(57)【要約】  ソレノイド内の流路の流体抵抗を低減し、流量制御性を向上させる電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。そのため、本発明は、流路を開閉する弁体と、前記弁体を付勢するロッドと、前記ロッドの外径凸部（フランジ部）のばね受け面を付勢するばね部と、前記ロッドと別体で構成され、前記ロッドの前記外径凸部（フランジ部）の外径凸部係合面と係合して駆動する可動部と、を備え、前記可動部は固定部に吸引されて移動する際に前記ばね部が配置されたばね空間の燃料が流れる連通穴が形成され、軸方向から見た前記連通穴の最小断面積が前記可動部と外周部との隙間の最小断面積よりも大きくなるように形成する。
2018221158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を開閉する弁体と、前記弁体を付勢するロッドと、前記ロッドの外径凸部のばね受け面を付勢するばね部と、前記ロッドと別体で構成され、前記ロッドの前記外径凸部の外径凸部係合面と係合して駆動する可動部と、を備え、
前記可動部は固定部に吸引されて移動する際に前記ばね部が配置されたばね空間の燃料が流れる連通穴が形成され、
軸方向から見た前記連通穴の最小断面積が前記可動部と外周部との隙間の最小断面積よりも大きくなるように形成された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】
流路を開閉する弁体と、前記弁体を付勢するロッドと、前記ロッドの外径凸部のばね受け面を付勢するばね部と、前記ロッドと別体で構成され、前記ロッドの前記外径凸部の外径凸部係合面と係合して駆動する可動部と、を備え、
前記可動部は固定部に吸引されて移動する際に前記ばね部が配置されたばね空間の燃料が流れる連通穴が形成され、
可動部係合面と径方向において重なる位置に形成された前記外径凸部係合面が径方向において前記連通穴と重なるように配置された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記可動部が前記固定部と接触した状態において前記ロッドの前記外径凸部の前記ばね受け面と可動部吸引面との間にばね線径以上の隙間が形成された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ロッドの前記外径凸部係合面の最外径端部が前記連通穴の径方向におけるほぼ中央の位置と重なるように配置された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ロッドの前記外径凸部係合面の最外径端部と前記連通穴の最外径端部との間に隙間が形成されるように構成された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記連通穴は、前記固定部の前記ばね空間を形成する内径面に対し、径方向内周側から径方向外周側にかけて形成されるように構成された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記連通穴は、前記固定部の前記ばね空間を形成する内径面を径方向のほぼ中央として、径方向内周側から径方向外周側にかけて形成されるように構成された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記固定部は、第一外径部と、径方向外側に磁性部材が配置され、前記第一外径部よりも径方向内側に位置する第二外径部と、を有し、
前記可動部の最外径部は前記第一外径部よりも内径側に位置するように構成された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記外径凸部の外径凸部係合面と係合する前記可動部の可動部係合面の径方向厚みが前記連通穴の径方向長さに比べて小さくなるように形成された高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記可動部の前記連通穴よりも径方向外側に位置し前記固定部と対向する可動部吸引面の径方向厚みが前記連通穴の径方向長さとほぼ同じになるように形成された高圧燃料供給ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に燃料を圧送する高圧燃料供給ポンプに関し、特に吐出する燃料の量を調節する電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関の内、燃焼室内部へ直接的に燃料を噴射する直接噴射タイプの内燃機関において、燃料を高圧化し所望の燃料流量を吐出する電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプが広く用いられている。【０００３】
特許文献１には、電磁吸入弁の構成に加えて、アンカー部外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー部内周側に形成され、磁路形成部より硬度が高く、ロッドとの摺動面をガイドするガイド部、とでソレノイドの可動部を構成する高圧燃料供給ポンプが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４２１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、昨今、主流となっている大流量化、高吐出圧化に伴い、ソレノイドの高応答化に対する要求が高まっている。高応答化を図るには、可動部であるアンカー及び固定コアを含む磁路の磁気特性を改善する必要がある。磁気特性を改善し、高応答化を図るにつれて、それと反比例するように、アンカー移動に伴う排除流体によってもたらされる流体抵抗の影響も大きくなり、磁気特性改善の効果が薄まってしまうという課題が存在する。【０００６】
特許文献１では、流路の構成に関しては、アウターコアの薄肉部の壊食を防ぐ目的として、アンカー移動時の排除流体が、極力アンカー部外周側の狭い通路を通過せず、アンカーに設けられた貫通穴を通過させる構成が述べられている。しかしながら、ソレノイドの応答性観点から、別体構造に特有の流路最適化に関し具体的な構成には言及されていない。【０００７】
そこで本発明は、ソレノイド内の流路の流体抵抗を低減し、流量制御性を向上させる電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、流路を開閉する弁体と、前記弁体を付勢するロッドと、前記ロッドの外径凸部（フランジ部）のばね受け面を付勢するばね部と、前記ロッドと別体で構成され、前記ロッドの前記外径凸部（フランジ部）の外径凸部係合面と係合して駆動する可動部と、を備え、前記可動部は固定部に吸引されて移動する際に前記ばね部が配置されたばね空間の燃料が流れる連通穴が形成され、軸方向から見た前記連通穴の最小断面積が前記可動部と外周部との隙間の最小断面積よりも大きくなるように形成する。
【発明の効果】
【０００９】
このように構成した本発明によれば、ソレノイド内の流路の流体抵抗を低減し、流量制御性を向上させる電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプを提供する。上記した以外の本発明の構成、作用、効果は以下の実施例において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例の高圧燃料供給ポンプの断面図を示す。
【図２】本発明の実施例の高圧燃料供給システムの全体構成を示す。
【図３】本発明の実施例の高圧燃料供給ポンプ取り付け時の断面図を示す。
【図４】本発明の実施例の電磁弁の吸入行程における断面図を示す。
【図５】本発明の実施例の電磁弁の吐出行程、通電時における断面図を示す。
【図６】本発明の実施例の電磁弁の吐出行程、無通電時における断面図を示す。
【図７】本発明の実施例の電磁弁の動作タイミングチャートを示す。
【図８】本発明の実施例の電磁弁のアンカー貫通穴を含む径方向の断面図を示す。
【図９】本発明の実施例の電磁弁のアンカー非吸引時の軸方向の断面図を示す。
