WO2018123323A1 - 電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ Download PDF

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WO2018123323A1
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rod
supply pump
fuel supply
pressure fuel
pressure
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達夫 河野
徳尾 健一郎
悟史 臼井
将通 谷貝
千彰 徳丸
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure fuel supply pump that supplies high-pressure fuel to a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and in particular, a high-pressure fuel supply that includes an electromagnetic intake valve that adjusts the amount of fuel discharged. Relates to the pump.
  • the conventional electromagnetic suction valve described in Patent Document 1 includes a flat plate suction valve, a seat member that seats the suction valve, a rod that holds the suction valve in a valve opening direction by a biasing force of a spring, and a guide for the rod. It is described that it is composed of members that perform. By guiding the rod in this manner, the operation of the suction valve can be stabilized and accurate flow control can be performed.
  • the suction valve seat portion and the rod guide portion are configured as separate parts.
  • it comprised with another plane from which the suction valve seat part and a rod collision surface differ. In this case, the inclination when the suction valve and the rod collide increases.
  • the suction valve and the rod collide with each other in a tilted state the rod collides with a cornering state, which causes a problem of stress concentration and wear.
  • An object of the present invention is to prevent the occurrence of wear at the rod collision portion by reducing the inclination of the intake valve and the rod in the electromagnetic intake valve of the high pressure fuel supply pump.
  • the high-pressure fuel supply pump of the present invention includes a suction valve 30 having a flat surface portion 30d, a rod portion 35 for biasing the flat surface portion 30d in the valve opening direction, and a position parallel to the flat surface portion 30d. And a seat member 31 having a suction valve seat 31a on which the suction valve 30 is seated. The seat member 31 is opposite to the suction valve 30 with respect to the contact position of the rod portion 35 and the flat portion 30d. A guide for guiding the rod portion 35 was formed.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a high-pressure fuel supply pump according to a first embodiment of the present invention. It is the horizontal direction sectional view seen from the upper direction of the high-pressure fuel supply pump by the first example of the present invention. It is the longitudinal cross-sectional view seen from FIG. 1 of the high-pressure fuel supply pump by 1st Example of this invention from another direction.
  • 1 is an enlarged longitudinal sectional view of an electromagnetic suction valve mechanism of a high-pressure fuel supply pump according to a first embodiment of the present invention, showing a state where the electromagnetic suction valve mechanism is in a valve open state.
  • 1 shows a configuration diagram of an engine system to which a high-pressure fuel supply pump according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 5 shows an overall configuration diagram of the engine system.
  • the portion surrounded by the broken line indicates the main body of the high-pressure fuel supply pump (hereinafter referred to as the high-pressure fuel supply pump), and the mechanisms and parts shown in the broken line are integrated into the pump body 1. Indicates.
  • Fuel in the fuel tank 20 is pumped up by a feed pump 21 based on a signal from an engine control unit 27 (hereinafter referred to as ECU). This fuel is pressurized to an appropriate feed pressure and sent to the low-pressure fuel inlet 10a of the high-pressure fuel supply pump through the suction pipe 28.
  • ECU engine control unit 27
  • the fuel that has passed through the suction joint 51 from the low-pressure fuel suction port 10a reaches the suction port 31b of the electromagnetic suction valve mechanism 300 that constitutes a variable capacity mechanism via the pressure pulsation reduction mechanism 9 and the suction passage 10b.
  • the fuel that has flowed into the electromagnetic suction valve mechanism 300 passes through the suction port that is opened and closed by the suction valve 30 and flows into the pressurizing chamber 11.
  • the reciprocating power is applied to the plunger 2 by the cam mechanism 93 of the engine.
  • the reciprocating motion of the plunger 2 sucks fuel from the suction valve 30 during the downward stroke of the plunger 2 and pressurizes the fuel during the upward stroke.
  • the fuel is pumped to the common rail 23 to which the pressure sensor 26 is attached.
  • the injector 24 injects fuel into the engine based on a signal from the ECU 27.
  • This embodiment is a high-pressure fuel supply pump applied to a so-called direct injection engine system in which an injector 24 directly injects fuel into a cylinder cylinder of an engine.
  • the high-pressure fuel supply pump discharges the fuel flow rate of the desired supply fuel by a signal from the ECU 27 to the electromagnetic intake valve mechanism 300.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the high-pressure fuel supply pump of this embodiment
  • FIG. 2 is a horizontal sectional view of the high-pressure fuel supply pump as viewed from above
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the high-pressure fuel supply pump as seen from a different direction from FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of 300 parts of the electromagnetic suction valve mechanism.
  • the high-pressure fuel supply pump of this embodiment is fixed in close contact with a high-pressure fuel supply pump mounting portion 90 of the internal combustion engine.
  • a screw hole 1b is formed in a mounting flange 1a provided in the pump body 1 of FIG. 2, and a plurality of bolts are inserted into the mounting flange 1a so that the mounting flange 1a is a high-pressure fuel supply pump for an internal combustion engine.
  • the attachment portion 90 is in close contact and fixed.
  • O-ring 61 is fitted into the pump body 1 for sealing between the high pressure fuel supply pump mounting portion 90 and the pump body 1 to prevent the engine oil from leaking to the outside.
  • the pump body 1 is provided with a cylinder 6 that guides the reciprocating movement of the plunger 2 and forms a pressurizing chamber 11 together with the pump body 1. That is, the plunger 2 reciprocates inside the cylinder to change the volume of the pressurizing chamber.
  • An electromagnetic suction valve mechanism 300 for supplying fuel to the pressurizing chamber 11 and a discharge valve mechanism 8 for discharging fuel from the pressurizing chamber 11 to the discharge passage are provided.
  • the cylinder 6 is press-fitted into the pump body 1 on the outer peripheral side thereof, and further, in the fixing portion 6a, the body is deformed to the inner peripheral side to press the cylinder upward in the figure, and the cylinder 6 is brought into the pressurizing chamber 11 at the upper end surface.
  • the pressurized fuel is sealed so that it does not leak to the low pressure side.
  • a tappet 92 that converts the rotational movement of the cam 93 attached to the camshaft of the internal combustion engine into a vertical movement and transmits it to the plunger 2.
  • the plunger 2 is pressure-bonded to the tappet 92 by the spring 4 through the retainer 15. Thereby, the plunger 2 can be reciprocated up and down with the rotational movement of the cam 93.
  • the plunger seal 13 held at the lower end of the inner periphery of the seal holder 7 is installed in a slidable contact with the outer periphery of the plunger 2 at the lower part of the cylinder 6 in the figure.
  • lubricating oil including engine oil
  • a suction joint 51 is attached to the side surface of the pump body 1 of the high-pressure fuel supply pump.
  • the suction joint 51 is connected to a low-pressure pipe that supplies fuel from the fuel tank 20 of the vehicle, and the fuel is supplied from here to the inside of the high-pressure fuel supply pump.
  • the suction filter 52 serves to prevent foreign matter existing between the fuel tank 20 and the low-pressure fuel inlet 10a from being absorbed into the high-pressure fuel supply pump by the flow of fuel.
  • the fuel that has passed through the low pressure fuel suction port 10a goes to the pressure pulsation reduction mechanism 9 through the low pressure fuel suction port 10b that communicates with the pump body 1 shown in FIG.
  • the pressure pulsation reducing mechanism 9 is disposed between the damper cover 14 and the upper end surface of the pump body 1, and is supported from below by a holding member 9 a disposed on the upper end surface of the pump body 1.
  • the pressure pulsation reducing mechanism 9 is configured by overlapping two diaphragms, and a gas of 0.3 MPa to 0.6 MPa is sealed therein, and the outer peripheral edge portion is fixed by welding. Therefore, the outer peripheral edge is thin and is configured to become thicker toward the inner peripheral side.
  • the convex part for fixing the outer-periphery edge part of the pressure pulsation reduction mechanism 9 from the lower side is formed in the upper surface of the holding member 9a.
  • the lower surface of the damper cover 14 is formed with a convex portion for fixing the outer peripheral edge portion of the pressure pulsation reducing mechanism 9 from above.
  • These convex portions are formed in a circular shape, and the pressure pulsation reducing mechanism 9 is fixed by being sandwiched between these convex portions.
  • the damper cover 14 is press-fitted and fixed to the outer edge of the pump body 1. At this time, the holding member 9 a is elastically deformed to support the pressure pulsation reducing mechanism 9.
  • damper chambers 10c communicating with the low-pressure fuel inlets 10a and 10b are formed on the upper and lower surfaces of the pressure pulsation reducing mechanism 9.
  • the holding member 9a is formed with a passage that communicates the upper side and the lower side of the pressure pulsation reducing mechanism 9 so that the damper chamber 10c can be connected to the upper and lower surfaces of the pressure pulsation reducing mechanism 9. Formed.
  • the fuel that has passed through the damper chamber 10c then reaches the intake port 31b of the electromagnetic intake valve mechanism 300 via the low-pressure fuel passage 10d formed in communication with the pump body in the vertical direction.
  • the suction port 31b is formed to communicate with the suction valve seat member 31 forming the suction valve seat 31a in the vertical direction.
  • the discharge valve mechanism 8 provided at the outlet of the pressurizing chamber 11 has a discharge valve sheet 8a, a discharge valve 8b contacting and separating from the discharge valve sheet 8a, and a discharge valve 8b toward the discharge valve sheet 8a.
  • the discharge valve stopper 8d and the pump body 1 are joined by welding at the contact portion 8e to block the fuel and the outside.
  • the discharge valve 8b When there is no fuel differential pressure in the pressurizing chamber 11 and the discharge valve chamber 12a, the discharge valve 8b is pressed against the discharge valve seat 8a by the urging force of the discharge valve spring 8c and is in a closed state. Only when the fuel pressure in the pressurizing chamber 11 becomes higher than the fuel pressure in the discharge valve chamber 12a, the discharge valve 8b opens against the discharge valve spring 8c. The high-pressure fuel in the pressurizing chamber 11 is discharged to the common rail 23 through the discharge valve chamber 12a, the fuel discharge passage 12b, and the fuel discharge port 12. When the discharge valve 8b is opened, the discharge valve 8b comes into contact with the discharge valve stopper 8d, and the stroke is limited.
  • the stroke of the discharge valve 8b is appropriately determined by the discharge valve stopper 8d.
  • the stroke is too large, and it is possible to prevent the fuel discharged at high pressure into the discharge valve chamber 12a from flowing back into the pressurizing chamber 11 due to the delay in closing the discharge valve 8b. Reduction can be suppressed.
  • the discharge valve 8b repeats opening and closing movements, the discharge valve 8b is guided by the outer peripheral surface of the discharge valve stopper 8d so that the discharge valve 8b moves only in the stroke direction. By doing so, the discharge valve mechanism 8 becomes a check valve that restricts the flow direction of fuel.
