JP2001295731A - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プランジャの摺動に伴うリーク量の変化を防止
して、流体の吐出量を精度良く調整することのできる高
圧ポンプを提供する。 【解決手段】高圧燃料ポンプ１１は、摺動孔１３ａを有
するシリンダ１３と、その摺動孔１３ａに往復摺動可能
に嵌入されたプランジャ１７と、それらシリンダ１３及
びプランジャ１７によって区画される加圧室１４と、そ
の加圧室１４を開閉する電磁スピル弁２５とを備えて構
成されており、その電磁スピル弁２５の開閉タイミング
の制御を通じて燃料吐出量を調整するようにしている。
プランジャ１７は、同プランジャ１７がその往復摺動範
囲において最も加圧室１４から退避する方向に移動した
最下降位置にあるときにおいても、その嵌入先端部１７
ａが摺動孔１３ａよりも加圧室１４側に突出しているよ
うに嵌入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等のエンジンに搭載されて、燃料噴射弁等に燃料
を供給する高圧燃料ポンプ等の高圧ポンプに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、こうした高圧ポンプとして、例え
ば特開平８−１４１４０号公報にみられるような構成の
ものが知られている。

【０００３】この種の高圧ポンプでは、図３に示すよう
に、摺動孔５０を有するシリンダ５１、その摺動孔５０
内に往復摺動可能に嵌入されたプランジャ５２、それら
シリンダ５１及びプランジャ５２によって区画形成され
た加圧室５３を備えて構成されている。

【０００４】プランジャ５２は、リフタ５４を通じてカ
ム５５と当接可能に配設されるとともに、スプリング５
６によってカム５５に向けて付勢されている。そして、
プランジャ５２の嵌入先端部５２ａは、カム５５の回転
に応じて加圧室５３の内部に突出する方向、及び同室５
３の内部から退避する方向へと往復動作される。すなわ
ち、プランジャ５２が下降する（プランジャ５２の嵌入
先端部５２ａが加圧室５３内から退避する方向に移動す
る）と、加圧室５３の容積が拡大されて、同加圧室５３
内に流体が吸入されるようになる。そして、プランジャ
５２が上昇する（プランジャ５２の嵌入先端部５２ａが
加圧室５３内に突出する方向に移動する）と、加圧室５
３の容積が縮小されて、同加圧室５３内に吸入された流
体が加圧されるようになる。このように、この種の高圧
ポンプでは、プランジャ５２の往復動を通じて加圧室５
３の容積を変化させることで、流体を加圧している。

【０００５】また更に、この種の高圧ポンプには、加圧
室５３を開閉する電磁弁５７が設けられている。そし
て、その電磁弁５７の開閉タイミングの制御によって、
高圧ポンプからの流体の吐出量を調整するようにしてい
る。例えば、吸入調量弁方式の高圧ポンプでは、吸入行
程中における電磁弁５７の開弁期間を変更して、加圧室
５３への流体の吸入量を調量することで、流体の吐出量
を調整するようにしている。また、スピル弁方式の高圧
ポンプでは、加圧行程中に電磁弁５７を開弁して、流体
を加圧室５３から溢流（スピル）するとともに、この溢
流量を変更して、流体の吐出量を調整するようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来、この種
の高圧ポンプにあっては、カム５５が下死点にあって、
プランジャ５２が最下降位置、すなわちその嵌入先端部
５２ａが加圧室５３の内部から最も退避する方向に移動
した位置にあるときには、プランジャ５２の嵌入先端部
５２ａがシリンダ５１の摺動孔５０内に入り込む構造と
されていた。このため、プランジャ５２の摺動位置によ
って高圧ポンプの吐出効率が変化して、流体の吐出量調
整の精度低下を招くという不具合があった。

