JP2011149407A - Fuel supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料タンク内の燃料を燃料噴射装置に供給するための燃料供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel supply device for supplying fuel in a fuel tank to a fuel injection device.
従来、この種の燃料供給装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この燃料供給装置は、複数の燃料噴射弁に接続されたコモンレールと、燃料タンクに接続されたフィードポンプと、これらのコモンレールおよびフィードポンプに接続されたサプライポンプを備えている。燃料タンク内の燃料は、フィードポンプによってサプライポンプに供給され、さらに、サプライポンプによってコモンレールに吐出され、コモンレール内の燃料が、燃料噴射弁に供給される。また、フィードポンプとサプライポンプの間には、前者から後者に供給される燃料の量(以下「ポンプ供給燃料量」という)を制御するための吸入量制御弁が設けられている。この吸入量制御弁は、機械式のスプール弁で構成されており、配管を介してコモンレールに接続されている。さらに、この配管には、コモンレール内の燃料の圧力(以下「燃料圧力」という)を制御するための調圧用制御弁が、設けられており、この調圧用制御弁は、電磁弁で構成されている。
Conventionally, as this type of fuel supply device, for example, one disclosed in
以上の構成の従来の燃料供給装置では、調圧用制御弁を開くと、コモンレール内の燃料が吸入量制御弁側にリークされ、その結果、燃料圧力が低下する。また、上記のように燃料が吸入量制御弁側にリークされると、リークされた燃料の圧力によって、吸入量制御弁が閉弁方向に駆動される。これにより、ポンプ供給燃料量が減少する結果、サプライポンプから吐出される燃料量が減少するので、このことによっても、燃料圧力が低下する。 In the conventional fuel supply apparatus having the above configuration, when the control valve for pressure regulation is opened, fuel in the common rail leaks to the intake amount control valve side, and as a result, the fuel pressure decreases. When the fuel leaks to the intake amount control valve side as described above, the intake amount control valve is driven in the valve closing direction by the pressure of the leaked fuel. As a result, the amount of fuel supplied from the supply pump decreases as a result of the decrease in the amount of fuel supplied from the pump, and this also reduces the fuel pressure.
上述したように、従来の燃料供給装置では、コモンレールからリークされる燃料によって流入量制御弁を駆動するとともに、リークされる燃料の量を調圧用制御弁によって制御するという構成上、流入量制御弁の開度と、調圧用制御弁の開度が、常に一緒に変化する。これにより、コモンレールからリークされる燃料量と、ポンプ供給燃料量が、常に一緒に変更されるので、燃料圧力を適切に制御することができないおそれがある。また、コモンレールからリークされる燃料によって流入量制御弁を駆動するので、両者を互いに接続するための配管が必要となり、その分、燃料供給装置におけるレイアウトの自由度が低下したり、製造コストがさらに増大したりしてしまう。同じ理由により、各種の要素を互いに接続するための配管および流入量制御弁の設計が容易ではなく、その結果、製造コストがさらに増大してしまう。 As described above, in the conventional fuel supply device, the inflow amount control valve is driven by the fuel leaked from the common rail, and the amount of leaked fuel is controlled by the control valve for pressure regulation. And the opening of the pressure control valve always change together. As a result, the amount of fuel leaked from the common rail and the amount of fuel supplied from the pump are always changed together, so there is a possibility that the fuel pressure cannot be controlled appropriately. In addition, since the inflow control valve is driven by the fuel leaked from the common rail, piping for connecting the two to each other is required, and accordingly, the degree of freedom of layout in the fuel supply device is reduced, and the manufacturing cost is further increased. It will increase. For the same reason, it is not easy to design a piping and an inflow control valve for connecting various elements to each other, resulting in a further increase in manufacturing cost.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、レイアウトの自由度の向上および製造コストの削減を達成できるとともに、燃料噴射装置側の燃料の圧力を適切に制御することができる燃料供給装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can achieve an improvement in the degree of freedom in layout and a reduction in manufacturing cost, and appropriately control the fuel pressure on the fuel injection device side. An object of the present invention is to provide a fuel supply device capable of performing
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、燃料タンク21内の燃料を燃料噴射装置31に供給するための燃料供給装置1、1A〜1Cであって、燃料タンク21および燃料噴射装置31に接続され、燃料タンク21から燃料を吸入するとともに、吸入した燃料を燃料噴射装置31側に吐出する燃料ポンプ(実施形態における(以下、本項において同じ)高圧ポンプ3)と、燃料ポンプの吸入側に設けられ、燃料ポンプから燃料噴射装置31側に吐出される燃料の量を制御するための第1制御弁(吸入チェック弁4、51)と、燃料ポンプよりも燃料噴射装置31側の燃料の圧力を減圧制御するための第2制御弁(吐出チェック弁5、安全弁64、11)と、第1および第2制御弁を駆動する駆動モードとして、第1駆動モードおよび第2駆動モードを有し、第1駆動モードのときに、第1制御弁のみを駆動し、第2駆動モードのときに、第1および第2制御弁の双方を駆動する単一のアクチュエータ6、52、65、82と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、燃料タンク内の燃料が、燃料ポンプに吸入されるとともに、吸入された燃料が、燃料噴射装置に吐出される。また、燃料ポンプから燃料噴射装置に吐出される燃料の量(以下「吐出燃料量」という)が、燃料ポンプの吸入側に設けられた第1制御弁によって制御されるとともに、燃料ポンプよりも燃料噴射装置側の燃料の圧力(以下「燃料圧力」という)が、第2制御弁によって減圧制御される。さらに、第1および第2制御弁が、単一のアクチュエータによって駆動される。したがって、第1および第2制御弁を、それぞれ別個のアクチュエータにより駆動する場合と比較して、レイアウトの自由度を向上させることができるとともに、製造コストを削減することができる。 According to this configuration, the fuel in the fuel tank is sucked into the fuel pump, and the sucked fuel is discharged to the fuel injection device. The amount of fuel discharged from the fuel pump to the fuel injection device (hereinafter referred to as “discharged fuel amount”) is controlled by a first control valve provided on the suction side of the fuel pump, and more fuel than the fuel pump. The pressure of the fuel on the injector side (hereinafter referred to as “fuel pressure”) is pressure-reduced by the second control valve. Furthermore, the first and second control valves are driven by a single actuator. Therefore, compared with the case where the first and second control valves are driven by separate actuators, the degree of freedom in layout can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
また、アクチュエータによる駆動モードが第1駆動モードのときには、前述した従来の場合と異なり、第1および第2制御弁の双方が駆動されず、第1制御弁のみが駆動されるので、第2制御弁による燃料圧力の減圧制御を行わずに、第1制御弁による吐出燃料量の制御のみを行うことができ、したがって、吐出燃料量を介して、燃料圧力を適切に制御することができる。 When the drive mode by the actuator is the first drive mode, unlike the conventional case described above, both the first and second control valves are not driven, and only the first control valve is driven. Without controlling the pressure reduction of the fuel pressure by the valve, only the control of the discharged fuel amount by the first control valve can be performed, and therefore the fuel pressure can be appropriately controlled through the discharged fuel amount.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の燃料供給装置1、1Aにおいて、第2制御弁(吐出チェック弁5)は、アクチュエータ6、52により駆動されていない場合において、第2制御弁よりも燃料噴射装置31側の燃料の圧力が、第2制御弁よりも燃料ポンプ側の燃料の圧力よりも高いときに、燃料噴射装置31側から燃料ポンプへの燃料の逆流を阻止するために閉弁する逆止弁として機能するように構成されており、アクチュエータ6、52は、第2駆動モードのときに、第2制御弁を開弁方向に駆動することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the
