JPH09112731A - 電磁弁およびこれを用いた燃料ポンプ - Google Patents

電磁弁およびこれを用いた燃料ポンプ

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JPH09112731A
JPH09112731A JP7268601A JP26860195A JPH09112731A JP H09112731 A JPH09112731 A JP H09112731A JP 7268601 A JP7268601 A JP 7268601A JP 26860195 A JP26860195 A JP 26860195A JP H09112731 A JPH09112731 A JP H09112731A
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valve body
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armature
pressure
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利康 佐橋
Yasuhiro Horiuchi
康弘 堀内
Toru Takahashi
徹 高橋
Masatoshi Kuroyanagi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】開弁時の流通不良防止と高速作動化を両立させ
ることができる電磁弁およびこれを用いた燃料ポンプを
提供する。 【解決手段】従来の弁体を、チェック弁体８０とアーマ
チャ９４とに分割し、チェック弁体８０は、バルブボデ
ィ部７２に所定ストロークの範囲で摺動可能に取付け、
バルブボディ部７２に形成した弁座部７８に離着するシ
ート部８１を有し、高圧側の流体圧を閉弁方向の押圧力
として受けるようにし、アーマチャ９４は、アクチュエ
ータホルダ部７３に上記チェック弁体８０のストローク
より小さなストロークの範囲で移動可能に取付け、上記
チェック弁体８０に接離可能に当接した場合に上記チェ
ック弁体８０を全開以下の開度で停止させるようにし、
上記アーマチャ９４のストロークをチェック弁体８０の
ストロークより小さくしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧流体の制御に
適する電磁弁および、例えばコモンレール内に高圧燃料
を圧送する吐出量可変式高圧燃料ポンプに用いて有効な
燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ディーゼル機関に燃料を噴射す
る燃料噴射装置として、コモンレールと呼ばれる蓄圧配
管に高圧燃料を蓄積し、この蓄圧燃料を電磁式インジェ
クタを通じて機関に噴射するようにしたシステムが特開
昭６４−７３１６６号公報などに示されている。
【０００３】この種のコモンレール式燃料噴射装置は、
図１２に示すように、燃料タンク１内の燃料を低圧燃料
ポンプ２により高圧燃料ポンプ３に送り、この高圧燃料
ポンプ３で上記低圧燃料ポンプ２から送られてきた燃料
を噴射圧に相当する１００ＭＰａ程度の高圧に加圧し、
この高圧燃料を逆止弁４および吐出管５を介してコモン
レール６に送るようになっている。コモンレール６には
分配管７…が連結されており、これら分配管７…はエン
ジン８の各気筒に設置された電磁式インジェクタ９…に
接続されている。これら電磁式インジェクタ９…は電磁
制御弁１０を作動させると図示じないインジェクタニー
ドルが開弁作動され、これにより上記コモンレール６内
の高圧燃料がインジェクタ９…を介してエンジン８の各
気筒に噴射されるようになっている。
【０００４】上記インジェクタ９の電磁制御弁１０は、
電子制御ユニットＥＣＵ２０により制御されるようにな
っている。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン回転数センサ
２１や負荷センサ２２によりエンジンの回転数や負荷状
態の情報が入力され、これらの信号によりエンジンの運
転状態を判断し、このエンジンの運転状態に応じて最適
噴射時期および噴射量を演算して上記電磁制御弁１０に
制御信号を発する。よって、エンジン８の各気筒には、
エンジンの運転状態に応じた最適噴射時期および最適噴
射量の燃料が噴射されるようになっている。
【０００５】また、コモンレール６内では噴射によって
消費された燃料分の圧力低下が生じ、この消費分を補っ
てコモンレール６内の燃料圧力を常に噴射圧に相当する
ほぼ１００ＭＰａに維持しておく必要がある。このた
め、上記消費分の燃料を高圧燃料ポンプ３からコモンレ
ール６に供給するようになっている。
【０００６】すなわち、コモンレール６にはコモンレー
ル内の燃料圧力を検出する圧力センサ２３が設けられて
おり、この圧力センサ２３からの信号により上記ＥＣＵ
２０が上記高圧燃料ポンプ３に指令信号を送り、高圧燃
料ポンプ３の吐出量を制御するようになっている。した
がって、高圧燃料ポンプ３は、エンジンの負荷や回転数
に応じて吐出量を制御できるポンプでなければならず、
このため、この種の高圧ポンプは、前記公報に記載され
ているような構造が採用されている。
【０００７】つまり、この種の高圧燃料ポンプ３は、シ
リンダと、このシリンダ内に摺動自在に嵌挿されエンジ
ンの回転により往復駆動されるポンププランジャとを備
えており、ポンププランジャの吸入行程でこれらシリン
ダとプランジャとにより形成されたポンプ室に上記低圧
燃料ポンプ側から燃料を導入し、ポンププランジャの圧
縮行程で上記ポンプ室の燃料を加圧してコモンレールに
圧送する構造となっている。
【０００８】この場合、上記高圧燃料ポンプには上記ポ
