JP6220729B2 - 高圧燃料供給ポンプ、高圧燃料供給ポンプの気密試験方法及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプに係り、特に、内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を圧送するに好適な高圧燃料供給ポンプに関する。また、吐出される燃料の量を調節する可変容量機構を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。

特開２０１３−１９４６１６号公報に記載されている従来の高圧燃料供給ポンプでは、燃料噴射弁に供給する高圧燃料の量を調整する電磁吸入弁を備えている。電磁吸入弁はコイル通電のＯＮ−ＯＦＦで吸入弁の開閉運動を制御することができ、これにより燃料供給量を制御することができる。電磁吸入弁取付け部の燃料シールはポンプハウジングと電磁吸入弁とで形成された溝にＯリングを装着し、Ｏリングの圧縮により所定のシール面圧を確保している。また、Ｏリングの燃料通路側にはポンプハウジングと電磁吸入弁との接触面があり電磁吸入弁のねじ締付け軸力により金属シールされる二重シール構造である。

特開２０１３−１９４６１６号公報

この従来技術の構成では、Ｏリングの損傷または欠品があってもポンプハウジングと電磁吸入弁との接触面でシール性が確保されていれば燃料が外部に漏れることは無い。

しかし、衝突事故などで電磁吸入弁のねじの緩み方向に外力が加わりねじが緩むと、電磁吸入弁が反燃料通路側に移動し締付け軸力が低下する。

ねじ締付け軸力が低下すると、燃料シールに必要な面圧が確保できなくなり燃料が外部へ漏れ出す可能性がある。
そこで本発明の目的は、ポンプ組立後に燃料通路側に加圧し気密試験することでＯリングの状態が確認でき、燃料漏れポテンシャルのあるポンプの流出防止を目的とする。

上記目的は例えば電磁吸入弁の軸方向固定面をＯリング装着溝の大気側に設けることで達成できる。

このように構成された本発明によれば、ポンプ組立後に吸入通路側から加圧し気密試験することでＯリングの状態が容易に確認できる。

本発明が実施された第１実施例による高圧燃料供給ポンプの縦断面図 本発明が実施された第１実施例による電磁吸入弁のシール構造を表した縦断面図 本発明が実施された第2実施例による電磁吸入弁のシール構造を表した縦断面図

以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

図１に基づき第１の実施例を説明する。

ポンプボディ１には加圧室１１を形成するためのカップ型の凹所１１Ａが設けられている。凹所１１Ａ（加圧室１１）の開口部にはシリンダ６が嵌合されている。フランジホルダ１５をねじ部１ｂにて螺合することによってシリンダ６の端部がシリンダホルダ７を介しポンプボディ１の加圧室１１の開口部に設けた段付部１６Ａに押し付けられる。

シリンダ６とポンプボディ１は段付部１６Ａで圧接され、金属接触による燃料シール部を形成する。シリンダ６には中心にプランジャ２の貫通孔（摺動孔とも呼ぶ）が設けられている。プランジャ２はシリンダ６の貫通孔に往復動可能に遊嵌されている。シリンダホルダ７の外周にはシールリング６２が装着されている。シールリング６２はシリンダホルダ７の外周とポンプハウジング１の凹所１１Ａの内周壁との間を燃料が漏れないようにシール部を形成する。

シリンダホルダ７にはプランジャシール装置１３が保持されており、プランジャシール装置１３はシリンダホルダ７の内周とプランジャ２の周面との間に環状低圧室１０ｆを形成している。燃料溜り部６７にはプランジャ２とシリンダ６の摺動面から漏れる燃料が捕獲される。

プランジャシール装置１３は後述するカム５側から燃料溜り１０ｆに潤滑オイルが侵入することも防止している。

シリンダホルダ7に設けられた環状突起部7Ａはエンジンブロック１００に形成された取付け孔１００Ａに挿入される。シリンダホルダ7の環状突起7Ａの外周にはシールリング６１が取付けられている。シールリング６１は取付け孔１００Ａから潤滑オイルが大気中に漏れるのを防止し、また大気から水が浸入するのを防止する。

ポンプボディ１の下端面１０１Ａはエンジンブロックの取付け孔１００Ａの周囲の取付け面に当接している。

ポンプボディ１と一体で成形されたフランジ１５をエンジンブロック１００に固定することにより、ポンプボディ１を固定している。

プランジャ２はシリンダ６に滑合し大先端部にはばね受け１６がリテーナホルダ１５で保持定されている。シリンダホルダ７とばね受け１６との間にはばね４が設けられている。
ばね４の一端はシリンダホルダ７の周りに装着されている。ばね４の他端は有底筒状の金属で構成されるばね受け１６の外側に配置される。

