁１５１（燃料供給弁１２０の駆動源）の電力供給線が断線した場合は燃料供給弁１２０を開いたまま固着するため、コモンレール１０４に燃料を供給できない虞があった。
【００１８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、エンジンの性能を向上させることができ、エンジンルームの大型化及びエンジンレイアウトの自由度の減少等も抑制することができ、且つ、燃料供給弁の駆動源の電力供給線の断線時にも高圧燃料の圧送が可能な燃料供給機構及び高圧ポンプを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る燃料供給機構は、加圧室で燃料を加圧する加圧機構と、一端が前記加圧室に接続され、燃料タンクに貯留されている燃料を前記加圧室に供給する低圧燃料供給流路と、前記低圧燃料供給流路に設けられ、前記加圧室から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である燃料供給弁と、一端が前記加圧室に接続され、該加圧室で加圧された燃料をコモンレールに供給する高圧燃料供給流路と、前記高圧燃料供給流路に設けられ、前記加圧室へ流入する燃料の流れを規制する逆止弁である吐出弁と、を備えた燃料供給機構であって、一端が前記高圧燃料供給流路に接続され、該高圧燃料供給流路を流れる燃料を、前記コモンレールに供給されないように逃がす逃がし流路と、前記逃がし流路に設けられ、前記高圧燃料供給流路から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である圧力調整弁と、前記燃料供給弁の弁体と前記圧力調整弁の弁体との間に設けられたピエゾアクチュエーターを有する駆動装置と、を備え、前記ピエゾアクチュエーターは、前記ピエゾアクチュエーターに電圧が印加されていない状態においては、前記燃料供給弁の弁体及び前記圧力調整弁の弁体を押圧しない第１状態となり、前記ピエゾアクチュエーターに第１電圧値の電圧が印加されている状態においては、前記第１状態よりも伸びて、前記燃料供給弁の弁体を押圧して前記燃料供給弁を開き、且つ、前記圧力調整弁の弁体を押圧しない第２状態となり、前記ピエゾアクチュエーターに第１電圧値よりも大きな第２電圧値の電圧が印加されている状態においては、前記第２状態よりも伸びて、前記燃料供給弁の弁体を押圧して前記燃料供給弁を開き、且つ、前記圧力調整弁の弁体を押圧して前記圧力調整弁を開く第３状態となるものである。
【００２０】
また、本発明に係る高圧ポンプは、コモンレール噴射システムに用いられ、コモンレールに加圧した燃料を供給する高圧ポンプであって、本発明に係る燃料供給機構を備えたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る燃料供給機構及び高圧ポンプをコモンレール噴射システムに採用することにより、１つの駆動源（ピエゾアクチュエーター）によって、燃料供給弁の弁体を駆動することにより加圧室にて加圧する燃料の量を調整でき、圧力調整弁の弁体を駆動することによりコモンレール内の圧力を速やかに低下させることができる。このため、本発明は、エンジンの性能を向上させることができると共に、エンジンルームの大型化及びエンジンレイアウトの自由度の減少等も抑制することもできる。また、本発明は、図９で示した電磁弁方式に対し、燃料供給弁の駆動源であるピエゾアクチュエーターへの通電の有無と燃料供給弁の開閉の動作を逆にすることにより、無通電時も燃料を圧送可能とし、ピエゾアクチュエーターの電力供給線の断線時にも燃料を圧送しエンジンの運転を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るコモンレール噴射システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る高圧ポンプが備える燃料供給機構を示す構成図である（第１状態）。
【図３】本発明の実施の形態に係る高圧ポンプが備える燃料供給機構を示す構成図であり、ピエゾアクチュエーターが第２状態となっているときの図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る高圧ポンプが備える燃料供給機構を示す構成図であり、ピエゾアクチュエーターが第３状態となっているときの図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るカップリングを示す断面図である。
【図６】ピエゾアクチュエーターに電圧が印加された際の、ピエゾアクチュエーターの両端にかかる電圧を示した特性図である。
【図７】従来のコモンレール噴射システムの一例を示す構成図である。
【図８】従来の高圧ポンプが備える燃料供給機構の一例を示す構成図である。
【図９】従来の高圧ポンプが備える燃料供給機構の別の一例を示す構成図である。
【図１０】従来のコモンレール噴射システムの別の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態．
以下、本発明に係る燃料供給機構及び高圧ポンプの一例について、図面を用いて説明する。なお、以下に示す燃料供給機構及び高圧ポンプの構成及び動作は、あくまでも一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係るコモンレール噴射システムを示す構成図である。
