JP2002227747A - 制御弁およびそれを備えた燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高度な加工精度を必要とせず、しかも弁体ロ
ックや部材衝合面の密着性低下といった不具合のない、
信頼性の高い弁装置を提供する。 【解決手段】 第１弁ハウジング６１と第２弁ハウジン
グ６２を衝合して設けた制御室１１を介して、第１シリ
ンダ１２内を摺動する第１弁部材２と第２シリンダ１３
内を摺動する第２弁部材３と対向配設し、第１弁部材２
と一体の第１弁体２１が第１ポート１５と制御室１１の
連通を、第２弁部材３と一体の第２弁体３１が第２ポー
ト３２と制御室１１の連通を制御する構成とする。第１
弁部材２と第２弁部材３は一体に摺動し、かつこれら第
１弁部材２と第２弁部材３の間に相対移動可能に介設さ
れる調整部材４により、摺動軸のずれを補正可能として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、内燃機関
の燃料噴射弁に好適に使用される制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関用燃料
噴射弁として、従来より、アクチュエータをオンオフ制
御することにより３方弁を作動させてノズルニードルを
開閉する方式のものが知られている。３方弁を駆動する
アクチュエータには、例えば、特開昭６１−２４４８６
４号公報に記載される電磁アクチュエータや、例えば、
ＥＰ０８１６６７１に記載される圧電アクチュエータが
用いられる。ここで、従来の３方弁の一般的構成を示す
と、図５のように、ボール状の弁体１１１が配設される
制御室１１２は、高圧通路に連通する高圧ポート１２０
と、低圧通路に連通する低圧ポート１２１を備え、これ
らポート１２０、１２１のいずれか一方を選択的に閉鎖
することで、他方のポートを図示しないノズルニードル
の背圧室に至るポート１２２に連通させるようになって
いる。

【０００３】弁体１１１は、アクチュエータ１２３によ
り駆動されるロッド１２４によって上下動される。すな
わち、図示の状態からアクチュエータ１２３に通電して
ロッド１２４を下降させると、ロッド１２４が弁体１１
１を下方に押し下げてシート１１７に着座し、高圧ポー
ト１２０を閉鎖する。これにより、低圧ポート１２１と
ポート１２２が連通して、ノズルニードルの背圧が低下
し、ノズルニードルが上昇して燃料が噴射される。次
に、アクチュエータ１２３への通電を停止しロッド１２
４を上昇させると、弁体１１１が高圧ポート１２０の燃
料圧で上昇しシート１１８に着座して低圧ポート１２１
を閉鎖する。これにより、高圧ポート１２０とポート１
２２が連通して、ノズルニードルの背圧が上昇し、ノズ
ルニードルが下降して燃料噴射が停止される。

【０００４】上記従来の３方弁を製作する場合、制御室
１１２に弁体１１１を組み込むために、制御室１１２
を、２つの制御室形成部材１１３、１１４を用い、対向
する端面にそれぞれ設けた円錐状の凹部を衝合して制御
室１１２を構成する。制御室形成部材１１３、１１４を
衝合する際の位置決めは、例えば、衝合部に設けられる
ピン穴１１６に架設したピン１１５によって行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、弁体１１１
のリフト量が、位置決めのためのピン１１５とピン穴１
１６のクリアランスに比べて比較的小さい場合には、図
６のように、制御室形成部材１１３、１１４の衝合面１
２５、１２６の水平方向の位置ずれにより、弁体１０１
が制御室形成部材１１３、１１４それぞれの円錐状の凹
部によりロックされ、さらには、制御室形成部材１１
３、１１４が衝合面１２５、１２６において密着せず、
作動流体がリークするおそれがある。

【０００６】例えば、制御室形成部材１１３、１１４の
円錐頂角が共に９０°であり、弁体リフト量が２０μｍ
である場合には、ピン穴１１６の位置精度等、全ての形
状が理想的に製作されていても、ピン１１５とピン穴１
１６のクリアランス（直径の差）が２０μｍより大きけ
れば、前記した弁体ロック、制御室形成部材１１３、１
１４の密着性低下といった問題が発生する可能性があ
る。現実には、ピン穴１１６位置精度、円錐状の凹部形
状等にも製造ばらつきは存在するため、ピン１１５とピ
ン穴１１６のクリアランスが２０μｍ以下でも上記問題
が生じるおそれがある。

