(57)【要約】【課題】サプライポンプ１の回転数Ｎｐが低い場合に、吸入調量弁への通電量ｉの操作による燃料の供給量Ｑｐｓｔの制御性を向上する。【解決手段】低圧ポンプ８からの燃料の逃し流路３６にオリフィス３３を設ける。これにより、フィード圧Ｐｆを、回転数Ｎｐに対し正の相関を持って可変できるようになる。そして、開口面積Ｓｏに応じて開弁圧Ｐｏを設定することで、フィード圧Ｐｆを従来の規制値以下に抑えることができる。この結果、変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉに対する回転数Ｎｐの低下の影響は、フィード圧Ｐｆの低減により緩和される。このため、回転数Ｎｐが低くても、通電量ｉの操作による供給量Ｑｐｓｔの制御性を向上することができる。【選択図】図２
2007239536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプと、
この高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプと、
この低圧ポンプの吐出側から前記低圧ポンプの吸入側に燃料を逃がして前記低圧ポンプによる燃料の供給圧を規制するレギュレートバルブと
を備え、エンジンに高圧の燃料を供給するサプライポンプにおいて、
前記低圧ポンプの吐出側から前記レギュレートバルブを経由して前記低圧ポンプの吸入側に至る燃料の逃し流路には絞りが設けられていることを特徴とするサプライポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のサプライポンプにおいて、
前記レギュレートバルブは、前記低圧ポンプの吐出側と前記低圧ポンプの吸入側との間を開閉する弁体と、この弁体を閉弁方向に付勢する復元バネと、前記弁体を移動自在に収容する弁ボディと、この弁ボディに装着され、前記弁体の閉弁方向への過剰な変位を規制するブッシュとを有し、
前記絞りは、前記ブッシュに設けられていることを特徴とするサプライポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のサプライポンプにおいて、
前記レギュレートバルブは、前記低圧ポンプの吐出側と前記低圧ポンプの吸入側との間を開閉する弁体と、この弁体を移動自在に収容する弁ボディとを有し、
前記弁ボディには、前記低圧ポンプの吸入側に通じ、前記弁体の開弁方向への変位により前記低圧ポンプの吐出側に対して開放される流出口が形成され、
前記絞りは、前記流出口であることを特徴とするサプライポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載のサプライポンプにおいて、
前記絞りは、前記レギュレートバルブを収容するハウジングに設けられていることを特徴とするサプライポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに高圧の燃料を供給するサプライポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンに高圧の燃料を供給するサプライポンプ１００は、図７に示すように、燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプ１０１と、燃料を高圧ポンプ１０１に供給する低圧ポンプ１０２と、低圧ポンプ１０２から高圧ポンプ１０１に向かう燃料通路１０３の開口面積を、ソレノイドコイル１０４への通電量に応じて可変する吸入調量弁１０５と、低圧ポンプ１０２の吐出側から低圧ポンプ１０２の吸入側に燃料を逃がして低圧ポンプ１０２による燃料の供給圧を規制するレギュレートバルブ１０６とを備える（以下、「低圧ポンプ１０２による燃料の供給圧」をフィード圧と呼ぶ）。
【０００３】
このように、サプライポンプ１００は、レギュレートバルブ１０６によりフィード圧を規制することで、吸入調量弁１０５に吸入される燃料の圧力を規制するとともに、ソレノイドコイル１０４への通電量を操作することで、吸入調量弁１０５の開口面積を可変してエンジンへの燃料の供給量を制御する。
【０００４】
ところで、高圧ポンプ１０１は、シリンダに収容されて加圧室１０９を形成するプランジャ１１０、エンジンにより回転駆動される駆動軸１１１、駆動軸１１１の回転運動を直線往復運動に変換してプランジャ１１０に伝達するカム機構１１２等により構成されている。そして、高圧ポンプ１０１は、駆動軸１１１の回転と同期してプランジャ１１０を直線往復運動させ、加圧室１０９を拡縮することで、加圧室１０９に燃料を吸入し、吸入した燃料を高圧化して加圧室１０９から吐出する（特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、サプライポンプ１００による燃料の供給量（つまり、高圧ポンプ１０１による吐出量に相当する）は、プランジャ１１０の１往復あたり、次の数式１により表される。
