JP6245238B2

JP6245238B2 - 燃料ポンプ

Info

Publication number: JP6245238B2
Application number: JP2015179692A
Authority: JP
Inventors: 浅山　和博; 和博浅山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: US10180122B2; US20170074255A1; JP2017053319A

Description

本発明は、燃料ポンプに関する。

シリンダ内をプランジャが移動することにより、シリンダ及びプランジャによって区画される加圧室内の燃料を加圧する燃料ポンプが知られている。
そうしたプランジャを往復移動させるための駆動機構として、例えば特許文献１に記載の装置では、電磁石によって往復移動する可動子を備えており、この可動子にプランジャとして機能するピストンを接続するようにしている。

特開２０１４−１１７１４９号公報

ところで、可動子を往復移動させるとその往復移動に伴って振動が発生する。そこで、そうした振動を抑えるために、可動子と同等の質量を有するカウンタウェイトを設けて、このカウンタウェイトをプランジャの移動方向に対して相反する方向に移動させるようにすれば、可動子の往復移動によって生じる振動を、カウンタウェイトの往復移動によって生じる振動で打ち消すことができる。

しかし、こうしたカウンタウェイトの動きをプランジャの往復移動に同期させるためには、カウンタウェイトを往復移動させる駆動機構や、カウンタウェイトの往復移動を制御するための制御装置などが別途必要になるため、燃料ポンプの構成が複雑になってしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、プランジャに接続された可動子とこの可動子のカウンタウェイトとをより簡素な構成で同期移動させることのできる燃料ポンプを提供することにある。

上記課題を解決する燃料ポンプは、シリンダと、前記シリンダ内を往復移動するプランジャと、前記シリンダ及び前記プランジャによって区画される加圧室と、を有しており前記シリンダ内で前記プランジャを移動させることにより前記加圧室の燃料を加圧するポンプ部を備えている。そして、この燃料ポンプは、前記プランジャに接続された第１可動子と、前記プランジャの移動方向において前記第１可動子と対向するように設けられて前記第１可動子の往復移動に伴い発生する振動を抑えるためのカウンタウェイトとして機能する第２可動子と、前記第１可動子と前記第２可動子との間に設けられた電磁石と、前記第１可動子と前記第２可動子との間に設けられて前記電磁石の通電時に前記第１可動子及び前記第２可動子を共に吸引する磁性部材と、前記第１可動子と前記第２可動子とが離間するように付勢するスプリングと、を備えるようにしている。

同構成によれば、電磁石が通電されると、第１可動子と第２可動子とが電磁石及び上記磁性部材に吸引されるため、第１可動子と第２可動子とは互いに近づくように移動する。また、電磁石の通電が停止されると、上記スプリングの付勢力によって第１可動子と前記第２可動子とは互いに離間するように移動する。

従って、電磁石の通電と通電停止を繰り返すことにより、第１可動子に接続されたプランジャは往復移動するとともに、第１可動子のカウンタウェイトとして機能する第２可動子は、第１可動子の移動方向に対して相反する方向に同期して移動するようになる。そのため、第１可動子の往復移動によって生じる振動は第２可動子の往復移動によって生じる振動によって打ち消されるようになる。

このように同構成によれば、プランジャに接続された第１可動子とカウンタウェイトとして機能する第２可動子とが、上記電磁石及び上記磁性部材及び上記スプリングによって同期しながら往復移動するようになる。そのため、カウンタウェイトを往復移動させる駆動機構や、カウンタウェイトの往復移動を制御するための制御装置などを別途設けることなく、プランジャに接続された可動子と同可動子のカウンタウェイトとをより簡素な構成で同期移動させることができるようになる。

また、上記燃料ポンプにおいて、前記第１可動子及び前記第２可動子を内部に備えるハウジングを有しており、前記スプリングを第１スプリングとしたときに、前記第１可動子と前記ハウジングとの間に配設されて前記第１可動子を前記磁性部材に近づく方向に付勢する第２スプリングと、前記第２可動子と前記ハウジングとの間に配設されて前記第２可動子を前記磁性部材に近づく方向に付勢する第３スプリングと、を備えることが好ましい。

第１可動子と上記磁性部材との間の距離や、第２可動子と上記磁性部材との間の距離は電磁石の通電状態に応じて変化する。そうした可動子と上記磁性部材との間の距離の変化を可動子の作動量とした場合に、各可動子が磁性部材に吸引される過程や磁性部材から離れる過程で各可動子の作動量に差異が生じると、第１可動子の往復移動の周期と第２可動子の往復移動の周期とがずれるようになり、第１可動子の振動を第２可動子の往復移動によって抑える効果が低下してしまう。

