(57)【要約】  本発明の目的は、アンカーの移動速度を調整可能な構造を有する高圧燃料供給ポンプを提供することにある。そのため、本発明の高圧燃料供給ポンプは、固定コア３９の固定コア対向面３９ｂにアンカー３６側に突き出した突起部３９ａが設けられる。突起部３９ａは、非通電時でアンカー３６が静止した状態において、中心軸線３００ａに沿う方向において固定コア対向面３９ｂとアンカー対向面３６ｇとの間に構成される軸方向隙間寸法３６ｅに対し、突起部３９ａとアンカー対向面３６ｇとの間の最小距離Ｌ１が小さくなるように構成される。
2019003719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定コアと、前記固定コアに対して中心軸線に沿う方向に対向して前記固定コアから離れる側に付勢されたアンカーと、電磁コイルとを有する電磁吸入弁を備え、前記電磁コイルに通電することにより前記固定コアの前記アンカーに対向する固定コア対向面と前記アンカーの前記固定コアに対向するアンカー対向面との間に磁気吸引力を作用させて前記アンカーを前記固定コアの側に駆動して燃料の吐出量を変化させる高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記固定コアは、前記固定コア対向面に前記アンカーの側に突き出した突起部を有し、
前記電磁コイルの非通電時で前記アンカーが静止した状態において、中心軸線に沿う方向において前記固定コア対向面と前記アンカー対向面との間に構成される軸方向隙間寸法に対し、前記固定コアの前記突起部と前記アンカー対向面との間の最小距離が小さくなるように構成され、
前記突起部は、前記電磁コイルの通電時で前記アンカーが前記固定コアに当接した状態において、前記アンカーと接触することなく、前記アンカーの外周面に対して径方向外側又は前記アンカーの内周面に対して径方向内側に位置することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記突起部は、前記固定コア対向面の外周側に位置するように形成されたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記アンカー対向面は中心軸線に対して垂直に形成され、
前記最小距離は、前記アンカー対向面の外周と前記突起部と間に構成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記突起部は、外周面が突き出し方向の先端部側から前記固定コア対向面の側に向かって縮径するテーパー面として形成されたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記突起部は、前記電磁コイルの非通電時で前記アンカーが静止した状態において、前記アンカーの外周面に対して径方向外側から対向するように設けられていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項６】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記突起部は、前記固定コア対向面の内周側に位置するように形成されたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項７】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記アンカーに対して中心軸線に沿う方向に相対変位可能に構成され、前記アンカーが前記固定コアに向かって移動する際に前記アンカーと係合して前記固定コアに向かって移動するロッドと、
前記ロッドを前記固定コアから離れる側に付勢するロッド付勢ばねと、
前記アンカーを前記ロッド付勢ばねの付勢力よりも小さい付勢力で前記固定コアの側に向かって付勢するアンカー付勢ばねと、を備え、
前記アンカーは、前記ロッド付勢ばねの付勢力と前記アンカー付勢ばねの付勢力との差分の付勢力により、前記ロッドを介して前記固定コアから離れる側に付勢されることを特徴とする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係わり、特には、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うち、燃料を燃焼室内部へ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ために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】
このような高圧燃料供給ポンプとして、特開２０１５−２１８６７５号公報（特許文献１）に記載された高圧燃料供給ポンプが知られている。特許文献１の高圧燃料供給ポンプでは、アンカーと固定コアとの衝突面に傾斜部を設け、この傾斜部でアンカーと固定コアとが衝突するように構成されている（段落００６４，００６５及び図５（Ｂ）参照）。また特許文献１には、アンカーと固定コアとのそれぞれの傾斜部の内周側にアンカーの可動方向に垂直な面を設け、これらの垂直な面でアンカーと固定コアとが当接し、アンカーと固定コアとの当接時に傾斜部ではアンカーと固定コアとの間に隙間が形成される高圧燃料供給ポンプが記載されている（段落００６８及び図６参照）。なお特許文献１の高圧燃料供給ポンプでは、アンカーと固定コアとの磁気空隙を横切る閉磁路は傾斜部に構成されており、この閉磁路においてアンカーと固定コアとの間に磁気吸引力を作用させることによりアンカーを固定コアに引き付けるように構成されている（段落００３２，００５７及び図３（Ａ）参照）。【０００４】
また特開２０１７−０１４９２０号公報（特許文献２）には、磁気力により駆動される可動子とこの可動子が衝突するストッパとを備えた電磁弁を有する高圧燃料供給ポンプが記載されている。ストッパと対向する可動子の対向面には、磁気吸引面となる平坦部が形成され、外周側において曲面部が形成されている。可動子と対向するストッパの対向面には、磁気吸引面となる平坦部が形成され、外周側において曲面部が形成されている。ストッパ側の曲面部は、可動子側の曲面部と対応する位置に形成され、かつ、可動子側の曲面部と同じ向きに傾斜している（段落００４０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２１８６７５号公報
【特許文献２】特開２０１７−０１４９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の高圧燃料供給ポンプでは、アンカーと固定コアとの衝突面に傾斜部を設けている。また特許文献２の高圧燃料供給ポンプでは、可動子とストッパとの各対向面に、磁気吸引面となる平坦部が形成され、外周側において曲面部が形成れている。しかし、特許文献１及び特許文献２の高圧燃料供給ポンプでは、衝突面又は対向面に形成された傾斜部又は曲面部をアンカー又は可動子の移動速度を調整する手段として利用することについて、配慮していない。【０００７】
アンカーと固定コアとの対向面、又は可動子とストッパとの対向面が単純な平坦面で構成される場合、アンカー又は可動子（以下、アンカーという）の速度は、固定コア又はストッパ（以下、固定コアという）との距離が短くなるに従って非線形的に大きくなる。そのため、アンカー又は可動子が固定コア又はストッパに衝突する速度が大きくなり、アンカーと固定コアとの衝突に伴って生じる噴流によりキャビテーションエロージョンが発生し易いことや、アンカーが固定コアへ与える衝突力が大きいため、発生する衝突音と衝突部へのダメージが大きいことが課題となる。【０００８】
本発明の目的は、アンカーの移動速度を調整可能な構造を有する高圧燃料供給ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の高圧燃料供給ポンプは、
固定コアと、前記固定コアに対して中心軸線に沿う方向に対向して前記固定コアから離れる側に付勢されたアンカーと、電磁コイルとを有する電磁吸入弁を備え、前記電磁コイルに通電することにより前記固定コアの前記アンカーに対向する固定コア対向面と前記アンカーの前記固定コアに対向するアンカー対向面との間に磁気吸引力を作用させて前記アンカーを前記固定コアの側に駆動して燃料の吐出量を変化させる高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記固定コアは、前記固定コア対向面に前記アンカーの側に突き出した突起部を有し、