【０００７】さらに、図６に示すような３方弁構成で
は、弁体１１１が受ける油圧力は、シート１１７、１１
８径によって決まるシート面積に比例し、作動流体圧力
が高い場合には、弁体１１１を作動させるために大きな
力を発生するアクチュエータ１２３が必要になる。アク
チュエータ１２３の発生力が小さくても作動可能とする
ためには、流体圧力の影響をバランスさせる方法等があ
るが、この場合でも、前記した弁体ロック、制御室形成
部材１１３、１１４の密着性低下といった問題は解決さ
れない。

【０００８】そこで、本発明は、複数の制御室形成部材
によって制御室を形成する構成の弁において、高度な加
工精度や位置決め精度を必要とせず、しかも弁体ロック
の発生や、制御室形成部材の衝合面の密着性低下といっ
た不具合のない、信頼性の高い弁装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の制御弁は、第
１弁ハウジングに設けた第１シリンダと、第２弁ハウジ
ングに設けた第２シリンダを、上記第１弁ハウジングと
上記第２弁ハウジングの衝合部に設けた制御室を介して
対向配設する。上記第１シリンダ内を摺動する第１弁部
材と一体に設けられる第１弁体が、第１ポートに連通し
かつそのシート径が上記第１シリンダ摺動径と略一致す
る第１弁座に着座した時、上記第２シリンダ内を摺動す
る第２弁部材と一体に設けられる第２弁体が、第２ポー
トに連通しかつそのシート径が上記第２シリンダ摺動径
と略一致する第２弁座から離座するようになっており、
上記第１弁体が上記第１弁座から離座した時に、上記第
２弁体が上記第２弁座に着座することにより、上記制御
室と上記第１ポートまたは上記第２ポートを選択的に連
通させる構成としてある。さらに、一体に摺動する上記
第１弁部材と上記第２弁部材の間に介在して上記第１弁
部材の摺動軸と上記第２弁部材の摺動軸のずれを補正す
る調整手段を設けている。

【００１０】第１ポートに連通する第１弁座と、第２ポ
ートに連通する第２弁座は、構造上、別部材（第１弁ハ
ウジングと第２弁ハウジング）とする必要があり、これ
ら２部材の摺動軸を高精度に一致させて組付けること
は、従来困難であった。これに対し、上記構成では、上
記第１弁部材と上記第２弁部材とを別体とし、さらに上
記第１弁部材と上記第２弁部材の摺動軸のずれを補正す
る上記調整手段を設けたので、高精度な加工が不要で、
かつ信頼性の高い制御弁が得られる。

【００１１】請求項２の制御弁は、上記調整手段とし
て、上記第１弁体と上記第２弁体の間に挟持され、上記
第１弁体および上記第２弁体とそれぞれ油密かつ相対移
動可能に接触する調整部材を設ける。

【００１２】請求項３の制御弁は、上記請求項３の上記
調整部材が、上記第１弁体および上記第２弁体のいずれ
か一方と、平面と平面により接触しており、他方と、略
円錐面と略球面あるいは略円錐面と２個の略円錐面の境
界により形成される略円形角部により接触しているもの
とする。これにより、上記摺動軸の不一致があった場合
でもこの不一致を吸収し滑らかな摺動を可能とする。

【００１３】請求項４の制御弁は、第１弁体および上記
第２弁体の対向端面を上記調整手段として、これら対向
端面を互いに油密かつ相対移動可能に平面接触する形状
とする。

【００１４】請求項５の制御弁は、上記第１弁体および
上記第２弁体の接触面の法線が、上記第１弁部材および
上記第２弁部材との摺動軸に対して傾斜させる。これに
より、上記摺動軸の不一致を吸収することができる。

【００１５】請求項６の制御弁は、上記調整部材と上記
第１弁体または上記第２弁体との接触部の最外径、ある
いは平面接触する上記第１弁体および上記第２弁体の接
触部の最外径が、上記第１弁体および上記第２弁体のい
ずれのシート径よりも大きいか、または同等となるよう
に構成する。これにより、上記制御室の圧力は２つの弁
部材を調整部材を挟んであるいは直接互いに押し付ける
ように作用し、２つの弁部材を常に接触状態に保つこと
ができる。

