JP6779370B2 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、自動車の内燃機関用の高圧燃料ポンプに関する。

内燃機関の燃焼室内部へ直接的に燃料を噴射する直接噴射タイプの内燃機関において、燃料を高圧化するための高圧燃料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２００９−１０８７８４号公報に記載された高圧燃料ポンプがある。
この高圧燃料ポンプは、段落０２３５に「シリンダ２０の直径の大きい筒状部２０Ｂの加圧室１２側先端部は凸状の円錐面Ｗ２１に加工されており、ポンプハウジング１の筒状部１ＳＲの図中下端内周部に形成された凹状の円錐面に合致して両者で、円錐状の接合面２１Ｗを形成している。」とあり、この接合面には、熱による溶融を伴わないシリンダとポンプハウジングの金属同士の拡散接合領域（リングマッシュ接合）が形成されている。（段落０２３５及び図６、７、９参照）。

特開２００９−１０８７８４号公報

しかしながら、上記背景技術の高圧燃料ポンプにおいては、前記シリンダ固定に関してポンプボディ本体にリングマッシュ結合すなわち圧接を行うため、圧接を行うための設備を確保する必要がある。そのため高コスト化につながる。

また近年、高圧燃料ポンプは高い燃料圧力で燃料を供給することが求められており、特に高圧燃料ポンプの加圧室の燃圧が高くする必要がある。そのため、燃料の高圧化に伴い、燃料が高温度となることでシリンダが膨張する量が大きくなる。このようにシリンダの膨張量が大きくなる場合に、シリンダの外周部が加圧室近傍においてポンプボディに固定されていると、シリンダがポンプボディにより径方向内側に押され、シリンダが径方向内側に動くことを本発明者らは見出した。
これによりシリンダとシリンダの内径側で摺動するプランジャの隙間は狭まり接触することになり、結果としてプランジャが固着してしまう虞があることを本発明者らは見出したものである。

そこで、本発明は、簡易な構造でシリンダをポンプボディに固定でき、かつシリンダの径方向内側への変位量を低減することが可能な高圧燃料ポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、加圧室が形成されるポンプボディとポンプボディに形成された穴部に挿入されるシリンダとを備えた高圧燃料ポンプにおいて、前記シリンダは、前記加圧室の側とは反対側に径方向外側の凸部が設けられ、前記凸部が前記穴部に圧入され、前記シリンダは、前記凸部の上端部から前記シリンダの上端部に至る領域の全てにおいて、上端部に至る領域の全てにおいて前記ポンプボディの前記穴部との間に径方向におけるクリアランスが形成されるように構成した。

本発明によれば、簡易な構造でシリンダをポンプボディに固定でき、かつシリンダの径方向内側への変位量を低減することが可能な高圧燃料ポンプを提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプについて、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。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプの図１とは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。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプの電磁吸入弁機構の縦断面図を拡大した図である。 本発明に係る高圧燃料ポンプを含む、システムの全体構成を示す図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示すシリンダ近傍の断面図である。 図６におけるシリンダを拡大した縦断面図である。

以下、図面を用いて、本発明の第１〜第２の実施例による燃料供給ポンプの構成及び作用効果について説明する。本実施例の燃料供給ポンプは２０ＭＰａ以上の高圧燃料を吐出する高圧燃料ポンプである。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。

（全体構成）
最初に、図５に示すエンジンシステムの全体構成図を用いてシステムの構成と動作を説明する。破線で囲まれた部分が燃料供給ポンプの本体を示し、この破線の中に示されている機構・部品はポンプボディ１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、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと称す）からの信号に基づきフィードポンプ２１によって汲み上げられる。この燃料は適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管２８を通して燃料供給ポンプの低圧燃料吸入口１０ａに送られる。

低圧燃料吸入口１０ａから吸入ジョイント５１（図２参照）を通過した燃料は金属ダンパ９（圧力脈動低減機構）、吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに至る。

