(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料ポンプにおいて、
前記カムは、前記プランジャが下死点から上死点に至る吐出行程における前記下死点からのカム加速度を正の小さな値に抑えた第１カム部と、前記第１カム部に続いてカム加速度を大きく増加させた後に徐々に減少させて負の加速度へと下降する第２カム部とを有し、下死点および上死点でのカム加速度の１階カム角度微分がほぼ０となるカムプロフィールを備えていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項２】
燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料ポンプにおいて、
前記カムの付勢力に対抗して前記プランジャを押圧する弾性部材を備え、
前記カムは、前記プランジャが下死点から上死点に至る吐出行程における前記下死点からのカム加速度を正の小さな値に抑えた第１カム部と、前記第１カム部に続いてカム加速度を大きく増加させた後に徐々に減少させて負の加速度へと下降する第２カム部とを有するとともに、前記第２カム部に続く上死点までの負のカム加速度を前記プランジャの最高往復周波数でも前記カムと前記プランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第３カム部を有し、下死点および上死点でのカム加速度の１階カム角度微分がほぼ０となり、かつ前記プランジャが上死点から下死点に至る吸入行程では、前記吐出行程のカム加速度と上死点に対して対称な加速度曲線を有するカムプロフィールを備えたことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項３】
燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料ポンプにおいて、
前記カムの付勢力に対抗して前記プランジャを押圧する弾性部材を備え、
前記カムは、前記プランジャが下死点から上死点に至る吐出行程における下死点からのカム加速度を正の略一定値とした第１カム部と、前記第１カム部に続いてカム加速度を徐々に減少させて負の加速度へと単調減少する第２カム部とを有し、さらに前記第２カム部に続く上死点までの負のカム加速度を負の略一定値とするとともに、前記負の加速度を前記プランジャの最高往復周波数でも前記カムと前記プランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第３カム部を有し、また前記プランジャが上死点から下死点に至る吸入行程では前記吐出行程のカム加速度と上死点に対して対称な加速度曲線を有するカムプロフィールを備えていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項４】
前記カムは、カム速度の最大ピーク位置を吐出行程区間のほぼ１／３〜１／２の間としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項５】
前記吸入弁は、前記加圧室内の燃料圧力によって開閉する自動弁であり、吐出行程中に前記加圧室内の燃料圧力が上昇することにより閉塞することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高圧燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車エンジンの燃料噴射弁に燃料を高圧で供給する高圧燃料ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高圧燃料ポンプは、例えば、特開平２−１７６１５８号公報に記載されている。この高圧燃料ポンプは、カムのカムプロフィールに沿って動作することによって加圧室内に燃料を吸入し、エンジンに吐出するプランジャと、ソレノイドで動作され、加圧室内に燃料を供給する吸入用電磁弁とを備えている。この電磁弁は、自動車のエンジンが高速で回転したときに対応可能なように、ソレノイドで動作させるようになっている。
【０００３】
この従来の高圧燃料ポンプは、カムプロフィールが１回転する間の前半に吸入、吐出行程（吐出行程）の最大圧力点が来るようにしている。これは、短時間で加圧室内の燃料圧力を上昇させて電磁弁を閉弁維持できる圧力にまで加圧することによって、車両の高速走行に対応させ、電磁弁が閉弁するまでの時間を短くても大吐出量の高圧燃料を吐出できるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の燃料ポンプには、燃料を吸入、吐出する吸入弁を開閉する手段として、上記従来技術のように、ソレノイドで動作させるタイプと、ばねで弁を弁座に押圧し、加圧室内の圧力差で弁を開閉するタイプとがある。
【０００５】
