JP2001027163A

JP2001027163A - リリーフバルブ

Info

Publication number: JP2001027163A
Application number: JP2000128215A
Authority: JP
Inventors: Hikari Kikuta; 光菊田; Yoshinobu Kato; 吉伸加藤; Yoji Tsuzuki; 洋治都築; Shoichi Hagiwara; 正一萩原; Takaaki Takagi; 孝明高城
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ボールバルブ体の閉弁遅れによる燃料分配管
内の燃料圧力の降下を防止し、圧力制御性を向上させた
リリーフバルブを提供する。【解決手段】燃料分配管１に固定されるバルブボデ
ー１０は、ボールバルブ体２２、バルブシート２４、バ
ルブスプリング２０、ストレーナー２６を備えている。
バルブシート２４の座面２４ａの外周部には、ガイド筒
部２４ｃが延出されている。ガイド筒部２４ｃの内周面
は、ボールバルブ体２２をバルブシート２４の軸方向に
案内するガイド面２４ｅを構成している。ガイド面２４
ｅは、ボールバルブ体２２が摺動可能でかつ６０μｍ以
下のクリアランスをもってボールバルブ体２２を軸方向
に案内する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リリーフバルブに
関する。特に、エンジンシリンダ内に高圧燃料を直接噴
射する筒内噴射式（直噴式）のエンジンに燃料を供給す
る燃料供給装置に用いられるリリーフバルブに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】燃料供給装置として、エンジンシリンダ
内に高圧燃料を直接噴射する直噴式のエンジンに燃料を
供給する燃料供給装置が知られている。この燃料供給装
置は、燃料分配管内に蓄えた高圧燃料を、多気筒エンジ
ンの複数のシリンダに対応して設けられたインジェクタ
に分配して供給する。このような燃料供給装置の燃料分
配管には、燃料分配管内の燃料圧力が上昇するのを防止
するためのリリーフバルブが設けられている。従来のリ
リーフバルブを、図２３に基づいて説明する。リリーフ
バルブ１０３は、燃料分配管１０１にねじ付けによって
固定されるバルブボデー１１０に、ボールバルブ体１２
２、ボールバルブ体１２２によって開閉される座面１２
４ａを有するバルブシート１２４、ボールバルブ体１２
２を閉弁方向に付勢するバルブスプリング１２０が組み
込まれている。通常は、バルブスプリング１２０の付勢
力によって、ボールバルブ体１２２は、バルブシート１
２４の座面１２４ａに当接している。バルブボデー１１
０には、ストレーナー１２６が圧入されている。バルブ
ボデー１１０の前端開口（図２３において左端開口）か
ら後端開口（図２３において右端開口）までの内部空間
に一連の燃料通路１２８が形成されている。燃料分配管
１０１にねじ付けられるバルブボデー１１０のおねじ部
１１６は、バルブシート１２４と径方向に重複する位置
に形成されている。

【０００３】次に、図２３に示したリリーフバルブ１０
３の動作を説明する。なお、図示しない高圧ポンプで加
圧された高圧燃料は、燃料分配管１０１に供給され、所
定圧力、例えば１７．５ＭＰａとなる。燃料分配管１０
１内で所定圧力に調整された高圧燃料は、燃料分配管１
０１の各分岐管から直噴式のエンジンの各気筒に設けら
れたインジェクタに供給される。燃料分配管１０１に供
給された燃料は、バルブボデー１１０内のストレーナー
１２６によりろ過されて、バルブシート１２４の座面１
２４ａ近くまで満たされている。燃料分配管１０１内の
燃料圧力が所定圧力以下の場合には、バルブスプリング
１２０の弾性力によって、ボールバルブ体１２２はバル
ブシート１２４の座面１２４ａを閉じた状態（閉弁状
態）に保持されている。このため、高圧燃料は、燃料分
配管１０１の管外へ放出されない。一方、燃料分配管１
０１内の燃料圧力が所定圧力以上となった場合には、ボ
ールバルブ体１２２は、バルブスプリング１２０の弾性
力に抗して後退し、バルブシート１２４の座面１２４ａ
を開いた状態（開弁状態）となる。これにより、燃料分
配管１０１内の燃料が管外へ放出される。これにより、
高圧ポンプやその他の部品の破壊が防止される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のリリ
ーフバルブ１０３を用いた燃料分配管１０１内の燃料圧
力を測定したところ、図２４に示す特性線図が得られ
た。図２４において、横軸は経過時間を示し、縦軸は燃
料分配管１０１内の燃料圧力（デリバリ内圧）である。
また、特性線Ｂの山頂部が弁が開いた時点（開弁時
点）、谷部が弁が閉じた時点（閉弁時点）である。なお
測定は、高圧ポンプを２４００ｒｐｍ、デューティ比６
０％で作動させて行なった。図２４の測定結果から分か
るように、従来のリリーフバルブ１０３では、通常の閉
弁時点Ｂ１に対し閉弁時点Ｂ２の燃料圧力の降下幅Ｗが
大きい。このため、燃料分配管１０１内の燃料圧力が大
きく落ち込む可能性がある。このように、リリーフバル
ブ１０３の開弁後における燃料分配管１０１内の燃料圧
力が異常に降下すると、燃料がインジェクタからエンジ
ンシリンダ内に安定して供給されなくなる。また、ドラ
イバビリティの不良やエンストなどの問題を招くおそれ
がある。

