JP2012154243A - 高圧ポンプ - Google Patents

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修 菱沼
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Abstract

【課題】 可変容積室を有する高圧ポンプにおいて、エンジンからの伝熱等により可変容積室に発生したベーパを捕捉し、加圧燃料へのベーパ混入を防止する。
【解決手段】 高圧ポンプ1の吸入行程では、プランジャ71が下降し、可変容積室75の容積減少分の燃料が円筒通路727、環状通路728、第1収容室81、第1主通路18、燃料室31、連通路58、吸入室55を経由して加圧室12に流入する。加圧行程では、プランジャ71が上昇し、加圧室12内の加圧燃料が吐出口95から吐出される。第1収容室81に収容される第1通路メッシュ部材21は、エンジンからの伝熱等により可変容積室75に発生したベーパを捕捉する。これにより、ベーパが加圧室12内の加圧燃料へ混入することを防止し、吐出量を確保することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、エンジンに用いられる高圧ポンプに関する。
従来、燃料タンクから供給される燃料をプランジャの往復移動によって加圧してインジェクタ側へ圧送する高圧ポンプが知られている。この種の高圧ポンプでは、燃料入口側に燃料室が形成され、プランジャが下降するときに燃料室から吸入室を経由して加圧室へ燃料を吸入する「吸入行程」、プランジャが上昇するときに加圧室の燃料の一部を燃料室へ戻す「調量行程」、及び、吸入弁を閉じた後プランジャがさらに上昇するときに燃料を加圧する「加圧行程」を繰り返すことにより、燃料を加圧して吐出する。
このような高圧ポンプのうち、加圧室側の大径部と加圧室の反対側の小径部とからなるプランジャを備え、大径部と小径部との断面積差に相当する断面積を有する環状の可変容積室を形成するものがある。可変容積室は、プランジャの往復移動によって容積が変化する。例えば、特許文献1に記載の高圧ポンプは、エンジンブロックに取り付けられ、プランジャの上昇、下降に伴って容積が変化する可変容積室を有している。
なお、特許文献1では「プランジャ」、「加圧室」、「可変容積室」に相当する用語として、それぞれ、「ピストン」、「作業室」、「補償室」という用語を用いている。
特表2008−525713号公報
特許文献1のように、可変容積室を有する高圧ポンプがエンジンブロックに直接取り付けられる構成では、エンジンの高負荷運転時やデッドソーク時にエンジンからの伝熱を受けて可変容積室が高温になり、可変容積室内の燃料が気化してベーパが発生する可能性がある。このベーパが可変容積室から燃料室、吸入室を経由して加圧室に流入し、加圧燃料に混入すると、加圧行程で吐出される吐出量が低下するという問題がある。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変容積室を有する高圧ポンプにおいて、エンジンからの伝熱等により可変容積室に発生したベーパを捕捉し、加圧燃料へのベーパ混入を防止することである。
請求項1に記載の高圧ポンプは、プランジャ、シリンダ、ポンプボディおよび第1通路メッシュ部材を備える。
プランジャは、軸方向の一方に大径部を有し軸方向の他方に小径部を有する。
シリンダは、プランジャを軸方向に往復可能に収容する。また、プランジャの小径部との間にプランジャの往復移動によって容積が変化する可変容積室を形成する。
ポンプボディは、加圧室、吸入室、燃料室および第1通路を有する。加圧室は、プランジャの大径部側に形成されプランジャの往復移動により燃料が加圧される。吸入室は、吸入弁が開弁したとき加圧室に連通する。燃料室は、燃料入口に連通する導入通路から燃料が供給され吸入室を経由して加圧室に連通する。第1通路は、可変容積室と燃料室とを連通する。
第1通路メッシュ部材は、第1通路に設けられ、可変容積室側の領域と燃料室側の領域とを燃料が通過可能に仕切り、かつ、燃料中のベーパを捕捉可能である。第1通路メッシュ部材は、第1通路の可変容積室寄りに設けられてもよく、第1通路の燃料室寄りに設けられてもよい。あるいは、可変容積室と燃料室との中間部に設けられてもよい。
これにより、エンジンからの伝熱等により可変容積室に発生したベーパは、第1通路メッシュ部材によって捕捉され、加圧燃料へのベーパ混入を防止することができる。したがって、高圧ポンプは、ベーパの影響を受けることなく吐出量を確保することができる。
請求項2に記載の発明によると、ポンプボディは、可変容積室と吸入室とを連通する第2通路を有し、高圧ポンプは、第2通路メッシュ部材をさらに備える。第2通路メッシュ部材は、第2通路に設けられ、可変容積室側の領域と吸入室側の領域とを燃料が通過可能に仕切り、かつ、燃料中のベーパを捕捉可能である。第2通路メッシュ部材は、第2通路の可変容積室寄りに設けられてもよく、第2通路の吸入室寄りに設けられてもよい。あるいは、可変容積室と吸入室との中間部に設けられてもよい。
