(57)【要約】【課題】商品性を高めることができると共に、エネルギー効率を向上させることができる内燃機関の高圧燃料ポンプを提供する。【解決手段】燃料を加圧室132で加圧して高圧燃料通路105側へ圧送する高圧燃料ポンプ103として、カム321の回転に基づき進退方向に往復移動するプランジャ131と、加圧室内の圧力が所定圧力以下になったときに低圧燃料配管104から加圧室へ燃料を供給する逆止弁137と、加圧室内の圧力が所定圧力以上になったときに加圧室から高圧燃料通路側に燃料を圧送する逆止弁151と、加圧室内においてプランジャの先端に対し進退方向へ分離可能に接地され、プランジャと共に進退方向に往復移動するアッパプランジャ133と、退出方向に付勢されたアッパプランジャの退出方向の位置を規制するプレート135と、プレートを進退方向へ移動させて所望位置に位置決めするプレート駆動手段とを備える。【選択図】図３
2008202578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内から低圧燃料配管を介して供給された燃料を加圧室で加圧して内燃機関の燃料噴射系へ圧送するようにした内燃機関の高圧燃料ポンプであって、
カムの回転に基づき進退方向に往復移動することによって上記加圧室内の圧力を調整するプランジャと、
上記加圧室内の圧力が所定圧力以下になったときに低圧燃料配管から加圧室への燃料の供給を可能にする燃料供給手段と、
上記加圧室内の圧力が所定圧力以上になったときに加圧室から上記燃料噴射系への燃料の圧送を可能にする燃料圧送手段と、
上記加圧室内において上記プランジャの先端に対し進退方向へ分離可能に接地され、そのプランジャと共に進退方向に往復移動するアッパプランジャと、
上記アッパプランジャを上記プランジャの先端に接地させる方向に付勢する付勢手段と、
上記アッパプランジャの進退方向に往復移動可能に設けられ、上記アッパプランジャの退出方向の位置を上記付勢手段の付勢力に抗して規制するプレートと、
上記プレートを往復移動させて所望位置に位置決めするプレート駆動手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の高圧燃料ポンプ。
【請求項２】
燃料タンク内から低圧燃料配管を介して供給された燃料を加圧室で加圧して内燃機関の燃料噴射系へ圧送するようにした内燃機関の高圧燃料ポンプであって、
カムの回転に基づき進退方向に往復移動することによって上記加圧室内の圧力を調整するプランジャと、
上記加圧室内の圧力が所定圧力以下になったときに低圧燃料配管から加圧室への燃料の供給を可能にする燃料供給手段と、
上記加圧室内の圧力が所定圧力以上になったときに加圧室から上記燃料噴射系への燃料の圧送を可能にする燃料圧送手段と、
上記加圧室内において上記プランジャの先端に対し進退方向へ分離可能に接地され、そのプランジャと共に進退方向に往復移動するアッパプランジャと、
上記アッパプランジャを上記プランジャの先端から離反させる方向に付勢する付勢手段と、
上記アッパプランジャの進退方向へ往復移動可能に設けられ、上記アッパプランジャを上記付勢手段の付勢力に抗して上記プランジャの先端に接地させた状態で上記プランジャと共に往復移動させるプレートと、
上記プレートを往復移動させるとともに、上記プランジャの退出方向への移動時に上記アッパプランジャの進出方向の位置を上記付勢手段の付勢力に抗して規制するように上記プレートを所望位置に位置決めするプレート駆動手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の高圧燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば筒内直噴型エンジン等の内燃機関に備えられる高圧燃料ポンプに関し、特に、異音の発生を抑えつつエネルギー効率を図る対策に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば筒内直噴型エンジンのようにインジェクタへ供給する燃料に高い圧力が要求されるエンジンにあっては、燃料タンクから送られてきた燃料を高圧燃料ポンプで加圧してインジェクタに向けて供給するようにしている。
【０００３】
具体的に、この種のエンジンにおける燃料供給系の構成としては、下記の特許文献１に開示されるように、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプ、このフィードポンプによって送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプを備えている。そして、この高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を、複数のインジェクタが接続されたデリバリパイプに吐出して貯留するようになっている。これにより、インジェクタの開弁動作に伴って、デリバリパイプに貯留されている高圧燃料が、その開弁されたインジェクタから燃焼室に向けて噴射されることになる。
【０００４】
そして、この種のエンジンにおける高圧燃料ポンプにおいては、排気カムシャフトに取り付けられたカムの回転に基づきシリンダ内で進退方向に往復移動するプランジャと、シリンダおよびプランジャによって区画される加圧室とを備えている。この加圧室は、低圧燃料通路を介してフィードポンプに接続されるとともに、高圧燃料通路を介してデリバリパイプに接続されている。このデリバリパイプには、インジェクタが接続されている。
【０００５】
