JP2002266728A

JP2002266728A - 燃料制御弁および高圧燃料ポンプ

Info

Publication number: JP2002266728A
Application number: JP2001070414A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Oguri; 立己小栗; Hiroshi Inoue; 宏史井上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】低コスト化を図りつつ、シート弁部の変位量の
安定した制御性に優れる高圧燃料ポンプを提供する。【解決手段】ポンプ室（１１０ａ）内に嵌挿されたプラ
ンジャ（１１１）の往復摺動により吐出される燃料の供
給量を、シート弁部（１５０）によるスピルポート（１
５３ａ）の開閉制御で行う吐出量制御弁（１００）を備
える高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出量制御弁は、ポ
ンプ室の反対側に設けた作動室（１２０a）に配設さ
れ、可動子部（１４０ａ）によるシート弁部の離座方向
への付勢力を可動子部からシート弁部へ仲介するステム
部（１４０ｂ）と、シート弁部または可動子部とステム
部との間に設けられた球状当接部１４４と、を備えるこ
とを特徴とする高圧燃料ポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンへの燃料
の供給量や供給時期等を制御する際に使用される燃料制
御弁と、燃料をシリンダ内に直接噴射して燃焼させるガ
ソリンエンジンやディーゼルエンジンに用いられる高圧
燃料ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のガソリンエンジンやディーゼルエ
ンジンは、高出力、低騒音、低燃費に加え、厳しい排ガ
ス規制を満足することが求められているため、燃料の噴
射時期や噴射量等を高精度に制御しなければならない。
そこで、インジェクタによる燃料の噴射量や噴射時期の
制御、高圧燃料ポンプによる吐出量の制御等に電磁弁を
用いた燃料制御弁が用いられている。電磁弁を用いてポ
ートの開閉を制御することにより、従来になく高精度で
細かな制御が可能となっている。

【０００３】この電磁弁を用いた燃料制御弁にも種々あ
り、駆動形式によって直動式とパイロット式とがあり、
弁の開閉方向により内開弁と外開弁とがある。「直動
式」とは、ポートの弁座に当接するシート弁部とその駆
動部（電磁弁の可動子）とが一体となって作動する弁で
あり、「パイロット式」とは、そのシート弁部と駆動部
とが分離しており、両者の間に油圧作動室やステム部
（軸部）を設けてシート弁部が駆動部により間接的に駆
動される弁である。また、「内開弁」とは、ポートの弁
座（シート面）が駆動部側（内側）にありシート弁部が
内側に開く弁であり、「外開弁」とは、その弁座がポー
トに関し駆動部と反対側（外側）にありシート弁部が外
側に開く弁である。これらの用語は、以下でも同意義で
用いる。

【０００４】燃料制御弁を直動式とすると、その制御性
は向上するが、可動子部とシート弁部とを一体的に形成
するため、慣性質量が増して応答性が低下し、また同軸
度等の厳しい加工精度が各部に要求されて燃料制御弁の
コストが上昇する。内開弁の場合、弁構造を比較的簡素
にできるが、内開弁は駆動部側に開く弁であるため、例
えば、外側から大きな燃圧がシート弁部（ニードル弁
等）に作用する場合、その大きな作用力に対抗する構造
を駆動部にもたせる必要があり、燃料制御弁の大型化が
避けられない。

