(57)【要約】【課題】  動作の際に衝撃音が発生しない調量弁装置及びこの調量弁装置を用いた高圧ポンプを提供する。【解決手段】  高圧ポンプ１０は、ポンプボディ１１、燃料吸入部２０、プランジャ部３０、調量弁装置４０、及び燃料吐出部５０を備える。調量弁装置４０は、調量室４１とアキュムレータ室４２とを備える。調量室４１は、燃料を収容する第１収容部４１１と、磁界の印加により粘度が可逆的に変化するＭＲ流体を収容する第２収容部４１２と、これらを隔離する移動可能な隔離部材としてピストン４１５と、ピストン４１５の移動を付勢するスプリング４１６を有する。第２収容部４１２の周囲には、磁界を発生させるためのコイル４３が設置される。アキュムレータ室４２は、第２収容部４１２内のＭＲ流体と連通するＭＲ流体を収容する容器４２１と、その容器４２１内に体積変動部材として設置された風船４２２とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を容積変動可能に収容する第１収容部（４１１）と、電磁界の印加により粘度が可逆的に変化する機能性流体を容積変動可能に収容する第２収容部（４１２）と、前記第１収容部に連結する第１通路（４１３）と、前記第２収容部に連結する第２通路（４１４）と、前記第１収容部と前記第２収容部とを隔離し、前記第１収容部の前記流体の内圧に応じて変位又は弾性変形を生じる隔離部材（４１５、４１７）と、を有する調量室（４１）と、
前記調量室の前記第２通路を介して前記第２収容部に連結し、前記調量室内の前記機能性流体と連通する機能性流体を容積変動可能に収容するアキュムレータ室（４２）と、
前記調量室内の前記機能性流体に電磁界を印加する電磁界印加手段（４３、４５）と、
を備えることを特徴とする調量弁装置（４０）。
【請求項２】
前記機能性流体は、磁気粘性流体であり、前記電磁界印加手段は、磁界を発生させるコイル（４３）であることを特徴とする請求項１に記載の調量弁装置。
【請求項３】
前記コイルは、前記調量室の前記第２収容部の周囲に設けられることを特徴とする請求項２に記載の調量弁装置。
【請求項４】
前記機能性流体は、電気粘性流体であり、前記電磁界印加手段は、電界を発生させる一対の電極（４５）であることを特徴とする請求項１に記載の調量弁装置。
【請求項５】
前記一対の電極は、前記調量室の前記第２通路を挟んで設けられることを特徴とする請求項４に記載の調量弁装置。
【請求項６】
前記調量室の前記隔離部材は、前記第１収容部と前記第２収容部との間に移動可能に設置されたピストン（４１５）であることを特徴とする請求項１に記載の調量弁装置。
【請求項７】
前記ピストンの移動を付勢するスプリング（４１６）が設置されていることを特徴とする請求項６に記載の調量弁装置。
【請求項８】
前記調量室の前記隔離部材は、内圧により弾性変形を生じる容積変動部材（４１７）からなり、前記容積変動部材の内部が前記第１収容部となり、前記容積変動部材の外部が前記第２収容部となることを特徴とする請求項１に記載の調量弁装置。
【請求項９】
前記容積変動部材は、ベローズ（４１７）、ダイアフラム、又は風船であることを特徴とする請求項８に記載の調量弁装置。
【請求項１０】
前記アキュムレータ室は、前記機能性流体を収容する容器（４２１）と、前記容器内に設置され、前記容器内の前記機能性流体の圧力により体積が変動する体積変動部材（４２２）と、を有することを特徴とする請求項１に記載の調量弁装置。
【請求項１１】
前記体積変動部材は、所定の圧力の気体が充填されたベローズ、ダイアフラム、又は風船（４２２）であることを特徴とする請求項１０に記載の調量弁装置。
【請求項１２】
前記アキュムレータ室は、容器（４２１）と、前記容器内に移動可能に設置されたピストン（４２５）と、前記ピストンの一方の端面と前記容器の内壁面との間に設置されたスプリング（４２６）と、を有し、
前記ピストンの他方の端面と前記容器の内壁面との間に前記機能性流体を収容することを特徴とする請求項１に記載の調量弁装置。
【請求項１３】
前記アキュムレータ室は、ベローズ（４２３）、ダイアフラム（４２４）、又は風船であることを特徴とする請求項１に記載の調量弁装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の調量弁装置と、
前記調量弁装置の前記調量室の前記第１収容部に前記第１通路を介して連結する加圧室（１２）を有するポンプボディ（１１）と、
前記加圧室に燃料供給部から燃料を供給する吸入通路（２１）と、前記吸入通路に設置される吸入逆止弁（２２）と、を有する燃料吸入部（２０）と、
前記ポンプボディに形成されたシリンダ内に収容され、往復移動により前記加圧室内の燃料を圧縮するプランジャ（３１）と、
前記加圧室内の圧縮された燃料を吐出する吐出通路（５１）と、前記吐出通路に設置される吐出逆止弁（５２）と、を有する燃料吐出部（５０）と、
を備え、
前記調量弁装置の前記調量室内に収容される前記流体は、前記加圧室の燃料と連通する燃料であることを特徴とする高圧ポンプ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調量弁装置及びそれを用いた高圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに燃料を供給する高圧ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。一般にこの種の高圧ポンプは、プランジャの往復移動により加圧室に吸入した燃料を圧縮して吐出部から吐出するが、このとき加圧室に供給される燃料は、調量弁装置によって調量される。調量弁装置の吐出行程においては、可動コアが固定コアに当接し、弁部材のシート部が弁ボディの弁座に当接する。また、調量弁装置の吸入行程においては、可動コアが弁部材に当接し、弁部材がストッパに当接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、調量弁装置の動作において、可動コアが固定コアに当接し、弁部材のシート部が弁ボディの弁座に当接する際や、可動コアが弁部材に当接し、弁部材がストッパに当接する際に、衝撃音が発生し、その衝撃音は、時に運転者に違和感を抱かせるのに十分なほど大きなものとなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、動作の際に衝撃音が発生しない調量弁装置及びこの調量弁装置を用いた高圧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】
【０００６】
本発明の調量弁装置は、調量室とアキュムレータ室と電磁界印加手段とを備える。
調量室は、流体を容積変動可能に収容する第１収容部と、電磁界の印加により粘度が可逆的に変化する機能性流体（smart fluid）を容積変動可能に収容する第２収容部と、を有する。第１収容部には、第１通路が連結し、第２収容部には、第２通路が連結する。第１収容部と第２収容部とを隔離する隔離部材は、第１収容部内の流体の内圧に応じて変位又は弾性変形を生じる。
アキュムレータ室は、調量室の第２通路を介して第２収容部に連結し、調量室内の機能性流体と連通する機能性流体を容積変動可能に収容する。
電磁界印加手段は、調量室内の機能性流体に電磁界を印加する。
【０００７】
本発明の調量弁装置によると、以下のような第１〜第３行程が繰り返される。
即ち、第１行程においては、電磁界印加手段による電磁界の印加が停止された状態において、第１通路を通って第１収容部内に流体を流入させる圧力が生じると、第１収容部内の流体の内圧が増大し、隔離部材に所定の変位又は弾性変形が生じることにより、第１収容部の容積が増大すると共に第２収容部内の容積が縮小し、第２収容部内の機能性流体が第２通路を通ってアキュムレータ室内に流出する。
【０００８】
次に、第２行程においては、第１行程の所定の時点において、電磁界印加手段により調量室内の機能性流体に電磁界が印加されると、機能性流体の粘度が高くなって流動性が低下し、隔離部材の変位又は弾性変形を停止させることにより、流体の第１収容部内への流入が停止する。
【０００９】
次に、第３行程においては、第１通路を通って第１収容部内から流体を流出させる吸引力が生じ、電磁界印加手段による電磁界の印加が停止されると、第１収容部内の流体の内圧が減少し、隔離部材に第１行程の場合と逆方向の変位又は弾性変形が生じることにより、第１収容部内の流体の容積が縮小すると共に第２収容部内の容積が増大して、アキュムレータ室内の機能性流体が第２収容部内に流入する。
【００１０】
このように本発明の調量弁装置では部材同士が当接することはなく、従って、部材同士の当接に起因する衝撃音が発生しないようにすることができる。
具体的には、上記の機能性流体として、磁気粘性流体（Magneto Rheological Fluid；以下、「ＭＲ流体」という。）を用い、電磁界印加手段として、磁界を発生させるコイルを用いることができる。コイルは、例えば、調量室の第２収容部の周囲に設けられる。
