JP2001003837A

JP2001003837A - 燃料サプライポンプ

Info

Publication number: JP2001003837A
Application number: JP11172596A
Authority: JP
Inventors: Terukazu Nishimura; 輝一西村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP3721860B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、プリストローク制御による燃料
圧送開始時に、ポンプ室への燃料を流入するインレット
バルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速することによ
り、圧送燃料に生じる油撃を抑える燃料サプライポンプ
を提供する。【解決手段】燃料サプライポンプのプランジャ８３の
リフト初期には、ポンプ室８４内の燃料をフィード側の
燃料通路１３ａに戻して吐出路１０２に吐出される燃料
圧送量を制御するプリストローク制御が行われる。燃料
圧送開始時に、開閉弁９６を閉弁させて、圧力制御室９
４内の背圧によりインレットバルブ８８のリフトを一時
的に停止することにより、ポンプ室８４内の燃料の一部
が燃料通路１３ａに戻し続けられので、プランジャ８３
のリフトによる急激な燃料の圧力上昇が防止され、燃料
サプライポンプが大きな油撃を生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料サプライポ
ンプに関し、詳細にはコモンレール式燃料噴射システム
において燃料をコモンレールに圧送する燃料サプライポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、エンジンの燃料噴射制御
に関して、噴射圧力の高圧化を図り、且つ燃料の噴射タ
イミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態
に応じて最適に制御する方法として、コモンレール式燃
料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴
射システムは、ポンプによって所定圧力に加圧された燃
料噴射制御用の作動流体をコモンレールに内に蓄圧状態
に貯留し、作動流体圧力を利用して各気筒にそれぞれ配
置されたインジェクタを作動させて、インジェクタから
対応する燃焼室内に燃料を噴射するシステムである。燃
料が各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対し
て最適な噴射条件で噴射されるように、コントローラが
各インジェクタに設けられた制御弁の作動を制御してい
る。

【０００３】コモンレールから燃料供給管を通じて各イ
ンジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内に
は、常時、噴射圧力相当の燃料圧が作用しており、各イ
ンジェクタは燃料供給管を通じて供給される燃料を通過
又は遮断する制御を行うため開閉弁と当該開閉弁を開閉
駆動するための電磁アクチュエータを備えている。コン
トローラは、加圧燃料が各インジェクタにおいてエンジ
ンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるよう
に、コモンレールの圧力と各インジェクタの電磁アクチ
ュエータの作動とを制御している。また、作動流体とし
てエンジンオイルをコモンレールに貯留し、コモンレー
ルからインジェクタの圧力室に供給したオイル圧力でイ
ンジェクタ内の増圧室内に供給されている燃料を所定の
圧力まで増圧する型式のコモンレール式燃料噴射システ
ムも提案されている。

【０００４】従来のコモンレール燃料噴射システムを図
５に基づいて説明する。燃料タンク７からフィードポン
プ６によって吸い上げられた燃料は、燃料サプライポン
プ１に送られる。燃料サプライポンプ１は、例えばエン
ジンによって駆動されるプランジャ式の可変容量式高圧
ポンプであり、燃料をコモンレール２に圧送する。供給
された燃料は蓄圧状態にコモンレール２に貯留され、コ
モンレール２からインジェクタ３に供給される。インジ
ェクタ３は、エンジンの型式に応じて通常、各気筒に対
応して複数個設けられており、コモンレール２から供給
された燃料を各対応する燃焼室内に噴射する。

【０００５】燃料サプライポンプ１は、エンジンの出力
によって駆動されるポンプ駆動カム１０と、ポンプ駆動
カム１０に当接して往復動をするプランジャ１１とを備
えており、プランジャ１１の頂面がポンプ室１２の壁面
の一部を形成している。フィードポンプ６が送り出した
燃料は燃料通路１３を通じてポンプ室１２に流入する。
ポンプ室１２と燃料通路１３との間にはインレットバル
ブ１５が配設されており、燃料通路１３を通じてポンプ
室１２に流入する燃料量を制御している。ポンプ室１２
の吐出側、即ち、ポンプ室１２とコモンレール２との間
を繋ぐ燃料吐出路１４には逆止弁１７が設けられてい
る。

【０００６】コモンレール２には、コモンレール圧力が
システム異常等に起因して異常上昇するのを防ぐため
に、常閉型のリリーフ弁２０が備えられている。常閉型
のリリーフ弁２０は、コモンレール圧力が所定の設定圧
力よりも高圧になると開弁して、コモンレール２内の燃
料を排出路２１を通じて燃料タンク７へ放出し、コモン
レール２内の燃料圧を低下させる。コモンレール２に貯
留された燃料は、燃料供給管２３を通じてインジェクタ
３に供給される。また、コモンレール２に設けられた圧
力センサ２２が検出したコモンレール圧力Ｐｒは、エン
ジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）であるコントロー
ラ８に入力される。

【０００７】インジェクタ３は、図示が省略されたシリ
ンダヘッド等のベースに設けられた穴部にシール部材に
よって密封状態に取付けられる。インジェクタ３はイン
ジェクタ本体内を往復動可能な針弁３１と、針弁３１が
リフトしたときに開口して燃料を燃焼室（図示せず）に
噴射する噴孔３２を備えている。針弁３１の頂面３３
は、燃料供給管２３からの燃料圧が供給されるバランス
チャンバ３０の壁面の一部を形成している。燃料供給管
２３に接続する燃料通路３４は、針弁３１の周囲に形成
された燃料溜まり３５に連通している。燃料溜まり３５
に臨む針弁３１の第１テーパ面３６には（針弁３１の開
弁時には、針弁３１の先端に形成され且つインジェクタ
本体のテーパ状弁シートと着座して噴孔３２を開閉する
第２テーパ面３７にも）燃料圧力が作用して、針弁３１
にリフト力を与える。一方、針弁３１には、バランスチ
ャンバ３０内の燃料圧力に基づく押し下げ力と、リター
ンスプリング（図示せず）の戻し力とが作用する。リフ
ト力、押し下げ力及び戻し力のバランスによって針弁３
１のリフトが制御される。

