JP6769816B2 - High pressure pumping system and fuel supply system - Google Patents
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Description
本発明は、高圧ポンプ装置および燃料供給システムに関し、特に、燃料を加圧してインジェクタへ圧送する高圧ポンプ装置および燃料供給システムに関する。 The present invention relates to a high pressure pump device and a fuel supply system, and more particularly to a high pressure pump device and a fuel supply system that pressurize fuel and pump it to an injector.
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給するものとして、複数のインジェクタが接続されるとともに高圧の燃料を貯留するコモンレールを備え、高圧ポンプにより燃料を加圧供給することによってコモンレール内に高圧の燃料(以下、これを「高圧燃料」ともいう。)を貯留し、エンジンの各気筒に取り付けられたインジェクタから高圧燃料を噴射制御することを可能としたコモンレールシステムが知られている(例えば、特許文献1を参照。) Conventionally, as a fuel supply to an internal combustion engine such as a diesel engine, a common rail is provided in which a plurality of injectors are connected and high-pressure fuel is stored, and the fuel is pressurized and supplied by a high-pressure pump to increase the high pressure in the common rail. A common rail system is known that can store fuel (hereinafter, also referred to as "high pressure fuel") and inject and control high pressure fuel from injectors attached to each cylinder of an engine (for example, a patent). See Reference 1.)
このようなコモンレールシステムは、ポンプハウジングに取り付けられているフランジを介してエンジンに取り付けられており、エンジンの駆動軸からの駆動力を当該フランジに挿入された高圧ポンプのカムシャフトに伝達することにより燃料を加圧するものである。 Such a common rail system is attached to the engine via a flange attached to the pump housing, and by transmitting the driving force from the drive shaft of the engine to the camshaft of the high pressure pump inserted in the flange. It pressurizes the fuel.
この高圧ポンプの上流側には、低圧ポンプが接続されており、燃料タンクから低圧の燃料(以下、これを「低圧燃料」ともいう。)を吸い上げて高圧ポンプへ供給するようになっている。 A low-pressure pump is connected to the upstream side of the high-pressure pump, and low-pressure fuel (hereinafter, also referred to as "low-pressure fuel") is sucked up from the fuel tank and supplied to the high-pressure pump.
具体的には、図3に示すように、従来のコモンレールシステム100では、燃料タンク101と、機械式のハイプレッシャポンプアセンブリ110と、当該ハイプレッシャポンプアセンブリ110に接続されている図示しないコモンレールおよびインジェクタ等を有している。ここでは、主に、燃料タンク101およびハイプレッシャポンプアセンブリ110に着目して説明する。 Specifically, as shown in FIG. 3, in the conventional common rail system 100, a fuel tank 101, a mechanical high pressure pump assembly 110, and a common rail and an injector (not shown) connected to the high pressure pump assembly 110 are not shown. Etc. Here, the fuel tank 101 and the high pressure pump assembly 110 will be mainly described.
燃料タンク101は、ディーゼルエンジン用の軽油を貯留するタンクであり、当該燃料タンク101に低圧燃料路102の一端および燃料環流路108の一端が接続されている。低圧燃料路102のライン上には、手動式のプライミングポンプ104、および、プレフィルタ105が接続されている。 The fuel tank 101 is a tank for storing light oil for a diesel engine, and one end of a low-pressure fuel passage 102 and one end of a fuel ring flow path 108 are connected to the fuel tank 101. A manual priming pump 104 and a pre-filter 105 are connected on the line of the low-pressure fuel passage 102.
ハイプレッシャポンプアセンブリ110は、低圧ポンプ111、高圧ポンプ121、および、機械式のリリーフ弁131等を備えている。低圧ポンプ111は、図示しないエンジンにより駆動され、燃料タンク101に貯留されている燃料を吸い上げた後、メインフィルタ116を介して高圧ポンプ121に供給する機械式の燃料ポンプである。 The high pressure pump assembly 110 includes a low pressure pump 111, a high pressure pump 121, a mechanical relief valve 131, and the like. The low-pressure pump 111 is a mechanical fuel pump driven by an engine (not shown), sucks up the fuel stored in the fuel tank 101, and then supplies the fuel to the high-pressure pump 121 via the main filter 116.
この低圧ポンプ111は、低圧フィードポンプ本体112、圧力制御バルブ113、および、バイパスバルブ114が並列に接続された構成を有している。低圧ポンプ111の低圧フィードポンプ本体112から供給される低圧燃料は、高圧ポンプ121のカム室121aに供給されるとともに比例制御弁117に供給される。 The low-pressure pump 111 has a configuration in which a low-pressure feed pump main body 112, a pressure control valve 113, and a bypass valve 114 are connected in parallel. The low-pressure fuel supplied from the low-pressure feed pump main body 112 of the low-pressure pump 111 is supplied to the cam chamber 121a of the high-pressure pump 121 and also to the proportional control valve 117.
高圧ポンプ121は、図示しないエンジンの駆動軸に接続されたカムシャフト122、当該カムシャフト122と一体化されたカム122a、当該カム122aの回転運動を直線運動として伝達するタペット123、当該タペット123の直線運動に応じて上下方向に移動するプランジャ124、比例制御弁117を介して供給される低圧燃料を吸入する吸入弁125、吸入弁125を介して吸入された低圧燃料を加圧する加圧室126、当該
加圧室126において加圧された高圧燃料を図示しないコモンレールへ圧送する吐出弁127を備えている。
The high-pressure pump 121 includes a camshaft 122 connected to a drive shaft of an engine (not shown), a cam 122a integrated with the camshaft 122, a tappet 123 that transmits the rotational motion of the cam 122a as a linear motion, and a tappet 123. A plunger 124 that moves in the vertical direction according to a linear motion, a suction valve 125 that sucks low-pressure fuel supplied through the proportional control valve 117, and a pressurizing chamber 126 that pressurizes the low-pressure fuel sucked through the suction valve 125. A discharge valve 127 for pumping the pressurized high-pressure fuel in the pressurizing chamber 126 to a common rail (not shown) is provided.
