JP2001271703A - エンジンの高圧燃料ポンプの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンのシリンダヘッドカバーの剛性を高
めることなく、高圧燃料ポンプによって発生する振動
と、シリンダヘッドカバーへの振動の伝達とを低減する
こと。 【解決手段】 エンジンのシリンダヘッドカバー２に挿
通孔２ａを設け、エンジンのシリンダヘッド３に固定さ
れた取付部材５をシリンダヘッドカバー２の挿通孔２ａ
に挿通して、シリンダヘッドカバー２の外部に露出させ
た取付部材５に高圧燃料ポンプ１を固定し、取付部材５
とシリンダヘッドカバー２との間に設けたシール部材６
で、シリンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３によ
って形成される空間８と外部との挿通孔２ａによる連通
を遮断するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料供
給装置に使用される高圧燃料ポンプの取付構造に関する
ものであり、特に、高圧燃料ポンプをシリンダヘッドに
取り付けるための取付構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用のエンジンにおいて、燃
料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプから供給
される燃料を高圧燃料ポンプで加圧し、加圧された高圧
燃料をインジェクタに供給する燃料供給装置が使われて
いるものがある。この燃料供給装置を構成する部品の１
つである高圧燃料ポンプは、燃料の圧力を数ＭＰａ〜数
１０ＭＰａという高圧に加圧することが必要なエンジ
ン、例えば、圧縮行程中のエンジンの燃焼室内の圧力に
抗して燃料を噴射する筒内直接噴射式ガソリンエンジン
（以下直噴式エンジンという）や、ディーゼルエンジン
などに使われている。それ以外のガソリンエンジンで
は、吸気通路内で燃料を噴射して吸入空気と混合させ、
その混合気をエンジンの吸気行程に吸入させる（ポート
噴射式エンジンという）ため、燃料を高圧に加圧する必
要がなく、高圧燃料ポンプは使用されていない。

【０００３】また、現在、使用されている自動車用のエ
ンジンにおいては、カムシャフトがエンジンの燃焼室の
上方に設けられているオーバーヘッドカムシャフト式
（ＯＨＣ式）が主流となっており、エンジンの燃焼室の
上方には吸気弁と、排気弁と、カムシャフトなどを備え
てなる動弁装置が配置されている。そして、それらを覆
うためにシリンダヘッドカバーが設けられ、エンジンの
シリンダヘッド上部を密閉している。

【０００４】そのため、従来のエンジンにおいては、例
えば、特開平１１−１５３０６５号公報に示されるよう
に、高圧燃料ポンプは、その駆動源として吸気弁、又は
排気弁を駆動するカムシャフトに設けられたポンプ用カ
ムを使用する関係上、カムシャフトに対してエンジンの
上方となるエンジンのシリンダヘッドカバーに取り付け
られていることが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧燃料ポ
ンプは、カムシャフトに取り付けられたポンプ用カムに
よって駆動されるプランジャ式ポンプのプランジャがシ
リンダ内を往復動することによって燃料を加圧する。そ
のため、高圧燃料ポンプの作動によって振動が発生した
り、加圧された燃料の脈動によって高圧燃料配管が振動
したりすることがある。これら振動は、高圧燃料ポンプ
からシリンダヘッドカバーの高圧燃料ポンプ取付部へと
伝達され、シリンダヘッドカバーに設けられた高圧燃料
ポンプ取付部に振動による周期的な力を加える。

【０００６】また、上記したように、従来のポート噴射
式エンジンのシリンダヘッドカバーは、基本的にエンジ
ンのシリンダヘッドの上部を覆って動弁装置を保護する
部品であるため、基本的にシリンダヘッドに取り付ける
フランジ部と、その周辺以外は、かかりうる応力が少な
い。そのため、従来のシリンダヘッドカバーの工法に
は、樹脂成形や、アルミダイカスト、アルミ鋳造の薄肉
品などが多く使用されていた。そのような工法において
は、特に高い剛性が必要とされる部分以外は、軽量化や
コスト低減のために中空部を薄い板状部材（一般板厚部
という）で覆うような構造とすることが多く、その剛性
はあまり高くない。直噴式エンジンのシリンダヘッドカ
バーにおいても、高圧燃料ポンプ取付部付近が補強され
ている程度で、中空部を覆うシリンダヘッドカバーの一
般板厚部（薄板）に高圧燃料ポンプ（振動源）が取り付
けられている、という基本的な構造に大きな変化はなか
った。

