JP2690734B2 - 可変吐出量高圧ポンプ - Google Patents
可変吐出量高圧ポンプInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料をイ
ンジェクタによりディーゼルエンジンの各気筒へ噴射す
るコモンレール式燃料噴射装置のコモンレール内に高圧
燃料を圧送する可変吐出量高圧ポンプに関するものであ
る。 〔従来の技術〕 近年，ディーゼルエンジンに燃料を噴射する燃料噴射
装置として、例えば特開昭59−165858号公報に示される
ような、高圧配管（コモンレール）を有する燃料噴射装
置が考案されている。 この燃料噴射装置においては、第３図に示すように、
高圧供給ポンプ７によってコモンレール４内に高圧燃料
を圧送し、この高圧燃料を電磁弁３の開閉によりインジ
ェクタ２からエンジン１の各気筒へ噴射させるようにし
ている。第７図にそのタイムチャートを示す。第７図に
おいて、（Ａ）はコモンレール圧、（Ｂ）は電磁弁３へ
の制御パルス、（Ｃ）は噴射率、（Ｄ）は高圧供給ポン
プ７からの吐出量を各々示している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記構成から成る燃料噴射装置では、第２図に示すよ
うに、噴射圧に相当する100MPaのコモンレール圧を高精
度に生成維持する必要があり、そのため、高圧供給ポン
プ７は噴射によって消費された分の燃料（噴射率（Ｃ）
の斜線部）をサイクル毎に供給する必要がある。従っ
て、高圧供給ポンプは、エンジンの負荷や回転数に応じ
て、あるいは任意所望の目標噴射圧力に応じて吐出量を
毎回電子制御できる蓄圧ポンプである必要がある。 また、この高圧供給ポンプは、各気筒の燃料噴射弁に
燃料を圧送する列型燃料噴射ポンプと異なり、全運転期
間にわたってコモンレール圧を高圧に維持することが必
要であり、エンジンのポンプ駆動トルクを低減するため
に、ポンプ内部の高圧燃料リーク、つまり高圧ポンプ室
から低圧側への燃料の洩れを最小限に押えることが重要
である。 本発明は以上のような問題点に鑑みてなされるもの
で、運転状態に応じてあるいは消費された燃料に応じて
コモンレール内への燃料吐出量を毎回電子制御でき、か
つ高圧ポンプ室から低圧側への燃料の洩れを低減するこ
とによりコモンレール圧を高圧に維持することができる
可変吐出量高圧ポンプを提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 前記問題点を解決するために、本発明では次のような
技術的手段を講じた。 すなわち、本発明の可変吐出量高圧ポンプは、 シリンダと、 このシリンダに内蔵され、エンジンによって駆動され
る燃料加圧部材と、 この燃料加圧部材により画成され前記シリンダ内の燃
料を加圧するために形成されたポンプ室と、 このポンプ室に面するとともに前記シリンダに固定し
て設けられた電磁弁とを備え、 前記電磁弁は、前記ポンプ室内の高圧燃料を低圧側へ
連通する通路のシート部を、通電時にこの電磁弁の弁体
が閉塞することにより、前記ポンプ室内の高圧燃料を高
圧の燃料が蓄圧されているコモンレール内へ圧送し、通
電期間に応じて前記コモンレールへの燃料吐出量を制御
するものであって、 前記電磁弁の弁体が、前記シート部を貫通して前記ポ
ンプ室内側に突出しており、閉弁時には、このポンプ室
側へ突出した弁体の下端面全体が前記ポンプ室内の高圧
燃料圧を閉弁方向の押圧力として受けることで、この弁
体が前記シート部を閉塞して、前記ポンプ室内の高圧燃
料を保持する外開弁として構成されていることを特徴と
する可変吐出量高圧ポンプとした。 〔作用〕 上記構成によれば、電磁弁に通電を行うと、弁体が低
圧通路へのシート部を閉塞するので、ポンプ室の燃料は
燃料加圧部材により加圧された分だけ昇圧し、コモンレ
ールへの燃料吐出量はこの通電期間によって制御され
る。 また、電磁弁の弁体を、ポンプ室側の圧力を下端面全
体に受圧する外開弁としたことにより、ポンプ室内で昇
圧された高圧の燃料圧を電磁弁の電磁力とは別に閉弁時
にシート部を閉塞する押圧力として有効に作用させ、し
かも、弁体が外開弁であることによって、弁体の下端面
全体をポンプ室の圧力押圧部として最大限有効に作用さ
せることができ、電磁弁の通電電力だけでは賄いきれな
い強力な閉弁力を確保して、閉弁時における圧力リーク
防止を実現してコモンレール内の圧力保持性の向上を実
現できる。 〔実施例〕 以下図面に基づき本発明の実施例を説明する。 第３図において、エンジン１には各気筒の燃焼室に対
してインジェクタ２が配設され、インジェクタ２からエ
ンジン１への燃料の噴射は、噴射制御要電磁弁３のON−
OFFにより制御される。インジェクタ２は各気筒共通の
高圧蓄圧配管いわゆるコモンレール４に接続されてお
り、噴射制御要電磁弁３が開弁している間、コモンレー
ル４内の燃料がインジェクタ２よりエンジン１に噴射さ
れる。従って、コモンレール４には連続的に燃料噴射圧
に相当する高い所定圧が蓄圧される必要があり、そのた
めに供給配管5,吐出弁20を経て高圧供給ポンプである本
実施例の可変吐出量高圧ポンプ７が接続される。 高圧ポンプ７は、燃料タンク８から公知の低圧供給ポ
ンプ９を経て吸入された燃料を高圧に加圧し、コモンレ
ール４内の燃料を高圧に制御維持するものである。 このシステムを制御する電子制御ユニットECU11に
は、例えばエンジン回転数センサ41及び負荷センサ42よ
