JP6540783B2 - 高圧ポンプ - Google Patents
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Description
このような問題を解決するための技術として、プランジャが上死点から下死点へ移動する際にもポンプ機能を果たし、燃料ギャラリへ燃料を送り出す高圧ポンプが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、調量行程において、加圧室から燃料ギャラリへ排出される低圧燃料の流速は非常に速いので、特許文献3の構成では、パルセーションダンパによって圧力脈動が十分に減衰されることなく、インレットから外部の低圧燃料配管へ燃料が漏出することが考えられる。特許文献4の構成では、加圧室から燃料ギャラリへ排出される低圧燃料は、パルセーションダンパの支持部材に衝突して横流れに変化し、パルセーションダンパによって圧力脈動が十分に減衰されることなく、インレットから外部の低圧燃料配管へ漏出することが考えられる。低圧燃料配管へ圧力脈動が伝達されると、低圧燃料配管が振動することで低圧燃料配管を固定する固定部材から異音が発生したり、固定部材が異常振動を発生し車体に伝わる事によって感性品質を低下させるおそれがある。またさらに固定部材自体が破損するおそれがある。
したがって、インレットに燃料が供給されると、当該燃料は、供給通路および燃料ギャラリを経由し、燃料通路によって加圧室へ送られる。
ここで、本発明では、燃料ギャラリに設けられ燃料の圧力脈動を低減するダンパ部材と、燃料通路に設けられ燃料の吐出量を調節する吸入弁と、を備えている。ダンパ部材は、第1支持部材と第2支持部材とにより燃料ギャラリ内に支持されている。燃料ギャラリ内には、第1支持部材及び第2支持部材とカバーとの間に外側燃料空間が形成されている。
補給通路は、プランジャの軸に対して角度をなしている。第2支持部材は、ハウジングのうち燃料ギャラリに面する底壁に当接する当接部を有している。補給通路の燃料ギャラリ側の接続部分は、プランジャの軸に垂直な方向において当接部よりもプランジャの軸から離れた位置に形成されている。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは最初に高圧ポンプの基本構成について説明しておく。なお、本実施形態の高圧ポンプは、燃料タンクより低圧燃料ポンプにて汲み上げられた燃料を加圧して、燃料レールへ送り出すためのポンプである。
本構成の高圧ポンプは、図1に示すごとくである。高圧ポンプ1は、図示しないインレットから供給される燃料を加圧し、吐出弁部70から図示しない燃料レールへ吐出する。なお、インレットの上流側には、低圧燃料ポンプからの配管が接続される。
高圧ポンプ1は、外郭を構成している本体部10、プランジャ部30、吸入弁部50、及び、吐出弁部70を備えている。
さらにまた、カバー12及びプランジャ部30の配列方向に直交する方向に、吸入弁部50(図1中の左方)及び吐出弁部70(図1中の右方)が設けられている。
このような構成により、燃料ギャラリ13に供給された燃料は、吸入弁部50を経由し、加圧室14を経由して、吐出弁部70から吐出される。
最初にプランジャ部30について説明する。
プランジャ部30は、プランジャ31、オイルシールホルダ32、スプリングシート33、及び、プランジャスプリング34などを備えている。
基部321は、略円筒状であり、プランジャ31の小径部312の外周を囲む。基部321は、その内部に、リング状のシール323を有している。シール323は、内周のテフロンリング(「テフロン」は登録商標)と外周のOリングとからなる。このシール323により、プランジャ31の小径部312周囲の燃料油膜の厚さが調整され、エンジンへの燃料のリークが抑制される。このシール323に隣接して、加圧室14側に、プランジャストッパ324が配設されている。また、基部321は、その先端部分に、オイルシール325を有している。このオイルシール325によって、プランジャ31の小径部312の周囲のオイル油膜の厚さが規制され、オイルのリークが抑制される。
吸入弁部50は、図1に示すように、ハウジング11によって形成される筒部51、筒部51の開口を覆う弁部カバー52、及び、コネクタ53等を備えている。
筒部51は、略円筒状に形成され、内部に燃料通路55を有している。燃料通路55には、略円筒状のシートボディ56が配置されている。シートボディ56の内部には、吸入弁57が配置されている。この吸入弁57の内部には、スプリング58が収容配置されている。
