JP5310748B2

JP5310748B2 - 高圧ポンプ

Info

Publication number: JP5310748B2
Application number: JP2011003739A
Authority: JP
Inventors: 卓也生駒; 健一齋藤; 龍彦秋田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2031-01-12
Also published as: DE112012000452T5; KR20130100793A; WO2012095718A2; CN103314210A; WO2012095718A3; KR101488127B1; CN103314210B; JP2012145032A; US20130302194A1

Description

本発明は、高圧ポンプに関する。

エンジン（内燃機関）のインジェクタに燃料を供給する高圧ポンプにおいては、例えば、リフタ、駆動カムなどを潤滑するエンジンオイルの熱を受けることによって、高圧ポンプ内の燃料の温度が上昇することが懸念される。従来では、リターン配管を通じて高圧ポンプ内の燃料を燃料タンクに戻すことで、ギャラリ室内の燃料の温度上昇を抑制し、加圧室内の燃料の温度上昇を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−６５６３８号公報

ところで、高圧ポンプ内の燃料の温度上昇を効率的に抑制するには、パルセーションダンパを収容するダンパ室から燃料を燃料タンクに戻すことも考えられる。しかし、この場合、ダンパ室にリターン配管が接続されるため、リターン通路を流れる燃料に脈動が発生し、パルセーションダンパの脈動吸収機能が阻害される可能性がある。

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、リターン通路の燃料脈動を抑制し、パルセーションダンパの脈動吸収機能の低減を抑制することが可能な高圧ポンプを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、往復移動可能なプランジャと、このプランジャによって燃料が加圧される加圧室、および、パルセーションダンパを収容し、燃料が流通する燃料室を有するハウジングとを備えた高圧ポンプであって、上記燃料室には、この燃料室の燃料を燃料タンク側へ戻すリターン通路が接続されており、上記燃料室とリターン通路との接続部に絞り部が設けられ、上記燃料室には、この燃料室に燃料を供給する燃料供給口から上記接続部に向かう燃料流れを案内するガイド部材が設けられ、上記ガイド部材によって上記燃料室とパルセーションダンパとの間の空間が上下に仕切られ、下側の空間に上記燃料供給口が連通され、上側の空間に上記接続部が連通され、上記ガイド部材は、上記燃料供給口から燃料室に導入された燃料が、上記パルセーションダンパの周囲を回るように流れて、上記接続部に達するように構成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、絞り部によって燃料脈動がダンピングされるので、リターン通路の燃料脈動を抑制することができ、パルセーションダンパの脈動吸収機能の低減を抑制することができる。

本発明において、上記ガイド部材は、上記燃料供給口からの燃料が、上記パルセーションダンパの下側の空間、上記パルセーションダンパの横側であってパルセーションダンパを挟んで上記燃料供給口とは反対側の空間、および上記パルセーションダンパの上側の空間を順に流れて、上記接続部に達するように構成されていることが好ましい。この構成では、燃料タンクに戻されるリターン燃料が、ガイド部材によって、パルセーションダンパの下側の空間、横側の空間、および上側の空間を順に流れて接続部に案内される。これにより、パルセーションダンパの上下両面を利用して燃料脈動を減衰できるので、パルセーションダンパの脈動吸収機能を最大限に発揮させることができる。

本発明によれば、絞り部によって燃料脈動がダンピングされるので、リターン通路の燃料脈動を抑制することができ、パルセーションダンパの脈動吸収機能の低減を抑制することができる。

実施形態に係る高圧ポンプを備える燃料供給システムを模式的に示す図である。実施形態に係る高圧ポンプの概略構成を示す断面図である。図２の高圧ポンプのダンパ装置およびその周辺を示す断面図である。高圧ポンプの変形例１を示す図３に対応する図である。高圧ポンプの変形例２を示す図３に対応する図である。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。以下では、自動車に搭載されたＶ型６気筒ガソリンエンジン（内燃機関）における燃料供給システムに本発明を適用した実施形態について説明する。また、各気筒に対応してポート噴射インジェクタおよび筒内直噴インジェクタがそれぞれ備えられたエンジンを例に挙げて説明する。

図１に例示する燃料供給システム３００は、燃料タンク３０１から燃料を送り出すフィードポンプ３０２を備えており、このフィードポンプ３０２の吐出側に接続された低圧燃料配管３０３が、低圧燃料系ＬＦおよび高圧燃料系ＨＦに向けてそれぞれ分岐している。

低圧燃料系ＬＦには、低圧燃料配管３０３の一方の分岐側に接続された各バンク毎の低圧燃料系デリバリパイプ３０４ａ，３０４ｂが備えられている。具体的には、一方のバンクに備えられた低圧燃料系デリバリパイプ３０４ａに低圧燃料配管３０３が接続されているとともに、各低圧燃料系デリバリパイプ３０４ａ，３０４ｂ同士が連絡配管３０４ｃによって接続された構成となっている。これら低圧燃料系デリバリパイプ３０４ａ，３０４ｂには、各気筒（各バンク３気筒毎）に対応してポート噴射インジェクタ３０５，３０５，…が接続されている。

高圧燃料系ＨＦには、フィードポンプ３０２によって送り出され、低圧燃料配管３０３の他方の分岐側を経て吸入された燃料を加圧して各気筒（各バンク３気筒毎）に対応した筒内直噴インジェクタ３０６，３０６，…に向けて吐出する高圧ポンプ１が備えられている。