更に、高圧燃料ポンプには、上記低圧燃料通路と上記加圧室との間を連通・遮断する電磁スピル弁が設けられている。この電磁スピル弁は電磁ソレノイドを備え、この電磁ソレノイドへの印加電圧を制御することにより開閉動作する。そして、電磁ソレノイドに対する通電が停止された状態にあっては、電磁スピル弁がコイルスプリングの付勢力によって開弁し、低圧燃料通路と上記加圧室とが連通した状態になる。この状態にあって、加圧室の容積が大きくなる方向にプランジャが退出移動するとき（吸入行程中）には、フィードポンプから送り出された燃料が低圧燃料通路を介して加圧室内に吸入される。一方、加圧室の容積が収縮する方向にプランジャが進出移動するとき（圧送行程中）には、電磁ソレノイドに対する通電により電磁スピル弁がコイルスプリングの付勢力に抗して閉弁される。これにより低圧燃料通路と上記加圧室との間が遮断され、加圧室内の燃料が高圧燃料通路およびデリバリパイプ内に向けて吐出される。そして、高圧燃料ポンプにおける燃料吐出量の調整は、電磁スピル弁の閉弁開始時期を制御し、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間を調整することによって行われている。
【特許文献１】特開２００１−２８９０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来のものでは、低圧燃料通路と加圧室との間を遮断する際に電磁スピル弁が電磁ソレノイドへの印加電圧によって閉動作してシートに着座することになる。そのため、電磁スピル弁がシートに着座した際に衝撃が発生し、この衝撃が外部に対して異音として伝達される。この電磁スピル弁の開閉動作は、プランジャが往復移動する毎に行われるため、電磁スピル弁が閉動作してシートに着座した際の衝撃により生じる異音が頻繁に発生し、商品性を高める上で問題となっていた。
【０００７】
また、プランジャが進退方向へ往復移動する度に加圧室内の燃料が加圧されるため、加圧室内の燃料を高圧燃料通路側に吐出しないときには電磁スピル弁を開動作させて、加圧室内の燃料を低圧燃料通路側に逆流させる必要がある。このため、加圧室内で加圧した燃料を再度低圧燃料通路側に逆流させる無駄が生じ、エネルギー効率が悪いものであった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電磁スピル弁の閉動作時の衝撃による異音の頻繁な発生を防止して商品性を高めることができるとともに、加圧室で加圧した燃料の低圧燃料通路側への無駄な逆流をなくしてエネルギー効率を向上させることができる内燃機関の高圧燃料ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明が講じた解決手段は、燃料タンク内から低圧燃料配管を介して供給された燃料を加圧室で加圧して内燃機関の燃料噴射系へ圧送するようにした内燃機関の高圧燃料ポンプを前提とする。そして、カムの回転に基づき進退方向に往復移動することによって上記加圧室内の圧力を調整するプランジャと、上記加圧室内の圧力が所定圧力以下になったときに低圧燃料配管から加圧室への燃料の供給を可能にする燃料供給手段と、上記加圧室内の圧力が所定圧力以上になったときに加圧室から上記燃料噴射系への燃料の圧送を可能にする燃料圧送手段とを備える。更に、上記加圧室内において上記プランジャの先端に対し進退方向へ分離可能に接地され、そのプランジャと共に進退方向に往復移動するアッパプランジャと、上記アッパプランジャを上記プランジャの先端に接地させる方向に付勢する付勢手段と、上記アッパプランジャの進退方向に往復移動可能に設けられ、上記アッパプランジャの退出方向の位置を上記付勢手段の付勢力に抗して規制するプレートと、上記プレートを往復移動させて所望位置に位置決めするプレート駆動手段とを備えている。
【００１０】
この特定事項により、付勢手段によりプランジャの先端に対し接地する方向に付勢されたアッパプランジャは、カムの回転に基づきシリンダ内で進退方向に往復移動するプランジャの先端に接地した状態でプランジャと共に進退方向へ往復移動する。このとき、アッパプランジャがプランジャと共に進退方向へ移動するため、プランジャが進退方向へ移動しても加圧室の容積が変化せず、燃料の吸入も吐出も行われない。
【００１１】
そして、プランジャが退出移動するとき、プランジャの進退方向へ往復移動するプレートにより、アッパプランジャの退出方向の位置が付勢手段の付勢力に抗して規制されると、アッパプランジャがプランジャの先端から分離される。このとき、アッパプランジャの退出方向の位置が規制されることにより、加圧室の容積が大きくなる方向にプランジャのみが退出方向へ移動（吸入行程中）し、フィードポンプから送り出された燃料が低圧燃料通路を介して加圧室内に吸入される。
【００１２】
一方、アッパプランジャの退出方向の位置が規制された状態で、加圧室の容積が収縮する方向にプランジャのみが進出方向へ移動（圧送行程中）すると、加圧室内の燃料が高圧燃料通路およびデリバリパイプ内に向けて吐出される。このとき、高圧燃料ポンプにおける燃料吐出量の調整は、プレートにより規制されるアッパプランジャの退出方向の位置を調整することによって行われる。
【００１３】
このように、プレートにより規制されるアッパプランジャの退出方向の位置を調整することによって燃料吐出量が調整されるので、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間の調整によって燃料吐出量を調整する必要がない。このため、電磁スピル弁が不要となり、電磁スピル弁を閉動作させてシートに着座した際に生じる衝撃が外部に対して異音として伝達されることはない。これにより、プランジャが往復移動する毎に生じる電磁スピル弁の閉動作時の衝撃による頻繁な異音の発生が防止され、商品性を高めることが可能となる。
【００１４】
