JP6171884B2 - 高圧ポンプ - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の高圧ポンプは、燃料が供給される燃料通路を形成するポンプボディに第1の低圧燃料口を備え、その燃料通路に連通する燃料室をポンプボディと共に形成するカバーに第2の低圧燃料口を備えている。
第1の低圧燃料口は、燃料タンクから低圧燃料ポンプによって汲み上げられた燃料を燃料通路に供給する。一方、第2の低圧燃料口は、燃料室から、内燃機関のポートに燃料を噴射する複数のインジェクタが設けられた低圧燃料レールに燃料を供給する。
また、特許文献1に記載の高圧ポンプは、カバーに設けられた第2の低圧燃料口が、カバーから上方へ延びている。そのため、高圧ポンプの体高が高くなり、エンジンルームへの取り付けが困難になるおそれがある。さらに、この高圧ポンプは、2個の低圧燃料口の向きが固定されているので、そこに取り付けられる燃料配管のエンジンルーム内での取り回しが困難なることが懸念される。
さらに、この高圧ポンプは、アイコネクタの有する第1配管取付口と第2配管取付口を任意の角度に設定することが可能であるので、燃料配管の取り回しの自由度を高めることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプが設けられる燃料供給系統を図1に示す。この燃料供給系統1では、燃料タンク2から低圧燃料ポンプ3によって汲み上げられた燃料が、第1燃料配管110を通って高圧ポンプ10に供給される。
高圧ポンプ10は、第1燃料配管110から供給される燃料を、高圧ポンプ10の加圧室18に連通する燃料室31と、第2燃料配管120とに分岐する燃料分岐手段70を備えている。
なお、本実施形態の低圧燃料レール8及びインジェクタ9は、特許請求の範囲に記載の「燃料噴射装置」の一例に相当する
図1に示すように、高圧ポンプ10は、シリンダ11、プランジャ12、下ポンプボディ13、上ポンプボディ14、カバー30、燃料供給部40、電磁駆動部50、燃料吐出部60、及び燃料分岐手段70などを備えている。
本実施形態のシリンダ11、下ポンプボディ13、上ポンプボディ14及びカバー30は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」の一例に相当する。
また、本実施形態のシリンダ11及び上ポンプボディ14は、特許請求の範囲に記載の「加圧室を有するポンプボディ」の一例に相当する。
カバー30は、有底筒状に形成され、その開口端が下ポンプボディ13に溶接などにより液密に固定されている。カバー30の内側には、燃料が充満する燃料室31が形成される。
本実施形態の燃料室31は、特許請求の範囲に記載の「低圧燃料通路」の一例に相当する。
上ポンプボディ14は、略直方体に形成され、中央に設けられた孔141がシリンダ11に油密に締結され、下ポンプボディ13の上側に固定される。上ポンプボディ14は、シリンダ11の加圧室18に連通する燃料供給部取付穴142及び燃料吐出部取付穴143を有する。
吸入弁ボディ41は、筒状に形成され、上ポンプボディ14の有する燃料供給部取付穴142に固定される。
吸入弁ボディ41の内側に筒状の吸入弁座部材42が設けられている。吸入弁座部材42の内側に形成された吸入室45は、上ポンプボディ14に設けられた孔46を通じて上ポンプボディ14の外側の燃料室31と連通している。吸入弁座部材42は、吸入室45の加圧室側の開口に吸入弁用弁座47を有している。
吸入弁43は、吸入弁用弁座47の加圧室側に設けられ、その吸入弁用弁座47に着座または離座可能である。吸入弁43は、開弁時にストッパ部材44に当接する。
ストッパ部材44と吸入弁43との間に第2スプリング48が設けられる。第2スプリング48は、吸入弁43を弁座側へ付勢する。
フランジ51は、吸入弁ボディ41の外壁に固定される。吸入弁ボディ41の内側に可動コア53が往復移動可能に設けられる。可動コア53の中央にロッド54が固定される。吸入弁ボディ41の内側に固定されたガイド部材57は、ロッド54を軸方向に往復移動可能に支持する。第3スプリング56は、可動コア53とロッド54を加圧室側に付勢している。ロッド54は、吸入弁43を加圧室側に押圧可能である。
一方、コイル55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53とロッド54は第3スプリング56によって加圧室側に付勢される。
燃料吐出ハウジング61は、略筒状に形成され、上ポンプボディ14の有する燃料吐出部取付穴143に圧入されている。燃料吐出ハウジング61の内側に吐出弁ボディ62が設けられている。吐出弁ボディ62は、燃料出口65側に吐出弁用弁座66を有している。
吐出弁63は、吐出弁ボディ62の燃料出口65側に設けられ、吐出弁用弁座66に着座および離座可能である。吐出弁スプリング67は、吐出弁63を吐出弁用弁座66に付勢している。