この構成によれば、第2制御弁が、アクチュエータにより駆動されていない場合において、第2制御弁よりも燃料噴射装置側の燃料の圧力が、燃料ポンプ側の燃料の圧力よりも高いときに、燃料噴射装置側から燃料ポンプへの燃料の逆流を阻止するために閉弁する逆止弁として機能するように構成されている。また、第2駆動モードのときに、第2制御弁が、アクチュエータにより開弁方向に駆動される。一般に、逆止弁を開弁するのに必要な駆動力は、安全弁よりも小さい。そのような逆止弁として機能する第2制御弁をアクチュエータにより駆動するので、このアクチュエータとして、発生する駆動力が小さな小型のものを用いることができる。 According to this configuration, when the second control valve is not driven by the actuator, when the fuel pressure on the fuel injection device side is higher than the fuel pressure on the fuel pump side than the second control valve, It is configured to function as a check valve that closes in order to prevent backflow of fuel from the fuel injection device side to the fuel pump. In the second drive mode, the second control valve is driven in the valve opening direction by the actuator. In general, the driving force required to open the check valve is smaller than that of the safety valve. Since the second control valve that functions as such a check valve is driven by an actuator, it is possible to use a small one that generates a small driving force.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の燃料供給装置1B、1Cにおいて、第2制御弁(安全弁64、11)には、ばね(コイルばね64b、コイルばね11b)が設けられており、第2制御弁は、アクチュエータ65、82により駆動されていない場合において、第2制御弁よりも燃料噴射装置31側の燃料の圧力が所定の上限値を超えない限り、ばねのばね力により閉弁状態に保持される安全弁として機能するように構成されており、アクチュエータ65、82は、第2駆動モードのときに、ばねのばね力に抗して、第2制御弁を開弁方向に駆動することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the
この構成によれば、第2制御弁が、アクチュエータにより駆動されていない場合において、第2制御弁よりも燃料噴射装置側の燃料の圧力が所定の上限値を超えない限り、すなわち、過大にならない限り、ばねのばね力によって閉弁状態に保持される安全弁として機能するように構成されている。また、第2駆動モードのときに、第2制御弁が、アクチュエータにより開弁方向に駆動される。一般に、安全弁には、高い応答性が要求されない。そのような安全弁として機能する第2制御弁をアクチュエータにより駆動するので、アクチュエータとして、応答性が比較的低いものを用いることができる。 According to this configuration, when the second control valve is not driven by the actuator, unless the fuel pressure on the fuel injection device side of the second control valve exceeds the predetermined upper limit value, that is, it does not become excessive. As long as it is configured to function as a safety valve that is kept closed by the spring force of the spring. In the second drive mode, the second control valve is driven in the valve opening direction by the actuator. Generally, high responsiveness is not required for the safety valve. Since the second control valve functioning as such a safety valve is driven by an actuator, an actuator having a relatively low response can be used.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態による燃料供給装置1を、これを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)Eとともに示している。このエンジンEは、燃料タンク21内の燃料によって作動する、図示しない車両用のガソリンエンジンであり、4つの#1〜#4気筒C、および燃料噴射装置31を備えている。また、燃料供給装置1は、燃料タンク21内の燃料を、昇圧した状態で燃料噴射装置31に供給するものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
燃料タンク21には、電動式の低圧ポンプ22が設けられている。この低圧ポンプ22は、第1供給路P1を介して燃料供給装置1に接続されており、後述するECU2により制御されることによって、エンジンEの運転中、燃料タンク21内の燃料を、所定圧に昇圧した状態で、燃料供給装置1側に吐出する。この所定圧は、燃料供給装置1によって昇圧される燃料の圧力よりも低い。
The
また、燃料噴射装置31は、デリバリパイプ32と、気筒Cごとに設けられた燃料噴射弁33を有している。このデリバリパイプ32は、第2供給路P2を介して燃料供給装置1に接続されており、燃料噴射弁33は、デリバリパイプ32に接続されている。後述するように、デリバリパイプ32には、燃料供給装置1からの高圧の燃料が、第2供給路P2を介して供給され、供給された燃料はデリバリパイプ32内に貯留される。また、デリバリパイプ32内に貯留された高圧の燃料は、燃料噴射弁33に供給され、燃料噴射弁33の開弁に伴って気筒C内に噴射される。以上のように、エンジンEは、直噴エンジンとして構成されている。
The
また、図2に示すように、燃料供給装置1は、低圧ポンプ22からの燃料を吸入するとともに、吸入した燃料を昇圧した状態で燃料噴射装置31側に吐出する高圧ポンプ3と、高圧ポンプ3の吸入側および吐出側にそれぞれ設けられた吸入チェック弁4および吐出チェック弁5と、両者4,5を駆動する単一のアクチュエータ6を備えている。以下、燃料タンク21側および燃料噴射装置31側をそれぞれ適宜、「上流側」および「下流側」という。
As shown in FIG. 2, the
この高圧ポンプ3は、プランジャ式のものであり、筒状のプランジャバレル3aと、プランジャバレル3a内に設けられたプランジャ3bを有している。これらのプランジャ3bの上面とプランジャバレル3aによって、昇圧室3cが画成されている。また、プランジャバレル3aの上端部には、メイン流路7が接続されており、このメイン流路7は、上記の昇圧室3cに連通している。さらに、メイン流路7の一端部および他端部には、吸入口7aおよび吐出口7bがそれぞれ設けられており、前述した第1および第2供給路P1,P2がそれぞれ接続されている。なお、吸入口7aおよび吐出口7bに描かれた矢印は、高圧ポンプ3の作動中における燃料の流れの方向を示している。
The high-
また、プランジャ3bの下端部には、ホルダ3dが一体に設けられており、ホルダ3dの底面には、エンジンEのカムシャフト(図示せず)のカムCAのカム面が接触している。さらに、プランジャバレル3aとホルダ3dの間には、コイルばね3eが設けられており、プランジャ3bは、コイルばね3eによって下方に付勢されている。以上の構成により、プランジャ3bは、エンジンEの運転に伴うカムCAの回転中、コイルばね3eのばね力でホルダ3dを介してカムCAのカム面に接触するように保持され、カムCAにより駆動される。これにより、プランジャ3bは、図2に二点鎖線で示す上死点位置と、実線で示す下死点位置との間で下降・上昇を繰り返し、それに伴い、燃料タンク21側から昇圧室3cへの燃料の吸入動作と、昇圧室3cから燃料噴射装置31側への燃料の吐出動作が繰り返される。
A
また、吸入チェック弁4は、ノーマルクローズ弁として構成され、弁体4aと、弁体4aを閉弁方向に付勢するコイルばね4bを有しており、メイン流路7におけるプランジャバレル3aとの接続部よりも上流側に設けられている。このコイルばね4bのばね力は、前述したアクチュエータ6で吸入チェック弁4が駆動されていない場合において、高圧ポンプ3による燃料の吸入動作の実行により昇圧室3c内の燃料の圧力が低下したときに、弁体4aが開弁方向に移動するような大きさに設定されており、それにより、昇圧室3cへの燃料の吸入が許容される。また、吸入チェック弁4は、アクチュエータ6で駆動されていない場合において、その下流側の燃料の圧力が上流側の燃料の圧力よりも高いときには、閉弁することにより高圧ポンプ3から燃料タンク21側への燃料の逆流を阻止する逆止弁として機能する。
The
さらに、吐出チェック弁5は、吸入チェック弁4と同様にノーマルクローズ弁として構成されており、弁体5aと、弁体5aを閉弁方向に付勢するコイルばね5bを有している。また、吐出チェック弁5は、メイン流路7におけるプランジャバレル3aとの接続部よりも下流側に設けられており、吸入チェック弁4およびアクチュエータ6を結ぶ直線上に位置するように、かつ、弁体5aの開弁方向が吸入チェック弁4の弁体4aのそれと同じになるように、配置されている。さらに、弁体5aには、その移動方向(開閉弁方向)に沿って延びる棒状の被押圧部5cが一体に設けられており、図2に示すように、この被押圧部5cは、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5が閉じているときには、弁体4aにおけるアクチュエータ6とは反対側の端部に、所定の間隔を存した状態で対向している。この所定の間隔は、上述したように高圧ポンプ3による燃料の吸入動作に伴って吸入チェック弁4が開弁したときに、弁体4aが被押圧部5cに当接するだけで被押圧部5cを押圧しないような大きさに、設定されている。
Further, the
また、上記のコイルばね5bのばね力は、アクチュエータ6で吐出チェック弁5が駆動されていない場合において、高圧ポンプ3による燃料の吐出動作の実行により昇圧室3c内の燃料の圧力が上昇したときに、弁体5aが開弁方向に移動するような大きさに設定されており、それにより、昇圧室3cからの燃料の吐出が許容される。さらに、吐出チェック弁5は、アクチュエータ6により駆動されていない場合において、その下流側の燃料の圧力が上流側の燃料の圧力よりも高いときには、閉弁することにより燃料噴射装置31側から高圧ポンプ3への燃料の逆流を阻止する逆止弁として機能する。
The spring force of the