前記電磁コイルの非通電時で前記アンカーが静止した状態において、中心軸線に沿う方向において前記固定コア対向面と前記アンカー対向面との間に構成される軸方向隙間寸法に対し、前記固定コアの前記突起部と前記アンカー対向面との間の最小距離が小さくなるように構成され、
前記突起部は、前記電磁コイルの通電時で前記アンカーが前記固定コアに当接した状態において、前記アンカーと接触することなく、前記アンカーの外周面に対して径方向外側又は前記アンカーの内周面に対して径方向内側に位置するように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アンカーの移動速度を調整可能な構造を有する高圧燃料供給ポンプを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例（第一実施例）に係る高圧燃料供給ポンプについて、プランジの中心軸方向に平行で、且つプランジの中心軸を含む断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの一例を示す図である。
【図３】本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの図１とは異なる方向から見た断面図であり、エンジンへの取付け状態についても示した断面図である。
【図４】図１の電磁吸入弁の近傍を拡大した断面図であり、電磁吸入弁が開弁状態にある状態を示す。
【図５】本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁を拡大した断面図であり、電磁吸入弁が閉弁初期の状態であり、電磁吸入弁に通電中の状態を示す。
【図６】本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁を拡大した断面図であり、電磁吸入弁が閉弁後期の状態であり、電磁吸入弁への通電を解除した状態を示す。
【図７】本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプのプランジャ及び電磁吸入弁の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁の分解斜視図である。
【図９】本発明の第一実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。
【図１０】本発明の比較例における電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。
【図１１】本発明の第一実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁に通電され第二コアとアンカーとが衝突する直前の状態を示す。
【図１２】本発明の第二実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。
【図１３】本発明の第二実施例に係る電磁吸入弁のアンカーの変位および速度の解析結果を示す図である。
【図１４】本発明の第三実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。なお、各実施例において同様な構成には同じ符号を付し、後に続く実施例での説明を省略する。
【００１３】
［実施例１］
図１及び図２用いてシステムの構成と動作を説明する。図１は、本発明の一実施例（第一実施例）に係る高圧燃料供給ポンプについて、プランジの中心軸方向に平行で、且つプランジの中心軸を含む断面を示す断面図である。図２は、本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの一例を示す図である。図２において、破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ１の本体を示し、この破線の中に示されている機構及び部品は、高圧燃料供給ポンプ１の本体１ｃに一体に組み込まれていることを示す。以下、高圧燃料供給ポンプ１は高圧ポンプと呼んで説明する。
【００１４】
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を通して高圧ポンプ１の低圧燃料吸入口１０ａに送られる。
【００１５】
吸入ジョイント１０ａを通過した燃料は、圧力脈動低減機構９及び吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁（電磁吸入弁機構）３００の吸入ポート３１ｂに至る。
【００１６】
電磁吸入弁３００に流入した燃料は、吸入弁３０を通過して加圧室１１に流入する。エンジンのカム機構によりプランジャ２に往復運動する動力が与えられ、プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降行程には吸入弁３０から燃料を吸入する。また、プランジャ２の上昇行程には、燃料が加圧される。この上昇行程において加圧室１１の燃料圧力が吐出通路１２の燃料圧力より高くなると、吐出弁８が開く。すると吐出弁８を介し、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。コモンレール２３の高圧燃料は、ＥＣＵ２７からの信号に基づきインジェクタ２４によりエンジンへ噴射される。
【００１７】
高圧ポンプ１は、ＥＣＵ２７から送られてくる信号により電磁吸入弁３００が駆動制御され、所望の供給燃料流量となるようにコモンレール２３に燃料を吐出する。
【００１８】
異常な高圧を防止するためにリリーフバルブ１００が構成され、コモンレール２３、又は吐出通路１２の燃料圧力がリリーフバルブ１００の設定圧力以上の異常高圧に上昇すると、リリーフバルブ１００が開弁する。これによりコモンレール２３、又は吐出通路１２の燃料が高圧ポンプ１の加圧室１１内に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】
ポンプ本体１ｃにはさらに、吐出弁８ｂの下流側の吐出通路１２と加圧室１１とを連通するリリーフ通路１１０が吐出弁８をバイパスして設けられている。リリーフ通路１１０には燃料の流れを吐出通路１２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内とリリーフ通路１１０内との間の圧力差が予め設定された設定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】
高圧ポンプ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、吐出通路１２に連通するリリーフ通路１１０と加圧室１１と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が開弁する。これにより、吐出通路１２の異常高圧となった燃料はリリーフ通路１１０から加圧室１１へと戻され、コモンレール２３等の高圧側の配管が保護される。
【００２１】
図１、図２及び図３を用いて、高圧ポンプ１の構成及び動作について説明する。図３は、本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの図１とは異なる方向から見た断面図であり、エンジンへの取付け状態についても示した断面図である。
【００２２】
一般に高圧ポンプ１は、ポンプ本体１ｃに設けられたフランジ１ｅが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１ｃ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、レーザー溶接を用いている。
【００２３】
シリンダヘッド９０とポンプ本体１ｃとの間のシールのためにＯリング６１がポンプ本体１ｃ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。
【００２４】
ポンプ本体１ｃ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を形成するように、端部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。さらにシリンダ６には、加圧室１１が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１２に燃料を吐出するための吐出弁機構８とに連通するように、外周側に環状に形成された環状溝６ａと、環状溝６ａと加圧室１１とを連通する複数個の連通穴（連通孔）６ｂとが設けられている。
【００２５】
