WO2019012970A1 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high pressure fuel pump particularly applied to an internal combustion engine for a motor vehicle, particularly to a discharge valve structure.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2011-80391 discloses a discharge valve unit in which a valve body, a seat and a spring are accommodated.
- the discharge valve has a flat seat surface, and oil-tightness can be obtained by precisely polishing the contact portion of the valve body and the seat.
- Patent Document 1 since the discharge valve mechanism is a unit type, a large space for mounting is required, and for mounting, it is necessary to make the entire product larger.
- patent document 2 since it is not a unit type, size reduction of a product is possible.
- the valve body is a poppet valve, the number of processing steps for the valve body is high, and it is difficult to manufacture at low cost.
- an object of the present invention is to provide a high-pressure fuel pump having a discharge valve mechanism that is inexpensive and reliable.
- the high-pressure fuel pump of the present invention is independent of the discharge valve disposed on the discharge side of the pressure chamber, the discharge valve seat on which the discharge valve is seated, and the discharge valve sheet
- a stroke direction restricting portion for restricting the displacement of the discharge valve in the stroke direction is a tapered surface of the opposing member. Was formed.
- the block diagram of the engine system to which the high pressure fuel pump of a present Example was applied is shown. It is a longitudinal cross-sectional view of the high pressure fuel pump of the Example of a present Example. It is the horizontal direction sectional view seen from the upper direction of the high pressure fuel pump of the Example of a present Example. It is the longitudinal cross-sectional view seen from the direction different from FIG. 1 of the high pressure fuel pump of the Example of a present Example. It is a longitudinal cross-sectional view of the valve closing state of the discharge valve mechanism of a present Example. It is a cross-sectional view of the valve open state of the discharge valve mechanism of a present Example. It is a cross-sectional view containing the discharge valve mechanism of a present Example, and a pressurization chamber return relief valve. It is a cross-sectional view containing the discharge valve mechanism of a present Example, and a low pressure chamber return relief valve.
- FIG. 1 shows the overall configuration of the engine system.
- the portion surrounded by a broken line shows the main body of a high pressure fuel pump (hereinafter referred to as a high pressure fuel pump), and the mechanism / parts shown in the broken line show that it is integrally incorporated into the pump body 1 .
- FIG. 1 is a diagram schematically showing the operation of the engine system, and the detailed configuration is different from the configuration of the high pressure fuel pump of FIG.
- FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the high pressure fuel pump of the present embodiment
- FIG. 3 is a horizontal sectional view of the high pressure fuel pump as viewed from above.
- FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the high pressure fuel pump as viewed in a direction different from that of FIG.
- the fuel of the fuel tank 20 is pumped up by a feed pump 21 based on a signal from an engine control unit 27 (hereinafter referred to as an ECU).
- the fuel is pressurized to an appropriate feed pressure and sent through the suction pipe 28 to the low pressure fuel inlet 10a of the high pressure fuel pump.
- the fuel that has passed through the suction joint 51 from the low pressure fuel suction port 10a reaches the suction port 31b of the solenoid valve mechanism 300 that constitutes the capacity variable mechanism through the damper chamber (10b, 10c) in which the pressure pulsation reduction mechanism 9 is disposed.
- the solenoid valve mechanism 300 constitutes a solenoid suction valve mechanism.
- the fuel flowing into the solenoid valve mechanism 300 passes through the suction port opened and closed by the suction valve 30 and flows into the pressure chamber 11.
- a power to reciprocate the plunger 2 is given by the cam mechanism 93 of the engine.
- the reciprocating motion of the plunger 2 sucks the fuel from the suction valve 30 during the downward stroke of the plunger 2 and the fuel is pressurized during the upward stroke.
- the pressurized fuel is pressure-fed through the discharge valve mechanism 8 to the common rail 23 on which the pressure sensor 26 is mounted.
- the injector 24 injects fuel to the engine based on the signal from the ECU 27.
- This embodiment is a high pressure fuel pump applied to a so-called direct injection engine system in which the injector 24 directly injects fuel into the cylinder of the engine.
- the high-pressure fuel pump discharges the desired fuel flow rate of the supplied fuel in response to a signal from the ECU 27 to the solenoid valve mechanism 300.
- the high pressure fuel pump of the present embodiment is closely fixed to the high pressure fuel pump mounting portion 90 of the internal combustion engine.
- screw holes 1b are formed in a mounting flange 1a provided on the pump body 1, and a plurality of bolts (not shown) are inserted into the screw holes 1b.
- the mounting flange 1a is in close contact with and fixed to the high pressure fuel pump mounting portion 90 of the internal combustion engine.
- An O-ring 61 is fitted into the pump body 1 for sealing between the high pressure fuel pump mounting portion 90 and the pump body 1 to prevent engine oil from leaking outside.
- a cylinder 6 is attached to the pump body 1 to guide the reciprocating movement of the plunger 2 and to form a pressure chamber 11 together with the pump body 1. That is, the plunger 2 reciprocates inside the cylinder to change the volume of the pressure chamber.
- a solenoid valve mechanism 300 for supplying fuel to the pressure chamber 11 and a discharge valve mechanism 8 for discharging fuel from the pressure chamber 11 to the discharge passage are provided.
