JP5176947B2 - High pressure pump - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関(以下、「エンジン」という)に用いられる高圧ポンプに関する。 The present invention relates to a high-pressure pump used in an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”).
従来、燃料タンクから低圧ポンプで汲み上げた燃料を、シリンダに往復移動自在に支持されたプランジャによって加圧し、燃料レールへ吐出する高圧ポンプが知られている。燃料レールに備蓄された高圧燃料は、燃料レールに接続されるインジェクタから各気筒内に噴射される。
このような高圧ポンプでは、吐出量を調節する調量弁部に故障等が生じると、燃料レール内の燃料圧力が高圧となり、インジェクタを適切に動作させることが困難になることがある。
このため、特許文献1では、燃料レール内の燃料圧力がこのような高圧となるときに開弁するリリーフ弁を高圧ポンプ内に設けている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a high pressure pump is known in which fuel pumped up from a fuel tank by a low pressure pump is pressurized by a plunger supported in a reciprocating manner by a cylinder and discharged to a fuel rail. The high-pressure fuel stored in the fuel rail is injected into each cylinder from an injector connected to the fuel rail.
In such a high-pressure pump, when a failure or the like occurs in the metering valve that adjusts the discharge amount, the fuel pressure in the fuel rail becomes high, and it may be difficult to operate the injector properly.
For this reason, in patent document 1, the relief valve which opens when the fuel pressure in a fuel rail becomes such a high pressure is provided in the high pressure pump.
しかし、燃料レール内の燃料圧力が上記のような高圧にならない場合であっても、次のような不具合が懸念される。
(1)エンジンを停止した場合における燃料レール内の燃料圧力の上昇による不具合
イグニッションOFFなどによりエンジンを停止すると、エンジン冷却水の循環がなくなる。このため、エンジンルームの温度は、エンジン停止直後から一定の期間上昇し、その後、下降する。これにより、燃料レール内の圧力も、エンジン停止直後から一定の期間上昇し、その後、下降する。このような燃料レール内の圧力の上昇は、インジェクタから気筒内へ燃料漏れを生じさせることにつながる。この結果、次回のエンジン始動時に、気筒内へ漏れ出した燃料蒸気が点火前の未燃焼成分として大気中へ排出されてしまうおそれがある。
However, even if the fuel pressure in the fuel rail does not reach the high pressure as described above, there are concerns about the following problems.
(1) Problems caused by increased fuel pressure in the fuel rail when the engine is stopped If the engine is stopped due to ignition OFF or the like, the circulation of the engine coolant is lost. For this reason, the temperature of the engine room rises for a certain period immediately after the engine stops, and then falls. As a result, the pressure in the fuel rail also increases for a certain period immediately after the engine stops, and then decreases. Such an increase in pressure in the fuel rail leads to fuel leakage from the injector into the cylinder. As a result, when the engine is next started, the fuel vapor leaking into the cylinder may be discharged into the atmosphere as an unburned component before ignition.
(2)エンジンの運転中における燃料レール内の燃料圧力の維持による不具合
エンジンの運転中にアクセルペダルの踏み込みを中断すると、インジェクタからの燃料噴射が停止するとともに、高圧ポンプから燃料レールへの燃料の供給が停止する。このとき、燃料レール内の圧力は維持される。その後、再びアクセルペダルが踏み込まれると、インジェクタへの通電を制御したとしても、インジェクタから気筒内への燃料噴射量が大きくなってしまうことがある。このような必要以上の燃料噴射は、燃費の悪化や加速移行時のショックにつながるおそれがある。
(2) Failure due to maintenance of fuel pressure in the fuel rail during engine operation If the depression of the accelerator pedal is interrupted during engine operation, fuel injection from the injector will stop and fuel from the high-pressure pump to the fuel rail will stop. Supply stops. At this time, the pressure in the fuel rail is maintained. Thereafter, when the accelerator pedal is depressed again, the amount of fuel injected from the injector into the cylinder may become large even if the power supply to the injector is controlled. Such excessive fuel injection may lead to deterioration of fuel consumption and a shock at the time of acceleration shift.
上述した(1)、(2)の不具合は、燃料レール内の燃料圧力の上昇、または、高圧維持によるものであるが、このような場合、燃料レール内の燃料圧力を下げすぎてしまうと、次のような不具合が懸念される。
(3)高温再始動時における燃料レール内の燃料圧力の下降による不具合
エンジン停止後、例えば数十分というような時間が経過した後にエンジンを再始動する高温再始動時に、燃料レール内の燃料圧力が蒸気圧近くまで下降すると、ベーパが発生し、始動性能が悪化するおそれがある。
(4)アイドリングストップ後の再始動時における燃料レール内の燃料圧力の下降による不具合
ハイブリッドシステムなどにおけるアイドリングストップ後の再始動時にも、燃料レール内の燃料圧力が下降しすぎると、インジェクタから噴射される燃料の微粒化が悪化することで再始動性能が悪化するおそれがある。
(3) Failure due to a drop in fuel pressure in the fuel rail at high temperature restart Fuel pressure in the fuel rail at high temperature restart after restarting the engine after the engine has stopped, for example after several tens of minutes When the pressure drops to near the vapor pressure, vapor is generated and the starting performance may be deteriorated.
(4) Failure due to a drop in fuel pressure in the fuel rail when restarting after idling stop When the fuel pressure in the fuel rail drops too much even after restarting after idling stop in a hybrid system, etc., the fuel is injected from the injector. There is a risk that the restart performance will deteriorate due to the deterioration of atomization of the fuel.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の圧力調整弁の耐異物性を確保する燃料ポンプを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the subject mentioned above, The objective is to provide the fuel pump which ensures the foreign material resistance of a several pressure control valve.
