(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、例えば高圧燃料供給ポンプの可変容量制御機構に用いられる電磁駆動機構の作動音を、経年変化や取り付け公差によって機差が生じない方法で低減することである。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明では、電磁駆動機構によって電磁的に駆動されるプランジャに、当該電磁駆動機構によって駆動力が供給される前に他の変位力によってプランジャを特定の位置までストロークさせるように構成した。こうすることで、全ストロークを磁気付勢力で変位する場合に比べて、プランジャに取り付けられた部材(例えば弁体)と規制部材の衝撃力が弱まり、衝突音を低減することができる。また、制振部材等のような余計な部材を必要としないので機差を生じにくい。【選択図】図２
2006250086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力によって操作される可動プランジャ、
当該プランジャの変位を特定の位置で規制する規制部材、
前記可動プランジャを前記規制部材とは反対側に付勢する付勢部材、
を備えた電磁駆動機構において、
前記電磁力による前記可動プランジャの動きと同じ方向に前記電磁力以外の力が前記可動プランジャを助成するように構成し、当該電磁力以外の力によって前記可動プランジャが前記規制部材の方向に特定の変位をした後、前記プランジャに前記電磁力を作用させるよう構成した
ことを特徴とする電磁駆動機構。
【請求項２】
流体の取り入れ口に設けられた内開き型の弁体、
当該弁体に取り付けられた可動プランジャ、
当該可動プランジャを電磁気的に付勢して、前記弁体を開動作させる電磁駆動機構、
前記流体取り入れ口を閉じる方向に前記弁体および可動プランジャを付勢すると共に、前記弁体の上流側と下流側との流体差圧によって当該弁体を開方向に動作可能にするばね
を有する電磁弁機構。
【請求項３】
流体の取り入れ口に設けられた内開き型の弁体、
当該弁体に取り付けられた可動プランジャ、
前記流体取り入れ口を閉じる方向に前記弁体および可動プランジャを付勢するばね、
前記可動プランジャを電磁気的に付勢して、前記弁体を開動作させる電磁駆動機構
を備えたものにおいて、
前記弁体の上流側と下流側との流体差圧によって前記ばねの力に抗して当該弁体が初期開弁動作した後、前記弁体の開方向動作を維持もしくは助長する方向に前記電磁駆動機構が前記可動プランジャを付勢するよう構成したことを特徴とする電磁弁機構。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁駆動機構によって操作される吸入弁を有する高圧燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項２もしくは３のいずれかに記載の電磁弁機構を有する高圧燃料供給ポンプ。
【請求項６】
加圧室へ燃料を吸入する吸入流路と、前記加圧室から前記燃料を吐出する吐出流路とを有し、前記加圧室内を往復動するプランジャによって燃料の吸入・吐出を行い、前記吸入流路に電磁吸入弁、前記吐出流路に吐出弁をそれぞれ備え、かつ前記電磁吸入弁を開閉して前記吸入流路と前記加圧室との連通および非連通を切り換えることにより、吐出される燃料の量を制御する、可変流量式高圧燃料ポンプにおいて、
前記電磁吸入弁は、磁気付勢力によって操作される吸入弁体、前記吸入弁体を磁気付勢力により、開動作および開状態を維持させる電磁駆動機構、前記吸入弁体の開動作による変位を特定の位置で規制する規制部材、前記吸入弁体を閉方向に付勢する付勢部材を備えた電磁駆動機構であり、前記電磁駆動機構が無通電状態の時に、前記吸入弁体の吸入流路側と前記加圧室側との流体差圧によって、前記吸入弁体が開方向に変位するように構成した電磁吸入弁であることを特徴とする、高圧燃料供給ポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載したものにおいて、
前記電磁機構が無通電状態、かつ前記流体差圧が無い状態では、前記付勢部材により、前記吸入弁体は閉弁していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載したものにおいて、
前記プランジャの吸入工程中に、前記電磁駆動機構に入力電圧を印加することにより、前記吸入弁体に開動作および開状態を維持させることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載したものにおいて、
前記吸入弁体の吸入流路側と、加圧室側との流体差圧によって前記付勢部材による付勢力に抗して前記吸入弁体が開動作した後、前記電磁駆動機構に入力電圧を印加することにより、前記吸入弁体の開動作を維持もしくは助長することを特徴とする、高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１０】
請求項８に記載したものにおいて、
前記電磁駆動機構に入力電圧を印加状態のまま開状態を維持した後、前記プランジャの圧縮工程中に入力電圧を解除し、前記電磁駆動機構に流れる電流をカットすることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１１】
請求項１０に記載したものにおいて
前記電磁駆動機構に印加した入力電圧を解除するタイミングを、前記プランジャの運動に応じて制御することで、高圧吐出される流量を制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１２】
請求項６に記載したものにおいて、
前記付勢部材として、ばねを用いたことを特徴とする、高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１３】
