(57)【要約】【課題】プランジャポンプに接続された外部配管の圧力脈動を抑制する。【解決手段】燃料が貯留される燃料室と、プランジャにより上記燃料が昇圧される加圧室と、上記加圧室の減圧時に上記プランジャにより上記燃料が昇圧されるバックポンピング室とが形成されたプランジャポンプであって、上記燃料室の底面２ａには、外部から上記燃料が供給される供給開口２３と、上記バックポンピング室と接続される補給開口２２と、上記加圧室と接続される吸入開口２１とが設けられ、上記補給開口２２と上記吸入開口２１との距離は、上記供給開口２３と上記吸入開口２１との距離よりも短く設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が貯留される燃料室と、プランジャにより前記燃料が昇圧される加圧室と、前記加圧室の減圧時に前記プランジャにより前記燃料が昇圧されるバックポンピング室とが形成されたプランジャポンプであって、
前記燃料室の底面には、外部から前記燃料が供給される供給開口と、前記バックポンピング室と接続される補給開口と、前記加圧室と接続される吸入開口とが設けられ、
前記補給開口と前記吸入開口との距離は、前記供給開口と前記吸入開口との距離よりも短く設定されている
ことを特徴とするプランジャポンプ。
【請求項２】
前記補給開口は、前記吸入開口と前記供給開口とを結ぶ直線に対して変位して設けられていることを特徴とする請求項１記載のプランジャポンプ。
【請求項３】
前記補給開口は、前記底面に複数形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のプランジャポンプ。
【請求項４】
前記燃料の圧力変動を抑制するダンパが前記燃料室に内設され、
前記補給開口は、前記吸入開口と前記底面の中心とを結ぶ直線を対象軸として、線対称となるように偶数箇所に設けられている
ことを特徴とする請求項３記載のプランジャポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンの燃料噴射装置に燃料を予圧して供給するため、プランジャポンプが用いられている。このようなプランジャポンプは、プランジャの動作により副次的にポンプとして機能する空間であるバックポンピング室を有することがある。このバックポンピング室は、燃料が一時的に貯留されると共に加圧室に燃料を供給する燃料室と接続されている。このバックポンピング室によって、燃料室からより多くの燃料を供給することが可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１に、容積可変室（バックポンピング室）が形成されたプランジャポンプが開示されている。この特許文献１に係るプランジャポンプにおいて、燃料室には、容積可変室（バックポンピング室）と接続される補給開口部と、外部配管と接続される供給開口部と、吸入バルブを介して加圧室と接続される吸入開口部とが形成されている。特許文献１に係るプランジャポンプでは、吸入開口部は、燃料の流動しやすい方向に合わせて設けられ、補給開口部は、プランジャに対して吸入開口部の反対側に設けられている構成が開示されている。このような構成のプランジャポンプにおいては、補給開口部及び供給開口部から燃料室に流入した燃料を、吸入開口部から吸入し、加圧室に流入させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示すように、プランジャポンプでは、吸入バルブ開弁時において、プランジャが上死点に向かう際に、加圧室内の燃料が吸入開口部から燃料室内に流入する流れが発生する。このとき、特許文献１のプランジャポンプでは、吸入開口部と供給開口部との距離が、吸入開口部と補給開口部との距離よりも近く設定されている。このため、吸入開口部から燃料室内に流入した燃料が、供給開口部に接続される外部配管へと流入し、当該外部配管の圧力脈動を引き起こし、振動や騒音の発生につながる。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、プランジャポンプに接続されて外部より燃料を供給する外部配管の圧力脈動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、燃料が貯留される燃料室と、プランジャにより上記燃料が昇圧される加圧室と、上記加圧室の減圧時に上記プランジャにより上記燃料が昇圧されるバックポンピング室とが形成されたプランジャポンプであって、上記燃料室の底面には、外部から上記燃料が供給される供給開口と、上記バックポンピング室と接続される補給開口と、上記加圧室と接続される吸入開口とが設けられ、上記補給開口と上記吸入開口との距離は、上記供給開口と上記吸入開口との距離よりも短く設定されている、という構成を採用する。
