WO2022091553A1

WO2022091553A1 - 燃料ポンプ

Info

Publication number: WO2022091553A1
Application number: PCT/JP2021/031531
Authority: WO
Inventors: 崇文伊藤; 清隆小倉; 雅史根本
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2022-05-05

Abstract

燃料ポンプは、ポンプボディと、ポンプボディに配置され、燃料の流量を調整するばねと、を備えている。ばねは、所定の付勢力を有する可動部と、可動部の一端部に設けられた第１座巻と、可動部の他端部に設けられた第２座巻と、を有している。そして、第１座巻の巻き数と第２座巻の巻き数は、異なる巻き数に設定されている。

Description

燃料ポンプ

　本発明は、自動車の内燃機関用の燃料ポンプに関する。

　自動車等のエンジン（内燃機関）の燃焼室へ燃料を直接噴射する直接噴射型エンジンにおいては、燃料を高圧にするための高圧燃料ポンプが広く用いられている。この高圧燃料ポンプの従来技術としては、例えば、特許文献１に記載されている。

　特許文献１に記載された高圧燃料ポンプは、燃料を吸入する吸入ジョイントと、吸入ジョイントから吸入された燃料を加圧する加圧室が形成されるポンプボディと、加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出ジョイントと、を備えている。また、特許文献１に記載された高圧燃料ポンプでは、吐出弁機構や、吸入弁機構等の燃料の流量に影響を与える箇所には、各種ばねが配置されている。

特開２０２０－２０３４２号公報

　しかしながら、高圧燃料ポンプを製造する際や、吐出弁機構や吸入弁機構に配置するばねを搬送する際に、複数のばねが収容されたボックス内において、ばね同士が互いに接触し、絡まるおそれがあった。そして、絡まりあったばねをほぐす作業が必要になるだけでなく、ばねをほぐす際に、ばねが必要以上に伸ばされて、付勢力が変化するおそれがあった。また、付勢力が変化したばねを吐出弁機構や吸入弁機構等に配置した場合、燃料ポンプの流量性能が変化し、特に吐出燃料圧力が高い高圧燃料ポンプでは、付勢力の変化による流量性能の影響が大きいものとなっていた。

　本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、製造時やばねの搬送時にばねが絡まることを防ぐことができる燃料ポンプを提供することにある。

　上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の燃料ポンプは、燃料が通過する流路が形成されたポンプボディと、ポンプボディに配置され、燃料の流量を調整するばねと、を備えている。ばねは、所定の付勢力を有する可動部と、可動部の一端部に設けられた第１座巻と、可動部の他端部に設けられた第２座巻と、を有している。そして、第１座巻の巻き数と第２座巻の巻き数は、異なる巻き数に設定されている。

　上記構成の燃料ポンプによれば、製造時やばねの搬送時にばねが絡まることを防ぐことができる。
　なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの縦断面図（その１）である。本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの上方から見た水平方向断面図である。本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの縦断面図（その２）である。本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの電磁吸入弁機構を拡大して示す断面図である。本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの吐出弁機構を拡大して示す断面図である。本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの吐出弁ばねを示す正面図である。本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプの吐出弁機構を拡大して示す断面図で、図６に示す例とは吐出弁ばねの向きを反対した例である。

１.高圧燃料ポンプの一実施形態
　以下、本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプについて説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

［燃料供給システム］
　まず、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムについて、図１を用いて説明する。
　図１は、本実施形態に係る高圧燃料ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。

　図１に示すように、燃料供給システムは、高圧燃料ポンプ１００と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２７と、燃料タンク２０と、コモンレール２３と、複数のインジェクタ２４とを備えている。高圧燃料ポンプ１００の部品は、ポンプボディ１に一体に組み込まれている。

　燃料タンク２０の燃料は、ＥＣＵ２７からの信号に基づいて駆動するフィードポンプ２１によって汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、不図示のプレッシャレギュレータにより適切な圧力に加圧され、燃料配管２８を通して高圧燃料ポンプ１００の吸入ジョイント５１に設けた低圧燃料吸入口１０ａ（図２参照）に送られる。

　高圧燃料ポンプ１００は、燃料タンク２０から供給された燃料を加圧して、コモンレール２３に圧送する。コモンレール２３には、複数のインジェクタ２４と、燃料圧力センサ２６が装着されている。複数のインジェクタ２４は、気筒（燃焼室）数にあわせて装着されており、ＥＣＵ２７から出力される駆動電流に従って燃料を噴射する。本実施形態の燃料供給システムは、インジェクタ２４がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムである。

　燃料圧力センサ２６は、検出した圧力データをＥＣＵ２７に出力する。ＥＣＵ２７は、各種センサから得られるエンジン状態量（例えばクランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等）に基づいて適切な噴射燃料量（目標噴射燃料長）や適切な燃料圧力（目標燃料圧力）等を演算する。