【００１６】請求項７の制御弁は、上記第１ポートが高
圧流体通路に、上記第２ポートが低圧流体通路に連通
し、上記第１弁体と上記第２弁体のシート径を同等とす
る。このようにすると、弁体に作用する流体圧力をバラ
ンスさせることができるため、弁体を駆動するための力
を小さくできる。

【００１７】請求項８の制御弁は、上記第１ポートが高
圧流体通路に、上記第２ポートが低圧流体通路に連通
し、上記第１弁体のシート径が上記第２弁体のシート径
より大きくしてある。このようにすると、流体圧力は弁
体に対して上記第１弁体を閉弁し、上記第２弁体を開弁
するように作用するため、制御室を低圧にすることが安
全であるシステムに適用して安全性を高めることができ
る。

【００１８】請求項９の制御弁は、上記第１ポートが高
圧流体通路に、上記第２ポートが低圧流体通路に連通
し、上記第１弁体のシート径が上記第２弁体のシート径
より小さくしてある。このようにすると、流体圧力は弁
体に対して上記第１弁体を開弁し、上記第２弁体を閉弁
するように作用するため、制御室を高圧にすることが安
全であるシステムに適用して安全性を高めることができ
る。

【００１９】請求項１０の制御弁は、上記第２弁体の開
弁時に上記制御室から上記第２ポートへの流体流量を制
限する第２オリフィスを設ける。例えば、燃料噴射弁に
適用した場合、この第２オリフィスにより、上記制御室
からの流体流出速度を制御してノズルニードルの開弁速
度を調整することができる。シート部流路面積により制
限することも可能であるが、例えば、請求項７の制御弁
のように、弁駆動力を小さくしたい場合には、２つのシ
ート部の流路面積は同等となり、上記制御室からの流出
制限と流入制限が同等となってしまい、個別の設定はで
きなくなる。また、弁リフト量のばらつきの影響を受け
るため、シート部での制限とは別に設定するのが望まし
い。

【００２０】請求項１１の制御弁は、上記第１弁体の開
弁時に上記第１ポートから上記制御室への流体流量を制
限する第１オリフィスを設ける。例えば、燃料噴射弁に
適用した場合、この第１オリフィスにより、上記制御室
への流体流入速度を制御してノズルニードルの閉弁速度
を調整することができる。シート部流路面積により制限
することも可能であるが、例えば、請求項７の制御弁の
ように、弁駆動力を小さくしたい場合には、２つのシー
ト部の流路面積は同等となり、上記制御室からの流出制
限と流入制限が同等となってしまい、個別の設定はでき
なくなる。また、弁リフト量のばらつきの影響を受ける
ため、シート部での制限とは別に設定するのが望まし
い。

【００２１】請求項１２の制御弁は、上記第２オリフィ
スを上記第２弁部材に設ける。例えば、燃料噴射弁に適
用した場合、これにより構造を簡単にできる。

【００２２】請求項１３の制御弁は、上記第１および第
２弁部材が、電気的アクチュエータの制御下で可動とな
るようにする。具体的には、電気的アクチュエータを用
い、その通電を制御することによって、上記第１および
第２弁部材を制御性よく駆動することができる。

【００２３】請求項１４の制御弁は、上記電気的アクチ
ュエータの作動時に上記第２弁体を開弁する力を発生さ
せるように構成する。例えば、燃料噴射弁に適用した場
合には、これにより構造を簡単にでき、また、アクチュ
エータ作動時に噴射する構成となるので、安全性が向上
する。

【００２４】請求項１５の制御弁は、上記電気的アクチ
ュエータと上記第２弁部材の間に油密室を形成し、上記
電気的アクチュエータの作動時に上記油密室の圧力を上
昇させることによって上記第２弁体を開弁させる。例え
ば、燃料噴射弁に適用し、圧電素子のように発生力は大
きいが変位が小さいアクチュエータを使用する場合に
は、これにより構造を小型にできる。

【００２５】請求項１６の制御弁は、上記第２弁部材の
摺動部に低圧流体通路または上記第２ポートに連通する
環状溝を形成する。これにより、第２弁座下流室の流体
が摺動部クリアランスを通って油密室に流入するのを防
ぐことができる。

