JP3999855B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内噴射式内燃機関等に用いられる燃料供給装置であって、特に燃圧の脈動幅を小さくすることができ、燃料の噴射量を安定させ、エンジンの回転を安定させることができる燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる筒内噴射式内燃機関とか直接噴射式内燃機関とか呼ばれている、燃料をエンジンのシリンダ内で噴射する方式の内燃機関としては、ディーゼルエンジンが広く知られているが、近年、火花点火エンジン（ガソリンエンジン）においても、筒内噴射式のものが提案されている。このような、筒内噴射式内燃機関では、エンジンの性能向上や排出ガスの低減のために、燃料噴射圧を上げて燃料噴霧を微粒化し、燃料噴射期間を短縮化する傾向にある。また、過給機構を備えたエンジンでは、過給時には、過給圧に応じた高い燃料噴射圧が要求される。そこで、筒内噴射式内燃機関における燃料供給システムは、十分に高い例えば１０気圧程度の燃料噴射圧が得られるようにされている。
【０００３】
図１４は従来の燃料供給装置を示す模式的な構成図である。図１４において、デリバリパイプ１は、図示しないエンジンの気筒数に対応したインジェクタ１ａを有している。デリバリパイプ１と燃料タンク２との間には、高圧燃料ポンプ３が配置されている。デリバリパイプ１と高圧燃料ポンプ３とは、高圧燃料通路４で接続されている。また、高圧燃料ポンプ３と燃料タンク２とは、低圧燃料通路５で接続されている。高圧燃料ポンプ３の燃料取り入れ口には、フィルタ６が設けられている。また、高圧燃料ポンプ３の吐出側には、チェックバルブ７が設けられている。高圧燃料ポンプ３のドレイン８は、燃料タンク２に戻されている。高圧燃料ポンプ３、フィルタ６およびチェックバルブ７は、高圧燃料ポンプ体１００として一体に構成されている。
【０００４】
低圧燃料通路５の燃料タンク２側の端部には、低圧燃料ポンプ１０が設けられている。低圧燃料ポンプ１０の燃料取り入れ口には、フィルタ１１が設けられている。また、低圧燃料ポンプ１０の吐出側の低圧燃料通路５には、チェックバルブ１２が設けられている。高圧燃料ポンプ３と低圧燃料ポンプ１０との間の低圧燃料通路５には、低圧レギュレータ１４が設けられている。低圧レギュレータ１４の燃料取り入れ口には、フィルタ１５が設けられている。低圧レギュレータ１４のドレイン１６は、燃料タンク２に戻されている。
【０００５】
デリバリパイプ１は、高圧燃料ポンプ３と反対側にさらに高圧燃料通路１８を有している。この高圧燃料通路１８には、高圧レギュレータ２０が設けらている。高圧レギュレータ２０のドレイン２１は、燃料タンク２に戻されている。高圧レギュレータ２０は、高圧レギュレータ体として構成され、デリバリパイプ１と燃料タンク２の間の所定の位置に設置されている。
また、高圧燃料通路４には、燃圧センサ２２が設けられている。
【０００６】
このような構成の燃料供給装置においては、低圧燃料ポンプ１０である程度加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ３でさらに加圧されてデリバリパイプ１に達し、インジェクタ１ａから図示しないエンジンの気筒内に噴射される。この際、低圧燃料ポンプ１０からの吐出圧は、低圧レギュレータ１４により所定範囲に安定化され、さらに高圧燃料ポンプ３からの吐出圧は、高圧レギュレータ２０により所定範囲に安定化されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプ３から吐出される燃料の吐出圧の脈動が大きく、また、この脈動は、高圧レギュレータ２０に反射されて、その一部が高圧燃料ポンプ３側に戻り、共振してさらに大きくなる。すなわち、高圧燃料ポンプ３と高圧レギュレータ２０の間の高圧燃料通路４、デリバリパイプ１および高圧燃料通路１８において、高圧燃料ポンプ３の発生した脈動が、反射波と共振しさらに大きくなる。この脈動は、デリバリパイプ１からの燃料の噴射量にばらつきを生じさせる。この噴射量のばらつきは、空気燃料比を不安定とし、エンジンの回転が不安定となるので問題であった。また、配管内の燃料の脈動により、異音が発生する問題もあった。