JP3787508B2

JP3787508B2 - 高圧燃料供給ポンプ

Info

Publication number: JP3787508B2
Application number: JP2001220405A
Authority: JP
Inventors: 悟史臼井; 裕之山田; 亨小野瀬; 淳治斉藤; 雅巳阿部; 理好小瀧; 浩小田倉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: EP1734252A2; DE60238223D1; EP1277951A2; EP1731751B1; DE60232558D1; EP1734252B1; EP1857666B1; US20040096346A1; EP1857666A2; US20060228239A1; EP1277951A3; EP1857666A3; EP1731751A1; EP1277951B1; EP1734252A3; DE60223456D1; DE60232202D1; JP2003035239A; DE60223456T2; US20030017069A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を圧送する高圧燃料供給ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の装置は、例えば特開平８−６８３７０号公報のように、プランジャの外周壁を液密にシールするシール構造が、ゴム製のシール構造となっていた。また、シール構造の加圧室側に形成される燃料溜りが大気圧と等しい圧力を持つ経路と連通され、大気圧に開放されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の高圧燃料供給ポンプでは、プランジャ摺動のためシリンダ内周壁とプランジャ外周壁との間には数μｍ〜数十μｍのクリアランスが必要である。燃料噴射時、燃料加圧室の燃料が加圧されると前記クリアランスから燃料がリークし、燃料溜りにも吸入圧と同じだけの圧力がかかる。シール構造としてゴム製のリップシール式を用いた場合、耐圧性の限界値が低く前記吸入圧には耐え切れなくなり、シール性が低下するという問題があった。
【０００４】
このような問題点を解決するため、特開平８−６８３７０号公報燃料溜りを大気圧と等しい圧力をもつ経路と連通しているが、そのためにはリークした燃料を燃料タンクに戻さなければならず、タンクリターンのための配管を設ける必要があった。そのために加工工数の増加，コストアップなどのような問題があった。
【０００５】
また、リップシールの成形性より使用できる材質が限られており、アルコールを含んだ燃料等により極端に剛性が落ちるために余裕度が少なく、シール性が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点を解決するためになされたもので、低コストで信頼性の高い高圧燃料供給ポンプを提供することにある
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１に記載の発明では、シリンダとプランジャの滑合部端部から外に延びるプランジャの外周に配置されるホルダを設け、当該ホルダ内にオイル側シール装置，スペーサ，ガソリン側シール装置が配置され、ホルダの内面に固定されるシール押さえによって、これらがホルダ内にユニット化されるよう構成した。また、請求項２に記載の発明では、シリンダをポンプ本体に固定するホルダに、シリンダとプランジャの滑合部端部を覆うカバー部を設け、このカバー部に特定の間隔を保って２つのシール装置を保持するよう構成した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明による実施例について、以下図面を参照して説明する。
【００１６】
図１，図２，図３により、本発明が実施される高圧燃料ポンプの基本構成・動作を説明する。図１は、ポンプ全体の垂直断面図、図２は、図１のポンプ内部拡大図、図３は、燃料噴射システム構成図を示す。
【００１７】
ポンプ本体１には、燃料吸入通路１０，吐出通路１１，加圧室１２が形成されている。吸入通路１０及び吐出通路１１には、吸入弁５，吐出弁６が設けられており、それぞればね５ａ，６ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。加圧室１２は、加圧部材であるプランジャ２が摺動するポンプ室１２，吸入弁５に連通する吸入孔５ｂ，吐出弁６に連通する吐出瀬６ｂにて形成されている。
【００１８】
また、吸入室１０ａには、ソレノイド２００がポンプ本体１に保持されており、ソレノイド２００には、係合部材２０１，ばね２０２が配されている。係合部材２０１は、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、ばね２０２によって、吸入弁５を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね２０２の付勢力は、吸入弁ばね
５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、図１，図２のように、吸入弁５は開弁状態となっている。燃料は、タンク５０から低圧ポンプ５１にてポンプ本体１の燃料導入口に、プレッシャレギュレータ５２にて一定の圧力に調圧されて、導かれている。その後、ポンプ本体１にて加圧され、燃料吐出口からコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３には、インジェクタ５４，リリーフ弁５５，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあ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）４０の信号にて噴射する。また、リリーフ弁５５は、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた際開弁し、配管系の破損を防止する。
