JP2012154297A - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの駆動力を低減することの可能な高圧ポンプを提供する。
【解決手段】供給通路１００の内壁に固定される筒状の弁ボディ３１に形成された弁座３４の加圧室１２１側に吸入弁４０が設けられる。吸入弁４０は、弁座３４に着座することで供給通路１００を閉塞し、弁座３４から離座することで供給通路１００を開放する。吸入弁４０と別体で構成されたニードル６０は、吸入弁４０の弁座側３４の端面に当接可能である。弁ボディ４０の径内側に形成される内流路３３内で、ガイド部材７５側の外径よりも吸入弁４０側の外径が小さいテーパ部６３がニードル６０の径方向外側に設けられる。これにより、内流路３３を流れる燃料は、テーパ部６３の外壁に沿って燃料の流れる方向が変わるので、その圧力損失が低減される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に用いられる高圧ポンプに関する。

従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられ、燃料を加圧する高圧ポンプが知られている。燃料タンクから高圧ポンプに供給された燃料は、高圧ポンプの備えるプランジャの下降により加圧室に吸入され、プランジャの上昇により加圧圧送される。
高圧ポンプの加圧室に燃料を供給する供給通路を吸入弁が開閉する。吸入弁はプランジャが下死点から上死点に移動する途中まで供給通路を開放する。これにより、加圧室に吸入された燃料の一部が供給通路に排出される。また、吸入弁はプランジャが下死点から上死点に移動する途中で供給通路を閉塞する。これにより、高圧ポンプから内燃機関に適量の燃料が加圧圧送される。
特許文献１では、吸入弁の開閉を駆動制御する電磁駆動部が供給通路の加圧室と反対側に設けられている。このため、供給通路は、吸入弁が着座及び離座する弁座の電磁駆動部側で、その向きを垂直方向に変えている。

特開２００９−２０３９８７号公報

しかしながら、特許文献１では、高圧ポンプの吸入行程及び調量行程において、供給通路を流れる燃料は、その流れの向きを変える箇所で供給通路の内壁から剥離し、乱流を生じる。このため、供給通路を流れる燃料の圧力損失が大きくなることが懸念される。したがって、調量工程において加圧室の圧力が高くなり、プランジャの駆動力の損失が大きくなるおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、プランジャの駆動力を低減することの可能な高圧ポンプを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明によると、高圧ポンプは、プランジャ、ポンプボディ、吸入弁、ストッパ、ニードル、電磁駆動部、ガイド部材およびテーパ部を備える。
ポンプボディは、プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、および加圧室に燃料を導く供給通路を有する。吸入弁は、供給通路内に形成される弁座に着座することで供給通路を閉塞し、弁座から離座することで供給通路を開放する。吸入弁の加圧室側にストッパが設けられる。吸入弁を弁座側に付勢する付勢手段が、ストッパの吸入弁側に設けられた収容室に収容される。電磁駆動部は、吸入弁をストッパ側または弁座側に押圧し、または吸入弁に与える押圧力を制御可能である。電磁駆動部と吸入弁との間に設けられるニードルは、電磁駆動部の押圧力を吸入弁に伝達する。ニードルを挿通するガイド孔を有するガイド部材が供給通路に形成された弁座の吸入弁と反対側に配置される。ガイド部材の加圧室側の供給通路内で、ガイド部材側の外径よりも吸入弁側の外径が小さいテーパ部がニードルの径方向外側に設けられる。
これにより、高圧ポンプの調量行程において、加圧室から供給通路に排出された燃料は、テーパ部の外壁に沿って燃料の流れる方向が変わるので、ガイド部材に直接当たることが抑制される。このため、内流路内で燃料の剥離及び乱流が抑制され、供給通路を流れる燃料の圧力損失が低減される。したがって、プランジャの駆動力を低減することができる。

請求項２に係る発明によると、高圧ポンプは、供給通路に設けられる筒状の弁ボディを備える。弁ボディは、径内側に形成される内流路と弁ボディの外側の供給通路とを通じる流通口を有する。テーパ部は、弁ボディの流通口の径内方向に位置する。
これにより、高圧ポンプの調量行程において、加圧室から弁ボディの内流路に排出された燃料は、テーパ部により燃料の流れる方向が変えられ、流通口から弁ボディの外側の供給通路に流出する。このため、弁ボディの内流路から弁ボディの供給外側の通路へ流れる燃料の圧力損失が低減される。したがって、プランジャの駆動力を低減することができる。
また、高圧ポンプの吸入行程において、弁ボディの外側の供給通路から内流路を通り、加圧室へ流れる燃料の圧力損失が低減される。したがって、プランジャの駆動力を低減すると共に、供給通路から加圧室への燃料の吸入効率を高めることができる。

