JP6268279B2 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、自動車用内燃機関用の高圧燃料供給ポンプのシリンダ構造に関する。

自動車等の内燃機関の内、燃焼室へ直接的に燃料を燃焼室内部へ噴射する直接噴射タイプにおいて、燃料を高圧化するための高圧燃料供給ポンプが広く用いられている。

特許５１７８６７６号公報においては、シリンダ外周をシリンダホルダの円筒嵌合部で保持し、一方シリンダホルダの外周に螺刻されたねじを、外周に螺刻されたねじをポンプ本体に螺刻されたねじにねじ込むことによって、一方のシリンダ端面をポンプ本体に密着させ、もう一方のシリンダ端面をポンプ本体に密着させ固定する構造を有した高圧燃料供給ポンプが記載されている。（特許文献１参照）。

特許５１７８６７号

しかしながら、上記従来技術においては、シリンダ固定に関してシリンダホルダを介してポンプ本体にねじ締結するため、内燃機関が要求する燃料圧力に応じたねじの締め付け軸力を確保する必要がある。近年、自動車の内燃機関の内、燃焼室へ直接的に燃料を燃焼室内部へ噴射する直接噴射タイプにおいて、燃料の圧力は環境規制対応の観点からより高圧化する方向へ要求が高まっている。上記従来技術において、より高い燃料の圧力に対応するためには、ねじの締め付け軸力を高め、シリンダをポンプ本体に固定する必要があり、結果、ねじサイズの拡大、強いてはポンプ本体の大型化を招き、製造コストの上昇，内燃機関への取り付けに制約が多くなり商品性を損なう恐れがある。

本発明の目的は高い燃料圧力においても、簡便な構造でシリンダをポンプ本体に固定でき、その結果ポンプ本体を小型、低コスト化できる高圧燃料供給ポンプを提供するものである。

本発明の目的は、シリンダを有底筒型形状かつ外径大径部と外径小径部を有し、外径大径部と外径小径部が形成する段差においてシリンダがポンプ本体とプランジャの圧縮方向に面圧着する構造とすることにより達成できる。

このように構成した本発明によれば、シリンダに最も大きな力が作用する加圧行程時、シリンダは、外径大径部と外径小径部が形成する段差面をより面圧着する方向に押し付けられる。すなわち、加圧力によりシリンダがポンプ本体から抜ける落ちる事を考慮する必要が無く、結果シリンダの固定力が小さくて済む。すなわち簡便な構造でシリンダをポンプ本体に固定でき、結果ポンプ本体を小型、低コスト化できる。

本本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。 本本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプの別の角度の全体縦断面図であり吸入ジョイント軸中心における断面図を示す。 本本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプの全体横断面図であり吸燃料吐出口軸中心における断面図を示す。 システムの全体構成図 環状突起部の詳細形状を示す。 環状突起の他の実施例を示す。 本本発明が実施された第二実施例の高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。 リングを用いてシリンダを固定した場合の実施例を示す。

以下、本発明に係る実施例を説明する。

図４に示すシステムの全体構成図を用いてシステムの構成と動作を説明する。

破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ（以下高圧ポンプと呼ぶ）本体を示し、この破線の中に示されている機構，部品は高圧ポンプ本体１に一体に組み込まれていることを示す。燃料タンク２０の燃料はフィードポンプ２１によって汲み上げられ、吸入配管２８を通してポンプ本体１の吸入ジョイント１０ａに送られる。

吸入ジョイント１０ａを通過した燃料は圧力脈動低減機構９，吸入通路１０ｂを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁３０の吸入ポート３０ａに至る。脈動防止機構９については後述する。

電磁吸入弁３０は電磁コイル３０８を備え、電磁コイル３０８が通電されていない時は、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力の差により、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢され吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。尚、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力は、
アンカーばね３０３の付勢力 ＞ 弁ばね３０４の付勢力
となるよう設定されている。