  • the pressurizing chamber 11 includes the pump housing 1, the electromagnetic suction valve mechanism 300, the plunger 2, the cylinder 6, and the discharge valve mechanism 8.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the electromagnetic suction valve 300, showing a state in which the electromagnetic coil 43 is not energized and in a state where the pressure in the pressurizing chamber 11 is low (pressure fed by the feed pump 21). .
  • the plunger 2 After the plunger 2 completes the intake stroke, the plunger 2 starts to move upward and moves to the upward stroke.
  • the electromagnetic coil 43 remains in a non-energized state and no magnetic biasing force acts.
  • the rod biasing spring 40 biases the rod convex portion 35a convex toward the outer diameter side of the rod 35, and is set to have a biasing force necessary and sufficient to keep the intake valve 30 open in a non-energized state. Yes.
  • the volume of the pressurizing chamber 11 decreases as the plunger 2 moves upward. In this state, the fuel once sucked into the pressurizing chamber 11 is again sucked through the opening 30a of the intake valve 30 in the valve open state. Since the pressure is returned to the passage 10d, the pressure in the pressurizing chamber does not increase. This process is called a return process.
  • the suction valve 30 is closed by the urging force of the suction valve urging spring 33 and the fluid force of the fuel flowing into the suction passage 10d.
  • the fuel pressure in the pressurizing chamber 11 rises with the upward movement of the plunger 2, and when the pressure exceeds the pressure at the fuel discharge port 12, high-pressure fuel is discharged via the discharge valve mechanism 8 to the common rail 23. Supplied. This stroke is called a discharge stroke.
  • the ascending stroke from the lower starting point to the upper starting point of the plunger 2 includes a return stroke and a discharge stroke.
  • the quantity of the high pressure fuel discharged can be controlled by controlling the energization timing to the coil 43 of the electromagnetic suction valve mechanism 300. If the timing of energizing the electromagnetic coil 43 is advanced, the ratio of the return stroke during the compression stroke is small and the ratio of the discharge stroke is large. That is, the amount of fuel returned to the suction passage 10d is small and the amount of fuel discharged at high pressure is large. On the other hand, if the energization timing is delayed, the ratio of the return stroke during the compression stroke is large and the ratio of the discharge stroke is small.
  • the energization timing to the electromagnetic coil 43 is controlled by a command from the ECU 27.
  • the amount of fuel discharged at high pressure can be controlled to the amount required by the internal combustion engine by controlling the energization timing to the electromagnetic coil 43.
  • the suction valve section is composed of a suction valve 30, a suction valve seat 31, a suction valve stopper 32, and a suction valve biasing spring 33.
  • the intake valve seat 31 is cylindrical, has a seat portion 31a in the axial direction on the inner peripheral side, and one or more suction passage portions 31b radially about the cylindrical axis, and is press-fitted into the pump body 1 on the outer peripheral cylindrical surface. Retained.
  • the suction valve urging spring 33 is disposed on the inner peripheral side of the suction valve stopper 32 in a small diameter part for stabilizing one end of the spring coaxially, and the suction valve 30 is inhaled with the suction valve seat part 31a. Between the valve stoppers 32, a suction valve biasing spring 33 is fitted into the valve guide portion 30b.
  • the suction valve urging spring 33 is a compression coil spring and is installed so that the urging force acts in a direction in which the suction valve 30 is pressed against the suction valve seat portion 31a. It is not limited to the compression coil spring, and any form may be used as long as it can obtain an urging force, and a leaf spring having an urging force integrated with the suction valve may be used.
  • the suction valve portion By configuring the suction valve portion in this way, in the pump suction process, the fuel that has passed through the suction passage 31b and entered the interior passes between the suction valve 30 and the seat portion 31a, and the outer periphery of the suction valve 30 The fuel flows into the pump chamber through the fuel passage in the gap between the side and the suction valve stopper 32 and through the passage of the pump body 1 and the cylinder.
  • the discharge valve 30 is in contact with the suction valve seat portion 31a to perform a check valve function for preventing the reverse flow of fuel to the inlet side.
  • the axial movement amount 30 a of the suction valve 30 is limited by the suction valve stopper 32. This is because if the amount of movement is too large, the reverse flow rate increases due to a response delay when the intake valve 30 is closed, and the performance as a pump decreases.
  • the movement amount can be regulated by the axial dimensions and the press-fitting positions of the suction valve seat 31a, the suction valve 30, and the suction valve stopper 32.
  • the suction valve 30, the suction valve seat 31a, and the suction valve stopper 32 are made of a heat-treated martensitic stainless steel that has high strength, high hardness, and excellent corrosion resistance in order to repeatedly collide with each other.
  • the intake valve spring 33 is made of austenitic stainless steel in consideration of corrosion resistance.
  • the solenoid mechanism portion includes a rod 35 that is a movable portion, an anchor 36, a rod guide 37 that is a fixed portion, a first core 38, a second core 39, a rod biasing spring 40, and an anchor biasing spring 41.
  • the rod 35 and the anchor 36 which are movable parts are configured as separate members.
  • the rod 35 is slidably held in the axial direction on the inner peripheral side of the rod guide 37, and the inner peripheral side of the anchor 36 is slidably held on the outer peripheral side of the rod 35. That is, both the rod 35 and the anchor 36 are configured to be slidable in the axial direction within a geometrically regulated range.
  • the anchor 36 has one or more through holes 36a penetrating in the axial direction of the component in order to move smoothly and freely in the axial direction in the fuel, and eliminates the restriction of movement due to the pressure difference before and after the anchor as much as possible.
  • the rod guide 37 is inserted in the radial direction on the inner peripheral side of the hole into which the suction valve of the pump body 1 is inserted, and is abutted against one end of the suction valve seat in the axial direction and welded to the pump body 1. It is set as the structure arrange
  • the rod guide 37 is provided with a through hole 37a that penetrates in the axial direction so that the anchor can move freely and smoothly so that the pressure in the fuel chamber on the anchor side does not hinder the movement of the anchor. It is composed.
  • the first core 38 has a thin cylindrical shape on the side opposite to the portion to be welded to the pump body, and is fixed by welding in such a manner that the second core 39 is inserted on the inner peripheral side thereof.
  • a rod urging spring 40 is disposed on the inner peripheral side of the second core 39 with the narrow diameter portion as a guide, the rod 35 comes into contact with the suction valve 30, and the suction valve is pulled away from the suction valve seat portion 31a. Energizing force is applied in the opening direction of the intake valve.
  • the anchor urging spring 41 is arranged to apply an urging force to the anchor 36 in the direction of the rod collar 35a while inserting the end into a cylindrical guide 37a provided on the center side of the rod guide 37 and maintaining the same axis.
  • the movement amount 36e of the anchor 36 is set to be larger than the movement amount 30a of the suction valve 30. This is because the intake valve 30 is surely closed.
  • a heat-treated martensitic stainless steel is used in consideration of hardness and corrosion resistance.
  • the anchor 36 and the second core 39 are made of magnetic stainless steel to form a magnetic circuit, and the respective collision surfaces of the anchor 36 and the second core are subjected to a surface treatment for improving the hardness. Particularly, it is hard Cr plating or the like, but is not limited thereto. Austenitic stainless steel is used for the rod biasing spring 40 and the anchor biasing spring 41 in consideration of corrosion resistance.
  • a suction valve biasing spring 33 configured as a suction valve portion
  • a rod biasing spring configured as a solenoid mechanism portion
  • an anchor biasing spring are configured.
  • any spring uses a coil spring, but any spring can be used as long as it can obtain an urging force.
  • the relationship between these three spring forces is constituted by the following equation.
  • the coil portion includes a first yoke 42, an electromagnetic coil 43, a second yoke 44, a bobbin 45, a terminal 46, and a connector 47.
  • a coil 43 in which a copper wire is wound around the bobbin 45 is disposed so as to be surrounded by the first yoke 42 and the second yoke, and is molded and fixed integrally with a connector which is a resin member.
  • the respective ends of the two terminals 46 are respectively connected to both ends of the copper wire of the coil so as to be energized.
  • the terminal 46 is molded integrally with the connector, and the remaining end can be connected to the engine control unit side.
  • the coil part is fixed by pressing the hole in the center of the first yoke into the first core. At that time, the inner diameter side of the second yoke 44 is in contact with the second core or close to a slight clearance.
  • Both the first yoke 42 and the second yoke 44 are made of magnetic stainless steel in order to constitute a magnetic circuit and in consideration of corrosion resistance, and the bobbin 45 and the connector 47 are made of high strength heat resistant resin in consideration of strength characteristics and heat resistance characteristics.
  • the coil 43 is made of copper, and the terminal 46 is made of brass plated with metal.
  • a magnetic circuit is formed by the first core 38, the first yoke 42, the second yoke 44, the second core 39, and the anchor 36, and a current is supplied to the coil.
  • an electromagnetic force is generated between the second core 39 and the anchor 36, and a force attracted to each other is generated.
  • the first core 38 since the axial portion where the second core 39 and the anchor 36 generate an attractive force is made as thin as possible, almost all of the magnetic flux passes between the second core and the anchor. Electromagnetic force can be obtained well.
  • the suction valve 30 collides with the suction valve stopper 32, and the suction valve 30 stops at that position.
  • the rod 35 also stops at a position where the tip contacts the suction valve 30 (a valve opening position of the plunger rod).
  • the anchor 36 also moves in the opening direction of the intake valve 30 at the same speed as the rod 35, but tries to continue to move with inertial force even after the rod 35 comes into contact with the intake valve 30 and stops.
  • the anchor urging spring 41 overcomes the inertial force, the anchor 36 moves again in the direction approaching the second core 39, and comes into contact with the rod collar portion 35a so that the anchor 36 is pressed (anchor opening valve). Position).
  • a state showing the positions of the anchor 36, the rod 35, and the suction valve 30 at this time is the state shown in FIG.
  • the rod 35 and the anchor 36 are completely separated from each other, but the rod 35 and the anchor 36 may be in contact with each other.
  • the load acting on the contact portion between the rod collar portion 35a and the anchor 36 decreases after the movement of the rod stops, and when it becomes zero, the anchor 36 starts to be separated from the rod.
  • the anchor is excessively separated from the core 39 due to the inertial force. Therefore, a current is passed through the coil portion in order to shift from the return process to the discharge process, which is a later process as the operation time.
  • the problem that the required electromagnetic attraction force cannot be obtained occurs.
  • the anchor biasing spring 41 has an important function for preventing the above problem from occurring.
  • a current is applied to the electromagnetic coil 43 at a time earlier than the desired discharge time in consideration of the generation delay of the electromagnetic force and the valve closing delay of the suction valve, and the magnetic attractive force acts between the anchor 36 and the second core 39. .
  • the current needs to be given as large as necessary to overcome the force f1.
  • this magnetic attraction force overcomes the force f1
  • the anchor 36 starts moving toward the second core 39.
  • the rod 35 that is in contact with the flange portion 35a in the axial direction also moves, and the suction valve 30 moves with the force of the suction valve biasing spring 33 and the fluid force, mainly the pressurizing chamber.
  • the valve closing is started by a decrease in the static pressure due to the flow velocity passing through the seat portion from the side.
