(57)【要約】【課題】燃料供給ポンプによる燃料の吐出量の調整を可能として、燃料供給ポンプから圧送される余剰の燃料の量の削減を図る。【解決手段】プランジャが接触しているカムを回転させることで生じるプランジャの往復動を利用して燃料を吐出し圧送する燃料供給ポンプの構造であって、前記カムが、その回転軸の方向に沿って配され前記プランジャと接触可能な複数のカム面部を有しており、前記プランジャの前記カムに対する回転軸の方向に沿った相対変位を惹起することでプランジャが何れのカム面部に接しているかを切り換え、以て燃料の吐出量を変化させることができるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャが接触しているカムを回転させることで生じるプランジャの往復動を利用して燃料を吐出し圧送する燃料供給ポンプの構造であって、
前記カムが、その回転軸の方向に沿って配され前記プランジャと接触可能な複数のカム面部を有しており、
前記プランジャの前記カムに対する回転軸の方向に沿った相対変位を惹起することでプランジャが何れのカム面部に接しているかを切り換え、以て燃料の吐出量を変化させることができる燃料供給ポンプの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を吸引して吐出する燃料供給ポンプの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒の燃焼室内に直接に燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関、例えばディーゼルエンジンや直噴ガソリンエンジン等では、気筒の圧縮行程にて高圧化した燃焼室内に燃料を噴射できるよう、インジェクタに供給する燃料を高圧にする必要がある。このため、近時では、燃料供給ポンプ（サプライポンプ。下記特許文献を参照）から圧送した燃料をコモンレール（ディーゼルエンジンの場合）またはデリバリパイプ（直噴ガソリンエンジンの場合）と呼称される蓄圧管に高圧状態で貯留しておき、その蓄圧管から各気筒のインジェクタに高圧燃料を分配するようにしている。
【０００３】
蓄圧管に蓄圧する燃料の圧力には、適正な目標値が存在する。蓄圧管内の燃料圧力がその目標圧力を上回るときには、調圧弁を開いて余剰の燃料を蓄圧管から燃料タンクに向けて流下させることにより、蓄圧管内の燃料圧力を目標圧力まで低下させる。
【０００４】
燃料供給ポンプは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受けて稼働する。つまり、燃料供給ポンプは内燃機関にとって機械的な負荷であり、燃料供給ポンプが余剰の燃料を圧縮して蓄圧管に向けて送出することはエネルギの浪費となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−０７７９２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４４７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、燃料供給ポンプによる燃料の吐出量の調整を可能として、燃料供給ポンプから圧送される余剰の燃料の量の削減を図ろうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、プランジャが接触しているカムを回転させることで生じるプランジャの往復動を利用して燃料を吐出し圧送する燃料供給ポンプの構造であって、前記カムが、その回転軸の方向に沿って配され前記プランジャと接触可能な複数のカム面部を有しており、前記プランジャの前記カムに対する回転軸の方向に沿った相対変位を惹起することでプランジャが何れのカム面部に接しているかを切り換え、以て燃料の吐出量を変化させることができる燃料供給ポンプの構造を構成した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料供給ポンプによる燃料の吐出量の調整が可能となり、燃料供給ポンプから圧送される余剰の燃料の量の削減を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態の燃料供給ポンプの構造を示す、回転軸に平行な面で切断した断面図。
【図２】同実施形態の燃料供給ポンプの構造を示す、回転軸に平行な面で切断した断面図。
【図３】同実施形態の燃料供給ポンプの構造を示すＡ−Ａ線断面図。
【図４】同実施形態の燃料供給ポンプのカムが有するカム面部の変形例を示すＡ−Ａ線断面図。
【図５】本発明の第二実施形態の燃料供給ポンプの構造及び動作を示す模式図。
【図６】同実施形態の燃料供給ポンプの構造を示す、一部を破断した斜視図。
【図７】同実施形態の燃料供給ポンプの構造を示す、一部を破断した斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第一実施形態＞以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１ないし図４に示す本発明の第一実施形態の燃料供給ポンプは、いわゆるインナカム式のサプライポンプである。この燃料供給ポンプは、内周にカム面部を有するインナカム１を、そのインナカム１内に収容するプランジャ２に対して相対的に回転させることにより、カム面部１１、１２に接しているプランジャ２の往復動を惹起し、加圧室（ポンプ室）３の容積を拡縮させるものである。