この電磁コイル３０８が通電されている状態ではアンカー３０５が図４の左方に移動した状態で、アンカーばね３０３が圧縮された状態が維持される。電磁プランジャ３０５の先端が同軸で接触するように取り付けられた吸入弁体３０１は弁ばね３０４の付勢力により高圧ポンプの加圧室１１につながる吸入口３０ｄを閉じている。

以下、高圧ポンプの動作について説明する。

後述するカムの回転により、プランジャ２が図４の下方に変位して吸入工程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、燃料は、開口状態にある吸入口３０ｄを通り加圧室１１に流入する。プランジャ２が吸入工程を終了し圧縮工程へと移行した場合、プランジャ２が圧縮工程（図１の上方へ移動する状態）に移る。ここで電磁コイル３０８は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用しない。よって、吸入弁体３０１アンカーばね３０３の付勢力により開弁したままである。加圧室１１の容積は、プランジャ２の圧縮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、再び開弁状態の吸入弁体３０１を通して吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この工程を戻し工程と称する。

この状態で、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと呼ぶ）からの制御信号が電磁吸入弁３０に印加されると電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８には電流が流れ、磁気付勢力により電磁プランジャ３０５が図４の左方に移動し、アンカーばね３０３が圧縮された状態が維持される。その結果、吸入弁体３０１にはアンカーばね３０３の付勢力が作用しなくなり、 弁ばね３０４による付勢力と燃料が吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に流れ込むことによる流体力が働く。そのため、吸入弁３０１は閉弁し吸入口３０ｄを閉じる。吸入口３０ｄが閉じるとこのときから加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇する。そして、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁機構８を介して加圧室１１に残っている燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール２３へと供給される。この工程を吐出工程と称する。

すなわち、プランジャ２の圧縮工程（下始点から上始点までの間の上昇工程）は、戻し工程と吐出工程からなる。そして、電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８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３０８へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｂ(吸入ポート３０ａ)に戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、通電するタイミングを遅くすれば圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく吐出工程の割合が小さい。すなわち、吸入通路１０ｂに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル３０８への通電タイミングは、ＥＣＵからの指令によって制御される。

以上のように構成することで、電磁コイルへ３０８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内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。

加圧室１１の出口には吐出弁機構８が設けられている。吐出弁機構８は吐出弁シート８ａ，吐出弁８ｂ，吐出弁ばね８ｃを備え、加圧室１１と燃料吐出口１２に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、燃料吐出口１２の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。

かくして、吸入ジョイント１０ａに導かれた燃料はポンプ本体１の加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。

コモンレール２３には、直接噴射用インジェクタ２４（所謂直噴インジェクタ），圧力センサ２６が装着されている。直噴インジェクタ２４は、内燃機関の気筒数に合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）２７の制御信号にてしたがって開閉弁して、燃料をシリンダ内に噴射する。

ポンプ本体１にはさらに、吐出弁８ｂの下流側と加圧室１１とを連通する吐出流路１１０が吐出流路とは別に吐出弁をバイパスして設けられている。吐出流路１１０には燃料の流れを吐出流路から加圧室１１への一方向のみに制限するリリーフ弁１０２が設けられている。リリーフ弁１０２は、押付力を発生するリリーフばね１０４によりリリーフ弁シート１０１に押付けられており、加圧室内とリリーフ通路内との間の圧力差が規定の圧力以上になるとリリーフ弁１０２がリリーフ弁シート１０１から離れ、開弁するように設定している。

直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、吐出流路１１０と加圧室１１の差圧がリリーフ弁１０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０２が開弁し、異常高圧となった吐出流路は吐出流路１１０から加圧室１１へと戻され、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。

以下に高圧燃料ポンプの構成，動作を図1乃至図４を用いてさらに詳しく説明する。

図１は本本発明が実施された高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図であり、吐出ジョイント軸中心における断面図を示す。図２は別の角度の全体縦断面図であり吸入ジョイント軸中心における断面図を示す。また図３は、全体横断面図であり吸燃料吐出口軸中心における断面図を示す。図４は燃料供給システムの全体構成図を示す。