【０００８】コモンレール２内の高圧燃料は、燃料流路
の一部を構成する燃料供給管２３、燃料供給管２３から
分岐した供給路３８を通じてバランスチャンバ３０に供
給される。供給路３８には、オリフィス３９が設けられ
ている。バランスチャンバ３０内の燃料圧を制御するた
め、バランスチャンバ３０には排出路４０が設けられて
いる。排出路４０にもオリフィス４１が設けられてお
り、オリフィス４１の有効通路断面積はオリフィス３９
の有効通路断面積よりも大となるように設定されてい
る。また、排出路４０には、排出路４０を燃料戻し管４
６に開放するための開閉弁４４が設けられている。

【０００９】排出路４０に設けられている開閉弁４４を
コントローラ８からの制御電流の供給を受けて作動する
電磁ソレノイド４５の制御によって開弁させると、オリ
フィス３９はオリフィス４１よりも燃料の流れをより強
く制限するので、バランスチャンバ３０内の燃料圧が低
下する。針弁３１を持ち上げるリフト力が、バランスチ
ャンバ３０内の燃料圧に基づく押下げ力及びリターンス
プリングのばね力との合力を上回ると、針弁３１がリフ
トする。針弁３１がリフトすると噴孔３２が開口するの
で、コモンレール２から燃料供給管２３及び燃料通路３
４を通じてインジェクタ３に導かれた燃料は、針弁３１
の周囲の通路を通じてノズルの先端に形成された噴孔３
２から燃焼室（図示せず）内へと噴射される。バランス
チャンバ３０から排出路４０を通じて流出し燃焼室内へ
の噴射に費やされなかった燃料は、燃料戻り管４６を経
て燃料タンク７に回収される。

【００１０】コントローラ８には、エンジン回転数Ｎｅ
を検出するエンジン回転数センサ、アクセルペダルの踏
込み量Ａｃを検出するためのアクセル踏込み量センサ等
の各種センサ９からの検出信号が入力される。コントロ
ーラ８には、コモンレール圧力センサ２２が検出したコ
モンレール圧力Ｐｒが入力される。その他、コントロー
ラ８への入力信号としては、冷却水温センサ、エンジン
気筒判別センサ、上死点検出センサ、大気温度センサ、
大気圧センサ、吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転
状態を検出するための各種センサからの信号がある。

【００１１】コントローラ８は、上記各センサ９からの
検出信号と予め求められている噴射特性マップとに基づ
いて設定された目標噴射特性に従って、開閉弁４４を開
閉制御して針弁３１をリフト制御する。目標噴射特性
は、エンジン出力がエンジンの運転状態に即した最適出
力になるように、インジェクタ３による燃料の噴射条
件、即ち、燃料の噴射タイミング及び噴射量を定めるも
のである。バランスチャンバ３０内の燃料圧力を解放す
るための開閉弁４４の開閉制御は、電磁ソレノイド４５
によって行なわれ、燃料噴射の時期及び量は、噴射圧
（コモンレール圧力に略等しい）と針弁３１のリフト
（リフト量、リフト期間）とによって定められる。コン
トローラ８が出力したコマンドパルスに基づいて決定さ
れた駆動電流が電磁ソレノイド４５に送られて、針弁３
１のリフトが制御される。

【００１２】例えば、インジェクタ１の燃料噴射量とコ
ントローラ８が出力するコマンドパルスのパルス幅との
関係が、コモンレール圧力Ｐｒ（コモンレール２内の燃
料圧力）をパラメータとしたマップによって定められて
いる。燃料噴射は、コマンドパルスの立ち下がり時刻と
立ち上がり時刻に対して一定時間遅れて開始又は停止さ
れるので、コマンドパルスがオン又はオフとなる時期を
制御することによって、噴射タイミングを制御すること
が可能である。基本噴射量とエンジン回転数との間に
は、アクセルペダル踏込み量Ａｃをパラメータとして一
定の関係が基本噴射量特性マップとして予め与えられて
おり、燃焼サイクル毎の燃料噴射量は、エンジンの運転
状態に応じて基本噴射量特性マップから計算によって求
められる。図示の例では、インジェクタ３は１つのみ示
されているが、エンジンは４気筒、６気筒のように多気
筒エンジンであり、コントローラ８は各気筒に対応して
配置されているインジェクタ３毎に燃料噴射制御を行
う。

【００１３】インジェクタ３から噴射される燃料の噴射
圧力はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略
等しいので、噴射圧力を制御するにはコモンレール圧力
Ｐｒを制御すればよい。インジェクタ３が燃料を噴射し
てコモンレール２内の燃料が消費されることによりコモ
ンレール圧力Ｐｒは低下するが、コントローラ８は、燃
料サプライポンプ１の圧送量を制御することによりコモ
ンレール２の圧力を制御する。即ち、コモンレール圧力
Ｐｒは、燃料サプライポンプ１の圧送量によって、エン
ジンの運転状態が一定であればその状態に対応した一定
圧力を保持するように、又はエンジンの運転状態が変更
されれば、その変更に対応してエンジンの運転状態に最
適となるように増圧又は減圧方向に制御される。

