JP2021188544A - 燃料ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料圧力を高めても吐出性能を維持することができる燃料ポンプを提供する。【解決手段】本発明の燃料ポンプは、往復運動するプランジャ2と、プランジャ2の往復運動をガイドするガイド孔6aが軸方向に延びる円筒状のシリンダ6と、シリンダ6を保持するポンプボディ1とを備える。シリンダ6は、軸方向の一端部にポンプボディに押圧される接触面61aを有する。接触面61aは、シリンダ6の軸を中心とする円環状に形成され、接触面61aの外径D4は、シリンダ6の外径D3よりも小さい。【選択図】図5
Description
本発明は、燃料を高圧にしてエンジンに供給する燃料ポンプに関する。
自動車等のエンジン(内燃機関)の燃焼室へ燃料を直接噴射する直接噴射型エンジンにおいては、燃料を高圧にするための高圧燃料ポンプが広く用いられている。この高圧燃料ポンプの従来技術としては、例えば、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載された高圧燃料ポンプは、シリンダがポンプボディの内面に当接されるとともに、ポンプボディに固定されている。
しかし、特許文献1に記載された高圧ポンプでは、燃料圧力が、シリンダのポンプボディに対する面圧より大きくなると、シリンダによって燃料をシールできなくなる。その結果、燃料がポンプの外に漏れることになり、高圧ポンプの吐出性能が低下してしまう。
シリンダのポンプボディに対する面圧を向上させるには、例えば、シリンダの直径を小さくする方法と、当接部においてシリンダからポンプボディに加わる荷重を増加させる方法が考えられる。しかし、シリンダの直径を小さくする場合は、シリンダの薄肉化による剛性の低下が生じてしまう。また、シリンダからポンプボディに加わる荷重を増加させる場合は、シリンダやポンプボディの強度を増加して、両者の変形を抑制する必要がある。
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、燃料圧力を高めても吐出性能を維持することができる燃料ポンプを提供することにある。
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の燃料ポンプは、往復運動するプランジャと、プランジャの往復運動をガイドするガイド孔を有するシリンダと、シリンダを保持するポンプボディとを備える。シリンダは、ガイド孔が軸方向に延びる円筒状に形成され、軸方向の一端部にポンプボディに押圧される接触面を有する。接触面は、シリンダの軸を中心とする円環状に形成され、接触面の外径は、シリンダの外径よりも小さい。
上記構成の燃料ポンプによれば、燃料圧力を高めても吐出性能を維持することができる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
1.高圧燃料ポンプの一実施形態
以下、本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプについて説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
以下、本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプについて説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
[燃料供給システム]
まず、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムについて、図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。
まず、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムについて、図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。
図1に示すように、燃料供給システム200は、高圧燃料ポンプ100と、ECU(Engine Control Unit)101と、燃料タンク103と、コモンレール106と、複数のインジェクタ107とを備えている。高圧燃料ポンプ100の部品は、ポンプボディ1に一体に組み込まれている。
燃料タンク103の燃料は、ECU101からの信号に基づいて駆動するフィードポンプ102によって汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、不図示のプレッシャレギュレータにより適切な圧力に加圧され、低圧配管104を通して高圧燃料ポンプ100の低圧燃料吸入口51に送られる。
高圧燃料ポンプ100は、燃料タンク103から供給された燃料を加圧して、コモンレール106に圧送する。コモンレール106には、複数のインジェクタ107と、燃料圧力センサ105が装着されている。複数のインジェクタ107は、気筒(燃焼室)数にあわせて装着されており、ECU101から出力される駆動電流に従って燃料を噴射する。本実施形態の燃料供給システム200は、インジェクタ107がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムである。