り、回転数と負荷の情報が入力され、これらの信号より
判断されるエンジン状態に応じて決定される最適の噴射
時期，噴射量（＝噴射期間）となるようにECU11は噴射
量制御用電磁弁３に制御信号を出力する。同時に、ECU4
0は負荷や回転数に応じて噴射圧力が最適値となるよう
に高圧ポンプ７に制御信号を出力する。 更に、より好ましくは、コモンレール圧を検出する圧
力センサ43をコモンレール４に配設し、センサ43の信号
が予め負荷や回転数に応じて設定した最適値となるよう
に高圧ポンプ７の吐出量を制御する。 次に、第１図〜第３図を用いて本実施例の可変吐出量
高圧ポンプ７を説明する。第１図において、符号10はポ
ンプハウジングであり、下端にカム室11が形成されてい
る。カム室11には機関の回転数の1/2の速度で回転する
カム軸12が挿通されており、このカム軸12にはカム13が
形成されている。このカム13はカム軸12の１回転に２度
の上昇工程をなす。即ち２山カムの形態をなし、第２図
に示すように各々のカム13のカムリフトの角度に介する
位相は120度ポンプ回転角づつ相互に異なられてある。 ポンプハウジング10内にはシリンダ14が取り付けられ
ており、このシリンダ14内にはプランジャ15が往復動か
つ摺動自在に嵌挿されている。このプランジャ15は、従
来の列型噴射ポンプのような外周面に切欠が形成された
円筒形状のプランジャと異なり、リード類が全く設けら
れていない円柱形状をしている。また、プランジャ15の
上端面とシリンダ14の内周面とによりポンプ室16が形成
されており、シリンダ14にはポンプ室16に連通する連通
通路としてフィードホール17およびこのフィードホール
17より図中上方の位置でポンプ室16に連通する吐出孔18
のみが形成されている。フィードホール17はシリンダ14
とポンプハウジング10との間に形成された燃料溜り19に
連通しており、この燃料溜り19には導入管28を介して低
圧供給ポンプ９からの低圧燃料が供給される。 シリンダ14には吐出弁20が取り付けられており、この
吐出弁20は吐出孔18を介してポンプ室16に連通してい
る。ポンプ室16内で加圧された燃料は吐出弁20の弁体21
を復帰用スプリング22の付勢力に抗して押し開き、これ
によって加圧された高圧燃料は吐出口体23を通じてコモ
ンレール４内に圧送される。 プランジャ15の下端は弁座24に連結されており、この
弁座24は復帰用スプリング25によって摺動子26に押し付
けられている。摺動子26はカムローラ27を有し、このカ
ムローラ27はカム13に摺接している。従ってカム軸12の
回転によりカム13が回転すると、カムローラ27および弁
座24を通じてプランジャ15が往復駆動される。なお、プ
ランジャ15の往復ストロークはカム13の高低差により決
定される。従って、プランジャ15がシリンダ14内を往復
動することにより、プランジャ15の外周面がフィードホ
ール17を開閉し、プランジャ15の外周面がフィードホー
ル17を閉塞していない時にはフィードホール17を介して
低圧側の燃料がポンプ室16へ供給される。 シリンダ14には、プランジャ15の上端面に対向した位
置に電磁弁30が螺合固定されている。この電磁弁30は、
第４図に示すように一端がポンプ室16に開口し他端が低
圧側に連通する低圧通路31が形成されたボディ32と、リ
ード線33への通電時にソレノイド34の磁力によりスプリ
ング35の付勢力に抗して図中上方へ吸引されるアーマチ
ュア36と、このアーマチュア36と一体に移動してポンプ
室16への開口部に形成されたシート部37に離着すること
により低圧通路31を連通・遮断する外開弁であるときの
こ状の弁体38とを有しており、弁体38はポンプ室16内の
燃料圧を閉弁方向の押圧力として受ける。この電磁弁30
は、プランジャ15の外周面がフィードボール17を閉塞し
た後で、所定のタイミングで通電されることにより、弁
体38がシート部37に着座してプランジャ15の加圧開始時
期を設定するプレストローク制御式の電磁弁で、この電
磁弁30への通電タイミングを制御することによりコモン
レール４への吐出量を変化させることができる。なお、
低圧通路31はギャラリー41および通路42を介して燃料溜
り19に連通している。 電磁弁30を制御するために、第２図に示すように、エ
ンジン気筒数に対応する個数（本実施例の場合には６
ケ）の突起を持つ回転円盤51がカム軸12と同軸に取り付
けられ、この突起に対峠して公知の電磁ピックアップで
あるカム角度センサ50が配置され、突起がセンサの近傍
を通過するごとに信号がECU40に送られる。ここで、突
起円盤51の取付位相はカム13の各下死点近傍の回転位相
でセンサ50に接近するように決められている。 さらに、カム軸12には、一対の円盤61と気筒判別セン
サ62が同じく同軸に取り付けられている。この円盤61に
は１ケのみの突起が形成されており、従ってECU11はセ
ンサ62よりポンプ室１回転につき１ケの信号を受け取
る。この気筒判別センサ62とカム角度センサ50の信号と
からECU11は正確にポンプ特定気筒の下死点信号を判別
入手することができる。なお、第２図においてカム13は
円盤51,プランジャ15,シリンダ14等は90°回転して図示
してある。 次に本実施例の作動を説明する。最初に、第１図を用
いて本実施例の可変吐出量高圧ポンプ７の基本的作動を
説明する。 第１図において、カム軸12の回転に伴って往復動され
