JP2013194616A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】従来はシール用Ｏリングの直径が電磁吸入弁取付け用のねじの直径より大きく、それだけ洩れの可能性も大きく、またコスト高にもなっていた。洩れの可能性が少なく、またコストの安価なシール機構を備えた高圧燃料供給ポンプを得ることに有る。
【解決手段】電磁吸入弁のねじ部より燃料通路側に位置する円筒状のポンプハウジング内面と吸入電磁弁外周とでＯリングを圧縮しシールするシール構造とした。
また、好適にはＯリング溝は軸方向の側壁の一方を廃止しポンプハウジング側で形成する。
【効果】このように構成された本発明によれば、シール用のＯリングの直径をねじの直径より小さくできるので、ポンプサイズを大きくすることなくＯリングによるシール機構を形成できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプに係り、特に、内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を圧送するに好適な高圧燃料供給ポンプに関する。また、吐出される燃料の量を調節する可変容量機構を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。

特開２０１１−２４７２７３号公報に記載されている従来の高圧燃料供給ポンプでは、燃料噴射弁に供給する高圧燃料の量を調整する電磁吸入弁を備えている。電磁吸入弁はコイル通電のＯＮ−ＯＦＦで吸入弁の開閉運動を制御することができ、これにより燃料供給量を制御することができる。電磁吸入弁取付け部の燃料シールは電磁吸入弁の外周に設けられた溝にＯリングを装着し、円筒状のポンプハウジング内面と吸入電磁弁外周とでＯリングを圧縮しシールする軸シール構造である。

特開２０１１−２４７２７３号公報

この従来技術の構成では、電磁吸入弁のねじの大気側に燃料シール用のＯリングが装着されている。

このためＯリングの直径をねじの直径より小さくできなかった。

Ｏリングの直径が大きいと、それだけ洩れの可能性も大きく、またコスト高にもなっていた。

本発明の目的は洩れの可能性が少なく、またコストの安価なシール機構を備えた高圧燃料供給ポンプを得ることに有る。

本発明では、上記目的を達成するために、電磁吸入弁のねじ部より燃料通路側に位置する円筒状のポンプハウジング内面と吸入電磁弁外周とでＯリングを圧縮しシールするシール構造とした。

また、好適にはＯリング溝は軸方向の側壁の一方を廃止しポンプハウジング側で形成する。

このように構成された本発明によれば、シール用のＯリングの直径をねじの直径より小さくできるので、ポンプサイズを大きくすることなくＯリングによるシール機構を形成できる。

また、好適な実施例においては、Ｏリングを受け止める片側の壁面部材が不要となるため電磁吸入弁自体の長さ短縮を図ることができる。

本発明が実施された第１実施例による高圧燃料供給ポンプの縦断面図。 本発明が実施された第１実施例による電磁吸入弁のシール構造を表した縦断面図。 本発明が実施された第２実施例による電磁吸入弁のシール構造を表した縦断面図。

以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

図１に基づき第１の実施例を説明する。

ポンプハウジング１には加圧室１１を形成するためのカップ型の凹所１１Ａが設けられている。凹所１１Ａ（加圧室１１）の開口部にはシリンダ６が嵌合されている。フランジホルダ１４をねじ部１ｂにて螺合することによってシリンダ６の端部がシリンダホルダ７を介しポンプハウジング１の加圧室１１の開口部に設けた段付部１６Ａに押し付けられる。

シリンダ６とポンプハウジング１は段付部１６Ａで圧接され、金属接触による燃料シール部を形成する。シリンダ６には中心にプランジャ２の貫通孔（摺動孔とも呼ぶ）が設けられている。プランジャ２はシリンダ６の貫通孔に往復動可能に遊嵌されている。シリンダホルダ７の外周にはシールリング６２が装着されている。シールリング６２はシリンダホルダ７の外周とポンプハウジング１の凹所１１Ａの内周壁との間を燃料が漏れないようにシール部を形成する。

シリンダホルダ７にはプランジャシール装置１３が保持されており、プランジャシール装置１３はシリンダホルダ７の内周とプランジャ２の周面との間に環状低圧室１０ｆを形成している。燃料溜り部６７にはプランジャ２とシリンダ６の摺動面から漏れる燃料が捕獲される。

プランジャシール装置１３は後述するカム５側から燃料溜りに潤滑オイルが侵入することも防止している。

フランジホルダ１４に設けられた環状突起部１４Ａはエンジンブロック１００に形成された取付け孔１００Ａに挿入される。フランジホルダ１４の環状突起１４Ａの外周にはシールリング６１が取付けられている。シールリング６１は取付け孔１００Ａから潤滑オイルが大気中に漏れるのを防止し、また大気から水が浸入するのを防止する。

