JP2004052689A

JP2004052689A - 噴射制御弁

Info

Publication number: JP2004052689A
Application number: JP2002212461A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kobayashi; 小林　将; Seiji Izuki; 伊月　誠二; Mitsuyoshi Kawarabayashi; 河原林　光義; Hajime Imanaka; 今中　肇
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP3878888B2

Abstract

【課題】従来、燃料噴射制御用の噴射制御弁は、上下のブロックの合わせ面に面して弁体を収納する空間を穿設し、該空間に弁体を収納後、上下のブロックを合わせ面にて重ねてハイドロリックベースに設けられた収納部に納めていたが、上下ブロックは別部材で一体的に取り扱うことができず、作業性に問題があった。また噴射制御弁の上下方向の大きさが大きくなり、小型化が容易でなかった。
【解決手段】単一部材からなるブロック２０３に三方弁収納部２０１、バイパス経路３３、噴射経路４５および排出経路４８を穿設し、該収納部に摺動可能に三方弁２０２を収納して噴射制御弁２６を形成し、該三方弁の操作手段であるパイロットバルブ２５を該噴射制御弁の上面に設けた。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧室に蓄圧した高圧燃料を、分配手段により各気筒へ分配して供給する電子制御方式の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプの噴射制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディーゼルエンジンにおいては、ますます排気エミッション規制が厳しくなる傾向にあって、低燃費で且つＮＯｘとパーティキュレートの低減等が望まれており、これに対応するため、燃焼効率を向上すべく燃料噴射圧の高圧化が進んできている。
そして、燃料噴射圧の高圧化とともに、エンジンの回転速度にかかわらず噴射圧を任意に制御することを可能とする電子制御方式の蓄圧式の燃料噴射ポンプが増加してきている。
この蓄圧式の燃料噴射ポンプは、蓄圧室内に蓄圧した高圧燃料を、各気筒に供給するものであり、例えば、特表平７−５０９０４２に記載の如くである。
また、構造が複雑でかつ高圧負荷がかかる噴射制御弁などの機能部材間の高圧経路を該機能部材に穿設されたキリ孔などで構成し、該機能部材群をハイドロリックベース内に収納する方法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前記機能部材の一つである燃料噴射制御用の噴射制御弁は、図９に示す如く、下部バルブ３６ａや上部バルブ３６ｃなどで構成される弁体を収納するための、上下のブロック１７２・１７３の合わせ面に面した分岐室４０やピストン孔４７といった空間を穿設し、該空間に弁体を収納後、該上下のブロック１７２・１７３を合わせ面にて当接させつつハイドロリックベース４１に設けられた収納部４４に納め、押さえ部材４９を螺合して上下ブロック１７２・１７３を押下し、合わせ面にて強く当接させるものであった。
このとき、上下ブロックは別々の部材で、一体的に取り扱うことができなかった。そのため、組み立て時には、ハイドロリックベースの狭い収納部内でブロック内に弁体を収納する作業を行わねばならず、作業性に問題があった。
また、該上部ブロックは押さえ部材による押下固定前は単に下部ブロック上に載置されているため、押さえ部材による締結時に上下ブロックが相対的に回転して上下ブロックを連通するはずの高圧経路がずれ、不通になるという問題があった。
さらに、上下のブロックが別部材であるため部品点数が増加し、上下方向の寸法が大きくなるという問題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、押さえ部材により燃料噴射ポンプへ押下固定される噴射制御弁であって、単一のブロックに収納部、バイパス経路、噴射経路および排出経路を穿設し、該収納部に摺動可能に三方弁の弁体を収納したものである。
【０００６】