この点、同構成によれば、各可動子の作動量に差異が生じることにより、上記第２スプリングのたわみ量と上記第３スプリングのたわみ量とで差異が生じると、第１可動子に作用する第２スプリングの付勢力と、第２可動子に作用する第３スプリングの付勢力との間に差異が生じる。こうした付勢力の差異により、付勢力が大きい方のスプリングによって第１可動子や第２可動子が付勢されるため、第１可動子と上記磁性部材との間の距離及び第２可動子と上記磁性部材との間の距離がともに変化して各可動子の作動量の差異が減少するようになる。

例えば、第１可動子と上記磁性部材との間の距離が、第２可動子と上記磁性部材との間の距離よりも長く、第２スプリングのたわみ量が第３スプリングのたわみ量よりも多い場合には、第１可動子に作用する第２スプリングの付勢力は、第２可動子に作用する第３スプリングの付勢力よりも大きくなる。従って、第２スプリングの付勢力によって第１可動子は磁性部材に近づく方向に付勢される一方、第２可動子は磁性部材から離れる方向に付勢される。このように、第１可動子と上記磁性部材との間の距離が、第２可動子と上記磁性部材との間の距離よりも長い場合には、第１可動子は磁性部材に近づく方向に押されるようになり、第２可動子は磁性部材から離れる方向に押されるようになるため、第１可動子と第２可動子との間の作動量の差異が減少するようになる。

このように同構成によれば、各可動子の作動量の差異を減少させることができるため、これにより第１可動子の往復移動の周期と第２可動子の往復移動の周期とがずれることを抑えることができるようになる。

また、上記燃料ポンプにおいて、前記シリンダを第１シリンダとし、前記第１シリンダ内を往復移動するプランジャを第１プランジャとし、前記第１シリンダ及び前記第１プランジャによって区画される加圧室を第１加圧室とし、前記ポンプ部を第１ポンプ部としたときに、第２シリンダと、前記第２シリンダ内を往復移動する第２プランジャと、前記第２シリンダ及び前記第２プランジャによって区画される第２加圧室と、を有しており前記第２シリンダ内で前記第２プランジャを移動させることにより前記第２加圧室の燃料を加圧する第２ポンプ部を備えており、前記第２プランジャが前記第２可動子に接続されていてもよい。

同構成によれば、往復移動する第２可動子によって第２プランジャも往復移動するため、第２プランジャを往復移動させるための駆動機構を別途設けること無く、１つの燃料ポンプで２つのポンプ部を駆動することができるようになる。

一実施形態の燃料ポンプが設置されたエンジンの燃料系の構成を模式的に示す略図。同実施形態の燃料ポンプの断面図。同実施形態の燃料ポンプであって電磁石の通電時における状態を示す断面図。同実施形態の燃料ポンプであって電磁石の通電停止時における状態を示す断面図。同実施形態の燃料ポンプに設けられた電磁石の通電状態とプランジャのストローク量との関係を示すタイミングチャート。同実施形態の燃料ポンプに設けられたスプリングの配設態様を示す模式図。同実施形態の燃料ポンプの変形例を示す断面図。同変形例の燃料ポンプが配設されたエンジンの燃料系の構成を模式的に示す略図。

以下、燃料ポンプの一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。本実施形態の燃料ポンプ５０は、車載用の筒内噴射式エンジンに設けられる高圧燃料ポンプとして構成されている。

図１に示すように、筒内噴射式エンジンの燃料タンク１０の内部には、燃料を汲み出すフィードポンプ１１が設けられている。フィードポンプ１１は、低圧燃料通路１２を介して燃料ポンプ５０に接続されている。低圧燃料通路１２には、その内部の燃料圧力が規定値を超えたときに、その内部の燃料を燃料タンク１０に排出するレギュレータ１４が設けられている。

燃料ポンプ５０は、例えば燃料タンク近傍に設けられており、高圧燃料通路１９を介してデリバリパイプ２０に接続されている。デリバリパイプ２０には、筒内噴射式エンジンの各気筒に設けられたインジェクタ２１が接続されている。

図２に示すように、燃料ポンプ５０は、高圧燃料を吐出するポンプ部２００と、ポンプ部２００を駆動する駆動部４００とを備えている。
ポンプ部２００は、内部に円筒状のシリンダ２２３が形成されたポンプボディ２２０を備えている。シリンダ２２３には、丸棒状のプランジャ２２４が往復移動可能に配設されている。プランジャ２２４は、一端がシリンダ２２３の内部に挿入されており、他端がシリンダ２２３の外部に突出した状態で配設されている。そして、シリンダ２２３の内部がプランジャ２２４によって区画されることにより、燃料を加圧する加圧室２２５が形成されている。

ポンプボディ２２０は、低圧燃料通路１２を介して送油されてくる低圧燃料が加圧室２２５に流入することを許容する一方、加圧室２２５から低圧燃料通路１２への燃料流入を遮断する第１逆止弁２２８を備えている。

