JP2017072027A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】
高い燃料圧力においても、簡便な構造でシリンダをポンプ本体に固定する。
【解決手段】
往復運動するプランジャ２と、プランジャ２の往復運動をガイドするシリンダ６と、シリンダ６を保持するポンプ本体１Ａと、を有する高圧燃料供給ポンプ１において、シリンダ６とポンプ本体１Ａとは、プランジャ２の往復運動方向において対向する接触面６ａ，１ｇを備え、シリンダ６の接触面６ａとポンプ本体１Ａの接触面１ｇとを、少なくともいずれか一方の接触面が塑性変形するように圧着した状態で組み付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用内燃機関用の高圧燃料供給ポンプのシリンダ構造に関する。

自動車等の内燃機関の内、燃焼室内部へ直接的に燃料を噴射する直接噴射タイプの内燃機関において、燃料を高圧化するための高圧燃料供給ポンプが広く用いられている。この高圧燃料供給ポンプの背景技術として、特開２０１１−７４７５９号公報に記載された高圧燃料供給ポンプがある。この高圧燃料供給ポンプは、シリンダ外周をシリンダホルダの円筒嵌合部で保持し、シリンダホルダの外周に螺刻されたねじをポンプハウジング（ポンプ本体）に螺刻されたねじにねじ込むことによって、一方のシリンダ端面をポンプ本体に密着させ、もう一方のシリンダ端面をシリンダホルダに密着させ固定する構造を有している。（段落００４１及び図２参照）。

特開２０１１−７４７５９号公報

しかしながら、上記背景技術の高圧燃料供給ポンプにおいては、シリンダ固定に関してシリンダホルダを介してポンプ本体にねじ締結するため、内燃機関が要求する燃料圧力に応じたねじの締め付け軸力を確保する必要がある。近年、直接噴射タイプの内燃機関において、環境規制対応の観点から、燃料圧力をより高圧化する要求が高まっている。上記の高圧燃料供給ポンプにおいて、より高い燃料の圧力に対応するためには、ねじの締め付け軸力を高めてシリンダをポンプ本体に固定する必要がある。その結果、ねじサイズの拡大、延いてはポンプ本体の大型化を招き、製造コストが上昇する、或いは内燃機関への取り付けにおいて制約が多くなり、商品価値を損なう恐れがある。

本発明の目的は、高い燃料圧力においても、簡便な構造で確実にシリンダをポンプ本体に固定できる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をガイドするシリンダと、前記シリンダを保持するポンプ本体と、を有する高圧燃料供給ポンプにおいて、前記シリンダと前記ポンプ本体とは、前記プランジャの往復運動方向において対向する接触面を備え、前記シリンダの接触面と前記ポンプ本体の接触面とは、少なくともいずれか一方の接触面が塑性変形するように、圧着した状態で組み付けられる。

本発明によれば、シリンダに最も大きな力が作用する加圧行程時に、シリンダの接触面とポンプ本体の接触面とが圧着した状態で当接しているため、シリンダの接触面の圧着部から外周部には加圧燃料の圧力が作用しない。従って、簡便な構造で確実にシリンダをポンプ本体に固定することができる。

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。

本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプの別の角度の全体断面図であり、吸入ジョイント軸中心における断面図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に垂直な方向に切断して示す全体断面図であり、燃料の吸入口軸中心及び吐出口軸中心における断面図である。 本発明に係る高圧燃料供給ポンプを含む、システムの全体構成を示す図である。 シリンダとポンプ本体との接触面（圧着部）に設けられた環状突起の詳細形状を示す断面図である。 シリンダとポンプ本体との接触面（圧着部）に設けられた環状突起の変更例を示す断面図である。 ポンプ本体を塑性変形させる構成を示す断面図である。 シリンダとポンプ本体との面圧着構造の変更例を示す断面図である。

以下、本発明に係る実施例を説明する。

図４を用いてシステムの構成と動作を説明する。図４は、本発明に係る高圧燃料供給ポンプを含む、システムの全体構成を示す図である。

破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ（以下高圧ポンプと呼ぶ）１（図１参照）の本体１Ａを示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧ポンプ本体１Ａに一体に組み込まれていることを示す。

燃料タンク２０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（ポンプボディ）１Ａ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脈動低減機構９，吸入通路１０ｂを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁３０の吸入ポート３０ａに至る。脈動防止機構９については後述する。

電磁吸入弁３０は電磁コイル３０８を備える。電磁コイル３０８が通電されていない時は、アンカー（電磁プランジャ）３０５及び吸入弁体３０１は、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力との差分の付勢力により付勢され、図３に示すように右方に移動した状態である。このとき、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢されており、吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。