請求項２においては、三方弁の弁体の蓄圧室側端部に絞り部を形成し、三方弁の弁体を構成するピストン部の断面積が、三方弁の弁体を構成する下部バルブ部の断面積よりも大きく、かつ燃料噴射時において蓄圧室の圧力よりも三方弁室の圧力が小さいものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は燃料噴射ポンプにおける燃料噴射時の状態を示す概略図、図２は燃料噴射ポンプにおける燃料無噴射時の状態を示す概略図、図３は燃料噴射ポンプを示す側面断面図、図４は燃料噴射ポンプを示す正面断面図、図５は本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図、図６は別の方向から見た本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図、図７は燃料噴射時における各バルブのリフト量と時間との関係を示す模式図、図８は燃料噴射時における燃料噴射ポンプの各測定部位の圧力と時間との関係を示す模式図、図９は従来の噴射制御弁を示す側断面図である。
【０００８】
まず、本発明の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプの概略構成について説明する。図１から図４に示すように、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプに構成される燃料噴射ポンプ１は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧室３１、該蓄圧室３１へ燃料を圧送するプランジャ７、蓄圧室３１から圧送される燃料を各気筒の噴射ノズル２９へ分配して供給する分配軸９等を具備している。そして、燃料噴射ポンプ１の構造体は主に上部のハイドロリックベース４１と、下部のカム軸ハウジング４２とで構成され、これらの構造体に種々の構成部材が収納される。
分配軸９の下端は分配駆動軸３９と連結され、一体的に回転可能に構成される。また分配駆動軸３９の下端に嵌設された傘歯車１９は、カム軸ハウジング４２に軸支されたカム軸４の中途部に貫設された傘歯車４ａと噛合し、カム軸４の回転に連動して分配軸９が回転する。
【０００９】
プランジャ７は、カム軸４に形成されるカム５により、タペット１１を介して上下摺動駆動され、該プランジャ７の上方に形成されるプランジャ室７ａは、逆止弁２８を介して蓄圧室３１と接続されている。
また、プランジャ室７ａは、圧力制御弁２７を介して低圧側回路３２と接続されている。
そして、圧力制御弁２７がオン状態のときにはプランジャ室７ａと低圧側回路３２とが分断され、オフ状態のときにはプランジャ室７ａと低圧側回路３２とが連通するように構成している。
【００１０】
蓄圧室３１と分配軸９とは噴射制御弁２６を介して接続されており、該分配軸９は、噴射ノズル２９と接続される各気筒の吐出弁１８と、連通可能に構成されている。また、蓄圧室３１には、該蓄圧室３１内の圧力を検出する圧力センサ３０が付設されている。さらに、蓄圧室３１には安全弁２４が接続されており、該蓄圧室３１内の圧力が一定圧以上となった場合には、該圧力を低圧側ドレン回路１００へ逃がすようにしている。
噴射制御弁２６内には弁体収納部２０１が穿設され、三方弁体２０２が上下摺動可能に収納される。三方弁体２０２は，該三方弁体２０２を構成する部材の一つであるスプリング２０２ｅにより蓄圧室３１側（下方）に付勢されている。
また、噴射制御弁２６は三方弁に構成されており、三方弁体２０２が反蓄圧室３１側（上方）に摺動した状態（図１に示す噴射時）では、蓄圧室３１は、分配軸９および吐出弁１８を経て噴射ノズル２９に連通する。逆に、三方弁体２０２が蓄圧室３１側（下方）に摺動した状態（図２に示す無噴射時）では、分配軸９を経て吐出弁１８に至る油路と低圧側回路３２とのみが連通するように構成されている。
【００１１】
噴射制御弁２６の反蓄圧室３１側端部は、接続路３４によりパイロットバルブ２５と接続されており、該接続路３４はバイパス経路３３を介して蓄圧室３１と接続されている。
パイロットバルブ２５は、接続路３４と低圧側回路３２との連通を断接するものであり、該パイロットバルブ２５がオン状態のときに接続路３４と低圧側回路３２とが連通し、オフ状態のときに接続路３４と低圧側回路３２とが分断されるように構成している。
また、前記パイロットバルブ２５、圧力制御弁２７、及び圧力センサ３０は、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と記載する）２０と接続されている。
