JP2002048033A

JP2002048033A - 高圧燃料供給ポンプ

Info

Publication number: JP2002048033A
Application number: JP2000233222A
Authority: JP
Inventors: Masami Abe; 雅巳阿部; Hiroyuki Yamada; 裕之山田; Junji Saito; 淳治斉藤; Hiroshi Odakura; 浩小田倉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP3902388B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱処理を不要として、生産性の向上した高圧燃
料供給ポンプを提供することにある。【解決手段】加圧室１１６は、燃料の吸入通路１１２と
吐出通路１１４に連通している。プランジャ１２０は、
加圧室１１６内の燃料を吐出通路１１４に圧送する。吸
入弁１３０は、吸入通路１１２内に設けられ、吐出弁
は、吐出通路１１４内に設けられている。ソレノイド１
５０は、係合部材１５２を動作させて、吸入弁１３０を
開弁する。吸入弁１３０と係合する係合部材１５２の係
合部を平面形状としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射弁に高圧燃料を圧送する高圧燃料供給ポンプに係り、
特に、吐出される燃料の量が可変な高圧燃料供給ポンプ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の高圧燃料供給ポンプは、加圧室に
吸入弁と吐出弁が設けられており、加圧室に摺動可能に
保持されたプランジャを往復動することにより、吸入弁
及び吐出弁が自動的に開閉し、吐出弁から加圧された燃
料を吐出することができる。さらに、従来の高圧燃料供
給ポンプは、ソレノイドによって駆動される係合部材を
備えている。ソレノイドに通電すると、係合部材と吸入
弁との係合が外れ、キュポンプは通常の自動弁として動
作する。そして、ソレノイドを無通電にすると、係合部
材が吸入弁と係合して、吸入弁の動きを停止するため、
ポンプ吐出量が零となる。そして、ソレノイドの通電タ
イミングを制御することにより、ポンプの吐出量が調整
可能なものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来の高圧燃
料供給ポンプにおいては、吸入弁と係合部材の接触面積
を小さくして、係合部材の傾きや吸入弁の傾きによって
吐出量が変化することを低減するため、係合部材の先端
を尖らせることにより、吸入弁と係合部材の接触を点接
触とするようにしていた。そのため、ソレノイドを無通
電として吸入弁に係合部材が当接したとき、接触面積が
小さい分、単位面積当たりの衝突力が大きくなるため、
係合部材及び吸入弁が摩耗するという問題があった。そ
こで、耐摩耗性を向上するため、係合部材及び吸入弁の
材料として、耐摩耗性の材料（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ
等）を使用していたが、これでも耐久時間が十分でなか
った。そこで、これらの耐摩耗性材料に対して、熱処理
を行うことにより、さらに、耐摩耗性を向上するように
していた。熱処理は、段階的に温度を上げながら、最終
的に１０００℃まで加熱するため、熱処理に約３時間を
要するものであり、生産性が低下するという問題があっ
た。

【０００４】本発明の目的は、熱処理を不要として、生
産性の向上した高圧燃料供給ポンプを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、燃料の吸入通路と吐出通路に連通
する加圧室と、この加圧室内の燃料を上記吐出通路に圧
送する加圧部材と、上記吸入通路内に設けられた吸入弁
と、上記吐出通路内に設けられた吐出弁と、上記吸入弁
と係合する係合部材と、外部からの制御信号により動作
して、上記係合部材を動作させ、上記吸入弁を開弁する
アクチュエータとを有する高圧燃料供給ポンプにおい
て、上記係合部材が上記吸入弁と係合する係合部を平面
形状としたものである。かかる構成により、係合部材が
吸入弁に係合するときの単位面積当たりの衝撃力を低減
して、耐摩耗性を向上し、したがって、係合部材の熱処
理を不要にして、生産性を向上し得るものとなる。

【０００６】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記係合部材の係合部は、耐摩耗性材料によって形成す
るようにしたものである。かかる構成により、安価で、
しかも、耐摩耗性を向上し得るものとなる。

【０００７】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記係合部材を保持する保持部材を備え、上記保持部材
から上記係合部材が突出する突出量Ｌ１を、上記吸入弁
のストローク量Ｌ２よりも小さくしたものである。かか
る構成により、さらに、衝突時の衝突荷重を軽減して、
摩耗を防止し得るものとなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本発
明の第１の実施形態による高圧燃料供給ポンプの構成に
ついて説明する。最初に、図１及び図２を用いて、本実
施形態による高圧燃料供給ポンプの全体構成について説
明する。図１は、本発明の第１の実施形態による高圧燃
料供給ポンプの全体構成を示す断面図であり、図２は、
図１の部分拡大図である。

