JP2017002868A - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料昇圧時における燃料漏れを防ぐことのできる高圧燃料ポンプを提供する。
【解決手段】高圧燃料ポンプ１０は、シリンダ１２と、プランジャ１３とを備え、プランジャ１３がシリンダ１２内を往復移動することでプランジャ１３の上端によって区画される加圧室１４内の燃料を加圧するものである。この高圧燃料ポンプ１０は、加圧室１４とシリンダ１２の上端を塞ぐ態様で架設されてプランジャ１３の上端に固定されたダイアフラム５１を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガソリン直噴エンジンに設けられて燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプに関する。

従来、この種の高圧燃料ポンプとしては、例えば特許文献１に記載の高圧燃料ポンプが知られている。この高圧燃料ポンプは、筒状のシリンダに対してプランジャを往復移動させることにより、プランジャの上端によって区画される加圧室にて燃料の吸入及び加圧を行うようにしている。また、この燃料ポンプでは、シリンダとプランジャとの間の隙間を通じた加圧室からの燃料の漏出を、プランジャの外周面にシール材を押し当てたシールユニットによって塞き止めるようにしている。

特開２００７−９７５０号公報

ところで、上記文献に記載の高圧燃料ポンプでは、シールユニットを通じてプランジャの外周面にシール材を押し当てるようにしているものの、シールユニットとしての構造上、燃料昇圧時にプランジャを移動させるときには、プランジャとシール材との間の隙間を通じて燃料漏れを生じる可能性が否定できない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料昇圧時における燃料漏れを防ぐことのできる高圧燃料ポンプを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する高圧燃料ポンプは、シリンダと、プランジャとを備え、前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記プランジャの上端によって区画される加圧室内の燃料を加圧する高圧燃料ポンプにおいて、前記加圧室と前記シリンダの上端または下端を塞ぐ態様で架設されて前記プランジャの上端または下端に固定された弾性膜を備える。

上記構成によれば、弾性膜は、プランジャの往復移動に追随して、加圧室とシリンダの上端または下端を塞いだ状態を維持しつつ弾性変形する。そのため、シリンダとプランジャとの間に隙間があっても、プランジャの往復移動に伴って加圧室から燃料が漏出することはない。

高圧燃料ポンプの一実施の形態及びその周辺構成を示す模式図。 同実施の形態の高圧燃料ポンプの断面図。 比較例の高圧燃料ポンプの断面図。 同実施の形態の高圧燃料ポンプの吐出性能を図３に示す比較例の高圧燃料ポンプと比較して示す図。 高圧燃料ポンプのその他の実施の形態の断面図。 高圧燃料ポンプのその他の実施の形態の断面図。

以下、高圧燃料ポンプの一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の高圧燃料ポンプ１０は、シリンダ１２に挿入されているプランジャ１３を駆動カム１１によって上下方向に往復移動させることで、加圧室１４内に吸入された燃料を加圧するものである。こうした高圧燃料ポンプ１０の加圧室１４は、燃料を貯留した燃料タンク１５に対して低圧燃料通路１６を介して接続されている。燃料タンク１５内には、燃料タンク１５に貯留された燃料を低圧燃料通路１６を通じて高圧燃料ポンプ１０に供給する低圧ポンプ１７が設けられている。低圧燃料通路１６における加圧室１４との接続部には、加圧室１４と低圧燃料通路１６との連通状態を切り替える電磁弁１８が設けられている。そして、電磁弁１８が開弁した状態においてプランジャ１３が下方へ移動し、加圧室１４の容積が拡大することで、低圧燃料通路１６の燃料が加圧室１４に吸入される。その後、プランジャ１３の上方への移動に伴って加圧室１４の容積が縮小されるに際し、電磁弁１８を閉弁することで、加圧室１４内の燃料が加圧されつつ高圧燃料通路１９に吐出される。

高圧燃料通路１９には、コネクタ２０を介して高圧デリバリパイプ２１が接続されている。高圧デリバリパイプ２１には、各気筒の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２２が設けられている。また、高圧燃料通路１９には、内部の燃圧を検出するための燃圧センサ２３が設けられている。

