JP2023071061A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダを支持する固定部の疲労破壊を抑制することができる燃料ポンプを供給する。【解決手段】本発明の高圧燃料供給ポンプ１００は、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ガイド孔６ａが軸方向に延びるシリンダ６と、シリンダ６が圧入される第３室１ｃ（シリンダ挿入孔）と、第３室１ｃに連通し、プランジャ２の往復運動により容積が増減する加圧室１１とを有するポンプボディ１とを備える。ポンプボディ１は、第３室１ｃの開口部から突出してシリンダ６を支持する固定部１ｘを有する。そして、シリンダ６におけるポンプボディ１の固定部１ｘに接触する面は、滑らかに連続する面に形成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、燃料を高圧にしてエンジンに供給する燃料ポンプに関する。

燃料ポンプとしては、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された高圧燃料供給ポンプは、ハウジングと、吸入弁と、吐出弁とリリーフ弁とを備えている。ボディの内部には、段付きの筒型状の空間が形成されている。段付きの筒型状の空間は、プランジャを摺動自在に保持するシリンダを収容するとともに加圧室を形成する。吸入弁は、電磁ソレノイドに電流を供給しない状態で開弁し、電磁ソレノイドに電流を供給すると、開弁して加圧室に燃料を吸入する。

段付きの筒型状の空間は、ボディの下面に開口している。その開口部には、シリンダ外周側から内周側にかけて突出した固定部が設けられている。シリンダは、固定部に支持されることにより、ボディに固定されている。

加圧室内の燃料の圧力が高まると、シリンダを加圧室と反対側へ押圧する加重が発生する。しかし、シリンダは、固定部に支持されているため、所定位置（固定された位置）から移動しない。

特開２０１９－９０４２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている高圧燃料供給ポンプは、固定部におけるシリンダに接触する接触部分に発生する応力が所定値を超えると、接触部分が疲労破壊を起こして固定部が破損してしまうことがある。

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、シリンダを支持する固定部の疲労破壊を抑制することができる燃料ポンプを供給することにある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の燃料ポンプは、往復運動するプランジャと、プランジャの往復運動をガイドするガイド孔が軸方向に延びるシリンダと、シリンダが圧入されるシリンダ挿入孔と、シリンダ挿入孔に連通し、プランジャの往復運動により容積が増減する加圧室とを有するポンプボディを備える。ポンプボディは、シリンダ挿入孔の開口部から突出してシリンダを支持する固定部を有する。そして、シリンダにおけるポンプボディの固定部に接触する面は、滑らかに連続する面に形成されている。

上記構成の燃料ポンプによれば、シリンダを支持する固定部の疲労破壊を抑制することができる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの縦断面図（その１）である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの縦断面図（その２）である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの上方から見た水平方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの縦断面図（その３）である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプのポンプボディに設けた固定部とシリンダとのカシメ前の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプのポンプボディに設けた固定部とシリンダとのカシメ後の拡大図である。

１.実施形態
以下、本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプについて説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

［燃料供給システム］
次に、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ（燃料ポンプ）を用いた燃料供給システムについて、図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。

図１に示すように、燃料供給システムは、高圧燃料供給ポンプ（燃料ポンプ）１００と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０１と、燃料タンク１０３と、コモンレール１０６と、複数のインジェクタ１０７とを備えている。高圧燃料供給ポンプ１００の部品は、ポンプボディ１に一体に組み込まれている。

燃料タンク１０３の燃料は、ＥＣＵ１０１からの信号に基づいて駆動するフィードポンプ１０２によって汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、不図示のプレッシャレギュレータにより適切な圧力に加圧され、低圧配管１０４を通して高圧燃料供給ポンプ１００の低圧燃料吸入口５１に送られる。

高圧燃料供給ポンプ１００は、燃料タンク１０３から供給された燃料を加圧して、コモンレール１０６に圧送する。コモンレール１０６には、複数のインジェクタ１０７と、燃料圧力センサ１０５が装着されている。複数のインジェクタ１０７は、気筒（燃焼室）数にあわせて装着されており、ＥＣＵ１０１から出力される駆動電流に従って燃料を噴射する。本実施形態の燃料供給システムは、インジェクタ１０７がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムである。

燃料圧力センサ１０５は、検出した圧力データをＥＣＵ１０１に出力する。ＥＣＵ１０１は、各種センサから得られるエンジン状態量（例えばクランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等）に基づいて適切な噴射燃料量（目標噴射燃料長）や適切な燃料圧力（目標燃料圧力）等を演算する。