この場合、比例制御弁117および吸入弁125を介して加圧室126に吸入された低圧燃料は、プランジャ124の移動に応じて加圧された後、吐出弁127から高圧燃料路107を介してコモンレールへ圧送される。 In this case, the low-pressure fuel sucked into the pressurizing chamber 126 via the proportional control valve 117 and the suction valve 125 is pressurized according to the movement of the plunger 124, and then is pressurized from the discharge valve 127 via the high-pressure fuel passage 107. It is pumped to the common rail.
高圧ポンプ121のカムシャフト122は、カム室121aに収納されており、当該カムシャフト122は、カム室121aを形成しているハウジングに取り付けられたベアリング128を介して軸支されている。 The camshaft 122 of the high-pressure pump 121 is housed in a cam chamber 121a, and the camshaft 122 is pivotally supported via a bearing 128 attached to a housing forming the cam chamber 121a.
高圧ポンプ121のカムシャフト122、カム122aおよびベアリング128等のカム機構を形成する機械構成部品は、カム室121aの内部に収納されており、低圧ポンプ111から供給される低圧燃料によりこれらの機械構成部品が潤滑される。 The mechanical components forming the cam mechanism such as the cam shaft 122, the cam 122a, and the bearing 128 of the high-pressure pump 121 are housed inside the cam chamber 121a, and these mechanical components are provided by the low-pressure fuel supplied from the low-pressure pump 111. The parts are lubricated.
高圧ポンプ121のカム室121aは、リリーフ弁131に接続されており、当該カム室121aの圧力はリリーフ弁131によって一定に保持されている。したがって、カム室121aに供給された低圧燃料は、リリーフ弁131により保持されたカム室121aの圧力によりカムシャフト122とベアリング128との間の僅かな隙間(クリアランス)に浸透され、その潤滑性が確保されている。 The cam chamber 121a of the high-pressure pump 121 is connected to the relief valve 131, and the pressure of the cam chamber 121a is held constant by the relief valve 131. Therefore, the low-pressure fuel supplied to the cam chamber 121a permeates into a slight gap (clearance) between the cam shaft 122 and the bearing 128 due to the pressure of the cam chamber 121a held by the relief valve 131, and its lubricity is improved. It is secured.
カムシャフト122とベアリング128との間のクリアランスは、燃料循環路108に通じており、カム室121a内の圧力と燃料循環路108内の圧力との差が所定の大きさに維持されることにより、当該低圧燃料の一部がそのクリアランスを通過して潤滑油として機能した後、燃料循環路108を介して燃料タンク101に戻される。 The clearance between the camshaft 122 and the bearing 128 leads to the fuel circulation path 108, and the difference between the pressure in the cam chamber 121a and the pressure in the fuel circulation path 108 is maintained at a predetermined size. After a part of the low-pressure fuel passes through the clearance and functions as a lubricating oil, it is returned to the fuel tank 101 via the fuel circulation path 108.
ここで、アクセル開度に応じて低圧ポンプ111から多量に低圧燃料が吸い上げられると、比例制御弁117および吸入弁125を介して加圧室126に多量の低圧燃料が吸入される。同時に、低圧ポンプ111からの多量の低圧燃料によりカム室121aの圧力が上がってリリーフ弁131のピストン132をバネ133の付勢力に抗して押し下げる。このとき、カム室121aからオーバーフローした低圧燃料がリリーフ弁131および燃料循環路108を介して燃料タンク101に戻される。 Here, when a large amount of low-pressure fuel is sucked up from the low-pressure pump 111 according to the accelerator opening degree, a large amount of low-pressure fuel is sucked into the pressurizing chamber 126 via the proportional control valve 117 and the suction valve 125. At the same time, a large amount of low-pressure fuel from the low-pressure pump 111 raises the pressure in the cam chamber 121a and pushes down the piston 132 of the relief valve 131 against the urging force of the spring 133. At this time, the low-pressure fuel overflowing from the cam chamber 121a is returned to the fuel tank 101 via the relief valve 131 and the fuel circulation path 108.
このような上述した構成のコモンレールシステム100では、カムシャフト122とベアリング128とのクリアランスを常時潤滑するために、アクセル開度が少ない場合でも最低量の低圧燃料がカム室121aに供給されている。 In the common rail system 100 having the above-described configuration, in order to constantly lubricate the clearance between the camshaft 122 and the bearing 128, the minimum amount of low-pressure fuel is supplied to the cam chamber 121a even when the accelerator opening is small.
しかしながら、このコモンレールシステム100では、アクセル開度が大きくなった場合でも、カム室121aの圧力を一定に保持するため、アクセル開度が大きくなった分の低圧燃料がリリーフ弁131からオーバーフローすることになり、そのオーバーフローした低圧燃料が燃料タンク101に戻される構造である。 However, in this common rail system 100, even when the accelerator opening is increased, the pressure in the cam chamber 121a is kept constant, so that the low pressure fuel corresponding to the increased accelerator opening overflows from the relief valve 131. The structure is such that the overflowed low-pressure fuel is returned to the fuel tank 101.
このため、実際にコモンレールから噴射する噴射量よりも多くの低圧燃料を低圧ポンプ111から高圧ポンプ121側へ供給しなければならず、低圧燃料の供給量が無駄に多く
非効率であった。
Therefore, a larger amount of low-pressure fuel than the injection amount actually injected from the common rail must be supplied from the low-pressure pump 111 to the high-pressure pump 121 side, and the supply amount of the low-pressure fuel is wastefully large and inefficient.
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、低圧ポンプから必要十分な低圧燃料の供給を受け、それを加圧して高圧燃料としてコモンレールユニットへ出力し得る効率の良い高圧ポンプ装置および燃料供給システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to receive a necessary and sufficient low-pressure fuel supply from a low-pressure pump, pressurize the supply, and output the high-pressure fuel to a common rail unit with high efficiency. It is to provide a pumping device and a fuel supply system.
