JP2004137996A - Hydraulic control valve - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧制御弁に関し、特にディーゼルエンジンへ高圧燃料を噴射供給する燃料噴射装置の噴射時期制御用等に用いられる油圧制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料噴射装置としては、例えばディーゼルエンジンの燃料噴射装置に用いられる燃料噴射ポンプとして、分配型燃料噴射ポンプが知られている(特許文献1等)。特許文献1等の開示の従来技術では、ディーゼルエンジンの各気筒へ燃料噴射する噴射時期を制御するタイマ装置が設けられている。このタイマ装置は、燃料を圧送するプランジャを往復移動させるフェイスカムのカム動の位相、つまり進角タイミングを変化させることにより、燃料噴射弁を介して気筒の燃焼室に噴射する高圧燃料の噴射時期を調整するものである。フェイスカムは、エンジンの気筒数に応じた複数の山部を有するカムプロフィルを備えており、このカムプロフィルにはカムローラが転接している。このカムローラがカムプロフィルに転接することにより、フェイスカムおよびプランジャは、駆動軸による1回転中に複数回、すなわちエンジン気筒数に応じて複数回往復移動する。
【0003】
このカムローラは、ローラリングに支持されており、このローラリングはロッドを介して、タイマ装置を構成するタイマピストンに連結している。このタイマピストンは、ポンプハウジングに形成されたタイマ圧力室に収容されている。タイマ圧力室の燃料圧力を、油圧制御弁により変化させると、タイマピストンが軸方向に変位し、この変位はロッドを介してローラリングを周方向に変位する。その結果、カムローラがフェイスカムに対して周方向に変位、つまり進角位相が変えられる。
【0004】
この高圧燃料の噴射時期を調整するタイマ装置に用いる油圧制御弁としては、特許文献2の開示による油圧制御弁がある。油圧制御弁によって制御されるタイマ圧力室の燃料圧力は、プランジャによる燃料の圧送過程においてフェイスカムの圧送反力をタイマピストンが受けるため、噴射圧力に略比例した高圧となる。場合によってこのタイマ圧力室の燃料圧力は約10MPaに達する。このため、特許文献2に開示の油圧制御弁では、電磁駆動部、特にコイル部の耐圧性の面より、コイル部へ燃料圧力が作用しない遮断構造となっている。なお、この燃料遮断構造は、燃料遮断部材により、吸引部材としてのステータコアと可動部材としてのニードルとで形成されるエアギャップ周りの燃料容積が減少している。
【0005】
【特許文献1】
実開昭63−110640号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平10−121989号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来構成の油圧制御弁では、コイル部が燃料遮断構造であるので、燃料循環等による冷却効果が見込めないため、電磁駆動部の内部温度が上昇し易い。この内部温度の上昇によって、上記燃料ギャラリ内の燃料温度の上昇をさらに招くことになり、場合によってはエアギャップを構成するニードルおよびステータコアの端面にエロージョンが発生する可能性がある。
【0008】
また、近年社会的要請によりディーゼルエンジンの排気ガス規制が年々厳しくなっており、燃料噴射装置の高圧噴射化が望まれており、油圧制御弁に加わるタイマ圧力室の燃料圧力はさらに高圧化する可能性がある。
【0009】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、したがってその目的は、高圧化が図られる電磁駆動部の燃料遮断構造を有するとともに、エロージョンの発生防止が図れる油圧制御弁を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1によれば、高圧流体通路と連通する導入通路、および低圧流体通路と連通する排出通路を有するバルブボディと、このバルブボディ内に摺動可能に収容され、その導入通路とその排出通路の連絡を連通、遮断可能なニードルを有する弁部と、そのバルブボディと一体的に連絡せしめて、そのニードルを収容するとともに、そのニードルを操作可能な開口部が形成された略円筒状のハウジングを有する固定鉄心と、この固定子鉄心内に収容され、高圧流体に対して液密に構成される電磁コイルと、そのニードルと一体的に移動可能な可動部材とを有する電磁駆動部を備えた油圧制御弁において、その開口部の内周には、可動部材と軸方向に対向する固定子鉄心の吸引部材とが配置されているとともに、その内周、その可動部材、およびその吸引部材に区画され、電磁コイルへの通電、通電停止により軸方向に進退移動するその可動部材とその吸引部材との間に形成されるエアギャップ部に燃料導通可能な燃料ギャラリ部を備え、そのエアギャップ部を形成する吸引部材、および可動部材の少なくともいずれか一方の端面には、その端面の外周縁部に開口する燃料溝が形成されている。
【0011】
これにより、エロージョンの発生要因となる負圧発生の抑制が可能である。
【0012】
一般に、油圧制御弁の応答性の向上を図るため、油圧制御弁により連通、遮断する高圧流体の必要流量を考慮し、電磁駆動部の吸引部材と可動部材のエアギャップを極力小さくし、最小化が図られている。特に、このエアギャップは、通電により電磁コイルに発生する電磁力によって可動部材が吸引部材に吸引される時、最小となる。この状態でエアギャップに形成される空間は、燃料を導く燃料通路として、燃料の流れを阻害する恐れがある。さらに、油圧制御弁の制御対象の高圧流体が、例えば燃料噴射装置のタイマ装置に用いる油圧制御弁のように、燃料噴射圧に略比例したタイマ圧力室の燃料の場合、1回の燃料噴射過程において、その高圧燃料の圧力が変動する。このため、エアギャップ部には、負圧が発生し易い。さらに、高圧燃料の圧力が変動するので、その変動の過程で圧力が低い期間では、特に負圧が発生、つまりキャビティが発生する可能性が高くなる。
【0013】
