JP4648254B2 - High pressure fuel pump - Google Patents
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Description
Translated fromJapanese本発明は、内燃機関の燃料供給システムに用いられるプランジャ式高圧燃料ポンプ、特に、低圧配管の圧力脈動を効果的に低減できるプランジャ式高圧燃料ポンプに関するものである。 The present invention relates to a plunger-type high-pressure fuel pump used in a fuel supply system for an internal combustion engine, and more particularly to a plunger-type high-pressure fuel pump that can effectively reduce pressure pulsation in a low-pressure pipe.
近年、環境保全の観点から自動車のクリーンな排気と燃費の向上を目的として、ダイレクトインジェクションエンジン（筒内噴射内燃機関）の開発が行われている。この筒内噴射内燃機関は、燃料噴射弁による燃料噴射を気筒の燃焼室内に直接行うタイプの内燃機関であり、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくすることにより、前記噴射燃料の燃焼を促進し、排出ガス中の特定物質の削減と燃費向上等を図っているものである。 In recent years, direct injection engines (in-cylinder injection internal combustion engines) have been developed for the purpose of improving the exhaust emission and fuel consumption of automobiles from the viewpoint of environmental conservation. This in-cylinder injection internal combustion engine is an internal combustion engine of a type in which fuel injection by a fuel injection valve is directly performed in a combustion chamber of a cylinder, and by reducing the particle size of fuel injected from the fuel injection valve, the injected fuel Combustion is promoted to reduce specific substances in exhaust gas and improve fuel efficiency.
ここで、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくするには、前記燃料の高圧化を図る手段が必要となり、このため前記燃料噴射弁に高圧の燃料を圧送する高圧燃料ポンプの技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Here, in order to reduce the particle size of the fuel injected from the fuel injection valve, means for increasing the pressure of the fuel is required. For this reason, a high-pressure fuel pump that pumps high-pressure fuel to the fuel injection valve is required. A technique has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１に記載された技術は、燃料噴射弁の燃料噴射量に応じて供給される高圧燃料の流量制御を行うことにより、高圧燃料ポンプ駆動力の低減と流量制御用の弁が作動しない場合にも燃料の供給を行うものである。流量制御機構として、常時開弁式と常時閉弁式の２種類の吸入弁が記されており、いずれの場合でも、吐出工程中に吸入弁が閉弁するタイミングを操作することにより、高圧燃料ポンプが加圧する燃料の容積を調節するものである。 In the technique described in
しかしながら、上記の高圧燃料ポンプは燃料の間欠的な吸入・吐出を繰返すため、その上流側と下流側の配管に圧力脈動が発生し、例えば低圧配管側においては、高圧ポンプが燃料を吸入するときに圧力が低下し、吐出するときに圧力が上昇する。 However, since the above-described high-pressure fuel pump repeats intermittent suction and discharge of fuel, pressure pulsation occurs in the upstream and downstream pipes. For example, when the high-pressure pump sucks fuel on the low-pressure pipe side, The pressure drops at the same time, and the pressure rises when discharging.
本発明はこのような問題の解決を課題としてなされたものであり、その目的は、高圧燃料ポンプの動作に起因する低圧配管における圧力脈動を低減することができる高圧燃料ポンプを提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a high-pressure fuel pump that can reduce pressure pulsation in low-pressure piping caused by the operation of the high-pressure fuel pump. .
上記の目的を達成するため、本発明に係るプランジャ式高圧燃料ポンプは、加圧室とは反対側に、プランジャが往復運動することにより容積が変化する吸入副室を設け、かつ吸入副室と吸入側管路を連通する通路にアキュムレータを備える。In order to achieve the above object, aplunger type high-pressure fuel pump according to thepresent invention is provided with a suction subchamber whose volume is changed by reciprocating movement of a plunger on the side opposite to the pressurization chamber, An accumulator is provided in a passage communicating with the suction side pipe line.
更に望ましくは、前記プランジャ式高圧燃料ポンプにおいて、吸入副室と加圧室の押しのけ容積の比が概ね２：３とするものである。詳細は後述するが、こうすることにより、ポンプの運転モード全域において、低圧配管への燃料流速が理論上最小化され、低圧配管の圧力脈動を効果的に低減できる。 More preferably, in the plunger type high-pressure fuel pump, the ratio of the displacement volume between the suction sub chamber and the pressurizing chamber is approximately 2: 3. Although details will be described later, by doing so, the fuel flow velocity to the low-pressure pipe is theoretically minimized in the entire operation mode of the pump, and the pressure pulsation of the low-pressure pipe can be effectively reduced.