これにより、高圧ポンプが第2通路を有する場合、エンジンからの伝熱等により可変容積室に発生したベーパは、さらに第2通路メッシュ部材によって捕捉され、加圧燃料へのベーパ混入を防止することができる。したがって、高圧ポンプは、ベーパの影響を受けることなく吐出量を確保することができる。
請求項3に記載の発明によると、第2通路メッシュ部材は、第1通路メッシュ部材と一体に形成される。
2つのメッシュ部材を一体化することで部品点数を低減することができる。また、例えばメッシュ部材を環状に形成する場合、メッシュ表面積を増加させることができ、ベーパの捕捉効果が増大する。
請求項4に記載の高圧ポンプは、燃料室メッシュ部材をさらに備える。燃料室メッシュ部材は、ポンプボディの燃料室に設けられ、第1通路の開口および導入通路の開口を燃料が通過可能に覆い、かつ、燃料室の燃料中のベーパを捕捉可能である。
これにより、ベーパの一部が一次捕捉部としての第1通路燃料室メッシュ部材を通り抜けた場合でも、通り抜けたベーパを二次捕捉部としての燃料室メッシュ部材が捕捉することで、ベーパをより確実に捕捉することができる。
また、燃料室メッシュ部材に捕捉されたベーパは、導入通路から燃料室に流入する導入燃料によって冷却され、液化が促進される。その結果、燃料室メッシュ部材の内側に滞留したベーパを消失させることができる。
請求項5に記載の高圧ポンプは、請求項1に記載の高圧ポンプに対し、第1通路メッシュ部材を備えておらず、代わりに、請求項4に記載の燃料室メッシュ部材を備えている。
この構成のように、第1通路メッシュ部材を備えず、燃料室メッシュ部材が一次捕捉部として可変容積室で発生したベーパを捕捉してもよい。
また、燃料室メッシュ部材に捕捉されたベーパは、導入通路から燃料室に流入する導入燃料によって冷却され、液化が促進される。その結果、燃料室メッシュ部材の内側に滞留したベーパを消失させることができる。
請求項6に記載の発明によると、第1通路メッシュ部材、第2通路メッシュ部材または燃料室メッシュ部材の開口寸法は1.0mm未満である。
メッシュ部材の開口寸法と燃料中のベーパ混入率との関係を実験により調べたところ、開口寸法が約1.0mm未満のとき、ベーパ混入率が吐出変動の許容値を下回った。この結果から、メッシュ部材の開口寸法を1.0mm未満とすることで、より有効にベーパを捕捉することができる。
請求項7に記載の発明によると、ポンプボディの燃料室に、燃料の圧力脈動を低減するためのパルセーションダンパが設けられる。
これにより、圧力脈動が燃料配管等に伝達され、振動や異音を発生することを防止することができる。
本発明の第1実施形態による高圧ポンプの断面図である。 (a):本発明の第1実施形態による第1通路メッシュ部材の部品図である。(b):図1の要部拡大図である。(c):比較例の高圧ポンプの要部拡大図である。 (a):メッシュ部の要部拡大図である。(b):メッシュサイズ(開口寸法)とべーパ混入率との関係を示すグラフである。 (a):本発明の第2実施形態による高圧ポンプの断面図である。(b):(a)のIVb−IVb断面図である。 (a):本発明の第3実施形態による高圧ポンプの断面図である。(b):(a)のVb−Vb断面図である。 本発明の第4実施形態による高圧ポンプの断面図である。 図7の要部拡大図である。 (a):本発明の第5実施形態による高圧ポンプの部分断面図である。(b):本発明の第5実施形態による燃料室メッシュ部材およびボディ側支持部材の部品図である。 本発明の第6実施形態による高圧ポンプの断面図である。 本発明の第7実施形態による高圧ポンプの要部拡大断面図である。
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実施形態の高圧ポンプについて、図1〜図3を参照して説明する。
高圧ポンプ1は、車両に搭載されて用いられ、燃料タンクから低圧ポンプによって供給される燃料を加圧し、インジェクタが接続される燃料レールへ吐出する。高圧ポンプ1の燃料入口(図示しない)の上流側には低圧ポンプからの配管が接続される。
なお、以下の説明において、図1、2の上側を「上」、図1、2の下側を「下」として説明する。
図1に示すように、高圧ポンプ1は、本体部10、燃料供給部30、吸入弁部50、プランジャ部70および吐出弁部90を備えている。
本体部10は、外郭を構成するポンプボディ11を備える。ポンプボディ11の上部には燃料供給部30が設けられており、ポンプボディ11の下部にはプランジャ部70が設けられている。燃料供給部30とプランジャ部70との間には、加圧室12が形成されている。