また、メイン流路7の吸入チェック弁4よりも上流側と、プランジャバレル3aの下端部には、第1戻し流路8の一端部と他端部がそれぞれ接続されている。この第1戻し流路8は、プランジャ3bの下降によりメイン流路7の上流側が減圧されることによって、振動や騒音が発生する場合があるため、そのような振動や騒音を抑制するために、高圧ポンプ3に吸い込まれた燃料の一部を、メイン流路7の上流側に戻すためのものである。また、メイン流路7における第1戻し流路8との接続部の付近には、燃料の脈動を抑制するためのパルセーションダンパ9が設けられている。
One end and the other end of the first
さらに、メイン流路7の吐出チェック弁5よりも下流側と、プランジャバレル3aの上部には、第2戻し流路10の一端部と他端部がそれぞれ接続されている。第2戻し流路10には、安全弁11が設けられており、この安全弁11は、弁体11aと、弁体11aを閉弁方向に付勢するコイルばね11bを有している。このコイルばね11bのばね力は、安全弁11よりも下流側の燃料の圧力が所定の上限値を超えたときに弁体11aが開弁するように設定されており、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5のコイルばね4b,5bよりも大きい。この上限値は、デリバリパイプ32などの燃料噴射装置31が故障しない最高の圧力値に設定されている。
Furthermore, one end portion and the other end portion of the second
以上の構成により、安全弁11よりも下流側すなわち燃料噴射装置31側の燃料の圧力が上限値を超えない限り、安全弁11が、コイルばね11bのばね力によって閉弁状態に保持され、それにより、第2戻し流路10が閉鎖状態に保持される。一方、安全弁11よりも下流側の燃料の圧力が上限値を超えると、安全弁11が開弁し、その結果、安全弁11よりも燃料噴射装置31側の燃料が、高圧ポンプ3のプランジャ3bの下降に伴い、第2戻し流路10を介して昇圧室3cに流入し、それにより、昇圧室3c内の燃料の圧力が上昇する。これにより、吸入チェック弁4が、高圧ポンプ3の吸入動作にかかわらず、閉弁状態に保持されることによって、燃料タンク21側から高圧ポンプ3に燃料が吸入されず、その結果、高圧ポンプ3により燃料が昇圧されなくなる。さらに、その状態で、燃料噴射弁33による燃料の噴射が行われることによって、デリバリパイプ32内の燃料の圧力が低下する。
With the above configuration, the
また、前述したアクチュエータ6は、電磁式のものであり、コイル6a、アーマチュア6b、第1コイルばね6eおよび第2コイルばね6fを有している。このコイル6aは、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの制御信号によって、励磁状態または非励磁状態に制御される。
The
上記のアーマチュア6bは、弁体4aおよび5aの移動方向に沿って延びる棒状の本体部6cと、本体部6cにおける弁体4aとは反対側の端部に一体に設けられたつば部6dを有しており、弁体4aおよび5aの移動方向に沿って移動可能に構成されている。また、つば部6dは、コイル6aに対向するように配置されており、コイル6aは、つば部6dよりも吸入チェック弁4側に配置されている。さらに、アーマチュア6bは、つば部6dを介して、第1コイルばね6eにより吸入チェック弁4とは反対側に付勢されている。また、第2コイルばね6fは、つば部6dよりも吸入チェック弁4側に位置し、かつ、つば部6dに所定の間隔を存した状態で対向するように配置されている。
The
以上の構成のアクチュエータ6では、コイル6aが非励磁状態に制御されているときには、アーマチュア6bは、第1コイルばね6eのばね力によって図2に示す停止位置に保持されている。この状態では、アーマチュア6bは、吸入チェック弁4の弁体4aに接触しているだけで、弁体4aを押圧せず、また、吐出チェック弁5の弁体5aも押圧しない。以上のように、コイル6aが非励磁状態にあるときには、アクチュエータ6は停止状態にあり、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5はいずれも、アクチュエータ6によっては駆動されず、その結果、前述したように逆止弁として機能する。
In the
また、コイル6aがECU2からの制御信号により励磁状態に制御されると、それに伴って発生したコイル6aの磁力により、アーマチュア6bが、吸入チェック弁4側に移動し、吸入チェック弁4と吐出チェック弁5を開弁方向に駆動する。このときの駆動モードとして、アクチュエータ6は、吸入チェック弁4のみを駆動する第1駆動モードと、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5の双方を駆動する第2駆動モードを有している。以下、図3および図4を参照しながら、これらの第1および第2駆動モードにおけるアクチュエータ6、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5の動作について説明する。
Further, when the
第1駆動モード中、アーマチュア6bが、第1コイルばね6eのばね力に抗して、吸入チェック弁4側に移動し、弁体4aを開弁方向に押圧する。これにより、弁体4aは、コイルばね4bのばね力に抗して開弁方向に移動し、図3に示す第1開弁位置に位置する。この状態では、弁体4aが被押圧部5cに当接しているだけで、アーマチュア6bの駆動力が吐出チェック弁5に伝達されない。以上のように、第1駆動モード中には、アクチュエータ6によって、吸入チェック弁4のみが開弁方向に駆動され、吐出チェック弁5は、駆動されず、アクチュエータ6の停止状態の場合と同様、逆止弁として機能する。また、第1駆動モード中、アーマチュア6bは、図3に示す第1作動位置に位置し、つば部6dが第2コイルばね6fに当接する。
During the first drive mode, the
また、第2駆動モード中、第1駆動モードの場合と比較して、アーマチュア6bが、図3に示す第1作動位置よりも吸入チェック弁4側に大きく移動し、図4に示す第2作動位置に位置するとともに、弁体4aをさらに開弁方向に押圧する。これにより、弁体4aは、第1駆動モードの場合よりも開弁方向に大きく移動し、図4に示す第2開弁位置に位置する。また、それに伴い、被押圧部5cが、弁体4aを介してアーマチュア6bにより押圧され、それにより、弁体5aが、コイルばね5bのばね力に抗して開弁方向に移動し、図4に示す開弁位置に位置する。さらに、この状態では、アーマチュア6bによって、第1コイルばね6eに加え、第2コイルばね6fが圧縮される。以上のように、第2駆動モード中には、アクチュエータ6によって、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5の双方が開弁方向に駆動される。
Further, during the second drive mode, compared to the first drive mode, the
また、図1に示すように、ECU2には、燃料圧センサ41から、デリバリパイプ32内の燃料の圧力(以下「燃圧」という)PFを表す検出信号が、クランク角センサ42から、エンジンEのクランク軸(図示せず)の回転角度位置を表す検出信号が、アクセル開度センサ43から、車両のアクセルペダル(図示せず)の操作量(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号が、それぞれ出力される。ECU2は、検出されたクランク軸の回転角度位置に基づいて、エンジンEの回転数(以下「エンジン回転数」という)を算出する。
As shown in FIG. 1, the
ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されている。また、ECU2は、上述した各種のセンサ41〜43からの検出信号などに応じ、ROMに記憶された制御プログラムに従って、燃料供給装置1や、燃料噴射弁33、低圧ポンプ22の動作を制御する。
The
次に、以上の構成の燃料供給装置1の動作について説明する。燃料供給装置1では、基本的には、燃料タンク21からの燃料を吸入する吸入動作と、吸入した燃料を昇圧した状態で燃料噴射装置31側に吐出する吐出動作が、繰り返し実行される。以下、これらの動作について順に説明する。
Next, the operation of the
・吸入動作
吸入動作は、高圧ポンプ3のプランジャ3bが上死点位置から下死点位置に位置するまでの間に、実行される。吸入動作の実行中、コイル6aが非励磁状態に制御され、アクチュエータ6が停止状態に保持される結果、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5はいずれも、前述したように逆止弁として機能する。この吸入動作が開始され、プランジャ3bが上死点位置から下降すると、それにより高圧ポンプ3の昇圧室3c内の燃料の圧力が低下することによって、吸入チェック弁4が開弁し、燃料タンク21からの燃料が、メイン流路7を介して昇圧室3c内に吸入される。この場合、吐出チェック弁5が逆止弁として機能することと、安全弁11がコイルばね11bにより閉弁状態に保持されていることから、燃料噴射装置31側から昇圧室3c内に燃料が逆流することはない。
Inhalation operation The inhalation operation is executed until the
・吐出動作
吐出動作は、プランジャ3bが下死点位置から上死点位置に位置するまでの間に、実行され、その実行中、吸入動作の場合と同様、アクチュエータ6が停止状態に保持される。この吐出動作が開始されると、プランジャ3bが下死点位置から上昇することによって、昇圧室3c内の燃料が圧縮され、その圧力が上昇する。これにより、吸入チェック弁4が閉じるとともに、吐出チェック弁5が開弁し、その結果、昇圧された昇圧室3c内の高圧の燃料が、メイン流路7を介して燃料噴射装置31側に吐出される。
-Discharging operation The discharging operation is executed until the
また、例えば、エンジンEが低負荷運転状態にあるときや、アイドル運転状態にあるときには、燃圧PFが高くなるのを防止すべく、燃料噴射装置31側に吐出される燃料の量(以下「吐出燃料量」という)を低減するために、上述した吸入動作と吐出動作の間にスピル動作が実行される。なお、その実行の可否は、要求トルクに応じて判別される。この要求トルクは、エンジンEに要求されるトルクであり、算出されたエンジン回転数と、検出されたアクセル開度APに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、算出される。次に、このスピル動作について説明する。
For example, when the engine E is in a low load operation state or in an idle operation state, the amount of fuel discharged to the
・スピル動作
スピル動作では、吸入動作により昇圧室3c内に吸入された燃料の一部を燃料タンク21側に戻すことによって、その後の吐出動作で吐出される吐出燃料量が低減される。また、スピル動作は、プランジャ3bが、下死点位置から、上死点位置よりも下側の所定位置に位置するまでの所定の実行期間にわたって、実行される。このスピル動作が開始されると、それまで停止していたアクチュエータ6を前述した第1駆動モードで作動させ、それにより、図3を用いて説明したように、吸入チェック弁4のみが開弁状態に保持される。また、それに伴い、プランジャ3bが下死点位置から上昇し、昇圧室3c内の燃料が圧縮されると、上記のように吸入チェック弁4が開弁状態に保持されていることから、吸入動作で吸入された昇圧室3c内の燃料の一部が、メイン流路7を介して燃料タンク21側に戻される。
-Spill operation In the spill operation, a part of the fuel sucked into the
また、スピル動作が終了し、吐出動作が開始されると、それまで第1駆動モードで作動していたアクチュエータ6が停止される。それに加え、プランジャ3bの上昇により昇圧室3c内の燃料が昇圧されることと、コイルばね4bが弁体4aを閉弁方向に付勢していることから、吸入チェック弁4が閉じる。そして、プランジャ3bが上死点位置に向かってさらに上昇すると、それにより昇圧室3c内の燃料がさらに昇圧されることによって、吐出チェック弁5が開弁し、その結果、昇圧された昇圧室3c内の高圧の燃料が、メイン流路7を介して燃料噴射装置31側に吐出される。
When the spill operation is finished and the discharge operation is started, the