- the cylinder 6 is press-fit with the pump body 1 at its outer peripheral side.
- the pump body 1 is formed with an insertion hole for inserting the cylinder 6 from the lower side, and an inner peripheral convex portion deformed to the inner peripheral side to be in contact with the lower surface of the fixing portion 6a of the cylinder 6 at the lower end of the insertion hole Be done.
- the upper surface of the inner peripheral convex portion of the pump body 1 presses the fixing portion 6a of the cylinder 6 upward in the figure, and the upper end surface of the cylinder 6 is sealed so that the fuel pressurized in the pressurizing chamber 11 does not leak to the low pressure side. ing.
- a tappet 92 which converts the rotational movement of the cam 93 attached to the camshaft of the internal combustion engine into vertical movement and transmits it to the plunger 2.
- the plunger 2 is crimped to the tappet 92 by a spring 4 through a retainer 15. As a result, the plunger 2 can be reciprocated up and down with the rotational movement of the cam 93.
- a plunger seal 13 held at the lower end portion of the inner periphery of the seal holder 7 is installed in a state where the plunger seal 13 slidably contacts the outer periphery of the plunger 2 at the lower portion in the drawing of the cylinder 6.
- the fuel in the sub chamber 7a is sealed to prevent the fuel from flowing into the internal combustion engine.
- lubricating oil including engine oil
- for lubricating sliding parts in the internal combustion engine is prevented from flowing into the inside of the pump body 1.
- a suction joint 51 is attached to the side surface of the pump body 1 of the high pressure fuel pump.
- the suction joint 51 is connected to a low pressure pipe that supplies fuel from the fuel tank 20 of the vehicle, and the fuel is supplied from here to the inside of the high pressure fuel pump.
- the suction filter 52 has a function of preventing foreign matter present between the fuel tank 20 and the low pressure fuel suction port 10a from being absorbed by the flow of fuel into the high pressure fuel pump.
- the fuel that has passed through the low pressure fuel suction port 10a travels to the pressure pulsation reducing mechanism 9 through the low pressure fuel suction passage vertically connected to the pump body 1 shown in FIG.
- the pressure pulsation reducing mechanism 9 is disposed in the damper chamber (10b, 10c) between the damper cover 14 and the upper end surface of the pump body 1, and is supported from the lower side by a holding member 9a disposed on the upper end surface of the pump body 1.
- Ru Specifically, the pressure pulsation reducing mechanism 9 is a metal damper configured by overlapping two metal diaphragms. A gas of 0.3 MPa to 0.6 MPa is enclosed inside the pressure pulsation reducing mechanism 9, and the outer peripheral edge portion is fixed by welding.
- Damper chambers (10b, 10c) communicating with the low pressure fuel suction port 10a and the low pressure fuel suction passage are formed on upper and lower surfaces of the pressure pulsation reducing mechanism 9, respectively.
- the holding member 9a is formed with a passage communicating the upper side and the lower side of the pressure pulsation reducing mechanism 9.
- the suction port 31 b is formed in communication with the suction valve seat member 31 forming the suction valve seat 31 a in the vertical direction.
- the terminal 46 is molded integrally with the connector so that the other end can be connected to the engine control unit side.
- the solenoid valve mechanism 300 will be described with reference to FIG.
- the plunger 2 moves in the direction of the cam 93 and is in the suction stroke state by the rotation of the cam 93, the volume of the pressurizing chamber 11 increases and the fuel pressure in the pressurizing chamber 11 decreases.
- the suction valve 30 is opened.
- the suction valve 30 contacts the stopper 32.
- the opening formed in the suction valve seat member 31 opens and opens. The fuel passes through the opening of the suction valve sheet member 31 and flows into the pressurizing chamber 11 through a hole formed in the pump body 1 in the lateral direction.
- the rod biasing spring 40 biases the rod convex portion 35a which is convex on the outer diameter side of the rod 35, and is set to have a biasing force necessary and sufficient to open the suction valve 30 in the non-energized state.
- the volume of the pressure chamber 11 decreases with the upward movement of the plunger 2. In this state, the fuel once sucked into the pressure chamber 11 passes through the opening of the suction valve 30 in the open state again through the suction passage. Since the pressure is returned to 10d, the pressure in the pressure chamber does not rise. This process is called a return process.
- the suction valve 30 is closed by the biasing force of the suction valve biasing spring 33 and the fluid force caused by the fuel flowing into the suction passage 10d.
- the fuel pressure in the pressure chamber 11 rises with the upward movement of the plunger 2, and when the pressure in the fuel outlet 12 becomes higher than that, the high pressure fuel is discharged through the discharge valve mechanism 8 to the common rail 23. Supplied. This stroke is called a discharge stroke.
- the upward stroke from the lower start point to the upper start point of the plunger 2 consists of a return stroke and a discharge stroke. Then, by controlling the energization timing of the coil 43 of the solenoid valve mechanism 300, it is possible to control the amount of high pressure fuel to be discharged.
- the plunger 2 has a large diameter portion 2a and a small diameter portion 2b, and the volume of the sub chamber 7a is increased or decreased by the reciprocating movement of the plunger.
