WO2013128958A1

WO2013128958A1 - 電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ

Info

Publication number: WO2013128958A1
Application number: PCT/JP2013/050504
Authority: WO
Inventors: 悟史臼井; 達夫河野; 山田　裕之; 勝巳宮崎; 健太岩倉; 稔橋田
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-09-06
Also published as: US20150017039A1; CN104093969B; DE112013001157T5; JP2013174191A; JP5975672B2; CN104093969A

Abstract

　大容量化に適応した、音の発生の少ないノーマルクローズ型の電磁駆動型の吸入弁機構を備えた高圧燃料供給ポンプを提供する。　吸入弁シートに当接するシート面を有する弁部材と、弁部材のシート面側に位置し、磁気吸引力で弁部材を操作するプランジャロッドとを備え、プランジャロッドが弁部材の開弁方向にフルストロークしてプランジャロッド駆動用のアンカーがストッパに接触したとき、弁部材のシート面とは反対側の面と隙間を隔てて対面配置されたプロテクタを設けた。　これにより、加圧室からスピルする燃料によって弁部材のシート面とは反対側の面に弁部材を閉弁方向に付勢する流体力の発生を低減できる。また、プロテクタと吸入弁部材とは接触することがないので、音の発生は増えない。よって、大容量化しても正確な流量制御が可能でかつ音の発生が少ない高圧燃料供給ポンプを供給できる。

Description

電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ

　本発明は、筒内噴射方の内燃機関に用いられる高圧燃料供給ポンプであって、電磁駆動型の吸入弁機構を備えた高圧燃料供給ポンプに関し、殊に電磁駆動型の吸入弁機構が弁部材とプランジャロッドが一体型で、プランジャロッドを付勢するばねが弁部材を閉弁方向に付勢する所謂ノーマルクローズ型である電磁駆動型の吸入弁機構を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。

　特開２００６－２５００８６号公報に記載されている電磁駆動型の吸入弁機構を備えた高圧燃料供給ポンプでは、電磁駆動型の吸入弁機構が電磁力によって操作される可動プランジャが先端に弁部材を一体に備え、このプランジャの変位を特定の位置で規制する規制部材を備え、可動プランジャを規制部材とは反対側に付勢するばね部材を備え、弁シートの上下の流体差圧が電磁力による可動プランジャの動きと同じ方向に作用して可動プランジャの動きを助成するように構成し、流体差圧によって可動プランジャが規制部材の方向に特定の変位をした後、プランジャに電磁力を作用させるよう構成されている。

　このように構成された電磁駆動型の吸入弁機構はポンプのピストンプランジャが上死点位置から下死点位置に向かう吸入工程から、逆に下死点位置から上死点位置に向かう吐出工程に転じると、吸入工程中に加圧室に一旦吸入された燃料が加圧室の入り口開口から弁部材側に排出され、弁部材の周囲および、弁シートと弁部材との間の燃料通路を通って電磁駆動機構の燃料出口を逆流して電磁駆動機構の低圧燃料室にスピルする。

　特開２００６－２９１８３８号公報に記載されている高圧燃料供給ポンプの電磁駆動型の吸入弁機構では、電磁駆動機構が非通電中には吸入弁の弁部材が電磁駆動機構のプランジャを介してばね力で開弁方向に付勢されて弁シートから離れ、開弁位置に保持されている。吸入口と加圧室との間の流体通路内に配置される吸入弁の背面に当該流体通路を通って溢流する燃料流の流体力（動圧）が作用しないように吸入弁と流体通路との間を隔離する隔離部材が設けられている。これにより、戻し工程（溢流工程）中の逆流する燃料によって吸入弁に作用する流体力を低減させることができ、したがって、アクチュエーターへの負荷を低減でき、高回転、大流量化へと対応することができることが記載されている。具体的には、流体を加圧する加圧室を備え、当該加圧室の入口に形成された吸入口を開閉すべく当該吸入口の加圧室側にあって、ばねによって吸入口を閉塞する方向に付勢される吸入弁を備えたものにおいて、加圧室と吸入口との間の流体通路内にあって吸入弁の背面部を流体通路から隔離する隔離部材を設けた高圧燃料ポンプが記載されている。

特開２００６－２５００８６号公報特開２００６－２９１８３８号公報

　しかしながら、前者のような電磁駆動型の吸入弁機構によると、加圧室から逆流する燃料流の流体力が弁部材の加圧室側の面に作用し、開弁中の弁部材を閉弁方向に付勢する。大容量化して逆流する燃料流の流体力が大きくなるとこの流体力に影響を受けないで開弁状態を維持するためにはそれだけ大きな電磁力が必要で、電磁駆動機構が大きくなるという問題が有った。これは見方を変えれば、弁部材に作用する閉弁方向の流体力が予期せぬタイミングで、磁気吸引力よりも強くなると弁部材が吸入弁シートと接触した閉弁状態となってしまい、正確な流量制御ができないという問題、また電磁駆動機構の起動電流に引き続く保持電流を小さくできないという問題と同じである。