上述した課題を解決するため、請求項1に係る発明によると、ハウジング本体は、プランジャの往復移動によって燃料を加圧する加圧室、この加圧室で加圧された高圧燃料を吐出口から吐出する吐出通路、この吐出通路と加圧室とを連通するリターン通路を有する。リターン通路に設けられるリリーフ弁は、吐出通路の燃料圧力が第1圧力以上のとき吐出通路から加圧室への燃料の流れを許容し、吐出通路の燃料圧力が第1圧力未満のとき吐出通路から加圧室への燃料の流れを遮断する。リリーフ弁は、リリーフ弁よりも吐出通路側のリターン通路とリリーフ弁よりも加圧室側のリターン通路とを連通する内側通路を弁本体の内部に有している。この内側通路に設けられる定残圧弁は、吐出通路の燃料圧力が第2圧力以上のとき吐出通路から加圧室への燃料の流れを許容し、吐出通路の燃料圧力が第2圧未満のとき吐出通路から加圧室への燃料の流れを遮断する。リリーフ弁よりも吐出口側のリターン通路または吐出通路にはフィルタが設けられ、リリーフ弁および定残圧弁に流入する燃料中の異物を捕獲する。
高圧ポンプは、それぞれ異なる所定圧力で吐出通路側の燃料圧力を減圧する機能を有するリリーフ弁および定残圧弁を備えている。リリーフ弁の弁本体内部に内側通路を形成し、この内側通路に定残圧弁を設けることで、リリーフ弁および定残圧弁は、一体で構成される。共に吐出通路から燃料通路への燃料の流れを許容するリリーフ弁および定残圧弁の上流側となるリターン通路または吐出通路にフィルタを設けることで、簡素な構成で、双方の機能の耐異物性を確保することができる。
また、吐出通路に設けられる吐出弁の弁本体の内部には、弁本体の径外側の吐出通路と吐出口側の吐出通路とを連通し、加圧室と吐出口との間に燃料を流通させる内部通路が形成されている。フィルタは、この内部通路が吐出弁の弁本体の径外方向の外壁に開口する位置に設けられている。このため、吐出弁の弁本体にフィルタを取り付けた後、この弁本体を吐出口から吐出通路へ挿入することにより、フィルタの組付け性を向上することができる。
In order to solve the above-described problem, according to the first aspect of the present invention, the housing body pressurizes the fuel by reciprocating the plunger, and discharges the high-pressure fuel pressurized in the pressurizing chamber from the discharge port. And a return passage communicating the discharge passage and the pressurizing chamber. The relief valve provided in the return passage allows the flow of fuel from the discharge passage to the pressurizing chamber when the fuel pressure in the discharge passage is equal to or higher than the first pressure, and the discharge passage when the fuel pressure in the discharge passage is lower than the first pressure. Shut off the flow of fuel to the pressurizing chamber. The relief valve has an inner passage in the valve body that connects the return passage closer to the discharge passage than the relief valve and the return passage closer to the pressurizing chamber than the relief valve. The constant residual pressure valve provided in the inner passage allows fuel to flow from the discharge passage to the pressurizing chamber when the fuel pressure in the discharge passage is equal to or higher than the second pressure, and when the fuel pressure in the discharge passage is less than the second pressure. Blocks the flow of fuel from the discharge passage to the pressurizing chamber. A filter is provided in the return passage or discharge passage closer to the discharge port than the relief valve, and captures foreign matter in the fuel flowing into the relief valve and the constant residual pressure valve.
The high-pressure pump is provided with a relief valve and a constant residual pressure valve having a function of reducing the fuel pressure on the discharge passage side with different predetermined pressures. By forming an inner passage inside the valve body of the relief valve and providing a constant residual pressure valve in the inner passage, the relief valve and the constant residual pressure valve are configured integrally. Both the relief valve that allows the flow of fuel from the discharge passage to the fuel passage and the filter on the return passage or discharge passage upstream of the constant residual pressure valve provide a simple structure, and foreign matter resistance for both functions. Can be secured.
In addition, the inside of the valve body of the discharge valve provided in the discharge passage communicates with the discharge passage on the outer diameter side of the valve body and the discharge passage on the discharge port side, and the fuel flows between the pressurizing chamber and the discharge port. An internal passage is formed. The filter is provided at a position where this internal passage opens in the radially outer wall of the valve body of the discharge valve. For this reason, after attaching a filter to the valve body of the discharge valve, the assembly of the filter can be improved by inserting the valve body into the discharge passage from the discharge port.
