JP5196320B2 - 高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）に用いられる高圧ポンプに関する。

従来、燃料タンクから低圧ポンプで汲み上げた燃料を、シリンダに往復移動自在に支持されたプランジャによって加圧し、燃料レールへ吐出する高圧ポンプが知られている。燃料レールに備蓄された高圧燃料は、燃料レールに接続されるインジェクタから各気筒内に噴射される。
このような高圧ポンプでは、吐出量を調節する調量弁部に故障等が生じると、燃料レール内の燃料圧力が高圧となり、インジェクタを適切に動作させることが困難になることがある。
このため、特許文献１では、燃料レール内の燃料圧力がこのような高圧となるときに開弁するリリーフ弁を高圧ポンプ内に設けている。

しかし、燃料レール内の燃料圧力が上記のような高圧にならない場合であっても、次のような不具合が懸念される。
（１）エンジンを停止した場合における燃料レール内の燃料圧力の上昇による不具合
イグニッションＯＦＦなどによりエンジンを停止すると、エンジン冷却水の循環がなくなる。このため、エンジンルームの温度は、エンジン停止直後から一定の期間上昇し、その後、下降する。これにより、燃料レール内の圧力も、エンジン停止直後から一定の期間上昇し、その後、下降する。このような燃料レール内の圧力の上昇は、インジェクタから気筒内へ燃料漏れを生じさせることにつながる。この結果、次回のエンジン始動時に、気筒内へ漏れ出した燃料蒸気が点火前の未燃焼成分として大気中へ排出されてしまうおそれがある。

（２）エンジンの運転中における燃料レール内の燃料圧力の維持による不具合
エンジンの運転中にアクセルペダルの踏み込みを中断すると、インジェクタからの燃料噴射が停止するとともに、高圧ポンプから燃料レールへの燃料の供給が停止する。このとき、燃料レール内の圧力は維持される。その後、再びアクセルペダルが踏み込まれると、インジェクタへの通電を制御したとしても、インジェクタから気筒内への燃料噴射量が大きくなってしまうことがある。このような必要以上の燃料噴射は、燃費の悪化や加速移行時のショックにつながるおそれがある。

上述した（１）、（２）の不具合は、燃料レール内の燃料圧力の上昇、または、高圧維持によるものであるが、このような場合、燃料レール内の燃料圧力を下げすぎてしまうと、次のような不具合が懸念される。
（３）高温再始動時における燃料レール内の燃料圧力の下降による不具合
エンジン停止後、例えば数十分というような時間が経過した後にエンジンを再始動する高温再始動時に、燃料レール内の燃料圧力が蒸気圧近くまで下降すると、ベーパが発生し、始動性能が悪化するおそれがある。
（４）アイドリングストップ後の再始動時における燃料レール内の燃料圧力の下降による不具合
ハイブリッドシステムなどにおけるアイドリングストップ後の再始動時にも、燃料レール内の燃料圧力が下降しすぎると、インジェクタから噴射される燃料の微粒化が悪化することで再始動性能が悪化するおそれがある。
特開２００４−１３８０６２号公報

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の圧力調節機能を備える高圧ポンプを提供することにある。

上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明によると、ハウジング本体は、プランジャの往復移動によって燃料を加圧する加圧室、この加圧室で加圧された高圧燃料を吐出口から吐出する吐出通路、この吐出通路と加圧室とを連通するリターン通路を有する。第１弁体は、第１弁座に離座および着座することでリターン通路を開閉する。第１付勢手段は、吐出通路の燃料圧力が第１圧力未満のとき第１弁体が第１弁座へ離座するように、第１弁体を閉弁方向へ付勢している。
第１弁体は、第１弁体よりも吐出通路側のリターン通路と第１弁体よりも加圧室側のリターン通路とを連通する内側通路を内部に有している。この第１弁体の内側通路に設けられる第２弁体は、第２弁座に離座および着座することで流体通路を開閉する。第２付勢手段は、吐出通路の燃料圧力が第２圧力未満のとき第２弁体が第２弁座へ着座するように、第２弁体を閉弁方向へ付勢している。

吐出通路の燃料圧力が第１圧力以上になると、第１弁体は第１弁座から離座することでリターン通路を開放する。また、吐出通路の燃料圧力が第２圧力以上となると、第２弁体は第２弁座から離座することで第１弁体内の内側通路を開放する。内側通路の開放によってリターン通路が開放する。第１弁体内の有する内側通路に第２弁体を設け、それぞれ異なる機能を有する第１弁体と第２弁体は、一体で構成されている。このため、ハウジング内の限られたスペースにおいて、第１弁体、第１付勢手段、または、第２弁体、第２付勢手段の大きさ等、設計の自由度を向上することができる。さらに、第１弁体と第２弁体を一体で構成した圧力調整弁を高圧ポンプに適用することで、高圧ポンプの体格を小さくすることができる。

また請求項１に記載の発明では、第１圧力を、吐出通路から燃料レールを経由して接続されるインジェクタが適切に動作する圧力より大きい所定圧に設定する。これにより、高圧ポンプの適用される燃料供給系において、高圧ポンプの吐出量を調節する調量弁部に故障等が生じた場合であっても、燃料レールの燃料圧力をインジェクタを適切に動作させる圧力に低下させ、インジェクタの適切な動作を保障することができる。

