JP2015172373A - 内燃機関用高圧燃料供給ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧燃料供給ポンプの吐出容量制御機構を改善する。【解決手段】シリンダと、このシリンダ内を往復してシリンダ内の容積を変化させるプランジャと、このシリンダ内と低圧燃料通路とを接続する通孔を開閉すべく、この通孔の下流側に設けられた弁体と、この弁体を閉弁方向に付勢する第１のばねと、前記低圧燃料通路側に設置され、前記弁体を前記第１のばねの力に抗して開放位置に操作する係合部材と、この係合部材に前記第１のばねの力に対抗する力を与える第２のばねと、前記第２のばねの力に抗して前記係合部材を前記弁体との係合状態から開放する電磁駆動装置とを有する。【選択図】 図１５

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプの制御装置に係り、特に、内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を圧送するに好適な高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置に関する。

殊に、吐出される燃料の量を調節する可変容量機構を備えた高圧燃料供給ポンプの制御装置に関する。

従来の装置は、例えば、特許番号２６９０７３４号に記載のように、吸入通路内に電磁弁を設けており、電磁弁の開閉動作によって吸入側への戻し量を制御することにより吐出量を調節する構成のものが知られている。

また、例えば、特開平１０−１５３１５７号では、吸入通路内に逆止弁を設け、かつ加圧室に連通する燃料スピル（溢流）通路にスピル（溢流）弁を設け、スピル弁の開閉動作によって燃料タンクへのスピル（溢流）量を制御することにより吐出量を調節する構成のものが知られている。

ポンプの回転はエンジンの回転数に対してポンプのカム山の倍数だけ増加するので、msec（ミリ秒）のオーダで吸入弁やスピル弁を開閉する必要があるが、このような高速開閉の状態では、電磁弁の弁の質量が、応答性に影響を与える。

特許第２６９０７３４号 特開平１０−１５３１５７号公報

本発明の第４の目的は、開閉応答性の良好な可変容量機構を有する高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

本発明の目的は、シリンダと低圧側通路との間に設けた燃料通孔を開閉する弁体と、この弁体を前記通孔に対して閉塞方向に付勢するばねと、前記弁体と接触または離間して前記弁体の開閉タイミングを調整する係合部材（プランジャーロッド）と、この係合部材（プランジャーロッド）を内燃機関の運転状態に関連して電磁的に駆動する電磁駆動機構によって可変容量機構を構成することによって達成される。

このように構成した本発明では電磁駆動機構に対して弁体の質量が負荷とならないので吐出容量制御機構の応答性が改善される。
好適にはこの電磁駆動機構は吸入弁機構と共用することができる。
好適にはこの電磁駆動機構はスピル（溢流）弁機構として構成することができる。
さらに、本発明の好ましい実施態様は次の通りである。

吸入通路に吸入弁を設け、この吸入弁には、加圧室に燃料が流入する際に自動的に開口する程度の閉じ方向のわずかな付勢力をかける。更に、この吸入弁に開口方向に保持する付勢力をもった係合部材を係合し、この係合部材をアクチュエータの動作タイミングにより、吸入弁を開閉制御する。

これにより、ポンプの吸入工程では、アクチュエータの動作に関係せずに、吸入弁は開口することができる。また、圧縮工程においても、アクチュエータを動作（ＯＮ）しなければ、吸入弁は開口状態を維持するため、圧縮により減少した加圧室の過剰燃料は吸入側にもどされる。従って、加圧室の圧力は上昇しないため、燃料は吐出通路には圧送されない。この状態で、アクチュエータを動作（ＯＮ）させると、吸入弁は自己閉弁力により閉弁し、加圧室の圧力が上昇し、吐出通路に圧送される。このように、アクチュエータの動作タイミングを制御することにより、吐出量を調節することができる。

また、最大吐出時では、アクチュエータのＯＮ状態を保持させることにより、吸入弁は加圧室の圧力に同期して自動的に開閉するため、アクチュエータの応答性に依存することなく最大吐出を行うことができる。

また、低吐出時では、アクチュエータは圧縮工程の後半からＯＮして吸入工程の終わりまでにＯＦＦすればよいため、高応答性は必要とされない。

更に、吐出時は、吸入弁のみが閉弁すればよいため、燃料のシート漏れを少なくおさえることができる。

また、好ましくは、アクチュエータを電磁式にすることにより、エンジンコントロールユニットで簡単に制御することができ、また、このアクチュエータに燃料噴射弁を流用することもできる。

また、好ましくは、吸入弁と係合部材の係合部を凹凸係合にすることにより、係合部のずれ・滑り落ち等を防止することができ、確実な動作を行うことができる。

本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプの水平断面図である。 本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプの垂直断面図である。 本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプを用いた燃料噴射システムのシステム構成図である。 本発明の第２の実施形態本実施形態による高圧燃料供給ポンプの垂直断面図である。 図４の部分拡大図である。 本発明の第３の実施形態本実施形態による高圧燃料供給ポンプの垂直断面を示す部分拡大図である。 本発明の第４の実施形態による高圧燃料供給ポンプを用いた燃料噴射システムの全体構成を示すシステム構成図である。 本発明の第４の実施形態による高圧燃料供給ポンプの構成を示す縦断面図である。 本発明の第４の実施形態による高圧燃料供給ポンプに用いる逆止弁の開弁時の断面図である。 本発明の第４の実施形態による高圧燃料供給ポンプに用いる逆止弁の閉弁時の断面図である。 本発明の可変容量機構の概念を説明するための図面であり、図２，図８を概念的に示した図面である。 スピル弁（溢流弁）もしくは吸入弁の他の実施例を示す図面である。 スピル弁（溢流弁）もしくは吸入弁の他の実施例を示す図面である。 スピル弁（溢流弁）もしくは吸入弁の他の実施例を示す図面である。 図２，図８の吸入弁及びソレノイド駆動部に対応する部分の具体的拡大断面図である。 図１５のＰ部分の拡大断面図である。 ホルダの側面図である。 ホルダの横断面図である。 （ａ）は吸入弁の断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

以下、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプの構成について説明する。

図１は、本実施形態による高圧燃料供給ポンプの水平断面図であり、図２は、本実施形態による高圧燃料供給ポンプの垂直断面図であり、図３は、本実施形態による高圧燃料供給ポンプを用いた燃料噴射システムのシステム構成図である。なお、図中同一符号は、同一部分を示している。

図１に示すように、ポンプ本体１は、燃料吸入通路１０と、吐出通路１１と、加圧室１２とを備えている。吸入通路１０には、吸入弁５が設けられており、ばね５ａにて一方向に保持され、燃料吸入通路１０から燃料吸入通路５ｂへの燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。吐出通路１１には、吐出弁６が設けられており、ばね６ａにて一方向に保持され、燃料吐出通路６ｂから燃料吐出通路１１への燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。

加圧室１２は、本実施形態においては、主加圧室１２ａと、その外周に位置する環状の副加圧室１２ｂに分割し、それぞれを連通穴１２ｃで連通された構成となっている。副加圧室１２ｂは、燃料吸入通路５ｂと燃料吐出通路６ｂを連通している。

ここで、図２に示すように、加圧室１２の主加圧室１２ａには、加圧部材であるプランジャ２が摺動可能に保持されている。プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジャ２は、エンジンカムシャフト等により回転されるカム１００により、往復運動して加圧室１２内の容積を変化させる。プランジャ２の圧縮工程中に吸入弁５が閉弁すると、加圧室１２内の圧力が上昇し、これにより吐出弁６が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド２００の動作により決定される。

また、ポンプ本体１には、ソレノイド２００が取り付けられている。ソレノイド２００には、係合部材２０１と、ばね２０２が設けられている。係合部材２０１は、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、ばね２０２によって、吸入弁５を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね２０２の付勢力は、吸入弁ばね５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド２００のＯＦＦ時は、図１及び図２に示すように、吸入弁５は開弁状態となっている。

ポンプ本体１から高圧燃料を供給する場合には、ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態となり、燃料供給を停止する場合には、ソレノイド２００がＯＦＦ（無通電）状態となるように、ソレノイド２００への通電が制御される。

ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね２０２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材２０１をソレノイド２０２側に引き寄せるため、係合部材２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。

一方、ソレノイド２００がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、ばね２０２の付勢力により、係合部材２０１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁６を開弁することができず、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料導入口側へ戻される。

また、圧縮工程の途中で、ソレノイド２００をＯＮ状態とすれば、このときから、コモンレール５３へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。

次に、図３を用いて、本実施形態による高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムのシステム構成について説明する。

