(57)【要約】【課題】燃料ポンプに供給される低圧燃料の圧力変動を抑制できるパルセーションダンパを提供することを目的とする。【解決手段】プランジャの往復動により加圧室における燃料の吸入及び圧送を行う燃料ポンプと、燃料タンクから前記燃料ポンプに低圧燃料を供給する吸入通路（３６）と、前記吸入通路上の分岐点（Ｂ）において前記吸入通路から分岐して燃料を前記燃料タンクに戻す戻し通路（４３）と、を備える燃料供給システムに適用され、前記戻し通路に設けられるパルセーションダンパ（７０）であって、前記吸入通路内の圧力が基準圧力よりも高い場合に、閉位置から開位置に移動して前記吸入通路内の燃料を前記戻し通路に流出させる弁体（７１）と、前記弁体に一体に設けられ、前記弁体の開閉方向（Ｘ）に受けた力に基づいて応答するとともに、前記吸入通路内の圧力に対する応答性が前記弁体よりも高いダンパ部（８１）と、を備える。【選択図】      図５
2019206942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャ（３２）の往復動により加圧室（３５）における燃料の吸入及び圧送を行う燃料ポンプ（１３）と、燃料タンク（１６）から前記燃料ポンプに低圧燃料を供給する吸入通路（３６）と、前記吸入通路上の分岐点（Ｂ）において前記吸入通路から分岐して燃料を前記燃料タンクに戻す戻し通路（４３）と、を備える燃料供給システム（１００）に適用され、前記戻し通路に設けられるパルセーションダンパ（７０）であって、
前記吸入通路内の圧力（ＰＢ）が基準圧力（ＰＢｋ）よりも高い場合に、閉位置から開位置に移動して前記吸入通路内の燃料を前記戻し通路に流出させる弁体（７１）と、
前記弁体に一体に設けられ、前記弁体の開閉方向（Ｘ）に受けた力に基づいて応答するとともに、前記吸入通路内の圧力に対する応答性が前記弁体よりも高いダンパ部（８１，９０，９１，９２）と、を備えるパルセーションダンパ。
【請求項２】
前記弁体は当該弁体の開閉方向に延び、かつ前記吸入通路側に開口する中空部（７３）を有しており、
前記ダンパ部は、前記中空部（７３）に設けられている請求項１に記載のパルセーションダンパ。
【請求項３】
前記ダンパ部は、前記中空部を、前記吸入通路側の第１領域（Ｒ１）と、前記吸入通路とは反対側の第２領域（Ｒ２）と、に区画するダイアフラム（８１）である請求項２に記載のパルセーションダンパ。
【請求項４】
前記中空部において、前記第２領域が前記戻し通路に連通している請求項３に記載のパルセーションダンパ。
【請求項５】
前記ダイアフラムは、前記中空部の長手方向に沿って延びる凸状部（８３）を有する請求項３又は請求項４に記載のパルセーションダンパ。
【請求項６】
前記ダンパ部は、
前記中空部内に、その内面と当接した状態で往復移動可能に設けられた移動部（９０）と、
前記弁体の開閉方向のうちの少なくとも一方の方向に前記移動部を付勢する付勢部（９１，９２）と、を備え、
前記付勢部は、前記弁体よりも高い応答性を有する請求項２に記載のパルセーションダンパ。
【請求項７】
前記付勢部は、前記弁体の開閉方向のうち開弁方向に前記移動部を付勢し、前記中空部内に設けられた移動規制部（７９）に前記移動部を当接させるものであり、
前記移動部は、前記吸入通路内の圧力が前記戻し通路内の圧力よりも低くなった場合に、前記移動規制部に当接した位置から、当該位置よりも前記吸入通路側の位置に移動可能に設けられている請求項６に記載のパルセーションダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ポンプに吸入される低圧燃料の圧力変動を抑制可能なパルセーションダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばディーゼルエンジンの燃料供給システムとして、燃料タンクから汲み上げられた低圧燃料を高圧にする燃料ポンプと、燃料ポンプから吐出された高圧燃料を蓄える蓄圧室とを備え、蓄圧室内の高圧燃料を燃料噴射弁からエンジン気筒内に噴射する蓄圧式の燃料供給システムが知られている。燃料ポンプはエンジンの回転により運転する構成となっており、エンジンの回転に同期してプランジャが往復動し、その往復動に伴い加圧室において燃料の加圧が行われる。また、燃料ポンプにおいては加圧室の吸入口を開閉する調量弁が設けられており、調量弁の閉弁時期を調整することで、加圧室からの燃料吐出量を目標燃料吐出量に制御するようにしている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、燃料ポンプの運転中に蓄圧室の圧力（つまり、燃料ポンプの吐出圧力）に基づいて調量弁の閉弁時期を学習補正する構成としている。具体的には、プランジャの往復動サイクル毎に吐出圧力を検出し、前回の往復動サイクルにおいて検出された吐出圧力と目標圧力との偏差に基づいて現在の往復動サイクルにおける調量弁の閉弁時期を学習補正することにより、燃料吐出量が目標燃料吐出量となるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、燃料吐出量に変動が生じた場合に、その変動を抑制する技術である。このような技術とは別に、燃料吐出量に変動が生じることを抑制する技術が求められている。燃料吐出量に変動が生じる原因の一つに、燃料ポンプに供給される低圧燃料の圧力変動が存在する。燃料ポンプにおいて燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる場合には、燃料ポンプに供給される低圧燃料に圧力変動が生じ、この圧力変動に基づいて燃料吐出量に変動が生じる。