【０００５】ここで、燃料分配管１０１内の燃料圧力が
異常に降下する原因について、リリーフバルブ１０３に
おけるボールバルブ体１２２の開閉メカニズムから調査
した。その結果、バルブスプリング１２０の端面１２０
ａが平坦面に研磨されているため、ボールバルブ体１２
２に対するバルブスプリング１２０の荷重点が偏心して
いることが判明した。また、ボールバルブ体１２２に対
するバルブスプリング１２０の荷重点が偏心している
と、ボールバルブ体１２２がバルブシート１２４の座面
１２４ａを完全に閉じるまでに時間がかかる（閉弁遅れ
時間が発生する）ことが判明した。図２５〜図２７を参
照して詳述する。ボールバルブ体１２２に直接当接す
る、バルブスプリング１２０の端面１２０ａは、平坦面
に研磨されている。このため、図２５に示されている閉
弁時において、ボールバルブ体１２２に対するバルブス
プリング１２０の荷重点Ｐが偏心している。しかしなが
ら、ボールバルブ体１２２はバルブスプリング１２０の
スプリング分力Ｆ１によりバルブシート１２４の座面１
２４ａに押し付けられているため、シール状態が保持さ
れている。燃料分配管１０１内の燃料圧力が上昇する
と、バルブスプリング１２０の付勢力に抗してボールバ
ルブ体１２２が開弁方向に動き始める。ここで、ボール
バルブ体１２２に対するバルブスプリング１２０の荷重
点Ｐが偏心しているため、図２６に示すように、ボール
バルブ体１２２が偏心しながら開弁方向に動く。そし
て、最終的には、図２７に示すように、ボールバルブ体
１２２が偏心した状態のまま開弁する。燃料分配管１０
１内の燃料圧力が降下すると、ボールバルブ体１２２は
バルブスプリング１２０の付勢力によって閉弁方向に動
き始める。この時、ボールバルブ体１２２が偏心したま
ま閉弁方向に動き、図２６の状態を経て、最終的に図２
５の閉弁状態となる。しかしながら、ボールバルブ体１
２２が偏心したまま閉弁方向に動くため、ボールバルブ
体１２２がバルブシート１２４の座面１２４ａに着座し
にくい。これにより、ボールバルブ体１２２に閉弁の遅
れが発生することが判明した。ボールバルブ体１２２に
閉弁の遅れが発生すると、燃料分配管１０１内の燃料圧
力が異常に降下するため、圧力制御性が悪化する。

【０００６】本発明の解決しようとする課題は、ボール
バルブ体の閉弁遅れによる燃料分配管内の燃料圧力の降
下を防止し、圧力制御性を向上させたリーフバルブを提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの
リリーフバルブである。請求項１に記載のリリーフバル
ブでは、バルブシートに、ボールバルブ体が摺動可能で
かつ６０μｍ以下のクリアランスをもってボールバルブ
体を軸方向に案内するガイド部が設けられている。これ
により、仮に、ボールバルブ体に対するバルブスプリン
グの荷重点Ｐが偏心していたとしても、ボールバルブ体
がほとんど偏心することなく開閉動作するため、ボール
バルブ体の閉弁遅れを防止することができる。このた
め、ボールバルブ体の閉弁遅れによる燃料分配管内の燃
料圧力の降下を防止することができ、圧力制御性を向上
させることができる。また、圧力制御性が向上すること
により、ボールバルブ体の開閉時の作動音を低減するこ
とができるとともに、インジェクタの開弁動作に対する
燃料噴射量を一定化し、燃料噴射量の制御性を向上させ
ることができる。また、本発明の第２発明は、請求項２
に記載されたとおりのリリーフバルブである。請求項２
に記載のリリーフバルブでは、ボールバルブ体より下流
側の燃料通路に、バルブシートの通路面積より小さい開
口面積を有する絞り孔を設けている。これにより、放出
する燃料の流れに対し絞り孔が抵抗となる。このため、
ボールバルブ体が開弁すると同時に、バルブシートの座
面から絞り孔までの燃料通路の燃料圧力が早々に上昇
し、ボールバルブ体の前後差圧がなくなるため、ボール
バルブ体が開弁しやすくなる。このため、ボールバルブ
体の開弁および閉弁時の圧力変動いわゆる圧力脈動を低
減することができ、圧力制御性を一層向上させることが
できる。また、本発明の第３発明は、請求項３に記載さ
れたとおりのリリーフバルブである。請求項３に記載の
リリーフバルブでは、バルブボデーに、燃料分配管に設
けられているめねじ部と係合するおねじ部を設け、かつ
おねじ部をバルブシートと径方向に重複しない位置に設
けている。これにより、燃料分配管に対するバルブボデ
ーのねじ付け力によるおねじ部の歪みに起因するバルブ
シートの変形を防止することができ、ボールバルブ体の
油密性能の低下を回避することができる。また、本発明
の第４発明は、請求項４に記載されたとおりのリリーフ
バルブである。請求項４に記載のリリーフバルブでは、
バルブシートの座面をテーパー状に形成している。これ
により、ボールバルブ体の座り性を向上させることがで
きる。また、本発明の第５発明は、請求項５に記載され
たとおりのリリーフバルブである。請求項５に記載のリ
リーフバルブでは、テーパー状に形成されたバルブシー
トの座面が、ボールバルブ体を所定の加圧力で押し付け
ることによる仕上げ加工が施されている。これにより、
座面の寸法精度を向上させることができ、ひいてはボー
ルバルブ体の油密性能を向上させることができる。ま
た、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおり
のリリーフバルブである。請求項６に記載のリリーフバ
ルブであって、前記バルブシートの上流側端部に異物捕
獲用の凹溝を設けている。これにより、バルブシートの
下流方向へ流出しようとする燃料に渦が発生しやすくな
り、燃料中の異物を凹溝に捕獲することができる。この
ため、バルブシートの座面およびガイド部とボールバル
ブ体との間における異物の噛み込みを防止することがで
きる。また、本発明の第７発明は、請求項７に記載され
たとおりのリリーフバルブである。請求項７に記載のリ
リーフバルブでは、ガイド部の先端面が、ほぼテーパー
状の斜面に形成されている。これにより、ボールバルブ
体をガイド部に容易に挿入することができる。また、本
発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりのリリ
ーフバルブである。請求項８に記載のリリーフバルブで
は、ガイド部に、周方向に複数の開口溝が設けられてい
る。これにより、ボールバルブの動作特性が向上する。
また、本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとお
りのリリーフバルブである。請求項９に記載のリリーフ
バルブを用いれば、バルブシートに形成され、ボールバ
ルブ体によって開閉される通路孔の長さが短いため、リ
リーフバルブの圧力制御性能が向上する。また、本発明
の第１０発明は、請求項１０に記載されたとおりの燃料
供給装置である。請求項１０に記載の燃料供給装置を用
いれば、請求項１〜９に記載のリリーフバルブの効果を
有する燃料供給装置を得ることができる。