吐出弁ボディ62は、加圧室側にリリーフ弁用弁座68を有する。リリーフ弁64は、リリーフ弁用弁座68の加圧室側に設けられ、リリーフ弁用弁座68に着座および離座可能である。リリーフ弁スプリング69は、リリーフ弁64をリリーフ弁用弁座68に付勢している。リリーフ弁用弁座68の内側に形成されたリリーフ通路621は燃料出口65と連通している。
ユニオンボルト71は、カバー30の重力方向上側に溶接固定された筒部材85に取り付けられる。筒部材85は、径内側にめねじが形成されている。なお、筒部材85とカバー30は、一体に形成してもよい。
ユニオンボルト71は、軸方向から見て六角形に形成された頭部72と、頭部72から円柱状に延びる軸部73とを有する。この軸部73の径外側に形成されたおねじが、筒部材85のめねじに螺合する。
ユニオンボルト71の軸部73は、その軸方向に延びて燃料室31に開口する軸通路74と、径方向に開口する径通路75とを有する。この軸通路74と径通路75とは連通している。
また、アイコネクタ80は、その筒状空間83から径方向に開口する第1配管取付口81及び第2配管取付口82を有する。そのため、第1配管取付口81及び第2配管取付口82は、ユニオンボルト71の径通路75及び軸通路74に連通している。図4に示すように、第1配管取付口81と第2配管取付口82とのなす角、又はそれらの向きは、エンジンルーム内で取り回される第1燃料配管110及び第2燃料配管120に適合するように設定される。なお、図4は、第1配管取付口81と第2配管取付口82の一例を示したものであり、これらのなす角及び向きは任意に設定することが可能である。
アイコネクタ80の第1配管取付口81には、第1燃料配管110がクイックコネクタ方式又はろう付け等により接続される。アイコネクタ80の第2配管取付口82には、第2燃料配管120がクイックコネクタ方式又はろう付け等により接続される。
(1)吸入行程
カムシャフト4の回転により、プランジャ12が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室18の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁63は弁座66に着座し、吐出通路600を閉塞する。
一方、吸入弁43は、加圧室18と吸入室45との差圧により、第2スプリング48の付勢力に抗して加圧室側へ移動し、開弁状態となる。
吸入弁43の開弁により、燃料室31の燃料は、吸入室45を通り、加圧室18に流入する。
カムシャフト4の回転により、プランジャ12が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室18の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル55への通電が停止されているので、ロッド54は第3スプリング56の付勢力により吸入弁43を加圧室側へ押圧する。そのため、吸入弁43は開弁状態を維持する。
吸入弁43の開弁により、加圧室18と燃料室31とは連通した状態が維持される。このため、一度加圧室18に吸入された低圧燃料が燃料室31へ戻され、燃料室31の燃料圧力が増加する。一方、加圧室18の圧力は上昇しない。
すると、吸入弁43は、第2スプリング48の弾性力、及び加圧室18から吸入室側へ排出される低圧燃料の動圧により、ロッド54の動作に追従して閉弁方向へ移動し、吸入弁用弁座47に着座する。これにより、加圧室18と吸入室45とが遮断される。
吸入弁43が閉弁した後、加圧室18の燃料圧力は、プランジャ12の上昇と共に高くなる。加圧室18の燃料圧力が吐出弁63に作用する力が、燃料出口側の燃料圧力が吐出弁63に作用する力と吐出弁スプリング67の付勢力との和よりも大きくなると、吐出弁63が開弁する。これにより、加圧室18で加圧された高圧燃料は燃料出口65から吐出する。
高圧ポンプ10は、吸入行程、調量行程、吐出行程を繰り返し、内燃機関に必要な量の燃料を加圧して吐出する。この高圧燃料は、燃料出口65に接続された高圧燃料配管5から高圧燃料レール6へ圧送される。
この場合も、カムシャフト4の回転により、プランジャ12は軸方向に往復運動をする。但し、高圧ポンプ10は高圧燃料レール6へ燃料を吐出しないので、吐出弁63は吐出通路600を閉塞し、吸入弁43は開弁状態を維持する。そのため、燃料は加圧室18と燃料室31とを行き来する。このとき、パルセーションダンパ32は、燃料室31の燃圧の変化に応じて、2枚のダイアフラム35、36が弾性変形し、燃料室31の燃圧脈動を低減する。
なお、内燃機関からの受熱により高圧ポンプ内の燃料温度が上昇し、高圧ポンプ内燃料中にベーパが発生した場合、そのベーパは重力方向上側に上昇し、ユニオンボルト71の軸通路74及び径通路75を通じて第1燃料配管110または第2燃料配管120に流れる。そこに流れる燃料は比較的低温であるので、ベーパは消滅する。
