(57)【要約】【課題】  高圧化時のリリーフ弁シート部におけるキャビテーション壊食の防止と、異常高圧を開放する際における最大圧力の低減を両立する燃料供給ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】  シート部と、シート部に着座するリリーフ弁と、を有するリリーフ弁機構を備え、吐出圧力が３０ＭＰａ以上となるように設定された燃料供給ポンプにおいて、シート部のシート角度が４０°〜５０°となるように形成されるとともに、リリーフ弁機構の開弁圧力が設定吐出圧力よりも２ＭＰａ以上、大きくなるように設定される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート部と、前記シート部に着座するリリーフ弁と、を有するリリーフ弁機構を備え、設定吐出圧力が３０ＭＰａ以上となるように設定された燃料供給ポンプにおいて、
前記シート部のシート角度が４０°〜５０°となるように形成されるとともに、前記リリーフ弁機構の設定開弁圧力が設定吐出圧力よりも２ＭＰａ以上、大きくなるように設定された燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
燃料を加圧する加圧室を備え、
前記リリーフ弁機構は、前記加圧室の吐出側の圧力と、前記加圧室の圧力との圧力差が前記設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成され、
前記設定吐出圧力は、吸入行程における前記加圧室の吐出側の圧力最大値として設定された燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
燃料を加圧する加圧室を備え、
前記リリーフ弁機構は、前記加圧室の吐出側の圧力と、前記加圧室の吸入側の圧力との圧力差が前記設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成され、
前記設定吐出圧力は、圧縮行程における前記加圧室の吐出側の圧力最大値として設定された燃料供給ポンプ。
【請求項４】
シート部と、前記シート部に着座するリリーフ弁と、を有するリリーフ弁機構を備え、前記リリーフ弁機構の設定開弁圧力が設定吐出圧力よりも設定値、大きくなるように設定された燃料供給ポンプの製造方法において、
前記設定吐出圧力が同じ場合において、前記シート部のシート角度が大きい程、前記設定値が大きくなるように前記リリーフ弁機構を製造することを特徴とする燃料供給ポンプの製造方法。
【請求項５】
シート部と、前記シート部に着座するリリーフ弁と、を有するリリーフ弁機構を備え、前記リリーフ弁機構の設定開弁圧力が設定吐出圧力よりも設定値、大きくなるように設定された燃料供給ポンプの製造方法において、
前記シート部のシート角度が同じ場合において、前記設定吐出圧力が大きい程、前記設定値が大きくなるように前記リリーフ弁機構を製造することを特徴とする燃料供給ポンプの製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の燃料供給ポンプの製造方法において、
前記設定吐出圧力が３０ＭＰａ以上に設定されたことを特徴とする燃料供給ポンプの製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の燃料供給ポンプの製造方法において、
前記シート部のシート角度が４０°〜５０°の間になるように設定されたことを特徴とする燃料供給ポンプの製造方法。
【請求項８】
請求項２又は３に記載の燃料供給ポンプの製造方法において、
前記リリーフ弁機構を加圧室の吐出側の圧力と前記加圧室の圧力との圧力差が前記設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成し、
前記設定吐出圧力を吸入行程における前記加圧室の吐出側の圧力最大値として設定することを特徴とする燃料供給ポンプの製造方法。
【請求項９】
請求項２又は３に記載の燃料供給ポンプの製造方法において、
前記リリーフ弁機構を加圧室の吐出側の圧力と、前記加圧室の吸入側の圧力との圧力差が前記設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成し、
前記設定吐出圧力を圧縮行程における前記加圧室の吐出側の圧力最大値として設定することを特徴とする燃料供給ポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給ポンプ及び燃料供給ポンプの製造方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプなどの油圧機器において、弁体を押すばねによってリリーフ圧を規制する直動形リリーフ弁が広く採用されており、その弁体の座り性とシール性に対して、シート面の開き角度が影響することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１には、「弁体の弁部分の多くはボールあるいはボール形状であり、それが着座するシート面の開き角度は、座り性とシール性をともに良好にする意味から、５０°〜７０°が好ましく、通常は６０°に設定する」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２９５７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される技術において、シート面の開き角度（シート角度と呼ぶ）が規定されている。しかし、リリーフ圧（設定開弁圧力と呼ぶ）の設定が適切でない場合、シール性を維持することができず、漏れが発生しキャビテーション壊食にいたる虞がある。  本発明の目的は、高圧化時のリリーフ弁シート部におけるキャビテーション壊食を抑制する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】