　また、後者の特許文献に記載されたものでは吸入弁部材が全開弁状態になったとき、邪魔板に衝突して騒音を発生する問題が有る。この特許文献のものでは、プランジャと規制部材の衝突音、プランジャロッドに設けられたアンカーと固定コアとの衝突音、プランジャロッドの先端と吸入弁部材との衝突音が発生し、音の発生部が多いという問題が有る。

　本発明の目的は、電磁駆動型の吸入弁機構が弁部材とプランジャロッドが一体型で、プランジャロッドを付勢するばねが弁部材を閉弁方向に付勢する所謂ノーマルクローズ型である電磁駆動型の吸入弁機構に、前記後者の特許文献の技術を適用して上記の問題の少なくとも一つを解決し、大容量化に適応した、音の発生の少ないノーマルクローズ型の電磁駆動型の吸入弁機構を備えた高圧燃料供給ポンプを得るものである。

　上記目的を達成するために、本発明では吸入弁シートに当接するシート面を有する弁部材と、弁部材のシート面側に位置し、磁気吸引力で弁部材を操作するプランジャロッドとを備え、プランジャロッドが弁部材の開弁方向にフルストロークしてプランジャロッド駆動用のアンカーがストッパに接触したとき、弁部材のシート面とは反対側の面との間に最小の隙間を形成して弁部材のシート面とは反対側の面に作用する流体圧から弁部材のシート面とは反対側の面に流体圧が作用するのを抑制するプロテクタを設けた。

　これにより、弁部材を流れる流体によって弁部材に発生する閉弁方向の流体力を低減することができるので、つまり、弁部材が吸入弁シートから離れた開弁状態を維持する方向に発生する磁気吸引力よりも流体力を小さく抑えられる。また、プロテクタと吸入弁部材とは接触することがないので、音の発生は増えない。よって、大容量化しても正確な流量制御が可能でかつ音の発生が少ない高圧燃料供給ポンプを得ることができる。

本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプによる燃料供給システムの一例である。本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの縦断面図である。本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの拡大図であり、電磁コイルに無通電の状態を示す。本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの拡大図であり、電磁コイルに通電された状態を示す。本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの斜視図であり、電磁コイルに無通電の状態を示す。本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの斜視図であり、電磁コイルに通電された状態を示す。本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプをポンプハウジング１に組み込む前の状態を示す。本発明が実施された第一実施例による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの動きを説明するためのタイムチャート図である。

　以下図１～図８に基づいて本発明による電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプの一実施例を説明する。

　本実施例の高圧燃料供給ポンプの電磁駆動型の吸入弁機構は以下のように構成されている。

　弁部材３１ａとプランジャロッド３１ｂとが一体型で、プランジャロッド３１ｂを付勢するばね３４が弁部材３１ａを閉弁方向に付勢する所謂ノーマルクローズ型である。

　この電磁駆動型の吸入弁機構は電磁コイル５３の発生する電磁力によって操作されるプランジャロッド３１ｂを有する。プランジャロッド３１ｂのアンカー固定部３１ｃに固定されたアンカー３５が電磁力によって固定コア３３に引き付けられて、固定コア３３の端面に衝突する。このため、固定コア３３はプランジャロッド３１ｂの変位を特定の位置で規制する規制部材として機能する。

　ばね３４はプランジャロッド３１ｂに固定されたばねストッパ３４ａと吸入弁シートハウジング３２との間に保持されており、プランジャロッド３１ｂを規制部材（固定コア３３）から遠ざける側に付勢する。弁部材３１ａの上流と下流との間の流体差圧は弁部材３１ａを開弁方向に付勢するように作用し、ばね３４の付勢力と対抗する。電磁力は弁プランジャロッド３１ｂを規制部材（固定コア３３）から遠ざける側に付勢するばね３４の作用力に対抗し、弁部材３１ａを開弁方向に付勢する流体差圧による作用力と同調して弁部材３１ａを開弁方向に付勢し、または弁部材３１ａの開弁状態を維持する。

　具体的には、流体差圧によって弁部材３１ａとプランジャロッド３１ｂがばね３４を押し縮めながら規制部材（固定コア３３）の方向、即ち弁部材３１ａの開弁方向に特定の変位（実施例では全開位置まで変位するよう構成している）をした後、電磁コイル５３に通電してプランジャロッド３１ｂのアンカー３５に電磁力を作用させ、アンカー３５を固定コア３３に接触した状態に維持するよう構成している。

　このように構成された電磁駆動型の吸入弁機構は高圧燃料供給ポンプのピストンプランジャ２が上死点位置から下死点位置に向かう吸入工程から、逆に下死点位置から上死点位置に向かう吐出工程に転じると、吸入工程中に加圧室１１に一旦吸入された燃料が加圧室１１の入り口開口（スピル開口でもある）１１Ａから弁部材３１ａ側に排出される。