タンク５０内の燃料は、低圧ポンプ５１によって、ポンプ本体１の燃料供給口１０に導かれる。ここで、燃料供給口１０に導かれる燃料の圧力は、プレッシャレギュレータ５２によって、一定の圧力となるように調圧されている。ポンプ本体１に供給された燃料は、ポンプ本体１によって加圧され、燃料吐出口１１からコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３には、インジェクタ５４と、リリーフ弁５５と、圧力センサ５６とが装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、エンジンコントロールユニットＥＣＵの燃料噴射制御信号に応じたタイミング及び噴射量にて噴射する。また、リリーフ弁５５は、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた際開弁し、配管系の破損を防止する。

エンジンを初めて始動する際や長時間停止した際には、燃料配管中（高圧ポンプ及びコモンレール内も含む）には、空気や燃料ベーパが存在するため、エンジンを始動する際に、コモンレール５３内を早急に燃料で満たす必要がある。

この点に関し、本実施形態においては、加圧室１２は、上述したように、プランジャ２の往復動によって燃料を加圧する主加圧室１２ａと、燃料吸入通路５ｂと燃料吐出通路６ｂとを連通する副加圧室１２ｂとから構成されている。

従って、プランジャ２が上死点にて停止時及び摺動していても、吸入通路５ｂと吐出通路６ｂの間に副加圧室１２ｂによって十分な通路を構成できるため、高圧ポンプが高圧圧送を開始する前から、低圧ポンプ５１にてコモンレール５３に燃料を低圧圧送することができ、コモンレール５３内も瞬時に燃料を満たすことができる。なお、上述のようなエンジンの始動時においては、コモンレール５３内の圧力は大気圧に近いため、燃料吐出口６ｂの燃料圧が低圧燃料ポンプ５１の吐出圧の状態でも、吐出弁６は開弁するため、燃料吐出口６ｂから燃料吐出口１１に燃料が流れ、コモンレール５３に燃料を供給することができる。

さらに、吐出容量の大きい低圧ポンプ５１にて、配管中の燃料をコモンレール５３に供給するとともに、そのとき、一緒に空気やベーパ等をコモンレール５３に圧送することができる。

また、本実施形態においては、図２に示すように、加圧室１２には、燃料吸入通路５ｂと燃料吐出通路６ｂを上端側壁部に連通させて、ベーパ溜り部をなくしている。このため、ベーパ等は、吐出通路６ｂからコモンレール５３側に圧送されて、加圧室１２内にとどまらないものとなる。従って、加圧室内は瞬時に燃料に満たされ、高圧圧送が可能となるので、加圧室内の空気や燃料ペーパーの排出を確実に行える。

また、プランジャ２が上死点に位置した際において、プランジャ２の上端と加圧室１２の上面に干渉防止のための適度なクリアランス（１〜２mm）をとるだけで、吸入通路５ｂ及び吐出通路６ｂを塞がないようにできるため、加圧室への燃料供給を妨げることなく、加圧室のデッドボリューム（上死点時の加圧室容積）を最小にすることができ、ポンプの小型化を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン始動時等に、高圧ポンプのピストン運動に阻害することなく、低圧燃料をコモンレールに供給できるため、エンジンの始動直後のコモンレールへの燃料供給性を向上することができる。

次に、図４及び図５を用いて、本発明の第２の実施形態による高圧燃料供給ポンプの構成について説明する。

図４は、本実施形態による高圧燃料供給ポンプの垂直断面図であり、図５は、図４の部分拡大図である。なお、図４及び図５において、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態においても、加圧室１２は、主加圧室１２ａと、副加圧室１２ｂとを備えている。さらに、本実施形態において特徴的なことは、加圧室１２の形成方法にある。

加圧室１２は、プランジャ２の摺動部を有するとともに加圧室形成部材でもあるシリンダ２０と、シリンダ２０を固定する固定部材３０とによって形成されている。シリンダ２０の上端部２０ａの内面はテーパ形状となっており、この部分を固定部材３０にて圧縮保持することにより、上端部２０ａは、図５に（変形前）の状態から（変更後）の状態として示すように、外側に変形し、ポンプ本体１に嵌合する。これにより、加圧室１２と吸入通路５ｂと吐出通路６ｂは、シリンダ上端部２０ａによってポンプ外部と隔離されるため、ゴム等の弾性部材を用いることなく、加圧室を形成できる。

従って、加圧室の圧力が変動しても、従来のような弾性部材は使用していないため、この弾性部材の動きによる加圧室の体積変化が起こらず、ポンプの昇圧特性の低下が発生しないようにすることができる。

また、シールのバックアップとして、Ｏリングを固定部材３０の外周に配してもシリンダ上端部２０ａの外周とポンプ本体１の隙間は非常に小さいため、加圧室の圧力変動は直接Ｏリングにかからないため、Ｏリングのこすれ摩耗・破断することはないものである。

さらに、本体１とシリンダ２０を線膨張係数の違う部材を用いたとしても、シリンダ上端部は固定部材３０にて保持されており、剛性が高いため、熱収縮によりシリンダ上端部が締め上げられても変形量は少なく、プランジャ２の摺動孔の変形によるかじり等の発生はないものである。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン始動時等に、高圧ポンプのピストン運動に阻害することなく、低圧燃料をコモンレールに供給できるため、エンジンの始動直後のコモンレールへの燃料供給性を向上することができるとともに、高圧燃料供給ポンプの昇圧特性向上をはかることができる。

次に、図６を用いて、本発明の第３の実施形態による高圧燃料供給ポンプの構成について説明する。

図６は、本実施形態による高圧燃料供給ポンプの垂直断面の部分拡大図である。なお、高圧燃料供給ポンプの全体構成は、図４に示したものと同様である。また、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態においても、加圧室１２は、主加圧室１２ａと、副加圧室１２ｂとを備えている。さらに、本実施形態において特徴的なことは、加圧室１２の形成方法にあり、図４及び図５に示す例の他の例である。

本実施形態においては、加圧室周辺をシリンダ２０とは別部材の加圧室形成部材２１としている。加圧室形成部材２１の上端部２１ａは、図５に示した例のシリンダ上端部２０ａと同様の働きをする。

本実施形態によれば、さらに、シリンダ２０のプランジャ摺動孔部変形を抑えることができる。

なお、図４〜図６に示す例において、固定部材３０の外周はねじとなっており、これを螺着することにより、シリンダ２０に圧縮力を作用するようにしてあるが、ねじに限定するものではない。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン始動時等に、高圧ポンプのピストン運動に阻害することなく、低圧燃料をコモンレールに供給できるため、エンジンの始動直後のコモンレールへの燃料供給性を向上することができるとともに、高圧燃料供給ポンプの昇圧特性向上をはかることができる。

本実施例によれば、高圧燃料供給ポンプにおけるエンジンの始動直後のコモンレールへの燃料供給性を向上できる。

また、高圧燃料供給ポンプにおけるエンジンの始動直後のコモンレールへの昇圧性を向上できる。

以下、図７〜図１０を用いて、本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプのシール機構の構成について説明する。

最初に、図７を用いて、本実施形態による高圧燃料供給ポンプを用いた燃料噴射システムの全体構成について説明する。

タンク５０内の燃料は、低圧ポンプ５１によって、ポンプ本体１００の燃料吸入通路１１０に導かれる。このとき、燃料吸入通路１１０に導かれる燃料は、プレッシャレギュレータ５２によって、一定の低圧力に調圧されている。このときの燃圧は、大気圧を基準とする相対圧で、例えば、０.３ＭＰａに調圧されている。ポンプ本体１００に導かれた燃
料は、ポンプ本体１００によって加圧され、燃料吐出通路１１１からコモンレール５３に圧送される。燃料吐出通路１１１から吐出される燃料の圧力は、大気圧を基準とする相対圧で、例えば、７〜１０ＭＰａに加圧されている。

コモンレール５３には、インジェクタ５４，リリーフ弁５５，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６０の信号によって所定のタイミングで所定量の燃料を噴射する。また、リリーフ弁５５は、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた際に開弁し、配管系の破損を防止する。

次に、ポンプ本体１００の概略構成について説明する。なお、ポンプ本体１００の詳細な構成については、図８を用いて後述する。

ポンプ本体１００は、燃料吸入通路１１０と、燃料吐出通路１１１と、加圧室１１２とを備えている。燃料吸入通路１１０及び燃料吐出通路１１１には、吸入弁１０５，吐出弁１０６が設けられており、それぞれ、ばね１０５ａ，１０６ａによって一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。

シリンダ１０８の内部には、プランジャ１０２が往復摺動可能に支持されている。加圧室１１２は、シリンダ１０８の内部の上部と、プランジャ１０２の端部の間に形成されている。