シリンダ６は、その外周面がポンプ本体１ｃのシリンダ嵌装孔１ｇに圧入固定され、ポンプ本体１ｃとの隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないように圧入部円筒面（外周面）でシールしている。また、シリンダ６は加圧室１１側の外径に小径部６ｃを有し、小径部６ｃはポンプ本体１ｃのシリンダ嵌装孔１ｇの上端部（低圧燃料室１０側の端部）に形成された小径部１ａに嵌入されている。加圧室１１の燃料が加圧されることによりシリンダ６には低圧燃料室１０側に向かう力が作用するが、ポンプ本体１ｃに小径部１ａを設けることで、シリンダ６が低圧燃料室１０側に抜けることを防止している。シリンダ６は、小径部６ｃが形成された上端部を軸方向にポンプ本体１ｃの小径部１ａに形成された平面に接触させることで、ポンプ本体１ｃとシリンダ６との圧入部円筒面（外周面）のシールに加え、二重のシール構造を構成する。
【００２６】
プランジャ２の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム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ることができる。
【００２７】
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いる。これにより、低圧室７ａの燃料をプランジャ２が摺動した場合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。同時にプランジャシール１３は、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１ｃの内部に流入するのを防止する。
【００２８】
ポンプ本体１ｃ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、吸入ジョイント５１は低圧燃料吸入口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及び低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。
【００２９】
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が燃料の流れによって高圧ポンプ１内に流入することを防ぐ。
【００３０】
プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有する。大径部２ａと小径部２ｂとにより、プランジャ２が往復運動すると、環状低圧燃料室７ａの体積を増減させる。環状低圧燃料室７ａが燃料通路１ｄ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。
【００３１】
このことにより、高圧ポンプ１の吸入工程もしくは、戻し工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には高圧ポンプ１内で発生した圧力脈動が燃料配管２８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。また、圧力脈動低減機構９の上下には、それぞれ間隔を持って配置されたダンパ上部１０ｂ及びダンパ下部１０ｃが設けられている。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る。取付金具９ｂは、燃料通路上に設置されるために複数の穴が設けられており、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の出口には吐出弁機構８が設けられている。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、及び吐出弁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。
【００３４】
なお、吐出弁ホルダ８ｄの内部には、吐出弁８ｂのストローク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。
【００３５】
加圧室１１と燃料吐出口１２との間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始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃの付勢力に逆らって開弁し、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へと高い圧力で吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｆと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁８ｂのストロークは吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、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、高圧ポンプ１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がストローク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一方向に制限する逆止弁となる。
【００３６】
これらの構成により、加圧室１１は、ポンプハウジング１、電磁吸入弁３００、プランジャ２、シリンダ６、及び吐出弁機構８にて構成される。
【００３７】
カム９３の回転により、プランジャ２がカム９３方向に移動して吸入行程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加して加圧室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１ｃに設けられた連通穴１ｂと、シリンダ外周通路６ａを通過し、加圧室１１に流入する。
【００３８】
プランジャ２は、吸入行程を終了した後、圧縮行程に移る。ここで電磁コイル４３は、無通電状態を維持したままであり、アンカー３６に対して固定コア３９からの磁気付勢力は作用しない。よって吸入弁３０は、ロッド付勢ばね４０の付勢力により開弁したままである。加圧室１１の容積は、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、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１１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。
【００３９】
この状態で、ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、電磁コイル４３には電流が流れ、磁気付勢力によりアンカー３６及びロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動し、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とにより、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する。加圧室１１の燃料圧力が燃料吐出口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、高圧燃料はコモンレール２３へと供給される。この行程を吐出行程と称する。
【００４０】
すなわち、プランジャ２の圧縮行程（下死点から上死点までの間の上昇行程）は、戻し行程と吐出行程とからなる。そして、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。圧縮行程において、電磁コイル４３へ通電するタイミングを早くすれば、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。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料量が少なくなり、高圧吐出される燃料量は多くなる。一方、通電するタイミングを遅くすれば、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。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料量が多くなり、高圧吐出される燃料量は少なくなる。電磁コイル４３への通電タイミングは、ＥＣＵ２７からの指令によって制御される。