しかも、アッパプランジャの退出方向の位置がプレートにより規制された状態で、加圧室の容積が大きくなる方向にプランジャのみが退出移動することによって加圧室内に燃料が吸収される一方、加圧室の容積が収縮する方向にプランジャのみが進出移動することによって加圧室内の燃料が加圧されるので、プレートにより規制されるアッパプランジャの退出方向の位置に基づいて燃料吐出量が調整されることになる。このため、プランジャが進退方向へ往復移動する度に加圧室内の燃料が加圧されるもののように、加圧室内の燃料を高圧燃料通路側に吐出しないときに加圧室を低圧燃料通路に開放する必要がない。これにより、加圧室内の燃料を低圧燃料通路側に逆流させる必要がなくなり、加圧室内で加圧した燃料を再度低圧燃料通路側に逆流させる無駄が解消され、エネルギー効率を高めることが可能となる。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明が講じたその他の解決手段は、燃料タンク内から低圧燃料配管を介して供給された燃料を加圧室で加圧して内燃機関の燃料噴射系へ圧送するようにした内燃機関の高圧燃料ポンプを同様に前提とする。更に、カムの回転に基づき進退方向に往復移動することによって上記加圧室内の圧力を調整するプランジャと、上記加圧室内の圧力が所定圧力以下になったときに低圧燃料配管から加圧室への燃料の供給を可能にする燃料供給手段と、上記加圧室内の圧力が所定圧力以上になったときに加圧室から上記燃料噴射系への燃料の圧送を可能にする燃料圧送手段とを同様に備える。そして、上記加圧室内において上記プランジャの先端に対し進退方向へ分離可能に接地され、そのプランジャと共に進退方向に往復移動するアッパプランジャと、上記アッパプランジャを上記プランジャの先端から離反させる方向に付勢する付勢手段と、上記アッパプランジャの進退方向へ往復移動可能に設けられ、上記アッパプランジャを上記付勢手段の付勢力に抗して上記プランジャの先端に接地させた状態で上記プランジャと共に往復移動させるプレートと、上記プレートを往復移動させるとともに、上記プランジャの退出方向への移動時に上記アッパプランジャの進出方向の位置を上記付勢手段の付勢力に抗して規制するように上記プレートを所望位置に位置決めするプレート駆動手段とを備えている。
【００１６】
この特定事項により、付勢手段によりプランジャの先端から離反する方向に付勢されたアッパプランジャは、プランジャの進退方向への往復移動に応じて該プランジャと共に進退方向へ移動するプレートにより、付勢手段の付勢力に抗してプランジャの先端に接地した状態で進退方向へ往復移動する。このとき、アッパプランジャがプランジャと共に進退方向へ移動するため、プランジャが進退方向へ移動しても加圧室の容積が変化せず、燃料の吸入も吐出も行われない。
【００１７】
そして、プランジャが退出方向へ移動するとき（吸入行程中）、プレート駆動手段によりプレートが所望位置に位置決めされると、付勢手段によりプランジャの先端から離反する方向に付勢されたアッパプランジャの進出方向の位置が規制され、アッパプランジャがプランジャの先端から分離される。このとき、アッパプランジャの進出方向の位置が規制されることにより、加圧室の容積が大きくなる方向にプランジャのみが退出方向へ移動（吸入行程中）し、フィードポンプから送り出された燃料が低圧燃料通路を介して加圧室内に吸入される。
【００１８】
一方、アッパプランジャの進出方向の位置が規制された状態で、加圧室の容積が収縮する方向にプランジャが進出方向へ移動（圧送行程中）すると、加圧室内の燃料が高圧燃料通路およびデリバリパイプ内に向けて吐出される。このとき、高圧燃料ポンプにおける燃料吐出量の調整は、プレートにより規制されるアッパプランジャの進出方向の位置を調整することによって行われる。
【００１９】
このように、プレートにより規制されるアッパプランジャの進出方向の位置を調整することによって燃料吐出量が調整されるので、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間の調整によって燃料吐出量を調整する必要がない。このため、電磁スピル弁が不要となり、電磁スピル弁を閉動作させてシートに着座した際に生じる衝撃が外部に対して異音として伝達されることはない。これにより、プランジャが往復移動する毎に生じる電磁スピル弁の閉動作時の衝撃による頻繁な異音の発生が防止され、商品性を高めることが可能となる。
【００２０】
しかも、アッパプランジャの進出方向の位置がプレートにより規制された状態で、加圧室の容積が大きくなる方向にプランジャのみが退出移動することによって加圧室内に燃料が吸収される一方、加圧室の容積が収縮する方向にプランジャのみが進出移動することによって加圧室内の燃料が加圧されるので、プレートにより規制されるアッパプランジャの進出方向の位置に基づいて燃料吐出量が調整されることになる。このため、プランジャが進退方向へ往復移動する度に加圧室内の燃料が加圧されるもののように、加圧室内の燃料を高圧燃料通路側に吐出しないときに加圧室を低圧燃料通路に開放する必要がない。これにより、加圧室内の燃料を低圧燃料通路側に逆流させる必要がなくなり、加圧室内で加圧した燃料を再度低圧燃料通路側に逆流させる無駄が解消され、エネルギー効率を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上、要するに、アッパプランジャの退出方向または進出方向の位置をプレートにより規制することによって該アッパプランジャをプランジャの先端から分離させ、プランジャのみを退出移動させて加圧室内に低圧燃料通路側から燃料を吸入する一方、プランジャのみを進出移動させて加圧室内の燃料を高圧燃料通路側に吐出し、そのときのアッパプランジャの退出方向または進出方向の位置に基づいて燃料吐出量を調整することで、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間の調整による燃料吐出量の調整を廃止し、電磁スピル弁の閉動作時の衝撃による頻繁な異音の発生を防止して、商品性を高めることができる。しかも、加圧室内の燃料を高圧燃料通路側に吐出しないときに加圧室を低圧燃料配管に開放する必要がなく、加圧室内で加圧した燃料を再度低圧燃料通路側に逆流させる無駄を解消して、エネルギー効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
