JP6384413B2 - 高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は高圧ポンプに関するものである。

従来、エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置には、高圧燃料を圧送する高圧ポンプが設けられる。この高圧ポンプから圧送された高圧燃料を蓄積する容積を持つ部品が、燃料レールである。すなわち、燃料レール内の圧力が保持されることで、インジェクタから燃料が噴射される。

しかし、例えば高圧ポンプが備える調量弁の故障等により、許容範囲を上回る異常高圧が燃料レールに生じる場合がある。この場合、燃料レールやインジェクタを損傷してしまう可能性がある。そこで従来、燃料レール内の圧力が異常高圧となった場合に、開弁するリリーフ弁を設けた特許文献１に記載の高圧ポンプが提案されている。特許文献１に記載の高圧ポンプは、リリーフ弁が開弁することで、燃料レール内の圧力を低下させることが出来る。

特開２００９−１１４８６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の高圧ポンプでは、リリーフ弁が開弁され、燃料レール内の圧力が低下してしばらく経過すると、リリーフ弁が開弁する力に比べてリリーフ弁に対する付勢力が上回る。すなわち、一端開弁したリリーフ弁は閉弁してしまう。すると、燃料レール内の圧力が所定の値に到達しないと再度開弁しない。その結果、燃料レール内の圧力が再度異常高圧となり、燃料レールやインジェクタが損傷してしまう可能性がある。

上記課題を鑑みて、本願発明の目的は、リリーフ弁が一旦開弁した後に、燃料レール内の圧力が再度異常高圧となることを抑制することが出来る、高圧ポンプを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、プランジャの移動によって容積変化し燃料を加圧可能な加圧室を形成する加圧部と、加圧室にて加圧される燃料を、燃料レールへ吐出する吐出部と、吐出部より下流側の空間である下流流路から吐出部より上流側の空間である上流流路への燃料が流れるリリーフ流路を形成するリリーフ流路、リリーフ流路と下流流路とを繋ぐ流入口、流入口の径外側に環状に形成される弁座、及びリリーフ流路と上流流路とを繋ぐ流出口を形成するボディ部と、大径部、および、大径部の弁座側に設けられ大径部より外径が小さい小径部を有し、小径部が弁座に着座することで流入口を塞ぎ、下流流路の圧力が所定圧以上になると小径部が弁座から離座することで流入口を開く弁部材と、弁部材を弁座側に付勢する付勢部材と、大径部を内側に挟持する弁保持部材と、弁保持部材の弁座とは反対側への移動を規制可能な規制部とを備える。

このようにすると、下流流路が異常高圧になった際に、弁部材は弁座から離座し流入口を開放する。また、弁保持部材は、弁部材と共に弁座から離座する。ここで、規制部によって、弁保持部材は離座する方向に向かう移動を係止される。そして、弁部材は、弁保持部材が挟持する力に逆らって、弁保持部材に対して相対的に移動する。また、弁部材は、着座方向の径の長さが、離座方向の径の長さに比べて小さい。その結果、弁保持部材は、挟持する力に従って、内側に縮径される。

そして、一旦弁部材が弁座から離座した後、再度弁座に着座する際に、弁部材は、弁保持部材の離座方向の端部によって係止される。その結果、弁保持部材が弁部材とボディ部の間に挟み込まれ、弁部材が弁座に着座することを妨げるため、下流流路が異常高圧となることを抑制することが出来る。

第１実施形態における、高圧ポンプを示す図である。 第１実施形態における、圧力調整部を示す図である。 第１実施形態における、弁保持部材を示す図である。 第１実施形態における、流入口が開放された際の圧力調整部を示す図である。 第２実施形態における、圧力調整部を示す図である。 その他の実施形態における、圧力調整部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
燃料を貯溜する燃料タンク３０内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ３１が設置されている。この低圧ポンプ３１は、バッテリ（図示せず）を電源として駆動される。この低圧ポンプ３１から吐出される燃料は、低圧流路３３を通り高圧ポンプ１０に供給される。

