JP2012132414A

JP2012132414A - 高圧ポンプ

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Publication number: JP2012132414A
Application number: JP2010287337A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Akita; 龍彦秋田; Kenichi Saito; 健一齋藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: CN103282640B; EP2655851B1; US20130266465A1; WO2012085635A1; JP5195893B2; US9567985B2; CN103282640A; EP2655851A1

Abstract

【課題】高圧ポンプ内の燃料の温度上昇を抑制でき、高圧ポンプの吐出量制御への悪影響を抑制できるようにする。
【解決手段】高圧ポンプ１は、往復移動可能なプランジャ１３と、このプランジャ１３によって燃料が加圧される加圧室１２１および加圧室１２１の燃料が流通する燃料室１６を有するハウジング１１とを備える。また、プランジャ１３を加圧室１２１の容積が増大する方向に付勢するスプリング１９と、ハウジング１１に固定され、スプリング１９の一端が当接されるスプリングシート２５とを備え、スプリングシート２５の底部２５１とハウジング１１との間には燃料が流通する通路１０７が設けられ、この通路１０７がハウジング１１に形成された通路１０８を介して燃料室１６に連通されており、スプリングシート２５の底部２５１の通路１０７に臨む上面２５２は、断熱部材２７によって覆われている。
【選択図】図３

Description

本発明は、高圧ポンプに関する。

高圧ポンプは、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関のインジェクタに燃料を供給するもので、往復移動可能なプランジャと、プランジャによって燃料が加圧される加圧室および加圧室の燃料が流通する燃料室を有するハウジングとを備えた構成とされている。このような高圧ポンプとして、プランジャの往復移動によって生じる燃料の圧力脈動を減衰するダンパ装置を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された高圧ポンプは、プランジャを加圧室の容積が増大する方向に付勢するスプリングと、ハウジングに固定され、スプリングの一端が当接されるスプリングシート（特許文献１ではオイルシールホルダ２５）とを備えている。そして、スプリングシートの底部とハウジングとの間には、燃料が流通する空間（特許文献１では通路１０７）が設けられており、この空間がハウジングに形成された燃料通路（特許文献１では通路１０８）を介して燃料室に連通されている。

しかし、スプリングシートは、カム、スプリングなどを潤滑するエンジンオイルの熱を受けて高温となり、そのスプリングシートから上記空間を流通する燃料が受熱して、高圧ポンプ内の燃料の温度が全体的に高くなる可能性がある。そして、これに起因して、高圧ポンプ内にベーパが発生し、高圧ポンプの吐出量制御に悪影響を及ぼす可能性がある。特に、フューエルカット時や、エンジンが高負荷運転状態から停止されるなどしたとき（いわゆる高温デッドソーク時）などには、インジェクタへの燃料供給が停止され、高温となった燃料が高圧ポンプ内に留まるため、そのような問題が懸念される。

特開２０１０−１８５４１０号公報

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、高圧ポンプ内の燃料の温度上昇を抑制でき、高圧ポンプの吐出量制御への悪影響を抑制できるようにすることを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、往復移動可能なプランジャと、このプランジャによって燃料が加圧される加圧室および加圧室の燃料が流通する燃料室を有するハウジングとを備えた高圧ポンプであって、上記プランジャを上記加圧室の容積が増大する方向に付勢するスプリングと、上記ハウジングに固定され、上記スプリングの一端が当接されるスプリングシートとを備え、上記スプリングシートの底部と上記ハウジングとの間には燃料が流通する空間が設けられ、この空間が上記ハウジングに形成された燃料通路を介して上記燃料室に連通されており、上記底部の上記空間に臨む面は、断熱部材によって覆われていることを特徴としている。

上記構成によれば、スプリングシートに設けた断熱部材によって、スプリングシートと上記空間を流通する燃料との熱交換が抑制されるので、上記空間を流通する燃料がスプリングシートから受ける受熱量を低減することができる。これにより、高圧ポンプ内の燃料の温度上昇を抑制することができるので、高圧ポンプ内のベーパの発生を抑制することができ、高圧ポンプの吐出量制御への悪影響を抑制することができる。

本発明において、上記スプリングシートの底部の内周縁から反加圧室側に延びる筒状の筒部と、上記ハウジングとの間にも、燃料が流通する環状の空間が設けられ、この環状の空間が上記空間に連通されており、上記筒部の内壁面のうち上記加圧室側の部分も、断熱部材によって覆われていることが好ましい。

上記構成によれば、スプリングシートに設けた断熱部材によって、スプリングシートと上記環状の空間を流通する燃料との熱交換も抑制されるので、上記環状の空間を流通する燃料がスプリングシートから受ける受熱量も低減することができる。これにより、高圧ポンプ内の燃料の温度上昇をさらに抑制することができる。その結果、高圧ポンプ内のベーパの発生をさらに抑制することができ、高圧ポンプの吐出量制御への悪影響をよりいっそう抑制することができる。

