JPWO2015098351A1 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

リリーフ弁機構の入口側と出口側との差圧により発生する力により、リリーフ弁機構が抜けることの無い高圧燃料供給ポンプを得る。本発明では上記高圧燃料供給ポンプを得るために、高圧燃料供給ポンプのリリーフ弁機構を吐出弁の下流側から吐出弁上流側に向け、リリーフ弁機構の出口側を吐出弁上流側からポンプハウジングに挿入し、圧入によって固定する。これにより、リリーフ弁機構の入口側圧力と出口側圧力の差圧により作用する力は、リリーフ弁機構を挿入する方向に働くため、リリーフ弁機構の抜けを防止することができる。

Description

本発明は、筒内（シリンダ）に直接燃料を噴射する高圧燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料供給システムに用いて好適な高圧燃料供給ポンプに関する。

特開２００４−１３８０６２号公報に記載されている従来の高圧燃料供給ポンプでは、吸入弁の流量制御機構や吐出弁の故障あるいは配管等の温度上昇に伴って燃料が熱膨張することにより高圧燃料容積室の圧力が異常高圧となった際、高圧燃料容積室の圧力を所定圧力以下に減圧し、高圧燃料噴射弁や配管等の故障を防止するリリーフ弁機構を備えている。

このリリーフ弁機構は、リリーフシートにボール弁がばねの付勢力で押し付けられており、吐出弁下流側から上流側への一方向のみに燃料が流れる構成になっている。また、ばねのセット荷重によって決定されるセット圧力をと出弁下流側の圧力が超えると、燃料が吐出弁上流側にリリーフされる。さらに、リリーフ弁機構は吐出弁上流側と吐出弁下流側を接続するリリーフ流路に固定されており、吐出弁の上流側から吐出弁下流側に向かい、挿入されている。

２００４−１３８０６２号公報

リリーフ弁機構には、リリーフ弁機構の入口（吐出弁下流）側圧力の圧力が高圧となり、出口（吐出弁上流）側圧力が低圧となることにより生じる差圧によって、リリーフ弁機構の出口（吐出弁上流）側、つまりリリーフ弁機構を挿入した方向とは逆方向に向かってリリーフ弁機構が押出される力が作用し、リリーフ弁機構が抜けてしまうという課題があった。

このため、リリーフ弁機構を固定している溶接部に負荷が加わることで、溶接部が破壊しリリーフ弁機構の抜けや燃料漏れを引き起こすという課題がある。

そこで、本発明の目的は、ユニット化されたリリーフ弁機構の信頼性を高めることを目的とする。

上記目的は、その一例として、ユニット化されたリリーフ弁機構挿入方向と規制を工夫することで解決できる。

本発明によれば、ユニット化されたリリーフ弁機構の信頼性を高めることができる。

本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例である。 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横断面図である。 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。 本発明が実施された第一実施例及び第二実施例の高圧燃料供給ポンプのエンジンへの取り付け状態を説明する外観図である。 本発明が実施された第一実施例及び第二実施例に用いるリリーフ弁機構を説明する図である。 本発明が実施された第一実施例及び第二実施例に用いる電磁駆動型吸入弁機構を説明する図である。 本発明が実施された第二実施例の高圧燃料供給ポンプの全体横断面図である。

以下図面に示す実施例に基づき本発明を説明する。

図１から図６に基づき第１の実施例を説明する。

ポンプハウジング１には加圧室１１を形成するためのカップ型の凹所１１Ａが設けられている。凹所１１Ａ（加圧室１１）の開口部にはシリンダ６が嵌合されている。ホルダ７をねじ部１ｂにて螺合することによってシリンダ６の端部がホルダ７によってポンプハウジング１の加圧室１１の開口部に設けた段付部１６Ａに押し付けられる。

シリンダ６とポンプハウジング１は段付部１６Ａで圧接され、金属接触による燃料シール部を形成する。シリンダ６には中心にプランジャ２の貫通孔（摺動孔とも呼ぶ）が設けられている。プランジャ２はシリンダ６の貫通孔に往復動可能に遊嵌されている。ホルダ７の外周には加圧室１１側の位置にシールリング６２が装着されている。シールリング６２はホルダ７の外周とポンプハウジング１の凹所１１Ａの内周壁との間を燃料の漏れないようにシール部を形成する。

ホルダ７の反シリンダ６側には内側筒状部７１と外側筒状部７２の二重の筒状部が形成されている。ホルダ７の内側筒状部７１にはプランジャシール装置１３が保持されており、プランジャシール装置１３はホルダ７の内周とプランジャ２の周面との間に燃料溜り部６７を形成している。燃料溜り部６７にはプランジャ２とシリンダ６の摺動面から漏れる燃料が捕獲される。