  • an anchor biasing spring 41 is provided. If the anchor 36 cannot move to the second core 39 at a desired timing, the suction valve is kept open at the desired discharge timing, so that the discharge process cannot be started, that is, the necessary discharge amount cannot be obtained. There is a concern that the engine cannot be burned. For this reason, the anchor urging spring 41 has an important function for preventing an abnormal noise problem that may occur in the suction process and for preventing a problem that the discharge process cannot be started.
  • the suction valve 30 that has started to move enters the closed state by colliding with the seat portion 31a and stopping.
  • the in-cylinder pressure rapidly increases, so that the suction valve 30 is firmly pressed by the in-cylinder pressure in the valve closing direction with a force much larger than the force f1 and starts to maintain the valve closed state.
  • the anchor 36 also collides with the second core 39 and stops.
  • the rod 35 continues to move with the inertial force even after the anchor 36 is stopped.
  • the rod biasing spring 40 overcomes the inertial force and is pushed back so that the collar portion 35a can return to a position where it comes into contact with the anchor.
  • one or more axial through holes 36a are provided on the anchor center side. This is because when the anchor 36 is drawn toward the second core 39 side, the fluid in the space passes through the through hole 36a so as not to pass through the narrow passage on the outer periphery side of the anchor as much as possible. By comprising in this way, the said problem of erosion can be solved.
  • the anchor 36 and the rod 35 are configured separately, even when a force for closing the suction valve 30 is applied to the rod 35, only the rod 35 is pushed out to the second core 39 side, While the anchor 36 is left behind, the anchor 36 moves toward the second core 39 only with a normal electromagnetic attraction force. That is, there is no sudden space reduction, and the occurrence of erosion problems can be prevented.
  • the rod 35 and the anchor 36 move at the same time after the current is cut off. However, even after the rod 35 and the anchor 36 are stopped in a state where the tip of the rod 35 and the closed suction valve 30 are in contact with each other, the anchor 36 remains in the direction of the suction valve 30 by inertia force. Try to continue moving to. However, since the anchor biasing spring 41 overcomes the inertial force and applies a biasing force to the anchor 36 in the direction of the second core 39, the anchor 36 can be stopped in a state where it is in contact with the flange portion 35a of the rod 35.
  • the anchor urging spring 41 When the anchor urging spring 41 is not provided, as described above for the suction process, the anchor moves in the direction of the suction valve 30 without stopping, and there is a problem of abnormal noise that impinges on the rod guide portion 31e or a problem of functional failure. Although concerned, since the anchor urging spring 41 is installed, the above problem can be prevented.
  • the rod guide portion 31e is integrally formed of the same member as the intake valve seat member 31.
  • the high-pressure fuel supply pump of this embodiment is formed at a position parallel to the suction valve 30 having a flat surface portion 30d, a rod portion 35 for biasing the flat surface portion 30d in the valve opening direction, and the flat surface portion 30d.
  • a guide portion 31d was formed.
  • the flat portion 30d of the suction valve 30 and the suction valve seat 31a of the seat member 31 are formed on substantially the same plane. Further, the flat portion 30d of the intake valve 30 and the central axis of the rod portion 35 are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • the seat member 31 is formed with a fuel passage 31b into which fuel from the low pressure passage flows, and a guide portion 31e is disposed on the opposite side of the intake valve seat 31a with respect to the opening of the fuel passage 31b.
  • the seat member 31 is formed with a fuel passage 31b into which fuel from the low pressure passage flows, and the guide portion 31e is disposed on the opposite side of the intake valve seat 31a with respect to the opening of the fuel passage 31b.
  • the seat member 31 is provided with a fuel passage 31b into which fuel from the low pressure passage flows, and the suction valve seat 31a is disposed on the pressurizing chamber 11 side with respect to the opening of the fuel passage 31a.
  • the seat member 31 is formed with a fuel passage 31b into which fuel from the low pressure passage flows, and all of the suction valve seat 31a is disposed on the pressurizing chamber 11 side with respect to the opening of the fuel passage 31b. .
  • a movable part 36 for generating a magnetic attractive force is integrally attached to the rod part 35, and the guide part of the rod part 35 with respect to the length of the opposing surface of the rod part 35 and the movable part 36 in the rod central axis direction.
  • the sheet member 31, the guide part 31e, and the movable part 36 are arranged so that the length of 31e is increased.
  • a movable part 36 for generating a magnetic attraction force is separately attached to the rod part 35, and the rod part 35 and the movable part 36 in the rod central axis direction in a state where the rod part 35 and the movable part 36 are engaged.
  • the sheet member 31, the guide part 31e, and the movable part 36 are arranged so that the length of the guide part 31e of the rod part 35 is longer than the length of the opposing surface.
  • the rod portion 35 and the suction valve 30 are configured as separate members.
  • the rod portion 35 and the suction valve 30 are formed as separate members, and the length of the guide portion 31e is more than half of the total length of the rod portion 35 in the rod central axis direction. And was configured.
  • the low pressure fuel chamber 10 is provided with a pressure pulsation reduction mechanism 9 that reduces and reduces the pressure pulsation generated in the high pressure fuel supply pump from spreading to the fuel pipe 28.
  • a pressure pulsation reduction mechanism 9 that reduces and reduces the pressure pulsation generated in the high pressure fuel supply pump from spreading to the fuel pipe 28.
  • the fuel returned to the suction passage 10d causes the pressure in the low-pressure fuel chamber 10 to be reduced. Pulsation occurs.
  • the pressure pulsation reducing mechanism 9 provided in the low-pressure fuel chamber 10 is formed of a metal diaphragm damper in which two corrugated disk-shaped metal plates are bonded together on the outer periphery and an inert gas such as argon is injected inside. The pressure pulsation is absorbed and reduced by expansion and contraction of the metal damper.
  • the plunger 2 has a large-diameter portion 2a and a small-diameter portion 2b, and the volume of the sub chamber 7a increases or decreases as the plunger reciprocates.
  • the sub chamber 7a communicates with the low pressure fuel chamber 10 through a fuel passage 10e. When the plunger 2 descends, fuel flows from the sub chamber 7a to the low pressure fuel chamber 10, and when it rises, fuel flows from the low pressure fuel chamber 10 to the sub chamber 7a.
  • the relief valve mechanism 200 includes a relief body 201, a relief valve 202, a relief valve holder 203, a relief spring 204, and a spring stopper 205.
  • the relief body 201 is provided with a tapered sheet portion 201a.
  • the valve 202 is loaded with the load of the relief spring 204 via the valve holder 203, pressed against the seat portion 201a, and shuts off the fuel in cooperation with the seat portion 201a.
  • the valve opening pressure of the relief valve 202 is determined by the load of the relief spring 204.
  • the spring stopper 205 is press-fitted and fixed to the relief body 201, and is a mechanism that adjusts the load of the relief spring 204 according to the press-fitting and fixing position.
  • the high-pressure fuel in the pressurizing chamber 11 passes through the discharge valve chamber 12a and the fuel discharge passage 12b from the fuel discharge port 12. Discharged.
  • the fuel discharge port 12 is formed in a discharge joint 60, and the discharge joint 60 is secured to the pump body 1 by a welding portion 61 to secure a fuel passage.
  • the relief valve mechanism 200 is arranged in a space formed inside the discharge joint 60. That is, the outermost diameter part of the relief valve mechanism 200 (in this embodiment, the outermost diameter part of the relief body 201) is disposed on the inner peripheral side with respect to the inner diameter part of the discharge joint 60, and the pump body 1 is disposed from the upper side. As seen, the relief valve mechanism 200 is disposed so as to at least partially overlap the discharge joint 60 in the axial direction.
  • the relief valve mechanism 200 is directly inserted into a hole formed in the pump body 1 and disposed in a non-contact manner with the discharge joint 60. Thereby, even if the shape of the discharge joint 60 changes, it is not necessary to change the shape of the relief valve mechanism 200 correspondingly, and it is possible to reduce the cost.
  • the first hole 1c (lateral hole) is formed in the direction (lateral direction) perpendicular to the plunger shaft direction from the outer peripheral surface of the pump body 1 toward the inner peripheral side.
  • the relief valve mechanism 200 is arranged by press-fitting the relief body 201 into the first hole 1c (lateral hole).
  • the relief valve mechanism 200 when the relief valve mechanism 200 is opened in communication with the first hole 1c (lateral hole), the fuel in the discharge-side flow path is more than the discharge valve 8b pressurized in the pressurizing chamber 11.
  • a second hole 1 d (vertical hole) for returning to the damper chamber 10 c was formed in the pump body 1.
  • the discharge side flow path (fuel discharge port 12) and the internal space of the relief body 201 communicate with each other.
  • a relief valve holder 203, a relief spring 204, and a spring stopper 205 are arranged in this internal space.
  • a hole is formed in the central portion when the spring stopper 205 is viewed in the direction of the relief valve axis, whereby the internal space of the relief body 201 and the relief passage 213 formed by the second hole 1d (vertical hole) are connected.
  • the end of the relief body 201 on the side where the spring stopper 205 is disposed is an opening, through which the relief valve 202, the relief valve holder 203, the relief spring 204, and the spring stopper 205 are inserted in this order.
  • a relief valve mechanism 200 is configured.
  • the second hole (vertical hole) is formed from the outer periphery of the relief spring 204 toward the damper chamber 10c.
  • the fuel pressurized by the pressurizing chamber 11 passes through the fuel discharge passage 12b and is discharged from the fuel discharge port 12 at a high pressure.
  • the target fuel pressure of the common rail 23 is set to 35 MPa.
  • the pressure in the common rail 23 repeats pulsation with time, but the average value is 35 MPa.
  • the pressure in the pressurizing chamber 11 suddenly rises and rises above the pressure in the common rail 23 and in this embodiment rises to a peak value of about 43 MPa. In this embodiment, it rises and rises to about 41.5 MPa at the peak.
  • the valve opening pressure of the relief valve mechanism 200 is set to 42 MPa at the peak, and the pressure of the fuel discharge port 12 that is the inlet of the relief valve mechanism 200 is set so as not to exceed the valve opening pressure. Does not open.
  • the abnormally high pressure fuel is relieved to the low pressure side (in the present embodiment, the damper chamber 10c).
  • Abnormal high-pressure fuel generated due to a failure of the high-pressure fuel supply pump in all steps of the intake stroke, the return stroke, and the discharge stroke can be relieved to a low pressure.
  • the configuration is such that the abnormally high pressure fuel is relieved in the pressurizing chamber 11, the abnormally high pressure fuel can be relieved to the pressurizing chamber 11 only in the intake stroke and the return stroke, and the abnormally high pressure fuel can be relieved in the pressurizing stroke. I can't.
  • the relief valve mechanism 200 is assembled as a subassembly outside before being mounted on the pump body 1. After the assembled relief valve mechanism 200 is press-fitted and fixed to the pump body 1, the discharge joint 60 is fixed to the pump body 1 by welding. In this embodiment, as shown in FIG.