電磁吸入弁機構３００に流入した燃料は、吸入弁３０を通過し加圧室１１に流入する。エンジン（内燃機関）のカム９３（図１参照）によりプランジャ２に往復運動する動力が与えられる。プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降行程には吸入弁３０から燃料を吸入し、上昇行程には、燃料が加圧される。吐出弁機構８を介し、圧力センサ２６が装着されているコモンレール２３へ燃料が圧送される。そしてＥＣＵ２７からの信号に基づきインジェクタ２４がエンジンへ燃料を噴射する。本実施例はインジェクタ２４がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムに適用される燃料供給ポンプである。

燃料供給ポンプは、ＥＣＵ２７から電磁吸入弁機構３００への信号により、所望の供給燃料の燃料流量を吐出する。

（燃料供給ポンプの構成）
次に、図１〜図４を用いて、燃料供給ポンプの構成を説明する。図１は燃料供給ポンプの縦断面図を示し、図２は燃料供給ポンプを上方から見た水平方向断面図である。また図３は燃料供給ポンプを図１と別方向から見た縦断面図である。図４は電磁吸入弁機構３００の拡大図である。

図１に示すように、燃料供給ポンプは、金属ダンパ９と、金属ダンパ９を収容するダンパ収容部１ｐが形成されるポンプボディ１（ポンプ本体）と、ポンプボディ１に取付けられ、ダンパ収容部１ｐを覆うと共に金属ダンパ９をポンプボディ１との間に保持するダンパカバー１４と、ダンパカバー１４に固定され、ダンパカバー１４と反対側から金属ダンパ９を保持する保持部材９ａと、を備えている。保持部材９ａは金属ダンパ９とポンプボディ１との間に配置され、ポンプボディ１の側から金属ダンパ９を保持する。

燃料供給ポンプはポンプボディ１に設けられた取付けフランジ１ｅ（図２参照）を用い内燃機関の燃料供給ポンプ取付け部９０に密着し、複数のボルトで固定される。

図１に示すように、燃料供給ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間のシールのためにＯリング６１がポンプボディ１に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。

ポンプボディ１にはプランジャ２の往復運動をガイドし、ポンプボディ１と共に加圧室１１を形成するシリンダ６が取り付けられている。また燃料を加圧室１１に供給するための電磁吸入弁機構３００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２参照）が設けられている。

シリンダ６は、図１に示すように、その外周側においてポンプボディ１と圧入され、さらに固定部６ａにおいて、ボディを内周側へ変形させてシリンダ６を図中上方向へ押圧し、シリンダ６の上端面で加圧室１１にて加圧された燃料が低圧側に漏れないようシールしている。

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９３（カム機構）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９２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９２に圧着されている。
これによりカム９３の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に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がシリンダ６の図中下方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が摺動したとき、副室７ａの燃料をシールし内燃機関内部へ流入するのを防ぐ。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）がポンプボディ１の内部に流入するのを防止する。

燃料供給ポンプのポンプボディ１の側面部には吸入ジョイント５１が取り付けられている。吸入ジョイント５１は、車両の燃料タンク２０からの燃料を供給する低圧配管に接続されており、燃料はここから燃料供給ポンプ内部に供給される。吸入ジョイント５１内の吸入フィルタ５２（図３参照）は、燃料タンク２０から低圧燃料吸入口１０ａまでの間に存在する異物を燃料の流れによって燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。

低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、図１に示すように、金属ダンパ９、吸入通路１０ｄ（低圧燃料流路）を介して電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに至る。図４に基づいて電磁吸入弁機構３００について詳細に説明する。コイル部は、第１ヨーク４２、電磁コイル４３、第２ヨーク４４、ボビン４５、端子４６、コネクタ４７から成る。ボビン４５に銅線が複数回巻かれたコイル４３が、第１ヨーク４２と第２ヨーク４４により取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子４６のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子４６も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。

