JP2003097387A - 高圧燃料供給装置 - Google Patents

高圧燃料供給装置

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JP2003097387A
JP2003097387A JP2001295850A JP2001295850A JP2003097387A JP 2003097387 A JP2003097387 A JP 2003097387A JP 2001295850 A JP2001295850 A JP 2001295850A JP 2001295850 A JP2001295850 A JP 2001295850A JP 2003097387 A JP2003097387 A JP 2003097387A
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善彦 大西
Koichi Oshima
宏一 尾島
Yuta Ichinose
雄太 一ノ瀬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高回転域での燃料吐出量を確保でき、シート
面の磨耗を防ぐ高圧燃料供給装置を得る。 【解決手段】 高圧燃料ポンプのスリーブ１６０内を往
復運動してスリーブ１６０との間で燃料加圧室１６３を
構成するプランジャ１６１と、燃料加圧室１６３内に燃
料を吸入する燃料吸入口１６２ａに設けられた吸入弁１
３と、燃料加圧室１６３内から内燃機関に連通する高圧
燃料吐出通路６２に燃料を吐出する燃料吐出口１６２ｂ
に設けられ軸方向に往復移動して開閉動作を行う吐出弁
１４０とを備えた高圧燃料供給装置であって、吐出弁１
４０の開閉動作における軸方向の往復移動を所定の範囲
に規制するホルダ６３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、主に筒内燃料噴
射エンジンなどに用いられる高圧燃料供給装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の高圧燃料供給装置を含む
車両用内燃機関における燃料供給システムを示す構成図
である。図において、燃料タンク１内の燃料２は、低圧
ポンプ３によって燃料タンク１から送り出され、フィル
タ４を通り低圧レギュレータ５によって調圧された後、
高圧ポンプである高圧燃料供給装置６に供給される。燃
料２は、高圧燃料供給装置６によって燃料噴射に必要な
流量のみ高圧にされて図示しない内燃機関のデリバリー
パイプ９内に供給される。余分な燃料２は、電磁弁１７
によって低圧ダンパ１２と吸入弁１３との間にリリーフ
される。
【０００３】また、必要な燃料流量は図示しない制御ユ
ニットが決定し、電磁弁１７の制御も行っている。この
ようにして供給された高圧の燃料は、デリバリーパイプ
９に接続された燃料噴射弁１０から高圧の霧状となって
内燃機関のシリンダ内に噴射される。フィルタ７及び高
圧リリーフバルブ８はデリバリーパイプ９内が異常圧力
（高圧リリーフバルブ開弁圧力）となった場合に開弁
し、デリバリーパイプ９の破損を防止する。
【０００４】高圧ポンプである高圧燃料供給装置６は、
供給された燃料を濾過するフィルタ１１と、低圧燃料の
脈動を吸収する低圧ダンパ１２と、吸入弁１３を通して
供給された燃料を加圧して、吐出弁１４を通して高圧燃
料を吐出する高圧燃料ポンプ１６とを備えている。
【０００５】図５は、従来の高圧燃料供給装置を示す断
面図である。図において、高圧燃料供給装置６は、ケー
シング６１と、ケーシング６１内に設けられたプランジ
ャポンプである高圧燃料ポンプ１６と、電磁弁１７と、
低圧ダンパ１２とを一体に備えている。
【０００６】高圧燃料ポンプ１６には、スリーブ１６０
及びスリーブ１６０内を摺動可能に挿入されたプランジ
ャ１６１によって囲まれた燃料加圧室１６３が形成され
ている。プランジャ１６１の他端はタペット１６４が当
接しており、タペット１６４は高圧燃料ポンプ１６を駆
動させるためにカム１００に当接されている。カム１０
０はエンジンのカムシャフト１０１と一体もしくは同軸
上に設けられ、エンジンのクランクシャフトの回転に連
動して、カム１００のプロフィールに従ってプランジャ
１６１を往復運動させる。このプランジャ１６１の往復
運動により燃料加圧室１６３の容積が変化し、加圧され
高圧化された燃料が吐出弁１４から吐出する。