高圧ポンプ１０は、円筒状の加圧室４２内でプランジャ４１を往復運動させて燃料を吸入／吐出するポンプであり、プランジャ４１は、エンジンのカム軸４４に嵌着されたカム４３の回転運動によって駆動される。この高圧ポンプ１０の吸入口側には、調量弁５０が設けられている。この調量弁５０は、常開型の電磁弁であり、高圧ポンプ１０の吸入行程（プランジャ４１の下降時）においては、調量弁５０が開弁されて加圧室４２内に燃料が吸入され、高圧ポンプ１０の吐出行程（プランジャ４１の上昇時）においては、調量弁５０の閉弁期間（閉弁開始時期からプランジャ４１の上死点までの閉弁状態のクランク角区間）を図示しない制御部が制御することで、高圧ポンプ１０の吐出量を制御して燃圧（吐出圧力）を制御する。

つまり、燃圧を上昇させるときには、調量弁５０の閉弁開始時期（通電時期）を進角させることで、調量弁５０の閉弁期間を長くして高圧ポンプ１０の吐出量を増加させ、逆に、燃圧を低下させるときには、調量弁５０の閉弁開始時期（通電時期）を遅角させることで、調量弁５０の閉弁期間を短くして高圧ポンプ１０の吐出量を減少させる。

この高圧ポンプ１０の吐出口側には、吐出した燃料の逆流を防止する吐出部６０が設けられている。高圧ポンプ１０から吐出される燃料は、高圧流路３４を通して燃料レール２０に送られ、この燃料レール２０からエンジンの各気筒に取り付けられたインジェクタ２１に高圧の燃料が分配される。なお、本実施形態における高圧ポンプ１０は、車両に搭載される高圧ポンプ１０である。

更に、高圧ポンプ１０には、高圧流路３４及び燃料レール２０の燃料を低圧流路３３へ戻す燃料戻し通路９０が設けられ、この燃料戻し通路９０の途中に、圧力調整部７０が設けられている。この圧力調整部７０には、高圧燃料通路内の燃圧が所定の上限燃圧（例えば、３５ＭＰａ）よりも高くなったときに開弁する弁部材７１（図２に後述）が設けられている。

これにより、エンジン運転中（高圧ポンプ１０の運転中）に高圧流路３４及び燃料レール２０内の燃圧が上限燃圧よりも高くなったときに、弁部材７１が開弁して高圧流路３４及び燃料レール２０の燃圧を上限燃圧以下に維持するようになっている。

次に、図２を用いて、本実施形態における圧力調整部７０を説明する。圧力調整部７０は、ボディ部７３、弁部材７１、付勢部材７７、保持部材７２を備えている。

ボディ部７３は、円筒状のステンレス製の部材である。ボディ部７３は、下流側リリーフ流路７３１ａを形成する。また、ボディ部７３は、下流側リリーフ流路７３１ａと高圧流路３４とを繋ぐ流入口７３２ａを形成する。また、ボディ部７３は、下流側リリーフ流路７３１ａと低圧流路３３とを繋ぐ流出口７３３ａを形成する。また、ボディ部７３は、下流側リリーフ流路７３１ａと流出口７３３ａとの間に、上流側リリーフ流路７３５ａを形成している。なお、流入口７３２ａは燃料が流入してくる入口である。そして、流出口７３３ａは、燃料が流出していく出口である。

具体的に、ボディ部７３は、下流側リリーフ流路７３１ａを形成する下流側流路形成部７３１を有している。また、ボディ部７３は、流入口７３２ａを形成する流入口形成部７３２を有している。ボディ部７３は、流出口７３３ａを形成する流出口形成部７３３を有している。また、ボディ部７３は、上流側リリーフ流路７３５ａを形成する、上流側流路形成部７３５を有している。

本実施形態において、流入口形成部７３２は、流入口７３２ａを形成するボディ部７３の内壁面である。流出口形成部７３３は、流出口７３３ａを形成するボディ部７３の内壁面である。下流側流路形成部７３１は、下流側リリーフ流路７３１ａを形成するボディ部７３の内壁面である。上流側流路形成部７３５は、上流側リリーフ流路７３５ａを形成するボディ部７３の内壁面である。