本発明において、上記断熱部材とスプリングシートとの間には、空気層が介在されていることが好ましい。

上記構成によれば、断熱部材とスプリングシートとが空気層を有する２重管構造とされるので、スプリングシートと上記空間を流通する燃料との熱交換を効果的に抑制できる。したがって、上記空間を流通する燃料がスプリングシートから受ける受熱量も効果的に低減することができる。これにより、高圧ポンプ内の燃料の温度上昇をさらに抑制することができ、高圧ポンプの吐出量制御への悪影響をよりいっそう抑制することができる。

ここで、上記断熱部材は、熱伝導率が低く且つ耐燃料性を有する材質によって形成されていることが好ましい。例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）によって断熱部材を形成すれば、断熱部材を安価に製造でき、スプリングシートへの断熱部材の装着を容易に行うことができる。

本発明によれば、スプリングシートに設けた断熱部材によって、スプリングシートと上記空間を流通する燃料との熱交換が抑制されるので、上記空間を流通する燃料がスプリングシートから受ける受熱量を低減することができる。これにより、高圧ポンプ内の燃料の温度上昇を抑制することができるので、高圧ポンプ内のベーパの発生を抑制することができ、高圧ポンプの吐出量制御への悪影響を抑制することができる。

実施形態に係る高圧ポンプの概略構成を示す断面図である。図１の高圧ポンプのダンパ装置およびその周辺を示す断面図である。図１の高圧ポンプのスプリングシートおよびその周辺を示す断面図である。図１の高圧ポンプの効果を説明するための図である。高圧ポンプの変形例を示す図３に対応する図である。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。以下では、本発明を車両の高圧ポンプに適用した実施形態について説明する。

図１に例示する高圧ポンプ１は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどのエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプであって、例えば、エンジンのヘッドカバーに取り付けられる。高圧ポンプ１は、ハウジング１１、プランジャ１３、弁ボディ３０、電磁駆動部７０、ダンパ装置１０、蓋部材１２などを備えている。

ハウジング１１は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどによって形成されている。ハウジング１１には、円筒状のシリンダ１４が形成されている。このシリンダ１４には、プランジャ１３が軸方向へ往復移動可能に支持されている。また、ハウジング１１には、導入通路１１１、吸入通路１１２、加圧室１２１、吐出通路１１４などが形成されている。

また、ハウジング１１は、筒部１５を有している。筒部１５の内部には、導入通路１１１と吸入通路１１２とを連通する通路１５１が形成されている。筒部１５は、シリンダ１４の中心軸と略垂直に形成されており、内径が途中で変化している。筒部１５の内径が変化する部分には、段差面１５２が形成されている。筒部１５の通路１５１には、弁ボディ３０が設けられている。

ハウジング１１と蓋部材１２との間には、燃料室１６が形成されている。燃料室１６には、図示しない燃料入口が形成され、この燃料入口は、図示しない低圧燃料配管と接続されている。燃料室１６には、低圧燃料配管から燃料入口を通じて、図示しない低圧燃料ポンプによって燃料タンクの燃料が供給されるようになっている。導入通路１１１は、燃料室１６と筒部１５の通路１５１とを連通している。吸入通路１１２は、一方の端部が加圧室１２１に連通している。吸入通路１１２の他方の端部は、段差面１５２の内側に開口している。導入通路１１１と吸入通路１１２とは、弁ボディ３０の内側を経由して接続されている。加圧室１２１は、吸入通路１１２とは反対側において吐出通路１１４と連通している。なお、実施形態では、これらの燃料通路を燃料通路１００で示している。

プランジャ１３は、ハウジング１１のシリンダ１４に軸方向へ往復移動可能に支持されている。プランジャ１３は、小径部１３１と、この小径部１３１よりも径が大きい大径部１３３とからなる。大径部１３３は、小径部１３１の加圧室１２１側に接続されており、小径部１３１との間に段差面１３２が形成されている。加圧室１２１は、大径部１３３の反小径部１３１側に形成されている。プランジャ１３の段差面１３２の反加圧室１２１側には、ハウジング１１に接する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、反加圧室１２１側へ略円板状に凹む凹部２３１と、この凹部２３１から径方向外側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。凹部２３１の径は、プランジャ１３の大径部１３３の外径と略同一に形成されている。凹部２３１の中央部には、プランジャストッパ２３を板厚方向に貫く孔２３３が形成されている。孔２３３には、プランジャ１３の小径部１３１が挿通されている。また、加圧室１２１側の端面がハウジング１１に接している。そして、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によって、略円環状の可変容積室１２２が形成されている。

シリンダ１４の反加圧室１２１側の端部の外側には、加圧室１２１側へ略円環状に凹む凹部１０５が形成されている。凹部１０５には、スプリングシート２５が嵌め込まれている。この実施形態では、スプリングシート２５は、シール部材２４およびオイルシール２６を支持するオイルシールホルダと一体的に形成されている。スプリングシート２５は、ハウジング１１に固定されている。スプリングシート２５とプランジャストッパ２３との間には、シール部材２４が挟まれている。シール部材２４は、内周側の例えばＰＴＦＥ製のシールリングと、外周側のＯリングとからなる。シール部材２４は、小径部１３１の周囲の燃料油膜の厚さを調整し、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。スプリングシート２５の反加圧室１２１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の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。