【０００７】すなわち、プランジャ５２が最下降位置か
ら上昇すれば、その位置に応じてシリンダ５１の摺動孔
５０に対してプランジャ５２が嵌入されている部分の長
さ（嵌入長さ）が、最下降位置での嵌入長さＬ１からあ
る程度上昇した位置での嵌入長さＬ２までの範囲で変化
し、プランジャ５２と摺動孔５０との間のクリアランス
を通じて加圧室５３からリークする流体の量にも変化が
生じてしまう。そして、こうしたリーク量の変化に応じ
て、高圧ポンプの吐出効率も自ずと変化することとな
る。したがって、上記のような電磁弁５７の開閉タイミ
ングの制御を通じて流体の吐出量を調整する高圧ポンプ
では、吐出量の調整にあたり、こうしたプランジャ５３
の位置に応じた吐出効率の変化の影響を考慮しなければ
ならず、吐出量を精度良く調整することが困難となって
いた。

【０００８】特に、上記スピル弁方式の高圧ポンプのよ
うに、加圧室５３から溢流（スピル）する流体の溢流量
の変更によって吐出量を調整する高圧ポンプでは、電磁
弁５７の開閉タイミングによって吐出効率が異なったも
のとなるため、上記リーク量の変化がより直接的に吐出
量に影響を与える。そのため、そのような開閉タイミン
グの変更によって吐出量を調整する高圧ポンプでは、吐
出量を精度良く調整することは、特に困難なものとなっ
ていた。

【０００９】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、流体の吐出量を精度良く調
整することのできる高圧ポンプを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に記載の発明は、摺動孔を有するシリンダと、その
摺動孔に往復摺動可能に嵌入されたプランジャと、それ
らシリンダ及びプランジャによって区画される加圧室
と、その加圧室を開閉する電磁弁とを備え、その電磁弁
の開閉タイミングの制御を通じて流体の吐出量を調整す
る高圧ポンプにおいて、前記プランジャを、同プランジ
ャがその往復摺動範囲において最も前記加圧室から退避
する方向に移動した最下降位置にあるときにおいても、
その嵌入先端部が前記摺動孔よりも前記加圧室側に突出
しているように嵌入したものである。

【００１１】この構成では、プランジャが最下降位置に
あるときにおいても、その嵌入先端部が摺動孔よりも加
圧室側に突出しているため、シリンダの摺動孔に対して
プランジャが嵌入されている部分の長さ（嵌入長さ）
が、その摺動に拘わらず常に一定に保持されるようにな
る。その結果、プランジャと摺動孔とのクリアランスを
通じてリークする流体の量の摺動に伴う変化が防止さ
れ、安定した吐出効率が得られるようになる。したがっ
て、上記構成によれば、流体の吐出量を精度良く調整す
ることができるようになる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の高圧ポンプを、前記電磁弁の開閉タイミングの
制御を通じて前記加圧室から溢流する流体の溢流量を変
更することで前記流体の吐出量を調整するものとして構
成したものである。

【００１３】例えば、上述のスピル弁方式の高圧ポンプ
のように、電磁弁の開閉タイミングの制御を通じて加圧
室から溢流する流体の溢流量を変更して流体の吐出量を
調整する高圧ポンプでは、上記のようなプランジャの摺
動位置に応じたリーク量の変化が、より直接的に流体の
吐出量の調整に影響を与えることとなる。その点、上記
の如くプランジャを嵌入すれば、そうした電磁弁による
開閉タイミングの制御を通じて吐出量を調整する高圧ポ
ンプであれ、流体の吐出量をより容易に精度良く調整す
ることができるようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる高圧ポンプ
を、例えば筒内噴射式エンジンのようなエンジンの高圧
燃料ポンプとして具体化した一実施形態について、図１
及び図２を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１に示すように、この高圧燃料ポンプ１
１においては、ハウジング１２内にシリンダ１３が配置
されている。ハウジング１２の下端にはブラケット１５
が複数のボルト１６により取り付けられ、このブラケッ
ト１５とハウジング１２との間でシリンダ１３が締め付
け保持されている。シリンダ１３の中心には摺動孔１３
ａが形成され、その摺動孔１３ａ内にはプランジャ１７
が軸線方向へ往復摺動可能に嵌入されている。それらシ
リンダ１３とプランジャ１７とによって加圧室１４が区
画形成されている。そして、プランジャ１７の嵌入先端
部１７ａ、すなわち摺動孔１３ａに嵌入される部分の加
圧室１４側の先端部は、摺動孔１３ａよりも加圧室１４
側に突出可能とされている。また、プランジャ１７の勧
誘先端部１７ａよりも先端側は、側周面が端に向かうほ
ど縮径される略テーパ状とされている。これにより、プ
ランジャ１７を摺動孔１３ａに嵌入する際に、プランジ
ャ１７がシリンダ１３に食い込むのを防止している。

