| 【発明の名称】 |
エンジンの高圧燃料ポンプの取付構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】池川 敦俊
【氏名】伊藤 篤史
|
| 【要約】 |
【課題】エンジンのシリンダヘッドカバーの剛性を高めることなく、高圧燃料ポンプによって発生する振動と、シリンダヘッドカバーへの振動の伝達とを低減すること。
【解決手段】エンジンのシリンダヘッドカバー２に挿通孔２ａを設け、エンジンのシリンダヘッド３に固定された取付部材５をシリンダヘッドカバー２の挿通孔２ａに挿通して、シリンダヘッドカバー２の外部に露出させた取付部材５に高圧燃料ポンプ１を固定し、取付部材５とシリンダヘッドカバー２との間に設けたシール部材６で、シリンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３によって形成される空間８と外部との挿通孔２ａによる連通を遮断するようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力を高めて圧送する高圧燃料ポンプの取付構造において、エンジンのシリンダヘッドカバーに挿通孔を設け、前記エンジンのシリンダヘッドに固定された取付部材を前記挿通孔に挿通して、前記シリンダヘッドカバーの外部に露出させた前記取付部材に前記高圧燃料ポンプを固定すると共に、前記取付部材と前記シリンダヘッドカバーとの間にシール部材を設け、前記シリンダヘッドカバー及び前記シリンダヘッドによって形成される空間と外部との前記挿通孔を通した連通を遮断するようにしたことを特徴とするエンジンの高圧燃料ポンプの取付構造。
【請求項２】 前記取付部材は、前記シリンダヘッドと共にカムシャフトを支持するジャーナル部を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの高圧燃料ポンプの取付構造。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料供給装置に使用される高圧燃料ポンプの取付構造に関するものであり、特に、高圧燃料ポンプをシリンダヘッドに取り付けるための取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車用のエンジンにおいて、燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプから供給される燃料を高圧燃料ポンプで加圧し、加圧された高圧燃料をインジェクタに供給する燃料供給装置が使われているものがある。この燃料供給装置を構成する部品の１つである高圧燃料ポンプは、燃料の圧力を数ＭＰａ〜数１０ＭＰａという高圧に加圧することが必要なエンジン、例えば、圧縮行程中のエンジンの燃焼室内の圧力に抗して燃料を噴射する筒内直接噴射式ガソリンエンジン（以下直噴式エンジンという）や、ディーゼルエンジンなどに使われている。それ以外のガソリンエンジンでは、吸気通路内で燃料を噴射して吸入空気と混合させ、その混合気をエンジンの吸気行程に吸入させる（ポート噴射式エンジンという）ため、燃料を高圧に加圧する必要がなく、高圧燃料ポンプは使用されていない。
【０００３】また、現在、使用されている自動車用のエンジンにおいては、カムシャフトがエンジンの燃焼室の上方に設けられているオーバーヘッドカムシャフト式（ＯＨＣ式）が主流となっており、エンジンの燃焼室の上方には吸気弁と、排気弁と、カムシャフトなどを備えてなる動弁装置が配置されている。そして、それらを覆うためにシリンダヘッドカバーが設けられ、エンジンのシリンダヘッド上部を密閉している。
【０００４】そのため、従来のエンジンにおいては、例えば、特開平１１−１５３０６５号公報に示されるように、高圧燃料ポンプは、その駆動源として吸気弁、又は排気弁を駆動するカムシャフトに設けられたポンプ用カムを使用する関係上、カムシャフトに対してエンジンの上方となるエンジンのシリンダヘッドカバーに取り付けられていることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧燃料ポンプは、カムシャフトに取り付けられたポンプ用カムによって駆動されるプランジャ式ポンプのプランジャがシリンダ内を往復動することによって燃料を加圧する。そのため、高圧燃料ポンプの作動によって振動が発生したり、加圧された燃料の脈動によって高圧燃料配管が振動したりすることがある。これら振動は、高圧燃料ポンプからシリンダヘッドカバーの高圧燃料ポンプ取付部へと伝達され、シリンダヘッドカバーに設けられた高圧燃料ポンプ取付部に振動による周期的な力を加える。
