JP6649483B2 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプについて特にリリーフ弁機構を備えたものに関する。

自動車等の内燃機関の内、燃焼室へ直接的に燃料を燃焼室内部へ噴射する直接噴射タイプにおいて、燃料を高圧化するための高圧燃料供給ポンプが広く用いられている。この高圧燃料ポンプの背景技術として、特開２００９−１１４８６８号公報がある。この高圧燃料ポンプのリリーフ弁構造は、高圧側から低圧側へと流体を流す燃料通路内において、前記燃料通路内にあるハウジングと弁体押さえの隙間をしぼり効果を有するように構成されている。これより、前記弁体押さえの前記高圧側、及び前記低圧側に発生する差圧により、開弁方向へ大きくストロークさせ、高圧配管の圧力を速やかに低下することができる。
（特許文献１参照）。

特開２００９−１１４８６８号公報

しかしながら、特許文献１の技術において、弁体押さえのストローク量は、しぼり効果が無いものに比べ大きく、弁体押さえのストロークを規制するアジャスタを設けない場合、弁体押さえを弁体の閉弁方向へ付勢するリリーフばねのへたりを生じる場合がある。アジャスタを設けると、リリーフ弁の大型化や、質量増加、コスト上昇を招き、商品価値を損なう恐れがある。

本発明の目的は、弁体押さえのストロークを規制するアジャスタを設けることなく、弁体押さえのストロークを規制し、かつ弁体を大きくストロークさせることのできる高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

上記した課題を解決するために本発明は、
「加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、
前記吐出通路と前記加圧室、又は加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、
前記リリーフ通路のリリーフシートを開閉するリリーフ弁と、
前記リリーフ弁を保持するリリーフ弁ホルダと、
前記リリーフ弁ホルダを前記リリーフ弁の下流側から上流側に向かって付勢するリリーフばねと、
前記リリーフ弁ホルダの外周側に配置され、前記リリーフシートの側に形成される第１内周部と前記第１内周部よりも前記リリーフ弁の下流側に形成され前記第１内周部よりも断面積が大きい第２内周部とを有するハウジングと、を備え、
前記リリーフ弁ホルダは、前記第１内周部との間に設定隙間を形成する外円筒面により構成される絞り形成部と、前記リリーフ弁の閉弁状態において前記第１内周部と対向する位置に形成されるとともに前記リリーフ弁の開弁状態において前記第２内周部と対向する位置に移動する流路形成部とを有し、
前記流路形成部と前記第２内周部との間の隙間は前記設定隙間よりも大きくなるように構成され、
前記流路形成部は前記絞り形成部を構成する前記外円筒面から前記リリーフシートの側に向かって内周側に傾斜する傾斜部として形成され、
前記第２内周部は、前記第１内周部から、両端部の座巻の間に構成される前記リリーフばねの中間部の外径部に対向する前記ハウジングの内周面部分に向かって拡径し、前記第１内周部と前記内周面部分とに接続される傾斜部として形成された高圧燃料供給ポンプ。」であることを特徴とする。

このように構成した本発明によれば、弁体押さえのストロークを規制するアジャスタを設けることなく、弁体押さえのストロークを規制できる高圧燃料供給ポンプを提供することが可能となる。本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。

本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。 第一実施例の高圧燃料供給ポンプの別の角度からの断面図である。 第一実施例の高圧燃料供給ポンプのプランジャ軸方向に垂直で、燃料の吸入口軸中心及び吐出口軸中心の断面図である。 高圧燃料供給ポンプを含む、システム全体図である。 本発明が実施された第一実施例のリリーフ弁機構の断面図である。 本発明が実施された第一実施例のリリーフ弁機構の詳細図である。 リリーフ弁部材の外観図である。 第二実施例のリリーフ弁機構の詳細図である。 第三実施例のリリーフ弁部材の外観図である。 第三実施例のリリーフ弁機構の詳細図である。 第三実施例のリリーフ弁機構の詳細図である。

以下、本発明に係る実施例について図面を用いて説明する。

［実施例 1］
以下、本発明の実施例を説明する。
図４を用いてシステムの構成と動作を説明する。図４は、本発明に係る高圧燃料供給ポンプを含む、システムの全体構成を示す図である。

破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ（以下高圧ポンプと呼ぶ）１（図１参照）の本体１Ａを示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧ポンプ本体１Ａに一体に組み込まれていることを示す。
燃料タンク２０の燃料はフィードポンプ２１によって汲み上げられ、吸入配管２８を通してポンプ本体（ポンプボディ）１Ａの吸入ジョイント１０ａに送られる。吸入ジョイント１０ａを通過した燃料は圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｂを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁３０の吸入ポート３０ａに至る。脈動防止機構９については後述する。

