(57)【要約】【課題】過渡的圧力上昇の発生回数を低減させるリリーフ弁構造を有した高圧燃料供給ポンプを提供することである。【解決手段】リリーフ通路と、前記リリーフ通路に設けられた第一リリーフシートと、前記第一リリーフシートよりも下流側に設けられた第二リリーフシートと、前記第一リリーフシートを開閉する第一リリーフ弁と、前記第一リリーフ弁を保持する第一リリーフ弁ホルダと、前記第一リリーフ弁ホルダを下流側から上流側に向けて付勢する第一リリーフばねと、前記第一リリーフばねの下流側に当接する第一ばね止めと、前記第一ばね止めよりも下流側に設けられ、前記第二リリーフシートを開閉する第二リリーフ弁として動作する第二可動シートと、前記第二可動シートを下流側から上流側に向けて付勢する第二リリーフばねと、前記第二リリーフばねの下流側に当接する第二ばね止めと、を有し、前記第二可動シートは前記第一ばね止めと一体となって動作する。【選択図】図４
2019100190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、
前記吐出通路と前記加圧室とを繋ぐ、又は前記吐出通路と前記加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、
前記リリーフ通路に設けられた第一リリーフシートと、
前記第一リリーフシートよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられた第二リリーフシートと、
前記第一リリーフシートを開閉する第一リリーフ弁と、
前記第一リリーフ弁を保持する第一リリーフ弁ホルダと、
前記第一リリーフ弁ホルダを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第一リリーフばねと、
前記第一リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第一ばね止めと、
前記第一ばね止めよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられ、前記第二リリーフシートを開閉する第二リリーフ弁として動作する第二可動シートと、
前記第二可動シートを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第二リリーフばねと、
前記第二リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第二ばね止めと、
を有し、
前記第二可動シートは前記第一ばね止めと一体となって動作するように構成された、
高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記第二リリーフ弁のシート部の直径φｄ２は、前記第一リリーフ弁のシート部の直径φｄ１よりも大きく構成された、
高圧燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記第一リリーフばねのばね定数ｋ１は前記第二リリーフばねのバネ定数ｋ２よりも大きく構成された、
高圧燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記第一リリーフばねを、中空テーパ状の皿ばねとした、
高圧燃料供給ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧燃料供給ポンプについて特にリリーフ弁機構を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関の内、燃焼室内部へ直接的に燃料を噴射する直接噴射タイプにおいて、燃料を高圧化するための高圧燃料供給ポンプが広く用いられている。この高圧燃料供給ポンプの背景技術として、特開２００９−１１４８６８号公報がある。この高圧燃料供給ポンプのリリーフ弁構造は、高圧側から低圧側へと流体を流す燃料通路内において、前記燃料通路内にあるハウジングと弁体押さえの隙間をしぼり効果を有するように構成されている。これより、前記弁体押さえの前記高圧側、および前記低圧側に発生する差圧により、開弁方向へ大きくストロークさせ、高圧配管の圧力を速やかに低下することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１４８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧燃料供給ポンプのリリーフ弁においては、直接噴射インジェクタの故障時などにコモンレール内の圧力が異常に上昇した場合に、弁を開弁することで高圧配管内の圧力を逃がす役割を持つ。一方高圧燃料供給ポンプが正常に作動している場合においては、リリーフ弁の開弁は流量低下を引き起こし、ポンプの圧送効率が低下してしまうため、リリーフ弁が開弁しないことが望ましい。リリーフ弁を開弁させないためには、リリーフ弁の開弁圧を高く設定する必要があるが、開弁圧を高く設定するとポンプ異常時の過渡的圧力が上昇する。