JP2002323156A - 逆止弁およびそれを備えた燃料噴射ポンプ - Google Patents
逆止弁およびそれを備えた燃料噴射ポンプInfo
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Abstract
作動が安定する逆止弁およびそれを備えた燃料噴射ポン
プを提供する。 【解決手段】 弁座部材28のシート部28aの内径側
に弁部材24の軸に対し、シート部28aのシート角度
θ13よりも鋭角のシート角度θ14で形成されるシート部
28bを有しているので、第2のピークP12を抑制して
シート接触面圧を均一化し、摩耗の発生を抑制すること
ができ、たとえシート部28aに摩耗が発生しても、開
弁圧を一定圧に確保することが可能となり、開弁圧精度
の向上を図ることができる。また、シート部28bの面
取り効果により弁座部材28に弁部材24が食い込むこ
とを抑制して弁座部材28の固着を防止することができ
る。これにより、逆止弁23の作動が長期間安定し、燃
料噴射ポンプの耐久性および信頼性の向上を図ることが
できる。
Description
を備えた内燃機関(以下、「内燃機関」をエンジンとい
う。)用の燃料噴射ポンプに関する。
のみ流通させる逆止弁が知られている。このような逆止
弁は、例えばエンジン用の燃料噴射ポンプに備えられ
る。エンジン用の燃料噴射ポンプとしては、カムの外周
に放射状に複数のプランジャを配設し、各プランジャ毎
に形成されている燃料加圧室に吸入した燃料を加圧する
所謂星形ポンプがある。星形ポンプでは、燃料加圧室で
加圧された高圧燃料を送出する燃料圧送通路をポンプハ
ウジング内で直接一つに合流し、一つに合流した燃料圧
送通路からコモンレールに燃料を供給することが一般的
である。
ンプは燃料を圧送するため、燃料加圧室に燃料を流入さ
せる低圧側の逆止弁と、プランジャにより昇圧された燃
料を送出させるための高圧側の逆止弁が設置される。特
に吸入燃料調量方式の燃料噴射ポンプにおいては、シー
ル性および開弁圧にばらつきが生じないようにするた
め、低圧側逆止弁の開弁圧精度の向上が要求される。そ
のため、低圧側逆止弁においては、円錐形状部を有する
弁部材が採用されることが多い。
燃料噴射圧力の高圧化が求められており、弁部材に作用
する荷重が大きくなる傾向にある。このため、弁座部材
のシート部と弁部材の当接部とのシート接触面圧が過大
になり、弁座部材のシート部の摩耗が発生し易くなる恐
れがある。さらに、シート部の摩耗が進行すると、シー
ト部に段差が生じる。このとき、燃料加圧室に圧力が作
用すると、摩耗段差に弁部材が食い込み、弁座部材が固
着して燃料を吸入することができなくなるという問題が
ある。
になされたものであり、摩耗の発生を抑制する逆止弁を
提供することを目的とする。本発明の他の目的は、弁体
の固着を防止し、作動が安定する逆止弁を提供すること
にある。本発明のさらに他の目的は、耐久性および信頼
性の向上が図れる燃料噴射ポンプを提供することにあ
る。
逆止弁によると、弁座部材は、流体通路を形成する内壁
に設けられる第1のシート部と、この第1のシート部よ
りも流体通路の上流側の内壁に設けられ、弁部材の軸に
対し、第1のシート部よりも鋭角に形成される第2のシ
ート部とを有している。このため、摩耗初期の閉弁時に
おいて、第1のシート部に弁部材が全面的に当接した場
合、第2のシート部と弁部材の外壁との間に形成される
シート逃がし角度が比較的小さくなり、第1のシート部
のシート接触面圧が均一化する。これにより、摩耗の発
生を抑制することができる。さらに、第2のシート部の
面取り効果により弁座部材に弁部材が食い込むことを抑
制して弁座部材の固着を防止することができる。したが
って、逆止弁の作動が長期間安定となる。
弁部材は円錐台形状部を有し、この円錐台形状部の端部
に第1のシート部に当接可能な当接部が設けられている
