CN104066968A - 具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是在将加压室的压力导入到设于阀限动件与阀芯之间的供对阀芯向关闭方向施力的弹簧进入的弹簧收容空间时，避免因导入压力而使弹簧或阀芯进行不稳定的行为。为了实现上述目的，本发明构成为，在位于阀芯与加压室之间的阀限动件上设置均压孔，该均压孔将设置在阀芯与阀限动件之间的弹簧收纳空间与周围的流体通路连接，该均压孔的弹簧收纳空间侧的开口开设在比弹簧的直径靠内侧的位置。由此，不横穿弹簧而能够向弹簧的内侧导入加压室的压力，因此能够消除导入压力所引起的弹簧或阀芯的不稳定的行为，在阀芯关闭时，作用于阀芯的力稳定化，因此能够使阀芯的闭阀时机稳定。

Description

具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵
技术领域
本发明涉及具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，尤其涉及电磁驱动型的吸入阀由在阀座的加压室侧具备阀芯的所谓外开类型的阀构成的高压燃料供给泵。
背景技术
以往，此种类型的高压燃料供给泵例如像日本特开2009-203987号公报或日本特开2006-291838号公报所记载的那样，阀芯(valve)由筒状的构件形成，且该阀芯配置在比阀座靠加压室侧(阀座的下游侧)的位置，在加压室与阀芯之间设有对阀芯的开阀位置进行限制的阀限动件，在该阀限动件与阀芯之间设有对阀芯向关闭方向施力的弹簧。并且，在形成为这样的结构时，在阀芯与限动件之间形成的供弹簧进入的空间成为与周围的流体隔绝的密封闭空间，因此会给阀芯的响应性造成影响。因此，设有将密封闭空间与周围的流体通路连通的连通路。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2009-203987号公报
【专利文献2】日本特开2006-291838号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
然而，在高压泵的吸入阀中，在非常轻的阀芯的周围，非常快的流速的燃料在吸入时和溢出时向相反方向流动。因此，吸入阀的阀芯在燃料的流动中不仅在前后方向上乱动，而且在左右或周向上也乱动。在这样的周围的状况下，将阀芯周围的燃料压力导向密封闭空间时，以往横穿弹簧而从阀芯的横向将周围的燃料压力导向密封闭空间，因此轻量的阀芯反复进行无法预料的不稳定的动作，其结果是，燃料的喷出流量变化激烈。其结果是，当测定使用了现有技术的泵的情况下的共轨的压力变化时，如图7(A)所示，压力变动大且对喷射器的燃料喷射造成恶劣影响。
本发明的目的在于使阀芯的动作稳定，结果是使燃料的意外的喷出流量变动稳定，从而减小共轨的压力变动。
【用于解决课题的方案】
为了实现上述目的，本发明构成为：在位于阀芯与加压室之间的阀限动件上设置均压孔，该均压孔将设置在阀芯与阀限动件之间的弹簧收纳空间与周围的流体通路连接，该均压孔的弹簧收纳空间侧的开口开设在比弹簧的直径靠内侧的位置。
优选的是，均压孔设置成中心轴线在弹簧的内侧与弹簧不交叉。
优选的是，均压孔是沿着弹簧的中心轴线的直的贯通孔。
优选的是，阀限动件具有阀引导件，均压孔贯通于阀引导件。
优选的是，均压孔越过阀座的位置而向弹簧收纳室开口。
优选的是，均压孔位于阀芯的中心轴线上。
优选的是，均压孔位于燃料导入孔的中心线轴上。
优选的是，均压孔位于柱塞杆的中心线轴上。
【发明效果】
根据如上述那样构成的本发明，不横穿弹簧而能够向弹簧的内侧导入加压室的压力，因此能够消除导入压力所引起的弹簧或阀芯的不稳定的行为，在阀芯关闭时，作用于阀芯的力稳定化，因此能够使阀芯的闭阀时机稳定。其结果是，不易产生意外的喷出量的变动。
附图说明
图1是实施了本发明的第一实施例的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵的整体纵向剖视图。
图2是表示使用实施了本发明的高压燃料供给泵的燃料供给系统的一例的系统结构图。
图3(A)是实施了本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的放大剖视图，示出开阀时(燃料吸入时及溢出时)的状态。
图3(B)是表示实施了本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的限动件与阀芯的关系的图3(A)的P向视图。
图3(C)是实施了本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的阀芯的图3(A)的P向视图。
图4(A)是实施了本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的放大剖视图，示出燃料喷出时(闭阀时)的状态。
图4(B)是实施了本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的放大剖视图，示出开阀时(燃料吸入时及溢出时)的状态。
图5(A)是表示实施了本发明的第二实施例的电磁驱动型的吸入阀的剖视图。
