JP4453028B2

JP4453028B2 - 高圧燃料ポンプ

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Publication number: JP4453028B2
Application number: JP2005339003A
Authority: JP
Inventors: 禎次稲熊; 宏史井上; 信男太田; 薫小田; 立己小栗
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: EP1707799B1; EP1707799A1; US20090291006A1; US20060222538A1; DE602006002297D1; JP2006307829A

Description

本発明は、プランジャの往復移動により加圧室に吸入した燃料を加圧しデリバリパイプに供給する高圧燃料ポンプに関するものである。

プランジャの往復移動により加圧室に吸入した燃料を加圧しデリバリパイプに供給する高圧燃料ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。デリバリパイプに供給された燃料は、デリバリパイプに取り付けられた燃料噴射弁から内燃機関等のエンジンの燃焼室に噴射される。
このような高圧燃料ポンプにおいては、加圧室の下流側に、加圧室の燃料圧力が所定圧以上になると開弁して加圧室の燃料をデリバリパイプに供給する吐出弁が設置されている。吐出弁は、デリバリパイプ側から加圧室への燃料の逆流を防ぐ逆止弁としても機能する。

ところで、エンジン稼働中のフュエルカットまたはエンジン停止により燃料噴射弁が停止すると、高圧燃料ポンプの下流側は、吐出弁および燃料噴射弁、さらに高圧燃料ポンプの下流側の燃料圧力の異常昇圧を防止するリリーフ弁を備える場合はリリーフ弁により閉塞されるので、高圧燃料ポンプの下流側の燃料圧力は高圧に保持される。この保持圧力は、燃料噴射弁が停止するときの燃料の制御圧力になる。尚、エンジンが充分に暖機されていた場合は、エンジンからの受熱によりさらに燃料圧力が上昇することになる。

このように高圧燃料ポンプの下流側、つまり燃料噴射弁の上流側の燃料圧力が高圧に保持されると、エンジン停止中に閉弁した状態の燃料噴射弁の弁部から燃料が燃焼室に漏れ出す恐れがある。このようにエンジン停止中に燃料が燃焼室に漏れると、エンジン始動時にＨＣ等の未燃成分が排ガス中に多く排出されることになる。また、エンジン稼働時のフュエルカット状態から燃料噴射を再開するときには、燃料噴射弁から噴射される燃料量は運転状態に適した微少量であることが望まれるが、燃料噴射弁の上流側の燃料圧力が高圧であると、燃料噴射再開時に燃料噴射弁から多量の燃料が噴射される。その結果、急激なエンジン出力の上昇により、エンジンの駆動系にショックが加わるという問題がある。
そこで、例えば、吐出弁またはリリーフ弁の弁部のシート面に溝等の微少な通路を設け、燃料噴射弁の停止中に高圧燃料ポンプの下流側の燃料を低圧側にリターンさせれば、燃料噴射弁の停止中において、高圧燃料ポンプの下流側の燃料圧力を低下させておくことができる。

特開２００１−２９５７７０号公報

しかしながら、吐出弁またはリリーフ弁の弁部のシート面に設けた通路面積が大きすぎると、高圧燃料ポンプの下流側から低圧側にリターンする燃料量が増加する。その結果、燃料噴射弁の停止中において高圧燃料ポンプの下流側の燃料圧力は低下できるが、燃料噴射弁の稼働中にも低圧側にリターンする燃料量が増加する。したがって、低圧側にリターンした燃料量を補うために、高圧燃料ポンプはリターンした燃料量を加えた燃料量を吐出しなければならず、高圧燃料ポンプへの要求吐出量が増加するという問題が生じる。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、吐出弁の下流側から低圧側にリターンする燃料量を極力低減しつつ、燃料噴射弁の停止中において高圧燃料ポンプの下流側の燃料圧力を低下することを目的とする。

請求項１から９記載の発明によると、高圧燃料ポンプの少なくとも一つの機能部品はポンプハウジングに形成された取付穴にクリアランスを形成して取り付けられており、吐出弁の下流側の燃料はクリアランスを通して低圧側にリターンする。
その結果、例えば、エンジン稼働中のフュエルカットにより燃料噴射弁が停止したときに高圧燃料ポンプの下流側の燃料圧力が低下するので、燃料噴射弁の稼働を再開したときに燃料噴射弁から噴射される燃料量を運転状態に適した微少量とすることができる。また、例えばエンジン停止により燃料噴射弁が停止したときにも、燃料噴射弁の上流側の燃料圧力が低下するので、燃料噴射弁の弁部からエンジンの燃焼室に燃料が漏れ出すことを防止できる。

