JP2010190107A - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吸入行程において燃料を効率的に吸入することが可能な高圧ポンプを提供する。
【解決手段】インレットから燃料ギャラリ１３の供給口１３２までを接続するのが、供給通路１３３である。また、吸入通路は、燃料ギャラリ１３の吸入口１３５に接続されている。このとき、平面視円形状の燃料ギャラリ１３において、中心Ｏを通る直径方向に、供給口１３２及び吸入口１３５を形成する。この場合、中心Ｏから吸入口１３５へ向かう吸入方向の仮想ベクトルＶ１と、供給口１３２から中心Ｏに向かう供給方向の仮想ベクトルＶ２とが同一方向となっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関（以下「エンジン」という）に用いられる高圧ポンプに関する。

エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置は、高圧燃料を圧送する高圧ポンプを備える。高圧ポンプは、カムシャフトの回転によって往復移動するプランジャを備えるのが一般的である。

このような高圧ポンプの作動行程は、具体的に、プランジャが上死点から下死点へ移動するときにポンプ内の燃料ギャラリから加圧室へ燃料を吸入する吸入行程、プランジャが下死点から上死点へ向かうときに一部の低圧の燃料を燃料ギャラリへ戻す調量行程、及び、吸入弁を閉じてからさらに上死点へ向かうプランジャによって燃料が加圧される加圧行程に大別される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２０７４８６号公報

ところで、近年、エンジンの出力は益々向上を遂げており、エンジン回転数も大きくなる傾向にある。このようにエンジン回転数が大きくなり、カムシャフトの回転数が大きくなると、プランジャが高速で往復移動することになる。そして、このような状況下にあっては、上記吸入行程において如何に効率よく燃料を吸入するかが重要になってくる。

この点、上記特許文献１では何等考慮がなされておらず、プランジャが高速で往復移動するような特殊な状況下では、吸入行程における燃料の吸入効率が低下してしまうことが懸念される。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸入行程において燃料を効率的に吸入することが可能な高圧ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の高圧ポンプでは、供給通路が、インレットから燃料ギャラリの供給口までを接続する。したがって、インレットから燃料が供給されると、供給通路を経由して燃料ギャラリへ燃料が導かれる。また、吸入通路が、燃料ギャラリの吸入口から加圧室までを接続する。したがって、燃料ギャラリへ供給された燃料は、吸入通路を経由して加圧室へ導かれる。加圧室の容積変化はプランジャによって作出され、加圧された燃料がアウトレットから吐出される。

ここで特に、吸入口は、燃料ギャラリにおいて燃料が流動し易い方向である複数の流動方向のうち第１の流動方向に合わせ、燃料ギャラリの端部に設けられている。また、供給口は、複数の流動方向のうち第２の流動方向に合わせ、燃料ギャラリの端部に設けられている。

燃料が流動し易い方向である「流動方向」は、燃料ギャラリの内部形状に依存する。例えば請求項３に示すように、流動方向は、燃料ギャラリの内壁間の距離が相対的に大きくなっている方向であることが考えられる。また例えば請求項４に示すように、燃料ギャラリの内部が平面視円形状の空間となっていることを前提として、流動方向は、平面視円形状の空間に観念される直径方向であることとしてもよい。

本発明では、複数の流動方向のうち第１の流動方向に合わせ燃料ギャラリの端部に吸入口を設け、また、第２の流動方向に合わせ燃料ギャラリの端部に供給口を設けた。ここでいう「端部」は、燃料ギャラリの端と、その周辺を含むものである。そして、第１の流動方向に沿った吸入方向の第１仮想ベクトルと、第２の流動方向に沿った供給方向の第２仮想ベクトルとのなす角を鋭角又は直角とした。

例えば、燃料ギャラリの内部が平面視円形状の空間となっていることを前提とすれば流動方向は直径方向となるが、その場合に中心から吸入口へ向かう吸入方向の第１仮想ベクトルと、供給口から中心へ向かう供給方向の第２仮想ベクトルとのなす角が鋭角になっているという具合である。

このようにすれば、供給口から燃料をスムーズに吸入口へ導くことができ、吸入行程において燃料を効率よく吸入することができる。
なお、ここでは仮想ベクトルのなす角が「鋭角又は直角」、として技術思想を表現したが、請求項２に示すように、「前記第１の流動方向に沿った吸入方向の第１仮想ベクトルと、前記第２の流動方向に沿った供給方向の第２仮想ベクトルとの内積が「０」以上であること」としてもよい。