【００１４】コモンレール２の圧力の制御は、エンジン
の運転状態に応じて目標コモンレール圧力を決定し、こ
の目標コモンレール圧力と圧力センサ２２によって検出
された実際のコモンレール圧力Ｐｒとの偏差をなくすよ
うに、燃料サプライポンプ１の圧送量、即ち、１回のプ
ランジャのリフトに伴う圧送量をフィードバック制御す
ることによって行われる。

【００１５】図５に示すコモンレール式燃料噴射システ
ムでは、燃料サプライポンプ１の圧送量を制御する方法
の一つとして、プランジャ１１が圧送付行程中にあると
きにインレットバルブ１５を閉じればポンプ室１２内に
吸入された燃料は吐出側に圧送されるが、インレットバ
ルブ１５を開いておくとポンプ室１２内の燃料は燃料通
路１３を通じて戻ることを利用して、燃料通路１３のイ
ンレットバルブ１５の弁作動時期を制御するプリストロ
ーク制御が知られている。インレットバルブ１５は、コ
ントローラ８からの制御電流によって電磁ソレノイド１
６を励磁することで、燃料ポンプ１の圧送量を制御す
る。即ち、プランジャ１１の上昇行程中に電磁ソレノイ
ド１６へ通電してインレットバルブ１５を開弁させる
と、その作動期間中は、プランジャ１１により加圧され
る燃料は、インレットバルブ１５を通じて燃料通路１３
に戻され、燃料吐出路１４に圧送されることはない。イ
ンレットバルブ１５を閉じた時からプランジャ１１の上
死点到達時点までの期間が燃料圧送期間となる。この圧
送期間、即ち、インレットバルブ１５の閉弁期間を制御
することで、燃料サプライポンプ１の圧送量を制御する
ことができ、燃料サプライポンプ１の圧送量によってコ
モンレール圧力Ｐｒ、即ち、噴射圧力を制御することが
できる。尚、燃料通路１３での燃料圧（フィード圧）
は、リリーフ弁１８により上限が制限されているので、
フィードポンプ６が送る余剰の燃料はリリーフ弁１８及
び戻し管１９を通じて燃料タンク７に戻される。

【００１６】ところで、コモンレール式燃料噴射システ
ムに用いられる燃料サプライポンプにおいては、燃料の
急激な圧送が行われると、エンジンの振動や騒音の原因
となる。インレットバルブ１５を用いた燃料圧送量のプ
リストローク制御をする燃料サプライポンプ１において
は、インレットバルブ１５がポンプ室１２と燃料通路１
３との間の連通を遮断した時からプランジャ１１のリフ
トに伴って燃料圧送が開始されるが、燃料圧送開始時に
プランジャ１１のリフトによってポンプ室１２内の燃料
の急な圧送開始と共にポンプ室１２内の燃料圧力が急上
昇し、この燃料圧力の急上昇を原因とする衝撃（油撃）
が発生する。この衝撃により、燃料サプライポンプ１に
振動や騒音が発生する。また、シリンダヘッド上におい
て燃料サプライポンプ１とコモンレール２、及びコモン
レール２とインジェクタ３がそれぞれ直結されるエンジ
ンにおいては、燃料サプライポンプ１に生じた振動は、
コモンレール２及びインジェクタ３に伝達されてエンジ
ンの騒音をより大きくしているという問題がある。更
に、コモンレール圧力の変動が大きくなり、コモンレー
ル圧力の検出値に基づいて行われる燃料噴射制御にも影
響が出る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】プランジャのリフト
は、急排気弁駆動用のカムが設けられたカム軸の回転に
伴って回転するポンプ駆動カムのカム作用によるもので
あり、設計段階で決定されることである。そこで、燃料
圧送開始時にポンプ室内に生じる燃料圧力の急上昇を緩
和させることができれば、燃料サプライポンプ自体、及
び燃料サプライポンプと直結されるコモンレールやイン
ジェクタ等の振動を抑制してエンジンの振動や騒音をよ
り低減させることが可能となる点で解決すべき課題があ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、ポン
プ駆動カムの駆動によって往復動されるプランジャによ
りポンプ室内の燃料を圧送する燃料サプライポンプにお
いて、プランジャによるポンプ室内での燃料圧力の急上
昇に伴って発生する騒音や振動を抑制した燃料サプライ
ポンプを提供することである。

【００１９】この発明は、ポンプ本体内に形成されたポ
ンプシリンダ、前記ポンプシリンダ内を往復動するプラ
ンジャ、ポンプ駆動軸に設けられ且つ前記プランジャを
押圧して前記ポンプシリンダと前記プランジャとで形成
されるポンプ室内の燃料を圧送するポンプ駆動カム、前
記ポンプ室内に燃料を供給するため前記ポンプ本体内に
形成された燃料通路、前記ポンプ室と前記燃料通路とを
連通又は遮断するインレットバルブ、及び前記プランジ
ャが圧送行程にあるときに前記インレットバルブを所定
のタイミングで閉弁して前記ポンプ室内に吸入されてい
る燃料の前記燃料通路への戻し量を調整することにより
前記ポンプ室からの燃料圧送量のプリストローク制御を
行うコントローラを具備し、前記コントローラは、前記
ポンプ室から圧送される燃料圧力を軽減するため、前記
プリストローク制御を行う際の前記インレットバルブの
閉弁動作をその途中において一時的に停止又は減速させ
ることから成る燃料サプライポンプに関する。