また、ポンプボディ２２０は、加圧室２２５で加圧された高圧燃料が高圧燃料通路１９に流入することを許容する一方、高圧燃料通路１９から加圧室２２５への燃料流入を遮断する第２逆止弁２２９を備えている。

プランジャ２２４においてシリンダ２２３の外部に突出した端部には、円環形状のスプリング座２３３が組み付けられている。スプリング座２３３とポンプボディ２２０との間には、加圧室２２５から後退する方向にプランジャ２２４を付勢するスプリング２３２が配設されている。

駆動部４００は、筒状のハウジング４１０を備えている。このハウジング４１０の外周面には、プランジャ２２４においてスプリング座２３３の設けられた端部がハウジング４１０の内部に露出するようにしてポンプ部２００が組み付けられている。

ハウジング４１０内には、第１可動子４４０が設けられている。第１可動子４４０は略円盤状であって軟磁性体で形成されている。第１可動子４４０の中心部には、第１可動子４４０の径方向に対して平行に広がる円板状の第１平面部４４１が形成されており、この第１平面部４４１の中心部からはプランジャ２２４の端部に接続される棒状の接続部４４２が延びている。

第１平面部４４１の外周には、ポンプ部２００が配設された方向に延びる筒状の第１壁部４４３が形成されており、この第１壁部４４３の末端には、第１可動子４４０の径方向に対して平行に広がる環状の第２平面部４４４が形成されている。

第２平面部４４４の外周には、ポンプ部２００が配設された方向とは逆の方向に延びる筒状の第２壁部４４５が形成されており、この第２壁部４４５の末端には、第１可動子４４０の径方向に対して平行に広がる環状の第３平面部４４６が形成されている。

第３平面部４４６の外周には、ポンプ部２００が配設された方向に延びる筒状の第３壁部４４７が形成されており、この第３壁部４４７の末端には、第１可動子４４０の径方向に広がりながら傾斜した環状の第１テーパ部４４８が形成されている。

また、ハウジング４１０内には、第２可動子４５０が設けられている。第２可動子４５０は、プランジャ２２４の移動方向において第１可動子４４０と対向するように設けられている。

この第２可動子４５０も略円盤状であって軟磁性体で形成されている。第２可動子４５０の中心部には、第２可動子４５０の径方向に対して平行に広がる円板状の第４平面部４５１が形成されている。

第４平面部４５１の外周には、ポンプ部２００が配設された方向とは逆の方向に延びる筒状の第４壁部４５３が形成されており、この第４壁部４５３の末端には、第２可動子４５０の径方向に対して平行に広がる環状の第５平面部４５４が形成されている。

第５平面部４５４の外周には、ポンプ部２００が配設された方向に延びる筒状の第５壁部４５５が形成されており、この第５壁部４５５の末端には、第２可動子４５０の径方向に対して平行に広がる環状の第６平面部４５６が形成されている。

第６平面部４５６の外周には、ポンプ部２００が配設された方向とは逆の方向に延びる筒状の第６壁部４５７が形成されており、この第６壁部４５７の末端には、第２可動子４５０の径方向に広がりながら傾斜した環状の第２テーパ部４５８が形成されている。

そして、この第２可動子４５０は、第１可動子４４０の往復移動に伴い発生する振動を抑えるためのカウンタウェイトとして機能するように設けられており、第１可動子４４０の質量と第２可動子４５０の質量とがほぼ同じになるように、それら第１可動子４４０及び第２可動子４５０の板厚や大きさ等は設定されている。ちなみに、第１可動子４４０及び第２可動子４５０の質量ができるだけ同じになるように、第１可動子４４０や第２可動子４５０に質量調整用の孔を空けたり、錘を付けたりしてもよい。また、第１可動子４４０の質量に対してプランジャ２２４の質量が無視できない程度に大きい場合には、第２可動子４５０の質量と、第１可動子４４０の質量及びプランジャ２２４の質量の和とがほぼ同じになるようにすることが望ましい。

ハウジング４１０の内部には、ハウジング４１０の周方向に沿うようにして環状に電磁石４２０が配設されている。
また、この電磁石４２０は、第１可動子４４０と第２可動子４５０との間に設けられている。より詳細には、電磁石４２０には、上記第１テーパ部４４８に対向する第１傾斜部４２３と、上記第２テーパ部４５８に対向する第２傾斜部４２４とが形成されており、第１可動子４４０の第１テーパ部４４８と第２可動子４５０の第２テーパ部４５８との間において電磁石４２０が挟まれるように構成されている。

電磁石４２０の内周面側にはリング状の磁性部材４３０が配設されている。この磁性部材４３０は、鉄などの軟磁性体で形成されている。また、磁性部材４３０は、第１可動子４４０の第３平面部４４６と第２可動子４５０の第６平面部４５６との間に配設されている。