图5(B)是实施了本发明的第二实施例的电磁驱动型的吸入阀的阀限动件的图5(A)的P向视图。
图6(A)是表示实施了本发明的第三实施例的电磁驱动型的吸入阀的剖视图。
图6(B)是实施了本发明的第三实施例的电磁驱动型的吸入阀的阀限动件的图6(A)的P向视图。
图7(A)是表示以往的共轨的压力变动的图表。
图7(B)是表示使用实施了发明的高压燃料供给泵时的共轨的压力变动的图表。
具体实施方式
以下，参照图面，对本发明的实施例进行说明。
〔第一实施例〕
基于图1至图4，对实施本发明的高压燃料供给泵的第一实施例进行说明。由于在图1中无法对细微部分标注符号，因此就说明中的符号而言，会对图1中没有标注符号的部分在后述的放大图中记载其符号。
在泵壳体1设有形成一端敞开的有底的筒状空间的凹陷部12A，将液压缸20从敞开端侧插入到该凹陷部12A中。液压缸20的外周与泵壳体1之间由压接部20A密封。另外，由于柱塞2与液压缸20滑动配合，因此液压缸20的内周面与柱塞2的外周面之间由侵入到滑动配合面间的燃料密封。其结果是，在柱塞2的前端与凹陷部12A的内壁面及液压缸20的外周面之间划分出加压室12。
从泵壳体1的周壁朝向加压室12形成有筒状的孔200H，电磁驱动型吸入阀机构200的吸入阀部INV及电磁驱动机构部EMD的一部分插入到该筒状的孔200H中。电磁驱动型吸入阀机构200的外周面与筒状的孔200H的接合面200R通过填密件300而接合，从而将泵壳体1的内部密闭使其不与大气相通。通过安装电磁驱动型吸入阀机构200而被密封的筒状的孔200H作为低压燃料室10a而发挥功能。
在隔着加压室12而与筒状的孔200H对置的位置上，从泵壳体1的周壁朝向加压室12设有筒状的孔60H。在该筒状的孔60H中装配有喷出阀单元60。喷出阀单元60具备在前端形成有阀座61且在中心具有成为喷出通路的通孔11A的阀座构件61B。在阀座构件61B的外周固定有包围阀座61侧周围的阀支架62。在阀支架62内设有阀芯63和对该阀芯63向紧压于阀座61的方向施力的弹簧64。在筒状的孔60H的与加压室相反侧的开口部设有通过螺纹紧固而固定于泵壳体1的喷出接头11。
电磁驱动型吸入阀机构200具备被电磁性地驱动的柱塞杆201。在柱塞杆201的前端设有阀芯203，该阀芯203与形成于在电磁驱动型吸入阀机构200的端部设置的阀壳体214上的阀座214S面对。
在柱塞杆201的另一端设有柱塞杆施力弹簧202，该柱塞杆施力弹簧202对柱塞杆向使阀芯203离开阀座214S的方向施力。在阀壳体214的前端内周部固定有阀限动件S0。阀芯203被保持为能够在阀座214S与阀限动件S0之间进行往复运动。在阀芯203与阀限动件S0之间配置有阀施力弹簧S4，阀芯203被阀施力弹簧S4向离开阀限动件S0的方向施力。
阀芯203和柱塞杆201的前端由各自的弹簧向彼此相反的方向施力，但由于柱塞杆施力弹簧202由更强的弹簧构成，因此柱塞杆201克服阀施力弹簧S4的力而将阀芯203向离开阀座214S的方向(图中右方)按压，结果是将阀芯203紧压于阀限动件S0。
因此，就柱塞杆201而言，在电磁驱动型吸入阀机构200为OFF时(未向电磁线圈204通电时)，由柱塞杆施力弹簧202借助柱塞杆201对阀芯203向使其开阀的方向施力。因此，在电磁驱动型吸入阀机构200为OFF时，如图1、图2、图3(A)所示，柱塞杆201、阀芯203维持在开阀位置(详细结构后述)。
如图2所示，燃料在低压泵51的作用下从燃料箱50导向作为泵壳体1的燃料导入口的吸入接头10。
在共轨53上安装有多个喷射器54、压力传感器56。喷射器54与发动机的气缸数对应地装配，根据发动机控制单元(ECU)600的信号而将输送到共轨53的高压燃料向各气缸喷射。另外，内置于泵壳体1的放泄阀机构(未图示)在共轨53内的压力超过规定值时开阀而使剩余高压燃料向喷出阀60的上游侧返回。
在柱塞2的下端设置的挺杆3在弹簧4的作用下压接于凸轮7。柱塞2能够滑动地保持于液压缸20，在借助发动机凸轮轴等而旋转的凸轮7的作用下，柱塞2进行往复运动而使加压室12内的容积变化。液压缸20的下端部外周由液压缸支架21保持，通过将液压缸支架21固定于泵壳体1，由此液压缸20通过金属密封部20A压接于泵壳体1。
在液压缸支架21上安装有对在柱塞2的下端部侧形成的小径部2A的外周进行密封的柱塞密封件5。将液压缸20与柱塞2的组合体插入加压室内，将在液压缸支架21的外周形成的外螺纹部21A拧入在泵壳体1的凹陷部12A的敞开侧端部内周形成的内螺纹部的螺纹部1A。在液压缸支架21的台阶部21D卡止于液压缸20的与加压室相反侧的端部周缘的状态下液压缸支架21将液压缸20向加压室侧按压，由此将液压缸20的密封用台阶部20A紧压于泵壳体1，从而形成通过金属接触得到的密封部。
O形密封圈21B对在发动机体ENB上形成的安装孔EH的内周面与液压缸支架21的外周面之间进行密封。O形密封圈21C在螺纹部21A(1A)的与加压室相反侧的位置对泵壳体1的凹陷部12A的与加压室相反侧的端部内周面和液压缸支架21的外周面之间进行密封。
泵通过泵壳体1的凸缘(详细情况省略)而螺纹紧固于发动机体，由此固定于发动机体。