なお、下流側から順に、流入口７３２ａ、下流側リリーフ流路７３１ａ、上流側リリーフ流路７３５ａ、流出口７３３ａという配置で形成されている。本実施形態において、流入口７３２ａはボディ部７３の軸と交差する面に形成されている。また、流出口７３３ａは、流入口７３２ａよりも上流側に形成されている。そして、下流側リリーフ流路７３１ａは、ボディ部７３の軸方向に沿った内壁面によって形成されてる。また、上流側リリーフ流路７３５ａは、ボディ部７３の軸方向に沿った内壁面によって形成されてる。

また、下流側リリーフ流路７３１ａの径は、上流側リリーフ流路７３５ａの径に比べて大きい。そして、下流側流路形成部７３１の上流側の端部と、上流側流路形成部７３５の下流側の端部とを繋ぎ、外側に伸びる規制面７３６が、ボディ部７３によって形成されている。すなわち、規制面７３６は、ボディ部７３の内壁からボディ部７３の軸に向けて延びている。

また、流入口形成部７３２の上流側の端部から伸びる、弁座７３４がボディ部７３によって形成されている。なお、流入口７３２は、燃料が流入してくる入口である。そして、流出口７３３は、燃料が流出する流出口である。

弁部材７１、付勢部材７７及び保持部材７２は、ボディ部７３の内部に設けれらている。弁部材７１は、弁座７３４と当接する。そして、付勢部材７７は、弁部材７４と当接する面と反対方向の面に係止され、弁部材７１を弁座７３４に向けて付勢する。付勢部材７７の弁部材７１と係止されている一端とは反対側の他端は、保持部材７２によって係止されている。

弁部材７１は、高圧流路３４の圧力に応じて、弁座７３４から離座、着座を行う。以降、本実施形態において、弁部材７１が弁座７３４から離れる方向を、離座方向と呼び、離座方向とは反対側の方向を着座方向と呼ぶ。また、本実施形態において、離座方向と上流方向とは同じ方向である。そして、着座方向と下流方向とは同じ方向である。

弁部材７１は、先端部７１５、外壁部７１３を有した円筒状のステンレス製の部材である。着座方向から離座方向にかけて順に、先端部７１５、外壁部７１３の順に設けられている。本実施形態において、大径部は外壁部７１３であり、小径部は先端部７１５である。

ここで、外壁部７１３の径の大きさは、先端部７１５の径の大きさより大きい。また、弁部材７１には、外壁部７１３の着座方向の端部と先端部７１５の離座方向の端部とを結び、外側に伸びる係止面７１６が形成されている。

先端部７１５には、受圧面７１１、弁シート部７１８が形成されている。弁部材７１は、弁シート部７１８が弁座７３４に当接することで、流入口７３２ａを塞ぐ。

付勢部材７７は、例えばコイルスプリングが用いられ、弁部材７１を弁座７３４に向けて付勢する。

保持部材７２は、円筒形状のステンレス部材である。また、保持部材７２は弁部材７１から所定距離隔てて配置される。保持部材７２には、付勢部材７７の弁部材７１に係止された一端とは反対側の他端が係止される。

そのため、保持部材７２及び付勢部材７７によって、弁部材７１は、弁座７３４に向けて付勢される。そして、流入口７３２ａと繋がる下流側の空間である高圧流路３４の燃料の圧力が所定圧になるまで、弁部材７１は付勢部材７７の付勢力によって流入口７３２ａを塞ぐ。言い換えると、流入口７３２ａと繋がる高圧流路３４の燃料の圧力が所定圧以上となると、弁部材７１は弁座７３４から離座し、流入口７３２ａを開放する。

また、ボディ部７３の内側には、弁部材７１の外壁を挟持する弁保持部材７５が設けられている。具体的には、弁保持部材７５の内壁面は、弁部材７１の外壁部７１３の外壁面７１２を挟持する。また、弁保持部材７５は、規制面７３６より着座方向に設けられている。すなわち、下流側リリーフ流路７３１ａにおいて、弁保持部材７５は、弁部材７１を挟持している。