【０００８】
第２の手段として、上記第１の手段において、上記補給開口は、上記吸入開口と上記供給開口とを結ぶ直線に対して変位して設けられている、という構成を採用する。
【０００９】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記補給開口は、上記底面に複数形成されている、という構成を採用する。
【００１０】
第４の手段として、上記第３の手段において、上記燃料の圧力変動を抑制するダンパが上記燃料室に内設され、上記補給開口は、上記吸入開口と上記底面の中心とを結ぶ直線を対象軸として、線対称となるように偶数箇所に設けられている、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、補給開口と吸入開口との距離は、供給開口と吸入開口との距離よりも短く設定されている。このため、加圧室の昇圧時に吸入開口から燃料室に流入した燃料が先に補給開口へと流入し、供給開口へ流入する燃料を減少させることができる。したがって、プランジャポンプに接続されて外部より燃料を供給する外部配管の圧力脈動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るプランジャポンプの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるボディの上面部の吸入開口、補給開口及び供給開口の位置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るプランジャポンプの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。図１は、本実施形態に係るプランジャポンプ１の断面図である。本実施形態に係るプランジャポンプ１は、例えば低圧燃料ポンプに接続され、低圧燃料ポンプから供給される燃料を昇圧し、燃料噴射装置に供給する装置である。このプランジャポンプ１は、図１に示すように、ボディ２と、ダンパ部３と、電磁弁４と、吐出弁５と、吐出部材６と、プランジャ機構７と、バックポンピング室形成部材８等を備えている。
【００１４】
ボディ２は、中心軸線Ｌを中心とした略円筒状の金属部材であり、加圧室Ｋが中心軸線Ｌに重ねて形成されている。このボディ２は、中心軸線Ｌに直交する平面状の上面部２ａ（底面）を有している。このようなボディ２には、加圧室Ｋを挟んで対向するように電磁弁４と、吐出部材６とが取り付けられている。また、ボディ２の内部には、上面部２ａから電磁弁４との取り付け位置に向けて接続流路Ｒｆが形成され、また、加圧室Ｋを挟んで対向するように燃料吸入流路Ｒｉと燃料吐出流路Ｒｏとが形成されている。さらに、ボディ２の内部には、後述するバックポンピング室Ｂから２本の連通流路Ｒｂが形成されている。これらの連通流路Ｒｂは、中心軸線Ｌに沿うように形成されている。また、ボディ２は、上面部２ａに円形の凹部２ｂを有しており、さらに、この凹部２ｂを上方から覆って固定されたカバー部材２ｃを有している。
【００１５】
カバー部材２ｃは、ボディ２に対して固定された略半球状の部材である。カバー部材２ｃは、縁部が溶接されることによりボディ２と密着状態で固定されている。このカバー部材２ｃと、上面部２ａとの間に、燃料室Ｆが形成されている。燃料室Ｆは、上面部２ａを底面とし、低圧燃料ポンプ等からプランジャポンプ１に供給された燃料を一時的に貯留される空間であり、ダンパ部３が内設されている。図２は、本実施形態における上面部２ａの吸入開口２１、補給開口２２及び供給開口２３の位置を示す模式図である。図２に示すように、燃料室Ｆの底面を形成する上面部２ａには、吸入開口２１と、補給開口２２と、供給開口２３とが形成されている。
【００１６】
