JP2010156298A - 燃料供給装置及びそれに用いる高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料レール内の燃料圧力を適宜下降させ、適切に維持する。
【解決手段】燃料供給装置１は、高圧ポンプ１０と、燃料レール２０と、圧力検出手段２２と、リターン通路を有する通路部材３５、３８と、電磁弁部７０と、制御部１００とを備える。電磁弁部７０は、リターン通路に設けられ、燃料レール２０内の燃料圧力、及び内燃機関の運転状態に基づいて通電制御される。リターン通路は、吐出弁の出口側と、高圧ポンプ１０内の吐出弁の入口側とを連通する。また、ＥＣＵ１００は、燃料レール２０内減圧要求が判断された場合、燃料レール２０内の燃料圧力が飽和蒸気圧より大きい圧力となるように電磁弁部７０を通電制御する。燃料レール２０からの戻り燃料は高圧ポンプ１０内に戻されるので、燃料タンク３０への戻り配管が不要となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）に用いられる燃料供給装置に関する。

従来、燃料タンクに貯留された燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置には、高圧燃料を圧送する高圧ポンプが設けられる。この高圧ポンプから圧送された高圧燃料を燃料レールに蓄積し、燃料レール内で燃料が高圧に保持されることで、燃料レールに接続されるインジェクタからの燃料噴射が実現される。

ところで、エンジンの運転状態に応じて、燃料レール内圧を減圧することが必要な場合がある。特許文献１には、燃料レール内圧を減圧し、燃料レール内の燃料を燃料タンクに排出する高圧プレッシャレギュレータを備えた燃料供給装置が開示されている。
特開平１０−５４３１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料供給装置では、燃料レール内圧を早期に低下させるために、燃料レール内の燃料を低圧側である燃料タンクに戻す構成を採用している。この構成によれば、燃料レールから排出された高圧の燃料は、概ね大気圧程度の燃料タンクに排出されるため、戻り燃料の圧力が急激に低下する。戻り燃料の圧力が急激に低下すると、減圧沸騰によって燃料タンク内温度が上昇したり、燃料タンク内の燃料にベーパーが混入したりするという問題点があった。

ところで、燃料レール内の圧力が相対的に高い場合、次のような不具合がある。
（１）エンジンが停止され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が停止されると、エンジン冷却水の循環がなくなるため、エンジン停止直後にエンジンルームの温度は一度上昇し、その後、下降していく。そのため、エンジン停止直後からのエンジンルームの温度上昇に伴って、燃料レール内の燃料圧力は上昇を始める。このような燃料レール内の燃料圧力の上昇は、インジェクタから気筒内への燃料漏れを生じさせることにつながる。結果として、気筒内へ漏れ出した燃料が、次回のエンジン始動時に、未燃成分として大気中へ排出されてしまう虞がある。

（２）エンジンの運転中における燃料レール内の圧力の維持による不具合
運転中にアクセルペダルの踏み込みがなくなると、詳しくは、一定数以上のエンジン回転数でありかつアクセル開度が一定以下となった場合、燃料噴射が停止される。このとき、燃料レール内の燃料圧力は維持される。
そのため、その後、アクセルペダルが再び踏み込まれると、燃料噴射量を抑えるべくインジェクタへの通電が制御される。例えば、インジェクタに対し比較的小さな幅のパルス信号を出力するという具合である。ところが、燃料レール内の圧力が維持されているため、インジェクタへの通電を制御したとしても、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虞がある。

ここまでは、燃料レール内の圧力が上昇することや、高圧のままに維持されることによる不具合を挙げた。だからと言って、燃料レール内の圧力が低ければよい、というものではない。燃料レール内の圧力が下降しすぎても、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は、燃料レール内の圧力が下降しすぎると、例えば燃料の飽和蒸気圧近くまで燃料レール内の圧力が下降すると、燃料レール内に燃料蒸気が発生し、インジェクタの噴射量が不足し再始動性能が悪化する虞がある。

（４）アイドル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ルストップ後の再始動時にも、上記（３）の高温再始動時と同様、燃料レール内の圧力が下降しすぎると、再始動性能が悪化する虞がある。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料レール内の燃料圧力を適宜下降させ、適切に維持する燃料供給装置を提供することにある。

請求項１に記載の燃料供給装置は、高圧ポンプと、燃料レールと、圧力検出手段と、通路部材と、電磁弁部と、制御部と、を備える。高圧ポンプは、プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、加圧室と連通し加圧された燃料を吐出する吐出通路、及び、吐出通路に設けられ燃料の吐出を許容又は遮断する吐出弁を有している。燃料レールは、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタが接続され、高圧ポンプから吐出された燃料を蓄積する。

電磁弁部は、リターン通路に設けられる。また、電磁弁部は、リターン用弁座を有するリターン弁ボディ、リターン用弁座に着座することにより燃料レールから高圧ポンプ内の吐出弁の入口側への燃料の流れを遮断するリターン用弁部材、リターン用弁部材を閉弁方向に付勢するリターン用付勢部材、リターン用弁部材とともに軸方向に往復移動可能である可動子、可動子を往復移動可能に収容する筒部、可動子及び筒部とともに磁気回路を形成する固定子、及び通電することにより可動子を固定子側に吸引する磁力を発生するコイルを有し、通電制御される。