また、燃料供給部30とプランジャ部70とを結ぶ方向に直交する方向に、吸入弁部50(図1の左側部)および吐出弁部90(図1の右側部)が設けられている。
以下、燃料供給部30、吸入弁部50、プランジャ部70および吐出弁部90の構成について詳細に説明する。
まず、燃料供給部30について説明する。
ポンプボディ11は、シリンダ16の反対側にボディ凹部13を形成している。ボディ凹部13は、ポンプボディ11の外側に開口している。カバー14は、ボディ凹部13の開口を塞いでいる。ボディ凹部13とカバー14とによって、燃料室31が形成される。
燃料室31には、燃料入口から燃料タンクの燃料が供給される。
燃料室31には、ダンパユニット32および波ワッシャ38が収容されている。ダンパユニット32は、パルセーションダンパ35、ボディ側支持部材36およびカバー側支持部材37から構成される。
パルセーションダンパ35は、2枚のダイアフラム33、34の周縁部が接合されることにより構成され、内部に所定圧の気体が密封されている。パルセーションダンパ35は、2枚のダイアフラム33、34が燃料室31内の燃圧の変化に応じて弾性変形することで、燃圧脈動を低減する。
ボディ側支持部材36は、ボディ凹部13の底部15に設置され、上端がパルセーションダンパ35の周縁部にポンプボディ11側から当接する。カバー側支持部材37は、下端がパルセーションダンパ35の周縁部にカバー14側から当接する。これにより、カバー側支持部材37とボディ側支持部材36とは、パルセーションダンパ35を上下から挟持する。また、ボディ側支持部材36の筒状の側面には、径方向に燃料を通過させる複数の孔362が形成されている。
波ワッシャ38は、カバー14とカバー側支持部材37との間に設けられ、ダンパユニット32をポンプボディ11の底部15側に押圧する。これにより、ダンパユニット32が燃料室31内に固定される。
次に、吸入弁部50について説明する。
吸入弁部50は、ポンプボディ11によって形成される筒部51、筒部51の開口を覆う弁部カバー52、及び、コネクタ53等を備えている。
筒部51は、略円筒状に形成され、内部が吸入室55となっている。吸入室55には、略円筒状のシートボディ56が配置されている。シートボディ56の内部には、吸入弁57が配置されている。また、吸入室55は、連通路58を経由して燃料室31と連通している。
また、吸入弁57にはニードル59が当接している。ニードル59は、弁部カバー52を貫通し、コネクタ53の内部まで延びている。コネクタ53は、コイル531と当該コイル531へ通電するための端子532とを有している。コイル531の内側には、所定位置に保持される固定コア533、可動コア534、及び、固定コア533と可動コア534との間に介在するスプリング535が配置されている。可動コア534は、ニードル59と一体に固定されている。
この構成により、コネクタ53の端子532を経由してコイル531に通電が行われると、固定コア533と可動コア534との間に磁気吸引力が発生する。その結果、可動コア534が固定コア533側へ移動し、これに伴ってニードル59が加圧室12から離れる方向へ移動する。このとき、吸入弁57の移動はニードル59によって規制されないため、吸入弁57がシートボディ56に着座可能となる。吸入弁57の着座により、吸入室55と加圧室12とが遮断される。
一方、コイル531に通電が行われないと磁気吸引力が発生しないため、スプリング535によって、可動コア534およびニードル59が加圧室12側へ移動する。そして、ニードル59によって吸入弁57が加圧室12側に保持される。その結果、吸入弁57がシートボディ56から離座することとなり、吸入室55と加圧室12とが連通する。
次に、プランジャ部70について説明する。
プランジャ部70は、プランジャ71、オイルシールホルダ72、スプリングシート73およびプランジャスプリング74などを備えている。
プランジャ71は、外径が相対的に大きい大径部711と外径が相対的に小さい小径部712とが一体に形成されており、軸方向に往復移動する。加圧室12側に形成される大径部711は、シリンダ16の内壁を摺動する。加圧室12と反対側に形成される小径部712は、オイルシールホルダ72に挿入される。
オイルシールホルダ72は、シリンダ16の端部に配置されており、プランジャ71の小径部712の外周に位置する基部721と、ポンプボディ11に圧入される圧入部722とを有している。
基部721は、内部にリング状のシール723を有している。シール723は、径方向内側のテフロン(登録商標)リングと、径方向外側のOリングとからなる。シール723により、プランジャ71の小径部712周囲の燃料油膜の厚さが調整され、エンジンへの燃料のリークが抑制される。
また、基部721は、先端部分にオイルシール725を有している。オイルシール725によって、プランジャ71の小径部712の周囲のオイル油膜の厚さが規制され、オイルのリークが抑制される。