るプランジャ15は、下降する時プランジャ15がフィード
ホール17を開くと、このフィードホール17を介してポン
プ室16内に燃料を導入し、上昇する際プランジャ15の外
周面がフィードホール17を閉塞すると、プランジャ15は
ポンプ室16内の燃料を加圧しようとする。 しかし、この時電磁弁30に通電されていないため、電
磁弁30の弁体38は開弁している。従ってポンプ室16内の
燃料は低圧通路31,ギャラリー41,通路42を順次介して溢
流し、加圧されない。 このポンプ室16内の燃料の溢流中に、電磁弁30に制御
パルスが送られると、弁体38はシート部37に着座し、低
圧通路31が閉塞される。そのためプランジャ15によるポ
ンプ室16内の燃料の加圧が開始され、ポンプ室16内の燃
料圧力が吐出弁20のスプリング22の付勢力に打ち勝つと
吐出孔18を介して圧送された燃料は吐出弁20を押し開
き、コモンレール４内へ吐出口体23を通じて吐出され
る。 次に、第２図および第５図を用いて本実施例の可変吐
出量高圧ポンプを用いたコモンレール式燃料噴射装置の
作動を説明する。第５図は本実施例のポンプの作動の様
子をおよそポンプ１回転、即ち360°カム回転間にわた
って示すタイムチャートである。第５図において、
（Ａ）は第２図の気筒判別センサ62の信号、（Ｂ）はカ
ム角度センサ50の信号を示す、両センサの信号からECU4
0はポンプ特定気筒の特定カム位相を知ることができ
る。（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ）は各々カム12a,12b,12cの
リフト量を示し、第２図の３気筒×２山カムの構成で、
カム軸12の１回転の間に、エンジン気筒数に対応する６
回の圧送が行われる。 また、（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ）は第２図の電磁弁30a,
30b,30cへの制御信号を示しており、プランジャ15の外
周面がフィードホール17を閉塞した後、カム角信号から
所定のタイミングTFF（あるいはカム角）でECU40から各
々の電磁弁30a,30b,30cへ制御信号が送られ、この制御
信号は次のカム角信号で遮断される。従って、電磁弁30
へ制御信号が送られている間は電磁弁30は閉弁している
ので、閉弁以後のカムリフトHEの間にプランジャ15によ
って加圧されたポンプ室16内の燃料は第５図に斜線で示
す部分に対応して吐出弁20を経てコモンレール４内へ流
入し、コモンレール４内に蓄圧される。 ここで、電磁弁30の弁体38はポンプ室16内の燃料圧を
閉弁方向の押圧力として受ける構造であるので、弁体38
がシート部37に精度良く着座するように加圧されていれ
ば、弁体38がシート部37に着座した状態では弁体38はプ
ランジャ15の加圧行程によるポンプ室16内の燃料圧によ
り閉弁方向に押圧され、さらに優れたシール性を保つこ
とができる。 また、プランジャ15はリード類が設けられていない円
柱形状であり、かつ上述したように電磁弁30の弁体38は
加圧行程時に優れたシール性を有している。従って、シ
リンダ14の内周面とプランジャ15の上面とにより形成さ
れるポンプ室16内の高圧の加圧燃料がリード類を介して
低圧側へ漏れ出ることがないので、プランジャ15の加圧
行程によるポンプ室16の高圧燃料の低圧側へのリークを
低減することができる。なお、本実施例では、シリンダ
14にはポンプ室16に連通する通路として燃料の吸入・吐
出に最低限必要なフィードホール17および吐出孔18のみ
が形成されている構成であるので、ポンプ室16内の高圧
燃料の低圧側へのリークを最小限度に押えることができ
る。 なお、上記作動において、電磁弁30a,30b,30cへの通
電タイミングTFFをエンジン負荷（負荷センサ42にて検
出），エンジン回転数（回転数センサ41にて検出）ある
いはコモンレール圧（圧力センサ43にて検出）に応じて
制御すれば、目標とするコモンレール圧の生成・維持に
必要な燃料の吐出量の制御ができ、所望のコモンレール
圧を達成することができる。つまり、通電タイミングT
FFを長く制御すれば、ポンプ室16と低圧通路31との連通
時間が長くなるので、いわゆるプレストローク時間が長
くなり燃料の吐出量は減少する。逆に、通電タイミング
TFFを短く制御すれば、ポンプ室16と低圧通路31との連
通時間が短くなるので、プレストローク時間が短くなり
燃料の吐出量は増加する。 次に、本発明の他の実施例を第６図を用いて説明す
る。本実施例は、前記実施例の他の制御方法を示すもの
であり、構成は前記実施例と同様である。 第６図は本実施例の制御方法を示すタイムチャートで
ある。第６図において、（Ａ）は第２図の気筒判別セン
サ62の信号、（Ｂ）はカム角度センサ50の信号、（Ｃ）
は電磁弁30への制御信号、（Ｄ）は電磁弁30の弁体38の
リフト量、（Ｅ）はカム13のリフト量を各々示してい
る。 第６図に示すように、本実施例では、カム角信号から
所定のタイミングTFFで、ECU40から電磁弁30へ送られる
制御信号の通電時間TEを電磁弁30の弁体38の閉弁に要す
る応答時間T0より僅かに大きく設定したものである。 つまり、ECU40から電磁弁30へ制御信号が送られる
と、電磁弁30の弁体38は磁力により吸引され、弁体38は
シート部37に着座する。なお、第６図の応答時間T0は、
