(57)【要約】【課題】排気系燃料供給装置に対して十分な燃料圧力を付与することができる高圧ポンプ、及びそのような高圧ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置並びに燃料供給システムを提供する。【解決手段】ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられてタペットが進退移動可能に収容されたタペット室と、低圧の燃料を加圧するための加圧室と、を備え、内燃機関への噴射用燃料を加圧して圧送する高圧ポンプにおいて、一端が前記タペット室に開口して設けられて、前記加圧室に導入される燃料とは別に前記内燃機関の排気系への供給用燃料を取り出すための燃料排出通路を備える。【選択図】図１
2015031196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられてタペットが進退移動可能に収容されたタペット室と、低圧の燃料を加圧するための加圧室と、を備え、内燃機関への噴射用燃料を加圧して圧送する高圧ポンプにおいて、
一端が前記タペット室に開口して設けられて、前記加圧室に導入される燃料とは別に前記内燃機関の排気系への供給用燃料を取り出すための燃料排出通路を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
【請求項２】
前記燃料排出通路に、アキュムレータを備えることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
【請求項３】
前記アキュムレータがブラダ型アキュムレータであることを特徴とする請求項２に記載の高圧ポンプ。
【請求項４】
前記タペット室における前記燃料排出通路の開口部が、前記タペットの上死点位置よりもさらに上部に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
【請求項５】
前記タペットを進退移動させるためのカムが収容されたカム室を備え、
前記低圧の燃料が、少なくとも前記カム室と前記タペット室との間で流通可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
【請求項６】
燃料タンク内の燃料を吸い上げて圧送する低圧ポンプと、前記低圧ポンプにより圧送される燃料をさらに加圧して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプにより圧送された蓄積するコモンレールと、前記コモンレールに接続されて燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記高圧ポンプは、ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられてタペットが進退移動可能に収容されたタペット室と、低圧の燃料を加圧するための加圧室と、を備え、
一端が前記タペット室に開口して設けられて、前記加圧室に導入される燃料とは別に前記内燃機関の排気系への供給用燃料を取り出すための燃料排出通路を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
燃料タンク内の燃料を吸い上げて圧送する低圧ポンプと、前記低圧ポンプにより圧送される燃料をさらに加圧して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプにより圧送された蓄積するコモンレールと、前記コモンレールに接続されて燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、前記高圧ポンプから分岐して接続されて前記内燃機関の排気系に燃料を供給する排気系燃料供給装置と、を備えた燃料供給システムにおいて、
前記高圧ポンプは、ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられてタペットが進退移動可能に収容されたタペット室と、低圧の燃料を加圧するための加圧室と、を備え、
一端が前記タペット室に開口して設けられて、前記加圧室に導入される燃料とは別に前記排気系燃料供給装置に供給する燃料を取り出すための燃料排出通路を備えることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項８】
前記内燃機関の排気系への供給用燃料が、排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタの再生制御に用いられる燃料であることを特徴とする請求項７に記載の燃料供給システム。
【請求項９】
前記内燃機関の排気系への供給用燃料が、排気中の窒素酸化物の浄化制御に用いられる燃料であることを特徴とする請求項７に記載の燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関への噴射用燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ、及びそのような高圧ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置並びに燃料供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に燃料を噴射する装置として、燃料タンク内の燃料を吸い上げて圧送する低圧ポンプと、燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプにより圧送された燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレールに接続されて燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置が知られている。