【図１０】本発明の実施例の電磁弁のアンカー吸引時の軸方向の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図２は、本発明が適用可能な高圧燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの全体構成の一例を示す図である。この図を用いて、まず全体システムの構成と動作を説明する。  
図２において、破線で囲まれた部分１が高圧燃料供給ポンプのポンプ本体を示し、この破線の中に示されている機構、部品はポンプ本体１に一体に組み込まれていることを示す。ポンプ本体１には、燃料タンク２０からフィードポンプ２１を経由して燃料が送り込まれ、ポンプ本体１からインジェクタ２４が取り付けられたコモンレール２３に高圧化された燃料が送られる。エンジンコントロールユニット２７（ＥＣＵ）は圧力センサ２６から燃料の圧力を取り込み、これを最適化すべくフィードポンプ２１、ポンプ本体１に取り付けられた電磁コイル４３、インジェクタ２４を制御する。【００１３】
図２において、まず燃料タンク２０の燃料は、ＥＣＵ２７からの制御信号Ｓ１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１の低圧燃料吸入口（吸入ジョイント）１０ａに送られる。低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。なお圧力脈動低減機構９は、エンジンのカム機構（図示せず）により往復運動を行うプランジャ２に連動して圧力を可変とする、環状低圧燃料室７ａに連通することで、電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに吸入する燃料圧力の脈動を低減している。【００１４】
電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに流入した燃料は、吸入弁３０を通過し加圧室１１に流入する。なお吸入弁３０の弁位置は、エンジンコントロールユニット２７からの制御信号Ｓ２に基づき、ポンプ本体１内の電磁コイル４３が制御されることで定まる。加圧室１１では、エンジンのカム機構（図示せず）により、プランジャ２に往復運動する動力が与えられている。プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降行程では吸入弁３０から燃料を吸入し、プランジャ２の上昇行程では吸入した燃料が加圧され、吐出弁機構８を介して圧力センサ２６が装着されているコモンレール２３へ燃料が圧送される。この後、エンジンコントロールユニット２７からの制御信号Ｓ３に基づきインジェクタ２４がエンジンへ燃料を噴射する。【００１５】
なお、加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８は、吐出弁シート８ａ、吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ、吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁ばね８ｃなどで構成されている。この吐出弁機構８によれば、加圧室１１内部圧力が吐出弁８ｂの下流側の吐出通路１２側圧力よりも高く、かつ吐出弁ばね８ｃが定める抗力に打ち勝つときに吐出弁８ｂが開放し、加圧室１１から吐出通路１２側に高圧化された燃料が圧送供給される。【００１６】
また図２の電磁吸入弁３００を構成する各部品について、３０は吸入弁、３５は吸入弁３０に連結されたロッド、３３は吸入弁ばね、４０はロッド付勢ばね、４１はアンカー付勢ばねである。この機構によれば吸入弁３０は、吸入弁ばね３３により閉止方向に駆動され、吸入弁３０に連結されたロッド３５を介してロッド付勢ばね４０により開放方向に駆動されている。吸入弁３０の弁位置は、電磁コイル４３により制御されている。なお、吸入弁３０開放の場合の弁位置を規制するためにアンカー３６、アンカー付勢ばね４１が設けられている。【００１７】
このように高圧燃料供給ポンプ１は、エンジンコントロールユニット２７が電磁吸入弁３００へ与える制御信号Ｓ２によりポンプ本体１内の電磁コイル４３が制御され、吐出弁機構８を介してコモンレール２３へ圧送される燃料が所望の供給燃料となるように燃料流量を吐出する。【００１８】
また高圧燃料供給ポンプ１においては、加圧室１１とコモンレール２３の間が、リリーフ弁機構１００により連通されている。このリリーフ弁機構１００は、吐出弁機構８と並列配置された弁機構である。リリーフ弁機構１００は、コモンレール２３側の圧力がリリーフ弁機構１００の設定圧力以上に上昇すると、リリーフ弁機構１００が開弁し高圧燃料供給ポンプ１の加圧室１１内に燃料が戻されることでコモンレール２３内の異常な高圧状態を防止する。【００１９】
リリーフ弁機構１００は、ポンプ本体１内の吐出弁８ｂの下流側の吐出通路１２と加圧室１１とを連通する高圧流路１１０を形成し、ここに吐出弁８ｂをバイパスするように設けられたものである。高圧流路１１０には燃料の流れを吐出流路から加圧室１１への一方向のみに制限するリリーフ弁１０２が設けられている。リリーフ弁１０２は、押付力を発生するリリーフばね１０５によりリリーフ弁シート１０１に押付けられており、加圧室１１内と高圧流路１１０内との間の圧力差がリリーフばね１０５で定まる規定の圧力以上になるとリリーフ弁１０２がリリーフ弁シート１０１から離れ、開弁するように設定されている。【００２０】
この結果、高圧燃料供給ポンプ１の電磁吸入弁３００の故障等によりコモンレール２３が異常な高圧となった場合、吐出流路１１０と加圧室１１の差圧がリリーフ弁１０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０２が開弁し、異常高圧となった燃料は吐出流路１１０から加圧室１１へと戻され、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。【００２１】
図１は、機構的に一体に構成されたポンプ本体１の具体事例を示した図である。この図によれば、図示中央高さ方向にエンジンのカム機構（図示せず）により往復運動（この場合には上下動）を行うプランジャ２がシリンダ６内に配置され、プランジャ上部のシリンダ６内に加圧室１１が形成されている。【００２２】
またこの図によれば、図示中央左側に電磁吸入弁３００側の機構を配置し、図示中央右側に吐出弁機構８を配置している。また図示上部には、燃料吸入側の機構として低圧燃料吸入口１０ａ、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｄなどを配置している。さらに、図１中央下部にはプランジャ内燃機関側機構１５０を記述している。プランジャ内燃機関側機構１５０は、図３に示すように内燃機関本体に埋め込まれて固定される部分であることから、ここでは取り付け根部と称することにする。なお、図１の表示断面では、リリーフ弁機構１００を図示していない。リリーフ弁機構１００は、別角度の表示断面内には表示可能であるが、ここでは説明、表示を割愛する。【００２３】
取り付け根部の取り付けについて図３で説明する。図３は、取り付け根部（プランジャ内燃機関側機構）１５０が内燃機関本体に埋め込まれて、固定された状態を示したものである。但し図３では取り付け根部１５０を中心として記述しているので、他の部分の記述を割愛している。図３において、９０は内燃機関のシリンダヘッドの肉厚部分を示している。内燃機関のシリンダヘッド９０には、予め取り付け根部取り付け用孔９５が形成されている。取り付け根部取り付け用孔９５は、取り付け根部１５０の形状に合わせて２段の径で構成されており、このプランジャ根部取り付け用孔９５に、取り付け根部１５０が嵌装配置される。【００２４】
