JP6098481B2 - 高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに用いられる高圧ポンプに関する。

近年、省資源の観点から、燃費の良い直噴エンジンが注目されている。直噴エンジンではインジェクタから高圧の燃料を噴射する必要がある。従来、シリンダの内壁面をプランジャが往復移動することにより、燃料タンクに設置された低圧ポンプから供給される燃料を吸入し、加圧室で加圧してインジェクタ側へ圧送する高圧ポンプが知られている。
この種の高圧ポンプでは、加圧室からシリンダとプランジャとの摺動隙間を経由して反加圧室側にリークした燃料は、発熱により高温となっている。また、一般にプランジャの反加圧室側の部位はエンジンの近傍に配置され、エンジンからの熱が伝わりやすい。

高圧ポンプの温度が上昇すると、高圧ポンプの内部で、ベーパロックやプランジャ摺動部の焼き付き等が発生するおそれがある。その対策として、例えば特許文献１に開示された燃料供給装置は、燃料供給通路から分岐された冷却燃料通路を通って供給される低温の燃料を高圧ポンプ内の冷却室に導入することにより、高圧ポンプの温度上昇を抑制している。

特許第３２９５６７８号公報

特許文献１の燃料供給装置では、高圧ポンプの冷却室に大量の低温燃料を供給する必要があり、低圧ポンプの負荷が高くなるという問題がある。また、高圧ポンプの加圧圧力を従来よりも高圧化すると、加圧室からシリンダとプランジャとの隙間を経由してリークする燃料の温度上昇は、さらに大きくなると考えられる。したがって、従来の方法では、高温燃料を十分効果的に冷却することができないおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加圧室からシリンダとプランジャとの隙間を経由してリークした高温燃料を効果的に冷却する高圧ポンプを提供することにある。

本発明の高圧ポンプは、プランジャ、シリンダ及びポンプボディを備える。
シリンダは、プランジャを摺動可能に収容し、プランジャの一端である加圧端に面し燃料が加圧される加圧室を形成する。また、当該シリンダの加圧室と反対側の端部に面し、加圧室から当該シリンダとプランジャとの摺動隙間を経由してリークした燃料が溜まる副燃料室を形成する。
ポンプボディは、加圧室より燃料の流れの上流側において燃料入口から燃料が供給される主燃料室、主燃料室と副燃料室とを連通する連絡通路、及び、軸方向における加圧室と反対側の端面である駆動側端面に開口し副燃料室に溜まった燃料が外部の冷却手段へ送出されるリターン通路が形成されており、連絡通路とリターン通路とは副燃料室を介して連通している。
連絡通路には、主燃料室から副燃料室への燃料の流れを許容し、副燃料室から主燃料室への燃料の流れを規制する第１逆止弁が設けられている。これにより、連絡通路における燃料の流れ方向が一方向に規制される。
また、リターン通路には、副燃料室から外部への燃料の流れを許容し、外部から副燃料室への燃料の流れを規制する第２逆止弁が設けられてもよい。これにより、リターン通路における燃料の流れ方向が一方向に規制される。

本発明によると、加圧室からシリンダとプランジャとの隙間を経由してリークした高温燃料は、副燃料室からリターン通路を経由して外部の冷却手段に送出される。冷却手段で冷却された燃料は、例えば燃料タンクに戻してもよく、低圧ポンプから高圧ポンプへの低圧燃料通路に合流させてもよい。このように、高温燃料を外部の冷却手段に送出することで、高温燃料に起因する高圧ポンプ内部でのベーパロックや、プランジャ摺動部の焼き付き等の発生を防止することができる。
また、連絡通路を経由して主燃料室の低温燃料を副燃料室に供給し、副燃料室の燃料を冷却することができる。

また、ポンプボディの駆動側端面と、底面が駆動側端面に対向しポンプボディに固定される底カバー部材との間に挟持された連通路形成板によって、副燃料室と連絡通路とを径方向に連通する連絡連通路、及び、副燃料室とリターン通路とを径方向に連通するリターン連通路を形成する構成としてもよい。これにより、例えば駆動側端面に連通溝を加工する形態に比べ、加工工数を低減することができる。また、連通路形成板をプレス成形で製作することで、部品コストを低減することができる。

また、リターン通路と連絡通路とは、周方向の異なる位置に形成されていてもよい。例えば、リターン通路と連絡通路とがプランジャを挟んで互いに対向する位置に形成されている場合、連絡通路から副燃料室に流入した燃料が、流れの方向を変えることなく、対向位置に形成されたリターン通路に向かうため、燃料の流れの抵抗を減らし、スムーズな流れを作り出すことができる。

本発明の第１実施形態による高圧ポンプの断面図（図２のＩ−Ｏ−Ｉ線断面図）である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図２のＩＩＩ−Ｏ−ＩＩＩ線断面図である。 図３のＩＶ部拡大図である。 本発明の第１実施形態による２枚式連通路形成板セットの平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例による１枚式連通路形成板の平面図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプが適用される一例の燃料供給システムの全体構成図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプが適用される他の例の燃料供給システムの全体構成図である。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプの図２に相当する断面図である。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプの図３に相当する断面図（図９のＸ−Ｘ線断面図）である。 本発明の第２実施形態による連通路形成板の平面図である。 （参考）第３実施形態による高圧ポンプの図３に相当する断面図である。 （参考）（ａ）第３実施形態、（ｂ）第３実施形態の変形例による連通路形成板の平面図である。 （参考）第４実施形態による高圧ポンプの図３に相当する断面図である。 本発明の第５実施形態による高圧ポンプの図３に相当する断面図である。 本発明の他の実施形態によるプランジャ形状のバリエーションを示す図である。 本発明の他の実施形態によるリターン通路又は連通路の開口部形状のバリエーションを示す拡大断面図である。