スプリングシート２５とハウジング１１との間には、環状の通路１０６および通路１０７が形成されている。通路１０７は、スプリングシート２５の底部２５１と、ハウジング１１との間に設けられた空間とされている。通路１０６は、スプリングシート２５の底部２５１の内周縁から反加圧室１２１側（図１では下方）に延びる筒状の内筒部２５４と、ハウジング１１との間に設けられた環状の空間とされている。なお、スプリングシート２５の底部２５１の外周縁から反加圧室１２１側に延びる筒状の外筒部２５５は、ハウジング１１に密着されている。

そして、これらの通路１０６と通路１０７とは互いに連通されている。また、ハウジング１１には、通路１０７と燃料室１６とを連通する通路１０８が形成されている。通路１０６とプランジャストッパ２３の溝路２３２とは互いに連通されている。このように、溝路２３２、通路１０６、通路１０７、および通路１０８がそれぞれ互いに連通されることによって、可変容積室１２２は、燃料室１６に連通されている。

プランジャ１３の小径部１３１の反大径部１３３側には、ヘッド１７が設けられており、このヘッド１７は、スプリングシート１８と結合されている。スプリングシート１８，２５との間には、スプリング１９が圧縮状態で設けられている。つまり、スプリング１９の一方の端部（加圧室１２１側の端部）がハウジング１１に固定されたスプリングシート２５の底部２５１に接し、他方の端部がヘッド１７と結合されたスプリングシート１８に接している。プランジャ１３は、図示しないタペットを介してカムと接することにより、往復駆動されるが、スプリング１９の弾性力によって、スプリングシート１８を介してタペットがカム側（図１では下方）へ付勢されている。つまり、スプリング１９は、プランジャ１３を加圧室１２１の容積が増大する方向に付勢している。

可変容積室１２２は、プランジャ１３の往復移動に応じて容積が変化する。調量行程または加圧行程でプランジャ１３の移動により加圧室１２１の容積が減少するとき、可変容積室１２２の容積が増大することによって、燃料通路１００に接続する燃料室１６から、通路１０８、通路１０７、通路１０６、および溝路２３２を通じて、可変容積室１２２に燃料が吸入される。また、調量行程においては、加圧室１２１から排出された低圧の燃料の一部を可変容積室１２２に吸入することができる。これにより、加圧室１２１からの燃料の排出による低圧燃料配管への燃圧脈動の伝達を抑制することができる。

一方、吸入行程でプランジャ１３の移動により加圧室１２１の容積が増大するとき、可変容積室１２２の容積が減少することによって、可変容積室１２２から燃料が燃料室１６へ送り出される。ここで、加圧室１２１の容積および可変容積室１２２の容積は、プランジャ１３の位置のみによって決定される。このため、加圧室１２１へ燃料が吸入されると同時に、可変容積室１２２から燃料が燃料室１６へ送り出されるので、燃料室１６の圧力低下が抑制され、燃料通路１００を通じて加圧室１２１へ吸入される燃料の量が増大する。これにより、加圧室１２１への燃料の吸入効率が向上する。

ハウジング１１の吐出通路１１４側には、燃料出口９１を形成する吐出弁部９０が設けられている。吐出弁部９０によって、加圧室１２１において加圧された燃料の排出が断続されるようになっている。吐出弁部９０は、逆止弁９２と規制部材９３とスプリング９４とを有している。逆止弁９２は、底部９２１と、この底部９２１から反加圧室１２１側へ筒状に延びる筒部９２２とから有底筒状に形成され、吐出通路１１４内に往復移動可能に設けられている。規制部材９３は、筒状に形成され、吐出通路１１４を形成するハウジング１１に固定されている。スプリング９４の一方の端部が規制部材９３に接し、他方の端部が逆止弁９２の筒部９２２に接している。逆止弁９２は、スプリング９４の弾性力により、ハウジング１１に設けられた弁座９５側へ付勢されている。逆止弁９２の底部９２１側の端部が弁座９５に着座することによって吐出通路１１４が閉鎖され、その端部が弁座９５から離座することによって吐出通路１１４が開放される。逆止弁９２が弁座９５とは反対側へ移動したとき、筒部９２２の反底部９２１側の端部が規制部材９３と接することによって逆止弁９２の移動が規制される。

加圧室１２１の燃料の圧力が上昇すると、加圧室１２１側の燃料から逆止弁９２が受ける力は増大する。そして、加圧室１２１側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の弾性力と、弁座９５の下流側の燃料、つまり、図示しないデリバリパイプ内の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、逆止弁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、逆止弁９２の筒部９２２に形成された通孔９２３および筒部９２２の内側を経由して燃料出口９１から高圧ポンプ１の外部へ吐出される。

一方、加圧室１２１の燃料の圧力が低下すると、加圧室１２１側の燃料から逆止弁９２が受ける力は減少する。そして、加圧室１２１側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の弾性力と、弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも小さくなると、逆止弁９２は弁座９５に着座する。これにより、デリバリパイプ内の燃料が吐出通路１１４を経由して加圧室１２１へ流入することが防止される。