これらのタイプの内、特に、ばねを用いる弁の場合、燃料ポンプを搭載した自動車のエンジンが高速回転すると、カムの回転速度と吸入弁の開閉速度とが一致せず、吸入弁側から逆流する燃料の量が増えてしまうという問題がある。この場合、燃料の逆流量以上の吐出量を確保するためにポンプを大きくすることが考えられるが、ポンプが大きくなると、その分、ポンプを駆動するエンジンの負荷が大きくなり、燃費が低下するという問題がある。
【０００６】
ところで、上記従来技術の高圧燃料ポンプのカムプロフィールは、ソレノイドで動作させる弁、いわゆる電磁弁とを組合せたことによって効果を発揮するものであるが、ばねを用いた弁との組合わせでは同じ効果を有する可能性は薄い。
【０００７】
即ち、電磁弁を用いた上記従来技術の燃料ポンプは、電磁弁への信号入力により任意のタイミングで閉弁を行うことができるため、閉弁遅れをなくすことができるが、ばねによる弁を組合わせると、カム速度が最大のとき、弁の動作がカム速度に追従できず燃料の逆流量が増大してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、燃料の逆流量を低減でき、また高次の振動成分が現れず低振動・低騒音にすることができる高圧燃料ポンプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料ポンプにおいて、前記カムは、前記プランジャが下死点から上死点に至る吐出行程における前記下死点からのカム加速度を正の小さな値に抑えた第１カム部と、前記第１カム部に続いてカム加速度を大きく増加させた後に徐々に減少させて負の加速度へと下降する第２カム部とを有し、下死点および上死点でのカム加速度の１階カム角度微分がほぼ０となるカムプロフィールを備えていることにより達成される。
【００１０】
また、燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料ポンプにおいて、前記カムの付勢力に対向して前記プランジャを押圧する弾性部材を備え、前記カムは、前記プランジャが下死点から上死点に至る吐出行程における前記下死点からのカム加速度を正の小さな値に抑えた第１カム部と、前記第１カム部に続いてカム加速度を大きく増加させた後に徐々に減少させて負の加速度へと下降する第２カム部とを有するとともに、前記第２カム部に続く上死点までの負のカム加速度を前記プランジャの最高往復周波数でも前記カムと前記プランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第３カム部を有し、下死点および上死点でのカム加速度の１階カム角度微分がほぼ０となり、かつ前記プランジャが上死点から下死点に至る吸入行程では、前記吐出行程のカム加速度と上死点に対して対称な加速度曲線を有するカムプロフィールを備えたことにより達成される。
【００１２】
また、燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料ポンプにおいて、前記カムの付勢力に対向して前記プランジャを押圧する弾性部材を備え、前記カムは、前記プランジャが下死点から上死点に至る吐出行程における下死点からのカム加速度を正の略一定値とした第１カム部と、前記第１カム部に続いてカム加速度を徐々に減少させて負の加速度へと単調減少する第２カム部とを有し、さらに前記第２カム部に続く上死点までの負のカム加速度を負の略一定値とするとともに、前記負の加速度を前記プランジャの最高往復周波数でも前記カムと前記プランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第３カム部を有し、また前記プランジャが上死点から下死点に至る吸入行程では前記吐出行程のカム加速度と上死点に対して対称な加速度曲線を有するカムプロフィールを備えていることにより達成される。
【００１３】
また、カム速度の最大ピーク位置を吐出行程区間のほぼ１／３〜１／２の間とするとよい。
【００１４】
吸入弁は、加圧室内の燃料圧力によって開閉する自動弁であり、吐出行程中に加圧室内の燃料圧力が上昇することにより閉塞するものであればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、高圧燃料ポンプは、吸入弁がプランジャの往復運動に同期して開閉する弁、いわゆる逆止弁を用いたものである。この弁であると、任意のタイミングで閉弁することはできないので、プランジャの動作に対し若干の閉弁遅れを伴う。例えば、プランジャが吐出行程に入ってもすぐには吸入弁が閉じず、この間にプランジャが加圧した分の燃料は、吸入弁を通って加圧室外に逆流してしまう。この逆流分だけポンプの吐出量が低下し、特に高回転での容積効率が減少しやすくなる。
【００１６】