【０００５】そこで、低コスト化と小型化の要請を両立
すべく、燃料制御弁として、パイロット式の外開弁が用
いられている。このようなパイロット式の外開弁に関し
ては特開２０００−１８６６４９号公報に開示がある。
同公報のパイロット式の外開弁は、吸入弁（３０）の頂
部（４８）に設けた制御室（４５）内の燃料を制御弁
（５０）で流出入させ、その制御室（４５）を一時的に
剛体化することで、吸入弁（３０）による開閉を制御す
るものである。しかし、制御室（４５）内の燃料の流出
入によって吸入弁（３０）を駆動するため、必ずしも応
答性に優れるものではない。なお、（）内の符号は、同
公報の図２に示された符号を引用したものである。パイ
ロット式の内開弁に関するものであるが、特開平８−４
９６１７号公報には、アーマチャ（６）の軸部（６ｂ）
の下端部で直接ニードル弁（４）の上端部を当接する構
造とした電磁スピル弁（２０）が開示されている。この
ように、軸部（６ｂ）でニードル弁（４）を直接駆動す
るため、応答性に優れた電磁スピル弁（２０）が得られ
る。なお、（）内の符号は、同公報の図１に示された符
号を引用したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに最近の燃料制御弁は、高精度の制御性が求められる
ため、そのシート弁部や可動子部の動作が正確で安定し
ていることが必要となる。つまり、シート弁部の変位量
やその応答性等にばらつきがないことが求められる。パ
イロット式の外開弁を前提として、シート弁部と可動子
部（駆動部）との間にステム部（特開平８−４９６１７
号公報の軸部６ｂに相当）を設け、このステム部を介し
てシート弁部を可動子部で駆動することとした場合、ス
テム部が可動子部またはシート弁部に傾斜して当接する
と、シート弁部の変位量や応答性がばらつき、燃料制御
弁による高精度な制御は困難となる。勿論、各部の加工
精度を高めることで、シート弁部の変位量や応答性を確
保することも可能であるが、それではコスト高となり、
燃料制御弁をパイロット式とした意味がなくなる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものである。つまり、パイロット式の外開弁であるこ
とを前提に、低コストを維持しつつ、シート弁部の変位
量や応答性を安定化させ制御し易い燃料制御弁を提供す
ることを目的とする。また、この燃料制御弁を吐出量制
御弁に応用した高圧燃料ポンプを提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（燃料制御弁）そこで、
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤
を重ねた結果、パイロット式の外開弁であることを前提
に、シート弁部または可動子部とステム部との当接部を
球状当接部とすることを思い付き、本発明の燃料制御弁
を完成させるに至ったものである。すなわち、本発明の
燃料制御弁は、請求項１に記載したように、燃料通路に
介在し周囲に弁座を有するポートと、該弁座への着座方
向に付勢されていると共に該弁座との間での離着座によ
り該ポートの開閉を行うシート弁部と、該ポートに関し
該シート弁部の反対側に該シート弁部と分離して設けら
れ該シート弁部による該ポートの開閉を電磁制御する可
動子部と、該可動子部による該シート弁部の離座方向へ
の付勢力を該可動子部から該シート弁部へ仲介するステ
ム部と、からなる燃料制御弁において、前記シート弁部
または前記可動子部と前記ステム部との間に球状当接部
を設けたことを特徴とする。

【０００９】本発明に係る燃料制御弁は、シート弁部と
可動子部とが分離したパイロット式弁であるため、それ
らの中間に介在するステム部を介してシート弁部による
ポートの開閉が為される。また、この燃料制御弁は、ポ
ートに関しシート弁部の反対側に可動子部が設けられた
外開弁でもある。例えば、ポートが開かれる場合、ステ
ム部と可動子部またはシート弁部とが当接し、可動子部
からシート弁部にステム部を介して付勢力が伝達され、
シート弁部がポートの弁座から離座することでポートが
開かれる。

【００１０】ここで従来のように、ステム部の当接部
と、可動子部の当接部またはシート弁部の当接部とが平
面同士で当接することを想定した場合、シート弁部が正
確に駆動されるためには、各部のガイド等に厳しい加工
精度が要求される。そのような加工精度を追求すると、
燃料制御弁が非常にコスト高となってしまう。一方、そ
の加工精度が適切でないと、それらの当接部間で面同士
の接触が予想通りになされないため、例えば、シート弁
部の当接部とステム部の当接部とが偏倚した位置で点接
触や線接触等の片当りを起こし得る。このような当接
は、予期せぬモーメントを生じて可動子部のガイド部分
等で摺動抵抗の増加を招き、弁応答性の悪化原因とな
る。また、シート弁部が軸方向に真直ぐに変位せずにシ
ート弁部の位置によりその変位量が異なったり、動作毎
にシート弁部の変位量が異なったりする原因ともなる。

【００１１】これに対し、本発明の燃料制御弁は、ステ
ム部と前記シート弁部または前記可動子部との間の当接
部が球状当接部であるため、シート弁部、ステム部また
は可動子部のいずれかが僅かに傾斜したとしても、ステ
ム部とシート弁部または可動子部との間の当接関係はそ
の傾斜の影響を殆ど受けず安定しており、予想外のモー
メントが作用することもない。よって、シート弁部の変
位量のばらつきや応答性の悪化を抑制できる。また、可
動子部等の多少の傾斜等を許容できるため、厳しい加工
精度等が要求されず、制御性に優れた燃料制御弁が低コ
ストで得られる。

【００１２】ところで、その球状当接部の球形状は、真
球状である必要はなく、各部のガイドとの間に生じるク
リアランス等を考慮してシート弁部の変位量や応答性を
安定化できる程度の球曲面をもつものであれば足る。ま
た、当接部に球面が存在すればよく、当接に関係しない
部分まで球曲面である必要ない。本発明の燃料制御弁
は、パイロット式の外開弁であるため、シート弁部と可
動子部とは分離しているが、ステム部はそれらのいずれ
か一方と一体となっていても良い。例えば、前記ステム
部と前記可動子部とが一体であったり、前記ステム部と
前記シート弁部とが一体であっても良い。勿論、ステム
部を適当なガイド部で支持し、それらを３分割構造とす
ることも可能である。また、球状当接部は、当接部に存
在すれば良いから、ステム部等と必ずしも一体となって
いる必要はないが、一体とすることで部品点数や組立工
数の削減を図れる。この球状当接部は、鍛造、プレス、
切削等の比較的安価な工程により形成することができ
る。さらには、市販の鋼球を圧入や溶接等を用いてステ
ム部等の端部に固定すると、球状当接部の精度と低コス
ト化との両立を図れる。

