JP2016079895A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は，ダンパカバーに伝搬する振動を抑制し，放射音を効果的に低減できる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，前記プランジャ２の往復運動により体積が変化する燃料の加圧室１１と，前記加圧室１１に燃料を供給する吸入弁８と，前記加圧室１１から加圧された燃料を吐出する吐出弁８と，前記加圧室１１を有し前記プランジャ２と前記吸入弁３０と前記吐出弁８とが組み付けられたポンプボディ１と，前記ポンプボディ1に形成されたダンパ室１０に配設されたダンパ９と，前記ダンパ室を覆うダンパカバー１４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１４に外側に突出する凸部１４Ａを有し，前記ダンパカバー１４と前記ダンパ９との間にダンパ保持部材１４１を備え，前記ダンパカバー１４と前記ダンパ保持部材１４１が前記ダンパカバー１４の凸部１４Ａで接触することで実現できる。
【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。

近年，快適性向上の観点から高圧燃料供給ポンプに対する静粛性のニーズが高まっている。高圧燃料供給ポンプの静粛性,特に，ダンパカバーからの放射音の低減に関する技術として以下のような発明が開示されている。

特開2012-132400号公報(特許文献1)には，ダンパカバーとダンパ側支持部材の間に，波ワッシャと燃圧によって弾性変形可能な円環状の弾性部材で振動を抑制している。(段落0009，図2)

特開2012-132400号公報

特許文献１の高圧燃料供給ポンプでは，ダンパからダンパカバーへの振動の減衰に，波ワッシャと円環状の弾性部材の2部材を用いている。また，波ワッシャとダンパカバーとはポンプの上下方向，つまり，プランジャの軸方向で接触しており，ダンパカバーへの軸方向加振力はそのまま伝達される。そのため，波ワッシャとの接触部を起点とした膜振動モードが励起されるため，このままでは，ポンプの上下方向にダンパカバーが振動するモードを抑制することは困難であると考えられる。本発明は，このような点を鑑みて改良したものであり，本発明の主な目的はダンパカバーの振動および放射音を低減することである。

上記目的を達成するための本発明の高圧燃料供給ポンプは，その一例としてダンパカバーとダンパとの間にダンパ保持部材を備え，前記ダンパカバーと前記ダンパ保持部材が前記ダンパカバーの凸部で接触することで実現できる。

本発明によれば，ダンパからダンパカバーへの振動を抑制できるので，ダンパカバーの振動および放射音を低減できる。

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縦断面図である。 本発明に係る実施例１の高圧燃料供給ポンプの底面図である。 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のダンパ保持部材周辺部材の拡大図である。 本発明のダンパカバー保持部材の一例の外観図である。 図５のダンパカバー保持部材の斜視図である。 本発明に係る実施例２の高圧燃料ポンプのダンパ保持部材周辺部材の拡大図である。

以下，本発明係る実施例を説明する。

以下に添付の図を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。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である。図２は，本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの底面図であり，図１は，本図のＡＡ断面図である。図３は，本発明に係る実施例１の高圧供給燃料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を用いて，まず，高圧燃料供給ポンプのシステム構成について説明する。

同図の破線で囲まれた部分は高圧燃料供給ポンプの本体を示し，本枠線内に含まれている機構や部品は高圧燃料供給ポンプ本体1に一体に組み込まれている。燃料タンク２０内の燃料はフィードポンプ２１によって汲み上げられ，吸入配管２８を通してポンプ本体１の吸入ジョイント１０ａに送られる。

吸入ジョイント１０ａを通過した燃料は圧力低減機構であるダンパ９，吸入通路１０ｂを介して容量可変機構を構成する吸入弁３０の吸入ポート３０ａに送られる。

吸入弁３０は，電磁コイル３０８を備え，電磁コイル３０８が通電されない時は，アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力の差により，吸入弁体３０１は開弁方向に付勢され吸入口３０ｄは開の状態になっている。なお，アンカーばね３０３の付勢力は，弁ばねの付勢力３０４より大きくなるように設定されている。

電磁コイル３０８が通電されている状態では，アンカー３０５は同図の左方に移動した状態で，アンカーばね３０３が圧縮された状態が維持される。電磁プランジャ３０５の先端が同軸で接触するように取り付けられた吸入弁体３０１は弁ばね３０４の付勢力により高圧燃料供給ポンプの加圧室１１につながる吸入口３０ｄを閉じている。

次に，高圧燃料供給ポンプの動作について説明する。

プランジャ２の下端に設置されているカム(図示していない)の回転により，プランジャ２が下方へ変位している吸入工程状態にある時は，加圧室１１の容積は増加し加圧室内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｂ(吸入ポート３０ａ)の圧力よりも低くなると，燃料は，開口状態にある吸入口３０ｄを通り加圧室１１に流入する。