ここで特に、本発明の燃料供給装置の通路部材に設けられるリターン通路は、吐出弁の出口側と、高圧ポンプ内の吐出弁の入口側とを連通する。吐出弁の出口側とあるのは、吐出弁と燃料レールとの間の燃料通路及び燃料レールを意味する。同様に、吐出弁の入口側とあるのは、吐出弁の入口側の加圧室及び加圧室の入口側の燃料通路を意味する。換言すると、吐出弁の入口側とは、高圧ポンプのインレットから吐出弁に至る全ての燃料経由部分を含む。また、制御部は、燃料レール内の燃料圧力の減圧要求が判断された場合、燃料レール内の燃料圧力を燃料の飽和蒸気圧より大きい圧力に減圧するように電磁弁部を通電制御する。減圧された燃料レール内の燃料圧力は、飽和蒸気圧より大きい圧力であればよいが、アイドル運転時の燃料レール内の燃料圧力と燃料の飽和蒸気圧との間に設定されていることが望ましい。

このような構成によれば、燃料レール内の燃料圧力を適宜低下させることができる。これにより、上記（１）エンジンが停止され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、及び、上記（２）エンジンの運転中における燃料レール内の圧力の維持による不具合を払拭することができる。

また、電磁弁部は、燃料の飽和蒸気圧以上である圧力となるように通電されて開弁するので、燃料レール内の燃料圧力が適切に維持される。これにより、上記（３）高温再始動時における燃料レール内の圧力の下降による不具合、及び、上記（４）アイドル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を払拭することができる。

特に、請求項１に記載の燃料供給装置では、燃料レールの圧力を制御する弁装置として、電磁弁を採用している。電磁弁を採用しているので、機械式のものと比較して、電磁弁部からの燃料の常時リークを防止することができる。電磁弁部からの燃料の常時リークがないので、燃料レール圧を上昇させるとき、機械式のものと比較し速やかに燃料レール圧を上昇させることができる。

また、請求項１に記載の燃料供給装置のリターン通路は、吐出用弁座の下流側と、高圧ポンプ内の吐出用弁座の上流側とを連通する。この構成によれば、燃料レールからの戻り燃料は、リターン通路を経由して高圧ポンプ内に戻される。高圧ポンプ内の圧力は、概ね大気圧である燃料タンクの圧力よりも高く維持されているため、燃料レールからの戻り燃料の圧力の急激な低下を防ぐことができる。また、燃料レールから燃料タンクへ燃料を戻すための配管が不要となり、簡素な構成で燃料レール内圧を制御することができる。

請求項２に記載の燃料供給装置の通路部材は、吐出弁の出口側と、高圧ポンプ内の加圧室とを連通するリターン通路を有する。加圧室は、高圧ポンプ内において比較的高圧で維持されるので、燃料レールとの圧力差が小さい。そのため、高圧ポンプ内の比較的低圧である他の空間と連通する場合と比較して、リターン通路内に設けられる電磁弁部を閉弁するのに要する付勢力を小さくすることができる。これにより、電磁弁部を構成する付勢部材やコイル等の部品を小型化できるため、電磁弁部を小型化することが可能である。そして、電磁弁部の開閉に係る消費電力を抑えることができる。

請求項３に記載の燃料供給装置の電磁弁部は、高圧ポンプと一体に形成される。この構成によれば、高圧ポンプ内に電磁弁部を組み込むため、燃料供給装置の構成を簡素化することができる。

ところで、従来、インジェクタが適切に動作する圧力よりも燃料レール圧が高まった場合に燃料レール圧を減圧する安全弁が、例えば、燃料レールの反高圧ポンプ側の末端に設けられている。そこで、以下の構成を採用してもよい。
請求項４に記載の燃料供給装置の制御部は、圧力検出手段により検出される圧力が所定の異常圧以上となった場合、燃料レール内の燃料圧力を減圧するように電磁弁部を通電制御する。所定の異常圧は、インジェクタが適切に動作する圧力よりも大きい圧力に設定されている。この構成によれば、例えば、吐出量を調節する調量弁部等に故障が生じた場合であっても、燃料レールの圧力をインジェクタが適切に動作可能な圧力に低下させることができる。請求項４に記載の燃料供給装置の電磁弁部は、上述した安全弁の機能を兼ね備えているため、例えば燃料レールの反高圧ポンプ側の末端に別途に安全弁を設ける必要がなく、より簡素な構成とすることができる。

以上、燃料供給装置の発明として説明してきたが、電磁弁部を高圧ポンプが有する構成を前提にすれば、請求項５に示すような高圧ポンプの発明として実現できる。
すなわち、プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、加圧室と連通し加圧された燃料を吐出する吐出通路、及び吐出通路に設けられ、燃料の吐出を許容又は遮断する吐出弁を有する高圧ポンプにおいて、吐出弁の出口側と、高圧ポンプ内の吐出弁の入口側とを連通するリターン通路を有する通路部材と、リターン通路に設けられ、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタが接続される燃料レール内の燃料圧力、及び内燃機関の運転状態に基づいて通電制御される電磁弁部と、を備える高圧ポンプである。電磁弁部は、リターン用弁座を有するリターン弁ボディ、リターン用弁座に着座することにより燃料レールから高圧ポンプ内の吐出弁の入口側への戻り燃料の流れを遮断するリターン用弁部材、リターン用弁部材を閉弁方向に付勢する付勢部材、リターン用弁部材とともに軸方向に往復移動可能である可動子、可動子を往復移動可能に収容する筒部、可動子及び筒部とともに磁気回路を形成する固定子、及び通電することにより可動子を固定子側に吸引する磁力を発生するコイルを有している。ここで、特に、電磁弁部は、燃料レール内の燃料圧力の減圧要求が判断された場合、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圧力に減圧されるように通電制御される点に特徴を有している。