また請求項１に記載の発明では、第２圧力を、第１圧力より小さく、吐出通路から接続される燃料レール内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧より大きい所定圧（以下、「定残圧」という）となるように設定する。これにより、エンジン停止時に燃料レールの燃料圧力を低下させ、燃料レールの接続するインジェクタから各気筒への燃料漏れを抑制することができる。この結果、気筒内へ漏れ出した燃料蒸気が、次回のエンジン始動時に、点火前の未燃焼成分として大気中へ排出されてしまうことを抑制することができる。
また、エンジンの運転中にアクセルペダルの踏み込みを中断する燃料噴射停止時に燃料レールの燃料圧力を低下させることで、再加速におけるインジェクタから気筒内への燃料噴射量を適正にし、燃費の悪化や加速移行時のショックを抑制することができる。
燃料レール内の燃料圧力が低下して定残圧より小さくなると、第２弁体が第２弁座へ着座することで、第１弁体内の内側通路を閉塞する。このため、エンジン停止時および燃料噴射停止時のベーパの発生を抑制し、高温再始動時における始動性能を向上することができる。

請求項２に係る発明によると、第１弁体は、第２弁座よりも吐出通路側の内側通路にオリフィスを設けている。プランジャが往復移動することで加圧室の燃料を加圧し、吐出通路から吐出する高圧ポンプの作動時においても、第２弁体が第２弁座から離座することで、高圧燃料の一部は、吐出通路からリターン通路および第１弁体の内側通路を経由して加圧室へ戻される。オリフィスが内側通路を流れる燃料の流量を調節することで、第２弁体の動作によるポンプ効率の低下を抑制することができる。特に、エンジンの低速運転時および始動時には、プランジャの往復周期が長くなることで、加圧行程の繰り返し周期が長くなる。このため、オリフィスを設けることで、ポンプ効率の低下を抑制することが望ましい。

請求項３に係る発明によると、第１付勢手段は、一端が第１弁体の径外方向に設けられるフランジ部に係止され、他端がリターン通路に設けられる係止部に係止される。第１付勢手段を、ハウジング内において広いスペースを確保可能な第１弁体の径外方向に配置することで、軸方向の長さおよび径の大きさについて、第１付勢手段の設計の自由度を向上することができる。

請求項４に係る発明によると、第１弁体は、径外方向の外壁に面取り部を形成し、この面取り部とリターン通路を形成するハウジング本体の内壁との間に燃料を流通させる。燃料レール内の燃料圧力が第１圧力以上となるときに燃料圧力を低下させる機能を第１弁体の径外側に配置することで、燃料圧力に適する第１弁体の設計の自由度を向上することができる。さらに、第１弁体の内側通路に設けられる第２弁体および第２付勢手段の設計の自由度を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の高圧ポンプを図１−図７示す。高圧ポンプ１０は、例えば直噴型のガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料供給ポンプである。
図２に示すように、高圧ポンプ１０は、ハウジング本体１１を中心に構成されている。このハウジング本体１１は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどで形成されている。ハウジング本体１１の一方向（図中では上方）に、カバー１２が取り付けられている。これにより、ハウジング本体１１とカバー１２との間に燃料室１３が形成される。燃料室１３の反対側には、プランジャ部３０が構成されている。また、燃料室１３とプランジャ部３０の配列方向に直交する方向に、調量弁部５０、吐出弁部７０および圧力調整部１０１が構成されている。燃料室１３には、燃料ポンプによって燃料タンクから燃料が供給される（燃料ポンプおよび燃料タンクは不図示）。燃料室１３に供給された燃料は、調量弁部５０を経由し、ハウジング本体１１の中央付近の加圧室１４を経由して、吐出弁部７０からインジェクタが接続される燃料レール（不図示）へ圧送される。

次に、プランジャ部３０、調量弁部５０、吐出弁部７０、および、圧力調整部１０１の構成について、順に説明する。
最初にプランジャ部３０について説明する。
プランジャ部３０は、プランジャ３１、プランジャ支持部３２、オイルシール３３、ロアシート３４、リフター３５、および、プランジャスプリング３６等を備えている。
上述のハウジング本体１１は、内部にシリンダ１５を形成している。シリンダ１５は、プランジャ３１を軸方向へ往復移動可能に支持している。シリンダ１５の一端側に加圧室１４が形成されている。ハウジング本体１１のシリンダ１５側の端部には、プランジャ支持部３２が配置されており、シリンダ１５と共にプランジャ３１を往復移動可能に支持している。プランジャ支持部３２は、内部に、加圧室１４からエンジンへの燃料漏れを防止する燃料シール３７を有している。また、プランジャ支持部３２は、加圧室１４とは反対側の端部に、エンジン内から加圧室１４へのオイルの浸入を防止するオイルシール３３を有している。
加圧室１４とは反対側のプランジャ３１の端部にはロアシート３４が取り付けられている。ロアシート３４とハウジング本体１１との間には、プランジャスプリング３６が配置されている。
ロアシート３４は、有底円筒状のリフター３５の底部の内壁と当接している。リフター３５の下方にはカムシャフトに取り付けられたカム（カムシャフトおよびカムはいずれも不図示）が当接している。カムシャフトの回転によりカムプロフィールに応じてリフター３５が軸方向に往復移動する。これに伴い、プランジャ３１が軸方向に往復移動する。プランジャスプリング３６は、プランジャ３１の戻しバネであり、リフター３５をカム面に当接させる方向へ付勢している。