取り付け根部１５０が内燃機関のシリンダヘッド９０に気密に固定される。図３の高圧燃料供給ポンプはポンプ本体１に設けられたフランジ１ｅを用い内燃機関のシリンダヘッド９０の平面に密着し、複数のボルト９１で固定される。取付けフランジ１ｅは、溶接部１ｆにてポンプ本体１に全周を溶接結合されて環状固定部を形成している。本実施例では、溶接部１ｆの溶接のためにレーザー溶接を用いている。またシリンダヘッド９０とポンプ本体１間のシールのためにＯリング６１がポンプ本体１に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。【００２５】
プランジャ根部１５０は、プランジャ２の下端２ｂにおいて、内燃機関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に伝達するタペット９２が設けられている。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９２に圧着されている。これによりカム９３の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に往復運動させている。【００２６】
また、シールホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３がシリンダ６の図中下方部においてプランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されており、環状低圧燃料室７ａの燃料をプランジャ２が摺動した場合にでもシール可能な構造とし、外部に燃料が漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。【００２７】
図３のプランジャ根部１５０は、その内部のプランジャ２が内燃機関の回転運動に伴い、シリンダ６内で往復運動をすることになる。この往復運動に伴う各部の働きについて、図１に戻り説明する。図１において、ポンプ本体１にはプランジャ２の往復運動をガイドし、かつ内部に加圧室１１を形成するよう端部（図１では上側）が有底筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに加圧室１１は燃料を供給するための電磁吸入弁３００と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８に連通するよう、外周側に環状の溝６ａと、環状の溝６ａと加圧室とを連通する複数個の連通穴６ｂが設けられている。【００２８】
シリンダ６はその外径において、ポンプ本体１と圧入固定され、ポンプ本体１との隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないよう圧入部円筒面でシールしている。また、シリンダ６の加圧室側外径に小径部６ｃを有する。加圧室１１の燃料が加圧されることによりシリンダ６が低圧燃料室１０ｃ側に力が作用するが、ポンプ本体１に小径部１ａを設けることで、シリンダ６が低圧燃料室１０ｃ側に抜けることを防止している。お互いの面を軸方向に平面に接触させることで、ポンプ本体１とシリンダ６との前記接触円筒面のシールに加え、二重のシールの機能をも果たす。【００２９】
ポンプ本体１の頭部にはダンパカバー１４が固定されている。ダンパカバー１４には吸入ジョイント５１が設けられており、低圧燃料吸入口１０ａを形成している。低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、吸入ジョイント５１の内側に固定されたフィルタ５２を通過し、圧力脈動低減機構９、低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。【００３０】
吸入ジョイント５１内の吸入フィルタ５２は、燃料タンク２０から低圧燃料吸入口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。【００３１】
プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有することにより、プランジャの往復運動によって環状低圧燃料室７ａの体積は増減を行う。体積の増減分は、燃料通路１ｄ（図３）により低圧燃料室１０と連通していることにより、プランジャ２の下降時は、環状低圧燃料室７ａから低圧燃料室１０へ、上昇時は、低圧燃料室１０から環状低圧燃料室７ａへと燃料の流れが発生する。このことにより、ポンプ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、脈動を低減する機能を有している。【００３２】
低圧燃料室１０には高圧燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管２８（図２）へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。一度、加圧室１１に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁体３０を通して吸入通路１０ｄ（吸入ポート３１ｂ）へと戻される場合、吸入通路１０ｄ（吸入ポート３１ｂ）へ戻された燃料により低圧燃料室１０には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室１０に設けた圧力脈動低減機構９は、波板状の円盤型金属板２枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。９ｂは金属ダンパをポンプ本体１の内周部に固定するための取付金具であり、燃料通路上に設置されるため、複数の穴を設け取付金具９ｂの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。【００３３】
加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８は、吐出弁シート８ａ、吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ、吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁ばね８ｃ、吐出弁８ｂと吐出弁シート８ａとを収容する吐出弁ホルダ８ｄから構成され、吐出弁シート８ａと吐出弁ホルダ８ｄとは当接部８ｅで溶接により接合されて一体の吐出弁機構８を形成している。なお、吐出弁ホルダ８ｄの内部には、吐出弁８ｂのリフトを規制するストッパを形成する段付部８ｆが設けられている。【００３４】
図１において、加圧室１１と燃料吐出口１２に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、燃料吐出口１２の燃料圧力よりも大きくなった時に初めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｆと接触し、リフトが制限される。したがって、吐出弁８ｂのリフトは吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定される。これによりリフト量が大きすぎて、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、燃料吐出口１２へ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうのを防止でき、高圧燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。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がリフト方向にのみ運動するように、吐出弁ホルダ８ｄの内周面にてガイドしている。以上のようにすることで、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。【００３５】
次に電磁吸入弁３００側の構造について、図４、図５、図６を用いて説明する。なお図４はポンプ作動における吸入、戻し、吐出の各行程のうち、吸入行程における状態、図５、図６は吐出行程における状態を表している。【００３６】