ので、たとえ第1のシート部に摩耗が発生しても、開弁
圧を一定圧に確保することが可能となり、開弁圧精度の
向上を図ることができる。したがって、燃料噴射ポンプ
に用いられる低圧側逆止弁として好適なものとなる。
弁座部材の内壁に設けられるエッジ部に着座することに
よって流体通路を閉じ、上記エッジ部から離座すること
によって流体通路を開ける弁部材は、エッジ部に当接可
能な第1のシート部と、この第1のシート部よりも流体
通路の下流側の外壁に設けられ、弁部材の軸に対し第1
のシート部よりも鋭角に形成される第2のシート部とを
有している。このため、摩耗初期の閉弁時において、エ
ッジ部に弁部材の第1のシート部が全面的に当接した場
合、弁座部材の内壁と弁部材の第2のシート部との間に
形成されるシート逃がし角度が比較的小さくなり、弁座
部材の内壁のシート接触面圧が均一化する。これによ
り、摩耗の発生を抑制することができる。さらに、第2
のシート部の面取り効果により弁座部材に弁部材が食い
込むことを抑制して弁座部材の固着を防止することがで
きる。したがって、逆止弁の作動が長期間安定となる。
第1のシート部および第2のシート部は円錐台形状部を
有しているので、たとえ弁座部材の内壁に摩耗が発生し
ても、開弁圧を一定圧に確保することが可能となり、開
弁圧精度の向上を図ることができる。したがって、燃料
噴射ポンプに用いられる低圧側逆止弁として好適なもの
となる。本発明の請求項5記載の燃料噴射ポンプによる
と、燃料流入通路に請求項1〜4のいずれか一項記載の
逆止弁を設けているため、逆止弁の作動が長期間安定と
なることにより、耐久性および信頼性を向上させること
ができる。
複数の実施例を図に基づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1実施例によるディーゼルエ
ンジン用の燃料噴射ポンプを図2に示す。図2に示すよ
うに、燃料噴射ポンプ10のポンプハウジングは、ハウ
ジング本体11とシリンダヘッド12および13とを有
する。ハウジング本体11はアルミ製である。シリンダ
ヘッド12および13は鉄製であり、可動部材としての
プランジャ20を往復移動自在に支持している。シリン
ダヘッド12および13の内周面と、逆止弁23の端面
と、プランジャ20の端面とにより燃料加圧室30が形
成されている。第1実施例ではシリンダヘッド12およ
び13はほぼ同一形状に形成されているが、ねじ穴や燃
料通路等の形成位置が異なっている。これに対し、ねじ
穴や燃料通路等の形成位置を同じにし、シリンダヘッド
12および13を全く同一形状に形成することも可能で
ある。
ング本体11に回転可能に支持されている。ハウジング
本体11と駆動軸14との間はオイルシール16により
シールされている。断面円形状のカム17は駆動軸14
に対し偏心して一体形成されている。駆動軸14を挟ん
で180°反対側に各プランジャ20が配置されてい
る。シュー18とカム17との間にシュー18およびカ
ム17と摺動自在にブッシュ19が介在している。プラ
ンジャ20と対向するシュー18の外周面とプランジャ
ヘッド20aの端面とは平面状に形成され互いに接触し
ている。
もないシュー18を介しカム17により往復駆動され、
燃料流入通路31から逆止弁23を通り燃料加圧室30
に吸入した燃料を加圧する。低圧側逆止弁としての逆止
弁23は、燃料加圧室30から燃料流入通路31に燃料
が逆流することを防止する。
ャ20を付勢している。シュー18およびプランジャ2
0のそれぞれの接触面が平面状に形成されているので、
シュー18とプランジャ20との面圧が低下する。さら
に、カム17の回転にともないシュー18はカム17と
摺動しながら自転することなく公転する。
直線状に形成されており、燃料加圧室30との連通口3
2aを有している。シリンダヘッド12に形成した燃料
吐出通路32の下流側には燃料吐出通路32よりも通路
