(57)【要約】  高圧燃料を内燃機関の燃料噴射部に対して効率的に供給できるとともに、機械的構成を簡素化することにより設計、製造が容易であって、修理、脱着時等のメンテナンス性に優れた燃料噴射システムを提供する。  内燃機関の燃料噴射システムにおいて、カムを備えた内燃機関に脱着可能であり、カムの回転に伴って往復動するプランジャによって燃料を高圧にして圧送するカセット式ポンプと、カセット式ポンプから圧送される高圧燃料を蓄積するとともに複数の燃料噴射部に対して高圧燃料を供給するコモンレールと、コモンレール内の圧力を調整する圧力調整部と、コモンレール内の圧力値をもとに圧力調整部を制御する圧力制御手段と、を備える。
2007083726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムを備えた内燃機関に脱着可能であり、前記カムの回転に伴って往復動するプランジャによって燃料を高圧化して圧送するカセット式ポンプと、
前記カセット式ポンプから圧送される高圧燃料を蓄積するとともに複数の燃料噴射部に対して前記高圧燃料を供給するコモンレールと、
前記コモンレール内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記コモンレール内の圧力値をもとに前記圧力調整部を制御する圧力制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項２】
前記燃料噴射部が電磁弁であり、当該電磁弁における燃料噴射量又は燃料噴射タイミングを制御する噴射制御手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記カセット式ポンプを複数備えることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記カセット式ポンプの上流側の燃料経路にオリフィスを備えることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項５】
前記カセット式ポンプは、両端が開放された円柱空間を有するハウジングと、当該ハウジングの円柱空間に挿入された円筒状のバレルと、当該バレル内に往復動自在に保持され、前記カムの回転に応じて前記燃料を加圧するためのプランジャと、当該プランジャを、燃料を加圧する方向とは反対方向へ付勢するスプリングと、前記プランジャによって加圧された燃料を吐出するための吐出弁と、を備え、
前記バレルの外周面にフランジ部を備えるとともに、当該フランジ部を前記ハウジングと固定用プレートとによって挟持することにより、前記バレルを前記ハウジングに固定することを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項６】
前記ハウジングにおける前記内燃機関に挿入される胴部の、前記円柱空間の軸方向に対して交差する方向に切断した切断面の外形を実質的に真円形状とすることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項７】
前記フランジ部は、前記バレルの外周と同心円状をなすことを特徴とする請求の範囲第５項又は第６項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項８】
前記固定用プレートの平面形状を長方形又は楕円形とすることを特徴とする請求の範囲第５項〜第７項のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項９】
前記カセット式ポンプは、前記バレル及びプランジャを複数備えることを特徴とする請求の範囲第５項〜第８項のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項１０】
建設機械、農業機械、小型船舶、発電機のいずれかに用いられる燃料噴射システムであることを特徴とする請求の範囲第１項〜第９項のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射システムに関し、主として、農業機械や建設機械等の産業用エンジンに用いられる内燃機関の燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農業機械や建設機械等に搭載される産業用エンジンでは、ディーゼルエンジンの燃料噴射部から燃料を噴射する燃料噴射システムとして、カセット式ポンプと燃料噴射ノズルとを備えた燃料噴射システムが用いられている。この燃料噴射システムは、エンジンに取り付けられたカセット式ポンプによって高圧化した燃料を圧送するとともに、圧送された燃料を燃料噴射ノズルからディーゼルエンジンの気筒内に噴射するものである。【０００３】
この燃料噴射システムにおいて、燃料噴射ノズルは、燃料の圧力が所定値を超えた場合に開放される一方、所定値を下回る場合に閉じられる逆止弁構造の弁が用いられており、燃料の噴射量及び噴射タイミングは、主としてカセット式ポンプ側で制御されている。
このようなカセット式ポンプとして、図１２に示すように、カムを備えたディーゼルエンジンに脱着可能なポンプ３００であって、ハウジング３０１内に保持された円筒状のバレル３０３と、バレル３０３内を往復動自在に配置されカムの回転に応じて燃料を加圧するためのプランジャ３０５と、プランジャ３０５を燃料を加圧する方向とは反対方向へ付勢するスプリング３０７と、プランジャ３０５によって加圧された燃料を吐出するための吐出弁３０９と、を備えたポンプがある（例えば、特許文献１及び２参照）。
このカセット式ポンプは、プランジャが下降している状態でハウジングに設けられた燃料通路を介して燃料加圧室に燃料が送り込まれるとともに、エンジンに備えられたカムの回転に伴いプランジャが上昇し、吸入ポートが閉じられて燃料加圧室内の燃料を高圧化する。そして、燃料が所定圧力を超えた場合に吐出弁を介して対応する燃料噴射ノズルに燃料が圧送される。【０００４】
このようなカセット式ポンプにおいて、圧送する燃料の流量制御は、プランジャに設けられた軸方向に対して斜め方向に形成された溝からなるリードと、当該プランジャを軸を中心に回転させるためのラック機構とを用いて行われている。詳細には、プランジャにリードが設けられているため、プランジャが所定位置まで上昇した場合には燃料加圧室と燃料通路が連通し、燃料加圧室内の燃料がリードを介して燃料通路側にスピルされ、圧送される燃料の流量が規定される。また、リードがプランジャの軸方向に対して斜め方向に設けられているため、プランジャの回転位置によって、燃料加圧室内の燃料が戻される時点での燃料加圧室内の容量が規定され、吐出する燃料の流量が所望の値に制御される。かかるプランジャの回転位置は、エンジンに接続されたガバナ機構等によってラック機構を制御することにより決定される。【０００５】