高圧ポンプ１は、ハウジング１１、プランジャ１３、弁ボディ３０、電磁駆動部７０などを備えており（図２参照）、例えばエンジンの一方のバンクのヘッドカバーに取り付けられている。高圧ポンプ１のプランジャ１３の下端には、リフタボディ２７１、ローラ２７２などを有するローラリフタ２７が取り付けられている。ローラ２７２は、支軸２７３の外径側に設けられた複数のころ２７４を介して回転自在に支持されている。このローラ２７２の外周面には、一方のバンクの吸気カムシャフト２８に設けられた駆動カム２８１が当接されている。駆動カム２８１には、吸気カムシャフト２８の回転軸回りに１２０°の角度間隔をもって３つのカム山（カムノーズ）２８２，２８２，２８２が形成されている。そして、吸気カムシャフト２８の回転にともなう駆動カム２８１の回転により、ローラリフタ２７を介してプランジャ１３が押し上げられ、このプランジャ１３がシリンダ１４内で往復移動することによって、加圧室１２１の容積が拡大または縮小する構成となっている。なお、高圧ポンプ１の詳細については後述する。

高圧ポンプ１の加圧室１２１は、低圧燃料配管３０３を介してフィードポンプ３０２に連通しており、また、高圧燃料配管３０７を介して高圧燃料系デリバリパイプ３０８ａ，３０８ｂ内に連通している。具体的には、一方のバンクに備えられた高圧燃料系デリバリパイプ３０８ａに高圧燃料配管３０７が接続されているとともに、各高圧燃料系デリバリパイプ３０８ａ，３０８ｂ同士が連絡配管３０８ｃによって接続された構成となっている。これら高圧燃料系デリバリパイプ３０８ａ，３０８ｂには、各気筒（各バンク３気筒毎）に対応して筒内直噴インジェクタ３０６，３０６，…が接続されている
なお、低圧燃料配管３０３には、フィルタ３０３ａおよびプレッシャレギュレータ３０３ｂが設けられている。プレッシャレギュレータ３０３ｂは、低圧燃料配管３０３内の燃料圧力が所定圧（例えば４００ｋＰａ）を超えたときに低圧燃料配管３０３内の燃料を燃料タンク３０１に戻すことによって、この低圧燃料配管３０３内の燃料圧力を所定圧以下に維持している。

次に、高圧ポンプ１の構成について詳しく説明する。

図１、図２に示すように、高圧ポンプ１のハウジング１１は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどによって形成されている。ハウジング１１には、円筒状のシリンダ１４が形成されている。このシリンダ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。また、ハウジング１１には、導入通路１１１、吸入通路１１２、加圧室１２１、吐出通路１１４などが形成されている。

また、ハウジング１１は、筒部１５を有している。筒部１５の内部には、導入通路１１１と吸入通路１１２とを連通する通路１５１が形成されている。筒部１５は、シリンダ１４の中心軸と略垂直に形成されており、内径が途中で変化している。筒部１５の内径が変化する部分には、段差面１５２が形成されている。筒部１５の通路１５１には、弁ボディ３０が設けられている。

ハウジング１１と蓋部材１２との間には、燃料室（ダンパ室）１６が形成されている。燃料室１６には、低圧燃料配管３０３と接続されている。燃料室１６には、低圧燃料配管３０３から燃料供給口３１１を通じて、フィードポンプ３０２によって燃料タンク３０１の燃料が供給されるようになっている。導入通路１１１は、燃料室１６と筒部１５の通路１５１とを連通している。吸入通路１１２は、一方の端部が加圧室１２１に連通している。吸入通路１１２の他方の端部は、段差面１５２の内側に開口している。導入通路１１１と吸入通路１１２とは、弁ボディ３０の内側を経由して接続されている。加圧室１２１は、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。なお、実施形態では、これらの燃料通路を燃料通路１００で示している。

プランジャ１３は、ハウジング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。プランジャ１３は、小径部１３１と、この小径部１３１よりも径が大きい大径部１３３とからなる。大径部１３３は、小径部１３１の加圧室１２１側に接続されており、小径部１３１との間に段差面１３２が形成されている。加圧室１２１は、大径部１３３の反小径部１３１側に形成されている。プランジャ１３の段差面１３２の反加圧室１２１側には、ハウジング１１に接する略円環状のプランジャストッパ２３が設けられている。

プランジャストッパ２３は、加圧室１２１側の端面に、反加圧室１２１側へ略円板状に凹む凹部２３１と、この凹部２３１から径方向外側へプランジャストッパ２３の外縁まで延びる溝路２３２とを有している。凹部２３１の径は、プランジャ１３の大径部１３３の外径と略同一に形成されている。凹部２３１の中央部には、プランジャストッパ２３を板厚方向に貫く孔２３３が形成されている。孔２３３には、プランジャ１３の小径部１３１が挿通されている。また、加圧室１２１側の端面がハウジング１１に接している。そして、プランジャ１３の段差面１３２、小径部１３１の外壁、シリンダ１４の内壁、プランジャストッパ２３の凹部２３１、およびシール部材２４によって、略円環状の可変容積室１２２が形成されている。

