JP5126602B2 - High pressure pump - Google Patents
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Description
本発明は、加圧室に吸入した燃料をプランジャの往復移動により加圧する高圧ポンプに関する。 The present invention relates to a high-pressure pump that pressurizes fuel sucked into a pressurizing chamber by reciprocating movement of a plunger.
従来、加圧室に吸入した燃料をプランジャの往復移動により加圧し吐出する高圧ポンプが公知である。例えば、特許文献1に開示されている高圧ポンプの場合、加圧室に接続する燃料通路の途中に、加圧室へ供給する燃料の流量を調整する弁部材が設けられている。弁部材は、電磁駆動部によって駆動される。電磁駆動部は、ニードルを経由して弁部材を、弁ボディに形成された弁座に着座または弁座から離座する方向へ往復移動させる。また、弁部材の加圧室側に設けられたストッパは、弁部材の、加圧室側すなわち開弁方向への移動を規制する。
Conventionally, a high-pressure pump that pressurizes and discharges fuel sucked into a pressurizing chamber by a reciprocating movement of a plunger is known. For example, in the case of the high-pressure pump disclosed in
ところで、特許文献1の高圧ポンプでは、燃料通路は、ニードルと弁ボディとの間に形成される第1通路、前記第1通路の加圧室側において弁部材と弁座との間に形成される第2通路、および前記第2通路の加圧室側においてストッパに形成される第3通路を含んでいる。当該高圧ポンプでは、加圧室への燃料の吸入時には、燃料は、第1通路、第2通路、第3通路の順に流れ、加圧室へ吸入される。一方、加圧室へ供給する燃料の調量時、燃料は、加圧室から第3通路、第2通路、第1通路の順に流れる。弁部材は、弁座に着座または弁座から離座することで燃料通路を流通する燃料の流量を制御する。つまり、弁部材と弁座との間に形成される第2通路の断面積は、燃料通路を流通する燃料の流量を制御するにあたり、重要な設計事項となり得る。
By the way, in the high pressure pump of
特許文献1では、上記第1〜3通路それぞれの断面積の関係等に関しては規定されていない。そのため、第1通路および第3通路それぞれの断面積が、第1通路と第3通路との間に位置する第2通路の断面積よりも小さい場合、燃料の吸入時または調量時、第1通路または第3通路において絞りによる圧力損失が生じることがある。第1通路または第3通路において生じた圧力損失は、第2通路での燃料の流量の制御に影響を及ぼす。その結果、吸入時または調量時に燃料通路を流通する燃料の流量が安定せず、ひいては高圧ポンプからの燃料の吐出量および圧力が不安定になるおそれがある。
本発明の目的は、加圧室へ供給する燃料の吸入時および調量時の流量が安定し、吐出する燃料の量および圧力を高精度に制御可能な高圧ポンプを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-pressure pump in which the flow rate at the time of intake and metering of fuel supplied to a pressurizing chamber is stable and the amount and pressure of fuel to be discharged can be controlled with high accuracy.
請求項1記載の発明は、往復移動可能なプランジャと、プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、燃料通路に設けられ、加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、弁座に着座または弁座から離座することにより燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、弁部材の加圧室側に設けられ、弁部材が当接したとき弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、ストッパと弁部材との間に設けられ、弁部材を閉弁方向へ付勢する第1付勢部材と、一方の端部が弁部材の反ストッパ側端部に当接可能であり、弁部材の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能に設けられるニードルと、ニードルを弁部材の開弁方向に付勢する第2付勢部材と、ニードルを弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備えている。 According to the first aspect of the present invention, a plunger that is reciprocally movable, a pressurizing chamber in which fuel is pressurized by the plunger, a housing having a fuel passage for guiding the fuel to the pressurizing chamber, and a pressurizing chamber are provided in the fuel passage. A valve body having a valve seat on the chamber side wall surface, a valve member that interrupts the flow of fuel flowing through the fuel passage by being seated on or separated from the valve seat, and a pressurizing chamber side of the valve member A stopper that restricts the movement of the valve member in the valve opening direction when the valve member abuts, and a first biasing member that is provided between the stopper and the valve member and biases the valve member in the valve closing direction. , One end of the valve member can be brought into contact with the end of the valve member opposite to the stopper, and the needle can be moved in the same direction as the valve member when the valve member is opened or closed; A second urging member for urging the valve in the valve opening direction, and the needle as a valve member It comprises an electromagnetic drive unit, a having a coil portion capable attracted to either the valve closing direction or opening direction.