従来の構造では、高圧燃料供給ポンプの1吐出毎にリリーフ弁は開閉弁動作を繰り返すため、過渡的圧力上昇が繰り返し発生し、疲労強度観点で高圧配管の剛性を上げる必要があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、過渡的圧力上昇の発生回数を低減させるリリーフ弁構造を有した高圧燃料供給ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために本発明は、加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、前記吐出通路と前記加圧室とを繋ぐ、又は前記吐出通路と前記加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、前記リリーフ通路に設けられた第一リリーフシートと、前記第一リリーフシートよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられた第二リリーフシートと、前記第一リリーフシートを開閉する第一リリーフ弁と、前記第一リリーフ弁を保持する第一リリーフ弁ホルダと、前記第一リリーフ弁ホルダを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第一リリーフばねと、前記第一リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第一ばね止めと、前記第一ばね止めよりも前記リリーフ通路における下流側に設けられ、前記第二リリーフシートを開閉する第二リリーフ弁として動作する第二可動シートと、前記第二可動シートを前記リリーフ通路における下流側から上流側に向けて付勢する第二リリーフばねと、前記第二リリーフばねの前記リリーフ通路における下流側に当接する第二ばね止めと、を有し、前記第二可動シートは前記第一ばね止めと一体となって動作するように構成された、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成した本発明によれば、異常時のリリーフ弁開弁により発生する過渡的圧力上昇回数を低減することができる。
【０００８】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る高圧燃料供給ポンプを含む、システムの全体構成を示す図である。
【図２】参考例におけるリリーフ弁機構内のリリーフシートの詳細断面拡大図である。
【図３】図２の参考例における圧力挙動を示す図である。
【図４】本発明の実施例１のリリーフシートの閉弁時の詳細断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例１のリリーフシートの開弁時の詳細断面図である。
【図６】図４および図５の本発明の実施例１における圧力挙動を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施例１におけるリリーフシートの詳細断面図であり、（ｂ）は（ａ）の皿ばね１０２ｃの斜視図である。
【図８】本発明の実施例に係る高圧燃料供給ポンプの横方向から見た縦断面図である。
【図９】本発明の実施例に係る高圧燃料供給ポンプの上方向から見た水平方向断面図である。
【図１０】本発明の実施例に係る高圧燃料供給ポンプの図８とは別の横方向から見た縦断面図である。
【図１１】本発明の実施例に係る高圧燃料供給ポンプに搭載される電磁吸入弁機構の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図1を用いてシステムの構成と動作を説明する。図1は、本発明の実施例に係る高圧燃料供給ポンプを含む、システムの全体構成を示す図である。
【００１２】
破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ（以下、「高圧ポンプ」ともいう。）１を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧ポンプ１に一体に組み込まれていることを示す。
【００１３】
燃料タンク２０の燃料はフィードポンプ２１によって汲み上げられ、吸入配管２８を通して高圧ポンプ（ポンプボディ）１の吸入ジョイント５１に送られる。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、吸入通路１０ｂを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁３０の吸入ポート３０ａに至る。
【００１４】
電磁吸入弁３０は電磁コイル３０８を備える。電磁コイル３０８が通電されていない時は、アンカー（電磁プランジャ）３０５および吸入弁体３０１は、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力との差分の付勢力により付勢され、図１に示すように右方に移動した状態である。このとき、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢されており、吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。
【００１５】
尚、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力とは、
アンカーばね３０３の付勢力＞弁ばね３０４の付勢力
となるように設定されている。
【００１６】
一方、電磁コイル３０８が通電されている状態では、アンカー３０５が図1の左方に移動し、アンカーばね３０３が圧縮された状態になる。アンカー３０５の先端が同軸で接触するようにアンカー３０５の先端に取り付けられた吸入弁体３０１は、弁ばね３０４の付勢力により、吸入口３０ｄを閉じている。吸入口３０ｄは、高圧ポンプ１の加圧室１１と吸入ポート３０ａとを接続する燃料通路（燃料流路）である。
【００１７】
以下、高圧ポンプ１の動作について説明する。