上記目的を達成するために、本発明の高圧ポンプ装置は、燃料タンクから低圧ポンプにより吸い上げられた低圧燃料をカム機構により加圧する加圧室と、前記加圧室に前記低圧燃料を吸入する吸入弁と、前記加圧室で加圧された高圧燃料を吐出する吐出弁と、前記カム機構を収納しているカム室と連通し、前記低圧ポンプにより前記カム室に供給される前記低圧燃料の圧力を一定に保持する圧力制御弁と、前記カム室に供給される前記低圧燃料の供給量が増大したとき、前記圧力制御弁により前記カム室の圧力を一定に保持するためにオーバーフローさせる前記低圧燃料の一部を前記加圧室に供給するために前記圧力制御弁と前記吸入弁との間で接続された燃料供給路とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the high pressure pump device of the present invention has a pressurizing chamber that pressurizes the low pressure fuel sucked up from the fuel tank by the low pressure pump by a cam mechanism, and a suction chamber that sucks the low pressure fuel into the pressurizing chamber. The low-pressure fuel that communicates with the valve, the discharge valve that discharges the high-pressure fuel pressurized in the pressurizing chamber, and the cam chamber that houses the cam mechanism, and is supplied to the cam chamber by the low-pressure pump. The pressure control valve that keeps the pressure constant, and the low pressure that overflows to keep the pressure in the cam chamber constant by the pressure control valve when the supply amount of the low pressure fuel supplied to the cam chamber increases. It is characterized by including a fuel supply path connected between the pressure control valve and the suction valve in order to supply a part of fuel to the pressurizing chamber.
本発明に係る高圧ポンプ装置において、前記低圧ポンプは、電磁式の低圧フィードポンプであり、電子制御ユニットによる通電制御により所望の流量の低圧燃料を吸い上げて前記カム室へ供給することを特徴とする。 In the high-pressure pump device according to the present invention, the low-pressure pump is an electromagnetic low-pressure feed pump, and is characterized in that low-pressure fuel of a desired flow rate is sucked up and supplied to the cam chamber by energization control by an electronic control unit. ..
本発明に係る高圧ポンプ装置において、前記低圧ポンプにより前記カム室に供給される前記低圧燃料の供給量が減少したときでも、前記カム機構の潤滑を行うための最低限の量の前記低圧燃料が前記カム室に供給される
なることを特徴とする。
In the high-pressure pump device according to the present invention, even when the supply amount of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber by the low-pressure pump decreases, the minimum amount of the low-pressure fuel for lubricating the cam mechanism is used. It is characterized in that it is supplied to the cam chamber.
本発明に係る高圧ポンプ装置において、前記低圧ポンプは、前記カム室に供給する前記低圧燃料の供給量が減少したときでも、前記カム機構の潤滑を行うための最低限の量の前記低圧燃料を前記カム室に供給することを特徴とする。 In the high-pressure pump device according to the present invention, the low-pressure pump uses the minimum amount of the low-pressure fuel for lubricating the cam mechanism even when the supply amount of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber is reduced. It is characterized by supplying to the cam chamber.
本発明に係る燃料供給システムにおいて、燃料タンクから低圧燃料を吸い上げる低圧ポンプと、前記低圧ポンプから供給される前記低圧燃料を加圧して高圧燃料としてコモンレールユニットへ圧送する高圧ポンプ装置とを備え、前記高圧ポンプ装置は、前記低圧ポンプにより吸い上げられた前記低圧燃料をカム機構により加圧する加圧室と、前記加圧室に前記低圧燃料を吸入する吸入弁と、前記加圧室で加圧された高圧燃料を吐出する吐出弁と、前記カム機構を収納しているカム室と連通し、前記低圧ポンプにより前記カム室に供給される前記低圧燃料の圧力を一定に保持する圧力制御弁と、前記カム室に供給される前記低圧燃料の供給量が増大したとき、前記圧力制御弁により前記カム室の圧力を一定に保持するためにオーバーフローさせる前記低圧燃料の一部を前記加圧室に供給するために前記圧力制御弁と前記吸入弁との間で接続された燃料供給路とを有することを特徴とする。 The fuel supply system according to the present invention includes a low-pressure pump that sucks low-pressure fuel from a fuel tank and a high-pressure pump device that pressurizes the low-pressure fuel supplied from the low-pressure pump and pumps it to a common rail unit as high-pressure fuel. The high-pressure pump device was pressurized in the pressurizing chamber for pressurizing the low-pressure fuel sucked up by the low-pressure pump by a cam mechanism, a suction valve for sucking the low-pressure fuel into the pressurizing chamber, and the pressurizing chamber. A pressure control valve that communicates with a discharge valve that discharges high-pressure fuel and a cam chamber that houses the cam mechanism and maintains a constant pressure of the low-pressure fuel that is supplied to the cam chamber by the low-pressure pump. When the supply amount of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber increases, a part of the low-pressure fuel that overflows in order to keep the pressure in the cam chamber constant is supplied to the pressurizing chamber by the pressure control valve. Therefore, it is characterized by having a fuel supply path connected between the pressure control valve and the suction valve.
本発明によれば、低圧ポンプから必要十分な低圧燃料の供給を受け、それを加圧して高圧燃料としてコモンレールユニットへ出力し得る高効率の高圧ポンプ装置および燃料供給システムを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a high-efficiency high-pressure pump device and a fuel supply system capable of receiving a necessary and sufficient low-pressure fuel supply from a low-pressure pump, pressurizing it, and outputting it as high-pressure fuel to a common rail unit.
<実施の形態>
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
<コモンレールシステムの全体構成>
図1に示すように、燃料供給システムとしてのコモンレールシステム1は、主として、ディーゼルエンジンの気筒内に燃料を噴射するシステムとして用いられるものである。
<Overall configuration of common rail system>
As shown in FIG. 1, the common rail system 1 as a fuel supply system is mainly used as a system for injecting fuel into a cylinder of a diesel engine.
このコモンレールシステム1は、燃料タンク2と、低圧ポンプ3と、電子制御ユニットとしてのECU(Electronic Control Unit)4と、高圧ポンプ装置としての高圧ポンプア
センブリ5と、コモンレールユニット7と、複数のインジェクタ8a、8b、……、8n等を主要な構成要素として備えている。
The common rail system 1 includes a fuel tank 2, a low pressure pump 3, an ECU (Electronic Control Unit) 4 as an electronic control unit, a high pressure pump assembly 5 as a high pressure pump device, a common rail unit 7, and a plurality of injectors 8a. , 8b, ..., 8n, etc. are provided as main components.