【００１９】
以上構成により、動作を以下説明する。
【００２０】
プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジャ２は、シリンダ２０に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等により回転されるカム１００により、往復運動して加圧室１２内の容積変化させる。
【００２１】
また、シリンダ２０の図中下端には、燃料がカム１００側に流出することを防止するプランジャシール３０が設けられている。
【００２２】
プランジャ２の圧縮工程中に吸入弁５が閉弁すると、加圧室１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁６が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。
【００２３】
吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド２００の動作により決定される。
【００２４】
ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね２０２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材２０１をソレノイド２００側に引き寄せるため、係合部材２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。
【００２５】
これに対し、ソレノイド２００がＯＦＦ(無通電)を保持した際は、ばね２０２の付勢力により、係合部材２０１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁６を開弁することができず、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料導入口側へ戻される。
【００２６】
また、圧縮工程の途中で、ソレノイド２００をＯＮ状態とすれば、このときから、コモンレール５３へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。
【００２７】
本ポンプにおいて、加圧室１２は、ポンプ本体１に、吸入弁ホルダ５０，吐出弁シート６０，シリンダ２０を圧接させて形成されている。本実施例では、シリンダ２０と本体１の圧接部の間に、プロテクタ７０を用いるが、シリンダ２０を直接本体１に圧接させることも可能であり、プロテクタ７０を用いるかどうかは、後述する使用条件に合わせて選択することができる。また、同様の効果を得るために、シリンダ２０以外の他の本体１との圧接部に用いることも可能である。また、上記圧接部の加圧室１２の外側には、燃料室である吸入室１０ａ，環状室１０ｂ、及び、燃料室１１ｂが設けられている。
【００２８】
一般的に、加圧室のシールをするためには、加圧室の圧力変動に耐えられるようにするため、通常の一定圧シール材に対して高価なシール材を用いなければならないが、上記構造とすることで、圧接部にシール材を用いない場合において、圧接部からわずかな燃料もれがあって、ポンプ外部に燃料もれを引き起こすことを防止することができる。
【００２９】
更に、圧接部材を本体１より高硬度にすることにより、本体側圧接面に圧接部材が食い込み、シール性を向上することができる。
【００３０】
また、本体１に軟質材を用いると、シール性をより向上させることができる。
【００３１】
反面、高燃圧化，高速運転化した際に、燃料キャビテーションにより、軟質材が侵食（壊食）され、シール面が破損する場合がある。
【００３２】
本実施例では、プロテクタ７０を用い、シリンダ２０と本体１の間のシール面７０ａ（平面）と、ポンプ室１２ａ内面のシール面７０ｂ（円筒面）の、２ヶ所のシール面を設けている。シール面７０ａは、シリンダホルダ２１をねじ締結することにより、本体１に圧接されている。また、シール面７０ｂは、プロテクタ７０を圧入することにより、本体１に圧接されている。
【００３３】
これにより、軟質材である本体１との圧接シール面を長くすることができ、シール面が完全に貫通するまでの期間延命ができる。
【００３４】
また、シール面が７０ａと７０ｂに２分割されているため、分割部にて加圧室からの圧力伝播が緩和され、シール面７０ａの侵食を防止することができる。
【００３５】
本実施例では、シリンダ２０の圧接部にプロテクタ７０を設けたが、他の圧接部に設けてもよい。
【００３６】
また、加圧室１２の一部であり、ポンプ室１２ａの図中上部には、吸入室10ａに連通する低圧室１０ｂが設けてあり、この間の壁１ａ部を加圧室１２の全壁のなかで最弱部としてある。
【００３７】
これにより、なんらかの故障で加圧室の圧力が異常に上昇した際、この最弱部が破損し、高圧燃料が低圧室に開放されるので、燃料の外部漏れを防止することができる。
【００３８】
また、シリンダ２０は、外周部には設けてあるシリンダホルダ２１にて、本体１にねじ締結されている。
【００３９】
本体１とシリンダホルダ２１の締結部Ｃは、本体側のシリンダ固定部Ａとシリンダホルダ側のシリンダ固定部Ｂの間に設けられている。
【００４０】
これにより、本体１にアルミ材，シリンダ２０に鋼材のような線膨張係数の違う材料（アルミ＞鋼）を組み合わせた場合においても、本体側の膨張部分長さ
（Ａ部からＣ部）がシリンダ側の膨張部分長さ（Ａ部からＢ部）により短いため、温度変化時に発生するアルミ側とシリンダ側の膨張長さ（膨張長さ＝膨張部分長さ×線膨張係数×変化温度）の差を低減することができる。従って、シリンダ２０と本体１の接触面にすきまが発生したり、圧接力の低下によるシール性の低下が発生したりすることがない。
【００４１】
また、シリンダホルダ２１の内径側にシリンダ２０の外径と勘合する勘合部Ｄを設け、この勘合部Ｄとシリンダホルダ２０と本体１の係合部Ｃをシリンダ軸線上で異なった位置にしてあり、係合部Ｃは、勘合部Ｄより、シリンダホルダ２１の図中上部開口端側に設けてある。また、勘合部Ｄはわずかな隙間を有している。
【００４２】