　つまり燃料は、弁部材３１ａの周囲および、吸入弁シート部３２ａと弁部材３１ａとの間に形成されている電磁駆動型の吸入弁機構３０の燃料出口通路を逆流して電磁駆動型の吸入弁機構３０の吸入ポート３０ａにスピルする。

　吸入弁シート部３２ａに当接するシート面３１Ａを有する弁部材３１ａと、弁部材３１ａのシート面３１Ａ側に位置し電磁力で弁部材３１ａを操作する弁－プランジャユニット３１とを備え、プランジャロッド３１ｂに固定されたプランジャ駆動用のアンカー３５がストッパとしてのまた規制部材としての固定コア３３の磁気吸引部３３ａに接触し、プランジャロッド３１ｂが弁部材３１ａの開方向にフルストロークしたとき、弁部材３１ａのシート面３１Ａとは反対側の面と隙間ＧＡを隔てて対面する平板部３９ｂを有する壁面部材としてのプロテクタ３９を備え、プロテクタ３９は弁部材３１ａのシート面３１Ａとは反対側の面３１Ｂと加圧室１１の入り口開口（スピル開口でもある）１１Ａとの間に設けられている。

　弁部材３１ａとプロテクタ３９との隙間ＧＡは可動子としてのアンカー３５とストッパとしてのまた規制部材としての固定コア３３の磁気吸引部３３ａとの隙間ＧＢより常に大きい。

　プランジャロッド３１ｂを弁部材３１ａの閉弁方向に付勢するばね３４の最大圧縮位置において弁部材３１ａが全開位置に到達し、そのとき弁部材３１ａとプロテクタ３９との間隔ＧＡがゼロではない最小間隔になる。つまり、弁部材３１ａの弁シート３２ａ側とは反対側の端面部と対面する平らな円板状部を有する壁面部材を設け、弁部材が開弁方向にフルストロークした状態において、弁部材３１ａの端面部と平らな円板状部を有する壁面部としてのプロテクタ３９とが非接触となるように両者の間に燃料の薄い層が介在するよう構成している。これによりプランジャロッド３１ｂと弁部材３１ａとが一体型の電磁駆動型の吸入弁機構において、可動子としてのアンカー３５とストッパとしてのまた規制部材としての固定コア３３の磁気吸引部３３ａとの衝突時の衝撃を緩和する。これにより衝突音が低減できる。

　プロテクタ３９は吸入弁シート部３２ａが形成された部材としての吸入弁シートハウジング３２の先端外周圧入部３２ｂに圧入により固定されている。

　プロテクタ３９の外周面３９ｄと吸入弁シート部３２ａが形成された部材としての吸入弁シートハウジング３２の外周面とは別々にポンプハウジング１へ圧入により固定されている。

　図１～図８により本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。　
　図１中で、破線で囲まれた部分が高圧ポンプのポンプハウジング１を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧ポンプのポンプハウジング１に一体に組み込まれていることを示す。

　燃料タンク２０の燃料は、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと称す）からの信号に基づきフィードポンプ２１によって汲み上げられ、適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管２８を通して高圧燃料供給ポンプの吸入口１０ａに送られる。

　吸入口１０ａを通過した燃料は、吸入ジョイント１０１内に固定されたフィルタ１０２を通過し、さらに吸入流路１０ｂ、金属ダイアフラムダンパ９、吸入流路１０ｃを介して容量可変機構を構成する電磁駆動型の吸入弁機構３０の吸入ポート３０ａに至る。

　吸入ジョイント１０１内の吸入フィルタ１０２は、燃料タンク２０から吸入口１０ａまでの間に存在する異物を燃料の流れによって高圧燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。

　ポンプハウジング１には中心に加圧室１１としての凹所１Ａが形成されており、この加圧室１１に開口するように、吐出弁機構８装着用の孔１１Ｂが形成されている。

　加圧室１１の出口には吐出弁機構８が設けられている。吐出弁機構８はシート部材（シート部材）８ａ、吐出弁８ｂ、吐出弁ばね８ｃ、吐出弁ストッパとしての保持部材８ｄからなり、ポンプハウジング１の外で、溶接部８ｅを溶接することにより吐出弁機構８を組み立てる。その後、図中左側から組み立てた吐出弁機構８をポンプハウジング１に圧入固定する。圧入部は加圧室１１と吐出口１２を遮断する機能も備える。

　加圧室１１と吐出口１２との間に燃料の差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力でシート部材８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１内の燃料圧力が、吐出口１２の燃料圧力よりも所定の値だけ大きくなった時に初めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに抗して開弁し、加圧室１１内の燃料は吐出口１２を経てコモンレール２３へと吐出される。

　吐出弁８ｂは開弁した際、保持部材８ｄと接触し、動作を制限される。したがって、吐出弁８ｂのストロークは保持部材８ｄによって適切に決定せられる。もし、ストロークが大きすぎると、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、燃料吐出口１２へ吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうので、高圧ポンプとしての効率が低下してしまう。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、保持部材８ｄにてガイドしている。以上のように構成することで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。