燃料圧力センサ105は、検出した圧力データをECU101に出力する。ECU101は、各種センサから得られるエンジン状態量(例えばクランク回転角、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(目標噴射燃料長)や適切な燃料圧力(目標燃料圧力)等を演算する。
また、ECU101は、燃料圧力(目標燃料圧力)等の演算結果に基づいて、高圧燃料ポンプ100や複数のインジェクタ107の駆動を制御する。すなわち、ECU101は、高圧燃料ポンプ100を制御するポンプ制御部と、インジェクタ107を制御するインジェクタ制御部を有する。
高圧燃料ポンプ100は、圧力脈動低減機構である金属ダンパ9と、容量可変機構である電磁吸入弁機構3と、リリーフ弁機構4と、吐出弁機構8とを有している。低圧燃料吸入口51から流入した燃料は、金属ダンパ9、吸入通路10bを介して電磁吸入弁機構3の吸入ポート31bに到達する。
電磁吸入弁機構3に流入した燃料は、吸入弁32を通過し、ポンプボディ1に形成された吸入通路1aを流れた後に加圧室11に流入する。ポンプボディ1は、プランジャ2を摺動可能に保持する。プランジャ2は、エンジンのカム91(図2参照)により動力が伝えられて往復運動する。プランジャ2の一端部は、加圧室11に挿入されており、加圧室11の容積を増減させる。
加圧室11では、プランジャ2の下降行程において電磁吸入弁機構3から燃料が吸入され、プランジャ2の上昇行程において燃料が加圧される。加圧室11の燃料圧力が設定値を超えると、吐出弁機構8が開弁し、吐出通路1fを経てコモンレール106へ高圧燃料が圧送される。高圧燃料ポンプ100による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構3の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構3の開閉は、ECU101によって制御される。
インジェクタ107の故障等によりコモンレール106等に異常高圧が発生した場合に、コモンレール106に連通する燃料吐出口12a(図2参照)と加圧室11との差圧がリリーフ弁機構4の開弁圧力(所定値)以上になると、リリーフ弁機構4が開弁する。これにより、異常高圧となった燃料は、リリーフ弁機構4内を通って加圧室11へと戻され、コモンレール106等の配管が保護される。
[高圧燃料ポンプ]
次に、高圧燃料ポンプ100の構成について、図2〜図4を用いて説明する。
図2は、高圧燃料ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その1)である。図3は、高圧燃料ポンプ100の垂直方向に直交する断面で見た水平方向断面図である。図4は、高圧燃料ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その2)である。
次に、高圧燃料ポンプ100の構成について、図2〜図4を用いて説明する。
図2は、高圧燃料ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その1)である。図3は、高圧燃料ポンプ100の垂直方向に直交する断面で見た水平方向断面図である。図4は、高圧燃料ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その2)である。
図2及び図3に示すように、高圧燃料ポンプ100のポンプボディ1には、上述した吸入通路1aと、取付けフランジ1b(図3参照)が設けられている。この取付けフランジ1bは、エンジン(内燃機関)の燃料ポンプ取付け部90に密着し、図示しない複数のボルト(ねじ)で固定されている。すなわち、高圧燃料ポンプ100は、取付けフランジ1bによって燃料ポンプ取付け部90に固定されている。
図2に示すように、燃料ポンプ取付け部90とポンプボディ1との間には、シート部材の一具体例を示すOリング93が介在されている。このOリング93は、エンジンオイルが燃料ポンプ取付け部90とポンプボディ1との間を通ってエンジン(内燃機関)の外部に漏れることを防止している。
また、高圧燃料ポンプ100のポンプボディ1には、プランジャ2の往復運動をガイドするシリンダ6が取り付けられている。シリンダ6は、筒状に形成されており、その外周側においてポンプボディ1に圧入されている。ポンプボディ1及びシリンダ6は、電磁吸入弁機構3、プランジャ2、吐出弁機構8(図4参照)と共に加圧室11を形成している。
ポンプボディ1には、シリンダ6の軸方向の中央部に係合する固定部1cが設けられている。固定部1cは、塑性変形可能に形成されており、シリンダ6を上方(図2中の上方)へ押圧している。シリンダ6の上端面(一端面)は、ポンプボディ1に当接する。その結果、加圧室11にて加圧された燃料は、シリンダ6の上端面とポンプボディ1との間から漏れない。