吸入開口２１は、接続流路Ｒｆの燃料室Ｆ側の開口端であり、ボディ２の上面部２ａにおいて、中心軸線Ｌに対して偏心した位置に設けられている。燃料室Ｆは、吸入開口２１から接続流路Ｒｆ及び燃料吸入流路Ｒｉを介して、加圧室Ｋと接続されている。補給開口２２は、連通流路Ｒｂの燃料室Ｆ側の開口端である。本実施形態では、２本の連通流路Ｒｂが設けられているため、補給開口２２は２つ形成されている。これらの補給開口２２は、吸入開口２１と上面部２ａの中心（中心軸線Ｌ）とを結ぶ直線を対象軸として線対称となるように、配置されている。燃料室Ｆは、これらの補給開口２２から連通流路Ｒｂを介してバックポンピング室Ｂと接続されている。供給開口２３は、燃料室Ｆと接続された不図示の外部配管と接続される開口である。燃料室Ｆは、供給開口２３から外部配管を介して、低圧燃料ポンプ等と接続されている。
【００１７】
ここで、本実施形態においては、図２に示すように、吸入開口２１と補給開口２２との距離ｄ１は、吸入開口２１と供給開口２３との距離ｄ２よりも近く設定されている。また、補給開口２２は、吸入開口２１と供給開口２３とを結ぶ直線上から変位して配置されている。これにより、補給開口２２を介する燃料の流動が、吸入開口２１と供給開口２３との間での燃料の流動を妨げることを抑制できる。
【００１８】
ダンパ部３は、ダンパ３ａと、ダンパ支持部３ｂとにより構成されている。ダンパ３ａは、燃料室Ｆの中心部に配置されており、燃料の圧力変動を抑制するダイアフラム式のパルセーションダンパである。このダンパ３ａは、２枚のダイアフラムを有している。このようなダンパ３ａは、２枚のダイアフラム間の距離が、燃料室Ｆ内の燃料圧力の変動により近づいたり離れたりすることにより、燃料室Ｆの容積を変化させ、燃料の圧力変動を抑制する。なお、ダンパ３ａは、本実施形態においてはダイアフラム式としているが、ダイアフラム式パルセーションダンパに限るものではない。ダンパ支持部３ｂは、ダンパ３ａを上下方向から挟持することにより支持している。
【００１９】
電磁弁４は、駆動部４ａ、弁座４ｂ、弁体４ｃ及びコネクタ４ｄ等を備え、駆動部４ａによって、弁座４ｂに対する弁体４ｃの位置を可変することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとの連通／遮断を切り替える制御弁である。この電磁弁４は、弁座４ｂ及び弁体４ｃ等からなる開閉部が燃料吸入流路Ｒｉ内に設けられており、弁体４ｃが弁座４ｂに当接することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを遮断する一方、弁体４ｃが弁座４ｂから離間することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを連通させる。また、コネクタ４ｄは、駆動部４ａと接続されており、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）へと接続される端子である。駆動部４ａは、このコネクタ４ｄを介してＥＣＵと接続され、ＥＣＵの指示に基づいて動作する。
【００２０】
吐出弁５は、弁座５ａ及び弁体５ｂ等を備え、加圧室Ｋの燃料圧力と吐出部材６内の燃料圧力との差圧に応じて開閉する逆止弁である。すなわち、この吐出弁５は、燃料吐出流路Ｒｏ内に設けられており、加圧室Ｋの燃料圧力が吐出部材６内の燃料圧力よりも高くなると、弁体５ｂが弁座５ａから離間して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを連通させる。また、この吐出弁５は、加圧室Ｋの燃料圧力が吐出部材６内の燃料圧力よりも低くなると、弁体５ｂが弁座５ａに当接して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを遮断する。吐出部材６は、ボディ２に取り付けられた管状部材であり、燃料吐出流路Ｒｏに連通する。
【００２１】
プランジャ機構７は、バレル７ａ、プランジャ７ｂ、保持部材７ｃ、及び戻しバネ７ｄ等を備えている。バレル７ａは、ボディ２内に中心軸線Ｌと同軸状に収容された略円筒状の金属部材である。このバレル７ａは、加圧室Ｋに連通する円柱状の空洞を形成し、加圧室Ｋの下方に位置する。
【００２２】
プランジャ７ｂは、先端部が加圧室Ｋに臨む状態でバレル７ａ内に収容される棒状部材であり、加圧室Ｋに対して前進／後退する。すなわち、このプランジャ７ｂの周面は、バレル７ａに対して軸線方向に摺動する摺動面である。この摺動面とバレル７ａとの間には所定のクリアランスが設けられ、また当該隙間には潤滑油が存在する。プランジャ機構７では、上記クリアランス及び潤滑油の存在によって、バレル７ａとプランジャ７ｂとの摺動を可能にしている。なお、この潤滑油は、燃料の一部である。また、このようなプランジャ７ｂは、不図示のエンジンの内部に一部が挿入されている。プランジャ７ｂは、エンジンに設けられたカムシャフトのカムと当接しており、カムシャフトの回転運動がカムにより伝達されることにより駆動している。