シリンダ１４の反加圧室１２１側の端部の外側には、加圧室１２１側へ略円環状に凹む凹部１０５が形成されている。凹部１０５には、スプリングシート２５が嵌め込まれている。スプリングシート２５は、シール部材２４およびオイルシール２６を支持するオイルシールホルダと一体的に形成されている。スプリングシート２５は、ハウジング１１に固定されている。スプリングシート２５とプランジャストッパ２３との間には、シール部材２４が挟まれている。シール部材２４は、内周側の例えばＰＴＦＥ製のシールリングと、外周側のＯリングとからなる。シール部材２４は、小径部１３１の周囲の燃料油膜の厚さを調整し、プランジャ１３の摺動によるエンジンへの燃料のリークを抑制する。スプリングシート２５の反加圧室１２１側の端部には、オイルシール２６が装着されている。オイルシール２６は、小径部１３１の周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるオイルのリークを抑制する。

スプリングシート２５とハウジング１１との間には、環状の通路１０６および通路１０７が形成されている。通路１０７は、スプリングシート２５の底部と、ハウジング１１との間に設けられた空間とされている。通路１０６は、スプリングシート２５の底部の内周縁から反加圧室１２１側（図２では下方）に延びる筒状の内筒部と、ハウジング１１との間に設けられた環状の空間とされている。なお、スプリングシート２５の底部２５１の外周縁から反加圧室１２１側に延びる筒状の外筒部は、ハウジング１１に密着されている。

そして、これらの通路１０６と通路１０７とは互いに連通されている。また、ハウジング１１には、通路１０７と燃料室１６とを連通する通路１０８が形成されている。通路１０６とプランジャストッパ２３の溝路２３２とは互いに連通されている。このように、溝路２３２、通路１０６、通路１０７、および通路１０８がそれぞれ互いに連通されることによって、可変容積室１２２は、燃料室１６に連通されている。

プランジャ１３の小径部１３１の反大径部１３３側には、ヘッド１７が設けられており、このヘッド１７は、スプリングシート１８と結合されている。スプリングシート１８，２５との間には、スプリング１９が圧縮状態で設けられている。つまり、スプリング１９の一方の端部（加圧室１２１側の端部）がハウジング１１に固定されたスプリングシート２５の底部に接し、他方の端部がヘッド１７と結合されたスプリングシート１８に接している。プランジャ１３は、ローラリフタ２７を介して駆動カム２８１と接することにより往復駆動されるが、スプリング１９の弾性力によって、スプリングシート１８を介してローラリフタ２７が駆動カム２８１側（図２では下方）へ付勢されている。つまり、スプリング１９は、プランジャ１３を加圧室１２１の容積が増大する方向に付勢している。

可変容積室１２２は、プランジャ１３の往復移動に応じて容積が変化する。調量行程または加圧行程でプランジャ１３の移動により加圧室１２１の容積が減少するとき、可変容積室１２２の容積が増大することによって、燃料通路１００に接続する燃料室１６から、通路１０８、通路１０７、通路１０６、および溝路２３２を通じて、可変容積室１２２に燃料が吸入される。また、調量行程においては、加圧室１２１から排出された低圧の燃料の一部を可変容積室１２２に吸入することができる。これにより、加圧室１２１からの燃料の排出による低圧燃料配管への燃圧脈動の伝達を抑制することができる。

一方、吸入行程でプランジャ１３の移動により加圧室１２１の容積が増大するとき、可変容積室１２２の容積が減少することによって、可変容積室１２２から燃料が燃料室１６へ送り出される。ここで、加圧室１２１の容積および可変容積室１２２の容積は、プランジャ１３の位置のみによって決定される。このため、加圧室１２１へ燃料が吸入されると同時に、可変容積室１２２から燃料が燃料室１６へ送り出されるので、燃料室１６の圧力低下が抑制され、燃料通路１００を通じて加圧室１２１へ吸入される燃料の量が増大する。これにより、加圧室１２１への燃料の吸入効率が向上する。

ハウジング１１の吐出通路１１４側には、燃料出口９１を形成する吐出弁部９０が設けられている。吐出弁部９０によって、加圧室１２１において加圧された燃料の排出が断続されるようになっている。吐出弁部９０は、逆止弁９２と規制部材９３とスプリング９４とを有している。逆止弁９２は、底部９２１と、この底部９２１から反加圧室１２１側へ筒状に延びる筒部９２２とから有底筒状に形成され、吐出通路１１４内に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１１に固定されている。スプリング９４の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の弾性力により、ハウジング１１に設けられた弁座９５側へ付勢されている。逆止弁９２の底部９２１側の端部が弁座９５に着座することによって吐出通路１１４が閉鎖され、その端部が弁座９５から離座することによって吐出通路１１４が開放される。逆止弁９２が弁座９５とは反対側へ移動したとき、筒部９２２の反底部９２１側の端部が規制部材９３と接することによって逆止弁９２の移動が規制される。

加圧室１２１の燃料の圧力が上昇すると、加圧室１２１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１２１側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の弾性力と、弁座９５の下流側の燃料、つまり、高圧燃料系デリバリパイプ３０８ａ，３０８ｂ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１２１内の燃料は、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１の外部へ吐出される。

一方、加圧室１２１の燃料の圧力が低下すると、加圧室１２１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１２１側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の弾性力と、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、デリバリパイプ内の燃料が吐出通路１１４を経由して加圧室１２１へ流入することが防止される。