【０００９】図１に示すように、高圧燃料供給ポンプ１
００は、ポンプ本体１１０を備えている。ポンプ本体１
１０には、燃料吸入通路１１２，吐出通路１１４，加圧
室１１６が形成されている。加圧室１１６には、加圧部
材であるプランジャ１２０が摺動可能に保持されてい
る。プランジャ１２０の下端に設けられたリフタ１２２
は、ばね１２４によって、カム１０に圧接されている。
カム１０は、エンジンカムシャフト等により回転され
る。カム１０が回転すると、プランジャ１２０は往復運
動して、加圧室１１６内の容積を変化させる。

【００１０】吸入通路１１２及び吐出通路１１４には、
吸入弁１３０，吐出弁１４０が設けられている。吸入弁
１３０は、ばね１３２によって一方向に保持され、燃料
の流通方向を制限する逆止弁となっている。また、吐出
弁１４０は、ばね１４２によって一方向に保持され、燃
料の流通方向を制限する逆止弁となっている。

【００１１】ポンプ本体１１０には、ソレノイド１５０
が保持されている。ソレノイド１５０には、係合部材１
５２，ばね１５４が配されている。

【００１２】ここで、図２に示すように、係合部材１５
２は、ソレノイド１５０がオフ時は、ばね１５４によっ
て、吸入弁１３０を開弁する方向（矢印Ａ方向）に付勢
力がかけられている。ばね１５４の付勢力は、吸入弁ば
ね１３２の付勢力より大きくなっているため、ソレノイ
ド１５０がオフ（無通電）の時は、吸入弁１３０は開弁
状態となっている。

【００１３】さらに、ソレノイド１５０をオフとして、
ソレノイド１５０の付勢力を無くした際、吸入弁１３０
と係合部材１５２との間には隙間があるため、吸入弁１
３０と係合部材１５２は衝突し、吸入弁１３０及び係合
部材１５２が摩耗することになる。そこで、吸入弁１３
０と係合部材１５２との衝突力を軽減するため、係合部
材１５２の先端部，即ち、吸入弁１３０との係合部を平
面形状とし、受け面積を大きくして衝撃力を緩和させる
ことで摩耗を低減している。吸入弁１３０及び係合部材
１５２の材料としては、耐摩耗性の材料（例えば、ＳＵ
Ｓ４４０Ｃ等）よりも耐摩耗性には劣る材料（例えば、
ＳＵＳ４２０Ｊ２）を用いている。そして、従来のよう
な熱処理は行っていないものである。熱処理が不要とな
るので、生産性が向上するものである。なお、吸入弁１
３０及び係合部材１５２の材料としては、耐摩耗性の材
料（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ等）を用いることもでき、
この場合も熱処理は不要である。

【００１４】なお、係合部材の係合部を平面形状とした
場合、係合部材の傾きや吸入弁の傾きによって吐出量が
変化するという問題が生じやすいものである。そこで、
これの問題を低減するために、本実施形態では、各部の
隙間をできるだけ小さくして、ガタツキを少なくしてい
る。以下、図２を用いて、具体的に説明する。

【００１５】図２に示すように、吸入弁１３０は、保持
部材１３４の中に、摺動可能に保持されている。吸入弁
１３０と保持部材１３４の間には、ばね１３２が挿入さ
れている。従って、吸入弁１３０は、保持部材１３４の
中で、矢印Ｂ方向に摺動可能である。ここで、吸入弁１
３０の外径Ｒ１を、例えば、φ６．６（−０．０３／−
０．０７）ｍｍとするとき、保持部材１３４の内径Ｒ２
を、φ６．６（＋０．０３／０）ｍｍとしており、吸入
弁１３０と保持部材１３４の間の隙間を、最大０．０６
〜０．１０ｍｍとなるようにしている。

【００１６】また、係合部材１５２は、保持部材１５６
によって摺動可能に保持されている。ここで、係合部材
１５２の外径Ｒ３を、例えば、φ２．１０±０．００５
ｍｍとするとき、保持部材１５６の内径Ｒ４を、φ２．
１２５±０．００５ｍｍとしており、係合部材１５２と
保持部材１５６の間の隙間を、最大０．０１〜０．０３
５ｍｍとなるようにしている。

【００１７】さらに、係合部材１５２の右側端部には、
円筒部１５８が圧入されている。円筒部１５８は、鉄心
１５９に対して摺動可能である。そして、円筒部１５８
の外径と鉄心１５９の内径との間の隙間も、最大０．０
２ｍｍとなるようにしている。

【００１８】以上のようにして、各摺動部の隙間をでき
るだけ小さくすることにより、ガタツキを少なくして、
吸入弁１３０や係合部材１５２の傾きを小さくし、吐出
量の変化を低減している。