【０００８】以下に、本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。［第１の実施の形態］第１の実施の形態のリリーフバル
ブについて、図１〜図１７を参照して説明する。図１に
は、燃料供給装置の概略図が示されている。図1に示す
燃料供給装置は、高圧燃料を複数のエンジンシリンダ内
に直接噴射する直噴式のエンジンに用いられる燃料供給
装置である。燃料分配管１は、複数（図１では４個）の
分岐管１ａを有している。各分岐管１ａには、直噴式の
エンジンの各気筒に対応じて設けられたインジェクタ２
が接続されている。なお、周知のとおり、燃料分配管１
は、図示しないエンジンシリンダヘッドにボルト等（図
示省略）により取り付けられている。燃料分配管１の軸
方向の一端部（図１における左端部）には、燃料圧力セ
ンサ８が取り付けられている。燃料圧力センサ８は、燃
料分配管１内の燃料圧力を検出し、エンジン制御装置
（ＥＣＵ）（図示省略）に圧力検出信号として出力す
る。燃料分配管１の軸方向の他端部（図１における右端
部）には、燃料圧力調整部材としてのリリーフバルブ３
が取り付けられている。さらに、燃料分配管１の他端部
には、燃料タンク４からの燃料を供給する燃料供給配管
６ａが接続されている。燃料供給配管６ａには、燃料タ
ンク４内に配置された低圧ポンプ５、低圧ポンプ５の下
流側に配置された高圧ポンプ７が接続されている。

【０００９】低圧ポンプ５により燃料タンク４内から汲
み上げられた燃料は、高圧ポンプ７で加圧された後、燃
料供給配管６ａを介して燃料分配管１に供給される。燃
料分配管１内の燃料圧力は、リリーフバルブ３によっ
て、所定圧力、例えば１７．５ＭＰａ以上にならないよ
うに調整される。燃料分配管１内の高圧燃料は、各分岐
管１ａから直噴式のエンジンの各気筒に対応するインジ
ェクタ２に供給される。燃料分配管１内の燃料圧力が前
記所定圧力を越えた場合には、リリーフバルブ３が開弁
し、余剰燃料がリターン用配管６ｂを介して燃料タンク
４に戻される。高圧ポンプ７には、コントロールバルブ
７ａが設けられている。エンジン制御装置（ＥＣＵ）
（図示省略）は、コントロールバルブ７ａを開閉動作さ
せて高圧ポンプ７から吐出される燃料の流量を制御す
る。これにより、燃料分配管１内の燃料圧力は所定値に
制御される。

【００１０】次に、リリーフバルブ３の構造を説明す
る。図３にリリーフバルブ３の側面図、図４にリリーフ
バルブ３の正面図、図５にリリーフバルブ３の断面図が
示されている。図５に示すように、リリーフバルブ３
は、バルブボデー１０、ボールバルブ体２２、バルブシ
ート２４、バルブスプリング２０およびストレーナー２
６により構成されている。バルブボデー１０の材料とし
ては、ＳＵＳ系金属材料に比べてコストダウンに有利な
真鍮系金属材料、例えばＣ３６０４材料が使用されてい
る。バルブボデー１０は、前記金属材料を切削加工、ま
たは冷間鍛造後に切削加工することによって形成され
る。バルブボデー１０は、ほぼ円筒形状に形成されてい
る。バルブボデー１０の内周面には、前端部（図５にお
いて左端部）より順に、ストレーナー圧入用孔１１バル
ブシート圧入用孔１２、スプリング固定用孔１３、スプ
リング座面１４、絞り孔１５が形成されている。バルブ
シート圧入用孔１２の内径は、ストレーナー圧入用孔１
１の内径より小さく形成されている。スプリング固定用
孔１３の内径は、バルブシート圧入用孔１２の内径より
小さく形成されている。スプリング座面１４は、スプリ
ング固定用孔１３の底面を構成している。絞り孔１５
は、スプリング座面１４を通じてバルブボデー１０の内
外を連通している。また、絞り孔１５の内径は、スプリ
ング固定用孔１３の内径より小さく形成されている。バ
ルブボデー１０の内部空間により燃料通路２８が形成さ
れている。バルブボデー１０の内周面の形状は、図１０
の断面図によく表わされている。

