WO2001079698A1 - Pompe carburant haute pression - Google Patents

Description

明細: 高圧ポンプ 技術分野

本発明は流体を圧送する高圧ポンプに関し、 特には車両ェンジンの燃料噴射弁 に燃料を圧送するのに好適な高圧ポンプに関する。 背景技術

特開平 8— 6 8 3 7 0号公報は、 車両エンジンに用いられる高圧燃料ポンプを 開示する。 この高圧燃料ポンプは、 シリンダと、 シリンダに挿入されるプランジ ャと、 プランジャをシリンダに対して軸方向移動させるリフタとを備える。 ブラ ンジャは、 その往復動に伴い、 シリンダ内に形成された加圧室内の燃料を加圧し て、 該加圧室から吐出させる。 前記リフタは、 シリンダから突出するプランジャの一端に当接する。 リフタは、 ポンプハウジングに摺動可能に支持される。 ほぼ円筒状をなすシール部材は、 シ リンダから突出するプランジャの部分を包囲するように、 シリンダに取り付けら れる。 シール部材は、 その先端に、 プランジャの外周面に接触する円環状のリ ツ プ部を有する。 シール部材は、 加圧室からシリンダとプランジャとの間のクリア ランスを通してリークする燃料が、 リフタを潤滑する潤滑油に混入することを防 止する。 図 4 ( a ) 及び図 4 ( b ) は、 プランジャ 4 3及びシール部材 4 1の断面を示 す。 特に図示しないが、 シリンダは図 4 ( a ) 及び図 4 ( b ) の上方に位置し、 リフタは図 4 ( a ) 及び図 4 ( b ) の下方に位置する。 シール部材 4 1は、 シリ ンダ側空間 （シール部材 4 1によって囲まれた空間） を、 リフタ側空間 （シール 部材 4 1の外側の空間） から遮断する。 また、 シール部材 4 1のリ ップ部 4 2は、 プランジャ 4 3の軸方向に離間する上リ ップ 4 2 a と下リ ップ 4 2 bとを備える _c 上リ ップ 4 2 aは、 ブランジャ 4 3の外周面に付着した燃料 L 1がリフタ側空間 へ侵入するのを防止する。 下リ ップ 4 2 bは、 プランジャ 4 3の外周面に付着し た潤滑油 L 2がシリンダ側空間に侵入するのを防止する。 そのため、 燃料と潤滑 油との混合が防止される。 プランジャ 4 3がシリンダから突出する方向へ移動するとき、 すなわちプラン ジャ 4 3が図 4 ( a ) の下方へ移動するとき、 プランジャ 4 3の外周面に付着し た燃料 L 1力 上リ ップ 4 2 aにより搔き取られる。 搔き取られた燃料 L 1は、 シリンダ側空間に保持され、 リフタ側空間へ侵入するのを阻止される。 一方、 プ ランジャ 4 3がシリンダに没入する方向へ移動するとき、 すなわちプランジャ 4 3が図 4 ( a ) の上方へ移動するとき、 プランジャ 4 3の外周面に付着した潤滑 油 L 2が、 下リ ップ 4 2 bにより搔き取られて、 シリンダ側空間に侵入するのを 阻止される。 しかし、 プランジャ 4 3上の燃料 L 1及び潤滑油 L 2をリ ップ部 4 2によって 完全に搔き取ることは困難である。 そのため、 実際は、 上記公報の高圧燃料ボン プでは、 燃料と潤滑油との混合を十分に防止できない。 燃料がリフタ側空間ヘリ ークして潤滑油と混合された場合には、 潤滑油が希釈されて、 リフタの潤滑不良 を招く。 具体的には、 プランジャ 4 3が図 4 ( a ) に示す最上昇位置から図 4 ( b ) に 示す最下降位置にまで移動するとき、 上リ ップ 4 2 aによって搔き取られずに残 つた燃料 L 1 'は、 一旦上リ ップ 4 2 a と下リ ップ 4 2 bとの間の空間に侵入し、 そして下リ ップ 4 2 bを越えてリフタ側空間にリークする。 逆に、 プランジャ 4 3が図 4 ( b ) に示す最下降位置から図 4 ( a ) に示す最 上昇位置にまで移動するとき、 下リ ップ 4 2 bによって搔き取られずに残った潤 滑油は、 ー且上リ ップ 4 2 a と下リ ップ 4 2 bとの間の空間に浸入し、 そして上 リ ップ 4 2 aを越えてシリンダ側空間にリークする。 燃料の吐出量を増大すべく、 プランジャ 4 3のス トロ一クを大きくするほど、 燃料及び潤滑油のリ一ク量は一層増大する。 発明の概要