プランジャ１０２の外周部には、ポンプ内の燃料が外部に流出することを防止するため、弾性体で製作されたシール材１２０が設けられている。シール材１２０の外周部は、シリンダ１０８に固定されている。シール材１２０の内周部は、プランジャ１０２を摺動可能に保持している。

プランジャ１０２が往復運動することにより、加圧室１１２内の容積が変化する。プランジャ１０２の圧縮工程中に吸入弁１０５が閉弁すると、加圧室１１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁１０６が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。吸入弁１０５は、加圧室１１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ＥＣＵ６０によって制御されるソレノイド１３０の動作により決定される。

ソレノイド１３０は、ポンプ本体１００に取り付けられている。ソレノイド１３０は、係合部材１３１と、ばね１３２とを備えている。係合部材１３１は、ソレノイド１３０がＯＦＦ時は、ばね１３２によって、吸入弁１０５を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね１３２の付勢力は、吸入弁ばね１０５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド１３０がＯＦＦの時は、吸入弁１０５は開弁状態となっている。

ポンプ本体１００から高圧燃料を供給する場合には、ソレノイド１３０がＯＮ（通電）状態となり、燃料供給を停止する場合には、ソレノイド１３０がＯＦＦ（無通電）状態となるように、ソレノイド１３０への通電が制限される。ソレノイド１３０がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね１３２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材１３１をソレノイド１３２側に引き寄せるため、係合部材１３１と吸入弁１０５は分離される。この状態であれば、吸入弁１０５はプランジャ１０２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁１０５は閉塞し、加圧室１１２の容積減少分の燃料は、吐出弁１０６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。

一方、ソレノイド１３０がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、ばね１３２の付勢力により、係合部材１３１は吸入弁１０５に係合し、吸入弁１０５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁１０６を開弁することができず、加圧室１１２の容積減少分の燃料は、吸入弁１０５を通り燃料導入口側へ戻される。

また、圧縮工程の途中で、ソレノイド１３０をＯＮ状態とすれば、このときから、コモンレール５３へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室１１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド１３０をＯＦＦ状態にしても、吸入弁１０５は閉塞状態を維持し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。

さらに、本実施形態においては、シール材１２０の燃料室側空間１０７は、連結通路１０９及び逆止弁１１３を介して、燃料吸入通路１１０に連結されている。逆止弁３００は、燃料吸入通路１１０側から燃料室側空間１０７への流通方向を規制するように設けられている。逆止弁１１３が開いている状態では、シール材１２０の燃料室側空間１０７には、燃料吸入通路１１０に供給される低圧（例えば、大気圧よりも、０.３ＭＰａ高い圧力）が印加されている。

これにより、加圧工程時に加圧室１１２からシリンダ１０８とプランジャ１０２とのギャップを通ってくる燃料は、低圧部である燃料吸入通路１１０側に流れることができるため、シール材１２０の燃料室側の圧力は燃料吸入通路１１０と同等となり、シール材１２０の剛性を大幅に増加する必要なしに、燃料の外部漏れを抑えることができる。

一方、シール材１２０が破損・脱落して燃料が外部に漏れ始めた際には、燃料室側空間１０７の圧力は、燃料吸入通路１１０より低くなるため、逆止弁１１３は閉弁し、燃料吸入通路１１０側からの燃料の流入を阻止することができる。このため、シール材１２０部には、加圧室１１２からシリンダ１０８とプランジャ１０２とのギャップを通ってくる燃料のみ流入する。この流量は、シリンダ１０８とプランジャ１０２の摺動部の長さに反比例するもので、本実施形態のようにプランジャ１０２が適切に摺動できる距離を確保すれば、少量に抑えることができる。従って、シール材１２０の破損・脱落時においても、短期間に多量の燃料が外部に流出することを防止できる。

また、上述のように、プランジャ摺動部のギャップからの加圧室１１２の燃料の流出を最小限に抑えられるため、通常運転時においては、ポンプの吐出効率を向上することができる。

次に、図８を用いて、本実施形態による高圧燃料供給ポンプの構成について説明する。

図８は、本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプの構成を示す縦断面図である。なお、図７と同一符号は、同一部分を示している。

ポンプ本体１００は、燃料吸入通路１１０と、燃料吐出通路１１１と、加圧室１１２とを備えている。燃料吸入通路１１０及び燃料吐出通路１１１には、それぞれ、吸入弁１０５及び吐出弁１０６が設けられており、それぞれ、ばね１０５ａ，１０６ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。

シリンダ１０８の内部に形成される加圧室１１２には、加圧部材であるプランジャ１０２が摺動可能に保持されている。加圧室１１２は、プランジャ１０２を往復摺動可能に支持する摺動孔１０８ａを有するシリンダ１０８によって形成されている。シリンダ１０８の内径部は、プランジャ１０２との径ギャップを、加圧室からの燃料漏れを最低限とするため、１０μｍ以下としている摺動孔１０８ａと、加圧室を形成するために大径に形成された大径内壁１０８ｂからなっている。

また、シリンダ１０８は、大径内壁１０８ｂ部に対応する外壁１０８ｃの一部を本体１に圧入嵌合することにより保持されている。これにより、圧入嵌合によるシリンダ内径の寸法変形は大径内壁１０８ｂ部のみに発生し、摺動孔１０８ａは、あらかじめ加工した寸法状態を維持することができる。従って、圧入嵌合後の、摺動孔１０８ａの仕上げ加工が不要となるとともに、摺動部のみに耐摩耗性の良い材料を選択すればよいため、安価なものとすることができる。また、本体１とシリンダ１０８に線膨張係数の異なる材料を用いても、温度変化によるシリンダ内径変形は、大径内壁１０８ｂ部のみとなり、プランジャ２の摺動性に悪影響を与えることがない。

また、シリンダ１０８とポンプ本体１の間に円環状通路１０９を設け、この円環状通路１０９を摺動孔１０８ａに連通させるとともに、燃料導入口１１０ａに通じる吸入通路１１０と円環状通路１０９とを通路１０９ｂにて連通させている。これにより、円環状通路１０９内の圧力が、導入口１１０ａとほぼ同圧力状態（大気圧＋０.３ＭＰａ）となるため、加圧室１１２との圧力差が低減し、圧入部１０８ｃと摺動孔１０８ａからの燃料漏れを低減することができる。また、摺動部の発熱を燃料冷却することができ、摺動部の焼き付き等の防止をはかれる。

プランジャ１０２の外周部には、ポンプ内の燃料が外部に流出することを防止するとともに、カム１４０を潤滑するためのオイルがポンプ内に流入することを防止するために、弾性体で製作されたシール材１２０が設けられている。本実施形態では、シール材１２０は、金属管１２０ａと一体成形されており、ポンプ本体１００に圧入嵌合されているが、シール材１２０の固定方法はこの方法に限定されない。シール材１２０と一体成形された金属管１２０ａの端部は、ポンプ本体１００に嵌合されている。プランジャ１０２とシール材１２０との摺動部からの燃料漏れについては、シール材１２０の長さを長くすることにより低減することができる。このとき、シール材１２０の燃料室側の圧力は、低圧燃料の圧力（例えば、大気圧より０.３ＭＰａ高い）ものであり、シール材１２０の他方の側の圧力は大気圧であるため、シール材１２０の両端面の圧力差は、例えば、０.３ＭＰａと小さいため、シール材１２０の全長をそれほど長くしなくてもシール性を高くすることができる。

プランジャ１０２の下端に設けられたリフタ１０３は、ばね１０４によってカム１４０に圧接されている。プランジャ１０２は、エンジンカムシャフト等により回転されるカム１４０により、往復運動して加圧室１１２内の容積を変化させる。プランジャ１０２の圧縮工程中に吸入弁１０５が閉弁すると、加圧室１１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁１０６が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。吸入弁１０５は、加圧室１１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド１３０の動作により決定される。

ポンプ本体１００には、ソレノイド１３０が取り付けられている。ソレノイド１３０は、係合部材１３１とばね１３２を備えている。係合部材１３１は、ソレノイド１３０がＯＦＦ時は、ばね１３２によって、吸入弁１０５を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね１３２の付勢力は、吸入弁ばね１０５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド１３０がＯＦＦの時は、図示するように、吸入弁１０５は開弁状態となっている。

ポンプ本体１００から高圧燃料を供給する場合には、ソレノイド１３０がＯＮ（通電）状態となり、燃料供給を停止する場合には、ソレノイド１３０がＯＦＦ（無通電）状態となるように、ソレノイド１３０への通電が制限される。