【００１１】図３〜図５に示すように、バルブボデー１
０の外周面には、おねじ部１６、六面幅部１７、配管接
続部１８、膨出部１９が形成されている。おねじ部１６
は、ストレーナー圧入用孔１１にほぼ対応する位置に形
成されている。六面幅部１７は、バルブシート圧入用孔
１２の前半部にほぼ対応する位置に、おねじ部１６より
張り出すように形成されている。配管接続部１８は、バ
ルブシート圧入用孔１２の後半部にほぼ対応する位置
に、おねじ部１６の内径より小径の円筒形状に形成され
ている。膨出部１９は、スプリング固定用孔１３および
絞り孔１５にほぼ対応する位置に、配管接続部１８より
膨出する断面ほぼ山形形状に形成されている。なお、膨
出部１９を含む配管接続部１８には、図１に示されるリ
ターン用配管６ｂが接続される。

【００１２】図５に示すように、バルブボデー１０の内
部には、コイルスプリングからなるバルブスプリング２
０が、前端開口側、すなわちストレーナー圧入用孔１１
の開口側から挿入される。バルブスプリング２０の材料
としては、腐食による折損防止に適したＳＵＳ系金属材
料、例えばＳＵＳ３０４−ＷＰＢ材料が採用されてい
る。バルブスプリング２０がバルブボデー１０のスプリ
ング固定用孔１３に挿入されることによって、バルブス
プリング２０の挿入側の端部は、スプリング座面１４と
当接する。これにより、バルブスプリング２０は、位置
決めされる。なお、バルブスプリング２０の挿入側の端
部は、スプリング固定用孔１３に弾性を利用して圧入す
ることによって固定される場合もある。バルブボデー１
０の内部には、バルブスプリング２０に続いて、ボール
バルブ体２２が挿入される。ボールバルブ体２２の材料
としては、摩耗防止に適したＳＵＳ系金属材料、例えば
ＳＵＳ４４０Ｃ材料が採用されている。バルブボデー１
０の内部には、ボールバルブ体２２に続いて、ほぼ円筒
形状のバルブシート２４が挿入される。バルブシート２
４は、バルブシート圧入用孔１２に圧入により固定され
ている。バルブシート２４の材料としては、摩耗防止に
適したＳＵＳ系金属材料、例えばＳＵＳ４４０Ｃ材料が
採用されている。

【００１３】図６にバルブシート２４の外観斜視図、図
７にバルブシート２４を上から見た斜視図、図８にバル
ブシート２４の断面図が示されている。図７および図８
に示されているように、バルブシート２４の挿入側の端
面（図８において右端面）には、テーパー状の座面２４
ａが形成されている。座面２４ａには、図５に示すよう
に、ボールバルブ体２２がバルブスプリング２０の付勢
力によって当接している。なお、バルブシート２４の座
面２４ａ側の端面図が図９に示されている。図６〜図９
に示すように、バルブシート２４の座面２４ａの外周部
には、ほぼ円筒形状に形成されたガイド筒部２４ｃが延
出されている。ガイド筒部２４ｃには、周方向に適数個
（図７では３個）の開口溝２４ｄが等間隔で形成されて
いる。開口溝２４ｄの総開口面積は、バルブシート２４
の通路面積より大きく設定されている。これにより、開
口溝２４ｄが、放出する燃料の流れを絞るように作用す
ることはない。ガイド筒部２４ｃの内周面は、ボールバ
ルブ体２２を開閉方向、すなわちバルブシート２４の軸
方向に案内するガイド面２４ｅを構成している（図５参
照）。ガイド面２４ｅは、ボールバルブ体２２を、所定
のクリアランスをもって軸方向に案内する。所定のクリ
アランスは、ボールバルブ体２２が摺動可能でかつ６０
μｍ以下である。ガイド面２４ｅを有するガイド筒部２
４ｃが、本発明のガイド部に対応する。なお、ガイド面
２４ｅとボールバルブ体２２の間のクリアランスの最小
値は、ボールバルブ体２２が摺動可能であればよい。例
えば、５μｍ程度でもよい。ガイド面２４ｅのガイド高
さＨ（図８参照）は、ボールバルブ体２２が最大リフト
量移動しても、ボールバルブ体２２がガイド面２４ｅに
よるガイド範囲内に位置するように設定されている。ボ
ールバルブ体２２の最大リフト量は、例えば、燃料分配
管１内の燃料圧力が１７．５ＭＰａ、最大流量が１．２
リットル／分の場合で約１００μｍである。なお、ガイ
ド面２４ｅのガイド高さＨが高すぎると、ガイド面２４
ｅおよび座面２４ａ等の加工性が悪化してコストアップ
になる。また、バルブスプリング２０の端面と接触する
可能性がある。このため、ガイド面２４ｅのガイド高さ
Ｈは、必要最小限に設定することが望ましい。ガイド筒
部２４ｃの先端面は、ほぼテーパー状の斜面２４ｆに形
成されている。

【００１４】なお、図６および図８に示すように、ガイ
ド筒部２４ｃを含むバルブシート２４の挿入側の半部の
外周面２４ｉの外径は、反挿入側の半部の外周面２４ｈ
の外径より小さく形成されている。これにより、図５に
示すように、バルブシート２４の挿入側の半部の外周面
２４ｉは、バルブシート圧入用孔１２に隙間を有した状
態で挿入される。また、反挿入側の半部の外周面２４ｈ
は、バルブシート圧入用孔１２に圧入される。また、図
６に示すように、バルブシート２４のガイド筒部２４ｃ
の先端外周面２４ｂは、先細り状に形成されている。バ
ルブシート２４をバルブボデー１０に組み付ける前に、
バルブシート２４の座面２４ａに、ボールバルブ体２２
と同一形状に形成された仕上げ加工用のボールバルブ体
２２ｘ（図８参照）を所定の加圧力、例えば３ＫＮ前後
の加圧力Ｆで押し付けることにより、仕上げ加工を施
す。バルブシート２４の中空部２４ｋにより形成される
通路径φＤと、バルブボデー１０の絞り孔１５の開口径
φｄ（図５参照）とは、 φＤ＞φｄの関係に設定されている。これにより、絞り孔１５の開
口面積は、バルブシート２４の通路面積より小さくなっ
ている。

