JP2015086699A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、上下方向の振動モードによる放射音を効果的に抑制できるダンパカバーを備えた高圧燃料供給ポンプを提供することにある。
【解決手段】
往復運動するプランジャ２と、プランジャ２の往復運動により体積が変化する燃料の加圧室１２と、加圧室１２に燃料を供給する吸入弁２００と、加圧室１２から加圧された燃料を吐出する吐出弁６０と、加圧室１２を有しプランジャ２と吸入弁２００と吐出弁６０とが組み付けられたポンプボディ１と、ポンプボディ１に形成されたダンパ室１０ｂに配設されたダンパ８０と、ダンパ室１０ｂを覆うダンパカバー４０とを備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、ダンパカバー４０に錘１０１と筋状のリブ４０Ａとを設けたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関に用いられる高圧燃料供給ポンプに関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１２−１１７４７１号公報（特許文献１）がある。この公報には、プランジャが往復移動することにより燃料が加圧される加圧室と、この加圧室から排出される燃料の圧力脈動を低減するダンパ室とを有し、ダンパ室を外気から遮断するカバーの中央部の肉厚を周辺部の肉厚よりも厚くし、さらにその肉厚を調節することで、カバーのばね定数を増加することなく、質量を積極的に大きくすることが可能な高圧ポンプが記載されている。この高圧ポンプでは、カバーの振動加速度を小さくすることができ、カバーから発せられる放射音を小さくすることができる（要約参照）。

また、特開２０１１−１１７４２９号公報（特許文献２）には、蓋部（特許文献１のカバーに同じ）を、中央部分が直線状に内側へ突出するようにプレス加工した高圧ポンプが記載されている。この高圧ポンプでは、プレス加工部により蓋部内側に流れ変更部と燃料衝突壁とを形成し、ダンパを構成するダイアフラムへ向かう燃料の流れを作り出し、ダンパを十分に機能させることにより、燃料圧力の脈動を抑制している（段落００７４、図４（ａ）参照）。

特開２０１２−１１７４７１号公報 特開２０１１−１１７４２９号公報

特許文献１の高圧ポンプ（高圧燃料供給ポンプ）では、中央部の肉厚を周辺部の肉厚よりも厚くすることでカバーの振動加速度を小さくしているが、このような構造では、ポンプの上下方向、すなわちカバー（ダンパカバー）の上下方向の振動モードを抑制することが難しい。このため、特許文献１では、上下方向の振動モードによる放射音に対する抑制効果に対する配慮が十分ではなかった。

また、特許文献２の高圧ポンプ（高圧燃料供給ポンプ）では、リブ状に形成された燃料衝突壁はダイアフラムへ向かう燃料の流れを作り出すことを目的としており、放射音を抑制することについて配慮された構造にはなっていない。

本発明の目的は、上下方向の振動モードによる放射音を効果的に抑制できるダンパカバーを備えた高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の高圧燃料供給ポンプは、 往復運動するプランジャと、前記プランジャの往復運動により体積が変化する燃料の加圧室と、前記加圧室に燃料を供給する吸入弁と、前記加圧室から加圧された燃料を吐出する吐出弁と、前記加圧室を有し前記プランジャと前記吸入弁と前記吐出弁とが組み付けられたポンプボディと、前記ポンプボディに形成されたダンパ室に配設されたダンパと、前記ダンパ室を覆うダンパカバーとを備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、前記ダンパカバーに錘と筋状のリブとを設けたものである。

本発明によれば、ダンパカバーに設けた錘によりダンパカバーの振動を低減すると共に、錘では低減効果の小さいダンパカバーの上下方向の振動をリブにより低減でき、ダンパカバーからの放射音を効果的に低減することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る実施例１の高圧燃料供給ポンプの全体構造を示す縦断面図である。 図１の高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例を示すシステム構成図である。 図１の高圧燃料供給ポンプにおける電磁駆動型吸入弁を拡大して示す断面図であり、開弁時（燃料吸入時およびスピル時）の状態を示した図である。 図１の高圧燃料供給ポンプを、吸入ジョイント１０を除いて、上から見た外観図である。 図４のダンパカバー４０をＶ−Ｖ断面で示す断面図である。 図１の高圧燃料供給ポンプの外観を示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施例を説明する。

図１〜図３、図６を参照して、本発明が実施される高圧燃料供給ポンプの全体構成について説明する。図１は、本発明に係る実施例１の高圧燃料供給ポンプの全体構造を示す縦断面図（図４のＩ−Ｉ断面）である。図２は、図１の高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例を示すシステム構成図である。図３は、図１の高圧燃料供給ポンプにおける電磁駆動型吸入弁を拡大して示す断面図であり、開弁時（燃料吸入時およびスピル時）の状態を示した図である。図６は、図１の高圧燃料供給ポンプの外観を示す斜視図である。なお、図１は細部に符号を付すことができないので、説明中の符号で図１にその符号がないものは後述の拡大図にその符号を記載している。また、図３に示す電磁駆動型吸入弁２００は、図１に対して左右が入れ替わった状態で示している。

