JP2010255538A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の電磁駆動型の弁機構の構成では、電磁駆動型の弁機構のコネクタは電磁駆動装置の外周に樹脂成形により一体に取付けられているため、ポンプハウジングに電磁駆動型の弁機構のユニットをねじ止めした場合、ねじ止めの終点位置に対して任意の位置へコネクタを配置できないという問題があった。本発明の目的は、コネクタの位置を自由に設定できるようにする点にある。
【解決手段】上記目的は、電磁駆動型の弁機構の弁機構部３２０とコネクタが設けられる電磁機構部３１０を別体として形成し、弁機構部３２０をボディ１に固定した後、コネクタが設けられた電磁機構部３１０を弁機構部３２０に圧入固定することによって達成される。
【選択図】 図３

Description

本発明は筒内直接燃料噴射型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関し、特に流体通路を開閉する電磁駆動式の弁機構（例えば燃料供給量を制御する可変容量電磁駆動弁機構）を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。

国際公開公報ＷＯ００／４７８８８号パンフレットに記載された従来の高圧燃料供給ポンプの例えば電磁駆動型可変容量弁機構のような電磁駆動型の弁機構は、電磁プランジャによって操作される弁機構部と、この電磁プランジャを磁気的に駆動する筒状の電磁コイルを備えた電磁駆動機構部とを取付けホルダ内に一体に組合せてユニット化し、このユニット化された電磁駆動型の弁機構をポンプハウジングに成形された筒状ケース部に挿入し、取付けホルダのねじ締結による力でポンプハウジングに固定されている。

そして、本体とユニットとの間はＯリングのようなシール機構によりシールされている。

国際公開公報ＷＯ００／４７８８８号パンフレット

上記従来技術の構成では、電磁コイルに電力を供給するコネクタは電磁駆動装置の外周に樹脂成形により一体に取付けられている。ポンプハウジングに電磁駆動型の弁機構をねじ止めした場合、コネクタの位置がねじ止め終点位置によって決まってしまい、ねじ止めの終点位置に対して任意の位置へコネクタを配置できないという問題があった。

本発明の目的は、コネクタの位置を自由に設定できるようにする点にある。

本発明の上記目的は、電磁駆動型の弁機構とポンプハウジングとは、ポンプハウジングに対して、通電コネクタの位置が回転方向に任意の位置で、組付け可能に構成された嵌合部を備え、さらに、燃料通路と大気との間の気密を保持するシール部を備える構成とすることによって達成される。

電磁駆動型の弁機構の弁機構部とコネクタが設けられる電磁機構部とを別体として形成し、弁機構部をボディに気密を保って固定した後、コネクタが設けられた電磁機構部を弁機構部に圧入固定することによって達成される。

本発明によれば、コネクタが設けられた電磁駆動型の弁機構をポンプハウジングに固定する際に、ポンプハウジングとコネクタの位置を自由に設定できるという効果が得られる。

高圧燃料供給ポンプが使用される内燃機関の燃料供給システムの一例を示すシステム図である。 本発明が実施された高圧燃料供給ポンプの第１実施例の縦断面図である。 本発明が実施された高圧燃料供給ポンプの第１実施例の縦断面拡大図である。 本発明が実施された高圧燃料供給ポンプの第１実施例の分解斜視図である。 本発明が実施された高圧燃料供給ポンプの第２実施例の縦断面図である。 本発明が実施された高圧燃料供給ポンプの第３実施例の横断面図である。

以下、図を参照して本発明の実施例を具体的に説明する。

（第１の実施例）
図１乃至図４に基づき本発明の第１実施例について具体的に説明する。まず図１と図２を用いて高圧燃料供給ポンプの構成と動作を説明する。

破線で囲まれた部分が高圧ポンプハウジングを示し、この破線の中に示されている機構，部品はポンプハウジング１に一体に組込まれていることを示す。

燃料タンク２０の燃料はフィードポンプ２１によって汲み上げられ、吸入配管２８を通してポンプハウジング１の吸入ジョイント１０ａに送られる。その際ポンプハウジング１への吸入燃料はプレッシャ−レギュレータ２２にて一定の圧力に調圧される。

吸入ジョイント１０ａを通過した燃料は圧力脈動低減機構９，吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁駆動型の弁機構３０の吸入ポート３０ａに至る。