また、燃料を効率よく吸入するという観点からは、請求項５に示すように、第１仮想ベクトルと第２仮想ベクトルとを同一方向とすることが考えられる。例えば、所定の流動方向に沿って、燃料ギャラリの端部に、相互に対向するよう供給口及び吸入口を設けるという具合である。このようにすれば、供給口から燃料をスムーズに吸入口へ導くことができ、吸入行程において燃料を効率よく吸入することができる。

本発明の実施形態の高圧ポンプの構成を示す断面図である。 燃料ギャラリの構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の高圧ポンプは、車両に搭載されて用いられ、燃料タンクから低圧ポンプにて汲み上げられる燃料を加圧して燃料レールへ吐出するものである。
図１に示すように、高圧ポンプ１は、外郭を構成しているハウジング１０、プランジャ部３０、吸入弁部５０、及び、吐出弁部７０を備えている。

ハウジング１０は、外郭を構成している。このハウジング１０の一方向（図１中では上方）にカバー１２が取り付けられており、カバー１２とハウジング１０とで囲まれる空間が燃料ギャラリ１３となっている。燃料ギャラリ１３は、その内部に、パルセーションダンパ１３１を有している。パルセーションダンパ１３１は、その端部を挟持されて配置されている。

インレット１１から燃料ギャラリ１３の供給口１３２までを接続するのが、供給通路１３３である。これにより、インレット１１から供給される燃料は、供給通路１３３を経由して、燃料ギャラリ１３へ導かれる。また、吸入通路１３４は、燃料ギャラリ１３の吸入口１３５に接続されている。これにより、燃料ギャラリ１３に供給される燃料は、吸入口１３５を経由して、加圧室１４へ導かれる。なお、インレット１１の上流側には、低圧ポンプからの配管が接続される。

また、プランジャ部３０は、カバー１２のちょうど反対側（図１中の下方）に設けられている。そして、プランジャ部３０と燃料ギャラリ１３との中間付近に、燃料を加圧可能な加圧室１４が形成されている。
さらにまた、カバー１２及びプランジャ部３０の配列方向に直交する方向に、吸入弁部５０（図１中の左方）及び吐出弁部７０（図１中の右方）が設けられている。
このような構成により、燃料ギャラリ１３に供給された燃料は、吸入弁部５０を経由し、加圧室１４を経由して、吐出弁部７０から吐出される。

次に、プランジャ部３０、吸入弁部５０、及び、吐出弁部７０の構成について、詳細に説明する。
最初にプランジャ部３０について説明する。
プランジャ部３０は、プランジャ３１、オイルシールホルダ３２、スプリングシート３３、及び、プランジャスプリング３４などを備えている。

プランジャ３１は、ハウジング１０の内部に形成されたシリンダ１５に支持される大径部３１１と、オイルシールホルダ３２に囲まれる大径部３１１よりも径の小さな小径部３１２とを有している。これら大径部３１１及び小径部３１２は、一体となっており、同位相で軸方向に往復移動する。

オイルシールホルダ３２は、シリンダ１５の端部に配置されている。オイルシールホルダ３２は、その内部に、リング状のシール３２３を有している。このシール３２３により、プランジャ３１の小径部３１２周囲の燃料油膜の厚さが調整され、エンジンへの燃料のリークが抑制される。また、オイルシールホルダ３２は、その先端部分に、オイルシール３２５を有している。このオイルシール３２５によって、プランジャ３１の小径部３１２の周囲のオイル油膜の厚さが規制され、オイルのリークが抑制される。

スプリングシート３３は、プランジャ３１の端部に配設されている。このプランジャ３１の端部が図示しないリフタに当接し、リフタが、カムシャフトに取り付けられたカムにその外面を当接させる。これによって、カムシャフトの回転により、カムプロフィールに応じてリフタが軸方向に往復移動する。その結果、プランジャ３１と共にスプリングシート３３が軸方向に往復移動することになる。

プランジャスプリング３４は、スプリングシート３３に一端を係止され、他端をオイルシールホルダ３２に係止されている。これにより、プランジャスプリング３４は、スプリングシート３３を介しプランジャ３１の戻しバネとして機能し、プランジャ３１をリフタに当接させるよう付勢する。

かかる構成により、カムシャフトの回転に応じたプランジャ３１の往復移動が実現される。このとき、プランジャ３１の大径部３１１によって、加圧室１４の容積変化が作出される。

次に、吸入弁部５０について説明する。
吸入弁部５０は、図１に示すように、ハウジング１０によって形成される筒部５１、筒部５１の開口を覆う弁部カバー５２、及び、コネクタ５３等を備えている。
筒部５１は、略円筒状に形成され、内部に燃料通路５５を有している。燃料通路５５には、略円筒状のシートボディ５６が配置されている。シートボディ５６の内部には、吸入弁５７が配置されている。この吸入弁５７の内部には、スプリング５８が収容配置されている。