上記作動のECU40から電磁弁30への通電後における弁体3
8がシート部37に着座するまでに要する作動応答時間を
示している。その結果、弁体38により低圧通路31が閉塞
され、プランジャ15によるポンプ室16内の燃料の加圧が
開始されて、ポンプ室16内の燃料圧は急激に上昇する。 その直後、ECU40から電磁弁30への制御信号は通電時
間TEの経過後に停止されるため、弁体38はスプリング35
の付勢力により開弁しようとする。しかし、この時、弁
体38はポンプ室16内の高圧の燃料圧を閉弁方向の押圧力
として受けるため、弁体38は開弁せず閉弁状態を保つこ
とになる。 そして、吐出弁20からコモンレール４内へ第６図の
（Ｅ）に斜線で示す部分に対応する高圧燃料が吐出され
てプランジャ15の加圧行程が終了すると、ポンプ室16内
の燃料圧が低下し、電磁弁30の弁体38はスプリング35の
付勢力により開弁する。 以上のように、本実施例の制御方法によれば、前記実
施例の制御方法に比して第６図の（Ｃ）にＳで示される
電気エネルギーを節約することができ、かつ前記実施例
のようにECU40から電磁弁30への制御信号の通電時間を
運転状態に応じて制御する必要がなく通電時間TEのみを
設定すれば良いのでECU40による高圧ポンプ７の制御が
簡易化される。 〔発明の効果〕 以上述べたとおり、本発明によれば、電磁弁に通電を
行うと、弁体が低圧通路へのシート部を閉塞するので、
ポンプ室の燃料は燃料加圧部材により加圧された分だけ
昇圧し、コモンレールへの燃料吐出量はこの通電期間に
よって制御することが可能となる。 特に、電磁弁の弁体を、ポンプ室側の圧力を下端面全
体に受圧する外開弁としたことにより、ポンプ室内で昇
圧された高圧の燃料圧を電磁弁の電磁力とは別に閉弁時
にシート部を閉塞する押圧力として有効に作用させ、し
かも、弁体が外開弁であることによって、弁体の下端面
全体をポンプ室の圧力押圧部として有効に利用するよう
に工夫したものであり、この工夫により、電磁弁の通電
電力だけでは賄いきれない強力な閉弁力を確保して、閉
弁時における圧力リーク防止を実現してコモンレール内
の圧力保持性の向上を実現できるという優れた効果があ
る。
ンジェクタによりディーゼルエンジンの各気筒へ噴射す
るコモンレール式燃料噴射装置のコモンレール内に高圧
燃料を圧送する可変吐出量高圧ポンプに関するものであ
る。 〔従来の技術〕 近年，ディーゼルエンジンに燃料を噴射する燃料噴射
装置として、例えば特開昭59−165858号公報に示される
ような、高圧配管（コモンレール）を有する燃料噴射装
置が考案されている。 この燃料噴射装置においては、第３図に示すように、
高圧供給ポンプ７によってコモンレール４内に高圧燃料
を圧送し、この高圧燃料を電磁弁３の開閉によりインジ
ェクタ２からエンジン１の各気筒へ噴射させるようにし
ている。第７図にそのタイムチャートを示す。第７図に
おいて、（Ａ）はコモンレール圧、（Ｂ）は電磁弁３へ
の制御パルス、（Ｃ）は噴射率、（Ｄ）は高圧供給ポン
プ７からの吐出量を各々示している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記構成から成る燃料噴射装置では、第２図に示すよ
うに、噴射圧に相当する100MPaのコモンレール圧を高精
度に生成維持する必要があり、そのため、高圧供給ポン
プ７は噴射によって消費された分の燃料（噴射率（Ｃ）
の斜線部）をサイクル毎に供給する必要がある。従っ
て、高圧供給ポンプは、エンジンの負荷や回転数に応じ
て、あるいは任意所望の目標噴射圧力に応じて吐出量を
毎回電子制御できる蓄圧ポンプである必要がある。 また、この高圧供給ポンプは、各気筒の燃料噴射弁に
燃料を圧送する列型燃料噴射ポンプと異なり、全運転期
間にわたってコモンレール圧を高圧に維持することが必
要であり、エンジンのポンプ駆動トルクを低減するため
に、ポンプ内部の高圧燃料リーク、つまり高圧ポンプ室
から低圧側への燃料の洩れを最小限に押えることが重要
である。 本発明は以上のような問題点に鑑みてなされるもの
で、運転状態に応じてあるいは消費された燃料に応じて
コモンレール内への燃料吐出量を毎回電子制御でき、か
つ高圧ポンプ室から低圧側への燃料の洩れを低減するこ
とによりコモンレール圧を高圧に維持することができる
可変吐出量高圧ポンプを提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 前記問題点を解決するために、本発明では次のような
技術的手段を講じた。 すなわち、本発明の可変吐出量高圧ポンプは、 シリンダと、 このシリンダに内蔵され、エンジンによって駆動され
る燃料加圧部材と、 この燃料加圧部材により画成され前記シリンダ内の燃
料を加圧するために形成されたポンプ室と、 このポンプ室に面するとともに前記シリンダに固定し
て設けられた電磁弁とを備え、 前記電磁弁は、前記ポンプ室内の高圧燃料を低圧側へ
連通する通路のシート部を、通電時にこの電磁弁の弁体
が閉塞することにより、前記ポンプ室内の高圧燃料を高
圧の燃料が蓄圧されているコモンレール内へ圧送し、通
電期間に応じて前記コモンレールへの燃料吐出量を制御
するものであって、 前記電磁弁の弁体が、前記シート部を貫通して前記ポ
ンプ室内側に突出しており、閉弁時には、このポンプ室
側へ突出した弁体の下端面全体が前記ポンプ室内の高圧
燃料圧を閉弁方向の押圧力として受けることで、この弁