ソレノイド１３０がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね１３２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材１３１をソレノイド１３２側に引き寄せるため、係合部材１３１と吸入弁１０５は分離される。この状態であれば、吸入弁１０５はプランジャ１０２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁１０５は閉塞し、加圧室１１２の容積減少分の燃料は、吐出弁１０６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。

一方、ソレノイド１３０がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、ばね１３２の付勢力により、係合部材１３１は吸入弁１０５に係合し、吸入弁１０５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁１０６を開弁することができず、加圧室１１２の容積減少分の燃料は、吸入弁１０５と通り燃料導入口側へ戻される。

また、圧縮工程の途中で、ソレノイド１３０をＯＮ状態とすれば、このときから、コモンレール５３へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室１１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド１３０をＯＦＦ状態にしても、吸入弁１０５は閉塞状態を維持し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。

さらに、ポンプ本体１００の内部には、シール材１２０の燃料室側空間１０７に接続した縦通路１０９ｂと、この縦通路１０９ｂに連結した横通路１０９ａが形成されており、図７に示した連結通路１０９を構成している。縦通路１０９ｂは、シリンダ１０８がポンプ本体１００に形成された穴に挿入固定されることにより、シリンダ１０８の外周部とポンプ本体１００に形成された穴との間に形成されるため、形成するのが容易である。横通路１０９ａの端部には、逆止弁１１３が設けられている。逆止弁１１３は、ボール状の弾性体を用いている。逆止弁１１３の材料としては、例えば、フッ素ゴムやニトリルゴム等の耐ガソリン性を有するものが用いられる。逆止弁１１３は、通常は開弁状態にあり、その詳細については、図９及び図１０を用いて後述する。

以上のようにして、シール材１２０の燃料室側空間１０７は、連結通路１０９及び逆止弁１１３を介して、燃料吸入通路１１０に連結されている。逆止弁１１３は、燃料吸入通路１１０側から燃料室側空間１０７への流通方向を規制するように設けられている。逆止弁１１３が開いている状態では、シール材１２０の燃料室側空間１０７には、燃料吸入通路１１０に供給される低圧（例えば、大気圧によりも、０.３ＭＰａ高い圧力）が印加されている。

これにより、加圧工程時に加圧室１１２からシリンダ１０８とプランジャ１０２とのギャップを通ってくる燃料は、低圧部である燃料吸入通路１１０側に流れることができるため、シール材１２０の燃料室側の圧力は燃料吸入通路１１０と同等となり、シール材１２０の剛性を大幅に増加する必要なしに、燃料の外部漏れを抑えることができる。

一方、シール材１２０が破損・脱落して燃料が外部に漏れ始めた際には、燃料室側空間１０７の圧力は、燃料吸入通路１１０より低くなるため、逆止弁３００は閉弁し、燃料吸入通路１１０側からの燃料の流入を阻止することができる。このため、シール材１２０部には、加圧室１１２からシリンダ１０８とプランジャ１０２とのギャップを通ってくる燃料のみ流入する。この流量は、シリンダ１０８とプランジャ１０２の摺動部の長さに反比例するもので、本実施形態のようにプランジャ１０２が適切に摺動できる距離を確保すれば、少量に抑えることができる。従って、シール材１２０の破損・脱落時においても、短期間に多量の燃料が外部に流出することを防止できる。

また、上述のように、プランジャ摺動部のギャップからの加圧室１１２の燃料の流出を最小限に抑えられるため、通常運転時においては、ポンプの吐出効率を向上することができる。

次に、図９及び図１０を用いて、本実施形態による高圧燃料供給ポンプに用いる逆止弁の構造について説明する。

図９は、本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプに用いる逆止弁の開弁時の断面図であり、図１０は、本発明の一実施形態による高圧燃料供給ポンプに用いる逆止弁の閉弁時の断面図である。

図９に示すように、ボール状の弾性体からなる逆止弁１１３は、横通路１０９ａから脱落しないように、ソレノイド１３０の先端部によって、図中右方向への移動を規制されている。また、逆止弁１１３が係合して弁を閉じるためのシート面１１３ａは、横通路１０９ａの図中の右側端部に形成されているが、水平方向に延在する横通路１０９ａに対して、直交するように形成されているため、略垂直面となっている。なお、ポンプ本体１００は、図示の上下方向が天地方向である。従って、ポンプ本体１００を天地方向に取り付けた状態では、ボール状の逆止弁１１３は、シート面１１３ａには接触していないため、逆止弁１１３の前後圧力が同等のときは、開弁状態とすることができる。

なお、逆止弁１１３の脱落防止手段としては、ソレノイド１３０の先端部を用いるものに限らず、例えば、別部材を用いて、逆止弁１１３の脱落を防止するようにしてもよいものである。また、横通路１０９ａをシート面１１３ａが下方向となるように傾斜させてもよい。さらに、シート面１１３ａについても、略垂直面とするだけでなく、傾斜させるようにしてもよい。また、逆止弁１１３は、横通路１０９ａの出口部でなく、通路内に設置してもよい。さらに、シート面１１３ａを水平面とするときは、逆止弁１１３の前後圧が等しいとき逆止弁１１３が閉じないようにするため、逆止弁１１３とシート面１１３ａとの間に、ばね等を介在させるようにしてもよい。

以上説明したように、ポンプ停止時においても、逆止弁１１３は開弁しているため、逆止弁１１３がシート面１１３ａに固着することを防止することができる。また、運転時においても、逆止弁１１３の開弁圧はゼロのため、シール材１２０の燃料室側の圧力を燃料吸入通路１１０部と同等とすることができる。

一方、図１０に示すように、シール材１２０の脱落等により、シール材１２０の燃料室側圧力が低下した際には、横通路１０９ａの圧力が、燃料吸入通路１１０の圧力よりも低下するため、逆止弁１１３はシート面１１３ａに押し付けられ、すみやかに逆止弁１１３が閉弁して、燃料吸入通路１１０側からの燃料流出を阻止することができる。

また、逆止弁１１３を弾性体で形成することにより、シート面１１３ａの硬度を増加させる必要がなく、安価に製作することができる。

以上説明したように、本実施形態においては、シール材１２０の燃料室側空間１０７は、燃料吸入通路１１０に連結されており、燃料吸入通路１１０に供給される低圧（例えば、大気圧よりも、０.３ＭＰａ高い圧力）が印加されている燃料溜り部となっている。即ち、従来のように、燃料溜り部が、プランジャの摺動部内には設けられていない構造としている。即ち、高圧である加圧室１１２は、シリンダ１０８の図中の上端部に形成されるのに対して、低圧である燃料室側空間１０７（燃料溜り部）は、シリンダ１０８の図中の下端部に形成されるので、加圧室１１２から燃料室側空間１０７（燃料溜り部）までの距離を長くとることができ、加圧室１１２の高圧燃料が、燃料室側空間１０７へ漏れることを容易に低減できる。従って、ポンプを小型化することができるとともに、加圧時の漏れを低減して、吐出効率を向上することができる。

また、本実施形態においては、従来例のような略大気圧となる通路はシール材の燃料室側には設けていないので、このような通路の加工が不要となるとともに、また、ポンプから燃料タンクに接続する配管も不要とすることができる。従って、安価に製造できる。

さらに、シール材１２０は一体成型された金属管１２０ａをポンプ本体１００に固定する構造であるため、シール材１２０の長さを長くして、プランジャ１０２との摺動距離を大きくしやすいため、シール性が向上できるとともに、シール材１２０の両端にかかる圧力は低圧であるので、シール性を向上することができる。

また、シール材１２０の破損時等においては、燃料吸入通路１１０と燃料室側空間１０７とを連通する連結通路１０９に設けられた逆止弁１１３を動作させることにより、燃料吸入通路１１０から大気側への燃料の漏れを速やかに防止することができる。

