(57)【要約】【課題】内部空間内の燃料を燃料タンクに戻すリターン通路用の長い配管をなくしながらも、シール部材に対し高い耐圧性が要求されないレベルまで内部空間内の圧力を低くすることのできる高圧燃料ポンプを提供することにある。【解決手段】プランジャ９が加圧室１４の容積を大きくする方向に移動する吸入行程中には、加圧室１４内の圧力Ｐ３が内部空間２５内の圧力Ｐ２以下に速やかに低下し、圧力Ｐ３と圧力Ｐ２との差圧が大きくなる。そして、当該差圧に基づき内部空間２５内の燃料が連通路２６を介して効率よく加圧室１４に吸い上げられ、同空間２５内の圧力Ｐ２が速やかに低下することとなる。このため、内部空間２５内の燃料を燃料タンクに戻すリターン通路を設けずとも、内部空間２５内の圧力Ｐ２をオイルシール２１に対し高い耐圧性が要求されないレベルまで低下させることができる。【選択図】      図１
2005069146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの摺動孔に挿入されるプランジャを往復移動させることで、同摺動孔の一部に形成された加圧室に吸入通路を介して燃料を吸入するとともに、同加圧室から吐出通路を介して燃料を吐出するものであって、前記加圧室からシリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする燃料を、前記プランジャ外周壁の前記シリンダから突出する部分をシールするシール部材によって区画形成される内部空間に保持するようにした高圧燃料ポンプにおいて、
前記内部空間と前記加圧室とを連通する連通路を設けるとともに、同連通路に前記加圧室から前記内部空間への燃料の流れを阻止する逆止弁を設けた
ことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項２】
シリンダの摺動孔内で往復移動して同摺動孔の一部に形成された加圧室の容積を変化させるプランジャと、前記加圧室に接続された吸入通路と同加圧室との間を連通・遮断すべく開閉動作する開閉弁とを備え、吸入行程では前記開閉弁を開弁させて前記吸入通路から前記加圧室内への燃料吸入を可能とし、圧送行程では前記開閉弁の開弁期間の制御により前記加圧室から前記吸入通路に溢流される燃料の量を調節して前記開閉弁の閉弁期間中に前記加圧室から吐出通路を介して吐出される燃料の吐出量が調量されるものであって、前記加圧室からシリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする燃料を、前記プランジャ外周壁の前記シリンダから突出する部分をシールするシール部材によって区画形成される内部空間に保持するようにした高圧燃料ポンプにおいて、
前記内部空間と前記加圧室とを連通する連通路を設けるとともに、同連通路に前記加圧室から前記内部空間への燃料の流れを阻止する逆止弁を設け、
前記開閉弁については、吸入行程の所定期間中に強制的に閉弁制御が行われるものとした
ことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧燃料ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧燃料ポンプは、例えば内燃機関の燃料供給系に設けられ、燃料タンクからフィードポンプによって送り出された燃料を加圧して高圧燃料として送り出すものである。こうした高圧燃料ポンプは、シリンダの摺動孔に挿入されたプランジャをカムの回転によって往復移動させ、フィードポンプからの燃料を加圧室に吸入させたり、加圧室内の燃料を加圧して高圧燃料として吐出させたりする。即ち、プランジャが加圧室の容積を大きくする方向に移動する吸入行程では加圧室内にフィードポンプからの燃料が吸入され、プランジャが加圧室の容積を小さくする方向に移動する圧送行程では加圧室内の燃料が加圧された状態で吐出されるようになる。
【０００３】
ところで、プランジャが加圧室の容積を小さくする方向に移動する圧送行程では、加圧室内の圧力が高くなることから、加圧室内の燃料がシリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする。このようにリークした燃料がプランジャ外周壁を伝わって高圧燃料ポンプを潤滑する潤滑油に混入すると、同潤滑油がそれよりも粘度の低い燃料によって希釈され、潤滑が不十分になるおそれがある。
【０００４】
また、上記潤滑油がプランジャ外周壁を伝わって燃料に混入することもあり、燃料に潤滑油が混入すると、燃焼不良を招くといったおそれもある。