【００１５】図５に示すように、バルブボデー１０の内
部には、バルブシート２４に続いて、ストレーナー２６
が挿入される。ストレーナー２６の反挿入側の端部２６
ａは、ストレーナー圧入用孔１１に圧入により固定され
る。ストレーナー２６の材料としては、合成樹脂材料、
例えばＰＡ６６やＳＵＳ材料が使用される。本実施例で
は、インジェクタ２に使用されているストレーナーを流
用することによってコスト低減を図っている。また、ス
トレーナー２６の網目は、６０μｍ以下に設定される。
なお、ストレーナー２６の網目は、例えば４２０メッシ
ュで３０μｍであり、２７０メッシュで６０μｍであ
る。

【００１６】一方、図２に示されているように、燃料分
配管１におけるリリーフバルブ３を取り付ける側の端部
には、めねじ部１ｃを有する段付き孔１ｂが形成されて
いる。この段付孔１ｂのめねじ部１ｃにバルブボデー１
０のおねじ部１６をねじ付けることにより、燃料分配管
１にリリーフバルブ３が固定される。このとき、バルブ
ボデー１０の六面幅部１７にレンチ等の工具（図示省
略）を係合させ、その工具を用いて燃料分配管１にバル
ブボデー１０をねじ付ける。図２に示すように、バルブ
ボデー１０と燃料分配管１との相互に対面する端面の間
には、銅ガスケット３０が挟着されている。本実施例で
は、銅ガスケット３０は、ストレーナー２６と同様に、
インジェクタ２に使用されている銅ガスケットを流用す
ることによってコスト低減を図っている。

【００１７】次に、以上のように構成されたリリーフバ
ルブ３の動作を説明する。図２において、燃料分配管１
内に供給された高圧燃料は、バルブボデー１０内のスト
レーナー２６によりろ過され、バルブシート２４の座面
２４ａ近くまで満たされている。燃料分配管１内の燃料
圧力が所定圧力、例えば１７．５ＭＰａ以下の場合に
は、ボールバルブ体２２は、バルブスプリング２０の弾
性力によって、バルブシート２４の座面２４ａの全周を
シールする閉弁状態に保持されている。このため、燃料
分配管１内の高圧燃料は、管外へ放出されない。一方、
燃料分配管１内の燃料圧力が所定圧力を超えた場合に
は、ボールバルブ体２２は、バルブスプリング２０の弾
性力に抗して後退する。このため、開弁状態となり、燃
料分配管１内の高圧燃料は管外へ放出される。これによ
り、高圧ポンプ７（図１参照）やその他の部品の破損が
防止される。

【００１８】次に、リリーフバルブ３の製造工程を説明
する。まず、図１０に示すように、バルブボデー１０に
バルブスプリング２０、ボールバルブ体２２を二点鎖線
２０，２２で示すように挿入する。このとき、バルブス
プリング２０の挿入側の端部は、スプリング座面１４と
当接した状態で位置決めされる。続いて、図１１に示す
ように、バルブシート圧入用孔１２にバルブシート２４
を二点鎖線２４で示すように圧入する。バルブシート２
４のガイド筒部２４ｃの先端面がほぼテーパー状の斜面
２４ｆ（図６参照）に面取りされているため、ガイド筒
部２４ｃ内にボールバルブ体２２を容易に挿入すること
ができる。その後、バルブシート２４の挿入量を調整す
ることによって、ボールバルブ体２２が開弁動作する圧
力を設定する。次に、図１２に示すように、バルブボデ
ー１０のストレーナー圧入用孔１１にストレーナー２６
を挿入する。そして、ストレーナー２６の反挿入側の端
部２６ａを、ストレーナー圧入用孔１１に圧入により固
定する。その後、図１３に示す状態において、リリーフ
バルブ３の油密状態を測定する。油密状態が合格であれ
ば、バルブボデー１０の所定位置に製造ロットを刻印す
る。そして、リリーフバルブ３を洗浄し、かつ外観を検
査して製造が完了する。なお、完成したリリーフバルブ
３は箱詰めされる。前記したリリーフバルブ３では、バ
ルブシート２４に設けたガイド筒部２４ｃのガイド面２
４ｅによって、ボールバルブ体２２が摺動可能でかつ６
０μｍ以下のクリアランスをもってボールバルブ体２２
がバルブシート２４の軸方向に案内される。このため、
仮に、ボールバルブ体２２に対するバルブスプリング２
０の荷重点が偏心していたとしても、ボールバルブ体２
２はほとんど偏心することなく開閉動作する。これによ
り、ボールバルブ体２２の閉弁遅れを防止することがで
きる。

