JP2011220192A - Pulsation damper, and pulsation reducing apparatus and high-pressure pump using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃圧脈動を低減するパルセーションダンパ並びにこれを用いた脈動低減装置及び高圧ポンプに関する。 The present invention relates to a pulsation damper that reduces fuel pressure pulsation, a pulsation reducing device using the pulsation damper, and a high-pressure pump.
従来、内燃機関の燃料供給系には、高圧ポンプの調量行程で加圧室から燃料通路に排出される燃料により生じる燃圧脈動を低減する脈動低減装置が設けられている。この脈動低減装置は、燃料通路を経由して加圧室と連通するダンパ室にパルセーションダンパを収容し、パルセーションダンパの弾性変形により燃圧脈動を低減している。一般にパルセーションダンパは、2枚の金属ダイアフラムが接合され、その内側に気体の封入された密閉空間が形成されている。
特許文献1及び2に記載の脈動低減装置は、パルセーションダンパを構成する金属ダイアフラムの周縁部を軸方向から支持部材によって押圧している。これにより、支持部材の径方向外側に位置する金属ダイアフラムの接合部に応力が作用することを低減している。
また、特許文献3では脈動低減装置に溶接ベローズが用いられている。溶接ベローズは、複数のリング状の金属ダイアフラムを軸方向に接合することで、個々の金属ダイアフラムの接合部に応力が作用することを低減している。
Conventionally, a fuel supply system of an internal combustion engine has been provided with a pulsation reducing device that reduces fuel pressure pulsation caused by fuel discharged from a pressurizing chamber to a fuel passage in a metering stroke of a high-pressure pump. In this pulsation reducing device, a pulsation damper is accommodated in a damper chamber communicating with a pressurizing chamber via a fuel passage, and fuel pressure pulsation is reduced by elastic deformation of the pulsation damper. In general, a pulsation damper is formed by joining two metal diaphragms and forming a sealed space in which gas is enclosed.
In the pulsation reducing devices described in
In
しかしながら、特許文献1及び2に記載の脈動低減装置は、仮に支持部材の押圧力が小さくなり、金属ダイアフラムの周縁部が軸方向に大きく開くと、接合部の径内側に切り欠きがあるためその部分を起点に径外方向へクラックが進展することが懸念される。
また、特許文献3に記載の溶接ベローズは、特許文献1及び2に記載のパルセーションダンパと同様、接合部に作用する軸方向の引張り応力に対し切り欠きがあることで応力拡大係数が存在する形状であるので、接合部にクラックが生じ進展することが懸念される。特許文献1及び2、3で問題となっている切り欠きは主に応力拡大係数を考慮する上で開口形(モードI)と呼ばれている。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、接合部にクラックが生じることを抑制可能なパルセーションダンパ、並びにこれを用いた脈動減衰装置及び高圧ポンプを提供することにある。
However, in the pulsation reducing devices described in
Further, the welding bellows described in
This invention is made | formed in view of the said problem, and it is providing the pulsation damper which can suppress that a crack arises in a junction part, and a pulsation damping device and high-pressure pump using the same.
請求項1に係る発明によると、内燃機関の燃料供給系の燃圧脈動を低減する脈動低減装置に設けられるパルセーションダンパは、第1ダイアフラムと第2ダイアフラムとが接合され、第1ダイアフラム及び第2ダイアフラムの内側に気体が封入される密閉空間が形成される。このパルセーションダンパは、第1ダイアフラム、第2ダイアフラム及び接合部を有する。第1ダイアフラムは、燃圧脈動により弾性変形可能な第1作動部、この第1作動部の外周側から密閉空間側に凹む第1凹溝部、この第1凹溝部の外周側から密閉空間の外側に突出する第1凸縁部、及びこの第1凸縁部の外周側から第2ダイアフラム側へ延びる筒状の第1筒部を有する。第2ダイアフラムは、燃圧脈動により弾性変形可能な第2作動部、この第2作動部の外周側から密閉空間側に凹む第2凹溝部、この第2凹溝部の外周側から密閉空間の外側に突出する第2凸縁部、及びこの第2凸縁部の外周側から第1ダイアフラム側へ延びる筒状の第2筒部を有する。接合部は、第1ダイアフラムの第1筒部の軸方向の面と第2ダイアフラムの第2筒部の軸方向の面との接合により形成される。第1作動部及び第2作動部の径外側の曲率半径をR1、第1凹溝部及び第2凹溝部の曲率半径をR2、第1凸縁部及び第2凸縁部の曲率半径をR3とすると、R1、R2、R3の関係は、R1>R2>R3である。
各ダイアフラムの第1筒部と第2筒部の軸方向の面が互いに付き合わされ、接合されることにより接合部が形成されるので、この接合部に応力集中することが回避される。つまり、パルセーションダンパは、軸方向の引張り応力に対し接合部に切り欠きが無いため応力拡大係数が存在しない形状とすることができる。したがって、クラックが生じ難く、クラックが進展することを抑制することができる。
また、R1、R2、R3の関係をR1>R2>R3とすることで、第1作動部及び第2作動部の剛性が最も低く、第1凹溝部及び第2凹溝部、第1凸縁部及び第2凸縁部の順に剛性が高くなる。このため、パルセーションダンパの弾性変形により、第1作動部及び第2作動部に応力が最も大きく作用し、第1凹溝部及び第2凹溝部、第1凸縁部及び第2凸縁部の順に応力が小さく作用する。これにより、第1筒部、第2筒部及びその接合部に応力が作用することを抑制することができる。
さらに、第1凸縁部及び第2凸縁部の剛性を最も高くすることで、第1筒部及び第2筒部の径方向の変形が抑制される。したがって、接合部の応力が過大になることを防ぐことができる。
According to the first aspect of the present invention, in the pulsation damper provided in the pulsation reducing device for reducing the fuel pressure pulsation of the fuel supply system of the internal combustion engine, the first diaphragm and the second diaphragm are joined, and the first diaphragm and the second diaphragm are joined. A sealed space in which gas is sealed is formed inside the diaphragm. The pulsation damper has a first diaphragm, a second diaphragm, and a joint portion. The first diaphragm includes a first working part that can be elastically deformed by fuel pressure pulsation, a first groove part that is recessed from the outer peripheral side of the first working part to the sealed space side, and from the outer peripheral side of the first groove part to the outside of the sealed space. It has the 1st convex edge part which protrudes, and the cylindrical 1st cylinder part extended from the outer peripheral side of this 1st convex edge part to the 2nd diaphragm side. The second diaphragm includes a second working part that can be elastically deformed by fuel pressure pulsation, a second groove part that is recessed from the outer peripheral side of the second working part to the sealed space side, and from the outer peripheral side of the second groove part to the outside of the sealed space. A protruding second convex edge portion and a cylindrical second cylindrical portion extending from the outer peripheral side of the second convex edge portion to the first diaphragm side are provided. The joining portion is formed by joining the axial surface of the first cylindrical portion of the first diaphragm and the axial surface of the second cylindrical portion of the second diaphragm. The radius of curvature of the outer diameter of the first working part and the second working part is R1, the radius of curvature of the first concave groove part and the second concave groove part is R2, and the radius of curvature of the first convex edge part and the second convex edge part is R3. Then, the relationship between R1, R2, and R3 is R1>R2> R3.