本発明の目的は、 シール部材によって遮断された 2つの空間のうちの一方から 他方へ流体がリークするのを確実に防止することができる高圧ポンプを提供する ことにある。 上記の目的を達成するため、 本発明の高圧ポンプは、 加圧室を有するシリンダ と、 前記シリンダに揷入されるプランジャとを備える。 プランジャは、 前記加圧 室内の流体を加圧すべく、 所定のス トロークで軸方向へ往復移動する。 プランジ ャはシリンダから突出する突出部分を有する。 駆動部材は、 前記プランジャを往 復移動させるベく、 前記突出部分を駆動する。 シール部材は前記突出部分を包囲 する。 シール部材は突出部分の外周面に接触する環状リ ップ部を有し、 環状リ ツ プ部はプランジャの軸方向に離間する一対のリ ップを含む。 両リ ップ間の軸方向 間隔は、 前記プランジャのス トロークよりも大きレ、。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の一実施形態における高圧燃料ポンプを示す断面図。

図 2 ( a ) 及び図 2 ( b ) はそれぞれ、 図 1のシール部材のリ ップ部を示す拡 大断面図。

図 3は、 両リ ップ間の間隔とプランジャス トロークとの差に対する、 リーク量 の関係を示すグラフ。

図 4 ( a ) 及び図 4 ( b ) はそれぞれ、 従来技術における高圧燃料ポンプのシ 一ル部材を示す断面図。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の高圧ポンプを車両エンジンに適用される高圧燃料ポンプ 1 1に 具体化した一実施形態について、 図 1〜図 3に従って説明する。 特に図示しない 力 図 1に示す高圧燃料ポンプ 1 1は、 フィードポンプによって燃料タンクから 汲み上げられた燃料を加圧して、 デリバリパイプへ圧送する。 高圧燃料ポンプ 1 1は、 ハウジング 1 2と、 ハウジング 1 2内に設けられるシ リンダ 1 3とを備える。 シリンダ 1 3は加圧室 1 4を有する。 ハウジング 1 2の 下端には、 ブラケッ ト 1 5が複数のボルト 1 6により取り付けられる。 ブラケッ ト 1 5とハウジング 1 2とによって、 シリンダ 1 3が保持される。 シリンダ 1 3 は、 加圧室 1 4に連通し且つ軸方向に延びる摺動孔 1 3 aを有する。 摺動孔 1 3 a内にはプランジャ 1 7が軸方向移動可能に挿入される。 ガイ ド筒 1 5 aは、 前記ブラケッ ト 1 5の下面から下方へ延びる。 駆動部材と しての有底円筒状のリフタ 1 8は、 ガイ ド筒 1 5 aに軸方向移動に嵌合される。 前記シリンダ 1 3から突出するプランジャ 1 7の基端は、 リフタ 1 8の内底面に 当接する。 リフタ 1 8の下方には、 エンジンのカムシャフ ト 2 2が配置される。 プランジャ 1 7の基端にはリテーナ 2 0が係合される。 リテ一ナ 2 0とブラケッ ト 1 5との間には、 スプリ ング 2 1が圧縮状態で配置される。 スプリ ング 2 1は、 プランジャ 1 7の基端をリフタ 1 8の内底面に押し付けるとともに、 リフタ 1 8 を前記カムシャフト 2 2に向かって付勢する。 カムシャフ ト 2 2は、 エンジンの排気弁を駆動するカム （図示せず） と、 前記 プランジャ 1 7を駆動するための駆動カム 2 3とを備える。 駆動カム 2 3は、 互 レ、に 1 8 0度の角度間隔をおいて設けられた 2つのカムノーズ 2 3 aを有する。 前記スプリング 2 1は、 前記リフタ 1 8を駆動カム 2 3のカム面に圧接させる。 前記シリンダ 1 3は、 加圧室 1 4と連通する燃料供給通路 2 4を備える。 燃料 供給通路 2 4には、 電磁スピル弁 2 5が配設される。 電磁スピル弁 2 5は、 電磁ソレノイ ドを備える。 電磁ソレノイ ドに電圧が印加 されていないとき、 電磁スピル弁 2 5は燃料供給通路 2 4を開放して、 該燃料供 給通路 2 4を加圧室 1 4に連通させる。 この状態で、 プランジャ 1 7がシリンダ 1 3から突出するように下降すると、 図示しない燃料タンクからフィードポンプ によって汲み上げられた低圧燃料が、 燃料供給通路 2 4を介して加圧室 1 4に導 入される。 電磁ソレノイ ドに電圧が印加されると、 電磁スピル弁 2 5は燃料供給 通路 2 4を閉鎖して、 該燃料供給通路 2 4を加圧室 1 4から遮断する。 この状態 で、 プランジャ 1 7がシリンダ 1 3内に没入するように上昇すると、 加圧室 1 4 の容積が減少され、 それに伴い加圧室 1 4内の燃料が加圧される。 高圧燃料通路 2 6は、 加圧室 1 4からシリンダ 1 3及びハウジング 1 2を通過 するように延びる。 高圧燃料通路 2 6にはチェック弁 2 7が設けられる。 加圧室 1 4内の燃料の圧力が所定値を越えたとき、 チェック弁 2 7が開放されて、 高圧 燃料が加圧室 1 4から高圧燃料通路 2 6を通じて図示しないデリバリパイプに圧 送される。 高圧燃料はさらに、 デリバリパイプからエンジンの各燃料噴射弁に分 配される。 