または、ポンプハウジング内に設けられたシリンダと、シリンダ内に摺動可能に設けられるものであってかつ回転するカムに従って往復運動するプランジャと、前記プランジャ及び前記シリンダにより形成される加圧室と、前記加圧室と吸入側管路の間を開閉する吸入弁と、前記加圧室と吐出側管路の間を開閉する吐出弁と、前記吸入弁の開閉を操作するアクチュエータとを備えたプランジャ式高圧燃料ポンプであって、前記プランジャは大径部と小径部から形成されて該小径部には摺接するシール部材を設け、前記プランジャの該小径部と該シール部材により形成される吸入副室を設け、該吸入副室と前記吸入側管路との間を連通する通路を備えたプランジャ式高圧燃料ポンプとする。こうすることにより、前記の吸入副室を、プランジャの小径部とシール部材により構成することができ、かつ、シール部材の径を小型化することにより、シール部材からの漏れ量を低減できる。 Alternatively, a cylinder provided in the pump housing, a plunger that is slidable in the cylinder and reciprocates according to a rotating cam, and a pressure chamber formed by the plunger and the cylinder, Plunger comprising: a suction valve that opens and closes between the pressurizing chamber and the suction side conduit; a discharge valve that opens and closes between the pressurization chamber and the discharge side conduit; and an actuator that operates to open and close the suction valve A high pressure fuel pump, wherein the plunger is formed of a large diameter portion and a small diameter portion, and a seal member is provided in sliding contact with the small diameter portion, and a suction subchamber formed by the small diameter portion of the plunger and the seal member And a plunger type high-pressure fuel pump having a passage communicating between the suction sub chamber and the suction side pipe. In this way, the suction sub chamber can be constituted by the small diameter portion of the plunger and the seal member, and the amount of leakage from the seal member can be reduced by reducing the diameter of the seal member.
更に望ましくは、プランジャ式高圧燃料ポンプにおいて、プランジャの小径部と大径部の断面積の比が概ね１：３となるようにするものである。こうすることにより、吸入副室と加圧室の押しのけ容積の比が概ね２：３となって、前記と同じく、低圧配管の圧力脈動を効果的に低減することができる。 More preferably, in the plunger type high-pressure fuel pump, the ratio of the cross-sectional area of the small diameter portion and the large diameter portion of the plunger is approximately 1: 3. By doing so, the ratio of the displacement volume of the suction sub chamber and the pressurizing chamber becomes approximately 2: 3, and the pressure pulsation of the low pressure pipe can be effectively reduced as described above.
更に望ましくは、吸入副室と吸入側管路との間を連通する通路内にオリフィスなどの絞り部を設けたものである。こうすることにより、ポンプの吐出工程中において、吸入副室内に燃料が抜けにくくなり、吸入副室内の圧力が低くなる。そうすると、次の吸入工程において、プランジャが吸入副室側へ吸い寄せられてジャンピングしにくくなる。 More preferably, a throttle portion such as an orifice is provided in a passage communicating between the suction sub chamber and the suction side pipe line. This makes it difficult for fuel to escape into the suction subchamber during the pump discharge process, and lowers the pressure in the suction subchamber. Then, in the next inhalation step, the plunger is sucked toward the inhalation subchamber side and is difficult to jump.
更に望ましくは、吸入側管路と吸入弁の間にアキュムレータを設けたものである。こうすることにより、前述のごとく吸入側管路へ出入りする流量変動が低減され、かつ、アキュムレータが吸入側管路へ伝播する前に圧力脈動を吸収することができる。 More preferably, an accumulator is provided between the suction side pipe line and the suction valve. By doing so, the flow rate fluctuation entering and exiting the suction side conduit as described above is reduced, and the pressure pulsation can be absorbed before the accumulator propagates to the suction side conduit.
以上のごとく構成されたプランジャ式高圧燃料ポンプでは、加圧室から低圧配管へ吸入・吐出する燃料の量を、吸入副室へ吐出・吸入する燃料が効果的に相殺することにより、低圧配管の圧力脈動を低減することができる。 In the plunger type high-pressure fuel pump configured as described above, the amount of fuel sucked and discharged from the pressurizing chamber to the low-pressure pipe is effectively offset by the fuel discharged and sucked into the suction sub-chamber. Pressure pulsation can be reduced.
本発明によれば、加圧室と吸入通路の間で吸入又は吐出される燃料の圧力脈動と、吸入副室と吸入通路の間で吐出又は吸入される燃料の圧力脈動とをアキュムレータで効果的に相殺することにより、吸入通路に連通する低圧配管の圧力脈動を低減することができる。According to the present invention, the pressure pulsation of the fuel sucked or discharged between the pressurizing chamber and the suction passage and the pressure pulsation of the fuel discharged or sucked between the suction subchamber and the suction passage are effectively used by the accumulator. By canceling out, the pressure pulsation of the low-pressure pipe communicating with the suction passage can be reduced.
[実施例１]
以下、本発明の実施例を説明する。
まず、図１を用いて本実施例の可変容量式燃料ポンプであるプランジャ式高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムの構成を説明する。ポンプ本体１には、燃料吸入通路１０、吐出通路１１、加圧室１２が形成されている。ポンプ本体１内部のシリンダ部６３には加圧部材であるプランジャ２が摺動可能に保持されている。プランジャ２は、小径部２ａと大径部２ｂを有しており、大径部２ｂは加圧室１２の一部を形成する。プランジャ２が回転するカム１００に従って往復運動することにより、加圧室１２の容積が変化する。燃料吸入通路１０には吸入弁５が吐出通路１１には吐出弁６が設けられており、それぞればねにより一方向に保持される構造により燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。また、電磁アクチュエータ８は、ポンプ本体１に保持されているものであり、ソレノイドコイル９０、ロッド９１、ばね９２により構成されている。ロッド９１には、電磁アクチュエータ８に駆動信号が与えられていない状態で、ばね９２により吸入弁５を開弁する方向に付勢力がかけられる。ばね９２の付勢力は吸入弁５のばねの付勢力より大きく設定されているので、電磁アクチュエータ８に駆動信号が与えられていない状態では、図１が示すように吸入弁５は開弁状態となる。[Example 1]
Examples of the present invention will be described below.