Since the axial surfaces of the first cylindrical portion and the second cylindrical portion of each diaphragm are brought into contact with each other and joined together, a joined portion is formed, so that stress concentration on the joined portion is avoided. That is, the pulsation damper can be formed into a shape that does not have a stress intensity factor because there is no notch in the joint with respect to the tensile stress in the axial direction. Therefore, it is difficult for cracks to occur, and the cracks can be prevented from progressing.
Further, by setting the relationship of R1, R2, and R3 to R1>R2> R3, the first operating portion and the second operating portion have the lowest rigidity, and the first concave groove portion, the second concave groove portion, and the first convex edge portion. And rigidity becomes high in order of the 2nd convex edge part. For this reason, due to the elastic deformation of the pulsation damper, the stress acts most on the first working part and the second working part, and the first concave groove part, the second concave groove part, the first convex edge part, and the second convex edge part. In order, the stress acts small. Thereby, it can suppress that a stress acts on a 1st cylinder part, a 2nd cylinder part, and its junction part.
Furthermore, the deformation | transformation of the radial direction of a 1st cylinder part and a 2nd cylinder part is suppressed by making the rigidity of a 1st convex edge part and a 2nd convex edge part the highest. Therefore, it can prevent that the stress of a junction part becomes excessive.
請求項2に係る発明によると、第1作動部と第2作動部との高さをH1、第1凹溝部と第2凹溝部との間の高さをH2、第1凸縁部と第2凸縁部との高さをH3とすると、H1、H2、H3の関係は、H1>H3>H2である。
H1>H3の関係により第1筒部及び第2筒部の軸方向の距離が短くなるので、密閉空間の気圧が第1筒部及び第2筒部の内壁に作用する面積が小さくなる。また、第1作動部、第2作動部が受圧する面積が第1筒部と第2筒部の面積より大きい。このため接合部の径外方向に作用する荷重を小さくすることができる。
また、H1>H3>H2の関係により、外圧が高くなり第1作動部と第2作動部とが弾性変形し互いに軸方向に近づいたとき、第1凹溝部と第2凹溝部の内壁同士が当接する。そのため、第1作動部及び第2作動部の径外側の部分(曲率半径R1の部分)が大きく変形することで、第1筒部、第2筒部及び接合部に応力が作用することを抑制することができる。したがって、接合部に破壊に至るような荷重が生じることを抑制することができる。
According to the invention of
Since the axial distance between the first tube portion and the second tube portion is shortened due to the relationship of H1> H3, the area where the air pressure in the sealed space acts on the inner walls of the first tube portion and the second tube portion is reduced. In addition, the areas received by the first operating part and the second operating part are larger than the areas of the first cylinder part and the second cylinder part. For this reason, the load which acts on the radial direction of a junction part can be made small.
Further, due to the relationship of H1>H3> H2, when the external pressure becomes high and the first working part and the second working part are elastically deformed and approach each other in the axial direction, the inner walls of the first concave groove part and the second concave groove part are Abut. Therefore, it is possible to prevent stress from acting on the first cylinder part, the second cylinder part, and the joint part by largely deforming the outer diameter part (the part having the curvature radius R1) of the first action part and the second action part. can do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a load that causes destruction at the joint.
請求項3に係る発明によると、第1凸縁部又は第2凸縁部の外径をDv、接合部の外径をDwとすると、DwとDvの関係は、Dw<Dvである。
これにより、パルセーションダンパを支持する支持部材をパルセーションダンパの径外側に設け、パルセーションダンパを脈動低減装置のダンパ室に設置する場合、その支持部材と接合部とが当接することを抑制することができる。したがって、接合部の摩耗等が抑制されるので、接合部にクラックが生じるような状態を抑制することができる。
According to the invention which concerns on
As a result, when the support member for supporting the pulsation damper is provided outside the pulsation damper and the pulsation damper is installed in the damper chamber of the pulsation reducing device, the contact between the support member and the joint is suppressed. be able to. Therefore, since wear and the like of the joint portion are suppressed, it is possible to suppress a state in which a crack occurs in the joint portion.