或いは、上記の機能性流体として、電気粘性流体（Electro Rheological Fluid；以下、「ＥＲ流体」という。）を用い、電磁界印加手段として、電界を発生させる一対の電極を用いることができる。一対の電極は、例えば、調量室の第２通路を挟んで設けられる。
【００１１】
また、上記の調量室の隔離部材として、例えば、第１収容部と第２収容部との間に移動可能に設置されたピストン（piston）が用いられる。この場合、好ましくは、ピストンの移動を付勢するスプリング（spring）が設置される。
或いは、上記の調量室の隔離部材として、内圧により弾性変形を生じる容積変動部材が用いられる。そして、この容積変動部材において、その内部が流体を容積変動可能に収容する第１収容部となり、その外部が機能性流体を容積変動可能に収容する第２収容部となる。容積変動部材の例としてベローズ（bellows）、ダイアフラム（diaphragm）、又は風船（balloon）が用いられる。
【００１２】
また、上記のアキュムレータ室は、例えば、機能性流体を収容する容器と、この容器内に設置される体積変動部材と、を有する。この体積変動部材は、容器内の機能性流体の圧力により体積が変動する。体積変動部材の例として、所定の圧力の気体が充填されたベローズ、ダイアフラム、又は風船が用いられる。
【００１３】
或いは、上記のアキュムレータ室は、容器と、この容器内に移動可能に設置されたピストンと、このピストンの一方の端面と容器の内壁面との間に設置されたスプリングと、を有する。そして、ピストンの他方の端面と容器の内壁面との間に、機能性流体を収容する。
さらに、上記のアキュムレータ室として、ベローズ、ダイアフラム、又は風船が用いられてもよい。
【００１４】
本発明の調量弁装置は、例えば、ポンプボディと、燃料吸入部と、プランジャと、燃料吐出部と、を備える高圧ポンプに適用される。
調量弁装置は、調量室内に収容する流体として、加圧室の燃料と連通する燃料を用いる。ポンプボディは、加圧室を有する。この加圧室は、量弁装置の調量室の第１収容部に前記第１通路を介して連結する。燃料吸入部は、燃料供給部から燃料を加圧室に供給する吸入通路を有する。この吸入通路には、吸入逆止弁が設置される。プランジャは、ポンプボディに形成されたシリンダ内に収容され、その往復移動により加圧室内の燃料を圧縮する。燃料吐出部は、加圧室内の圧縮された燃料を吐出する吐出通路を有する。この吐出通路には、吐出逆止弁が設置される。
高圧ポンプに適用される調量弁装置において、上記の第１、第２、第３行程は、調量行程、吐出行程、吸入行程に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプを含む燃料供給装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの調量行程における動作を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吐出行程における動作を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吸入行程における動作を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの各行程におけるプランジャの挙動とコイルへの通電とを示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吸入行程における動作を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吐出行程における動作を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第３実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吸入行程における動作を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吸入行程における動作を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吸入行程における動作を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第６実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吸入行程における動作を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第６実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプの吐出行程における動作を説明するための模式図である。
【図１３】従来の調量弁装置を用いた高圧ポンプの調量行程における動作を説明するための図である。
【図１４】従来の調量弁装置を用いた高圧ポンプの吸入行程における動作を説明するための図である。
【図１５】従来の調量弁装置を用いた高圧ポンプの各行程におけるプランジャの挙動とコイルへの通電と可動コアの挙動を示すタイムチャートである。
【図１６】従来の調量弁装置を用いた高圧ポンプにおけるコイルへの通電と調量弁装置に発生する衝撃音とを測定したデータを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプを含む燃料供給装置を、図１〜図４を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１に示すように、燃料供給装置は、高圧ポンプ１０、高圧ポンプ１０に低圧の燃料を供給する燃料供給部６０、及び高圧ポンプ１０から圧送されてくる高圧の燃料を蓄えて噴射手段に供給するコモンレール部７０等を備えている。
【００１８】
先ず、高圧ポンプ１０について説明する。
高圧ポンプ１０は、外郭を構成するポンプボディ１１、並びにポンプボディ１１にそれぞれ形成される燃料吸入部２０、プランジャ部３０、調量弁装置４０、及び燃料吐出部５０等を備えている。
また、ポンプボディ１１には、燃料供給部６０から燃料吸入部２０を介して供給される燃料を圧縮し、燃料吐出部５０を介してコモンレール部７０に吐出する加圧室１２が設けられている。
【００１９】
燃料吸入部２０は、ポンプボディ１１に形成された吸入通路２１と、この吸入通路２１に設置された吸入逆止弁２２とを備えている。
吸入通路２１は、燃料供給部６０に接続され、燃料供給部６０からの燃料を加圧室１２に供給するための燃料通路である。この吸入通路２１の加圧室１２近傍に、吸入逆止弁２２が設置されている。
【００２０】
この吸入逆止弁２２には、弁と弁座とスプリングとが設けられている。加圧室１２内の燃料の圧力が高いときは、加圧室１２側からの圧力とスプリングの付勢力とにより弁が弁座に当接し、吸入逆止弁２２は閉状態となる。その結果、加圧室１２から燃料供給部６０への燃料の逆流が防止される。
他方、加圧室１２内の燃料の圧力が低くなり、燃料供給部６０側からの外圧が加圧室１２側からの圧力とスプリングの付勢力とに打ち勝つと、弁が弁座から解離し、吸入逆止弁２２は開状態となる。その結果、燃料供給部６０から加圧室１２へ燃料が供給される。
【００２１】
プランジャ部３０は、プランジャ３１、カム３２、スプリング３３等を備えている。
プランジャ３１は、ポンプボディ１１に形成されたシリンダ内に往復移動可能に収納されている。プランジャ３１の加圧室１２側と反対側の下端部には、カム３２が設けられ、このカム３２にプランジャ３１の下端部を当接させるように付勢するスプリング３３が設けられている。
このため、プランジャ部３０は、カム３２の回転により、プランジャ３１がシリンダ内を往復移動し、加圧室１２に吸入された燃料を圧縮する働きをする。
【００２２】
調量弁装置４０は、ポンプボディ１１に形成された調量室４１と、この調量室４１に連結するアキュムレータ室４２とを備えている。
調量室４１は、燃料を収容する第１収容部４１１と、ＭＲ流体を収容する第２収容部４１２とに区分される。また、調量室４１は、第１収容部４１１を加圧室１２に連結する第１通路４１３を有する。このため、第１収容部４１１の燃料は加圧室１２内の燃料と連通している。また、調量室４１は、第２収容部４１２をアキュムレータ室４２に連結する第２通路４１４を有する。
【００２３】
また、調量室４１は、第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離する移動可能な「隔離部材」としてピストン４１５を備えている。このピストン４１５の第１収容部４１１側には、ピストン４１５の移動を付勢するスプリング４１６が設けられている。このスプリング４１６は、その伸縮力によりピストン４１５を第１収容部４１１側に引っ張ったり第２収容部４１２側に押したりする。
【００２４】
このため、ピストン４１５は、第１収容部４１１の燃料の内圧と第２収容部４１２のＭＲ流体の内圧とスプリング４１６の伸縮力とのバランスにより、調量室４１内を移動する。そして、このピストン４１５の移動に伴い、第１収容部４１１の容積と第２収容部４１２の容積とが変動する。
【００２５】
