JP7421646B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、自動車の内燃機関用の燃料ポンプに関する。

自動車等のエンジン（内燃機関）の燃焼室へ燃料を直接噴射する直接噴射型エンジンにおいては、燃料を高圧に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従来技術としては、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載された高圧燃料ポンプは、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ている。シリンダは、加圧室と反対側で径方向外側の凸部が穴部に圧入され、ねじ山により穴部とねじ接合される。または、シリンダは、加圧室と反対側がかしめられることで穴部に対してかしめ接合される。そして、シリンダは、接合部から上端部に至る領域の全てにおいてポンプボディの穴部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。

国際公開第２０１８／１８６２１９号

しかし、特許文献１に記載された高圧燃料ポンプでは、燃料を加圧することにより加圧室内の燃料の温度が上昇し、その熱がポンプボディにおけるシリンダの圧入部近傍まで伝わる。そして、ポンプボディにおけるシリンダの圧入部近傍が熱により変形することにより、シリンダが内側に変形する。その結果、プランジャが圧迫され、固着してしまう。

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、プランジャの固着を抑制することができる燃料ポンプを提供することにある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の燃料ポンプは、往復運動するプランジャと、プランジャの往復運動をガイドするガイド孔が軸方向に延びるシリンダと、シリンダを保持するポンプボディとを備える。ポンプボディは、シリンダが挿入されるシリンダ挿入孔と、シリンダ挿入孔に連通し、プランジャの往復運動により容積が増減する加圧室とを有する。シリンダは、シリンダ挿入孔の内周面に接触する圧入部と、ガイド孔の内周面において圧入部に対応する位置に形成された溝とを有する。シリンダの軸方向における溝の長さは、シリンダの軸方向における圧入部の長さよりも長い。シリンダの軸方向において、溝の中央部は、圧入部の中央部と一致している。プランジャは、溝を越えてガイド孔の内周面を摺動する。

上記構成の燃料ポンプによれば、プランジャの固着を抑制することができる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの縦断面図（その１）である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの上方から見た水平方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの縦断面図（その２）である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプのシリンダ近傍の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプのシリンダを拡大した縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプのシリンダを斜め上から見た断面図である。

１.高圧燃料ポンプの一実施形態
以下、本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプについて説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

［燃料供給システム］
まず、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムについて、図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。

図１に示すように、燃料供給システム２００は、高圧燃料ポンプ１００と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０１と、燃料タンク１０３と、コモンレール１０６と、複数のインジェクタ１０７とを備えている。高圧燃料ポンプ１００の部品は、ポンプボディ１に一体に組み込まれている。

燃料タンク１０３の燃料は、ＥＣＵ１０１からの信号に基づいて駆動するフィードポンプ１０２によって汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、不図示のプレッシャレギュレータにより適切な圧力に加圧され、低圧配管１０４を通して高圧燃料ポンプ１００の低圧燃料吸入口５１に送られる。

高圧燃料ポンプ１００は、燃料タンク１０３から供給された燃料を加圧して、コモンレール１０６に圧送する。コモンレール１０６には、複数のインジェクタ１０７と、燃料圧力センサ１０５が装着されている。複数のインジェクタ１０７は、気筒（燃焼室）数にあわせて装着されており、ＥＣＵ１０１から出力される駆動電流に従って燃料を噴射する。本実施形態の燃料供給システム２００は、インジェクタ１０７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である。

燃料圧力センサ１０５は、検出した圧力データをＥＣＵ１０１に出力する。ＥＣＵ１０１は、各種センサから得られるエンジン状態量（例えばクランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等）に基づいて適切な噴射燃料量（目標噴射燃料長）や適切な燃料圧力（目標燃料圧力）等を演算する。

また、ＥＣＵ１０１は、燃料圧力（目標燃料圧力）等の演算結果に基づいて、高圧燃料ポンプ１００や複数のインジェクタ１０７の駆動を制御する。すなわち、ＥＣＵ１０１は、高圧燃料ポンプ１００を制御するポンプ制御部と、インジェクタ１０７を制御するインジェクタ制御部を有する。

高圧燃料ポンプ１００は、圧力脈動低減機構である金属ダンパ９と、容量可変機構である電磁吸入弁機構３と、リリーフ弁機構４と、吐出弁機構８とを有している。低圧燃料吸入口５１から流入した燃料は、金属ダンパ９、吸入通路１０ｂを介して電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１ｂに到達する。

電磁吸入弁機構３に流入した燃料は、吸入弁３２を通過し、ポンプボディ１に形成された吸入通路１ａを流れた後に加圧室１１に流入する。ポンプボディ１は、プランジャ２を摺動可能に保持する。プランジャ２は、エンジンのカム９１（図２参照）により動力が伝えられて往復運動する。プランジャ２の一端部は、加圧室１１に挿入されており、加圧室１１の容積を増減させる。

加圧室１１では、プランジャ２の下降行程において電磁吸入弁機構３から燃料が吸入され、プランジャ２の上昇行程において燃料が加圧される。加圧室１１の燃料圧力が設定値を超えると、吐出弁機構８が開弁し、吐出通路１ｆを経てコモンレール１０６へ高圧燃料が圧送される。高圧燃料ポンプ１００による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構３の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構３の開閉は、ＥＣＵ１０１によって制御される。