　また、ＥＣＵ２７は、燃料圧力（目標燃料圧力）等の演算結果に基づいて、高圧燃料ポンプ１００や複数のインジェクタ２４の駆動を制御する。すなわち、ＥＣＵ２７は、高圧燃料ポンプ１００を制御するポンプ制御部と、インジェクタ２４を制御するインジェクタ制御部を有する。

　高圧燃料ポンプ１００は、プランジャ２と、圧力脈動低減機構９と、容量可変機構である電磁吸入弁機構３００と、リリーフ弁機構２００と、吐出弁機構８とを有している。低圧燃料吸入口１０ａから流入した燃料は、圧力脈動低減機構９、低圧燃料吸入通路１０ｄを介して電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに到達する。

　電磁吸入弁機構３００に流入した燃料は、吸入弁３０を通過し、ポンプボディ１に形成された吸入通路１ａを流れた後に加圧室１１に流入する。ポンプボディ１は、プランジャ２を摺動可能に保持する。プランジャ２は、エンジンのカム９３（図２参照）により動力が伝えられて往復運動する。プランジャ２の一端部は、加圧室１１に挿入されており、加圧室１１の容積を増減させる。

　加圧室１１では、プランジャ２の下降行程において電磁吸入弁機構３００から燃料が吸入され、プランジャ２の上昇行程において燃料が加圧される。加圧室１１の燃料圧力が設定値を超えると、吐出弁機構８が開弁し、吐出ジョイント１２の燃料吐出口を経てコモンレール２３へ高圧燃料が圧送される。高圧燃料ポンプ１００による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構３００の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構３００の開閉は、ＥＣＵ２７によって制御される。

　インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合に、コモンレール２３に連通する吐出ジョイント１２の燃料吐出口（図２参照）と加圧室１１との差圧がリリーフ弁機構２００の開弁圧力（所定値）以上になると、リリーフ弁機構２００が開弁する。これにより、異常高圧となった燃料は、リリーフ弁機構２００内を通って加圧室１１へと戻される。その結果、コモンレール２３等の配管が保護される。

［高圧燃料ポンプ］
　次に、高圧燃料ポンプ１００の構成について、図２～図４を用いて説明する。
　図２は、高圧燃料ポンプ１００の水平方向に直交する断面で見た縦断面図（その１）である。図３は、高圧燃料ポンプ１００の垂直方向に直交する断面で見た水平方向断面図である。図４は、高圧燃料ポンプ１００の水平方向に直交する断面で見た縦断面図（その２）である。

　図２及び図３に示すように、高圧燃料ポンプ１００のポンプボディ１には、上述した吸入通路１ａと、取付けフランジ１ｅ（図３参照）が設けられている。この取付けフランジ１ｅは、エンジン（内燃機関）の燃料ポンプ取付け部９０に密着し、図示しない複数のボルト（ねじ）で固定されている。すなわち、高圧燃料ポンプ１００は、取付けフランジ１ｅによって燃料ポンプ取付け部９０に固定されている。

　図２に示すように、燃料ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間には、Ｏリング６１が介在されている。このＯリング６１は、エンジンオイルが燃料ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間を通ってエンジン（内燃機関）の外部に漏れることを防止している。

　また、高圧燃料ポンプ１００のポンプボディ１には、プランジャ２の往復運動をガイドするシリンダ６が取り付けられている。シリンダ６は、筒状に形成されており、その外周側においてポンプボディ１に圧入されている。ポンプボディ１及びシリンダ６は、電磁吸入弁機構３００、プランジャ２、吐出弁機構８（図３参照）と共に加圧室１１を形成している。

　ポンプボディ１には、シリンダ６の軸方向の中央部に係合する固定部１ｃが設けられている。固定部１ｃは、塑性変形可能に形成されている。そして、固定部１ｃは、シリンダ６を上方（図２中の上方）へ押圧している。シリンダ６の上端面（一端面）は、ポンプボディ１に当接する。その結果、加圧室１１にて加圧された燃料は、シリンダ６の上端面とポンプボディ１との間から漏れない。

　プランジャ２の下端には、タペット９２が設けられている。タペット９２は、エンジンのカムシャフトに取り付けられたカム９３の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達する。プランジャ２は、リテーナ１５を介してばね４によりカム９３側に付勢されており、タペット９２に圧着されている。プランジャ２は、タペット９２と一緒に往復動し、加圧室１１の容積を変化させる。

　また、シリンダ６とリテーナ１５との間には、シールホルダ７が配置されている。シールホルダ７は、プランジャ２が挿入される筒状に形成されている。シールホルダ７のシリンダ６側である上端部には、副室７ａが形成されている。一方、シールホルダ７のリテーナ１５側である下端部は、プランジャシール１３を保持している。