このため、特許文献１及び２では、加圧室からシリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする燃料の潤滑油への混入を防止するとともに、潤滑油の燃料への混入を防止するために、プランジャ外周壁におけるシリンダから突出する部分にシール部材を設けている。そして、上記リーク燃料については、シール部材によって区画形成された内部空間に保持するようにしている。また、内部空間に保持された燃料については、同空間から排出するようにしている。こうした内部空間からの燃料の排出に関し、特許文献１では、上記燃料を内部空間に連通するリターン通路を介して燃料タンクに戻すようにしている。
【０００５】
一方、特許文献２では、上記内部空間を高圧燃料ポンプにおける燃料の吸入部、即ち加圧室に吸入される前の燃料が通過する部分に連通する連通路を設け、その連通路に吸入部から内部空間への燃料の流れを阻止する逆止弁を設けている。この場合、内部空間内の圧力が吸入部の圧力よりも高まると逆止弁が開き、内部空間に保持された燃料が同空間と吸入部との間の圧力差に基づき連通路を介して吸入部に排出されることになる。
【特許文献１】特開平８−６８３７０公報
【特許文献２】特開平１０−１７６６２５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように内部空間に保持された燃料を燃料タンクに戻す場合、上記内部空間から燃料タンクまでを繋ぐリターン通路用の長い配管が必要になり、高圧燃料ポンプの取付作業の複雑化やコストアップを招くという問題がある。そこで、上記リターン通路を省略して同通路用の配管をなくすことも考えられるが、リターン通路を省略すると内部空間の燃料が排出されずに保持されたままになる。このため、加圧室からの燃料のリークによって内部空間に燃料が溜められ、同空間内の圧力が上昇して加圧室内の圧力と等しい値にまで達することから、内部空間を区画形成するシール部材に高い耐圧性が要求されることになる。
【０００７】
また、特許文献２のように連通路及び逆止弁を設け、内部空間内に保持された燃料を高圧燃料ポンプにおける燃料の吸入部に排出するようにすれば、上記リターン通路用の長い配管をなくしながら同空間内の燃料を排出することはできる。
【０００８】
しかし、内部空間から吸入部への燃料の排出は両者の間の圧力差に基づき行われるため、上記のように内部空間の燃料を吸入部に排出したとしても、内部空間内の圧力を吸入部の圧力未満に低下させることはできない。このため、シール部材に高い耐圧性が要求されることに変わりはなく、シール部材としてゴム材質等の耐圧性の低い安価なものを使用すると、内部空間から燃料がリークして同燃料により潤滑油が希釈されるという不具合を招く。
【０００９】
もっとも、この不具合に対処すべく、特許文献２に開示されるごとく、シール部材として金属ベローズなど耐圧性の高いものを用いればよいが、このようなシール部材は高価であり、その分の高圧燃料ポンプのコストアップは避けられない。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、上記のようなリターン通路用の長い配管をなくしながらも、シール部材に対し高い耐圧性が要求されないレベルまで内部空間内の圧力を低くすることのできる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】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、シリンダの摺動孔に挿入されるプランジャを往復移動させることで、同摺動孔の一部に形成された加圧室に吸入通路を介して燃料を吸入するとともに、同加圧室から吐出通路を介して燃料を吐出するものであって、前記加圧室からシリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする燃料を、前記プランジャ外周壁の前記シリンダから突出する部分をシールするシール部材によって区画形成される内部空間に保持するようにした高圧燃料ポンプにおいて、前記内部空間と前記加圧室とを連通する連通路を設けるとともに、同連通路に前記加圧室から前記内部空間への燃料の流れを阻止する逆止弁を設けた。
【００１２】
プランジャが加圧室の容積を大きくする方向に移動する吸入行程では、加圧室内の圧力が下がり、その圧力と内部空間内の圧力との差圧が大きくなるため、内部空間内の燃料が連通路を介して効率よく加圧室に吸い上げられる。このため、内部空間の燃料を燃料タンクに戻すためのリターン通路を設けずとも、シール部材に対し高い耐圧性が要求されないレベルまで内部空間内の圧力を低下させることができる。従って、シール部材としてゴム材質等の安価なものを使用することができる。
