JP2002250459A

JP2002250459A - 流量制御弁

Info

Publication number: JP2002250459A
Application number: JP2001044882A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Makino; 牧野　　正晃; Koichi Yamada; 幸一山田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】異物噛み込み等に起因する作動不良を防止する
こと。【解決手段】電磁弁４０において、バルブボディ４１内
にはニードル状の弁体４２が摺動可能に収容されてい
る。バルブハウジング４８により形成されたアーマチャ
室４９にはアーマチャ５０が収容されている。弁体４２
及びアーマチャ５０には、その軸方向に貫通する貫通路
４６，５５が形成されており、貫通路５５に弁体４２の
先端が圧入固定されている。アーマチャ５０はステータ
５２に一定の間隔で対向している。また、バルブハウジ
ング４８には、燃料溜まり室１９とアーマチャ室４９と
を連通する連通路５４が設けられている。従って、燃料
溜まり室１９内の燃料は、連通路５４を介してアーマチ
ャ室４９に流入し、更にアーマチャ５０とステータ５２
との間の間隙を介して貫通路４６，５５に流入すると共
に、アーマチャ５０外周と弁体４２の流路４７とを介し
て貫通路４６に流入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御流体の流量を
制御するための電磁式の流量制御弁に係り、具体的に
は、例えばディーゼルエンジンにおいてコモンレール式
燃料噴射装置用の可変吐出量高圧ポンプに適用される燃
料圧送量制御弁や、分配型燃料噴射ポンプに適用される
タイマ制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コモンレール式燃料噴射装置では可変吐
出量高圧ポンプが設けられ、同ポンプからコモンレール
へ圧送される燃料量は電磁弁（流量制御弁）により制御
される。以下、電磁弁の従来構成及びその動作を図５を
用いて説明する。なお、図５の電磁弁７０は本来常閉弁
であるが、ここでは説明の都合上、開弁状態での電磁弁
を示す。

【０００３】図５において、電磁弁７０はポンプ本体８
０に取り付けられ、電磁弁周囲に設けられた燃料溜まり
室８１には図示しないフィードポンプより低圧燃料が流
入する。この場合、電磁弁７０が閉弁していれば、燃料
溜まり室８１から下流側燃料通路８２への燃料の流れが
阻止される。これに対し、電磁弁７０が開弁すると（図
示の状態になると）、電磁弁７０を経由して燃料溜まり
室８１から下流側燃料通路８２に燃料が流れる。

【０００４】電磁弁７０について詳しくは、バルブボデ
ィ７１内にはニードル状の弁体７２が摺動可能に収容さ
れており、その弁体７２はアーマチャ７３と一体化され
ている。コイル７４の非通電時には、弁体７２はスプリ
ング７５の付勢力により閉弁位置で保持される。また、
コイル７４の通電時には、スプリング７５の付勢力に抗
してアーマチャ７３がステータ７６に吸引され、弁体７
２が閉弁位置から開弁位置に移動する。この開弁時に
は、図中太線で示す経路にて燃料が流れ、この燃料が高
圧ポンプの図示しない燃料圧送部に給送される。

【０００５】なお、弁体７２及びアーマチャ７３には、
それらの軸方向（図の左右方向）に貫通するように貫通
路７７，７８が形成されている。この貫通路７７，７８
により、弁体７２及びアーマチャ７３の両端面の圧力差
に起因する作動不良が防止され、弁体７２の安定した作
動が可能となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
５の電磁弁７０では、該電磁弁７０の開閉に際し、弁体
７２の先端部分（具体的には流路７９よりも左側）での
み燃料の流れが発生し、アーマチャ７３の周囲には燃料
の流れは殆ど発生していない。つまり、アーマチャ７３
周囲には燃料が滞留しやすい構成になっている。そのた
め、電磁弁７０を長時間使用していると、燃料中の異物
や、製品内部の欠落したバリ、摩耗分などの金属異物が
アーマチャ７３に引きつけられ、その周囲に堆積する。
その結果、電磁弁７０の摺動不良や開弁量低下などの作
動不良を引き起こす可能性がある。

【０００７】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、異物噛み込み等
に起因する作動不良を防止することができる流量制御弁
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の流量制
御弁によれば、コイル通電時にステータにアーマチャが
吸引されると、それに伴い弁体が移動し、流体通路の開
度が調節される。弁体及びアーマチャには、それらの軸
方向に貫通する貫通路が設けられており、これら部材に
作用する流体圧力のバランスが保たれるようになってい
る。また、本発明では特に、制御流体の上流側通路とア
ーマチャ室とを連通する連通路が設けられるので、制御
流体は上流側通路よりアーマチャ室に流れ込む。この場
合、アーマチャ室内に流体の流れが発生するため、アー
マチャ周囲には制御流体が滞留せず、制御流体中の異物
等がアーマチャ室内に存在したとしてもその異物が流体
の流れにのって外部に流出する。従って、異物噛み込み
等に起因する流量制御弁の作動不良が防止できる。