First, the configuration of a fuel supply system using a plunger-type high-pressure fuel pump, which is a variable displacement fuel pump according to this embodiment, will be described with reference to FIG. A
プランジャ２の小径部２ａにはシール部材６０が摺接されており、該シール部材により吸入副室６１内の燃料がカム１００側へ漏洩するのを防ぐ。プランジャ２が往復運動することにより、吸入副室６１の容積は変化する。連通流路６２は吸入副室６１と燃料吸入通路１０を連通し、吸入副室６１の増減にあわせて燃料を通過させる。 A
タンク５０から低圧ポンプ５１にて吸入された燃料は、プレッシャレギュレータ５２によって一定の圧力に調圧されて、ポンプ本体１の燃料導入口に導かれる。ポンプ本体１にて加圧された燃料は、燃料吐出口からコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３には、インジェクタ５４、圧力センサ５６、安全弁５８が装着されている。安全弁５８はコモンレール５３内の燃料圧力が所定値を超えると開弁して高圧配管系の破損を防止する。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、コントローラ５７の信号により燃料を噴射する。圧力センサ５６は取得した圧力データをコントローラ５７に送る。コントローラ５７は各種センサから得られたエンジン状態量（クランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等）に基づいて適切な噴射燃料量や燃料圧力等を演算し、更にポンプ１やインジェクタ５４を駆動するタイミング・流量を演算して駆動信号を出力する。コントローラ５７は、指令値を演算する上位コントローラと直接的にポンプ・インジェクタに駆動信号を出力して送るコントローラとが別体のユニットとなる場合もあるが、これらをまとめて１つのユニットの構成としてもよい。 The fuel drawn from the
プランジャ２は、エンジンカムシャフト等により回転されるカム１００に従って往復運動して加圧室１２と吸入副室６１の容積を増減させる。プランジャ２が図１において上方向に動作する場合、加圧室１２の容積が減少すると共に吸入副室６１の容積は増加する。他方、プランジャ２が図１において下方向に動作する場合、加圧室１２の容積が増加すると共に吸入副室６１の容積は減少する。加圧室１２と吸入副室６１は連通流路６２を介して繋がっており、加圧室１２に吸入される燃料又は該室１２から吐出される燃料の一部は、吸入副室６１から吐出される燃料又は該室６１へ吸入される燃料となる構造となっている。そのため、燃料吸入通路１０へ流入したり該吸入通路１０から流出する燃料量は、加圧室１２へ吸入されたり該加圧室１２から吐出される燃料量よりも少なくなるような構成となっている。 The
プランジャ２の吐出工程中に電磁アクチュエータ８を操作して吸入弁５を閉弁すると、加圧室１２内の圧力が上昇し、これにより吐出弁６が自動的に開弁して燃料をコモンレール５３に圧送する。吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁については電磁アクチュエータ８の動作により決定される。 If the
電磁アクチュエータ８は、コントローラ５７より駆動信号が与えられると、ソレノイドコイル９０に電流が流れて電磁場を発生し、ばね９２に付勢されているロッド９１を引き寄せる。そうすると、吸入弁５とロッド９１の係合が解かれるので、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。すなわち、吐出工程中は吸入弁５が閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開いてコモンレール５３へ圧送される。 When a drive signal is given from the
これに対し、電磁アクチュエータ８に駆動信号が与えられない状態では、ばね９２の付勢力によりロッド９１は吸入弁５に係合して吸入弁５を開弁状態に保持するので、加圧室１２の圧力は、吐出工程時においても燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保ち、吐出弁６を開弁することができない。その結果、加圧室１２の容積減少分の燃料は吸入弁５を通って燃料導入口側へ戻されて、吐出通路へのポンプ吐出流量を０とすることができる。 On the other hand, in a state where a drive signal is not applied to the
吐出工程の途中で電磁アクチュエータ８に駆動信号を与えると、ロッド９１が変位して吸入弁５との係合が解除されて該弁５が閉弁し、吐出工程の途中からコモンレール５３へ燃料の圧送が開始される。一度圧送が始まると、加圧室１２内の圧力が上昇しているため、その後に電磁アクチュエータ８の駆動信号を切っても吸入弁５は閉塞状態を維持し、次の吸入工程の始まりと同期して自動的に開弁する。このようにして、電磁アクチュエータ８に駆動信号を与えるタイミングを調節すると、ポンプ吐出流量を０から最大吐出量の範囲内で可変に調節することができる。 When a drive signal is given to the
また、圧力センサ５６の信号に基づき、コントローラ５７により適切な吐出タイミングを演算して電磁アクチュエータ８に駆動信号を与えることにより、コモンレール５３の圧力を略一定値に保つことができる。 Further, the pressure of the
ここで、プランジャ２の往復運動により、燃料が燃料吸入通路１０から吸引されたり又は該通路１０へ吐出されるので、燃料吸入通路１０とその上流側の配管に圧力脈動が発生する。加圧室１２が燃料を吸入するとき、吸入副室６１は燃料を吐出して燃料吸入通路１０に流入する燃料流量を低減し、その結果、燃料吸入流路とその上流側の配管圧力の低下を軽減する。また、加圧室１２が燃料を吐出するときは、吸入副室６１は燃料を吸入して燃料吸入通路１０から流出する燃料流量を低減して、燃料吸入流路とその上流側の圧力増加を軽減する。吸入副室は、上記した原理により燃料吸入通路１０とその上流側の脈動低減に寄与する機能を有する。 Here, the reciprocating motion of the
次に本発明が奏する脈動低減効果について、図２を用いて説明する。