また、例えば、エンジンEの高・中負荷運転を経て、減速時のフューエルカット運転が行われたり、エンジンEが停止したりしたときには、燃料噴射弁33からの燃料の漏れによってエンジンEのトルクショックやエンジンEの排ガス特性の悪化が発生する可能性があるため、これらの発生を回避するために、燃圧PFを積極的に低下させるための減圧動作が、次のように行われる。
Further, for example, when a fuel cut operation during deceleration is performed through a high / medium load operation of the engine E or the engine E is stopped, a torque leak of the engine E due to fuel leakage from the
すなわち、減圧動作が開始されると、アクチュエータ6を第2駆動モードで作動させ、それにより、図4を用いて説明したように、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5の双方が開弁状態に保持される。これにより、燃料噴射装置31側の高圧の燃料が、メイン流路7を介して、燃料タンク21側に戻り、その結果、燃圧PFが大きく低下する。
That is, when the pressure reducing operation is started, the
また、第1実施形態は、請求項1および2に係る発明(以下、総称して「第1発明」という)に対応しており、第1実施形態における各種の要素と、第1発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第1実施形態における高圧ポンプ3が、第1発明における燃料ポンプに相当するとともに、第1実施形態における吸入チェック弁4および吐出チェック弁5が、第1発明における第1制御弁および第2制御弁にそれぞれ相当する。
The first embodiment corresponds to the inventions according to
以上のように、第1実施形態によれば、スピル動作の説明で述べたように、吐出燃料量(高圧ポンプ3から燃料噴射装置31側に吐出される燃料の量)が、高圧ポンプ3の吸入側に設けられた吸入チェック弁4を用いて制御される。また、減圧動作の説明で述べたように、燃圧PFが、高圧ポンプ3の吐出側に設けられた吐出チェック弁5を用いて減圧制御される。さらに、これらの吸入チェック弁4および吐出チェック弁5が、単一のアクチュエータ6によって駆動される。したがって、両チェック弁4,5を、それぞれ別個のアクチュエータにより駆動する場合と比較して、レイアウトの自由度を向上させることができるとともに、製造コストを削減することができる。
As described above, according to the first embodiment, as described in the description of the spill operation, the amount of discharged fuel (the amount of fuel discharged from the high-
また、アクチュエータ6による駆動モードが第1駆動モードのときには、前述した従来の場合と異なり、吸入チェック弁4のみが駆動されるので、吸入チェック弁4を用いた吐出燃料量の制御のみを行うことができ、したがって、吐出燃料量を介して、燃圧PFを適切に制御することができる。さらに、吐出チェック弁5が、アクチュエータ6により駆動されていない場合において、燃料噴射装置31側から高圧ポンプ3への燃料の逆流を阻止するために閉弁する逆止弁として機能するように構成されている。したがって、アクチュエータ6として、発生する駆動力が小さな小型のものを用いることができる。
Also, when the drive mode by the
また、吸入チェック弁4および吐出チェック弁5がいずれも、アクチュエータ6によって直接、駆動される。したがって、前述した従来のようにリークされる燃料によって流入量制御弁を駆動する場合と異なり、そのための配管は不要であり、レイアウトの自由度の向上と、製造コストの削減を、より一層図ることができる。同じ理由により、燃料供給装置1を容易に設計することができ、したがって、製造コストをさらに削減することができる。
Further, both the
なお、第1実施形態では、吸入チェック弁4には、閉弁方向に付勢するコイルばね4bが設けられているが、このコイルばね4bを省略してもよい。
In the first embodiment, the
次に、図5を参照しながら、本発明の第2実施形態による燃料供給装置1Aについて説明する。同図では、第1実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。図5と図2の比較から明らかなように、燃料供給装置1Aの構成は、第1実施形態と比較して、吸入チェック弁51およびアクチュエータ52のみが異なっている。また、燃料供給装置1Aでは、第1実施形態で述べた吸入動作や、吐出動作、スピル動作、減圧動作が実行される。以下、燃料供給装置1Aについて、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
Next, a fuel supply device 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same constituent elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As apparent from the comparison between FIG. 5 and FIG. 2, the configuration of the
この吸入チェック弁51は、ノーマルオープン弁として構成されており、弁体51aと、弁体51aを閉弁方向に付勢するコイルばね51bを有している。このコイルばね51bのばね力は、第1実施形態の吸入チェック弁4のコイルばね4bと同様に設定されている。また、吸入チェック弁51は、吐出チェック弁5およびアクチュエータ52を結ぶ直線上に位置するように、かつ、弁体51aの開弁方向が吐出チェック弁5の弁体5aのそれと同じになるように、配置されている。
The
また、アクチュエータ52は、電磁式のものであり、第1コイル53、第2コイル54、アーマチュア55、第1コイルばね56および第2コイルばね57を有している。これらの第1および第2コイル53,54は、弁体51aおよび5aの移動方向(開閉弁方向)に、互いに間隔を存した状態で対向するように配置されており、第2コイル54は、第1コイル53よりも吸入チェック弁51側に配置されている。また、第1および第2コイル53,54はいずれも、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの制御信号によって、励磁状態または非励磁状態に制御される。
The
さらに、上記のアーマチュア55は、弁体51aおよび5aの移動方向に沿って延びる棒状の本体部55aと、第1および第2コイル53,54の間に配置されたつば部55bを一体に有しており、弁体51aおよび64aの移動方向に沿って移動可能に構成されている。また、アーマチュア55は、つば部55bを介して、第1コイルばね56により第2コイル54側に付勢されるとともに、第2コイルばね57により第1コイル53側に付勢されている。
Further, the
以上の構成のアクチュエータ52では、第1および第2コイル53,54がいずれも非励磁状態に制御されているときには、アーマチュア55は、上記の第1および第2コイルばね56,57のばね力により弁体51aを開弁方向に押圧しており、両コイルばね56,57のばね力とコイルばね51bのばね力とのバランスによって、アーマチュア55は図5に示す停止位置に、弁体51aは図5に示す第1開弁位置に、それぞれ保持されている。この場合において、吐出チェック弁5が閉じているときには、吐出チェック弁5の被押圧部5cが、弁体51aにおけるアクチュエータ52とは反対側の端部に当接している。
In the
以上のように、第1および第2コイル53,54がいずれも非励磁状態にあるときには、アクチュエータ52は停止状態にあり、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5がいずれも、アクチュエータ52によっては駆動されない。その結果、ノーマルオープン弁として構成された吸入チェック弁51は、開弁状態に保持されるとともに、吐出チェック弁5は、前述したように、吐出動作による昇圧室3cからの燃料の吐出を許容するとともに、燃料噴射装置31側から高圧ポンプ3への燃料の逆流を阻止する逆止弁として機能する。
As described above, when both the first and
また、アクチュエータ52は、駆動モードとして、吸入チェック弁51のみを駆動する第1駆動モードと、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5の双方を駆動する第2駆動モードを有している。以下、図6および図7を参照しながら、これらの第1および第2駆動モードにおけるアクチュエータ52、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5の動作について説明する。
The
第1駆動モード中、ECU2からの制御信号によって、第1コイル53が励磁状態に制御される。それに伴って第1コイル53では磁力が発生し、この磁力により、アーマチュア55が、第1コイルばね56のばね力に抗して、第1コイル53側に、すなわち吸入チェック弁51とは反対側に移動する。その結果、図5を用いて説明したアーマチュア55による弁体51aの開弁方向への押圧が、解除される。この場合、弁体51aは、前述した燃料の吸入動作が行われていないときには、図6に示す閉弁位置に位置する一方、燃料の吸入動作が行われているときには、弁体51aの上下流間の圧力差によって、開弁方向に移動する。以上のように、第1駆動モード中には、吸入チェック弁51は、吸入動作による昇圧室3cへの燃料の吸入を許容するとともに、高圧ポンプ3から燃料タンク21側への燃料の逆流を阻止する逆止弁として機能する。
During the first drive mode, the
また、図6に示すように、弁体51aおよび5aが閉弁位置に位置している状態では、被押圧部5cが、弁体51aのアクチュエータ52とは反対側の端部に、所定の間隔を存した状態で対向している。この所定の間隔は、上述したように燃料の吸入動作に伴って吸入チェック弁51が開弁したときに、弁体51aが被押圧部5cに当接するだけで被押圧部5cを押圧しないような大きさに、設定されている。以上のように、第1駆動モード中には、アクチュエータ52によって、吸入チェック弁51のみが閉弁方向に駆動され、吐出チェック弁5は、開弁方向に駆動されず、アクチュエータ52の停止状態の場合と同様、逆止弁として機能する。
In addition, as shown in FIG. 6, in a state where the
また、第2駆動モード中、ECU2からの制御信号によって、第2コイル54が励磁状態に制御される。それに伴って第2コイル54では磁力が発生し、この磁力により、アーマチュア55が、第2コイルばね57のばね力に抗して、第2コイル54側に、すなわち吸入チェック弁51側に移動し、アクチュエータ52の停止状態の場合(図5)よりも弁体51aを開弁方向にさらに押圧する。その結果、弁体51aは、コイルばね51bのばね力に抗して、図5に示す第1開弁位置よりも開弁方向に移動し、図7に示す第2開弁位置に位置する。また、それに伴い、被押圧部5cが、弁体51aを介してアーマチュア55により押圧され、それにより、弁体5aが、コイルばね5bのばね力に抗して開弁方向に移動し、図7に示す開弁位置に位置する。以上のように、第2駆動モード中には、アクチュエータ52によって、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5の双方が開弁方向に駆動される。
Further, during the second drive mode, the
次に、燃料供給装置1Aにおける吸入動作、吐出動作、スピル動作および減圧動作について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。 Next, an intake operation, a discharge operation, a spill operation, and a pressure reduction operation in the fuel supply device 1A will be described focusing on differences from the first embodiment.