【００１８】
プランジャ２の下端に当接するように配置されたカム（不図示）の回転により、プランジャ２が図1の下方に変位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通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、燃料は、開口状態にある吸入口３０ｄを通り、加圧室１１に流入する。
【００１９】
プランジャ２が吸入行程を終了し圧縮行程へと移行した場合、プランジャ２が圧縮行程（図１の上方へ移動する状態）に移る。ここで電磁コイル３０８は無通電状態を維持したままであり、アンカー３０５に磁気付勢力は作用しない。よって、吸入弁体３０１はアンカーばね３０３の付勢力により開弁したままである。
【００２０】
圧縮行程において、加圧室１１の容積は、プランジャ２の圧縮運動に伴い減少する。しかし、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体３０１を通じて、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される。このため、加圧室１１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。
【００２１】
この状態で、エンジンコントロールユニット２７（以下、「ＥＣＵ」ともいう。）からの制御信号が電磁吸入弁３０に印加されると電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８に電流が流れる。このとき、アンカー３０５に磁気付勢力が作用し、アンカー３０５は図１の左方に移動してアンカーばね３０３が圧縮された状態になる。その結果、吸入弁体３０１にはアンカーばね３０３の付勢力が作用しなくなり、弁ばね３０４による付勢力と燃料が吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に流れ込むことによる流体力とが働く。そのため、吸入弁体３０１は閉弁し、吸入口３０ｄを閉じる。
【００２２】
吸入口３０ｄが閉じると、このときから加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇する。そして、加圧室１１の燃料圧力が燃料吐出口１２側の燃料圧力以上になると、吐出弁機構８を介して加圧室１１に残っている燃料の高圧吐出が行われる。燃料吐出口１２を構成する吐出ジョイント側へ吐出された高圧燃料は、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。
【００２３】
すなわち、プランジャ２の圧縮行程（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とからなる。そして、電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８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。電磁コイル３０８へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が小さくなり、吐出行程の割合が大きくなる。すなわち、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に戻される燃料が少なくなり、高圧吐出される燃料は多くなる。
【００２４】
一方、電磁コイル３０８へ通電するタイミングを遅くすれば圧縮行程中における戻し行程の割合が大きくなり、吐出行程の割合が小さくなる。すなわち、吸入通路１０ｂに戻される燃料が多くなり、高圧吐出される燃料は少なくなる。
【００２５】
電磁コイル３０８への通電タイミングは、ＥＣＵ２７からの指令によって制御される。以上のように構成することで、電磁コイル３０８への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。
【００２６】
加圧室１１の出口には吐出弁機構８が設けられている。吐出弁機構８は、吐出弁シート（吐出弁シート部）８ａと吐出弁８ｂと吐出弁ばね８ｃとを備える。加圧室１１と燃料吐出口１２と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に押し付けられ、閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、燃料吐出口１２を構成する吐出ジョイント側の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁する。吐出弁８ｂが開弁することにより、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。
【００２７】
かくして、吸入ジョイント５１に導かれた燃料は高圧ポンプ１の加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって高圧に加圧され、必要な量の燃料が燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。
【００２８】
コモンレール２３には、直接噴射用インジェクタ２４（以下、「直噴インジェクタ」ともいう。）および圧力センサ２６が装着されている。直噴インジェクタ２４は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２７の制御信号にしたがって開閉弁して、燃料を内燃機関のシリンダ（燃焼室）内に噴射する。