図２は、本発明における高圧燃料ポンプの駆動タイミングチャートの例を示す。図２の最上段の「プランジャ変位」は図１におけるプランジャ２の動作を示す。上昇工程が加圧工程を示し、下降工程が吸入工程を示す。図２の２段目の「加圧室流速」は加圧室１２から低圧側へ流出・流入する燃料の流速（単位：ｍ３/ｓ等）を示す。ポンプ駆動信号が与えられていない場合、プランジャ２の上昇中は加圧室から燃料が流出し、プランジャ２の下降中は加圧室へ燃料が流入する。図２の４段目に示された「ポンプ駆動信号」は、電磁アクチュエータ８を駆動する信号を示す。ポンプ駆動信号があるタイミングで与えられると、ロッド９１が変位して吸入弁５の係合を解除し、図２の５段目に示された「吸入弁変位」のタイミングで吸入弁５を閉弁する。その結果、加圧室１２内の燃料が高圧側へ吐出されるようになる。一方で、吸入弁５が閉弁する前には、燃料は低圧側へ吐出される。ポンプ駆動信号を与えるタイミングを変化させることにより、吸入弁５を閉弁するタイミングを変化させ、高圧側へ吐出される燃料の量を調節することができる。その結果、低圧側へ吐出される燃料の量も変化する。図２の３段目の「吸入副室流速」は、吸入副室６１から流入・流出する燃料の流速を示す。吸入副室６１の容積の増減は加圧室１２の増減と逆位相であるため、図示のように、吸入副室流速は加圧室流速とは増減の向きが逆となる。Next, the pulsation reducing effect exhibited by the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 shows an example of a drive timing chart of the high-pressure fuel pump in the present invention. 2 indicates the operation of the
図２の６段目の「吸入通路流速」は、最終的に燃料吸入通路１０に出入りする燃料の流速を示す。吸入通路流速が正、すなわち吸入流路１０に燃料が流入するときに、吸入流路１０内の燃圧は上昇する。吸入通路流速は、図２の２段目に示す加圧室流速と３段目に示す吸入副室流速の和である。吐出工程において吸入弁５が閉弁する前は、加圧室１２から燃料が流出し、その一部が吸入副室６１に流入する。そのため、燃料吸入通路１０に流出する燃料量は、加圧室１２から流出される量と吸入副室に流入する量の差となる。一方、吸入弁５が閉弁した後は、加圧室１２は吸入弁５によって燃料吸入通路１０から遮断されるので、吸入副室６１が吸入するだけの燃料が燃料吸入通路１０から吸引される。吸入通路流速の最大値と最小値の差をΔＱと定義する。このΔＱが大きいほど、低圧配管側の圧力脈動が大きくなるため、これを脈動の評価指標とすることができる。 The “suction passage flow velocity” in the sixth stage in FIG. 2 indicates the flow velocity of the fuel that finally enters and exits the
次に、図３及び図４を用いて、ポンプの運転モードの説明をする。
ポンプ吐出量が０％の場合における、吸入及び吐出工程における燃料の流れを図３ａ及び図３ｂに示す。図３ａが示す吸入工程時では、加圧室１２へ燃料が流入すると同時に、吸入副室６１から燃料が流出する。このとき、燃料吸入通路１０から流入する燃料の流速は、加圧室１２への流入速度と、吸入副室６１からの流出速度の差となる。一方、図３ｂが示す吐出工程時では、加圧室１２内の燃料は全て低圧側へ流出すると同時に、吸入副室６１へ燃料が流入する。このとき、燃料吸入通路１０へ流出する燃料の流速は、加圧室１２からの流出速度と吸入副室６１への流入速度の差となる。Next, the operation mode of the pump will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
The fuel flow in the suction and discharge process when the pump discharge amount is 0% is shown in FIGS. 3a and 3b. In the suction process shown in FIG. 3 a, the fuel flows out from the
ポンプ吐出量が１００％の場合における、吸入及び吐出工程の燃料の流れを図４ａ及び図４ｂに示す。図４ａが示す吸入工程時は、０％吐出と同様、加圧室１２へ燃料が流入すると同時に、吸入副室６１から燃料が流出する。一方、図４ｂに示す吐出工程時では、加圧室１２内の燃料は吐出通路１１側へ吐出される。そのため、低圧側では吸入副室６１が吸入する燃料のみが、燃料吸入通路１０から流出する。 FIGS. 4a and 4b show the fuel flow in the suction and discharge processes when the pump discharge amount is 100%. At the time of the suction process shown in FIG. 4a, the fuel flows out from the
次に、数式を用いて最も効果的に低圧配管側の脈動を低減できる加圧室１２と吸入副室６１の押しのけ容積について述べる。すなわち、流速差ΔＱが最小となる容積の関係について説明する。前記のとおり、燃料吸入流路１０内の流速は、ポンプの運転モードによって異なる。本発明の高圧燃料ポンプは可変容量式であるため、それぞれの運転モードを考慮した最適値が存在する。 Next, the displacement volume of the pressurizing
プランジャ２の大径部の断面積をＡ１、小径部分の断面積をＡ２とすると、吸入副室６１の押しのけ容積に寄与する断面積Ａ３は、（数１）となる。Assuming that the cross-sectional area of the large-diameter portion of the
吸入工程時における燃料吸入通路１０に流入する燃料の最大流速Ｑｉｎは、吸入工程時のプランジャ２の最大速度をｖとすると、（数２）により表される。The maximum flow rate Qin of the fuel flowing into the
吐出工程時における燃料吸入通路１０に流入する燃料の最大流速Ｑｏｕｔは、吐出モードにより異なる。０％吐出モードにおいては、吐出工程時のプランジャ２の最大速度をｖとすると、（数３）により表される。Maximum flow rate Qout of the fuel flowing into the
一方、１００％吐出モードにおいては、吐出工程時に燃料吸入通路１０に流入する燃料の最大流速Ｑｏｕｔは、（数４）により表される。On the other hand, in the 100% discharge mode, maximum flow rateQ out of the fuel flowing into the
燃料吸入通路１０に流入・流出する燃料の流速差ΔＱは、ＱｉｎとＱｏｕｔの最大値から最小値を引くことによって求めることができる。０％吐出モードにおける流速差ΔＱは、（数３）から（数２）を引くことにより求められる。The flow velocity difference ΔQ of the fuel flowing into and out of the
また、１００％吐出モードにおける流速差ΔＱは、（式２）と（式４）のいずれか絶対値の大きい方となる。 Further, the flow rate difference ΔQ in the 100% discharge mode is the larger one of (Equation 2) and (Equation 4).