弁ボディ３０は、ハウジング１１の通路１５１内に圧入され、係止部材２０などにより通路１５１の内側に固定されている。弁ボディ３０は、略環状の弁座部３１と、この弁座部３１から加圧室１２１側へ筒状に延びる筒部３２とを有している。弁座部３１の加圧室１２１側の壁面には、円環状の弁座３４が形成されている。

弁部材３５は、弁ボディ３０の筒部３２の内側に設けられている。弁部材３５は、略円板状の円板部３６と、この円板部３６の外縁から加圧室１２１側へ中空円筒状に延びるガイド部３７とを有する。円板部３６の弁座３４側の端部には、反弁座３４側へ略円板状に凹む凹部３９が形成されている。凹部３９を形成する弁部材３５の内周壁は、加圧室１２１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。弁ボディ３０の筒部３２の内壁と、円板部３６およびガイド部３７の外壁との間には、環状の環状燃料通路１０１が形成されている。弁部材３５の往復移動により円板部３６が弁座３４に着座または弁座３４から離座することによって、燃料通路１００を流通する燃料の流れが断続される。凹部３９は、通路１５１から環状燃料通路１０１へ流れる燃料の動圧を受ける。ストッパ４０は、弁部材３５の加圧室１２１側に設けられており、弁ボディ３０の筒部３２の内壁に固定されている。

弁部材３５のガイド部３７の内径は、ストッパ４０の弁部材３５側の端部よりも僅かに大きく設定されている。このため、弁部材３５が開弁方向または閉弁方向へ往復移動するとき、ガイド部３７の内壁がストッパ４０の外壁と摺動する。これにより、弁部材３５の開弁方向または閉弁方向への往復移動が案内される。

ストッパ４０と弁部材３５との間には、スプリング２１が設けられている。スプリング２１は、弁部材３５のガイド部３７およびストッパ４０の内側に位置するように設けられている。スプリング２１の一方の端部がストッパ４０の内壁に接し、他方の端部が弁部材３５の円板部３６に接している。弁部材３５は、スプリング２１の弾性力によって、反ストッパ４０側すなわち閉弁方向へ付勢されている。

弁部材３５のガイド部３７の加圧室１２１側の端部は、ストッパ４０の外壁に設けられた段差面５０１に当接可能となっている。弁部材３５が段差面５０１に当接したとき、ストッパ４０によって、弁部材３５の加圧室１２１側すなわち開弁方向への移動が規制される。ストッパ４０は、加圧室１２１側から見たとき、弁部材３５の加圧室１２１側の壁面を隠すように覆っている。これにより、調量工程での加圧室１２１側から弁部材３５側へ向かう低圧の燃料の流れが弁部材３５へ及ぼす動圧の影響が抑制される。

ストッパ４０と弁部材３５との間には、容積室４１が形成されている。容積室４１は、弁部材３５の往復移動により容積が変化する。また、ストッパ４０には、容積室４１と環状燃料通路１０１とを連通する管路４２が形成されている。このため、通路１０２の燃料が、容積室４１に流入可能となっている。ストッパ４０には、このストッパ４０の軸に対して傾斜する通路１０２が形成され、通路１０２は、環状燃料通路１０１と吸入通路１１２とを連通している。通路１０２は、ストッパ４０の周方向に複数形成されている。

なお、上述した燃料通路１００は、環状燃料通路１０１および通路１０２も含んでいる。このため、燃料室１６と加圧室１２１との間が燃料通路１００によって連通される。そして、燃料が燃料室１６側から加圧室１２１側へ向かうとき、燃料は、導入通路１１１、通路１５１、環状燃料通路１０１、通路１０２、および吸入通路１１２の順で流通する。一方、燃料が加圧室１２１側から燃料室１６側へ向かうとき、燃料は、吸入通路１１２、通路１０２、環状燃料通路１０１、通路１５１、および導入通路１１１の順で流通する。

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、磁性材料によって形成されている。固定コア７２は、コイル７１の内側に収容されている。可動コア７３は、磁性材料によって形成されている。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、筒部材７９およびフランジ７５の内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、非磁性材料によって形成され、筒部材７９によって固定コア７２とフランジ７５との間の磁気的な短絡が防止される。

フランジ７５は、磁性材料によって形成され、ハウジング１１の筒部１５に取り付けられている。フランジ７５は、電磁駆動部７０をハウジング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の中央部には、筒状に形成されたガイド筒７６が設けられている。

ニードル３８は、略円柱状に形成され、フランジ７５のガイド筒７６の内側に設けられている。ガイド筒７６の内径は、ニードル３８の外径よりも僅かに大きく形成されている。このため、ニードル３８は、ガイド筒７６の内壁に摺動しながら往復移動する。これにより、ニードル３８の往復移動が、ガイド筒７６によって案内される。

ニードル３８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によって可動コア７３に一体に組み付けられている。また、ニードル３８の他方の端部は、弁部材３５の円板部３６の弁座３４側の壁面に当接可能となっている。固定コア７２と可動コア７３との間には、スプリング２２が設けられている。可動コア７３は、スプリング２２の弾性力によって、弁部材３５側へ付勢されている。可動コア７３を付勢するスプリング２２の弾性力は、弁部材３５を付勢するスプリング２１が弾性力よりも大きくなっている。すなわち、スプリング２２は、可動コア７３およびニードル３８をスプリング２１の弾性力に抗して弁部材３５側すなわち弁部材３５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。このため、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３８は、スプリング２２の弾性力により弁部材３５側へ移動するとともに、弁部材３５は、弁ボディ３０の弁座３４から離座している。このように、ニードル３８は、スプリング２２の弾性力により円板部３６に当接し、弁部材３５を開弁方向へ押圧可能となっている。