面積の大きい長孔状の燃料室33が形成されており、燃
料室33に逆止弁44が収容されている。燃料室33の
燃料下流側に燃料室33よりも通路面積の大きい収容孔
34が形成されている。収容孔34はシリンダヘッド1
2の外周壁に開口し燃料出口34aを形成している。燃
料吐出通路32、燃料室33および収容孔34は燃料圧
送通路を構成している。燃料配管接続用の接続部材41
は収容孔34にねじ止め等により収容されている。接続
部材41の内部に燃料通路41aが形成されており、燃
料通路41aは燃料室33と連通している。燃料通路4
1aは燃料吐出通路32とほぼ同一直線上に形成されて
いる。
燃料下流側に配設されている逆止弁44は、ボール状の
弁部材45と、弁部材45を閉弁側に付勢するスプリン
グ47とを有している。高圧側逆止弁としての逆止弁4
4は、逆止弁44の燃料下流側である燃料室33から燃
料吐出通路32を経て燃料加圧室30に燃料が逆流する
ことを防止する。接続部材41は燃料配管により図示し
ない畜圧部材としてのコモンレールと接続されており、
燃料噴射ポンプ10で加圧された燃料は接続部材41か
らコモンレールに供給される。なお、シリンダヘッド1
3には、シリンダヘッド12と同様に図示しない燃料吐
出通路が形成され、この燃料吐出通路の燃料下流側に図
示しない燃料配管を経由して燃料室33と接続される図
示しない高圧側逆止弁が配設されている。
ない燃料タンクから図示しない燃料インレットを介して
吸入した燃料を加圧し燃料通路52に送出する。フィー
ドポンプ50内の燃料圧力が所定圧以上になると図示し
ないレギュレートバルブが開弁し、余剰燃料が燃料タン
クにリターンされる。
通路31から逆止弁23を経て燃料加圧室30に吸入さ
れる燃料量をエンジン運転状態に応じて調量する図示し
ない調量電磁弁が設けられている。次に、逆止弁23に
ついて、図1および図3を用いて詳細に説明する。図3
に示すように、逆止弁23は、弁部材24と、弁部材2
4が着座可能な弁座部材28と、弁座部材28側に弁部
材24を付勢するスプリング29とを備えている。弁部
材24は、円錐台部25および大径部26を有してお
り、円錐台部25と大径部26との接続部分は円形状で
ある。この円形状の部分が閉弁時に弁座部材28の後述
するシート部28aと当接する当接部24aである。す
なわち、弁部材24の円錐台形状部の端部にシート部2
8aに当接可能な当接部24aが設けられている。閉弁
時、当接部24aがシート部28aに着座することによ
り調量電磁弁からの燃料が遮断される。スプリング29
のセット荷重と図3にシート径φDにより開弁圧が決定
される。
1に連通するバルブ室29が形成されており、このバル
ブ室29内の燃料が上記開弁圧を超えると逆止弁23は
開弁し、燃料が燃料加圧室30に送られる。また、燃料
加圧室30に送られた燃料がプランジャ20により昇圧
され始めると逆止弁23は閉弁し、燃料が弁部材24に
より遮断される。
は、第1のシート部としてのシート部28aと、第2の
シート部としてのシート部28bとを燃料通路を形成す
る内壁に有している。シート部28aは円錐台面を有
し、大径側の一端が図2に示す燃料加圧室30に接続
し、小径側の他端側がシート部28bに接続している。
このシート部28aに弁部材24の当接部24aが当接
可能である。シート部28bは、弁部材24の軸に対
し、シート部28aのシート角度θ13よりも鋭角のシー
ト角度θ14で形成される円錐台面を有し、大径側の一端
がシート部28aに接続し、小径側の他端側がバルブ室
29に接続している。図1(A)に示す初期状態の閉弁
時において、弁部材24の円錐台部25とシート部28
aとの間に第1シート逃がし角度θ11が形成され、弁部
材24の大径部26とシート部28aとの間に第2シー
ト逃がし角度θ12が形成される。このとき、弁部材24
の当接部24aとシート部28aとのシート接触面圧は