そのため、燃料ポンプに供給される低圧燃料の圧力変動を抑制する技術が求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料ポンプに供給される低圧燃料の圧力変動を抑制できるパルセーションダンパを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、プランジャの往復動により加圧室における燃料の吸入及び圧送を行う燃料ポンプと、燃料タンクから前記燃料ポンプに低圧燃料を供給する吸入通路と、前記吸入通路上の分岐点において前記吸入通路から分岐して燃料を前記燃料タンクに戻す戻し通路と、を備える燃料供給システムに適用され、前記戻し通路に設けられるパルセーションダンパであって、前記吸入通路内の圧力が基準圧力よりも高い場合に、閉位置から開位置に移動して前記吸入通路内の燃料を前記戻し通路に流出させる弁体と、前記弁体に一体に設けられ、前記弁体の開閉方向に受けた力に基づいて応答するとともに、前記吸入通路内の圧力に対する応答性が前記弁体よりも高いダンパ部と、を備える。
【０００８】
燃料ポンプにおいて燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる場合には、吸入通路で圧力ばらつきが生じる。このパルセーションダンパは、弁体の開閉方向に受けた力に基づいて応答するとともに、吸入通路内の圧力に対する応答性が弁体よりも高いダンパ部を備える。そのため、吸入通路内の低圧燃料の圧力変動に伴って、ダンパ部が弁体の開閉方向に力を受けた場合には、低圧燃料の圧力が基準圧力よりも高くならない場合でも、ダンパ部の応答により低圧燃料の圧力変動を好適に抑制することができる。
【０００９】
また、ダンパ部は弁体に一体に設けられている。弁体とダンパ部とが別体に設けられていると、低圧燃料の圧力変動が生じた場合に、弁体とダンパ部とが別々に応答するために、共振等により低圧燃料の圧力の変動を抑制することができないことがある。このパルセーションダンパでは、ダンパ部が弁体に一体に設けられているので、共振等の発生を抑制して低圧燃料の圧力変動を好適に抑制することができる。
【００１０】
さらに、ダンパ部は、弁体の開閉方向に受けた力に基づいて応答する。そのため、一体に設けられた弁体とダンパ部とにおいて、低圧燃料の圧力変動に伴って、ダンパ部の応答から弁体の移動への切り替えをスムースに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料噴射システムの概要を示す構成図。
【図２】高圧ポンプの構成及び動作を説明するための図。
【図３】プランジャの往復動に伴う吸入圧力の推移を示す図。
【図４】高圧ポンプとダンパとの概要を示す構成図。
【図５】第１実施形態に係るダンパの概要を示す構成図。
【図６】第２実施形態に係るダンパの概要を示す構成図。
【図７】第３実施形態に係るダンパの概要を示す構成図。
【図８】吸入圧力の変動発生時における吸入圧力の推移を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るパルセーションダンパ（以下、ダンパという）７０が適用される燃料噴射システム１００について、図面を参照しつつ説明する。燃料噴射システム１００は、車両ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムである。本実施形態において、燃料噴射システム１００が「燃料供給システム」に相当する。
【００１３】
図１は、燃料噴射システム１００の概要を示す構成図である。図１において、多気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０には気筒毎に電磁式インジェクタ１１が配設され、これらインジェクタ１１は各気筒共通のコモンレール（蓄圧配管）１２に接続されている。コモンレール１２には燃料ポンプとしての高圧ポンプ１３が接続されている。高圧ポンプ１３は、フィードポンプ１５によって燃料タンク１６から汲み上げられた低圧燃料を、低圧通路３６を通じて吸入するとともに加圧して高圧通路４１を通じてコモンレール１２に吐出する。これにより、高圧燃料がコモンレール１２に蓄圧される。本実施形態において、低圧通路３６が「吸入通路」に相当する。
【００１４】
次に、高圧ポンプ１３の構造及び動作について図２を用いて説明する。高圧ポンプ１３には、ポンプ本体にシリンダ３１が設けられており、シリンダ３１内においてプランジャ３２が往復可能に収容されている。プランジャ３２の一端は、カムリング３３に当接されている。カムリング３３は、クランク軸に接続されたカム軸３４に固定されており、エンジン駆動に伴うクランク軸の回転により回転する。このカムリング３３の回転に伴いプランジャ３２が往復動する。
【００１５】
シリンダ３１内には、プランジャ３２に隣接して加圧室３５が設けられている。加圧室３５には、低圧通路３６と高圧通路４１とが接続されている。プランジャ３２の動きに合わせて低圧通路３６内の燃料が吸入され、その吸入された燃料が加圧されて加圧室３５から圧送される。
【００１６】
低圧通路３６には燃圧センサ１８が設けられており、この燃圧センサ１８により低圧通路３６内の燃料圧力（以下、吸入圧力という）ＰＢが検出される。本実施形態において、吸入圧力ＰＢが「吸入通路内の圧力」に相当する。
【００１７】