プランジャ2の下端には、タペット92が設けられている。タペット92は、エンジンのカムシャフトに取り付けられたカム91の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ2に伝達する。プランジャ2は、リテーナ15を介してばね16によりカム91側に付勢されており、タペット92に圧着されている。プランジャ2は、タペット92と一緒に往復動し、加圧室11の容積を変化させる。
また、シリンダ6とリテーナ15との間には、シールホルダ17が配置されている。シールホルダ17は、プランジャ2が挿入される筒状に形成されており、シリンダ6側である上端部に副室17aを有している。また、シールホルダ17は、リテーナ15側である下端部にプランジャシール18を保持している。
プランジャシール18は、プランジャ2の外周に摺動可能に接触しており、プランジャ2が往復動したとき、副室17aの燃料をシールし、副室17aの燃料がエンジン内部へ流入しないようにしている。また、プランジャシール18は、エンジン内の摺動部を潤滑する潤滑油(エンジンオイルも含む)がポンプボディ1の内部に流入することを防止している。
図2において、プランジャ2は、上下方向に往復動する。プランジャ2が下降すると、加圧室11の容積が拡大し、プランジャ2が上昇すると、加圧室11の容積が減少する。すなわち、プランジャ2は、加圧室11の容積を拡大及び縮小させる方向に往復動するように配置されている。
プランジャ2は、大径部2aと小径部2bを有している。プランジャ2が往復動すると、大径部2a及び小径部2bは、副室17aに位置する。したがって、副室17aの体積は、プランジャ2の往復動によって増減する。
副室17aは、燃料通路10c(図4参照)により低圧燃料室10と連通している。プランジャ2の下降時は、副室17aから低圧燃料室10へ燃料の流れが発生し、プランジャ2の上昇時は、低圧燃料室10から副室17aへ燃料の流れが発生する。これにより、高圧燃料ポンプ100の吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、高圧燃料ポンプ100内部で発生する圧力脈動を低減することができる。
また、ポンプボディ1には、加圧室11に連通するリリーフ弁機構4が設けられている。リリーフ弁機構4は、リリーフばね41と、リリーフ弁ホルダ42と、リリーフ弁43と、シート部材44及びばね支持部材45を有している。
ばね支持部材45は、リリーフばね41を内包しリリーフ弁室を形成する。リリーフばね41は、一端部がポンプボディ1に当接し、他端部がリリーフ弁ホルダ42に当接している。リリーフ弁ホルダ42は、リリーフ弁43に係合している。リリーフ弁43には、リリーフばね41の付勢力がリリーフ弁ホルダ42を介して作用する。
リリーフ弁43は、リリーフばね41の付勢力により押圧され、シート部材44の燃料通路を塞いでいる。シート部材44の燃料通路は、吐出通路1f(図3参照)に連通している。加圧室11(上流側)とシート部材44(下流側)との間における燃料の移動は、リリーフ弁43がシート部材44に接触(密着)することにより遮断されている。
コモンレール106やその先の部材内の圧力が高くなると、シート部材44側の燃料がリリーフ弁43を押圧して、リリーフばね41の付勢力に抗してリリーフ弁43を移動させる。その結果、リリーフ弁43が開弁し、吐出通路1f内の燃料が、シート部材44の燃料通路を通って加圧室11に戻る。したがって、リリーフ弁43を開弁させる圧力は、リリーフばね41の付勢力によって決定される。
なお、本実施形態のリリーフ弁機構4は、加圧室11に連通しているが、これに限定されるものではなく、例えば、低圧通路(低圧燃料吸入口51や吸入通路10b等)に連通するようにしてもよい。
図3及び図4に示すように、ポンプボディ1の側面部には、吸入ジョイント5が取り付けられている。吸入ジョイント5は、燃料タンク103から供給された燃料を通す低圧配管104(図1参照)に接続されている。燃料タンク103の燃料は、吸入ジョイント5から高圧燃料ポンプ100の内部に供給される。
吸入ジョイント5は、低圧配管104に接続された低圧燃料吸入口51(図1参照)と、低圧燃料吸入口51に連通する吸入流路52とを有している。吸入流路52を通過した燃料は、低圧燃料室10に設けた金属ダンパ9及び吸入通路10b(図2参照)を介して電磁吸入弁機構3の吸入ポート31b(図2参照)に到達する。図4に示すように、吸入流路52に連通する燃料通路内には、吸入フィルタ53が配置されている。吸入フィルタ53は、燃料に存在する異物を除去し、高圧燃料ポンプ100内に異物が進入することを防ぐ。
図2及び図4に示すように、高圧燃料ポンプ100のポンプボディ1には、低圧燃料室(ダンパ室)10が設けられている。この低圧燃料室10は、ダンパーカバー14によって覆われている。ダンパーカバー14は、例えば、一方側が閉塞された筒状(カップ状)に形成されている。
図2に示すように、低圧燃料室10は、低圧燃料流路10aと、吸入通路10bを有している。吸入通路10bは、電磁吸入弁機構3の吸入ポート31bに連通している。低圧燃料流路10aを通った燃料は、吸入通路10bを介して電磁吸入弁機構3の吸入ポート31bに到達する。