次に、調量弁部５０について説明する。
調量弁部５０は、ハウジング本体１１に形成される筒部１７、筒部１７の開口を覆う弁部カバー５２、コネクタ５３、および、コネクタハウジング５４等を備えている。
筒部１７は、略円筒状に形成され、内部に燃料流路１８、および、この燃料流路１８と燃料室１３とを連通する連通路１６を形成している。筒部１７と弁部カバー５２と間にはゴムシール５５が設けられており、燃料流路１８からの燃料漏れを防止している。燃料流路１８には、略円筒状のシートボデー５６が配置されている。シートボデー５６の外周と筒部１７の内壁との間は、ゴムシール５７によってシールされている。これにより、シートボデー５６の内部を燃料が通過する。
シートボデー５６の内部には、吸入弁５８が配置されている。吸入弁５８は、円板状の底部５９と円筒状の壁部６０とで構成されている。底部５９と壁部６０とによって形成される内部空間には、スプリング６１が収容されている。スプリング６１は、一端を吸入弁５８よりも加圧室１４側に配置される係止部６２に係止されている。係止部６２は、シートボデー５６の内壁に取り付けられたスナップリング６３により、ハウジング本体１１に係止されている。
吸入弁５８の底部５９には、ニードル６４が当接している。ニードル６４は、弁部カバー５２を貫通し、コネクタ５３の内部まで延びている。コネクタ５３は、コイル６５と、このコイル６５へ通電するための端子５１とを有している。コイル６５の内周側には、所定位置に保持される固定コア６６、可動コア６８およびスプリング６７が配置されている。ニードル６４は、可動コア６８に溶接固定され、一体となっている。スプリング６７は、一端を固定コア６６に係止され、他端を可動コア６８に係止され、可動コア６８を固定コア６６から離間する方向へ付勢している。

上述した構成により、コネクタ５３の端子５１を介してコイル６５に通電が行われると、コイル６５の発生する磁束によって固定コア６６と可動コア６８との間に磁気吸引力が発生し、可動コア６８が固定コア６６側へ移動する。これによりニードル６４は、加圧室１４から離れる方向へ移動する。このとき、ニードル６４は、吸入弁５８の移動を規制しない。このため、吸入弁５８の底部５９はシートボデー５６の座部６９に着座可能となり、吸入弁５８の底部５９がシートボデー５６の座部６９に着座することで、燃料流路１８と加圧室１４とが遮断される。
一方、調量弁部５０に通電が行われないと、磁気吸引力は発生せず、スプリング６７の付勢力によって、可動コア６８およびニードル６４が固定コア６６から離間する方向へ移動する。ニードル６４は、吸入弁５８を加圧室１４側へ移動する。これにより、吸入弁５８の底部５９は座部６９から離座することで、燃料流路１８と加圧室１４とが連通する。
なお、燃料室１３、連通路１６、および、燃料流路１８は、特許請求の範囲に記載の燃料通路に相当する。

次に、吐出弁部７０について説明する。
吐出弁部７０は、図１に示すように、吐出弁ニードル７１、スプリング７２、係止部７３、および、吐出口７４等を備えている。吐出弁ニードル７１、スプリング７２、および、係止部７３は、ハウジング本体１１に形成された円筒状の吐出通路１９内に収容されている。
吐出弁ニードル７１は、有底筒状に形成され、内部に内部通路７５を形成している。また、吐出弁ニードル７１は、吐出弁ニードル７１の外部から内部通路７５へ燃料を流通させる内部通路７６を、軸方向と直交する方向に形成している。
吐出弁ニードル７１は、加圧室１４側の端部に吐出弁シート７８を形成している。吐出弁シート７８は、吐出通路１９を形成するハウジング本体１１の内壁の円錐面に形成された吐出用弁座７９に着座および離座可能である。
係止部７３は、筒状に形成され、吐出弁ニードル７１の吐出口７４側で、吐出通路１９に圧入等により固定されている。係止部７３は、内径が大きい薄肉部７３１と、内径の小さい厚肉部７３２とから構成され、薄肉部７３１と厚肉部７３２とによって内側に段差部７３３が形成されている。係止部７３の薄肉部７３１は、吐出弁ニードル７１を軸方向へ往復移動可能に支持している。吐出弁ニードル７１は、段差部７３３へ当接することで、軸方向の可動範囲を制限されている。スプリング７２は、一端を係止部７３の段差部７３３に係止され、他端を吐出弁ニードル７１の内部に形成された段差部７７に係止され、吐出弁ニードル７１を係止部７３から離間する方向へ付勢している。