〔数式１〕
2007239536.tif 000003
【０００６】
この数式１で、Ｑｐｓｔは、プランジャ１１０の１往復あたりの供給量を体積で示したものである。また、Ｃは、無次元の流量係数である。また、Ｓ（ｉ）は、吸入調量弁１０５の開口面積であり、ソレノイドコイル１０４への通電量ｉの関数である。また、ΔＰは、低圧ポンプ１０２における吐出側と吸入側との圧力差であり、実質的にフィード圧Ｐｆに等しい。また、ρは、燃料の密度である。また、ｔ（Ｎｐ）は、プランジャ１１０が１往復する間に、実質的に燃料が加圧室１０９に吸入されている時間であり、駆動軸１１１の回転数（つまり、サプライポンプ１００の回転数）Ｎｐの関数である。
【０００７】
また、時間ｔ（Ｎｐ）は、回転数Ｎｐの単位をｒｐｍとすると、下記の数式２により表される。
〔数式２〕
2007239536.tif 000004
【０００８】
したがって、数式１は、吸入調量弁１０５の開口面積Ｓ（ｉ）と、開口面積Ｓ（ｉ）に掛け合わされる係数Ｋとの積の形式として、下記の数式３、４のように変換できる。
〔数式３〕
2007239536.tif 000005
〔数式４〕
2007239536.tif 000006
【０００９】
ここで、開口面積Ｓ（ｉ）は、通電量ｉとリニアな相関を有するので、通電量ｉに対する供給量Ｑｐｓｔの変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉは、係数Ｋが大きいほど大きくなる。したがって、図８に示すように、回転数Ｎｐが低いほど、変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉは大きくなる。このため、回転数Ｎｐが低いほど、通電量ｉの微小なばらつきに対する供給量Ｑｐｓｔの変動が大きくなり、通電量ｉの操作による供給量Ｑｐｓｔの制御性が劣る。
【特許文献１】特開２００５−９８２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転数Ｎｐが低くても、通電量ｉの操作による供給量Ｑｐｓｔの制御性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のサプライポンプは、燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプと、高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプの吐出側から低圧ポンプの吸入側に燃料を逃がして低圧ポンプによる燃料の供給圧（フィード圧Ｐｆ）を規制するレギュレートバルブとを備え、エンジンに高圧の燃料を供給する。そして、このサプライポンプによれば、低圧ポンプの吐出側からレギュレートバルブを経由して低圧ポンプの吸入側に至る燃料の逃し流路には、絞りが設けられている。
【００１２】
本発明は、回転数Ｎｐの低下に伴い変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉが増大するのを緩和するため、係数Ｋを構成するパラメータの内でフィード圧Ｐｆに着目する。
すなわち、従来のフィード圧Ｐｆは、回転数Ｎｐにかかわらずレギュレートバルブの開弁圧（以下、開弁圧Ｐｏとする）に保たれていた。これに対し、本発明では、逃し流路に絞りを設けることにより、フィード圧Ｐｆを、回転数Ｎｐに対し正の相関を持って可変できるようにする。
【００１３】
これにより、絞りの開口面積（以下、開口面積Ｓｏとする）に応じて開弁圧Ｐｏを従来の規制値よりも低めに設定することで、フィード圧Ｐｆを、従来の規制値以下に抑えながら、回転数Ｎｐの低下に伴って低減することができる。したがって、回転数Ｎｐの低下に伴いフィード圧Ｐｆも低減するので、数式４より、係数Ｋに対する回転数Ｎｐの低下の影響は、フィード圧Ｐｆの低減により緩和される。つまり、変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉに対する回転数Ｎｐの低下の影響は、フィード圧Ｐｆの低減により緩和される。この結果、回転数Ｎｐが低下しても、変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉの増加が抑制される。よって、回転数Ｎｐが低くても、通電量ｉの操作による供給量Ｑｐｓｔの制御性を向上することができる。