【００１３】
なお、ここで内部空間の容積については、プランジャが加圧室の容積を小さくする方向に移動する圧送行程中に、内部空間内の圧力が使用されるシール部材の耐久可能な上限値を越えて高くならないよう設定することができる。この設定を行うことにより、耐圧性の低いシール部材を使用したとしても、圧送行程中に内部空間内の圧力が上記シール部材の耐久可能な上限値を越えて高くなることはなくなる。更に、吸入行程中には上述した内部空間内の圧力の低下が図られるため、上記シール部材使用時の吸入行程中に内部空間内の圧力が上記シール部材の耐久可能な上限値を越えて高くなることもない。このように、耐圧性の低いシール部材を使用したとしても、圧送行程及び吸入行程で常に内部空間内の圧力を上記シール部材の耐久可能な上限値未満に維持することができるため、内部空間からの燃料リークを抑制し、その燃料リークによる潤滑油の希釈を抑制することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、シリンダの摺動孔内で往復移動して同摺動孔の一部に形成された加圧室の容積を変化させるプランジャと、前記加圧室に接続された吸入通路と同加圧室との間を連通・遮断すべく開閉動作する開閉弁とを備え、吸入行程では前記開閉弁を開弁させて前記吸入通路から前記加圧室内への燃料吸入を可能とし、圧送行程では前記開閉弁の開弁期間の制御により前記加圧室から前記吸入通路に溢流される燃料の量を調節して前記開閉弁の閉弁期間中に前記加圧室から吐出通路を介して吐出される燃料の吐出量が調量されるものであって、前記加圧室からシリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする燃料を、前記プランジャ外周壁の前記シリンダから突出する部分をシールするシール部材によって区画形成される内部空間に保持するようにした高圧燃料ポンプにおいて、前記内部空間と前記加圧室とを連通する連通路を設けるとともに、同連通路に前記加圧室から前記内部空間への燃料の流れを阻止する逆止弁を設け、前記開閉弁については、吸入行程の所定期間中に強制的に閉弁制御が行われるものとした。
【００１５】
プランジャが加圧室の容積を大きくする方向に移動する吸入行程では、そのプランジャの移動に伴い加圧室内の圧力が下がるが、吸入行程の所定期間中には開閉弁の強制的な閉弁制御が行われて吸入通路と加圧室との間が遮断されるため、上記加圧室内の圧力の低下が一層速やかなものとなる。その結果、加圧室内の圧力と内部空間内の圧力との差圧が速やかに大きくなり、内部空間内の燃料が連通路を介して効率よく加圧室に吸い上げられる。このため、内部空間の燃料を燃料タンクに戻すためのリターン通路を設けずとも、シール部材に対し高い耐圧性が要求されないレベルまで内部空間内の圧力を低下させることができる。従って、シール部材としてゴム材質等の安価なものを使用することができる。
【００１６】
なお、ここで内部空間の容積については、プランジャが加圧室の容積を小さくする方向に移動する圧送行程中に、内部空間内の圧力が使用されるシール部材の耐久可能な上限値を越えて高くならないよう設定することができる。この設定を行うことにより、耐圧性の低いシール部材を使用したとしても、圧送行程中に内部空間内の圧力が上記シール部材の耐久可能な上限値を越えて高くなることはなくなる。更に、吸入行程中には上述した内部空間内の圧力の低下が図られるため、上記シール部材使用時の吸入行程中に内部空間内の圧力が上記シール部材の耐久可能な上限値を越えて高くなることもない。このように、耐圧性の低いシール部材を使用したとしても、圧送行程及び吸入行程で常に内部空間内の圧力を上記シール部材の耐久可能な上限値未満に維持することができるため、内部空間からの燃料リークを抑制し、その燃料リークによる潤滑油の希釈を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を自動車用エンジンの燃料供給系に設けられるスピル式の高圧燃料ポンプに具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示される高圧燃料ポンプ１において、そのシリンダ２の下部はスプリングシート３及びリフタガイド４を挟んだ状態で、エンジンのシリンダヘッドに固定されるブラケット５に取り付けられている。同ポンプ１のシリンダ２は、その上部に設けられたカバー６と上記ブラケット５とをボルト７で連結することで、カバー６とブラケット５との間に固定されている。