上述した構成により、吐出弁ニードル７１の加圧室１４側の端部が加圧室１４側の燃料から受ける力（Ｆ１）が、スプリング７２の付勢力（Ｆ２）と吐出弁ニードル７１の吐出口７４側の面が吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料から受ける力（Ｆ３）との和よりも小さいとき、吐出弁ニードル７１の吐出弁シート７８が吐出用弁座７９に着座することで、加圧室１４と吐出通路１９とが遮断される。
一方、加圧室１４の燃料圧力が上昇し、吐出弁ニードル７１の加圧室１４側の端部が加圧室１４側の燃料から受ける力（Ｆ１）が、スプリング７２の付勢力（Ｆ２）と吐出弁ニードル７１の吐出口７４側の面が吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料から受ける力（Ｆ３）との和よりも大きいとき、吐出弁ニードル７１の吐出弁シート７８が吐出用弁座７９から離座することで、加圧室１４と吐出通路１９とが連通する。このため、吐出通路１９へ流入した燃料は、吐出弁ニードル７１の内部通路７６、７５、および、係止部７３の内側を経由して吐出口７４から吐出される。これにより、吐出弁部７０は、加圧室１４において加圧された燃料の吐出を断続する逆止弁として機能する。

次に、圧力調整部１０１について説明する。
圧力調整部１０１は、図１、図３−図５に示すように、リリーフ弁８０および定残圧弁９０から構成される圧力調整弁１００を備えている。
圧力調整部１０１には、リターン通路２０が形成されている。リターン通路２０は、一方を吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の吐出通路１９と連通し、他方を加圧室１４と連通している。リターン通路２０は、吐出通路１９側から順に形成された第１リターン通路２１、第２リターン通路２２、第３リターン通路２３、および、第３リターン通路２３と加圧室１４と連通する第４リターン通路２４から構成されている。各リターン通路２１、２２、２３、２４は円筒状に形成されている。また、第２リターン通路２２は第１リターン通路２１より径が大きく形成され、第３リターン通路２３は、第２リターン通路２２より径が大きく形成されている。第１リターン通路２１と第２リターン通路２２との間の円錐面にはリリーフ用弁座８５が設けられている。

リリーフ弁８０は、リリーフ弁ニードル８２、リリーフ用スプリング８３、および、リリーフ用ストッパ８４等を備えている。リリーフ弁ニードル８２、リリーフ用スプリング８３、および、リリーフ用ストッパ８４は、ハウジング本体１１に形成されたリターン通路２０に収容されている。
リリーフ弁ニードル８２、リリーフ用スプリング８３、リリーフ用ストッパ８４、および、リリーフ用弁座８５は、それぞれ特許請求の範囲に記載の第１弁体、第１付勢手段、係止部、および、第１弁座に相当する。

リリーフ弁ニードル８２は、略円筒状に形成された筒部８６と、筒部８６の吐出弁部７０側で筒部より外径を小さく形成された小径部８７と、筒部８６の中間で径外方向に突出して形成されたフランジ部８８とから構成されている。筒部８６の外径は第２リターン通路２２の径より僅かに小さく形成され、フランジ部８８の外径は第３リターン通路２３の外径より僅かに小さく形成されている。このため、リリーフ弁ニードル８２は、第２リターン通路２２および第３リターン通路２３を軸方向に摺動可能である。小径部８７の外壁には、リリーフ用弁座８５に着座および離座可能なリリーフ用弁シート８９が設けられている。
筒部８６の径外方向の外壁には、軸方向に延びる面取り部８６１が形成されている。面取り部８６１は、筒部８６の径外方向の外壁に２か所形成され、筒部８６と第２リターン通路２２を形成するハウジング本体１１の内壁との間に燃料を流通させている。また、フランジ部８８の径外方向の外壁には、軸方向に延びる面取り部８８１が形成され、フランジ部８８と第３リターン通路２３を形成するハウジング本体１１の内壁との間に燃料を流通させている。

リリーフ用スプリング８３はリリーフ弁ニードル８２の径外側に設置されている。リリーフ用スプリング８３は、一端をリリーフ弁ニードル８２のフランジ部８８に係止され、他端をリリーフ用ストッパ８４に係止され、リリーフ弁ニードル８２を吐出弁部７０側に付勢している。リリーフ用スプリング８３の付勢力は、高圧ポンプ１０が適用される燃料供給系において、吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料の圧力が、吐出口から燃料レールを経由して接続するインジェクタが適切に動作するよりも大きい所定圧力以上になるとき、リリーフ弁ニードル８２がリリーフ用弁座８５から離座するように設定されている。リリーフ用ストッパ８４は、第３リターン通路２３の吐出弁部７０とは反対側に形成されたねじ穴２６に、スペーサ８４２を介して固定されている。リリーフ用ストッパ８４にはリリーフ弁ニードル８２側へ延びるストッパ部８４１が形成されている。ストッパ部８４１は、リリーフ弁ニードル８２の吐出弁部７０とは反対側の端部と当接することで、リリーフ弁ニードル８２の可動範囲を制限している。