また、機能部品をポンプハウジングに取り付けるための取付穴と機能部品とにより燃料をリターンするクリアランスを形成している。つまり、リターン燃料を通すためのクリアランスを形成するか否かに関わらず高圧燃料ポンプが必要とする部品でクリアランスを形成するので、低圧側に燃料をリターンするための加工箇所または部品の増加を極力低減できる。
請求項１記載の発明によると、吐出弁の下流側の燃料をクリアランスを通して常に低圧側にリターンする。
請求項２または３記載の発明によると、プランジャが機能部品をなしているので、プランジャとポンプハウジングとの摺動箇所に形成されている摺動クリアランスを吐出弁の下流側の燃料を低圧側にリターンするクリアランスとして利用できる。つまり、プランジャを往復移動自在に支持するポンプハウジングの取付穴とプランジャとの間に、吐出弁の下流側の燃料を低圧側にリターンするためのクリアランスを新たに形成する必要がない。したがって、高圧燃料ポンプの加工工数を低減できる。
また、プランジャを往復移動自在に支持するポンプハウジングの取付穴とプランジャとの摺動クリアランスの大きさは、ポンプハウジングの取付穴とプランジャとの焼き付きを防止するとともに、加圧室からの燃料漏れを防止するために非常に小さく設定されている。その結果、ポンプハウジングの取付穴とプランジャとの摺動クリアランスを通って低圧側にリターンする燃料量を極力低減できるので、リターン流量を補うために増加する高圧燃料ポンプの吐出量の増加を低減できる。

請求項４記載の発明によると、吐出弁の下流側の燃料を１箇所ではなく２箇所以上のクリアランスを通して低圧側にリターンするので、燃料のリターン流量を極力低減できる。これにより、リターン流量を補うために増加する高圧燃料ポンプの吐出量の増加を低減できる。

請求項５記載の発明によると、リターン通路の入口を高圧燃料ポンプの下流側の部品、例えば燃料配管またはデリバリパイプではなく吐出弁に設けているので、高圧燃料ポンプの下流側の部品を加工する必要がない。
請求項６記載の発明によると、吐出弁が機能部品をなしているので、吐出弁の下流側の燃料を吐出弁と取付穴とのクリアランスに導入するリターン通路を極力短くすることができる。

ところで、吐出弁の下流側の燃料を高圧燃料ポンプに設けたクリアランスから高圧燃料ポンプの外部の低圧側にリターンすると、リターン通路を形成するための部品、ならびにシール構造が新たに必要になるとともに、リターン通路が長くなる。
そこで請求項８記載の発明では、高圧燃料ポンプ内に燃料をリターンするので、例えばポンプハウジングにリターン通路を形成することにより、リターン通路が短くなるとともに、リターン通路を形成するための部品が不要である。さらに、シール構造も不要である。

請求項９記載の発明では、取付穴の内周面および機能部品の外周面が円形であるから、取付穴の内周面および機能部品の外周面を高精度に加工できる。したがって、取付穴と機能部品との間に形成されるクリアランスの大きさも高精度に調整できる。その結果、クリアランスを通って高圧燃料ポンプの下流側の燃料が低圧側にリターンする流量が多くなりすぎることを防止できる。これにより、リターン流量を補うために高圧燃料ポンプに要求される吐出量の増加を低減しつつ、燃料噴射弁の停止中における高圧燃料ポンプの下流側の燃料圧力を低下できる。

本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムを図４に示す。尚、本実施形態の燃料供給システムは、ガソリンエンジンの気筒内に直接燃料を噴射する、所謂、直接噴射式ガソリン供給システムであって、高圧燃料ポンプ１０は、燃料噴射弁７に燃料を供給する高圧燃料ポンプである。

高圧燃料ポンプ１０は、低圧燃料ポンプ１から燃料を供給される吸入室２１０と加圧室２２０との連通を電磁駆動式の調量弁６０で断続する。プランジャ４０はカム２の回転にともない往復移動し、加圧室２２０に吸入した燃料を加圧する。加圧室２２０で加圧された燃料は、吐出弁８０から高圧燃料ポンプ１０の下流側の燃料配管４を通りデリバリパイプ６に供給される。デリバリパイプ６には燃料噴射弁７が取り付けられており、デリバリパイプ６に蓄圧された燃料をエンジンの燃焼室に噴射する。リリーフ弁８は、高圧燃料ポンプ１０の下流側の燃料圧力の異常昇圧を防止するものであり、高圧燃料ポンプ１０の下流側の燃料配管４に取り付けられている。

次に、高圧燃料ポンプ１０の構成を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。高圧燃料ポンプ１０は、シリンダ１２、ハウジングカバー３０、プランジャ４０、配管継手５０、調量弁６０、および吐出弁８０等を備えている。
シリンダ１２およびハウジングカバー３０はポンプハウジングを構成している。シリンダ１２は磁性材であるマルテンサイト系ステンレス等で形成されている。シリンダ１２は、プランジャ４０を往復移動自在に支持しており、プランジャ４０と摺動するシリンダ１２の摺動部１４は高周波焼き入れ等により硬化して形成されている。そして、シリンダ１２には、燃料入口である配管継手５０、調量弁６０および燃料出口である吐出弁８０等の高圧燃料ポンプ１０の機能部品が直接取り付けられている。つまりシリンダ１２は、高圧燃料ポンプ１０のハウジング本体をなしている。

