JP2019100190A - High-pressure fuel supply pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧燃料供給ポンプについて特にリリーフ弁機構を備えたものに関する。 The present invention relates to a high pressure fuel supply pump, and more particularly to a high pressure fuel supply pump provided with a relief valve mechanism.
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2009−114868号公報がある。この高圧燃料供給ポンプのリリーフ弁構造は、高圧側から低圧側へと流体を流す燃料通路内において、前記燃料通路内にあるハウジングと弁体押さえの隙間をしぼり効果を有するように構成されている。これより、前記弁体押さえの前記高圧側、および前記低圧側に発生する差圧により、開弁方向へ大きくストロークさせ、高圧配管の圧力を速やかに低下することができる。 In a direct injection type in which fuel is directly injected into the combustion chamber among internal combustion engines such as automobiles, a high pressure fuel supply pump for increasing the pressure of the fuel is widely used. As background art of this high-pressure fuel supply pump, there is JP-A-2009-114868. The relief valve structure of the high pressure fuel supply pump is configured to have a squeezing effect between the housing in the fuel passage and the valve presser in the fuel passage in which the fluid flows from the high pressure side to the low pressure side. . As a result, the pressure in the high-pressure piping can be rapidly reduced by causing the stroke in the valve-opening direction to be largely stroked by the differential pressure generated on the high pressure side and the low pressure side of the valve body presser.
高圧燃料供給ポンプのリリーフ弁においては、直接噴射インジェクタの故障時などにコモンレール内の圧力が異常に上昇した場合に、弁を開弁することで高圧配管内の圧力を逃がす役割を持つ。一方高圧燃料供給ポンプが正常に作動している場合においては、リリーフ弁の開弁は流量低下を引き起こし、ポンプの圧送効率が低下してしまうため、リリーフ弁が開弁しないことが望ましい。リリーフ弁を開弁させないためには、リリーフ弁の開弁圧を高く設定する必要があるが、開弁圧を高く設定するとポンプ異常時の過渡的圧力が上昇する。従来の構造では、高圧燃料供給ポンプの1吐出毎にリリーフ弁は開閉弁動作を繰り返すため、過渡的圧力上昇が繰り返し発生し、疲労強度観点で高圧配管の剛性を上げる必要があった。 The relief valve of the high-pressure fuel supply pump has a role of releasing the pressure in the high-pressure pipe by opening the valve when the pressure in the common rail rises abnormally, for example, when the direct injector fails. On the other hand, when the high pressure fuel supply pump is operating normally, it is desirable that the relief valve does not open because the relief valve causes the flow rate to decrease and the pumping efficiency of the pump decreases. In order not to open the relief valve, it is necessary to set the opening pressure of the relief valve high. However, when the opening pressure is set high, the transient pressure at the time of pump failure increases. In the conventional structure, since the relief valve repeats the on-off valve operation every discharge of the high pressure fuel supply pump, a transient pressure rise repeatedly occurs, and it is necessary to increase the rigidity of the high pressure pipe from the viewpoint of fatigue strength.
そこで本発明の目的は、過渡的圧力上昇の発生回数を低減させるリリーフ弁構造を有した高圧燃料供給ポンプを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a high pressure fuel supply pump having a relief valve structure that reduces the number of occurrences of transient pressure rise.
上記した課題を解決するために本発明は、加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、前記吐出通路と前記加圧室とを繋ぐ、又は前記吐出通路と前記加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、前記リリーフ通路に設けられた第一リリーフシートと、前記第一リリーフシートよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられた第二リリーフシートと、前記第一リリーフシートを開閉する第一リリーフ弁と、前記第一リリーフ弁を保持する第一リリーフ弁ホルダと、前記第一リリーフ弁ホルダを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第一リリーフばねと、前記第一リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第一ばね止めと、前記第一ばね止めよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられ、前記第二リリーフシートを開閉する第二リリーフ弁として動作する第二可動シートと、前記第二可動シートを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第二リリーフばねと、前記第二リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第二ばね止めと、を有し、前記第二可動シートは前記第一ばね止めと一体となって動作するように構成された、ことを特徴とする。 In order to solve the problems described above, the present invention connects a discharge passage for discharging fuel pressurized in a pressure chamber, the discharge passage and the pressure chamber, or the discharge passage and the pressure chamber. A relief passage connecting the suction passage, a first relief sheet provided in the relief passage, a second relief sheet provided downstream of the first relief sheet in the relief passage, and the first relief sheet , A first relief valve holder for holding the first relief valve, and a first relief spring for biasing the first relief valve holder from the downstream side to the upstream side of the relief passage A first spring stopper abutting on the downstream side of the relief passage of the first relief spring, and a downstream side of the relief passage with respect to the first spring stopper; A second movable seat operating as a second relief valve for opening and closing the second relief sheet, a second relief spring biasing the second movable seat from the downstream side to the upstream side in the relief passage, and And a second spring stop abutting on the downstream side of the relief passage of the two relief springs, wherein the second movable sheet is configured to operate integrally with the first spring stop. I assume.