請求項６に記載したものにおいて、
入力電圧を変化させることにより前記電磁駆動機構に発生する電流値を制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１４】
請求項６に記載したものにおいて、
前記電磁駆動機構に入力電圧を印加してから解除するまでの間に、さらに短い周期にて入力電圧の印加，解除を周期的に繰り返すことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１５】
請求項６に記載したものにおいて、
前記吸入弁体を摺動可能に保持する第一の保持部と、前記吸入弁体が摺動運動をする際に、前記プランジャの摺動方向に対して垂直方向に発生する運動を制限する第二の保持部とを有することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１６】
請求項６に記載したものにおいて、
前記付勢部材を前記電磁駆動機構内部に備えたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１７】
請求項１６に記載したものにおいて、
前記電磁吸入弁をユニットとして組み立て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、電磁駆動機構に関し殊にこの種電磁駆動機構を用いた内燃機関の高圧燃料供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−２５０４６２号公報に記載されている電磁駆動機構で構成される可変容量機構を備えた高圧燃料供給ポンプでは、電磁駆動機構で構成される可変容量制御機構の作動音を低減するために、可動部材の動きを制限する規制部に制振合金を設けている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成によるとコストがアップしてしまう上に制振部材の経年変化や取り付け公差によって機差（個々の電磁駆動機構の制御特性の差）が生じる虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、例えば高圧燃料供給ポンプの可変容量制御機構に用いられる電磁駆動機構の作動音を低減するに際し、経年変化や取り付け公差による機差を少なくすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、電磁駆動機構によって電磁的に駆動されるプランジャに、当該電磁駆動機構によって駆動力が供給される前に他の変位力によってプランジャを特定の位置までストロークさせるように構成した。
【発明の効果】
【０００７】
こうすることで、全ストロークを磁気付勢力で変位する場合に比べて、プランジャに取り付けられた部材（例えば弁体）と規制部材の衝撃力が弱まり、衝突音を低減することができる。
【０００８】
また、制振部材等のような余計な部材を必要としないので機差を生じにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明が実施される高圧燃料供給ポンプの全体を示す縦断面図である。
【００１１】
図２は内燃機関の燃料供給システムを全体システム図で示す。
【００１２】
ポンプ本体１には、燃料圧力脈動を低減するための圧力脈動低減機構９を備えたダンパカバー１４が固定されている。ダンパカバー１４には燃料吸入口１０ａが形成されている。
【００１３】
吸入通路１０は燃料吸入口１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからなり、途中には燃料の圧力脈動を低減するための、圧力脈動低減機構９が設けられている。
【００１４】
燃料吐出口１２はポンプ本体１に形成されており、燃料吸入口１０ａから燃料吐出口
１２に至る燃料通路の途中に、燃料を加圧する加圧室１１が形成されている。
【００１５】
加圧室１１の入口には電磁吸入弁３０が設けられている。電磁吸入弁３０は電磁吸入弁３０内に設けられた吸入弁ばね３３によって吸入口を閉じる方向に付勢力がかけられている。これにより電磁吸入弁３０は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。
【００１６】
加圧室１１の出口には吐出弁８が設けられている。吐出弁８は吐出弁シート８ａ，吐出弁８ｂ，吐出弁ばね８ｃ，吐出弁ストッパ８ｄからなる。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始めて、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８ｄと接触し、動作を制限させられる。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で、高圧ポンプとしての効率低下してしまう。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、吐出弁ストッパ８ｄにてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。
【００１７】
シリンダ６は外周がシリンダホルダ７で保持され、シリンダホルダ７の外周に螺刻されたねじを、ポンプ本体に螺刻されたねじにねじ込むことによってポンプ本体１に固定される。シリンダ６は加圧部材であるプランジャ２を上下に摺動可能に保持する。
【００１８】
プランジャ２の下端には、カム５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３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３に圧着されている。これによりカム５の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に運動させることができる。