エンジンが駆動されると、 カムシャフ ト 2 2とともに駆動カム 2 3が回転され、 駆動カム 2 3のプロフィールに応じて、 リフタ 1 8がガイ ド筒 1 5 aに対して軸 方向に往復移動される。 プランジャ 1 7は、 リフタ 1 8と連動して、 軸方向に往 復移動される。 図 1に 2点鎖線で示すように、 駆動カム 2 3が回転位置 R 1に配 置された状態では、 リフタ 1 8がカムシャフ ト 2 2に最も近付いた最下降位置に 移動される。 このとき、 プランジャ 1 7の先端部 1 7 aは、 加圧室 1 4から最も 待避した最下降位置に移動して、 加圧室 1 4の容積を最大にする。 駆動カム 2 3が回転位置 R 1から回転位置 R 2まで図 1の反時計周り方向に回 転されると、 1つのカムノーズ 2 3 aがリフタ 1 8を押し上げる。 それに伴い、 プランジャ 1 7の先端部 1 .7 aが加圧室 1 4内に突出する方向に移動されて、 加 圧室 1 4の容積を徐々に減少させる。 駆動カム 2 3がさらに回転位置 R 2力ゝら回 転位置 R 3まで回転されると、 1つのカムノーズ 2 3 aがリフタ 1 8を最上昇位 置に移動させる。 このとき、 プランジャ 1 7の先端部 1 7 aは、 加圧室 1 4の容 積を最小にする最上昇位置に移動する。 以上のように、 駆動カム 2 3がプランジ ャ 1 7を上昇させることによって、 燃料加圧行程が実行される。 この加圧行程において、 電磁スピル弁 2 5の電磁ソレノィ ドに電圧が印加され なければ、 加圧室 1 4内の燃料は、 デリバリパイプへ吐出されることなく、 燃料 供給通路 2 4を介して燃料タンクへと溢流 （スピル） される。 加圧行程中の適宜 な時期に電磁ソレノィ ドに電圧が印加されると、 電磁スピル弁 2 5が燃料供給通 路 2 4を閉じる。 そのため、 加圧室 1 4内の燃料は、 プランジャ 1 7の上昇に伴 い加圧される。 加圧された燃料は、 チェック弁 2 7を押し開いてデリバリパイプ へと吐出される。 従って、 加圧行程中における電磁スピル弁 2 5の閉鎖時期を変 更することによって、 燃料吐出量が調整される。 電磁スピル弁 2 5は、 エンジン に設けられた電子制御装置 （図示せず） によって、 エンジンの運転状態に応じて 制御される。 駆動カム 2 3が回転位置 R 3から更に図 1の反時計周り方向に回転されると、 リフタ 1 8及びプランジャ 1 7がスプリング 2 1の付勢力によって、 最上昇位置 から次第に下降される。 駆動カム 2 3が回転位置 R 1まで回転されたとき、 リフ タ 1 8及びプランジャ 1 7が再び最下降位置に到達する。 以上のように、 駆動力 ム 2 3がプランジャ 1 7の下降を許容することによって、 燃料吸入行程が実行さ れる。 リフタ 1 8及びプランジャ 1 7が最上昇位置に到達したとき、 電子制御装置は、 電磁スピル弁 2 5の電磁ソレノィ ドに対する電圧の印加を停止する。 そのため、 吸入行程中は、 電磁スピル弁 2 5が開放状態で維持される。 従って、 燃料タンク からフィードポンプによって汲み上げられた燃料が、 燃料供給通路 2 4を通じて 加圧室 1 4に導入される。 以後、 上述した加圧行程と吸入行程とが繰り返し行われて、 高圧燃料通路 2 6 からデリバリパイプへと、 適量な高圧燃料が吐出される。 図 1に示すように、 装着筒 1 3 bは、 前記ブラケッ ト 1 5を貫通するように、 前記シリンダ 1 3の下端から下方へ延びる。 装着筒 1 3 bは前記摺動孔 1 3 aの 一部を形成する。 ほぼ筒状をなすシール部材 2 8は、 装着筒 1 3 bの周りに嵌合 される。 シール部材 2 8は、 装着筒 1 3 bから突出するプランジャ 1 7の部分を 包囲する。 シ一ル部材 2 8は、 該シール部材 2 8によって囲まれた内側空間、 す なわちシリンダ側空間 A 1を、 シール部材 2 8の外側の外側空間、 すなわちリフ タ側空間 A 2から遮断する。 加圧室 1 4内の燃料は、 摺動孔 1 3 aの内壁とブラ ンジャ 1 7の外周面との間のクリアランスを介して、 シリンダ側空間 A 1に僅か にリークする。 また、 リフタ側空間 A 2には、 リフタ 1 8を潤滑するための潤滑 油が存在する。 シール部材 2 8は、 シリンダ側空間 A 1の燃料とリフタ側空間 A 2の潤滑油とが混合されるのを防止する。 図 1、 図 2 ( a ) 及び図 2 ( b ) に示すように、 前記シール部材 2 8は、 金属 製の支持筒 2 9と、 支持筒 2 9の内面に設けられたシールゴム 3 0とを備える。 シールゴム 3 0は、 その下端に、 プランジャ 1 7の外周面に接触する円環状のリ ップ部 3 1を有する。 リ ップ部 3 1は、 プランジャ 1 7の軸方向に離間する上リ ップ 3 1 a及び下リ ップ 3 1 bを備える。 上リ ップ 3 l aの縁部及び下リ ップ 3 1 bの縁部はそれぞれプランジャ 1 7の外周面に圧接される。 本実施形態では、 上リ ップ 3 1 a と下リ ップ 3 1 b との間の軸方向間隔 S 1が、

