JP4379389B2 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明はエンジンの燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧燃料供給システム、および高圧燃料供給ポンプに関し、特に燃料フィルタを備えた高圧燃料供給システム、および高圧燃料供給ポンプに関する。

燃料に混入した異物の侵入を防止して、高圧燃料供給ポンプ内の電磁弁、プランジャの摺動部あるいは吐出弁への異物の噛み込みによる動作不良を防止するために高圧燃料供給システムおよび高圧燃料供給ポンプの燃料吸入通路に燃料フィルタを設けてフィルタで異物を濾過することは特開平１１−２２９９８９号公報などに記載されている。

また、一般的に流体中の固体粒子を除去するためフィルタを配管のジョイント部に取付けることは特開平７−２１３８２３号公報に記載されている。

特開平１１−２２９９８９号公報 特開平７−２１３８２３号公報

しかしながら、特開平１１−２２９９８９号公報の高圧燃料供給ポンプにおいては、高圧燃料供給ポンプのケーシングの吸入通路入口部にフィルタが設けられているため、ケーシング構造の簡素化，フィルタサイズの自由化及び交換作業が困難であるという問題が生じる。

特開平７−２１３８２３号公報記載のジョイント部に設けるフィルタ機構では高圧燃料供給ポンプにおける吸入通路における流体の脈動防止についての工夫がなされていない。

本発明の目的は高圧ポンプのケーシング構造の簡素化，フィルタサイズの自由化及び交換作業を容易にすること、もしくは上記目的を達成しながらさらに高圧ポンプの吸入通路における燃料の脈動を抑制することのいずれかを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、高圧燃料供給ポンプの吸入通路が形成されているケーシングの吸入通路入口部と低圧燃料供給配管とを接続するジョイントの燃料通路にフィルタを設けるか、もしくは低圧燃料供給配管に設けられたジョイントの燃料通路に取付けるフィルタの取付け頭部に燃料絞り部を設けるかいずれかの構成とした。

好適には高圧燃料供給ポンプの吸入通路形成されているケーシングの吸入通路入口部と低圧燃料供給配管とを接続するジョイントの燃料通路にフィルタを設け、当該フィルタの取付け頭部に燃料絞り部を設けるものである。

このように構成した本発明によれば、市場での部品交換時にはフィルタが高圧燃料供給ポンプのケーシングから着脱自在であることから交換作業が容易で、作業性が良いので結果的に安価な高圧ポンプが得られる。

もしくは取付け頭部の絞りにより、吸入通路の燃料の脈動が低減できる。

図１乃至図６により本発明が実施された高圧燃料供給システムおよび高圧燃料ポンプの実施態様を説明する。

図１乃至図５に基づき本発明の第一の実施例について具体的に説明する。

図１はポンプ全体の垂直断面図、図２乃至図４は燃料フィルタの拡大図、図５は燃料噴射システム構成図を示す。

ケーシング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。燃料吸入通路１０及び吐出通路１１には、吸入弁５，吐出弁６が設けられており、それぞればね５ａ，６ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。加圧室１２は、加圧部材であるプランジャ２が摺動するポンプ室１２ａ，吸入弁５に連通する吸入孔５ｂ，吐出弁６に連通する吐出孔６ｂにて形成されている。

また、吸入室１０ａには、ソレノイド２００がポンプ本体１に保持されており、ソレノイド２００には、係合部材２０１，ばね２０２が配されている。係合部材２０１は、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、ばね２０２によって、吸入弁５を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね２０２の付勢力は、吸入弁ばね５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、図１のように、吸入弁５は開弁状態となっている。燃料は、タンク５０から低圧ポンプ５１にてポンプ本体１の燃料導入口に、プレッシャレギュレータ５２にて一定の圧力に調圧されて、導かれている。その後、ポンプ本体１にて加圧され、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，リリーフ弁５５，圧力センサ５６が装着されている。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、エンジンコントロールユニット(ＥＣＵ)４０の信号にて噴射する。また、リリーフ弁５５は、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた際開弁し、配管系の破損を防止する。また、リリーフ弁５５の燃料配管は、ジョイント１００と接続されている。