尚、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力とは、
アンカーばね３０３の付勢力 ＞ 弁ばね３０４の付勢力
となるように設定されている。

一方、電磁コイル３０８が通電されている状態では、アンカー３０５が図４の左方に移動し、アンカーばね３０３が圧縮された状態になる。アンカー３０５の先端が同軸で接触するようにアンカー３０５の先端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、吸入口３０ｄを閉じている。吸入口３０ｄは、高圧ポンプ１の加圧室１１と吸入ポート３０ａとを接続する燃料通路（燃料流路）である。

以下、高圧ポンプ１の動作について説明する。

後述するカムの回転により、プランジャ２が図４の下方に変位して吸入行程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この行程で加圧室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。

プランジャ２が吸入行程を終了し圧縮行程へと移行した場合、プランジャ２が圧縮行程（図１の上方へ移動する状態）に移る。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、アンカー３０５に磁気付勢力は作用しない。よって、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。

圧縮行程において、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。しかし、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を通じて、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される。このため、加圧室１１の圧力が上昇することは無い。この行程を戻し行程と称する。

この状態で、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと呼ぶ）からの制御信号が電磁吸入弁３０に印加されると電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８に電流が流れる。このとき、アンカー３０５に磁気付勢力が作用し、電磁プランジャ３０５は図４の左方に移動してアンカーばね３０３が圧縮された状態になる。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とが働く。そのため、吸入弁体３０１は閉弁し、吸入口３０ｄを閉じる。

吸入口３０ｄが閉じると、このときから加圧室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、加圧室１１の燃料圧力が燃料吐出口１２側の燃料圧力以上になると、吐出弁機構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る。吐出ジョイント１２側へ吐出された高圧燃料は、コモンレール２３へと供給される。この行程を吐出行程と称する。

すなわち、プランジャ２の圧縮行程（下始点から上始点までの間の上昇行程）は、戻し行程と吐出行程とからなる。そして、電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。電磁コイル３０８へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が小さくなり、吐出行程の割合が大きくなる。すなわち、吸入通路１０ｂ(吸入ポート３０ａ)に戻される燃料が少なくなり、高圧吐出される燃料は多くなる。

一方、電磁コイル３０８へ通電するタイミングを遅くすれば圧縮行程中における戻し行程の割合が大きくなり、吐出行程の割合が小さくなる。すなわち、吸入通路１０ｂに戻される燃料が多くなり、高圧吐出される燃料は少なくなる。

電磁コイル３０８への通電タイミングは、ＥＣＵ２７からの指令によって制御される。以上のように構成することで、電磁コイル３０８への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。

加圧室１１の出口には吐出弁機構８が設けられている。吐出弁機構８は、吐出弁シート面（吐出弁シート部）８ａと吐出弁８ｂと吐出弁ばね８ｃとを備える。加圧室１１と燃料吐出口１２と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面８ａに押し付けられ、閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、吐出口１２を構成する吐出ジョイント側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に逆らって開弁する。吐出弁８ｂが開弁することにより、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。

かくして、吸入ジョイント１０ａに導かれた燃料はポンプ本体１Ａの加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって高圧に加圧され、必要な量の燃料が燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。

コモンレール２３には、直接噴射用インジェクタ２４（所謂直噴インジェクタ）及び圧力センサ２６が装着されている。直噴インジェクタ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（ＥＣＵ）２７の制御信号にしたがって開閉弁して、燃料を内燃機関のシリンダ（燃焼室）内に噴射する。

ポンプ本体１Ａにはさらに、リリーフ弁機構１００が設けられている。リリーフ弁機構１００には、吐出弁８ｂの下流側と加圧室１１とを連通するリリーフ通路（戻し通路）１０１が、吐出通路１１０とは別に、吐出弁機構８をバイパスして設けられている。リリーフ通路１０１にはリリーフ弁１０３が設けられている。リリーフ弁１０３は、燃料の流れを吐出通路１１０から加圧室１１への一方向のみに制限する。

リリーフ弁１０３は、押付力（付勢力）を発生するリリーフばね１０２により、リリーフ弁シート１０４に押付けられている。リリーフ弁１０３は、加圧室１１内の燃料圧力と吐出通路１１０内の燃料圧力との間の圧力差が規定の圧力以上になると、リリーフ弁１０３がリリーフ弁シート１０４から離れ、開弁するように設定している。

