JPH07332187A - 高圧供給ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 体格が小さくかつ燃料の吐出タイミングおよ
び吐出量を調節可能な燃料供給精度の高い高圧供給ポン
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。調節ロッド２５
は電磁弁２０の弁体２６を付勢する圧縮コイルスプリン
グ２７の付勢力を調節後、支持部材２４にかしめ固定さ
れている。調節ロッド２５を設けたことにより、複数の
高圧供給ポンプ１０の燃料噴射タイミングおよび燃料噴
射量が等しくなるように調節できるので精度の高い燃料
供給制御が可能になる。

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、図７に示すように、
デリバリバルブ２２６から吐出ポート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、電磁弁２２２の弁体を開弁方向に付
勢する図示しない圧縮コイルスプリングの付勢力を調節
する機構がないため、複数の高圧供給ポンプが電子制御
ユニット２２１から同一の駆動信号を受け弁体が閉弁し
ようとするとき製造ばらつき等により電磁弁の閉弁時間
に差が生じることがあり、高圧供給ポンプ毎に吐出量が
ばらつくという問題がある。

【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、体格が小さくかつ燃料の吐出タイミン
グおよび吐出量を調節可能な燃料供給精度の高い高圧供
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、弁体と前記弁体の着座可能な弁座
を有し前記弁体を往復動可能に支持するバルブボディと
前記弁体を前記弁座に付勢する第２の付勢手段と前記第
２の付勢手段の付勢力を調節可能な調節部材とを有し前
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、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、電磁弁の弁体を付勢する圧縮コイルスプリングの付
勢力を調節可能な調節部材を設けたことにより、製造ば
らつきに係わらず複数の高圧供給ポンプ間で燃料の吐出
タイミングおよび吐出量を等しくできるという効果があ
る。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例によるガソリンエン
ジン用の高圧供給ポンプを図１および図２に示す。

【００１１】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２
０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。

【００１２】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、図示しないリターン通路を
介し図２のリターンコネクタ５１に接続している。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。

【００１３】電磁弁２０のバルブハウジング２１はシリ
ンダ１１とねじ結合して固定されている。バルブハウジ
ング２１の内壁に、バルブボディ２２、シリンダ２３、
支持部材２４が図１の上向きにこの順で嵌挿されてい
る。支持部材２４は円筒状に形成され、バルブハウジン
グ２１にかしめ固定されている。調節ロッド２５は円筒
状に形成され支持部材２４とかしめ固定している。弁体
２６は、バルブボディ２２およびシリンダ２３の内壁に
摺動可能かつ往復動可能に支持されている。弁体２６
は、圧縮コイルスプリング２７によりプレート２８に向
け開弁方向に付勢されている。バルブボディ２２の−Ｚ
軸方向端面はプレート２８と、プレート２８の−Ｚ軸方
向端面はワッシャ２９と、そしてワッシャ２９の−Ｚ軸
方向端面はシリンダ１１と面接触している。弁体２６
は、バルブボディ２２に形成された弁座２２ａとプレー
ト２８との間を往復動可能である。支持部材２４とバル
ブハウジング２１との間にソレノイド３０が巻装してい
る。ソレノイド３０の両端は、コネクタカバー３１から
図１の上方に突出しているピン３２に接続している。コ
ネクタカバー３１には、支持部材２４に調節ロッド２５
をかしめ固定できるように切欠き部３１ａが形成されて
いる。図１に示す切欠き部３１ａは、便宜上９０°回転
して図１に示している。電磁弁２０周囲のシリンダ１１
の内壁に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およびバルブボディ２２に
形成された連通路２２ｂと連通している。

【００１４】デリバリバルブ３３はシリンダ１１とねじ
結合で固定し、デリバリバルブ３３の軸方向に形成され
る燃料通路３３ａと吐出通路１５とが連通している。吐
出弁体３４は、圧縮コイルスプリング３５により弁座３
６に付勢されている。圧縮コイルスプリング３５の付勢
力は燃料供給圧よりも低く設定されている。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３３ａを介し吐出通路１５と吐出口３７とが連通
する。デリバリバルブ３３は図示しないコモンレールと
図示しない燃料鋼管により接続されている。

【００１５】タペット４１は有底円筒状に形成され、バ
ルブカムシャフトに固定されたポンプカム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に形成さ
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４０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、空
気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４３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６
１により落下を防止される。

【００１６】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。

【００１７】電磁弁２０の圧縮コイルスプリング２７の
付勢力調節手順を次に説明する。圧縮コイルスプリング
２７の付勢力に抗して調節ロッド２５を支持可能な図示
しない支持具により調節ロッド２５を押し下げ、圧縮コ
イルスプリング２７の付勢力を調節する。所定の付勢力
に調節すると、支持部材２４の外側から図２の切欠き部
３１ａを通し径方向内側に向け外力を加えることにより
調節ロッド２５と支持部材２４とをかしめ固定する。

