JP4569826B2 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1、2で使用される電磁弁では、固定コアの吸引部に可動コアを吸引するときに可動コアを係止し可動コアの移動量を規制するストッパが、固定コアの吸引部の可動コア側に向けた軸方向投影上に位置している。このような位置にストッパを設置する構成では、可動コアを係止する部分のストッパの厚みにより電磁弁の軸長が長くなるという問題がある。
また、流体出口側の圧力が低下すると、第2ばね部材の荷重に抗して可動部材は開弁方向に移動する。固定コアに可動部材が吸引される方向が開弁方向であるから、流体出口側の圧力が流体入口側の圧力に対して相対的に低下し、固定コアに可動部材の対向部が近づいた状態でコイルに通電すれば、コイルに供給する電流値が小さくても、固定コアに可動部材を吸引しストッパに可動部材の対向部が係止された開弁状態を保持できる。
このような電磁弁を採用しているので、高圧燃料ポンプを小型化できる。
また、他部材ではなく固定コアの内周側にストッパが設置されるので、固定コアとストッパと可動部材との軸心合わせが容易である。これにより、弁部材を往復移動方向に案内するストッパと可動部材との摺動クリアランスを極力小さくすることができる。さらに、ストッパに案内される箇所の可動部材と可動部材の対向部とを近づけることができる。その結果、ストッパが可動部材を案内するときに可動部材の対向部の軸ずれが低減するので、可動部材の対向部の外周側面に設置され磁気回路の一部を形成する磁性部材と可動部材の対向部とのサイドギャップを極力小さくし、この磁性部材と対向部との間に流れる磁束を増加できる。これにより、可動部材の対向部と固定コアとの間に働く磁気吸引力が増加する。
ところで、コイルへの通電がオンされ固定コアに可動部材の対向部が吸引されてストッパに係止された状態から、コイルへの通電がオフされるときにストッパから可動部材の対向部が速やかに離れるように、ストッパには残留磁束が発生しないか、発生しても小さいことが望ましい。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による高圧燃料ポンプを図3に示す。高圧燃料ポンプ10は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである。図3において、吸入室200、連通路202、燃料ギャラリ204、加圧室206および吐出通路208は、流体通路としての燃料通路を構成している。
プランジャ20は、ポンプハウジング12のシリンダ14に往復移動自在に支持されている。加圧室206は、プランジャ20の往復移動方向の一端側に形成されている。プランジャ20の外周面は、プランジャ20のヘッド22側とシリンダ14側との間で、支持部材30に支持されたオイルシール31、32によりシールされている。オイルシール31、32は、エンジン内から加圧室206へのオイルの侵入を防止し、かつ加圧室206からエンジン内への燃料漏れを防止する。プランジャ20の他端側に形成されたヘッド22は、スプリング座24と結合している。スプリング座24はスプリング28の荷重によりタペット26の底部内壁に押し付けられている。タペット26の底部外壁が図示しないポンプカムの回転によりポンプカムと摺動することにより、プランジャ20は往復移動する。
吸入室200はカバー40に覆われており、カバー40とポンプハウジング12との間にはパルセーションダンパ42が挟持されている。パルセーションダンパ42は、吸入室200の燃料圧力に応じて弾性変形し、燃料入口から吸入室200に導入された燃料の圧力脈動を低減する。連通路202は、吸入室200と電磁弁60の燃料ギャラリ204とを連通している。
図1に示すように、電磁弁60のバルブボディ62は、燃料ギャラリ204と加圧室206との間でポンプハウジング12に取り付けられている。バルブボディ62に設けた弁座63に後述する可動部材70の弁部材72が着座すると、燃料ギャラリ204と加圧室206との連通が遮断される。スプリング座66はバルブボディ62内に取り付けられており、第2ばね部材としてのスプリング68の一端を係止している。スプリング68の他端は可動部材70の弁部材72に係止されている。スプリング68は、弁部材72が弁座63に着座する閉弁方向に可動部材70に荷重を加えている。スプリング座66には、燃料ギャラリ204と加圧室206とを連通する燃料通孔66aが形成されている。
第1ばね部材としてのスプリング78は、弁部材72が弁座63から離れる開弁方向に可動部材70に荷重を加えている。スプリング78の加重をF1、スプリング68の加重をF2とすると、F1<F2に設定されている。スプリング68とスプリング78との荷重差により可動部材70は弁部材72が弁座63に着座する方向に押されるので、可動部材70にスプリング68、78以外の外力が働かない場合、弁部材72は弁座63に着座する。
図2に示すように、ストッパ90は、固定コア80の吸引部81よりも僅かに対向部76側に突出している。この突出量により、ストッパ90に対向部76が係止されたときの対向部76と固定コア80とのギャップGの大きさがが規定される。ストッパ90が固定コア80の段差82に軸方向に押し当てられることにより、固定コア80に対してストッパ90を軸方向に容易に位置決めできるとともに、固定コア80側から対向部76側に突出するストッパ90の突出量を高精度に調整できる。
(1)吸入行程
プランジャ20が下降し、加圧室206の圧力が低下すると、弁部材72の燃料入口側である燃料ギャラリ204と燃料出口側である加圧室206とから弁部材72が受ける差圧が変化する。そして、加圧室206の燃料圧力により弁部材72が弁座63に着座する方向に受ける力とスプリング68の荷重との和が、吸入室200側である燃料ギャラリ204の燃料圧力により弁部材72が弁座63から離座する方向に受ける力とスプリング78の荷重との和よりも小さくなると、弁部材72は弁座63から離座する。これにより、吸入室200から連通路202、燃料ギャラリ204を通り加圧室206に燃料が吸入される。可動部材70のロッド74および対向部76は、スプリング78の荷重によりスプリング座66側に移動する。対向部76がストッパ90に係止されると、ロッド74および対向部76の移動は停止する。