ンプ室に面して電磁弁が設置されており、この電磁弁は
ポンプ室と低圧側の燃料溜り部とを連通する低圧通路を
備えており、通常は上記低圧通路を開いてポンプ室の燃
料を低圧側の燃料溜り部に逃がすとともに、プランジャ
の加圧作動中に電磁弁に通電すると弁体が作動されて低
圧通路を閉じ、これによりポンプ室の燃料をコモンレー
ル側に供給するように構成されている。この電磁弁が前
記ＥＣＵ２０により制御されるようになっている。
【０００９】ところで上記公報に記載されている従来の
電磁弁について、概略的構造を図１３にもとづき説明す
る。図１３において３０は、バルブボディであり、中央
部に摺動孔３１が形成されているとともに下面に弁座部
３２が形成されている。３３は弁体であり、上記バルブ
ボディ３０の摺動孔３１に摺動自在に嵌挿されている。
弁体３３の下端には上記弁座部３２に離着するシート部
３４が形成されているとともに、上端にはアーマチャ３
５が一体的に連結されている。この弁体３３は図示しな
いばねによって図中下方に付勢されており、係合部３６
がシム３７に係合して開弁位置に保持される。この状態
で図示しない電磁アクチュエータの電磁コイルヘ通電が
なされると、アーマチュア３５が上記ばねの付勢力に抗
して吸引され、弁体３３のシート部３４が上記バルブボ
ディ３０の弁座部３２に着座して閉弁する。上記バルブ
ボディ３０の弁座部３２は、高圧燃料ポンプのポンプ室
３８に面しており、またバルブボディ３０の摺動孔３１
は低圧通路３９を介して低圧側燃料溜り部４０に通じて
いる。したがって、弁体３３のシート部３４がバルブボ
ディ３０の弁座部３２から離れている場合は、高圧燃料
ポンプのポンプ室３８で加圧された燃料は、バルブボデ
ィ３０の摺動孔３１から低圧通路３９を通じて燃料溜り
部４０へ逃がされる。このため、高圧燃料ポンプからコ
モンレールへの燃料供給は生じない。電磁コイルヘ通電
すると、アーマチャ３５および弁体３３が図示しないば
ねの付勢力に抗して上昇し、弁体３３のシート部３４が
弁座部３２に着座して閉弁される。この場合、ポンプ室
３８で加圧された燃料は吐出通路４１を通じてコモンレ
ールへ圧送される。
【００１０】したがって、前記ＥＣＵ２０によりソレノ
イドコイルヘの通電を制御すれば、高圧燃料ポンプ３か
らコモンレール６へ吐出される燃料量をエンジンの負荷
や回転数に応じて制御することができ、コモンレール６
内の燃料圧を常に噴射圧となるように維持することがで
きる。
【００１１】ところで、上記従来の電磁弁は、高圧燃料
ポンプのポンププランジャ４２が吸入行程に移ると、ポ
ンププランジャ４２が吸入孔４３を通過して吸入孔４３
を開口するまでは燃料溜り部４０から低圧通路３９およ
び摺動孔３１を通じてポンプ室３８に燃料を導入する必
要がある。このため、ポンププランジャ４２が吸入行程
に移ると、吸入不良が発生しないように弁体３３のシー
ト部３４はバルブボディ３０の弁座部３２から大きく離
れて燃料の導入通路を大きく確保する必要がある。つま
り、弁体３３は吸入不良を防止するため大きなストロー
クが必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
電磁弁の開閉動作の高速化が求められており、例えば、
車両用の内燃機関のように運転状態が時間とともに著し
く変化する場合には、この種の内燃機関の燃料供給装置
に適用される電磁弁の高速応答性が要求される。
【００１３】ところが、図１３に示す従来の電磁弁の場
合、吸入行程でポンプ室３８に燃料を導入する際に吸入
不良が発生しないように弁体３３を大きなストロークで
移動させなければならないが、弁体３３とアーマチャ３
５がー体構造となっているので、アーマチャ３５も大き
なストロークで移動させなければならない。
【００１４】このような弁体３３とアーマチャ３５がー
体構造であると、慣性も大きいので大きなストロークを
確保しようとすると、それだけ作動が遅くなり、電磁弁
の高速化を制約するという問題がある。
【００１５】また、図１３に示す構造のままで電磁弁を
高速化しようとすると、電磁弁の駆動電圧を高くする必
要がある。しかし、車両用コモンレール式燃料噴射装置
は車載用のバッテリによって駆動されるようになってお
り、その電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖでー定である。よ
って、車載用のバッテリを変更せずに電磁弁の駆動電圧
を高くしようとすると昇電圧回路が必要になる。このよ
うな昇電圧回路を採用するとコストアップにつながると
いう不具合がある。
【００１６】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、アーマチャと弁体を分割し、弁体にチェック
弁機能を持たせることで、アーマチャのストロークをチ
ェック弁体のストロークより小さくすることを可能と
し、それによって吸入不良の防止および高速作動化を両
立させることを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１の発明に係る電磁弁は、従来の弁体を、チ
ェック弁体とアーマチャとに分割し、チェック弁体は、
バルブボディ部に所定ストロークの範囲で摺動可能に設
けられ、バルブボディ部に形成した弁座部に離着するシ
ート部を有し、高圧側の流体圧力を閉弁方向の押圧力と
して受けるようにし、アーマチャは、アクチュエータホ
ルダ部に上記チェック弁体のストロークより小さなスト
ロークの範囲で移動可能に設けられ、上記チェック弁体
に接離可能に当接し、当接した場合に上記チェック弁体
を全開以下の開度で上記シート部が弁座部から離れる開
位置に停止させるようにし、かつ、前記チェック弁体を
閉弁方向に付勢する第１の付勢手段、前記アーマチャを
前記チェック弁体に接近させる方向またはチェック弁体