請求項３に係る発明によると、ストッパは、ストッパの径外方向の外壁と供給通路の内壁との間に形成される外流路と収容室とを連通する連通路を有する。
高圧ポンプの調量工程において、弁ボディの内流路から弁ボディの外側の通路へ流れる燃料の流体抵抗が低減され、圧力損失が低減される。これにより、供給通路を燃料が流れ易くなり、外流路の燃料圧力が低下し、それに伴って、連通路を通じて外流路と連通する収容室の燃料圧力が低下する。したがって、吸入弁の自閉弁力が低減され、吸入弁の自閉限界を高めることができる。
また、高圧ポンプの調量行程において、外流路を流れる燃料の流速を速くすると、その燃料圧力が低くなり、収容室の燃料が連通路から外流路に吸い上げられる。これにより、収容室の燃料圧力が低下し、吸入弁の自閉限界を高めることができる。

請求項４に係る発明によると、テーパ部は、母線とニードルの軸線とのテーパ角度が１５°以上、３０°以下である。
これにより、弁ボディの内流路の流体抵抗が低減され、燃料の圧力損失が確実に低減される。したがって、プランジャの駆動力を低減すると共に、供給通路から加圧室への燃料の吸入効率を高めることができる。
また、収容室の燃料圧力が低下するので、吸入弁の自閉限界を高めることができる。

請求項５に係る発明によると、テーパ部とニードルとは、別部材から構成される。
これにより、単一の材料からテーパ部とニードルを一体で形成することに比べ、テーパ部とニードルを容易に形成することができる。

請求項６に係る発明によると、テーパ部の比重は、ニードルの比重以下である。
これにより、テーパ部とニードルとの総重量を軽量化することが可能になる。したがって、電磁駆動部の動作に対し、ニードルの応答性を高めることができる。

本発明の第１実施形態による高圧ポンプの断面図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの電磁駆動部と吸入弁部の断面図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの吸入弁部の要部断面図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの特性図である。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプの電磁駆動部と吸入弁部の断面図である。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプの吸入弁部の要部断面図である。 本発明の第３実施形態による高圧ポンプの吸入弁部の要部断面図である。 本発明の第４実施形態による高圧ポンプの吸入弁部の要部断面図である。 本発明の第５実施形態による高圧ポンプの吸入弁部の要部断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面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ポンプを図１〜図４に示す。本実施形態の高圧ポンプ１０は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられる。燃料タンクから汲み上げられた燃料は、高圧ポンプ１０により加圧され、デリバリパイプに蓄圧される。そしてデリバリパイプに接続するインジェクタから内燃機関の各気筒に噴射供給される。

高圧ポンプ１０は、ポンプボディ１１、プランジャ１３、ダンパ室２０１、吸入弁部３０、電磁駆動部７０及び吐出弁部９０などを備えている。
ポンプボディ１１とプランジャ１３について説明する。
ポンプボディ１１には、円筒状のシリンダ１４が設けられている。シリンダ１４には、プランジャ１３が軸方向に往復移動可能に収容されている。プランジャ１３は、シリンダ１４の深部に形成された加圧室１２１に臨むように設けられている。プランジャ１３の加圧室１２１と反対側の端部１７は、スプリング座１８と結合している。スプリング座１８とオイルシールホルダ２５との間には、スプリング１９が設けられている。このスプリング１９の弾性力により、スプリング座１８は図示しないエンジンのカムシャフトの方向へ付勢される。これにより、プランジャ１３は、図示しないタペットを介してカムシャフトのカムと接することで軸方向に往復移動する。プランジャ１３の往復移動により、加圧室１２１の容積が変化することで燃料が吸入、加圧される。

次に、ダンパ室２０１について説明する。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の反対側に突出する筒状の筒部２０５が設けられている。筒部２０５に有底筒状のカバー２００が被さることで、ダンパ室２０１が形成される。
ダンパ室２０１には、パルセーションダンパ２１０、第１支持部材２１１、第２支持部材２１２及び波ばね２１３が収容されている。
パルセーションダンパ２１０は、２枚の金属ダイアフラムから構成され、内部に所定圧の気体が密封されている。パルセーションダンパ２１０は、２枚の金属ダイアフラムがダンパ室２０１の圧力変化に応じて弾性変形することで、ダンパ室２０１の燃圧脈動を低減する。