プランジャシール装置１３は後述するカム５側から燃料溜り６７に潤滑オイルが侵入することも防止している。

ホルダ７の反シリンダ６側に形成された外側筒状部７２はエンジンブロック１００に形成された取付け孔１００Ａに挿入される。ポンプハウジング1の環状突起１１Ｂの外周にはシールリング６１が取付けられている。シールリング６１は取付け孔１００Ａから潤滑オイルが大気中に漏れるのを防止し、また大気から水が浸入するのを防止する。

高圧燃料供給ポンプのエンジンへの固定は、ハウジングに一体成形されたフランジ４１、ボルト４２により行われる。ボルト４２はエンジン側に形成されたそれぞれのねじに螺合され、フランジ４１をエンジンに押し付けることで、高圧燃料供給ポンプをエンジンに固定する。

ポンプハウジング１の下端面１０１Ａはエンジンブロックの取付け孔１００Ａの周囲の平面１００Ｂに当接している。ポンプハウジング１の下端面１０１Ａの中心部には環状突起１１Ｂが形成されている。

プランジャ２はシリンダ６に滑合する大径部２ａの直径よりもシリンダから反加圧室側に延びる小径部２ｂの直径の方が小さく形成されている。その結果プランジャシール装置１３の外径を小さくでき、この部分でホルダ７に二重の筒状部７１，７２を形成するスペースが確保できる。直径が細くなっているプランジャ２の小径部２ｂの先端部にはリテーナ１５がリテーナホルダ１６により固定されている。ホルダ７とリテーナ１５との間にはばね４が設けられている。
ばね４の一端はホルダ７の内周側筒状部７１の周りで外周筒状部７２の内側に装着されている。ばね４の他端は有底筒状の金属で構成されるリテーナ１５の内側に配置される。リテーナ１５の筒状部３１Ａは取付け穴１００Ａの内周部に遊嵌されている。

タペット３の底部３１Ｂの内表面にはプランジャ２の下端部２１Ａが当接している。タペット３の底部３１Ｂの中央部には回転ローラ３Ａが取付けられている。ローラ３Ａはカム５の表面にばね４の力を受けて押し付けられている。その結果カム５が回転するとカム５のプロフィールに沿ってタペット３とプランジャ２が上下に往復動する。プランジャ２が往復動するとプランジャ２の加圧室側端部２Ｂは加圧室１１に入ったり出たりする。プランジャ２の加圧室側端部２Ｂが加圧室１１に進入するとき加圧室１１内の燃料が高圧に加圧されて高圧通路に吐出される。またプランジャ２の加圧室側端部２Ｂが加圧室１１から後退するとき加圧室１１内に吸入通路３０ａから燃料が吸入される。カム５はエンジンのクランクシャフトあるいはオーバヘッドカムシャフトによって回転される。

カム５は図３に示す３葉カム（カム山が３つ）以外にも、２葉カム、４葉カムでも良い。

ポンプハウジング１にはダンパカバー１４が固定されており、ダンパカバー１４とポンプハウジング１との間に区画形成される低圧室１０ｃ，１０ｄには、燃料圧力脈動を低減するための圧力脈動低減機構９が収容されている。

圧力脈動低減機構９はその上下両面にはそれぞれ低圧室１０ｃ，１０ｄが設けられている。

ダンパカバー１４は圧力脈動低減機構９を収容する低圧室１０ｃ，１０ｄを形成する機能を有する。

図２に示す吐出口１２は、ポンプハウジング１にねじ止若しくは溶接によって固定されたジョイント１０３で形成されている。

第１実施例の高圧燃料供給ポンプではジョイント１０１の低圧燃料口１０ａ−低圧燃料通路１０ｅ−低圧室１０ｄ−吸入通路３０ａ−加圧室１１−吐出口１２に至る燃料通路構成となっている。また、低圧室１０ｄ−低圧燃料通路１０ｅ−環状低圧通路１０ｈ−ホルダ７に設けられた溝７ａ−燃料溜り部６７（環状低圧室１０ｆ）は連通されている。この結果、プランジャ２が往復動すると燃料溜り部６７（環状低圧室１０ｆ）の容積が増減して、低圧室１０ｄと燃料溜り部６７（環状低圧室１０ｆ）との間で燃料が行き来する。これによりプランジャと２とシリンダ６の摺動熱で暖められた燃料溜り部６７（環状低圧室１０ｆ）の燃料の熱は、低圧室１０ｄの燃料と熱交換され、冷却される。

電磁駆動型吸入弁機構３００は電磁的に駆動されるプランジャロッド３０１を備える。プランジャロッド３０１の先端にはバルブ３０３が設けられ、電磁駆動型吸入弁機構３００の端部に設けられたバルブハウジング３１４に形成されたバルブシート３１４Ｓと対面している。

プランジャロッド３０１の他端には、プランジャロッド付勢ばね３０２が設けられており、バルブ３０３がバルブシート３１４Ｓから離れる方向にプランジャロッドを付勢している。バルブハウジング３１４の先端内周部にはバルブストッパＳ０が固定されている。バルブ３０３はバルブシート３１４ＳとバルブストッパＳ０との間に往復動可能に保持されている。バルブ３０３とバルブストッパＳ０との間にはバルブ付勢ばねＳ４が配置されており、バルブ３０３はバルブ付勢ばねＳ４によってバルブストッパＳ０から離れる方向に付勢されている。