ポンプボディ（ポンプハウジング）１には、一端が開放された有底の筒状空間を形成する窪み部１２Ａが設けられ、当該窪み部１２Ａには開放端側からシリンダ２０が挿入されている。シリンダ２０にはピストンプランジャ２が滑合している。その結果、ピストンプランジャ２の先端と窪み部１２Ａの内壁面とシリンダ２０の外周面との間に加圧室１２が画成されている。

ポンプボディ１の周壁から加圧室１２に向けて筒状の孔２００Ｈが形成されており、この筒状の孔２００Ｈには電磁駆動型吸入弁機構２００の吸入弁部ＩＮＶおよび電磁駆動機構部ＥＭＤの一部が挿入されている。ポンプボディ１の内部は大気から密閉されている。電磁駆動型吸入弁機構２００が取付けられることによって密封された筒状の孔２００Ｈは低圧燃料室１０ａとして機能する。

加圧室１２を挟んで筒状の孔２００Ｈと対向する位置にはポンプボディ１の周壁から加圧室１２に向けて筒状の孔６０Ｈが設けられている。この筒状の孔６０Ｈには吐出弁ユニット６０が装着されている。吐出弁ユニット６０は先端にバルブシート（弁座）６１が形成され、中心に吐出通路となる通孔１１Ａを備えたバルブシート部材（弁座部材）６１Ｂを備える。バルブシート部材６１Ｂの外周にはバルブシート６１側周囲を包囲するバルブホルダー６２が固定されている。バルブホルダー６２内にはバルブ（弁体）６３とこのバルブ６３をバルブシート６１に押し付ける方向に付勢するばね６４が設けられている。筒状の孔６０Ｈの反加圧室側開口部はポンプボディ１にねじ締結で固定された吐出ジョイント１１が設けられている。

電磁駆動型吸入弁機構２００は電磁的に駆動されるプランジャロッド２０１を備える。プランジャロッド２０１の先端にはバルブ（弁体）２０３が設けられ、電磁駆動型吸入弁機構２００の端部に設けられたバルブハウジング（弁座部材）２1４に形成されたバルブシート（弁座）２１４Ｓと対面している。

プランジャロッド２０１の他端には、プランジャロッド付勢ばね２０２が設けられており、バルブ２０３がバルブシート２１４Ｓから離れる方向にプランジャロッド２０１を付勢している。バルブハウジング２1４の先端内周部にはバルブストッパＳ０が固定されている。バルブ２０３はバルブシート２１４ＳとバルブストッパＳ０との間に往復動可能に保持されている。バルブ２０３はとバルブストッパＳ０との間にはバルブ付勢ばねＳ４が配置されており、バルブ２０３はバルブ付勢ばねＳ４によってバルブストッパＳ０から離れる方向に付勢されている。

バルブ２０３とプランジャロッド２０１の先端とは互いに反対方向にそれぞれのばねで付勢されているが、プランジャロッド付勢ばね２０２の方が強いばねで構成してあるので、プランジャロッド２０１がバルブ付勢ばねＳ４の力に抗してバルブ２０３がバルブシート２１４Ｓから離れる方向（図面右方向）に押し、結果的にバルブ２０３をバルブストッパＳ０に押し付けている。

このため、プランジャロッド２０１は、電磁駆動型吸入弁機構２００がＯＦＦ時（電磁コイル２０４に通電されていないとき）には、プランジャロッド付勢ばね２０２によって、バルブ２０３を、図１、図２、図３のように、開弁位置に維持する（詳細構成は後述する）。

図２に示すように、燃料は、燃料タンク５０から低圧ポンプ５１によってポンプボディ１の燃料導入口としての吸入ジョイント１０（図６参照）へ導かれている。

コモンレール５３には、複数のインジェクタ５４、圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６００の信号に応じてコモンレール５３に送られてきた高圧燃料を各気筒に噴射する。また、ポンプボディ１に内蔵されたリリーフ弁機構（図示しない）は、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えたとき開弁して余剰高圧燃料を吐出弁６０の上流側に戻す。

図１に戻って説明する。ピストンプランジャ２の下端には図示しないリフタとカムとが設けられており、リフタはばね４にてカムに圧接されている。ピストンプランジャ２はシリンダ２０に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等により回転されるカムにより、往復運動して加圧室１２内の容積を変化させる。シリンダ２０は、その下端部外周がシリンダホルダ２１で保持され、シリンダホルダ２１をポンプボディ１に固定することによって、ポンプボディ１に固定されている。

シリンダホルダ２１にはピストンプランジャ２の下端部側に形成された小径部２Ａの外周をシールするプランジャシール５が装着されている。Ｏリング２１Ｃはポンプボディ１の窪み１２Ａの反加圧室側端部内周面とシリンダホルダ２１の外周面との間をシールする。

ポンプは、ポンプボディ１のフランジ（詳細は省略）でエンジンブロックにねじ止めされ、これによってエンジンブロックに固定される。

ここで、ダンパ室１０ｂとダンパカバー４０とについて、説明する。

ポンプボディ１には、ピストンプランジャ２の駆動方向において、シリンダ２０の反対側となる位置に、シリンダ２０側に窪んだ凹部１０Ｄが形成されている。この凹部１０Ｄの上部開口はダンパカバー４０によって覆われ、凹部１０Ｄとダンパカバー４０とでダンパ室１０ｂが構成されている。ダンパカバー４０はポンプボディ１の外周面１０Ｆに圧入固定されている。