　プランジャシール１３は、プランジャ２の外周に摺動可能に接触している。プランジャシール１３は、プランジャ２が往復動したとき、副室７ａの燃料をシールし、副室７ａの燃料がエンジン内部へ流入しないようにしている。また、プランジャシール１３は、エンジン内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がポンプボディ１の内部に流入することを防止している。

　図２において、プランジャ２は、上下方向に往復動する。プランジャ２が下降すると、加圧室１１の容積が拡大し、プランジャ２が上昇すると、加圧室１１の容積が減少する。すなわち、プランジャ２は、加圧室１１の容積を拡大及び縮小させる方向に往復動するように配置されている。

　プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有している。プランジャ２が往復動すると、大径部２ａ及び小径部２ｂは、副室７ａに位置する。したがって、副室７ａの体積は、プランジャ２の往復動によって増減する。

　副室７ａは、燃料通路１０ｅ（図３及び図４参照）により低圧燃料室１０と連通している。プランジャ２の下降時は、副室７ａから低圧燃料室１０へ燃料の流れが発生し、プランジャ２の上昇時は、低圧燃料室１０から副室７ａへ燃料の流れが発生する。これにより、高圧燃料ポンプ１００の吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、高圧燃料ポンプ１００内部で発生する圧力脈動を低減することができる。

　また、ポンプボディ１には、加圧室１１に連通するリリーフ弁機構２００が設けられている。リリーフ弁機構２００は、シート部材２０１と、リリーフ弁２０２と、リリーフ弁ホルダ２０３と、リリーフばね２０４と、ばね支持部材２０５と、を有している。

　シート部材２０１は、リリーフばね２０４を内包しリリーフ弁室を形成する。リリーフばね２０４は、一端部がばね支持部材２０５に当接し、他端部がリリーフ弁ホルダ２０３に当接している。リリーフ弁ホルダ２０３は、リリーフ弁２０２に係合している。リリーフ弁２０２には、リリーフばね２０４の付勢力がリリーフ弁ホルダ２０３を介して作用する。

　リリーフ弁２０２は、リリーフばね２０４の付勢力により押圧され、シート部材２０１の燃料通路を塞いでいる。シート部材２０１の燃料通路は、吐出通路１２ｂ（図３参照）に連通している。加圧室１１（上流側）とシート部材２０１（下流側）との間における燃料の移動は、リリーフ弁２０２がシート部材２０１に接触（密着）することにより遮断されている。

　コモンレール２３やその先の部材内の圧力が高くなると、シート部材２０１側の燃料がリリーフ弁２０２を押圧して、リリーフばね２０４の付勢力に抗してリリーフ弁２０２を移動させる。その結果、リリーフ弁２０２が開弁し、吐出通路１２ｂ内の燃料が、シート部材２０１の燃料通路２００ａを通って加圧室１１に戻る。したがって、リリーフ弁２０２を開弁させる圧力は、リリーフばね２０４の付勢力によって決定される。

　なお、本実施形態のリリーフ弁機構２００は、加圧室１１に連通しているが、これに限定されるものではなく、例えば、低圧通路に連通するようにしてもよい。

　図３及び図４に示すように、ポンプボディ１の側面部には、吸入ジョイント５１が取り付けられている。吸入ジョイント５１は、燃料タンク２０から供給された燃料を通す燃料配管２８（図１参照）に接続されている。燃料タンク２０の燃料は、吸入ジョイント５１から高圧燃料ポンプ１００の内部に供給される。

　吸入ジョイント５１は、燃料配管２８に接続された低圧燃料吸入口１０ａに連通する吸入流路５２を有している。吸入ジョイント５１の吸入流路５２を通過した燃料は、低圧燃料室１０に設けた圧力脈動低減機構９及び低圧燃料吸入通路１０ｄ（図２参照）を介して電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂ（図２参照）に到達する。吸入ジョイント５１の吸入流路５２に連通する燃料通路内には、吸入フィルタが配置されている。吸入フィルタは、燃料に存在する異物を除去し、高圧燃料ポンプ１００内に異物が進入することを防ぐ。

　図２及び図４に示すように、高圧燃料ポンプ１００のポンプボディ１には、低圧燃料室（ダンパ室）１０が設けられている。この低圧燃料室１０は、ダンパーカバー１４によって覆われている。ダンパーカバー１４は、例えば、一方側が閉塞された筒状（カップ状）に形成されている。

