(57)【要約】【課題】高圧燃料供給ポンプから配管を取外す際、シール面を損傷させる虞があり、金属接触部となる配管と高圧燃料供給ポンプ自体を交換しなければならなくなる場合があった。本発明の目的は、交換が容易な弾性体で燃料をシールすることができ、低コストな高圧燃料供給ポンプを提供することにある。【解決手段】上記目的は、燃料配管とシール部の間に絞り部を設け、シール部に直接作用する圧力脈動を低減することで達成できる。本発明によれば、高圧配管部に脈動を低減するための特別な装置を必要とせず、交換が容易な弾性体で高圧燃料吐出配管部をシールすることができ、信頼性の高い燃料シール構造で低コストな高圧燃料供給ポンプを供給することができる。【選択図】図３
2007218212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体に固定される、高圧燃料通路を備えた高圧吐出ジョイントを有し、
当該高圧吐出ジョイントに、高圧燃料通路を備えた高圧配管が高圧配管接続部材によって接続されるものにおいて、
前記高圧吐出ジョイントの外周に弾性のあるシール部材を設け、
当該シール部材を挟んで前記高圧配管接続部材が前記高圧吐出ジョイントの外周に同心状に接続され、
当該シール部材の高圧燃料の圧力が作用する面と前記高圧燃料通路との間に絞り部が形成される高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、
前記高圧吐出ジョイントと前記ポンプ本体との間に、吐出弁ユニットが装着されている高圧燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のものにおいて、
前記吐出弁ユニットが前記高圧吐出ジョイントの内部に配置されている高圧燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、
前記シール部材が、弾性を備えた断面円形のリングと断面矩形のバックアップリングとからなる高圧燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、
前記絞り部が前記ジョイントの外周部位と、前記高圧配管接続部材の内周部位との間に形成された筒状隙間によって形成される高圧燃料供給ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載したものにおいて、
前記筒状隙間が前記高圧吐出ジョイントの外周部に取付けられた円筒状の樹脂材と前記高圧配管接続部材の内周部位との間に形成される高圧燃料供給ポンプ。
【請求項７】
請求項１に記載したものにおいて、
前記絞り部が前記ジョイントの出口側先端面とこれに対面する前記高圧配管接続部材の内壁との間に形成された環状隙間によって形成される高圧燃料供給ポンプ。
【請求項８】
請求項１に記載したものにおいて、
前記高圧配管接続部材はボルトにより前記ポンプ本体に固定される高圧燃料供給ポンプ。
【請求項９】
請求項１に記載のものにおいて、
前記高圧吐出ジョイントは一端外周部位にねじ部を有し、当該ねじ部を前記ポンプ本体に設けたねじ部にねじ込んで固定される高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１０】
一端外周にポンプ本体にねじ止め固定するためのねじ部が形成されており、他端外周に環状のシール部材が取付けられており、さらに他端側には前記高圧配管接続部材の内壁面と近接して隙間を形成する端面もしくは外周面を有する請求項１に記載の高圧燃料ポンプに用いる高圧吐出ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
内燃機関の燃料噴射弁に加圧燃料を供給する高圧燃料供給ポンプ及びそれに用いる高圧吐出ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧燃料供給ポンプと燃料配管との接続部のシール構造として、配管内に圧力脈動が発生する環境では、前記高圧燃料供給ポンプと配管を金属接触させて燃料をシールする構造が使用されてきた。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６６３１７０６号明細書
【特許文献２】特開平１１−３４３９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例では高圧燃料供給ポンプから配管を取外す際、シール面を損傷させる虞があり、金属接触部となる配管と高圧燃料供給ポンプ自体を交換しなければならなくなる場合があった。
【０００５】
本発明の目的は、交換が容易な弾性体で燃料をシールすることができ、低コストな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】