【００４１】
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。
【００４２】
ここで、電磁吸入弁３００について、図４から図６を用いて、詳細に説明する。
【００４３】
図４は、図１の電磁吸入弁の近傍を拡大した断面図であり、電磁吸入弁が開弁状態にある状態を示す。図４の状態は、電磁コイル４３に通電されていない無通電の状態であり、加圧室１１の圧力はフィードポンプ２１で圧送される低い圧力状態にある。この状態で、吸入行程と戻し行程とが行われる。また、アンカー３６の固定コア３９と対向する対向面（アンカー対向面、アンカー衝突面、又はアンカー当接面という）３６ｇと、固定コア３９のアンカー３６と対向する対向面（固定コア対向面、固定コア衝突面、又は固定コア当接面という）３９ｂとの間には、所定の大きさに設定されたギャップＧｐが存在する。なお、アンカー３６と固定コア３９とにおける対向面、衝突面、又は当接面は、対向部、衝突部、又は当接部と呼ぶ場合もある。
【００４４】
図５は、本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁を拡大した断面図であり、電磁吸入弁が閉弁初期の状態であり、電磁吸入弁に通電中の状態を示す。図４の状態は、電磁コイル４３に通電されることにより、可動部であるアンカー３６が電磁吸引力により固定コア３９に接触し、吸入弁３０が閉弁した状態にある。
【００４５】
図６は、本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁を拡大した断面図であり、電磁吸入弁が閉弁後期の状態であり、電磁吸入弁への通電を解除した状態を示す。図５の状態は、加圧室（ポンプ室）１１の圧力が十分増加した後、吸入弁３０が閉まった状態であり、電磁コイル４３は通電が解除されて無通電の状態にある。
【００４６】
吸入弁部は、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、及び吸入弁ホルダ３４からなる。
【００４７】
吸入弁シート部材３１は円筒型で、内周側軸方向に設けられたシート部３１ａと、円筒の軸を中心に放射状に設けられた２つ以上の吸入通路部３１ｂとを有する。吸入弁シート部材３１は、外周円筒面がポンプ本体１ｃの嵌入凹部１ｈの内周面に圧入され、ポンプ本体１ｃに保持される。
【００４８】
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部材３１の内周側に同軸に嵌合され、吸入弁シート部材３１に保持される。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。
【００４９】
吸入弁付勢ばね３３は、吸入弁ストッパ３２の内周側に配置される。吸入弁ストッパ３２には吸入弁付勢ばね３３の一端部を同軸に安定して保持するための細径部が形成されており、吸入弁付勢ばね３３の一端部はこの細径部に配置されている。吸入弁３０は、吸入弁シート部３１ａと吸入弁ストッパ３２との間に、配置されている。吸入弁３０は、吸入弁シート部３１ａと対向する側とは反対側の面に、弁ガイド部３０ｂが突出するように形成されている。吸入弁付勢ばね３３は、一端部が吸入弁ストッパ３２の底部に当接し、他端部が弁ガイド部３０ｂに嵌合する形で配置される。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。吸入弁付勢ばね３３は、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３０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。
【００５０】
この様に吸入弁部を構成することで、高圧ポンプ１の吸入行程においては、吸入通路３１ｂを通過して内部に入った燃料が、吸入弁３０とシート部３１ａとの間に開いた燃料通路３０ｐ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１ｃ及びシリンダ６の通路６ａ，６ｂを通過し、加圧室（ポンプ室）１１へ燃料を流入させる。また、高圧ポンプ１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。
【００５１】
吸入弁３０の動きを滑らかにするために、吸入弁ストッパ３２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。
【００５２】
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燃料の逆流量が多くなり、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、及び吸入弁ストッパ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。
【００５３】
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。これは、開弁状態から閉弁状態への遷移時、吸入弁３２が吸入弁ストッパ３２から離れやすい様にするため、すなわち閉弁応答性を向上させるためである。環状突起３２ｂが無い場合、すなわち吸入弁３２と吸入弁ストッパ３２との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から離れ難くなる。
【００５４】
吸入弁３０、吸入弁シート３１ａ、及び吸入弁ストッパ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。吸入弁付勢ばね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。
【００５５】
次にソレノイド機構部について説明する。ソレノイド機構部は、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部材３７、第一コア３８、固定コア３９、ロッド付勢ばね４０、及びアンカー付勢ばね４１からなる。
【００５６】
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はロッドガイド部材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。
【００５７】
ロッド３５はフランジ部３５ａを有することにより、アンカー３６を係止することができる。このため、アンカー３６が固定コア３９側に移動する際に、アンカー３６とともに移動することが可能となる。よってロッド３５は、アンカー３６に磁気吸引力が働いたときに閉弁方向に移動することができる。
【００５８】
アンカー３６は、燃料中でロッド３５の軸方向（吸入弁３０の開閉弁方向）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。アンカー３６は可動コア又は可動鉄心と呼ぶ場合もある。
【００５９】
アンカー３６と吸入弁３０との間には、アンカー３６を閉弁方向に付勢する閉弁付勢ばね４１と、ロッド３５を開閉弁方向にガイドするロッドガイド部材３７と、が配置される。ロッドガイド部材３７は、ロッド３５を開閉弁方向にガイドするガイド部３７ｂを有し、アンカー付勢ばね４１のばね座３７ｃを構成する。
【００６０】
ロッドガイド部材３７は、ポンプ本体１ｃの吸入弁３０が挿入される穴１ｉの内周側に挿入され、吸入弁シート部材３１の一端部に軸方向に突き当てられる。ロッドガイド部材３７は、ポンプ本体１ｃに溶接固定される第一コア３８とポンプ本体１ｃとの間に挟み込まれる形で配置される。ロッドガイド部材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３６が自在に滑らかに動くことができる様、アンカー３６側の燃料室の圧力がアンカー３６の動きを妨げない様に構成している。
【００６１】
アンカー３６、アンカー付勢ばね４１、及びロッド３５等は、ポンプ本体１ｃに固定された電磁吸入弁ハウジング３８の内周側に配置されている。また、固定コア３９、ロッド付勢ばね４０、及び電磁コイル４３等は、電吸入弁ハウジング３８に保持されている。なおロッドガイド部材３７は、電磁吸入弁ハウジング３８に対して、固定コア３９及び電磁コイル４３とは反対側に配置されている。
【００６２】
図４では、ロッドガイド部材３７と吸入弁シート部材３１とを別部材で構成した例を示しているが、図５及び図６に示すように一部材で構成することも可能である。
【００６３】