コイル部は第１ヨーク４２の中心部の穴部が、アウターコア３８に圧入され固定される。その時、第２ヨーク４４の内径側は、固定コア３９と接触もしくは僅かなクリアランス近接する構成となる。

第１ヨーク４２、第２ヨーク４４共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮し磁性ステンレス材料とし、ボビン４５、コネクタ４７は強度特性、耐熱特性を考慮し、高強度耐熱樹脂を用いる。コイルに４３は銅、端子４６には真鍮に金属めっきを施した物を使用する。

このように、アウターコア３８、第１ヨーク４２、第２ヨーク４４、固定コア３９、アンカー部３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア３９、アンカー部３６間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アウターコア３８において、固定コア３９とアンカー部３６とがお互い磁気吸引力を発生させる軸方向部位を極力薄肉にすることで、磁束のほぼ全てが固定コア３９とアンカー部３６の間を通過するため、効率良く磁気吸引力を得ることができる。
ソレノイド機構部は、可動部であるロッド３５、アンカー部３６、固定部であるロッドガイド３７、アウターコア３８、固定コア３９、そして、ロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１からなる。

可動部であるロッド３５とアンカー部３６は、別部材に構成している。ロッド３５はロッドガイド３７の内周側で軸方向に摺動自在に保持され、アンカー部３６の内周側は、ロッド３５の外周側で摺動自在に保持される。すなわち、ロッド３５及びアンカー部３６共に幾何学的に規制される範囲で軸方向に摺動可能に構成されている。

アンカー部３６は燃料中で軸方向に自在に滑らかに動くために、部品軸方向に貫通する貫通穴３６ａを１つ以上有し、アンカー部前後の圧力差による動きの制限を極力排除している。

ロッドガイド３７は、径方向には、燃料供給ポンプ本体１の吸入弁が挿入される穴の内周側に挿入され、軸方向には、吸入弁シートの一端部に突き当てられ、燃料供給ポンプ本体１に溶接固定されるアウターコア３８と燃料供給ポンプ本体１との間に挟み込まれる形で配置される構成としている。ロッドガイド３７にもアンカー部３６と同様に軸方向に貫通する貫通穴３７ａが設けられ、アンカー部が自在に滑らかに動くことができる様、アンカー部側の燃料室の圧力がアンカー部の動きを妨げない様に構成している。

アウターコア３８は、燃料供給ポンプ本体と溶接される部位との反対側の形状を薄肉円筒形状としており、その内周側に固定コア３９が挿入される形で溶接固定される。固定コア３９の内周側にはロッド付勢ばね４０が、細径部をガイドに配置され、ロッド３５が吸入弁３０と接触し、前記吸入弁が吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち吸入弁の開弁方向に付勢力を与える。

アンカー部付勢ばね４１は、ロッドガイド３７の中心側に設けた円筒径の中央軸受部３７ｂに方端を挿入し同軸を保ちながら、アンカー部３６にロッドつば部３５ａ方向に付勢力を与える配置としている。アンカー部３６の移動量３６ｅは吸入弁３０の移動量３０ｅよりも大きく設定される。確実に吸入弁３０が閉弁するためである。

ロッド３５とロッドガイド３７にはお互い摺動するため、またロッド３５は吸入弁３０と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用する。アンカー部３６と固定コア３９は磁気回路を形成するため磁性ステンレスを用い、ロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレスを用いる。

上記構成によれば、吸入弁部とソレノイド機構部には、３つのばねが有機的に配置されて構成されている。吸入弁部に構成される吸入弁付勢ばね３３と、ソレノイド機構部に構成されるロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１がこれに相当する。本実施例ではいずれのばねもコイルばねを使用しているが付勢力を得られる形態であればいかなるものでも構成可能である。

加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８は、図２に示すように、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のストローク（移動距離）を決める吐出弁ストッパ８ｄから構成される。吐出弁ストッパ８ｄとポンプボディ１は当接部８ｅで溶接により接合され燃料と外部を遮断している。

