JP3598610B2 - 電磁弁およびこれを用いた燃料ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧流体の制御に適する電磁弁および、例えばコモンレール内に高圧燃料を圧送する吐出量可変式高圧燃料ポンプに用いて有効な燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディーゼル機関に燃料を噴射する燃料噴射装置として、コモンレールと呼ばれる蓄圧配管に高圧燃料を蓄積し、この蓄圧燃料を電磁式インジェクタを通じて機関に噴射するようにしたシステムが特開昭６４−７３１６６号公報などに示されている。
【０００３】
この種のコモンレール式燃料噴射装置は、図１２に示すように、燃料タンク１内の燃料を低圧燃料ポンプ２により高圧燃料ポンプ３に送り、この高圧燃料ポンプ３で上記低圧燃料ポンプ２から送られてきた燃料を噴射圧に相当する１００ＭＰａ程度の高圧に加圧し、この高圧燃料を逆止弁４および吐出管５を介してコモンレール６に送るようになっている。コモンレール６には分配管７…が連結されており、これら分配管７…はエンジン８の各気筒に設置された電磁式インジェクタ９…に接続されている。これら電磁式インジェクタ９…は電磁制御弁１０を作動させると図示じないインジェクタニードルが開弁作動され、これにより上記コモンレール６内の高圧燃料がインジェクタ９…を介してエンジン８の各気筒に噴射されるようになっている。
【０００４】
上記インジェクタ９の電磁制御弁１０は、電子制御ユニットＥＣＵ２０により制御されるようになっている。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン回転数センサ２１や負荷センサ２２によりエンジンの回転数や負荷状態の情報が入力され、これらの信号によりエンジンの運転状態を判断し、このエンジンの運転状態に応じて最適噴射時期および噴射量を演算して上記電磁制御弁１０に制御信号を発する。よって、エンジン８の各気筒には、エンジンの運転状態に応じた最適噴射時期および最適噴射量の燃料が噴射されるようになっている。
【０００５】
また、コモンレール６内では噴射によって消費された燃料分の圧力低下が生じ、この消費分を補ってコモンレール６内の燃料圧力を常に噴射圧に相当するほぼ１００ＭＰａに維持しておく必要がある。このため、上記消費分の燃料を高圧燃料ポンプ３からコモンレール６に供給するようになっている。
【０００６】
すなわち、コモンレール６にはコモンレール内の燃料圧力を検出する圧力センサ２３が設けられており、この圧力センサ２３からの信号により上記ＥＣＵ２０が上記高圧燃料ポンプ３に指令信号を送り、高圧燃料ポンプ３の吐出量を制御するようになっている。したがって、高圧燃料ポンプ３は、エンジンの負荷や回転数に応じて吐出量を制御できるポンプでなければならず、このため、この種の高圧ポンプは、前記公報に記載されているような構造が採用されている。
【０００７】
つまり、この種の高圧燃料ポンプ３は、シリンダと、このシリンダ内に摺動自在に嵌挿されエンジンの回転により往復駆動されるポンププランジャとを備えており、ポンププランジャの吸入行程でこれらシリンダとプランジャとにより形成されたポンプ室に上記低圧燃料ポンプ側から燃料を導入し、ポンププランジャの圧縮行程で上記ポンプ室の燃料を加圧してコモンレールに圧送する構造となっている。
【０００８】
この場合、上記高圧燃料ポンプには上記ポンプ室に面して電磁弁が設置されており、この電磁弁はポンプ室と低圧側の燃料溜り部とを連通する低圧通路を備えており、通常は上記低圧通路を開いてポンプ室の燃料を低圧側の燃料溜り部に逃がすとともに、プランジャの加圧作動中に電磁弁に通電すると弁体が作動されて低圧通路を閉じ、これによりポンプ室の燃料をコモンレール側に供給するように構成されている。この電磁弁が前記ＥＣＵ２０により制御されるようになっている。
【０００９】
ところで上記公報に記載されている従来の電磁弁について、概略的構造を図１３にもとづき説明する。図１３において３０は、バルブボディであり、中央部に摺動孔３１が形成されているとともに下面に弁座部３２が形成されている。３３は弁体であり、上記バルブボディ３０の摺動孔３１に摺動自在に嵌挿されている。弁体３３の下端には上記弁座部３２に離着するシート部３４が形成されているとともに、上端にはアーマチャ３５が一体的に連結されている。この弁体３３は図示しないばねによって図中下方に付勢されており、係合部３６がシム３７に係合して開弁位置に保持される。この状態で図示しない電磁アクチュエータの電磁コイルヘ通電がなされると、アーマチュア３５が上記ばねの付勢力に抗して吸引され、弁体３３のシート部３４が上記バルブボディ３０の弁座部３２に着座して閉弁する。上記バルブボディ３０の弁座部３２は、高圧燃料ポンプのポンプ室３８に面しており、またバルブボディ３０の摺動孔３１は低圧通路３９を介して低圧側燃料溜り部４０に通じている。したがって、弁体３３のシート部３４がバルブボディ３０の弁座部３２から離れている場合は、高圧燃料ポンプのポンプ室３８で加圧された燃料は、バルブボディ３０の摺動孔３１から低圧通路３９を通じて燃料溜り部４０へ逃がされる。このため、高圧燃料ポンプからコモンレールへの燃料供給は生じない。電磁コイルヘ通電すると、アーマチャ３５および弁体３３が図示しないばねの付勢力に抗して上昇し、弁体３３のシート部３４が弁座部３２に着座して閉弁される。この場合、ポンプ室３８で加圧された燃料は吐出通路４１を通じてコモンレールへ圧送される。
【００１０】
したがって、前記ＥＣＵ２０によりソレノイドコイルヘの通電を制御すれば、高圧燃料ポンプ３からコモンレール６へ吐出される燃料量をエンジンの負荷や回転数に応じて制御することができ、コモンレール６内の燃料圧を常に噴射圧となるように維持することができる。
【００１１】
ところで、上記従来の電磁弁は、高圧燃料ポンプのポンププランジャ４２が吸入行程に移ると、ポンププランジャ４２が吸入孔４３を通過して吸入孔４３を開口するまでは燃料溜り部４０から低圧通路３９および摺動孔３１を通じてポンプ室３８に燃料を導入する必要がある。このため、ポンププランジャ４２が吸入行程に移ると、吸入不良が発生しないように弁体３３のシート部３４はバルブボディ３０の弁座部３２から大きく離れて燃料の導入通路を大きく確保する必要がある。つまり、弁体３３は吸入不良を防止するため大きなストロークが必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電磁弁の開閉動作の高速化が求められており、例えば、車両用の内燃機関のように運転状態が時間とともに著しく変化する場合には、この種の内燃機関の燃料供給装置に適用される電磁弁の高速応答性が要求される。
【００１３】
ところが、図１３に示す従来の電磁弁の場合、吸入行程でポンプ室３８に燃料を導入する際に吸入不良が発生しないように弁体３３を大きなストロークで移動させなければならないが、弁体３３とアーマチャ３５がー体構造となっているので、アーマチャ３５も大きなストロークで移動させなければならない。
【００１４】
このような弁体３３とアーマチャ３５がー体構造であると、慣性も大きいので大きなストロークを確保しようとすると、それだけ作動が遅くなり、電磁弁の高速化を制約するという問題がある。
【００１５】
また、図１３に示す構造のままで電磁弁を高速化しようとすると、電磁弁の駆動電圧を高くする必要がある。しかし、車両用コモンレール式燃料噴射装置は車載用のバッテリによって駆動されるようになっており、その電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖでー定である。よって、車載用のバッテリを変更せずに電磁弁の駆動電圧を高くしようとすると昇電圧回路が必要になる。このような昇電圧回路を採用するとコストアップにつながるという不具合がある。
【００１６】
本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、吸入不良の防止および高速作動化を両立させることを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明に係る電磁弁は、
ポンププランジャの往復動にしたがい燃料溜り部からの燃料の吸入、同燃料の加圧、吐出孔から送出が可能なシリンダのポンプ室と連通する高圧燃料室と；
上記高圧燃料室に形成され、上記燃料溜り部と連通する弁座部と；
一端側に上記弁座部と離着可能なシート部を有し、上記弁座部に、上記高圧燃料室の圧力が閉弁方向に作用するように、軸方向に沿って摺動可能に設けられた、所定ストローク範囲で摺動可能なチェック弁体と；
上記チェック弁体の上記シート部を弁座部に着座させて閉塞する方向に付勢する第１の付勢手段と；
上記チェック弁体の他端側に、当該チェック弁体、上記高圧燃料室と共に、軸方向に並んで上記チェック対のストロークより小さなストローク範囲で軸方向に移動可能に設けられ、チェック弁体側へストロークしたとき、上記チェック弁体を全開以下の開度で上記シート部が上記弁座部から離れる開位置に停止させることが可能な電磁プランジャと；
上記電磁プランジャを電磁吸引力により駆動する電磁アクチュエータと；
を具備し、
上記プランジャの吸入工程では、上記電磁プランジャが上記チェック弁体から離れており、上記高圧燃料室の圧力が低下することによって上記チェック弁体が全開し、
上記プランジャの加圧工程では、上記電磁プランジャが上記チェック弁体に当接し、上記シート部と上記弁座部との間に上記吸入行程時よりも小さい間隙を確保したままでの状態となることによって、上記ポンプ室で加圧される燃料が上記間隙を介して上記燃料溜り部へ逃されるモードと、上記電磁プランジャが上記チェック弁体から離れており、上記チェック弁が全閉となることによって、上記ポンプ室内の燃料が加圧されて上記吐出孔から圧送するモードとを有するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によれば、本来は高圧側である方の圧力が低下して本来は低圧側である方の圧力より低くなると、その圧力差によりチェック弁体が第１の付勢手段に抗して開弁方向に大き＜変位し、よって弁座部の開度を大きく確保するので、本来は低圧側である方から本来は高圧側である方へ流体を流す。したがって、弁座部の開度が大きく確保されることからこの方向への流体の吸入不良を防止することができる。
【００１９】
高圧側が低圧側よりも圧力が高くなると、この差圧力によってチェック弁は閉弁方向に動かされる。この際、上記電磁アクチュエータへの通電または通電停止により電磁プランジャがチェック弁側に移動させているので、チェック弁は、所定量の開度で開弁状態が保持される。
