JP6579943B2 - 燃料供給ポンプ - Google Patents
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図1は、燃料供給ポンプ100を部分的に断面にして示す概略的な外観図である。図2は、図1に示した燃料供給ポンプ100の燃料出入弁5を含むバレル3を拡大視した断面図である。図3は、燃料出入弁5を拡大視した断面図である。
図1に示す燃料供給ポンプ100は、プランジャ4が一本のポンプであるが、本発明においては、プランジャ4の数量を限定する必要はなく、複数の加圧室及びプランジャ4が並列に配置された、いわゆる列型のポンプであってもよい。
燃料供給ポンプ100は、図1に示すように、主としてハウジング1と、タペット装置2と、バレル3(プランジャバレル)と、プランジャ4と、燃料出入弁5と、弁保持部材(プラグ)6と、燃料吸入部7と、スプリング8と、を備えている。
図1に示すように、ハウジング1は、タペット装置2、バレル3、プランジャ4、燃料出入弁5、弁保持部材6、燃料吸入部7及びスプリング8の各機構を収容するものである。ハウジング1は、金属材料によって形成されている。
ハウジング1には、タペット装置2、バレル3、プランジャ4、燃料出入弁5、弁保持部材6及びスプリング8を収容する貫通孔11が形成されている。貫通孔11は、一つの軸線方向に沿って延びるように略円柱状に形成されている。
貫通孔11は、タペット装置2が収容されている側から、高圧燃料をコモンレールへと供給するための管路(図示略)、具体的には後述する弁保持部材6が設けられている側にわたって貫通して形成されている。
ハウジング1には、貫通孔11の軸線方向に交差する方向(直交する方向)に沿って延びる燃料の流路12が形成されている。流路12は、その一端が貫通孔11内に連通するように形成され、他端が燃料吸入部7に接続されている。
タペット装置2は、エンジンのカムシャフト(図示略)におけるカムの回転運動をプランジャ4の往復直線運動に変換するものであり、プランジャ4とカムシャフトのカムとの間に介在し、図1に示すように、貫通孔11内に設けられている。具体的には、タペット装置2は、ハウジング1の貫通孔11内において、弁保持部材6とは反対側で、上記のカムシャフト側に配置されている。
タペット装置2は、ローラ21とタペット本体部22とを備えている。ローラ21は、その外周面がカムシャフトのカムの外周面に当接されており、タペット本体部22は、ローラ21のカムシャフトによる作用に応じて、貫通孔11の内周面に沿って往復運動する。
バレル3は、図1に示すように、大部分がハウジング1の貫通孔11に収容されていて、プランジャ4及び燃料出入弁5を収容するものである。バレル3は、金属材料によって形成されている。
バレル3は、図2に示すように、プランジャ4を収容する第1の収容部31と、燃料出入弁5の出口弁52を収容する第2の収容部32と、両収容部31,32の間でバレル3に一体に成形された、燃料出入弁5の一部を構成する入口弁部51と、を備えている。入口弁部51については、燃料出入弁5を説明する箇所において説明する。
燃料加圧室31bは、燃料吸入部7から供給された燃料をプランジャ4が高速で往復直線運動することにより、効率的に加圧することができるようになっている。プランジャ4の往復直線運動によって加圧された燃料は、後述する燃料出入弁5の出口弁52を介してコモンレールに圧送される。
第2の収容部32は、図1に示すように、その一部がハウジング1の貫通孔11内に収容されている。図2に示すように、第2の収容部32内には、バレル3の軸線方向に沿って円柱状の孔32aが形成されている。ここで、二つの孔31a,32aは、ともに共通の軸線を有しており、孔32aは、孔31aよりも大きな径を有している。この孔32a内には、燃料出入弁5の出口弁52が完全に収容されていて、かつ後述する弁保持部材6の一部が収容されている。第2の収容部32の孔32aにおけるプランジャ4側の底部には、バレル3に対する出口弁52の回転を防止するためのピン53が部分的に挿入される止まり孔状の孔31cが形成されている。
なお、バレル3は、その外周面においてシール部材33,34をハウジング1の貫通孔11の内面と接触する位置に備えている。具体的には、シール部材33,34は、後述する入口弁51の第1の流路51aを挟むようにしてバレル3の外周面に設けられて、ハウジング1とバレル3との間をシールしている。