・吸入動作
吸入動作の実行中、アクチュエータ52を第1駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5が、前述したように逆止弁として機能する。これ以外の動作は、第1実施形態と同様であり、燃料タンク21からの燃料が、昇圧室3c内に吸入される。
- during the execution of the suction operation the suction operation, to operate the
・吐出動作
吐出動作の実行中、吸入動作の場合と同様、アクチュエータ52を第1駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5が、逆止弁として機能する。これ以外の動作は、第1実施形態と同様であり、昇圧された昇圧室3c内の燃料が、燃料噴射装置31側に吐出される。
-Discharge Operation During the execution of the discharge operation, the
・スピル動作
スピル動作の実行中、第1および第2コイル53,54がいずれも非励磁状態に制御され、アクチュエータ52が停止状態に保持される。これにより、図5を用いて説明したように吸入チェック弁51のみが開弁状態に保持される結果、吸入動作で吸入された昇圧室3c内の燃料の一部が、プランジャ3bの下死点位置からの上昇に伴い、メイン流路7を介して燃料タンク21側に戻される。これにより、第1実施形態と同様、その後の吐出動作で吐出される吐出燃料量(高圧ポンプ3から燃料噴射装置31側に吐出される燃料の量)が、低減される。また、スピル動作が終了し、吐出動作が開始されると、それまで停止していたアクチュエータ52を、第1駆動モードにより作動させる。その結果、上述したように、昇圧された昇圧室3c内の燃料が、燃料噴射装置31側に吐出される。
Spill operation During execution of the spill operation, the first and
・減圧動作
減圧動作の実行中、アクチュエータ52を第2駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5の双方が、開弁状態に保持される。これにより、第1実施形態と同様、燃料噴射装置31側の高圧の燃料が、メイン流路7を介して、燃料タンク21側に戻り、その結果、燃圧PFが大きく低下する。
-Depressurization operation During execution of the depressurization operation, the
また、第2実施形態は、第1実施形態と同様、第1発明(請求項1および2に係る発明)に対応しており、第2実施形態における各種の要素と、第1発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第2実施形態における高圧ポンプ3が、第1発明における燃料ポンプに相当するとともに、第2実施形態における吸入チェック弁51および吐出チェック弁5が、第1発明における第1制御弁および第2制御弁にそれぞれ相当する。
The second embodiment, like the first embodiment, corresponds to the first invention (the invention according to
以上のように、第2実施形態によれば、スピル動作の説明で述べたように、吐出燃料量が、高圧ポンプ3の吸入側に設けられた吸入チェック弁51を用いて制御される。また、減圧動作の説明で述べたように、燃圧PFが、高圧ポンプ3の吐出側に設けられた吐出チェック弁5を用いて減圧制御される。さらに、これらの吸入チェック弁51および吐出チェック弁5が、単一のアクチュエータ52によって駆動される。したがって、両チェック弁51,5を、それぞれ別個のアクチュエータにより駆動する場合と比較して、レイアウトの自由度を向上させることができるとともに、製造コストを削減することができる。
As described above, according to the second embodiment, as described in the description of the spill operation, the discharged fuel amount is controlled using the
また、アクチュエータ52による駆動モードが第1駆動モードのときには、前述した従来の場合と異なり、吸入チェック弁51のみが駆動されるので、吸入チェック弁51を用いた吐出燃料量の制御のみを行うことができ、したがって、吐出燃料量を介して、燃圧PFを適切に制御することができる。さらに、第1実施形態と同様、アクチュエータ52として、発生する駆動力が小さな小型のものを用いることができる。
Further, when the drive mode by the
また、吸入チェック弁51および吐出チェック弁5がいずれも、アクチュエータ52によって直接、駆動される。したがって、前述した従来のようにリークされる燃料で流入量制御弁を駆動する場合と異なり、そのための配管は不要であり、レイアウトの自由度の向上と、製造コストの削減を、より一層図ることができる。同じ理由により、燃料供給装置1Aを容易に設計することができ、したがって、製造コストをさらに削減することができる。
In addition, both the
次に、図8を参照しながら、本発明の第3実施形態による燃料供給装置1Bについて説明する。この燃料供給装置1Bは、第1および第2実施形態と比較して、前述したメイン流路7が吸入路61および吐出路62に分割されていることや、吐出チェック弁5に代えて、安全弁64がアクチュエータ65により駆動されることが、主に異なっている。図8では、第1および第2実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。また、燃料供給装置1Bでは、第1実施形態で述べた吸入動作や、吐出動作、スピル動作、減圧動作が実行される。以下、燃料供給装置1Bについて、第1および第2実施形態との相違点を中心に説明する。
Next, a
この吸入路61の一端部には、吸入口61aが設けられており、前述した第1供給路P1が接続されている。また、吸入路61の他端部は、前述したプランジャバレル3aの上端部に接続されており、吸入路61は昇圧室3cに連通している。さらに、吸入路61におけるプランジャバレル3aとの接続部付近には、第2実施形態で述べた吸入チェック弁51が設けられている。また、吸入路61の吸入チェック弁51よりも上流側と、プランジャバレル3aの下端部には、前述した第1戻し流路8の一端部と他端部がそれぞれ接続されており、吸入路61における第1戻し流路8との接続部の付近に、パルセーションダンパ9が設けられている。
At one end of the
さらに、吐出路62の一端部には、吐出口62aが設けられており、前述した第2供給路P2が接続されている。また、吐出路62の他端部には、プランジャバレル3aの上部が接続されており、吐出路62は昇圧室3cに連通している。さらに、吐出路62には、プランジャバレル3aとの接続部の付近に、吐出チェック弁63が設けられており、吐出チェック弁63は、弁体63aと、弁体63aを閉弁方向に付勢するコイルばね63bを有している。この吐出チェック弁63は、前述したようにアクチュエータ65により駆動されず、常に、高圧ポンプ3から燃料噴射装置31側への燃料の吐出を許容し、燃料噴射装置31側から高圧ポンプ3への燃料の逆流を阻止する逆止弁として機能する。
Furthermore, a
また、吸入路61における吸入チェック弁51よりも上流側と、吐出路62における吐出チェック弁63よりも下流側には、第2戻し流路71の一端部と他端部がそれぞれ接続されており、第2戻し流路71に、安全弁64が設けられている。安全弁64は、ノーマルクローズ弁として構成されており、弁体64aと、弁体64aを閉弁方向に付勢するコイルばね64bを有している。また、安全弁64は、吸入チェック弁51およびアクチュエータ65を結ぶ直線上に位置するように、かつ、弁体64aの開弁方向が吸入チェック弁51の弁体51aのそれと同じになるように、配置されている。弁体64aには、その移動方向(開閉弁方向)に沿って延びる棒状の被押圧部64cが一体に設けられている。さらに、上記のコイルばね64bのばね力は、前述した安全弁11のコイルばね11bと同様に設定されている。
One end and the other end of the second
以上の構成により、アクチュエータ65で安全弁64が駆動されていない場合には、安全弁64よりも下流側すなわち燃料噴射装置31側の燃料の圧力が前述した上限値を超えない限り、安全弁64が、コイルばね64bのばね力によって閉弁状態に保持され、それにより、第2戻し流路71が閉鎖状態に保持される。一方、安全弁64よりも下流側の燃料の圧力が上限値を超えると、安全弁64が開弁し、その結果、安全弁64よりも燃料噴射装置31側の燃料が、第2戻し流路71および吸入路61を介して、燃料タンク21側に戻され、ひいては、燃圧PFが低下する。
With the above-described configuration, when the
また、アクチュエータ65は、電磁式のものであり、第1コイル66、第2コイル67、アーマチュア68、第1コイルばね69および第2コイルばね70を有しており、第2実施形態のアクチュエータ52とほぼ同様に構成されている。これらの第1および第2コイル66,67は、弁体51aおよび64aの移動方向に、互いに間隔を存した状態で対向するように配置されており、第2コイル67は、第1コイル66よりも吸入チェック弁51側に配置されている。また、第1および第2コイル66,67はいずれも、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの制御信号によって、励磁状態または非励磁状態に制御される。
The
上記のアーマチュア68は、弁体51aおよび64aの移動方向に沿って延びる棒状の本体部68aと、第1および第2コイル66,67の間に配置されたつば部68bを一体に有しており、弁体51aおよび64aの移動方向に沿って移動可能に構成されている。また、アーマチュア68は、つば部68bを介して、第1コイルばね69により第2コイル67側に付勢されるとともに、第2コイルばね70により第1コイル66側に付勢されている。
The
以上の構成のアクチュエータ65では、第1および第2コイル66,67がいずれも非励磁状態に制御されているときには、アーマチュア68は、上記の第1および第2コイルばね69,70のばね力により弁体51aを開弁方向に押圧しており、両コイルばね69,70のばね力とコイルばね51bのばね力とのバランスによって、アーマチュア68は図8に示す停止位置に、弁体51aは図8に示す第1開弁位置に、それぞれ保持されている。この場合において、安全弁64が閉じているときには、安全弁64の被押圧部64cが、弁体51aのアクチュエータ65とは反対側の端部に当接している。