プランジャ20が下死点から上死点に向かって上昇しても、コイル88への通電はオンされた状態であり、可動部材70の対向部76と固定コア80の吸引部81との間に磁気吸引力が働いているので、対向部76はストッパ90に係止された位置に保持される。つまり、弁部材72はロッド74に遮られて弁座63から離座した開弁位置に保持されるので、プランジャ20の上昇にともない、加圧室206の燃料は燃料ギャラリ204から連通路202を通り、吸入室200に戻される。
戻し行程中にコイル88への通電をオフすると、対向部76と吸引部81との間に磁気吸引力が働かなくなる。ストッパ90をマルテンサイト系鉄鋼材等の焼入れ材で形成している場合は、コイル88への通電をオフしてもストッパ90に残留磁束は発生するが、焼き入れしない磁性材に比べてその磁束量は少ない。また、ストッパ90をオーステナイト系鉄鋼材等の非磁性材で形成する場合は、ストッパ90に残留磁束は発生しない。いずれの材質でストッパ90を形成しても、ストッパ90に発生する残留磁束を極力低減できるので、コイル88への通電をオフすると、対向部76は速やかに固定コア80の吸引部81から離れる。その結果、スプリング68とスプリング78との荷重差、ならびにプランジャ20の上昇にともない加圧室206の燃料が燃料ギャラリ204から連通路202を通り吸入室200に戻されるときの流体力により、弁部材72は閉弁方向である図1の右方向に移動して弁座63に着座するので、燃料ギャラリ204と加圧室206との連通は遮断される。この状態でプランジャ20がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室206の燃料が加圧され燃料圧力が上昇する。そして、加圧室206の燃料圧力が所定圧以上になると、スプリング54の付勢力に抗してボール52がリフトする。これにより、加圧室206で加圧された燃料は吐出通路208を通り吐出部50から吐出される。吐出部50から吐出された燃料は、図示しない燃料レールに供給されて蓄圧され、燃料噴射弁に供給される。
上記(1)〜(3)の行程を繰り返すことにより、高圧燃料ポンプ10は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料の吐出量は、電磁弁60のコイル88への通電タイミングを制御することにより調量される。
本発明の第2実施形態を図4および図5に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第2実施形態の電磁弁100では、ストッパ110は固定コア102とヨーク84との間で固定コア102の外周側に取り付けられている。ストッパ110は、固定コア102の外周壁に形成された段差103に軸方向に押し当てられて軸方向に位置決めされている。可動部材70の対向部76を係止するストッパ110の係止部112は、固定コア102の吸引部104から対向部76側に僅かに突出している。
上記複数の実施形態では、本発明の電磁弁を高圧燃料ポンプの調量弁に適用したが、これに限らず、流体通路を開閉する電磁弁として他の用途に適用してもよい。
また上記複数の実施形態では、加圧室206の吸入側の燃料通路を電磁弁が開閉して燃料吐出量を調量したが、電磁駆動式の調量弁の設置位置はこれに限るものではなく、高圧燃料ポンプの燃料入口と燃料出口との間の燃料通路であればどの位置に調量弁を設置してもよい。例えば、加圧室の吐出側の燃料通路に調量弁を設置して燃料を調量してもよい。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
Claims (6)
- 燃料入口から加圧室に吸入した燃料を加圧し、燃料出口から吐出する高圧燃料ポンプにおいて、
往復移動することにより前記燃料入口から前記加圧室に吸入された燃料を加圧するプランジャと、
前記燃料入口と前記燃料出口との間の流体通路を開閉することにより燃料を調量する電磁弁と、
を備える高圧燃料ポンプであって、
前記電磁弁は、
固定コアと、
弁部材と軸方向に往復移動することにより前記弁部材に作用して前記流体通路を開閉し、前記固定コアと向き合っている対向部が前記固定コアに吸引されることにより往復移動方向の一方に移動する可動部材と、
通電することにより前記固定コアと前記対向部との間に磁気吸引力を発生するコイルと、
前記対向部と向き合って前記固定コアと軸方向に重なって設置され、前記固定コアに吸引される前記対向部を係止して前記可動部材の移動量を規制するストッパと、
前記可動部材に開弁方向の荷重F1を加える第1ばね部材と、
前記可動部材に閉弁方向の荷重F2を加える第2ばね部材と、
を備え、
F1<F2に設定されており、前記コイルに通電することにより前記固定コアに前記対向部が吸引される方向が開弁方向であり、前記流体通路の流体出口側の圧力が流体入口側の圧力に対して相対的に低下すると、前記荷重F2に抗して前記可動部材が前記弁部材を押して開弁方向に移動する高圧燃料ポンプ。 - 前記ストッパは、前記固定コアの内周側に設置されており、前記ストッパの内周側に挿入された前記可動部材を往復移動方向に案内する請求項1に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記ストッパは前記固定コアの外周側に設置されている請求項1に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記ストッパは、前記固定コアに設けた段差に軸方向に押し当てられて前記固定コアに取り付けられている請求項1から3のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記ストッパの硬度は前記固定コアの硬度よりも高い請求項1から4のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記ストッパは焼入れ材または非磁性材により形成されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ。
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