第１支持部材２１１と第２支持部材２１２は、筒状に形成され、パルセーションダンパ２１０を上下から挟持している。第１支持部材２１１は、ダンパ室２０１の底に設けられた溝部１１０に嵌入している。これにより、第１支持部材２１１は、径方向の移動が制限される。
波ばね２１３は、第２支持部材２１２とカバー２００との間に設けられている。波ばね２１３は、第２支持部材２１２を溝部１１０側に押圧している。これにより、第２支持部材２１２、パルセーションダンパ２１０及び第１支持部材２１１がダンパ室２０１内に固定される。
第１支持部材２１１は、径方向に燃料を通す孔を有している。これにより、第１支持部材２１１の内側と外側とを燃料が流れる。

ダンパ室２０１は、図示しない燃料通路を通じて図示しない燃料入口と連通している。この燃料入口には図示しない燃料タンクから燃料が供給される。したがって、ダンパ室２０１は、燃料入口から燃料通路を通じて燃料タンクの燃料が供給される。

続いて、吸入弁部３０について図２及び図３を参照して説明する。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直に凹部１５が設けられている。凹部１５の開口をガイド部材７５と接続部材７６とが覆うことで、ダンパ室２０１から加圧室１２１までの供給通路１００が区画される。その区画された供給通路１００に、吸入弁部３０を構成する弁ボディ３１、吸入弁４０、ストッパ５０、ニードル６０および付勢手段としての第１スプリング２１などが設けられている。

弁ボディ３１は、筒状に形成され、供給通路１００の内壁に固定されている。弁ボディ３１の軸方向加圧室１２１と反対側はガイド部材７５によって塞がれている。弁ボディ３１は、径方向ダンパ室２０１側に通じる流通口３２を有している。その流通口３２を通じて、ダンパ室２０１に通じる通路と弁ボディ３１の内側の内流路３３とが連通している。弁ボディ３１は、軸方向の加圧室１２１側に弁座３４を有している。弁座３４は、軸方向吸入弁４０側に環状に突出している。また、弁ボディ３１は、弁座３４の径方向外側で軸方向加圧室１２１側に延びる筒状の薄肉部３５を有している。薄肉部３５の軸方向加圧室１２１側の端面はストッパ５０に当接している。

ストッパ５０は、弁ボディ３１の加圧室１２１側で、ポンプボディ１１の段差１２に固定されている。ストッパ５０は、吸入弁４０の加圧室１２１側（開弁方向）の移動を規制する。ストッパ５０の径外方向の外壁には、切欠部５１が周方向に複数個所設けられている。切欠部５１と供給通路１００の内壁との間に形成された外流路１０５を燃料が流通可能である。
ストッパ５０は、切欠部５１の加圧室１２１側に背面テーパ部５５を有する。背面テーパ部５５は、吸入弁４０側の外径よりも加圧室１２１側の外径が小さい。また、ストッパ５０は、背面テーパ部５５の加圧室１２１側に、円筒状の円筒部５６を有する。
ここで、ストッパ５０が収容される供給通路１００は、加圧室１２１側から内流路３３までの間に、第１筒流路１０１、第２筒流路１０２、テーパ流路１０３、絞り流路１０４、外流路１０５を含んでいる。第１筒流路１０１は加圧室１２１に開口している。第２筒流路１０２の内径は第１筒流路１０１の内径より大きい。テーパ流路１０３は、第２筒流路１０２側の内径より絞り流路１０４側の内径が大きい。絞り流路１０４にストッパ５０の背面テーパ部５５が位置する。このため、絞り流路１０４は、加圧室１２１側の流路断面積よりも吸入弁４０側の流路断面積が小さい。

ストッパ５０は、吸入弁４０側に開口する収容室５２を有している。また、ストッパ５０は、収容室５２から径方向に延び、収容室５２と外流路１０５とを連通する連通路５３を有している。
収容室５２には、第１スプリング２１が収容されている。第１スプリング２１は、吸入弁４０を弁座３４側（閉弁方向）へ付勢している。

吸入弁４０は、略円盤状に形成され、弁ボディ３１の薄肉部３５の径方向内側で、弁座３４の加圧室１２１側に設けられる。吸入弁４０は、弁座３４に着座することで供給通路１００を閉塞し、弁座３４から離座することで供給通路１００を開放する。吸入弁４０は、その外径がストッパ５０の切欠部５１の外径よりも小さく形成されている。
吸入弁４０は、ストッパ５０側の端面から収容室５２側に延びる円柱状のガイド部４１を有している。ガイド部４１は、その外径が第１スプリング２１の内径より僅かに小さく形成されている。第１スプリング２１は、ガイド部４１に係止されている。
ガイド部４１は、その軸方向の長さが、吸入弁４０の全閉時と全開時との移動距離より長い。これにより、ガイド部４１は、吸入弁４０の開弁状態及び閉弁状態において、収容室５２の径方向内側に位置する。このため、ガイド部４１は、吸入弁４０の径方向の移動を制限するとともに、吸入弁４０が弁座３４から脱落することを防ぐ。