吐出弁部70は、図1に示すように、ハウジング11にて形成される円筒状の収容部71を有している。この収容部71にて形成される収容室711に、吐出弁72、スプリング73、及び、係止部74が収容されている。また、収容室711の開口部分が、吐出口75となっている。吐出口75とは反対側の収容室711の深部には、弁座712が形成されている。
吸入行程は、燃料ギャラリ13から加圧室14へ燃料を吸入する行程である。このとき、プランジャ31は、上死点(図4参照)から下死点(図5参照)へ向かって移動し、吸入弁57は開弁状態となっている。
加圧行程は、加圧室14から吐出弁部70を経由して燃料を吐出する行程である。このとき、プランジャ31は、上死点(図4参照)へ向かって移動し、吸入弁57は閉弁状態となっている。
なお、図4及び図5では、吸入弁57は、便宜上、すべて開弁状態で示している。
上記吸入行程では、プランジャ31の移動により加圧室14の容積が増加する。一方、可変容積室35の容積は減少する。したがって、可変容積室35に蓄えられた燃料が燃料ギャラリ13へ供給されることになる。
上記調量行程では、プランジャ31の移動により加圧室14の容積が減少する。一方、可変容積室35の容積は増加する。したがって、加圧室14から燃料ギャラリ13へ戻される低圧の燃料の一部は、可変容積室35へ送られる。
なお、加圧行程においては、吸入弁57が閉弁状態となることで、加圧室14から燃料ギャラリ13への燃料の戻りは問題にならない。
吸入行程において、可変容積室35の容積の減少が「60」であるとすると、可変容積室35から燃料ギャラリ13へ「60」の燃料が供給される。ここで加圧室14の容積の増加が「100」であるとすると、インレット開口部133からの燃料の供給量は、「40」で賄えることになる。
以上説明した高圧ポンプ1においては、プランジャ31が高速で往復移動する状態では、燃料ギャラリ13内へ、インレット開口部133から供給される燃料に比べ相当大きな勢いで、容積室開口部132から燃料が供給される。この容積室開口部132から供給される燃料によって、燃料ギャラリ13内には燃料の大きな流動が生じる。
これにより、プランジャ31による燃料の吸入行程において、燃料を効率的に吸入することができる。
また、パルセーションダンパ131を用いて燃料の流動方向を変更しているため、別の部材によって燃料の流動方向を変更する構成と比べ、コスト面で有利となる。
本発明の第2実施形態を図6及び図7に基づいて説明する。
第2実施形態の高圧ポンプ2と第1実施形態の高圧ポンプ1とは同一の構成である。図6は図2と同一の図であり、図7は図6の拡大図である。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、燃料ギャラリ13の構成、並びにこの燃料ギャラリ13に接続する燃料通路55、供給通路18及び補給通路17等について説明する。
パルセーションダンパ131は、第1ダイアフラム61及び第2ダイアフラム62から構成されている。第1ダイアフラム61及び第2ダイアフラム62は、耐力及び疲労強度の強い金属板をプレス加工することで例えば皿状に形成されている。
なお、ダイアフラムは、皿状のみならず、波状又は球状であってもよい。
第1ダイアフラム61の第1周縁部611の径方向外側の端部と、第2ダイアフラム62の第2周縁部621の径方向外側の端部とは全周が溶接され、溶接部64を形成している。これにより、第1ダイアフラム61と第2ダイアフラム62とが気密及び液密にシールされ、第1ダイアフラム61の凹面と第2ダイアフラム62の凹面との間にダンパ室63が形成される。
第1ダイアフラム61、及び第2ダイアフラム62の板厚、材質、及びダンパ室63に封入される流体の圧力等により、要求される耐久性、或いはその他の要求性能に応じてパルセーションダンパ131のばね常数が設定される。そして、このばね常数により、パルセーションダンパ131が低減する脈動周波数が決定される。また、ダンパ室63の容積により、同一の容積をダンパ室に流入させた場合の圧力変化、いわゆる脈動を抑制することができるため、パルセーションダンパ131の脈動低減効果と相まってより脈動を低減させることが可能である。
第1支持部材41は、パルセーションダンパ131と蓋部材12との間に設けられている。第1支持部材41の底壁21側の端部には、カバー12側に凹む溝が設けられ、この溝にパルセーションダンパ131の径方向外側の溶接部64が嵌合している。第1支持部材41とカバー12との間に波形ばね90が設けられ、第1支持部材41をパルセーションダンパ131の第1周縁部611に押圧している。このようにして、第1支持部材41は、パルセーションダンパ131の第1周縁部611を支持する。