【００１９】
また、シリンダ６の図中下端はプランジャシール１３でシールされ、ガソリン（燃料）が外部に漏れることを防止する。同時に摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルでも良い）がポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。
【００２０】
加圧室１１は、電磁吸入弁３０，燃料吐出弁１２，プランジャ２，シリンダ６，ポンプ本体１にて構成される。
【００２１】
燃料は燃料タンク２０から低圧ポンプ２１にて、吸入配管２８を通してポンプの燃料吸入口１０ａに導かれる。その際ポンプ本体１への吸入燃料はプレッシャーレギュレータ
２２にて一定の圧力に調圧される。燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプ本体１にて高圧に加圧され、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，リリーフ弁２５，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、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２７の信号にて噴射する。また、リリーフ弁２５は、コモンレール２３内の圧力が所定値を超えた際に開弁し、配管径の破損を防止する。
【００２２】
つぎに、図３，図４，図５により、高圧吐出される燃料の量を調整する可変容量制御機構について説明する。
【００２３】
図３は、ポンプ内部拡大図であり、電磁吸入弁３０が閉弁状態にある時を表す。
【００２４】
図４は、ポンプ内部拡大図である。図３に対して電機吸入弁３０が開弁状態あることのみが違う。
【００２５】
図５は、ポンプの動作状態を表す図である。
【００２６】
吸入弁体３１は先端に吸入弁３１Ａが取付けられた吸入弁プランジャ３１ａ，アンカー31ｂ，ばねストッパ３１ｃからなり、アンカー３１ｂ，ばねストッパ３１ｃは吸入弁プランジャ
３１ａに圧入されて固定する。吸入弁３１Ａは、閉弁時はシート３１Ｃが吸入口３１Ｂを閉塞し、吸入通路１０と加圧室１１を遮断する。
【００２７】
吸入弁ばね３３は、ばねストッパ３１ｃの圧入位置にて付勢力を決定する。
【００２８】
電磁駆動機構に印加される入力電圧が解除され磁気付勢力がなく、かつ吸入通路１０ｄと加圧室１１の流体差圧が無い時は、この吸入弁ばね３３の付勢力により、吸入弁体３１は図３のように閉弁方向に付勢され閉弁状態となっている。
【００２９】
カム５の回転により、プランジャ２が吸入工程にある時は、加圧室１１の容積は増加し燃料圧力が低下する。加圧室１１の燃料圧力が吸入通路１０ｄの圧力よりも低くなると、吸入弁体３１には燃料の流体差圧による開弁力が発生する。
【００３０】
この流体差圧による開弁力により、吸入弁体３１は、吸入弁ばね３３の付勢力に打ち勝って、図４のように完全に開弁するように設定されている。吸入弁体３１の変位量はコア（Ａ）３５にて規制されているので、完全に開弁状態の時は、アンカー３１ｂとコア(Ａ)３５が接触している。また、このコア（Ａ）３５により、吸入弁体３１のストロークが決定されている。
【００３１】
この状態にて、端子３７を介してＥＣＵ２７からの入力電圧がコイル３６に印加されると、コイル３６には電流が流れる。流れる電流の波形はコイル３６の抵抗値とインダクタンスの値によって決まる。この電流によって、アンカー３１ｂと、コア（Ａ）３５の間には互いに引き合う磁気付勢力が発生する。しかし、すでに流体差圧により吸入弁体３１は完全に開弁し、コア（Ａ）３５に接しているので、磁気付勢力がこの時点で発生しても、アンカー３１ｂとコア（Ａ）３５が衝突することはない。
【００３２】
また、流体差圧によって発生する開弁力は、磁気付勢力に比べるとはるかに小さいので、吸入弁体３１が流体差圧によって開弁し、規制部材であるコア（Ａ）３５と衝突する際に発生する衝突音は小さい。
【００３３】
以上のように構成することで、制振合金等を用いること無く、電磁吸入弁３０が作動する際の衝突音が低減できる。
【００３４】
コイル３６に入力電圧の印加状態を維持したまま、プランジャ２は吸入工程を終了し、圧縮工程へと移行する。
【００３５】
プランジャ２が圧縮工程に移ると、流体差圧による開弁力は無いが、入力電圧の印加状態を維持したままなので磁気付勢力は印加されたままであり、依然として吸入弁体３１は開弁したままである。
【００３６】
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、この状態であると、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体３１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。この工程を戻し工程と称す。このとき、吸入弁体３１には、吸入弁ばね３３による付勢力と、燃料が加圧室１１から吸入通路１０ｄへ逆流する時に発生する流体力による閉弁力が働く。
【００３７】
しかし、吸入弁ばね３３による付勢力は非常に小さく設定されている。
【００３８】
これにより、磁気付勢力は開弁状態を維持するために充分確保できる。
【００３９】
またこの時、吸入通路１０ｄへ戻された燃料により吸入通路１０には圧力脈動が発生する。この圧力脈動は２個の圧力脈動ダンパ９ａ，９ｂからなる圧力低減機構９にて吸収低減され、低圧ポンプ２１からポンプ本体１へ至る吸入配管２８への圧力脈動の伝播を遮断し、吸入配管２８の破損等を防止すると同時に、安定した燃料圧力で加圧室１１に燃料を供給することを可能としている。
【００４０】