上記目的を達成するために、本発明では、シート部と、シート部に着座するリリーフ弁とを有するリリーフ弁機構を備え、吐出圧力が３０ＭＰａ以上となるように設定された燃料供給ポンプにおいて、シート部のシート角度が４０°〜５０°となるように形成されるとともに、リリーフ弁機構の開弁圧力が設定吐出圧力よりも２ＭＰａ以上、大きくなるように設定される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高圧化時のリリーフ弁シート部におけるキャビテーション壊食を抑制する燃料供給ポンプを提供することができる。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】
【０００８】
【図１】本発明を実施する燃料供給ポンプの横方向から見た縦断面図である。
【図２】本発明を実施する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３】本発明を実施する燃料供給ポンプの図１とは別の横方向から見た縦断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるリリーフ弁機構と、そのシート部材周辺における        拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における、開弁圧力と吐出圧力の差分と、シート部接触面圧の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態によるリリーフ弁機構において、吐出圧力を３５ＭＰａとした際の成立範囲を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態における、リリーフ弁機構周辺の圧力脈動の時刻暦を示すグラフである。
【図８】本発明を実施する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。
【図９】本発明を実施する燃料供給ポンプを含む、燃料供給システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。なお、以下の説明で図面における上下方向を指定して説明する場合があるが、この上下方向は燃料供給ポンプの実装状態における上下方向を意味するものではない。
【実施例１】
【００１０】
図９は燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの一例を示す構成図である。破線で囲まれた部分が燃料供給ポンプのポンプボディ１を示し、この破線の中に示されている機構、部品は燃料供給ポンプのポンプボディ１に一体に組み込まれていることを示す。
【００１１】
燃料タンク２０の燃料は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２７からの信号に基づきフィードポンプ２１によって汲み上げられる。この燃料は適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管２８を通して燃料供給ポンプの低圧燃料吸入口１０ａに送られる。低圧燃料吸入口１０ａから吸入ジョイント５１を通過した燃料は、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｄを介して、容量可変機構を構成する電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに至る。
【００１２】
電磁吸入弁機構３００に流入した燃料は、吸入弁３０を通過し、加圧室１１に流入する。エンジンのカム機構９３（図１参照）によりプランジャ２に往復運動する動力が与えられる。プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降行程には吸入弁３０から燃料を吸入し、上昇行程には、燃料が加圧される。加圧された燃料は、吐出弁機構８を介して圧力センサ２６が装着されているコモンレール２３へ圧送される。
【００１３】
コモンレール２３には、図示しないエンジンのシリンダに直接、燃料を噴射するインジェクタ２４（所謂、直噴インジェクタ）、圧力センサ２６が装着されている。直噴インジェクタ２４は、エンジンのシリンダ（気筒）の数に合わせて装着されており、ＥＣＵ２７の制御信号に従って開閉して、燃料をシリンダ内に噴射する。本実施例の燃料供給ポンプ（燃料供給ポンプ）は、インジェクタ２４がエンジンのシリンダ内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムに適用される。
【００１４】
直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３に異常高圧が発生した場合、燃料供給ポンプの燃料吐出口１２の圧力と加圧室１１の圧力との差圧がリリーフ弁機構２００の開弁圧力以上になると、リリーフ弁２０２が開弁する。この場合、コモンレール２３の異常高圧となった燃料がリリーフ弁機構２００の内部を通り、リリーフ通路２００ａから加圧室１１へと戻される。これによりコモンレール２３（高圧配管）を保護することが可能となる。この方式を高圧戻し方式と呼ぶ。なお、リリーフ通路２００ａを低圧燃料室１０又は吸入通路１０ｄ等（図１参照）に接続し、異常高圧となった燃料を低圧通路へ戻す低圧戻し方式においても、同様に本発明を適用することが可能である。