また、調量室４１の第２収容部４１２の周囲には、「電磁界印加手段」としてのコイル４３が設置されている。このコイル４３は、所定の強さの磁界を発生させ、第２収容部４１２のＭＲ流体に印加するためのものである。また、このコイル４３には、コイル４３に電流を流すタイミングを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）４４が接続されている。
【００２６】
アキュムレータ室４２は、ＭＲ流体を収容する容器４２１と、その容器４２１内に「体積変動部材」として設置された風船４２２とを備えている。
容器４２１は、調量室４１の第２通路４１４を介して第２収容部４１２に連結されている。このため、容器４２１内のＭＲ流体は、第２収容部４１２のＭＲ流体と連通している。
【００２７】
また、風船４２２は、その内部に所定の気体が所定の圧力で充填されている。このため、風船４２２の体積は、容器４２１内のＭＲ流体の内圧と風船４２２内の気体の内圧とのバランスにより収縮したり膨張したりする。そして、この風船４２２の収縮・膨張に伴い、容器４２１のＭＲ流体を収容する容積も変動する。
【００２８】
燃料吐出部５０は、ポンプボディ１１に形成された吐出通路５１と、この吐出通路５１に設置された吐出逆止弁５２とを備えている。
吐出通路５１は、コモンレール部７０に接続され、加圧室１２において圧縮された高圧燃料をコモンレール部７０に吐出するための燃料通路である。この吐出通路５１の加圧室１２近傍に、吐出逆止弁５２が設置されている。
【００２９】
この吐出逆止弁５２には、弁と弁座とスプリングとが設けられている。加圧室１２内の燃料の圧力が低いときは、スプリングの付勢力とコモンレール部７０側からの外圧とにより弁が弁座に当接し、吐出逆止弁５２は閉状態となる。その結果、加圧室１２からコモンレール部７０への燃料の吐出を停止する。
他方、加圧室１２内の燃料の圧力が高くなり、スプリングの付勢力とコモンレール部７０側からの外圧とに打ち勝つと、弁が弁座から解離し、吐出逆止弁５２は開状態となる。その結果、加圧室１２からコモンレール部７０へ高圧の燃料が吐出される。
【００３０】
次に、燃料供給部６０及びコモンレール部７０について説明する。
燃料供給部６０は、燃料を貯留する燃料タンク６１と、この燃料タンク６１と燃料吸入部２０の吸入通路２１とを連結する低圧燃料通路６２と、燃料タンク６１内の燃料を汲み上げて低圧燃料通路６２に送り出すフィードポンプ６３を備えている。
このため、燃料タンク６１内の燃料は、フィードポンプ６３によって汲み出され、低圧燃料通路６２、燃料吸入部２０の吸入通路２１及び吸入逆止弁２２を通って加圧室１２に供給される。
【００３１】
コモンレール部７０は、高圧燃料を貯留するコモンレール７１と、このコモンレール７１と燃料吐出部５０の吐出通路５１とを連結する高圧燃料通路７２と、コモンレール７１に接続された例えば４個の直接噴射手段７３とを備えている。
このため、加圧室１２において圧縮された高圧燃料は、燃料吐出部５０の吐出通路５１及び吐出逆止弁５２、並びに高圧燃料通路７２を通ってコモンレール７１に圧送され貯留される。そして、コモンレール７１内に貯留された高圧燃料は、直接噴射手段７３によって内燃機関のシリンダ内に直接噴射される。
【００３２】
次に、第１実施形態による高圧ポンプ１０の作動、特に調量弁装置４０の作動について、図１〜図５を参照しつつ説明する。
（Ｉ）調量行程
図２のプランジャ３１に付した矢印及び図５のタイムチャートに示すように、プランジャ３１がカム３２の回転により下死点ａから上死点ｂに向かって上昇すると、加圧室１２の容積が減少し、加圧室１２内の燃料が圧縮されて内圧が高くなる。
【００３３】
このとき、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２は加圧室１２側からの圧力とスプリングの付勢力とにより閉状態となるため、加圧室１２の燃料が燃料供給部６０に逆流することはない。また、加圧室１２内の燃料の内圧は未だ燃料吐出部５０における吐出逆止弁５２のスプリングの付勢力とコモンレール部７０側からの外圧とに打ち勝つほど高くはなっていないため、吐出逆止弁５２は閉状態を維持し、加圧室１２内の燃料がコモンレール部７０側に吐出されることもない。
【００３４】
また、第２収容部４１２の周囲に設けられているコイル４３には、ＥＣＵ４４からの制御信号により、図５のタイムチャートに示すように電流が流れておらず、磁界が発生していないため、第２収容部４１２のＭＲ流体は粘性が低く流動性が高い状態となっている。
【００３５】
このような状態において、加圧室１２内の内圧が高くなった燃料は、調量室４１の第１通路４１３を通って第１収容部４１１に流入する。このため、第１収容部４１１の燃料の内圧が高くなる。そして、この第１収容部４１１の燃料の内圧にスプリング４１６の付勢力も加わり、第２収容部４１２のＭＲ流体の内圧より高くなると、図２のピストン４１５に付した矢印に示すように、ピストン４１５は第１収容部４１１側から第２収容部４１２側に移動する。
【００３６】
このようなピストン４１５の第２収容部４１２側への移動により、第２収容部４１２の容積が小さくなり、第２収容部４１２のＭＲ流体が第２通路４１４を通ってアキュムレータ室４２の容器４２１内に押し出される。
このとき、第２収容部４１２からのＭＲ流体が加わった容器４２１内のＭＲ流体はその内圧が高くなるため、容器４２１内に設置されている風船４２２は、図２に示すように収縮する。そして、この風船４２２の収縮により、容器４２１内に収容されるＭＲ流体の容積が大きくなる。
【００３７】
（ＩＩ）吐出行程
上記の調量行程が進行する所定の時点において、図５のタイムチャートに示すように、ＥＣＵ４４からの制御信号によりコイル４３に電流が流れ始める。このコイル４３への通電の開始により磁界が発生し、調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体に印加される。このため、第２収容部４１２のＭＲ流体は粘度が急速に高まり、流動性が失われる。このような第２収容部４１２のＭＲ流体の硬化により、ピストン４１５は移動を停止する。また、風船４２２も、図３に示すように収縮したままの状態となる。
なお、第２収容部４１２のＭＲ流体が硬化した状態を図３では多数のドットを付して表すことにする。
【００３８】
このような状態において、図３のプランジャ３１に付した矢印及び図５のタイムチャートに示すように、プランジャ３１は引き続き上死点ｂに向かって上昇する。このとき、調量室４１内のピストン４１５が停止状態であるため、加圧室１２内の燃料が調量室４１の第１収容部４１１に流入できず、加圧室１２内の燃料は更に圧縮され内圧は更に高くなる。
【００３９】
このようにして、加圧室１２内の燃料の内圧が、燃料吐出部５０における吐出逆止弁５２のスプリングの付勢力とコモンレール部７０側からの外圧との合計よりも大きくなると、吐出逆止弁５２は開状態となる。その結果、加圧室１２内で圧縮された高圧燃料が、燃料吐出部５０の吐出通路５１及び吐出逆止弁５２を通ってコモンレール部７０に吐出される。
【００４０】
（ＩＩＩ）吸入行程
図４のプランジャ３１に付した矢印及び図５のタイムチャートに示すように、上死点ｂに達したプランジャ３１がカム３２の回転により上死点ｂから下死点ａに向かって下降すると、加圧室１２の容積が増加して、加圧室１２内の燃料の内圧が低下する。そして、加圧室１２内の燃料の内圧が、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２のスプリングの付勢力とコモンレール部７０側からの外圧との合計よりも低くなると、吐出逆止弁５２が閉状態となり、加圧室１２内の高圧燃料のコモンレール部７０側への吐出が停止する。
【００４１】
また、図５のタイムチャートに示すように、プランジャ３１の上死点ｂからの下降と同時に、ＥＣＵ４４からの制御信号によりコイル４３への通電が停止される。このコイル４３への通電の停止により、第２収容部４１２に発生していた磁界が消失する。このため、第２収容部４１２のＭＲ流体は粘度が急速に低下し流動性が再び回復する。
【００４２】
このような状態において、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、調量室４１の第１収容部４１１の燃料が第１通路４１３を通って加圧室１２に流入する。このため、第１収容部４１１の燃料の内圧が低下する。そして、第１収容部４１１の燃料の内圧が、スプリング４１６の付勢力を加えても第２収容部４１２のＭＲ流体の内圧より低くなると、図４のピストン４１５に付した矢印に示すように、ピストン４１５は第２収容部４１２側から第１収容部４１１側に移動する。
【００４３】
このようなピストン４１５の第１収容部４１１側への移動により、第２収容部４１２の容積が大きくなり、この第２収容部４１２に第２通路４１４を通ってアキュムレータ室４２の容器４２１内のＭＲ流体が流入する。このとき、容器４２１内のＭＲ流体の内圧が低くなるため、風船４２２は、図４に示すように膨張する。そして、この風船４２２の膨張により、容器４２１内に収容されるＭＲ流体の容積は小さくなる。
【００４４】