　シリンダ６は外周がシリンダホルダ７の円筒嵌合部７ａで保持されている。シリンダホルダ７の外周に螺刻されたねじ７ｇを、ポンプハウジング１に螺刻されたねじ１ｂにねじ込むことによって、シリンダ６をポンプハウジング１に固定する。

　また、プランジャシール１３は、シリンダホルダ７の内周円筒面７ｃに圧入固定されたシールホルダ１３Ａとシリンダホルダ７によって、シリンダホルダ７の下端に保持されている。この時、プランジャシール１３はシリンダホルダ７の内周円筒面７ｃによって、軸を円筒嵌合部７ａの軸と同軸に保持されている。ピストンプランジャ２とプランジャシール１３は、シリンダ６の図中下端部において摺動可能に接触する状態で設置されている。

　これによりシール室１０ｆ中の燃料がタペット３側、つまりエンジンの内部に流入するのを防止する。同時にエンジンルーム内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がポンプハウジング１の内部に流入するのを防止する。

　また、シリンダホルダ７には外周円筒面７ｂが設けられ、そこには、Ｏ－リング６１を嵌め込むための溝７ｄを設ける。Ｏ－リング６１はエンジン側の嵌合穴７０の内壁とシリンダホルダ７の溝７ｄによりエンジンのカム側と外部を遮断し、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。

　シリンダ６はピストンプランジャ２の往復運動の方向に交差する圧着部６ａを有し、圧着部６ａはポンプハウジング１の圧着面１ａと圧着している。圧着は、ねじの締付けによる推力によって行われる。加圧室１１はこの圧着によって成形され、加圧室１１内の燃料が加圧され高圧になっても、加圧室１１から外へ圧着部を通って燃料が漏れることがないよう、ねじの締付けトルクは管理しなくてはならない。

　また、ピストンプランジャ２とシリンダ６の摺動長を適正に保つために、加圧室１１内にシリンダ６を深く挿入する構造とした。シリンダ６の圧着部６ａより加圧室１１側では、シリンダ６の外周とポンプハウジング１の内周の間にクリアランス１Ｂを設ける。シリンダ６は外周がシリンダホルダ７の円筒嵌合部７ａで保持されているので、クリアランス１Ｂを設けることにより、シリンダ６の外周とポンプハウジング１の内周が接触することがないようにすることができる。

　以上のようにして、シリンダ６は加圧室１１内で進退運動するピストンプランジャ２をその進退運動方向に沿って摺動可能に保持される。

　ピストンプランジャ２の下端には、エンジンのカムシャフトに取付けられたカム５の回転運動を上下運動に変換し、ピストンプランジャ２に伝達するタペット３が設けられている。ピストンプランジャ２はリテーナ１５を介してばね４にてタペット３に圧着されている。リテーナ１５は圧入によってピストンプランジャ２に固定されている。これによりカム５の回転運動に伴い、ピストンプランジャ２を上下に進退（往復）運動させることができる。

　ここで、吸入流路１０ｃは図示しない通路を介して、シール室１０ｆに接続しており、シール室１０ｆは常に吸入燃料の圧力に接続している。加圧室１１内の燃料が高圧に加圧されたときには、シリンダ６とピストンプランジャ２の摺動クリアランスを通して微小の高圧燃料がシール室１０ｆ内に流入するが、流入した高圧燃料は吸入圧力に開放されるのでプランジャシール１３が高圧により破損することはない。

　また、ピストンプランジャ２はシリンダ６と摺動する大径部２ａと、プランジャシール１３と摺動する小径部２ｂからなる。大径部２ａの直径は小径部２ｂの直径より大きく設定されており、互いに同軸に設定されている。シリンダ６との摺動部は大径部２ａであり、プランジャシール１３との摺動部は小径部２ｂである。これにより、大径部２ａと小径部２ｂの接合部はシール室１０ｆ内に存在するので、ピストンプランジャ２の摺動運動に伴って、シール室１０ｆの容積が変化し、それに伴って燃料は、図示しない燃料通路を通ってシール室１０ｆと吸入流路１０ｃの間を運動する。

　金属ダイアフラムダンパ９は２枚の金属ダイアフラムで構成され、両ダイアフラム間の空間にガスが封入された状態で外周を溶接部にて全周溶接にて互いに固定している。そして金属ダイアフラムダンパ９の両面に低圧圧力脈動が負荷されると、金属ダイアフラムダンパ９は容積を変化し、これにより低圧圧力脈動を低減する機構となっている。

　高圧燃料供給ポンプのエンジンへの固定は、フランジ４１、止めねじ４２、およびブッシュ４３により行われる。フランジ４１は溶接部４１ａにてポンプハウジング１に全周を溶接結合されている。本実施例では、レーザー溶接を用いている。

　ポンプハウジング１には中心に加圧室１１としての凹所１Ａが形成されており、この加圧室１１の開口するように、電磁駆動型の吸入弁機構３０装着用の孔３０Ａが形成されている。