このような高圧ポンプにおいても、上記燃料供給装置と同様の効果が奏される。また、燃料供給装置の発明として説明した種々の構成を採用してもよい。例えば、請求項６に示すように、通路部材が、吐出弁の出口側と、高圧ポンプ内の加圧室とを連通するリターン通路を有する構成としてもよい。また、請求項７に示すように、燃料レール内の燃料圧力が所定の異常圧以上となった場合、燃料レール内の燃料圧力を減圧するように電磁弁部が通電制御されるように構成してもよい。これらの構成を採用した場合、上記燃料供給装置の場合と同様の効果が奏される。

以下、本発明による燃料供給装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、燃料供給装置１は、例えば筒内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ものであって、高圧ポンプ１０、燃料レール２０、電磁弁部７０、及び制御部としての電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）１００等を含む構成となっている。なお、本実施形態では、筒内直噴型のガソリンエンジンに用いられるものとする。

高圧ポンプ１０は、燃料タンク３０から低圧ポンプ３１によって燃料通路３２を経由して供給される燃料（本実施形態においては、ガソリン）を加圧し、高圧燃料として吐出する。吐出された燃料は、燃料通路６９を経由して燃料レール２０へ供給される。
燃料レール２０は、高圧ポンプ１０から吐出される燃料を蓄積する。燃料レール２０には、複数（本形態では４つ）のインジェクタ２１が接続されている。また、燃料レール２０には、内部の燃料圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ２２が設けられている。圧力センサ２２は、検出した燃料レール２０内の燃料圧力の検出信号をＥＣＵ１００へ入力する。

燃料通路６９の途中には、リターン通路３６を有する流入側通路部材３５が接続されている。また、高圧ポンプ１０には、燃料通路６９とは別に、リターン通路３９を有する流出側通路部材３８が接続されている。流入側通路部材３５と流出側通路部材３８との間には、電磁弁部７０が設けられている。電磁弁部７０は、ＥＣＵ１００によりその駆動に係る通電が制御される。ＥＣＵ１００の制御により電磁弁部７０が開弁すると、燃料通路６９、流入側通路部材３５、流出側通路部材３８、及び高圧ポンプ１０の加圧室１４が連通し、燃料レール２０内の燃料を高圧ポンプ１０内へ戻すことが可能である。なお、流入側通路部材３５及び流出側通路部材３８が「通路部材」を構成している。

ＥＣＵ１００は、周知のコンピュータで構成されている。ＥＣＵ１００は、燃料レール２０内の燃料圧力を検出する圧力センサ２２、及び図示しない各種センサにより入力されるアクセル開度、エンジン回転数等の検出信号に基づいて、燃料レール２０内の燃料圧力を制御する。また、ＥＣＵ１００は、各種入力情報に基づいてインジェクタ２１による燃料噴射を制御する。

次に、高圧ポンプ１０の構成について説明する。
図１に示すように、高圧ポンプ１０は、プランジャ部４０、調量弁部５０、及び、吐出弁部６０を備えている。また、高圧ポンプ１０は、燃料通路６９を経由して燃料レール２０と連通している。この高圧ポンプ１０の外郭は、図２に示すように、ハウジング１１にて構成される。

ハウジング１１の一方向（図２中では上方）にカバー１２が取り付けられており、カバー１２とハウジング１１にて燃料室１３が形成されている。また、カバー１２の反対側には、プランジャ部４０が設けられている。そして、プランジャ部４０と燃料室１３との中間付近に、燃料を加圧可能な加圧室１４が形成されている。さらにまた、カバー１２とプランジャ部４０の配列方向に直交する方向に、調量弁部５０および吐出弁部６０を有している。燃料室１３には、図１に示した低圧ポンプ３１によって、燃料タンク３０から燃料通路３２を経由して燃料が供給される。燃料室１３に供給された燃料は、調量弁部５０を経由し、加圧室１４にて加圧され、吐出弁部６０から図１に示した燃料通路６９を経由して燃料レール２０へ圧送される。

次に、プランジャ部４０、調量弁部５０、および、吐出弁部６０の構成について、順に説明する。
最初にプランジャ部４０について説明する。
プランジャ部４０は、プランジャ４１、プランジャ支持部４２、リフター４３、及び、プランジャスプリング４４などを備えている。

プランジャ４１は、ハウジング１１の内部に形成されたシリンダ１５に支持されている。プランジャ支持部４２は、シリンダ１５の端部に配置されており、シリンダ１５と共にプランジャ４１を往復移動可能に支持する。プランジャ４１は、加圧室１４側において、シリンダ１５の内径と同様の外径を有し、プランジャ支持部４２側では、その径が小さくなっている。

プランジャ４１の端部には、有底円筒状のリフター４３が配設されている。このリフター４３は、図１に示すようにカムシャフト４８に取り付けられたカム４９にその外面を当接させ、カムシャフト４８の回転により、カムプロフィールに応じて軸方向に往復移動する。

リフター４３の内側には、プランジャスプリング４４が配置されている。プランジャスプリング４４は、プランジャ４１の戻しバネであり、リフター４３をカム面に当接させるよう付勢する。
このようなプランジャ部４０の構成により、カムシャフト４８の回転に応じたプランジャ４１の往復移動が実現され、上記加圧室１４の容積変化が作出される。

次に、調量弁部５０について説明する。
調量弁部５０は、図２に示すように、ハウジング１１によって形成される収容部５１、収容部５１の開口を覆う弁部カバー５２、調量弁コネクタ５３、及び、コネクタハウジング５４等を備えている。
収容部５１は、略円筒状に形成され、内部に燃料通路５５を有している。燃料通路５５には、略円筒状のシートボディ５６が配置されている。シートボディ５６の内部には、吸入弁５７が配置されている。この吸入弁５７は、円板状の底部５７１と円筒状の壁部５７２とで構成されており、その内部空間には、スプリング５８が収容配置されている。

