JPH07332186A - 高圧供給ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 体格が小さいことに加え、燃料の吐出タイミ
ング制御の精度が高くかつ燃料の安定供給可能な高圧供
給ポンプを提供する。 【構成】 高圧供給ポンプ１０は、シリンダ１１の上部
をエンジンハウジングの一部であるヘッドカバー１００
外に露出し、図示しないボルトによりヘッドカバー１０
０に固定されている。高圧供給ポンプ１０のその他の部
分はヘッドカバー１００の収容孔１００ａに収容されて
いる。ポンプカム１１０は、図示しない吸排気バルブを
開閉駆動する図示しないバルブカムシャフトに取付けら
れ、高圧供給ポンプ１０を駆動する。デリバリバルブ３
０にはストッパ３７が設けられている。このストッパ３
７により、案内部材３２から吐出弁体３４が脱落しない
範囲で吐出弁体３４の最大リフト量が規制されているの
で、安定した燃料供給を保持することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関（以下「内燃
機関」をエンジンという）に用いられる高圧供給ポンプ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高圧供給ポンプを用いたエンジン
の燃料供給システムを図７に示す。燃料タンク２０１に
は燃料ポンプ２０２が収容されており、燃料ポンプ２０
２により数１００ｋｐａに燃料が加圧されてから燃料フ
ィルタ２０３の吸入ポート２０４に圧送される。燃料フ
ィルタ２０３の吐出ポート２０５は高圧供給ポンプ２０
６の吸入ポート２０７に接続されている。ピストン２１
１の往復運動による駆動力は、コネクティングロッド２
１２、クランク軸２１３、ベルト２１４から成る連結機
構によりカムシャフト２１０に伝達され、高圧供給ポン
プ２０６のカムシャフト２１０を回転させる。図５およ
び図６に示すように、高圧供給ポンプ２０６のハウジン
グ２２３内に収容されカムシャフト２１０と一体に回転
するポンプカム２２４は、高圧供給ポンプ２０６のプラ
ンジャ２２５を往復動させる。吸入ポート２０７から吸
入された燃料は高圧供給ポンプ２０６により数Ｍｐａか
ら数１０Ｍｐａの高圧に加圧され、デリバリバルブ２２
６から図７に示すように、吐出ポート２０８を介してコ
モンレール２０９に吐出される。コモンレール２０９に
蓄圧された高圧燃料は、分岐通路２１５を介してエンジ
ン各気筒に設けられたインジュクタ２１７に供給され
る。そしてインジェクタ２１７から高圧燃料が直接気筒
内の燃焼室２１６に噴射される。

【０００３】高圧供給ポンプ２０６のバイパス吐出口２
１８から出力される余分な低圧燃料はリターン通路２１
９を介して燃料タンク２０１にリターンされる。コモン
レール２０９にはその内部の燃料の圧力を検出するため
の圧力センサ２２０が配設されており、圧力センサ２２
０により検出された圧力信号が電子制御ユニット２２１
に入力される。電子制御ユニット２２１は、圧力センサ
２２０により検出された圧力信号、および、エンジンの
回転数や負荷等のエンジン運転状態等に応じて燃料噴射
圧が最適値になるように電磁弁２２２の通電時期を制御
することによりコモンレール２０９へ吐出される燃料量
を制御している。また、電子制御ユニット２２１はエン
ジンの回転数や負荷状態等のエンジンの運転状態に応じ
て燃料噴射時期および噴射期間を制御するためにインジ
ェクタ２１７に制御信号を出力している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の高圧供給ポンプ２０６の場合、ハウジング２２
３内にカムシャフト２１０およびポンプカム２２４が内
蔵されているため、ポンプカム２２４およびこれを覆う
ハウジング２２３の一部、ポンプカム２２４の軸受けと
なる図示しないベアリング、オイルシール等の部材によ
り高圧供給ポンプ２０６が大型化および重量アップす
る。また、部品点数が増加するとともにハウジング２２
３、カムシャフト２１０およびカムシャフト２１０の関
連部品を高精度に加工する必要があるため、製造工数が
増加するとともに製造コストがアップするという問題が
ある。さらにエンジン側においても、ポンプ固定用フラ
ンジおよび固定ステーの設置が必要であるので加工工数
が増大するという問題がある。