圧入部722は、基部721の周囲に円筒状に張り出す部分であり、円筒部分は縦断面が「コの字」状となっている。ポンプボディ11には、圧入部722が嵌合する凹部17が形成されている。オイルシールホルダ72は、圧入部722が凹部17の径方向外側の内壁に当接するように圧入される。
スプリングシート73は、プランジャ71の端部に配設されている。プランジャ71の端部は、図示しないタペットに当接している。タペットは、エンジンブロック内のカムシャフト100に取り付けられたカム101に外面を当接させ、カムシャフト100の回転により、カムプロファイルに応じて軸方向に往復移動する。
プランジャスプリング74は、スプリングシート73に一端を係止され、他端をオイルシールホルダ72の圧入部722の深部に係止されている。これにより、プランジャスプリング74は、プランジャ71の戻しバネとして機能し、プランジャ71をタペットに当接させるよう付勢する。
この構成により、カムシャフト100の回転に応じてプランジャ71が往復移動する。このとき、プランジャ71の大径部711の移動によって加圧室12の容積が変化する。
また、シリンダ16の内壁、プランジャ71の大径部711の基端面(小径部712との段差面)、小径部712の外壁、及びオイルシールホルダ72のシール723に囲まれた領域は、環状の可変容積室75を形成する。可変容積室75は、大径部711と小径部712との断面積差に相当する断面積を有する。
シール723は、可変容積室75を液密にシールし、可変容積室75からエンジンへの燃料のリークを防止する。
オイルシールホルダ72の圧入部722の径方向内側に円筒状の円筒通路727が形成され、凹部17の深部に環状の環状通路728が形成される。また、凹部17の底部には第1収容室81が開口している。第1収容室81は、第1主通路18を経由して燃料室31に連通する。これにより、可変容積室75は、円筒通路727、環状通路728、第1収容室81および第1主通路18を経由して燃料室31に連通する。円筒通路727、環状通路728、第1収容室81および第1主通路18は、特許請求の範囲に記載の「第1通路」を構成する。
第1収容室81には、第1通路メッシュ部材21が収容される。
図2(a)に示すように、第1通路メッシュ部材21は、燃料が通過可能な袋状のメッシュ部212が支持枠211に支持される。図2(b)に示すように、筒状の支持枠211は、第1収容室81の内壁に精度よく嵌合される。すなわち、第1収容室81の内壁と支持枠211の外壁との隙間は、ベーパVpが通過できない程度に十分に小さくなるように設定される。第1通路メッシュ部材21は、「第1通路」の可変容積室75側の領域と燃料室31側の領域とを仕切り、可変容積室75で発生したベーパVpを捕捉する。
この構成により、燃料室31を経由して加圧室12に供給される燃料中にベーパVpが混入することを防止する。
なお、図2(c)は、比較例として、第1通路メッシュ部材21が設けられない構成を示している。本実施形態と比較例との作用効果上の相違点については後述する。
図3(a)に示すように、メッシュ部212は、格子状の線材213の間に開口214が形成されている。線材213は、金属または樹脂等によって形成される。
一般にメッシュサイズNとは、1インチ(25.4mm)中の開口214の数をいう。線材213の線径をdw(単位:mm)とし、開口214の開口寸法をdo(単位:mm)とすると、メッシュサイズNは、下式1で表される。
N=25.4/(dw+do) ・・・(式1)
例えば、#10メッシュ(N=10)は、線径dwが0.8mmであり、開口寸法doが1.74mmである。#20メッシュ(N=20)は、線径dwが0.3mmであり、開口寸法doが0.97mmである。
図3(b)に示すように、実験の結果、燃料中のベーパ混入率は、メッシュ部材を使用しないとき、#10メッシュのメッシュ部材を使用したとき、#20メッシュのメッシュ部材を使用したときの順に低くなった。そして、#20メッシュのメッシュ部材を使用したときのベーパ混入率は吐出変動の許容値を下回った。この結果から、本実施形態の第1通路メッシュ部材21として、#20メッシュ以上のメッシュ部材、すなわち、開口寸法doが約1.0mm未満のメッシュ部材を使用することで、より有効にベーパを捕捉することができる。
なお、余りにメッシュサイズの大きなメッシュ部材、例えば異物等の濾過用フィルタとして用いられる#200〜300程度のメッシュ部材を使用すると、ベーパ混入率が低下する反面、開口寸法が小さくなり、燃料の圧力損失が増大するというデメリットがある。したがって、ベーパVpの捕捉用としては、#20メッシュ程度のメッシュ部材を使用することが望ましい。
次に、図1に戻り、吐出弁部90について説明する。