低圧燃料流路10aには、金属ダンパ9と、金属ダンパ9を挟持する第1保持部材19及び第2保持部材20が設けられている。加圧室11に流入した燃料が再び開弁状態の電磁吸入弁機構3を通って吸入通路10b(図2参照)へと戻されると、低圧燃料室10に圧力脈動が発生する。金属ダンパ9は、高圧燃料ポンプ100内で発生した圧力脈動が低圧配管104へ波及することを低減する。
図3に示すように、電磁吸入弁機構3は、ポンプボディ1に形成された横穴に挿入されている。電磁吸入弁機構3は、ポンプボディ1に形成された横穴に圧入された吸入弁シート31と、吸入弁32と、ロッド33と、ロッド付勢ばね34と、電磁コイル(ソレノイド)35と、アンカー36とを有している。
吸入弁シート31は、筒状に形成されており、内周部に着座部31aが設けられている。また、吸入弁シート31には、外周部から内周部に到達する吸入ポート31b(図2参照)が形成されている。この吸入ポート31bは、上述した低圧燃料室10における吸入通路10bに連通している。
ポンプボディ1に形成された横穴には、吸入弁シート31の着座部31aに対向するストッパ37が配置されている。そして、吸入弁32は、ストッパ37と着座部31aとの間に配置されている。また、ストッパ37と吸入弁32との間には、弁付勢ばね38が介在されている。弁付勢ばね38は、吸入弁32を着座部31a側に付勢する。
吸入弁32は、着座部31aに当接することにより、吸入ポート31bと加圧室11との連通部を閉鎖する。これにより、電磁吸入弁機構3は、閉弁状態になる。一方、吸入弁32は、ストッパ37に当接することにより、吸入ポート31bと加圧室11との連通部を開放する。これにより、電磁吸入弁機構3は、開弁状態になる。
ロッド33は、吸入弁シート31を貫通している。ロッド33の一端は、吸入弁32に当接している。ロッド付勢ばね34は、ロッド33を介して吸入弁32をストッパ37側である開弁方向に付勢する。ロッド付勢ばね34の一端は、ロッド33の他端に係合している。ロッド付勢ばね34の他端は、ロッド付勢ばね34を囲うように配置された磁性コア39に係合している。
アンカー36は、磁性コア39の端面に対向している。このアンカー36は、ロッド33の外周部に設けられたフランジに係合している。また、アンカー36の磁性コア39と反対側には、アンカー付勢ばね40の一端が当接している。アンカー付勢ばね40の他端は、吸入弁シート31に当接している。アンカー付勢ばね40は、アンカー36をロッド33のフランジ側に付勢している。アンカー36の移動量は、吸入弁32の移動量よりも大きく設定される。これにより、吸入弁32を着座部31aに確実に当接(着座)させることができ、電磁吸入弁機構3を確実に閉弁状態にすることができる。
電磁コイル35は、磁性コア39の周りを一周するように配置されている。この電磁コイル35には、端子部材30(図2参照)が電気的に接続されており、端子部材30を介して電流が流れる。電磁コイル35に電流が流れていない無通電状態において、ロッド33がロッド付勢ばね34による付勢力によって開弁方向に付勢され、吸入弁32を開弁方向に押圧している。その結果、吸入弁32が着座部31aから離れてストッパ37に当接し、電磁吸入弁機構3が開弁状態になっている。すなわち、電磁吸入弁機構3は、無通電状態において開弁するノーマルオープン式となっている。
電磁吸入弁機構3の開弁状態において、吸入ポート31bの燃料は、吸入弁32と着座部31aとの間を通り、ストッパ37の複数の燃料通過孔(不図示)及び吸入通路1aを通って加圧室11に流入する。電磁吸入弁機構3の開弁状態では、吸入弁32は、ストッパ37と接触するため、吸入弁32の開弁方向の位置が規制される。そして、電磁吸入弁機構3の開弁状態において、吸入弁32と着座部31aの間に存在する隙間は、吸入弁32の可動範囲であり、これが開弁ストロークとなる。
電磁コイル35に電流が流れると、アンカー36と磁性コア39のそれぞれの磁気吸引面において磁気吸引力が作用する。つまり、アンカー36は、磁性コア39に吸引される。その結果、アンカー36は、ロッド付勢ばね34の付勢力に抗して移動し、磁性コア39に接触する。アンカー36が磁性コア39側である閉弁方向へ移動すると、アンカー36が係合するロッド33がアンカー36と共に移動する。その結果、吸入弁32は、開弁方向への付勢力から解放され、弁付勢ばね38による付勢力により閉弁方向に移動する。そして、吸入弁32が、吸入弁シート31の着座部31aに接触すると、電磁吸入弁機構3が閉弁状態になる。
図3に示すように、吐出弁機構8は、加圧室11の出口側に接続されている。この吐出弁機構8は、吐出弁シート部材81と、吐出弁シート部材81と接離する吐出弁82を備える。また、吐出弁機構8は、吐出弁82を吐出弁シート部材81側へ付勢する吐出弁ばね83と、吐出弁82のストローク(移動距離)を決める吐出弁ストッパ84と、吐出弁ストッパ84の移動を係止するプラグ85を備える。
吐出弁シート部材81、吐出弁82、吐出弁ばね83、及び吐出弁ストッパ84は、ポンプボディ1に形成された吐出弁室1dに収納されている。吐出弁室1dは、水平方向に延びる略円柱状の空間である。吐出弁室1dの一端は、燃料通路1eを介して加圧室11に連通している。吐出弁室1dの他端は、ポンプボディ1の側面に開口している。吐出弁室1dの他端の開口は、プラグ85によって封止されている。