【００２０】
高圧側から低圧側へ流体が逃げるのを阻止するときは、上記ソレノイド部へ通電または通電停止を解除すると電磁プランジャがチェック弁体から離れる方向に移動するので、チェック弁体が高圧側と低圧側の差圧力によって移動し、シート部が弁座部に着座することにより閉弁する。
【００２１】
以上のように、吸入不良が防止でき、かつ電磁プランジャの通電または通電停止に対する応答作動が迅速になり、高速応答が可能となる。
【００２２】
したがって、吸入不良の防止と電磁弁の高速化を、コストアップにつながる格別な昇電圧回路を用いることなく両立することができる。
請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁弁において、電磁プランジャは、第２の付勢手段で、上記チェック弁体から離れる方向へ付勢されることを特徴とする。
【００２３】
請求項２の発明によれば、電磁アクチュエータに通電しない場合、電磁プランジャはチェック弁体から離れる方向へ付勢されるからチェック弁体は閉弁作動し、いわゆる常閉弁となる。
【００２４】
よって、電磁アクチュエータへの通電が何らかの原因により遮断された場合は、弁座部が閉じられているから高圧側から低圧側に流体を送るのを停止することができる。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１に記載の電磁弁において、電磁プランジャは、第２の付勢手段で、上記チェック弁体に接近する方向へ付勢されることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、電磁アクチュエータに通電しない場合、電磁プランジャはチェック弁体に接近する方向へ付勢されるからチェック弁体は所定開度で開弁作動し、いわゆる常開弁となる。
【００２６】
請求項４の発明に係る燃料ポンプは、
シリンダに請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載の電磁弁を取付け、この電磁弁のチェック弁はポンプ室の圧力を閉弁方向の押圧力として受けるとともに、上記チェック弁の低圧側は低圧燃料溜り部の圧力を受けるように設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項４の発明によると、ポンプ室の圧力が低下して燃料溜り部の圧力より低くなると、その圧力差によりチェック弁体が第１の付勢手段に抗して開弁方向に大き＜変位し、よって弁座部の開度を大きく確保するので、燃料溜り部からポンプ室側に燃料を吸引する。したがって、弁座部の開度が大きく確保されることから吸入不良を防止することができる。
【００２８】
ポンプ室から燃料溜り部へ燃料を逃がすとき、つまり吐出量を制御する時は、ポンプ室が燃料溜り部よりも圧力が高くなるので、この差圧力によってチェック弁は閉弁方向に動かされる。この際、上記電磁アクチュエータへの通電または通電停止により電磁プランジャがチェック弁側に移動させているので、チェック弁は所定量の開度で開弁状態が保持される。
【００２９】
ポンプ室から燃料溜り部へ燃料が逃げるのを阻止するとき、つまりコモンレール側に燃料を圧送するときは、上記電磁アクチュエータへ通電または通電停止を解除すると電磁プランジャがチェック弁体から離れる方向に移動するので、チェック弁体が差圧力によって移動し、シート部が弁座部に着座するようになり電磁弁は閉弁する。よってポンプ室の燃料はコモンレール側に圧送されるようになる。
【００３０】
このような燃料ポンプによれば、吸入不良が防止でき、かつ電磁プランジャの通電または通電停止に対する応答作動が迅速になり、高速応答が可能となる。したがって、吸入不良の防止と電磁弁の高速化を、コストアップにつながる格別な昇電圧回路を用いることなく両立させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、図１ないし図８に示す第１の実施例にもとづき説明する。
図１は本発明の高圧燃料ポンプ３の構成を示す図であり、この高圧燃料ポンプ３は図１２に示すコモンレール式燃料噴射装置の高圧燃料ポンプとして使用される。なお、図１２に示すコモンレール式燃料噴射装置についてはすでに説明した通りであってよいのでその説明は省略する。
【００３２】
図１に示す高圧燃料ポンプ３について説明すると、図において５０はポンプハウジングであり、下端にカム室５１が形成されている。カム室５１には機関の回転数の１／２の速度で回転するカム軸５２が挿通されており、このカム軸５２にはカム５３が形成されている。このカム５３はカム軸５２の１回転に４度の上昇行程を発揮するカム面が形成されている。
【００３３】
ポンプハウジング５０内にはシリンダ５４が取付けられており、このシリンダ５４内にはポンププランジャ５５が往復移動可能に嵌挿されている。このポンププランジャ５５は、従来の列型燃料噴射ポンプのプランジャと異なり、外周面にリード面となる切欠は形成されていなく、単なる円柱形状をなしている。
【００３４】
ポンププランジャ５５の上端面とシリンダ５４の内周面とによりポンプ室５６が形成されており、このポンプ室５６には吐出孔５７が連通されている。また、シリンダ５４にはポンププランジャ５５が所定ストローク下降した場合に開口される燃料導入孔５８が形成されており、この燃料導入孔５８は燃料溜り部５９に連通している。この燃料溜り部５９は導入管６０を介して、図１２に示す低圧燃料ポンプ２に連通している。したがって、燃料溜り部５９には低圧燃料ポンプ２から低圧燃料が供給される。
【００３５】
上記シリンダ５４には吐出弁６１が取付けられており、この吐出弁６１は吐出孔５７を介して上記ポンプ室５６に連通している。ポンプ室５６内で加圧された高圧燃料は吐出弁６１の弁体６２を復帰用ばね６３の付勢力に抗して押し開き、これによりポンプ室５６で加圧された高圧燃料がコモンレール６に圧送される。
【００３６】
ポンププランジャ５５の下端はばね座金６４に連結されており、このばね座金６４は復帰用ばね６５により摺動子６６に押付けられている。摺動子６６はカムローラ６７を有し、このカムローラ６７は前記カム５３に摺接している。したがって、カム軸５２の回転によりカム５３が回転されると、カムローラ６７およびばね座６４を介してポンププランジャ５５が往復駆動される。
【００３７】
ポンププランジャ５５の往復ストロークは前記カム５３の高低差により決定され、ポンププランジャ５５がシリンダ５４内を往復移動することによりポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を開閉し、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を開いている時に燃料導入孔５８から低圧燃料溜り部５９の燃料がポンプ室５６に導入される。
【００３８】
シリンダ５４の上端には、ポンプ室５６に対向した位置に電磁弁７０が取付けられている。本実施例の電磁弁７０は、通電した時に閉弁位置から開弁位置に移動する形式のものである。
【００３９】
電磁弁７０の構造は、図２に示されており、これについて説明する。
７１は電磁弁ケーシングであり、この電磁弁ケーシング７１はポンプシリンダ５４の上端部にねじ係合して取付けられている。電磁弁ケーシング７１には、バルブボディ７２、アクチュエータホルダ７３および電磁弁カバー７４が軸方向に沿って設置されており、これらバルブボディ７２、アクチュエータホルダ７３および電磁弁カバー７４は上記電磁弁ケーシング７１の上下端部をかしめるなどの手段で電磁弁ケーシング７１に固定されている。バルブボディ７２の下端面とポンプシリンダ５４の上端面との間には円盤状のストッパ７５が挾持されており、これらバルブボディ７２とストッパ７５との間には高圧燃料室７６が形成されている。そして、上記ストッパ７５には高圧燃料室７６と前記ポンプ室５６とを連通させる燃料通路７５ａが形成されている。
【００４０】
バルブボディ７２の中央部には案内孔７７が形成されており、この案内孔７７の下端には上記高圧燃料室７６に面して弁座部７８が形成されている。案内孔７７の途中には低圧側燃料通路７２ａが開口されており、この低圧側燃料通路７２ａは、バルブボディ７２とポンプシリンダ５４との間に形成された前記燃料溜り部５９に連通している。
【００４１】
上記案内孔７７にはチェック弁体８０が軸方向に摺動可能に嵌挿されている。チェック弁体８０の下端は上記高圧燃料室７６に臨まされているとともにこの下端は大径に形成されており、この大径部には前記弁座部７８に離着するシート部８１が形成されている。この大径シート部８１の下面には上記高圧燃料室７６の燃料圧が加わるようになっている。
【００４２】
また、チェック弁体８０の途中には上記低圧側燃料通路７２ａに連通する小径部８０ａが形成されている。
上記チェック弁体８０の下端面と前記ストッパ７５との間には第１の付勢手段に相当する圧縮コイルばね８２が介挿されており、この圧縮コイルばね８２は上記チェック弁体８０をそのシート部８１が弁座部７８に当接する方向に押圧しており、したがってチェック弁体８０は案内孔７７を閉塞する方向に付勢されている。
【００４３】
ストッパ７５の中央部には上記チェック弁体８０の下端面が接離可能に当接する衝止突起７５ｂが形成されている。
上記チェック弁体８０は、シート部８１が弁座部７８に当接する上動位置と、シート部８１の下端が上記ストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接する下動位置の範囲を移動可能であり、このストロークはシート部８１が弁座部７８から十分に大きく離れるように設定してある。
【００４４】
前記アクチュエータホルダ７３には本発明の電磁アクチュエータの主体となるコイル巻線９０が取付けられているとともに、電磁弁カバー７４には上記コイル巻線９０に電流を供給するターミナル９１が固定されている。
【００４５】
アクチュエータホルダ７３の中央部には摺動孔７３ａが開口されており、この摺動孔７３ａには電磁プランジャ９２が摺動自在に嵌挿されている。電磁プランジャ９２の上端部にはばね座９２ａが形成されており、このばね座９２ａとアクチュエータホルダ７３の間には第２の付勢手段に該当する圧縮コイルばね９３が介挿されている。この圧縮コイルばね９３は上記電磁プランジャ９２を上向きに押圧付勢している。電磁プランジャ９２の上端にはアーマチャ９４が連結されており、このアーマチャ９４はアクチュエータホルダ７３と電磁弁カバー７４との間に形成された空間内に上下に移動自在に収容されている。