【０００７】高圧燃料ポンプ１６は、ケーシング６１と
スプリングガイド１６５の端面との間で、第一のプレー
ト１６２と吸入弁１３と第二のプレート１６６とスリー
ブ１６０のフランジ部とが挟持され、ボルト１８０で締
結されている。第一のプレート１６２は、低圧ダンパ１
２から燃料加圧室１６３に燃料を吸入させる燃料吸入口
１６２ａ、燃料加圧室１６３から燃料を吐出させる燃料
吐出口１６２ｂを構成している。
【０００８】薄板状の吸入弁１３は第一のプレート１６
２及び第二のプレート１６６によって挟持されており、
燃料吸入口１６２ａに弁が形成されている。吐出弁１４
は、燃料吐出口１６２ｂの上部に設けられ、ケーシング
６１内に設けられた高圧燃料吐出通路６２によってデリ
バリーパイプ９と連通されている。また、燃料を吸入す
るため、燃料加圧室１６３を拡張する方向にプランジャ
１６１を押し下げるスプリング１６７が、スプリングガ
イド１６５とスプリングホルダ１６８との間で縮設され
た状態で配置されている。
【０００９】電磁弁１７は、高圧燃料供給装置６のケー
シング６１内に組み込まれて内部に燃料流路１７２を有
する電磁弁本体１７０と、この電磁弁本体１７０の燃料
流路１７２内に設けられた弁座１７３と、電磁弁本体１
７０内で弁座１７３に対して離接して燃料流路１７２を
開閉するバルブ１７４と、バルブ１７４を弁座１７３に
対して押圧する圧縮スプリング１７５を備えている。
【００１０】高圧燃料ポンプ１６の吐出行程中に図示し
ない制御ユニットから要求された流量を吐出した時点
で、電磁弁１７のソレノイドコイル１７１を励磁するこ
とによりバルブ１７４を開弁し、燃料加圧室１６３内の
燃料２を低圧ダンパ１２と吸入弁１３との間の低圧側に
放出することにより、燃料加圧室１６３内の圧力をデリ
バリーパイプ９の圧力以下まで低下させ、吐出弁１４は
閉弁する。その後、電磁弁１７のバルブ１７４は、高圧
燃料ポンプ１６が吸入行程に移行するまで開弁する。こ
の電磁弁１７の開弁タイミングを制御することによりデ
リバリーパイプ９に吐出される燃料の量を調整できるよ
うにしてある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高圧燃料供給装置は以下のような問題点があった。図６
は、従来の高圧燃料供給装置の高圧燃料ポンプにおける
吐出弁付近を拡大した断面図である。図において、吐出
弁１４は平面プレート状で、フラットなシート面を持っ
て燃料吐出口１６２ｂを閉塞しており、スプリング１４
ａの押圧力によって閉弁されている。
【００１２】しかし、高圧燃料供給装置を高回転で駆動
した際に、吐出弁１４の応答性が悪く、動作不良が発生
して燃料の吐出量が低下するという問題点があった。ま
た、吐出弁１４の片当たりによるシート面の磨耗が発生
して、耐久性が悪化するという問題点もあった。
【００１３】このような場合、吐出弁１４の応答性を向
上させるために、スプリング１４ａのバネ定数を高くし
てスプリング荷重を上げる対策がなされる。しかし、ス
プリング荷重を上げることにより、吐出弁１４付近の燃
料の圧力損失が大きくなり、燃料加圧室１６３内の圧力
が高くなって高圧燃料ポンプ１６の耐久性の低下、シー
ト部の磨耗といった問題が新たに発生する。また、図７
に示すような吐出弁１４がボール状のものでも同様な問
題点が発生していた。
【００１４】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、高回転域での燃料吐出量を確
保でき、シート面の磨耗を防ぐ高圧燃料供給装置を得る
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る高圧燃料
供給装置は、高圧燃料ポンプのスリーブ内を往復運動し
てスリーブとの間で燃料加圧室を構成するプランジャ
と、燃料加圧室内に燃料を吸入する燃料吸入口に設けら
れた吸入弁と、燃料加圧室内から内燃機関に連通する高
圧燃料吐出通路に燃料を吐出する燃料吐出口に設けられ
軸方向に往復移動して開閉動作を行う吐出弁とを備えた
高圧燃料供給装置であって、吐出弁の開閉動作における
軸方向の往復移動を所定の範囲に規制する規制手段を有
するものである。
【００１６】また、規制手段は、燃料吐出口上方の高圧
燃料吐出通路内に嵌入され、吐出弁が軸方向に所定の範
囲移動可能な移動規制部が形成されたホルダである。
【００１７】また、ホルダの内側において、吐出弁の可
動方向に燃料流路が形成されているものである。