また、ＥＣＵ１０１は、燃料圧力（目標燃料圧力）等の演算結果に基づいて、高圧燃料供給ポンプ１００や複数のインジェクタ１０７の駆動を制御する。すなわち、ＥＣＵ１０１は、高圧燃料供給ポンプ１００を制御するポンプ制御部と、インジェクタ１０７を制御するインジェクタ制御部を有する。

高圧燃料供給ポンプ１００は、圧力脈動低減機構９と、容量可変機構である電磁吸入弁機構３と、リリーフ弁機構４（図２参照）と、吐出弁機構８とを有している。低圧燃料吸入口５１から流入した燃料は、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｂを介して電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１ｂに到達する。

電磁吸入弁機構３に流入した燃料は、弁部３２を通過し、ポンプボディ１に形成された吸入通路１ｄを流れた後に加圧室１１に流入する。加圧室１１には、プランジャ２が往復動可能に挿入されている。プランジャ２は、エンジンのカム９１（図２参照）により動力が伝えられて往復動する。

加圧室１１では、プランジャ２の下降行程において電磁吸入弁機構３から燃料が吸入され、上昇行程において燃料が加圧される。加圧室１１の燃料圧力が所定値を超えると、吐出弁機構８が開弁し、高圧燃料が吐出通路１２ａを経てコモンレール１０６へ圧送される。高圧燃料供給ポンプ１００による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構３の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構３の開閉は、ＥＣＵ１０１によって制御される。

［高圧燃料供給ポンプ］
次に、高圧燃料供給ポンプ１００の構成について、図２～図５を用いて説明する。
図２は、高圧燃料供給ポンプ１００の水平方向に直交する断面で見た縦断面図（その１）である。図３は、高圧燃料供給ポンプ１００の水平方向に直交する断面で見た縦断面図（その２）である。図４は、高圧燃料供給ポンプ１００の垂直方向に直交する断面で見た水平方向断面図である。また、図５は、高圧燃料供給ポンプ１００の水平方向に直交する断面で見た縦断面図（その３）である。

図２～図５に示すように、高圧燃料供給ポンプ１００のポンプボディ１は、略円柱状に形成されている。図２及び図３に示すように、ポンプボディ１は、内部に第１室１ａと、第２室１ｂと、第３室１ｃと、吸入通路１ｄが設けられている。また、ポンプボディ１は、燃料ポンプ取付け部９０に密着し、図示しない複数のボルト（ねじ）で固定されている。

第１室１ａは、ポンプボディ１に設けた円柱状の空間部であり、第１室１ａの中心線１Ａは、ポンプボディ１の中心線に一致している。この第１室１ａには、プランジャ２の一端部が挿入されており、プランジャ２は、第１室１ａ内を往復動する。第１室１ａとプランジャ２の一端は、加圧室１１を形成している。

第２室１ｂは、ポンプボディ１に設けた円柱状の空間部であり、第２室１ｂの中心線は、ポンプボディ１（第１室１ａ）の中心線に直交している。この第２室１ｂには、リリーフ弁機構４が配置される。なお、第２室１ｂの径は、第１室１ａの径よりも小さい。

また、第１室１ａと第２室１ｂは、円形の連通孔１ｅによって連通している。連通孔１ｅの径は、第１室１ａの径と同一であり、連通孔１ｅは、第１室１ａの一端を延長している。そして、連通孔１ｅの直径は、プランジャ２の外径よりも大きい。そして、連通孔１ｅの中心線は、第２室１ｂの中心線に直交している。

図３及び図５に示すように、連通孔１ｅの径は、第２室１ｂの径よりも大きい。そして、連通孔１ｅは、第２室１ｂの中心線に直交する断面において、第２室１ｂに向かうにつれて径を小さくするテーパー面１ｆを有している（図３参照）。これにより、第２室１ｂに配置されるリリーフ弁機構４を通過した燃料が、テーパー面１ｆを伝って円滑に加圧室１１に戻ることができる。

第３室１ｃは、ポンプボディ１に設けた円柱状の空間部であり、第１室１ａの他端に連続している。第３室１ｃの中心線は、第１室１ａの中心線１Ａ及びポンプボディ１の中心線に一致しており、第３室１ｃの径は、第１室１ａの径よりも大きい。この第３室１ｃには、プランジャ２の往復動をガイドするシリンダ６が配置されている。