第1圧力は、高圧ポンプの適用される燃料噴射系において、任意の所定圧力に設定することができる。ただし、請求項2に係る発明では、第1圧力は、吐出口から燃料レールを経由して接続するインジェクタが適切に動作する圧力より大きい所定圧力に設定することが例示される。これにより、高圧ポンプの吐出量を調節する調量弁部に故障等が生じたような場合であっても、この燃料圧力を低下させ、インジェクタを適切に動作させることができる。
The first pressure can be set to an arbitrary predetermined pressure in the fuel injection system to which the high pressure pump is applied. However, in the invention according to
第2圧もまた、高圧ポンプの適用される燃料噴射系において、任意の所定圧力に設定することができる。ただし、請求項3に係る発明では、第2圧力は、第1圧より小さく、吐出通路から接続される燃料レール内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧より大きい所定圧(以下、「定残圧」という)に設定することが例示される。これにより、エンジン停止時に燃料レールの燃料圧力を低下させ、インジェクタから気筒内への燃料漏れを抑制することができる。この結果、次回のエンジン始動時の未燃焼成分の排出を抑制することができる。また、燃料噴射停止時に燃料レールの燃料圧力を低下させ、再始動時の燃費の悪化や加速ショックを抑制することができる。さらに、燃料レールの燃料圧力を定残圧に保持することでベーパの発生を抑制し、高温再始動時における始動性能を向上することができる。
The second pressure can also be set to any predetermined pressure in the fuel injection system to which the high-pressure pump is applied. However, in the invention according to
請求項4に係る発明によると、リリーフ弁の弁本体の内側通路には、定残圧弁の弁本体よりも吐出口側にオリフィスが設けられている。加圧室の燃料をプランジャの往復移動によって加圧し、高圧燃料を吐出する高圧ポンプの作動時においても、定残圧弁が内側通路を開放することで、吐出通路の高圧燃料の一部は、吐出通路からリターン通路および内側通路を経由して加圧室へ戻される。オリフィスは、内側通路を流れる燃料の流量を調節する。これにより、ポンプ効率の低下を抑制することができる。特に、エンジンの低速運転時および始動時には、プランジャの往復周期が長くなることで、加圧行程の繰り返し周期が長くなる。このため、オリフィスを設け、ポンプ効率の低下を抑制することが望ましい。 According to the invention which concerns on Claim 4, the orifice is provided in the inner side channel | path of the valve main body of the relief valve in the discharge port side rather than the valve main body of the constant residual pressure valve. Even when the high-pressure pump that pressurizes the fuel in the pressurizing chamber by reciprocating the plunger and discharges the high-pressure fuel, the constant residual pressure valve opens the inner passage, so that part of the high-pressure fuel in the discharge passage is discharged. The passage is returned to the pressurizing chamber via the return passage and the inner passage. The orifice adjusts the flow rate of fuel flowing through the inner passage. Thereby, the fall of pump efficiency can be suppressed. In particular, when the engine is operated at a low speed and when the engine is started, the reciprocating cycle of the plunger is increased, so that the repetition cycle of the pressurization stroke is increased. For this reason, it is desirable to provide an orifice to suppress a decrease in pump efficiency.
請求項5に係る発明によると、フィルタは、筒状に形成され、弁本体の径外方向の外壁に嵌合している。このため、フィルタを吐出弁の弁本体に圧入によって取り付けることが可能となり、フィルタの組付け性を向上することができる。
According to the invention which concerns on
請求項6に係る発明によると、フィルタは、フィルタ本体と、このフィルタ本体の径外方向の外壁に設けられるフィルタ保持部材とを備える。このフィルタ保持部材は、吐出通路とリターン通路との接続箇所に対応する位置に開口部を有している。このため、吐出弁の弁本体の内部通路からリターン通路へ流れる燃料内の異物を確実に捕獲することができる。 According to the invention which concerns on Claim 6 , a filter is equipped with a filter main body and the filter holding member provided in the outer wall of the radial direction of this filter main body. The filter holding member has an opening at a position corresponding to a connection portion between the discharge passage and the return passage. For this reason, the foreign matter in the fuel flowing from the internal passage of the valve body of the discharge valve to the return passage can be reliably captured.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプを図1−図5に示す。高圧ポンプ10は、例えば直噴型のガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料供給ポンプである。