これにより、シリンダボルダ２１とシリンダ２０の同軸を保ちつつ、本体１の熱膨張で内径方向に係合部Ｃが変形しても、シリンダホルダ側の係合部Ｃの剛性が勘合部Ｄより低くなるため、内径方向の変形が勘合部Ｄに到達しにくくなり、シリンダ２０を締め付けることを防止することができる。従って、シリンダ内部のプランジャ摺動部すきまを適正に保つことができ、プランジャ２の焼きつき等を防止できる。
【００４３】
また、シリンダホルダ２１に本体１より熱伝導率の少ない材料を用いることにより、本体１の熱がシリンダ２０に伝達しにくくなり、プランジャ２の焼きつきを防止することができる。
【００４４】
更に、シリンダホルダ２１のねじ部に樹脂コーティングすることにより、本体１からの伝熱を少なくできる。
【００４５】
また、シリンダ２０の外周部に吸入室１０ａに連通する環状室１０ｂを設けている。
【００４６】
これにより、本体１からシリンダ２０への伝熱を低減するとともに、シリンダ２０を燃料にて冷却することができる。
【００４７】
また、シリンダホルダ２１の内側には、プランジャ２の摺動部からカム１００側への燃料流出をシールすると共に、カム側からプランジャ摺動部へのオイルの浸入をシールするプランジャシール３０が保持されている。
【００４８】
これにより、シリンダ２０とプランジャシール３０は同一部材のシリンダホルダ２１に係合しているので、プランジャシール３０と摺動材であるプランジャ２を同軸に保持することができ、プランジャ摺動部のシール性を良好に保つことができる。
【００４９】
また、プランジャシール３０のポンプ内側部のプランジャシール室３０ａは、シリンダ２０とプランジャ２の摺動部すきまＸを通り、シリンダ内に設けてある燃料溜り２０ａにつながり、通路２０ｂを通り、環状室１０ｂにつながっている。なお、シリンダ２０の外周部は、シリンダホルダ２１に設けられている。勘合部Ｂにて、吸入室１０ａにつながる環状室１０ｂとプランジャシール室３０ａに分割されている。
【００５０】
また、プランジャシール室３０ａは、シリンダホルダ２１に設けられた連通孔２１ａを通り、リターンパイプ４０につながっている。リターンパイプ４０は、図示されていないリターン配管を通して、略大気圧である燃料タンク５０につながっている。従って、プランジャシール室３０ａは、リターンパイプ４０を通して燃料タンク５０に連通しているため、燃料タンク圧とほぼ同等な大気圧になっている。
【００５１】
以上の構成により、加圧室１２からシリンダ２０とプランジャ２の摺動すきまからもれた燃料は、燃料溜り２０ａから通路２０ｂを通して、吸入室１０ａ側に流れる。また、一方、燃料溜り２０ａには吸入室１０ａから低圧が供給されているため、摺動すきまＸを通して、プランジャシール室３０ａに燃料が流れている。この燃料は、リターンパイプ４０を通して燃料タンク５０に流れる。但し、高温化では、プランジャシール室３０ａがほぼ大気圧のため、燃料はガス化しやすくなっている。
【００５２】
本実施例においては、燃料溜り２０ａからシリンダ２０のプランジャシール側開口部までの摺動すきまＸの距離を、プランジャの往復摺動長さより短くしている。
【００５３】
これにより、プランジャ２が上死点時に燃料溜り２０ａにて燃料ぬれした部分が、下死点時にシリンダ開口部を通過するため、開口部での燃料油膜が確保でき潤滑性が向上し、摩耗低減をはかることができる。
【００５４】
または、プランジャシール室３０ａとリターンパイプ４０の間には、絞り部
２１ｂを設けてある。
【００５５】
これにより、プランジャシール室３０ａから燃料タンク５０に流れる燃料量を規制することによって、燃料がプランジャシール室３０ａ内にとどまりやすくなり、燃料潤滑によるプランジャシール３０及びシリンダ開口部の耐摩耗性向上をはかることができる。特に、ポンプ装着時にプランジャシール３０がリターンパイプ４０より上部にある（図示方向に対し、天地を逆にする）際は効果的である。
【００５６】
また、本実施例においては、吸入弁５の開閉時期を制御するソレイド２００をソレノイドホルダ２１０にて吸入室１０ａの内部に保持しており、ソレノイド
２００とソレノイドホルダ２１０の間のソレノイドコイル外周に環状の燃料室を形成している。
【００５７】
これにより、ソレノイド２００を燃料にて冷却することができる。なお、ソレノイドホルダを用いないで、ソレノイド外周部に環状燃料室を形成してもよい。
【００５８】
また、ソレノイドホルダ２１０の外周部にねじ部を設けてハウジングに係合させることにより、本体１からソレノイド２００への伝達を低減することができる。
【００５９】
更に、ソレノイドホルダ２１０に本体１より熱伝導率の少ない材料を用いることにより、本体１の熱がソレノイド２００に伝達しにくくなり、ソレノイド200の焼損を防止することができる。
【００６０】
更に、ソレノイドホルダ２１０のねじ部に樹脂コーティングすることにより、本体１からの伝熱をより少なくできる。
【００６１】
または、ソレノイド２００の駆動電流を、図４に示したように、ＯＦＦ時に徐々に低減させることにより、ＯＦＦ時の衝突力を低減し、衝突部の摩耗・破損防止をはかることができる。
【００６２】
更に、ソレノイド２００の駆動部の動作距離を吸入弁５の動作距離により小さくする。
【００６３】
これにより、ソレノイド２００の動作時間（ＯＦＦ時の応答性）が遅い場合においても、吸入弁５を加圧室の圧力変化時(吐出工程から吸入工程に移行する時)にすばやく開弁させて、吸入弁５の開口面積を十分に確保することができるとともに、ソレノイド２００の動作距離を小さくして衝突力を低減できる。
【００６４】
これらによって、吸入弁５での通路抵抗が低減されるため、吸入工程時の加圧室内圧力低下を防止でき、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【００６５】
または、吐出弁６の動作距離を吸入弁５より短くする。
【００６６】
これにより、吐出弁６の閉じ遅れ（吐出工程から吸入工程に移行する時）による高圧燃料の加圧室内への逆流を最低限をおさえることができ、加圧室内のキャビティーションの発生を抑制することができる。
【００６７】
次に、図５，図６，図７により、加圧室を形成するための、他の圧接法について説明する。