- the sub chamber 7a is in communication with the damper chamber (10b, 10c) by the fuel passage 10e.
- the flow rate of fuel into and out of the pump in the suction stroke or return stroke of the pump can be reduced, and the pressure pulsation generated inside the high pressure fuel pump can be reduced.
- the discharge valve mechanism 8 is provided at the outlet of the pressure chamber 11.
- the discharge valve mechanism 8 comprises a discharge valve seat 8a, a discharge valve 8b contacting and separating with the discharge valve seat 8a, and a discharge valve 8b.
- the discharge valve spring 8c is biased toward the seat 8a, and the discharge valve stopper 8d determines the stroke (moving distance) of the discharge valve 8b.
- the discharge valve stopper 8d and the pump body 1 are joined by welding at the contact portion 8e to block the fuel from the outside.
- the discharge valve 8b In the state where there is no fuel pressure difference between the pressurizing chamber 11 and the discharge valve chamber 12a, the discharge valve 8b is crimped to the discharge valve seat 8a by the biasing force of the discharge valve spring 8c and is in a closed state.
- the discharge valve 8b opens against the discharge valve spring 8c.
- the high pressure fuel in the pressure chamber 11 is discharged to the common rail 23 through the discharge valve chamber 12 a, the fuel discharge passage 12 b, and the fuel discharge port 12.
- the discharge valve 8 b When the discharge valve 8 b is opened, the discharge valve 8 b contacts the discharge valve stopper 8 d and the stroke is limited. Therefore, the stroke of the discharge valve 8b is appropriately determined by the discharge valve stopper 8d. As a result, the stroke is too large, and it is possible to prevent the fuel discharged to a high pressure into the discharge valve chamber 12a from flowing back into the pressure chamber 11 again due to the delay of closing the discharge valve 8b. Can be suppressed.
- the discharge valve 8 b When the fuel in the pressure chamber 11 is pressurized and the discharge valve 8 b is opened, the high pressure fuel in the pressure chamber 11 is discharged from the fuel discharge port 12 through the discharge valve chamber 80 and the fuel discharge passage.
- the fuel discharge port 12 is formed in a discharge joint 60, and the discharge joint 60 is welded and fixed to the pump body 1 at a welding portion to secure a fuel passage.
- the relief valve mechanism 200 includes a relief body 201, a relief valve 202, a relief valve holder 203, a relief spring 204, and a spring stopper 205.
- the relief body 201 is provided with a tapered seat portion. The load of the relief spring 204 is loaded through the valve holder 203, and the valve 202 is pressed against the seat portion of the relief body 201 and cooperates with the seat portion to shut off the fuel.
- the pressure of the fuel discharge port 12 becomes abnormally high pressure due to a failure of the electromagnetic suction valve 300 of the high pressure fuel pump, etc. and becomes larger than the set pressure of the relief valve mechanism 200, the abnormally high pressure fuel is on the low pressure side via the relief passage 213
- the damper chamber 10c is relieved.
- the relief destination of the relief valve mechanism 200 is the damper chamber 10 b, the relief chamber may be configured to relieve the pressure chamber 11.
- the discharge valve mechanism 8 in the present embodiment will be described using FIGS. 5 to 8.
- the discharge valve 8b of the discharge valve mechanism 8 is a poppet valve as shown in FIG. 3, there is a problem that the number of processing steps is increased and the manufacturing cost is increased since it is necessary to cut and discharge the discharge valve 8b.
- the discharge valve mechanism 8 is made into a unit type
- FIG. 5 shows a state in which the discharge valve 8B of the discharge valve mechanism 8 is in contact with the discharge valve seat 8F of the discharge valve seat member 8A and is closed.
- FIG. 6 shows a state where the discharge valve 8B of the discharge valve mechanism 8 is separated from the discharge valve seat 8F of the discharge valve seat member 8A and is opened.
- the discharge valve mechanism 8 of the present embodiment is a discharge valve 8B disposed on the discharge side of the pressure chamber 11, a discharge valve seat 8F on which the discharge valve 8B is seated, and a discharge valve seat 8F. And an opposing member 8D (stopper) positioned on the opposite side of the discharge valve seat 8F with the discharge valve 8B interposed therebetween.
- a stroke direction restricting portion 8D1 for restricting the displacement of the discharge valve 8B in the stroke direction is formed on the tapered surface of the opposing member 8D.
- the stroke direction restricting portion 8D1 on the tapered surface of the opposing member 8D, the movement of the discharge valve 8B in the stroke direction can be stabilized even if the discharge valve 8B is formed by an inexpensive ball valve. It is possible to regulate. Therefore, it becomes possible to constitute a discharge valve mechanism with high reliability at low cost.
- the discharge valve 8B is configured by a ball valve. According to this configuration, since the discharge valve 8B is formed by an inexpensive ball valve, the discharge valve mechanism can be formed at low cost. Further, according to this configuration, it is possible to provide a high pressure fuel pump which secures the oil tight performance even at high fuel pressure, and which has a small and light discharge valve mechanism.
- the discharge valve mechanism 8 includes a discharge valve chamber 80 in which the discharge valve mechanism 8 having the discharge valve 8B and the discharge valve seat 8F is disposed, and the opposing member 8D (stopper) is a plug member 17 (Sealing plug) is configured separately.