また、シリンダ１２には、導入通路２０２、吸入通路２１２、加圧室２２０、逃がし通路２２２、吐出通路２３０、リターン通路２４４等が形成されている。吸入室２１０は、シリンダ１２とハウジングカバー３０との間に形成されている。
プランジャ４０は、シリンダ１２の摺動部１４に往復移動自在に支持されている。加圧室２２０は、プランジャ４０の往復移動方向の一端側に形成されている。プランジャ４０の他端側に形成されたヘッド４２は、スプリング座４４と結合している。スプリング座４４とシリンダ１２との間にスプリング４６が介装されている。スプリング座４４はスプリング４６の付勢力によりタペット３（図４参照）の底部内壁に押し付けられている。このタペット３の底部外壁がカム２（図４参照）の回転によりカム２と摺動することにより、プランジャ４０は往復移動する。プランジャ４０のヘッド４２側の外周面と、プランジャ４０を収容するシリンダ１２の内周面との間は、オイルシール４８によりシールされている。オイルシール４８は、エンジン内から加圧室２２０へのオイルの侵入を防止し、かつ加圧室２２０からエンジン内への燃料漏れを防止する。プランジャ４０とシリンダ１２との摺動箇所からオイルシール４８側に漏れた燃料は、逃がし通路２２２から低圧側の導入通路２０２に戻される。これにより、オイルシール４８に高圧の燃料圧力が加わることを防止する。

図２に示すように、配管継手５０は、配管継手５０のボディ５２とシリンダ１２とがねじ結合することにより、シリンダ１２に形成した取付穴１６に取り付けられている。配管継手５０のボディ５２内に導入通路２０２と連通する燃料通路２００が形成されており、この燃料通路２００に燃料フィルタ５４が設置されている。

調量弁６０は、弁部材６２、ガイド６４、スプリング６６、弁座部材６８、電磁駆動部７０等を有している。弁部材６２は、例えば、磁性材、または磁性材の表面に高硬度のコーティングを施すことによりカップ状に形成されており、ガイド６４により往復移動自在に案内される。スプリング６６は、弁部材６２の吸入室２１０側に設置された弁座部材６８に向けて弁部材６２を付勢している。弁部材６２が弁座部材６８に着座すると、吸入室２１０と吸入通路２１２との連通が遮断される。弁座部材６８はシリンダ１２とねじ結合している。

調量弁６０の電磁駆動部７０は、樹脂部７２に中心コア７４およびコイル部７６をインサート成形して形成されている。中心コア７４およびコイル部７６は、弁部材６２に対して吸入室２１０と反対側の加圧室２２０の外周側に設けたシリンダ１２の凹部１８に弁部材６２から外側に偏心して嵌め込まれている。コイル部７６への通電をオンすると、弁部材６２に対して弁座部材６８と反対側に設けたシリンダ１２の吸引部２０と弁部材６２との間に磁気吸引力が働く。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１０の燃料出口を形成する吐出弁８０は、ボディ８２、弁部材８４、スプリング８５、スプリング座８６、弁座部材８７を有している。吐出弁８０は、加圧室２２０の燃料を吐出する吐出通路２３０に接続している。シリンダ１２に形成された取付穴２２の内周面２３には雌ねじが形成されており、この雌ねじとボディ８２の外周面８３に形成され雄ねじとがねじ結合することにより、吐出弁８０は取付穴２２に取り付けられている。取付穴２２と吐出弁８０とがねじ結合している箇所に対してシリンダ１２の内側の取付穴２２と吐出弁８０との間はガスケット８８によりシールされ、ねじ結合している箇所に対してシリンダ１２の外側の取付穴２２と吐出弁８０との間はＯリング８９によりシールされている。

スプリング８５は、スプリング座８６に一端を係止されており、弁座部材８７に着座する方向に向けて弁部材８４を付勢している。ボディ８２には燃料通路２３２が形成されており、弁部材８４が弁座部材８７に着座すると、吐出通路２３０と燃料通路２３２との連通が遮断される。ボディ８２には、取付穴２２とボディ８２とのねじ結合箇所とガスケット８８との間の側壁を貫通してリターン通路である連通路２４０が形成されている。連通路２４０は、弁座部材８７の下流側の燃料通路２３２と連通しており、特許請求の範囲に記載したリターン通路の入口を吐出弁８０に設けている。そして、連通路２４０が形成されている箇所を含み、取付穴２２とボディ８２とがねじ結合している箇所のガスケット８８側において、取付穴２２の内周面２３とボディ８２の外周面８３との間に微小なクリアランス２４２が形成されている。このクリアランス２４２は、連通路２４０と連通することにより弁座部材８７の下流側の燃料通路２３２と連通している。またクリアランス２４２は、シリンダ１２に形成したリターン通路２４４により吸入室２１０と連通している。したがって、弁座部材８７の下流側の燃料通路２３２は、クリアランス２４２を介して低圧側の吸入室２１０と連通している。