本発明の上記目的は燃料配管内の高圧燃料通路とシール部との間に絞り部を設け、シール部に直接作用する圧力脈動を低減することで達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配管脈動を低減するための装置を必要とせず、交換が容易な弾性体で燃料をシールすることができ、信頼性の高い燃料シール構造で低コストな高圧燃料供給ポンプを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、ポンプ全体の垂直断面、図２は燃料噴射システム構成図を示す。
【００１０】
ポンプ本体１には、燃料吸入通路１０，吐出通路１１，加圧室１２，戻り通路４１が形成されている。吸入通路１０及び吐出通路１１には、吸入弁５，吐出弁６が設けられており、それぞればね５ａ，６ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。加圧室１２は、加圧部材であるプランジャ２が摺動するポンプ室１２ａ，吸入弁５に連通する吸入孔５ｂ，吐出弁６に連通する吐出孔６ｂにて形成されている。戻り通路４１は、プランジャ２とシリンダ２０の隙間を通り、シリンダホルダ２１の横穴通路２１ａとつながっている。
【００１１】
また、吸入室１０ａには、ソレノイド２００がポンプ本体１に保持されており、ソレノイド２００には、係合部材２０１，ばね２０２が配されている。係合部材２０１は、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、ばね２０２によって、吸入弁５を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね２０２の付勢力は、吸入弁ばね５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、図１のように、吸入弁５は開弁状態となっている。燃料は、タンク５０から低圧ポンプ５１にてポンプ本体１の燃料導入口に、プレッシャレギュレータ５２にて一定の圧力に調圧されて、導かれている。その後、ポンプ本体１にて加圧され、燃料吐出口からコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３には、インジェクタ５４，リリーフ弁５５，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあ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)４０の信号にて噴射する。また、リリーフ弁５５は、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた際開弁し、配管系の破損を防止する。
【００１２】
以上構成により、動作を以下説明する。
【００１３】
プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム７に圧接されている。プランジャ２は、シリンダ２０に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等により回転されるカム７により、往復運動して加圧室１２内の容積変化させる。
【００１４】
プランジャ２の往復運動時、プランジャ２とシリンダ２０の隙間から漏れた燃料がカム７側に流出することを防止するプランジャシール３０がある。プランジャシール３０により漏れを防止された燃料は、シリンダホルダの横穴通路２１ａから戻り通路４１を通り、タンク５０へ燃料を戻すことができる。
【００１５】
プランジャシール３０の下流には、カム７とリフタ３の摺動部に供給される潤滑油が、ポンプ内に流入することを防止するゴム製のＸリング３１が設けられている。
【００１６】
プランジャ２の圧縮工程中に吸入弁５が閉弁すると、加圧室１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁６が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。
【００１７】
吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド２００の動作により決定される。
【００１８】
ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね２０２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材２０１をソレノイド２００側に引き寄せるため、係合部材２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。
【００１９】