また、吸入弁５７の底部５７１には、調量弁ニードル５９が当接している。この調量弁ニードル５９は、上述した弁部カバー５２を貫通し、調量弁コネクタ５３の内部まで延びている。調量弁コネクタ５３は、調量弁コイル５３１と当該調量弁コイル５３１へ通電するための端子５３２とを有している。調量弁コイル５３１の内側には、所定位置に保持される調量弁固定コア５３３、調量弁可動コア５３４、及び、調量弁固定コア５３３と調量弁可動コア５３４との間に介在するスプリング５３５が配置されている。ここで、調量弁可動コア５３４に溶接固定されるのが、上述した調量弁ニードル５９である。つまり、調量弁可動コア５３４と調量弁ニードル５９とは一体になっている。

かかる構成により、調量弁コネクタ５３の端子５３２を介して通電が行われると、調量弁コイル５３１にて発生する磁束によって調量弁固定コア５３３と調量弁可動コア５３４との間に磁気吸引力が発生する。その結果、調量弁可動コア５３４が調量弁固定コア５３３側へ移動し、これに伴って調量弁ニードル５９が、加圧室１４から離れる方向へ移動する。このときは、吸入弁５７の移動が調量弁ニードル５９にて規制されない。したがって、吸入弁５７の底部５７１がシートボディ５６に着座可能となり、吸入弁５７の着座により、燃料通路５５と加圧室１４とが遮断される。

一方、調量弁コネクタ５３の端子５３２を介した通電が行われないと、磁気吸引力は発生しないため、スプリング５３５によって、調量弁可動コア５３４が調量弁固定コア５３３から離間する方向へ移動する。これにより、調量弁ニードル５９が加圧室１４側へ移動する。その結果、調量弁ニードル５９によって吸入弁５７の移動が規制され、吸入弁５７が加圧室１４側へ移動する。このときは、吸入弁５７の底部５７１が離座することで、燃料通路５５と加圧室１４とが連通する。

次に、吐出弁部６０について説明する。
吐出弁部６０は、ハウジング１１にて形成される円筒状の収容部６１を有している。この収容部６１にて形成される吐出通路６１１に、吐出用弁部材６２、スプリング６３、及び、係止部６４が収容されている。また、吐出通路６１１の開口部分が、吐出口６５となっている。吐出口６５とは反対側の収容部６１の深部には、吐出用弁座６１２が形成されている。

吐出用弁部材６２は、スプリング６３の付勢力と燃料レール内圧力による力により、吐出用弁座６１２に着座する。これにより、吐出用弁部材６２は、加圧室１４の燃料の圧力が低いうちは、燃料の吐出を停止する。一方、加圧室１４の燃料の圧力が大きくなってスプリング６３の付勢力と燃料レール内圧力による力に打ち勝つと、吐出用弁部材６２が吐出口６５の方向へ移動する。これにより、吐出通路６１１へ流入した燃料は、吐出口６５から吐出される。なお、吐出用弁部材６２は、その内部に燃料の通り路となる空間を有している。したがって、吐出用弁部材６２が吐出用弁座６１２から離座することで、吐出用弁部材６２の外周部分へ流入した燃料は、吐出用弁部材６２の内部空間を経由して、吐出口６５から吐出されることになる。吐出口６５から吐出された燃料は、図１に示す燃料通路６９を経由して燃料レール２０に蓄積される。なお、収容部６１、吐出用弁部材６２、吐出用弁座６１２、スプリング６３、及び係止部６４が、「吐出弁」を構成し、吐出用弁座６１２の上流側が「吐出弁の入口側」に対応し、吐出用弁座６１２の下流側が「吐出弁の出口側」に対応している。

ここで、高圧ポンプ１０の作動について説明する。
図１に示すカム４９の駆動により、プランジャ４１が上死点から下死点まで移動するとき、調量弁コイル５３１への通電は停止され、調量弁部５０は開弁する。すると、燃料通路５５から加圧室１４へ燃料が流入する（吸入行程）。プランジャ４１が上昇に転じると、加圧室１４の燃料は燃料室１３へと排出される（戻し行程）。プランジャ４１が下死点から上死点まで移動する途中において調量弁コイル５３１へ通電されると、吸入弁５７の底部５７１がシートボディ５６に着座する。すると、燃料通路５５と加圧室１４との連通は遮断され、プランジャ４１が上昇することによって加圧室１４の燃料圧力は上昇する（加圧行程）。加圧室１４の圧力が上昇してスプリング６３の付勢力、及び燃料レール２０の内圧力に打ち勝つと、吐出弁部６０が開弁し、加圧室１４から吐出通路６１１及び吐出口６５を経由して燃料レール２０へ燃料が吐出される。

ここで、電磁弁部７０と高圧ポンプ１０との接続について図３に基づいて説明する。なお、図３は、図２中の記号Ａで示す方向から見た高圧ポンプ１０、電磁弁部７０等を示す一部を切り欠いた平面図である。図３に示すように、電磁弁部７０は、流出側通路部材３８及び接続部１１０を介して高圧ポンプ１０に接続される。

流出側通路部材３８の反電磁弁部７０側には、アイユニオン１１１が固定されている。アイユニオン１１１は、その軸方向（図３では、上下両方向）について両端面において開口する貫通孔１１２を有している。この貫通孔１１２には、スクリュー１２１の軸部１２２が螺入される。また、アイユニオン１１１の側壁には、貫通孔１１２とリターン通路３９とを連通する連通孔１１３が形成されている。

