JP2015040516A - 駆動装置の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動装置を冷却するとともに、駆動装置と駆動装置の駆動対象との配線長を極力短くする駆動装置の冷却構造を提供する。【解決手段】駆動装置１００は、コネクタ１０２と回路部１０４と円筒部１１０と冷却部１２０とを有している。駆動装置１００が燃料供給ポンプ１０に取付けられることにより、駆動装置１００は開口部５０を塞ぐ。回路部１０４は、コネクタ１０２から入力したＥＣＵの制御信号に基づいて、インジェクタおよび燃料供給ポンプ１０を通電駆動する駆動電流を出力する。冷却部１２０のフィン１２４は、フィードポンプ２０を覆う円筒部１１０内の燃料流れに沿って所定角度の円弧状に形成され螺旋状に配置されている。フィン１２４の内周側と外周側とで燃料が流通し、円筒部１１０内の燃料流れがフィン１２４に妨げられずに案内される。回路１０４で発生する熱がフィン１２４から燃料に放出されることにより、駆動装置１００は冷却される。【選択図】図１

Description

本発明は、インジェクタおよび燃料供給ポンプのうち少なくともインジェクタを通電駆動する駆動装置の冷却構造に関する。

車載のマイクロコンピュータや駆動回路を含む電子制御装置を、例えばエンジンルーム内のエンジンまたは車両ボディに取付ける構成では、エンジンルーム内の温度が１００℃以上に達することがあるので、定格温度内で使用するために電子制御装置の機能を制限して使用せざるをえないことがある。

例えば、駆動装置でスイッチングを行ってインジェクタに多段噴射を実行させる場合、多段噴射の段数が増加すると、それだけ駆動装置の発熱量が増加し装置温度が上昇する。したがって、定格温度内で駆動装置を使用するために、要求段数よりも低い段数で多段噴射を実行し、発熱量を低減しなければならないことがある。そこで、駆動装置を冷却する技術が要求される。

特許文献１には、燃料タンクまたは燃料タンクからインジェクタに燃料を供給する燃料配管に電子制御装置を取り付け、燃料タンクまたは燃料配管の燃料により電子制御装置を冷却する技術が開示されている。

特開２００５−１４７０３１号公報

燃料タンクはエンジンルームから離れた車両後方等に設置される構造が一般的であるから、例えば燃料タンクにインジェクタを駆動する駆動装置を取付けて冷却する場合、エンジンルーム内に設置されるインジェクタと駆動装置とが離れ、インジェクタと駆動装置とを接続する配線長が長くなる。

その結果、配線の取り回しが煩雑になるとともに、配線の抵抗増加により電気損失が増加するという問題が生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、駆動装置を冷却するとともに、駆動装置と駆動装置の駆動対象との配線長を極力短くする駆動装置の冷却構造を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置の冷却構造は、エンジンに燃料を噴射するインジェクタとインジェクタに燃料を加圧して供給する燃料供給ポンプとのうち、少なくともインジェクタを通電駆動する回路部を有する駆動装置の冷却構造であって、燃料供給ポンプには開口部が形成されており、駆動装置は開口部を塞いで燃料供給ポンプに取付けられ、燃料供給ポンプ内の燃料により駆動装置が冷却される。

このように、燃料供給ポンプに形成された開口部を塞いで燃料供給ポンプに取付けられた駆動装置が燃料供給ポンプ内の燃料により冷却されるので、エンジンルーム内のエンジンまたは車両ボディに駆動装置を取付けるよりも、駆動装置の温度を低下することができる。

燃料を加圧してインジェクタに供給する燃料供給ポンプは、燃料供給ポンプで加圧した高圧燃料をインジェクタに供給する燃料配管の長さを極力短くするために、通常、エンジンおよびインジェクタの近くに設置される。したがって、燃料供給ポンプに駆動装置を取付けることにより、駆動装置とインジェクタとの距離が近くなり、駆動装置とインジェクタとを接続する配線長が短くなる。

駆動装置がインジェクタおよび燃料供給ポンプの両方を駆動する場合も、燃料供給ポンプに駆動装置を取付けることにより、駆動装置と燃料供給ポンプとの距離が近くなり、駆動装置と燃料供給ポンプとを接続する配線長が短くなる。