本実施の形態に係るコモンレール噴射システム１は、高圧ポンプ１０、コモンレール４、及び複数のインジェクター５（燃料噴射弁）を備えている。高圧ポンプ１０は、燃料タンク２に貯留されている燃料を加圧して高圧燃料とし、コモンレール４に供給（圧送）するものである。詳しくは、高圧ポンプ１０の吸入口には、低圧配管６の一端が接続されている。低圧配管６の他端は、燃料タンク２内に配置されている。また、高圧ポンプ１０の吐出口は、高圧配管７を介してコモンレール４に接続されている。すなわち、高圧ポンプ１０は、燃料タンク２内の燃料を、低圧配管６を通して吸入する。そして、高圧ポンプ１０は、吸入した燃料を加圧機構で加圧して高圧燃料とし、高圧配管７を通して高圧燃料をコモンレール４に供給する。なお、図１に示す本実施の形態に係るコモンレール噴射システム１は、低圧配管６に、高圧ポンプ１０へ燃料を送る供給ポンプ３も備えている。供給ポンプ３を設けなくても高圧ポンプ１０が燃料タンク２内の燃料を吸入できる場合、供給ポンプ３を設けなくてもよい。
【００２５】
コモンレール４は、高圧ポンプ１０から供給された高圧燃料を蓄えるものである。複数のインジェクター５は、コモンレール４に蓄えられた高圧燃料を、エンジンの燃焼室に噴射するものである。
このように構成されたコモンレール噴射システム１の高圧ポンプ１０は、コモンレール４に高圧燃料を供給する燃料供給機構として、図２に示すような燃料供給機構９を備えている。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態に係る高圧ポンプが備える燃料供給機構を示す構成図である。なお、図２は、駆動装置５０のピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない状態を示している。以下、電圧が印加されていないピエゾアクチュエーター５１の状態を、第１状態と称する。
【００２７】
高圧ポンプ１０の燃料供給機構９は、加圧機構１１、低圧燃料供給流路１４、燃料供給弁２０、高圧燃料供給流路１５、及び吐出弁３０を備えている。加圧機構１１は、燃料を加圧する加圧室１２を備えている。この加圧室１２の一端は、往復動自在なプランジャー１３で構成されている。このため、プランジャー１３が往復動（図２において上下動）することにより、加圧室１２の容積つまり圧力が変動する。
【００２８】
低圧燃料供給流路１４は、燃料タンク２に貯留されている燃料を加圧室１２に供給するものである。この低圧燃料供給流路１４の一端は、加圧室１２に接続されている。また、低圧燃料供給流路１４の他端は、低圧配管６を介して燃料タンク２に連通している。燃料供給弁２０は、低圧燃料供給流路１４に設けられている。燃料供給弁２０は、加圧室１２から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である。詳しくは、燃料供給弁２０は、台座２１、弁体２２及びバネ２３を備えている。台座２１は、流路となる貫通孔が形成されている。弁体２２は、台座２１よりも加圧室１２側に設けられている。バネ２３は、弁体２２を台座２１へ押圧し、流路となる台座２１の貫通孔を弁体２２で閉塞させている。このため、加圧室１２の圧力が燃料供給弁２０よりも上流側（燃料タンク２側）となる低圧燃料供給流路１４部分の圧力よりも所定量以上低くない場合には、弁体２２にかかる両圧力の圧力差よりもバネ２３の押圧力が勝り、燃料供給弁２０は閉じている。そして、加圧室１２の圧力が燃料供給弁２０よりも上流側（燃料タンク２側）となる低圧燃料供給流路１４部分の圧力よりも所定量以上低くなった際、弁体２２にかかる両圧力の圧力差がバネ２３の押圧力よりも勝って燃料供給弁２０が開き、加圧室１２へ燃料が流れ込む。
【００２９】
高圧燃料供給流路１５は、加圧室１２で加圧された燃料（高圧燃料）をコモンレール４に供給するものである。この高圧燃料供給流路１５の一端は、加圧室１２に接続されている。また、高圧燃料供給流路１５の他端は、高圧配管７を介してコモンレール４に接続されている。吐出弁３０は、高圧燃料供給流路１５に設けられている。吐出弁３０は、加圧室１２へ流入する燃料の流れを規制する逆止弁である。詳しくは、吐出弁３０は、台座３１、弁体３２及びバネ３３を備えている。台座３１は、流路となる貫通孔が形成されている。弁体３２は、台座３１に対して加圧室１２とは反対側に設けられている。バネ３３は、弁体３２を台座３１へ押圧し、流路となる台座３１の貫通孔を弁体３２で閉塞させている。このため、加圧室１２の圧力が吐出弁３０よりも下流側（コモンレール４側）となる高圧燃料供給流路１５部分の圧力よりも所定量以上高くない場合には、弁体３２にかかる両圧力の圧力差よりもバネ３３の押圧力が勝り、吐出弁３０は閉じている。そして、加圧室１２の圧力が吐出弁３０よりも下流側（コモンレール４側）となる高圧燃料供給流路１５部分の圧力よりも所定量以上高くなった際、弁体３２にかかる両圧力の圧力差がバネ３３の押圧力よりも勝って吐出弁３０が開き、加圧室１２からコモンレール４側へ高圧燃料を吐出させる。
【００３０】
本実施の形態に係る燃料供給機構９は、さらに、逃がし流路１６、圧力調整弁４０、及び駆動装置５０を備えている。
逃がし流路１６は、高圧燃料供給流路１５を流れる燃料を、コモンレール４に供給されないように逃がすものである。この逃がし流路１６の一端は、高圧燃料供給流路１５に接続されている。また、逃がし流路１６の他端は、低圧燃料供給流路１４に接続されている。なお、逃がし流路１６に流入した燃料を加圧室１２で再び吸入できる位置に戻すことができれば、逃がし流路１６の他端の位置は任意である。逃がし流路１６の他端は、例えば、燃料タンク２に連通していてもよい。
【００３１】