次に、ダンパ装置１０について説明する。

ハウジング１１は、加圧室１２１のプランジャ１３とは反対側に有底筒状のダンパハウジング１１０を有している。ダンパハウジング１１０の内側には、燃料室１６が形成されている。燃料室１６は、プランジャ１３と略同軸上に設けられている。蓋部材１２は、例えば、ステンレス等によって形成されている。蓋部材１２は、開口側の端部がダンパハウジング１１０の外壁に溶接等によって接合され、燃料室１６の開口７を塞いでいる。燃料室１６には、導入通路１１１、通路１０８、および低圧燃料配管３０３が接続されている。このため、燃料室１６は、加圧室１２１、可変容積室１２２、および燃料タンク３０１の燃料を汲み上げるフィードポンプ３０２と連通している。

ダンパ装置１０は、図３に示すように、ダンパ部材としてのパルセーションダンパ５０、上支持部材６１、下支持部材６２、押圧手段８０等を備えている。パルセーションダンパ５０は、上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２とを有している。上ダイアフラム５１および下ダイアフラム５２は、例えばステンレスなどの金属板をプレス加工することによって皿状に形成されている。上ダイアフラム５１は、その中央部に設けられた弾性変形可能な皿状凹面５３と、この皿状凹面５３の周縁に一体に設けられた薄板環状の上周縁部５５とを有している。下ダイアフラム５２も、上ダイアフラム５１と同様に、皿状凹面５４と下周縁部５６とを有している。

上周縁部５５の上周縁部５５と、下周縁部５６の下周縁部５６とは、周方向に亘って全周が溶接されており、溶接部５７が形成されている。これにより、上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２との間には気密室３が形成される。気密室３には、例えばヘリウムガス、またはアルゴンガス、あるいはこれらの混合気体が所定圧で封入されている。上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２とは、燃料室１６の圧力変化に応じて弾性変形する。これにより、気密室３の容積が変化し、燃料室１６を流通する燃料の圧力脈動が低減されるようになっている。なお、上ダイアフラム５１および下ダイアフラム５２の板厚、材料、気密室３の気体封入圧等を要求される耐久性あるいはその他の要求性能に応じて設定することにより、上ダイアフラム５１および下ダイアフラム５２のばね定数が設定される。そして、このばね定数により、パルセーションダンパ５０が低減可能な脈動周波数が決定される。また、気密室３の容積の大きさにより、パルセーションダンパ５０の脈動低減効果が変化する。

上支持部材６１と下支持部材６２とは、例えばステンレスなどの金属板をプレス加工または曲げ加工することによって略筒状に形成されている。上支持部材６１は、筒部６１３、内側フランジ６１１、外側フランジ６１２、および爪部６５を有している。筒部６１３は、筒状に形成され、複数の上連通孔６３を有している。内側フランジ６１１は、筒部６１３の軸方向の一端から内側に環状に延び、上支持部材６１の軸に対して垂直に形成されている。外側フランジ６１２は、筒部６１３の軸方向の他端から外側に環状に延び、上支持部材６１の一端側に傾斜するように曲折されている。爪部６５は、外側フランジ６１２の外側の端部からさらに外側へ延び、その先端が上支持部材６１の一端とは反対側に曲折されている。

下支持部材６２は、筒部６２３、内側フランジ６２１、外側フランジ６２２、および爪部６６を有している。筒部６２３は、筒状に形成され、複数の下連通孔６４を有している。内側フランジ６２１は、筒部６２３の軸方向の一端から内側に環状に延び、下支持部材６２の軸に対して垂直に形成されている。外側フランジ６２２は、筒部６２３の軸方向の他端から外側に環状に延び、下支持部材６２の一端側に傾斜するように曲折されている。爪部６６は、外側フランジ６２２の外側の端部からさらに外側へ延び、先端が下支持部材６２の一端とは反対側に曲折されている。

爪部６５、６６によって、上ダイアフラム５１と下ダイアフラム５２との溶接部５７が係止されている。このため、上支持部材６１、下支持部材６２、およびパルセーションダンパ５０の径方向の相対移動が規制される。上支持部材６１の外側フランジ６１２と、上ダイアフラム５１の上周縁部５５とは、周方向に亘って当接されており、上当接部８が形成されている。下支持部材６２の外側フランジ６２２と、下ダイアフラム５２の下周縁部５６とは、周方向に亘って当接されており、下当接部９が形成されている。

ダンパハウジング１１０の蓋部材１２とは反対側の内壁には、加圧室１２１側に凹む筒状の凹部２が設けられている。下支持部材６２の内側フランジ６２１は、凹部２に嵌め込まれている。このため、上支持部材６１、下支持部材６２、およびパルセーションダンパ５０は、燃料室１６内で径方向の移動が規制される。これにより、ダンパハウジング１１０の内壁と、上支持部材６１の外壁および下支持部材６２の外壁との間に外側空間４が形成される。外側空間４は、上支持部材６１および下支持部材６２の外側を取り巻いて形成される。