【００１９】ボールバルブ体２２の開閉動作を、図１４
〜図１６を参照して説明する。ボールバルブ体２２に直
接当接している、バルブスプリング２０の端面２０ａは
平坦面に研磨されている。このため、図１４に示す閉弁
時には、ボールバルブ体２２に対するバルブスプリング
２０の荷重点Ｐが偏心している。しかしながら、ボール
バルブ体２２はバルブスプリング２０のスプリング分力
Ｆ１によりバルブシート２４の座面２４ａに押し付けら
れているため、シール状態が保持されている。そして、
燃料分配管１内の燃料圧力が上昇すると、バルブスプリ
ング２０の付勢力に抗してボールバルブ体２２は開弁方
向に動き始める。ここで、バルブシート２４に設けたガ
イド筒部２４ｃのガイド面２４ｅによって、ボールバル
ブ体２２はボールバルブ体２２が摺動可能でかつ６０μ
ｍ以下のクリアランスをもってバルブシート２４の軸方
向に案内される。このため、図１５に示すように、ボー
ルバルブ体２２はほとんど偏心することなく開弁方向に
動く。そして、最終的には、図１６に示すように、ボー
ルバルブ体２２は開弁状態となる。燃料分配管１内の燃
料圧力が降下すると、バルブスプリング２０の付勢力に
よってボールバルブ体２２は閉弁方向に動き始める。こ
の時にも、バルブシート２４に設けたガイド筒部２４ｃ
のガイド面２４ｅによって、ボールバルブ体２２はボー
ルバルブ体２２が摺動可能でかつ６０μｍ以下のクリア
ランスをもってバルブシート２４の軸方向に案内され
る。このため、ボールバルブ体２２はほとんど偏心する
ことなく閉弁方向に動く。そして、図１５の状態を経
て、最終的には、図１４に示すように、ボールバルブ体
２２は閉弁状態となる。

【００２０】このようなリリーフバルブ３を備えた燃料
分配管１内の燃料圧力を測定したところ、図１７に示す
特性線図が得られた。なお、図１７において、横軸は経
過時間を示し、縦軸は燃料分配管１内の燃料圧力（デリ
バリ内圧）を示している。また、特性線Ａの山頂部が弁
が開く時点（開弁時点）、谷部が弁が閉じる時点（閉弁
時点）である。なお測定は、高圧ポンプを２４００ｒｐ
ｍ、デューティ比６０％で作動させて行なった。図１７
の測定結果から分かるように、第１の実施の形態のリリ
ーフバルブ３を用いると、閉弁時点Ａ１が一定で、燃料
分配管１内の燃料圧力の降下幅が約０ＭＰａであった。

【００２１】また、ボールバルブ体２２に対するガイド
筒部２４ｃのガイド面２４ｅのクリアランスと、燃料分
配管１内の燃料圧力の降下幅の関係を調査した。調査の
結果、クリアランスが５μｍ、１０μｍ、５０μｍ、６
０μｍまでは、閉弁時における燃料圧力の降下幅は約０
ＭＰａでほぼ一定であった。しかしながら、クリアラン
スが６０μｍを超えると、ボールバルブ体２２の偏心が
大きく、燃料圧力の降下幅（図２４のＷ参照）が次第に
大きくなった。このため、ボールバルブ体２２に対する
ガイド筒部２４ｃのガイド面２４ｅのクリアランスを６
０μｍ以下に設定することにより、燃料分配管１内の燃
料圧力の降下を防止することができる。

【００２２】前記したように、本実施の形態のリリーフ
バルブを用いれば、ボールバルブ体２２がほとんど偏心
することなく開閉動作するため、ボールバルブ体２２の
閉弁遅れを防止することができる。これにより、ボール
バルブ体２２の閉弁遅れによる燃料分配管１内の燃料圧
力の降下を防止することができ、圧力制御性が向上す
る。また、圧力制御性が向上することにより、ボールバ
ルブ体２２の開閉時の動作音による騒音を低減すること
ができる。さらに、インジェクタ２の開弁時間に対する
燃料噴射量を一定化することができるため、燃料噴射量
の制御性が向上する。また、ボールバルブ体２２より下
流側の燃料通路２８に、バルブシート２４の通路面積よ
り小さい開口面積の絞り孔１５を設けたことにより、放
出する燃料の流れに対し絞り孔１５が抵抗となる。した
がって、ボールバルブ体２２が開弁すると同時に、バル
ブシート２４の座面２４ａから絞り孔１５までの燃料通
路２８内の燃料圧力が即座に上昇し、ボールバルブ体２
２の前後差圧がなくなる。これにより、ボールバルブ体
２２が閉弁しやすくなる。このため、ボールバルブ体２
２の開弁および閉弁時の圧力変動、すなわち圧力脈動を
低減することができ、圧力制御性が一層向上する。

【００２３】また、燃料分配管１にねじ付けによって固
定するバルブボデー１０のおねじ部１６を、バルブシー
ト２４と径方向に重複しない位置に設けている。これに
より、燃料分配管１に対してバルブボデー１０をねじ付
ける際のねじ付け力によっておねじ部１６に歪みが発生
しても、その歪みによるバルブシート２４の変形を防止
することができる。このため、ボールバルブ体２２の油
密性能及び開弁圧性能の低下を防止することができる。
この点について詳述すると、燃料分配管１内の燃料圧力
が高くなるほど、燃料分配管１にバルブボデー１０をね
じ付ける力も大きいものとなる。この場合、従来例（図
２２参照）のように、バルブボデー１１０のおねじ部１
１６がバルブシート１２４と径方向に重複する位置にあ
ると、バルブボデー１１０をねじ付ける力によりおねじ
部１１６が歪むことがある。おねじ部１１６が歪むと、
バルブシート１２４が変形し、ボールバルブ体１２２の
シール性能、すなわち油密性能及び開弁圧性能が低下す
るおそれがある。しかしながら、本実施の形態のよう
に、バルブボデー１０のおねじ部１６をバルブシート２
４と径方向に重複しない位置に設けた場合には、バルブ
ボデー１０をねじ付ける力によっておねじ部１６が歪ん
でも、バルブシート２４は変形し難い。このため、ボー
ルバルブ体２２の油密性能及び開弁圧性能の低下を防止
することができる。また、バルブシート２４の座面２４
ａをテーパー状に形成したことにより、ボールバルブ体
２２の着座性が向上する。また、座面２４ａに仕上げ用
のボールバルブ体２２ｘを所定の加圧力で押し付けるこ
とによって仕上げ加工を施したことにより、座面２４ａ
の寸法精度が向上する。さらに、座面２４ａの寸法精度
の向上によって、ボールバルブ体２２の油密性能及び開
弁圧性能が向上する。