高圧ポンプ１３の低圧通路３６側には、調量弁３８が設けられている。調量弁３８は、例えば電磁式の流量制御弁（ＰＣＶ）であり、非通電時に開弁状態となるノーマリオープン弁として構成されている。具体的には、調量弁３８の周囲には、ソレノイド３９が設けられており、ソレノイド３９に流れる駆動電流Ｉｎにより生じる磁力によって低圧通路３６を開閉する（図２（ａ）参照）。なお、調量弁３８は、電磁式の流量制御弁に限らず、圧電式の流量制御弁でもよい。ソレノイド３９は、圧送期間Ｔｐにおいて駆動電流Ｉｎを供給されることで調量弁３８を閉弁する（図２（ｂ）参照）。そして、ソレノイド３９は、所定時期だけ駆動電流Ｉｎを供給された後、その供給が遮断される。以下、ソレノイド３９に駆動電流Ｉｎを供給することを、調量弁３８への通電という。
【００１８】
高圧ポンプ１３の高圧通路４１側には、吐出弁４２が設けられている。吐出弁４２は、周知の逆止弁により構成されており、加圧室３５の燃料圧力に応じて加圧室３５から燃料が流出することのみを許容し、コモンレール１２から加圧室３５に燃料が流入することを規制する。
【００１９】
加圧室３５内の容積が増加する吸入期間Ｔｂでは、調量弁３８への通電が遮断されているため、調量弁３８が開弁状態となる。すなわち、加圧室３５と低圧通路３６とが連通状態になる。このとき、調量弁３８が開弁状態でプランジャ３２が上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向かって移動して、加圧室３５の容積が大きくなる（図２（ｃ）参照）。そして、フィードポンプ１５から汲み上げられた低圧燃料が加圧室３５に吸入される。
【００２０】
加圧室３５内の容積が減少する圧送期間Ｔｐでは、プランジャ３２が下死点から上死点に向かって移動する際、調量弁３８に通電せず開弁状態を保つことにより、加圧室３５内の燃料が低圧通路３６側に逆流する。調量弁３８が閉弁される前までの期間がプレストローク期間Ｔｋである。
【００２１】
この逆流により、閉弁開始時期Ｔｆ前における低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢが一時的に上昇する（図２（ｄ）参照）。閉弁開始時期Ｔｆは、調量弁３８の閉弁動作を開始する時期であり、具体的には、ソレノイド３９に駆動電流Ｉｎの供給を開始する時期である。以下、この一時的に上昇した吸入圧力ＰＢをサージ圧力Ｐｃという。
【００２２】
その後、閉弁時期Ｔｃに調量弁３８が閉弁状態となると、加圧室３５内の燃料の圧力が上昇し、その圧力上昇により高圧化された高圧燃料が吐出弁４２を経由してコモンレール１２に吐出される。高圧燃料がコモンレール１２に吐出される期間が燃料吐出期間Ｔｓである。
【００２３】
したがって、高圧ポンプ１３は、プランジャ３２の往復動により加圧室３５における燃料の吸入及び圧送を行う。そして、調量弁３８の閉弁時期Ｔｃの調整、つまり、プレストローク期間Ｔｋの調整により燃料吐出量Ｑを制御することができる。すなわち、調量弁３８の閉弁時期Ｔｃを早くすることにより燃料吐出量Ｑが多くなり、閉弁時期Ｔｃを遅くすることにより燃料吐出量Ｑが少なくなる。
【００２４】
通電により調量弁３８が閉弁し、加圧室３５の圧力が上昇すると、調量弁３８への通電を遮断しても、加圧室３５の燃料圧力により調量弁３８は閉弁状態に保持される。したがって、図２に示すように、プランジャ３２が上死点に達する前に調量弁３８の通電が遮断される。
【００２５】
図１の説明に戻り、コモンレール１２にはコモンレール圧センサ１７が設けられており、このコモンレール圧センサ１７によりコモンレール１２内の燃料圧力（以下、吐出圧力という）ＰＳが検出される。図示は省略するが、コモンレール１２には電磁駆動式（又は機械式）の減圧弁が設けられており、吐出圧力ＰＳが過剰に上昇した場合にはこの減圧弁が開放されて、減圧が行われるようになっている。
【００２６】
ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ６０には、燃圧センサ１８やコモンレール圧センサ１７の検出信号の他、エンジン１０の回転速度を検出するための回転速度センサ、ドライバによるアクセル操作量を検出するアクセル開度センサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、コモンレール１２内の燃料温度を検出する燃料温度センサなどの各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ６０は、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号をインジェクタ１１に出力する。これにより、各気筒においてインジェクタ１１から燃焼室への燃料噴射が制御される。
【００２７】
また、ＥＣＵ６０は、エンジン運転情報に基づいて吸入圧力ＰＢの目標圧力ＰＢｔｇ（図３参照）を設定するとともに、吐出圧力ＰＳの目標圧力ＰＳｔｇ（図３参照）を設定し、吐出圧力ＰＳが目標圧力ＰＳｔｇに一致するように燃料吐出量Ｑ等を制御する。
【００２８】
ところで、高圧ポンプ１３が所定の運転条件であると、プランジャ３２の往復動サイクル毎に、吐出圧力ＰＳが目標圧力ＰＳｔｇよりも高くなる第１状態Ｓｔ１と、目標圧力ＰＳｔｇよりも低くなる第２状態Ｓｔ２と、を交互に繰り返す圧力脈動（図３（ｅ）のグラフＦ１参照）が生じることが確認された。この圧力脈動は、本発明者らの実験と解析により初めて確認されたものである。
【００２９】