第１実施形態による駆動装置の燃料供給ポンプへの取付けを説明する模式図であり、（Ａ）は取付け前の状態を示し、（Ｂ）は取付け後の状態を示す。 燃料供給ポンプを示す側面図。 （Ａ）は回路部を示す概略回路図、（Ｂ）はインジェクタに対する駆動電流を示すタイムチャート。 図１の（Ａ）におけるIV方向矢視図。 インジェクタの噴射段数と駆動装置の温度との関係を示す特性図。 （Ａ）は第２実施形態による駆動装置の燃料供給ポンプへの取付け位置を説明する模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ方向矢視図。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に示す駆動装置１００は、燃料供給ポンプ１０に取付けられ、インジェクタおよび燃料供給ポンプ１０の両方を駆動する。

燃料供給ポンプ１０は、燃料タンクから加圧室に吸入した燃料をカムにより往復駆動されるプランジャにより加圧し、図示しないコモンレールに供給するディーゼルエンジン用のポンプである。燃料供給ポンプ１０から供給されコモンレールで蓄圧された燃料は、インジェクタに供給される。

燃料供給ポンプ１０のカムシャフト１２は、エンジンのクランクシャフトの回転駆動力を伝達され、カムを回転させる。本実施形態の燃料供給ポンプ１０は、カムシャフト１２の一方の軸方向端部側を覆うポンプカバー１４（図２参照）の内部に、フィードポンプ２０を収容している。

フィードポンプ２０は、カムシャフト１２により回転駆動され、図２に示す燃料吸入口３０から燃料タンクの燃料を吸入して加圧室に供給する低圧ポンプである。燃料供給ポンプ１０内の余剰燃料は、燃料排出口３２から燃料タンクに戻される。

燃料供給ポンプ１０のコネクタ４０は、駆動装置１００のコネクタ１０２（図１参照）と接続されている。駆動装置１００からコネクタ４０を介して供給される駆動電流により、燃料供給ポンプ１０の燃料調量弁が開閉駆動される。

プランジャが下降する吸入行程において燃料供給ポンプ１０の燃料調量弁が開弁することにより、燃料調量弁を通り加圧室内に燃料が吸入される。そして、吸入行程の次の圧送行程において所定のリフト位置にプランジャが達するまで、燃料調量弁は開弁状態を保持する。圧送行程で燃料調量弁が開弁している間、加圧室の燃料はプランジャのリフトに伴い燃料吸入側に戻される。

圧送行程において所定のリフト位置にプランジャが達すると、燃料調量弁は閉弁される。燃料調量弁が閉弁した状態でプランジャがリフトすることにより加圧室の燃料が加圧される。そして、加圧室の燃料が所定圧以上になると、燃料吐出口４２の内部に設置された吐出弁が開弁し、燃料吐出口から高圧燃料が吐出される。燃料供給ポンプ１０の燃料吐出量は、圧送行程において燃料調量弁が閉弁するタイミングによって調量される。

図１に示すように、駆動装置１００は、コネクタ１０２と回路部１０４と円筒部１１０と冷却部１２０とを有している。
コネクタ１０２は、図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）と、燃料供給ポンプ１０のコネクタ４０と、インジェクタのコネクタと電気的に接続している。回路部１０４は、コネクタ１０２から入力したＥＣＵの制御信号に基づいて、インジェクタ２００および燃料供給ポンプ１０を通電駆動する駆動電流を出力する。

図３の（Ａ）に示すように、回路部１０４は、インジェクタを通電駆動する回路として、充放電用のコンデンサ１０６と、スイッチング用のＭＯＳＦＥＴ１０８とを有している。回路部１０４は、図示しないが、燃料供給ポンプ１０の燃料調量弁を通電駆動する回路も有している。回路部１０４は、ＭＯＳＦＥＴ１０８をオン、オフしてスイッチングすることにより、コンデンサ１０６に充電されているエネルギーを放出し、インジェクタ２００のコイルに駆動電流を供給する。