リリーフ弁ニードル８２の内部には、内側通路８２１が形成されている。内側通路８２１は、吐出弁部７０側の第１内側通路８２２と、この第１内側通路８２２より径の大きい第２内側通路８２３から構成されている。第１内側通路８２２と第２内側通路８２３との間の円錐面には定残圧用弁座９８が設けられている。
リリーフ弁ニードル８２の第１内側通路８２２には、オリフィス８１が設けられ、通路断面積を小さくしている。この通路断面積を設定することで、第１リターン通路２１から内側通路８２１を経由して、第３リターン通路２３へ流れる燃料の流量が調節される。

定残圧弁９０は、定残圧弁ボール９１、ボール保持部９２、定残圧用スプリング９３、および、定残圧用ストッパ９４を備え、リリーフ弁ニードル８２の内部に形成された内側通路８２１に収容されている。
定残圧弁ボール９１、定残圧用弁座９８、および、定残圧用スプリング９３は、それぞれ特許請求の範囲に記載の第２弁体、第２弁座、および、第２付勢手段に相当する。
定残圧弁ボール９１は、球状に形成され、定残圧用弁座９８に着座および離座可能である。定残圧弁ボール９１の定残圧用弁座９８とは反対側に設置される略円柱状のボール保持部９２は、外径を第２内側通路８２３の内径より僅かに小さく形成され、第２内側通路８２３を軸方向へ往復移動可能である。ボール保持部９２は、定残圧弁ボール９１側の凹曲面に形成された端部により、定残圧弁ボール９１の揺動を抑制している。また、ボール保持部９２は、加圧室側の燃料圧力を、定残圧弁ボール９１とは反対側の平面状に形成された端部に受ける。
ボール保持部９２の径外方向の外壁には、軸方向に延びる面取り部９２１が形成されている。面取り部９２１は、ボール保持部９２の径外方向の外壁に３か所形成されており、ボール保持部９２と第２内側通路８２３を形成するリリーフ弁ニードル８２の内壁との摺動摩擦を低減している。

定残圧用スプリング９３は、一端がボール保持部９２に係止され、他端が定残圧用ストッパ９４に係止され、ボール保持部９２および定残圧弁ボール９１を定残圧用弁座９８側へ付勢している。定残圧用スプリング９３の付勢力は、高圧ポンプが適用される燃料供給系において、高圧ポンプが燃料レールを経由して接続するインジェクタの適切に作動する圧力以下で燃料の飽和蒸気圧力より大きい所定圧としての定残圧以上になるとき、定残圧弁ボール９１が定残圧用弁座９８から離座するように設定されている。
定残圧用ストッパ９４は、第２内側通路８２３に圧入等により固定されている。定残圧用ストッパ９４は、軸方向に内部通路９９を形成し、内側通路８２１と第３リターン通路２３とを連通している。

上述した構成により、リリーフ弁ニードル８２の吐出弁部７０側の端部が吐出弁部７０側の燃料から受ける力（Ｆ４）が、リリーフ用スプリング８３の付勢力（Ｆ５）とリリーフ弁ニードル８２の吐出弁部７０とは反対側の面が加圧室１４側の燃料から受ける力（Ｆ６）との和より小さいとき、リリーフ用弁シート８９がリリーフ用弁座８５に着座することで、吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の吐出通路１９と加圧室１４とが遮断される。
一方、吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料の圧力が高圧となり、リリーフ弁ニードル８２の吐出口７４側の端部が吐出口７４側の燃料から受ける力（Ｆ４）が、リリーフ用スプリング８３の付勢力（Ｆ５）とリリーフ弁ニードル８２の加圧室１４側の面が加圧室１４側の燃料から受ける力（Ｆ６）との和よりも大きくなると、リリーフ用弁シート８９がリリーフ用弁座８５から離座することで、吐出通路１９と加圧室１４とが連通する。このため、吐出弁部７０から加圧室１４へ燃料が流入する。

また、吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料の圧力が定残圧以上であり、定残圧弁ボール９１の吐出口７４側の端部が吐出口７４側の燃料から受ける力（Ｆ７）が、定残圧用スプリング９３の付勢力（Ｆ８）とボール保持部９２の加圧室１４側の面が加圧室１４側の燃料から受ける力（Ｆ９）との和よりも大きくなると、定残圧弁ボール９１が定残圧用弁座９８から離座することで、リリーフ弁ニードル８２の内側通路８２１が開放する。このため、吐出弁部７０と加圧室１４とが連通し、吐出通路１９から加圧室１４へ燃料が流入する。
そして、吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料の圧力が定残圧より小さくなり、定残圧弁ボール９１の吐出口７４側の端部が吐出口７４側の燃料から受ける力（Ｆ７）が、定残圧用スプリング９３の付勢力（Ｆ８）とボール保持部９２の加圧室１４側の面が加圧室１４側の燃料から受ける力（Ｆ９）との和より小さくなると、定残圧弁ボール９１が定残圧用弁座９８に着座することで、内側通路８２１が閉塞され、吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の吐出通路１９と加圧室１４とが遮断される。

