JP6127851B2 - 高圧ポンプ - Google Patents
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Description
この種の高圧ポンプでは、プランジャが下降するときに燃料室から吸入室を経由して加圧室へ燃料を吸入する「吸入行程」、プランジャが上昇するときに加圧室の燃料の一部を燃料室へ戻す「調量行程」、及び、吸入弁を閉じた後プランジャがさらに上昇するときに燃料を加圧する「加圧行程」を繰り返すことにより、燃料を加圧して吐出する。
また、大流量を確保し、燃料室に流出入する燃料の脈動を低減することを目的として、プランジャを大径部と小径部とからなる段付きの構成としたものが多く用いられている。
例えば特許文献1には、筒状のシリンダ形成部に取り付けられたプランジャストッパがプランジャの大径部と小径部との段差面に当接することでプランジャの移動を規制する高圧ポンプが開示されている。
本発明では、シリンダ形成部の端面がプランジャストッパの底部に突き当てられ軸方向の圧縮力がかかるため、シリンダ形成部の端部が内側に変形することが防止される。したがって、プランジャの耐焼き付き性を向上させることができる。
これにより、吸入行程でプランジャが下降するとき、段差面の下にある燃料は排出穴を通って軸方向に流れるため滞留しない。したがって、滞留による燃料の変質、及びそれによるプランジャの動作への悪影響を防止することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプについて、図1〜図4を参照して説明する。
まず、本実施形態による高圧ポンプ1の全体構成について、図1を参照して説明する。高圧ポンプ1は、車両に搭載されて用いられ、燃料タンクから低圧ポンプによって供給される燃料を加圧し、インジェクタが接続される燃料レールへ吐出する。高圧ポンプ1の燃料入口(図示しない)の上流側には低圧ポンプからの配管が接続される。
なお、以下の説明において図1の上側を「上」、図1の下側を「下」として説明する。
ポンプボディ10は、高圧ポンプ1の外郭を構成する。ポンプボディ10の上部にはダンパ室40が設けられており、ポンプボディ10の下部であってエンジンブロック側にはプランジャ部20が設けられている。
シリンダ形成部14は、ポンプボディ10の下方に筒状に突出しており、加圧室12と反対側に端面141を有している。シリンダ形成部14の周囲には、シールエレメント25を収容する凹部13が略円環状に形成されている。また、シリンダ形成部14の加圧室12と反対側の端部の外壁142には、雄ねじ部15が形成されている。
プランジャ21は、軸方向の加圧室12側の端部に大径部211を有し、大径部211との段差面214から軸方向の他端に延びる小径部213を有している。大径部211及び小径部213は同軸に形成されている。
プランジャ21は、大径部211側の端部が加圧室12に臨むように、大径部211がシリンダ11に摺動可能に収容されている。これにより、プランジャ21は、シリンダ11の軸方向に往復移動可能である。プランジャ21の小径部213側の下端部にはスプリング座27が結合されている。
シールエレメント25とポンプボディ10との間には、互いに連通する筒状通路17及び環状通路18が形成される。また、ポンプボディ10には、環状通路18に連通する容積室通路19が形成される。可変容積室16は、これらの筒状通路17、環状通路18、及び容積室通路19を経由して、ダンパ室40に連通する。
プランジャストッパ291は、筒部30及び底部36からなるカップ状を呈している。
筒部30は、図の上側である端面35側に開口し、略円筒面の外壁31及び内壁33を有している。内壁33の端面35側には、シリンダ形成部14の雄ねじ部15に螺合する雌ねじ部34が形成されている。
本実施形態では、排出穴391は挿通穴381の径外方向に連続して形成されており、全体として六角形状の穴となっている。つまり、排出穴391と挿通穴381とは、明確な境界によって区別されているわけではない。ただし、機能的に小径部213が挿通するための最小限の円形の範囲(仮想線で示す)を挿通穴381とみなし、その径外方向の部分を排出穴391とみなす。六角形状の六つの角部が主に排出穴391として機能する。
またプランジャストッパ291は、締付用工具の六角形のビット部分を排出穴391に係合するように挿入し、軸方向に回転させることができる。本実施形態では、六角形の穴サイズを六角ビットやレンチの規格に合わせることで、汎用の工具を使用可能である。
こうしてシリンダ形成部14に取り付けられたプランジャストッパ291は、ストッパ部371によってプランジャ21の下降を規制する。したがって、高圧ポンプ1を組み立てる過程や組み立てた高圧ポンプ1をエンジンに搭載する過程において、プランジャ21がシリンダ11から落下することを防ぐことができる。
ダンパ室40は、凹部41、カバー42、ダンパユニット43等から構成されている。
ポンプボディ10には、シリンダ11の反対側に、シリンダ11側に凹む凹部41が設けられている。この凹部41には、カバー42が被せられている。