次に、高圧燃料ポンプ１０の作動について説明する。
（１）吸入行程
プランジャ４０が下降し、加圧室２２０の圧力が低下すると、弁部材６２の上流側である吸入室２１０と下流側である加圧室２２０とから弁部材６２が受ける差圧が変化する。そして、加圧室２２０の燃料圧力により弁部材６２が弁座部材６８に着座する方向に受ける力とスプリング６６の付勢力との和が、吸入室２１０側の燃料圧力により弁部材６２が弁座部材６８から離座する方向に受ける力よりも小さくなると、弁部材６２は弁座部材６８から離座し、弁部材６２に対し弁座部材６８と反対側のシリンダ１２の吸引部２０に係止される。これにより、吸入室２１０から吸入通路２１２を通り加圧室２２０に燃料が吸入される。

そして、プランジャ４０が下死点に達する前の弁部材６２とシリンダ１２の吸引部２０とが当接している状態でコイル部７６への通電をオンする。弁部材６２とシリンダ１２とが当接しているので、吸引部２０に弁部材６２が係止された調量弁６０の開弁状態を保持するために必要な磁気吸引力は小さくてよい。

（２）戻し行程
プランジャ４０が下死点から上死点に向かって上昇しても、コイル部７６への通電はオンされた状態であり、吸引部２０と弁部材６２との間に磁気吸引力が働いているので、弁部材６２は吸引部２０に係止された開弁位置に保持される。これにより、プランジャ４０の上昇により加圧された加圧室２２０の燃料は、吸入通路２１２を通り、調量弁６０から吸入室２１０に戻される。

（３）加圧行程
戻し行程中にコイル部７６への通電をオフすると、弁部材６２と吸引部２０との間に磁気吸引力が働かなくなる。その結果、弁部材６２が加圧室２２０の燃料圧力により弁座部材６８に着座する方向に受ける力とスプリング６６の付勢力との和が、吸入室２１０側の燃料圧力により弁部材６２が弁座部材６８から離座する方向に受ける力よりも大きくなる。その結果、弁部材６２は差圧により弁座部材６８に着座し、吸入室２１０と吸入通路２１２との連通は遮断される。この状態でプランジャ４０がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室２２０の燃料が加圧され燃料圧力が上昇する。そして、加圧室２２０の燃料圧力が所定圧以上になると、スプリング８５の付勢力に抗して弁部材８４が弁座部材８７から離座し吐出弁８０が開弁する。これにより、加圧室２２０で加圧された燃料は吐出通路２３０から燃料通路２３２を通り吐出弁８０から吐出される。吐出弁８０から吐出された燃料は、図４に示すデリバリパイプ６に供給されて蓄圧され、燃料噴射弁７に供給される。
上記（１）〜（３）の行程を繰り返すことにより、高圧燃料ポンプ１０は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料の吐出量は、調量弁６０のコイル部７６への通電タイミングを制御することにより調量される。

ここで、吐出弁８０において、弁座部材８７の下流側の燃料通路２３２はクリアランス２４２を介して吸入室２１０と連通しているので、吐出弁８０とデリバリパイプ６との間の燃料は常にクリアランス２４２を通して低圧側である吸入室２１０にリターンされている。
その結果、例えば、エンジン稼働中のフュエルカットにより燃料噴射弁７が停止したときに、高圧燃料ポンプ１０の下流側、つまり燃料噴射弁７の上流側の燃料圧力が低下する。これにより、燃料噴射弁７の稼働を再開したときに、燃料噴射弁７から噴射される燃料量を運転状態に適した微少量とすることができるので、急激なエンジン出力の上昇を防止し、エンジンの駆動系にショックが加わることを防止できる。

また、例えばエンジン停止により燃料噴射弁７が停止したときにも、燃料噴射弁７の上流側の燃料圧力が低下するので、燃料噴射弁７の弁部からエンジンの燃焼室に燃料が漏れ出すことを防止できる。これにより、エンジンを始動したときに、ＨＣ等の未燃成分が排ガス中に含まれる割合を低下できる。
また、取付穴２２の内周面２３と吐出弁８０のボディ８２の外周面８３とは円形であるから、それぞれ高精度な加工を容易に施すことができる。したがって、取付穴２２とボディ８２との間に形成されるクリアランス２４２の大きさも高精度に調整できる。したがって、クリアランス２４２を通って低圧側である吸入室２１０にリターンする燃料量が多くなりすぎることを防止できる。これにより、クリアランス２４２を通して吸入室２１０にリターンするリターン流量を補うために高圧燃料ポンプ１０に要求される吐出量の増加を低減できる。

また、吐出弁８０をシリンダ１２に取り付けるための取付穴２２と高圧燃料ポンプ１０の機能部品である吐出弁８０とによりクリアランス２４２を形成している。つまり、リターン燃料を通すためのクリアランス２４２を形成するか否かに関わらず高圧燃料ポンプ１０が必要とする部品でクリアランス２４２を形成しているので、低圧側に燃料をリターンするための加工箇所または部品の増加を低減できる。
また、吐出弁８０のボディ８２に連通路２４０を形成して吐出弁８０にリターン通路の入口を設けたことにより、高圧燃料ポンプ１０の下流側の部品、例えば燃料配管４またはデリバリパイプ６にリターン通路を形成するために加工する必要がない。