【００２０】この発明による燃料サプライポンプによれ
ば、インレットバルブがプランジャが圧送行程にあると
きに所定のタイミングで閉弁され、閉弁までの期間では
ポンプ室内に吸入されている燃料はその一部を吸入側に
戻し、閉弁後から圧送上死点前のプランジャの圧送行程
で燃料を吐出側に圧送することにより、ポンプ室内に吸
入されている燃料の燃料通路に戻し量を調整するプリス
トローク制御が行われる。プリストローク制御を行う際
のインレットバルブの閉弁動作をその途中において一時
的に停止又は減速させるので、インレットバルブは完全
に閉弁せず、燃料は開いている隙間を通じてフィード側
の燃料通路の戻ることができる。したがって、燃料圧送
が開始されたときに、プランジャのリフトによって減少
するポンプ室内の容積に相当する燃料のすべてを吐出側
に圧送しないので、燃料の圧送と同時に生じていた燃料
圧力の急上昇が緩和され、燃料サプライポンプの振動が
抑制されると共に、コモンレール圧力が過大になるのも
軽減される。

【００２１】この燃料サプライポンプにおいては、前記
コントローラは、前記プランジャのリフト速度が最も速
い時期を含む期間に渡って、前記インレットバルブの閉
弁動作を一時的に停止又は減速させるように制御するの
が好ましい。プランジャのリフト速度が最も速い時期
は、燃料の時間（カム軸回転角度）当たりの燃料圧送量
が最も大きくなり、燃料吐出圧力も最も高くなる時期で
ある。この時期にインレットバルブの閉弁動作を一時的
に停止又は減速させることによって、急激な燃料吐出圧
力の上昇が効果的に軽減される。

【００２２】前記コントローラは、前記ポンプ室からの
燃料圧送量を確保するため、前記インレットバルブの閉
弁動作を一時的に停止又は減速させる期間に応じて、前
記プランジャによる燃料圧送期間を長く設定する。イン
レットバルブの閉弁動作を一時的に停止又は減速させる
と、その停止期間又は減速程度及び期間に応じて、燃料
圧送量が減少する。エンジンの運転状態に応じて必要な
燃料噴射量が求められているので、必要な燃料噴射量を
確保するため、インレットバルブの閉弁動作を一時的に
停止又は減速させる期間に応じて、プランジャによる燃
料圧送期間が長く設定される。

【００２３】前記インレットバルブの弁本体と前記弁本
体が嵌入する弁シリンダとで圧力制御室が形成されてお
り、前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通又は遮断す
る開閉弁が設けられており、前記開閉弁の開弁作動によ
って前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通することに
より前記インレットバルブの昇降を許容すると共に、前
記開閉弁の閉弁作動によって前記圧力制御室と前記燃料
通路とを遮断して前記インレットバルブの昇降を阻止
し、前記コントローラは、前記プリストローク制御を行
う際に前記圧力制御室と前記燃料通路とを遮断すること
により前記インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止
させる。インレットバルブの開閉は、開閉弁によってイ
ンレットバルブの背圧を制御することによって制御され
るので、インレットバルブを開閉させる構造が簡単にな
る。

【００２４】前記燃料サプライポンプは、前記燃料サプ
ライポンプから圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコ
モンレール、エンジンの各気筒に対応してそれぞれ設け
られ且つ前記コモンレールから供給される燃料を前記各
気筒の燃焼室内に噴射するインジェクタ、及びエンジン
の運転状態を検出する検出手段を具備し、前記コントロ
ーラが前記検出手段からの検出信号に基づいて前記イン
ジェクタから噴射すべき燃料の噴射条件を求めると共に
前記噴射条件に従って前記コモンレール内の燃料圧力と
前記インジェクタからの燃料噴射とを制御するコモンレ
ール式燃料噴射システムに適用される。コモンレール式
燃料噴射システムでは、コモンレール圧力の正確な検出
と目標圧力への正確な制御が求められ、この燃料サプラ
イポンプを適用すると、燃料の圧力を乱す大きな油撃の
発生がなく、コモンレール圧力を正確に検出し且つその
検出値に基づいてコモンレール圧力を正確に制御するこ
とが可能になる。

【００２５】コモンレール式燃料噴射システムにおい
て、前記燃料サプライポンプ、前記コモンレール及び前
記インジェクタを前記エンジンのシリンダヘッドに取り
付けると共に、前記コモンレールに対して前記燃料サプ
ライポンプと前記インジェクタとを直結して燃料噴射系
統のレイアウト等を簡素に構成することがある。燃料サ
プライポンプをコモンレールに直結すると、燃料サプラ
イポンプに発生する油撃がコモンレールに直接に伝達さ
れてコモンレール圧力の正確な検出の妨げになると共
に、コモンレールを介してインジェクタにも振動が伝達
される。また、燃料サプライポンプがコモンレールと共
鳴すると、振動や騒音が大きくなることもある。この発
明による燃料サプライポンプでは油撃の発生が抑えられ
るので、この燃料サプライポンプが適用されるコモンレ
ール式燃料噴射システムが、燃料サプライポンプとイン
ジェクタとをコモンレールに対して直結する型式のコモ
ンレール式燃料噴射システムであっても、コモンレール
やインジェクタに大きな振動や騒音が生じることが防止
される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による燃料サプライポンプの実施例を説明する。図１
は、この発明による燃料サプライポンプにおけるプラン
ジャリフトに応じたインレットバルブのリフトのための
制御信号、その制御信号に応じて制御されるインレット
バルブのリフト量、及び燃料サプライポンプによる燃料
圧送率の時間（カム軸回転角度）変化の一例を示すグラ
フ、図２はこの発明による燃料サプライポンプが適用さ
れるシリンダヘッドの上部構造を示す分解斜視図、図３
はこの発明による燃料サプライポンプの一実施例を示す
断面図、及び図４は図３に示す燃料サプライポンプのイ
ンレットバルブを含む一部を拡大して示す断面図であ
る。燃料サプライポンプが適用されるコモンレール式燃
料噴射システムそれ自体は、燃料サプライポンプの具体
的構成を除いて、図５に示すシステムを採用することが
できる。したがって、本発明による燃料サプライポンプ
が適用されるコモンレール式燃料噴射システムについて
の再度の説明は省略する。コモンレール式燃料噴射シス
テムに適用されるインジェクタについても同様である。