この状態で、ＥＣＵ２７からの入力電圧を解除にすると、コイル３６に流れる電流はゼロになるが、吸入弁体に働いている磁気付勢力は、入力電圧が解除になった状態から、一定の時間後に消去される（以後、この時間を、「磁気解除遅れ」と称す）。吸入弁体３１には吸入弁ばね３３による付勢力と、燃料が加圧室１１から吸入通路１０ｄへ逆流する時に発生する閉弁力が働いているので、これにより閉弁し、このときから加圧室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。そして、吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁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。この工程を吐出工程と称す。すなわち、プランジャの圧縮工程は、戻し工程と吐出工程からなる。
【００４１】
そして、コイル３６への入力電圧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。入力電圧を解除するタイミングを早くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。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、入力電圧を解除するタイミングを遅くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく、吐出工程の割合が小さい。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。
【００４２】
入力電圧を解除するタイミングは、ＥＣＵからの指令による。
【００４３】
以上のようにすることで、磁気付勢力は吸入弁体３１を開弁状態のまま維持するために充分確保でき、かつ、入力電圧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。
【００４４】
つぎに、図６により電磁吸入弁３０の構造を説明する。
【００４５】
図６は電磁吸入弁単体の図である。
【００４６】
吸入弁体３１は吸入弁プランジャ３１ａ，アンカー３１ｂ，ばねストッパ３１ｃからなり、アンカー３１ｂ，ばねストッパ３１ｃは吸入弁プランジャ３１ａ圧入保持されている。吸入弁ばね３３の付勢力はばねストッパ３１ｃの位置にて調節され、コイル３６に入力電圧が解除の状態では吸入弁ばね３３の付勢力により閉弁している。閉弁時の燃料シール性は吸入弁プランジャ３１ａと弁プロック３２が接触することにより保たれる。吸入弁体３１の第一保持部材３４と吸入弁31ａとのクリアランスは、吸入弁体３１が摺動可能に保持されている。
【００４７】
コイル３６への入力電圧の印加，解除により吸入弁の開閉動作を繰り返す時、吸入弁体３１は第一保持部材３４を中心にして振り子のように振れてしまう。これにより、吸入弁体３１の開閉動作が不安定になってしまう。また、この振れが大きい時は、アンカー31ｂと、コア（Ｂ）３７が接触をしてしまい、吸入弁体３１の開閉動作は更に悪化する。吸入弁体３１の開閉動作が不安定になると、安定して高圧燃料の量を制御，供給できなくなってしまう。
【００４８】
そこで、弁プロック３２に第二保持部３２ａを設ける。吸入弁プランジャ３１ａと第二保持部３２ａとのクリアランスは吸入弁体３１が開閉動作を繰り返す時に発生する、振り子運動を制限するためであるので、摺動運動を妨げるようなことはない。
【００４９】
これにより、コイル３６に入力電圧を印加，解除することにより、吸入弁体３１が開閉運動を繰り返しても、吸入弁体３１は振り子運動をせず、アンカー３１ｂと、コア（Ｂ）３７が接触をすることはない。したがって、安定して開閉運動を続けることができるので、安定して高圧燃料の量を制御，供給することができる。
【００５０】
また、吸入弁ばね３３も吸入弁体３１と一体となっているので、吸入弁体３１，弁プロック３２共に、電磁吸入弁として一体となったユニットとして組み立てることができる。また、ヨーク３８の外周に螺刻されたねじを、ポンプ本体１に螺刻されたねじにねじ込むことによってポンプ本体１に固定される。
【００５１】
こうすることにより、吸入弁体３１を一体としたユニットとして得ることができ、ユニットとしてポンプ本体に組み込むことができるので、組み立て工数を低減することができる。
【実施例２】
【００５２】
次に、本発明における第二の実施例を図７，図８を用いて説明する。
【００５３】
図７は、ポンプ内部拡大図である。図３，図４に対して、吸入弁体３１が開弁はしているが、完全には開かず、規制部材であるコア（Ａ）に接触していないことのみ異なる。
【００５４】
図８は、ポンプの動作状態を表す図である。図５に対して、吸入工程途中まで、吸入弁体３１が開弁はしているが、完全には開かず、規制部材であるコア（Ａ）に接触していないことのみ異なる。
【００５５】
カム５の回転により、プランジャ２が吸入工程にある時は、加圧室１１の容積は増加し燃料圧力が低下する。加圧室１１の燃料圧力が吸入通路１０ｄの圧力よりも低くなると、吸入弁体３１には燃料の流体差圧による開弁力が発生する。
【００５６】
この流体差圧による開弁力により、吸入弁体３１は、吸入弁ばね３３の付勢力に打ち勝って、図７のように開弁はするが、流体差圧と吸入弁ばね３３による付勢力が釣り合って、規制部材であるコア（Ａ）３５には達しないように、吸入弁ばね３３の付勢力は小さな値に選定されている。
【００５７】
この状態にて、端子３７にＥＣＵ２７からの入力電圧が印加されると、コイル３６には電流が流れる。この電流によって、アンカー３１ｂと、コア（Ａ）３５の間には互いに引き合う磁気付勢力が発生し、吸入弁体３１は、残りのストロークを変位して規制部材であるコア（Ａ）に衝突する。
【００５８】
また、流体差圧によって発生する開弁力と、吸入弁ばね３３の付勢力との釣り合いの位置までは既に変位しているので、入力電圧を印加にしたことにより発生する衝突音は、フルストロークして衝突する衝突音に比して、小さくなる。