インジェクタ１０７の故障等によりコモンレール１０６等に異常高圧が発生した場合に、コモンレール１０６に連通する燃料吐出口１２ａ（図２参照）と加圧室１１との差圧がリリーフ弁機構４の開弁圧力（所定値）以上になると、リリーフ弁機構４が開弁する。これにより、異常高圧となった燃料は、リリーフ弁機構４内を通って加圧室１１へと戻される。その結果、コモンレール１０６等の配管が保護される。

［高圧燃料ポンプ］
次に、高圧燃料ポンプ１００の構成について、図２～図４を用いて説明する。
図２は、高圧燃料ポンプ１００の水平方向に直交する断面で見た縦断面図（その１）である。図３は、高圧燃料ポンプ１００の垂直方向に直交する断面で見た水平方向断面図である。図４は、高圧燃料ポンプ１００の水平方向に直交する断面で見た縦断面図（その２）である。

図２及び図３に示すように、高圧燃料ポンプ１００のポンプボディ１には、上述した吸入通路１ａと、取付けフランジ１ｂ（図３参照）が設けられている。この取付けフランジ１ｂは、エンジン（内燃機関）の燃料ポンプ取付け部９０に密着し、図示しない複数のボルト（ねじ）で固定されている。すなわち、高圧燃料ポンプ１００は、取付けフランジ１ｂによって燃料ポンプ取付け部９０に固定されている。

図２に示すように、燃料ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間には、シート部材の一具体例を示すＯリング９３が介在されている。このＯリング９３は、エンジンオイルが燃料ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間を通ってエンジン（内燃機関）の外部に漏れることを防止している。

また、高圧燃料ポンプ１００のポンプボディ１には、プランジャ２の往復運動をガイドするシリンダ６が取り付けられている。シリンダ６は、筒状に形成されており、その外周側においてポンプボディ１に圧入されている。ポンプボディ１及びシリンダ６は、電磁吸入弁機構３、プランジャ２、吐出弁機構８（図４参照）と共に加圧室１１を形成している。

ポンプボディ１には、シリンダ６の軸方向の中央部に係合する固定部１ｃが設けられている。固定部１ｃは、塑性変形可能に形成されている。そして、固定部１ｃは、シリンダ６を上方（図２中の上方）へ押圧している。シリンダ６の上端面（一端面）は、ポンプボディ１に当接する。その結果、加圧室１１にて加圧された燃料は、シリンダ６の上端面とポンプボディ１との間から漏れない。

プランジャ２の下端には、タペット９２が設けられている。タペット９２は、エンジンのカムシャフトに取り付けられたカム９１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。プランジャ２は、リテーナ１５を介してばね１６によりカム９１側に付勢されており、タペット９２に圧着されている。プランジャ２は、タペット９２と一緒に往復動し、加圧室１１の容積を変化させる。

また、シリンダ６とリテーナ１５との間には、シールホルダ１７が配置されている。シールホルダ１７は、プランジャ２が挿入される筒状に形成されている。シールホルダ１７のシリンダ６側である上端部には、副室１７ａが形成されている。一方、シールホルダ１７のリテーナ１５側である下端部は、プランジャシール１８を保持している。

プランジャシール１８は、プランジャ２の外周に摺動可能に接触している。プランジャシール１８は、プランジャ２が往復動したとき、副室１７ａの燃料をシールし、副室１７ａの燃料がエンジン内部へ流入しないようにしている。また、プランジャシール１８は、エンジン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の内部に流入することを防止している。

図２において、プランジャ２は、上下方向に往復動する。プランジャ２が下降すると、加圧室１１の容積が拡大し、プランジャ２が上昇すると、加圧室１１の容積が減少する。すなわち、プランジャ２は、加圧室１１の容積を拡大及び縮小させる方向に往復動するように配置されている。

プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有している。プランジャ２が往復動すると、大径部２ａ及び小径部２ｂは、副室１７ａに位置する。したがって、副室１７ａの体積は、プランジャ２の往復動によって増減する。

副室１７ａは、燃料通路１０ｃ（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１７ａから低圧燃料室１０へ燃料の流れが発生し、プランジャ２の上昇時は、低圧燃料室１０から副室１７ａへ燃料の流れが発生する。これにより、高圧燃料ポンプ１００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、高圧燃料ポンプ１００内部で発生する圧力脈動を低減することができる。

また、ポンプボディ１には、加圧室１１に連通するリリーフ弁機構４が設けられている。リリーフ弁機構４は、リリーフばね４１と、リリーフ弁ホルダ４２と、リリーフ弁４３と、シート部材４４及びばね支持部材４５を有している。

シート部材４４は、リリーフばね４１を内包しリリーフ弁室を形成する。リリーフばね４１は、一端部がばね支持部材４５に当接し、他端部がリリーフ弁ホルダ４２に当接している。リリーフ弁ホルダ４２は、リリーフ弁４３に係合している。リリーフ弁４３には、リリーフばね４１の付勢力がリリーフ弁ホルダ４２を介して作用する。

リリーフ弁４３は、リリーフばね４１の付勢力により押圧され、シート部材４４の燃料通路を塞いでいる。シート部材４４の燃料通路は、吐出通路１ｆ（図３参照）に連通している。加圧室１１（上流側）とシート部材４４（下流側）との間における燃料の移動は、リリーフ弁４３がシート部材４４に接触（密着）することにより遮断されている。