在从吸入接头10到低压燃料室10a的通路的中途形成有减震器室10b，在该减震器室10b中以由减震器支架30和减震器罩40夹持的状态收纳有两片金属隔膜式减震器80。两片式金属隔膜减震器80通过将上下一对的金属隔膜80A和80B对接并对其外周部在整周进行焊接而将内部密封。
在由两片式金属隔膜80A和80B形成的中空部中封入氩那样的不活泼气体，根据外部的压力变化而该中空部发生体积变化，从而起到脉动衰减功能。
具体而言，在减震器罩40的内周形成台阶部且在该台阶部设置环状槽，两片金属隔膜式减震器80的外周焊接部完全嵌入到该槽内，不会被从周边的壁面传递外力，通过台阶部对两片金属隔膜式减震器80的一侧的面(减震器罩的吸入接头10侧的面)的比外周焊接部靠内侧的面进行保持。减震器支架30为没有底的杯状构件(在中心开设有孔且在孔的周围具有截面向内侧弯曲的曲面的构件)且将外周压入到减震器罩40的内周面。弯曲部的端面部在整周与两片金属隔膜式减震器80的比外周的焊接部靠内侧的环状面抵接。在该抵接部位与前面说明的台阶部之间夹持有两片金属隔膜式减震器80的凸缘部的状态下，两片金属隔膜式减震器80与减震器支架30和减震器罩40一起形成为一个组合体(单元)。这样，减震器室10b通过将泵壳体1与减震器罩40螺纹接合而形成。在该实施例中，吸入接头10通过在减震器罩40的上表面的中心部垂直地与减震器罩40一体成型而构成。因此，即使将在减震器罩40的外周形成的螺纹部与在泵壳体1的内壁上刻设的螺纹部螺合，吸入接头10的姿态在旋转方向的任何位置也都成为相同姿态，减震器罩的拧入位置不受限制，因此减震器罩40的组装性提高。
两片式金属隔膜减震器80的一侧的隔膜80A与减震器罩40之间的燃料通路80U经由在减震器罩40的内周壁设置的槽通路80C而与作为燃料通路的减震器室10b(两片式金属隔膜减震器80的一侧的隔膜80B面对的燃料通路)连结。减震器室10b通过在构成减震器室10b的底壁的泵壳体1上形成的连通孔10c而与电磁驱动型的吸入阀20所处的低压燃料室10a连通。这样，由送料泵50输送来的燃料从吸入接头10流入泵的减震器室10b，一边作用于两片式金属隔膜减震器80的两隔膜80A、80B，一边通过连通孔10c而流向低压燃料室10a。
柱塞2的小径部2A和与液压缸20滑动配合的大径部2B的相连部通过圆锥面2K连结。在圆锥面的周围且在柱塞密封件5与液压缸21的下端面之间形成有燃料副室250。燃料副室250对从液压缸20与柱塞2的滑动配合面漏出的燃料进行捕获。在泵壳体1的内周面、液压缸20的外周面和液压缸支架21的上端面之间划分形成有环状通路21G，该环状通路21G的一端通过贯通形成于泵壳体1的纵向通路250B与减震器室10b连接，且环状通路21G经由在液压缸支架21上形成的燃料通路250A与燃料副室250连结。这样，减震器室10A和燃料副室250通过纵向通路250B、环状通路21G、燃料通路250A而连通。
当柱塞2上下运动(往复运动)时，锥面2K在燃料副室中往复运动，因此燃料副室250的容积发生变化。在燃料副室250的容积增加时，燃料从减震器室10b经由纵向通路250B、环状通路21G、燃料通路250A而向燃料副室250流入。在燃料副室250的容积减少时，燃料从燃料副室250经由纵向通路250B、环状通路21G、燃料通路250A而向减震器室10b流入。若在阀芯203维持于开阀位置的状态(线圈204未通电状态)下柱塞2从下止点上升，则吸入到加压室内的燃料从开阀中的阀芯203向低压燃料室10a溢流(溢出)，并经由连通孔10c流向减震器室10b。这样，来自吸入接头10的燃料、来自燃料副室250的燃料、来自加压室12的溢流燃料、以及来自放泄阀(未图示)的燃料在减震器室10b中合流。其结果是，各燃料所具有的燃料脉动在减震器室10b中合流，由两片式金属隔膜减震器80吸收。
在图2中，由虚线包围的部分表示图1的泵主体部分。电磁驱动型吸入阀200在形成为环状的线圈204的内周侧具备兼作电磁驱动机构部EMD的主体的磁轭205。磁轭205在内周部将固定铁芯206和衔铁207以夹着柱塞杆施力弹簧202的方式收纳。
如图3(A)中详细所示，在该实施例中，磁轭205被分割成侧磁轭205A和上磁轭205B，并通过压入而接合。而且，固定铁芯206被分割成外铁芯206A和内铁芯206B，并通过压入而接合。衔铁207通过焊接固定在柱塞杆201的与阀芯相反侧的端部，与内铁芯206B之间隔着磁空隙GP而面对。线圈204收纳在磁轭205中，通过将在侧磁轭205A的敞开端部的外周设置的螺纹部与泵壳体1的螺纹部1SR进行螺合紧固而将两者固定。通过该固定作业，侧磁轭205A的敞开端部将在外铁芯206A的外周形成的凸缘部206F朝向泵壳体压入，外铁芯206A的敞开侧端部筒状部206G的外周插入到泵壳体1的引导孔1GH的内周面。而且，在外铁芯206A的敞开侧端部筒状部206G的外周作为台阶部而形成的环状扩径部206GS压接于在泵壳体1的引导孔1GH的开口侧周围形成的环状面部1GS。此时，配置于在泵壳体1的引导孔1GH的开口侧周围形成的环状面部1GS与在外铁芯206A的外周形成的凸缘部206F之间的密封圈206SR被压缩，由此，包含固定铁芯206的内周部的空间和低压燃料室10a在内的低压侧的空间相对于大气而被密封。