さらに、ポンプ運転時は、逆止弁１１３は、開弁状態としているので、逆止弁がシート面に固着することを容易に防止することができる。

本実施例によれば、摺動部のシール材が破損・脱落した際においても、燃料の外部漏れを少量に抑えるとともに、小型で安価にすることができる。

以上いくつかの実施例を説明したが以下にこれら実施例に共通する特徴的な構成について、図１１を参照して更に詳しく説明する。

ポンプ本体１には、燃料吸入通路１０，吐出通路１１，加圧室１２が形成されている。加圧室１２には、加圧部材であるプランジャ２が摺動可能に保持されている。吸入通路１０及び吐出通路１１には、加圧室１２の吸入孔５ｂ，吐出孔６ｂにつながるそれぞれ吸入室５Ａ，吐出室６Ａが形成されており、各室には吸入弁５，吐出弁６が設けられている。吸入弁５，吐出弁６は各々ばね５ａ，５ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。具体的には、吸入弁５は吸入室５Ａの入口孔５Ａａの内側からこの孔５Ａａを閉じる様にばね５ａで付勢されている。また、電磁駆動装置としてのソレノイド２００がポンプ本体１に一体に形成された筒状ケース部１Ａに圧入保持されており、ソレノイド２００には、プランジャロッドとして形成される係合部材２０１，ばね２０２が配されている。係合部材２０１は、ソレノイド２００がＯＦＦ時は、ばね２０２によって、突出位置に案内され、その結果吸入弁５に係合し、これを開弁する方向に付勢する。ばね２０２の付勢力は、吸入弁５を閉方向に付勢するばね５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド２００のＯＦＦ時は、図１のように、吸入弁５は係合部材２０１で押し開かれ、開弁状態となっている。燃料は、タンク５０から低圧ポンプ５１にてポンプ本体１の燃料導入口に導かれ、プレッシャレギュレータ５２にて一定の圧力に調圧されている。その後、ポンプ本体１にて加圧され、燃料吐出口１１から図７のコモンレール５３に圧送される。

以上のように構成された高圧ポンプの動作を以下説明する。

プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジャ２は、エンジンカムシャフト等により回転されるカム１００により、往復運動して加圧室１２内の容積を変化させる。

プランジャ２の圧縮工程中に吸入弁５が閉弁すると、加圧室１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁６が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。

吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド２００の係合部材２０１の動作により決定される。

ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね２０２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材２０１をソレノイド２０２側に引き寄せ引き戻し位置に至らしめるため、この時点で係合部材２０１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して当該吸入弁５の上下流側の圧力差によって開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開きコモンレール５３へ圧送される。よって、ソレノイド２００の応答性に関係せずに、ポンプの最大吐出を行うことができる。

これに対し、ソレノイド２００がＯＦＦ（無通電）状態の時には、ばね２０２の付勢力により、係合部材２０１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時に開放された通孔５Ａａを介してシリンダ内（加圧室内）の燃料が低圧側に戻され、加圧室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁６を開弁することができない。よって、ポンプ吐出量を０とすることができる。

また、圧縮工程の途中で、ソレノイド２００をＯＮ状態とすれば、係合部材２０１による開弁方向への付勢力を失った吸入弁５は、ばね５ａと加圧燃料の圧力とによって、瞬時に通孔５Ａａを閉弁する。したがってこのときから、吐出弁６が開き、吐出孔１１からコモンレール５３へ燃料が圧送される。また、一度圧送が始まれば、次の吸入工程までは加圧室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、次の吸入工程のはじまりまで吸入弁５は閉塞状態を維持する。吸入工程が始まると加圧室の圧力が低圧通路より低下するので吸入弁５は自動開弁する。よって、ソレノイド２００のＯＮタイミング（すなわち、係合部材の引き込みタイミング）により、吐出量を調節することができる。また、ソレノイド２００の係合部材は圧縮工程の始まる前までに、突出位置（すなわちソレノイドのＯＦＦ時の位置）まで戻れば良いため、係合部材２０１の高速応答が要求されることはない。これにより、ばね２０２の付勢力を小さくすることができ、結果的にソレノイド２００のＯＦＦ−ＯＮ応答性（すなわち係合部材の突出−引き込み応答性）をよくすることができる。

また重要なことは、従来の様な電磁駆動弁と違い、ソレノイドはプランジャロッドだけを引き寄せれば良いので可動部が軽くなりこの点でも応答性が良くなる。また小さなソレノイドで駆動できる。

更に電磁弁と違って電磁吸引力で弁体がシートに強く打ちつけられるようなこともないので損傷の虞れがない。

以上により、圧縮工程におけるソレノイド２００のＯＮ時間又はＯＮタイミングをコントロールすることにより、コモンレール５３への吐出量を可変制御することができる。また、圧力センサ５６の信号に基づき、ＥＣＵにて適切な吐出タイミングを演算しソレノイド２００をコントロールすることにより、コモンレール５３の圧力を略一定値に保つことができる。また、ソレノイド２００を大型化することなく、ＯＦＦ−ＯＮ応答性を向上することができる。

次に、図１２から図１４により、吸入弁５と係合部材２０１と弁体の変形例を説明する。これらの実施例は、吸入弁５と係合部材２０１のいずれか一方を凹形，他方を凸形として、凹凸係合させている。これにより、係合部のずれ・滑り落ちを防止でき、吸入弁５，係合部材２０１の確実な動作を行うことができる。本実施例では、吸入弁５の形状を、ボール弁，円筒弁としているが、円錐形状弁，リード弁等とすることも可能である。

また、図１２，図１３においては、吸入弁５の開弁時の位置は、係合部材２０１に設けられたストッパ２０１ａ部により決定されている。これにより、ばね２０２のセット荷重を一定に保つことができるため、係合部材２０１の吸引スピード（閉弁応答性）が安定させることができる。従って、閉弁タイミングの制御が容易となる。

また、図１４においては、吸入弁５の開弁時の位置は、吸入弁５に設けられたストッパ５ｂ部により決定される。これにより、吸入弁５とシート部の位置関係を一定にできるため、開弁時の通路抵抗を一定とすることができる。従って、吸入弁５の開弁ストロークを必要以上に大きくする必要がなく、小型化がはかれる。

これら、ストッパの位置は、ポンプの要求内容により選択可能である。

次に、図８に戻って更に詳細な一実施例について説明する。本実施例では、吐出弁１０６にボール弁を用い、これに吐出通路１１１内に往復摺動可能に保持されている円筒部材１０６ｃをばね１０６ａにて係合させている。これにより、それぞれの部材を容易に製作可能とし、ボール弁１０６を確実に保持することができ、開弁時の燃料流によるボール弁の発振時を押さえることができる。また、更に、ボール弁の保持をより確実にするため、円筒部材１０６ｃとボール弁１０６とを溶接等により一体化することも可能である。これらの構造は、吸入弁に用いることも可能である。

図１５，図１６により更に具体的に容量可変機構の部分について説明する。ポンプ本体１の吸入孔５ｂの上流側部位には環状の凹部５Ｂが形成されている。

環状凹部５Ｂには吸入弁５を収納するホルダ５Ｃの一端外周部がいんろう嵌合され、両者は圧入固定される。ホルダ５Ｃの吸入孔５ｂ側には、図１７，図１８に示すように５個の貫通孔５Ｄが穿孔されている。

ホルダ５の中央にはばね１０５ａ（５ａ）が保持される。ばね１０５ｄ（５ａ）の反吸入孔５ｂ側には、図１９（ａ），（ｂ）に示すカップ状のバルブ１０５（５）がばね１０５ａ（５ａ）を包むように装着されている。

ポンプ本体１には更に、環状凹部５Ｂより径の大きい環状の室１１０Ａが形成されている。結果的にこの室１１０Ａは低圧燃料通路１１０に連通する吸入室を形成している。

ポンプ本体１には、更に環状の室１１０Ａよりも大径のねじ溝１３０Ａ付きの環状空胴１３０Ｂが形成されている。

環状空胴１３０Ａには、電磁駆動機構を構成するソレノイド２００（１３０）が取り付けられる。

ソレノイド２００（１３０）の外周にはねじ２００ａが螺刻されたアダプタ２００Ａが取り付けられており、このねじを空胴１３０Ａのねじ溝に螺入することによってソレノイドを空胴１３０Ａに取り付ける。

２００ｂはシールリングで、燃料吸入室１１０Ａと外気とを隔絶する。

有底カップ状の外側コア２００Ｄには環状の電磁コイル２００Ｂが収納されている。環状電磁コイル２００Ｂの中心には中空筒状の内側固定コア２００Ｃが挿通されている。中空筒状の内側固定コア２００Ｃの片側端には円板状の半径方向コア部２００Ｅが一体に形成されており、径方向コアの外周がカップ状外側コア２００Ｄの開放端側内周壁に緊迫結合によって固定されている。電磁コイル２００Ｂは、内側固定コア２００Ｃが挿通する環状ボビン２００ｃと、そこに巻回されたコイル２００ｄと、コイル２００ｄの外周を樹脂によりモールド成形した、成形樹脂外層２００ｆからなる。

環状の電磁コイル２００Ｂはカッフ状外側コア２００Ｄの内底部と円板状の半径方向コア部２００Ｅとの間に軸方向に押圧された状態で収納されている。ボビン２００ｃと樹脂外層２００ｆと内側固定コア２００Ｃとの対面する空胴部にはシールリング２００ｇがはさみ込まれている。樹脂外層２００ｆと半径方向コア部２００Ｅとカップ状外側コア２００Ｄの対面する空胴部にはシールリング２００ｈがはさみ込まれている。

