JP6853269B2 - 電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ - Google Patents
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Description
る。
図5にはエンジンシステムの全体構成図を示す。破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ(以下、高圧燃料供給ポンプと呼ぶ)の本体を示し、この破線の中に示されている機構・部品はポンプボディ1に一体に組み込まれていることを示す。
以上のように構成することで、電磁コイル43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。
ロッドガイド37にもアンカー36と同様に軸方向に貫通する貫通穴37aが設けられ、アンカーが自在に滑らかに動くことができる様、アンカー側の燃料室の圧力がアンカーの動きを妨げない様に構成している。
ロッド付勢ばね40の付勢力>アンカー付勢ばね41の付勢力+吸入弁付勢ばね33の付勢力+流体により吸入弁が閉じようとする力 ‥‥(1)式
この関係により、無通電時では、各ばね力により、ロッド35は吸入弁30を吸入弁シート部31aから引き離す方向、すなわち弁が開弁する方向に力f1が作用する。(1)式より、f1は下記である。
f1=ロッド付勢ばね40の付勢力−(アンカー付勢ばね41の付勢力+吸入弁付勢ばね33の付勢力+流体により吸入弁が閉じようとする力) ‥‥(2)式
次にコイル部の構成について述べる。コイル部は、第一ヨーク42、電磁コイル43、第2ヨーク44、ボビン45、端子46、コネクタ47から成る。ボビン45に銅線が複数回巻かれたコイル43が、第一ヨーク42と第二ヨークにより取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子46のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子46も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。
プランジャ2が上死点から下降を始めると、加圧室内の圧力が例えば20MPaレベルの高圧の状態から急激に小さくなり、前述の力f1によりロッド35、アンカー36、吸入弁30とが、吸入弁30の開弁方向に移動を始める。吸入弁30が開弁することで、吸入弁シートの通路31bからバルブシート31内径側に流入した燃料が、加圧室内に吸入され始める。
必要な電磁吸引力が得られない場合、高圧ポンプから吐出する燃料を所望の流量に制御出来ない大きな問題となる。このため、アンカー付勢ばね41は前記問題を発生させないための重要な機能を持っている。
下死点まで降下したプランジャ2は、上昇工程に入る。吸入弁は前記f1の力で開弁状態に停止したままであり、吸入弁を通過する流体の方向が真逆になる。すなわち吸入工程では燃料が、吸入弁シート通路31bから加圧室に流入していたのに対し、上昇工程となった時点で、加圧室から吸入弁シート通路31b方向に戻される。この工程を戻し工程と呼ぶ。
所望の吐出時刻よりも、電磁力の発生遅れ、吸入弁の閉弁遅れを考慮した早い時刻において、電磁コイル43に電流が与えられ、アンカー36と第二コア39の間に磁気吸引力が働く。電流は前記力f1に打ち勝つに必要な大きさの電流を与える必要がある。この磁気吸引力が前記力f1に打ち勝った時点で、アンカー36が第二コア39方向へ移動を開始する。アンカー36が移動することで、軸方向につば部35aで接触しているロッド35も同じく移動し、吸入弁30が吸入弁付勢ばね33の力と、流体力、主には、加圧室側からシート部を通過する流速による静圧の低下により閉弁を開始する。
一度アンカー36が第二コア39に接触した後は、接触することにより十分な磁気吸引力が発生しているため、接触を保持するためだけの小さな電流値とすることができる。
今回の実施例ではアンカー36とロッド35が別体で構成されているため、吸入弁30を閉じる力がロッド35に与えられた場合においても、ロッド35のみが第二コア39側に押し出され、アンカー36は取り残されながら、通常の電磁吸引力のみの力で第二コア39側に移動を行う。すなわち急激な空間の減少は起こらず、壊食の問題の発生を防ぐことができる。
プランジャが下死点から上昇工程に転じ、所望のタイミングでコイル43に電流が与えられ吸入弁30が閉じるまでの戻し工程が終了した直後、加圧室内の圧力が急速に増大し、吐出工程となる。吐出工程後には、省電力の観点からコイルに与える電力を削減することが望ましいため、コイルに与える電流を切断する。電磁力が付加されなくなりアンカー36及びロッド35が、ロッド付勢ばね40とアンカー付勢ばね41の合力により、第二コア39から離れる方向へ移動する。ところが、吸入弁30が強固な閉弁力で閉弁位置にあるためロッド35は閉弁状態の吸入弁30に衝突した位置で停止する。すなわちこの時のロッドの移動量は(36e−30a)となる。
ここで、上記の特許文献1、2に記載の従来の高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁では、吸入弁とロッドが衝突した際の傾きが大きくなる。吸入弁とロッドが傾いた状態で衝突すると、ロッドが角当たり状態で衝突することになるため、応力集中が発生して摩耗が発生する課題があった。
そこで以下においては、高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁において、吸入弁とロッドの傾きを低減する事で、ロッド衝突部での摩耗発生を防止する構成について説明する。本実施例の高圧燃料供給ポンプは、平面部30dを有する吸入弁30と、平面部30dを開弁方向に付勢するロッド部35と、平面部30dと平行な位置に形成され吸入弁30が着座する吸入弁シート31aを有するシート部材31と、を備え、シート部材31には、ロッド部35と平面部30dとの接触位置に対して、吸入弁30と反対側においてロッド部35をガイドするガイド部31dが形成された。