また、ポンプボディ1には、吐出ジョイント12が溶接部12bにより接合されている。吐出ジョイント12は、燃料吐出口12aを有している。燃料吐出口12aは、ポンプボディ1の内部において水平方向に延びる吐出通路1fを介して吐出弁室1dに連通している。また、吐出ジョイント12の燃料吐出口12aは、コモンレール106に接続されている。
加圧室11の燃料圧力が吐出弁室1dの燃料圧力より低い状態では、吐出弁82に作用する差圧力及び吐出弁ばね83による付勢力により、吐出弁82が吐出弁シート部材81に圧着されている。その結果、吐出弁機構8は閉弁状態となる。一方、加圧室11の燃料圧力が、吐出弁室1dの燃料圧力よりも大きくなり、吐出弁82に作用する差圧力が吐出弁ばね83の付勢力よりも大きくなると、吐出弁82が燃料に押されて吐出弁シート部材81から離れる。その結果、吐出弁機構8は開弁状態となる。
吐出弁機構8が開閉弁動作をすると、吐出弁室1dに燃料が出し入れされる。そして、吐出弁室1dから出た燃料は、吐出弁機構8から吐出通路1fへ吐出される。その結果、加圧室11内の高圧の燃料は、吐出弁室1d、吐出通路1f、吐出ジョイント12の燃料吐出口12aを経てコモンレール106(図1参照)へと吐出される。以上のような構成により、吐出弁機構8は、燃料の流通方向を制限する逆止弁として機能する。
[燃料ポンプの動作]
次に、本実施形態に係る高圧燃料ポンプ100の動作について説明する。
図1に示すプランジャ2が下降した場合に、電磁吸入弁機構3が開弁していると、吸入通路1aから加圧室11に燃料が流入する。以下、プランジャ2が下降する行程を吸入行程と称する。一方、プランジャ2が上昇した場合に、電磁吸入弁機構3が閉弁していると、加圧室11内の燃料は昇圧され、吐出弁機構8を通過してコモンレール106(図1参照)へ圧送される。以下、プランジャ2が上昇する工程を圧縮行程と称する。
次に、本実施形態に係る高圧燃料ポンプ100の動作について説明する。
図1に示すプランジャ2が下降した場合に、電磁吸入弁機構3が開弁していると、吸入通路1aから加圧室11に燃料が流入する。以下、プランジャ2が下降する行程を吸入行程と称する。一方、プランジャ2が上昇した場合に、電磁吸入弁機構3が閉弁していると、加圧室11内の燃料は昇圧され、吐出弁機構8を通過してコモンレール106(図1参照)へ圧送される。以下、プランジャ2が上昇する工程を圧縮行程と称する。
上述したように、圧縮行程中に電磁吸入弁機構3が閉弁していれば、吸入行程中に加圧室11に吸入された燃料が加圧され、コモンレール106側へ吐出される。一方、圧縮行程中に電磁吸入弁機構3が開弁していれば、加圧室11内の燃料は吸入通路1a側へ押し戻され、コモンレール106側へ吐出されない。このように、高圧燃料ポンプ100による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構3の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構3の開閉は、ECU101によって制御される。
吸入行程では、加圧室11の容積が増加し、加圧室11内の燃料圧力が低下する。この吸入行程において、加圧室11の燃料圧力が吸入ポート31b(図2参照)の圧力よりも低くなり、両者の差圧による付勢力が弁付勢ばね38による付勢力を超えると、吸入弁32は着座部31aから離れ、電磁吸入弁機構3が開弁状態になる。その結果、燃料は、吸入弁32と着座部31aとの間を通り、ストッパ37に設けられた複数の孔を通って加圧室11に流入する。
高圧燃料ポンプ100は、吸入行程を終了した後に、圧縮行程に移る。このとき、電磁コイル35は、無通電状態を維持したままであり、アンカー36と磁性コア39との間に磁気吸引力は作用していない。ロッド付勢ばね34は、無通電状態において吸入弁32を着座部31aから離れた開弁位置で維持するのに必要十分な付勢力を有するよう設定されている。
この状態において、プランジャ2が上昇運動をしても、ロッド33が開弁位置に留まるため、ロッド33により付勢された吸入弁32も同様に開弁位置に留まる。したがって、加圧室11の容積は、プランジャ2の上昇運動に伴い減少するが、この状態では、一度、加圧室11に吸入された燃料が、再び開弁状態の電磁吸入弁機構3を通して吸入通路10bへ戻されることになり、加圧室11内部の圧力が上昇することは無い。この行程を戻し行程と称する。
戻し工程において、ECU101(図1参照)からの制御信号が電磁吸入弁機構3に印加されると、電磁コイル35には、端子部材30を介して電流が流れる。電磁コイル35に電流が流れると、磁性コア39とアンカー36の磁気吸引面において磁気吸引力が作用し、アンカー36が磁性コア39に引き寄せられる。そして、磁気吸引力がロッド付勢ばね34の付勢力よりも大きくなると、アンカー36は、ロッド付勢ばね34の付勢力に抗して磁性コア39側へ移動し、アンカー36と係合するロッド33が吸入弁32から離れる方向に移動する。その結果、弁付勢ばね38による付勢力と燃料が吸入通路10bに流れ込むことによる流体力により吸入弁32が着座部31aに着座し、電磁吸入弁機構3が閉弁状態になる。