弁ボディ３０は、ハウジング１１の通路１５１内に圧入され、係止部材２０などにより通路１５１の内側に固定されている。弁ボディ３０は、略環状の弁座部３１と、この弁座部３１から加圧室１２１側へ筒状に延びる筒部３２とを有している。弁座部３１の加圧室１２１側の壁面には、円環状の弁座３４が形成されている。

弁部材３５は、弁ボディ３０の筒部３２の内側に設けられている。弁部材３５は、略円板状の円板部３６と、この円板部３６の外縁から加圧室１２１側へ中空円筒状に延びるガイド部３７とを有する。円板部３６の弁座３４側の端部には、反弁座３４側へ略円板状に凹む凹部３９が形成されている。凹部３９を形成する弁部材３５の内周壁は、加圧室１２１へ向かうに従い径が小さくなるテーパ状に形成されている。弁ボディ３０の筒部３２の内壁と、円板部３６およびガイド部３７の外壁との間には、環状の環状燃料通路１０１が形成されている。弁部材３５の往復移動により円板部３６が弁座３４に着座または弁座３４から離座することによって、燃料通路１００を流通する燃料の流れが断続される。凹部３９は、通路１５１から環状燃料通路１０１へ流れる燃料の動圧を受ける。ストッパ４０は、弁部材３５の加圧室１２１側に設けられており、弁ボディ３０の筒部３２の内壁に固定されている。

弁部材３５のガイド部３７の内径は、ストッパ４０の弁部材３５側の端部よりも僅かに大きく設定されている。このため、弁部材３５が開弁方向または閉弁方向へ往復移動するとき、ガイド部３７の内壁がストッパ４０の外壁と摺動する。これにより、弁部材３５の開弁方向または閉弁方向への往復移動が案内される。

ストッパ４０と弁部材３５との間には、スプリング２１が設けられている。スプリング２１は、弁部材３５のガイド部３７およびストッパ４０の内側に位置するように設けられている。スプリング２１の一方の端部がストッパ４０の内壁に接し、他方の端部が弁部材３５の円板部３６に接している。弁部材３５は、スプリング２１の弾性力によって、反ストッパ４０側すなわち閉弁方向へ付勢されている。

弁部材３５のガイド部３７の加圧室１２１側の端部は、ストッパ４０の外壁に設けられた段差面５０１に当接可能となっている。弁部材３５が段差面５０１に当接したとき、ストッパ４０によって、弁部材３５の加圧室１２１側すなわち開弁方向への移動が規制される。ストッパ４０は、加圧室１２１側から見たとき、弁部材３５の加圧室１２１側の壁面を隠すように覆っている。これにより、調量工程での加圧室１２１側から弁部材３５側へ向かう低圧の燃料の流れが弁部材３５へ及ぼす動圧の影響が抑制される。

ストッパ４０と弁部材３５との間には、容積室４１が形成されている。容積室４１は、弁部材３５の往復移動により容積が変化する。また、ストッパ４０には、容積室４１と環状燃料通路１０１とを連通する管路４２が形成されている。このため、通路１０２の燃料が、容積室４１に流入可能となっている。ストッパ４０には、このストッパ４０の軸に対して傾斜する通路１０２が形成され、通路１０２は、環状燃料通路１０１と吸入通路１１２とを連通している。通路１０２は、ストッパ４０の周方向に複数形成されている。

なお、上述した燃料通路１００は、環状燃料通路１０１および通路１０２も含んでいる。このため、燃料室１６と加圧室１２１との間が燃料通路１００によって連通される。そして、燃料が燃料室１６側から加圧室１２１側へ向かうとき、燃料は、導入通路１１１、通路１５１、環状燃料通路１０１、通路１０２、および吸入通路１１２の順で流通する。一方、燃料が加圧室１２１側から燃料室１６側へ向かうとき、燃料は、吸入通路１１２、通路１０２、環状燃料通路１０１、通路１５１、および導入通路１１１の順で流通する。

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などを有している。コイル７１は、樹脂製のスプール７８に巻かれており、通電することにより磁界を発生する。固定コア７２は、磁性材料によって形成されている。固定コア７２は、コイル７１の内側に収容されている。可動コア７３は、磁性材料によって形成されている。可動コア７３は、固定コア７２と対向して配置されている。可動コア７３は、筒部材７９およびフランジ７５の内側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。筒部材７９は、非磁性材料によって形成され、筒部材７９によって固定コア７２とフランジ７５との間の磁気的な短絡が防止される。

フランジ７５は、磁性材料によって形成され、ハウジング１１の筒部１５に取り付けられている。フランジ７５は、電磁駆動部７０をハウジング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の中央部には、筒状に形成されたガイド筒７６が設けられている。

ニードル３８は、略円柱状に形成され、フランジ７５のガイド筒７６の内側に設けられている。ガイド筒７６の内径は、ニードル３８の外径よりも僅かに大きく形成されている。このため、ニードル３８は、ガイド筒７６の内壁に摺動しながら往復移動する。これにより、ニードル３８の往復移動が、ガイド筒７６によって案内される。