【００１６】ブラケット１５の下面には、ガイド筒１５
ａが配設されている。ガイド筒１５ａ内には、リフタ１
８が軸線方向へ摺動可能に挿嵌支持され、その底板部に
はプランジャ１７の基端部が当接されている。プランジ
ャ１７の基端外周にはリテーナ２０が係合され、このリ
テーナ２０とブラケット１５との間にはスプリング２１
が圧縮状態で介装されている。そして、このスプリング
２１により、プランジャ１７の基端部がリフタ１８の底
板部に押し付けられるとともに、リフタ１８がエンジン
のカムシャフト２２側に付勢されている。

【００１７】このカムシャフト２２には図示しない排気
弁開閉用カムの外に、高圧燃料ポンプ１１のプランジャ
１７を駆動するための駆動カム２３が設けられており、
その外周のカム面には２つのカムノーズ２３ａが１８０
度の間隔をおいて形成されている。そして、前記スプリ
ング２１の付勢力によって、リフタ１８がこの駆動カム
２３のカム面に圧接されている。

【００１８】また、シリンダ１３の下方には、シリンダ
１３の下端に形成された突部１３ｂに圧入固定されて、
シール部材２８が配設されている。シール部材２８に
は、プランジャ１７の外周に相対摺動可能に挿嵌される
リップ部３１が形成されている。そして、このリップ部
３１によってプランジャ１７の外周をシールすること
で、プランジャ１７と摺動孔１３ａとのクリアランスを
通じて加圧室１４からリークする燃料と、リフタ１８内
に入り込んだカム等の潤滑用の油との混入が防止されて
いる。

【００１９】更に、シリンダ１３には、加圧室１４と連
通するように、燃料供給通路２４が形成されている。そ
して、燃料供給通路２４には、電磁スピル弁２５が配設
されている。

【００２０】電磁スピル弁２５は、電磁ソレノイドを備
え、電磁ソレノイドに電圧が印加されていないときには
開弁して、燃料供給通路２４を加圧室１４に連通するよ
うになっている。そして、電磁スピル弁２５が開弁され
た状態でプランジャ１７が下降すると、図示しない燃料
タンクからフィードポンプによって汲み上げられた低圧
燃料が燃料供給通路２４を介して加圧室１４に吸入され
る。また、電磁ソレノイドに電圧が印加されることで閉
弁して、燃料供給通路２４を閉鎖するようになってい
る。そして、電磁スピル弁２５が閉弁された状態でプラ
ンジャ１７が上昇すると、同加圧室１４の容積が縮小変
化され、その内部の燃料が加圧される。

【００２１】更に、シリンダ１３及びハウジング１２に
は、加圧室１４と連通するように、高圧燃料通路２６が
形成されている。この高圧燃料通路２６には、チェック
弁２７が設けられており、加圧室１４内から高圧燃料通
路２６を介して圧送される燃料の圧力が所定値を超えた
とき、このチェック弁２７が開かれる。これにより、高
圧燃料通路２６から圧送される高圧燃料が、図示しない
燃料分配管に吐出されて、エンジンの各燃料噴射弁に分
配されるようになっている。