したがって、本発明の高圧燃料ポンプに上記従来技術のカムを単に用いると、吸入弁が閉じるまでの無効区間内のカム速度が速まるので、吸入側への逆流量が増え、かえって吐出量の低下を招く恐れがある。
【００１７】
まず、一般的な高圧燃料ポンプを図面を用いて説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、高圧燃料ポンプを示す縦断面図である。図１（ｂ）は、高圧燃料ポンプがエンジンに取付けられた状態を示すエンジンの一部断面図である。図２は、高圧燃料ポンプを用いたエンジンの燃料供給装置を示す構成図である。
【００１９】
図１（ａ）において、ポンプ本体１には、燃料吸入通路１０、吐出通路１１、加圧室１２が形成されている。加圧室１２には、加圧部材であるプランジャ２がカム１００によって摺動可能に保持されている。３は、リフタであり、ばね４とプランジャ２の先端を保持するものである。このリフタ３は、カム１００のカムプロフィールに常に接触している。２０は、プランジャ２とポンプ本体１の加圧室１２内とをシールするためのシール部材である。吸入通路１０及び吐出通路１１には、吸入弁５、吐出弁６が設けられており、それぞればね５ａ、６ａにて弁座に対し押圧され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。これらの構成部品からなるポンプ本体１を総称して高圧燃料ポンプ１０１と言う。
【００２０】
図１（ｂ）において、７３は、エンジンカバーであり、内部にピストンやエンジンカム等を収納している。７２は、エンジンカム軸であり、前記カム１００が直結されている。エンジンカバー７３の一部に高圧燃料ポンプ１０１が取付けられている。
【００２１】
このように、エンジンカム軸７２が回転することによってカム１００が回転し、高圧燃料ポンプ１０１内のプランジャ２が上下動する。このような高圧燃料ポンプを単筒式プランジャポンプと呼ばれている。
【００２２】
図２において、矢印で示す燃料は、低圧プレッシャレギュレータ５２にて一定の圧力に調圧され、タンク５０から低圧ポンプ５１、低圧配管９を経由して高圧燃料ポンプ１０１の燃料導入口方向に案内される。高圧燃料ポンプ１０１内に吸入された燃料は、エンジン７１内に設けられたカム１００の回転によって加圧され、燃料吐出口からコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３内の燃料圧力は、高圧プレッシャレギュレータ５５により略一定圧力に保持されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせてコモンレール５３に装着されている。このインジェクタ５４は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の信号によって燃料をエンジン７１内に噴射する。５６は、圧力センサーであり、コモンレール５３の圧力を検出し、圧力に応じてＥＣＵが吸入弁の開閉制御を行う。
【００２３】
以上の構成による高圧燃料ポンプの動作を説明する。
【００２４】
図１（ａ）において、プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム１００に圧接されているため、プランジャ２は、エンジンカムシャフト等により回転されるカム１００のカムプロフィール（外形形状）に追従して往復運動し、加圧室１２内の容積を変化させる。
【００２５】
吸入弁５および吐出弁６は、いずれもプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁であり、吸入行程中は、加圧室１２内の燃料圧力の低下により吐出弁６は閉塞し、吸入弁５が開いて加圧室１２内に燃料が吸入される。吐出行程中は、加圧室１２内の燃料圧力の上昇により吸入弁５は閉塞し、吐出弁６が開いて図２に示したコモンレール５３へ燃料が圧送される。
【００２６】
以上説明した単筒式プランジャポンプは、構造が簡単で低コストという長所があるが、吸入弁５、吐出弁６がばね４の押圧力だけで保持されているため、開弁、閉弁共に遅れを伴い、いずれも吐出量減少の原因となる。
【００２７】
すなわち弁の開閉に伴う移動距離の分だけ遅れが生じる。例えば、プランジャ２が吸入行程から吐出行程に入ってもすぐには吸入弁５が閉じられず、加圧室１２内から吸入通路１０側へ燃料が逆流してしまう分、吐出流量が減少する。特に、車両の高速走行時には、カムが高回転するため、プランジャ一の上下動周期が短くなり、弁の閉じ遅れの影響がより顕著になり、容積効率が低下する特性がある。
【００２８】
容積効率が低いと、最大吐出量を確保するのにポンプの押しのけ容積自体を大きくしなければならず、このため駆動トルクが増えて、エンジンの燃費が悪化する。したがって、高回転時の容積効率向上は、単筒式プランジャポンプにとって重要な課題の一つである。
【００２９】