【０００３】
また、近年では、内燃機関の排気系に備えられて排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを再生するために、パティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置し、当該酸化触媒よりも上流側に燃料を供給して、その燃料が酸化触媒を通過する際に生じる酸化熱によって排気温度を昇温させて、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる排気浄化装置が知られている。
【０００４】
このパティキュレートフィルタ再生用の燃料は、内燃機関への噴射用燃料を用いることができることから、内燃機関の燃料噴射制御装置の低圧系から燃料の一部を分岐させて、内燃機関の排気系に燃料を供給する排気系燃料供給装置に燃料を導くように構成された燃料供給システムがある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５１６９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内燃機関の低圧系から燃料の一部を分岐させて排気系燃料供給装置に燃料を導くように構成する場合、燃料の圧力が低すぎて、排気系燃料供給装置による燃料噴射に十分な燃料圧力を満足することができないおそれがある。これに対して、小型のポンプを追加して増圧させる方法も考えられるが、コストの増加を伴うだけでなく、搭載性にも影響を与えるおそれがある。
【０００７】
したがって、本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであり、従来の高圧ポンプに対する最小限の改良により、排気系燃料供給装置に対して十分な燃料圧力を付与することができる高圧ポンプ、及びそのような高圧ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置並びに燃料供給システムを提供することを目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられてタペットが進退移動可能に収容されたタペット室と、低圧の燃料を加圧するための加圧室と、を備え、内燃機関への噴射用燃料を加圧して圧送する高圧ポンプにおいて、一端が前記タペット室に開口して設けられて、前記加圧室に導入される燃料とは別に前記内燃機関の排気系への供給用燃料を取り出すための燃料排出通路を備えることを特徴とする高圧ポンプが提供され、上述した問題を解決することができる。
【０００９】
また、本発明の高圧ポンプにおいて、前記燃料排出通路に、アキュムレータを備えることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の高圧ポンプにおいて、前記アキュムレータがブラダ型アキュムレータであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の高圧ポンプにおいて、前記タペット室における前記燃料排出通路の開口部が、前記タペットの上死点位置よりもさらに上部に設けられることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の高圧ポンプにおいて、前記タペットを進退移動させるためのカムが収容されたカム室を備え、前記低圧の燃料が、少なくとも前記カム室と前記タペット室との間で流通可能であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の別の態様は、燃料タンク内の燃料を吸い上げて圧送する低圧ポンプと、前記低圧ポンプにより圧送される燃料をさらに加圧して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプにより圧送された蓄積するコモンレールと、前記コモンレールに接続されて燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記高圧ポンプは、ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられてタペットが進退移動可能に収容されたタペット室と、低圧の燃料を加圧するための加圧室と、を備え、一端が前記タペット室に開口して設けられて、前記加圧室に導入される燃料とは別に前記内燃機関の排気系への供給用燃料を取り出すための燃料排出通路を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置である。
【００１４】
また、本発明のさらに別の態様は、燃料タンク内の燃料を吸い上げて圧送する低圧ポンプと、前記低圧ポンプにより圧送される燃料をさらに加圧して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプにより圧送された蓄積するコモンレールと、前記コモンレールに接続されて燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、前記高圧ポンプから分岐して接続されて前記内燃機関の排気系に燃料を供給する排気系燃料供給装置と、を備えた燃料供給システムにおいて、前記高圧ポンプは、ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられてタペットが進退移動可能に収容されたタペット室と、低圧の燃料を加圧するための加圧室と、を備え、一端が前記タペット室に開口して設けられて、前記加圧室に導入される燃料とは別に前記排気系燃料供給装置に供給する燃料を取り出すための燃料排出通路を備えることを特徴とする燃料供給システムである。
【００１５】