吸入工程を終了し圧縮工程へと移行した場合，プランジャ２は，上方へ移動する状態へ移る。ここで，電磁コイル３０８は無通電状態を維持したままであり，磁気付勢力は作用しない。従って，吸入弁体３０１はアンカーばね３０３の付勢力により開弁したままである。加圧室１１の容積は，プランジャ２の圧縮運動に伴い減少するが，この状態では，一度，加圧室１１に吸入された燃料が，再び，開弁状態の吸入弁体３０１と通して吸入通路１０ｂ(吸入ポート３０ａ)へと戻されるので，加圧室１１の圧力が上昇することはない。この工程を戻し工程と称する。

この状態で，エンジンコントロールユニット２７からの制御信号が吸入弁３０に印加されると吸入弁３０の電磁コイル３０８には電流が流れ，磁気付勢力により電磁プランジャ３０５が左方向へ移動し，アンカーばね３０３が圧縮された状態が維持される。その結果，吸入弁体３０１にはアンカーばね３０３の付勢力が作用しなくなり，弁ばね３０４による付勢力と，燃料が吸入通路１０ｂ(吸入ポート３０ａ)に流れ込むことによる流体力が働くため，吸入弁３０１は閉弁し吸入口３０ｄを閉じる。吸入口３０ｄが閉じると，そのときから加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇する。そして，燃料吐出口１２の圧力以上になると，吐出弁８を介して加圧室１１に残っている燃料の高圧吐出が行われ，コモンレール２３へと供給される。この工程を吐出工程と称する。

以上のことから，プランジャが下死点から上死点まで移動する上昇工程は，戻し工程と吐出工程からなることがわかる。また，吸入弁３０の電磁コイル３０８への通電タイミングを制御することにより，吐出される高圧燃料の量を制御することができることがわかる。

一方，加圧室１１の出口には吐出弁８が設けられている。吐出弁８は，吐出弁シート８ａ，吐出弁８ｂ，吐出弁ばね８ｃを備え，加圧室１１と燃料吐出口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，燃料吐出口１２の燃料圧力より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内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。

以上のように，吸入ジョイント１０ａに導かれた燃料は，ポンプ本体１の加圧室１１において，プランジャ２の往復運動によって必要な量が加圧され，燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。なお，コモンレール２３には，直接噴射用インジェクタ24，圧力センサ２６が装着されている。直接噴射インジェクタ24は，内燃機関の気筒数に合わせて装着されており，エンジンコントロールユニット２７の制御信号によって開閉弁して，燃料をシリンダ内に噴射する。

以下に，本実施例に係る高圧燃料供給ポンプの構成や動作を図1を用いて説明する。

一般的に，高圧燃料供給ポンプは，内燃機関のシリンダヘッド(図に示していない)に密着してフランジ１０１を介して固定される。

ポンプ本体1には，プランジャ２の往復運動をガイドし，かつ，内部に加圧室１１を形成するように端部が有底筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに，燃料を供給するための吸入弁３０と，加圧室１１からの燃料を吐出するための吐出弁８と，燃料の圧力が一定値を超えた場合に開弁するリリーフ弁機構１００(図に示していない)を備えている。（図示されていないのはリリーフ機構で吐出機構は図示されているのでは？必要に応じて記載を修正下さい。）
ポンプ本体１とダンパカバー１４との結合によってダンパ室１０が形成され，ダンパ室１０には，高圧燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動を低減させるためのダンパ９が設置されている。ダンパ９は，波板状の円盤型金属板２枚を外周で貼り合わせ，内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパで形成されており，圧力脈動はダンパ９の膨張・収縮により吸収低減される。

ここで，ダンパ９とダンパカバー１４は，ダンパ保持部材１４１を介して接続されている。これにより，ダンパ９からダンパカバー１４への振動を抑制できるので，ダンパカバー１４での振動および放射音を低減できる。

本実施例のダンパ保持部材１４１の構造や効果について，図4から図６を用いて詳細に説明する。図4は，図1のダンパ保持部材周辺部材の拡大図であり，図５は，本実施例のダンパ保持部材の一例の外観図で，上段が平面図で，下段がＢＢ断面図である。また，図６は，本実施例のダンパ保持部材の斜視図を示している。

これらの図に示すように，ダンパカバー１４には，外側に突出する凸部１４Ａを有し，その凸部に嵌まり込むような形でダンパ保持部材１４１が介在する。つまり，ダンパ保持部材１４１にも凸部形状を有しており，その外側面がダンパカバー１４の凸部の内側面にほぼ均等に接触するように取り付けられている。

従って，ダンパ保持部材１４１からの加振力は，ダンパ保持部材１４１の上面と側面からダンパカバー１４に伝達する。これは，ダンパ保持部材１４１の加振力をダンパカバー１４の上面と側面で受けることであり，加振力を上面と側面に分散すると言い換えることができる。ここで言う，上面方向は，ポンプの上下方向つまり軸方向に相当し，側面方向は，ポンプの左右方向つまり径方向に相当する。以下，前者を軸方向，後者を径方向で表記を統一する。