【００５９】
以上のように構成することで、制振合金等を用いること無く、電磁吸入弁３０が作動する際の衝突音が低減でき、かつ大容量化しても、吐出される燃料の量を制御することができる。
【実施例３】
【００６０】
次に、本発明における第３の実施例を、図９を用いて説明する。
【００６１】
図９はポンプの動作状態を表す図である。図７に対して、発生する電流に制限を加えていることのみ、異なる。
【００６２】
カム５の回転により、プランジャ２が吸入工程にある時は、加圧室１１の容積は増加し燃料圧力が低下する。加圧室１１の燃料圧力が吸入通路１０ｄの圧力よりも低くなると、吸入弁体３１には燃料の流体差圧による開弁力が発生する。
【００６３】
この開弁力により、吸入弁ばね３３の付勢力に打ち勝って開弁する。このとき、図５のように、流体差圧によって、完全に開弁し、規制部材であるコア（Ａ）に接するように、吸入弁ばね３３の付勢力を選定しても良い。また吸入弁体３１は、図７のように流体差圧と吸入弁ばね３３による付勢力が釣り合って、規制部材であるコア（Ａ）３５には達しないように、吸入弁ばね３３の付勢力を選定しても良い。
【００６４】
この状態にて、端子３７にＥＣＵ２７からの入力電圧が印加されると、コイル３６には電流が流れる。この電流値を図９のように制御する。図９中の点線で示した波形は、電流制御が無い時の電流波形である。電流値が小さいと、吸入弁体３１に働く磁気付勢力も小さい。
【００６５】
これにより、吸入弁体３１とコア（Ａ）３５との衝突音は、実施例２よりも更に小さくすることが可能である。
【００６６】
また、プランジャ２の圧縮工程中は、吸入弁体３１には、吸入弁ばね３３による付勢力と、燃料が加圧室１１から吸入通路１０ｄへ逆流する時に発生する閉弁力が働くので、これらの合力よりも大きな磁気付勢力が、吸入弁体３１に発生するように電流を制御すれば、高圧吐出される燃料の量を制御することができる。
【００６７】
以上のように構成することで、制振合金等を用いること無く、電磁吸入弁３０が作動する際の衝突音を更に低減でき、かつ大容量化しても、吐出される燃料の量を制御することができる。
【００６８】
また、コイル３６に流れる電流値が小さいために、発熱量が小さく、消費電力を低く抑えることができる。
【００６９】
また、発熱量が小さいために、コイル３６の断線といったことがない。
【実施例４】
【００７０】
次に、本発明における第４の実施例を、図１０を用いて説明する。
【００７１】
図１０はポンプの動作状態を表す図である。図７に対して、入力電圧を印加してから解除するまでの間に、さらに短い周期にて入力電圧の印加，解除を周期的に繰り返すことのみ、異なる。
【００７２】
カム５の回転により、プランジャ２が吸入工程にある時は、加圧室１１の容積は増加し燃料圧力が低下する。加圧室１１の燃料圧力が吸入通路１０ｄの圧力よりも低くなると、吸入弁体３１には燃料の流体差圧による開弁力が発生する。
【００７３】
この開弁力により、吸入弁体３１は、吸入弁ばね３３の付勢力に打ち勝って開弁する。このとき、図５のように、流体差圧によって、完全に開弁し、規制部材である３コア(Ａ)に接するように、吸入弁ばね３３の付勢力を選定しても良い。また図１０のように流体差圧と吸入弁ばね３３による付勢力が釣り合って、規制部材であるコア（Ａ）３５には達しないように、ばね３の付勢力を選定しても良い。
【００７４】
この状態にて、端子３７にＥＣＵ２７からの入力電圧が印加されると、コイル３６には電流が流れる。この時、入力電圧を印加してから解除するまでの間に、さらに短い周期にて入力電圧の印加，解除を周期的に繰り返す。このようにして、コイル３６へ入力電圧を印加してから解除するまでの時間をＤＵＴＹ制御すると、コイル３６に流れる電流は図
１０のようになる。図１０中の点線で示した波形は、ＤＵＴＹ制御が無いときの電流波形である。入力電圧を印加してから解除するまでの間に、さらに短い周期にて入力電圧の印加，解除を周期的に繰り返すので、一度立ち上がった電流はゼロに落ちるが、再び電圧が印加されて電流が立ち上がる。電流がゼロに落ちても、吸入弁体３１に発生する磁気付勢力が直ちに消去してしまうわけではなく、図１０中に示したように、磁気解除遅れ時間が存在し、磁気付勢力は一定時間電流が存在しなくても保持される。したがって、電流がゼロに落ちても、この磁気解除遅れ時間以内に再び電流が立ち上がるように、次に周期がやってきて入力電圧が印加されれば吸入弁体３１を開弁状態にする、または開弁状態のまま保持するのに、充分な磁気付勢力を得ることができる。
【００７５】
以上のようにすることで、実施例２よりもアンカー３１ｂとコア（Ａ）３５が衝突する際に発生する衝突音を低減することができる。
【００７６】
また、プランジャ２の圧縮工程中は、吸入弁体３１には、吸入弁ばね３３による付勢力と、燃料が加圧室１１から吸入通路１０ｄへ逆流する時に発生する流体力による閉弁力が働くので、入力電圧が印加されてから解除されるまで、常にこれらの合力よりも大きな磁気付勢力が、吸入弁体３１に発生するように、短い周期，入力電圧の印加，解除タイミングを選べば、高圧吐出される燃料の量を制御することができる。
【００７７】
以上のように構成することで、制振合金等を用いること無く、電磁吸入弁３０が作動する際の衝突音を更に低減でき、かつ大容量化しても、吐出される燃料の量を制御することができる。
【００７８】
また、コイル３６に流れる電流波形は図１０のようになる。入力電圧を解除した後、再び入力電圧を印加すると電流は再び流れるが、コイル３６が有するインダクタンスのために、電流は図１０中のうよな曲線を描いて徐々に立ち上がるので、コイル３６で発生する熱量はより効果的に低減することができる。図１１に、コイル３６へ入力電圧を印加してから解除するまでの時間を、上記のようにＤＵＴＹ制御したときのＤＵＴＹ比率（入力電圧を印加している時間の割合）と、コイル３６にて消費される消費電力の関係を示す。図１１中の破線は、ＤＵＴＹ制御をしないときの消費電力を示す。吸入弁体３１に、より大きな磁気付勢力を発生させるためには、ＤＵＴＹ比率をできる限り大きくする必要がある。一方、コイル３６で消費する消費電力は、ＤＵＴＹ比率が１００％に近くなっても、