ニードル３８は、一方の端部が可動コア７３に圧入または溶接されることによって可動コア７３に一体に組み付けられている。また、ニードル３８の他方の端部は、弁部材３５の円板部３６の弁座３４側の壁面に当接可能となっている。固定コア７２と可動コア７３との間には、スプリング２２が設けられている。可動コア７３は、スプリング２２の弾性力によって、弁部材３５側へ付勢されている。可動コア７３を付勢するスプリング２２の弾性力は、弁部材３５を付勢するスプリング２１が弾性力よりも大きくなっている。すなわち、スプリング２２は、可動コア７３およびニードル３８をスプリング２１の弾性力に抗して弁部材３５側すなわち弁部材３５の開弁方向へ付勢している。これにより、コイル７１に通電していないとき、固定コア７２と可動コア７３とは互いに離れている。このため、コイル７１に通電していないとき、可動コア７３と一体のニードル３８は、スプリング２２の弾性力により弁部材３５側へ移動するとともに、弁部材３５は、弁ボディ３０の弁座３４から離座している。このように、ニードル３８は、スプリング２２の弾性力により円板部３６に当接し、弁部材３５を開弁方向へ押圧可能となっている。

次に、ダンパ装置１０について説明する。

ハウジング１１は、加圧室１２１のプランジャ１３とは反対側に有底筒状のダンパハウジング１１０を有している。ダンパハウジング１１０の内側には、燃料室１６が形成されている。燃料室１６は、プランジャ１３と略同軸上に設けられている。蓋部材１２は、例えば、ステンレス等によって有底筒状に形成されている。蓋部材１２は、開口側の端部がダンパハウジング１１０の外壁に溶接等によって接合され、燃料室１６の開口７を塞いでいる。燃料室１６には、導入通路１１１、通路１０８、および図示しない低圧燃料配管が接続されている。このため、燃料室１６は、加圧室１２１、可変容積室１２２、および燃料タンクの燃料を汲み上げる図示しない低圧燃料ポンプと連通している。

ダンパ装置１０は、図２に示すように、ダンパ部材としてのパルセーションダンパ５０、上支持部材６１、下支持部材６２、押圧手段８０等を備えている。パルセーションダンパ５０は、上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２とを有している。上ダイアフラム５１および下ダイアフラム５２は、例えばステンレスなどの金属板をプレス加工することによって皿状に形成されている。上ダイアフラム５１は、その中央部に設けられた弾性変形可能な皿状凹面５３と、この皿状凹面５３の周縁に一体に設けられた薄板環状の上周縁部５５とを有している。下ダイアフラム５２も、上ダイアフラム５１と同様に、皿状凹面５４と下周縁部５６とを有している。

上周縁部５５の上周縁部５５と、下周縁部５６の下周縁部５６とは、周方向に亘って全周が溶接されており、溶接部５７が形成されている。これにより、上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２との間には気密室３が形成される。気密室３には、例えばヘリウムガス、またはアルゴンガス、あるいはこれらの混合気体が所定圧で封入されている。上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２とは、燃料室１６の圧力変化に応じて弾性変形する。これにより、気密室３の容積が変化し、燃料室１６を流通する燃料の圧力脈動が低減されるようになっている。なお、上ダイアフラム５１および下ダイアフラム５２の板厚、材料、気密室３の気体封入圧等を要求される耐久性あるいはその他の要求性能に応じて設定することにより、上ダイアフラム５１および下ダイアフラム５２のばね定数が設定される。そして、このばね定数により、パルセーションダンパ５０が低減可能な脈動周波数が決定される。また、気密室３の容積の大きさにより、パルセーションダンパ５０の脈動低減効果が変化する。

上支持部材６１と下支持部材６２とは、例えばステンレスなどの金属板をプレス加工または曲げ加工することによって略筒状に形成されている。上支持部材６１は、筒部６１３、内側フランジ６１１、外側フランジ６１２、および爪部６５を有している。筒部６１３は、筒状に形成され、複数の上連通孔６３を有している。内側フランジ６１１は、筒部６１３の軸方向の一端から内側に環状に延び、上支持部材６１の軸に対して垂直に形成されている。外側フランジ６１２は、筒部６１３の軸方向の他端から外側に環状に延び、上支持部材６１の一端側に傾斜するように曲折されている。爪部６５は、外側フランジ６１２の外側の端部からさらに外側へ延び、その先端が上支持部材６１の一端とは反対側に曲折されている。

下支持部材６２は、筒部６２３、内側フランジ６２１、外側フランジ６２２、および爪部６６を有している。筒部６２３は、筒状に形成され、複数の下連通孔６４を有している。内側フランジ６２１は、筒部６２３の軸方向の一端から内側に環状に延び、下支持部材６２の軸に対して垂直に形成されている。外側フランジ６２２は、筒部６２３の軸方向の他端から外側に環状に延び、下支持部材６２の一端側に傾斜するように曲折されている。爪部６６は、外側フランジ６２２の外側の端部からさらに外側へ延び、先端が下支持部材６２の一端とは反対側に曲折されている。