請求項4に係る発明によると、内燃機関の燃料供給系に設けられる高圧ポンプの加圧室から燃料通路に排出される燃料による燃圧脈動を脈動低減装置が低減する。この脈動低減装置は、燃料通路を経由して加圧室に連通するダンパ室を形成するダンパハウジングと、ダンパ室に収容される請求項1に記載のパルセーションダンパと、パルセーションダンパをダンパ室に支持する支持部材とを備える。パルセーションダンパは、上述した請求項1に係る発明と同様の作用効果を奏する。このため、脈動低減装置は、パルセーションダンパを支持する支持部材に接合部の保護機能を必要としなくなる。また、パルセーションダンパを固定する支持力は圧力脈動と燃料流れ及び振動のみで決定されるので従来と比較して支持する荷重が小さく、パルセーションダンパの支持部材が接触する部分の摩耗はほとんど存在しない。したがって、脈動低減装置は、支持部材の簡素化により、設計の自由度を高めることができる。また、脈動低減装置は、パルセーションダンパ及び支持部材の組み付け工数を削減することができる。 According to the invention of claim 4, the pulsation reducing device reduces the fuel pressure pulsation caused by the fuel discharged to the fuel passage from the pressurizing chamber of the high pressure pump provided in the fuel supply system of the internal combustion engine. The pulsation reducing device includes: a damper housing that forms a damper chamber that communicates with a pressurizing chamber via a fuel passage; the pulsation damper that is housed in the damper chamber; and the pulsation damper that is disposed in the damper chamber. And a support member that supports the device. The pulsation damper has the same operational effects as the invention according to claim 1 described above. For this reason, the pulsation reducing device does not need a protective function of the joint portion in the support member that supports the pulsation damper. Also, since the supporting force to fix the pulsation damper is determined only by pressure pulsation, fuel flow and vibration, the supporting load is small compared to the conventional and there is almost no wear on the part where the pulsation damper support member contacts do not do. Therefore, the pulsation reducing device can increase the degree of freedom in design by simplifying the support member. Moreover, the pulsation reducing device can reduce the man-hours for assembling the pulsation damper and the support member.
請求項5に係る発明によると、高圧ポンプは、プランジャと、プランジャの往復移動により燃料を加圧する加圧室、及びこの加圧室に連通するダンパ室を有するポンプボディと、ダンパ室に設けられる請求項1に記載のパルセーションダンパと、加圧室とダンパ室との間の燃料通路を開放又は閉塞する吸入弁部と、加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出弁部とを備える。請求項1に記載のパルセーションダンパを高圧ポンプに適用することで、例えばパルセーションダンパの支持部材の簡素化などにより、ダンパ室の燃料流れを円滑にし、ダンパ室の脈動低減性能を向上することができる。また、パルセーションダンパ及び支持部材の組み付け工数を削減することができる。
According to the invention of
請求項6に係る発明によると、第1作動部と第2作動部との高さをH1、第1凹溝部と第2凹溝部との間の高さをH2、第1凸縁部と第2凸縁部との高さをH3とすると、H1、H2、H3の関係は、H3>H1>H2である。
これにより、外圧が高くなり第1作動部と第2作動部とが弾性変形し互いに軸方向に近づいたとき、第1凹溝部と第2凹溝部の内壁同士が当接する。そのため、第1作動部及び第2作動部の径外側の部分(曲率半径R1の部分)が大きく変形することで、第1筒部、第2筒部及び接合部に応力が作用することを抑制することができる。したがって、接合部に破壊に至るような荷重が生じることを抑制することができる。
According to the invention of
As a result, when the external pressure is increased and the first operating portion and the second operating portion are elastically deformed and approach each other in the axial direction, the inner walls of the first groove portion and the second groove portion come into contact with each other. Therefore, it is possible to prevent stress from acting on the first cylinder part, the second cylinder part, and the joint part by largely deforming the outer diameter part (the part having the curvature radius R1) of the first action part and the second action part. can do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a load that causes destruction at the joint.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるパルセーションダンパを図1、図2に示し、このパルセーションダンパを備える脈動低減装置の適用される内燃機関の燃料供給系の概略構成図を図3に示す。また、パルセーションダンパを備える高圧ポンプを図4に示し、その部分拡大図を図5に示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 show a pulsation damper according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a fuel supply system of an internal combustion engine to which a pulsation reducing device including the pulsation damper is applied. Moreover, the high pressure pump provided with a pulsation damper is shown in FIG. 4, and the partial enlarged view is shown in FIG.
先ず、内燃機関の燃料供給系1について、図3を参照して説明する。
燃料供給系1は、燃料タンク2、低圧ポンプ3、高圧ポンプ10、デリバリパイプ4、及び脈動低減装置5等を備えている。
高圧ポンプ10は、燃料タンク2から低圧ポンプ3によって汲み上げられる燃料を加圧し、デリバリパイプ4へ圧送する。デリバリパイプ4に貯留された高圧燃料は、デリバリパイプ4に接続するインジェクタ6により図示しない内燃機関の気筒内に噴射される。
高圧ポンプ10は、加圧室121の容積を可変するプランジャ13を備えている。プランジャ13は、タペット9を介してカムシャフト7に駆動され、軸方向に往復移動することで加圧室121の燃料を加圧する。
高圧ポンプ10の吸入弁部30は、プランジャ13が下死点から上死点へ移動する所定時刻まで、燃料通路100を開放し、加圧室121の燃料を低圧ポンプ3側の燃料通路100へ排出する。この吸入弁部30を駆動する電磁駆動部70にコントローラ8から電流が供給されると、吸入弁部30は燃料通路100を閉塞する。これにより、加圧室121からデリバリパイプ4へ圧送される燃料の量が決定される。
脈動低減装置5は、吸入弁部30の低圧ポンプ3側の燃料通路100に設けられ、加圧室121から排出される燃料により生じる燃圧脈動を低減する。この脈動低減装置5にパルセーションダンパ50が設置されている。
First, the fuel supply system 1 of the internal combustion engine will be described with reference to FIG.