【００６８】
図５は、図１の吐出弁部の拡大図、図６，図７（ａ），（ｂ）は、図５のその他の実施例である。
【００６９】
吐出弁６をボール弁とし、このボール弁に勘合するボールホルダ６３を有し、ボールホルダ６３の外周部に円筒部を形成し、吐出弁ホルダ６２の内径側に摺動可能にしている。
【００７０】
これにより、ボール弁開口時にボールがボールホルダ６３に保持されるため、ボールの振れが抑制でき、燃料流れを安定化することがきる。従って、流れのみだれによって発生するキャビテーションを防止することができる。
【００７１】
また、ボールホルダ６３の外径をボール弁径より大きくし、図５のＰ−Ｐ断面に示すように、円筒部の外径の一部に切りかき部を形成する。なお、本実施例では、３ヶ所設けてあるが、数を制限するものではない。
【００７２】
これにより、弁機構部に適切な燃料通路を形成できるため、圧力損失による燃圧低下によって発生するキャビテーションを防止することができる。
【００７３】
本構造は、吐出弁に限定するものではないが、吐出弁に採用することによって、円錐弁を用いた際に対して、安価な手法にて、高圧配管の油密の確保をはかることができる。
【００７４】
図５では、前述のように、ポンプ本体１に吐出弁シート６０を圧接させて加圧室を形成するとともに、吐出弁シート６０の外周側にガスケット６１を設けることにより、燃料室１１ｂを形成している。吐出弁シート６０とガスケット６１は、吐出弁ホルダ６２をねじ締結することによって、本体１に圧接されている。従って、加圧室１２を形成するための本体１との圧接部２ヶ所としている。
【００７５】
これにより、加圧室側の第１の圧接部からわずかな燃料もれがあっても、ポンプ外部に燃料もれを引き起こすことを防止することができる。
【００７６】
更に、ガスケット６１を吐出弁シート６０及び本体１より軟硬度とすることにより、ポンプ外部への燃料もれを確実に防止することができる。
【００７７】
また、第２の圧接部は、加圧室内の圧力変動及び燃料流を直接受けないため、ガスケット６１に軟質材を用いても、加圧室で発生する燃料キャビテーションを受けることなく、確実なシール性をもつことができる。
【００７８】
図５では、吐出弁シート６０と本体１の間にプロテクタ６１ａを配し、その外側に、軟質材のガスケット６１を吐出弁シート６０と吐出弁ホルダ６２の両方に圧接させることによって、燃料室１１ｂを形成している。
【００７９】
これにより、吐出弁６の下流の吐出室１１ａから燃料室１１ｂへの燃料流入を確実にシールすることができるため、加圧室側の第１の圧接部かわわずかな燃料もれがあっても、吐出燃料の加圧室への逆流を防止できるため、ポンプの吐出効率を向上することができる。
【００８０】
図６は、過度な燃料キャビテーションが起きない場合の実施例であり、吐出弁シート６０と吐出弁６２と本体１の間に、一枚のガスケット６１を圧接している。ガスケット６１の両側表面には、みぞ部１１ｃがあり、これで圧接面を２分割して、みぞ部が燃料室（又は、空間部）となっている。
【００８１】
これにより、みぞ部１１ｃにて加圧室からの圧力伝播が緩和され、ガスケット６１の外側シール面の侵食を防止することができる。
【００８２】
本実施例では、みぞ部はガスケット面に設けられているが、反対側の面（本体面等）に設けてもよい。
【００８３】
また、本実施例では、吐出弁シート部への実施例を示したが、他の圧接部に適用してもよい。
【００８４】
次に、図８（ａ），（ｂ）により吸入弁５の構造について説明する。
【００８５】
図８は、吸入弁５部の拡大図を示す。
【００８６】
図８では、吸入弁５をカップ状の円筒部を有するフラット弁とし、円筒部の外周部を吸入弁ホルダ５０の内径側に摺動可能に保持している。
【００８７】
これにより、フラット弁開口時に円筒部が保持されているため、弁体の振れが抑制でき、燃料流れを安定化することができる。従って、流れのみだれによって発生するキャビテーションを防止することができる。また、カップ部に閉弁用のスプリング５ａを配置することができるため、省スペース化をはかることができる。
【００８８】
また、吸入弁ホルダ５０の内径の一部に、図８のＱ−Ｑ断面に示すように、燃料通路を形成する切りかき部を設ける。なお、本実施例では、５ヶ所設けてあるが、数を制限するものではない。
【００８９】
これにより、弁体の円筒部の厚肉化を行うことなく、弁機構部に適切な燃料通路を形成できるため、圧力損失による燃圧低下によって発生するキャビテーションを防止することができるとともに、弁体の軽量化がはかれ、開閉弁の応答性を高めることができる。
【００９０】
本構造は、吸入弁に限定するものではないが、吸入弁に採用することによって、開弁時の高応答がはかれるため、吸入工程始まり時の開弁遅れによる加圧室内の圧力低下を抑えられるため、燃圧低下によって発生するキャビテーションを防止することができる。
【００９１】
また、吐出弁に採用した際は、開弁時の高応答がはかれるため、吐出工程始まり時の開弁遅れによる加圧室内のピーク圧力増加を抑えられることができる。
【００９２】
次に、図９，図１０，図１１，図１２により、本発明による第二の実施例を説明する。
【００９３】
図１２は、図１と同一断面を示した図で、図中の符号は図１と同じである。図９から図１１は、図１２のプランジャシール部の拡大図であり、プランジャシール形状に関するその他の実施例を示す。
【００９４】
図１２では、図１，図２に対し、燃料タンク５０につながるリターンパイプ
４０，連通孔２１ａを設けていない。また、プランジャシール３０の図中上部に、リング式のシール３１を追加し、複数のシールを設けている。
【００９５】
この構成により、プランジャシール３１の内側部は、シリンダ開口部のみに連通した袋小路となる。
【００９６】
これにより、プランジャシール３１の内側は、吸入側の圧力に保たれるため、燃料のガス化を防止でき、潤滑性をたもてるため、耐摩耗性向上がはかれる。また、吸入室１０ａの圧力がポンプ動作により脈動した際においても、圧力脈動は、プランジャ２とシリンダ２０の摺動部すきまＸ部にて減衰されるため、プランジャシール３１まで伝達されることがない。従って、プランジャシール３１の破損・摩耗を防止することができる。