シリンダ６は、筒状に形成されており、その外周側においてポンプボディ１の第３室１ｃに圧入されている。そして、シリンダ６の一端は、第３室１ｃの天面（第１室１ａと第３室１ｃとの間の段部）に当接している。プランジャ２は、シリンダ６の内周面に摺動可能に接触している。

シリンダ６は、第３室１ｃに圧入される圧入部６１ａを有している。圧入部６１ａは、シリンダ６の軸方向の中間部に設けられている。シリンダ６における圧入部６１ａよりも加圧室１１側の径は、圧入部６１ａの径よりも小さく設定されている。したがって、シリンダ６における圧入部６１ａよりも加圧室１１側と第３室１ｃとの間には、クリアランスが生じる。

ポンプボディ１には、シリンダ６の軸方向の略中央部に係合する固定部１ｘが設けられている。固定部１ｘは、塑性変形可能に形成されている。そして、固定部１ｘは、シリンダ６を上方（図２中の上方）へ押圧している。

燃料ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間には、シート部材の一具体例を示すＯリング９３が介在されている。このＯリング９３は、エンジンオイルが燃料ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間を通ってエンジン（内燃機関）の外部に漏れることを防止している。

プランジャ２の下端には、タペット９２が設けられている。タペット９２は、エンジンのカムシャフトに取り付けられたカム９１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。プランジャ２は、リテーナ１５を介してばね１６によりカム９１側に付勢されている。これにより、プランジャ２は、タペット９２に圧着されている。タペット９２は、カム９１の回転に伴って往復動する。プランジャ２は、タペット９２と一緒に往復動し、加圧室１１の容積を変化させる。

また、シリンダ６とリテーナ１５との間には、シールホルダ１７が配置されている。シールホルダ１７は、プランジャ２が挿入される筒状に形成されており、シリンダ６側である上端部に副室１７ａを有している。また、シールホルダ１７は、リテーナ１５側である下端部にプランジャシール１８を保持している。

プランジャシール１８は、プランジャ２の外周に摺動可能に接触しており、プランジャ２が往復動したとき、副室１７ａの燃料をシールし、副室１７ａの燃料がエンジン内部へ流入しないようにしている。また、プランジャシール１８は、エンジン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の内部に流入することを防止している。

図２において、プランジャ２は、上下方向に往復動する。プランジャ２が下降すると、加圧室１１の容積が拡大し、プランジャ２が上昇すると、加圧室１１の容積が減少する。すなわち、プランジャ２は、加圧室１１の容積を拡大及び縮小させる方向に往復動するように配置されている。

プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有している。プランジャ２が往復動すると、大径部２ａ及び小径部２ｂは、副室１７ａに位置する。したがって、副室１７ａの体積は、プランジャ２の往復動によって増減する。

副室１７ａは、燃料通路１０ｃ（図５参照）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１７ａから低圧燃料室１０へ燃料の流れが発生し、プランジャ２の上昇時は、低圧燃料室１０から副室１７ａへ燃料の流れが発生する。これにより、高圧燃料供給ポンプ１００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、高圧燃料供給ポンプ１００内部で発生する圧力脈動を低減することができる。

図３に示すように、高圧燃料供給ポンプ１００のポンプボディ１の上部には、低圧燃料室１０が設けられており、ポンプボディ１の側面部には、吸入ジョイント５が取り付けられている。吸入ジョイント５は、燃料タンク１０３（図１参照）から供給された燃料を通す低圧配管１０４に接続されている。燃料タンク１０３の燃料は、吸入ジョイント５からポンプボディ１の内部に供給される。

吸入ジョイント５は、低圧配管１０４に接続された低圧燃料吸入口５１と、低圧燃料吸入口５１に連通する吸入流路５２とを有している。吸入流路５２を通過した燃料は、ポンプボディ１の内部に設けられた吸入フィルタ５３を通過して低圧燃料室１０に供給される。吸入フィルタ５３は、燃料に存在する異物を除去し、高圧燃料供給ポンプ１００内に異物が進入することを防ぐ。

低圧燃料室１０には、低圧燃料流路１０ａと、吸入通路１０ｂ（図２参照）が設けられている。低圧燃料流路１０ａには、圧力脈動低減機構９が設けられている。加圧室１１に流入した燃料が再び開弁状態の電磁吸入弁機構３を通って吸入通路１０ｂへと戻されると、低圧燃料室１０に圧力脈動が発生する。圧力脈動低減機構９は、高圧燃料供給ポンプ１００内で発生した圧力脈動が低圧配管１０４へ波及することを低減する。