これに対して、本発明の油圧制御弁では、エアギャップを形成する端面に、燃料溝を設けるので、僅かなエアギャップ量であっても、そのエアギャップに導く燃料の流れを妨げないようにすることが可能であり、キャビティ発生要因である負圧発生を抑制することが可能である。したがって、エロージョンの発生防止が可能である。
【0014】
本発明の請求項2によれば、エアギャップ部近傍の前記内周の面には、その燃料溝に対向する環状溝が形成されている。
【0015】
これにより、負圧発生によって形成されるキャビティの崩壊エネルギの低減を図ることが可能である。
【0016】
例えば、エアギャップ部に負圧が生じてキャビティが発生してしまった場合において、リフト時にエアギャップが拡大し、高圧燃料が流れ易い条件になったとき、エアギャップ部周りに形成された環状溝に貯留される燃料により燃料ギャラリの容積の拡大が図られているので、燃料の相互の流れを迅速化することが可能である。その結果、キャビティの崩壊抑制が図れ、キャビティ崩壊エネルギの低減が図れる。したがって、エロージョンの発生を抑制することができる。
【0017】
本発明の請求項3によれば、ハウジングは、電磁コイルの一方の軸端の全周にわたって当接するように配置されるカラー部を備えており、そのカラー部は、前記内周面の一部を構成している。
【0018】
これにより、カラー部は、電磁駆動部、特に電磁コイルの燃料遮断構造を構成することが可能である。
【0019】
本発明の請求項4によれば、カラー部の内周面に、その環状溝が形成されている。
【0020】
これにより、従来構造に比べて、部材の追加等構造を複雑にすることなく、エロージョンの発生を抑制することができる。
【0021】
本発明の請求項5によれば、バルブボディの内周には、そのニードルの軸方向移動により当接、離間可能な弁座部が設けられており、その導入通路はその燃料ギャラリ部と連通している。
【0022】
油圧制御弁として、高圧流体が導かれる導入通路と燃料ギャラリ部が常に連通し、高圧流体の圧力変動の影響を受ける構成である場合においても、エロージョンの発生防止が可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料噴射装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図1は、本実施形態の油圧制御弁の全体構成を表す断面図である。図2は、本実施形態に係わる要部の構造の一部を表し、図1中の吸引部材を示す断面図であって、図2(a)は縦断面図、図2(b)はエアギャップ側からみた平面図である。なお、図3は、本実施形態の油圧制御弁を搭載する分配型燃料噴射装置の概略構成を示す模式的断面図である。図4は、図3の分配型燃料噴射装置のうち、本発明の油圧制御弁に係わる要部の構造を表す断面図である。
【0024】
本発明の油圧制御弁を用いる油圧駆動装置としては、図3に示すように、燃料噴射装置1がある。この燃料噴射装置1は、エンジンの回転力が伝達される駆動軸101と、ポンプハウジング100と、フィードポンプ111と、ポンプハウジング100内に形成されたポンプ室114と、プランジャ106と、フェイスカム107と、タイマピストン203、およびタイマ圧力室204を有するタイマ装置2と、タイマ装置2のタイマ圧力室204の燃料圧力を制御する油圧制御弁3を含んで構成されている。駆動軸101は、エンジンのクランク軸に連結され、ディーゼルエンジンの回転に同期して回転力が伝達される。なお、より詳しくは、この駆動軸101は、エンジン回転数の2分の1の回転に減速されて駆動されている。この駆動軸101は、ポンプハウジグ100内に装備されたベーン式フィードポンプ111を回し、このフィードポンプ111によって燃料タンクから燃料を吸上げている。なお、このフィードポンプ111によって吸上げられた燃料は、圧力調整弁111pによって調圧された後に、ポンプハウジング100内に形成されているポンプ室114に供給される。より詳しくは、この圧力調整弁111pは、フィードポンプ111のポンプ室側つまり吐出側と、燃料タンク側つまり低圧側との間に配置され、ポンプ室114内の燃料圧力をフィードポンプ111の回転数に略比例した圧力、または略所定の圧力に調整する。なお、本実施形態では、この圧力調整弁111pは、ポンプ室114の燃料圧力を略所定の圧力(本実施例では、約1MPa)に調整するものとして以下説明する。
【0025】
なお、フィードポンプ111は、駆動軸101に一体的に回転可能な構成で実際には紙面と直交する方向に設けられているが、作図の都合上、駆動軸101に平行に描いている。
【0026】
なお、ここで、燃料タンクに通じる側の燃料を低圧燃料、フィードポンプ111により吸上げられポンプ室114に供給される燃料、つまり後述のタイマ装置2のタイマ圧力室204の燃料を、高圧燃料と呼ぶ。なお、この高圧燃料は、燃料噴射弁4を介してエンジンに噴射供給するためにプランジャ106によって加圧される高圧燃料(加圧燃料)とは区別する。
【0027】
また、図3に示すように、駆動軸101は、シグナルロータ102が同軸的に取り付けられている。シグナルロータ102の外周には凸状の歯が複数個形成されており、これに対向する回転角センサ103が、シグナルロータ102の凸状歯の電磁誘導によってエンジン回転数に応じたパルス信号を発生し、電子式制御装置104へ出力する。この電子式制御装置104はスピル弁105と後述する油圧制御弁3を駆動する駆動回路を有している。
【0028】
また、図3に示すように、駆動軸101には、カップリング(図示せず)を介してフェイスカム107が同期して回転可能、かつ軸方向に往復移動可能に連結されている。また、フェイスカム107の基部の一端には、プランジャ106が一体回転可能に連結されている。なお、カップリングは、駆動軸101の回転をプランジャ1062伝達するとともに、プランジャ106が軸方向に自在に移動することを許容する調心手段である。
【0029】