図５に、０％吐出モードにおける流速差（数５）、１００％吐出モードにおける流速差（数６）、及びこれらの最大値を重ね合わせたグラフを示す。０％吐出の場合、ΔＱは容積比（Ａ３／Ａ１）が１に近づくほど小さくなる傾向にある。一方、１００％吐出の場合には、ΔＱは容積比（Ａ３／Ａ１）が０．５の時に最小値をとる。すなわち、ある容積比（Ａ３／Ａ１）で１００％吐出モードのΔＱを小さくしたとしても、０％吐出モードまでは小さくならない場合もあることがわかる。０％吐出から１００％吐出の全域においてΔＱが最小となる容積比（Ａ３／Ａ１）を検討する場合、（数５）と（数６）の最大値の最小値を求める必要がある。すなわち、（数７）の最小値を求めることとなる。FIG. 5 shows a graph in which the flow rate difference in the 0% discharge mode (Equation 5), the flow rate difference in the 100% discharge mode (Equation 6), and the maximum values thereof are superimposed. In the case of 0% ejection, ΔQ tends to decrease as the volume ratio (A3 / A1 ) approaches 1. On the other hand, in the case of 100% ejection, ΔQ takes the minimum value when the volume ratio (A3 / A1 ) is 0.5. That is, it can be seen that even if ΔQ of the 100% discharge mode is reduced at a certain volume ratio (A3 / A1 ), the 0% discharge mode may not be reduced. When examining the volume ratio (A3 / A1 ) that minimizes ΔQ in the entire region from 0% discharge to 100% discharge, it is necessary to obtain the minimum value of the maximum values of (Equation 5) and (Equation 6). That is, the minimum value of (Expression 7) is obtained.
上記（数７）の最小値は、図５において太い実線が折れ曲がった位置、すなわち、容積比（Ａ３／Ａ１）＝２／３においてΔＱを極小とする。すなわち、吸入副室６１と加圧室１２の押しのけ容積の比を２：３とすると、理論上、低圧配管の圧力脈動を最小とすることができる。The minimum value of the above (Expression 7) makes ΔQ minimum at the position where the thick solid line is bent in FIG. 5, that is, at the volume ratio (A3 / A1 ) = 2/3. That is, when the ratio of the displacement volume of the
そして、この理論上の最適点において、小径部分の断面積Ａ２は、（数１）により、
もっとも、上記した比率は理論上導かれる数値であるから、概ねこの値であれば最小値に近い脈動特性が得られるため、必ずしも正確にこの値とする必要はない。吸入副室６１と加圧室１２の押しのけ容積の比については、２：３の時に最適であると記載したが、概ね２：３であれば最小値に近い脈動特性が得られるし、同様に、プランジャ２の小径部分と大径部分の断面積比についても、概ね１：３であれば、最小値に近い脈動が得られる。 However, since the above ratio is a numerical value that is theoretically derived, if this value is approximately this value, a pulsation characteristic close to the minimum value can be obtained, and therefore it is not always necessary to accurately set this value. The ratio of the displacement volume of the
最後に、図６を用いて本発明を適用した別の実施形態である可変容量式燃料ポンプの詳細構造を説明する。プランジャ２ｃはその大径部２ｅにおいてシリンダ６３ｃによって摺動可能に保持されている。加圧室１２ｃは、ポンプボディ６８ｃ、プランジャ２ｃなどにより形成される。シリンダ６３ｃは、シリンダホルダ６４ｃによってポンプボディ６８ｃに押圧されている。シリンダホルダ６４ｃは、フランジホルダ６６ｃによってシリンダホルダ６４ｃに押圧されている。フランジホルダ６４ｃは、ねじ又は圧入によってポンプボディ６８ｃに固定され、フランジホルダ６４ｃを押圧する。プランジャ２ｃの小径部２ｄにはシール部材６０ｃが摺接されており、シール部材６０ｃはシリンダホルダ６４ｃに固定されている。シリンダホルダ６４ｃ、プランジャ小径部２ｄ、シール部材６０ｃにより吸入副室６１ｃが形成される。吸入副室６１ｃ内の燃料は、シール部材６０ｃとＯリング６７ｃによって外部漏れをシールされている。吸入副室６１ｃは連通流路６２ｃを通じて燃料吸入通路１０ｃと連通する。連通流路６２ｃの一部には、シリンダ６３ｃとシリンダホルダ６４ｃの一部によって絞り部７０ｃが形成される。燃料吸入通路１０ｃと加圧室１２ｃの間には脈動吸収室６９ｃが設けられ、そこにはアキュムレータ６５ｃが設置されている。脈動吸収室６９ｃと加圧室１２ｃの間には燃料の流通方向を制限する吸入弁５ｃが設けられている。この吸入弁５ｃは、アクチュエータ８ｃによってその開弁・閉弁動作が制御される。また、図示６では省略されているが、加圧室１２ｃと吐出通路の間に吐出弁が設けられている。 Finally, the detailed structure of a variable displacement fuel pump according to another embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The
プランジャ２ｃが往復動作すると、吸入副室６１ｃ内の容積が増減し、連通流路６２ｃを通じて燃料が脈動吸収室６９ｃに流入・流出される。一方、加圧室１２ｃからも脈動吸収室へ燃料が流入・流出される。脈動吸収室１２ｃ内でこれらの燃料流出入が差し引かれ、余剰分が圧力脈動発生に寄与するが、アキュムレータ６５ｃによって脈動は低減される。燃料吸入通路１０ｃの途中にオリフィスやチョークなどを設けると、脈動吸収室６９ｃ内の圧力脈動を上流側の配管（低圧配管）へ伝播することを低減できるので、更に望ましい。 When the
以上の説明から理解されるように、本実施例に係るプランジャ式高圧燃料ポンプは、加圧室とは反対側に、プランジャが往復運動することにより容積が変化する吸入副室を設け、かつ吸入副室と吸入側管路を連通する通路を備え、望ましくは吸入副室と加圧室の容積比を２：３とすることにより、加圧室と吸入通路の間で吸入又は吐出される燃料を、吸入副室と吸入通路の間で吐出又は吸入される燃料が効果的に相殺することにより、吸入通路に連通する低圧配管の圧力脈動を低減することができる。