【００１８】
シリンダ２には上下方向に延びる摺動孔８が形成され、この摺動孔８にはプランジャ９が挿入されている。プランジャ９において、その下端部はシリンダ２から突出してリフタガイド４の内部に位置しており、プランジャ９の下端面はリフタガイド４の内周に嵌め込まれたリフタ１０の底部内面に接触している。また、リフタ１０の底部裏面はエンジンのカムシャフト１１に設けられたカム１２に接触している。リフタ１０及びプランジャ９は、共に、当該リフタ１０とスプリングシート３との間に設けられたコイルスプリング１３によってカム１２側に付勢されている。
【００１９】
従って、カムシャフト１１の回転に伴いカム１２がリフタ１０を押し上げると、そのリフタ１０がリフタガイド４に案内されて上方に移動するとともに、プランジャ９が摺動孔８内を上方に移動する。また、リフタ１０及びプランジャ９がカム１２によって押し上げられた後に更にカム１２が回転すると、今度はコイルスプリング１３の付勢力によってリフタ１０がリフタガイド４に案内されて下方に移動するとともに、プランジャ９が摺動孔８内を下方に移動する。こうしてカム１２の回転に伴いリフタ１０及びプランジャ９が上下方向に往復移動することとなる。
【００２０】
シリンダ２において、摺動孔８におけるプランジャ９の上端面よりも上側の部分には加圧室１４が形成されている。この加圧室１４には吸入通路１５が接続されている。吸入通路１５は、上記カバー６を通過しており、燃料タンク内の燃料を汲み上げて吐出するフィードポンプに繋がっている。吸入通路１５と加圧室１４との間は、ボルト１６によってカバー６に取り付けられた開閉弁１７の開閉動作に基づき連通・遮断される。即ち、開閉弁１７の開弁時には、その弁体１８が下方に移動して吸入通路１５と加圧室１４との接続部分が開き、吸入通路１５と加圧室１４との間での燃料の流通が可能となる。また、開閉弁１７の閉弁時には、その弁体１８が上方に移動して上記接続部分を閉じ、吸入通路１５と加圧室１４との間での燃料の流通が禁止される。
【００２１】
上記開閉弁１７については、上記弁体１８の上下動が電磁ソレノイドの通電制御を通じて行われる電磁弁として構成されている。そして、この開閉弁１７は、プランジャ９が加圧室１４の容積を大きくする方向（下方）に移動する吸入行程の全期間に亘って開弁状態とされる。このため、吸入行程中には吸入通路１５から加圧室１４に燃料が吸入されるようになる。また、プランジャ９が加圧室１４の容積を小さくする方向（上方）に移動する圧送行程では、開閉弁１７が当該圧送行程中の任意のタイミングで閉弁される。圧送行程中において、開閉弁１７が閉弁されるまでの開弁期間中は加圧室１４内の燃料が吸入通路１５に溢流させられ、上記開閉弁１７の閉弁タイミングから圧送行程終了までの閉弁期間中に加圧室１４内の燃料が加圧されて高圧燃料として吐出通路１９から吐出される。なお、吐出通路１９から吐出された高圧燃料は、エンジンの燃料噴射弁に向けて送り出され、同通路１９上のチェック弁２０によって加圧室１４に逆流しないようにされる。
【００２２】
高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量は、圧送行程での開閉弁１７の閉弁タイミングの調整により、圧送行程中に加圧室１４から吸入通路１５に溢流される燃料の量を調整することで変化するようになる。従って、開閉弁１７の通電制御を通じて上記閉弁タイミングを早め、圧送行程中に加圧室１４から吸入通路１５に溢流する燃料の量を少なくすることで、圧送行程での開閉弁１７の閉弁期間中に加圧室１４から吐出通路１９へと吐出される燃料の量が増え、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量が多くなる。また、開閉弁１７の通電制御を通じて上記閉弁タイミングを遅らせ、圧送行程中に加圧室１４から吸入通路１５に溢流する燃料の量を多くすることで、圧送行程での開閉弁１７の閉弁期間中に加圧室１４から吐出通路１９へと吐出される燃料の量が減り、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量が少なくなる。
【００２３】
このように、本実施形態の高圧燃料ポンプ１は、開閉弁１７の通電制御を通じて、圧送行程中に加圧室１４から吸入通路１５へと溢流される燃料の量を変更することで、同ポンプ１の燃料吐出量が調整されるスピル式の高圧燃料ポンプとされている。
【００２４】