から離す方向のいずれか一方向へ付勢する第２の付勢手
段、および上記第２の付勢手段に抗して電磁吸引力によ
り前記アーマチャを往復駆動する電磁アクチュエータを
備えたことを特徴とする。
【００１８】請求項１の発明によれば、本来は高圧側で
ある方の圧力が低下して本来は低圧側である方の圧力よ
り低くなると、その圧力差によりチェック弁体が第１の
付勢手段に抗して開弁方向に大き＜変位し、よって弁座
部の開度を大きく確保するので、本来は低圧側である方
から本来は高圧側である方へ流体を流す。したがって、
弁座部の開度が大きく確保されることからこの方向への
流体の吸入不良を防止することができる。
【００１９】電磁アクチュエータへ通電または通電停止
することによりアーマチャを第２の付勢手段に抗してチ
ェック弁側に移動させておく。高圧側が低圧側よりも圧
力が高くなると、この差圧力によってチェック弁は閉弁
方向に動かされる。この際、上記電磁アクチュエータへ
の通電または通電停止によりアーマチャがチェック弁側
に移動させているので、チェック弁はアーマチャに当接
してこの位置で止まり、所定量の開度で開弁状態が保持
される。
【００２０】高圧側から低圧側へ流体が逃げるのを阻止
するときは、上記ソレノイド部へ通電または通電停止を
解除するとアーマチャが電磁吸引力または第２の付勢手
段によりチェック弁体から離れる方向に移動するので、
チェック弁体が高圧側と低圧側の差圧力によって移動
し、シート部が弁座部に着座することにより閉弁する。
【００２１】以上のように、従来の弁体をチェック弁体
とアーマチャとに分割し、チェック弁体のストロークを
アーマチャのストロークより大きくする設定したから吸
入不良が防止でき、かつアーマチャのストロークを小さ
くしたことによりアーマチャの通電または通電停止に対
する応答作動が迅速になり、高速応答が可能となる。
【００２２】したがって、吸入不良の防止と電磁弁の高
速化を、コストアップにつながる格別な昇電圧回路を用
いることなく両立することができる。請求項２の発明
は、請求項１に記載の電磁弁において、第２の付勢手段
はアーマチャをチェック弁体から離れる方向へ付勢する
ことを特徴とする。
【００２３】請求項２の発明によれば、電磁アクチュエ
ータに通電しない場合、アーマチャは第２の付勢手段に
よりチェック弁体から離れる方向へ付勢されるからチェ
ック弁体は閉弁作動し、いわゆる常閉弁となる。
【００２４】よって、電磁アクチュエータへの通電が何
らかの原因により遮断された場合は、弁座部が閉じられ
ているから高圧側から低圧側に流体を送るのを停止する
ことができる。
【００２５】請求項３の発明は、請求項１に記載の電磁
弁において、第２の付勢手段はアーマチャをチェック弁
体に接近する方向へ付勢することを特徴とする。請求項
３の発明によれば、電磁アクチュエータに通電しない場
合、アーマチャは第２の付勢手段によりチェック弁体に
接近する方向へ付勢されるからチェック弁体はこのアー
マチャに当接して所定開度で開弁作動し、いわゆる常開
弁となる。
【００２６】請求項４の発明に係る燃料ポンプは、シリ
ンダに請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載の電
磁弁を取付け、この電磁弁のチェック弁はポンプ室の圧
力を閉弁方向の押圧力として受けるとともに、上記チェ
ック弁の低圧側は低圧燃料溜り部の圧力を受けるように
設けられていることを特徴とする。
【００２７】請求項４の発明によると、ポンプ室の圧力
が低下して燃料溜り部の圧力より低くなると、その圧力
差によりチェック弁体が第１の付勢手段に抗して開弁方
向に大き＜変位し、よって弁座部の開度を大きく確保す
るので、燃料溜り部からポンプ室側に燃料を吸引する。
したがって、弁座部の開度が大きく確保されることから
吸入不良を防止することができる。
【００２８】電磁アクチュエータに通電または通電停止
することによりアーマチャを第２の付勢手段に抗してチ
ェック弁側に移動させておく。ポンプ室から燃料溜り部
へ燃料を逃がすとき、つまり吐出量を制御する時は、ポ
ンプ室が燃料溜り部よりも圧力が高くなるので、この差
圧力によってチェック弁は閉弁方向に動かされる。この
際、上記電磁アクチュエータへの通電または通電停止に
よりアーマチャがチェック弁側に移動させているので、
チェック弁はアーマチャに当接してこの位置で止まり、
所定量の開度で開弁状態が保持される。
【００２９】ポンプ室から燃料溜り部へ燃料が逃げるの
を阻止するとき、つまりコモンレール側に燃料を圧送す
るときは、上記電磁アクチュエータへ通電または通電停
止を解除するとアーマチャが電磁吸引力または第２の付
勢手段によりチェック弁体から離れる方向に移動するの
で、チェック弁体が差圧力によって移動し、シート部が
弁座部に着座するようになり電磁弁は閉弁する。よって
ポンプ室の燃料はコモンレール側に圧送されるようにな
る。
【００３０】このような燃料ポンプによれば、従来の弁
体をチェック弁体とアーマチャとに分割し、チェック弁
体のストロークをアーマチャのストロークより大きくす
る設定したから吸入不良が防止でき、かつアーマチャの
ストロークを小さくしたことによりアーマチャの通電ま
たは通電停止に対する応答作動が迅速になり、高速応答
が可能となる。したがって、吸入不良の防止と電磁弁の
高速化を、コストアップにつながる格別な昇電圧回路を
用いることなく両立させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下本発明について、図１ないし
図８に示す第１の実施例にもとづき説明する。図１は本
発明の高圧燃料ポンプ３の構成を示す図であり、この高
圧燃料ポンプ３は図１２に示すコモンレール式燃料噴射
装置の高圧燃料ポンプとして使用される。なお、図１２