ケーシング１の吸入通路入口部１００ａには内周部にねじ部１１０が螺刻されている。一方ジョイント１００の外周にもねじ部１００Ａが形成されている。ジョイント１００はそのねじ部１００Ａを吸入通路入口部１００ａのねじ部１１０にねじ込んで固定される。

このときジョイント１００の先端と吸入通路入口部１００ａの取付け底面１１２との間に配置された金属ワッシャ１１１が両者によって挟みつけられる。金属ワッシャ１１１は反力としてジョイント１００にスラスト方向の荷重を作用させ、ねじのゆるみ止め効果を得ている。

ジョイント１００の中心には、低圧燃料供給配管と接続するためのねじ部１１３が形成された側に燃料通路として最小限必要な通路径Ｄ１を有する燃料通路１１４が形成されている。また、ねじ部１００Ａ側にはそれより大きな通路径Ｄ２の燃料通路１１５が形成されている。

この通路径Ｄ２はフィルタ１２０を取付けるのに必要な通路径に設定されている。この通路径はこの実施例では、ケーシング部に形成した燃料吸入通路１０の通路径Ｄ２とほぼ等しく設定している。

金属ワッシャ１１２の通路径はこれらのいずれよりも大きく設定されている。

フィルタ１２０は金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１を低圧配管側に位置するようにして固定用頭部保持体部１２２をジョイント１００の通路径Ｄ２の燃料通路１１５の内壁面に圧入することでジョイント１００に固定される。

フィルタの具体的構成について以下図３，図４を用いて詳細に説明する。

固定用頭部保持体部１２２は樹脂材製で、環状部分１２３に金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１の一端周縁が樹脂によりモールド成形されている。環状部１２３に金属リング１２５が加締めによって取付けられている。燃料通路１１５の内壁面にはこの金属リング１２５の外周が圧入される。

環状部１２３の金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１側端部の内径Ｄ３は金属ワッシャ側１１１側端部の内径Ｄ４より小さく傾斜を持って形成されている。したがって、環状部１２３の金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１側端部の内径Ｄ３は燃料通路１１５の通路径Ｄ２、ジョイント１００の入り口側通路１１４の内径Ｄ１のいずれよりも小さく設定されている。

環状部１２３の一部には環状部１２３に一体に樹脂成形された一対の脚部１２４が軸方向に形成されており、この部分で金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１の一部が樹脂部材の中にモールド成形されている。金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１の反環状部側端部周縁は樹脂の円盤部１２６の中にモールド成形されている。

環状部１２３，一対の脚部１２４，円盤部１２６によって金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１の樹脂ホルダーが形成されている。

環状部１２３の内周には脚部１２４に対応する部分に内側に張り出す部分が位置している。したがって、最小の通路Ｄ３部分の通路断面積が一対の脚部１２４の断面積分だけさらに通路断面積が小さくなっている。

かくして、ジョイント１００に取付けられたフィルタ１２０の樹脂ホルダーによって高圧ポンプの低圧側燃料通路、実施例ではケーシング１の低圧燃料入り口部に燃料通路の絞り部が形成される。

これにより、高圧ポンプの低圧通路に発生する燃料の脈動がこの絞り部によって低減される。

絞り部は樹脂成形でいかような形状にも成形できるので、高圧ポンプあるいは高圧燃料供給システムの要求に応じた絞り部を簡単に形成でき、しかも、フィルタの取付けと同時に絞り部の取付けも達成できる。

さらに、燃料通路１１５とフィルタ１２０の金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１外周との間に浄化物堆積用の大きな空間を確保できる。

ガソリン中の異物は流れに沿ってフィルタ１２０の大径部である固定用頭部保持体部
１２２の外周に集まり、そこから浄化物の堆積が進行していくので通路中心部の流体のメインの流路が長い期間にわたって確保できる。