また、このようなカセット式ポンプにおいて、燃料の噴射タイミングの制御は、例えば、タイマを設け、カムシャフトを進角させてプランジャの上昇タイミングの調整を図ることにより行われている。
このように、従来の産業用エンジンにおける燃料噴射システムは、燃料の噴射量や噴射タイミングをポンプの機械的な構成によって制御するものであり、自動車や大型車用に用いられるような他の燃料噴射システムと比較して小型かつ機械的な構成となっている。【０００６】
一方、自動車や大型車用に用いられるエンジンの燃料噴射システムとして、蓄圧器（コモンレール）を用いた蓄圧式燃料噴射システム（以下、コモンレールシステムと称する場合がある。）が各種提案されている。この蓄圧式燃料噴射システムは、図１３に示すように、ポンプ本体４１１と、フィードポンプ４０７と、調量弁４１９とを備えるとともに、ポンプ４１０自体にカム４１５を備えた燃料供給用ポンプ４１０と、ポンプ４１０から圧送される高圧燃料を蓄積するとともに複数のインジェクタに対して圧送する蓄圧器４２０と、圧送される燃料を内燃機関の気筒に対して噴射するインジェクタ（図示せず）とを備えている。【０００７】
かかる蓄圧式燃料噴射システム４００において、燃料の噴射量制御は、燃料供給用ポンプ４１０の調量弁やインジェクタの開弁度合いを電磁的に制御することにより行われている。また、燃料の噴射タイミングの制御は、インジェクタの噴射孔を開放するタイミングを電磁的に制御することにより行われている。
このような蓄圧式燃料噴射システムは、燃料の圧力をより高圧化できるとともに、燃料の噴射量や噴射タイミングを精密に制御できるため、エンジンの運転状態の制御や放出される排気ガスの清浄化を容易に実現できるものである。【０００８】
【特許文献１】特公平７−１１７０１７号公報  （図６）
【特許文献２】特開平１１−３４３９４４号公報  （図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたカセット式ポンプを用いた燃料噴射システムは、カセット式ポンプの機械的な構成によって噴射量や噴射タイミングの制御を行うものであり、制御を精度よく行うためにはそれぞれの部材の構造が複雑化する必要がある一方、ポンプやカムの高精度な設計が要求されていた。
また、近年における排ガス規制の高度化に対応すべく燃料のさらなる高圧化の要請に応えるためには、プランジャの径やストローク量を大きくしたり、あるいは、エンジン側のカム山の形状を改良したりする必要があった。さらに、従来のカセット式ポンプは、高圧燃料がスピルされることによる磨耗や損傷を防ぐ対策を講じる必要があり、さらなる高圧化に応えるためには、部材の構造をより複雑化する必要があった。一方、それらの部材の構成を複雑化した場合には、強度が低下し耐久性が低下したり、燃料の高圧化に限界がみられたりする場合もあった。【００１０】
一方、図１３に示すような蓄圧式燃料噴射システムは、調量弁４１９やインジェクタ等によってより緻密な噴射タイミングや噴射量の制御が可能であるものの、用いられるポンプがフィードポンプ４０７、ポンプ本体４１１、調量弁４１９等を備えた比較的大型のものである。したがって、産業用エンジンの分野においては、カセット式ポンプと比較して搭載時のレイアウト設計が困難であったり、修理や交換脱着等のメンテナンスに手間がかかったりするため採用し難いという問題があった。
さらに、図１３に示す蓄圧式燃料噴射システムの場合、ポンプ４１０は独自にカム４１５を備えており、プランジャとプランジャバレルとの摺動面やカムとタペット等との摺動面に満たす潤滑油として、エンジン燃料を循環させるか、又は別途潤滑オイルを投入する必要がある。したがって、エンジン燃料を用いる場合には当該エンジン燃料に高い潤滑性及び清浄度が要求され、燃料の潤滑性や清浄度が所望の基準を満たさない場合には、ポンプの耐久信頼性を低下させるおそれがあった。一方、別途潤滑オイルを投入する場合には、エンジン燃料とエンジンオイル以外にも潤滑オイルの管理が必要になり、できるだけ簡易な構成で高度の耐久性が望まれる産業用エンジンの分野においては適しているとは言いがたい。【００１１】
そこで、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、主として産業用エンジンに用いられるカセット式ポンプを含む燃料噴射システムに蓄圧式燃料噴射システムを採用するとともに、コモンレール内の圧力を調整する圧力調整部を備えることにより、このような問題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、カセット式ポンプの機械的構成を省略でき、設計や製造が容易であって耐久性に優れるとともに、修理、交換脱着時等のメンテナンス性に優れ、所定の高圧燃料を内燃機関の燃料噴射部に対して安定的に供給できる燃料噴射システム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】
【００１２】
本発明によれば、カムを備えた内燃機関に脱着可能であり、カムの回転に伴って往復動するプランジャによって燃料を高圧化して圧送するカセット式ポンプと、カセット式ポンプから圧送される高圧燃料を蓄積するとともに複数の燃料噴射部に対して高圧燃料を供給するコモンレールと、コモンレール内の圧力を調整する圧力調整部と、コモンレール内の圧力値をもとに圧力調整部を制御する圧力制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射システムが提供され、上述した問題を解決することができる。【００１３】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、燃料噴射部が電磁弁であり、当該電磁弁における燃料噴射量又は燃料噴射タイミングを制御する噴射制御手段を備えることが好ましい。【００１４】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、カセット式ポンプを複数備えることが好ましい。【００１５】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、カセット式ポンプの上流側の燃料経路にオリフィスを備えることが好ましい。【００１６】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、カセット式ポンプは、両端が開放された円柱空間を有するハウジングと、当該ハウジングの円柱空間に挿入された円筒状のバレルと、当該バレル内に往復動自在に保持され、カムの回転に応じて燃料を加圧するためのプランジャと、当該プランジャを、燃料を加圧する方向とは反対方向へ付勢するスプリングと、プランジャによって加圧された燃料を吐出するための吐出弁と、を備え、バレルの外周面にフランジ部を備えるとともに、当該フランジ部をハウジングと固定用プレートとによって挟持することにより、バレルをハウジングに固定することが好ましい。