The fuel supply system 1 includes a
The high-
The high-
The
The
次に、脈動低減装置5を備える高圧ポンプ10の基本構成および作動について、図4及び図5を参照して説明する。
高圧ポンプ10は、ポンプボディ11、プランジャ13、脈動低減装置5、吸入弁部30、電磁駆動部70、及び吐出弁部90などを備えている。
Next, the basic configuration and operation of the high-
The high-
ポンプボディ11とプランジャ13について説明する。
ポンプボディ11は、円筒状のシリンダ14が形成されている。シリンダ14には、プランジャ13が軸方向に往復移動可能に収容されている。プランジャ13の加圧室121と反対側に設けられたヘッド17は、スプリング座18と結合している。スプリング座18と後述するオイルシールホルダ25との間には、スプリング19が設けられている。スプリング19は、一方の端部がオイルシールホルダ25に当接し、他方の端部がスプリング座18に当接しており、軸方向へ伸びる力を有している。このスプリング19の弾性力により、スプリング座18は内燃機関のカムシャフト7の方向へ付勢される。これにより、プランジャ13は、タペット9を介してカムシャフト7のカムと接することで軸方向に往復移動する。プランジャ13の往復移動により、加圧室121の容積が変化することで燃料が加圧される。
The
The
次に、脈動低減装置5について説明する。
脈動低減装置5は、ダンパハウジング203、蓋部材12、パルセーションダンパ50及び支持部材40によって構成されている。
ポンプボディ11には、シリンダ14の反対側に、シリンダ側14に凹む有底筒状のダンパハウジング203が設けられている。ダンパハウジング203は、ポンプボディ11の外側に開口している。このダンパハウジング203の開口204を蓋部材12が塞いでいる。ダンパハウジング203と蓋部材12によって、ダンパ室200が形成される。
Next, the
The
The
ダンパ室200には、パルセーションダンパ50及びこのパルセーションダンパ50を支持する支持部材40が収容されている。
パルセーションダンパ50は、2枚の金属ダイアフラム51、61が接合され、この2枚のダイアフラム51、61の内側に所定圧の気体が封入される密閉空間300が形成されている。密閉空間300の気圧は、エンジン作動に必要な最低燃料圧力以上で燃料に発生するベーパ発生を抑制する圧力に対応できる封入圧力、例えば300kPaに設定されている。2枚の金属ダイアフラム51、61の板厚、材質、及びダンパ室に封入される流体の圧力等により、要求される耐久性、或いはその他の要求性能に応じてパルセーションダンパ50のばね常数が設定される。そして、このばね常数により、パルセーションダンパ50が低減する脈動周波数及び脈動減衰性能が決定される。また、ダンパ室200の容積により、パルセーションダンパ50の脈動低減効果が変化する。
パルセーションダンパ50の詳細については、後述する。
The
In the
Details of the
支持部材40は、断面が略コの字型の固定部41と、固定部41の開口側の端部から延びる爪部42と、支持部41から爪部42と反対側に延びる上側腕部43及び下側腕部44とを一体に有している。支持部材40は、パルセーションダンパ50の周方向に複数個設けられている。
固定部41は、パルセーションダンパ50の径外側からパルセーションダンパ50を支持している。爪部42は、パルセーションダンパ50の外周縁を軸方向の上下から挟み、固定部41からパルセーションダンパ50が外れること防止している。上側腕部43と下側腕部44は、それぞれダンパハウジング203の内壁に設けられた第1凹部205、第2凹部206に嵌合している。これにより、支持部材40は、パルセーションダンパ50をダンパ室200に固定している。
The
The fixing
ダンパ室200は、図示しない通路を通じて図示しない燃料入口と連通している。この燃料入口には燃料タンクから燃料が供給される。したがって、ダンパ室200には、燃料入口から通路を通じて燃料タンクの燃料が供給される。
The
続いて、吸入弁部30について説明する。
ポンプボディ11には、シリンダ14の中心軸と略垂直に筒部15が設けられている。筒部15の内側には供給通路101が形成されている。供給通路101は、深部が加圧室121に連通している。
Next, the
The
ダンパ室200と供給通路101とを導入通路111が連通している。燃料入口とダンパ室200との間の通路、ダンパ室200、導入通路111および供給通路101を経由して加圧室121に燃料が供給される。なお、燃料入口とダンパ室200との間の通路、導入通路111および供給通路101は、燃料通路100を構成する通路である。
An introduction passage 111 communicates the
弁ボディ31は、供給通路101に収容されている。弁ボディ31は、小径筒部32と大径筒部33を有している。大径筒部33の底部に凹テーパ状の弁座34が形成されている。
吸入弁35は弁ボディ31の大径筒部33の内側に配置されている。吸入弁35は、小径筒部32に設けられた孔の内壁に案内されて往復移動する。吸入弁35の弁座34側に、この弁座34に着座可能な凸テーパ状の外周面が形成されている。
The
The
弁ボディ31の大径筒部33の内壁にストッパ39が固定されている。このストッパ39は、吸入弁35の開弁方向(図4の右方向)への移動を規制する。ストッパ39の内側と吸入弁35との間には第1スプリング21が設けられている。第1スプリング21は、吸入弁35を弁座34に着座させる方向、すなわち閉弁方向へ付勢している。
ストッパ39には、ストッパ39の軸に対して傾斜する傾斜通路102が周方向に複数形成されている。
A
In the
次に電磁駆動部70について説明する。
電磁駆動部70は、コイル71、固定コア72、可動コア73、フランジ75などから構成される。コイル71は樹脂製のスプール78に巻回されている。固定コア72は磁性材料で作られ、コイル71の内側に収容されている。可動コア73は磁性材料で作られ、固定コア72と対向して配置されている。可動コア73は、フランジ75の内側に軸方向に往復移動可能に収容されている。
Next, the
The
フランジ75は磁性材料で作られ、ポンプボディ11の筒部15に取り付けられている。固定コア72とフランジ75との間の磁気的な短絡を非磁性材料で作られた筒部材79が防止している。フランジ75は、固定コア72及びコネクタ77をポンプボディ11に保持するとともに、筒部15の端部を塞いでいる。フランジ75の中央に設けられた孔の内壁には、筒状のガイド筒76が取り付けられている。
ニードル38は略円筒状に形成され、ガイド筒76の内壁に案内されて往復移動する。ニードル38は、一方の端部が可動コア73と一体に組み付けられ、他方の端部が吸入弁35の電磁駆動部70側の端面に当接するように設置されている。
The
The