バルブ３０３とプランジャロッド３０１の先端とは互いに反対方向にそれぞれのばねで付勢されているが、プランジャロッド付勢ばね３０２の方が強いばねで構成してあるので、プランジャロッド３０１がバルブ付勢ばねＳ４の付勢力に抗してバルブ３０３がバルブシートから離れる方向に押し、結果的にバルブ３０３をバルブストッパＳ０に押し付けている。

このため、プランジャロッド３０１は、電磁駆動型吸入弁機構３００がＯＦＦ時（電磁コイル３０４に通電されていないとき）には、プランジャロッド付勢ばね３０２によってプランジャロッド３０１を介して、バルブ３０３を開弁する方向に付勢している。従って電磁駆動型吸入弁機構３００がＯＦＦ時には、プランジャロッド３０１、バルブ３０３は開弁位置に維持される。

加圧室１１の出口には吐出弁ユニット８が設けられている（図２参照）。吐出弁ユニット８は吐出弁シート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と吐出弁シート８ａとを収容する吐出弁ホルダ８ｄから構成されている。

なお、吐出弁ホルダ８ｄの内部には、吐出弁８ｂのストロークを規制するスットパーを形成する段付部８ｆが設けられている。

加圧室１１と吐出口１２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、吐出口１２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に逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は吐出口１２を経て高圧容積室２３としてのコモンレールへと高圧吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｆ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、吐出口１２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のを防止でき、高圧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、吐出弁ホルダ８ｄの内周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁ユニット８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。

これらの構成により、加圧室１１は、電磁駆動型吸入弁機構３００，吐出弁ユニット８，プランジャ２，シリンダ６，ポンプハウジング１にて構成される。

燃料は燃料タンク２０から低圧燃料供給ポンプ２１にて、吸入配管２８を通してポンプの低圧燃料口１０ａに導かれる。低圧燃料供給ポンプ２１は、エンジンコントロールユニット２７（以後、ＥＣＵと称す）からの信号によってポンプハウジング１への吸入燃料を一定の圧力に調圧する。

経路１を通して加圧室で加圧された高圧燃料が吐出口１２から高圧燃料容積室２３へ供給される。高圧燃料容積室２３には、高圧燃料噴射弁２４，圧力センサ２６が装着されている。高圧燃料噴射弁２４は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、ＥＣＵ２７の信号に基づいて内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する。

電磁駆動型吸入弁機構３００は環状に形成されたコイル３０４の内周側に、電磁駆動機構部のボディを兼ねた有底のカップ状のヨーク３０５を備える。ヨーク３０５は内周部に固定コア３０６、とアンカー３０７がプランジャロッド付勢ばね３０２を挟んで収納されている。図６（Ａ）に詳細に示されるように固定コア３０６はヨーク３０５の有底部に圧入によって強固に固定されている。アンカー３０７はプランジャロッド３０１の反バルブ側端部に圧入により固定され、固定コア３０６との間に磁気空隙ＧＰを介して対面している。コイル３０４はカップ状のサイドヨーク３０４Ｙの中に収納されており、サイドヨーク３０４Ｙの開放端部の内周面をヨーク３０５の環状フランジ部３０５Ｆの外周部で圧入嵌合することで両者が固定されている。ヨーク３０５とサイドヨーク３０４Ｙ、固定コア３０６、アンカー３０７によって磁気空隙ＧＰを横切る閉磁路ＣＭＰがコイル３０４の周囲に形成されている。ヨーク３０５の磁気空隙ＧＰの周囲に対面する部分は肉厚が薄く形成されており、磁気絞り３０５Ｓを形成している。これにより、ヨーク３０５を通って漏洩する磁束が少なくなり、磁気空隙ＧＰを通る磁束を増加することができる。

図６（Ａ）に示すようにヨーク３０５の開放側端部筒状部３０５Ｇの内周部には軸受部３１４Ｂを有するバルブハウジング３１４が圧入により固定されており、プランジャロッド３０１はこの軸受３１４Ｂを貫通してバルブハウジング３１４の反軸受３１４Ｂ側端部内周部に設けられたバルブ３０３のところまで延びている。

プランジャロッド３０１の先端部とバルブストッパＳ０の間にはバルブ３０３がバルブ付勢ばねＳ４を挟んで往復動可能に装着されている。バルブ３０３は一側の面がバルブハウジング３１４に形成されたバルブシート３１４Ｓに対面し、他側の面がバルブストッパＳ０に対面する環状面部３０３Ｒを備える。環状面部３０３Ｒの中心部にはプランジャロッド３０１の先端まで延びる有底の筒状部を有し、有底の筒状部は底部平面部３０３Ｆと円筒部３０３Ｈとから構成されている。円筒部３０３Ｈはバルブシート３１４Ｓの内側においてバルブハウジング３１４に形成される開口部３１４Ｐを通って低圧燃料口１０ａ内まで突出している。