ダンパ室１０ｂは吸入ジョイント１０から低圧燃料室１０ａまでの燃料通路の途中に形成されている。なお、吸入ジョイント１０とダンパ室１０ｂとの間は、ポンプボディ１に形成された図示しない燃料通路で接続されている。ダンパ室１０ｂの中には二枚金属ダイアフラム式ダンパ８０が収納されている。二枚金属ダイアフラム式ダンパ８０はダンパホルダ３０に保持され、ダンパカバー４０とポンプボディ１との間に挟持されている。具体的には、ダンパカバー４０と凹部１０Ｄの内側に形成された段部１０Ｅとの間に挟持されている。ダンパホルダ３０はダンパホルダ上側部材３０Ａとダンパホルダ下側部材３０Ｂとの２つの部材で構成されており、ダンパホルダ上側部材３０Ａとダンパホルダ下側部材３０Ｂとは圧入固定されている。ダンパホルダ上側部材３０Ａとダンパホルダ下側部材３０Ｂとには中央部に開口が形成されており、両者の周縁部で二枚金属ダイアフラム式ダンパ８０を保持している。二枚式金属ダイヤフラムダンパ８０は、上下一対の金属ダイアフラム８０Ａと８０Ｂとを突合せその外周部を全周に亘って溶接して内部をシールしている。二枚金属ダイアフラム式ダンパ８０とダンパホルダ３０とは一つの組体（ユニット）として形成されている。

二枚式金属ダイアフラム８０Ａと８０Ｂによって形成された中空部にはアルゴンのような不活性ガスが封入されており、外部の圧力変化に応じてこの中空部が体積変化をすることによって、脈動減衰機能を奏する。

ダイアフラム８０Ａとダンパカバー４０との間の燃料通路８０Ｕはダンパカバー４０の内周壁に設けられた溝通路８０Ｃを介して燃料通路としてのダンパ室１０ｂ（二枚式金属ダイヤフラムダンパ８０の片側のダイアフラム８０Ｂが面する燃料通路）と繋がっている。ダンパカバー４０には、その中央部にベルマウス形状を成して突き出した突出部４０Ｂが形成され、さらに突出部４０Ｂを挟んで突出部４０Ｂの両側に平行に形成された２本のリブ４０Ａ（図６参照）が設けられている。２本のリブは、ダンパカバー４０がポンプボディ１との間でダンパホルダ３０を挟持する半径位置を越えて外周側まで延設されている。このため、２本のリブ４０Ａの間でダンパカバー４０の内壁面とダンパホルダ３０との間に隙間（図示せず）が形成され、この隙間が溝通路８０Ｃと燃料通路８０Ｕとを連通する燃料通路を構成している。

ダンパ室１０ｂはダンパ室１０ｂの底壁を構成するポンプボディ１に形成した連通孔１０ｃによって電磁駆動型の吸入弁２０が位置する低圧燃料室１０ａと連通されている。かくしてフィードポンプ５０から送られてきた燃料は吸入ジョイント１０からポンプのダンパ室１０ｂに流入し、二枚式金属ダイヤフラムダンパ８０の両ダイアフラム８０Ａ，８０Ｂに作用しながら連通孔１０ｃを通り低圧燃料室１０ａへと流れる。

次に、ピストンプランジャ２及びシリンダ２１の周辺の構成について説明する。

ピストンプランジャ２の小径部２Ａとシリンダ２１と滑合する大径部２Ｂとのつながり部は円錐面２Ｋで繋がっている。円錐面２Ｋの周囲にはプランジャシール５とシリンダ２１の下端面との間に燃料副室２５０が形成されている。燃料副室２５０はシリンダ２０とピストンプランジャ２との滑合面から漏れてくる燃料を捕獲する。ポンプボディ１の内周面とシリンダ２０の外周面とシリンダホルダ２１の上端面との間に区画形成された環状通路２１Ｇは、ポンプボディ１に貫通形成された縦通路２５０Ｂによって一端がダンパ室１０ｂに接続され、シリンダホルダ２１に形成された燃料通路２５０Ａを介して燃料副室２５０に繋がっている。かくして、ダンパ室１０Ａと燃料副室２５０とは縦通路２５０Ｂ、環状通路２１Ｇ、燃料通路２５０Ａによって連通されている。