燃料通路は、弁ボディの弁座の反加圧室側に形成される第1通路、弁部材が弁座から離座したとき弁部材と弁座との間に環状に形成される第2通路、およびストッパに形成される第3通路を含んでいる。そして、第1通路の最小断面積をS1、弁部材がストッパに当接しているときの第2通路の最小断面積をS2、第3通路の最小断面積をS3とすると、第1通路、第2通路および第3通路は、S1>S2、かつ、S3>S2の関係を満たすように形成されている。すなわち、第1通路の最小断面積および第3通路の最小断面積は、いずれも第2通路の最小断面積よりも大きい。そのため、加圧室への燃料の吸入時または調量時、第2通路の上流側または下流側となる第1通路および第3通路に生じ得る、絞りによる圧力損失を低減することができる。これにより、燃料通路を流通する燃料は、第1通路または第3通路による影響が低減するとともに、その流量は最小断面積が可変の第2通路によって制御される。その結果、加圧室へ供給する燃料の吸入時および調量時の流量を安定させることができる。したがって、高圧ポンプから吐出する燃料の量および圧力を高精度に制御することができる。
また、請求項1記載の発明では、第3通路は、大径通路、および大径通路よりも径が小さく大径通路の反加圧室側に接続して大径通路との間に段差を形成する小径通路からなる。本発明では、第1通路、第2通路および第3通路は、上記最小断面積についての関係を満たす。そのため、第3通路が上述のように大径通路と小径通路とからなる形状に形成されていても、上記効果を得ることができる。
請求項2記載の発明では、第3通路は、加圧室側から反加圧室側へ向かうに従い径が小さくなるテーパ状に形成されている。本発明では、第1通路、第2通路および第3通路は、上記請求項1記載の発明での最小断面積についての関係を満たす。そのため、第3通路が上述のようにテーパ状に形成されていても、上記請求項1記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、第3通路の形状をテーパ状にすることにより、通路が直線的な形状あるいは段差を有する形状である場合に比べて、第3通路の流量係数を大きくすることができる。これにより、第3通路における圧力損失をより低減することができる。
The fuel passage is a first passage formed on the side of the valve body opposite to the pressurizing chamber, and a second passage formed annularly between the valve member and the valve seat when the valve member is separated from the valve seat. And a third passage formed in the stopper. If the minimum cross-sectional area of the first passage is S1, the minimum cross-sectional area of the second passage when the valve member is in contact with the stopper is S2, and the minimum cross-sectional area of the third passage is S3, the first passage, The two passages and the third passage are formed so as to satisfy the relationships of S1> S2 and S3> S2. That is, the minimum cross-sectional area of the first passage and the minimum cross-sectional area of the third passage are both larger than the minimum cross-sectional area of the second passage. Therefore, it is possible to reduce pressure loss due to the throttle that may occur in the first passage and the third passage on the upstream side or the downstream side of the second passage at the time of inhaling or metering fuel into the pressurizing chamber. Thereby, the fuel flowing through the fuel passage is less affected by the first passage or the third passage, and the flow rate is controlled by the second passage having a variable minimum cross-sectional area. As a result, the flow rate at the time of intake and metering of the fuel supplied to the pressurizing chamber can be stabilized. Therefore, the amount and pressure of fuel discharged from the high-pressure pump can be controlled with high accuracy.
In the first aspect of the invention, the third passage is connected to the large-diameter passage and the non-pressurizing chamber side of the large-diameter passage having a smaller diameter than the large-diameter passage and has a step between the large-diameter passage. It consists of a small diameter passage to be formed. In the present invention, the first passage, the second passage, and the third passage satisfy the relationship regarding the minimum cross-sectional area. Therefore, even if the third passage is formed in a shape composed of a large diameter passage and a small diameter passage as described above, the above effect can be obtained.
In the invention according to
請求項3記載の発明では、第1通路、第2通路および第3通路は、S1>S3>S2の関係を満たすように形成されている。すなわち、加圧室への燃料の吸入時、3つの通路のうち最も上流に位置する第1通路は、最小断面積が他の2つの通路の最小断面積よりも大きくなるように形成されている。これにより、第1通路を流通する燃料の流量を確保できるため、加圧室への燃料の吸入効率を高めることができる。また、加圧室へ供給する燃料の調量時、3つの通路のうち最も上流に位置する第3通路は、最小断面積が第1通路の最小断面積よりも小さくなるように形成されている。かつ、第3通路を流れる燃料は、加圧室から第3通路へ流れ込むときの絞り効果により流速が上昇する。これにより、第3通路の下流側、すなわち第2通路側において燃料の流速を上げることができる。そのため、第2通路への燃料の流れが安定する。その結果、第2通路への燃料の流れ込みを円滑なものとすることができる。このように、本発明では、加圧室へ供給する燃料に関し、高い吸入効率と安定した調量特性とを両立することができる。