ところで、高圧燃料ポンプ１においては、圧送行程で加圧室１４内の燃料が加圧されると、加圧室１４内の圧力が高くなり、その燃料がシリンダ内周壁（摺動孔８の内周面）とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする。このようにリークした燃料がプランジャ外周壁を伝わって高圧燃料ポンプ１を潤滑する潤滑油に混入しないよう、高圧燃料ポンプ１にはプランジャ９におけるシリンダ２から突出する部分の周りを周方向に囲うオイルシール２１が設けられている。
【００２５】
このオイルシール２１は、円筒状に形成されてスプリングシート３におけるプランジャ９が貫通する部分の内周に固着された金属管部２２と、金属管部２２の内面に被覆形成されたゴム材２３とから構成されている。ゴム材２３の下端縁には円環状をなすリップ部２４が形成され、このリップ部２４がプランジャ外周壁におけるシリンダ２から突出する部分に圧接されることで、その部分がシールされるようになっている。
【００２６】
また、オイルシール２１とプランジャ外周壁との間は同オイルシール２１によって区画形成された内部空間２５となっており、同空間２５内には加圧室１４から上記クリアランスを介してリークした燃料が保持される。このように上記リーク燃料は内部空間２５内に保持されるため、同燃料が高圧燃料ポンプ１の潤滑油に混入し、同潤滑油がそれよりも粘度の低い燃料によって希釈され、潤滑が不十分になるのを抑制することができるようになる。
【００２７】
ただし、加圧室１４からの燃料のリークによって内部空間２５内に燃料が溜められると、同空間２５内の圧力が上昇して加圧室１４内の圧力と等しい値にまで達することから、内部空間２５を区画形成するオイルシール２１の耐圧性が問題となってくる。このため、高圧燃料ポンプ１には、内部空間２５と加圧室１４とを連通する連通路２６が設けられるとともに、同連通路２６には加圧室１４から内部空間２５への燃料の流れを阻止する逆止弁２７が設けられる。
【００２８】
なお、この逆止弁２７は、スプリング２８によって閉弁位置に付勢される弁体２９を備えている。そして、加圧室１４内の圧力が内部空間２５内の圧力よりも所定量だけ低下すると、弁体２９がスプリング２８の付勢力に抗して開弁位置に移動し、連通路２６を通じての内部空間２５から加圧室１４への燃料の流通が許可されるようになる。
【００２９】
こうした連通路２６及び逆止弁２７を設けると、プランジャ９が加圧室１４の容積を大きくする方向に移動して当該加圧室１４内の圧力が下がる吸入行程で、加圧室１４内の圧力と内部空間２５内の圧力との差圧に基づき逆止弁２７が開弁し、内部空間２５内の燃料が効率よく加圧室１４に吸い上げられる。このため、内部空間２５内の圧力をオイルシールに対し高い耐圧性が要求されることのないレベルまで低下させることができ、オイルシール２１のようにゴム材質等を用いた安価なオイルシールを使用したとしても、当該オイルシール２１によって区画形成される内部空間２５から燃料がリークすることはなくなる。
【００３０】
次に、上記のような内部空間２５からの燃料の排出構造を採用した場合の利点について、従来の排出構造を採用した場合と比較しながら図２を併せ参照して説明する。なお、図２において、（ａ）は上記従来の排出構造を高圧燃料ポンプ１に適用した場合の同ポンプ１を模式的に示したものであり、（ｂ）は上記本実施形態の排出構造を高圧燃料ポンプ１に適用した場合の同ポンプ１を模式的に示したものである。
【００３１】
図２（ａ）に示されるように、上記従来の排出構造では、連通路２６が内部空間２５と吸入通路１５における高圧燃料ポンプ１への燃料の吸入部３０、即ち加圧室１４に吸入される前の燃料が通過する部分とを連通するものとなる。この場合、加圧室１４から内部空間２５への燃料のリークに基づき内部空間２５内の圧力Ｐ２が高まると、内部空間２５内の燃料が当該空間２５内の圧力Ｐ２と吸入部３０内の圧力Ｐ１との差圧に基づき連通路２６を介して吸入部３０に流れるようになる。このため、内部空間２５内の圧力Ｐ２は、吸入部３０の圧力Ｐ１とほぼ同じ値となって当該圧力Ｐ１との圧力差が無くなるまでは低下する。
【００３２】
しかしながら、吸入部３０の圧力Ｐ１は例えば４００ｋＰａ〜１ＭＰａといった比較的高い値をとることから、上記のように内部空間２５内の圧力Ｐ２が吸入部３０の圧力Ｐ１とほぼ同じ値まで低下したとしても、オイルシール２１に対して高い耐圧性が要求されないレベルには達しない。このことから、オイルシール２１に高い耐圧性が要求されるようになり、同オイルシール２１のようにゴム材質等を用いた安価なオイルシールを用いると、当該オイルシール２１によって区画形成される内部空間２５から燃料がリークする。そして、この燃料が高圧燃料ポンプ１の潤滑油に混入し、同潤滑油が燃料によって希釈されると、潤滑が不十分になるおそれがある。