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イアフラムダンパで形成されている。圧力脈動低減機構９の金属ダイアフラムダンパは、膨張・収縮することで圧力脈動を吸収或いは低減する。

吸入通路１０ｂは、電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１ｂ（図２参照）に連通しており、低圧燃料流路１０ａを通った燃料は、吸入通路１０ｂを介して電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１ｂに到達する。

図２及び図４に示すように、電磁吸入弁機構３は、ポンプボディ１に形成された横穴に挿入されている。電磁吸入弁機構３は、ポンプボディ１に形成された横穴に圧入された吸入弁シート３１と、弁部３２と、ロッド３３と、ロッド付勢ばね３４と、電磁コイル３５と、アンカー３６とを有している。

吸入弁シート３１は、筒状に形成されており、内周部に着座部３１ａが設けられている。また、吸入弁シート３１には、外周部から内周部に到達する吸入ポート３１ｂが形成されている。この吸入ポート３１ｂは、上述した低圧燃料室１０における吸入通路１０ｂに連通している。

ポンプボディ１に形成された横穴には、吸入弁シート３１の着座部３１ａに対向するストッパ３７が配置されている。そして、ストッパ３７と着座部３１ａとの間には、弁部３２が配置されている。また、ストッパ３７と弁部３２との間には、弁付勢ばね３８が介在されている。弁付勢ばね３８は、弁部３２を着座部３１ａ側に付勢する。

弁部３２は、着座部３１ａに当接することにより、吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を閉鎖する。弁部３２が吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を閉鎖すると、電磁吸入弁機構３は、閉弁状態になる。一方、弁部３２は、ストッパ３７に当接することにより、吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を開放する。弁部３２が吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を開放すると、電磁吸入弁機構３は、開弁状態になる。

ロッド３３は、吸入弁シート３１の筒孔を貫通しており、一端が弁部３２に当接している。ロッド付勢ばね３４は、ロッド３３を介して弁部３２をストッパ３７側である開弁方向に付勢する。ロッド付勢ばね３４の一端は、ロッド３３の他端に係合しており、ロッド付勢ばね３４の他端は、ロッド付勢ばね３４を囲うように配置された磁性コア３９に係合している。

アンカー３６は、磁性コア３９の端面に対向している。また、アンカー３６は、ロッド３３の中間部に設けられたフランジに係合している。電磁コイル３５は、磁性コア３９の周りを一周するように配置されている。この電磁コイル３５には、端子部材４０が電気的に接続されており、端子部材４０を介して電流が流れる。

電磁コイル３５に電流が流れていない無通電状態において、ロッド３３がロッド付勢ばね３４による付勢力によって開弁方向に付勢され、弁部３２を開弁方向に押圧している。その結果、弁部３２が着座部３１ａから離れてストッパ３７に当接し、電磁吸入弁機構３が開弁状態になっている。すなわち、電磁吸入弁機構３は、無通電状態において開弁するノーマルオープン式となっている。

電磁吸入弁機構３の開弁状態において、吸入ポート３１ｂの燃料は、弁部３２と着座部３１ａとの間を通り、ストッパ３７の複数の燃料通過孔（不図示）及び吸入通路１ｄを通って加圧室１１に流入する。電磁吸入弁機構３の開弁状態では、弁部３２は、ストッパ３７と接触するため、弁部３２の開弁方向の位置が規制される。そして、電磁吸入弁機構３の開弁状態における弁部３２と着座部３１ａの間に存在する隙間は、弁部３２の可動範囲であり、これが開弁ストロークとなる。

電磁コイル３５に電流が流れると、アンカー３６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。その結果、アンカー３６は、ロッド付勢ばね３４の付勢力に抗して移動し、磁性コア３９に接触する。アンカー３６が磁性コア３９側である閉弁方向へ移動すると、アンカー３６が係合するロッド３３がアンカー３６と共に移動する。その結果、弁部３２は、開弁方向への付勢力から解放され、弁付勢ばね３８による付勢力により閉弁方向に移動する。そして、弁部３２が、吸入弁シート３１の着座部３１ａに接触すると、電磁吸入弁機構３が閉弁状態になる。

図４及び図５に示すように、吐出弁機構８は、加圧室１１の出口側（下流側）に接続されている。吐出弁機構８は、加圧室１１に連通する吐出弁シート８１と、吐出弁シート８１と接離する弁部８２と、弁部８２を吐出弁シート８１側へ付勢する吐出弁ばね８３と、弁部８２のストローク（移動距離）を決める吐出弁ストッパ８４を有している。