ピストンプランジャ２が上下（往復動）するとテーパー面２Ｋが燃料副室２５０の中で往復動するので燃料副室２５０の容積が変化する。燃料副室２５０の容積が増加するとき、縦通路２５０Ｂ、環状通路２１Ｇ、燃料通路２５０Ａを介してダンパ室１０ｂから燃料副室２５０に燃料が流れ込む。燃料副室２５０の容積が減少するとき、縦通路２５０Ｂ、環状通路２１Ｇ、燃料通路２５０Ａを介して燃料副室２５０からダンパ室１０ｂへ燃料が流れ込む。バルブ２０３が開弁位置に維持された状態（コイル２０４が無通電状態）でピストンプランジャ２が下死点から上昇すると、加圧室内に吸入された燃料は開弁中の吸入弁２０３から低圧燃料室１０ａに溢流（スピル）し、連通孔１０Ｃを介してダンパ室１０ｂに流れる。かくしてダンパ室１０ｂでは吸入ジョイント１０からの燃料、燃料副室２５０からの燃料、加圧室１２からの溢流燃料、さらにはリリーフ弁（図示しない）からの燃料が合流するように構成されている。その結果それぞれの燃料が有する燃料脈動がダンパ室１０ｂで合流し、二枚式金属ダイヤフラムダンパ８０によって吸収される。

次に、電磁駆動型吸入弁２００について説明する。なお、図３に示す電磁駆動型吸入弁２００は、図１に対して左右が入れ替わった状態で示している。

図２において、破線で囲んだ部分が図１のポンプ本体部分を示す。電磁駆動型吸入弁２００は環状に形成されたコイル２０４の内周側に、電磁駆動機構部ＥＭＤのボディを兼ねたヨーク２０５を備える。ヨーク２０５は内周部に固定コア２０６、とアンカー２０７がプランジャロッド付勢ばね２０２を挟んで収納されている。

図３に詳細に示されるように、この実施例では、ヨーク２０５は、サイドヨーク２０５Ａとアッパヨーク２０５Ｂに分割されて、圧入にて接合されている。また、固定コア２０６はアウターコア２０６Ａとインナーコア２０６Ｂに分割され、圧入にて接合されている。アンカー２０７はプランジャロッド２０１の反バルブ側端部に溶接により固定され、インナーコア２０６Ｂとの間に磁気空隙ＧＰを介して対面している。コイル２０４はヨーク２０５の中に収納されており、サイドヨーク２０５Ａの開放端部の外周に設けたねじ部をポンプボディ１のねじ部１ＳＲと螺合締結することで両者が固定されている。この固定作業によって、サイドヨーク２０５Ａの開放端部がアウターコア２０６Ａの外周に形成されたフランジ部２０６Ｆをポンプボディ１に向かって押し込み、アウターコア２０６Ａの開放側端部筒状部２０６Ｇの外周がポンプボディ１のガイドホール１ＧＨの内周面に挿入される。また、ポンプボディ１のガイドホール１ＧＨの開口側周囲に形成された環状面部１ＧＳにアウターコア２０６Ａの開放側端部筒状部２０６Ｇの外周に段付部として形成された環状拡径部２０６ＧＳが圧接する。このとき形成されたポンプボディ１のガイドホール１ＧＨの開口側周囲に形成された環状面部１ＧＳとアウターコア２０６Ａの外周に形成されたフランジ部２０６Ｆとの間に配置したシールリング２０６ＳＲが圧縮され、これにより、固定コア２０６の内周部の空間と低圧燃料室１０ａとを含む低圧側の空間が大気に対して密封される。

サイドヨーク２０５Ａとアッパヨーク２０５Ｂ、アウターコア２０６Ａとインナーコア２０６Ｂ、アンカー２０７によって磁気空隙ＧＰを横切る閉磁路ＣＭＰがコイル２０４の周囲に形成されている。アウターコア２０６Ａの磁気空隙ＧＰの周囲に対面する部分は肉厚が薄く形成されており（外周か見ると溝が形成されている）、この溝の部分が閉磁路ＣＭＰの磁気絞り２０６Ｓ（磁気抵抗の機能を有する）を形成している。これにより、アウターコア２０６Ａを通って漏洩する磁束を少なくすることができ、結果的に磁気空隙ＧＰを通る磁束を増加することができる。

図１、図２、図３を参照して、本実施例の高圧燃料供給ポンプの動作について説明する。

≪燃料吸入状態≫
まず、燃料吸入状態について説明する。ピストンプランジャ２が図２の破線で示す上死点位置から矢印Ｑ２に示す方向に下降する吸入工程では、コイル２０４は非通電状態である。プランジャロッド付勢ばね２０２の付勢力ＳＰ１は矢印に示すようにバルブ２０３に向かってプランジャロッド２０１を付勢する。一方バルブ付勢ばねＳ４の付勢力ＳＰ２はバルブ２０３を矢印に示す方向へ付勢する。プランジャロッド付勢ばね２０２の付勢力ＳＰ１がバルブ付勢ばねＳ４の付勢力ＳＰ２の付勢力より大きく設定されているので両ばねの付勢力はこのときバルブ２０３を開弁方向に付勢する。また低圧燃料室１０ａ内に位置するバルブ２０３の平面部２０３Ｆに代表されるバルブ２０３の外表面に作用する燃料の静圧Ｐ１と加圧室内の燃料の圧力Ｐ１２との圧力差によってバルブ２０３は開弁方向の力を受ける。さらに燃料導入通路１０Ｐを通って矢印Ｒ４に沿って加圧室１２に流入する燃料流とバルブ２０３の円筒部２０３Ｈの周面との間に発生する流体摩擦力Ｐ２はバルブ２０３を開弁方向に付勢する。さらに、バルブシート２１４Ｓとバルブ２０３の環状面部２０３Ｒとの間に形成される環状燃料通路１０Ｓを通る燃料流の動圧Ｐ３はバルブ２０３の環状面部２０３Ｒに作用してバルブ２０３を開弁方向に付勢する。重量が数ミリグラムのバルブ２０３はこれらの付勢力によって、ピストンプランジャ２が下降し始めると素早く開弁し、ストッパＳ０に衝突するまでストロークする。