【００２２】以上のように構成された高圧燃料ポンプ１
１において、エンジンが駆動された場合には、カムシャ
フト２２の回転に伴って駆動カム２３が回転され、その
カム面のプロフィールに応じて、リフタ１８がガイド筒
１５ａ内で軸線方向に往復移動される。そして、図１に
鎖線で示すように、駆動カム２３が回転位置Ｒ１に回転
された状態では、リフタ１８がカムシャフト２２に最も
近付いた最下降位置に移動される。このときのプランジ
ャ１７も、リフタ１８と連動して、嵌入先端部１７ａが
加圧室１４から最も退避する方向へと移動した最下降位
置に到達して、加圧室１４の容積が最大となる。

【００２３】この状態から、駆動カム２３が図１の反時
計方向に回転されると、同図に回転位置Ｒ２で示すよう
に、リフタ１８の底板部に１つのカムノーズ２３ａが順
に近付いて、リフタ１８が上昇される。これにより、プ
ランジャ１７が上昇、すなわちその嵌入先端部１７ａが
加圧室１４内に突出する方向に移動されて、加圧室１４
の容積が押し縮められる。そして、駆動カム２３が回転
位置Ｒ３まで回転されて、１つのカムノーズ２３ａが最
上部に位置すると、プランジャ１７の嵌入先端部１７ａ
が加圧室１４内に最も突出した最上昇位置に到達して、
加圧室１４の容積が最も押し縮めれた状態になる。この
駆動カム２３の回転位置Ｒ１→Ｒ２→Ｒ３の行程が加圧
行程となる。

【００２４】この加圧行程において、電磁スピル弁２５
の電磁ソレノイドに電圧を印加していなければ、加圧室
１４内の燃料は、燃料供給通路２４を介して燃料タンク
へと溢流（スピル）され、燃料分配管へと吐出されるこ
とはない。一方、電子制御装置の制御に基づき、加圧行
程の適宜なタイミングで、電磁ソレノイドに電圧を印加
すれば、電磁スピル弁２５が閉弁された状態となる。電
磁スピル弁２５が閉弁されると、加圧室１４内の燃料
は、プランジャ１７の上昇とともにその圧力が高められ
高圧燃料となる。そして、この加圧室１４内の高圧燃料
は、高圧燃料通路２６からチェック弁２７側に圧送さ
れ、そのチェック弁２７を押し開いて燃料分配管へと吐
出される。すなわち、この高圧燃料ポンプ１１では、加
圧行程中の電磁スピル弁２５の閉弁タイミングを変更す
ることによって、燃料吐出量を調整するようにしてい
る。

【００２５】さらに、前記駆動カム２３が図１の回転位
置Ｒ３から反時計方向に回転されると、リフタ１８及び
プランジャ１７がスプリング２１の付勢力により最上昇
位置から次第に下降される。そして、駆動カム２３が回
転位置Ｒ１まで回転されたとき、リフタ１８及びプラン
ジャ１７が再び最下降位置に到達する。この駆動カム２
３の回転位置Ｒ３→Ｒ１の行程が吸入行程となる。

【００２６】また、電磁スピル弁２５は、電子制御装置
の制御に基づき、リフタ１８及びプランジャ１７が最上
昇位置に到達したタイミングで、電磁ソレノイドへの電
圧が遮断される。そのため、吸入行程においては、電磁
スピル弁２５が開弁された状態となり、燃料タンクから
フィードポンプによって汲み上げられた燃料が燃料供給
通路２４を通じて加圧室１４内に吸入される。

【００２７】以後、上述した加圧行程と吸入行程とが繰
り返し行われて、高圧燃料通路２６から燃料分配管内へ
と、電磁スピル弁２５の開閉タイミングの制御を通じて
調量された高圧燃料が吐出される。

【００２８】さて、以上のように構成されたこの実施形
態の高圧燃料ポンプ１１では、図１及び図２に示すよう
に、プランジャ１７は、同プランジャ１７がその往復摺
動範囲において最も加圧室１４から退避する方向に移動
した最下降位置にあるときにおいても、その嵌入先端部
１７ａが摺動孔１３ａよりも加圧室１４側に突出してい
るように嵌入されている。