次に、高圧ポンプ１０の作動について説明する。
（１）吸入行程
プランジャ３１が図２の下方へ移動するとき、コイル６５への通電は停止される。そのため、吸入弁５８は、可動コア６８およびニードル６４を付勢するスプリング６７の付勢力によって、加圧室１４側へ移動している。このため、吸入弁５８は、シートボデー５６の座部６９から離座することで、燃料室１３と加圧室１４とが連通する。このとき、加圧室１４の圧力は低下するので、燃料室１３の燃料は、加圧室１４へ吸入される。

（２）戻し行程
プランジャ３１が下死点から上死点に向かって上昇をはじめると、加圧室１４の燃料が排出され、その動圧を受けて、吸入弁５８に、シートボデー５６の座部６９に着座する方向の力が加わる。しかし、コイル６５に通電していないとき、スプリング６７の付勢力によって、ニードル６４が加圧室１４側へ移動している。このため、吸入弁５８は、ニードル６４によって加圧室１４側へ移動したまま、シートボデー５６の座部６９から離座した状態となる。この結果、加圧室１４の燃料は、上述の吸入行程とは逆に、プランジャ３１の上昇によって燃料室１３へ戻される。

（３）加圧行程
戻し行程の途中でコイル６５に通電されると、コイル６５に発生した磁界により、固定コア６６、コネクタハウジング５４、弁部カバー５２および可動コア６８によって形成される磁気回路に磁束が流れ、固定コア６６と可動コア６８との間に磁気吸引力が発生する。そして、固定コア６６と可動コア６８との間の磁気吸引力がスプリング６７の付勢力よりも大きくなると、可動コア６８は固定コア６６側へ移動する。そのため、可動コア６８と一体のニードル６４も、固定コア６６側へ移動する。ニードル６４が固定コア６６側へ移動すると、吸入弁５８とニードル６４とが離間する。この結果、吸入弁５８は、スプリング６１の付勢力および加圧室１４から排出された燃料の動圧を受けて、瞬時にシートボデー５６の座部６９へ着座する。
吸入弁５８が座部６９に着座することで、燃料室１３と加圧室１４との間が遮断される。これにより、加圧室１４から燃料室１３への燃料の戻し行程は終了する。したがって、この遮断のタイミングを調整することにより、加圧室１４から燃料室１３へ戻される燃料の量が調整され、同時に、加圧室１４で加圧される燃料の量が決定されることになる。

加圧室１４と燃料室１３との間が遮断された状態でプランジャ３１がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室１４の燃料の圧力は上昇する。加圧室１４の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、上述したように、吐出弁部７０の吐出弁ニードル７１が吐出用弁座７９から離座し、加圧室１４と吐出通路１９とが連通する。これにより、加圧室１４で加圧された燃料は吐出口７４から吐出される。

プランジャ３１が上死点まで移動すると、プランジャ３１は再び図２の下方へ移動する。これにより、加圧室１４の燃料の圧力は低下する。このため、吸入弁５８は、座部６９から離座し、燃料室１３から加圧室１４へ燃料が流入する吸入行程が行われる。このように、上記（１）から（３）の行程を繰り返すことにより、高圧ポンプ１０は吸入した燃料を加圧して吐出する。
なお、加圧室１４の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル６５への通電は停止される。加圧室１４の燃料の圧力が上昇すると、加圧室１４側の燃料の圧力によって、吸入弁５８は、シートボデー５６の座部６９に着座したままとなるためである。

次に、本実施形態の高圧ポンプ１０をエンジンに適用した場合の作用を説明する。
エンジンを停止したときの燃料レールおよびインジェクタからの燃料漏れ量の関係を図６に示す。時刻Ｔ１でエンジンが停止されると、エンジン冷却水が循環しなくなるため、燃料レール内の温度は上昇し、一定期間経過後に下降する。
従来の高圧ポンプを適用したエンジンでは、燃料レール内の燃料圧力は、破線１で示すように、エンジン停止後、燃料レール内の温度の上昇に伴って上昇し、一定期間経過後に下降する。このとき、燃料レールの接続されるインジェクタは、破線３に示すように、エンジン停止直後から燃料漏れを生じ、燃料レール内の燃料圧力の上昇に伴って漏れ量を多くし、一定期間経過後に漏れ量を少なくする。
これに対し、本実施形態の高圧ポンプ１０を適用したエンジンでは、定残圧弁の作用によってエンジン停止後に燃料レールの燃料が加圧室へ戻されるので、燃料レール内の燃料圧力は、実線２で示すように、エンジン停止直後から減小する。このとき、インジェクタは、実線４に示すように、エンジン停止直後には微量の燃料漏れを生じるものの、燃料レール内の燃料圧力の減小に伴ってこの漏れ量を少なくする。