【００２３】
保持部材７ｃは、プランジャ７ｂの後端部に設けられ、戻しバネ７ｄの下端部を係止する円板状部材である。戻しバネ７ｄは、下端部が上記保持部材７ｃに係合する一方、上端部がボディ２の下部に固定されたコイルバネである。すなわち、戻しバネ７ｄは、プランジャ７ｂを下方、つまりプランジャ７ｂの先端部が加圧室Ｋから離間する方向（加圧室Ｋの容積を増大させる方向）に付勢する圧縮バネである。
【００２４】
バックポンピング室形成部材８は、上記燃料吐出後、プランジャ７ｂが下死点に向かうときに、燃料室Ｆを介して燃料を加圧室Ｋに供給するバックポンピング室Ｂを形成するものである。このバックポンピング室形成部材８は、ボディ２の下部において中心軸線Ｌ上に取り付けられた金属部材である。このバックポンピング室Ｂは、ボディ２、バックポンピング室形成部材８及びシール部材によって区画形成されている。このバックポンピング室Ｂは、連通流路Ｒｂを介して、燃料室Ｆと連通している。このようなバックポンピング室Ｂは、プランジャ７ｂが下死点に向かうとき、すなわち加圧室Ｋが減圧される際に、容積が減少し内部の燃料が昇圧される。
【００２５】
このような本実施形態に係るプランジャポンプ１が駆動されると、電磁弁４及びプランジャ機構７が作動することにより、外部配管から供給された低圧燃料が昇圧され、高圧燃料として吐出部材６から高圧配管に吐出される。すなわち、流入部材から取り込まれた低圧燃料は、燃料室Ｆに流れ込み、さらに接続流路Ｒｆを通じて電磁弁４へと流れ込む。電磁弁４は、駆動部４ａへの駆動電流の非通電時に開状態、つまり弁体４ｃが弁座４ｂから離間して燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを連通させる状態となる。したがって、初期段階では、駆動部４ａが作動しない状態において燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとは連通状態である。これにより、低圧燃料は、電磁弁４から燃料吸入流路Ｒｉを通じて加圧室Ｋへと流れ込む。
【００２６】
そして、この燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとは連通状態でプランジャ機構７が作動してプランジャ７ｂが加圧室Ｋに向かって前進することにより、加圧室Ｋの容積が徐々に減少して加圧室Ｋ内の低圧燃料が緩やかに圧縮（昇圧）される。この緩やかな昇圧過程において、電磁弁４の駆動部４ａに駆動電流が通電されると、電磁弁４の弁体４ｃが弁座４ｂに当接して燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとが遮断され、この結果として加圧室Ｋは密室状態となる。ここで、電磁弁４の作動によって燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとが遮断されると、燃料吸入流路Ｒｉより上流側の燃料は、接続流路Ｒｆを通じて燃料室Ｆへと流れ込む。
【００２７】
そして、この密室状態においてプランジャ７ｂが加圧室Ｋに向かってさらに前進することにより、加圧室Ｋ内の低圧燃料は急激に昇圧されて高圧燃料となる。この急激な昇圧によって加圧室Ｋ内の高圧燃料の圧力（燃料圧力）が吐出部材６内の燃料圧力よりも高くなると、吐出弁５の弁体５ｂが弁座５ａから離間して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを連通させ、この結果として吐出弁５を経由して吐出部材６に高圧燃料が供給され、以って吐出部材６から高圧配管に高圧燃料が吐出される。
【００２８】
また、電磁弁４によって加圧室Ｋが密室状態になった状態でプランジャ７ｂが上死点に向かうとき、燃料は、燃料室Ｆから連通流路Ｒｂを介してバックポンピング室Ｂに導入される。このとき、燃料室Ｆ内では、吸入開口２１から流入した燃料は、上面部２ａにおいて吸入開口２１を中心として等速度で放射状に流れる。ここで、吸入開口２１と補給開口２２との距離が短いため、吸入開口２１から流入した燃料は、補給開口２２より連通流路Ｒｂへと流入する。また、補給開口２２は、直線に対して線対称に設けられているため、燃料流入時に、燃料室Ｆ内で圧力分布が発生しづらい。これにより、ダンパ３ａにかかる力が偏らず、ダンパ３ａに対してモーメントがかかることが抑制される。