【００２９】このため、シリンダ１３の摺動孔１３ａと
プランジャ１７とが摺接している部分の長さ（嵌入長
さ）は、同プランジャ１７が図２（ａ）に示す最上昇位
置から図２（ｂ）に示す最下降位置までの往復摺動範囲
の何れの位置にあっても、常に一定の長さＬとなってい
る。その結果、プランジャ１７と摺動孔１３ａとのクリ
アランスを通じた燃料リーク量も、同プランジャ１７の
摺動位置に拘わらず、ほぼ一定に保持される。よって、
加圧行程においても、プランジャ１７の摺動位置に拘わ
らず一定の安定した吐出効率が得られるようになり、燃
料吐出量を精度良く調整することができるようになる。

【００３０】すなわち、プランジャ１７の摺動に伴う燃
料リーク量の変化を防止すれば、加圧行程中の燃料リー
ク量の把握が容易となる。また、加圧行程中に安定した
吐出効率が得られれば、燃料吐出量は加圧室１４内での
燃料の加圧期間に比例するようにもなる。したがって、
電磁スピル弁２５の開閉タイミングの制御を通じた加圧
タイミングの変更による吐出量の調整を、より容易且つ
的確に行うことができるようになる。

【００３１】なお、先の図３に示した従来構成のよう
に、プランジャ５２が最下降位置にあるときに嵌入先端
部５２ａがシリンダ５１の摺動孔５０内に入り込む構造
の高圧ポンプでは、プランジャ５２が下降したときに、
大きな異物がプランジャ５２先端の面取り部に入り込む
ようになる。そして、異物が入り込んだ状態でプランジ
ャ５２が上昇すると、その異物が摺動孔５０とのクリア
ランス内に入り込み、咬み込まれて焼き付きが生じるお
それがあった。

【００３２】その点、この高圧燃料ポンプ１１では、上
記の如くプランジャ１７の嵌入先端部１７ａが常に摺動
孔１３ａよりも加圧室１４側に突出しているため、図２
（ａ）に示すように、摺動孔１３ａ内には、プランジャ
１７とのクリアランスよりも大きな異物Ｄが入り込まな
くなる。そのため、プランジャ１７と摺動孔１３ａとの
クリアランス内に異物Ｄを咬み込んで焼き付きが生じる
ことが抑制されるようにもなる。

【００３３】以上説明した本実施形態の高圧ポンプによ
れば、以下の効果が得られるようになる。 （１）この高圧燃料ポンプ１１は、摺動孔１３ａを有す
るシリンダ１３と、その摺動孔１３ａに往復摺動可能に
嵌入されたプランジャ１７と、それらシリンダ１３及び
プランジャ１７によって区画される加圧室１４と、その
加圧室１４を開閉する電磁スピル弁２５とを備え、その
電磁スピル弁２５の開閉タイミングの制御を通じて燃料
吐出量を調整するようにしている。そして、こうした高
圧燃料ポンプ１１において、プランジャ１７を、同プラ
ンジャ１７がその往復摺動範囲において最も加圧室１４
から退避する方向に移動した最下降位置にあるときにお
いても、その嵌入先端部１７ａが摺動孔１３ａよりも加
圧室１４側に突出しているように嵌入するようにしてい
る。このため、シリンダ１３の摺動孔１３ａに対してプ
ランジャ１７が嵌入されている部分の長さ（嵌入長さ）
Ｌが、その摺動に拘わらず常に一定に保持されるように
なる。そしてその結果、プランジャ１７と摺動孔１３ａ
とのクリアランスを通じてリークする流体の量（燃料リ
ーク量）の摺動に伴う変化が防止され、安定した吐出効
率が得られるようになる。よって、燃料吐出量を精度良
く調整することができるようになる。