【００１９】次に、図３を用いて、本実施形態による高
圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムのシステム
構成について説明する。図３は、本発明の第１の実施形
態による高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システム
のシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同
一部分を示している。

【００２０】燃料は、タンク２０から低圧ポンプ２２に
よって、高圧燃料供給ポンプ１００の燃料導入口に供給
される。ここで、供給される燃料の圧力は、プレッシャ
レギュレータ２４によって一定の圧力に調圧されてい
る。ポンプ１００によって加圧された燃料は、燃料吐出
口からコモンレール３０に圧送される。コモンレール３
０には、インジェクタ３２，リリーフ弁３４，圧力セン
サ３６が装着されている。インジェクタ３２は、エンジ
ンの気筒数にあ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）４０の信号によって噴射す
る。また、リリーフ弁３４は、コモンレール３０内の圧
力が所定値を超えた際開弁し、配管系の破損を防止す
る。圧力センサ３６によって検出された燃料圧力信号
は、ＥＣＵ４０に取り込まれる。ＥＣＵ４０は、ソレノ
イド１５０のオン・オフ（通電・無通電）を制御する。

【００２１】次に、図１〜図３を用いて、本実施形態に
よる高圧燃料供給ポンプの動作について説明する。図１
に示したカム１０が、エンジンカムシャフト等により回
転されると、プランジャ１２０は往復運動して、加圧室
１１６内の容積を変化させる。プランジャ１２０の圧縮
工程中に吸入弁１３０が閉弁すると、加圧室１１６内の
圧力が上昇し、これにより吐出弁１４０が自動的に開弁
し、コモンレール３０に燃料を圧送する。吸入弁１３０
は、加圧室１１６の圧力が燃料導入口より低くなると自
動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド１５０
の動作により決定される。

【００２２】ソレノイド１５０がオン（通電）状態を保
持した際は、ばね１５４の付勢力以上の電磁力を発生さ
せ、係合部材１５２をソレノイド１５０側に引き寄せる
ため、係合部材１５２と吸入弁１３０は分離される。こ
の状態であれば、吸入弁１３０はプランジャ１２０の往
復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮
工程中は、吸入弁１３０は閉塞し、加圧室１１６の容積
減少分の燃料は、吐出弁１４０を押し開き圧送される。
よって、ソレノイド１５０の応答性に関係せずに、ポン
プの最大吐出を行うことができる。

【００２３】これに対し、ソレノイド１５０がオフ（無
通電）を保持した際は、ばね１５４の付勢力により、係
合部材１５２は吸入弁１３０に係合し、吸入弁１３０を
開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、
加圧室１１６の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状
態を保つため、吐出弁１４０を開弁することができず、
加圧室１１６の容積減少分の燃料は、吸入弁１３０と通
り燃料導入口側へ戻される。よって、ポンプ吐出量をゼ
ロとすることができる。

【００２４】また、圧縮工程の途中でソレノイド１５０
をオン状態とすれば、このときから燃料がコモンレール
３０に圧送される。また、一度圧送が始まれば加圧室１
１６内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド１５
０をオフ状態にしても吸入弁１３０は閉塞状態を維持
し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。したが
って、ソレノイド１５０のオンタイミングにより吐出量
を調節することができる。

【００２５】また、ソレノイド１５０は圧縮工程の始ま
り前までに、オフ位置まで戻れば良いため、特別オン−
オフ応答性（オン状態からオフ状態になるときの応答
性）を良くする必要がないものである。これにより、ば
ね１５４の付勢力を小さくすることができ、結果的にソ
レノイド１５０のオフ−オン応答性（オフ状態からオン
状態になるときの応答性）をよくすることができる。

【００２６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、高圧燃料供給ポンプにおける吸入弁と係合部材の熱
処理を不要として、生産性を向上することができる。

【００２７】次に、図４を用いて、本発明の第２の実施
形態による高圧燃料供給ポンプの構成について説明す
る。なお、本実施形態による高圧燃料供給ポンプの全体
構成は、図１に示したものと同様である。

【００２８】図４は、本発明の第２の実施形態による高
圧燃料供給ポンプの部分拡大図である。なお、図２と同
一符号は、同一部分を示している。

【００２９】本実施形態では、図４に示すように、係合
部材１５２Ａの先端部に、第２の係合部材１５２Ｂを取
り付け、固定している。ここで、係合部材１５２Ａの材
料を、耐摩耗性には劣る材料（例えば、ＳＵＳ４２０Ｊ
２）とするとき、先端に取り付けられる第２の係合部材
１５２Ｂは、耐摩耗性の材料（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ
等）を用いるようにしている。第２の係合部材１５２Ｂ
は、第１の係合部材１５２Ａに溶接等により固定され
る。