上支持部材６１の内側には内側空間５が形成されている。下支持部材６２の内側には内側空間６が形成されている。内側空間５と内側空間６とは、パルセーションダンパ５０によって仕切られている。しかし、外側空間４の燃料と上支持部材６１の内側空間５の燃料とは上連通孔６３を経由して流通し、外側空間４の燃料と下支持部材６２の内側空間６の燃料とは下連通孔６４を経由して流通する。

押圧手段８０は、押圧伝達部材８２と、弾性部材としての皿ばね８１とを有している。押圧伝達部材８２は、例えばステンレス等によって環状に形成され、上支持部材６１の蓋部材１２側に設けられている。押圧伝達部材８２は、環状部８４と凸部８３とを有している。環状部８４の軸方向の上支持部材６１側の面は、環状部８４の軸に対して垂直に形成されている。このため、環状部８４と上支持部材６１の内側フランジ６１１とは、周方向に亘って面接触している。これにより、皿ばね８１の弾性力は、押圧伝達部材８２に略均等に作用する。環状部８４の外壁は、ダンパハウジング１１０の内壁に案内されている。このため、押圧伝達部材８２は、燃料室１６内で径方向の移動が規制される。凸部８３は、環状部８４の内側の端部で蓋部材１２側へ突出して設けられている。このため、凸部８３の外壁と環状部８４の軸方向の蓋部材１２側の面とに段差が設けられる。この段差に隣接して形成される環状部８４の蓋部材１２側の面が、皿ばね８１を係止する係止部８５となる。

皿ばね８１は、例えばステンレス等から環状に形成される。皿ばね８１の一端が蓋部材１２に当接している。皿ばね８１の他端は、係止部８５の周方向に亘って当接している。皿ばね８１は、係止部８５側の径が蓋部材１２側の径より小さい。このため、皿ばね８１の他端は、凸部８３の外壁に案内される。これにより、皿ばね８１は、押圧伝達部材８２に対し径方向の移動が規制される。皿ばね８１の弾性力は、押圧伝達部材８２によって上支持部材６１および下支持部材６２に伝えられ、上当接部８および下当接部９に作用するようになっている。そして、上支持部材６１は上当接部８において上周縁部５５を押圧し、下支持部材６２は下当接部９において下周縁部５６を押圧するようになっている。

次に、上記構成の高圧ポンプ１の動作について説明する。

高圧ポンプ１は、以下に述べる吸入行程、調量行程、および加圧行程を繰り返すことにより、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ようになっている。吸入行程、調量行程、および加圧行程について、具体的に説明する。

（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。このため、弁部材３５は、スプリング２２の弾性力を受けている可動コア７３と一体のニードル３８により加圧室１２１側へ付勢されている。その結果、弁部材３５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１２１の圧力は低下する。このため、弁部材３５が反加圧室１２１側の燃料から受ける力は、加圧室１２１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３５には弁座３４から離座する方向へ力が加わり、弁部材３５は弁座３４から離座する。弁部材３５は、ガイド部３７がストッパ４０の段差面５０１に当接するまで移動する。弁部材３５が弁座３４から離座、つまり、開弁することにより、燃料室１６の燃料は、導入通路１１１、通路１５１、環状燃料通路１０１、通路１０２、および吸入通路１１２を経由して加圧室１２１に吸入される。また、このとき、通路１０２の燃料は、管路４２を通じて容積室４１へ流入可能となっている。このため、容積室４１の圧力は、通路１０２の圧力と同等になる。

（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１２１から燃料室１６側へ排出される低圧の燃料の流れにより、弁部材３５には加圧室１２１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３８は、スプリング２２の弾性力により弁部材３５側へ付勢されている。このため、弁部材３５は、ニードル３８によって弁座３４側への移動が規制される。また、弁部材３５の加圧室１２１側の壁面は、ストッパ４０によって覆われている。これにより、加圧室１２１から燃料室１６側へ排出される燃料の流れによる動圧が、弁部材３５に直接作用することが抑制される。このため、燃料の流れにより弁部材３５に加わる閉弁方向への力が緩和される。

調量行程においては、コイル７１への通電が停止されている間、弁部材３５は弁座３４から離座し、段差面５０１に当接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１２１から排出される燃料は、燃料室１６から加圧室１２１へ吸入される場合と逆に、吸入通路１１２、通路１０２、環状燃料通路１０１、通路１５１、および導入通路１１１を経由して燃料室１６へ戻される。

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の弾性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。このため、可動コア７３と一体のニードル３８も、固定コア７２側へ移動する。ニードル３８が固定コア７２側へ移動すると、弁部材３５とニードル３８とは離間し、弁部材３５はニードル３８から力を受けなくなる。その結果、弁部材３５は、スプリング２１の弾性力、および加圧室１２１から燃料室１６側へ排出される低圧の燃料の流れにより弁部材３５に加わる閉弁方向の力によって弁座３４側へ移動する。これにより、弁部材３５が弁座３４に着座する。弁部材３５が閉弁することにより、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１２１から燃料室１６へ低圧の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、加圧室１２１と燃料室１６との間を閉鎖することにより、加圧室１２１から燃料室１６へ戻される低圧の燃料の量が調整される。その結果、加圧室１２１で加圧される燃料の量が決定される。