電磁吸入弁３０は電磁コイル３０８を備える。電磁コイル３０８が通電されていない時は、アンカー（電磁プランジャ）３０５及び吸入弁体３０１は、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力との差分の付勢力により付勢され、図３に示すように右方に移動した状態である。このとき、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢されており、吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。
尚、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力とは、
アンカーばね３０３の付勢力 ＞ 弁ばね３０４の付勢力 となるように設定されている。

一方、電磁コイル３０８が通電されている状態では、アンカー３０５が図４の左方に移動し、アンカーばね３０３が圧縮された状態になる。アンカー３０５の先端が同軸で接触するようにアンカー３０５の先端に取り付けられた吸入弁体３０１は、弁ばね３０４の付勢力により、吸入口３０ｄを閉じている。吸入口３０ｄは、高圧ポンプ１の加圧室１１と吸入ポート３０ａとを接続する燃料通路（燃料流路）である。

以下、高圧ポンプ１の動作について説明する。
後述するカムの回転により、プランジャ２が図４の下方に変位して吸入行程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この行程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、燃料は、開口状態にある吸入口３０ｄを通り、加圧室１１に流入する。

プランジャ２が吸入行程を終了し圧縮行程へと移行した場合、プランジャ２が圧縮行程（図１の上方へ移動する状態）に移る。ここで電磁コイル３０８は無通電状態を維持したままであり、アンカー３０５に磁気付勢力は作用しない。よって、吸入弁体３０１はアンカーばね３０３の付勢力により開弁したままである。

圧縮行程において、加圧室１１の容積は、プランジャ２の圧縮運動に伴い減少する。しかし、この状態では、一度加圧室１１に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入弁体３０１を通じて、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される。このため、加圧室１１の圧力が上昇することは無い。この行程を戻し行程と称する。

この状態で、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと呼ぶ）からの制御信号が電磁吸入弁３０に印加されると電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８に電流が流れる。このとき、アンカー３０５に磁気付勢力が作用し、電磁プランジャ３０５は図４の左方に移動してアンカーばね３０３が圧縮された状態になる。その結果、吸入弁体３０１にはアンカーばね３０３の付勢力が作用しなくなり、弁ばね３０４による付勢力と燃料が吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に流れ込むことによる流体力とが働く。そのため、吸入弁体３０１は閉弁し、吸入口３０ｄを閉じる。

吸入口３０ｄが閉じると、このときから加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇する。そして、加圧室１１の燃料圧力が燃料吐出口１２側の燃料圧力以上になると、吐出弁機構８を介して加圧室１１に残っている燃料の高圧吐出が行われる。吐出ジョイント１２側へ吐出された高圧燃料は、コモンレール２３へと供給される。この行程を吐出行程と称する。

すなわち、プランジャ２の圧縮行程（下始点から上始点までの間の上昇行程）は、戻し行程と吐出行程とからなる。そして、電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。電磁コイル３０８へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が小さくなり、吐出行程の割合が大きくなる。すなわち、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に戻される燃料が少なくなり、高圧吐出される燃料は多くなる。

一方、電磁コイル３０８へ通電するタイミングを遅くすれば圧縮行程中における戻し行程の割合が大きくなり、吐出行程の割合が小さくなる。すなわち、吸入通路１０ｂに戻される燃料が多くなり、高圧吐出される燃料は少なくなる。

電磁コイル３０８への通電タイミングは、ＥＣＵ２７からの指令によって制御される。以上のように構成することで、電磁コイル３０８への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。

加圧室１１の出口には吐出弁機構８が設けられている。吐出弁機構８は、吐出弁シート面（吐出弁シート部）８ａと吐出弁８ｂと吐出弁ばね８ｃとを備える。加圧室１１と燃料吐出口１２と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面８ａに押し付けられ、閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、吐出口１２を構成する吐出ジョイント側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に逆らって開弁する。吐出弁８ｂが開弁することにより、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。

かくして、吸入ジョイント１０ａに導かれた燃料はポンプ本体１Ａの加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって高圧に加圧され、必要な量の燃料が燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。

コモンレール２３には、直接噴射用インジェクタ２４（所謂直噴インジェクタ）及び圧力センサ２６が装着されている。直噴インジェクタ２４は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２７の制御信号にしたがって開閉弁して、燃料を内燃機関のシリンダ（燃焼室）内に噴射する。

ポンプ本体１Ａにはさらに、リリーフ弁機構１００が設けられている。リリーフ弁機構１００には、吐出弁８ｂの下流側と加圧室１１とを連通するリリーフ通路（戻し通路）１０１が、吐出通路１１０とは別に、吐出弁機構８をバイパスして設けられている。吐出通路１１０は加圧室１１で加圧された燃料を吐出する。なお、リリーフ通路（戻し通路）１０１は、吐出通路１１０と加圧室１１とを繋ぐように構成されているが、加圧室１１ではなく、吐出通路１１０と吸入通路（１０ａ、１０ｂ）を繋ぐように構成しても良い。リリーフ通路１０１にはリリーフ弁１０３が設けられている。リリーフ弁１０３は、燃料の流れを吐出通路１１０から加圧室１１への一方向のみに制限する。