加圧室１１と吐出弁室１２ａ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、吐出弁室１２ａの燃料圧力よりも大きくなった時に初めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁する。そして、加圧室１１内の高圧の燃料は吐出弁室１２ａ、燃料吐出通路１２ｂ、燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと吐出される。

吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｄ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、吐出弁室１２ａ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ことを防止でき、燃料供給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、吐出弁ストッパ８ｄの外周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。

なお、加圧室１１は、ポンプボディ１（ポンプハウジング）、電磁吸入弁機構３００、プランジャ２、シリンダ６、吐出弁機構８にて構成される。
（燃料供給ポンプの動作）
カム９３の回転により、プランジャ２がカム９３の方向に移動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ポート３１ｂの圧力よりも低くなると、吸入弁３０は開口状態になる。図４に示すように、燃料は吸入弁３０の開口部３０ｅ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た後、プランジャ２が上昇運動に転じ圧縮行程に移る。ここで電磁コイル４３は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用しない。ロッド付勢ばね４０は、無通電状態において吸入弁３０を開弁維持するのに必要十分な付勢力を有するよう設定されている。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が、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３０の開口部３０ｅを通して吸入通路１０ｄへと戻されるので、加圧室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、ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁吸入弁機構３００に印加されると、電磁コイル４３には端子４６を介して電流が流れる。すると、磁気コア３９とアンカーとの間に磁気吸引力が作用し、これにより磁気付勢力がロッド付勢ばね４０の付勢力に打ち勝ってロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動する。よって、吸入弁付勢ばね３３による付勢力と燃料が吸入通路１０ｄに流れ込むことによる流体力により吸入弁３０が閉弁する。閉弁後、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し、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁機構８を介して高圧燃料の吐出が行われ、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からなる。そして、電磁吸入弁機構３００の電磁コイル４３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４３へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、通電するタイミングを遅くすれば圧縮行程中の、戻し行程の割合が大きく吐出行程の割合が小さい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル４３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。 以上のように電磁コイル４３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。

（金属ダンパの構成）
図１に示すように、低圧燃料室１０には燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が吸入配管２８（燃料配管）へ波及するのを低減させる金属ダンパ９が設置されている。一度、加圧室１１に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁３０（吸入弁体）を通して吸入通路１０ｄへと戻される場合、吸入通路１０ｄへ戻された燃料により低圧燃料室１０には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室１０に設けた金属ダンパ９は、波板状の２枚の円盤型金属板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イアフラムダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。

プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有し、プランジャ２の往復運動によって副室７ａの体積は増減する。副室７ａは燃料通路１０ｅ（図３参照）により低圧燃料室１０と連通している。プランジャ２の下降時は、副室７ａから低圧燃料室１０へ、上昇時は、低圧燃料室１０から副室７ａへと燃料の流れが発生する。

このことにより、ポンプの吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、燃料供給ポンプ内部で発生する圧力脈動を低減する機能を有している。