本実施例１では、本発明を自動車に搭載された筒内直噴型多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジンに適用した場合について説明する。
【００２４】
図１は、本実施例１に係るエンジン（内燃機関）の概略構成を示している。この図１に示すように、このエンジン１は、燃焼室１０を区画形成するピストン１１および出力軸であるクランクシャフト１３を備えている。ピストン１１はコネクティングロッド１２を介してクランクシャフト１３に連結されており、ピストン１１の往復運動がコネクティングロッド１２によってクランクシャフト１３の回転運動に変換されるようになっている。
【００２５】
上記クランクシャフト１３には、外周面に複数の突起１４ａ，１４ａ，…を有するシグナルロータ１４が取り付けられている。このシグナルロータ１４の近傍にはクランクポジションセンサ１５が配置されている。このクランクポジションセンサ１５は、クランクシャフト１３が回転する際にシグナルロータ１４の突起１４ａに対応してパルス状の信号を出力する。
【００２６】
エンジン１の燃焼室１０には吸気通路２および排気通路３が接続されている。吸気通路２と燃焼室１０との間には吸気バルブ２１が設けられており、この吸気バルブ２１を開閉駆動することにより、吸気通路２と燃焼室１０とが連通または遮断される。また、排気通路３と燃焼室１０との間には排気バルブ３１が設けられており、この排気バルブ３１を開閉駆動することにより、排気通路３と燃焼室１０とが連通または遮断される。これら吸気バルブ２１および排気バルブ３１の開閉駆動は、クランクシャフト１３の回転が伝達される吸気カムシャフト２２および排気カムシャフト３２の各回転によって行われる。
【００２７】
上記吸気カムシャフト２２には突起２２ａが形成されている。また、この吸気カムシャフト２２の近傍にはカムポジションセンサ２３が配置されている。このカムポジションセンサ２３は、吸気カムシャフト２２の回転に伴って上記突起２２ａがカムポジションセンサ２３の近傍を通過する毎に検出信号を出力する。
【００２８】
上記吸気通路２の上流部分にはエンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２４が配置されている。このスロットルバルブ２４はスロットルモータ２５によって駆動される。スロットルバルブ２４の開度は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２６の踏込操作に応じてスロットルモータ２５を駆動制御することにより調整される。なお、上記アクセルペダル２６の踏み込み量（アクセル踏込量）はアクセルポジションセンサ２７によって検出される。更に、吸気通路２には、スロットルバルブ２４の下流側に吸気通路２内の圧力（吸気圧）を検出するためのバキュームセンサ２８が配置されている。
【００２９】
そして、エンジン１には、燃焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）４が各気筒毎に設けられている。各気筒毎の燃料噴射弁４には、後述する燃料供給装置１００によって高圧燃料が供給され、その各燃料噴射弁４から燃料を燃焼室１０内に直接噴射することにより、燃焼室１０内で空気と燃料とが混合された混合気が形成され、点火プラグ２９の点火に伴ってその混合気が燃焼室１０内で燃焼される。この混合気の燃焼室１０内での燃焼によりピストン１１が往復運動してクランクシャフト１３が回転するようになっている。
【００３０】
次に、燃料噴射制御装置を図２に基づいて説明する。この図２は、燃料噴射制御装置の制御系を示すブロック図である。
【００３１】
図２に示すように、燃料噴射制御装置は、エンジン１の運転状態を制御するためのＥＣＵ（電子制御ユニット）５を備えている。このＥＣＵ５は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３およびバックアップＲＡＭ５４等を備えている。
【００３２】
ＲＯＭ５２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。
【００３３】
ＲＡＭ５３はＣＰＵ５１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ５４はエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３およびバックアップＲＡＭ５４は、バス５７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路５５および外部出力回路５６と接続されている。
【００３４】
外部入力回路５５には、クランクポジションセンサ１５、カムポジションセンサ２３、アクセルポジションセンサ２７およびバキュームセンサ２８等が接続されている。一方、外部出力回路５６には、燃料噴射弁４等が接続されている。
【００３５】
ＥＣＵ５は、エンジン回転数および負荷率等に基づき、燃料噴射弁４から噴射される燃料の量を制御するのに用いられる最終燃料噴射量を算出する。
【００３６】
