JP2000297674A

JP2000297674A - 高圧燃料ポンプシステム

Info

Publication number: JP2000297674A
Application number: JP11107607A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Kato; 英介加藤; Kazuo Hanai; 一生花井; Tatsuyuki Sugiura; 立往杉浦; Akiyoshi Hotta; 明寿堀田
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプにおいて、始動時の昇圧特性
を良好にして燃料圧力を短時間で上昇させ、始動性能を
向上させることを課題とする。【解決手段】フィードポンプ28から吐出される燃料が
第１通路30を通して高圧燃料ポンプ10に送られ、高圧燃
料ポンプ10で加圧された燃料が第２通路31を通してデリ
バリパイプ32に供給される。電磁駆動式のサブポンプ38
の吸込側が第１バイパス通路52によって第１通路30に連
通されるとともにサブポンプ38の吐出側が第２バイパス
通路53によって第２通路31に連通されている。内燃機関
の始動時にのみサブポンプ38が駆動され、デリバリパイ
プ32内の燃圧を急速に上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の始動時
に燃料圧力を迅速に立ち上げる高圧燃料ポンプシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧燃料ポンプは内燃機関によって駆動
されるので、内燃機関の始動時には低速回転であり高圧
燃料ポンプの単位時間当たりの吐出量は極めて少ない。
そこで、内燃機関の始動時に燃料圧力を短時間に昇圧さ
せるため、フィードポンプとデリバリパイプとの間の高
圧燃料ポンプと並列に電磁開閉弁を配設することが知ら
れている（特開平９−２５０４２６号公報参照）。この
従来技術では、イグニションスイッチがオンされるとフ
ィードポンプの駆動が開始され、フィードポンプから吐
出される燃料が高圧燃料ポンプで加圧されてデリバリパ
イプに送られる。そして、イグニションスイッチのオン
により電磁開閉弁が開弁され、フィードポンプから吐出
される燃料は電磁開閉弁をも通ってデリバリパイプに送
られる。

【０００３】燃料が高圧燃料ポンプをバイパスし電磁開
閉弁を通って送られるので、デリバリパイプ内の燃料は
始動開始後、比較的短時間でフィード圧まで上昇する。
その結果、内燃機関の始動時間を短縮することができ
た。なお、デリバリパイプ内の燃料がフィード圧に達す
ると、電磁開閉弁が閉弁となり、フィードポンプからの
低圧燃料はすべて高圧燃料ポンプで昇圧されてデリバリ
パイプに圧送される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、内燃機関
の始動時に比較的短時間でデリバリパイプ内がフィード
圧に上昇するが、フィード圧（0.3MPa）ではまだ目標値
（３〜15MPa ）には不十分である。フィード圧程度の燃
料圧力では十分な噴霧特性を得ることができず、内燃機
関の良好な始動性能が得られない。本発明は、高圧燃料
ポンプにおいて、始動時の昇圧特性を良好にして燃料圧
力を短時間で迅速に上昇させ、始動性能を向上させるこ
とを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、フィードポン
プから吐出される燃料が第１通路を通して高圧燃料ポン
プに送られ、高圧燃料ポンプで加圧された燃料が第２通
路を通してデリバリパイプに供給され、内燃機関によっ
て高圧燃料ポンプが駆動される高圧燃料ポンプシステム
において、電磁駆動式のサブポンプの吸込側が第１バイ
パス通路によって第１通路に連通されるとともにサブポ
ンプの吐出側が第２バイパス通路によって第２通路に連
通され、内燃機関の始動時にのみサブポンプが駆動され
ることを第１構成とする。本発明は、第１構成におい
て、高圧燃料ポンプ及びサブポンプが１個の複合ポンプ
として組み付けられ、第１バイパス通路及び第２バイパ
ス通路がボディ内のみに形成されたことを第２構成とす
る。本発明は、第１及び第２構成において、高圧燃料ポ
ンプのプランジャ室が、吸入側チェック弁を介して第１
通路に連通されるとともに吐出側チェック弁を介して第
２通路に連通され、さらにスピル弁及び排出用チェック
弁を介して燃料タンクに連通されることを第３構成とす
る。本発明は第１〜第３構成において、サブポンプのポ
ンプ室が吸入側チェック弁を介して第１バイパス通路に
連通されるとともに吐出側チェック弁を介して第２バイ
パス通路に連通され、往復動されるプランジャによって
ポンプ室の圧力が上下動されることを第４構成とする。
なお、本発明において、「内燃機関の始動時」を「イグ
ニションがオンになった後の所定時間」とすることがで
きる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１〜図４は、本発明の高圧燃料
ポンプシステムの実施の形態第１を示す。図１に示すよ
うに、カム駆動式の高圧燃料ポンプ10のポンプボディ11
の中央部にはプランジャ室12が形成され、プランジャ室
12の先端側（図では下側）にはシリンダ孔13が連設され
ている。プランジャ室12の基端側（図では上側）には連
通路を介してスピル弁室14が形成され、プランジャ室12
の側方にはそれぞれ連通路を介して吸入側チェック弁16
及び吐出側チェック弁17がそれぞれ形成されている。ス
ピル弁室14はステム挿通孔を介して排出用チェック弁18
に連通され、排出用チェック弁18の排出側は排出通路
（配管部分を含む）19を介して燃料タンク20に連通され
ている。