プランジャロッド３０１の先端は低圧燃料口１０ａでバルブ３０３のプランジャロッド側端部の平面部３０３Ｆの表面に当接している。バルブハウジング３１４の軸受３１４Ｂと開口部３１４Ｐとの間の筒状部には周方向に４つの燃料通孔３１４Ｑが等間隔に設けられている。この４つの燃料通孔３１４Ｑはバルブハウジング３１４の内外の低圧燃料口１０ａを連通している。円筒部３０３Ｈの外周面と開口部３１４Ｐの周面との間にはバルブシート３１４Ｓと環状面部３０３Ｒとの間の環状燃料通路１０Ｓに繋がる筒状の燃料導入通路１０ｐが形成されている。

バルブストッパＳ０は環状面部Ｓ３の中心部にバルブ３０３の有底筒状部側に突出する円筒面部ＳＧを備えた突出部ＳＴを有し、当該円筒面部ＳＧがバルブ３０３の軸方向へのストロークをガイドするガイド部として機能する。

バルブ付勢ばねＳ４はバルブストッパＳ０の突出部ＳＴのバルブ側端面ＳＨとバルブ３０３の有底筒状部の底面との間に保持されている。

この実施例ではバルブ３０３が閉弁した瞬間にはプランジャロッド３０１は電磁力で図面右方向に吸引されるのでその先端はバルブ３０３の平面部３０３Ｆから離れ両者間に隙間が形成される。このとき低圧燃料口１０ａ内の圧力はピストンプランジャ２が下死点から上昇中のため環状低圧室１０ｆの容積が増加した分だけダンパ室１０ｄおよび低圧燃料口１０ａから燃料を補充することになるので低圧燃料口１０ａ内の圧力はその分だけ管状低圧室の容積が減少していたときより低くなる。この低くなった圧力はバルブ３０３の平面部３０３Ｆのプランジャ３０１の先端が接触していた面積部分にも作用するので加圧室側と低圧室側の圧力差が大きくなり、バルブ３０３の閉弁動作はより素早くなる。

≪燃料吸入状態≫
ピストンプランジャ２が上死点位置から下死点に下降する吸入工程では、コイル３０４は非通電状態である。プランジャロッド付勢ばね３０２はバルブ３０３に向かってプランジャロッド３０１を付勢する。一方バルブ付勢ばねＳ４はプランジャロッド３０１に向かってバルブ３０３を付勢する。プランジャロッド付勢ばね３０２の付勢力がバルブ付勢ばねＳ４の付勢力より大きく設定されているので両ばねの付勢力はこのときバルブ３０３を開弁方向に付勢する。また低圧室１０ｄ内に位置するバルブ３０３の平面部３０３Ｆに代表されるバルブ３０３の外表面に作用する燃料の静圧と加圧室内の燃料の圧力との圧力差によってバルブ３０３は開弁方向の力を受ける。さらに燃料導入通路１０ｐを通って矢印Ｒ４に沿って加圧室１１に流入する燃料流とバルブ３０３の円筒部３０３Ｈの周面との間に発生する流体摩擦力はバルブ３０３を開弁方向に付勢する。さらに、バルブシート３１４Ｓとバルブ３０３の環状面部３０３Ｒとの間に形成される環状燃料通路１０Ｓを通る燃料流の動圧はバルブ３０３の環状面部３０３Ｒに作用してバルブ３０３を開弁方向に付勢する。重量数ミリグラムのバルブ３０３はこれらの付勢力によって、ピストンプランジャ２が下降し始めると素早く開弁し、ストッパＳＴに衝突するまでストロークする。

このときプランジャロッド３０１およびアンカー３０７の周囲は滞留した燃料で満たされていること、および軸受３１４Ｂとの摩擦力が作用することによって、プランジャロッド３０１およびアンカー３０７はバルブ３０３の開弁速度よりわずかに図面左方向へのストロークが遅れる。その結果プランジャロッド３０１の先端面とバルブ３０３の平面部３０３Ｆとの間にわずかな隙間ができる。このためプランジャロッド３０１から付与される開弁力が一瞬低下する。しかし、この隙間には低圧室１０ｄ内の燃料の圧力が遅れなく作用するので、プランジャロッド３０１（プランジャロッド付勢ばね３０２）から付与される開弁力の低下をこのバルブ３０３を開弁する方向の流体力が補う。かくして、バルブ３０３の開弁時にはバルブ３０３の低圧室１０ｄ側の全表面に流体の静圧および動圧が作用するので、開弁速度が速くなる。

バルブ３０３の開弁時は、バルブ３０３の円筒部３０３Ｈの内周面をバルブストッパＳ０の突出部ＳＴの円筒面ＳＧによって形成されるバルブガイドでガイドされ、バルブ３０３は径方向に変位することなくスムースにストロークする。バルブガイドを形成する円筒面ＳＧはバルブシート３１４が配置された面を挟んでその上流側および下流側に形成されており、バルブ３０３のストロークを十分に支持できるだけでなく、バルブ３０３の内周側のデッドスペースを有効に利用できるので、吸入弁部ＩＮＶの軸方向の寸法を短くできる。

