JP2015218675A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】高圧燃料供給ポンプの電磁駆動式吸入弁において、アンカーは固定コアと衝突して運動を停止するが、その際に燃料流も停止することで、キャビテーションが発生する【解決手段】アンカー及び固定コアに傾斜部を設けることにより、衝突時に発生する燃料流出方向を、ヨークの磁気絞りの薄肉加工部からずらし、燃料流出源からヨーク内周面までの流出方向における距離を低減するようにした。本構成により、キャビテーション発生量を低減するとともに、仮にエロージョンによる損傷が発生したとしても、厚肉部が損傷を受ける構造とすることで、損傷のリスク低減が可能となる。【選択図】図３（Ａ）

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプに係り、特に内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を圧送する好適な高圧燃料供給ポンプに関する。

従来この種のタイプの電磁弁は、例えば高圧燃料供給ポンプの電磁駆動式吸入弁の場合、特開２０１２−８２８１０号公報の図１および図３（Ａ）に記載されるように、磁気回路を形成するための磁気絞りの薄肉加工が記載されている。また、電磁式燃料噴射弁においても、特開２０１３−１５１９１５号公報の図１および図２に記載されるように、磁気回路を形成するための磁気絞りの薄肉加工が記載されている。

特開２０１２−８２８１０号公報 特開２０１３−１５１９１５号公報

高圧燃料供給ポンプの電磁駆動式吸入弁においては、電磁コイルに通電するとアンカーと固定コアの間に磁気吸引力が発生し、可動部であるアンカーが、吸入弁閉弁方向に運動を開始する。アンカーは固定コアと衝突して運動を停止するが、その際に燃料流も停止することで、キャビテーションが発生し、ヨークの内周面がエロージョンによって損傷することが考えられる。また、ヨークには磁気回路形成のために薄肉加工部を設けており、キャビテーション発生移置と薄肉加工部が一致しており、損傷による機能不全に対するリスクが高いという課題があった。

そこで本発明の目的は、キャビテーション発生量を低減するとともに、仮にエロージョンによる損傷が発生したとしても、厚肉部が損傷を受ける構造とすることで、損傷のリスクを低減することを目的とする、

本発明は上記のような課題を解決するために、アンカー及び固定コアに傾斜部を設けることにより、衝突時に発生する燃料流出方向を、ヨークの磁気絞りの薄肉加工部からずらすことが可能となった。また、燃料流出源からヨーク内周面までの流出方向における距離を低減することが可能となった。

上記のように構成した本発明によれば、キャビテーション発生量を低減するとともに、仮にエロージョンによる損傷が発生したとしても、厚肉部が損傷を受ける構造とすることで、損傷のリスク低減が可能となった。

本発明が実施された実施例１になる電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。 本発明が実施された高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例を示すシステム構成図である。 本発明が実施された実施例１になる電磁駆動型の吸入弁の拡大断面図で、燃料吸入時の状態を示す。 本発明が実施された実施例１になる電磁駆動型の吸入弁の拡大断面図で、燃料溢流（スピル）時の状態（コイルが無通電状態）を示す。 本発明が実施された実施例１になる電磁駆動型の吸入弁の拡大断面図で、燃料吐出時の状態（コイルが通電状態）を示す。 従来構造の電磁駆動型の吸入弁の拡大断面図で、アンカー衝突時の状態を示す。 本発明が実施された実施例１になる電磁駆動型の吸入弁の拡大断面図で、アンカー衝突時の状態を示す。 本発明が実施された実施例２になる電磁駆動型の吸入弁の拡大断面図で、アンカー衝突時の状態を示す。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

図１から図５に基づき本発明が実施される高圧燃料供給ポンプの実施例１を説明する。

図１は細部に符号を付すことができないので、説明中の符号で図１にその符号がないものは図２から図５の拡大図にその符号が記載されている。

ポンプハウジング１には、一端が開放された有底の筒状空間を形成する窪み部１２Ａが設けられ、当該窪み部１２Ａには開放端側からシリンダ２０が挿入されている。シリンダ２０の外周とポンプハウジング１の間は圧接部２０Ａによってシールされている。またシリンダ２０にはピストンプランジャ２が滑合しているので、シリンダ２０の内周面とピストンプランジャ２の外周面との間は滑合面間に侵入する燃料でシールされる。その結果、ピストンプランジャ２の先端と窪み部１２Ａの内壁面およびシリンダ２０の外周面の間に加圧室１２が画成されている。
ポンプハウジング１の周壁から加圧室１２に向けて筒状の孔２００Ｈが形成されており、この筒状の孔２００Ｈには電磁駆動型吸入弁機構２００の吸入弁部ＩＮＶおよび電磁駆動機構部ＥＭＤの一部が挿入されている。電磁駆動型吸入弁機構２００の外周面と筒状の孔２００Ｈとの接合面２００Ｒがレーザ溶接によって接合されことで、ポンプハウジング１の内部が大気から密閉されている。電磁駆動型吸入弁機構２００が取付けられることによって密封された筒状の孔２００Ｈは低圧燃料室１０Ａとして機能する。

加圧室１２を挟んで筒状の孔２００Ｈと対向する位置にはポンプハウジング１の周壁から加圧室１２に向けて筒状の孔６０Ｈが設けられている。この筒状の孔６０Ｈには吐出弁ユニット６０が装着されている。吐出弁ユニット６０は先端にバルブシート６１が形成され、中心に吐出通路となる通孔１１Ａを備えたバルブシート部材６１Ｂを備える。バルブシート部材６１Ｂの外周にはバルブシート６１側周囲を包囲するバルブホルダー６２が固定されている。バルブホルダー６２内にはバルブ６３とこのバルブ６３をバルブシート６１に押し付ける方向に付勢するばね６４が設けられている。筒状の孔６０Ｈの反加圧室側開口部はポンプハウジング１に溶接で固定された吐出ジョイント１１が設けられている。