また、吐出弁機構８は、燃料の外部への漏洩を遮断するプラグ８５を有している。吐出弁ストッパ８４は、プラグ８５に圧入されている。プラグ８５は、溶接部８６で溶接によりポンプボディ１に接合されている。吐出弁機構８は、弁部８２によって開閉される吐出弁室通路８７に連通している。吐出弁室通路８７は、ポンプボディ１に形成されている。

ポンプボディ１には、第２室１ｂ（図２参照）に連通する横穴が設けられており、その横穴には、吐出ジョイント１２が挿入されている。吐出ジョイント１２は、ポンプボディ１の横穴及び吐出弁室通路８７に連通する上述の吐出通路１２ａと、吐出通路１２ａの一端である燃料吐出口１２ｂを有している。吐出ジョイント１２の燃料吐出口１２ｂは、コモンレール１０６に連通している。なお、吐出ジョイント１２は、溶接部１２ｃにより溶接でポンプボディ１に固定されている。

加圧室１１と吐出弁室通路８７の間に燃料圧力の差（燃料差圧）が無い状態では、弁部８２が、吐出弁ばね８３の付勢力により吐出弁シート８１に圧着される。その結果、吐出弁機構８は、閉弁状態となる。加圧室１１の燃料圧力が吐出弁室通路８７の燃料圧力よりも大きくなった場合に、弁部８２は、吐出弁ばね８３の付勢力に抗して移動する。その結果、吐出弁機構８は、開弁状態になる。

吐出弁機構８が開弁状態になると、加圧室１１内の（高圧の）燃料は、吐出弁機構８を通過し、吐出弁室８０（吐出弁室通路８７）に到達する。そして、吐出弁室通路８７に到達した燃料は、吐出ジョイント１２の燃料吐出口１２ｂを経てコモンレール１０６（図１参照）へ吐出される。以上のような構成により、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機能する。

図２に示すリリーフ弁機構４は、コモンレール１０６やその先の部材に何らかの問題が生じ、コモンレール１０６が予め定めた所定の圧力を超えて高圧になった場合に作動し、吐出通路１２ａ内の燃料を加圧室１１に戻すよう構成された弁である。このリリーフ弁機構４は、プランジャ２が往復動する方向（上下方向）において、吐出弁機構８（図５参照）よりも高い位置に配置されている。

リリーフ弁機構４は、リリーフばね４１と、リリーフ弁ホルダ４２と、リリーフ弁４３及びシート部材４４を有している。このリリーフ弁機構４は、吐出ジョイント１２から挿入され、第２室１ｂ（リリーフ弁室）に配置される。リリーフばね４１は、コイル状のばねである。リリーフばね４１の一端部は、ポンプボディ１（第２室１ｂの一端）に当接している。また、リリーフばね４１の他端部は、リリーフ弁ホルダ４２に当接している。リリーフ弁ホルダ４２は、リリーフ弁４３に係合している。リリーフ弁４３には、リリーフばね４１の付勢力がリリーフ弁ホルダ４２を介して作用する。

リリーフ弁４３は、リリーフばね４１の付勢力により押圧され、シート部材４４の燃料通路を塞いでいる。リリーフ弁４３（リリーフ弁ホルダ４２）の移動方向は、プランジャ２が往復動する方向に直交している。そして、リリーフ弁４３の中心線（リリーフ弁ホルダ４２の中心線）は、プランジャ２の中心線に直交している。

シート部材４４は、リリーフ弁４３に対向する燃料通路を有しており、燃料通路におけるリリーフ弁４３と反対側は、吐出通路１２ａに連通している。加圧室１１（上流側）とシート部材４４（下流側）との間における燃料の移動は、リリーフ弁４３がシート部材４４に接触（密着）して燃料通路を塞ぐことにより遮断される。

コモンレール１０６やその先の部材内の圧力が高くなると、シート部材４４側の燃料がリリーフ弁４３を押圧して、リリーフばね４１の付勢力に抗してリリーフ弁４３を移動させる。その結果、リリーフ弁４３が開弁し、吐出通路１２ａ内の燃料が、シート部材４４の燃料通路を通って加圧室１１に戻る。したがって、リリーフ弁４３を開弁させる圧力は、リリーフばね４１の付勢力によって決定される。