1 7のス トローク S 2よりも大きくなるように、 リ ツプ部 3 1が設計 及び形成される。 詳しくは、 前記間隔 S 1は、 プランジャ 1 7の外周面に接触す る上リ ップ 3 1 aの部分と、 プランジャ 1 7の外周面に接触する下リ ップ 3 1 b の部分との間の軸方向間隔である。 プランジャ 1 7が停止された状態では、 図 2 (a) に示すように、 上リ ップ 3 1 aは、 プランジャ 1 7の外周面に付着した燃料 L 1がリフタ側空間 A 2へ侵入 するのを防止する。 下リ ップ 3 l bは、 プランジャ 1 7の外周面に付着した潤滑 油 L 2がシリンダ側空間 A 1に侵入するのを防止する。 そのため、 燃料と潤滑油 との混合が防止される。 吸入行程時、 すなわちプランジャ 1 7が図 2 (a ) の下方へ移動するとき、 プ ランジャ 1 7の外周面に付着した燃料 L 1力 上リ ップ 3 1 aにより搔き取られ る。 搔き取られた燃料 L 1は、 シリンダ側空間 A 1に保持され、 リフタ側空間 A 2へ侵入するのを阻止される。 一方、 吐出行程時、 すなわちプランジャ 1 7が図 2 (a) の上方へ移動するとき、 プランジャ 1 7の外周面に付着した潤滑油 L 2 が、 下リ ップ 3 1 bにより搔き取られて、 シリンダ側空間 A 1に侵入するのを阻 止される。 吸入行程においてプランジャ 1 7が下方へ移動するとき、 図 2 (b) に示すよ うに、 プランジャ 1 7の外周面上には、 上リ ップ 3 1 aによって搔き取られなか つた燃料 L 1 'が残留する。 しかし、 前述のように、 本実施形態では、 上リ ップ 3 1 a と下リ ップ 3 1 bとの間の軸方向間隔 S 1力 プランジャ 1 7のス トロー ク S 2よりも大きい。 そのため、 プランジャ 1 7が図 2 (a) に示す最上昇位置 から図 2 (b) に示す最下降位置にまで移動しても、 前記残留燃料 L 1'は下リ ップ 3 1 bを越えてリフタ側空間 A 2には侵入しない。 残留燃料 L 1 'は上リ ツ プ 3 1 a と下リ ップ 3 1 bとの間の空間に侵入するのみである。 一方、 特に図示しないが、 吐出行程においてプランジャ 1 7が上方へ移動する とき、 プランジャ 1 7の外周面には、 下リ ップ 3 1 bによって搔き取られなかつ た潤滑油が残留する。 しかし、 前述の場合と同様、 プランジャ 1 7が図 2 ( b ) に示す最下降位置から図 2 ( a ) に示す最上昇位置にまで移動しても、 前記残留 潤滑油は上リ ップ 3 1 aを越えてシリンダ側空間 A 1には侵入しない。 残留潤滑 油は上リ ップ 3 1 a と下リ ップ 3 1 bとの間の空間に侵入するのみである。 以上のように、 本実施形態では、 上リ ップ 3 1 aによって搔き取られなかった 燃料 L 1 'がリフタ側空間 A 2に侵入せず、 また下リ ップ 3 1 bによって搔き取 られなかった潤滑油がシリンダ側空間 A 1に侵入しない。 そのため、 燃料と潤滑 油との混合が防止される。 従って、 潤滑油が燃料によって希釈されることが防止 され、 リフタ 1 8の良好な潤滑が維持される。 図 3は、 前記間隔 S 1 とプランジャス トローク S 2との差 （ S 1— S 2 ) に対 する、 燃料及び潤滑油のリーク量の関係を示すグラフである。 このグラフに示さ れる結果は、 試験により得られたものである。 このグラフから判るように、 差 ( S 1 - S 2 ) が正の値である所定値よりも大きいとき、 言い換えれば間隔 S 1 がプランジャス トローク S 2よりも所定値以上大きいとき、 燃料及び潤滑油のリ —ク量が著しく減少する。 シール部材 2 8は金属製の支持筒 2 9と、 支持筒 2 9の内面に設けられたシー ルゴム 3 0とを備える。 支持筒 2 9はリフタ側空間 A 2に面し、 シリンダ側空間 A 1の燃料には晒されない。 そのため、 例えば含水燃料等の粗悪燃料がシリンダ 側空間 A 1に存在したとしても、 金属製の支持筒 2 9には鐯が生じない。 本発明は、 以下のようにして具体化されても良い。 シール部材 2 8は、 シリンダ 1 3ではなく、 ハウジング 1 2またはブラケッ ト 1 5に取り付けられてもよレ、。 支持筒 2 9はシールゴム 3 0に埋設されてもよレ、。 或いは、 図 1 とは逆に、 シ —ルゴム 3 0が支持筒 2 9の周りに取り付けられても良い。 本発明は、 図 1に示されるような高圧燃料ポンプへの適用のみに限らず、 様々 なタイプの高圧燃料ポンプに適用可能である。 例えば、 図 1のポンプでは、 加圧 行程中における電磁スピル弁 2 5の閉鎖時期を変更することによって、 燃料吐出 量が調整される。 しかし、 吸入行程中における電磁弁の開放時期を変更すること によって燃料吐出量を調整する高圧燃料ポンプに本発明が具体化されてもよい。 本発明はまた、 燃料以外の流体を加圧するための高圧ボンプに具体化されても よい。