次に、エンジンの運転中にアクセルペダルの踏み込みを中断し、再びアイドリング状態にする減速復帰時における燃料レールおよびインジェクタからの燃料噴射量の関係を図７に示す。
時刻Ｔ２でアクセルペダルの踏み込みが中断されると、エンジンは、燃料噴射を停止すると共にスロットル開度を小さくする。その後、時刻Ｔ３でエンジンはアイドリング状態に移行する。このとき、エンジンはスロットル開度を小さくした状態を維持する。
時刻Ｔ２−Ｔ３では、インジェクタに印加される駆動パルスは０となる。時刻Ｔ３以降、インジェクタの噴射状態をアイドリングに適したものにするため、小さい駆動パルス幅の電圧がインジェクタに印加される。
従来の高圧ポンプを適用したエンジンでは、時刻Ｔ２−Ｔ３におけるインジェクタからの燃料噴射量が０であるので、燃料レール内の燃料圧力は、破線５で示すように、時刻Ｔ２−Ｔ３で高圧状態を維持している。この燃料圧力は、時刻Ｔ３以降、インジェクタからの燃料噴射によって低下する。時刻Ｔ３において、インジェクタの噴孔の開口面積が駆動パルス制御によって小さく開くものの、インジェクタからの燃料噴射量は、燃料レール内の燃料圧力が高圧のため、破線７で示すように、アイドリング運転に必要な噴射量以上の燃料を噴射する。その後、インジェクタからの燃料噴射量は、燃料レール内の燃料圧力の減小に伴って減小する。
これに対し、本実施形態の高圧ポンプ１０を適用したエンジンでは、定残圧弁の作用によって燃料レールの燃料が加圧室へ戻されるため、燃料レール内の燃料圧力は、実線６で示すように、時刻Ｔ２−Ｔ３において減小する。インジェクタからの燃料噴射量は、実線８で示すように、アイドリング運転に必要な噴射量となる。

本実施形態では、吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の吐出通路１９の燃料の圧力が、高圧ポンプの適用される燃料供給系においてインジェクタが適切に動作する圧力よりも大きい所定圧力以上となるとき、リリーフ弁ニードル８２のリリーフ用弁シート８９がリリーフ用弁座８５から離座する。このため、吐出通路１９と加圧室１４とが連通し、吐出口７４に接続される燃料レールの燃料圧力が低下する。これにより、調量弁部５０に故障等が生じた場合であっても、インジェクタの適切な動作を保障することができる。
吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料の圧力が定残圧以上になると、定残圧弁ボール９１が定残圧用弁座９８から離座し、リリーフ弁ニードル８２の内側通路８２１が開放する。このため、吐出通路１９と加圧室１４とが連通し、吐出口７４に接続される燃料レールの燃料圧力が低下する。これにより、エンジン停止時および燃料噴射停止時の燃料レールの燃料圧力が低下することで、燃料レールの接続するインジェクタから各気筒への燃料漏れを抑制することができる。さらに、エンジンの運転中にアクセルペダルの踏み込みを中断しているとき、燃料レールの燃料圧力を低下させ、再始動時におけるインジェクタから気筒内への燃料の過剰供給を抑制することができる。
吐出用弁座７９よりも吐出口７４側の燃料の圧力が定残圧より小さくなるとき、定残圧弁ボール９１が定残圧用弁座９８に着座し、リリーフ弁ニードル８２の内側通路８２１が閉塞される。このため、吐出通路１９と、加圧室１４とが遮断される。これにより、エンジン停止時および燃料噴射停止時、燃料レールの燃料圧力を定残圧で維持することで、再始動性を向上することができる。

さらに、本実施形態では、リリーフ弁ニードル８２の径外方向の外壁に面取り部８６１、８８１を形成し、リリーフ用スプリング８３をリリーフ弁ニードル８２の径外側に配置している。燃料圧力が所定圧力以上になるときに作動する機能をリリーフ弁ニードル８２の径外側に配置し、定残圧で作動する定残圧弁をリリーフ弁ニードル８２の内側通路８２１に配置することで、ハウジング本体内におけるスペースを有効に利用し、リリーフ弁８０および定残圧弁の設計の自由度を保つことができる。
また、リリーフ弁ニードル８２の第１内側通路８２２には、オリフィス８１が設けられ、プランジャ３１をシリンダ１５内で往復移動させ加圧室１４の燃料を加圧する高圧ポンプの作動時において、吐出弁部７０から加圧室１４への燃料の戻りを抑制している。このため、プランジャ部３０のポンプ効率の低下を抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の高圧ポンプを図８に示す。第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態では、第１リターン通路２１にフィルタ４０が設けられている。フィルタ４０は、フィルタ本体４１とフィルタカラー４２とから構成されている。フィルタ４０は、第３リターン通路２３のねじ穴２６側から挿入され、第１リターン通路２１に圧入等により設置される。
また、ハウジング本体１１には、第３リターン通路２３と燃料室１３とを連通する第５リターン通路２５が形成されている。なお、本実施形態では第４リターン通路は形成されていない。

本実施形態では、第１リターン通路２１にフィルタ４０が設けられていることで、オリフィス８１、および、リリーフ用弁シート８９とリリーフ用弁座８５との間に異物が詰まることを抑制することができる。
また、第５リターン通路２５が第３リターン通路２３と燃料室１３とを連通することで、リリーフ弁８０および定残圧弁は、プランジャ３１の往復運動に関わらず、吐出口に接続される燃料レールの燃料圧力を迅速に低下させることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の高圧ポンプを図９に示す。第１、第２実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態では、リリーフ弁ニードル８２の第１リターン通路２１側に形成された凹部４３にフィルタ４４が設けられている。フィルタ４４は、フィルタ本体４５とフィルタカラー４６とから構成されている。フィルタ４０は、凹部４３に圧入等により取り付けられる。リリーフ弁ニードル８２は、凹部４３にフィルタ４４を取り付けた後、リターン通路２０に設置される。