  • At least a part of the relief valve mechanism 200 disposed in the first hole 1c (lateral hole) is added to the uppermost end 6b of the cylinder 6 on the pressurizing chamber side. It is configured to be arranged on the pressure chamber side (upper side in FIG. 1).
  • the relief valve mechanism 200 As in the above-described embodiment, it is possible to secure this thickness and improve reliability.
  • all of the relief valve mechanism 200 is above the uppermost end 6 b on the pressurizing chamber side of the cylinder 6. It is desirable to be located in
  • the relief valve mechanism 200 disposed in the first hole 1c is on the cylinder side (FIG. 1) with respect to the uppermost end portion 11a on the side opposite to the cylinder of the pressurizing chamber 11 (upper side in FIG. 1). Then, it is desirable to be arranged on the lower side. Specifically, it is desirable that the relief valve mechanism 200 is disposed between the uppermost end portion 11 a of the pressurizing chamber 11 on the side opposite to the cylinder and the uppermost end portion 6 b of the cylinder 6 on the pressurizing chamber side.
  • the relief valve mechanism 200 can be provided on the same plane as the discharge joint 60, the electromagnetic suction valve mechanism 300, and the discharge valve mechanism 8, and workability can be improved in producing the pump body 1.
  • the central axis of the relief valve mechanism 200 that is, the central axis of the relief body 201, the relief valve holder 203, or the spring stopper 205 is arranged substantially linearly with the central axis of the electromagnetic suction valve mechanism 300 (rod 35). Is done. Therefore, the assembly property of the high-pressure fuel supply pump can be improved.
  • the position 1e where the upper end of the first hole 1c (horizontal hole) is connected to the second hole 1d (vertical hole) is the pressurizing chamber relative to the uppermost end 6b of the cylinder 6 on the pressurizing chamber side. It is arranged on the side (upper side in FIG. 1).
  • the position 1e where the upper end of the first hole 1c (lateral hole) is connected to the second hole 1d (vertical hole) is located below the uppermost end 11a on the side opposite to the cylinder of the pressurizing chamber 11. Is desirable.
  • the thickness of the pump body 1 between the relief valve mechanism 200 or the second hole 1d (vertical hole) and the cylinder 6 can be ensured, so that reliability can be ensured while miniaturizing the fuel supply pump. .
  • the second hole 1d (vertical hole) is formed downward from the opening 213a of the pump body 1 with respect to the first hole 1c (lateral hole), and the first hole 1c is formed.
  • the relief passage 213 can be easily formed simply by communicating with the (horizontal hole). Further, since the discharge joint 60 is disposed so as to cover the first hole 1c (lateral hole) and the relief valve mechanism 200 is disposed inside the discharge joint 60, the pump body 1 and the high-pressure fuel supply pump can be increased in size. It can be avoided.
  • the relief passage 213 is entirely formed on the inner peripheral side with respect to the outermost peripheral portion of the pressure pulsation reducing mechanism 9 when viewed from the axial direction of the plunger 2. Thereby, it becomes possible to set it as the structure which open
  • FIG. It is desirable that the diameter of the first hole 1c (lateral hole) is configured to be larger than the diameter of the second hole 1d (vertical hole). Since the relief valve 200 is press-fitted to the first hole 1 c (lateral hole), the bottom surface of the first hole serves as a stopper for the relief valve 200.
  • the diameter of the first hole 1c (lateral hole) is the same as the outer diameter of the relief body.
  • the diameter of the passage formed in the spring stopper 205 on the downstream side of the relief valve 202 be smaller than the second hole 1d (vertical hole).
  • the second hole 1d (vertical hole) forming the relief passage 213 opens at the opening 213a to the damper chamber 10c in which the pressure pulsation reducing mechanism 9 for reducing the low pressure pulsation is accommodated.
  • a holding member 9 a for fixing and holding the pressure pulsation reduction mechanism 9 is disposed between the opening 213 a and the pressure pulsation reduction mechanism 9.
  • the abnormally high pressure fuel is released through the relief passage 213. At this time, the fuel released from the opening 213a flows into the low pressure passage 10c at a high speed and collides with the holding member 9a. Thereby, when the abnormally high pressure fuel is released to a low pressure, the problem that the pressure pulsation reducing mechanism 9 is damaged due to the large speed can be avoided.
  • the holding member 9 a is formed with an elastic portion 9 b that urges the pressure pulsation reducing mechanism 9 toward the damper cover 14 by urging a flat portion that is flush with the opening 213 a of the pump body 1.
  • the holding member 9a is formed by pressing a single metal plate, and at that time, a part of the bottom of the holding member 9a is cut and raised toward the flat portion on the side of the opening 213a of the pump body.
  • an elastic part is formed.
  • the cut-and-raised 9b of the holding member 9a urges portions other than the opening 213a when the pump body 1 is viewed from the upper side.
  • the raising and lowering 9b of the holding member 9a and the pump body 1 can be reliably brought into contact with each other, so that the pressure pulsation reducing mechanism 9 can be stably supported.

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Abstract

本発明の目的は、高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁において、吸入弁とロッドの傾きを低減する事で、ロッド衝突部での摩耗発生を防止することである。 高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁の構造を以下のように構成した。吸入弁のシート部とロッドのガイド部は一体部品で構成し、さらにロッドガイド長さを十分長く確保して、一箇所のガイドで構成した。さらに、吸入弁シート部と、ロッドが吸入弁に衝突する面を同一平面で構成した。

Description

電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ
 本発明は、内燃機関のシリンダに直接燃料を噴射する燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧燃料供給ポンプに関するもので、特に吐出される燃料の量を調節する電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。