固定コア72と可動コア73との間に第2スプリング22が設けられている。この第2スプリング22は、ストッパ39側の第1スプリング21が吸入弁35を閉弁方向に付勢する力よりも強い力で、可動コア73を吸入弁35側へ付勢している。
コイル71に通電していないとき、可動コア73は固定コア72に吸引されず、第2スプリング22の弾性力により互いに離れている。このため、可動コア73と一体のニードル38が吸入弁35側へ移動し、ニードル38の端面が吸入弁35を押圧することで吸入弁35が開弁する。
A
When the
次に可変容積室122について説明する。
プランジャ13は、ヘッド17側に小径部131を有し、加圧室121側に大径部133を有している。小径部131と大径部133との接続部分には段差面132が形成される。段差面132に向き合うように、シリンダ14の端部に略円環状のプランジャストッパ23が設けられている。
プランジャストッパ23は、加圧室121側の端面に、加圧室121と反対側へ略円板状に凹む凹部231と、凹部231から径外方向へプランジャストッパ23の外縁まで延びる溝路232とを有している。プランジャストッパ23の中央部にはプランジャストッパ23を板厚方向に通じる孔233が形成されている。プランジャストッパ23は、孔233にプランジャ13の小径部131が挿通されている。また、プランジャストッパ23は、加圧室121側の端面がポンプボディ11の端面に当接している。
Next, the
The
The
ポンプボディ11には、シリンダ14が開口する側の外壁に、加圧室121側へ略円環状に凹む凹部105が設けられている。凹部105には、オイルシールホルダ25が嵌め込まれている。オイルシールホルダ25には、プランジャ13の小径部131が挿通されている。オイルシールホルダ25は、プランジャストッパ23との間にシール部材24を挟み、凹部105の内壁に固定されている。シール部材24は、小径部131周囲の燃料油膜の厚さを規制し、プランジャ13の摺動によるエンジンへの燃料のリークを抑制する。オイルシールホルダ25の加圧室121と反対側の端部には、オイルシール26が装着されている。オイルシール26は、小径部131周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ13の摺動によるオイルのリークを抑制する。
プランジャ13の段差面132、小径部131の外壁、シリンダ14の内壁、プランジャストッパ23の凹部231およびシール部材24に囲まれる空間により可変容積室122が形成される。
The
The
オイルシールホルダ25とポンプボディ11との間には、筒状通路106とこの筒状通路106に連通する環状通路107が形成されている。筒状通路106はプランジャストッパ23の溝路232に連通している。環状通路107はポンプボディ11に形成された戻し通路108を経由してダンパ室200に連通している。このように、溝路232、筒状通路106、環状通路107及び戻し通路108が順に連通することで、可変容積室122とダンパ室200とが連通する。
Between the
可変容積室122の容積は、プランジャ13の往復移動に応じて容積が変化する。
調量行程でプランジャ13が上昇すると、加圧室121の容積が減少し、可変容積室122の容積が増大する。ここで、大径部133と可変容積室122の断面積比は概ね1:0.6である。したがって、加圧室121の容積の減少分と可変容積室122の容積の増加分の比も1:0.6となる。よって、加圧室121がダンパ室200側へ排出した低圧燃料の容積の約60%が、ダンパ室200から戻し通路108、環状通路107、筒状通路106及び溝路232を経由して可変容積室122に吸入される。これにより、燃圧脈動の伝達が約60%低減される。
The volume of the
When the
一方、吸入行程でプランジャ13が下降すると、加圧室121の容積が増大し、可変容積室122の容積が減少する。したがって、加圧室121がダンパ室200から燃料を吸入すると同時に、可変容積室122の燃料がダンパ室200へ送り出される。このとき、加圧室121が吸入する燃料の約60%が可変容積室122から供給され、残りの約40%が燃料入口から吸入される。これにより、加圧室121への燃料の吸入効率が向上する。
On the other hand, when the
次に吐出弁部90について説明する。
吐出弁部90は、加圧室121において加圧された燃料の排出を許容または遮断する。この吐出弁部90は、吐出弁92、規制部材93、スプリング94などから構成されている。
ポンプボディ11には、シリンダ14の中心軸と略垂直に吐出通路114が形成されている。吐出通路114は、加圧室121と燃料出口91とを連通している。
吐出弁92は、有底筒状に形成され、吐出通路114に往復移動可能に収容されている。吐出弁92は、吐出通路114に形成された弁座95に着座することで吐出通路114を閉塞し、弁座95から離座することで吐出通路114を開放する。
吐出弁92の燃料出口91側に設けられた筒状の規制部材93は、吐出通路114の内壁に固定されている。規制部材93は、吐出弁92の燃料出口91側への移動を規制する。
スプリング94は、一端が規制部材93に当接し、他端が吐出弁92に当接している。スプリング94は、吐出弁92を加圧室121側へ付勢している。
Next, the
The
A
The
A cylindrical regulating
One end of the
加圧室121の燃圧が上昇し、加圧室121側の燃料から吐出弁92が受ける力がスプリング94の弾性力と燃料出口91側の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、吐出弁92は弁座95から離座する。これにより、加圧室121内の燃料は、燃料出口91から高圧ポンプ10の外部へ吐出される。
一方、加圧室121の燃圧が低下し、加圧室121側の燃料から吐出弁92が受ける力がスプリング94の弾性力と燃料出口91側の燃料から受ける力との和よりも小さくなると、吐出弁92は弁座95に着座する。これにより、燃料出口91側の燃料が加圧室121へ逆流することが防止される。
When the fuel pressure in the pressurizing
On the other hand, when the fuel pressure in the pressurizing
次に高圧ポンプ10の作動について説明する。
(1)吸入行程
プランジャ13が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室121の燃料が減圧される。このとき、コイル71への通電が停止され、吸入弁35は開弁状態となり、供給通路101と加圧室121とが連通する。一方、吐出弁92は弁座95に着座し、吐出通路114を閉塞する。これにより、ダンパ室200の燃料が供給通路101を経由して加圧室121に吸入される。このとき、第1ダイアフラム51及び第2ダイアフラム61の作動部52、62が膨張することで、ダンパ室容積の燃料減少を抑制すると共に燃料吸入を補助する効果を発揮する。
Next, the operation of the high-
(1) Suction stroke When the