圧力調整弁４０は、コモンレール４内の圧力を速やかに低下させたいときに後述の駆動装置５０で開かれるものであり、逃がし流路１６に設けられている。圧力調整弁４０は、高圧燃料供給流路１５から低圧燃料供給流路１４に流出する燃料の流れを規制する逆止弁である。詳しくは、圧力調整弁４０は、台座４１、弁体４２及びバネ４３を備えている。台座４１は、流路となる貫通孔が形成されている。弁体４２は、台座４１よりも高圧燃料供給流路１５側に設けられている。バネ４３は、弁体４２を台座４１へ押圧し、流路となる台座４１の貫通孔を弁体４２で閉塞させている。ここで、高圧燃料供給流路１５を流れる燃料の圧力は、低圧燃料供給流路１４を流れる燃料の圧力よりも大きい。この両者の圧力差により、弁体４２は台座４１へ押圧される。また、上述のように、弁体４２は、バネ４３によっても台座４１へ押圧される。このため、圧力調整弁４０は、駆動装置５０で圧力調整弁４０を開こうとしていない状態において、閉じた状態となっている。
【００３２】
また、本実施の形態に係る圧力調整弁４０の弁体４２は、高圧燃料供給流路１５側の受圧面積が、高圧燃料供給流路１５側とは反対側（つまり低圧燃料供給流路１４側）の受圧面積よりも大きい。このため、圧力調整弁４０は、駆動装置５０で圧力調整弁４０を開こうとしていない状態において、より開くことを防止できる。つまり、コモンレール４内の圧力を低下させたくない場合に、圧力調整弁４０が開いてコモンレール４内の圧力が低下することをより防止できる。なお、弁体４２の高圧燃料供給流路１５側の受圧面積とは、弁体４２が台座４１に当接（着座）している状態において、高圧燃料供給流路１５から逃がし流路１６に流入した燃料が弁体４２に接触する範囲の面積である。また、弁体４２の高圧燃料供給流路１５側とは反対側（つまり低圧燃料供給流路１４側）の受圧面積とは、弁体４２が台座４１に当接（着座）している状態において、弁体４２よりも低圧燃料供給流路１４側となる逃がし流路１６部分に存在する燃料が弁体４２に接触する範囲の面積である。つまり、弁体４２の高圧燃料供給流路１５側とは反対側（つまり低圧燃料供給流路１４側）の受圧面積は、台座４１に形成されている貫通孔の断面積となる。
【００３３】
駆動装置５０は、燃料供給弁２０の弁体２２と圧力調整弁４０の弁体４２との間に設けられたピエゾアクチュエーター５１を有し、該ピエゾアクチュエーター５１によって弁体２２及び弁体４２を押圧して駆動するものである。つまり、駆動装置５０は、燃料供給弁２０及び圧力調整弁４０を強制的に開くことができる。本実施の形態においては、駆動装置５０は、ピエゾアクチュエーター５１、第１プッシュロッド５２、第２プッシュロッド５３、バネ５４、及びストッパー５５を備えている。
【００３４】
ピエゾアクチュエーター５１は、伸縮方向に第１端部５１ａ及び第２端部５１ｂを有している。そして、ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａと燃料供給弁２０の弁体２２との間には、第１プッシュロッド５２が設けられている。第１プッシュロッド５２は、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加され、該ピエゾアクチュエーター５１が伸びた際に、燃料供給弁２０の弁体２２を押圧し、燃料供給弁２０を強制的に開くものである。また、ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと圧力調整弁４０の弁体４２との間には、第２プッシュロッド５３が設けられている。第２プッシュロッド５３は、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加され、該ピエゾアクチュエーター５１が伸びた際に、圧力調整弁４０の弁体４２を押圧し、圧力調整弁４０を強制的に開くものである。
【００３５】
バネ５４は、ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂに対向して設けられ、ピエゾアクチュエーター５１を第２端部５１ｂ側から第１端部５１ａへ押圧するものである。ストッパー５５は、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない第１状態においてピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａから規定距離離れた位置となる箇所に設けられている。
【００３６】
すなわち、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加された際、ピエゾアクチュエーター５１は、第２端部５１ｂ側（圧力調整弁４０の弁体４２側）への伸びがバネ５４に規制されるので、主に第１端部５１ａ側（燃料供給弁２０の弁体２２側）に伸びることとなる。また、ピエゾアクチュエーター５１がさらに伸びて第１端部５１ａがストッパー５５に当接すると、ピエゾアクチュエーター５１は、ストッパー５５によって第１端部５１ａ側への伸びが規制されるため、バネ５４を押し縮めながら第２端部５１ｂ側に伸びることとなる。なお、本実施の形態では、ピエゾアクチュエーター５１及びバネ５４を筐体内に収納し、該筐体から第１プッシュロッド５２及び第２プッシュロッド５３が突出している構成となっている。そして、この筐体における第１端部５１ａと対向する側壁が、ストッパー５５として機能している。
【００３７】