ＤＵＴＹ制御を行わない時に比べれば、十分に低減することができる。したがって、電磁吸入弁３０で消費する電力をより効果的に低く抑えることができる。
【００７９】
また、これにより発熱量を小さくする事ができ、コイル３６の断線といったことがない。
【００８０】
また、実施例３のように電流制御を加える場合よりも、ＥＣＵの回路を単純化できるメリットが有る。
【実施例５】
【００８１】
次に、本発明における第５の実施例を、図１１を用いて説明する。
【００８２】
図１１は電磁吸入弁の単体図である。
【００８３】
吸入弁体３１は吸入弁プランジャ３１ａ，アンカー３１ｂからなり、アンカー３１ｂは吸入弁31ａ圧入保持されている。吸入弁ばね３３の付勢力はアンカー３１ｄ位置にて調節され、コイル３６に入力電圧が解除の状態では吸入弁ばね３３の付勢力により閉弁している。吸入弁体３１の第一保持部材３４と吸入弁プランジャ３１ａとのクリアランスは、吸入弁体３１が摺動可能に保持されている。
【００８４】
コイル３６への入力電圧の印加，解除により吸入弁の開閉動作を繰り返す時、吸入弁体３１は第一保持部材３４を中心にして振り子のように振れてしまう。これにより、吸入弁体３１の開閉動作が不安定になってしまう。吸入弁体３１の開閉動作が不安定になると、安定して高圧燃料の量を制御，供給できなくなってしまう。
【００８５】
そこで、弁プロック３２に第二保持部３２ａを設ける。吸入弁プランジャ３１ａと第二保持部３２ａとのクリアランスは吸入弁体３１が開閉動作を繰り返す時に発生する、振り子運動を制限するためであるので、摺動運動を妨げるようなことはない。
【００８６】
これにより、コイル３６に入力電圧を印加，解除することにより、吸入弁体３１が開閉運動を繰り返しても、吸入弁体３１は振り子運動をしない。したがって、安定して開閉運動を続けることができるので、安定して高圧燃料の量を制御，供給することができる。
【００８７】
また、吸入弁ばね３３も吸入弁体３１と一体となっているので、吸入弁体３１，弁プロック３２共に、電磁吸入弁として一体となったユニットとして組み立てることができる。また、ヨーク３８の外周に螺刻されたねじを、ポンプ本体１に螺刻されたねじにねじ込むことによってポンプ本体１に固定される。
【００８８】
こうすることにより、吸入弁体３１を一体としたユニットとして得ることができ、ユニットとしてポンプ本体に組み込むことができるので、組み立て工数を低減することができる。
【００８９】
以上本実施例によって解決せんとする課題，実施の態様及び実施例の作用効果を整理すると以下の通りである。
【００９０】
本実施例は、電磁駆動機構に関し、殊にこの種電磁駆動機構を用いた内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を圧送する高圧燃料供給ポンプに関する。また、吐出される燃料の量を調節する可変容量機構を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。
【００９１】
本実施例は国際公開ＷＯ００−４７８８８号パンフレットに記載された、吐出される燃料の量を制御する可変容量機構を備えた高圧燃料供給ポンプにも採用できる。
【００９２】
国際公開ＷＯ００−４７８８８号パンフレットに記載されたものでは、高圧燃料供給ポンプの容量を大きくし、吐出される高圧燃料の量を増大すると、可変容量制御機構を用いて吐出流量を微少またはゼロに制御することができないと言う問題が有った。
【００９３】
これは、電磁駆動機構に入力電圧が解除の状態において、吸入弁体がばね力により開弁状態となる可変容量制御機構を用いて、流量を微少流量またはゼロに制御しようとすると、プランジャの吸入工程時に、加圧室の容積増加に伴い吸入通路から加圧室に吸入された燃料は、プランジャ圧縮工程時に、加圧室の容積現象に伴い大部分を再び吸入弁体を介して吸入通路に戻さなくてはならない。このとき、吸入弁体には、燃料が逆流する時に発生する流体力による閉弁力が働く。したがって、ばね力はこの閉弁力よりも大きく設定しなくてはならない。何故ならば、もしも閉弁力の方が大きく、ばね力逆らって吸入弁体が閉弁してしまうと、その時点から高圧吐出が始まり、微少流量、およびゼロ流量の制御が出来なくなってしまうからである。
【００９４】
一方、高圧燃料供給ポンプの吐出容量を大きくするには、プランジャの径を大きくする、またはプランジャの往復動のストロークを大きくする必要が有る。このとき、プランジャ吸入工程時に、加圧室の容積増加に伴い吸入通路から加圧室に吸入される燃料が多くなるので、プランジャ圧縮工程時に、加圧室の容積減少に伴い加圧室から吸入通路へ戻される燃料も多くなる。そうすると、この燃料が逆流する時に発生する、閉弁力が大きくなってしまい、吸入弁体が予期せぬタイミングでばね力に逆らって閉弁してしまうので、微少流量、およびゼロ流量の制御が出来なくなってしまう。
【００９５】
また、上記問題を解決するために、大きな閉弁力以上にばね力を強くすると、吸入弁体を閉弁状態にするためには、電磁駆動機構はこの大きなばね力以上の磁気付勢力を発生させなければならず、これにより電磁駆動機構が消費する消費電力が大きくなってしまう問題があった。
【００９６】
または、この大きな消費電力のために、電磁駆動機構での発熱量が大きくなってしまい、コイルの断線と言った問題が有った。
【００９７】
また、高圧吐出される燃料の量を制御するために、可変容量機構を作動させると、可動部材の動きを制限する規制部材と可動部との衝突音が大きいと言う問題が有った。
【００９８】