吸入弁４０は、ストッパ５０側の端面の外周側に外側ガイド部４２を有している。外側ガイド部４２は、軸方向ストッパ５０側に環状に突出している。外側ガイド部４２は、縦断面視において、ストッパ５０側が細いテーパ状に形成されている。
ストッパ５０は、吸入弁４０側の端面に、外側ガイド部４２に摺接可能な摺接部５４を有している。摺接部５４は、外側ガイド部４２の径方向外側に設けられている。吸入弁４０が開弁方向へ移動するとき、吸入弁４０の外側ガイド部４２とストッパ５０の摺接部５４とが摺接することで、吸入弁４０の径方向の移動が制限されると共に、吸入弁４０が弁座３４の中心に位置決めされる。

ニードル６０は、吸入弁４０と別体で略円柱状に構成されている。ニードル６０は、ガイド部材７５の軸方向に設けられたガイド孔７９に挿通され、軸方向に往復移動可能に設けられている。ニードル６０は、一端が吸入弁４０の弁座３４側の端面に当接可能であり、他端が可動コア８１に固定されている。
ニードル６０は、径外方向の外壁に切り欠き６２を有している。この切り欠き６２を経由し、供給通路１００から可動コア室７４に燃料が流入する。
ニードル６０は、ガイド部材７５の弁座３４側で径外方向に延びるフランジ部６１を有している。

ニードル６０は、フランジ部６１の吸入弁４０側に略円錐状のテーパ部６３を備えている。テーパ部６３は、弁ボディ３１の内流路３３内で、流通口３２の径内方向に位置している。本実施形態において、ニードル６０とフランジ部６１とテーパ部６３とは、一体で形成されている。
テーパ部６３は、ガイド部材７５側の外径がフランジ部６１の外径と略同じであり、吸入弁４０側の外径がニードル６０の外径とほぼ同じである。テーパ部６３は、ニードル６０の吸入弁４０側の端部とフランジ部６１との間に設けられる。図３では、テーパ部６３の母線とニードル６０の軸線とのなすテーパ角度θが約３０°で形成されている。

次に電磁駆動部７０について説明する。
電磁駆動部７０は、第１ヨーク７１、第２ヨーク７２、接続部材７６、コイル７３、固定コア８０、可動コア８１および第２スプリング２２などを有している。
接続部材７６は、ガイド部材７５を挟んでポンプボディ１１の凹部１５に取り付けられている。接続部材７６の径方向内側に筒状の可動コア室７４が設けられている。
この可動コア室７４に可動コア８１は軸方向に往復移動可能に収容されている。可動コア８１は、軸方向に通じる複数の呼吸孔８２を有している。呼吸孔８２を通じ、可動コア８１の軸方向の一方と他方を燃料が流通する。

接続部材７６の凹部と反対側に円盤状の第１ヨーク７１が設けられている。第１ヨーク７１と第２ヨーク７２によりコネクタ７７が保持されている。コネクタ７７の内側に設けられたボビン７８にコイル７３が巻回されている。コネクタ７７の端子７７１を通じてコイル７３に通電されると、コイル７３は磁界を発生する。
ボビン７８の径内側に可動コア８１と向き合って固定コア８０が設けられている。固定コア８０は、軸方向の一端が非磁性材料から形成された筒部材８５によって、接続部材７６に取り付けられている。また、固定コア８０は、軸方向の他端が第２ヨーク７２に固定されている。固定コア８０と可動コア８１との磁気ギャップが筒部材８５の径方向内側に形成される。

固定コア８０は、可動コア８１側の端部に開口する第１収容室８３を有する。また、可動コア８１は、固定コア８０側の端部に開口する第２収容室８４を有する。固定コア８０の第１収容室８３と可動コア８１の第２収容室８４とに第２スプリング２２が収容されている。第２スプリング２２は、第１スプリング２１が吸入弁４０を閉弁方向に付勢する力よりも強い力で、可動コア８１を開弁方向へ付勢している。

コイル７３に通電していないとき、可動コア８１と固定コア８０とは、第２スプリング２２の弾性力により互いに離れている。これにより、可動コア８１と一体のニードル６０が加圧室１２１側へ移動し、ニードル６０の端面が吸入弁４０を押圧することで吸入弁４０が開弁する。
コイル７３に通電されると、固定コア８０、可動コア８１、第１ヨーク７１、第２ヨーク７２及び接続部材７６によって形成される磁気回路に磁束が流れ、可動コア８１が第２スプリング２２の弾性力に抗し、固定コア８０側に磁気吸引される。これにより、ニードル６０は、吸入弁４０に対する押圧力を解除する。