フランジホルダ１４の下端面１４Ｂはエンジンブロックの取付け孔１００Ａの周囲の取付け面に当接している。ポンプハウジング１の下端面１０１Ａの中心部には環状突起１１Ｂが形成されている。

フランジホルダ１４はフランジ１５を間に挟みポンプハウジング１の環状突起１１Ｂ外周に螺合されている。フランジホルダ１４の環状突起１４Ａはエンジンブロック１００の取付け孔１００Ａに遊嵌しており、フランジホルダ１４を介しフランジ１５をエンジンブロック１００に固定することにより、ポンプハウジング１を固定している。

プランジャ２はシリンダ６に滑合し大先端部にはリテーナ１６が固定されている。シリンダホルダ７とリテーナ１６との間にはスプリング４が設けられている。

スプリング４の一端はシリンダホルダ７の周りに装着されている。スプリング４の他端は有底筒状の金属で構成されるリテーナ１６の外側に配置される。

タペット３の筒状部３１Ａは取付け孔１００Ａの内周部に遊嵌されている。タペット３の底部３１Ｂの内表面にはプランジャ２の下端部２１Ａが当接している。タペット３の底部３１Ｂの中央部には回転ローラ３Ａが取付けられている。ローラ３Ａはカム５の表面にスプリング４の力を受けて押し付けられている。その結果カム５が回転するとカム５のプロフィールに沿ってタペット３とプランジャ２が上下に往復動する。プランジャ２が往復動するとプランジャ２の加圧室側端部２Ｂは加圧室１１に入ったり出たりする。プランジャ２の加圧室側端部２Ｂが加圧室１１に進入するとき加圧室１１内の燃料が高圧に加圧されて高圧通路に吐出される。またプランジャ２の加圧室側端部２Ｂが加圧室１１から後退するとき加圧室１１内に吸入通路３０ａから燃料が吸入される。カム５はエンジンのクランクシャフトあるいはオーバヘッドカムシャフトによって回転される。

カム５が図１に示す３葉カム（カム山が３つ）の場合、クランクシャフトあるいはオーバヘッドカムシャフトが１回転するとプランジャ２は３往復する。４サイクルエンジンの場合、１燃焼行程でクランクシャフトは２回転する。３葉カムの場合、クランクシャフトでカム５を回転する場合、１燃焼サイクルの間（基本的には燃料噴射弁がシリンダに１回燃料を噴射する）にカムは６往復して燃料を６回加圧し吐出する。

ポンプハウジング１の頭部にはダンパカバー１７が固定されている。ダンパカバー１７とポンプハウジング１との間に区画形成される低圧室１０ｃ、１０ｄには、燃料圧力脈動を低減するための圧力脈動低減機構９が収容されている。圧力脈動低減機構９はその上下両面にはそれぞれ低圧室１０ｂ、１０ｃが設けられている。

吐出口１２は、ポンプハウジング１にねじ止若しくは溶接によって固定されたジョイント１０３で形成されている。

燃料は、ジョイント１０１の低圧燃料口１０ａ−低圧室１０ｂ−低圧室１０ｃ−吸入通路３０ａ−加圧室１１−吐出口１２に至る。

加圧室１１の入口の吸入通路３０ａには電磁吸入弁３０が設けられている。電磁吸入弁３０内には吸入弁体３１が設けられている。吸入弁はばね３３によって吸入口３０Ａを閉じる方向に付勢力されている。これにより電磁吸入弁３０は無通電状態では吸入通路３０ａと加圧室１１を閉鎖している。

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は吐出弁シート８ａ、吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ、吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁ばね８ｃ、吐出弁８ｂと吐出弁シート８ａとを収容する吐出弁ホルダ８ｄから構成され、吐出弁シート８ａと吐出弁ホルダ８ｄとは当接部で溶接８ｅにより接合されて一体のユニットを形成している。

なお、吐出弁ホルダ８ｄの内部には、吐出弁８ｂのストロークを規制するスットパーを形成する段付部８ｆが設けられている。

加圧室１１と吐出口１２に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート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、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内の燃料は吐出口１２を経て高圧燃料容積室２３としてのコモンレールへと高圧吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｆと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁８ｂのストロークは吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、吐出口１２へ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうのを防止でき、高圧ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ホルダ８ｄの内周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁ユニット８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。