【００１３】なお、言うまでもないが、ポートをシート
弁部で閉塞する場合、シート弁部がステム部に当接しな
いことが必要である。従って、可動子部の変位量（Ｌ
１）がシート弁部の変位量（Ｌ２）よりも大きくなるよ
うに（Ｌ１＞Ｌ２）、ステム部の長さを設定しておくこ
とが必要である。また、シート弁部の着座方向への付勢
や可動子部によるシート弁部の離座方向への付勢は、例
えば、コイルばねや皿ばね等の弾性体によって行うこと
ができる。このような付勢を電磁力で行うことも考えら
れるが、弾性体を利用することで、燃料制御弁の低コス
ト化や小型化を図れる。例えば、前記可動子部が、前記
ステム部を前記シート弁部の離座方向へ弾性付勢すると
共に電磁力の印可によりその弾性付勢を解除するものと
すれば好適である。

【００１４】（高圧燃料ポンプ）さらに、本発明者は、
前述の燃料制御弁を、筒内噴射ガソリンエンジンやディ
ーゼルエンジンに高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプの
吐出量制御弁に用いることを思い付き、本発明の高圧燃
料ポンプを完成させたものである。すなわち、本発明の
高圧燃料ポンプは、請求項２に記載したように、低圧燃
料の供給源に連なる低圧燃料通路と高圧燃料をインジェ
クタ側へ供給する高圧燃料通路とに連通可能に形成され
たポンプ室を有するポンプボディと、該ポンプ室内に嵌
挿され駆動源から駆動力を受けて該ポンプ室内を往復摺
動することにより燃料の吸入および吐出を行うプランジ
ャと、該ポンプ室に連通する燃料の溢流通路に設けられ
たスピルポートを開閉することにより該高圧燃料通路へ
の高圧燃料の吐出量を調整する吐出量制御弁と、を備え
る高圧燃料ポンプにおいて、前記吐出量制御弁は、前記
スピルポートに関し前記ポンプ室の反対側に形成され前
記溢流通路に連通する作動室を有するバルブボディと、
該スピルポートの該ポンプ室側に形成された弁座へ着座
方向に付勢されていると共に該弁座との間での離着座に
より該スピルポートの開閉を行うシート弁部と、該シー
ト弁部と分離して該作動室内に配設され該シート弁部に
よる該スピルポートの開閉を電磁制御する可動子部と、
該可動子部による該シート弁部の離座方向への付勢力を
該可動子部から該シート弁部へ仲介するステム部と、前
記シート弁部または前記可動子部と前記ステム部との間
に設けられた球状当接部と、からなることを特徴とす
る。

【００１５】吐出量制御弁を、シート弁部と可動子部と
の分離したパイロット式外開弁とすると共に、シート弁
部または可動子部とステム部との間に球状当接部を設け
たため、各部の加工精度を緩和したとしても、シート弁
部の変位量を安定化させ、その応答性を向上させること
ができた。また、加工精度の緩和により、吐出量制御
弁、ひいては高圧燃料ポンプの一層の低コスト化を図る
ことができた。ところで、前記作動室は、前記低圧燃料
通路に連通する燃料溜室の少なくとも一部を構成し、前
記スピルポートは、低圧燃料の前記ポンプ室への吸入ポ
ートを兼ねるものであると、好適である。これにより、
低圧燃料通路を簡素化でき、高圧燃料ポンプの小型化を
図れる。また、スピルポートが吸入ポートを兼ねるた
め、そこに配設されたシート弁部にはプランジャの動き
に応じた力が作用し、シート弁部の応答性が一層向上す
る。例えば、プランジャが吸入行程（下降行程）にある
場合、シート弁部のプランジャ側には負圧が作用し、シ
ート弁部はその吸入ポートを開く方向に作動する。逆
に、プランジャが吐出行程（上昇行程）にある場合、シ
ート弁部のプランジャ側には正圧が作用し、シート弁部
はその吸入ポートを閉じる方向に作動する。こうして、
シート弁部の開弁応答性および閉弁応答性が共に向上す
ることとなる。

【００１６】また、作動室に配設されるステム部を可動
子部よりも細身とすると好適である。ステム部が可動子
部よりも細身であると、その分、作動室内に形成される
空間の容積（Ｖ）が大きくなる。そして、この作動室内
で可動子部が作動して容積変化（ΔＶ）を生じたとして
も、作動室全体で観ると、容積変化の割合（ΔＶ／Ｖ）
が相対的に小さく、可動子部の作動に伴う圧力変動（圧
力脈動）も小さくなる。よって、圧力脈動に起因したシ
ート弁部の応答性のバラツキも減少し、吐出量制御弁の
制御性の向上を図ることができる。この場合のステム部
の形状は、例えば、円筒状の作動室に大径の可動子部が
嵌挿されている場合なら、その可動子部よりも小径の柱
状のステム部とすれば良い。