【００１７】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、ハウジングにおける内燃機関に挿入される胴部の、円柱空間の軸方向に対して交差する方向に切断した切断面の外形を実質的に真円形状とすることが好ましい。【００１８】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、フランジ部は、バレルの外周と同心円状をなすことが好ましい。【００１９】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、固定用プレートの平面形状を長方形又は楕円形とすることが好ましい。【００２０】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、カセット式ポンプは、バレル及びプランジャを複数備えることが好ましい。【００２１】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射システムを構成するにあたり、建設機械、農業機械、小型船舶、発電機のいずれかに用いられる燃料噴射システムであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の燃料噴射システムによれば、内燃機関の燃料噴射システムにおいて、機械的構造を簡略化した所定構造のカセット式ポンプと、コモンレールと、所定の圧力調整部とを備えたコモンレールシステムを採用することにより、カセット式ポンプの設計製造が容易であって、従来のコモンレールシステムと比較してシステム全体を簡素化した燃料噴射システムとすることができる。したがって、産業用エンジンの分野で、より高圧の燃料を供給する場合であっても、機械的強度の向上や耐久性の向上を図ることができる。
また、コモンレール及び圧力調整部を備えることにより、カセット式ポンプ側で燃料流量や圧力の制御が不要になり、噴射量や噴射圧の制御を精度よく行うことができる。したがって、冷間時等の始動性の向上を図ったり、内燃機関の運転時の騒音を低減したりすることができる。【００２３】
また、コモンレールシステムのポンプとしてカセット式ポンプを採用することにより、修理、交換脱着時等のメンテナンス性の向上を図ることができる。また、カセット式ポンプであれば、ポンプのプランジャを往復動させるためのカムを内燃機関に備えていることから、ポンプ取り付け時に、内燃機関のギア等と同期させる手間を省略でき、取り付け作業を効率化できるとともに、ポンプの動作安定性を向上させることができる。さらに、ポンプがカセット式であることから、内燃機関の使用用途に応じてポンプの数やプランジャの数を自由に選択することができ、コモンレールに供給する燃料流量等の調整が容易になる。【００２４】
さらに、コモンレールシステムのポンプとしてカセット式ポンプを採用することにより、カムとプランジャ、スプリングシート、タペットとの接触面やタペットの摺動面に満たす潤滑油として、内燃機関内に投入されるエンジンオイルを利用することができるため、使用するエンジン燃料の清浄度にかかわらず潤滑性を確保できる。そして、それぞれの部位の潤滑性が向上するために、従来よりも高圧の燃料を供給する場合であっても、耐久性に優れたポンプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる燃料噴射システムの構成を説明するために供する図である。
【図２】本実施形態のカセット式ポンプの断面図である。
【図３】従来のカセット式ポンプのハウジングの形状を説明するために供する図である。
【図４】カセット式ポンプに作用する応力について説明するために供する図である。
【図５】本実施形態のカセット式ポンプのハウジングの断面形状を説明するために供する図である。
【図６】ハウジングの一部がくびれ状となっているカセット式ポンプの断面図である。
【図７】本実施形態のカセット式ポンプのフランジ部の形状を説明するために供する図である。
【図８】プランジャにおける潤滑油が回り込みにくい領域を説明するための図である。
【図９】複数のカセット式ポンプを備えた燃料噴射システムを示す図である。
【図１０】カセット式ポンプからの燃料還流経路にオーバーフローバルブを備えた燃料噴射システムの構成例である。
【図１１】圧力調整弁からの燃料還流経路にカセット式ポンプからの燃料還流経路を合流させた燃料噴射システムの構成例である。
【図１２】従来のカセット式ポンプの構成を説明するために供する図である。
【図１３】従来のコモンレールシステムの構成を説明するために供する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の燃料噴射システムに関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この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。【００２７】
本発明の実施の形態は、カムを備えた内燃機関に脱着可能であり、カムの回転に伴って往復動するプランジャによって燃料を高圧にして圧送するカセット式ポンプ（以下、単にポンプと称する場合がある。）と、カセット式ポンプから圧送される高圧燃料を蓄積するとともに複数の燃料噴射部に対して高圧燃料を供給するコモンレールと、コモンレール内の圧力を調整する圧力調整部と、コモンレール内の圧力値をもとに圧力調整部を制御する圧力制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射システム（以下、単に燃料噴射システムと称する場合がある。）である。
以下、かかる内燃機関の燃料噴射システムを、それぞれの部位ごとに分けて具体的に説明する。【００２８】
１．燃料噴射システムの全体構成
まず、図１を参照して、本実施形態の燃料噴射システム１０の全体構成について説明する。この燃料噴射システム１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に備えられた燃料噴射部（インジェクタと称する場合がある）１５に燃料を供給し噴射させるためのシステムであり、基本的に、燃料タンク１７と、カム１９を備えた内燃機関（図示せず）に脱着可能なカセット式ポンプ（以下、単にポンプと称する場合がある）２０と、蓄圧器としてのコモンレール１１と、コモンレール１１内の圧力を調整するための圧力調整部１３と、圧力調整部を制御する制御手段１４と、コモンレール１１側から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射部としてのインジェクタ１５とを含んで構成されている。【００２９】