そして特に、高圧燃料ポンプ３が単気筒の場合この脈動が大きいので問題であった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、燃料の脈動を小さくすることができ、燃料の噴射量を安定させ、エンジンの回転を安定させることができる燃料供給装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の燃料供給装置においては、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射器と、燃料を貯蔵する燃料タンクと、燃料噴射器と燃料タンクとを連結する燃料通路と、燃料通路の上流部分に設けられた低圧燃料ポンプと、燃料通路の低圧燃料ポンプと燃料噴射器との間に設けられ、燃料の吸入ポート、燃料の吐出ポート、摺動孔を有するシリンダ、摺動孔の一部に形成された燃料加圧室、および摺動孔内に往復移動可能に配設されたプランジャを有し、プランジャの往復移動により、燃料を燃料通路から吸入ポートを介して燃料加圧室に吸入加圧し、加圧された燃料を吐出ポートから燃料通路に吐出して燃料噴射器へ圧送する高圧燃料ポンプと、燃料通路の高圧燃料ポンプと燃料噴射器との間に設けられ、高圧燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調圧する高圧レギュレータと、燃料通路の高圧燃料ポンプと燃料噴射器との間に設けられ、高圧燃料ポンプから吐出された燃料の脈動を吸収するベローズが収納された高圧アキュムレータとを備え、高圧レギュレータと高圧アキュムレータは、高圧燃料ポンプに一体に設けられ、高圧燃料ポンプは、単気筒式である。
【００１２】
請求項２の燃料供給装置においては、高圧レギュレータのドレインは燃料タンクへ連通されている。
【００１３】
請求項３の燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプは、燃料タンクへ連通されたドレインを有し、高圧レギュレータのドレインは、高圧燃料ポンプのドレインに連通されている。
【００１４】
請求項４の燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプのドレインと、高圧レギュレータのドレインとの間に、高圧レギュレータからの燃料の戻りが高圧燃料ポンプに行くことを防止するチェックバルブが設けられている。
【００１５】
請求項５の燃料供給装置においては、プランジャを往復運動させる駆動手段である内燃機関のクランクと連動するカムのカム山数が内燃機関の気筒数より少ない。
【００１６】
請求項６の燃料供給装置においては、カムのカム山数は、内燃機関の気筒数の半数である。
【００１７】
請求項７の燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプは、ガソリン筒内直接噴射式内燃機関に燃料を供給するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の燃料供給装置を示す模式的な構成図である。また、図２はこの発明の燃料供給装置の高圧燃料ポンプ体の断面図である。さらに、図３は高圧レギュレータのスプールの側面図であり、図４は高圧レギュレータの円筒部材の断面図である。さらにまた、図５はリードバルブの概略図であり、図６はリードバルブのバルブの上面図である。
【００１９】
図１において、燃料噴射機器であるデリバリパイプ１は、図示しないエンジンの気筒数に対応した複数のインジェクタ１ａを有している。デリバリパイプ１と燃料タンク２との間には、高圧燃料ポンプ３が配置されている。そして、デリバリパイプ１と高圧燃料ポンプ３とは、高圧燃料通路４で接続されている。また、高圧燃料ポンプ３と燃料タンク２とは、低圧燃料通路５で接続されている。高圧燃料通路４と低圧燃料通路５とは、デリバリパイプ１と燃料タンク２とを接続する燃料通路を構成している。高圧燃料ポンプ３の燃料取り入れ口には、フィルタ６が設けられている。また、高圧燃料ポンプ３の吐出側には、チェックバルブ７が設けられている。高圧燃料ポンプ３のドレイン８は、燃料タンク２に戻されている。
【００２０】
低圧燃料通路５の燃料タンク２側の端部には、低圧燃料ポンプ１０が設けられている。低圧燃料ポンプ１０の燃料取り入れ口には、フィルタ１１が設けられている。また、低圧燃料ポンプ１０の吐出側の低圧燃料通路５には、チェックバルブ１２が設けられている。高圧燃料ポンプ３と低圧燃料ポンプ１０との間の低圧燃料通路５には、低圧レギュレータ１４が設けられている。低圧レギュレータ１４の燃料取り入れ口には、フィルタ１５が設けられている。低圧レギュレータ１４のドレイン１６は、燃料タンク２に戻されている。
【００２１】
高圧燃料ポンプ３は、低圧燃料通路５によって供給された燃料をさらに高圧にして、デリバリパイプ１側に吐出する。高圧燃料ポンプ３の低圧燃料通路５側、すなわち低圧側には、ダンパー３０が設けられている。また、高圧燃料ポンプ３の高圧側には、高圧アキュムレータ３１と高圧レギュレータ３２が設けられている。高圧レギュレータ３２のドレイン３３は、高圧燃料ポンプ３の燃料吸入側に戻されている。高圧燃料ポンプ３、ダンパー３０、高圧アキュムレータ３１、高圧レギュレータ３２、フィルタ６およびチェックバルブ７は、高圧燃料ポンプ体２００として一体に構成されている。
【００２２】