【００１７】なお、前述のポンプボディとバルブボディ
とは、分離していても、一体となっていても良い。ま
た、吐出量制御弁は、コモンレール等のデリバリパイプ
内の燃圧を調整するために燃料の吐出量を可変するもの
であるが、それに加えてその吐出時期を調整するもので
あっても良い。その他、この吐出量制御弁には、前記燃
料制御弁に関して述べた事項を適宜適用できる。そし
て、この高圧燃料ポンプが使用されるエンジンは、筒内
噴射のガソリンエンジンや直噴ディーゼルエンジンに限
らず、また、コモンレール式に限られるものでもない。
例えば、ディーゼルエンジンの場合なら、直接噴射式の
他に渦流室式や予燃焼室式のものでも良い。さらに、従
来の列型や分配型の燃料噴射ポンプを電子制御化した高
圧燃料ポンプにも本発明を適用できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】燃料制御弁の一実施形態である吐
出量制御弁を備えた高圧燃料ポンプに関する実施形態を
以下に列挙して、本発明をより具体的に説明する。本発
明に係る高圧燃料ポンプＰを用いた燃料系統のシステム
を図１に示した。この図からも解るように、エンジン１
の各気筒の燃焼室にはインジェクタ２が配設されてお
り、インジェクタ２からエンジン１への燃料の噴射は、
噴射制御用電磁弁３のＯＮ−ＯＦＦにより制御されてい
る。なお、エンジン１はガソリンエンジンでもディーゼ
ルエンジンでも良い。

【００１９】インジェクタ２は各気筒共通の高圧蓄圧配
管であるコモンレール４に接続されており、噴射制御用
電磁弁３が開弁している間、コモンレール４内の燃料が
インジェクタ２よりエンジン１に噴射される。このコモ
ンレール４には、安定した高い燃料噴射圧を蓄圧してお
く必要がある。そこで、吐出量可変型の高圧燃料ポンプ
Ｐは、燃料タンク８から公知の低圧ポンプ９で汲み上げ
た燃料を、高圧に加圧すると共に吐出量を制御しつつ、
デリバリバルブ２０およびデリバリパイプ５を介してコ
モンレール４へ供給し、コモンレール４内の燃料を所定
の高圧に維持する。なお、高圧燃料ポンプＰの詳細な構
造は後述する。

【００２０】この燃料システムは、電子制御ユニットＥ
ＣＵ１１により制御される。電子制御ユニットＥＣＵ１
１は、エンジン回転数センサ４１や負荷センサ４２等か
ら、回転数信号や負荷情報信号等を入力とし、これらの
信号を基にエンジン状態に応じた、最適の噴射時期、噴
射量（噴射期間）等を演算して、噴射量制御用電磁弁３
に制御信号を出力する。これと同時にＥＣＵ１１は、イ
ンジェクタ２の噴射圧力が最適値となるように、後述す
る高圧燃料ポンプＰの電磁駆動部１３０に制御信号を出
力する。つまり、ＥＣＵ１１は、コモンレール４に設け
た圧力センサ４３から燃圧信号入力を受けて、その燃圧
がエンジン１の負荷や回転数等に応じて予め設定してお
いた最適値となるように、高圧燃料ポンプＰの吐出量を
吐出量制御弁によって制御する。

【００２１】ところで、このような高圧燃料ポンプＰの
基本的な構造は公知であるが、本実施形態の高圧燃料ポ
ンプＰは、その吐出量制御弁に従来にない特徴を有す
る。そこで、その第１実施形態である吐出量制御弁１０
０を図２を用いて説明する。吐出量制御弁１００は、ポ
ンプボディ１１０とバルブボディ１２０と電磁駆動部１
３０とリフター１４０とシート弁１５０とを主な構成と
する。ポンプボディ１１０には、円筒状のポンプ室１１
０ａが形成されており、このポンプ室１１０ａにはプラ
ンジャ１１１が嵌挿されている。そして、このプランジ
ャ１１１の上下往復動によりポンプ室１１０ａの容積が
変化して、燃料の吸入と吐出とが行われる。なお、この
プランジャ１１１はエンジン１により回転駆動されるカ
ム（図略）によって上下駆動される。また、このポンプ
室１１０ａは高圧燃料通路１１０ｂに連通しており、こ
の高圧燃料通路１１０ｂから、デリバリバルブ２０→デ
リバリパイプ５→コモンレール４→インジェクタ２へと
高圧燃料が圧送される。さらに、このポンプボディ１１
０の上部（図上）にはポンプ室１１０ａよりも大径のバ
ルブ収納室１１０ｃが形成されており、ポンプ室１１０
ａと連通している。