【００１１】
インナカム１の外周にはドライブギヤ１３を形成してあり、インナカム１を回転駆動する外部の駆動手段、例えば内燃機関のクランクシャフトから供給される回転駆動力を、このドライブギヤ１３に噛合するギヤ（図示せず）を介してインナカム１に伝達する。プランジャ２は、その先端部に設けたシュー２１及びローラ２２を介してインナカム１のカム面部１１、１２に接触する。インナカム１がドライブギヤ１３とともに回転すると、カム面部１１、１２に対して摺動するプランジャ２が、回転軸と直交する径方向に沿って往復動する。結果として、プランジャ２の基端側に存在する、換言すればインナカム１の回転中心軸の近傍に所在している加圧室３の容積が拡縮し、当該加圧室３に導かれた燃料を加圧することができる。
【００１２】
加圧室３への燃料の導入は、電磁ソレノイド弁である導入制御弁４により制御する。この導入制御弁４の弁体は、加圧室３に連通する吸込口５の終端部を開閉する。吸込口５には、吐出圧力が本燃料供給ポンプよりも低圧である別のポンプ（フィードポンプ。図示せず）により、燃料タンクから燃料が供給される。導入制御弁４は、加圧室３の容積が拡張するとき、即ちプランジャ２が径方向の外方に向かってストロークするときに開弁して、吸込口５から燃料を加圧室３に吸引させる。一方、導入制御弁４は、加圧室３の容積が縮小するとき、即ちプランジャ２が径方向の内方に向かってストロークするときに閉弁して、吸込口５の終端部を閉塞する。
【００１３】
燃料供給ポンプの吐出口６には、チェック弁７が存在している。プランジャ２が径方向の内方にストロークしている期間において、導入制御弁４を閉止操作すると、加圧室３の容積縮小により加圧室３内の圧力が上昇し、その圧力がチェック弁７の開弁圧力を超えたときにチェック弁７が開く。結果、加圧室３内で加圧された燃料が吐出口６に吐出されて、例えば内燃機関の燃料噴射系の蓄圧管（コモンレール、デリバリパイプまたはアキュームレータ）へと圧送される。
【００１４】
しかして、本実施形態の燃料供給ポンプにあっては、インナカム１が複数のカム面部１１、１２を有しているとともに、プランジャ２がインナカム１に対し回転軸の方向に沿って相対的に変位することが可能となっている。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態におけるインナカム１の内周面の少なくとも一部は、回転軸に対して平行でなく、回転軸に対して傾斜した傾斜面となっている。そして、この内周面の回転軸方向に沿った幅寸法が、プランジャ２の先端部のローラ２２よりも大きく拡張している。よって、プランジャ２がインナカム１に対し回転軸の方向に沿って相対的に変位することで、プランジャ２の先端部のローラ２２がインナカム１の内周面のどの部位に接触するかが変化する。そして、プランジャ２の径方向に沿ったストロークの大きさが変化し、ひいては加圧室３の最大容積及び最小容積が変化して、燃料供給ポンプによる燃料の（インナカム１の一回転あたりの）吐出量が増減する。
【００１６】
カム面部１１、１２となるインナカム１の内周面は、図３に示すようにその全周にわたって傾斜面としてもよいし、図４に示すようにその一部、即ちプランジャ２を内方に押し戻して加圧室３の容積を縮小させる部分のみを傾斜面としてもよい。後者の場合、インナカム１の内周面の他の部分は、回転軸に対して平行な面となる。
【００１７】
図１に示しているように、プランジャ２の先端部のローラ２２が第一カム面部１１に接しているときには、プランジャ２が内方に向かってストロークする変位量が大きくなり、加圧室３の最小容積が縮小するため、燃料供給ポンプの吐出量が多くなる。翻って、図２に示しているように、プランジャ２の先端部のローラ２２が第二カム面部１２に接しているときには、この第二カム面部１２の内径が第一カム面部１１の内径よりも大きいことから、プランジャ２が内方に向かってストロークする変位量がより小さくなり、加圧室３の最小容積がより拡大するため、燃料供給ポンプの吐出量がより少なくなる。
【００１８】
プランジャ２のインナカム１に対する回転軸の方向に沿った相対変位は、電磁ソレノイド弁や電動サーボアクチュエータ等（図示せず）によって惹起してもよいし、プランジャ２及びこれを支持するポンプハウジング３０またはインナカム１に液圧力を作用させることによって惹起してもよい。
【００１９】
本実施形態では、プランジャ２が接触しているカム１を回転させることで生じるプランジャ２の往復動を利用して燃料を吐出し圧送する燃料供給ポンプの構造であって、前記カム１が、その回転軸の方向に沿って配され前記プランジャ２と接触可能な複数のカム面部１１、１２を有しており、前記プランジャ２の前記カム１に対する回転軸の方向に沿った相対変位を惹起することでプランジャ２が何れのカム面部１１、１２に接しているかを切り換え、以て燃料の吐出量を変化させることができる燃料供給ポンプの構造を構成した。
【００２０】
本実施形態によれば、燃料供給ポンプから供給するべき燃料の要求量が比較的少ないとき、例えば燃料を消費する内燃機関における消費量が少ないときや、内燃機関の燃料供給系の蓄圧管に蓄圧している燃料の圧力が高いときに、プランジャ２の先端部を第二カム面部１２に接触させることで、燃料の吐出量を削減することができる。従って、燃料供給ポンプから不必要に多い量の燃料を圧送することを回避でき、エネルギ効率の向上を見込める。
【００２１】