【００２９】
高圧ポンプ１にはさらに、リリーフ弁機構１００が設けられている。リリーフ弁機構１００には、吐出弁８ｂの下流側と加圧室１１とを連通するリリーフ通路（戻し通路）１０１が、吐出通路１１０とは別に、吐出弁機構８をバイパスして設けられている。吐出通路１１０は加圧室１１で加圧された燃料を吐出する。なお、リリーフ通路（戻し通路）１０１は、吐出通路１１０と加圧室１１とを繋ぐように構成されているが、加圧室１１ではなく、吐出通路１１０と吸入通路（吸入ジョイント５１または吸入通路１０ｂ）とを繋ぐように構成しても良い。リリーフ通路１０１には、リリーフ弁機構１００内にリリーフ弁１０３（図２の参考例参照）が設けられている。リリーフ弁１０３は、燃料の流れを吐出通路１１０から加圧室１１への一方向のみに制限する。
【００３０】
リリーフ弁１０３は、押付力（付勢力）を発生するリリーフばね１０２（図２の参考例参照）により、リリーフシート１０４（図２の参考例参照）に押付けられている。
【００３１】
直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、吐出通路１１０の燃料圧力と加圧室１１の燃料圧力との差圧がリリーフ弁１０３の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０３が開弁する。リリーフ弁１０３が開弁すると、異常高圧となったコモンレール２３の燃料はリリーフ通路１０１から加圧室１１へと戻される。これにより、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。
【００３２】
次に、図８、図９及び図１０を用いて本実施例の燃料供給ポンプについて説明する。図８は、本実施例の燃料供給ポンプについて、プランジャの中心軸方向に平行な断面を示す断面図である。図９は、本実施例の燃料供給ポンプの上方から見た水平方向の断面図である。図１０は、本実施例の燃料供給ポンプの図８とは異なる方向から見た断面図である。
【００３３】
なお、図９においては吸入ジョイント５１がボディ側面に設けられているが、本発明はこれに限定される訳でなく、吸入ジョイント５１がダンパカバー１４の上面に設けられた燃料供給ポンプにも適用可能である。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、吸入ジョイント５１の低圧燃料吸入口１０ａから流入した燃料はポンプボディ１の内部に形成された低圧流路を流れる。ポンプボディ１に構成される燃料通路の入口部には、ポンプボディ１に圧入された図示しない吸入フィルタが設けられ、吸入フィルタは燃料タンク２０から低圧燃料吸入口１０ａまでの間に存在する異物が燃料供給ポンプ内に流入することを防ぐ。
【００３４】
燃料は吸入ジョイント５１からプランジャ軸方向上側に流れ、図８に示すダンパ上部１０Ｕ、ダンパ下部１０Ｌにより形成される低圧燃料室１０に流れる。低圧燃料室１０はポンプボディ１に取り付けられたダンパカバー１４により覆われることで形成される。低圧燃料室１０の圧力脈動低減機構９により圧力脈動が低減された燃料は吸入通路１０ｄを介して電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３０ａに至る。電磁吸入弁機構３００はポンプボディ１に形成された横穴に取り付けられ、所望の流量の燃料をポンプボディ１に形成された加圧室入口流路１ａを介して加圧室１１に供給する。シリンダヘッド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。
【００３５】
図８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するためのシリンダ６が取り付けられている。シリンダ６はその外周側において、ポンプボディ１に圧入とかしめとにより固定される。シリンダ６の円筒状をなす圧入部の表面により、ポンプボディ１との隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないようシールしている。シリンダ６は、その上端面を軸方向にポンプボディ１の平面に接触させることで、ポンプボディ１とシリンダ６との円筒状の圧入部のシールに加え、二重のシール構造を構成する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。同時にプランジャシール１３は、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。
【００３８】
図９に示すようにポンプボディ１には電磁吸入弁機構３００を取り付ける横孔と、プランジャ軸方向の同じ位置において、吐出弁機構８を取り付ける横穴と、さらにリリーフ弁機構１００を取り付ける横穴、及び、吐出ジョイント１２ｃを取り付ける横穴とが形成される。電磁吸入弁機構３００を介して加圧室１１で加圧された燃料は吐出弁機構８を介して吐出通路１２ｂを流れ、吐出ジョイント１２ｃの燃料吐出口１２から吐出される。
【００３９】
加圧室１１の出口側に設けられた吐出弁機構８（図９、１０）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、吐出弁プラグ８ｄ、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８ｅから構成される。吐出弁プラグ８ｄとポンプボディ１とは溶接部４０１により接合される、この接合部は燃料が流れる内側空間と外部とを遮断している。また吐出弁シート８ａはポンプボディ１に対し、圧入部４０２により接合される。