　吸入弁シートハウジング３２は、吸入弁シート部３２ａ、圧入部３２ｂ、吸入通路部３２ｃ、燃料連通路３２ｄ、圧入部３２ｅ、摺動部３２ｆからなる。圧入部３２ｅは固定コア３３に圧入固定されている。吸入弁シート部３２ａは圧入部３２ｂにてプロテクタ３９に圧入されている。

　プロテクタ３９は、開口部３９ａ、プロテクタ３９ｂ、固定腕部３９ｃ、圧入部３９ｄからなる。圧入部３９ｄはポンプハウジング１に圧入固定されており、圧入部３２ｂ、および圧入部３９ｄによって加圧室１１と吸入ポート３０ａを完全に遮断している。

　固定コア３３は溶接部３３ｃによりポンプハウジング１に溶接固定されており、吸入ポート３０ａと高圧燃料供給ポンプの外部とを遮断している。インナーヨーク３６はシールリング３７を介して固定コア３３に固定されている。固定コア３３とシールリング３７は溶接部３７ａによって溶接固定されており、インナーヨーク３６とシールリング３７は溶接部３７ｂにて溶接固定されている。これにより、固定コア３３とインナーヨーク３６の内部と外部は完全に遮断されている。

　ガイド３８は、開口部３８ａ、摺動部３８ｂ、圧入部３８ｃからなり、圧入部３８ｃにてインナーヨーク３６の内部に圧入固定されている。

　弁－プランジャユニット３１は、弁部材３１ａ、プランジャロッド３１ｂ、アンカー固定部３１ｃの３部分からなり、吸入弁部を構成する。アンカー固定部３１ｃにはアンカー３５が溶接部３５ｂによって、溶接固定されている。

　ばねストッパ３４ａは弁－プランジャユニット３１のプランジャロッド３１ｂに圧入固定され、ばね３４は図のようにばねストッパ３４ａと吸入弁シートハウジング３２の端面との間に保持される。

　以上の構成によって、弁－プランジャユニット３１、アンカー３５、ばねストッパ３４ａは一体構造となっている。

　弁－プランジャユニット３１のプランジャロッド３１ｂは、吸入弁シートハウジング３２の摺動部３２ｆ、およびガイド３８の摺動部３８ｂの内周に挿入されており、それぞれに摺動隙間（クリアランス）が存在する。よって、弁－プランジャユニット３１、アンカー３５、ばねストッパ３４ａは一体となって図２、図３、図４中の左右方向に運動可能となっている。アンカー３５とインナーヨーク３６の間には、隙間（クリアランス）が存在し、両部材が接触することはない。

　ばね３４で発生する付勢力は、ばねストッパ３４ａを介してアンカー３５、および固定コア３３を引き離す方向に発生するようになっている。

　アウターヨーク５１は、圧入部５１ａにて固定コア３３に圧入固定されている。アウターヨーク５１とインナーヨーク３６の間は、微小隙間（クリアランス）が存在するように構成されている。これにより溶接部３７ａ、および３７ｂに横荷重の負荷が無い構造となっている。

　固定コア３３、シールリング３７、インナーヨーク３６、およびアウターヨーク５１で囲まれた空間内には電磁コイル５３が設けられている。コイルは、線５４によって接続部５５において端子５６に接続され、端子５６はエンジンコントロールユニット（以後、ＥＣＵと称す）２７に接続されている。よって、ＥＣＵ２７からの信号（電圧）が電磁コイル５３に負荷される構造となっている。

　ＥＣＵ２７からの電圧が電磁コイル５３に負荷されると、コイルの周りに磁場が発生する。固定コア３３、アンカー３５、インナーヨーク３６、およびアウターヨーク５１は磁性材料によって構成されているので、図４に示すように磁束の流れが発生する。すると、固定コア３３の磁気吸引部３３ａとアンカー３５の磁気吸引部３５ａは互いに引き合う方向に磁気吸引力が発生する。これにより、アンカー３５が固定コア３３の方向に引き寄せられることになり、吸入弁としての弁部材３１ａが吸入弁シート部３２ａから離脱させる方向（開弁方向）に磁気吸引力が発生する。

　ここで、固定コア３３の磁気吸引部３３ａとアンカー３５の磁気吸引部３５ａを通過する磁束が大きいほど、発生する磁気吸引力も大きい。シールリング３７は非磁性体で構成されているので、磁場にさらされても磁束は発生しない（または発生しても相対的に極小さな磁束しか発生しない）。よって、発生する磁束の全部（または、殆ど全部）が、固定コア３３の磁気吸引部３３ａとアンカー３５の磁気吸引部３５ａを通過するので、効率的に磁気吸引力を発生することができる。

　電磁コイル５３に通電されていない無通電の状態で、かつ吸入流路１０ｃ（吸入ポート３０ａ）と加圧室１１との間の流体差圧が無い時は、プランジャロッド３１ｂはばね３４により、図３のように図中の右方向に移動した状態となる。この状態では、弁部材３１ａと吸入弁シート部３２ａが接触した閉弁状態となり、加圧室１１と吸入ポート３０ａは遮断される。