電磁駆動型の弁機構３０は環状若しくは筒状の電磁コイルで構成されるソレノイド３０ｂを備え、このソレノイド３０ｂが通電されている状態では電磁プランジャ３０ｃが図１の右方に移動した状態で、ばね３３が圧縮された状態が維持される。電磁プランジャ３０ｃの先端に取付けられた吸入弁体３１が高圧ポンプの加圧室１１につながる吸入口３２を開いている。吸入弁体３１は電磁プランジャ３０ｃと別体として構成し、吸入弁体３１に対して電磁プランジャ３０ｃとは反対側に位置して、吸入口３２の端面に形成されている弁座に吸入弁体３１を押し付ける別のばねを設けても良い。

ソレノイド３０ｂが通電されていない状態で、かつ吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）と加圧室１１との間の流体差圧が無い時は、このばね３３の付勢力（若しくは、吸入弁体３１に対して電磁プランジャ３０ｃとは反対側に位置して、吸入口３２の端面に形成されている弁座に吸入弁体３１を押し付ける別のばね）により、吸入弁体３１は閉弁方向に付勢され吸入口３２の端面に形成されている弁座に押し付けられて、吸入口３２は閉じられた状態となっている。

具体的には以下のように動作する。

カムの回転により、ピストンプランジャ２が図１の下方に変位して吸入工程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、吸入弁体３１には燃料の流体差圧による開弁力（吸入弁体３１を図１の右方に変位させる力）が発生する。

この流体差圧による開弁力により、吸入弁体３１は、ばね３３の付勢力に打ち勝って開弁し、吸入口３２を開くように設定されている。

この状態にて、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと称す）からの制御信号が電磁駆動型の弁機構３０に印加されると電磁駆動型の弁機構３０のソレノイド３０ｂには電流が流れ、磁気付勢力により電磁プランジャ３０ｃが図１の右方に移動し、ばね３３が圧縮された状態が維持される。その結果、吸入弁体３１が吸入口３２を開いた状態が維持される。

電磁駆動型の弁機構３０に入力電圧の印加状態を維持したまま、ピストンプランジャ２が吸入工程を終了し、圧縮工程へと移行した場合、ピストンプランジャ２が圧縮工程（図１の上方へ移動する状態）に移ると、ソレノイド３０ｂへの通電状態を維持したままなので磁気付勢力は維持されたままであり、依然として吸入弁体３１は開弁したままである。

加圧室１１の容積は、ピストンプランジャ２の圧縮運動に伴い減少するが、この状態では、一度加圧室１１に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入弁体３１を通して吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）へと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この工程を戻し工程と称す。

この状態で、ＥＣＵ２７からの制御信号を解除して、ソレノイド３０ｂへの通電を断つと、電磁プランジャ３０ｃに働いている磁気付勢力は一定の時間後（磁気的，機械的遅れ時間後）に消去される。吸入弁体３１にはばね３３による付勢力が働いているので、電磁プランジャ３０ｃに作用する電磁力が消滅すると吸入弁体３１はばね３３による付勢力で吸入口３２を閉じる。吸入口３２が閉じるとこのときから加圧室１１の燃料圧力はピストンプランジャ２の上昇運動と共に上昇する。そして、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁ユニット８を介して加圧室１１に残っている燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール２３へと供給される。この工程を吐出工程と称す。すなわち、ピストンプランジャ２の圧縮工程（下始点から上始点までの間の上昇工程）は、戻し工程と吐出工程からなる。

そして、電磁駆動型の弁機構３０のソレノイド３０ｂへの通電を解除するタイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。ソレノイド３０ｂへの通電を解除するタイミングを早くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）に戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、入力電圧を解除するタイミングを遅くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく、吐出工程の割合が小さい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。ソレノイド３０ｂへの通電を解除するタイミングは、ＥＣＵからの指令によって制御される。

以上のように構成することで、ソレノイド３０ｂへの通電を解除するタイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することができる。

加圧室１１の出口には吐出弁ユニット８が設けられている。吐出弁ユニット８はシート部材８ａ，吐出弁８ｂ，吐出弁ばね８ｃを備え、加圧室１１と燃料吐出口１２に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力でシート部材８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、燃料吐出口１２の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。

かくして、吸入ジョイント１０ａに導かれた燃料はポンプハウジング１の加圧室１１にてピストンプランジャ２の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。

コモンレール２３には、インジェクタ２４，圧力センサ２６が装着されている。インジェクタ２４は、内燃機関の気筒数に合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）２７の制御信号にてしたがって開閉弁して、燃料をシリンダ内に噴射する。