また、吐出弁８０に設けた連通路２４０から、取付穴２２と吐出弁８０との間に形成したクリアランス２４２、シリンダ１２に形成したリターン通路２４４を通り高圧燃料ポンプ１０の内部の吸入室２１０にリターン燃料がリターンするので、リターン通路を形成するための部品およびシール構造が不要である。さらに、連通路２４０およびリターン通路２４４からなるリターン通路全体の長さが短くなっている。したがって、リターン通路の加工が容易である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５および図６に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第２実施形態の高圧燃料ポンプ９０では、高圧燃料ポンプ９０の下流側の燃料圧力の異常昇圧を防止するリリーフ弁１００を、高圧燃料ポンプ９０の下流側の燃料配管４ではなく、シリンダ１２に形成した取付穴２４に取り付けている。高圧燃料ポンプ９０の機能部品としてのリリーフ弁１００は、ボディ１０２、ボール１０４、ガイド１０５、スプリング１０６、弁座部材１０７を有している。リリーフ弁１００は、クリアランス２４２と連通している排出通路２５０に接続している。取付穴２４の内周面２５には雌ねじが形成されており、この雌ねじとボディ１０２の外周面１０３に形成されている雄ねじとがねじ結合することにより、リリーフ弁１００は取付穴２４に取り付けられている。ねじ結合している箇所の排出通路２５０側のリリーフ弁１００と取付穴２４との間はガスケット１０８によりシールされている。

ボディ１０２には、吸入室２１０と連通する燃料通路２５２が形成されている。スプリング１０６は、弁座部材１０７に着座する方向に向けてガイド１０５およびボール１０４を付勢している。ボール１０４が弁座部材１０７に着座すると、排出通路２５０と燃料通路２５２との連通は遮断される。そして、吐出弁８０の下流側の燃料圧力が所定圧以上になると、スプリング１０６の付勢力に抗してボール１０４が弁座部材１０７から離座し、排出通路２５０の燃料は燃料通路２５２から吸入室２１０に排出される。

弁座部材１０７はボディ１０２の端部内周壁に取り付けられており、弁座部材１０７を軸方向に貫通して排出通路２５０と連通する燃料通路２５４が形成されている。そして、ボール１０４が弁座部材１０７に着座する箇所の上流側、つまり排出通路２５０側に弁座部材１０７の側壁を貫通し燃料通路２５４と連通する連通路２５６が形成されている。さらに弁座部材１０７の外周側壁には、連通路２５６と連通する環状通路２５８が形成されている。この環状通路２５８と連通するように、ボディ１０２の側壁を貫通して連通路２６０が形成されている。

そして、連通路２６０が形成されている箇所を含み、取付穴２４とボディ１０２とがねじ結合している箇所とガスケット１０８との間において、ボディ１０２の外周面１０３と取付穴２４の内周面２５との間に微小なクリアランス２６２が形成されている。このクリアランス２６２は、連通路２６０と連通することにより排出通路２５０、吐出弁８０側に形成したクリアランス２４２を介して、吐出弁８０の弁座部材８７の下流側の燃料通路２３２と連通している。また、取付穴２４とボディ１０２とのねじ結合箇所には僅かなクリアランスがあり、このクリアランスを介してクリアランス２６２は吸入室２１０と連通している。したがって、吐出弁８０の下流側の燃料は、連通路２４０、クリアランス２４２、排出通路２５０、燃料通路２５４、連通路２５６、環状通路２５８、連通路２６０、クリアランス２６２、取付穴２４とボディ１０２とのねじ結合箇所を通って吸入室２１０にリターンする。第２実施形態では、連通路２４０、排出通路２５０、燃料通路２５４、連通路２５６、環状通路２５８、連通路２６０がリターン通路を構成している。
以上説明した第２実施形態では、２箇所の微小なクリアランス２４２、２６２を通って吐出弁８０の下流側の燃料が吸入室２１０にリターンするので、吸入室２１０にリターンする燃料量をさらに低減できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図７〜図１０に示す。尚、第１、第２実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第３実施形態の高圧燃料ポンプ１１０では、高圧燃料ポンプ１１０の機能部品である吐出弁１２０およびリリーフ弁１３０のそれぞれの弁座部材１２４、１３４の外周面１２５、１３５と、吐出弁１２０およびリリーフ弁１３０を取り付けている取付穴２２、２４の内周面２３、２５との間に微小なクリアランス２７２、２８４が形成されている。

具体的には、図９に示すように、高圧燃料ポンプ１１０の燃料出口を形成する吐出弁１２０の弁座部材１２４は、ボディ１２２の吐出通路２３０側の端部の外側に嵌合することにより、ボディ１２２と軸心を合わせている。これにより、弁座部材１２４の外周面１２５と取付穴２２の内周面２３との間に形成されるクリアランス２７２の大きさは、周方向にほぼ等しくなっている。そして、ボディ１２２と取付穴２２とのねじ結合箇所とガスケット８８との間のボディ１２２の側壁を貫通して連通路２７０が形成されている。連通路２７０は、弁座部材１２４の下流側の燃料通路２３２およびクリアランス２７２と連通しており、特許請求の範囲に記載したリターン通路の入口を吐出弁１２０に設けている。