　図２に示すように、低圧燃料室１０は、圧力脈動低減機構９により、上下にダンパ上部１０ｂと、ダンパ下部１０ｃに分けられている。加圧室１１に流入した燃料が再び開弁状態の電磁吸入弁機構３００を通って低圧燃料吸入通路１０ｄ（図２参照）へと戻されると、低圧燃料室１０に圧力脈動が発生する。圧力脈動低減機構９は、高圧燃料ポンプ１００内で発生した圧力脈動が燃料配管２８へ波及することを低減する。

　次に、図５を参照して電磁吸入弁機構３００について説目する。
　図５は、電磁吸入弁機構３００を拡大して示す断面図である。
　図５に示すように、電磁吸入弁機構３００は、ポンプボディ１に形成された横穴に挿入されている。電磁吸入弁機構３００は、ポンプボディ１に形成された横穴に圧入された吸入弁シート３１と、吸入弁３０と、ストッパ３２と、吸入弁付勢ばね３３と、ロッド３５と、可動コア３６と、を備えている。また、電磁吸入弁機構３００は、ロッドガイド部材３７と、電磁吸入弁機構ハウジング３８と、磁性コア３９と、ロッド付勢ばね４０と、開閉弁付勢ばね４１と、電磁コイル（ソレノイド）４３と、を有している。

　吸入弁シート３１は、筒状に形成されており、内周部に着座部３１ａが設けられている。また、吸入弁シート３１には、外周部から内周部に到達する吸入ポート３１ｂが形成されている。この吸入ポート３１ｂは、上述した低圧燃料室１０における低圧燃料吸入通路１０ｄに連通している。

　ポンプボディ１に形成された横穴には、吸入弁シート３１の着座部３１ａに対向するストッパ３２が配置されている。そして、吸入弁３０は、ストッパ３２と着座部３１ａとの間に配置されている。また、ストッパ３２と吸入弁３０との間には、吸入弁付勢ばね３３が介在されている。吸入弁３０には、加圧室１１側に突出して吸入弁付勢ばね３３によりガイドされるガイド部３０ｂが形成されている。吸入弁付勢ばね３３は、吸入弁３０を着座部３１ａ側に付勢する。

　吸入弁３０は、着座部３１ａに当接することにより、吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を閉鎖する。これにより、電磁吸入弁機構３００は、閉弁状態になる。一方、吸入弁３０は、ストッパ３２に当接することにより、吸入ポート３１ｂと加圧室１１との連通部を開放する。これにより、電磁吸入弁機構３００は、開弁状態になる。

　ロッド３５は、吸入弁シート３１を貫通している。ロッド３５の一端は、吸入弁３０に当接している。ロッド付勢ばね４０は、ロッド３５を介して吸入弁３０をストッパ３２側である開弁方向に付勢する。ロッド付勢ばね４０の一端は、ロッド３５の外周部に設けられたフランジ部３５ａに係合している。ロッド付勢ばね４０の他端は、ロッド付勢ばね４０を囲うように配置された磁性コア３９に係合している。磁性コア３９は、電磁コイル４３が配置された電磁コイル室を覆う蓋部材４４と接触するように構成される。

　可動コア３６は、磁性コア３９の端面に対向している。この可動コア３６は、ロッド３５の外周部に設けられたフランジ部３５ａに係合している。また、可動コア３６の磁性コア３９と反対側には、開閉弁付勢ばね４１の一端が当接している。開閉弁付勢ばね４１の他端は、ロッドガイド部材３７に当接している。

　ロッドガイド部材３７は、開閉弁付勢ばね４１のばね座３７ｂを構成する。また、ロッドガイド部材３７には燃料通路３７ａが設けられており、可動コア３６が配置された空間への燃料の流入出を可能にしている。

　可動コア３６、開閉弁付勢ばね４１及びロッド３５等はポンプボディ１に固定された電磁吸入弁機構ハウジング３８に内包されている。また、磁性コア３９、ロッド付勢ばね４０、電磁コイル４３及びロッドガイド部材３７等は電磁吸入弁機構ハウジング３８に保持されている。なお、ロッドガイド部材３７は、電磁吸入弁機構ハウジング３８に対して、磁性コア３９及び電磁コイル４３とは反対側に取り付けられており、吸入弁３０、吸入弁付勢ばね３３及びストッパ３２を内包する。

　また、開閉弁付勢ばね４１は、可動コア３６をロッド３５のフランジ部３５ａ側に付勢している。可動コア３６の移動量は、吸入弁３０の移動量よりも大きく設定される。これにより、吸入弁３０を着座部３１ａに確実に当接（着座）させることができ、電磁吸入弁機構３００を確実に閉弁状態にすることができる。