パルセーションダンパ44は、2枚の金属ダイアフラム441、442の内部に所定圧の気体が密封されている。そして、2枚の金属ダイアフラム441、442がダンパ室40の圧力変化に応じて弾性変形することで、ダンパ室40の燃圧脈動を低減する。
蓋側支持部46の上方に配置された波ばね48は、カバー42をポンプボディ10に取り付けた状態で、蓋側支持部46を底側支持部45側へ押圧する。
吸入弁部50は、吸入室52、弁ボディ53、シート部54、吸入弁55等から構成されている。
ポンプボディ10に設けられた筒部51の内部の吸入室52には弁ボディ53が収容され、係止部材によって固定されている。弁ボディ53の内側には、凹テーパ状の円周面を有するシート部54が形成されており、シート部54と相対して吸入弁55が配置されている。吸入弁55は、弁ボディ53の底部に設けられた孔の内壁に案内されて往復移動する。吸入弁55は、シート部54から離座することで吸入室52を開放し、シート部54に着座することで吸入室52を閉塞する。
また、ストッパ56には、ストッパ56の軸に対して傾斜する傾斜通路58が周方向に複数形成されている。ダンパ室40から吸入室連通路59及び吸入室52を通って供給された燃料は、傾斜通路58を通って加圧室12に吸入される。
電磁駆動部60は、コネクタ61、固定コア62、可動コア63、フランジ64等から構成されている。
コネクタ61は、コイル611及び端子612を有し、端子612を通じてコイル611に通電されることにより磁界を発生するようになっている。固定コア62は磁性材料で作られ、コイル611の内側に収容されている。可動コア63は磁性材料で作られ、固定コア62と対向して配置されている。可動コア63は、フランジ64の内側に軸方向に往復移動可能に収容されている。
ニードル67は略円筒状に形成され、ガイド筒65の内壁に案内されて往復移動する。ニードル67は、一方の端部が可動コア63に固定され、他方の端部が吸入弁55の電磁駆動部60側の端面に当接可能である。
コイル611に通電していないとき、第2スプリング68の弾性力によって、可動コア63と一体のニードル67が吸入弁55側へ移動し、ニードル67の端面が吸入弁55を押圧することで吸入弁55が開弁する。
吐出弁部70は、加圧室12と燃料出口72とを連通する吐出通路71、及び、吐出通路71に組み付けられた吐出弁装置80等から構成されている。
吐出弁装置80は、吐出弁部材82、スプリング83、アジャスティングパイプ84等から構成され、吐出弁部70に組み付けられている。吐出弁部材82は、ポンプボディ10の弁座85に相対して収容されている。吐出弁部材82の燃料出口72側には、アジャスティングパイプ84との間にスプリング83が収容されている。
プランジャ21がシリンダ11内を上昇するにつれ、加圧室12の燃料の圧力が上昇する。そして、加圧室12側(上流側)の燃料から吐出弁部材82が受ける力が、スプリング83の弾性力と吐出弁部材82より燃料出口72側(下流側)の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、吐出弁装置80は開弁状態となり、加圧室12で加圧された高圧燃料は、吐出通路71を通って燃料出口72に吐出される。
(1)吸入行程
カムシャフトの回転により、プランジャ21がシリンダ11内を上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室12の容積が増加し、加圧室12内の燃料が減圧される。すると、吐出弁装置80は閉弁状態となり、また、吸入弁部50では、加圧室12と吸入室52との差圧により、吸入弁55が第1スプリング57の付勢力に抗して図1の右方向に移動して開弁状態となる。このとき、電磁駆動部60のコイル611への通電は停止されているので、可動コア63、及び可動コア63と一体のニードル67は第2スプリング68の付勢力により図1の右方向に移動する。したがって、ニードル67と吸入弁55とが当接し、吸入弁55は開弁状態を維持する。これにより、吸入室52から加圧室12に燃料が吸入される。
吸入行程では、プランジャ21の下降により可変容積室16の容積が減少する。したがって、可変容積室16の燃料は、筒状通路17、環状通路18、及び容積室通路19を経由してダンパ室40へ送り出される。
カムシャフトの回転によりプランジャ21がシリンダ11内を下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室12の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル611への通電が停止されているので、第2スプリング68の付勢力によりニードル67と吸入弁55は図1の右方向に位置する。これにより、吸入室52は開放した状態が維持される。このため、加圧室12に一度吸入された低圧燃料が吸入室52へ戻される。したがって、加圧室12の圧力は上昇しない。
調量行程では、プランジャ21の上昇により可変容積室16の容積が増大する。したがって、ダンパ室40の燃料は、容積室通路19、環状通路18、及び筒状通路17を経由して可変容積室16へ流入する。