また、図１０に示すように、高圧燃料ポンプ１１０の下流側の燃料圧力の異常昇圧を防止するリリーフ弁１３０のボディ１３２と弁座部材１３４とは端面同士で当接している。そして、取付穴２４にボディ１３２をねじ結合することにより、弁座部材１３４は取付穴２４の底部に押し付けられている。
ボディ１３２には、吸入室２１０と連通する燃料通路２５２が形成されている。スプリング１０６は、弁座部材１３４に着座する方向に向けてガイド１０５およびボール１０４を付勢している。ボール１０４が弁座部材１３４に着座すると、排出通路２５０と燃料通路２５２との連通は遮断される。そして、吐出弁１２０の下流側の燃料圧力が所定圧以上になると、スプリング１０６の付勢力に抗してボール１０４が弁座部材１３４から離座し、排出通路２５０の燃料は燃料通路２５２から吸入室２１０に排出される。

弁座部材１３４には、軸方向に貫通して排出通路２５０と連通する燃料通路２８０が形成されている。そして、ボール１０４が弁座部材１３４に着座する箇所の上流側、つまり排出通路２５０側に弁座部材１３４の側壁を貫通し燃料通路２８０と連通する連通路２８２が形成されている。連通路２８２はクリアランス２８４と連通している。

このクリアランス２８４は、連通路２８２と連通することにより排出通路２５０、吐出弁１２０側に形成したクリアランス２７２を介して、吐出弁１２０の弁座部材１２４の下流側と連通している。また、取付穴２４とボディ１３２とのねじ結合箇所には僅かなクリアランスがあり、このクリアランスを介してクリアランス２８４は吸入室２１０と連通している。したがって、吐出弁１２０の下流側の燃料は、連通路２７０、クリアランス２７２、排出通路２５０、燃料通路２８０、連通路２８２、クリアランス２８４、取付穴２４とボディ１３２とのねじ結合箇所を介して吸入室２１０にリターンする。第３実施形態では、連通路２７０、排出通路２５０、燃料通路２８０、連通路２８２がリターン通路を構成している。

第３実施形態では、第２実施形態と同様に、２箇所のクリアランス２７２、２８４を通して吐出弁１２０の下流側の燃料がリターンするので、吸入室２１０にリターンする燃料量を低減できる。
また通常、弁座部材１２４、１３４は、シート部の摩耗低減のためにボディ１２２、１３２等に比べて高度の高い材質で形成されるので、弁座部材１２４、１３４の外径を研磨加工等により高精度に加工できる。したがって、弁座部材１２４、１３４が取付穴２２、２４の内周面２３、２５との間に形成するクリアランス２７２、２８４の大きさをさらに小さく設定することができる。これにより、吸入室２１０にリターンする燃料量をさらに低減できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の高圧燃料ポンプ１４０を用いた燃料供給システムを図１１に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第４実施形態の高圧燃料ポンプ１４０では、取付穴２２と吐出弁８０との間に形成されたクリアランス２４２から漏れ出た燃料を、高圧燃料ポンプ１４０の外部を通って、燃料ポンプ１から高圧燃料ポンプ１４０に燃料を供給する低圧側の燃料配管４にリターンしている。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１２に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第５実施形態の高圧燃料ポンプ１５０では、燃料出口を形成する吐出弁１６０のボディ１６２とシリンダ１２とが一体に成形されている。ボディ１６２内には、ボール１６４およびスプリング１６５が収容されている。加圧室２２０の圧力が所定圧以上になると、スプリング１６５の荷重に抗してボール１６４がリフトし、加圧室２２０の高圧燃料が吐出通路２３０を通り吐出弁１６０から吐出される。

シリンダ１２には、摺動部１４とプランジャ４０との摺動箇所に形成されている摺動クリアランス２９２と、吐出弁１６０のボール１６４の下流側の燃料通路２３２とを連通する連通路２９０が形成されている。第５実施形態では、プランジャ４０が特許請求の範囲の機能部品に該当し、シリンダ１２の摺動部１４がプランジャ４０を取り付ける取付穴に該当する。

プランジャ４０と摺動部１４との摺動箇所とオイルシール４８との間には、低圧室２９４が形成されている。低圧室２９４は、排出通路２９６により吸入室２１０と連通している。ボール１６４の下流側の燃料通路２３２の燃料、つまり燃料噴射弁の上流側の燃料は、燃料通路２３２から摺動クリアランス２９２を通って低圧室２９４に漏れ出し、排出通路２９６を通って吸入室２１０にリターンする。このように、摺動クリアランス２９２を通って吐出弁１６０の下流側の燃料が低圧側にリターンするので、燃料噴射弁の停止時に吐出弁１６０の下流側、つまり燃料噴射弁の上流側の燃料圧力が低下する。第５実施形態では、連通路２９０、低圧室２９４、および排出通路２９６がリターン通路を構成している。