第1支持部材41と第2支持部材42がパルセーションダンパ131を挟持することで、パルセーションダンパ131、第1支持部材41、及び第2支持部材42の径方向の相対移動が規制され、第1支持部材41及び第2支持部材42の径方向外側に外側燃料空間100が形成される。
第2支持部材42の径方向外側のハウジング11の側壁20には、加圧室121に連通する吸入開口部134が開口している。加圧室121と吸入開口部134とを接続する燃料通路55は、吸入開口部134から外側燃料空間100へ排出される燃料が第1支持部材41又は波形ばね90側へ流れる方向に設けられている。
なお本明細書において供給開口部133は、その一部が第2支持部材42の径方向内側に開口しているだけでも十分な効果を得ることができる。
また、補給開口部132から第2内側燃料空間102へ排出される燃料は、パルセーションダンパの第2ダイアフラム62側で圧力脈動が低減される。
なおここで吸入開口部134は、ハウジング11に設けられた燃料ギャラリ13の底壁に開口されていても同様の効果を得ることができる。
本発明の第3実施形態を図8及び図9に基づいて説明する。本実施形態では、第1支持部材81及び第2支持部材82の径方向外側に大容積の外側燃料空間100が形成されている。また、カバー12は、中央部が燃料ギャラリの外側に突出するドーム状に形成され、第1内側燃料空間101の容積を大きくしている。
環状支持部811は、環状に形成された第1筒部812の軸方向のカバー12側から径方向内側へ延び、その径方向内側が軸方向のカバー12側へ延びている。環状支持部811は、波形ばね90の内周面及び軸方向の底壁21側の面を支持している。
第1フランジ部813は、第1筒部812の軸方向の底壁21側から径方向外側に環状に延び、パルセーションダンパ131の第1周縁部611を支持している。
第2フランジ部813は、第2筒部822の軸方向のカバー12側から径方向外側に環状に延び、パルセーションダンパ131の第2周縁部621を支持している。
第2小径部821は、第2筒部822の軸方向の底壁21側から径方向内側に環状に延び、底壁21に形成された穴211に嵌入している。
この構成により、波形ばね90、第1支持部材81、第2支持部材82及びパルセーションダンパ131の径方向の相対移動が規制され、第1支持部材41及び第2支持部材42の径方向外側に外側燃料空間100が形成される。
波形ばね90は、径方向内側で位置決めがされ、径方向外側が支持されないので、外側燃料空間100を、第1支持部材81及び第2支持部材82の径方向外側の軸方向全域、かつ周方向全域に形成することが可能となり、外側燃料空間100を大容積にすることができる。
また、加圧室に連通する吸入開口部からの燃料流れを蓋部材のドームの内側形状に沿わせることで、第1支持部材の開口部より第1ダイアフラムに効率的に流入させることができるため、圧力脈動を効果的に低減することができる。
外側燃料空間100を周回する燃料は、外側燃料空間100から第2内側燃料空間102に流入するとき、第2支持部材42の外壁及び第2支持部材42の絞り孔421によって燃料流れが制限され、流速が遅くなる。第2内側燃料空間102に流入した燃料は、パルセーションダンパ131の第2ダイアフラム62側で圧力脈動が低減される。パルセーションダンパ131は、流速の遅い第2内側燃料空間102の燃料に確実に脈動減衰効果を作用させることが可能となる。このため、供給開口部133と連通するインレットから外部の低圧燃料配管等に伝達する圧力脈動を抑制することができる。
本発明の第4実施形態を図10に基づいて説明する。
本実施形態では、加圧室14と連通する吸入開口部134が第2支持部材82の径方向外側の側壁20に開口し、可変容積室35と連通する補給開口部132が第2支持部材82の径方向外側の底壁21に開口している。インレットと連通する供給開口部133が第2支持部材82の径方向内側の底壁21に開口している。
外側燃料空間100から第1内側燃料空間101へ流入した燃料は、パルセーションダンパ131の第1ダイアフラム61側で圧力脈動が低減される。
外側燃料空間100から第2内側燃料空間102に流入する燃料は、第2支持部材42の外壁及び第2支持部材42の絞り孔421によって流速がさらに遅くなり、パルセーションダンパ131の第2ダイアフラム62側で圧力脈動が確実に低減される。このため、供給開口部133と連通するインレットから外部の低圧燃料配管等に伝達する圧力脈動を抑制することができる。
本発明の第5実施形態を図11に基づいて説明する。