【００１２】
このように構成される燃料噴射ポンプ１においては、プランジャ室７ａ内に燃料タンクから燃料が供給されており、圧送時には図１に示す如く、ＥＣＵ２０の制御により圧力制御弁２７がオン状態となってプランジャ室７ａと低圧側回路３２とが分断され、カム５によって上方摺動するプランジャ７によりプランジャ室７ａ内の燃料が圧縮され、逆止弁２８を経て蓄圧室３１へ圧送される。
蓄圧室３１へ圧送された燃料は逆止弁２８により逆流が防止されており、該蓄圧室３１内は予め設定された圧力に蓄圧されている。
一方、吸入時や、圧送を要しないときは図２に示す如く、圧力制御弁２７がオフ状態となってプランジャ室７ａと低圧側回路３２とが連通し、プランジャ室７ａの燃料は低圧側回路３２から吸入、または低圧側回路３２へドレンされる。
【００１３】
接続路３４は絞り３３ａおよびバイパス経路３３を経て蓄圧室３１と接続されている。
燃料噴射時には、ＥＣＵ２０の制御により噴射制御弁２６の上方に配置されたパイロットバルブ２５がオンされて接続路３４と低圧側回路３２とが連通される。その結果、接続路３４内の圧力は低下して低圧側回路３２内の圧力と略同じとなり、三方弁体２０２の上部を形成するピストン部２０２ｄにかかる下向き（蓄圧室３１側）の力は小さくなる。
一方、三方弁体２０２の下部を形成する下部バルブ部２０２ａの先端（蓄圧室側端部）は円錐台形状をしており、この円錐台側面が下部バルブシート２０１ｆと当接している。パイロットバルブ２５がオンされると、蓄圧室３１内の圧力による該三方弁体２０２を上向き（下部バルブシート２０１ｆから離間する方向）に付勢する力が、三方弁体２０２を下向き（蓄圧室３１側）に付勢する力と、スプリング２０２ｅによる荷重との和よりも大きくなる。
従って、三方弁体２０２は、蓄圧室３１の圧力により弁体収納部２０１内を反蓄圧室３１側（上方）に摺動し、蓄圧室３１と分配軸９とが連通する。そして、略円柱形状の上部バルブ部２０２ｂの円柱側面と、上部バルブシート２０１ｃとが当接して、三方弁室２０１ｄと、低圧側回路３２に接続される連絡経路３２ａとが分断される。
これにより、蓄圧室３１内の燃料が分配軸９へ圧送されて、各気筒へ分配され吐出弁１８を経て噴射ノズル２９から噴射されることとなる。
【００１４】
一方、燃料噴射終了時は、図２に示す如く、ＥＣＵ２０の制御により噴射制御弁２６のパイロットバルブ２５がオフされる。その結果、蓄圧室３１から絞り３３ａを介して燃料が供給される前記接続路３４と低圧側回路３２とが分断されるため、供給された燃料により該接続路３４内の圧力が上昇して蓄圧室３１の圧力と略同じとなる。また、ピストン部２０２ｄと、上部バルブ部２０２ｂの断面積は略同じであるが、燃料が導入口２０１ｇで絞られるので、三方弁室２０１ｄの圧力が蓄圧室３１の圧力よりも小さくなり、噴射制御弁２６のピストン部２０２ｄが蓄圧室３１側へ押圧される。
従って、三方弁体２０２は、蓄圧室３１の圧力により弁体収納部２０１内を蓄圧室３１側に摺動し、下部バルブ部２０２ａが下部バルブシート２０１ｆに着座するとともに、噴射制御弁２６から吐出弁１８までの間の油路と、低圧側回路３２とが、三方弁室２０１ｄおよび連絡経路３２ａを経て連通し、ドレン圧となって噴射が終了する。下部バルブシート２０１ｆの断面積は、ピストン部２０２ｄの断面積よりも小さいので、三方弁体２０２は下向き（蓄圧室３１側）に付勢され、下部バルブシート２０１ｆへの着座が維持される。
なお、スプリング２０２ｅは、三方弁体２０２を蓄圧室３１側に付勢しており、エンジン起動時における蓄圧室３１の圧力上昇用のバネである。
【００１５】
続いて、図５および図６を用いて本発明の噴射制御弁２６の実施例について説明する。
噴射制御弁２６は、構造体であるブロック２０３に、弁体収納部２０１やその他の高圧経路（噴射経路４５、バイパス経路３３、排出経路４８など）を穿設し、三方弁体２０２を収納した三方弁である。
【００１６】
ブロック２０３は略円柱形状で、上面２０３ａから下面２０３ｂまで貫通する弁体収納部２０１が穿設される。該弁体収納部２０１はその部位毎に機能が異なり、上面２０３ａから下面２０３ｂにかけて順に、ピストン孔２０１ａ、排出室２０１ｂ、上部バルブシート２０１ｃ、三方弁室２０１ｄ、供給路２０１ｅ、下部バルブシート２０１ｆ、導入口２０１ｇが形成されている。