または、この衝突音を低減させるために、特開２００２−２５０４６２号公報のように衝突部に制振合金等を配置し、衝突音を和らげると、コストがアップしてしまう。また、信頼性等が低下してしまうと言う問題が有った。
【００９９】
さらには、電磁駆動機構を駆動させて、吸入弁体が開閉運動を繰り返す時、吸入弁体が、摺動方向と垂直な方向にも運動してしまい、吸入弁体の開閉動作、特に閉動作が不安定となってしまい、吐出流量が安定しないと言う問題が有った。
【０１００】
さらにまた、電磁駆動機構と吸入弁体をそれぞれ別体に高圧燃料供給ポンプ本体に組み込まなくてはならず、組み立て工数が増加するという問題が有った。
【０１０１】
本実施例ではこれらの課題の少なくとも一つを解決して、大容量化が可能で、かつ高圧吐出される燃料の量を制御することができる高圧燃料供給ポンプを得、さらに可変容量制御機構よる作動音の低減を図ることができる。
【０１０２】
具体的には、電磁力によって操作される可動プランジャ（吸入弁プランジャ３１ａ，アンカー３１ｂ）、
当該プランジャの変位を特定の位置で規制する規制部材（コア３５）、
前記可動プランジャを前記規制部材とは反対側に付勢する付勢部材（吸入弁ばね３３）、
を備えた電磁駆動機構（電磁吸入弁３０）において、
前記電磁力による前記可動プランジャの動きと同じ方向に前記電磁力以外の力が前記可動プランジャを助成するように構成し、当該電磁力以外の力によって前記可動プランジャが前記規制部材の方向に特定の変位をした後、前記プランジャに前記電磁力を作用させるよう構成した。ここでプランジャは、吸入弁だけでなく、加圧室から燃料を溢流する溢流口を開閉する内開き弁としての溢流弁を駆動することもできる。
【０１０３】
また、流体の取り入れ口（吸入口３１Ｂ）に設けられた内開き型の弁体（吸入弁３１Ａ若しくは溢流弁）、
当該弁体に取り付けられた可動プランジャ（吸入弁プランジャ３１ａ）、
当該可動プランジャを電磁気的に付勢して、前記弁体を開動作させる電磁駆動機構（電磁吸入弁３０）、
前記流体取り入れ口（吸入口３１Ｂ）を閉じる方向に前記弁体（吸入口３１Ｂ）および可動プランジャ（吸入弁プランジャ３１ａ）を付勢すると共に、前記弁体(吸入弁３１Ａ)の上流側と下流側との流体差圧と協動して当該弁体を開方向に動作可能にするばね（吸入弁ばね３３）によって電磁弁機構を構成した。
【０１０４】
更に、流体の取り入れ口（吸入口３１Ｂ）に設けられた内開き型の弁体(吸入弁３１Ａ)、
当該弁体に取り付けられた可動プランジャ（吸入弁プランジャ３１ａ）、
前記流体の取り入れ口を閉じる方向に前記弁体（吸入弁３１Ａ）および可動プランジャ（吸入弁プランジャ３１ａ）を付勢するばね（吸入弁ばね３３）、
前記可動プランジャを電磁気的に付勢して、前記弁体を開動作させる電磁駆動機構（電磁吸入弁３０）を備えたものにおいて、
前記弁体の上流側と下流側との流体差圧によって前記ばねの力に抗して当該弁体が初期の開弁動作した後、前記弁体の開方向動作を維持もしくは助長する方向に前記電磁駆動機構（電磁吸入弁３０）が前記可動プランジャ（吸入弁プランジャ３１ａ）を付勢するよう構成した。より具体的には、電磁吸入弁を、磁気付勢力によって操作される吸入弁体，吸入弁体を磁気付勢力により、開動作および開状態を維持させる電磁駆動機構，吸入弁体の開動作による変位を特定の位置で規制する規制部材、吸入弁体を閉方向に付勢するばねにて構成し、電磁駆動機構は入力電圧が解除状態、かつ吸入弁体の吸入流路側と加圧室側との流体差圧が無い状態では、ばね力により、吸入弁体は閉弁するように構成する。そして、プランジャの吸入工程中には、加圧室の容積増加により、吸入弁体には吸入流路側と加圧室側との流体差圧が働き、開弁状態となるように、ばね力を調整する。
【０１０５】
流体差圧が負荷されると開弁力により、吸入弁体がばね力に打ち勝って開弁する。このとき、吸入弁体は流体差圧によって完全に開弁し、吸入弁体が規制部材に接するように、ばね力を設定しても良い。また、流体差圧とばね力が釣り合って、吸入弁体は規制部材に達しないように、ばね力を設定しても良い。
【０１０６】
以上のようにすることで、ばね力は非常に小さく設定することができる。
【０１０７】
電磁駆動機構は入力電圧が解除のまま、プランジャの吸入工程に移行すると、加圧室の容積増加により発生する吸入流路側と加圧室側との流体差圧により、吸入弁体は開弁状態となり、その後に電磁駆動機構に入力電圧を印加する。
【０１０８】
入力電圧を印加にする前に、既に吸入弁体は完全に変位し、吸入弁体が規制部材に接している時は、磁気付勢力を印加しても新たな衝突は起こらない。流体差圧により開弁する際に、吸入弁体と規制部材とは衝突するが、流体差圧は磁気付勢力に比して非常に小さい。
【０１０９】
こうすることで、吸入弁体と規制部材の衝撃力が弱まり、衝突音を低減することができる。
【０１１０】
また、入力電圧を印加する前に、流体差圧とばね力が釣り合って、吸入弁体は規制部材には達しない時は、規制部材までの残りのストロークを吸入弁体に働く磁気付勢力により変位する。
【０１１１】
プランジャが吸入工程にある時は、プランジャが下降した分だけ加圧室の容積が増加するので、その分だけ吸入通路から加圧室へ燃料が流入する。
【０１１２】
プランジャが圧縮工程に移るまで電磁駆動機構に入力電圧を印加して、開弁状態を維持する。この時、加圧室の容積はプランジャの移動分だけ減少するので、加圧室に流入した燃料はその分だけ再び吸入通路へと戻される。この工程を戻し工程と称す。この時、電磁駆動機構によって吸入弁体に発生する磁気付勢力は、燃料が逆流する時に発生する流体力による閉弁力とばね力の和よりも、大きい必要が有るが、ばね力は小さく設定することができるので、必要十分な磁気付勢力を発生させることができる。
【０１１３】
プランジャの圧縮工程の途中に、電磁駆動機構に入力電圧を解除し、吸入弁体に印加されている磁気付勢力を解除すると、吸入弁体は燃料が逆流する時に発生する閉弁力とばね力により閉弁する。この時からプランジャの圧縮運動により加圧室内の燃料が加圧され、加圧室内の燃料圧力が吐出圧より高くなると、吐出弁より高圧吐出を開始する。この工程を吐出工程と称す。すなわち、プランジャの圧縮工程は、戻し工程と吐出工程からなる。