また、バルブ付勢ばねＳ４はバルブストッパＳ０の端面ＳＨとバルブ３０３の平面部３０３ＦのバルブストッパＳ０側底面部との間に設置されているので、開口部３１４Ｐとバルブの円筒部３０３Ｈとの間に形成される燃料導入通路１０ｐの通路面積を十分確保しながら開口部３１４Ｐの内側にバルブ３０３とバルブ付勢ばねＳ４を配置できる。また燃料導入通路１０ｐを形成する開口部３１４Ｐの内側に位置するバルブ３０３の内周側のデッドスペースを有効に利用してバルブ付勢ばねＳ４を配置できるので、吸入弁部ＩＮＶの軸方向の寸法を短くできる。

バルブ３０３はその中心部にバルブガイド（ＳＧ）を有し、バルブガイド（ＳＧ）のすぐ外周でバルブストッパＳ０の環状面部Ｓ３の受け面Ｓ２に接触する環状突起部３０３Ｓを有する。さらにその径方向外側の位置にバルブシート３１４Ｓが形成されており、環状空隙ＳＧＰはさらにその半径方向外側まで形成されている。また、環状空隙ＳＧＰの内側でバルブシート３１４Ｓの内側にストッパＳ０の受け面Ｓ２に接触する環状突起部３０３Ｓを設けたので、後述する閉弁動作時に環状空隙ＳＧＰへ加圧室側の流体圧力を速やかに作用させてバルブ３０３をバルブシート３１４Ｓに押し付ける際の閉弁速度を上げることができる。

≪燃料スピル状態≫
ピストンプランジャ２が下死点位置から転じて上死点方向に上昇し始めるが、コイル３０４は非通電状態であるので、一端加圧室１１内に吸入された燃料の一部が環状燃料通路１０Ｓおよび燃料導入通路１０Ｐを通して低圧燃料口１０ａにスピル（溢流）される。環状燃料通路１０Ｓにおける燃料の流れが矢印Ｒ４方向からＲ５方向へ切り替わる際、一瞬燃料の流れが止り、環状空隙ＳＧＰの圧力が上がるがこのときはプランジャ付勢ばね３０２がバルブ３０３をストッパＳ０に押し付ける。むしろ、バルブシート３１４Ｓの環状燃料通路１０Ｓに流れ込む燃料の動圧によってバルブ３０３をストッパＳ０側に押し付ける流体力と環状空隙ＳＧＰの外周を流れる燃料流の吸出し効果でバルブ３０３とストッパＳ０とを引き付けるように作用する流体力によってバルブ３０３はしっかりとストッパＳ０に押し付けられる。

燃料流がＲ５方向に切り替わった瞬間から加圧室１１内の燃料は、環状燃料通路１０Ｓおよび燃料導入通路１０Ｐの順で低圧燃料口１０ａに流れる。ここで、燃料通路１０Ｓの燃料流路断面積は燃料導入通路１０Ｐの燃料流路断面積よりも小さく設定されている。すなわち、環状燃料通路１０Ｓで最も燃料流路断面積が小さく設定されている。そのため、環状燃料通路１０Ｓで圧力損失が発生し加圧室１１内の圧力が上昇し始めるが、その流体圧力はストッパＳ０の加圧室側の環状面で受けて、バルブ３０３には作用しにくい。

≪燃料吐出状態≫
前述の燃料スピル状態においてエンジン制御装置ＥＣＵからの指令に基づきコイル３０４に通電されると、閉磁路ＣＭＰが図６（Ａ）に示すごとく生起される。閉磁路ＣＭＰが形成されると磁気空隙ＧＰにおいて、固定コア３０６とアンカー３０７の対抗面間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力はプランジャロッド付勢ばね３０２の付勢力に打勝ってアンカー３０７とこれに固定されているプランジャロッド３０１を固定コア３０５に引き付ける。このとき、磁気空隙ＧＰ、プランジャロッド付勢ばね３０２の収納室３０６Ｋ内の燃料は燃料通路３０１Ｋおよびアンカー３０７の周囲を通して燃料通路３１４Ｋから低圧通路に排出される。これにより、アンカー３０７とプランジャロッド３０１はスムースに固定コア３０６側に変位する。アンカー３０７が固定コア３０６に接触すると、アンカー３０７とプランジャロッド３０１は運動を停止する。