本実施例によれば、ポンプハウジング内に設けられたシリンダと、シリンダ内に摺動可能に設けられるものであってかつ回転するカムに従って往復運動するプランジャと、プランジャ及びシリンダにより形成される加圧室と、加圧室と吸入側管路の間を開閉する吸入弁と、加圧室と吐出側管路の間を開閉する吐出弁と、吸入弁の開閉を制御するアクチュエータとを備えたプランジャ式高圧燃料ポンプであって、プランジャの加圧室とは反対側に、プランジャが往復運動することにより容積が変化する吸入副室を設け、吸入副室と前記吸入側管路を連通する通路を備える。こうすることにより、プランジャが往復運動して加圧室へ燃料が吸入・吐出されると同時に、吸入副室へ燃料が吐出・吸入されるため、流量の変動を低減する共に低圧配管の圧力脈動を低減する。
更に望ましくは、前記プランジャ式高圧燃料ポンプにおいて、吸入副室と加圧室の押しのけ容積の比が概ね２：３とするものである。詳細は後述するが、こうすることにより、ポンプの運転モード全域において、低圧配管への燃料流速が理論上最小化され、低圧配管の圧力脈動を効果的に低減できる。
または、ポンプハウジング内に設けられたシリンダと、シリンダ内に摺動可能に設けられるものであってかつ回転するカムに従って往復運動するプランジャと、前記プランジャ及び前記シリンダにより形成される加圧室と、前記加圧室と吸入側管路の間を開閉する吸入弁と、前記加圧室と吐出側管路の間を開閉する吐出弁と、前記吸入弁の開閉を操作するアクチュエータとを備えたプランジャ式高圧燃料ポンプであって、前記プランジャは大径部と小径部から形成されて該小径部には摺接するシール部材を設け、前記プランジャの該小径部と該シール部材により形成される吸入副室を設け、該吸入副室と前記吸入側管路との間を連通する通路を備えたプランジャ式高圧燃料ポンプとする。こうすることにより、前記の吸入副室を、プランジャの小径部とシール部材により構成することができ、かつ、シール部材の径を小型化することにより、シール部材からの漏れ量を低減できる。
更に望ましくは、プランジャ式高圧燃料ポンプにおいて、プランジャの小径部と大径部の断面積の比が概ね１：３となるようにするものである。こうすることにより、吸入副室と加圧室の押しのけ容積の比が概ね２：３となって、前記と同じく、低圧配管の圧力脈動を効果的に低減することができる。
更に望ましくは、吸入副室と吸入側管路との間を連通する通路内にオリフィスなどの絞り部を設けたものである。こうすることにより、ポンプの吐出工程中において、吸入副室内に燃料が抜けにくくなり、吸入副室内の圧力が低くなる。そうすると、次の吸入工程において、プランジャが吸入副室側へ吸い寄せられてジャンピングしにくくなる。
更に望ましくは、吸入側管路と吸入弁の間にアキュムレータを設けたものである。こうすることにより、前述のごとく吸入側管路へ出入りする流量変動が低減され、かつ、アキュムレータが吸入側管路へ伝播する前に圧力脈動を吸収することができる。
以上のごとく構成されたプランジャ式高圧燃料ポンプでは、加圧室から低圧配管へ吸入・吐出する燃料の量を、吸入副室へ吐出・吸入する燃料が効果的に相殺することにより、低圧配管の圧力脈動を低減することができる。
本実施例によれば、エンジン負荷が低い状態から高い状態、すなわちポンプの燃料吐出量が少ない状態から多い状態まで、全域において脈動低減に有効である。低圧配管の圧力脈動はエンジン回転数によって共振点が存在することもあるが、起振力となるポンプ内部からの流量変動を最小に抑えることにより、いかなる状況でも圧力脈動を低減することができる。また、ポンプ内部の流量変動が小さくなるため、アキュムレータの性能を下げる余裕もできる。すなわち、アキュムレータの小型化、簡素化を図ることもできる。また、プランジャの小径部で燃料シールを行うため、大径部で燃料シールする場合と比べてシール面積が小さくなるので燃料リーク量を減らす効果もある。本実施例では、吸入副室と加圧室の押しのけ容積の比率を２：３としたが、概ねそれに近い値であれば同等の脈動低減効果を得ることができる。As can be understood from the above description, the plunger type high-pressure fuel pump according to thisembodiment is provided with a suction sub chamber whose volume is changed by the reciprocating movement of the plunger on the side opposite to the pressurizing chamber, and A fuel that is provided with a passage that communicates the sub chamber and the suction side pipe line, and preferably has a volume ratio of the suction sub chamber and the pressurization chamber of 2: 3, so that the fuel is sucked or discharged between the pressurization chamber and the suction passage. By effectively canceling out the fuel discharged or sucked between the suction sub chamber and the suction passage, the pressure pulsation of the low-pressure pipe communicating with the suction passage can be reduced.
According to the present embodiment, a cylinder provided in the pump housing, a plunger slidably provided in the cylinder and reciprocating according to a rotating cam, and a pressure formed by the plunger and the cylinder Plunger including a chamber, a suction valve that opens and closes between the pressurizing chamber and the suction side pipe, a discharge valve that opens and closes between the pressurization chamber and the discharge side pipe, and an actuator that controls opening and closing of the suction valve The high-pressure fuel pump is provided with a suction sub chamber whose volume changes as the plunger reciprocates on the side opposite to the pressurization chamber of the plunger, and a passage that connects the suction sub chamber and the suction side pipe line. Prepare. By doing so, the plunger reciprocates and the fuel is sucked and discharged into the pressurizing chamber, and at the same time, the fuel is discharged and sucked into the suction subchamber. Reduce.