（３）加圧行程
加圧室１２１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１２１の燃料の圧力は上昇する。加圧室１２１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の弾性力と弁座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１２１で加圧された燃料は吐出通路１１４を通り高圧ポンプ１から吐出される。高圧ポンプ１から吐出された燃料は、高圧燃料系デリバリパイプ３０８ａ，３０８ｂに供給されて蓄圧され、筒内直噴インジェクタ３０６，３０６，…に供給される。

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３５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１２１の燃料の圧力は低下する。これにより、加圧室１２１には燃料室１６から燃料が吸入される。

なお、弁部材３５が閉弁し、加圧室１２１の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル７１への通電を停止してもよい。加圧室１２１の燃料の圧力が上昇すると、弁部材３５が弁座３４から離座する方向へ受ける力よりも、加圧室１２１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。このため、コイル７１への通電を停止しても、弁部材３５は加圧室１２１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。

この実施形態では、高圧ポンプ１の燃料室１６には、この燃料室１６の燃料を燃料タンク３０１側へ戻すリターン通路３１０が接続されており、燃料室１６とリターン通路３１０との接続通路６８に絞り部６９が設けられていることを特徴としている。以下、この特徴部分について、図１〜図３を参照して詳しく説明する。

図１に例示する燃料供給システム３００において、パルセーションダンパ５０を収容する燃料室１６の燃料を燃料タンク３０１側へ戻すリターン通路３１０が設けられている。

また、図２、図３に例示する高圧ポンプ１において、ハウジング１１の上側には、蓋部材１２が設けられており、この蓋部材１２によって燃料室１６の開口７が塞がれている。蓋部材１２は、接続通路６８を有する接続部材６７と一体的に形成されている。接続通路６８は、燃料室１６とリターン通路３１０とを接続する通路であり、燃料室１６の燃料が、接続通路６８を経由してリターン通路３１０へ流出され、その後、燃料タンク３０１へ戻されるようになっている。

この実施形態では、接続部材６７の内部に形成された接続通路６８の途中に絞り部６９が設けられている。具体的には、図３に示すように、接続通路６８は、入口側通路６８１と出口側通路６８２とを有している。入口側通路６８１は、上下方向（図３では縦方向）に延びており、その上流端６８３が燃料室１６に開放されている。出口側通路６８２は、入口側通路６８１と直交する方向（図３では横方向）に延びており、その下流端がリターン通路３１０に接続されている。そして、入口側通路６８１の下流端と、出口側通路６８２の上流端とが、絞り部６９を介して接続されている。絞り部６９では、前後の部分に比べて通路断面積が小さく絞られている。

このように、燃料室１６とリターン通路３１０との接続通路６８に絞り部６９が設けられているので、リターン通路３１０を流れる燃料の圧力脈動が抑制され、パルセーションダンパ５０の脈動吸収機能の低減が抑制される。この点について詳しく説明する。

まず、高圧ポンプ１内の燃料は、エンジンから受熱することによってその温度が上昇する。例えば、ローラリフタ２７、駆動カム２８１などを潤滑するエンジンオイルの熱を受けて高圧ポンプ１内の燃料の温度が上昇する。一方、高圧ポンプ１内の燃料が高圧燃料系デリバリパイプ３０８ａ，３０８ｂに供給されて筒内直噴インジェクタ３０６，３０６，…から噴射されると、その燃料噴射にともなって放熱（排熱）が行われる。しかし、フューエルカット時や、エンジンが高負荷運転状態から停止されるなどしたとき（いわゆる高温デッドソーク時）などには、筒内直噴インジェクタ３０６，３０６，…からの燃料噴射が停止されるので、放熱量が低減するため、高温となった燃料が高圧ポンプ１内に留まることになる。そして、これに起因して、高圧ポンプ１内にベーパが発生し、高圧ポンプ１の吐出量制御に悪影響を及ぼす可能性がある。

この実施形態では、上述したように、燃料室１６の燃料をリターン通路３１０を介して燃料タンク３０１に戻すことにより効率的な放熱（排熱）を行うことで、高圧ポンプ１内の燃料の温度上昇を抑制するようにしている。そして、高圧ポンプ１内のベーパの発生を抑制して、高圧ポンプ１の吐出量制御への悪影響を抑制するようにしている。ところが、パルセーションダンパ５０を収容する燃料室１６の燃料をリターン通路３１０を介して燃料タンク３０１へ戻す構成においては、リターン通路３１０を流れる燃料に圧力脈動が発生して、パルセーションダンパ５０の脈動吸収機能が阻害される場合がある。そこで、この実施形態では、燃料室１６とリターン通路３１０との接続通路６８に絞り部６９を設けている。この絞り部６９によって燃料脈動がダンピングされるので、リターン通路３１０の燃料脈動を抑制することができ、パルセーションダンパ５０の脈動吸収機能の低減を抑制することができる。