【００１８】次に、高圧供給ポンプ１０の作動につい
て、図１および図３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３の
（Ａ）に示す電磁弁２０のソレノイド３０への通電が遮
断される。圧縮コイルスプリング２７の付勢力により弁
体２６が弁座２２ａ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２２ｂ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。

【００１９】(2) 燃料の加圧圧送行程 図３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、電子制御ユニ
ットにより電磁弁２０のソレノイド３０に通電される。
これにより、図３の（Ｃ）に示すように、弁体２６が＋
Ｚ軸方向に移動し弁座２２ａ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３６から離間するこ
とにより、吐出通路１５、燃料通路３３ａ、吐出口３７
を介して高圧燃料がデリバリバルブ３３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３６に当接しデリバリバルブ３
３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、燃料室加圧１
６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、図示しないリターン通路を通り最終的には燃
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。リターン通路内の圧力は大気圧
と等しい。

【００２０】第１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１０、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。また第１実施例では、支持具に
より調節ロッド２５を押し下げ圧縮コイルスプリング２
７の付勢力を調節後、支持部材２４に調節ロッド２５を
かしめ固定するので、弁体２６を付勢する圧縮コイルス
プリング２７の付勢力を容易に調節できる。このため、
電磁弁等の製造ばらつきに係わりなく各高圧供給ポンプ
の燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を等しくできる
ので精度の高い燃料供給制御が可能になる。

【００２１】第１実施例では、圧縮コイルスプリング２
７の付勢力を調節した後、かしめにより支持部材２４に
調節ロッド２５を固定したが、本発明では、レーザ、Ｙ
ＡＧまたはＣＯ等の溶接により支持部材２４に調節ロッ
ド２５を固定することは可能である。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図４に示す。

【００２２】図４の（Ａ）に示すように、図示しない電
磁弁の調節ロッド７０は図示しない圧縮コイルスプリン
グに当接し、支持部材７１内に往復動可能に挿入されて
いる。調節ロッド７０の外周壁には環状に形成された溝
７１ａが複数形成されている。電磁弁の図示しない弁体
を付勢する圧縮コイルスプリングの付勢力を調節する場
合、圧縮コイルスプリングの付勢力に抗して調節ロッド
７０を支持可能な支持具７２により調節ロッド７０を押
し下げ、圧縮コイルスプイリングの付勢力を調節する。
所定の付勢力に調節後、図４の（Ｂ）に示すように、支
持部材７１の外側から径方向内側に向け外力を加えるこ
とにより調節ロッド７０の溝７０ａに対応して支持部材
７１の内壁が凸状に変形し溝７０ａと噛み合うので、調
節ロッド７０から支持具７２を離しても調節ロッド７０
は支持部材７１に固定した状態を保持できる。これによ
り、電磁弁の弁体を付勢する圧縮コイルスプリングの付
勢力を調節した調節ロッド７０を支持部材７１に容易に
固定できる。

【００２３】第２実施例では、調節ロッド７０の外周壁
に環状の溝７０ａを形成することにより調節ロッド７０
と支持部材７１とを固定したが、本発明では、調節ロッ
ドの外周壁に凹凸が形成されていれば良く、例えば多数
の突起を調節ロッドの外周壁に形成し支持部材を噛み合
わせて固定することは可能である。また本発明では、調
節ロッドの外周壁ではなく、支持部材の内周壁に凹凸を
形成することにより調節ロッドと支持部材とを固定する
ことも可能である。

【００２４】以上説明した本発明の実施例における電磁
弁の弁体を付勢する圧縮コイルスプリングの付勢力調節
方法以外に、本発明では、調節ロッドと支持部材とをね
じ結合可能とし、調節ロッドをねじ締めすることにより
圧縮コイルスプリングの付勢力を調節することは可能で
ある。さらに調節ロッドのねじ締めによる圧縮コイルス
プリングの付勢力調節後、ねじ結合部を溶接することに
よりねじ結合部の緩みを防止することも可能である。

【００２５】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】本発明の第１実施例による高圧供給ポンプを示
す図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の第１実施例による高圧供給ポンプを示
す平面図である。

【図３】第１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４】本発明の第２実施例による調節ロッドの固定方
法を示す模式的断面図である。

【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 １１ａ 摺動孔 １２ａ 吸入通路 １５ 吐出通路 １６ 燃料加圧室 ２０ 電磁弁 ２２ バルブボディ ２２ａ 弁座 ２３ シリンダ（バルブボディ） ２５ 調節ロッド（調節部材） ２６ 弁体 ２７ 圧縮コイルスプリング（第２の付勢手段） ３３ デリバリバルブ 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、 弁体と前記弁体の着座可能な弁座を有し前記弁体を往復
   動可能に支持するバルブボディと前記弁体を前記弁座に
   付勢する第２の付勢手段と前記第２の付勢手段の付勢力
   を調節可能な調節部材とを有し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、 を備えることを特徴とする請求項１記載の高圧供給ポン
   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。