【００２７】図２を参照すると、この発明における燃料
サプライポンプ８０は、コモンレール５０及びインジェ
クタ６０と共にそれぞれシリンダヘッド７０上に取り付
けられる。また、燃料サプライポンプ８０とコモンレー
ル５０とは燃料管によって接続されておらず，燃料サプ
ライポンプ８０にはコモンレール５０が直結されてお
り、燃料サプライポンプ８０から圧送された高圧燃料は
コモンレール５０に直接に供給される。コモンレール５
０には、更にインジェクタ６０がインジェクタアーム６
１を介して直結されている。コモンレール５０は、イン
ジェクタ６０の列に沿ってエンジンの前後方向に延びて
おり、アーム５１を介してシリンダヘッド７０上に取り
付けられる。なお、インジェクタ６０は、バランスチャ
ンバ３０（図５参照）内の燃料圧力を解放するため、積
層された圧電素子のタイプの電磁アクチュエータ６２を
備えている。

【００２８】シリンダヘッド７０（或いはその上部構
造）には、複数の弁駆動カム７３，７４をそれぞれ一体
的に形成されたカム軸７１，７２がブラケット７５によ
って回転自在に保持されている。弁駆動カム７３，７４
は、エンジンの燃焼室に開口する吸気ポート及び排気ポ
ートとを開閉するための吸排気弁を駆動する。各インジ
ェクタ６０は、４つの弁駆動カム７３，７４で囲まれた
スペースに上方より挿入され、シリンダヘッド７０に設
けた穴部（図示せず。）にシール部材を介して密封状態
に取り付けることにより、エンジンに組み付けられる。
燃料サプライポンプ８０は、ポンプ本体８１から突出す
る固定部８１ａにおいてシリンダヘッド７０のブラケッ
ト７６に固定されている。

【００２９】エンジンの出力軸からの回転力は、入力端
部７７ａからカム軸７１に入力され、カム軸７１に一体
的に設けられたポンプ駆動カム７７を回転させる。図３
に示された燃料サプライポンプ８０を参照すると、回転
するポンプ駆動カム７７のカム作用によって、燃料サプ
ライポンプ８０のプランジャ８３がポンプ本体８１に形
成されているポンプシリンダ８２内を往復動する。プラ
ンジャ８３とポンプ本体８１との間には圧縮ばね８５が
配設されており、プランジャ８３は、圧縮ばね８５の作
用により常にポンプ駆動カム７７のカム面に追従して移
動する。ポンプシリンダ８２とプランジャ８３との間に
は、燃料を吸入し且つ圧送するポンプ室８４が形成され
ている。プランジャ８３は、実線で示すポンプシリンダ
８２から最も突出した下死点Ａと、想像線で示すポンプ
シリンダ８２に最も入り込んだ上死点Ｂとの間を往復動
する。プランジャ８３が下死点Ａを占めるときポンプ室
８４の容積は最大となり、プランジャ８３が上死点Ｂを
占めるときポンプ室８４の容積は最小となる。ポンプ駆
動カム７７のカムプロフィールは、カム軸７１の１回転
に対して１つのカム山を有するものとして描かれている
が、これに限らず、２つのカム山を有するカムプロフィ
ールを備えていても構わない。

【００３０】燃料サプライポンプ８０の一部を拡大した
図４に示すように、フィードポンプ６（図５参照）から
燃料通路１３を通じて燃料サプライポンプ８０に供給さ
れた燃料は、ポンプ本体８１内の燃料通路１３ａを経
て、ポンプ本体８１の上部に形成されている連絡室８６
に至る。ポンプ室８４と連絡室８６との間には燃料通路
の一部を構成する連絡通路８７が形成されており、連絡
室８６とポンプ室８４とは、インレットバルブ８８によ
って連通・遮断可能に接続されている。インレットバル
ブ８８は、連絡通路８７内の隙間を持って延びる弁ステ
ム８９、弁ステム８９のポンプ室８４側に配置される弁
ヘッド９０、及び弁ステム８９及び弁ヘッド９０を開弁
方向に付勢するばね９１から成る。なお、燃料通路１３
と、プランジャ８３の周囲を漏洩した燃料が溜まる低圧
室１０３との間には、低圧室１０３から燃料通路１３に
燃料を戻す逆止弁１３ｂが配設されている。なお、図３
ではインレットバルブ８８は開弁状態にあるが、図４で
はインレットバルブ８８は閉弁状態にある。

【００３１】弁ステム８９の弁本体９２は、ポンプ本体
８１の頂面に取り付けられるアダプタ９３に形成されて
いる弁シリンダ９２ａに嵌入して圧力制御室９４を形成
している。圧力制御室９４には、燃料の一部が燃料通路
１３ａからアダプタ９３に形成されている燃料通路１０
０，９５を通じて導入されている。圧力制御室９４と燃
料通路１００，９５とは、開閉弁９６によって連通又は
遮断される。プランジャ８３の圧送行程において通路９
５が開閉弁９６によって閉じられている場合、インレッ
トバルブ８８がポンプ室８４の圧力によってリフトしよ
うとしても、圧力制御室９４内の燃料は通路９５を通じ
て排出されないので、インレットバルブ８８のリフトは
阻止される。開閉弁９６が開作動されて通路９５が開放
されるとき、圧力制御室９４内の燃料は排出可能とな
り、インレットバルブ８８はポンプ室８４の圧力によっ
てリフト可能となる。したがって、プランジャ８３の圧
送行程において開閉弁９６の開閉に応じて、圧力制御室
９４内の燃料圧力は保持又は解放され、インレットバル
ブ８８の閉弁動作、即ち、ポンプ室８４と連絡室８６と
の連絡通路８７を通じた連通又は遮断の制御が可能であ
る。開閉弁９６は、連絡通路８７の出口を開閉可能な弁
体９７、弁体９７を閉弁方向に駆動するソレノイド９
８、及び弁体９７を開弁方向に付勢するばね９９から構
成されている。