【００４６】
電磁プランジャ９２の下端は、前記チェック弁体８０の上端に接離可能に対向されている。この電磁プランジャ９２は、上記アーマチャ９４の下端がアクチュエータホルダ７３の上面に当接する下動位置と上記アーマチャ９４の上端が電磁弁カバー７４の下面に当たる上動位置との範囲で移動可能であり、このような電磁プランジャ９２のストロークは、前記チェック弁体８０のストロークより小さくなるように設定されている。
【００４７】
アクチュエータホルダ７３の下面とバルブボディ７２の間には低圧燃料室９５が形成されており、この低圧燃料室９５はバルブボディ７２に形成した燃料通路９６を介して前記燃料溜り部５９に連通している。そして、上記チェック弁体８０の上端面は上記低圧燃料室９５に臨まされており、よってチェック弁体８０の上端面には低圧燃料室９５の低圧燃料圧力が加わるようになっている。
【００４８】
このような構成の電磁弁７０について、作用を説明する。
図２はポンププランジャ５５が上死点にある状態であり、ポンプ室５６の燃料圧が高く、したがって高圧燃料室７６の燃料圧も高くなっており、このためチェック弁体８０のシート部８１がバルブボディ７２の弁座部７８に着座して案内孔７７を閉塞している。
【００４９】
なお、このときは、電磁アクチュエータのコイル巻線９０に電流が流されていなく、よってアーマチャ９４がコイル巻線９０により下向きに吸引される力が解放されているから電磁プランジャ９２は圧縮コイルばね９３の押圧力を受けて上向きに移動している。このため、電磁プランジャ９２の下端はチェック弁体８０の上端から離れている。
【００５０】
このような図２の状態からポンププランジャ５５が下降を始めて吸入行程に移ると、図１に示された燃料導入孔５８が未だポンププランジャ５５の外周面で閉塞されている段階では、ポンプ室５６の容積が増大して圧力が低下するから、高圧燃料室７６の圧力も低下する。このときの高圧燃料室７６の圧力は、低圧燃料室９５の燃料圧力よりも低くなる。そして、低圧燃料室９５と高圧燃料室７６の圧力差はチェック弁体８０を下向き（開弁方向）に押す力となり、この押し下げ力が圧縮コイルばね８２の押上力よりも大きくなるとチェック弁体８０は図３に示すように下降する。したがって、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８から離れ、案内孔７７を開く。
【００５１】
このため、燃料溜り部５９の燃料が低圧燃料通路７２ａから案内孔７７、弁座部７８を介して高圧燃料室７６に導入され、この燃料は燃料通路７５ａからポンプ室５６に導入される。
【００５２】
よって、ポンププランジャ５５の吸入行程中に、図１に示された燃料導入孔５８が未だ閉じられているときにポンプ室５６が負圧になるのが防止される。
この時、図３に示すように、チェック弁体８０の下端面はストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接し、この場合チェック弁体８０のストロークは十分大きく取ってあるので、弁座部７８は大きく開口されるようになり、よってポンプ室５６に燃料が供給されている最中に吸入不良が発生することはない。
【００５３】
上記チェック弁体８０が開弁した後、図１２に示すＥＣＵ２０から所定のタイミングで電磁アクチュエータのコイル巻線９０に通電すると、コイル巻線９０の励磁によりアクチュエータホルダ７３およびアーマチャ９４内に磁気回路が形成され、アクチュエータホルダ７３の上端の磁気ギャップに生じる吸引作用によりアーマチャ９４に下向きの付勢力が発生する。このためアーマチャ９４および電磁プランジャ９２が圧縮コイルばね９３の押上げ力にに抗して、図３のように下方に移動される。
【００５４】
この場合、電磁プランジャ９２のストロークはチェック弁体８０のストロークより小さく設定されているため、チェック弁体８０の上端に当接しない。そして、このような電磁プランジャ９２の下動は、チェック弁体８０のストロークよりも小さく取ってあり、しかもチェック弁体８０と離れているから高速で作動する。
【００５５】
ポンププランジャ５５がさらに下降して燃料導入孔５８がポンププランジャ５５の外周面により開かれると、燃料溜り部５９の燃料は燃料導入孔５８からも導入されポンプ室５６に補給される。
【００５６】
ポンププランジャ５５が下死点に達し、逆に上昇に移るとポンプ室５６の容積が減少する。そして、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を閉じるとポンプ室５６の燃料が加圧されて圧力が上昇する。このような加圧行程においては、ポンプ室５６の圧力上昇に伴い高圧燃料室７６の圧力も上昇する。
【００５７】
上記高圧燃料室７６と低圧燃料室９５との圧力差によるチェック弁体８０が圧縮コイルばね８２に抗する力がなくなると、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２に押されて上動する。
【００５８】
しかし、コイル巻線９０に通電したままであると、図４に示すように、チェック弁体８０の上端面が電磁プランジャ９２の下端に当接し、チェック弁体８０はこの位置で止まり、シート部８１が弁座部７８との間に間隙を確保したままの状態となる。このため、ポンプ室５６で加圧される燃料は燃料通路７５ａ、高圧燃料室７６、シート部８１と弁座部７８との間隙、小径部８０ａの周囲、低圧燃料通路７２ａを通って燃料溜り部５９へ逃がされる。
【００５９】
したがって、ポンプ室５６で燃料が加圧されても、燃料が吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送されることはない。
図４の状態において、図１２に示すＥＣＵ２０からから所定のタイミングでコイル巻線９０への通電が停止されると、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチャ９４および電磁プランジャ９２が上方に移動される。すると、チェック弁体８０を上方へ移動するのを制限していた力がなくなるので、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２の付勢力を受けて上方へ移動し、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８に当接する。
【００６０】
よって、図２に示すように、弁座部７８が閉弁され、このためポンプ室５６内の燃料は案内孔７７から逃げられないからポンプ室５６内で加圧されることになる。この加圧された高圧燃料は吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送される。
【００６１】
この時、チェック弁体８０の下面がポンプ室５６の高圧の燃料圧を受けるので、チェック弁体８０のシート部８１は弁座部７８に強く押され、よって加圧行程中にチェック弁体８０が開弁することはない。
【００６２】
このような構成の電磁弁７０を備えた高圧燃料ポンプ３によれば、以下のような効果がある。
吸入行程で吸入不良が発生しないように、燃料流路の開口面積、すなわち弁座部の開き度を大きく確保するためにはシート部のストロークを大きく取らなければならない。バルブストロークと、流路開口面積の間には、図５に示すような関係があり、吸入不良が発生しない流路開口面積ＳＢ を確保しようとすると、バルブストロークをＢ以上に設定する必要がある。
また、アーマチャのストロークと、達成可能な応答時間との間には図６に示す関係がある。ここで、応答時間とは、図７に示すように、駆動電圧を与えてから、バルブがフルストロークするまでの時間ｔ１ と、駆動電圧をカットし、バルブが駆動電圧を与える前の状態に戻るまでの時間ｔ２ との和ｔ１ ＋ｔ２ を指す。
【００６３】
図１３に示す従来の電磁弁の場合は、弁体３３とアーマチャ３５が一体的に連結されているから、バルブストロークをＢに設定した場合はアーマチャストロークもＢであり、この場合応答時間をＴＢ までしか高速化できないことになる。
【００６４】
また、バルブストロークはＢのままで、応答時間を図６におけるＴＡ まで高速化するには、駆動電圧と、応答時間との間には図８の関係があるので、駆動電圧をＶＢ からＶＡ に昇圧しなければならない。しかし、電磁弁の駆動電圧は車載用のバッテリによって供給されており、その電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖでー定である。よって、車載用のバッテリをそのまま使用して駆動電圧をアップさせるには、格別な昇電圧回路が必要となり、このような昇電圧回路はコストアップにつながるという不具合がある。
【００６５】
それに対し本発明品では、従来の電磁弁における弁体３３を、チェック弁体８０と、アーマチャ９４を備える電磁プランジャ９２に分割したことにより、図５における吸入不良防止に必要なバルブストロークＢは、チェック弁体８０独自のストロークＢで確保することができ、これにより吸入不良を防止することができる。また、図６から判るように、電磁プランジャ９２のアーマチャストロークをＡにすれば、応答時間をＴＡ まで高速化することができる。これにより、図８からわかるように、応答時間ＴＡ を達成するための駆動電圧はＶＢ のままでよく、すなわち車載用のバッテリの電源電圧を使用でき、コストアップにつながる格別な昇電圧回路は必要ない。
よって、上記実施例の電磁弁７０を使用すれば、吸入不良の防止と高速化を両立できることになる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施例を、図９ないし図１１にもとづいて説明する。
前記第１の実施例の電磁弁７０は、電流を供給している時に電磁弁は開いており、電流を遮断すると電磁弁が閉じてコモンレール側に高圧燃料を圧送するようにしたが、本実施例の電磁弁７０ａは、電流を供給した時に電磁弁７０ａが閉じてコモンレール側に高圧燃料を圧送するようにしたものである。
【００６７】
本実施例で第１の実施例と異なる点を説明すると、第１の実施例の場合、アーマチャ９４がアクチュエータホルダ７３と電磁弁カバー７４との間に設けられており、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチャ９４および電磁プランジャ９２はチェック弁体８０から離れる方向に付勢されていた。
【００６８】