(1)第1実施形態では、高圧ポンプ10のカバー30にユニオンボルト71と共に設けられたアイコネクタ80は、第1配管取付口81及び第2配管取付口82を有する。
これにより、高圧ポンプ10のカバー30に1個のユニオンボルト71を取り付けることで、複数の燃料配管110,120をアイコネクタ80に接続することが可能である。そのため、高圧ポンプ10の燃料室31に第1燃料配管110と第2燃料配管120を接続するための加工箇所が1カ所のみとなる。したがって、この高圧ポンプ10は、燃料室31に複数の燃料配管110,120を簡素な構成で接続することができる。
また、第1実施形態の高圧ポンプ10は、ユニオンボルト71の径方向に第1燃料配管110及び第2燃料配管120を設置することが可能であるので、軸方向の体格を小型化することが可能である。
さらに、第1実施形態の高圧ポンプ10は、アイコネクタ80の有する第1配管取付口81と第2配管取付口82を任意の角度に設定することが可能であるので、エンジンルーム内での第1燃料配管110及び第2燃料配管120の取り回しの自由度を高めることができる。
これにより、燃料タンク2から高圧ポンプ10までを第1燃料配管110のみで接続することが可能になる。したがって、内燃機関の燃料供給系統1を簡素にすることができる。
これにより、内燃機関の熱などにより高圧ポンプ内の燃料にベーパが発生した場合、そのベーパを第1燃料配管110または第2燃料配管120へ逃がすことができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の高圧ポンプ10の断面図を図5に示す。図5は、プランジャ12の軸に対して垂直な断面である。
第2実施形態では、燃料分岐手段70を構成するユニオンボルト71は、カバー30の側面に溶接固定された筒部材85に螺合する。なお、筒部材85とカバー30は、一体に形成してもよい。そのユニオンボルト71の頭部72と筒部材85との間にアイコネクタ80が設けられる。アイコネクタ80の第1配管取付口81及び第2配管取付口82にそれぞれ取り付けられた第1燃料配管110及び第2燃料配管120は、高圧ポンプ10の側面に配置される。
第2実施形態では、第1実施形態のものと比べ、高圧ポンプ10の軸方向の体格を小型化することが可能である。
本発明の第3実施形態の高圧ポンプ10の断面図を図6及び図7に示す。
第3実施形態では、燃料分岐手段70を構成するユニオンボルト71は、ポンプボディ19に形成されためねじ191に螺合する。そのユニオンボルト71の頭部72とポンプボディ19との間にアイコネクタ80が設けられる。
本実施形態のポンプボディ19は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」の一例に相当する。
アイコネクタ80の第1配管取付口81及び第2配管取付口82に取り付けられた第1燃料配管110及び第2燃料配管120は、高圧ポンプ10の側面に配置される。
第3実施形態では、ユニオンボルト71をポンプボディ19に強固に固定することができる。
本発明の第4実施形態の高圧ポンプ10の断面図を図8に示す。
第4実施形態では、燃料分岐手段70を構成するアイコネクタ80は、第2配管取付口82にオリフィス84を備えている。このオリフィス84は、低圧燃料レール8の燃料圧力を目標圧に維持することの可能な大きさである。
第4実施形態では、プランジャ12の往復移動による燃料の圧力脈動が第2燃料配管120を通じて低圧燃料レール8に伝わることを、オリフィス84によって抑制することができる。
本発明の第5実施形態の高圧ポンプ10の断面図を図9及び図10に示す。
第5実施形態では、燃料分岐手段70を構成するユニオンボルト71の軸通路74に逆止弁90が設けられている。逆止弁90は、球状の弁体91、付勢手段としてのスプリング92、及びスプリングストッパ93などから構成される。弁体91は、軸通路74の内壁に設けられた弁座94に着座及び離座可能である。スプリング92は、弁体91をユニオンボルト71の頭部側へ付勢する。スプリングストッパ93は、その圧入量によりスプリング92の荷重を調整するとともに、スプリング92が軸通路74から抜け出すことを防いでいる。
この逆止弁90の弁体91が弁座94から離座すると、第1燃料配管110及び第2燃料配管120から燃料室31への燃料の流れが許容される。一方、弁体91が弁座94に着座すると、燃料室31から第1燃料配管110及び第2燃料配管120への燃料流れが遮断される。
また、第5実施形態では、高圧ポンプ10が燃料吐出をしていない場合、パルセーションダンパ32の2枚のダイアフラム35,36を動作を大きくすることで、第1燃料配管110及び第2燃料配管120から燃料室31への燃料の流入を防ぐことが可能である。したがって、燃料室31の圧力上昇を防ぐことができる。
本発明の第6実施形態の高圧ポンプ10の断面図を図11に示す。