図2に示すように、高圧ポンプ10は、ハウジング本体11を中心に構成されている。このハウジング本体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の一方向(図中では上方)に、カバー12が取り付けられている。これにより、ハウジング本体11とカバー12との間に燃料室13が形成される。燃料室13の反対側には、プランジャ部30が構成されている。また、燃料室13とプランジャ部30の配列方向に直交する方向に、調量弁部50、吐出弁部70および圧力調整部101が構成されている。燃料室13には、燃料ポンプによって燃料タンクから燃料が供給される(燃料ポンプおよび燃料タンクは不図示)。燃料室13に供給された燃料は、調量弁部50を経由し、ハウジング本体11の中央付近の加圧室14を経由して、吐出弁部70からインジェクタが接続される燃料レール(不図示)へ圧送される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A high-pressure pump according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. The high-
As shown in FIG. 2, the high-
次に、プランジャ部30、調量弁部50、吐出弁部70、および、圧力調整部101の構成について、順に説明する。
最初にプランジャ部30について説明する。
プランジャ部30は、プランジャ31、プランジャ支持部32、オイルシール33、ロアシート34、リフター35、および、プランジャスプリング36等を備えている。
上述のハウジング本体11は、内部にシリンダ15を形成している。シリンダ15は、プランジャ31を軸方向へ往復移動可能に支持している。シリンダ15の一端側に加圧室14が形成されている。ハウジング本体11のシリンダ15側の端部には、プランジャ支持部32が配置されており、シリンダ15と共にプランジャ31を往復移動可能に支持している。プランジャ支持部32は、内部に、加圧室14からエンジンへの燃料漏れを防止する燃料シール37を有している。また、プランジャ支持部32は、加圧室14とは反対側の端部に、エンジン内から加圧室14へのオイルの浸入を防止するオイルシール33を有している。
加圧室14とは反対側のプランジャ31の端部にはロアシート34が取り付けられている。ロアシート34とハウジング本体11との間には、プランジャスプリング36が配置されている。
ロアシート34は、有底円筒状のリフター35の底部の内壁と当接している。リフター35の下方にはカムシャフトに取り付けられたカム(カムシャフトおよびカムはいずれも不図示)が当接している。カムシャフトの回転によりカムプロフィールに応じてリフター35が軸方向に往復移動する。これに伴い、プランジャ31が軸方向に往復移動する。プランジャスプリング36は、プランジャ31の戻しバネであり、リフター35をカム面に当接させる方向へ付勢している。
Next, the structure of the
First, the
The
The
A
The
次に、調量弁部50について説明する。
調量弁部50は、ハウジング本体11に形成される筒部17、筒部17の開口を覆う弁部カバー52、コネクタ53、および、コネクタハウジング54等を備えている。
筒部17は、略円筒状に形成され、内部に燃料流路18、および、この燃料流路18と燃料室13とを連通する連通路16を形成している。筒部17と弁部カバー52と間にはゴムシール55が設けられており、燃料流路18からの燃料漏れを防止している。燃料流路18には、略円筒状のシートボデー56が配置されている。シートボデー56の外周と筒部17の内壁との間は、ゴムシール57によってシールされている。これにより、シートボデー56の内部を燃料が通過する。
シートボデー56の内部には、吸入弁58が配置されている。吸入弁58は、円板状の底部59と円筒状の壁部60とで構成されている。底部59と壁部60とによって形成される内部空間には、スプリング61が収容されている。スプリング61は、一端を吸入弁58よりも加圧室14側に配置される係止部62に係止されている。係止部62は、シートボデー56の内壁に取り付けられたスナップリング63により、ハウジング本体11に係止されている。
吸入弁58の底部59には、ニードル64が当接している。ニードル64は、弁部カバー52を貫通し、コネクタ53の内部まで延びている。コネクタ53は、コイル65と、このコイル65へ通電するための端子51とを有している。コイル65の内周側には、所定位置に保持される固定コア66、可動コア68およびスプリング67が配置されている。ニードル64は、可動コア68に溶接固定され、一体となっている。スプリング67は、一端を固定コア66に係止され、他端を可動コア68に係止され、可動コア68を固定コア66から離間する方向へ付勢している。
Next, the
The
The cylindrical portion 17 is formed in a substantially cylindrical shape, and forms a
A
A
上述した構成により、コネクタ53の端子51を介してコイル65に通電が行われると、コイル65の発生する磁束によって固定コア66と可動コア68との間に磁気吸引力が発生し、可動コア68が固定コア66側へ移動する。これによりニードル64は、加圧室14から離れる方向へ移動する。このとき、ニードル64は、吸入弁58の移動を規制しない。このため、吸入弁58の底部59はシートボデー56の座部69に着座可能となり、吸入弁58の底部59がシートボデー56の座部69に着座することで、燃料流路18と加圧室14とが遮断される。
一方、調量弁部50に通電が行われないと、磁気吸引力は発生せず、スプリング67の付勢力によって、可動コア68およびニードル64が固定コア66から離間する方向へ移動する。ニードル64は、吸入弁58を加圧室14側へ移動する。これにより、吸入弁58の底部59は座部69から離座することで、燃料流路18と加圧室14とが連通する。
なお、燃料室13、連通路16、および、燃料流路18は、特許請求の範囲に記載の燃料通路に相当する。
With the configuration described above, when the
On the other hand, when the
The
次に、吐出弁部70について説明する。
吐出弁部70は、図1に示すように、吐出弁ニードル71、スプリング72、係止部73、および、吐出口74等を備えている。吐出弁ニードル71、スプリング72、および、係止部73は、ハウジング本体11に形成された円筒状の吐出通路19内に収容されている。
吐出弁ニードル71は、有底筒状に形成され、内側に、吐出口74側に開口する内部通路75を形成している。また、吐出弁ニードル71は、軸方向と直交する方向に、吐出弁ニードル71の径外側の外部から内部通路75へ燃料を流通させる内部通路76を形成している。
吐出弁ニードル71は、加圧室14側の端部に吐出弁シート78を形成している。吐出弁シート78は、吐出通路19を形成するハウジング本体11の内壁の円錐面に形成された吐出用弁座79に着座および離座可能である。
係止部73は、筒状に形成され、吐出弁ニードル71の吐出口74側で、吐出通路19に圧入等により固定されている。係止部73は、内径が大きい薄肉部731と、内径の小さい厚肉部732とから構成され、薄肉部731と厚肉部732とによって内側に段差部733が形成されている。係止部73の薄肉部731は、吐出弁ニードル71を軸方向へ往復移動可能に支持している。吐出弁ニードル71は、段差部733へ当接することで、軸方向の可動範囲を制限されている。スプリング72は、一端を係止部73の段差部733に係止し、他端を吐出弁ニードル71の内部に形成された段差部77に係止し、吐出弁ニードル71を係止部73から離間する方向へ付勢している。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
The
The
The locking
上述した構成により、吐出弁ニードル71の加圧室14側の端部が加圧室14側の燃料から受ける力(F1)が、スプリング72の付勢力(F2)と吐出弁ニードル71の吐出口74側の面が吐出用弁座79よりも吐出口74側の燃料から受ける力(F3)との和よりも小さいとき、吐出弁ニードル71の吐出弁シート78が吐出用弁座79に着座することで、加圧室14と吐出通路19とが遮断される。