図1(A)に示すようなピークP10が現れる。ここで、
弁部材シート角度θ15は弁座部材シート角度θ13よりも
大きい。すなわち、 θ15>θ13 の関係がある。なお、第1シート逃がし角度θ11は、小
さくなる程、シート部28aの弾性変形によりシート接
触面積が大きくなるため、できるだけ小さい方が望まし
い。
に摩耗が発生する摩耗初期において、シート部28aに
弁部材24の円錐台部25が全面的に当接する、いわゆ
る全面当たりになると、図1(A)に示す第1シート逃
がし角度θ11がゼロに近くなり、弁部材24の円錐台部
25とシート部28bとの間に第3シート逃がし角度θ
16が形成される。このとき、弁部材24の円錐台部25
とシート部28aとのシート接触面圧は図1(B)に示
すような第1および第2のピークP11およびP 12が現れ
る。
よび(B)に示す。図7に示す逆止弁は、図1に示す第
1実施例の逆止弁23とはシート部の構造が異なってお
り、その他の構造は第1実施例と同様であり、実質的に
同一構成部分に同一符号を付す。比較例においては、図
7(A)に示すように、弁座部材128は燃料通路を形
成する内壁にシート部128aを有しており、このシー
ト部128aに弁部材24の当接部24aが当接可能で
ある。図7(A)に示す初期状態の閉弁時において、弁
部材24の円錐台部25とシート部128aとの間に第
1シート逃がし角度θ31が形成され、弁部材24の大径
部26とシート部128aとの間に第2シート逃がし角
度θ32が形成される。このとき、弁部材24の当接部2
4aとシート部128aとのシート接触面圧は図7
(A)に示すようなピークP30が現れる。ここで、弁部
材シート角度θ35は弁座部材シート角度θ33よりも大き
い。すなわち、 θ35>θ33 の関係がある。そして、図7(B)に示すように、シー
ト部128aに摩耗が発生する摩耗初期において、シー
ト部128aに弁部材24の円錐台部25が全面的に当
接する、いわゆる全面当たりになると、図7(A)に示
す第1シート逃がし角度θ31がゼロとなり、弁部材24
の円錐台部25とシート部128aとの間に第3シート
逃がし角度θ36が形成される。このとき、弁部材24の
円錐台部25とシート部128aとのシート接触面圧は
図7(B)に示すような第1および第2のピークP 31お
よびP32が現れる。ここで、低エミッション化を図るた
めに燃料噴射圧力の高圧化が求められており、閉弁時、
弁部材24に作用する荷重が大きくなる傾向にあるた
め、シート部128aと弁部材24の当接部24aとの
シート接触面圧が過大になり、シート部128aの摩耗
が発生し易くなっている。その結果、図8に示すよう
に、さらに摩耗が進行するとシート部128aに段差が
形成され、図8の矢印で示す燃料加圧室内の圧力により
シート部128aが外側に拡がり、上記段差に弁部材2
4が食い込んで弁座部材128が固着し、燃料を吸入す
ることができなくなるという問題がある。
逃がし角度θ16が比較例の第3シート逃がし角度θ36よ
りも小さい、すなわち、 θ16<θ36 の関係があるため、第1実施例における第2のピークP
12を比較例における第2のピークP32よりも抑制してシ
ート接触面圧を均一化し、図4に示すように、シート部
28aの摩耗量を低減することができる。
肉厚の最適化により剛性が向上してシート部28aの拡
がり量が低減され、弁座部材28のシート部28aの内
径側に形成されるシート部28bの面取り効果により、
弁座部材28に弁部材24が食い込むことを抑制して弁
座部材28の固着を防止することができる。したがっ
て、逆止弁23の作動が長期間安定し、燃料噴射ポンプ
10の耐久性および信頼性の向上を図ることができる。
説明する。駆動軸14の回転に伴いカム17が回転し、
カム17の回転に伴いシュー18が自転することなく公
転する。このシュー18の公転に伴いシュー18および