ここで、エンジン回転数は、クランクポジションセンサ１５の検出信号から求められる。また、負荷率は、エンジン１の最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値であって、エンジン１の吸入空気量に対応するパラメータとエンジン回転数ＮＥとから算出される。なお、吸入空気量に対応するパラメータとしては、バキュームセンサ２８からの検出信号から求められる吸気圧や、アクセルポジションセンサ２７の検出信号から求められるアクセル踏込量等が挙げられる。そして、ＥＣＵ５は、上記演算にて算出された最終燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁４を駆動制御し、燃料噴射弁４から噴射される燃料の量を制御している。
【００３７】
次に、燃料噴射弁４に高圧燃料を供給するための燃料供給装置１００の構造を図３に基づいて説明する。この図３は本実施形態における燃料供給装置１００の構造を模式的に示す図である。
【００３８】
図３に示すように、燃料供給装置１００は、燃料タンク１０１から燃料を送り出すフィードポンプ１０２と、そのフィードポンプ１０２によって送り出された燃料を加圧して各気筒（４気筒）の燃料噴射弁４，４，…に向けて吐出する高圧燃料ポンプ１０３とを備えている。
【００３９】
上記高圧燃料ポンプ１０３は、シリンダ１３０、プランジャ１３１および加圧室１３２を備えている。プランジャ１３１は、排気カムシャフト３２に取り付けられたカム３２１の回転によって駆動され、シリンダ１３０内を進退方向（上下方向）へ往復移動する。本実施例のものでは、排気カムシャフト３２の回転軸回りに１８０°の角度間隔をもって２つのカム山がカム３２１に形成されている。そして、このカム山によってプランジャ１３１が押し上げられて、このプランジャ１３１がシリンダ１３０内で移動するようになっている。尚、本実施例に係るエンジン１は４気筒型であるため、エンジン１の１サイクル中、つまりクランクシャフト１３が２回転する間に、気筒毎に設けられた燃料噴射弁４から各１回ずつ、合計４回の燃料噴射が行われることになる。また、このエンジン１では、クランクシャフト１３が２回転する度に排気カムシャフト３２は１回転する。よって、燃料噴射弁４からの燃料噴射は４回ずつ、高圧燃料ポンプ１０３からの吐出動作は最大で２回ずつ、エンジン１の１サイクル毎に行われるようになっている。
【００４０】
加圧室１３２はプランジャ１３１およびシリンダ１３０によって区画されている。加圧室１３２は、低圧燃料通路を構成する低圧燃料配管１０４を介してフィードポンプ１０２に連通しており、また、高圧燃料通路を構成する高圧燃料配管１０５を介してデリバリパイプ１０６内に連通している。この場合、高圧燃料配管１０５およびデリバリパイプ１０６によって燃料噴射系が構成されている。
【００４１】
このデリバリパイプ１０６には、燃料噴射弁４，４，…が接続されていると共に、リリーフバルブ１７１を介してリターン配管１７２が接続されている。このリリーフバルブ１７１は、デリバリパイプ１０６内の燃料圧力が所定圧（例えば１３ＭＰａ）を越えたときに開弁する。このリリーフバルブ１７１の開弁により、デリバリパイプ１０６に蓄えられた燃料の一部をリターン配管１７２を介して燃料タンク１０１に戻すようになっている。これにより、デリバリパイプ１０６内の燃料圧力の過上昇が防止される。また、上記リターン配管１７２と高圧燃料ポンプ１０３とは、余剰燃料戻し配管１０８（図３では破線で示している）によって接続されており、プランジャ１３１とシリンダ１３０との間隙から漏出した燃料が上記余剰燃料戻し配管１０８を介してリターン配管１７２に戻される。
【００４２】
低圧燃料配管１０４には、フィルタ１４１およびプレッシャレギュレータ１４２が設けられている。このプレッシャレギュレータ１４２は、低圧燃料配管１０４内の燃料圧力が所定圧（例えば０．４ＭＰａ）を越えたときに低圧燃料配管１０４内の燃料を燃料タンク１０１に戻すことによって、この低圧燃料配管１０４内の燃料圧力を所定圧以下に維持している。また、低圧燃料配管１０４は、加圧室１３２内の燃料の圧力が所定圧以下になったときに低圧燃料配管１０４から加圧室１３２への燃料の供給を可能にする燃料供給手段としての逆止弁１３７を備えている。この逆止弁１３７によって、加圧室１３２で加圧された燃料が低圧燃料配管１０４に逆流することを阻止している。
【００４３】
また、高圧燃料配管１０５は、加圧室１３２内の燃料の圧力が所定圧以上になったときに加圧室１３２から高圧燃料配管１０５を介してデリバリパイプ１０６への燃料の圧送を可能にする燃料圧送手段としての逆止弁１５１を備えている。この逆止弁１５１によって、高圧燃料ポンプ１０３から吐出された燃料が逆流することを阻止している。
【００４４】
そして、プランジャ１３１の先端としての上端面は、加圧室１３２内に位置しており、そのプランジャ１３１の上端面には、進退方向に往復移動するアッパプランジャ１３３の下面が接地している。このアッパプランジャ１３３は、プランジャ１３１と共に進退方向に往復移動し、プランジャ１３１の上端面に対し進退方向へ分離可能となっている。アッパプランジャ１３３は、その下部が加圧室１３２内に位置し、上端部に幅広な鍔部１３３ａを有している。そして、アッパプランジャ１３３は、付勢手段としてのコイルスプリング１３４により退出方向、つまりアッパプランジャ１３３の下面をプランジャ１３１の上端面に接地させる方向（図３では下向き）に付勢されている。
【００４５】
また、アッパプランジャ１３３は、鍔部１３３ａの下面に当接するプレートによって、退出方向の位置がコイルスプリング１３４の付勢力に抗して規制されるようになっている。このプレート１３５は、アッパプランジャ１３３の進退方向に往復移動可能に設けられ、図示しないプレート駆動手段によって進退方向の所望位置に位置決めされ、これに鍔部１３３ａが当接することよって、アッパプランジャ１３３の退出方向の位置が任意に規制されるようになっている。このプレート駆動手段は、電磁ソレノイドを備えており、その電磁ソレノイドへの電流値をリニアに制御することによってプレート１３５を進退方向の所望位置に位置決めするようにしている。なお、図３中１３６は、プランジャ１３１の上端面に接地した状態で往復移動するアッパプランジャ１３３の最大進出位置を規制するストッパである。