【００４０】
加圧室１１の燃料圧力と吐出弁室１２ａの燃料圧力とに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初めて、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内の高圧燃料は吐出弁室１２ａ、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８ｅ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８ｅ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、燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁動作を繰り返すときに、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ストッパ８ｅの外周面にて吐出弁８ｂをガイドしている。
【００４１】
以上のように、加圧室１１は、ポンプボディ１、電磁吸入弁機構３００、プランジャ２、シリンダ６、吐出弁機構８にて構成される。また図９、図１０に示すように、本実施例の燃料供給ポンプはポンプボディ１に設けられた取付けフランジ１ｂを用い内燃機関のシリンダヘッド９０の平面に密着し、図示しない複数のボルトで固定される。
【００４２】
リリーフ弁機構１００は、コモンレール２３やその先の部材に何らかの問題が生じ、異常に高圧になった場合に作動するよう構成された弁であり、コモンレール２３やその先の部材内の圧力が高くなった場合に開弁し、燃料を加圧室１１または低圧通路（低圧燃料室１０又は吸入通路１０ｄ等）に戻すという役割を有する。そのため、所定の圧力以下では閉弁状態を維持する必要があり、高圧に対抗するために非常に強力なばね２０４を有している。
【００４３】
図１１を用いて電磁吸入弁機構３００について説明する。図１１は本実施例の電磁吸入弁機構について、吸入弁の駆動方向に平行な断面を示す拡大断面図であり、吸入弁が開弁した状態を示す断面図である。
【００４４】
無通電状態では、強力なロッド付勢ばね４０によって、吸入弁３０が開弁方向に稼働するためにノーマルオープン式となっている。ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁吸入弁機構３００に印加されると、電磁コイル３０８には端子４６を介して電流が流れる。電磁コイル３０８に電流が流れることにより、磁気吸引面Ｓにおいてアンカー３０５が磁性コア３９の磁気吸引力により閉弁方向に引き寄せられる。ロッド付勢ばね４０は磁性コア３９に形成された凹み部に配置されるとともにフランジ部３５ａを付勢する。フランジ部３５ａはロッド付勢ばね４０と反対側でアンカー３０５の凹み部と係合する。
【００４５】
磁性コア３９は電磁コイル３０８が配置された電磁コイル室を覆う蓋部材４４と接触するように構成される。アンカー３０５が磁性コア３９に吸引されて移動する際に、ロッド３５のフランジ部３５ａとが係合してアンカー３０５とともにロッド３５が閉弁方向に移動する。アンカー３０５と吸入弁３０との間には、アンカー３０５を閉弁方向に付勢する閉弁付勢ばね４１と、ロッド３５を開閉弁方向にガイドするロッドガイド部材３７と、が配置される。ロッドガイド部材３７は閉弁付勢ばね４１のばね座３７ｂを構成する。また、ロッドガイド部材３７には燃料通路３７ａが設けられており、アンカー３０５が配置された空間への燃料の流入出を可能にしている。
【００４６】
アンカー３０５、閉弁付勢ばね４１及びロッド３５等はポンプボディ１に固定された電磁吸入弁機構ハウジング３８に内包されている。また、磁性コア３９、ロッド付勢ばね４０、電磁コイル３０８及びロッドガイド部材３７等は電磁吸入弁機構ハウジング３８に保持されている。なお、ロッドガイド部材３７は、電磁吸入弁機構ハウジング３８に対して、磁性コア３９及び電磁コイル３０８とは反対側に取り付けられており、吸入弁３０、吸入弁付勢ばね３３及びストッパ３２を内包する。
【００４７】
ロッド３５の磁性コア３９とは反対側には吸入弁３０、吸入弁付勢ばね３３及びストッパ３２を備える。吸入弁３０には、加圧室１１側に突出して吸入弁付勢ばね３３によりガイドされるガイド部３０ｂが形成される。吸入弁３０はロッド３５の移動に伴って弁体ストローク３０ｅの隙間の分だけ開弁方向（弁座３１ａから離れる方向）に移動することにより開弁状態となり、吸入通路１０ｄから加圧室１１に燃料が供給される。ガイド部３０ｂは、電磁吸入弁機構３００のハウジング（ロッドガイド部材３７）内部に圧入されて固定されたストッパ３２に衝突することにより動きを停止する。ロッド３５と吸入弁３０とは別体で独立した構造である。吸入弁３０は吸入側に配置された弁座部材３１の弁座３１ａに接触することで加圧室１１への流路を閉じ、また弁座３１ａから離れることで加圧室１１への流路を開くように構成される。
【００４８】