スクリュー１２１は、軸部１２２と、軸部１２２の一方の端部に一体に設けられた頭部１２３とを備えている。軸部１２２は、高圧ポンプ１０のハウジング１１に設けられた加圧室１４と連通する取付孔１６、及びアイユニオン１１１の貫通孔１１２に螺入される。
スクリュー１２１の内部には内部通路１２４が形成されている。内部通路１２４は、軸部１２２の側壁に形成される側壁開口部１２５、及び、軸部１２２の反頭部１２３側の先端部に形成される先端開口部１２６において開口している。側壁開口部１２５は、軸部１２２が取付孔１６及び貫通孔１１２に螺入されたとき、連通孔１１３を経由してリターン通路３９と連通する位置に形成されている。また、先端開口部１２６は、取付孔１６と連通する通路１７を経由して加圧室１４と連通する。したがって、電磁弁部７０の内部に形成される内部通路７１は、リターン通路３９、連通孔１１３、貫通孔１１２、側壁開口部１２５、内部通路１２４、先端開口部１２６、取付孔１６、及び通路１７を経由して加圧室１４と連通している。

ハウジング１１とアイユニオン１１１との間、及びスクリュー１２１の頭部１２３とアイユニオン１１１との間には、ガスケット１２８、１２９が配設されている。ガスケット１２８、１２９のシール作用により、貫通孔１１２の液密性が高められている。

ここで、図４に基づいて電磁弁部７０について説明する。電磁弁部７０は、筒部７２、リターン用弁ボディ７６、リターン用弁部材としてのニードル８０、可動子８４、固定子９０、コネクタ９５等によって構成されている。電磁弁部７０の内部には、内部通路７１が形成されている。

筒部７２は磁気ステンレス鋼等の磁性材により円筒状に形成され、その内部にリターン用弁ボディ７６、ニードル８０、及び可動子８４を収容している。筒部７２は、一端にリターン用弁ボディ７６を収容する収容部７３を有している。この収容部７３は、流入側通路部材３５に圧入され、溶接固定される。

収容部７３に収容されるリターン用弁ボディ７６は、円筒状に形成され、流入側通路部材３５側に開口する流入口７７を有している。リターン用弁ボディ７６は、流入口７７に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の内壁７８を有している。内壁７８は、リターン用弁座７９を有している。

ニードル８０は、可動子８４と一体に形成され、筒部７２の内部を軸方向に往復移動可能に収容されている。ニードル８０は、流入口７７側の先端に、リターン用弁ボディ７６のリターン用弁座７９に離着座可能なシート部８１を有している。ニードル８０は、リターン用弁ボディ７６との間に燃料が流れる燃料溜まり室８２を形成する。この燃料溜まり室８２は、内部通路７１の一部を構成している。ニードル８０が軸方向に移動することにより、シート部８１がリターン用弁座７９から離座すると、燃料溜まり室８２は、流入口７７を経由してリターン通路３６と連通する。

可動子８４は、磁気ステンレス鋼等の磁性材で円筒状に形成されている。可動子８４は、筒部７２の径方向内側に軸方向に往復摺動可能に設置されている。可動子８４は、流入口７７側において、ニードル８０と溶接により固定されている。

固定子９０は、円筒状に形成され、内部に内部通路７１の一部を構成する通路９１が形成されている。通路９１は、反流入口７７側において、流出側通路部材３８のリターン通路３９と流出口９２を経由して連通している。
非磁性部材９３は、固定子９０と筒部７２との間に配置され、筒部７２と固定子９０との磁気的短絡を防止する。

固定子９０の内部には、円筒状に形成されたアジャストパイプ８８が圧入固定されている。アジャストパイプ８８の流入口７７側には、付勢部材としてのスプリング８７が配置されている。スプリング８７は、一端がアジャストパイプ８８に係止され、他端が固定子９０に係止されている。かかる構成により、固定子９０は、スプリング８７によって、流入口７７側に付勢される。なお、アジャストパイプ８８の圧入量を調整することにより、可動子８４を流入口７７側へ付勢するスプリング８７の荷重が変更される。

コネクタ９５は、樹脂製であり、コイル９６、スプール９７、及び端子９８を有する。コイル９６は、スプール９７に巻回されて、コイル９６の外周に設けられるコイルカバー９９と共にコネクタ９５に埋設されている。端子９８は、コイル９６と電気的に接続している。

かかる構成により、コネクタ９５の端子９８を介してコイル９６へ通電が行われると、コイル９６に発生する磁束によって、可動子８４と固定子９０との間に磁気的吸引力が発生する。この磁気的吸引力により、スプリング８７の付勢力に抗し、可動子８４が固定子９０側へ移動する。これに伴って、ニードル８０が、リターン用弁ボディ７６から離れる方向へ移動する。その結果、シート部８１がリターン用弁座７９から離座する。すると、流入口７７と燃料溜まり室８２とは連通し、流入口７７から内部通路７１を経由して流出口９２へ流れる燃料の流れが許容される。

一方、コネクタ９５の端子９８を介した通電が行われないと、磁気吸引力は発生しないため、スプリング８７の付勢力によって、可動子８４が固定子９０から離れる方向へ移動する。これに伴って、ニードル８０がリターン用弁ボディ７６側へ移動する。その結果、シート部８１がリターン用弁座７９に着座する。すると、流入口７７と燃料溜まり室８２との連通は遮断され、流入口７７から流出口９２への燃料の流れは遮断される。