【００４６】
そして、図４に示すように、低圧燃料配管１０４は、加圧室１３２内の圧力が所定圧力以下になったとき、具体的にはアッパプランジャ１３３の進出方向の位置がプレート１３５により規制された状態で加圧室１３２の容積が増大する方向にプランジャ１３１が退出移動するとき（吸入行程）、逆止弁１３７を介して加圧室１３２への燃料の供給を可能にしている。一方、図５に示すように、加圧室１３２内の圧力が所定圧力を超えたとき、具体的にはアッパプランジャ１３３の進出方向の位置がプレート１３５により規制された状態で加圧室１３２の容積が収縮する方向にプランジャ１３１が移動するとき（加圧行程）、加圧室１３２で加圧された燃料が逆止弁１５１を介してデリバリパイプ１０６への燃料の圧送を可能にしている。
【００４７】
ここで、アッパプランジャ１３３およびプランジャ１３１の進退方向への往復移動に基づく燃料の経路について図５および図６を参照しながら説明する。
【００４８】
まず、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、アッパプランジャ１３３は、プレート駆動手段の電磁ソレノイドに対し電流が供給されていないために最下端位置に位置するプレート１３５との当接が回避されているので、コイルスプリング１３４の付勢力により退出方向（図では下方）に付勢されたアッパプランジャ１３３が、カム３２１の回転に基づきシリンダ１３０内で進退方向に往復移動するプランジャ１３１の上端面に接地した状態で、プランジャ１３１と共に進退方向へ往復移動する。このとき、アッパプランジャ１３３がプランジャ１３１と共に進退方向へ移動するため、プランジャ１３１が進退方向へ移動しても加圧室１３２の容積が変化せず、加圧室１３２内の燃料の圧力が変化しないことから、低圧燃料配管１０４側からの燃料の吸入も高圧燃料配管１０５側への燃料の吐出も行われない。
【００４９】
また、図６の（ｂ）に示すように、プレート駆動手段の電磁ソレノイドに対し所定の電流値が供給されると、プレート１３５が最下端位置から進出移動して所望位置に位置決めされる。そして、図６の（ａ）に示すように、最進出位置にあるアッパプランジャ１３３がプランジャ１３１と共に退出方向へ移動すると、アッパプランジャ１３３の鍔部１３３ａがプレート１３５と当接し、アッパプランジャ１３３の退出方向の位置がコイルスプリング１３４の付勢力に抗して規制される。このとき、加圧室１３２の容積は、アッパプランジャ１３３の退出方向の位置がプレート１３５との当接により規制されていることにより、プランジャ１３１のみが退出方向へ移動（吸入行程中）して加圧室１３２の容積が増大し、加圧室１３２の燃料の圧力が所定圧以下となるために、フィードポンプ１０２から送り出された燃料が低圧燃料配管１０４を介して加圧室１３２に吸入（供給）される。
【００５０】
そして、最退出位置まで移動したプランジャ１３１がカム３２１の回転に基づき進出方向へ移動すると、このプランジャ１３１のみの進出方向への移動（圧縮行程中）により加圧室１３２の容積が収縮し、加圧室１３２の燃料の圧力が所定圧以上となるために、高圧燃料配管１０５側へ逆止弁１５１を介して燃料が圧送される。このとき、プランジャ１３１が最退出位置からアッパプランジャ１３３の下面に当接するまでのプランジャ１３３の進出方向への移動量に相当する容積分の燃料が高圧燃料配管１０５を介してデリバリパイプ１０６に圧送される。
【００５１】
その後、アッパプランジャ１３３がプランジャ１３１と共に進出方向へ移動すると、燃料の圧送要求に応じてプレート１３５が進退方向へ移動する。このとき、燃料の圧送要求がなければ、プレート１３５は最下端位置に位置付けられる。
【００５２】
このように、本実施例１によれば、プレート１３５により規制されるアッパプランジャ１３３の退出方向の位置を調整することによって燃料吐出量が調整されるので、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間の調整によって燃料吐出量を調整する必要がない。このため、電磁スピル弁が不要となり、電磁スピル弁を閉動作させてシートに着座した際に生じる衝撃が外部に対して異音として伝達されることはない。これにより、プランジャ１３１が往復移動する毎に生じる電磁スピル弁の閉動作時の衝撃による頻繁な異音の発生が防止され、商品性を高めることができる。
【００５３】
しかも、アッパプランジャ１３３の退出方向の位置がコイルスプリング１３４の付勢力に抗して規制された状態で、加圧室１３２の容積が大きくなる方向にプランジャ１３１のみが退出方向へ移動することによって加圧室１３２内に燃料が吸収される一方、加圧室１３２の容積が収縮する方向にプランジャ１３１のみが進出移動することによって加圧室１３２内の燃料が加圧されるので、プレート１３５により規制されるアッパプランジャ１３３の退出方向の位置に基づいて燃料吐出量が調整されることになる。このため、プランジャが進退方向へ往復移動する度に加圧室内の燃料が加圧されるもののように、加圧室１３２内の燃料を高圧燃料通路１０５側に吐出しないときに加圧室１３２を低圧燃料通路１０４に開放するさせる必要がない。これにより、加圧室１３２内の燃料を低圧燃料通路１０４側に逆流させる必要がなくなり、加圧室１３２内で加圧した燃料を再度低圧燃料通路１０４側に戻す無駄が解消され、エネルギー効率を高めることができる。
【実施例２】
【００５４】
次に、本発明の実施例２を図７および図８に基づいて説明する。
【００５５】
本実施例では、高圧燃料ポンプのコイルスプリングおよびプレートのレイアウトを変更している。なお、コイルスプリングおよびプレートを除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５６】