【００２９】
一方、プランジャ７ｂが下死点に向かうとき、バックポンピング室Ｂの容積が減少し、バックポンピング室Ｂに導入された燃料が押し出され、押し出された燃料が連通流路Ｒｂを介して燃料室Ｆに導入される。これにより、燃料室Ｆ内では、補給開口２２より吸入開口２１へと燃料が流れる。また、同時に、供給開口２３からも吸入開口２１へと燃料が流れる。このとき、吸入開口２１と供給開口２３とを結ぶ直線状の流線から変位した位置に補給開口２２が設けられているため、供給開口２３から吸入開口２１へと流れる燃料の流れと、補給開口２２から吸入開口２１へと流れる燃料の流れとが干渉することが抑制される。
【００３０】
このような本実施形態に係るプランジャポンプ１によれば、吸入開口２１と補給開口２２との距離ｄ１は、吸入開口２１と供給開口２３との距離ｄ２よりも短いため、吸入開口２１から流入した燃料は、補給開口２２に先に到達し、連通流路Ｒｂに流入しやすい。このため、吸入開口２１から燃料室Ｆに流入した燃料が、供給開口２３から外部配管へと流入することを防止できる。したがって、外部配管における燃料の圧力脈動を抑制することができる。また、吸入開口２１から流入した燃料が補給開口２２に先に到達することにより、バックポンピング室Ｂの燃料の吸入仕事の開始が早くなるため、バックポンピング室Ｂは、より長い時間吸入仕事を行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態に係るプランジャポンプ１によれば、補給開口２２は、吸入開口２１と供給開口２３とを結ぶ直線状の流線から変位した位置に補給開口２２が設けられている。このため、供給開口２３から吸入開口２１へと流れる燃料の流れと、補給開口２２から吸入開口２１へと流れる燃料の流れとが干渉することが抑制される。したがって、加圧室Ｋへの燃料の導入をスムーズに行うことができる。
【００３２】
また、本実施形態に係るプランジャポンプ１によれば、補給開口２２は、直線に対して線対称に設けられている。これにより、燃料室Ｆ内において、補給開口２２による圧力分布が発生しづらく、ダンパ３ａには均等に力がかかる。したがって、ダンパ３ａは、効率よく燃料の圧力変動を吸収することができ、燃料室Ｆ内の燃料の脈動を抑制することができる。さらに、補給開口２２が複数設けられていることにより、１つの補給開口２２の面積を縮小することができるため、設計時において、補給開口２２の配置の変更が容易である。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）吸入開口２１、補給開口２２及び供給開口２３が形成された上面部２ａには、さらに燃料の流れを誘導する突起等を設けるものとしてもよい。この場合、燃料室Ｆにおいて、上面部２ａ上の燃料を吸入開口２１または補給開口２２へと誘導することができるため、よりスムーズに加圧室Ｋ及びバックポンピング室Ｂへと燃料を供給できる。
【００３４】
（２）また、上記実施形態においては、連通流路Ｒｂが２か所に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。連通流路Ｒｂは、流路径の大きい１本の流路としてもよい。また、これに伴い、補給開口２２は、燃料室Ｆに１か所のみ設けられるものとしてもよい。さらに、補給開口２２は、３か所以上設けられるものとしてもよい。
【００３５】
（３）また、上記実施形態においては、補給開口２２の形状を円形としたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、補給開口２２の形状に拘わらず適用可能であるため、例えば、補給開口２２は矩形の開口としてもよい。
【００３６】
（４）また、上記実施形態においては、燃料室Ｆにはダンパ３ａが内設されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、燃料室Ｆ内にダンパ３ａが設けられていないプランジャポンプにおいても適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１…プランジャポンプ、２…ボディ、２ａ…上面部（底面）、２ｃ…カバー部材、２１…吸入開口、２２…補給開口、２３…供給開口、７ｂ…プランジャ、８…バックポンピング室形成部材、Ｂ…バックポンピング室、Ｆ…燃料室、Ｋ…加圧室
【図１】
2017180136.tif 000003
【図２】
2017180136.tif 000004