In the
以上のように、第1および第2コイル52a,52bがいずれも非励磁状態にあるときには、アクチュエータ65は停止状態にあり、吸入チェック弁51および安全弁64がいずれも、アクチュエータ65によっては駆動されない。その結果、ノーマルオープン弁として構成された吸入チェック弁51は、開弁状態に保持されるとともに、安全弁64は、前述したように、安全弁64よりも燃料噴射装置31側の燃料の圧力が上限値を超えない限り、閉弁状態に保持される安全弁として機能する。
As described above, when both the first and second coils 52a and 52b are in the non-excited state, the
また、アクチュエータ65は、駆動モードとして、吸入チェック弁51のみを駆動する第1駆動モードと、吸入チェック弁51および安全弁64の双方を駆動する第2駆動モードを有している。以下、図9および図10を参照しながら、これらの第1および第2駆動モードにおけるアクチュエータ65、吸入チェック弁51および安全弁64の動作について説明する。
The
第1駆動モード中、ECU2からの制御信号によって、第1コイル66が励磁状態に制御される。それに伴って第1コイル66では磁力が発生し、この磁力により、アーマチュア68が、第1コイルばね69のばね力に抗して、第1コイル66側に、すなわち吸入チェック弁51とは反対側に移動する。その結果、図8を用いて説明したアーマチュア68による弁体51aの開弁方向への押圧が、解除される。この場合、弁体51aは、前述した燃料の吸入動作が行われていないときには、図9に示す閉弁位置に位置する一方、燃料の吸入動作が行われているときには、弁対51aの上下流間の圧力差によって、開弁方向に移動する。以上のように、第1駆動モード中には、吸入チェック弁51は、第2実施形態の場合と同様、吸入動作による昇圧室3cへの燃料の吸入を許容するとともに、高圧ポンプ3から燃料タンク21側への燃料の逆流を阻止する逆止弁として機能する。
During the first drive mode, the
また、図9に示すように、弁体51aおよび64aが閉弁位置に位置している状態では、被押圧部64cが、弁体51aのアクチュエータ65とは反対側の端部に、所定の間隔を存した状態で対向している。この所定の間隔は、上述したように燃料の吸入動作に伴って吸入チェック弁51が開弁したときに、弁体51aが被押圧部64cに当接するだけで被押圧部64cを押圧しないような大きさに、設定されている。以上のように、第1駆動モード中には、アクチュエータ65によって、吸入チェック弁51のみが閉弁方向に駆動され、安全弁64は、開弁方向に駆動されず、アクチュエータ65の停止状態の場合と同様、安全弁として機能する。
Further, as shown in FIG. 9, in a state where the
また、第2駆動モード中、ECU2からの制御信号によって、第2コイル67が励磁状態に制御される。それに伴って第2コイル67では磁力が発生し、この磁力により、アーマチュア68が、第2コイルばね70のばね力に抗して、第2コイル67側に、すなわち吸入チェック弁51側に移動し、アクチュエータ65の停止状態の場合よりも弁体51aを開弁方向にさらに押圧する。その結果、弁体51aは、コイルばね51bのばね力に抗して、図8に示す第1開弁位置よりも開弁方向に移動し、図10に示す第2開弁位置に位置する。また、それに伴い、被押圧部64cが、弁体51aを介してアーマチュア68により押圧され、それにより、弁体64aが、コイルばね64bのばね力に抗して開弁方向に移動し、図10に示す開弁位置に位置する。以上のように、第2駆動モード中には、アクチュエータ65によって、吸入チェック弁51および安全弁64の双方が開弁方向に駆動される。
Further, during the second drive mode, the
次に、燃料供給装置1Bにおける吸入動作、吐出動作、スピル動作および減圧動作について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
Next, the suction operation, the discharge operation, the spill operation, and the pressure reducing operation in the
・吸入動作
吸入動作の実行中、アクチュエータ65を第1駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および安全弁64が、前述したように逆止弁および安全弁としてそれぞれ機能する。これ以外の動作は、第1実施形態と基本的に同じであり、燃料タンク21からの燃料が、吸入路61を介して昇圧室3c内に吸入される。
Inhalation operation During the execution of the inhalation operation, the
・吐出動作
吐出動作の実行中、吸入動作の場合と同様、アクチュエータ65を第1駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および安全弁64が、逆止弁および安全弁としてそれぞれ機能する。これ以外の動作は、第1実施形態と基本的に同じであり、昇圧された昇圧室3c内の燃料が、吐出路62を介して燃料噴射装置31側に吐出される。
-Discharge operation During the discharge operation, as in the case of the suction operation, the
・スピル動作
スピル動作の実行中、第1および第2コイル66,67がいずれも非励磁状態に制御され、アクチュエータ65が停止状態に保持される。これにより、図8を用いて説明したように吸入チェック弁51のみが開弁状態に保持される結果、吸入動作で吸入された昇圧室3c内の燃料の一部が、プランジャ3bの下死点位置からの上昇に伴って、吸入路61を介して燃料タンク21側に戻される。これにより、第1実施形態と同様、その後の吐出動作で吐出される吐出燃料量が低減される。また、スピル動作が終了し、吐出動作が開始されると、それまで停止していたアクチュエータ65を、第1駆動モードにより作動させる。その結果、上述したように、昇圧された昇圧室3c内の燃料が、燃料噴射装置31側に吐出される。
Spill operation During execution of the spill operation, the first and
・減圧動作
減圧動作の実行中、アクチュエータ65を第2駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および安全弁64の双方が、開弁状態に保持される。これにより、燃料噴射装置31側の高圧の燃料が、吐出路62、第2戻し流路71および吸入路61を介して、燃料タンク21側にに戻り、その結果、燃圧PFが大きく低下する。
-Depressurization operation During execution of the depressurization operation, the
また、第3実施形態は、請求項1および3に係る発明(以下、総称して「第2発明」という)に対応しており、第3実施形態における各種の要素と、第2発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第3実施形態における高圧ポンプ3が、第2発明における燃料ポンプに相当するとともに、第3実施形態における吸入チェック弁51、安全弁64およびコイルばね64bが、第2発明における第1制御弁、第2制御弁およびばねにそれぞれ相当する。
The third embodiment corresponds to the inventions according to
以上のように、第3実施形態によれば、スピル動作の説明で述べたように、吐出燃料量が、高圧ポンプ3の吸入側に設けられた吸入チェック弁51を用いて制御される。また、減圧動作の説明で述べたように、燃圧PFが、高圧ポンプ3の吐出側に設けられた安全弁64を用いて減圧制御される。さらに、これらの吸入チェック弁51および安全弁64が、単一のアクチュエータ65によって駆動される。したがって、吸入チェック弁51および安全弁64を、それぞれ別個のアクチュエータにより駆動する場合と比較して、レイアウトの自由度を向上させることができるとともに、製造コストを削減することができる。
As described above, according to the third embodiment, as described in the description of the spill operation, the discharged fuel amount is controlled using the
また、アクチュエータ65による駆動モードが第1駆動モードのときには、前述した従来の場合と異なり、吸入チェック弁51のみが駆動されるので、吸入チェック弁51を用いた吐出燃料量の制御のみを行うことができ、したがって、吐出燃料量を介して、燃圧PFを適切に制御することができる。
In addition, when the drive mode by the
さらに、安全弁64が、アクチュエータ65により駆動されていない場合において、安全弁64よりも下流側すなわち燃料噴射装置31側の燃料の圧力が上限値を超えない限り、コイルばね64bのばね力によって閉弁状態に保持される安全弁として機能するように構成されている。したがって、アクチュエータ65として、応答性が比較的低いものを用いることができる。
Further, when the
また、吸入チェック弁51および安全弁64がいずれも、アクチュエータ65によって直接、駆動される。したがって、前述した従来のようにリークされる燃料で流入量制御弁を駆動する場合と異なり、そのための配管は不要であり、レイアウトの自由度の向上と、製造コストの削減を、より一層図ることができる。同じ理由により、燃料供給装置1Bを容易に設計することができ、したがって、製造コストをさらに削減することができる。
In addition, both the
次に、図11を参照しながら、本発明の第4実施形態による燃料供給装置1Cについて説明する。この燃料供給装置1Cは、第3実施形態の燃料供給装置1Bとほぼ同様に構成されており、第3実施形態と比較して、吸入路81やアクチュエータ82の構成が主に異なっている。図11では、第1〜第3実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。また、燃料供給装置1Cでは、第1実施形態で述べた吸入動作や、吐出動作、スピル動作、減圧動作が実行される。以下、燃料供給装置1Cについて、第1〜第3実施形態との相違点を中心に説明する。