【００１５】
図１、図２及び図３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１は、本実施例の燃料供給ポンプについて、プランジャ２の中心軸方向に平行な断面を示す断面図である。図２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３は、本実施例の燃料供給ポンプの図１とは異なる方向から見た断面図である。
【００１６】
なお、図２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。
【００１７】
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１に示すダンパ上部１０ｂ、ダンパ下部１０ｃ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低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂ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。
【００１８】
図１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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２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２００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。吐出ジョイント１２ｃはポンプボディ１の横穴に挿入され、溶接部４０１において溶接により固定される。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。
【００２２】
加圧室１１の出口側に設けられた吐出弁機構８（図２、３）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。
【００２３】
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。
【００２４】
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２、図３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。
【００２５】
リリーフ弁機構２００は、シート部材２０１、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフばね２０４、及びホルダ部材２０５で構成される。リリーフ弁機構２００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。
【００２６】
図８を用いて電磁吸入弁機構３００について説明する。図８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。
【００２７】
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４３には端子４６を介して電流が流れる。電磁コイル４３に電流が流れることにより、磁気吸引面Ｓにおいて可動コア３６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と反対側で可動コア３６の凹み部と係合する。
【００２８】
磁性コア３９は電磁コイル４３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。可動コア３６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とが係合して可動コア３６とともにロッド３５が閉弁方向に移動する。可動コア３６と吸入弁３０との間には、可動コア３６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、可動コア３６が配置された空間への燃料の流入出を可能にしている。
【００２９】
可動コア３６、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４３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４３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。
【００３０】
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、供給通路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。
【００３１】
図１のカム９３の回転により、プランジャ２がカム９３の方向（下方向）に移動して吸入行程状態にある場合、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。この吸入行程で電磁コイル４３が通電オフになっていると、ロッド付勢ばね４０の付勢力と吸入通路１０ｄの圧力による流体力との合計が加圧室１１内の燃料圧力による流体力よりも大きくなり、ロッド３５により吸入弁３０が開弁方向に付勢されて開弁状態となる。