【０００７】そのため、振動源（高圧燃料ポンプ）から
の音（振動）を大きな平面を持つ薄板（一般板厚部）で
増幅して放射するスピーカーと同様な作用がシリンダヘ
ッドカバーで生じ、高圧燃料ポンプから伝達された振動
を増幅したり、振動によって大きな放射音を発生させた
りすることがあり、エンジンの静粛性を確保する上で非
常に大きな問題となっていた。

【０００８】しかも、従来のポート噴射式エンジンより
も、大きな振動を直噴式エンジンの高圧燃料ポンプは生
じさせるので、ポート噴射式エンジンにおいて今まで行
われてきたようなシリンダヘッドカバーへのリブの付加
や、一般板厚部の板厚増加などの、シリンダヘッドカバ
ーの剛性を向上させる対策では、従来の場合と同程度の
効果を得ることはできず、更なる対策（リブを更に増や
す、設けたリブの高さを高くする、一般板厚部の板厚を
増やすなど）を行う必要が生じていた。しかし、これら
の対策はエンジンの搭載性の悪化や、質量増によるコス
トの上昇、組付性の低下などの別の問題を招き、その実
施は困難であった。

【０００９】それゆえ、本発明は、シリンダヘッドカバ
ーの剛性を高めることなく、高圧燃料ポンプによって発
生する振動のシリンダヘッドカバーへの伝達を低減する
ことを、その課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、燃料タ
ンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプから供給され
る燃料の圧力を高めて圧送する高圧燃料ポンプの取付構
造において、エンジンのシリンダヘッドカバーに挿通孔
を設け、前記エンジンのシリンダヘッドに固定された取
付部材を前記挿通孔に挿通して、前記シリンダヘッドカ
バーの外部に露出させた前記取付部材に前記高圧燃料ポ
ンプを固定すると共に、前記取付部材と前記シリンダヘ
ッドカバーとの間にシール部材を設け、前記シリンダヘ
ッドカバー及び前記シリンダヘッドによって形成される
空間と外部との前記挿通孔を通した連通を遮断するよう
にしたことである。

【００１１】上記した手段によれば、取付部材を設ける
ことによって、振動源となる高圧燃料ポンプをエンジン
の構成部品の中で高い剛性を持つ部品の一つであるシリ
ンダヘッドに取り付けることができるので、高圧燃料ポ
ンプの作動によって発生する振動を低減させることがで
きる。また、高圧燃料ポンプとシリンダヘッドカバーと
が直接当接することはなく、高圧燃料ポンプが取り付け
られた取付部材のシール面及びシリンダヘッドカバーと
の間の気密性を保つために設けられたシール部材を介し
て両者は当接する。これにより、シリンダヘッドカバー
及びシリンダヘッドによって形成される空間と外部との
挿通孔による連通を遮断することができると共に、従来
のようにシリンダヘッドカバーに高圧燃料ポンプが直接
取り付けられていた場合と比べて、高圧燃料ポンプ取付
部からシリンダヘッドカバーへの振動の伝達が抑えら
れ、シリンダヘッドカバーから放出される放射音を低減
させることが可能となる。

【００１２】尚、前記取付部材は、前記シリンダヘッド
と共にカムシャフトを支持するジャーナル部を有するこ
とが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に従った実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１４】図１は、直噴式エンジンの燃料供給装置の
概要を示す図面である。図１を用いて、直噴式エンジン
の燃料供給装置について説明する。