ここで、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない第１状態において、ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａと第１プッシュロッド５２との間、及び、第１プッシュロッド５２と燃料供給弁２０の弁体２２との間の少なくとも一方には、隙間が形成されている。仮にこれらの間に隙間が無い場合、ピエゾアクチュエーター５１、第１プッシュロッド５２及び燃料供給弁２０の部品加工誤差及び取り付け誤差等によっては、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない第１状態でも第１プッシュロッド５２が燃料供給弁２０の弁体２２を押圧し、燃料供給弁２０を強制的に開いてしまう場合がある。すなわち、燃料供給弁２０が閉じられなくなってしまう。ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａと第１プッシュロッド５２との間、及び、第１プッシュロッド５２と燃料供給弁２０の弁体２２との間の少なくとも一方に隙間を形成することにより、燃料供給弁２０が閉じられなくなってしまうことを防止できる。
【００３８】
同様に、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない第１状態において、ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと第２プッシュロッド５３との間、及び、第２プッシュロッド５３と圧力調整弁４０の弁体４２との間の少なくとも一方には、隙間が形成されている。仮にこれらの間に隙間が無い場合、ピエゾアクチュエーター５１、第２プッシュロッド５３及び圧力調整弁４０の部品加工誤差及び取り付け誤差等によっては、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない第１状態でも第２プッシュロッド５３が圧力調整弁４０の弁体４２を押圧し、圧力調整弁４０を強制的に開いてしまう場合がある。すなわち、圧力調整弁４０が閉じられなくなってしまう。ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと第２プッシュロッド５３との間、及び、第２プッシュロッド５３と圧力調整弁４０の弁体４２との間の少なくとも一方に隙間を形成することにより、圧力調整弁４０が閉じられなくなってしまうことを防止できる。なお、後述する第２状態においても、ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと第２プッシュロッド５３との間、及び、第２プッシュロッド５３と圧力調整弁４０の弁体４２との間の少なくとも一方には、隙間が形成されている。
【００３９】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、ピエゾアクチュエーター５１への電圧を印加するか否か、及び印加時の電圧値を制御する制御装置６０を備えている。この制御装置６０は、高圧ポンプ１０には設けられておらず、例えば、インジェクター５の開閉を制御する図示せぬ制御装置と共に設けられている。なお、制御装置６０を高圧ポンプ１０に設けても勿論よい。ここで、制御装置６０の一部又は全ては、例えば、マイコン、マイクロプロセッサユニット等で構成されてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
【００４０】
続いて、本実施の形態に係る燃料供給機構９の動作について説明する。
【００４１】
図３は、本発明の実施の形態に係る高圧ポンプが備える燃料供給機構を示す構成図であり、ピエゾアクチュエーターが第２状態となっているときの図である。また、図４は、本発明の実施の形態に係る高圧ポンプが備える燃料供給機構を示す構成図であり、ピエゾアクチュエーターが第３状態となっているときの図である。なお、ピエゾアクチュエーター５１の第２状態とは、ピエゾアクチュエーター５１に第１電圧値の電圧が印加されている状態のことである。また、ピエゾアクチュエーター５１の第３状態とは、ピエゾアクチュエーター５１に第１電圧値よりも大きな第２電圧値の電圧が印加されている状態のことである。
以下、これら図３及び図４と上述の図２を用いて、本実施の形態に係る燃料供給機構９の動作について説明する。
【００４２】
加圧室１２に吸入した燃料の全てを加圧しても、過剰に燃料を加圧することとならない場合、燃料供給機構９は、ピエゾアクチュエーター５１が図２に示す第１状態となって動作する。すなわち、加圧室１２に吸入した燃料の全てを加圧しても、過剰に燃料を加圧することとならない場合、燃料供給機構９は、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない状態となる。ピエゾアクチュエーター５１が第１状態となっている場合、駆動装置５０は、燃料供給弁２０の弁体２２及び圧力調整弁４０の弁体４２を押圧しない状態となる。この場合、燃料供給機構９は、次のように動作する。
【００４３】
プランジャー１３が下降して加圧室１２の圧力が低下すると、燃料供給弁２０が開く。これにより、燃料タンク２に貯留されている燃料は、低圧燃料供給流路１４を通って加圧室１２に吸入される。そして、プランジャー１３が上昇し始め、加圧室１２の圧力がある圧力以上になると、燃料供給弁２０が閉じて、加圧室１２の燃料の吸入が終了する。燃料供給弁２０が閉じた後もプランジャー１３が上昇し続けることにより、加圧室１２内の燃料は、加圧されて高圧燃料となる。そして、プランジャー１３が上昇し続け、加圧室１２内の圧力がさらに上昇すると、吐出弁３０が開き、加圧室１２内の高圧燃料が高圧燃料供給流路１５へ吐出される。この吐出された高圧燃料は、高圧燃料供給流路１５を通ってコモンレール４に流入し、該コモンレール４に蓄えられる。