【００１４】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のサプライポンプによれば、レギュレートバルブは、低圧ポンプの吐出側と低圧ポンプの吸入側との間を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する復元バネと、弁体を移動自在に収容する弁ボディと、弁ボディに装着され、弁体の閉弁方向への過剰な変位を規制するブッシュとを有する。そして、絞りは、ブッシュに設けられている。
この手段は、絞りを設ける位置の一形態を示すものである。
【００１５】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のサプライポンプによれば、レギュレートバルブは、低圧ポンプの吐出側と低圧ポンプの吸入側との間を開閉する弁体と、弁体を移動自在に収容する弁ボディとを有する。そして、弁ボディには、低圧ポンプの吸入側に通じ、弁体の開弁方向への変位により低圧ポンプの吐出側に対して開放される流出口が形成され、絞りは、この流出口である。
この手段は、絞りを設ける位置の一形態を示すものである。
【００１６】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のサプライポンプによれば、絞りは、レギュレートバルブを収容するハウジングに設けられている。
この手段は、絞りを設ける位置の一形態を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
最良の形態１のサプライポンプは、燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプと、高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプの吐出側から低圧ポンプの吸入側に燃料を逃がして低圧ポンプによるフィード圧Ｐｆを規制するレギュレートバルブとを備え、エンジンに高圧の燃料を供給する。そして、このサプライポンプによれば、低圧ポンプの吐出側からレギュレートバルブを経由して低圧ポンプの吸入側に至る燃料の逃し流路には、絞りが設けられている。
【００１８】
このサプライポンプによれば、レギュレートバルブは、低圧ポンプの吐出側と低圧ポンプの吸入側との間を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する復元バネと、弁体を移動自在に収容する弁ボディと、弁ボディに装着され、弁体の閉弁方向への過剰な変位を規制するブッシュとを有する。そして、絞りは、ブッシュに設けられている。
【実施例１】
【００１９】
〔実施例１の構成〕
実施例１のサプライポンプ１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
サプライポンプ１は、例えば、図１に示すように、エンジン（図示せず）の気筒内に燃料を噴射するインジェクタ２、サプライポンプ１から供給された燃料を高圧状態で蓄圧するとともにインジェクタ２に分配するコモンレール３、サプライポンプ１やインジェクタ２を駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）等とともに、エンジンの気筒内に燃料を噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置４を構成する。
【００２０】
このサプライポンプ１は、燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプ６と、燃料タンク７の燃料を吸入して高圧ポンプ６に吐出する低圧ポンプ８と、低圧ポンプ８から高圧ポンプ６へ供給される燃料を調量する吸入調量弁９と、低圧ポンプ８の吐出側から低圧ポンプ８の吸入側に燃料を逃がして低圧ポンプ８による燃料の供給圧（フィード圧Ｐｆ）を規制するレギュレートバルブ１０とを備える。
【００２１】
高圧ポンプ６は、ボディ１３内に往復動自在に収容され、燃料の加圧室１４を形成するプランジャ１５、エンジンにより回転駆動される駆動軸１６、駆動軸１６の回転運動を直線往復運動に変換してプランジャ１５に伝達するカム機構１７、加圧室１４の燃料が上流（つまり、吸入調量弁９の方）に逆流するのを防止する逆止弁１８、加圧室１４よりも下流（つまり、コモンレール３の方）の燃料が加圧室１４に逆流するのを防止する逆止弁１９等により構成されている。そして、高圧ポンプ６は、駆動軸１６の回転と同期してプランジャ１５を直線往復運動させ、加圧室１４を拡縮することで、加圧室１４に燃料を吸入し、吸入した燃料を高圧化して加圧室１４から吐出する。
【００２２】
低圧ポンプ８は、例えば、駆動軸１６の一端に取り付けられてエンジンにより回転駆動される周知のトロコイドポンプである。
【００２３】