【００１８】また、ホルダの内側において、吐出弁を閉
弁方向に押圧するスプリングを当接させるスプリング受
け面を備えたものである。
【００１９】また、吐出弁は、凹部底面で燃料吐出口を
閉塞するカップ状である。
【００２０】また、吐出弁の開閉動作における軸方向の
可動範囲は、０．１ｍｍから０．４ｍｍである。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態に
よる高圧燃料供給装置を示す断面図である。なおここ
で、この高圧燃料供給装置を含む燃料供給システムは、
基本的に上記従来例と同様なものであり、詳細な説明を
省略する。また、電磁弁１７の構成も基本的に上記従来
例と同様であるので、詳細な説明を省略する。図におい
て、高圧燃料供給装置６は、ケーシング６１と、ケーシ
ング６１内に設けられたプランジャポンプである高圧燃
料ポンプ１６と、電磁弁１７と、低圧ダンパ１２とを一
体に備えている。
【００２２】高圧燃料ポンプ１６には、スリーブ１６０
及びスリーブ１６０内を摺動可能に挿入されたプランジ
ャ１６１によって囲まれた燃料加圧室１６３が形成され
ている。プランジャ１６１の他端はタペット１６４が当
接しており、タペット１６４は高圧燃料ポンプ１６を駆
動させるためにカム１００に当接されている。カム１０
０はエンジンのカムシャフト１０１と一体もしくは同軸
上に設けられ、エンジンのクランクシャフトの回転に連
動して、カム１００のプロフィールに従ってプランジャ
１６１を往復運動させる。このプランジャ１６１の往復
運動により燃料加圧室１６３の容積が変化し、加圧され
高圧化された燃料が吐出弁１４０から吐出する。
【００２３】高圧燃料ポンプ１６は、ケーシング６１と
スプリングガイド１６５の端面との間で、第一のプレー
ト１６２と吸入弁１３と第二のプレート１６６とスリー
ブ１６０のフランジ部１６０ａとが挟持され、図示され
ないボルトで締結されている。第一のプレート１６２に
は二つの貫通孔が形成されており、低圧ダンパ１２から
燃料加圧室１６３に燃料を吸入させる燃料吸入口１６２
ａ、燃料加圧室１６３から燃料を吐出させる燃料吐出口
１６２ｂを構成している。
【００２４】薄板状の吸入弁１３は第一のプレート１６
２及び第二のプレート１６６によって挟持されており、
燃料吸入口１６２ａに弁が形成されている。吐出弁１４
０は、燃料吐出口１６２ｂの上部に設けられ、ケーシン
グ６１内に設けられた高圧燃料吐出通路６２によってデ
リバリーパイプ９と連通されている。また、燃料を吸入
するため、燃料加圧室１６３を拡張する方向にプランジ
ャ１６１を押し下げるスプリング１６７が、スプリング
ガイド１６５とスプリングホルダ１６８との間で縮設さ
れた状態で配置されている。
【００２５】図２は、この発明の実施の形態による高圧
燃料供給装置の高圧燃料ポンプにおける吐出弁付近を拡
大した断面図及びＡ−Ａ線断面図である。図において、
吐出弁１４０は、凹部底面で燃料吐出口１６２ｂを閉塞
するカップ状であり、スプリング１４ａの押圧力によっ
て閉弁されている。また、燃料吐出口１６２ｂ上方の高
圧燃料吐出通路６２内にホルダ６３が嵌入され、吐出弁
１４０の開閉動作時に軸方向に所定の範囲移動可能なよ
うに規制する移動規制部６３ａを有して規制手段を構成
している。また、ホルダ６３は、その内側に、吐出弁１
４０の可動方向に燃料流路６３ｂが形成され、スプリン
グ１４ａを当接させるスプリング受け面６３ｃが形成さ
れている。
【００２６】このような構成とすることにより、上記従
来例のように吐出弁のスプリング１４ａのスプリング荷
重を上げることなく吐出弁１４０の挙動をホルダ６３で
規制することが可能となり、高回転域まで安定した燃料
の吐出量を確保することができる。従って、スプリング
荷重を上げる際の圧力損失の増大による燃料加圧室１６
３の圧力増加を防ぐことができ、高圧燃料供給装置の耐
久性を向上させることができる。
【００２７】また、吐出弁１４０は、燃料圧力で傾くこ
とを防ぐために、その側面がホルダ６３の内壁に対して
長い距離で対抗していることが望ましい。しかしこのよ
うな構成にするためには吐出弁１４０を厚くする必要が
あり、単なる平板で形成すると重量が重くなってしま
う。そこで、本実施の形態のように、吐出弁１４０を、
凹部底面で吐出口を閉塞するカップ状にすることによっ
て、単なる平板で形成するよりも、カップ内中空部の分
だけ重量を軽くすることができる。