直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、吐出通路１１０の燃料圧力と加圧室１１の燃料圧力との差圧がリリーフ弁１０３の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０３が開弁する。リリーフ弁１０３が開弁すると、異常高圧となったコモンレール２３の燃料はリリーフ通路１０１から加圧室１１へと戻される。これにより、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。

以下に高圧燃料供給ポンプの構成及び動作を、前述の図４のほか、図１乃至図３を用いてさらに詳しく説明する。図１は、本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。図２は、本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプの別の角度の全体断面図であり、吸入ジョイント軸中心における断面図である。図３は、本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に垂直な方向に切断して示す全体断面図であり、燃料の吸入口軸中心及び吐出口軸中心における断面図である。

一般に高圧ポンプは、ポンプ本体１Ａに設けられたフランジ１ｅ（図３参照）を用い、内燃機関のシリンダヘッド４１の平面に密着して固定される。シリンダヘッド４１とポンプ本体１Ａ間の気密保持のために、Ｏリング６１がポンプ本体１Ａに嵌め込まれている。

ポンプ本体１Ａには、プランジャ２の進退運動をガイドし、かつ内部に加圧室１１を形成するよう端部が筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに加圧室１１には、燃料を供給するための電磁吸入弁３０と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８（図３参照）とに連通するように、連通通路１１ａ（図３参照）が設けられている。

プランジャ２の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム５の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するタペット３が設けられている。プランジャ２はリテーナ１５を介してばね４にてタペット３に圧着されている。これによりカム５の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に進退（往復）運動させることができる。

また、シールホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３（図１参照）が、シリンダ６の図中下端部において、プランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されている。これによりプランジャ２とシリンダ６との間のブローバイ隙間がシールされ、燃料がポンプ外部に漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がブローバイ隙間を介してポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。

フィードポンプ２１（図４参照）によって汲み上げられた燃料は、吸入配管２８と結合された吸入ジョイント１０ａを介してポンプ本体１Ａに送られる。ダンパカバー１４は、ポンプ本体１Ａと結合することにより低圧燃料室１０ｂ，１０ｃを形成し、吸入ジョイント１０ａを通過した燃料が流入する。低圧燃料室１０ｂ，１０ｃの上流には、燃料中に含まれる金属粉等の異物を除去するために燃料フィルタ１２０が、たとえばポンプ本体１Ａに圧入されるなどして取り付けられている。吸入ジョイント１０ａ及び低圧燃料室１０ｂ，１０ｃは、低圧の燃料が流れる低圧燃料通路部１０を構成する。

低圧燃料室１０ｂ，１０ｃには高圧ポンプ１内で発生した圧力脈動が燃料配管２８へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。一度加圧室１１に吸入された燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁体３０１を通して吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される場合、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へ戻された燃料により低圧燃料室１０ｂ，１０ｃには圧力脈動が発生する。しかし、この圧力脈動は圧力脈動低減機構９により吸収低減される。

圧力脈動低減機構９は、波板状の円盤型金属板２枚をその外周で張り合わせ、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９ａで形成されている。圧力脈動はこの金属ダンパ９ａが膨張・収縮することで吸収低減される。９ｂは金属ダンパ９ａをポンプ本体1Ａの内周部に固定するための取り付け金具である。

電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８は、端子３０７を介してＥＣＵ２７と接続される。電磁コイル３０８への通電と無通電を繰り返すことにより、吸入弁体３０１の開閉が制御される。電磁吸入弁３０は、吸入弁体３０１の開閉により燃料の流量を制御する可変制御機構である。電磁コイル３０８が通電されていない時、吸入弁体３０１には、アンカー３０５とアンカー３０５に一体となるよう形成されたアンカーロッド３０２とを介して、アンカーばね３０３の付勢力が伝達される。

アンカーばね３０３の付勢力と対向するように弁ばね３０４が設けられている。弁ばね３０４は吸入弁体３０１の内側に設置される。アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力とは、上述したように設定される。その結果、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢され、吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。この時アンカーロッド３０２と吸入弁体３０１とは３０２ｂに示す部位で接触している（図１に示す状態）。

電磁コイル３０８の通電により発生する磁気付勢力は、アンカー３０５が固定子３０６側にアンカーばね３０３の付勢力に打ち勝って吸引可能な力を有するように設定される。電磁コイル３０８への通電時、アンカー３０５は固定子３０６側に移動（図の左側）し、アンカーロッド３０２端部に形成されたストッパ３０２ａがアンカーロッド軸受３０９に当接して係止される。アンカー３０５の移動量と吸入弁体３０１の移動量とは、
アンカー３０１の移動量 ＞ 吸入弁体３０１の移動量
となる様にクリアランスが設定されている。このため、ストッパ３０２ａがアンカーロッド軸受３０９に当接した状態では、アンカーロッド３０２と吸入弁体３０１との接触部３０２ｂは開放される。その結果、吸入弁体３０１は、弁ばね３０４により閉弁状態に付勢され、吸入口３０ｄは閉じられた状態となる。