【０００５】また、デリバリバルブ２２６内の吐出弁体
を閉弁方向に付勢する圧縮コイルスプリングの付勢力と
燃料圧力との相互作用により吐出弁体が発振すると、正
常な燃料供給を妨げるとともに騒音の発生やデリバリバ
ルブ２２６の損傷の原因になるという問題がある。この
ような吐出弁体の発振を防ぐため、圧縮コイルスプリン
グの付勢力を小さくし吐出弁体のリフト量を大きくする
ことが考えられる。しかし、例えば長時間エンジンを使
用しないとコモンレール２０９内に燃料が十分に満たさ
れていない状態になりデリバリバルブ２２６の燃料下流
側の圧力が低下するので、エンジンの始動時、デリバリ
バルブ２２６の燃料上流側と燃料下流側との大きな圧力
差により吐出弁体が大きくリフトし吐出弁体がデリバリ
バルブ２２６の案内部材から脱落してしまう。通常、吐
出弁体と案内部材とのクリアランスは数μｍから数十μ
ｍの範囲であるので、一旦脱落した吐出弁体が再び案内
部材に嵌合することは困難である。このため、デリバリ
バルブ２２６が作動不能となり、正常な燃料供給が不可
能になるという問題がある。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、体格が小さいことに加え、燃料の吐出
タイミング制御の精度が高くかつ燃料の安定供給可能な
高圧供給ポンプを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の請求項１記載の高圧供給ポンプは、燃料の吸
入通路と吐出通路とを有し、摺動孔を形成する内壁によ
りプランジャを往復動可能かつ摺動可能に支持するシリ
ンダと、前記シリンダを収容する収容孔を有するエンジ
ンのハウジングと、エンジンのバルブカムシャフトに取
付けられ、前記プランジャを往復動可能に駆動するポン
プカムと、前記プランジャを前記ポンプカム側に付勢す
る第１の付勢手段と、前記摺動孔の一端に設けられる電
磁弁であって、前記プランジャの端面と前記シリンダの
前記内壁と前記電磁弁の端面とで区画形成される燃料加
圧室に前記吸入通路から導入され前記プランジャの往復
動により加圧される燃料の吐出タイミングを決定する電
磁弁と、前記吐出通路に連通する燃料通路を設けたバル
ブボディ、前記燃料通路を形成する前記バルブボディの
内壁に摺動可能に支持され前記燃料通路を開閉可能な吐
出弁体、前記吐出弁体の開弁方向のリフト量を規制する
ストッパ、および、閉弁方向に前記吐出弁体を付勢する
第２の付勢手段を有する吐出弁と、を備えることを特徴
とする。

【０００８】また本発明の高圧供給ポンプの前記ハウジ
ングは、請求項２に記載したように、具体的にはシリン
ダヘッドカバーであることを特徴とする。さらに本発明
の高圧供給ポンプの前記ハウジングは、請求項３に記載
したように、具体的にはシリンダヘッドであることを特
徴とする。

【０００９】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１、２または
３記載の高圧供給ポンプによると、エンジンのハウジン
グに高圧供給ポンプを収容し、バルブカムシャフトに取
付けたポンプカムによりプランジャを駆動することによ
り、高圧供給ポンプ駆動用の専用カムシャフトが不要に
なる。このため、エンジンハウジング外に露出する高圧
供給ポンプの体格が小さくなリ搭載スペースの自由度が
向上するとともに部品点数が減少し、さらに高圧供給ポ
ンプのハウジングの加工が容易になることにより製造工
程が短縮しかつ製造コストが低下するという効果があ
る。また、電磁弁により燃料の吐出タイミング制御を行
うため、精度の高い燃料噴射制御が可能となる。さら
に、吐出弁の吐出弁体のリフト量を規制するストッパを
設けることにより吐出弁体がバルブボディの案内部材か
ら脱落することを防止できるので、高圧供給ポンプから
安定して燃料を供給できる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明をガソリンエンジン用の高圧供給ポンプに適用し
た一実施例を図１に示す。図１に示すように、高圧供給
ポンプ１０は、吸入通路１２ａの形成された吸入口１２
と電磁弁２０とデリバリバルブ３０とを収容しているシ
リンダ１１の上部をエンジンハウジングの一部であるヘ
ッドカバー１００外に露出し、図２に示すボルト１１２
によりヘッドカバー１００に固定されている。ヘッドカ
バー１００に収容されている高圧供給ポンプ１０のその
他の部分は、円筒状のタペットガイド４０に囲われてヘ
ッドカバー１００の収容孔１００ａに収容されている。
タペットガイド４０はスクリュウねじ６０またはピンに
よりシリンダ１１に固定されている。ポンプカム１１０
は、図示しない吸排気バルブを開閉駆動する図示しない
バルブカムシャフトに取付けられ、高圧供給ポンプ１０
を駆動する。