以下、本発明の高圧ポンプの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態同士で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。なお、第５実施形態の特徴を含む形態が「特許請求の範囲に記載の発明を実施するための形態」に相当する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の高圧ポンプについて、図１〜図８を参照して説明する。

最初に、高圧ポンプが適用される燃料供給システムの全体構成を示す図７、図８を参照する。車両に搭載される燃料供給システム９０１、９０２において、燃料タンク９１内の燃料は、低圧ポンプ９２によって、実線矢印で示すように低圧燃料通路９５１を経由して高圧ポンプ１に供給される。高圧ポンプ１は、供給された燃料を加圧し、高圧燃料通路９５２を経由して燃料レール９３へ吐出する。燃料レール９３の高圧燃料は、インジェクタ通路９５３を経由して複数（例えば４つ）のインジェクタ９４に供給され、図示しないエンジンの気筒又は吸気通路に噴射される。

本実施形態による高圧ポンプ１の全体構成について、主に図１〜図４を参照して説明する。以下の説明では便宜上、図１、図３の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
図１〜図４に示すように、高圧ポンプ１は、ポンプボディ１０、シリンダ２０、プランジャ部４０、吸入弁部６０、電磁駆動部７０、吐出弁部８０等を備えている。以下、各部の構成について順に説明する。

［ポンプボディ１０及びシリンダ２０］
ポンプボディ１０は、高圧ポンプ１の外郭を構成する。また、ポンプボディ１０の下部であるプランジャ部４０は、図示しないエンジンの取付穴に挿入される。カムシャフトの動力がタペットを介してプランジャ４１に伝達されることで高圧ポンプ１は駆動される。
以下、ポンプボディ１０のプランジャ部４０側の端面を駆動側端面１０１という。

ポンプボディ１０は、中心軸Ｏ（図２参照）に沿って貫通するシリンダ挿入穴１１、並びに、シリンダ挿入穴１１に直交する吸入弁ホルダ取付穴１６及び吐出弁ホルダ取付穴１８が形成されている。シリンダ挿入穴１１にはシリンダ２０が挿入される。吸入弁ホルダ取付穴１６及び吐出弁ホルダ取付穴１８には、それぞれ、後述する吸入弁ホルダ６１及び吐出弁ホルダ８１が取り付けられる。図２に示すように、吸入弁ホルダ取付穴１６及び吐出弁ホルダ取付穴１８は、中心軸Ｏに対してほぼ反対側に配置されている。

本実施形態では、吐出弁ホルダ取付穴１８に対して上下方向に交差するように連絡通路１４が形成されている。連絡通路１４は、ポンプボディ１０を軸方向に縦断し、上部で主燃料室１２の底に開口し、下部で駆動側端面１０１に開口している。
また、図２に示すように、吸入弁ホルダ取付穴１６及び吐出弁ホルダ取付穴１８とは別の方向に、インレットプラグ穴１７、リターン通路１５及びリターンプラグ穴１９が形成されている。インレットプラグ穴１７には、インレットプラグ５３がユニオン５４を固定しつつ螺合する。これにより、燃料入口５５からユニオン５４及びインレットプラグ５３内を通りインレットプラグ穴１７に連通する燃料供給経路が形成される。燃料入口５５の上流側には低圧燃料通路９５１（図７、図８参照）の配管が接続されている。

リターン通路１５は、リターンプラグ穴１９に連通し径方向（図３の左右方向）に延びる通路と、駆動側端面１０１に開口し軸方向に延びる通路とがＬ字状に交差している。リターンプラグ穴１９には、リターンプラグ５６がユニオン５７を固定しつつ螺合する。これにより、リターン通路１５からリターンプラグ５６及びユニオン５７内を通り排出口５８に連通する燃料排出経路が形成される。

ここで、再び図７、図８を参照する。排出口５８は、「冷却手段」としての燃料クーラ９６に接続する外部リターン通路９７１の配管が接続されている。リターン通路１５から排出された高温燃料は、破線矢印で示すように、外部リターン通路９７１を経由して燃料クーラ９６に送出され、燃料クーラ９６内で冷却される。この他に燃料クーラ９６には、燃料レール９３からのリターン燃料、及び、インジェクタ９４のリーク燃料が、それぞれ通路９７２、９７３を経由して流入する。

図７に示す燃料供給システム９０１では、燃料クーラ９６で冷却された燃料は、冷却燃料通路９８１を経由して燃料タンク９１に戻される。図８に示す燃料供給システム９０２では、燃料クーラ９６で冷却された燃料は、冷却燃料通路９８２を経由して低圧燃料通路９５１に合流する。いずれの燃料供給システムにおいても、高圧ポンプ１のリターン通路１５から排出された燃料は、最終的にインジェクタ９４からエンジンに噴射されるまでシステム内を循環する。したがって、燃料が有効に利用され、また、大気中への燃料蒸気の放出が防止される。