これに対し、本実施例では、電磁プランジャ９２に連結されたアーマチャ９４が、バルブボディ７２とアクチュエータホルダ７３との間に形成された作動室９７内に上下移動自在に収容されており、これらアーマチャ９４および電磁プランジャ９２は第２の付勢手段に相当する圧縮コイルばね９３により下向きの付勢力を受けている。
【００６９】
この場合も、アーマチャ９４および電磁プランジャ９２のストロークは、チェック弁体８０のストロークより小さく設定されている。
上記圧縮コイルばね９３の下向きの付勢力は、チェック弁体８０を押し上げる他の圧縮コイルばね８２の上向きの付勢力より大きく設定してある。
【００７０】
なお、電磁プランジャ９２の下端は先細りテーパ面９８となっており、この先端面はチェック弁体８０の上端面より小さな面積をなしている。これら電磁プランジャ９２の先細りテーパ面９８およびチェック弁体８０の上端面は、バルブボディ７２に形成した低圧燃料室（孔）９５に臨まされている。
【００７１】
その他の構成は、第１の実施例と同様であってよく、同一部材は同一番号を用いて説明を省略する。
このような構成の第２の実施例の電磁弁７０ａの作動について説明する。
【００７２】
図９はポンププランジャ５５が上死点にある状態であり、ポンプ室５６の燃料圧が高く、したがって高圧燃料室７６の燃料圧も高くなっており、このためチェック弁体８０のシート部８１がバルブボディ７２の弁座部７８に着座して案内孔７７を閉塞している。
【００７３】
なお、このときは、電磁アクチュエータのコイル巻線９０に電流が流されている状態であり、アーマチャ９４がコイル巻線９０により上向きに吸引されており、このため、電磁プランジャ９２の下端はチェック弁体８０の上端から離れている。
【００７４】
このような図９の状態からポンププランジャ５５が下降を始めて吸入行程に移ると、図１に示された燃料導入孔５８が未だポンププランジャ５５の外周面で閉塞されている段階では、ポンプ室５６の容積が増大して圧力が低下し、高圧燃料室７６の圧力も低下する。このときの高圧燃料室７６の圧力は、低圧燃料室９５の燃料圧力よりも低くなる。そして、低圧燃料室９５と高圧燃料室７６の圧力差はチェック弁体８０を下向き（開弁方向）に押す力となり、この押し下げ力が圧縮コイルばね８２の押上力よりも大きくなるとチェック弁体８０は図１０に示すように下降する。したがって、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８から離れ、案内孔７７を開く。
【００７５】
このため、燃料溜り部５９の燃料が低圧燃料通路７２ａから案内孔７７、弁座部７８を介して高圧燃料室７６に導入され、この燃料は燃料通路７５ａからポンプ室５６に導入される。
【００７６】
よって、ポンププランジャ５５の吸入行程中に、図１に示された燃料導入孔５８が未だ閉じられているときにポンプ室７６が負圧になるのが防止される。
この時、図１０に示すように、チェック弁体８０の下端面はストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接し、この場合チェック弁体８０のストロークは十分大きく取ってあるので、弁座部７８は大きく開口されるようになり、よってポンプ室５６に燃料が供給されている最中に吸入不良が発生することはない。
【００７７】
上記チェック弁体８０が開弁した後、図１２に示すＥＣＵ２０から所定のタイミングで電磁アクチュエータのコイル巻線９０への通電を遮断すると、コイル巻線９０の励磁が解除され、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチャ９４が下向きに押され、アーマチャ９４および電磁プランジャ９２は図１０のように下方に移動される。
【００７８】
この場合、電磁プランジャ９２のストロークはチェック弁体８０のストロークより小さく設定されているため、チェック弁体８０の上端に当接しない。そして、このような電磁プランジャ９２の下動は、チェック弁体８０のストロークよりも小さく取ってあり、しかもチェック弁体８０と離れているから高速で作動する。
【００７９】
ポンププランジャ５５がさらに下降して燃料導入孔５８がポンププランジャ５５の外周面により開かれると、燃料溜り部５９の燃料は燃料導入孔５８からも導入されポンプ室５６に補給される。
【００８０】
ポンププランジャ５５が下死点に達し、逆に上昇に移るとポンプ室５６の容積が減少する。そして、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を閉じるとポンプ室５６の燃料が加圧されて圧力が上昇する。このような加圧行程においては、ポンプ室５６の圧力上昇に伴い高圧燃料室７６の圧力も上昇する。
【００８１】
上記高圧燃料室７６と低圧燃料室９５との圧力差によるチェック弁体８０が圧縮スプリング８２に抗する力がなくなると、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２に押されて上動する。
【００８２】
しかし、電磁アクチュエータのコイル巻線９０への通電を遮断したままであると、図１１に示すように、チェック弁体８０の上端面が電磁プランジャ９２の下端に当接し、圧縮コイルばね９３の下向きの付勢力がチェック弁体８０を押し上げる他方の圧縮コイルばね８２の上向きの付勢力より大きく設定してあるから、チェック弁体８０はこの位置で止まり、シート部８１が弁座部７８との間に間隙を確保したままの状態となる。このため、ポンプ室５６で加圧される燃料は燃料通路７５ａ、高圧燃料室７６、シート部８１と弁座部７８との間隙、小径部８０ａの周囲、低圧燃料通路７２ａを通って燃料溜り部５９へ逃がされる。
【００８３】
したがって、ポンプ室５６で燃料が加圧されても、燃料が吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送されることはない。
図１１の状態において、図１２に示すＥＣＵ２０からから所定のタイミングで電磁アクチュエータのコイル巻線９０へ通電がなされると、コイル巻線９０の励磁によりアクチュエータホルダ７３およびアーマチャ９４内に磁気回路が形成され、アクチュエータホルダ７３の下端の磁気ギャップに生じる吸引作用によりアーマチャ９４が上向きの付勢力を受ける。このためアーマチャ９４および電磁プランジャ９２が圧縮コイルばね９３の押下げ力に抗して、図９のように上方に移動される。
【００８４】
すると、チェック弁体８０を上方へ移動するのを制限していた力がなくなるので、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２の付勢力を受けて上方へ移動し、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８に当接する。
【００８５】
よって、図９に示すように、弁座部７８が閉弁され、このためポンプ室５６内の燃料は案内孔７７から逃げられないためポンプ室５６内で加圧されることになる。この加圧された高圧燃料は吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送される。
【００８６】
この時、チェック弁体８０の下面がポンプ室５６の高圧の燃料圧を受けるので、チェック弁体８０のシート部８１は弁座部７８に強く押され、よって加圧行程中にチェック弁体８０が開弁することはない。以上のように作動することによって、第１の実施例と同様の効果が得られる。
以上のように作動することによって、第１の実施例と同様の効果が得られる。
【００８７】
なお、上記第１および第２の実施例は、それぞれ電磁弁７０，７０ａをポンプシリンダ５４に一体的に組み込んで吐出量可変型高圧燃料ポンプ３として構成した場合を説明したが、本発明の電磁弁は吐出量可変型高圧燃料ポンプ３に一体的に組み込まれるものに限らず、例えば列型燃料噴射ポンプの吐出孔とコモンレールの間などのように、流体経路の高圧側と低圧側との間に設置される電磁弁として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる高圧燃料ポンプの全体の断面図。
【図２】同実施例のポンプに用いられた電磁弁の構造を示し、吸入開始前の状態の断面図。
【図３】同実施例の電磁弁における吸入時の状態の断面図。
【図４】同実施例の電磁弁における吐出量可変時の断面図。
【図５】バルブストロークと流路開口面積との関係を示す特性図。
【図６】アーマチャストロークと応答時間との関係を示す特性図。
【図７】応答時間を解説する特性図。
【図８】駆動電圧と応答時間との関係を示す特性図。
【図９】本発明の第２の実施例に係る電磁弁の構造を示し、吸入開始前の状態の断面図。
【図１０】同実施例の電磁弁における吸入時の状態の断面図。
【図１１】同実施例の電磁弁における吐出量可変時の断面図。
【図１２】コモンレール式燃料噴射装置の概略的構成を示す図。
【図１３】従来の電磁弁の主要部を示す断面図。
【符号の説明】
３…高圧燃料ポンプ
５０…ポンプハウジング
５２…カム軸 ５３…カム
５５…ポンププランジャ
５６…ポンプ室
５７…吐出孔
５８…燃料導入孔
５９…低圧燃料溜り部
７０，７０ａ…電磁弁
７１…電磁弁ケーシング
７２…バルブボディ
７３…アクチュエータホルダ
７４…電磁弁カバー
７５…ストッパ
７６…高圧燃料室
７７…案内孔
７８…弁座部
８０…チェック弁体
８１…シート部
８２…圧縮コイルばね（第１の付勢手段）
９０…コイル巻線（電磁アクチュエータ）
９１…ターミナル
９２…電磁プランジャ
９３…圧縮コイルばね（第２の付勢手段）
９４…アーマチャ
９５…低圧燃料室
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧流体の制御に適する電磁弁および、例えばコモンレール内に高圧燃料を圧送する吐出量可変式高圧燃料ポンプに用いて有効な燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディーゼル機関に燃料を噴射する燃料噴射装置として、コモンレールと呼ばれる蓄圧配管に高圧燃料を蓄積し、この蓄圧燃料を電磁式インジェクタを通じて機関に噴射するようにしたシステムが特開昭６４−７３１６６号公報などに示されている。
【０００３】
この種のコモンレール式燃料噴射装置は、図１２に示すように、燃料タンク１内の燃料を低圧燃料ポンプ２により高圧燃料ポンプ３に送り、この高圧燃料ポンプ３で上記低圧燃料ポンプ２から送られてきた燃料を噴射圧に相当する１００ＭＰａ程度の高圧に加圧し、この高圧燃料を逆止弁４および吐出管５を介してコモンレール６に送るようになっている。コモンレール６には分配管７…が連結されており、これら分配管７…はエンジン８の各気筒に設置された電磁式インジェクタ９…に接続されている。これら電磁式インジェクタ９…は電磁制御弁１０を作動させると図示じないインジェクタニードルが開弁作動され、これにより上記コモンレール６内の高圧燃料がインジェクタ９…を介してエンジン８の各気筒に噴射されるようになっている。