 下記の特許文献1や特許文献2に記載されている従来の電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプでは、電磁コイルに無通電状態では吸入弁がばねの付勢力によりロッドで開弁方向に保持している電磁吸入弁が記載されている。電磁コイルに通電すると電磁吸入弁に発生した磁気吸引力によって吸入弁は閉弁する。よって、電磁コイルの通電有無によって吸入弁の開閉運動を制御することができ、これにより高圧燃料の供給量を制御することができる。
 また、特許文献1に記載されている従来の電磁吸入弁は、平板の吸入弁及び吸入弁をシートするシート部材、ばねの付勢力により吸入弁を開弁方向に保持するロッド、及びロッドをガイドする部材で構成されている事が記載されている。このようにしてロッドをガイドする事で吸入弁の動作を安定化させ、正確な流量制御を行う事が可能になる。
 また、特開2012-251447号公報に記載されている従来の電磁吸入弁では、カップ型の吸入弁、及び吸入弁のシート及びロッドのガイドの両方の機能を持つシート部材、ばねの付勢力により吸入弁を開弁方向に保持するロッドで構成されている事が記載されている。このような構成においても、吸入弁の動作を安定化させて正確な流量制御を行う事が可能になる。
特開2016-094913号公報 特開2012-251447号公報
 しかしながら、上記の特許文献1、2に記載の従来の高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁では、吸入弁シート部とロッドのガイド部が別部品で構成されている。また特許文献2においては、吸入弁シート部とロッド衝突面が異なる別の平面で構成されていた。この場合、吸入弁とロッドが衝突した際の傾きが大きくなる。吸入弁とロッドが傾いた状態で衝突すると、ロッドが角当たり状態で衝突することになるため、応力集中が発生して摩耗が発生する課題があった。
 本発明の目的は、高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁において、吸入弁とロッドの傾きを低減する事で、ロッド衝突部での摩耗発生を防止することである。
 上記目的を達成するために、本発明の高圧燃料供給ポンプは、平面部30dを有する吸入弁30と、平面部30dを開弁方向に付勢するロッド部35と、平面部30dと平行な位置に形成され吸入弁30が着座する吸入弁シート31aを有するシート部材31と、を備え、シート部材31には、ロッド部35と平面部30dとの接触位置に対して、吸入弁30と反対側においてロッド部35をガイドするガイドが形成された。
 このように構成した本発明によれば、ロッドと吸入弁が衝突する際の傾きを低減することができ、ロッド衝突部での摩耗発生を防止できる。
本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの縦断面図である。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの上方から見た水平方向断面図である。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの図1と別方向から見た縦断面図である。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁機構の拡大縦断面図であり、電磁吸入弁機構が開弁状態にある状態を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプが適用されたエンジンシステムの構成図を示す。
 以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
 まず本発明の第一実施例について図面を用いて詳細に説明する。 
 図5にはエンジンシステムの全体構成図を示す。破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ(以下、高圧燃料供給ポンプと呼ぶ)の本体を示し、この破線の中に示されている機構・部品はポンプボディ1に一体に組み込まれていることを示す。
 燃料タンク20の燃料は、エンジンコントロールユニット27(以下ECUと称す)からの信号に基づきフィードポンプ21によって汲み上げられる。この燃料は適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管28を通して高圧燃料供給ポンプの低圧燃料吸入口10aに送られる。
 低圧燃料吸入口10aから吸入ジョイント51を通過した燃料は、圧力脈動低減機構9、吸入通路10bを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁機構300の吸入ポート31bに至る。
 電磁吸入弁機構300に流入した燃料は、吸入弁30により開閉される吸入口を通過し加圧室11に流入する。エンジンのカム機構93によりプランジャ2に往復運動する動力が与えられる。プランジャ2の往復運動により、プランジャ2の下降行程には吸入弁30から燃料を吸入し、上昇行程には、燃料が加圧される。吐出弁機構8を介し、圧力センサ26が装着されているコモンレール23へ燃料が圧送される。そしてECU27からの信号に基づきインジェクタ24がエンジンへ燃料を噴射する。本実施例はインジェクタ24がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムに適用される高圧燃料供給ポンプである。
 高圧燃料供給ポンプは、ECU27から電磁吸入弁機構300への信号により、所望の供給燃料の燃料流量を吐出する。
 図1は本実施例の高圧燃料供給ポンプの縦断面図を示し、図2は高圧燃料供給ポンプを上方から見た水平方向断面図である。また図3は高圧燃料供給ポンプを図1と別方向から見た縦断面図である。図4は電磁吸入弁機構300部の拡大図である。
 図1、3に示すように本実施例の高圧燃料供給ポンプは内燃機関の高圧燃料供給ポンプ取付け部90に密着して固定される。具体的には図2のポンプボディ1に設けられた取付けフランジ1aにねじ穴1bが形成されており、これに複数のボルトが挿入されることで、取付けフランジ1aが内燃機関の高圧燃料供給ポンプ取付け部90に密着し、固定される。
 高圧燃料供給ポンプ取付け部90とポンプボディ1との間のシールのためにOリング61がポンプボディ1に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。
 ポンプボディ1にはプランジャ2の往復運動をガイドし、ポンプボディ1と共に加圧室11を形成するシリンダ6が取り付けられている。つまり、プランジャ2はシリンダの内部を往復運動することで加圧室の容積を変化させる。また燃料を加圧室11に供給するための電磁吸入弁機構300と加圧室11から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構8が設けられている。
 シリンダ6はその外周側においてポンプボディ1と圧入され、さらに固定部6aにおいて、ボディを内周側へ変形させてシリンダを図中上方向へ押圧し、シリンダ6の上端面で加圧室11にて加圧された燃料が低圧側に漏れないようシールしている。
 プランジャ2の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム93の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ2に伝達するタペット92が設けられている。プランジャ2はリテーナ15を介してばね4にてタペット92に圧着されている。これによりカム93の回転運動に伴い、プランジャ2を上下に往復運動させることができる。
 また、シールホルダ7の内周下端部に保持されたプランジャシール13がシリンダ6の図中下方部においてプランジャ2の外周に摺動可能に接触する状態で設置されている。これにより、プランジャ2が摺動したとき、副室7aの燃料をシールし内燃機関内部へ流入するのを防ぐ。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油(エンジンオイルも含む)がポンプボディ1の内部に流入するのを防止する。
 図2、3に示すように高圧燃料供給ポンプのポンプボディ1の側面部には吸入ジョイント51が取り付けられている。吸入ジョイント51は、車両の燃料タンク20からの燃料を供給する低圧配管に接続されており、燃料はここから高圧燃料供給ポンプ内部に供給される。吸入フィルタ52は、燃料タンク20から低圧燃料吸入口10aまでの間に存在する異物を燃料の流れによって高圧燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。
 低圧燃料吸入口10aを通過した燃料は、図2に示すポンプボディ1に上下方向に連通した低圧燃料吸入口10bを通って圧力脈動低減機構9に向かう。圧力脈動低減機構9はダンパカバー14とポンプボディ1の上端面との間に配置され、ポンプボディ1の上端面に配置された保持部材9aにより下側から支持される。具体的には、圧力脈動低減機構9は2枚のダイアフラムを重ね合わせて構成され、その内部には0.3MPa~0.6MPaのガス封入され、外周縁部が溶接で固定される。そのために外周縁部は薄く、内周側に向かって厚くなるように構成される。
 そして、保持部材9aの上面には圧力脈動低減機構9の外周縁部を下側から固定するための凸部が形成される。一方でダンパカバー14の下面には圧力脈動低減機構9の外周縁部を上側から固定するための凸部が形成される。これらの凸部は円形状に形成されており、これらの凸部により挟まれることで圧力脈動低減機構9が固定される。なお、ダンパカバー14はポンプボディ1の外縁部に対して圧入されて固定されるが、この際に保持部材9aが弾性変形して、圧力脈動低減機構9を支持する。このようにして圧力脈動低減機構9の上下面には低圧燃料吸入口10a、10bと連通するダンパ室10cが形成される。なお、図には表れていないが、保持部材9aには圧力脈動低減機構9の上側と下側とを連通する通路が形成されており、これによりダンパ室10cは圧力脈動低減機構9の上下面に形成される。
 ダンパ室10cを通った燃料は次にポンプボディに上下方向に連通して形成された低圧燃料流路10dを介して電磁吸入弁機構300の吸入ポート31bに至る。なお、吸入ポート31bは吸入弁シート31aを形成する吸入弁シート部材31に上下方向に連通して形成される。
 図2に示すように加圧室11の出口に設けられた吐出弁機構8は、吐出弁シート8a、吐出弁シート8aと接離する吐出弁8b、吐出弁8bを吐出弁シート8aに向かって付勢する吐出弁ばね8c、吐出弁8bのストローク(移動距離)を決める吐出弁ストッパ8dから構成される。吐出弁ストッパ8dとポンプボディ1は当接部8eで溶接により接合され燃料と外部を遮断している。
 加圧室11と吐出弁室12a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、吐出弁室12aの燃料圧力よりも大きくなった時に初めて、吐出弁8bは吐出弁ばね8cに逆らって開弁する。そして、加圧室11内の高圧の燃料は吐出弁室12a、燃料吐出通路12b、燃料吐出口12を経てコモンレール23へと吐出される。吐出弁8bは開弁した際、吐出弁ストッパ8dと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁8bのストロークは吐出弁ストッパ8dによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁8bの閉じ遅れにより、吐出弁室12aへ高圧吐出された燃料が、再び加圧室11内に逆流してしまうのを防止でき、高圧燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁8bが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁8bがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ストッパ8dの外周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁機構8は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。
 以上に説明したように、加圧室11は、ポンプハウジング1、電磁吸入弁機構300、プランジャ2、シリンダ6、吐出弁機構8にて構成される。
 ここで、図4を用いて本実施例の詳細を説明する。図4は電磁吸入弁300の拡大図で、電磁コイル43に通電されていない無通電の状態であり、加圧室11の圧力が低い(フィードポンプ21で圧送される圧力)状態の図である。
 カム93の回転により、プランジャ2がカム93方向に移動して吸入工程状態にある時は、加圧室11の容積は増加し加圧室11内の燃料圧力が低下する。
 この行程で加圧室11内の燃料圧力が吸入ポート31bの圧力よりも低くなると、吸入弁30は開弁状態になる。30aは最大開度を示しており、このとき、吸入弁30はストッパ32に接触する。吸入弁30が開弁することにより、シート部材31に形成された開口部31cが開口する。燃料は開口部31cを通り、ポンプボディ1に横方向に形成された穴1fを介して加圧室11に流入する。なお、穴1fも加圧室11の一部を構成する。
 プランジャ2が吸入行程を終了した後、プランジャ2が上昇運動に転じ上昇行程に移る。ここで電磁コイル43は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用しない。ロッド付勢ばね40はロッド35の外径側に凸となるロッド凸部35aを付勢し、無通電状態において吸入弁30を開弁維持するのに必要十分な付勢力を有するよう設定されている。加圧室11の容積は、プランジャ2の上昇運動に伴い減少するが、この状態では、一度、加圧室11に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入弁30の開口部30a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。この行程を戻し行程と称する。