本実施形態は、ＥＣＵ１００により燃料レール２０内の燃料圧力の減圧要求が判断された場合に、燃料レール２０内の燃料圧力が、アイドル運転時の燃料圧力よりも小さい圧力であり、かつ、燃料の飽和蒸気圧より大きい圧力（以下、「定残圧」と言い、本実施形態においては所定の圧力であるものとする。）となるように電磁弁部７０が通電制御される点に特徴を有している。減圧要求が判断される場合とは、エンジンが停止された場合や、エンジン回転数が所定値以上であってアクセル開度が一定以下の場合、具体的には高速走行中にアクセルペダルが踏み戻された場合、などがある。また、減圧要求が判断される場合とは、圧力センサ２２によって検出される燃料レール２０内の燃料圧力が所定の異常圧以上となった場合がある。所定の異常圧とは、インジェクタが適切に動作する圧力、例えば２０ＭＰａ、よりも大きい圧力である。

ＥＣＵ１００によって燃料レール２０内の燃料圧力の減圧要求が判断されると、ＥＣＵ１００の制御により、電磁弁部７０のコイル９６に通電される。すると、上述した通り、電磁弁部７０のニードル８０のシート部８１は、リターン用弁座７９から離座し、流入側通路部材３５に形成されるリターン通路３６と、内部通路７１とが連通する。なお、リターン通路３６は燃料通路６９を経由して燃料レール２０と連通し、内部通路７１はリターン通路３９を経由して高圧ポンプ１０の加圧室１４と連通している。したがって、コイル９６へ通電されているとき、燃料レール２０と加圧室１４とが連通する。

ここで、燃料レール２０の燃料圧力が加圧室１４の燃料圧力よりも高いとき、燃料レール２０の燃料が加圧室１４に戻され、燃料レール２０の燃料圧力が低下する。そして、燃料レール２０内の燃料圧力が、ガソリンの飽和蒸気圧よりも大きい所定の定残圧、例えば３ＭＰａ、まで低下したとき、ＥＣＵ１００の制御により電磁弁部７０への通電を停止する。すると、上述した通り、電磁弁部７０のニードル８０のシート部８１は、リターン用弁座７９に着座し、リターン通路３６と内部通路７１との連通が遮断される。これにより、燃料レール２０から高圧ポンプ１０の加圧室１４への燃料の流れが遮断され、燃料レール２０内の燃料圧力は、所定の定残圧で維持される。

なお、上述した燃料レール２０の燃料圧力が加圧室１４の燃料圧力よりも高い場合とは、調量弁コイル５３１への通電が停止されている場合である。調量弁コイル５３１への通電が停止されている場合とは、高圧ポンプ１０の駆動を停止している場合の他、上述した高圧ポンプ１０の駆動中における吸入行程及び戻し行程がある。したがって、高圧ポンプ１０の駆動停止中に限らず、駆動中においても、コイル９６に通電して電磁弁部７０を開弁することによって、燃料レール２０の燃料を加圧室１４に戻すことができる。
また、電磁弁部７０への通電制御は、燃料レール２０の燃料圧力が急激に下がらないようにするために、デューティ制御とすることが望ましい。

本実施形態では、燃料レール２０の圧力を制御する弁装置として、電磁弁部７０を採用している。ここで、図５に基づいて、エンジン始動における燃料レール２０内の燃料圧力の上昇特性について説明する。図５（Ａ）は、燃料レール２０の圧力を調整する弁装置に電磁弁を用いた場合、図５（Ｂ）は、燃料レール２０の圧力を調整する弁装置に機械式弁を用いた場合を説明するものである。図５では、横軸が時間を示し、縦軸が燃料レール圧を示している。図５（Ａ）に示すように、燃料レール２０の圧力を制御する弁装置として本実施形態の電磁弁部７０を採用した場合、弁装置からの常時リークによる燃料レール２０の圧力低下がない。一方、図５（Ｂ）に示すように、燃料レールの圧力を制御する弁装置として機械式弁を採用した場合、弁装置からの常時リークによって、吸入行程および戻し行程において燃料レール２０の圧力が低下する。したがって、本実施形態のように、燃料レールの圧力を調整する弁装置として電磁弁部７０を採用した場合、機械式弁を採用した場合と比較して、速やかに燃料レール２０の圧力を上昇させることができる。

以上、詳述したように、本実施形態による燃料供給装置１は、流入側通路部材３５、流出側通路部材３８に設けられるリターン通路３６、３９は、吐出用弁座６１２の下流側である燃料レール２０連通する燃料通路６９と、高圧ポンプ１０内の吐出用弁座６１２の上流側である加圧室１４とを連通する。また、ＥＣＵ１００は、燃料レール２０内の燃料圧力の減圧要求が判断された場合、燃料レール２０内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧より大きい所定の定残圧となるように電磁弁部７０を通電制御する。これにより、燃料レール２０内の燃料圧力を適宜低下させることができる。また、電磁弁部７０は、ガソリンの飽和蒸気圧以上である所定の定残圧となるように通電されて開弁するので、燃料レール内の燃料圧力が適切に維持される。

特に、本実施形態では、燃料レール２０の圧力を制御する弁装置として、電磁弁部７０を採用している。そのため、燃料の常時リークを防止することができるので、機械式のものと比較して速やかに燃料レール２０の燃料圧力を上昇させることができる。これは、特にエンジン回転数が遅い場合、例えばエンジン始動時、において大きな効果を奏する。