高圧燃料通路１９には、吐出弁２４が設けられている。吐出弁２４は、加圧室１４と高圧デリバリパイプ２１との燃圧に差が無い状態では閉弁状態となっている。そして、加圧室１４の燃圧が高圧デリバリパイプ２１の燃圧よりも大きくなったときに開弁し、加圧室１４内の燃料が高圧燃料通路１９を経て高圧デリバリパイプ２１に供給される。なお、プランジャ１３を上方へ移動させる際、燃圧センサ２３の検出結果に基づくタイミングで電磁弁１８を閉弁することにより、高圧デリバリパイプ２１の燃圧の維持に必要とされる量の燃料が加圧室１４から高圧燃料通路１９を介して高圧デリバリパイプ２１に供給される。

高圧燃料通路１９にはリターン通路２７が設けられており、このリターン通路２７にはリリーフ弁２８が設けられている。リリーフ弁２８は、高圧デリバリパイプ２１の燃圧が加圧室１４の燃圧よりも規定値以上大きくなると開弁する。そのため、燃料噴射弁２２の故障等により燃圧センサ２３の検出値が異常に高くなるようなときには、リリーフ弁２８が開弁して異常に高圧となった燃料が高圧デリバリパイプ２１からリターン通路２７を通じて加圧室１４に還流される。

次に、高圧燃料ポンプ１０の構成について説明する。
図２に示すように、高圧燃料ポンプ１０のボデー４０には、上下方向に長く延びるシリンダ１２が形成されている。シリンダ１２には、プランジャ１３が上下方向に往復移動可能に挿入されている。また、ボデー４０には、プランジャ１３の上端によって区画される加圧室１４がシリンダ１２の上方に形成されている。

加圧室１４には、電磁弁１８及びパルセーションダンパ４３を通じて低圧燃料通路１６が接続されている。そして、低圧燃料通路１６に供給された燃料は、パルセーションダンパ４３及び電磁弁１８を通過して加圧室１４に流入する。また、加圧室１４には、ボデー４０に設けられた吐出通路４４を介して高圧燃料通路１９が接続されている。そして、プランジャ１３の上方への移動に伴って加圧室１４の容積が減少すると、加圧室１４内の燃料が吐出通路４４を通過して高圧燃料通路１９に流出する。

プランジャ１３の下端には断面径が比較的小さい動力伝達部４５が連結されるとともに、この動力伝達部４５の下端には有底筒状のカバー４６が固定されている。カバー４６は、スプリング４７によってプランジャ１３を下降させる方向（図２の下方）に付勢されている。カバー４６の下端面には、球体状のリフタ４８が当接している。このリフタ４８は、カムシャフト４９に固定された駆動カム１１によって下方から支持されている。また、リフタ４８の周囲には、駆動カム１１によるリフタ４８の昇降動作をガイドする筒状のリフタガイド５０が設けられている。そして、駆動カム１１の回転に伴ってノーズ部１１Ａがリフタ４８を介してカバー４６をスプリング４７の付勢力に抗して押し上げてプランジャ１３を上昇させる。また、ノーズ部１１Ａがリフタ４８を介してカバー４６を押し上げた後はスプリング４７の付勢力によってカバー４６が押し下げられ、プランジャ１３が下降する。このように、プランジャ１３は駆動カム１１の回転に伴いシリンダ１２内で周期的に上下に往復移動する。

プランジャ１３の上端には、円盤状の弾性膜としてのダイアフラム５１がボルト５２によって締結されて固定されている。なお、プランジャ１３の上端に対するダイアフラム５１の固定方法としては、上述したボルト５２による締結の他にも、例えばかしめ固定等を採用することができる。このダイアフラム５１の外周縁は、シリンダ１２の上端の側壁に形成された円環状の凹溝５５に嵌合されて固定されている。そして、ダイアフラム５１は、加圧室１４とシリンダ１２の上端を塞ぐ態様で架設されることにより、プランジャ１３とシリンダ１２との間の隙間を加圧室１４から仕切っている。なお、凹溝５５の上側の内側面は円錐面５５Ａとなっており、プランジャ１３が上方に移動したときにダイアフラム５１がプランジャ１３に追随して弾性変形することを許容するための空間域が凹溝５５内に確保されている。