まず図４により、電磁吸入弁３００側の構造について説明する。電磁吸入弁３００側の構造は、吸入弁３０を主体に構成された吸入弁部Ａと、ロッド３５とアンカー３６を主体に構成されたソレノイド機構部Ｂと、電磁コイル４３を主体に構成されたコイル部Ｃに大別して説明する。【００３７】
まず吸入弁部Ａは、吸入弁３０、吸入弁シート３１、吸入弁ストッパ３２、吸入弁付勢ばね３３、吸入弁ホルダ３４からなる。このうち吸入弁シート３１は円筒型で、内周側軸方向にシート部３１ａ、円筒の軸を中心に放射状に１つが２つ以上の吸入通路部３１ｂを有し、外周円筒面でポンプ本体１に圧入保持される。【００３８】
吸入弁ホルダ３４は、放射状に２方向以上の爪を有し、爪外周側が吸入弁シート３１の内周側で同軸に嵌合保持される。さらに円筒型で一端部につば形状を持つ吸入ストッパ３２が吸入弁ホルダ３４の内周円筒面に圧入保持される。【００３９】
吸入弁付勢ばね３３は、吸入弁ストッパ３２の内周側に、一部前記ばねの一端を同軸に安定させるための細径部に配置され、吸入弁３０が、吸入弁シート部３１ａと吸入弁ストッパ３２の間に、弁ガイド部３０ｂに吸入弁付勢ばね３３が嵌合する形で構成される。吸入弁付勢ばね３３は圧縮コイルばねであり、吸入弁３０が吸入弁シート部３１ａに押し付けられる方向に付勢力が働く様に設置される。圧縮コイルばねに限らず、付勢力を得られるものであれば形態を問わないし、吸入弁と一体になった付勢力を持つ板ばねの様なものでも良い。【００４０】
この様に吸入弁部Ａを構成することで、ポンプの吸入行程においては、吸入通路３１ｂを通過し内部に入った燃料が、吸入弁３０とシート部３１ａの間を通過し、吸入弁３０の外周側及び吸入弁ホルダ３４の爪の間を通り、ポンプ本体１及びシリンダの通路を通過し、ポンプ室へ燃料を流入させる。また、ポンプの吐出行程においては、吸入弁３０が吸入弁シート部３１ａと接触シールすることで、燃料の入口側への逆流を防ぐ逆止弁の機能を果たす。なお、吸入弁３０の動きを滑らかにするために、吸入弁ストッパの内周側の液圧を吸入弁３０の動きに応じて逃がすために、通路３２ａが設けられている。【００４１】
吸入弁３０の軸方向の移動量３０ｅは、吸入弁ストッパ３２によって有限に規制されている。移動量が大きすぎると吸入弁３０の閉じる時の応答遅れにより逆流量が多くなりポンプとしての性能が低下するためである。この移動量の規制は、吸入弁シート３１ａ、吸入弁３０、吸入弁ストッパ３２の軸方向の形状寸法及び、圧入位置で規定することが可能である。【００４２】
吸入弁ストッパ３２には、環状突起３２ｂが設けられ、吸入弁３２が開弁している状態において、吸入弁ストッパ３２との接触面積を小さくしている。開弁状態から閉弁状態へ遷移時、吸入弁３２が吸入弁ストッパ３２から離れやすい様、すなわち閉弁応答性を向上させるためである。環状突起が無い場合、すなわち接触面積が大きい場合、吸入弁３０と吸入弁ストッパ３２の間に大きなスクイーズ力が働き、吸入弁３０が吸入弁３２から離れにくくなる。【００４３】
吸入弁３０、吸入弁シート３１ａ、吸入弁ストッパ３２は、お互い作動時に衝突を繰返すため、高強度、高硬度で耐食性にも優れるマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施した材料を使用する。吸入弁スプリング３３及び吸入弁ホルダ３４には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレス材を用いる。【００４４】
次にソレノイド機構部Ｂについて述べる。ソレノイド機構部Ｂは、可動部であるロッド３５、アンカー３６、固定部であるロッドガイド３７、第一コア３８、第二コア３９、そして、ロッド付勢ばね４０、アンカー付勢ばね４１からなる。【００４５】
可動部であるロッド３５とアンカー３６は、別部材に構成している。ロッド３５はロッドガイド３７の内周側で軸方向に摺動自在に保持され、アンカー３６の内周側は、ロッド３５の外周側で摺動自在に保持される。すなわち、ロッド３５及びアンカー３６共に幾何学的に規制される範囲で軸方向に摺動可能に構成されている。【００４６】
アンカー３６は燃料中で軸方向に自在に滑らかに動くために、部品軸方向に貫通する貫通穴３６ａを１つ以上有し、アンカー前後の圧力差による動きの制限を極力排除している。ロッドガイド３７は、径方向には、ポンプ本体１の吸入弁が挿入される穴の内周側に挿入され、軸方向には、吸入弁シートの一端部に突き当てられ、ポンプ本体１に溶接固定される第一コア３８とポンプ本体１との間に挟み込まれる形で配置される構成としている。ロッドガイド３７にもアンカー３６と同様に軸方向に貫通する貫通穴３７ａが設けられ、アンカーが自在に滑らかに動くことができる様、アンカー側の燃料室の圧力がアンカーの動きを妨げない様に構成している。【００４７】
第一コア３８は、ポンプ本体と溶接される部位との反対側の形状を薄肉円筒形状としており、その内周側に第二コア３９が挿入される形で溶接固定される。第二コア３９の内周側にはロッド付勢ばね４０が、細径部をガイドに配置され、ロッド３５が吸入弁３０と接触し、前記吸入弁が吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち吸入弁の開弁方向に付勢力を与える。【００４８】
アンカー付勢ばね４１は、ロッドガイド３７の中心側に設けた円筒径のガイド部３７ａに方端を挿入し同軸を保ちながら、アンカー３６にロッドつば部３５ａ方向に付勢力を与える配置としている。【００４９】
アンカー３６の移動量３６ｅは吸入弁３０の移動量３０ｅよりも大きく設定される。確実に吸入弁３０が閉弁するためである。【００５０】
ロッド３５とロッドガイド３７にはお互い摺動するため、またロッド３５は吸入弁３０と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用する。アンカー３６と第二コア３９は磁気回路を形成するため磁性ステンレスを用い、さらにアンカー３６と第二コアのそれぞれの衝突面には、硬度を向上させるための表面処理を施している。特には硬質Ｃｒめっき等であるがその限りでは無い。ロッド付勢ばね４０、アンカー付勢ばね４１には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレスを用いる。【００５１】
上記構成によれば、吸入弁部Ａとソレノイド機構部Ｂには、３つのばねが有機的に配置されて構成されている。吸入弁部Ａに構成される吸入弁付勢ばね３３と、ソレノイド機構部Ｂに構成されるロッド付勢ばね４０、アンカー付勢ばね４１がこれに相当する。本実施例ではいずれのばねもコイルばねを使用しているが付勢力を得られる形態であればいかなるものでも構成可能である。【００５２】
この３つのばね力の関係は、下記の式で構成する。  
［数１］  
ロッド付勢ばね４０力＞アンカー付勢ばね４１力＋吸入弁付勢ばね３３力＋流体により吸入弁が閉じようとする力        ‥‥（１）  
（１）式の関係により、無通電時では、各ばね力により、ロッド３５は吸入弁３０を吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち弁が開弁する方向に力ｆ１として作用する。（１）式より、弁が開弁する方向の力ｆ１は下記の（２）式で表現される。  
［数２］  
ｆ１＝ロッド付勢ばね力−（アンカー付勢ばね力＋吸入弁付勢ばね力＋流体により吸入弁が閉じようとする力）  ‥‥（２）  
最後に、コイル部Ｃの構成について述べる。コイル部Ｃは、第一ヨーク４２、電磁コイル４３、第２ヨーク４４、ボビン４５、端子４６、コネクタ４７から成る。ボビン４５に銅線が複数回巻かれたコイル４３が、第一ヨーク４２と第二ヨーク４４により取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子４６のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子４６も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。【００５３】
コイル部Ｃは第一ヨーク４２の中心部の穴部が、第一コアに圧入され固定される。その時、第二ヨーク４４の内径側は、第二コアと接触もしくは僅かなクリアランス近接する構成となる。【００５４】