【００４４】
加圧室１２に吸入した燃料の全てを加圧すると、過剰に燃料を加圧することになる場合、燃料供給機構９は、プランジャー１３が上昇する燃料の加圧工程の少なくとも一部の時間、ピエゾアクチュエーター５１が図３に示す第２状態となって動作する。すなわち、ピエゾアクチュエーター５１は、プランジャー１３が上昇する燃料の加圧工程の少なくとも一部の時間、第１電圧値の電圧が印加されている状態となる。この第２状態では、ピエゾアクチュエーター５１は、第１状態よりも伸びた状態となる。そして、ピエゾアクチュエーター５１は、燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４２を押圧しない状態となる。より詳しくは、ピエゾアクチュエーター５１は、バネ５４によって第２端部５１ｂ側への伸びが規制されて第１端部５１ａ側に伸びる。これにより、ピエゾアクチュエーター５１は、第１端部５１ａが第１プッシュロッド５２を介して燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４２を第２プッシュロッド５３で押圧しない状態となる。この場合、燃料供給機構９は、次のように動作する。
【００４５】
プランジャー１３が下降する燃料の吸入工程で加圧室１２に吸入された燃料の少なくとも一部は、プランジャー１３が上昇する燃料の加圧工程でピエゾアクチュエーター５１に第１電圧値の電圧が印加されている間、強制的に開かれた燃料供給弁２０を通って低圧燃料供給流路１４に戻る。そして、加圧工程でピエゾアクチュエーター５１への電圧印加を終了し、燃料供給弁２０が閉じると、加圧室１２内に残っている燃料を加圧する。このため、加圧する燃料の量を調整できるため、過剰に燃料を加圧（圧縮）する仕事を行うことを防止でき、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００４６】
また、コモンレール４内の圧力を速やかに低下させたい場合、燃料供給機構９は、ピエゾアクチュエーター５１が図４に示す第３状態となって動作する。すなわち、ピエゾアクチュエーター５１は、第１電圧値よりも大きな第２電圧値の電圧が印加されている状態となる。この第３状態では、ピエゾアクチュエーター５１は、第２状態よりも伸びた状態となる。そして、ピエゾアクチュエーター５１は、燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４２を押圧して圧力調整弁４０を開く状態となる。より詳しくは、ピエゾアクチュエーター５１は、ストッパー５５によって第１端部５１ａ側への伸びが規制されることにより、バネ５４を押し縮めながら第２端部５１ｂ側に伸びる。これにより、ピエゾアクチュエーター５１は、第１端部５１ａが第１プッシュロッド５２を介して燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、第２端部５１ｂが第２プッシュロッド５３を介して圧力調整弁４０の弁体４２を押圧して圧力調整弁４０を開く状態となる。これにより加圧室１２は加圧を停止すると同時に、圧力調整弁４０を開くことにより、コモンレール４内に蓄えられた高圧燃料は、圧力調整弁４０及び逃がし流路１６を通って、低圧燃料供給流路１４へ戻る。これにより、コモンレール４内の圧力を速やかに低下させることができる。
【００４７】
以上、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、加圧室１２で燃料を加圧する加圧機構１１と、一端が加圧室１２に接続され、燃料タンク２に貯留されている燃料を加圧室１２に供給する低圧燃料供給流路１４と、低圧燃料供給流路１４に設けられ、加圧室１２から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である燃料供給弁２０と、一端が加圧室１２に接続され、加圧室１２で加圧された燃料をコモンレール４に供給する高圧燃料供給流路１５と、高圧燃料供給流路１５に設けられ、加圧室１２へ流入する燃料の流れを規制する逆止弁である吐出弁３０と、を備えた燃料供給機構である。本実施の形態に係る燃料供給機構９は、一端が高圧燃料供給流路１５に接続され、高圧燃料供給流路１５を流れる燃料をコモンレール４に供給されないように逃がす逃がし流路１６と、逃がし流路１６に設けられ、高圧燃料供給流路１５から流出する燃料の流れを規制する逆止弁である圧力調整弁４０と、燃料供給弁２０の弁体２２と圧力調整弁４０の弁体４２との間に設けられたピエゾアクチュエーター５１を有する駆動装置５０と、を備えている。そして、本実施の形態に係る燃料供給機構９のピエゾアクチュエーター５１は、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない状態においては、燃料供給弁２０の弁体２２及び圧力調整弁４０の弁体４２を押圧しない第１状態となり、ピエゾアクチュエーター５１に第１電圧値の電圧が印加されている状態においては、第１状態よりも伸びて、燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４２を押圧しない第２状態となり、ピエゾアクチュエーター５１に第１電圧値よりも大きな第２電圧値の電圧が印加されている状態においては、第２状態よりも伸びて、燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４２を押圧して圧力調整弁４０を開く第３状態となる。