図２は高圧燃料ポンプ体２００の断面図である。ケーシング４０の図２の下方には、円筒状の凹部４０ａが形成されている。この凹部４０ａ内には、概略筒状のシリンダ４１が、シリンダ固定部材４２によって締着されている。シリンダ固定部材４２の外周部には雄ねじ４２ａが螺刻され、凹部４０ａに形成された雌ねじと螺合している。シリンダ４１は、中心に円筒状の摺動孔４１ａを有し、この摺動孔４１ａの中には、円柱形のプランジャ４３が摺動可能に配設されている。摺動孔４１ａには、燃料を吸入する吸入通路５ａと燃料を吐出する吐出通路４ａとが連通されている。凹部４０ａの底とシリンダ４１との間には、吸入通路５ａおよび吐出通路４ａを開閉するリードバルブ４４が挟まれて固定されている。摺動孔４１ａの図２の上方の部分には、リードバルブ４４とプランジャ４３の一端面で囲まれて燃料加圧室４５が形成されている。
【００２３】
プランジャ４３の他端には、円板状のタペット４６が主面をプランジャ４３と垂直となるように固定されている。タペット４６とシリンダ固定部材４２の間には、コイル状のバネ４７が縮設されている。タペット４６は、プランジャ４３と反対側の主面をカム４８のカム面に当接させている。カム４８は、図示しない内燃機関のクランクに連結され、クランクが２回転すると１回転する。本実施の燃料供給装置は、６気筒エンジン用のものであり、カム４８の山数は３個である。カム４８は、エンジンの回転にともなって回転し、バネ４７の復元力に打ち勝ってプランジャ４３を往復運動させる。
【００２４】
プランジャ４３とシリンダ固定部材４２との間には、概略円筒状のシール部材５０が配設されている。シール部材５０は、円筒状の鋼板にゴムが一体となるようにインサート成型されて作製されている。シール部材５０の一端は、いわゆるダブルリップル型である２重の薄肉型に成型され、プランジャ４３の側面に摺動可能に密着されている。シール部材５０の他端は、シリンダ固定部材４２に固定されている。シール部材５０は、シリンダ４１とプランジャ４３との間に形成された摺動面から漏れた燃料が、外部に漏れないようにシールしている。そして、シール部材５０内に溜まった燃料は、図２に図示されていないドレイン８によって燃料タンク２に戻されている。
【００２５】
ケーシング４０の図２の左側には凹部４０ｂが形成されている。この凹部４０ｂには、ダンパー３０が締着されている。凹部４０ｂの底には、吸入通路５ａに連通する吸入通路５ｂが凹部として形成されている。ダンパー３０は、概略肉厚円板状のケース３０ａと薄板金属の金属ダイヤフラム３０ｂと環状のプレート３０ｃからなる。ケース３０ａの１主面には、なだらかなへこみが形成されている。金属ダイヤフラム３０ｂは、このへこみを覆うように密閉してケース３０ａに溶接されている。すなわち、ケース３０ａと金属ダイヤフラム３０ｂの間には、密閉された空間が形成され内部には空気が封入されている。ケース３０ａの外周には雄ねじ３０ｄが形成されている。一方、凹部４０ｂには、雄ねじ３０ｄと螺合する雌ねじが形成されている。ダンパー３０は、金属ダイヤフラム３０ｂを内側に向けて、吸入通路５ｂを覆うように、Ｏリング４９でシールされて凹部４０ｂに締着されている。吸入通路５ｂは、吸入ポート５ｃと吸入通路５ｄで連通されている。吸入通路５ａを通過する燃料に圧力の脈動が生じると、ダンパー３０は、この圧力の高低差に応じて金属ダイヤフラム３０ｂを図２の左右に移動させる。そして、高圧燃料ポンプ３が吸入通路５ａ内の燃料に発生せしめる燃圧脈動を吸収する。
【００２６】
一方、ケーシング４０の図２の右側には凹部４０ｃが形成されている。この凹部４０ｃには、高圧アキュムレータ３１が締着されている。凹部４０ｃの底には、吐出通路４ａに連通する吐出通路４ｂが凹部として形成されている。高圧アキュムレータ３１は、有底円筒状の筒３１ａとこの筒３１ａを密閉する蓋３１ｂとを有している。筒３１ａの底には、貫通穴３１ｃが穿孔されている。高圧アキュムレータ３１の内部には、一側を蓋３１ｂに固定されたベローズ３１ｄが収納されている。ベローズ３１ｄの中には高圧ガスが封入されている。ベローズ３１ｄの先端には、プレート３１ｅが固定され、さらにプレート３１ｅの主面には、ゴム板３１ｆが貼着されている。ベローズ３１ｄは、内部に封入された高圧ガスの力によって、ゴム板３１ｆを筒３１ａの底に密着させ、貫通穴３１ｃを塞いでいる。筒３１ａの外周には雄ねじ３１ｇが形成されている。一方、凹部４０ｃには、雄ねじ３１ｇと螺合する雌ねじが形成されている。高圧アキュムレータ３１は、貫通穴３１ｃを吐出通路４ｂに連通させるように、筒３１ａの底を内側に向けて吐出通路４ｂを覆うように、Ｏリング５１でシールされて凹部４０ｃに締着されている。
【００２７】
高圧アキュムレータ３１は、吐出通路４ｂに吐出された燃料の脈動を吸収する。すなわち、吐出通路４ｂに吐出された燃料の圧力が大きいとき、ベローズ３１ｄは、図２の右方向に縮み圧力を吸収し、そして、圧力が小さいときは、図２の左方向に伸びるように動作し脈動を吸収する。
【００２８】
凹部４０ｃの底に形成された吐出通路４ｂには、さらに吐出通路４ｃが連通されている。吐出通路４ｃは、途中で分岐して、双方が図２の上方に延びている。吐出通路４ｃの分岐した一方の先であってケーシング４０の図２の上方には、高圧レギュレータ３２が配設されている。また、他方は、ケーシング４０の外面に設けられた吐出ポート４ｄに連通されている。高圧レギュレータ３２は、ケーシング４０を横断して貫通する通路穴４０ｄ内に配設されている。