第５実施形態では、プランジャ４０が機能部品をなし、プランジャ４０を取り付けているシリンダ１２の取付穴としての摺動部１４との間に形成されている摺動クリアランス２９２を介して、吐出弁１６０の下流側の燃料が高圧燃料ポンプ１５０の吸入室２１０にリターンするので、プランジャ４０と摺動部１４との間に吐出弁１６０の下流側の燃料を低圧側にリターンするクリアランスを新たに形成する必要がない。したがって、高圧燃料ポンプ１５０の加工工数を低減できる。

また、摺動部１４とプランジャ４０との摺動箇所における摺動部１４の内径とプランジャ４０の外径とは、摺動部１４とプランジャ４０との焼き付きを防止するとともに、加圧室２２０からの燃料漏れを防止するために高精度に加工されている。その結果、摺動クリアランス２９２の大きさは非常に小さく設定されているので、摺動クリアランス２９２を通って低圧側の吸入室２１０にリターンされる燃料量を極力低減できる。したがって、低圧側へのリターン燃料量を含んで高圧燃料ポンプ１５０に要求される燃料流量の増加を低減できる。
また、摺動クリアランス２９２の大きさ、連通路２９０の通路径ｄ、ならびに連通路２９０と摺動クリアランス２９２とが連通する位置により決定される連通路２９０と低圧室２９４との間のシール長Ｌ、を調整することにより、吐出弁１６０の下流側、つまり燃料噴射弁の上流側の燃料圧力の減圧率を所望の値に設定できる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１３に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第６実施形態の高圧燃料ポンプ１７０では、吐出弁８０と取付穴２２との間に形成されたクリアランス２４２と摺動クリアランス２９２とを連通路２９０が連通している。したがって、吐出弁８０の下流側の燃料は、クリアランス２４２、連通路２９０、摺動クリアランス２９２、低圧室２９４、排出通路２９６を通り低圧側の吸入室２１０にリターンされる。
第６実施形態では、２箇所の微小なクリアランス２４２および摺動クリアランス２９２を通って吐出弁８０の下流側の燃料が吸入室２１０にリターンするので、吸入室２１０にリターンする燃料量をさらに低減できる。

（第７、第８実施形態）
本発明の第７実施形態を図１４に、第８実施形態を図１５に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図１４に示す第７施形態の高圧燃料ポンプ１８０では、シリンダ１２の摺動部１４と摺動する機能部品としてのプランジャ１８２の摺動部１８４の外周面に、環状の溝１８５が形成されている。溝１８５の周囲には摺動部１４との間に環状の燃料溜まり２９８が形成されている。連通路２９０は、吐出弁１６０の下流側の燃料通路２３２と燃料溜まり２９８とを連通している。吐出弁１６０の下流側の燃料は、燃料通路２３２から、連通路２９０、燃料溜まり２９８、摺動クリアランス２９２、低圧室２９４、排出通路２９６を通り吸入室２１０にリターンする。第７実施形態では、連通路２９０、燃料溜まり２９８、低圧室２９４、および排出通路２９６がリターン通路を構成している。

第７実施形態では、吐出弁１６０の下流側の燃料が連通路２９０から環状の燃料溜まり２９８に一旦蓄えられてから摺動クリアランス２９２を通るので、連通路２９０から燃料溜まり２９８に周方向の一方向から高圧燃料が流入しても、燃料溜まり２９８の高圧燃料からプランジャ１８２の摺動部１８４に全周に渡って均一に燃料圧力が加わる。したがって、シリンダ１２の摺動部１４とプランジャ１８２の摺動部１８４とが周方向の一箇所で偏って摺動することを防止できる。これにより、摺動部１４と摺動部１８４との焼き付きを防止するためにプランジャ１８２に施すめっき、またはコーティングの耐摩耗性を低下できるので、プランジャ１８２の製造コストを低減できる。

図１５に示す第８施形態の高圧燃料ポンプ１９０では、連通路２９０と燃料溜まり２９８とは摺動クリアランス１９２を介して連通している。したがって、吐出弁１６０の下流側の燃料は、燃料通路２３２から、連通路２９０、摺動クリアランス２９２、燃料溜まり２９８、摺動クリアランス２９２、低圧室２９４、排出通路２９６を通り吸入室２１０にリターンされる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、高圧燃料ポンプの機能部品として、吐出弁、または吐出弁およびリリーフ弁、またはプランジャ、または吐出弁およびプランジャと、取付穴（プランジャの場合はシリンダの摺動部）との間に形成された微小なクリアランスを通して吐出弁の下流側の燃料を低圧側にリターンしたが、高圧燃料ポンプの機能部品として他の部品と取付穴との間に形成されるクリアランスを通して燃料をリターンしてもよい。また、燃料を通す機能部品と取付穴との間に形成されるクリアランスは、１、２箇所に限らず、３箇所以上でもよい。