すなわち、本実施例では、図７および図８に示すように、付勢手段としてのコイルスプリング１３４′は、アッパプランジャ１３３の鍔部１３３ａの下方に縮装され、アッパプランジャ１３３を進出方向（図では上側）に付勢している。また、プレート１３５′は、アッパプランジャ１３３の鍔部１３３ａの上面に接地した状態でプランジャ１３１に応じて進退方向へ往復移動するようにプレート駆動手段により駆動されている。つまり、プレート１３５′は、コイルスプリング１３４′の付勢力により進出方向へ移動しようとするアッパプランジャ１３３をプランジャ１３１の上端面に下面を接地させた状態でプランジャ１３１と共に進退方向へ移動させるように鍔部１３３ａを押圧しながら進退方向へ移動するものである。
【００５７】
そして、プレート１３５′は、プランジャ１３１が退出方向へ移動する際、プレート駆動手段によりアッパプランジャ１３３の進退方向への移動軌跡上において所望位置に位置決めされ、プランジャ１３１の退出方向への移動時にコイルスプリング１３４′により進出方向へ付勢されたアッパプランジャ１３３の進出方向の位置を規制するようにしている。このとき、プレート１３５′によりアッパプランジャ１３３の進出方向の位置が規制されることにより、プランジャ１３１のみがカム３２１に基づいて退出方向へ移動し、アッパプランジャ１３３の下面がプランジャ１３１の上端面から分離される。
【００５８】
ここで、アッパプランジャ１３３およびプランジャ１３１の進退方向への往復移動に基づく燃料の経路について図７および図８を参照しながら説明する。
【００５９】
まず、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、プレート１３５′は、コイルスプリング１３４′による進出方向への付勢力に抗してアッパプランジャ１３３の鍔部１３３ａの上面を押圧している。これにより、プランジャ１３１に応じて進退方向へ移動するプレート１３５′により押圧されたアッパプランジャ１３３は、カム３２１の回転に基づきシリンダ１３０内で進退方向に往復移動するプランジャ１３１の上端面に接地した状態で、プランジャ１３１と共に進退方向へ往復移動する。このとき、アッパプランジャ１３３がプランジャ１３１と共に進退方向へ移動するため、プランジャ１３１が進退方向へ移動しても加圧室１３２の容積が変化せず、加圧室１３２内の燃料の圧力が変化しないことから、低圧燃料配管１０４側からの燃料の吸入も高圧燃料配管１０５側への燃料の吐出も行われない。
【００６０】
また、図８の（ａ）に示すように、プランジャ１３１が退出方向へ移動する際、プレート駆動手段によりプレート１３５′がアッパプランジャ１３３の進退方向への移動軌跡上において所望位置に位置決めされると、コイルスプリング１３４′により進出方向へ付勢されているアッパプランジャ１３３の進出方向の位置が規制される。このとき、アッパプランジャ１３３の進出方向の位置がプレート１３５′により規制されていることにより、プランジャ１３１のみが退出方向へ移動（吸入行程中）して加圧室１３２の容積が増大し、加圧室１３２の燃料の圧力が所定圧以下となるために、フィードポンプ１０２から送り出された燃料が低圧燃料配管１０４を介して加圧室１３２に吸入（供給）される。
【００６１】
そして、最退出位置まで移動したプランジャ１３１がカム３２１の回転に基づき進出方向へ移動すると、このプランジャ１３１のみの進出方向への移動（圧縮行程中）により加圧室１３２の容積が収縮し、加圧室１３２の燃料の圧力が所定圧以上となるために、高圧燃料配管１０５側へ逆止弁１５１を介して燃料が圧送される。このとき、プランジャ１３１が最退出位置からアッパプランジャ１３３の下面に当接するまでのプランジャ１３３の進出方向への移動量に相当する容積分の燃料が高圧燃料配管１０５を介してデリバリパイプ１０６に圧送される。
【００６２】
その後、プランジャ１３１の上端面にアッパプランジャ１３３の下面が接地すると、図８の（ｂ）に示すように、プレート駆動手段によるプレート１３５′の所望位置への位置決めが解除されてアッパプランジャ１３３の進出方向での位置規制も解除される。これにより、プレート１３５′およびアッパプランジャ１３３がプランジャ１３１と共に進出方向へ移動する。このとき、燃料の圧送要求があると、プランジャ１３１が退出方向へ移動する際、プレート駆動手段によりプレート１３５′がアッパプランジャ１３３の進退方向への移動軌跡上において所望位置に位置決めされ、コイルスプリング１３４′により進出方向へ付勢されているアッパプランジャ１３３の進出方向の位置が規制される。これに対し、燃料の圧送要求がなければ、プレート１３５′は、カム３２１の回転に基づきシリンダ１３０内で進退方向に移動するプランジャ１３１の上端面にアッパプランジャ１３３を接地させた状態で、プランジャ１３１と共に進退方向へ往復移動する。
【００６３】
このように、本実施例２によれば、プレート１３５′により規制されるアッパプランジャ１３３の進出方向の位置を調整することによって燃料吐出量が調整されるので、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間の調整によって燃料吐出量を調整する必要がない。このため、電磁スピル弁が不要となり、電磁スピル弁を閉動作させてシートに着座した際に生じる衝撃が外部に対して異音として伝達されることはない。これにより、プランジャ１３１が往復移動する毎に生じる電磁スピル弁の閉動作時の衝撃による頻繁な異音の発生が防止され、商品性を高めることができる。
【００６４】