リリーフ弁機構４におけるリリーフ弁４３（リリーフ弁ホルダ４２）の移動方向は、上述の吐出弁機構８における弁部８２の移動方向と異なる。すなわち、吐出弁機構８における弁部８２の移動方向は、ポンプボディ１の第１径方向であり、リリーフ弁機構４におけるリリーフ弁４３の移動方向は、ポンプボディ１の第１径方向と異なる第２径方向である。これにより、吐出弁機構８とリリーフ弁機構４を上下方向において互いに重ならない位置に配置することができ、ポンプボディ１の内部のスペースを有効に活用して、ポンプボディ１の小型化を図ることができる。

［高圧燃料ポンプの動作］
次に、本実施形態に係る高圧燃料ポンプの動作について、図２、図４を用いて説明する。

図２において、プランジャ２が下降した場合に、電磁吸入弁機構３が開弁していると、吸入通路１ｄから加圧室１１に燃料が流入する。以下、プランジャ２が下降する行程を吸入行程と称する。一方、プランジャ２が上昇した場合に、電磁吸入弁機構３が閉弁していると、加圧室１１内の燃料は昇圧され、吐出弁機構８（図４参照）を通過してコモンレール１０６（図１参照）へ圧送される。以下、プランジャ２が上昇する工程を上昇行程と称する。

上述したように、上昇工程中に電磁吸入弁機構３が閉弁していれば、吸入行程中に加圧室１１に吸入された燃料が加圧され、コモンレール１０６側へ吐出される。一方、上昇工程中に電磁吸入弁機構３が開弁していれば、加圧室１１内の燃料は吸入通路１ｄ側へ押し戻され、コモンレール１０６側へ吐出されない。このように、高圧燃料供給ポンプ１００による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構３の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構３の開閉は、ＥＣＵ１０１によって制御される。

吸入行程では、加圧室１１の容積が増加し、加圧室１１内の燃料圧力が低下する。これにより、吸入ポート３１ｂと加圧室１１との間の流体差圧（以下、「弁部３２の前後の流体差圧」とする）が小さくなる。そして、弁部３２の前後の流体差圧よりもロッド付勢ばね３４の付勢力が大きくなると、ロッド３３が開弁方向に移動して、弁部３２が吸入弁シート３１の着座部３１ａから離れ、電磁吸入弁機構３が開弁状態になる。

電磁吸入弁機構３が開弁状態になると、吸入ポート３１ｂの燃料は、弁部３２と着座部３１ａとの間を通り、ストッパ３７の複数の燃料通過孔（不図示）を通って、吸入通路１ｄ又は供給用連通孔１ｇから加圧室１１に流入する。電磁吸入弁機構３の開弁状態では、弁部３２は、ストッパ３７と接触するため、弁部３２の開弁方向の位置が規制される。そして、電磁吸入弁機構３の開弁状態における弁部３２と着座部３１ａの間に存在する隙間は、弁部３２の可動範囲であり、これが開弁ストロークとなる。

吸入行程を終了した後は、上昇行程に移る。このとき、電磁コイル３５は、無通電状態を維持したままであり、アンカー３６と磁性コア３９との間に磁気吸引力は作用していない。そして、弁部３２には、ロッド付勢ばね３４と弁付勢ばね３８の付勢力の差に応じた開弁方向への付勢力と、燃料が加圧室１１から低圧燃料流路１０ａへ逆流する時に発生する流体力による閉弁方向へ押圧する力が働く。

この状態において、電磁吸入弁機構３が開弁状態を維持するために、ロッド付勢ばね３４と弁付勢ばね３８の付勢力の差は、流体力よりも大きく設定されている。加圧室１１の容積は、プランジャ２の上昇に伴い減少する。そのため、加圧室１１に吸入されていた燃料は、再び弁部３２と着座部３１ａとの間を通り、吸入ポート３１ｂへと戻されることになり、加圧室１１内部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。

戻し工程において、ＥＣＵ１０１（図１参照）からの制御信号が電磁吸入弁機構３に印加されると、電磁コイル３５には、端子部材４０を介して電流が流れる。電磁コイル３５に電流が流れると、磁性コア３９とアンカー３６との間に磁気吸引力が作用し、アンカー３６（ロッド３３）が磁性コア３９に引き寄せられる。その結果、アンカー３６（ロッド３３）は、ロッド付勢ばね３４による付勢力に抗して閉弁方向（弁部３２から離れる方向）へ移動する。