低圧燃料室１０には燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が吸入配管２８へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。また、圧力脈動低減機構９の上下にはそれぞれ、間隔を持ってダンパ上部１０Ｕ、ダンパ下部１０Ｌが設けられている。一度、加圧室１１に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁３０を通して吸入通路１０ｄへと戻される場合、吸入通路１０ｄへ戻された燃料により低圧燃料室１０には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室１０に設けた圧力脈動低減機構９は、波板状の２枚の円盤型金属板をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダイアフラムダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。９ａは金属ダンパをポンプボディ１の内周部に固定するための取付け金具であり、燃料通路上に設置されるため、ダンパとの支持部を全周では無く、一部とし前記取付け金具９ａの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。
【００４９】
プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂとを有し、プランジャ２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（図１０参照）により低圧燃料室１０と連通している。プランジャ２の下降時は、副室７ａから低圧燃料室１０へ、上昇時は、低圧燃料室１０から副室７ａへと燃料の流れが発生する。
【００５０】
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、燃料供給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。
【００５１】
図２は参考例におけるリリーフ弁機構１００内のリリーフシート１０４の詳細断面拡大図である。
【００５２】
リリーフ弁１０３はシート性の観点からボール弁が望ましく、リリーフ弁１０３とリリーフばね１０２の間には、リリーフ弁ホルダ１０７が設置されている。リリーフ弁ホルダ１０７は、ばねの押付力をリリーフ弁１０３に伝達し、リリーフ弁１０３を保持する役割を果たす。
【００５３】
リリーフシート１０４およびリリーフ弁ホルダ１０７のリリーフ弁１０３と当接する部位には、リリーフ弁１０３を保持するための円錐上の凹み形状を有している。リリーフ弁１０３のリフト量は、リリーフ弁１０３の前後差圧の状態で決定するため、流体力学上リフト量の計算が可能である。リリーフシート平坦部からリリーフ弁下端までの距離Ｌ（図２参照）をリフト量以上に設定しておくことで、リリーフ弁１０３のリリーフシート１０４からの脱落を防止している。
【００５４】
リリーフ弁１０３は、コモンレール２３内の圧力が規定の圧力以上になると、リリーフ弁１０３がリリーフシート１０４から離れ、開弁するように設定している。この時の規定の圧力を開弁圧Ｐｓとする。
【００５５】
図３は図２の参考例における圧力挙動を示す図である。
【００５６】
プランジャ２のリフト上昇に伴い、高圧ポンプ１は流量吐出する。吐出工程はプランジャ２が上死点に達して終了する。即ち、高圧ポンプ１はプランジャ２のプランジャリフトの周期に応じて、吐出有無を繰り返す。本吐出工程に伴い、コモンレール２３内の圧力は上昇する。コモンレール２３内の圧力が前述の開弁圧Ｐｓを超えると、リリーフ弁１０３は開弁動作を開始する。リリーフ弁１０３が開弁すると、コモンレール２３内の流量がリリーフ弁１０３を通過して下流側に流れるので、コモンレール２３内の圧力はリリーフ弁１０３の開弁動作に伴い低下する。
【００５７】
この時、リリーフ弁１０３の開弁動作には所定の応答遅れ生じるため、開弁動作開始前後で開弁圧Ｐｓよりも高い過渡的圧力Ｐｄが発生する。参考例の構造では図３に示す通り、プランジャリフトの周期の１サイクル毎に発生しリリーフ弁１０３が開閉弁動作を繰り返すため、前記過渡的圧力Ｐｄもプランジャリフトの周期の１サイクル毎に発生する。
【００５８】
一方、コモンレール２３には圧力に比例した応力が発生する。そのため、コモンレール２３は過渡的圧力Ｐｄが複数回発生しても耐えられるだけの疲労強度を有する必要があり、大型化およびコストアップするという課題がある。
【００５９】
以下に本発明の実施例１についてさらに説明する。
【００６０】
本発明の実施例１におけるリリーフ弁機構１００の構造を図４および図５に示す。図５（ａ）および図５（ｂ）では、図４と同じ構成について、一部参照番号の記載を省略している。また、図４および図５においては、説明を容易にするために、図の寸法は実寸と異なり必要部位を誇張している。また、リリーフ通路（戻し通路）１０１は、吐出通路１１０と加圧室１１とを繋ぐように構成しても良いし、加圧室１１ではなく、吐出通路１１０と吸入通路（吸入ジョイント５１または吸入通路１０ｂ）とを繋ぐように構成しても良い。以下では、リリーフ通路（戻し通路）１０１で、吐出通路１１０と吸入通路１０ｂを繋ぐものとする。図４の各構成はステンレスで形成しても良いし、他の材料を用いても良い。
【００６１】
第一リリーフシート１０４ａの円錐形状シート面１１１は球状の第一リリーフ弁１０３ａと当接すると直径φｄ１の円状のシート部１１３を形成し、当接している間は燃料の流通を阻止する。第一リリーフ弁１０３ａは第一リリーフ弁ホルダ１０７ａを介し、第一リリーフばね１０２ａの一端により第一リリーフシート１０４ａへ押し付けられている。