吸入調量弁９は、ＥＣＵの指令に応じて通電を受けるソレノイドコイル２１を有する。そして、吸入調量弁９は、ソレノイドコイル２１への通電量に応じて低圧ポンプ８から高圧ポンプ６へ向かう燃料流路２２の開口度を調節することで、低圧ポンプ８から高圧ポンプ６へ供給される燃料を調量する。
【００２４】
レギュレートバルブ１０は、図２に示すように、低圧ポンプ８の吐出側流路２４と低圧ポンプ８の吸入側流路２５との間を開閉する弁体２６と、弁体２６を閉弁方向に付勢する復元バネ２７と、弁体２６を移動自在に収容する弁ボディ２８と、弁体２６の閉弁方向への過剰な変位を規制するブッシュ２９と、復元バネ２７の取付座をなすプラグ３０とを備える。
【００２５】
弁体２６は、後端に復元バネ２７が取り付けられ、復元バネ２７の弾性応力により閉弁方向に付勢されている。そして、弁体２６は、低圧ポンプ８によるフィード圧Ｐｆがレギュレートバルブ１０の開弁圧Ｐｏよりも高くなると、低圧ポンプ８により吐出された燃料に付勢されて開弁方向に変位し、吐出側流路２４と吸入側流路２５との間を連通させる。
【００２６】
復元バネ２７は、装着時に付与された弾性応力（セット力Ｆｓと呼ぶ）により、弁体２６を閉弁方向に付勢する。そして、フィード圧Ｐｆが開弁圧Ｐｏ以下のとき、弁体２６は、復元バネ２７のセット力Ｆｓにより閉弁方向に付勢され、後記する流出口３１を吐出側流路２４に対して閉鎖している。また、フィード圧Ｐｆが開弁圧Ｐｏよりも高くなると、復元バネ２７は、低圧ポンプ８により吐出された燃料に圧縮されてセット力Ｆｓよりも強い弾性応力を蓄える。なお、セット力Ｆｓは、後記のように、開弁圧Ｐｏとオリフィス３３の開口面積Ｓｏに応じて設定される。
【００２７】
弁ボディ２８は、弁体２６を移動自在に収容するとともに、吸入側流路２５に通じ弁体２６の開弁方向への変位により吐出側流路２４に対して開放される流出口３１を有する。また、弁ボディ２８の先端部にはブッシュ２９が装着され、後端部にはプラグ３０が装着されている。
【００２８】
ブッシュ２９は、筒状に設けられて、吐出側流路２４および吸入側流路２５とともに、低圧ポンプ８の吐出側からレギュレートバルブ１０を経由して低圧ポンプ８の吸入側に至る燃料の逃し流路３６の一部をなす。そして、この逃し流路３６は、ブッシュ２９の先端部に設けられたオリフィス３３により絞られている。なお、ブッシュ２９の後端は、弁体２６により開閉される開口部３７をなし、弁体２６により流出口３１に対して閉鎖され、弁体２６の開弁方向への変位により流出口３１に対して開放される。
【００２９】
すなわち、低圧ポンプ８により吐出された燃料の一部は、フィード圧Ｐｆが開弁圧Ｐｏよりも高くなると、流出口３１を介して吸入側流路２５に逃される。そして、フィード圧Ｐｆが開弁圧Ｐｏ以下になり弁体２６が閉弁方向に変位すると、開口部３７は流出口３１に対して閉鎖され、吐出側流路２４の燃料は吸入側流路２５に逃されなくなる。
【００３０】
また、低圧ポンプ８により吐出された燃料が低圧ポンプ８の吸入側に逃される際、燃料の流れはオリフィス３３により絞られるため、オリフィス３３の入側と出側とで圧力差が発生する。これにより、駆動軸１６の回転数Ｎｐが高くても、フィード圧Ｐｆは、開弁圧Ｐｏに規制されず回転数Ｎｐに応じて増加する。すなわち、レギュレートバルブ１０が開弁していると、フィード圧Ｐｆは、オリフィス３３の存在により回転数Ｎｐに応じて増減する。
【００３１】
そして、フィード圧Ｐｆが過大になるのを防止するため、開弁圧Ｐｏは、オリフィス３３の開口面積Ｓｏに応じて、以下のようにして決められている。
まず、レギュレートバルブ１０が開弁しているときのフィード圧Ｐｆは、回転数Ｎｐとの間に正のリニアな相関を有し、変化率ΔＰｆ／ΔＮｐは、オリフィス３３の入側と出側との間の圧力差に応じて（つまり、オリフィス３３の開口面積Ｓｏに応じて）増減する。より具体的には、変化率ΔＰｆ／ΔＮｐは、開口面積Ｓｏが大きいほど小さくなりゼロに近づく。
【００３２】
そこで、まずオリフィス３３の開口面積Ｓｏに応じて、変化率ΔＰｆ／ΔＮｐの値を求める。この変化率ΔＰｆ／ΔＮｐの値は、図３に示すように、レギュレートバルブ１０が開弁しているときの回転数Ｎｐとフィード圧Ｐｆとの相関線Ｌ１（オリフィスあり）の勾配に相当する。また、フィード圧Ｐｆが最大になるのは、回転数Ｎｐが最大値Ｎｐｍａｘのときであるから、例えば、回転数Ｎｐが最大値Ｎｐｍａｘのときにフィード圧Ｐｆが許容上限値Ｐｆｍａｘとなるように、相関線Ｌ１（オリフィスあり）を描く。
【００３３】
ここで、最大値Ｎｐｍａｘとは、吸入調量弁９により調量された燃料の全量を、加圧室１４に吸入できる回転数Ｎｐの限界値である。すなわち、回転数Ｎｐが最大値Ｎｐｍａｘよりも高くなると、吸入調量弁９により調量された燃料が、部分的に加圧室１４に吸入されなくなる。また、許容上限値Ｐｆｍａｘとは、フィード圧Ｐｆの過大により他の機器（例えば、吸入調量弁９）に悪影響を与える虞がないと考えられるフィード圧Ｐｆの限界値である。すなわち、フィード圧Ｐｆが許容上限値Ｐｆｍａｘよりも高くなると、他の機器に悪影響を与える虞が大きくなる。