電磁駆動型吸入弁機構２００は電磁的に駆動されるプランジャロッド２０１を備える。プランジャロッド２０１の先端にはバルブ２０３が設けられ、電磁駆動型吸入弁機構２００の端部に設けられたバルブハウジング２１４に形成されたバルブシート２１４Ｓと対面している。

プランジャロッド２０１の他端には、プランジャロッド付勢ばね２０２が設けられており、バルブ２０３がバルブシート２１４Ｓから離れる方向にプランジャロッドを付勢している。バルブハウジング２１４の先端内周部にはバルブストッパＳ０が固定されている。バルブ２０３はバルブシート２１４ＳとバルブストッパＳ０との間に往復動可能に保持されている。バルブ２０３とバルブストッパＳ０との間にはバルブ付勢ばねＳ４が配置されており、バルブ２０３はバルブ付勢ばねＳ４によってバルブストッパＳ０から離れる方向に付勢されている。

バルブ２０３とプランジャロッド２０１の先端とは互いに反対方向にそれぞれのばねで付勢されているが、プランジャロッド付勢ばね２０２の方が強いばねで構成してあるので、プランジャロッド２０１がバルブ付勢ばねＳ４の力に抗してバルブ２０３がバルブシートから離れる方向（図面右方向）に押し、結果的にバルブ２０３をバルブストッパＳ０に押し付けている。

このため、プランジャロッド２０１は、電磁駆動型吸入弁機構２００がＯＦＦ時（電磁コイル２０４に通電されていないとき）には、プランジャロッド付勢ばね２０２によってプランジャロッド２０１を介して、バルブ２０３を開弁する方向に付勢している。従って電磁駆動型吸入弁機構２００がＯＦＦ時には、図１，図２，図３（Ａ）のように、プランジャロッド２０１，バルブ２０３は開弁位置に維持される（詳細構成は後述する）。

燃料は、燃料タンク５０から低圧ポンプ５１によってポンプハウジング１の燃料導入口としての吸入ジョイント１０へ導かれている。

コモンレール５３には、複数のインジェクタ５５，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５５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）６００の信号に応じてコモンレール５３に送られてきた高圧燃料を各気筒に噴射する。また、ポンプハウジング１に内蔵されたリリーフ弁機構（図示しない）は、コモンレール５３内の圧力が所定値を超えたとき開弁して余剰高圧燃料を吐出弁６の上流側に戻す。

ピストンプランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム７に圧接されている。ピストンプランジャ２はシリンダ２０に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等により回転されるカム７により、往復運動して加圧室１２内の容積を変化させる。シリンダ２０はその下端部外周がシリンダホルダ２１で保持され、シリンダホルダ２１をポンプハウジング１に固定することによってポンプハウジング１にメタルシール部２０Ａで圧接される。

シリンダホルダ２１にはピストンプランジャ２の下端部側に形成された小径部２Ａの外周をシールするプランジャシール５が装着されている。加圧室内にシリンダ２０とピストンプランジャ２の組体を挿入し、シリンダホルダ２１の外周に形成した雄ねじ部２１Ａをポンプハウジング１の窪み１２Ａの開放側端部内周に形成した雌ねじ部のねじ部１Ａにねじ込む。シリンダホルダ２１の段部２１Ｄがシリンダ２０の反加圧室側端部周縁に係止した状態でシリンダホルダ２１がシリンダ２０を加圧室側に押すことで、シリンダ２０のシール用段部２０Ａをポンプハウジング１に押し付けて、メタル接触によるシール部を形成する。

Ｏリング２１ＢはエンジンブロックＥＮＢに形成された取付け孔ＥＨの内周面とシリンダホルダ２１の外周面との間をシールする。Ｏリング２１Ｃはポンプハウジング１の窪み１２Ａの反加圧室側端部内周面とシリンダホルダ２１の外周面との間をねじ部２１Ａ（１Ａ）の反加圧室側の位置でシールする。

ポンプハウジング１の反加圧室側端部外周に溶接部１Ｃで固定された取付けフランジ１Ｄはシリンダホルダ２１の端部外周をエンジンブロックＥＮＢの取付け孔ＥＨに挿入した状態で、ねじ固定補助スリーブ１Ｅを介してねじ１Ｆでエンジンブロックにねじ止めされ、これによってポンプがエンジンブロックに固定される。

吸入ジョイント１０から低圧燃料室１０Ａまでの通路の途中にはダンパ室１０Ｂが形成されており、この中に二枚金属ダイアフラム式の金属ダイアフラムダンパ８０がダンパホルダ３０（上側ダンパホルダ３０Ａ，下側ダンパホルダ３０Ｂ）に挟持された状態で収納されている。ダンパ室１０Ｂはポンプハウジング１の上面外壁部に形成された環状の窪みの外周部にダンパカバー４０の筒状側壁の下端部を溶接接合することで形成される。この実施例では吸入ジョイント１０はダンパカバー４０の中央に溶接により固定されている。

二枚式金属ダイアフラムダンパ８０は、上下一対の金属ダイアフラム８０Ａと８０Ｂとを突合せその外周部を全周に亘って溶接して内部をシールしている。上側ダンパホルダ３０Ａの内周側下端の環状端縁部が二枚式金属ダイアフラムダンパ８０の溶接部８０Ｃより内側で二枚式金属ダイアフラムダンパ８０の上側の環状縁部に当接している。下側ダンパホルダ３０の内周側上端の環状端縁部が二枚式金属ダイアフラムダンパ８０の溶接部８０Ｃより内側で二枚式金属ダイアフラムダンパ８０の下側の環状縁部に当接している。かくして二枚式金属ダイアフラムダンパ８０は環状縁部の上下面で上側ダンパホルダ３０Ａ，下側ダンパホルダ３０Ｂに挟み付けられている。