プランジャ20に形成されている平面状の接触面同士が
摺動することによりプランジャ20が往復移動する。
ンジャ20が下降すると、フィードポンプ50からの吐
出燃料が調量電磁弁の制御によって調整され、その調整
された燃料が燃料流入通路31から逆止弁23を経て燃
料が燃料加圧室30に流入する。下死点に達したプラン
ジャ20が再び上死点に向けて上昇すると逆止弁23が
閉じ、燃料加圧室30の燃料圧力が上昇する。燃料加圧
室30の燃料圧力が燃料通路41aの燃料圧力よりも上
昇すると逆止弁44が開弁する。
加圧された燃料は、燃料吐出通路32、逆止弁44、燃
料室33から燃料通路41aに送出される。シリンダヘ
ッド13側の燃料加圧室30で加圧された燃料は、図示
しない燃料配管を経由して燃料室33に流入する。両燃
料加圧室30で加圧された燃料は燃料室33で合流し、
燃料通路41aからコモンレールに供給される。コモン
レールは燃料噴射ポンプ10から供給される圧力変動の
ある燃料を蓄圧し一定圧に保持する。コモンレールから
図示しないインジェクタに高圧燃料が供給される。
は、弁座部材28のシート部28aの内径側に弁部材2
4の軸に対し、シート部28aのシート角度θ13よりも
鋭角のシート角度θ14で形成されるシート部28bを有
しているので、第2のピークP12を抑制してシート接触
面圧を均一化し、摩耗の発生を抑制することができると
ともに、シート部28bの面取り効果により弁座部材2
8に弁部材24が食い込むことを抑制して弁座部材28
の固着を防止することができる。これにより、逆止弁2
3の作動が長期間安定し、燃料噴射ポンプ10の耐久性
および信頼性の向上を図ることができる。
シート部28aに当接可能な当接部24aが設けられて
いるので、たとえシート部28aに摩耗が発生しても、
開弁圧を一定圧に確保することが可能となり、開弁圧精
度の向上を図ることができる。したがって、燃料噴射ポ
ンプ10に用いられる低圧側逆止弁23として好適なも
のとなる。
図6(A)に示すように、第2実施例の逆止弁123に
おいて、弁部材124は、円錐台部125、円錐台部1
26および大径部127を有しており、円錐台部125
の円錐台面が閉弁時に後述する弁座部材78のエッジ部
78aと当接する第1のシート部としてのシート部12
4aである。また、円錐台部126の円錐台面に第2の
シート部としてのシート部124bが形成されている。
すなわち、シート部124aおよび124bは円錐台形
状部を有している。閉弁時、シート部124aがエッジ
部78aに着座することにより調量電磁弁からの燃料が
遮断される。
エッジ部78aを有しており、このエッジ部78aに弁
部材124のシート部124aが当接可能である。図6
(A)に示す初期状態の閉弁時において、弁部材124
のシート部124aとエッジ部78aのバルブ室29側
壁面との間に第1シート逃がし角度θ21が形成され、弁
部材124のシート部124aとエッジ部78aの燃料
加圧室側壁面との間に第2シート逃がし角度θ22が形成
される。このとき、弁部材124のシート部124aと
エッジ部78aとのシート接触面圧は図6(A)に示す
ようなピークP 20が現れる。ここで、シート部124a
の弁部材124の軸に対しするシート角度θ25はシート
部124bのシート角度θ23よりも大きい。すなわち、 θ25>θ23 の関係がある。なお、第2シート逃がし角度θ22は、小
さくなる程、エッジ部78aの弾性変形によりシート接
触面積が大きくなるため、できるだけ小さい方が望まし
い。
に摩耗が発生する摩耗初期において、エッジ部78aに
弁部材124のシート部124aが全面的に当接する、
いわゆる全面当たりになると、図6(A)に示す第2シ
ート逃がし角度θ22がゼロに近くなり、弁部材124の
シート部124bとエッジ部78aの燃料加圧室側壁面
との間に第3シート逃がし角度θ26が形成される。この