【０００６】また、上記したように、従来のポート噴射式エンジンのシリンダヘッドカバーは、基本的にエンジンのシリンダヘッドの上部を覆って動弁装置を保護する部品であるため、基本的にシリンダヘッドに取り付けるフランジ部と、その周辺以外は、かかりうる応力が少ない。そのため、従来のシリンダヘッドカバーの工法には、樹脂成形や、アルミダイカスト、アルミ鋳造の薄肉品などが多く使用されていた。そのような工法においては、特に高い剛性が必要とされる部分以外は、軽量化やコスト低減のために中空部を薄い板状部材（一般板厚部という）で覆うような構造とすることが多く、その剛性はあまり高くない。直噴式エンジンのシリンダヘッドカバーにおいても、高圧燃料ポンプ取付部付近が補強されている程度で、中空部を覆うシリンダヘッドカバーの一般板厚部（薄板）に高圧燃料ポンプ（振動源）が取り付けられている、という基本的な構造に大きな変化はなかった。
【０００７】そのため、振動源（高圧燃料ポンプ）からの音（振動）を大きな平面を持つ薄板（一般板厚部）で増幅して放射するスピーカーと同様な作用がシリンダヘッドカバーで生じ、高圧燃料ポンプから伝達された振動を増幅したり、振動によって大きな放射音を発生させたりすることがあり、エンジンの静粛性を確保する上で非常に大きな問題となっていた。
【０００８】しかも、従来のポート噴射式エンジンよりも、大きな振動を直噴式エンジンの高圧燃料ポンプは生じさせるので、ポート噴射式エンジンにおいて今まで行われてきたようなシリンダヘッドカバーへのリブの付加や、一般板厚部の板厚増加などの、シリンダヘッドカバーの剛性を向上させる対策では、従来の場合と同程度の効果を得ることはできず、更なる対策（リブを更に増やす、設けたリブの高さを高くする、一般板厚部の板厚を増やすなど）を行う必要が生じていた。しかし、これらの対策はエンジンの搭載性の悪化や、質量増によるコストの上昇、組付性の低下などの別の問題を招き、その実施は困難であった。
【０００９】それゆえ、本発明は、シリンダヘッドカバーの剛性を高めることなく、高圧燃料ポンプによって発生する振動のシリンダヘッドカバーへの伝達を低減することを、その課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決するために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力を高めて圧送する高圧燃料ポンプの取付構造において、エンジンのシリンダヘッドカバーに挿通孔を設け、前記エンジンのシリンダヘッドに固定された取付部材を前記挿通孔に挿通して、前記シリンダヘッドカバーの外部に露出させた前記取付部材に前記高圧燃料ポンプを固定すると共に、前記取付部材と前記シリンダヘッドカバーとの間にシール部材を設け、前記シリンダヘッドカバー及び前記シリンダヘッドによって形成される空間と外部との前記挿通孔を通した連通を遮断するようにしたことである。
【００１１】上記した手段によれば、取付部材を設けることによって、振動源となる高圧燃料ポンプをエンジンの構成部品の中で高い剛性を持つ部品の一つであるシリンダヘッドに取り付けることができるので、高圧燃料ポンプの作動によって発生する振動を低減させることができる。また、高圧燃料ポンプとシリンダヘッドカバーとが直接当接することはなく、高圧燃料ポンプが取り付けられた取付部材のシール面及びシリンダヘッドカバーとの間の気密性を保つために設けられたシール部材を介して両者は当接する。これにより、シリンダヘッドカバー及びシリンダヘッドによって形成される空間と外部との挿通孔による連通を遮断することができると共に、従来のようにシリンダヘッドカバーに高圧燃料ポンプが直接取り付けられていた場合と比べて、高圧燃料ポンプ取付部からシリンダヘッドカバーへの振動の伝達が抑えられ、シリンダヘッドカバーから放出される放射音を低減させることが可能となる。
【００１２】尚、前記取付部材は、前記シリンダヘッドと共にカムシャフトを支持するジャーナル部を有することが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】図１は、直噴式エンジンの燃料供給装置の概要を示す図面である。図１を用いて、直噴式エンジンの燃料供給装置について説明する。
【００１５】図１において、燃料タンク１４から低圧燃料ポンプ１５によって燃料が吸い上げられ、低圧燃料配管１６を介して高圧燃料ポンプ１に燃料が供給される。高圧燃料ポンプ１は、カムシャフト４に取り付けられているポンプ用カム４ａで駆動されるポンプ部１ａによって燃料を加圧する。加圧された燃料は、高圧燃料配管９を介してコモンレール１０に供給される。コモンレール１０は、インジェクタ１２からの燃料噴射によって高圧燃料配管９内の燃料の圧力が下がらないようにするための充分な容積を持ち、燃料の圧力を保つ働きを持つ。コモンレール１０から燃料供給配管１１を介してインジェクタ１２に供給された燃料は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）３０からの制御信号によりインジェクタ１２が開弁すると、燃焼室１３に噴射される。