【００４８】
例えば、ピエゾアクチュエーター５１は伸縮方向に第１端部５１ａ及び第２端部５１ｂを有し、駆動装置５０は、ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａと燃料供給弁２０の弁体２２との間に設けられた第１プッシュロッド５２と、ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと圧力調整弁４０の弁体４２との間に設けられた第２プッシュロッド５３と、ピエゾアクチュエーター５１を第１端部５１ａ側から第２端部５１ｂ側へ押圧するバネ５４と、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されていない第１状態においてピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａから規定距離離れた位置となる箇所に設けられたストッパー５５と、を備えている。そして、ピエゾアクチュエーター５１は、第２状態においては、バネ５４によって第２端部５１ｂ側への伸びが規制されて第１端部５１ａ側に伸び、第１端部５１ａが第１プッシュロッド５２を介して燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、圧力調整弁４０の弁体４２を第２プッシュロッド５３で押圧しない状態となり、第３状態においては、ストッパー５５によって第１端部５１ａ側への伸びが規制されることにより、バネ５４を押し縮めながら第２端部５１ｂ側に伸びて、第１端部５１ａが第１プッシュロッド５２を介して燃料供給弁２０の弁体２２を押圧して燃料供給弁２０を開き、且つ、第２端部５１ｂが第２プッシュロッド５３を介して圧力調整弁４０の弁体４２を押圧して圧力調整弁４０を開く状態となる。
【００４９】
このため、本実施の形態に係る燃料供給機構９をコモンレール噴射システムに採用することにより、燃料供給弁２０の弁体２２を駆動することによって加圧室１２にて加圧する燃料の量を調整でき、圧力調整弁４０の弁体４２を駆動することによってコモンレール４内の圧力を速やかに低下させることができる。この際、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、１つの駆動源（ピエゾアクチュエーター５１）によって、燃料供給弁２０の弁体２２及び圧力調整弁４０の弁体４２を駆動することができる。このため、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、従来の燃料供給機構よりもスペースを必要としない。したがって、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、エンジンの性能を向上させることができると共に、エンジンルームの大型化及びエンジンレイアウトの自由度の減少等も抑制することもできる。
【００５０】
例えば、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、１つの駆動源（ピエゾアクチュエーター５１）によって燃料供給弁２０の弁体２２及び圧力調整弁４０の弁体４２を駆動することができるので、図２〜図４で示したように、高圧ポンプ１０に設けられることも可能である。図１０で示したように、従来の燃料供給機構においては、圧力調整弁１４０から流出した燃料が通る逃がし流路１１６は、高圧ポンプ１１０の外部に設けられていた。一方、本実施の形態に係る燃料供給機構９は高圧ポンプ１０に設けることもできるので、従来の逃がし流路１１６に相当する逃がし流路１６を高圧ポンプ１０内に形成することができる。このため、本実施の形態に係る燃料供給機構９を高圧ポンプ１０が備えることにより、従来の逃がし流路１１６をエンジンルームに配置する必要がなくなるので、エンジンルームの大型化及びエンジンレイアウトの自由度の減少等をさらに抑制することができる。
【００５１】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、駆動源であるピエゾアクチュエーター５１の電力供給線が断線した場合でも、高圧燃料を圧送でき、エンジンの駆動を継続することができるという効果も有する。図２〜図４からわかるように、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、駆動源であるピエゾアクチュエーター５１の電力供給線が断線した場合、燃料供給弁２０及び圧力調整弁４０を強制的に開けなくなるだけであり、図８で示した燃料供給機構１０９と同様に動作することができるからである。一方、図９で示した従来の燃料供給機構１０９は、電磁弁１５１の電力供給線が断線した場合、燃料供給弁１２０が常時開いた状態となるため、加圧室１１２で燃料を加圧することができなくなり、エンジンの駆動を継続することができなくなってしまう。
【００５２】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、第１状態において、ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａと第１プッシュロッド５２との間、及び、第１プッシュロッド５２と燃料供給弁２０の弁体２２との間の少なくとも一方には、隙間が形成されている。このため、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、ピエゾアクチュエーター５１、第１プッシュロッド５２及び燃料供給弁２０の部品加工誤差及び取り付け誤差等によって燃料供給弁２０が閉じられなくなってしまうことを防止できる。