コモンレール１０６やその先の部材内の圧力が高くなると、シート部材４４側の燃料がリリーフ弁４３を押圧して、リリーフばね４１の付勢力に抗してリリーフ弁４３を移動させる。その結果、リリーフ弁４３が開弁し、吐出通路１ｆ内の燃料が、シート部材４４の燃料通路を通って加圧室１１に戻る。したがって、リリーフ弁４３を開弁させる圧力は、リリーフばね４１の付勢力によって決定される。

なお、本実施形態のリリーフ弁機構４は、加圧室１１に連通しているが、これに限定されるものではなく、例えば、低圧通路（低圧燃料吸入口５１や吸入通路１０ｂ等）に連通するようにしてもよい。

図３及び図４に示すように、ポンプボディ１の側面部には、吸入ジョイント５が取り付けられている。吸入ジョイント５は、燃料タンク１０３から供給された燃料を通す低圧配管１０４（図１参照）に接続されている。燃料タンク１０３の燃料は、吸入ジョイント５から高圧燃料ポンプ１００の内部に供給される。

吸入ジョイント５は、低圧配管１０４に接続された低圧燃料吸入口５１と、低圧燃料吸入口５１に連通する吸入流路５２とを有している。吸入流路５２を通過した燃料は、低圧燃料室１０に設けた金属ダンパ９及び吸入通路１０ｂ（図２参照）を介して電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１ｂ（図２参照）に到達する。図４に示すように、吸入流路５２に連通する燃料通路内には、吸入フィルタ５３が配置されている。吸入フィルタ５３は、燃料に存在する異物を除去し、高圧燃料ポンプ１００内に異物が進入することを防ぐ。

図２及び図４に示すように、高圧燃料ポンプ１００のポンプボディ１には、低圧燃料室（ダンパ室）１０が設けられている。この低圧燃料室１０は、ダンパーカバー１４によって覆われている。ダンパーカバー１４は、例えば、一方側が閉塞された筒状（カップ状）に形成されている。

図２に示すように、低圧燃料室１０は、低圧燃料流路１０ａと、吸入通路１０ｂを有している。吸入通路１０ｂは、電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１ｂに連通している。低圧燃料流路１０ａを通った燃料は、吸入通路１０ｂを介して電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１ｂに到達する。

低圧燃料流路１０ａには、金属ダンパ９と、金属ダンパ９を保持する第１保持部材１９及び第２保持部材２０が設けられている。加圧室１１に流入した燃料が再び開弁状態の電磁吸入弁機構３を通って吸入通路１０ｂ（図２参照）へと戻されると、低圧燃料室１０に圧力脈動が発生する。金属ダンパ９は、高圧燃料ポンプ１００内で発生した圧力脈動が低圧配管１０４へ波及することを低減する。

図３に示すように、電磁吸入弁機構３は、ポンプボディ１に形成された横穴に挿入されている。電磁吸入弁機構３は、ポンプボディ１に形成された横穴に圧入された吸入弁シート３１と、吸入弁３２と、ロッド３３と、ロッド付勢ばね３４と、電磁コイル（ソレノイド）３５と、アンカー３６とを有している。

吸入弁シート３１は、筒状に形成されており、内周部に着座部３１ａが設けられている。また、吸入弁シート３１には、外周部から内周部に到達する吸入ポート３１ｂ（図２参照）が形成されている。この吸入ポート３１ｂは、上述した低圧燃料室１０における吸入通路１０ｂに連通している。

ポンプボディ１に形成された横穴には、吸入弁シート３１の着座部３１ａに対向するストッパ３７が配置されている。そして、吸入弁３２は、ストッパ３７と着座部３１ａとの間に配置されている。また、ストッパ３７と吸入弁３２との間には、弁付勢ばね３８が介在されている。弁付勢ばね３８は、吸入弁３２を着座部３１ａ側に付勢する。

吸入弁３２は、着座部３１ａに当接することにより、吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を閉鎖する。これにより、電磁吸入弁機構３は、閉弁状態になる。一方、吸入弁３２は、ストッパ３７に当接することにより、吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を開放する。これにより、電磁吸入弁機構３は、開弁状態になる。

ロッド３３は、吸入弁シート３１を貫通している。ロッド３３の一端は、吸入弁３２に当接している。ロッド付勢ばね３４は、ロッド３３を介して吸入弁３２をストッパ３７側である開弁方向に付勢する。ロッド付勢ばね３４の一端は、ロッド３３の他端に係合している。ロッド付勢ばね３４の他端は、ロッド付勢ばね３４を囲うように配置された磁性コア３９に係合している。

アンカー３６は、磁性コア３９の端面に対向している。このアンカー３６は、ロッド３３の外周部に設けられたフランジに係合している。また、アンカー３６の磁性コア３９と反対側には、アンカー付勢ばね４０の一端が当接している。アンカー付勢ばね４０の他端は、吸入弁シート３１に当接している。アンカー付勢ばね４０は、アンカー３６をロッド３３のフランジ側に付勢している。アンカー３６の移動量は、吸入弁３２の移動量よりも大きく設定される。これにより、吸入弁３２を着座部３１ａに確実に当接（着座）させることができ、電磁吸入弁機構３を確実に閉弁状態にすることができる。