タペット３の筒状部３１Ａは取付け穴１００Ａの内周部に遊嵌されている。タペット３の底部３１Ｂの内表面にはプランジャ２の下端部２１Ａが当接している。タペット３の底部３１Ｂの中央部には回転ローラ３Ａが取付けられている。ローラ３Ａはカム５の表面にばね４の力を受けて押し付けられている。その結果カム５が回転するとカム５のプロフィールに沿ってタペット３とプランジャ２が上下に往復動する。プランジャ２が往復動するとプランジャ２の加圧室側端部２Ｂは加圧室１１に入ったり出たりする。プランジャ２の加圧室側端部２Ｂが加圧室１１に進入するとき加圧室１１内の燃料が高圧に加圧されて高圧通路に吐出される。またプランジャ２の加圧室側端部２Ｂが加圧室１１から後退するとき加圧室１１内に吸入通路３０ａから燃料が吸入される。カム５はエンジンのクランクシャフトあるいはオーバヘッドカムシャフトによって回転される。

カム５が図１に示す４葉カム（カム山が４つ）の場合、クランクシャフトあるいはオーバヘッドカムシャフトが１回転するとプランジャ２は４往復する。４サイクルエンジンの場合、１燃焼行程でクランクシャフトは２回転する。４葉カムの場合、クランクシャフトでカム５を回転する場合、１燃焼サイクルの間（基本的には燃料噴射弁がシリンダに１回燃料を噴射する）にカムは８往復して燃料を８回加圧し吐出する。

ポンプボディ１の頭部にはダンパカバー１７が固定されている。ダンパカバー１７とポンプボディ１との間に区画形成される低圧室１０ｃ，１０ｄには、燃料圧力脈動を低減するための圧力脈動低減機構９が収容されている。圧力脈動低減機構９はその上下両面にはそれぞれ低圧室１０ｂ，１０ｃが設けられている。

吐出口１２は、ポンプボディ１にねじ止若しくは溶接によって固定されたジョイント１０３で形成されている。

燃料は、ジョイント１０１の低圧燃料口１０ａ−低圧室１０ｂ−低圧室１０ｃ−吸入通路３０ａ−加圧室１１−吐出口１２に至る。

加圧室１１の入口の吸入通路３０ａには電磁吸入弁３０が設けられている。電磁吸入弁３０内には吸入弁３１が設けられている。吸入弁はばね３３によって吸入口３０Ａを閉じる方向に付勢力されている。これにより電磁吸入弁３０は無通電状態では吸入通路３０ａと加圧室１１を閉鎖している。

加圧室１１の出口には吐出弁ユニット８が設けられている。吐出弁ユニット８は吐出弁シート８ａ，吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ，吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁ばね８ｃ，吐出弁８ｂと吐出弁シート８ａとを収容する吐出弁ホルダ８ｄから構成され、吐出弁シート８ａと吐出弁ホルダ８ｄとは当接部で溶接８ｅにより接合されて一体のユニットを形成している。

なお、吐出弁ホルダ８ｄの内部には、吐出弁８ｂのストロークを規制するスットパーを形成する段付部８ｆが設けられている。

加圧室１１と吐出口１２に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、吐出口１２の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は吐出口１２を経て低圧容積室２３としてのコモンレールへと高圧吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｆと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁８ｂのストロークは吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、吐出口１２へ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうのを防止でき、高圧ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ホルダ８ｄの内周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁ユニット８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。

シリンダ６は外周がシリンダホルダ７で保持され、シリンダホルダ7の外周に螺刻されたねじを、ポンプ本体内周に螺刻されたねじにねじ込むことによってねじ部１ｂにおいてポンプボディ１に固定される。シリンダ６は加圧部材であるプランジャ２を上下に摺動可能に保持する。プランジャ２の下端には、カム５の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するリテーナ１６がリテーナホルダ１５の圧入によってプランジャ２に保持されており、プランジャ２はリテーナ１６を介してばね４にてタペット３の底部内面に押し付けられている。これによりカム５の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に運動させることができる。また、プランジャ２はシリンダ６の図中下側でプランジャシール装置１３によりシールされ、ガソリン（燃料）が高圧燃料供給ポンプから内燃機関の内部に漏れることを防止する。同時に内燃機関の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルでも良い）がポンプハウジング１の内部に流入するのを防止する。