に示すコモンレール式燃料噴射装置についてはすでに説
明した通りであってよいのでその説明は省略する。
【００３２】図１に示す高圧燃料ポンプ３について説明
すると、図において５０はポンプハウジングであり、下
端にカム室５１が形成されている。カム室５１には機関
の回転数の１／２の速度で回転するカム軸５２が挿通さ
れており、このカム軸５２にはカム５３が形成されてい
る。このカム５３はカム軸５２の１回転に４度の上昇行
程を発揮するカム面が形成されている。
【００３３】ポンプハウジング５０内にはシリンダ５４
が取付けられており、このシリンダ５４内にはポンププ
ランジャ５５が往復移動可能に嵌挿されている。このポ
ンププランジャ５５は、従来の列型燃料噴射ポンプのプ
ランジャと異なり、外周面にリード面となる切欠は形成
されていなく、単なる円柱形状をなしている。
【００３４】ポンププランジャ５５の上端面とシリンダ
５４の内周面とによりポンプ室５６が形成されており、
このポンプ室５６には吐出孔５７が連通されている。ま
た、シリンダ５４にはポンププランジャ５５が所定スト
ローク下降した場合に開口される燃料導入孔５８が形成
されており、この燃料導入孔５８は燃料溜り部５９に連
通している。この燃料溜り部５９は導入管６０を介し
て、図１２に示す低圧燃料ポンプ２に連通している。し
たがって、燃料溜り部５９には低圧燃料ポンプ２から低
圧燃料が供給される。
【００３５】上記シリンダ５４には吐出弁６１が取付け
られており、この吐出弁６１は吐出孔５７を介して上記
ポンプ室５６に連通している。ポンプ室５６内で加圧さ
れた高圧燃料は吐出弁６１の弁体６２を復帰用ばね６３
の付勢力に抗して押し開き、これによりポンプ室５６で
加圧された高圧燃料がコモンレール６に圧送される。
【００３６】ポンププランジャ５５の下端はばね座金６
４に連結されており、このばね座金６４は復帰用ばね６
５により摺動子６６に押付けられている。摺動子６６は
カムローラ６７を有し、このカムローラ６７は前記カム
５３に摺接している。したがって、カム軸５２の回転に
よりカム５３が回転されると、カムローラ６７およびば
ね座６４を介してポンププランジャ５５が往復駆動され
る。
【００３７】ポンププランジャ５５の往復ストロークは
前記カム５３の高低差により決定され、ポンププランジ
ャ５５がシリンダ５４内を往復移動することによりポン
ププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を開閉し、
ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を開い
ている時に燃料導入孔５８から低圧燃料溜り部５９の燃
料がポンプ室５６に導入される。
【００３８】シリンダ５４の上端には、ポンプ室５６に
対向した位置に電磁弁７０が取付けられている。本実施
例の電磁弁７０は、通電した時に閉弁位置から開弁位置
に移動する形式のものである。
【００３９】電磁弁７０の構造は、図２に示されてお
り、これについて説明する。７１は電磁弁ケーシングで
あり、この電磁弁ケーシング７１はポンプシリンダ５４
の上端部にねじ係合して取付けられている。電磁弁ケー
シング７１には、バルブボディ７２、アクチュエータホ
ルダ７３および電磁弁カバー７４が軸方向に沿って設置
されており、これらバルブボディ７２、アクチュエータ
ホルダ７３および電磁弁カバー７４は上記電磁弁ケーシ
ング７１の上下端部をかしめるなどの手段で電磁弁ケー
シング７１に固定されている。バルブボディ７２の下端
面とポンプシリンダ５４の上端面との間には円盤状のス
トッパ７５が挾持されており、これらバルブボディ７２
とストッパ７５との間には高圧燃料室７６が形成されて
いる。そして、上記ストッパ７５には高圧燃料室７６と
前記ポンプ室５６とを連通させる燃料通路７５ａが形成
されている。
【００４０】バルブボディ７２の中央部には案内孔７７
が形成されており、この案内孔７７の下端には上記高圧
燃料室７６に面して弁座部７８が形成されている。案内
孔７７の途中には低圧側燃料通路７２ａが開口されてお
り、この低圧側燃料通路７２ａは、バルブボディ７２と
ポンプシリンダ５４との間に形成された前記燃料溜り部
５９に連通している。
【００４１】上記案内孔７７にはチェック弁体８０が軸
方向に摺動可能に嵌挿されている。チェック弁体８０の
下端は上記高圧燃料室７６に臨まされているとともにこ
の下端は大径に形成されており、この大径部には前記弁
座部７８に離着するシート部８１が形成されている。こ
の大径シート部８１の下面には上記高圧燃料室７６の燃
料圧が加わるようになっている。
【００４２】また、チェック弁体８０の途中には上記低
圧側燃料通路７２ａに連通する小径部８０ａが形成され
ている。上記チェック弁体８０の下端面と前記ストッパ
７５との間には第１の付勢手段に相当する圧縮コイルば
ね８２が介挿されており、この圧縮コイルばね８２は上
記チェック弁体８０をそのシート部８１が弁座部７８に
当接する方向に押圧しており、したがってチェック弁体
８０は案内孔７７を閉塞する方向に付勢されている。
【００４３】ストッパ７５の中央部には上記チェック弁
体８０の下端面が接離可能に当接する衝止突起７５ｂが
形成されている。上記チェック弁体８０は、シート部８
１が弁座部７８に当接する上動位置と、シート部８１の
下端が上記ストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接する下
動位置の範囲を移動可能であり、このストロークはシー
ト部８１が弁座部７８から十分に大きく離れるように設
定してある。
【００４４】前記アクチュエータホルダ７３には本発明
の電磁アクチュエータの主体となるコイル巻線９０が取
付けられているとともに、電磁弁カバー７４には上記コ
イル巻線９０に電流を供給するターミナル９１が固定さ