上記のように構成した本発明によれば、異常時のリリーフ弁開弁により発生する過渡的圧力上昇回数を低減することができる。 According to the present invention configured as described above, it is possible to reduce the number of transient pressure increases caused by the opening of the relief valve at the time of abnormality.
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。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the description of the embodiments below.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1を用いてシステムの構成と動作を説明する。図1は、本発明の実施例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。 The configuration and operation of the system will be described using FIG. FIG. 1 is a view showing the overall configuration of a system including a high pressure fuel supply pump according to an embodiment of the present invention.
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」ともいう。)1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1に一体に組み込まれていることを示す。
A portion surrounded by a broken line shows a high pressure fuel supply pump (hereinafter also referred to as "high pressure pump") 1, and the mechanism and parts shown in the broken line are integrally incorporated into the
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を通して高圧ポンプ(ポンプボディ)1の吸入ジョイント51に送られる。吸入ジョイント51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。
The fuel of the
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および吸入弁体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1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。
The
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。
The biasing force of the
The biasing force of the
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1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。
On the other hand, when the
以下、高圧ポンプ1の動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the
プランジャ2の下端に当接するように配置されたカム(不図示)の回転により、プランジャ2が図1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。
When the
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。
When the
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。
In the compression stroke, the volume of the
この状態で、エンジンコントロールユニット27(以下、「ECU」ともいう。)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、アンカー305は図1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。
In this state, when a control signal from the engine control unit 27 (hereinafter, also referred to as “ECU”) is applied to the
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。燃料吐出口12を構成する吐出ジョイント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。
When the
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。
That is, the compression stroke (the rising stroke from the lower start point to the upper start point) of the
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。
On the other hand, if the timing for energizing the
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。
The energization timing of the
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(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、燃料吐出口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。
A
かくして、吸入ジョイント51に導かれた燃料は高圧ポンプ1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。
Thus, the fuel introduced to the suction joint 51 is pressurized to a high pressure by the reciprocating motion of the
コモンレール23には、直接噴射用インジェクタ24(以下、「直噴インジェクタ」ともいう。)および圧力センサ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。
Direct injectors 24 (hereinafter also referred to as “direct injectors”) and
高圧ポンプ1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。吐出通路110は加圧室11で加圧された燃料を吐出する。なお、リリーフ通路(戻し通路)101は、吐出通路110と加圧室11とを繋ぐように構成されているが、加圧室11ではなく、吐出通路110と吸入通路(吸入ジョイント51または吸入通路10b)とを繋ぐように構成しても良い。リリーフ通路101には、リリーフ弁機構100内にリリーフ弁103(図2の参考例参照)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。
The
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(図2の参考例参照)により、リリーフシート104(図2の参考例参照)に押付けられている。
The
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。
When an abnormal high pressure is generated in the
次に、図8、図9及び図10を用いて本実施例の燃料供給ポンプについて説明する。図8は、本実施例の燃料供給ポンプについて、プランジャの中心軸方向に平行な断面を示す断面図である。図9は、本実施例の燃料供給ポンプの上方から見た水平方向の断面図である。図10は、本実施例の燃料供給ポンプの図8とは異なる方向から見た断面図である。 Next, the fuel supply pump of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cross section parallel to the central axis direction of the plunger in the fuel supply pump of this embodiment. FIG. 9 is a horizontal sectional view of the fuel supply pump of the present embodiment as viewed from above. FIG. 10 is a cross-sectional view of the fuel supply pump of this embodiment as viewed from a direction different from that of FIG.