次に可変容積室１２２について図１を参照して説明する。
プランジャ１３は、小径部１３１及び大径部１３３を有している。小径部１３１と大径部１３３との接続部分に段差面１３２が形成される。段差面１３２に向き合うように、略円環状のプランジャストッパ２３が設けられている。
プランジャストッパ２３は、加圧室１２１側の端面がポンプボディ１１に当接している。プランジャ１３は、プランジャストッパ２３の中央部に設けられた孔２３３に挿通している。プランジャストッパ２３は、径方向に放射状に延びる複数の溝路２３２を有している。
プランジャ１３の段差面１３２、小径部１３１の外壁、シリンダ１４の内壁、プランジャストッパ２３およびシール部材２４に囲まれる略円環状の空間により可変容積室１２２が形成される。

ポンプボディ１１には、シリンダ１４が開口する側の外壁に、加圧室１２１側へ略円環状に凹む凹部１６が設けられている。凹部１６には、オイルシールホルダ２５が嵌め込まれている。オイルシールホルダ２５は、プランジャストッパ２３との間にシール部材２４を挟んで、ポンプボディ１１に固定されている。シール部材２４は、小径部１３１周囲の燃料油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるエンジンへの燃料のリークを抑制する。オイルシールホルダ２５の加圧室１２１と反対側の端部には、オイルシール２６が装着されている。オイルシール２６は、小径部１３１周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるオイルのリークを抑制する。

オイルシールホルダ２５とポンプボディ１１との間には、筒状通路１０６とこの筒状通路１０６に連通する環状通路１０７が形成されている。筒状通路１０６はプランジャストッパ２３の溝路２３２に連通している。環状通路１０７はポンプボディ１１に形成された戻し通路１０８を経由してダンパ室２０１に連通している。このように、溝路２３２、筒状通路１０６、環状通路１０７及び戻し通路１０８が順に連通することで、可変容積室１２２とダンパ室２０１とが連通する。

次に吐出弁部９０について説明する。
吐出弁部９０は、吐出弁９２、規制部材９３、スプリング９４などから構成されている。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直に吐出通路１１４が形成されている。吐出通路１１４は加圧室１２１と燃料出口９１とを連通している。
吐出弁９２は、有底筒状に形成され、吐出通路１１４に往復移動可能に収容されている。吐出弁９２は、弁座９５に着座することで吐出通路１１４を閉塞し、弁座９５から離座することで吐出通路１１４を開放する。
吐出弁９２の燃料出口９１側に設けられた筒状の規制部材９３は、吐出通路１１４の内壁に固定されている。規制部材９３は、吐出弁９２の燃料出口９１側への移動を規制する。
スプリング９４は、一端が規制部材９３に当接し、他端が吐出弁９２に当接している。スプリング９４は、吐出通路１１４の内壁に形成される弁座９５側へ吐出弁９２を付勢している。規制部材９３の設置位置によって、スプリング９４のばね荷重を変化させることで吐出弁９２の開弁圧を調整することができる。

加圧室１２１の燃料の圧力が上昇し、加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力がスプリング９４のばね力と弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、吐出弁９２は弁座９５から離座する。これにより、加圧室１２１から吐出通路１１４を通り、燃料出口９１から燃料が吐出される。
一方、加圧室１２１の燃料の圧力が低下し、加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力がスプリング９４のばね力と弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも小さくなると、吐出弁９２は弁座９５に着座する。これにより、弁座９５の下流側の燃料が加圧室１２１へ逆流することが防止される。

次に高圧ポンプ１０の作動について説明する。
（１）吸入行程
カムシャフトの回転により、プランジャ１３が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室１２１の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁９２は弁座９５に着座し、吐出通路１１４を閉塞する。
一方、吸入弁４０は、加圧室１２１と供給通路１００との差圧により、第１スプリング２１の付勢力に抗して加圧室１２１側へ移動し、開弁状態となる。このとき、コイル７３への通電は停止されているので、可動コア８１と一体のニードル６０は第２スプリング２２の付勢力により加圧室１２１側へ移動する。したがって、ニードル６０と吸入弁４０とが当接し、吸入弁４０は開弁状態を維持する。これにより、ダンパ室２０１から供給通路１００を経由し、加圧室１２１に燃料が吸入される。
吸入弁４０が開弁状態となるとき、吸入弁４０の外側ガイド部４２とストッパ５０の摺接部５４とが摺接することで、吸入弁４０は弁座３４の中心に位置決めされる。