【００２２】このバルブ収納室１１０ｃには、スピルポ
ート１５３ａを形成する略円筒状の段付きバルブハウジ
ング１５３が嵌挿されている。バルブハウジング１５３
は、内部に円板状のシート弁１５０を配設し、シート弁
１５０の着座する環状の弁座１５３ｂをスピルポート１
５３ａの外周側に有している。そして、シート弁１５０
のシート面と弁座１５３ｂとの離着座により、スピルポ
ート１５３ａの開口と閉口とがなされる。バルブハウジ
ング１５３の内周側には、シート弁１５０を弁座１５３
ｂ側（着座方向）に付勢する皿ばね１５１と、この皿ば
ね１５１を支持すると共にシート弁１５０の台座となる
略円筒状の段付き保持部材１５２が嵌挿されている。な
お、シート弁１５０が本発明でいうシート弁部に相当す
る。シート弁１５０の外周側には小さな切り欠き１５０
ａが複数設けられ、保持部材１５２の上段部にも櫛歯状
の切り欠き１５２ａが設けられ、それらの切り欠きを通
じて燃料がスピルポート１５３ａからポンプ室１１０ａ
に連通するようになっている。

【００２３】バルブボディ１２０は、下部に凹部状の窪
みを有し、ポンプボディ１１０の上面部（図上）との間
で燃料溜室１２０ｃを形成する。バルブボディ１２０と
ポンプボディ１１０とは、シール部材１２１を介在させ
てボルト（図略）により強固に結合され、燃料溜室１２
０ｃを油密状態としている。燃料溜室１２０ｃは低圧燃
料通路１２０ｂに連通しており、フィードポンプ等の低
圧ポンプ９から低圧燃料が供給されると共に溢流した低
圧燃料は低圧ポンプ９を通じて燃料タンク８に還流され
る。また、バルブボディ１２０は、上部が開口してお
り、円筒状のバルブケース１５４がその開口に嵌挿され
シール部材１２５によってバルブボディ１２０との間で
油密状態とされている。さらに、バルブケース１５４の
上部開口には、電磁駆動部１３０の円柱状の鉄心１３３
がかしめ固定されており、本実施形態では、バルブケー
ス１５４と鉄心１３３とにより作動室１２０ａを区画し
ている。

【００２４】この作動室１２０ａの内部には、円柱状の
可動子部１４０ａと可動子部１４０ａよりシート弁１５
０の方向に延在するステム部１４０ｂとからなるリフタ
ー１４０が配設されている。可動子部１４０ａの嵌挿さ
れたバルブケース１５４は、可動子部１４０ａのガイド
となっている。このリフター１４０は、本発明でいう可
動子部とステム部とが一体となったものである。また、
バルブケース１５４はプレス加工で安価に製作されたも
のである。可動子部１４０ａの上部には有底円筒状のば
ね室が形成されており、そこにコイルばね１４３が配設
されている。このコイルばね１４３は、鉄心１３３の下
面を一方のばね座面として、リフター１４０をシート弁
１５０側（離座方向）に付勢している。なお、本実施形
態では、コイルばね１４３によりシート弁１５０の付勢
力（Ｆ１）を、皿ばね１５１によるシート弁１５０の付
勢力（Ｆ２）よりも大きく設定してある（Ｆ１＞Ｆ
２）。従って、電磁駆動部１３０から可動子部１４０ａ
に電磁力が加わっていないとき、シート弁１５０は離座
方向に付勢されている。

【００２５】電磁駆動部１３０は、枠体１３２に収納さ
れ鉄心１３３の周囲に配設されたソレノイドコイル１３
１と、ＥＣＵ１１からソレノイドコイル１３１に制御信
号（電力）を供給する電線１３４を収めたコネクター１
３５と、からなる。ソレノイドコイル１３１に通電する
と、磁気回路が形成され、磁性体からなる可動子部１４
０ａが鉄心１３３に吸付けられ、リフター１４０による
シート弁１５０への付勢力が解除される。この通電の切
替えにより、シート弁１５０によるスピルポート１５３
ａの開閉が切替えられ、さらには、高圧燃料の吐出量が
調整される。例えば、図３（ａ）に示すようなプランジ
ャ１１１の上昇行程において、プランジャ１１１の駆動
源であるカムの基準位置を検出した時から、所定時間Ｔ
１経過後に、ソレノイドコイル１３１に時間Ｔ２通電し
た場合を考える。通電がされていないとき、スピルポー
ト１５３ａが開口しており、ポンプ室１１０ａ内の燃料
はスピルポート１５３ａから低圧燃料通路１２０ｂに還
流し、高圧燃料通路１１０ｂへ燃料が吐出されない。一
方、ソレノイドコイル１３１に通電されると、スピルポ
ート１５３ａが閉口し、そこからプランジャ１１１の上
死点までの間（リフトＨ１分）、ポンプ室１１０ａ内の
燃料（同図の斜線分に相当する燃料）が高圧燃料通路１
１０ｂへ圧縮吐出される。