【００１５】図１において、燃料タンク１４から低圧燃
料ポンプ１５によって燃料が吸い上げられ、低圧燃料配
管１６を介して高圧燃料ポンプ１に燃料が供給される。
高圧燃料ポンプ１は、カムシャフト４に取り付けられて
いるポンプ用カム４ａで駆動されるポンプ部１ａによっ
て燃料を加圧する。加圧された燃料は、高圧燃料配管９
を介してコモンレール１０に供給される。コモンレール
１０は、インジェクタ１２からの燃料噴射によって高圧
燃料配管９内の燃料の圧力が下がらないようにするため
の充分な容積を持ち、燃料の圧力を保つ働きを持つ。コ
モンレール１０から燃料供給配管１１を介してインジェ
クタ１２に供給された燃料は、エンジン制御装置（ＥＣ
Ｕ）３０からの制御信号によりインジェクタ１２が開弁
すると、燃焼室１３に噴射される。

【００１６】図２において、取付部材５には図示しない
高圧燃料ポンプが取り付けられるポンプ取付部５ａと、
図示しないシリンダヘッドと当接して取付部材５を固定
するヘッド当接部５ｄとが設けられている。ポンプ取付
部５ａの一方の端面には図示しない高圧燃料ポンプを挿
入するポンプ取付用孔５ｆと、図示しない高圧燃料ポン
プを取付部材５に固定するための図示しないボルトを螺
合させるポンプ取付用ボルト孔５ｂとが開口し、他方の
端面はヘッド取付部５ｄと接合されている。ヘッド取付
部５ｄには、取付部材５を図示しないシリンダヘッドに
図示しないボルトの螺合によって取り付けるためのヘッ
ド取付用ボルト孔５ｃと、図示しないシリンダヘッドカ
バーに、図示しないシール部材を介して当接するシール
面５ｇと、図示しないカムシャフトの軸受として機能す
るジャーナル部５ｅとが設けられている。

【００１７】図３は、本発明の実施の形態の組付状態を
示す上面図であるが、説明のため、高圧燃料ポンプを図
示していない。

【００１８】図３において、シリンダヘッドカバー２に
は挿通孔２ａが設けられ、あらかじめ図示しないシリン
ダヘッドに取り付けられている取付部材５のポンプ取付
部５ａが、このシリンダヘッドカバー２の挿通孔２ａを
挿通し、シリンダヘッドカバー２の外部に露出される。
ここで、ポンプ取付部５ａの挿通を容易にするため、挿
通孔２ａとポンプ取付部５ａの投影面積は、挿通孔２ａ
の方が大きくなるように形成されている。挿通孔２ａに
よって、シリンダヘッドカバー２及び図示しないシリン
ダヘッドによって形成される空間と外部とは連通し、相
互の気密は失われるが、シリンダヘッドカバー２と取付
部材５のシール面５ｇとの間に配置されたシール部材６
によって、シリンダヘッドカバー２と図示しないシリン
ダヘッドとで形成される空間と外部との連通は遮断さ
れ、シリンダヘッドカバー２及び図示しないシリンダヘ
ッドによって形成される空間の気密は確保される。

【００１９】図４において、シリンダヘッドカバー２の
外部に露出された取付部材５のポンプ取付部５ａに設け
られているポンプ取付用孔５ｆには高圧燃料ポンプ１の
ポンプ部１ａが挿入され、ポンプ部１ａと、カムシャフ
ト４に設けられたポンプ用カム４ａとを当接させ、ボル
ト７によって高圧燃料ポンプ１と取付部材５とが固定さ
れる。カムシャフト４が回転するとポンプ用カム４ａの
プロフィールに沿ってポンプ用カム４ａに当接するポン
プ部１ａが作動して、燃料が加圧される。

【００２０】取付部材５は、ポンプ取付部５ａの下方に
設けられたヘッド当接部５ｄとシリンダヘッド３とを当
接させた後、図示しない固定手段によって移動不能に固
定される。ヘッド当接部５ｄには、図示しないジャーナ
ル部が設けられ、シリンダヘッド３に設けられたジャー
ナル部３ａと共にカムジャーナル（軸受）を構成し、カ
ムシャフト４を回転可能に支持する。

【００２１】シリンダヘッドカバー２は、図示しない固
定手段によってシリンダヘッド３に固定され、その固定
力によってシリンダヘッドカバー２と取付部材５のシー
ル面５ｇとの間に設けられているシール部材６がつぶさ
れて両者の間に密着し、挿通孔２ａによって生じるシリ
ンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３によって形成
される空間８と外部との連通を遮断し、シリンダヘッド
カバー２及びシリンダヘッド３によって形成される空間
８の気密を保持する。