以下、本実施例のシリンダ構造について図６、７を用いて詳しく説明する。図６は、本実施例の燃料供給ポンプについて、プランジャ２の軸方向に切断して示す断面図である。
燃料供給ポンプは、加圧室１１がポンプボディ１を構成する部材に下方向から穴部１ａが形成されることによって形成されている。シリンダ６の接触端面６ａは穴部１ａを形成するポンプボディ１の上端部１ｂに接触する。プランジャ２が下死点にいる状態においても、プランジャ２の先端部はシリンダ６の接触端面６ａよりも加圧室１１の側（図６の上側）に突出するように構成される。
シリンダ６とポンプボディ１との接触面（圧着部）及びクリアランス構成について説明する。シリンダ６のポンプボディ１との固定部としてシリンダ６の凸部である圧入部６ｂが存在する。そして、ポンプボディ１と圧入部６ｂを圧入により固定する。これにより簡単な作業で固定を行うことが可能である。なお圧入部６ｂではなくシリンダ２とポンプボディ１との固定方法はねじ接合による固定でも良い。また、圧入部６ｂよりも加圧室側に近い領域にはポンプボディ１との間にすきまが存在するクリアランス部６ｃを形成されている。
以上の通り、本実施例の高圧燃料ポンプは、加圧室１１が形成されるポンプボディ１とポンプボディ１に形成された穴部１ａに挿入されるシリンダ６とを備えている。シリンダ６は、加圧室１１と反対側で径方向外側の凸部６ｂが穴部１ａに圧入されている。なお、シリンダ６とポンプボディ１の穴部１ａとは、何れかに形成されたねじ山によりねじ接合される、またはシリンダ６の加圧室１１と反対側がかしめられることでポンプボディ１の穴部１ａに対してかしめ接合されても良い。
そして、シリンダ６は接合部（凸部６ｂ）から上端部に至る領域６ｃの全てにおいてポンプボディ１の穴部１ａとの間に径方向におけるクリアランスが形成されている。
この構成による効果を以下に説明する。加圧室１１で燃料は高圧に高められ、これに伴い燃料温度も同様に上昇する。この燃料温度の上昇に伴いシリンダ６は熱膨張する。特に近年では３５ＭＰａ以上などの高圧燃料を吐出することが求められているため、燃料温度の上昇分が大きくなっている。このとき、シリンダ６がその上部において、ポンプボディ１の穴部１ａと接触している構成であると、上記した熱膨張によりシリンダ６の上部が変形し、シリンダ６の外周面はポンプボディ１と、またシリンダ６の内周面はプランジャ２と接触することになる。そして、この変形量が大きいと、シリンダ６の外周面がポンプボディ１に、またシリンダ６の内周面がプランジャ２に押し付けられるように作用することになるため、結果として、プランジャ２が摺動しなくなってしまう、いわゆる固着現象が生じるという課題があることを本発明者らは見出した。
そこで本実施例では上記した構成を採用することにより、熱膨張によりシリンダ６の上部が変形したとしても、クリアランス部６ｃがある分、シリンダ６の外周面がポンプボディ１に押し付けられることを抑制することができる。したがって、シリンダ６の内周面がプランジャ２に押し付けられることを抑制できるので、燃料供給ポンプの高圧化に伴い生じ得るプランジャ２の固着現象を回避することが可能となる。また、シリンダ６とプランジャ２のギャップは高圧燃料ポンプの流量に影響するため、ギャップを小さくすることにより、高流量化にも対応が可能となる。
またシリンダ６の固定方法として、シリンダ６はその外径部（外周部）６ｂがポンプボディ１に圧入され、さらにシリンダ６の反加圧室側の端面６ｅが、ポンプボディ１のかしめ部１ｃの塑性加工により、ポンプボディ１に結合される場合がある。この場合、シリンダ６をポンプボディ１の接触面（かしめ部１ｃ）に面圧着させ、軸方向上側に向かって圧縮力が付加されるようにしてシリンダ６がポンプボディ１に固定される。すなわち、ポンプボディ１の穴部１ａの下端に径方向内側へのかしめ部１ｃが形成され、かしめ部１ｃの上面がシリンダ６の大径部の下面（端面６ｅ）と接触することで、シリンダ６の下方向への動きが規制される。

ポンプボディ１のかしめ部１ｃによりシリンダ６をポンプボディ１に結合する構造により、部品点数を減らし、簡単な加工（作業）で、シリンダ６をポンプボディ１に組み付けることができる。シリンダ６の段差面６ｅをポンプボディ１に面圧着する構造としては、かしめ部１ｃ以外の構成を採用してもよい。

シリンダ６に作用する軸方向の面圧により、吸入通路１０ｂと加圧室１１との圧力差を保持する。具体的には吸入通路１０ｂの圧力はフィードポンプ２１により供給される低圧側の燃料圧力であり、およそ０．４ＭＰａ程度である。一方、加圧室１１に生じる圧力は燃料供給ポンプで加圧された高圧側の燃料圧力で、瞬間的な圧力はおよそ３０〜５０ＭＰａ程度になる。