【００３２】開閉弁９６を開弁状態にした状態で、プラ
ンジャ８３が吸入行程にあるときには、ポンプ室８４が
負圧となり、インレットバルブ８８が開弁して連絡室８
６から連絡通路８７を通じてポンプ室８４に燃料が流入
する。プランジャ８３が圧送行程にあるときには、ポン
プ室８４内の燃料が昇圧されるので、インレットバルブ
８８の弁ヘッド９０が連絡通路８７の入口に形成されて
いる弁シート８７ａに着座してインレットバルブ８８が
閉じようとする。

【００３３】プランジャ８３の圧送行程の初期に開閉弁
９６を閉じてインレットバルブ８８を開弁状態にし、そ
の後に、所定のタイミングで開閉弁９６を開いて圧力制
御室９４を通路９５，１００を通じてフィード側に連通
し、圧力制御室９４内の燃料を押出し可能とすることに
よりインレットバルブ８８がリフト可能となる。ポンプ
室８４内の高い燃料圧力に基づくリフト力によって、イ
ンレットバルブ８８はリフトして閉弁状態になる。この
ように、インレットバルブ８８が閉弁するまでの期間、
プランジャ８３のリフトに伴って減少した容積に相当す
るポンプ室８４内の燃料は連絡通路８７を通じて流入側
に戻し、閉弁以後にプランジャ８３がリフトするに伴っ
て圧送上死点に至るまでの間、ポンプ室８４に残ってい
る量の燃料の圧送を行うという、燃料圧送量のプリスト
ローク制御が可能となる。ポンプ室８４内で昇圧された
燃料は、吐出側に設けられている逆止弁１０１を開弁さ
せて吐出路１０２を通じてコモンレール５０（図２参
照）に圧送される。

【００３４】図１には、（ａ）に燃料サプライポンプ８
０におけるプランジャ８３のリフト量Ｌｐ、（ｂ）にイ
ンレットバルブ８８のリフトを制御するための制御信号
Ｓｃ、（ｃ）に制御信号Ｓｃに応じて制御されるインレ
ットバルブ８８のリフト量Ｌｉ、及び（ｄ）に燃料サプ
ライポンプ８０によって圧送される燃料圧送率ｑ_Pが示
されている。図１の横軸は、時間又はポンプ駆動カム７
７が設けられているカム軸７１の回転角度である。プラ
ンジャ８３のリフト量Ｌｐの変化は、ポンプ駆動カム７
７のカム作用により、図１（ａ）に示されているよう
に、正弦状に変化する。プランジャ８３が上死点ＴＤＣ
から下死点ＢＤＣに至るまでの吸込み行程においては、
その前半の期間で開閉弁９６への制御信号Ｓｃはオフと
なっており、ソレノイド９８の励磁が行われないので、
常開弁である開閉弁９６はばね９９の作用により開弁し
ている。したがって、プランジャ８３の吸込み作用によ
って圧力制御室９４内には燃料が流入・流出可能であ
り、インレットバルブ８８は開弁して、燃料が連絡室８
６から連絡通路８７を通じてポンプ室８４に流入する。

【００３５】図１（ｂ）に示すように、下死点ＢＤＣの
前の時刻ｔ₁において、開閉弁９６への制御信号Ｓｃが
オンに切り換わると、開閉弁９６は通路９５の開口を閉
じる閉弁状態となり、圧力制御室９４からの燃料は供給
側、即ち、通路１００側に戻ることができない。したが
って、インレットバルブ８８はリフトすることができ
ず、開弁状態を維持する。下死点ＢＤＣの後の時刻ｔ₂
までの期間、開閉弁９６への制御信号Ｓｃがオンに維持
される。下死点ＢＤＣの前においては、開弁状態のイン
レットバルブ８８を通じて燃料が燃料通路１３ａ、連絡
室８６及び連絡通路８７を通じてポンプ室８４に流入し
続けるが、下死点ＢＤＣを過ぎて圧送行程に移行した後
も、時刻ｔ₂までは、インレットバルブ８８は開弁状態
を維持されるので、燃料はポンプ室８４から連絡通路８
７を通じて燃料通路１３ａへリークされ、燃料サプライ
ポンプ８０からの燃料圧送量は殆ど生じない。

【００３６】時刻ｔ₂において、開閉弁９６への制御信
号Ｓｃはオフに切り換わるので、開閉弁９６は開弁して
圧力制御室９４内の燃料は通路９５，１００を通じてフ
ィード側に戻ることができる。この状態では、インレッ
トバルブ８８はリフト可能になり、インレットバルブ８
８は、プランジャ８３のリフトに伴って高まるポンプ室
８４内の燃料圧力によって急速にリフトして閉弁を開始
する。ポンプ室８４内における燃料圧力は、インレット
バルブ８８が完全に閉弁する前においても、逆止弁１０
１を開弁させるのに充分高められ、ポンプ室８４内の燃
料は吐出路１０２を通じてコモンレール５０（図２参
照）に圧送開始される。