シリンダ６は外周がシリンダホルダ７を介しフランジホルダ１４で保持され、フランジホルダ１４の内周に螺刻されたねじを、ポンプ本体に螺刻されたねじにねじ込むことによってねじ部１ｂにおいてポンプハウジング１に固定される。シリンダ６は加圧部材であるプランジャ２を上下に摺動可能に保持する。プランジャ２の下端には、カム５の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するリテーナ１６が圧入によってプランジャ２に固定されており、プランジャ２はリテーナ１６を介してスプリング４にてタペット３の底部内面に押し付けられている。これによりカム５の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に運動させることができる。また、プランジャ２はシリンダ６の図中下側でプランジャシール装置１３によりシールされ、ガソリン（燃料）が高圧燃料供給ポンプから内燃機関の内部に漏れることを防止する。同時に内燃機関の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルでも良い）がポンプハウジング１の内部に流入するのを防止する。

これらの構成により、加圧室１１は、電磁吸入弁３０、吐出弁ユニット８、プランジャ２、シリンダ６、ポンプハウジング１にて構成される。

燃料は燃料タンク２０から低圧燃料供給ポンプ２１にて、吸入配管２８を通してポンプの低圧燃料口１０ａに導かれる。低圧燃料供給ポンプ２１は、エンジンコントロールユニット２７（以後、ＥＣＵと称す）からの信号によって低圧燃料口１０ａへの吸入燃料を一定の圧力に調圧する。

また、高圧燃料供給ポンプの加圧室１１で加圧された高圧燃料が吐出口１２から高圧燃料容積室２３へ供給される。高圧燃料容積室２３には、高圧燃料噴射弁２４、圧力センサ２６が装着されている。高圧燃料噴射弁２４は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、ＥＣＵ２７の信号に基づいて内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する。

次に、電磁吸入弁３０のシール構造について図２、図３を用いて説明する。

吸入弁体３１は吸入弁３１ａ、プランジャロッド３１ｂ、固定子３１ｅ、磁気発生部３１ｄ、溶接固定部３１ｆからなる。吸入弁３１ａはプランジャロッド３１ｂの先端に一体に成形されており、固定子３１ｅはプランジャロッド３１ｂに圧入固定されている。磁気力発生部３１ｄは溶接固定部３１ｆをレーザー溶接にて溶接固定されている。ばね３３は固定子３１ｅを付勢力にて押し、プランジャロッド３１ｂはガイド３４と接触している。この時、吸入弁３１ａとバルブシート３２との間は密着しており電磁吸入弁３０は閉弁状態となっている。端子３７を介してコイル３６にＥＣＵからの入力電圧が印加されていない無通電状態では、このばね３３の付勢力により、吸入弁体３１は図１、または図２に示すように図面右の閉弁方向に付勢され閉弁状態となっている。コア３５と磁気力発生部３１ｄの間に存在する隙間は、吸入弁３１ａの可動範囲であり、これが吸入弁３１ａおよびプランジャロッド３１ｂのストロークとなる。

電磁吸入弁３０のコア３５外周にはＯリング溝３０ｂが形成され、Ｏリング６３が装着されている。Ｏリング溝３０ｂはコア３５の外周に形成した小径段部３５Ｄの側壁３５Ｆとこの側壁３５Ｆに対面するポンプハウジング１の円筒状ハウジング１Ｂの内部に形成された環状の平面１Ｃとの間に形成されている。吸入弁体３１のバルブシート３２とコア３５とは圧入部３２Ｇで圧入により固定されている。圧入部３２Ｇの外周には金属接触面１ＤＡもしくは１ＤＢが形成されている。

図２の実施例ではコア３５の軸方向端面とポンプハウジング１の円筒状ハウジング１Ｂの内部に形成された環状の平面１Ｃとを突き合わせて金属接触させている。

図３の実施例ではコア３５の先端外周面とポンプハウジング１の円筒状ハウジング１Ｂの内部に形成された小径の筒状部１ＨＤとを径方向に嵌合（止まり嵌めもしくは締まり嵌め）させて金属接触させている。

吸入弁体３１のコア３５はポンプハウジング１の円筒状ハウジング１Ｂの大径部３５Ｈ内面に螺刻されたねじ３５ＳＲにヨーク３８の外周に螺刻されたねじ３８ＳＲをねじ込むことにより、ヨーク３８の先端で軸方向に押し込んでポンプハウジング１に固定される。押し込み寸法はコア３５の外周に形成した傾斜面がポンプハウジング１のない周面の傾斜面にぴったり密着することで規制される。