体が前記シート部を閉塞して、前記ポンプ室内の高圧燃
料を保持する外開弁として構成されていることを特徴と
する可変吐出量高圧ポンプとした。 〔作用〕 上記構成によれば、電磁弁に通電を行うと、弁体が低
圧通路へのシート部を閉塞するので、ポンプ室の燃料は
燃料加圧部材により加圧された分だけ昇圧し、コモンレ
ールへの燃料吐出量はこの通電期間によって制御され
る。 また、電磁弁の弁体を、ポンプ室側の圧力を下端面全
体に受圧する外開弁としたことにより、ポンプ室内で昇
圧された高圧の燃料圧を電磁弁の電磁力とは別に閉弁時
にシート部を閉塞する押圧力として有効に作用させ、し
かも、弁体が外開弁であることによって、弁体の下端面
全体をポンプ室の圧力押圧部として最大限有効に作用さ
せることができ、電磁弁の通電電力だけでは賄いきれな
い強力な閉弁力を確保して、閉弁時における圧力リーク
防止を実現してコモンレール内の圧力保持性の向上を実
現できる。 〔実施例〕 以下図面に基づき本発明の実施例を説明する。 第３図において、エンジン１には各気筒の燃焼室に対
してインジェクタ２が配設され、インジェクタ２からエ
ンジン１への燃料の噴射は、噴射制御要電磁弁３のON−
OFFにより制御される。インジェクタ２は各気筒共通の
高圧蓄圧配管いわゆるコモンレール４に接続されてお
り、噴射制御要電磁弁３が開弁している間、コモンレー
ル４内の燃料がインジェクタ２よりエンジン１に噴射さ
れる。従って、コモンレール４には連続的に燃料噴射圧
に相当する高い所定圧が蓄圧される必要があり、そのた
めに供給配管5,吐出弁20を経て高圧供給ポンプである本
実施例の可変吐出量高圧ポンプ７が接続される。 高圧ポンプ７は、燃料タンク８から公知の低圧供給ポ
ンプ９を経て吸入された燃料を高圧に加圧し、コモンレ
ール４内の燃料を高圧に制御維持するものである。 このシステムを制御する電子制御ユニットECU11に
は、例えばエンジン回転数センサ41及び負荷センサ42よ
り、回転数と負荷の情報が入力され、これらの信号より
判断されるエンジン状態に応じて決定される最適の噴射
時期，噴射量（＝噴射期間）となるようにECU11は噴射
量制御用電磁弁３に制御信号を出力する。同時に、ECU4
0は負荷や回転数に応じて噴射圧力が最適値となるよう
に高圧ポンプ７に制御信号を出力する。 更に、より好ましくは、コモンレール圧を検出する圧
力センサ43をコモンレール４に配設し、センサ43の信号
が予め負荷や回転数に応じて設定した最適値となるよう
に高圧ポンプ７の吐出量を制御する。 次に、第１図〜第３図を用いて本実施例の可変吐出量
高圧ポンプ７を説明する。第１図において、符号10はポ
ンプハウジングであり、下端にカム室11が形成されてい
る。カム室11には機関の回転数の1/2の速度で回転する
カム軸12が挿通されており、このカム軸12にはカム13が
形成されている。このカム13はカム軸12の１回転に２度
の上昇工程をなす。即ち２山カムの形態をなし、第２図
に示すように各々のカム13のカムリフトの角度に介する
位相は120度ポンプ回転角づつ相互に異なられてある。 ポンプハウジング10内にはシリンダ14が取り付けられ
ており、このシリンダ14内にはプランジャ15が往復動か
つ摺動自在に嵌挿されている。このプランジャ15は、従
来の列型噴射ポンプのような外周面に切欠が形成された
円筒形状のプランジャと異なり、リード類が全く設けら
れていない円柱形状をしている。また、プランジャ15の
上端面とシリンダ14の内周面とによりポンプ室16が形成
されており、シリンダ14にはポンプ室16に連通する連通
通路としてフィードホール17およびこのフィードホール
17より図中上方の位置でポンプ室16に連通する吐出孔18
のみが形成されている。フィードホール17はシリンダ14
とポンプハウジング10との間に形成された燃料溜り19に
連通しており、この燃料溜り19には導入管28を介して低
圧供給ポンプ９からの低圧燃料が供給される。 シリンダ14には吐出弁20が取り付けられており、この
吐出弁20は吐出孔18を介してポンプ室16に連通してい
る。ポンプ室16内で加圧された燃料は吐出弁20の弁体21
を復帰用スプリング22の付勢力に抗して押し開き、これ
によって加圧された高圧燃料は吐出口体23を通じてコモ
ンレール４内に圧送される。 プランジャ15の下端は弁座24に連結されており、この
弁座24は復帰用スプリング25によって摺動子26に押し付
けられている。摺動子26はカムローラ27を有し、このカ
ムローラ27はカム13に摺接している。従ってカム軸12の
回転によりカム13が回転すると、カムローラ27および弁
座24を通じてプランジャ15が往復駆動される。なお、プ
ランジャ15の往復ストロークはカム13の高低差により決
定される。従って、プランジャ15がシリンダ14内を往復
動することにより、プランジャ15の外周面がフィードホ
ール17を開閉し、プランジャ15の外周面がフィードホー
ル17を閉塞していない時にはフィードホール17を介して
低圧側の燃料がポンプ室16へ供給される。 シリンダ14には、プランジャ15の上端面に対向した位
置に電磁弁30が螺合固定されている。この電磁弁30は、
第４図に示すように一端がポンプ室16に開口し他端が低
圧側に連通する低圧通路31が形成されたボディ32と、リ
ード線33への通電時にソレノイド34の磁力によりスプリ
ング35の付勢力に抗して図中上方へ吸引されるアーマチ