電磁吸入弁３０には、吸入弁体３０１が加圧室１１への吸入口３０ｄを塞ぐことができるように、吸入弁シート部材３１０が設けられている。吸入弁シート部材３１０には、吸入弁シート３１０ａが形成されている。吸入弁シート部材３１０は、筒状ボス部１ｂに機密を保って挿入され、ポンプ本体１Ａに固定される。電磁吸入弁３０がポンプ本体１Ａに取り付けられた際、吸入ポート３０ａと吸入通路１０ｂとが接続される。

吐出弁機構８は、図３に示すように、ポンプ本体１Ａに形成れた収容孔（収容凹部、収容室）１Ｄに収容される。収容孔１Ｄはシリンダ６及びプランジャ２の径方向における中心から放射状に穿設されている。収容孔１Ｄは連通通路１１ａにより加圧室１１に連通している。

吐出弁機構８は、吐出弁シート部材８ａと吐出弁部材８ｂと吐出弁ばね３３とを有する。吐出弁シート部材８ａは、その中心に、吐出弁体８ｂを往復摺動可能なように保持する軸受が設けられている。吐出弁部材８ｂは、吐出弁シート部材８ａの軸受けに対して摺動可能な様に中心軸が設けられ、外周部に吐出弁シート部材８ａと接触することにより液密保持可能な環状接触面を有する。吐出弁ばね３３は、吐出弁部材８ｂを閉弁方向に付勢する弦巻ばねで構成される。

吐出弁シート部材８ａはたとえば圧入によりポンプ本体１に保持されている。吐出弁シート部材８ａをポンプ本体１に固定した後、吐出弁部材８ｂ及び吐出弁ばね３３がポンプ本体１の収容孔１Ｄに挿入され、ポンプ本体１の外周面に形成された収容孔１３０の開口部が封止プラグ１７により封止される。

以上のように構成することで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁として作用する。

次に、リリーフ弁機構１００の構成及び動作を詳細に説明する。

リリーフ弁機構１００は、ポンプ本体１Ａに形成された収容孔（収容凹部）１Ｃに収容されている。収容孔１Ｃは連通孔１１ｂにより加圧室１１に連通している。すなわち、リリーフ通路（戻し通路）１０１は、連通孔１１ｂにより、リリーフ弁機構１００を介して加圧室１１に連通している。

リリーフ弁機構１００は、図１及び図３に示すように、リリーフ弁ストッパ１０５、リリーフ弁１０３、リリーフ弁シート１０４，リリーフばねストッパ１０６，リリーフばね１０２からなる。リリーフ弁シート１０４は、リリーフ弁１０３が摺動可能なように設けられた軸受を有している。摺動軸を一体に有しているリリーフ弁１０３はリリーフ弁シート１０４に挿入した後、リリーフばね１０２を所望の荷重になる様にリリーフばねストッパ１０６の位置を規定し、リリーフ弁１０３に圧入等により固定する。リリーフ弁１０３の開弁圧力はこのリリーフばね１０２による押付力で規定される。また、リリーフ弁ストッパ１０５は、ポンプ本体１Ａとリリーフ弁シート１０４との間に挿入され、リリーフ弁１０３の開口量を制限するストッパとして機能する。

こうしてユニット化されたリリーフ弁機構１００をポンプ本体１Ａに設けた収容孔（筒状貫通口）１Ｃの内周壁にリリーフ弁シート１０４を圧入することによって固定する。ついで燃料吐出口１２を形成する吐出ジョイント１２ａを、ポンプ本体１の収容孔１Ｃを塞ぐように固定し、燃料が高圧ポンプ１から外部へ漏れるのを防止すると同時に、コモンレール２３との接続を可能とする。

収容孔１Ｃと収容孔１Ｄとは、図３に示すように、吐出通路１１０で接続されている。これにより、吐出通路１１０は収容孔１Ｃを介して燃料吐出口１２に連通している。

本実施例のように、リリーフ弁１０３の燃料吐出口１２側にリリーフばね１０２を設けることで、リリーフばね１０２の収容部を加圧室１１内に設ける必要がなく、加圧室１１の容積が増加することはない。