一方、弁体収納部２０１に収納される三方弁体２０２もまた、その部位毎に機能が異なり、下から順に突起部２０２ｆ、下部バルブ部２０２ａ、上部バルブ部２０２ｂ、くびれ部２０２ｃ、ピストン部２０２ｄが形成され、上端にスプリング２０２ｅが設けられる。
【００１７】
以下において、弁体収納部２０１各部の説明を行う。
ピストン孔２０１ａは、三方弁体２０２のピストン部２０２ｄの胴体部が当接しつつ上下に摺動する部位である。
【００１８】
排出室２０１ｂは略円柱形状の空間であり、該排出室２０１側面よりブロック２０３側面まで貫通して排出経路４８が穿設される。一方、噴射制御弁２６を収納固定するために、ハイドロリックベース４１上面には噴射制御弁収納部４４が穿設される。該噴射制御弁収納部４４の側面４４ｄから連絡経路３２ａが穿設され、該連絡経路３２ａは他端側が低圧側回路３２と連通している。すなわち、噴射制御弁収納部４４の側面４４ｄと、ブロック２０３の側面下部との間に設けられた隙間２０３ｃを介して、排出室２０１ｂと低圧側回路３２とが連通している。
【００１９】
上部バルブシート２０１ｃは後述する上部バルブ部２０２ｂが、その側面を当接しつつ摺動可能に構成される。
【００２０】
三方弁室２０１ｄは、その側面が後で詳述する上部バルブ部２０２ｂとは当接しない程度に広く形成された略円柱形状の空間であり、該三方弁室２０１ｄの側面からブロック２０３の下面２０３ｂまで連通する噴射経路４５が穿設されている。
一方、噴射経路４５の下端と連通するように、噴射制御弁収納部４４の底面４４ａには連絡経路４６が穿設される。該連絡経路４６の他端側は分配軸９と連通している。
【００２１】
供給路２０１ｅは後で詳述する下部バルブ部２０２ａの側面と当接しない程度に広く形成された略円柱形状の空間であり、該供給路２０１ｅの下方には下部バルブシート２０１ｆが設けられる。下部バルブシート２０１ｆは下部バルブ部２０２ａが着座した時に、略円錐台形状の下部バルブ部２０２ａ下端部と密着するように形成される。
【００２２】
導入口２０１ｇは下部バルブシート２０１ｆとブロック２０３の下面２０３ｂとを連通する。該導入口２０１ｇの断面積は、ピストン孔２０１ａの断面積よりも小さくなるように構成される。すなわち、三方弁体２０２の上端側に比べて、下端側は断面積が絞られているのである。
【００２３】
弁体収納部２０１は噴射制御弁収納部４４の底面４４ａに穿設された連絡経路３１ａと連通する。そして、連絡経路３１ａの他端側は前記蓄圧室３１と連通している。
【００２４】
以下において、三方弁体２０２各部の説明を行う。
【００２５】
下部バルブ部２０２ａは三方弁体２０２の下部に形成される。該下部バルブ部２０２ａの下端部は略円錐台形状であり、前記下部バルブシート２０１ｆと密着・離間可能である。また、下部バルブ部２０２ａの下端に略円柱形状の突起部２０２ｆが形成される。該突起部２０２ｆと、導入口２０１ｇとの間に「絞り部」が形成される。
【００２６】
上部バルブ部２０２ｂは略円柱形状であり、その側面が前記上部バルブシート２０１ｃと当接しつつ、上下に摺動可能に構成される。
【００２７】
くびれ部２０２ｃは前記排出室２０１ｂと高さが略一致し、対面する位置に設けられる。くびれ部２０２ｃもまた略円柱形状であるが、該くびれ部２０２ｃの外径は上部バルブ部２０２ｂの外径、およびピストン部２０２ｄの外径よりも小さく、三方弁体２０２はくびれ部２０２ｃにおいてくびれた形状を呈している。
【００２８】
ピストン部２０２ｄは略円柱形状であり、ピストン部２０２ｄの胴体部がピストン孔２０１ａの側面に当接しつつ上下に摺動可能に構成される。そして、該ピストン部２０２ｄの上端にはスプリング２０２ｅが設けられ、該ピストン部２０２ｄ上面を下方（すなわち下部バルブ部２０２ａが下部バルブシート２０１ｆに密着する方向）に付勢している。
【００２９】
ブロック２０３には上述した弁体収納部２０１、噴射経路４５、排出経路４８の他にもバイパス経路３３や連絡経路２０４が穿設される。
バイパス経路３３は弁体収納部２０１と同様に、上面２０３ａから下面２０３ｂまで貫通して穿設され、バイパス経路３３の下端部は噴射制御弁収納部４４の底面４４ａに穿設された連絡経路３１ｂと連通する。そして、連絡経路３１ｂの他端側は連絡経路３１ａと同様に前記蓄圧室３１と連通している。一方、バイパス経路３３の上端はバイパス室３３ｂとなっており、前記ピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよび後述するオリフィスプレート２０５で囲まれた空間と、バイパス室３３ｂとを連通する絞り３３ａが穿設される。連絡経路２０４はパイロットバルブ２５と低圧側回路３２とを連通するためのものである。