【０００９】より具体的には、以下に記載するように、
第１の流体経路又は第２の流体経路が形成されるよう流
量制御弁が構成されるのが望ましい。つまり、請求項２
に記載の流量制御弁では、上流側通路の制御流体が連通
路を介してアーマチャ室に流入し、その後アーマチャと
ステータとの間を通って弁体の貫通路に流入する（第１
の流体経路）。また、請求項３に記載の流量制御弁で
は、上流側通路の制御流体が連通路を介してアーマチャ
室に流入し、その後アーマチャ外周を通って前記弁体の
貫通路に流入する（第２の流体経路）。これら何れの流
量制御弁においても、アーマチャ周囲（エアギャップ
部）において所定方向の流体の流れが生じ、制御流体の
滞留が防止できる。

【００１０】また本発明は、コモンレール式燃料噴射装
置において高圧ポンプからコモンレールへの燃料圧送量
を制御する流量制御弁として好適に具体化できる（請求
項４）。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、デ
ィーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射装置とし
て具体化されるものであり、その概要として、可変吐出
量高圧ポンプは燃料タンクから低圧燃料を吸入し、その
低圧燃料を高圧化した後コモンレールに対して圧送す
る。コモンレールは、燃料噴射圧に相当する高い所定圧
の燃料を蓄圧する。なお、コモンレール内の燃料圧力
は、周知の電子制御ユニット（ＥＣＵ）により制御さ
れ、コモンレール圧が最適値となるように可変吐出量高
圧ポンプの吐出量が決定され、それに応じて電磁弁の駆
動が制御されるようになっている。

【００１２】可変吐出量高圧ポンプの詳細な構成につい
て図３を用いて説明する。図３において、可変吐出量高
圧ポンプ（以下、単に高圧ポンプという）１０はポンプ
ハウジング１１を有し、そのポンプハウジング１１には
滑り軸受１２によりドライブシャフト１３が回転自在に
支持されている。ドライブシャフト１３は、例えばエン
ジンの１／２の回転と同期して回転駆動される。ドライ
ブシャフト１３には低圧燃料供給用のフィードポンプ１
４が連結されており、ドライブシャフト１３の回転に伴
いフィードポンプ１４が駆動されると、インレットバル
ブ１５を介して図示しない燃料タンクからフィードポン
プ１４に燃料が吸入される。そして、その燃料がフィー
ドポンプ１４にて所定の低圧レベルに加圧された後、低
圧流路１６に送出される。フィードポンプ１４より送出
される低圧燃料は、ポンプヘッド１７に設けた低圧流路
１８を介して燃料溜まり室１９に送出される。

【００１３】ポンプヘッド１７には、フランジ２０によ
り電磁弁４０が固定されている。この電磁弁４０は常閉
弁として構成され、コイル５１の非通電時には閉弁状態
で保持され、コイル５１の通電時にはその通電量に応じ
て開弁する。電磁弁４０が開弁すると、燃料溜まり室１
９内の燃料は燃料通路２１、逆止弁２２を介して燃料圧
送部の加圧室２３，２４に吸入される。なおここで、電
磁弁は各加圧室２３，２４に対応して２系統設けられる
が、便宜上１系統だけを図示する。電磁弁４０の開度
は、図示しないＥＣＵからの制御信号によりデューティ
制御されるようになっている。

【００１４】燃料圧送部においては、前記ドライブシャ
フト１３の先端（図の右端）に一体化されたインナカム
２５が設けられている。このインナカム２５によれば、
ドライブシャフト１３の回転に伴い加圧室２３，２４に
吸入した燃料が加圧され、その加圧燃料がデリバリバル
ブ２６を介して図示しないコモンレールに送出される。
すなわち、ポンプヘッド１７には、相対向する一対のプ
ランジャ２７，２８と、それに直交し同じく相対向する
一対のプランジャ（図示略）とが設けられ、インナカム
２５の回転に伴いカムローラ２９及びシュー３０を介し
て各プランジャ２７，２８等が往復動すると、各加圧室
２３，２４が交互に加圧され、それにより燃料が順次圧
送される。

【００１５】次に、電磁弁４０の構成について図１を用
いて説明する。電磁弁４０には筒状のバルブボディ４１
が設けられ、そのバルブボディ４１内にはニードル状の
弁体４２が摺動可能に収容されている。バルブボディ４
１には、その内外を連通する２段形状の流路４３が複数
箇所に形成されている。