ュア36と、このアーマチュア36と一体に移動してポンプ
室16への開口部に形成されたシート部37に離着すること
により低圧通路31を連通・遮断する外開弁であるときの
こ状の弁体38とを有しており、弁体38はポンプ室16内の
燃料圧を閉弁方向の押圧力として受ける。この電磁弁30
は、プランジャ15の外周面がフィードボール17を閉塞し
た後で、所定のタイミングで通電されることにより、弁
体38がシート部37に着座してプランジャ15の加圧開始時
期を設定するプレストローク制御式の電磁弁で、この電
磁弁30への通電タイミングを制御することによりコモン
レール４への吐出量を変化させることができる。なお、
低圧通路31はギャラリー41および通路42を介して燃料溜
り19に連通している。 電磁弁30を制御するために、第２図に示すように、エ
ンジン気筒数に対応する個数（本実施例の場合には６
ケ）の突起を持つ回転円盤51がカム軸12と同軸に取り付
けられ、この突起に対峠して公知の電磁ピックアップで
あるカム角度センサ50が配置され、突起がセンサの近傍
を通過するごとに信号がECU40に送られる。ここで、突
起円盤51の取付位相はカム13の各下死点近傍の回転位相
でセンサ50に接近するように決められている。 さらに、カム軸12には、一対の円盤61と気筒判別セン
サ62が同じく同軸に取り付けられている。この円盤61に
は１ケのみの突起が形成されており、従ってECU11はセ
ンサ62よりポンプ室１回転につき１ケの信号を受け取
る。この気筒判別センサ62とカム角度センサ50の信号と
からECU11は正確にポンプ特定気筒の下死点信号を判別
入手することができる。なお、第２図においてカム13は
円盤51,プランジャ15,シリンダ14等は90°回転して図示
してある。 次に本実施例の作動を説明する。最初に、第１図を用
いて本実施例の可変吐出量高圧ポンプ７の基本的作動を
説明する。 第１図において、カム軸12の回転に伴って往復動され
るプランジャ15は、下降する時プランジャ15がフィード
ホール17を開くと、このフィードホール17を介してポン
プ室16内に燃料を導入し、上昇する際プランジャ15の外
周面がフィードホール17を閉塞すると、プランジャ15は
ポンプ室16内の燃料を加圧しようとする。 しかし、この時電磁弁30に通電されていないため、電
磁弁30の弁体38は開弁している。従ってポンプ室16内の
燃料は低圧通路31,ギャラリー41,通路42を順次介して溢
流し、加圧されない。 このポンプ室16内の燃料の溢流中に、電磁弁30に制御
パルスが送られると、弁体38はシート部37に着座し、低
圧通路31が閉塞される。そのためプランジャ15によるポ
ンプ室16内の燃料の加圧が開始され、ポンプ室16内の燃
料圧力が吐出弁20のスプリング22の付勢力に打ち勝つと
吐出孔18を介して圧送された燃料は吐出弁20を押し開
き、コモンレール４内へ吐出口体23を通じて吐出され
る。 次に、第２図および第５図を用いて本実施例の可変吐
出量高圧ポンプを用いたコモンレール式燃料噴射装置の
作動を説明する。第５図は本実施例のポンプの作動の様
子をおよそポンプ１回転、即ち360°カム回転間にわた
って示すタイムチャートである。第５図において、
（Ａ）は第２図の気筒判別センサ62の信号、（Ｂ）はカ
ム角度センサ50の信号を示す、両センサの信号からECU4
0はポンプ特定気筒の特定カム位相を知ることができ
る。（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ）は各々カム12a,12b,12cの
リフト量を示し、第２図の３気筒×２山カムの構成で、
カム軸12の１回転の間に、エンジン気筒数に対応する６
回の圧送が行われる。 また、（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ）は第２図の電磁弁30a,
30b,30cへの制御信号を示しており、プランジャ15の外
周面がフィードホール17を閉塞した後、カム角信号から
所定のタイミングTFF（あるいはカム角）でECU40から各
々の電磁弁30a,30b,30cへ制御信号が送られ、この制御
信号は次のカム角信号で遮断される。従って、電磁弁30
へ制御信号が送られている間は電磁弁30は閉弁している
ので、閉弁以後のカムリフトHEの間にプランジャ15によ
って加圧されたポンプ室16内の燃料は第５図に斜線で示
す部分に対応して吐出弁20を経てコモンレール４内へ流
入し、コモンレール４内に蓄圧される。 ここで、電磁弁30の弁体38はポンプ室16内の燃料圧を
閉弁方向の押圧力として受ける構造であるので、弁体38
がシート部37に精度良く着座するように加圧されていれ
ば、弁体38がシート部37に着座した状態では弁体38はプ
ランジャ15の加圧行程によるポンプ室16内の燃料圧によ
り閉弁方向に押圧され、さらに優れたシール性を保つこ
とができる。 また、プランジャ15はリード類が設けられていない円
柱形状であり、かつ上述したように電磁弁30の弁体38は
加圧行程時に優れたシール性を有している。従って、シ
リンダ14の内周面とプランジャ15の上面とにより形成さ
れるポンプ室16内の高圧の加圧燃料がリード類を介して
低圧側へ漏れ出ることがないので、プランジャ15の加圧
行程によるポンプ室16の高圧燃料の低圧側へのリークを
低減することができる。なお、本実施例では、シリンダ
14にはポンプ室16に連通する通路として燃料の吸入・吐