第一ヨーク４２、第二ヨーク４４共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮し磁性ステンレス材料とし、ボビン４５、コネクタ４７は強度特性、耐熱特性を考慮し、高強度耐熱樹脂を用いる。コイルに４３は銅、端子４６には真鍮に金属めっきを施した物を使用する。【００５５】
上述の様にソレノイド機構部Ｂとコイル部Ｃとを構成することで、図４の矢印部に示す様に、第一コア３８、第一ヨーク４２、第二ヨーク４４、第二コア３９、アンカー３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、第二コア３９、アンカー３６間に電磁力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。第一コア３８において、第二コア３９とアンカー３６とがお互い吸引力を発生させる軸方向部位を極力薄肉にすることで、磁束のほぼ全てが第二コアとアンカーの間を通過するため、効率良く電磁力を得ることができる。【００５６】
上記電磁力が前記（２）式の弁が開弁する方向の力ｆ１を上回った時に、可動部であるアンカー３６がロッド３５と共に第二コア３９に引き寄せられる運動、またコア３９とアンカー３６が接触し、接触を継続することを可能とする。【００５７】
まず吸入行程では、図３のカム９３の回転により、プランジャ２がカム９３方向に移動（プランジャ２が下降）する。つまりプランジャ２位置が上死点から下死点に移動している。吸入行程状態にある時は、例えば図１を参照しながら説明すると、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通路１０ｄの圧力よりも低くなると、燃料は、開口状態にある吸入弁３０を通り、ポンプ本体１に設けられた連通穴１ｂと、シリンダ外周通路６ａ、６ｂを通過し、加圧室１１に流入する。【００５８】
吸入行程における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が図４に示されているので図４を参照しながら説明する。この状態では、電磁コイル４３は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用していない。よって、吸入弁３０は、ロッド付勢ばね４０の付勢力により、ロッド３５に押圧された状態であり、開弁したままである。【００５９】
次に戻し行程では、図３のカム９３の回転により、プランジャ２が上昇方向に移動する。つまりプランジャ２位置が下死点から上死点に向かって、移動し始めている。このとき加圧室１１の容積は、プランジャ２における吸入後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、再び開弁状態の吸入弁３０を通して吸入通路１０ｄへと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。【００６０】
この状態で、エンジンコントロールユニット２７（以下エンジンコントロールユニットと呼ぶ）からの制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、戻し行程から吐出行程に移行する。制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、コイル部Ｃにおいて電磁力が発生し、これが各部に作用することになる。電磁力作用時における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が図５に示されているので図５を参照しながら説明する。【００６１】
この状態では、第一コア３８、第一ヨーク４２、第二ヨーク４４、第二コア３９、アンカー３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、第二コア３９、アンカー３６間に電磁力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アンカー３６が固定部である第二コア３９に吸引されると、アンカー３６とロッドつば部３５ａの係止機構により、ロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動する。このとき、吸入弁付勢ばね３３による付勢力と燃料が吸入通路１０ｄに流れ込むことによる流体力により吸入弁３０が閉弁する。閉弁後、加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇し、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る。【００６２】
すなわち、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、電磁吸入弁３００のコイル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、圧縮行程中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄ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、通電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。すなわち、吸入通路１０ｄ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４３への通電タイミングは、エンジンコントロールユニット２７からの指令によって制御される。【００６３】
以上のように構成することで、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内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。【００６４】
図６には、吐出行程における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が示されている。ここには、ポンプ室の圧力が十分増加した後の吸入弁が閉まった状態での、電磁コイル４３への通電が解除された無通電の状態の図を示している。この状態では、次の周期の行程に備えて、次回の電磁力発生、作用を有効に行わせるための体制を整えている。本構造では、この体制整備を行うことに特徴を有している。【００６５】
図７のタイミングチャートには、上から順にａ）プランジャ２の位置、ｂ）コイル電流、Ｃ）吸入弁３０の位置、ｄ）ロッド３５の位置、ｅ）アンカー３６の位置、ｆ）加圧室内圧力を示している。また横軸には、吸入行程から戻し行程、吐出行程を経て吸入行程に戻る一周期期間における各時刻ｔを時系列的に表示している。【００６６】
図７の、ａ）プランジャ２の位置によれば、吸入行程はプランジャ２の位置が上死点から下死点に至る期間であり、戻し行程と吐出行程の期間がプランジャ２の位置が下死点から上死点に至る期間である。またｂ）コイル電流によれば、戻し行程の中でコイルに吸引電流を流し、それに引き続いて保持電流を流している状態の中で、吐出行程に移行する。【００６７】
さらに、Ｃ）吸入弁３０の位置、ｄ）ロッド３５の位置、ｅ）アンカー３６の位置は、ｂ）コイル電流の通流による電磁力発生に対応してそれぞれの位置が変化し、吸入行程の初期に元の位置に復帰している。これらの位置変化を受けて、ｆ）加圧室内圧力は吐出行程の期間に高圧力となる。【００６８】
以下、各行程での各部動作とその時の各物理量との関係について、説明する。まず、吸入行程について、時刻ｔ０においてプランジャ２が上死点から下降を始めると、ｆ）加圧室内の圧力が例えば２０ＭＰａレベルの高圧の状態から急激に小さくなる。この圧力低下に伴い、前述の（２）式の、弁が開弁する方向の力ｆ１により、時刻ｔ１においてロッド３５、アンカー３６、吸入弁３０が、吸入弁３０の開弁方向に移動を始め、時刻ｔ２において吸入弁３０が全開、ロッド３５とアンカー３６が図３の開弁位置状態となる。これにより吸入弁３０が開弁することで、吸入弁シートの通路３１ｂからバルブシート３１内径側に流入した燃料が、加圧室内に吸入され始める。【００６９】