 この状態で、エンジンコントロールユニット27(以下ECUと呼ぶ)からの制御信号が電磁吸入弁機構300に印加されると、電磁コイル43には端子46を介して電流が流れる。磁気コア39とアンカー36との間に磁気吸引力が作用し、磁気コア39及びアンカー36が磁気吸引面Sで接触する。磁気吸引力はロッド付勢ばね40の付勢力に打ち勝ってアンカー36を付勢し、アンカー36がロッド凸部35aと係合して、ロッド35を吸入弁30から離れる方向に移動させる。
 このとき、吸入弁付勢ばね33による付勢力と燃料が吸入通路10dに流れ込むことによる流体力により吸入弁30が閉弁する。閉弁後、加圧室11の燃料圧力はプランジャ2の上昇運動と共に上昇し、燃料吐出口12の圧力以上になると、吐出弁機構8を介して高圧燃料の吐出が行われ、コモンレール23へと供給される。この行程を吐出行程と称する。
 すなわち、プランジャ2の下始点から上始点までの間の上昇行程は、戻し行程と吐出行程からなる。そして、電磁吸入弁機構300のコイル43への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。電磁コイル43へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きい。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、通電するタイミングを遅くすれば圧縮行程中の、戻し行程の割合が大きく吐出行程の割合が小さい。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。電磁コイル43への通電タイミングは、ECU27からの指令によって制御される。 
 以上のように構成することで、電磁コイル43への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。
 吸入弁部は、吸入弁30、吸入弁シート31、吸入弁ストッパ32、吸入弁付勢ばね33、からなる。吸入弁シート31は円筒型で、内周側軸方向にシート部31a、円筒の軸を中心に放射状に1つか2つ以上の吸入通路部31bを有し、外周円筒面でポンプ本体1に圧入保持される。
 吸入弁付勢ばね33は、吸入弁ストッパ32の内周側に、一部前記ばねの一端を同軸に安定させるための細径部に配置され、吸入弁30が、吸入弁シート部31aと吸入弁ストッパ32の間に、弁ガイド部30bに吸入弁付勢ばね33が嵌合する形で構成される。吸入弁付勢ばね33は圧縮コイルばねであり、吸入弁30が吸入弁シート部31aに押し付けられる方向に付勢力が働く様に設置される。圧縮コイルばねに限らず、付勢力を得られるものであれば形態を問わないし、吸入弁と一体になった付勢力を持つ板ばねの様なものでも良い。
 この様に吸入弁部を構成することで、ポンプの吸入工程においては、吸入通路31bを通過し内部に入った燃料が、吸入弁30とシート部31aの間を通過し、吸入弁30の外周側及び吸入弁ストッパ32の隙間の燃料通路を通り、ポンプ本体1及びシリンダの通路を通過し、ポンプ室へ燃料を流入させる。また、ポンプの吐出工程においては、吐出弁30が吸入弁シート部31aと接触シールすることで、燃料の入口側への逆流を防ぐ逆止弁の機能を果たす。
 吸入弁30の軸方向の移動量30aは吸入弁ストッパ32によって有限に規制されている。移動量が大きすぎると吸入弁30の閉じる時の応答遅れにより前記逆流量が多くなりポンプとしての性能が低下するためである。この移動量の規制は、吸入弁シート31a、吸入弁30、吸入弁ストッパ32の軸方向の形状寸法及び、圧入位置で規定することが可能である。
 吸入弁30、吸入弁シート31a、吸入弁ストッパ32は、お互い作動時に衝突を繰返すため、高強度、高硬度で耐食性にも優れるマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施した材料を使用する。吸入弁スプリング33には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレス材を用いる。
 次にソレノイド機構部について述べる。ソレノイド機構部は、可動部であるロッド35、アンカー36、固定部であるロッドガイド37、第一コア38、第二コア39、そして、ロッド付勢ばね40、アンカー付勢ばね41からなる。
 可動部であるロッド35とアンカー36は別部材に構成している。ロッド35はロッドガイド37の内周側で軸方向に摺動自在に保持され、アンカー36の内周側は、ロッド35の外周側で摺動自在に保持される。すなわち、ロッド35及びアンカー36共に幾何学的に規制される範囲で軸方向に摺動可能に構成されている。
 アンカー36は燃料中で軸方向に自在に滑らかに動くために、部品軸方向に貫通する貫通穴36aを1つ以上有し、アンカー前後の圧力差による動きの制限を極力排除している。ロッドガイド37は、径方向には、ポンプ本体1の吸入弁が挿入される穴の内周側に挿入され、軸方向には、吸入弁シートの一端部に突き当てられ、ポンプ本体1に溶接固定される第一コア38とポンプ本体1との間に挟み込まれる形で配置される構成としている。
ロッドガイド37にもアンカー36と同様に軸方向に貫通する貫通穴37aが設けられ、アンカーが自在に滑らかに動くことができる様、アンカー側の燃料室の圧力がアンカーの動きを妨げない様に構成している。
 第一コア38は、ポンプ本体と溶接される部位との反対側の形状を薄肉円筒形状としており、その内周側に第二コア39が挿入される形で溶接固定される。第二コア39の内周側にはロッド付勢ばね40が、細径部をガイドに配置され、ロッド35が吸入弁30と接触し、前記吸入弁が吸入弁シート部31aから引き離す方向、すなわち吸入弁の開弁方向に付勢力を与える。
 アンカー付勢ばね41は、ロッドガイド37の中心側に設けた円筒径のガイド部37aに方端を挿入し同軸を保ちながら、アンカー36にロッドつば部35a方向に付勢力を与える配置としている。アンカー36の移動量36eは吸入弁30の移動量30aよりも大きく設定される。確実に吸入弁30が閉弁するためである。
 ロッド35とロッドガイド37にはお互い摺動するため、またロッド35は吸入弁30と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用する。アンカー36と第二コア39は磁気回路を形成するため磁性ステンレスを用い、さらにアンカー36と第二コアのそれぞれの衝突面には、硬度を向上させるための表面処理を施している。特には硬質Crめっき等であるがその限りでは無い。ロッド付勢スプリング40、アンカー付勢スプリング41には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレスを用いる。
 吸入弁部とソレノイド機構部には、3つのばねが構成されることになる。吸入弁部に構成される吸入弁付勢ばね33と、ソレノイド機構部に構成されるロッド付勢ばね、アンカー付勢ばねで構成される。本実施例ではいずれのばねもコイルばねを使用しているが付勢力を得られる形態であればいかなるものでも構成可能である。
 この3つのばね力の関係は、下記の式で構成する。 
 ロッド付勢ばね40の付勢力>アンカー付勢ばね41の付勢力+吸入弁付勢ばね33の付勢力+流体により吸入弁が閉じようとする力    ‥‥(1)式 
 この関係により、無通電時では、各ばね力により、ロッド35は吸入弁30を吸入弁シート部31aから引き離す方向、すなわち弁が開弁する方向に力f1が作用する。(1)式より、f1は下記である。 
 f1=ロッド付勢ばね40の付勢力-(アンカー付勢ばね41の付勢力+吸入弁付勢ばね33の付勢力+流体により吸入弁が閉じようとする力) ‥‥(2)式
 次にコイル部の構成について述べる。コイル部は、第一ヨーク42、電磁コイル43、第2ヨーク44、ボビン45、端子46、コネクタ47から成る。ボビン45に銅線が複数回巻かれたコイル43が、第一ヨーク42と第二ヨークにより取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子46のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子46も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。
 コイル部は第一ヨークの中心部の穴部が、第一コアに圧入され固定される。その時、第二ヨーク44の内径側は、第二コアと接触もしくは僅かなクリアランス近接する構成となる。第一ヨーク42、第二ヨーク44共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮し磁性ステンレス材料とし、ボビン45、コネクタ47は強度特性、耐熱特性を考慮し、高強度耐熱樹脂を用いる。コイルに43は銅、端子46には真鍮に金属めっきを施した物を使用する。
 上述の様にソレノイド機構部とコイル部とを構成することで、第一コア38、第一ヨーク42、第二ヨーク44、第二コア39、アンカー36で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、第二コア39、アンカー36間に電磁力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。第一コア38において、第二コア39とアンカー36とがお互い吸引力を発生させる軸方向部位を極力薄肉にすることで、磁束のほぼ全てが第二コアとアンカーの間を通過するため、効率良く電磁力を得ることができる。
 上記電磁力が前記f1を上回った時に、可動部であるアンカー36がロッド35と共に第二コア39に引き寄せられる運動、またコア39とアンカー36が接触し、接触を継続することを可能とする。
 ≪吸入工程≫
 プランジャ2が上死点から下降を始めると、加圧室内の圧力が例えば20MPaレベルの高圧の状態から急激に小さくなり、前述の力f1によりロッド35、アンカー36、吸入弁30とが、吸入弁30の開弁方向に移動を始める。吸入弁30が開弁することで、吸入弁シートの通路31bからバルブシート31内径側に流入した燃料が、加圧室内に吸入され始める。
 吸入弁30が吸入弁ストッパ32に衝突し、吸入弁30はその位置で停止する。同じくロッド35も先端が吸入弁30に接触する位置(プランジャロッドの開弁位置)で停止する。アンカー36についてもロッド35と同速度で吸入弁30開弁方向に移動するが、ロッド35が吸入弁30に接触し停止した後でも慣性力で移動を続けようとする。ところが、アンカー付勢ばね41がその慣性力に打ち勝ち、アンカー36は再び第二コア39に近付く方向に移動をし、ロッドつば部35aにアンカー36が押し当てられる形で接触する位置(アンカー開弁位置)で停止することができる。この時点におけるアンカー36、ロッド35、吸入弁30の位置を示す状態が図4の状態である。
 上記では、ロッド35とアンカー36とが完全に離れる説明としているが、ロッド35とアンカー36とが接触したままの状態でも良い。言い換えると、ロッドつば部35aとアンカー36との接触部に作用する荷重は、ロッドの運動停止後減少し、0になるとアンカー36がロッドに対し分離を開始するが、0にならず僅かの荷重を残すアンカー付勢ばね41の設定力でも良い。
 吸入弁30が吸入弁ストッパ32に衝突する時には、製品としての重要な特性となる異音の問題が発生する。異音の大きさは前記衝突時のエネルギーの大きさに起因するが、ロッド35とアンカー36とを別体に構成しているために、吸入弁ストッパ32に衝突するエネルギーは、吸入弁30の質量とロッド35の質量のみで発生することとなる。すなわちアンカー36の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、ロッド35とアンカー36とを別体に構成することで、異音の問題を低減している。
 ロッド35とアンカー36とを別体に構成したとしても、アンカー付勢ばね41が無い構成の場合、前記慣性力でアンカー36は吸入弁30の開弁方向に移動を続け、ロッドガイド37の中央軸受部37aに衝突し、前記衝突部とは相違する部分で異音が発生する問題が起こる。異音の問題に加え、衝突することでアンカー36とロッドガイド37の摩耗や変形等が起こるばかりでなく、前記摩耗により金属異物が発生し、その異物が摺動部やシート部に挟まることで、又、変形し軸受機能を損なうことで、吸入弁ソレノイド機構の機能を損なう恐れがある。
 また、アンカー付勢ばね41が無い構成の場合、アンカーが前記慣性力でコア39から離れ過ぎてしまうため、動作時刻として後工程である、戻し工程から吐出工程に遷移させるためにコイル部に電流を加えた時に、必要な電磁吸引力が得られない問題が発生する。
必要な電磁吸引力が得られない場合、高圧ポンプから吐出する燃料を所望の流量に制御出来ない大きな問題となる。このため、アンカー付勢ばね41は前記問題を発生させないための重要な機能を持っている。
 吸入弁30が開弁した後、さらにプランジャ2が降下を行い下死点に到達する。この間、加圧室11には燃料が流入し続け、この工程が吸入工程である。
 ≪戻し工程≫
 下死点まで降下したプランジャ2は、上昇工程に入る。吸入弁は前記f1の力で開弁状態に停止したままであり、吸入弁を通過する流体の方向が真逆になる。すなわち吸入工程では燃料が、吸入弁シート通路31bから加圧室に流入していたのに対し、上昇工程となった時点で、加圧室から吸入弁シート通路31b方向に戻される。この工程を戻し工程と呼ぶ。
 この戻し工程において、エンジン高回転時すなわちプランジャ2の上昇速度が大きい条件において、戻される流体による吸入弁の閉弁力が増大し、前記力f1が小さくなる。この条件において、各ばね力の設定力を誤り、f1が負の値になった場合、吸入弁30は意図せず閉弁してしまう。所望の吐出流量よりも大きな流量が吐出されてしまうため、燃料配管内の圧力が所望の圧力以上に上昇し、エンジンの燃焼制御に悪影響を及ぼすことになる。そのため、プランジャ2の上昇速度が最も大きい条件で、前記力f1が正の値を保つように各ばね力を設定する必要がある。