圧力脈動の原因を、図３を用いて説明する。図３は、プランジャ３２の往復動に伴う吸入圧力ＰＢの推移を示す。ここで、図３（ａ）は、調量弁３８の開閉状態の推移を示し、図３（ｂ）は、プランジャ３２の往復動の推移を示す。図３（ｃ）は、通常状態における吸入圧力ＰＢの推移を示し、図３（ｄ）は、低圧燃料の供給状態悪化時における吸入圧力ＰＢの推移を示す。図３（ｅ）は、吐出圧力ＰＳの推移を示し、図３（ｆ）は、燃料吐出量Ｑの推移を示す。なお、図３（ｄ），（ｅ），（ｆ）には、ダンパ７０が設けられていない高圧ポンプ１３における各種値の推移を示すグラフＦ１（実線）と、ダンパ７０が設けられている高圧ポンプ１３における各種値の推移を示すグラフＦ２（破線）と、が示されている。
【００３０】
図３に示すように、圧送期間Ｔｐでは、プレストローク期間Ｔｋに調量弁３８が開弁状態に保たれることにより、吸入圧力ＰＢが目標圧力ＰＢｔｇから一時的に上昇するサージ圧力Ｐｃが生じる。図３（ｃ）に示すように、低圧燃料の供給状態が良好な通常状態では、サージ圧力Ｐｃは所定の閾値Ｐｔｈに保たれる。
【００３１】
しかし、高圧ポンプ１３の吸入及び吐出時には、低圧通路３６で圧力脈動が生じ、それに起因して燃料吐出量Ｑの制御精度が低下する。例えば、何らかの原因で低圧燃料の供給状態が悪化すると、加圧室３５に吸入される低圧燃料が減少し、燃料吐出量Ｑが減少する。また、供給状態の悪化によりサージ圧力Ｐｃの発生時期が遅れ、サージ圧力Ｐｃのピーク高さは閾値Ｐｔｈよりも増加する。燃料吐出量Ｑが減少した次の往復動サイクルでは、前回の往復動サイクルにおいて加圧室３５への吸入が減少しているため、低圧通路３６の圧力回復が早く、加圧室３５に吸入される低圧燃料が増加し、燃料吐出量Ｑが増加する。また、サージ圧力Ｐｃの発生時期が早くなり、サージ圧力Ｐｃのピーク高さは閾値Ｐｔｈよりも減少する。
【００３２】
これ以降、高圧ポンプ１３では、プランジャ３２の往復動サイクル毎に、燃料吐出量Ｑの増加と減少とが交互に繰り返される。これに伴い、サージ圧力Ｐｃには、プランジャ３２の往復動サイクル毎に、閾値Ｐｔｈよりも高くなる状態と、閾値Ｐｔｈよりも低くなる状態とを交互に繰り返す圧力ばらつきが生じる（図３（ｄ）参照）。サージ圧力Ｐｃに圧力ばらつきが生じると、吐出圧力ＰＳに圧力脈動が生じる（図３（ｅ）のグラフＦ１参照）。圧力ばらつきに起因して圧力脈動が生じるメカニズムは、未だ完全に解明されていない。
【００３３】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、サージ圧力Ｐｃの圧力ばらつきを含む吸入圧力ＰＢの変動を抑制するために、ダンパ７０を備える。ダンパ７０は、吸入圧力ＰＢを時間平均した平均吸入圧力が基準圧力ＰＢｋよりも高い場合に、閉位置から開位置に移動して低圧通路３６内の燃料を戻し通路４３に流出させる弁体７１と、弁体７１に一体に設けられ、弁体７１の開閉方向に受けた力に基づいて弾性変形（以下、単に変形という）するとともに、吸入圧力ＰＢに対する応答性（以下、単に応答性という）が弁体７１よりも高く、サージ圧力Ｐｃのようなサイクル内での瞬間的な吸入圧力ＰＢの変動を抑制できるダイアフラム８１と、を備える。本実施形態のダンパ７０では、低圧通路３６内の瞬間的な吸入圧力ＰＢの変動では燃料を戻し通路４３に流出させず、ダイアフラム８１によりこの変動を吸収する。これにより、戻し通路４３を介した不要な燃料の流出を抑制することができ、圧力脈動の発生要因の一つである低圧通路３６内への燃料の吸入不足を回避することができるとともに、もう一つの発生要因であるサージ圧力Ｐｃを低減することができ、これら二つの発生要因を同時に解消することができる。
【００３４】
次に、ダンパ７０について説明する。図５（ａ）に示すように、ダンパ７０は、低圧通路３６上の分岐点Ｂにおいて低圧通路３６から分岐して燃料を燃料タンク１６に戻す戻し通路４３に設けられており、ケーシング５０と、弁体７１と、ばね８０と、ダイアフラム８１とを備える。
【００３５】
ケーシング５０は略円柱状をしており、ケーシング５０の内部には、低圧通路３６に連通する内部空間５１が形成されている。ケーシング５０の側面５２には、内部空間５１と戻し通路４３とを連通する第１連通部５３が設けられている。
【００３６】
また、ケーシング５０の軸方向Ｘにおける一方側（図面下側  以下、単に一方側という）の端面５４には、低圧通路３６に連結するための連結部５５が設けられている。連結部５５は、中空の筒状をしており、端面５４の略中央から軸方向Ｘに延びている。連結部５５における軸方向Ｘの略中央部には、内径が拡大した溝部５６が設けられている。溝部５６には、連結部５５内の空間と戻し通路４３とを連通する第２連通部５７が設けられている。
【００３７】
弁体７１は、軸方向Ｘに沿った略円柱状をしており、弁体７１の一方側端面７２には、弁体７１の軸方向Ｘに延び、かつ低圧通路３６側に開口する中空部７３を有している。弁体７１の一方側部分７４は、ケーシング５０の連結部５５に収容されており、一方側部分７４が溝部５６を覆うように配置されている。一方側部分７４が溝部５６を覆うように配置されることにより、第２連通部５７を介して低圧通路３６から戻し通路４３への燃料の流通が遮断される。
【００３８】
弁体７１の軸方向Ｘにおける他方側（図面上側  以下、単に他方側という）部分７５は、内部空間５１に収容されており、外径が拡大した拡径部７６が設けられている。拡径部７６の外径は、溝部５６を除く連結部５５の内径よりも大きい。これにより、弁体７１の低圧通路３６への移動が抑制される。
【００３９】
ばね８０は、ケーシング５０における他方側の端面５８と拡径部７６の他方側面７６Ａとの間に設けられている。図５（ａ）に示すように、弁体７１の一方側部分７４が溝部５６を覆う位置を弁体７１の基準位置とする。ばね８０は、弁体７１が基準位置よりも他方側に移動した場合に弾性圧縮し、弁体７１が基準位置に戻るように、弁体７１の基準位置からの移動量に応じて弁体７１の移動方向と反対方向（つまり、一方側）に向かう弾性力を加える。本実施形態において、弁体７１の基準位置が「閉位置」に相当する。