ポンプハウジング１にはさらに、吐出弁８ｂの下流側と吸入通路１０ｃとを連通するリリーフ流路２１０が設けられている。

リリーフ流路２１０には燃料の流れを吐出流路から吸入通路１０ｃへの一方向のみに制限するリリーフ弁２０２が設けられている。リリーフ弁２０２は、押付力を発生するリリーフばね２０３によりリリーフ弁シート２０１に押し付けられており、吸入室内とリリーフ通路内２１１との間の圧力差が規定の圧力以上になるとリリーフ弁２０２がリリーフ弁シート２０１から離れ、開弁するように設定している。オリフィスプレート２１４はリリーフ通路２１０の途中に設けられ、リリーフ通路２１０内の圧力の急変によってリリーフ弁２０２が過敏に開かないようにしている。

インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、リリーフ流路２１０と吸入通路の差圧がリリーフ弁２０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁２０２が開弁し、異常高圧となった燃料はリリーフ流路２１０から吸入通路へと戻され、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。

以下に電磁駆動型の弁機構３０の構成，組付け方法について図３，図４を用いて詳細に説明する。

電磁駆動型の弁機構３０は、以下のように構成される。

電磁駆動型の弁機構３０は、ソレノイド３０ｂを備えた電磁機構部３１０と、電磁プランジャ３０ｃによって操作される弁機構部３２０と、弁機構部３２０をポンプハウジング１に固定し燃料をシールし、電磁機構部３１０を圧入固定させる機能を持つ外周ヨーク３３０から構成される。

前記電磁機構部３１０は、ソレノイド３０ｂと、ソレノイド３０ｂに電流を流すためのコネクタ３１２と、前記外周ヨーク３３０との圧入部を持つ上ヨーク３１１からなる。

前記弁機構部３２０は、電磁プランジャ３０ｃと、電磁プランジャ３０ｃの先端に取付けられた弁体３１と、弁体３１と接触するシート面を持つ吸入口３２と、弁体３１に図４の右方向に変位させる力（閉弁力）を常に与えるばね３３と、ポンプハウジング１と接触し外周ヨーク３３０のねじ締結力により燃料をシールする機構を持つコア（Ａ）３２１と、コア（Ａ）３２１と接触することにより電磁プランジャ３０ｃのストローク量を設定しているアンカー３２２と、電磁プランジャ３０ｃをガイドしているロッドガイド３２３と、電磁プランジャ３０ｃとアンカー３２２とロッドガイド３２３を覆っているコア（Ｂ）３２４と、コア（Ａ）３２１とコア（Ｂ）３２４に溶接され気密を保持しているシールリング３２５からなる。

電磁駆動型の弁機構３０は、以下のように組付けられる。

ポンプハウジング１に弁機構部３２０を圧入する。その後、ボディに成形または接続された筒状ケース部３４０の雌ねじ部と外周ヨーク３３０の雄ねじ部を用いてねじ締結する。ねじ締結により、弁機構部３２０が固定されシール機構が機能し燃料をシールする。その後、コネクタ３１２が設けられた電磁機構部３１０を弁機構部３２０に圧入固定する。その際、コネクタ３１２は任意の方向に配置できる。

組付け後の磁路は、磁性体部品の外周ヨーク３３０，上ヨーク３１１，コア（Ｂ）３２４，アンカー３２２，コア（Ａ）３２１により、確保している。

（第２の実施例）
次に第２の実施例について説明する。

図５は、図２の実施例に対して筒状ケース部３４０を取除き、ポンプハウジング１と弁機構部３２０のコア（Ａ）３２１をレーザー溶接することにより弁機構部３２０の固定と燃料のシールをしている第２の実施例である。また、外周ヨーク３３０もコア（Ａ）３２１とレーザー溶接することにより固定されている。

組付け後の磁路は、磁性体部品の外周ヨーク３３０，上ヨーク３１１，コア（Ｂ）３２４，アンカー３２２，コア（Ａ）３２１により、確保している。

（第３の実施例）
次に第３の実施例について説明する。

図６は、図２の実施例に対して外周ヨーク３３０をフランジ形状の外周ヨーク３３０ａに変え、電磁駆動型の弁機構をポンプハウジング１にボルト固定した第３の実施例である。

従来技術では、ポンプハウジングとフランジ形状の外周ヨークをボルト固定するとコネクタと外周ヨークが一体なのでコネクタを任意の位置に設定できない。しかし、図６に示す第３の実施例の場合、外周ヨーク３３０ａとコネクタ３１２が設けられた電磁駆動装置３１０が別体なので、コネクタ３１２の位置を任意に設定できる。