【０００７】シリンダ孔13にはプランジャ22が摺動自在
に嵌合され、プランジャ22はスプリングによりプランジ
ャ室12から遠ざかる方向に付勢され、プランジャ22の外
端がカム23に係合している。カム23はカム軸27に固定さ
れ、カム軸27は不図示の内燃機関の出力軸に連結され、
カム23はカム室24内に配置されている。ポンプボディ11
の基端にスピル弁25の電磁部26が連結され、スピル弁室
14内に配置されたスピル弁25の弁体は、ステムを介して
電磁部26に連結されている。

【０００８】燃料タンク20内にフィードポンプ28が配設
され、フィードポンプ28の吐出口は第１通路（配管部分
及びポンプボディ11の連通路部分を含む）30を介して吸
入側チェック弁16に連通されている。第１通路30内に低
圧プレッシャレギュレータ29が接続され、低圧プレッシ
ャレギュレータ29の排出側は排出通路37を介して燃料タ
ンク20に連通されている。吐出側チェック弁17は第２通
路（ボディ11の連通路部分及び配管部分を含む）31を介
してデリバリパイプ32に連通され、デリバリパイプ32に
は複数のインジェクタ33が連結されている。デリバリパ
イプ32には圧力計34及びリリーフバルブ35が接続され、
リリーフバルブ35の排出側は排出通路36を介して燃料タ
ンク20に連通されている。

【０００９】図１及び図２に示すように、サブポンプ38
のポンプボディ39の基端側（図では上側）にはポンプ室
40が形成され、ポンプ室40の先端側にはシリンダ孔41が
連設されている。シリンダ孔41の先にはスプリング室42
及びソレノイド室43が連設され、ソレノイド室43にはボ
ビン44が装着され、ボビン44にはソレノイド45が配設さ
れている。ボビン44及びソレノイド45の中央孔にはアー
マチュア46の円柱部が往復動自在に配設され、アーマチ
ュア46の円柱部の基端にはプランジャ47が連結され、プ
ランジャ47はシリンダ孔41内に摺動自在に嵌合されてい
る。アーマチュア46のフランジ部はソレノイド室43内で
往復動可能に配設され、プランジャ47の端部はポンプ室
40内に位置している。スプリング室42にはスプリング48
が挿入され、スプリング48によってプランジャ47及びア
ーマチュア46がポンプ室40から遠ざかる方向に付勢され
ている。

【００１０】ポンプ室40の側方にはそれぞれ連通路を介
して吸入側チェック弁50及び吐出側チェック弁51がそれ
ぞれ形成されている。吸入側チェック弁50の吸入側（サ
ブポンプ38の吸入側）は第１バイパス通路（ポンプボデ
ィ39の連通路及び配管を含む）52を介して第１通路30に
連通され、同様に吐出側チェック弁51の吐出側（サブポ
ンプ38の吐出側）は第２バイパス通路（ポンプボディ39
の連通路及び配管を含む）53を介して第２通路31に連通
されている。このように、高圧燃料ポンプ10に並列して
サブポンプ38が配設されている。