【００３２】
プランジャ２が下死点に達し吸入行程を終了すると、プランジャ２は上昇運動に転じる。ここで電磁コイル４３は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用しない。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が、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３０の開口部を通して吸入通路１０ｄへと戻されるので、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。
【００３３】
その後、所望のタイミングで電磁コイル４３の通電をオンとすることで、上記したように磁気吸引力が生じることで、可動コア３６とともにロッド３５が閉弁方向に移動し、ロッド３０の先端部が吸入弁３０から離れる。この状態においては、吸入弁３０は差圧に応じて開閉するチェック弁となるため、吸入弁付勢ばね３３の付勢力により閉弁する。吸入弁３０の閉弁後、プランジャ２が上昇しているので、加圧室１１の容積が減少し、燃料が加圧される。これを圧縮行程と称する。加圧室１１の燃料が加圧されて吐出弁室１２ａの燃料圧力と吐出弁ばね８ｃによる付勢力との合計を上回ると、吐出弁８ｂが開弁して燃料が吐出される。
【００３４】
電磁吸入弁機構３００の電磁コイル４３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４３へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きくなる。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が少なくなり、コモンレール２３へ高圧吐出される燃料は多くなる。一方、通電するタイミングを遅くすれば圧縮行程中の、戻し行程の割合が大きく、吐出行程の割合が小さくなる。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多くなり、コモンレール２３へ高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル４３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。
【００３５】
以上のように電磁コイル４３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。
【００３６】
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燃料配管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１０ｂ、ダンパ下部１０ｃ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、波板状の円盤型金属板２枚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。
【００３７】
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３参照）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。
【００３８】
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。
【００３９】
さらに、リリーフ弁機構の動作を詳細に説明する。リリーフ弁機構２００は図２に示すように、シート部材２０１、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフばね２０４、リリーフばねストッパ２０５からなる。シート部材２０１の内部に、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフばね２０４を順に挿入し、リリーフばねストッパ２０５を圧入等で固定する。リリーフばね２０４による押付力は、リリーフばねストッパ２０５の位置によって規定する。リリーフ弁２０２の設定開弁圧力はこのリリーフばね２０４による押付力により規定の値に設定される。こうしてユニット化されたリリーフ弁機構２００を、図１に示すようにポンプボディ１に圧入等で固定する。なお、図１ではユニット化されたリリーフ弁機構２００を示しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。
【００４０】
燃料供給ポンプは燃料を数ＭＰａから数十ＭＰａという非常に高圧に加圧する必要がある。本実施例では、通常運転において燃料供給ポンプが吐出可能な最大吐出圧力（たとえば３０ＭＰａ）を設定吐出圧力と定義する。リリーフ弁２０２の設定開弁圧力は設定吐出圧力以上となるように設定される必要がある。設定開弁圧力が設定吐出圧力以下に設定されると、燃料供給ポンプにより正常に燃料が加圧されていても、リリーフ弁２０２が開弁することになってしまうためである。このリリーフ弁２０２の誤動作は、シート部材２０１のシート部の近傍におけるキャビテーション壊食の発生や、吐出量の低下、エネルギー効率の低下等を招いてしまう虞がある。さらに、設定開弁圧力を設定吐出圧力以上に設定した場合でも、その差が小さい場合にはシート部２０１ａの接触面圧が低下し、燃料漏れが発生してキャビテーション壊食が発生する可能性がある。キャビテーション壊食の程度は燃料圧力の増加にともない、その悪化が顕著となるため、設定吐出圧力を３０ＭＰａ未満としていた従来に比べ、３５ＭＰａへと高圧化した際に特に顕在化した課題である。