また、吸入弁５７には、ニードル５９が当接している。このニードル５９は、上述した弁部カバー５２を貫通し、コネクタ５３の内部まで延びている。コネクタ５３は、コイル５３１と当該コイル５３１へ通電するための端子５３２とを有している。コイル５３１の内側には、所定位置に保持される固定コア５３３、可動コア５３４、及び、固定コア５３３と可動コア５３４との間に介在するスプリング５３５が配置されている。ここで、可動コア５３４に固定されるのが、上述したニードル５９である。つまり、可動コア５３４とニードル５９とは一体になっている。

かかる構成により、コネクタ５３の端子５３２を介して通電が行われると、コイル５３１にて発生する磁束によって固定コア５３３と可動コア５３４との間に磁気吸引力が発生する。その結果、可動コア５３４が固定コア５３３側へ移動し、これに伴ってニードル５９が、加圧室１４から離れる方向へ移動する。このときは、吸入弁５７の移動がニードル５９にて規制されない。したがって、吸入弁５７がシートボディ５６に着座可能となり、吸入弁５７の着座により、燃料通路５５と加圧室１４とが遮断される。

一方、コネクタ５３の端子５３２を介した通電が行われないと、磁気吸引力は発生しないため、スプリング５３５によって、可動コア５３４が加圧室１４へ近づく方向へ移動する。これにより、ニードル５９が加圧室１４側へ移動する。その結果、ニードル５９によって吸入弁５７の移動が規制され、吸入弁５７が加圧室１４側に保持される。このときは、吸入弁５７がシートボディ５６から離座することとなり、燃料通路５５と加圧室１４とが連通する。

次に、吐出弁部７０について説明する。
吐出弁部７０は、図１に示すように、ハウジング１０にて形成される円筒状のアウトレット７１を有している。このアウトレット７１にて形成される収容室７１１に、吐出弁７２、スプリング７３、及び、係止部７４が収容されている。また、収容室７１１の開口部分が、吐出口７５となっている。吐出口７５とは反対側の収容室７１１の深部には、弁座７１２が形成されている。

吐出弁７２は、スプリング７３の付勢力と図示しない燃料レール側からの圧力とにより、弁座７１２に当接する。これにより、吐出弁７２は、加圧室１４の燃料の圧力が低いうちは、燃料の吐出を停止する。一方、加圧室１４の燃料の圧力が大きくなってスプリング７３の付勢力と燃料レール側からの圧力とに打ち勝つと、吐出弁７２が吐出口７５の方向へ移動する。これにより、収容室７１１へ流入した燃料は、吐出口７５から吐出される。

次に、燃料ギャラリ１３の構成について詳述する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面を模式的に示す説明図である。図２では、燃料ギャラリ１３の部分を主として示している。

図２に示すように、燃料ギャラリ１３は、平面視円形状となっており、中心Ｏを通る直径方向に、上述した供給口１３２及び吸入口１３５が形成されている。この場合、中心Ｏから吸入口１３５へ向かう吸入方向の仮想ベクトルＶ１と、供給口１３２から中心Ｏに向かう供給方向の仮想ベクトルＶ２とが同一方向となっている。

次に、高圧ポンプ１の作動について説明する。高圧ポンプ１は、吸入行程、調量行程、及び、加圧行程を繰り返すことで動作する。
吸入行程は、燃料ギャラリ１３から加圧室１４へ燃料を吸入する行程である。このとき、プランジャ３１は、上死点から下死点へ向かって移動し（加圧室１４から離れる方向へ移動し）、吸入弁５７は開弁状態となっている。また、調量行程は、加圧室１４から燃料ギャラリ１３へ低圧の燃料を戻す行程である。このとき、プランジャ３１は、下死点から上死点へ向かって移動し（加圧室１４へ近づく方向へ移動し）、吸入弁５７は開弁状態となっている。加圧行程は、加圧室１４から吐出弁部７０を経由して燃料を吐出する行程である。このとき、プランジャ３１は、上死点へ向かって移動し（加圧室１４へ近づく方向へ移動し）、吸入弁５７は閉弁状態となっている。

なお、本形態におけるインレット１１が「インレット」を構成し、燃料ギャラリ１３が「燃料ギャラリ」を構成し、供給口１３２が「供給口」を構成し、供給通路１３３が「供給通路」を構成する。また、吸入口１３５が「吸入口」を構成し、加圧室１４が「加圧室」を構成し、吸入通路１３４が「吸入通路」を構成する。さらにまた、プランジャ３１が「プランジャ」を構成し、アウトレット７１が「アウトレット」を構成する。