プランジャロッド３０１が固定コア３０６に引き寄せられて、バルブ３０３をストッパＳ０側に押し付けていた付勢力がなくなるので、バルブ３０３はバルブ付勢ばねＳ４の付勢力によってストッパＳ０から離れる方向に付勢されバルブ３０３は閉弁運動を開始する。このとき、環状突起部３０３Ｓの外周側に位置する環状空隙ＳＧＰ内の圧力は、加圧室１１内の圧力上昇に伴って低圧燃料口１０ａ側の圧力よりも高くなり、かくしてバルブ３０３の閉弁運動を助ける。バルブ３０３がシート３１４Ｓに接触し、閉弁状態となる。ピストンプランジャ２が引き続いて上昇するので加圧室１１の容積が減少し、加圧室１１内の圧力が上昇すると吐出弁ユニット８は高圧燃料を吐出する。

バルブ３０３がシート３１４Ｓに接触し完全な閉弁状態になった瞬間はプランジャロッド３０１が固定コア３０６側に完全に引き寄せられてプランジャロッド３０１の先端がバルブ３０３の低圧燃料口１０ａ側端面から離れる。これにより、バルブ３０３の閉弁動作時にバルブ３０３がプランジャロッド３０１から反閉弁方向へ力を受けることがないので、閉弁動作が速くなる。また、バルブ３０３の閉弁動作時にバルブ３０３がプランジャロッド３０１の衝突することがなく打撃音が発生しないので静粛なバルブ機構が得られる。

バルブ３０３が完全に閉弁し加圧室１１内の圧力が上昇して高圧吐出が開始された後、コイル３０４への通電は断たれる。固定コア３０６とアンカー３０７の対抗面間に発生していた磁気吸引力が消滅し、アンカー３０７とプランジャロッド３０１はプランジャロッド付勢ばね３０２の付勢力によってバルブ３０３側へ移動を開始し、プランジャロッド３０１がバルブ３０３の底部平面部３０３Ｆと接触すると運動を止める。既に加圧室１１内の圧力による閉弁力がプランジャロッド付勢ばね３０２の作用力よりも十分大きくなっているので、プランジャロッド３０１がバルブ３０３の低圧口１０ａ側表面を押してもバルブ３０３は開弁することはない。この状態はピストンプランジャ２が上死点から下死点方向へ転じた瞬間にプランジャロッド３０１がバルブ３０３を開弁方向へ付勢する準備動作となる。プランジャロッド３０１とバルブ３０３の側端面との隙間は数十〜数百ミクロンオーダのわずかな空隙であることと、加圧室１１内の圧力でバルブ３０３が付勢されてバルブ３０３が剛体となっていることにより、プランジャロッド３０１のバルブ３０３へ衝突するときの衝突音はその周波数が可聴周波数より高くまたのエネルギーも小さいので騒音にはならない。

エンジン制御装置ＥＣＵからの指令に基づきコイル３０４に通電するタイミングを制御する事により、高圧燃料される燃料を調節する事ができる。ピストンプランジャ２が下死点から上死点へと上昇運動に転じた直後にバルブ３０３が閉弁するよう通電タイミングを制御すれば、スピルされる燃料が少なく高圧吐出される燃料が多くなる。ピストンプランジャ２が上死点から下死点へと下降運動に転じた直前にバルブ３０３が閉弁するよう通電タイミングを制御すれば、スピルされる燃料が多く高圧吐出される燃料が少なくなる。

上記の吸入工程，戻し工程、および吐出工程の３つの工程中、吸入通路３０ａ（低圧室１０ｄ）には常に燃料が出入りするため、燃料圧力に周期的な脈動が生じる。この圧力脈動は圧力脈動低減機構９にて吸収低減され、低圧燃料供給ポンプ２１からポンプハウジング１へ至る吸入配管２８への圧力脈動の伝播を遮断し、吸入配管２８の破損等を防止すると同時に、安定した燃料圧力で加圧室１１に燃料を供給することを可能としている。低圧室１０ｃは低圧室１０ｄと接続しているので、圧力脈動低減機構９の両面に燃料は行き渡り効果的に燃料の圧力脈動を抑える。

シリンダ６の下端とプランジャシール装置１３の間には燃料溜り６７としての環状低圧室１０ｆが存在し、環状低圧室１０ｆは低圧室１０ｄ−低圧燃料通路１０ｅ−環状低圧通路１０ｈ−ホルダ７に設けられた溝７を解して低圧室１０ｄと接続されている。プランジャ２がシリンダ６内で摺動運動を繰り返すと、大径部２ａと小径部２ｂとの結合部は環状低圧室１０ｆ内で上下運動を繰り返し、環状低圧室１０ｆは容積変化する。吸入工程では環状低圧室１０ｆの容積は減少し、環状低圧室１０ｆ内の燃料は低圧通路１１ｅを通って低圧室１０ｄへと流れる。戻し工程、および吐出工程では環状低圧室１０ｆの容積は増加し、低圧室１０ｄ内の燃料は低圧通路１１ｅを通って環状低圧室１０ｆへと流れる。