　カムの回転により、ピストンプランジャ２が図２の下方に変位する吸入行程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この行程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入流路１０ｃ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、弁部材３１ａには燃料の流体差圧による開弁力（弁部材３１ａを図１の左方に変位させる力）が発生する。

　この流体差圧による開弁力により、弁部材３１ａは、ばね３４の付勢力に打ち勝って吸入弁シート部３２ａから離脱する方向に移動し、加圧室１１と吸入ポート３０ａを連通するように設定されている。流体差圧が大きい時はアンカー３５の磁気吸引部３５ａが固定コア３３の磁気吸引部３３ａに接触した状態となり、弁部材３１ａは運動を停止して完全な開弁状態となる。即ち、固定コア３３の磁気吸引部３３ａは、一体となって運動するプランジャロッド３１ｂ、アンカー３５、ばねストッパ３４ａの開弁運動のストッパとしての機能を奏する。

　流体差圧が小さい時は、磁気吸引部３５ａが磁気吸引部３３ａに接触した状態とならず、弁部材３１ａは完全な開弁状態とはならない。

　この状態にて、ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁コイル５３に印加されると、前述の如く弁－プランジャユニット３１には開弁方向に磁気吸引力が印可されることになる。

　弁部材３１ａが完全に開いているときには、その開弁状態を保持する。一方、弁部材３１ａが完全には開いていないときには、弁部材３１ａの開弁運動を助長し、アンカー３５の磁気吸引部３５ａが固定コア３３の磁気吸引部３３ａに接触し、弁部材３１ａは運動を停止し完全な開弁状態となる。即ち、この場合も固定コア３３の磁気吸引部３３ａは、一体となって運動するプランジャロッド３１ｂ、アンカー３５、ばねストッパ３４ａの開弁運動のストッパとしての機能を奏する。

　その結果、弁部材３１ａが吸入弁シート部３２ａから離れた状態、つまり弁部材３１ａが吸入口３２Ａを開いた状態が維持され、燃料は吸入ポート３０ａから吸入弁シートハウジング３２の吸入通路部３２ｃ及び吸入口３２Ａを通過し弁部材３１ａと吸入弁シート部３２ａとの隙間ＳＧを通って加圧室１１内へ流れ込む。

　電磁コイル５３に入力電圧の印加状態を維持したままピストンプランジャ２が吸入行程を終了し、ピストンプランジャ２が図２の上方に変位する圧縮行程に移ると、磁気吸引力は維持されたままであるので、依然として弁部材３１ａは開弁したままである。

　加圧室１１の容積は、ピストンプランジャ２の圧縮運動に伴い減少するが、この状態では、一度加圧室１１に吸入された燃料が、弁部材３１ａと吸入弁シート部３２ａとの隙間ＳＧ及び吸入口３２Ａを通して吸入流路１０ｃ（吸入ポート３０ａ）へと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することはない。この行程を戻し行程と称す。

　この状態で、ＥＣＵ２７からの信号（電圧）を解除して電磁コイル５３への通電を断つと、弁－プランジャユニット３１に働いている磁気吸引力は一定の時間後（磁気的、機械的遅れ時間後）に消去される。弁部材３１ａにはばね３４による付勢力が働いているので、弁－プランジャユニット３１に作用する磁気吸引力が消滅すると弁部材３１ａはばね３４による付勢力により吸入弁シート部と接触し閉弁状態となる。このときから加圧室１１の燃料圧力はピストンプランジャ２の上昇運動と共に上昇する。そして、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁機構８を介して加圧室１１に残っている燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール２３へと供給される。この行程を吐出行程と称す。即ち、ピストンプランジャ２の圧縮行程（下始点から上始点までの間の上昇行程）は、戻し行程と吐出行程からなる。

　そして、電磁コイル５３への通電を解除するタイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。

　電磁コイル５３への通電を解除するタイミングを早くすれば、圧縮行程中、戻し行程の割合が小さく吐出行程の割合が大きい。即ち、吸入流路１０ｃ（吸入ポート３０ａ）に戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。

　一方、入力電圧を解除するタイミングを遅くすれば、圧縮行程中の、戻し行程の割合が大きく、吐出行程の割合が小さい。即ち、吸入流路１０ｃに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル５３への通電を解除するタイミングは、ＥＣＵ２７からの指令によって制御される。

　以上のように構成することで、電磁コイル５３への通電を解除するタイミングを制御することで、高圧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。

　かくして、燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプハウジング１の加圧室１１にてピストンプランジャ２の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送される。

　コモンレール２３には、インジェクタ２４、圧力センサ２６が装着されている。インジェクタ２４は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、ＥＣＵ２７の制御信号にしたがって開閉弁して、燃料をシリンダ内に噴射する。