【００２９】
高圧レギュレータ３２は、通路穴４０ｄ内の一側に固定され通路穴４０ｄ内に通路を形成する円筒部材５２と、円筒部材５２の中に移動可能に配設されたスプール５３とを有する。円筒部材５２は、通路穴４０ｄ内に配置され、図２の右側から、固定部材５４によって締着され、また外周部をＯリング５５によってシールされている。図４に示されるように、円筒部材５２には、燃料の通路として、外周部に形成された環状の溝５２ｂと、この環状の溝５２ｂと中心穴５２ａとを連通する連通穴５２ｃが形成されている。
【００３０】
また、スプール５３は、図３に示されるように、概略棒状をなし、円筒部材５２内に移動可能に収納された軸部５３ａと、軸部５３ａの一端に形成され、円板状の鍔を有する頭部５３ｂとからなる。軸部５３ａの所定の位置には、テーパー状のシート面５３ｃが形成されている。一方円筒部材５２の端部には、このシート面５３ｃに密着可能であり、シート面５３ｃと共に流体弁を構成するシート座５２ｄが形成されている。
【００３１】
図２にもどり、通路穴４０ｄの円筒部材５２と反対側には、バネ圧調整用ネジ５５が、外周部をＯリング５６でシールされて、またネジ部５５ａをケーシング４０に形成された雌ねじに螺合させ、さらにネジ部５５ａの一端を外部に突出させて配設されている。バネ圧調整用ネジ５５とスプール５３の頭部５３ｂとの間には、バネ５７が縮設されている。バネ５７は、スプール５３を図２の右方向に付勢している。この付勢力は、バネ圧調整用ネジ５５を回転させることにより調整される。
【００３２】
通路穴４０ｄのバネ５７が収納されている付近には、吸入ポート５ｃに連通するドレイン３３が形成されている。高圧レギュレータ３２は、吐出通路４ｃ内の燃料の圧力を調整する。高圧アキュムレータ３１側から吐出通路４ｃを通って高圧レギュレータ３２に達した燃料は、円筒部材５２の外周に形成された溝５２ｂから連通穴５２ｃおよび中心穴５２ａを通り、シート面５３ｃとシート座５２ｄによって構成された流体弁に至る。燃料の圧力が所定の圧力より大きいとき、燃料はバネ５７の付勢力に打ち勝って、スプール５３を図２の左方向に移動させ、ドレイン３３を通って吸入ポート５ｃ側に抜ける。また、燃料の圧力が所定の圧力より小さいとき、シート面５３ｃとシート座５２ｄは閉じている。
尚、図２において、図１のフィルタ６およびチェックバルブ７は図示されてない。
【００３３】
図５はリードバルブ４４の構造を示す概略図である。また図６はリードバルブ４４のバルブの上面図である。リードバルブ４４は、２枚のプレート６１，６２と、これらに挟まれた薄板状のバルブ６３とからなる。２枚のプレート６１，６２には、燃料を通すために、所定の位置に２個の貫通穴が形成されている。２個の貫通穴は、それぞれケーシング４０に形成された吸入通路５ａと吐出通路４ａに対応し、またバルブ６３の弁体が一方向のみに動作するように、片側の開口部が大きくされている。また、バルブ６３には、プレートの貫通穴に対応した位置に、２個の弁体６３ａ，６３ｂが形成されている。リードバルブ４４は、燃料を燃料加圧室４５に、図５の矢印に示すように一方向のみに通過させる。
【００３４】
このように構成された高圧燃料ポンプ体２００は、低圧の燃料を吸入ポート５ｃから吸入し、高圧燃料ポンプ３にて加圧し、吐出ポート４ｄから吐出する。すなわち、燃料は、吸入ポート５ｃから吸入され、ダンパー３０の部分を経由して、さらにリードバルブ４４を通過して燃料加圧室４５に入る。そして、プランジャ４３の往復運動により加圧されて、吐出通路４ａから流出される。燃料加圧室４５から流出した燃料は、高圧アキュムレータ３１部分を経由して、さらに高圧レギュレータ３２部分を経由して、吐出ポート４ｄから吐出される。高圧燃料ポンプ体２００から吐出された燃料は、デリバリパイプ１に向かう。
【００３５】
この工程のなかで、高圧燃料ポンプ３の吸入側において、吸入ポート５ｃから吸入される燃料が有する高圧燃料ポンプ３によって発生された脈動は、ダンパー３０で吸収される。また、高圧燃料ポンプ３の吐出側において、高圧燃料ポンプ３で発生された脈動は、高圧アキュムレータ３１にて吸収される。さらに、吐出される燃料の圧力は、高圧レギュレータ３２で調整される。そして、高圧レギュレータ３２は、高圧燃料ポンプ３に非常に近いので、脈動の反射波の影響を受ける範囲が非常に短く共振現象が生じない。これらにより、燃圧脈動が低減される。
【００３６】
図７は脈動と噴射のタイミングを表すタイムチャートである。縦軸は燃料の圧力を示し、横軸は時間を表す。縦軸は上方向が圧力が高いことを示すが、４個の波形においては、一番上の脈動Ａが一番圧力が高いわけではなく、タイミングの違いが良く解るように４個の波形を縦軸に沿って少しずつずらしたものである。図において、従来の燃料供給装置のデリバリパイプ１内の脈動Ａは、図に示されるように脈動幅が非常に大きい。そして、デリバリパイプ１から燃料が噴射されるタイミングは、図に矢印で示されるように、概略脈動のピークとなるようにされていた。仮にこの装置で高圧燃料ポンプのカム山数が減らされると、脈動Ｂのようになるが、噴射時の燃料の圧力差Δｐ１が大きく、噴射量の差が大きくなるので、内燃機関の回転が安定しない。そのため、従来の装置においては、一般に、カム山数はエンジンの気筒数と同じにされて、噴射のタイミングは概略脈動のピークとなるようにされていた。