図2に示すように、プランジャ4は、ハウジング1の貫通孔11及びバレル3の孔31aの軸線方向に沿ってバレル3の孔31aに往復運動自在に収容されている。プランジャ4は、その一端面(カムシャフトから遠い方の端面)がバレル3の第1の収容部31の孔31a内の燃料加圧室31bの壁面の一部を構成している。プランジャ4は、ハウジング1内でのタペット装置2の往復直線運動と共に往復直線運動し、燃料加圧室31b内の燃料に高い圧力をかけるものである。プランジャ4は、金属材料によって形成されている。
プランジャ4の上端部は、燃料加圧室31bの壁面の一部を構成し、プランジャ4の下端部は、図1に示すように、後述するスプリング8のスプリングシート81に係止されている。プランジャ4のスプリングシート81との係止により、プランジャ4はタペット装置2の往復直線運動に伴い往復運動する。
燃料出入弁5は、フィードポンプから送られてきた燃料の燃料加圧室31bへの供給経路の開閉を行い、かつ燃料加圧室31bにおいてプランジャ4によって加圧された燃料が燃料加圧室31bからコモンレールに向かって流れる経路の開閉を行うものである。つまり、燃料出入弁5は、加圧前の燃料及び加圧後の燃料の流れを制御するためのものである。
燃料出入弁5は、燃料供給ポンプ100からコモンレールへの高圧燃料の供給経路において、コモンレールとプランジャ4との間に配置されている。
燃料出入弁5は、図2及び図3に示すように、上記のバレル3に一体に形成されている入口弁部51と、バレル3とは別体の出口弁52とを備え、高圧燃料の圧送方向(カムシャフト側からコモンレール側)において、入口弁部51及び出口弁52の順に配設されている。
入口弁部51は、燃料供給ポンプ100の軸線方向において、バレル3の第1の収容部31と第2の収容部32との間に配設されていて、燃料吸入部7と燃料加圧室31bとを繋ぐ流路を開閉する機能を有する。入口弁部51は、上述のようにバレル3内に一体に形成されている部分である。つまり、バレル3と入口弁部51とは、同一材料を用いて、例えば鋳造等により一体に成形されている。
図3に示すように、入口弁部51は、複数の流路51a〜51cと、弁体51dとを有している。具体的には、入口弁部51は、その内部に燃料を流入させるために、バレル3の外周面から内部に向かって径方向に延在している第1の流路51aを有する。また、入口弁部51は、バレル3の略中心位置に、出口弁52側の面からバレル3の入口弁部51の厚さ方向に延在している第2の流路51bを有する。第2の流路51bは、第1の流路51aに直交するように連通している。第2の流路51b内には、弁体51dが、第2の流路51bの軸線方向に沿って移動自在に挿入されている。さらに、入口弁部51は、第2の流路51bと略平行に延びてバレル3の入口弁部51を厚さ方向に貫通している第3の流路51cを有する。第3の流路51cは、プランジャ4を臨む側で、バレル3の第1の収容部31の孔31aの上部開口、具体的には燃料加圧室31bに連通している。第3の流路51cは、加圧される前の燃料が流れる、燃料加圧室31bへの流路であるとともに、加圧後の高圧燃料が流れる、出口弁52への流路でもある。
つまり、加圧前の燃料は、入口弁部51の第1の流路51a、第2の流路51b及び第3の流路51cを順次通って燃料加圧室31b内に流入する。
弁体51dは、その上端部に設けられているフランジ部51eと、第2の流路51bに挿入されている軸部51fとを有する。
フランジ部51eは、第2の流路51bの、出口弁52側の開口端に着座する。つまり、第2の流路51bの開口端は、弁体51dを受ける弁シートとして機能する。フランジ部51eは、入口弁部51の弁体51dと、出口弁52の弁体52bとの間に設けられているコイルばねS1のばね受けとして機能する。
軸部51fは円筒状に形成されて、その一部が周面に径方向外側に突き出し、かつ弁体51dの軸線方向に沿って延在している複数の突条部51gを有している。突条部51gの、燃料の流れる方向における上流側は、弁体51dの軸線に対してほぼ平行に延在していて、下流側は、弁体51dの軸線に対してほぼ平行に延在している部分から、弁体51dの周方向に少し曲がって延在している。
第2の流路51bには、複数の突条部51gによって画成された複数の流路が形成されている。つまり、燃料は突条部51gの間を流れていく。
なお、バレル3の第1の収容部31の孔31a、第2の収容部32の孔32a及び入口弁部51の第2の流路51bはともに略円筒形状に形成されており、互いに同心になっている。
出口弁52は、燃料加圧室31bにおいて加圧された高圧燃料を、コモンレールへ供給するための流路を開閉する機能を有する。図3に示すように、出口弁52は、弁ハウジング52aと、弁体52bとを有している。