このとき、Ｏリング溝３０ｂに設けられたＯリング６３がポンプハウジング１Ｂ内周面とコア３５外周面とで圧縮されることで燃料シールを形成する構造となっている。

この状態で、電磁吸入弁３０に外力が加わってヨーク３８が緩み、コア３５がヨーク側に移動してもＯリング６３の圧縮率は変わらないためシール性が低下することは無い。

Ｏリング溝３０ｂはコア３５に設けられた段付き形状部（３５Ｄ、３５Ｆ）と、円筒状のポンプハウジング１Ｂに設けられた環状の平面１Ｃで形成される。Ｏリング溝３０ｂは電磁吸入弁３０がポンプハウジング１０１Ｂに固定された状態で所定の空間容積となるように設定している。具体的には、Ｏリングが適正な圧縮率となるようにポンプハウジング１Ｂの内径とコア３５の外径を決定し、その後、充填率が適正となるようポンプハウジング平面１Ｃとコア３５の段付き形状部（３５Ｄ、３５Ｆ）とで形成される溝幅を決定する。

これにより、Ｏリング溝の両壁面をコア３５で形成する必要がないため、コア３５全長を短くすることができる。

そして、Ｏリング６３よりも吸入通路３０ａ側にポンプハウジング１Ｂとコア３５との金属接触面１ＤＡ、１ＤＢを有している。図２は軸方向の平面状の金属接触面１ＤＡを有する場合である。図３は径方向に円筒状の金属接触面１ＤＢを有する場合である。

どちらも、金属接触面１ＤＡ、１ＤＢによってＯリング６３に直接燃料の脈動が伝わらないようにすることができる。こうすることにより、Ｏリング６３近傍でキャビテーションが発生することは無く、Ｏリングの損傷を防止することができる。

１ ポンプハウジング
１ＤＡ、１ＤＢ 金属接触面
２ プランジャ
３ タペット
４ スプリング
５ カム
６ シリンダ
７ シリンダホルダ
８ 吐出弁ユニット
９ 圧力脈動低減機構
１０ａ 低圧燃料口
１０ｂ、１０ｃ 低圧室
１０ｅ 低圧燃料通路
１０ｆ 環状低圧室
１１ 加圧室
１２ 吐出口
１３ プランジャシール装置
１４ フランジホルダ
１５ フランジ
１６ リテーナ
２０ 燃料タンク
２１ 低圧燃料供給ポンプ
２３ 高圧燃料容積室
２４ 高圧燃料噴射弁
２６ 圧力センサ
２７ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
３０ 電磁吸入弁
３０ａ 吸入通路
３０ｂ Ｏリング溝
３１ 吸入弁体
３１ａ 吸入弁
３１ｂ プランジャロッド
３１ｄ 磁気発生部
３１ｅ 固定子
３１ｆ 溶接固定部
３２ バルブシート
３３ ばね
３４ ガイド
３５ コア
３６ コイル
３７ 端子
３８ ヨーク

Claims (3)

1. 加圧室に燃料を吸入する吸入通路と、
   前記加圧室から前記燃料を吐出する吐出通路とを有し、
   前記加圧室内を往復動するプランジャによって燃料の吸入および吐出を行い、
   前記吸入通路に電磁吸入弁、
   前記吐出通路に吐出弁を備え、
   かつ前記電磁吸入弁を開閉して前記吸入通路と前記加圧室との連通および非連通を切換えることにより、吐出される燃料の量を制御する可変流量式高圧燃料供給ポンプであって、
   前記電磁吸入弁はハウジングの吸入通路に向かって開口する円筒ハウジングに挿入された状態で前記ポンプハウジングと前記電磁吸入弁の外周との間に螺刻されたねじを締め付けることによって固定され、
   電磁吸入弁外周に装着されたＯリングによってポンプハウジングと電磁吸入弁との間をシールする燃料シールが構成されたものにおいて、
   前記Ｏリングが、前記電磁吸入弁の外周に形成された小径段部であって、前記ねじの反大気側の終端部に位置する当該ねじの直径より径の小さい小径段部に装着されており、当該小径段部と対面する前記円筒状ハウジングの内周面との間に圧縮状態で装着されることで、燃料シールを形成する
   ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記電磁吸入弁の外周に設けられたＯリング装着用の小径段部の前記ねじ側に位置する軸方向の側壁面とこの側壁面に対面する前記ポンプハウジング側壁面として形成された環状の平面とによって前記Ｏリングの装着用溝が形成される
   ことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項１の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記電磁吸入弁のＯリング装着部よりも燃料通路側に、前記ポンプハウジングと前記電磁吸入弁との金属接触部を設けたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。