- the large diameter opposing member 8D (stopper) is fixed to the small diameter inner peripheral portion of the pump body 1 by press fitting.
- the opposing member 8D (stopper) may be configured by a plug member 17 (sealing plug) that shuts off the discharge valve chamber 80 from the outside. According to this configuration, since the opposing member 8D (stopper) can be integrally configured by the plug member 17 (sealing plug), the discharge valve mechanism can be configured inexpensively.
- the discharge valve mechanism 8 is attached to the valve sheet member 8A, the discharge valve 8B for opening and closing the discharge flow path 81 by coming into contact with and separating from the discharge valve sheet 8F of the valve sheet member 8A, and the plug member 17 (sealing plug) And a discharge valve spring 8C for urging the discharge valve 8B toward the discharge valve seat 8F.
- the stroke direction restricting portion 8D1 for restricting the displacement of the discharge valve 8B in the stroke direction is formed on the tapered surface of the opposing member 8D.
- the opposing member 8D and the plug member 17 (seal plug) are separately provided in FIGS. 5 and 6, they may be integrated.
- the stroke restricting portion 8D is formed on the facing member 8D (plug member 17), but may be formed on the discharge joint 150. That is, the high pressure fuel pump of the present embodiment includes the discharge valve chamber 80 in which the discharge valve mechanism 8 having the discharge valve 8B and the discharge valve seat 8F is disposed, and the opposing member 8D is the discharge joint 60 fixed to the pump body 1 It may be composed of
- the discharge valve 8B contacts the discharge valve seat 8F of the discharge valve seat member 8A to form an annular contact surface 8F which can be kept oil-tight.
- the discharge valve spring 8C is attached to the opposing member 8D (plug member 17) and biases the discharge valve 8B toward the discharge valve seat 8F, that is, biases the discharge valve 8B in the valve closing direction.
- a radial direction restricting portion 8A1 that restricts displacement in a direction orthogonal to the stroke axis of the discharge valve 8B is formed. According to this configuration, even if the discharge valve 8B is configured by an inexpensive ball valve, it is possible to regulate the displacement in the direction orthogonal to the stroke axis of the discharge valve 8B. Therefore, it becomes possible to constitute a highly reliable discharge valve mechanism.
- the discharge valve axial direction restricting portion 8A1 in the discharge valve axial direction be formed so as to have approximately half or more of the diameter of the discharge valve 8B. As a result, it is possible to stably regulate the displacement in the direction orthogonal to the stroke axis of the discharge valve 8B, and it is possible to configure a highly reliable discharge valve mechanism.
- the length of the radial direction restricting portion 8A1 in the discharge valve axial direction be longer than the length to the tapered surface of the sealing plug 17 (stroke of the discharge valve member 8B).
- the length of the radial direction restricting portion 8A1 in the discharge valve axial direction be longer than the length to the tapered surface of the sealing plug 17 (stroke of the discharge valve member 8B).
- a radial flow passage 8A2 for flowing the fuel discharged through the ball valve 8B toward the radially outer side of the discharge valve mechanism 8 is formed in the radial restriction portion 8A1 of the discharge valve seat member 8A where the discharge valve seat 8F is formed. It is done.
- radial direction flow-path 8 A2 it is desirable to form in multiple numbers by the outer periphery of a discharge valve seat. If the necessary flow passage area of the radial flow passage 8A2 can be secured, it is possible to make the shape of a circle, an ellipse, a long hole, a square or the like.
- a necessary flow path can be secured by forming a plurality of radial flow paths 8A2 on the outer periphery of the discharge valve seat.
- the discharge valve seat member 8A on which the discharge valve seat 8F is formed is press fitted into the pump body 1 and the opposing member (sealing plug 17) is welded to the pump body 1
- the valve seat member 8A on which the discharge valve seat is formed and the opposing member (sealing plug 17) are separately formed separately from each other.
- the fuel that has passed through the discharge valve seat member 8A flows from the discharge valve chamber 80 through the communication passage 110 to the fuel discharge port 12 and is discharged from the high pressure fuel pump.
- a relief valve mechanism 200 is disposed at the fuel discharge port 12.
- the radial direction restricting portion 8A1 may be formed on the sealing plug 17 side.
- the radial flow passage 8A2 may be formed on the side of the sealing plug 17 as well.
- the fuel discharged through the discharge valve 8B exceeds the set pressure, the fuel is supplied to the low pressure flow path such as the pressurizing chamber 11, the pressure pulsation reduction mechanism 9, and the suction passage 10b.
- the relief valve mechanism 200 is provided. Then, the fuel discharged from the pressure chamber 11 flows through the discharge valve chamber 80, then flows through the communication passage 110 in which the relief valve mechanism 200 is disposed, and is discharged from the fuel discharge port 12.
- the fuel discharged through the discharge valve 8B is formed radially outside the discharge valve mechanism 8 and substantially horizontally in the pump body 1 constituting the pressurizing chamber 11. After flowing through the flow path, it flows through the relief valve chamber in which the relief valve mechanism 200 is disposed, and is discharged from the fuel discharge port 12.