　電磁コイル４３は、磁性コア３９の周りを一周するように配置されている。この電磁コイル４３には、端子部材４６が電気的に接続されており、端子部材４６を介して電流が流れる。電磁コイル４３に電流が流れていない無通電状態において、ロッド３５がロッド付勢ばね４０による付勢力によって開弁方向に付勢され、吸入弁３０を開弁方向に押圧している。その結果、吸入弁３０が着座部３１ａから離れてストッパ３２に当接し、電磁吸入弁機構３００が開弁状態になっている。すなわち、電磁吸入弁機構３００は、無通電状態において開弁するノーマルオープン式となっている。

　電磁吸入弁機構３００の開弁状態において、吸入ポート３１ｂの燃料は、吸入弁３０と着座部３１ａとの間を通り、ストッパ３２の複数の燃料通過孔（不図示）及び吸入通路１ａを通って加圧室１１に流入する。電磁吸入弁機構３００の開弁状態では、吸入弁３０は、ストッパ３２と接触するため、吸入弁３０の開弁方向の位置が規制される。そして、電磁吸入弁機構３００の開弁状態において、吸入弁３０と着座部３１ａの間に存在する隙間は、吸入弁３０の可動範囲であり、これが開弁ストローク３０ｅとなる。

　ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁吸入弁機構３００に印加されると、電磁コイル４３には端子部材４６を介して電流が流れる。電磁コイル４３に電流が流れることにより、磁気吸引面Ｓにおいて可動コア３６が磁性コア３９の磁気吸引力により閉弁方向に引き寄せられる。

　可動コア３６が磁性コア３９に吸引されて移動する際に、ロッド３５のフランジ部３５ａとが係合して可動コア３６とともにロッド３５が閉弁方向に移動する。吸入弁３０は、ロッド３５の移動に伴って開弁ストローク３０ｅの隙間の分だけ開弁方向（着座部３１ａから離れる方向）に移動することにより開弁状態となり、低圧燃料吸入通路１０ｄから加圧室１１に燃料が供給される。

　また、ガイド部３０ｂは、電磁吸入弁機構３００のハウジング（ロッドガイド部材３７）内部に圧入されて固定されたストッパ３２に衝突することにより動きを停止する。ロッド３５と吸入弁３０とは別体で独立した構造である。吸入弁３０は、吸入側に配置された吸入弁シート３１の着座部３１ａに接触することで加圧室１１への流路を閉じ、また吸入弁シート３１の着座部３１ａから離れることで加圧室１１への流路を開く。

　次に、吐出弁機構８について図３及び図６を参照して説明する。
　図６は、吐出弁機構８を拡大して示す断面図である。
　図３に示すように、吐出弁機構８は、加圧室１１の出口側に接続されている。図６に示すように、この吐出弁機構８は、吐出弁シート部材８ａと、吐出弁シート部材８ａと接離する吐出弁８ｂを備える。また、吐出弁機構８は、吐出弁８ｂを吐出弁シート部材８ａ側へ付勢する吐出弁ばね８ｃと、吐出弁８ｂのストローク（移動距離）を決める吐出弁ストッパ８ｄとを備える。

　吐出弁シート部材８ａ、吐出弁８ｂ、吐出弁ばね８ｃ、及び吐出弁ストッパ８ｄは、ポンプボディ１に形成された吐出弁室１２ａに収納されている。吐出弁室１２ａは、水平方向に延びる略円柱状の空間である。吐出弁室１２ａの一端は、燃料通路を介して加圧室１１に連通している。吐出弁室１２ａの他端は、ポンプボディ１の側面に開口している。吐出弁室１２ａの他端部には、吐出弁ストッパ８ｄが例えば、溶接により固定されている。そのため、吐出弁室１２ａの他端部の開口は、吐出弁ストッパ８ｄにより封止されている。

　また、ポンプボディ１には、吐出ジョイント１２が溶接部により接合されている。吐出ジョイント１２は、燃料吐出口を有している。燃料吐出口は、ポンプボディ１の内部において水平方向に延びる吐出通路１２ｂを介して吐出弁室１２ａに連通している。また、吐出ジョイント１２の燃料吐出口は、コモンレール２３に接続されている。

　加圧室１１の燃料圧力が吐出弁室１２ａの燃料圧力より低い状態では、吐出弁８ｂに作用する差圧力及び吐出弁ばね８ｃによる付勢力により、吐出弁８ｂが吐出弁シート部材８ａに圧着されている。その結果、吐出弁機構８は閉弁状態となる。一方、加圧室１１の燃料圧力が、吐出弁室１２ａの燃料圧力よりも大きくなり、吐出弁８ｂに作用する差圧力が吐出弁ばね８ｃの付勢力よりも大きくなると、吐出弁８ｂが燃料に押されて吐出弁シート部材８ａから離れる。その結果、吐出弁機構８は開弁状態となる。