Next, a
この吸入路81の一端部には、吸入口81aが設けられており、前述した第1供給路P1が接続されている。また、吸入路81の他端部は、プランジャバレル3aの上部に接続されており、吸入路81は昇圧室3cに連通している。さらに、吸入路81には、吸入チェック弁51が設けられている。また、吸入路81の吸入チェック弁51よりも上流側と、プランジャバレル3aの下端部には、第1戻し流路8の一端部と他端部がそれぞれ接続されており、吸入路81における第1戻し流路8との接続部の付近に、パルセーションダンパ9が設けられている。
At one end of the
さらに、前述した第2戻し流路71の一端部と他端部は、吸入路81における吸入チェック弁51よりも上流側と吐出路62における吐出チェック弁63よりも下流側に、それぞれ接続されている。また、第2戻し流路71には、第1実施形態で述べた安全弁11が設けられており、安全弁11は、吸入チェック弁51およびアクチュエータ82を結ぶ直線上に位置するように、かつ、弁体11aの開弁方向が吸入チェック弁51の弁体51aの閉弁方向と同じになるように、配置されている。以上の構成により、アクチュエータ82で安全弁11が駆動されていない場合には、安全弁11よりも下流側すなわち燃料噴射装置31側の燃料の圧力が前述した上限値を超えない限り、安全弁11が、コイルばね11bのばね力によって閉弁状態に保持され、それにより、第2戻し流路71が閉鎖状態に保持される。一方、安全弁11よりも下流側の燃料の圧力が上限値を超えると、安全弁11が開弁し、その結果、安全弁11よりも燃料噴射装置31側の燃料が、第2戻し流路71および吸入路81を介して、燃料タンク21側に戻される。
Further, one end and the other end of the second
アクチュエータ82は、電磁式のものであり、コイル83、アーマチュア84、第1コイルばね85および第2コイルばね86を有しており、吸入チェック弁51と安全弁11の間に配置されている。このコイル83は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの制御信号によって、励磁状態または非励磁状態に制御される。
The
上記のアーマチュア84は、弁体51aおよび11aの移動方向(開閉弁方向)に沿って延びる棒状の本体部84aと、本体部84aの中央に一体に設けられたつば部84bを有しており、弁体51aおよび11aの移動方向に沿って移動可能に構成されている。また、つば部84bは、コイル83よりも吸入チェック弁51側に位置し、かつ、コイル83に対向するように配置されている。さらに、アーマチュア84は、つば部84bを介して、第1コイルばね85により吸入チェック弁51側に付勢されている。また、第2コイルばね86は、つば部84bよりも安全弁11側に位置し、かつ、つば部84bに所定の間隔を存した状態で対向するように配置されている。
The
以上の構成のアクチュエータ82では、コイル83が非励磁状態に制御されているときには、アーマチュア84は、第1コイルばね85のばね力により弁体51aを開弁方向に押圧しており、第1コイルばね85のばね力とコイルばね51bのばね力とのバランスによって、アーマチュア84は図11に示す停止位置に、弁体51aは図11に示す第1開弁位置に、それぞれ保持されている。この場合において、安全弁11が閉じているときには、アーマチュア84の吸入チェック弁51とは反対側の端部が、弁体11aに所定の間隔を存した状態で対向している。
In the
以上のように、コイル83が非励磁状態にあるときには、アクチュエータ82は停止状態にあり、吸入チェック弁51および安全弁11がいずれも、アクチュエータ82により駆動されない。その結果、ノーマルオープン弁として構成された吸入チェック弁51は、開弁状態に保持されるとともに、安全弁11は、前述したように、安全弁11よりも下流側の燃料の圧力が上限値を超えない限り、閉弁状態に保持される安全弁として機能する。
As described above, when the
また、コイル83がECU2からの制御信号により励磁されると、それに伴って発生したコイル83の磁力により、アーマチュア84が、吸入チェック弁51とは反対側に移動し、吸入チェック弁51と安全弁11を駆動する。このときの駆動モードとして、アクチュエータ82は、吸入チェック弁51のみを駆動する第1駆動モードと、吸入チェック弁51および安全弁11の双方を駆動する第2駆動モードを有している。以下、図12および図13を参照しながら、これらの第1および第2駆動モードにおけるアクチュエータ82、吸入チェック弁51および安全弁11の動作について説明する。
When the
第1駆動モード中、アーマチュア84が、第1コイルばね85のばね力に抗して、吸入チェック弁51とは反対側に移動し、図12に示す第1作動位置に位置し、つば部84bが第2コイルばね86に当接する。その結果、図11を用いて説明したアーマチュア84による弁体51aの開弁方向への押圧が、解除される。この場合、弁体51aは、前述した燃料の吸入動作が行われていないときには、図12に示す閉弁位置に位置する一方、吸入動作が行われているときには、弁体51aの上下流間の圧力差によって、開弁方向に移動する。以上のように、第1駆動モード中には、吸入チェック弁51は、第2および第3実施形態と同様、吸入動作による昇圧室3cへの燃料の吸入を許容するとともに、高圧ポンプ3から燃料タンク21側への燃料の逆流を阻止する逆止弁として機能する。
During the first drive mode, the
また、図12に示すように、第1駆動モード中、アーマチュア84の吸入チェック弁51とは反対側の端部が、安全弁11の弁体11aに当接しているだけで、アーマチュア84の駆動力が安全弁11に伝達されない。以上のように、第1駆動モード中には、アクチュエータ82によって、吸入チェック弁51のみが閉弁方向に駆動され、安全弁11は、開弁方向に駆動されず、アクチュエータ82の停止状態の場合と同様、安全弁として機能する。
In addition, as shown in FIG. 12, during the first drive mode, the
また、第2駆動モード中、第1駆動モードの場合と比較して、アーマチュア84が、図12に示す第1作動位置よりも吸入チェック弁4とは反対側に、すなわち安全弁11側に大きく移動し、図13に示す第2作動位置に位置するとともに、弁体11aを開弁方向に押圧する。その結果、弁体11aが、コイルばね11bのばね力に抗して、開弁方向に移動し、図13に示す開弁位置に位置する。また、この状態では、アーマチュア84によって、第1コイルばね85に加え、第2コイルばね86が圧縮される。
Further, during the second drive mode, compared to the case of the first drive mode, the
さらに、第2駆動モード中、第1駆動モードの場合と同様、アーマチュア84による弁体51aの開弁方向への押圧が解除され、その結果、吸入チェック弁51が逆止弁として機能する。以上のように、第2駆動モード中には、アクチュエータ82によって、吸入チェック弁51が閉弁方向に駆動されるとともに、安全弁11が開弁方向に駆動される。
Further, during the second drive mode, as in the first drive mode, the pressure in the valve opening direction of the
次に、燃料供給装置1Cにおける吸入動作、吐出動作、スピル動作および減圧動作について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
Next, an intake operation, a discharge operation, a spill operation, and a pressure reduction operation in the
・吸入動作
吸入動作の実行中、アクチュエータ82を第1駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および安全弁11が、前述したように逆止弁および安全弁としてそれぞれ機能する。これ以外の動作は、第1実施形態と基本的に同じであり、燃料タンク21からの燃料が、吸入路81を介して昇圧室3c内に吸入される。
Inhalation operation During the execution of the inhalation operation, the
・吐出動作
吐出動作の実行中、吸入動作の場合と同様、アクチュエータ82を第1駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および安全弁11が、逆止弁および安全弁としてそれぞれ機能する。これ以外の動作は、第1実施形態と基本的に同じであり、昇圧された昇圧室3c内の燃料が、吐出路62を介して燃料噴射装置31側に吐出される。
-Discharge operation During the discharge operation, as in the case of the suction operation, the
・スピル動作
スピル動作の実行中、コイル83が非励磁状態に制御され、アクチュエータ82が停止状態に保持される。これにより、図11を用いて説明したように吸入チェック弁51のみが開弁状態に保持される結果、昇圧室3c内の燃料の一部が、プランジャ3bの下死点位置からの上昇に伴い、吸入路81を介して燃料タンク21側に戻される。これにより、第1実施形態と同様、その後の吐出動作で吐出される吐出燃料量が低減される。また、スピル動作が終了し、吐出動作が開始されると、それまで停止していたアクチュエータ82を、第1駆動モードにより作動させる。その結果、上述したように、昇圧された昇圧室3c内の燃料が、燃料噴射装置31側に吐出される。
Spill operation During execution of the spill operation, the
・減圧動作
減圧動作の実行中、アクチュエータ82を第2駆動モードで作動させ、それにより、吸入チェック弁51および安全弁11の双方が、開弁状態に保持される。これにより、燃料噴射装置31側の高圧の燃料が、吐出路62、第2戻し流路71および吸入路81を介して、燃料タンク21側に戻り、その結果、燃圧PFが大きく低下する。
-Depressurization operation During the execution of the depressurization operation, the