More preferably, in the plunger type high-pressure fuel pump, the ratio of the displacement volume between the suction sub chamber and the pressurizing chamber is approximately 2: 3. Although details will be described later, by doing so, the fuel flow velocity to the low-pressure pipe is theoretically minimized in the entire operation mode of the pump, and the pressure pulsation of the low-pressure pipe can be effectively reduced.
Alternatively, a cylinder provided in the pump housing, a plunger that is slidable in the cylinder and reciprocates according to a rotating cam, and a pressure chamber formed by the plunger and the cylinder, Plunger comprising: a suction valve that opens and closes between the pressurizing chamber and the suction side conduit; a discharge valve that opens and closes between the pressurization chamber and the discharge side conduit; and an actuator that operates to open and close the suction valve A high pressure fuel pump, wherein the plunger is formed of a large diameter portion and a small diameter portion, and a seal member is provided in sliding contact with the small diameter portion, and a suction subchamber formed by the small diameter portion of the plunger and the seal member And a plunger type high-pressure fuel pump having a passage communicating between the suction sub chamber and the suction side pipe. In this way, the suction sub chamber can be constituted by the small diameter portion of the plunger and the seal member, and the amount of leakage from the seal member can be reduced by reducing the diameter of the seal member.
More preferably, in the plunger type high-pressure fuel pump, the ratio of the cross-sectional area of the small diameter portion and the large diameter portion of the plunger is approximately 1: 3. By doing so, the ratio of the displacement volume of the suction sub chamber and the pressurizing chamber becomes approximately 2: 3, and the pressure pulsation of the low pressure pipe can be effectively reduced as described above.
More preferably, a throttle portion such as an orifice is provided in a passage communicating between the suction sub chamber and the suction side pipe line. This makes it difficult for fuel to escape into the suction subchamber during the pump discharge process, and lowers the pressure in the suction subchamber. Then, in the next inhalation step, the plunger is sucked toward the inhalation subchamber side and is difficult to jump.
More preferably, an accumulator is provided between the suction side pipe line and the suction valve. By doing so, the flow rate fluctuation entering and exiting the suction side conduit as described above is reduced, and the pressure pulsation can be absorbed before the accumulator propagates to the suction side conduit.