燃料タンク2は、ディーゼルエンジンの燃料である軽油を貯留するものであり、当該燃料タンク2に低圧燃料路12の一端および燃料環流路18の一端が接続されている。 The fuel tank 2 stores light oil, which is a fuel for a diesel engine, and one end of a low-pressure fuel passage 12 and one end of a fuel ring flow path 18 are connected to the fuel tank 2.
低圧燃料路12のライン上であって、燃料タンク2と低圧ポンプ3との間には、プレフィルタ15が設けられている。プレフィルタ15は、燃料タンク2に貯留されている燃料に異物が混入している場合、それらの異物が低圧ポンプ3に吸い込まれることがないように捕集するフィルタである。 A pre-filter 15 is provided between the fuel tank 2 and the low-pressure pump 3 on the line of the low-pressure fuel passage 12. The pre-filter 15 is a filter that collects foreign substances so that they are not sucked into the low-pressure pump 3 when foreign substances are mixed in the fuel stored in the fuel tank 2.
低圧ポンプ3は、低圧燃料路12のライン上に設けられたインライン型であり、低圧燃料路12を介して燃料タンク2から低圧燃料を吸い上げ、その低圧燃料を高圧ポンプアセンブリ5へ供給する電磁式の低圧フィードポンプである。なお、低圧ポンプ3は、インライン型に限るものではなく、インタンク型であってもよい。 The low-pressure pump 3 is an in-line type provided on the line of the low-pressure fuel passage 12, and is an electromagnetic type that sucks low-pressure fuel from the fuel tank 2 through the low-pressure fuel passage 12 and supplies the low-pressure fuel to the high-pressure pump assembly 5. Low pressure feed pump. The low-pressure pump 3 is not limited to the in-line type, but may be an in-tank type.
この低圧ポンプ3は、マイクロコンピュータ構成からなるECU4による通電制御によって、アクセル開度に応じた流量の低圧燃料を燃料タンク2から吸い上げて高圧ポンプアセンブリ5へ供給する。 The low-pressure pump 3 sucks low-pressure fuel at a flow rate corresponding to the accelerator opening degree from the fuel tank 2 and supplies it to the high-pressure pump assembly 5 by energization control by the ECU 4 having a microcomputer configuration.
低圧ポンプ3と高圧ポンプアセンブリ5との間の低圧燃料路12のライン上には、メインフィルタ16が設けられている。メインフィルタ16についても、低圧ポンプ3により高圧ポンプアセンブリ5へ供給される燃料に混入している異物を捕集するフィルタである。 A main filter 16 is provided on the line of the low pressure fuel passage 12 between the low pressure pump 3 and the high pressure pump assembly 5. The main filter 16 is also a filter that collects foreign matter mixed in the fuel supplied to the high pressure pump assembly 5 by the low pressure pump 3.
高圧ポンプアセンブリ5は、高圧ポンプ本体51、および、機械式の圧力調整弁(リリーフ弁)6を備えており、当該高圧ポンプ本体51とコモンレールユニット7とは、高圧燃料を圧送するための高圧燃料路59によって接続されている。 The high-pressure pump assembly 5 includes a high-pressure pump main body 51 and a mechanical pressure regulating valve (relief valve) 6, and the high-pressure pump main body 51 and the common rail unit 7 are used to pump high-pressure fuel. It is connected by road 59.
高圧ポンプ本体51は、カム室51a、カムシャフト52、当該カムシャフト52と一体化されたカム52a、当該カム52aの回転運動を直線運動として伝達するタペット53、当該タペット53の直線運動に応じて上下方向に移動するプランジャ54、機械式のリリーフ弁6を介して供給される低圧燃料を吸入する吸入弁55、吸入弁55を介して吸入された低圧燃料を加圧する加圧室56、当該加圧室56においてプランジャ54の上下動により加圧された高圧燃料をコモンレールユニット7へ出力する吐出弁57を備えている。吐出弁57には、高圧燃料路59が接続されている。 The high-pressure pump main body 51 responds to the cam chamber 51a, the cam shaft 52, the cam 52a integrated with the cam shaft 52, the tappet 53 that transmits the rotational motion of the cam 52a as a linear motion, and the linear motion of the tappet 53. A plunger 54 that moves in the vertical direction, a suction valve 55 that sucks low-pressure fuel supplied via a mechanical relief valve 6, a pressurizing chamber 56 that pressurizes the low-pressure fuel sucked through the suction valve 55, and the addition. A discharge valve 57 is provided in the compression chamber 56 to output high-pressure fuel pressurized by the vertical movement of the plunger 54 to the common rail unit 7. A high-pressure fuel passage 59 is connected to the discharge valve 57.
この場合、吸入弁55を介して加圧室56に吸入された低圧燃料は、カムシャフト52
の回転に応じたプランジャ54の移動により例えば200MPa程度の高圧に加圧された後、吐出弁57および高圧燃料路59を介してコモンレールユニット7へ吐出される。
In this case, the low-pressure fuel sucked into the pressurizing chamber 56 via the suction valve 55 is the camshaft 52.
After being pressurized to a high pressure of, for example, about 200 MPa by moving the plunger 54 in accordance with the rotation of the fuel, the plunger 54 is discharged to the common rail unit 7 via the discharge valve 57 and the high pressure fuel passage 59.
高圧ポンプ本体51のカムシャフト52は、カム室51aを形成しているハウジングに取り付けられたベアリング58を介して軸支されている。 The camshaft 52 of the high-pressure pump main body 51 is pivotally supported via a bearing 58 attached to a housing forming the cam chamber 51a.