そこで、本発明では、吐出行程開始直後の吸入弁５がまだ開いている間はプランジャ２の上昇速度を抑えて吸入弁５から逆流する流量を減らし、吸入弁５が閉じた後にプランジャ２の上昇速度を上げるようにしたものである。
【００３０】
このため、本発明は、カム１００のカムプロフィールを図３に示すように、カム速度の最大ピークが吐出行程区間のほぼ１／３〜１／２の間となるようにしたものである。
【００３１】
図３は、本発明を備えたカムの１回転でプランジャを３回往復させる３山カムの例を示した図である。
【００３２】
図３において、プランジャ２の下死点をカム回転角０°とすると、この場合は約２０°〜３０°、２山カムの場合では約３０°〜４５°の位置にカム速度の最大ピークが入るようにする。これによりカム速度の立上りが適度に抑えられるので吸入弁が閉じ遅れて無効吐出となる区間での理論流量（＝プランジャの断面積×速度）が減り、吐出弁開弁後の有効吐出となる区間での理論流量が増える。しかも、燃料の昇圧速度は十分に確保されているので、吐出弁は速やかに開き、無効吐出となる区間自体も十分に短くすることができる。したがって吐出流量が増加し、特に高回転時の容積効率を向上できる。
【００３３】
以下、本発明を図４、図５、図６を用いて更に詳細に説明する。
【００３４】
図４は、図３に示したカムプロフィールとその他のカムプロフィールを比較して示したものである。
【００３５】
図４において、太いせんは、本発明のカムＡを示し、細い線は、速度ピークを吐出行程区間の１／３より前にしたカムＢを示し、点線は、正弦波のカムで速度ピークはちょうど吐出行程区間の１／２位置としたカムＣを示す。
【００３６】
カムＣの正弦波は、上死点近傍における負のカム加速度の絶対値が大きいため、プランジャ２を含む往復運動部の慣性力も大きくなり、高回転時は、ばね４によるカム１００とリフタ３間の接触力より慣性力が大きくなって両者が離反するジャンピングを生じてしまう。
【００３７】
ジャンピングは、騒音発生や耐久性低下の原因となるため避けるべきものであり、事実上カムＣは使用不可である。カムＣを用いてジャンピングを避けるには、ばね力をより強くしなければならず、接触面のヘルツ応力増大による耐久性低下、駆動トルクの増大による燃費の悪化等の悪影響をもたらす。
【００３８】
次に、カムＡ、Ｂを用いたときのポンプの吐出流量特性を図５に示す。
【００３９】
図５において、横軸はポンプ回転数、縦軸は時間平均での吐出流量である。前述した通り、単筒式プランジャポンプは、高回転ほど容積効率が低下する傾向を示し、理論流量に対して実吐出流量が低下するが、本発明のカムＡでは、カムＢに比べて流量の落ち方が少なく、高回転まで高い容積効率を保つことができる。この理由を図６により説明する。
【００４０】
図６において、高回転時におけるポンプ各部の時刻歴波形を示したもので、カムＡの場合を太線で、カムＢの場合を細線で示してある。図示のように吸入弁５は、カムが吸入行程から吐出行程に入ってもまだ開いているため、この間にプランジャ２が加圧した分の流量は、吸入弁５を通って吸入通路１０側に逆流する。このため、吐出流量が減少する。
【００４１】
さらに、吸入弁５が閉じてから吐出弁６が開くまでにも遅れがあり、両者の遅れの合計が吐出に寄与しない無効区間となる。高回転時は、一行程あたりの時間が短くなるため、この無効区間が相対的に増え、容積効率が低下する。なお、吸入弁５の閉じ遅れの理由は、プランジャ２が下降を始めてもすぐには加圧室１２の圧力が下がらないためと、吸入弁自体が開→閉状態になるまでの移動時間がかかるためである。また、吐出弁６の開き遅れの理由は、加圧室圧力が吐出弁下流の吐出通路１１の圧力まで上昇するのに時間がかかるためである。
【００４２】
ここで、本発明のカムＡは、カムＢより速度ピークが後方にあるため、無効区間での速度が低く抑えられている。このため、この速度に比例した無効区間での理論流量、すなわち吸入側へ逆流する無効流量が少なくなり、逆に吐出弁開弁以後の有功吐出となる区間での理論流量が多くなる。この無効流量の差の分だけ、カムＡの吐出流量が多くなるわけである。無効区間が短い低回転時は、両者の差は小さいが、無効区間が増える高回転時は、差が徐々に大きくなるため図５のような流量特性の差となる。
【００４３】
以上より、容積効率の向上には、カム速度のピーク位置を極力後方に配置し、無効区間でのカム速度を低く抑えるのが有効であることがわかる。
【００４４】
しかし、ピーク位置をあまり後方にし過ぎると、吸入弁閉弁後の加圧室圧力の上昇が遅くなるので、特に吐出弁の開き遅れが大きくなる。その結果、無効区間自体が長くなって逆に吐出流量の低下を招く。
【００４５】