また、燃料タンク１７とカセット式ポンプ２０との間、カセット式ポンプ２０とコモンレール１１との間及びコモンレール１１とインジェクタ１５との間は、それぞれ燃料供給経路によって接続されている。また、カセット式ポンプ２０、コモンレール１１に備えられた圧力制御弁１３及びインジェクタ１５には、それぞれ余剰の燃料を燃料タンク１７へ還流させるための燃料還流経路が接続されている。この図１では、低圧側の経路は白色で表され、高圧側の経路は黒色で表されている。【００３０】
また、本発明にかかる燃料噴射システムは、主として、建設機械や農業機械、小型船舶、発電機、さらには、車載の冷凍機用のコンプレッサ等を駆動するために用いられる小型産業用エンジンに用いられるものが対象とされる。上述した産業分野で用いられるエンジンは高度の耐久信頼性が必要とされており、燃料潤滑方式でそのような要求を満足するためにはポンプ側に高価な対策が必要となってしまうためである。すなわち、本発明のように、内燃機関に取り付けられるカセット式ポンプを採用することにより、潤滑性の高いエンジンオイルを潤滑油として用いることができ、コストの上昇を伴わずにポンプの耐久信頼性を向上させることができる。【００３１】
２．内燃機関
図示しない内燃機関は、クランクシャフトに対してギア等を介して接続されたカムシャフト１８を備えている。また、カムシャフト１８には内燃機関に取り付けられるカセット式ポンプ２０のプランジャの総数に対応する数のカム１９が接続されている。また、図示しないものの、内燃機関のハウジングには、カム１９の位置に対応してカセット式ポンプ２０の取り付け箇所となる一つ又は複数の開口が設けられている。例えば、後述するように、カセット式ポンプのハウジングの外形形状が真円形状である場合には、当該開口部も実質的に真円形状とされている。【００３２】
また、本発明の燃料噴射システム１０は、ポンプ２０側ではなく内燃機関側にカム１９を備える構成であるため、ポンプ側に備えられる従来のカムと比較してカムのベース径の選択幅が広がり、カム設計が容易にできるようになる。また、カムのベース径を大きくできることから、ポンプを駆動させる際に受ける応力を緩和させることができる。
さらに、本発明の燃料噴射システムでは、後述のように、カセット式ポンプはひたすら燃料を高圧化して圧送する機能のみが要求されることから、従来のカセット式ポンプで採用されていたようなカム山の複雑な設計を省略することができる。したがって、燃料流量を増やすためにカムを高速回転させた場合であっても、カムの耐久性が向上し、信頼性を向上させることができる。また、カムを内燃機関側に備えていることから、ポンプの取り付け時に内燃機関のギア等とカムを同期させる手間を省略でき、取り付け作業を効率化できるとともに、ポンプの動作安定性を向上させることができる。【００３３】
３．カセット式ポンプ
（１）基本構成
カセット式ポンプ２０は、燃料を高圧化してコモンレール１１に圧送するための部位である。本実施形態の燃料噴射システム１０に用いられるカセット式ポンプ２０の構成例を図２に示す。
図２は、図１中に示すカセット式ポンプ２０のＸＸ断面を矢印方向に見た断面図であり、両端が開放された円柱空間２１ａを有するハウジング２１と、当該ハウジング２１の円柱空間２１ａに挿入された実質的に円筒状のバレル２３と、当該バレル２３によって往復動自在に保持され内燃機関に備えられたカム１９の回転に応じて燃料を加圧するためのプランジャ２５と、当該プランジャ２５を燃料を加圧する方向とは反対方向へ付勢するスプリング２７と、プランジャ２５によって加圧された燃料を吐出するための吐出弁２９とを備えている。
この吐出弁２９は、プランジャ２５によって加圧される燃料加圧室３３内の高圧燃料が所定の圧力値を超えた場合に開放される一方、燃料加圧室３３内の圧力が所定値を下回った場合に閉じられる、いわゆる逆止弁型の弁であり、上方からホルダ２８によってネジ止めされることにより固定されている。【００３４】
かかるカセット式ポンプ２０は、スプリング２７の付勢力によってプランジャ２５が押し下げられている状態において、燃料タンクから圧送されてきた燃料がハウジング２１に設けられた燃料通路３５を介してハウジング２１の円柱空間２１ａとバレル２３の外周面の溝部２３ａとで形成された圧力導入室３１に流入するとともに、バレル２３に設けられた燃料加圧室３３と圧力導入室３１をつなぐ燃料通路３７を介して燃料加圧室３３内に流入する。
そして、内燃機関に備えられたカム１９の回転に伴ってプランジャ２５が押し上げられると、燃料加圧室３３に臨んでいたバレル２３の燃料通路３７がプランジャ２５によって閉じられるとともに燃料加圧室３３内の燃料が高圧化される。その後、燃料加圧室３３内の燃料の圧力が所定のしきい値を超えると、吐出弁２９が開放され燃料がコモンレール側へ圧送される。【００３５】
このように本発明の燃料噴射システムに用いられるカセット式ポンプは、燃料を高圧化して継続的に圧送する機能のみが要求され、従来のカセット式ポンプのように、流量制御や圧力調整を行うべく、プランジャにリードを設けたりプランジャの回転位置を制御するためのラックやガバナ機構を設けたりする必要がなくなる。したがって、高圧燃料のスピル対策を施したり、プランジャのストローク量や噴射タイミングを緻密に制御したりする必要がなくなる。よって、ポンプを構成するそれぞれの部材の機械的構成を省略して著しく簡素化することができるため、機械的強度が向上され、より高圧の燃料を供給する場合であっても磨耗や損傷を少なくすることができる。また、ポンプの構成を著しく簡素化することができるために、内燃機関の種類、仕様等に限らずポンプを構成する部品を汎用化することができ、経済的な設計や生産が可能となる。【００３６】
また、カセット式のポンプであれば、従来のコモンレールシステムに用いられているような独立した形態のポンプと比較して搭載スペースが小さく済むため、ポンプのレイアウト設計を比較的容易にできる。また、ポンプを容易に脱着できるために、ポンプの修理、交換脱着等のメンテナンス作業を効率的に行うことができる。
さらに、コモンレールシステムのポンプとしてカセット式ポンプを採用することにより、カムとプランジャ、スプリングシート、タペットとの接触面やタペットの摺動面に満たす潤滑油として、内燃機関内に投入されるエンジンオイルを利用することができる。したがって、従来のコモンレールシステムに使用される独立型のポンプと比較して、潤滑油の管理、メンテナンスが容易になる。また、従来は潤滑油としてエンジン燃料を使用する燃料潤滑方式もあるが、エンジンオイルを潤滑油として使用することにより、エンジン燃料の潤滑性を考慮する必要がなくなる。そして、それぞれの部位の潤滑性が向上するために、従来よりも高圧の燃料を供給する場合であっても、耐久性に優れ、信頼性の高いポンプとすることができる。【００３７】
（２）ハウジング