【００１６】図２において、取付部材５には図示しない高圧燃料ポンプが取り付けられるポンプ取付部５ａと、図示しないシリンダヘッドと当接して取付部材５を固定するヘッド当接部５ｄとが設けられている。ポンプ取付部５ａの一方の端面には図示しない高圧燃料ポンプを挿入するポンプ取付用孔５ｆと、図示しない高圧燃料ポンプを取付部材５に固定するための図示しないボルトを螺合させるポンプ取付用ボルト孔５ｂとが開口し、他方の端面はヘッド取付部５ｄと接合されている。ヘッド取付部５ｄには、取付部材５を図示しないシリンダヘッドに図示しないボルトの螺合によって取り付けるためのヘッド取付用ボルト孔５ｃと、図示しないシリンダヘッドカバーに、図示しないシール部材を介して当接するシール面５ｇと、図示しないカムシャフトの軸受として機能するジャーナル部５ｅとが設けられている。
【００１７】図３は、本発明の実施の形態の組付状態を示す上面図であるが、説明のため、高圧燃料ポンプを図示していない。
【００１８】図３において、シリンダヘッドカバー２には挿通孔２ａが設けられ、あらかじめ図示しないシリンダヘッドに取り付けられている取付部材５のポンプ取付部５ａが、このシリンダヘッドカバー２の挿通孔２ａを挿通し、シリンダヘッドカバー２の外部に露出される。ここで、ポンプ取付部５ａの挿通を容易にするため、挿通孔２ａとポンプ取付部５ａの投影面積は、挿通孔２ａの方が大きくなるように形成されている。挿通孔２ａによって、シリンダヘッドカバー２及び図示しないシリンダヘッドによって形成される空間と外部とは連通し、相互の気密は失われるが、シリンダヘッドカバー２と取付部材５のシール面５ｇとの間に配置されたシール部材６によって、シリンダヘッドカバー２と図示しないシリンダヘッドとで形成される空間と外部との連通は遮断され、シリンダヘッドカバー２及び図示しないシリンダヘッドによって形成される空間の気密は確保される。
【００１９】図４において、シリンダヘッドカバー２の外部に露出された取付部材５のポンプ取付部５ａに設けられているポンプ取付用孔５ｆには高圧燃料ポンプ１のポンプ部１ａが挿入され、ポンプ部１ａと、カムシャフト４に設けられたポンプ用カム４ａとを当接させ、ボルト７によって高圧燃料ポンプ１と取付部材５とが固定される。カムシャフト４が回転するとポンプ用カム４ａのプロフィールに沿ってポンプ用カム４ａに当接するポンプ部１ａが作動して、燃料が加圧される。
【００２０】取付部材５は、ポンプ取付部５ａの下方に設けられたヘッド当接部５ｄとシリンダヘッド３とを当接させた後、図示しない固定手段によって移動不能に固定される。ヘッド当接部５ｄには、図示しないジャーナル部が設けられ、シリンダヘッド３に設けられたジャーナル部３ａと共にカムジャーナル（軸受）を構成し、カムシャフト４を回転可能に支持する。
【００２１】シリンダヘッドカバー２は、図示しない固定手段によってシリンダヘッド３に固定され、その固定力によってシリンダヘッドカバー２と取付部材５のシール面５ｇとの間に設けられているシール部材６がつぶされて両者の間に密着し、挿通孔２ａによって生じるシリンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３によって形成される空間８と外部との連通を遮断し、シリンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３によって形成される空間８の気密を保持する。
【００２２】図３、４を用いて本実施形態の組み付け方法について説明する。
【００２３】カムシャフト４は、シリンダヘッド３に形成されたジャーナル部３ａと、取付部材５のジャーナル部５ｅとで挟み込こまれ、図示しないボルトによってシリンダヘッド３と脱着可能に固定されている。これにより、カムシャフト４は、シリンダヘッド３のジャーナル部３ａと、取付部材５のジャーナル部５ｅとによって形成されるカムジャーナルの内周面に回転可能に支持されている。次に、シリンダヘッドカバー２がシリンダヘッド３に取り付けられる。この際に、あらかじめシリンダヘッド３に取り付けられている取付部材５のポンプ取付部５ａが、シリンダヘッドカバー２に設けられた挿通孔２ａを挿通して、ポンプ取付部５ａがシリンダヘッドカバー２の外部に露出される。シリンダヘッドカバー２にはシール部材６が取り付けられており、シリンダヘッドカバー２をシリンダヘッド３に取り付ける図示しない固定手段の固定力によって、取付部材５のシール面５ｇとシリンダヘッドカバー２との間にあるシール部材６が押しつぶされ、シリンダヘッドカバー２とシリンダヘッド３によって形成される空間８の気密が保持される。そして、シリンダヘッドカバー２の外部に露出した取付部材５のポンプ取付部５ａのポンプ取付用ボルト孔５ｂと高圧燃料ポンプ１とがボルト７によって螺合され、高圧燃料ポンプ１は取付部材５に固定される。