- the number of processing steps of the discharge valve 8B can be reduced, the valve body can be manufactured at low cost, and the high pressure fuel pump can be realized without increasing the size thereof.
- the discharge valve 8B has a curved contact portion, when a high back pressure is applied, the sheet portion is minutely deformed by the Hertzian contact to form a seal surface, and high oil tightness is achieved. It is possible to demonstrate the nature. Therefore, it is possible to provide a high pressure fuel pump having a compact and lightweight discharge valve structure, which ensures oil tightness even at high fuel pressure.
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Abstract
高い燃料圧力においても油密性能を確保し、かつ、小型軽量で安価な吐出弁構造を有する高圧燃料ポンプを提供する。このため本発明の高圧燃料ポンプは、加圧室の吐出側に配置された吐出弁と、前記吐出弁が着座する吐出弁シートと、前記吐出弁シートと別部材で独立して構成され、前記吐出弁を間にして前記吐出弁シートと反対側に位置する対向部材と、を備え、前記吐出弁のストローク方向の変位を規制するストローク方向規制部が対向部材のテーパ面に形成された。
Description
本発明は、主に自動車用内燃機関に適用される高圧燃料ポンプの特に吐出弁構造に関する。
燃焼室へ直接、燃料を噴射する直接噴射型の自動車用内燃機関において、燃料を高圧化するためのプランジャ式の高圧燃料ポンプが広く用いられている。高圧燃料ポンプの従来技術として特許文献1(特開2011-80391号公報)においては、弁体、シート、ばねを内部に収納する吐出弁ユニットが開示されている。この吐出弁はシート面が平面であり、弁体およびシートの当接部を精度良く研磨することにより、油密性能を得ることができる。
また特許文献2(WO15/163246号公報)においては、ポペット弁を用いているものがある。ポペット弁は背圧を受けてシート面に当接することにより、シート部とヘルツ接触を起こし、油密性能を得ることができる。
しかしながら、特許文献1においては、吐出弁機構がユニット型であるため取付けるためのスペースが大きく、取り付けるためには製品の全体的な大型化が必要である。一方で、特許文献2においては、ユニット型ではないため、製品の小型化は可能である。しかしながら、弁体がポペット弁であるため、弁体の加工工数がかかり、安価で製造することが困難である。
そこで本発明の目的は、安価に信頼性の高い吐出弁機構を有する高圧燃料ポンプを提供することを目的とする。
前述の課題を解決するために、本発明の高圧燃料ポンプは加圧室の吐出側に配置された吐出弁と、前記吐出弁が着座する吐出弁シートと、前記吐出弁シートと別部材で独立して構成され、前記吐出弁を間にして前記吐出弁シートと反対側に位置する対向部材と、を備え、前記吐出弁のストローク方向の変位を規制するストローク方向規制部が対向部材のテーパ面に形成された。
本発明によれば、安価に信頼性の高い吐出弁機構を有する高圧燃料ポンプを提供することが可能である。上記した以外の本発明の構成、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。
以下、本発明に係る実施例を説明する。
図1にはエンジンシステムの全体構成図を示す。破線で囲まれた部分が高圧燃料ポンプ(以下、高圧燃料ポンプと呼ぶ)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。なお、図1はエンジンシステムの動作を模式的に示す図面であり、詳細な構成は図2以降の高圧燃料ポンプの構成と異なるところがある。図2は本実施例の高圧燃料ポンプの縦断面図を示し、図3は高圧燃料ポンプを上方から見た水平方向断面図である。また図4は高圧燃料ポンプを図2と別方向から見た縦断面図である。
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を通して高圧燃料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を通過した燃料は、圧力脈動低減機構9が配置されるダンパ室(10b、10c)を介して容量可変機構を構成する電磁弁機構300の吸入ポート31bに至る。具体的には電磁弁機構300は電磁吸入弁機構を構成する。
電磁弁機構300に流入した燃料は、吸入弁30により開閉される吸入口を通過し加圧室11に流入する。エンジンのカム機構93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。加圧された燃料は、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高圧燃料ポンプである。高圧燃料ポンプは、ECU27から電磁弁機構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。
図2、3に示すように本実施例の高圧燃料ポンプは内燃機関の高圧燃料ポンプ取付け部90に密着して固定される。具体的には図3に示すようにポンプボディ1に設けられた取付けフランジ1aにねじ穴1bが形成されており、これに図示しない複数のボルトが挿入される。これにより取付けフランジ1aが内燃機関の高圧燃料ポンプ取付け部90に密着し、固定される。高圧燃料ポンプ取付け部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。