図２に示すカセット式ポンプのハウジング２１の外形は特に制限されるものではないが、プランジャ径等が異なる場合であってもハウジング２１の外形を所定形状に統一するとともに、内燃機関に設けるポンプ２０の取付箇所としての開口の形状をハウジング２１の外形に対応させておくことにより、異なる種類の内燃機関において、仕様等が異なるポンプを自由に選択して使用することができるという利点が得られる。例えば、図２に示すカセット式ポンプのハウジングは、内燃機関に挿入される胴部２１ｃと、内燃機関に取付固定されるフランジ部２１ｄとを有するとともに、内部には、両端が開放されバレル２３が挿入される円柱空間２１ａが設けられている。当該円柱空間２１ａは、形成する際の加工性を容易にすべく、内周面に段差や溝を設けていないことが好ましい。【００３８】
ここで、カセット式ポンプは、内燃機関のハウジングに設けられた開口に挿入されて使用されるものであり、嵌合させた際のクリアランス精度が求められるが、図３に示すように、長方形状や矩形の断面形状のハウジング３０１である場合には、加工性が悪く、作業効率が低い、外形の寸法精度が低いという問題がある。その結果、本発明のような燃料噴射システムに採用して、高圧の燃料を多量に圧送するためにカムを高速回転させた場合には、プランジャからの反発応力と相俟ってハウジング外形の一部に応力が集中し、カセット式ポンプのハウジング又は内燃機関のハウジングに亀裂や異常磨耗が生じるおそれがある。そのため、カセット式ポンプのハウジングと内燃機関のハウジングとのクリアランス精度を高めつつ、応力を分散させる必要がある。
より具体的には、ポンプを駆動させた際に、カムによるプランジャの押上げ力と加圧された燃料から受けるプランジャの反発力とによって、プランジャの軸方向に対して交差する方向にカセット式ポンプに対して応力がかかる。このとき、カセット式ポンプのハウジングの外形が、図３に示すような矩形である場合には、図４（ａ）に示すように、ハウジング４０１の一部に応力が集中してしまい、ポンプのハウジング４０１又は内燃機関のハウジング４３０が損傷するおそれがある。【００３９】
そこで、本実施形態の燃料噴射システムに用いられるカセット式ポンプは、図２（ｂ）に示すように、円柱空間２１ａの軸方向に対して交差する方向にハウジングの胴部２１ｃを切断した切断面の外形が実質的に真円形状であることが好ましい。これによって、ハウジングを加工成形する際の加工性が容易になり、加工精度を向上させることができるため、内燃機関のハウジングに設けられた実質的に真円形状の開口部に挿入した際のクリアランス精度を著しく向上させることができる。その結果、コモンレールシステムに採用し、高圧燃料を圧送すべく、カムを高速回転させてプランジャを高速で往復動させた場合であっても、応力を分散させてハウジングの一部に部分的に応力がかかることを防ぐことができ、ポンプのハウジングや内燃機関のハウジングが磨耗したり亀裂が生じたりすることが少なくなる。このようにして、長期信頼性に優れ、高圧燃料の安定的な噴射が可能な燃料噴射システムの実現に寄与することができる。【００４０】
このような真円形状の胴部を有するハウジングの一例を、図５（ａ）〜（ｃ）に示す。この図５（ａ）〜（ｃ）は、プランジャ２５を摺動保持する円柱空間の軸方向に対して交差する方向にカセット式ポンプを切断した切断面（図２（ｂ）と同様の切断面）におけるハウジング２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ及びプランジャ２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの状態を示している。図５（ａ）及び（ｃ）は、一本のプランジャ２５、２５Ｃを収容するハウジング２１Ａ、２１Ｃであり、図５（ｂ）は、二本のプランジャ２５Ａ、２５Ｂを収容するハウジング２１Ｂである。特に、図５（ｂ）及び（ｃ）は、カセット式ポンプが装着される内燃機関の開口部が共通化されており、カセット式ポンプのシリンダ数のみを変えた構成例となっている。
このように真円状に加工するには、例えば、エンドミル加工やマシニング加工で行うことができる。このような方法で加工することにより、ハウジングの外形を精度良くかつ効率的に真円化することができる。【００４１】
なお、本発明において、ハウジングの胴部を実質的に真円形状にするにあたって、少なくとも、胴部におけるエンジンとの押さえ部分のみが真円形状であればよい。
例えば、図６（ａ）に示すように、胴部２１ｃの一部（図中、２２）がくびれ状になっているようなハウジング２１´の場合、図６（ｂ）に示すように、少なくとも、くびれ状の部分２２以外の、エンジンのハウジング２４と接する箇所の外形を実質的に真円形状にし、図６（ｃ）に示すように、くびれ状の部分２２の外形を非真円形とすることができる。
なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＹＹ断面を矢印方向に見た断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）中のＺＺ断面を矢印方向に見た断面図である。【００４２】
また、内燃機関への取付部となるフランジ部２１ｄについては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すような平面形状とすることができる。この図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれカセット式ポンプを下側から眺めた図であり、ハウジング、バレル、プランジャ、フランジ部以外の部材は省略されている。
すなわち、図７（ａ）は、実質的に長方形のフランジ部２１ｄ´であり、図７（ｂ）は、全体として矩形であって、胴部２１ｃの形状に対応させて凸部Ｘが形成されたフランジ部２１ｄ´´であり、図７（ｃ）は、全体形状が円形のフランジ部２１ｄ´´´である。中でも、図７（ｃ）に示すような円形のフランジ部とすることにより、フランジ部の大きさを小さくすることができるため、カセット式ポンプ及び燃料噴射システムの小型化を図ることができる。【００４３】
一方、図７（ａ）に示すようなフランジ部２１ｄ´であれば、ポンプの中心からフランジ部の端部までの距離を短くできるため、エンジンとの干渉を比較的容易に避けることができる。また、ポンプをエンジンに取り付ける際に組付け方向を容易に特定できることや、ジェネレータや燃料フィルタ、エアフィルタ等の他の部品が円形状に視認されるものが多いことを考慮すると、一見して区別することができるという利点もある。
なお、フランジ部２１ｄ´〜２１ｄ´´´に設けられた複数の孔は、カセット式ポンプを内燃機関に固定するためのネジ穴である。【００４４】
（３）バレル