【００２２】図３、４を用いて本実施形態の組み付け方
法について説明する。

【００２３】カムシャフト４は、シリンダヘッド３に形
成されたジャーナル部３ａと、取付部材５のジャーナル
部５ｅとで挟み込こまれ、図示しないボルトによってシ
リンダヘッド３と脱着可能に固定されている。これによ
り、カムシャフト４は、シリンダヘッド３のジャーナル
部３ａと、取付部材５のジャーナル部５ｅとによって形
成されるカムジャーナルの内周面に回転可能に支持され
ている。次に、シリンダヘッドカバー２がシリンダヘッ
ド３に取り付けられる。この際に、あらかじめシリンダ
ヘッド３に取り付けられている取付部材５のポンプ取付
部５ａが、シリンダヘッドカバー２に設けられた挿通孔
２ａを挿通して、ポンプ取付部５ａがシリンダヘッドカ
バー２の外部に露出される。シリンダヘッドカバー２に
はシール部材６が取り付けられており、シリンダヘッド
カバー２をシリンダヘッド３に取り付ける図示しない固
定手段の固定力によって、取付部材５のシール面５ｇと
シリンダヘッドカバー２との間にあるシール部材６が押
しつぶされ、シリンダヘッドカバー２とシリンダヘッド
３によって形成される空間８の気密が保持される。そし
て、シリンダヘッドカバー２の外部に露出した取付部材
５のポンプ取付部５ａのポンプ取付用ボルト孔５ｂと高
圧燃料ポンプ１とがボルト７によって螺合され、高圧燃
料ポンプ１は取付部材５に固定される。

【００２４】上記したように、本実施形態においては、
高圧燃料ポンプ１は取付部材５に、取付部材５はシリン
ダヘッド３に、それぞれ取り付けられている。取付部材
５はシリンダヘッド３に取り付けられているので、従来
であればシリンダヘッド３の上部全体を覆うシリンダヘ
ッドカバー２の内部に内包されてしまうが、シリンダヘ
ッドカバー２の挿通孔２ａによって取付部材５のポンプ
取付部５ａだけがシリンダヘッドカバー２の外部に露出
されるので、ポンプ取付部５ａに高圧燃料ポンプ１を取
り付けることが可能になる。これによって、高圧燃料ポ
ンプ１はシリンダヘッド３に取り付けられたのと同等の
効果を得られるので、高圧燃料ポンプ１を取り付ける部
位の剛性が高められ、取付部材５を振動させにくく（振
動の伝達がしにくく）なると共に、高圧燃料ポンプ１に
よる振動の発生自体を起きにくくすることができる。こ
れによって、高圧燃料ポンプ１の作動によって発生する
振動（シリンダヘッドカバー２に伝達される振動）を低
減することができるので有利である。

【００２５】また、シリンダヘッドカバー２及びシリン
ダヘッド３によって形成される空間８と外部との挿通孔
２ａを通した連通は、取付部材５の周囲に配置されたシ
ール部材６によって遮断され、空間８の気密が保たれる
ので、シリンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３に
よって形成される空間８が有するブローバイガスのオイ
ル分の分離通路としての機能や、動弁装置へのダストの
侵入防止、潤滑オイルの飛散防止などのシリンダヘッド
カバーとしての基本的な機能を損なうことはない。

【００２６】また、シリンダヘッドカバー２と、取付部
材５との間はシール部材６を介して当接しているので、
高圧燃料ポンプ１からシリンダヘッドカバー２に伝達さ
れる振動は、両者が直接当接する場合に比べて低減さ
れ、有利である。

【００２７】加えて、取付部材５の通路部５ｅをカムシ
ャフト４を支持する軸受の一部として使用することで、
部品点数の低減を図ることができ、有利である。

【００２８】また、本実施例においては筒内直接噴式ガ
ソリンエンジンを用いて説明したが、高圧燃料ポンプの
作動にカムシャフトに設けられたポンプ用カムを使用す
るエンジンであればエンジンの種類に係らず実施可能で
ある。