【０１１４】
そして、コントローラ２７は、この電磁駆動機構への入力電圧を解除するタイミングを制御することにより、高圧吐出される燃料の量を制御する。コントローラ２７が入力電圧を解除するタイミングを早くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。すなわち、加圧室から吸入通路へ戻される燃料は少なく、高圧吐出される燃料が多くなる。コントローラ２７が入力電圧を解除するタイミングを遅くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく、吐出工程の割合が小さい。すなわち、加圧室から吸入通路へ戻される燃料は多く、高圧吐出される燃料が少なくなる。
【０１１５】
以上のようにすることで、高圧燃料供給ポンプの大容量化と、可変容量制御機構による制御を両立することができる。
【０１１６】
また、このときコントローラ２７は電磁駆動機構に通電される電流を必要最少限の低電力になるよう電流を制御する。すると磁気付勢力は小さくなるので、磁気付勢力の印加による吸入弁体と規制部材の衝突音は更に低減される。
【０１１７】
また、これにより、電磁駆動機構が消費する電力量を小さくできる。
【０１１８】
また、これによりコイルの熱による断線を防ぐことができる。
【０１１９】
また、コントローラ２７は電磁駆動機構に入力電圧を印加してから解除するまでの間に、さらに短い周期にて入力電圧の印加，解除を周期的に繰り返す制御信号を出力する。これによってもやはり、磁気付勢力は小さくなるので、磁気付勢力の印加による吸入弁体と規制部材の衝突音は更に低減される。
【０１２０】
また、これにより、電磁駆動機構が消費する電力量を小さくできる。
【０１２１】
また、これによりコイルの発熱による断線を防ぐことができる。
【０１２２】
以上のように本実施例では、コントローラ自体、あるいは電磁駆動機構，電磁弁機構自体の制御方法にも特徴がある。
【０１２３】
また、吸入弁体を摺動可能に保持する第一の保持部と、吸入弁体が摺動運動をする際に、摺動方向と垂直方向に発生する運動を制限する第二の保持部を設ける。
【０１２４】
これにより、電磁吸入弁を駆動して、吸入弁体が開閉運動を繰り返しても、吸入弁体は安定して開閉運動を続けることができるので、安定した吐出量を得ることができる。
【０１２５】
また、ばねを電磁駆動機構内部に設けることにより、電磁駆動機構と、吸入弁体を一体としたユニットとして得ることができる。
【０１２６】
これにより、電磁駆動機構と吸入弁体をユニットとしてポンプ本体に組み込むことができ、組み立て工数を低減することができる。
【０１２７】
尚、以上の実施例で、吸入口は溢流口、吸入弁は溢流弁と読み替えれば、溢流弁を電磁機構で駆動する。別の実施例を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明が実施された第一実施例による高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。
【図２】本発明が実施された高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例である。
【図３】本発明が実施された第一実施例による高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【図４】本発明が実施された第一実施例による高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【図５】本発明が実施された第一実施例による高圧燃料供給ポンプの動作を表す図である。
【図６】本発明が実施された第一実施例による高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【図７】本発明が実施された第二実施例による高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【図８】本発明が実施された第二実施による高圧燃料供給ポンプの動作を表す図である。
【図９】本発明が実施された第三実施による高圧燃料供給ポンプの動作を表す図である。
【図１０】本発明が実施された第四実施による高圧燃料供給ポンプの動作を表す図である。
【図１１】本発明が実施された第四実施による、ＤＵＴＹ制御したときのＤＵＴＹ比率（入力電圧を印加している時間の割合）と、コイル３６にて消費される消費電力の関係を示す。
【図１２】本発明が実施された第五実施例になる高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、１０ａ…燃料吸入口、１１…加圧室、、３０…電磁吸入弁（電磁駆動機構もしくは電磁弁機構）、３１…吸入弁体、３１Ａ…吸入弁、３１Ｂ…吸入口、３１Ｃ…シート、３１ａ…吸入弁プランジャ、３１ｂ…アンカー、３１ｃ…ばねストッパ、３２…弁ブロック、３５…コア、３６…コイル。
【図１】
2006250086.tif 000003
【図２】
2006250086.tif 000004
【図３】
2006250086.tif 000005
【図４】
2006250086.tif 000006
【図５】
2006250086.tif 000007
【図６】
2006250086.tif 000008
【図７】
2006250086.tif 000009
【図８】
2006250086.tif 000010
【図９】
2006250086.tif 000011
【図１０】
2006250086.tif 000012
【図１１】
2006250086.tif 000013
【図１２】
2006250086.tif 000014