【０００４】
上記インジェクタ９の電磁制御弁１０は、電子制御ユニットＥＣＵ２０により制御されるようになっている。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン回転数センサ２１や負荷センサ２２によりエンジンの回転数や負荷状態の情報が入力され、これらの信号によりエンジンの運転状態を判断し、このエンジンの運転状態に応じて最適噴射時期および噴射量を演算して上記電磁制御弁１０に制御信号を発する。よって、エンジン８の各気筒には、エンジンの運転状態に応じた最適噴射時期および最適噴射量の燃料が噴射されるようになっている。
【０００５】
また、コモンレール６内では噴射によって消費された燃料分の圧力低下が生じ、この消費分を補ってコモンレール６内の燃料圧力を常に噴射圧に相当するほぼ１００ＭＰａに維持しておく必要がある。このため、上記消費分の燃料を高圧燃料ポンプ３からコモンレール６に供給するようになっている。
【０００６】
すなわち、コモンレール６にはコモンレール内の燃料圧力を検出する圧力センサ２３が設けられており、この圧力センサ２３からの信号により上記ＥＣＵ２０が上記高圧燃料ポンプ３に指令信号を送り、高圧燃料ポンプ３の吐出量を制御するようになっている。したがって、高圧燃料ポンプ３は、エンジンの負荷や回転数に応じて吐出量を制御できるポンプでなければならず、このため、この種の高圧ポンプは、前記公報に記載されているような構造が採用されている。
【０００７】
つまり、この種の高圧燃料ポンプ３は、シリンダと、このシリンダ内に摺動自在に嵌挿されエンジンの回転により往復駆動されるポンププランジャとを備えており、ポンププランジャの吸入行程でこれらシリンダとプランジャとにより形成されたポンプ室に上記低圧燃料ポンプ側から燃料を導入し、ポンププランジャの圧縮行程で上記ポンプ室の燃料を加圧してコモンレールに圧送する構造となっている。
【０００８】
この場合、上記高圧燃料ポンプには上記ポンプ室に面して電磁弁が設置されており、この電磁弁はポンプ室と低圧側の燃料溜り部とを連通する低圧通路を備えており、通常は上記低圧通路を開いてポンプ室の燃料を低圧側の燃料溜り部に逃がすとともに、プランジャの加圧作動中に電磁弁に通電すると弁体が作動されて低圧通路を閉じ、これによりポンプ室の燃料をコモンレール側に供給するように構成されている。この電磁弁が前記ＥＣＵ２０により制御されるようになっている。
【０００９】
ところで上記公報に記載されている従来の電磁弁について、概略的構造を図１３にもとづき説明する。図１３において３０は、バルブボディであり、中央部に摺動孔３１が形成されているとともに下面に弁座部３２が形成されている。３３は弁体であり、上記バルブボディ３０の摺動孔３１に摺動自在に嵌挿されている。弁体３３の下端には上記弁座部３２に離着するシート部３４が形成されているとともに、上端にはアーマチャ３５が一体的に連結されている。この弁体３３は図示しないばねによって図中下方に付勢されており、係合部３６がシム３７に係合して開弁位置に保持される。この状態で図示しない電磁アクチュエータの電磁コイルヘ通電がなされると、アーマチュア３５が上記ばねの付勢力に抗して吸引され、弁体３３のシート部３４が上記バルブボディ３０の弁座部３２に着座して閉弁する。上記バルブボディ３０の弁座部３２は、高圧燃料ポンプのポンプ室３８に面しており、またバルブボディ３０の摺動孔３１は低圧通路３９を介して低圧側燃料溜り部４０に通じている。したがって、弁体３３のシート部３４がバルブボディ３０の弁座部３２から離れている場合は、高圧燃料ポンプのポンプ室３８で加圧された燃料は、バルブボディ３０の摺動孔３１から低圧通路３９を通じて燃料溜り部４０へ逃がされる。このため、高圧燃料ポンプからコモンレールへの燃料供給は生じない。電磁コイルヘ通電すると、アーマチャ３５および弁体３３が図示しないばねの付勢力に抗して上昇し、弁体３３のシート部３４が弁座部３２に着座して閉弁される。この場合、ポンプ室３８で加圧された燃料は吐出通路４１を通じてコモンレールへ圧送される。
【００１０】
したがって、前記ＥＣＵ２０によりソレノイドコイルヘの通電を制御すれば、高圧燃料ポンプ３からコモンレール６へ吐出される燃料量をエンジンの負荷や回転数に応じて制御することができ、コモンレール６内の燃料圧を常に噴射圧となるように維持することができる。
【００１１】
ところで、上記従来の電磁弁は、高圧燃料ポンプのポンププランジャ４２が吸入行程に移ると、ポンププランジャ４２が吸入孔４３を通過して吸入孔４３を開口するまでは燃料溜り部４０から低圧通路３９および摺動孔３１を通じてポンプ室３８に燃料を導入する必要がある。このため、ポンププランジャ４２が吸入行程に移ると、吸入不良が発生しないように弁体３３のシート部３４はバルブボディ３０の弁座部３２から大きく離れて燃料の導入通路を大きく確保する必要がある。つまり、弁体３３は吸入不良を防止するため大きなストロークが必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電磁弁の開閉動作の高速化が求められており、例えば、車両用の内燃機関のように運転状態が時間とともに著しく変化する場合には、この種の内燃機関の燃料供給装置に適用される電磁弁の高速応答性が要求される。
【００１３】
ところが、図１３に示す従来の電磁弁の場合、吸入行程でポンプ室３８に燃料を導入する際に吸入不良が発生しないように弁体３３を大きなストロークで移動させなければならないが、弁体３３とアーマチャ３５がー体構造となっているので、アーマチャ３５も大きなストロークで移動させなければならない。
【００１４】
このような弁体３３とアーマチャ３５がー体構造であると、慣性も大きいので大きなストロークを確保しようとすると、それだけ作動が遅くなり、電磁弁の高速化を制約するという問題がある。
【００１５】
また、図１３に示す構造のままで電磁弁を高速化しようとすると、電磁弁の駆動電圧を高くする必要がある。しかし、車両用コモンレール式燃料噴射装置は車載用のバッテリによって駆動されるようになっており、その電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖでー定である。よって、車載用のバッテリを変更せずに電磁弁の駆動電圧を高くしようとすると昇電圧回路が必要になる。このような昇電圧回路を採用するとコストアップにつながるという不具合がある。
【００１６】
本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、吸入不良の防止および高速作動化を両立させることを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明に係る電磁弁は、
ポンププランジャの往復動にしたがい燃料溜り部からの燃料の吸入、同燃料の加圧、吐出孔から送出が可能なシリンダのポンプ室と連通する高圧燃料室と；
上記高圧燃料室に形成され、上記燃料溜り部と連通する弁座部と；
一端側に上記弁座部と離着可能なシート部を有し、上記弁座部に、上記高圧燃料室の圧力が閉弁方向に作用するように、軸方向に沿って摺動可能に設けられた、所定ストローク範囲で摺動可能なチェック弁体と；
上記チェック弁体の上記シート部を弁座部に着座させて閉塞する方向に付勢する第１の付勢手段と；
上記チェック弁体の他端側に、当該チェック弁体、上記高圧燃料室と共に、軸方向に並んで上記チェック対のストロークより小さなストローク範囲で軸方向に移動可能に設けられ、チェック弁体側へストロークしたとき、上記チェック弁体を全開以下の開度で上記シート部が上記弁座部から離れる開位置に停止させることが可能な電磁プランジャと；
上記電磁プランジャを電磁吸引力により駆動する電磁アクチュエータと；
を具備し、
上記プランジャの吸入工程では、上記電磁プランジャが上記チェック弁体から離れており、上記高圧燃料室の圧力が低下することによって上記チェック弁体が全開し、
上記プランジャの加圧工程では、上記電磁プランジャが上記チェック弁体に当接し、上記シート部と上記弁座部との間に上記吸入行程時よりも小さい間隙を確保したままでの状態となることによって、上記ポンプ室で加圧される燃料が上記間隙を介して上記燃料溜り部へ逃されるモードと、上記電磁プランジャが上記チェック弁体から離れており、上記チェック弁が全閉となることによって、上記ポンプ室内の燃料が加圧されて上記吐出孔から圧送するモードとを有するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によれば、本来は高圧側である方の圧力が低下して本来は低圧側である方の圧力より低くなると、その圧力差によりチェック弁体が第１の付勢手段に抗して開弁方向に大き＜変位し、よって弁座部の開度を大きく確保するので、本来は低圧側である方から本来は高圧側である方へ流体を流す。したがって、弁座部の開度が大きく確保されることからこの方向への流体の吸入不良を防止することができる。
【００１９】
高圧側が低圧側よりも圧力が高くなると、この差圧力によってチェック弁は閉弁方向に動かされる。この際、上記電磁アクチュエータへの通電または通電停止により電磁プランジャがチェック弁側に移動させているので、チェック弁は、所定量の開度で開弁状態が保持される。
【００２０】
高圧側から低圧側へ流体が逃げるのを阻止するときは、上記ソレノイド部へ通電または通電停止を解除すると電磁プランジャがチェック弁体から離れる方向に移動するので、チェック弁体が高圧側と低圧側の差圧力によって移動し、シート部が弁座部に着座することにより閉弁する。
【００２１】
以上のように、吸入不良が防止でき、かつ電磁プランジャの通電または通電停止に対する応答作動が迅速になり、高速応答が可能となる。
【００２２】
したがって、吸入不良の防止と電磁弁の高速化を、コストアップにつながる格別な昇電圧回路を用いることなく両立することができる。
請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁弁において、電磁プランジャは、第２の付勢手段で、上記チェック弁体から離れる方向へ付勢されることを特徴とする。
【００２３】
請求項２の発明によれば、電磁アクチュエータに通電しない場合、電磁プランジャはチェック弁体から離れる方向へ付勢されるからチェック弁体は閉弁作動し、いわゆる常閉弁となる。