プランジャ２の動きにより、加圧室１１の容積が減少を始めると、加圧室１１内の圧力はその容積の減少に伴って増大していく。そして、ついに吐出流路１１０内の圧力よりも加圧室内の圧力が高くなると、吐出弁機構８が開弁し、燃料は加圧室１１から吐出流路１１０へと吐出されていく。この吐出弁機構８が開弁する瞬間から直後にかけて、加圧室１１内の圧力はオーバーシュートして非常な高圧となる。この高圧が吐出流路１１０内にも伝播して、吐出流路１１０内の圧力も同じタイミングでオーバーシュートする。

もしここで、リリーフ弁機構１００の出口が吸入流路１０ｂに接続されていたならば、吐出流路１１内の圧力オーバーシュートにより、リリーフ弁１０３の入口と出口との間の圧力差がリリーフ弁機構１００の開弁圧力よりも大きくなってしまい、リリーフ弁１０３が誤動作してしまう。

これに対し本実施例では、リリーフ弁機構１００の出口が加圧室１１に接続されているので、リリーフ弁機構１００の出口には加圧室１１内の圧力が作用し、リリーフ弁機構１１の入口には吐出流路１１０内の圧力が作用する。ここで、加圧室１１内と吐出流路１１０内では同じタイミングで圧力オーバーシュートが発生しているので、リリーフ弁１０３の入口と出口との間の圧力差はリリーフ弁１０３の開弁圧力以上になることがない。すなわち、リリーフ弁１０３が誤動作することはない。

プランジャ２の動きにより加圧室１１の容積が増加を始めると、容積の増加に伴って加圧室１１内の圧力は減少し、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）内の圧力よりも低くなる。この状態では、燃料は吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）から加圧室１１に流入する。そして再びプランジャ２の動きにより、加圧室１１の容積が減少を始めると上記のメカニズムにより燃料を高圧に加圧して吐出する。

次に、直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合について詳しく説明する。

直噴インジェクタの故障、つまり噴射機能が停止してコモンレール２３に送られてきた燃料を内燃機関の燃焼室内に供給できなくなると、吐出弁機構８とコモンレール２３との間に燃料がたまり、燃料圧力が異常高圧になる。この場合緩やかな圧力上昇であれば、コモンレール２３に設けた圧力センサ２６で異常が検知され、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に設けた容量制御機構であるところの電磁吸入弁３０をフィードバック制御して吐出量を少なくする安全機能が動作する。しかし、瞬間的な異常高圧はこの圧力センサ２６を使ったフィードバック制御では対処できない。

また、電磁吸入弁３０が故障して最大容量時の様態のまま機能しなくなった場合、燃料がそれほど多く要求されていない運転状態では吐出圧力が異常に高圧になる。この場合はコモンレール２３の圧力センサ２６が異常高圧を検知しても、容量制御機構そのものが故障しているので、この異常高圧を解消することができない。

このような異常高圧が発生した場合に本実施例のリリーフ弁機構１００が安全弁として機能する。

プランジャ２の動きにより加圧室１１の容積が増加を始めると、容積の増加に伴って加圧室１１内の圧力は減少する。このとき、リリーフ弁機構１００の入口すなわち吐出流路１１０の圧力が、リリーフ弁１０３の出口すなわち加圧室１１の圧力よりも、リリーフ弁機構１００の開弁圧力以上に高くなると、リリーフ弁機構１００は開弁する。このリリーフ弁機構１００の開弁により、コモンレール２３内で異常高圧となった燃料は加圧室１１内に戻される。これにより、異常高圧発生時でもコモンレール２３等の高圧配管系は規定の圧力以上にはならず、コモンレール２３等の高圧配管系の保護がなされる。

本実施例のシリンダ構造について詳しく説明する。

本実施例の高圧ポンプ１では、加圧室１１がポンプ本体１Ａを構成する部材によって形成されている。具体的には、加圧室１１の内周面１１ｅ（図２参照）と、プランジャ２の先端部と対向する端面１１ｆ（図２参照）とが、ポンプ本体１Ａを構成する部材によって形成されている。このため、プランジャ２の往復動方向において、プランジャ２の下死点側に位置する加圧室１１の隔壁は、シリンダ６の接触端面６ａによって構成される。このような構造では、プランジャ２の先端部は接触端面６ａが形成されたシリンダ６の端部から加圧室１１内に突出している。

シリンダ６はその外径部（外周部）６ｂがポンプ本体１Ａに圧入され、その端面６ａがポンプ本体１Ａに当接する様に固定される。さらにもう一方の端面６ｅが、ポンプ本体1Ａのかしめ１ｆ等の塑性加工により、ポンプ本体1Ａに結合される。これにより、シリンダ６をポンプ本体1Ａの接触面１ｇに面圧着させ、中心軸方向の圧縮力が付加されるようにしてシリンダ６がポンプ本体1Ａに固定される。