電磁吸入弁ハウジング３８は、ポンプ本体１ｃに溶接により固定される。電磁吸入弁ハウジング３８は、ポンプ本体１ｃ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、この薄肉円筒形状部の先端部に固定コア３９が固定される。電磁吸入弁ハウジング３８の薄肉円筒形状部の外周面と固定コア３９の外周面とに跨って環状部材４９が配設され、薄肉円筒形状部と環状部材４９との間、及び固定コア３９と環状部材４９との間でそれぞれ溶接等が行われ、固定コア３９が環状部材４９を介して電磁吸入弁ハウジング３８に固定される。
【００６４】
電磁吸入弁ハウジング３８及び固定コア３９は磁性材料とし、環状部材４９は非磁性材で構成することが好ましい。環状部材４９を電磁吸入弁ハウジング３８の一部分で構成し、電磁吸入弁ハウジング３８の環状部材４９に相当する部分を非磁性化処理してもよい。
【００６５】
電磁吸入弁ハウジング３８は電磁コイル４３の鉄心の一部とみなすことができる。このため本実施例では、電磁吸入弁ハウジング３８を第一コアと呼び、固定コア３９を第二コアと呼んで説明する。また、固定コア３９は固定鉄心と呼ぶ場合もある。
【００６６】
第二コア３９の内周側にはばね空間４８が形成されており、ばね空間４８にロッド付勢ばね４０が配置されている。ロッド付勢ばね４０は、一端部が第二コア３９の底面に当接し、他端部がロッド３５の細径部３５ｂをガイドとしてロッドつば部３５ａに当接するようにして配置されている。これによりロッド付勢ばね４０は、ロッド３５の先端部（吸入弁３０側の端部）が吸入弁３０と接触し、吸入弁３０を吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち吸入弁３０の開弁方向に付勢力を与える。
【００６７】
アンカー付勢ばね４１は、ロッドガイド部材３７の中心側に設けた円筒径のガイド部３７ｂに一方端を挿入してガイド部３７ｂとの同軸を保ちながら、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。
【００６８】
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。
これは、確実に吸入弁３０が閉弁できるようにするためである。
【００６９】
ロッド３５とロッドガイド部材３７とは相互に摺動するため、またロッド３５は吸入弁３０と衝突を繰返すため、硬度と耐食性とを考慮して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と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の衝突面と第二コア３９の衝突面とには、硬度を向上させるための表面処理を施している。この表面処理は硬質Ｃｒめっき等を用いることができ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てオーステナイト系ステンレスを用いる。
【００７０】
吸入弁部とソレノイド機構部には、３つのばねが構成されることになる。吸入弁部に構成される吸入弁付勢ばね３３と、ソレノイド機構部に構成されるロッド付勢ばね４０及びアンカー付勢ばね４１とである。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。
【００７１】
この３つのばね３３，４０，４１のばね力は、下記の式を満たすように設定される。
【００７２】
ＦＳ４０＞ＦＳ４１＋ＦＳ３３＋ＦＦ  …（１）
ここで、ＦＳ４０：ロッド付勢ばね４０の力
ＦＳ４１：アンカー付勢ばね４１の力
ＦＳ３３：吸入弁付勢ばね３３の力
ＦＦ：流体により吸入弁３０が閉じようとする力である。
【００７３】
この関係により、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が作用する。
【００７４】
（１）式より、ｆ１は、
ｆ１＝ＦＳ４０ −（ＦＳ４１＋ＦＳ３３＋ＦＦ）…（２）により求められる。
【００７５】
次にコイル部の構成について説明する。
【００７６】
コイル部は、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、及びコネクタ４７から成る。ボビン４５に銅線が複数回巻かれた電磁コイル４３が、第一ヨーク４２と第二ヨーク４４と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４７と一体にモールドされ固定される。二つの端子４６のそれぞれの一端は電磁コイル４３の銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子４６はコネクタ４７と一体にモールドされ、モールド樹脂から露出した他端がＥＣＵ２７側と接続可能に構成される。
【００７７】
コイル部は第一ヨーク４２の中心部の穴部が、第一コア３８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３９と接触もしくは僅かなクリアランスで近接する構成となる。
【００７８】
第一ヨーク４２及び第二ヨーク４４は共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮して磁性ステンレス材料とし、ボビン４５及びコネクタ４７は強度特性及び耐熱特性を考慮して、高強度耐熱樹脂を用いる。コイル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。
【００７９】
上述の様にソレノイド機構部とコイル部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、及びアンカー３６で磁気回路を形成する。電磁コイル４３に電流を与えると、第二コア（固定コア）３９とアンカー（可動コア）３６との間に電磁力が発生し、互いに引き寄せ合う力が発生する。第一コア３８と第二コア３９とは、第二コア３９とアンカー３６とが対向して磁気吸引力が発生する軸方向部位の近傍で切り離されてｇ１（図１０参照）が形成されていることで、磁束のほぼ全てが第二コア３９とアンカー３６との間を通過する。このため、本実施例の電磁吸入弁３００は、効率良く電磁力を得ることができる。
【００８０】
上記電磁力が上述した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に引き寄せられて接触する運動を行うこと、また第二コア３９とアンカー３６とが接触を継続することが可能になる。
【００８１】
以下、図４〜６、及び図７を用いて、電磁吸入弁３００の動作と効果について詳細に説明する。図７は、本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプのプランジャ及び電磁吸入弁の動作を示すタイミングチャートである。
【００８２】
≪吸入工程≫
プランジャ２が上死点から下降を始めると、加圧室１１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り、前述の力ｆ１によりロッド３５、アンカー３６、及び吸入弁３０が、吸入弁３０の開弁方向に移動を始める。吸入弁３０が開弁することで、吸入弁シート部材３１の通路３１ｂから吸入弁シート部材３１の内径側に流入した燃料は、加圧室１１内に吸入され始める。
【００８３】
吸入弁３０が吸入弁ストッパ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におけるロッドの開弁位置）で停止する。
【００８４】
アンカー３６もロッド３５と同速度で吸入弁３０の開弁方向に移動する。しかし、図７のＡに示すように、ロッド３５が吸入弁３０に接触して停止した後でも、アンカー３６は慣性力で開弁方向への移動を続けようとする。ところが、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し、ロッドつば部３５ａに接触する位置（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。この時点におけるアンカー３６、ロッド３５、及び吸入弁３０の位置は、図３に図示された位置である。
【００８５】
図７においては、Ａ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３５の運動停止後に減少し、０になるとアンカー３６がロッド３５に対して分離を開始するが、０にならず僅かの荷重を残すようにアンカー付勢ばね４１の付勢力を設定しても良い。
【００８６】