このようにして、加圧室１２内の燃料の内圧が、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２のスプリングの付勢力を加えても、燃料供給部６０側からの外圧より低くなると、吸入逆止弁２２が開状態となる。その結果、燃料供給部６０からの燃料が燃料吸入部２０の吸入通路２１及び吸入逆止弁２２を通って加圧室１２に吸入される。
【００４５】
以上の第１実施形態による高圧ポンプ１０の効果を従来技術と対比しつつ説明する。
従来技術の高圧ポンプについて、図１３〜図１６を参照して説明する。
図１３及び図１４に示すように、従来技術の高圧ポンプにおける調量弁装置８０は、ニードル８１、固定コア８２、可動コア８３、コイル８４、第１スプリング８５、弁部材８６、第２スプリング８７、及びストッパ８８等を備えている。
【００４６】
ニードル８１は、略円柱状に形成され、ポンプボディ８９に取り付けられたフランジ９０の開口部に移動可能に設置されている。
固定コア８２及び可動コア８３は、磁性材料から形成され、コイル８４の径方向内側に設けられている。可動コア８３は、ニードル８１に一体に固定されている。第１スプリング８５は、固定コア８２と可動コア８３との間に設けられ、固定コア８２と可動コア８３とを互いに離す方向に付勢する。
【００４７】
弁部材８６は、ニードル８１とほぼ同径に形成される軸部を有し、ポンプボディ８９に取り付けられた弁ボディ９１の開口部に移動可能に設置されている。また、弁部材８６は、軸部のニードル８１側の第１端面８６１、この第１端面８６１と反対側の第２端面８６２、及びテーパ状のシート面８６３を有している。このシート面８６３は、弁ボディ９１に設けられたテーパ状の弁座９１１に当接可能となっている。また、弁ボディ９１には、燃料室と加圧室とを連通する燃料通路９２が設けられている。
【００４８】
第２スプリング８７は、弁部材８６の第２端面８６２側に設けられ、弁部材８６をニードル８１側に付勢する。この第２スプリング８７の付勢力により、弁部材８６の第１端面８６１は、ニードル８４の端面に当接可能となっている。
ストッパ８８は、大径部と小径部とを有し、大径部の外壁は弁ボディ９１に固定され、小径部の弁部材８６側に規制面８８１を有している。弁部材８６の第２端面８６２は、このストッパ８８の規制面８８１に当接可能となっている。
【００４９】
次に、調量弁装置８０の動作を、図１３〜図１６を参照して説明する。
（Ｉ）調量行程
カムの回転によりプランジャが下死点ａから上死点ｂに向かって上昇すると、加圧室の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル８４への通電が停止されているため、第１スプリング８５に付勢されたニードル８１の付勢力によって弁部材８６がストッパ８８側に移動し、弁部材８６のシート面８６３が弁ボディ９１の弁座９１１から解離する。このため、弁部材８６は開弁状態となる。そして、一度加圧室に吸入された低圧燃料は、燃料通路９２を経由して燃料室側へ戻される。
【００５０】
（ＩＩ）吐出行程
図１５のタイムチャートに示すように、プランジャが上昇する途中の所定の時期に、コイル８４に駆動電流が流れ始める。このコイル８４への通電の開始により、固定コア８２と可動コア８３との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が所定のタイムラグをもって第１スプリング８５の付勢力より大きくなると、可動コア８３及びニードル８１が固定コア８２側に移動する。その結果、図１３のＡ１部に示すように、可動コア８３の固定コア８２側端面が固定コア８２の可動コア８３側端面に当接する。
【００５１】
また、弁部材８６に対するニードル８１の付勢力が解除され、第２スプリング８７の付勢力によって弁部材８６の第２端面がストッパ８８の規制面８８１から離れ、弁部材８６はるニードル８１側に移動する。その結果、図１３のＡ２部に示すように、弁部材８６のシート部が弁ボディ９１の弁座に当接する。このため、弁部材８６は閉弁状態となる。
弁部材８６が閉弁した後、加圧室の燃圧は、プランジャの上昇と共に高くなる。加圧室の燃圧が吐出部の吐出弁に作用する力が、所定の力よりも大きくなると、吐出弁が開弁する。これにより、加圧室で圧縮された加圧燃料は吐出口から吐出される。
【００５２】
以上のように調量弁装置８０の吐出行程においては、可動コア８３が固定コア８２に当接し、弁部材８６のシート部８６１が弁ボディ９１の弁座９１１に当接するが、これらの部材の当接の際に、図１６の測定データのＡに示されるような衝撃音が発生する。
【００５３】
（ＩＩＩ）吸入行程
図１５のタイムチャートに示すように、カムの回転によりプランジャが上死点ｂから下死点ａに向かって下降するとき、コイル８４への通電が停止される。このため、可動コア８３を固定コア８２側に移動させようとする磁気吸引力が消失し、可動コア８３及びニードル８１は第１スプリング８５の付勢力により弁部材８６側に移動する。その結果、図１４のＢ１部に示すように、ニードル８１の端面が弁部材８６の第１端面８６１に当接する。
【００５４】
また、ニードル８１が弁部材８６を付勢する。その結果、図１４のＢ２部に示すように、弁部材８６の第２端面８６２がストッパ８８の規制面８８１に当接する。
このとき、加圧室の容積が増加し、燃料が減圧され、吐出部の吐出弁が吐出口を閉塞する。また、弁部材８６のシート部が弁ボディ９１の弁座から離れて開弁状態となる。これにより、燃料通路９２を経由して加圧室に燃料が吸入される。
【００５５】
以上のように調量弁装置８０の吸入行程においては、可動コア８３が弁部材８６に当接し、弁部材８６がストッパ８８に当接するが、これらの部材の当接の際に、図１６の測定データのＢに示されるような衝撃音が発生する。
【００５６】
上述のように従来技術では、調量弁装置８０の動作において、可動コア８３が固定コア８２に当接し、弁部材８６のシート部が弁ボディ９１の弁座に当接する際や、可動コア８３が弁部材８６に当接し、弁部材８６がストッパ８８に当接する際に、衝撃音が発生し、その衝撃音は、時に運転者に違和感を抱かせるのに十分なほど大きなものとなるという問題があった。
【００５７】
以上のような従来技術に対し、第１実施形態による高圧ポンプ１０は、燃料を収容する第１収容部４１１とＭＲ流体を収容する第２収容部４１２とを隔離する移動可能なピストン４１５及びピストン４１５を付勢するスプリング４１６を有する調量室４１、ＭＲ流体を収容する容器４２１とその容器４２１に内蔵した風船４２２を有すアキュムレータ室４２、並びに第２収容部４１２に磁界を発生させるコイル４３等を備えた調量弁装置４０を用いて、調量行程、吐出行程、及び吸入行程を繰り返すことにより、燃料供給部６０から吸入した低圧燃料を圧縮し、その圧縮した高圧燃料をコモンレール部７０に吐出する。
このとき、調量弁装置４０の動作において、部材同士が当接することはなく、従って部材同士の当接に起因する衝撃音も発生しない。
【００５８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプを、図６及び図７を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態による高圧ポンプの構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
第１実施形態におけるアキュムレータ室４２がＭＲ流体を収容する容器４２１に風船４２２を内蔵した構造となっているのに対して、第２実施形態においては、アキュムレータ室４２として蛇腹構造を有するベローズ４２３が用いられる。
【００６０】
即ち、第１実施形態におけるアキュムレータ室４２が風船４２２の収縮・膨張により容器４２１内に収容するＭＲ流体の容積を変動させるのに対して、第２実施形態は、アキュムレータ室４２としてのベローズ４２３の蛇腹構造を利用して、ベローズ４２３内に収容するＭＲ流体の容積を変動させる点に特徴がある。
従って、第２実施形態による高圧ポンプ１０の作動、特に調量弁装置４０の作動は、以下のような態様で行われる。
【００６１】
（Ｉ）吸入行程
図６のプランジャ３１に付した矢印に示すように、プランジャ３１が上死点ｂから下死点ａに向かって下降すると、加圧室１２内の燃料の内圧が低下する。このとき、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２が閉状態となる。
また、プランジャ３１の上死点ｂからの下降と同時に、コイル４３への通電が停止される。このコイル４３への通電の停止により、磁界が消失するため、調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体は粘度が急速に低下し流動性が回復した状態となる。
【００６２】
このような状態において、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、調量室４１の第１収容部４１１の燃料が第１通路４１３を通って加圧室１２に流入する。そして、第１収容部４１１の燃料の内圧が、スプリング４１６の付勢力を加えても第２収容部４１２のＭＲ流体の内圧より低くなると、図６のピストン４１５に付した矢印に示すように、ピストン４１５は第２収容部４１２側から第１収容部４１１側に移動する。
【００６３】