電磁吸入弁機構3が閉弁状態になった後、加圧室11の燃料は、プランジャ2の上昇と共に昇圧され、燃料吐出口12aの圧力以上になると、吐出弁機構8を通過してコモンレール106(図1参照)へ吐出される。この行程を吐出行程と称する。すなわち、プランジャ2の下死点から上死点までの間の圧縮行程は、戻し行程と吐出行程からなる。そして、電磁吸入弁機構3の電磁コイル35への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。
電磁コイル35へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が小さくなり、吐出行程の割合が大きくなる。その結果、吸入通路10bに戻される燃料が少なくなり、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、電磁コイル35へ通電するタイミングを遅くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が大きくなり、吐出行程の割合が小さくなる。その結果、吸入通路10bに戻される燃料が多くなり、高圧吐出される燃料は少なくなる。このように、電磁コイル35への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量をエンジン(内燃機関)が必要とする量に制御することができる。
[シリンダ]
次に、シリンダ6について、図5を参照して説明する。
図5は、シリンダ6を示す拡大断面図である。
次に、シリンダ6について、図5を参照して説明する。
図5は、シリンダ6を示す拡大断面図である。
図5に示すように、ポンプボディ1には、シリンダ6が挿入されるシリンダ挿入孔1gが形成されている。シリンダ挿入孔1gは、円柱状に形成されている。また、ポンプボディ1の内側には、シリンダ挿入孔1gの底面を形成する当接面1hが設けられている。当接面1hの中央部には、加圧室11(図2参照)を形成する加圧室形成孔1jが設けられている。加圧室形成孔1jは、円柱状に形成されている。加圧室形成孔1jの軸心は、シリンダ挿入孔1gの軸心と一致している。
シリンダ6は、軸方向に延びるガイド孔6aを有する円筒状に形成されている。ガイド孔6aの直径D1は、加圧室形成孔1jの直径D2よりも小さい。シリンダ6は、大径部61と小径部62を有している。大径部61は、シリンダ6の上端部を形成し、小径部62は、シリンダ6の下端部を形成する。大径部61は、ポンプボディ1のシリンダ挿入孔1gに挿入されている。
大径部61の外径D3は、シリンダ挿入孔1gの直径と略同一に設定されている。これにより、大径部61の外周面は、シリンダ挿入孔1gの内壁面に当接している。すなわち、大径部61は、シリンダ挿入孔1gに圧入されている。大径部61の小径部62側の端部は、前述した固定部1cに当接している。固定部1cは、カシメ加工されることにより塑性変形している。固定部1cは、大径部61(シリンダ6)を当接面1h側に押圧する。
大径部61の小径部62と反対側の端部は、シリンダ6の軸方向の一端部を形成する。大径部61の小径部62と反対側の端部は、接触面61aを有している。接触面61aは、ポンプボディ1の当接面1hに接触する。また、接触面61aは、ポンプボディ1の当接面1hに押圧されている。接触面61aは、シリンダ6の軸心を中心とする円環状に形成されている。接触面61aの内径は、ガイド孔6aの直径D1と同一に設定されている。
また、接触面61aの外径D4は、大径部61の外径D3よりも小さい。したがって、接触面61aの面積は、大径部61における軸方向に直交する断面積よりも小さい。なお、本実施形態に係る接触面61aの外径D4は、大径部61の外径D3とガイド孔6aの直径(大径部61の内径)D1との中間値以下に設定されている。
接触面61aを設ける場合は、接触面61aを設けない場合よりも、シリンダ6におけるポンプボディ1の当接面1hに当接する部分の単位面積あたりに加わる圧力を大きくすることができる。これにより、加圧室11内の燃料を高圧にしても、シリンダ6の接触面61aにおいて、燃料をシールすることができる。その結果、加圧室11内の燃料を高圧にしても、高圧燃料ポンプ100の吐出性能が低下しないようにすることができる。
接触面61aは、大径部61の小径部62と反対側の端部に軸周りの周方向に連続する切り欠き部61bを設けることによって形成される。すなわち、切り欠き部61bは、円環状に形成されている。切り欠き部61bは、ポンプボディ1のシリンダ挿入孔1gを形成する内壁面と大径部61との間に空隙を形成する。これにより、大径部61が発熱した場合に、大径部61の熱膨張に対応する逃げ部を確保することができる。その結果、大径部61が内側に熱膨張することを防ぎ、大径部61のガイド孔6aにおいてプランジャ2が固着しないようにすることができる。