図２に示すバレル２３は、ハウジング２１の円柱空間２１ａに適合する外形を有する実質的に円筒状の部材である。このバレル２３の外周面には、ハウジング２１の内周面とともに圧力導入室を形成する第１溝部２３ａと、ハウジング２１の内周面との間からの燃料漏れを防ぐための複数のシールリング用溝部２３ｂとを備えている。また、バレル２３の内部には、プランジャ２５が挿入されるとともに燃料加圧室３３を形成する要素である小径空間２３ｃと、吐出弁２９が配置される大径空間２３ｄとを有している。そして、小径空間２３ｃには、下方側からプランジャ２５が挿入され摺動可能に保持される一方、大径空間２３ｄには、上方側から吐出弁２９が挿入されるとともに上方からホルダをネジ止めすることによって固定されている。【００４５】
ここで、図１２に示すような従来のカセット式ポンプでは、プランジャ３０５を内部に摺動可能に保持するバレル３０３を、プランジャ３０５が摺動する小径空間に近い箇所でホルダ３０６とハウジング３０１とによって上下方向から挟持する構成であるため、吐出弁３０９を固定する際にかかる応力を受けてバレル３０３が変形するおそれがある。このバレル３０３の変形が生じると、プランジャ３０５が摺動する小径空間が変形し、プランジャ３０５の往復動を阻害することになる。
すなわち、バレルとプランジャの間にはそれらの摺動面での磨耗を抑えるためにクリアランスが設けられて潤滑油が満たされるが、従来の小型産業エンジンのように圧送する燃料の圧力が比較的低圧である場合はともかく、従来と比較して１．５倍以上の圧力値を要求されるような本発明の燃料噴射システムにおいては、バレルの小径空間の変形によってプランジャとバレルとの間のクリアランスが狭められると、潤滑油としての燃料油によって形成されている油膜が欠乏して焼きつきを生じるおそれが高くなる。特に、本発明の燃料噴射システムでは、ポンプに発生する応力が大きくなったりポンプの駆動速度が速くなったりして、バレル及びプランジャの損傷の可能性が高くなると考えられる。【００４６】
そこで、本実施形態の燃料噴射システムに用いられるカセット式ポンプは、図２に示すように、バレル２３の外周面にフランジ部３０を備え、当該フランジ部３０をハウジング２１と固定用プレート４０とによって挟持することにより、バレル２３がハウジング２１に固定されている。したがって、フランジ部３０のみに応力がかかる以外にバレル２３の上方側及び下方側は開放されているため、固定プレート４０からの応力や吐出弁２９を固定する際の応力がプランジャ２５が往復動する小径空間２３ｃにまで及ぶことを防ぐことができる。よって、小径空間２３ｃが変形することがなくプランジャ２５の往復動が阻害されることがないために、コモンレールシステムに採用されカム１９の高速回転に伴って高圧燃料を大量に圧送する場合であってもポンプの耐久性を向上させることができる。そのため、本発明の燃料噴射システムにおいては、バレルにかかる応力をできる限り小さくして小径空間の変形を防止している。【００４７】
また、フランジ部３０は、当該バレル２３の外周と同心円状をなす実質的に真円状のフランジ部３０であることが好ましい。このような形状であれば、製造加工を著しく容易にすることができる。すなわち、フランジ部が楕円形や多角形状である場合には製造する際の加工に手間がかかるが、フランジ部の外周が実質的に真円状であることから製造時の加工性を著しく向上させることができるとともに、加工精度を向上させることができる。【００４８】
（４）固定用プレート
図２に示す固定用プレート４０は、バレル２３の外周面に形成されたフランジ部３０を押さえ込むようにしてハウジング２１に対してネジ止めすることにより、バレル２３をハウジング２１に対して固定するための部材である。この固定用プレートは、バレル２３の外周形状に対応する一方、バレル２３に設けられたフランジ部３０の直径よりも小さい直径の開口部４０ａ及びネジ４１が挿入される複数の固定穴４０ｂを有している。
また、固定用プレートの平面形状は特に制限されるものではないが、例えば縦長の楕円形状あるいは長方形状の平面形状であって、中央部に開口部を、両端部に固定穴を設けた構成とすることができる。これによって、複数のプランジャ２５が並列配置される場合であっても、隣接するプランジャ間の距離を近付けて省スペース化を図ることができる。
なお、この固定用プレートは、従来のポンプには無い、新たに追加される部材であるが、複雑な設計は必要とされず、例えばプレス材を用いてプレス成形等することにより容易に製造できるものであり、生産コストが上昇することもない。【００４９】
（５）プランジャ、スプリング、及びスプリングシート
図２に示すプランジャ２５は、バレル２３の小径空間２３ｃに適合する外形を有する棒状部材である。そして、燃料加圧室３３側とは反対側の端部にツバ部２５ａを備え、当該ツバ部２５ａにスプリングシート４３が係止され、このスプリングシート４３とバレル２３の下方端とによってスプリング２７を挟持することによってプランジャ２５が下方側（燃料を加圧する方向とは反対方向）に付勢されている。【００５０】
また、図２に示すカセット式ポンプのプランジャ２５の外周には複数のグルーブ２５ｂ（図２では４本）が設けられており、バレル２３の内周面とプランジャ２５の外周面との間に燃料油を介在させて、潤滑性を保持することができるようにされている。すなわち、本発明の燃料噴射システムのカセット式ポンプ２０では、燃料の流量や圧送タイミングの制御は行われず、ひたすらコモンレール側に燃料がフル圧送させられるようになっているため、従来のカセット式のポンプと比較して、プランジャ２５の長さが相対的に長く設計されている。その結果、図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、プランジャ２５が上死点（図８（ａ）の位置）及び下死点（図８（ｂ）の位置）の間を往復動しても、プランジャ２５の摺動面の一部に燃料油が回り込みにくくなる領域Ａができている。そこで、このグルーブ２５ｂを備えていることにより、グルーブ２５ｂ内に燃料油を貯留させ、潤滑油が回り込みにくくなる領域に対して燃料油を行き届かせ、潤滑性を保持することができるようになっている。このグルーブ２５ｂの数は一本であってもよく、あるいは複数本であっても構わない。【００５１】
なお、上述のとおり、本実施形態の燃料噴射システムは燃料の圧力は圧力制御弁で調整されるものであるため、従来のカセット式ポンプとは異なりプランジャにリードは設けられていない。したがって、燃料加圧室内で高圧化された燃料がリードを介して低圧側に戻されることがないため、燃料圧力によるプランジャやバレル、ハウジングの磨耗や損傷をなくすことができる。また、プランジャにリードを設ける必要がないことから、プランジャの回転位置を制御するためのラック機構をポンプに備える必要がなく、また、システム全体としても、ラック機構を動作させるガバナ機構を備える必要がなくなる。したがって、カセット式ポンプ、あるいはシステム全体の機械的構成を簡素化することができるとともに、機械的強度及び耐久性の向上を図ることができる。【００５２】