吐出弁部90は、ポンプボディ11にて形成される円筒状の収容部91を有している。収容部91に形成される収容室911には、吐出弁92、スプリング93および係止部94が収容されている。また、収容室911の開口部分が吐出口95となっている。吐出口95とは反対側の収容室911の深部には弁座が形成されている。
吐出弁92は、スプリング93の付勢力と図示しない燃料レール側からの圧力とにより弁座に当接する。これにより、吐出弁92は、加圧室12の燃料の圧力が低いとき燃料の吐出を停止する。一方、加圧室12の燃料の圧力による力が、スプリング93の付勢力と燃料レール側からの圧力による力の和よりも大きいときは、吐出弁92が吐出口95の方向へ移動する。これにより、収容室911へ流入した燃料が吐出口95から吐出される。
次に、高圧ポンプ1の作動について説明する。
(1)吸入行程
カムシャフト100の回転によりプランジャ71が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室12の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁92は、弁座に着座し、吐出口95を閉塞する。このとき、コイル531への通電は停止されているので、可動コア534およびニードル59はスプリング535の付勢力により図1の右方向に移動する。したがって、ニードル59と吸入弁57とが当接し、吸入弁57は開弁状態を維持する。これにより、吸入室55から加圧室12に燃料が吸入される。
吸入行程では、プランジャ71の下降により、可変容積室75の容積が減少する。したがって、可変容積室75の燃料は、「第1通路」を経由して燃料室31へ送り出される。
ここで、プランジャ71の大径部711と可変容積室75の断面積比は概ね1:0.6である。したがって、加圧室12の容積の増加分と可変容積室75の容積の減少分の比も1:0.6となる。よって、加圧室12が吸入する燃料の約60%が可変容積室75から「第1通路」を経由して燃料室31へ供給され、残りの約40%が燃料入口から導入通路19を経由して燃料室31へ吸入される。
(2)調量行程
カムシャフト100の回転によりプランジャ71が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室12の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル531への通電が停止され、吸入弁57は開弁状態となっている。このため、一度加圧室12に吸入された低圧燃料が、吸入弁部50を経由して吸入室55へ戻される。
プランジャ71が上昇する途中の所定の時期にコイル531への通電を開始することにより、固定コア533と可動コア534との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力がスプリング535の付勢力よりも大きくなると、可動コア534とニードル59は固定コア533側(図1の左方向)へ移動する。これにより、吸入弁57に対するニードル59の押圧力が解除され、吸入弁57は、図1の左方向に移動して閉弁状態となる。
(3)加圧行程
吸入弁57が閉弁した後、加圧室12の燃圧は、プランジャ71の上昇と共に高くなる。加圧室12の燃圧が吐出弁92に作用する力が、吐出口95の下流側からの燃圧が吐出弁92に作用する力およびスプリング93の付勢力よりも大きくなると、吐出弁92が開弁する。これにより、加圧室12で加圧された加圧燃料は吐出口95から吐出される。
なお、加圧行程の途中でコイル531への通電が停止される。加圧室12の燃圧が吸入弁57に作用する力は、スプリング535の付勢力より大きいので、吸入弁57は閉弁状態を維持する。
調量行程および加圧行程では、プランジャ71の上昇により可変容積室75の容積が増大し、燃料室31の燃料が「第1通路」を経由して可変容積室75へ流入する。このとき、加圧室12が燃料室31側へ排出した低圧燃料の容積の約60%が燃料室31から可変容積室75に吸入される。
このように、高圧ポンプ1は、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。
ここで、例えば、エンジンの高負荷運転時やデッドソーク時にエンジンからの伝熱を受けて可変容積室75が高温になり、可変容積室75内の燃料が気化してベーパVpが発生する可能性がある。
すると、図2(c)に示すように、第1通路メッシュ部材21を備えない比較例では、可変容積室75で発生したベーパVpは、円筒通路727、環状通路728、第1収容室81、第1主通路18を経由して、液体燃料と共に燃料室31へ流入する。
燃料室31に流入したベーパVpは、さらに、連通路58、吸入室55を経由して、吸入行程でプランジャ71が下降したとき加圧室12へ流入する可能性がある。すると、加圧室12の燃料量が不足し、ひいては、高圧ポンプ1の吐出量が不足することとなる。