リリーフ弁機構200はリリーフボディ201、リリーフ弁202、リリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205からなる。リリーフボディ201には、テーパー形状のシート部201a設けられている。バルブ202はリリーフばね204の荷重がバルブホルダ203を介して負荷され、シート部201aに押圧され、シート部201aと協働して燃料を遮断している。リリーフ弁202の開弁圧力はリリーフばね204の荷重によって決定せられる。ばねストッパ205はリリーフボディ201に圧入固定されており、圧入固定の位置によってリリーフばね204の荷重を調整する機構である。
高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁300の故障等により、燃料吐出口12の圧力が異常に高圧になり、リリーフ弁機構200のセット圧力42MPaより大きくなると異常高圧燃料はリリーフ通路213を介して低圧側であるダンパ室10cにリリーフされる。
本実施例では、リリーフ弁機構200はポンプボディ1に装着する前に外部でサブアッセンブリとして組み立てる。組み立てたリリーフ弁機構200をポンプボディ1に圧入固定後、吐出ジョイント60をポンプボディ1と溶接固定する。そして本実施例では図1に示すように第一の穴1c(横穴)に配置されたリリーフ弁機構200はシリンダ6の加圧室側の最上面端部6bに対して、少なくとも一部が加圧室側(図1では上側)に配置されるように構成したものである。
保持部材9aの切り起こし9bはポンプボディ1を上側から見て、開口部213a以外の箇所を付勢するようにする。これにより保持部材9aの切り起こし9bとポンプボディ1とが確実に接触するようにできるため圧力脈動低減機構9を安定して支持可能となる。
2 プランジャ
6 シリンダ
7 シールホルダ
8 吐出弁機構
9 圧力脈動低減機構
10a 低圧燃料吸入口
11 加圧室
12 燃料吐出口
13 プランジャシール
30 吸入弁
40 ロッド付勢ばね
43 電磁コイル
100 圧力脈動伝播防止機構
101 弁シート
102 弁
103 ばね
104 ばねストッパ
200 リリーフバルブ
201 リリーフボディ
202 バルブホルダ
203 リリーフばね
204 ばねストッパ
300 電磁吸入弁機構
Claims (12)
- 平面部を有する吸入弁と、
前記平面部に衝突して前記吸入弁を開弁方向に付勢するロッド部と、
前記平面部と平行な面を有し、前記平行な面に、前記吸入弁の前記平面部が着座する吸入弁シートを有するシート部材と、を備え、
前記吸入弁シートは、前記平面部の前記ロッド部が衝突する衝突面と同一の平面に構成されており、
前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が設けられ、
前記ロッド部と前記平面部との接触位置に対して、前記吸入弁と反対側において前記ロッド部をガイドするガイド部が、前記シート部材と一体に形成されており、
前記ロッド部に対して設けられるガイド部は、一か所のみであり、かつ、前記燃料通路の開口部と重ならない位置に設けられ、
前記燃料通路の開口部と重なる位置に設けられる部材は前記ロッド部のみであり、
前記吸入弁のロッド部軸方向における厚みは、前記シート部材の前記吸入弁シートが設けられる部分の前記ロッド部軸方向における厚みよりも厚い
高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記吸入弁の前記平面部と前記ロッド部の中心軸とが直交するように配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記ガイド部が前記吸入弁シートと反対側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記ガイド部の全てが前記吸入弁シートと反対側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記吸入弁シートが加圧室側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記吸入弁シートの全てが加圧室側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ロッド部には磁気吸引力を発生させる可動部が一体に取り付けられ、
ロッド中心軸方向において前記ロッド部と前記可動部との対向面の長さに対して、前記ロッド部のガイド部の長さが長くなるように、前記シート部材、前記ガイド部、及び前記可動部が配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ロッド部には磁気吸引力を発生させる可動部が別体に取り付けられる高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項8に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ロッド部と前記可動部とが係合している状態でロッド中心軸方向において前記ロッド部と前記可動部との対向面の長さに対して、前記ロッド部のガイド部の長さが長くなるように、前記シート部材、前記ガイド部、及び前記可動部が配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ロッド部と前記吸入弁とが別体の部材で構成された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ロッド部と前記吸入弁とが別体の部材で構成され、ロッド中心軸方向において前記ガイド部の長さは前記ロッド部の全長に対して半分以上となるように前記ロッド部と前記シート部材とが構成された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
さらに、前記円筒形状のシート部材の内部に圧入保持され、前記吸入弁の移動を規制す
る吸入弁ストッパを備え、
前記吸入弁ストッパは、その外周面が前記シート部材の内周面と接した状態で、前記シート部材の内部に保持されている高圧燃料供給ポンプ。
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