このとき、供給通路１００から加圧室１２１に吸入される燃料は、図３の矢印Ｂ，Ａに示すように流れる。矢印Ｂの流れは、ダンパ室２０１側から弁ボディ３１の流通口３２を通り、内流路３３内でテーパ部６３の外壁に沿って燃料の流れる方向を速やかに変え、吸入弁４０と弁座３４との隙間から加圧室１２１側へ流れる。これにより、内流路３３内で乱流、剥離を生じることが抑制され、燃料の圧力損失が低減されるので、燃料の吸入効率が向上する。

吸入行程では、プランジャ１３の下降により、可変容積室１２２の容積が減少する。したがって、可変容積室１２２の燃料は、筒状通路１０６、環状通路１０７及び戻し通路１０８を経由し、ダンパ室２０１へ送り出される。
ここで、大径部１３３と可変容積室１２２の断面積比は概ね１：０．６である。したがって、加圧室１２１の容積の増加分と可変容積室１２２の容積の減少分の比も１：０．６となる。よって、加圧室１２１が吸入する燃料の約６０％が可変容積室１２２から供給され、残りの約４０％が燃料入口から吸入される。これにより、加圧室１２１への燃料の吸入効率が向上する。

（２）調量行程
カムシャフトの回転により、プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室１２１の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル７３への通電が停止されているので、第２スプリング２２の付勢力によりニードル６０と吸入弁４０は開弁位置にある。これにより、供給通路１００は開放された状態が維持される。このため、一度加圧室１２１に吸入された低圧燃料が、供給通路１００を経由し、ダンパ室２０１へ戻される。したがって、加圧室１２１の圧力は上昇しない。

このとき、加圧室１２１から供給通路１００へ排出される燃料は、図３の矢印Ａ，Ｂに示すように流れる。矢印Ａの流れは、絞り流路１０４を流れるとき、ストッパ５０の背面テーパ部５５に沿って流れるので、圧力損失が低減され、そして絞り流路１０４の流路断面積が小さくなることで流速が速くなる。これにより、絞り流路１０４から外流路１０５を流れる燃料の流速が速くなり、燃料圧力が低下する。このため、収容室５２の燃料が連通路５３から吸い上げられ、収容室５２の燃料圧力が低下する。また、吸入弁４０は、弁座３４の中心に位置決めされ、ストッパ５０の切欠部５１よりも径方向内側に位置しているので、燃料の動圧を受けることが低減される。したがって、吸入弁４０の自閉が抑制される。
矢印Ｂの流れは、弁ボディ３１の内流路３３内で、テーパ部６３の外壁に沿って燃料の流れる方向を速やかに変え、流通口３２からダンパ室２０１側へ流れる。これにより、内流路３３内で乱流、剥離を生じることが抑制され、燃料の圧力損失が低減される。このため、矢印Ａの流れの燃料圧力がさらに低下し、これに伴って収容室５２の燃料圧力が低下する。したがって、吸入弁４０の自閉が抑制される。

調量行程では、プランジャ１３の上昇により、可変容積室１２２の容積が増大する。したがって、ダンパ室２０１の燃料は、戻し通路１０８、環状通路１０７及び筒状通路１０６を経由し、可変容積室１２２へ流入する。
このとき、加圧室１２１がダンパ室２０１側へ排出する低圧燃料の容積の約６０％が、ダンパ室２０１から可変容積室１２２に吸入される。これにより、燃圧脈動の約６０％が低減される。

（３）加圧行程
プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇する途中の所定の時刻に、コイル７３へ通電される。するとコイル７３に発生する磁界により、固定コア８０と可動コア８１との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が第２スプリング２２の弾性力と第１スプリング２１の弾性力との差よりも大きくなると、可動コア８１とニードル６０は固定コア８０側（図１の左方向）へ移動する。これにより、吸入弁４０に対するニードル６０の押圧力が解除される。吸入弁４０は、第１スプリング２１の弾性力、及び加圧室１２１からダンパ室２０１側へ排出される低圧燃料の流れによって生ずる力により、弁座３４側へ移動する。したがって、吸入弁４０は弁座３４に着座し、供給通路１００が閉塞される。
このとき、吸入弁４０の開弁状態において、ガイド部４１は、収容室５２の径方向内側に位置している。このため、吸入弁４０の径方向の移動が制限され、吸入弁４０が弁座３４から脱落することが防がれる。

吸入弁４０が弁座３４に着座した時から、加圧室１２１の燃料圧力は、プランジャ１３の上死点に向かう上昇と共に高くなる。加圧室１２１の燃料圧力が吐出弁９２に作用する力が、吐出通路１１４の燃料圧力が吐出弁９２に作用する力およびスプリング９４の付勢力よりも大きくなると、吐出弁９２が開弁する。これにより、加圧室１２１で加圧された高圧燃料は吐出通路１１４を経由して燃料出口９１から吐出する。
なお、加圧行程の途中でコイル７３への通電が停止される。加圧室１２１の燃料圧力が吸入弁４０に作用する力は、第２スプリング２２の付勢力より大きいので、吸入弁４０は閉弁状態を維持する。