【００１１】後述するプランジャ４３を往復動可能に支
持するシリンダ１１の内壁１１ａには、円環状の燃料溜
まり１１ｂおよび１１ｃが形成されている。燃料溜まり
１１ｂはリターン通路１７を介して吸入通路１２ａと連
通し、燃料溜まり１１ｃは、図３に示すように、リター
ン通路５１に連通している。図１に示すように、吸入口
１２には吸入通路１２ａが形成されており、図示しない
燃料ポンプから燃料が供給される。吸入通路１２ａは燃
料通路１３と連通し、リターン通路１７を介して燃料溜
まり１１ｂと連通している。

【００１２】電磁弁２０はシリンダ１１に鉛直下向きに
嵌挿されており、電磁弁２０の内部には弁座２１や燃料
の供給通路の形成されたバルブボディ２２が嵌挿されて
いる。弁体２３は、弁座２１に対して当接および離間可
能にバルブボディ２２に配設されている。バルブボディ
２２の−Ｚ軸方向端面はプレート２４と、プレート２４
の−Ｚ軸方向端面はワッシャ２５と、そしてワッシャ２
５の−Ｚ軸方向端面はシリンダ１１と面接触している。
電磁弁２０周囲のシリンダ１１の内壁には環状の燃料ギ
ャラリ１４が形成され、この燃料ギャラリ１４は燃料通
路１３および連通路２６と連通している。

【００１３】デリバリバルブ３０は図示しない燃料鋼管
により図示しないコモンレールに接続されている。デリ
バリバルブ３０のバルブボディ３１はシリンダ１１とね
じ結合で固定しており、燃料通路３１ａが吐出通路１５
と連通している。案内部材３２は円筒部３２ａおよびフ
ランジ部３２ｂからなり、バルブボディ３１の内壁に円
筒部３２ａが嵌合している。フランジ部３２ｂはワッシ
ャ３３とバルブボディ３１の端部との間に挟持されてい
る。ワッシャ３３は、シリンダ１１にバルブボディ３１
をねじ締めすることによりシリンダ１１に押圧され、シ
リンダ１１とデリバリバルブ３０間をシールしている。
吐出弁体３４は、数μｍ〜数十μｍのクリアランスで円
筒部３２ａの内壁に摺動可能に案内されており、圧縮コ
イルスプリング３５により案内部材３２に形成された弁
座３２ｃに付勢されている。圧縮コイルスプリング３５
の付勢力は所定の燃料供給圧よりも低く設定されてい
る。ストッパ３７は円筒状に形成され、バルブボディ３
１の内壁端部に固定され圧縮コイルスプリング３５の内
側に位置している。燃料加圧室１６内の圧力が所定圧以
上になると、圧縮コイルスプリング３５の付勢力に抗し
て吐出弁体３４がリフトし、燃料通路３１ａを介して吐
出通路１５と吐出口３８とが連通する。吐出弁体３４の
リフト量は、案内部材３２から吐出弁体３４が脱落しな
い範囲でストッパ３７により規制される。ストッパ３７
の形状は、吐出弁体３４の最大リフト量を規制可能であ
れば、例えば円柱状に形成することも可能である。