【００５３】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと第２プッシュロッド５３との間、及び、第２プッシュロッド５３と圧力調整弁４０の弁体４２との間の少なくとも一方には、隙間が形成されている。このため、本実施の形態に係る燃料供給機構９は、ピエゾアクチュエーター５１、第２プッシュロッド５３及び圧力調整弁４０の部品加工誤差及び取り付け誤差等によって圧力調整弁４０が閉じられなくなってしまうことを防止できる。
【００５４】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９においては、圧力調整弁４０の弁体４２は、高圧燃料供給流路１５側の受圧面積が、高圧燃料供給流路１５側とは反対側の受圧面積よりも大きい。このため、圧力調整弁４０は、駆動装置５０で圧力調整弁４０を開こうとしていない状態において、より開くことを防止できる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、燃料供給機構９の構成のうち、制御装置６０以外の構成を高圧ポンプ１０に設けた。これに限らず、本実施の形態において高圧ポンプ１０に設けられていた燃料供給機構９の一部を、高圧ポンプ１０の外部に設けてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９に、低圧燃料供給流路の一部として、燃料供給弁２０よりも燃料タンク２側となる範囲から分岐した排出流路を備えてもよい。そして、該排出流路を燃料タンク２と連通させ、加圧室１２での燃料の圧縮過程において燃料供給弁２０から低圧燃料供給流路１４に戻った燃料を、該排出流路を通して燃料タンク２に戻してもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では特に言及しなかったが、高圧ポンプ１０に備えるプランジャー１３の数は任意である。
【００５８】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９において、ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａと第１プッシュロッド５２との間、及び、ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと第２プッシュロッド５３との間の少なくとも一方に、図５で示すようなカップリング７０を設けてもよい。
【００５９】
図５は、本発明の実施の形態に係るカップリングを示す断面図である。なお、図５は、ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａと第１プッシュロッド５２との間にカップリング７０を設けた例を示している。ピエゾアクチュエーター５１の第２端部５１ｂと第２プッシュロッド５３との間にカップリング７０を設ける場合には、後述の説明において、第１端部５１ａを第２端部５１ｂと読み替え、第１プッシュロッド５２を第２プッシュロッド５３と読み替えればよい。
【００６０】
カップリング７０は、両端が開口した筒状の本体部７１と、本体部７１の一方の開口部を閉塞し、ピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａに対向して設けられた第１ピストン７２と、本体部７１の他方の開口部を閉塞し、第１プッシュロッド５２に対向して設けられた第２ピストン７３と、本体部７１の内部に充填された流体７４（例えば作動油等）と、を備えている。そして、第１ピストン７２の流体７４側の受圧面積が、第２ピストン７３の流体７４側の受圧面積よりも大きい構成となっている。
【００６１】
このような構成のカップリング７０においては、第１ピストン７２がピエゾアクチュエーター５１の第１端部５１ａに押圧されて第２ピストン７３側に移動すると、流体７４を介して第２ピストン７３も押圧される。そして、第２ピストン７３が第１プッシュロッド５２側に移動し、第１プッシュロッド５２を押圧する。この際、第１ピストン７２の流体７４側の受圧面積が第２ピストン７３の流体７４側の受圧面積よりも大きいので、第１ピストン７２の移動量よりも、第２ピストン７３の移動量の方が大きくなる。つまり、ピエゾアクチュエーター５１の伸び量以上に、第１プッシュロッド５２を移動させることができる。このため、ピエゾアクチュエーター５１を構成するピエゾ素子の使用量を削減でき、燃料供給機構９の製造コストを削減することができる。
【００６２】
また、本実施の形態に係る燃料供給機構９の制御装置６０に、ピエゾアクチュエーター５１に印加する電圧値を補正する機能を付加してもよい。
【００６３】
図６は、ピエゾアクチュエーターに電圧が印加された際の、ピエゾアクチュエーターの両端にかかる電圧を示した特性図である。なお、図６の横軸が時間を示し、図６の縦軸が、ピエゾアクチュエーターの両端にかかる電圧を示している。また、図６に示す実線は、ピエゾアクチュエーターに経時劣化が発生していない状態を示している。図６に示す二点鎖線は、ピエゾアクチュエーターに経時劣化が発生している状態を示している。
【００６４】