なお、図9においては吸入ジョイント51がボディ側面に設けられているが、本発明はこれに限定される訳でなく、吸入ジョイント51がダンパカバー14の上面に設けられた燃料供給ポンプにも適用可能である。吸入ジョイント51は、車両の燃料タンク20からの燃料を供給する低圧配管に接続されており、吸入ジョイント51の低圧燃料吸入口10aから流入した燃料はポンプボディ1の内部に形成された低圧流路を流れる。ポンプボディ1に構成される燃料通路の入口部には、ポンプボディ1に圧入された図示しない吸入フィルタが設けられ、吸入フィルタは燃料タンク20から低圧燃料吸入口10aまでの間に存在する異物が燃料供給ポンプ内に流入することを防ぐ。
Although the suction joint 51 is provided on the side surface of the body in FIG. 9, the present invention is not limited to this, and the invention is also applied to a fuel supply pump having the suction joint 51 provided on the upper surface of the
燃料は吸入ジョイント51からプランジャ軸方向上側に流れ、図8に示すダンパ上部10U、ダンパ下部10Lにより形成される低圧燃料室10に流れる。低圧燃料室10はポンプボディ1に取り付けられたダンパカバー14により覆われることで形成される。低圧燃料室10の圧力脈動低減機構9により圧力脈動が低減された燃料は吸入通路10dを介して電磁吸入弁機構300の吸入ポート30aに至る。電磁吸入弁機構300はポンプボディ1に形成された横穴に取り付けられ、所望の流量の燃料をポンプボディ1に形成された加圧室入口流路1aを介して加圧室11に供給する。シリンダヘッド90とポンプボディ1との間のシールのためにOリング61がポンプボディ1に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。
The fuel flows from the suction joint 51 upward in the axial direction of the plunger, and flows to the low
図8に示すように、ポンプボディ1にはプランジャ2の往復運動をガイドするためのシリンダ6が取り付けられている。シリンダ6はその外周側において、ポンプボディ1に圧入とかしめとにより固定される。シリンダ6の円筒状をなす圧入部の表面により、ポンプボディ1との隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないようシールしている。シリンダ6は、その上端面を軸方向にポンプボディ1の平面に接触させることで、ポンプボディ1とシリンダ6との円筒状の圧入部のシールに加え、二重のシール構造を構成する。
As shown in FIG. 8, a
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93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92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92に圧着されている。これによりカム93の回転運動に伴い、プランジャ2を上下に往復運動させることができる。
At the lower end of the
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がシリンダ6の図中下方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が摺動したとき、副室7aの燃料をシールし、内燃機関内部へ流入するのを防ぐ。同時にプランジャシール13は、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)がポンプボディ1の内部に流入するのを防止する。
Further, a
図9に示すようにポンプボディ1には電磁吸入弁機構300を取り付ける横孔と、プランジャ軸方向の同じ位置において、吐出弁機構8を取り付ける横穴と、さらにリリーフ弁機構100を取り付ける横穴、及び、吐出ジョイント12cを取り付ける横穴とが形成される。電磁吸入弁機構300を介して加圧室11で加圧された燃料は吐出弁機構8を介して吐出通路12bを流れ、吐出ジョイント12cの燃料吐出口12から吐出される。
As shown in FIG. 9, the
加圧室11の出口側に設けられた吐出弁機構8(図9、10)は、吐出弁シート8a、吐出弁シート8aと接離する吐出弁8b、吐出弁8bを吐出弁シート8aに向かって付勢する吐出弁ばね8c、吐出弁プラグ8d、吐出弁8bのストローク(移動距離)を決める吐出弁ストッパ8eから構成される。吐出弁プラグ8dとポンプボディ1とは溶接部401により接合される、この接合部は燃料が流れる内側空間と外部とを遮断している。また吐出弁シート8aはポンプボディ1に対し、圧入部402により接合される。
The discharge valve mechanism 8 (FIGS. 9 and 10) provided on the outlet side of the
加圧室11の燃料圧力と吐出弁室12aの燃料圧力とに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、吐出弁室12aの燃料圧力よりも大きくなった時に初めて、吐出弁8bは吐出弁ばね8cに逆らって開弁する。そして、加圧室11内の高圧燃料は吐出弁室12a、吐出通路12b、燃料吐出口12を経てコモンレール23へと吐出される。吐出弁8bは開弁した際、吐出弁ストッパ8eと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁8bのストロークは吐出弁ストッパ8eによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁8bの閉じ遅れにより、吐出弁室12aへ高圧吐出された燃料が、再び加圧室11内に逆流してしまうのを防止でき、燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁8bが開弁および閉弁動作を繰り返すときに、吐出弁8bがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ストッパ8eの外周面にて吐出弁8bをガイドしている。