【００３７】
しかし、本実施の形態の高圧燃料ポンプ３による脈動Ｃは、高圧アキュムレータ３１にて吸収されるので脈動幅の小さなものとなる。そして、本実施の形態の装置においては、高圧燃料ポンプ３のカム山数を減らすと、脈動Ｄのようになるが、噴射時の燃料の圧力差Δｐ１が小さく、噴射量の差は許容範囲に納めることができるのでが問題がない。このことは、脈動幅を小さくすることができれば、噴射時のタイミングはいつでも良くなり、すなわち、プランジャ４３の往復運動は、エンジンの気筒数と同じにならなくてもよいことを示す。したがって、カム山数をエンジンの気筒数より小さくすることも可能となる。ちなみに、本実施の形態の高圧燃料ポンプ３は、上述したように６気筒の内燃機関に対して、３山のカム４８を有するものである。
【００３８】
図８はプランジャ４３の往復運動において周波数が異なる場合の吸入吐出動作の違いを示すタイムチャートである。波形Ｅは、周波数が高い場合の吸入動作を示し、上方に凸の部分がプランジャ４３が燃料加圧室４５に燃料を吸入している時間を示す。また、波形Ｆは周波数が高い場合の吐出動作を示し、上方に凸の部分がプランジャ４３が燃料加圧室４５から燃料を吐出している時間を示す。すなわち、プランジャ４３の往復運動にしたがって、吸入動作と吐出動作が交互に繰り返されている。しかし、吸入動作から吐出動作に移るとき、あるいは、吐出動作から吸入動作に移るときには、リードバルブ４４が閉から開、または開から閉に移動している時間があり、この時間は、確実に吸入動作あるいは吐出動作が行われているとは言えない。この時間が図に破線で示した斜めの部分である。
【００３９】
一方、波形Ｇと波形Ｈは周波数が低い場合の吸入動作と吐出動作を示す。波形Ｇと波形Ｈにおいては、図に破線で示した斜めの部分、すなわち、リードバルブ４４が閉から開または開から閉に移動している回数が、単位時間内においてすくない。このことは、周波数が低いほうが、高圧燃料ポンプ３が効率よく働くことを示す。すなわち、周波数を減らすことにより、リードバルブ４４の開閉応答を楽にすることができ、高圧燃料ポンプ３の効率を高めることができる。尚、周波数が遅くなっても、プランジャ４３のリフト量を上げれば、吐出量は変わることがない。
【００４０】
また、リードバルブ４４の弁体６３ａの応答性に対し、比較的高い高周波で高圧燃料ポンプ３を駆動すると高圧燃料ポンプ３の燃料加圧室４５内にサージ圧力が発生するので、このような場合に燃料加圧室４５の平均圧力を高くすると高圧燃料ポンプ３の駆動に支障をきたすことになる。逆にサージ圧力を抑える為比較的低い周波数で高圧燃料ポンプ３を駆動することが出来れば、ポンプの平均吐出圧を高めることができる。
【００４１】
さらにまた、本実施の形態の高圧燃料ポンプ３は、上述したように６気筒の内燃機関に対して３山のカム４８を有するものである。すなわち、カム山数は、内燃機関の気筒数の半数にされている。このようにすると、周期性が安定し、たとえ脈動が多少有ったとしても、例えば制御回路によって燃料噴射期間にあらかじめ微少な気筒間差を付けることによって、ばらつきを見込んだ設定が可能になる。
【００４２】
以上にように本実施の形態の燃料供給装置においては、上記のような構成とされているので、高圧レギュレータ３２と高圧燃料ポンプ３の間の距離が短くなり、燃料の脈動の反射波の影響を少なくすることができので、脈動を低減することができる。それにより、燃料の噴射量を安定させ、エンジンの回転を安定させることができる。また、従来デリバリパイプ１の下流に設けられていた高圧レギュレータを省略することができ、またこの高圧レギュレータとデリバリパイプ１の間に設けられた燃料通路、およびこの高圧レギュレータと燃料タンク２の間に設けられた燃料通路を省略することができるので、配管の長さを短くすることができ、コストダウンをすることができる。
【００４３】
また、高圧燃料ポンプ３から吐出された燃料の脈動を吸収する高圧アキュムレータ３１を備えているので、前記の燃圧脈動幅は小さく抑えられる。それにより、燃料の噴射量を安定させ、エンジンの回転を安定させることができる。
【００４４】
尚、本実施の形態の高圧アキュムレータ３１および高圧レギュレータ３２は、高圧燃料ポンプ体２００に、高圧燃料ポンプ３と一体に設けられている。このような構成にすることにより、互いの距離が短くされ燃料の脈動が効果的に低減され、また配管の引き回しが省略されるのでコンパクトにすることができるが、高圧アキュムレータ３１および高圧レギュレータ３２は、必ずしも高圧燃料ポンプ３と一体に設けられる必要はなく、高圧燃料通路４において高圧燃料ポンプ３とデリバリパイプ１の間に設けられれば、本願発明の効果は得られる。そして、高圧燃料通路４のなかでも比較的高圧燃料ポンプ３に近い位置であれば、この効果が大きいことは言うまでもない。