In the invention according to
請求項4記載の発明では、第1通路および第3通路のうち少なくとも一方は複数形成され、S1は第1通路の最小断面積の総和であり、S3は第3通路の最小断面積の総和である。本発明では、第1通路、第2通路および第3通路は、上記請求項1〜3記載の発明での最小断面積についての関係を満たす。そのため、第1通路または第3通路が複数形成されていても、上記請求項1〜3記載の発明と同様の効果を得ることができる。 In the invention according to claim 4, at least one of the first passage and the third passage is formed in plural, S1 is the sum of the minimum cross-sectional areas of the first passage, and S3 is the sum of the minimum cross-sectional areas of the third passage. is there. In the present invention, first passage, second passage and third passage, satisfy the relationship of the minimum cross-sectional area of at inventions of the preceding claims 1-3, wherein. Therefore, even if the first passage or the third passage has formed therein a plurality, it is possible to obtain the same effect as inventions of the claims 1-3, wherein.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による高圧ポンプを図1および図2に示す。高圧ポンプ10は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
A high-pressure pump according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. The high-
図2に示すように、高圧ポンプ10は、ハウジング本体11、カバー12、弁ボディ30、弁部材40、ストッパ50、スプリング21、ニードル60、スプリング22および電磁駆動部70などを備えている。
ハウジング本体11およびカバー12は、特許請求の範囲の「ハウジング」を構成している。ハウジング本体11は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどで形成されている。ハウジング本体11は、円筒状のシリンダ14を形成している。ハウジング本体11のシリンダ14には、プランジャ13が軸方向へ往復移動可能に支持されている。
As shown in FIG. 2, the high-
The housing
ハウジング本体11は、導入通路111、吸入通路112、加圧室113および吐出通路114などを形成している。ハウジング本体11は、筒部15を有している。筒部15は、内部に導入通路111と吸入通路112とを連通する通路151を形成している。筒部15は、シリンダ14の中心軸と概ね垂直に形成されており、内径が途中で変化している。ハウジング本体11は、筒部15において内径が変化する部分に段差面152を形成している。筒部15に形成されている通路151には、弁ボディ30が設けられている。
The
ハウジング本体11とカバー12との間には、燃料室16が形成されている。ハウジング本体11には、燃料室16に連通する図示しない燃料入口が形成されている。燃料室16には、当該燃料入口を通じて、図示しない低圧燃料ポンプによって燃料タンクから燃料が供給される。導入通路111は、燃料室16と筒部15の内周側に形成されている通路151とを連通している。吸入通路112は、一方の端部が加圧室113に連通している。吸入通路112の他方の端部は、段差面152の内周側に開口している。導入通路111と吸入通路112とは、図1に示すように弁ボディ30の内周側を経由して接続している。加圧室113は、図2に示すように吸入通路112とは反対側において吐出通路114と連通している。ここで、導入通路111、通路151および吸入通路112は、特許請求の範囲の「燃料通路」を構成している。本実施形態では、当該「燃料通路」を燃料通路100で示している。
A
プランジャ13は、ハウジング本体11のシリンダ14に軸方向へ往復移動可能に支持されている。加圧室113は、プランジャ13の往復移動方向の一端側に形成されている。プランジャ13の他端側に設けられたヘッド17は、スプリング座18と結合している。スプリング座18とハウジング本体11との間には、スプリング19が設けられている。スプリング座18は、スプリング19の付勢力により、図示しないカムの方向へ付勢されている。プランジャ13は、図示しないタペットを介してカムと接することにより、往復駆動される。
The
スプリング19は、一方の端部がハウジング本体11に接し、他方の端部がスプリング座18に接している。スプリング19は、軸方向へ伸びる力を有している。これにより、スプリング19は、スプリング座18を経由して図示しないタペットをカム側へ付勢する。プランジャ13のヘッド17側の外周面と、プランジャ13を収容するシリンダ14を形成しているハウジング本体11の内周面との間は、オイルシール23により液密にシールされている。オイルシール23は、エンジン内から加圧室113へのオイルの浸入を防止するとともに、加圧室113からエンジンへの燃料の流出を防止する。
The
燃料出口91を形成する吐出弁部90は、ハウジング本体11の吐出通路114側に設けられている。吐出弁部90は、加圧室113において加圧された燃料の排出を断続する。吐出弁部90は、逆止弁92、規制部材93およびスプリング94を有している。逆止弁92は、底部921、および底部921から反加圧室113側へ筒状に延びる筒部922からなる有底筒状に形成され、吐出通路114において往復移動可能に設けられている。規制部材93は、筒状に形成され、吐出通路114を形成するハウジング本体11に固定されている。スプリング94は、一方の端部が規制部材93に接し、他方の端部が逆止弁92の筒部922に接している。逆止弁92は、スプリング94の付勢力により、ハウジング本体11が形成する弁座95側へ付勢されている。逆止弁92は、底部921側の端部が弁座95に着座することにより吐出通路114を閉鎖し、弁座95から離座することにより吐出通路114を開放する。逆止弁92は、弁座95とは反対側へ移動したとき、筒部922の反底部921側端部が規制部材93と接することにより移動が規制される。
The
加圧室113の燃料の圧力が上昇すると、加圧室113側の燃料から逆止弁92が受ける力は増大する。そして、加圧室113側の燃料から逆止弁92が受ける力がスプリング94の付勢力と弁座95の下流側の燃料、すなわち図示しないデリバリパイプ内の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、逆止弁92は弁座95から離座する。これにより、加圧室113内の燃料は、吐出通路114、すなわち逆止弁92の筒部922に形成された通孔923、および筒部922の内側を経由して燃料出口91から高圧ポンプ10の外部へ吐出される。