電磁コイル３５は、磁性コア３９の周りを一周するように配置されている。この電磁コイル３５には、端子部材３０（図２参照）が電気的に接続されており、端子部材３０を介して電流が流れる。電磁コイル３５に電流が流れていない無通電状態において、ロッド３３がロッド付勢ばね３４による付勢力によって開弁方向に付勢され、吸入弁３２を開弁方向に押圧している。その結果、吸入弁３２が着座部３１ａから離れてストッパ３７に当接し、電磁吸入弁機構３が開弁状態になっている。すなわち、電磁吸入弁機構３は、無通電状態において開弁するノーマルオープン式となっている。

電磁吸入弁機構３の開弁状態において、吸入ポート３１ｂの燃料は、吸入弁３２と着座部３１ａとの間を通り、ストッパ３７の複数の燃料通過孔（不図示）及び吸入通路１ａを通って加圧室１１に流入する。電磁吸入弁機構３の開弁状態では、吸入弁３２は、ストッパ３７と接触するため、吸入弁３２の開弁方向の位置が規制される。そして、電磁吸入弁機構３の開弁状態において、吸入弁３２と着座部３１ａの間に存在する隙間は、吸入弁３２の可動範囲であり、これが開弁ストロークとなる。

電磁コイル３５に電流が流れると、アンカー３６と磁性コア３９のそれぞれの磁気吸引面において磁気吸引力が作用する。つまり、アンカー３６は、磁性コア３９に吸引される。その結果、アンカー３６は、ロッド付勢ばね３４の付勢力に抗して移動し、磁性コア３９に接触する。アンカー３６が磁性コア３９側である閉弁方向へ移動すると、アンカー３６が係合するロッド３３がアンカー３６と共に移動する。その結果、吸入弁３２は、開弁方向への付勢力から解放され、弁付勢ばね３８による付勢力により閉弁方向に移動する。そして、吸入弁３２が、吸入弁シート３１の着座部３１ａに接触すると、電磁吸入弁機構３が閉弁状態になる。

図３に示すように、吐出弁機構８は、加圧室１１の出口側に接続されている。この吐出弁機構８は、吐出弁シート部材８１と、吐出弁シート部材８１と接離する吐出弁８２を備える。また、吐出弁機構８は、吐出弁８２を吐出弁シート部材８１側へ付勢する吐出弁ばね８３と、吐出弁８２のストローク（移動距離）を決める吐出弁ストッパ８４と、吐出弁ストッパ８４の移動を係止するプラグ８５を備える。

吐出弁シート部材８１、吐出弁８２、吐出弁ばね８３、及び吐出弁ストッパ８４は、ポンプボディ１に形成された吐出弁室１ｄに収納されている。吐出弁室１ｄは、水平方向に延びる略円柱状の空間である。吐出弁室１ｄの一端は、燃料通路１ｅを介して加圧室１１に連通している。吐出弁室１ｄの他端は、ポンプボディ１の側面に開口している。吐出弁室１ｄの他端の開口は、プラグ８５によって封止されている。

また、ポンプボディ１には、吐出ジョイント１２が溶接部１２ｂにより接合されている。吐出ジョイント１２は、燃料吐出口１２ａを有している。燃料吐出口１２ａは、ポンプボディ１の内部において水平方向に延びる吐出通路１ｆを介して吐出弁室１ｄに連通している。また、吐出ジョイント１２の燃料吐出口１２ａは、コモンレール１０６に接続されている。

加圧室１１の燃料圧力が吐出弁室１ｄの燃料圧力より低い状態では、吐出弁８２に作用する差圧力及び吐出弁ばね８３による付勢力により、吐出弁８２が吐出弁シート部材８１に圧着されている。その結果、吐出弁機構８は閉弁状態となる。一方、加圧室１１の燃料圧力が、吐出弁室１ｄの燃料圧力よりも大きくなり、吐出弁８２に作用する差圧力が吐出弁ばね８３の付勢力よりも大きくなると、吐出弁８２が燃料に押されて吐出弁シート部材８１から離れる。その結果、吐出弁機構８は開弁状態となる。

吐出弁機構８が開閉弁動作をすると、吐出弁室１ｄに燃料が出し入れされる。そして、吐出弁室１ｄから出た燃料は、吐出弁機構８から吐出通路１ｆへ吐出される。その結果、加圧室１１内の高圧の燃料は、吐出弁室１ｄ、吐出通路１ｆ、吐出ジョイント１２の燃料吐出口１２ａを経てコモンレール１０６（図１参照）へと吐出される。以上のような構成により、吐出弁機構８は、燃料の流通方向を制限する逆止弁として機能する。

［燃料ポンプの動作］
次に、本実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００の動作について説明する。
図１に示すプランジャ２が下降した場合に、電磁吸入弁機構３が開弁していると、吸入通路１ａから加圧室１１に燃料が流入する。以下、プランジャ２が下降する行程を吸入行程と称する。一方、プランジャ２が上昇した場合に、電磁吸入弁機構３が閉弁していると、加圧室１１内の燃料は昇圧され、吐出弁機構８を通過してコモンレール１０６（図１参照）へ圧送される。以下、プランジャ２が上昇する工程を圧縮行程と称する。

上述したように、圧縮行程中に電磁吸入弁機構３が閉弁していれば、吸入行程中に加圧室１１に吸入された燃料が加圧され、コモンレール１０６側へ吐出される。一方、圧縮行程中に電磁吸入弁機構３が開弁していれば、加圧室１１内の燃料は吸入通路１ａ側へ押し戻され、コモンレール１０６側へ吐出されない。このように、高圧燃料ポンプ１００による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構３の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構３の開閉は、ＥＣＵ１０１によって制御される。