　図５に示すプロテクタ３９の平板部３９ｂの直径φｄは、弁部材３１ａの直径より大きく設定されている。弁部材３１ａは摺動部のクリアランスなどによって、その直径方向に微小変位が可能であるが、どのような条件下でも弁部材３１ａがプロテクタ３９の平板部３９ｂの直径からはみ出すことがないように設定されている。弁部材３１ａの開弁時、加圧室１１と吸入ポート３０ａは開口部３９ａを介して連通され、燃料はこの開口部３９ａを流れる。プロテクタ３９の内側には吸入弁シートハウジング３２が圧入部３２ｂによって圧入され、さらに圧入部３９ｄによってプロテクタ３９はポンプハウジング１に圧入固定されている。プロテクタ３９の中央の円盤状平板部３９ｂは固定腕部３９ｃによって環状の圧入部３９ｄと一体になっている。

　プロテクタ３９の中央の円盤状平板部３９ｂと弁部材３１ａの間のクリアランス（隙間）ＧＡは、磁気吸引部３３ａと磁気吸引部３５ａの間のクリアランス（時期ギャップ）ＧＡよりも常に大きい。即ち、磁気吸引部３３ａと磁気吸引部３５ａが接触して弁部材３１ａが完全に開弁した状態でも、プロテクタ３９の中央の円盤状平板部３９ｂと弁部材３１ａの端面部は接触せず、微小なクリアランス（隙間）ＧＡが存在する。

　戻し行程時、加圧室１１内の燃料は加圧室入口の開口部３９ａを通過して吸入ポート３０ａへと流れる。この時、弁部材３１ａには弁部材３１ａを閉弁する方向に流体力が発生するが、流体力の一部、または大部分をプロテクタ３９の平板部３９ｂが受ける。結果として、弁部材３１ａに働く流体力とばね３４による付勢力の和が磁気吸引力よりも小さくなる。特に、弁部材３１ａがプロテクタ３９の平板部３９ｂの直径からはみ出すことがないので、この効果は顕著である。

　磁気吸引力は、磁気吸引部３３ａと磁気吸引部３５ａが接触している時が最も強い。弁部材３１ａが完全に開弁している状態でも磁気吸引部３３ａと磁気吸引部３５ａが接触しているので、流体力以上の磁気吸引力を確保できる。

　弁部材３１ａがＥＣＵ２７から信号（電圧）が絶たれた後、弁部材３１ａは閉弁運動を始め、吸入弁シート部３２ａと接触して閉弁するまでの時間を閉弁時間と称す。閉弁時間が長すぎると、弁部材３１ａが完全に閉弁する前にプランジャの上昇運動が終わって、下降運動へと移行してしまい高圧吐出ができないと言う問題が発生する。

　弁部材３１ａが完全な開弁時、プロテクタ３９の平板部３９ｂと弁部材３１ａのクリアランスがゼロ（接触状態）の場合、燃料が弁部材３１ａとプロテクタ３９の平板部３９ｂとの間に入り込んで弁部材３１ａが閉弁運動を開始するまでに多くの時間が必要となってしまい、閉弁時間が長くなってしまう。その結果、上述の問題が発生してしまう。

　本実施例では、弁部材３１ａの開弁時でも、まず磁気吸引部３３ａと磁気吸引部３５ａが接触するので、プロテクタ３９の平板部３９ｂと弁部材３１ａの間のクリアランスがゼロ（接触状態）になることはない。これによって、閉弁時間が長くなり高圧燃料供給ポンプが高圧吐出できないと言う問題は発生しない。

　上述から、本実施例においては弁部材３１ａが完全に開弁している時に下記の２点を同時に成立することができる。

　（１）磁気吸引部３３ａと磁気吸引部３５ａが接触しているので、十分な磁気吸引力を確保できる。
　（２）プロテクタ３９の平板部３９ｂと弁部材３１ａの間のクリアランスがゼロとはならず、弁部材３１ａの閉弁時間を短くできる。

　図７に、電磁駆動型の吸入弁機構３０をポンプハウジング１に組み込む前の状態を示す。

　本実施例では、まず、吸入弁ユニット３００と、コネクタユニット５００としてそれぞれにユニットを作成する。次に、吸入弁ユニット３００の吸入弁ユニット３００の吸入弁シート部３２ａの外周の圧入部３２ｂをプロテクタ３９のリング状の圧入部３９ｄの内周に圧入固定する。その後プロテクタ９をポンプハウジング１に圧入固定する。その後に溶接部３７ｃを全周に渡って溶接接合する。本実施例では、溶接はレーザー溶接としている。この状態で、コネクタユニット５００を固定コア３３に圧入固定する。これにより、コネクタ５８の向きを自由に選ぶことができる。