吸入行程初期における移動の際に、吸入弁３０は吸入弁ストッパ３２に衝突し、吸入弁３０はその位置で停止する。同じくロッド３５も先端が吸入弁３０に接触する位置（図７におけるプランジャロッドの開弁位置）で停止する。【００７０】
これに対しアンカー３６は、当初ロッド３５と同速度で吸入弁３０開弁方向に移動するが、ロッド３５が吸入弁３０に接触し停止した時刻ｔ２後でも慣性力で移動を続けようとする。図７のＯＡに示す部分がこのオーバーシュートの領域である。このオーバーシュートは、アンカー付勢ばね４１がその慣性力に打ち勝ち、アンカー３６は再び第二コア３９に近付く方向に移動をし、ロッドつば部３５ａにアンカー３６が押し当てられる形で接触する位置（図７におけるアンカー開弁位置）で停止することができる。ロッド３５とアンカー３６の再接触によるアンカー３６の停止時刻がｔ３で示されている。停止時刻ｔ３以降の安定状態における時刻ｔ４でのアンカー３６、ロッド３５、吸入弁３０の各位置を示す状態が図４に示されている。【００７１】
なお図７においては、ＯＡに示す部分で、ロッド３５とアンカー３６とが完全に離れる説明としているが、ロッド３５とアンカー３６とが接触したままの状態でも良い。言い換えると、ロッドつば部３５ａとアンカー３６との接触部に作用する荷重は、ロッドの運動停止後減少し、０になるとアンカー３６がロッドに対し分離を開始するが、０にならず僅かの荷重を残すアンカー付勢ばね４１の設定力でも良い。【００７２】
本実施例ではロッド３５とアンカー３６とを別体に構成しているために、吸入弁ストッパ３２に衝突するエネルギーは、吸入弁３０の質量とロッド３５の質量のみで発生する。すなわちアンカー３６の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、異音の問題を低減することができる。アンカー付勢ばね４１が無いと、慣性力でアンカー３６は吸入弁３０の開弁方向に移動を続け、ロッドガイド３７の中央軸受部３７ａに衝突し、前記衝突部とは相違する部分で異音が発生する問題が起こる。【００７３】
また異音の問題に加え、衝突することでアンカー３６とロッドガイド３７の摩耗や変形等が起こる、又はこの摩耗により発生する金属異物が摺動部やシート部に挟まることで、軸受機能を損なう虞がある。さらに、アンカー付勢ばね４１が無いと、アンカーが前記慣性力でコア３９から離れ過ぎてしまう（図７のＯＡ部）ため、動作時刻として後行程である、戻し行程から吐出行程に遷移させるためにコイル部に電流を加えた時に、必要な電磁吸引力が得られない問題が発生する。必要な電磁吸引力が得られない場合、高圧燃料供給ポンプから吐出する燃料を所望の流量に制御出来ない大きな問題となる。アンカー付勢ばね４１によりこれらの問題を解決することが可能である。【００７４】
吸入弁３０が開弁した後、さらにプランジャ２が降下を行い下死点に到達（時刻ｔ５）する。この間、加圧室１１には燃料が流入し続け、この行程が吸入行程である。下死点まで降下したプランジャ２は、上昇行程に入り、戻し行程に移行する。【００７５】
このとき、吸入弁３０は前記弁が開弁する方向の力ｆ１で開弁状態に停止したままであり、吸入弁３０を通過する流体の方向が真逆になる。すなわち吸入行程では、燃料が吸入弁シート通路３１ｂから加圧室１１に流入していたのに対し、上昇行程となった時点で、加圧室１１から吸入弁シート通路３１ｂ方向に戻される。この行程が戻し行程である。【００７６】
この戻し行程において、エンジン高回転時すなわちプランジャ２の上昇速度が大きい条件において、戻される流体による吸入弁３０の閉弁力が増大し、前記弁が開弁する方向の力ｆ１が小さくなる。この条件において、各ばね力の設定力を誤り、弁が開弁する方向の力ｆ１が負の値になった場合、吸入弁３０は意図せず閉弁してしまう。所望の吐出流量よりも大きな流量が吐出されてしまうため、燃料配管内の圧力が所望の圧力以上に上昇し、エンジンの燃焼制御に悪影響を及ぼすことになる。そのため、プランジャ２の上昇速度が最も大きい条件で、前記弁が開弁する方向の力ｆ１が正の値を保つように各ばね力を設定する必要がある。【００７７】
この戻し行程の途中の時刻ｔ６においてコイル電流通電し、これにより、戻し行程から吐出行程への遷移状態を現出する。なお図７においてｔ７は吸入弁３０の閉弁運動開始時刻、ｔ８は保持電流開始時刻、ｔ９は吸入弁３０の閉弁時刻、ｔ１０は通電終了時刻を意味している。【００７８】
この場合に、所望の吐出時刻よりも、電磁力の発生遅れ、吸入弁３０の閉弁遅れを考慮した早い時刻において、電磁コイル４３に電流が与えられると、アンカー３６と第二コア３９の間に磁気吸引力が働く。電流は前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝つに必要な大きさの電流を与える必要がある。この磁気吸引力が、前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝った時点ｔ７で、アンカー３６が第二コア３９方向へ移動を開始する。アンカー３６が移動することで、軸方向につば部３５ａで接触しているロッド３５も同じく移動し、吸入弁３０が吸入弁付勢ばね３３の力と、流体力、主には、加圧室側からシート部を通過する流速による静圧の低下により閉弁を開始（時刻ｔ９）する。【００７９】
電磁コイル４３に電流が与えられた時、アンカー３６と第二コア３９が規定の距離より離れすぎている場合、すなわちアンカー３６が図７の「開弁位置」を超えて、ＯＡの状態が継続した場合、前記磁気吸引力が弱いために前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝つことができず、アンカー３６が第二コア３９側に移動することに時間を要したり、移動できない問題が発生する。【００８０】
この問題を起こさない為に本構造ではアンカー付勢ばね４１を設けている。アンカー３６が所望のタイミングで第二コア３９に移動できない場合、吐出したいタイミングにおいても吸入弁が開いた状態を維持するため、吐出行程が開始できず、すなわち必要な吐出量が得られないため所望のエンジン燃焼ができない懸念がある。このため、アンカー付勢ばね４１は、吸入行程で発生が懸念される異音問題を防止するため、また吐出行程が開始できない問題を防止するための重要な機能を持っている。【００８１】
図７において、移動を始めたＣ）吸入弁３０は、シート部３１ａに衝突し停止することで、閉弁状態となる。閉弁すると、筒内圧が急速に増大するため、吸入弁３０は筒内圧により閉弁方向に前記弁が開弁する方向の力ｆ１よりも遥かに大きい力で強固に押し付けられ、閉弁状態の維持を開始する。【００８２】
ｅ）アンカー３６についても、第二コア３９に衝突し停止する。ロッド３５はアンカー３６停止後も慣性力で運動を続けるが、ロッド付勢ばね４０が慣性力に打ち勝ち押し戻され、つば部３５ａがアンカーに接触する位置まで戻ることができる構成としている。【００８３】
アンカー３６が第二コア３９に衝突する時には、製品としての重要な特性となる異音の問題が発生する。この異音は、前述した吸入弁と吸入弁ストッパとが衝突する異音の大きさよりも大きくより問題となる。異音の大きさは前記衝突時のエネルギーの大きさに起因するが、ロッド３５とアンカー３６とを別体に構成しているために、第二コア３９に衝突するエネルギーは、アンカー３６の質量のみで発生することとなる。すなわちロッド３５の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、ロッド３５とアンカー３６とを別体に構成することで、異音の問題を低減している。【００８４】
一度アンカー３６が第二コア３９に接触した時刻ｔ８後は、接触することにより十分な磁気吸引力が発生しているため、接触を保持するためだけの小さな電流値（保持電流）とすることができる。【００８５】