高圧ポンプ１の構成の説明に戻る。図３の要部拡大図である図４に示すように、駆動側端面１０１における連絡通路１４及びリターン通路１５の開口部には面取部１４５、１５５が形成されている。この面取部１４５、１５５において、高圧ポンプ１の中心側であるシリンダ２０側の内壁に注目すると、シリンダ２０側の内壁は、開口端面から奥へ行くにしたがってシリンダ２０の反対側、すなわち高圧ポンプ１の外径側へ傾斜している。

次に、図１に戻り、ポンプボディ１０の上部に形成される筒壁１０４には、有底筒状のカバー５１が締結固定され、筒壁１０４とカバー５１との内側に主燃料室１２が形成される。筒壁１０４の上端面とカバー５１との間には、燃料をシールするＯリング５２が設けられている。主燃料室１２は、インレットプラグ穴１７に連通しており、後述する加圧室２２より燃料の流れの上流において燃料入口５５から燃料が供給される。

主燃料室１２には、２枚のダイアフラムの外縁が接合されたパルセーションダンパ５０が設けられている。パルセーションダンパ５０は、内側の密閉空間に所定圧の気体が密封されており、燃圧の変化に応じて、２枚のダイアフラムが板厚方向に弾性変形することで、主燃料室１２の燃圧脈動を低減する。

シリンダ２０は、例えば熱処理されたマルテンサイト系のステンレス等で筒状に形成され、ポンプボディ１０のシリンダ挿入穴１１に圧入や焼き嵌めによって挿入され、固定されている。シリンダ２０の主燃料室１２側の端部は、内壁に形成された雌ねじにプラグ２９が螺合することにより液密に閉塞されている。シリンダ２０の下端部２６は、駆動側端面１０１よりも下側、すなわち主燃料室１２と反対側に突出している。

シリンダ２０にはプランジャ４１が摺動可能に収容される。そして、プラグ２９の下端面２９１とプランジャ４１の加圧端４１２との間に、燃料が加圧される加圧室２２が形成される。また、シリンダ２０は、ポンプボディ１０の吸入弁ホルダ取付穴１６及び吐出弁ホルダ取付穴１８に対応する位置に、それぞれ加圧室２２に連通する吸入連通孔２３及び吐出連通孔２４を有している。

［プランジャ部４０］
プランジャ部４０は、プランジャ４１、燃料シール部材４４、アッパーシート４５、オイルシール４６、ロアシート４７、プランジャスプリング４８等から構成されている。
本実施形態のプランジャ４１は、軸方向の加圧室２２側に、シリンダ２０の内壁に沿って摺動する大径部４１１を有し、加圧室２２と反対側に小径部４１３を有する「段付き形状」を呈している。大径部４１１及び小径部４１３は同軸に形成されている。大径部４１１の端部である加圧端４１２は、加圧室２２に面する。小径部４１３の端部である駆動端４１４にはロアシート４７が結合されている。

燃料シール部材４４は、小径部４１３の周囲を囲んで装着されている。燃料シール部材４４は、小径部４１３の外周面に摺動可能に接触する内周側のテフロン（登録商標）リングと外周側のＯリングとからなり、小径部４１３の周囲の燃料油膜の厚さを規制し、プランジャ４１の摺動によるエンジンへの燃料のリークを抑制する。この燃料シール部材４４を良好に機能させるため、周囲の燃料温度を所定温度以下に冷却することが望ましい。

アッパーシート４５の上部の構成について、図４を参照する。アッパーシート４５は、上部に、ポンプボディ１０の駆動側端面１０１と対向する鍔部４５１、及び、鍔部４５１の外縁から軸方向上側に延びる外筒部４５３を有しており、外筒部４５３がポンプボディ１０の外壁１０２に例えば溶接されることでポンプボディ１０に固定されている。ポンプボディ１０の駆動側端面１０１と鍔部４５１の底面４５２との間には、後述する連通路形成板３１、３２が狭持されている。また、アッパーシート４５の鍔部４５１の下面は、プランジャスプリング４８の上端を支持している。

アッパーシート４５の中部には、鍔部４５１の内縁から軸方向下側に延びる中筒部４５４が設けられている。中筒部４５４の内壁とシリンダ２０の下端部２６との間の空間は、副燃料室１３を形成する。つまり、アッパーシート４５は、副燃料室１３のシリンダ２０と反対側の境界を区画する。副燃料室１３は、加圧室２２からシリンダ２０とプランジャ４１との摺動隙間を経由してリークした燃料が溜まる。
また、本実施形態の副燃料室１３は、プランジャ４１の往復移動に伴い、大径部４１１と小径部４１３との断面積差にプランジャ４１の移動距離を乗じた容積が変化する。

また、アッパーシート４５の中筒部４５４の下部には、小径部４１３の周囲に燃料シール部材４４が収容されている。さらに、アッパーシート４５の下端部には、小径部４１３の周囲を囲んでオイルシール４６が装着されている。オイルシール４６は、小径部４１３の外周面に摺動可能に接触しており、小径部４１３の周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ４１の摺動によるオイルのリークを抑制する。

このように、本実施形態のアッパーシート４５は、連通路形成板３１、３２を狭持する機能、プランジャスプリング４８の上端を支持する機能、副燃料室１３の境界を区画する機能、燃料シール部材４４及びオイルシール４６を保持する機能等を兼ね備えた多機能部材である。その中で、連通路形成板３１、３２を狭持する機能の点から、本実施形態のアッパーシート４５は、特許請求の範囲に記載の「底カバー部材」に相当する。