When the pressure of the fuel in the pressurizing
一方、加圧室113の燃料の圧力が低下すると、加圧室113側の燃料から逆止弁92が受ける力は減少する。そして、加圧室113側の燃料から逆止弁92が受ける力がスプリング94の付勢力と弁座95の下流側の燃料から受ける力との和よりも小さくなると、逆止弁92は弁座95に着座する。これにより、図示しないデリバリパイプ内の燃料は、吐出通路114を経由して加圧室113へ流入することが防止される。
On the other hand, when the pressure of the fuel in the pressurizing
弁ボディ30は、図1に示すようにハウジング本体11に固定されている。弁ボディ30は、例えば圧入、および係止部材20などによりハウジング本体11の通路151の内側に固定されている。すなわち、弁ボディ30は、燃料通路100を構成する通路151の途中に設けられている。弁ボディ30は、底部31、および底部31から加圧室113側へ筒状に延びる筒部32からなる有底筒状に形成されている。
The
弁ボディ30は、底部31の加圧室113側に、反加圧室113側へ凹む凹部33を有している。底部31の加圧室113側の壁面には、凹部33の外縁に弁座34が形成されている。すなわち、弁ボディ30は、加圧室113側壁面に弁座34を有している。弁座34は、弁ボディ30の軸に対し所定の角度をなすテーパ状に形成されている。
The
弁ボディ30は、底部31の中央部に第1ガイド部35を有している。第1ガイド部35は、底部31の中央部から反凹部33側へ筒状に突出するように形成されている。弁ボディ30は、第1ガイド部35の凹部33を形成する壁面と反凹部33側の壁面とを接続する第1挿通孔351を有している。また、底部31の第1挿通孔351の外周側には、凹部33を形成する壁面と反凹部33側の壁面とを接続する第1通路121が形成されている。第1通路121は、弁ボディ30の軸に対し周方向に複数形成されている。
The
弁部材40は、略円柱状の軸部41、および軸部41の加圧室113側端部に接続する略円盤状の傘部42とからなる。弁部材40は、傘部42の外縁から反軸部41側へ筒状に突出する突出部43を有している。弁部材40は、軸部41が第1ガイド部35の第1挿通孔351に挿通され、弁ボディ30の内側において軸部41の軸方向へ往復移動可能に設けられている。傘部42の弁座34側の壁面は、弁座34の形状に対応し、軸部41の軸に対し所定の角度をなすテーパ状に形成されている。弁部材40は、往復移動することにより傘部42が弁座34に着座または弁座34から離座して燃料通路100を流通する燃料の流れを断続する。また、弁部材40は、傘部42が弁座34から離座しているとき、弁座34との間に環状の第2通路122を形成する。
The
第1ガイド部35の第1挿通孔351の径は、弁部材40の軸部41の径とほぼ同一、または軸部41の径よりもわずかに大きく形成されている。これにより、弁部材40は、軸部41の外壁が、第1挿通孔351を形成する第1ガイド部35の壁面に摺動しながら、弁ボディ30の内側で往復移動する。そのため、弁部材40は、往復移動するとき、第1ガイド部35によって、その往復移動が案内される。
The diameter of the
軸部41は、軸方向の途中に、外周壁から径内方向へ向けて凹む小径部411を有している。これにより、軸部41と第1ガイド部35との接触面積は、軸部41が小径部411を有しない場合に比べて小さくなる。そのため、弁部材40が往復移動するとき、軸部41と第1ガイド部35との摺動による抵抗を低減することができる。それとともに、小径部411は、軸部41の摺動部を潤滑する役割も合わせ持つ。
The
小径部411と第1挿通孔351を形成する第1ガイド部35の内周壁との間には、略環状の燃料溜まり412が形成されている。第1ガイド部35の凹部33側の燃料、および第1ガイド部35の反凹部33側の燃料は、軸部41の外周壁と第1挿通孔351を形成する第1ガイド部35の内周壁との間を通じて、燃料溜まり412に流入し保持される。そのため、弁部材40が往復移動するとき、燃料溜まり412内の燃料は第1ガイド部35の内周壁に付着する。これにより、軸部41と第1ガイド部35との摺動による抵抗をより低減することができる。
A substantially
ストッパ50は、弁部材40の加圧室113側に設けられている。ストッパ50は、筒部51、筒部51の反弁部材40側の端部を塞ぐ底部52、および底部52の径外側に形成される環状の拡張部53からなる。ストッパ50は、弁ボディ30の筒部32の内周壁に拡張部53の外周壁が溶接されて弁ボディ30に固定されている。
The
ストッパ50と弁部材40との間に、第1付勢部材としてのスプリング21が設けられている。スプリング21は、ストッパ50の筒部51の内側において、一方の端部が底部52に接し、他方の端部が弁部材40の傘部42に接している。スプリング21は、軸方向に伸びる力を有し、弁部材40を、反ストッパ50側すなわち閉弁方向へ付勢している。
A
ストッパ50の筒部51の弁部材40側端部と弁部材40の突出部43のストッパ50側端部とは当接可能である。ストッパ50は、弁部材40がストッパ50に当接したとき、弁部材40と筒部51の内壁と底部52とに囲まれた容積室54を形成する。また、このとき、ストッパ50は、弁部材40の、加圧室113側すなわち開弁方向への移動を規制する。
The end portion on the
弁部材40の突出部43がストッパ50の筒部51に当接しているとき、ストッパ50は、突出部43の加圧室113側の開口を塞いでいる。これにより、このとき、加圧室113側から弁部材40側へ向かう燃料は、弁部材40への衝突が緩和される。
ストッパ50の拡張部53には、拡張部53の加圧室113側の壁面と反加圧室113側の壁面とを接続する第3通路123が形成されている。第3通路123は、ストッパ50の軸に対し周方向に複数形成されている。
When the protruding
A
第2通路122と第3通路123との間には、弁ボディ30の筒部32の内周壁とストッパ50の筒部51の外周壁とに囲まれた略環状の中間通路124が形成されている。
ストッパ50の筒部51には、容積室54と中間通路124とを連通する管路55が形成されている。
Between the
A
上述した第1通路121、第2通路122、第3通路123および中間通路124は、それぞれハウジング本体11に形成された通路151に含まれている。すなわち、燃料通路100は、第1通路121、第2通路122、第3通路123および中間通路124を含んでいる。これにより、燃料が燃料室16側から加圧室113側へ向かうとき、燃料は、第1通路121、第2通路122、中間通路124および第3通路123を、この順で流通する。一方、燃料が加圧室113側から燃料室16側へ向かうとき、燃料は、第3通路123、中間通路124、第2通路122および第1通路121を、この順で流通する。
The
上述のように第2通路122は、弁部材40と弁座34との間に形成される通路のため、弁部材40が往復移動するとき、流路の形状および大きさが変化する。弁部材40が弁座34に着座したとき、第2通路122の流路の大きさは最小、すなわちゼロとなる。一方、弁部材40が弁座34から離座してストッパ50に当接したとき、第2通路122の流路の大きさは最大となる。
As described above, since the
次に、第1通路121、第2通路122および第3通路123それぞれの断面積についての関係を説明する。以下で用いる「最小断面積」との語句は、通路のうち流路が最も狭くなる箇所における断面積のことをいう。図1に示すように、第1通路121の最小断面積の総和をS1、弁部材40がストッパ50に当接しているときの第2通路122の最小断面積をS2、第3通路123の最小断面積の総和をS3とすると、第1通路121、第2通路122および第3通路123は、S1>S3>S2の関係を満たすように形成されている。すなわち、当該関係式より、『1』「第1通路121の最小断面積の総和(S1)、および第3通路123の最小断面積の総和(S3)は、いずれも第2通路122の最小断面積(S2)よりも大きいこと」、『2』「第1通路121の最小断面積の総和(S1)は、他の通路の最小断面積(S2)または最小断面積の総和(S3)よりも大きいこと」、『3』「第3通路123の最小断面積の総和(S3)は、第1通路121の最小断面積の総和(S1)よりも小さいこと」がわかる。