弁ハウジング52aの略中心位置には、弁ハウジング52aの厚さ方向に貫通している流路52cを有する。流路52c内に、弁体52bが、流路52cの軸線方向に沿って摺動自在に挿入されている。流路52cの、入口弁部51を臨む端部には、流路52cと同心のテーパ状の拡径部52dが形成されている。この拡径部52dは、入口弁部51の第2の流路51b及び第3の流路51cを完全に覆っており、入口弁部51の第3の流路51cと出口弁52の流路52cとは連通している。即ち、高圧燃料は、出口弁52の拡径部52d及び流路52cを通ってコモンレールへと圧送される。また、出口弁52の流路52cと、入口弁部51の第2の流路51bとは互いに同心である。
弁ハウジング52aの、入口弁部51を臨む面には、出口弁52の、入口弁部51に対する回動を防止するためのピン53を収容するための孔52eが形成されている。
弁体52bは、その上端部に設けられているフランジ部52fと、流路52cに挿入されている円筒状の軸部52gとを有する。
フランジ部52dは流路52cの、弁保持部材6側の開口端に着座する。つまり、流路52cの開口端は、弁体52bを受ける弁シートとして機能する。フランジ部52fは、弁保持部材6のばね受け6b(図2参照)と、弁体52bとの間に設けられているコイルばねS2のばね受けとして機能する。
軸部52gは、その一部が周面に径方向外側に突き出して、かつ弁体52bの軸線方向に沿って延在している複数の突条部52hを有している。突条部52hの、燃料の流れる方向における上流側は、弁体52bの軸線に対してほぼ平行に延在していて、下流側は、弁体52bの軸線に対してほぼ平行に延在している部分から、弁体52bの周方向に少し曲がって延在している。流路52cには、複数の突条部52hによって画成された複数の流路が形成されている。つまり、高圧燃料は突条部52hの間を流れていく。
弁保持部材6は、コモンレール側からバレル3の第2の収容部32の孔32a内に挿入されて孔32aを塞ぐと共に、燃料出入弁5、特に出口弁52を、燃料のコモンレールへの圧送方向とは反対方向に、つまり下流側から上流側に向かって孔32aの底部に密に押し付けて固定するものである。
図2に示すように、弁保持部材6の略中心位置には、弁保持部材6の軸線方向に沿ってその厚さ方向に貫通している、高圧燃料が流れる流路6aが形成されている。流路6aは、高圧燃料の圧送方向において下流側でコモンレールに連通しており、出口弁52を臨む側で出口弁52の流路52cに連通している。つまり、高圧燃料は、流路6aを流れていく。
流路6a内には、コイルばねS2の一端を保持するためのばね受け6bが設けられている。
また、弁保持部材6は、シール部材6cをその周面においてバレル3と接触する位置に備えており、弁保持部材6とバレル3との間をシールしている。
燃料吸入部7は、フィードポンプ(図示略)によって燃料タンク(図示せず)から吸い上げられた燃料を燃料出入弁5、特に入口弁部51に供給するものである。燃料吸入部7は、図1に示すように、ハウジング1の流路12に接続している。
燃料吸入部7は、ハウジング1の貫通孔11の軸線を中心として径方向外側でハウジング1に取り付けられている。ハウジング1の燃料吸入部7と貫通孔11との間には、燃料吸入部7から吸入した燃料を、貫通孔11内に収容されている燃料出入弁5に供給するための流路12が形成されている。
スプリング8は、その弾性から生まれる付勢力によりプランジャ4を下方に付勢するものであり、例えばコイルばねとして構成されている。スプリング8は、図1に示すように、ハウジング1の貫通孔11内に配置されていて、タペット装置2と、入口弁部51との間に配置されている。バレル3の第1の収容部31は、スプリング8によって囲まれていて、スプリング8の一端は、バレル3の第1の収容部31の外壁に支持されていて、他端はスプリングシート81に連結されている。
次に、燃料供給ポンプ100によるコモンレールへの燃料の供給工程について説明する。
エンジンに設けられているカムシャフト及びそのカムは、エンジンの駆動により回転し、カムの回転がタペット装置2のローラ21に伝達され、タペット本体部22が往復動する。タペット本体部22の往復動に伴いプランジャ4はバレル3の第1の収容部31の孔31aの内壁に沿って往復動する。このとき、フィードポンプも、通常、エンジンの駆動により動作させることにより、燃料を燃料タンクから燃料供給ポンプ100に供給する。