第6実施形態では、燃料分岐手段70を構成するユニオンボルト71は、カバー30に形成されためねじ301に螺合する。そのユニオンボルト71の頭部72とカバー30との間にガスケット87を挟んでアイコネクタ80が設けられる。
第6実施形態では、カバー30にユニオンボルト71を取り付けるための筒部材85を廃止することが可能である。したがって、高圧ポンプ10の製造コストを低減することができる。
上述した第5実施形態では、逆止弁は、球状の弁体、スプリング及びスプリングストッパなどから構成されるボール式のものとした。
これに対し、他の実施形態では、逆止弁はポペット式、スイング式、ウエハー式、リフト式又はフート式など種々のものを適用することが可能である。
これに対し、他の実施形態では、逆止弁の弁体または弁座にオリフィスの機能を有する溝を設けてもよい。これにより、高圧ポンプ内で発生したベーパを、その溝を通じて第1燃料配管及び第2燃料配へ逃がすことが可能である。また、高温時の燃料室の圧力上昇を防ぐことも可能である。
本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、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。
31 ・・・燃料室(低圧燃料通路)
71 ・・・ユニオンボルト
72 ・・・頭部
74 ・・・軸通路
75 ・・・径通路
81 ・・・第1配管取付口
82 ・・・第2配管取付口
80 ・・・アイコネクタ
192・・・燃料通路(低圧燃料通路)
Claims (8)
- プランジャ(12)と、
前記プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室(18)、及びその加圧室に燃料を供給する低圧燃料通路(31,192)を有するハウジング(11,13,14,19,30)と、
前記ハウジングに取り付けられるユニオンボルト(71)と、
前記ユニオンボルトの軸方向に延びて前記ハウジングの前記低圧燃料通路に開口する軸通路(74)、及びその軸通路に連通し前記ユニオンボルトの径方向に開口する径通路(75)と、
前記ユニオンボルトの前記径通路に連通する第1配管取付口(81)及び第2配管取付口(82)を有し、前記ユニオンボルトの頭部(72)と前記ハウジングとの間に設けられるアイコネクタ(80)と、
前記アイコネクタの前記第2配管取付口に設けられたオリフィス(84)と、
を備えることを特徴とする高圧ポンプ(10)。 - 前記径通路を複数備え、
複数の前記径通路は、前記ユニオンボルトの軸方向に交わる一平面上において前記軸通路に連通する請求項1に記載の高圧ポンプ。 - 前記アイコネクタの前記第1配管取付口には、燃料タンクから汲み上げた燃料を供給する第1燃料配管(110)が接続可能であり、
前記アイコネクタの前記第2配管取付口には、燃料噴射装置に燃料を供給する第2燃料配管(120)が接続可能であ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。 - 前記ユニオンボルトの前記軸通路に設けられ、前記第1配管取付口及び前記第2配管取付口から前記低圧燃料通路への燃料の流れを許容し、前記低圧燃料通路から前記第1配管取付口及び前記第2配管取付口への燃料の流れを遮断する逆止弁(90)を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記逆止弁は、前記ユニオンボルトの前記軸通路の内壁に設けられた弁座(94)に着座及び離座可能な弁体(91)と、その弁体を前記ユニオンボルトの頭部側へ付勢する付勢手段(92)と、を有することを特徴とする請求項4に記載の高圧ポンプ。
- 前記ハウジングは、前記加圧室を有するポンプボディ(11,14)、及び、そのポンプボディの外側に設けられて前記ポンプボディと共に前記低圧燃料通路(31)を形成するカバー(30)を備え、
前記ユニオンボルトは、前記カバーの重力方向上側に取り付けられることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。 - 前記ハウジングは、前記加圧室を有するポンプボディ、及び、そのポンプボディの外側に設けられて前記ポンプボディと共に前記低圧燃料通路を形成するカバーを備え、
前記ユニオンボルトは、前記カバーの側面に取り付けられることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。 - 前記ハウジングは、前記加圧室に連通する前記低圧燃料通路(192)を有するポンプボディ(19)を備え、
前記ユニオンボルトは、前記ポンプボディの有する前記低圧燃料通路に取り付けられることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
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