　吐出弁機構８が開閉弁動作をすると、吐出弁室１２ａに燃料が出し入れされる。そして、吐出弁室１２ａから出た燃料は、吐出弁機構８から吐出通路１２ｂへ吐出される。その結果、加圧室１１内の高圧の燃料は、吐出弁室１２ａ、吐出通路１２ｂ、吐出ジョイント１２の燃料吐出口を経てコモンレール２３（図１参照）へと吐出される。以上のような構成により、吐出弁機構８は、燃料の流通方向を制限する逆止弁として機能する。

　なお、吐出弁ばね８ｃの詳細な構成については、後述する。

［燃料ポンプの動作］
　次に、本実施形態に係る高圧燃料ポンプ１００の動作について説明する。
　図１に示すプランジャ２が下降した場合に、電磁吸入弁機構３００が開弁していると、吸入通路１ａから加圧室１１に燃料が流入する。以下、プランジャ２が下降する行程を吸入行程と称する。一方、プランジャ２が上昇した場合に、電磁吸入弁機構３００が閉弁していると、加圧室１１内の燃料は昇圧され、吐出弁機構８を通過してコモンレール２３（図１参照）へ圧送される。以下、プランジャ２が上昇する工程を圧縮行程と称する。

　上述したように、圧縮行程中に電磁吸入弁機構３００が閉弁していれば、吸入行程中に加圧室１１に吸入された燃料が加圧され、コモンレール２３側へ吐出される。一方、圧縮行程中に電磁吸入弁機構３００が開弁していれば、加圧室１１内の燃料は吸入通路１ａ側へ押し戻され、コモンレール２３側へ吐出されない。このように、高圧燃料ポンプ１００による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構３００の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構３００の開閉は、ＥＣＵ２７によって制御される。

　吸入行程では、加圧室１１の容積が増加し、加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この吸入行程において、加圧室１１の燃料圧力が吸入ポート３１ｂ（図２参照）の圧力よりも低くなり、両者の差圧による付勢力が吸入弁付勢ばね３３による付勢力を超えると、吸入弁３０は着座部３１ａから離れ、電磁吸入弁機構３００が開弁状態になる。その結果、燃料は、吸入弁３０と着座部３１ａとの間を通り、ストッパ３２に設けられた複数の孔を通って加圧室１１に流入する。

　高圧燃料ポンプ１００は、吸入行程を終了した後に、圧縮行程に移る。このとき、電磁コイル４３は、無通電状態を維持したままであり、可動コア３６と磁性コア３９との間に磁気吸引力は作用していない。ロッド付勢ばね４０は、無通電状態において吸入弁３０を着座部３１ａから離れた開弁位置で維持するのに必要十分な付勢力を有するよう設定されている。

　この状態において、プランジャ２が上昇運動をしても、ロッド３５が開弁位置に留まるため、ロッド３５により付勢された吸入弁３０も同様に開弁位置に留まる。したがって、加圧室１１の容積は、プランジャ２の上昇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、再び開弁状態の電磁吸入弁機構３００を通して低圧燃料吸入通路１０ｄへ戻されることになり、加圧室１１内部の圧力が上昇することは無い。この行程を戻し行程と称する。

　戻し工程において、ＥＣＵ２７（図１参照）からの制御信号が電磁吸入弁機構３００に印加されると、電磁コイル４３には、端子部材４６を介して電流が流れる。電磁コイル４３に電流が流れると、磁性コア３９と可動コア３６の磁気吸引面Ｓにおいて磁気吸引力が作用し、可動コア３６が磁性コア３９に引き寄せられる。そして、磁気吸引力がロッド付勢ばね４０の付勢力よりも大きくなると、可動コア３６は、ロッド付勢ばね４０の付勢力に抗して磁性コア３９側へ移動し、可動コア３６と係合するロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動する。その結果、吸入弁付勢ばね３３による付勢力と燃料が低圧燃料吸入通路１０ｄに流れ込むことによる流体力により吸入弁３０が着座部３１ａに着座し、電磁吸入弁機構３００が閉弁状態になる。

　電磁吸入弁機構３００が閉弁状態になった後、加圧室１１の燃料は、プランジャ２の上昇と共に昇圧され、燃料吐出口の圧力以上になると、吐出弁機構８を通過してコモンレール２３（図１参照）へ吐出される。この行程を吐出行程と称する。すなわち、プランジャ２の下死点から上死点までの間の圧縮行程は、戻し行程と吐出行程からなる。そして、電磁吸入弁機構３００の電磁コイル４３への通電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４３へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が小さくなり、吐出行程の割合が大きくなる。その結果、低圧燃料吸入通路１０ｄに戻される燃料が少なくなり、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、電磁コイル４３へ通電するタイミングを遅くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が大きくなり、吐出行程の割合が小さくなる。その結果、低圧燃料吸入通路１０ｄに戻される燃料が多くなり、高圧吐出される燃料は少なくなる。このように、電磁コイル４３への通電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エンジン（内燃機関）が必要とする量に制御することができる。