吸入弁３０が吸入弁ストッパ３２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。異音の大きさは衝突時のエネルギーの大きさに関係する。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３０が吸入弁ストッパ３２に衝突するエネルギーは、吸入弁３０の質量とロッド３５の質量のみが関係することとなる。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、ロッド３５とアンカー３６とを別体に構成することで、異音を低減している。
【００８７】
ロッド３５とアンカー３６とを別体に構成したとしても、アンカー付勢ばね４１が無い構成の場合、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のガイド部（中央軸受部）３７ｂ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。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ばかりでなく、摩耗による金属異物が発生する。その金属異物が摺動部やシート部に挟まることで、又、ロッドガイド３７のガイド部３７ｂが変形して軸受機能を損なうことで、電磁吸入弁（吸入弁ソレノイド機構）３００の機能を損なう恐れがある。
【００８８】
また、アンカー付勢ばね４１が無い構成の場合、アンカー３６が慣性力で第二コア３９から離れ過ぎてしまう（図７のＡ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電磁コイル４３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、高圧ポンプ１から吐出する燃料を所望の流量に制御出来なくなり、大きな問題となる。このため、アンカー付勢ばね４１は上述した問題を発生させないための重要な機能を持っている。
【００８９】
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する。この間、加圧室１１には燃料が流入し続ける。この行程が吸入行程である。
【００９０】
≪戻し工程≫
下死点まで降下したプランジャ２は、上昇行程に入る。吸入弁３０は前記ｆ１の力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。この工行を戻し行程と呼ぶ。
【００９１】
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、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。
【００９２】
≪戻し行程〜吐出行程への遷移状態≫
所望の吐出時刻よりも、電磁力の発生遅れ及び吸入弁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、アンカー３６と第二コア３９との間に磁気吸引力が働く。電流は前記力ｆ１に打ち勝つの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力ｆ１に打ち勝った時点で、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１１側から吸入弁シート部３１ａを通過する流速による静圧の低下により閉弁を開始する。
【００９３】
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と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」を越えて、Ａ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、移動できなかったりする問題が発生する。
【００９４】
この問題を起こさない為にアンカー付勢ばね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側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３０が開いた状態を維持するため、吐出行程が開始できない。つまり、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。
【００９５】
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。
【００９６】
移動を始めた吸入弁３０は、吸入弁シート部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。
【００９７】
ここで、本実施例で課題とするソレノイド機構部内に発生する虞のある壊食の問題について説明する。
【００９８】
電磁コイル４３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（図４のギャップＧｐ）が急速に縮小することで、その空間にある流体（燃料）は行き場を失う。よって流体は、大きな速度を持ってアンカー３６の外周側へ押し流され、第二コア３９の薄肉部（すなわち、アンカー３６と第二コア３９とのギャップＧｐを取り囲む部材の薄肉部）に衝突する。ギャップＧｐを取り囲む部材の薄肉部は、衝突する流体のエネルギーにより、壊食の発生が懸念される。また、押し流された流体がアンカー３６の外周を通過しロッドガイド３７側に流れるが、アンカー３６の外周側の通路が狭いために流速が大きくなる。すると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３８の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。
【００９９】
これらの問題を回避するためにアンカー３６の中心側に軸方向の貫通穴３６ａを１つ以上設置している。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。
【０１００】
さらに本実施例では、このキャビテーション壊食の原因となるキャビテーションの発生を低減するために、その他の手段を講じている。燃料通路が狭く、燃料の流速が速くなる箇所では流れは直線的であるため、急な角度をもった流路形状では剥離が発生しやすくなり圧力が低下して、キャビテーションが発生し易くなる。そこで、燃料通路が狭いところから流路を緩やかに広げることで流速が徐々に低下し、圧力降下を抑えることが出来るようにする。これにより上記壊食の問題を解決することができる。
【０１０１】
アンカー３６とロッド３５と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２の上昇速度が大きい条件においては、電磁コイル４３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る。この場合、ロッド３５及びアンカー３６が第二コア３９へ急速に接近するため、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、壊食の問題を解決できなくなる可能性がある。
【０１０２】
本実施例ではアンカー３６とロッド３５と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。すなわち急速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。
【０１０３】
アンカー３６とロッド３５と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、及び機能低下があるが、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。
【０１０４】
≪吐出工程≫
プランジャ２が下死点から上昇行程に転じ、所望のタイミングで電磁コイル４３に電流が与えられると、吸入弁３０が閉じて戻し行程は終了する。戻し行程が終了した直後、加圧室１１内の圧力は急速に増大し、吐出工程となる。吐出工程に移行した後、省電力の観点から電磁コイル４３に与える電力を削減することが望ましいため、電磁コイル４３に与える電流を遮断する。電磁力が付加されなくなりアンカー３６及びロッド３５は、ロッド付勢ばね４０とアンカー付勢ばね４１との合力（ＦＳ４０−ＦＳ４１）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３６ｅ−３０ｅとなる。
【０１０５】