Next, the relationship regarding the cross-sectional areas of the
図2に示すように、電磁駆動部70は、コイル71、固定コア72、可動コア73、フランジ75などを有している。コイル71は、樹脂製のスプール78に巻かれており、通電することにより磁界を発生する。固定コア72は、磁性材料から形成されている。固定コア72は、コイル71の内周側に収容されている。可動コア73は、磁性材料から形成されている。可動コア73は、固定コア72と対向して配置されている。可動コア73は、非磁性材料から形成されている筒部材79およびフランジ75の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。筒部材79は、固定コア72とフランジ75との間の磁気的な短絡を防止する。
As shown in FIG. 2, the
フランジ75は、磁性材料から形成されている。図1に示すように、フランジ75は、ハウジング本体11の筒部15に取り付けられている。これにより、フランジ75は、電磁駆動部70をハウジング本体11に保持するとともに、筒部15の端部を塞いでいる。フランジ75は、中央部に、筒状に形成された第2ガイド部76を有している。第2ガイド部76は、フランジ75の弁ボディ30側と反弁ボディ30側とを連通する第2挿通孔761を有している。
The
ニードル60は、略円柱状に形成され、フランジ75の第2ガイド部76に形成された第2挿通孔761に挿通されている。ニードル60は、第2挿通孔761の内側において軸方向へ往復移動可能に設けられている。第2挿通孔761の径は、ニードル60の径とほぼ同一、またはニードル60の径よりもわずかに大きく形成されている。これにより、ニードル60は、外壁が、第2挿通孔761を形成する第2ガイド部76の壁面に摺動しながら往復移動する。そのため、ニードル60は、往復移動するとき、第2ガイド部76によって、その往復移動が案内される。
The
ニードル60は、外周壁の一部が面取りされることにより形成される略平面状の壁面61を有している。このように、ニードル60の外周壁の一部を面取りすることにより、ニードル60と第2ガイド部76との接触面積は小さくなる。これにより、ニードル60と第2ガイド部76との摺動による抵抗を低減することができる。
The
ニードル60の壁面61と第2挿通孔761を形成する第2ガイド部76の内周壁との間には、隙間62が形成されている。そのため、フランジ75の弁ボディ30側の燃料は、隙間62を経由してフランジ75の反弁ボディ30側へ流通可能である。これにより、フランジ75の弁ボディ30側と反弁ボディ30側との圧力はほぼ同一となる。また、隙間62は、可動コア73の周囲に溜まったエアのエア抜き通路としても機能する。
A
ニードル60は、一方の端部が可動コア73に圧入または溶接されることで可動コア73と一体に組み付けられている。また、ニードル60は、他方の端部に形成された端面63が、弁部材40の軸部41の反傘部42側端部に形成された端面45と当接可能である。なお、ニードル60は、弁部材40の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能である。
One end of the
固定コア72と可動コア73との間に、第2付勢部材としてのスプリング22が設けられている。スプリング22は、可動コア73を弁部材40側へ付勢している。スプリング22が可動コア73を付勢する力は、スプリング21が弁部材40を付勢する力よりも大きい。すなわち、スプリング22は、可動コア73およびニードル60をスプリング21の付勢力に抗して弁部材40側、すなわち弁部材40の開弁方向へ付勢している。これにより、コイル71に通電していないとき、固定コア72と可動コア73とは互いに離れている。そのため、コイル71に通電していないとき、可動コア73と一体のニードル60はスプリング22の付勢力により弁部材40側へ移動するとともに、弁部材40は弁ボディ30の弁座34から離座している。電磁駆動部70のコイル71、固定コア72、可動コア73、フランジ75、スプール78および筒部材79は、特許請求の範囲の「コイル部」を構成している。
A
次に、上記構成の高圧ポンプ10の作動について説明する。
(1)吸入行程
プランジャ13が図2の下方へ移動するとき、コイル71への通電は停止されている。そのため、弁部材40は、電磁駆動部70のスプリング22から力を受けている可動コア73と一体のニードル60により加圧室113側へ付勢されている。その結果、弁部材40は、弁ボディ30の弁座34から離座している。また、プランジャ13が図2の下方へ移動するとき、加圧室113の圧力は低下する。そのため、弁部材40が凹部33側の燃料から受ける力は、加圧室113側の燃料から受ける力よりも大きくなる。これにより、弁部材40には弁座34から離座する方向へ力が加わり、弁部材40は弁座34から離座する。弁部材40は、突出部43がストッパ50の筒部51に当接するまで移動する。弁部材40が弁座34から離座、すなわち開弁することにより、燃料室16は、導入通路111、通路151および吸入通路112を経由して加圧室113に連通する。したがって、燃料室16の燃料は、第1通路121、第2通路122、中間通路124および第3通路123をこの順で経由して加圧室113に吸入される。また、このとき、弁部材40は、ストッパ50と当接することにより、突出部43の加圧室113側の開口がストッパ50で塞がれている。
Next, the operation of the high-
(1) Suction stroke When the
(2)調量行程
プランジャ13が下死点から上死点に向かって上昇するとき、加圧室113から弁部材40側すなわち燃料室16側へ排出される燃料の流れにより、弁部材40には加圧室113側の燃料から弁座34に着座する方向へ力が加わる。しかし、コイル71に通電していないとき、ニードル60は、スプリング22の付勢力により弁部材40側へ付勢されている。そのため、弁部材40は、ニードル60によって弁座34側への移動が規制される。また、弁部材40は、突出部43の加圧室113側の開口がストッパ50によって塞がれている。これにより、加圧室113から燃料室16側へ排出される燃料の流れが、弁部材40に直接衝突することはない。そのため、燃料の流れにより弁部材40に加わる閉弁方向への力が緩和される。その結果、コイル71への通電が停止されている間、弁部材40は弁座34から離間した状態を維持する。これにより、プランジャ13の上昇によって加圧室113から排出される燃料は、燃料室16から加圧室113へ吸入される場合と逆に、第3燃料通路123、中間通路124、第2通路122および第1通路121をこの順で経由して燃料室16へ戻される。
(2) Metering stroke When the
調量行程の途中にコイル71へ通電すると、コイル71に発生した磁界により、固定コア72、フランジ75および可動コア73に磁気回路が形成される。これにより、互いに離間している固定コア72と可動コア73との間には磁気吸引力が発生する。固定コア72と可動コア73との間に発生する磁気吸引力がスプリング22の付勢力よりも大きくなると、可動コア73は固定コア72側へ移動する。そのため、可動コア73と一体のニードル60も、固定コア72側へ移動する。ニードル60が固定コア72側へ移動すると、弁部材40とニードル60とは離間し、弁部材40はニードル60から力を受けない。その結果、弁部材40は、スプリング21の付勢力、および、加圧室113から燃料室16側へ排出される燃料の流れにより弁部材40に加わる閉弁方向の力によって弁座34側へ移動する。