すなわち、カム速度のピーク位置は早すぎても遅すぎてもだめで、概ね吐出行程区間の１／３〜１／２の範囲がもっとも適当である。速度ピークが１／３位置より前になると、カム速度の立上りが前記カムＢのように早くなりすぎるため、無効流量が増えて吐出流量が低下する。逆に１／２より後ろになると加圧室内の燃料圧力の上昇が遅れ、吸入弁の閉じ遅れ、吐出弁の開き遅れが増え、無効区間自体が長くなるので、これも吐出流量の低下につながる。１／３〜１／２が、無効流量の低減と無効区間の短縮を両立させるに適切な範囲である。
【００４６】
ところで、カム速度は、カム加速度を積分して得られるものなので、カム速度を操作するにはカム加速度の設定を適切に行う必要がある。前記した通り、図４中の正弦波カムは、ジャンピングが生じる点で不適切であったが、正弦波カムのように上死点近傍における負のカム加速度の絶対値を大きくとることは以下の点からも困難である。
【００４７】
まず、上死点近傍では、プランジャの戻しばね４の力が最も強くなるので、カム表面に作用するヘルツ応力も大きくなる。ヘルツ応力を下げるためには、ばね力を下げるか、上死点近傍のカムの曲率半径を大きくするかであるが、まず、ばね力を下げるためにはカム加速度の負の絶対値を小さくして、往復運動部の慣性力を小さくして弱いばね力でもカム１００とリフタ３が離反しないようにする必要がある。また、曲率半径を大きくするためには、やはりカム加速度の負の絶対値を小さくするか、カムのベース円を大きくする必要がある。このうちベース円は、小型化の観点からあまり大きくできないので、結局、ヘルツ応力をある許容値以内に収めて耐久性を確保するには、上死点近傍におけるカム加速度の負の絶対値を小さくするしかない。
【００４８】
このためカム速度を短い区間で減速させるのが困難になり、減速区間が長くなる（加速区間が短くなる）結果、カム速度の最大ピーク位置が吐出行程区間の１／３より前になりがちである。
【００４９】
このため図３に示したカムは、カム速度の最大ピーク位置を吐出行程区間の１／３〜１／２にするために、下死点からのカム加速度を正の小さな値に抑えた第１カム部▲１▼に続いて、カム加速度を大きく増加させた後に徐々に減少させて負の加速度へと下降する第２カム部▲２▼を設け、さらに第２カム部に続く上死点までの負のカム加速度をプランジャの最高往復周波数でもカムとプランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第３カム部▲３▼を設け、またプランジャが上死点から下死点に至る吸入行程では、吐出行程のカム加速度と上死点に対して対象な加速度曲線▲３▼’、▲２▼’、▲１▼’を有するカムプロフィールとしたものである。
【００５０】
負のカム加速度を上死点近傍の広い範囲に渡って限界付近まで下げることにより、短い区間でカム速度を減速できるようになるので、カム速度のピーク位置（＝加速度０）を容易に吐出行程区間の１／３以降に配置できる。仮に上死点近傍の加速度を単純な等加速度にした場合は図４のカムＢのようになり、十分な減速を得られないために減速区間が長くなって、速度ピークを１／３以降に配置するのが困難になる。
【００５１】
ここで、点線で示す限界加速度とは、ばね力と慣性力とが釣り合って、ポンプの最高運転回転数でもジャンピングを起こさない限界の加速度のことを指す。また、図３中の最低加速度の値はカムのヘルツ応力の許容値やベース円の大きさの制限等から自ずと下限値が定まり、これに合わせてばね力の値が決定されて限界加速度の大きさが決まる。
【００５２】
上記のように、負のカム加速度をできるだけ下げた上で、下死点からのカム加速度を低く抑え、途中から再加速させるカムプロフィールにすることにより、カム速度の立上りをより低く抑えることができるので、最大限カム速度のピークをより後方に持っていくことができる。しかし、ピーク位置が１／２より後方になると逆に吐出量の低下を招くので、加速度の値や再加速の区間等を適度に調節して吐出行程区間のほぼ１／３〜１／２にカム速度のピークが来るようにする。この際、上死点・下死点におけるカム速度は０であるため、カム加速度の正・負の面積は同じにする必要がある。
【００５３】
また好ましくは、下死点におけるカム加速度を連続にする、すなわち下死点でのカム加速度の１階カム角度微分（ジャーク）を０とする。これにより慣性力の変化が連続になるので、高次の振動成分が現れず、低振動・低騒音にすることができる。また、騒音対策もやり易くなる。
【００５４】
以上説明した図３のカムでは無効区間におけるカム速度を最大限低く抑えるために、出だしの加速度を低く抑えて途中から再加速するような加速度曲線としたが、十分な減速が得られる場合はこのような再加速を行わず、図７に示すように下死点から上死点にかけて単調減少するカム加速度としてもよい。
【００５５】
図７は、本発明のその他の実施例を示すカムである。
【００５６】