高圧ポンプ本体51のカムシャフト52、カム52a、タペット53、プランジャ54、ベアリング58等のカム機構を構成する機械構成部品は、カム室51aの内部に収納されており、低圧ポンプ3から供給される低圧燃料によりこれらの機械構成部品が潤滑される。すなわち、このコモンレールシステム1は、燃料により潤滑する燃料潤滑タイプである。 Mechanical components that make up the cam mechanism, such as the cam shaft 52, cam 52a, tappet 53, plunger 54, and bearing 58 of the high-pressure pump main body 51, are housed inside the cam chamber 51a and are supplied from the low-pressure pump 3. Low pressure fuel lubricates these mechanical components. That is, the common rail system 1 is a fuel lubrication type that lubricates with fuel.
高圧ポンプ本体51のカム室51aは、低圧燃料路12を介してリリーフ弁6と接続されており、当該カム室51aの圧力はリリーフ弁6によって一定に保持されている。したがって、カム室51aに供給された低圧燃料は、リリーフ弁6により保持された加圧室56の圧力によりカムシャフト52とベアリング58との間の僅かなクリアランスに浸透され、その潤滑性が確保されている。 The cam chamber 51a of the high-pressure pump main body 51 is connected to the relief valve 6 via the low-pressure fuel passage 12, and the pressure in the cam chamber 51a is held constant by the relief valve 6. Therefore, the low-pressure fuel supplied to the cam chamber 51a is permeated into a slight clearance between the camshaft 52 and the bearing 58 by the pressure of the pressurizing chamber 56 held by the relief valve 6, and its lubricity is ensured. ing.
カムシャフト52とベアリング58とのクリアランスは、燃料環流路18に通じており、カム室51a内の圧力と燃料環流路18内の圧力との差が所定の大きさに維持されることにより、当該低圧燃料の一部がベアリング58のクリアランスを通過して燃料環流路18に排出され、潤滑油として機能した後、燃料タンク2に戻される。 The clearance between the camshaft 52 and the bearing 58 is connected to the fuel ring flow path 18, and the difference between the pressure in the cam chamber 51a and the pressure in the fuel ring flow path 18 is maintained at a predetermined size. A part of the low-pressure fuel passes through the clearance of the bearing 58, is discharged to the fuel ring flow path 18, functions as a lubricating oil, and is returned to the fuel tank 2.
リリーフ弁6は、高圧ポンプ本体51のカム室51aに供給される低圧燃料の圧力を一定に保持する圧力調整弁であり、シリンダ61、ピストン62、バネ63、および、オリフィス64を備えている。 The relief valve 6 is a pressure adjusting valve that keeps the pressure of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber 51a of the high-pressure pump main body 51 constant, and includes a cylinder 61, a piston 62, a spring 63, and an orifice 64.
シリンダ61は、有底円筒形状を有し、長手方向の一方の端部にカム室51aから低圧燃料路12を介して低圧燃料の供給を受ける吸入口61aが設けられ、当該シリンダ61の外周面に低圧燃料を排出する排出口61bが設けられている。この排出口61bには、燃料供給路17が接続されている。 The cylinder 61 has a bottomed cylindrical shape, and is provided with a suction port 61a for receiving low-pressure fuel from the cam chamber 51a via the low-pressure fuel passage 12 at one end in the longitudinal direction, and is provided with an outer peripheral surface of the cylinder 61. Is provided with a discharge port 61b for discharging low-pressure fuel. A fuel supply path 17 is connected to the discharge port 61b.
ピストン62は、一方が閉塞し、他方が開口された有底円筒形状を有し、シリンダ61の内周面に沿って摺動自在に設けられている。バネ63は、シリンダ61の内周面に沿ってピストン62をシリンダ61の吸入口61aへ付勢する弾性体であり、ピストン62の一方の端面を内周側から付勢するように取り付けられている。 The piston 62 has a bottomed cylindrical shape in which one is closed and the other is open, and the piston 62 is slidably provided along the inner peripheral surface of the cylinder 61. The spring 63 is an elastic body that urges the piston 62 to the suction port 61a of the cylinder 61 along the inner peripheral surface of the cylinder 61, and is attached so as to urge one end surface of the piston 62 from the inner peripheral side. There is.
オリフィス64は、シリンダ61の長手方向の他方の端部に取り付けられた燃料供給路17の流量を制限するために当該燃料供給路17の配管が一部小径化された絞りであり、シリンダ61内の圧力を一定に保つために設けられている。この燃料供給路17は、高圧ポンプ本体51を構成している吸入弁55に接続されており、シリンダ61の排出口61bに接続された燃料供給路17と合流されている。 The orifice 64 is a throttle in which the pipe of the fuel supply path 17 is partially reduced in diameter in order to limit the flow rate of the fuel supply path 17 attached to the other end in the longitudinal direction of the cylinder 61. It is provided to keep the pressure constant. The fuel supply path 17 is connected to the suction valve 55 constituting the high-pressure pump main body 51, and joins the fuel supply path 17 connected to the discharge port 61b of the cylinder 61.
コモンレールユニット7は、高圧ポンプ本体51の吐出弁57から高圧燃料路59を介して圧送されてくる高圧燃料を蓄積するものであり、高圧燃料路59を介して接続された複数のインジェクタ8a、8b、……、8nに対して高圧燃料を供給する。 The common rail unit 7 stores high-pressure fuel that is pumped from the discharge valve 57 of the high-pressure pump main body 51 via the high-pressure fuel passage 59, and a plurality of injectors 8a and 8b connected via the high-pressure fuel passage 59. , ..., High-pressure fuel is supplied to 8n.
なお、コモンレールユニット7には、レール圧センサ71および圧力制御弁72が取り付けられており、レール圧センサ71のセンサ出力がECU4に出力され、当該センサ出力に応じた制御信号がECU4から圧力制御弁72へ出力される。具体的には、ECU4
は、コモンレールユニット7のレール圧センサ71により検出される実レール圧のセンサ出力を受け、実レール圧が目標レール圧となるように圧力制御弁72の弁開度を制御する制御信号を出力する。
A rail pressure sensor 71 and a pressure control valve 72 are attached to the common rail unit 7, the sensor output of the rail pressure sensor 71 is output to the ECU 4, and a control signal corresponding to the sensor output is output from the ECU 4 to the pressure control valve. It is output to 72. Specifically, ECU 4
Receives the sensor output of the actual rail pressure detected by the rail pressure sensor 71 of the common rail unit 7, and outputs a control signal for controlling the valve opening degree of the pressure control valve 72 so that the actual rail pressure becomes the target rail pressure. ..