第１可動子４４０の第２平面部４４４と第２可動子４５０の第５平面部４５４との間には、第１可動子４４０と第２可動子４５０とが離間するように付勢する第１スプリング４６０が配設されている。

また、第１可動子４４０の第１平面部４４１と、この第１平面部４４１に対向するハウジング４１０の内壁との間には、第１可動子４４０を磁性部材４３０に近づく方向に付勢する第２スプリング４７０が配設されている。

また、第２可動子４５０の第４平面部４５１と、この第４平面部４５１に対向するハウジング４１０の内壁との間には、第２可動子４５０を磁性部材４３０に近づく方向に付勢する第３スプリング４８０が配設されている。

第２スプリング４７０及び第３スプリング４８０は、自由長、ばね定数、及び駆動部４００への組み付け時におけるプリロードが同一にされている。また、第２スプリング４７０及び第３スプリング４８０のばね定数は、第１スプリング４６０のばね定数よりも十分に小さくされており、第１スプリング４６０による第１可動子４４０と第２可動子４５０との離間が第２スプリング４７０及び第３スプリング４８０の付勢力によって阻害されないようにしている。

また、第１スプリング４６０の付勢力によって第１可動子４４０と第２可動子４５０とが最大限に離間している状態において、第１可動子４４０の第３平面部４４６と磁性部材４３０との間の距離ＳＫは、第２可動子４５０の第６平面部４５６と磁性部材４３０との間の距離ＳＣと同じになるように、第１可動子４４０及び第２可動子４５０の形状や配設位置等は設定されている。

そして、電磁石４２０には、通電制御を行うための制御装置６００が接続されている。
図３に示すように、電磁石４２０が通電されると、第１可動子４４０及び第２可動子４５０及び磁性部材４３０は軟磁性体で形成されているため、電磁石４２０によって発生した磁束ＭＦ（図３において破線にて図示）は、電磁石４２０の第１傾斜部４２３、第１可動子４４０の第１テーパ部４４８、第３壁部４４７、第３平面部４４６、磁性部材４３０、第２可動子４５０の第６平面部４５６、第６壁部４５７、第２テーパ部４５８、電磁石４２０の第２傾斜部４２４を環状に流れるようになる。つまり第１可動子４４０及び第２可動子４５０及び磁性部材４３０及び電磁石４２０によって１つの磁気回路が構成される。その結果、第１可動子４４０及び第２可動子４５０は、電磁石４２０及び磁性部材４３０に吸引されて、第１可動子４４０は磁性部材４３０に近づく方向（図３に示す矢印Ｋ１の方向）に移動するとともに、第２可動子４５０も磁性部材４３０に近づく方向（図３に示す矢印Ｃ１の方向）に移動する。従って、電磁石が通電されると、第１可動子４４０及び第２可動子４５０は互いに近づくように移動する。

第１可動子４４０が電磁石４２０及び磁性部材４３０に吸引されて矢印Ｋ１の方向に移動すると、接続部４４２に接続されたプランジャ２２４は、加圧室２２５の容積が増大する方向（図３に示す矢印Ｈ１の方向）に移動する。なお、以下では、加圧室２２５の容積が増大する方向にプランジャ２２４が移動することをプランジャの下降という。こうしてプランジャ２２４が下降すると、加圧室２２５内の圧力が低下して、低圧燃料通路１２から第１逆止弁２２８を介して加圧室２２５内に燃料が吸引される。

図４に示すように、電磁石４２０の通電が停止されると、第１スプリング４６０の付勢力によって第１可動子４４０と第２可動子４５０とは互いに離間するように移動する。つまり、第１可動子４４０は磁性部材４３０にから離れる方向（図４に示す矢印Ｋ２の方向）に移動するとともに、第２可動子４５０も磁性部材４３０にから離れる方向（図４に示す矢印Ｃ２の方向）に移動する。

第１可動子４４０が矢印Ｋ２の方向に移動すると、接続部４４２に接続されたプランジャ２２４は、加圧室２２５の容積が縮小する方向（図４に示す矢印Ｈ２の方向）に移動する。なお、以下では、加圧室２２５の容積が減少する方向にプランジャ２２４が移動することをプランジャの上昇という。こうしてプランジャ２２４が上昇すると、加圧室２２５内の燃料は加圧されながら第２逆止弁２２９を介して高圧燃料通路１９に吐出される。

ちなみに、第１可動子４４０と第２可動子４５０との離間は、第１スプリング４６０が延びていくことにより減少する同第１スプリング４６０の付勢力と、圧縮されていくことによって増大する第２スプリング４７０及び第３スプリング４８０の付勢力とが釣り合った時点で止まる。この第１可動子４４０と第２可動子４５０との離間が停止したとき、つまり第１スプリング４６０の付勢力によって第１可動子４４０と第２可動子４５０とが最大限に離間しているときのプランジャ２２４の位置が、シリンダ２２３内におけるプランジャ２２４の上死点になる。