本実施例の効果をまとめると以下になる。ダンパカバーからの放射音は，ダンパカバーの膜振動が主要因であり，膜振動はダンパカバーが上下つまり軸方向に振動するモードである。従って，膜振動を低減するには，軸方向振動を低減する必要がある。本実施例では，まず，ダンパカバー１４に凸部を設けることにより，リブ効果によりダンパカバー１４自体の剛性が向上する。また，ダンパ保持部材１４１がダンパ９とダンパカバー１４の間に介在することにより，ダンパ９の振動を直接ダンパカバー１４に伝達しないので，振動抑制効果が得られる。さらに，ダンパカバー１４の凸部の内側でダンパ保持部材１４１を接触させることにより，ダンパカバー１４への加振力つまり振動を軸方向と径方向に分散させて受けているので，径方向に加振力を分散する分だけ軸方向の加振力を低減できる。さらに，ダンパカバー１４とダンパ保持部材１４１を面で接触させることにより，多点で加振力を受けるため加振力が分散されるので，振動が小さくなる。以上のことより，本実施例により，ダンパカバー１４の軸方向振動および放射音を低減でき，膜振動モードを抑制できる。

ここで，ダンパカバー１４の凸部の位置は，ダンパカバー１４の中心部には限らず，ダンパカバー１４上であればどの場所でもかまわない。また，凸部の形状も円形状でなくとも外側に凸なる部分があればよい。

また，これらの図に示すように，ダンパ保持部材１４１のダンパカバー１４と接触しない部分は，波型形状となっており，ダンパ９とは線状で接触している。接触面積の低減により加振力伝達を抑制するとともに，波型形状により振動を減衰することが可能となる。

ダンパカバー１４とダンパ保持部材１４１との接続方法は，カシメやはめあいなどで実現できる。

正確な図面でなくとも良いので、凸部が円形やその他図形の図も最低もう一つはご用意頂き、その説明をこの部分に追記下さい。

図7に本発明に係る実施例２の高圧燃料ポンプのダンパ保持部材周辺部材の拡大図を示す。同図の上段は側面から見た図，下段は上面から見た図である。同図に示すように，ダンパカバー１４の上面に上面方向に突出する円形状の凸部を有している。ダンパカバー１４の円形凸部の下面には，ダンパ保持部材１４１が接触している。ダンパ保持部材１４１のダンパカバー１４に接触している部分は，ほぼダンパカバー１４と同形状を有しており，接触していない部分は，波型形状を有しており，ダンパ９と線状で接触している。ダンパカバー１４に円形状の凸部を設けることによりダンパカバー１４の剛性が向上し，ダンパ保持部材１４１がダンパー９とダンパカバー１４Ａの間に介在することにより，ダンパ９からの振動を直接ダンパカバー１４に伝達しないので振動抑制効果が得られる。また，ダンパ保持部材１４１の波板形状により振動を減衰することができる。さらに，ダンパカバー１４の円形凸部の内側でダンパ保持部材１４１を接触させることにより，ダンパカバーへの加振力つまり振動を軸方向と径方向に分散して受けているので，径方向に加振力を分散する分だけ軸方向の加振力を低減できる。さらに，ダンパカバー１４とダンパ保持部材１４１を面で接触させることにより，多点で加振力を受けるため加振力が分散されるので，振動が小さくなる。以上のことより，本実施例により，ダンパカバー１４の軸方向振動および放射音を低減でき，膜振動モードを抑制できる。

また、本実施例は以下のようにも表現できる。すなわち、ダンパと、ダンパカバーとを有する高圧燃料供給ポンプであって、ダンパカバーは凸部を有し、ダンパとダンパカバーとの間にダンパ保持部材を備え、該ダンパ保持部材がダンパカバーの凸部と複数点または面で接触する高圧燃料供給ポンプ。言うまでもなく、本実施例は上述した実施例と各構成の組合せが可能である。

１…ポンプ本体(ポンプボディ)，２…プランジャ，４…ばね，６…シリンダ，８…吐出弁，９…ダンパ，１０…ダンパ室，１４…ダンパカバー，１４１…ダンパ保持部材３０…吸入弁，１００…リリーフ弁機構，１０１…フランジ

Claims (6)

1. ダンパと、ダンパカバーとを有する高圧燃料供給ポンプであって、
   前記ダンパカバーは凸部を有し、前記ダンパと前記ダンパカバーとの間にダンパ保持部材を備え、該ダンパ保持部材が前記ダンパカバーの凸部と複数点または面で接触することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項1記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   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外側に突出する凸部を有し，前記ダンパカバーと前記ダンパとの間にダンパ保持部材を備え，
   前記ダンパカバーと前記ダンパ保持部材が前記ダンパカバーの凸部の内側面で接触する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，
   前記ダンパカバーと前記ダンパ保持部材が前記ダンパカバーの凸部の軸方向と径方向で接触する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，
   前記ダンパカバーに外側に突出する概略円形状の凸部を有し，前記ダンパカバーと前記ダンパとの間にダンパ保持部材を備え，
   前記ダンパカバーと前記ダンパ保持部材が前記ダンパカバーの上面および側面で接触することを特徴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，
   前記ダンパ保持部材の前記ダンパカバーと接触しない部分は円形で断面が波型形状の部材である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，
   前記ダンパカバーと前記ダンパ保持部材の接続方法をカシメもしくははめあいにて実施することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。