カップ状外側コア２００Ｄの開放端側は、半径方向コア部２００Ｅの外側を被ように樹脂モールドによって封止され、その際電磁コイル２００Ｂの外部取出し端子も一緒にモールド成形し、コネクタ２００Ｆを形成している。

図１５のＰ円部を図１６に拡大して更に詳しく説明する。

有底カップ状外側コア２００Ｄの底の部分２３０は中心に貫通孔２３１を有する。

貫通孔２３１の外側に引き続いて環状の凹所２３２が形成されている。環状の凹所２３２の径は貫通孔２３１の径より大きい。

貫通孔２３１には可動コア１３１ａが挿通される。可動コア１３１ａにはプランジャロッドの形体を呈する係合部材２０１が一体に成形されている。

係合部材２０１の長手方向中間位置には環状の可動ストッパ２０１ｃがやはり一体に形成されている。このストッパ２０１ｃと可動コア１３１ａとの間には、Ｃリング状の固定ストッパ部材２３３が、切り溝を用いて係合部材２０１のロッド部に半径方向から嵌め込まれる。この状態で可動コア１３１ａを貫通孔２３１に挿通し、また固定ストッパ部材２３３を環状凹所２３２に圧入固定して、可動コア１３１ａ，係合部材２０１は外側固定コア２００Ｄの底部２３０を貫通する形でソレノイド２００に装着される。

更に環状凹所２３２には、Ｃリング状の固定ストッパ２３３をはさみ付けるようにして、ガイド部材２２０が圧入嵌合される。

ガイド部材２２０には固定ストッパ２３３のストッパ面２３３ａに対面するストッパ面２２１が形成されており、可動ストッパ２０１ｃがこれら２つのストッパ面の間でストロークＳｓ＝４５ミクロンだけ往復できる様に構成される。

ガイド２２０の中心には、ガイド孔２２０ｂが貫設されている。係合部材２０１はこのガイド孔２２０ｂを挿通しており、これによって半径方向の動きが規制され、ソレノイド２００の中心軸線に沿って往復できる。

ガイド２２０には、放射方向に複数の通孔２２０Ｃが穿設されている。この通孔２２０Ｃはガイド２２０の周囲の低圧燃料通路に連通している。

これら通孔２２０Ｃはガイド２２０の中心孔２２０Ａに接続されている。中心孔２２０Ａはガイド２２０の軸方向端部に開口（２２０Ｂ）しており、その開口２２０Ｂのまわりの端面２２０ａは吸入弁１０５(５）のシート面を形成している。

結果的に図１５に示す様に、ソレノイド２００（１３０）がポンプ本体１に組付けられた状態では、ガイド２２０の軸方向端面の外周がホルダ５Ｃの端面に圧接して、両者で吸入弁機構を形成する。

係合部材２０１は更に、プランジャロッド部の先端に金属ボールが溶接により固定されている。

カップ状の可動コア１３１ａは内側にばね２０２（１３２）が収納されており、ばね２０２（１３２）は中心側固定コア２００Ｃの中心に螺合されたアジャストスクリュー２００Ｇの端面に片側端が当接している。

アジャストスクリュー２００Ｇは、このばね２０２（１３２）のセット荷重を調整して、可動コア１３１ａ，係合部材２０１の進退動作の特性を調整する。

ばね２０２（１３２）が可動コア１３１ａ，係合部材２０１（１３１）をアジャスター２００Ｇとは反対方向に向って付勢する結果、ストッパ２０１ｃのストッパ面２０１ａがガイド部材２２０のストッパ面２２１に当接する。

その結果、係合部材２０１（１３１）の先端のボール部材２１０はガイド２２０の端面２２０ａから寸法Ｓｇ＝３５ミクロンだけ突出する。その際ボール部材２１０は弁体１０５（５）をばね１０５ａ（５ａ）の力に抗してガイド部材２２０のシート面から寸法Ｓｇ＝３５ミクロンだけ浮かせて、開口２２０Ｂをホルダ５Ｃの５個の孔５Ｄを介してシリンダの吸入孔５ｂに接続する。

可動コア１３１ａの軸方向端面は、内側固定コア２００Ｃの軸方向端面からギャップＧａだけ離れて対面している。一方可動コア１３１ａの外周面は、外側固定コア２００Ｄの貫通孔２３１の内周面に対しわずかな径方向キャップを隔てて対面している。

その結果、コネクタ２００Ｆからコイル２００Ｂに電力が供給（つまり通電）されると、外側固定コア２００Ｄ−可動コア１３１ａ−内側固定コア２００Ｃ−円板部材２００Ｅを通る閉磁路が形成される。

その結果、可動コア１３１ａと内側固定コア２００Ｃの向い合った端面間に磁気吸引力が発生する。

この磁気吸引力は、可動コア１３１ａをばね１３２の力に抗して内側固定コア２００Ｃの方へ引き付ける。

可動コア１３１ａのストロークは係合部材２０１のストッパ２０１ｃが固定ストッパ２３３のストッパ面２３３ａに当接したところで終わる。その距離Ｓｓ＝４５ミクロンである。

可動コア１３１ａのストローク終わりにおいて、可動コア１３１ａと内側固定コア２００Cの端面間のギャップＧａは６ミクロンである。

可動コア１３１ａの内周には非磁性リング１３３が固定されており、非磁性リング１３３の可動コア１３１ａから突出する部分は内側固定コア２００Ｃの内周面に案内される。その結果、可動コア１３１ａの半径方向の動きが規制される。

かくして、係合部材２０１，可動コア１３１ａは軸方向にはなれた２箇所でガイドされ、安定した進退運動が可能となる。

結局、可動コア１３１ａのストロークの結果、係合部材２０１（１３１）の先端のボール部材２１０はガイド部材２２０のシート面２２０ａから寸法Ｓａ＝１０ミクロンだけ引き込まれた位置に保持される。

この時、吸入弁１０５（５）は、ボール部材２１０との係合が解かれ、ばね１０５ａ（５ａ）の弾発力でガイド部材２２０のシート面２２０ａに押し付けられる。その結果、吸入弁１０５（５）はガイド部材２２０の中心開口２２０Ｂを、閉塞し低圧燃料通路とホルダ５Ｃとの間を遮断する。

吸入弁１０５（５）は、図１９（ａ)，(ｂ）に示す如く、カップ状に形成されており、ばね１０５ａ（５ａ）のまわりに被せられた状態で保持されている。

シート面となる軸方向端面は、中心にボール部材２１０が当接する円形の凸部１０５Ａと、ガイド２２０のシート面２２０ａに当接する環状の凸部１０５Ｂを有する。両凸部の間には環状溝１０５が形成されている。

両凸部は、その高さ寸法が同じになるよう切削加工される。

環状凸部１０５Ｂでシート面を構成するので、ガイド部材側のシート面との片当りが少なくなり、接触が密になってシート性が向上する。吸入弁１０５（５），ガイド部材２２０，ボール部材２１０は互いに衝突する。その回数は、内燃機関の生涯において１００万回にも及ぶ。これら部材はこの様な条件の下で、許される摩耗量はわずか１０ミクロンオーダである。特に吸入弁１０５（５）とボール部材２１０との当接部が３５ミクロン摩耗すると可動コア１３１ａ，係合部材２０１（１３１）が４５ミクロンストロークしても、吸入弁１０５（５）をシート面から浮かせることができない。つまり、この様な状態では吸入弁１０５(５）の開弁状態を維持できなくなり、容量の制御ができなくなる。そこで、摩耗の少ない条件として、種々検討した結果、これら３つの部材にビッカース硬度Ｈ_RCが３０以上の材料を用いることが好ましいことを見出した。そしてこの条件を満足する材料として具体的には、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定されるステンレス鋼SUS440Cが有利であることを見出した。

一方、可動コア１３１ａ，係合部材２０１（１３１）のプランジャロッド部は、磁路を構成するため、磁性材である必要があり、その観点から、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定される磁性ステンレス鋼SUS420J2が有利であることを見出した。

かくして、ソレノイド２００（１３０）のコイルに無通電状態ではばね１３２の力がばね１０５ａ(５ａ)の力に打ち勝って、係合部材２０１（１３１）が４５ミクロンストロークし、吸入弁１０５（５）をシート面から３５ミクロンだけ浮かせる様に設定することができた。