フィルタ１２０の金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１を先にジョイント１００の燃料通路内に低圧側（上流側）に向かって挿入して、最後に固定用頭部保持体部１２２の外周を通路内周に圧入固定するので、フィルタ１２０の装着時にフィルタ１２０の先端が通路に接触して樹脂が削れて樹脂の破片が発生したり、金属リング圧入時に圧入部で金属粉が生じても樹脂の破片や金属粉はフィルタの上流側に発生することとなるので、これら樹脂の破片や金属粉がポンプに流れ込むことがない。

以下図５に示すシステム図を基に動作を説明する。

プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム７に圧接されている。プランジャ２は、シリンダ２０に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等により回転されるカム７により、往復運動して加圧室１２内の容積変化させる。

また、シリンダ２０の図中下端には、燃料がカム７側に流出することを防止するプランジャシール３０が設けられている。

プランジャ２の圧縮工程中に吸入弁５が閉弁すると、加圧室１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁６が自動的に開弁し、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関しては、ソレノイド２００の動作により決定される。

ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね２０２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材２０１をソレノイド２００側に引き寄せるため、係合部材２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、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。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。

これに対し、ソレノイド２００がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、ばね２０２の付勢力により、係合部材２０１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁６を開弁することができず、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料導入口側へ戻される。

また、圧縮工程の途中で、ソレノイド２００をＯＮ状態とすれば、このときから、コモンレール５３へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。

したがって、プランジャ２の往復運動に伴い、燃料は燃料吸入通路１０から加圧室１２への吸入，加圧室１２からコモンレール５３への吐出，加圧室１２から燃料吸入通路への戻し、の３つの工程を繰り返すことになる。

ケーシング１の燃料吸入通路１０の導入口部には、低圧ポンプ５１から延びる図示しない低圧燃料配管とを接続するジョイント１００を設け、前記ジョイントのケーシング１側端面に面した開口部にフィルタを設けている。フィルタ１２０は、低圧ポンプ５１から供給される燃料に混入した異物の侵入を防止できるので、高圧燃料供給ポンプ内の電磁弁，係合部材２０１，吐出弁６への異物の噛み込みによる動作不良を防止するものである。また、フィルタ１２０は概略円筒形状のネットをなし、最大径部の外周には、全周に渡って一部肉厚にされた縁部が形成されている。縁部を段部内に圧入されて固定される。ケーシング１の燃料吸入通路１０の導入口部はフィルタ１２０の外径に比べて小径をなし、抜け防止機構を形成している。例えば燃料はＯリング９３によって外部シールされている。しかし、ガスケット及び溶接等の外部シールを用いても良い。

なお、フィルタ１２０はジョイント１００の燃料通路の上流側開口部側からその内部の燃料通路内に固定するようにしてもよい。

本発明の第２の実施例を図６に従い、以下説明する。

ジョイント１５０は、フィードポンプとしての低圧ポンプ５１と高圧ポンプのケーシング１に設けた吸入通路１０ａとを接続する低圧燃料配管１００Ｂ、及びリリーフ弁５５の下流側と低圧燃料配管とを接続する燃料配管１００Ｃの合流点を備えた二叉の燃料通路部を形成している。

ジョイント１５０は、ケーシング１に設けた吸入通路１０ａに挿入される吸入通路部用ジョイント部１５１と取付けフランジ部１５２を備える。

吸入通路部用ジョイント部１５１の周囲にはシール用Ｏリング１６０が装着されており、燃料の漏れを防止している。中心には燃料通路１５５が形成されている。燃料通路155にはフィルタ１２０が金属メッシュ若しくは樹脂ネット１２１を上流側にして固定用頭部保持体部１２２が燃料通路１５５の内壁に圧入固定されている。フィルタ１２０の構成は図３，図４に示す第一実施例のものと同じ構成である。

吸入通路部用ジョイント部１５１を吸入通路１０ａに挿入してフランジ部１５２をねじ１５３でケーシング部１にねじ止め固定する。

この実施例では、二叉の燃料通路部を構成するジョイント１５０の吸入通路部用ジョイント部１５１にフィルタを取付けることで、二叉の燃料通路部を構成するジョイント150とフィルタ１２０とを一体の一つの部品として取扱うことができる。