ピエゾアクチュエーターに電圧を印加すると、ピエゾアクチュエーターの両端にかかる電圧も上昇していく。そして、ピエゾアクチュエーターに経時劣化が発生していない場合、ピエゾアクチュエーターの両端にかかる電圧は、ピエゾアクチュエーターに電圧が印加されている間、一定の値となる。一方、ピエゾアクチュエーターに経時劣化が発生し、内部崩壊等が発生している場合、ロスが大きくなる。このため、ピエゾアクチュエーターに経時劣化が発生している場合、ピエゾアクチュエーターに電圧が印加されている間、ピエゾアクチュエーターの両端にかかる電圧は、一旦最大値Ｖ１まで上昇するものの、その後に徐々に低下していって最小値Ｖ２となる。このため、ピエゾアクチュエーターに経時劣化が発生している場合、ピエゾアクチュエーターの伸び量が所望の伸び量よりも小さくなってしまう。
【００６５】
この場合、図１及び図２で示しているように制御装置６０を構成し、ピエゾアクチュエーター５１に印加する電圧値を補正することにより、ピエゾアクチュエーター５１の伸び量を常に所望値近傍とすることができ、燃料供給機構９の動作をより安定させることができる。詳しくは、図１及び図２で示す制御装置６０は、記憶部６１、検出部６２、算出部６３、補正部６４、及び制御部６５を備えている。記憶部６１は、ピエゾアクチュエーター５１に印加する電圧の値である第１電圧値及び第２電圧値を記憶するものである。検出部６２は、ピエゾアクチュエーター５１に電圧が印加されている際、ピエゾアクチュエーター５１の両端にかかる電圧を検出するものである。算出部６３は、検出部６２の検出値から、ピエゾアクチュエーター５１にかかる電圧の最大値Ｖ１と該最大値の後の最小値Ｖ２を抽出し、最大値Ｖ１と最小値Ｖ２との差を算出するものである。補正部６４は、最大値Ｖ１と最小値Ｖ２との差が規定量以上となった場合、記憶部６１に記憶されている第１電圧値及び第２電圧値の値を大きくする補正を行い、該補正された第１電圧値及び第２電圧値を記憶部６１に記憶させるものである。制御部６５は、記憶部６１に記憶されている第１電圧値又は第２電圧値の電圧をピエゾアクチュエーター５１に印加するものである。
【００６６】
このように構成された制御装置６０においては、検出部６２は、ピエゾアクチュエーター５１に第１電圧値の電圧が印加されている間、ピエゾアクチュエーター５１の両端にかかる電圧を検出する。また、算出部６３は、検出部６２の検出値から、ピエゾアクチュエーター５１にかかる電圧の最大値Ｖ１と該最大値Ｖ１の後の最小値Ｖ２を抽出し、最大値Ｖ１と最小値Ｖ２との差を算出する。また、補正部６４は、最大値Ｖ１と最小値Ｖ２との差が規定量以上となった場合、記憶部６１に記憶されている第１電圧値の値を大きくする補正を行い、該補正された第１電圧値を記憶部６１に記憶させる。そして、制御部６５は、次回にピエゾアクチュエーター５１に第１電圧値の電圧を印加する際、記憶部６１に記憶されている補正された第１電圧値の電圧をピエゾアクチュエーター５１に印加する。
【００６７】
また例えば、検出部６２は、ピエゾアクチュエーター５１に第２電圧値の電圧が印加されている間、ピエゾアクチュエーター５１の両端にかかる電圧を検出する。また、算出部６３は、検出部６２の検出値から、ピエゾアクチュエーター５１にかかる電圧の最大値Ｖ１と該最大値Ｖ１の後の最小値Ｖ２を抽出し、最大値Ｖ１と最小値Ｖ２との差を算出する。また、補正部６４は、最大値Ｖ１と最小値Ｖ２との差が規定量以上となった場合、記憶部６１に記憶されている第２電圧値の値を大きくする補正を行い、該補正された第２電圧値を記憶部６１に記憶させる。そして、制御部６５は、次回にピエゾアクチュエーター５１に第２電圧値の電圧を印加する際、記憶部６１に記憶されている補正された第２電圧値の電圧をピエゾアクチュエーター５１に印加する。
【００６８】
このようにピエゾアクチュエーター５１に印加する電圧値を補正することにより、ピエゾアクチュエーター５１の伸び量を常に所望値近傍とすることができ、燃料供給機構９の動作をより安定させることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  コモンレール噴射システム、２  燃料タンク、３  供給ポンプ、４  コモンレール、５  インジェクター、６  低圧配管、７  高圧配管、９  燃料供給機構、１０  高圧ポンプ、１１  加圧機構、１２  加圧室、１３  プランジャー、１４  低圧燃料供給流路、１５  高圧燃料供給流路、１６  逃がし流路、２０  燃料供給弁、２１  台座、２２  弁体、２３  バネ、３０  吐出弁、３１  台座、３２  弁体、３３  バネ、４０  圧力調整弁、４１  台座、４２  弁体、４３  バネ、５０  駆動装置、５１  ピエゾアクチュエーター、５１ａ  第１端部、５１ｂ  第２端部、５２  第１プッシュロッド、５３  第２プッシュロッド、５４  バネ、５５  ストッパー、６０  制御装置、６１  記憶部、６２  検出部、６３  算出部、６４  補正部、６５  制御部、７０  カップリング、７１  本体部、７２  第１ピストン、７３  第２ピストン、７４  流体、１０１  コモンレール噴射システム、１０２  燃料タンク、１０３  供給ポンプ、１０４  コモンレール、１０５  インジェクター、１０６  低圧配管、１０７  高圧配管、１０９  燃料供給機構、１１０  高圧ポンプ、１１１  加圧機構、１１２  加圧室、１１３  プランジャー、１１４  低圧燃料供給流路、１１５  高圧燃料供給流路、１１６  逃がし流路、１２０  燃料供給弁、１２２  弁体、１３０  吐出弁、１４０  圧力調整弁、１５１  電磁弁、１５２  プッシュロッド、１５４  バネ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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