【００９７】
また、プランジャシール室３０ａに潤滑油（オイル，グリス等）を封入する。
【００９８】
これにより、シール材の耐摩耗性向上がはかれるとともに、ポンプ内の燃料が直接プランジャシール３０に触れないため、プランジャシール３０からの燃料漏れを低減することができる。
【００９９】
なお、本実施例では、複数のプランジャシールを用いているが、図１のようにプランジャシールをリップ式シール３０のみとした場合においても有効である。すなわち、プランジャシール３０の内側部は、シリンダ開口部のみに連通した袋小路となる。
【０１００】
これにより、プランジャシール３０の内側は、吸入側の圧力に保たれるため、燃料のガス化を防止でき、潤滑性をたもてるため、耐摩耗性向上がはかれる。また、吸入室１０ａの圧力がポンプ動作により脈動した際においても、圧力脈動は、プランジャ２とシリンダ２０の摺動部すきまＸ部にて減衰されるため、プランジャシール３０まで伝達されることがない。従って、プランジャシール３０の破損・摩耗を防止することができる。
【０１０１】
また、プランジャシール室３０ａに潤滑油（オイル，グリス等）を封入する。
【０１０２】
これにより、シール材の耐摩耗性向上がはかれるとともに、ポンプ内の燃料が直接プランジャシール３０に触れないため、プランジャシール３０からの燃料漏れを低減することができる。
【０１０３】
また、本実施例のように、プランジャシール３０の図中上部に、リング式のシール３１を追加することによって、直接燃料にふれるシール材の耐圧性を向上できるとともに、ポンプ外側部のシール材にかかる圧力を緩和することができ、シール性の信頼性向上をはかることができる。
【０１０４】
また、プランジャ摺動部に異なった形状の複数のシール材を設け、ポンプ外側方向のシール材をリップ形状する。
【０１０５】
リング式シール形状は、図１２のＯリング、図９の摺動側に樹脂リング３１ａを配したＯリング、又は、図１０のＸリング，図１１のＫリングのような形状とする。
【０１０６】
これにより、Ｏ・Ｘ・Ｋのようなリング式シールは、リップ式より成形性がよいため、材料選択に自由度があるので、使用燃料（アルコール等）にあわせて、ゴム材質を選定することができる。
【０１０７】
次に、図１３，図１４により、本発明による第三の実施例の構成を説明する。図１３は、ポンプ全体の垂直断面図、図１４は、図１３のポンプ内部拡大図を示す。
【０１０８】
本実施例では、シリンダ２０と本体１を別体とし、加圧室１２は、ポンプ本体１にふれずに、吸入弁ホルダ５０，吐出弁シート６０，シリンダ２０に円筒管材５ｆ，６ｆを圧接させて形成されている。なお、本実施例では、シリンダ２０の加工性向上のため、シリンダ２０の図中上部にプラグ２０ｆを圧接させて加圧室を形成しているが、シリンダと一体構造としてもよい。
【０１０９】
これにより、シリンダ２０と吸入弁５または吐出弁６の位置が離れている際においても、この間を円筒管材５ｆ，６ｆでつなぐことにより、組立時に円筒管を変形させて固定することによって、寸法ばらつきを吸収することができる。従って、加圧室１２の壁面に本体１を用いない場合においても、吸入弁５または吐出弁６の配置に自由度がとれるため、ポンプ全体の小型化をはかることができる。
【０１１０】
また、組立時に、円筒管材の圧接部にて寸法ばらつきを吸収することができる。
【０１１１】
更に、円筒管材を鍔付き形状にして、圧接部の一方を平面接触、もう一方を円筒面接触とすることにより、Ｘ，Ｙ方向の２方向成分の寸法ばらつきを吸収することができる。
【０１１２】
上記構成により、本体１をアルミのような軟質材を用いた際でも、キャビテーション壊食防止をはかることができる。
【０１１３】
また、本体１とシリンダ２０に線膨張係数の大きく違う材料を用いた場合においても、温度変化によるシリンダの摺動穴の変形からおこるプランジャ２のステックを防止できる。
【０１１４】
また、熱伝導率の高い材料を本体１に用いた場合においても、ソレノイド200の焼損・プランジャ２の焼付きを防止することができる。
【０１１５】
従って、本体１のアルミ化により、切削性の向上による低コスト化，軽量化をはかった信頼性の高いポンプを提供できる。
【０１１６】
以下、本発明の実施態様とその作用効果を説明する。
【０１１７】
また、第１の圧接部と第２の圧接部の材質を分け、加圧室側を硬質材、外側を軟質材とすることにより、第１の圧接部がキャビテーションで破損することを防止するとともに、第２の圧接部のシール性を向上することができる。
【０１１８】
また、好ましくは、第２の圧接部材の硬度をハウジングより軟硬度にすることにより、ハウジング側のシール面の変形が低減され、分解再組する際、圧接部材のみ交換しても、良好なシール性を保つことができる。
【０１１９】
また、加圧室と低圧室を同一部材で形成し、加圧室と低圧室の隔離壁の強度を加圧室の最弱部にする。
【０１２０】
これより、なんらかの故障で加圧室の圧力が異常に上昇した際、この最弱部が破損し、高圧燃料が低圧室に開放されるので、燃料の外部漏れを防止することができる。
【０１２１】
または、ハウジングと別材のシリンダを固定するシリンダホルダを有し、ハウジング側のシリンダ固定部Ａとシリンダホルダ側のシリンダ固定部Ｂの間にシリンダホルダと前記ハウジングの係合部Ｃを設ける。
【０１２２】
これにより、ハウジングにアルミ材，シリンダに鋼材のような線膨張係数の違う材料を組み合わせた場合、アルミ側の膨張長さがシリンダ側により小さいため、高温時に、膨張係数の大きいアルミ側の膨張長さをシリンダ側の膨張長さと同等にできる。従って、シリンダとハウジングの接触面にすきまが発生したり、圧接力の低下によるシール性の低下が発生したりすることがない。
【０１２３】
また、好ましくは、シリンダホルダの内径側にシリンダの外径を勘合させ、この勘合部とシリンダホルダとハウジングの係合部をシリンダ軸線上で異なった位置にする。
【０１２４】
これにより、シリンダホルダとシリンダの同軸を保ちつつ、シリンダホルダが、ハウジングの膨張で内径方向に変形してシリンダを締め付けることを防止することができる。従って、シリンダ内部のプランジャ摺動部すきまを適正に保つことができ、プランジャの焼きつき等を防止できる。