切り欠き部61bは、大径部61の小径部62と反対側の一端における外周部が径方向外側に向かうにつれて低くなる曲面状に切り欠くことで形成されている。これにより、シリンダ挿入孔1gに大径部61を挿入しやすくすることができる。また、切り欠き部61bは、加工量が少ない形状であることが好ましい。本発明に係る切り欠き部の形状としては、例えば、大径部61の小径部62と反対側の一端に、周方向に連続する段部を設けるような形状であってもよい。
切り欠き部61bは、ポンプボディ1の当接面1hに接触しない非接触面の一具体例を示す。したがって、大径部61の小径部62と反対側の端部は、ポンプボディ1に押圧される円環状の接触面61aと、接触面61aを囲む円環状であってポンプボディ1に接触しない非接触面(切り欠き部61b)とを有する。
2.まとめ
以上説明したように、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)は、往復運動するプランジャ2(プランジャ)と、プランジャ2の往復運動をガイドするガイド孔6a(ガイド孔)が軸方向に延びる円筒状のシリンダ6(シリンダ)と、シリンダ6を保持するポンプボディ1(ポンプボディ)とを備える。シリンダ6は、軸方向の一端部にポンプボディ1に押圧される接触面61a(接触面)を有する。接触面61aは、シリンダ6の軸を中心とする円環状に形成されている。接触面61aの外径D4は、シリンダ6(大径部61)の外径D3よりも小さい。
以上説明したように、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)は、往復運動するプランジャ2(プランジャ)と、プランジャ2の往復運動をガイドするガイド孔6a(ガイド孔)が軸方向に延びる円筒状のシリンダ6(シリンダ)と、シリンダ6を保持するポンプボディ1(ポンプボディ)とを備える。シリンダ6は、軸方向の一端部にポンプボディ1に押圧される接触面61a(接触面)を有する。接触面61aは、シリンダ6の軸を中心とする円環状に形成されている。接触面61aの外径D4は、シリンダ6(大径部61)の外径D3よりも小さい。
これにより、接触面61aを設けない場合よりも、シリンダ6におけるポンプボディ1に当接する部分(接触面61a)の単位面積あたりに加わる圧力を大きくすることができる。したがって、加圧室11内の燃料を高圧にしても、シリンダ6の接触面61aにおいて、燃料をシールすることができる。その結果、加圧室11内の燃料を高圧にしても、高圧燃料ポンプ100の吐出性能が低下しないようにすることができる。
また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)のポンプボディ1(ポンプボディ)は、シリンダ6(シリンダ)の軸方向の一端部が挿入されるシリンダ挿入孔1g(挿入孔)を有する。そして、シリンダ6の軸方向の一端部は、ポンプボディ1のシリンダ挿入孔1gを形成する内壁面との間に空隙を形成する切り欠き部61b(切り欠き部)を有する。これにより、シリンダ6が発熱した場合に、シリンダ6の熱膨張に対応する逃げ部を確保することができる。その結果、シリンダ6が内側に熱膨張することを防ぎ、シリンダ6のガイド孔6a(ガイド孔)においてプランジャ2(プランジャ)が固着しないようにすることができる。
また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)におけるシリンダ6(シリンダ)の軸方向の一端における外周部は、径方向外側に向かうにつれて低くなる曲面状に形成されている。これにより、シリンダ6が発熱した場合に、シリンダ6の熱膨張に対応する逃げ部を確保することができる。その結果、シリンダ6が内側に熱膨張することを防ぎ、シリンダ6のガイド孔6a(ガイド孔)においてプランジャ2(プランジャ)が固着しないようにすることができる。さらに、シリンダ挿入孔1g(挿入孔)にシリンダ6を挿入しやすくすることができる。
また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)のポンプボディ1(ポンプボディ)は、塑性変形可能に形成され、シリンダ6(シリンダ)を軸方向の一端側へ押圧する固定部1c(固定部)を有する。これにより、簡単な構成でシリンダ6の接触面61a(接触面)をポンプボディ1に押し付けることができる。
ところで、プランジャ2とシリンダ6との間には、加圧室11内の燃料が浸入するギャップが形成される。このギャップが大きい場合は、プランジャ2とシリンダ6との間から燃料が漏れやすくなり、高圧燃料ポンプ100の吐出性能が低下する。上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)の接触面61a(接触面)の内径は、ガイド孔6a(ガイド孔)の直径と同じ大きさである。これにより、プランジャ2(プランジャ)とシリンダ6(シリンダ)との間のギャップの一部を広げないようにすることができる。その結果、高圧燃料ポンプ100の吐出性能が低下しないようにすることができる。