リリーフ弁１０３は、押付力（付勢力）を発生するリリーフばね１０２により、リリーフ弁シート１０４に押付けられている。リリーフ弁１０３は、加圧室１１内の燃料圧力と吐出通路１１０内の燃料圧力との間の圧力差が規定の圧力以上になると、リリーフ弁１０３がリリーフ弁シート１０４から離れ、開弁するように設定している。

直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、吐出通路１１０の燃料圧力と加圧室１１の燃料圧力との差圧がリリーフ弁１０３の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０３が開弁する。リリーフ弁１０３が開弁すると、異常高圧となったコモンレール２３の燃料はリリーフ通路１０１から加圧室１１へと戻される。これにより、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。

以下に高圧燃料供給ポンプの構成及び動作を、前述の図４のほか、図１乃至図３を用いてさらに詳しく説明する。図１は、本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。図２は、本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプの別の角度の全体断面図であり、吸入ジョイント軸中心における断面図である。図３は、本発明に係る第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に垂直な方向に切断して示す全体断面図であり、燃料の吸入口軸中心及び吐出口軸中心における断面図である。

一般に高圧ポンプは、ポンプ本体１Ａに設けられたフランジ１ｅ（図３参照）を用い、内燃機関のシリンダヘッド４１の平面に密着して固定される。シリンダヘッド４１とポンプ本体１Ａ間の気密保持のために、Ｏリング６１がポンプ本体１Ａに嵌め込まれている。

ポンプ本体１Ａには、プランジャ２の進退運動をガイドし、かつ内部に加圧室１１を形成するよう端部が筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに加圧室１１には、燃料を供給するための電磁吸入弁３０と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８（図３参照）とに連通するように、連通通路１１ａ（図３参照）が設けられている。

プランジャ２の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム５の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するタペット３が設けられている。プランジャ２はリテーナ１５を介してばね４にてタペット３に圧着されている。これによりカム５の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に進退（往復）運動させることができる。

また、シールホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３（図１参照）が、シリンダ６の図中下端部において、プランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されている。これによりプランジャ２とシリンダ６との間のブローバイ隙間がシールされ、燃料がポンプ外部に漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がブローバイ隙間を介してポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。

フィードポンプ２１（図４参照）によって汲み上げられた燃料は、吸入配管２８と結合された吸入ジョイント１０ａを介してポンプ本体１Ａに送られる。ダンパカバー１４は、ポンプ本体１Ａと結合することにより低圧燃料室１０ｂ、１０ｃを形成し、吸入ジョイント１０ａを通過した燃料が流入する。低圧燃料室１０ｂ、１０ｃの上流には、燃料中に含まれる金属粉等の異物を除去するために燃料フィルタ１２０が、たとえばポンプ本体１Ａに圧入されるなどして取り付けられている。吸入ジョイント１０ａ及び低圧燃料室１０ｂ、１０ｃは、低圧の燃料が流れる低圧燃料通路部１０を構成する。

低圧燃料室１０ｂ、１０ｃには高圧ポンプ１内で発生した圧力脈動が燃料配管２８へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。一度加圧室１１に吸入された燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁体３０１を通して吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される場合、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へ戻された燃料により低圧燃料室１０ｂ、１０ｃには圧力脈動が発生する。しかし、この圧力脈動は圧力脈動低減機構９により吸収低減される。

圧力脈動低減機構９は、波板状の円盤型金属板２枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパ９ａで形成されている。圧力脈動はこの金属ダンパ９ａが膨張・収縮することで吸収低減される。９ｂは金属ダンパ９ａをポンプ本体１Ａの内周部に固定するための取り付け金具である。

電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８は、端子３０７を介してＥＣＵ２７と接続される。電磁コイル３０８への通電と無通電を繰り返すことにより、吸入弁体３０１の開閉が制御される。電磁吸入弁３０は、吸入弁体３０１の開閉により燃料の流量を制御する可変制御機構である。電磁コイル３０８が通電されていない時、吸入弁体３０１には、アンカー３０５とアンカー３０５に一体となるよう形成されたアンカーロッド３０２とを介して、アンカーばね３０３の付勢力が伝達される。

アンカーばね３０３の付勢力と対向するように弁ばね３０４が設けられている。弁ばね３０４は吸入弁体３０１の内側に設置される。アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力とは、上述したように設定される。その結果、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢され、吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。この時アンカーロッド３０２と吸入弁体３０１とは３０２ｂに示す部位で接触している（図１に示す状態）。