本実施形態では、リリーフ弁ニードル８２にフィルタ４４を取り付けた後、このリリーフ弁ニードル８２をリターン通路２０に設置するので、フィルタ４４の組付けを容易にすることができる。また、オリフィス８１専用のフィルタ４４を設けることで定残圧弁の動作の信頼性を向上することができる。

（他の実施形態）
上述した第１実施形態では、定残圧弁のボール保持部９２に面取り部９２１を形成し、ボール保持部９２と第２内側通路８２３を形成するリリーフ弁ニードル８２の内壁との摺動摩擦を低減した。しかし、面取り部９２１を廃止し、ボール保持部９２と第２内側通路８２３を形成するリリーフ弁ニードル８２の内壁との摺動隙間により、内側通路８２１を流れる流量を調節してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の形態により実施することができる。

本発明の第１実施形態としての高圧ポンプを示す部分断面図。 本発明の第１実施形態としての高圧ポンプを示す断面図。 本発明の第１実施形態としての高圧ポンプを示す要部断面図。 図３のＩＶ方向から見たリリーフ弁の正面図。 図３のＶ−Ｖ線断面図。 本発明の第１実施形態の高圧ポンプをエンジンに適用したときの燃料レールおよびインジェクタからの燃料漏れ量の関係を示す特性図。 本発明の第１実施形態の高圧ポンプをエンジンに適用したときの燃料レールおよびインジェクタからの燃料漏れ量の関係を示す特性図。 本発明の第２実施形態としての高圧ポンプを示す要部断面図。 本発明の第３実施形態としての高圧ポンプを示す要部断面図。

符号の説明

１０：高圧ポンプ、１１：ハウジング本体、１３：燃料室（燃料通路）、１４：加圧室（燃料通路）、１６：連通路（燃料通路）、１８：燃料流路（燃料通路）、２０：リターン通路、３０：プランジャ部、７０：吐出弁部、７１：吐出弁ニードル（吐出弁）、７４：吐出口、７９：吐出弁用弁座、８０：リリーフ弁、８１：オリフィス、８２：リリーフ弁ニードル（第１弁体）、８３：リリーフ用スプリング（第１付勢手段）、８５：リリーフ用弁座（第１弁座）、９０：定残圧弁、９１定残圧弁ボール（第２弁体）、９３：定残圧用スプリング（第２付勢手段）、９８：定残圧用弁座（第２弁座）、１０１：圧力調整弁、８２１：内側通路

Claims (4)

1. 往復移動可能なプランジャと、
   前記プランジャによって燃料を加圧する加圧室、該加圧室で加圧された高圧燃料を吐出口から吐出する吐出通路、および、該吐出通路と前記加圧室とを連通するリターン通路を有するハウジング本体と、
   前記リターン通路の内壁に設けられる第１弁座に着座することで前記リターン通路を閉塞し、前記第１弁座から離座することで前記リターン通路を開放する第１弁体と、
   前記吐出通路の燃料圧力が第１圧力未満のとき前記第１弁体が前記第１弁座への着座を保持するように、前記第１弁体を閉弁方向へ付勢する第１付勢手段と、
   前記第１弁体よりも前記吐出通路側の前記リターン通路と前記第１弁体よりも前記加圧室側の前記リターン通路とを連通するように前記第１弁体の内部に形成された内側通路に設けられ、前記内側通路を形成する内壁に設けられる第２弁座に着座することで前記内側通路を閉塞し、前記第２弁座から離座することで前記内側通路を開放する第２弁体と、
   前記吐出通路の燃料圧力が前記第１圧力よりも小さい第２圧力未満のとき前記第２弁体が前記第２弁座への着座を保持するように、前記第２弁体を閉弁方向へ付勢する第２付勢手段と、
   を備え、
   前記第１圧力は、前記吐出通路から燃料レールを経由して接続されるインジェクタが適切に動作する燃料圧力より大きい所定圧力に設定され、
   前記第２圧力は、前記吐出通路から接続される燃料レール内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧より大きい所定圧力となるように設定され、
   前記プランジャが前記加圧室の燃料を加圧するとき、前記第１弁体および前記第２弁体に対し前記加圧室の燃料圧力が閉弁方向に作用することを特徴とする高圧ポンプ。
2. 前記第１弁体は、前記第２弁座よりも前記吐出通路側の前記内側通路にオリフィスを設けていることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記第１付勢手段は、一端が前記第１弁体の径外方向に設けられるフランジ部に係止され、他端が前記リターン通路に設けられる係止部に係止されることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記第１弁体は、径外方向の外壁に面取り部を形成し、前記面取り部と前記リターン通路を形成する前記ハウジング本体の内壁との間に燃料を流通させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。

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