吸入行程では、加圧室１１の容積が増加し、加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この吸入行程において、加圧室１１の燃料圧力が吸入ポート３１ｂ（図２参照）の圧力よりも低くなり、両者の差圧による付勢力が弁付勢ばね３８による付勢力を超えると、吸入弁３２は着座部３１ａから離れ、電磁吸入弁機構３が開弁状態になる。その結果、燃料は、吸入弁３２と着座部３１ａとの間を通り、ストッパ３７に設けられた複数の孔を通って加圧室１１に流入する。

高圧燃料ポンプ１００は、吸入行程を終了した後に、圧縮行程に移る。このとき、電磁コイル３５は、無通電状態を維持したままであり、アンカー３６と磁性コア３９との間に磁気吸引力は作用していない。ロッド付勢ばね３４は、無通電状態において吸入弁３２を着座部３１ａから離れた開弁位置で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。

この状態において、プランジャ２が上昇運動をしても、ロッド３３が開弁位置に留まるため、ロッド３３により付勢された吸入弁３２も同様に開弁位置に留まる。したがって、加圧室１１の容積は、プランジャ２の上昇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、再び開弁状態の電磁吸入弁機構３を通して吸入通路１０ｂへ戻されることになり、加圧室１１内部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。

戻し工程において、ＥＣＵ１０１（図１参照）からの制御信号が電磁吸入弁機構３に印加されると、電磁コイル３５には、端子部材３０を介して電流が流れる。電磁コイル３５に電流が流れると、磁性コア３９とアンカー３６の磁気吸引面において磁気吸引力が作用し、アンカー３６が磁性コア３９に引き寄せられる。そして、磁気吸引力がロッド付勢ばね３４の付勢力よりも大きくなると、アンカー３６は、ロッド付勢ばね３４の付勢力に抗して磁性コア３９側へ移動し、アンカー３６と係合するロッド３３が吸入弁３２から離れる方向に移動する。その結果、弁付勢ばね３８による付勢力と燃料が吸入通路１０ｂに流れ込むことによる流体力により吸入弁３２が着座部３１ａに着座し、電磁吸入弁機構３が閉弁状態になる。

電磁吸入弁機構３が閉弁状態になった後、加圧室１１の燃料は、プランジャ２の上昇と共に昇圧され、燃料吐出口１２ａの圧力以上になると、吐出弁機構８を通過してコモンレール１０６（図１参照）へ吐出される。この行程を吐出行程と称する。すなわち、プランジャ２の下死点から上死点までの間の圧縮行程は、戻し行程と吐出行程からなる。そして、電磁吸入弁機構３の電磁コイル３５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３５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。その結果、吸入通路１０ｂ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３５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。その結果、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。このように、電磁コイル３５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エンジン（内燃機関）が必要とする量に制御することができる。

［シリンダ］
次に、シリンダ６について、図５～図８を参照して説明する。
図５は、高圧燃料ポンプ１００の分解斜視図である。図６は、高圧燃料ポンプ１００のシリンダ近傍の縦断面図である。図７は、高圧燃料ポンプ１００のシリンダを拡大した縦断面図である。図８は、高圧燃料ポンプ１００のシリンダを斜め上から見た断面図である。

図５に示すように、シリンダ６は、軸方向に延びるガイド孔６ａを有する円筒状に形成されている。シリンダ６は、大径部６１と、第１小径部６２と、第２小径部６３とを有している。大径部６１は、シリンダ６の中間部を形成する。第１小径部６２は、シリンダ６の上端部を形成し、第２小径部６３は、シリンダ６の下端部を形成する。

大径部６１は、軸方向の一端（上端）である端面６１ａと、軸方向の他端（下端）である端面６１ｂを有する。第１小径部６２は、大径部６１の端面６１ａに連続している。第１小径部６２は、大径部６１と反対側の一端に端面６２ａを有している。第１小径部６２は、大径部６１と共にポンプボディ１の内部に挿入される。第２小径部６３は、大径部６１の端面６１ｂに連続している。第２小径部６３は、ポンプボディ１の外側に配置される。

図６に示すように、ポンプボディ１には、シリンダ６が挿入されるシリンダ挿入孔１ｇが形成されている。シリンダ挿入孔１ｇは、略円柱状に形成されている。シリンダ挿入孔１ｇの加圧室１１側の端部は、段状に形成されている。これにより、ポンプボディ１の内側には、シリンダ挿入孔１ｇの底面部１ｈと、当接部１ｉが設けられている。

底面部１ｈの中央部には、加圧室１１を形成する加圧室形成孔１ｊが設けられている。加圧室形成孔１ｊは、円形に形成されている。加圧室形成孔１ｊの中心は、シリンダ挿入孔１ｇの軸心と一致している。底面部１ｈの外径は、当接部１ｉの外径よりも小さい。

シリンダ６における第１小径部６２の端面６２ａは、シリンダ挿入孔１ｇの底面部１ｈに所定の間隙をあけて対向している。なお、プランジャ２が下死点にいる状態において、プランジャ２の先端部（大径部２ａの端面）は、シリンダ６の端面６２ａよりも加圧室１１の側に突出する。