【００３４】
そして、相関線Ｌ１（オリフィスあり）が、レギュレートバルブ１０が閉弁しているときの回転数Ｎｐとフィード圧Ｐｆとの相関線Ｌ２に交差するときのフィード圧Ｐｆの値を開弁圧Ｐｏとする。なお、この開弁圧Ｐｏは、加圧室１４の上流側の逆止弁１８が開弁するのに必要な圧力（始動時必要圧Ｐｎとする）よりも高くなるように設定されなければならない。つまり、相関線Ｌ１（オリフィスあり）の勾配が急激になりすぎて開弁圧Ｐｏが始動時必要圧Ｐｎよりも低くならないように、予め開口面積Ｓｏを設定しておく必要がある。
【００３５】
そして、以上により設定された開弁圧Ｐｏと開口面積Ｓｏとを掛け合わせることでセット力Ｆｓが決定される。
【００３６】
なお、従来のようにオリフィス３３を設けない場合の相関線Ｌ１（オリフィスなし）は、勾配がゼロであり、かつ回転数Ｎｐが最大値Ｎｐｍａｘのときにフィード圧Ｐｆが許容上限値Ｐｆｍａｘとなるように、描くことができる。つまり、従来のようにオリフィス３３を設けない場合、レギュレートバルブ１０が開弁しているときのフィード圧Ｐｆは、常に許容上限値Ｐｆｍａｘとなる。
【００３７】
〔実施例１の効果〕
実施例１のサプライポンプ１によれば、逃し流路３６の一部をなすブッシュ２９の先端部にオリフィス３３が設けられている。
逃し流路３６にオリフィス３３を設けることにより、フィード圧Ｐｆを、回転数Ｎｐに対し正の相関を持って可変できるようになる。このため、開口面積Ｓｏに応じて開弁圧Ｐｏを許容上限値Ｐｆｍａｘよりも低めに設定することで、フィード圧Ｐｆを、許容上限値Ｐｆｍａｘ以下に抑えながら、回転数Ｎｐの低下に伴って低減することができる。
【００３８】
したがって、回転数Ｎｐの低下に伴いフィード圧Ｐｆも低減するので、数式４より、係数Ｋに対する回転数Ｎｐの低下の影響は、フィード圧Ｐｆの低減により緩和される。つまり、変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉに対する回転数Ｎｐの低下の影響は、フィード圧Ｐｆの低減により緩和される。
【００３９】
この結果、回転数Ｎｐが低下しても、変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉの増加が抑制される。このため、図４に示すように、回転数Ｎｐが低いときの変化率ΔＱｐｓｔ／Δｉが、従来のようにオリフィス３３を設けない場合に比べて小さくなる。よって、回転数Ｎｐが低くても、通電量ｉの操作による供給量Ｑｐｓｔの制御性を向上することができる。
【００４０】
〔変形例〕
実施例１のサプライポンプ１によれば、オリフィス３３は、レギュレートバルブ１０を構成するブッシュ２９の先端部に設けられていたが、図５に示すように、弁ボディ２８に設けられた流出口３１を小径にしてオリフィス３３としてもよく、図６に示すように、低圧ポンプ８やレギュレートバルブ１０のハウジング３９にオリフィス３３を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】サプライポンプおよび燃料噴射装置の構成を示す説明図である（実施例１）。
【図２】サプライポンプの要部構成を示す説明図である（実施例１）。
【図３】サプライポンプの回転数と低圧ポンプによるフィード圧との相関図である（実施例１）。
【図４】吸入調量弁のソレノイドコイルへの通電量とプランジャの１往復あたりの供給量との相関図である（実施例１）
【図５】サプライポンプの要部構成を示す説明図である（変形例）。
【図６】サプライポンプの要部構成を示す説明図である（変形例）。
【図７】サプライポンプの構成を示す説明図である（従来例）。
【図８】吸入調量弁のソレノイドコイルへの通電量とプランジャの１往復あたりの供給量との相関図である（従来例）
【符号の説明】
【００４２】
１  サプライポンプ
６  高圧ポンプ
８  低圧ポンプ
１０  レギュレートバルブ
２６  弁体
２７  復元バネ
２８  弁ボディ
２９  ブッシュ
３１  流出口
３３  オリフィス（絞り）
３６  逃し流路
３９  ハウジング
【図１】
2007239536.tif 000007
【図２】
2007239536.tif 000008
【図３】
2007239536.tif 000009
【図４】
2007239536.tif 000010
【図５】
2007239536.tif 000011
【図６】
2007239536.tif 000012
【図７】
2007239536.tif 000013
【図８】
2007239536.tif 000014