フェイスカム107には、図3に示すように、プランジャ106が連結された面とは反対の面に、周方向にエンジンの気筒数に応じた複数の山部を備えるカムプロフィル107aが形成されている。このカムプロフィル107aにはカムローラ110が転接している。このカムカムローラ110がカムプロフィル107aに転接することにより、フェイスカム107およびプランジャ106は、駆動軸101による1回転中に複数回、すなわちエンジンの気筒数に応じて複数回往復移動する。なお、カムプロフィル107aは、所望のエンジン性能を適合させるために、最適な燃料噴射圧等が得られるような形状に設定されていることが好ましい。
【0030】
プランジャ106の吸入行程中には、プランジャ106が図3の軸方向左側へ移動する。このとき、このプランジャ106の先端部周面に形成された吸入溝106aの1つが吸入ポート112aと連通すると、ポンプ室114の燃料が、プランジャ106の先端に形成された圧送室113に吸入される。
【0031】
プランジャ106の圧縮行程中には、プランジャ106が図3の軸方向右側へ移動する。圧送室113内の燃料が加圧されると、この加圧燃料はプランジャ106の内部に形成された縦孔106bへ導かれる。このときプランジャ106は回転しており、ポンプハウジング100に形成されたシリンダ112と摺接している。プランジャ106の回転により、プランジャ106の外周面に開口する供給ポート106cが、シリンダ112の内周面に開口する複数個の内の1個の吐出ポート112bと連通することで、加圧燃料が噴射通路115aからデリバリバルブ115bを経て、燃料噴射弁4に供給される。
【0032】
燃料噴射装置1のディスヘッド115には、圧送室113内の加圧燃料の圧力を開放するスピル弁105が設けられている。電子式制御装置104には、上述した回転角センサ103からの出力信号に加え、図3に示すように、エンジンから上死点信号(TDC信号)104aや、エンジンの負荷の大きさを示すアクセル開度信号104c、冷却水温等を検出する水温センサからの水温信号104b等が入力され、これらの信号を基に燃料噴射制御が行われる。
【0033】
次に、図2および図3に示すタイマ装置2について、以下説明する。フェイスカム107が連接しているカムローラ110は、ローラリング109に支持されている。このローラリング109はロッド(スライドピン)201を介してタイマピストン203に連結している。タイマピストン203はポンプハウジング100に形成されたタイマ圧力室204に収容されており、タイマ圧力室204にはポンプ室114の燃料が導入されるようになっている。なお、ローラリング109の円筒状の外周面109aは、駆動軸101の軸線を中心として所定の角度範囲内で回動可能である。その回動によってカムローラ110の位置が回転方向に移動可能となっている。
【0034】
タイマ圧力室204は、後述の燃料流路208を介して油圧制御弁3に接続されている。この油圧制御弁3の開閉によって、タイマ圧力室204の燃料圧力が変化すると、タイマピストン203が軸方向に変位し、この変位はロッド201を介してローラリング109を周方向に回動させる。これにより、カムローラ110がフェイスカム107に対して相対的に周方向に変位するので、フェイスカム9の山部がカムローラ110に乗り上げるタイミング、すなわち進角(以下、タイマ進角と呼ぶ)位相が変わり、よって、燃料噴射時期が変えられる。なお、この油圧制御弁3とタイマ装置2の構造関係の詳細については後述する。
【0035】
なお、図3において、作図の都合上、駆動軸101とタイマピストン203とが平行に描かれているが、実際にはタイマピストン203は駆動軸101に対して直角方向に交差している。
【0036】
ここで、タイマ装置2と油圧制御弁3の関係について、以下図4に従って説明する。図4において、タイマピストン203の上側のタイマ圧力室204がタイマピストン203内に設けられた絞り203a、逆止弁205を介してポンプ室114(図3参照)に連通している。そのタイマ圧力室204内の燃料圧力がタイマピストン203を図中下方へ押すことになるが、それに対向してタイマピストン203の下側のタイマ低圧室206にはタイマスプリング207が装着されている。タイマ低圧室206はフィードポンプ111の吸入ポート116(図3参照)に連通しており、作動中は常に低圧になっている。タイマ圧力室204にはポンプ室114の燃料圧力が導入されているので、この燃料圧力によるタイマピストン203を押圧する押圧力とタイマスプリング207による付勢力とが釣り合う位置へタイマピストン203が移動し、タイマ進角、つまり噴射時期が決まる。
【0037】
なお、プランジャ106の圧送工程中には、タイマピストン203は、フェイスカム107が受ける圧送反力によってロッド201を介して図中上方向に圧送反力を受けるので、タイマ高圧室204は一時的に約100気圧に達する。
【0038】
ポンプハウジング100にはタイマ高圧室204と連通する高圧流体通路としての燃料流路208とタイマ低圧室207と連通する低圧流体通路としての燃料流路209が形成さあれている。これら燃料流路208、209は油圧制御弁3を介して接続されている。油圧制御弁3はフランジ210とボルト211によってポンプハウジング100に固定されている。この油圧制御弁3は、噴射時期の制御信号である開閉信号を出力する電子式制御装置104と電気的に接続している。油圧制御弁3は電子式制御装置104により開閉制御(本実施例では、デューティ比制御)される。油圧制御弁3は、デューティ比率に応じた開閉比率によって、タイマ圧力室204内の燃料の一部をタイマ低圧室206へ導く。つまり、タイマ高圧室204の油圧を部分的にタイマ低圧室206側に逃がして調整し、タイマピストン203の位置とローラリング109の回転方向位置を変化させる。それによって噴射時期が制御される。
【0039】