これに対し、ソレノイド２００がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、ばね２０２の付勢力により、係合部材２０１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁６を開弁することができず、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料導入口側へ戻される。
【００２０】
また、圧縮工程の途中で、ソレノイド２００をＯＮ状態とすれば、このときから、コモンレール５３へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。
【００２１】
つぎに、図１と図３を用いてポンプ本体への高圧吐出ジョイントと吐出弁ユニットとの固定構造、及び高圧吐出ジョイントと、高圧燃料通路を備えた高圧配管と高圧吐出ジョイントとを高圧配管接続部材によって接続する接続部の構造、さらにはその内部の燃料シール構造について説明する。
【００２２】
図３はコモンレール５３とつながる配管と、高圧燃料供給ポンプとの、接続部のシール構造の拡大図を示す。
【００２３】
ポンプ本体１とコモンレール５３は、ポンプ本体１に締結されたジョイント４２と、コモンレール５３につながる高圧配管接続部材４６を嵌合させたシール構造となっている。
【００２４】
ジョイント４２は、燃料の流通方向を制限する吐出弁６を内蔵し、ポンプ本体１と締結するためのねじ部７１，ジョイント４２の先端側から円筒形状の樹脂材４４，弾性体４３、そしてバックアップリング４５の順に取付けるための溝，ポンプから吐出された燃料の通路である吐出通路１１で、構成されている。
【００２５】
ジョイント４２の先端部外周には形成されたねじ部７１が形成され、ジョイント４２はポンプ本体１にねじ部７１で締結されている。
【００２６】
金属のスペーサ７０Ａは弁シート６０Ｂとポンプ本体１との間に挟みつけられている。金属のスペーサ７０Ａの中心にはポンプ本体１の吐出孔６ｂに挿入される筒状突起が設けられている。
【００２７】
吐出弁６は弁シート６０Ｂと弁ホルダ６０との間に保持されている。弁ホルダ６０には弁シート６０Ｂの筒状部にガイドされる頭部と吐出弁６のストロークを規制するストッパ部６０Ｃとが形成されている。
【００２８】
弁シート６０Ｂの筒状部６０Ｄの内側に形成された燃料吐出通路の内壁面４２Ａに差し込み固定される。
【００２９】
ジョイント４２の先端端面部はガスケット７０と弁シート６０に対面し、ねじ部７１をポンプ本体１のねじ部にねじ込むとジョイント４２の先端面がガスケット７０と弁シート６０Ｂ及びスペーサ６０Ａをポンプ本体に押し付けて固定する。これによりジョイント
４２のポンプ本体１との接続部隙間からの漏れをガスケット７０でシールしている。
【００３０】
ばね６ａは弁ホルダ６０のストッパ部６０Ｃの周りに配置され一端が弁ホルダ６０の頭部に当接し、他端がばねホルダ６０Ｅに保持されている。ばねホルダ６０Ｅはジョイント４２の中心部で、ねじ部７１の内側部に形成された吐出通路部の内壁面４２Ａに弁シート６０Ｂの筒状部６０Ｄと一緒に順番に並んで挿入，固定されている。
【００３１】
ジョイント４２と高圧配管接続部材４６との嵌合部は、ジョイント４２の外径と高圧配管接続部材４６の内径で囲まれた円筒状の溝７２に、弾性体４３を配置しシールする構造である。弾性体４３の隣には、バックアップリング４５が設けられ、高圧燃料により弾性体４３がジョイント４２と高圧配管接続部材４６の嵌合部隙間からはみ出すことを防止している。高圧配管接続部材４６はボルト４６Ａでポンプ本体１に固定される。
【００３２】
本実施例では弾性体４３に高圧燃料通路内の燃料圧力脈動が直接作用して、円筒状の溝７２の壁面と弾性体４３とが摺動摩耗することを防止するため、弾性体４３に作用する燃料圧力脈動を低減する絞り部を形成している。絞り部はジョイント４２の先端に設けた溝に、円筒状の樹脂材４４を装着することで形成され、円筒状の樹脂材４４の外径と高圧配管の内径との間に形成される隙間で絞る構造となっている。
【００３３】
本絞り構造により、弾性体４３に作用する燃料圧力脈動は、ポンプ回転数３０００ｒ／min 時に、圧力振幅を約１／２以下に抑えることを確認している。
【００３４】
円筒状の樹脂材４４をジョイント４２の溝へ装着時、樹脂材４４の内径を押し広げ、さらに、取付け後押し広げた樹脂材４４の外径を矯正する工程が必要であるが、円筒状の樹脂材４４の一箇所を切断した断面Ｃ形状にすることで、ジョイント４２への取付け性を向上させることができる。
【００３５】
図４に、ジョイント４２の先端と、接触させた高圧配管との間にできる端面隙間４７により絞り構造を形成した例を示す。端面隙間４７は接触部の隙間漏れを使用した絞り構造であり、構造の簡素化と、各々の接触面を通常の加工面で使用することができ、低コストに絞り部を形成することができる。
【００３６】
図５は、ジョイント４２の先端と、接触させた高圧配管との間にできる筒状の円周隙間４８により絞り構造を形成した例を示している。
【００３７】