次に、本実施の形態の高圧燃料ポンプ１０の作用について説明する。
高圧燃料ポンプ１０から高圧燃料通路１９に燃料を吐出する際には、プランジャ１３を上方に移動させて加圧室１４内の燃料を圧縮することにより加圧室１４内の燃圧が昇圧される。

ここで、図３に示す比較例の高圧燃料ポンプ１１０は、本実施の形態の高圧燃料ポンプ１０とは違い、プランジャ１３の下部に外側から嵌着されるオーリング６０を備えている。そして、この比較例の高圧燃料ポンプ１１０にあっては、加圧室１４内の燃圧が昇圧された状態でプランジャ１３が上方に移動したときには、シール部材としてのオーリング６０の構造上、プランジャ１３とオーリング６０との間の隙間を通じて加圧室１４からの燃料漏れを生じる可能性が否定できない。

これに対し、本実施の形態の高圧燃料ポンプ１０は、上述のように、加圧室１４とシリンダ１２の上端を塞ぐ態様で架設されたダイアフラム５１を通じて、プランジャ１３とシリンダ１２との間の隙間が加圧室１４から仕切られている。また、こうしたダイアフラム５１による空間の仕切りは、プランジャ１３がシリンダ１２内で上下に往復移動する場合であっても、ダイアフラム５１がプランジャ１３の往復移動に追随してシリンダ１２の上端を塞いた状態で弾性変形することにより維持される。そのため、加圧室１４内の燃圧が昇圧された状態でプランジャ１３が往復移動する場合であれ、加圧室１４からの燃料の漏出はダイアフラム５１によって防止される。

こうして加圧室１４からの燃料の漏出が防止されると、加圧室１４内の燃料が効率よく高圧燃料通路１９に供給されるようになる。そしてその結果、本実施の形態の高圧燃料ポンプ１０の吐出性能は、図４に示すように、同じく図４に破線で示す比較例の高圧燃料ポンプ１１０の吐出性能よりも高められることとなる。

以上説明したように、上記実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）加圧室１４とシリンダ１２の上端を塞ぐ態様で架設されてプランジャ１３の上端に固定されたダイアフラム５１を備えている。こうしたダイアフラム５１は、プランジャ１３の往復移動に追随して、加圧室１４とシリンダ１２の上端を塞いだ状態を維持しつつ弾性変形する。そのため、シリンダ１２とプランジャ１３との間に隙間があっても、プランジャ１３の往復移動に伴って加圧室１４から燃料が漏出することはない。また、こうして加圧室１４からの燃料の漏出が防止されることで、高圧燃料ポンプ１０としての吐出効率も向上されるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のような形態にて実施することもできる。
・上記実施の形態において、図５に示すように、互いに異なる材料からなる複数のダイアフラム１５１Ａ，１５１Ｂを積層して弾性膜を構成するようにしてもよい。この場合、例えば加圧室１４に面する上端のダイアフラム１５１Ａを耐油性の材料により構成するとともにその他（図５では下側）のダイアフラム１５１Ｂを弾性力の高い材料により構成する等、弾性膜としての材料の選択の自由度が高められる。

・図６に示すように、プランジャ１３の下端にシリンダ１２の下端を塞ぐ態様でダイアフラム１５１Ａ，１５１Ｂ、あるいは上記実施の形態のダイアフラム５１を架設するようにしてもよい。

１０…高圧燃料ポンプ、１２…シリンダ、１３…プランジャ、１４…加圧室、５１…弾性膜としてのダイアフラム、１５１Ａ，１５１Ｂ…弾性膜を構成するダイアフラム。

Claims (1)

1. シリンダと、プランジャとを備え、前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記プランジャの上端によって区画される加圧室内の燃料を加圧する高圧燃料ポンプにおいて、
   前記加圧室と前記シリンダの上端または下端を塞ぐ態様で架設されて前記プランジャの上端または下端に固定された弾性膜を備える
   ことを特徴とする高圧燃料ポンプ。