１　ポンプハウジング
１ａ　圧着面
１Ａ　凹所
１Ｂ　クリアランス
２　ピストンプランジャ
２ａ　大径部
２ｂ　小径部
３　タペット
４　ばね
５　カム
６　シリンダ
６ａ　圧着部
７　シリンダホルダ
７ａ　円筒嵌合部
７ｃ　内周円筒面
７ｇ　ねじ
８　吐出弁機構
８ａ　シート部材
８ｂ　吐出弁
８ｃ　吐出弁ばね
８ｄ　保持部材
８ｅ、３３ｃ、３５ｂ、３７ａ、３７ｂ　溶接部
９　金属ダイアフラムダンパ
１０ａ　吸入口
１０ｂ、１０ｃ　吸入流路
１０ｆ　シール室
１１　加圧室
１１Ａ　入り口開口
１１Ｂ　孔
１２　吐出口
１３　プランジャシール
１５　リテーナ
２１　フィードポンプ
３０　電磁駆動型の吸入弁機構
３０ａ　吸入ポート
３０Ａ　孔
３１　弁－プランジャユニット
３１ａ　（吸入弁としての）弁部材
３１ｂ　プランジャロッド
３１ｃ　アンカー固定部
３２　吸入弁シートハウジング
３２ａ　吸入弁シート部
３２ｂ、３２ｅ、３８ｃ、３９ｄ、５１ａ　圧入部
３２ｃ　吸入通路部
３２ｄ　燃料連通路
３２ｆ、３８ｂ　摺動部
３２Ａ　吸込口
３３　固定コア
３３ａ、３５ａ　磁気吸引部
３４　ばね
３４ａ　ばねストッパ
３５　アンカー
３６　インナーヨーク
３７　シールリング
３８　ガイド
３８ａ、３９ａ　開口部
３９　プロテクタ
３９ｂ　平板部
３９ｃ　固定腕部
５１　アウターヨーク
５３　電磁コイル
１０１　吸入ジョイント
３００　吸入弁ユニット
５００　コネクタユニット

Claims

　ポンプハウジングに形成された加圧室の入り口開口部に取付けられて、加圧室へ流入し加圧室からスピルする燃料を調整する電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプであって、
　弁シートに当接するシート面を有する弁部材と、前記弁部材のシート面側に位置し電磁力で前記弁部材を操作するプランジャロッドとを備え、
　前記プランジャロッド駆動用のアンカーがストッパに接触し、
　前記プランジャロッドが開方向にフルストロークしたとき、前記弁部材の前記シート面とは反対側の面と隙間を隔てて対面するプロテクタを備え、
　前記プロテクタは前記弁部材の前記シート面とは反対側の面と前記加圧室の入り口開口との間に設けた
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記弁部材と前記プロテクタとの間の隙間は前記アンカーと前記ストッパとの間の隙間より常に大きい
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１もしくは２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記プランジャロッドを前記弁部材の閉弁方向に付勢する閉弁用ばねを有し、前記閉弁用ばねの最大圧縮位置において、前記吸入弁が全開位置に到達し、そのとき前記弁部材と前記プロテクタとの間隔がゼロではない最小間隔になる
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１ないし３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記弁部材と前記プランジャロッドとが一体となっている
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１ないし４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記プランジャロッドと前記アンカーとが一体となっている
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１ないし５に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記電磁力は、前記弁部材を前記弁シートから離脱する方向（前記弁部材の開弁方向）に発生する
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１ないし６に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記電磁力は前記アンカーと前記ストッパとの間に発生する
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１ないし７に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記プロテクタが、前記弁シートが形成された部材に固定されている
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１ないし７に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記プロテクタと前記弁シートが形成された部材とは別々に前記高圧燃料供給ポンプのポンプハウジング部へ圧入されている
電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ。
　ポンプハウジングに形成された加圧室の入り口開口部に取付けられて、加圧室へ流入し加圧室からスピルする燃料を調整する電磁駆動型の吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプであって、
　弁シートに当接するシート面を有する弁部材と、前記弁部材のシート面側に位置し電磁力で前記弁部材を操作するプランジャロッドとを備え、
　前記プランジャロッド駆動用のアンカーがストッパに接触し、
　前記プランジャロッドに取付けられた前記弁部材の前記弁シート側とは反対側の端面部と対面する平らな円板状部を有する壁面部材を有し、
　前記壁面部材は前記弁部材の前記シート面とは反対側の面と前記加圧室の入り口開口との間に設けられており、
　前記弁部材が開弁方向にフルストロークした状態において、前記弁部材の端面部と前記壁面部材の前記平らな円板状部とが非接触となるように両者の間に燃料の薄い層が介在するよう構成した
電磁吸入弁を有する高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１０に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記プランジャロッドを前記弁部材の閉弁方向に付勢する閉弁用ばねを有し、前記閉弁用ばねの最大圧縮位置において、バルブが全開位置に到達し、そのとき弁部材とプロテクタとの間隔がゼロではない最小間隔になる
電磁吸入弁を有する高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１０に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　電磁力で前記プランジャロッドを電磁力で操作する電磁駆動機構を備え、
　前記プランジャロッドに固定された前記電磁駆動機構用のアンカー有し、
　前記プランジャロッドがフルストロークしたとき前記アンカーがストッパに接触するよう構成されており、
　前記弁部材とプロテクタとの隙間は前記アンカーと前記ストッパとの隙間より常に大きい
電磁吸入弁を有する高圧燃料供給ポンプ。