【００１６】弁体４２には、外周部を縮径した縮径部４
４が設けられており、弁体４２は、縮径部４４の壁面が
ストッパ４５に当接する位置により閉弁位置及び開弁位
置が規定される。図示の状態では、弁体４２が閉弁位置
で保持されている。また、弁体４２にはその軸方向に延
び、内部を貫通する貫通路４６が形成されると共に、前
記縮径部４４には貫通路４６と弁体４２の外周面とを連
通する流路４７が複数箇所に形成されている。

【００１７】バルブボディ４１の外周には、ハウジング
部材としてのバルブハウジング４８がかしめ固定されて
いる。バルブハウジング４８は、中空状を成してその内
部にアーマチャ室４９が形成されており、アーマチャ室
４９にはそれよりも僅かに小径のアーマチャ５０が収容
されている。アーマチャ５０にはその軸方向に貫通する
貫通路５５が形成されており、その貫通路５５には弁体
４２の先端が圧入固定されている。従って、弁体４２と
アーマチャ５０とは一体的に動作する。また、弁体４２
及びアーマチャ５０に貫通路４６，５５が設けられるた
め、これら部材に作用する流体圧力のバランスが保たれ
るようになっている。

【００１８】アーマチャ５０は、コイル５１と同軸に配
設されたステータ５２に一定の間隔で対向している。更
に、アーマチャ５０とステータ５２との間にはスプリン
グ５３が配設されており、このスプリング５３によりア
ーマチャ５０は図の左方向（弁体４２の閉弁方向）に付
勢されている。

【００１９】また、バルブハウジング４８には、燃料溜
まり室１９とアーマチャ室４９とを連通する連通路５４
が設けられている。従って、燃料溜まり室１９内の燃料
は、連通路５４を介してアーマチャ室４９に流入する。
更にその燃料は、アーマチャ５０とステータ５２との間
の間隙（エアギャップ）を介して弁体４２及びアーマチ
ャ５０の貫通路４６，５５に流入すると共に、アーマチ
ャ５０外周と弁体４２の流路４７とを介して弁体４２の
貫通路４６に流入するようになっている。

【００２０】なお、コイル５１は樹脂製のボビン５６に
収容されている。また、弁体４２が配設される側とは反
対側の電磁弁４０の端部には、樹脂製のコネクタ５７が
射出成形により形成されている。

【００２１】次に、上記構成の電磁弁４０について図１
及び図２を用いてその動作を説明する。コイル５１を通
電していない図１の状態では、アーマチャ５０と一体化
された弁体４２は、スプリング５３により閉弁方向（図
の左方向）に付勢されており、弁体４２の貫通路４６と
バルブボディ４１の流路４３との間が遮断されている。
すなわちこの状態では、燃料溜まり室１９内の低圧燃料
が燃料通路２１側に流出することはない。

【００２２】これに対してコイル５１を通電すると、電
磁弁４０は図２の状態となる。つまり、アーマチャ５０
がステータ５２に吸引され、弁体４２がスプリング５３
の付勢力に抗して図の右方向へ移動する。これにより、
弁体４２の貫通路４６とバルブボディ４１の流路４３と
の間が連通される。すると、燃料溜まり室１９内の低圧
燃料が図の太線で示す経路で流れ、燃料通路２１側に流
出する。

【００２３】かかる場合、燃料は２系統の経路で流れ
る。すなわち、燃料溜まり室１９内の低圧燃料は、燃料
溜まり室１９→連通路５４→アーマチャ室４９→アーマ
チャ５０とステータ５２間の間隙→貫通路４６，５５と
いった第１の流体経路（図の丸数字１の経路）により流
れると共に、燃料溜まり室１９→連通路５４→アーマチ
ャ室４９→アーマチャ５０外周→流路４７→貫通路４６
といった第２の流体経路（図の丸数字２の経路）により
流れる。こうしてアーマチャ室４９内で燃料の流れが発
生することにより、燃料中の異物や、製品内部の欠落し
たバリ、摩耗分などの金属異物がアーマチャ室４９内
（アーマチャ５０周囲）に堆積することが防止される。

【００２４】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。燃料溜まり室１９（上流側通
路）とアーマチャ室４９とを連通する連通路５４を設け
たので、アーマチャ５０周囲には燃料が滞留せず、異物
噛み込み等に起因する電磁弁４０の作動不良が防止でき
る。特に、電磁弁４０内に２つの流体経路（図２の丸数
字１，２の経路）を設けたので、アーマチャ５０周囲
（アーマチャ５０の端面及び外周のエアギャップ部）の
異物が確実に排出できる。

【００２５】上記構成により電磁弁４０の良好なる動作
が維持できるので、コモンレール式燃料噴射装置におい
て高圧ポンプ１０の燃料圧送量が適正に制御でき、ひい
てはコモンレール圧（燃圧）の制御性が向上する。