また、第4実施形態は、第3実施形態と同様、第2発明(請求項1および3に係る発明)に対応しており、第4実施形態における各種の要素と、第2発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第4実施形態における高圧ポンプ3が、第2発明における燃料ポンプに相当するとともに、第4実施形態における吸入チェック弁51、安全弁11およびコイルばね11bが、第2発明における第1制御弁、第2制御弁およびばねにそれぞれ相当する。
The fourth embodiment, like the third embodiment, corresponds to the second invention (the invention according to
以上のように、第4実施形態によれば、スピル動作の説明で述べたように、吐出燃料量が、高圧ポンプ3の吸入側に設けられた吸入チェック弁51を用いて制御される。また、減圧動作の説明で述べたように、燃圧PFが、高圧ポンプ3の吐出側に設けられた安全弁11を用いて減圧制御される。さらに、これらの吸入チェック弁51および安全弁11が、単一のアクチュエータ82によって駆動される。したがって、吸入チェック弁51および安全弁11を、それぞれ別個のアクチュエータにより駆動する場合と比較して、レイアウトの自由度を向上させることができるとともに、製造コストを削減することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, as described in the description of the spill operation, the discharged fuel amount is controlled using the
また、アクチュエータ82による駆動モードが第1駆動モードのときには、前述した従来の場合と異なり、吸入チェック弁51のみが駆動されるので、吸入チェック弁51を用いた吐出燃料量の制御のみを行うことができ、したがって、吐出燃料量を介して、燃圧PFを適切に制御することができる。
Also, when the drive mode by the
さらに、安全弁11が、アクチュエータ82により駆動されていない場合において、安全弁11よりも下流側すなわち燃料噴射装置31側の燃料の圧力が上限値を超えない限り、コイルばね11bのばね力によって閉弁状態に保持される安全弁として機能するように構成されている。したがって、第3実施形態と同様、アクチュエータ82として、応答性が比較的低いものを用いることができる。
Further, when the
また、吸入チェック弁51および安全弁11がいずれも、アクチュエータ82によって直接、駆動される。したがって、前述した従来のようにリークされる燃料で流入量制御弁を駆動する場合と異なり、そのための配管は不要であり、レイアウトの自由度の向上と、製造コストの削減を、より一層図ることができる。同じ理由により、燃料供給装置1Cを容易に設計することができ、したがって、製造コストをさらに削減することができる。
In addition, both the
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、アクチュエータ6、52、65、82は、電磁式のものであるが、油圧式や空気圧式のものでもよい。また、実施形態は、気筒C内に燃料を直接、噴射するタイプのガソリンエンジンとしてのエンジンEに、燃料供給装置1、1A〜1Cを適用した例であるが、燃料供給装置1、1A〜1Cは、これに限らず、吸気ポートに噴射するタイプのエンジンや、ディーゼルエンジン、CNG(Compressed Natural Gas)エンジン、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the
1 燃料供給装置
1A 燃料供給装置
1B 燃料供給装置
1C 燃料供給装置
3 高圧ポンプ(燃料ポンプ)
4 吸入チェック弁(第1制御弁)
5 吐出チェック弁(第2制御弁)
6 アクチュエータ
11 安全弁(第2制御弁)
11b コイルばね(ばね)
21 燃料タンク
31 燃料噴射装置
51 吸入チェック弁(第1制御弁)
52 アクチュエータ
64 安全弁(第2制御弁)
64b コイルばね(ばね)
65 アクチュエータ
82 アクチュエータ
DESCRIPTION OF
4 Suction check valve (first control valve)
5 Discharge check valve (second control valve)
6
11b Coil spring (spring)
21
52
64b Coil spring (spring)
65
Claims (3)
前記燃料タンクおよび前記燃料噴射装置に接続され、前記燃料タンクから燃料を吸入するとともに、当該吸入した燃料を前記燃料噴射装置側に吐出する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプの吸入側に設けられ、前記燃料ポンプから前記燃料噴射装置側に吐出される燃料の量を制御するための第1制御弁と、
前記燃料ポンプよりも前記燃料噴射装置側の燃料の圧力を減圧制御するための第2制御弁と、
前記第1および第2制御弁を駆動する駆動モードとして、第1駆動モードおよび第2駆動モードを有し、前記第1駆動モードのときに、前記第1制御弁のみを駆動し、前記第2駆動モードのときに、前記第1および第2制御弁の双方を駆動する単一のアクチュエータと、
を備えることを特徴とする燃料供給装置。 A fuel supply device for supplying fuel in a fuel tank to a fuel injection device,
A fuel pump connected to the fuel tank and the fuel injection device and sucking fuel from the fuel tank and discharging the sucked fuel to the fuel injection device side;
A first control valve provided on the suction side of the fuel pump for controlling the amount of fuel discharged from the fuel pump to the fuel injection device;
A second control valve for controlling the pressure of the fuel on the fuel injector side of the fuel pump to be reduced;
As drive modes for driving the first and second control valves, there are a first drive mode and a second drive mode. In the first drive mode, only the first control valve is driven, and the second A single actuator that drives both the first and second control valves when in a drive mode;
A fuel supply device comprising:
前記アクチュエータは、前記第2駆動モードのときに、前記第2制御弁を開弁方向に駆動することを特徴とする、請求項1に記載の燃料供給装置。 When the second control valve is not driven by the actuator, the fuel pressure closer to the fuel injection device than the second control valve is greater than the fuel pressure closer to the fuel pump than the second control valve. Is configured to function as a check valve that closes in order to prevent back flow of fuel from the fuel injector side to the fuel pump when higher than
2. The fuel supply device according to claim 1, wherein the actuator drives the second control valve in a valve opening direction in the second drive mode. 3.
前記第2制御弁は、前記アクチュエータにより駆動されていない場合において、前記第2制御弁よりも前記燃料噴射装置側の燃料の圧力が所定の上限値を超えない限り、前記ばねのばね力により閉弁状態に保持される安全弁として機能するように構成されており、
前記アクチュエータは、前記第2駆動モードのときに、前記ばねのばね力に抗して、前記第2制御弁を開弁方向に駆動することを特徴とする、請求項1に記載の燃料供給装置。 The second control valve is provided with a spring,
When the second control valve is not driven by the actuator, the second control valve is closed by the spring force of the spring unless the fuel pressure on the fuel injector side of the second control valve exceeds a predetermined upper limit value. It is configured to function as a safety valve that is maintained in the valve state,
2. The fuel supply device according to claim 1, wherein the actuator drives the second control valve in a valve opening direction against a spring force of the spring in the second drive mode. .
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