ここで、油圧制御弁3について図1、図2に従って以下説明する。この油圧制御弁3は、図1に示すように、高圧流体通路208と連通する導入通路312、および低圧流体通路209と連通する排出通路311を有するバルブボディ307と、このバルブボディ307内に摺動可能に収容され、その導入通路307とその排出通路311の連絡を連通、遮断可能なニードル313を有する弁部Bと、そのバルブボディ307と一体的に連絡せしめて、そのニードル313を収容するとともに、そのニードル313を操作可能な開口部302aが形成された略円筒状のハウジング302を有する固定鉄心301と、この固定子鉄心301内に収容され、高圧流体に対して液密に構成される電磁コイルCと、そのニードルと一体的に移動可能な可動部材317とを有する電磁駆動部Sを含んで構成されている。弁部Bは、バルブボディ307とニードル313が相対的に軸方向移動することで、バルブボディ307に形成された導入通路312と排出通路311の連絡を連通、遮断する弁部構造であれば、いずれの弁部であってもよい。なお、本実施形態では、図1に示すように、バルブボディ307に形成された弁座部311aに、軸方向に移動可能なニードル313が当接、離間することで、導入通路312と排出通路311の連絡を連通、遮断する構造として以下説明する。
【0040】
固定子鉄心301の一部を構成する略筒状のハウジング302には、これよりも小径で略筒状の吸引部材303が同軸に配設されている。なお、吸引部材(以下、ステータコアと呼ぶ)303は、ハウジング302とともに固定子鉄心を構成している。このステータコア303の中央には、内空間306が形成されており、この内空間306は、後述のスプリング305が配設され、スプリング室306を形成している。
【0041】
ハウジング302には、図1中左側よりこれに同軸に円形断面のバルブボディ307および略円環状のシム308が、この順に配設されている。これらバルブボディ307およびシム308は、シム308によりハウジング302内周面に形成した段部302cで位置決めされ、ハウジング302の左側端縁301bにおいてバルブボディ307がかしめ固定されている。
【0042】
バルブボディ307には、軸方向に沿ってシム308の内径よりも十分大きい貫通孔309が形成されている。貫通孔309は、図中左方向の先端の小径部分311を除き、ニードル313を摺動可能に収容するバルブシリンダ310を構成している。なお、貫通孔309の、先端小径部分311は、排出通路としての低圧側通路を形成している。排出通路311はタイマ低圧室206と連通する燃料流路209に通じている(図4参照)。バルブボディ307の側壁にはタイマ高圧室204と連通する燃料流路208に通じている導入通路312が形成されており、バルブシリンダ310の内周面310aに開口している。バルブシリンダ310の内周面310aは、導入孔312の開口位置に、環状の凹部310bが形成されている。バルブシリンダ310には弁ニードル313が挿置されている。ニードル313は、略棒状部材に形成され、シム308と対向する位置のくびれ部分313bがくびれている。
【0043】
ニードル313の先端部の端縁314が、円錐面に加工されており、バルブディ307の弁座部311aと当接、離間可能なシール部を形成している。バルブシリンダ310の内周面310aに凹部310bが形成されているため、ニードル313を囲む空間にタイマ圧力室204(図3参照)より高圧燃料が供給される。排出通路311は、バルブシリンダ310の内周面310aにおける凹部310bの段部位置が開口端で、開口端縁311aは図中左側が縮径する円錐面に加工され、弁ニードル313のシール部314を受ける弁座311aを形成している。
【0044】
ニードル313は、くびれ部分313bを除き、断面形状がバルブシリンダ310と同一で、バルブシリンダ310内周面310aと褶接するように形成されている。このニードル313は、シム308よりスプリング室306側に突出する部分313cが、略有底筒状の可動部材(以下、アーマチャと呼ぶ)317に圧入され、一体的に連結されている。
【0045】
アーマチャ317は、ステータコア303と間隔(エアギャップ)Bをもって対向している。ステータコア303のスプリング室306にはスプリング305が配設されており、このスプリング305は、アーマチャ317に図中左方向の付勢力を加えている。
【0046】
ハウジング302とステータコア303の間には、これらと同軸に電磁コイルCが配設されている。この電磁コイルCは、コイルボビン318と、コイル319を含んで構成されており、コイルボビン318にコイル319が券回されている。このコイル319は、ターミナル320を介して電子制御装置104(図3参照)より通電されると、電磁コイルCに電磁力が発生する。この電磁力によりステータコア303には、アーマチャ317を図中右方向に吸引する吸引力が加えられるようになっている。
【0047】
上記油圧制御弁3の作動を燃料噴射装置1の作動とともに説明する。油圧制御弁3のコイル319にはパルス状の開閉制御信号が入力される。すなわちコイル319に通電を行っていないときは、ニードル313の先端部314が弁座311aに密着して、図1に示すように油圧制御弁3は閉弁しており、タイマ圧力室204とタイマ低圧室206間の連通を遮断している。一方、コイル319に通電が行なわれると、アーマチャ317はステータコア302に吸引されてスプリング305のバネ力に抗して図中右方向に移動する。そして、アーマチャ317と一体的に連結されているニードル313のシール部314とバルブボディ307の弁座311aとが離間し、油圧制御弁3は開弁状態となってタイマ圧力室204とタイマ低圧室206とが連通する。
【0048】
電子式制御装置104は燃料噴射時期の指令値に応じて油圧制御弁3の開閉率をデューティ比として設定する。このデュティー比を最適化することで、タイマピストン203の上下の端面(図4参照)に受ける圧力が平衡する位置で停止する。なお、このデューティ比が大きくなるにしたがって遅角する。この油圧制御弁3はコイル319等が故障した場合を考慮して、この場合に燃料噴射時期が最も進角するように、図1に示すように、ノーマリクローズ(常閉)としている。
【0049】
ここで、本実施形態の油圧制御弁3は、以下の特徴を有する。
【0050】