【００２６】請求項１７の制御弁は、上記第２ポートを
上記第２弁部材に形成し、上記第２ポートと低圧流体通
路を、上記第１弁部材、または上記第１弁部材および上
記調整部材に形成した通路によって連通している。例え
ば、燃料噴射弁に適用する場合には、これにより構造を
簡単にできる。

【００２７】請求項１８の制御弁は、上記第２ポートと
上記油密室が、上記第２ポートから上記油密室方向への
流れを許容する逆止弁を介して連通している。これによ
り、上記油密室の流体が摺動部クリアランスよりリーク
した場合に、流体の補充が容易にできる。

【００２８】請求項１９の制御弁は、上記第２ポートと
低圧流体通路の間に、上記第２ポートの圧力が低圧流体
通路の圧力より一定圧力以上大きくなった時にのみ、上
記第２ポートから低圧流体通路への流れを許容する圧力
レギュレータを設ける。これにより、上記第２ポートお
よび上記油密室の圧力を上記一定圧力に設定できるた
め、上記油密室でのキャビテーションの発生を防ぎ、油
密室による伝達効率の低下を防くことができる。

【００２９】請求項２０の制御弁は、上記第１弁部材
を、上記第１弁体が開弁する方向に付勢するばね部材を
設ける。例えば、上記ばね部材によって上記第１弁体を
開弁させ、上記電気的アクチュエータの作動時に上記第
１弁体を閉弁させる構成とすることができる。また、こ
の付勢力により、上記第１弁部材と上記調整部材および
上記第２弁部材を押圧して、これらを密接させることが
できる。

【００３０】請求項２１の制御弁は、上記電気的アクチ
ュエータとして圧電アクチュエータを用いる。圧電アク
チュエータにより、制御性の向上、小型化が可能であ
る。

【００３１】請求項２２は、上記１３ないし２１のいず
れか記載の制御弁を備える燃料噴射弁である。上記制御
室とノズルニードルの背圧室を連通する第３ポートを設
けて、上記電気的アクチュエータの駆動時に、上記第１
弁体を閉弁させて上記制御室圧力を低下させることによ
り上記ノズルニードルを開弁し、上記電気的アクチュエ
ータの駆動停止時に、上記第２弁体を閉弁させて上記制
御室および上記背圧室の圧力を上昇させることにより上
記ノズルニードルを閉弁して、燃料噴射を制御すること
ができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用した
３方向制御弁１の全体構成を示す図で、例えば、図２に
示すディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射弁に
おいてノズルニードル５を開閉制御するために用いられ
る。図２において、燃料噴射弁は、第１弁ハウジング６
１の上面に接して第２弁ハウジング６２を、下面に接し
てノズルボディ６３を配設し、リテーナ６４で油密に固
定してなる。第１弁ハウジング６１、第２弁ハウジング
６２、ノズルボディ６３内には、上下方向に高圧通路で
ある燃料供給通路６５が形成され、第２弁ハウジング６
２上側部に突設した接続管部６６を介して、外部のコモ
ンレール（図略）に連通している。第２弁ハウジング６
２上側部には、また、低圧通路である燃料排出通路６７
に連通する接続管部６８が突設され、接続管部６８は燃
料タンク（図略）へ連通している。

【００３３】燃料供給通路６５の下端は、ノズルボディ
６３内に収容されるノズルニードル５周りに設けた燃料
溜まり５１に連通している。ノズルニードル５の上方に
は、ノズルニードル５に背圧を与える背圧室５２が設け
られ、背圧室５２内の圧力を増減させることによって、
ノズルニードル５を上下動させ、噴孔５３を開閉して燃
料噴射を制御するようになっている。また、背圧室５２
内には、ノズルニードル５を閉弁方向（下方）に付勢す
るリターンスプリング５４が配設されている。

【００３４】背圧室５２の圧力は、３方向制御弁１によ
って制御される。３方向制御弁１は、第２弁ハウジング
６２下端部内に設けられる円柱状の制御室１１と、制御
室１１から下方の第１弁ハウジング６１内へ延びる第１
シリンダ１２内を摺動する第１弁部材２と、制御室１１
から上方に延びる第２シリンダ１３内を摺動する第２弁
部材３を有している。第１シリンダ１２と第２シリンダ
１３は、同軸状に設けられ、第１弁部材２と第２弁部材
３は、調整手段としての調整部材４を挟んで対向して配
設されている。この詳細については後述する。