In the plunger type high-pressure fuel pump configured as described above, the amount of fuel sucked and discharged from the pressurizing chamber to the low-pressure pipe is effectively offset by the fuel discharged and sucked into the suction sub-chamber. Pressure pulsation can be reduced.
According to the present embodiment, it is effective in reducing pulsation in the entire region from a state where the engine load is low to a high state, that is, a state where the fuel discharge amount of the pump is small to a large state. Although the pressure pulsation of the low-pressure pipe may have a resonance point depending on the engine speed, the pressure pulsation can be reduced in any situation by minimizing the flow rate fluctuation from the inside of the pump, which becomes the excitation force. In addition, since the flow rate fluctuation inside the pump is reduced, there is a margin for reducing the performance of the accumulator. That is, the accumulator can be reduced in size and simplified. Further, since the fuel seal is performed at the small diameter portion of the plunger, the seal area is reduced as compared with the case where the fuel seal is performed at the large diameter portion. In this embodiment, the ratio of the displacement volume between the suction sub chamber and the pressurizing chamber is set to 2: 3. However, an equivalent pulsation reduction effect can be obtained if the ratio is substantially close to that.
１ 高圧燃料ポンプ（本体）
２ プランジャ
２ａ プランジャ小径部
２ｂ プランジャ大径部
３ タペット
５ 吸入弁
６ 吐出弁
８ 電磁アクチュエータ
１０ （燃料）吸入通路
１１ 吐出通路
１２ 加圧室
６１ 吸入副室
６２ 連通流路
９０ ソレノイドコイル
９１ ロッド
９２ ばね
１００ カム1 High-pressure fuel pump (main unit)
2
Claims (8)
Translated fromJapanese回転するカムに従って往復運動するプランジャと、
前記加圧室と吸入側管路の間を開閉する吸入弁と、
前記加圧室と吐出側管路の間を開閉する吐出弁と、
前記吸入弁の開閉を制御するアクチュエータとを備えたプランジャ式高圧燃料ポンプであって、
前記プランジャの前記加圧室とは反対側に、前記プランジャが往復運動することにより
容積が変化する吸入副室を設け、
前記吸入弁と前記吸入側管路との間の燃料吸入通路であって前記ポンプハウジングに設けられた燃料吸入通路にアキュムレータを設け、
前記吸入副室と前記アキュムレータが設けられた前記燃料吸入通路とを連通する連通流路を備えたことを特徴とするプランジャ式高圧燃料ポンプ。Apressurizing chamber provided in the pump housing;
A plunger reciprocates in accordance with therotation cam,
A suction valve for opening and closing between thefront Symbol pressurizing chamber suction side conduit,
A discharge valve for opening and closing between the pressurizing chamber and the discharge side pipe line;
A plunger-type high-pressure fuel pump comprising an actuator for controlling opening and closing of the suction valve,
Provided on the opposite side of the plunger from the pressurizing chamber is a suction subchamber whose volume changes as the plunger reciprocates,
An accumulator is provided in a fuel suction passage between the suction valve and the suction side pipe and provided in the pump housing;
Plunger type high-pressure fuel pump, wherein theaccumulator and the suction sub-chamberis provided with acommunicationpassage for communicatingthe fuel intakepassage pathprovided.
求項１に記載のプランジャ式高圧燃料ポンプ。2. The plunger type high-pressure fuel pump according to claim 1, wherein a ratio of displacement volumes of the suction sub chamber and the pressurizing chamber is approximately 2: 3.
回転するカムに従って往復運動するプランジャと、
前記加圧室と吸入側管路の間を開閉する吸入弁と、
前記加圧室と吐出側管路の間を開閉する吐出弁と、
前記吸入弁の開閉を制御するアクチュエータとを備えたプランジャ式高圧燃料ポンプであって、
前記プランジャは大径部と小径部から形成されて該小径部には当該プランジャの外周に摺接するシール部材を設け、
前記プランジャの前記小径部と前記シール部材により形成される吸入副室を設け、
前記吸入弁と前記吸入側管路との間の燃料吸入通路であって前記ポンプハウジングに設けられた燃料吸入通路にアキュムレータを設け、
前記吸入副室と前記アキュムレータが設けられた前記燃料吸入通路とを連通する連通流路を備えたことを特徴とするプランジャ式高圧燃料ポンプ。Apressurizing chamber provided in the pump housing;
A plunger reciprocates in accordance with therotation cam,
A suction valve for opening and closing between thefront Symbol pressurizing chamber suction side conduit,
A discharge valve for opening and closing between the pressurizing chamber and the discharge side pipe line;
A plunger-type high-pressure fuel pump comprising an actuator for controlling opening and closing of the suction valve,
The plunger is formed of a large-diameter portion and a small-diameter portion, and the small-diameter portion is provided with a seal member thatis in sliding contact withthe outer periphery of the plunger ,
The intake sub-chamber formed bythe sealing member andthe small diameter portion of the plunger is provided,
An accumulator is provided in a fuel suction passage between the suction valve and the suction side pipe and provided in the pump housing;
Plunger type high-pressure fuel pump, wherein theaccumulator and the suction sub-chamberis provided with acommunicationpassage for communicatingthe fuel intakepassage pathprovided.
項３に記載のプランジャ式高圧燃料ポンプ。The plunger type high-pressure fuel pump according to claim 3, wherein a ratio of a cross-sectional area between the small diameter portion and the large diameter portion of the plunger is approximately 1: 3.
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