れている。
【００４５】アクチュエータホルダ７３の中央部には摺
動孔７３ａが開口されており、この摺動孔７３ａには電
磁プランジャ９２が摺動自在に嵌挿されている。電磁プ
ランジャ９２の上端部にはばね座９２ａが形成されてお
り、このばね座９２ａとアクチュエータホルダ７３の間
には第２の付勢手段に該当する圧縮コイルばね９３が介
挿されている。この圧縮コイルばね９３は上記電磁プラ
ンジャ９２を上向きに押圧付勢している。電磁プランジ
ャ９２の上端にはアーマチャ９４が連結されており、こ
のアーマチャ９４はアクチュエータホルダ７３と電磁弁
カバー７４との間に形成された空間内に上下に移動自在
に収容されている。
【００４６】電磁プランジャ９２の下端は、前記チェッ
ク弁体８０の上端に接離可能に対向されている。この電
磁プランジャ９２は、上記アーマチャ９４の下端がアク
チュエータホルダ７３の上面に当接する下動位置と上記
アーマチャ９４の上端が電磁弁カバー７４の下面に当た
る上動位置との範囲で移動可能であり、このような電磁
プランジャ９２のストロークは、前記チェック弁体８０
のストロークより小さくなるように設定されている。
【００４７】アクチュエータホルダ７３の下面とバルブ
ボディ７２の間には低圧燃料室９５が形成されており、
この低圧燃料室９５はバルブボディ７２に形成した燃料
通路９６を介して前記燃料溜り部５９に連通している。
そして、上記チェック弁体８０の上端面は上記低圧燃料
室９５に臨まされており、よってチェック弁体８０の上
端面には低圧燃料室９５の低圧燃料圧力が加わるように
なっている。
【００４８】このような構成の電磁弁７０について、作
用を説明する。図２はポンププランジャ５５が上死点に
ある状態であり、ポンプ室５６の燃料圧が高く、したが
って高圧燃料室７６の燃料圧も高くなっており、このた
めチェック弁体８０のシート部８１がバルブボディ７２
の弁座部７８に着座して案内孔７７を閉塞している。
【００４９】なお、このときは、電磁アクチュエータの
コイル巻線９０に電流が流されていなく、よってアーマ
チャ９４がコイル巻線９０により下向きに吸引される力
が解放されているから電磁プランジャ９２は圧縮コイル
ばね９３の押圧力を受けて上向きに移動している。この
ため、電磁プランジャ９２の下端はチェック弁体８０の
上端から離れている。
【００５０】このような図２の状態からポンププランジ
ャ５５が下降を始めて吸入行程に移ると、図１に示され
た燃料導入孔５８が未だポンププランジャ５５の外周面
で閉塞されている段階では、ポンプ室５６の容積が増大
して圧力が低下するから、高圧燃料室７６の圧力も低下
する。このときの高圧燃料室７６の圧力は、低圧燃料室
９５の燃料圧力よりも低くなる。そして、低圧燃料室９
５と高圧燃料室７６の圧力差はチェック弁体８０を下向
き（開弁方向）に押す力となり、この押し下げ力が圧縮
コイルばね８２の押上力よりも大きくなるとチェック弁
体８０は図３に示すように下降する。したがって、チェ
ック弁体８０のシート部８１が弁座部７８から離れ、案
内孔７７を開く。
【００５１】このため、燃料溜り部５９の燃料が低圧燃
料通路７２ａから案内孔７７、弁座部７８を介して高圧
燃料室７６に導入され、この燃料は燃料通路７５ａから
ポンプ室５６に導入される。
【００５２】よって、ポンププランジャ５５の吸入行程
中に、図１に示された燃料導入孔５８が未だ閉じられて
いるときにポンプ室５６が負圧になるのが防止される。
この時、図３に示すように、チェック弁体８０の下端面
はストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接し、この場合チ
ェック弁体８０のストロークは十分大きく取ってあるの
で、弁座部７８は大きく開口されるようになり、よって
ポンプ室５６に燃料が供給されている最中に吸入不良が
発生することはない。
【００５３】上記チェック弁体８０が開弁した後、図１
２に示すＥＣＵ２０から所定のタイミングで電磁アクチ
ュエータのコイル巻線９０に通電すると、コイル巻線９
０の励磁によりアクチュエータホルダ７３およびアーマ
チャ９４内に磁気回路が形成され、アクチュエータホル
ダ７３の上端の磁気ギャップに生じる吸引作用によりア
ーマチャ９４に下向きの付勢力が発生する。このためア
ーマチャ９４および電磁プランジャ９２が圧縮コイルば
ね９３の押上げ力にに抗して、図３のように下方に移動
される。
【００５４】この場合、電磁プランジャ９２のストロー
クはチェック弁体８０のストロークより小さく設定され
ているため、チェック弁体８０の上端に当接しない。そ
して、このような電磁プランジャ９２の下動は、チェッ
ク弁体８０のストロークよりも小さく取ってあり、しか
もチェック弁体８０と離れているから高速で作動する。
【００５５】ポンププランジャ５５がさらに下降して燃
料導入孔５８がポンププランジャ５５の外周面により開
かれると、燃料溜り部５９の燃料は燃料導入孔５８から
も導入されポンプ室５６に補給される。
【００５６】ポンププランジャ５５が下死点に達し、逆
に上昇に移るとポンプ室５６の容積が減少する。そし
て、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を
閉じるとポンプ室５６の燃料が加圧されて圧力が上昇す
る。このような加圧行程においては、ポンプ室５６の圧
力上昇に伴い高圧燃料室７６の圧力も上昇する。
【００５７】上記高圧燃料室７６と低圧燃料室９５との
圧力差によるチェック弁体８０が圧縮コイルばね８２に
抗する力がなくなると、チェック弁体８０は圧縮コイル
ばね８２に押されて上動する。
【００５８】しかし、コイル巻線９０に通電したままで
あると、図４に示すように、チェック弁体８０の上端面
が電磁プランジャ９２の下端に当接し、チェック弁体８