【００３７】従来の燃料サプライポンプ８０であれば、
時刻ｔ₂の後において開閉弁９６への制御信号Ｓｃは図
１（ｂ）の点線で示すようにオフの状態のままであるの
で、プランジャ８３が圧送行程を経過するに従って、図
１（ｃ）の点線で示すように，時刻ｔ₂の後の短期間の
内にインレットバルブ８８は急激に変位（リフト量Ｌｉ
としてはゼロに変位）して時刻ｔ₄に実質的に閉弁し、
その後は、インレットバルブ８８は閉弁状態を維持する
ので、燃料サプライポンプの吐出圧力と圧送量とが急に
増加し（図１（ｄ）の破線で示す燃料圧送率ｑ_Pの変化
を参照）、燃料サプライポンプの振動や騒音の原因にな
っていた。

【００３８】この発明による燃料サプライポンプ８０に
よれば、図１（ｂ）に示すように、プランジ８３の圧送
行程中に開閉弁９６への制御信号Ｓｃがオフとされる時
刻ｔ ₂の後において、何らの対策を施さなかった場合に
インレットバルブ８８が実質的に閉弁する時刻ｔ₄が到
来する前の時刻ｔ₃から、時刻ｔ₅までの比較的短い所
定の期間ΔＴに渡って、開閉弁９６への制御信号Ｓｃを
再度オンとしている。開閉弁９６を再度閉弁させること
により、インレットバルブ８８の弁ヘッド９０がポンプ
本体８１に形成されている弁シート８７ａに実質的に着
座するに至る前に、圧力制御室９４からの燃料の排出が
停止され、インレットバルブ８８のリフトＬｉが一時的
に停止される（図１（ｃ）においてＣで示す）。この期
間ΔＴの間、インレットバルブ８８は完全な閉弁状態と
はならず、ポンプ室８４は連絡通路８７を通じて連絡室
８６に連通しているので、ポンプ室８４内の燃料の一部
が連絡室８６に戻る。

【００３９】所定の期間ΔＴが終了する時刻ｔ₅におい
て、開閉弁９６への制御信号Ｓｃが再度オフとされ、開
閉弁９６は開弁して圧力制御室９４内の燃料は再び圧力
制御室９４から排出可能となる。インレットバルブ８８
はプランジャ８３のリフトに伴ってリフトを再開し、時
刻ｔ₆において弁ヘッド９０が弁シート８７ａに完全に
着座して閉弁する。

【００４０】開閉弁９６を上記のように制御することに
より、インレットバルブ８８のリフトが一時的に停止さ
れ、その間にプランジャ８３がリフトしても燃料の一部
がフィード側に戻されるので、燃料サプライポンプ８０
による燃料圧送率ｑ_Pが低下し、吸込み行程中にポンプ
室８４内に吸い込まれた燃料量（図１の燃料圧送率ｑ _P
のグラフにおいて破線Ｄで示す曲線で定まる面積に相
当）に対する実際に圧送された圧送燃料量Ｑｐ（燃料圧
送率ｑ_Pのグラフにおいて実線Ｅで示す曲線で定まるハ
ッチングを施した部分の面積に相当）の割合が低くな
る。したがって、ポンプ室８４から燃料が急激に上昇す
る燃料圧力で圧送されることに起因して生じていた燃料
サプライポンプ８０の振動や騒音が回避される。図２に
示すように、コモンレール５０に対して燃料サプライポ
ンプ８０とインジェクタ６０が直結されている場合に
は、燃料サプライポンプ８０が生じさせた油撃がコモン
レール５０に直ちに伝達され、燃料サプライポンプ８０
がコモンレール５０と共鳴して、振動や騒音の原因とな
り易いが、燃料サプライポンプ８０における油撃の発生
が抑えられるので、油撃に起因する振動や騒音も抑制す
ることが可能となる。

【００４１】上記の実施例では、インレットバルブ８８
のリフトを一時停止させていたが、開閉弁９６の開弁程
度を精度良く制御することができれば、インレットバル
ブ８８のリフト速度を低下させることもできる。また、
インレットバルブ８８のリフトを一時的に停止させる期
間に、プランジャ８３の上昇速度が最も速くなる時期、
即ち、プランジャ８３のリフト量Ｌｐの曲線の傾きが最
大となる時点ｔ_mを含めることにより、燃料サプライポ
ンプ８０の燃料圧送率ｑ_Pを効果的に低減させることが
でき、燃料サプライポンプ８０の振動や騒音を効率良く
抑制することができる。更に、インレットバルブ８８の
リフトを一時的に停止させる期間に応じてポンプ室８４
からの燃料の戻りが増加するので、図１（ｄ）の燃料圧
送率ｑ_Pを示すグラフから分かるように、ポンプ室８４
からの１回の圧送による燃料圧送量Ｑｐが減少する。圧
送燃料量Ｑｐの確保のためには、ポンプ室８４からの圧
送期間を長くする、即ち、プリストローク制御のための
時刻ｔ₂の時間を早める等の対策を施す必要がある。

【００４２】

【発明の効果】この発明による燃料サプライポンプによ
れば、コントローラはプリストローク制御を行う際に、
ポンプ室と燃料通路とを連通又は遮断するインレットバ
ルブの閉弁動作をその途中において一時的に停止又は減
速させてポンプ室から圧送される燃料圧力を軽減するた
め、インレットバルブの完全に閉弁せず開いている隙間
を通じて燃料がフィード側の燃料通路の戻ることがで
き、燃料圧送が開始されたときに、プランジャのリフト
によって減少するポンプ室内の容積に相当する燃料のす
べてを吐出側に圧送しないので、圧送行程における燃料
圧送圧力を低くすることができ、圧送される燃料の圧力
の急上昇、即ち、大きな油撃が緩和され、プランジャの
燃料圧送に伴う燃料サプライポンプの騒音や振動が発生
するのを抑制することができる。