【００１４】タペット４１は有底円筒状に形成され、ポ
ンプカム１１０に底面４１ａを当接している。タペット
４１はタペットガイド４０の内壁に摺動可能に支持され
ている。タペットガイド４０の内壁とタペット４１の外
壁との間には円筒状の油溜まり４２が形成されており、
ヘッドカバー１００に形成された油通路１０１、タペッ
トガイド４０の側壁を貫通して形成された油通孔４０ａ
を介して潤滑油が供給され、タペット４１の往復動によ
るタペットガイド４０との焼付きを防止している。空気
通路１０２は、ヘッドカバー１００の内壁１００ａに環
状に形成された空気溜まり１００ｂ、タペットガイド４
０の側壁を貫通し油通孔４０ａよりも上部に形成された
空気通孔４０ｂを介し、シリンダ１１とタペットガイド
４０とタペット４１とにより区画形成された空間に連通
している。このため、この空間と空気通路１０２間は、
タペット４１の上昇時および下降時、エアが流通可能に
なっている。タペット４１は、図１に示すプランジャ４
３の下死点位置においてもピン６１に係止しないが、ヘ
ッドカバー１００への組付け時、ピン６１により落下を
防止される。

【００１５】プランジャ４３は、摺動孔１１ａを形成す
るシリンダ１１の内壁に軸方向に摺動可能に支持されて
いる。スプリングシート４４は圧縮コイルスプリング４
５により図１の−Ｚ軸方向に付勢され、タペット４１の
内底面に当接している。プランジャ４３のヘッド部４３
ａは、タペット４１の内底面とスプリングシート４４と
の間に挟持され、スプリングシート４４により図１の−
Ｚ軸方向に付勢されている。プランジャ４３の図１の＋
Ｚ軸方向の端面と、シリンダ１１の内壁と、電磁弁２０
の端面とにより燃料加圧室１６が形成されている。

【００１６】高圧供給ポンプ１０の作動について、図１
および図４に基づいて(1) 燃料の吸入行程、(2) 燃料の
加圧圧送行程に分けて説明する。 (1) 燃料の吸入行程 バルブカムシャフトの回転に伴いポンプカム１１０が回
転し、タペット４１およびスプリングシート４４ととも
にプランジャ４３が往復動する。プランジャ４３が上死
点である＋Ｚ軸方向の最大位置に位置すると、図４の
（Ａ）に示す電磁弁２０のソレノイド２７への通電が遮
断される。すると図示しない圧縮コイルスプリングの付
勢力により弁体２３が弁座２１から離間し電磁弁２０は
開弁状態となる。このとき、プランジャ４３が−Ｚ軸方
向に移動することにより、燃料ポンプから吐出された低
圧燃料が、吸入通路１２ａ、燃料通路１３、燃料ギャラ
リ１４、連通路２６を介して燃料加圧室１６に流入され
る。そしてプランジャ４３が下死点である−Ｚ軸方向の
最大位置に位置するとき、燃料加圧室１６内には最大量
の低圧燃料が流入する。

【００１７】(2) 燃料の加圧圧送行程 図４の（Ｂ）に示すように、プランジャ４３が＋Ｚ軸方
向に移動する行程において、所望の燃料吐出量に対応し
た位置にプランジャ４３が到達したとき、図示しない電
子制御ユニットにより電磁弁２０のソレノイド２７に通
電される。これにより、図４の（Ｃ）に示すように、弁
体２３は＋Ｚ軸方向に移動し弁座２１に当接する。すな
わち、電磁弁２０は閉弁状態となる。その後、プランジ
ャ４３がさらに＋Ｚ軸方向に移動すると燃料加圧室１６
内の燃料は高圧となり、吐出弁体３４が弁座３２ｃから
離間することにより、吐出通路１５、燃料通路３１ａ、
吐出口３８を介して高圧燃料がデリバリバルブ３０から
図示しないコモンレールに吐出される。コモンレールに
燃料が供給され吐出弁体３４の燃料上流側と燃料下流側
との圧力差が小さくなると、圧縮コイルスプリング３５
の付勢力により吐出弁体３４は弁座３２ｃに当接しデリ
バリバルブ３０は閉弁する。これにより、燃料下流側か
ら燃料が逆流することを防止する。燃料の加圧圧送時、
燃料加圧室１６内の高圧燃料の一部がプランジャ４３と
シリンダ１１との摺動部に流れ込むことがある。この流
れ込んだ燃料は、図１に示す燃料溜まり１１ｂに溜ま
り、リターン通路１７を通して吸入通路１２ａにリター
ンされる。吸入通路１２ａには低圧ではあるが燃料圧力
がかかっているため、燃料溜まり１１ｂに溜まっている
燃料が−Ｚ軸方向に流れ込むことがある。この燃料は燃
料溜まり１１ｃに溜まり、図３に示すリターン通路５１
を通ってリターンコネクタ５２から最終的には燃料タン
クへリターンされるので、燃料がエンジンオイルに混入
することはない。リターン通路５１内の圧力は大気圧と
等しい。