燃料ポンプ５０の吐出量は、プランジャ２２４のストローク量ＳＴを変化させることによって可変設定される。
すなわち、第１可動子４４０と磁性部材４３０との間の距離ＳＫや、第２可動子４５０と上記磁性部材４３０との間の距離ＳＣは電磁石４２０の通電状態に応じて変化する。つまり電磁石４２０が通電されると距離ＳＫや距離ＳＣは短くなっていき、電磁石４２０の通電が停止されると距離ＳＫや距離ＳＣは長くなっていく。こうした可動子と磁性部材４３０との間の距離の変化を、以下では可動子の作動量という。また、第１スプリング４６０の付勢力によって第１可動子４４０と第２可動子４５０とが最大限に離間している状態の作動量を「０」とすると、プランジャ２２４の位置が上死点になっているときの第１可動子４４０の作動量は「０」になる。この場合に、第１可動子４４０の作動量が多くなるほど、つまり第１可動子４４０が磁性部材４３０に近づくほど、上死点からのプランジャ２２４のストローク量ＳＴ（下降量）も増加するようになり、より多くの燃料が加圧室２２５内に吸引されるようになるため、燃料ポンプ５０の吐出量は増大する。

図５に示すように、電磁石４２０が通電されると、第１可動子４４０は磁性部材４３０に近づくようになるため、電磁石４２０の通電時間Ｔｏｎが長くなるほど、ストローク量ＳＴは増大する。なお、第１可動子４４０が磁性部材４３０に近づいて接触した時点で、ストローク量ＳＴは最大値ＳＴｍａｘになる。

また、電磁石４２０の通電を停止すると、磁性部材４３０に近づいていた第１可動子４４０は磁性部材４３０から離れていき、通電を停止した時点から所定時間が経過すると、第１可動子４４０の作動量は「０」になってストローク量ＳＴも「０」になる。この電磁石４２０の通電を停止してからストローク量ＳＴが「０」になるまでに要する電磁石４２０の通電停止時間Ｔｏｆｆは、プランジャ２２４のストローク量ＳＴが多いときほど長くなるため、電磁石４２０の通電時間Ｔｏｎに基づいて設定することができる。

そこで、制御装置６００は、燃料ポンプ５０の要求吐出量に基づき、要求吐出量が多いときほど通電時間Ｔｏｎが長くなるように同通電時間Ｔｏｎを設定する。また、設定された通電時間Ｔｏｎが長いときほど通電停止時間Ｔｏｆｆが長くなるように同通電停止時間Ｔｏｆｆを設定する。そして、制御装置６００は、通電時間Ｔｏｎによる電磁石４２０の通電と、通電停止時間Ｔｏｆｆによる電磁石４２０の通電停止とを交互に繰り返すことによって、燃料ポンプ５０の吐出量が所望の要求吐出量となるように調整する。

なお、ストローク量ＳＴを調整するための上記通電制御は一例であり、他の態様でストローク量ＳＴを変更してもよい。
次に、上記燃料ポンプ５０の作用を説明する。

上述したように、電磁石４２０が通電されると、第１可動子４４０と第２可動子４５０とが電磁石４２０及び磁性部材４３０に吸引されるため、第１可動子４４０と第２可動子４５０とは互いに近づくように移動する。また、電磁石４２０の通電が停止されると、第１スプリング４６０の付勢力によって第１可動子４４０と前記第２可動子４５０とは互いに離間するように移動する。

従って、電磁石４２０の通電と通電停止を繰り返すことにより、第１可動子４４０に接続されたプランジャ２２４は往復移動するとともに、第１可動子４４０のカウンタウェイトとして機能する第２可動子４５０は、第１可動子４４０の移動方向に対して相反する方向に同期して移動するようになる。そのため、第１可動子４４０の往復移動によって生じる振動は第２可動子４５０の往復移動によって生じる振動によって打ち消されるようになる。

このようにプランジャ２２４に接続された第１可動子４４０とカウンタウェイトとして機能する第２可動子４５０とが、電磁石４２０及び磁性部材４３０及び第１スプリング４６０によって同期しながら往復移動するようになる。

また、第１可動子４４０と第２可動子４５０とが磁性部材４３０に吸引される過程や磁性部材４３０から離れる過程において各可動子の作動量に差異が生じると、第１可動子４４０の往復移動の周期と第２可動子４５０の往復移動の周期とがずれるようになり、第１可動子４４０の振動を第２可動子４５０の往復移動によって抑える効果が低下してしまう。