バルブシート２１４は、バルブ２０３の円筒部２０３Ｈおよび燃料導入通路１０Ｐよりも直径方向で外側に形成されている。これによりＰ１，Ｐ２，Ｐ３が作用する面積を大きくすることが可能となり、バルブ２０３の開弁速度を速くすることができる。このときプランジャロッド２０１およびアンカー２０７の周囲は滞留した燃料で満たされていること、および軸受２１４Ｂとの摩擦力が作用することによって、プランジャロッド２０１およびアンカー２０７はバルブ２０３の開弁速度よりわずかに図面右方向へのストロークが遅れる。その結果プランジャロッド２０１の先端面とバルブ２０３の平面部２０３Ｆとの間にわずかな隙間ができる。このためプランジャロッド２０１から付与される開弁力が一瞬低下する。しかし、この隙間には低圧燃料室１０ａ内の燃料の圧力Ｐ１が遅れなく作用するので、プランジャロッド２０１（プランジャロッド付勢ばね２０２）から付与される開弁力の低下をこのバルブ２０３を開弁する方向の流体力が補う。かくして、バルブ２０３の開弁時にはバルブ２０３の低圧燃料室１０ａ側の全表面に流体の静圧および動圧が作用するので、開弁速度が速くなる。

バルブ２０３の開弁時は、バルブ２０３の円筒部２０３Ｈの内周面をバルブストッパＳ０の突出部ＳＴの円筒面ＳＧによって形成されるバルブガイドでガイドされ、バルブ２０３は径方向に変位することなくスムースにストロークする。バルブガイドを形成する円筒面ＳＧはバルブシート２１４Ｓが形成された面を挟んでその上流側および下流側にまたがって形成されており、バルブ２０３のストロークを十分に支持できるだけでなく、バルブ２０３の内周側のデッドスペースを有効に利用できるので、吸入弁部ＩＮＶの軸方向の寸法を短くできる。また、バルブ付勢ばねＳ４はバルブストッパＳ０の端面ＳＨとバルブ２０３の平面部２０３ＦのバルブストッパＳ０側底面部との間に設置されているので、開口部２１４Ｃとバルブ２０３の円筒部２０３Ｈとの間に形成される燃料導入通路１０ｐの通路面積を十分確保しながら開口部２１４Ｃの内側にバルブ２０３とバルブ付勢ばねＳ４を配置できる。また燃料導入通路１０ｐを形成する開口部２１４Ｃの内側に位置するバルブ２０３の内周側のデッドスペースを有効に利用してバルブ付勢ばねＳ４を配置できるので、吸入弁部ＩＮＶの軸方向の寸法を短くできる。

バルブ２０３はその中心部にバルブガイドＳＧを有し、バルブガイドＳＧのすぐ外周でバルブストッパＳ０の環状面部Ｓ３の受け面Ｓ２に接触する環状突起部２０３Ｓを有する。さらにその径方向外側の位置にバルブシート２１４Ｓが形成されている。バルブシート２１４Ｓおよびバルブ２０３の環状面部２０３Ｒの径方向外側には、ポンプボディ１に形成されたガイドホール１ＧＨを通路壁面とする３個の燃料通路Ｓｎ１〜Ｓｎ３が、ガイドホール１ＧＨの周方向に等間隔に配置されている。燃料通路Ｓｎ１〜Ｓｎ３がバルブシート２１４Ｓの径方向外側に形成されているので、燃料通路Ｓｎ１〜Ｓｎ３の断面積を十分に大きく取れる利点がある。

また、環状突起部２０３Ｓの外周部には環状空隙ＳＧＰを設けたので、閉弁動作時に環状空隙ＳＧＰへ加圧室側の流体圧力Ｐを速やかに作用させてバルブ２０３をバルブシート２１４に押し付ける際の閉弁速度を上げることができる。

≪燃料スピル状態≫
次に、燃料スピル状態について説明する。ピストンプランジャ２が下死点位置から転じて矢印Ｑ１方向に上昇し始めるが、コイル２０４は非通電状態であるので、一端加圧室１２内に吸入された燃料の一部が燃料通路Ｓｎ１〜Ｓｎ３、環状燃料通路１０Ｓおよび燃料導入通路１０Ｐを通して低圧燃料室１０ａにスピル（溢流）される。燃料通路Ｓｎ１〜Ｓｎ３における燃料の流れが矢印Ｒ４方向からＲ５方向（図２参照）へ切り替わる際、一瞬燃料の流れが止り、環状空隙ＳＧＰの圧力が上がるが、このときはプランジャロッド付勢ばね２０２がバルブ２０３をストッパＳ０に押し付ける。むしろ、バルブシート２１４の環状燃料通路１０Ｓに流れ込む燃料の動圧によってバルブ２０３をストッパＳ０側に押し付ける流体力と環状空隙ＳＧＰの外周を流れる燃料流の吸出し効果でバルブ２０３とストッパＳ０とを引き付けるように作用する流体力とによって、バルブ２０３はしっかりとストッパＳ０に押し付けられる。