【００１８】本実施例では、吐出弁体３４の最大リフト
量を規制するストッパ３７をデリバリバルブ３０に設け
たことにより吐出弁体３４が案内部材３２から脱落する
ことを防止できるので、安定した燃料供給を保持するこ
とができる。また本実施例では、ヘッドカバー１００に
高圧供給ポンプ１０を収容したことに加え、通常コモン
レールはエンジンの燃焼室近傍に配置されるため、高圧
供給ポンプ１００、コモンレール、燃焼室を接続する燃
料鋼管の長さを短縮できる。

【００１９】本実施例では、エンジンのハウジングの一
部であるヘッドカバー１００に高圧供給ポンプ１０を取
付けたが、本発明では、エンジンのハウジングの一部で
あるシリンダヘッドに高圧供給ポンプ１０を取付けるこ
とは可能である。また本実施例は、ガソリンエンジン用
の高圧供給ポンプに適用した例について説明したが、本
発明は、ディーゼルエンジン用の高圧供給ポンプに適用
することは可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧供給ポンプの一実施例を示す図２
のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の高圧供給ポンプの一実施例を示す平面
図である。

【図３】図２のIII − III線断面図である。

【図４】本実施例による燃料の吸入および加圧圧送行程
を示す模式図である。

【図５】従来の高圧供給ポンプを示す図６のＶ−Ｖ線断
面図である。

【図６】従来の高圧供給ポンプを示す部分側面図であ
る。

【図７】従来の高圧供給ポンプを用いた燃料供給システ
ム示す構成図である。

【符号の説明】

１０ 高圧供給ポンプ １１ シリンダ １２ａ 吸入通路 １５ 吐出通路 １６ 燃料加圧室 ２０ 電磁弁 ３０ デリバリバルブ（吐出弁） ３１ バルブボディ ３１ａ 燃料通路 ３２ 案内部材（バルブボディ） ３４ 吐出弁体 ３５ 圧縮コイルスプリング（第２の付勢手段） ３７ ストッパ ４０ タペットガイド ４１ タペット ４３ プランジャ ４５ 圧縮コイルスプリング（第１の付勢手段） １００ ヘッドカバー（エンジンのハウジング） １００ａ 収容孔 １１０ ポンプカム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料の吸入通路と吐出通路とを有し、摺
   動孔を形成する内壁によりプランジャを往復動可能かつ
   摺動可能に支持するシリンダと、 前記シリンダを収容する収容孔を有する内燃機関のハウ
   ジングと、 内燃機関のバルブカムシャフトに取付けられ、前記プラ
   ンジャを往復動可能に駆動するポンプカムと、 前記プランジャを前記ポンプカム側に付勢する第１の付
   勢手段と、 前記摺動孔の一端に設けられる電磁弁であって、前記プ
   ランジャの端面と前記シリンダの前記内壁と前記電磁弁
   の端面とで区画形成される燃料加圧室に前記吸入通路か
   ら導入され前記プランジャの往復動により加圧される燃
   料の吐出タイミングを決定する電磁弁と、 前記吐出通路に連通する燃料通路を設けたバルブボデ
   ィ、前記燃料通路を形成する前記バルブボディの内壁に
   摺動可能に支持され前記燃料通路を開閉可能な吐出弁
   体、前記吐出弁体の開弁方向のリフト量を規制するスト
   ッパ、および、閉弁方向に前記吐出弁体を付勢する第２
   の付勢手段を有する吐出弁と、 を備えることを特徴とする高圧供給ポンプ。
2. 【請求項２】 前記ハウジングは、シリンダヘッドカバ
   ーであることを特徴とする請求項１記載の高圧供給ポン
   プ。
3. 【請求項３】 前記ハウジングは、シリンダヘッドであ
   ることを特徴とする請求項１記載の高圧供給ポンプ。