この様に、燃料が吐出される吐出行程が行われ、次の吸入行程の直前においては、吸入弁３０、ロッド３５、及びアンカー３６は図６の状態となっている。
【０１０６】
プランジャが上死点に達した時点で、吐出行程は終了し、再び吸入行程が開始される。
【０１０７】
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。
【０１０８】
図８は、本発明の第一実施例に係る高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁の分解斜視図である。
【０１０９】
本実施例の高圧ポンプ１は、上述した各構成部品が図８に示すように組み付けられて、構成される。
【０１１０】
図９は、本発明の第一実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。
【０１１１】
本実施例の高圧ポンプ１では、図９に示すように、第二コア３９は突起部３９ａを有している。突起部３９ａは、アンカー対向面３６ｇの外周よりも径方向外側に位置し、且つ第二コア対向面３９ｂから電磁吸入弁３００の中心軸線３００ａに沿ってアンカー３６の側に凸となるように突き出している。また突起部３９ａは、第二コア対向面３９ｂの周方向に環状に形成されている。
【０１１２】
本実施例では、突起部３９ａは、図９の示す断面における形状が台形形状を成している。すなわち突起部３９ａは、突き出し方向の先端部３９ａａの幅（厚み）寸法に対して第二コア対向面３９ｂとの接続部（根元側端部）３９ａｃの幅（厚み）寸法が大きく、内周面３９ａｂは中心軸線３００ａに対して傾斜している。内周面３９ａｂは根元側端部３９ａｃ側から先端部３９ａａ側に向かって拡径するような傾斜面（テーパー面）として構成されている。言い換えると、内周面３９ａｂは先端部３９ａａ側から根元側端部３９ａｃ側に向かって縮径するような傾斜面（テーパー面）として構成されている。
【０１１３】
特に本実施例では、突起部３９ａの先端部３９ａａはアンカー対向面３６ｇに対して吸入弁３０側に位置しており、内周面３９ａｂはアンカー３６の外周面３６ｈのアンカー対向面３６ｇ側の一部の外周側を覆っている。すなわち突起部３９ａは、中心軸線３００ａに沿う方向においてはアンカー対向面３６ｇから吸入弁３０側に向かってＯＲ１に示す範囲でアンカー３６の外周面３６ｈとオーバーラップする範囲に設けられ、且つ径方向においてはアンカー３６の外周面３６ｈから離間した位置（径方向外側）に設けられている。
【０１１４】
突起部３９ａは、電磁コイル４３の非通電時にアンカー３６が静止している状態において、第二コア対向面３９ｂとアンカー対向面３６ｇとの軸方向隙間寸法３６ｅに対し、突起部３９ａとアンカー対向面３６ｇとの間に構成される最小距離（最短距離）Ｌ１が小さくなるような構成を特徴とする。また本実施例では、最小距離Ｌ１となる第二コア３９側の点（位置）Ｐ３９とアンカー３６側の点（位置）Ｐ３６とは、中心軸線３００ａに沿う方向において、第二コア３９側の点Ｐ３９がアンカー３６側の点Ｐ３６よりも第二コア対向面３９ｂ側に位置するように構成されている。
【０１１５】
本実施例では、アンカー対向面３６ｇは中心軸線３００ａに対して垂直に形成されており、突起部３９ａとアンカー対向面３６ｇとの間の距離が最短となるアンカー３６側の点Ｐ３６は、アンカー対向面３６ｇの外周に位置する。なお中心軸線３００ａは、吸入弁３０の開閉弁方向に沿う軸線であり、ロッド３５、アンカー３６、及び第二コア３９の中心軸線と一致する軸線である。
【０１１６】
図１０は、本発明の比較例における電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。
【０１１７】
図１０の比較例では、本実施例に比べるとキャビテーションが発生し易い。この理由を説明する。図１０にアンカー３６内の燃料通路を示すが、電磁コイル４３に通電することによってアンカー３６と第二コア３９との間に磁気吸引力が発生し、アンカー３６とロッド３５が第二コア３９側に移動することによって流体は押し出され、燃焼通路３６ａを通って吸入弁３０側へ向かって流れる。その際、アンカー３６の外周部のサイドギャップ部３６ｆからも吸入弁３０側へ向かって流れが発生するが、第二コア３９とアンカー３６との衝突に伴う噴流による急激な圧力降下により、キャビテーションが発生しやすい。
【０１１８】
図１０の比較例では、磁束の通り道は、ＭＰ１（第一磁束通路）及びＭＰ２（第二磁束通路）で示すように、アンカー対向面３６ｇの内周側と外周側とで変わりがなく、第二コア対向面３９ｂとアンカー対向面３６ｇとの軸方向隙間寸法３６ｅを通過する通り道だけである。
【０１１９】
一方本実施例では、図９に示すように、アンカー対向面３６ｇの内周側を通る磁束の通り道ＭＰ１は第二コア対向面３９ｂとアンカー対向面３６ｇとの軸方向隙間寸法３６ｅを通過するが、アンカー対向面３６ｇの外周側には突起部３９ａとアンカー対向面３６ｇとの最小距離Ｌ１を通る磁束の通り道ＭＰ２が構成される。
【０１２０】
すなわち、比較例における磁束の通り道は１方向であるのに対して、本実施例の磁束の通り道は２方向になる。このため、第二コア３９とアンカー３６との衝突時に、軸方向に生じる磁気吸引力が低減されることになる。これにより、第二コア３９に対するアンカー３６の衝突速度が低減され、キャビテーションエロージョンを抑制することができる。
【０１２１】
図１１は、本発明の第一実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁に通電され第二コアとアンカーとが衝突する直前の状態を示す。なお図１１では、非通電時の静止状態におけるアンカー３６の位置（図９のアンカー３６の位置）を点線で示す。
【０１２２】
本実施例では、図１１に示すように、アンカー３６が第二コア３９に近づくに従って、中心軸線３００ａに沿う方向において、突起部３９ａの内周面３９ａｂがアンカー３６の外周面３６ｈとオーバーラップする範囲がＯＲ１からＯＲ２に広がる。これにより、アンカー３６が第二コア３９に近づくに従って、アンカー３６から突起部３９ａに流れる磁束（ＭＰ２側を通る磁束）が益々増加する。また、突起部３９ａの内周面３９ａｂは傾斜面で構成され、アンカー３６が第二コア３９に近づくに従って、アンカー３６と突起部３９ａとの距離が短くなる。これにより、アンカー３６が第二コア３９に近づくに従って、アンカー３６から突起部３９ａに流れる磁束（ＭＰ２側を通る磁束）が益々増加する。このため、第二コア３９とアンカー３６との衝突時に、軸方向に生じる磁気吸引力が益々低減されることになる。
【０１２３】
また本実施例では、図９に示す状態から電磁コイル４３に通電を行うと、磁束の通り道ＭＰ２の空隙距離Ｌ１は空隙距離３６ｅに比べて短いため、ＭＰ２を通る磁束の立ち上がりは速い。さらに、ＭＰ２が通る第二コア３９側の点Ｐ３９がアンカー３６側の点Ｐ３６よりも第二コア対向面３９ｂ側に位置するように構成されている。これにより、ＭＰ２を通る磁束はアンカー３６に対して第二コア３９側に引き付ける磁気吸引力を作用させる。このため本実施例では、アンカー３６の移動開始速度を早め、閉弁応答性を向上することができる。
【０１２４】
また、第二コア３９の突起部３９ａは第二コア対向面３９ｂの径方向外側に位置するように構成している。これにより、第二コア３９とアンカー３６との衝突によって生じたキャビテーションの発生位置から第二コア３９とアンカー３６との衝突に伴う噴流による高圧部を遠ざけることができる。これにより、キャビテーションの急激な圧力回復を避け、エロージョンを低減することができる。
【０１２５】
また、第二コア３９の突起部３９ａの内周面３９ａｂは、第二コア対向面３９ｂ側から先端部３９ａａ側に向かうほど、径方向外側（外周面側）に近づくように傾斜している。すなわち、第二コア３９の突起部３９ａは、テーパー形状となるように構成している。これにより、吸入弁３０側に向かって流路面積が徐々に拡大されるため、第二コア３９とアンカー３６との衝突に伴う噴流の流速を低減できる。そのため、キャビテーションの急激な圧力回復を避け、エロージョンを低減することができる。
【０１２６】
また、電磁コイル４３が非通電の状態において、アンカー３６は第二コア３９から大きく離れた位置（軸方向隙間寸法３６ｅだけ離れた位置）にいるように構成される。これにより、非通電時に閉弁し、通電すると開弁する構造に比べて、消費電力を低減することができる。
【０１２７】
また、電磁コイル４３が非通電の状態において、アンカー３６はロッド付勢ばね４０により開弁方向に付勢されることで、第二コア３９から大きく離れた位置（軸方向隙間寸法３６ｅだけ離れた位置）にいるように構成される。これにより、非通電時に閉弁し、通電すると開弁する構造に比べて、消費電力を低減することができる。