このようなピストン４１５の第１収容部４１１側への移動により、第２収容部４１２の容積が大きくなり、この第２収容部４１２に第２通路４１４を通ってアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内のＭＲ流体が流入する。
このとき、ベローズ４２３内のＭＲ流体の内圧が低くなるため、ベローズ４２３の蛇腹構造は、図６に示すように縮短する。そして、このベローズ４２３の蛇腹構造の縮短により、ベローズ４２３内に収容されるＭＲ流体の容積は小さくなる。
【００６４】
また、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２が開状態となる。その結果、燃料供給部６０からの燃料が燃料吸入部２０の吸入通路２１及び吸入逆止弁２２を通って加圧室１２に吸入される。
【００６５】
（ＩＩ）調量行程
プランジャ３１が下死点ａから上死点ｂに向かって上昇すると、加圧室１２内の燃料が圧縮されて内圧が高くなる。このとき、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２は閉状態となる。また、吐出逆止弁５２も閉状態を維持している。また、コイル４３への通電は停止されたままであるため、第２収容部４１２のＭＲ流体は流動性が高い状態となっている。
【００６６】
このような状態において、加圧室１２内の内圧が高くなった燃料は、調量室４１の第１収容部４１１に流入する。このため、ピストン４１５は第１収容部４１１側から第２収容部４１２側に移動する。このようなピストン４１５の第２収容部４１２側への移動により、第２収容部４１２のＭＲ流体がアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内に押し出される。
このとき、ベローズ４２３内のＭＲ流体の内圧が高くなるため、ベローズ４２３は、その蛇腹構造が伸長する。そして、このベローズ４２３の蛇腹構造の伸長により、ベローズ４２３内に収容されるＭＲ流体の容積が大きくなる。
【００６７】
（ＩＩＩ）吐出行程
上記の調量行程が進行する所定の時点において、コイル４３への通電が開始され、発生した磁界が調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体に印加されるため、第２収容部４１２のＭＲ流体は粘度が急速に高まり、流動性が失われる。このような第２収容部４１２のＭＲ流体の硬化により、ピストン４１５は移動を停止する。また、ベローズ４２３の蛇腹構造も、図７に示すように伸長したままの状態で伸縮も停止する。
なお、第２収容部４１２のＭＲ流体が硬化した状態を図７では多数のドットを付して表すことにする。
【００６８】
このような状態において、図７のプランジャ３１に付した矢印に示すように、プランジャ３１は引き続き上死点ｂに向かって上昇する。このとき、調量室４１内のピストン４１５が停止状態であるため、加圧室１２内の燃料が調量室４１の第１収容部４１１に流入できず、加圧室１２内の燃料は更に圧縮され内圧は更に高くなる。
【００６９】
このようにして、加圧室１２内の燃料の内圧が高くなると、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２は開状態となる。その結果、加圧室１２内で圧縮された高圧燃料が、燃料吐出部５０の吐出通路５１及び吐出逆止弁５２を通ってコモンレール部７０に吐出される。
【００７０】
以上のように、第２実施形態による高圧ポンプ１０は、第１実施形態におけるＭＲ流体を収容する容器４２１とその容器４２１に内蔵された風船４２２とを有すアキュムレータ室４２の代わりに、ＭＲ流体を収容するベローズ４２３をアキュムレータ室４２とする調量弁装置４０を用いて、吸入行程、調量行程、及び吐出行程を繰り返すことにより、燃料供給部６０から吸入した低圧燃料を圧縮し、その圧縮した高圧燃料をコモンレール部７０に吐出する。
このとき、調量弁装置４０の動作において、部材同士が当接することはなく、従って部材同士の当接に起因する衝撃音も発生しない。
【００７１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプを、図８を参照しつつ説明する。なお、第１及び第２実施形態による高圧ポンプの構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
第２実施形態がアキュムレータ室４２として蛇腹構造のベローズ４２３を用いているのに対して、第３実施形態は、ベローズ４２３の代わりに、その一部に弾性膜を有するダイアフラム４２４をアキュムレータ室４２として用いている。
【００７３】
即ち、第２実施形態におけるアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３が、その蛇腹構造の伸縮によりベローズ４２３内に収容するＭＲ流体の容積を変動させるのに対して、第３実施形態におけるアキュムレータ室４２としてのダイアフラム４２４は、その弾性膜の伸縮によりダイアフラム４２４内に収容するＭＲ流体の容積を変動させる点に特徴がある。
従って、第３実施形態による高圧ポンプ１０の作動、特に調量弁装置４０の作動は、以下のような態様で行われる。
【００７４】
（Ｉ）吸入行程においては、図８のプランジャ３１に付した矢印に示すように、プランジャ３１が上死点ｂから下死点ａに向かって下降すると、加圧室１２内の燃料の内圧が低下する。このとき、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２が閉状態となる。また、コイル４３への通電の停止により磁界が消失するため、調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体は高い流動性を維持する。
【００７５】
このような状態において、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、調量室４１の第１収容部４１１の燃料が加圧室１２に流入し、図８のピストン４１５に付した矢印に示すように、ピストン４１５が第２収容部４１２側から第１収容部４１１側に移動する。このようなピストン４１５の移動により、容積が大きくなった第２収容部４１２にアキュムレータ室４２としてのダイアフラム４２４内のＭＲ流体が流入する。
【００７６】
このとき、第２実施形態におけるベローズ４２３がその蛇腹構造を縮小する場合と類似して、第３実施形態においては、図８に示すようにダイアフラム４２４がその弾性膜を縮短する。そして、このダイアフラム４２４の弾性膜の縮短により、ダイアフラム４２４内に収容されるＭＲ流体の容積は小さくなる。
【００７７】
また、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２が開状態となる。その結果、燃料供給部６０からの燃料が燃料吸入部２０の吸入通路２１及び吸入逆止弁２２を通って加圧室１２に吸入される。
【００７８】
（ＩＩ）調量行程においては、プランジャ３１が下死点ａから上死点ｂに向かって上昇すると、加圧室１２内の燃料が圧縮されて内圧が高くなる。このとき、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２は閉状態となる。また、吐出逆止弁５２も閉状態を維持している。また、コイル４３への通電は停止されたままであり、第２収容部４１２のＭＲ流体は流動性が高い状態となっている。
【００７９】
このような状態において、加圧室１２内の内圧が高くなった燃料は、調量室４１の第１収容部４１１に流入し、ピストン４１５が第１収容部４１１側から第２収容部４１２側に移動するため、第２収容部４１２のＭＲ流体がアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内に押し出され、ベローズ４２３内のＭＲ流体の内圧が高くなる。
【００８０】
このとき、第２実施形態におけるベローズ４２３がその蛇腹構造を伸長する場合と類似して、第３実施形態においては、ダイアフラム４２４がその弾性膜を伸長する。そして、このダイアフラム４２４の弾性膜の伸長により、ダイアフラム４２４内に収容されるＭＲ流体の容積が大きくなる。
【００８１】
（ＩＩＩ）吐出行程においては、上記の調量行程が進行する所定の時点において、コイル４３への通電が開始され、発生した磁界が調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体に印加されるため、第２収容部４１２のＭＲ流体は流動性が失われる。このような第２収容部４１２のＭＲ流体の硬化により、調量室４１のピストン４１５は移動を停止する。また、アキュムレータ室４２としてのダイアフラム４２４の弾性膜も、伸長したままの状態で伸縮を停止する。
【００８２】
このような状態において、プランジャ３１が引き続き上死点ｂに向かって上昇すると、調量室４１のピストン４１５が停止状態であり、加圧室１２内の燃料が第１収容部４１１に流入できないため、加圧室１２内の燃料が更に圧縮されて内圧が更に高くなる。
【００８３】