借助侧磁轭205A和上磁轭205B、外铁芯206A和内铁芯206B、衔铁207，横穿磁空隙GP的闭合磁路CMP形成在线圈204的周围。外铁芯206A的与磁空隙GP的周围面对的部分的壁厚形成得薄(从外周观察时形成槽)，该槽的部分形成闭合磁路CMP的磁节流部206S(具有磁阻的功能)。由此，能够减少通过外铁芯206A而漏泄的磁通，结果是能够增加通过磁空隙GP的磁通。
如图3(A)～图3(C)、图4(A)及图4(B)所示，在阀壳体214的一端形成的轴承部214B通过压入而固定于在外铁芯206A的敞开侧端部形成的筒状部206G的内周部，柱塞杆201贯通该轴承214B而延伸至阀壳体214内的低压燃料室10a。另一方面，收纳于在阀壳体214的另一端侧形成的中心孔214C(作为燃料导入孔发挥功能)内的阀芯203的图中左侧端部从在阀壳体214的加压室12侧的端面部形成的阀座214S的位置穿过中心孔214C而延伸至低压燃料室10a。结果是柱塞杆201的前端在低压燃料室10a中与阀芯203的平面部203F面对。
在柱塞杆201的中心形成有贯通孔201H。贯通孔201H的一端与形成在内铁芯206B和衔铁207之间的柱塞杆施力弹簧202的收纳空间连通。贯通孔201H的另一端与阀壳体的内部的低压室10a连接。在电磁驱动装置EMD被通电，电磁阀机构200的衔铁207由固定铁芯206的内铁芯206B吸引，使阀芯203压接于阀座214S而处于闭阀状态时，柱塞杆201的前端离开阀芯203的平面部203F。此时，低压燃料室10a与柱塞杆施力弹簧202的收纳空间由贯通孔201H连通，其结果是柱塞杆施力弹簧202的收纳空间内的燃料通过贯通孔201H而向低压燃料室排出。由此衔铁207、柱塞杆201的动作变得顺畅。而且，即使将柱塞杆201的前端形成为平坦面，也能够消除柱塞杆201的前端面与阀芯203的平面部203F的粘贴现象，能够减小电磁驱动装置EMD的线圈204的供给电力。而且，通过将柱塞杆201形成为中空而使柱塞杆201的重量减轻，从而能够减小驱动电力。
阀限动件S0通过将阀芯203侧端部的筒状部S1(图3(A)所示)的内周面向阀壳体214的加压室侧端部外周面214D的外周压入而固定于阀壳体214。而且，阀限动件S0的筒状部S1(图3(A)所示)的外周面压入嵌合于泵壳体1的引导孔1GH(直径D4)的内周。阀芯203夹着阀施力弹簧S4以能够往复移动的方式装配在柱塞杆201的前端部与阀限动件S0之间。阀芯203具备环状面部203R，该环状面部203R的一侧的面与阀壳体214的加压室侧端面(阀座214S)面对且另一侧的面与阀限动件S0面对。在环状面部203R的中心部具有延伸至柱塞杆201的前端的有底的筒状部，有底的筒状部由圆筒部203H和设于底部的平面部203F构成。圆筒部203H收纳在阀壳体214的中心孔214C内，并突出至低压燃料室10a内。在圆筒部203H的外周与阀壳体214的中心孔214C的内周面之间形成有筒状的燃料导入通路10P。需要说明的是，在图3(B)中，外周的剖面线部为了方便表示而将泵壳体1的一部分用环部记载。在切口Sn1～Sn3的部分能观察到阀壳体214和阀限动件S0的筒状部S1。
柱塞杆201的前端设定为能够在低压燃料室10a中与阀芯203的柱塞杆侧端部的平面部203F的表面抵接这样的尺寸，且设定为能够在阀芯203闭阀时(图4(A)的状态)暂时(电磁线圈通电中的一时期)从阀芯203离开ΔS这样的尺寸。4个燃料通孔214Q沿周向等间隔地设置在阀壳体214的轴承214B与阀壳体214的中心孔214C之间的筒状部。这4个燃料通孔214Q将阀壳体214的内侧与外侧的低压燃料室10a连通。在阀芯203的圆筒部203H的外周面和阀壳体214的中心孔214C的内周面之间形成的筒状的燃料导入通路10P的一端与低压燃料室10a连接，且另一端与形成在阀座214S和阀芯203的环状面部203R之间的环状(圆盘状)燃料通路10S连结。
阀限动件S0在中心部具有向阀芯203的有底筒状部侧突出的具备圆筒面部SG的突出部ST，该圆筒面部SG作为对阀芯203的轴向上的行程进行引导的引导部而发挥功能。阀施力弹簧S4保持在阀限动件S0的突出部ST的阀芯侧端面SH与阀芯203的有底筒状部的底面之间。当阀芯203由阀限动件S0的圆筒面部SG引导而行至全开位置时，在阀芯203的环状面部203R的中心部形成的环状突起部203S与阀限动件S0的底面部承受面S2(宽度HS2)接触。此时，在环状突起部203S的周围形成有环状空隙SGP。该环状空隙SGP在阀芯203开始向闭阀方向移动时使加压室侧的燃料的压力P4作用于阀芯203，起到使阀芯203迅速地从阀限动件S0离开的快速分离功能。
如图3(B)所示，阀限动件S0具备隔开特定的间隔而形成在三处的切口Sn1-Sn3。该切口Sn1-Sn3构成为总通路截面积比形成在阀座214S与阀芯203的环状面部203R之间的环状燃料通路10S大。其结果是，对于燃料向加压室的流入或燃料从加压室的溢出来说都不会成为通路阻力，因此燃料的流动变得顺畅。
在图3(C)中，阀芯203的外周面的直径D1比阀限动件S0的切口部的直径D3(参照图3(B))稍小。其结果是，在图3(A)及图4(B)中，在燃料沿着燃料流R5(FF)从加压室12通过低压燃料室10而流向减震器室10b的溢出状态时，箭头P4所示的加压室12侧的燃料的静态及动态的流体力不易作用于阀芯203的环状面部203R。