【００３５】第１シリンダ１２は、第１オリフィス１４
および第１ポート１５を介して、燃料供給通路６５に連
通しており、第１オリフィス１４は、第１弁部材２の上
部外周に形成した環状溝２２に向けて開口している。第
１弁部材２は、制御室１１内に位置する上端部を上方に
向けて拡径するテーパ状の第１弁体２１としており、第
１弁体２１が、第１シリンダ１２の上端開口に形成され
る第１弁座１６に着座すると、燃料供給通路６５に至る
第１ポート１５が閉鎖されるようになっている。

【００３６】第１弁部材２は、第１シリンダ１２下端部
のスプリング室２３に配設されるばね部材としてのリタ
ーンスプリング２４によって上方に付勢されており、図
示の通常状態では、第１弁体２１が、第１弁座１６から
離れて、第１ポート１５が開放されている。制御室１１
には、第１ポート１５、第１オリフィス１４および環状
溝２２を経て、燃料供給通路６５から高圧燃料が導入さ
れ、第３ポート５４を介して制御室１１と常時連通する
背圧室５２の圧力が上昇する。この時、図２において、
ノズルニードル５は背圧室５２の燃料圧とリターンスプ
リング５４の付勢力によって、噴孔５３に押圧され、燃
料は噴射されない。

【００３７】スプリング室２３は、連通路２５を介して
燃料排出通路６７に連通する一方、第１弁部材２、調整
部材４をそれぞれ軸方向に貫通する通路２６、４１を介
して、第２弁部材３を軸方向に貫通して設けた第２ポー
ト３２に連通している。第２ポート３２は、第２弁部材
３の下部外周に開口する第２オリフィス３３を介して第
２シリンダ１３内に連通している。

【００３８】第２弁部材３は、制御室１１内に位置する
下端部を下方に向けて拡径するテーパ状の第２弁体３１
としており、第２弁体３１が、第２シリンダ１３の下端
開口に形成される第２弁座１７に着座すると（図示の状
態）、燃料排出通路６７に至る第２ポート３２が閉鎖さ
れるようになっている。第２弁体３１が、第２弁座１７
から離れると、第２ポート３２が開放されて、制御室１
１内の燃料が、第２オリフィス３３、第２ポート３２、
通路４１、２６および連通路２５を経て排出され、制御
室１１と第３ポート５４を介して常時連通する背圧室５
２の圧力が低下する。これにより、図２において、ノズ
ルニードル５に作用する閉弁方向の力が低下し、ノズル
ニードル５が上昇して噴孔５３が開放され、燃料が噴射
される。

【００３９】第２シリンダ１２の上方には、第１弁部材
２、第２弁部材３を駆動するピエゾアクチュエータ７が
配設されている。ピエゾアクチュエータ７は、図２のよ
うに、通電により伸縮するピエゾスタック７１とその下
端に当接して一体に上下動するピエゾピストン７２を有
する。ピエゾピストン７２と第２弁部材３の間に形成さ
れる空間は、油密室７４としてあり、ピエゾピストン７
２の変位を圧力変換して第２弁部材３に伝達する。

【００４０】ここで、調整部材４は、第１弁部材２と第
２弁部材３に介設されて両者の摺動軸のずれを吸収する
ためのもので、上下端面が、制御室１１内に位置する第
１弁体２１の上面ないし第２弁体３１の下面に油密かつ
相対移動可能に接触している。具体的には、調整部材４
の下端面を平面状に形成する一方、第１弁体２１の平面
状の上面外周に環状凸部を設け、この環状凸部の平面状
の上端面が調整部材４の下端面に密接するように形成す
る。また、調整部材４の上端面を円錐状の凹面とし、こ
の円錐面に、球面状に形成した第２弁部材３の下端面を
密接させている。この時、調整部材４は、第１弁体２１
および第２弁体３１と接触を維持したまま、相対移動す
ることにより、第１弁部材２と第２弁部材３の摺動軸の
ずれを吸収可能である。