ポンプ本体1Ａのかしめ１ｆによりシリンダ６をポンプ本体1Ａに結合する構造では、部品点数を減らし、簡単な加工（作業）で、シリンダ６をポンプ本体１Ａに組み付けることができる。

なお、端面６ｅは、シリンダ６の大径部６ｆと小径部６ｇとの間に形成された段差面である。この段差面６ｅはプランジャ２の摺動方向において、シリンダ６の両端の中間部に形成されている。

段差面６ｅをポンプ本体1Ａに面圧着する構造としては、かしめ１ｆ以外の構成を採用してもよい。図８を用いて、シリンダ６とポンプ本体１Ａとの面圧着構造の変更例を説明する。図８は、シリンダとポンプ本体との面圧着構造の変更例を示す断面図である。

本変更例では、ポンプ本体１Ａの内周面１ｆにリング状部材１３０を圧入するとともに、シリンダ６とポンプ本体１Ａとの面圧着部に予圧力を付加するようにして、両者を結合している。

なお、リング状部材１３０をポンプ本体１Ａの内周面１ｆに圧入する代わりに、リング状部材１３０をかしめ等の塑性加工によりポンプボディに固定してもよい。或いは、リング状部材１３０をポンプ本体１Ａの内周面１ｆに圧入した上で、かしめ等の塑性加工を行い、ポンプボディに固定してもよい。

シリンダ６に作用する軸方向の面圧により、吸入通路１０ｂと加圧室１１との圧力を保持する。具体的には吸入通路１０ｂの圧力はフィードポンプ２１により高圧ポンプ１に供給される低圧側の燃料圧力であり、およそ０．４ＭＰａ程度である。一方加圧室１１に生じる圧力は、高圧ポンプ１で加圧された高圧側の燃料圧力で、瞬間的な圧力はおよそ３０〜５０ＭＰａ程度になる。

この加圧された燃料は、加圧室１１からポンプボディ１Ａの側面に明けられた連通穴１１ａ（図３参照）、吐出弁機構８、さらに燃料吐出口１２を通り、コモンレール２３に供給される。プランジャ２の圧縮行程時（図１の上方にプランジャが変位するとき）、燃料は加圧室１１で加圧され、その加圧力はシリンダ６とボディ１との接触面に作用する。このとき加圧力は、シリンダ６がボディ１から離脱する方向に作用する。かしめ１ｆ等により与圧される接触面圧は、加圧燃料がシールホルダ７とシリンダ６の下端部で形成される空間（以下副圧室と呼ぶ）に漏れが無きように、かつ、シリンダ１が離脱することの無い値に設計される。

本実施例では、シリンダ６の接触端面（接触面）６ａをポンプ本体１Ａの接触端面（接触面）１ｇに圧着して固定する。ここで、シリンダ６の接触端面６ａとポンプ本体１Ａの接触端面１ｇとの圧着とは、少なくともいずれか一方が塑性変形を生じるような接触状態を言う。これにより、シリンダ６の接触端面６ａとポンプ本体１Ａの接触端面１ｇとの隙間に加圧燃料が入り込まなくなり、シリンダ６の接触端面６ａとポンプ本体１Ａの接触端面１ｇとの圧着部に、燃料の加圧力が作用しなくなる。

シリンダ６の内周面はプランジャ２を軸方向に案内するため、加圧室１１の内周面よりも小径に作られており、シリンダ６の接触端面６ａの内周側の一部分は加圧室１１内に露出している。すなわち、プランジャ２の下死点側に位置する加圧室１１の隔壁が、シリンダ６の接触端面６ａによって構成される。このため、接触端面６ａの、加圧室１１内に露出した部分は、シリンダ６がポンプ本体１Ａから抜ける方向に、燃料の加圧力を受ける。

しかし、本実施例では、加圧室１１の内周面よりも外周側で、ポンプ本体１Ａの接触端面１ｇと圧着された部分では、燃料の加圧力を受けない構造を実現できる。

なお、シリンダ６の接触端面６ａとポンプ本体１Ａの接触端面１ｇとは、それぞれプランジャ２の軸方向（シリンダ６の中心軸線）に垂直な平面で構成している。これにより、シリンダ６の接触端面６ａとポンプ本体１Ａの接触端面１ｇとを、精度よく面圧着させることができる。