図1に示すように、電磁コイルCは、ハウジング302と、ハウジング302の一部であるカラー部302cとに収容されている。さらに、コイルボビン318の軸端部318aがカラー部302cと全周にわたって当設している。なお、ハウジング302、カラー部302c、および電磁コイルCのコイルボビン318で区画される空間部Rには、耐熱性の比較的高い樹脂が充填され、内部を気密に保つように構成されている。なお、カラー部302c、ハウジング302は、電磁コイルCを気密にするための燃料遮断構造を構成している。
【0051】
さらに、本実施形態では、ハウジング302のニードル313を操作可能な開口部302a(詳しくは、カラー部302c)には、図1に示すように、アーマチャ317とステータコア303が配置されており、このカラー部302cの内周、アーマチャ317、およびステータコア303で区画された空間には、燃料ギャラリGが形成されている。この燃料ギャラリGの燃料は、アーマチャ317とステータコア303の端面で形成されるエアギャップBに導入可能な位置関係に配置されている。なお、図1に示すニードル313とシム308の間の隙間Aに比べて、このエアギャップBは大きく設定されている。(隙間A<B)。なお、この燃料ギャラリGは、導入通路312とは、バルブシリンダ310とニードル313の摺動部の隙間を介して連通している。
【0052】
一般に、油圧制御弁の応答性の向上を図るため、油圧制御弁により連通、遮断する高圧流体の必要流量を考慮し、電磁駆動部Sのステータコア303とアーマチャ317のエアギャップAを極力小さくし、最小化が図られている。特に、このエアギャップAは、通電により電磁コイルCに発生する電磁力によってアーマチャ317がステータコア303に吸引される時、最小となる。この状態でエアギャップBに形成される空間は、燃料を導く燃料通路として、燃料の流れを阻害する恐れがある。さらに、油圧制御弁の制御対象の高圧流体が、燃料噴射装置1のタイマ装置2における、燃料噴射圧に略比例したタイマ圧力室204の燃料の場合、1回の燃料噴射過程において、その高圧燃料の圧力が変動する。このため、エアギャップ部Aには、負圧が発生し易い。さらに、高圧燃料の圧力が変動するので、その変動の過程で圧力が低い期間では、特に負圧が発生、つまりキャビティが発生する可能性が高くなる。
【0053】
これに対して、本実施形態では、エアギャップ部Bを形成するステータコア303およびアーマチャ317の少なくともいずれか一方の端面(本実施形態では、ステータコア303の端面)に、ステータコア303の内外を連絡可能な溝(以下、燃料溝と呼ぶ)303mを設ける(図1および図2参照)。詳しくは、ステータコア303の端面の外周縁部に開口するように、燃料溝303mがステータコア303の端面に形成されている。
【0054】
これにより、エアギャップBを形成する端面に、燃料溝303mを設けるので、僅かなエアギャップ量であっても、そのエアギャップ部Bに導く燃料の流れを妨げないようにすることが可能であり、キャビティ発生要因である負圧発生を抑制することが可能である。したがって、エロージョンの発生防止が可能である。
【0055】
さらに、本実施形態では、カラー部302cの内周面に環状の凹部(以下、環状溝と呼ぶ)302mを形成している。詳しくは、燃料溝303mに対向する径方向外側に、環状溝302mが形成されている。
【0056】
これにより、負圧発生によって形成されるキャビティの崩壊エネルギの低減を図ることが可能である。例えば、エアギャップ部Bに負圧が生じてキャビティが発生してしまった場合において、リフト時にエアギャップBが拡大し、高圧燃料が流れ易い条件になったとき、エアギャップ部B周りに形成された環状溝302mに貯留される燃料により燃料ギャラリBの容積の拡大を図ることができる。このため、燃料の相互の流れを迅速化することが可能である。その結果、キャビティの崩壊抑制が図れ、キャビティ崩壊エネルギの低減が図れる。したがって、エロージョンの発生を抑制することができる。
【0057】
なお、その環状溝302mに対向するように配置される燃料溝303mは、図2に示すように、複数(本実施例では、4個)の燃料溝303mが配置されていることが好ましい。これにより、一つの燃料溝に比べて、複数の燃料溝303mは燃料流れを複数に分散させることで、複数に燃料の相互の流れをさらに迅速化することが可能となる。
【0058】
なお、ステータコア303およびアーマチャ317の少なくともいずれか一方に、燃料溝303mが形成される端面には、図1に示すように、スプリング305が挿通するように配置されており、それぞれスプリング室が形成されている。上記説明のステータコア303の内外を連通可能な燃料溝303mは、図1および図2に示すように、スプリング室に連通していることが好ましい。
【0059】
さらになお、本実施形態では、電磁コイルCに係わる燃料遮断構造を構成するカラー部302cの内周面に環状溝302mを形成するだけでよい。従来構造に比べて、部材の追加等構造を複雑にすることなく、エロージョンの発生を抑制することができる。
【0060】
上記説明した実施形態において、油圧制御弁3には、エアギャップ部Bを形成するステータコア303およびアーマチャ317の少なくともいずれか一方の端面(本実施例では、ステータコア303の端面)に、燃料溝303mを設けるので、キャビティ発生要因となる負圧発生を抑制することが可能であるので、キャビティ発生、崩壊に伴うエネルギによって生じるエロージョンの発生防止が可能である。しかも、エアギャップ部B近傍の内周面(本実施例では、カラー部302cの内周面)には、環状溝302mを形成しているので、例えエアギャップ部Bに負圧が生じてキャビティが発生してしまったとしても、キャビティの崩壊抑制が図れるので、キャビティ崩壊エネルギによるエロージョンの発生を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の油圧制御弁の全体構成を表す断面図である。
【図2】第1の実施形態に係わる要部の構造の一部を表し、図1中の吸引部材を示す断面図であって、図2(a)は縦断面図、図2(b)はエアギャップ側からみた平面図である。