この加圧された燃料は、加圧室１１からポンプボディ１の側面に明けられた連通穴１１ａ、吐出弁機構８、さらに燃料吐出口１２を通り、コモンレール２３に供給される。プランジャ２の上昇行程の際（図６において上方向にプランジャが変位するとき）、燃料は加圧室１１で加圧され、その加圧力はシリンダ６とポンプボディ１との接触端面６ａに作用する。このとき加圧力は、シリンダ６がポンプボディ１から離脱する方向（図６の下方向）に作用する。かしめ部１ｃにより与圧される接触面圧は、加圧室１１の加圧燃料がシールホルダ７とシリンダ６の下端部で形成される空間（副室７ａ）に漏れないように、かつ、シリンダ１が離脱することの無いように設計される。
プランジャ２には径方向内側に凹むようにプランジャ溝（凹み部２ｃ）が形成される。プランジャ溝（凹み部２ｃ）はプランジャ２の外周部に環状に形成される。以下にプランジャ溝（凹み部２ｃ）とシリンダ６の位置関係を説明する。プランジャ２が上昇工程に入る前、すなわちプランジャ２が加圧室１１から最も離れた下死点側であるとき、プランジャ溝（凹み部２ｃ）はシリンダ６の圧入部６ｂの径方向の内側に存在する。つまり、プランジャ２が最も加圧室１１と離れた位置にいる状態において、シリンダ６の凸部６ｂと軸方向において対応する位置に径方向内側に凹むプランジャ溝（凹み部２ｃ）が形成される。
このプランジャ溝（凹み部２ｃ）が形成されることにより、プランジャ２とシリンダ６との潤滑が良くなる効果がある。また、プランジャ溝（凹み部２ｃ）はプランジャ２の外径部の全周において形成されることが望ましい。
シリンダ６の凸部である圧入部６ｂの径方向内側面とクリアランス部６ｃの径方向内側面はともにプランジャ２の外周部が摺動するガイド部として機能する。本実施例のプランジャは、圧入部６ｂ（凸部）の軸方向下側にさらにガイド部６ｄを有する。ガイド部６ｄの径方向厚みは圧入部６ｄの径方向厚みに比べて小さくなるように構成される。圧入部６ｂの径方向内側面、クリアランス部６ｃの径方向内側面に加えて、ガイド部６ｄを有することにより、プランジャ２の傾きを抑制することができる。よって、シリンダ６との固着を抑制することができ、プランジャシール１３、及びプランジャシール１３が組み込まれているシールホルダ７に加わるサイドフォースを低減することが可能である。
なお、本実施例において、プランジャ２のプランジャ溝２ｃやシリンダ６のガイド部６ｄは必須の構成ではなく、これらがなくても本発明の効果を得ることが可能である。なお、本発明者らの鋭意検討により、上記したクリアランス（クリアランス部６ｃ）は０．０２５ｍｍ以上となるように形成されることが望ましいことが分かった。またシリンダ６は一様の径方向厚みの大径部（クリアランス部６ｃ）を有し、凸部（圧入部６ｂ）は大径部（クリアランス部６ｃ）の下部において大径部（クリアランス部６ｃ）の最外径部からさらに０．０１６５ｍｍ以上、径方向外側に凸になるように形成されることが望ましい。
またシリンダ６は一様の径方向厚みの大径部（クリアランス部６ｃ）を有し、大径部（クリアランス部６ｃ）の軸方向長さに対し、凸部（圧入部６ｂ）の軸方向長さが０．３４〜０．４１倍となるように形成されることが望ましい。シリンダ６は一様の径方向厚みの大径部（クリアランス部６ｃ）と、大径部（クリアランス部６ｃ）よりも径方向厚みの小さい小径部（ガイド部６ｄ）とを有し、大径部（クリアランス部６ｃ）の軸方向長さに対し、小径部（ガイド部６ｄ）の軸方向長さが０．９４〜１．０１倍となるように形成されることが望ましい。シリンダ６は一様の径方向厚みの大径部（クリアランス部６ｃ）と、大径部（クリアランス部６ｃ）よりも径方向厚みの小さい小径部（ガイド部６ｄ）とを有し、大径部（クリアランス部６ｃ）の径方向厚みに対し、小径部（ガイド部６ｄ）の径方向厚みが０．３４〜０．４０倍となるように形成されることが望ましい。なお、図６、７に示すように、凸部（圧入部６ｂ）はシリンダ６がポンプボディ１の穴部１ａと対向する軸方向の領域において、中央位置よりも下側に配置されることが望ましい。以上の構成を備えたことにより、プランジャ２の固着防止を図ることが可能である。