ダンパカバー４０の外周は筒状に構成され、ポンプハウジング１の筒状部１Ｇに嵌合され、このときダンパカバー４０の内周面が上側ダンパホルダ３０Ａの上端環状面に当接して二枚式金属ダイアフラムダンパ８０をダンパホルダ３０ごとポンプハウジング１の段部１Ｈに押し付けることで、二枚式金属ダイアフラムダンパ８０はダンパ室内に固定される。この状態で、ダンパカバー４０の周囲がレーザ溶接され、ダンパカバー４０がポンプハウジング１に接合され固定される。

二枚式金属ダイアフラム８０Ａと８０Ｂによって形成された中空部にはアルゴンのような不活性ガスが封入されており、外部の圧力変化に応じてこの中空部が体積変化をすることによって、脈動減衰機能を奏する。二枚式金属ダイアフラムダンパ８０とダンパカバー４０との間の燃料通路８０Ｕは上ダンパホルダ３０Ａに形成された通路３０Ｐと、上ダンパホルダ３０Ａの外周とポンプハウジング１の内周面との間に形成された通路８０Ｐを介して燃料通路としてのダンパ室１０Ｂと繋がっている。ダンパ室１０Ｂはダンパ室１０Ｂの底壁としてのポンプハウジング１に形成した連通孔１０Ｃによって電磁駆動型の吸入弁２００の低圧燃料室１０Ａと連通されている。

ピストンプランジャ２の小径部２Ａとシリンダ２０と滑合する大径部２Ｂとのつながり部は円錐面２Ｋで繋がっている。円錐面の周囲にはプランジャシールとシリンダ２０の下端面との間に燃料副室２５０が形成されている。燃料副室２５０はシリンダ２０とピストンプランジャ２との滑合面から漏れてくる燃料を捕獲する。

ポンプハウジング１の内周面とシリンダ２０の外周面とシリンダホルダ２１の上端面との間に区画形成された環状通路２１Ｇは、ポンプハウジング１に貫通形成された縦通路２５０Ｂによって一端がダンパ室１０Ｂに接続され、シリンダホルダ２１に形成された燃料通路２５０Ａを介して燃料副室２５０に繋がっている。かくして、ダンパ室１０Ｂと燃料副室２５０とは縦通路２５０Ｂ，環状通路２１Ｇ，燃料通路２５０Ａによって連通されている。

ピストンプランジャ２が上下（往復動）するとテーパー面２Ｋが燃料副室の中で往復動するので燃料副室２５０の容積が変化する。燃料副室２５０の容積が増加するとき、縦通路２５０Ｂ，環状通路２１Ｇ，燃料通路２５０Ａを介してダンパ室１０Ｂから燃料副室２５０に燃料が流れ込む。燃料副室２５０の容積が減少するとき、縦通路２５０Ｂ，環状通路２１Ｇ，燃料通路２５０Ａを介して燃料副室２５０からダンパ室１０Ｂへ燃料が流れ込む。

バルブ２０３が開弁位置に維持された状態（コイル２０４が無通電状態）でピストンプランジャ２が下死点から上昇すると、加圧室内に吸入された燃料は開弁中のバルブ２０３から低圧燃料室１０Ａに溢流（スピル）し、連通孔１０Ｃを介してダンパ室１０Ｂに流れる。かくしてダンパ室１０Ｂでは吸入ジョイント１０からの燃料、燃料副室２５０からの燃料、加圧室１２からの溢流燃料、さらにはリリーフ弁（図示しない）からの燃料が合流するように構成されている。その結果それぞれの燃料が有する燃料脈動がダンパ室１０Ｂで合流し、二枚式金属ダイアフラムダンパ８０によって吸収される。

図２において、破線で囲んだ部分が図１のポンプ本体部分を示す。電磁駆動型吸入弁機構２００は環状に形成されたコイル２０４の内周側に、電磁駆動機構部ＥＭＤのボディを兼ねた有底のカップ状のヨーク２０５を備える。ヨーク２０５は内周部に固定コア２０６、とアンカー２０７がプランジャロッド付勢ばね２０２を挟んで収納されている。図３（Ａ）に詳細に示されるように固定コア２０６はヨーク２０５の有底部に圧入によって強固に固定されている。アンカー２０７はプランジャロッド２０１の反バルブ側端部に圧入により固定され、固定コア２０６との間に磁気空隙ＧＰを介して対面している。コイル２０４はカップ状のサイドヨーク２０４Ｙの中に収納されており、サイドヨーク２０４Ｙの開放端部の内周面をヨーク２０５の環状フランジ部２０５Ｆの外周部で圧入嵌合することで両者が固定されている。ヨーク２０５とサイドヨーク２０４Ｙ，固定コア２０６，アンカー２０７によって磁気空隙ＧＰを横切る閉磁路ＣＭＰがコイル２０４の周囲に形成されている。ヨーク２０５の磁気空隙ＧＰの周囲に対面する部分は肉厚が薄く形成されており、磁気絞り２０５Ｓを形成している。これにより、ヨーク２０５を通って漏洩する磁束が少なくなり、磁気空隙ＧＰを通る磁束を増加することができる。

図３（Ａ），図３（Ｂ）に示すようにヨーク２０５の開放側端部筒状部２０５Ｇの内周部には軸受部２１４Ｂを有するバルブハウジング２１４が圧入により固定されており、プランジャロッド２０１はこの軸受２０９を貫通してバルブハウジング２１４の反軸受２０９側端部内周部に設けられたバルブ２０３のところまで延びている。

図４に拡大して示すようにバルブハウジング２１４の反軸受２１４Ｂ側端部の環状段付内周面２１４ＤにはバルブストッパＳ０の３つの圧入面部ＳＰ１−ＳＰ３が圧入されレーザ溶接によって固定されている。内周面２１４Ｄの圧入段部の幅と３つの圧入面部ＳＰ１−ＳＰ３の圧入方向の幅は同一寸法に形成されている。