続いて、プランジャ４１の駆動端４１４に結合されたロアシート４７は、プランジャスプリング４８の下端を支持する。アッパーシート４５とロアシート４７とに両端部を係止されたプランジャスプリング４８は、プランジャ４１の戻しバネとして機能し、プランジャ４１を図示しないタペットに付勢する。

プランジャ４１は、プランジャスプリング４８の戻しバネ機能によりタペットを介してカムシャフトのカムに当接することで、カムシャフトのプロファイルに沿ってシリンダ２０内を軸方向に往復移動する。このプランジャ４１の往復移動により、加圧室２２の容積が変化し、燃料が吸入され加圧される。

［吸入弁部６０］
吸入弁部６０は、吸入弁ホルダ６１、弁座部材６２、及び吸入弁６３等を有する。
吸入弁ホルダ６１は、筒状に形成され、ポンプボディ１０の吸入弁ホルダ取付穴１６に固定されている。
吸入弁ホルダ６１の加圧室２２側に弁座部材６２が設けられている。弁座部材６２は、主燃料室１２から燃料通路１２１を通って供給された燃料を加圧室２２に流す吸入通路６４と、吸入通路６４の加圧室２２側の開口部に形成される弁座６５を有する。また、弁座部材６２は、吸入弁６３の軸部６３２を往復移動可能に収容する孔を有する。弁座部材６２と吸入弁ホルダ取付穴１６の底内壁との間には、シール部材６６が設けられている。

吸入弁６３は、傘部６３１と軸部６３２とフランジ部６３３を有している。傘部６３１は、弁座部材６２の弁座６５に着座可能である。軸部６３２は、弁座部材６２の孔に往復移動可能に収容されている。フランジ部６３３は、軸部６３２に対し傘部６３１と反対側に設けられる。吸入弁スプリング６７は、フランジ部６３３と弁座部材６２との間に設けられ、吸入弁６３を弁座６５側へ付勢する。

［電磁駆動部７０］
電磁駆動部７０は、フランジ７１、固定コア７２、可動コア７３、ロッド７４、コイル７５及びロッドスプリング７６等を有する。
フランジ７１は、吸入弁ホルダ６１の外壁に固定される。可動コア７３は、吸入弁ホルダ６１の内側に往復移動可能に設けられる。可動コア７３に固定されたロッド７４は、吸入弁６３を加圧室２２側に押圧可能である。ロッドスプリング７６は、可動コア７３及びロッド７４を加圧室２２側に付勢する。ガイド部材７７は、吸入弁ホルダ６１の内側に固定され、ロッド７４を軸方向に往復移動可能に支持する。

固定コア７２は、可動コア７３の加圧室２２と反対側でコイル７５の径方向内側に設けられる。コネクタ７８の端子７８１を通じてコイル７５に通電されると、可動コア７３、固定コア７２、ヨーク７９、フランジ７１等によって構成された磁気回路に磁束が流れ、可動コア７３及びロッド７４は、ロッドスプリング７６の付勢力に抗して固定コア７２側に磁気吸引される。
一方、コイル７５への通電が停止すると、上述した磁気回路に流れる磁束が消滅し、可動コア７３及びロッド７４は、ロッドスプリング７６の付勢力によって加圧室２２側に付勢される。

［吐出弁部８０］
吐出弁部８０は、吐出弁ホルダ８１、吐出弁８２、弁座８３、吐出弁スプリング８４等を有する。
吐出弁ホルダ８１は、特許請求の範囲に記載の「吐出通路部材」に相当し、内部に吐出通路８５を有し、吐出弁ホルダ取付穴１８に固定されている。吐出弁ホルダ８１と吐出弁ホルダ取付穴１８の底内壁との間にはシール部材８７が設けられている。吐出弁ホルダ８１の内側にスプリング受部材８６が設けられる。
本実施形態では、スプリング受部材８６の収容部の径外側に位置する部分において、吐出弁ホルダ８１の外壁は、連絡通路１４に面している。

吐出弁８２は、ボール弁であり、シリンダ２０の吐出連通孔２４の内壁にテーパ状に形成された弁座８３に着座可能である。吐出弁スプリング８４は、吐出弁８２側からスプリング受部材８６側に向かって拡径するテーパ状に形成され、吐出弁８２を弁座８３に向けて付勢する。

次に、連通路形成板３１、３２の構成について、図５を参照して説明する。連通路形成板３１、３２は、例えば鋼板をプレス成形して製作される。本実施形態では、２枚の連通路形成板３１、３２を重ね合わせ、連通路形成板セット３１０として用いられる。
図５（ａ）に示す連通路形成板３１は、中央穴３１１から図の右方向に、連絡通路１４の開口１４１に対応する開口対応位置３１４と中央穴３１１とを結ぶ連絡連通路３１２が形成されている。また、図の右下方向に、リターン通路１５の開口１５１に対応する連通穴３１３が形成されている。中心軸Ｏに対して連絡連通路３１２の中心線φｃと連通穴３１３の中心線φｒとが成す角θは、図２において吐出弁ホルダ取付穴１８とリターンプラグ穴１９とが成す角に相当する。

図５（ｂ）に示す連通路形成板３２は、中央穴３２１から図の右下方向に、リターン通路１５の開口１５１に対応する開口対応位置３２５と中央穴３２１とを結ぶリターン連通路３２３が形成されている。
また、連通路形成板３１、３２の中央穴３１１、３２１は、シリンダ２０の下端部２６が挿通し、副燃料室１３に連通する。