在配置于阀芯环状突起部203S的内侧的阀限动件S0的突出部ST上设有均压孔S5和比均压孔S5大的大径孔S6，该均压孔S5将加压室与设置在阀芯203和阀限动件S0之间的阀施力弹簧S4的收纳空间SP连通。
由此，在阀芯203关闭时，通过均压孔S5向收纳阀施力弹簧S4的弹簧收纳空间SP供给燃料，因此弹簧收纳空间SP的压力变得固定，在阀芯203关闭时作用的力稳定化，因此能够使阀芯203的闭阀时机稳定。
而且，均压孔S5配置在阀限动件S0、突出部ST、阀芯203、环状突起部203S、弹簧收纳空间SP、阀施力弹簧S4、阀座中心孔214C、柱塞201及筒状的燃料导入通路10P全部的中心轴上。
由此，在阀芯203关闭时通过均压孔S5向弹簧收纳空间SP供给燃料之际，燃料的压力不会作用于弹簧，因此弹簧不会发生振动，弹簧也不会因进入到弹簧收容空间SP内的燃料的作用而局部变形。弹簧的力仅为300克左右，因此在燃料从均压孔S5进入时若直接冲击弹簧，则弹簧会因燃料的流体力或压力而轻易地发生变位，在极端的情况下，弹簧发生振动而使阀芯203成为倾斜的状态或无法移动。在本实施例中，与弹簧不接触，而是从加压室12侧向弹簧收容空间SP内相对于阀芯203的内周方向均匀地导入燃料压力，因此能够使阀芯203的闭阀时机稳定。而且，通过将均压孔S5设置在阀限动件S0的中心，由此在阀限动件S0组装时无需按照各产品对均压孔S5的位置进行对位并同时进行组装，因此组装不会变得复杂。
另外，均压孔S5优选孔径小。这是为了防止如下情况：箭头P4所示的加压室12侧的燃料的静态或动态的流体力难以发挥作用，在因溢出的燃料而产生的流体力下吸入阀(阀芯203)在未预期的时机闭阀。虽然优选避免动态的成分进入到弹簧收容空间SP且仅导入必要的静态的压力，但并没有否定燃料向弹簧收纳室SP流入的情况。只要是在阀芯203的开闭的作用下弹簧收容空间SP内的燃料顺畅地导入或排出的量，就可以被允许。
均压孔S5可以不是一个，而是绕着弹簧的中心轴等间隔地形成多个。此时，从各均压孔S5导入的燃料的压力作用轴线(各均压孔S5的中心轴线)为了避免直接冲击弹簧而可以与弹簧的中心轴线平行或朝着阀施力弹簧S4的中心轴而朝向阀芯203的平面部203F的背面导入。并且，应考虑在从阀芯203观察时，使从各均压孔S5导入的燃料的压力的作用在周向上均匀。最佳的实施例可以设为：阀芯203的中心轴线重叠在阀施力弹簧S4的中心轴线上，而且以通过阀限动件S0上设置的突起ST的外周而形成的阀引导件SG的中心轴线与阀芯203的中心轴线重叠的方式对阀芯203进行引导，且均压孔S5的中心轴线与阀引导件SG的中心轴线重叠。而且，此时，若均压孔S5的前端越过阀座214S的位置而向阀芯203的平面部203F侧的位置开口，则在沿着从均压孔S5导入的燃料的压力流体的压力线支承有阀芯203的状态下，能够期待所谓挑担偶人那样的自动调芯作用。
在实施例中，阀芯203的重量为几毫克，其直径在环状面部203R(图3(C)的D1)处为10.8(mm)，在筒状部203H外周为6.1(mm)，且轴向长度从阀芯203的环状突起部203S的限动件侧端面到阀芯203的平面部203F的柱塞杆201侧端面为7.4(mm)。并且，当求解导入通路10P的通路截面积时，由于引导孔1GH的内径为8.0(mm)且阀芯的筒状部外径为6.1mm，因此导入通路10P的通路截面积成为2.1×10的5次方(平方米)。当发动机的旋转为毎分钟6000转时，凸轮的旋转周期为50(Hz)且旋转速度为314.2(rad/秒)。由此，若凸轮为4叶凸轮，则溢出时和吸入时的柱塞2的最高速度为约7.6(rad/mm)即2383(mm/秒)，最大流速为约8.9(m/秒)，此时的流量成为1.9×10的4次方(立方米)。若为3叶凸轮，则溢出时和吸入时的柱塞2的最高速度为约8.1(rad/mm)即2553m(m/秒)，最大流速为约9.5(m/秒)，此时的流量成为1.9×10的4次方(立方米)。阀施力弹簧S4的力为约3(Nm)。
这样，在非常轻的阀芯203的周围，非常快的流速的燃料在吸入时和溢出时向相反方向流动。因此，阀芯203在流体中不仅在前后方向上乱动，而且在左右和周向上也乱动。其结果是燃料的喷出流量变化激烈。当测定使用了现有技术的泵的情况下的共轨的压力变化时，如图7(A)所示，压力变动大。具体而言在欲控制成20Mpa的情况下，在最大23Mpa-最小18Mpa之间大幅地发生了压力变动。相对于此，当测定使用了本发明的高压燃料供给泵的情况下的共轨的压力变化时，如图7(B)所示，欲控制成20Mpa的情况下的压力变动能被抑制成微小变动。
基于图1、图2、图3(A)、图3(B)及图4(A)、图4(B)，说明第一实施例的动作。
《燃料吸入状态》