図2、4に示すようにポンプボディ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。つまり、プランジャ2はシリンダの内部を往復運動することで加圧室の容積を変化させる。また燃料を加圧室11に供給するための電磁弁機構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が設けられている。
シリンダ6はその外周側においてポンプボディ1と圧入される。ポンプボディ1にはシリンダ6を下側から挿入するための挿入穴が形成され、挿入穴の下端でシリンダ6の固定部6aの下面と接触するように内周側に変形させた内周凸部が形成される。ポンプボディ1の内周凸部の上面がシリンダ6の固定部6a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。
図3、4に示すように高圧燃料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、燃料はここから高圧燃料ポンプ内部に供給される。吸入フィルタ52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高圧燃料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4に示すポンプボディ1に上下方向に連通した低圧燃料吸入通路を通って圧力脈動低減機構9に向かう。圧力脈動低減機構9はダンパカバー14とポンプボディ1の上端面との間のダンパ室(10b、10c)に配置され、ポンプボディ1の上端面に配置された保持部材9aにより下側から支持される。具体的には、圧力脈動低減機構9は2枚の金属ダイアフラムが重ね合わせて構成される金属ダンパである。圧力脈動低減機構9の内部には0.3MPa~0.6MPaのガスが封入され、外周縁部が溶接で固定される。
圧力脈動低減機構9の上下面には低圧燃料吸入口10a、低圧燃料吸入通路と連通するダンパ室(10b、10c)が形成される。なお、図には表れていないが、保持部材9aには圧力脈動低減機構9の上側と下側とを連通する通路が形成される。
ダンパ室(10b、10c)を通った燃料は次にポンプボディに上下方向に連通して形成された低圧燃料吸入通路10dを介して電磁弁機構300の吸入ポート31bに至る。
なお、吸入ポート31bは吸入弁シート31aを形成する吸入弁シート部材31に上下方向に連通して形成される。端子46は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。
なお、吸入ポート31bは吸入弁シート31aを形成する吸入弁シート部材31に上下方向に連通して形成される。端子46は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。
図3で電磁弁機構300について説明する。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は開弁状態になる。吸入弁30が最大リフト状態となると吸入弁30はストッパ32に接触する。吸入弁30がリフトすることにより、吸入弁シート部材31に形成された開口部が開口し開弁する。燃料は吸入弁シート部材31の開口部を通り、ポンプボディ1に横方向に形成された穴を介して加圧室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が上昇運動に転じ上昇行程に移る。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はロッド35の外径側に凸となるロッド凸部35aを付勢し、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、再び開弁状態の吸入弁30の開口部を通して吸入通路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。磁気コア39とアンカー36との間に磁気吸引力が作用し、磁気コア39及びアンカー36が磁気吸引面で接触する。磁気吸引力はロッド付勢ばね40の付勢力に打ち勝ってアンカー36を付勢し、アンカー36がロッド凸部35aと係合して、ロッド35を吸入弁30から離れる方向に移動させる。
このとき、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、電磁弁機構300のコイル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。
プランジャ2は、大径部2aと小径部2bを有し、プランジャ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によりダンパ室(10b、10c)と連通している。プランジャ2の下降時は、副室7aからダンパ室(10b、10c)へ、上昇時は、ダンパ室(10b、10c)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、高圧燃料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。
吐出弁機構8は図3に示すように加圧室11の出口に設けられた吐出弁機構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のを防止でき、高圧燃料ポンプの効率低下が抑制できる。
加圧室11の燃料が加圧されて吐出弁8bが開弁すると、加圧室11内の高圧の燃料は吐出弁室80、燃料吐出通路を通って、燃料吐出口12から吐出される。燃料吐出口12は吐出ジョイント60に形成されており、吐出ジョイント60はポンプボディ1に溶接部にて溶接固定され燃料通路を確保している。
次に、図2、3等に示すリリーフ弁機構200について説明する。
リリーフ弁機構200はリリーフボディ201、リリーフ弁202、リリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205からなる。リリーフボディ201には、テーパ形状のシート部が設けられている。バルブ202はリリーフばね204の荷重がバルブホルダ203を介して負荷され、リリーフボディ201のシート部に押圧され、シート部と協働して燃料を遮断している。