【００３０】
ブロック２０３の側面にはＯリング２０６およびダンパリング２０７を外嵌固定するための溝が周方向に穿設される。該Ｏリング２０６は噴射制御弁２６の気密性を向上させる。また、ダンパリング２０７は燃料噴射による脈動がＯリング２０６に伝わるのを軽減し、脈動によりＯリング２０６が劣化し、気密性が損なわれるのを防止する。
【００３１】
また、ハイドロリックベース４１とブロック２０３の下面２０３ｂとの間、ブロック２０３側面下部とプロテクタ２２２との間、ブロック２０３の上面２０３ａとオリフィスプレート２０５との間で、組み立て時にずれないように、ピン２２３・２２４・２２５がそれぞれ嵌設される。
【００３２】
続いてパイロットバルブ２５について図５および図６を用いて説明する。
パイロットバルブ２５は電磁式の二方弁であり、主にオリフィスプレート２０５、ソレノイド２０８、アーマチュア２０９、二方弁体２１０、バネ２１１、シート部材２１２などからなる。
【００３３】
二方弁体２１０には下端側から順に摺動部２１０ａ、くびれ部２１０ｂ、バルブ部２１０ｃが形成される。
摺動部２１０ａはシート部材２１２の上面に穿設された孔２１２ａ側面と当接しつつ摺動可能に構成される。
くびれ部２１０ｂは、摺動部２１０ａおよび後述するバルブ部２１０ｃよりも直径の小さい円柱形状であり、孔２１２ａとの間に隙間が形成される。
バルブ部２１０ｃは、下向きの円錐台形状を有し、円錐台側面が孔２１２ａの上縁部に設けられたシート２１２ｂと密着可能に構成される。
【００３４】
二方弁体２１０はバルブ部２１０ｃの上端部において略円盤形状のアーマチュア２０９の下面中央より下方に突設される。そして、アーマチュア２０９および二方弁体２１０はバネ２１１により下方（すなわちバルブ部２１０ｃがシート２１２ｂに密着する方向）に付勢される。
【００３５】
シート部材２１２には孔２１２ａおよびシート２１２ｂの他に、孔２１２ａの側面とシート部材２１２下面中央とを連通する連絡経路２１４や、孔２１２ａと略平行にシート部材２１２の上下面を貫通する連絡経路２１５が穿設される。
【００３６】
オリフィスプレート２０５はブロック２０３とシート部材２１２との間に挟まれる略円盤形状の部材であり、上下の盤面中央を貫通して弁体収納部２０１と連絡経路２１４とを連通する貫通孔２１８が穿設される。
また、オリフィスプレート２０５上面には貫通孔２１８の周囲をリング形状の環状溝２１９が穿設され、該環状溝２１９の底面と連絡経路２０４とを連通する貫通孔２２０も穿設される。
【００３７】
続いて、押さえ部材について説明する。
本実施例の押さえ部材２１３は略円筒形状の部材であり、外周面下部には雄ネジ部２１３ａが設けられ、該雄ネジ部の上端部分にはＯリング２１６が外嵌される。一方、押さえ部材２１３の内周面には下雌ネジ部２１３ｂおよび上雌ネジ部２１３ｃが設けられる。
雄ネジ部２１３ａと噴射制御弁収納部４４の雌ネジ部４４ｂとを螺合すると、押さえ部材２１３の下面はブロック２０３の上面２０３ａに当接し、ブロック２０３を噴射制御弁収納部４４の底面４４ａに押下固定する。
次に、押さえ部材２１３の内部にオリフィスプレート２０５を収納し、該オリフィスプレート２０５をブロック２０３の上面２０３ａに載置する。そして、下雌ネジ部２１３ｂにシート部材２１２を螺合し、オリフィスプレート２０５を押下固定する。シート部材２１２上面に穿設された孔２１２ａにアーマチュア２０９の下面中央より下方に突設される二方弁体２１０を挿入する。
【００３８】
続いて当接部材２２７を押さえ部材２１３内に収納し、バネ２１１でアーマチュア２０９および二方弁体２１０を下方に付勢しつつ、上雌ネジ部２１３ｃにソレノイド２０８を収納するソレノイドケース２１７を螺合する。このとき、当接部材２２７の上面はソレノイドケース２１７下面と当接し、かつ当接部材２２７の下面はシート部材２１２と当接する。
またソレノイド２０８下面とシート部材２１２上面とで挟まれる空間は二方弁室２２１であり、アーマチュア２０９および二方弁体２１０が、ソレノイド２０８への通電の有無により、二方弁室２２１内を上下方向に移動可能に収納される。
【００３９】
以上の如く構成することにより、ブロック２０３やオリフィスプレート２０５および噴射制御弁収納部４４の底面４４ａに穿設された高圧経路群から燃料が漏れないように構成されるのである。