【００４５】
実施の形態２．
図９はこの発明の燃料供給装置の他の例を示す模式的な構成図である。また、図１０はこの発明の燃料供給装置の他の例を示すの高圧燃料ポンプ体の断面図である。図９に示されるように、本実施の形態においては、高圧レギュレータ３２のドレイン６１は、燃料タンク２へ戻されている。図１０において、高圧レギュレータ３２が配設されている通路穴４０ｄにおいて、バネ５７が収納されている部分の通路穴４０ｄには、外部の燃料タンク２に連通するドレイン６１が形成されている。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００４６】
このように構成された燃料供給装置においては、高圧レギュレータ３２が排出した燃料は、一旦燃料タンク２へ戻され、冷却されるので、燃料が高温となることなく、燃料が蒸発することがないので、燃料噴射器において安定した燃料噴射をすることができる。
【００４７】
実施の形態３．
図１１はこの発明の燃料供給装置の他の例を示す模式的な構成図である。また、図１２はこの発明の燃料供給装置の他の例を示すの高圧燃料ポンプ体の断面図である。図１３は図１２のXIII-XIII線に沿う矢視断面図である。図１１に示されるように、本実施の形態においては、高圧レギュレータ３２のドレイン５８は、高圧燃料ポンプ３のドレイン８に高圧燃料ポンプ３内で、または、高圧燃料ポンプ３の外側で例えばアダプタを用いて連通されている。また、高圧燃料ポンプ３のドレイン８には、高圧レギュレータ３２からの燃料の戻りが高圧燃料ポンプ３に行かないようにチェックバルブ６４が設けられている。高圧燃料ポンプ３の高圧側には、金属ダイアフラム式の高圧アキュムレータ７０が設けられている。
【００４８】
図１３において、高圧レギュレータ３２が配設されている通路穴４０ｄにおいて、バネ５７が収納されている部分の通路穴４０ｄには、ケーシング４０の凹部４０ａに連通するドレイン５８が形成されている。ドレイン５８の途中には、チェックバルブ６４が設けられている。チェックバルブ６４は、通路を形成する円筒部材６５と、円筒部材６５の中に移動可能に配設されたボール６６とを有する。ボール６６は、バネ６７によって図１３の右方向、すなわち、ドレイン５８の高圧燃料ポンプ３方向に付勢されている。円筒部材６５とボール６６は、ドレイン５８内の燃料が、高圧燃料ポンプ３から燃料タンク２方向である一方向のみに移動可能に規制している。
【００４９】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様のシール部材５０が配設されている。シール部材５０は、シリンダ４１とプランジャ４３との間の摺動面から漏れる燃料が外部に漏れないようにシールしている。そして、シール部材５０によって止められた燃料は、シリンダ４１の外周部に形成された溝６９を通って、リードバルブ４４と凹部４０ａとの間の空間に至り、ドレイン８を通って燃料タンク２に戻る。一方、高圧レギュレータ３２から排出された燃料は、ドレイン５８を通って凹部４０ａに至りドレイン８を通って燃料タンク２に戻る。
【００５０】
図１２において、ケーシング４０の図１２の右側には凹部４０ｃが形成されている。この凹部４０ｃには、高圧アキュムレータ７０が締着されている。凹部４０ｃの底には、吐出通路４ａに連通する吐出通路４ｂが凹部として形成されている。高圧アキュムレータ７０は、概略肉厚円板状のケース７０ａと薄板金属の金属ダイヤフラム７０ｂと円板状のプレート７０ｃからなる。ケース７０ａの１主面には、なだらかなへこみが形成されている。一方、プレート７０ｃの１主面にもなだらかなへこみが形成されている。ケース７０ａとプレート７０ｃは、双方のへこみを対向させるように、金属ダイヤフラム７０ｂを挟んで固定されている。ケース７０ａ、金属ダイヤフラム７０ｂおよびプレート７０ｃは、対向面の外周部を全周にわたって溶接され、互いに密閉されて接合されている。金属ダイヤフラム７０ｂとケース７０ａとの間の密閉された空間には、高圧ガスが封入されている。プレート７０ｃの所定の位置には、燃料を通過させる１個または複数個の連通穴７０ｄが穿孔されている。ケース７０ａの外周には雄ねじ７０ｅが形成されている。一方、凹部４０ｃには、雄ねじ７０ｅと螺合する雌ねじが形成されている。高圧アキュムレータ７０は、プレート７０ｃを内側に向けて、連通穴７０ｄを吐出通路４ｂに連通させるように、Ｏリング５１でシールされて凹部４０ｃに締着されている。
【００５１】
高圧アキュムレータ７０は、吐出通路４ｂに吐出された燃料の脈動を吸収する。すなわち、吐出通路４ｂに燃料が吐出されている期間に、金属ダイヤフラム７０ｂが図１２の右方向に移動して吐出燃料の一部を貯え、吐出がとだえる吸入工程の期間は図１２の左方向へ戻ることで貯えられた燃料を放出する。この結果、高圧燃料ポンプ３の吐出燃料圧力の脈動が低減される。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５２】