【００３４】（２）この高圧燃料ポンプ１１では、最下
降位置にあるときにも、プランジャ１７の嵌入先端部１
７ａが常に摺動孔１３ａよりも加圧室１４側に突出して
いるため、摺動孔１３ａには、プランジャ１７とのクリ
アランスよりも大きな異物が入り込まなくなる。そのた
め、プランジャ１７と摺動孔１３ａとのクリアランス内
に異物が咬み込んで焼き付きが生じることが抑制される
ようになる。

【００３５】（３）電磁スピル弁２５の開閉タイミング
の制御を通じて加圧室１４から溢流（スピル）する燃料
の溢流量を変更することで燃料吐出量を調整する高圧燃
料ポンプ１１では、プランジャ１７の摺動位置に応じた
リーク量の変化が、より直接的に燃料吐出量の調整に影
響を与えることとなる。この高圧燃料ポンプ１１では、
上記の如くプランジャ１７を嵌入することで上記リーク
量の変化を防止しているため、そうした電磁スピル弁２
５の開閉タイミングの制御を通じて燃料吐出量を調整す
る高圧燃料ポンプ１１であれ、燃料吐出量をより容易に
精度良く調整することができるようになる。

【００３６】なお、本実施形態の高圧ポンプは、次のよ
うに変更してもよい。 ・上記実施形態において、加圧室１４から溢流（スピ
ル）する燃料の溢流量のの変更によって燃料吐出量を調
整するよう構成された高圧燃料ポンプ１１を、吸入行程
中における電磁弁の開弁期間を変更して、加圧室１４へ
の燃料の吸入量を調量して燃料吐出量を調整する吸入調
量方式の高圧燃料ポンプに変更してもよい。そうした吸
入調量方式の高圧燃料ポンプであれ、プランジャ１７の
摺動位置に応じて燃料リーク量が変化すれば、加圧行程
中の燃料リーク量の把握が困難となり、ひいては燃料吐
出量の調整も困難なものとなる。したがって、こうした
吸入調量方式の高圧燃料ポンプにおいても、上記の如く
プランジャ１７を嵌入することで、燃料リーク量の変化
を防止して安定した吐出効率が得られれば、燃料吐出量
をより精度良く調整することができるようになる。

【００３７】・また、本発明を、燃料とは異なった流体
を加圧するための高圧ポンプとして具体化してもよい。
そしてその場合にも、上記実施形態と同様或いはそれに
準じた効果を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の高圧ポンプについてその断面構造
を示す断面図。

【図２】同実施形態の高圧ポンプについてその動作態様
を示す略図。

【図３】従来の高圧ポンプについてその断面構造を示す
断面図。

【符号の説明】

１１…高圧燃料ポンプ（高圧ポンプ）、１３…シリン
ダ、１３ａ…摺動孔、１４…加圧室、１７…プランジ
ャ、１７ａ…嵌入先端部、２３…駆動カム、２５…電磁
スピル弁（電磁弁）。

フロントページの続き (72)発明者 浅山 和博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 井上 宏史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA00 BA51 CA01S CA04U CA07 CA08 CA09 CA20U DA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】摺動孔を有するシリンダと、その摺動孔に
   往復摺動可能に嵌入されたプランジャと、それらシリン
   ダ及びプランジャによって区画される加圧室と、その加
   圧室を開閉する電磁弁とを備え、その電磁弁の開閉タイ
   ミングの制御を通じて流体の吐出量を調整する高圧ポン
   プにおいて、 前記プランジャは、同プランジャがその往復摺動範囲に
   おいて最も前記加圧室から退避する方向に移動した最下
   降位置にあるときにおいても、その嵌入先端部が前記摺
   動孔よりも前記加圧室側に突出しているように嵌入され
   てなることを特徴とする高圧ポンプ。
2. 【請求項２】前記高圧ポンプは、前記電磁弁の開閉タイ
   ミングの制御を通じて前記加圧室から溢流する流体の溢
   流量を変更することで前記流体の吐出量を調整するもの
   である請求項１に記載の高圧ポンプ。