【００３３】
一方、図２（ｂ）に示されるように、上記本実施形態の排出構造では、連通路２６が内部空間２５と加圧室１４とを連通するものとなる。この場合、加圧室１４から内部空間２５への燃料のリークに基づき内部空間２５内の圧力Ｐ２が高まると、吸入行程において内部空間２５内の燃料が当該空間２５内の圧力Ｐ２と加圧室１４内の圧力Ｐ３との差圧に基づき連通路２６を介して加圧室１４に吸い上げられる。
【００３４】
吸入行程中に開閉弁１７が開かれて吸入通路１５から加圧室１４に燃料が吸入されるとき、その燃料が開閉弁１７の弁体１８周りを通過する際に流動抵抗があることから、加圧室１４の容積を大きくする方向へのプランジャ９の移動に対し吸入通路１５から加圧室１４に燃料が吸入されにくくなる。その結果、吸入行程中の加圧室１４内の圧力Ｐ３が低下し易くなり、内部空間２５内の圧力Ｐ２と加圧室１４内の圧力Ｐ３との差圧が大きくなるため、内部空間２５内の燃料を連通路２６を介して効率よく加圧室１４に吸い上げることができる。
【００３５】
なお、一回の圧送行程が行われたときの内部空間２５内の圧力Ｐ２は、同空間２５の容積Ｖｏによって変わってくる。このため、内部空間２５の容積Ｖｏについては、一回の圧送行程が行われたときの同空間２５内の圧力Ｐ２がオイルシール２１の耐久可能な上限値（以下、耐圧上限値Ｐｏという）を越えて大きくならないよう予め設定されている。ここで、内部空間２５の容積Ｖｏの設定について、以下の式（１）〜（４）を併せ参照して説明する。
【００３６】
Ｐ２＝Ｋｇ（Ｖｌ／Ｖｏ）…（１）
Ｐ２≦Ｐｏ              …（２）
Ｋｇ（Ｖｌ／Ｖｏ）≦Ｐｏ…（３）
Ｖｏ≧Ｋｇ（Ｖｌ／Ｐｏ）…（４）
Ｐ２：内部空間内の圧力
Ｐｏ：オイルシールの耐圧上限値
Ｋｇ：燃料の体積弾性率
Ｖｌ：一回の圧送行程での燃料の最大リーク流量
Ｖｏ：内部空間の容積
内部空間２５内の圧力Ｐ２は、同空間２５の容積Ｖｏ、一回の圧送行程での加圧室１４から内部空間２５への燃料の最大リーク流量Ｖｌ、及び燃料の体積弾性率Ｋｇに基づき、式（１）で表すことができる。また、内部空間２５内の圧力Ｐ２については、式（２）で示されるようにオイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏ以下にする必要がある。この式（２）の圧力Ｐ２に式（１）の右辺を代入することで式（３）が得られ、更に式（３）を変形することで式（４）が得られるようになる。この式（４）は、一回の圧送行程が行われたときの内部空間２５の圧力Ｐ２をオイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏ以下とするための内部空間２５の容積Ｖｏの条件を表すものとなる。従って、内部空間２５の容積Ｖｏは、「Ｋｇ（Ｖｌ／Ｐｏ）」という値以下となって式（４）が満たされるよう予め設定される。
【００３７】
また、連通路２６に設けられた逆止弁２７は、加圧室１４内の圧力Ｐ３が内部空間２５内の圧力Ｐ２よりも所定量だけ低下したときに開弁し、当該空間２５から加圧室１４への燃料の流通を許可するものである。一回の圧送行程が行われたときの内部空間２５内の圧力Ｐ２は、上述した容積Ｖｏの設定によりオイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏ以下となる。このことから、逆止弁２７については、耐圧上限値Ｐｏ以下となる上記内部空間２５内の圧力Ｐ２に対し、加圧室１４内の圧力Ｐ３が所定量だけ低下したときに開弁するものとなる。従って、逆止弁２７の開弁圧Ｐｃは、オイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏに対し、以下の式（５）で示される関係を有する。
【００３８】
Ｐｃ＜Ｐｏ      …（５）
Ｐｃ：開弁圧
Ｐｏ：オイルシールの耐圧上限値
次に、上記本実施形態の排出構造を採用した高圧燃料ポンプ１の駆動時における加圧室１４及び内部空間２５内の圧力変化態様、並びに、開閉弁１７及び逆止弁２７の開閉態様について、図３のタイムチャートを参照して説明する。なお、同図においては、電磁スピル弁である開閉弁１７の閉弁期間が圧送行程の開始時から終了時まで亘っている場合を例にとって、上記圧力変化態様および開閉態様を表している。
【００３９】
図３において、（ａ）はプランジャ９のリフト量の推移を示すものであり、（ｂ）は加圧室１４内の圧力Ｐ３及び内部空間２５内の圧力Ｐ２の推移を示すものである。また、図３において、（ｃ）は開閉弁１７の開閉態様を示すものであり、（ｄ）は逆止弁２７の開閉態様を示すものである。