【０１２５】
また、好ましくは、シリンダホルダにプランジャの摺動部をシールするシール部材を係合させる。
【０１２６】
これにより、シリンダとシール材を同軸に保持することができ、プランジャ摺動部のシール性を良好に保つことができる。
【０１２７】
また、好ましくは、シリンダホルダとハウジングの係合部Ｃは、シリンダと勘合部Ｄよりシリンダホルダの開口端側に設ける。
【０１２８】
これにより、シリンダホルダの係合部Ｃの剛性が勘合部Ｄより低くなるため、ハウジングの膨張による内径方向の変形が勘合部Ｄに到達しにくくなる。従って、シリンダ内部のプランジャ摺動部すきまを適正に保つことができ、プランジャの焼きつき等を防止できる。
【０１２９】
また、好ましくは、シリンダホルダの外周部にねじ部を設けてハウジングに係合させる。
【０１３０】
これにより、安価な方法にて確実にシリンダを固定することができる。また、シリンダホルダにハウジングより熱伝導率の少ない材料を用いることにより、ハウジングの熱がシリンダに伝達しにくくなり、プランジャの焼きつきを防止することができる。
【０１３１】
また、好ましくは、ねじ部に樹脂コーティングする。
【０１３２】
これにより、ハウジングからの伝熱を更に少なくできる。
【０１３３】
または、シリンダの外周部に環状の燃料室を形成し、この燃料室を低圧室に連通させる。
【０１３４】
これにより、ハウジングからシリンダへの伝熱を低減するとともに、シリンダを燃料にて冷却することができる。
【０１３５】
または、プランジャ摺動部にシール材を設け、シール材の内側部につながるシリンダとプランジャの摺動部の一部に低圧燃料室につながる燃料溜りを設ける。この際、シール材の内側部は、シリンダ開口部のみに連通した袋小路とする。
【０１３６】
これにより、シール材の内側は、吸入側の圧力に保たれるため、燃料のガス化を防止でき、潤滑性をたもてるため、耐摩耗性向上がはかれる。また、低圧燃料室の圧力がポンプ動作により脈動した際においても、圧力脈動は、プランジャとシリンダの摺動部すきま部にて減衰されるため、シール材内側部まで伝達されることがない。従って、シール材の破損・摩耗を防止することができる。
【０１３７】
また、プランジャ摺動部にシール材を設け、シール材の内側部につながるシリンダとプランジャの摺動部の一部に低圧燃料室につながる燃料溜りを設け、この燃料溜り部からシリンダのシール材側開口部までの距離を、プランジャの往復摺動長さより短くする。
【０１３８】
これにより、上死点時に燃料溜り部にて燃料ぬれしたプランジャ部が、下死点時にシリンダ開口部を通過するため、開口部での油膜が確保でき潤滑性が向上し、摩耗低減をはかることができる。
【０１３９】
または、プランジャ摺動部にシール材を設け、シール材のポンプ内側を燃料タンク等のほぼ大気圧となる部屋に連通させ、この連通通路の一部に絞り部を設ける。
【０１４０】
これにより、シール材にかかる圧力を低減するとともに、シール材部から大気圧室側に流れる燃料量を規制し、シール材部を燃料で満たすことによって、シール材及びシリンダ開口部の耐摩耗性向上をはかることができる。特に、シール材が連通通路より上部にある際は、効果的である。
【０１４１】
または、プランジャ摺動部のシール材を設け、このシール材のポンプ内側に潤滑油（オイル，グリス等）を封入する。
【０１４２】
これにより、シール材の耐摩耗性向上がはかれるとともに、ポンプ内の燃料が直接シールに触れないため、シール部からの燃料漏れを低減することができる。
【０１４３】
または、吸入弁の開閉時期を制御するアクチュエータの発熱部（ソレノイドのコイル部等）外周に環状の燃料室を形成し、この燃料室を低圧室に連通させる。
【０１４４】
これにより、アクチュエータを燃料にて冷却することができる。
【０１４５】
また、好ましくは、アクチュエータを固定するアクチュエータホルダを設け、アクチュエータホルダの外周部にねじ部を設けてハウジングに係合させる。
【０１４６】
これにより、ハウジングからアクチュエータへの伝熱を低減するとともに、安価な方法にて確実にシリンダを固定することができる。また、アクチュエータホルダにハウジングより熱伝導率の少ない材料を用いることにより、ハウジングの熱がアクチュエータに伝達しにくくなり、アクチュエータの焼損を防止することができる。
【０１４７】
また、好ましくは、ねじ部に樹脂コーティングする。
【０１４８】
これにより、ハウジングからの伝熱を更に少なくできる。
【０１４９】
または、吸入弁の開閉時期を制御するアクチュエータの駆動電源をＯＦＦ時に徐々に低減させる。
【０１５０】
これにより、ＯＦＦ時の衝突力を低減し、衝突部の摩耗・破損防止をかはることができる。
【０１５１】
また、好ましくは、アクチュエータの駆動部と吸入弁を別体にし、アクチュエータ駆動部の動作距離を吸入弁の動作距離より小さくする。
【０１５２】
これにより、アクチュエータの動作時間（ＯＦＦ時の応答性）が遅い場合においても、吸入弁を加圧室の圧力変化時（吐出工程から吸入工程に移行する時）に開弁させることができる。
【０１５３】
また、アクチュエータの動作距離を小さくして衝突力を低減できるとともに、吸入弁の開口面積を十分に確保することができる。
【０１５４】
これらによって、吸入弁での通路抵抗が低減されるため、吸入工程時の加圧室内圧力低下を防止でき、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【０１５５】
または、吐出弁の動作距離を吸入弁以下とする。
【０１５６】
これにより、吐出弁の閉じ遅れ（吐出工程から吸入工程に移行する時）による高圧燃料の加圧室内への逆流を最低限におさえることができ、加圧室内のキャビテーションの発生を抑制することができる。
【０１５７】
または、吸入弁と吐出弁のすくなくとも一方は、ボール弁とし、このボール弁に勘合する円筒部材を有し、円筒部材の外周部を円筒部保持部材内径側に摺動可能にする。
【０１５８】