０はこの位置で止まり、シート部８１が弁座部７８との
間に間隙を確保したままの状態となる。このため、ポン
プ室５６で加圧される燃料は燃料通路７５ａ、高圧燃料
室７６、シート部８１と弁座部７８との間隙、小径部８
０ａの周囲、低圧燃料通路７２ａを通って燃料溜り部５
９へ逃がされる。
【００５９】したがって、ポンプ室５６で燃料が加圧さ
れても、燃料が吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２
に示すコモンレール６５へ圧送されることはない。図４
の状態において、図１２に示すＥＣＵ２０からから所定
のタイミングでコイル巻線９０への通電が停止される
と、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチャ９４
および電磁プランジャ９２が上方に移動される。する
と、チェック弁体８０を上方へ移動するのを制限してい
た力がなくなるので、チェック弁体８０は圧縮コイルば
ね８２の付勢力を受けて上方へ移動し、チェック弁体８
０のシート部８１が弁座部７８に当接する。
【００６０】よって、図２に示すように、弁座部７８が
閉弁され、このためポンプ室５６内の燃料は案内孔７７
から逃げられないからポンプ室５６内で加圧されること
になる。この加圧された高圧燃料は吐出孔５７、吐出弁
６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送され
る。
【００６１】この時、チェック弁体８０の下面がポンプ
室５６の高圧の燃料圧を受けるのでが、チェック弁体８
０のシート部８１は弁座部７８に強く押され、よって加
圧行程中にチェック弁体８０が開弁することはない。
【００６２】このような構成の電磁弁７０を備えた高圧
燃料ポンプ３によれば、以下のような効果がある。吸入
行程で吸入不良が発生しないように、燃料流路の開口面
積、すなわち弁座部の開き度を大きく確保するためには
シート部のストロークを大きく取らなければならない。
バルブストロークと、流路開口面積の間には、図５に示
すような関係があり、吸入不良が発生しない流路開口面
積ＳB を確保しようとすると、バルブストロークをＢ以
上に設定する必要がある。また、アーマチャのストロー
クと、達成可能な応答時間との間には図６に示す関係が
ある。ここで、応答時間とは、図７に示すように、駆動
電圧を与えてから、バルブがフルストロークするまでの
時間ｔ1 と、駆動電圧をカットし、バルブが駆動電圧を
与える前の状態に戻るまでの時間ｔ2 との和ｔ1 ＋ｔ2
を指す。
【００６３】図１３に示す従来の電磁弁の場合は、弁体
３３とアーマチャ３５が一体的に連結されているから、
バルブストロークをＢに設定した場合はアーマチャスト
ロークもＢであり、この場合応答時間をＴB までしか高
速化できないことになる。
【００６４】また、バルブストロークはＢのままで、応
答時間を図６におけるＴA まで高速化するには、駆動電
圧と、応答時間との間には図８の関係があるので、駆動
電圧をＶB からＶA に昇圧しなければならない。しか
し、電磁弁の駆動電圧は車載用のバッテリによって供給
されており、その電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖでー定で
ある。よって、車載用のバッテリをそのまま使用して駆
動電圧をアップさせるには、格別な昇電圧回路が必要と
なり、このような昇電圧回路はコストアップにつながる
という不具合がある。
【００６５】それに対し本発明品では、従来の電磁弁に
おける弁体３３を、チェック弁体８０と、アーマチャ９
４を備える電磁プランジャ９２に分割したことにより、
図５における吸入不良防止に必要なバルブストロークＢ
は、チェック弁体８０独自のストロークＢで確保するこ
とができ、これにより吸入不良を防止することができ
る。また、図６から判るように、電磁プランジャ９２の
アーマチャストロークをＡにすれば、応答時間をＴA ま
で高速化することができる。これにより、図８からわか
るように、応答時間ＴA を達成するための駆動電圧はＶ
B のままでよく、すなわち車載用のバッテリの電源電圧
を使用でき、コストアップにつながる格別な昇電圧回路
は必要ない。よって、上記実施例の電磁弁７０を使用す
れば、吸入不良の防止と高速化を両立できることにな
る。
【００６６】次に、本発明の第２の実施例を、図９ない
し図１１にもとづいて説明する。前記第１の実施例の電
磁弁７０は、電流を供給している時に電磁弁は開いてお
り、電流を遮断すると電磁弁が閉じてコモンレール側に
高圧燃料を圧送するようにしたが、本実施例の電磁弁７
０ａは、電流を供給した時に電磁弁７０ａが閉じてコモ
ンレール側に高圧燃料を圧送するようにしたものであ
る。
【００６７】本実施例で第１の実施例と異なる点を説明
すると、第１の実施例の場合、アーマチャ９４がアクチ
ュエータホルダ７３と電磁弁カバー７４との間に設けら
れており、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチ
ャ９４および電磁プランジャ９２はチェック弁体８０か
ら離れる方向に付勢されていた。
【００６８】これに対し、本実施例では、電磁プランジ
ャ９２に連結されたアーマチャ９４が、バルブボディ７
２とアクチュエータホルダ７３との間に形成された作動
室９７内に上下移動自在に収容されており、これらアー
マチャ９４および電磁プランジャ９２は第２の付勢手段
に相当する圧縮コイルばね９３により下向きの付勢力を
受けている。
【００６９】この場合も、アーマチャ９４および電磁プ
ランジャ９２のストロークは、チェック弁体８０のスト
ロークより小さく設定されている。上記圧縮コイルばね
９３の下向きの付勢力は、チェック弁体８０を押し上げ
る他の圧縮コイルばね８２の上向きの付勢力より大きく