以上実施例の高圧燃料供給ポンプによれば、燃料を吸入する吸入通路及び燃料を吐出する吐出通路が形成されているケーシングと前記ケーシングの吸入通路入口部と低圧燃料供給配管とを接続するジョイントの燃料通路にフィルタを設ける。そのため、ケーシング構造の簡素化，フィルタサイズの自由化及びフィルタの際交換作業を容易にすることができる高圧燃料供給ポンプが得られる。

また、吸入通路と吐出通路間に設けられている加圧室とフィルタまでの距離を十分に与えられることから、燃料の流れを安定させることができる高圧燃料供給ポンプが得られる。

また、フィルタが堆積物（ろ過物）で一杯になった場合、フィルタだけを交換できない。これはフィルタの圧入部がフィルタを取外すときに拡張し、新しいフィルタを圧入できなくなることによる。

本実施例ではこのような場合、ジョイントだけを取替えればよく、ポンプ本体を取替える必要がない。

また、脈動抑制用の絞り部の通路断面積は搭載する車種によってさまざまな通路断面積のものが要求される。本実施例ではこのような場合でも、フィルタの樹脂材製環状部の内径や突起部断面積を換えることで、樹脂成形によって種々のものが形成できる。したがって、内径の異なる複数種類の金属ジョイントを準備する必要がなく、さまざまな機種に同じジョイントを使用でき、ジョイントを標準化できる。

本発明は、ディーゼル内燃機関の燃料供給システムの低圧通路用ジョイント部にも用いることができる。

本発明が実施される高圧燃料供給ポンプの断面図である。 図１のII−II断面拡大図。 フィルタの断面拡大図で、図４のＡ−Ａ断面図である。 図３の下面図である。 高圧燃料供給システム図である。 本発明が実施される高圧燃料供給ポンプの第２実施例の部分拡大断面図である。

符号の説明

１…ケーシング、２…プランジャ、３…リフタ、４，５ａ，６ａ，２０２…ばね、５，５ｂ…吸入孔、６…吐出弁、６ｂ…吐出孔、７…カム、１０…燃料吸入通路、１１…吐出通路、１２…加圧室、１２ａ…ポンプ室、２０…シリンダ、３０…プランジャシール、
４０…エンジンコンロールユニット、５０…タンク、５１…低圧ポンプ、５２…プレッシャレギュレータ、５３…コモンレール、５４…インジェクタ、５５…リリーフ弁、５６…圧力センサ、１００…ジョイント、１２０…フィルタ、１２１…金属メッシュ若しくは樹脂ネット、１２２…固定用頭部保持体部、１２３…環状部、１２４…脚部、１２５…金属リング、２００…ソレノイド、２０１…係合部材。

Claims (4)

1. ポンプ本体に形成した低圧燃料通路内に脈動低減用ダンパ室を備え、前記ダンパ室の上流側で当該ダンパ室に連通する前記低圧燃料通路にフィルタを備え、
   前記フィルタの固定用頭部保持体部の通路断面積がその前後の低圧燃料通路の通路断面積より小さく構成されているものにおいて、
   前記フィルタの固定用頭部保持体部が、前記ポンプ本体に形成した前記低圧燃料通路に接続されるジョイント内に圧入固定され、
   前記フィルタの固定用頭部保持体部が前記ジョイントの出口側通路内周壁に固定され、フィルタ部が入口側に向かって配置されている
   高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載のものにおいて、
   前記フィルタの固定用頭部保持体部が樹脂材の環状部と、
   当該樹脂材製の環状部の外周を覆う金属製のリング部材と、
   前記樹脂材製の環状部から軸方向に延びる複数状の保持脚と、
   前記樹脂材製の環状部と保持脚で部分的にモールドされたカップ状の金属若しくは樹脂
   網部材と
   から構成されている高圧燃料供給システムもしくは高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項２に記載のものにおいて、
   前記金属製のリング部材の外周が、前記ポンプ本体に形成した前記低圧燃料通路に接続
   されるジョイント内の通路内周壁に圧入固定されている高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記フィルタは円筒状のネットを有し、当該ネットは前記ジョイントの前記ハウジング側端面から前記ジョイント内に挿入されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。

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