【０１２８】
［実施例２］
図１２は、本発明の第二実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。すなわち、図１２は図９と同様な状態を示す図である。
【０１２９】
本実施例では、突起部３９ａの先端部３９ａａは、中心軸線３００ａに沿う方向において、アンカー対向面３６ｇと同じ位置か、アンカー対向面３６ｇよりも第二コア対向面３９ａ側に位置する構成である。すなわち、突起部３９ａの内周面３９ａｂは、軸方向隙間寸法３６ｅを構成するギャップＧｐの外周側に設けられ、アンカー３６の外周面３６ｈの付側には設けられていない構成である。
【０１３０】
本実施例においても磁束の通り道ＭＰ１（第一磁束通路）の他に、実施例１と同様な磁束の通り道ＭＰ２（第二磁束通路）が構成され、実施例１と同様な効果が得られる。
【０１３１】
図１３は、本発明の第二実施例に係る電磁吸入弁のアンカーの変位および速度の解析結果を示す図である。
【０１３２】
図１３では、第二コア３９に突起部３９ａがあるアンカー３６の場合と第二コア３９に突起部３９ａがないアンカー３６の場合について、アンカー３６の変位とアンカー３６の移動速度（以下、速度という）に関するそれぞれの解析結果を示している。なお、この解析結果は、実施例２の突起部３９ａについて解析を行った結果である。これによると突起部３９ａがない場合に比べて突起部３９ａがある場合は、通電を開始してからのアンカー３６の速度の立ち上がりが速く、アンカー３６が第二コア３９に衝突するタイミングも早くなっており、アンカー３６の応答性が向上することが分かる。これは、磁束の通り道をＭＰ１及びＭＰ２の２つにすることによって、空隙長さの短い磁路ＭＰ２を流れる磁束が速く立ち上がり、この磁束がアンカー３６に対して第二コア３９側に引き付ける磁気吸引力を作用させているためと考えられる。
【０１３３】
また、突起部３９ａがない場合に比べて突起部３９ａがある場合は、移動速度の最大値が小さくなっており、アンカー３６の第二コア３９への衝突速度が低減されていることが分かる。これは、磁束の通り道をＭＰ１及びＭＰ２の２つにすることによって、アンカー３６に対して中心軸線３００ａに沿う方向（軸線方向）に働く磁気吸引力が分散され、アンカー３６の最大速度が低減されるためと考えられる。
【０１３４】
［実施例３］
図１４は、本発明の第三実施例に係る電磁吸入弁の第二コアとアンカーとの衝突部を示す断面図であり、電磁吸入弁への通電が解除された開弁時の状態を示す。
【０１３５】
本実施例では、第二コア３９の突起部３９ａは、第二コア３９の第二コア対向面３９ｂの径方向内側（内周側）に位置するように構成され、突起部３９ａの内周面３９ａｂはロッド付勢ばね４０が配置される第二コア３９の貫通孔３９ｃの一部を構成している。また突起部３９ａはロッド３５の細径部３５ｂが挿入されたアンカー３６の軸方向凹部３６ｊに挿入され、突起部３９ａの外周面３９ａｄはアンカー３６の内周面３６ｉと対向している。
【０１３６】
外周面３９ａｄは根元側端部３９ａｃ側から先端部３９ａａ側に向かって縮径するような傾斜面（テーパー面）として構成されている。言い換えると、外周面３９ａｄは先端部３９ａａ側から根元側端部３９ａｃ側に向かって拡径するような傾斜面（テーパー面）として構成されている。
【０１３７】
本実施例では、突起部３９ａが第二コア対向面３９ｂの内周側に配置されることにより、突起部３９ａの内周面３９ａｂと外周面３９ａｄとのアンカー３６に対する配置が、突起部３９ａが第二コア対向面３９ｂの外周側に配置された実施例１及び実施例２に対して入れ替わる。磁束の通り道ＭＰ２は磁束の通り道ＭＰ１に対して第二コア対向面３９ｂの内周側に構成され、突起部３９ａの外周面３９ａｄを通過する。
【０１３８】
これにより、通電時に第二コア３９とアンカー３６との間に発生する磁束の通り道を２つにし、第二コア３９に対するアンカー３６の衝突速度を低減することによって、キャビテーションエロージョンを低減することができる。その他に、本実施例では実施例１及び実施例２で説明したのと同様な効果が得られる。
【０１３９】
また、本実施例の突起部３９ａは、第二コア対向面３９ｂに対する径方向における配置が実施例１と異なっており、その他の構成は実施例と同様である。本実施例の構成に、実施例２の特徴となる構成を適用し、突起部３９ａの突出高さを低くしてもよい。すなわち、突起部３９ａの外周面３９ａｄを、軸方向隙間寸法３６ｅを構成するギャップＧｐの軸方向範囲に設け、アンカー３６の内周面３６ｉの内周側には設けない構成にしてもよい。
【０１４０】
実施例１及び実施例２の突起部３９ａの内周面３９ａｂ、及び実施例３の突起部３９ａの外周面３９ａｄは、突起部３９ａにおける中心軸線３００ａに沿って延設される面であり、突起部３９ａの先端部３９ａａと第二コア対向面３９ｂ（先端部３９ａａの根元側端部３９ａｃ）との段差面を構成する。
【０１４１】
上述した各実施例では、第二コア３９の第二コア対向面３９ｂとアンカー３６のアンカー対向面３６ｇとが当接する構成について説明した。しかし、第二コア対向面３９ｂ又はアンカー対向面３６ｇのいずれか一方に凸部を設け、この凸部とこの凸部に対向する第二コア対向面３９ｂ又はアンカー対向面３６ｇとが当接するように構成することができる。この場合、第二コア対向面３９ｂとアンカー対向面３６ｇとの軸方向隙間寸法（アンカー３６の移動量）３６ｅは、凸部の先端とこの凸部に対向する第二コア対向面３９ｂ又はアンカー対向面３６ｇとの間の隙間寸法になる。
【０１４２】
この凸部が設けられた第二コア対向面３９ｂ又はアンカー対向面３６ｇは、凸部に対向する第二コア対向面３９ｂ又はアンカー対向面３６ｇに当接する当接部を構成する対向面である。また、第二コア対向面３９ｂとアンカー対向面３６ｇとが直接当接する構成においては、第二コア対向面３９ｂ及びアンカー対向面３６ｇは、相互に当接する当接部を構成する対向面である。第二コア３９及びアンカー３６の各当接部が当接した状態において、第二コア対向面３９ｂの外周部又は内周部に形成される突起部３９ａは、アンカー３６とは接触することなく、アンカー３６の外周面３６ｈに対して径方向外方又はアンカー３６の内周面３６ｉに対して径方向内方に位置する。
【０１４３】
本発明に係る各実施例によれば、アンカー移動開始速度を大きくして応答性を向上させることや、アンカー最大移動速度の低減によるキャビテーションエロージョンの抑制、さらに固定コア３９とアンカー３６との間の衝突エネルギーを低減するといった効果をもたらすことができる。
【０１４４】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１４５】
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…吸入弁シート部材、３３…吸入弁ばね、３５…ロッド、３６…アンカー（可動コア）、３６ａ…燃料通路、３６ｂ…アンカー突出部、３６ｃ…アンカー内周部、３６ｄ…流路面積最小部、３６ｆ…燃料通路（サイドギャップ部）、３６ｇ…アンカー対向面、３８…第一コア（電磁吸入弁ハウジング）、３９…第二コア（固定コア）、３９ａ…突起部（第二コア台形突起部）、３９ｂ…第二コア対向面、４０…ロッド付勢ばね、４１…アンカー付勢ばね、４３…電磁コイル、４８…バネ空間、３００…電磁吸入弁。
【図１】
2019003719.tif 000003
【図２】
2019003719.tif 000004
【図３】
2019003719.tif 000005
【図４】
2019003719.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2019003719.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019003719.tif 000011
【図１０】
2019003719.tif 000012
【図１１】
2019003719.tif 000013
【図１２】
2019003719.tif 000014
【図１３】
2019003719.tif 000015
【図１４】
2019003719.tif 000016
【国際調査報告】
2019003719.tif 000017
2019003719.tif 000018
2019003719.tif 000019
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