【００４１】第２弁部材３の下端面形状については、球
面状とする以外に、図３に第２の実施の形態として示す
ように、２つの円錐面を組み合わせた形状とすることも
できる。具体的には、調整部材４上端面の円錐面より頂
角の大きい円錐面と小さい円錐面を組み合わせて、この
２つの円錐面のエッジ部が、調整部材４上端面に当接す
るようにすればよい。このように、調整部材４の上端面
と第２弁部材３の下端面の接触は、球面と円錐面、円錐
面と複数の円錐面を組み合わせたエッジ部とすることが
できる。ここで、球面、円錐面は、これらに近い形状
（略球面または略円錐面）であればよい。

【００４２】調整部材４と第１弁体２１の接触部の最外
径、調整部材４と第２弁体３１の接触部の最外径は、第
１弁体２１および第２弁体３１のシート径のいずれより
も大きいか、少なくとも同等になるように構成すること
が好ましい。これにより、制御室１１の圧力は２つの弁
体２１、３１を調整部材４を挟んで互いに押し付けるよ
うに作用するので、２つの弁部材２、３が調整部材４を
挟んで常に接触状態を保つようにすることができる。

【００４３】また、第１弁体２１と第２弁体３１のシー
ト径を同等とすると、第１弁体２１と第２弁体３１を閉
弁状態から開弁状態とするために必要な力をいずれも０
にすることができる。または、第１弁体２１のシート径
を第２弁体３１のシート径より小さくして、制御室１１
の圧力が常に第１弁体２１を開弁し、第２弁体３１を閉
弁するように作用する状態とすることもできる。

【００４４】なお、第２弁部材３の上部外周には、第２
弁部材３に配設された第２オリフィス３３外周部に形成
された環状溝から第２シリンダ摺動部を上方に向かって
流れるリーク燃料を排出するための環状溝２７が形成さ
れ、リーク燃料は環状溝２７から第２ポート３２を通じ
て燃料排出通路６７に排出される。これにより、リーク
燃料が油密室７４に流入するのを防止できる。また、第
２弁部材３の上端面には、第２ポート３２の上端開口を
閉鎖するようにプレート状の逆止弁７５が配設されてい
る。この逆止弁７５は、油密室７４の油圧力で、通常
は、第２ポート３２の上端開口に押し付けられており、
ピエゾピストン７２あるいは第２弁部材３の摺動部から
のリーク等により油密室７４の圧力が所定圧以下となる
と開弁して、油密室７４に作動油としての燃料を補充す
る。

【００４５】この燃料補充を容易にするため、連通路２
５と燃料排出通路６５の間には、ボール弁８１とスプリ
ング８２からなる圧力レギュレータ８が設けられてい
る。ボール弁８１は、その上流側（第２ポート３２側）
の通路圧力が燃料排出通路６５の圧力より一定圧力以上
高くなった場合にのみ開弁して、燃料を排出する構成
で、油密室７４内のキャビテーションの発生や、油密室
７４内の伝達効率の低下を防止する。また、各オリフィ
ス出口等でのキャビテーションの発生を防ぐ効果があ
る。

【００４６】以上のように、対向する２つのシリンダ１
２、１３内をそれぞれ摺動する２つの弁部材２、３を設
けて、それぞれ高圧部へ連通する第１ポート１５を開閉
する第１弁体２１と、低圧部へ連通する第２ポート３２
を開閉する第２弁体３１を別部材とし、さらに、弁部材
２、３が互いの摺動軸のずれを吸収可能な調整部材４を
挟んで一体に摺動する構成としたので、高精度な加工や
組付けを必要とすることなく、流体制御性、シール性に
優れた信頼性の高い３方向制御弁を構成できる。よっ
て、これを燃料噴射弁に適用することで、高度な噴射制
御が可能で、実用性が高い。

【００４７】図４は本発明の第３の実施の形態における
３方向制御弁１の構成を示す図である。本実施の形態の
基本構成は上記第１の実施の形態と同様であり、相違点
を中心に説明する。本実施の形態では、調整手段として
の調整部材４を有しておらず、これに代えて、第１弁部
材２の上端面と第２弁部材３の下端面をスライド可能に
平面接触させている。具体的には、これら両端面を、そ
の法線がそれぞれ摺動軸と一致しないように傾斜すると
ともに中央に凹部を有する形状とし、これら両端面が油
密室７４とスプリング２３の付勢力により互いに油密に
密着するように構成している。この場合も、第１弁体２
１と第２弁体３１の接触部の最外径が、第１弁体２１お
よび第２弁体３１のシート径のいずれよりも大きいか、
少なくとも同等になるように構成することが好ましい。