インジェクタ２００は、エンジンの各気筒に設置されており、コモンレールで蓄圧された燃料を気筒内に噴射する。インジェクタ２００は、例えば、噴孔を開閉するノズルニードルのリフトを制御室の圧力で制御する公知の電磁駆動式弁である。駆動装置１００からインジェクタ２００の制御室を開閉する電磁弁のコイルに供給される駆動電流により、電磁弁が開閉駆動される。

回路部１０４は、ＥＣＵからの指令により、エンジンの１燃焼サイクルにおいて、図３の（Ｂ）の上段に示すようにメイン噴射のみの１段噴射、あるいは図３の（Ｂ）の下段に示すようにメイン噴射を含む複数の多段噴射をインジェクタ２００に実行させる。

図１に示すように、駆動装置１００がボルト等により燃料供給ポンプ１０に取付けられることにより、円筒部１１０は燃料供給ポンプ１０のカムシャフト１２の一方の軸方向端部側に設置されたフィードポンプ２０を覆う。そして、駆動装置１００は、燃料供給ポンプ１０のポンプカバー１４の代わりに開口部５０を塞ぐ。

冷却部１２０は、例えばアルミニウム等の金属で形成されており、回路部１０４にインサート成形等で取付けられている。冷却部１２０は、円板状の基部１２２と、基部１２２に溶接等で設置されたフィン１２４とを有している。

図４に示すように、板状のフィン１２４は、円筒部１１０により覆われた燃料供給ポンプ１０内の円状の低圧燃料の流れに沿って所定角度の円弧状に形成され、フィン１２４同士の間に隙間を設けて螺旋状に配置されている。これにより、円筒部１１０内の燃料流れがフィン１２４に案内されながら、フィン１２４の内周側と外周側とで燃料が流通する。円筒部１１０内には、フィードポンプ２０が燃料タンクから吸入して加圧室に圧送する低圧燃料の流れが常に生じているので、円筒部１１０の内部で燃料が滞留せずに入れ替わる。

回路部１０４は、ＭＯＳＦＥＴ１０８がスイッチングされることにより発熱する。１燃焼サイクルにおける回路部１０４の発熱量は、スイッチング回数、つまり多段噴射の段数が増加すると増加する。したがって、噴射段数が増加して回路部１０４の発熱量が増加することにより、図５に示すように駆動装置１００の温度が上昇する。駆動装置１００の温度が上昇しすぎると作動不良が生じるおそれがあるので、定格温度が設定されている。

フィン１２４は、燃料供給ポンプ１０内の燃料と接触することにより、回路部１０４の熱を燃料に放熱して駆動装置１００を冷却する。さらに、円筒部１１０内の燃料流れに沿ってフィン１２４が燃料を案内するとともに、フィードポンプ２０の作動により円筒部１１０内の燃料が入れ替わるので、回路部１０４の発熱がフィン１２４から効率的に放熱される。これにより、駆動装置１００を効率よく冷却できる。

その結果、図５に示すように、冷却しない場合の回路部１０４の温度特性３００に対し、システム要求の噴射段数を満たして定格温度よりも低い温度特性３０２とすることができる。

また、第１実施形態では、開口部５０を塞ぎフィードポンプ２０を覆うポンプカバー１４に代えて、駆動装置１００が燃料供給ポンプ１０に取付けられ開口部５０を塞ぐ。これにより、燃料供給ポンプ１０に新たに開口部を形成することなく、燃料供給ポンプ１０に駆動装置１００を取付けることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図６に示す。図６において、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。

第２実施形態では、燃料供給ポンプ１０のカム６０の外周を覆うハウジング７０の側部７２または底部７４のいずれか一方に開口部５０が形成されている。駆動装置１３０は、側部７２または底部７４のいずれか一方に形成された開口部５０を塞いで燃料供給ポンプ１０に取付けられる。

駆動装置１３０はコネクタ１０２と回路部１０４と冷却部１４０とを有している。冷却部１４０には直線状の凹部１４２とフィン１４４とが交互に配置されている。そして、側部７２または底部７４においてカム６０の回転に伴う燃料流れに凹部１４２とフィン１４４とが沿うように、燃料供給ポンプ１０に駆動装置１３０が取付けられる。これにより、カム６０の回転に伴う燃料流れが冷却部１４０に案内される。