プランジャロッド２０１の先端部とバルブストッパＳ０の間にはバルブ２０３がバルブ付勢ばねＳ４を挟んで往復動可能に装着されている。バルブ２０３は一側の面がバルブハウジング２１４に形成されたバルブシート２１４Ｓに対面し、他側の面がバルブストッパＳ０に対面する環状面部２０３Ｒを備える。環状面部２０３Ｒの中心部にはプランジャロッド２０１の先端まで延びる有底の筒状部を有し、有底の筒状部は底部平面部２０３Ｆと円筒部２０３Ｈとから構成されている。円筒部２０３Ｈはバルブシート２１４Ｓの内側においてバルブハウジング２１４に形成される開口部２１４Ｐを通って低圧燃料室１０Ａ内まで突出している。

プランジャロッド２０１の先端は低圧燃料室１０Ａでバルブ２０３のプランジャロッド側端部の平面部２０３Ｆの表面に当接している。バルブハウジング２１４の軸受２１４Ｂと開口部２１４Ｐとの間の筒状部には周方向に４つの燃料通孔２１４Ｑが等間隔に設けられている。この４つの燃料通孔２１４Ｑはバルブハウジング２１４の内外の低圧燃料室１０Ａを連通している。円筒部２０３Ｈの外周面と開口部２１４Ｐの周面との間にはバルブシート２１４Ｓと環状面部２０３Ｒとの間の環状燃料通路１０Ｓに繋がる筒状の燃料導入通路１０Ｐが形成されている。

バルブストッパＳ０は環状面部Ｓ３の中心部にバルブ２０３の有底筒状部側に突出する円筒面部ＳＧを備えた突出部ＳＴを有し、当該円筒面部ＳＧがバルブ２０３の軸方向へのストロークをガイドするガイド部として機能する（円筒面部ＳＧをバルブガイドＳＧとも呼ぶ）。

バルブ付勢ばねＳ４はバルブストッパＳ０の突出部ＳＴのバルブ側端面ＳＨとバルブ２０３の有底筒状部の底面との間に保持されている。

バルブ２０３がバルブストッパＳ０の円筒面部ＳＧでガイドされて全開位置にストロークすると、バルブ２０３の環状面部２０３Ｒの中心部に形成された環状突起部２０３ＳがバルブストッパＳ０の環状面部Ｓ３（幅ＨＳ３）の受け面Ｓ２（幅ＨＳ２）に接触する。このとき環状突起部２０３Ｓの周囲には環状空隙ＳＧＰが形成される。この環状空隙ＳＧＰはバルブ２０３が閉弁方向に移動を始める際に加圧室側の燃料の圧力Ｐ４をバルブ２０３に作用させて、バルブ２０３が素早くバルブストッパＳ０から離れるようにする早離れ機能を奏する。

図４に示すようにこの実施例ではバルブ２０３が閉弁した瞬間にはプランジャロッド２０１は電磁力で図面左方に吸引されているのでその先端はバルブ２０３の平面部２０３Ｆから離れ両者間に隙間２０１Ｇが形成される。このとき低圧燃料室１０Ａ内の圧力はピストンプランジャ２が下死点から上昇中のため燃料副室２５０内の容積が増加した分だけダンパ室１０Ｂおよび低圧燃料室１０Ａから燃料を補充することになるので低圧燃料室１０Ａ内の圧力はその分だけ燃料副室２５０の容積が減少していたときより低くなる。この低くなった圧力はバルブ２０３の平面部２０３Ｆのプランジャロッド２０１の先端が接触していた面積部分にも作用するので加圧室側と低圧室側の圧力差が大きくなり、バルブ２０３の閉弁動作はより素早くなる。

また吸入弁部ＩＮＶが差し込まれる直径ＤＳ１の挿入孔２００Ｈは差込み方向の中間部にテーパー部ＴＡを備え、このテーパー部ＴＡよりも加圧室側の直径ＤＳ３は直径ＤＳ１より小径に構成している。吸入弁部ＩＮＶの先端部に位置するバルブハウジング２１４の円筒状部２１４Ｆ，２１４Ｇの外径は先端部外周の区間ＳＦ２（円筒状部２１４Ｇ）で区間ＳＦ１（円筒状部２１４Ｆ）より小径に構成している。区間ＳＦ１の区間においては円筒状部２１４Ｆの外径が挿通孔２００Ｈの直径ＤＳ１とよりも大きくなっていて、締まり嵌めでポンプハウジング１の挿通孔２００Ｈに嵌合される。区間ＳＦ２では円筒状部２１４Ｇの外径が挿通孔２００Ｈの直径ＤＳ１よりも小さくなっていて、この部分では遊嵌されている。これは吸入弁部ＩＮＶを挿通孔２００Ｈに挿通する際入口部のテーパー部ＴＯでバルブハウジング２１４の先端部を自動求心して挿入しやすくし、さらに内部のテーパー部ＴＡで自動求心して傾いた状態で挿通されないようにするための工夫である。これによって、自動組立てする際の歩留まりが向上した。また円筒状部２１４Ｆの締まり嵌め部（区間ＳＦ１）において加圧室１２側と低圧燃料室１０Ａ側の流体シールを圧入嵌合作業だけで達成することで、自動組立ての作業性を改善するものである。

バルブハウジング２１４の先端エッジ部がテーパーＴＡに差し込まれた直後にヨーク２０５の先端エッジ部２０５ＺがテーパーＴＯに差し込まれるように寸法を構成すると組立て時の求心作用がスムースに行える。つまり吸入弁部ＩＮＶの求心が完了した後に電磁駆動機構部ＥＭＤが自動求心を行うので、吸入弁部ＩＮＶの求心作用と電磁駆動機構部ＥＭＤの求心作用とが互いに干渉することがない。その結果自動組立てにおける求心作業がスムースに行え、組立て不良が低減する。