【００２８】また、規制手段として、高圧燃料供給装置
のケーシング６１とは別部材のホルダ６３を用いること
により、吐出弁１４０の可動範囲の設定変更、あるいは
吐出弁１４０との径方向クリアランスの設定変更、さら
にはホルダ６３の材料変更などがホルダ６３を交換する
だけで容易にでき、高圧燃料供給装置の特性を自由に設
定することができる。例えば、高回転域での燃料の必要
流量を、ホルダ６３内の移動規制部６３ａの深さを変更
することで調整することも可能となる。また、吐出弁１
４０の径方向クリアランスを調整することで、吐出弁１
４０の閉弁時における片当たりによる磨耗を防ぐことも
できる。この径方向クリアランスは、本実施の形態で
は、直径０．０５ｍｍから０．１ｍｍに設定することが
望ましい。
【００２９】また、ホルダ６３は、その内側に、吐出弁
１４０の可動方向に燃料流路６３ｂが形成され、そのま
ま高圧燃料吐出通路６２に連通されているので、ケーシ
ング６１内部の燃料流路構成を簡素化でき、装置を小型
化できる。さらに、ホルダ６３の内側には、スプリング
１４ａを当接させるスプリング受け面６３ｃが形成され
ているので、スプリング荷重などを変更したい場合に、
ホルダ６３を交換するだけで容易にでき、高圧燃料供給
装置の特性を自由に設定することができる。
【００３０】図３は、この発明の実施の形態による高圧
燃料供給装置の高圧燃料ポンプにおけるカム回転数と流
量効率との関係を示すグラフである。図において、グラ
フの縦軸は流量効率（実流量／理論吐出流量×１００
％、ここで理論吐出量はスリーブ１６０の径×吐出弁１
４のリフト量）、横軸はカム１００の回転数（ｒ／ｍｉ
ｎ）である。また、グラフ中の実線は、吐出弁１４０の
軸方向の可動範囲を０．１ｍｍから１．０ｍｍまで設定
したときのそれぞれの特性を示すものである。
【００３１】図に示すように、可動範囲０．１ｍｍから
０．４ｍｍまでの間で流量効率が優れており、特に高回
転域で顕著なことが分かる。従って、本実施の形態にお
けるホルダ６３の移動規制部６３ａを、吐出弁１４０の
リフト量が０．１ｍｍから０．４ｍｍの間になるように
形成すれば、高回転域まで安定した吐出量を確保するこ
とができる。
【００３２】なお、上記実施の形態では、吐出弁１４０
の開閉動作における軸方向への移動を規制する規制手段
としてホルダ６３を用いた例について説明したが、所望
の効果を得ることができれば、上述の構成に限るもので
はない。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、高圧燃料ポンプのスリーブ内を往復運動してスリ
ーブとの間で燃料加圧室を構成するプランジャと、燃料
加圧室内に燃料を吸入する吸入口に設けられた吸入弁
と、燃料加圧室内から内燃機関に連通する高圧燃料吐出
通路に燃料を吐出する吐出口に設けられ軸方向に往復移
動して開閉動作を行う吐出弁とを備えた高圧燃料供給装
置であって、吐出弁の開閉動作における軸方向の往復移
動を所定の範囲に規制する規制手段を有するので、吐出
弁のスプリング荷重を上げることなく吐出弁の挙動をホ
ルダで規制することが可能となり、高回転域まで安定し
た燃料の吐出量を確保することができる。また、スプリ
ング荷重を上げる際の圧力損失の増大による燃料加圧室
の圧力増加を防ぐことができると共に、シート面の磨耗
を防ぐことができ、高圧燃料供給装置の耐久性を向上さ
せることができる効果が得られる。
【００３４】また、請求項２記載の発明によれば、規制
手段は、吐出口上方の高圧燃料吐出通路内に嵌入され、
吐出弁が軸方向に所定の範囲移動可能な空間が形成され
たホルダであるので、吐出弁の可動範囲の設定変更、あ
るいは吐出弁との径方向クリアランスの設定変更、さら
にはホルダの材料変更などがホルダを交換するだけで容
易にでき、高圧燃料供給装置の特性を自由に設定するこ
とができる効果が得られる。
【００３５】また、請求項３記載の発明によれば、ホル
ダの内側において、吐出弁の可動方向に燃料流路が形成
されているので、高圧燃料供給装置のケーシング内部の
燃料流路構成を簡素化でき、装置の小型化ができる効果
が得られる。
【００３６】また、請求項４記載の発明によれば、ホル
ダの内側において、吐出弁を閉弁方向に押圧するスプリ
ングを当接させるスプリング受け面を備えたので、スプ
リング荷重などを変更する場合に、ホルダを交換するだ
けで容易にでき、高圧燃料供給装置の特性を自由に設定