また上記複数の実施形態では、シリンダがプランジャを往復移動自在に支持するとともに、配管継手５０、吐出弁、リリーフ弁等の機能部品をシリンダに直接取り付けたが、プランジャを支持するシリンダと、機能部品を取り付けるハウジング本体とを別部材にしてもよい。
また、上記各実施形態では、本発明を直接噴射式ガソリン供給システムの高圧燃料ポンプに適用した例について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られることなく、例えば、ディーゼルエンジン用燃料供給システムに用いられる高圧燃料ポンプに適用してもよい。

（Ａ）は本発明の第１実施形態による高圧燃料ポンプを示す図３のＩ−Ｉ線断面図であり、（Ｂ）は吐出弁周囲を示す拡大断面図である。図３のII−II線断面図である。図１の（Ａ）のIII−III線断面図である。第１実施形態の高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムを示す構成図である。（Ａ）は本発明の第２実施形態による高圧燃料ポンプを示す図６のＶ−Ｖ線断面図であり、（Ｂ）はリリーフ弁周囲を示す拡大断面図である。図５のVI−VI線断面図である。本発明の第３実施形態による高圧燃料ポンプを示す図８のVII−VII線断面図である。図７のVIII−VIII線断面図である。第３実施形態の吐出弁周囲を示す拡大断面図である。第３実施形態のリリーフ弁周囲を示す拡大断面図である。第４実施形態の高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムを示す構成図である。本発明の第５実施形態による高圧燃料ポンプを示す断面図である。本発明の第６実施形態による高圧燃料ポンプを示す断面図である。本発明の第７実施形態による高圧燃料ポンプを示す断面図である。本発明の第８実施形態による高圧燃料ポンプを示す断面図である。

符号の説明

６デリバリパイプ、７燃料噴射弁、１０、９０、１１０、１４０、１５０、１７０、１８０、１９０高圧燃料ポンプ、１２シリンダ（ポンプハウジング）、１４摺動部（取付穴）、２２、２４取付穴、２３、２５内周面、３０ハウジングカバー（ポンプハウジング）、４０プランジャ（機能部品）、６０調量弁、８０、１２０吐出弁（機能部品）、８３、１０３、１２５、１３５外周面、１００、１３０リリーフ弁（機能部品）、２１０吸入室、２２０加圧室、２４０、２５６、２６０、２７０、２８２、２９０連通路（リターン通路）、２４２、２６２、２７２、２８４クリアランス、２４４リターン通路、２５４、２８０燃料通路（リターン通路）、２５０、２９６排出通路（リターン通路）、２５８環状通路（リターン通路）、２９２摺動クリアランス、２９４低圧室（リターン通路）、２９８燃料溜まり（リターン通路）

Claims

燃料を加圧しデリバリパイプに供給する高圧燃料ポンプにおいて、
加圧室を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに往復移動自在に支持され、前記加圧室に吸入した燃料を加圧するプランジャと、
前記加圧室の燃料圧力が所定圧以上になると開弁し、前記加圧室の燃料を前記デリバリパイプに供給する吐出弁と、
を備え、
前記高圧燃料ポンプの少なくとも一つの機能部品は前記ポンプハウジングに形成された取付穴にクリアランスを形成して取り付けられており、
前記吐出弁の下流側の燃料を前記クリアランスを通して常に低圧側にリターンすることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
前記プランジャは前記機能部品をなしており、前記ポンプハウジングと前記プランジャとの摺動箇所に形成されているクリアランスを通して前記吐出弁の下流側の燃料を低圧側にリターンすることを特徴とする請求項１記載の高圧燃料ポンプ。
燃料を加圧しデリバリパイプに供給する高圧燃料ポンプにおいて、
加圧室を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに往復移動自在に支持され、前記加圧室に吸入した燃料を加圧するプランジャと、
前記加圧室の燃料圧力が所定圧以上になると開弁し、前記加圧室の燃料を前記デリバリパイプに供給する吐出弁と、
を備え、
前記高圧燃料ポンプの少なくとも一つの機能部品は前記ポンプハウジングに形成された取付穴にクリアランスを形成して取り付けられており、
前記吐出弁の下流側の燃料を前記クリアランスを通して低圧側にリターンし、
前記プランジャは前記機能部品をなしており、前記ポンプハウジングと前記プランジャとの摺動箇所に形成されているクリアランスを通して前記吐出弁の下流側の燃料を低圧側にリターンすることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
前記吐出弁の下流側の燃料を２箇所以上の前記クリアランスを通して低圧側にリターンすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の高圧燃料ポンプ。
前記吐出弁の下流側の燃料を低圧側にリターンするリターン通路の入口を前記吐出弁に設けていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の高圧燃料ポンプ。
前記吐出弁は前記機能部品をなしていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の高圧燃料ポンプ。
前記吐出弁の下流側の燃料圧力の異常昇圧を防止するリリーフ弁をさらに備え、前記リリーフ弁は前記機能部品をなしていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の高圧燃料ポンプ。
前記クリランスを通った燃料を前記高圧燃料ポンプ内にリターンすることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の高圧燃料ポンプ。
前記取付穴の内周面および前記機能部品の外周面は円形であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の高圧燃料ポンプ。