本実施例では、ボール部材２１０をプランジャロッド部と別体としたのでそれぞれの機能に合致した材料を用いることが可能である。

可動コア１３１ａと係合部材２０１（１３１）のプランジャロッド部とを別体で形成して溶接や緊迫結合のような方法で後加工で一体にする場合には、プランジャロッド部とボール部材とは一体成形することも可能である。この場合は、同一の部材からボール部とプランジャロッド部ストッパ部を切削加工によって削り出すことになる。

尚、ボール部材は必ずしも球状である必要はない。係合部材２０１（１３１）との接合面は平坦であっても良い。そのためにボール部材は半球であっても良い。

本実施例では、係合部材の先端に環状の凹所を形成し、そこに球状部材の一部が没するようにして、保持し、両者の当接面を溶接接合したので、接合作業が非常に楽であるし、ボール部材と係合部材との軸芯を一致させ易い。

この実施例では、ポンプ本体１の凹所５Ｂにバルブホルダ５Ｃを圧入嵌合し、別途組立てた、ソレノイド２００（１３０）を、ねじ溝付き凹部１３０Ｂにねじ込むだけで、可変容量機能を持った吸入弁機構の組付けが完了するので、作業性が良い。

尚、２００ｅは、気泡抜きの孔であるエンジンの熱で低圧燃料通路にベーパが発生した場合、この気泡抜き孔２００ｅを通って、環状空所２００ｉに気泡が一時保護され、ベーパが吸入弁１０５（５）を通ってシリンダ８内の加圧室に入るのを防ぐ。

また、実施例の説明では、マクロ的には可動コア，プランジャロッド部，ボール部材を含めて全体を係合部材と呼んでいるが、可動コアは別部材で形成することもあり得るし、機能的に可動コアと区別する必要がある場合もあり、そのことも考慮してプランジャロッド部とボール部材の部分を係合部材と説明している箇所もある。

本実施例では弁体が電磁駆動機構から完全に切離されている点で、従来の電磁弁（駆動機構に弁が固定されている。）による可変容量機構とまったく構成，作用が異なる。

弁体がシートに当接した後の駆動機構の余分な吸引力は弁体には作用しないので、弁体とシート面との摩耗が少ないし、弁体と駆動機構のプランジャとの間に機械的な応力が作用することがない。また、弁体の上流下流の圧力差で弁体が開弁する際弁体の開弁動作に関与する力は、閉弁力発生用のばね力だけであり、動きが速くなる。

電磁弁方式の従来技術では、弁体だけでなく、駆動機構のプランジャや可動コアまで、一緒に動く必要があり、その分電磁駆動機構側のばねの（開弁方向へ作用する）力を大きくする必要があり、その結果、閉じ側へ駆動する際に大きな力を必要とするので、電磁機構が大きくなる。

また弁体自体の動きもにぶくなる。

また、以上のような理由で、本実施例は、弁体とこれとは独立した電磁プランジャとで可変容量機構が構成されていると言え、電磁弁方式の従来技術とははっきり区別されるものである。

更に特徴ある構成は、吸入弁１０５（５）で開閉される吸入開口（２２０ａ）が電磁駆動機構側に形成されていることである。

これは、係合部材２０１（１３１）としてのプランジャロッドのストロークを、吸入弁が着座するシート面を基準に管理する上で、非常に重要な構成である。

つまり、ポンプ本体に組み込む前にシート面と係合部材のストロークを独立に調整，検査できる利点がある。

本実施例では、吸入弁のシート面と係合部材のストロークとの関係は、電磁駆動機構をポンプ本体に組み込んだ後もまったく変化しない。

従来の高圧燃料供給ポンプは、例えば、特許第２６９０７３４号明細書に記載のように、燃料は、タンクから低圧ポンプにて高圧ポンプに供給され、高圧に昇圧されて、コモンレールに供給されている。この高圧ポンプ内において、吸入通路は加圧室の上端面に、吐出通路は、加圧室の中間側壁に連通されている。

また、従来の他の高圧燃料供給ポンプとしては、例えば、特開平１０−３１８０９１号公報に記載されているように、吸入通路は加圧室の中間側壁又は上端面に、吐出通路は加圧室の上端面に連通されている。

ところで、エンジンを始めて始動する際や、長期の停止後再始動する際には、燃料配管内に、空気や燃料のベーパが存在している。このため、始動直後においては、高圧ポンプの昇圧特性が悪化しやすいものである。これを防止するためには、高圧ポンプの加圧室内の空気や燃料ベーパを早急に加圧室から排出することにより高圧ポンプの昇圧性を確保するとともに、吐出容量の大きい低圧ポンプにてコモンレール内に早急に燃料を供給する必要がある。

しかしながら、従来の特許番号２６９０７３４号明細書に記載されているものでは、高圧ポンプ内の吸入通路は加圧室の上端面に、吐出通路は加圧室の中間側壁に設けられているため、吸入工程では、吸入燃料によりベーパ等が吸入通路側に排出されにくく、吐出工程では、吐出通路より上部の加圧室内に残留しやすく、燃料の供給性が低下するという問題があった。

また、従来の特開平１０−３１８０９１号公報の図５に記載の構成においても、高圧ポンプ内の吐出通路は加圧室の上端に設けられているため、加圧室内のベーパは排出しやすいが、上記従来技術の両者ともに、低圧ポンプから送付された燃料は高圧ポンプ内のピストン運動により体積変化する加圧室に連通しているため、エンジン始動直後に低圧ポンプにて、コモンレールまで燃料を供給しようとしても、加圧室内のピストン運動が抵抗になり、燃料供給が遅れるという問題があった。

さらに、従来の特開平１０−３１８０９１号公報の図１に記載の構成においては、シリンダ固定部の上端平面を圧縮嵌合しているため、吸入通路を加圧室中間側壁に連通させた際に、燃料がシリンダ外周を通ってデリバリバルブ外周に流れ込むため、Ｏリングを用いて外部とのシールを行っている。しかしながら、Ｏリングが弾性部材の際は、加圧室の圧力変動により動いてしまうので、加圧室の圧力上昇が低減したり、Ｏリングのこすれ摩耗・破断が発生する問題があった。

また、高圧燃料の漏洩に対するシール機構においては、
従来の高圧燃料供給ポンプは、プランジャの往復動により加圧室内の燃料を高圧に昇圧するようにしている。ここで、加圧された燃料圧は、かなりの高圧となるため、プランジャとシリンダの間隙から燃料が漏れ出る恐れがある。

そこで、燃料漏れを防止するため、従来の高圧燃料供給ポンプにおいては、特開平１０−３１８０６８号公報や、特開平８−６８３７０号公報に記載されているように、プランジャの摺動部端部に弾性部材のシール材を配している。そして、シール材の燃料室側には、略大気圧となる燃料タンクに連通する通路が設けられている。また、さらに、プランジャの摺動部内に、低圧部である燃料吸入口につながる燃料溜り部を設けている。これらの構成を備えることにより、シール材の一方の端部が大気圧に接しているとき、他方の端部にも、燃料タンクに連通して略大気圧とすることにより、加圧室の高圧が直接シール材にかからないようにすることにより、シール材からの燃料漏れを防止している。

しかしながら、特開平１０−３１８０６８号公報の図１に記載された高圧燃料供給ポンプにおいては、低圧燃料室に連通している燃料溜り部（図１の脈動低減空間）からプランジャの摺動端までの距離が短いため、シール材が破損・脱落した際に、プランジャ摺動部のすきまから多量の燃料が外部に流出する恐れがあるという問題があった。

一方、特開平８−６８３７０号公報の図１に記載された高圧燃料供給ポンプにおいては、低圧燃料室に連通している燃料溜り部（図１のシリンダ１１の摺動孔１１ａ）からシール材までのプランジャ摺動端までの距離を大きくしているため、シール材が破損・脱落した際に流出する燃料を少量におさえることはできる。しかしながら、加圧室と燃料溜りまでのプランジャ摺動距離を大きくすることができないため、加圧時に燃料がプランジャ摺動部のすきまから低圧部に漏れてしまい、吐出効率が悪くなるという問題があった。

また、特開平８−６８３７０号公報の図１に記載された高圧燃料供給ポンプにおいては、加圧室から燃料溜り部までの距離を長くすることにより、燃料漏れを防止することも可能ではあるが、そのためには、摺動部の全長を長くする必要があるため、ポンプ全体が大型化するという問題が生じてくる。

さらに、特開平１０−３１８０６８号公報や、特開平８−６８３７０号公報に記載されている従来の高圧燃料供給ポンプにおいては、シール材の両端部を略大気圧とするために、シール材の燃料室側には、略大気圧となる燃料タンクに連通する通路を設ける必要があるため、ポンプから燃料タンクにつなぐ通路が必要となる。その結果、ポンプの加工が複雑になるとともに、ポンプとタンクをつなぐ配管が必要となり、コストが高くなるという問題があった。