高圧ポンプ１０は、（１）から（３）の行程を繰り返し、内燃機関に必要な量の燃料を加圧して吐出する。
コイル７３へ通電するタイミングを早くすれば、調量行程の時間が短くなると共に、加圧行程の時間が長くなる。これにより、加圧室１２１から供給通路１００へ戻される燃料が少なくなり、吐出通路１１４から吐出される燃料が多くなる。
一方、コイル７３へ通電するタイミングを遅くすれば、調量行程の時間が長くなると共に、吐出行程の時間が短くなる。これにより、加圧室１２１から供給通路１００へ戻される燃料が多くなり、吐出通路１１４から吐出される燃料が少なくなる。
このように、コイル７３へ通電するタイミングを制御することで、高圧ポンプ１０から吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することができる。

本実施形態のテーパ部６３のテーパ角度θと吸入弁４０の自閉弁力との関係を図４に示す。
図４では、テーパ部６３の吸入弁４０側の位置をニードル６０の吸入弁４０側の端部とフランジ部６１との間で変えた場合、高圧ポンプ１０の調量行程における吸入弁４０の自閉弁力の大きさを示している。
テーパ部６３の吸入弁４０側がニードル６０の吸入弁４０側の端部に位置するとき、テーパ部６３のテーパ角度θは１５°である。一方、テーパ部６３の吸入弁４０側がフランジ部６１近傍に位置するとき、テーパ部６３のテーパ角度θは９０°になる。
解析の結果、テーパ角度θが９０°の場合、ストッパ５０の収容室５２の流体圧力は８７７ｋＰａとなり、この収容室５２の流体圧力による吸入弁４０の自閉弁力は２２．１Ｎとなった。
また、テーパ部６３のテーパ角度θが３０°の場合、ストッパ５０の収容室５２の流体圧力は７４６ｋＰａとなり、この収容室５２の流体圧力による吸入弁４０の自閉弁力は２０．２Ｎとなった。
この結果、テーパ部６３のテーパ角度θが好ましくは、３０°以下、１５°以上の場合、弁ボディ３１の内流路３３を流れる燃料の圧力損失が確実に低減されることで、供給通路１００を燃料が流れ易くなる。これにより、収容室５２の燃料圧力が低下し、吸入弁４０の自閉弁力が低下することが明らかとなった。

本実施形態は、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、高圧ポンプ１０の調量行程において、加圧室１２１から供給通路１００に排出された燃料は、弁ボディ３１の内流路３３でテーパ部６３の外壁に沿って流れることで、燃料の流れる方向が速やかに変わり、流通口３２からダンパ室２０１側へ流れる。このため、内流路３３内で燃料流れの乱流、剥離などが生じることが抑制され、供給通路１００を流れる燃料の圧力損失が低減される。したがって、プランジャ１３の駆動力を低減することができる。

また、供給通路１００を流れる燃料の圧力損失が低減されると、外流路１０５の燃料圧力の低下に伴って、収容室５２の燃料圧力が低下する。これにより、吸入弁４０の自閉弁力が低下するので、吸入弁４０の自閉限界を高めることができる。したがって、電磁駆動部７０の第２スプリング２２の付勢力を低減すると共に、固定コア８０と可動コア８１との磁気吸引力を低減することが可能になる。この結果、電磁駆動部７０の体格を小型化すると共に、作動音を低減することができる。

さらに本実施形態では、高圧ポンプ１０の吸入行程において、弁ボディ３１の外側の通路から内流路３３へ流れる燃料の圧力損失が低減される。したがって、プランジャ１３の駆動力を低減すると共に、供給通路１００から加圧室１２１への燃料の吸入効率を高めることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による高圧ポンプを図５及び図６に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、ニードル６０とテーパ部６４とが別体で構成されている。テーパ部６４は、例えば樹脂など、ニードル６０の比重以下の材料から形成される。テーパ部６４は、ニードル６０の吸入弁４０側の端部から挿入され、ニードル６０に例えば圧入または溶接などにより固定されている。
本実施形態では、単一の材料からテーパ部６４とニードル６０を一体で形成することに比べ、テーパ部６４とニードル６０を容易に形成することができる。
また、本実施形態では、テーパ部６４とニードル６０との総重量を軽量化することが可能になる。したがって、電磁駆動部のコイル７３への通電に対するニードル６０の応答性を高めることができる。