設定してある。
【００７０】なお、電磁プランジャ９２の下端は先細り
テーパ面９８となっており、この先端面はチェック弁体
８０の上端面より小さな面積をなしている。これら電磁
プランジャ９２の先細りテーパ面９８およびチェック弁
体８０の上端面は、バルブボディ７２に形成した低圧燃
料室（孔）９５に臨まされている。
【００７１】その他の構成は、第１の実施例と同様であ
ってよく、同一部材は同一番号を用いて説明を省略す
る。このような構成の第２の実施例の電磁弁７０ａの作
動について説明する。
【００７２】図９はポンププランジャ５５が上死点にあ
る状態であり、ポンプ室５６の燃料圧が高く、したがっ
て高圧燃料室７６の燃料圧も高くなっており、このため
チェック弁体８０のシート部８１がバルブボディ７２の
弁座部７８に着座して案内孔７７を閉塞している。
【００７３】なお、このときは、電磁アクチュエータの
コイル巻線９０に電流が流されている状態であり、アー
マチャ９４がコイル巻線９０により上向きに吸引されて
おり、このため、電磁プランジャ９２の下端はチェック
弁体８０の上端から離れている。
【００７４】このような図９の状態からポンププランジ
ャ５５が下降を始めて吸入行程に移ると、図１に示され
た燃料導入孔５８が未だポンププランジャ５５の外周面
で閉塞されている段階では、ポンプ室５６の容積が増大
して圧力が低下し、高圧燃料室７６の圧力も低下する。
このときの高圧燃料室７６の圧力は、低圧燃料室９５の
燃料圧力よりも低くなる。そして、低圧燃料室９５と高
圧燃料室７６の圧力差はチェック弁体８０を下向き（開
弁方向）に押す力となり、この押し下げ力が圧縮コイル
ばね８２の押上力よりも大きくなるとチェック弁体８０
は図１０に示すように下降する。したがって、チェック
弁体８０のシート部８１が弁座部７８から離れ、案内孔
７７を開く。
【００７５】このため、燃料溜り部５９の燃料が低圧燃
料通路７２ａから案内孔７７、弁座部７８を介して高圧
燃料室７６に導入され、この燃料は燃料通路７５ａから
ポンプ室５６に導入される。
【００７６】よって、ポンププランジャ５５の吸入行程
中に、図１に示された燃料導入孔５８が未だ閉じられて
いるときにポンプ室７６が負圧になるのが防止される。
この時、図１０に示すように、チェック弁体８０の下端
面はストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接し、この場合
チェック弁体８０のストロークは十分大きく取ってある
ので、弁座部７８は大きく開口されるようになり、よっ
てポンプ室５６に燃料が供給されている最中に吸入不良
が発生することはない。
【００７７】上記チェック弁体８０が開弁した後、図１
２に示すＥＣＵ２０から所定のタイミングで電磁アクチ
ュエータのコイル巻線９０への通電を遮断すると、コイ
ル巻線９０の励磁が解除され、圧縮コイルばね９３の付
勢力によりアーマチャ９４が下向きに押され、アーマチ
ャ９４および電磁プランジャ９２は図１０のように下方
に移動される。
【００７８】この場合、電磁プランジャ９２のストロー
クはチェック弁体８０のストロークより小さく設定され
ているため、チェック弁体８０の上端に当接しない。そ
して、このような電磁プランジャ９２の下動は、チェッ
ク弁体８０のストロークよりも小さく取ってあり、しか
もチェック弁体８０と離れているから高速で作動する。
【００７９】ポンププランジャ５５がさらに下降して燃
料導入孔５８がポンププランジャ５５の外周面により開
かれると、燃料溜り部５９の燃料は燃料導入孔５８から
も導入されポンプ室５６に補給される。
【００８０】ポンププランジャ５５が下死点に達し、逆
に上昇に移るとポンプ室５６の容積が減少する。そし
て、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を
閉じるとポンプ室５６の燃料が加圧されて圧力が上昇す
る。このような加圧行程においては、ポンプ室５６の圧
力上昇に伴い高圧燃料室７６の圧力も上昇する。
【００８１】上記高圧燃料室７６と低圧燃料室９５との
圧力差によるチェック弁体８０が圧縮スプリング８２に
抗する力がなくなると、チェック弁体８０は圧縮コイル
ばね８２に押されて上動する。
【００８２】しかし、電磁アクチュエータのコイル巻線
９０への通電を遮断したままであると、図１１に示すよ
うに、チェック弁体８０の上端面が電磁プランジャ９２
の下端に当接し、圧縮コイルばね９３の下向きの付勢力
がチェック弁体８０を押し上げる他方の圧縮コイルばね
８２の上向きの付勢力より大きく設定してあるから、チ
ェック弁体８０はこの位置で止まり、シート部８１が弁
座部７８との間に間隙を確保したままの状態となる。こ
のため、ポンプ室５６で加圧される燃料は燃料通路７５
ａ、高圧燃料室７６、シート部８１と弁座部７８との間
隙、小径部８０ａの周囲、低圧燃料通路７２ａを通って
燃料溜り部５９へ逃がされる。
【００８３】したがって、ポンプ室５６で燃料が加圧さ
れても、燃料が吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２
に示すコモンレール６５へ圧送されることはない。図１
１の状態において、図１２に示すＥＣＵ２０からから所
定のタイミングで電磁アクチュエータのコイル巻線９０
へ通電がなされると、コイル巻線９０の励磁によりアク
チュエータホルダ７３およびアーマチャ９４内に磁気回
路が形成され、アクチュエータホルダ７３の下端の磁気
ギャップに生じる吸引作用によりアーマチャ９４が上向
きの付勢力を受ける。このためアーマチャ９４および電
磁プランジャ９２が圧縮コイルばね９３の押下げ力に抗
して、図９のように上方に移動される。
【００８４】すると、チェック弁体８０を上方へ移動す
るのを制限していた力がなくなるので、チェック弁体８