このように構成された燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプ３は、燃料タンク２へ連通されたドレイン８を有し、高圧レギュレータ３２のドレイン５８は、高圧燃料ポンプ３のドレイン８に連通されている。そのため、配管を少なくすることができ、コストダウンすることができる。また、レイアウトが容易となる。また、高圧レギュレータ３２からの燃料の戻りが高圧燃料ポンプ３に逆流することがないので、高圧燃料ポンプ３の動作が安定する。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の燃料供給装置においては、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射器と、燃料を貯蔵する燃料タンクと、燃料噴射器と燃料タンクとを連結する燃料通路と、燃料通路の上流部分に設けられた低圧燃料ポンプと、燃料通路の低圧燃料ポンプと燃料噴射器との間に設けられ、燃料の吸入ポート、燃料の吐出ポート、摺動孔を有するシリンダ、摺動孔の一部に形成された燃料加圧室、および摺動孔内に往復移動可能に配設されたプランジャを有し、プランジャの往復移動により、燃料を燃料通路から吸入ポートを介して燃料加圧室に吸入加圧し、加圧された燃料を吐出ポートから燃料通路に吐出して燃料噴射器へ圧送する高圧燃料ポンプと、燃料通路の高圧燃料ポンプと燃料噴射器との間に設けられ、高圧燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調圧する高圧レギュレータと、燃料通路の高圧燃料ポンプと燃料噴射器との間に設けられ、高圧燃料ポンプから吐出された燃料の脈動を吸収するベローズが収納された高圧アキュムレータとを備え、高圧レギュレータと高圧アキュムレータは、高圧燃料ポンプに一体に設けられ、高圧燃料ポンプは、単気筒式である。そのため、高圧レギュレータと高圧燃料ポンプ間の距離が短くなり、燃料の脈動の反射波の影響を少なくすることができ、脈動を低減することができる。また、高圧アキュムレータによりさらに脈動が低減され、脈動幅を小さくすることができる。それにより、燃料の噴射量を安定させ、エンジンの回転を安定させることができる。また、従来燃料噴射器の下流に設けられていた高圧レギュレータを省略することができ、またこの高圧レギュレータと燃料噴射器の間に設けられた燃料通路、およびこの高圧レギュレータと燃料タンクの間に設けられた燃料通路を省略することができるので、配管の長さが短くなり、コストダウンをすることができる。また、部品点数を少なくすることができ、同時に製造工程も減るのでコストダウンをすることができる。さらに取付場所を削減することができる。さらには、高圧燃料ポンプの構成を簡単にすることができる。
【００５６】
請求項２の燃料供給装置においては、高圧レギュレータのドレインは燃料タンクへ連通されている。そのため、高圧レギュレータが排出した燃料は、一旦燃料タンクへ戻され、冷却されるので、燃料が高温となることなく、燃料が蒸発することがないので、燃料噴射器において安定した燃料噴射をすることができる。
【００５７】
請求項３の燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプは、燃料タンクへ連通されたドレインを有し、高圧レギュレータのドレインは、高圧燃料ポンプ内で、又は高圧燃料ポンプ外でアダプタ等を用いて、高圧燃料ポンプのドレインに連通されている。そのため、配管を少なくすることができ、コストダウンすることができる。また、レイアウトが容易となる。
【００５８】
請求項４の燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプのドレインと、高圧レギュレータのドレインとの間に、高圧レギュレータからの燃料の戻りが高圧燃料ポンプに行くことを防止するチェックバルブが設けられている。そのため、高圧レギュレータからの燃料の戻りが高圧燃料ポンプに逆流することがないので、高圧燃料ポンプの動作が安定する。
【００５９】
請求項５の燃料供給装置においては、プランジャを往復運動させる駆動手段である内燃機関のクランクと連動するカムのカム山数が内燃機関の気筒数より少ない。そのため、プランジャの周波数を減らすことができ、リードバルブの開閉応答を楽にすることができ、高圧燃料ポンプの効率を高めることができる。また、リードバルブの開閉の速度が遅くなるので、燃料加圧室内のサージ圧力を低く抑えることができ、そのため燃料加圧室の平均圧力を高くすることが可能となる。
【００６０】
請求項６の燃料供給装置においては、カムのカム山数は、内燃機関の気筒数の半数である。そのため、周期性が安定し、脈動が多少有ったとしても、そのばらつきを設定時に把握できるので、ばらつきを見込んだ設定が可能である。