低圧室１０ｄに着目すると、吸入工程では低圧室１０ｄから加圧室１１に燃料は流入する一方、環状低圧室１０ｆから低圧室１０ｄに燃料が流入する。戻し工程では、加圧室１１から低圧室１０ｄに燃料は流入する一方、低圧室１０ｄから環状低圧室１０ｆに燃料が流入する。吐出工程では、環状低圧室１０ｆから低圧室１０ｄに燃料は流入する。このように、環状低圧室１０ｆは低圧室１０ｄへの燃料の出入りを助ける作用があるので、低圧室１０ｄで発生する燃料の圧力脈動を低減する効果がある。

図２に示すように、吐出弁ユニット８の上流と吐出弁ユニット８の下流の低圧室１０ｄは、リリーフ通路２１１−リリーフ通路２１０−リリーフ通路２１２−図示しない低圧室１０ｄの経路で接続されている。リリーフ通路２１０はリリーフ通路２１１とは異なるリリーフ通路開口部２１０ｃを有している。燃料の流れを吐出弁ユニット８の下流から低圧室１０ｄへの一方向のみに制限するため、リリーフ弁機構２００は、開口部２１０ｃからリリーフ通路２１０に挿入され、リリーフ通路２１０内周部とリリーフ弁ハウジング圧入部２０６ａとで圧入される。

エンジンに燃料を供給する高圧燃料噴射装置（２３，２４，３０）の故障や、高圧燃料供給ポンプなどを制御するＥＣＵ２７等の故障により発生した高圧燃料容積室２３内の異常高圧が、リリーフ弁２０２のセット開弁圧以上になると、燃料は吐出弁８ｂの下流側からリリーフ流路２１１を通り、リリーフ弁２０２へと達する。そして、リリーフ弁２０２を通過した燃料は、リリーフばねアジャスタ２０５に空けられた逃がし通路２０８から、リリーフ通路２１２を通過し、低圧部である低圧室１０ｄへ開放される。これにより、高圧燃料容積室２３等の高圧部の保護がなされる。

以下、リリーフ弁機構２００について説明する。リリーフ弁２０２は、押し付け力を発生するリリーフばね２０４によりリリーフ弁シート２０１に押し付けられており、吸入室内とリリーフ通路内との間の圧力差が規定の圧力以上になるとリリーフ弁２０２がリリーフ弁シート２０１から離れ、開弁するようにセット開弁圧を設定している。ここで、リリーフ弁２０２が開き始める時の圧力をセット開弁圧と定義する。

リリーフ弁機構２００は、リリーフ弁シート２０１と一体であるリリーフ弁ハウジング２０６，リリーフ弁２０２，リリーフ押さえ２０３，リリーフばね２０４，リリーフばねアジャスタ２０５からなる。リリーフ弁機構２００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、その後にポンプハウジング１に圧入によって固定する。圧入部位はリリーフ通路２１０の内周部とリリーフ弁ハウジング圧入部２０６ａである。

まず、リリーフ弁ハウジング２０６に、リリーフ弁２０２，リリーフ押さえ２０３，リリーフばね２０４の順に順次挿入し、リリーフばねアジャスタ２０５をリリーフ弁ハウジング２０６に圧入固定する。このリリーフばねアジャスタ２０５の固定位置によって、リリーフばね２０４のセット荷重を決定する。リリーフ弁２０２の開弁圧力は、このリリーフばね２０４のセット荷重によって決定される。

こうして組立てられ、ユニット化されたリリーフ弁機構２００は、リリーフ弁機構２００を挿入するためにポンプハウジング１に設けられたリリーフ通路２１０に挿入される。このとき、リリーフ弁機構２００は出口側が段部２１０ｂと接触するまで挿入され、リリーフ通路２１０にリリーフ弁ハウジング２０６ａが圧入されることによって固定される。このとき、リリーフ弁機構２００は、リリーフ弁機構２００の出口側から挿入される。また、圧入部は、吐出弁ユニット８の下流の高圧燃料がリリーフ通路２１２へ流れることを防止する機能を有する。開口部２１０ｃには、シール部材２０７が開口部２１０ｃにねじ部２１３により固定され、シール部材のシート面２０７ａとリリーフ通路開口部のシート面２１０ａを、ねじの推力によって圧着させ、高圧燃料を外部に対してシールする。

リリーフ弁機構は上記で述べたように、リリーフ通路２１０内に設けられており、リリーフ弁機構２００の入口側は吐出弁ユニット８の下流側となるため高圧であり、出口側は吐出弁ユニット８の上流側となるため低圧となる。そのため、リリーフ弁機構２００の入口側の高圧と出口側の低圧との差圧により、リリーフ弁機構２００の入口側から出口側に向かって力が生じる。本実施例においては、リリーフ弁機構２００の出口側が挿入方向と同一方向であるため、リリーフ弁機構２００はリリーフ通路２１０の段部２１０ｂと接触しており、段部２１０ｂがストッパの役割を果たすので抜けることが無いのでリリーフ弁機構２００がシール部材２０７に接触し、シール部材シート面２０７ａとリリーフ通路開口部のシート面２１０ａの接触面圧を低下させる恐れは無く、シール部材２０７によるシール性の信頼性を高めることができる。