電磁コイル３０８の通電により発生する磁気付勢力は、アンカー３０５が固定子３０６側にアンカーばね３０３の付勢力に打ち勝って吸引可能な力を有するように設定される。電磁コイル３０８への通電時、アンカー３０５は固定子３０６側に移動（図の左側）し、アンカーロッド３０２端部に形成されたストッパ３０２ａがアンカーロッド軸受３０９に当接して係止される。アンカー３０５の移動量と吸入弁体３０１の移動量とは、
アンカー３０１の移動量 ＞ 吸入弁体３０１の移動量となる様にクリアランスが設定されている。このため、ストッパ３０２ａがアンカーロッド軸受３０９に当接した状態では、アンカーロッド３０２と吸入弁体３０１との接触部３０２ｂは開放される。その結果、吸入弁体３０１は、弁ばね３０４により閉弁状態に付勢され、吸入口３０ｄは閉じられた状態となる。

電磁吸入弁３０には、吸入弁体３０１が加圧室１１への吸入口３０ｄを塞ぐことができるように、吸入弁シート部材３１０が設けられている。吸入弁シート部材３１０には、吸入弁シート３１０ａが形成されている。吸入弁シート部材３１０は、筒状ボス部１ｂに機密を保って挿入され、ポンプ本体１Ａに固定される。電磁吸入弁３０がポンプ本体１Ａに取り付けられた際、吸入ポート３０ａと吸入通路１０ｂとが接続される。

吐出弁機構８は、ポンプ本体１に設けられた吐出弁シート面８ａと、中心に往復摺動を保持可能なように軸受８ｅを設けた吐出弁部材８ｂと、吐出弁部材８ｂの軸受に対し摺動可能な中心軸８ｆを設けた吐出弁ガイド部材８ｄを有する。

吐出弁部材８ｂは吐出弁シート面８ａと接触することにより油密保持可能な環状接触面８ｆを形成する。

吐出弁ばね８ｃは吐出弁部材８ｂを閉弁方向に付勢するように設けられている。

このような構成にすることで、吐出弁部材８ｂの傾きを抑制することができ、吐出弁部材８ｂを軸方向に摺動可能に拘束することができるので、吐出弁部材８ｂを確実にシート部（吐出弁シート面８ａ）に当接させることが可能である。

吐出弁ガイド部材８ｄをたとえば圧入によりポンプ本体１に封止されることにより吐出弁機構８を構成している。吐出弁機構８は燃料流通方向を制限する逆止弁として作用する。

次に、リリーフ弁機構１００の構成及び動作を詳細に説明する。

リリーフ弁機構１００は、ポンプ本体１Ａに形成された収容孔（収容凹部）１Ｃに収容されている。収容孔１Ｃは連通孔１１ｂにより加圧室１１に連通している。すなわち、リリーフ通路（戻し通路）１０１は、連通孔１１ｂにより、リリーフ弁機構１００を介して加圧室１１に連通している。

リリーフ弁機構１００は、リリーフ弁シート１０４と一体であるリリーフ弁ハウジング１０５、リリーフ弁１０３、リリーフ弁押さえ１０７、リリーフばね１０２、リリーフばねアジャスタ１０６からなる。リリーフ弁機構１００は、サブアセンブリとしてポンプハウジング１の外部で組み立てられる。

まず、リリーフ弁ハウジング１０５に、リリーフ弁１０３、リリーフ弁押さえ１０７、リリーフばね１０２の順に順次挿入し、リリーフばねアジャスタ１０６をリリーフ弁ハウジング１０５に圧入固定する。このリリーフばねアジャスタ１０６の固定位置によって、リリーフばね１０２のセット荷重を決定する。リリーフ弁１０３の開弁圧力は、このリリーフばね１０２のセット荷重によって決定される。

リリーフ弁機構１００の詳細について、図５を用いて説明する。リリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）はリリーフばね１０２によりリリーフ弁１０３の下流側から上流側に向かって付勢され、リリーフ弁１０３を保持する。リリーフ弁ハウジング１０５は、リリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）の外周側に配置され、リリーフ弁シート１０４の側に形成される第１内周部１５ａと第１内周部１５ａよりもリリーフ弁１０３の下流側に形成され第１内周部１５ａよりも断面積が大きい第２内周部１５ｂとを有する。
リリーフ弁１０３が閉弁しているとき、リリーフ弁ハウジング１０５の第１内周部１５ａ、とリリーフ弁押さえ１０７の絞り形成部１７ａとの間には設定隙間２０ａが形成される。設定隙間２０ａが変化せず、リリーフ弁押さえ１０７が開弁可能なストロークを初期ストローク（Ｓｔ１）と定義する。さらに、リリーフ弁押さえ１０７が初期ストロークを超えて移動するストロークを二次ストローク（Ｓｔ２）と定義する。二次ストローク（Ｓｔ２）中においては、リリーフ弁ハウジング１０５の第２内周部１５ｂと、絞り形成部１７ａのリリーフ弁シート１０４側の流路形成部１７ｂとの間には、隙間２０ｂが形成される。
設定隙間２０ａと隙間２０ｂの関係は、
設定隙間２０ａ＜隙間２０ｂ となるように設定されている。