【００４１】
以上より、リリーフ弁２０２の設定開弁圧力を設定吐出圧力よりも、ある設定値だけ大きくなるように設定する必要がある。しかしこれは、異常高圧が発生し、リリーフ弁２０２が開弁して燃料を開放する際のコモンレール２３の最大圧力が増加することに繋がる。コモンレール２３の最大圧力を抑制するためには、開弁圧力の増加を必要最低限に抑えることが重要な課題となる。すなわち、本実施例では、高圧化時（たとえば３５ＭＰａ）のリリーフ弁２０２のシート部におけるキャビテーション壊食を抑制しつつ、異常高圧を開放する際におけるコモンレール２３の最大圧力の低減を両立することを目的とする。
【００４２】
これらの課題を解決するための本実施例に関して、図４を用いて説明する。図４の上部には本実施例のリリーフ弁機構２００の断面図を示し、下部には枠線で囲ったシート部２０１ａ近傍の拡大断面図を示した。ボール状のリリーフ弁２０２とシート部材２０１に形成された円錐状の斜面が接触し、線状のシート部２０１ａを形成する。ここで円錐状の斜面間の角度をシート角度２０１ｂと規定した。シート部２０１ａを挟んで、図中下側が上流側であり、リリーフ弁２０２を開弁させる方向に設定吐出圧力が作用している。これに対抗して、下流側からはリリーフばね２０４の荷重により開弁圧力が設定されている。開弁圧力と設定吐出圧力の差分によりリリーフ弁２０２はシート部材２０１に押し付けられ、シート部２０１ａに接触面圧が発生する。両者の差分が十分でない場合、接触面圧も不十分であり燃料漏れが発生してキャビテーション壊食が発生する虞がある。
【００４３】
図５に開弁圧力と設定吐出圧力の差分（開弁圧力マージンと呼ぶ）に対して、シート部２０１ａに発生する接触面圧を示した。開弁圧力マージンが大きくなるにつれ、シート部接触面圧も増加していく。また、開弁圧力マージンが同じであれば、シート角度２０１ｂが大きいほど接触面圧が小さくなる。これは、リリーフ弁２０２をシート部材２０１に押し付ける軸方向の力のうち、円錐状の斜面に作用する垂直抗力が、シート角度が大きいほど小さくなるためである。このように定まる接触面圧に対し、燃料漏れを防止するために必要となる要求面圧はシールする燃料圧力、すなわち設定吐出圧力により決定され、設定吐出圧力が大きいほど要求面圧も大きくなる。
【００４４】
そこで、本実施例ではシート部２０１ａと、シート部２０１ａに着座するリリーフ弁２０２とを有するリリーフ弁機構２００を備え、リリーフ弁機構２００の設定開弁圧力が設定吐出圧力よりも設定値、大きくなるように設定された燃料供給ポンプの製造方法において、設定吐出圧力が同じ場合において、シート部２０１ａのシート角度２０１ｂが大きい程、設定値が大きくなるようにリリーフ弁機構２００を製造することを特徴とする。つまり、設定吐出圧力が３５ＭＰａの燃料供給ポンプを製造する場合において、シート部２０１ａのシート角度２０１ｂが大きいほど、設定開弁圧力と設定吐出圧力との差（設定値）が大きくなるように設定するものである。また、シート部２０１ａのシート角度２０１ｂが同じ場合において、設定吐出圧力が大きい程、設定値が大きくなるようにリリーフ弁機構２００を製造することを特徴とする。なお、この設定値は、上記した開弁圧力マージンと同義である。
【００４５】
このようにシート角度２０１ｂと設定吐出圧力に応じて設定開弁圧力を設定することで、シート部２０１ａの接触面圧を維持することで燃料漏れを防止し、ひいてはキャビテーション壊食を抑制することが期待できる。合わせて、シート角度２０１ｂの縮小および設定吐出圧力の低下にともない設定開弁圧力を低減することができ、異常高圧を開放する際におけるコモンレール２３の最大圧力の低減が期待できる。
【００４６】
図６に設定吐出圧力が３５ＭＰａの場合を一例として、シート角度２０１ｂおよび開弁圧力マージンの成立範囲を示した。なお、設定吐出圧力が３５ＭＰａとなると特にキャビテーション壊食が生じる虞があることが分かった。ここで各部の耐圧許容値などから決定される最大圧力の制約から、開弁圧力マージンを３ＭＰａ以内に収める必要がある場合について説明する。この場合、図６に示すように３５ＭＰａに加圧された燃料をシールするために必要な要求面圧を維持するためには、シート角度２０１ｂを４５°程度まで縮小する必要がある。
【００４７】
すなわち、本実施例では上記のシート角度２０１ｂを中央値とし、シート部２０１ａと、シート部２０１ａに着座するリリーフ弁２０２と、を有するリリーフ弁機構２００を備え、設定吐出圧力が３０ＭＰａ以上となるように設定された燃料供給ポンプにおいて、シート部２０１ａのシート角度２０１ｂが４０°〜５０°となるように形成されるとともに、リリーフ弁機構２００の設定開弁圧力が設定吐出圧力よりも２ＭＰａ以上、大きくなるように設定される。
【００４８】
こうすることで、キャビテーション壊食が高圧化により特に厳しくなりはじめる、設定吐出圧力が３５ＭＰａの場合にも、シート部２０１ａの接触面圧を維持することで燃料漏れを防止し、ひいてはキャビテーション壊食の防止が期待できる。
【実施例２】
【００４９】