燃料流がＲ５方向に切り替わった瞬間から加圧室１２内の燃料は、燃料通路Ｓｎ１〜Ｓｎ３、環状燃料通路１０Ｓおよび燃料導入通路１０Ｐの順で低圧燃料室１０ａに流れる。ここで、燃料通路１０Ｓの燃料流路断面積は燃料通路Ｓｎ１〜Ｓｎ３、および燃料導入通路１０Ｐの燃料流路断面積よりも小さく設定されている。すなわち、環状燃料通路１０Ｓで最も燃料流路断面積が小さく設定されている。そのため、環状燃料通路１０Ｓで圧力損失が発生し加圧室１２内の圧力が上昇し始めるが、その流体圧力Ｐ４はストッパＳ０の加圧室側の環状面で受けて、バルブ２０３には作用しにくい。また、均圧孔Ｓ５は、穴径が小さいため、矢印Ｐで示す加圧室１２側の燃料の動的流体力がバルブ２０３には作用しにくい。

スピル状態では、低圧燃料室１０ａから４つの燃料通孔２１４Ｑを介してダンパ室１０ｂへ燃料が流れる。一方、ピストンプランジャ２が上昇することで、副燃料室２５０の容積が増加するので、縦通路２５０Ｂ、環状通路２１Ｇおよび燃料通路２５０Ａを矢印Ｒ８の下方矢印方向へ燃料が流れ、ダンパ室１０ｂから燃料副室２５０へ燃料の一部が導入される。かくして燃料副室に冷たい燃料が供給されるので、ピストンプランジャ２とシリンダ２０との摺動部が冷却される。

≪燃料吐出状態≫
次に、燃料吐出状態について説明する。前述の燃料スピル状態においてエンジン制御装置ＥＣＵからの指令に基づきコイル２０４に通電されると、閉磁路ＣＭＰを流れる磁束が図３に示すごとく生起される。閉磁路ＣＭＰを流れる磁束が生起されると、磁気空隙ＧＰにおいてインナーコア２０６Ｂとアンカー２０７の対抗面間に磁気吸引力ＭＦが発生する。この磁気吸引力はプランジャロッド付勢ばね２０２の付勢力に打ち勝ってアンカー２０７とこれに固定されているプランジャロッド２０１をインナーコア２０６Ｂに引き付ける。このとき、磁気空隙ＧＰ、プランジャロッド付勢ばね２０２の収納室２０６Ｋ内の燃料は貫通孔２０１Ｈを通して低圧通路に、或いはアンカー２０７の周囲を通して燃料通路２１４Ｋから低圧通路に排出される。これにより、アンカー２０７とプランジャロッド２０１はスムースにインナーコア２０６Ｂ側に変位する。アンカー２０７がインナーコア２０６Ｂに接触すると、アンカー２０７とプランジャロッド２０１は運動を停止する。

プランジャロッド２０１がインナーコア２０６Ｂに引き寄せられることにより、バルブ２０３をストッパＳ０側に押し付けていた付勢力がなくなるので、バルブ２０３はバルブ付勢ばねＳ４の付勢力によってストッパＳ０から離れる方向に付勢されバルブ２０３は閉弁運動を開始する。このとき、環状突起部２０３Ｓの外周側に位置する環状空隙ＳＧＰ内の圧力は、燃料加圧室１２内の圧力上昇に伴って低圧燃料１０ａ側の圧力よりも高くなり、バルブ２０３の閉弁運動を助ける。その結果、バルブ２０３がシート２１４Ｓに接触して閉弁状態となり、図３においてバルブシート２１４Ｓとバルブ２０３の環状面部２０３Ｒとの間に形成されていた環状燃料通路１０Ｓが閉じられる。

このように、環状空隙ＳＧＰはバルブ２０３の閉弁運動を助ける効果が有る。しかし、バルブ付勢ばねＳ４のみでは、吸入弁の閉弁力が小さすぎるので閉弁運動が安定しない。そこで、均圧孔Ｓ５，Ｓ６を設けることにより、バルブ２０３が閉じる際に均圧孔Ｓ５，Ｓ６を通じてばね収納空間ＳＰへ燃料が供給されるようにする。これにより、ばね収納空間ＳＰの圧力が一定になり、バルブ２０３が閉じる際にかかる力が安定化するため、バルブ２０３の閉弁タイミングを安定させることができる。そして、バルブの開弁・閉弁の両方の応答性を改善しつつ、さらに閉弁タイミングばらつきを低減することができる。

ピストンプランジャ２はバルブ２０３の閉弁後も引き続いて上昇するので、加圧室１２の容積が減少し、加圧室１２内の圧力が上昇する。その結果、図１および図２に示すように、吐出バルブユニット６０の吐出バルブ６３が吐出バルブ付勢ばね６４の力に打ち勝ってバルブシート６１から離れ、吐出通路１１Ａから吐出ジョイント１１を通して、矢印Ｒ６に沿った方向に燃料が吐出する。