しかも、アッパプランジャ１３３の進出方向の位置がコイルスプリング１３４′の付勢力に抗して規制された状態で、加圧室１３２の容積が大きくなる方向にプランジャ１３１のみが退出方向へ移動することによって加圧室１３２内に燃料が吸収される一方、加圧室１３２の容積が収縮する方向にプランジャ１３１のみが進出移動することによって加圧室１３２内の燃料が加圧されるので、プレート１３５′により規制されるアッパプランジャ１３３の進出方向の位置に基づいて燃料吐出量が調整されることになる。このため、プランジャが進退方向へ往復移動する度に加圧室内の燃料が加圧されるもののように、加圧室１３２内の燃料を高圧燃料通路１０５側に吐出しないときに加圧室１３２を低圧燃料通路１０４に開放する必要がない。これにより、加圧室１３２内の燃料を低圧燃料通路１０４側に逆流させる必要がなくなり、加圧室１３２内で加圧した燃料を再度低圧燃料通路１０４側に戻す無駄が解消され、エネルギー効率を高めることができる。
【００６５】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記各実施例では、本発明を自動車に搭載された筒内直噴型４気筒ガソリンエンジンに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば筒内直噴型６気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数のガソリンエンジンに適用可能である。また、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の他の内燃機関にも本発明は適用可能である。更には、本発明が適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。
【００６６】
また、本発明に係る燃料配管が適用される内燃機関の燃料噴射系としては必ずしもデリバリパイプ１０６を有するものには限らない。例えば、デリバリパイプを備えておらず、燃料供給通路にプレッシャレギュレータを備え、このプレッシャレギュレータによって余剰燃料を燃料タンクに返送して燃料圧力を調整するようにしたエンジンに対しても本発明は適用可能である。
【００６７】
更に、上記各実施例における高圧燃料ポンプ１０３では、排気カムシャフト３２に取り付けられたカム３２１の回転によってプランジャ１３１が駆動される構成としたが、吸気カムシャフト２２に取り付けられたカムの回転によってプランジャ１３１が駆動される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１に係るエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】同じく燃料噴射制御装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】同じくプランジャおよびアッパプランジャが最進出方向に移動した状態であるときの燃料供給装置の構造を模式的に示す図である。
【図４】同じくプランジャおよびアッパプランジャが最退出方向に移動した状態であるときの燃料供給装置の構造を模式的に示す図である。
【図５】同じく（ａ）はプランジャおよびアッパプランジャが最退出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）はプランジャおよびアッパプランジャが最進出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図である。
【図６】同じく（ａ）はアッパプランジャの退出方向の位置が規制された状態でプランジャのみが最退出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）はアッパプランジャの退出方向の位置が規制された状態からプランジャおよびアッパプランジャが最進出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る高圧燃料ポンプの構造を示す図であり、（ａ）はプランジャおよびアッパプランジャが最退出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）はプランジャおよびアッパプランジャが最進出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図である。
【図８】同じく（ａ）はアッパプランジャの進出方向の位置が規制された状態でプランジャのみが最退出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）はアッパプランジャの進出方向の位置が規制された状態からプランジャおよびアッパプランジャが最進出方向に移動した状態であるときの高圧燃料ポンプの構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１          エンジン（内燃機関）
４          燃料噴射弁
１０１      燃料タンク
１０３      高圧燃料ポンプ
１０４      低圧燃料通路（低圧燃料配管）
１０５      高圧燃料通路（燃料噴射系）
１０６      デリバリパイプ（燃料噴射系）
１３１      プランジャ
１３２      加圧室
１３３      アッパプランジャ
１３４      コイルスプリング（付勢手段）
１３４′    コイルスプリング（付勢手段）
１３５      プレート
１３５′    プレート
１３７      逆止弁（燃料供給手段）
１５１      逆止弁（燃料圧送手段）
【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】
2008202578.tif 000008
【図７】
2008202578.tif 000009
【図８】
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