Claims

請求の範囲

1 . 加圧室を有するシリンダと、

前記シリンダに挿入されるプランジャであって、 プランジャは、 前記加圧室内 の流体を加圧すべく、 所定のス トロークで軸方向へ往復移動し、 プランジャはシ リンダから突出する突出部分を有することと、

前記プランジャを往復移動させるベく、 前記突出部分を駆動する駆動部材と、 前記突出部分を包囲するシール部材であって、 シール部材は突出部分の外周面 に接触する環状リ ップ部を有し、 環状リ ップ部はプランジャの軸方向に離間する 一対のリ ップを含むことと

を備える高圧ポンプにおいて、

両リ ップ間の軸方向間隔は前記プランジャのス トロークよりも大きいことを特 徴とする高圧ポ：

2 , 前記シール部材は、 該シール部材によって囲まれた内側空間を、 シール部材 の外側の外側空間から遮断し、 前記加圧室からリークする流体が内側空間に存在 し、 前記駆動部材を潤滑する潤滑油が外側空間に存在することを特徴とする請求 項 1に記載の高圧ポンプ。

3 . 前記シール部材は、 金属製の支持筒と、 支持筒の内面に設けられたシールゴ ムとを備え、 前記環状リ ップ部はシールゴムの一端に設けられることを特徴とす る請求項 1又は 2に記載の高圧ポンプ。