このため、高圧流路３４の燃料の圧力が所定圧を超え、弁部材７１が弁座７３４から離座方向に移動する際に、弁保持部材７５は弁部材７１と共に移動する。

ここで、弁保持部材７５は、規制面７３６によって離座方向による移動が規制される。このため、弁保持部材７５の挟持する力に逆い、弁部材７１は、弁保持部材７５に対して相対的に離座方向に移動する。

その後、弁部材７１が離座方向に移動されると、弁保持部材７５は外壁面７１２を挟持することが出来なくなる。その結果、図４に示すよう弁保持部材７５は挟持する力に従って縮径され、外壁部７１５より着座方向に形成されている先端部７１５を挟持する。

流入口７３２ａが開放された後、高圧流路３４の燃料の圧力が低下すると、付勢部材７７の付勢力によって、弁部材７１は着座方向に付勢される。ここで、縮径された弁保持部材７５によって弁部材７１の着座方向への移動は係止される。

具体的には、弁部材７１の係止面７１６と弁保持部材７５の離座方向の端部とが当接することによって、弁部材７１は着座方向への移動が規制される。

図３は、保持部材７５をＡの方向から、すなわち着座方向から見た図である。図３に示すように、保持部材７５は、一部に着座方向から離座方向に向けてのびる隙間が形成されている。このため、高圧流路３４の燃料はこの空間を流れることで、上流側の空間である低圧流路３３に流れていく。

以下、本実施形態における高圧ポンプ１０の効果について説明をする。

高圧ポンプ１０は、加圧部４０と、吐出部６０と、ボディ部７３と、弁部材７１と、付勢部材７７と、弁保持部材７５と、規制部７３６とを備えている。加圧部４０は、プランジャ４１の移動によって容積変化し燃料を加圧可能な加圧室４２を形成する。吐出部６０は加圧室４２にて加圧される燃料を、燃料レール２０へ吐出する。ボディ部７３は、吐出部６０より下流側の空間である高圧流路３４から吐出部６０より上流側の空間である低圧流路３３への燃料が流れる下流側リリーフ流路７３１ａを形成する下流側流路形成部７３１を有している。また、ボディ部７３によって、下流側リリーフ流路７３１ａと高圧流路３４とを繋ぐ流入口７３２ａが形成されている。また、ボディ部７３は、流入口の径外側に環状に形成される弁座７３４を有する。また、ボディ部７３によって、下流側リリーフ流路７３１ａと低圧流路３３とを繋ぐ流出口７３３ａが形成されている。弁部材７１は、外壁部７１３を有している。また、弁部材７１は、外壁部７１３より弁座７３４側に設けられ、外壁部７１３より外径が小さい先端部７１３を有している。弁部材７１は先端部７１５が弁座７３４に着座することで流入口７３２ａを塞ぎ、高圧流路３４の燃料の圧力が所定圧以上になると先端部７１５が弁座７３４から離座することで流入口７３２ａを開く。付勢部材は、弁部材７１を弁座７３４側に付勢する。弁保持部材７５は、外壁部７１３を内側に挟持する。規制部７３６は、弁保持部材７５の弁座７３４とは反対側への移動を規制する。

このようにすると、高圧流路３４が異常高圧になった際に、弁部材７１は弁座７３４から離座し流入口７３２ａを開放する。また、弁保持部材７５は、弁部材７１と共に弁座７３４から離座する。ここで、規制部７３６によって、弁保持部材７５は離座する方向に向かう移動を係止される。そして、弁部材７１は、弁保持部材７５が挟持する力に逆らって、弁保持部材７５に対して相対的に移動する。また、弁部材７１は、着座方向の径の長さが、離座方向の径の長さに比べて小さい。その結果、弁保持部材７５は、挟持する力に従って、内側に縮径される。

そして、一端弁部材７１が弁座７３４から離座した後、再度弁座７３４に着座する際に、弁部材７１は、弁保持部材７５の離座方向の端部によって係止される。その結果、弁保持部材７５が弁部材７１とボディ部７３の間に挟み込まれ、弁部材７１が弁座７３４に着座することを妨げるため、高圧流路３４が異常高圧となることを抑制することが出来る。