本発明の第２の実施例について、図７を用いて説明する。図７は時間が経過した場合における加圧室１１の圧力と吐出口１２の圧力とのの変化を示す。燃料供給ポンプは吐出と吸入を周期的に繰り返しているため、特に高回転時においては内部の圧力が設定吐出圧力に対して脈動する。このため実施例１で用いた設定吐出圧力に脈動分を加算して開弁圧力マージンを設定することで、キャビテーション壊食の防止をより確実に行うことができる。次に、各部の圧力挙動とリリーフ弁方式の違いについて説明する。吐出工程では加圧室１１の圧力は吐出口１２の圧力とほぼ等しく、吸入工程では加圧室１１の圧力は低下するが、吐出口１２の圧力は設定吐出圧力と同程度の圧力を維持する。
【００５０】
ここで、高圧戻し方式の場合、吐出工程ではリリーフ弁２０２の上流側に吐出口１２の圧力が作用しても、それに対抗するように下流側に加圧室１１の圧力が作用するため、シート部接触面圧を維持することが可能である。一方、吸入工程では加圧室１１の圧力が低下しているため、吸入工程において吐出口１２の圧力が最大になった時点で最もシート部接触面圧が低下する。このため、この状態でシート部面圧が許容面圧以上に維持されていることが望ましい。
【００５１】
一方、低圧戻し方式の場合、リリーフ弁２０２の下流側に加圧室１１の圧力が作用しないため、吐出工程において吐出口１２の圧力が最大になった時点で最もシート部接触面圧が低下する。このため、この状態でシート部面圧が許容面圧以上に維持されていることが望ましい。以上から、高圧戻し方式の場合には吸入工程における吐出口１２の圧力最大値と設定開弁圧力の差分を開弁圧力マージンと定義することが望ましい。また、低圧戻し方式の場合、吐出工程における吐出口１２の圧力最大値と設定開弁圧力の差分を開弁圧力マージンと定義することが望ましい。
【００５２】
すなわち、本実施例の燃料供給ポンプは、燃料を加圧する加圧室１１を備え、リリーフ弁機構２００は、加圧室１１の吐出側の圧力（吐出口１２の圧力）と、加圧室１１の圧力との圧力差が設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成される場合には（高圧戻し方式の場合）、この設定吐出圧力は、吸入行程における加圧室１１の吐出側の圧力最大値として設定されることが望ましい。一方でリリーフ弁機構が、加圧室１１の吐出側の圧力と、加圧室１１の吸入側の圧力との圧力差が設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成される場合には（低圧戻し方式の場合）、設定吐出圧力は、圧縮行程における加圧室１１の吐出側の圧力最大値として設定されることが望ましい。なお、低圧戻し方式の場合の加圧室１１の吸入側とは、図１においてダンパ下部１０ｃにより形成される低圧燃料室１０、副室７ａ、又は電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂが連通する空間などの低圧空間であれば良い。
【００５３】
別の言い方をすると高圧戻し方式の場合、本実施例の燃料供給ポンプの製造方法は、リリーフ弁機構２００を加圧室１１の吐出側の圧力と加圧室１１の圧力との圧力差が設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成し、設定吐出圧力を吸入行程における加圧室１１の吐出側の圧力最大値として設定する。また低圧戻し方式の場合、本実施例の燃料供給ポンプの製造方法は、リリーフ弁機構２００を加圧室１１の吐出側の圧力と、加圧室１１の吸入側の圧力との圧力差が設定開弁圧力より大きくなった場合に開弁するように構成し、設定吐出圧力を圧縮行程における加圧室１１の吐出側の圧力最大値として設定する。
【００５４】
こうすることで、設定吐出圧力に対してリリーフ弁２０２に作用する圧力が脈動した場合にもシート部２０１ａの接触面圧を維持することで燃料漏れを防止し、ひいてはより確実にキャビテーション壊食を防止することが期待できる。
【００５５】
以上の通り本実施例の燃料供給ポンプは以上に説明したリリーフ弁機構２００を備え、リリーフ弁機構２００は、吐出弁機構８の下流側の吐出口１２の燃料が設定圧力を超えた場合に加圧室１１に、又は低圧通路（低圧燃料室１０又は吸入通路１０ｄ等）に燃料を戻すように構成されている。
【００５６】
なお、上記したように、本実施例はリリーフ弁機構２００の他に、燃料供給ポンプの性能を満たすための機能部品、例えば、電磁吸入弁機構３００や吐出弁機構８に対しても適用可能であり、その他、上記以外の機能部品においても適用可能である。
【００５７】
以上で、実施例に関する説明を終えるが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく幅広く変形して、実施することができる。例えば、上記実施形態は燃料供給ポンプに本発明を適用したものであるが、逆止弁を要する油圧機器に適応してもよい。燃料供給ポンプ内における機能部品の配置位置や配置方法においても、上記実施形態の例示に限るものではない。
【符号の説明】
【００５８】
１…ポンプボディ、２…プランジャ、６…シリンダ、７…シールホルダ、８…吐出弁機構、２００…リリーフ弁機構、２０１…シート部材、２０１ａ…シート部、２０１ｂ…シート角度、２０２…リリーフ弁、２０３…リリーフ弁ホルダ２０４…リリーフばね、２０５…ばねホルダ、３００…電磁吸入弁機構。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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