【００２６】このように、ソレノイドコイル１３１への
通電タイミング（時間Ｔ１）を調整することにより、プ
ランジャ１１１によるプレストローク量を調整でき、高
圧燃料通路１１０ｂへの吐出量（コモンレール４内の燃
圧）やその吐出時期を制御できる。なお、通電タイミン
グや通電時間は、インジェクタ２の噴射量やエンジン回
転数等に基づいて、ＥＣＵ１１が適宜演算したり、予め
設定したマップと対比することにより決定される。

【００２７】ところで、本実施形態では、吐出量制御弁
１００をパイロット式の外開弁としているので、例え
ば、図３（ｂ）のようにソレノイドコイル１３１の通電
時間を時間Ｔ２から時間Ｔ３に短縮することもできる。
時間Ｔ３は、シート弁１５０の閉弁に要する応答時間Ｔ
０よりも僅かに大きく設定したものである。これは次の
理由による。プランジャ１１１の上昇行程において、ソ
レノイドコイル１３１への通電が開始されると、リフタ
ー１４０は鉄心１３３に吸付けられ、シート弁１５０に
は離座方向に付勢力が作用しなくなる。そして、プラン
ジャ１１１が上昇行程にあるため、ポンプ室１１０ａ側
から正圧がシート弁１５０に作用し、シート弁１５０は
即座にスピルポート１５３ａを閉塞する。スピルポート
１５３ａが閉塞されると、ポンプ室１１０ａ内の燃圧は
急激に上昇するため、この高い燃圧によって、シート弁
１５０はスピルポート１５３ａを閉塞した状態に維持さ
れる。そして、このシート弁１５０に作用する着座方向
の力は、コイルばね１４３による離座方向の付勢力より
も遙かに大きい。

【００２８】よって、プランジャ１１１の上昇行程にお
いて、シート弁１５０によるスピルポート１５３ａが一
旦閉塞されると、ソレノイドコイル１３１への通電を解
除しても、シート弁１５０が弁座１５３ｂから離座、つ
まり、スピルポート１５３ａを開口することはない。こ
うして、ソレノイドコイル１３１への通電時間を短縮で
き、電力の節約を図れることは勿論、短時間Ｔ３の通電
を行えば良いだけだから、ＥＣＵ１１による制御も簡素
化できる。

【００２９】一方、プランジャ１１１が下降行程にある
場合、シート弁１５０には負圧が作用するため、ソレノ
イドコイル１３１が通電状態にあったとしても、スピル
ポート１５３ａは自動的に開口する。そして、スピルポ
ート１５３ａと連通している燃料溜室１２０ｃおよび低
圧燃料通路１２０ｂから、低圧燃料がポンプ室１１０ａ
に吸入される。よって、このときスピルポート１５３ａ
は吸入ポートにもなる。ここで、シート弁１５０がフリ
ー状態にあるために、周囲の圧力変動の影響（圧力脈動
の影響）を受けて勝手な挙動を示すことも起り得る。し
かし、本実施形態の高圧燃料ポンプＰでは、ステム部１
４０ｂが、可動子部１４０ａよりもかなり細径に形成さ
れているため、作動室１２０ａを含む燃料溜室１２０ｃ
内に十分な容積（Ｖ）が確保されている。その結果、作
動室１２０ａ内を可動子部１４０ａが上下動して容積変
動ΔＶが生じたとしても、その変化割合ΔＶ／Ｖは小さ
く、生じる圧力脈動も小さい。このため、制御困難な圧
力脈動によるシート弁１５０の挙動を抑制でき、非常に
制御性に優れた高圧燃料ポンプＰが得られる。

【００３０】ところで、本実施形態の高圧燃料ポンプＰ
では、ステム部１４０ｂの下端部に、有底の保持孔１４
０ｃが穿設されており、この保持孔１４０ｃに鋼球１４
４が埋込まれ、その下部が露出している。そして、シー
ト弁１５０の上面（作動室１２０ａ側）とその鋼球１４
４の底部とが当接可能となっている。従って、この鋼球
１４４が本発明でいう球状当接部を構成することとな
る。

【００３１】なお、保持孔１４０ｃへの鋼球１４４の固
定は、圧入、溶接（レーザ溶接等）、かしめ等により行
うことができる。球状当接部を切削加工等により形成す
ることも可能であるが、非常に高精度で安価な鋼球の入
手が容易であるため、球状当接部に鋼球１４４を用いる
と、シート弁１５０の変位量や応答性の安定化と併せ
て、吐出量制御弁１００ひいていは高圧燃料ポンプＰの
低コスト化を図れる。さらに、通常、そのような鋼球は
高硬度であるため、球状当接部に鋼球を用いることで、
軟質材料の磁性体からなるステム部１４０ｂの摩耗を防
止でき、好適である。