この点、上記燃料ポンプ５０では、第１可動子４４０と第２可動子４５０との作動量に差異が生じることにより、第２スプリング４７０のたわみ量と第３スプリング４８０のたわみ量とに差異が生じると、第１可動子４４０に作用する第２スプリング４７０の付勢力と、第２可動子４５０に作用する第３スプリング４８０の付勢力との間に差異が生じる。こうした付勢力の差異により、付勢力が大きい方のスプリングによって第１可動子４４０や第２可動子４５０が付勢されるため、第１可動子４４０と磁性部材４３０との間の距離ＳＫ及び第２可動子４５０と磁性部材４３０との間の距離ＳＣがともに変化して各可動子の作動量の差異が減少するようになる。

図６に示すように、例えば、第１可動子４４０と第２可動子４５０とが磁性部材４３０に吸引される過程や磁性部材４３０から離れる過程において、第１可動子４４０と磁性部材４３０との間の距離ＳＫが、第２可動子４５０と磁性部材４３０との間の距離ＳＣよりも長くなっており、第１可動子４４０と第２可動子４５０との間で作動量に差異が生じた場合には、第２スプリング４７０のたわみ量（圧縮量）が第３スプリング４８０のたわみ量（圧縮量）よりも多くなる。この場合には、第１可動子４４０に作用する第２スプリング４７０の付勢力Ｆ１は、第２可動子４５０に作用する第３スプリング４８０の付勢力Ｆ２よりも大きくなる。従って、第２スプリング４７０の付勢力Ｆ１によって第１可動子４４０は磁性部材４３０に近づく方向に付勢される一方、第２可動子４５０は磁性部材４３０から離れる方向に付勢される。このように、第１可動子４４０と磁性部材４３０との間の距離ＳＫが、第２可動子４５０と磁性部材４３０との間の距離ＳＣよりも長くなった場合には、第１可動子４４０は磁性部材４３０に近づく方向に付勢されるようになり、第２可動子４５０は磁性部材４３０から離れる方向に付勢されるようになる。そのため、第１可動子４４０と磁性部材４３０との間の距離ＳＫと、第２可動子４５０と磁性部材４３０との間の距離ＳＣとの差異が小さくなり、第１可動子４４０と第２可動子４５０との間における作動量の差異は減少するようになる。

また、電磁石４２０の通電が停止されると、第１可動子４４０と第２可動子４５０とは第１スプリング４６０の付勢力によって離間していく。ここで、そうした第１可動子４４０と第２可動子４５０との離間を、例えばハウジング４１０内に設けられたストッパにそれら各可動子を当てることによって止める場合には、ストッパにおいて衝突音が発生するおそれがある。

この点、本実施形態では、上述したように、第１可動子４４０と第２可動子４５０との離間は、第１スプリング４６０が延びていくことにより減少する同第１スプリング４６０の付勢力と、圧縮されていくことによって増大する第２スプリング４７０及び第３スプリング４８０の付勢力とが釣り合った時点で止まる。従って、上述したようなストッパを必ずしも設ける必要は無く、上述したような衝突音の発生も抑えられる。

他方、筒内噴射式エンジンの燃料を高圧化する燃料ポンプのプランジャを、シリンダヘッドに設けられたカムシャフトを使って往復移動させる場合には、機関運転中において温度が高くなるシリンダヘッドに燃料ポンプを設けることが多い。この場合、燃料ポンプに向けて供給される低圧燃料に機関熱によるベーパが発生することを抑えるために、燃料タンクから燃料ポンプに向けて燃料を送油するフィードポンプのフィード圧をある程度高める必要がある。

一方、本実施形態の燃料ポンプは、電磁石４２０を使った電動式の燃料ポンプであるため、高温化するシリンダヘッドに設ける必要は無く、周囲温度が比較的低い箇所、例えば燃料タンク１０の近傍などに設けることができる。従って、燃料ポンプ５０に向けて供給される低圧燃料において機関熱によるベーパが発生しにくくなるため、シリンダヘッドに燃料ポンプを設ける場合と比較して、フィードポンプ１１のフィード圧を低くすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）プランジャ２２４に接続された第１可動子４４０とカウンタウェイトとして機能する第２可動子４５０とが、電磁石４２０及び磁性部材４３０及び第１スプリング４６０によって同期しながら往復移動するようになる。そのため、カウンタウェイトとして機能する第２可動子４５０を往復移動させる駆動機構や、第２可動子４５０の往復移動を制御するための制御装置などを別途設けることなく、プランジャ２２４に接続された第１可動子４４０と、同第１可動子４４０のカウンタウェイトとして機能する第２可動子４５０とをより簡素な構成で同期移動させることができるようになる。

（２）上記第２スプリング４７０及び上記第３スプリングとを備えることにより、第１可動子４４０と第２可動子４５０との間における作動量の差異を減少させることができるため、第１可動子４４０の往復移動の周期と第２可動子４５０の往復移動の周期とがずれることを抑えることができるようになる。