さらに本実施例では、燃料の加圧力を受ける範囲を確実に限定するため、以下のような環状突起６ｃ，６ｃ’又は環状凹部６ｄによる塑性変形部を設ける。上述したシリンダ６の接触端面６ａとポンプ本体１Ａの接触端面１ｇとの圧着が広い面での塑性変形部の形成を目的としているのに対して、環状突起６ｃ，６ｃ’又は環状凹部６ｄは接触端面６ａと接触端面１ｇとの当接部に対して、局部的に塑性変形部を形成する。これにより、塑性変形部を確実に形成することができる。

図５を用いて、シリンダ６とポンプ本体１との接触面（圧着部）の構成について説明する。図５は、シリンダとポンプ本体との接触面（圧着部）に設けられた環状突起の詳細形状を示す断面図である。

図５に示すように、シリンダ６のポンプ本体１Ａとの接触端面６ａには、断面が三角形状の環状突起６ｃが設けられている。シリンダ６の接触端面６ａをポンプ本体１Ａの接触端面１ｇに圧着して固定する時、まず環状突起６ｃがポンプ本体１Ａの接触端面１ｇに接触し、その後に局部的に面圧が高まりポンプ本体１Ａの接触端面１ｇが塑性変形する。ポンプ本体１Ａの接触端面１ｇが塑性変形することにより、環状突起６ｃがポンプ本体１Ａの接触端面１ｇに食い込み、シリンダ６がポンプ本体１Ａに固定される。

本実施例は、環状突起６ｃによってシリンダ６とポンプ本体１Ａとの接触面（圧着面）６ａ，１ｇに塑性変形部を生じさせる。これにより、シリンダ６とポンプ本体１Ａとの固定力を得るばかりでなく、以下のような効果が得られる。

加圧室１１の加圧力がシリンダ６の端面６ａに作用する範囲は、環状突起６ｃによって環状突起６ｃの内側に制限される。すなわち、ポンプ本体１Ａに食い込んだ環状突起６ｃは、環状突起６ｃより端面６ａの外周方向に、加圧力が及ぶことを抑制する。

シリンダ６に最も大きな力が作用するのは加圧行程（圧縮行程）時である。シリンダ６の端面６ａに作用する加圧力の範囲は、確実に環状突起６ｃより内側の端面部分に限定される。加圧力によりシリンダ６がポンプ本体１Ａから抜ける落ちる力（シリンダ抜け力）は環状突起６ｃ内側のシリンダ端面面積と加圧力との積で決まる。本実施例では、環状突起６ｃが無い場合のシリンダ６に対して、加圧力によるシリンダ抜け力を確実に小さくできる。

したがって、シリンダ６の離脱方向に作用する加圧力を小さくすることができ、その結果、シリンダ６を固定する方法は、ポンプ本体１Ａに対するかしめ１ｆ等の簡便な固定方法を取ることが可能となる。すなわち、シリンダ６の外周面にねじ部を形成し、ポンプ本体１Ａにねじの締め付け軸力を高めて固定する必要がなくなる。このため、本実施例のシリンダ６は、大径部６ｆの外周面が上端から下端まで均一な半径の滑らかな円筒面で形成されている。

シリンダ６の材質はプランジャ２の往復運動を支持するために、ポンプ本体１Ａの材質に対し、同等以上の硬度の材料を選定する。環状突起６ｃが設けられるシリンダ６をポンプ本体１Ａの材料よりも高い硬度を有する材料で構成することにより、ポンプ本体１Ａの接触端面１ｇを確実に塑性変形させることができる。

なお、環状突起６ｃ及び環状突起６ｃによるポンプ本体１Ａの塑性変形部は、燃料のシール性を高めたシール部を構成する。

図６を用いて、環状突起６ｃの変更例について説明する。図６は、シリンダとポンプ本体との接触面（圧着部）に設けられた環状突起の変更例を示す断面図である。

図６の変更例では、環状突起６ｃ’の頂部（最も高い部分）がシリンダ６の接触端面６ａと同じ高さ、或いは接触端面６ａよりも低い高さになっている。すなわち、シリンダ６の接触端面６ａに環状凹部６ｄが形成され、環状凹部（環状溝）６ｄの中に環状突起６ｃ’が形成されている。

本変更例では、シリンダ６の接触端面６ａをポンプ本体１Ａの接触端面１ｇに圧着して固定する時、ポンプ本体１Ａの接触端面１ｇが塑性変形して、シリンダ６の接触端面６ａに形成された環状凹部６ｄに入り込む。このとき、環状凹部６ｄに入り込んでくるポンプ本体１Ａ側の材料に環状突起６ｃ’が食い込む。