【００２４】
よって、電磁アクチュエータへの通電が何らかの原因により遮断された場合は、弁座部が閉じられているから高圧側から低圧側に流体を送るのを停止することができる。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１に記載の電磁弁において、電磁プランジャは、第２の付勢手段で、上記チェック弁体に接近する方向へ付勢されることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、電磁アクチュエータに通電しない場合、電磁プランジャはチェック弁体に接近する方向へ付勢されるからチェック弁体は所定開度で開弁作動し、いわゆる常開弁となる。
【００２６】
請求項４の発明に係る燃料ポンプは、
シリンダに請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載の電磁弁を取付け、この電磁弁のチェック弁はポンプ室の圧力を閉弁方向の押圧力として受けるとともに、上記チェック弁の低圧側は低圧燃料溜り部の圧力を受けるように設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項４の発明によると、ポンプ室の圧力が低下して燃料溜り部の圧力より低くなると、その圧力差によりチェック弁体が第１の付勢手段に抗して開弁方向に大き＜変位し、よって弁座部の開度を大きく確保するので、燃料溜り部からポンプ室側に燃料を吸引する。したがって、弁座部の開度が大きく確保されることから吸入不良を防止することができる。
【００２８】
ポンプ室から燃料溜り部へ燃料を逃がすとき、つまり吐出量を制御する時は、ポンプ室が燃料溜り部よりも圧力が高くなるので、この差圧力によってチェック弁は閉弁方向に動かされる。この際、上記電磁アクチュエータへの通電または通電停止により電磁プランジャがチェック弁側に移動させているので、チェック弁は所定量の開度で開弁状態が保持される。
【００２９】
ポンプ室から燃料溜り部へ燃料が逃げるのを阻止するとき、つまりコモンレール側に燃料を圧送するときは、上記電磁アクチュエータへ通電または通電停止を解除すると電磁プランジャがチェック弁体から離れる方向に移動するので、チェック弁体が差圧力によって移動し、シート部が弁座部に着座するようになり電磁弁は閉弁する。よってポンプ室の燃料はコモンレール側に圧送されるようになる。
【００３０】
このような燃料ポンプによれば、吸入不良が防止でき、かつ電磁プランジャの通電または通電停止に対する応答作動が迅速になり、高速応答が可能となる。したがって、吸入不良の防止と電磁弁の高速化を、コストアップにつながる格別な昇電圧回路を用いることなく両立させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、図１ないし図８に示す第１の実施例にもとづき説明する。
図１は本発明の高圧燃料ポンプ３の構成を示す図であり、この高圧燃料ポンプ３は図１２に示すコモンレール式燃料噴射装置の高圧燃料ポンプとして使用される。なお、図１２に示すコモンレール式燃料噴射装置についてはすでに説明した通りであってよいのでその説明は省略する。
【００３２】
図１に示す高圧燃料ポンプ３について説明すると、図において５０はポンプハウジングであり、下端にカム室５１が形成されている。カム室５１には機関の回転数の１／２の速度で回転するカム軸５２が挿通されており、このカム軸５２にはカム５３が形成されている。このカム５３はカム軸５２の１回転に４度の上昇行程を発揮するカム面が形成されている。
【００３３】
ポンプハウジング５０内にはシリンダ５４が取付けられており、このシリンダ５４内にはポンププランジャ５５が往復移動可能に嵌挿されている。このポンププランジャ５５は、従来の列型燃料噴射ポンプのプランジャと異なり、外周面にリード面となる切欠は形成されていなく、単なる円柱形状をなしている。
【００３４】
ポンププランジャ５５の上端面とシリンダ５４の内周面とによりポンプ室５６が形成されており、このポンプ室５６には吐出孔５７が連通されている。また、シリンダ５４にはポンププランジャ５５が所定ストローク下降した場合に開口される燃料導入孔５８が形成されており、この燃料導入孔５８は燃料溜り部５９に連通している。この燃料溜り部５９は導入管６０を介して、図１２に示す低圧燃料ポンプ２に連通している。したがって、燃料溜り部５９には低圧燃料ポンプ２から低圧燃料が供給される。
【００３５】
上記シリンダ５４には吐出弁６１が取付けられており、この吐出弁６１は吐出孔５７を介して上記ポンプ室５６に連通している。ポンプ室５６内で加圧された高圧燃料は吐出弁６１の弁体６２を復帰用ばね６３の付勢力に抗して押し開き、これによりポンプ室５６で加圧された高圧燃料がコモンレール６に圧送される。
【００３６】
ポンププランジャ５５の下端はばね座金６４に連結されており、このばね座金６４は復帰用ばね６５により摺動子６６に押付けられている。摺動子６６はカムローラ６７を有し、このカムローラ６７は前記カム５３に摺接している。したがって、カム軸５２の回転によりカム５３が回転されると、カムローラ６７およびばね座６４を介してポンププランジャ５５が往復駆動される。
【００３７】
ポンププランジャ５５の往復ストロークは前記カム５３の高低差により決定され、ポンププランジャ５５がシリンダ５４内を往復移動することによりポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を開閉し、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を開いている時に燃料導入孔５８から低圧燃料溜り部５９の燃料がポンプ室５６に導入される。
【００３８】
シリンダ５４の上端には、ポンプ室５６に対向した位置に電磁弁７０が取付けられている。本実施例の電磁弁７０は、通電した時に閉弁位置から開弁位置に移動する形式のものである。
【００３９】
電磁弁７０の構造は、図２に示されており、これについて説明する。
７１は電磁弁ケーシングであり、この電磁弁ケーシング７１はポンプシリンダ５４の上端部にねじ係合して取付けられている。電磁弁ケーシング７１には、バルブボディ７２、アクチュエータホルダ７３および電磁弁カバー７４が軸方向に沿って設置されており、これらバルブボディ７２、アクチュエータホルダ７３および電磁弁カバー７４は上記電磁弁ケーシング７１の上下端部をかしめるなどの手段で電磁弁ケーシング７１に固定されている。バルブボディ７２の下端面とポンプシリンダ５４の上端面との間には円盤状のストッパ７５が挾持されており、これらバルブボディ７２とストッパ７５との間には高圧燃料室７６が形成されている。そして、上記ストッパ７５には高圧燃料室７６と前記ポンプ室５６とを連通させる燃料通路７５ａが形成されている。
【００４０】
バルブボディ７２の中央部には案内孔７７が形成されており、この案内孔７７の下端には上記高圧燃料室７６に面して弁座部７８が形成されている。案内孔７７の途中には低圧側燃料通路７２ａが開口されており、この低圧側燃料通路７２ａは、バルブボディ７２とポンプシリンダ５４との間に形成された前記燃料溜り部５９に連通している。
【００４１】
上記案内孔７７にはチェック弁体８０が軸方向に摺動可能に嵌挿されている。チェック弁体８０の下端は上記高圧燃料室７６に臨まされているとともにこの下端は大径に形成されており、この大径部には前記弁座部７８に離着するシート部８１が形成されている。この大径シート部８１の下面には上記高圧燃料室７６の燃料圧が加わるようになっている。
【００４２】
また、チェック弁体８０の途中には上記低圧側燃料通路７２ａに連通する小径部８０ａが形成されている。
上記チェック弁体８０の下端面と前記ストッパ７５との間には第１の付勢手段に相当する圧縮コイルばね８２が介挿されており、この圧縮コイルばね８２は上記チェック弁体８０をそのシート部８１が弁座部７８に当接する方向に押圧しており、したがってチェック弁体８０は案内孔７７を閉塞する方向に付勢されている。
【００４３】
ストッパ７５の中央部には上記チェック弁体８０の下端面が接離可能に当接する衝止突起７５ｂが形成されている。
上記チェック弁体８０は、シート部８１が弁座部７８に当接する上動位置と、シート部８１の下端が上記ストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接する下動位置の範囲を移動可能であり、このストロークはシート部８１が弁座部７８から十分に大きく離れるように設定してある。
【００４４】
前記アクチュエータホルダ７３には本発明の電磁アクチュエータの主体となるコイル巻線９０が取付けられているとともに、電磁弁カバー７４には上記コイル巻線９０に電流を供給するターミナル９１が固定されている。
【００４５】
アクチュエータホルダ７３の中央部には摺動孔７３ａが開口されており、この摺動孔７３ａには電磁プランジャ９２が摺動自在に嵌挿されている。電磁プランジャ９２の上端部にはばね座９２ａが形成されており、このばね座９２ａとアクチュエータホルダ７３の間には第２の付勢手段に該当する圧縮コイルばね９３が介挿されている。この圧縮コイルばね９３は上記電磁プランジャ９２を上向きに押圧付勢している。電磁プランジャ９２の上端にはアーマチャ９４が連結されており、このアーマチャ９４はアクチュエータホルダ７３と電磁弁カバー７４との間に形成された空間内に上下に移動自在に収容されている。
【００４６】
電磁プランジャ９２の下端は、前記チェック弁体８０の上端に接離可能に対向されている。この電磁プランジャ９２は、上記アーマチャ９４の下端がアクチュエータホルダ７３の上面に当接する下動位置と上記アーマチャ９４の上端が電磁弁カバー７４の下面に当たる上動位置との範囲で移動可能であり、このような電磁プランジャ９２のストロークは、前記チェック弁体８０のストロークより小さくなるように設定されている。
【００４７】
アクチュエータホルダ７３の下面とバルブボディ７２の間には低圧燃料室９５が形成されており、この低圧燃料室９５はバルブボディ７２に形成した燃料通路９６を介して前記燃料溜り部５９に連通している。そして、上記チェック弁体８０の上端面は上記低圧燃料室９５に臨まされており、よってチェック弁体８０の上端面には低圧燃料室９５の低圧燃料圧力が加わるようになっている。
【００４８】
このような構成の電磁弁７０について、作用を説明する。
図２はポンププランジャ５５が上死点にある状態であり、ポンプ室５６の燃料圧が高く、したがって高圧燃料室７６の燃料圧も高くなっており、このためチェック弁体８０のシート部８１がバルブボディ７２の弁座部７８に着座して案内孔７７を閉塞している。