【００４８】上記構成によっても、第１弁部材２の上端
面と第２弁部材３の下端面とが調整手段として機能し、
接触を保ちながらスライドすることで、同様の効果を発
揮することができる。

【００４９】上記実施の形態では、ピエゾアクチュエー
タを用いたが、ピエゾ式に限らず、電磁アクチュエータ
等、他のアクチュエータを用いてもよい。また、燃料噴
射弁用の３方向制御弁以外の流体制御弁として用いるこ
とももちろんできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における３方向制御
弁の全体構成を示す断面図である。

【図２】第１の実施の形態の３方向制御弁を適用した燃
料噴射弁の全体断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態における３方向制御
弁の全体構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態における２方向制御
弁の全体構成を示す断面図である。

【図５】従来の３方向制御弁の主要部構成を示す断面図
である。

【図６】従来の３方向制御弁の主要部の組付け構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ ３方向制御弁（制御弁） １１ 制御室 １２ 第１シリンダ １３ 第２シリンダ １４ 第１オリフィス １５ 第１ポート １６ 第１弁座 １７ 第２弁座 ２ 第１弁部材 ２１ 第１弁体 ２４ リターンスプリング（ばね部材） ３ 第２弁部材 ３１ 第２弁体 ３２ 第２ポート ３３ 第２オリフィス ４ 調整部材（調整手段） ５ ノズルニードル ５２ 背圧室 ５４ 第２ポート ６１ 第１ハウジング ６２ 第２ハウジング ６２ ノズルボディ ６５ 燃料供給通路（高圧流体通路） ６７ 燃料排出通路（低圧流体通路） ７ 圧電アクチュエータ（電気式アクチュエータ） ７１ ピエゾスタック ７２ ピエゾピストン ７４ 油密室 ７５ 逆止弁 ８ 圧力レギュレータ