【図3】本実施形態の油圧制御弁を搭載する分配型燃料噴射装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図4】図3の分配型燃料噴射装置のうち、本発明の油圧制御弁に係わる要部の構造を表す断面図である。
【符号の説明】
1 燃料噴射装置
2 タイマ装置
203 タイマピストン
204 タイマ圧力室
208 燃料流路(高圧流体通路)
209 燃料流路(低圧流体通路)
3 油圧制御弁
301 固定子鉄心
302 ハウジング
302a 開口部
302c カラー部
302m 環状溝
303 ステータコア(吸引部材)
303m 燃料溝
310 バルブシリンダ
311 排出通路
312 導入通路
311a 弁座部
317 アーマチャ(可動部材)
318 コイルボビン
318a 軸端部
B エアギャップ
G 燃料ギャラリ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic control valve, and more particularly to a hydraulic control valve used for controlling an injection timing of a fuel injection device that injects high-pressure fuel to a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
As a fuel injection device, for example, a distribution type fuel injection pump is known as a fuel injection pump used for a fuel injection device of a diesel engine (Patent Document 1 and the like). In the related art disclosed in Patent Literature 1 and the like, a timer device that controls an injection timing at which fuel is injected into each cylinder of a diesel engine is provided. This timer device changes the phase of the cam movement of the face cam that reciprocates the plunger for feeding the fuel, that is, the advance timing, thereby changing the injection timing of the high-pressure fuel injected into the combustion chamber of the cylinder through the fuel injection valve. Is to adjust. The face cam has a cam profile having a plurality of peaks corresponding to the number of cylinders of the engine, and a cam roller is in rolling contact with the cam profile. When the cam roller comes into contact with the cam profile, the face cam and the plunger reciprocate a plurality of times during one rotation of the drive shaft, that is, a plurality of times according to the number of engine cylinders.
[0003]
The cam roller is supported by a roller ring, and the roller ring is connected via a rod to a timer piston constituting a timer device. The timer piston is housed in a timer pressure chamber formed in the pump housing. When the fuel pressure in the timer pressure chamber is changed by the hydraulic control valve, the timer piston is displaced in the axial direction, and this displacement displaces the roller ring through the rod in the circumferential direction. As a result, the cam roller is displaced in the circumferential direction with respect to the face cam, that is, the advance phase is changed.
[0004]
As a hydraulic control valve used in the timer device for adjusting the injection timing of the high-pressure fuel, there is a hydraulic control valve disclosed in
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-63-110640
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-10-121989