大径部６１の端面６１ａは、当接部１ｉに当接している。また、大径部６１の端面６１ｂは、ポンプボディ１の前述した固定部１ｃに当接している。端面６１ｂは、本発明に係る係合部に対応する。固定部１ｃは、カシメ加工されることにより塑性変形している。固定部１ｃは、大径部６１の端面６１ｂを押圧する。

次に、シリンダ６とポンプボディ１との圧入部と、シリンダ６とポンプボディ１とのクリアランスについて説明する。図７に示すように、シリンダ６における大径部６１は、圧入部６ｂを有している。圧入部６ｂは、大径部６１における第２小径部６３側の外周部に設けられている。すなわち、圧入部６ｂは、シリンダ６の軸方向における中間部よりも加圧室１１と反対側（下側）に位置している。

圧入部６ｂは、大径部６１（シリンダ６）の外周面において、周方向に連続する環状に形成されている。大径部６１の圧入部６ｂは、シリンダ挿入孔１ｇの内壁面に当接している。すなわち、大径部６１の圧入部６ｂは、シリンダ挿入孔１ｇに圧入されている。これにより、ポンプボディ１に対するシリンダ６の固定を容易に行うことができる。また、シリンダ６の軸心とシリンダ挿入孔１ｇの軸心とを容易に一致させることができる。

プランジャ２は、ポンプボディ１に移動可能に保持されている。そのため、シリンダ６の軸心とシリンダ挿入孔１ｇの軸心とを一致させることにより、シリンダ６の軸心とプランジャ２の軸心とを容易に一致させることができる。なお、圧入部６ｂを設けずに、シリンダ６をねじ接合によりポンプボディ１に固定してもよい。

また、シリンダ６において、圧入部６ｂよりも加圧室１１側には、ポンプボディ１との間に間隙を生じさせるクリアランス部６ｃが設けられている。クリアランス部６ｃは、大径部６１の圧入部６ｂよりも加圧室１１側の外周面と、第１小径部６２の外周面に設けられている。クリアランス部６ｃは、大径部６１及び第１小径部６２の外周面において、周方向に連続する環状に形成されている。

さらに、シリンダ６の内周面には、プランジャ２との間に間隙を生じさせる溝６ｄが設けられている。図７に示すように、溝６ｄは、圧入部６ｂに対応する位置に配置されている。すなわち、溝６ｄは、シリンダ６の径方向から見て、圧入部６ｂと重なる位置に配置されている。

図７及び図８に示すように、溝６ｄは、シリンダ６の内周面において周方向に連続する環状に形成されている。シリンダ６の軸方向における溝６ｄの長さは、シリンダ６の軸方向における圧入部６ｂの長さよりも長い。本実施形態おいて、シリンダ６の軸方向における溝６ｄの長さは、シリンダ６の軸方向における圧入部６ｂの長さの約３倍にしている。

また、シリンダ６の軸方向において、溝６ｄの中央部は、圧入部６ｂの中央部と一致している。また、溝６ｄは、シリンダ６の軸方向の中間部に位置している。そして、プランジャ２が下死点にいる状態において、プランジャ２の先端部（大径部２ａの端面）は、シリンダ６の端面６２ａよりも加圧室１１の側に突出する。

燃料は、加圧室１１において高圧に高められ、これに伴い燃料の温度が上昇する。そして、燃料の温度が上昇すると、シリンダ６が熱膨張する。特に、近年は、高圧燃料を吐出することが求められているため、燃料の温度の上昇分が大きくなっている。このとき、シリンダ６の外周面における上部（以下、上部外周面）がシリンダ挿入孔１ｇの内周面と接触していると、熱膨張によりシリンダ６の上部が変形した際に、シリンダ６の上部外周面がポンプボディ１に押し付けられる。また、シリンダ６の内周面において上部（以下、「上部内周面」とする。）は、プランジャ２に押し付けられる。その結果、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。

本実施形態では、シリンダ６にクリアランス部６ｃを設けたため、熱膨張によりシリンダ６の上部が変形しても、その変形をクリアランス部６ｃによって吸収することができる。その結果、シリンダ６の上部外周面がシリンダ挿入孔１ｇの内周面に押し付けられることを抑制することができる。なお、クリアランス部６ｃによって生じるシリンダ６とポンプボディ１との間隙の長さ（距離）は、シリンダ６の熱膨張率、及び、加圧室１１の燃料の温度等に応じて決定する。

また、シリンダ６の上部は、間隙（スペース）がある径方向の外側へ変形するため、シリンダ６の上部内周面が、径方向の内側へ変形することを抑制できる。これにより、シリンダ６の上部内周面が、プランジャ２の外周面に押し付けられないようにすることができる。その結果、プランジャ２の固着現象を回避することができる。

熱膨張によるシリンダ６の上部の変形を考慮して、シリンダ６とプランジャ２のギャップを大きくすると、シリンダ６とプランジャ２の間に浸入する燃料の量が増える。その結果、燃料ポンプの吐出流量が低減してしまう。しかし、本実施形態では、シリンダ６の上部が径方向の外側へ変形するため、シリンダ６とプランジャ２のギャップを小さくすることができる。その結果、高圧燃料ポンプ１００の高流量化を図ることができる。