一方、加圧室14の燃料圧力が上昇し、吐出弁ニードル71の加圧室14側の端部が加圧室14側の燃料から受ける力(F1)が、スプリング72の付勢力(F2)と吐出弁ニードル71の吐出口74側の面が吐出用弁座79よりも吐出口74側の燃料から受ける力(F3)との和よりも大きいとき、吐出弁ニードル71の吐出弁シート78が吐出用弁座79から離座することで、加圧室14と吐出通路19とが連通する。このため、吐出通路19へ流入した燃料は、吐出弁ニードル71の内部通路76、75、および、係止部73の内側を経由して吐出口74から吐出される。これにより、吐出弁部70は、加圧室14において加圧された燃料の吐出を断続する逆止弁として機能する。
With the configuration described above, the force (F1) that the end of the
On the other hand, the fuel pressure in the pressurizing
次に、圧力調整部101について説明する。
圧力調整部101は、図1および図3に示すように、リリーフ弁80および定残圧弁90から構成される圧力調整弁100を備えている。
リリーフ弁80は、リリーフ弁ニードル82、リリーフ用スプリング83、および、リリーフ用ストッパ84等を備えている。リリーフ弁ニードル82、リリーフ用スプリング83、および、リリーフ用ストッパ84は、ハウジング本体11に形成されたリターン通路20に収容されている。
圧力調整部101には、リターン通路20が形成されている。リターン通路20は、一方を吐出用弁座79よりも吐出口74側の吐出通路19と連通し、他方を加圧室14と連通している。リターン通路20は、吐出弁ニードル71の内部通路76が吐出弁ニードル71の径外方向の外壁に開口する位置で吐出通路19と連通している。リターン通路20は、吐出通路19側から順に形成された第1リターン通路21、第2リターン通路22、第3リターン通路23、および、第3リターン通路23と加圧室14と連通する第4リターン通路24から構成されている。各リターン通路21、22、23、24は円筒状に形成されている。また、第2リターン通路22は第1リターン通路21より径が大きく形成され、第3リターン通路23は、第2リターン通路22より径が大きく形成されている。第1リターン通路21と第2リターン通路22との間の円錐面にはリリーフ用弁座85が形成されている。
Next, the
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
A
リリーフ弁ニードル82は、略円筒状に形成された筒部86と、筒部86の吐出弁部70側で円錐状に形成された円錐部87と、筒部86の中間で径外方向へ突出して形成されたフランジ部88とから構成されている。筒部86の外径は第2リターン通路22の径より僅かに小さく形成され、フランジ部88の外径は第3リターン通路23の外径より僅かに小さく形成されている。このため、リリーフ弁ニードル82は、第2リターン通路22および第3リターン通路23を軸方向に摺動可能である。円錐部87の外壁には、リリーフ用弁座85に着座および離座可能なリリーフ用弁シート89が設けられている。筒部86およびフランジ部88の径外方向の外壁には、図示しない面取り部が形成され、筒部86と第2、第3リターン通路22、23を形成するハウジング本体11の内壁との間に燃料を流通させている。
リリーフ弁ニードル82の第1内側通路822には、オリフィス81が設けられ、通路断面積を小さくしている。この通路断面積を設定することで、第1リターン通路21から内側通路821を経由して、第3リターン通路23へ流れる燃料の流量が調節される。
The
An
リリーフ弁ニードル82の吐出弁部70とは反対側にリリーフ用スプリング83が設置されている。リリーフ用スプリング83は、一端をリリーフ弁ニードル82のフランジ部88に係止され、他端をリリーフ用ストッパ84に係止され、リリーフ弁ニードル82を吐出弁部70側に付勢している。リリーフ用スプリング83の付勢力は、高圧ポンプ10が適用される燃料供給系において、吐出用弁座79よりも吐出口74側の燃料の圧力が、燃料レールを経由して接続するインジェクタが適切に動作する圧力よりも大きい所定圧力以上になるとき、リリーフ弁ニードル82がリリーフ用弁座85から離座するように設定されている。リリーフ用ストッパ84は、第3リターン通路23の吐出弁部70とは反対側に形成されたねじ穴26に、スペーサ842を介して固定されている。リリーフ用ストッパ84にはリリーフ弁ニードル82側へ延びるストッパ部841が形成されている。ストッパ部841は、リリーフ弁ニードル82の吐出弁部70とは反対側の端部と当接することで、リリーフ弁ニードル82の可動範囲を制限している。
A
定残圧弁90は、定残圧弁ボール91、ボール保持部92、定残圧用スプリング93、および、定残圧用ストッパ94を備え、リリーフ弁ニードル82の内部に形成された内側通路821に収容されている。内側通路821は、吐出弁部70側の第1内側通路822と、この第1内側通路822より径の大きい第2内側通路823から構成されている。
定残圧弁ボール91は、球状に形成され、第1内側通路822と第2内側通路823との間の円錐面に形成される定残圧用弁座98に着座および離座可能である。定残圧弁ボール91の定残圧用弁座98とは反対側に設置される略円柱状のボール保持部92は、直径を第2内側通路823の内径より僅かに小さく形成され、第2内側通路823を軸方向へ往復移動可能である。ボール保持部92は、凹曲面に形成された定残圧弁ボール91側の端部により、定残圧弁ボール91の揺れ動きを抑制している。また、ボール保持部92は、加圧室側の燃料圧力を定残圧弁ボール91とは反対側の平面状に形成された端部に受ける。
The constant
The constant residual
定残圧用スプリング93は、一端がボール保持部92に係止され、他端が定残圧用ストッパ94に係止され、ボール保持部92および定残圧弁ボール91を定残圧用弁座98側へ付勢している。定残圧用スプリング93の付勢力は、高圧ポンプが適用される燃料供給系において、高圧ポンプが燃料レールを経由して接続するインジェクタの適切に動作する圧力以下で燃料の飽和蒸気圧よりも大きい所定圧としての定残圧以上になるとき、定残圧弁ボール91が定残圧用弁座98から離座するように設定されている。
定残圧用ストッパ94は、第2内側通路823に圧入等により固定されている。定残圧用ストッパ94は、軸方向に内部通路99を形成し、内側通路821と第3リターン通路23とを連通している。
One end of the constant
The constant
フィルタ40は、第1リターン通路21に設置されている。フィルタ40は、樹脂または金属から形成されるドーム状のフィルタ本体41と、フィルタ本体41の端部に組付けられるフィルタカラー42とから構成されている。フィルタ40は、フィルタ本体41とフィルタカラー42とを組付けた後、リターン通路20のねじ穴26側から挿入され、フィルタカラー42を第1リターン通路に圧入することで設置される。
フィルタ本体41の頂部は吐出通路19側に位置している。このため、燃料内の異物はフィルタ本体41のフィルタカラー42側に堆積する。これにより、フィルタ40は、フィルタ本体41の頂部において燃料の流通を良好に維持することができる。
The
The top of the
上述した構成により、リリーフ弁ニードル82の吐出弁部70側の端部が吐出弁部70側の燃料から受ける力(F4)が、リリーフ用スプリング83の付勢力(F5)とリリーフ弁ニードル82の吐出弁部70とは反対側の面が加圧室14側の燃料から受ける力(F6)との和より小さいとき、リリーフ用弁シート89がリリーフ用弁座85に着座することで、吐出用弁座79よりも吐出口74側の吐出通路19と加圧室14とが遮断される。