プランジャ２とシリンダ６は内燃機関が運転されている場合は摺動運動を繰り返す。摺動部であるプランジャ２の大径部２ａの外形とシリンダ６の内径のクリアランス（隙間）は、例として８〜１０μｍ程度に設定されている。通常はこのクリアランスは薄い膜状となった燃料によって満たされており、これによってスムーズな摺動を確保している。この燃料の薄膜が何らかの原因で途切れてしまうとプランジャ２とシリンダ６は摺動運動中にロックを起こして固着してしまので、燃料を高圧に加圧する事ができなくなってしまうという問題がある。高圧燃料供給ポンプが燃料を高圧に加圧して吐出している状態では、加圧室１１内の燃料の圧力が高くなって、極微小の高圧燃料がクリアランスを通して環状低圧室１０ｆへと圧送され易いので、燃料の薄膜切れは起こりにくい。また、プランジャ２とシリンダ６の摺動運動によって発生する熱も、加圧された高圧燃料によって高圧燃料供給ポンプの外部へと持ち去られるのでクリアランス中の燃料の薄膜が温度上昇によって蒸気化してしまうことで発生する薄膜切れも生じない。

本実施例では、シール部材のシート面２０７ａとリリーフ通路のシート面２１０ａを金属圧着させることでリリーフ通路開口部２１０ｃをシールする構造としたが、シール構造はシール部材２０７とリリーフ通路開口部２１０ｃの溶接、あるいはガスケットをリリーフ通路開口部２１０ｃに挿入し、金属により圧着させてシールしても良い。

図７により第２実施例について説明する。

実施例１との違いは、燃料吐出口１２がシール部材２０７に設けられており、シール部材２０７は高圧燃料を吐出する機能と、燃料シール機能とを併せ持っている。また、ジョイント１０３に燃料吐出口１２は無く、吐出弁ユニット８を挿入するためにポンプハウジング１に設けられた挿入口にプラグをし、燃料をシールする機能のみとなっている。その他の構成については実施例１と同様となっている。本実施例によれば、燃料吐出口１２のレイアウトの自由度が高まり、高圧燃料供給ポンプのエンジンへの取り付け性が向上する。

実施例１及び実施例２において、リリーフ通路２１２が加圧室１１に接続される高圧燃料供給ポンプ。実施例１及び実施例２との相違点は、配管等の異常高圧が生じた際、高圧燃料は吐出弁ユニット８の下流側からリリーフ通路２１２を通過し、加圧室１１へとリリーフされる点である。その他の構成は実施例１及び実施例２と同様となっている。本実施例によれば、リリーフ通路２１２の加工上の自由度を高めることができる。

１ ポンプハウジング
２ プランジャ
２ａ 大径部
２ｂ 小径部
３ タペット
５ カム
６ シリンダ
７ ホルダ
８ 吐出弁機構
９ 圧力脈動低減機構
１０ａ 低圧燃料口
１０ｃ，１０ｄ 低圧室
１０ｅ 低圧燃料通路
１０ｆ 環状低圧室
１１ 加圧室
１２ 吐出口
１３ プランジャシール装置
２０ 燃料タンク
２１ 低圧燃料供給ポンプ
２３ 高圧燃料容積室
２４ 高圧燃料噴射弁
２６ センサ
２７ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２００ リリーフ弁機構
３００ 電磁駆動型吸入弁機構

Claims (9)

1. 加圧室へ燃料を吸入する吸入流路と、前記加圧室から前記燃料を吐出する吐出流路とを有し、前記加圧室内を往復動するプランジャによって燃料の吸入・吐出を行ない、前記吸入流路に吸入弁を、前記吐出流路に吐出弁をそれぞれ備える高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記吐出流路の前記吐出弁より下流側と前記吐出弁より上流側とを連通するリリーフ流路を前記吐出流路および前記吸入流路とは別に設け、前記リリーフ流路に燃料の流れを前記吐出弁の下流側から前記吐出弁より上流側への一方向のみに制限するユニット化されたリリーフ弁機構を備え、前記リリーフ弁機構は入口と出口との間の圧力差が規定の開弁圧力以上になると開弁し、前記リリーフ弁機構は前記吐出弁下流側から前記吐出弁の上流側に向かい挿入されていることを特徴とする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、前記リリーフ弁機構を挿入後、前記リリーフバルブの挿入口にプラグを固定し、高圧燃料を外部に対してシールするシール部を備えることを特徴と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、前記リリーフ弁機構の中心軸が、前記吸入弁及び前記吐出弁の中心軸と同一平面内にあることを特徴とする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、前記リリーフ流路の下流側が、前記吸入流路に接続されることを特徴とする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、前記リリーフ流路の下流側が前記加圧室に接続されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、前記プラグが吐出弁の機能を備えていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
7. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、シール部が溶接で構成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
8. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、シール部が金属同士の圧着によって構成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
9. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、シール部がガスケットを金属で圧着してシールする構成であることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。

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