なお、図４に示す変形例１のように、接続通路６８の入口側通路６８１の上流端６８３を、燃料室１６に燃料を供給するための燃料供給口３１１とは横方向（図４では左右方向）の反対側の位置において燃料室１６に連通させてもよい。具体的には、燃料供給口３１１が横方向の一方側（図４では左側）において燃料室１６に連通されている。一方、燃料室１６の燃料を燃料タンク３０１側へ戻す入口側通路６８１の上流端６８３が横方向の他方側（図４では右側）において燃料室１６に連通されている。つまり、入口側通路６８１の上流端６８３が、パルセーションダンパ５０の横方向の中央Ｃ１を挟んで、燃料供給口３１１とは横方向の反対側に設けられている。このように、燃料供給口３１１と、入口側通路６８１の上流端６８３とを、パルセーションダンパ５０の横方向の中央Ｃ１を挟んで対角位置に配置することで、パルセーションダンパ５０の脈動吸収機能を効率的に発揮させることができる。

また、図５に示す変形例２のように、燃料室１６内で燃料供給口３１１から入口側通路６８１の上流端６８３に向かう燃料流れを案内するガイド部材５８を燃料室１６内に設けてもよい。ガイド部材５８は、燃料供給口３１１から燃料室１６に導入された燃料が、パルセーションダンパ５０の周囲を回るように流れて、入口側通路６８１の上流端６８３に達するように構成されている。具体的には、ガイド部材５８は、燃料供給口３１１からの燃料が、パルセーションダンパ５０の下側の空間１６２、パルセーションダンパ５０の横側であってパルセーションダンパ５０を挟んで燃料供給口３１１とは反対側（図５では右側）の空間１６３、およびパルセーションダンパ５０の上側の空間１６１を順に流れて、入口側通路６８１の上流端６８３に達するように構成されている。

ガイド部材５８は、燃料室１６とパルセーションダンパ５０との間の空間を上下に仕切る板状の部材であって、燃料室１６の内面とパルセーションダンパ５０の外面との間に設けられている。ガイド部材５８によって、パルセーションダンパ５０の上側の空間１６１と、下側の空間１６２とが仕切られている。燃料供給口３１１は、パルセーションダンパ５０の横側（図５では左側）において、下側の空間１６２に連通されている。入口側通路６８１の上流端６８３は、パルセーションダンパ５０の横側であって燃料供給口３１１と同じ側において、上側の空間１６１に連通されている。

ガイド部材５８には、上下の空間１６１，１６２を連通する開口部５８１が設けられている。開口部５８１は、パルセーションダンパ５０の上記横側の空間１６３に設けられている。この場合、上下の空間１６１，１６２が、パルセーションダンパ５０の横側であってパルセーションダンパ５０を挟んで燃料供給口３１１とは反対側のみにおいて互いに連通されている。

そして、この構成では、燃料タンク３０１に戻されるリターン燃料が、ガイド部材５８によって、パルセーションダンパ５０の下側の空間１６２、横側の空間１６３、および上側の空間１６１を順に流れて入口側通路６８１の上流端６８３に案内される。これにより、パルセーションダンパ５０の上下両面を利用して燃料脈動を減衰できるので、パルセーションダンパ５０の脈動吸収機能を最大限に発揮させることができる。

なお、以上の実施形態では、絞り部６９を接続通路６８の途中に設けたが、接続通路６８の上流端（燃料室１６との接続端）あるいは下流端（リターン通路３１０との接続端）に絞り部６９を設ける構成としてもよい。

上記実施形態では、Ｖ型６気筒エンジンを例に挙げたが、これに限らず、直列４気筒エンジンなど他の任意の気筒数および形式のエンジンに対しても本発明は適用可能である。また、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の他のエンジンにも本発明は適用可能である。さらに、上記実施形態では、ポート噴射インジェクタおよび筒内直噴インジェクタが備えられたエンジンを例に挙げたが、筒内直噴インジェクタのみが備えられたエンジンにも本発明は適用可能である。

本発明は、往復移動可能なプランジャと、このプランジャによって燃料が加圧される加圧室、および、パルセーションダンパを収容し、燃料が流通する燃料室を有するハウジングとを備えた高圧ポンプに利用可能である。

１高圧ポンプ
１１ハウジング
１３プランジャ
１６燃料室
５０パルセーションダンパ
６８接続通路
６９絞り部
１２１加圧室
３０１燃料タンク
３１０リターン通路

Claims

往復移動可能なプランジャと、このプランジャによって燃料が加圧される加圧室、および、パルセーションダンパを収容し、燃料が流通する燃料室を有するハウジングとを備えた高圧ポンプにおいて、
上記燃料室には、この燃料室の燃料を燃料タンク側へ戻すリターン通路が接続されており、
上記燃料室とリターン通路との接続部に絞り部が設けられ、
上記燃料室には、この燃料室に燃料を供給する燃料供給口から上記接続部に向かう燃料流れを案内するガイド部材が設けられ、
上記ガイド部材によって上記燃料室とパルセーションダンパとの間の空間が上下に仕切られ、下側の空間に上記燃料供給口が連通され、上側の空間に上記接続部が連通され、
上記ガイド部材は、上記燃料供給口から燃料室に導入された燃料が、上記パルセーションダンパの周囲を回るように流れて、上記接続部に達するように構成されていることを特徴とする高圧ポンプ。
請求項１に記載の高圧ポンプにおいて、
上記ガイド部材は、上記燃料供給口からの燃料が、上記パルセーションダンパの下側の空間、上記パルセーションダンパの横側であってパルセーションダンパを挟んで上記燃料供給口とは反対側の空間、および上記パルセーションダンパの上側の空間を順に流れて、上記接続部に達するように構成されていることを特徴とする高圧ポンプ。