爪部６５、６６によって、上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２との溶接部５７が係止されている。このため、上支持部材６１、下支持部材６２、およびパルセーションダンパ５０の径方向の相対移動が規制される。上支持部材６１の外側フランジ６１２と、上ダイアフラム５１の上周縁部５５とは、周方向に亘って当接されており、上当接部８が形成されている。下支持部材６２の外側フランジ６２２と、下ダイアフラム５２の下周縁部５６とは、周方向に亘って当接されており、下当接部９が形成されている。

ダンパハウジング１１０の蓋部材１２とは反対側の内壁には、加圧室１２１側に凹む筒状の凹部２が設けられている。下支持部材６２の内側フランジ６２１は、凹部２に嵌め込まれている。このため、上支持部材６１、下支持部材６２、およびパルセーションダンパ５０は、燃料室１６内で径方向の移動が規制される。これにより、ダンパハウジング１１０の内壁と、上支持部材６１の外壁および下支持部材６２の外壁との間に外側空間４が形成される。外側空間４は、上支持部材６１および下支持部材６２の外側を取り巻いて形成される。

上支持部材６１の内側には内側空間５が形成されている。下支持部材６２の内側には内側空間６が形成されている。内側空間５と内側空間６とは、パルセーションダンパ５０によって仕切られている。しかし、外側空間４の燃料と上支持部材６１の内側空間５の燃料とは上連通孔６３を経由して流通し、外側空間４の燃料と下支持部材６２の内側空間６の燃料とは下連通孔６４を経由して流通する。

押圧手段８０は、押圧伝達部材８２と、弾性部材としての皿ばね８１とを有している。押圧伝達部材８２は、例えばステンレス等によって環状に形成され、上支持部材６１の蓋部材１２側に設けられている。押圧伝達部材８２は、環状部８４と凸部８３とを有している。環状部８４の軸方向の上支持部材６１側の面は、環状部８４の軸に対して垂直に形成されている。このため、環状部８４と上支持部材６１の内側フランジ６１１とは、周方向に亘って面接触している。これにより、皿ばね８１の弾性力は、押圧伝達部材８２に略均等に作用する。環状部８４の外壁は、ダンパハウジング１１０の内壁に案内されている。このため、押圧伝達部材８２は、燃料室１６内で径方向の移動が規制される。凸部８３は、環状部８４の内側の端部で蓋部材１２側へ突出して設けられている。このため、凸部８３の外壁と環状部８４の軸方向の蓋部材１２側の面とに段差が設けられる。この段差に隣接して形成される環状部８４の蓋部材１２側の面が、皿ばね８１を係止する係止部８５となる。

皿ばね８１は、例えばステンレス等から環状に形成される。皿ばね８１の一端が蓋部材１２に当接している。皿ばね８１の他端は、係止部８５の周方向に亘って当接している。皿ばね８１は、係止部８５側の径が蓋部材１２側の径より小さい。このため、皿ばね８１の他端は、凸部８３の外壁に案内される。これにより、皿ばね８１は、押圧伝達部材８２に対し径方向の移動が規制される。皿ばね８１の弾性力は、押圧伝達部材８２によって上支持部材６１および下支持部材６２に伝えられ、上当接部８および下当接部９に作用するようになっている。そして、上支持部材６１は上当接部８において上周縁部５５を押圧し、下支持部材６２は下当接部９において下周縁部５６を押圧するようになっている。

次に、上記構成の高圧ポンプ１の動作について説明する。

高圧ポンプ１は、以下に述べる吸入行程、調量行程、および加圧行程を繰り返すことにより、吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料の吐出量は、電磁駆動部７０のコイル７１への通電タイミングを制御することにより調節されるようになっている。吸入行程、調量行程、および加圧行程について、具体的に説明する。

（１）吸入行程
プランジャ１３が図１の下方へ移動するとき、コイル７１への通電は停止されている。このため、弁部材３５は、スプリング２２の弾性力を受けている可動コア７３と一体のニードル３８により加圧室１２１側へ付勢されている。その結果、弁部材３５は、弁ボディ３０の弁座３４から離座している。また、プランジャ１３が図１の下方へ移動するとき、加圧室１２１の圧力は低下する。このため、弁部材３５が反加圧室１２１側の燃料から受ける力は、加圧室１２１側の燃料から受ける力よりも大きくなる。これにより、弁部材３５には弁座３４から離座する方向へ力が加わり、弁部材３５は弁座３４から離座する。弁部材３５は、ガイド部３７がストッパ４０の段差面５０１に当接するまで移動する。弁部材３５が弁座３４から離座、つまり、開弁することにより、燃料室１６の燃料は、導入通路１１１、通路１５１、環状燃料通路１０１、通路１０２、および吸入通路１１２を経由して加圧室１２１に吸入される。また、このとき、通路１０２の燃料は、管路４２を通じて容積室４１へ流入可能となっている。このため、容積室４１の圧力は、通路１０２の圧力と同等になる。