することができる効果が得られる。
【００３７】また、請求項５記載の発明によれば、吐出
弁は、凹部底面で吐出口を閉塞するカップ状であるの
で、重量を軽くすることができる効果が得られる。
【００３８】また、請求項６記載の発明によれば、吐出
弁の開閉動作における軸方向の可動範囲は、０．１ｍｍ
から０．４ｍｍであるので、特に高回転域で安定した燃
料の吐出量を確保することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態による高圧燃料供給装
置を示す断面図である。示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態による高圧燃料供給装
置の高圧燃料ポンプにおける吐出弁付近を拡大した断面
図である。
【図３】 この発明の実施の形態による高圧燃料供給装
置の高圧燃料ポンプにおけるカム回転数と流量効率との
関係を示すグラフである。
【図４】 従来の高圧燃料供給装置を含む車両用内燃機
関における燃料供給システムを示す構成図である。
【図５】 従来の高圧燃料供給装置を示す断面図であ
る。
【図６】 従来の高圧燃料供給装置の高圧燃料ポンプに
おける吐出弁付近を拡大した断面図である。
【図７】 従来の高圧燃料供給装置の高圧燃料ポンプに
おける吐出弁付近を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料タンク、２ 燃料、３ 低圧ポンプ、４ フィ
ルタ、５ 低圧レギュレータ、６ 高圧燃料供給装置、
９ デリバリーパイプ、１０ 燃料噴射弁、１２低圧ダ
ンパ、１３ 吸入弁、１４ 吐出弁、１４ａ スプリン
グ、１６ 高圧燃料ポンプ、１７ 電磁弁、１００ カ
ム、１０１ クランクシャフト、１６０スリーブ、１６
１ プランジャ、１６２ 第一のプレート、１６２ａ
燃料吸入口、１６２ｂ 燃料吐出口、１６３ 燃料加圧
室、１６４ タペット、１６５スプリングガイド、１６
６ 第二のプレート、１６７ スプリング、１６８スプ
リングホルダ、１７０ 電磁弁本体、１７１ ソレノイ
ドコイル、１７２燃料流路、１７３ 弁座、１７４ バ
ルブ、１７５ 圧縮スプリング、１８０ボルト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一ノ瀬 雄太 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AC01 AD02 BA49 CA22T CE11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧燃料ポンプのスリーブ内を往復運動
    して上記スリーブとの間で燃料加圧室を構成するプラン
    ジャと、上記燃料加圧室内に燃料を吸入する燃料吸入口
    に設けられた吸入弁と、上記燃料加圧室内から内燃機関
    に連通する高圧燃料吐出通路に燃料を吐出する燃料吐出
    口に設けられ軸方向に往復移動して開閉動作を行う吐出
    弁とを備えた高圧燃料供給装置であって、上記吐出弁の
    開閉動作における軸方向の往復移動を所定の範囲に規制
    する規制手段を有することを特徴とする高圧燃料供給装
    置。
  2. 【請求項２】 規制手段は、燃料吐出口上方の高圧燃料
    吐出通路内に嵌入され、吐出弁が軸方向に所定の範囲移
    動可能な移動規制部が形成されたホルダであることを特
    徴とする請求項１記載の高圧燃料供給装置。
  3. 【請求項３】 ホルダの内側において、吐出弁の可動方
    向に燃料流路が形成されていることを特徴とする請求項
    ２記載の高圧燃料供給装置。
  4. 【請求項４】 ホルダの内側において、吐出弁を閉弁方
    向に押圧するスプリングを当接させるスプリング受け面
    を備えたことを特徴とする請求項２または３記載の高圧
    燃料供給装置。
  5. 【請求項５】 吐出弁は、凹部底面で燃料吐出口を閉塞
    するカップ状であることを特徴とする請求項１から４の
    いずれか一項に記載の高圧燃料供給装置。
  6. 【請求項６】 吐出弁の開閉動作における軸方向の可動
    範囲は、０．１ｍｍから０．４ｍｍであることを特徴と
    する請求項１から５のいずれか一項に記載の高圧燃料供
    給装置。
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