また、弁部材７１は、着座時に弁座７３４と接する面より離座側に、外側に延び弁保持部材７５の端部を係止可能な係止面７１６を有している。

このようにすると、外側に伸びる係止面７１６と弁保持部材７５の離座側の端部とが接する。そのため、一端縮径された弁保持部材７５が、弁部材７１によって、再度拡径されることを抑制することが出来る。

（その他の実施形態）
上記第１実施形態において、保持部材７５の内壁に切欠き７５１を形成するようにしてもよい。このようにすると、高圧流路３４の燃料は、切欠き７５１を通り、低圧流路３３に流れやすくなる。

また、上記第１実施形態とは異なり、弁部材として、球状のボール弁７１０を用いるようにしてもよい。この場合でも、ボール弁７１０は、大径部７１３０と大径部７１３０より径の長さが小さい小径部７１５０とを有している。

また、上記第１実施形態において、圧力調整部７０は、高圧流路３４と低圧流路３３との間に設けられているが、これに限るものではない。例えば、圧力調整部７０は、高圧流路３４と加圧室４２との間に設けるようにしてもよい。すなわち、高圧流路３４の燃料を、加圧室４２に戻すようにしてもよい。すなわち、上流流路を加圧室４２としてもよい。

１０ 高圧ポンプ、２０ 燃料レール、２１ インジェクタ、３０ 燃料タンク、３３ 低圧流路、３４ 高圧流路、４０ 加圧部、４１ プランジャ、４２ 加圧室、６０ 吐出部、７０ 圧力調整部、７１ 弁部材、７１２ 外壁面、７１３ 外壁部、７１５ 先端部、７２ 保持部材、７３ ボディ部、７３１ 下流側流路形成部、７３１ａ 下流側リリーフ流路、７３２ 流入口形成部、７３２ａ 流入口、７３３ 流出口形成部、７３３ａ 流出口、７３４ 弁座、上流側流路形成部７３５、上流側リリーフ流路７３５ａ、７５ 弁保持部材、７７ 付勢部材。

Claims (5)

1. プランジャ（４１）の移動によって容積変化し燃料を加圧可能な加圧室（４２）を形成する加圧部（４０）と、
   前記加圧室にて加圧される燃料を、燃料レール（２０）へ吐出する吐出部（６０）と、
   前記吐出部より下流側の空間である下流流路から前記吐出部より上流側側の空間である上流流路への燃料が流れるリリーフ流路を形成するリリーフ流路（７３１ａ）、前記リリーフ流路と前記下流流路とを繋ぐ流入口（７３２ａ）、前記流入口の径外側に環状に形成される弁座（７３４）、及び前記リリーフ流路と前記上流流路とを繋ぐ流出口（７３３）を形成するボディ部と、
   大径部（７１３）、および、前記大径部の前記弁座側に設けられ前記大径部より外径が小さい小径部（７１５）を有し、前記小径部が前記弁座に着座することで前記流入口を塞ぎ、前記下流流路の圧力が所定圧以上になると前記小径部が前記弁座から離座することで前記流入口を開く弁部材（７１）と、
   前記弁部材を前記弁座側に付勢する付勢部材（７７）と、
   前記大径部を内側に挟持する弁保持部材（７５）と、
   前記弁保持部材の前記弁座とは反対側への移動を規制可能な規制部（７３６）と、
   を備える高圧ポンプ（１０）。
2. 前記規制部は、前記ボディ部の内壁から、前記ボディ部の軸に向けて伸びる面であることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記弁部材は、前記着座時に前記弁座と接する面より前記離座側に、外側に延び前記弁保持部材の端部を係止可能な係止面を有してい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. 前記弁保持部材は、前記弁部材の外周を覆うリング形状の部材であって、
   前記弁保持部材には、前記着座方向から前記離座方向にかけて延びる隙間が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１項に記載の高圧ポンプ。
5. 前記弁保持部材の内壁には切欠きが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。

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