＜第二実施形態＞図５ないし図７に示す本発明の第二実施形態の燃料供給ポンプは、いわゆるスピル弁式のサプライポンプである。この燃料供給ポンプは、外周にカム面部１１、１２を有するポンプカム１を回転させることにより、カム面部１１、１２に接しているプランジャ２の往復動を惹起し、加圧室（ポンプ室）３の容積を拡縮させるものである。
【００２２】
プランジャ２は、シリンダ内を上下に往復動する。燃料を加圧するための加圧室３は、プランジャ２の上方に設けてある。この加圧室３には、燃料の吸込口５及び吐出口６が連通している。吸込口５と加圧室３との間にはスピル弁４を、加圧室３と吐出口６との間にはチェック弁７を、それぞれ介在させている。スピル弁４は、操作制御可能な電磁ソレノイド弁である。他方、チェック弁７は、加圧室３内の圧力が予め定められた開弁圧力を超えたときに自動的に開く。
【００２３】
ポンプカム１は、当該ポンプカム１を回転駆動する外部の駆動手段、例えば内燃機関のクランクシャフトから供給される回転駆動力の伝達を受けて回転する。ポンプカム１が回転すると、そのカム面部１１、１２に対して摺動するプランジャ２が、回転軸と直交する上下方向に沿って往復動する。
【００２４】
図５（Ａ）に示しているように、プランジャ２が下方にストロークしている期間では、スピル弁４を開放操作して、吐出口６から加圧室３内に燃料を吸込む。次いで、図５（Ｂ）に示しているように、プランジャ２が上方にストロークしている期間において、スピル弁４を閉止操作すると、加圧室３の容積縮小により加圧室３内の圧力が上昇し、その圧力がチェック弁７の開弁圧力を超えたときにチェック弁７が開く。結果、加圧室３内で加圧された燃料が吐出口６に吐出されて、例えば内燃機関の燃料噴射系の蓄圧管へと圧送される。さらに、図５（Ｃ）に示しているように、プランジャ２が上方にストロークしている期間において、スピル弁４を開放操作すると、加圧室３内の燃料が吸込口５に押し戻される。総じて言えば、プランジャ２が上昇を始めてからスピル弁４を開放操作するまでの間が、実際に燃料を吐出する有効行程となる。
【００２５】
しかして、本実施形態の燃料供給ポンプにあっては、ポンプカム１が複数のカム面部１１、１２を有しているとともに、プランジャ２がポンプカム１に対し回転軸の方向に沿って相対的に変位することが可能となっている。
【００２６】
図５及び図６に示すように、本実施形態におけるポンプカム１１の外周面の回転軸方向に沿った幅寸法は、この外周面に接するプランジャ２の下端部よりも大きく拡張している。プランジャ２がポンプカム１に対し回転軸の方向に沿って相対的に変位すると、プランジャ２の下端部がポンプカム１の外周面のどの部位に接触するかが変化する。そして、プランジャ２の上下方向に沿ったストロークの大きさが変化し、ひいては加圧室３の最大容積及び最小容積が変化して、燃料供給ポンプによる燃料の（ポンプカム１の一回転あたりの）吐出量が増減する。
【００２７】
図５に示しているように、プランジャ２の下端部が第一カム面部１１に接しているときには、プランジャ２が上方に向かってストロークする変位量が大きくなり、加圧室３の最小容積が縮小するため、燃料供給ポンプの吐出量が多くなる。翻って、図６に示しているように、プランジャ２の下端部が第二カム面部１２に接しているときには、この第二カム面部１２の外径が第一カム面部１１の外径よりも小さいことから、プランジャ２が上方に向かってストロークする変位量がより小さくなり、加圧室３の最小容積がより拡大するため、燃料供給ポンプの吐出量がより少なくなる。
【００２８】
プランジャ２のポンプカム１に対する回転軸の方向に沿った相対変位は、電磁ソレノイド弁や電動サーボアクチュエータ等（図示せず）によって惹起してもよいし、プランジャ２またはポンプカム１に液圧力を作用させることによって惹起してもよい。
【００２９】
本実施形態では、プランジャ２が接触しているカム１を回転させることで生じるプランジャ２の往復動を利用して燃料を吐出し圧送する燃料供給ポンプの構造であって、前記カム１が、その回転軸の方向に沿って配され前記プランジャ２と接触可能な複数のカム面部１１、１２を有しており、前記プランジャ２の前記カム１に対する回転軸の方向に沿った相対変位を惹起することでプランジャ２が何れのカム面部１１、１２に接しているかを切り換え、以て燃料の吐出量を変化させることができる燃料供給ポンプの構造を構成した。
【００３０】
本実施形態によれば、燃料供給ポンプから供給するべき燃料の要求量が比較的少ないとき、例えば燃料を消費する内燃機関における消費量が少ないときや、内燃機関の燃料供給系の蓄圧管に蓄圧している燃料の圧力が高いときに、プランジャ２の先端部を第二カム面部１２に接触させることで、燃料の吐出量を削減することができる。従って、燃料供給ポンプから不必要に多い量の燃料を圧送することを回避でき、エネルギ効率の向上を見込める。
【００３１】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、内燃機関等に供給するべき燃料を圧送するための燃料供給ポンプに適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…カム
１１…第一カム面
１２…第二カム面
２…プランジャ
３…加圧室
４…導入制御弁、スピル弁
５…吸込口
６…吐出口
７…チェック弁
【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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