また、本発明の燃料供給システムにおいて、前記内燃機関の排気系への供給用燃料が、排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタの再生制御に用いられる燃料であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の燃料供給システムにおいて、前記内燃機関の排気系への供給用燃料が、排気中の窒素酸化物の浄化制御に用いられる燃料であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高圧ポンプのタペット室から燃料を直接取り出すこととしているために、追加の小型ポンプ等を用いることなく、圧力が比較的高くされた燃料を排気系への供給用燃料として取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態にかかる燃料供給システムの全体的構成を説明するための図である。
【図２】排気系燃料噴射装置の構成を説明するための概略図である。
【図３】本実施の形態にかかる高圧ポンプユニットの構成について説明するための外観図である。
【図４】本実施の形態にかかる高圧ポンプユニットの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる高圧ポンプについて具体的に説明する。ただし、この実施の形態は、本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、各図中、同じ符号が付されているものはすべて同じ部材ないし部分を指しており、適宜説明が省略されている。
【００２０】
１．蓄圧式燃料噴射装置の全体的構成
まず、図１を参照して、蓄圧式燃料噴射装置１０の全体的構成の一例について説明する。この蓄圧式燃料噴射装置１０は、燃料タンク１７と、低圧ポンプ１３と、高圧ポンプユニット２０と、コモンレール１１と、複数の燃料噴射弁１５等を主要な構成要素として備えている。この蓄圧式燃料噴射装置１０は、主としてディーゼルエンジンの気筒内に燃料を噴射する装置として用いられるものである。
【００２１】
低圧ポンプ１３は、燃料タンク１７内の燃料を吸い上げて高圧加圧部３０に向けて供給する。本実施形態において、低圧ポンプ１３は、高圧ポンプユニット２０と一体に設けられたギヤポンプであって、エンジンの回転に伴って回転駆動され、所定の流量の低圧燃料を供給する。ただし、低圧ポンプを電磁式のフィードポンプとし、低圧ポンプと高圧ポンプとを別体に設けるようにしてもよい。本発明の高圧ポンプには、低圧ポンプ一体型の高圧ポンプユニット及び低圧ポンプとは別体の高圧ポンプ単体の両方が含まれる。
【００２２】
高圧加圧部３０は、低圧ポンプ１３によって供給された燃料をさらに加圧してコモンレール１１へ圧送するようになっている。このとき、加圧室３３に導入される燃料の流量は、電磁式流量制御弁５０によって調節されるようになっており、余剰の燃料は、オーバーフローバルブ５１を介して低圧ポンプ１３の上流側へ戻されるようになっている。電磁式流量制御弁５０によって加圧室３３へ導入される燃料の流量を調節することによって、コモンレール１１内の圧力の制御が可能になっている。
【００２３】
この高圧ポンプユニット２０には、カム１９及びタペット３１を介してエンジンの駆動力によって上下動されるプランジャ２５が備えられている。このプランジャ２５の上下動によって容積が可変する加圧室３３には、燃料吸入弁２７を介して燃料が流入するとともに、加圧された燃料が燃料吐出弁２９を介してコモンレール１１に圧送されるようになっている。
【００２４】
また、高圧ポンプユニット２０と接続されたコモンレール１１は、高圧ポンプユニット２０によって圧送される高圧の燃料を蓄積するとともに、複数の燃料噴射弁１５に対して、均等な圧力で燃料を供給する。コモンレール１１に接続されたそれぞれの燃料噴射弁１５は、通電制御によって開閉の制御が行われ、コモンレール１１から圧送される燃料をエンジンの気筒内に噴射する。
【００２５】
また、本実施の形態にかかる高圧ポンプユニット２０では、タペット摺動孔２３に開口する燃料排出通路４１と、燃料排出通路４１の途中に接続されたアキュムレータ４３とからなる燃料排出モジュール４０が備えられている。この燃料排出モジュール４０を介して高圧ポンプユニット２０から排出される燃料は、エンジンの排気通路６１内に燃料を噴射するための排気系燃料噴射装置６７に供給される。
【００２６】
排気通路６１には、排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ６５が備えられている。このパティキュレートフィルタ６５は、捕集された粒子状物質によってパティキュレートフィルタ６５が目詰まりし、エンジンにダメージを与えることが無いように、定期的あるいは不定期に、捕集した粒子状物質を強制的に燃焼させる強制再生制御が行われる。本実施の形態の例では、パティキュレートフィルタ６５の上流側に酸化触媒６３を配置し、さらにその上流側に燃料を供給することによって、酸化触媒６３中で燃料が酸化される際の酸化熱によって排気温度を上昇させ、捕集されている粒子状物質を燃焼させるように構成されている。
【００２７】
なお、図１においては、低圧燃料供給経路が実線で、高圧燃料供給経路が太線で、燃料リターン経路が点線で、排気系への燃料供給経路が破線で示されている。
【００２８】
図２は、排気系燃料噴射装置６７の構成を示す模式図である。排気系燃料噴射装置６７は、排気系への供給用燃料を調量して排気通路６１内に噴射するための装置であり、調量ユニット６８と排気系燃料噴射ユニット６９とによって構成されている。調量ユニット６８は、例えば、燃料が流れる方向の上流側から順に、シャットオフバルブ７２、センサユニット７４、調量弁７６を備えて構成されている。
【００２９】