図５（ｃ）は、連通路形成板３１を紙面手前にして、連通路形成板３１、３２を重ね合わせた状態を示す。図４等に示すように、連通路形成板３１、３２は、ポンプボディ１０の駆動側端面１０１とアッパーシート４５の鍔部４５１の底面４５２との間に挟持され、回転方向の位置が規制される。このとき、連通路形成板３１はポンプボディ１０側に配置され、連通路形成板３２はアッパーシート４５側に配置される。
この構成により、連絡通路１４の燃料は、連絡連通路３１２及び中央穴３１１、３２１を経由して副燃料室１３に流入する。また、副燃料室１３の燃料は、中央穴３２１、リターン連通路３２３及び連通穴３１３を経由してリターン通路１５に排出される。

ところで、連通路形成板セット３１０が設置される箇所はエンジン取付穴の内側であるため、この部分に溜まる燃料の量が多いと、エンジン側から伝わる熱によって燃料温度が上昇し、ベーパを発生する可能性が高くなる。そこで、燃料が溜まる部分の容積をなるべく小さくするよう、連絡連通路３１２やリターン連通路３２３の大きさを必要最小限に設定することが好ましい。

上記の２枚式の連通路形成板セット３１０は、各連通路形成板３１、３２の穴形状が単純であり、プレス成形が容易である。
一方、第１実施形態の変形例として、図６に示す１枚式の連通路形成板３３を採用してもよい。連通路形成板３３は、中央穴３３１から図の右方向に、連絡通路１４の開口対応位置３３４と中央穴３３１とを結ぶ連絡連通路３３２が形成されており、連絡連通路３３２に対して角θを成す方向に、リターン通路１５の開口対応位置３３５と中央穴３３１とを結ぶリターン連通路３３３が形成されている。これにより、部品点数を低減することができる。

次に、高圧ポンプ１の作動について説明する。高圧ポンプ１は、プランジャ４１の往復移動に伴って、以下のとおり吸入行程、調量行程、吐出行程を繰り返し、エンジンに必要な量の燃料を加圧して吐出する。この過程で、加圧室２２からシリンダ２０とプランジャ４１との摺動隙間を経由してリークした燃料は、滅圧による発熱によって高温となり副燃料室１３に溜まる。また、副燃料室１３の燃料は、エンジンから伝わる熱によって温度が上昇する。

本実施形態は、このような副燃料室１３の高温燃料による高圧ポンプ１内部でのベーパロック等の発生を防止することを課題としている。そこで、以下では、高圧ポンプ１の基本的作動とともに、特に各行程での副燃料室１３の高温燃料の挙動に注目して説明する。本実施形態は、上述のとおり、プランジャ４１が大径部４１１及び小径部４１３からなる段付き形状の構成であることを前提とする。

（１）吸入行程
カムシャフトの回転により、プランジャ４１が上死点から下死点に向かって下降すると加圧室２２の容積が増加し、加圧室２２内の燃料が減圧される。吐出弁８２は弁座８３に着座し、吐出通路８５を閉塞する。吸入弁部６０では、加圧室２２と吸入通路６４との差圧及びロッドスプリング７６の付勢力により、吸入弁６３が吸入弁スプリング６７の付勢力に抗して加圧室２２側へ移動し、開弁状態となる。吸入弁６３の開弁により、主燃料室１２の燃料は、吸入通路６４を経由して加圧室２２に流入する。
吸入行程では、プランジャ４１の下降により副燃料室１３の容積が減少し、圧力が増加する。これに伴い、副燃料室１３の高温燃料は、リターン通路１５を経由して外部の燃料クーラ９６へ送出される。

（２）調量行程
カムシャフトの回転により、プランジャ４１が下死点から上死点に向かって上昇すると加圧室２２の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル７５への通電が停止されているので、ロッド７４はロッドスプリング７６の付勢力により吸入弁６３を加圧室２２側へ押圧する。そのため、吸入弁６３は開弁状態を維持する。このため、加圧室２２に一度吸入された低圧燃料が主燃料室１２へ戻される。したがって、加圧室２２の圧力は上昇しない。

調量行程では、プランジャ４１の上昇により副燃料室１３の容積が増大し、圧力が減少する。そして、副燃料室１３と主燃料室１２との間に生じる圧力差により、主燃料室１２の低温燃料が連絡通路１４を経由して副燃料室１３に流入し、副燃料室１３の燃料温度を低下させる。また、このとき、主燃料室１２からの低温燃料が吐出弁ホルダ８１の外壁に接触しつつ流れることで、シール部材８７の接触面から漏れた燃料が吐出弁取付穴１８内に滞留し吐出通路８５が温度上昇することを抑制する。

（３）吐出行程
プランジャ４１が下死点から上死点に向かって上昇する途中の所定の時刻にコイル７５へ通電されると、コイル７５に発生する磁界により、固定コア７２と可動コア７３との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が吸入弁スプリング６７の付勢力とロッドスプリング７６の付勢力との差よりも大きくなると、可動コア７３は固定コア側へ移動する。これにより、吸入弁６３に対するロッド７４の押圧力が解除される。
すると、吸入弁６３は、吸入弁スプリング６７の付勢力、及び加圧室２２から吸入通路側へ排出される低圧燃料の動圧により、ロッド７４の動作に追従して閉弁方向へ移動し、弁座６５に着座する。これにより、加圧室２２と吸入通路６４とが遮断される。