これにより、ボール弁開口時にボールが円筒部材に保持されるため、ボールの振れが抑制でき、燃料流れを安定化することができる。従って、流れのみだれによって発生するキャビテーションを防止することができる。
【０１５９】
また、好ましくは、円筒部材の外径をボール弁径より大きくし、円筒部材の外径の一部に切りかき部を形成する。
【０１６０】
これにより、弁機構部に適切な燃料通路を形成できるため、圧力損失による燃圧低下によって発生するキャビテーションを防止することができる。
【０１６１】
また、好ましくは、吐出弁に採用することによって、安価な手法にて、高圧配管の油密の確保をはかることができる。
【０１６２】
また、吸入弁と吐出弁の少くとも一方は、カップ状の円筒部を有するフラット弁とし、円筒部の外周部を円筒部保持部材内径側に摺動可能に保持する。
【０１６３】
これにより、フラット弁開口時に円筒部が保持されるため、弁体の振れが抑制でき、燃料流れを安定化することができる。従って、流れのみだれによって発生するキャビテーションを防止することができる。また、カップ部に閉弁用のスプリングを配置することができるため、省スペース化をはかることができる。
【０１６４】
また、好ましくは、円筒部保持材の内径の一部に燃料通路を形成する切りかき部を設ける。
【０１６５】
これにより、弁体の厚肉化を行うことなく、弁機構部に適切な燃料通路を形成できるため、圧力損失による燃圧低下によって発生するキャビテーションを防止することができるとともに、弁体の軽量化がはかれ、開閉弁の応答性を高めることができる。
【０１６６】
また、好ましくは、吸入弁に採用することによって、開弁時の高応答がはかれるため、吸入工程始まり時の開弁遅れによる加圧室内の圧力低下を抑えられるため、燃圧低下によって発生するキャビテーションを防止することができる。
【０１６７】
または、シリンダとハウジングを別体とし、加圧室の一部に円筒管材を用いる。
【０１６８】
これにより、シリンダ材と吸入弁または吐出弁の位置が離れている際においても、この間を円筒管材でつなぐことにより、組立時に円筒管を変形させて固定することによって、寸法ばらつきを吸収することができる。従って、加圧室の壁面にハウジングを用いない場合においても、吸入弁または吐出弁の配置に自由度がとれるため、ポンプ全体の小型化をはかることができる。
【０１６９】
また、好ましくは、円筒管材を圧接により保持する。
【０１７０】
これにより、組立時に、圧接部にて寸法ばらつきを吸収することができる。
【０１７１】
また、好ましくは、圧接部の一方を平面接触、もう一方を円筒面接触とすることにより、Ｘ，Ｙ方向の２方向成分の寸法ばらつきを吸収することができる。
【０１７２】
上記構成により、ハウジングをアルミのような軟質材を用いた際でも、キャビテーション壊食防止をはかることができる。
【０１７３】
また、ハウジングとシリンダに線膨張係数の大きく違う材料を用いた場合においても、温度変化によるシリンダの摺動穴の変形からおこるプランジャのステックを防止できる。
【０１７４】
また、熱伝導率の高い材料をハウジングに用いた場合においても、アクチュエータの焼損・プランジャの焼付きを防止することができる。
【０１７５】
従って、ハウジングのアルミ化により、切削性の向上による低コスト化，軽量化をはかった信頼性の高いポンプを提供できる。
【０１７６】
また、プランジャ摺動部に異なった形状の複数のシール材を設ける。
【０１７７】
また、好ましくは、ポンプ外側方向のシール材をリップ形状とする。
【０１７８】
更に、ポンプ内側方向のシール材は、Ｏリング（摺動側に樹脂リング等を配するものも含む）、又は、Ｘ・Ｋリングのような形状とする。
【０１７９】
これにより、ポンプ内側部の燃料室に触れるシール材の耐圧性を向上できるとともに、ポンプ外側部のシール材にかかる圧力を緩和することができ、シール性の信頼性向上をはかることができる。
【０１８０】
また、Ｏ・Ｘ・Ｋのようなリング式シールは、リップ式より成形性がよいため、材料選択に自由度がある。従って、使用燃料にあわせて、ゴム材質を選定することができる。
【０１８１】
本実施例によれば、ポンプハウジングにアルミニウム合金のような軟質材を用いた際の問題点を解決し、信頼性が高く、かつ切削加工性の良好な高圧燃料ポンプを提供することができた。これによって高圧燃料供給ポンプの低コスト，軽量化が実現できた。
【０１８２】
前記プランジャ軸方向の前記シリンダ外部において前記プランジャの外周壁を液密にシールする２個所のシール構造のうち、加圧室側のシール構造を剛性の高い樹脂製の環状部材を用いたシール構造とする。
【０１８３】
これにより、燃料に対する耐圧性を確保できるとともに、燃料のオイルへの混入を防止できる。
【０１８４】
また、加圧室とは反対側のシール構造はゴム製の環状部材を用いる。
【０１８５】
これにより、オイルの燃料への混入を防止するとともに、オイル中のコンタミネーションがポンプ内に流入するのを防ぐことができる。
【０１８６】
また、加圧室から前記シリンダと前記プランジャのクリアランスを通して、シール構造の加圧室側に形成される燃料溜りにリークする燃料を、吸入ポートに戻す機構にする。
【０１８７】
これにより、ポンプから燃料タンクへの配管を省略することができ、したがって工数の低減，コスト低減をはかることができる。
【０１８８】
本発明による他の実施例について図１５を参照して説明する。
【０１８９】
燃料の耐圧をを高めるために、ガソリンシール構造として樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）製の環状シール部材３０１を用いる。
【０１９０】
樹脂製の環状シール部材３０１の外側には、ゴム製の環状シール部材３０２を装着し、スペーサ３０４、シール押さえ３０５で挟んで固定する。樹脂製の環状シール部材３０１とプランジャ２の間にゴム製の環状シール部材３０２によって適度な締め付け圧力を付与し、良好なシール性を得る。
【０１９１】
オイル側シールとして、樹脂製のＸリング３０３を用いる。Ｘにするのは耐摩耗性の為だけでなくホルダ２１の内周との間にガソリンシールを形成し、プランジャの外周との間にオイルシールを形成する機能も兼ね備えている。つまり一つのシールで二つのシールを形成している。このためガソリンのシールはより効果が向上する。