In the state where there is no differential pressure between the fuel pressure of the
以上のように、加圧室11は、ポンプボディ1、電磁吸入弁機構300、プランジャ2、シリンダ6、吐出弁機構8にて構成される。また図9、図10に示すように、本実施例の燃料供給ポンプはポンプボディ1に設けられた取付けフランジ1bを用い内燃機関のシリンダヘッド90の平面に密着し、図示しない複数のボルトで固定される。
As described above, the
リリーフ弁機構100は、コモンレール23やその先の部材に何らかの問題が生じ、異常に高圧になった場合に作動するよう構成された弁であり、コモンレール23やその先の部材内の圧力が高くなった場合に開弁し、燃料を加圧室11または低圧通路(低圧燃料室10又は吸入通路10d等)に戻すという役割を有する。そのため、所定の圧力以下では閉弁状態を維持する必要があり、高圧に対抗するために非常に強力なばね204を有している。
The
図11を用いて電磁吸入弁機構300について説明する。図11は本実施例の電磁吸入弁機構について、吸入弁の駆動方向に平行な断面を示す拡大断面図であり、吸入弁が開弁した状態を示す断面図である。
The electromagnetic
無通電状態では、強力なロッド付勢ばね40によって、吸入弁30が開弁方向に稼働するためにノーマルオープン式となっている。ECU27からの制御信号が電磁吸入弁機構300に印加されると、電磁コイル308には端子46を介して電流が流れる。電磁コイル308に電流が流れることにより、磁気吸引面Sにおいてアンカー305が磁性コア39の磁気吸引力により閉弁方向に引き寄せられる。ロッド付勢ばね40は磁性コア39に形成された凹み部に配置されるとともにフランジ部35aを付勢する。フランジ部35aはロッド付勢ばね40と反対側でアンカー305の凹み部と係合する。
In the non-energized state, the strong
磁性コア39は電磁コイル308が配置された電磁コイル室を覆う蓋部材44と接触するように構成される。アンカー305が磁性コア39に吸引されて移動する際に、ロッド35のフランジ部35aとが係合してアンカー305とともにロッド35が閉弁方向に移動する。アンカー305と吸入弁30との間には、アンカー305を閉弁方向に付勢する閉弁付勢ばね41と、ロッド35を開閉弁方向にガイドするロッドガイド部材37と、が配置される。ロッドガイド部材37は閉弁付勢ばね41のばね座37bを構成する。また、ロッドガイド部材37には燃料通路37aが設けられており、アンカー305が配置された空間への燃料の流入出を可能にしている。
The
アンカー305、閉弁付勢ばね41及びロッド35等はポンプボディ1に固定された電磁吸入弁機構ハウジング38に内包されている。また、磁性コア39、ロッド付勢ばね40、電磁コイル308及びロッドガイド部材37等は電磁吸入弁機構ハウジング38に保持されている。なお、ロッドガイド部材37は、電磁吸入弁機構ハウジング38に対して、磁性コア39及び電磁コイル308とは反対側に取り付けられており、吸入弁30、吸入弁付勢ばね33及びストッパ32を内包する。
The
ロッド35の磁性コア39とは反対側には吸入弁30、吸入弁付勢ばね33及びストッパ32を備える。吸入弁30には、加圧室11側に突出して吸入弁付勢ばね33によりガイドされるガイド部30bが形成される。吸入弁30はロッド35の移動に伴って弁体ストローク30eの隙間の分だけ開弁方向(弁座31aから離れる方向)に移動することにより開弁状態となり、吸入通路10dから加圧室11に燃料が供給される。ガイド部30bは、電磁吸入弁機構300のハウジング(ロッドガイド部材37)内部に圧入されて固定されたストッパ32に衝突することにより動きを停止する。ロッド35と吸入弁30とは別体で独立した構造である。吸入弁30は吸入側に配置された弁座部材31の弁座31aに接触することで加圧室11への流路を閉じ、また弁座31aから離れることで加圧室11への流路を開くように構成される。
On the opposite side of the
低圧燃料室10には燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が吸入配管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。また、圧力脈動低減機構9の上下にはそれぞれ、間隔を持ってダンパ上部10U、ダンパ下部10Lが設けられている。一度、加圧室11に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁30を通して吸入通路10dへと戻される場合、吸入通路10dへ戻された燃料により低圧燃料室10には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室10に設けた圧力脈動低減機構9は、波板状の2枚の円盤型金属板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イアフラムダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。9aは金属ダンパをポンプボディ1の内周部に固定するための取付け金具であり、燃料通路上に設置されるため、ダンパとの支持部を全周では無く、一部とし前記取付け金具9aの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。
The low
プランジャ2は、大径部2aと小径部2bとを有し、プランジャ2の往復運動によって副室7aの体積は増減する。副室7aは燃料通路10e(図10参照)により低圧燃料室10と連通している。プランジャ2の下降時は、副室7aから低圧燃料室10へ、上昇時は、低圧燃料室10から副室7aへと燃料の流れが発生する。
The
このことにより、ポンプの吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、燃料供給ポンプ内部で発生する圧力脈動を低減する機能を有している。 As a result, the fuel flow rate into and out of the pump in the suction stroke or return stroke of the pump can be reduced, and the pressure pulsation generated inside the fuel supply pump can be reduced.