ここで、ソレノイド機構部Ｂ内に発生する懸念のある、壊食の問題について述べる。コイルに電流が与えられアンカー３６が第二コア３９に引き寄せられる際、二物体の間にある空間体積が急速に縮小することで、その空間にある流体は行き場を失い、速い流れを持ってアンカー外周側へ押し流され、第一コア薄肉部に衝突し、そのエネルギーによる壊食発生の懸念がある。また、押し流された流体がアンカーの外周を通過しロッドガイド側に流れるが、アンカー外周側の通路が狭いために流速が大きくなり、すなわち静圧が急速に低下することによるキャビテーションが発生し、第一コア薄肉部においてキャビテーション壊食が発生する懸念がある。【００８６】
これらの問題を回避するためにアンカー中心側に１つ以上の軸方向の貫通穴３６ａ（図４）を設置している。アンカー３６が第二コア３９側に引き寄せられる際、その空間の流体が、極力アンカー外周側の狭い通路を通過しない様、貫通穴３６ａを通過させるためである。この様に構成することで、上記壊食の問題を解決することができる。【００８７】
アンカー３６とロッド３５を一体で構成している場合、上記問題がさらに懸念される事象が発生する。エンジン高回転時すなわちプランジャの上昇速度が大きい条件において、コイルに電流が付与されアンカー３６が第二コア３９に移動しようとする力に、さらに非常に速度の大きい流体による吸入弁３０を閉じる力が追加付与力として増加され、ロッド３５及びアンカー３６が第二コア３９へ急激に接近するため、その空間の流体が押し出される速度がさらに大きくなり、前記壊食の問題がさらに大きなものになる。アンカー３６の貫通穴３６ａの容量が不足する場合、壊食の問題が解決できない。【００８８】
本構造の実施例では、アンカー３６とロッド３５が別体で構成されているため、吸入弁３０を閉じる力がロッド３５に与えられた場合においても、ロッド３５のみが第二コア３９側に押し出され、アンカー３６は取り残されながら、通常の電磁吸引力のみの力で第二コア３９側に移動を行う。すなわち急激な空間の減少は起こらず、壊食の問題の発生を防ぐことができる。【００８９】
アンカー３６とロッド３５を別体で構成する弊害は前述した通り、所望の磁気吸引力を得られない問題、異音、機能低下があるが、アンカー付勢ばね４１を設置することで、この弊害を取り払うことが可能となる。【００９０】
次に吐出行程について説明する。図７において、プランジャが下死点から上昇行程に転じ、所望のタイミングでコイル４３に電流が与えられ吸入弁３０が閉じるまでの戻し行程が終了した直後、加圧室内の圧力が急速に増大し、吐出行程となる。【００９１】
吐出行程後には、省電力の観点からコイルに与える電力を削減することが望ましいため、コイルに与える電流を切断する。これにより電磁力が付加されなくなり、アンカー３６及びロッド３５が、ロッド付勢ばね４０とアンカー付勢ばね４１の合力により、第二コア３９から離れる方向へ移動する。ところが、吸入弁３０が強固な閉弁力で閉弁位置にあるためロッド３５は閉弁状態の吸入弁３０に衝突した位置で停止する。すなわちこの時のロッドの移動量は、図４の３６ｅ−３０ｅとなる。【００９２】
ロッド３５とアンカー３６は電流切断後同時に移動をするが、ロッド３５が上記のロッド３５先端と閉弁している吸入弁３０とが接触した状態で停止した後も、アンカー３６は慣性力で吸入弁３０方向へ移動を続けようとする。図７のＯＢの状態である。ところが、アンカー付勢ばね４１が慣性力に打ち勝ち、アンカー３６に第二コア３９方向に付勢力を与えるため、アンカー３６はロッド３５のつば部３５ａに接触した状態（図６の状態）で停止することができる。【００９３】
アンカー付勢ばね４１が無い場合は、吸入行程について前述したと同じく、アンカーが停止することなく吸入弁３０方向に移動し、バルブシート３７に衝突する異音の問題や機能障害の問題が懸念されるが、アンカー付勢ばね４１を設置しているため、上記問題を防ぐことが可能である。【００９４】
この様に、燃料が吐出される吐出行程が行われ、次の吸入行程直前においては、吸入弁３０、ロッド３５、アンカー３６は図６の状態となっている。プランジャが上死点に達した時点で、吐出行程が終了し、再び吸入行程が開始される。かくして、低圧燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプ本体としてのポンプ本体１の加圧室１１にてプランジャ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に圧送されるのに好適な高圧燃料供給ポンプを提供することができる。【００９５】
なお吸入弁３０は、早く閉まることが必要であるため、吸入弁ばね３３のばね力は、極力大きくし、アンカー付勢ばね４１のばね力を小さく設定するのがよい。これにより吸入弁３０の閉じ遅れによる流量効率の悪化を阻止できる。【００９６】
以上で説明したように、アンカー部３６とロッド３５を別体で構成し、アンカー部付勢ばね４１を設けることにより、衝突音を低減した信頼性の高い高圧燃料供給ポンプの提供が実現可能である。一方で、アンカー３６とロッド３５を別体としたことにより、アンカー移動に伴う押し退け流体を排除してやるための流路をアンカー、又は、ロッドに設けることがレイアウト上厳しくなり、特にソレノイドの小型化を進める上ででは流路の適切な構成が新たな課題として挙げられる。【００９７】
図８は、本実施例のソレノイド機構部Ｂのアンカーの連通路を含む径方向の断面図を示す。図８において、３８は第一コア、３６はアンカー、３５はロッド、Ａ１はアンカー外周部の流路、Ａ２はアンカー内周部の流路をそれぞれ表している。本構造では、磁路を形成する第一コア３８、アンカー３６には磁性ステンレスが用いられており、磁路には直接的に関与しないロッド３５には非磁性ステンレスが用いられる。ここで、磁路を形成する第一コア３８とアンカー３６の間の流路Ａ１は磁気抵抗となり、磁気特性悪化の原因となっている。【００９８】
一方で、本流路Ａ１を狭くし過ぎるとアンカー３６の移動に伴う排除流体を円滑に逃がすことが出来ず、流体抵抗が大きくなることにより、結果として磁気特性改善の効果が失われてしまう。ソレノイドに対して、磁気抵抗を低減することにより磁気特性を改善したソレノイドを提供するとともに、且つ、ソレノイド内の流路を最適に設定することにより流体抵抗を低減し、所望の流量制御性が得られる高応答な電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプを提供するものである。そこで、本実施例においては、アンカー外周側の流路Ａ１を狭くすることと併せて、内周側の流路Ａ２を外周側流路Ａ１と比較して大きくなるように設定する。【００９９】
上記したように本実施例の高圧燃料供給ポンプは、流路を開閉する弁体（吸入弁３０）と、弁体（吸入弁３０）を付勢するロッド３５とを備えている。そして図８に示すように、ロッド３５の外径凸部(フランジ部)３５ａのばね受け面３５ａ１を付勢するばね部４０と、ロッド３５と別体で構成され、ロッド３５の外径凸部(フランジ部)３５ａの外径凸部係合面３５ａ２と係合して駆動する可動部（アンカー３６）と、を備えている。また可動部（アンカー３６）は固定部（第二コア３９）に吸引されて移動する際にばね部４０が配置されたばね空間の燃料が流れる連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）が形成される。【０１００】
そして、本実施例では、軸方向から見た連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）の最小断面積（流路Ａ２の断面積）が可動部（アンカー３６）と外周部との隙間の最小断面積（流路Ａ１の断面積）よりも大きくなるように形成される。これにより、磁気特性改善の効果を確保しつつ、流体抵抗の増加もない、高応答な電磁吸入弁とすることが可能である。【０１０１】