首先，通过图1、图2、图3(A)、图4(B)来说明燃料吸入状态。在柱塞2从图2的虚线所示的上止点位置向箭头Q2所示的方向下降的吸入工序中，线圈204为未通电状态。柱塞杆施力弹簧202的作用力SP1如箭头所示那样朝向阀芯203对柱塞杆201施力。另一方面，阀施力弹簧S4的作用力SP2对阀芯203向箭头所示的方向施力。由于柱塞杆施力弹簧202的作用力SP1设定得比阀施力弹簧S4的作用力SP2的作用力大，因此两弹簧的作用力此时对阀芯203向开阀方向施力。另外，通过在位于低压燃料室10a内的以阀芯203的平面部203F为代表的阀芯203的外表面上作用的燃料的静压P1与加压室内的燃料的压力P12的压力差，而使阀芯203受到开阀方向的力。并且，在通过燃料导入通路10P而沿箭头R4向加压室12流入的燃料流与阀芯203的圆筒部203H的周面之间产生的流体摩擦力P2对阀芯203向开阀方向施力。进而，通过在阀座214与阀芯203的环状面部203R之间形成的环状燃料通路10S的燃料流的动压P3作用于阀芯203的环状面部203R而对阀芯203向开阀方向施力。重量几毫克的阀芯203在上述的作用力下，当柱塞2开始下降时迅速开阀，行进至与限动件S0碰撞。
阀座214在直径方向上比阀芯203的圆筒部203H及燃料导入通路10P靠外侧形成。由此能够增大P1、P2、P3作用的面积，从而能够加快阀芯203的开阀速度。此时，由于柱塞杆201及衔铁207的周围被滞留的燃料充满以及柱塞杆201与轴承214B的摩擦力发挥作用，从而使柱塞杆201及衔铁207向图中右方的行程比阀芯203的开阀速度略微延迟。其结果是，在柱塞杆201的前端面与阀芯203的平面部203F之间形成微小的间隙。因此，由柱塞杆201施加的开阀力瞬时降低。但是，由于低压燃料室10a内的燃料的压力P1不延迟地作用于该间隙，因此使该阀芯203开阀的方向的流体力弥补了由柱塞杆201(柱塞杆施力弹簧202)施加的开阀力的降低。这样，在阀芯203开阀时，在阀芯203的低压燃料室10a侧的整个表面上作用有流体的静压及动压，因此开阀速度变快。
阀芯203开阀时，阀芯203的圆筒部203H的内周面被由阀限动件S0的突出部ST的圆筒面SG形成的阀引导件引导，因此阀芯203在径向上不发生变位而顺畅地进行行程。形成阀引导件的圆筒面SG夹着形成有阀座214的面而形成到其上游侧及下游侧，从而不仅能够充分地支承阀芯203的行程，而且能够有效地利用阀芯203的内周侧的无用空间，因此能够缩短吸入阀部INV的轴向的尺寸。另外，由于阀施力弹簧S4设置在阀限动件S0的端面SH与阀芯203的平面部203F的阀限动件S0侧底面部之间，因此能够充分确保在开口部214P与阀芯203的圆筒部203H之间形成的燃料导入通路10p的通路面积，并同时能够在开口部214P的内侧配置阀芯203和阀施力弹簧S4。另外，由于能够有效利用位于形成燃料导入通路10p的开口部214P的内侧的阀芯203的内周侧的无用空间来配置阀施力弹簧S4，因此能够缩短吸入阀部INV的轴向的尺寸。
在阀芯203的中心部具有阀引导件(SG)，阀芯203在紧挨阀引导件(SG)的外周具有与阀限动件S0的环状面部S3的承受面S2接触的环状突起部203S。并且，在阀芯203的径向外侧的位置形成有阀座214S，且环状空隙SGP进而扩展到阀芯203的半径方向外侧，在环状空隙SGP的外侧(即，阀芯203、限动件S0的外周侧)依次形成有由阀壳体的内周面形成的燃料通路S6。由于燃料通路S6形成在阀座214的径向外侧，因此具有能够将燃料通路S6取得足够大的优点。
另外，由于在环状空隙SGP的内侧且在阀座214的内侧设置与限动件S0的承受面S2接触的环状突起部203S，因此在后述的闭阀动作时，使加压室侧的流体压力P4快速地向环状空隙SGP作用，从而能够提高将阀芯203紧压于阀座214时的闭阀速度。
《燃料溢出状态》
通过图1、图2、图3(A)及图4(B)，说明燃料溢出状态。柱塞2从下止点位置转变而开始向箭头Q1方向上升，但由于线圈204为未通电状态，因此吸入到一端加压室12内的燃料的一部分通过燃料通路Sn1～Sn3、环状燃料通路10S及燃料导入通路10P而向低压燃料室10a溢出(溢流)。在燃料通路S6中的燃料的流动从箭头R4方向向R5方向切换时，瞬时燃料的流动停止，环状空隙SGP的压力上升，此时柱塞杆施力弹簧202将阀芯203紧压于限动件S0。与其上述那样说，还不如说是在通过流入到阀座214的环状燃料通路10S中的燃料的动压而将阀芯203向限动件S0侧紧压的流体力、通过在环状空隙SGP的外周流动的燃料流的吸出效果而发挥使阀芯203和限动件S0靠近的作用的流体力下，将阀芯203牢固地紧压于限动件S0。
从燃料流切换成R5方向的瞬间开始，加压室12内的燃料按照燃料通路S6、环状燃料通路10S及燃料导入通路10P的顺序向低压燃料室10a流动。在此，燃料通路10S的燃料流路截面积设定得比燃料通路S6及燃料导入通路10P的燃料流路截面积小。即，环状燃料通路10S中燃料流路截面积设定得最小。因此，在环状燃料通路10S中产生压力损失而使加压室12内的压力开始上升，但该流体压力P4由限动件S0的加压室侧的环状面来承受，而难以作用于阀芯203。而且，均压孔S5由于孔径小，因此箭头P4所示的加压室12侧的燃料的动态的流体力难以作用于阀芯203。
在环状空隙SGP中，在溢出状态下，燃料从低压燃料室10a经由四个燃料通孔214Q而向减震器室10b流动。另一方面，通过柱塞2上升，而使副燃料室250的容积增加，因此在通过纵向通路250B、环状通路21G及燃料通路250A的向箭头R8的下方箭头方向的燃料流的作用下，从减震器室10b向燃料副室250导入燃料的一部分。这样，向燃料副室供给冷的燃料，因此将柱塞2与液压缸20的滑动部冷却。