【００６２】
第一リリーフばね１０２ａの他端は第一ばね止め１０８ａにより保持されている。第一ばね止め１０８ａはピン１０９の一端に、第二可動シート１０３ｂはピン１０９の他端に、共に圧入・固定されており、第一ばね止め１０８ａと第二可動シート１０３ｂとは一体化して動作する。第二可動シート１０３ｂは第二リリーフ弁としての役割を果たす。第二可動シート１０３ｂは第二リリーフシート１０４ｂと当接すると、円環状のシート部１１４を形成する。本実施例では、第二可動シート１０３ｂと第一ばね止め１０８ａとを同一形状にしている。このようにすることで、同一形状部品で兼用することができ、コストを低減することができる。尚、第二可動シート１０３ｂと第一ばね止め１０８ａとは異なる形状であっても良い。
【００６３】
第二リリーフシート１０４ｂは第一リリーフシート１０４ａに圧入・固定されている。第二リリーフばね１０２ｂの一端には第二可動シート１０３ｂが備えられ、第二リリーフばね１０２ｂの他端には第二ばね止め１０８ｂが備えられている。第二ばね止め１０８ｂは第一リリーフシート１０４ａに圧入・固定されている。
【００６４】
高圧側となる吐出通路１１０の燃圧が上がると、低圧側となる第一リリーフ弁内部１１２ａと高圧側となる吐出通路１１０との圧力差ΔＰ１による荷重Ｆ１が、第一リリーフ弁１０３ａにかかり、その荷重Ｆ１が第一リリーフばね１０２ａのばね荷重Ｆｓｐ１を超える(Ｆ１>Ｆｓｐ１)と、第一リリーフ弁１０３ａが開く。荷重Ｆ１はシート部１１３の面積と燃圧をかけ合わせて算出でき、以下の式（１）で示される。＊は乗算を示す演算子である。
【００６５】
【数１】
2019100190.tif 000003
【００６６】
第一リリーフ弁１０３ａおよび第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）が共に閉弁状態において、第一リリーフばね１０２ａのばね荷重Ｆｓｐ１は第二リリーフばね１０２ｂのばね荷重ＦｓＰ２よりも低く(Ｆｓｐ１<ＦｓＰ２)設定されている。そのため、図５（ａ）に示すように第一リリーフ弁１０３ａが開弁を開始しても第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）は開いていない。
【００６７】
第一リリーフ弁１０３が開弁すると、第一リリーフ弁内部１１２ａの燃圧が上がる。この時、第二可動シート１０３ｂには第一ばね止め１０８ａを介した第一リリーフばね１０２ａによる荷重Ｆ１がかかっている。さらに第二可動シート１０３ｂには低圧側となる第二リリーフ弁内部１１２ｂと、それより相対的に高圧側となる第一リリーフ弁内部１１２ａとの圧力差ΔＰ２による荷重Ｆｐがかかり、合わせた荷重Ｆ２が第二リリーフばね１０２ｂのばね荷重を超える(Ｆ２>ＦｓＰ２)と、図５（ｂ）に示すように第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）が開弁する。第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）の受圧部であるシート部１１４の直径をφｄ２とすると、以下の式（２）で示される。
【００６８】
【数２】
2019100190.tif 000004
【００６９】
なお、第一リリーフ弁１０３ａが開弁する前の第一リリーフ弁内部１１２ａ、および、第二リリーフ弁内部１１２ｂ内の圧力は低圧側となる吸入通路１０ｂと同じ圧力になるように組みつけられている。そのため、第一リリーフ弁１０３ａの規定の開弁圧Ｐｓ１は、図３に示した参考例の開弁圧Ｐｓと同じである。
【００７０】
ここで、第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）と第一リリーフばね止め１０８ａは一体となって動作するため、第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）が開弁により動いたリフト量（図５（ｂ）に示すｘ２）だけ第一リリーフばね止め１０８ａも低圧側へずれる。リフト量ｘ２は第二リリーフばね１０２ｂのバネ定数をｋ２とすると、以下の式（３）で示される。
【００７１】
【数３】
2019100190.tif 000005
【００７２】
すると第一リリーフばね１０２ａのばね荷重が低減し、前記最初に第一リリーフ弁１０３ａが開いた圧力よりも低い圧力まで開弁し続ける効果を得られる。つまり、第一リリーフばね１０２ａのばね定数をｋ１、第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）が開いた後の第一リリーフばね１０２ａのばね荷重をＦｓｐ１’ とすると、式（３）も利用して、以下の式（４）で示される。
【００７３】
【数４】
2019100190.tif 000006
【００７４】
式（４）で示されるように第一リリーフ弁１０３ａのばね荷重が低減できる効果を得られる。
【００７５】
第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）のシート部１１４の直径φｄ２は、シート部１１３の直系φｄ１よりも大きく、第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）はΔＰ２が小さくても開きやすい構成となっている。また、第一リリーフばね１０２ａのばね定数ｋ１は第二リリーフばね１０２ｂのバネ定数ｋ２よりも大きく設定されている。これらは、第二可動シート１０３ｂ（すなわち第二リリーフ弁）はΔＰ２がΔＰ１より十分小さくても開弁を維持できる効果を得るためである。上記の構造をとることで、第一リリーフ弁１０３ａにおける規定の開弁圧Ｐｓ１に対し、再度燃圧が下がって第一リリーフ弁１０３ａが再び閉じる閉弁圧Ｐｓ２を小さく（Ｐｓ１ > Ｐｓ２）することができる。