２．吐出弁ばねの構成
　次に、吐出弁ばね８ｃの詳細な構成について図７を参照して説明する。
　図７は、吐出弁ばね８ｃを示す正面図である。

　図７に示すように、吐出弁ばね８ｃは、圧縮コイルばねにより構成されている。吐出弁ばね８ｃは、可動部８ｈと、可動部８ｈの軸方向の一端部に設けられた第１座巻８ｆと、可動部８ｈの軸方向の他端部に設けられた第２座巻８ｇとを有している。可動部８ｈは、ばねとして作用する箇所であり、所定の付勢力を有する。また、図６に示す例では、第１座巻８ｆが吐出弁ストッパ８ｄに当接し、第２座巻８ｇが吐出弁８ｂに当接している。

　第１座巻８ｆと第２座巻８ｇは、吐出弁ばね８ｃを構成する線材が隙間なく巻かれている箇所であり、ばねとして作用しない。また、第１座巻８ｆと第２座巻８ｇの巻き数は、異なる巻き数に設定されている。そして、第１座巻８ｆの巻き数は、第２座巻８ｇの巻き数よりも多く設定されている。本例では、第１座巻８ｆの巻き数は３、第２座巻８ｇの巻き数は１に設定されている。なお、第１座巻８ｆ及び第２座巻８ｇの巻き数は、上述した巻き数に限定されるものではない。

　また、第１座巻８ｆにおける吐出弁ストッパ８ｄに当接する端面８ｉ及び第２座巻８ｇにおける吐出弁８ｂに当接する端面８ｊは、例えば、線材を切削加工することで平面状に形成されている。これにより、第１座巻８ｆ及び第２座巻８ｇは、吐出弁８ｂ又は吐出弁ストッパ８ｄと面接触する。その結果、第１座巻８ｆ及び第２座巻８ｇが吐出弁８ｂや吐出弁ストッパ８ｄと当接することで、第１座巻８ｆ及び第２座巻８ｇを構成する線材が摩耗することを防ぐことができる。

　また、第１座巻８ｆの長さＤ１と、第２座巻８ｇにおける長さＤ２は、異なる長さに設定されており、第１座巻８ｆの長さＤ１のほうが第２座巻８ｇの長さＤ２よりも長く設定されている（Ｄ１＞Ｄ２）。さらに、第１座巻８ｆの長さＤ１は、可動部８ｈにおける隣あう線材の間隔の長さである可動部８ｈのピッチ間隔の長さＤ４よりも長く設定されている（Ｄ１＞Ｄ４）。そして、第２座巻８ｇの長さＤ２は、可動部８ｈのピッチ間隔の長さＤ４よりも短く又は等しくなるように設定されている（Ｄ２≦Ｄ４）。

　第１座巻８ｆの長さＤ１が可動部８ｈのピッチ間隔の長さＤ４よりも長く設定されているため、吐出弁ばね８ｃにおける可動部８ｈの線材の隙間に、同種の他の吐出弁ばね８ｃの第１座巻８ｆが入り込むことを防ぐことができる。これにより、高圧燃料ポンプ１００の製造時や複数の吐出弁ばね８ｃを搬送する際に、複数の吐出弁ばね８ｃが互いに絡まり合うことを防ぐことができる。その結果、吐出弁ばね８ｃの絡まりを防止できるため、ほぐす際に生じる吐出弁ばね８ｃの付勢力の変化を防ぐことができ、高圧燃料ポンプ１００の流量性能が変化することを抑制できる。

　ここで、第１座巻８ｆだけでなく第２座巻８ｇの長さＤ２をピッチ間隔の長さＤ４よりも長くした場合、吐出弁ばね８ｃにおける可動部８ｈの長さＤ３の長さが短くなる。しかしながら、吐出弁ばね８ｃの付勢力は、高圧燃料ポンプ１００の吐出量に影響を与えるため、可動部８ｈの長さＤ３を短くすることは困難である。そのため、吐出弁ばね８ｃにおける第１座巻８ｆと第２座巻８ｇの両方の長さを長くした場合、吐出弁ばね８ｃ全体の長さが長くなる、という問題を有している。

　さらに、図６に示すように、吐出弁ばね８ｃは、ポンプボディ１に形成された吐出弁室１２ａに収納されている。その結果、吐出弁ばね８ｃの長さが長くなると、吐出弁室１２ａの寸法も変更する必要があり、吐出弁ばね８ｃを長くすることは困難である。