一般に高圧ポンプはポンプ本体１に設けられたフランジ１ｅを用い内燃機関のシリンダヘッド４１の平面に密着して固定される。シリンダヘッドとポンプ本体間の気密保持のためにＯリング６１がポンプ本体１に嵌め込まれている。

ポンプ本体1にはプランジャ２の進退運動をガイドし、かつ内部に加圧室１１を形成するよう端部が有底筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに加圧室１１は燃料を供給するための電磁吸入弁３０と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８に連通するよう複数個の連通穴１１ａが設けられている。

プランジャ２の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム５の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するタペット３が設けられている。プランジャ２はリテーナ１５を介してばね４にてタペット３に圧着されている。これによりカム５の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に進退（往復）運動させることができる。

また、シールホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３がシリンダ６の図中下端部においてプランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されており、これによりプランジャ２とシリンダ６との間のブローバイ隙間がシールされ、燃料がポンプ外部に漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がブローバイ隙間を介してポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。

フィードポンプ２１によって汲み上げられた燃料は、吸入配管２８と結合された吸入ジョイント１０ａを介してポンプ本体１に送られる。

ダンパカバー１４は、ポンプ本体１と結合することにより低圧燃料室１０を形成し、入ジョイント１０ａを通過した燃料が流入する。低圧燃料室１０の上流には、燃料中に含まれる金属粉等の異物を除去するために燃料フィルタ１０２が、たとえばポンプ本体１に圧入されるなどして取り付けられている。
低圧燃料室１０には高圧ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管２８へ波及するのを低減減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。一度加圧室１１に吸入された燃料が、容量制御状態のため再び開弁状態の吸入弁体３０１を通して吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される場合、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へ戻された燃料により低圧燃料室１０には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室１０に設けた圧力脈動低減機構９は、波板状の円盤型金属板２枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパ９ａで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパ９ａが膨張・収縮することで吸収低減される。９ｂは金属ダンパ９ａをポンプ本体1の内周部に固定するための取り付け金具である。

電磁吸入弁３０は電磁コイル３０８を備え、端子３０７を介しＥＣＵと接続され通電と無通電を繰り返すことにより吸入弁の開閉を制御することにより燃料の流量を制御する可変制御機構である。

電磁コイル３０８が通電されていない時、吸入弁体３０１には、アンカー３０５及びアンカー３０５に一体となるよう形成されたアンカーロッド３０２を介しアンカーばね３０３の付勢力が伝達される。吸入弁体内側に設置された弁ばね３０４の付勢力は、
アンカーばね３０３の付勢力 ＞ 弁ばね３０４の付勢力
となるよう設定されており、結果、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢され吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。この時アンカーロッド３０２と吸入弁体３０１は３０２ｂに示す部位で接触している（図１に示す状態）。

コイル３０８の通電により発生する磁気付勢力は、アンカー３０５が固定子３０６側にアンカーばね３０３の付勢力に打ち勝って吸引可能な力を有するように設定される。通電時アンカー３０３は固定子３０６側に移動（図の左側）し、アンカーロッド３０２端部に形成されたストッパ３０２ａがアンカーロッド軸受３０９に当接して係止する。この時アンカー３０１の移動量と吸入弁体３０１の移動量は、
アンカー３０１の移動量＞と吸入弁体３０１の移動量
となる様にクリアランスが設定されておりアンカーロッド３０２と吸入弁体３０１の接触部３０２ｂは開放され、結果吸入弁体３０１は、弁ばね３０４により付勢され吸入口３０ｄは閉じられた状態となる。

電磁吸入弁３０は吸入弁体３０１が加圧室への吸入口３０ｄを塞ぐことができるよう吸入弁シート３１０が筒状ボス部１ｂに機密を保って挿入され、ポンプ本体１に固定される。電磁吸入弁３０がポンプ本体１に取り付けられた際、吸入ポート３０ａと吸入通路１０ｂとが接続される。