（３）また、上記第２スプリング４７０及び上記第３スプリングとを備えることにより、ハウジング４１０内にストッパを設けなくても、第１可動子４４０と第２可動子４５０との離間を止めることができる。従って、ストッパを設けた場合に生じるおそれのある衝突音の発生を抑えることができる。

（４）周囲温度が比較的低い箇所に燃料ポンプ５０を設けることができるため、フィードポンプ１１のフィード圧を低くすることができる。そのため、フィードポンプ１１の駆動エネルギを低減することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記燃料ポンプ５０は、高圧燃料を吐出するポンプ部２００を備えていた。この他、ポンプ部２００とは異なる別のポンプ部をさらに備えるようにしてもよい。

図７に、この変形例における燃料ポンプ５１の断面構造を示す。なお、同図に示す燃料ポンプ５１において、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７に示すように、この変形例における燃料ポンプ５１も、高圧燃料を吐出するポンプ部２００とポンプ部２００を駆動する駆動部４００とを備えている。なお、以下では、上述したシリンダ２２３を第１シリンダ２２３といい、第１シリンダ２２３内を往復移動する上記プランジャ２２４を第１プランジャ２２４という。また、第１シリンダ２２３及び第１プランジャ２２４によって区画される上記加圧室２２５を第１加圧室２２５といい、上記ポンプ部２００を第１ポンプ部２００という。

そして、上記実施形態の燃料ポンプ５０とは異なり、この変形例における燃料ポンプ５１は、第１ポンプ部２００に向けて低圧燃料を送油する第２ポンプ部３００や、第２ポンプ部３００から第１ポンプ部２００に燃料を送油する低圧燃料通路５００を備えている。

低圧燃料通路５００は、第１ポンプ部２００の第１逆止弁２２８と後述の第４逆止弁３２９とに接続されている。
第２ポンプ部３００は、第１プランジャ２２４の中心軸方向において第１ポンプ部２００と対向するようにハウジング４１０の外周面に取り付けられている。

第２ポンプ部３００は、内部に円筒状の第２シリンダ３２３が形成された第２ポンプボディ３２０を備えている。第２シリンダ３２３には、丸棒状の第２プランジャ３２４が往復移動可能に配設されている。なお、第２プランジャ３２４は、第１プランジャ２２４の同軸上に配設されている。第２プランジャ３２４は、一端が第２シリンダ３２３の内部に挿入されており、他端が第２シリンダ３２３の外部に突出した状態で配設されている。また、第２シリンダ３２３の内周面と第２プランジャ３２４の外周面との間から燃料が漏れることを抑えるために、第２シリンダ３２３の内周面には、リング状のシール部材３３４が設けられている。そして、第２シリンダ３２３の内部が第２プランジャ３２４によって区画されることにより、燃料を加圧する第２加圧室３２５が形成されている。なお、第２加圧室３２５の容積や第２プランジャ３２４の軸径等は、第２加圧室３２５で加圧される燃料の圧力が第１加圧室２２５で加圧される燃料の圧力よりも小さくなるように設定されている。

第２ポンプボディ３２０は、燃料タンク１０内の燃料が第２加圧室３２５に流入することを許容する一方、第２加圧室３２５から燃料タンク１０内への燃料流入を遮断する第３逆止弁３２８を備えている。

また、第２ポンプボディ３２０は、第２加圧室３２５で加圧された低圧燃料が低圧燃料通路５００に流入することを許容する一方、低圧燃料通路５００から第２加圧室３２５への燃料流入を遮断する上記第４逆止弁３２９を備えている。

第２プランジャ３２４において第２シリンダ３２３の外部に突出した端部には、円環形状のスプリング座３３３が組み付けられている。スプリング座３３３と第２ポンプボディ３２０との間には、第２加圧室３２５から後退する方向に第２プランジャ３２４を付勢するスプリング３３２が配設されている。

そして、ハウジング４１０の外周面には、第２プランジャ３２４においてスプリング座３３３の設けられた端部がハウジング４１０の内部に露出するようにして第２ポンプ部３００が組み付けられている。

また、第２可動子４５０の上記第４平面部４５１の中心部からは、第２プランジャ３２４の端部に接続される棒状の第２接続部４５２が、第２プランジャ３２４の端部に向かって延びるように形成されている。

図８に示すように、この燃料ポンプ５１は、燃料タンク１０内に設けられており、燃料タンク１０内の燃料は、燃料ポンプ５１に吸引された後、高圧化されてデリバリパイプ２０に圧送される。

この燃料ポンプ５１では、第２可動子４５０の第４平面部４５１に設けられた第２接続部４５２が第２プランジャ３２４の端部に接続されており、第２可動子４５０が往復移動すると第２プランジャ３２４も往復移動する。この第２プランジャ３２４の往復移動により、第２加圧室３２５に吸引された燃料は低圧燃料通路５００に圧送される。そして、低圧燃料通路５００に圧送された燃料は、第１ポンプ部２００の第１加圧室２２５で高圧化されて、高圧燃料通路１９に吐出される。