【００４０】
図５（ｂ）に示すように、弁体７１は、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢの変動に伴って移動可能である。弁体７１は、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢが所定の基準圧力ＰＢｋ（図３（ｄ）参照）よりも上昇すると、図５（ａ）に示す基準位置から図５（ｂ）に示す他方側位置に移動する。所定の基準圧力ＰＢｋは、ばね８０の弾性係数、弁体７１の一方側部分７４とケーシング５０の連結部５５との間の摺動抵抗の他、戻し通路４３内の燃料の圧力により決定される。他方側位置は、基準位置よりも他方側の位置であって、弁体７１の一方側部分７４が溝部５６を覆わない位置を意味する。弁体７１が基準位置から他方側位置に移動することにより、第２連通部５７を介して低圧通路３６の燃料を戻し通路４３に流出させることができる。本実施形態において、本実施形態において、弁体７１の軸方向Ｘが「開閉方向」に相当し、弁体７１の他方側位置が「開位置」に相当する。
【００４１】
本実施形態では、弁体７１は、弁体７１の慣性及びばね８０の弾性係数等により、サージ圧Ｐｃのようなサイクル内での瞬間的な吸入圧力ＰＢの変動では、燃料を戻し通路４３に流出させず、平均吸入圧力が基準圧力ＰＢｋ以下となるように規定する。そのため、瞬間的な吸入圧力ＰＢの変動による燃料の流出が抑制され、圧力脈動の発生要因の一つである吸入不足を回避しやすくなる。一方、圧力脈動のもう一つの発生要因であるサージ圧力Ｐｃを低減する効果は小さいため、圧力脈動の発生を抑制することができず、燃料吐出量Ｑの変動ΔＱが生じることが懸念される。
【００４２】
本実施形態のダンパ７０は、上記問題を解決するために、弁体７１に一体に設けられたダイアフラム８１を備える。図５（ａ）に示すように、ダイアフラム８１は金属製の薄板であり、その外縁部８２は、全周に亘って弁体７１の一方側端面７２に固定されている。また、ダイアフラム８１の中央部８３は、中空部７３内に突出した凸状をしている。ダイアフラム８１の中央部８３は、中空部７３の長手方向、つまり、弁体７１の軸方向Ｘに沿って延びている。ダイアフラム８１は、中央部８３の全周に亘って、中空部７３と中央部８３との間の幅が基準幅以上となるように、弁体７１に対して配置されている。本実施形態において、ダイアフラム８１が「ダンパ部」に相当し、中央部８３が「凸状部」に相当する。
【００４３】
そのため、中空部７３は、ダイアフラム８１の中央部８３により、低圧通路３６側の第１領域Ｒ１と、低圧通路３６とは反対側の第２領域Ｒ２と、に区画されている。第２領域Ｒ２を取り囲む弁体７１の他方側部分７５には、第２領域Ｒ２と内部空間５１とを連通する連通孔７７が設けられている。そのため、第２領域Ｒ２は、連通孔７７を介して戻し通路４３に連通している。一方、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とは、ダイアフラム８１により区画されているため、連通孔７７を介した低圧通路３６から戻し通路４３への燃料の流通が遮断される。
【００４４】
ダイアフラム８１は、弁体７１の軸方向Ｘに受けた力に基づいて変形可能である。例えば図５（ｃ）に示すように、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢ（つまり、第１領域Ｒ１の圧力）が戻し通路４３内の燃料の圧力（つまり、第２領域Ｒ２の圧力）よりも高くなると、ダイアフラム８１は他方側に向かう力を受け、ダイアフラム８１の中央部８３は弁体７１に近接するように変形する。これにより、第１領域Ｒ１の容積が増大し、吸入圧力ＰＢの上昇が抑制される。
【００４５】
ダイアフラム８１は、弁体７１よりも応答性が高く、吸入圧力ＰＢの急激な変動に対しても、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢが戻し通路４３内の燃料の圧力よりも高くなることで変形する。これにより、図３（ｄ）のグラフＦ２に示すように、吸入圧力ＰＢの変動が抑制され、サージ圧力Ｐｃのピーク圧力が閾値Ｐｔｈよりも低くなるように抑制される。この結果、吐出圧力ＰＳの圧力脈動が抑制され、燃料吐出量Ｑが目標燃料吐出量Ｑｔｇとなるように制御される（図３（ｅ），（ｆ）のグラフＦ２参照）。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００４７】
高圧ポンプ１３において燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる場合には、吸入圧力ＰＢの変動が生じる。本実施形態の燃料噴射システム１００はダンパ７０を備えており、このダンパ７０は、弁体７１の軸方向Ｘに受けた力に基づいて変形するとともに、吸入圧力ＰＢに対する応答性が弁体７１よりも高いダイアフラム８１を備える。そのため、吸入圧力ＰＢの変動に伴って弁体７１の軸方向Ｘに力を受けた場合には、吸入圧力ＰＢが基準圧力ＰＢｋよりも高くならない場合でも、ダイアフラム８１の変形により吸入圧力ＰＢの変動を好適に抑制することができる。
【００４８】