【００２９】

【発明の効果】以上の如く、請求項１の発明によれば、
高圧燃料ポンプをシリンダヘッドに取り付けるのと同等
の効果を得られるので、高圧燃料ポンプの作動による振
動の発生及び、その他の部品への振動の伝達が抑えられ
る。また、シリンダヘッドカバーと取付部材とが当接す
る面積も従来より少なく、かつ、シール部材を介して行
われるので、高圧燃料ポンプから発生する振動のシリン
ダヘッドカバーへの伝達を低減することができ、振動に
よる放射音の発生を低減させる。これによって、従来の
高圧燃料ポンプ取付部を持つシリンダヘッドカバーに求
められていた高圧燃料ポンプの質量や、発生する振動に
耐えうる強度、あるいは防音のための剛性の向上などの
対策は不要となるので、その強度や形状などを本来の機
能に見合ったものとすることができる。これにより、シ
リンダヘッドカバーの薄肉化や材料置換などが可能とな
り、コストの低減や軽量化、構造の簡素化などを図るこ
とができる。

【００３０】また、シリンダヘッドカバー及びシリンダ
ヘッドによって形成される空間は、取付部材を挿通する
挿通孔によって外部と連通されるが、取付部材のシール
面と、シール部材と、シリンダヘッドカバーとによっ
て、この空間と外部との連通が阻止され、気密を確保す
ることができる。このため、この空間を利用するシリン
ダヘッドカバーの基本的な機能を損なうことはない。

【００３１】加えて、請求項２の発明によれば、取付部
材とシリンダヘッドとでカムシャフトを支持するカムジ
ャーナルを形成することで、部品点数の削減を図ること
ができる。もちろん、本発明においては、カムシャフト
を取付部材に（当接することなく）挿通することができ
ればよいので、例えば、取付部材をカムシャフト用の軸
受と軸受の間に配置して、取付部材にカムシャフトが挿
通するだけの構成とすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の形態を示す概略図であ
る。

【図２】図２は、本発明の実施の形態を示す取付部材の
斜視図である。

【図３】図３は、本発明の実施の形態を示す高圧燃料ポ
ンプの取付状態を示す上面図である。

【図４】図４は、本発明の実施の形態を示す高圧燃料ポ
ンプの取付状態を示す詳細図である。

【符号の説明】

１ 高圧燃料ポンプ １ａ ポンプ部 ２ シリンダヘッドカバー ２ａ 挿通孔 ３ シリンダヘッド ３ａ ジャーナル部 ４ カムシャフト ４ａ ポンプ用カム． ５ 取付部材 ５ａ ポンプ取付部 ５ｂ ポンプ取付用ボルト穴 ５ｃ ヘッド取付用ボルト穴 ５ｄ ヘッド当接部 ５ｅ ジャーナル部 ５ｆ ポンプ挿入孔 ５ｇ シール面 ６ シール部材（ガスケット） ７ ボルト ８ 空間 ９ 高圧燃料配管 １０ コモンレール １１ 燃料供給配管 １２ インジェクタ １３ 燃焼室 １４ 燃料タンク １５ 低圧燃料ポンプ １６ 低圧燃料配管 ３０ ＥＣＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃
   料ポンプから供給される燃料の圧力を高めて圧送する高
   圧燃料ポンプの取付構造において、エンジンのシリンダ
   ヘッドカバーに挿通孔を設け、前記エンジンのシリンダ
   ヘッドに固定された取付部材を前記挿通孔に挿通して、
   前記シリンダヘッドカバーの外部に露出させた前記取付
   部材に前記高圧燃料ポンプを固定すると共に、前記取付
   部材と前記シリンダヘッドカバーとの間にシール部材を
   設け、前記シリンダヘッドカバー及び前記シリンダヘッ
   ドによって形成される空間と外部との前記挿通孔を通し
   た連通を遮断するようにしたことを特徴とするエンジン
   の高圧燃料ポンプの取付構造。
2. 【請求項２】 前記取付部材は、前記シリンダヘッドと
   共にカムシャフトを支持するジャーナル部を有すること
   を特徴とする請求項１に記載のエンジンの高圧燃料ポン
   プの取付構造。