つまり、リリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）は、リリーフ弁１０３の閉弁状態において第１内周部１５ａと対向する位置に形成されるとともにリリーフ弁１０３の開弁状態において第２内周部１５ｂと対向する位置に移動する流路形成部１７ｂを有する。そして、上記したようにリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）の流路形成部１７ｂと第２内周部１５ｂとの間の隙間２０ｂは設定隙間２０ａよりも大きくなるように構成される。

別の言い方をすると、リリーフ弁１０３の閉弁状態においてリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）とリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）の外周側に配置されたリリーフ弁ハウジング１０５との間には設定隙間２０ａが最大流路として形成される。そしてリリーフ弁１０３の開弁状態においてリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）とリリーフ弁ハウジング１０５との間に設定隙間２０ａよりも大きな隙間２０ｂの流路が最大流路として形成される。

このように構成することで、初期ストローク（Ｓｔ１）内においては、設定隙間２０ａによる絞り効果が得られる。絞り効果により発生するリリーフ弁押さえ１０７の上流側と下流側の差圧は、リリーフ弁押さえ１０７の上流側が高く、下流側が低くなるため、リリーフ弁押さえ１０７はリリーフ弁１０３の開弁方向へ力が生じる。これより、リリーフ弁押さえ１０７を前記開弁方向へ大きくストロークさせることができる。つまり、リリーフ弁ハウジング１０５とリリーフ弁押さえ１０７の隙間は、リリーフ弁押さえ１０７のストロークに伴い拡大する。隙間が拡大するとしぼり効果は低減し、リリーフ弁押さえ１０７の開弁方向に生じる力が減少する。すなわち、しぼり効果を有する初期ストロークと、しぼり効果の弱い二次ストロークを調整することで、アジャスタを設けることなく、リリーフ弁押さえ１０７のストロークを規制することが出来る。

一方、二次ストローク（Ｓｔ２）内においては、隙間２０ｂが拡大するため、絞り効果化が低減する。絞り効果により発生するリリーフ弁押さえ１０７の上流側と下流側の差圧は低下するため、リリーフ弁押さえ１０７の前記開弁方向への力が低減し、リリーフ弁押さえ１０７の前記開弁方向へのストロークを抑制することができる。

図５乃至図６に示すように、リリーフ弁押さえ１０７の外円筒面１７ｃには、絞り形成部１７ａと流路形成部１７ｂを形成するよう、複数（例として３つ）の切欠き部１７ｄが設けられている。外円筒面１７ｃのうち、切欠き部１７ｄが設けられていない面においては、二次ストローク（Ｓｔ２）においても、常に摺動できるよう長さが設定されている。つまり、リリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）の絞り形成部１７ａはリリーフ弁１０３の開弁状態においても第１内周部１５ａと対向する位置に形成され、第１内周部１５ａとの間に設定隙間２０ａを形成する。これより、リリーフ弁押さえ１０７が二次ストローク（Ｓｔ２）中に第１内周部１５ａから抜け出し、リリーフ弁押さえ１０７が第１内周部１５ａに再度収容されなくなるという誤作動を防止できる。

リリーフ弁ハウジング１０５の第２内周部１５ｂと、リリーフ弁押さえ１０７の流路形成部１７ｂは共に傾斜している。またリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）は円筒部（絞り形成部１７ａ）と円筒部（絞り形成部１７ａ）からリリーフ弁シート１０４の側に向かって内周側に傾斜する傾斜部（流路形成部１７ｂ）とを有する。円筒部により絞り形成部１７ａが形成され、傾斜部により上記した流路形成部１７ｂが形成される。リリーフ弁１０３の閉弁時に、リリーフ弁押さえ１０７が第１内周部１５ａに再度収容される際のガイドとして機能し、リリーフ弁押さえ１０７の耐衝突性、耐摩耗性を確保できる。

図５に示すようにリリーフ弁ハウジング１０５の内周部は第１内周部１５ａから外周側に凹む凹み部（第２内周部１５ｂ）が形成され、リリーフ弁１０３が開弁してリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）が設定開度、開弁方向に動いた場合にリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）の上流側外周端部１７ｅより上流側と凹み部（第２内周部１５ｂ）が連通して前記流路が形成される。