リリーフ弁機構200はリリーフボディ201、リリーフ弁202、リリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205からなる。リリーフボディ201には、テーパ形状のシート部が設けられている。バルブ202はリリーフばね204の荷重がバルブホルダ203を介して負荷され、リリーフボディ201のシート部に押圧され、シート部と協働して燃料を遮断している。
高圧燃料ポンプの電磁吸入弁300の故障等により、燃料吐出口12の圧力が異常に高圧になり、リリーフ弁機構200のセット圧力より大きくなると異常高圧燃料はリリーフ通路213を介して低圧側であるダンパ室10cにリリーフされる。本実施例ではリリーフ弁機構200のリリーフ先をダンパ室10bとしているが、加圧室11にリリーフするように構成しても良い。
以下、図5乃至図8を用いて、本実施例における吐出弁機構8を説明する。図3に示したように吐出弁機構8の吐出弁8bをポペット弁とすると、吐出弁8bを切削したうえで研磨する必要があるので加工工数がかかり製造コストが増加するという問題がある。また、吐出弁機構8をユニット型にした場合、加工が難しい部品が必要となり、ポンプボディ1の大型化が必要となる。
そこで、本実施例の吐出弁機構8について、図5、6を用いて説明する。図5は吐出弁機構8の吐出弁8Bが吐出弁シート部材8Aの吐出弁シート8Fに接触し閉弁した状態を示す。また図6は吐出弁機構8の吐出弁8Bが吐出弁シート部材8Aの吐出弁シート8Fから離座し、開弁した状態を示す。
本実施例の吐出弁機構8は、図5、6に示すように加圧室11の吐出側に配置された吐出弁8Bと、吐出弁8Bが着座する吐出弁シート8Fと、吐出弁シート8Fと別部材で独立して構成され、吐出弁8Bを間にして吐出弁シート8Fと反対側に位置する対向部材8D(ストッパ)と、を備えている。そして吐出弁機構8は、吐出弁8Bのストローク方向の変位を規制するストローク方向規制部8D1が対向部材8Dのテーパ面に形成されている。
この構成によれば、ストローク方向規制部8D1が対向部材8Dのテーパ面に形成することにより、吐出弁8Bを安価なボール弁で構成したとしても、吐出弁8Bのストローク方向の動きを安定して規制することが可能である。したがって、安価に信頼性の高い吐出弁機構を構成することが可能となる。
なお、本実施例では吐出弁8Bはボール弁により構成される。この構成によれば、吐出弁8Bを安価なボール弁で構成するため安価に吐出弁機構を構成することが可能となる。またこの構成によれば高い燃料圧力においても油密性能を確保し、かつ、小型軽量な吐出弁機構を有する高圧燃料ポンプを提供するものである。
図5、6に示すように吐出弁機構8は、吐出弁8Bと吐出弁シート8Fとを有する吐出弁機構8が配置された吐出弁室80を備え、対向部材8D(ストッパ)は栓部材17(封止プラグ)とは別体で構成されている。具体的には大径の対向部材8D(ストッパ)がポンプボディ1の小径の内周部に圧入により固定されている。但し対向部材8D(ストッパ)は吐出弁室80と外部とを遮断する栓部材17(封止プラグ)で構成しても良い。この構成によれば、栓部材17(封止プラグ)で対向部材8D(ストッパ)を一体に構成できるため、安価に吐出弁機構を構成することが可能となる。
また吐出弁機構8は弁シート部材8Aと、弁シート部材8Aの吐出弁シート8Fに当接・離間して吐出流路81を開閉する吐出弁8Bと、栓部材17(封止プラグ)に取り付けられ、吐出弁8Bを吐出弁シート8Fに向かって付勢する吐出弁ばね8Cとを備えている。そして上記したように吐出弁8Bのストローク方向の変位を規制するストローク方向規制部8D1が対向部材8Dのテーパ面に形成される。なお、図5、6では対向部材8Dと栓部材17(封止プラグ)とが別体で構成されているが、これらは一体で構成しても良い。
本実施例ではストローク規制部8Dは対向部材8D(栓部材17)に形成されているが、吐出ジョイント150に形成してもよい。すなわち、本実施例の高圧燃料ポンプは吐出弁8Bと吐出弁シート8Fとを有する吐出弁機構8が配置された吐出弁室80を備え、対向部材8Dはポンプボディ1に固定された吐出ジョイント60で構成されても良い。
吐出弁8Bは吐出弁シート部材8Aの吐出弁シート8F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。また吐出弁ばね8Cは対向部材8D(栓部材17)に取り付けられ、吐出弁8Bを吐出弁シート8Fに向かって付勢する、つまり吐出弁8Bを閉弁方向に付勢する。
吐出弁シート8Fが形成される吐出弁シート部材8Aには、吐出弁8Bのストローク軸線と直行する方向の変位を規制する径方向規制部8A1が形成されている。この構成によれば、吐出弁8Bを安価なボール弁で構成したとしても、吐出弁8Bのストローク軸線と直行する方向の変位を規制することが可能である。したがって、信頼性の高い吐出弁機構を構成することが可能となる。
吐出弁軸方向における吐出弁軸方向規制部8A1の長さが、吐出弁8Bの直径のほぼ半分以上となるように形成されていることが望ましい。これにより吐出弁8Bのストローク軸線と直行する方向の変位を安定して規制することが可能であり、信頼性の高い吐出弁機構を構成することが可能となる。
また、吐出弁軸方向において径方向規制部8A1の長さが封止プラグ17のテーパ面までの長さ(吐出弁部材8Bのストローク)よりも長くなるように形成されることが望ましい。これにより吐出弁8Bのストローク軸線と直行する方向の変位を安定して規制することが可能であり、信頼性の高い吐出弁機構を構成することが可能となる。
吐出弁シート8Fが形成される吐出弁シート部材8Aの径方向規制部8A1にボール弁8Bを介して吐出された燃料を吐出弁機構8の径方向外側に向かって流す径方向流路8A2が形成されている。なお、径方向流路8A2は吐出弁シートの外周に複数形成されていることが望ましい。なお、径方向流路8A2の必要流路面積を確保できれば、円、楕円、長穴、四角等の形状とすることが可能である。径方向流路8A2は吐出弁シートの外周に複数形成することにより必要流路を確保することが可能である。