このようにして、加圧室１２内の燃料の内圧が高くなると、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２は開状態となる。その結果、加圧室１２内で圧縮された高圧燃料が、燃料吐出部５０の吐出通路５１及び吐出逆止弁５２を通ってコモンレール部７０に吐出される。
【００８４】
以上のように、第３実施形態による高圧ポンプ１０は、第２実施形態におけるＭＲ流体を収容するベローズ４２３をアキュムレータ室４２とする代わりに、ＭＲ流体を収容するダイアフラム４２４をアキュムレータ室４２とする調量弁装置４０を用いて、吸入行程、調量行程、及び吐出行程を繰り返すことにより、燃料供給部６０から吸入した低圧燃料を圧縮し、その圧縮した高圧燃料をコモンレール部７０に吐出する。
このとき、調量弁装置４０の動作において、部材同士が当接することはなく、従って部材同士の当接に起因する衝撃音も発生しない。
【００８５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプを、図９を参照しつつ説明する。なお、第１〜第３実施形態による高圧ポンプの構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
第１実施形態におけるアキュムレータ室４２が容器４２１に風船４２２を内蔵した構造となっているのに対して、第４実施形態におけるアキュムレータ室４２は、容器４２１内に移動可能なピストン４２５を設置した構造となっている。そして、容器４２１の調量室４１側の内壁とピストン４２５とによって区画される空間に、ＭＲ流体が容積変動可能に収容される。この容器４２１内に収容されるＭＲ流体は、調量室４１の第２通路４１４を介して第２収容部４１２のＭＲ流体と連通している。また、ピストン４２５のＭＲ流体を収容する側と反対の側には、スプリング４２６が設けられている。このスプリング４２６は、ＭＲ流体を収容する側にピストン４２５を付勢する。
【００８７】
即ち、第１実施形態におけるアキュムレータ室４２が風船４２２の収縮・膨張により容器４２１内に収容するＭＲ流体の容積を変動させるのに対して、第４実施形態におけるアキュムレータ室４２は、ピストン４２５とスプリング４２６を利用して、ピストン４２５の移動により容器４２１内に収容するＭＲ流体の容積を変動させる点に特徴がある。
従って、第４実施形態による高圧ポンプ１０の作動、特に調量弁装置４０の作動は、以下のような態様で行われる。
【００８８】
（Ｉ）吸入行程においては、図９のプランジャ３１に付した矢印に示すように、プランジャ３１が上死点ｂから下死点ａに向かって下降すると、加圧室１２内の燃料の内圧が低下する。このとき、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２が閉状態となる。また、コイル４３への通電の停止により磁界が消失するため、調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体は高い流動性を維持する。
【００８９】
このような状態において、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、調量室４１の第１収容部４１１の燃料が加圧室１２に流入し、図９のピストン４１５に付した矢印に示すように、ピストン４１５が第１収容部４１１側に移動する。このようなピストン４１５の移動により、容積が大きくなった第２収容部４１２にアキュムレータ室４２の容器４２１内のＭＲ流体が流入する。
【００９０】
このとき、第１実施形態における風船４２２が容器４２１内のＭＲ流体の内圧に勝って膨張する場合と類似して、第４実施形態においては、スプリング４２６に付勢されたピストン４２５がＭＲ流体を収容する側に移動する。そして、このピストン４２５の移動により、容器４２１内に収容されるＭＲ流体の容積は小さくなる。
【００９１】
また、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２が開状態となる。その結果、燃料供給部６０からの燃料が燃料吸入部２０の吸入通路２１及び吸入逆止弁２２を通って加圧室１２に吸入される。
【００９２】
（ＩＩ）調量行程においては、プランジャ３１が下死点ａから上死点ｂに向かって上昇すると、加圧室１２内の燃料が圧縮されて内圧が高くなる。このとき、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２は閉状態となる。また、吐出逆止弁５２も閉状態を維持している。また、コイル４３への通電は停止されたままであり、調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体は流動性が高い状態となっている。
【００９３】
このような状態において、加圧室１２内の内圧が高くなった燃料は、調量室４１の第１収容部４１１に流入し、ピストン４１５が第１収容部４１１側から第２収容部４１２側に移動するため、第２収容部４１２のＭＲ流体がアキュムレータ室４２の容器４２１内に押し出され、容器４２１内のＭＲ流体の内圧が高くなる。
【００９４】
このとき、第１実施形態における風船４２２が容器４２１内のＭＲ流体の内圧を受けて収縮する場合と類似して、第４実施形態においては、容器４２１内のＭＲ流体の内圧がスプリング４２６の付勢力に勝ってピストン４２５がＭＲ流体を収容する側と反対側に移動する。そして、このピストン４２５の移動により、容器４２１内に収容されるＭＲ流体の容積が大きくなる。
【００９５】
（ＩＩＩ）吐出行程においては、上記の調量行程が進行する所定の時点において、コイル４３への通電の開始によって発生する磁界により、調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体が硬化し、ピストン４１５は移動を停止する。また、アキュムレータ室４２の容器４２１内のピストン４２５も移動を停止する。
【００９６】
このような状態において、プランジャ３１が引き続き上死点ｂに向かって上昇すると、調量室４１のピストン４１５が停止状態であるため、加圧室１２内の燃料が更に圧縮されて内圧が更に高くなり、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２は開状態となる。その結果、加圧室１２内で圧縮された高圧燃料が、燃料吐出部５０の吐出通路５１及び吐出逆止弁５２を通ってコモンレール部７０に吐出される。
【００９７】
以上のように、第４実施形態による高圧ポンプ１０は、第１実施形態におけるＭＲ流体を収容する容器４２１とその容器４２１に内蔵された風船４２２を有すアキュムレータ室４２の代わりに、ＭＲ流体を収容する容器４２１とその容器４２１内に設置されたピストン４２５及びスプリング４２６を有すアキュムレータ室４２を備えた調量弁装置４０を用いて、吸入行程、調量行程、及び吐出行程を繰り返すことにより、燃料供給部６０から吸入した低圧燃料を圧縮し、その圧縮した高圧燃料をコモンレール部７０に吐出する。
このとき、調量弁装置４０の動作において、部材同士が当接することはなく、従って部材同士の当接に起因する衝撃音も発生しない。
【００９８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプを、図１０を参照しつつ説明する。なお、第１〜第４実施形態による高圧ポンプの構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
第２実施形態における調量室４１が第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離するピストン４１５とこのピストン４１５の移動を付勢するスプリング４１６を備えているのに対して、第５実施形態における調量室４１は、第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離する「隔離部材」且つ「容積変動部材」としてベローズ４１７を備えている。そして、このベローズ４１７の内部が加圧室１２内の燃料と第１通路４１３を介して連通する燃料を収容する第１収容部４１１となる。また、ベローズ４１７の外部がアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内のＭＲ流体と第２通路４１４を介して連通するＭＲ流体を収容する第２収容部４１２となる。
【０１００】
即ち、第２実施形態における調量室４１がピストン４１５の移動により第１収容部４１１の容積と第２収容部４１２の容積を変動させるのに対して、第５実施形態の調量室４１は、ベローズ４１７の蛇腹構造の伸縮により、ベローズ４１７の内部の第１収容部４１１の容積とベローズ４１７の外部の第２収容部４１２の容積を変動させる点に特徴がある。
従って、第５実施形態による高圧ポンプ１０の作動、特に調量弁装置４０の作動は、以下のような態様で行われる。
【０１０１】
（Ｉ）吸入行程においては、図１０のプランジャ３１に付した矢印に示すように、プランジャ３１が上死点ｂから下死点ａに向かって下降すると、加圧室１２内の燃料の内圧が低下する。このとき、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２が閉状態となる。また、コイル４３への通電の停止により磁界が消失するため、第２収容部４１２のＭＲ流体は高い流動性を維持する。