図７はリリーフ弁押さえ１０７の外観図を示す。リリーフ弁押さえ１０７の第３内周部１７ｃには切欠き部１７ｄが形成された。切欠き部１７ｄによりリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）には傾斜部（流路形成部１７ｂ）が外周側に複数、形成される。傾斜部（流路形成部１７ｂ）は３つであることが生産上、望ましい。そして、隣り合う２つの傾斜部（第２内周部１５ｂ）の間には同様に３つの絞り形成部１７ａが形成される。別の言い方をすると、リリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）には流路形成部１７ｂが複数、形成され、隣り合う２つの流路形成部１７ｂの間には絞り形成部１７ａが形成される。

また、リリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）をリリーフ弁１０３の軸方向から見て、流路形成部１７ｂの外周に対して絞り形成部１７ａの外周の方が大きくなるように形成される。絞り形成部１７ａはリリーフ弁１０３の軸方向においてリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）の所定領域に形成される。そして流路形成部１７ｂはリリーフ弁１０３の軸方向においてリリーフ弁押さえ１０７（リリーフ弁ホルダ）の上記した所定領域よりも小さい領域に形成される。

リリーフ弁ホルダ１０７の流路形成部１７ｂは、第１内周部１５ａとの間に設定隙間２０ａを形成する絞り形成部１７ａから内周側に向かって傾斜する傾斜部により構成される。絞り形成部１７ａと流路形成部１７ｂとの境目がリリーフ弁１０３の閉弁状態において第１内周部１５ａと重なる位置に配置され、かつ、第１内周部１５ａよりも内周側に配置される。

図７に示すように、リリーフ弁ホルダ１０７はリリーフ流路において下流側に凸となる凸部が形成され、この凸部の外周側にリリーフばね１０２が巻かれて保持される。凸部に対して上流側の外円筒面１７ｃが第１内周部１５ａと対向してガイドされる。凸部の軸方向長さは外円筒面１７ｃよりも僅かに大きくなるように構成される例を示すが、ばね座巻の長さ等により、必ずしもこの通りの構成としなくてもよい。また、リリーフばねストッパ１０６にはリリーフばね１０２が巻かれて支持されるが、このときのリリーフばね１０２の座巻数は、１巻きよりも多い座巻数になるよう設定されている。座巻数の設定によりリリーフばね１０２の固有振動数を調整することが可能であり、サージングによる破損を防止できる。また、ばねの座巻数が多いと、ばねの座りが安定するため、リリーフ弁押さえ１０７に作用する横力が低減し、外円筒面１７ｃとリリーフ弁ハウジング１０５の第１内周部１５ａとの摩擦力を低減できるため、リリーフ弁押さえ１０７の耐摩耗性を確保できる。

こうしてユニット化されたリリーフ弁機構１００をポンプ本体１Ａに設けた収容孔（筒状貫通口）１Ｃの内周壁にリリーフ弁ハウジング１０５を圧入することによって固定する。ついで燃料吐出口１２を形成する吐出ジョイント１２ａを、ポンプ本体１の収容孔１Ｃを塞ぐように固定し、燃料が高圧ポンプ１から外部へ漏れるのを防止すると同時に、コモンレール２３との接続を可能とする。

収容孔１Ｃと収容孔１Ｄとは、図３に示すように、吐出通路１１０で接続されている。これにより、吐出通路１１０は収容孔１Ｃを介して燃料吐出口１２に連通している。

プランジャ２の動きにより、加圧室１１の容積が減少を始めると、加圧室１１内の圧力はその容積の減少に伴って増大していく。そして、ついに吐出流路１１０内の圧力よりも加圧室内の圧力が高くなると、吐出弁機構８が開弁し、燃料は加圧室１１から吐出流路１１０へと吐出されていく。この吐出弁機構８が開弁する瞬間から直後にかけて、加圧室１１内の圧力はオーバーシュートして非常な高圧となる。この高圧が吐出流路１１０内にも伝播して、吐出流路１１０内の圧力も同じタイミングでオーバーシュートする。

もしここで、リリーフ弁機構１００の出口が吸入流路１０ｂに接続されていたならば、吐出流路１１内の圧力オーバーシュートにより、リリーフ弁１０３の入口と出口との間の圧力差がリリーフ弁機構１００の開弁圧力よりも大きくなってしまい、リリーフ弁１０３が誤動作してしまう。

これに対し本実施例では、リリーフ弁機構１００の出口が加圧室１１に接続されているので、リリーフ弁機構１００の出口には加圧室１１内の圧力が作用し、リリーフ弁機構１１の入口には吐出流路１１０内の圧力が作用する。ここで、加圧室１１内と吐出流路１１０内では同じタイミングで圧力オーバーシュートが発生しているので、リリーフ弁１０３の入口と出口との間の圧力差はリリーフ弁１０３の開弁圧力以上になることがない。すなわち、リリーフ弁１０３が誤動作することはない。