図９にアンカー非吸引時の本実施例のソレノイド機構部Ｂの軸方向の断面図を、図１０にアンカー吸引時の本実施例のソレノイド機構部Ｂの軸方向の断面図を示す。図９において、図８に示したように、アンカー内周側流路Ａ２が外周側流路Ａ１より大きく設定されているため、排除流体は内周側流路Ａ２を通って、ロッド付勢ばね４０格納室から出ていく。ここで、外周の磁気ギャップ低減によるアンカー高応答化に伴い、排除流体の流量も大きくなっていくため、流体抵抗を低減するために、アンカー貫通穴３６ａの面積を大きくする必要がある。また、磁気特性確保の観点から、第二コア３９のアンカー吸引面とアンカー３６の吸引面は、可能な限り、内径、外径の大きさを揃えることが望ましい。このために、ロッドつば部３５ａの最外径より外径側に連通穴３６ａを設ける構造とすることも考えられる。【０１０２】
しかし、車両に設置した場合のレイアウト性やコスト低減の観点から、第二コア３９は可能な限り小さくすることが望ましい。本実施例では、磁気抵抗を低減することにより磁気特性を改善したソレノイドを提供するとともに、ソレノイド内の流路を最適に設定することにより流体抵抗を低減し、所望の流量制御性が得られる高応答な電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。【０１０３】
そこで、本実施例においては、図９に示したように、ロッドつば部３５ａがアンカー貫通穴３６ａにかかる構成とする。つまり、可動部係合面３６ｂと径方向において重なる位置に形成された外径凸部係合面３５ａ２が径方向において連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）と重なるように配置される。このとき、ロッドつば部３５ａの最外径よりも貫通穴３６ａの最外径のほうが外径側に位置し、確実に流路隙間を確保できる構成とする。つまりロッド３５の外径凸部係合面３５ａ２の最外径端部３５ａ２Ｅと連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）の最外径端部３６ａＥとの間に隙間Ｌ２が形成されるように構成されることが望ましい（図１０参照）。これにより、第二コア３９及びアンカー３６を小型化し、コスト低減を図りつつ、大きなアンカー貫通穴３６ａを確保することが可能となる。【０１０４】
また、図９に示すように、ロッドつば部３５ａの最外径が貫通穴３６ａのほぼ中央と重なる位置に配置される。つまりロッド３５の外径凸部係合面３５ａ２の最外径端部３５ａ２Ｅが連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）の径方向におけるほぼ中央の位置と重なるように配置される。なお、図９に示すように実際には外径凸部係合面３５ａ２の外径側にはＲ部が形成されるので、係合していないが、本実施例ではこのＲ部も係合面と呼ぶこととする。また、図９に示すようにロッドつば部３５ａの最外径が径方向において第二コア３９の内径と重なるように構成される。また第二コア３９の最外径部３９ａ及び第一コア３８圧入部３９ｂよりもアンカー３６の外径が内周側に存在した場合を一例として示している。【０１０５】
また、図９では、ロッドつば部３５ａとアンカー３６の係合面の径方向厚みＬ３がアンカー貫通穴３６ａの径方向長さＬ４に比べて小さくなるように構成される。つまり、外径凸部(フランジ部)３５ａの外径凸部係合面３５ａ２と係合する可動部（アンカー３６）の可動部係合面３６ｂの径方向厚みＬ３が連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）の径方向長さＬ４に比べて小さくなるように形成されることが望ましい（図１０参照）。また、アンカー３６の貫通穴３６ａの外周側の厚みが貫通穴３６ａの径方向長さとほぼ同じになるように形成されることが望ましい。つまり、可動部（アンカー３６）の連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）よりも径方向外側に位置し固定部（第二コア３９）と対向する可動部吸引面３６ｄの径方向厚みＬ５が連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）の径方向長さＬ４とほぼ同じになるように形成されることが望ましい。【０１０６】
本実施例と同様に流体抵抗を低減する方法としては、穴数を多くする方法や、穴形状をロッドつば部３５ａを避けるよう複雑なものとすることが考えられるが、高コストとなり、形状複雑化に伴う品質の低下が懸念される。これに対して本実施例の上記構成によれば、低コストに製造することが可能となり、シンプルな形状であるため品質低下を抑制することが可能である。【０１０７】
また、ロッドつば部３５ａがアンカー貫通穴３６ａにかかる構成とすることによる効果として、アンカー３６吸引時の第二コア３９衝突直後のロッド３５のオーバーシュート時間の短縮も考えられる。ロッド３５はオーバーシュート後にロッド付勢ばね４０の付勢力によってロッド３５へと押し付けられることとなるが、本発明によると、ロッドつば部３５ａはアンカー貫通穴３６ａに係る構成となっているため、ロッド戻り時の排除流体が貫通穴から逃げることが可能であるため、流体抵抗が低減される。従って、ロッド３５のオーバーシュート時間が低減され、ソレノイドの制御安定性、特に高回転運転時の制御性向上に寄与するものと考えられる。【０１０８】
以上においては、径方向の隙間に関して説明したが、軸方向の隙間に関しても適切に設定する必要がある。アンカー吸引時においては、ロッドつば部３５ａの上面と第二コア３９の磁気吸引面の間にすき間を設けないと、ロッド付勢ばね４０格納室が閉空間となってしまい、大きな流体抵抗が発生することとなる。そこで本実施例では図１０に示すように、アンカー吸引時にロッドつば部３５ａの上面と第二コア３９の磁気吸引面の間の隙間Ｌ１を、ロッド付勢ばね４０の線径以上とする。つまり、可動部（アンカー貫通穴３６ａ）が固定部（第二コア３９）と接触した状態においてロッド３５の外径凸部３５ａのばね受け面３５ａ１と可動部吸引面３９ｃとの間にロッド付勢ばね４０のばね線径以上の隙間Ｌ１が形成されることが望ましい。さらに、また連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）は、固定部（第二コア３９）のばね空間を形成する内径面３９ｄに対し、径方向内周側から径方向外周側にかけて形成されるように構成されることが望ましい。また連通穴（アンカー貫通穴３６ａ）は、固定部（第二コア３９）のばね空間を形成する内径面３９ｄを径方向のほぼ中央として、径方向内周側から径方向外周側にかけて形成されるように構成されることが望ましい。【０１０９】
また固定部（第二コア３９）は、第一外径部３９ａと、径方向外側に磁性部材３８が配置され、第一外径部３９ａよりも径方向内側に位置する第二外径部３９ｂと、を有し，可動部（アンカー３６）の最外径部３６ｃは第一外径部３９ａよりも内径側に位置するように構成されることが望ましい。以上の構成とすることにより、最も流路が狭くなる吸引状態であっても確実に流路を確保することが可能となる。【０１１０】
以上の通り、本実施例の構成を用いれば、アンカー３６とロッド３５の別体構造の電磁吸入弁において、磁気吸引力を改善しつつ、流体抵抗の増加を防止することにより、高応答に所望の流量制御ができるポンプを提供することができ、且つ、ソレノイドの小型化が可能となり、低コスト化にも寄与することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、６…シリンダ、７…シールホルダ、８…吐出弁機構、９…圧力脈動低減機構、１０ａ…低圧燃料吸入口、１１…加圧室、１２…燃料吐出口、１３…プランジャシール、３０…吸入弁、３１…吸入弁シート、３３…吸入弁ばね、３５…ロッド、３５ａ…ロッドつば部、３６…アンカー、３６ａ…アンカー貫通穴、３８…第一コア、３９…第二コア、３９ａ…第二コア第一外径部、３９ｂ…第二コア第二外径部、４０…ロッド付勢ばね、４１…アンカー付勢ばね、４３…電磁コイル、３００…電磁吸入弁、Ａ１…アンカー外周部流路面積、Ａ２…アンカー内周部流路面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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