【００３２】本発明に係る第２実施形態である吐出量制
御弁２００を図４に示す。なお、第１実施形態と同様の
部材には同符号を付して示した（以下、同様である）。
吐出量制御弁２００は、第１実施形態のバルブハウジン
グ１５３をバルブハウジング２５３に変更したものであ
る。バルブハウジング２５３は、内周壁の略中高部から
中心部に向けて突出した環状のガイド２５３ａを有し内
部をステム部１４０ｂが挿通するようになっている。ま
た、そのガイド２５３ａの周囲には切り欠き２５３ｂが
形成されており、作動室１２０ａとポンプ室１１０ａと
が連通可能となっている。当接部を球状当接部としたこ
とに加え、ステム部１４０ｂの上下動を支えるガイド２
５３ａを設けたため、リフター１４０の振れ等を抑制で
き、その作動が一層安定したものとなり、その変位量の
精度や応答性をより向上させることができる。なお、鋼
球１４４を介してステム部１４０ｂとシート弁１５０と
が当接するため、そのガイド２５３ａの内周面に厳しい
加工精度は必要ない。

【００３３】本発明に係る第３実施形態である吐出量制
御弁３００を図５に示す。吐出量制御弁３００は、第１
実施形態のリフター１４０とシート弁１５０とを、それ
ぞれ可動子３４０とシート弁３５０とに変更したもので
ある。つまり、シート弁部３５０ａとステム部３５０ｂ
とを一体としてシート弁３５０を構成し、ステム部３５
０ｂを可動子３４０から分離したものである。さらに、
この吐出量制御弁３００では、鋼球１４４がステム部３
５０ｂの上端部に固定され、可動子３４０の下端部に硬
質の耐摩耗部材３４１が埋込まれている。可動子３４０
とステム部３５０ｂとが硬質部材を介して当接するた
め、長期間の高速運転でも、可動子３４０やステム部３
５０ｂが摩耗することはない。なお、ステム部３５０ｂ
を支えるガイドを、前述のバルブハウジング２５３のガ
イド２５３ａと同様に設けると、シート弁３５０の動作
が一層安定して好ましい。

【００３４】本発明に係る第４実施形態である吐出量制
御弁４００を図６に示す。吐出量制御弁４００は、第１
実施形態のリフター１４０をリフター４４０に、バルブ
ハウジング１５３をバルブハウジング４５３に変更した
ものである。リフター４４０のステム部４４０ｂの下端
部には、小円盤状の当接部材４４５がかしめ固定されて
いる。そして、当接部材４４５のさらに下端面中央には
半球状の突起４４５ａが突出している。この突起４４５
ａが本発明でいう球状当接部に該当し、シート弁１５０
と当接する。なお、この当接部材４４５は、バルブハウ
ジング４５３の内周壁の略中高部から中心部に向けて突
出した環状のガイド４５３ａにより支えられており、そ
の内周部で上下に往復動可能となっている。また、その
ガイド４５３ａの周囲には切り欠き４５３ｂが形成され
ており、作動室１２０ａとポンプ室１１０ａとが連通可
能となっている。この吐出量制御弁４００は、ステム部
４４０ｂの下端部に設けた当接部材４４５の半球状の突
起４４５ａがシート弁１５０に当接すると共にその当接
部材４４５がガイド４５３ａで支持されているため、リ
フター４４０の動作がさらに安定したものとなる。

【００３５】本発明に係る第５実施形態である吐出量制
御弁５００を図７に示す。吐出量制御弁５００は、第４
実施形態の当接部材４４５を当接部材５４５に変更し、
リフター４４０をリフター５４０に変更したものであ
る。具体的には、突起４４５ａの代りに鋼球５４４を、
当接部材５４５の中央に設けた溝に配設し、その状態で
当接部材５４５をリフター５４０のステム部５４０ｂの
下端にかしめ固定したものである。なお、当接部材５４
５をステム部５４０ｂの下端にかしめる前に、鋼球５４
４と当接部材５４５とを先に固定しておいても良い。

【００３６】本発明に係る第６実施形態である吐出量制
御弁６００を図８に示す。吐出量制御弁６００は、第２
実施形態のバルブハウジング２５３およびリフター１４
０を、リフター６４０およびバルブハウジング６５３に
それぞれ変更したものである。リフター６４０は、可動
子６４１とステム６４２とからなり、ステム６４２は、
その上端が可動子６４１の下端に圧入固定されている。
可動子６４１とステム６４２とが、それぞれ本発明の可
動子部とステム部とに相当することは言うまでもない。

【００３７】バルブハウジング６５３は、内周壁の略中
高部から中心部に向けて突出した環状のガイド６５３ａ
を有し内周部をステム６４２が挿通するようになってい
る。また、そのガイド６５３ａの周囲には切り欠き６５
３ｂが形成されており、作動室１２０ａとポンプ室１１
０ａとが連通可能となっている。また、ステム６４２に
は、作動室１２０ａの容積を増加させるための細径部６
４２ａと、ガイド６５３ａとの間で燃料溜室６５３ｄを
区画する細径部６４２ｂとが形成され、さらに下端部に
は球状当接部を形成する鋼球６４４が溶接により固定さ
れている。なお、燃料溜室６５３ｄは、ガイド６５３ａ
を貫通する燃料通路６５３ｃにより燃料溜室１２０ｃと
連通している。