<動作および効果>
以上の構成において、コモンレールシステム1では、アクセル開度が最も少ない例えばアイドリング状態において、プレフィルタ15および低圧ポンプ3を介して吸い上げられた低圧燃料がメインフィルタ16を介して高圧ポンプアセンブリ5の高圧ポンプ本体51のカム室51aに供給される。
<Operation and effect>
In the above configuration, in the common rail system 1, the low-pressure fuel sucked up through the pre-filter 15 and the low-pressure pump 3 is pumped through the main filter 16 in the high-pressure pump assembly 5 in the idling state where the accelerator opening is the smallest. It is supplied to the cam chamber 51a of the main body 51.
このとき、高圧ポンプ本体51のカム室51aから低圧燃料路12を介してリリーフ弁6のシリンダ61内に低圧燃料が供給されるが、アイドリング状態であっても、10mm3/st程度の僅かな噴射量、かつ、複数のインジェクタ8a〜nから燃料タンク2に戻すリターン燃料が必要なので、ピストン62がシリンダ61の吸入口61aを完全に閉塞することはない。ただし、車両の走行中にアクセル開度を0にして惰性で走行しているときは、複数のインジェクタ8a〜nからの噴射量が0となるため、ばね63の付勢力によりピストン62がシリンダ61の吸入口61aを一時的に完全に閉塞することになる。しかしながら、この場合であっても、カム機構の機械構成部品を潤滑する低圧燃料は必要なので、その分の低圧燃料については低圧ポンプ3から吐出し、ベアリング58から燃料タンク2へ戻されることとなる。 At this time, low-pressure fuel is supplied from the cam chamber 51a of the high-pressure pump main body 51 into the cylinder 61 of the relief valve 6 via the low-pressure fuel passage 12, but even in the idling state, it is as small as about 10 mm 3 / st. Since the injection amount and the return fuel returned from the plurality of injectors 8a to 8 to the fuel tank 2 are required, the piston 62 does not completely block the suction port 61a of the cylinder 61. However, when the vehicle is traveling by inertia with the accelerator opening set to 0 while the vehicle is traveling, the injection amount from the plurality of injectors 8a to n becomes 0, so that the piston 62 is moved to the cylinder 61 by the urging force of the spring 63. The suction port 61a of the above is temporarily completely closed. However, even in this case, since the low-pressure fuel that lubricates the mechanical components of the cam mechanism is required, the low-pressure fuel corresponding to that amount is discharged from the low-pressure pump 3 and returned from the bearing 58 to the fuel tank 2. ..
したがって、この場合、カム室51a内の低圧燃料によりカム機構の機械構成部品が潤滑された後、その潤滑に使用された低圧燃料はカムシャフト52とベアリング58とのクリアランスを介して燃料環流路18から燃料タンク2に戻される。 Therefore, in this case, after the mechanical components of the cam mechanism are lubricated by the low pressure fuel in the cam chamber 51a, the low pressure fuel used for the lubrication is passed through the clearance between the cam shaft 52 and the bearing 58 to the fuel ring flow path 18 Is returned to the fuel tank 2.
その後、アクセル開度が大きくなると、低圧ポンプ3はECU4からの制御信号に従って燃料タンク2から吸い上げた低圧燃料を高圧ポンプ本体51のカム室51aに供給する。このときの供給される低圧燃料の供給量は、アイドリング状態のときと比べて増大されている。 After that, when the accelerator opening degree becomes large, the low-pressure pump 3 supplies the low-pressure fuel sucked up from the fuel tank 2 to the cam chamber 51a of the high-pressure pump main body 51 according to the control signal from the ECU 4. The amount of low-pressure fuel supplied at this time is increased as compared with the case of the idling state.
このとき、高圧ポンプ本体51のカム室51aから低圧燃料路12を介してリリーフ弁6のシリンダ61内に低圧燃料が供給されるが、カム室51a内の圧力の増加により、バネ63の付勢力に抗してピストン62がシリンダ61の吸入口61aから離間していく。 At this time, low-pressure fuel is supplied from the cam chamber 51a of the high-pressure pump main body 51 into the cylinder 61 of the relief valve 6 via the low-pressure fuel passage 12, but the urging force of the spring 63 due to the increase in pressure in the cam chamber 51a. The piston 62 is separated from the suction port 61a of the cylinder 61 against the above.
ピストン62が離間していき、シリンダ61の排出口61bが開放されると、カム室51aの圧力を一定に維持するために必要な最低量の低圧燃料を超えた増大分が排出口61bから燃料供給路17を介して高圧ポンプ本体51の吸入弁55により加圧室56に吸入される。 When the pistons 62 are separated from each other and the discharge port 61b of the cylinder 61 is opened, an increase exceeding the minimum amount of low-pressure fuel required to maintain a constant pressure in the cam chamber 51a is fueled from the discharge port 61b. It is sucked into the pressurizing chamber 56 by the suction valve 55 of the high pressure pump main body 51 via the supply path 17.
すなわち、アクセル開度が大きくなるに連れてカム室51aからオーバーフローされた増大分の低圧燃料の全てがリリーフ弁6および燃料供給路17を介して高圧ポンプ本体51の吸入弁55から加圧室56に吸入されることになる。 That is, all of the increased low-pressure fuel overflowing from the cam chamber 51a as the accelerator opening becomes larger passes from the suction valve 55 of the high-pressure pump main body 51 to the pressurizing chamber 56 via the relief valve 6 and the fuel supply path 17. Will be inhaled to.
これにより、従来のようにカム室51aからオーバーフローされた低圧燃料をリリーフ弁6から燃料タンク2に戻す必要がなくなるとともに、リリーフ弁6から高圧ポンプ本体51の加圧室56へ燃料供給路17を介してダイレクトに低圧燃料を供給し、当該加圧室56において加圧した後に高圧燃料としてコモンレールユニット7へ効率良く圧送することができる。 As a result, it is not necessary to return the low-pressure fuel overflowing from the cam chamber 51a from the relief valve 6 to the fuel tank 2 as in the conventional case, and the fuel supply path 17 is provided from the relief valve 6 to the pressurizing chamber 56 of the high-pressure pump main body 51. The low-pressure fuel can be directly supplied via the pressurizing chamber 56, and then the high-pressure fuel can be efficiently pumped to the common rail unit 7.