プランジャ２の動きにより加圧室１１の容積が増加を始めると、容積の増加に伴って加圧室１１内の圧力は減少し、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）内の圧力よりも低くなる。この状態では、燃料は吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）から加圧室１１に流入する。そして再びプランジャ２の動きにより、加圧室１１の容積が減少を始めると上記のメカニズムにより燃料を高圧に加圧して吐出する。

次に、直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合について詳しく説明する。
直噴インジェクタの故障、つまり噴射機能が停止してコモンレール２３に送られてきた燃料を内燃機関の燃焼室内に供給できなくなると、吐出弁機構８とコモンレール２３との間に燃料がたまり、燃料圧力が異常高圧になる。この場合緩やかな圧力上昇であれば、コモンレール２３に設けた圧力センサ２６で異常が検知され、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に設けた容量制御機構であるところの電磁吸入弁３０をフィードバック制御して吐出量を少なくする安全機能が動作する。しかし、瞬間的な異常高圧はこの圧力センサ２６を使ったフィードバック制御では対処できない。

また、電磁吸入弁３０が故障して最大容量時の様態のまま機能しなくなった場合、燃料がそれほど多く要求されていない運転状態では吐出圧力が異常に高圧になる。この場合はコモンレール２３の圧力センサ２６が異常高圧を検知しても、容量制御機構そのものが故障しているので、この異常高圧を解消することができない。

このような異常高圧が発生した場合に本実施例のリリーフ弁機構１００が安全弁として機能する。

プランジャ２の動きにより加圧室１１の容積が増加を始めると、容積の増加に伴って加圧室１１内の圧力は減少する。このとき、リリーフ弁機構１００の入口すなわち吐出流路１１０の圧力が、リリーフ弁１０３の出口すなわち加圧室１１の圧力よりも、リリーフ弁機構１００の開弁圧力以上に高くなると、リリーフ弁機構１００は開弁する。このリリーフ弁機構１００の開弁により、コモンレール２３内で異常高圧となった燃料は加圧室１１内に戻される。これにより、異常高圧発生時でもコモンレール２３等の高圧配管系は規定の圧力以上にはならず、コモンレール２３等の高圧配管系の保護がなされる。

［実施例 2］
以下に本発明の第２実施例について説明する。実施例１と同一の内容については説明を省略する。
図８に示すように、第１実施例に対して、リリーフ弁ハウジング１０５は、第２内周部１５ｂよりも断面積の小さい第３内周部１５ｃを有する。第３内周部１５ｃの内周部にリリーフばねストッパ１０６が圧入される。つまり、リリーフ弁ハウジング１０５は第２内周部１５ｂよりもリリーフ弁１０３の下流側に形成される第３内周部１５ｃを有する。そして、第３内周部１５ｃの断面積は、第２内周部１５ｂの最大断面積よりも小さくなるように構成される。また、リリーフ弁ハウジング１０５は第３内周部１５ｃの外周側が加圧室１１を形成するポンプボディ１１に形成された穴部に水平方向に圧入されて固定される。

具体的には、リリーフ弁ハウジング１０５は、第２内周部１５ｂよりも加圧室１１又は吸入通路（１０ａ、１０ｂ）の側に形成される第３内周部１５ｃを有する。この第３内周部１５ｃは第２内周部１５ｂの最大断面積よりも断面積が小さくなるように形成される。リリーフ弁１０３と、リリーフ弁ホルダ１０７と、リリーフばね１０２と、リリーフ弁ハウジング１０５とが一体でリリーフ弁ユニット１００が構成される。このリリーフ弁ユニット１００は第３内周部１５ｃの外周側が加圧室１１を形成するポンプボディの穴部に圧入されて固定される。こうすることで、リリーフ弁ハウジング１０５の圧入部肉厚を確保できるため、リリーフばねストッパ１０６の圧入力を増加させることができる。前記リリーフ弁ホルダの前記流路形成部は、前記第１内周部との間に設定隙間を形成する絞り形成部から内周側に向かって傾斜する傾斜部により構成される。

［参照例 1］
以下に第１参照例について図９乃至図１１を用いて説明する。実施例１、２と同一の内容については説明を省略する。
リリーフ弁ハウジング１０５に座グリ穴１５ｄを設けることで、二次ストローク（Ｓｔ２）においても、リリーフ弁ハウジング１０５の内円筒面１５ｅがリリーフ弁押さえ１０７の絞り形成部１７ａを常にガイドすることが可能となる。図９においては座グリ穴１５ｄを例として４つ設けているが、理論的に１つ以上の座グリ穴が設けられていればよい。また、座グリ穴の形状についても、丸穴ではなく角形状などを用いてもよい。