本変更例は、環状突起６ｃ’及び環状凹部６ｄによって、シリンダ６とポンプ本体１Ａとの接触面（圧着面）６ａ，１ｇに塑性変形部を生じさせる。

本変更例でも、図５の環状突起６ｃと同様の作用効果を得られる。さらに図６の構成とした場合は、高圧ポンプ組み立て前の部品の状態において、シリンダ６の環状突起６ｃ’が接触端面６ａから露出していないため、環状突起６ｃ’の破損等を心配する必要が無く取り扱いが容易であるという利点がある。

上述した塑性変形部として、環状突起６ｃ，６ｃ’に替えて環状溝６ｄを用いた例を、図７を用いて説明する。図７は、ポンプ本体を塑性変形させる構成を示す断面図である。

塑性変形部は、図７に示すような構成にしてもよい。図７に示す塑性変形部は、図６に示す塑性変形部から、環状突起６ｃ’を除いた構成である。すなわち、図７に示す塑性変形部は、シリンダ６の接触端面６ａに設けた環状凹部（環状溝）６ｄによって構成される。

本例では、シリンダ６の接触端面６ａをポンプ本体１Ａの接触端面１ｇに圧着して固定する時、ポンプ本体１Ａの接触端面１ｇが塑性変形して、シリンダ６の接触端面６ａに形成された環状凹部６ｄに入り込み、塑性変形部が形成される。

上述した環状突起６ｃ，６ｃ’の形状は、断面を三角形状としたが、凸形状であればその他の形状であってもよく、例えば曲面形状などでも同様の効果を期待できる。なお、環状突起６ｃ，６ｃ’又は環状凹部６ｄは、プランジャ２を取り巻くように環状を成して形成されている。環状突起６ｃ，６ｃ’又は環状凹部６ｄは、周方向に切れ目なく連続した形状で設けられることが好ましい。

また、同様の環状突起６ｃ，６ｃ’又は環状凹部６ｄをポンプ本体１の接触端面１ｇに構成することでも本発明の目的を達成することが可能である。

高圧ポンプ１の構造において、動作行程中、最も大きな力が作用する圧縮行程中に、シリンダ６がポンプ本体１から離脱しない構造とする事が高い品質を確保するため重要である。本実施例においては、上記説明のようにシリンダ６の端面６ａに環状突起６ｃ，６ｃ’又は環状凹部６ｄを有することで、シリンダ６の端面に作用する加圧力の範囲を最小化できる。その結果、かしめ等の簡便（簡素）な固定方法でシリンダ６を固定することが出来るため、低コスト化や、ポンプ本体１Ａの小型化等の効果が得られる。

さらにプランジャ２がカム５の回転に追従し、スムーズに往復摺動するためには、シリンダ６とプランジャシール１３との同軸度を精密に設定する必要がある。シリンダ６の小径部とプランジャシール１３が組み込まれているところのシールホルダ７とは、それぞれポンプ本体１に圧入されることにより精密な同軸度を確保している。

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について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１Ａ…ポンプ本体、２…プランジャ、６…シリンダ、６ｃ，６ｃ’…環状突起、６ｄ…環状凹部（環状溝）、８…吐出弁機構、９…圧力脈動低減機構、３０…電磁吸入弁、１００…リリーフ弁機構。

Claims (5)

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をガイドするシリンダと、前記シリンダを保持するポンプ本体と、を有する高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記シリンダと前記ポンプ本体とは、前記プランジャの往復運動方向において対向する接触面を備え、
   前記シリンダの接触面と前記ポンプ本体の接触面とは、少なくともいずれか一方の接触面が塑性変形するように圧着した状態で、組み付けられてい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、
   前記ポンプ本体を形成する部材で形成された内周面を有する加圧室を備え、
   前記シリンダの前記接触面は、前記加圧室の、前記プランジャの往復動方向において下死点側に位置する隔壁を構成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、
   前記シリンダの前記接触面に、前記プランジャを取り巻くように環状に形成された環状突起又は環状凹部を有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、
   前記シリンダは、前記接触面の側に形成された大径部と、前記大径部に対して前記接触面とは反対側に形成された小径部と、を有し、
   前記大径部と前記小径部との間の段差面が、前記シリンダと前記ポンプ本体との圧着部に予圧力を付加した状態で、前記ポンプ本体に形成されたかしめ部により前記ポンプ本体に固定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３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記シリンダは、前記接触面の側に形成された大径部と、前記大径部に対して前記接触面とは反対側に形成された小径部と、を有し、
   前記大径部と前記小径部との間の段差面が、前記ポンプ本体に圧入されたリング状部材によって前記ポンプ本体に固定されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。

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