(2)調量行程
プランジャ13が下死点から上死点に向かって上昇するとき、所定の時期まではコイル71への通電が停止され、吸入弁35は開弁状態を維持する。このため、加圧室121の低圧燃料が供給通路101を経由してダンパ室200に戻される。このとき、第1ダイアフラム51及び第2ダイアフラム61の作動部52、62が収縮することで、ダンパ室容積の燃料増大を抑制する効果を発揮する。
(2) Metering stroke When the
調量行程の途中の所定の時刻にコネクタ77の端子74からコイル71へ通電されると、コイル71に発生する磁界によって、固定コア72と可動コア73との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が第2スプリング22の弾性力と第1スプリング21の弾性力との差よりも大きくなると、可動コア73及び可動コア73と一体のニードル38は固定コア72側へ移動する。すると、吸入弁35とニードル38とが離間し、吸入弁35は、第1スプリング21の弾性力、及び加圧室121からダンパ室200側へ排出される低圧燃料の流れによって生ずる力によって、弁座34側へ移動する。その結果、吸入弁35が弁座34に着座し、閉弁状態となる。
When current is supplied from the
吸入弁35が閉弁することで供給通路101の燃料の流れが遮断され、加圧室121からダンパ室200へ低圧燃料を戻す調量行程は終了する。すなわち、コイル71の通電時刻を調整することにより、加圧室121からダンパ室200へ戻される低圧燃料の量が調整される。これにより、加圧室121で加圧される燃料の量が決定される。
When the
(3)加圧行程
加圧室121とダンパ室200との間の燃料の流れが遮断された状態で、プランジャ13がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室121の燃料の圧力は上昇する。加圧室121の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、吐出弁92がスプリング94の弾性力及び燃料出口側の燃圧に抗して開弁する。これにより、加圧室121で加圧された燃料は吐出通路114を経由して燃料出口91から吐出する。
(3) Pressurization stroke When the flow of fuel between the
プランジャ13が上死点まで上昇するとコイル71への通電が停止され、吸入弁35は再び開弁状態となる。そして、プランジャ13は再び下降し、再び吸入行程が行われる。
このように(1)から(3)の行程を繰り返すことで、高圧ポンプ10は吸入した燃料を加圧して吐出する。
When the
Thus, by repeating the steps (1) to (3), the high-
次に、脈動低減装置5に設置されるパルセーションダンパ50について図1及び図2を参照し、詳細に説明する。
第1ダイアフラム51は、第1作動部52、第1凹溝部53、第1凸縁部54及び第1筒部55を一体で有し、腐食性物質に侵されない弾性率の高い金属板のプレス加工により形成されている。
作動領域となる第1作動部52は、中央部分の略円板状の円板部521及びこの円板部521の周囲の曲面部522を有し、略ドーム状に形成されている。
第1凹溝部53は、縦断面が密閉空間300側に凹む円弧状に形成され、第1作動部52の外周側に環状に設けられている。
第1凸縁部54は、縦断面が密閉空間300の外側に突出する円弧状に形成され、第1凹溝部53の外周側に環状に設けられている。
第1筒部55は、第1凸縁部54の外周側から第2ダイアフラム61側へ延び、筒状に形成されている。
第1作動部52の曲面部522の曲率半径をR1、第1凹溝部53の曲率半径をR2、第1凸縁部54の曲率半径をR3とする。第1ダイアフラム51は、第1作動部52の曲面部522、第1凹溝部53及び第1凸縁部54の曲率半径が、R1>R2>R3となるように形成されている。
Next, the
The
The
The
The first
The
The radius of curvature of the
第2ダイアフラム61は、第2作動部62、第2凹溝部63、第2凸縁部64及び第2筒部65を有する。第2ダイアフラム61の第2作動部62、第2凹溝部63、第2凸縁部64及び第2筒部65の構成は、上述した第1ダイアフラム51の第1作動部52、第1凹溝部53、第1凸縁部54及び第1筒部55の構成と実質的に同一である。
The
第1作動部52と第2作動部2との高さをH1、第1凹溝部53と第2凹溝部63との間の高さをH2、第1凸縁部54と第2凸縁部64との高さをH3とする。パルセーションダンパ50は、これらの高さがH1>H3>H2となるように形成されている。なお、H2>0となるように形成され、第1凹溝部53と第2凹溝部63とが軸方向に弾性変形可能である。
The height between the
第1ダイアフラム51の第1筒部55の軸方向の面と第2ダイアフラム61の第2筒部65の軸方向の面とが互いに付き合わされ、レーザー溶接などにより接合されることで接合部56が形成される。第1ダイアフラム51と第2ダイアフラム61の内側に形成される密閉空間300には、エンジン作動に必要な最低燃料圧力以上で燃料に発生するベーパ発生を抑制する圧力に対応できる封入圧力、例えば300kPaの気体が封入される。
上述した形状のパルセーションダンパ50は、第1作動部52及び第2作動部の面積が広いので、密閉空間300の気圧により、接合部56に軸方向の引張り応力が支配的に作用する。この軸方向の引張り応力に対し、接合部56から第1筒部55及び第2筒部65が軸方向に延びているので、接合部56に応力集中することが回避される。したがって、パルセーションダンパ50は、軸方向の引張り応力に対し接合部56に切り欠きが無いため応力拡大係数が存在しない形状である。したがって、接合部56にクラックが生じ難く、クラックが進展することを抑制することができる。
The axial surface of the first
Since the
本実施形態のパルセーションダンパ50は、パルセーションダンパ50の設けられるダンパ室200の燃圧脈動に伴い第1作動部52と第2作動部62とが弾性変形することで、ダンパ室200の容積を可変し、燃圧脈動を低減する。このとき、第1ダイアフラム51は、第1作動部52の第1曲面部522、第1凹溝部53及び第1凸縁部54の曲率半径が、R1>R2>R3となるように形成されているので、第1作動部52の剛性が最も低く、第1凹溝部53、第1凸縁部54の順に剛性が高い。また、第1ダイアフラム51と同様に第2ダイアフラム61においても第2作動部62の剛性が最も低く、第2凹溝部63、第2凸縁部64の順に剛性が高い。このため、第1作動部52と第2作動部62とが弾性変形するとき、剛性の低い第1作動部52の第1曲面部522及び第2作動部62の第2曲面部622で振動が最も吸収される。したがって、第1作動部52及び第2作動部62に最も大きく応力が作用し、第1凹溝部53及び第2凹溝部63、第1凸縁部54及び第2凸縁部64の順に応力が小さく作用する。これにより、第1筒部55、第2筒部65及びその接合部56に応力が作用することが抑制される。