吸入弁６３が閉弁した後、加圧室２２の燃料圧力は、プランジャ４１の上昇と共に高くなり、吐出弁８２が開弁する。これにより、加圧室２２で加圧された高圧燃料は燃料出口８８から吐出する。なお、吐出行程の途中でコイル７５への通電が停止される。加圧室２２の燃料圧力が吸入弁６３に作用する力はロッドスプリング７６の付勢力よりも大きいので、吸入弁６３は閉弁状態を維持する。

以上のように、本実施形態の高圧ポンプ１は、プランジャ４１の上昇及び下降サイクルと同期して、副燃料室１３の圧力が変化する。これに伴い、主燃料室１２の燃料が連絡通路１４を経由して副燃料室１３に流入し、また、副燃料室１３の燃料がリターン通路１５を経由して外部の燃料クーラ９６へ送出される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態では、リーク燃料の減圧による発熱やエンジン側から伝わる熱によって温度上昇した副燃料室１３の高温燃料を、リターン通路１５を経由して外部の燃料クーラ９６へ送出する。したがって、高温燃料に起因する高圧ポンプ１の内部でのベーパロックや、プランジャ４１摺動部の焼き付き等の発生を防止することができる。
今後、高圧ポンプの加圧圧力を従来よりも高圧化すると、加圧室２２からシリンダ２０とプランジャ４１との隙間を経由してリークする燃料の滅圧による発熱はさらに大きくなる。そのため、高温燃料を十分効果的に冷却するという本実施形態の効果がより顕著に発揮される。

（２）本実施形態では、主燃料室１２と副燃料室１３とを連通する連絡通路１４が形成されているため、主燃料室１２と副燃料室１３との圧力差によって、主燃料室１２の低温燃料を副燃料室１３に流入させることができる。これにより、燃料シール部材２４等を良好に機能させることができる。

さらに、本実施形態では、プランジャ４１が段付き形状であるため、プランジャ４１の上昇時に副燃料室１３の容積が増加し、主燃料室１２の燃料が吸引される。したがって、主燃料室１２の低温燃料を積極的に副燃料室１３に流入させ、副燃料室１３の燃料をより効果的に冷却することができる。

（３）本実施形態では、副燃料室１３と連絡通路１４、及び、副燃料室１３とリターン通路１５との連通路を形成する連通路形成板セット３１０（連通路形成板３１、３２）が設けられている。これにより、例えば駆動側端面１０１に連通溝を加工する形態に比べ、加工工数を低減することができる。

また、連通路形成板３１、３２は、ポンプボディ１０の駆動側端面１０１とアッパーシート４５の底面４５２との間に狭持されるため、連通路形成板を取り付けるための専用部材が不要である。さらに、連通路形成板３１、３２は、プレス成形で製作されるため、部品コストを低減することができる。

（４）本実施形態では、連絡通路１４は、吐出弁ホルダ取付穴１８に対して上下方向に交差するように形成されており、吐出通路８５を内部に有する吐出弁ホルダ８１の外壁が連絡通路１４に面している。これにより、主燃料室１２からの低温燃料が吐出弁ホルダ８１の外壁に接触しつつ流れるため、シール部材８７の接触面から漏れた燃料が吐出弁ホルダ取付穴１８内に滞留することを防ぎ、吐出通路８５の温度上昇を抑制することができる。

（５）本実施形態では、連絡通路１４及びリターン通路１５の開口１４１、１５１において口元に面取部１４５、１５５が形成されている。この面取部１４５、１５５により、開口部のシリンダ２０側の内壁は、開口端面から奥へ行くにしたがってシリンダ２０の反対側へ傾斜する。したがって、連絡通路１４から副燃料室１３、及び、副燃料室１３からリターン通路１５への燃料の流れの抵抗を減らし、スムーズな流れを作り出すことができる。

次に、本発明の第２、第５実施形態、及び、参考形態である第３、第４実施形態について順に説明する。各実施形態は、いずれも、副燃料室１３の高温燃料を燃料クーラ９６へ送出するリターン通路１５を有していることで、第１実施形態の高圧ポンプ１と同様の作用効果を奏するものである。また、各実施形態における連通路形成板は、いずれもプレス成形で製作されることを想定している。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の高圧ポンプについて、図９〜図１１を参照して説明する。図９、図１０は、それぞれ、第１実施形態の図２、図３に対応する。
図９、図１０に示すように、第２実施形態の高圧ポンプ２では、連絡通路１４は、吐出弁ホルダ取付穴１８と交差する位置でなく、プランジャ４１を挟んでリターン通路１５と対向する位置に形成されている。

高圧ポンプ２に用いられる一例の連通路形成板３４を図１１に示す。連通路形成板３４は、中央穴３４１から図の右方向に、連絡通路１４の開口対応位置３４４と中央穴３４１とを結ぶ連絡連通路３４２が形成されており、その反対方向である図の左方向に、リターン通路１５の開口対応位置３４５と中央穴３４１とを結ぶリターン連通路３４３が形成されている。
この構成では、連絡通路１４から副燃料室１３に流入した燃料が、流れの方向を変えることなく、対向位置に形成されたリターン通路１５に向かうため、燃料の流れの抵抗を減らし、スムーズな流れを作り出すことができる。