【００４０】
次に、図５から図８を用いて燃料噴射時の各部の動作について説明する。
なお、図７は噴射時における「二方弁」（パイロットバルブ２５の二方弁体２１０）、「三方弁」（噴射制御弁２６の三方弁体２０２）および「ノズル」（噴射ノズル２９の吐出弁１８（図１、図２に図示））のリフト量と時間との関係を表す。
リフト量がゼロの時は、二方弁体２１０においてはバルブ部２１０ｃとシート２１２ｂとが密着していることを示し、三方弁体２０２においては下部バルブ部２０２ａと下部バルブシート２０１ｆとが密着していることを示し、吐出弁１８においては閉止状態であることを示す。
リフト量が正のときは、二方弁体２１０においてはバルブ部２１０ｃとシート２１２ｂとが離間していることを示し、三方弁体２０２においては下部バルブ部２０２ａと下部バルブシート２０１ｆとが離間していることを示し、吐出弁１８においては開放状態であることを示す。
また、図８の横軸は図７の横軸（時間）と対応しており、「蓄圧室」（蓄圧室３１）、「三方弁室」（三方弁室２０１ｄ）、ノズル（噴射ノズル２９内）の圧力と時間の関係を表す。図８中の縦軸（圧力）のＶ_Ｃは蓄圧室３１内の圧力が圧力制御弁２７の作動により一定に保たれている状態の制御圧力値であり、Ｖ_Ｌは低圧側回路３２の圧力が一定に保たれている状態の低圧側圧力値である。
【００４１】
無噴射時（図２）は、パイロットバルブ２５のソレノイド２０８へ通電されていない状態（すなわち、パイロットバルブ２５がオフの状態）であり、バネ２１１によりアーマチュア２０９および二方弁体２１０は下方に付勢され、シート部材２１２の上面に設けられたシート２１２ｂと二方弁体２１０に設けられたバルブ部２１０ｃとが密着している。
【００４２】
このとき、蓄圧室３１から連絡経路３１ｂ、バイパス経路３３、バイパス室３３ｂ、絞り３３ａを経て、ピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよびオリフィスプレート２０５下面で囲まれる空間に高圧燃料が供給されている。そして貫通孔２１８、連絡経路２１４を経た孔２１２ａの上端は二方弁体２１０により閉塞されているので、ピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよびオリフィスプレート２０５下面で囲まれる空間の圧力は所定の制御圧力Ｖ_Ｃと略一致する。
【００４３】
一方、噴射制御弁２６では、三方弁体２０２の上下端にかかる高圧燃料による圧力はともに制御圧力Ｖ_Ｃであるが、断面積差により三方弁体２０２が下方（すなわち下部バルブ部２０２ａが下部バルブシート２０１ｆに密着する方向）に付勢される。その結果、噴射ノズル２９は吐出弁１８、分配軸９、連絡経路４６、噴射経路４５、三方弁室２０１ｄ、排出室２０１ｂ、排出経路４８、隙間２０３ｃ、連絡経路３２ａを経て低圧側回路３２と連通し、噴射ノズル２９および三方弁室２０１ｄ内の圧力は低圧側回路３２の低圧側圧力Ｖ_Ｌと略同じである。
【００４４】
時刻ｔ_１において、ＥＣＵ２０によりパイロットバルブ２５のソレノイド２０８に通電される（すなわち、パイロットバルブ２５がオンの状態になる）と、ソレノイド２０８の電磁力により該ソレノイド２０８の下方に設けられたアーマチュア２０９は二方弁体２１０と一体的に上方に移動する。
このとき、ピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよびオリフィスプレート２０５下面で囲まれる空間内の高圧燃料は、貫通孔２１８、連絡経路２１４、孔２１２ａ、二方弁室２２１、連絡経路２１５、環状溝２１９、貫通孔２２０、連絡経路２０４を経て低圧側回路３２へ排出される。そのため、ピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよびオリフィスプレート２０５下面で囲まれる空間の圧力は低圧側回路３２の低圧側圧力Ｖ_Ｌと略同じ値まで低下する。
ピストン部２０２ｄを下方へ押す力はピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよびオリフィスプレート２０５下面で囲まれる空間の圧力が低下することにより小さくなるが、噴射制御弁２６の三方弁体２０２下端を上方へ押す力は、蓄圧室３１の制御圧力Ｖ_Ｃが略同じであるためほとんど変化しない。
【００４５】