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional hydraulic control valve, since the coil portion has a fuel cutoff structure, a cooling effect due to fuel circulation or the like cannot be expected, so that the internal temperature of the electromagnetic drive unit tends to increase. The increase in the internal temperature further increases the temperature of the fuel in the fuel gallery, and in some cases, erosion may occur on the end faces of the needle and the stator core constituting the air gap.
[0008]
Also, in recent years, due to social demands, the exhaust gas regulations of diesel engines are becoming stricter year by year, and it is desired to increase the pressure of the fuel injection device. The fuel pressure in the timer pressure chamber applied to the hydraulic control valve can be further increased. There is.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and accordingly, has as its object to provide a hydraulic control valve which has a fuel shut-off structure of an electromagnetic drive unit for achieving a high pressure and can prevent the occurrence of erosion. Is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a valve body having an introduction passage communicating with the high-pressure fluid passage and a discharge passage communicating with the low-pressure fluid passage is slidably housed in the valve body. A valve section having a needle that communicates with the discharge passage and can be shut off, and a valve body that is integrally connected to the valve body to receive the needle and to form an opening through which the needle can be operated; Drive unit including a fixed core having a housing in the shape of a stator, an electromagnetic coil housed in the stator core and configured to be liquid-tight with high-pressure fluid, and a movable member movable integrally with the needle. In the hydraulic control valve provided with, the movable member and the suction member of the stator iron core facing in the axial direction are arranged on the inner periphery of the opening, and the inner periphery, the movable member And a fuel gallery portion which is defined by the suction member and which is capable of conducting fuel to an air gap formed between the movable member and the suction member which move in the axial direction by energizing and stopping the energization of the electromagnetic coil. At least one of the end surface of the suction member and the movable member forming the air gap portion is formed with a fuel groove that opens to the outer peripheral edge of the end surface.
[0011]
This makes it possible to suppress the generation of negative pressure, which is a cause of erosion.