以上説明した上記実施形態では、駆動装置１００、１３０が燃料供給ポンプ１０に取付けられ、燃料供給ポンプ１０内の燃料に接触する冷却部１２０、１４０が回路部１０４の熱を燃料に放出することにより、駆動装置１００、１３０が冷却される。

また、駆動装置１００、１３０が燃料供給ポンプ１０に取付けられるので、インジェクタ２００および燃料供給ポンプ１０と駆動装置１００、１３０との距離が近くなる。これにより、インジェクタ２００および燃料供給ポンプ１０と駆動装置１００、１３０とを接続する配線長が短くなる。その結果、インジェクタ２００および燃料供給ポンプ１０と駆動装置１００、１３０との間の配線の取り回しが容易になり、配線の抵抗による電気損失が低下する。

［他の実施形態］
上記実施形態では、燃料供給ポンプ１０内の燃料と接触して回路部１０４の熱を燃料に放出し、駆動装置１００、１３０を冷却する冷却部１２０、１４０に、螺旋状または直線状のフィン１２４、１４４を設置した。フィンの形状としては、ドット状またはピラー状のフィンを採用してもよい。また、フィンに限らず、燃料供給ポンプ内１０の燃料との接触面積を増大して冷却効率を高める構造であればどのような形状の冷却部を採用してもよい。

燃料供給ポンプ内の燃料と接触し、駆動装置を冷却する冷却部は、駆動装置の一部として製造されるものであってもよいし、ヒートシンクのように駆動装置とは別に製造されて駆動装置に取付けられるものであってもよい。

また、冷却部にフィン等を設置せず、平面状の金属板で冷却部を構成してもよい。また、駆動装置を冷却する専用の冷却部を設けず、駆動装置を直接、燃料供給ポンプ内の燃料と接触させて駆動装置を冷却してもよい。

上記実施形態では、インジェクタ２００と燃料供給ポンプ１０の両方を通電駆動する駆動装置１００、１３０の冷却構造について説明した。これに対し、本発明の冷却構造は、インジェクタだけを通電駆動する駆動装置に適用してもよい。

上記実施形態では、ディーゼルエンジン用の燃料供給ポンプに駆動装置を取付ける例について説明した。これ以外にも、駆動装置を取付けられるのであれば、ディーゼルエンジン用以外の燃料供給ポンプに駆動装置を取付けてもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態の構成要件を組み合わせてもよいし、上記実施形態の一部の構成要件を省略してもよい。

１０：燃料供給ポンプ、１２：カムシャフト、１４：ポンプカバー（カバー部材）、５０：開口部、６０：カム、７０：ハウジング、１００、１３０：駆動装置、１０４：回路部、１２０、１４０：冷却部、１２４、１４４：フィン、２００：インジェクタ

Claims (6)

1. エンジンに燃料を噴射するインジェクタ（２００）と前記インジェクタに燃料を加圧して供給する燃料供給ポンプ（１０）とのうち、少なくとも前記インジェクタを通電駆動する駆動装置（１００、１３０）の冷却構造であって、
   前記燃料供給ポンプに開口部（５０）が形成されており、
   前記駆動装置は前記開口部を塞いで前記燃料供給ポンプに取付けられ、
   前記燃料供給ポンプ内の燃料により前記駆動装置が冷却される、
   ことを特徴とする駆動装置の冷却構造。
2. 前記燃料供給ポンプ内の燃料と接触して前記燃料供給ポンプ内の燃料により前記駆動装置を冷却する冷却部（１２０、１４０）が前記駆動装置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置の冷却構造。
3. 前記冷却部は前記燃料供給ポンプ内の燃料流れに沿って燃料を案内することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置の冷却構造。
4. 前記冷却部はフィン（１２４、１４４）を有することを特徴とする請求項２または３に記載の駆動装置の冷却構造。
5. 前記開口部は前記燃料供給ポンプのカムを回転させるカムシャフト（１２）の一方の軸方向端部側に形成されており、
   前記駆動装置は、前記開口部を塞ぐ前記燃料供給ポンプのカバー部材（１４）に代えて前記開口部を塞いで前記燃料供給ポンプに取付けられる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置の冷却構造。
6. 前記開口部は前記燃料供給ポンプのカムの外周を覆うハウジング（７０）に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置の冷却構造。

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