【００３０】第２の係合部材１５２Ｂの先端部，即ち、
吸入弁１３０との係合部を平面形状とし、受け面積を大
きくして衝撃力を緩和させることで、吸入弁１３０と係
合部材１５２Ａ，１５２Ｂとの衝突力を軽減して、摩耗
を低減している。ここで、係合部材の先端部の部材であ
る第２の係合部材１５２Ｂのみを耐摩耗性の材質の物を
使用することで、安価にして、更に、耐摩耗性を向上す
ることができる。

【００３１】なお、先端部に用いる第２の係合部材１５
２の形状は、球状部材としているが、形状はこれに限っ
た物ではなく、他の形状のものとすることもできるもの
である。また、吸入弁との係合部となる先端部の平面
加工を、切削加工でなく、研摩加工とすることにより、
係合部材１５２Ａ，１５２Ｂの全長を要求寸法内に、容
易に加工することができる。

【００３２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、高圧燃料供給ポンプにおける吸入弁と係合部材の熱
処理を不要として、生産性を向上することができる。ま
た、安価で、しかも、耐摩耗性を向上することができ
る。

【００３３】次に、図５を用いて、本発明の第３の実施
形態による高圧燃料供給ポンプの構成について説明す
る。なお、本実施形態による高圧燃料供給ポンプの全体
構成は、図１に示したものと同様である。図５は、本発
明の第３の実施形態による高圧燃料供給ポンプの部分拡
大図である。なお、図４と同一符号は、同一部分を示し
ている。

【００３４】本実施形態においては、第２の係合部材１
５２Ｂが、保持部材１５６の先端部から突出する量をＬ
１とし、吸入弁１３０のストローク量を、Ｌ２とすると
き、Ｌ２＞Ｌ１としている。即ち、このような関係とす
ることにより、ソレノイドがオフとなり、第２の係合部
材１５２Ｂが矢印Ａ方向に移動して吸入弁１３０に衝突
した際でも、吸入弁１３０の端部１３０Ａが保持部材１
３４の底部１３４Ａに衝突することがないため、係合部
材１５２Ｂと吸入弁１３０の衝突時の衝突荷重が、係合
部材１５２Ｂ及び吸入弁１３０に作用しないため、これ
らの摩耗を防止することができる。

【００３５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、高圧燃料供給ポンプにおける吸入弁と係合部材の熱
処理を不要として、生産性を向上することができる。ま
た、安価で、しかも、耐摩耗性を向上することができ
る。さらに、衝突時の衝突荷重を軽減して、摩耗を防止
することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、高圧燃料供給ポンプに
おける吸入弁と係合部材の熱処理を不要として、生産性
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による高圧燃料供給ポ
ンプの全体構成を示す断面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による高圧燃料供給ポ
ンプを用いた燃料供給システムのシステム構成図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態による高圧燃料供給ポ
ンプの部分拡大図である。

【図５】本発明の第３の実施形態による高圧燃料供給ポ
ンプの部分拡大図である。

【符号の説明】

１００…高圧燃料供給ポンプ１１０…ポンプ本体１２０…プランジャ１３０…吸入弁１４０…吐出弁１５０…ソレノイド１５２…係合部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田裕之茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者斉藤淳治茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者小田倉浩茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内Ｆターム(参考） 3G066 AB02 AC09 BA49 BA54 BA61 CA01S CA03 CA04T CA04U CA09 CA21 CA22T CD30 CE02 DC18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料の吸入通路と吐出通路に連通する加圧
室と、この加圧室内の燃料を上記吐出通路に圧送する加
圧部材と、上記吸入通路内に設けられた吸入弁と、上記
吐出通路内に設けられた吐出弁と、上記吸入弁と係合す
る係合部材と、外部からの制御信号により動作して、上
記係合部材を動作させ、上記吸入弁を開弁するアクチュ
エータとを有する高圧燃料供給ポンプにおいて、上記係合部材が上記吸入弁と係合する係合部を平面形状
としたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】請求項１記載の高圧燃料供給ポンプにおい
て、上記係合部材の係合部は、耐摩耗性材料によって形成さ
れていることを特徴とすることを特徴とする高圧燃料供
給ポンプ。
【請求項３】請求項１記載の高圧燃料供給ポンプにおい
て、上記係合部材を保持する保持部材を備え、上記保持部材から上記係合部材が突出する突出量Ｌ１
を、上記吸入弁のストローク量Ｌ２よりも小さくしたこ
とを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。