【００４３】また、燃料サプライポンプがコモンレール
式燃料噴射システムに適用されるときには、燃料サプラ
イポンプから圧送された燃料は蓄圧状態にコモンレール
に貯留され、コントローラは、コモンレール圧力を含む
エンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号
に応じて求められる目標燃料噴射条件に基づいて、コモ
ンレールから供給された燃料を燃焼室に噴射するインジ
ェクタの制御を行っている。この場合、コモンレールに
設けられている圧力センサは、燃料サプライポンプから
の油撃による影響がより少ないコモンレール圧力を検出
することができ、コモンレール式燃料サプライポンプ噴
射システムの作動がより正確になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による燃料サプライポンプにおけるイ
ンレットバルブのための制御信号、インレットバルブの
リフト量、及び燃料サプライポンプによる燃料圧送率の
時間（カム軸回転角度）変化の一例を示すグラフであ
る。

【図２】この発明による燃料サプライポンプが適用され
るシリンダヘッドの上部構造を示す分解斜視図である。

【図３】この発明による燃料サプライポンプの一実施例
を示す断面図である。

【図４】図３に示す燃料サプライポンプのインレットバ
ルブを含む一部を拡大して示す断面図である。

【図５】従来のコモンレール式燃料噴射システムを説明
する概要図である。

【符号の説明】

８コントローラ１３ａ燃料通路２２圧力センサ５０コモンレール６０インジェクタ７０シリンダヘッド７７ポンプ駆動カム８０燃料サプライポンプ８１ポンプ本体８２ポンプシリンダ８３プランジャ８４ポンプ室８７連絡通路（燃料通路）８８インレットバルブ９２弁本体９２ａ弁シリンダ９４圧力制御室９５，１００通路９６開閉弁ｔ_m プランジャのリフト速度が最も速い時期Ｌｐプランジャ８３のリフトＬｉインレットバルブ８８のリフトＳｃ開閉弁９６への制御信号Ｑｐ燃料圧送量ｑ_P 燃料圧送率

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 59/46 Ｆ０２Ｍ 59/46 ＹＦターム(参考） 3G060 AA03 BA23 CA00 DA12 GA01 GA03 GA07 GA08 GA10 GA11 GA14 3G066 AA07 AB02 AC01 AC09 AD12 BA12 BA22 CA01S CA03 CA04T CA04U CA08 CA09 CB01 CB07U CB12 CC06T CC08T CC70 CD04 CD25 CD26 CE02 CE13 CE22 CE27 DC04 DC05 DC09 DC13 DC14 DC18 DC19 DC22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプ本体内に形成されたポンプシリン
ダ、前記ポンプシリンダ内を往復動するプランジャ、ポ
ンプ駆動軸に設けられ且つ前記プランジャを押圧して前
記ポンプシリンダと前記プランジャとで形成されるポン
プ室内の燃料を圧送するポンプ駆動カム、前記ポンプ室
内に燃料を供給するため前記ポンプ本体内に形成された
燃料通路、前記ポンプ室と前記燃料通路とを連通又は遮
断するインレットバルブ、及び前記プランジャが圧送行
程にあるときに前記インレットバルブを所定のタイミン
グで閉弁して前記ポンプ室内に吸入されている燃料の前
記燃料通路への戻し量を調整することにより前記ポンプ
室からの燃料圧送量のプリストローク制御を行うコント
ローラを具備し、前記コントローラは、前記ポンプ室か
ら圧送される燃料圧力を軽減するため、前記プリストロ
ーク制御を行う際の前記インレットバルブの閉弁動作を
その途中において一時的に停止又は減速させることから
成る燃料サプライポンプ。
【請求項２】前記コントローラは、前記ポンプ室から
の燃料圧送量を確保するため、前記インレットバルブの
閉弁動作を一時的に停止又は減速させる期間に応じて、
前記プランジャによる燃料圧送期間を長く設定すること
から成る請求項１に記載の燃料サプライポンプ。
【請求項３】前記インレットバルブの弁本体と前記弁
本体が嵌入する弁シリンダとで圧力制御室が形成されて
おり、前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通又は遮断
する開閉弁が設けられており、前記開閉弁の開弁作動に
よって前記圧力制御室と前記燃料通路とを連通すること
により前記インレットバルブの昇降を許容すると共に、
前記開閉弁の閉弁作動によって前記圧力制御室と前記燃
料通路とを遮断して前記インレットバルブの昇降を阻止
し、前記コントローラは、前記プリストローク制御を行
う際に前記圧力制御室と前記燃料通路とを遮断すること
により前記インレットバルブの閉弁動作を一時的に停止
させることから成る請求項１又は２に記載の燃料サプラ
イポンプ。
【請求項４】前記燃料サプライポンプから圧送された
燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、エンジンの各
気筒に対応してそれぞれ設けられ且つ前記コモンレール
から供給される燃料を前記各気筒の燃焼室内に噴射する
インジェクタ、及びエンジンの運転状態を検出する検出
手段を具備し、前記コントローラが前記検出手段からの
検出信号に基づいて前記インジェクタから噴射すべき燃
料の噴射条件を求めると共に前記噴射条件に従って前記
コモンレール内の燃料圧力と前記インジェクタからの燃
料噴射とを制御するコモンレール式燃料噴射システムに
適用されることから成る請求項１〜３のいずれか１項に
記載の燃料サプライポンプ。
【請求項５】前記燃料サプライポンプ、前記コモンレ
ール及び前記インジェクタは前記エンジンのシリンダヘ
ッドに取り付けられると共に、前記燃料サプライポンプ
と前記コモンレールとが互いに直結されており、前記コ
モンレールと前記インジェクタが互いに直結されている
ことから成る請求項４に記載の燃料サプライポンプ。