図2は参考例におけるリリーフ弁機構100内のリリーフシート104の詳細断面拡大図である。
FIG. 2 is a detailed cross-sectional enlarged view of the
リリーフ弁103はシート性の観点からボール弁が望ましく、リリーフ弁103とリリーフばね102の間には、リリーフ弁ホルダ107が設置されている。リリーフ弁ホルダ107は、ばねの押付力をリリーフ弁103に伝達し、リリーフ弁103を保持する役割を果たす。
The
リリーフシート104およびリリーフ弁ホルダ107のリリーフ弁103と当接する部位には、リリーフ弁103を保持するための円錐上の凹み形状を有している。リリーフ弁103のリフト量は、リリーフ弁103の前後差圧の状態で決定するため、流体力学上リフト量の計算が可能である。リリーフシート平坦部からリリーフ弁下端までの距離L(図2参照)をリフト量以上に設定しておくことで、リリーフ弁103のリリーフシート104からの脱落を防止している。
The
リリーフ弁103は、コモンレール23内の圧力が規定の圧力以上になると、リリーフ弁103がリリーフシート104から離れ、開弁するように設定している。この時の規定の圧力を開弁圧Psとする。
The
図3は図2の参考例における圧力挙動を示す図である。 FIG. 3 is a view showing pressure behavior in the reference example of FIG.
プランジャ2のリフト上昇に伴い、高圧ポンプ1は流量吐出する。吐出工程はプランジャ2が上死点に達して終了する。即ち、高圧ポンプ1はプランジャ2のプランジャリフトの周期に応じて、吐出有無を繰り返す。本吐出工程に伴い、コモンレール23内の圧力は上昇する。コモンレール23内の圧力が前述の開弁圧Psを超えると、リリーフ弁103は開弁動作を開始する。リリーフ弁103が開弁すると、コモンレール23内の流量がリリーフ弁103を通過して下流側に流れるので、コモンレール23内の圧力はリリーフ弁103の開弁動作に伴い低下する。
As the lift of the
この時、リリーフ弁103の開弁動作には所定の応答遅れ生じるため、開弁動作開始前後で開弁圧Psよりも高い過渡的圧力Pdが発生する。参考例の構造では図3に示す通り、プランジャリフトの周期の1サイクル毎に発生しリリーフ弁103が開閉弁動作を繰り返すため、前記過渡的圧力Pdもプランジャリフトの周期の1サイクル毎に発生する。
At this time, since a predetermined response delay occurs in the valve opening operation of the
一方、コモンレール23には圧力に比例した応力が発生する。そのため、コモンレール23は過渡的圧力Pdが複数回発生しても耐えられるだけの疲労強度を有する必要があり、大型化およびコストアップするという課題がある。
On the other hand, a stress proportional to the pressure is generated in the
以下に本発明の実施例1についてさらに説明する。 The first embodiment of the present invention will be further described below.