また、本実施形態では、燃料レール２０からの戻り燃料は、高圧ポンプ１０の加圧室１４に戻される。高圧ポンプ１０内の圧力は、概ね大気圧である燃料タンク３０の圧力よりも高く維持されているため、燃料レール２０からの戻り燃料の圧力の急激な低下を防ぐことができる。また、燃料レール２０から燃料タンク３０へ燃料を戻すための配管が不要となり、簡素な構成で燃料レール２０内の燃料圧力を制御することができる。燃料レール２０から燃料タンク３０へ燃料を戻すための配管には、フッ素ゴムを用いるのが一般的である。このフッ素ゴムは、例えばガソリンなどの燃料を透過するため、透過により炭化水素ガス（以下、「ＨＣ」という。）が大気中に放出される虞があるが、燃料レール２０から燃料タンク３０へ燃料を戻すための配管が不要になるため、配管からの燃料透過によるＨＣの放出を防止することができる

さらに、本実施形態では、燃料レール２０からの戻り燃料は、高圧ポンプ１０の加圧室１４に戻される。加圧室１４は、高圧ポンプ１０内において比較的高圧で維持されるので、燃料レール２０との圧力差が小さい。そのため、高圧ポンプ１０内の比較的低圧である他の空間と連通する場合と比較して、電磁弁部７０を閉弁するのに要する付勢力を小さくすることができる。これにより、電磁弁部７０を構成するスプリング８７やコイル９６等の部品を小型化できるため、電磁弁部７０を小型化することが可能である。そして、電磁弁部７０の開閉に係る消費電力を抑えることができる。

またさらに、本実施形態の電磁弁部７０は、圧力センサ２２により検出される圧力が所定の異常圧以上となった場合、通電制御される。これにより、例えば、吐出量を調節する調量弁部５０等に故障が生じた場合であっても、燃料レール２０の圧力をインジェクタ２１が適切に動作可能な圧力に低下させることができる。本実施形態の電磁弁部７０は、インジェクタ２１が適切に動作する圧力よりも燃料レール圧が高まった場合に燃料レール圧を減圧する安全弁の機能を兼ね備えているため、例えば燃料レール２０の反高圧ポンプ１０側の末端に別途に安全弁を設ける必要がなく、より簡素な構成とすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の高圧ポンプを図６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、電磁弁部２７０が高圧ポンプ２１０と一体に形成されている。
高圧ポンプ２１０のハウジング２１１には、吐出弁部６０の吐出通路６１１と連通するリターン通路２３６、加圧室１４と連通するリターン通路２３９、及びリターン通路２３６とリターン通路２３９とを連通する挿入部２１８が形成されている。挿入部２１８は、ハウジング２１１の外部へ開口しており、この開口に電磁弁部２７０が挿入され、ハウジング２１１に組み付けられている。そして、電磁弁部２７０の固定子９０の反流入口７７側の端部には、シールキャップ２９４が設けられている。このシールキャップ２９４は、高圧燃料をシール可能に封止している。なお、本実施形態においては、ハウジング２１１が「通路部材」を構成している。

電磁弁部２７０の流入口７７は、挿入部２１８を経由してリターン通路２３６と連通している。また、筒部７２には、電磁弁部２７０の内部に形成された内部通路２７１とリターン通路２３９とを連通する連通路２７４が形成されている。

かかる構成により、ＥＣＵ１００によって燃料レール２０内の燃料圧力の減圧要求が判断されると、ＥＣＵ１００の制御により、電磁弁部２７０のコイル９６に通電される。すると、可動子８４と一体に形成されているニードル８０のシート部８１は、リターン用弁座７９から離座し、リターン通路２３６と内部通路２７１とは連通する。なお、リターン通路２３６は、燃料レール２０と連通する吐出用弁座６１２よりも出口側の吐出通路６１１と連通している。また、内部通路２７１は、連通路２７４及びリターン通路２３９を経由して加圧室１４と連通している。したがって、コイル９６へ通電されているとき、燃料レール２０と加圧室１４とが連通する。

ここで、燃料レール２０の燃料圧力が加圧室１４の燃料圧力よりも高いとき、燃料レール２０の燃料が加圧室１４に戻され、燃料レール２０の燃料圧力が低下する。そして、燃料レール２０内の燃料圧力が、ガソリンの飽和蒸気圧よりも大きい所定の定残圧、例えば３ＭＰａ、まで低下したとき、ＥＣＵ１００の制御により電磁弁部７０への通電を停止する。すると、ニードル８０のシート部８１は、リターン用弁座７９に着座し、リターン通路２３６と内部通路２７１との連通が遮断される。これにより、燃料レール２０から高圧ポンプ１０の加圧室１４への燃料の流れが遮断され、燃料レール２０内の燃料圧力は、所定の定残圧で維持される。

本形態においても、電磁弁部２７０の機能により、上記形態と同様の効果が奏される。また、本実施形態においては、電磁弁部２７０が高圧ポンプ２１０と一体に形成されているので、高圧ポンプと別途に電磁弁部を設けた場合と比較して、高圧ポンプ１０と電磁弁部７０との接続に要する部品が不要になるため、部品点数を低減することができる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、燃料レールからの戻り燃料を高圧ポンプの加圧室に戻すように構成したが、他の実施形態においては、高圧ポンプ内の他の空間、例えば燃料室、に戻すように構成してもよい。高圧ポンプ内の圧力は、概ね大気圧である燃料タンクの圧力よりも高く維持されているため、燃料レールからの戻り燃料の圧力の急激な低下を防ぐことができる。また、燃料タンクへ燃料を戻すための配管が不要となることによる効果は、上記複数の実施形態と同様である。さらに、上記複数の実施形態では、燃料レールの減圧要求があった場合、所定の定残圧となるように電磁弁部を通電制御したが、他の実施形態では、燃料レール内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧よりも大きな圧力に減圧されるように電磁弁部を制御すればよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