本実施形態では、ダイアフラム８１が弁体７１に一体に設けられている。吸入圧力ＰＢの変動により燃料吐出量Ｑの変動ΔＱが生じることを抑制するために、ダイアフラム８１と弁体７１とは高圧ポンプ１３に近接して配置されることが好ましい。ダイアフラム８１が弁体７１と別体に設けられていると、ダイアフラム８１と弁体７１との両方を高圧ポンプ１３に近接して配置することが難しい。また、ダイアフラム８１と弁体７１との両方を高圧ポンプ１３に近接して配置する必要がある。そのため、吸入圧力ＰＢの変動により弁体７１の移動とダイアフラム８１の変形とが同時に生じた場合に、共振が生じやすく、吸入圧力ＰＢの変動が増大される問題が生じる。
【００４９】
本実施形態のダンパ７０では、ダイアフラム８１が弁体７１に一体に設けられているので、ダイアフラム８１と弁体７１との両方を高圧ポンプ１３に近接して配置することができる。また、共振等の発生を抑制して吸入圧力ＰＢの変動を好適に抑制することができる。
【００５０】
特に本実施形態では、ダンパ７０が、弁体７１の軸方向Ｘ、つまり、弁体７１の移動方向に受けた力に基づいて変形する構成となっている。そのため、一体に設けられた弁体７１とダイアフラム８１とにおいて、吸入圧力ＰＢの上昇に伴って、ダンパ７０における応答の様態を、ダイアフラム８１の変形から弁体７１の移動へとスムースに切り替えることができる。
【００５１】
本実施形態のダンパ７０では、ダイアフラム８１が弁体７１の軸方向Ｘに延び、かつ低圧通路３６側に開口する中空部７３に設けられている。そのため、ダイアフラム８１と弁体７１とを一体化してダンパ７０を形成する際に、ダンパ７０を小型化して形成することができる。
【００５２】
本実施形態のダンパ７０では、弁体７１の他方側部分７５に、第２領域Ｒ２と内部空間５１とを連通する連通孔７７が設けられている。弁体７１に設けられる中空部７３は、その容積が限られている。弁体７１に連通孔７７が設けられていないと、吸入圧力ＰＢの上昇に伴う第１領域Ｒ１の容量増大時に、第２領域Ｒ２内の圧力が上昇し、第１領域Ｒ１の容量増大が抑制され、吸入圧力ＰＢの変動を十分に抑制することができない。
【００５３】
本実施形態のダンパ７０では、弁体７１に連通孔７７が設けられている。そのため、第１領域Ｒ１の容量増大時における第２領域Ｒ２内の圧力上昇が抑制され、吸入圧力ＰＢの変動を好適に抑制することができる。
【００５４】
本実施形態のダンパ７０では、ダイアフラム８１の中央部８３が、中空部７３の長手方向、つまり、弁体７１の軸方向Ｘに沿って延びている。そのため、ダイアフラム８１の受圧面積を大きくすることができ、これによりダイアフラム８１の応答性を向上させることができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に第２実施形態に係る燃料噴射システム１００について図６を用いて説明する。第２実施形態に係る燃料噴射システム１００は、第１実施形態に係る燃料噴射システム１００と比べて、ダンパ７０の構造が異なる。具体的には、第２実施形態のダンパ７０では、ダイアフラム８１に代えてピストン９０とばね９１，９２とを備える。以下では、弁体７１とピストン９０とばね９１，９２との構造について説明する。本実施形態において、ピストン９０とばね９１，９２とが「ダンパ部」に相当する。
【００５６】
図６（ａ）に示すように、弁体７１は略円柱状をしており、弁体７１の一方側端面７２には、弁体７１の軸方向Ｘに延び、かつ低圧通路３６側に開口する中空部７３を有している。本実施形態では、中空部７３は、弁体７１の軸方向Ｘに沿って弁体７１を貫通するように設けられている。中空部７３における一方側の端部には、内径が縮小した突起部７８が設けられている。
【００５７】
ピストン９０は、中空部７３内に設けられており、その側面が全周に亘って中空部７３の内面と当接した状態で配置されている。ピストン９０の側面が全周に亘って中空部７３の内面と当接しているため、中空部７３を介した低圧通路３６から戻し通路４３への燃料の流通が遮断される。また、ピストン９０により、中空部７３が、低圧通路３６側の第１領域Ｒ１と、低圧通路３６とは反対側の第２領域Ｒ２と、に区画されている。なお、第２領域Ｒ２は、第１連通部５３を介して戻し通路４３に連通している。本実施形態において、ピストン９０が「移動部」に相当する。
【００５８】
ピストン９０は、突起部７８が設けられていない中空部７３の他方側から中空部７３内に挿入され、その後、中空部７３における他方側の端部にストッパ７９が取り付けられている。突起部７８とストッパ７９とにより、ピストン９０の中空部７３外への移動が防止される。本実施形態において、ストッパ７９が「移動規制部」に相当する。
【００５９】
第１ばね９１は、弁体７１の突起部７８とピストン９０の一方側面９０Ａとの間に設けられている。第２ばね９２は、ストッパ７９とピストン９０の他方側面９０Ｂとの間に設けられている。
【００６０】
図６（ａ）に示すように、弁体７１の軸方向Ｘにおいてピストン９０が拡径部７６と並ぶ位置をピストン９０の基準位置とする。第１ばね９１は、ピストン９０が基準位置よりも一方側に移動した場合に弾性圧縮し、ピストン９０の基準位置からの移動量に応じてピストン９０に他方側に付勢する。また、第２ばね９２は、ピストン９０が基準位置よりも他方側に移動した場合に弾性圧縮し、ピストン９０の基準位置からの移動量に応じてピストン９０に一方側に付勢する。これにより、ピストン９０は、中空部７３の長手方向、つまり、弁体７１の軸方向Ｘに往復移動可能に支持されている。本実施形態において、ばね９１，９２が「付勢部」に相当する。
【００６１】