以上の実施例では、弁機構部と電磁機構部とを別体にしたものを説明したが、弁機構部と電磁機構部とをユニットとして構成し、このユニットを取付けるポンプハウジング側の取付け孔を筒状とすると共に、この孔に嵌合する外周壁面をユニット側に設けても良い。

この場合、ポンプハウジングとユニットとの間の嵌合部の隙間は全周を溶接することで、シールする。

本発明は内燃機関の高圧燃料供給ポンプの吸入弁を電磁駆動型の弁機構で構成する、電磁駆動型吐出容量可変機構として構成したものを説明したが、電磁リリーフ弁機構，電磁吐出弁機構あるいは、スピル燃料制御弁機構に用いることもできる。

１ ポンプハウジング
２ ピストンプランジャ
５ カム
８ 吐出弁ユニット
８ａ シート部材
８ｂ 吐出弁
８ｃ 吐出弁ばね
９ 圧力脈動低減機構
１０ａ 吸入ジョイント
１０ｄ 吸入通路
１１ 加圧室
１２ 燃料吐出口
２０ 燃料タンク
２１ フィードポンプ
２２ プレッシャーレギュレータ
２３ コモンレール
２４ インジェクタ
２６ 圧力センサ
２７ エンジンコントロールユニット
３０ 電磁駆動型の弁機構
３０ａ 吸入ポート
３０ｂ ソレノイド
３０ｃ 電磁プランジャ
３１ 弁体
３２ 吸入口
３３ ばね
２０１ リリーフ弁シート
２０２ リリーフ弁
２１０ リリーフ流路
２１１ リリーフ通路内
２１４ オリフィスプレート
３１０ 電磁機構部
３１１ 上ヨーク
３１２ コネクタ
３２０ 弁機構部
３２１ コア（Ａ）
３２２ アンカー
３２３ ロッドガイド
３２４ コア（Ｂ）
３２５ シールリング
３３０ 外周ヨーク
３３０ａ フランジ形状の外周ヨーク
３４０ 筒状ケース部

Claims (6)

1. ポンプハウジングに形成された燃料通路、
   前記ポンプハウジングに固定され、前記燃料通路を遮断，連通する電磁駆動型の弁機構、
   前記電磁駆動型の弁機構に設けられた通電コネクタ
   を備えた高圧燃料ポンプにおいて、
   前記電磁駆動型の弁機構と前記ポンプハウジングとは、
   前記ポンプハウジングに対して、前記通電コネクタの位置が回転方向に任意の位置で、組付け可能に構成された嵌合部を備え、
   さらに、前記燃料通路と大気との間の気密を保持するシール部を備えている
   高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載したものにおいて、
   前記電磁駆動型の弁機構は、
   筒状の電磁コイルと前記コネクタとを備えた電磁機構部と、
   当該電磁機構部によって磁気的に駆動される弁機構部とから構成され、
   前記弁機構部が前記ポンプハウジングに、気密を保って固定されており、
   前記電磁機構部が、前記弁機構部に対して回転方向に任意の位置で組付け可能に構成された前記嵌合部を備えている
   高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記弁機構部は、
   前記流体通路内に配置された弁座部に対して着座，離間して前記流体通路を遮断，開放する弁要素と、
   前記電磁機構部と共に磁路を構成するハウジング部と、
   当該ハウジング内に収容されて、前記電磁装置によって電磁的に駆動される電磁プランジャとを備え、
   前記電磁プランジャによって前記弁要素が操作されるよう構成されている
   高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項３に記載のものにおいて、
   前記電磁プランジャは、
   一端に磁性材製のアンカーを備え、他端が前記弁要素を操作するよう構成されている
   高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項１に記載したものにおいて、
   前記嵌合部は、前記ポンプハウジングに形成された筒状の孔に、前記電磁駆動型の弁機構の外周に設けた筒状の外周壁面を嵌合することで構成され、
   前記シール部は、前記ポンプハウジングと前記電磁駆動型の弁機構との前記嵌合部の全集を溶接によって接合した接合部で構成される
   高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプの組立て方法において、
   前記ポンプハウジングに前記弁機構部を固定した後、前記コネクタが設けられた前記電磁機構部を前記弁機構部に固定する
   高圧燃料供給ポンプの組立て方法。

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