図１１に示すように、初期ストローク（Ｓｔ１）では、 リリーフ弁ハウジング１０５の第１内周部１５ａとリリーフ弁押さえ１０７の絞り形成部１７ａとの間には設定隙間２０ａが形成され、二次ストローク（Ｓｔ２）では、リリーフ弁ハウジング１０５の第２内周部１５ｂと、座グリ穴１５ｄの内円筒面１５ｆとの間には、隙間２０ｂが形成される。設定隙間２０ａと隙間２０ｂを、第一実施例と同様に設定することで、リリーフ弁押さえ１０７の切欠き部１７ｄを設けない構造としてもよい。このような構造とすることでリリーフ弁押さえ１０７の切欠き部を１７ｄの加工が不要となるため、製作コストを低減することができる。

本参照例の構成では、設定隙間２０ａから隙間２０ｂへと瞬時に切り替わるため、リリーフ弁押さえ１０７が二次ストロークに到達した瞬間に、隙間効果が低減するため、第一実施例に対しリリーフ弁押さえ１０７のストロークを小さくすることができる。

上記発明により、弁体押さえのストロークを規制するアジャスタを設けることなく、弁体押さえを大きくストロークさせることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１Ａ…ポンプ本体、２…プランジャ、６…シリンダ、６ｃ、６ｃ’…環状突起、６ｄ…環状凹部（環状溝）、８…吐出弁機構、９…圧力脈動低減機構、３０…電磁吸入弁、１００…リリーフ弁機構。

Claims (10)

1. 加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、
   前記吐出通路と前記加圧室、又は加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、
   前記リリーフ通路のリリーフシートを開閉するリリーフ弁と、
   前記リリーフ弁を保持するリリーフ弁ホルダと、
   前記リリーフ弁ホルダを前記リリーフ弁の下流側から上流側に向かって付勢するリリーフばねと、
   前記リリーフ弁ホルダの外周側に配置され、前記リリーフシートの側に形成される第１内周部と前記第１内周部よりも前記リリーフ弁の下流側に形成され前記第１内周部よりも断面積が大きい第２内周部とを有するハウジングと、を備え、
   前記リリーフ弁ホルダは、前記第１内周部との間に設定隙間を形成する外円筒面により構成される絞り形成部と、前記リリーフ弁の閉弁状態において前記第１内周部と対向する位置に形成されるとともに前記リリーフ弁の開弁状態において前記第２内周部と対向する位置に移動する流路形成部とを有し、
   前記流路形成部と前記第２内周部との間の隙間は前記設定隙間よりも大きくなるように構成され、
   前記流路形成部は、前記絞り形成部を構成する前記外円筒面から前記リリーフシートの側に向かって内周側に傾斜する傾斜部として形成され、
   前記第２内周部は、前記第１内周部から、両端部の座巻の間に構成される前記リリーフばねの中間部の外径部に対向する前記ハウジングの内周面部分に向かって拡径し、前記第１内周部と前記内周面部分とに接続される傾斜部として形成された高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記絞り形成部は前記リリーフ弁の開弁状態においても前記第１内周部と対向する位置に形成され、前記第１内周部との間に前記設定隙間を形成する高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記リリーフ弁ホルダには前記流路形成部を形成する前記傾斜部が複数、形成され、隣り合う２つの前記傾斜部の間には前記絞り形成部が形成された高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記リリーフ弁ホルダを前記リリーフ弁の軸方向から見て、前記流路形成部の外周に対して前記絞り形成部の外周の方が大きくなるように形成された高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記絞り形成部は前記リリーフ弁の軸方向において前記リリーフ弁ホルダの所定領域に形成され、前記流路形成部は前記リリーフ弁の軸方向における長さが前記リリーフ弁ホルダの前記所定領域の軸方向における長さよりも小さい領域に形成された高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記ハウジングは、前記第２内周部よりも前記リリーフ弁の下流側に形成され前記第２内周部よりも断面積が小さい第３内周部を有する高圧燃料供給ポンプ。
7. 請求項６に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記ハウジングは、前記第３内周部の外周側が前記加圧室を形成するポンプボディに圧入されて固定された高圧燃料供給ポンプ。
8. 請求項６に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記第３内周部は、前記第２内周部よりも前記加圧室の側に形成され、
   前記リリーフ弁と、前記リリーフ弁ホルダと、前記リリーフばねと、前記ハウジングとが一体でリリーフ弁ユニットが構成され、
   前記リリーフ弁ユニットは前記第３内周部の外周側が前記加圧室を形成するポンプボディに圧入されて固定された高圧燃料供給ポンプ。
9. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記絞り形成部と前記流路形成部との境目が、前記リリーフ弁の閉弁状態において前記第１内周部と重なる位置に配置され、かつ前記第１内周部よりも内周側に配置された高圧燃料供給ポンプ。
10. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
    前記リリーフばねが巻かれることで当該リリーフばねを支持するリリーフばねストッパを備え、前記リリーフばねは前記リリーフばねストッパに対して１巻よりも多く巻かれて支持された高圧燃料供給ポンプ。

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