また本実施例の高圧燃料ポンプは吐出弁シート8Fが形成される吐出弁シート部材8Aがポンプボディ1に圧入される圧入部8A3と、対向部材(封止プラグ17)がポンプボディ1に溶接される溶接部17Aと、を備え、吐出弁シートが形成される弁シート部材8Aと対向部材(封止プラグ17)は非接触に別体で構成される。
図7、8に示すように本実施例では、吐出弁シート部材8Aを通過した燃料は、吐出弁室80から連通路110を通り燃料吐出口12に流れて高圧燃料ポンプから吐出される。本実施例において燃料吐出口12にはリリーフ弁機構200が配置される。なお、径方向規制部8A1を封止プラグ17の側に形成してもよい。その際に、径方向流路8A2も同様に封止プラグ17の側に形成してもよい。
また本実施例の高圧燃料ポンプは、吐出弁8Bを介して吐出された燃料が設定圧力を超えた場合に加圧室11、または圧力脈動低減機構9、吸入通路10b等の低圧流路に燃料を戻すリリーフ弁機構200を備えている。そして、加圧室11から吐出された燃料は吐出弁室80を流れた後にリリーフ弁機構200が配置された連通路110を流れ、燃料吐出口12から吐出される。
また本実施例の高圧燃料ポンプは、吐出弁8Bを介して吐出された燃料は吐出弁機構8の径方向外側で、かつ、加圧室11を構成するポンプボディ1にほぼ水平方向に形成された流路を流れた後にリリーフ弁機構200が配置されたリリーフ弁室を流れ、燃料吐出口12から吐出される。
以上の本実施例によれば、吐出弁8Bの加工工数を短縮でき安価で弁体を製作でき、且つ高圧燃料ポンプ自体を大型化することなく実現できる。また、吐出弁8Bは、曲面形状の当接部を有しているため、高い背圧がかかった場合にはヘルツ接触により、シート部が微小に変形してシール面を形成し、高い油密性を発揮することができる。したがって、高い燃料圧力においても、油密性能を確保し、かつ、小型軽量な吐出弁構造を有する高圧燃料ポンプを提供できる。
1…ポンプ本体、2…プランジャ、6…シリンダ、8…吐出弁機構、8A…吐出弁シート部材、8A1…径方向規制部、8A2…径方向流路、8B…吐出弁、8D…対向部材、8D1…ストローク方向規制部、8F…吐出弁シート、17…栓部材、80…吐出弁室、200…リリーフ弁機構、300…電磁吸入弁。
Claims (13)
- 加圧室の吐出側に配置された吐出弁と、前記吐出弁が着座する吐出弁シートと、前記吐出弁シートと別部材で独立して構成され、前記吐出弁を間にして前記吐出弁シートと反対側に位置する対向部材と、を備え、前記吐出弁のストローク方向の変位を規制するストローク方向規制部が対向部材のテーパ面に形成された高圧燃料ポンプ。
- 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁はボール弁により構成された高圧燃料ポンプ。
- 請求項2に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁と前記吐出弁シートとを有する吐出弁機構が配置された吐出弁室を備え、前記対向部材は前記吐出弁室と外部とを遮断する栓部材(プラグ)で構成された高圧燃料ポンプ。
- 請求項1又は3に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁と前記吐出弁シートとを有する吐出弁機構が配置された吐出弁室を備え、前記対向部材はポンプボディに固定された吐出ジョイントで構成された高圧燃料ポンプ。
- 請求項1又は3に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記対向部材に取り付けられ、前記吐出弁を前記吐出弁シートに向かって付勢する吐出弁ばねを備えた高圧燃料ポンプ。
- 請求項1又は3に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁のストローク軸線と直交する方向の変位を規制する径方向規制部が前記吐出弁シートが形成される吐出弁シート部材に形成された高圧燃料ポンプ。
- 請求項6に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁シートが形成される吐出弁シート部材の前記径方向規制部に前記ボール弁を介して吐出された燃料を前記吐出弁機構の径方向外側に向かって流す径方向流路が形成された高圧燃料ポンプ。
- 請求項7に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記径方向流路は前記吐出弁シートの外周に複数形成された高圧燃料ポンプ。
- 請求項6に記載の高圧燃料ポンプにおいて、吐出弁軸方向における前記径方向規制部の長さが前記吐出弁の直径のほぼ半分以上となるように形成される高圧燃料ポンプ。
- 請求項6に記載の高圧燃料ポンプにおいて、吐出弁軸方向において前記径方向規制部の長さが前記対向部材のテーパ面の長さよりも長くなるように形成される高圧燃料ポンプ。
- 請求項1又は3に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁を介して吐出された燃料が設定圧力を超えた場合に前記加圧室に、又は低圧流路に燃料を戻すリリーフ弁機構を備え、前記加圧室から吐出された燃料は吐出弁室を流れた後に前記リリーフ弁機構が配置されたリリーフ弁室を流れ、吐出口から吐出される高圧燃料ポンプ。
- 請求項11に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁を介して吐出された燃料は吐出弁機構の径方向外側で、かつ、前記加圧室を構成するポンプボディにほぼ水平方向に形成された流路を流れた後に前記リリーフ弁室を流れ、吐出口から吐出される高圧燃料ポンプ。
- 請求項1又は3に記載の高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出弁シートが形成される吐出弁シート部材が前記ポンプボディに圧入される圧入部と、前記対向部材が前記ポンプボディに溶接される溶接部と、を備え、前記吐出弁シートが形成される吐出弁シート部材と前記対向部材は非接触に別体で構成された高圧燃料ポンプ。
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