挿通孔２００Ｈに差し込まれるヨーク２０５の先端部の外径は挿通孔２００Ｈの内径ＤＳ１より小径に構成し、両者間を遊嵌状態にしている。これは吸入弁部ＩＮＶが先端に取付けられたヨーク２０５の挿入力をできるだけ低減して電磁駆動機構部ＥＭＤの挿入時に吸入弁部ＩＮＶに無理な力が作用することを防止する効果と共に、自動挿入作業の作業時間を短縮する効果がある。ヨーク２０５が挿入孔２００Ｈに完全に差し込まれるとヨーク２０５の接合端面２０５Ｊがポンプハウジング１の取付け面に当接する。この状態で接合部Ｗ１において全周をレーザ溶接して内部を密封すると共に電磁駆動機構部ＥＭＤをポンプハウジング１に固定する。

バルブハウジング２１４の軸受部２１４Ｂの外径は、軸受部２１４Ｂのバルブ２０３側の外周の圧入部２１４Ｊの外径の方が反バルブ２０３側の先端部２１４Ｎの外径より大径に構成してある。これはヨーク２０５の先端に形成された筒状突起部２０５Ｎの内周面に軸受部２１４Ｂを圧入嵌合する際の自動求心効果を得るものである。軸受部２１４Ｂには燃料通孔２１４Ｋが複数本形成されている。アンカー２０７が往復動するとこの燃料通孔２１４Ｋを通して燃料が出入りすることでアンカー２０７の動作がスムースになる。

さらに燃料はプランジャロッド２０１内に形成した燃料通孔２０１Ｋ，プランジャロッド付勢ばね２０２が収容されている固定コア２０６とアンカー２０７との間の空間２０６Ｋおよびアンカー２０７の周囲を通って出入りする。これによりさらにアンカー２０７の動作がスムースになる。燃料通孔２０１Ｋがなければ、固定コア２０６とアンカー２０７が接触している時は、空間２０６Ｋが完全密閉状態になってしまう。この状態ではアンカー２０７およびプランジャロッド２０１がプランジャロッド付勢ばね２０２によって図中右側に開弁運動を開始する際、一瞬、空間２０６Ｋの圧力が低下してしまい開弁が遅れたり、開弁運動が不安定になってしまうといった問題があったが、上記構成によりこれを解消することができた。

図１，図２，図３（Ａ），図３（Ｂ），図４，および図５（Ａ），図５（Ｂ）に基づき第一実施例の動作を説明する。

≪燃料吸入状態≫
まず、図３（Ａ），図３（Ｂ）により燃料吸入状態を説明する。ピストンプランジャ２が図２の破線で示す上死点位置から矢印Ｑ２に示す方向に下降する吸入工程では、コイル２０４は非通電状態である。プランジャロッド付勢ばね２０２の付勢力ＦＰ１は矢印に示すようにバルブ２０３に向かってプランジャロッド２０１を付勢する。一方バルブ付勢ばねＳ４の付勢力ＦＰ２はバルブ２０３を矢印に示す方向へ付勢する。プランジャロッド付勢ばね２０２の付勢力がバルブ付勢ばねＳ４の付勢力ＦＰ２の付勢力より大きく設定されているので両ばねの付勢力はこのときバルブ２０３を開弁方向に付勢する。また低圧燃料室１０Ａ内に位置するバルブ２０３の平面部２０３Ｆに代表されるバルブ２０３の外表面に作用する燃料の静圧Ｐ１と加圧室内の燃料の圧力Ｐ１２との圧力差によってバルブ２０３は開弁方向の力を受ける。さらに燃料導入通路１０Ｐを通って矢印Ｒ４に沿って加圧室１２に流入する燃料流とバルブ２０３の円筒部２０３Ｈの周面との間に発生する流体摩擦力Ｐ２はバルブ２０３を開弁方向に付勢する。さらに、バルブシート２１４Ｓとバルブ２０３の環状面部２０３Ｒとの間に形成される環状燃料通路１０Ｓを通る燃料流の動圧Ｐ３はバルブ２０３の環状面部２０３Ｒに作用してバルブ２０３を開弁方向に付勢する。重量数ミリグラムのバルブ２０３はこれらの付勢力によって、ピストンプランジャ２が下降し始めると素早く開弁し、ストッパＳＴに衝突するまでストロークする。

バルブシート２１４Ｓは、バルブ２０３の円筒部２０３Ｈ，燃料導入通路１０Ｐよりも直径方向で外側に形成されている。これによりＰ１，Ｐ２，Ｐ３が作用する面積を大きくすることが可能となり、バルブ２０３の開弁速度を速くすることができる。

このときプランジャロッド２０１およびアンカー２０７の周囲は滞留した燃料で満たされていること、および軸受２１４Ｂとの摩擦力が作用することによって、プランジャロッド２０１およびアンカー２０７はバルブ２０３の開弁速度よりわずかに図面右方向へのストロークが遅れる。その結果プランジャロッド２０１の先端面とバルブ２０３の平面部２０３Ｆとの間にわずかな隙間ができる。このためプランジャロッド２０１から付与される開弁力が一瞬低下する。しかし、この隙間には低圧燃料室１０Ａ内の燃料の圧力Ｐ１が遅れなく作用するので、プランジャロッド２０１（プランジャロッド付勢ばね２０２）から付与される開弁力の低下をこのバルブ２０３を開弁する方向の流体力が補う。かくして、バルブ２０３の開弁時にはバルブ２０３の低圧燃料室１０Ａ側の全表面に流体の静圧および動圧が作用するので、開弁速度が速くなる。