吐出弁機構８は、吐出弁体８ｂの摺動軸中心に対し放射状に複数個設けられた吐出通路が穿設され、中心に往復摺動を保持可能なように軸受を設けた吐出弁シート部材８ａと、吐出弁シート部材８ａの軸受けに対し摺動可能な様に中心軸を設け外周部に吐出弁シート部材８ａと接触することにより気密保持可能な環状接触面を有する吐出弁部材８ｂを有する。さらに吐出弁部材８ｂを閉弁方向に付勢する弦巻ばねで構成される吐出弁ばね３３が挿入，保持されている。吐出弁シート部材はたとえば圧入によりポンプ本体１に保持され，吐出弁部材８ｂ，吐出弁ばね３３が挿入され封止プラグ１７によりポンプ本体１に封止されることにより吐出弁機構８を構成している。以上のように構成することで、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作用する。

さらに、リリーフ弁機構の動作を詳細に説明する。リリーフ弁機構１００は図示するように、リリーフ弁ストッパ１０１，リリーフ弁１０２，リリーフシート１０３，リリーフばねストッパ１０４，リリーフばね１０５からなる。リリーフ弁シート１０３は、リリーフ弁１０２が摺動可能なように設けられた軸受を有している。摺動軸を一体に有しているリリーフ弁１０２はリリーフ弁シート１０３に挿入した後、リリーフばね１０５を所望の荷重になる様にリリーフばねストッパ１０４の位置を規定、リリーフ弁１０２に圧入等により固定する。リリーフ弁１０２の開弁圧力はこのリリーフばね１０４による押付力で規定される。また、リリーフ弁ストッパ１０１は、ポンプ本体１とリリーフ弁シート１０３の間に挿入されリリーフ弁１０２の開口量を制限するストッパとして機能する。

こうしてユニット化されたリリーフ弁機構１００をポンプ本体１に設けた筒状貫通口１Ｃの内周壁にリリーフ弁シート１０３を圧入することによって固定する。ついで燃料吐出出口１２をポンプ本体１の筒状貫通口１Ｃを塞ぐように固定し、燃料が高圧ポンプから外部へ漏れるのを防止すると同時に、コモンレールとの接続を可能とする
このように、リリーフ弁１０２の燃料吐出口１２側にリリーフばね１０５を設けることで、リリーフ弁機構１００のリリーフ弁１０２の出口を加圧室１１に開口しても加圧室１１の容積が増加することはない。

プランジャ２の動きにより、加圧室１１の容積が減少を始めると、加圧室内の圧力は容積減少に伴って増大していく。そして、ついに吐出流路１１０内の圧力よりも加圧室内の圧力が高くなると、吐出弁機構８が開弁し燃料は加圧室１１から吐出流路１１０へと吐出されていく。この吐出弁機構８が開弁する瞬間から直後にかけて、加圧室内の圧力はオーバーシュートして非常な高圧となる。この高圧が吐出流路内にも伝播して、吐出流路内の圧力も同じタイミングでオーバーシュートする。もしここで、リリーフ弁機構１００の出口が吸入流路１０ｂに接続されていたならば、吐出流路内の圧力オーバーシュートにより、リリーフ弁１０２の入口・出口の圧力差がリリーフ弁機構１００の開弁圧力よりも大きくなってしまい、リリーフ弁が誤動作してしまう。これに対し実施例では、リリーフ弁機構１００の出口が加圧室１１に接続されているので、リリーフ弁機構１００の出口には加圧室内の圧力が作用し、リリーフ弁機構１１の入口には吐出流路１１０内の圧力が作用する。ここで、加圧室内と吐出流路内では同じタイミングで圧力オーバーシュートが発生しているので、リリーフ弁の入口・出口の圧力差はリリーフ弁の開弁圧力以上になることがない。すなわち、リリーフ弁が誤動作することはない。