さらに、第1凸縁部54及び第2凸縁部64の剛性を最も高くすることで、第1筒部55及び第2筒部65の径方向の変形が抑制される。したがって、接合部56の応力が過大になることを防ぐことができる。
The
Furthermore, the radial deformation of the first
本実施形態のパルセーションダンパ50は、H1>H3>H2の関係により、ダンパ室200の燃圧が高くなり、第1作動部52及び第2作動部62、並びに第1凹溝部53及び第2凹溝部63が弾性変形し互いに軸方向に近づいたとき、第1凹溝部53の内壁と第2凹溝部63の内壁が当接する。そのため、第1作動部52の曲面部522と第2作動部62の曲面部622が大きく弾性変形することで、第1凸縁部54、第1筒部55、第2凸縁部64、第2筒部65の弾性変形が抑制される。したがって、接合部56に応力が作用することを抑制することができる。
また、H1>H3の関係により、第1作動部52と第2作動部62が密閉空間300の気圧を受圧する面積は、第1筒部55と第2筒部65が密閉空間300の気圧を受圧する面積よりも大きい。このため、接合部56の径外方向に作用する荷重を小さくすることができる。したがって、接合部56にクラックが生じることを抑制することができる。
In the
In addition, due to the relationship of H1> H3, the area where the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態によるパルセーションダンパを図6に示す。
本実施形態のパルセーションダンパ501は、第1凸縁部541の曲率半径R4が第1実施形態の曲率半径R3よりも小さく形成されている。第2凸縁部641の曲率半径も同様に第1実施形態の曲率半径R3よりも小さく形成されている。
また、第1凸縁部541と第2凸縁部641との高さH4が、第1実施形態の高さH3よりも近く形成されている。
(Second Embodiment)
A pulsation damper according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
The
Further, the height H4 of the first
第1凸縁部541及び第2凸縁部641の曲率半径R4を小さく形成することで、第1凸縁部541及び第2凸縁部641の剛性を高めることができる。これにより、第1筒部551及び第2筒部652の径方向の弾性変形を抑制し、接合部56に作用する応力が過大になることを抑制することができる。
また、第1凸縁部541と第2凸縁部641との高さH4を近くすることで、第1筒部551、第2筒部652及び接合部56は、密閉空間300の気圧を受圧する面積をさらに小さくし、接合部56の径外方向に作用する荷重を小さくすることができる。したがって、接合部56にクラックが生じることを確実に抑制することができる。
By forming the curvature radius R4 of the first
In addition, the first
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態によるパルセーションダンパを図7及び図8に示す。
本実施形態のパルセーションダンパ502は、第1筒部552の接合部56側と第2筒部652の接合部56側が互いに径方向内側に傾斜して接合されている。このため、第1凸縁部54及び前記第2凸縁部64の外径Dvと接合部の外径Dwとは、Dw<Dvの関係にある。
このため、支持部材40の固定部41の内壁と接合部56とが当接することを抑制することができる。したがって、接合部56の摩耗等が抑制されるので、接合部56にクラックが生じる様な状態を抑制することができる。
本実施形態の支持部材40がパルセーションダンパ502の固定に必要とされる支持力は、ダンパ室200の圧力脈動と燃料流れ及びパルセーションダンパ502の振動のみで決定されるので、従来の支持部材40に必要とされる支持力と比較して小さいものとなる。このため、パルセーションダンパ502の支持部材40が接触する部分の摩耗はほとんど存在しない。したがって、パルセーションダンパ502の耐久性を向上することができる。
また、支持部材40は、パルセーションダンパ502の接合部56の保護機能を必要としなくなるので、支持部材40の設計の自由度を高めることができる。また、パルセーションダンパ502及び支持部材40の組み付け工数を削減することができる。
(Third embodiment)
A pulsation damper according to a third embodiment of the present invention is shown in FIGS.
In the
For this reason, it can suppress that the inner wall of the fixing | fixed
Since the support force required for the
Further, since the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態によるパルセーションダンパの部分拡大図を図9に示す。
本実施形態のパルセーションダンパ503は、第1作動部52と第2作動部2との高さH1、第1凹溝部53と第2凹溝部63との間の高さH2、第1凸縁部54と第2凸縁部64との高さH3の関係が、H3>H1>H2となるように形成されている。
また、H1=H3>H2であってもよい。なお、H2>0となるように形成されていること、第1作動部52の曲面部522、第1凹溝部53及び第1凸縁部54の曲率半径が、R1>R2>R3となるように形成されていることは、上述した第1〜第3実施形態と同様である。
本実施形態においても、パルセーションダンパ503の設けられるダンパ室200の燃圧が高くなり、第1作動部52及び第2作動部62、並びに第1凹溝部53及び第2凹溝部63が弾性変形し互いに軸方向に近づいたとき、第1凹溝部53の内壁と第2凹溝部63の内壁が当接する。そのため、第1作動部52の曲面部522と第2作動部62の曲面部622が弾性変形することで、第1凸縁部54、第1筒部55、第2凸縁部64、第2筒部65の弾性変形が抑制される。したがって、接合部56に応力が作用することを抑制することができる。
本実施形態では、パルセーションダンパ503の軸方向の体格を小さくすることができる。したがって、ダンパ室200の容積を有効に活用し、脈動低減装置の設計の自由度を高めることができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows a partially enlarged view of the pulsation damper according to the fourth embodiment of the present invention.