（第３実施形態）
参考形態である第３実施形態の高圧ポンプについて、図１２、図１３を参照して説明する。
図１２に示す第３実施形態の高圧ポンプ３は、図１０に示す第２実施形態の高圧ポンプ２に対し連絡通路１４を有していない。この構成では、副燃料室１３に溜まった高温燃料は、主燃料室１２に流入する可能性はなく、専らリターン通路１５を経由して燃料クーラ９６へ送出される。
このように、高圧ポンプ３は、副燃料室１３の燃料圧力が上昇した場合でもリターン通路１５に逃がすことができるため、連絡通路１４を有しなくてもよい。

高圧ポンプ３に用いられる一例の連通路形成板３５を図１３（ａ）に示す。連通路形成板３５は、中央穴３５１から一方向にのみ、リターン通路１５の開口対応位置３５５と中央穴３５１とを結ぶリターン連通路３５３が形成されている。上述のとおり、リターン連通路３５３の大きさを必要最小限にすることで、高温燃料が溜まる部分の容積を減らし、ベーパの発生を抑制することができる。

高圧ポンプ３に用いられる他の例の連通路形成板３６を図１３（ｂ）に示す。環状の連通路形成板３６は、環の内側に、リターン通路１５の開口対応位置３５６を含む円形状のリターン連通路３６３が形成されている。この構成では、連通路形成板３６の周方向の位置決めが不要であり、また、部品コストを低減することができる。

（第４実施形態）
参考形態である第４実施形態の高圧ポンプについて、図１４を参照して説明する。
図１４に示す第４実施形態の高圧ポンプ４は、図１２に示す第３実施形態の高圧ポンプ３に対し、リターン通路１５の途中から分岐して主燃料室１２に連通する連絡通路１４が形成されている。言い換えれば、Ｔ字状通路における分岐点から駆動側端面１０１の開口までの部分を連絡通路１４とリターン通路１５とが共有している。この構成による高圧ポンプ４は、連絡通路１４を有しつつ、ポンプボディ１０の穴加工の工数を低減することができる。
第４実施形態の高圧ポンプ４には、第３実施形態の高圧ポンプ３に用いられる連通路形成板３５又は３６を共用することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の高圧ポンプについて、図１５を参照して説明する。
図１５に示す第５実施形態の高圧ポンプ５は、図３に示す第１実施形態の高圧ポンプ１に対し、連絡通路１４に第１逆止弁３７が設けられ、リターン通路１５に第２逆止弁３８が設けられている。

第１逆止弁３７は、主燃料室１２から副燃料室１３への燃料の流れを許容し、副燃料室１３から主燃料室１２への燃料の流れを規制する。第２逆止弁３８は、副燃料室１３から外部への燃料の流れを許容し、外部から副燃料室１３への燃料の流れを規制する。第１逆止弁３７及び第２逆止弁３８の具体的構成は、例えばボールとスプリングで構成するもの等、周知技術を利用すればよい。
これにより、連絡通路１４及びリターン通路１５における燃料の流れ方向が一方向に規制される。その結果、段付き形状のプランジャ４１を備える高圧ポンプの作動において、以下の作用がさらに追加される。

吸入行程では、プランジャ４１の下降により副燃料室１３の容積が減少し、圧力が増加する。一方、主燃料室１２は、燃料通路１２１及び吸入通路６４を経由して燃料が加圧室２２に吸入されるため減圧される。したがって、副燃料室１３の圧力から連絡通路１４の圧力を差し引いた圧力差が大きくなり、第１逆止弁３７が閉弁する。そのため、副燃料室１３の高温燃料は、連絡通路１４に流入せず、第２逆止弁３８を開弁させてリターン通路１５から外部へ排出される。

調量行程では、プランジャ４１の上昇により副燃料室１３の容積が増大し、圧力が減少する。一方、主燃料室１２は、加圧室２２の燃料が戻されるため圧力が増加する。したがって、副燃料室１３の圧力から連絡通路１４の圧力を差し引いた圧力差が小さくなり、第１逆止弁３７が開弁する。そのため、主燃料室１２の低温燃料が副燃料室１３に流入し、副燃料室１３の燃料温度を低下させる。
吐出行程では、プランジャ４１の上昇中、第１逆止弁３７は開弁状態を維持する。

以上のような第１逆止弁３７の開閉作動に伴い、第１逆止弁３７の開弁時には、主燃料室１２の燃料が連絡通路１４を経由して副燃料室１３に流入し、第１逆止弁３７の閉弁時には、副燃料室１３の燃料が第２逆止弁３８を通過してリターン通路１５へ排出される。
その結果、一方向の燃料の流れが形成される。つまり、高圧ポンプ５において、加圧室２２での主たるポンプ作用とは別の、副燃料室１３における副次的なポンプ作用が発生する。

（その他の実施形態）
（ア）プランジャ４１の大径部４１１と小径部４１３との境界部の形状例を図１６に示す。図１６（ａ）に示す境界部は、外径が急変する段差部４１６として形成されている。（ｂ）に示す境界部は、外径が徐変するテーパ部４１７として形成されている。（ｃ）に示す境界部は、肩部に丸みを帯びたＲ部４１８として形成されている。また、プランジャは、段付き形状に限らず、外径一定の「段の無い」形状としてもよい。

（イ）上記実施形態の図２では、連絡通路１４及びリターン通路１５の開口部に面取部１４５、１５５が形成されている。これに対する他の実施形態の開口部の形状例を図１７に示す。図１７では連絡通路１４の符号を用いて図示するが、リターン通路１５についても同様である。また、連通路形成板はどの形態のものを用いてもよいが、参考として１枚式の連通路形成板の符号３３（図６参照）を括弧書きで示す。