これらの構成により、加圧室１１は、電磁吸入弁３０，吐出弁ユニット８，プランジャ２，シリンダ６，ポンプハウジング１にて構成される。

燃料は燃料タンク２０から低圧燃料供給ポンプ２１にて、吸入配管２８を通してポンプの低圧燃料口１０ａに導かれる。低圧燃料供給ポンプ２１は、エンジンコントロールユニット２７（以後、ＥＣＵと称す）からの信号によって低圧燃料口１０ａへの吸入燃料を一定の圧力に調圧する。

また、高圧燃料供給ポンプの加圧室１１で加圧された高圧燃料が吐出口１２から高圧燃料容積室２３へ供給される。高圧燃料容積室２３には、高圧燃料噴射弁２４，圧力センサ２６が装着されている。高圧燃料噴射弁２４は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、ＥＣＵ２７の信号に基づいて内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する。

次に、電磁吸入弁３０のシール構造について図２、図３を用いて説明する。

吸入弁体３１は吸入弁３１ａ，連通部３１ｂ，固定子３１e、磁気力発生部３１ｄ、溶接固定部３１ｆからなる。吸入弁３１ａは連通部３１ｂに一体に成形されており、固定子３１eは連通部３１ｂに圧入固定されている。磁気力発生部３１ｄは溶接固定部３１ｆをレーザー溶接にて溶接固定されている。吸入弁ばね３３は固定子３１eを付勢力にて押し、連通部３１ｂはガイド３４と接触している。この時、吸入弁３１aとシート３２との間には密着しており電磁吸入弁３０は閉弁状態となっている。端子３７を介してコイル３６にECUからの入力電圧が印加されていない無通電状態では、この吸入弁ばね３３の付勢力により、吸入弁体３１は図１、または図２に示すように図面右の閉弁方向に付勢され閉弁状態となっている。コア３５と磁気力発生部３１ｄの間に存在する隙間は、吸入弁３１aの可動範囲であり、これがストロークとなる。

電磁吸入弁３０のコア３５外周にはＯリング溝３０ｂが形成され、Ｏリング６３が装着されている。コア３５はポンプハウジング１Ｂ内面に螺刻されたねじにヨーク３８外周に螺刻されたねじをねじ込むことによりポンプボディ１に固定される。燃料シールはポンプハウジング１Ｂ内周面とコア３５外周面とでＯリング６３を圧縮しシールする構造となっている。

この状態で、電磁吸入弁３０に外力が加わってヨーク３８が緩み、コア３５がヨーク側に移動してもＯリング６３の圧縮率は変わらないためシール性が低下することは無い。

Ｏリング溝３０ｂはコア３５に設けられ、電磁吸入弁３０がポンプハウジング１Ｂに固定された状態でＯリングが適正な圧縮率となるように設定している。

そして、Ｏリング６３よりも大気側にポンプハウジング１Ｂとコア３５との金属接触面１Ｃを有している。

金属接触面１Ｃには吸入通路３０ａ側と大気側をつなぐ連通路１ａが設けられていて、この金属接触面１Ｃでは気密性は確保できない。

これにより、燃料のシールはＯリング６３のみで確保される構造となり、ポンプ組立後の気密試験でＯリングの損傷、または欠品でのシール不良が検出できる。

金属接触面１Ｄに連通路１ａがないとＯリングとの２重シール構造となり、Ｏリングの損傷、欠品があった場合ポンプ組立後の気密試験では検出できず、金属接触面１Ｃのみでシール性が確保される可能性があり、衝突事故などの外力により燃料漏れのポテンシャルがある。

本実施例により、ポンプ組立後に燃料通路側に加圧し気密試験することでＯリングの状態が確認でき、確実にシール不良の流出防止ができる。

１ ポンプボディ
２ プランジャ
３ タペット
４ スプリング
５ カム
６ シリンダ
７ シリンダホルダ
８ 吐出弁ユニット
９ 圧力脈動低減機構
１０ａ 低圧燃料口
１０ｂ，１０ｃ 低圧室
１０ｅ 低圧燃料通路
１０ｆ 環状低圧室
１１ 加圧室
１２ 吐出口
１３ プランジャシール装置
１４ フランジホルダ
１５ フランジ
１６ リテーナ
２０ 燃料タンク
２１ 低圧燃料供給ポンプ
２３ 高圧燃料容積室
２４ 高圧燃料噴射弁
２６ センサ
２７ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
３０ 電磁吸入弁
３１ａ 吸入弁
３１ｂ 連通部
３１ｄ 磁気発生部
３１ｅ 固定子
３１ｆ 溶接固定部
３２ バルブシート
３３ 吸入弁ばね
３４ ガイド
３５ コア
３６ コイル
３７ 端子
３８ ヨーク