一方、シリンダ６の圧入部６ｂは、ポンプボディ１に接触している。そのため、シリンダ６が熱膨張した場合に、シリンダ６の圧入部６ｂは、ポンプボディ１に押し付けられる。そのため、シリンダ６が熱膨張した場合は、圧入部６ｂにおける変形を、シリンダの径方向の外側で吸収することができない。したがって、シリンダ６の内周面において圧入部６ｂに対応する部分（以下、「圧入部内周面」とする。）が、径方向の内側へ変形することを抑制できない。なお、圧入部内周面は、シリンダ６の径方向において、少なくとも圧入部６ｂと重なる領域を含む。

本実施形態では、シリンダ６に溝６ｄを設けたため、シリンダ６の圧入部内周面が径方向の内側へ変形しても、その変形を溝６ｄによって吸収することができる。これにより、シリンダ６の圧入部内周面が、プランジャ２の外周面に押し付けられないようにすることができる。その結果、プランジャ２の固着現象を回避することができる。

なお、シリンダ６の内周面における熱膨張する領域は、シリンダ６の軸方向における圧入部６ｂの長さ、圧入部６ｂを設ける部分のシリンダ６の板厚、シリンダ６の材質等に応じて異なる。そのため、シリンダ６の軸方向における溝６ｄの長さは、シリンダ６の軸方向における圧入部６ｂの長さ、圧入部６ｂを設ける部分のシリンダ６の板厚、シリンダ６の材質等に応じて、適宜設定することが好ましい。

また、圧入部６ｂは、シリンダ６の軸方向における中間部よりも加圧室１１と反対側に位置している。言い換えれば、圧入部６ｂは、シリンダ６が挿入されるシリンダ挿入孔１ｇの開口部側に位置している。これにより、圧入部６ｂを加圧室１１から遠ざけることができ、加圧室１１内の燃料の温度が圧入部６ｂに伝達され難くすることができる。その結果、シリンダ６の圧入部内周面の熱膨張による変形量を抑制することができる。

また、本実施形態では、シリンダ６における大径部６１よりも加圧室１１側に第１小径部６２を設けた。これにより、プランジャ２の摺動距離を確保することができ、加圧室１１の燃料がプランジャ２の下部側へ流れることを抑制できる。また、第１小径部６２が大径部６１よりも小さいため、シリンダ６を配置するためのスペースを小さくすることができる。その結果、シリンダ６が他の部材（例えば、電磁吸入弁機構３や吐出弁機構８）と干渉することを回避し、且つ、ポンプボディ１の強度を確保することができる。

２.まとめ
以上説明したように、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）は、往復運動するプランジャ２（プランジャ）と、プランジャ２の往復運動をガイドするガイド孔６ａ（ガイド孔）が軸方向に延びるシリンダ６（シリンダ）と、シリンダ６を保持するポンプボディ１（ポンプボディ）を備える。ポンプボディ１は、シリンダ６が挿入されるシリンダ挿入孔１ｇ（シリンダ挿入孔）と、シリンダ挿入孔１ｇに連通し、プランジャ２の往復運動により容積が増減する加圧室１１とを有する。シリンダ６は、シリンダ挿入孔１ｇの内周面に圧入される圧入部６ｂ（圧入部）と、ガイド孔６ａの内周面において圧入部６ｂに対応する位置に形成された溝６ｄ（溝）とを有する。

これにより、シリンダ６の圧入部内周面が径方向の内側へ変形しても、その変形を溝６ｄによって吸収することができる。そして、シリンダ６の圧入部内周面が、プランジャ２の外周面に押し付けられないようにすることができる。その結果、プランジャ２の固着現象を回避することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）は、シリンダ６（シリンダ）の軸方向における溝６ｄ（溝）の長さが、シリンダ６の軸方向における圧入部６ｂ（圧入部）の長さよりも長い。これにより、シリンダ６の圧入部内周面が径方向の内側へ変形する領域が、シリンダ６の軸方向における圧入部６ｂの長さよりも長くなっても、その変形を溝６ｄによって吸収することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）は、シリンダ６（シリンダ）の軸方向において、溝６ｄ（溝）の中央部が、圧入部６ｂ（圧入部）の中央部と一致している。これにより、シリンダ６の圧入部６ｂから伝わる熱により膨張する部分に溝６ｄを設けることができる。その結果、シリンダ６の圧入部内周面が径方向の内側へ変形しても、その変形を溝６ｄによって吸収することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）における圧入部６ｂ（圧入部）は、シリンダ６（シリンダ）の軸方向の中間部よりも下側（加圧室１１と反対側）に設けられている。これにより、圧入部６ｂを加圧室１１から遠ざけることができ、加圧室１１内の燃料の温度が圧入部６ｂに伝達され難くすることができる。その結果、シリンダ６における圧入部内周面の熱膨張による変形量を抑制することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）における圧入部６ｂ（圧入部）は、シリンダ挿入孔１ｇ（シリンダ挿入孔）の開口側（加圧室１１と反対側）の内周面に圧入される。これにより、圧入部６ｂを加圧室１１から遠ざけることができ、加圧室１１内の燃料の温度が圧入部６ｂに伝達され難くすることができる。その結果、シリンダ６における圧入部内周面の熱膨張による変形量を抑制することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）におけるシリンダ６（シリンダ）は、ポンプボディ１（ポンプボディ）の内側に設けられた当接部１ｉ（当接部）に当接する端面６１ａ（端面）を有する大径部６１（大径部）と、大径部６１の端面に連続して加圧室１１（加圧室）側に延びる第１小径部６２（小径部）とを有する。これにより、プランジャ２（プランジャ）の摺動距離を確保することができ、加圧室１１の燃料がプランジャ２の下部側へ流れることを抑制できる。また、シリンダ６が他の部材と干渉することを回避し、且つ、ポンプボディ１の強度を確保することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）における圧入部６ｂ（圧入部）は、大径部６１（大径部）の外周面に形成されている。これにより、加圧室１１（加圧室）から離れた位置に圧入部６ｂを設けることができる。その結果、加圧室１１内の燃料の温度が圧入部６ｂに伝達され難くして、シリンダ６における圧入部内周面の熱膨張による変形量を抑制することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）におけるシリンダ６（シリンダ）は、圧入部６ｂ（圧入部）よりも加圧室１１（加圧室）と反対側に設けられた端面６１ｂ（係合部）を有する。ポンプボディ１（ポンプボディ）は、シリンダ挿入孔１ｇ（シリンダ挿入孔）の内周面から突出する固定部１ｃ（固定部）を有する。固定部１ｃは、シリンダ６の端面６１ｂを加圧室側へ押圧する。これにより、シリンダ６をポンプボディ１に確実に固定することができる。