図１７（ａ）に示す例では、連絡通路１４の口元に、テーパ状に拡がるテーパ部１４６が形成されている。（ｂ）に示す例では、連絡通路１４の口元においてシリンダ側の内壁１４７が拡がり、反シリンダ側の内壁はストレートに形成されている。（ｃ）に示す例では、連絡通路１４の軸Ｑ１に対して折れ曲がる軸Ｑ２を有する傾斜通路１４８が形成されている。また、（ｄ）に示す例では、連絡通路１４の口元に角丸めされたＲ部１４９が形成されている。

図１７（ａ）〜（ｄ）に示す各形態は、いずれも上記実施形態の面取部１４５、１５５に対し、「開口部のシリンダ側の内壁が開口端面から奥へ行くにしたがってシリンダの反対側へ傾斜するように形成されている」点で共通している。したがって、燃料の流れの抵抗を減らし、スムーズな流れを作り出すことができる。

（ウ）ポンプボディ１０の駆動側端面１０１との間に連通路形成板３１、３２等を狭持する「底カバー部材」は、上記実施形態のようにアッパーシート４５の鍔部４５１が構成する形態に限らず、他の専用部材によって構成してもよい。
（エ）連通路形成板３１、３２等は、プレス成形に限らず、切削加工等の方法によって製作されてもよい。また、連通路形成板を設けず、例えば駆動側端面１０１に連通溝を加工することにより、副燃料室１３と連絡通路１４、又は、副燃料室１３とリターン通路１５とを連通する構成としてもよい。

（オ）上記第５実施形態に対し、第１逆止弁３７又は第２逆止弁３８のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。
（カ）プランジャが往復可能に収容されるシリンダは、別体のシリンダ２０をポンプボディ１０に挿入する形態に限らず、ポンプボディに直接形成されてもよい。

（キ）リターン通路１５、連絡通路１４又は連通路形成板３１、３２等に関する構成以外の高圧ポンプ各部の構成は上記実施形態に限定されない。例えば、主燃料室１２にパルセーションダンパ５０が設けられなくてもよい。吸入弁６３は、上記実施形態のようにノーマリーオープン式でなくノーマリークローズ式であってもよい。

以上、本発明は、このような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において種々の形態で実施することができる。

１、２、３、４、５・・・高圧ポンプ、
１０ ・・・ポンプボディ、 １０１・・・駆動側端面、
１２ ・・・主燃料室、
１３ ・・・副燃料室、
１４ ・・・連絡通路、
１５ ・・・リターン通路、
２０ ・・・シリンダ、
２２ ・・・加圧室、 ２６ ・・・（下）端部、
４１ ・・・プランジャ、 ４１２・・・加圧端、
５５ ・・・燃料入口、 ９６ ・・・燃料クーラ（冷却手段）。

Claims (8)

1. プランジャ（４１）と、
   前記プランジャを摺動可能に収容し、前記プランジャの一端である加圧端（４１２）に面し燃料が加圧される加圧室（２２）を形成するシリンダ（２０）であって、当該シリンダの前記加圧室と反対側の端部（２６）に面し、前記加圧室から当該シリンダと前記プランジャとの摺動隙間を経由してリークした燃料が溜まる副燃料室（１３）を形成するシリンダと、
   前記加圧室より燃料の流れの上流側において燃料入口（５５）から燃料が供給される主燃料室（１２）、前記主燃料室と前記副燃料室とを連通する連絡通路（１４）、及び、軸方向における前記加圧室と反対側の端面である駆動側端面（１０１）に開口し前記副燃料室に溜まった燃料が外部の冷却手段（９６）へ送出されるリターン通路（１５）が形成されており、前記連絡通路と前記リターン通路とは前記副燃料室を介して連通しているポンプボディ（１０）と、
   を備え、
   前記連絡通路は、前記主燃料室から前記副燃料室への燃料の流れを許容し、前記副燃料室から前記主燃料室への燃料の流れを規制する第１逆止弁（３７）が設けられていることを特徴とする高圧ポンプ（５）。
2. 前記リターン通路は、前記副燃料室から外部への燃料の流れを許容し、外部から前記副燃料室への燃料の流れを規制する第２逆止弁（３８）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記ポンプボディの前記駆動側端面と、底面（４５２）が前記駆動側端面に対向し前記ポンプボディに固定された底カバー部材（４５）との間に挟持され、前記副燃料室と前記連絡通路とを径方向に連通する連絡連通路（３１２、３３２、３４２）、及び、前記副燃料室と前記リターン通路とを径方向に連通するリターン連通路（３２３、３３３、３４３）が形成された連通路形成板（３１０、３３、３４）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記リターン通路と前記連絡通路とは、周方向の異なる位置に形成されてい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。
5. 前記リターン通路と前記連絡通路とは、前記プランジャを挟んで互いに対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の高圧ポンプ。
6. 前記連絡通路には、前記加圧室で加圧された燃料が吐出される吐出通路（８５）を内部に有する吐出通路部材（８１）の外壁が面していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
7. 前記プランジャは、軸方向の前記加圧室側に前記シリンダの内壁に沿って摺動する大径部（４１１）を有し、軸方向の前記加圧室と反対側に小径部（４１３）を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
8. 前記リターン通路、又は、前記連絡通路は、開口部の前記シリンダ側の内壁が開口端面から奥へ行くにしたがって、前記シリンダと反対側へ傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。

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