また、燃料圧力あるいは脈動が大きな場合、シール部材として交換が容易な弾性体を使用するには、配管内の圧力脈動を低減する装置が必要であった。これに対し、本実施例によれば燃料シール部に作用する圧力脈動を低減させる絞り構造を、シール部近傍に配置することで、交換が容易な弾性体で燃料をシールすることができ、低コストな高圧燃料供給ポンプを提供することができる。
【００３８】
また、高圧配管接続部材４６はボルト４６Ａで直接ポンプ本体に固定されるので、高圧配管接続部材４６に作用する外力によって吐出ジョイント４２のねじ部７１に外力が加わることがなく、ねじ部７１の緩みや破損を防止できる。
【００３９】
また、高圧配管接続部材４６を取り外すときの力は小さな力で済むので、吐出ジョイント４２のねじ部に無理な力がかからず、上記と同様にねじ部７１の緩みや破損を起こすことがない。
【００４０】
また、高圧配管接続部材４６は吐出ジョイント４２の抜け止めとしても機能し、その分安全性が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、燃料を高圧に加圧してコモンレールに送る内燃機関の高圧燃料ポンプ及びそれに用いる吐出ジョイントとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ポンプ全体の垂直断面を示した図である。
【図２】燃料噴射システムの構成を示したシステム図である。
【図３】高圧ジョイントと高圧配管との接続部の拡大図である。
【図４】高圧ジョイントと高圧配管との接続部の別の実施例を示す拡大図である。
【図５】高圧ジョイントと高圧配管との接続部のさらに他の実施例を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、３…リフタ、４，５ａ，６ａ，２０２…ばね、５…吸入弁、５ｂ…吸入孔、６…吐出弁、６ｂ…吐出孔、７…カム、１０…吸入通路、１０ａ…吸入室、１１…吐出通路、１２…加圧室、１２ａ…ポンプ室、２０…シリンダ、２１…シリンダホルダ、２１ａ…横穴通路、３０…プランジャシール、３１…Ｘリング、４０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、４１…戻り通路、４２…ジョイント、４３…弾性体、４４…樹脂材、４５…バックアップリング、４６…高圧配管接続部材、４７…端面隙間、４８…円周隙間、５０…タンク、５１…低圧ポンプ、５２…プレッシャレギュレータ、５３…コモンレール、５４…インジェクタ、５５…リリーフ弁、５６…圧力センサ、７０…ガスケット、７１…ねじ部、７２…円筒状の溝、２００…ソレノイド、２０１…係合部材。
【図１】
2007218212.tif 000003
【図２】
2007218212.tif 000004
【図３】
2007218212.tif 000005
【図４】
2007218212.tif 000006
【図５】
2007218212.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月9日(2006.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
金属のスペーサ６０Ａは弁シート６０Ｂとポンプ本体１との間に挟みつけられている。
金属のスペーサ６０Ａの中心にはポンプ本体１の吐出孔６ｂに挿入される筒状突起が設けられている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
ジョイント４２の先端端面部はガスケット７０と弁シート６０Ｂに対面し、ねじ部７１をポンプ本体１のねじ部にねじ込むとジョイント４２の先端面がガスケット７０と弁シート６０Ｂ及びスペーサ６０Ａをポンプ本体に押し付けて固定する。これによりジョイント
４２のポンプ本体１との接続部隙間からの漏れをガスケット７０でシールしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、３…リフタ、４，５ａ，６ａ，２０２…ばね、５…吸入弁、５ｂ…吸入孔、６…吐出弁、６ｂ…吐出孔、７…カム、１０…吸入通路、１０ａ…吸入室、１１…吐出通路、１２…加圧室、１２ａ…ポンプ室、２０…シリンダ、２１…シリンダホルダ、２１ａ…横穴通路、３０…プランジャシール、３１…Ｘリング、４０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、４１…戻り通路、４２…ジョイント、４３…弾性体、４４…樹脂材、４５…バックアップリング、４６…高圧配管接続部材、４７…端面隙間、４８…円周隙間、５０…タンク、５１…低圧ポンプ、５２…プレッシャレギュレータ、５３…コモンレール、５４…インジェクタ、５５…リリーフ弁、５６…圧力センサ、６０…弁ホルダ、６０Ａ…スペーサ、６０Ｂ…弁シート、６０Ｃ…ストッパ部、６０Ｄ…筒状部、６０Ｅ…ばねホルダ、７０…ガスケット、７１…ねじ部、７２…円筒状の溝、２００…ソレノイド、２０１…係合部材。