このように、従来のようにカム室51aからオーバーフローされた低圧燃料をリリーフ
弁6から燃料タンク2に戻す必要がなくなるので、低圧ポンプ3はカム室51aにおいてカム機構を潤滑する分だけの低圧燃料だけが燃料タンク2に戻されるだけで済む。すなわち、カム室51aにおいてカム機構を潤滑する以外の低圧燃料については、リリーフ弁6および燃料供給路17経由で高圧ポンプ本体51の加圧室56へ直接供給され、低圧ポンプ3を介して高圧ポンプアセンブリ5へ再度供給する必要がなくなる。
In this way, it is not necessary to return the low-pressure fuel overflowing from the cam chamber 51a from the relief valve 6 to the fuel tank 2 as in the conventional case, so that the low-pressure pump 3 is a low-pressure fuel that lubricates the cam mechanism in the cam chamber 51a. Only need to be returned to the fuel tank 2. That is, low-pressure fuel other than lubricating the cam mechanism in the cam chamber 51a is directly supplied to the pressurizing chamber 56 of the high-pressure pump main body 51 via the relief valve 6 and the fuel supply path 17, and is supplied to the high-pressure pump 56 via the low-pressure pump 3. There is no need to supply the assembly 5 again.
これは、低圧ポンプ3が低圧燃料を燃料タンク2から吸い上げる際のエネルギー効率を向上させることにつながり、その分だけ低圧ポンプ3による電力消費を低下させることができるので、車両に搭載するバッテリーのサイズを小型化して車両全体の軽量化を図り、省燃費化を促進することができる。 This leads to improvement of energy efficiency when the low-pressure pump 3 sucks low-pressure fuel from the fuel tank 2, and the power consumption by the low-pressure pump 3 can be reduced by that amount, so that the size of the battery mounted on the vehicle It is possible to reduce the size of the vehicle to reduce the weight of the entire vehicle and promote fuel efficiency.
さらに、コモンレールシステム1では、低圧ポンプ3として、機械式ではなく、ECU4の制御による電磁式の低圧フィードポンプを用いているため、機械的なフリクションロスがなく、アクセル開度に応じた所望の供給量の低圧燃料を効率良く高圧ポンプアセンブリ5へ供給することができる。 Further, in the common rail system 1, since the low pressure pump 3 is not a mechanical type but an electromagnetic type low pressure feed pump controlled by the ECU 4, there is no mechanical friction loss and a desired supply according to the accelerator opening degree. A large amount of low pressure fuel can be efficiently supplied to the high pressure pump assembly 5.
かくして、低圧ポンプ3から必要十分な低圧燃料の供給を受け、それを加圧して高圧燃料としてコモンレールユニット7へ出力し得る効率の良い高圧ポンプアセンブリ5およびコモンレールシステム1を実現することができる。 Thus, it is possible to realize an efficient high-pressure pump assembly 5 and a common rail system 1 that can receive a necessary and sufficient low-pressure fuel supply from the low-pressure pump 3, pressurize it, and output it as high-pressure fuel to the common rail unit 7.
<他の実施の形態>
なお、上述した実施の形態においては、コモンレールシステム1の低圧ポンプ3としてECU4による通電制御によって低圧燃料の吸い上げ量をコントロールする電磁式の低圧フィードポンプを用いるようにした場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限らず、図1との対応部分に同一符号を付した図2に示すように、コモンレールシステム80においては機械式の低圧ポンプユニット91を用いるようにしてもよい。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, a case where an electromagnetic low-pressure feed pump that controls the suction amount of low-pressure fuel by energization control by the ECU 4 is used as the low-pressure pump 3 of the common rail system 1 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a mechanical low-pressure pump unit 91 may be used in the common rail system 80, as shown in FIG. 2 in which the corresponding portions corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
この場合、低圧ポンプユニット91は、低圧フィードポンプ92、オーバーフローバルブ93、バイパスバルブ94、および、流量制御弁95を備えている。オーバーフローバルブ93およびバイパスバルブ94は、低圧フィードポンプ92と並列に取り付けられ、流量制御弁95は、低圧フィードポンプ92とプレフィルタ15との間の低圧燃料路12のライン上に取り付けられている。 In this case, the low pressure pump unit 91 includes a low pressure feed pump 92, an overflow valve 93, a bypass valve 94, and a flow rate control valve 95. The overflow valve 93 and the bypass valve 94 are mounted in parallel with the low pressure feed pump 92, and the flow control valve 95 is mounted on the line of the low pressure fuel passage 12 between the low pressure feed pump 92 and the prefilter 15.
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係るコモンレールシステム1に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the common rail system 1 according to the above embodiment, and all aspects included in the concept of the present invention and the scope of claims. including. In addition, each configuration may be selectively combined as appropriate so as to achieve at least a part of the above-mentioned problems and effects. For example, the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above embodiment can be appropriately changed depending on the specific usage mode of the present invention.
本願発明の高圧ポンプ装置および燃料供給システムは、自動車等の車両用のディーゼルエンジンだけではなく、農業用機械や建設機械、船舶等の産業用のディーゼルエンジンの分野においても利用することが可能である。 The high-pressure pump device and fuel supply system of the present invention can be used not only in the field of diesel engines for vehicles such as automobiles, but also in the field of industrial diesel engines such as agricultural machinery, construction machinery, and ships. ..