以上詳述したように本形態の高圧ポンプ１では、平面視円形状の燃料ギャラリ１３において、中心Ｏを通る直径方向に、供給口１３２及び吸入口１３５が形成されている。この場合、中心Ｏから吸入口１３５へ向かう吸入方向の仮想ベクトルＶ１と、供給口１３２から中心Ｏに向かう供給方向の仮想ベクトルＶ２とが同一方向となっている。これにより、供給口から燃料をスムーズに吸入口へ導くことができ、吸入行程において燃料を効率よく吸入することができる。

以上、本発明は、上記実施形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
上記形態では、図２に示したように、中心Ｏから吸入口１３５へ向かう吸入方向の仮想ベクトルＶ１と、供給口１３２から中心Ｏへ向かう供給方向の仮想ベクトルＶ２とが同一方向となっていた。これに対し、図２に二点鎖線で示す供給通路１３３ａのように供給通路を形成してもよい。この場合、供給通路１３３ａの供給口１３２ａから中心へ向かう供給方向の仮想ベクトルＶ３と、仮想ベクトルＶ１とのなす角θが鋭角とした。このようにしても、上記形態と同様の効果が奏される。本発明の技術思想を具現化するにあたっては、２つの仮想ベクトルのなす角が直角を越えるもの、すなわち内積が「０」以下でなければよい。

１：高圧ポンプ、１０：ハウジング、１１：インレット（「インレット」を構成）、１２：カバー、１３：燃料ギャラリ（「燃料ギャラリ」を構成）、１３１：パルセーションダンパ、１３２、１３２ａ：供給口（「供給口」を構成）、１３３、１３３ａ：供給通路（「供給通路」を構成）、１３４：吸入通路（「吸入通路」を構成）、１３５：吸入口（「吸入口」を構成）、１４：加圧室（「加圧室」を構成）、１５：シリンダ、３０：プランジャ部、３１：プランジャ（「プランジャ」を構成）、３１１：大径部、３１２：小径部、３２：オイルシールホルダ、３２３：シール、３２５：オイルシール、３３：スプリングシート、３４：プランジャスプリング、５０：吸入弁部、５１：筒部、５２：弁部カバー、５３：コネクタ、５３１：コイル、５３２：端子、５３３：固定コア、５３４：可動コア、５３５：スプリング、５５：燃料通路、５６：シートボディ、５７：吸入弁、５８：スプリング、５９：ニードル、７０：吐出弁部、７１：アウトレット、７１１：収容室、７１２：弁座、７２：吐出弁、７３：スプリング、７４：係止部、７５：吐出口

Claims (5)

1. 燃料が供給されるインレットと、
   前記インレットから燃料ギャラリの供給口までを接続する供給通路と、
   前記燃料ギャラリの吸入口から加圧室までを接続する吸入通路と、
   前記加圧室の容積変化を作出するプランジャと、
   前記加圧室にて加圧された燃料を吐出するアウトレットと、を備え、
   前記吸入口は、前記燃料ギャラリにおいて燃料が流動し易い方向である複数の流動方向のうち第１の流動方向に合わせ、前記燃料ギャラリの端部に設けられており、
   前記供給口は、前記複数の流動方向のうち第２の流動方向に合わせ、前記燃料ギャラリの端部に設けられており、
   第１の流動方向に沿った吸入方向の第１仮想ベクトルと、前記第２の流動方向に沿った供給方向の第２仮想ベクトルとのなす角が鋭角又は直角であること
   を特徴とする高圧ポンプ。
2. 燃料が供給されるインレットと、
   前記インレットから燃料ギャラリの供給口までを接続する供給通路と、
   前記燃料ギャラリの吸入口から加圧室までを接続する吸入通路と、
   前記加圧室の容積変化を作出するプランジャと、
   前記加圧室にて加圧された燃料を吐出するアウトレットと、を備え、
   前記吸入口は、前記燃料ギャラリにおいて燃料が流動し易い方向である複数の流動方向のうち第１の流動方向に合わせ、前記燃料ギャラリの端部に設けられており、
   前記供給口は、前記複数の流動方向のうち第２の流動方向に合わせ、前記燃料ギャラリの端部に設けられており、
   第１の流動方向に沿った吸入方向の第１仮想ベクトルと、前記第２の流動方向に沿った供給方向の第２仮想ベクトルとの内積が「０」以上であること
   を特徴とする高圧ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記流動方向は、前記燃料ギャラリの内壁間の距離が相対的に大きくなっている方向であることを特徴とする高圧ポンプ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記燃料ギャラリは、その内部が平面視円形状の空間となっており、
   前記流動方向は、前記平面視円形状の空間に観念される直径方向であることを特徴とする高圧ポンプ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記第１仮想ベクトルと前記第２仮想ベクトルとが同一方向となっていることを特徴とする高圧ポンプ。

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