The
Moreover, H1 = H3> H2 may be sufficient. In addition, it is formed so that it may become H2> 0, and the curvature radius of the
Also in the present embodiment, the fuel pressure in the
In the present embodiment, the
(他の実施形態)
上述した複数の実施形態では、第1ダイアフラム51は、第1作動部52の外周側に第1凹溝部53を1周形成し、この第1凹溝部53の外周側に第1凸縁部54を1周形成した。これに対し、本発明は、第1ダイアフラムに第1凹溝部及び第1凸縁部を複数形成してもよい。また、第2ダイアフラムも同様に第2凹溝部及び第2凸縁部を複数形成してもよい。
上述した複数の実施形態では、作動領域である第1作動部52の中央部分に円板部521を設け、この円板部521の周囲に曲面部522を設けた。これに対し、本発明は、第1作動部の円板部を波状に形成してもよい。第2作動部の円板部も同様に波状に形成してもよい。
上述した複数の実施形態では、パルセーションダンパ50を支持部材40を介してダンパ室200に設置した。これに対し、本発明は、支持部材を介することなく、又は支持部材をダンパハウジングまたは蓋部材と一体に形成し、パルセーションダンパをダンパハウジングまたは蓋部材に固定してもよい。
また、上述した複数の実施形態では、高圧ポンプ10と脈動低減装置5とを一体で構成した。これに対し、本発明は、高圧ポンプと脈動低減装置とを別体で構成し、高圧ポンプの吸入弁部と低圧ポンプとの間の燃料通路または低圧燃料配管に脈動低減装置を設けても良い。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の形態により実施することができる。
(Other embodiments)
In the plurality of embodiments described above, the
In the plurality of embodiments described above, the
In the plurality of embodiments described above, the
In the plurality of embodiments described above, the high-
Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
50:パルセーションダンパ、51:第1ダイアフラム、52:第1作動部、53:第1凹溝部、54:第1凸縁部、55:第1筒部、56:接合部、61:第2ダイアフラム、62:第2作動部、63:第2凹溝部、64:第2凸縁部、65:第2筒部、200:密閉空間 50: Pulsation damper, 51: 1st diaphragm, 52: 1st operation part, 53: 1st groove part, 54: 1st convex edge part, 55: 1st cylinder part, 56: Joint part, 61: 2nd Diaphragm, 62: 2nd operation part, 63: 2nd groove part, 64: 2nd convex edge part, 65: 2nd cylinder part, 200: Sealed space
Claims (6)
燃圧脈動により弾性変形可能な第1作動部、この第1作動部の外周側から前記密閉空間側に凹む第1凹溝部、この第1凹溝部の外周側から前記密閉空間の外側に突出する第1凸縁部、及びこの第1凸縁部の外周側から前記第2ダイアフラム側へ延びる筒状の第1筒部を有する第1ダイアフラムと、
燃圧脈動により弾性変形可能な第2作動部、この第2作動部の外周側から前記密閉空間側に凹む第2凹溝部、この第2凹溝部の外周側から前記密閉空間の外側に突出する第2凸縁部、及びこの第2凸縁部の外周側から前記第1ダイアフラム側へ延びる筒状の第2筒部を有する第2ダイアフラムと、
前記第1ダイアフラムの前記第1筒部の軸方向の面と前記第2ダイアフラムの前記第2筒部の軸方向の面との接合により形成される接合部と、を備え、
前記第1作動部及び前記第2作動部の外周側の曲率半径をR1、前記第1凹溝部及び前記第2凹溝部の曲率半径をR2、前記第1凸縁部及び前記第2凸縁部の曲率半径をR3とすると、R1、R2、R3の関係は、R1>R2>R3であることを特徴とするパルセーションダンパ。 A sealed space provided in a pulsation reducing device for reducing fuel pressure pulsation in a fuel supply system of an internal combustion engine, in which a first diaphragm and a second diaphragm are joined, and gas is sealed inside the first diaphragm and the second diaphragm. Is a pulsation damper formed,
A first working part that can be elastically deformed by fuel pressure pulsation, a first groove part that is recessed from the outer peripheral side of the first working part to the sealed space side, and a first part that protrudes outside the sealed space from the outer peripheral side of the first groove part. A first diaphragm having a first convex edge portion and a cylindrical first cylindrical portion extending from the outer peripheral side of the first convex edge portion to the second diaphragm side;
A second working part that can be elastically deformed by fuel pressure pulsation, a second recessed groove part that is recessed from the outer peripheral side of the second working part to the sealed space side, and a second projecting part from the outer peripheral side of the second recessed groove part to the outside of the sealed space. A second diaphragm having two convex edges and a cylindrical second cylinder extending from the outer peripheral side of the second convex edge to the first diaphragm;
A joining portion formed by joining an axial surface of the first cylindrical portion of the first diaphragm and an axial surface of the second cylindrical portion of the second diaphragm;
The radius of curvature of the outer periphery side of the first working part and the second working part is R1, the radius of curvature of the first concave groove part and the second concave groove part is R2, the first convex edge part and the second convex edge part. The pulsation damper is characterized in that the relation of R1, R2, and R3 is R1>R2> R3, where R3 is a radius of curvature.
前記燃料通路を経由して前記加圧室に連通するダンパ室を形成するダンパハウジングと、
前記ダンパ室に収容される請求項1〜3のいずれか一項に記載のパルセーションダンパと、
前記パルセーションダンパを前記ダンパ室に支持する支持部材と、を備えることを特徴とする脈動減衰装置。 A pulsation reducing device for reducing fuel pressure pulsation caused by fuel discharged from a pressurizing chamber of a high pressure pump provided in a fuel supply system of an internal combustion engine to a fuel passage,
A damper housing forming a damper chamber communicating with the pressurizing chamber via the fuel passage;
The pulsation damper as described in any one of Claims 1-3 accommodated in the said damper chamber,
And a support member for supporting the pulsation damper in the damper chamber.
内燃機関のカムシャフトの回転により駆動されるプランジャと、
前記プランジャの往復移動により燃料を加圧する加圧室、及びこの加圧室に連通するダンパ室を有するポンプボディと、
前記ダンパ室に設けられる請求項1〜3のいずれか一項に記載のパルセーションダンパと、
前記加圧室と前記ダンパ室との間の燃料通路を開放又は閉塞し、加圧室で加圧される燃料の量を調整する吸入弁部と、
前記加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出弁部と、を備えることを特徴とする高圧ポンプ。 A high pressure pump provided in a fuel supply system of an internal combustion engine,
A plunger driven by rotation of a camshaft of the internal combustion engine;
A pump body having a pressurizing chamber for pressurizing fuel by reciprocating movement of the plunger, and a damper chamber communicating with the pressurizing chamber;
The pulsation damper as described in any one of Claims 1-3 provided in the said damper chamber,
A suction valve portion that opens or closes a fuel passage between the pressurizing chamber and the damper chamber and adjusts the amount of fuel pressurized in the pressurizing chamber;
A high-pressure pump comprising: a discharge valve portion that discharges fuel pressurized in the pressurizing chamber.
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