Claims (7)

1. 加圧室に燃料を吸入する吸入通路と、前記加圧室から前記燃料を吐出する吐出通路とを有し前記加圧室内を往復動するプランジャによって燃料の吸入・吐出を行い前記吸入通路に電磁吸入弁、前記吐出通路に吐出弁を備え、かつ前記電磁吸入弁を開閉して前記吸入通路と前記加圧室との連通および非連通を切換えることにより、吐出される燃料の量を制御する可変流量式高圧燃料供給ポンプであって、
   前記電磁吸入弁は、ポンプボディの吸入通路の途中に設けられた円筒ハウジングに挿入、固定され、
   前記電磁吸入弁は、前記円筒ハウジングの内周面との間で軸シールを構成するように当該電磁吸入弁の外周に装着されたＯリングと、前記ポンプボディと軸方向に当接するように構成される軸方向固定面と、を有し、
   前記電磁吸入弁の前記軸方向固定面は、Ｏリング装着溝よりも大気側に設けられ、
   前記軸方向固定面には、前記Ｏリング装着溝と大気側とを連通する連通路が設けられたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   電磁吸入弁の固定面の連通路は、ポンプハウジング側に設けられた凹みであることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項１の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記ポンプハウジング側に設けられた凹みは螺旋状の溝になっていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項１の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   電磁吸入弁の固定面の連通路は、電磁吸入弁側に設けられた凹みであることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項４の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記電磁吸入弁側に設けられた凹みは螺旋状の溝になっていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
6. 加圧室に燃料を吸入する吸入通路と、前記加圧室から前記燃料を吐出する吐出通路とを有し前記加圧室内を往復動するプランジャによって燃料の吸入・吐出を行い前記吸入通路に電磁吸入弁、前記吐出通路に吐出弁を備え、かつ前記電磁吸入弁を開閉して前記吸入通路と前記加圧室との連通および非連通を切換えることにより、吐出される燃料の量を制御する可変流量式高圧燃料供給ポンプにおける気密試験方法であって、
   前記電磁吸入弁は、ポンプボディの吸入通路の途中に設けられた円筒ハウジングの内周面との間で軸シールを構成するように当該電磁吸入弁の外周に装着されたＯリングと、前記ポンプボディと軸方向に当接するように構成される軸方向固定面と、を有し、
   さらに前記電磁吸入弁は、前記軸方向固定面に連通路が設けられたものであって、
   前記電磁吸入弁を前記円筒ハウジングに挿入することで、前記Ｏリングを前記円筒ハウジング内周に密接させるとともに前記Ｏリングよりも大気側で前記軸方向固定面を前記ポンプボディに当接させ、
   その後に前記吸入通路側を加圧し、前記連通路を介した漏れの有無を確認することで、前記Ｏリングの気密性を試験する工程を含む高圧燃料供給ポンプの気密試験方法。
7. 加圧室に燃料を吸入する吸入通路と、前記加圧室から前記燃料を吐出する吐出通路とを有し前記加圧室内を往復動するプランジャによって燃料の吸入・吐出を行い前記吸入通路に電磁吸入弁、前記吐出通路に吐出弁を備え、かつ前記電磁吸入弁を開閉して前記吸入通路と前記加圧室との連通および非連通を切換えることにより、吐出される燃料の量を制御する可変流量式高圧燃料供給ポンプの製造方法であって、
   前記電磁吸入弁は、ポンプボディの吸入通路の途中に設けられた円筒ハウジングの内周面との間で軸シールを構成するように当該電磁吸入弁の外周に装着されたＯリングと、前記ポンプボディと軸方向に当接するように構成される軸方向固定面と、を有し、
   さらに前記電磁吸入弁は、前記軸方向固定面に連通路が設けられたものであって、
   前記電磁吸入弁を前記円筒ハウジングに挿入することで、前記Ｏリングを前記円筒ハウジング内周に密接させるとともに前記Ｏリングよりも大気側で前記軸方向固定面を前記ポンプボディに当接させ、
   その後に前記吸入通路側を加圧し、前記連通路を介した漏れの有無を確認することで、前記Ｏリングの気密性を試験する工程を含む高圧燃料供給ポンプの製造方法。