《燃料喷出状态》
利用图4(A)，说明燃料喷出状态。若在前述的燃料溢出状态下根据来自发动机控制装置ECU的指令而对线圈204通电，则如图3(A)所示那样产生闭合磁路CMP。当形成闭合磁路CMP时，在磁空隙GP中，在内铁芯206B与衔铁207的对置面间产生磁吸引力。该磁吸引力克服柱塞杆施力弹簧202的作用力而将衔铁207和固定于该衔铁207的柱塞杆201拉向内铁芯206B。此时，磁空隙GP、柱塞杆施力弹簧202的收纳室206K内的燃料通过贯通孔201H及衔铁207的周围而被从燃料通路214K向低压通路排出。由此，衔铁207和柱塞杆201顺畅地向内铁芯206B侧变位。当衔铁207与内铁芯206B接触时，衔铁207和柱塞杆201停止运动。
柱塞杆201被拉向内铁芯206B，将阀芯203向限动件S0侧紧压的作用力消失，因此阀芯203在阀施力弹簧S4的作用力下被向离开阀限动件S0的方向施力，使阀芯203开始闭阀运动。此时，位于环状突起部203S的外周侧的环状空隙SGP内的压力伴随燃料加压室12内的压力上升而变得比低压燃料10a侧的压力高，这样有助于阀芯203的闭阀运动。阀芯203与阀座214接触而成为闭阀状态。该状态如图4(A)所示。由于柱塞2继续上升，因此加压室12的容积减少，加压室12内的压力上升，若这样，则如图1及图2所示，喷出阀单元60的喷出阀芯63克服喷出阀芯施力弹簧64的力而离开阀座61，从喷出通路11A通过喷出接头11而向沿着箭头R6、箭头R7的方向喷出燃料。
这样，环状空隙SGP具有有助于阀芯203的闭阀运动的效果。若仅凭借阀施力弹簧S4的话，则存在由于吸入阀的闭阀力过小因此闭阀运动不稳定这样的问题。
另外，在阀芯203关闭时，通过均压孔S5向弹簧收纳空间SP供给燃料，因此弹簧收纳空间SP的压力固定，在阀芯203关闭时作用的力稳定化，因此能够使阀芯203的闭阀时机稳定。
这样，根据本发明，能够改善阀芯的开阀·闭阀这双方的响应性，而且能够减少闭阀时机的偏差。
〔第二实施例〕
基于图5(A)、图5(B)，说明第二实施例。对于与第一实施例的功能相同的部分标注同一符号。图5(A)、图5(B)所示的第二实施例的电磁驱动型的吸入阀由在阀座214S的加压室12侧具备阀芯203的所谓外开类型的阀构成。阀芯203比阀座214S靠加压室侧(阀座的下游侧)配置，在加压室12与阀芯203之间设有对阀芯203的开阀位置进行限制的阀限动件S0。在阀限动件S0上且在阀芯203的周向外侧设有形成燃料通路的贯通孔SN1-SN6(相当于第一实施例的切口Sn1-Sn3)。筒状的燃料导入通路10P的一端与低压燃料室10a连接，且另一端与形成在阀座214S与阀芯203的平面部203F之间的环状(圆盘状)燃料通路10S连结。贯通孔SN1-SN6构成将加压室12与环状(圆盘状)燃料通路10S连通的通路。在阀限动件S0与阀芯203之间设有对阀芯203向关闭方向施力的阀施力弹簧S4。在阀芯203与阀限动件S0之间形成有供阀施力弹簧S4进入的弹簧收容空间SP。将该弹簧收容空间SP与加压室12连通的作为连通路的均压孔S5设置在阀限动件S0的中心。
加压室12内的柱塞进入压缩工序而在闭阀时机向线圈通电时，柱塞杆201克服柱塞杆施力弹簧202的力而被向图中左方拉拽，柱塞杆201的前端从阀芯203的平面部203F离开。此时，阀芯203被阀施力弹簧S4向闭阀方向施力。加压室的压力通过均压孔S5向阀施力弹簧S4的内侧、尤其是向中心以不横穿弹簧的方式导入。导入的压力均等地分布在阀芯203的内周面，不会对阀芯203的闭阀动作造成恶劣影响而有助于阀芯203的闭阀动作。当压缩工序结束而柱塞2进入吸入工序时，阀芯203在柱塞杆施力弹簧202的力及环状(圆盘状)燃料通路10S的上下游的压力差下，克服阀施力弹簧S4的力而被向图中右方按压，从而转变成开阀状态。此时，通过阀芯203的动作将弹簧收纳空间SP内的燃料从均压孔S5排出。在该实施例中，阀芯203的外周面由阀限动件S0的内周面引导，但是均压孔S5的功能与第一实施例基本相同。
〔第三实施例〕
基于图6(A)、图6(B)，说明第三实施例。对于与第一实施例的功能相同的部分标注同一符号。图6(A)、图6(B)所示的第三实施例的电磁驱动型的吸入阀由在阀座214S的加压室12侧具备阀芯203的所谓外开类型的阀构成。阀芯203在比阀座214S靠加压室侧(阀座的下游侧)配置，在加压室12与阀芯203之间设有对阀芯203的开阀位置进行限制的阀限动件S0。设有从阀限动件S0的加压室侧的端面向斜外方贯通阀限动件S0的贯通孔SN1-SN6(相当于第一实施例的切口Sn1-Sn3，相当于第二实施例的贯通孔SN1-SN6)。在第三实施例中，阀限动件S0的外周被压入而固定在阀壳体214的前端内周。在阀限动件S0的阀芯203侧的外周设有对阀芯203的内周面进行引导的引导件SGV。在阀芯203的外周与阀壳体的内周之间形成有筒状的燃料通路12V。筒状的燃料导入通路10P的一端与低压燃料室10a连接，且另一端与形成在阀座214S和从阀芯203的平面部203F突出的环状突面部203M之间的环状(圈状)燃料通路10S连结。贯通孔SN1-SN6构成将加压室12与筒状燃料通路12V连通的通路，环状(圈状)燃料通路10S与筒状通路12V连通。在阀限动件S0与阀芯203之间设有对阀芯203向关闭方向施力的阀施力弹簧S4。在阀芯203与阀限动件S0之间形成有供阀施力弹簧S4进入的弹簧收容空间SP。将该弹簧收容空间SP与加压室12连通的作为连通路的均压孔S5设置在阀限动件S0的中心。在均压孔S5的加压室12侧设有比均压孔S5的直径大的孔S6，均压孔S5从该孔S6的底部向弹簧收纳室SP贯通。这样利用直径不同的孔来构成均压孔S5的结构与第一实施例相同。在该实施例中，阀壳体214的一端外周被压入到在泵壳体1设置的引导孔1GH的内周，另一端通过卡止于泵壳体1的C型圈CR沿轴向固定。