アンカー３６（ロッド３３）が閉弁方向へ移動すると、弁部３２は、開弁方向への付勢力から解放され、弁付勢ばね３８による付勢力と、燃料が吸入通路１０ｂに流れ込むことによる流体力により閉弁方向に移動する。そして、弁部３２が、吸入弁シート３１の着座部３１ａに接触する（弁部３２が着座部３１ａに着座する）と、電磁吸入弁機構３が閉弁状態になる。

電磁吸入弁機構３が閉弁状態になった後、加圧室１１の燃料は、プランジャ２の上昇と共に昇圧され、所定の圧力以上になると、吐出弁機構８を通過してコモンレール１０６（図１参照）へ吐出される。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からなる。そして、電磁吸入弁機構３の電磁コイル３５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３５へ通電するタイミングを早くすれば、上昇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。その結果、吸入通路１０ｂ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３５へ通電するタイミングを遅くすれば、上昇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。その結果、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。このように、電磁コイル３５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エンジン（内燃機関）が必要とする量に制御することができる。

［シリンダの形状］
次に、本実施形態に係るシリンダ６の形状について、図６及び図７を用いて説明する。
図６は、ポンプボディ１の固定部１ｘとシリンダ６とのカシメ前の拡大図である。図７は、ポンプボディ１の固定部１ｘとシリンダ６とのカシメ後の拡大図である。

図６及び図７に示すように、シリンダ６は、軸方向に延びるガイド孔６ａを有する円筒状に形成されている。シリンダ６は、軸方向に連続する大径部６１と、大径部６１よりも小さい径の小径部６２とを有している。大径部６１は、シリンダ６の上部を形成し、小径部６２は、シリンダ６の下部を形成する。

大径部６１は、ポンプボディ１の第３室１ｃに圧入される圧入部６１ａを有している。また、大径部６１は、軸方向の一端（上端）である端面６１ｂと、軸方向の他端（下端）である端面６１ｃを有する。小径部６２は、大径部６１の端面６１ｃに連続している。小径部６２は、ポンプボディ１の外側に配置される。

大径部６１の端面６１ｃは、円環状に形成されている。端面６１ｃの外縁部と大径部６１の側周面とで形成される角部６１ｄには、Ｒ面取り加工（円弧状の面取り加工）が施されている。本実施形態では、Ｒ面取り加工の半径Ｒを、０．３～０．５ｍｍに設定している。すなわち、角部６１ｄは、Ｒ０・３～Ｒ０．５のＲ面取り加工が施されている。

固定部１ｘは、カシメ加工されることにより、数百ｋＮの荷重で押圧されて塑性変形する。図７に示すように、塑性変形した固定部１ｘは、シリンダ６の端面６１ｃ及び角部６１ｄに接触する。上述したように、シリンダ６の角部６１ｄにＲ面取り加工を施しているため、固定部１ｘが接触する端面６１ｃ及び角部６１ｄは、滑らかに連続する面として形成されている。

高圧燃料供給ポンプ１００が作動して、加圧室１１内の圧力が高圧になると、燃料の圧力がシリンダ６の端面６１ｂに加わる。これにより、シリンダ６には、第３室１ｃから抜ける方向に押圧される。この押圧力を圧入部６１ａ及び固定部１ｘが受け止めることで、シリンダ６の脱落を防いでいる。しかし、固定部１ｘに発生する応力が過大になると、固定部ｘ１は、疲労破壊してしまう。

そこで、本実施形態では、角部６１ｄにＲ面取り加工を施して、固定部１ｘの特定箇所に応力が集中しないようにした。これにより、固定部１ｘに発生する最大応力が、疲労破壊が生じる応力以下にすることができる。その結果、固定部１ｘの破損を抑制することができる。例えば、角部６１ｄが２つの平面から形成されている場合は、角部６１ｄが鋭角、直角、或いは鈍角になる。この場合は、鋭角、直角、或いは鈍角に応力が集中してしまう。したがって、角部６１ｄが鋭角、直角、或いは鈍角ではない滑らかに連続する面であることが好ましい。

本実施形態では、角部６１ｄにＲ面取り加工を施すことで、固定部１ｘに接触する面を滑らかに連続する面にした。しかし、本発明に係るシリンダの角部としては、角の無い湾曲面として形成されていれば、Ｒ面取り加工を施すことに限定されない。また、カシメ部として塑性変形する固定部１ｘに接触する面は、湾曲面のみに限定されない。すなわち、ず、固定部１ｘに接触する面は、図７に示すように、滑らかに連続する面であれば平面を含んでいてもよい。また、固定部１ｘに接触する面は、平面を含まず、湾曲面のみであってもよい。