このように、環状空隙ＳＧＰはバルブ２０３の閉弁運動を助ける効果が有る。しかし、バルブ付勢ばねＳ４のみでは、吸入弁の閉弁力が小さすぎるので閉弁運動が安定しない。均圧孔Ｓ５，Ｓ６を設けたことにより、バルブ２０３が閉じる際に均圧孔Ｓ５，Ｓ６を通じてばね収納空間ＳＰへ燃料が供給されるため、ばね収納空間ＳＰの圧力が一定になり、バルブ２０３が閉じる際にかかる力が安定化するため、バルブ２０３の閉弁タイミングを安定させることができる。これにより、バルブの開弁・閉弁の両方の応答性を改善しつつ、さらに閉弁タイミングばらつきを低減することが可能である。

次に、図４乃至図６を参照して、ダンパカバー４０の構造について説明する。図４は、図１の高圧燃料供給ポンプを、吸入ジョイント１０を除いて、上から見た外観図である。図５は、図４のダンパカバー４０をＶ−Ｖ断面で示す断面図である。図６は、図１の高圧燃料供給ポンプの外観を示す斜視図である。

ダンパカバー４０の中央部に形成された突出部４０Ｂには、ウェイト（錘）１０１が設けられている。ウェイト１０１はその質量を大きくするため、ダンパカバー４０を構成する材料よりも比重の大きな材料で作られている。また、ウェイト１０１は円形を成す平板状に形成されており、その中心はダンパカバー４０の中心と一致するように配置されている。ウェイト１０１の半径は、ダンパカバー４０の半径Ｒの１／２以下である。ウェイト１０１はダンパカバー４０突出部４０Ｂに圧入されている。さらに油密を保つため、ウェイト１０１と突出部４０Ｂとの接合部を溶接してもよい。

ウェイト１０１をダンパカバー４０とは別部材として構成し、ダンパカバー４０に組み付けるように構成したことにより、ウェイト１０１の質量を調整することができ、振動に対する低減効果を適切に調整することができる。

さらにダンパカバー４０には、ウェイト１０１を挟んでウェイト１０１の両側に筋状に形成された２本のリブ４０Ａが設けられている。２本のリブ４０Ａは、相互に平行に形成されている。２本のリブ４０Ａは、ダンパカバー４０の中心と外周との間に折れ曲がり部を形成し、この折れ曲がり部は図４に示す中心線１００に沿って中心線１００と平行に延設されている。また、リブ４０Ａを形成する段差面はＶ−Ｖ断面で見たときに外側に凸となる曲面で構成されている。

また、２本のリブ４０Ａは、ダンパカバー４０がポンプボディ１との間でダンパホルダ３０を挟持する半径位置を越えて外周側まで延設されている。ダンパカバー４０の外周縁部にはＲ部（曲面部）４０Ｒが形成されているが、外観的には、リブ４０Ａはウェイト１０１を挟んでウェイト１０１の両側に形成されたＲ部４０Ｒを接続するように形成されている。この２本のリブ４０Ａにより、ダンパカバー４０の内壁面とダンパホルダ３０との間に隙間が形成され、この隙間がダンパカバー４０の内側の溝通路８０Ｃと燃料通路８０Ｕとを連通する燃料通路が構成されることはすでに説明した通りである。

ダンパカバー４０には、電磁駆動型吸入弁機構２００、ピストンプランジャ２の往復運動、燃料圧力の脈動、内燃機関の振動などを加振源とする振動が伝達され、ダンパカバー４０が振動することにより空気を加振し、ダンパカバー４０からの放射音が発生する。ダンパカバー４０にウェイト１０１を設けることにより、ダンパカバー４０の固有振動数を変化させて共振による放射音の低減を図ったり、ダンパカバー４０に伝達される振動加速度を低減して放射音を低減することができる。しかし、ウェイト１０１はダンパカバー４０に生じる上下方向の振動に対しては、低減効果が十分ではなかった。

本実施例では、電磁駆動型吸入弁機構２００と吐出弁ユニット６０とが、加圧室１２及びシリンダ２０を挟んで対向するように中心線１００に沿う方向に配置されている。コネクタ１０２（図４参照）を通じてコイル２０４への通電がＯＮ／ＯＦＦされると、バルブ２０３は中心線１００に沿う方向に駆動される。バルブ２０３は開弁動作した場合にはバルブストッパＳ０に衝突し、閉弁動作した場合にはバルブシート２１４Ｓに衝突する。このとき、バルブ２０３のバルブストッパＳ０及びバルブシート２１４Ｓへの衝突はポンプボディ１を加振し、その振動はダンパカバー４０へ伝達される。この振動を受けて、ダンパカバー４０は中心線１００と直交する中心線１０３に平行な折れ線が形成されるような上下方向の振動（振動モード）を生じる。