プランジャ21がシリンダ11内を下死点から上死点に向かって上昇する途中の所定の時刻に、コイル611へ通電される。するとコイル611に発生する磁界により、固定コア62と可動コア63との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が第2スプリング68の弾性力と第1スプリング57の弾性力との差より大きくなると、可動コア63とニードル67は固定コア62側(図1の左方向)へ移動する。これにより、吸入弁55に対するニードル67の押圧力が解除される。吸入弁55は、第1スプリング57の弾性力、及び加圧室12からダンパ室40側へ排出される低圧燃料の流れによって生ずる力により、シート部54側へ移動する。したがって、吸入弁55はシート部54に着座し、吸入室52が閉塞される。
なお、加圧行程の途中でコイル611への通電が停止される。加圧室12の燃料圧力が吸入弁55に作用する力は、第2スプリング68の付勢力より大きいので、吸入弁55は閉弁状態を維持する。
以上のように、高圧ポンプ1は、(1)吸入行程、(2)調量行程、(3)加圧行程を繰り返し、エンジンに必要な量の燃料を加圧して吐出する。
本実施形態では、シリンダ形成部14の端面141がプランジャストッパ291の底部36に突き当てられ軸方向の圧縮力がかかる。したがって、径外方向から径内方向へ押し付ける力によってプランジャストッパをシリンダ形成部に保持する特許文献1の従来技術のように、シリンダ形成部14の端部が内側に変形することが防止される。そのため、シリンダ11の内壁とプランジャ21の外壁との摺動クリアランスを適正に維持することができるため、プランジャ21の耐焼き付き性を向上させることができる。
(第2〜第7実施形態)
本発明の第2〜第7実施形態は、第1実施形態に対し、プランジャストッパの挿通穴及び排出穴の構成のみが異なる。各実施形態のプランジャストッパの平面図を図5〜図10に示す。これらに対応する軸方向断面図は第1実施形態の図3と同様である。そのうち、第2〜第5実施形態は、第1実施形態と同様、排出穴が挿通穴の径外方向に連続して形成されており、第6、第7実施形態は、排出穴が挿通穴と分離して形成されている。
本発明の第8実施形態は、第1実施形態に対し、プランジャストッパの筒部30の外壁31の構成のみが異なる。
図11に示すように、第8実施形態のプランジャストッパ298は、筒部30の外壁31の底部36側に、互いに平行な二面の平面部からなる切り欠き32が形成されている。これにより、一般のスパナやモンキースパナを用いて、プランジャストッパ298をシリンダ形成部14に着脱することができる。
(ア)締付用工具を挿入してプランジャストッパを回転可能な挿通穴の形状は、上記実施形態で例示した形状に限らず、どのような形状としてもよい。
(イ)筒部30の外壁31に締付用の切り欠きが形成される形態は、上記第8実施形態のように二面の平面部が形成される形態に限らず、四面、六面の平面部が形成される形態や凹凸状の切り欠きが形成される形態でもよい。
14 ・・・シリンダ形成部、 141 ・・・端面、 142 ・・・外壁、
15 ・・・雄ねじ部、
21 ・・・プランジャ、
211 ・・・大径部、 213 ・・・小径部、 214 ・・・段差面、
291−298 ・・・プランジャストッパ、
30 ・・・筒部、 33 ・・・内壁、 34 ・・・雌ねじ部、
36 ・・・底部、
371−377 ・・・ストッパ部、
381−386 ・・・挿通穴。
Claims (4)
- 軸方向の一端に大径部(211)を有し、当該大径部との段差面(214)から軸方向の他端に延びる小径部(213)を有するプランジャ(21)と、
燃料が加圧される加圧室(12)に連通し前記プランジャの前記大径部の端部が前記加圧室に臨むように前記大径部を摺動可能に収容するシリンダ(11)を内側に有し、前記加圧室と反対側の端部の外壁(142)に雄ねじ部(15)が形成されているシリンダ形成部(14)と、
前記シリンダ形成部の前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部(34)が内壁(33)に形成された筒部(30)、及び、前記筒部の前記雌ねじ部と反対側に設けられ前記プランジャの小径部が挿通される挿通穴(381−386)の周囲で前記プランジャの前記段差面が当接可能なストッパ部(371−377)を有する底部(36)を含み、前記雌ねじ部が前記シリンダ形成部の前記雄ねじ部に螺合し、前記底部に前記シリンダ形成部の端面(141)が突き当たることで前記シリンダ形成部に締結され、前記ストッパ部によって前記プランジャの移動を規制するプランジャストッパ(291−298)と、
を備えることを特徴とする高圧ポンプ(1)。 - 前記プランジャストッパは、
前記底部を軸方向に貫通し、燃料が前記加圧室と反対側に排出される排出穴(391−397)が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。 - 前記排出穴(391−395)は、前記挿通穴(381−385)の径外方向に連続して形成されていることを特徴とする請求項2に記載の高圧ポンプ。
- 前記プランジャストッパ(298)は、
前記筒部の外壁(31)に締付用の切り欠き(32)が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
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