また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)は、往復運動するプランジャ2(プランジャ)と、プランジャ2の往復運動をガイドするガイド孔6a(ガイド孔)が軸方向に延びる円筒状のシリンダ6(シリンダ)と、シリンダ6を保持するポンプボディ1(ポンプボディ)とを備える。シリンダ6は、軸方向の一端部にポンプボディ1に押圧される接触面61a(接触面)を有する。接触面61aの面積は、シリンダ6(大径部61)の軸方向に直交する断面積よりも小さい。これにより、加圧室11内の燃料を高圧にしても、シリンダ6は、燃料をシールすることができ、高圧燃料ポンプ100の吐出性能が低下しないようにすることができる。
また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ100(燃料ポンプ)は、往復運動するプランジャ2(プランジャ)と、プランジャ2の往復運動をガイドするガイド孔6a(ガイド孔)が軸方向に延びる円筒状のシリンダ6(シリンダ)と、シリンダ6を保持するポンプボディ1(ポンプボディ)とを備える。シリンダ6の軸方向の一端部は、ポンプボディ1に押圧される円環状の接触面61a(接触面)と、接触面61aを囲む円環状であってポンプボディ1に接触しない非接触面(切り欠き部61b)とを有する。これにより、加圧室11内の燃料を高圧にしても、シリンダ6は、燃料をシールすることができ、高圧燃料ポンプ100の吐出性能が低下しないようにすることができる。
以上、本発明の燃料ポンプの実施形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の燃料ポンプは、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
1…ポンプボディ、 1a…吸入通路、 1b…取付けフランジ、 1c…固定部、 1d…吐出弁室、 1e…燃料通路、 1f…吐出通路、 1g…シリンダ挿入孔、 1h…当接面、 1j…加圧室形成孔、 2…プランジャ、 3…電磁吸入弁機構、 4…リリーフ弁機構、 5…吸入ジョイント、 6…シリンダ、 6a…ガイド孔、 8…吐出弁機構、 9…金属ダンパ、 10…低圧燃料室、 11…加圧室、 12…吐出ジョイント、 61…大径部、 61a…接触面、 61b…切り欠き部、 62…小径部、 100…高圧燃料ポンプ、 101…ECU、 102…フィードポンプ、 103…燃料タンク、 104…低圧配管、 105…燃料圧力センサ、 106…コモンレール、 107…インジェクタ、 200…燃料供給システム
Claims (7)
- 往復運動するプランジャと、
前記プランジャの往復運動をガイドするガイド孔が軸方向に延びる円筒状のシリンダと、
前記シリンダを保持するポンプボディと、
を備える燃料ポンプであって、
前記シリンダは、軸方向の一端部に前記ポンプボディに押圧される接触面を有し、
前記接触面は、前記シリンダの軸を中心とする円環状に形成され、
前記接触面の外径は、前記シリンダの外径よりも小さい
燃料ポンプ。 - 前記ポンプボディは、前記シリンダの軸方向の一端部が挿入される挿入孔を有し、
前記シリンダの軸方向の一端部は、前記ポンプボディの前記挿入孔を形成する内壁面との間に空隙を形成する切り欠き部を有する
請求項1に記載の燃料ポンプ。 - 前記シリンダの軸方向の一端における外周部は、径方向外側に向かうにつれて低くなる曲面状に形成されている
請求項1に記載の燃料ポンプ。 - 前記ポンプボディは、塑性変形可能に形成され、前記シリンダを軸方向の一端側へ押圧する固定部を有する
請求項1に記載の燃料ポンプ。 - 前記接触面の内径は、前記ガイド孔の直径と同じ大きさである
請求項1に記載の燃料ポンプ。 - 往復運動するプランジャと、
前記プランジャの往復運動をガイドするガイド孔が軸方向に延びる円筒状のシリンダと、
前記シリンダを保持するポンプボディと、
を備える燃料ポンプであって、
前記シリンダは、軸方向の一端部に前記ポンプボディに押圧される接触面を有し、
前記接触面の面積は、前記シリンダの軸方向に直交する断面積よりも小さい
燃料ポンプ。 - 往復運動するプランジャと、
前記プランジャの往復運動をガイドするガイド孔が軸方向に延びる円筒状のシリンダと、
前記シリンダを保持するポンプボディと、
を備える燃料ポンプであって、
前記シリンダの軸方向の一端部は、前記ポンプボディに押圧される円環状の接触面と、前記接触面を囲む円環状であって前記ポンプボディに接触しない非接触面とを有する
燃料ポンプ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024089843A1 (ja) * | 2022-10-27 | 2024-05-02 | 日立Astemo株式会社 | 燃料ポンプ |
-
2020
- 2020-05-28 JP JP2020093047A patent/JP2021188544A/ja active Pending
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WO2024089843A1 (ja) * | 2022-10-27 | 2024-05-02 | 日立Astemo株式会社 | 燃料ポンプ |
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