【０１９２】
スペーサ３０４はアルミ製でシール押さえ３０５はＪＩＳ規格でＳＵＭ２３と呼ばれる鉄系の金属合金を使用した。
【０１９３】
スペーサにはフランジ部が外周に形成されていてこのフランジ部をシール押さえ３０５とホルダ２１の内周に形成された段部で挟んで固定する。スペーサ３０４とＸリング３０３との間もシール効果が期待できる。ホルダのＸリング３０３受け入れ面とＸリングとの間にもシール効果が期待できる。
【０１９４】
シール押さえ３０５はホルダの内周面に圧入されこれによってシール機構をホルダの底の部分にユニット化して保持することができる。このようにシール機構が装着されたシリンダホルダ２１でシリンダ２０をポンプ本体１に固定し、プランジャは最後に組み込むがその際、Ｘリングが食いつかないように、グリスをプランジャに塗布して組み込む。かくして組立作業性が向上する。
【０１９５】
燃料たまり３００ａに洩れ溜まったガソリンはやがてシリンダとピストンの間の隙間を逆流してポート２０ａに至り、横穴２０ｂから低圧室１０ａに戻される（図４破線参照）。
【０１９６】
これによりリターン通路が廃止できた。特に１分間にわずか１ｃｃ弱の洩れガソリンをガソリンタンクまで戻すリターン通路を廃止できたことは、作業工数低減，低コスト化の面から有効である。
【０１９７】
【発明の効果】
本発明はシール機構を工夫したことによって低コストで、確実なシールを備えた高圧燃料ポンプが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の垂直断面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】図１，図２に示す一実施例の部分分解斜視図である。
【図４】本実施例を用いた燃料噴射システムの構成を示す図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は第一実施例の吐出弁ユニットの拡大図である。
【図６】５吐出弁ユニットの他の実施例を示す図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は吐出弁ユニットの更に他の実施例を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は吸入弁ユニットの第一の実施例を示す拡大断面図である。
【図９】プランジャシール部の別の実施例を示す図面である。
【図１０】プランジャシール部の更に別の実施例を示す図面である。
【図１１】図１１はプランジャシール部のまた更に別の実施例を示す図面である。
【図１２】高圧燃料供給ポンプの第２の実施例を示す縦断面図である。
【図１３】高圧燃料供給ポンプの第３の実施例を示す縦断面図である。
【図１４】図１３の高圧燃料給ポンプの部分拡大断面図である。
【図１５】図１３の高圧燃料給ポンプの部分拡大断面図である。

Claims

シリンダと当該シリンダに滑合するプランジャを備え、前記シリンダとプランジャの滑合部端部にシール機構を備え、
前記シール機構は、前記プランジャの外周に沿って、前記シリンダとプランジャの滑合部端部から長手方向に特定の間隔を置いて装着された、互いに独立した二つのシール装置からなり、
当該二つのシール装置はホルダによって前記特定の間隔を保って前記プランジャの外周に保持されているものにおいて、
前記ホルダは前記シリンダとプランジャの滑合部端部から遠い側の内周部に設けた受け入れ面にオイル側シール装置を有し、
前記シリンダとプランジャの滑合部端部から近い側の内周部にガソリン側シール装置を有し、
前記両シール装置間には前記特定の間隔を規制するスペーサが挟着されており、
前記シリンダの端部と前記ガソリン側シールとの間に位置し、前記ホルダの内面に固定されるシール押さえによって、前記オイル側シール装置，ガソリン側シール装置，スペーサが、前記ホルダ内にユニット化されている
高圧燃料供給ポンプ。
シリンダと当該シリンダに滑合するプランジャを備え、前記シリンダとプランジャの滑合部端部からの燃料洩れを阻止するとともに、前記プランジャの駆動機構のための潤滑油が前記シリンダとプランジャの滑合部端部から前記シリンダ内に侵入するのを阻止するシール機構を備え、ポンプ本体に螺合するねじ部を備えたホルダに前記シリンダを装着して前記ポンプ本体に当該ホルダをねじ止めすることで前記シリンダを前記ポンプ本体に固定するものにおいて、
前記ホルダは前記シリンダとプランジャの滑合部端部を包囲するカバー部を備え、
前記シール機構は、前記プランジャの外周に沿って、前記シリンダとプランジャの滑合部端部から長手方向に所定の間隔を置いて装着された、互いに独立した二つのシール装置からなり、
当該二つのシール装置は前記ホルダのカバー部に、前記所定の間隔を保って前記プランジャの外周に保持されている
高圧燃料供給ポンプ。
請求項２に記載のものにおいて前記二つのシール装置の間に前記特定の間隔を規制するスペーサが挟着されている高圧燃料供給ポンプ。
請求項２に記載のものにおいて前記二つのシール装置の内、前記シリンダ側のシール装置はガソリンシール機能を備え、残りのシール装置はオイルシール機能を有する
高圧燃料供給ポンプ。
請求項１または３のいずれかに記載のものにおいて前記スペーサはアルミ材製である
高圧燃料供給ポンプ。
請求項１または２のいずれかに記載のものにおいて、
前記シリンダとプランジャの滑合部端部に近い側のシール装置は、前記プランジャと滑合する樹脂製の環状部材と、その外周に環状のゴム製の締め付け部材からなる
高圧燃料供給ポンプ。
請求項１または２のいずれかに記載のものにおいて、
前記シリンダとプランジャの滑合部端部から遠い側のシール装置は、前記プランジャと滑合する断面がＸ状の樹脂製の環状部材で構成した
高圧燃料ポンプ。
請求項１または２のいずれかに記載のものにおいて、
前記シリンダと前記プランジャの滑合部端部とこれに対面する前記シール機構との間に形成される燃料溜りに、前記シリンダと前記プランジャの滑合部端部からリークする燃料を、前記シリンダに設けた横穴を通して吸入ポートに戻す
高圧燃料供給ポンプ。