本発明の実施例1におけるリリーフ弁機構100の構造を図4および図5に示す。図5(a)および図5(b)では、図4と同じ構成について、一部参照番号の記載を省略している。また、図4および図5においては、説明を容易にするために、図の寸法は実寸と異なり必要部位を誇張している。また、リリーフ通路(戻し通路)101は、吐出通路110と加圧室11とを繋ぐように構成しても良いし、加圧室11ではなく、吐出通路110と吸入通路(吸入ジョイント51または吸入通路10b)とを繋ぐように構成しても良い。以下では、リリーフ通路(戻し通路)101で、吐出通路110と吸入通路10bを繋ぐものとする。図4の各構成はステンレスで形成しても良いし、他の材料を用いても良い。
The structure of the
第一リリーフシート104aの円錐形状シート面111は球状の第一リリーフ弁103aと当接すると直径φd1の円状のシート部113を形成し、当接している間は燃料の流通を阻止する。第一リリーフ弁103aは第一リリーフ弁ホルダ107aを介し、第一リリーフばね102aの一端により第一リリーフシート104aへ押し付けられている。
When the conically shaped
第一リリーフばね102aの他端は第一ばね止め108aにより保持されている。第一ばね止め108aはピン109の一端に、第二可動シート103bはピン109の他端に、共に圧入・固定されており、第一ばね止め108aと第二可動シート103bとは一体化して動作する。第二可動シート103bは第二リリーフ弁としての役割を果たす。第二可動シート103bは第二リリーフシート104bと当接すると、円環状のシート部114を形成する。本実施例では、第二可動シート103bと第一ばね止め108aとを同一形状にしている。このようにすることで、同一形状部品で兼用することができ、コストを低減することができる。尚、第二可動シート103bと第一ばね止め108aとは異なる形状であっても良い。
The other end of the
第二リリーフシート104bは第一リリーフシート104aに圧入・固定されている。第二リリーフばね102bの一端には第二可動シート103bが備えられ、第二リリーフばね102bの他端には第二ばね止め108bが備えられている。第二ばね止め108bは第一リリーフシート104aに圧入・固定されている。
The
高圧側となる吐出通路110の燃圧が上がると、低圧側となる第一リリーフ弁内部112aと高圧側となる吐出通路110との圧力差ΔP1による荷重F1が、第一リリーフ弁103aにかかり、その荷重F1が第一リリーフばね102aのばね荷重Fsp1を超える(F1>Fsp1)と、第一リリーフ弁103aが開く。荷重F1はシート部113の面積と燃圧をかけ合わせて算出でき、以下の式(1)で示される。*は乗算を示す演算子である。
When the fuel pressure in the
第一リリーフ弁103aおよび第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)が共に閉弁状態において、第一リリーフばね102aのばね荷重Fsp1は第二リリーフばね102bのばね荷重FsP2よりも低く(Fsp1<FsP2)設定されている。そのため、図5(a)に示すように第一リリーフ弁103aが開弁を開始しても第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)は開いていない。
When both the
第一リリーフ弁103が開弁すると、第一リリーフ弁内部112aの燃圧が上がる。この時、第二可動シート103bには第一ばね止め108aを介した第一リリーフばね102aによる荷重F1がかかっている。さらに第二可動シート103bには低圧側となる第二リリーフ弁内部112bと、それより相対的に高圧側となる第一リリーフ弁内部112aとの圧力差ΔP2による荷重Fpがかかり、合わせた荷重F2が第二リリーフばね102bのばね荷重を超える(F2>FsP2)と、図5(b)に示すように第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)が開弁する。第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)の受圧部であるシート部114の直径をφd2とすると、以下の式(2)で示される。
When the
なお、第一リリーフ弁103aが開弁する前の第一リリーフ弁内部112a、および、第二リリーフ弁内部112b内の圧力は低圧側となる吸入通路10bと同じ圧力になるように組みつけられている。そのため、第一リリーフ弁103aの規定の開弁圧Ps1は、図3に示した参考例の開弁圧Psと同じである。
The pressure in the first relief valve interior 112a before the
ここで、第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)と第一リリーフばね止め108aは一体となって動作するため、第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)が開弁により動いたリフト量(図5(b)に示すx2)だけ第一リリーフばね止め108aも低圧側へずれる。リフト量x2は第二リリーフばね102bのバネ定数をk2とすると、以下の式(3)で示される。
Here, since the second
すると第一リリーフばね102aのばね荷重が低減し、前記最初に第一リリーフ弁103aが開いた圧力よりも低い圧力まで開弁し続ける効果を得られる。つまり、第一リリーフばね102aのばね定数をk1、第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)が開いた後の第一リリーフばね102aのばね荷重をFsp1’ とすると、式(3)も利用して、以下の式(4)で示される。
Then, the spring load of the
式(4)で示されるように第一リリーフ弁103aのばね荷重が低減できる効果を得られる。
The effect of reducing the spring load of the
第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)のシート部114の直径φd2は、シート部113の直系φd1よりも大きく、第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)はΔP2が小さくても開きやすい構成となっている。また、第一リリーフばね102aのばね定数k1は第二リリーフばね102bのバネ定数k2よりも大きく設定されている。これらは、第二可動シート103b(すなわち第二リリーフ弁)はΔP2がΔP1より十分小さくても開弁を維持できる効果を得るためである。上記の構造をとることで、第一リリーフ弁103aにおける規定の開弁圧Ps1に対し、再度燃圧が下がって第一リリーフ弁103aが再び閉じる閉弁圧Ps2を小さく(Ps1 > Ps2)することができる。
The diameter φd2 of the
本構造における圧力挙動を図6に示す。 The pressure behavior in this structure is shown in FIG.