【００６１】
請求項７の燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプは、ガソリン筒内直接噴射式内燃機関に燃料を供給するものである。そのため、潤滑性が乏しく燃料加圧室の高圧化の難しいガソリンを用いた内燃機関においても、燃圧脈動の低減と、サージ圧力の低減を実現できるため、効果的に高圧化を計り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の燃料供給装置を示す模式的な構成図である。
【図２】 この発明の燃料供給装置の高圧燃料ポンプ体の断面図である。
【図３】 高圧レギュレータのスプールの側面図である。
【図４】 高圧レギュレータの円筒部材の断面図である。
【図５】 リードバルブの概略図である。
【図６】 リードバルブのバルブの上面図である。
【図７】 脈動と噴射のタイミングを表すタイムチャートである。
【図８】 プランジャの往復運動において周波数が異なる場合の吸入吐出動作の違いを示すタイムチャートである。
【図９】 この発明の燃料供給装置の他の例を示す模式的な構成図である。
【図１０】 この発明の燃料供給装置の他の例を示すの高圧燃料ポンプ体の断面図である。
【図１１】 この発明の燃料供給装置の他の例を示す模式的な構成図である。
【図１２】 この発明の燃料供給装置の他の例を示すの高圧燃料ポンプ体の断面図である。
【図１３】 図１２のXIII-XIII線に沿う矢視断面図である。
【図１４】 従来の燃料供給装置を示す模式的な構成図である。
【符号の説明】
１ デリバリパイプ（燃料噴射器）、２ 燃料タンク、３ 高圧燃料ポンプ、４ 高圧燃料通路（燃料通路）、５ 低圧燃料通路（燃料通路）、１０ 低圧燃料ポンプ、３１，７０ 高圧アキュムレータ、３２ 高圧レギュレータ、４１ シリンダ、４３ プランジャ、４５ 燃料加圧室。

Claims (7)

1. 内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射器と、
   燃料を貯蔵する燃料タンクと、
   上記燃料噴射器と上記燃料タンクとを連結する燃料通路と、
   上記燃料通路の上流部分に設けられた低圧燃料ポンプと、
   上記燃料通路の上記低圧燃料ポンプと上記燃料噴射器との間に設けられ、燃料の吸入ポート、燃料の吐出ポート、摺動孔を有するシリンダ、上記摺動孔の一部に形成された燃料加圧室、および上記摺動孔内に往復移動可能に配設されたプランジャを有し、上記プランジャの往復移動により、燃料を上記燃料通路から上記吸入ポートを介して上記燃料加圧室に吸入加圧し、加圧された燃料を上記吐出ポートから上記燃料通路に吐出して上記燃料噴射器へ圧送する高圧燃料ポンプと、
   上記燃料通路の上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射器との間に設けられ、上記高圧燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調圧する高圧レギュレータと、
   上記燃料通路の上記高圧燃料ポンプと上記燃料噴射器との間に設けられ、上記高圧燃料ポンプから吐出された燃料の脈動を吸収するベローズが収納された高圧アキュムレータとを備え、
   上記高圧レギュレータと上記高圧アキュムレータとは、上記高圧燃料ポンプに一体に設けられ、
   上記高圧燃料ポンプは、単気筒式であることを特徴とする燃料供給装置。
2. 上記高圧レギュレータのドレインは燃料タンクへ連通されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 上記高圧燃料ポンプは、燃料タンクへ連通されたドレインを有し、上記高圧レギュレータのドレインは、上記高圧燃料ポンプのドレインに連通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給装置。
4. 上記高圧燃料ポンプの前記ドレインと、上記高圧レギュレータの前記ドレインとの間に、上記高圧レギュレータからの燃料の戻りが上記高圧燃料ポンプに行くことを防止するチェックバルブが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料供給装置。
5. 上記プランジャを往復運動させる駆動手段である内燃機関のクランクと連動するカムのカム山数が内燃機関の気筒数より少ないことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の燃料供給装置。
6. 上記カムのカム山数は、内燃機関の気筒数の半数であることを特徴とする請求項５に記載の燃料供給装置。
7. 上記高圧燃料ポンプは、ガソリン筒内直接噴射式内燃機関に燃料を供給するものであることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の燃料供給装置。

Images