加压室12内的柱塞进入压缩工序而在闭阀时机向线圈通电时，柱塞杆201克服未图示的弹簧的力而被向图中左方拉拽，柱塞杆201的前端从阀芯203的环状突面部203M离开。此时，阀芯203由阀施力弹簧S4向闭阀方向施力。加压室的压力通过均压孔S5向阀施力弹簧S4的内侧、尤其是向中心部以不横穿阀施力弹簧S4的方式导入。导入到弹簧收容空间SP的压力均等地分布在阀芯203的内周面，不会对阀芯203的闭阀动作造成恶劣影响而有助于阀芯203的闭阀动作。当压缩工序结束而柱塞2进入吸入工序时，阀芯203在电磁驱动装置的弹簧(未图示)的力及环状(圈)燃料通路10S的上下游的压力差下，克服阀施力弹簧S4的力而被向图中右方按压，从而转变成开阀状态。此时，通过阀芯203的动作将弹簧收纳空间SP内的燃料从均压孔S5排出。在该实施例中，阀芯203的外周面由在阀限动件S0的外周形成的引导件SGV引导，但是均压孔S5的功能与第一实施例基本相同。
【符号说明】
1 泵壳体
2 柱塞
3 挺杆
4 弹簧
5 柱塞密封件
6 喷出阀
7 凸轮
10 吸入接头
10a 低压燃料室
10b 减震器室
10p 燃料导入通路
10S 环状燃料通路
11 喷出接头
12 加压室
20 液压缸
21 液压缸支架
22 密封件支架
30 减震器支架
40 减震器罩
50 燃料箱
51 低压泵
53 共轨
54 喷射器
56 压力传感器
80 金属隔膜减震器(组合体)
200 电磁驱动型吸入阀机构
201 柱塞杆
203 阀
203H 筒状部
214 阀壳体
214P 开口部
214S 阀座
250 燃料副室
600 发动机控制单元(ECU)
EMD 电磁驱动机构部
INV 吸入阀部
S0 阀限动件
SG 阀引导件

Claims (8)

1.一种具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其具备：
泵壳体，其具备加压室；
柱塞，其支承于该泵壳体，在所述加压室内反复进行往复动作，由此将流体吸入所述加压室内，对所述流体进行加压而将该流体从所述加压室喷出；
吸入阀，其由安装于所述泵壳体的电磁驱动型柱塞杆来操作，
所述吸入阀具备对在所述加压室的入口设置的燃料导入通路进行开闭的阀芯和阀座，
所述具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵在所述阀芯与所述加压室之间具备对所述阀芯的开阀位置进行限制的阀限动件，
在该阀限动件与所述阀芯之间设有供对所述阀芯向关闭方向施力的弹簧进入的弹簧收容空间，
所述弹簧收容空间成为在所述阀芯的开阀状态时被从周围的燃料通路隔离开的实质性的封闭空间，
在所述阀限动件设有均压孔，该均压孔的弹簧收容空间侧的开口开设在比弹簧的直径靠内侧的位置。
2.根据权利要求1所述的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其中，
在所述阀限动件的中央具备朝向所述阀芯突出的突起部，
所述均压孔设置在所述突起部的中心。
3.根据权利要求1所述的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其中，
所述阀限动件在中央设有阀引导件，
所述均压孔形成在所述阀引导件的中心。
4.根据权利要求1所述的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其中，
在所述阀限动件形成有弹簧承受部，
所述均压孔形成在所述弹簧承受部的中心。
5.根据权利要求1所述的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其中，
所述均压孔是在所述阀芯的中心轴线上设置的直的贯通孔。
6.根据权利要求1所述的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其中，
所述均压孔设置在所述柱塞杆的中心轴线延长线上。
7.根据权利要求1所述的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其中，
所述均压孔位于所述弹簧的中心。
8.根据权利要求1所述的具备电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵，其中，
所述均压孔越过所述阀座的位置而向所述弹簧收纳空间开口。
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