高圧ポンプ1の流量吐出は図3に示した参考例と同様、プランジャ2のプランジャリフトの周期に応じて、吐出有無を繰り返す。第一リリーフ弁103aの開弁動作は前述の構造により、規定の開弁圧Ps1に達すると開弁する。その後、規定の開弁圧Ps1より小さい閉弁圧Ps2になるまで開弁を維持し、コモンレール23の圧力が閉弁圧Ps2と等しくなると閉弁する。その後、高圧ポンプ1の流量吐出によりコモンレール23の圧力は上がるが、再び既定の開弁圧Ps1に達するには複数回の流量吐出を要する。図6では説明のため、2回目の流量吐出で再び既定の開弁圧Ps1を超え、第一リリーフ弁103aが開弁している。閉弁圧Ps2が低いほど再び既定の開弁圧Ps1に到達するまでに必要な吐出回数Ntは増加し、コモンレール23の圧力過渡的応力Pdに達する回数Npdは1/Ntに比例するため、大幅に減少する。このため、参考例の構造よりも高圧配管の剛性を下げられ、肉厚の低減による省スペースやコスト低減ができる。
The flow rate discharge of the
なお、本実施形態の高圧燃料供給ポンプは、少なくとも吐出通路110、リリーフ通路101、第一リリーフシート104a、第二リリーフシート104b、第一リリーフ弁103a、第一リリーフ弁ホルダ107a、第一リリーフばね102a、第一ばね止め108a、第二可動シート103b、第二リリーフばね102b、第二ばね止め108bを有する。吐出通路110は、加圧室11で加圧された燃料を吐出する。リリーフ通路101は、吐出通路110と加圧室11とを繋ぐ、又は吐出通路110と加圧室11の吸入通路10bとを繋ぐ。第一リリーフシート104aは、リリーフ通路101に設けられる。第二リリーフシート104bは、第一リリーフシート104aよりもリリーフ通路101における下流側に設けられる。第一リリーフ弁103aは、第一リリーフシート104aを開閉する。第一リリーフ弁ホルダ107aは、第一リリーフ弁103aを保持する。第一リリーフばね102aは、第一リリーフ弁ホルダ107aをリリーフ通路101における下流側から上流側に向けて付勢する。第一ばね止め108aは、第一リリーフばね102aのリリーフ通路101における下流側に当接する。第二可動シート103bは、第一ばね止め108aよりもリリーフ通路101における下流側に設けられ、第二リリーフシート104bを開閉する第二リリーフ弁として動作する。第二リリーフばね102bは、第二可動シート103bをリリーフ通路101における下流側から上流側に向けて付勢する。第二ばね止め108bは、第二リリーフばね102bのリリーフ通路101における下流側に当接する。第二可動シート103bは第一ばね止め108aと一体となって動作する。
The high-pressure fuel supply pump of this embodiment includes at least the
本発明の実施例2について説明する。この実施例2では、図1および図4と同様の構成であり、図4の第一リリーフばね102aの代わりに皿ばね102cを用いている。
A second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the configuration is the same as in FIGS. 1 and 4, and a
本発明の実施例2におけるリリーフ弁機構100の構造を図7に示す。図7(a)は実施例2のリリーフシートの詳細断面図である。図7(b)は、図7(a)の皿ばね102cの斜視図である。
The structure of the
実施例2においては、ばね定数k1をk2に対して十分に大きくするために第一リリーフばね102aを図7(a)に示すように中空テーパ状の皿ばね102cとした構造である。図7(b)に皿ばね102cの斜視図を示す。
In the second embodiment, in order to make the spring constant k1 sufficiently larger than k2, the
これにより、本実施例2によれば、実施例1以上の効果を得ることができる。また、実施例1より小型で省スペース化も図れる。 Thereby, according to the present Example 2, the effect of Example 1 or more can be acquired. In addition, it is possible to achieve a smaller size and a smaller space than the first embodiment.