３５ＭＰａ以上の高圧化に伴う燃料の高温化によって、シリンダ６とプランジャ２が固着しない構造にすることは、信頼性の高い、また大流量化を達成する高圧燃料ポンプを提供するために重要な要素である。本実施例においては、上記のようにシリンダ６のクリアランス部６ｃを有することで、シリンダ６の内径側に変形することを抑制し、プランジャ２との固着を防止する。その結果、シリンダ６とプランジャ２との間のギャップを狭くすることができるため、高圧燃料ポンプの高圧化及び大流量化を達成できる。

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、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…ポンプボディ、２…プランジャ、２ｃ…プランジャ溝、６…シリンダ、６ｂ…圧入部、６ｃ…クリアランス部、６ｄ…ガイド部、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. 加圧室が形成されるポンプボディとポンプボディに形成された穴部に挿入されるシリンダとを備えた高圧燃料ポンプにおいて、
   前記シリンダは、前記加圧室の側とは反対側に径方向外側の凸部が設けられ、前記凸部が前記穴部に圧入され、
   前記シリンダは、前記凸部の上端部から前記シリンダの上端部に至る領域の全てにおいて、前記ポンプボディの前記穴部との間に径方向におけるクリアランスが形成された高圧燃料ポンプ。
2. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記クリアランスは０．０２５ｍｍ以上となるように形成された高圧燃料ポンプ。
3. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部を有し、前記凸部は前記大径部の下部において前記大径部の最外径部からさらに０．０１６５ｍｍ以上、径方向外側に凸になるように形成された高圧燃料ポンプ。
4. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記シリンダの内径側で摺動するプランジャを備え、
   前記プランジャが最も前記加圧室と離れた位置にいる状態において、前記シリンダの前記凸部と軸方向において対応する位置に径方向内側に凹む凹み部が形成された高圧燃料ポンプ。
5. 請求項４に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記凹み部は前記プランジャの外径部の全周において形成された高圧燃料ポンプ。
6. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記ポンプボディの前記穴部の下端に径方向内側へのかしめ部が形成され、前記かしめ部の上面が前記シリンダの大径部の下面と接触することで、前記シリンダの下方向への動きが規制された高圧燃料ポンプ。
7. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部を有し、前記大径部の軸方向長さに対し、前記凸部の軸方向長さが０．３４〜０．４１倍となるように形成された高圧燃料ポンプ。
8. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部と、前記大径部よりも径方向厚みの小さい小径部とを有し、前記大径部の軸方向長さに対し、前記小径部の軸方向長さが０．９４〜１．０１倍となるように形成された高圧燃料ポンプ。
9. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
   前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部と、前記大径部よりも径方向厚みの小さい小径部とを有し、前記大径部の径方向厚みに対し、前記小径部の径方向厚みが０．３４〜０．４０倍となるように形成された高圧燃料ポンプ。
10. 請求項１に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記凸部は前記シリンダが前記ポンプボディの前記穴部と対向する軸方向の領域において、中央位置よりも下側に配置された高圧燃料ポンプ。

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