それに対し、本実施形態では、図2(b)に示すように、可変容積室75から円筒通路727、環状通路728を経由して第1収容室81に流入したベーパVpは、第1通路メッシュ部材21のメッシュ部212を通り抜けることができず、第1通路メッシュ部材21の内側に捕捉される。したがって、液体燃料のみが第1主通路18を通り、燃料室31へ流入する。
したがって、ベーパVpが連通路58、吸入室55を経由して加圧室12に流入することが防止される。よって、高圧ポンプ1は、エンジンからの伝熱により可変容積室75に発生するベーパVpの影響を受けることなく吐出量を確保することができる。
(第2実施形態)
以下の実施形態の高圧ポンプは、第1実施形態に対し、メッシュ部材の形状または設置位置が異なる。以下の実施形態の説明では、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図4に示すように、第2実施形態の高圧ポンプ2は、ポンプボディ11の凹部17の底部に第1収容室81が形成され、さらに、凹部17の底部であって第1収容室81とは異なる位置に第2収容室82が形成される。また、吸入室55と第2収容室82とを連通する第2主通路84が形成される。これにより、可変容積室75は、円筒通路727、環状通路728、第2収容室82および第2主通路84を経由して吸入室55に連通する。円筒通路727、環状通路728、第2収容室82および第2主通路84は、特許請求の範囲に記載の「第2通路」を構成する。
吸入行程でプランジャ71が下降するとき、可変容積室75の容積減少分の燃料は、一部が第1収容室81から第1主通路18を経由して燃料室31に流入し、残りの一部が第2収容室82から第2主通路84を経由して吸入室55に流入する。
第1収容室81には、第1実施形態と同様に第1通路メッシュ部材21が収容される。第2収容室82には、第1通路メッシュ部材21と同様の構成の第2通路メッシュ部材22が収容される。第2通路メッシュ部材22は、可変容積室75内で発生したベーパVpを捕捉し、吸入室55にベーパVpが流入することを防止する。
この構成により、吸入室55と可変容積室75とを連通する「第2通路」を有する高圧ポンプ2において、エンジンからの伝熱により可変容積室75に発生するベーパVpの影響を受けることなく燃料吐出量を確保することができる。
(第3実施形態)
図5に示すように、第3実施形態の高圧ポンプ3は、ポンプボディ11の凹部17の底部に環状収容室83が形成される。環状収容室83は、第2実施形態における第1収容室81および第2収容室82を環状に接続したものである。環状収容室83には、第1主通路18および第2主通路84が連通する。吸入行程でプランジャ71が下降するとき、可変容積室75の容積減少分の燃料は、一部が環状収容室83から第1主通路18を経由して燃料室31に流入し、残りの一部が環状収容室83から第2主通路84を経由して吸入室55に流入する。環状収容室83は、特許請求の範囲に記載の「第1通路」の一部、及び、「第2通路」の一部を構成する。
環状収容室83には、第2実施形態における第1通路メッシュ部材21と第2通路メッシュ部材22とを環状に一体化した環状メッシュ部材23が収容される。環状メッシュ部材23は、可変容積室75内で発生したベーパVpを捕捉し、燃料室31および吸入室55にベーパVpが流入することを防止する。
この構成により、第2実施形態と同様に「第2通路」を有する高圧ポンプ3において、エンジンからの伝熱により可変容積室75に発生するベーパVpの影響を受けることなく吐出量を確保することができる。
また、2つのメッシュ部材を一体化することで部品点数を低減することができる。さらに、メッシュ部材が環状に形成されるため、メッシュ表面積を増加させることができ、ベーパVpの捕捉効果が増大する。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の高圧ポンプについて、図6、図7を参照して説明する。
第4実施形態の高圧ポンプ4は、第1実施形態に対し、メッシュ部材の設置位置が異なる。すなわち、第1収容室81に第1通路メッシュ部材21が収容される構成に代えて、燃料室31に燃料室メッシュ部材24が収容される。詳しく言えば、燃料室メッシュ部材24は、第1主通路18の燃料室31への開口181、及び導入通路19の燃料室31への開口191を覆うように設置される。
燃料室メッシュ部材24の単体の構成は、第1通路メッシュ部材21に類似し(図2(a)参照)、袋状のメッシュ部242が支持枠241に支持される。
燃料室メッシュ部材24は、「可変容積室75側の領域と燃料室31側の領域とを仕切る」点で第1通路メッシュ部材21と共通する。しかし、それに加え、「導入通路19側の領域と燃料室31側の領域とを仕切る」点が第1通路メッシュ部材21とは相違する。