【００７６】
本構造における圧力挙動を図６に示す。
【００７７】
高圧ポンプ１の流量吐出は図３に示した参考例と同様、プランジャ２のプランジャリフトの周期に応じて、吐出有無を繰り返す。第一リリーフ弁１０３ａの開弁動作は前述の構造により、規定の開弁圧Ｐｓ１に達すると開弁する。その後、規定の開弁圧Ｐｓ１より小さい閉弁圧Ｐｓ２になるまで開弁を維持し、コモンレール２３の圧力が閉弁圧Ｐｓ２と等しくなると閉弁する。その後、高圧ポンプ１の流量吐出によりコモンレール２３の圧力は上がるが、再び既定の開弁圧Ｐｓ１に達するには複数回の流量吐出を要する。図６では説明のため、２回目の流量吐出で再び既定の開弁圧Ｐｓ１を超え、第一リリーフ弁１０３ａが開弁している。閉弁圧Ｐｓ２が低いほど再び既定の開弁圧Ｐｓ１に到達するまでに必要な吐出回数Ｎｔは増加し、コモンレール２３の圧力過渡的応力Ｐｄに達する回数Ｎｐｄは１/Ｎｔに比例するため、大幅に減少する。このため、参考例の構造よりも高圧配管の剛性を下げられ、肉厚の低減による省スペースやコスト低減ができる。
【００７８】
なお、本実施形態の高圧燃料供給ポンプは、少なくとも吐出通路１１０、リリーフ通路１０１、第一リリーフシート１０４ａ、第二リリーフシート１０４ｂ、第一リリーフ弁１０３ａ、第一リリーフ弁ホルダ１０７ａ、第一リリーフばね１０２ａ、第一ばね止め１０８ａ、第二可動シート１０３ｂ、第二リリーフばね１０２ｂ、第二ばね止め１０８ｂを有する。吐出通路１１０は、加圧室１１で加圧された燃料を吐出する。リリーフ通路１０１は、吐出通路１１０と加圧室１１とを繋ぐ、又は吐出通路１１０と加圧室１１の吸入通路１０ｂとを繋ぐ。第一リリーフシート１０４ａは、リリーフ通路１０１に設けられる。第二リリーフシート１０４ｂは、第一リリーフシート１０４ａよりもリリーフ通路１０１における下流側に設けられる。第一リリーフ弁１０３ａは、第一リリーフシート１０４ａを開閉する。第一リリーフ弁ホルダ１０７ａは、第一リリーフ弁１０３ａを保持する。第一リリーフばね１０２ａは、第一リリーフ弁ホルダ１０７ａをリリーフ通路１０１における下流側から上流側に向けて付勢する。第一ばね止め１０８ａは、第一リリーフばね１０２ａのリリーフ通路１０１における下流側に当接する。第二可動シート１０３ｂは、第一ばね止め１０８ａよりもリリーフ通路１０１における下流側に設けられ、第二リリーフシート１０４ｂを開閉する第二リリーフ弁として動作する。第二リリーフばね１０２ｂは、第二可動シート１０３ｂをリリーフ通路１０１における下流側から上流側に向けて付勢する。第二ばね止め１０８ｂは、第二リリーフばね１０２ｂのリリーフ通路１０１における下流側に当接する。第二可動シート１０３ｂは第一ばね止め１０８ａと一体となって動作する。
【実施例２】
【００７９】
本発明の実施例２について説明する。この実施例２では、図１および図４と同様の構成であり、図４の第一リリーフばね１０２ａの代わりに皿ばね１０２ｃを用いている。
【００８０】
本発明の実施例２におけるリリーフ弁機構１００の構造を図７に示す。図７（ａ）は実施例２のリリーフシートの詳細断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の皿ばね１０２ｃの斜視図である。
【００８１】
実施例２においては、ばね定数ｋ１をｋ２に対して十分に大きくするために第一リリーフばね１０２ａを図７（ａ）に示すように中空テーパ状の皿ばね１０２ｃとした構造である。図７（ｂ）に皿ばね１０２ｃの斜視図を示す。
【００８２】
これにより、本実施例２によれば、実施例１以上の効果を得ることができる。また、実施例１より小型で省スペース化も図れる。
【００８３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１…高圧燃料供給ポンプ、２…プランジャ、８…吐出弁機構、９…圧力脈動低減機構、５１…吸入ジョイント、１０ｂ…吸入通路、１１…加圧室、１２…燃料吐出口、２０…燃料タンク、２３…コモンレール、２４…直噴インジェクタ、２６…圧力センサ、２７…ＥＣＵ、３０…電磁吸入弁、１００…リリーフ弁機構、１０１…リリーフ通路、１０２…リリーフばね、１０３…リリーフ弁、１０４…リリーフシート、１０７…リリーフ弁ホルダ、１１０…吐出通路、３０１…吸入弁体、３０３…アンカーばね、３０４…弁ばね、３０５…アンカー、３０８…電磁コイル、１０２ａ…第一リリーフばね、１０３ａ…第一リリーフ弁、１０４ａ…第一リリーフシート、１０７ａ…第一リリーフ弁ホルダ、１０８ａ…第一ばね止め、１０９…ピン、１１１…円錐形状シート面、１０２ｂ…第二リリーフばね、１０３ｂ…第二可動シート、１０４ｂ…第二リリーフシート、１０８ｂ…第二ばね止め。
【図１】
2019100190.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019100190.tif 000013
【図８】
2019100190.tif 000014
【図９】
2019100190.tif 000015
【図１０】
2019100190.tif 000016
【図１１】
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