図６（ｂ）に示すように、弁体７１は、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢの変動に伴って移動可能である。弁体７１は、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢが基準圧力ＰＢｋよりも上昇すると、図６（ａ）に示す基準位置から図６（ｂ）に示す他方側位置に移動する。本実施形態では、基準圧力ＰＢｋは、ばね９１，９２の弾性係数及び戻し通路４３内の燃料の圧力により決定される。他方側位置は、弁体７１の一方側部分７４が溝部５６を覆わない位置であり、かつ、弁体７１の他方側部分７５がケーシング５０における他方の端面５８と接触する位置である。
【００６２】
ピストン９０は、弁体７１の軸方向Ｘに受けた力に基づいて移動可能である。例えば図６（ｃ）に示すように、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢ（つまり、第１領域Ｒ１の圧力）が戻し通路４３内の燃料の圧力（つまり、第２領域Ｒ２の圧力）よりも高くなると、ピストン９０は他方側に向かう力を受けて他方側に移動する（図６の矢印Ｙａ参照）。
【００６３】
ばね９１，９２の弾性係数は、ばね８０の弾性係数よりも小さい。そのため、ピストン９０は、弁体７１よりも応答性が高く、弁体７１では吸収できない吸入圧力ＰＢの急激な変動に対しても応答して移動する。これにより、図３（ｄ）のグラフＦ２に示すように、吸入圧力ＰＢの変動が抑制され、サージ圧力Ｐｃのピーク圧力が閾値Ｐｔｈよりも低くなるように抑制される。この結果、吐出圧力ＰＳの圧力脈動が抑制され、燃料吐出量Ｑが目標燃料吐出量Ｑｔｇとなるように制御される（図３（ｅ），（ｆ）のグラフＦ２参照）。
【００６４】
以上説明したように、高圧ポンプ１３において燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる場合には、吸入圧力ＰＢの変動が生じる。本実施形態の燃料噴射システム１００はダンパ７０を備えており、このダンパ７０は、弁体７１の軸方向Ｘに受けた力に基づいて移動するとともに、吸入圧力ＰＢに対する応答性が弁体７１よりも高いピストン９０を備える。そのため、吸入圧力ＰＢの移動に伴って弁体７１の軸方向Ｘに力を受けた場合には、吸入圧力ＰＢが基準圧力ＰＢｋよりも高くならない場合でも、ピストン９０の変形により吸入圧力ＰＢの変動を好適に抑制することができる。
【００６５】
（第３実施形態）
次に第３実施形態に係る燃料噴射システム１００について図７，８を用いて説明する。第３実施形態に係る燃料噴射システム１００は、第２実施形態に係る燃料噴射システム１００と比べて、ピストン９０の構造が異なる。以下では、ピストン９０の構造と吸入圧力ＰＢの変動とについて説明する。
【００６６】
図７（ａ）に示すように、ピストン９０には、ピストン９０の他方側面９０Ｂから弁体７１の軸方向Ｘに延びる当接部９４が設けられている。当接部９４の外径は、弁体７１に取り付けられたストッパ７９の内径よりも大きい。そのため、当接部９４は、ピストン９０が基準位置に位置する際に、軸方向Ｘにおける一方側、つまり、低圧通路３６側からストッパ７９と当接する。つまり、本実施形態では、当接部９４とストッパ７９とが当接する位置が基準位置であり、基準位置において、当接部９４とストッパ７９とが当接するように、弁体７１の軸方向Ｘにおける当接部９４の長さ、及びばね９１，９２の弾性係数が設定されている。これにより、ばね９１，９２は、軸方向Ｘにおける他方側にピストン９０を付勢し、ストッパ７９に当接部９４を当接させることができる。本実施形態において、軸方向Ｘにおける他方側が「開弁方向」に相当する。
【００６７】
そのため、ピストン９０は、基準位置から他方側、つまり、低圧通路３６とは反対側には移動せず、基準位置から一方側、つまり、低圧通路３６側にのみ移動可能である。つまり、図７（ｃ）に示すように、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢ（つまり、第１領域Ｒ１の圧力）が戻し通路４３内の燃料の圧力（つまり、第２領域Ｒ２の圧力）よりも小さくなると、ピストン９０は一方側に向かう力を受けて一方側に移動する（図７の矢印Ｙｂ参照）。本実施形態において、戻し通路４３内の燃料の圧力は例えば大気圧である。そのため、本実施形態では、低圧通路３６内の吸入圧力ＰＢが負圧となると、ピストン９０はストッパ７９から離れて一方側に移動する。
【００６８】
ピストン９０が一方側に移動することで、吸入圧力ＰＢの変動を好適に抑制することができる。以下、図８を用いてこの理由を説明する。図８は、吸入圧力ＰＢの変動発生時における吸入圧力ＰＢの推移を示す。ここで、図８（ａ）は、ダンパ７０を使用しない場合における吸入圧力ＰＢの推移を示し、図８（ｂ）は、ダンパ７０を使用した場合における吸入圧力ＰＢの推移を示し、図８（ｃ）は、吐出圧力ＰＳの推移を示し、図８（ｄ）は、燃料吐出量Ｑの推移を示す。なお、図８（ｃ），（ｄ）には、ダンパ７０を使用しない場合における各種値の推移を示すグラフＦ１（実線）と、ダンパ７０を使用した場合における各種値の推移を示すグラフＦ２（破線）と、が示されている。
【００６９】
図８に示すように、吸入圧力ＰＢの変動が生じ、サージ圧力Ｐｃのピーク圧力が閾値Ｐｔｈよりも上昇すると、その反動により、吸入圧力ＰＢが一時的に低下することがある（図８（ａ）参照）。以下、この一時的に低下した吸入圧力ＰＢを逆サージ圧力Ｐｂという。
【００７０】
逆サージ圧力Ｐｂは、サージ圧力Ｐｃが高いほど低くなる。そして、逆サージ圧力Ｐｂが負圧となると、逆サージ圧力Ｐｂが負圧となった次の往復動サイクルでは、サージ圧力Ｐｃの発生時期が早くなり、サージ圧力Ｐｃピーク圧力が閾値Ｐｔｈよりも低下する。これ以降、高圧ポンプ１３では、プランジャ３２の往復動サイクル毎に、フィードバック制御による燃料吐出量Ｑの増加と減少とが交互に繰り返される。