この構成により、燃料室メッシュ部材24は、可変容積室75で発生したベーパVpを捕捉する。また、燃料室メッシュ部材24に捕捉されたベーパVpは、導入通路19から燃料室31に流入する導入燃料Fiによって冷却され、液化が促進される。その結果、燃料室メッシュ部材24の内側に滞留したベーパVpを消失させることができる。
(第5実施形態)
図8に示すように、第5実施形態の高圧ポンプ5における燃料室メッシュ部材25は、第4実施形態の燃料室メッシュ部材24の変形例である。燃料室メッシュ部材25は、ボディ側支持部材36の筒状本体361の内壁に沿って設置される。燃料室メッシュ部材25およびダイアフラム34は、ダンパユニット32が燃料室31に組み付けられた状態で、第1主通路18の開口181および導入通路19の開口191を覆う。
開口181および開口191からボディ側支持部材36の径方向内側に流入した燃料は、燃料室メッシュ部材25を通り抜け、ボディ側支持部材36の筒状本体361に形成された複数の孔362から燃料室31に流出する。このとき、燃料室メッシュ部材25の内側に捕捉されたベーパVpは、導入通路19から流入する導入燃料Fiによって冷却され、液化が促進されて消失する。
第5実施形態は、第4実施形態に比べてメッシュ表面積を増加させることができ、ベーパVpの捕捉効果が増大する。
(第6実施形態)
図9に示すように、第6実施形態の高圧ポンプ6は、第1実施形態の第1通路メッシュ部材21と、第4実施形態の燃料室メッシュ部材24とを組み合わせて備える。
可変容積室75で発生したベーパVpの大部分は、第1通路メッシュ部材21で捕捉される。このとき、仮に、一部のベーパVpが捕捉されずに第1通路メッシュ部材21を通り抜けたとしても、通り抜けたベーパVpは、燃料室メッシュ部材24で捕捉される。すなわち、第1通路メッシュ部材21が一次捕捉部として機能し、燃料室メッシュ部材24が二次捕捉部として機能することで、ベーパVpをより確実に捕捉することができる。さらに、燃料室メッシュ部材24で捕捉したベーパVpを導入燃料Fiによって消失させることができる。
その他、第1実施形態のメッシュ部材と第5実施形態のメッシュ部材とを組み合わせてもよい。また、第2、第3実施形態のいずれかのメッシュ部材と、第4、第5実施形態のいずれかのメッシュ部材とを組み合わせてもよい。
(第7実施形態)
「第1通路に設けられる第1通路メッシュ部材」は、第1、第2実施形態のように、凹部17の底部に形成される第1収容室81に収容される形態に限らない。図10に示す第7実施形態では、第1通路メッシュ部材26は、第1主通路18の燃料室31への開口181直下に設けられる。第1通路メッシュ部材26は、第1、第2実施形態の第1通路メッシュ部材21と同様に、燃料が通過可能な袋状のメッシュ部262が支持枠261に支持される。第1通路メッシュ部材26は、支持枠261の端面が第1主通路18の段部182に当接するように設置される。
また、第7実施形態では、第1主通路18の第1通路メッシュ部材26よりも下方、すなわち可変容積室75側に導入通路19が合流している。これにより、第4、第5実施形態と同様に、導入通路19から流入する導入燃料Fiによって、第1通路メッシュ部材26に捕捉されたベーパVpが冷却され、液化が促進される。その結果、第1通路メッシュ部材26の内側に滞留したベーパVpを消失させることができる。
(その他の実施形態)
(ア)「第1通路メッシュ部材」は、上記第1、第2実施形態では「第1通路」の可変容積室75寄りに設けられ、上記第7実施形態では「第1通路」の燃料室31寄りに設けられる。その他、「第1通路メッシュ部材」は、可変容積室75と燃料室31との中間部に設けられてもよい。
同様に、「第2通路メッシュ部材」は、上記第2実施形態のように「第2通路」の可変容積室75寄りに設けられる形態に限らず、「第2通路」の吸入室55寄りに設けられてもよく、可変容積室75と吸入室55との中間部に設けられてもよい。
(イ)上記実施形態では、燃料室31のパルセーションダンパ35は、支持部材36、37に支持されてダンパユニット32を構成する。しかし、支持部材36、37の構成はこれに限らない。また、パルセーションダンパ35は、2枚のダイアフラム33、34によって構成されるものに限らず、1枚のダイアフラムで構成されてもよい。
(ウ)燃料室31に、パルセーションダンパ35が設けられなくてもよい。
(エ)上記実施形態では、吸入弁57はノーマリーオープン式であるが、吸入弁57はノーマリークローズ式であってもよい。
(オ)上記実施形態では、ポンプボディ11にシリンダ16を一体に形成しているが、別体のシリンダをポンプボディ11に組み付ける構成としてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
1、2、3、4、5、6・・・高圧ポンプ、
11 ・・・ポンプボディ、
12 ・・・加圧室、
16 ・・・シリンダ、
18 ・・・第1主通路(第1通路)、