バルブ２０３の開弁時は、バルブ２０３の円筒部２０３Ｈの内周面をバルブストッパＳ０の突出部ＳＴの円筒面部ＳＧによって形成されるバルブガイドでガイドされ、バルブ２０３は径方向に変位することなくスムースにストロークする。バルブガイドを形成する円筒面部ＳＧはバルブシート２１４Ｓが配置された面を挟んでその上流側および下流側に形成されており、バルブ２０３のストロークを十分に支持できるだけでなく、バルブ２０３の内周側のデッドスペースを有効に利用できるので、吸入弁部ＩＮＶの軸方向の寸法を短くできる。

また、バルブ付勢ばねＳ４はバルブストッパＳ０の端面ＳＨとバルブ２０３の平面部２０３ＦのバルブストッパＳ０側底面部との間に設置されているので、開口部２１４Ｐとバルブの円筒部２０３Ｈとの間に形成される燃料導入通路１０Ｐの通路面積を十分確保しながら開口部２１４Ｐの内側にバルブ２０３とバルブ付勢ばねＳ４を配置できる。また燃料導入通路１０Ｐを形成する開口部２１４Ｐの内側に位置するバルブ２０３の内周側のデッドスペースを有効に利用してバルブ付勢ばねＳ４を配置できるので、吸入弁部ＩＮＶの軸方向の寸法を短くできる。

バルブ２０３はその中心部にバルブガイド（ＳＧ）を有し、バルブガイド（ＳＧ）のすぐ外周でバルブストッパＳ０の環状面部Ｓ３の受け面Ｓ２に接触する環状突起部２０３Ｓを有する。さらにその径方向外側の位置にバルブシート２１４Ｓが形成されており、環状空隙ＳＧＰはさらにその半径方向外側まで広がっており、環状空隙ＳＧＰの外側（つまり、バルブ２０３，バルブストッパＳ０の外周側）にバルブハウジングの内周面で形成される燃料通路Ｓ６が順次形成されている。燃料通路Ｓ６がバルブシート２１４Ｓの径方向外側に形成されているので、燃料通路Ｓ６を十分に大きく取れる利点がある。燃料通路Ｓ６を十分に大きく取れることで、吸入動作時に吸入燃料の流速が極端に早くなってソニック現象を生じたり、燃料通路Ｓ６や加圧室内でキャビテーションが発生したりすることを抑制できる。その結果、燃料通路Ｓ６や加圧室内の金属のエッジ部にエロージョンが発生するのを抑制できる。

また、環状空隙ＳＧＰの内側でバルブシート２１４Ｓの内側にバルブストッパＳ０の受け面Ｓ２に接触する環状突起部２０３Ｓを設けたので、後述する閉弁動作時に環状空隙ＳＧＰへ加圧室側の流体圧力Ｐ４を速やかに作用させてバルブ２０３をバルブシート２１４Ｓに押し付ける際の閉弁速度を上げることができる。

≪燃料スピル状態≫
燃料スピル状態を図２、および図３（Ｂ）により説明する。ピストンプランジャ２が下死点位置から転じて矢印Ｑ１方向に上昇し始めるが、コイル２０４は非通電状態であるので、一端加圧室１２内に吸入された燃料の一部が燃料通路Ｓ６，環状燃料通路１０Ｓおよび燃料導入通路１０Ｐを通して低圧燃料室１０Ａにスピル（溢流）される。燃料通路Ｓ６における燃料の流れが矢印Ｒ４方向からＲ５方向へ切り替わる際、一瞬燃料の流れが止り、環状空隙ＳＧＰの圧力が上がるがこのときはプランジャ付勢ばね２０２がバルブ２０３をバルブストッパＳ０に押し付ける。むしろ、バルブシート２１４Ｓの環状燃料通路１０Ｓに流れ込む燃料の動圧によってバルブ２０３をバルブストッパＳ０側に押し付ける流体力と環状空隙ＳＧＰの外周を流れる燃料流の吸出し効果でバルブ２０３とバルブストッパＳ０とを引き付けるように作用する流体力によってバルブ２０３はしっかりとバルブストッパＳ０に押し付けられる。

燃料流がＲ５方向に切り替わった瞬間から加圧室１２内の燃料は、燃料通路Ｓ６，環状燃料通路１０Ｓおよび燃料導入通路１０Ｐの順で低圧燃料室１０Ａに流れる。ここで、環状燃料通路１０Ｓの燃料流路断面積は燃料通路Ｓ６、および燃料導入通路１０Ｐの燃料流路断面積よりも小さく設定されている。すなわち、環状燃料通路１０Ｓで最も燃料流路断面積が小さく設定されている。そのため、環状燃料通路１０Ｓで圧力損失が発生し加圧室１２内の圧力が上昇し始めるが、その流体圧力Ｐ４はバルブストッパＳ０の加圧室側の環状面で受けて、バルブ２０３には作用しにくい。

環状空隙ＳＧＰにはスピル状態では低圧燃料室１０Ａから、４つの燃料通孔２１４Ｑを介してダンパ室１０Ｂへ流れる。一方ピストンプランジャ２が上昇することで、副燃料室２５０の容積が増加するので、縦通路２５０Ｂ，環状通路２１Ｇおよび燃料通路２５０Ａを通る矢印Ｒ８の下方矢印方向への燃料流により、ダンパ室１０Ｂから燃料副室２５０へ燃料の一部が導入される。かくして燃料副室に冷たい燃料が供給されるので、ピストンプランジャ２とシリンダ２０との摺動部が冷却される。