シャットオフバルブ７２は、調量ユニット７０による燃料の調量を行う際に開かれ、調量を行わない場合に閉じられるバルブである。具体的には、シャットオフバルブ７２は、パティキュレートフィルタ６５の強制再生制御を行う場合に開かれ、強制再生制御を行わない場合に閉じられる。調量弁７６は、噴射ユニット６９から排気通路１１へ燃料を噴射する際の噴射量を調量するバルブである。調量バルブ７６は、図示しない制御装置によってデューティ駆動され、噴射ユニット６９へ送る燃料量を調量する。センサユニット７４は、調量弁７６の上流側の燃料の圧力を測定する圧力センサと、調量弁７６の上流側の燃料の温度を測定する温度センサとを含むユニットである。
【００３０】
噴射ユニット６９は、調量ユニット６８から送られる燃料の圧力に応じて開弁する機械式のバルブである。噴射ユニット６９は、バルブ８２と圧縮ばね８４とを備え、調量ユニット６８から送られる燃料の圧力が圧縮ばね８４の付勢力を超えるとバルブ８２が開弁するように構成されている。
【００３１】
２．高圧ポンプユニット
次に、燃料排出モジュール４０を備えた本実施の形態にかかる高圧ポンプユニット２０について、より具体的に説明する。
【００３２】
図３は、本実施の形態にかかる高圧ポンプユニット２０の斜視図を示している。この高圧ポンプユニット２０は、プランジャバレル２２が液密に組み付けられたポンプハウジング２１を備えている。プランジャバレル２２には、燃料吸入弁２７及び燃料吐出弁２９が組み付けられている。また、ポンプハウジング２１にはカム１９が固定されたカムシャフト２４が挿入されている。このカムシャフト２４はエンジンのドライブシャフトに連結されており、エンジンの駆動力によって回転させられる。また、ポンプハウジング２１には、外部から燃料排出モジュール４０が装着されている。
【００３３】
図４は、高圧ポンプユニット２０をプランジャ２５の軸線に沿って切断した部分断面図を表している。この図４は、高圧ポンプユニット２０のうち、プランジャ２５の軸線及び燃料排出通路４１の軸線を含む、タペット摺動孔２３の近傍の部分断面図を示している。
ポンプハウジング２１には、上端側からプランジャバレル２２が装着されるタペット摺動孔２３が形成されている。プランジャバレル２２には、その軸線方向に沿って形成されたプランジャ摺動孔２２ａが設けられている。プランジャ摺動孔２２ａにはプランジャ２５が上下方向に摺動自在に収容されている。
【００３４】
プランジャ２５の下端にはスプリングシート３４が係止されるとともに、プランジャ２５の下端面はタペット３１を構成するローラボディ３１ａに当接している。このスプリングシート３４とプランジャバレル２２との間にはプランジャスプリング２６が弾装されており、プランジャスプリング２６の付勢力によってプランジャ２５及びタペット３１が下方側（カム１９側）に付勢されるようになっている。
【００３５】
タペット３１は、タペット本体３１ｂ、ローラボディ３１ａ及び図示しないタペットローラによって構成されている。タペット本体３１ｂは全体として円柱状をなしており、その外周面がタペット摺動孔２３の内周面と摺動しながら、タペット３１がタペット摺動孔２３内を上下動する。また、ローラボディ３１ａには、タペットローラが回転自在に保持されている。
【００３６】
ポンプハウジング２１には、タペット摺動孔２３に臨む燃料排出通路４１の開口部４１ｂが形成されている。この開口部４１ｂに対して、燃料排出モジュール４０が装着されている。燃料排出モジュール４０の燃料排出通路４１の他端側は、排気系供給用燃料配管が接続される燃料排出ポート４１ａとなっている。排気系燃料噴射装置６７への供給用燃料をタペット摺動孔２３内から排出することによって、タペット３１の上下動によって加圧された状態の燃料が排出されることになり、低圧系燃料通路から取り出すよりも高圧の燃料を排気系燃料噴射装置６７に供給することが可能となる。
【００３７】
また、燃料排出モジュール４０の燃料排出通路４１の途中には、アキュムレータ４３が接続されている（図３を参照）。このアキュムレータ４３はプラダ型アキュムレータであって、タペット３１の上下動により脈動する排出燃料の脈動を低減する機能を有している。したがって、排気系燃料噴射装置６７に対して安定した量の燃料を供給することができる。さらに、このアキュムレータ４３には蓄圧機能もあることから、高圧ポンプユニット２０の停止時や低速回転時においても、一定量の燃料を排気系燃料噴射装置６７に対して供給することが可能となっている。
【００３８】
特に、図３及び図４に示す本実施の形態にかかる高圧ポンプユニット２０では、高圧ポンプユニット２０の外部に設けられる燃料ポートや電磁式流量制御弁の配置位置とは反対側のスペースを利用して燃料排出モジュール４０を取り付けるようにしているために、エンジンへの搭載性が低下することが抑止されている。
【符号の説明】
【００３９】
１０：蓄圧式燃料噴射装置、１１：コモンレール、１３：低圧ポンプ、１５：燃料噴射弁、１７：燃料タンク、１９：カム、２０：高圧ポンプユニット、２１：ポンプハウジング、２２：プランジャバレル、２２ａ：プランジャ摺動孔、２３：タペット摺動孔、２４：カムシャフト、２５：プランジャ、２６：プランジャスプリング、２７：燃料吸入弁、２９：燃料吐出弁、３０：高圧加圧部、３１：タペット、３１ａ：ローラボディ、３１ｂ：タペット本体、３３：加圧室、３４：スプリングシート、３５：カム室、４０：燃料排出モジュール、４１：燃料排出通路、４１ａ：燃料排出ポート、４１ｂ：開口部、４３：アキュムレータ、５０：電磁式流量制御弁、５１：オーバーフローバルブ、６１：排気通路、６３：酸化触媒、６５：パティキュレートフィルタ、６７：排気系燃料噴射装置、６８：調量ユニット、６９：排気系燃料噴射ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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