181 ・・・開口、
19 ・・・導入通路、
191 ・・・開口、
21、26・・・第1通路メッシュ部材、
211、241、261・・・支持枠、
212、242、262・・・メッシュ部、
22 ・・・第2通路メッシュ部材、
23 ・・・環状メッシュ部材(第1通路メッシュ部材、第2通路メッシュ部材)
24、25・・・燃料室メッシュ部材、
31 ・・・燃料室、
55 ・・・吸入室、
71 ・・・プランジャ、
711 ・・・大径部、
712 ・・・小径部、
727 ・・・円筒通路(第1通路、第2通路)、
728 ・・・環状通路(第1通路、第2通路)、
75 ・・・可変容積室、
81 ・・・第1収容室(第1通路)、
82 ・・・第2収容室(第2通路)、
83 ・・・環状収容室(第1通路、第2通路)、
84 ・・・第2主通路(第2通路)、
Vp ・・・ベーパ。

Claims (7)

  1. 軸方向の一方に大径部を有し軸方向の他方に小径部を有するプランジャと、
    前記プランジャを軸方向に往復可能に収容し、前記プランジャの小径部との間に前記プランジャの往復移動によって容積が変化する可変容積室を形成するシリンダと、
    前記プランジャの大径部側に形成され前記プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、吸入弁が開弁したとき前記加圧室に連通する吸入室、燃料入口に連通する導入通路から燃料が供給され前記吸入室を経由して前記加圧室に連通する燃料室、及び、前記可変容積室と前記燃料室とを連通する第1通路を有するポンプボディと、
    前記第1通路に設けられ、前記可変容積室側の領域と前記燃料室側の領域とを燃料が通過可能に仕切り、かつ、燃料中のベーパを捕捉可能な第1通路メッシュ部材と、
    を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
  2. 前記ポンプボディは、前記可変容積室と前記吸入室とを連通する第2通路を有し、
    前記第2通路に設けられ、前記可変容積室側の領域と前記吸入室側の領域とを燃料が通過可能に仕切り、かつ、燃料中のベーパを捕捉可能な第2通路メッシュ部材をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。
  3. 前記第2通路メッシュ部材は、前記第1通路メッシュ部材と一体に形成されることを特徴とする請求項2に記載の高圧ポンプ。
  4. 前記ポンプボディの前記燃料室に設けられ、前記第1通路の開口および前記導入通路の開口を燃料が通過可能に覆い、かつ、前記燃料室の燃料中のベーパを捕捉可能な燃料室メッシュ部材をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
  5. 軸方向の一方に大径部を有し軸方向の他方に小径部を有するプランジャと、
    前記プランジャを軸方向に往復可能に収容し、前記プランジャの小径部との間に前記プランジャの往復移動によって容積が変化する可変容積室を形成するシリンダと、
    前記プランジャの大径部側に形成され前記プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、吸入弁が開弁したとき前記加圧室に連通する吸入室、燃料入口から燃料が供給され前記吸入室を経由して前記加圧室に連通する燃料室、及び、前記可変容積室と前記燃料室とを連通する第1通路を形成するポンプボディと、
    前記ポンプボディの前記燃料室に設けられ、前記第1通路の開口および前記導入通路の開口を燃料が通過可能に覆い、かつ、前記燃料室の燃料中のベーパを捕捉可能な燃料室メッシュ部材と、
    を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
  6. 前記第1通路メッシュ部材、前記第2通路メッシュ部材または前記燃料室メッシュ部材の開口寸法は1.0mm未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
  7. 前記ポンプボディの前記燃料室に、燃料の圧力脈動を低減するためのパルセーションダンパが設けられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101553686B1 (ko) 2014-01-27 2015-09-17 (주)모토닉 직접분사식 엘피아이 시스템용 고압연료펌프
WO2018177753A1 (de) * 2017-03-27 2018-10-04 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-hochdruckpumpe

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