入口弁部51に流入してくる燃料は、まず弁体51dの突条部51gの、軸線方向に沿って延在している部分に沿って流れ、次いで周方向に曲がって延在している部分に当たる。これにより、弁体51dは回転しながら持ち上がり弁シートから離れる。燃料は、入口弁部51の第1及び第2の流路51a,51bから出口弁52の流路52cに流入し、次いで入口弁部51の第3の流路51c及びバレル3の燃料加圧室31b内に流入する。
このときプランジャ4はその上死点へ移動し続けているため、出口弁52の流路52c内の圧力は増大し続ける。この圧力とコイルばねS1の復元力の和が、出口弁52の弁体52bの裏側、つまり、弁体52bのフランジ部52fを挟んで弁保持部材6側の圧力と、コイルばねS2の復元力との和を超えると、出口弁52の弁体52bが持ち上がり、出口弁52の流路52cを開放する。
出口弁52に流入してくる高圧燃料は、まず弁体52bの突条部52gの、軸線方向に沿って延在している部分に沿って流れ、次いで周方向に曲がって延在している部分に当たる。これにより、弁体52bは回転しながら持ち上がり弁シートから離れる。なお、弁体52bは、着座に際しても回転するので、弁シートにおける局所的な摩耗を抑えることができる。
高圧燃料は、出口弁52の流路52cから弁保持部材6の流路6aを抜けてコモンレールに向かって圧送される。
つまり、燃料加圧室31b内で圧縮し加圧された燃料は、入口弁部51の第3の流路51c、出口弁52の流路52c、弁保持部材6の流路6aを順に経由して燃料供給ポンプ100から、高圧燃料として、圧送管路を介してコモンレールに圧送されて、次いでインジェクタに分配される。
次に、図4を用いて、燃料供給ポンプの変形例を説明する。以下では、上記実施の形態における燃料供給ポンプ100と異なる点、特に燃料出入弁5Aについて説明する。以下、上記の燃料出入弁5と同一及び類似の構成要素についてはその説明を省略する。
入口弁部51Aの構成は、燃料出入弁5の入口弁部51の構成と同じである。
出口弁部52Aのその他の構成は、上記の出口弁52の構成と、弁部材52bの寸法以外は実質的に同じである。
以上のような構成を有する燃料供給ポンプ100によれば、燃料出入弁5の少なくとも一部が、バレル3と一体に成形されているので、従来の燃料供給ポンプと異なり、燃料出入弁5とバレル3との間において、シールを形成する必要がなくなるので、燃料供給ポンプ100のシール性をより向上し、シールを形成するためのバレル3の加工の手間を軽減することができる。また、燃料出入弁5の部品点数を2つから1つにすることができるので、燃料供給ポンプ100を組み立てる際の手間を減らすことができる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限られるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる形態を含む。
2 タペット装置
3 バレル
4 プランジャ
5,5A 燃料出入弁
6 弁保持部材
7 燃料吸入部
8 スプリング
51 第1の弁部、入口弁部
51a〜51c 流路
51d 弁体
52 第2の弁部、出口弁(部)
52a 弁ハウジング
52b 弁体
100 燃料供給ポンプ
S1,S2 コイルばね
Claims (1)
- 燃料を加圧してコモンレールに供給する燃料供給ポンプであって、
燃料加圧室が形成されたバレルと、
前記バレルに収容され、動作により前記燃料加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、
前記燃料加圧室に隣接して前記バレルに収容され、前記燃料加圧室に向かう燃料が流れる経路及び前記燃料加圧室から前記コモンレールに向かう燃料が流れる経路を開閉する燃料出入弁と、を備え、
前記燃料出入弁における少なくとも前記燃料加圧室の周囲に隣接する部分は、前記バレルに一体に形成されていて、
前記燃料出入弁は、取り込んだ燃料が前記燃料加圧室に向かって流れる経路を開閉する入口弁と、前記燃料加圧室で加圧された燃料が前記コモンレールに向かって流れる経路を開閉する出口弁と、を備え、
前記入口弁と前記出口弁とが前記バレルに一体に形成されていて、
前記バレルには、前記入口弁の弁体が挿入される第2の流路と、前記出口弁の弁体が挿入される流路と、前記第2の流路に平行でかつ前記燃料加圧室と連通するように設けられた第3の流路と、が形成され、
前記出口弁の弁体を収容する流路の直径は、前記燃料出入弁の厚さ方向に前記第3の流路が開口する領域まで一定であり、前記第3の流路を内側に含む大きさであることを特徴とする燃料供給ポンプ。
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