出に最低限必要なフィードホール17および吐出孔18のみ
が形成されている構成であるので、ポンプ室16内の高圧
燃料の低圧側へのリークを最小限度に押えることができ
る。 なお、上記作動において、電磁弁30a,30b,30cへの通
電タイミングTFFをエンジン負荷（負荷センサ42にて検
出），エンジン回転数（回転数センサ41にて検出）ある
いはコモンレール圧（圧力センサ43にて検出）に応じて
制御すれば、目標とするコモンレール圧の生成・維持に
必要な燃料の吐出量の制御ができ、所望のコモンレール
圧を達成することができる。つまり、通電タイミングT
FFを長く制御すれば、ポンプ室16と低圧通路31との連通
時間が長くなるので、いわゆるプレストローク時間が長
くなり燃料の吐出量は減少する。逆に、通電タイミング
TFFを短く制御すれば、ポンプ室16と低圧通路31との連
通時間が短くなるので、プレストローク時間が短くなり
燃料の吐出量は増加する。 次に、本発明の他の実施例を第６図を用いて説明す
る。本実施例は、前記実施例の他の制御方法を示すもの
であり、構成は前記実施例と同様である。 第６図は本実施例の制御方法を示すタイムチャートで
ある。第６図において、（Ａ）は第２図の気筒判別セン
サ62の信号、（Ｂ）はカム角度センサ50の信号、（Ｃ）
は電磁弁30への制御信号、（Ｄ）は電磁弁30の弁体38の
リフト量、（Ｅ）はカム13のリフト量を各々示してい
る。 第６図に示すように、本実施例では、カム角信号から
所定のタイミングTFFで、ECU40から電磁弁30へ送られる
制御信号の通電時間TEを電磁弁30の弁体38の閉弁に要す
る応答時間T0より僅かに大きく設定したものである。 つまり、ECU40から電磁弁30へ制御信号が送られる
と、電磁弁30の弁体38は磁力により吸引され、弁体38は
シート部37に着座する。なお、第６図の応答時間T0は、
上記作動のECU40から電磁弁30への通電後における弁体3
8がシート部37に着座するまでに要する作動応答時間を
示している。その結果、弁体38により低圧通路31が閉塞
され、プランジャ15によるポンプ室16内の燃料の加圧が
開始されて、ポンプ室16内の燃料圧は急激に上昇する。 その直後、ECU40から電磁弁30への制御信号は通電時
間TEの経過後に停止されるため、弁体38はスプリング35
の付勢力により開弁しようとする。しかし、この時、弁
体38はポンプ室16内の高圧の燃料圧を閉弁方向の押圧力
として受けるため、弁体38は開弁せず閉弁状態を保つこ
とになる。 そして、吐出弁20からコモンレール４内へ第６図の
（Ｅ）に斜線で示す部分に対応する高圧燃料が吐出され
てプランジャ15の加圧行程が終了すると、ポンプ室16内
の燃料圧が低下し、電磁弁30の弁体38はスプリング35の
付勢力により開弁する。 以上のように、本実施例の制御方法によれば、前記実
施例の制御方法に比して第６図の（Ｃ）にＳで示される
電気エネルギーを節約することができ、かつ前記実施例
のようにECU40から電磁弁30への制御信号の通電時間を
運転状態に応じて制御する必要がなく通電時間TEのみを
設定すれば良いのでECU40による高圧ポンプ７の制御が
簡易化される。 〔発明の効果〕 以上述べたとおり、本発明によれば、電磁弁に通電を
行うと、弁体が低圧通路へのシート部を閉塞するので、
ポンプ室の燃料は燃料加圧部材により加圧された分だけ
昇圧し、コモンレールへの燃料吐出量はこの通電期間に
よって制御することが可能となる。 特に、電磁弁の弁体を、ポンプ室側の圧力を下端面全
体に受圧する外開弁としたことにより、ポンプ室内で昇
圧された高圧の燃料圧を電磁弁の電磁力とは別に閉弁時
にシート部を閉塞する押圧力として有効に作用させ、し
かも、弁体が外開弁であることによって、弁体の下端面
全体をポンプ室の圧力押圧部として有効に利用するよう
に工夫したものであり、この工夫により、電磁弁の通電
電力だけでは賄いきれない強力な閉弁力を確保して、閉
弁時における圧力リーク防止を実現してコモンレール内
の圧力保持性の向上を実現できるという優れた効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第５図は本発明の実施例に関するもので、第１
図は本実施例の構成を示す断面図、第２図は本実施例を
コモンレール式燃料噴射装置に用いた要部構成図、第３
図は本実施例をコモンレール式燃料噴射装置に用いた場
合の前提となる構成図、第４図は第１図に示す電磁弁30
の構成を示す断面図、第５図は第２図に示す装置の作動
説明に供するタイムチャート、第６図は本発明の他の実
施例を示すタイムチャート、第７図は従来の制御方法を
示すタイムチャートである。
図は本実施例の構成を示す断面図、第２図は本実施例を
コモンレール式燃料噴射装置に用いた要部構成図、第３
図は本実施例をコモンレール式燃料噴射装置に用いた場
合の前提となる構成図、第４図は第１図に示す電磁弁30
の構成を示す断面図、第５図は第２図に示す装置の作動
説明に供するタイムチャート、第６図は本発明の他の実
施例を示すタイムチャート、第７図は従来の制御方法を
示すタイムチャートである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 加納 裕之
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(72)発明者 金森 弘恭