プランジャ２の動きにより加圧室１１の容積が増加を始めると容積増加に伴って加圧室内の圧力は減少し、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）内の圧力よりも低くなると、燃料は吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）から加圧室１１に流入する。そして再びプランジャ２の動きにより、加圧室１１の容積が減少を始めると上記のメカニズムにより燃料を高圧に加圧して吐出する。

次に、直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合について詳しく説明する。

直噴インジェクタの故障、つまり噴射機能が停止してコモンレール２３に送られてきた燃料を内燃機関の燃焼室内に供給できなくなると、吐出弁機構８とコモンレール２３間に燃料がたまり、燃料圧力が異常高圧になる。この場合緩やかな圧力上昇であれば、コモンレール２３に設けた圧力センサ２６で異常が検知され、吸入通路吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に設けた容量制御機構であるところの電磁吸入弁３０をフィードバック制御して吐出量を少なくする安全機能が動作するが、瞬間的な異常高圧はこの圧力センサを使ったフィードバック制御では対処できない。また、電磁吸入弁３０が故障して最大容量時の様態のまま機能しなくなった場合、燃料がそれほど多く要求されていない運転状態では吐出圧力が異常に高圧になる。この場合はコモンレール２３の圧力センサ２６が異常高圧を検知しても、容量制御機構そのものが故障しているので、この異常高圧を解消することができない。

このような異常高圧が発生した場合に実施例のリリーフ弁機構１００が安全弁として機能する。

プランジャ２の動きにより加圧室１１の容積が増加を始めると容積増加に伴って加圧室内の圧力は減少し、リリーフ弁機構１００の入口すなわち吐出流路の圧力が、リリーフ弁の出口すなわち加圧室１１の圧力よりもリリーフ弁機構１００の開弁圧力以上に高くなると開弁し、コモンレール内で異常高圧となった燃料を加圧室内に戻す。これにより、異常高圧発生時でも規定の圧力以上にはならず、コモンレール２３等の高圧配管系の保護がなされる。

本実施例のシリンダ構造について詳しく説明する。

シリンダ６はその外径において大径部６ｂと小径部６ｃを有し小径部がポンプ本体１に圧入され、小径部に作用する周方向の面圧により吸入通路１０ｂと加圧室１１ａの圧力を保持する。具体的には吸入通路１０ｂの圧力はフィードポンプにより高圧ポンプに供給される低圧側燃料圧力であり、およそ０．４ＭＰａ程度である。一方加圧室１１に生じる圧力は、高圧ポンプで加圧された圧力で、瞬間的な圧力はおよそ３０〜５０ＭＰａ程度になる。この加圧された燃料が加圧室１１からシリンダ側面に明けられた複数個の連通穴１１ａを通り、吐出弁機構８を通り燃料吐出口１２を通りコモンレール２３に供給される。小径部の圧入代は、この加圧圧力により燃料が吸入通路１０ｂに漏れることの無いように設定される。一方、大径部６ｂとポンプ本体１の内径の空隙は０であっても、軽度の圧入であっても良い。

プランジャ２の圧縮工程時（図１の上方にプランジャが変位するとき）、燃料は加圧室１１で加圧されその加圧力はシリンダ６の内径底面に作用しその結果、大径部６ｂと小径部６ｃの段差６ａがポンプ本体１に面圧着し、加圧された燃料がシールホルダ７とシリンダ下端で形成される空間（以下副圧室と呼ぶ）に漏れが無きようにシールする。副圧室は吸入通路１０ｂに連通しており、その圧力は低圧側燃料圧力の値に等しい。プランジャ２の圧縮工程時に加圧された燃料圧力が面圧着部に作用するが、このときにシリンダ６の有底部は加圧力を受け、その力は面圧着部をより密着させる漏れを回避する方向に作用する。

高圧ポンプの構造において動作工程中最も大きな力が作用する圧縮工程中に、シリンダ６がポンプ本体１から離脱しない構造とする事が高い品質を確保するため重要である。本実施例においては、上記説明のように圧縮工程中にシリンダ６がポンプ本体１に密着する方向に加圧力を受けるためこの点においても有利である。