　これに対して、本例の吐出弁ばね８ｃは、絡まり防止のために巻き数を増やした第１座巻８ｆ側のみに形成している。これにより、吐出弁ばね８ｃにおける可動部８ｈの長さＤ３が短くなることを防ぐことができ、吐出弁ばね８ｃ全体の長さが長くなることも防止することができる。その結果、吐出弁室１２ａの寸法を変更することなく、吐出弁ばね８ｃを吐出弁室１２ａに収納させることができる。さらに、可動部８ｈの長さＤ３が短くなることを防ぐことができるため、吐出弁ばね８ｃの付勢力が変化し、高圧燃料ポンプ１００の吐出量に影響を与えることを防ぐことができる。

　図６及び図７に示す例では、吐出弁ばね８ｃを第１座巻８ｆが吐出弁ストッパ８ｄに当接し、第２座巻８ｇが吐出弁８ｂに当接するように配置した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、第２座巻８ｇが吐出弁ストッパ８ｄに当接し、第１座巻８ｆが吐出弁８ｂに当接するように、吐出弁ばね８ｃを配置してもよい。

　以上、本発明の燃料ポンプの実施形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の燃料ポンプは、上述の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

　また、上述した実施形態例では、燃料の流量を調整するばねの一例として、これに限定されるものではなく、例えば、電磁吸入弁機構３００の吸入弁付勢ばね３３、ロッド付勢ばね４０や開閉弁付勢ばね４１に適用してもよい。なお、図３及び図５に示すように、電磁吸入弁機構３００は、ポンプボディ１に形成された横穴に挿入されており、ポンプボディ１の外側に張り出している。そのため、電磁吸入弁機構３００では、各種ばね３３、４０、４１の長さを長くすることができる。

　これに対して、吐出弁機構８では、吐出弁ばね８ｃがポンプボディ１内に収納されており、吐出弁ばね８ｃを長くすることが困難である。そのため、本発明の構成、すなわち第２座巻のみの長さを可動部のピッチ間隔の長さよりも長くしたばねは、吐出弁機構８に設けた吐出弁ばね８ｃに適用することが有効的である。

　　１…ポンプボディ、　１ａ…吸入通路、　１ｃ…固定部、　１ｅ…フランジ、　２…プランジャ、　２ａ…大径部、　２ｂ…小径部、　４…ばね、　６…シリンダ、　７…シールホルダ、　７ａ…副室、　８…吐出弁機構、　８ａ…吐出弁シート部材、　８ｂ…吐出弁、　８ｃ…吐出弁ばね、　８ｄ…吐出弁ストッパ、　８ｄ…吐出弁ストッパ、　８ｆ…第１座巻、　８ｇ…第２座巻、　８ｈ…可動部、　８ｉ、８ｊ…端面、　９…圧力脈動低減機構、　１０…低圧燃料室、　１１…加圧室、　１２…吐出ジョイント、　１２ａ…吐出弁室、　１２ｂ…吐出通路、　１５…リテーナ、　２０…燃料タンク、　２１…フィードポンプ、　２３…コモンレール、　２４…インジェクタ、　２６…燃料圧力センサ、　２７…ＥＣＵ、　２８…燃料配管、　３０…吸入弁、　３１…吸入弁シート、　３２…ストッパ、　３３…吸入弁付勢ばね、　４０…ロッド付勢ばね、　４１…開閉弁付勢ばね、　９２…タペット、　９３…カム、　１００…高圧燃料ポンプ、　２００…リリーフ弁機構、　３００…電磁吸入弁機構

Claims

　燃料が通過する流路が形成されたポンプボディと、
　前記ポンプボディに配置され、前記燃料の流量を調整するばねと、を備え、
　前記ばねは、
　所定の付勢力を有する可動部と、
　前記可動部の一端部に設けられた第１座巻と、
　前記可動部の他端部に設けられた第２座巻と、を有し、
　前記第１座巻の巻き数と前記第２座巻の巻き数は、異なる巻き数に設定されている
　燃料ポンプ。
　前記第１座巻の長さは、前記可動部を構成する線材のピッチ間隔の長さよりも長く設定される
　請求項１に記載の燃料ポンプ。
　前記第２座巻の長さは、前記第１座巻の長さよりも短く設定され、前記可動部の前記ピッチ間隔の長さと等しいあるいは短く設定される
　請求項２に記載の燃料ポンプ。
　前記第１座巻の巻き数は、前記第２座巻の巻き数よりも多く設定されている
　請求項１に記載の燃料ポンプ。
　前記ポンプボディには、吐出弁室が形成され、
　前記吐出弁室に収納され、かつ前記燃料を吐出する吐出弁機構を備え、
　前記ばねは、前記吐出弁機構を構成する吐出弁ばねである
　請求項１に記載の燃料ポンプ。
　前記第１座巻及び前記第２座巻の端面は、平面状に形成されている
　請求項１に記載の燃料ポンプ。