【００２６】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態における電磁弁の構成及びその動作を図４を用いて
説明する。図４では、本実施の形態の構成と従来構成と
を比較するため、本実施の形態の電磁弁４０を（ａ）
に、比較対象である従来の電磁弁６０を（ｂ）に示す。
また図４（ａ），（ｂ）では、各電磁弁の要部のみを示
すと共に、前記図１と同じ部材については同一の番号を
付して説明を省略し、相違点のみを説明する。なお、図
の電磁弁は常閉弁であるが、ここでは説明の都合上、開
弁状態での電磁弁を示す。

【００２７】先ず図４（ｂ）では、ポンプハウジングの
燃料通路６１がバルブボディ４１の流路４３に直接接続
され、コイル通電に伴う開弁時には図示の如く燃料が流
れる。この場合、既述の通りアーマチャ周囲に異物等が
堆積しやすく、異物噛み込み等に起因する作動不良を招
く。

【００２８】これに対して、図４（ａ）では、連通路５
４を介してアーマチャ室４９に燃料が流入し、その後ア
ーマチャ５０とステータ５２との間の間隙（エアギャッ
プ）を介して弁体４２及びアーマチャ５０の貫通路４
６，５５に流入すると共に、アーマチャ５０外周と弁体
４２の流路４７とを介して弁体４２の貫通路４６に流入
するようになっている。これにより、アーマチャ周囲に
燃料の流れが発生し、異物等の堆積が防止される。

【００２９】本第２の実施の形態においても、上述した
第１の実施の形態と同様に、異物噛み込み等に起因する
電磁弁４０の作動不良が防止でき、高圧ポンプ１０の燃
料圧送量が適正に制御できる。

【００３０】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。上記実施の形態では、弁体４２とアーマチ
ャ５０とを一体化したが、これら両部材を一体化するこ
とは本発明の要件ではなく、これらを別々に設ける構成
であっても良い。かかる場合にも、燃料溜まり室１９と
アーマチャ室４９とを連通する連通路５４を設けること
で、既述した所望の効果が得られるようになる。

【００３１】また、上記実施の形態では、電磁弁４０内
に２つの流体経路（図２の丸数字１，２の経路）を設け
たが、これらの何れか一方のみを設ける構成であっても
良い。

【００３２】上記実施の形態では、高圧ポンプの燃料圧
送量を制御するための電磁弁として本発明を具体化した
が、これに代えて、例えばディーゼルエンジン用分配型
燃料噴射ポンプのタイマ制御弁（ＴＣＶ）として具体化
しても良い。その他にも、流量制御を伴う全ての電磁弁
に適用可能である。また、本発明の流量制御弁により流
量制御される制御流体は、ディーゼルエンジンの燃料に
限らず、他の流体であっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における電磁弁の構成を示す
断面図。

【図２】コイル通電時における燃料の流れを示す断面
図。

【図３】可変吐出量高圧ポンプの構成を示す断面図。

【図４】第２の実施の形態における電磁弁の構成を示す
断面図。

【図５】従来技術における電磁弁の構成を示す断面図。

【符号の説明】

１０…高圧ポンプ、１９…燃料溜まり室、４０…電磁
弁、４２…弁体、４６…貫通路、４８…バルブハウジン
グ、４９…アーマチャ室、５０…アーマチャ、５１…コ
イル、５２…ステータ、５４…連通路、５５…貫通路。

───────────────────────────────────────────────────── 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 59/46 Ｆ０２Ｍ 51/02 ＲＦターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC01 AC09 AD12 BA29 CA05U CD26 CE23 CE24 CE25 3H106 DA07 DA23 DB02 DB12 DB22 DB32 DC09 DC17 EE42 GA19 GB01 GB06 KK18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体通路の開度を変更するための弁体と、
ハウジング部材により区画形成されたアーマチャ室に前
記弁体と同軸上に配設され、コイルの通電時にステータ
に吸引されるアーマチャとを備え、前記弁体とアーマチ
ャとにはそれらの軸方向に貫通するように貫通路が設け
られる流量制御弁であって、制御流体の上流側通路と前
記アーマチャ室とを連通する連通路を設けたことを特徴
とする流量制御弁。
【請求項２】上流側通路の制御流体が前記連通路を介し
てアーマチャ室に流入し、その後アーマチャとステータ
との間を通って前記弁体の貫通路に流入するよう第１の
流体経路が形成されている請求項１に記載の流量制御
弁。
【請求項３】上流側通路の制御流体が前記連通路を介し
てアーマチャ室に流入し、その後アーマチャ外周を通っ
て前記弁体の貫通路に流入するよう第２の流体経路が形
成されている請求項１又は２に記載の流量制御弁。
【請求項４】コモンレール内で蓄圧された高圧燃料をデ
ィーゼルエンジンの各気筒に噴射させるコモンレール式
燃料噴射装置において、高圧ポンプからコモンレールへ
の燃料圧送量を制御するものである請求項１〜３の何れ
かに記載の流量制御弁。