ここで、カセット式ポンプに備えるプランジャの数は、一つであってもよく、あるいは図１に示すように複数（図１では二つ）であっても構わない。複数のプランジャを備えることにより、内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとのギア比や内燃機関の回転数等に応じてコモンレールに供給する燃料流量を調整することができる。また、ギア比や回転数等が同じ条件においては、プランジャの数が増えるごとに燃料流量を増加させることができる。したがって、噴射する燃料をより高圧化させることができる。
また、プランジャの数を複数にする場合に、図１に示すように一つのカセット式ポンプ２０が複数のプランジャを備える構成であってもよく、あるいは図９に示すようにカセット式ポンプ２０自体を複数備える構成であっても構わない。すなわち、コモンレールシステムにカセット式ポンプを採用しているため、用いるプランジャやカセット式ポンプの数は、燃料流量、圧力、エンジン出力等に対応させて自由に選択することができる。【００５３】
そして、複数のプランジャを備える場合に、大流量の高圧燃料を圧送すべくカムを高速回転させた場合であっても、上述のように、ポンプのハウジングの外形が真円化されている場合には、ハウジングにかかる応力を分散させて一箇所に集中することを防ぐことができる。したがって、大流量の高圧燃料を安定的に圧送することができる。【００５４】
（６）タペット
図２に示すタペット４５は、内燃機関に備えられたカム１９と、カセット式ポンプ２０に備えられたプランジャ２５若しくはスプリングシート４３との間に介在し、カム１９の上下動に伴ってプランジャ２５を押し上げるための部位である。このタペット４５は、ポンプ２０のハウジング２１の円柱空間２１ａの内周面に適合する外周形状を有し、プランジャ２５とバレル２３の小径空間２３ｃとの芯出しを行う機能も併せ持っている。また、タペット４５は、カム１９との接触による磨耗を低減させるためにタペットローラ４７を含む構成とすることもできる。
本発明の燃料噴射システムにおいては、このタペットを、ポンプ側のプランジャあるいはスプリングシートに接続させておくこともでき、また、内燃機関側に備えておくこともできる。一方、タペットを一切使用しない構成であっても構わない。【００５５】
３．コモンレール（蓄圧器）
図１に示すように、コモンレール１１は、カセット式ポンプ２０から圧送されてくる高圧燃料を蓄積するとともに、複数のインジェクタ１５に対して、均等な圧力で供給するための部位である。このコモンレールは公知のものを適宜使用することができる。
また、このコモンレール１１の一部には圧力センサ１２が取り付けられており、後述の圧力調整部１３を制御する制御手段（ＥＣＵ）１４に検知信号が送られるように構成されている。
かかるコモンレールによって、高圧燃料を蓄圧してそれぞれのインジェクタに対して常に高圧の燃料を供給することができるため、カセット式ポンプにはひたすら燃料を圧送させる機能のみを持たせれば足り、ポンプの構成を著しく簡素化させることができる。また、より高圧の燃料を噴射させることができるために、内燃機関の運転時の騒音を低減することができる。【００５６】
４．圧力調整部及び圧力制御手段
圧力調整部１３は、例えば公知の電磁弁（圧力制御弁）等を用いて構成され、上述のコモンレール１１に備えられた圧力センサ１２によって検知された圧力値に応じて制御手段（ＥＣＵ）１４から送られてくる信号をもとに弁体の開度が設定される。そして、カセット式ポンプ２０から圧送されてきた燃料の一部が適宜放出されることにより、コモンレール内の圧力が所望の値に調整される。
すなわち、本発明の燃料噴射システムは、カセット式ポンプ側では流量、噴射タイミング及び圧力の制御を行うことなくひたすら高圧燃料を圧送し続ける一方、圧力調整部でレール内圧力を所望の圧力値に調整してインジェクタに供給するとともにインジェクタで噴射量や噴射タイミングを計りながら内燃機関の気筒内に燃料を供給すべく噴射するシステムである。【００５７】
このような圧力調整部を備えることにより、カセット式ポンプ側で圧送する高圧燃料の圧力や燃料流量を制御する必要がなくなり、ポンプでは、単に高圧化した燃料をひたすら圧送し続けるだけで足りるようになる。したがって、従来のコモンレールシステムと比較して、ポンプでの複雑な電子制御を省略できる一方、カムとプランジャの設計のみでポンプからの圧送量の調整が可能となり、ポンプの構成を著しく簡素化することができる。
また、カムの回転速度やカム山の設計を変えることによって、ポンプからの燃料吐出量を制御できることから、カセット式ポンプ自体については内燃機関の仕様にかかわらず汎用化させることができるため、経済的な設計、生産が可能となる。
さらに、燃料圧を自由に調整できることから、冷間時の始動性や運転状態の安定性を向上させることができる。【００５８】
かかる圧力調整部を取り付ける位置に関し、ポンプの吐出弁と燃料噴射部との間であれば特に制限されるものではないが、例えば、コモンレールの端部位置に取り付けることができる。コモンレールの本体に取り付けることにより、コモンレール圧を直接的に変化させることができる。
なお、放出される余剰の燃料は、燃料循環通路を介して、燃料タンクに還流される。【００５９】
５．燃料噴射部（インジェクタ）及び噴射制御手段
燃料噴射部１５は、コモンレール１１に接続され、コモンレール１１から圧送される高圧燃料を噴射して、内燃機関の気筒内に燃料を供給するための部位である。インジェクタ１５の形態は特に制限されるものでは無いが、例えばニードル弁体が着座する着座面とこの着座面の弁体当接部位よりも下流側に形成される噴孔とを有するノズルボディを備え、ニードル弁体のリフト時に着座面の上流側から供給される燃料を噴孔へ導くような構成とすることができる。
なお、図示しないものの、コモンレールを過度に大型化することなく、かつ、任意時期に、コモンレール圧を有する燃料によって効果的に機械式ピストンを押圧できるように増圧手段を設けても構わない。【００６０】
上述のインジェクタ１５は、スプリング等によってニードル弁体を着座面に向かって常時付勢しておき、ニードル弁体をソレノイドの通電、非通電の切り替えによって開閉する電磁弁型とすることができる。この場合、電磁弁の通電のタイミングや通電時間を制御するための制御手段（ＥＣＵ）１４によって、噴射量や噴射タイミングを容易に制御することができる。より具体的には、内燃機関のインジェクタにおける燃料噴射タイミングは、カムセンサーとインジェクタとＥＣＵの制御によって、任意に対応させることができる。したがって、エンジン運転時の騒音や、排気ガスに含まれる粒子状物質やＮＯX（窒素酸化物）等を低減させることができる。【００６１】
６．入口側オリフィス及び出口側オリフィス