このような振動を低減するために、本実施例では、２本のリブ４０Ａを電磁駆動型吸入弁機構２００のバルブ２０３の駆動方向、すなわち中心線１００に沿う方向に形成している。本実施例では、２本のリブ４０Ａを中心線１００に平行にしているが、中心線１００に対して直交する方向とならない限り、中心線１００に対して傾斜させても振動の低減効果は得られる。バルブ２０３の開閉弁動作による振動のほか、低減すべき振動との兼ね合いでリブ４０Ａを適切に決めればよい。また、ダンパカバー４０を上下方向に加振する加振源が電磁駆動型吸入弁機構２００以外にあり、その加振源による振動の低減を重視する場合は、リブ４０Ａをダンパカバー４０の上面に平行で中心線１００に対して直交する方向に設けてもよい。また、２本のリブ４０Ａが相互の間に傾斜角度を有していてもよい。

上述したように、２本のリブ４０Ａの間で、ダンパカバー４０の内壁面とダンパホルダ３０との間には、隙間が形成されている。この隙間はダンパカバー４０の内側の溝通路８０Ｃと燃料通路８０Ｕとを連通するためのものである。この隙間により、ダンパカバー４０における２本のリブ４０Ａの間の部分は、ダンパホルダ３０から浮いた状態となっている。２本のリブ４０Ａを中心線１００に対して直交する方向に延設すると、ダンパホルダ３０から浮いた状態となっている、ダンパカバー４０における２本のリブ４０Ａの間の部分に、バルブ２０３の開閉弁動作による振動の腹が位置することになる。

２本のリブ４０Ａを電磁駆動型吸入弁機構２００のバルブ２０３の駆動方向、すなわち中心線１００に沿う方向に形成することにより、バルブ２０３の開閉弁動作による振動の腹はダンパホルダ３０を介してポンプボディ１に支持されたダンパカバー４０の部分に位置することになる。これにより、バルブ２０３の開閉弁動作による振動の低減効果が高まる。バルブ２０３の開閉弁動作による振動の腹がダンパホルダ３０を介してポンプボディ１に支持されたダンパカバー４０の部分に位置するようにすれば、２本のリブ４０Ａは中心線１００に対して傾斜していてもよく、２本のリブ４０Ａが相互の間に傾斜角度を有していてもよい。

また、本実施例では、ウェイト１０１の半径をダンパカバー４０の半径の１／２以下にし、リブ４０Ａをダンパカバー４０の半径の中央部、すなわち半径の１／２となる位置に配置している。これにより、リブ４０Ａの長さはダンパカバー４０の直径の８６．５％をカバーでき、ダンパカバー４０の径方向の広い範囲をカバーできる。さらに、ダンパカバー４０の外周部にはＲ部４０Ｒが設けられているため、リブ４０ＡとＲ部４０Ｒとで、上述した振動モードに対する補強部としてダンパカバー４０の径方向のほぼ全体をカバーすることができる。また、ウェイト１０１の半径を小さくし過ぎるとウェイト１０１の質量を大きくすることが難しくなる。本実施例では、リブ４０Ａを適切な半径位置に配置することにより、ウェイト１０１において振動低減に対して有効な質量を確保することが容易になる。

本実施例では、吸入ジョイント１０を図６に示すように構成しているが、ウェイト１０１の中心部に貫通孔を設け、この貫通孔に吸入ジョイント１０を接続してもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施例の構成に他の構成を加えることも可能である。

１０ｂ…ダンパ室、１０Ｐ…屈曲通路部、１０Ｓ…隙間通路部、１１…吐出ジョイント、１２…加圧室、３０…ダンパホルダ、４０…ダンパカバー、４０Ａ…リブ、４０Ｂ…突出部、４０Ｒ…Ｒ部、６０…吐出弁ユニット、６１…バルブシート、６１Ｂ…バルブシート部材、６１Ｂ…バルブシート部材、６３…バルブ、８０Ｃ…溝通路、８０Ｕ…燃料通路、１０１…ウェイト、２００…電磁駆動型吸入弁機構、２０３…バルブ、２１４…バルブハウジング、２１４Ｓ…バルブシート。

Claims (7)

1. 往復運動するプランジャと、前記プランジャの往復運動により体積が変化する燃料の加圧室と、前記加圧室に燃料を供給する吸入弁と、前記加圧室から加圧された燃料を吐出する吐出弁と、前記加圧室を有し前記プランジャと前記吸入弁と前記吐出弁とが組み付けられたポンプボディと、前記ポンプボディに形成されたダンパ室に配設されたダンパと、前記ダンパ室を覆うダンパカバーとを備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記ダンパカバーは錘と筋状のリブとを有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、
   前記錘は前記ダンパカバーの中央部に設けられ、前記リブは前記ダンパカバーの径方向において前記錘を挟んで両側に形成されたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記リブは前記吸気弁の駆動方向に沿って形成されたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記ダンパカバーは外周縁部に曲面部が形成されており、前記リブの両端部は前記曲面部に接続されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記錘は前記ダンパカバーの半径において中心を含み前記半径の１／２よりも小さい範囲に設けられたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項５に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記リブは前記ダンパカバーの半径の中央部に形成したことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
7. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、前記錘は前記ダンパカバーと別部材として構成され、前記ダンパカバーに組み付けられたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。

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