【００７１】
本実施形態では、ピストン９０は、逆サージ圧力Ｐｂが生じ、逆サージ圧力Ｐｂが負圧となる場合に、弁体７１の一方側に移動可能である。これにより、第１領域Ｒ１の容積が減少して吸入圧力ＰＢが上昇し、吸入圧力ＰＢを正圧に回復させることができる。この結果、吐出圧力ＰＳの圧力脈動が抑制され、燃料吐出量Ｑが目標燃料吐出量Ｑｔｇとなるように制御される（図８（ｃ），（ｄ）のグラフＦ２参照）。
【００７２】
以上説明したように、高圧ポンプ１３において燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる場合には、吸入圧力ＰＢが一時的に上昇した後に、一時的に低下することがある。そして、一時的に低下した吸入圧力ＰＢが負圧となる場合には、吸入圧力ＰＢに変動が生じる。本実施形態の燃料噴射システム１００はダンパ７０を備えており、このダンパ７０は、吸入圧力ＰＢが戻し通路４３内の燃料の圧力よりも低くなった場合に、基準位置よりも低圧通路３６側の位置に移動可能なピストン９０を備えている。そのため、逆サージ圧力Ｐｂが生じた場合でも、ピストン９０の低圧通路３６側への移動により、吸入圧力ＰＢの低下を抑制することができ、これにより、燃料吐出量Ｑに変動が生じることを好適に抑制することができる。
【００７３】
特に本実施形態では、戻し通路４３内の燃料の圧力が大気圧に維持されている。そのため、逆サージ圧力Ｐｂが生じ、その逆サージ圧力Ｐｂが負圧となった場合に、ピストン９０の低圧通路３６側への移動により、吸入圧力ＰＢを正圧に回復させることができ、これにより、燃料吐出量Ｑに変動が生じることを適切に抑制することができる。
【００７４】
本実施形態では、ピストン９０に当接部９４が設けられており、ピストン９０は、基準位置において低圧通路３６とは反対側に移動不能に支持されている。そのため、第２領域Ｒ２の容積を縮小して設けることができ、これにより、第１領域Ｒ１の容積を増大させることができ、吸入圧力ＰＢの変動を好適に抑制することができる。
【００７５】
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。
【００７６】
上記第１実施形態では、弁体７１の他方側部分７５に連通孔７７が設けられる形態を例示したが、これに限られず、連通孔７７が設けられなくてもよい。連通孔７７が設けられない場合には、ケーシング５０に第１連通部５３が設けられなくてもよい。
【００７７】
また、弁体７１に連通孔７７が設けられ、ケーシング５０に第１連通部５３が設けられない形態としてもよい。この場合、内部空間５１の圧力を、戻し通路４３内の燃料の圧力とは別の圧力であって、吸入圧力ＰＢの変動を抑制するのに適した圧力に設定することができ、これにより、吸入圧力ＰＢの変動を好適に抑制することができる。
【００７８】
上記第２実施形態では、ピストン９０の基準位置として、弁体７１の軸方向Ｘにおいてピストン９０が拡径部７６と並ぶ位置を例示したが、これに限られない。たとえば、基準位置を低圧通路３６側に設定することで、サージ圧力Ｐｃなどの吸入圧力ＰＢの上昇を好適に抑制することができる。また、基準位置を低圧通路３６側とは反対側に設定することで、逆サージ圧力Ｐｂなどの吸入圧力ＰＢの低下を好適に抑制することができる。
【００７９】
上記第３実施形態では、当接部９４が、ピストン９０の他方側面９０Ｂから弁体７１の軸方向Ｘに延びており、基準位置において、当接部９４とストッパ７９とが干渉する形態を例示したが、これに限られない。例えば、当接部９４が、ピストン９０の一方側面９０Ａから弁体７１の軸方向Ｘに延びており、基準位置において、当接部９４と突起部７８とが干渉するようにしてもよい。
【００８０】
この場合、ピストン９０は、基準位置から低圧通路３６とは反対側に移動可能である。そのため、吸入圧力ＰＢが上昇した場合には、ピストン９０の低圧通路３６とは反対側への移動により、吸入圧力ＰＢの上昇を抑制することができ、これにより、燃料吐出量Ｑに変動が生じることを好適に抑制することができる。
【００８１】
上記実施形態では、ダイアフラム８１やピストン９０が、弁体７１に設けられた中空部７３内に設けられる形態を例示したがこれに限られない。例えばダイアフラム８１であれば、ダイアフラム８１が平板状をしており、中空部７３が設けられた弁体７１の一方側端面７２に固定されていてもよい。また、ピストン９０であれば、中空部７３が設けられていない弁体７１の一方側端面７２に、弁体７１の軸方向Ｘに延びるばねが取り付けられており、このばねの一方側の端部にピストン９０が取り付けられていてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１３…高圧ポンプ、１６…燃料タンク、３２…プランジャ、３５…加圧室、３６…低圧通路、４３…戻し通路、７０…ダンパ、７１…弁体、８１…ダイアフラム、９０…シリンダ、９１…第１ばね、９２…第２ばね、１００…燃料噴射システム、Ｂ…分岐点。
【図１】
2019206942.tif 000003
【図２】
2019206942.tif 000004
【図３】
2019206942.tif 000005
【図４】
2019206942.tif 000006
【図５】
2019206942.tif 000007
【図６】
2019206942.tif 000008
【図７】
2019206942.tif 000009
【図８】
2019206942.tif 000010