【００１１】図３は高圧燃料ポンプシステムの作動を示
すフローチャートであり、図４はタイミングチャートで
ある。ステップＳ１でイグニション（スイッチ）をオン
にすると、ステップＳ２でフィードポンプ28及び電磁駆
動式のサブポンプ38が同時に通電され作動を開始する。
燃料タンク20内の燃料はフィードポンプ28によって吐出
され、フィードポンプ28からの低圧燃料は第１通路30・
第１バイパス通路52及びサブポンプ38の吸入側チェック
弁50を通り、プランジャ47の後退によりポンプ室40に吸
い込まれる。プランジャ47の前進によって加圧された燃
料は、吐出側チェック弁51及び第２バイパス通路53・第
２通路31を通ってデリバリパイプ32に供給される。図４
のデリバリ燃圧、電磁駆動サブポンプ圧の経時変化に見
られるとおり、イグニションのオンの後、迅速に昇圧し
てデリバリ燃圧が要求燃圧に達する。

【００１２】ステップＳ３に進み、所定時間後にスター
タが作動を開始し、カム駆動式の高圧燃料ポンプ10の回
転が内燃機関とともに徐々に加速され、高圧燃料ポンプ
圧は図４に図示するとおり徐々に上昇し、このときの昇
圧は遅い。ステップＳ４で高圧燃料ポンプ10のポンプ圧
が要求燃圧より高いか否かを判断し、ステップＳ４で高
圧燃料ポンプ10のポンプ圧が要求燃圧より高くないと判
断されたときはステップＳ４へ戻り、高いと判断された
ときはステップＳ５へ進む。なお、高圧燃料ポンプ圧の
みを測定する圧力センサは配設されていないので、ここ
では予め高圧燃料ポンプ10のポンプ圧が要求燃圧に達す
るまでの時間を計測しておき、要求燃圧に達するに必要
な時間が経過したか否かで、要求燃圧より高いか否かを
判断することとする。

【００１３】高圧燃料ポンプ10のポンプ圧が要求燃圧よ
り高いと判断されたときは、ステップＳ５でサブポンプ
38への通電を遮断し、サブポンプ38を停止させる。サブ
ポンプ38の停止により、フィードポンプ28からの低圧燃
料が高圧燃料ポンプ10のみで加圧されることとなる。図
４に示すとおり、デリバリ燃圧は要求燃圧を維持し、ス
テップＳ６で内燃機関が始動したか否か（単位時間あた
り所定回転数に達したか否か）を判断し、ステップＳ６
で始動していないと判断されたときはステップＳ６へ戻
り、始動していると判断されたときはステップＳ７でス
タータが停止される。なお、高圧燃料ポンプ10のスピル
弁25、吸入側チェック弁16及び吐出側チェック弁17の作
用は従来例と同様である。

【００１４】図５は、本発明の高圧燃料ポンプシステム
の実施の形態第２の要部を示す説明図である。図５の説
明において、図１，図２と同一の部分には図１，図２と
同一の符号を付し、その説明は省略する。実施の形態第
２では、高圧燃料ポンプ10とサブポンプ38とを１個の複
合ポンプ57として組み付けられ、第１バイパス通路52Ａ
及び第２バイパス通路53Ａがボディ64内にのみ形成さ
れ、第１バイパス通路52Ａ及び第２バイパス通路53Ａに
は配管が含まれない点に特徴がある。組み付ける方法と
しては、単体の高圧燃料ポンプ10とサブポンプ38とを連
結してもよいし、共通のボディに適宜組み付けてもよ
い。

【００１５】図５(c) はカム駆動式の高圧燃料ポンプと
電磁駆動式のサブポンプとが組み付けられた複合ポンプ
57の概略側面図であり、図５(a) 及び図５(b) は図５
(c) の５Ａ−５Ａ線断面図及び５Ｂ−５Ｂ線断面図であ
る。図５(c) では、大きなボディ64に高圧燃料ポンプ10
の電磁部26のみが連結されたように示されているが、実
際にはボディ64は幾つかのボディやカバーの集合体であ
り、内部に種々の部材が配設されている。

【００１６】図５に示すとおり、ボディ64内にはカム軸
27と平行に第１バイパス通路52Ａ及び第２バイパス通路
53Ａが形成され（図５(c) ではやや誇張して示され）て
いる。第１バイパス通路52Ａの両端は第１通路30と第１
バイパス通路52に接続され、第１バイパス通路52Ａによ
って吸入側チェック弁16と吸入側チェック弁50のそれぞ
れ吸入側が連通されている。同様に、第２バイパス通路
53Ａの両端は第２通路31と第２バイパス通路53に接続さ
れ、第２バイパス通路53Ａによって吐出側チェック弁17
と吐出側チェック弁51のそれぞれの吐出側が連通されて
いる。なお、図５(a) において、第１バイパス通路52Ａ
の左側及び第２バイパス通路53Ａの右側に止栓59が示さ
れている。