≪燃料吐出状態≫
燃料吐出状態を図４を用いて説明する。前述の燃料スピル状態においてエンジン制御装置ＥＣＵからの指令に基づきコイル２０４に通電されると、閉磁路ＣＭＰが図３（Ａ）に示すごとく生起される。閉磁路ＣＭＰが形成されると磁気空隙ＧＰにおいて、固定コア２０６とアンカー２０７の対抗面間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力はプランジャロッド付勢ばね２０２の付勢力に打勝ってアンカー２０７とこれに固定されているプランジャロッド２０１を固定コア２０６に引き付ける。このとき、磁気空隙ＧＰ、プランジャロッド付勢ばね２０２の収納室２０６Ｋ内の燃料は燃料通路２０１Ｋおよびアンカー２０７の周囲を通して燃料通路２１４Ｋから低圧通路に排出される。これにより、アンカー２０７とプランジャロッド２０１はスムースに固定コア２０６側に変位する。アンカー２０７が固定コア２０６に接触すると、アンカー２０７とプランジャロッド２０１は運動を停止する。

プランジャロッド２０１が固定コア２０６に引き寄せられて、バルブ２０３をバルブストッパＳ０側に押し付けていた付勢力がなくなるので、バルブ２０３はバルブ付勢ばねＳ４の付勢力によってバルブストッパＳ０から離れる方向に付勢されバルブ２０３は閉弁運動を開始する。このとき、環状突起部２０３Ｓの外周側に位置する環状空隙ＳＧＰ内の圧力は、加圧室１２内の圧力上昇に伴って低圧燃料室１０Ａ側の圧力よりも高くなり、かくしてバルブ２０３の閉弁運動を助ける。バルブ２０３がバルブシート２１４Ｓに接触し、閉弁状態となる。この状態が図４に示されている。ピストンプランジャ２が引き続いて上昇するので加圧室１２の容積が減少し、加圧室１２内の圧力が上昇すると図１および図２に示すように、吐出バルブユニット６０の吐出バルブ６３が吐出バルブ付勢ばね６４の力に打勝ってバルブシート６１から離れ吐出通路１１Ａから吐出ジョイント１１を通して、矢印Ｒ６，矢印Ｒ７に沿った方向に燃料が吐出する。

このように、環状空隙ＳＧＰはバルブ２０３の閉弁運動を助ける効果が有る。バルブ付勢ばねＳ４のみでは、吸入弁の閉弁力が小さすぎるので閉弁運動が安定しないと言う問題があったが、実施例ではこの問題が解消できた。

バルブ２０３がバルブシート２１４Ｓに接触し完全な閉弁状態になった瞬間はプランジャロッド２０１が固定コア２０６側に完全に引き寄せられてプランジャロッド２０１の先端がバルブ２０３の低圧燃料室１０Ａ側端面から離れており、空隙２０１Ｇが形成されている。これにより、バルブ２０３の閉弁動作時にバルブ２０３がプランジャロッド２０１によって開弁方向へ力を受けることがないので、閉弁動作が速くなる。また、バルブ２０３の閉弁動作時にバルブ２０３がプランジャロッド２０１に衝突することがなく打撃音が発生しないので静粛なバルブ機構が得られる。

バルブ２０３が完全に閉弁し加圧室１２内の圧力が上昇して高圧吐出が開始された後、コイル２０４への通電は断たれる。固定コア２０６とアンカー２０７の対抗面間に発生していた磁気吸引力が消滅し、アンカー２０７とプランジャロッド２０１はプランジャロッド付勢ばね２０２の付勢力によってバルブ２０３側へ移動を開始し、プランジャロッド２０１がバルブ２０３の底部平面部２０３Ｆと接触すると運動を止める。既に加圧室１２内の圧力による閉弁力がプランジャロッド付勢ばね２０２の作用力よりも十分大きくなっているので、プランジャロッド２０１がバルブ２０３の低圧燃料室１０Ａ側表面を押してもバルブ２０３は開弁することはない。この状態はピストンプランジャ２が上死点から下降方向Ｑ２へ転じた瞬間にプランジャロッド２０１がバルブ２０３を開弁方向へ付勢する準備動作となる。

前述のように、本吸入工程においてアンカー２０７は固定コア２０６と接触する。図５（Ａ）は従来構造における接触状態、図５（Ｂ）は本実施例における接触状態のアンカー２０７近傍の拡大図である。低圧燃料室１０Ａ内には燃料が存在しており、アンカー２０７が固定コア２０６側に磁気吸引力で引き寄せられる際、両部材間に存在している燃料はアンカー２０７のピストン運動により、矢印Ｒ１０方向に燃料は流れる。アンカー２０７衝突直後、アンカー２０７の運動は停止するため、矢印Ｒ１０方向の燃料流も停止するが、燃料流は慣性力を持っているため、固定コア２０６とアンカー２０７の衝突面近傍の圧力が低下する。この圧力低下によってキャビテーションが発生し、キャビテーション崩壊時のエネルギーによりヨーク２０５は損傷するリスクがあった。

図５（Ａ）は従来構造のアンカー２０７近傍の拡大図である。従来構造では、ヨーク２０５の固定コア２０６とアンカー２０７の衝突面に対面する部分に肉厚を薄く形成した磁気絞り２０５Ｓを有していた。そのため、アンカー２０７衝突による燃料流Ｒ１０が磁気絞り２０５Ｓに当接し、磁気絞り２０５Ｓ側面にてキャビテーションが発生、損傷が進展するリスクがあった。磁気絞り２０５Ｓは、薄肉加工部であるため損傷進展した場合、ヨーク２０５の内径側と外形側に損傷が貫通するリスクが高いという問題があった。

図５（Ｂ）は本実施例によるアンカー２０７近傍の拡大図である。本実施例では、アンカー２０７及び固定コア２０６の衝突面に傾斜部を設け、本傾斜部でアンカー２０７と固定コア２０６が衝突する。本構造により、アンカー２０７衝突による燃料流Ｒ６が磁気絞り２０５Ｓに当接することを避けることができる。

本実施例により、キャビテーション発生部位を厚肉部にずらすことが可能となり、キャビテーションによる損傷が発生した際にも、厚肉化による延命により、ヨーク２０５の内径側と外形側に損傷が貫通するリスクを大幅に低減することが可能となる。