本実施例の第１の目的は、エンジンの始動直後のコモンレールへの燃料供給性を向上できる高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

本実施例の第２の目的は、エンジンの始動直後のコモンレールへの昇圧性を向上できる高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

本実施例の第３の目的は、摺動部のシール材が破損・脱落した際においても、燃料の外部漏れを少量に抑えるとともに、小型で安価な高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、燃料の吸入通路から供給された燃料を加圧部材により加圧して吐出通路に圧送する加圧室を有する高圧燃料供給ポンプにおいて、上記加圧部材が配置された主加圧室の他に、上記吸入通路と上記吐出通路を連通する副加圧室を備えるようにしたものである。

かかる構成により、低圧ポンプによって吸入通路から供給された燃料を高圧ポンプの加圧部材の運動による抵抗に阻害されることなく、吐出通路を経てコモンレールに供給できるため、コモンレールへの燃料供給性を向上し得るものとなる。
（２）上記（１）において、好ましくは、上記吸入通路と上記吐出通路を、上記加圧室の上端部に連通させるようにしたものである。

かかる構成により、吐出工程において、加圧室内の空気や燃料ベーパの排出を確実に行えるとともに、加圧室への燃料供給を妨げずに加圧室のデッドボリューム（上死点時の加圧室容積）を最小化することができるため、高圧ポンプを小型化し得るものとなる。
（３）上記（１）において、好ましくは、上記副加圧室は、上記主加圧室の外周に略環状に配置するようにしたものである。
（４）上記第２の目的を達成するために、本発明は、燃料の吸入通路から供給された燃料を加圧部材により加圧して吐出通路に圧送する加圧室を有する高圧燃料供給ポンプにおいて、端部にテーパ面を有するとともに、ポンプ本体とは別部材により形成された加圧室形成部材を備え、この加圧室形成部材の上記テーパ面を固定部材により圧縮嵌合させることにより、上記加圧室を形成するようにしたものである。

かかる構成により、加圧室形成部材をゴム等の弾性部材を設けずに固定し得るものとなり、コモンレールへの昇圧性を向上し得るものとなる。
（５）上記第３の目的を達成するために、本発明は、燃料の吸入通路と吐出通路に連通する加圧室と、この加圧室内の燃料を上記吐出通路に圧送する加圧部材を有する高圧燃料供給ポンプにおいて、上記加圧部材の摺動部に配置されたシール材と、このシール材の燃料室側を燃料吸入通路に連通する連結通路と、この連結通路に配置され、上記燃料吸入通路側から上記シール材側への燃料の流入を阻止する逆止弁とを備えるようにしたものである。

かかる構成により、シール材が破損等した場合でも、逆止弁により燃料漏れを防止でき、また、大気圧と連通する部分を設けないことにより、小型化，コスト低減を図り得るものとなる。
（６）上記（５）において、好ましくは、上記逆止弁は、ポンプ運転停止時に開弁しているようにしたものである。

かかる構成により、ポンプ停止時の逆止弁のシート面に対する固着を防止し得るものとなる。
（７）上記（６）において、好ましくは、上記逆止弁を弾性部材で形成したものである。

また、好ましくは、吸入弁又は吐出弁にボール弁を用いることにより、シート部の加工精度を容易に向上することができる。また、このボール弁に円筒部材を係合させ、この円筒部材の外周を吸入通路内で往復摺動可能に保持することにより、ボール弁の発振を防止できる。更に円筒部材とボール弁が別体のため、両者とも容易な方法で製作可能である。（８）また、この好ましくは、プランジャ往復摺動式ポンプにおいては、プランジャの摺動部分をポンプ本体と別体の円筒部材とすることにより、摺動部のみを摺動に適した材料とすることができる。更に、この円筒部材の内壁をプランジャの摺動孔とこれより内径を大きくした拡張内壁部を形成し、拡散内壁の外周部のみでポンプ本体に圧入嵌合することにより、摺動孔の変形を防止できる。従って、円筒部材嵌合後に、摺動孔を再加工する必要がないため、安価に製作することができる。
（９）また、好ましくは、円筒部材とポンプ本体の嵌合した部分以外にすきまを設け、円筒部材の外周部に円環状通路を構成し、この円環状通路をプランジャ摺動孔の一端と燃料導入通路に連通されることにより、燃料導入圧が円環状通路に導かれ加圧室との圧力差が低減し、加圧室から嵌合部及び摺動部を通る燃料漏れ量が低減できる。また、摺動部外周を燃料が覆うため摺動部の冷却を行うことができる。
（１０）また、更に好ましくは、燃料通路内にポンプ本体と円筒部材に係合する部材を設けることにより、係合部からポンプ外部への燃料漏れや発生を防止しつつ、円筒部材の抜け止めをはかることができる。

本発明はシリンダ内に直接燃料を噴射する。いわゆる筒内直接燃料噴射型の内燃機関に用いられる高圧燃料供給ポンプに適用して好適である。

２（１０２） プランジャ
５（１０５） 吸入弁
６（１０６） 吐出弁
１２（１１２） 加圧室
２０（１０８） シリンダ
１０７ 燃料室側空間
１０９ 連結通路
１１０ 吸入通路
１２０ シール材
１２０ａ 金属管

Claims (5)

1. 内燃機関に供給する燃料を加圧するための高圧燃料ポンプを制御する制御装置において、
   前記高圧燃料ポンプは、燃料を吸入する吸入通路と、
   前記吸入通路を開閉する吸入弁と、
   前記吸入弁を開弁方向に付勢する第一の付勢部材と、
   ソレノイドの電磁力により、閉弁方向の付勢力を前記吸入弁に作用させるアクチュエータと、
   前記吸入通路から吸入した燃料を加圧する加圧室と、
   前記加圧室内の容積を可変するように、内燃機関の回転に連動して往復動するプランジャと、
   前記加圧室で加圧された燃料を前記内燃機関の燃料噴射弁上流へ吐出するための吐出通路と、
   前記吐出通路を開閉する吐出弁と、を備え、
   前記プランジャが前記加圧室の容積を減少させる方向へ移動する期間中に、前記吸入弁が開弁しているときは前記加圧室内の燃料を前記吸入通路側へ戻し、前記吸入弁が閉弁しているときは前記吐出弁が開弁して前記加圧室内の燃料を前記吐出通路を介して吐出するポンプであり、
   前記制御装置は、前記ソレノイドに通電させた後、前記プランジャが前記加圧室の容積を減少させる方向へ移動している途中に、前記ソレノイドを非通電状態にすることを特徴とする制御装置。
2. 請求項１記載の制御装置において、前記制御装置は、
   前記ソレノイドの通電状態を駆動信号を出力して制御し、
   前記ソレノイドを通電状態にして前記吸入弁を閉弁させた後、
   前記プランジャが前記加圧室の容積を減少させる方向へ移動している途中に、前記ソレノイドを非通電状態にして前記吸入弁の閉弁を維持させることを特徴とする制御装置。
3. 請求項１または２いずれか一項記載の制御装置において、
   前記高圧燃料ポンプは、前記吐出弁を閉弁方向に付勢する第二の付勢部材を備えることを特徴とする制御装置。
4. 請求項１から３いずれか一項記載の制御装置において、
   前記第一の付勢部材は、前記吸入弁の閉弁方向の移動に対抗するように付勢力が与えられた係合部材であり、
   前記アクチュエータは、前記制御装置の駆動信号により係合部材の付勢力と逆方向の付勢力を前記係合部材に作用させ、
   前記吸入弁の加圧側の圧力が前記吸入通路側の圧力以上、かつ、
   前記アクチュエータの付勢力によって前記係合部材の付勢力が相殺されているときに、前記係合部材を前記吸入弁から引離すことにより、前記吸入弁を前記吸入通路の開口に形成したシート面に当接させて前記吸入通路を閉弁することを特徴とする制御装置。
5. 内燃機関に供給する燃料を加圧するための高圧燃料ポンプを制御する制御装置において、
   前記高圧燃料ポンプは、燃料を吸入する通路を開閉する吸入弁と、
   前記吸入弁を開弁方向に付勢する付勢部材と、
   ソレノイドの電磁力により、閉弁方向の付勢力を前記吸入弁に作用させるアクチュエータと、を備え、
   前記制御装置は、前記ソレノイドに通電させた後、前記高圧燃料ポンプの圧縮行程途中に、前記ソレノイドを非通電状態にすることを特徴とする制御装置。

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