When the
弁部材40が弁座34側へ移動し、弁部材40が弁座34に着座、すなわち閉弁することにより、第2通路122が閉鎖され、燃料通路100を流通する燃料の流れが遮断される。これにより、加圧室113から燃料室16へ燃料を排出する調量行程は終了する。プランジャ13が上昇するとき、第2通路122、すなわち加圧室113と燃料室16との間を閉鎖することにより、加圧室113から燃料室16へ戻される燃料の量が調整される。その結果、加圧室113で加圧される燃料の量が決定される。
When the
(3)加圧行程
加圧室113と燃料室16との間が閉鎖された状態でプランジャ13がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室113の燃料の圧力は上昇する。加圧室113の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、吐出弁部90のスプリング94の付勢力と弁座95の下流側の燃料から逆止弁92が受ける力とに抗して、逆止弁92は弁座95から離座する。これにより、吐出弁部90が開弁し、加圧室113で加圧された燃料は吐出通路114を通り高圧ポンプ10から吐出される。高圧ポンプ10から吐出された燃料は、図示しないデリバリパイプに供給されて蓄圧され、インジェクタに供給される。
(3) Pressurization stroke When the
プランジャ13が上死点まで移動すると、コイル71への通電が停止され、弁部材40は再び弁座34から離座する。このとき、プランジャ13は再び図2の下方へ移動し、加圧室113の燃料の圧力は低下する。これにより、加圧室113には燃料室16から燃料が吸入される。
When the
なお、弁部材40が閉弁し、加圧室113の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル71への通電は停止してもよい。加圧室113の燃料の圧力が上昇すると、弁部材40が弁座34から離座する方向へ受ける力よりも、加圧室113側の燃料によって弁座34へ着座する方向へ受ける力が大きくなる。そのため、コイル71への通電を停止しても、弁部材40は加圧室113側の燃料から受ける力によって弁座34への着座状態を維持する。このように、所定の時期にコイル71への通電を停止することにより、電磁駆動部70の消費電力を低減することができる。
上記の(1)から(3)の行程を繰り返すことにより、高圧ポンプ10は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料の吐出量は、電磁駆動部70のコイル71への通電タイミングを制御することにより調節される。
When the
By repeating the steps (1) to (3), the high-
以上説明したように、第1実施形態では、第1通路121、第2通路122および第3通路123は、S1>S3>S2の関係を満たすように形成されている。すなわち、『1』「第1通路121の最小断面積の総和(S1)、および第3通路123の最小断面積の総和(S3)は、いずれも第2通路122の最小断面積(S2)よりも大きく」、『2』「第1通路121の最小断面積の総和(S1)は、他の通路の最小断面積(S2)または最小断面積の総和(S3)よりも大きく」、『3』「第3通路123の最小断面積の総和(S3)は、第1通路121の最小断面積の総和(S1)よりも小さい」。
As described above, in the first embodiment, the
『1』「第1通路121の最小断面積の総和(S1)、および第3通路123の最小断面積の総和(S3)は、いずれも第2通路122の最小断面積(S2)よりも大きい」ため、加圧室113への燃料の吸入時または調量時、第2通路122の上流側または下流側となる第1通路121および第3通路123に生じ得る、絞りによる圧力損失を低減することができる。これにより、燃料通路100を流通する燃料は、第1通路121または第3通路123による影響が低減するとともに、その流量は最小断面積が可変の第2通路122によって制御される。その結果、加圧室113へ供給する燃料の吸入時および調量時の流量を安定させることができる。したがって、高圧ポンプ10から吐出する燃料の量および圧力を高精度に制御することができる。
“1” “A sum of the minimum cross-sectional areas of the first passage 121 (S1) and a sum of the minimum cross-sectional areas of the third passage 123 (S3) are both larger than the minimum cross-sectional area of the second passage 122 (S2). Therefore, the pressure loss due to the throttle that may occur in the
また、『2』「第1通路121の最小断面積の総和(S1)は、他の通路の最小断面積(S2)または最小断面積の総和(S3)よりも大きい」ため、加圧室113への燃料の吸入時、3つの通路(第1〜3通路)のうち最も上流に位置する第1通路121を流通する燃料の流量を確保することができる。これにより、加圧室113への燃料の吸入効率を高めることができる。
Further, “2” “the sum of the minimum cross-sectional areas (S1) of the
さらに、『3』「第3通路123の最小断面積の総和(S3)は、第1通路121の最小断面積の総和(S1)よりも小さく」、かつ、「加圧室113へ供給する燃料の調量時、第3通路123を流れる燃料は、加圧室113から第3通路123へ流れ込むときの絞り効果により流速が上昇する」ため、調量時、3つの通路(第1〜3通路)のうち最も上流に位置する第3通路123の下流側、すなわち第2通路122側において燃料の流速を上げることができる。そのため、第2通路122への燃料の流れが安定する。その結果、第2通路122への燃料の流れ込みを円滑なものとすることができる。このように、本実施形態では、加圧室113へ供給する燃料に関し、高い吸入効率と安定した調量特性とを両立することができる。
Further, “3” “the sum of the minimum cross-sectional areas of the third passage 123 (S3) is smaller than the sum of the minimum cross-sectional areas of the first passage 121 (S1)” and “the fuel supplied to the pressurizing
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による高圧ポンプの一部を図3に示す。第2実施形態では、ストッパに形成される第3通路の形状が第1実施形態の場合と異なる。
第2実施形態では、第3通路123は、大径通路201、および大径通路201の反加圧室113側に接続する小径通路202からなる。小径通路202は、大径通路201よりも径が小さい。そのため、小径通路202は、大径通路201との間に段差203を形成している。第2実施形態では、小径通路202の断面積の総和が、第3通路123の最小断面積の総和(S3)となる。
(Second Embodiment)
A part of the high-pressure pump according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the second embodiment, the shape of the third passage formed in the stopper is different from that in the first embodiment.