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、必ずしも説明した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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各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。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, with respect to a part of the configuration of each embodiment, it is possible to add, delete, and replace other configurations.
1…高圧燃料供給ポンプ、2…プランジャ、8…吐出弁機構、9…圧力脈動低減機構、51…吸入ジョイント、10b…吸入通路、11…加圧室、12…燃料吐出口、20…燃料タンク、23…コモンレール、24…直噴インジェクタ、26…圧力センサ、27…ECU、30…電磁吸入弁、100…リリーフ弁機構、101…リリーフ通路、102…リリーフばね、103…リリーフ弁、104…リリーフシート、107…リリーフ弁ホルダ、110…吐出通路、301…吸入弁体、303…アンカーばね、304…弁ばね、305…アンカー、308…電磁コイル、102a…第一リリーフばね、103a…第一リリーフ弁、104a…第一リリーフシート、107a…第一リリーフ弁ホルダ、108a…第一ばね止め、109…ピン、111…円錐形状シート面、102b…第二リリーフばね、103b…第二可動シート、104b…第二リリーフシート、108b…第二ばね止め。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記吐出通路と前記加圧室とを繋ぐ、又は前記吐出通路と前記加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、
前記リリーフ通路に設けられた第一リリーフシートと、
前記第一リリーフシートよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられた第二リリーフシートと、
前記第一リリーフシートを開閉する第一リリーフ弁と、
前記第一リリーフ弁を保持する第一リリーフ弁ホルダと、
前記第一リリーフ弁ホルダを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第一リリーフばねと、
前記第一リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第一ばね止めと、
前記第一ばね止めよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられ、前記第二リリーフシートを開閉する第二リリーフ弁として動作する第二可動シートと、
前記第二可動シートを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第二リリーフばねと、
前記第二リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第二ばね止めと、
を有し、
前記第二可動シートは前記第一ばね止めと一体となって動作するように構成された、
高圧燃料供給ポンプ。 A discharge passage for discharging the fuel pressurized by the pressure chamber;
A relief passage which connects the discharge passage and the pressure chamber, or which connects the discharge passage and a suction passage of the pressure chamber;
A first relief sheet provided in the relief passage;
A second relief sheet provided downstream of the first relief sheet in the relief passage;
A first relief valve for opening and closing the first relief seat;
A first relief valve holder for holding the first relief valve;
A first relief spring for biasing the first relief valve holder from the downstream side to the upstream side of the relief passage;
A first spring stopper abutting on the downstream side of the relief passage of the first relief spring;
A second movable sheet provided on the downstream side of the relief passage with respect to the first spring stop and operating as a second relief valve for opening and closing the second relief sheet;
A second relief spring for biasing the second movable sheet from the downstream side to the upstream side in the relief passage;
A second spring stopper abutting on the downstream side of the relief passage of the second relief spring;
Have
The second movable sheet is configured to operate integrally with the first spring stop,
High pressure fuel supply pump.
前記第二リリーフ弁のシート部の直径φd2は、前記第一リリーフ弁のシート部の直径φd1よりも大きく構成された、
高圧燃料供給ポンプ。 In the high pressure fuel supply pump according to claim 1,
The diameter φd2 of the seat portion of the second relief valve is larger than the diameter φd1 of the seat portion of the first relief valve.
High pressure fuel supply pump.
前記第一リリーフばねのばね定数k1は前記第二リリーフばねのバネ定数k2よりも大きく構成された、
高圧燃料供給ポンプ。 In the high pressure fuel supply pump according to claim 1,
The spring constant k1 of the first relief spring is configured to be larger than the spring constant k2 of the second relief spring.
High pressure fuel supply pump.
前記第一リリーフばねを、中空テーパ状の皿ばねとした、
高圧燃料供給ポンプ。 In the high pressure fuel supply pump according to claim 1,
The first relief spring is a hollow tapered disc spring,
High pressure fuel supply pump.
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