一方、吸入工程時（図１の下方にプランジャ２が変位するとき）、シリンダ６には、吸入通路１０ｂの低圧側燃料圧力による力がシリンダ６をポンプ本体１から離脱させる作用する。前述のように低圧側圧力は０．４ＭＰａ程度であり、ここで小径部６ｃの直径を例えば１３ｍｍとすると、シリンダ６に作用する離脱力は５３Ｎ程度であり小径部６ｃとポンプ本体１の圧入力で保持可能な値である。

さらにプランジャ２がカム５の回転に追従し、スムーズに往復摺動するためには、シリンダ６とプランジャシール１３の同軸度を精密に設定する必要がある。シリンダ６の小径部とプランジャシール１３が組み込まれているところのシールホルダ７はそれぞれポンプ本体１に圧入されることにより精密な同軸度を確保している。

図５，６を用いてシール部の詳細を説明する。

図５は環状突起部の拡大図、図６は環状突起部の他の変形例を示す。

図５においてシリンダ６の大径部６ｂと小径部６ｃの段差６ａには、断面が三角形状の環状突起６ｄが設けられている。

シリンダ６をポンプ本体１に組み込む時、段差６ａにおいて環状突起６ｄが最初にポンプ本体１に接触し、局部的に面圧が高まる。シリンダ６の材質はプランジャ２の往復運動を支持するためにポンプ本体１の材質に対し同等以上の硬度の材料を選定する。したがって、ポンプ本体１が先に塑性変形することとなり、環状突起６ｄがポンプ本体１に食い込み、段差６ａのシール機能をより高めることが可能となる。

また、図６に示すように環状突起６ｄを段差６ａの平面から突出しないように構成することも可能である。

シリンダ６をポンプ本体１に組み込んだ場合、先に段差６ａがポンプ本体１に接触、接触面のポンプ本体側が僅かに塑性変形した後に環状突起６ｄがポンプ本体に食い込み、局部面圧を上げることによりシール機能を高める。図６の構成とした場合、高圧ポンプ組み立て前の部品の状態においてシリンダ６の突起が露出していないため、突起の破損等を心配する必要が無く取り扱いが容易であるという利点がある。

本実施例において環状突起６ｄの形状は、三角形状としたが、凸形状、曲面形状なども同様の効果を期待できる。

また、同様の環状突起をポンプ本体１に構成することでも本目的を達成することが可能である。

図７，８を用いてリング１６の詳細を説明する。

図７はリング１６を用いてシリンダを固定した高圧ポンプの全体縦断面図である。
図７において、シリンダ６の面圧着部６ａに予圧力を付加することを目的としてシリンダ大径部６ｂの端面をリング１６により押し付けている。リング１６はポンプ本体１に圧入もしくは、図８（ａ）に示すメタルフロー（塑性流動結合）１ｄおよび図８（ｂ）に示すかしめ１ｆ等で固定されるものとする。ポンプ本体１にシリンダ６を組み込み時に所望の押し付け荷重を得る様にリング１６を与圧しつつポンプ本体１に組み込んだ後にリングをかしめ、もしくはメタルフローでリング１６をポンプ本体１に固定するものである。

さらに図８（ｃ）に示す実施例の如く、シリンダ６の段差６ａに予圧力を付加することを目的としてシリンダ大径部端面にばね部材１８を組み込むことも可能である。

図８はリングを用いてシリンダを固定した場合の実施例を示す。

シリンダ６の大径部６ｂとポンプ本体１の間には空隙１７が設けられている。これまで述べたシリンダ構造によればシリンダ６の保持は小径部６Ｃのポンプ本体１への圧入、面圧着部６ａのポンプ本体１への圧着によってなされる。そのためシリンダ外径部６ｂとポンプ本体１の間に空隙を設けてもシリンダの保持には何ら問題はない。