【００３８】別部材であるステム６４２と可動子６４１
とを一体としてリフター６４０を構成したので、ステム
６４２の設計自由度が増し、作動室１２０ａ等の容積の
調整が容易となる。また、球状当接部（鋼球６４４）の
存在に加えて、比較的厚めのガイド６５３ａでステム６
４２を支持することとしたので、ステム６４２とシート
弁１５０との間の当接関係が安定化し、シート弁１５０
の変位量のばらつきを一層抑制し、また、その応答性を
一層向上させることが可能となる。この他、吐出量制御
弁の構造、特に、ステム部とシート弁部または可動子部
との間の当接構造には種々のものが考えられ、本発明は
前述の実施形態に限られるものではない。なお、可動子
部、ステム部等を中空とすると、リフターやシート弁の
応答性を向上させる上でさらに有効である。

【００３９】

【発明の効果】本発明の燃料制御弁によれば、ステム部
とシート弁部または可動子部との間の当接部を球状当接
部としたことにより、シート弁部の変位量のばらつきや
応答性の悪化を低コストで抑制でき、制御性に優れた燃
料制御弁が得られる。また、この燃料制御弁を高圧燃料
ポンプの吐出量制御弁に利用すると、制御性に優れた低
コストの高圧燃料ポンプが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料系統
図である。

【図２】本発明の第１実施形態である吐出量制御弁を示
す図である。

【図３】高圧燃料ポンプによる吐出量制御の一例を示し
た図である。

【図４】本発明の第２実施形態である吐出量制御弁を示
す図である。

【図５】本発明の第３実施形態である吐出量制御弁を示
す図である。

【図６】本発明の第４実施形態である吐出量制御弁を示
す図である。

【図７】本発明の第５実施形態である吐出量制御弁を示
す図である。

【図８】本発明の第６実施形態である吐出量制御弁を示
す図である。

【符号の説明】

Ｐ高圧燃料ポンプ１１１プランジャ１１０ポンプボディ１２０バルブボディ１００吐出量制御弁１１０ｂ高圧燃料通路１２０ｂ低圧燃料通路１１０ａポンプ室１２０ａ作動室１４０ａ可動子部１４０ｂステム部１４４球状当接部１５０シート弁（シート弁部）１５３ａスピルポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G066 AA02 AA07 AB02 AC02 AC06 AC09 AD12 BA19 BA49 BA51 BA61 CA01S CA04U CA08 CA09 CA20U CD14 CE02 CE24 CE31 CE34 DC01 DC09 DC18 3H071 AA07 BB01 CC17 DD12 DD14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料通路に介在し周囲に弁座を有するポー
トと、該弁座への着座方向に付勢されていると共に該
弁座との間での離着座により該ポートの開閉を行うシー
ト弁部と、該ポートに関し該シート弁部の反対側に該シート弁部と
分離して設けられ該シート弁部による該ポートの開閉を
電磁制御する可動子部と、該可動子部による該シート弁部の離座方向への付勢力を
該可動子部から該シート弁部へ仲介するステム部と、か
らなる燃料制御弁において、前記シート弁部または前記可動子部と前記ステム部との
間に球状当接部を設けたことを特徴とする燃料制御弁。
【請求項２】低圧燃料の供給源に連なる低圧燃料通路と
高圧燃料をインジェクタ側へ供給する高圧燃料通路とに
連通可能に形成されたポンプ室を有するポンプボディ
と、該ポンプ室内に嵌挿され駆動源から駆動力を受けて該ポ
ンプ室内を往復摺動することにより燃料の吸入および吐
出を行うプランジャと、該ポンプ室に連通する燃料の溢流通路に設けられたスピ
ルポートを開閉することにより該高圧燃料通路への高圧
燃料の吐出量を調整する吐出量制御弁と、を備える高圧
燃料ポンプにおいて、前記吐出量制御弁は、前記スピルポートに関し前記ポン
プ室の反対側に形成され前記溢流通路に連通する作動室
を有するバルブボディと、該スピルポートの該ポンプ室側に形成された弁座へ着座
方向に付勢されていると共に該弁座との間での離着座に
より該スピルポートの開閉を行うシート弁部と、該シート弁部と分離して該作動室内に配設され該シート
弁部による該スピルポートの開閉を電磁制御する可動子
部と、該可動子部による該シート弁部の離座方向への付勢力を
該可動子部から該シート弁部へ仲介するステム部と、前記シート弁部または前記可動子部と前記ステム部との
間に設けられた球状当接部と、からなることを特徴とする高圧燃料ポンプ。