【００４９】
なお、このときは、電磁アクチュエータのコイル巻線９０に電流が流されていなく、よってアーマチャ９４がコイル巻線９０により下向きに吸引される力が解放されているから電磁プランジャ９２は圧縮コイルばね９３の押圧力を受けて上向きに移動している。このため、電磁プランジャ９２の下端はチェック弁体８０の上端から離れている。
【００５０】
このような図２の状態からポンププランジャ５５が下降を始めて吸入行程に移ると、図１に示された燃料導入孔５８が未だポンププランジャ５５の外周面で閉塞されている段階では、ポンプ室５６の容積が増大して圧力が低下するから、高圧燃料室７６の圧力も低下する。このときの高圧燃料室７６の圧力は、低圧燃料室９５の燃料圧力よりも低くなる。そして、低圧燃料室９５と高圧燃料室７６の圧力差はチェック弁体８０を下向き（開弁方向）に押す力となり、この押し下げ力が圧縮コイルばね８２の押上力よりも大きくなるとチェック弁体８０は図３に示すように下降する。したがって、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８から離れ、案内孔７７を開く。
【００５１】
このため、燃料溜り部５９の燃料が低圧燃料通路７２ａから案内孔７７、弁座部７８を介して高圧燃料室７６に導入され、この燃料は燃料通路７５ａからポンプ室５６に導入される。
【００５２】
よって、ポンププランジャ５５の吸入行程中に、図１に示された燃料導入孔５８が未だ閉じられているときにポンプ室５６が負圧になるのが防止される。
この時、図３に示すように、チェック弁体８０の下端面はストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接し、この場合チェック弁体８０のストロークは十分大きく取ってあるので、弁座部７８は大きく開口されるようになり、よってポンプ室５６に燃料が供給されている最中に吸入不良が発生することはない。
【００５３】
上記チェック弁体８０が開弁した後、図１２に示すＥＣＵ２０から所定のタイミングで電磁アクチュエータのコイル巻線９０に通電すると、コイル巻線９０の励磁によりアクチュエータホルダ７３およびアーマチャ９４内に磁気回路が形成され、アクチュエータホルダ７３の上端の磁気ギャップに生じる吸引作用によりアーマチャ９４に下向きの付勢力が発生する。このためアーマチャ９４および電磁プランジャ９２が圧縮コイルばね９３の押上げ力にに抗して、図３のように下方に移動される。
【００５４】
この場合、電磁プランジャ９２のストロークはチェック弁体８０のストロークより小さく設定されているため、チェック弁体８０の上端に当接しない。そして、このような電磁プランジャ９２の下動は、チェック弁体８０のストロークよりも小さく取ってあり、しかもチェック弁体８０と離れているから高速で作動する。
【００５５】
ポンププランジャ５５がさらに下降して燃料導入孔５８がポンププランジャ５５の外周面により開かれると、燃料溜り部５９の燃料は燃料導入孔５８からも導入されポンプ室５６に補給される。
【００５６】
ポンププランジャ５５が下死点に達し、逆に上昇に移るとポンプ室５６の容積が減少する。そして、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を閉じるとポンプ室５６の燃料が加圧されて圧力が上昇する。このような加圧行程においては、ポンプ室５６の圧力上昇に伴い高圧燃料室７６の圧力も上昇する。
【００５７】
上記高圧燃料室７６と低圧燃料室９５との圧力差によるチェック弁体８０が圧縮コイルばね８２に抗する力がなくなると、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２に押されて上動する。
【００５８】
しかし、コイル巻線９０に通電したままであると、図４に示すように、チェック弁体８０の上端面が電磁プランジャ９２の下端に当接し、チェック弁体８０はこの位置で止まり、シート部８１が弁座部７８との間に間隙を確保したままの状態となる。このため、ポンプ室５６で加圧される燃料は燃料通路７５ａ、高圧燃料室７６、シート部８１と弁座部７８との間隙、小径部８０ａの周囲、低圧燃料通路７２ａを通って燃料溜り部５９へ逃がされる。
【００５９】
したがって、ポンプ室５６で燃料が加圧されても、燃料が吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送されることはない。
図４の状態において、図１２に示すＥＣＵ２０からから所定のタイミングでコイル巻線９０への通電が停止されると、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチャ９４および電磁プランジャ９２が上方に移動される。すると、チェック弁体８０を上方へ移動するのを制限していた力がなくなるので、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２の付勢力を受けて上方へ移動し、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８に当接する。
【００６０】
よって、図２に示すように、弁座部７８が閉弁され、このためポンプ室５６内の燃料は案内孔７７から逃げられないからポンプ室５６内で加圧されることになる。この加圧された高圧燃料は吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送される。
【００６１】
この時、チェック弁体８０の下面がポンプ室５６の高圧の燃料圧を受けるので、チェック弁体８０のシート部８１は弁座部７８に強く押され、よって加圧行程中にチェック弁体８０が開弁することはない。
【００６２】
このような構成の電磁弁７０を備えた高圧燃料ポンプ３によれば、以下のような効果がある。
吸入行程で吸入不良が発生しないように、燃料流路の開口面積、すなわち弁座部の開き度を大きく確保するためにはシート部のストロークを大きく取らなければならない。バルブストロークと、流路開口面積の間には、図５に示すような関係があり、吸入不良が発生しない流路開口面積ＳＢ を確保しようとすると、バルブストロークをＢ以上に設定する必要がある。
また、アーマチャのストロークと、達成可能な応答時間との間には図６に示す関係がある。ここで、応答時間とは、図７に示すように、駆動電圧を与えてから、バルブがフルストロークするまでの時間ｔ１ と、駆動電圧をカットし、バルブが駆動電圧を与える前の状態に戻るまでの時間ｔ２ との和ｔ１ ＋ｔ２ を指す。
【００６３】
図１３に示す従来の電磁弁の場合は、弁体３３とアーマチャ３５が一体的に連結されているから、バルブストロークをＢに設定した場合はアーマチャストロークもＢであり、この場合応答時間をＴＢ までしか高速化できないことになる。
【００６４】
また、バルブストロークはＢのままで、応答時間を図６におけるＴＡ まで高速化するには、駆動電圧と、応答時間との間には図８の関係があるので、駆動電圧をＶＢ からＶＡ に昇圧しなければならない。しかし、電磁弁の駆動電圧は車載用のバッテリによって供給されており、その電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖでー定である。よって、車載用のバッテリをそのまま使用して駆動電圧をアップさせるには、格別な昇電圧回路が必要となり、このような昇電圧回路はコストアップにつながるという不具合がある。
【００６５】
それに対し本発明品では、従来の電磁弁における弁体３３を、チェック弁体８０と、アーマチャ９４を備える電磁プランジャ９２に分割したことにより、図５における吸入不良防止に必要なバルブストロークＢは、チェック弁体８０独自のストロークＢで確保することができ、これにより吸入不良を防止することができる。また、図６から判るように、電磁プランジャ９２のアーマチャストロークをＡにすれば、応答時間をＴＡ まで高速化することができる。これにより、図８からわかるように、応答時間ＴＡ を達成するための駆動電圧はＶＢ のままでよく、すなわち車載用のバッテリの電源電圧を使用でき、コストアップにつながる格別な昇電圧回路は必要ない。
よって、上記実施例の電磁弁７０を使用すれば、吸入不良の防止と高速化を両立できることになる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施例を、図９ないし図１１にもとづいて説明する。
前記第１の実施例の電磁弁７０は、電流を供給している時に電磁弁は開いており、電流を遮断すると電磁弁が閉じてコモンレール側に高圧燃料を圧送するようにしたが、本実施例の電磁弁７０ａは、電流を供給した時に電磁弁７０ａが閉じてコモンレール側に高圧燃料を圧送するようにしたものである。
【００６７】
本実施例で第１の実施例と異なる点を説明すると、第１の実施例の場合、アーマチャ９４がアクチュエータホルダ７３と電磁弁カバー７４との間に設けられており、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチャ９４および電磁プランジャ９２はチェック弁体８０から離れる方向に付勢されていた。
【００６８】
これに対し、本実施例では、電磁プランジャ９２に連結されたアーマチャ９４が、バルブボディ７２とアクチュエータホルダ７３との間に形成された作動室９７内に上下移動自在に収容されており、これらアーマチャ９４および電磁プランジャ９２は第２の付勢手段に相当する圧縮コイルばね９３により下向きの付勢力を受けている。
【００６９】
この場合も、アーマチャ９４および電磁プランジャ９２のストロークは、チェック弁体８０のストロークより小さく設定されている。
上記圧縮コイルばね９３の下向きの付勢力は、チェック弁体８０を押し上げる他の圧縮コイルばね８２の上向きの付勢力より大きく設定してある。
【００７０】
なお、電磁プランジャ９２の下端は先細りテーパ面９８となっており、この先端面はチェック弁体８０の上端面より小さな面積をなしている。これら電磁プランジャ９２の先細りテーパ面９８およびチェック弁体８０の上端面は、バルブボディ７２に形成した低圧燃料室（孔）９５に臨まされている。
【００７１】
その他の構成は、第１の実施例と同様であってよく、同一部材は同一番号を用いて説明を省略する。
このような構成の第２の実施例の電磁弁７０ａの作動について説明する。
【００７２】
図９はポンププランジャ５５が上死点にある状態であり、ポンプ室５６の燃料圧が高く、したがって高圧燃料室７６の燃料圧も高くなっており、このためチェック弁体８０のシート部８１がバルブボディ７２の弁座部７８に着座して案内孔７７を閉塞している。