（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、加圧室１２１から燃料室１６側へ排出される低圧の燃料の流れにより、弁部材３５には加圧室１２１側の燃料から弁座３４に着座する方向へ力が加わる。しかし、コイル７１に通電していないとき、ニードル３８は、スプリング２２の弾性力により弁部材３５側へ付勢されている。このため、弁部材３５は、ニードル３８によって弁座３４側への移動が規制される。また、弁部材３５の加圧室１２１側の壁面は、ストッパ４０によって覆われている。これにより、加圧室１２１から燃料室１６側へ排出される燃料の流れによる動圧が、弁部材３５に直接作用することが抑制される。このため、燃料の流れにより弁部材３５に加わる閉弁方向への力が緩和される。

調量行程においては、コイル７１への通電が停止されている間、弁部材３５は弁座３４から離座し、段差面５０１に当接した状態を維持する。これにより、プランジャ１３の上昇によって加圧室１２１から排出される燃料は、燃料室１６から加圧室１２１へ吸入される場合と逆に、吸入通路１１２、通路１０２、環状燃料通路１０１、通路１５１、および導入通路１１１を経由して燃料室１６へ戻される。

調量行程の途中にコイル７１へ通電すると、コイル７１に発生した磁界により、固定コア７２、フランジ７５、および可動コア７３に磁気回路が形成される。これにより、互いに離間している固定コア７２と可動コア７３との間には磁気吸引力が発生する。固定コア７２と可動コア７３との間に発生する磁気吸引力がスプリング２２の弾性力よりも大きくなると、可動コア７３は固定コア７２側へ移動する。このため、可動コア７３と一体のニードル３８も、固定コア７２側へ移動する。ニードル３８が固定コア７２側へ移動すると、弁部材３５とニードル３８とは離間し、弁部材３５はニードル３８から力を受けなくなる。その結果、弁部材３５は、スプリング２１の弾性力、および加圧室１２１から燃料室１６側へ排出される低圧の燃料の流れにより弁部材３５に加わる閉弁方向の力によって弁座３４側へ移動する。これにより、弁部材３５が弁座３４に着座する。弁部材３５が閉弁することにより、燃料通路１００を流通する燃料の流れが遮断される。これにより、加圧室１２１から燃料室１６へ低圧の燃料を排出する調量行程は終了する。プランジャ１３が上昇するとき、加圧室１２１と燃料室１６との間を閉鎖することにより、加圧室１２１から燃料室１６へ戻される低圧の燃料の量が調整される。その結果、加圧室１２１で加圧される燃料の量が決定される。

（３）加圧行程
加圧室１２１と燃料室１６との間が閉鎖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、吐出弁部９０のスプリング９４の弾性力と弁座９５の下流側の燃料から逆止弁９２が受ける力とに抗して、逆止弁９２は弁座９５から離座する。これにより、吐出弁部９０が開弁し、加圧室１２１で加圧された燃料は吐出通路１１４を通り高圧ポンプ１から吐出される。高圧ポンプ１から吐出された燃料は、図示しないデリバリパイプに供給されて蓄圧され、インジェクタに供給される。

プランジャ１３が上死点まで移動すると、コイル７１への通電が停止され、弁部材３５は再び弁座３４から離座する。このとき、プランジャ１３は再び図１の下方へ移動し、加圧室１２１の燃料の圧力は低下する。これにより、加圧室１２１には燃料室１６から燃料が吸入される。

なお、弁部材３５が閉弁し、加圧室１２１の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル７１への通電を停止してもよい。加圧室１２１の燃料の圧力が上昇すると、弁部材３５が弁座３４から離座する方向へ受ける力よりも、加圧室１２１側の燃料によって弁座３４へ着座する方向へ受ける力が大きくなる。このため、コイル７１への通電を停止しても、弁部材３５は加圧室１２１側の燃料から受ける力によって弁座３４への着座状態を維持する。このように、所定の時期にコイル７１への通電を停止することにより、電磁駆動部７０の消費電力を低減することができる。

この実施形態では、上記構成の高圧ポンプ１において、図３に示すように、スプリングシート２５の上部に断熱部材２７が被せられている。そして、スプリングシート２５の底部２５１の通路１０７に臨む上面２５２が、断熱部材２７によって覆われている。上面２５２は、スプリングシート２５の底部２５１のスプリング１９が当接する当接面２５３とは反対側の面となっている。また、スプリングシート２５の内筒部２５４の内壁面２５６の上部（加圧室１２１側の部分）も、断熱部材２７によって覆われている。

断熱部材２７は、ＰＴＦＥによって形成されている。この場合、断熱部材２７は、底部２５１の上面２５２の全部と、内筒部２５４の内壁面２５６の上部と、外筒部２５５の外壁面２５７の上部とを覆うように貼り付けられている。断熱部材２７の材質をＰＴＦＥとすることで、断熱部材２７を安価に製造でき、スプリングシート２５への断熱部材２７の装着を容易に行うことがでる。なお、断熱部材２７の材質は、ＰＴＦＥに限らず、スプリングシート２５よりも熱伝導率が低く、且つ、耐燃料性に優れた樹脂、金属等であってもよい。

この実施形態によれば、スプリングシート２５に断熱部材２７を設けることによって、通路１０６，１０７を流通する燃料がスプリングシート２５から受ける受熱量が低減される。この点について詳しく説明すると、スプリングシート２５は、カム、スプリング１９などを潤滑するエンジンオイルの熱を受けて高温となり、そのスプリングシート２５から通路１０６，１０７を流通する燃料が受熱して、高圧ポンプ１内の燃料の高温となる可能性がある。そして、これに起因して、高圧ポンプ１内にベーパが発生し、高圧ポンプ１の吐出量制御に悪影響を及ぼす可能性がある。