また、Ｒ面取り加工の半径Ｒが小さすぎると、鋭角、直角、或いは鈍角と変わらなくなり、応力が集中する箇所が生じる可能性がある。そこで、Ｒ面取り加工の半径Ｒは、固定部１ｘに接触する面におけるシリンダ６の軸方向に直交する方向の長さの２／５以上に設定するとよい。

２．まとめ
以上説明したように、上述した一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ１００（燃料ポンプ）は、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ガイド孔６ａが軸方向に延びるシリンダ６と、シリンダ６が圧入される第３室１ｃ（シリンダ挿入孔）と、第３室１ｃに連通し、プランジャ２の往復運動により容積が増減する加圧室１１とを有するポンプボディ１を備える。ポンプボディ１は、第３室１ｃの開口部から突出してシリンダ６を支持する固定部１ｘを有する。そして、シリンダ６におけるポンプボディ１の固定部１ｘに接触する面は、滑らかに連続する面に形成されている。これにより、固定部１ｘの特定箇所に応力が集中しないようにすることができる。その結果、固定部１ｘに発生する最大応力が、疲労破壊が生じる応力以下になり、固定部１ｘの破損を抑制することができる。

また、上述した一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ１００（燃料ポンプ）におけるシリンダ６の固定部１ｘに接触する面（角部６１ｄを形成する面）は、湾曲面である。これにより、固定部１ｘに接触する滑らかに連続する面をシリンダに容易に形成することができる。

また、上述した一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ１００（燃料ポンプ）におけるシリンダ６の固定部１ｘに接触する面は、シリンダ６の端面６１ｃと側周面とによって形成される角部６１ｄを含む。そして、角部６１ｄは、湾曲面で形成されている。これにより、固定部１ｘに接触する滑らかに連続する面をシリンダに容易に形成することができる。また、固定部１ｘがシリンダ６の端面６１ｃを支持する構造にすることができ、シリンダ６が第３室１ｃから抜け難くすることができる。

また、上述した一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ１００（燃料ポンプ）におけるシリンダ６の角部６１ｄは、円弧状に面取り加工（Ｒ面取り加工）されている。これにより、角部６１ｄを容易に湾曲面にすることができる。

以上、本発明の燃料ポンプの実施形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の燃料ポンプは、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。また、上述した実施形態は、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。

１…ポンプボディ、 １ａ…第１室、 １ｂ…第２室（リリーフ弁室）、 １ｃ…第３室、 １ｄ…吸入通路（連通孔）、 １ｅ…連通孔、 １ｇ…供給用連通孔、 １ｘ…固定部、 ２…プランジャ、 ３…電磁吸入弁機構、 ４…リリーフ弁機構、 ５…吸入ジョイント、 ６，６Ａ…シリンダ、 ６ａ…ガイド孔、 ８…吐出弁機構、 ９…圧力脈動低減機構、 １０…低圧燃料室、 １１…加圧室、 １２…吐出ジョイント、 １２ａ…吐出通路、 １２ｂ…燃料吐出口、 １２ｃ…溶接部、 ３０…吸入弁室、 ６１…大径部、６１ａ…圧入部 ６１ｂ…端面、 ６１ｃ…端面、 ６１ｄ…角部、 ６２…小径部、 １００…高圧燃料供給ポンプ、 １０１…ＥＣＵ、 １０２…フィードポンプ、 １０３…燃料タンク、 １０４…低圧配管、 １０５…燃料圧力センサ、 １０６…コモンレール、 １０７…インジェクタ

Claims (4)

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ガイド孔が軸方向に延びるシリンダと、
   前記シリンダが圧入されるシリンダ挿入孔と、前記シリンダ挿入孔に連通し、前記プランジャの往復運動により容積が増減する加圧室とを有するポンプボディと、を備え、
   前記ポンプボディは、シリンダ挿入孔の開口部から突出して前記シリンダを支持する固定部を有し、
   前記シリンダにおける前記ポンプボディの前記固定部に接触する面は、滑らかに連続する面に形成されている
   燃料ポンプ。
2. 前記シリンダにおける前記ポンプボディの前記固定部に接触する面は、湾曲面である
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記シリンダにおける前記ポンプボディの前記固定部に接触する面は、前記シリンダの端面と側周面とによって形成される角部を含み、
   前記角部は、湾曲面で形成されている
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
4. 前記角部は、円弧状に面取り加工されている
   請求項３に記載の燃料ポンプ。
   

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