In the second embodiment, the
第2実施形態においても、第1実施形態と同様、第1通路121、第2通路122および第3通路123は、S1>S3>S2の関係を満たすように形成されている。したがって、第2実施形態では、第3通路123が大径通路201と小径通路202とからなる形状に形成されていても、上述の第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による高圧ポンプの一部を図4に示す。第3実施形態では、ストッパに形成される第3通路の形状が第1実施形態および第2実施形態の場合と異なる。
第3実施形態では、第3通路123は、加圧室113側から反加圧室113側へ向かうに従い径が小さくなるテーパ状に形成されている。第3実施形態では、第3通路123の反加圧室113側端部の断面積の総和が、第3通路123の最小断面積の総和(S3)となる。
(Third embodiment)
A part of the high-pressure pump according to the third embodiment of the present invention is shown in FIG. In 3rd Embodiment, the shape of the 3rd channel | path formed in a stopper differs from the case of 1st Embodiment and 2nd Embodiment.
In 3rd Embodiment, the 3rd channel |
第3実施形態においても、第1実施形態および第2実施形態と同様、第1通路121、第2通路122および第3通路123は、S1>S3>S2の関係を満たすように形成されている。したがって、第3実施形態では、第3通路123がテーパ状に形成されていても、上述の第1実施形態または第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
Also in the third embodiment, similarly to the first embodiment and the second embodiment, the
また、第3実施形態では、第3通路123の形状をテーパ状にすることにより、通路が直線的な形状(例えば第1実施形態の第3通路の形状)あるいは段差を有する形状(例えば第2実施形態の第3通路の形状)である場合に比べて、第3通路123の流量係数を大きくすることができる。これにより、第3通路123における圧力損失をより低減することができる。
In the third embodiment, the shape of the
(他の実施形態)
本発明の他の実施形態では、第1通路、第2通路および第3通路は、「S1>S3>S2の関係」を満たさなくとも、「S1>S2、かつ、S3>S2の関係」さえ満たしていればよい。すなわち、第1通路の最小断面積(の総和)および第3通路の最小断面積(の総和)が、いずれも第2通路の最小断面積よりも大きくなるように形成されていればよい。第1通路、第2通路および第3通路をこのように形成すれば、加圧室への燃料の吸入時または調量時、第1通路および第3通路に生じ得る、絞りによる圧力損失を低減することができる。
(Other embodiments)
In another embodiment of the present invention, the first passage, the second passage, and the third passage do not satisfy the relationship “S1>S3> S2”, but even “the relationship S1> S2 and S3> S2”. It only has to satisfy. In other words, the minimum cross-sectional area (total) of the first passage and the minimum cross-sectional area (total) of the third passage are only required to be larger than the minimum cross-sectional area of the second passage. By forming the first passage, the second passage, and the third passage in this way, pressure loss due to the throttle that may occur in the first passage and the third passage during intake or metering of fuel into the pressurizing chamber is reduced. can do.
また、本発明の他の実施形態では、第1通路、第2通路および第3通路は、「S1>S3>S2の関係」、または「S1>S2、かつ、S3>S2の関係」を満たしているのであれば、どのような形状に形成されていてもよい。また、第1通路および第3通路は、それぞれ、複数ではなく、一つ形成されていることとしてもよい。 In another embodiment of the present invention, the first passage, the second passage, and the third passage satisfy “a relationship of S1> S3> S2” or “a relationship of S1> S2 and S3> S2”. If it is, it may be formed in any shape. In addition, each of the first passage and the third passage may not be plural but one.
上述の複数の実施形態では、電磁駆動部のコイル部に通電していないとき弁部材は開弁しており、コイル部に通電したとき弁部材が閉弁する、常開型の弁構造を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、コイル部に通電したとき弁部材が開弁する、常閉型の弁構造としてもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
In the above-described embodiments, the valve member is opened when the coil portion of the electromagnetic drive portion is not energized, and the normally open valve structure is shown in which the valve member is closed when the coil portion is energized. It was. On the other hand, in another embodiment of the present invention, a normally closed valve structure in which the valve member opens when the coil portion is energized may be used.
Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
10:高圧ポンプ、11:ハウジング本体(ハウジング)、12:カバー(ハウジング)、13:プランジャ、21:スプリング(第1付勢部材)、22:スプリング(第2付勢部材)、30:弁ボディ、34:弁座、40:弁部材、50:ストッパ、60:ニードル、70:電磁駆動部、71:コイル(コイル部)、72:固定コア(コイル部)、73:可動コア(コイル部)、75:フランジ(コイル部)、78:スプール(コイル部)、79:筒部材(コイル部)、100:燃料通路、113:加圧室、121:第1通路(燃料通路)、122:第2通路(燃料通路)、123:第3通路(燃料通路) 10: high pressure pump, 11: housing body (housing), 12: cover (housing), 13: plunger, 21: spring (first urging member), 22: spring (second urging member), 30: valve body 34: valve seat, 40: valve member, 50: stopper, 60: needle, 70: electromagnetic drive unit, 71: coil (coil unit), 72: fixed core (coil unit), 73: movable core (coil unit) 75: flange (coil part), 78: spool (coil part), 79: cylindrical member (coil part), 100: fuel passage, 113: pressurizing chamber, 121: first passage (fuel passage), 122: first 2 passages (fuel passage), 123: 3rd passage (fuel passage)
Claims (4)
前記プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および前記加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、
前記燃料通路に設けられ、前記加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、
前記弁座に着座または前記弁座から離座することにより前記燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、
前記弁部材の前記加圧室側に設けられ、前記弁部材が当接したとき前記弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、
前記ストッパと前記弁部材との間に設けられ、前記弁部材を閉弁方向へ付勢する第1付勢部材と、
一方の端部が前記弁部材の反ストッパ側端部に当接可能であり、前記弁部材の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能に設けられるニードルと、
前記ニードルを前記弁部材の開弁方向に付勢する第2付勢部材と、
前記ニードルを前記弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備え、
前記燃料通路は、前記弁ボディの前記弁座の反加圧室側に形成される第1通路、前記弁部材が前記弁座から離座したとき前記弁部材と前記弁座との間に環状に形成される第2通路、および前記ストッパに形成される第3通路を含み、
前記第1通路の最小断面積をS1、前記弁部材が前記ストッパに当接しているときの前記第2通路の最小断面積をS2、前記第3通路の最小断面積をS3とすると、
前記第1通路、前記第2通路および前記第3通路は、S1>S2、かつ、S3>S2の関係を満たすように形成されており、
前記第3通路は、大径通路、および前記大径通路よりも径が小さく前記大径通路の反加圧室側に接続して前記大径通路との間に段差を形成する小径通路からなることを特徴とする高圧ポンプ。 A reciprocating plunger; and
A pressure chamber in which fuel is pressurized by the plunger, and a housing having a fuel passage for guiding the fuel to the pressure chamber;
A valve body provided in the fuel passage and having a valve seat on a side wall surface of the pressurizing chamber;
A valve member that interrupts the flow of fuel flowing through the fuel passage by being seated on or separated from the valve seat;
A stopper that is provided on the pressurizing chamber side of the valve member and restricts movement of the valve member in a valve opening direction when the valve member abuts;
A first biasing member that is provided between the stopper and the valve member and biases the valve member in a valve closing direction;
One end of the valve member can be brought into contact with the end opposite to the stopper side of the valve member, and a needle provided to be movable in the same direction as the valve member when the valve member is opened or closed;
A second biasing member that biases the needle in the valve opening direction of the valve member;
An electromagnetic drive unit having a coil part capable of attracting the needle in either the valve closing direction or the valve opening direction of the valve member;
The fuel passage is a first passage formed on the valve body on the side opposite to the pressurizing chamber of the valve body, and is annular between the valve member and the valve seat when the valve member is separated from the valve seat. A second passage formed in the second passage and a third passage formed in the stopper,
S1 is the minimum sectional area of the first passage, S2 is the minimum sectional area of the second passage when the valve member is in contact with the stopper, and S3 is the minimum sectional area of the third passage.
The first passage, the second passage, and the third passage are formed so as to satisfy a relationship of S1> S2 and S3> S2 ,
The third passage includes a large-diameter passage and a small-diameter passage having a diameter smaller than that of the large-diameter passage and connected to the non-pressurizing chamber side of the large-diameter passage to form a step between the large-diameter passage. A high-pressure pump characterized by that.
前記プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および前記加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、
前記燃料通路に設けられ、前記加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、
前記弁座に着座または前記弁座から離座することにより前記燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、
前記弁部材の前記加圧室側に設けられ、前記弁部材が当接したとき前記弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、
前記ストッパと前記弁部材との間に設けられ、前記弁部材を閉弁方向へ付勢する第1付勢部材と、
一方の端部が前記弁部材の反ストッパ側端部に当接可能であり、前記弁部材の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能に設けられるニードルと、
前記ニードルを前記弁部材の開弁方向に付勢する第2付勢部材と、
前記ニードルを前記弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備え、
前記燃料通路は、前記弁ボディの前記弁座の反加圧室側に形成される第1通路、前記弁部材が前記弁座から離座したとき前記弁部材と前記弁座との間に環状に形成される第2通路、および前記ストッパに形成される第3通路を含み、
前記第1通路の最小断面積をS1、前記弁部材が前記ストッパに当接しているときの前記第2通路の最小断面積をS2、前記第3通路の最小断面積をS3とすると、
前記第1通路、前記第2通路および前記第3通路は、S1>S2、かつ、S3>S2の関係を満たすように形成されており、
前記第3通路は、前記加圧室側から反加圧室側へ向かうに従い径が小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする高圧ポンプ。 A reciprocating plunger; and
A pressure chamber in which fuel is pressurized by the plunger, and a housing having a fuel passage for guiding the fuel to the pressure chamber;
A valve body provided in the fuel passage and having a valve seat on a side wall surface of the pressurizing chamber;
A valve member that interrupts the flow of fuel flowing through the fuel passage by being seated on or separated from the valve seat;
A stopper that is provided on the pressurizing chamber side of the valve member and restricts movement of the valve member in a valve opening direction when the valve member abuts;
A first biasing member that is provided between the stopper and the valve member and biases the valve member in a valve closing direction;
One end of the valve member can be brought into contact with the end opposite to the stopper side of the valve member, and a needle provided to be movable in the same direction as the valve member when the valve member is opened or closed;
A second biasing member that biases the needle in the valve opening direction of the valve member;
An electromagnetic drive unit having a coil part capable of attracting the needle in either the valve closing direction or the valve opening direction of the valve member;
The fuel passage is a first passage formed on the valve body on the side opposite to the pressurizing chamber of the valve body, and is annular between the valve member and the valve seat when the valve member is separated from the valve seat. A second passage formed in the second passage and a third passage formed in the stopper,
S1 is the minimum sectional area of the first passage, S2 is the minimum sectional area of the second passage when the valve member is in contact with the stopper, and S3 is the minimum sectional area of the third passage.
The first passage, the second passage, and the third passage are formed so as to satisfy a relationship of S1> S2 and S3> S2 ,
The high-pressure pump according to claim 3, wherein the third passage is formed in a tapered shape having a diameter that decreases from the pressurizing chamber side toward the non-pressurizing chamber side .
S1は、前記第1通路の最小断面積の総和であり、
S3は、前記第3通路の最小断面積の総和であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。 At least one of the first passage and the third passage is formed in plural,
S1 is the sum of the minimum cross-sectional areas of the first passage,
4. The high-pressure pump according to claim 1, wherein S <b> 3 is a sum of minimum sectional areas of the third passages.
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