よって、噴射制御弁２６の三方弁体２０２下端を押す力はピストン部２０２ｄを下方へ押す力と比較して相対的に大きくなり、時刻ｔ_２において、三方弁体２０２は上方への摺動を開始する。
【００４６】
時刻ｔ_３において、三方弁体２０２は上限であるリフト量Ｌ_１まで上方へ摺動する。このとき、上部バルブ部２０２ｂ側面が上部バルブシート２０１ｃと当接し、三方弁室２０１ｄと排出室２０１ｂとが遮断されるとともに、下部バルブ部２０２ａと下部バルブシート２０１ｆとは離間する。
そのため、高圧燃料は蓄圧室３１から連絡経路３１ａ、導入口２０１ｇ、供給路２０１ｅ、三方弁室２０１ｄ、噴射経路４５、連絡経路４６、分配軸９、を経て吐出弁１８へ供給される。そして、三方弁室２０１ｄ内の圧力が上昇するとともに、蓄圧室３１の圧力はやや低下する。
【００４７】
時刻ｔ_３の後で、吐出弁１８にかかる圧力が所定の値に到達し、吐出弁１８が開いて噴射ノズル２９から高圧燃料が噴射される。
【００４８】
時刻ｔ_４において、ＥＣＵ２０によりソレノイド２０８への通電を止める（すなわち、パイロットバルブ２５がオフの状態になる）と、バネ２１１の付勢力により、アーマチュア２０９は二方弁体２１０と一体的に下方に移動する。
【００４９】
時刻ｔ_５において、二方弁体２１０のバルブ部２１０ｃがシート２１２ｂと密着する。ピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよびオリフィスプレート２０５下面で囲まれる空間の圧力は上昇してＶ_Ｃに近い値に戻り、三方弁体２０２は再び下方へ摺動し始める。
【００５０】
三方弁体２０２のリフト量がゼロになると、三方弁室２０１ｄが低圧側回路３２と連通し、三方弁室２０１ｄの圧力が低下するので、吐出弁１８にかかる圧力が小さくなっていき、時刻ｔ_６において、吐出弁１８が閉じて燃料噴射が終了する。
その後もしばらくは蓄圧室３１の圧力はＶ_Ｃを境に多少の変動があるが、プランジャ７の上下摺動により蓄圧室３１の圧力は再び上昇していき、最終的にはＶ_Ｃで定常状態に戻る。
【００５１】
以上の如き燃料噴射の制御においては、導入口２０１ｇに形成した「絞り部」の作用により、三方弁である三方弁体２０２が上限近傍まで摺動しているとき（時刻ｔ_３から時刻ｔ_５）の三方弁室２０１ｄの圧力が常に蓄圧室３１の圧力よりも低い、すなわち、（蓄圧室３１の圧力）＞（三方弁室２０１ｄの圧力）となる。これは、三方弁体２０２の上下にかかる高圧燃料の圧力により、三方弁である三方弁体２０２を上下摺動させるためである。
【００５２】
すなわち、三方弁体２０２が上限まで摺動しているときに三方弁室２０１ｄの圧力が蓄圧室３１の圧力よりも低いので、ピストン部２０２ｄの断面積と上部バルブ部２０２ｂの断面積が略同じであるにも関わらず、ピストン部２０２ｄを下方へ押す力の方が大きく、パイロットバルブ２５をオフにすれば最終的には三方弁である三方弁体２０２は下方へ摺動し、燃料噴射は終了する。
また、下部バルブ部２０２ａと下部バルブシート２０１ｆとが密着後、導入口２０１ｇの圧力は蓄圧室３１の圧力と略等しくなるが、下部バルブシート２０１ｆの断面積はピストン部２０２ｄの断面積よりも小さい。そのため、ピストン部２０２ｄを下方へ押す力の方が大きく、三方弁体２０２が再び上方へ移動することはない。
【００５３】
三方弁室２０１ｄの圧力と蓄圧室３１の圧力との関係を上述の如く構成する手段としては、実施例のように三方弁室２０１ｄと蓄圧室３１の間の燃料経路に一部絞りを設けるか、あるいは三方弁体２０２のリフト量を小さくするなどして、三方弁室２０１ｄへの燃料供給速度を下げればよい。
【００５４】
以上の如く構成することにより、本発明の噴射制御弁には次のような利点がある。
第一に、図９に示す従来の噴射制御弁１７１においては弁体である下部バルブ３６ａ、スプリング３６ｂ、上部バルブ３６ｃ、ピストン３６ｄなどを収納するブロックが上下二つのブロック１７２・１７３に分かれていたため、部品点数が増加していた。
これに対し、本発明の噴射制御弁２６は、三方弁体２０２を収納するブロック２０３は一体的に形成されており、構造体の部品点数を削減可能とし、上下方向の寸法を短くすることができるとともに、強度が向上する。
【００５５】
第二に、従来の噴射制御弁１７１においては高圧経路からの燃料漏れを防止するために、下部ブロック１７２と底面４４ａとの合わせ面、上下ブロック１７２・１７３の合わせ面、上部ブロック１７３とオリフィスプレート５１との合わせ面などの加工精度を向上させる必要があった。結果として、製造コストの増大の要因となっていた。