０は圧縮コイルばね８２の付勢力を受けて上方へ移動
し、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８に当
接する。
【００８５】よって、図９に示すように、弁座部７８が
閉弁され、このためポンプ室５６内の燃料は案内孔７７
から逃げられないためポンプ室５６内で加圧されること
になる。この加圧された高圧燃料は吐出孔５７、吐出弁
６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送され
る。
【００８６】この時、チェック弁体８０の下面がポンプ
室５６の高圧の燃料圧を受けるのでが、チェック弁体８
０のシート部８１は弁座部７８に強く押され、よって加
圧行程中にチェック弁体８０が開弁することはない。以
上のように作動することによって、第１の実施例と同様
の効果が得られる。
【００８７】なお、上記第１および第２の実施例は、そ
れぞれ電磁弁７０，７０ａをポンプシリンダ５４に一体
的に組み込んで吐出量可変型高圧燃料ポンプ３として構
成した場合を説明したが、本発明の電磁弁は吐出量可変
型高圧燃料ポンプ３に一体的に組み込まれるものに限ら
ず、例えば列型燃料噴射ポンプの吐出孔とコモンレール
の間などのように、流体経路の高圧側と低圧側との間に
設置される電磁弁として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる高圧燃料ポンプ
の全体の断面図。
【図２】同実施例のポンプに用いられた電磁弁の構造を
示し、吸入開始前の状態の断面図。
【図３】同実施例の電磁弁における吸入時の状態の断面
図。
【図４】同実施例の電磁弁における吐出量可変時の断面
図。
【図５】バルブストロークと流路開口面積との関係を示
す特性図。
【図６】アーマチャストロークと応答時間との関係を示
す特性図。
【図７】応答時間を解説する特性図。
【図８】駆動電圧と応答時間との関係を示す特性図。
【図９】本発明の第２の実施例に係る電磁弁の構造を示
し、吸入開始前の状態の断面図。
【図１０】同実施例の電磁弁における吸入時の状態の断
面図。
【図１１】同実施例の電磁弁における吐出量可変時の断
面図。
【図１２】コモンレール式燃料噴射装置の概略的構成を
示す図。
【図１３】従来の電磁弁の主要部を示す断面図。
【符号の説明】
３…高圧燃料ポンプ ５０…ポンプハウジング ５２…カム軸 ５３…カム ５５…ポンププランジャ ５６…ポンプ室 ５７…吐出孔 ５８…燃料導入孔 ５９…低圧燃料溜り部 ７０，７０ａ…電磁弁 ７１…電磁弁ケーシング ７２…バルブボディ ７３…アクチュエータホルダ ７４…電磁弁カバー ７５…ストッパ ７６…高圧燃料室 ７７…案内孔 ７８…弁座部 ８０…チェック弁体 ８１…シート部 ８２…圧縮コイルばね（第１の付勢手段） ９０…コイル巻線（電磁アクチュエータ） ９１…ターミナル ９２…電磁プランジャ ９３…圧縮コイルばね（第２の付勢手段） ９４…アーマチャ ９５…低圧燃料室
フロントページの続き (72)発明者 黒柳 正利 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体流路に設置され、低圧側と高圧側と
    の間に弁座部が形成されたバルブボディ部と；上記バル
    ブボディ部に所定ストロークの範囲で摺動可能に設けら
    れ、上記弁座部に離着するシート部を有し、高圧側の流
    体圧力を閉弁方向の押圧力として受けるチェック弁体
    と；前記チェック弁体の上記シート部を弁座部に着座さ
    せて閉塞する方向に付勢する第１の付勢手段と；上記バ
    ルブボディ部に対向して設けられたアクチュエータホル
    ダ部と；上記アクチュエータホルダ部に上記チェック弁
    体のストロークより小さなストロークの範囲で移動可能
    に設けられ、前記チェック弁体に接離可能に当接し、当
    接した場合に上記チェック弁体を全開以下の開度で上記
    シート部が弁座部から離れる開位置に停止させるアーマ
    チャと；上記アーマチャを前記チェック弁体に接近させ
    る方向またはチェック弁体から離す方向のいずれか一方
    向へ付勢する第２の付勢手段と；前記アクチュエータホ
    ルダに設けられ、上記第２の付勢手段に抗して電磁吸引
    力により前記アーマチャを往復駆動する電磁アクチュエ
    ータと；を備えたことを特徴とする電磁弁。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電磁弁であって、前記
    第２の付勢手段は前記アーマチャを前記チェック弁体か
    ら離れる方向へ付勢することを特徴とする電磁弁。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の電磁弁であって、前記
    第２の付勢手段は前記アーマチャを前記チェック弁体に
    接近する方向へ付勢することを特徴とする電磁弁。
  4. 【請求項４】 シリンダと；このシリンダ内に往復移動
    可能に嵌挿され、このシリンダと協同してポンプ室を構
    成し、往復移動により低圧燃料溜り部から上記ポンプ室
    に燃料を吸引するとともにこのポンプ室の燃料を加圧し
    て吐出孔から送出するポンププランジャと；上記シリン
    ダに連結された請求項１ないし請求項３のいずれか一に
    記載の電磁弁と；を具備し、上記電磁弁は、チェック弁
    が上記ポンプ室の圧力を閉弁方向の押圧力として受ける
    とともに、低圧側が前記低圧燃料溜り部の圧力を受ける
    ように設けられていることを特徴とする燃料ポンプ。
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