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(72)発明者 熊野 幹夫
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(56)参考文献 特開 昭55−72651（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−72867（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−99266（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．シリンダと、 このシリンダに内蔵され、エンジンによって駆動される
燃料加圧部材と、 この燃料加圧部材により画成され前記シリンダ内の燃料
を加圧するために形成されたポンプ室と、 このポンプ室に面するとともに前記シリンダに固定して
設けられた電磁弁とを備え、 前記電磁弁は、前記ポンプ室内の高圧燃料を低圧側へ連
通する通路のシート部を、通電時にこの電磁弁の弁体が
閉塞することにより、前記ポンプ室内の高圧燃料を高圧
の燃料が蓄圧されているコモンレール内へ圧送し、通電
期間に応じて前記コモンレールへの燃料吐出量を制御す
るものであって、 前記電磁弁の弁体が、前記シート部を貫通して前記ポン
プ室内側に突出しており、閉弁時には、このポンプ室側
へ突出した弁体の下端面全体が前記ポンプ室内の高圧燃
料圧を閉弁方向の押圧力として受けることで、この弁体
が前記シート部を閉塞して、前記ポンプ室内の高圧燃料
を保持する外開弁として構成されていることを特徴とす
る可変吐出量高圧ポンプ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62231349A JP2690734B2 (ja) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | 可変吐出量高圧ポンプ |
| DE88115243T DE3885689T2 (de) | 1987-09-16 | 1988-09-16 | Hochdruckverstellpumpe. |
| EP88115243A EP0307947B1 (en) | 1987-09-16 | 1988-09-16 | Variable discharge high pressure pump |
| US07/462,870 US5094216A (en) | 1987-09-16 | 1990-01-08 | Variable discharge high pressure pump |
| US07/699,589 US5197438A (en) | 1987-09-16 | 1991-05-14 | Variable discharge high pressure pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62231349A JP2690734B2 (ja) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | 可変吐出量高圧ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6473166A JPS6473166A (en) | 1989-03-17 |
| JP2690734B2 true JP2690734B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=16922231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62231349A Expired - Lifetime JP2690734B2 (ja) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | 可変吐出量高圧ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2690734B2 (ja) |
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| DE102010000276A1 (de) | 2009-02-05 | 2010-09-23 | Denso Corporation, Kariya-City | Kraftstoffzuführvorrichtung |
| DE102011077759A1 (de) | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Denso Corporation | Steuervorrichtung für eine Hochdruckpumpe |
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1987
- 1987-09-16 JP JP62231349A patent/JP2690734B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| JPS6473166A (en) | 1989-03-17 |
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