【００４０】
プランジャ９が加圧室１４の容積を小さくする方向に移動し始めて圧送行程が開始されるとき（タイミングｔ１）には開閉弁１７が閉弁され、その後のプランジャ９の上記移動に伴い加圧室１４内の燃料が加圧されて同加圧室１４内の圧力Ｐ３が急上昇する。このとき、加圧室１４内の燃料が吐出通路１９に送り出されるようになる。加圧室１４内の圧力Ｐ３が高くなると、加圧室１４内の燃料がシリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介して内部空間２５内に漏れるため、同空間２５内の圧力Ｐ２が上昇する。
【００４１】
なお、所定の圧送行程で圧力Ｐ２が上昇するとき、当該圧力Ｐ２についてはオイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏ（図３（ｂ）の破線）未満に抑えられる。これは、内部空間２５の容積Ｖｏが上記（４）を満たすように設定されているためである。このように耐圧上限値Ｐｏ未満に抑えられる内部空間２５内の圧力Ｐ２は、圧送行程中、加圧室１４内の圧力Ｐ３よりも小さい値をとることになる。このため、圧送行程中においては、逆止弁２７が閉弁状態に維持され、連通路２６を介しての加圧室１４から内部空間２５への燃料の流れは阻止される。
【００４２】
圧送行程の後には、プランジャ９が加圧室１４の容積を大きくする方向に移動する吸入行程となる。この吸入行程では、開閉弁１７が開弁されるとともに、プランジャ９の上記移動に伴い加圧室１４内の圧力Ｐ３が低下してゆく。この加圧室１４内の圧力Ｐ３が内部空間２５内の圧力Ｐ２に対し所定量だけ低下すると（タイミングｔ２）、逆止弁２７が開弁して連通路２６を通じての内部空間２５から加圧室１４への燃料の流通が許可される。そして、プランジャ９の上記移動により速やかに低下する加圧室１４内の圧力Ｐ３と、その圧力Ｐ３よりも高い値の内部空間２５内の圧力Ｐ２との差圧により、同空間２５内の燃料が連通路２６を介して効率良く加圧室１４に吸い上げられる。その結果、内部空間２５内の圧力Ｐ２が低下することとなる。
【００４３】
内部空間２５内の圧力Ｐ２は、圧送行程中、オイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏ未満に抑えられることは上述したとおりである。このため、吸入行程中での上記逆止弁２７の開弁及び上記燃料の吸い上げについては、内部空間２５の圧力Ｐ２が上記耐圧上限値Ｐｏ未満という状況下で行われることとなる。こうして吸入行程中での内部空間２５内の圧力低下が図られることにより、吸入行程中においても内部空間２５内の圧力Ｐ２が上記耐圧上限値Ｐｏ未満に抑えられるようになる。
【００４４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）オイルシールとしてゴム材質等を用いた安価なオイルシール２１を使用したとしても、内部空間２５の容積Ｖｏを上記式（４）を満たすように設定することで、一回の圧送行程での加圧室１４から内部空間２５への燃料リークによって、同空間２５内の圧力Ｐ２がオイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏを越えて大きくなることはなくなる。また、吸入行程中には加圧室１４内の圧力Ｐ３が内部空間２５内の圧力Ｐ２以下に速やかに低下し、圧力Ｐ３と圧力Ｐ２との差圧が大きくなるため、当該差圧に基づき内部空間２５内の燃料が連通路２６を介して効率よく加圧室１４に吸い上げられる。このため、同空間２５内の圧力Ｐ２が速やかにオイルシール２１に対し高い耐圧性が要求されないレベルまで低下し、吸入行程においても当該圧力Ｐ２を耐圧上限値Ｐｏ未満に維持することができるようになる。従って、安価なオイルシール２１を使用したとしても、圧送行程及び吸入行程で常に内部空間２５内の圧力Ｐ２をオイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏ未満に維持することができ、同オイルシール２１の使用時の内部空間２５からの燃料リークによる潤滑油の希釈を抑制することができる。また、内部空間２５内の圧力Ｐ２をオイルシール２１の耐圧上限値Ｐｏ未満に維持するのに、同空間２５内の燃料を燃料タンクに戻すためのリターン通路用の長い配管を設ける必要もない。