また、キャビテーションの発生量は燃料流Ｒ１０の発生源に近いほど大きくなる。すなわち、アンカー２０７と固定コア２０６の衝突部に近いほど、キャビテーションの発生量は大きくなる。本実施例における燃料流Ｒ１０に平行なアンカー２０７側面からヨーク２０５内径面までの距離Ｌ２は、従来構造における距離Ｌ1よりも大きくなっており、本実施例により、ヨーク２０５内径側面で発生するキャビテーション量を減少させる効果も期待できる。

図６に基づき本発明が実施される電磁式燃料噴射弁の実施例２を説明する。

実施例１では、アンカー２０７と固定コア２０６が衝突時傾斜部で接触する構造としたが、図６に示すように、アンカー２０７の可動方向と垂直な面で接触し、アンカー２０７と固定コア２０６当接時に両部材に設けられた傾斜部間に隙間がある構造としても、実施例１と同様の効果が期待できる。

本実施例によれば、燃料流Ｒ１０の発生源からヨーク２０５内径側面までの距離Ｌ３をさらに大きくすることが可能で、ヨーク２０５内径側面におけるキャビテーション発生量の大幅な抑制が可能となる。

また、他の実施例は以下のようにも表現できる。すなわち加圧室に燃料を吸入する吸入通路と、加圧室から前記燃料を吐出する吐出通路と、加圧室を往復動するプランジャと、吸入通路に設置される電磁吸入弁と、吐出通路に設置される吐出弁と、を備える高圧燃料供給ポンプにおいて、電磁吸入弁は、磁気吸引力によって閉弁方向に移動する可動部を有し、可動部は磁気吸引力が作用する第一部材と、第一部材に磁気吸引力が作用することにより運動する第二部材と、可動部の動作に関連して吸入通路を開閉する弁部と、可動部と磁気吸引力により引きあう固定部と、を有し、電磁吸入弁の電磁駆動機構はボディを兼ねたヨークもしくはハウジングの磁気空隙の周囲に対面する部分に、ヨークもしくはハウジングを通って漏洩する磁束を少なくし、磁気空隙を通る磁束を増加させるための薄肉加工部を有し、薄肉加工部と、固定部及び可動部との間と、の領域に規制部を設ける。

１ ポンプハウジング
２ ピストンプランジャ
３ リフタ
４ ばね
５ プランジャシール
６ 吐出弁
７ カム
１０ 吸入ジョイント
１０Ａ 低圧燃料室
１０Ｂ ダンパ室
１０Ｐ 燃料導入通路
１０Ｓ 環状燃料通路
１１ 吐出ジョイント
１２リフタ 加圧室
２０ シリンダ
２１ シリンダホルダ
３０ ダンパホルダ
４０ ダンパカバー
５０ 燃料タンク
５１ 低圧ポンプ
５３ コモンレール
５５ インジェクタ
５６ 圧力センサ
８０ 金属ダイアフラムダンパ（組体）
２００ 電磁駆動型吸入弁機構
２０１ プランジャロッド
２０２ プランジャロッド付勢ばね
２０３ バルブ
２０３Ｈ 円筒部
２０４ コイル
２０５ ヨーク
２０５Ｓ 磁気絞り
２０６ 固定コア
２０７ アンカー
２０９ 軸受
２１４ バルブハウジング
２１４Ｓ バルブシート
２１４Ｐ 開口部
２５０ 燃料副室
６００ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
ＥＭＤ 電磁駆動機構部
ＩＮＶ 吸入弁部
Ｓ０ バルブストッパ
ＳＧ 円筒面部（バルブガイド）

Claims (5)

1. 液体の開閉時期を制御する電磁駆動機構を有する電磁弁の、電磁駆動機構部のボディを兼ねたヨークもしくはハウジングの磁気空隙の周囲に対面する部分に、ヨークもしくはハウジングを通って漏洩する磁束を少なくし、磁気空隙を通る磁束を増加させるための薄肉加工部と、磁気吸引力によって移動する可動部と、前記可動部の運動を停止するための第二部材を有する電磁弁を備え、吐出される燃料の量を制御する可変流量式高圧燃料供給ポンプにおいて、薄肉加工部をさけて、可動部と、可動部の運動を停止するための他部材の衝突によって発生する燃料流を発生させることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１の高圧燃料ポンプにおいて、可動部と、可動部の運動を停止するための第二部材に傾斜部を設けたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項１、２の高圧燃料ポンプにおいて、傾斜部で衝突することを特徴とする高圧燃料ポンプ。
4. 請求項１、２の高圧燃料ポンプにおいて、可動部材の可動方向と垂直な面で衝突し、可動部と可動部と第二部材に設けられた傾斜部に衝突時の隙間を有することを特徴とする高圧燃料ポンプ。
5. 加圧室に燃料を吸入する吸入通路と、
   前記加圧室から前記燃料を吐出する吐出通路と、
   前記加圧室を往復動するプランジャと、前記吸入通路に設置される電磁吸入弁と、
   前記吐出通路に設置される吐出弁と、
   を備える高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記電磁吸入弁は、磁気吸引力によって閉弁方向に移動する可動部を有し、
   前記可動部は磁気吸引力が作用する第一部材と、
   前記第一部材に磁気吸引力が作用することにより運動する第二部材と、
   前記可動部の動作に関連して前記吸入通路を開閉する弁部と、
   前記可動部と磁気吸引力により引きあう固定部と、
   を有し、
   前記電磁吸入弁の電磁駆動機構はボディを兼ねたヨークもしくはハウジングの磁気空隙の周囲に対面する部分に、ヨークもしくはハウジングを通って漏洩する磁束を少なくし、磁気空隙を通る磁束を増加させるための薄肉加工部を有し、
   前記薄肉加工部と、前記固定部及び前記可動部との間と、の領域に規制部を設けたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。