【００２４】［第２の実施の形態］第２の実施の形態
を、図１８〜図２０を参照して説明する。図１８にはリ
リーフバルブ３を燃料分配管１に取り付けた状態を示す
部分断面図、図１９にはバルブシート２４の断面図、図
２０にはバルブシート２４の座面２４ａ側の端面図が示
されている。第２の実施の形態は、第１の実施の形態の
一部を変更したものであるから、その変更部分について
のみ説明する。第１の実施の形態と同じ構成部分につい
ては、第１の実施の形態と同じ符号を付し、説明を省略
する。また、第３の実施の形態についても、第１の実施
の形態と異なる部分のみ説明し、重複する説明は省略す
る。第２の実施の形態では、バルブシート２４のガイド
筒部２４ｃに、周方向に等間隔で４個の開口溝２４ｄを
４個形成している。

【００２５】［第３の実施の形態］第３の実施の形態
を、図２１を参照して説明する。図２１は、リリーフバ
ルブ３を燃料分配管１に取り付けた状態の部分断面図で
ある。第３の実施の形態は、バルブシート２４の上流側
端部（図２１において左端部）の外周部に、異物捕獲用
の凹溝２４Ａを環状に形成したものである。第３の実施
の形態では、バルブシート２４の上流側端部に異物捕獲
用の凹溝２４Ａを設けることによって、バルブシート２
４の下流方向へ流出しようとする燃料に渦を発生しやす
くしている。これにより、燃料中の異物を凹溝２４Ａで
捕獲することができるため、バルブシート２４の座面２
４ａおよびガイド筒部２４ｃのガイド面２４ｅとボール
バルブ体２２との間に異物が噛み込むのを防止すること
ができる。

【００２６】[第４の実施の形態]第４の実施の形態を、
図２２を参照して説明する。図２２は、リリーフバルブ
３を燃料分配管１に取付けた状態の部分断面図である。
第４の実施の形態では、バルブシート２４には、上流側
（図２２の左側）に大径の通路孔２４Ｌが形成され、下
流側（図２２の右側）に小径の通路孔２４Ｋが形成され
ている。また、通路孔２４Ｌと２４Ｋとの間には、テー
パー状の連結部２４が形成されている。例えば、通路孔
２４Ｋの直径φＤは１．８ｍｍであり、通路孔２４Ｌの
直径φＨは３．４ｍｍである。そして、本実施の形態で
は、小径の通路孔２４Ｋの長さＬが６ｍｍ以下に設定さ
れている。通路孔２４Ｋの長さを６ｍｍ以下に設定する
ことにより、通路孔２４Ｋの長さを長く設定した場合
（例えば、１２ｍｍ）に比べて、リリーフバルブ３の圧
力制御性が向上する。本実施の形態では、小径の通路孔
２４Ｋが、本発明の、ボールバルブ体によって開閉され
る通路孔に対応する。なお、本実施の形態では、大径の
通路孔２４Ｌと小径の通路孔２４Ｋを形成したバルブシ
ートを用いたが、小径の通路孔２４Ｋのみを形成したバ
ルブシートを用いることもできる。この場合には、通路
孔２４Ｋの長さが６ｍｍ以下に設定される。なお、通路
孔２４Ｋの最小長は、例えば、バルブスプリング２０に
よるボールバルブ体２２の押圧力に耐えられる長さによ
って定まる。

【００２７】本発明は前記した実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で追
加、変更、削除が可能である。例えば、リリーフバルブ
をリターンレスタイプの燃料分配管１に用いたが、リタ
ーンパイプを設けたリターンタイプの燃料分配管１にも
用いることができる。また、バルブボデー１０のスプリ
ング座面１４や絞り孔１５を含む部分をバルブボデー１
０と別体で形成し、この別体のものをバルブボデー１０
に圧入等により取り付けてもよい。また、ストレーナー
２６は、ボールバルブ体２２の上流側に配置されていれ
ばよく、燃料分配管１に設けてもよい。また、直噴式の
エンジンの燃料供給装置について説明したが、本発明の
リリーフバルブは、種々のエンジンの燃料供給装置に用
いることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
リリーフバルブを用いれば、ボールバルブ体の閉弁遅れ
による燃料分配管内の燃料圧力の降下を防止することが
できる。これにより、圧力制御性を向上させることがで
き、ボールバルブ体の開閉時の作動音を低減することが
でき、燃料噴射量の制御性を向上させることができる。
また、請求項２に記載のリリーフバルブを用いれば、ボ
ールバルブ体の開弁および閉弁時の圧力変動いわゆる圧
力脈動を低減することができ、圧力制御性を一層向上さ
せることができる。また、請求項３に記載のリリーフバ
ルブを用いれば、燃料分配管に対するバルブボデーのね
じ付け力によるおねじ部の歪みに起因するバルブシート
の変形を防止することができ、ボールバルブ体の油密性
能の低下を回避することができる。また、請求項４に記
載のリリーフバルブを用いれば、ボールバルブ体の座り
性を向上させることができる。また、請求項５に記載の
リリーフバルブを用いれば、座面の寸法精度を向上させ
ることができる。また、請求項６に記載のリリーフバル
ブを用いれば、バルブシートの座面およびガイド部とボ
ールバルブ体との間における異物の噛み込みを防止する
ことができる。また、請求項７に記載のリリーフバルブ
を用いれば、ボールバルブ体をガイド部に容易に挿入す
ることができる。また、請求項８に記載のリリーフバル
ブを用いれば、ボールバルブの動作特性が向上する。ま
た、請求項９に記載のリリーフバルブを用いれば、圧力
制御性能が一層向上する。また、請求項１０に記載の燃
料供給装置を用いれば、請求項１〜９に記載のリリーフ
バルブの効果を有する燃料供給装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料供給装置の概略図である。