また、図１に示す燃料噴射システム１０では、カセット式ポンプ２０の上流側の燃料供給経路に入口側オリフィス５５が備えられ、カセット式ポンプ２０から燃料タンク１７へ燃料が戻される燃料還流経路に出口側オリフィス５７が備えられている。【００６２】
このうち、入口側オリフィス５５は、特に、内燃機関の回転数が大きくなったときにポンプ２０に流入する燃料の流量を絞り、コモンレール１１側への無駄な燃料の圧送を低減するために用いられる。
すなわち、本発明の燃料噴射システム１０の主な対象とされる産業用エンジンは、低コスト性を要求されるとともに内燃機関の気筒内に噴射する燃料量が比較的少ないものである。そのため、大流量の燃料をポンプ２０から圧送すると、上述の圧力調整弁１３によって圧力を逃がすために燃料タンク１７へ戻される燃料の量が多くなり、燃費の低下につながってしまう。一方で、電磁制御される可変絞り機のような絞り手段を用いると、コストが上昇するとともに燃料流量によらず制御が必要になってしまう。【００６３】
そこで、本実施形態の燃料噴射システム１０では入口側オリフィス５５を用いることによってコストの上昇を抑えつつ無駄な燃料の圧送が低減されている。すなわち、産業用エンジンに用いられる燃料噴射システムのようにより低コスト性を求められるような分野においては、このような入口側オリフィス５５を用いることによってコスト面とポンプの機能面とのバランスが取られるようになる。より具体的には、ポンプ２０からの圧送量が所定量に到達するまではオリフィスの絞り効果はなく、ポンプ２０側で特に制御を必要としないでひたすら圧送し続けることができる一方、ポンプ２０からの圧送量が所定量を超えた場合には、オリフィスの絞り効果によってポンプ２０に流入する燃料量が絞られて、燃費のロスが抑えられるようになっている。【００６４】
また、出口側オリフィス５７は、ポンプ２０から燃料タンク１７に戻される燃料量を絞り、ポンプ２０に流入する燃料の圧力をより高圧に維持して、圧送される燃料圧力をより高圧化するために用いられる。すなわち、本発明の燃料噴射システム１０は、ポンプ２０側での複雑な制御を要せず、ポンプ２０はひたすら燃料をコモンレール１１に圧送するために用いられるものであることから、ポンプ２０から戻される燃料の量を絞り、ポンプ２０に流入する燃料の圧力を高く維持することにより、燃費の効率化が図られている。【００６５】
８．燃料噴射システムの動作
以上説明した本実施形態の燃料噴射システムにおける燃料の流れを、図１及び図２を参照して説明すると以下のとおりとなる。
まず、燃料タンク１７内の燃料が、異物を捕集するプレフィルタ（図示せず）を介してサプライポンプ５１によって汲み上げられるとともに、さらにメインフィルタ５３を介してカセット式ポンプ２０の圧力導入室３１に圧送される。このとき、サプライポンプ５１による圧送量が比較的多くなると入口側オリフィス５５によって燃料流量が絞られて、ポンプ２０からの無駄な燃料の圧送が低減されるようになる。
圧力導入室３１内に圧送された燃料は、ポンプ２０のバレル２３に設けられた燃料通路３７を介して燃料加圧室３３内に送られる。そして、内燃機関に備えられたカム１９の回転に伴ってプランジャ２５が押し上げられることにより、燃料加圧室３３に面するバレル２３の燃料通路３７が閉じられるとともに、燃料加圧室３３内の燃料が高圧化され、吐出弁２９を介してコモンレール１１に圧送される。圧送された高圧燃料は、コモンレール１１内に蓄積されるとともに、圧力調整弁１３によって圧力が調整された状態で、それぞれのインジェクタ１５に対して、均等な圧力で供給される。この状態でインジェクタ１５の噴射孔を開放することにより、高圧燃料を噴射することができるため、所望のタイミングで内燃機関の気筒内に高圧燃料を供給することができる。【００６６】
すなわち、カセット式ポンプでは、ひたすら燃料を高圧化してコモンレール側に吐出する作業が繰り返されるため、コモンレール内の圧力を、常に高圧状態に保持することができる。また、高圧状態にされたコモンレール圧を、圧力調整部によって比較的容易に所望の圧力値に調整して、インジェクタに供給することができる。その上で、インジェクタにおける噴射タイミングや噴射時間を制御することによって、従来のカセット式ポンプでは得られなかった高圧及び多段噴射を実現することができる。
また、ポンプの構成が簡略化されているため、高圧燃料の圧力に対する優れた耐久性を発揮し、安定的に燃料を噴射することができる。【００６７】
９．変形例
本発明の内燃機関の燃料噴射システムは、これまで説明した態様に限られるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、図１の例では、ポンプ２０から燃料タンク１７へ通じる還流経路に出口側オリフィス５７が備えられているが、この出口側オリフィスに変えて、図１０に示すように、オーバーフローバルブ５９を配置することもできる。このように構成した場合には、コスト面で不利になるものの、ポンプ２０に流入する燃料の圧力が所定値を超えるまでは燃料タンク１７に燃料が戻されることがなくなる一方、所定値を越えた場合には一部の燃料を速やかに燃料タンク１７へ戻すことによりポンプ２０への流入量を抑えることができ、燃費をより効率化させることができる。【００６８】
また、図１１に示すように、圧力調整弁１３から燃料タンク１７へ通じる還流経路に、ポンプ２０から燃料タンク１７へ通じる還流経路を合流させてもよい（図中円で囲われた箇所）。このように構成した場合には、コモンレール１１内の燃料が高温になっている場合に、圧力調整弁１３から排出される燃料を冷却させることができ、圧力調整弁１３が熱によって損傷を受けることを防ぐことができる。【００６９】
以上説明した本発明の内燃機関の燃料噴射システムによれば、主として産業用エンジンに用いられる燃料噴射システムとして、機械的構成を省略したカセット式ポンプと、コモンレールと、所定の圧力調整部と、圧力制御手段とを備えることにより、カセット式ポンプの設計製造が容易であって、従来のコモンレールシステムと比較してシステム全体を簡素化した燃料噴射システムとすることができる。したがって、産業用エンジンの分野で要求されるような機械的強度の向上や耐久性の向上を図ることができる。
また、コモンレール及び圧力調整部等を備えることにより、カセット式ポンプにおいて、流量や圧力の調整が不要になる一方で、噴射圧制御を精度よく行うことができる。したがって、冷間時等の始動性の向上を図ったり、内燃機関の運転時の騒音を低減したりすることができる。
逆の観点から言えば、従来、主として産業用エンジンに用いられてきた、カセット式ポンプを用いた燃料噴射システムにコモンレールを採用することにより、より高圧の燃料をより良い噴射精度で安定的に供給することができる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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