これに対し、本発明の噴射制御弁２６は、ブロック２０３は一体的に形成されており、従来の噴射制御弁１７１における上下ブロック１７２・１７３の合わせ面に相当する加工を行う必要がなく、製造コストを削減可能である。
また、合わせ面を縦断する高圧経路の数が減少することから、燃料漏れに対する耐久性が向上した。
【００５６】
第三に、従来の噴射制御弁１７１においては、組み立て時に上下ブロック１７２・１７３が合わせ面で相対的にずれ、高圧経路が不通になる場合があり、作業性が良好ではなかった。
これに対し、本発明の噴射制御弁２６は、ブロック２０３は一体的に形成されており、ブロック内で高圧経路が不通になることは起こらない。
【００５７】
第四に、従来の噴射制御弁１７１においては、高圧燃料により弁体上下端にかかる力の差を大きくするために弁体のピストン３６ｄと上部バルブ３６ｃとは別体に構成し、ピストン３６ｄの断面積を、上部バルブ３６ｃと上部バルブシート３６ｆとが当接する部位の断面積よりも大きくしていた。そのため弁体の全高が大きくなり、結果として噴射制御弁１７１自体の全高も大きくなっていた。
これに対し、本発明の噴射制御弁２６においては、三方弁体２０２はピストン部２０２ｄが摺動部を兼ねており、かつ、導入口２０１ｇに「絞り部」を設けて、ピストン部２０２ｄ上面、ピストン孔２０１ａおよびオリフィスプレート２０５下面で囲まれる空間の圧力が、三方弁室２０１ｄよりも大きくなるようにし、三方弁体２０２の下方（燃料噴射を停止させる方向）への摺動力を大きくしたので、該三方弁体２０２を燃料噴射を停止させる方向へ確実に作動させることができるとともに、三方弁体２０２をコンパクトにすることが可能となった。その結果、ブロック２０３も小型化することが可能となった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００５９】
即ち、請求項１に示す如く、押さえ部材により燃料噴射ポンプへ押下固定される噴射制御弁であって、単一のブロックに収納部、バイパス経路、噴射経路および排出経路を穿設し、該収納部に摺動可能に三方弁の弁体を収納したので、噴射制御弁の構造体に係る部品点数を削減可能であるとともに、強度が向上する。また、合わせ面を縦断する高圧経路の数が減少することから、燃料漏れに対する耐久性が向上し、組み立て中にブロック内で高圧経路が不通になることがなく、作業性に優れる。また、噴射制御弁の上下方向の寸法を短くすることが可能となる。
【００６０】
請求項２に示す如く、三方弁の弁体の蓄圧室側端部に絞り部を形成し、三方弁の弁体を構成するピストン部の断面積が、三方弁の弁体を構成する下部バルブ部の断面積よりも大きく、かつ燃料噴射時において蓄圧室の圧力よりも三方弁室の圧力が小さいので、噴射制御弁の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射ポンプにおける燃料噴射時の状態を示す概略図。
【図２】燃料噴射ポンプにおける燃料無噴射時の状態を示す概略図。
【図３】燃料噴射ポンプを示す側面断面図。
【図４】燃料噴射ポンプを示す正面断面図。
【図５】本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図。
【図６】別の方向から見た本発明の噴射制御弁の実施例を示す側面断面図。
【図７】燃料噴射時における各バルブのリフト量と時間との関係を示す模式図。
【図８】燃料噴射時における燃料噴射ポンプの各測定部位の圧力と時間との関係を示す模式図。
【図９】従来の噴射制御弁を示す側断面図。
【符号の説明】
１　燃料噴射ポンプ
２５　パイロットバルブ
２６　噴射制御弁
３１　蓄圧室
３３　バイパス経路
４５　噴射経路
４８　排出経路
２０１　弁体収納部（三方弁収納部）
２０１ｄ　三方弁室
２０２　三方弁体
２０２ａ　下部バルブ部
２０２ｄ　ピストン部

Claims

押さえ部材により燃料噴射ポンプへ押下固定される噴射制御弁であって、単一のブロックに収納部、バイパス経路、噴射経路および排出経路を穿設し、該収納部に摺動可能に三方弁の弁体を収納したことを特徴とする噴射制御弁。
三方弁の弁体の蓄圧室側端部に絞り部を形成し、三方弁の弁体を構成するピストン部の断面積が、三方弁の弁体を構成する下部バルブ部の断面積よりも大きく、かつ燃料噴射時において蓄圧室の圧力よりも三方弁室の圧力が小さいことを特徴とする請求項１に記載の噴射制御弁。