しかし、この実施形態では、スプリングシート２５に設けた断熱部材２７によって、スプリングシート２５と通路１０６，１０７を流通する燃料との熱交換が抑制されるので、通路１０６，１０７を流通する燃料がスプリングシート２５から受ける受熱量を低減することができる。そして、フューエルカット時、高温デッドソーク時などにも、例えば、図４に示すように、高圧ポンプ１内の燃料が過度に高温となるとなることを避けることができる。

図４では、縦軸は、高圧ポンプ１内の燃料の温度であり、横軸は、フューエルカット開始または高温デッドソーク開始からの経過時間である。また、実線は、断熱部材２７を設けた場合の高圧ポンプ１内の燃料の温度変化を示し、破線は、断熱部材２７を設けない場合の高圧ポンプ１内の燃料の温度変化を示し、２点鎖線は、エンジンオイルの温度変化を示している。図４から分かるように、断熱部材２７を設けた場合には、設けない場合に比べて、フューエルカット開始時または高温デッドソーク開始時、高圧ポンプ１内の燃料の温度を低下させることができ、その燃料の温度上昇も緩やかになる。しかも、高圧ポンプ１内の燃料の温度がサチュレートする温度も低下させることができる。

このように、スプリングシート２５に断熱部材２７を設けることによって、高圧ポンプ１内の燃料の温度上昇を抑制することができるので、高圧ポンプ１内のベーパの発生を抑制することができ、高圧ポンプ１の吐出量制御への悪影響を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、内筒部２５４の内壁面２５６のうち上部だけを断熱部材２７により覆う構成としたが、内筒部２５４の内壁面２５６の全部を断熱部材２７によって覆う構成としてもよい。

また、図５に示すように、断熱部材２８とスプリングシート２５との間に空気層２９を介在させる構成としてもよい。具体的には、蓋状に形成された断熱部材２８がスプリングシート２５の上部に被せられている。そして、スプリングシート２５の底部２５１の上面２５２と、断熱部材２８の底面２８１との間に隙間が設けられており、この隙間に封入された空気によって空気層２９が形成されている。

この構成によれば、断熱部材２８とスプリングシート２５とが空気層２９を有する２重管構造とされるので、スプリングシート２５と通路１０７を流通する燃料との熱交換を効果的に抑制できる。したがって、通路１０７を流通する燃料がスプリングシート２５から受ける受熱量も効果的に低減することができる。これにより、高圧ポンプ１内の燃料の温度上昇をさらに抑制することができ、高圧ポンプ１の吐出量制御への悪影響をよりいっそう抑制することができる。

上記実施形態では、オイルシールホルダと一体のスプリングシート２５を備える高圧ポンプ１に本発明を適用した例を挙げたが、オイルシールホルダとは別体のスプリングシートを備える高圧ポンプにも本発明は適用可能である。また、本発明は、プランジャ１３とシリンダ１４との間隙から漏出した燃料を低圧燃料配管あるいは燃料タンクへ戻すリターン配管を備える高圧ポンプにも適用可能である。

本発明は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関のインジェクタに燃料を供給する高圧ポンプに利用可能である。

１高圧ポンプ
１１ハウジング
１３プランジャ
１６燃料室
１９スプリング
２５スプリングシート
２７断熱部材
１０６通路（環状の空間）
１０７通路（空間）
１０８通路（燃料通路）
１２１加圧室
２５１底部
２５２上面
２５４内筒部
２５６内壁面

Claims

往復移動可能なプランジャと、このプランジャによって燃料が加圧される加圧室および加圧室の燃料が流通する燃料室を有するハウジングとを備えた高圧ポンプにおいて、
上記プランジャを上記加圧室の容積が増大する方向に付勢するスプリングと、
上記ハウジングに固定され、上記スプリングの一端が当接されるスプリングシートとを備え、
上記スプリングシートの底部と上記ハウジングとの間には燃料が流通する空間が設けられ、この空間が上記ハウジングに形成された燃料通路を介して上記燃料室に連通されており、
上記底部の上記空間に臨む面は、断熱部材によって覆われていることを特徴とする高圧ポンプ。
請求項１に記載の高圧ポンプにおいて、
上記スプリングシートの底部の内周縁から反加圧室側に延びる筒状の筒部と、上記ハウジングとの間には、燃料が流通する環状の空間が設けられ、この環状の空間が上記空間に連通されており、
上記筒部の内壁面のうち上記加圧室側の部分も、断熱部材によって覆われていることを特徴とする高圧ポンプ。
請求項１または２に記載の高圧ポンプにおいて、
上記断熱部材とスプリングシートとの間には、空気層が介在されていることを特徴とする高圧ポンプ。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の高圧ポンプにおいて、
上記断熱部材は、熱伝導率が低く且つ耐燃料性を有する材質によって形成されていることを特徴とする高圧ポンプ。