 ≪戻し工程~吐出工程への遷移状態≫
 所望の吐出時刻よりも、電磁力の発生遅れ、吸入弁の閉弁遅れを考慮した早い時刻において、電磁コイル43に電流が与えられ、アンカー36と第二コア39の間に磁気吸引力が働く。電流は前記力f1に打ち勝つに必要な大きさの電流を与える必要がある。この磁気吸引力が前記力f1に打ち勝った時点で、アンカー36が第二コア39方向へ移動を開始する。アンカー36が移動することで、軸方向につば部35aで接触しているロッド35も同じく移動し、吸入弁30が吸入弁付勢ばね33の力と、流体力、主には、加圧室側からシート部を通過する流速による静圧の低下により閉弁を開始する。
 電磁コイル43に電流が与えられた時、アンカー36と第二コア39が規定の距離より離れすぎている場合、すなわちアンカー36が開弁位置を超えた状態が継続した場合、前記磁気吸引力が弱いために前記力f1に打ち勝つことができず、アンカーが第二コア39側に移動することに時間を要したり、移動できない問題が発生する。この問題を起こさない為にアンカー付勢ばね41を設けている。アンカー36が所望のタイミングで第二コア39に移動できない場合、吐出したいタイミングにおいても吸入弁が開いた状態を維持するため、吐出工程が開始できず、すなわち必要な吐出量が得られないため所望のエンジン燃焼ができない懸念がある。このため、アンカー付勢ばね41は、吸入工程で発生が懸念される異音問題を防止するため、また吐出工程が開始できない問題を防止するための重要な機能を持っている。
 移動を始めた吸入弁30は、シート部31aに衝突し停止することで、閉弁状態となる。閉弁すると、筒内圧が急速に増大するため、吸入弁30は筒内圧により閉弁方向に前記力f1よりも遥かに大きい力で強固に押し付けられ、閉弁状態の維持を開始する。
 アンカー36についても、第二コア39に衝突し停止する。ロッド35はアンカー36停止後も慣性力で運動を続けるが、ロッド付勢ばね40が慣性力に打ち勝ち押し戻され、つば部35aがアンカーに接触する位置まで戻ることができる構成としている。
 アンカー36が第二コア39に衝突する時には、製品としての重要な特性となる異音の問題が発生する。この異音は、前述した吸入弁と吸入弁ストッパとが衝突する異音の大きさよりも大きくより問題となる。異音の大きさは前記衝突時のエネルギーの大きさに起因するが、ロッド35とアンカー36とを別体に構成しているために、第二コア39に衝突するエネルギーは、アンカー36の質量のみで発生することとなる。すなわちロッド35の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、ロッド35とアンカー36とを別体に構成することで、異音の問題を低減している。
一度アンカー36が第二コア39に接触した後は、接触することにより十分な磁気吸引力が発生しているため、接触を保持するためだけの小さな電流値とすることができる。
 ここで、ソレノイド機構部内に発生する懸念のある、壊食の問題について述べる。コイルに電流が与えられアンカー36が第二コア39に引き寄せられる際、二物体の間にある空間体積が急速に縮小することで、その空間にある流体は行き場を失い、速い流れを持ってアンカー外周側へ押し流され、第一コア薄肉部に衝突し、そのエネルギーによる壊食発生の懸念がある。また、押し流された流体がアンカーの外周を通過しロッドガイド側に流れるが、アンカー外周側の通路が狭いために流速が大きくなり、すなわち静圧が急速に低下することによるキャビテーションが発生し、第一コア薄肉部においてキャビテーション壊食が発生する懸念がある。
 これらの問題を回避するためにアンカー中心側に1つ以上の軸方向の貫通穴36aを設置している。アンカー36が第二コア39側に引き寄せられる際、その空間の流体が、極力アンカー外周側の狭い通路を通過しない様、貫通穴36aを通過させるためである。この様に構成することで、上記壊食の問題を解決することができる。
 アンカー36とロッド35を一体で構成している場合、上記問題がさらに懸念される事象が発生する。エンジン高回転時すなわちプランジャの上昇速度が大きい条件において、コイルに電流が付与されアンカー36が第二コア39に移動しようとする力に、さらに非常に速度の大きい流体による吸入弁30を閉じる力が追加付与力として増加され、ロッド35及びアンカー36が第二コア39へ急激に接近するため、その空間の流体が押し出される速度がさらに大きくなり、前記壊食の問題がさらに大きなものになる。アンカー36の貫通穴36aの容量が不足する場合、壊食の問題が解決できない。
今回の実施例ではアンカー36とロッド35が別体で構成されているため、吸入弁30を閉じる力がロッド35に与えられた場合においても、ロッド35のみが第二コア39側に押し出され、アンカー36は取り残されながら、通常の電磁吸引力のみの力で第二コア39側に移動を行う。すなわち急激な空間の減少は起こらず、壊食の問題の発生を防ぐことができる。
 アンカー36とロッド35を別体で構成する弊害は前述した通り、所望の磁気吸引力を得られない問題、異音、機能低下があるが、アンカー付勢ばね41を設置することで、この弊害を取り払うことが可能となる。
 ≪吐出工程≫
 プランジャが下死点から上昇工程に転じ、所望のタイミングでコイル43に電流が与えられ吸入弁30が閉じるまでの戻し工程が終了した直後、加圧室内の圧力が急速に増大し、吐出工程となる。吐出工程後には、省電力の観点からコイルに与える電力を削減することが望ましいため、コイルに与える電流を切断する。電磁力が付加されなくなりアンカー36及びロッド35が、ロッド付勢ばね40とアンカー付勢ばね41の合力により、第二コア39から離れる方向へ移動する。ところが、吸入弁30が強固な閉弁力で閉弁位置にあるためロッド35は閉弁状態の吸入弁30に衝突した位置で停止する。すなわちこの時のロッドの移動量は(36e-30a)となる。
 ロッド35とアンカー36は電流切断後同時に移動をするが、ロッド35の先端と閉弁している吸入弁30とが接触した状態で停止した後も、アンカー36は慣性力で吸入弁30の方向へ移動を続けようとする。ところが、アンカー付勢ばね41が慣性力に打ち勝ち、アンカー36に第二コア39の方向に付勢力を与えるため、アンカー36はロッド35のつば部35aに接触した状態で停止することができる。
 アンカー付勢ばね41が無い場合は、吸入工程について前述したと同じく、アンカーが停止することなく吸入弁30の方向に移動し、ロッドガイド部31eに衝突する異音の問題や機能障害の問題が懸念されるが、アンカー付勢ばね41を設置しているため、上記問題を防ぐことが可能となる。なお、本実施例においてはロッドガイド部31eは吸入弁シート部材31と同一部材で一体に構成される。
 この様に、燃料が吐出される吐出工程が行われ、次の吸入工程直前においては、吸入弁30、ロッド35、アンカー36は図5の状態となっている。プランジャが上死点に達した時点で、吐出工程が終了し、再び吸入工程が開始される。かくして、低圧燃料吸入口10aに導かれた燃料はポンプ本体としてのポンプ本体1の加圧室11にてプランジャ2の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口12からコモンレール23に圧送されるのに好適な高圧ポンプを提供することができる。
ここで、上記の特許文献1、2に記載の従来の高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁では、吸入弁とロッドが衝突した際の傾きが大きくなる。吸入弁とロッドが傾いた状態で衝突すると、ロッドが角当たり状態で衝突することになるため、応力集中が発生して摩耗が発生する課題があった。
そこで以下においては、高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁において、吸入弁とロッドの傾きを低減する事で、ロッド衝突部での摩耗発生を防止する構成について説明する。本実施例の高圧燃料供給ポンプは、平面部30dを有する吸入弁30と、平面部30dを開弁方向に付勢するロッド部35と、平面部30dと平行な位置に形成され吸入弁30が着座する吸入弁シート31aを有するシート部材31と、を備え、シート部材31には、ロッド部35と平面部30dとの接触位置に対して、吸入弁30と反対側においてロッド部35をガイドするガイド部31dが形成された。
 また、吸入弁30の平面部30dとシート部材31の吸入弁シート31aとがほぼ同一の平面上に形成された。また吸入弁30の平面部30dとロッド部35の中心軸とが直交するように配置された。またシート部材31には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路31bが形成され、燃料通路31bの開口部に対して、ガイド部31eが吸入弁シート31aと反対側に配置された。またシート部材31には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路31bが形成され、燃料通路31bの開口部に対して、ガイド部31eの全てが吸入弁シート31aと反対側に配置された。またシート部材31には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路31bが形成され、燃料通路31aの開口部に対して、吸入弁シート31aが加圧室11の側に配置された。またシート部材31には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路31bが形成され、燃料通路31bの開口部に対して、吸入弁シート31aの全てが加圧室11の側に配置された。
 またロッド部35には磁気吸引力を発生させる可動部36が一体に取り付けられ、ロッド中心軸方向においてロッド部35と可動部36との対向面の長さに対して、ロッド部35のガイド部31eの長さが長くなるように、シート部材31、ガイド部31e、及び可動部36が配置された。ロッド部35には磁気吸引力を発生させる可動部36が別体に取り付けられ、ロッド部35と可動部36とが係合している状態でロッド中心軸方向においてロッド部35と可動部36との対向面の長さに対して、ロッド部35のガイド部31eの長さが長くなるように、シート部材31、ガイド部31e、及び可動部36が配置された。ロッド部35と吸入弁30とが別体の部材で構成された。ロッド部35と吸入弁30とが別体の部材で構成され、ロッド中心軸方向においてガイド部31eの長さはロッド部35の全長に対して半分以上となるようにロッド部35とシート部材31とが構成された。
 以上の構成により、ロッドが傾いた状態で衝突することを抑制し、これによりロッドが角当たり状態で衝突することを防止し、応力集中が発生して摩耗が発生する課題を解決することができる。
 低圧燃料室10には高圧燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管28へ波及するのを低減減させる圧力脈動低減機構9が設置されている。一度加圧室11に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁体30を通して吸入通路10dへと戻される場合、吸入通路10dへ戻された燃料により低圧燃料室10には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室10に設けた圧力脈動低減機構9は、波板状の円盤型金属板2枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダイアフラムダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。
 プランジャ2は、大径部2aと小径部2bを有し、プランジャの往復運動によって副室7aの体積は増減する。副室7aは燃料通路10eにより低圧燃料室10と連通している。プランジャ2の下降時は、副室7aから低圧燃料室10へ、上昇時は、低圧燃料室10から副室7aへと燃料の流れが発生する。
 このことにより、ポンプの吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、高圧燃料供給ポンプ内部で発生する圧力脈動を低減する機能を有している。
 次に、図1、2等に示すリリーフ弁機構200について説明する。 
 リリーフ弁機構200はリリーフボディ201、リリーフ弁202、リリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205からなる。リリーフボディ201には、テーパー形状のシート部201a設けられている。バルブ202はリリーフばね204の荷重がバルブホルダ203を介して負荷され、シート部201aに押圧され、シート部201aと協働して燃料を遮断している。リリーフ弁202の開弁圧力はリリーフばね204の荷重によって決定せられる。ばねストッパ205はリリーフボディ201に圧入固定されており、圧入固定の位置によってリリーフばね204の荷重を調整する機構である。
 ここで、加圧室11の燃料が加圧されて吐出弁8bが開弁すると、加圧室11内の高圧の燃料は吐出弁室12a、燃料吐出通路12bを通って、燃料吐出口12から吐出される。燃料吐出口12は吐出ジョイント60に形成されており、吐出ジョイント60はポンプ本体1に溶接部61にて溶接固定され燃料通路を確保している。そして本実施例では、吐出ジョイント60の内部に形成される空間にリリーフ弁機構200が配置される。つまり、リリーフ弁機構200の最外径部(本実施例では、リリーフボディ201の最外径部)が吐出ジョイント60の内径部よりも内周側に配置され、かつ、ポンプボディ1を上側から見て、リリーフ弁機構200がその軸方向において吐出ジョイント60と少なくとも一部が重なるように配置される。
 なお、リリーフ弁機構200はポンプボディ1に形成された穴部に直接、挿入され、吐出ジョイント60とは非接触に配置されることが望ましい。これにより吐出ジョイント60の形状が変わっても、これに対応して、リリーフ弁機構200の形状を変える必要がなく、低コスト化を図ることが可能である。