このように燃料ポンプ５１では、往復移動する第２可動子４５０によって第２プランジャ３２４も往復移動するため、第２プランジャ３２４を往復移動させるための駆動機構を別途設けること無く、１つの燃料ポンプで２つのポンプ部を駆動することができるようになる。従って、例えば上述したようなフィードポンプ１１や、フィードポンプ１１の駆動を制御する制御装置を省略することも可能になる。

・上記実施形態やその変形例において、第２スプリング４７０や第３スプリング４８０を省略してもよい。この場合でも、少なくとも上記（２）及び（３）以外の効果を得ることができる。

・燃料ポンプ５０の吐出量を可変設定するためにプランジャ２２４のストローク量ＳＴを変更するようにしたが、吐出量を変化させないのであれば、ストローク量ＳＴを固定された量にしてもよい。

・上記電磁石４２０、磁性部材４３０、第１可動子４４０、及び第２可動子４５０の形状は一例であり、適宜変更することができる。

１０…燃料タンク、１１…フィードポンプ、１２…低圧燃料通路、１４…レギュレータ、１９…高圧燃料通路、２０…デリバリパイプ、２１…インジェクタ２１、５０、５１…燃料ポンプ、２００…ポンプ部（第１ポンプ部）、２２０…ポンプボディ、２２３…シリンダ（第１シリンダ）、２２４…プランジャ（第１プランジャ）、２２５…加圧室（第１加圧室）、２２８…第１逆止弁、２２９…第２逆止弁、２３２、３３２…スプリング、２３３、３３３…スプリング座、３００…第２ポンプ部、３２０…第２ポンプボディ、３２３…第２シリンダ、３２４…第２プランジャ、３２５…第２加圧室、３２８…第３逆止弁、３２９…第４逆止弁、３３４…シール部材、４００…駆動部、４１０…ハウジング、４２０…電磁石、４２３…第１傾斜部、４２４…第２傾斜部、４３０…磁性部材、４４０…第１可動子、４４１…第１平面部、４４２…接続部、４４３…第１壁部、４４４…第２平面部、４４５…第２壁部、４４６…第３平面部、４４７…第３壁部、４４８…第１テーパ部、４５０…第２可動子、４５１…第４平面部、４５２…第２接続部、４５３…第４壁部、４５４…第５平面部、４５５…第５壁部、４５６…第６平面部、４５７…第６壁部、４５８…第２テーパ部、４６０…第１スプリング、４７０…第２スプリング、４８０…第３スプリング、５００…低圧燃料通路、６００…制御装置。

Claims

シリンダと、前記シリンダ内を往復移動するプランジャと、前記シリンダ及び前記プランジャによって区画される加圧室と、を有しており前記シリンダ内で前記プランジャを移動させることにより前記加圧室の燃料を加圧するポンプ部を備える燃料ポンプであって、
前記プランジャに接続された第１可動子と、
前記プランジャの移動方向において前記第１可動子と対向するように設けられて前記第１可動子の往復移動に伴い発生する振動を抑えるためのカウンタウェイトとして機能する第２可動子と、
前記第１可動子と前記第２可動子との間に設けられた電磁石と、
前記第１可動子と前記第２可動子との間に設けられて前記電磁石の通電時に前記第１可動子及び前記第２可動子を共に吸引する磁性部材と、
前記第１可動子と前記第２可動子とが離間するように付勢するスプリングと、を備える
ことを特徴とする燃料ポンプ。
前記第１可動子及び前記第２可動子を内部に備えるハウジングを有しており、
前記スプリングを第１スプリングとしたときに、
前記第１可動子と前記ハウジングとの間に配設されて前記第１可動子を前記磁性部材に近づく方向に付勢する第２スプリングと、
前記第２可動子と前記ハウジングとの間に配設されて前記第２可動子を前記磁性部材に近づく方向に付勢する第３スプリングと、を備える
請求項１に記載の燃料ポンプ。
前記シリンダを第１シリンダとし、前記第１シリンダ内を往復移動するプランジャを第１プランジャとし、前記第１シリンダ及び前記第１プランジャによって区画される加圧室を第１加圧室とし、前記ポンプ部を第１ポンプ部としたときに、
第２シリンダと、前記第２シリンダ内を往復移動する第２プランジャと、前記第２シリンダ及び前記第２プランジャによって区画される第２加圧室と、を有しており前記第２シリンダ内で前記第２プランジャを移動させることにより前記第２加圧室の燃料を加圧する第２ポンプ部を備えており、
前記第２プランジャが前記第２可動子に接続されている
請求項１または２に記載の燃料ポンプ。