本発明の第１実施形態による燃料供給装置の構成を示す説明図である。 本発明の第１実施形態による燃料供給装置の高圧ポンプを示す断面図である。 本発明の第１実施形態による燃料供給装置の高圧ポンプと電磁弁部との接続を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の第１実施形態による燃料供給装置の電磁弁部を示す断面図である。 本発明の第１実施形態による燃料供給装置の電磁弁部の特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプを示す一部切り欠き平面図である。

符号の説明

１：燃料供給装置、１０：高圧ポンプ、１１：ハウジング、１２：カバー、１３：燃料室、１４：加圧室、１６：取付孔、２０、燃料レール、２１：インジェクタ、２２：圧力センサ（圧力検出手段）、３０：燃料タンク、３１：低圧ポンプ、３２：燃料通路、３５：流入側通路部材（通路部材）、３６：リターン通路、３８：流出側通路部材（通路部材）、３９：リターン通路、４０：プランジャ部、４１：プランジャ、５０：調量弁部、６０：吐出弁部、６１：収容部、６１１：吐出通路、６１２：吐出用弁座、６２：吐出用弁部材、６３：スプリング、６４：係止部、６５：吐出口、６９：燃料通路、７０：電磁弁部、７１：燃料通路、７２：筒部、７６：リターン用弁ボディ、７７：流入口、７９：リターン用弁座、８０：ニードル（リターン用弁部材）、８１：シート部、８２：燃料溜り室、８４：可動子、８７：スプリング（付勢部材）、８８：アジャストパイプ、９０：固定子、９２：流出口、９６：コイル、１００：ＥＣＵ（制御部）、１１０：接続部、２１０：高圧ポンプ、２１１：ハウジング（通路部材）、２３６：リターン通路、２３９：リターン通路、２７０：電磁弁部、２７１：内部通路、２７４：連通孔、２９４：シールキャップ

Claims (7)

1. プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、前記加圧室と連通し加圧された燃料を吐出する吐出通路、及び、前記吐出通路に設けられ、燃料の吐出を許容又は遮断する吐出弁、を有する高圧ポンプと、
   内燃機関に燃料を噴射するインジェクタが接続され、前記高圧ポンプから吐出される燃料を蓄積する燃料レールと、
   前記燃料レール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記吐出弁の出口側と、前記高圧ポンプ内の前記吐出弁の入口側とを連通するリターン通路を有する通路部材と、
   前記リターン通路に設けられ、リターン用弁座を有するリターン用弁ボディ、前記リターン用弁座に着座することにより前記燃料レールから前記高圧ポンプ内の前記吐出弁の前記入口側への戻り燃料の流れを遮断するリターン用弁部材、前記リターン用弁部材を閉弁方向に付勢する付勢部材、前記リターン用弁部材とともに軸方向に往復移動可能である可動子、前記可動子を往復移動可能に収容する筒部、前記可動子及び前記筒部とともに磁気回路を形成する固定子、及び通電することにより前記可動子を前記固定子側に吸引する磁力を発生するコイルを有し、通電制御される電磁弁部と、
   前記圧力検出手段により検出される前記燃料レール内の前記燃料圧力、及び前記内燃機関の運転状態に基づいて前記電磁弁部への通電を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記燃料レール内の燃料圧力の減圧要求が判断された場合、前記燃料レール内の燃料圧力を燃料の飽和蒸気圧より大きい圧力に減圧するように前記電磁弁部を通電制御することを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記通路部材は、前記吐出弁の前記出口側と、前記高圧ポンプ内の前記加圧室とを連通するリターン通路を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記電磁弁部は、前記高圧ポンプと一体に形成され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. 前記制御部は、前記圧力検出手段により検出される前記燃料レール内の燃料圧力が所定の異常圧以上となった場合、前記燃料レール内の燃料圧力を減圧するように前記電磁弁部を通電制御す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燃料供給装置。
5. プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、前記加圧室と連通し加圧された燃料を吐出する吐出通路、及び前記吐出通路に設けられ、燃料の吐出を許容又は遮断する吐出弁を有する高圧ポンプにおいて、
   前記吐出弁の出口側と、前記高圧ポンプ内の前記吐出弁の入口側とを連通するリターン通路を有する通路部材と、
   前記リターン通路に設けられ、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタが接続される燃料レール内の燃料圧力、及び前記内燃機関の運転状態に基づいて通電制御される電磁弁部と、
   を備え、
   前記電磁弁部は、
   リターン用弁座を有するリターン用弁ボディ、前記リターン用弁座に着座することにより前記燃料レールから前記高圧ポンプ内の前記吐出弁の前記入口側への戻り燃料の流れを遮断するリターン用弁部材、前記リターン用弁部材を閉弁方向に付勢する付勢部材、前記リターン用弁部材とともに軸方向に往復移動可能である可動子、前記可動子を往復移動可能に収容する筒部、前記可動子及び前記筒部とともに磁気回路を形成する固定子、及び通電することにより前記可動子を前記固定子側に吸引する磁力を発生するコイルを有し、
   前記燃料レール内の燃料圧力の減圧要求が判断された場合、前記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圧力となるように通電制御されることを特徴とする高圧ポンプ。
6. 前記通路部材は、前記吐出弁の前記出口側と、前記高圧ポンプ内の前記加圧室とを連通するリターン通路を有することを特徴とする請求項５に記載の高圧ポンプ。
7. 前記電磁弁部は、前記燃料レール内の燃料圧力が所定の異常圧以上となった場合、前記燃料レール内の燃料圧力を減圧するように通電制御されることを特徴とする請求項５または６に記載の高圧ポンプ。

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