 つまり、本実施例では図1に示すようにポンプボディ1の外周面から内周側に向かってプランジャ軸方向と直交する方向(横方向)に第一の穴1c(横穴)が形成される。そして、リリーフ弁機構200は、リリーフボディ201がこの第一の穴1c(横穴)に圧入されることで配置される。そして本実施例では第一の穴1c(横穴)と連通して、リリーフ弁機構200が開弁した場合に、加圧室11で加圧された吐出弁8bよりも吐出側流路の燃料をダンパ室10cに戻す第二の穴1d(縦穴)をポンプボディ1に形成した。
 具体的には、リリーフ弁202が開弁すると、吐出側流路(燃料吐出口12)とリリーフボディ201の内部空間とが連通する。この内部空間にはリリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205が配置される。ばねストッパ205をリリーフ弁軸方向に見て中心部には穴が形成され、これによりリリーフボディ201の内部空間と第二の穴1d(縦穴)で形成されるリリーフ通路213が繋がる。リリーフボディ201のばねストッパ205が配置される側の端部は開口部になっており、この開口部から、リリーフ弁202、リリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205の順に挿入されて、リリーフ弁機構200が構成される。
 第二の穴(縦穴)はリリーフばね204の外周からダンパ室10cに向かって形成される。そして、リリーフ弁202が開弁すると、ばねストッパ205の中心部の穴、リリーフボディ201の開口部、リリーフ通路213を通って、リリーフボディ201の内部空間の燃料がダンパ室10cに流れるものである。
 高圧燃料供給ポンプが正常に作動している場合、加圧室11によって加圧された燃料は燃料吐出通路12bを通過して燃料吐出口12から高圧吐出される。本実施例では、コモンレール23の目標燃料圧力は35MPaとする。コモンレール23内の圧力は時間とともに脈動を繰り返すが平均値が35MPaである。
 加圧行程の開始直後に加圧室11内の圧力は急上昇してコモンレール23内の圧力よりも上昇して本実施例ではピーク値で約43MPaまで上昇し、それに伴い燃料吐出口12の圧力も上昇して本実施例ではピークで41.5MPa程度まで上昇する。本実施例ではピークでリリーフ弁機構200の開弁圧は42MPaにセットされており、リリーフ弁機構200の入り口である燃料吐出口12の圧力は開弁圧力を超えない設定とし、リリーフ弁機構200は開弁しない。
 次に、異常高圧燃料が発生した場合について述べる。 
 高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁300の故障等により、燃料吐出口12の圧力が異常に高圧になり、リリーフ弁機構200のセット圧力42MPaより大きくなると異常高圧燃料はリリーフ通路213を介して低圧側であるダンパ室10cにリリーフされる。
 低圧側(本実施例ではダンパ室10c)に異常高圧燃料をリリーフする構成とする利点を記す。吸入行程・戻し行程・吐出行程のすべての工程において高圧燃料供給ポンプの故障等によって発生した異常高圧燃料を低圧へリリーフすることが出来る。一方で、加圧室11に異常高圧燃料をリリーフする構成とすると、吸入行程・戻し行程のみ異常高圧燃料を加圧室11へリリーフ可能であり、加圧行程では異常高圧燃料をリリーフすることが出来ない。リリーフバルブの出口が加圧室11なので、加圧行程では加圧室11内の圧力が上昇しリリーフバルブの入口と出口の差圧がリリーフスプリングのセット圧力以上にはならない為である。その結果、異常高圧燃料をリリーフする時間が短くなり、リリーフ機能が低下することとなる。なお、本実施例では、低圧側に戻すリリーフする。
 本実施例では、リリーフ弁機構200はポンプボディ1に装着する前に外部でサブアッセンブリとして組み立てる。組み立てたリリーフ弁機構200をポンプボディ1に圧入固定後、吐出ジョイント60をポンプボディ1と溶接固定する。そして本実施例では図1に示すように第一の穴1c(横穴)に配置されたリリーフ弁機構200はシリンダ6の加圧室側の最上面端部6bに対して、少なくとも一部が加圧室側(図1では上側)に配置されるように構成したものである。
 つまり、シリンダ6の加圧室側の最上面端部6bに対してリリーフ弁機構200の全てが加圧室11と反対側(図1では下側)に位置すると、リリーフ弁機構200、又は第二の穴1d(縦穴)とシリンダ6との間のポンプボディ1が薄くなる。リリーフ弁機構200が開弁する場合には、リリーフボディ201の内部空間や第二の穴1d(縦穴)に異常高圧燃料が流れることになる。したがって、リリーフ弁機構200、又は第二の穴1d(縦穴)とシリンダ6との間のポンプボディ1をある程度、厚くしておくことは信頼性の観点から重要である。逆に言うと、これが薄いと加圧室との間の厚みが薄くなることになり、異常高圧燃料が流れた場合の信頼性低下を招くことになる。
 そこで、上記した本実施例のようにリリーフ弁機構200を配置することで、この厚みを確保することが可能となり、信頼性向上を図ることが可能である。なお、リリーフ弁機構200と加圧室11との厚みを確保するためには図1のように、リリーフ弁機構200の全てがシリンダ6の加圧室側の最上面端部6bに対して上側に位置することが望ましい。
 また図1に示すように第一の穴1c(横穴)に配置されたリリーフバルブ機構200は加圧室11の反シリンダ側(図1では上側)の最上端部11aよりもシリンダ側(図1では下側)に配置されることが望ましい。具体的には、リリーフバルブ機構200が加圧室11の反シリンダ側の最上端部11aと、シリンダ6の加圧室側の最上面端部6bとの間に配置されることが望ましい。
 これにより、リリーフバルブ機構200を、吐出ジョイント60、電磁吸入弁機構300、吐出弁機構8と同じ平面上に設けることが可能となり、ポンプボディ1を制作する上で加工性を向上することができる。具体的には、リリーフバルブ機構200の中心軸、つまりリリーフボディ201、リリーフ弁ホルダ203、又はばねストッパ205の中心軸は、電磁吸入弁機構300(ロッド35)の中心軸とほぼ直線上に配置される。したがって、高圧燃料供給ポンプの組み立て性を向上できる。
 また図1に示すように第一の穴1c(横穴)の上端部が第二の穴1d(縦穴)と連結する位置1eがシリンダ6の加圧室側最上端部6bに対して加圧室側(図1では上側)に配置される。そして、第一の穴1c(横穴)の上端部が第二の穴1d(縦穴)と連結する位置1eは加圧室11の反シリンダ側の最上端部11aに対して下側に位置することが望ましい。これによりリリーフ弁機構200、又は第二の穴1d(縦穴)とシリンダ6との間のポンプボディ1の厚みを確保できるので、燃料供給ポンプを小型化にしつつ、信頼性の確保が可能となる。
 なお、本実施例では、第一の穴1c(横穴)に対して、ポンプボディ1の開口部213aから第二の穴1d(縦穴)を下方向に向かって形成して、第一の穴1c(横穴)と連通させるだけで、リリーフ通路213を容易に形成することが可能である。また、第一の穴1c(横穴)を覆うように吐出ジョイント60を配置し、吐出ジョイント60の内側にリリーフバルブ機構200を配置しているので、ポンプボディ1、高圧燃料供給ポンプの大型化を回避することができる。
 リリーフ通路213はその全部がプランジャ2の軸方向から見て圧力脈動低減機構9の最外周部に対して内周側に形成する構成とした。これにより、ポンプボディ1を大型化することなく低圧通路10cに異常高圧燃料を開放する構成とすることが可能となる。第一の穴1c(横穴)の径は第二の穴1d(縦穴)の径よりも大きくなるように構成されることが望ましい。第一の穴1c(横穴)のそこでまでリリーフバルブ200を圧入嵌合しているので、第一の穴の底面はリリーフバルブ200のストッパの役割を果たしている。
 本実施例では、リリーフボディ201を有するため、第一の穴1c(横穴)の径はリリーフボディの外径と同一である。また、第二の穴1d(縦穴)に対して、リリーフ弁202の下流側のばねストッパ205に形成された通路の径が小さくなるように構成されたことが望ましい。異常高圧からリリーフバルブ200を介して低圧に開放された燃料は、大きな運動量を持つが、このような構成とすることで、この運動量を小さくすることができ、圧力脈動低減機構9やその他の部品の破損を防ぐことが出来る。
 リリーフ通路213を形成する第二の穴1d(縦穴)が低圧脈動を低減する圧力脈動低減機構9が収納されたダンパ室10cへ開口部213aで開口する。そして、開口部213aと圧力脈動低減機構9の間には、圧力脈動低減機構9を固定して保持するための保持部材9aが配置される。異常高圧燃料はリリーフ通路213を通して開放されるが、その際に開口部213aから開放された燃料は大きな速度を以って低圧通路10c内に流入し、保持部材9aに衝突する。これにより、異常高圧燃料が低圧に開放されるとき、その大きな速度によって圧力脈動低減機構9が破損してしまうと言う問題を回避することができる。
 なお、保持部材9aには、ポンプボディ1の開口部213aと同一平面の平面部を付勢することで圧力脈動低減機構9をダンパカバー14に向けて付勢する弾性部9bが形成される。具体的には保持部材9aは1枚の金属板がプレス加工により形成され、その際に保持部材9aの底部の一部がポンプボディの開口部213aの側の平面部に向かって切り起こしされることで弾性部が形成される。そして、ダンパカバー14をポンプボディ1に取り付けるとダンパカバー14の凸部が圧力脈動低減機構9をポンプボディ1に向かって付勢し、これにより保持部材9aの切り起こし9bがポンプボディ1の平面部を付勢する。
保持部材9aの切り起こし9bはポンプボディ1を上側から見て、開口部213a以外の箇所を付勢するようにする。これにより保持部材9aの切り起こし9bとポンプボディ1とが確実に接触するようにできるため圧力脈動低減機構9を安定して支持可能となる。
1 ポンプボディ
2 プランジャ
6 シリンダ
7 シールホルダ
8 吐出弁機構
9 圧力脈動低減機構
10a 低圧燃料吸入口
11 加圧室
12 燃料吐出口
13 プランジャシール
30 吸入弁
40 ロッド付勢ばね
43 電磁コイル
100 圧力脈動伝播防止機構
101 弁シート
102 弁
103 ばね
104 ばねストッパ
200 リリーフバルブ
201 リリーフボディ
202 バルブホルダ
203 リリーフばね
204 ばねストッパ
300 電磁吸入弁機構

Claims (11)

  1.  平面部を有する吸入弁と、
     前記平面部を開弁方向に付勢するロッド部と、
     前記平面部と平行な位置に形成され前記吸入弁が着座する吸入弁シートを有するシート部材と、を備え、
     前記シート部材には、前記ロッド部と前記平面部との接触位置に対して、前記吸入弁と反対側において前記ロッド部をガイドするガイド部が形成された高圧燃料供給ポンプ。
  2.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記吸入弁の前記平面部と前記シート部材の前記吸入弁シートとがほぼ同一の平面上に形成された高圧燃料供給ポンプ。
  3.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記吸入弁の前記平面部と前記ロッド部の中心軸とが直交するように配置された高圧燃料供給ポンプ。
  4.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記ガイド部が前記吸入弁シートと反対側に配置された高圧燃料供給ポンプ。
  5.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記ガイド部の全てが前記吸入弁シートと反対側に配置された高圧燃料供給ポンプ。
  6.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記吸入弁シートが加圧室側に配置された高圧燃料供給ポンプ。
  7.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記シート部材には、低圧流路からの燃料が流入する燃料通路が形成され、前記燃料通路の開口部に対して、前記吸入弁シートの全てが加圧室側に配置された高圧燃料供給ポンプ。
  8.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記ロッド部には磁気吸引力を発生させる可動部が一体に取り付けられ、
     ロッド中心軸方向において前記ロッド部と前記可動部との対向面の長さに対して、前記ロッド部のガイド部の長さが長くなるように、前記シート部材、前記ガイド部、及び前記可動部が配置された高圧燃料供給ポンプ。
  9.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記ロッド部には磁気吸引力を発生させる可動部が別体に取り付けられ、
     前記ロッド部と前記可動部とが係合している状態でロッド中心軸方向において前記ロッド部と前記可動部との対向面の長さに対して、前記ロッド部のガイド部の長さが長くなるように、前記シート部材、前記ガイド部、及び前記可動部が配置された高圧燃料供給ポンプ。
  10.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記ロッド部と前記吸入弁とが別体の部材で構成された高圧燃料供給ポンプ。
  11.  請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
     前記ロッド部と前記吸入弁とが別体の部材で構成され、ロッド中心軸方向において前記ガイド部の長さは前記ロッド部の全長に対して半分以上となるように前記ロッド部と前記シート部材とが構成された高圧燃料供給ポンプ。
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