一方、吐出用弁座79よりも吐出口74側の燃料の圧力が高圧となり、リリーフ弁ニードル82の吐出口74側の端部が吐出口74側の燃料から受ける力(F4)が、リリーフ用スプリング83の付勢力(F5)とリリーフ弁ニードル82の加圧室14側の面が加圧室14側の燃料から受ける力(F6)との和よりも大きくなると、リリーフ用弁シート89がリリーフ用弁座85から離座することで、吐出通路19と加圧室14とが連通する。このため、吐出弁部70から加圧室14へ燃料が流入する。このとき、第1リターン通路21を流れる燃料をフィルタ40が濾過し、リリーフ弁80の作動を保障する。
With the configuration described above, the force (F4) that the end of the
On the other hand, the pressure of the fuel on the
また、吐出用弁座79よりも吐出口74側の燃料の圧力が定残圧以上になり、定残圧弁ボール91の吐出口74側の端部が吐出口74側の燃料から受ける力(F7)が、定残圧用スプリング93の付勢力(F8)とボール保持部92の加圧室14側の面が加圧室14側の燃料から受ける力(F9)との和よりも大きくなると、定残圧弁ボール91が定残圧用弁座98から離座することで、リリーフ弁ニードル82の内側通路821が開放する。このため、吐出弁部70と加圧室14とが連通し、吐出通路19から加圧室14へ燃料が流入する。このときもまた、第1リターン通路21を流れる燃料をフィルタ40が濾過し、オリフィス81および定残圧弁90の作動を保障する。
そして、吐出用弁座79よりも吐出口74側の燃料の圧力が定残圧より小さくなり、定残圧弁ボール91の吐出口74側の端部が吐出口74側の燃料から受ける力(F7)が、定残圧用スプリング93の付勢力(F8)とボール保持部92の加圧室14側の面が加圧室14側の燃料から受ける力(F9)との和より小さくなると、定残圧弁ボール91が定残圧用弁座98に着座することで、内側通路821が閉塞され、吐出用弁座79よりも吐出口74側の吐出通路19と加圧室14とが遮断される。
Further, the pressure of the fuel on the
Then, the pressure of the fuel on the
次に、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31が図2の下方へ移動するとき、コイル65への通電は停止される。そのため、吸入弁58は、可動コア68およびニードル64を付勢するスプリング67の付勢力によって、加圧室14側へ移動している。その結果、吸入弁58は、シートボデー56の座部69から離座することで、燃料室13と加圧室14とが連通する。このとき、加圧室14の圧力は低下するので、燃料室13の燃料は、加圧室14へ吸入される。
Next, the operation of the high-
(1) Suction stroke When the
(2)戻し行程
プランジャ31が下死点から上死点に向かって上昇をはじめると、加圧室14の燃料が排出され、その動圧を受けて、吸入弁58に、シートボデー56の座部69に着座する方向の力が加わる。しかし、コイル65に通電していないとき、スプリング67の付勢力によって、ニードル64が加圧室14側へ移動している。このため、吸入弁58は、ニードル64によって加圧室14側へ移動したまま、シートボデー56の座部69から離座した状態となる。この結果、加圧室14の燃料は、上述の吸入行程とは逆に、プランジャ31の上昇によって燃料室13へ戻される。
(2) Return stroke When the
(3)加圧行程
戻し行程の途中でコイル65に通電されると、コイル65に発生した磁界により、固定コア66、コネクタハウジング54、弁部カバー52および可動コア68によって形成される磁気回路に磁束が流れ、固定コア66と可動コア68との間に磁気吸引力が発生する。そして、固定コア66と可動コア68との間の磁気吸引力がスプリング67の付勢力よりも大きくなると、可動コア68は固定コア66側へ移動する。そのため、可動コア68と一体のニードル64も、固定コア66側へ移動する。ニードル64が固定コア66側へ移動すると、吸入弁58とニードル64とが離間する。この結果、吸入弁58は、スプリング61の付勢力および加圧室14から排出された燃料の動圧を受けて、瞬時にシートボデー56の座部69へ着座する。
吸入弁58が座部69に着座することで、燃料室13と加圧室14との間が遮断される。これにより、加圧室14から燃料室13への燃料の戻し行程は終了する。したがって、この遮断のタイミングを調整することにより、加圧室14から燃料室13へ戻される燃料の量が調整され、同時に、加圧室14で加圧される燃料の量が決定されることになる。
(3) Pressurization stroke When the
When the
加圧室14と燃料室13との間が遮断された状態でプランジャ31がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室14の燃料の圧力は上昇する。加圧室14の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、上述したように、吐出弁部70の吐出弁ニードル71が吐出用弁座79から離座し、加圧室14と吐出通路19とが連通する。これにより、加圧室14で加圧された燃料は吐出口74から吐出される。
When the
プランジャ31が上死点まで移動すると、プランジャ31は再び図1の下方へ移動する。これにより、加圧室14の燃料の圧力は低下する。このため、吸入弁58は、座部69から離座し、燃料室13から加圧室14へ燃料が流入する吸入行程が行われる。このように、上記(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。
なお、加圧室14の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル65への通電は停止される。加圧室14の燃料の圧力が上昇すると、加圧室14側の燃料の圧力によって、吸入弁58は、シートボデー56の座部69に着座したままとなるためである。
When the
When the fuel pressure in the pressurizing
次に、本実施形態の高圧ポンプ10をエンジンに適用した場合の作用を説明する。
エンジンを停止したときの燃料レールおよびインジェクタからの燃料漏れ量の関係を図4に示す。時刻T1でエンジンが停止されると、エンジンの冷却水が循環しなくなるため、燃料レール内の温度は上昇し、一定期間経過後に下降する。
従来の高圧ポンプを適用したエンジンでは、燃料レール内の燃料圧力は、破線1で示すように、エンジン停止後、燃料レール内の温度の上昇に伴って上昇し、一定期間経過後、下降する。このとき、燃料レールの接続されるインジェクタは、破線3に示すように、エンジン停止直後から燃料漏れを生じ、燃料レール内の燃料圧力に伴って漏れ量を多くし、一定期間経過後、漏れ量を少なくする。
これに対し、本実施形態の高圧ポンプ10を適用したエンジンでは、定残圧弁90の作用によってエンジン停止後に燃料レールの燃料が加圧室へ戻されるので、燃料レール内の燃料圧力は、実線2で示すように、エンジン停止直後から減少する。このとき、インジェクタは、実線4に示すように、エンジン停止直後には微量の燃料漏れを生じるものの、燃料レール内の燃料圧力の減少に伴ってこの漏れ量を少なくする。
Next, an operation when the high-
FIG. 4 shows the relationship between the amount of fuel leakage from the fuel rail and the injector when the engine is stopped. When the engine is stopped at time T1, the engine coolant does not circulate, so the temperature in the fuel rail rises and falls after a certain period.