【００１７】実施の形態第２では、高圧燃料ポンプ10と
サブポンプ38とが１個の複合ポンプ57として纏められ、
第１バイパス通路52Ａ及び第２バイパス通路53Ａがボデ
ィ64の内部にのみ形成され、ボディ64の外部には出てい
ない。従って、複合ポンプ57とデリバリパイプ32、低圧
プレッシャレギュレータ29、燃料タンク20との通路の接
続は、高圧燃料ポンプ10を１個用いた従来例と同じであ
る。このように、複合ポンプ57とすることにより、シス
テムの組立の手数が少なくなった。なお、本発明の実施
の形態第２のその他の構成及び作用は実施の形態第１と
同一である。

【００１８】

【発明の効果】本発明では、サブポンプが内燃機関の始
動時にのみ駆動され、サブポンプの駆動はカム駆動式の
高圧燃料ポンプが未だ駆動されないときに開始され、フ
ィードポンプからの低圧燃料を加圧してデリバリパイプ
に供給され、サブポンプの駆動によりデリバリパイプ内
の燃料圧力が迅速に昇圧し要求燃圧に達する。従って、
始動時の昇圧特性が良好になり燃料圧力が短時間で上昇
して、始動性能が向上する。また、高圧燃料ポンプ及び
サブポンプが１個の複合ポンプとして組み付けられたと
きは、システムとして組み立てるときの工数が低減す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧燃料ポンプシステムの実施の形態
第１の説明図である。

【図２】図１のサブポンプの拡大図である。

【図３】本発明の高圧燃料ポンプシステムの機能を示す
フローチャートである。

【図４】本発明の高圧燃料ポンプシステムのタイミング
チャートである。

【図５】本発明の高圧燃料ポンプシステムの実施の形態
第２の要部の説明図である。

【符号の説明】

10 高圧燃料ポンプ 12 プランジャ室 16 吸入側チェック弁 17 吐出側チェック弁 25 スピル弁 28 フィードポンプ 30 第１通路 31 第２通路 32 デリバリパイプ 38 サブポンプ 40 ポンプ室 47 プランジャ 50 吸入側チェック弁 51 吐出側チェック弁 52 第１バイパス通路 53 第２バイパス通路 57 複合ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 59/46 Ｆ０２Ｍ 59/46 ＡＹ (72)発明者杉浦立往愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内 (72)発明者堀田明寿愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G060 AB00 AB01 BA22 CB01 CC09 FA06 FA07 GA14 GA19 3G066 AA02 AB02 AD12 BA12 CA01S CA01U CA04T CA08 CA09 CA20U CB01 CB03 CB12 CB16 CD02 CD03 CD26 CE13 CE22 DB01 DC18 3G301 HA02 HA04 JA00 KA01 LB07 NE23 PB08Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィードポンプから吐出される燃料が第
１通路を通して高圧燃料ポンプに送られ、高圧燃料ポン
プで加圧された燃料が第２通路を通してデリバリパイプ
に供給され、内燃機関によって高圧燃料ポンプが駆動さ
れる高圧燃料ポンプシステムにおいて、電磁駆動式のサ
ブポンプの吸込側が第１バイパス通路によって第１通路
に連通されるとともにサブポンプの吐出側が第２バイパ
ス通路によって第２通路に連通され、内燃機関の始動時
にのみサブポンプが駆動されることを特徴とする高圧燃
料ポンプシステム。
【請求項２】高圧燃料ポンプ及びサブポンプが１個の
複合ポンプとして組み付けられ、第１バイパス通路及び
第２バイパス通路がボディ内のみに形成された請求項１
記載の高圧燃料ポンプシステム。
【請求項３】高圧燃料ポンプのプランジャ室が、吸入
側チェック弁を介して第１通路に連通されるとともに吐
出側チェック弁を介して第２通路に連通され、さらにス
ピル弁及び排出用チェック弁を介して燃料タンクに連通
される請求項１又は２記載の高圧燃料ポンプシステム。
【請求項４】サブポンプのポンプ室が吸入側チェック
弁を介して第１バイパス通路に連通されるとともに吐出
側チェック弁を介して第２バイパス通路に連通され、往
復動されるプランジャによってポンプ室の圧力が上下動
される請求項１ないし３のいずれか一つに記載の高圧燃
料ポンプシステム。