本実施形態では、加圧室14と連通する吸入開口部134、及び可変容積室35と連通する補給開口部132が第2支持部材82の径方向内側の底壁21に開口している。インレットと連通する供給開口部133が第2支持部材82の径方向外側の底壁21に開口している。
可変容積室35に吸入される事に関しては脈動による悪影響は全くないため、パルセーションダンパにて脈動抑制されなくても全く問題はない。
第2内側燃料空間102から外側燃料空間100へ流出する燃料は、第2支持部材42の内壁及び第2支持部材42の絞り孔421によって燃料流れが制限され、さらに、大容積の外側燃料空間100に流出するので、流速が遅くなる。
外側燃料空間100から第1内側燃料空間に流入した燃料は、パルセーションダンパ131の第1ダイアフラム61側で圧力脈動が低減される。このため、供給開口部133と連通するインレットから外部の低圧燃料配管等に伝達する圧力脈動を抑制することができる。
本発明の第6実施形態を図12に基づいて説明する。
本実施形態では、加圧室14と連通する吸入開口部134が第2支持部材82の径方向内側の底壁21に開口している。可変容積室35と連通する補給開口部132、及びインレットと連通する供給開口部133が第2支持部材82の径方向外側の底壁21に開口している。
第2内側燃料空間102から外側燃料空間100へ流出する燃料は、第2支持部材42の内壁及び第2支持部材42の絞り孔421によって燃料流れが制限され、さらに、大容積の外側燃料空間100に流出するので、流速が遅くなる。また、加圧室14から燃料ギャラリ13へ排出される低圧燃料の6割程度が補給開口部132から可変容積室35へ吸入される。
外側燃料空間100から第1内側燃料空間101に流入した燃料は、パルセーションダンパ131の第1ダイアフラム61側で圧力脈動が低減される。このため、供給開口部133と連通するインレットから外部の低圧燃料配管等に伝達する圧力脈動を抑制することができる。
上記第1実施形態では、容積室開口部132から供給される燃料の流れを、燃料ギャラリ13に設けられたパルセーションダンパ131に衝突させることによって、横方向の流れに変更した。
この点、燃料ギャラリ13の内部に必ずしもパルセーションダンパを配置する必要はなく、パルセーションダンパの代わりに、流れ変更部材として例えば板状の部材を配置しても良い。あるいは、カバー12に衝突させることも考えられる。これらの構成によっても燃料ギャラリ内に横方向の燃料の流れを作り出すことができ、結果として、上記形態と同様に、プランジャ31による燃料の吸入行程において、燃料を効率的に吸入することができる。
以上、本発明は、上記実施形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
Claims (2)
- 燃料が供給されるインレット、容積が変化することにより燃料を加圧可能な加圧室、前記インレットに連通する供給開口部及び前記加圧室に連通する吸入開口部、並びに、前記加圧室にて加圧された燃料を吐出するアウトレットを有するハウジングと、
前記ハウジングと当接し前記供給開口部及び前記吸入開口部が設けられた燃料ギャラリを形成するカバーと、
前記インレットから前記燃料ギャラリの前記供給開口部までを接続する供給通路と、
前記燃料ギャラリの前記吸入開口部から前記加圧室までを接続する燃料通路と、
前記加圧室の容積変化を作出する大径部、および、当該大径部と一体に前記加圧室の反対側に形成され前記大径部よりも小径の小径部を有するプランジャと、
前記ハウジングと共に前記小径部の周囲に可変容積室を形成するプランジャ囲繞部と、
前記燃料ギャラリ側と前記可変容積室とを接続する補給通路と、
前記燃料ギャラリに設けられ、燃料の圧力脈動を低減するダンパ部材と、
前記燃料通路に設けられ、燃料の吐出量を調節する吸入弁と、
を備え、
前記ダンパ部材は、第1支持部材と第2支持部材とにより前記燃料ギャラリ内に支持され、
前記燃料ギャラリ内には、前記第1支持部材及び前記第2支持部材と前記カバーとの間に外側燃料空間が形成され、
前記補給通路は、前記プランジャの軸に対して角度をなし、
前記第2支持部材は、前記ハウジングのうち前記燃料ギャラリに面する底壁に当接する当接部を有し、
前記補給通路の前記燃料ギャラリ側の接続部分は、前記プランジャの軸に垂直な方向において前記当接部よりも前記プランジャの軸から離れた位置に形成されていることを特徴とする高圧ポンプ。 - 前記可変容積室の径は、前記燃料ギャラリの径よりも小さい請求項1に記載の高圧ポンプ。
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