とき、弁部材124のシート部124aとエッジ部78
aの燃料加圧室側壁面とのシート接触面圧は図6(B)
に示すような第1および第2のピークP21およびP22が
現れる。
角度θ26が図7(B)に示す比較例の第3シート逃がし
角度θ36よりも小さい、すなわち、 θ26<θ36 の関係があるため、第2実施例における第1のピークP
21を比較例における第1のピークP31よりも抑制してシ
ート接触面圧を均一化し、弁座部材78の内壁の摩耗量
を低減することができる。
面の拡がり量が低減され、弁部材124のシート部12
4aの外径側に形成されるシート部124bの面取り効
果により、弁座部材78に弁部材124が食い込むこと
を抑制して弁座部材78の固着を防止することができ
る。したがって、逆止弁123の作動が長期間安定し、
燃料噴射ポンプの耐久性および信頼性を高めることがで
きる。
円錐台形状部を有しているので、たとえ弁座部材78の
内壁に摩耗が発生しても、開弁圧を一定圧に確保するこ
とが可能となり、開弁圧精度の向上を図ることができ
る。したがって、燃料噴射ポンプに用いられる低圧側逆
止弁123として好適なものとなる。
ポンプハウジングと逆止弁の弁座部材とを別体で形成し
たが、本発明では、ポンプハウジングと逆止弁の弁座部
材とが一体に形成されるものであってもよいし、別体に
形成されるものであってもよい。
よる逆止弁の閉弁状態を示す模式図である。
す断面図である。
である。
部摩耗量を説明するためのデータ図である。
示す模式図である。
よる逆止弁の閉弁状態を示す模式図である。
閉弁状態を示す模式図である。
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 流体通路を形成する内壁、ならびに前記
内壁に設けられる第1のシート部を有する弁座部材と、 前記第1のシート部に着座することによって前記流体通
路を閉じ、前記第1のシート部から離座することによっ
て前記流体通路を開ける弁部材と、 前記第1のシート部よりも前記流体通路の上流側の前記
内壁に設けられ、前記弁部材の軸に対し、前記第1のシ
ート部よりも鋭角に形成される第2のシート部と、 を備えることを特徴とする逆止弁。 - 【請求項2】 前記弁部材は円錐台形状部を有し、前記
円錐台形状部の端部に前記第1のシート部に当接可能な
当接部が設けられていることを特徴とする請求項1記載
の逆止弁。 - 【請求項3】 流体通路を形成する内壁、ならびに前記
内壁に設けられるエッジ部を有する弁座部材と、 前記エッジ部に着座することによって前記流体通路を閉
じ、前記エッジ部から離座することによって前記流体通
路を開ける弁部材と、 前記弁部材の外壁に設けられ、前記エッジ部に当接可能
な第1のシート部と、前記第1のシート部よりも前記流
体通路の下流側の前記外壁に設けられ、前記弁部材の軸
に対し、前記第1のシート部よりも鋭角に形成される第
2のシート部と、 を備えることを特徴とする逆止弁。 - 【請求項4】 前記第1のシート部および前記第2のシ
ート部は、円錐台形状部を有していることを特徴とする
請求項3記載の逆止弁。 - 【請求項5】 駆動軸とともに回転するカムと、 燃料流入通路、燃料加圧室および燃料吐出通路を有する
ポンプハウジングと、 前記カムの外周に周方向に複数配設され、前記カムの回
転にともない往復移動することにより前記燃料流入通路
から前記燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し、前記燃料
吐出通路に送出する可動部材と、 前記燃料流入通路に設けられる請求項1〜4のいずれか
一項記載の逆止弁と、 を備えることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
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