【００７３】
なお、このときは、電磁アクチュエータのコイル巻線９０に電流が流されている状態であり、アーマチャ９４がコイル巻線９０により上向きに吸引されており、このため、電磁プランジャ９２の下端はチェック弁体８０の上端から離れている。
【００７４】
このような図９の状態からポンププランジャ５５が下降を始めて吸入行程に移ると、図１に示された燃料導入孔５８が未だポンププランジャ５５の外周面で閉塞されている段階では、ポンプ室５６の容積が増大して圧力が低下し、高圧燃料室７６の圧力も低下する。このときの高圧燃料室７６の圧力は、低圧燃料室９５の燃料圧力よりも低くなる。そして、低圧燃料室９５と高圧燃料室７６の圧力差はチェック弁体８０を下向き（開弁方向）に押す力となり、この押し下げ力が圧縮コイルばね８２の押上力よりも大きくなるとチェック弁体８０は図１０に示すように下降する。したがって、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８から離れ、案内孔７７を開く。
【００７５】
このため、燃料溜り部５９の燃料が低圧燃料通路７２ａから案内孔７７、弁座部７８を介して高圧燃料室７６に導入され、この燃料は燃料通路７５ａからポンプ室５６に導入される。
【００７６】
よって、ポンププランジャ５５の吸入行程中に、図１に示された燃料導入孔５８が未だ閉じられているときにポンプ室７６が負圧になるのが防止される。
この時、図１０に示すように、チェック弁体８０の下端面はストッパ７５の衝止突起７５ｂに当接し、この場合チェック弁体８０のストロークは十分大きく取ってあるので、弁座部７８は大きく開口されるようになり、よってポンプ室５６に燃料が供給されている最中に吸入不良が発生することはない。
【００７７】
上記チェック弁体８０が開弁した後、図１２に示すＥＣＵ２０から所定のタイミングで電磁アクチュエータのコイル巻線９０への通電を遮断すると、コイル巻線９０の励磁が解除され、圧縮コイルばね９３の付勢力によりアーマチャ９４が下向きに押され、アーマチャ９４および電磁プランジャ９２は図１０のように下方に移動される。
【００７８】
この場合、電磁プランジャ９２のストロークはチェック弁体８０のストロークより小さく設定されているため、チェック弁体８０の上端に当接しない。そして、このような電磁プランジャ９２の下動は、チェック弁体８０のストロークよりも小さく取ってあり、しかもチェック弁体８０と離れているから高速で作動する。
【００７９】
ポンププランジャ５５がさらに下降して燃料導入孔５８がポンププランジャ５５の外周面により開かれると、燃料溜り部５９の燃料は燃料導入孔５８からも導入されポンプ室５６に補給される。
【００８０】
ポンププランジャ５５が下死点に達し、逆に上昇に移るとポンプ室５６の容積が減少する。そして、ポンププランジャ５５の外周面が燃料導入孔５８を閉じるとポンプ室５６の燃料が加圧されて圧力が上昇する。このような加圧行程においては、ポンプ室５６の圧力上昇に伴い高圧燃料室７６の圧力も上昇する。
【００８１】
上記高圧燃料室７６と低圧燃料室９５との圧力差によるチェック弁体８０が圧縮スプリング８２に抗する力がなくなると、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２に押されて上動する。
【００８２】
しかし、電磁アクチュエータのコイル巻線９０への通電を遮断したままであると、図１１に示すように、チェック弁体８０の上端面が電磁プランジャ９２の下端に当接し、圧縮コイルばね９３の下向きの付勢力がチェック弁体８０を押し上げる他方の圧縮コイルばね８２の上向きの付勢力より大きく設定してあるから、チェック弁体８０はこの位置で止まり、シート部８１が弁座部７８との間に間隙を確保したままの状態となる。このため、ポンプ室５６で加圧される燃料は燃料通路７５ａ、高圧燃料室７６、シート部８１と弁座部７８との間隙、小径部８０ａの周囲、低圧燃料通路７２ａを通って燃料溜り部５９へ逃がされる。
【００８３】
したがって、ポンプ室５６で燃料が加圧されても、燃料が吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送されることはない。
図１１の状態において、図１２に示すＥＣＵ２０からから所定のタイミングで電磁アクチュエータのコイル巻線９０へ通電がなされると、コイル巻線９０の励磁によりアクチュエータホルダ７３およびアーマチャ９４内に磁気回路が形成され、アクチュエータホルダ７３の下端の磁気ギャップに生じる吸引作用によりアーマチャ９４が上向きの付勢力を受ける。このためアーマチャ９４および電磁プランジャ９２が圧縮コイルばね９３の押下げ力に抗して、図９のように上方に移動される。
【００８４】
すると、チェック弁体８０を上方へ移動するのを制限していた力がなくなるので、チェック弁体８０は圧縮コイルばね８２の付勢力を受けて上方へ移動し、チェック弁体８０のシート部８１が弁座部７８に当接する。
【００８５】
よって、図９に示すように、弁座部７８が閉弁され、このためポンプ室５６内の燃料は案内孔７７から逃げられないためポンプ室５６内で加圧されることになる。この加圧された高圧燃料は吐出孔５７、吐出弁６１を通じて図１２に示すコモンレール６５へ圧送される。
【００８６】
この時、チェック弁体８０の下面がポンプ室５６の高圧の燃料圧を受けるので、チェック弁体８０のシート部８１は弁座部７８に強く押され、よって加圧行程中にチェック弁体８０が開弁することはない。以上のように作動することによって、第１の実施例と同様の効果が得られる。
以上のように作動することによって、第１の実施例と同様の効果が得られる。
【００８７】
なお、上記第１および第２の実施例は、それぞれ電磁弁７０，７０ａをポンプシリンダ５４に一体的に組み込んで吐出量可変型高圧燃料ポンプ３として構成した場合を説明したが、本発明の電磁弁は吐出量可変型高圧燃料ポンプ３に一体的に組み込まれるものに限らず、例えば列型燃料噴射ポンプの吐出孔とコモンレールの間などのように、流体経路の高圧側と低圧側との間に設置される電磁弁として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる高圧燃料ポンプの全体の断面図。
【図２】同実施例のポンプに用いられた電磁弁の構造を示し、吸入開始前の状態の断面図。
【図３】同実施例の電磁弁における吸入時の状態の断面図。
【図４】同実施例の電磁弁における吐出量可変時の断面図。
【図５】バルブストロークと流路開口面積との関係を示す特性図。
【図６】アーマチャストロークと応答時間との関係を示す特性図。
【図７】応答時間を解説する特性図。
【図８】駆動電圧と応答時間との関係を示す特性図。
【図９】本発明の第２の実施例に係る電磁弁の構造を示し、吸入開始前の状態の断面図。
【図１０】同実施例の電磁弁における吸入時の状態の断面図。
【図１１】同実施例の電磁弁における吐出量可変時の断面図。
【図１２】コモンレール式燃料噴射装置の概略的構成を示す図。
【図１３】従来の電磁弁の主要部を示す断面図。
【符号の説明】
３…高圧燃料ポンプ
５０…ポンプハウジング
５２…カム軸 ５３…カム
５５…ポンププランジャ
５６…ポンプ室
５７…吐出孔
５８…燃料導入孔
５９…低圧燃料溜り部
７０，７０ａ…電磁弁
７１…電磁弁ケーシング
７２…バルブボディ
７３…アクチュエータホルダ
７４…電磁弁カバー
７５…ストッパ
７６…高圧燃料室
７７…案内孔
７８…弁座部
８０…チェック弁体
８１…シート部
８２…圧縮コイルばね（第１の付勢手段）
９０…コイル巻線（電磁アクチュエータ）
９１…ターミナル
９２…電磁プランジャ
９３…圧縮コイルばね（第２の付勢手段）
９４…アーマチャ
９５…低圧燃料室
Claims (4)
- ポンププランジャの往復動にしたがい燃料溜り部からの燃料の吸入、同燃料の加圧、吐出孔から送出が可能なシリンダのポンプ室と連通する高圧燃料室と；
上記高圧燃料室に形成され、上記燃料溜り部と連通する弁座部と；
一端側に上記弁座部と離着可能なシート部を有し、上記弁座部に、上記高圧燃料室の圧力が閉弁方向に作用するように、軸方向に沿って摺動可能に設けられた、所定ストローク範囲で摺動可能なチェック弁体と；
上記チェック弁体の上記シート部を弁座部に着座させて閉塞する方向に付勢する第１の付勢手段と；
上記チェック弁体の他端側に、当該チェック弁体、上記高圧燃料室と共に、軸方向に並んで上記チェック対のストロークより小さなストローク範囲で軸方向に移動可能に設けられ、チェック弁体側へストロークしたとき、上記チェック弁体を全開以下の開度で上記シート部が上記弁座部から離れる開位置に停止させることが可能な電磁プランジャと；
上記電磁プランジャを電磁吸引力により駆動する電磁アクチュエータと；
を具備し、
上記プランジャの吸入工程では、上記電磁プランジャが上記チェック弁体から離れており、上記高圧燃料室の圧力が低下することによって上記チェック弁体が全開し、
上記プランジャの加圧工程では、上記電磁プランジャが上記チェック弁体に当接し、上記シート部と上記弁座部との間に上記吸入行程時よりも小さい間隙を確保したままでの状態となることによって、上記ポンプ室で加圧される燃料が上記間隙を介して上記燃料溜り部へ逃されるモードと、上記電磁プランジャが上記チェック弁体から離れており、上記チェック弁が全閉となることによって、上記ポンプ室内の燃料が加圧されて上記吐出孔から圧送するモードとを有するように構成してある
ことを特徴とする電磁弁。 - 請求項１に記載の電磁弁であって、上記電磁プランジャは、第２の付勢手段で、上記チェック弁体から離れる方向へ付勢されることを特徴とする電磁弁。
- 請求項１に記載の電磁弁であって、前記電磁プランジャは、第２の付勢手段で、上記チェック弁体に接近する方向へ付勢されることを特徴とする電磁弁。
- シリンダと；
このシリンダ内に往復移動可能に嵌挿され、このシリンダと協同してポンプ室を構成し、往復動により低圧燃料溜り部から上記ポンプ室に燃料を吸引するとともにこのポンプ室の燃料を加圧して吐出孔から送出するポンププランジャと；
上記シリンダに連結された請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載の電磁弁と；
を具備し、上記電磁弁は、チェック弁が上記ポンプ室の圧力を閉弁方向の押圧力として受けるとともに、低圧側が上記低圧燃料溜り部の圧力を受けるように設けられていることを特徴とする燃料ポンプ。
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