【０１０２】
このような状態において、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、調量室４１のベローズ４１７の内部の第１収容部４１１の燃料が加圧室１２に流入し、図１０に示すように、ベローズ４１７の蛇腹構造は縮短する。このベローズ４１７の蛇腹構造の縮短により、容積が大きくなったベローズ４１７の外部の第２収容部４１２にアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内のＭＲ流体が流入する。
【０１０３】
このとき、アキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内のＭＲ流体の内圧が低くなるため、ベローズ４２３の蛇腹構造は第２実施形態の図６に示す場合と同様に縮短する。そして、このベローズ４２３の蛇腹構造の縮短により、ベローズ４２３内に収容されるＭＲ流体の容積は小さくなる。
【０１０４】
また、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２が開状態となる。その結果、燃料供給部６０からの燃料が燃料吸入部２０の吸入通路２１及び吸入逆止弁２２を通って加圧室１２に吸入される。
【０１０５】
（ＩＩ）調量行程においては、プランジャ３１が下死点ａから上死点ｂに向かって上昇すると、加圧室１２内の燃料が圧縮されて内圧が高くなる。このとき、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２は閉状態となる。また、吐出逆止弁５２も閉状態を維持している。また、コイル４３への通電は停止されたままであり、調量室４１のベローズ４１７の外部の第２収容部４１２のＭＲ流体は流動性が高い状態となっている。
【０１０６】
このような状態において、加圧室１２内の内圧が高くなった燃料は、調量室４１のベローズ４１７の内部の第１収容部４１１に流入し、第１収容部４１１の燃料の内圧が高くなるため、ベローズ４１７の蛇腹構造は伸長する。このベローズ４１７の蛇腹構造の伸長により、調量室４１のベローズ４１７の外部の第２収容部４１２の容積が小さくなり、第２収容部４１２のＭＲ流体がアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内に押し出される。
【０１０７】
このとき、ベローズ４２３内のＭＲ流体の内圧が高くなるため、ベローズ４２３の蛇腹構造が伸長する。そして、このベローズ４２３の蛇腹構造の伸長により、ベローズ４２３内に収容されるＭＲ流体の容積が大きくなる。
【０１０８】
（ＩＩＩ）吐出行程においては、上記の調量行程が進行する所定の時点において、コイル４３への通電の開始によって発生する磁界により、調量室４１のベローズ４１７の外部の第２収容部４１２のＭＲ流体が硬化するため、ベローズ４１７の蛇腹構造の伸縮が停止する。また、アキュムレータ室４２としてのベローズ４２３の蛇腹構造も、伸長したままの状態で伸縮も停止する。
【０１０９】
このような状態において、プランジャ３１が引き続き上死点ｂに向かって上昇すると、調量室４１のベローズ４１７の蛇腹構造の伸縮が停止状態であるため、加圧室１２内の燃料が更に圧縮されて内圧が更に高くなり、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２は開状態となる。その結果、加圧室１２内で圧縮された高圧燃料が、燃料吐出部５０の吐出通路５１及び吐出逆止弁５２を通ってコモンレール部７０に吐出される。
【０１１０】
以上のように、第５実施形態による高圧ポンプ１０は、第２実施形態における第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離する移動可能なピストン４１５等を有する調量室４１の代わりに、第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離する蛇腹構造のベローズ４１７を有する調量室４１を備えた調量弁装置４０を用い、吸入行程、調量行程、及び吐出行程を繰り返すことにより、燃料供給部６０から吸入した低圧燃料を圧縮し、その圧縮した高圧燃料をコモンレール部７０に吐出する。
このとき、調量弁装置４０の動作において、部材同士が当接することはなく、従って部材同士の当接に起因する衝撃音も発生しない。
【０１１１】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による調量弁装置を用いた高圧ポンプを、図１１及び図１２を参照しつつ説明する。なお、第１〜第５実施形態による高圧ポンプの構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１２】
第５実施形態が、調量室４１の第２収容部４１２及び第２通路４１４内並びにアキュムレータ室４２内にＭＲ流体を収容し、第２収容部４１２の周囲にコイル４３を設けているのに対して、第６実施形態は、調量室４１の第２収容部４１２及び第２通路４１４並びにアキュムレータ室４２内にＥＲ流体を収容し、第２通路４１４を挟んで「電磁界印加手段」としての一対の電極４５を設けている。そして、この一対の電極４５は、スイッチ４６を介して電源４７に接続されている。また、スイッチ４６は、スイッチ４６を開閉するタイミングを制御するＥＣＵ４４に接続されている。
【０１１３】
即ち、第５実施形態が、吐出行程においてコイル４３に通電し磁界を発生させ、調量室４１の第２収容部４１２のＭＲ流体を硬化することにより、ベローズ４１７の蛇腹構造の伸縮を停止し加圧室１２内の燃料の第１収容部４１１への流入を阻止するのに対して、第６実施形態は、吐出行程において一対の電極４５に所定の電圧を印加して電界を発生させ、調量室４１の第２通路４１４内のＥＲ流体を硬化することにより、ベローズ４１７の蛇腹構造の伸縮を停止し、加圧室１２内の燃料の第１収容部４１１への流入を阻止する点に特徴がある。
【０１１４】
以下に、第６実施形態による高圧ポンプ１０の作動、特に調量弁装置４０の作動について説明する。なお、第１〜第５実施形態による高圧ポンプの構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
（Ｉ）吸入行程
図１１のプランジャ３１に付した矢印に示すように、プランジャ３１が上死点ｂから下死点ａに向かって下降すると、加圧室１２内の燃料の内圧が低下する。このとき、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２は閉状態となる。また、ＥＣＵ４４からの制御信号によりスイッチ４６が開状態となり、一対の電極４５への電圧印加が停止されているため、電界は発生しておらず、調量室４１の第２通路４１４内のＥＲ流体は高い流動性を保持した状態となっている。
【０１１６】
このような状態において、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、調量室４１のベローズ４１７の内部の第１収容部４１１の燃料が第１通路４１３を通って加圧室１２に流入する。このため、第１収容部４１１の燃料の内圧が低下し、図１１に示すように、ベローズ４１７の蛇腹構造が縮短する。
【０１１７】
このようなベローズ４１７の蛇腹構造の縮短により、ベローズ４１７の外部の第２収容部４１２の容積が大きくなり、この第２収容部４１２に第２通路４１４を通ってアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内のＥＲ流体が流入する。このとき、ベローズ４２３内のＥＲ流体の内圧が低くなるため、ベローズ４２３の蛇腹構造は図１１に示すように縮短する。そして、このベローズ４２３の蛇腹構造の縮短により、ベローズ４２３内に収容されるＥＲ流体の容積は小さくなる。
【０１１８】
また、加圧室１２内の燃料の内圧の低下に伴い、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２が開状態となる。その結果、燃料タンク６１内の燃料が燃料吸入部２０の吸入通路２１及び吸入逆止弁２２を通って加圧室１２に吸入される。
【０１１９】
（ＩＩ）調量行程
プランジャ３１が下死点ａから上死点ｂに向かって上昇すると、加圧室１２内の燃料が圧縮されて内圧が高くなる。このとき、燃料吸入部２０の吸入逆止弁２２は閉状態となる。また、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２も閉状態を維持している。また、スイッチ４６は開状態で、一対の電極４５への電圧印加は停止されたままであるため、調量室４１の第２通路４１４内のＥＲ流体は高い流動性を保持した状態となっている。
【０１２０】
このような状態において、加圧室１２内の内圧が高くなった燃料は、調量室４１のベローズ４１７の内部の第１収容部４１１に流入する。このため、第１収容部４１１の燃料の内圧が高くなり、ベローズ４１７の蛇腹構造は伸長する。このようなベローズ４１７の蛇腹構造の伸長により、ベローズ４１７の外部の第２収容部４１２の容積が小さくなり、第２収容部４１２のＥＲ流体が第２通路４１４を通ってアキュムレータ室４２としてのベローズ４２３内に押し出される。