In an engine to which a conventional high-pressure pump is applied, the fuel pressure in the fuel rail increases as the temperature in the fuel rail increases after the engine stops, and decreases after a certain period of time, as indicated by a broken line 1. At this time, as shown by the
On the other hand, in the engine to which the high-
次に、エンジンの運転中にアクセルペダルの踏み込みを中断し、再びアイドリング状態にする減速復帰時における燃料レールおよびインジェクタからの燃料噴射量の関係を図5に示す。
時刻T2でアクセルペダルの踏み込みが中断されると、エンジンは、燃料噴射を停止すると共にスロットル開度を小さくする。その後、時刻T3で再びアクセルペダルが踏み込まれると、エンジンは、スロットル開度を小さくした状態を維持し、アイドリング状態に移行する。
時刻T2−T3では、インジェクタに印加される駆動パルスは0となる。時刻T3以降、インジェクタの噴射状態をアイドリングに適したものにするため、小さい駆動パルス幅の電圧がインジェクタに印加される。
従来の高圧ポンプを適用したエンジンでは、燃料レール内の燃料圧力は、破線5で示すように、時刻T2−T3で高圧状態を維持している。この燃料圧力は、時刻T3以降、インジェクタからの燃料噴射によって低下する。インジェクタからの燃料噴射量は、時刻T2−T3で0である。時刻T3において、インジェクタの噴孔の開口面積が駆動パルス制御によって小さく開くものの、インジェクタからの燃料噴射量は、燃料レール内の燃料圧力が高圧のため、破線7で示すように、アイドリング運転に必要な噴射量以上の燃料を噴射する。その後、インジェクタからの燃料噴射量は、燃料レール内の燃料圧力の減少に伴って減少する。
これに対し、本実施形態の高圧ポンプ10を適用したエンジンでは、定残圧弁90の作用によって燃料レールの燃料が加圧室へ戻されるため、燃料レール内の燃料圧力は、実線6で示すように、時刻T2−T3において減少する。インジェクタからの燃料噴射量は、実線8で示すように、アイドリング運転に必要な噴射量となる。
Next, FIG. 5 shows the relationship between the fuel rail injection amount from the fuel rail and the injector at the time of decelerating and returning to the idling state by interrupting the depression of the accelerator pedal during the operation of the engine.
If the depression of the accelerator pedal is interrupted at time T2, the engine stops fuel injection and decreases the throttle opening. Thereafter, when the accelerator pedal is depressed again at time T3, the engine maintains a state where the throttle opening is reduced, and shifts to an idling state.
At time T2-T3, the drive pulse applied to the injector is zero. After time T3, in order to make the injection state of the injector suitable for idling, a voltage with a small drive pulse width is applied to the injector.
In an engine to which a conventional high-pressure pump is applied, the fuel pressure in the fuel rail is maintained at a high pressure at time T2-T3 as indicated by a
On the other hand, in the engine to which the
本実施形態では、燃料レール内の燃料圧力が高圧となるとき、燃料圧力を低下させるリリーフ弁80と、エンジン停止時および燃料噴射停止時の燃料レールの燃料圧力を定残圧に減圧する定残圧弁90とを一体で構成している。複数の減圧機能を一体に構成した圧力調整弁よりも上流側の第1リターン通路にフィルタ40を設けることにより、簡素な構成でリリーフ弁80および定残圧弁90の耐異物性を確保することができる。
In this embodiment, when the fuel pressure in the fuel rail becomes high, the
(第2実施形態)
第2実施形態の高圧ポンプを図6に示す。第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第2実施形態では、フィルタ43は、発泡金属44と保持リング45とから構成されている。発泡金属44は、第1リターン通路21と略同径に形成されている。発泡金属44は、保持リング45を介して第1リターン通路21に圧入される。第1リターン通路21には段差27が形成されており、フィルタ43は、第1リターン通路21の所定の位置に設置される。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a high-pressure pump according to the second embodiment. Components substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the second embodiment, the
本実施形態では、フィルタ43を発泡金属にて構成することで、リリーフ弁80および定残圧弁90の耐異物性を向上することができる。また、第1リターン通路21に段差を形成し、保持リング45を介して発泡金属44を圧入することで、簡素な構成でリリーフ弁80および定残圧弁90の耐異物性を確保することができる。
In this embodiment, the foreign matter resistance of the
(第3実施形態)
第3実施形態の高圧ポンプを図7に示す。第1、第2実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第3実施形態では、吐出弁ニードル71の径外方向の外壁にフィルタ46が嵌合している。フィルタ46は、樹脂または金属から形成されるメッシュ状のフィルタ本体47と、フィルタ本体47の径外方向に設けられる保持部材48とから構成されている。フィルタ本体47および保持部材48は筒状に形成され、吐出弁ニードル71の内部通路76が吐出弁ニードル71の径外方向の外壁に開口する位置で、吐出弁ニードル71に取り付けられている。保持部材48には、内部通路76に対応する位置に開口部49が形成され、吐出弁ニードル71の内部通路75、76と吐出弁ニードル71の外部との燃料の流通を可能にしている。保持部材48の端部は、径外方向に突出し、吐出通路19を形成するハウジング本体11の内壁と摺動可能である。
フィルタ本体47と保持部材48とは接着、溶接等により固定された後、吐出弁ニードル71に圧入により取り付けられる。フィルタ46を取り付けた吐出弁ニードル71は、吐出口74側から吐出通路19へ収容される。
(Third embodiment)
A high-pressure pump according to a third embodiment is shown in FIG. Components substantially the same as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the third embodiment, the
The
本実施形態では、吐出弁ニードル71にフィルタ46を取り付けた後、吐出弁ニードルを吐出通路19へ収容するので、リリーフ弁80および定残圧弁90の耐異物性を確保するフィルタ46の組付け性を向上することができる。
In this embodiment, since the discharge valve needle is accommodated in the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の形態により実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.