（第３、第４実施形態）
本発明の第３実施形態による高圧ポンプを図７に示す。第３実施形態では、テーパ部６５の径方向の外壁が、径外方向に凸状の曲面に形成されている。
本発明の第４実施形態による高圧ポンプを図８に示す。第４本実施形態では、テーパ部６６の径方向の外壁が、径内方向に凹状の曲面に形成されている。
第３、第４実施形態において、内流路３３内の燃料の圧力損失を低減することが可能であるので、上述した第１、第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による高圧ポンプを図９に示す。第５実施形態では、弁ボディ３１の弁座３４と反対側の端面３６とガイド部材７５の弁ボディ３１側の端面７５１とが当接していない。弁ボディ３１とガイド部材７５との間に供給通路１００が形成されている。供給通路１００は、弁ボディ３１とガイド部材７５との間で、流路の方向を略垂直に変える。
また、ニードル６０のフランジ部６１の外径は、テーパ部６３のフランジ部６１側の外径より大きく形成されている。フランジ部６１は、ガイド部材７５に形成された凹部７５２に収容されている。この凹部７５２の径内方向の内壁に第２ストッパ５９が設けられている。フランジ部６１と第２ストッパ５９とが当接することで、ニードル６０は開弁方向の移動を制限される。このため、吸入弁４０は、開弁時においてストッパ５０と必ずしも当接していない。ストッパ５０は、吸入弁４０の加圧室１２１側の流路を形成する手段として機能する。つまり、吸入弁４０とストッパ５０との間に隙間があっても吸入弁４０の自閉弁力を低減することは可能である。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、コイル７３に通電していないとき、可動コア８１が吸入弁４０を開弁するノーマリーオープン弁について説明した。これに対し、本発明は、コイルに通電していないとき、可動コアが吸入弁を閉弁するノーマリークローズ弁に適用してもよい。
上述した実施形態では、供給通路１００内に弁ボディ３１を設け、この弁ボディ３１に弁座３４を形成した。これに対し、本発明は、ポンプボディと弁ボディとを一体に構成してもよい。また、供給通路の内壁に弁座を直接形成してもよい。
上述した実施形態では、吸入弁４０とニードル６０とを別体で構成した。これに対し、本発明は、吸入弁とニードルとを一体で構成してもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０ ・・・高圧ポンプ
１１ ・・・ポンプボディ
１３ ・・・プランジャ
２２ ・・・第１スプリング（付勢手段）
３１ ・・・弁ボディ
３２ ・・・流通口
３３ ・・・内流路
３４ ・・・弁座
４０ ・・・吸入弁
５０ ・・・ストッパ
５３ ・・・連通路
６０ ・・・ニードル
６３、６４、６５、６６・・・テーパ部
７０ ・・・電磁駆動部
７５ ・・・ガイド部材
７９ ・・・ガイド孔
１００ ・・・供給通路
１０５ ・・・外流路
１２１ ・・・加圧室

Claims (6)

1. 往復移動可能なプランジャと、
   前記プランジャにより燃料が加圧される加圧室、およびこの加圧室に燃料を導く供給通路を有するポンプボディと、
   前記供給通路内に形成される弁座に着座することで前記供給通路を閉塞し、前記弁座から離座することで前記供給通路を開放する吸入弁と、
   前記吸入弁の前記加圧室側に設けられるストッパと、
   前記ストッパの前記吸入弁側に設けられた収容室に収容され、前記吸入弁を前記弁座側に付勢する付勢手段と、
   前記吸入弁を前記ストッパ側または前記弁座側に押圧し、または前記吸入弁に与える押圧力を制御可能な電磁駆動部と、
   前記電磁駆動部と前記吸入弁との間に設けられ、前記電磁駆動部の押圧力を前記吸入弁に伝達するニードルと、
   前記供給通路に形成された前記弁座の前記吸入弁と反対側に配置され、前記ニードルを挿通するガイド孔を有するガイド部材と、
   前記ガイド部材の前記加圧室側の前記供給通路内で、前記ニードルの径方向外側に設けられ、前記ガイド部材側の外径よりも前記吸入弁側の外径が小さいテーパ部と、を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
2. 前記供給通路に設けられる筒状の弁ボディを備え、
   前記弁ボディは、径内側に形成される内流路と弁ボディの外側の前記供給通路とを通じる流通口を有し、
   前記テーパ部は、前記弁ボディの前記流通口の径内方向に位置することを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記ストッパは、このストッパの径外方向の外壁と前記供給通路の内壁との間に形成される外流路と、前記収容室とを連通する連通路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記テーパ部は、母線と前記ニードルの軸線とのテーパ角度が１５°以上、３０°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
5. 前記テーパ部と前記ニードルとは、別部材から構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
6. 前記テーパ部の比重は、前記ニードルの比重以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。

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