【００４５】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・スピル式の高圧燃料ポンプとして構成されている高圧燃料ポンプ１は、吸入行程の全期間中に開閉弁１７が開弁状態とされるが、この開閉弁１７を吸入行程での所定期間だけ強制的に閉弁される閉弁制御が行われるものとしてもよい。例えば、図３（ｃ）に二点鎖線Ｌ１で示されるように、吸入行程の開始からの所定期間中だけ上記閉弁制御による開閉弁１７の閉弁が行われるようにしてもよい。この場合、その所定期間中は加圧室１４と吸入通路１５との間が遮断されるため、加圧室１４内の圧力Ｐ３が図３（ｂ）に二点鎖線Ｌ２で示されるように速やかに低下する。このため、加圧室１４内の圧力Ｐ３と内部空間２５内の圧力Ｐ２との差圧が速やかに大きくなり、その差圧に基づく連通路２６を通じての内部空間２５から加圧室１４への燃料の吸い上げを効率よく行うことができるようになる。なお、上記閉弁制御における吸入行程中の開閉弁１７の閉弁期間については、吸入行程の任意の期間に変更可能である。
【００４６】
・吸入調量式の高圧燃料ポンプに本発明を適用してもよい。同ポンプにおいては、開閉弁がその通電制御を通じて吸入行程中の所定期間だけ開弁されるとともに圧送行程の全期間中に亘って閉弁状態とされる。そして、上記吸入行程中における開閉弁の開弁期間の変更に基づき、吸入行程中に吸入通路から加圧室に吸入される燃料の量が調節されることで、高圧燃料ポンプからの燃料吐出量が調整される。吸入調量式の高圧燃料ポンプにおける吸入行程及び圧縮行程でのプランジャのリフト量、加圧室内の圧力Ｐ３及び内部空間内の圧力Ｐ２、開閉弁の開閉態様、並びに逆止弁の開閉態様は、それぞれ図４（ａ）〜（ｄ）に示されるように変化する。同図からわかるように、吸入調量式の高圧燃料ポンプにおいては、吸入行程中での開閉弁の閉弁期間中、吸入通路と加圧室とが遮断された状態でのプランジャの加圧室の容積を拡大する方向への移動により、加圧室内の圧力Ｐ３が例えば大気圧未満まで速やかに低下する。従って、加圧室内の圧力Ｐ３と内部空間内の圧力Ｐ２との差圧が速やかに大きくなり、その差圧に基づく連通路を通じての内部空間から加圧室への燃料の吸い上げを効率よく行うことができる。
【００４７】
・開閉弁１７として電磁スピル弁や吸入調量弁といった電磁弁を採用する代わりに加圧室１４から吸入通路１５への燃料の流れを阻止する逆止弁を採用し、高圧燃料ポンプ１を吸入行程で吸入通路１５から加圧室１４に吸入された燃料を全て吐出通路１９から吐出する全量吐出式の高圧燃料ポンプに本発明を適用してもよい。
【００４８】
・高圧燃料ポンプ１におけるプランジャ９の往復移動をエンジンのカムシャフト１１に設けられたカム１２の回転によって実現したが、本発明はこれに限定されない。例えば、高圧燃料ポンプ１をエンジンから離して設ける場合には、プランジャ９を往復移動させるためのカム及びカムシャフトをエンジンのカムシャフトとは別に設け、そのカム及びカムシャフトによってプランジャ９の往復移動を実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施形態の高圧燃料ポンプの内部構造を示す断面図。
【図２】（ａ）は従来の内部空間からの燃料の排出構造を適用した高圧燃料ポンプの略図であり、（ｂ）は本実施形態の内部空間からの燃料の排出構造を適用した高圧燃料ポンプの略図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態のスピル式の高圧燃料ポンプの駆動時におけるプランジャのリフト量の推移、内部空間及び加圧室の圧力の推移、並びに、開閉弁及び逆止弁の開閉態様を示すタイムチャート。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、吸入調量式の高圧燃料ポンプの駆動時におけるプランジャのリフト量の推移、内部空間及び加圧室の圧力の推移、並びに、開閉弁及び逆止弁の開閉態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００５０】
１…高圧燃料ポンプ、２…シリンダ、３…スプリングシート、４…リフタガイド、５…ブラケット、６…カバー、７…ボルト、８…摺動孔、９…プランジャ、１０…リフタ、１１…カムシャフト、１２…カム、１３…コイルスプリング、１４…加圧室、１５…吸入通路、１６…ボルト、１７…開閉弁、１８…弁体、１９…吐出通路、２０…チェック弁、２１…オイルシール（シール部材）、２２…金属管部、２３…ゴム材、２４…リップ部、２５…内部空間、２６…連通路、２７…逆止弁、２８…スプリング、２９…弁体、３０…吸入部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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