1、80、100 コモンレールシステム(燃料供給システム)
2、101 燃料タンク
3、111 低圧ポンプ
4 ECU
5 高圧ポンプアセンブリ
6、131 リリーフ弁(圧力調整弁)
7 コモンレールユニット
8(8a〜8n) インジェクタ
12、102 低圧燃料路
15、105 プレフィルタ
16、116 メインフィルタ
17 燃料供給路
18 燃料環流路
51 高圧ポンプ本体
51a、121a カム室
52、122 カムシャフト
52a、122a カム
53、123 タペット
54、124 プランジャ
55、125 吸入弁
56、126 加圧室
57、127 吐出弁
58、128 ベアリング
59、107 高圧燃料路
61 シリンダ
61a 吸入口
61b 排出口
62、132 ピストン
63、133 バネ
64 オリフィス
71 レール圧センサ
72 圧力制御弁
91 低圧ポンプユニット
92 低圧フィードポンプ
93 オーバーフローバルブ
94、114 バイパスバルブ
95 流量制御弁
121 高圧ポンプ
1, 80, 100 common rail system (fuel supply system)
2,101 Fuel tank 3,111 Low pressure pump 4 ECU
5 High-pressure pump assembly 6,131 Relief valve (pressure regulating valve)
7 Common rail unit 8 (8a-8n) Injectors 12, 102 Low-pressure fuel passages 15, 105 Pre-filters 16, 116 Main filters 17 Fuel supply passages 18 Fuel ring flow paths 51 High-pressure pump bodies 51a, 121a Cam chambers 52, 122 Camshafts 52a, 122a Cam 53, 123 Tappet 54, 124 Plunger 55, 125 Suction valve 56, 126 Pressurizing chamber 57, 127 Discharge valve 58, 128 Bearing 59, 107 High pressure fuel passage 61 Cylinder 61a Suction port 61b Discharge port 62, 132 Piston 63, 133 Spring 64 Injector 71 Rail pressure sensor 72 Pressure control valve 91 Low pressure pump unit 92 Low pressure feed pump 93 Overflow valve 94, 114 Bypass valve 95 Flow control valve 121 High pressure pump
Claims (4)
前記加圧室に前記低圧燃料を吸入する吸入弁と、
前記加圧室で加圧された高圧燃料を吐出する吐出弁と、
前記カム機構を収納しているカム室と連通し、前記低圧ポンプにより前記カム室に供給される前記低圧燃料の圧力を一定に保持する圧力調整弁と、
前記カム室に供給される前記低圧燃料の供給量が増大したとき、前記圧力調整弁により前記カム室の圧力を一定に保持するためにオーバーフローさせる前記低圧燃料の一部を前記加圧室に供給するために前記圧力調整弁と前記吸入弁との間で接続された燃料供給路と を備え、
前記カム室からの前記低圧燃料が前記圧力調整弁を介して前記加圧室に供給されることを特徴とする高圧ポンプ装置。 A pressurizing chamber that pressurizes the low-pressure fuel sucked up from the fuel tank by a low-pressure pump by a cam mechanism,
An intake valve that sucks the low-pressure fuel into the pressurizing chamber,
A discharge valve that discharges high-pressure fuel pressurized in the pressurizing chamber,
A pressure regulating valve that communicates with the cam chamber that houses the cam mechanism and maintains the pressure of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber by the low-pressure pump at a constant level.
When the supply amount of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber increases, a part of the low-pressure fuel that overflows in order to keep the pressure in the cam chamber constant is supplied to the pressurizing chamber by the pressure regulating valve. A fuel supply path connected between the pressure regulating valve and the suction valve is provided for this purpose .
High-pressure pump device is the low pressure fuel from the cam chamber, characterized in Rukoto supplied to the pressure chamber via the pressure regulating valve.
ことを特徴とする請求項1 に記載の高圧ポンプ装置。 The high-pressure pump device according to claim 1, wherein the low-pressure pump is an electromagnetic low-pressure feed pump, and sucks up low-pressure fuel at a desired flow rate by energization control by an electronic control unit and supplies the low-pressure fuel to the cam chamber. ..
ことを特徴とする請求項1 または2 に記載の高圧ポンプ装置。 The low-pressure pump is characterized by supplying the cam chamber with the minimum amount of the low-pressure fuel for lubricating the cam mechanism even when the supply amount of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber is reduced. The high-pressure pump device according to claim 1 or 2.
前記低圧ポンプから供給される前記低圧燃料を加圧して高圧燃料としてコモンレールユニットへ圧送する高圧ポンプ装置と
を備え、
前記高圧ポンプ装置は、
前記低圧ポンプにより吸い上げられた前記低圧燃料をカム機構により加圧する加圧室と、
前記加圧室に前記低圧燃料を吸入する吸入弁と、
前記加圧室で加圧された高圧燃料を吐出する吐出弁と、
前記カム機構を収納しているカム室と連通し、前記低圧ポンプにより前記カム室に供給される前記低圧燃料の圧力を一定に保持する圧力調整弁と、
前記カム室に供給される前記低圧燃料の供給量が増大したとき、前記圧力調整弁により前記カム室の圧力を一定に保持するためにオーバーフローさせる前記低圧燃料の一部を前記加圧室に供給するために前記圧力調整弁と前記吸入弁との間で接続された燃料供給路とを有し、
前記カム室からの前記低圧燃料が前記圧力調整弁を介して前記加圧室に供給されることを特徴とする燃料供給システム。 A low-pressure pump that sucks low-pressure fuel from the fuel tank,
It is provided with a high-pressure pump device that pressurizes the low-pressure fuel supplied from the low-pressure pump and pumps it to the common rail unit as high-pressure fuel.
The high-pressure pump device
A pressurizing chamber that pressurizes the low-pressure fuel sucked up by the low-pressure pump by a cam mechanism, and
An intake valve that sucks the low-pressure fuel into the pressurizing chamber,
A discharge valve that discharges high-pressure fuel pressurized in the pressurizing chamber,
A pressure regulating valve that communicates with the cam chamber that houses the cam mechanism and maintains the pressure of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber by the low-pressure pump at a constant level.
When the supply amount of the low-pressure fuel supplied to the cam chamber increases, a part of the low-pressure fuel that overflows in order to keep the pressure in the cam chamber constant is supplied to the pressurizing chamber by the pressure regulating valve. wherein possess connected a fuel supply passage between the pressure regulating valve and the suction valve in order to,
The fuel supply system according to claim Rukoto said low pressure fuel from the cam chamber is supplied to the pressure chamber via the pressure regulating valve.
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