【０１２１】
このとき、ベローズ４２３内のＥＲ流体の内圧が高くなるため、ベローズ４２３の蛇腹構造は伸長する。そして、このベローズ４２３の蛇腹構造の伸長により、ベローズ４２３内に収容されるＥＲ流体の容積が大きくなる。
【０１２２】
（ＩＩＩ）吐出行程
上記の調量行程が進行する所定の時点において、ＥＣＵ４４からの制御信号によりスイッチ４６が閉状態となり、一対の電極４５への電圧印加が開始され、電界が発生して調量室４１の第２通路４１４内のＥＲ流体に印加される。このため、第２通路４１４内のＥＲ流体は粘度が急速に高まり、流動性が失われる。このような第２通路４１４内のＥＲ流体の硬化により、ベローズ４１７の蛇腹構造の伸縮は停止する。また、アキュムレータ室４２としてのベローズ４２３の蛇腹構造も、図１２に示すように伸長したままの状態で伸縮を停止する。
なお、第２通路４１４内のＥＲ流体が硬化した状態を図１２では多数のドットを付して表すことにする。
【０１２３】
このような状態において、図１２のプランジャ３１に付した矢印に示すように、プランジャ３１が引き続き上死点ｂに向かって上昇する。このとき、調量室４１内のベローズ４１７の蛇腹構造の伸縮が停止状態であるため、加圧室１２内の燃料が調量室４１の第１収容部４１１に流入できず、加圧室１２内の燃料は更に圧縮され内圧は更に高くなる。
【０１２４】
このようにして、加圧室１２内の燃料の内圧が高くなると、燃料吐出部５０の吐出逆止弁５２は開状態となる。その結果、加圧室１２内で圧縮された高圧燃料が、燃料吐出部５０の吐出通路５１及び吐出逆止弁５２を通ってコモンレール部７０に吐出される。
【０１２５】
以上のように、第６実施形態による高圧ポンプ１０は、第５実施形態における調量室４１の第２収容部４１２及び第２通路４１４内並びにアキュムレータ室４２内にＭＲ流体を収容し、第２収容部４１２の周囲にコイル４３を設ける代わりに、調量室４１の第２収容部４１２及び第２通路４１４内並びにアキュムレータ室４２内にＥＲ流体を収容し、第２通路４１４を挟んで一対の電極４５を設ける調量弁装置４０を用いて、吸入行程、調量行程、及び吐出行程を繰り返すことにより、燃料供給部６０から吸入した低圧燃料を圧縮し、その圧縮した高圧燃料をコモンレール部７０に吐出する。
このとき、調量弁装置４０の動作において、部材同士が当接することはなく、従って部材同士の当接に起因する衝撃音も発生しない。
【０１２６】
（その他の実施形態）
（ア）第１〜第５実施形態では、磁界を発生させる「電磁界印加手段」としてのコイル４３が調量室４１の第２収容部４１２の周囲に設けられているが、このコイル４３の設置位置は、第６実施形態における一対の電極４５の場合に類似して、調量室４１の第２通路４１４の周囲であってもよい。但し、ＭＲ流体は、比較的弱い磁界でも硬化するため、ＭＲ流体を収容する容積の大きい第２収容部４１２の周囲に設けることが好ましい。
【０１２７】
（イ）第６実施形態では、電界を発生させる「電磁界印加手段」としての一対の電極４５が調量室４１の第２通路４１４を挟んで設けられているが、この一対の電極４５の設置位置は、第１〜第５実施形態におけるコイル４３の場合に類似して、調量室４１の第２収容部４１２を挟む位置であってもよい。但し、電界をより効果的に発生させるためには、一対の電極４５間の距離が近くなる第２通路４１４に設けることが好ましい。
【０１２８】
（ウ）第１〜第４実施形態では、第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離し、第１収容部４１１の燃料の容積と第２収容部４１２のＭＲ流体の容積を変動させる「隔離部材」として、調量室４１内にピストン４１５を備え、このピストン４１５の移動を付勢するスプリング４１６を第１収容部４１１側に設けているが、このスプリング４１６は第２収容部４１２側に設けてもよい。第２収容部４１２側に設けたスプリングも、第１収容部４１１側に設けた場合と同様に、ピストン４１５の移動を付勢する機能を発揮することができる。
更に言えば、スプリング４１６は必ずしも設けなくてもよい。但し、この場合、ピストン４１５は第１収容部４１１の燃料の内圧と第２収容部４１２のＭＲ流体の内圧とのバランスのみにより調量室４１内を移動することになる。
【０１２９】
（エ）第５実施形態では、第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離し、第１収容部４１１の燃料の容積と第２収容部４１２のＭＲ流体の容積を変動させる「容積変動部材」として、ベローズ４１７を用いているが、このベローズ４１７の代わりに、風船やダイアフラムを用いてもよい。
【０１３０】
（オ）第６実施形態では、第１収容部４１１と第２収容部４１２とを隔離し、第１収容部４１１の燃料の容積と第２収容部４１２のＥＲ流体の容積を変動させる「容積変動部材」としてベローズ４１７を用いているが、このベローズ４１７の代わりに、風船やダイアフラム等の容積変動部材を用いてもよいし、ピストンやピストンとスプリングとの組合せを用いてもよい。
【０１３１】
（カ）第１実施形態では、アキュムレータ室４２における容器４２１内のＭＲ流体の容積を変動させる手段として、「体積変動部材」としての風船４２２を用い、第４実施形態では、同じくピストン４１５とスプリング４２６との組合せを用いているが、これら風船４２２やピストン４１５とスプリング４２６との組合せの代わりに、例えばベローズやダイアフラム等を体積変動部材として用いてもよい。
【０１３２】
（キ）第２、第３、第５実施形態では、収容するＭＲ流体の容積を変動させるアキュムレータ室４２としてベローズ４２３、ダイアフラム４２４を用いているが、これらベローズ４２３やダイアフラム４２４の代わりに、風船等をアキュムレータ室４２として用いてもよい。
【０１３３】
（ク）第６実施形態では、収容するＥＲ流体の容積を変動させるアキュムレータ室４２としてベローズ４２３を用いているが、このベローズ４２３の代わりに、例えば風船やダイアフラム等をアキュムレータ室４２として用いてもよいし、アキュムレータ室４２のＥＲ流体を収容する容器内に風船やベローズやダイアフラムやピストンとスプリングとの組合せ等を設置してもよい。
【０１３４】
（ケ）第１〜第５実施形態では、図１〜図４、図６〜図１１に示すように、第２収容部４１２の内壁に凹凸が形成されていないが、調量室４１内でのピストン４１５の移動やベローズ４１７の伸縮を阻害しない範囲で、第２収容部４１２の内壁に凹凸を形成することが好適である。この場合、第２収容部４１２の周囲に設けられているコイル４３への通電により磁界を発生させて第２収容部４１２のＭＲ流体を硬化する際に、ＭＲ流体の硬化がより容易に進行するという効果を奏する。
【０１３５】
（コ）第６実施形態では、図１１及び図１２に示すように、第２通路４１４の内壁に凹凸が形成されていないが、第２通路４１４の内壁に凹凸を形成することが好適である。この場合、第２通路４１４を挟んで設けられている一対の電極４５への電圧印加により電界を発生させて第２通路４１４内のＥＲ流体を硬化する際に、ＥＲ流体の硬化がより容易に進行するという効果を奏する。
【０１３６】
（サ）第１〜第６実施形態における調量弁装置４０は、低圧燃料を圧縮して高圧燃料を吐出する高圧ポンプ１０に用いられる場合を説明したが、本願発明の「調量弁装置」はこのような用途に限定されるものではなく、燃料のみならず、他の液体や気体等の流体を対象とする高圧ポンプにも広く利用することが可能である。
更に言えば、本願発明の「調量弁装置」は、液体や気体等の流体を対象とする調量弁装置自体として、高圧ポンプ以外にも広く利用することが可能である。
以上のように、本発明は上記のような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０        ・・・高圧ポンプ、
４０        ・・・調量弁装置、  ４１        ・・・調量室、
４１１      ・・・第１収容部、  ４１２      ・・・第２収容部、
４１３      ・・・第１通路、    ４１４      ・・・第２通路、
４１５      ・・・ピストン（隔離部材）、  ４１６      ・・・スプリング、
４１７      ・・・ベローズ（隔離部材、容積変動部材）、
４２        ・・・アキュムレータ室、
４２１      ・・・容器、        ４２２      ・・・風船（体積変動部材）、
４２３      ・・・ベローズ、    ４２４      ・・・ダイアフラム、
４２５      ・・・ピストン、    ４２６      ・・・スプリング、
４３        ・・・コイル（電磁界印加手段）、
４５        ・・・電極（電磁界印加手段）。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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