図７において、下死点からのカム加速度を正の略一定値とした第１カム部に続いて、カム加速度を徐々に減少させて負の加速度へと単調減少する第２カム部を設け、さらに第２カム部に続く上死点までの負のカム加速度を負の略一定値とするとともに、負の加速度をプランジャの最高往復周波数でもカムとプランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第３カム部を設け、またプランジャが上死点から下死点に至る吸入行程では、吐出行程のカム加速度と上死点に対して対象な加速度曲線を有するカムプロフィールとしたものである。好ましくは、図３のカムと同様に下死点でのジャークを０とする。
【００５７】
図３のカムと比較するとカム速度の立ち上りはやや大きくなるものの、実用上十分な吐出性能を確保することができる。また、再加速を行わない分、カム加速度の変化が滑らかになるので、振動・騒音の点でより有利になる長所がある。なお、図示のように上死点近傍の負の加速度を限界加速度より若干上げ、ジャンピングに対して余裕をとるのがさらに実用的である。
【００５８】
図８は本発明の一実施例である図３のカムと図７のカムについて説明する図である。
【００５９】
図８において、カム加速度の周波数成分の強さを示したもので、横軸は、振動次数、縦軸は、パワースペクトルである。両カム共に加速度波形に不連続な部分がないため高次の振動成分は極めて少なく、いずれも低振動、低騒音のポンプとすることができる。図７のカムは、図３のカムよりはわずかに容積効率が劣るものの、加速度変化に比例した慣性力の変化が滑らかな分、高次の振動成分がさらに少ないので振動・騒音の点で優れるという長所がある。どちらのカムを使用するかは、容積効率と振動・騒音のどちらに重きを置くかで変わるものであり、優劣の差はないといえる。
【００６０】
尚、本発明の一実施例であるカム１００は図１に示したように、エンジンカム軸７２と軸を共通にし、これに追加する形態で搭載すれば構成が簡単になりコスト低減を図れる効果がある。この例では高圧燃料ポンプ１０１をエンジンカバー７３に固定してリフタ３にカム１００が圧接するよう構成しているが、ポンプをエンジンブロック等に取付けてもよく、取付方向も上向き、下向き、横向き等いずれの向きにも搭載可能である。尚、もちろんポンプ本体１内にカム１００を内装する構成としてもよく、エンジンカム軸からの動力の伝達はカップリング等を介して行うようにすればよい。
【００６１】
以上説明したように、本発明によれば、高圧燃料ポンプ１０１が低回転域から高回転域まで広い範囲に渡って高い容積効率を得ることができるので、高速走行中のエンジン全開状態においても高い圧力で十分な燃料を供給することが可能となり、このエンジンを搭載した車両の運動性能が向上する。容積効率が高いので、必要な吐出流量を確保しつつ、ポンプの押しのけ容積を小さくすることができ、駆動トルクが下がって燃費が向上する。
【００６２】
さらに、本発明のカム１００は、上死点近傍における負のカム加速度の絶対値を最大限小さく構成できるので、カムの曲率半径が大きくなり、ヘルツ応力が下がって耐久性が向上する。若しくは、ヘルツ応力を許容値以内に収めつつカムのベース円を小さくできるので、ポンプが小形になりエンジンルーム内への配置が容易になる。同時に駆動トルクも下がるのでこのポンプを搭載した車両の燃費が向上する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、低回転域から高回転域まで広い範囲で高い容積効率が得られ、しかも小形で、トルク効率も高く、振動・騒音も少ない高圧燃料ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な高圧燃料ポンプの構造を説明する縦断面図。
【図２】一般的な高圧燃料ポンプを用いたエンジンの燃料供給装置の全体構成図。
【図３】本発明のカムの一実施例を示す図。
【図４】本発明の一実施例であるカムと他のカムとの形状の違いを示す図。
【図５】本発明の一実施例である高圧燃料ポンプの吐出流量特性を示す図。
【図６】カム形状による流量特性違いの理由を示す図。
【図７】本発明の他の実施例を備えたカムを示す図。
【図８】本発明の一実施例であるカムの加速度の周波数成分を示す図。
【符号の説明】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、３…リフタ、４…ばね、５…吸入弁、５ａ…ばね、６…吐出弁、６ａ…ばね、１０…吸入流路、１１…吐出流路、１２…加圧室、２０…シール、５０…燃料タンク、５１…低圧ポンプ、５２…低圧プレッシャレギュレータ、５３…コモンレール、５４…インジェクタ、５５…高圧プレッシャレギュレータ、５７…低圧配管、７１…エンジン、７２…エンジンカム軸、７３…エンジンカバー、１００…カム、１０１…高圧燃料ポンプ。
【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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