───────────────────────────────────────────────────── 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 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｅ 51/06 51/06 Ｎ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１弁ハウジングに設けた第１シリンダ
   と、第２弁ハウジングに設けた第２シリンダを、上記第
   １弁ハウジングと上記第２弁ハウジングの衝合部に設け
   た制御室を介して対向配設し、上記第１シリンダ内を摺
   動する第１弁部材と一体に設けられる第１弁体が、第１
   ポートに連通しかつそのシート径が上記第１シリンダ摺
   動径と略一致する第１弁座に着座した時に、上記第２シ
   リンダ内を摺動する第２弁部材と一体に設けられる第２
   弁体が、第２ポートに連通しかつそのシート径が上記第
   ２シリンダ摺動径と略一致する第２弁座から離座し、上
   記第１弁体が上記第１弁座から離座した時に、上記第２
   弁体が上記第２弁座に着座することにより、上記制御室
   と上記第１ポートまたは上記第２ポートを選択的に連通
   させる構成となし、かつ、一体に摺動する上記第１弁部
   材と上記第２弁部材の間に介在して上記第１弁部材の摺
   動軸と上記第２弁部材の摺動軸のずれを補正する調整手
   段を設けたことを特徴とする制御弁。
2. 【請求項２】 上記調整手段が、上記第１弁体と上記第
   ２弁体の間に挟持され、上記第１弁体および上記第２弁
   体とそれぞれ油密かつ相対移動可能に接触する調整部材
   である請求項１記載の制御弁。
3. 【請求項３】 上記調整部材が、上記第１弁体および上
   記第２弁体のいずれか一方と、平面と平面により接触し
   ており、他方と、略円錐面と略球面あるいは略円錐面と
   ２個の略円錐面の境界により形成される略円形角部によ
   り接触している請求項２記載の制御弁。
4. 【請求項４】 上記第１弁体および上記第２弁体の対向
   端面を上記調整手段として、これら対向端面を互いに油
   密かつ相対移動可能に平面接触する形状とした請求項１
   記載の制御弁。
5. 【請求項５】 上記第１弁体および上記第２弁体の接触
   面の法線が、上記第１弁部材および上記第２弁部材との
   摺動軸に対して傾斜している請求項４記載の制御弁。
6. 【請求項６】 上記調整部材と上記第１弁体または上記
   第２弁体との接触部の最外径、あるいは平面接触する上
   記第１弁体および上記第２弁体の接触部の最外径が、上
   記第１弁体および上記第２弁体のいずれのシート径より
   も大きいか、または同等である請求項２ないし５のいず
   れか記載の制御弁。
7. 【請求項７】 上記第１ポートが高圧流体通路に、上記
   第２ポートが低圧流体通路に連通し、上記第１弁体と上
   記第２弁体のシート径が同等である請求項１ないし６の
   いずれか記載の制御弁。
8. 【請求項８】 上記第１ポートが高圧流体通路に、上記
   第２ポートが低圧流体通路に連通し、上記第１弁体のシ
   ート径が上記第２弁体のシート径より大きい請求項１な
   いし６のいずれか記載の制御弁。
9. 【請求項９】 上記第１ポートが高圧流体通路に、上記
   第２ポートが低圧流体通路に連通し、上記第１弁体のシ
   ート径が上記第２弁体のシート径より小さい請求項１な
   いし６のいずれか記載の制御弁。
10. 【請求項１０】 上記第２弁体の開弁時に上記制御室か
    ら上記第２ポートへの流体流量を制限する第２オリフィ
    スを設けた請求項７ないし９のいずれか記載の制御弁。
11. 【請求項１１】 上記第１弁体の開弁時に上記第１ポー
    トから上記制御室への流体流量を制限する第１オリフィ
    スを設けた請求項７ないし１０のいずれか記載の制御
    弁。
12. 【請求項１２】 上記第２オリフィスを上記第２弁部材
    に設けた請求項１０または１１記載の制御弁。
13. 【請求項１３】 上記第１および第２弁部材が、電気的
    アクチュエータの制御下で可動となる請求項１ないし１
    ２のいずれか記載の制御弁。
14. 【請求項１４】 上記電気的アクチュエータは作動時に
    上記第２弁体を開弁する力を発生させる請求項１３記載
    の制御弁。
15. 【請求項１５】 上記電気的アクチュエータと上記第２
    弁部材の間に油密室を形成し、上記電気的アクチュエー
    タの作動時に上記油密室の圧力を上昇させることによっ
    て上記第２弁体を開弁させる請求項１４記載の制御弁。
16. 【請求項１６】 上記第２弁部材の摺動部に低圧流体通
    路または上記第２ポートに連通する環状溝を形成した請
    求項１５記載の制御弁。
17. 【請求項１７】 上記第２ポートを上記第２弁部材に形
    成し、上記第２ポートと低圧流体通路を、上記第１弁部
    材、または上記第１弁部材および上記調整部材に形成し
    た通路によって連通している請求項１５または１６記載
    の制御弁。
18. 【請求項１８】 上記第２ポートと上記油密室が、上記
    第２ポートから上記油密室方向への流れを許容する逆止
    弁を介して連通している請求項１７記載の制御弁。
19. 【請求項１９】 上記第２ポートと低圧流体通路の間
    に、上記第２ポートの圧力が低圧流体通路の圧力より一
    定圧力以上大きくなった時にのみ、上記第２ポートから
    低圧流体通路への流れを許容する圧力レギュレータを設
    けた請求項１８記載の制御弁。
20. 【請求項２０】 上記第１弁部材を、上記第１弁体が開
    弁する方向に付勢するばね部材を設けた請求項１３ない
    し１９のいずれか記載の制御弁。
21. 【請求項２１】 上記電気的アクチュエータが圧電アク
    チュエータである請求項１３ないし２０のいずれか記載
    の制御弁。
22. 【請求項２２】 上記１３ないし２１のいずれか記載の
    制御弁を備え、上記制御室とノズルニードルの背圧室を
    連通する第３ポートを設けて、上記電気的アクチュエー
    タの駆動時に、上記第１弁体を閉弁させて上記制御室圧
    力を低下させることにより上記ノズルニードルを開弁
    し、上記電気的アクチュエータの駆動停止時に、上記第
    ２弁体を閉弁させて上記制御室および上記背圧室の圧力
    を上昇させることにより上記ノズルニードルを閉弁し
    て、燃料噴射を制御することを特徴とする燃料噴射弁。