プランジャ２の外径とシリンダ６の内径の空隙は、ポンプ加圧性能に大きく影響する。すなわち、この空隙が大きいと圧縮工程中に燃料が加圧室１１より圧縮効率が低下する。したがってこの空隙は、プランジャ径が８〜１０ｍｍの時におよそ５〜１０μｍとする必要があり、プランジャ２の外径とシリンダ６の内径は精度よく加工されなくてはならない。

ゆえに、シリンダ大径部６ｂをポンプ本体１へ圧入した場合、僅かではあるがシリンダ内径が収縮方向に変形する。例えば圧入代を１０〜２０μｍとしたとき、その変形量は十分の一のおよそ１〜２μｍ程度収縮する。プランジャ２の外径とシリンダ６の内径の空隙は、５〜１０μｍなので、最悪の場合この収縮により高圧ポンプ動作中にプランジャ焼き付きを引き起こす可能性がある。そのため、シリンダ６を圧入後に再びシリンダ内径を修正加工する必要がある。

本実施例においてプランジャ２の外径とシリンダ６の内径の空隙は、シリンダ大径部の段差６ａからの副圧室に突出したシリンダ端面の間で規定されている。ここでシリンダ大径部６ｂとポンプ本体１間には空隙１７が設けられているので、シリンダ６をポンプ本体１へ組み込んでも内径が収縮変形する方向に働く力が生じない。また、段差６ａから小径部６ｃの間は、シリンダ内径を大きくしておき小径部の圧入により空隙が減少することによるプランジャ焼き付きを回避する。以上の構成によってシリンダ組み込み後にシリンダ内径を修正加工する必要が無くなり、その結果コスト低減が可能である。

なお、本実施例は、以下のようにも定義できる。すなわち、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部分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有する高圧燃料ポンプであって、シリンダは有底筒型形状かつ大径部と小径部を有し、シリンダはポンプボディとプランジャの往復運動方向に面圧着される高圧燃料ポンプ。あるいは、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部分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有する高圧燃料ポンプであって、シリンダは有底筒型形状かつ大径部と小径部を有し、シリンダはポンプボディとプランジャの往復運動方向であって、かつガイドする部分と軸方向に重ならない部分で面圧着される高圧燃料ポンプ。

１ ポンプ本体
２ プランジャ
６ シリンダ
８ 吐出弁機構
９ 圧力脈動低減機構
３０ 電磁吸入弁
１００ リリーフ弁機構

Claims (3)

1. 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部分を有するシリンダと、
   前記シリンダを保持するポンプ本体と、
   を有する高圧燃料ポンプであって、
   前記シリンダは、圧縮行程時に前記プランジャが進む方向の端部に底を有する有底筒型形状を成し、かつ外径が大径に形成された外径大径部及び外径が小径に形成された外径小径部と、前記外径大径部と前記外径小径部との間で形成される段差面と、前記外径小径部の前記段差面の側の外周面部分に前記外径小径部の外径よりも小径となるように外周面の周方向に沿って環状に形成された環状凹部と、を有し、
   前記外径小径部は、前記プランジャの往復運動方向において、前記外径大径部に対して前記底の側に位置し、
   前記シリンダの内周面は、前記往復運動方向において、前記段差面に対応する位置と前記底との間の部分の内径が前記ガイド部分の内径よりも大きく形成され、
   前記シリンダは、前記外径小径部が前記ポンプ本体に圧入され、前記段差面が前記ポンプ本体と前記往復運動方向に面圧着され、
   前記外径大径部の外周面と前記ポンプ本体との間に空隙を有する、
   高圧燃料ポンプ。
2. 請求項１記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記シリンダは前記段差面に環状突起を有し、該環状突起が前記ポンプ本体と面圧着する、高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項１記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記シリンダは、前記段差面により構成される面圧着部に予圧力を付加するように、前記段差面がリング形状の別部材を介して前記ポンプ本体に押し付けられ、
   前記別部材は、塑性加工もしくは圧入により前記ポンプ本体に固定されている高圧燃料供給ポンプ。

Images