【００２４】上記したように、本実施形態においては、高圧燃料ポンプ１は取付部材５に、取付部材５はシリンダヘッド３に、それぞれ取り付けられている。取付部材５はシリンダヘッド３に取り付けられているので、従来であればシリンダヘッド３の上部全体を覆うシリンダヘッドカバー２の内部に内包されてしまうが、シリンダヘッドカバー２の挿通孔２ａによって取付部材５のポンプ取付部５ａだけがシリンダヘッドカバー２の外部に露出されるので、ポンプ取付部５ａに高圧燃料ポンプ１を取り付けることが可能になる。これによって、高圧燃料ポンプ１はシリンダヘッド３に取り付けられたのと同等の効果を得られるので、高圧燃料ポンプ１を取り付ける部位の剛性が高められ、取付部材５を振動させにくく（振動の伝達がしにくく）なると共に、高圧燃料ポンプ１による振動の発生自体を起きにくくすることができる。これによって、高圧燃料ポンプ１の作動によって発生する振動（シリンダヘッドカバー２に伝達される振動）を低減することができるので有利である。
【００２５】また、シリンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３によって形成される空間８と外部との挿通孔２ａを通した連通は、取付部材５の周囲に配置されたシール部材６によって遮断され、空間８の気密が保たれるので、シリンダヘッドカバー２及びシリンダヘッド３によって形成される空間８が有するブローバイガスのオイル分の分離通路としての機能や、動弁装置へのダストの侵入防止、潤滑オイルの飛散防止などのシリンダヘッドカバーとしての基本的な機能を損なうことはない。
【００２６】また、シリンダヘッドカバー２と、取付部材５との間はシール部材６を介して当接しているので、高圧燃料ポンプ１からシリンダヘッドカバー２に伝達される振動は、両者が直接当接する場合に比べて低減され、有利である。
【００２７】加えて、取付部材５の通路部５ｅをカムシャフト４を支持する軸受の一部として使用することで、部品点数の低減を図ることができ、有利である。
【００２８】また、本実施例においては筒内直接噴式ガソリンエンジンを用いて説明したが、高圧燃料ポンプの作動にカムシャフトに設けられたポンプ用カムを使用するエンジンであればエンジンの種類に係らず実施可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上の如く、請求項１の発明によれば、高圧燃料ポンプをシリンダヘッドに取り付けるのと同等の効果を得られるので、高圧燃料ポンプの作動による振動の発生及び、その他の部品への振動の伝達が抑えられる。また、シリンダヘッドカバーと取付部材とが当接する面積も従来より少なく、かつ、シール部材を介して行われるので、高圧燃料ポンプから発生する振動のシリンダヘッドカバーへの伝達を低減することができ、振動による放射音の発生を低減させる。これによって、従来の高圧燃料ポンプ取付部を持つシリンダヘッドカバーに求められていた高圧燃料ポンプの質量や、発生する振動に耐えうる強度、あるいは防音のための剛性の向上などの対策は不要となるので、その強度や形状などを本来の機能に見合ったものとすることができる。これにより、シリンダヘッドカバーの薄肉化や材料置換などが可能となり、コストの低減や軽量化、構造の簡素化などを図ることができる。
【００３０】また、シリンダヘッドカバー及びシリンダヘッドによって形成される空間は、取付部材を挿通する挿通孔によって外部と連通されるが、取付部材のシール面と、シール部材と、シリンダヘッドカバーとによって、この空間と外部との連通が阻止され、気密を確保することができる。このため、この空間を利用するシリンダヘッドカバーの基本的な機能を損なうことはない。
【００３１】加えて、請求項２の発明によれば、取付部材とシリンダヘッドとでカムシャフトを支持するカムジャーナルを形成することで、部品点数の削減を図ることができる。もちろん、本発明においては、カムシャフトを取付部材に（当接することなく）挿通することができればよいので、例えば、取付部材をカムシャフト用の軸受と軸受の間に配置して、取付部材にカムシャフトが挿通するだけの構成とすることも可能である。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００１１
【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１２年３月２８日（２０００．３．２８） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−２７１７０３（Ｐ２００１−２７１７０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１０月５日（２００１．１０．５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−８９３９８（Ｐ２０００−８９３９８） |
|