10:高圧ポンプ、11:ハウジング本体、13:燃料室(燃料通路)、14:加圧室、16:連通路(燃料通路)、18:燃料流路(燃料通路)、19:吐出通路、20:リターン通路、40:フィルタ、71:吐出弁ニードル(吐出弁の弁本体)、74:吐出口、80:リリーフ弁、81:オリフィス、82:リリーフ弁ニードル(リリーフ弁の弁本体)、90:定残圧弁、91定残圧弁ボール(定残圧弁の弁本体)、821:内側通路 10: high-pressure pump, 11: housing body, 13: fuel chamber (fuel passage), 14: pressurization chamber, 16: communication passage (fuel passage), 18: fuel passage (fuel passage), 19: discharge passage, 20 : Return passage, 40: filter, 71: discharge valve needle (valve body of discharge valve), 74: discharge port, 80: relief valve, 81: orifice, 82: relief valve needle (valve body of relief valve), 90: Constant residual pressure valve, 91 constant residual pressure valve ball (constant residual pressure valve body), 821: inner passage
Claims (6)
前記プランジャによって燃料を加圧する加圧室、該加圧室で加圧された高圧燃料を吐出口から吐出する吐出通路、および、該吐出通路と前記加圧室とを連通するリターン通路を有するハウジング本体と、
前記吐出通路の燃料圧力が第1圧力以上のとき前記吐出通路から前記リターン通路を経由して前記加圧室への燃料の流れを許容し、前記吐出通路の燃料圧力が第1圧未満のとき前記吐出通路から前記リターン通路を経由して前記加圧室への燃料の流れを遮断するリリーフ弁と、
前記リリーフ弁よりも前記吐出通路側の前記リターン通路と前記リリーフ弁よりも前記加圧室側の前記リターン通路とを連通するように前記リリーフ弁の弁本体内に形成された内側通路に設けられ、前記吐出通路の燃料圧力が前記第1圧力より小さい第2圧力以上のとき前記吐出通路から前記内側通路を経由して前記加圧室への燃料の流れを許容し、前記吐出通路の燃料圧力が第2圧力未満のとき前記吐出通路から前記内側通路を経由して前記加圧室への燃料の流れを遮断する定残圧弁と、
前記リリーフ弁よりも前記吐出通路側の前記リターン通路および前記吐出通路の少なくともいずれか一方に設けられ、前記リリーフ弁および前記定残圧弁に流入する燃料中の異物を捕獲するフィルタと、を備え、
前記吐出通路には、前記加圧室から前記吐出通路への燃料の流れを許容し、前記吐出通路から前記加圧室への燃料の流れを遮断する吐出弁が設けられ、
前記吐出弁の弁本体には、該弁本体の径外側の前記吐出通路と前記吐出口側の前記吐出通路とを連通し、前記加圧室と前記吐出口との間に燃料を流通させる内部通路が設けられ、
前記フィルタは、前記内部通路が前記吐出弁の弁本体の径外方向の外壁に開口する位置に設けられ、前記吐出通路から前記リターン通路に流入する燃料中の異物を捕獲することを特徴とする高圧ポンプ。 A reciprocating plunger; and
A housing having a pressurizing chamber for pressurizing fuel by the plunger, a discharge passage for discharging high-pressure fuel pressurized in the pressurizing chamber from a discharge port, and a return passage for communicating the discharge passage and the pressurizing chamber The body,
When the fuel pressure in the discharge passage is equal to or higher than the first pressure, the fuel flow from the discharge passage to the pressurizing chamber via the return passage is permitted, and the fuel pressure in the discharge passage is less than the first pressure. A relief valve that shuts off the flow of fuel from the discharge passage to the pressurizing chamber via the return passage;
Provided in an inner passage formed in the valve body of the relief valve so as to communicate the return passage closer to the discharge passage than the relief valve and the return passage closer to the pressurizing chamber than the relief valve. When the fuel pressure in the discharge passage is equal to or higher than a second pressure smaller than the first pressure, the fuel flow from the discharge passage to the pressurizing chamber via the inner passage is permitted, and the fuel pressure in the discharge passage A constant residual pressure valve that shuts off the flow of fuel from the discharge passage to the pressurizing chamber via the inner passage when the pressure is less than a second pressure;
A filter that is provided in at least one of the return passage and the discharge passage closer to the discharge passage than the relief valve and captures foreign matter in the fuel flowing into the relief valve and the constant residual pressure valve ,
The discharge passage is provided with a discharge valve that allows the flow of fuel from the pressurization chamber to the discharge passage and blocks the flow of fuel from the discharge passage to the pressurization chamber,
The valve body of the discharge valve communicates the discharge passage on the outer diameter side of the valve body and the discharge passage on the discharge port side, and allows the fuel to flow between the pressurizing chamber and the discharge port. There is a passage,
The filter is provided at a position where the internal passage opens on an outer wall in a radially outward direction of the valve main body of the discharge valve, and captures foreign matters in the fuel flowing into the return passage from the discharge passage. High pressure pump.
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