【図２】第1の実施の形態のリリーフバルブを燃料分配
管に取り付けた状態を示す部分断面図である。

【図３】第1の実施の形態のリリーフバルブの側面図で
ある。

【図４】第1の実施の形態のリリーフバルブの正面図で
ある。

【図５】第1の実施の形態のリリーフバルブの断面図で
ある。

【図６】バルブシートの斜視図である。

【図７】バルブシートを上から見た図である。

【図８】バルブシートの断面図である。

【図９】バルブシートの座面側の端面図である。

【図１０】バルブスプリングおよびボールバルブ体の組
付け工程を示す断面図である。

【図１１】バルブシートの組付け工程を示す断面図であ
る。

【図１２】ストレーナーの組付け工程を示す断面図であ
る。

【図１３】ストレーナーの組付け完了状態を示す断面図
である。

【図１４】ボールバルブ体の閉弁状態を示す図である。

【図１５】ボールバルブ体の開弁開始状態を示す図であ
る。

【図１６】ボールバルブ体の開弁状態を示す図である。

【図１７】燃料分配管内の燃料圧力の測定結果を示す図
である。

【図１８】第２の実施の形態のリリーフバルブを燃料分
配管に取り付けた状態を示す部分断面図である。

【図１９】バルブシートの断面図である。

【図２０】バルブシートの座面側の端面図である。

【図２１】第３の実施の形態のリリーフバルブを燃料分
配管に取り付けた状態を示す部分断面図である。

【図２２】第４の実施の形態のリリーフバルブを燃料分
配管に取付けた状態を示す部分断面図である。

【図２３】従来のリリーフバルブの断面図である。

【図２４】従来のリリーフバルブを用いた場合の燃料分
配管内の燃料圧力の測定結果を示す図である。

【図２５】ボールバルブ体の閉弁状態を示す図である。

【図２６】ボールバルブ体の開弁開始状態を示す図であ
る。

【図２７】ボールバルブ体の開弁状態を示す図である。

【符号の説明】

１燃料分配管３リリーフバルブ１０バルブボデー１５絞り孔１６おねじ部２０バルブスプリング２２ボールバルブ体２４バルブシート２４ａ座面２４ｃガイド筒部（ガイド部）２４ｅガイド面２４Ａ異物捕獲用の凹溝２４Ｋ通路孔２６ストレーナー２８燃料通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 37/00 Ｆ０２Ｍ 37/00 ＡＦ１６Ｋ 17/04 Ｆ１６Ｋ 17/04 Ｂ (72)発明者都築洋治愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内 (72)発明者萩原正一愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内 (72)発明者高城孝明愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 BA00 BA12 BA19 BA22 BA46 BA55 CA20T CB00 CB11 CD04 CD11 CD15 CD17 CD30 CE13 CE34 3H059 AA08 BB03 BB05 BB06 CB13 CD04 EE01 FF03 FF13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料分配管内に固定されるバルブボデー
に、ボールバルブ体と、前記ボールバルブ体によって開
閉される座面を有するバルブシートと、前記ボールバル
ブ体を閉弁方向に付勢するバルブスプリングとを備えた
リリーフバルブであって、前記バルブシートには、ボールバルブ体が摺動可能でか
つ６０μｍ以下のクリアランスをもって前記ボールバル
ブ体を軸方向に案内するガイド部が設けられているリリ
ーフバルブ。
【請求項２】請求項１に記載のリリーフバルブであっ
て、前記ボールバルブ体より下流側の燃料通路に、バル
ブシートの通路面積より小さい開口面積を有する絞り孔
を設けたリリーフバルブ。
【請求項３】請求項１または２に記載のリリーフバル
ブであって、前記バルブボデーに、燃料分配管に設けら
れているめねじ部と係合するおねじ部を設け、かつ前記
おねじ部をバルブシートと径方向に重複しない位置に設
けたリリーフバルブ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のリリー
フバルブであって、バルブシートの座面をテーパー状に
形成したリリーフバルブ。
【請求項５】請求項４に記載のリリーフバルブであっ
て、前記テーパー状に形成されたバルブシートの座面
は、ボールバルブ体を所定の加圧力で押し付けることに
よる仕上げ加工が施されているリリーフバルブ。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のリリー
フバルブであって、前記バルブシートの上流側端部に異
物捕獲用の凹溝を有するリリーフバルブ。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のリリー
フバルブであって、前記ガイド部の先端面は、ほぼテー
パー状の斜面に形成されているリリーフバルブ。
【請求項８】請求項１〜７にいずれかに記載のリリー
フバルブであって、前記ガイド部には、周方向に複数の
開口溝が設けられているリリーフバルブ。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載のリリー
フバルブであって、バルブシートに形成され、ボールバ
ルブ体によって開閉される通路孔の長さを６ｍｍ以下に
設定したリリーフバルブ。
【請求項１０】高圧ポンプと、前記高圧ポンプにより
汲み上げられた燃料が供給される燃料分配管と、前記燃
料分配管から燃料が供給されるインジェクタと、前記燃
料分配管内の燃料圧力が所定圧力を超えないように制御
するリリーフバルブとを備える燃料供給装置であって、
前記リリーフバルブとして請求項１〜９のいずれかを用
いた燃料供給装置。