また、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００（燃料ポンプ）における固定部１ｃ（固定部）は、可塑変形することでシリンダ６（シリンダ）の端面６１ｂ（係合部）を押圧する。これにより、シリンダ６をポンプボディ１に強固に固定することができる。その結果、加圧室１１内の燃料の高圧化を図ることができる。

以上、本発明の燃料ポンプの実施形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の燃料ポンプは、上述の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。また、上述した実施形態は、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、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００は、シリンダ６の軸方向における溝６ｄの長さが、シリンダ６の軸方向における圧入部６ｂの長さよりも長い。しかし、本発明に係る燃料ポンプとしては、シリンダの内周面において径方向の内側へ変形する部分に溝が設けられていればよい。したがって、シリンダの内周面において径方向の内側へ変形する部分が、シリンダ６の軸方向における圧入部の長さ以下であれば、溝の長さを圧入部の長さ以下に設定してもよい。

１…ポンプボディ、 １ａ…吸入通路、 １ｂ…フランジ、 １ｃ…固定部、 １ｄ…吐出弁室、 １ｅ…燃料通路、 １ｆ…吐出通路、 １ｇ…シリンダ挿入孔、 １ｈ…底面部、 １ｉ…当接部、 １ｊ…加圧室形成孔、 ２…プランジャ、 ３…電磁吸入弁機構、 ４…リリーフ弁機構、 ５…吸入ジョイント、 ６…シリンダ、 ６ａ…ガイド孔、 ６ｂ…圧入部、 ６ｃ…クリアランス部、 ６ｄ…溝、 ８…吐出弁機構、 ９…金属ダンパ、 １０…低圧燃料室、 １１…加圧室、 １２…吐出ジョイント、 ５１…低圧燃料吸入口、 ６１…大径部、 ６１ａ，６１ｂ…端面、 ６２…第１小径部、 ６２ａ…端面、 ６３…第２小径部、 １００…高圧燃料ポンプ、 １０１…ＥＣＵ、 １０２…フィードポンプ、 １０３…燃料タンク、 １０４…低圧配管、 １０５…燃料圧力センサ、 １０６…コモンレール、 １０７…インジェクタ、 ２００…燃料供給システム

Claims (7)

1. 往復運動するプランジャと、
   前記プランジャの往復運動をガイドするガイド孔が軸方向に延びるシリンダと、
   前記シリンダが挿入されるシリンダ挿入孔と、前記シリンダ挿入孔に連通し、前記プランジャの往復運動により容積が増減する加圧室とを有し、前記シリンダを保持するポンプボディと、を備え、
   前記シリンダは、前記シリンダ挿入孔の内周面に接触する圧入部と、前記ガイド孔の内周面において前記圧入部に対応する位置に形成された溝とを有し、
   前記シリンダの軸方向における前記溝の長さは、前記シリンダの軸方向における前記圧入部の長さよりも長く、
   前記シリンダの軸方向において、前記溝の中央部は、前記圧入部の中央部と一致しており、
   前記プランジャは、前記溝を越えて前記ガイド孔の内周面を摺動する
   燃料ポンプ。
2. 前記圧入部は、前記シリンダの軸方向の中間部よりも前記加圧室と反対側に設けられている
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記圧入部は、前記シリンダ挿入孔の開口側の内周面に圧入される
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
4. 前記シリンダは、前記ポンプボディの内側に設けられた当接部に当接する端面を有する大径部と、前記大径部の端面に連続して前記加圧室側に延びる小径部とを有する
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
5. 前記圧入部は、前記大径部の外周面に形成されている
   請求項４に記載の燃料ポンプ。
6. 前記シリンダは、前記圧入部よりも前記加圧室と反対側に設けられた係合部を有し、
   前記ポンプボディは、前記シリンダ挿入孔の内周面から突出する固定部を有し、
   前記固定部は、前記シリンダの前記係合部を前記加圧室側へ押圧する
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
7. 前記固定部は、可塑変形することで前記シリンダの前記係合部を押圧する
   請求項６に記載の燃料ポンプ。

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