[0012]
Generally, in order to improve the responsiveness of the hydraulic control valve, the air gap between the suction member and the movable member of the electromagnetic drive unit is minimized and minimized in consideration of the required flow rate of the high-pressure fluid that is communicated and shut off by the hydraulic control valve. Is planned. In particular, this air gap is minimized when the movable member is sucked by the suction member by the electromagnetic force generated in the electromagnetic coil by energization. In this state, the space formed in the air gap serves as a fuel passage for guiding the fuel and may hinder the flow of the fuel. Further, when the high-pressure fluid to be controlled by the hydraulic control valve is fuel in a timer pressure chamber that is substantially proportional to the fuel injection pressure, such as a hydraulic control valve used in a timer device of a fuel injection device, one fuel injection process is performed. , The pressure of the high-pressure fuel fluctuates. Therefore, a negative pressure is easily generated in the air gap. Further, since the pressure of the high-pressure fuel fluctuates, particularly during a period in which the pressure is low in the course of the fluctuation, there is a high possibility that a negative pressure is generated, that is, a cavity is generated.
[0013]
On the other hand, in the hydraulic control valve of the present invention, since the fuel groove is provided on the end face forming the air gap, even if the amount of the air gap is small, the flow of the fuel guided to the air gap is not obstructed. It is possible to suppress the generation of negative pressure, which is a cause of cavity generation. Therefore, occurrence of erosion can be prevented.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, an annular groove facing the fuel groove is formed on the inner peripheral surface near the air gap.
[0015]
Thereby, it is possible to reduce the collapse energy of the cavity formed by the generation of the negative pressure.
[0016]
For example, when a negative pressure is generated in the air gap and a cavity is generated, the air gap expands during the lift and when high-pressure fuel flows easily, an annular groove formed around the air gap is formed. Since the volume of the fuel gallery is increased by the fuel stored in the fuel gallery, it is possible to speed up the mutual flow of the fuel. As a result, the collapse of the cavity can be suppressed and the cavity collapse energy can be reduced. Therefore, occurrence of erosion can be suppressed.
[0017]
According to
[0018]
Thereby, the collar portion can constitute a fuel cutoff structure of the electromagnetic drive unit, particularly the electromagnetic coil.
[0019]
According to the fourth aspect of the present invention, the annular groove is formed on the inner peripheral surface of the collar portion.
[0020]
This makes it possible to suppress the occurrence of erosion without complicating the structure such as adding members as compared with the conventional structure.
[0021]
According to the fifth aspect of the present invention, a valve seat portion is provided on the inner periphery of the valve body which can be brought into contact with or separated from the needle by axial movement of the needle, and the introduction passage communicates with the fuel gallery portion. are doing.
[0022]
As a hydraulic control valve, erosion can be prevented even in a case where the introduction passage through which the high-pressure fluid is introduced and the fuel gallery section are always in communication with each other and are affected by pressure fluctuations of the high-pressure fluid.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A specific embodiment of the fuel injection device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the entire configuration of the hydraulic control valve of the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of a structure of a main part according to the present embodiment, showing a suction member in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a vertical cross-sectional view, and FIG. It is the top view seen from the gap side. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of a distribution type fuel injection device equipped with the hydraulic control valve of the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a main part related to the hydraulic control valve of the present invention in the distribution type fuel injection device of FIG.
[0024]
As a hydraulic drive device using the hydraulic control valve of the present invention, there is a fuel injection device 1 as shown in FIG. The fuel injection device 1 includes a
[0025]
The
[0026]
Here, the fuel on the side communicating with the fuel tank is low-pressure fuel, and the fuel sucked up by the
[0027]
Further, as shown in FIG. 3, the
[0028]
As shown in FIG. 3, a
[0029]
As shown in FIG. 3, the
[0030]
During the suction stroke of the
[0031]
During the compression stroke of the
[0032]
A
[0033]
Next, the
[0034]
The
[0035]
In FIG. 3, the
[0036]
Here, the relationship between the
[0037]
During the pressure feeding process of the
[0038]
The
[0039]
Here, the
[0040]
A substantially
[0041]
In the
[0042]
The
[0043]
An
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
An electromagnetic coil C is arranged between the
[0047]
The operation of the
[0048]
The
[0049]
Here, the
[0050]
As shown in FIG. 1, the electromagnetic coil C is accommodated in a
[0051]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, an
[0052]
Generally, in order to improve the responsiveness of the hydraulic control valve, the required air flow of the high-pressure fluid to be communicated and cut off by the hydraulic control valve is taken into consideration, and the air gap A between the
[0053]
On the other hand, in the present embodiment, the inside and outside of the
[0054]
Thus, since the
[0055]
Further, in this embodiment, an annular concave portion (hereinafter, referred to as an annular groove) 302m is formed on the inner peripheral surface of the
[0056]
Thereby, it is possible to reduce the collapse energy of the cavity formed by the generation of the negative pressure. For example, when a negative pressure is generated in the air gap portion B and a cavity is generated, the air gap B expands during the lift, and when the high pressure fuel flows easily, the air gap B is formed around the air gap portion B. The volume of the fuel gallery B can be increased by the fuel stored in the
[0057]
As shown in FIG. 2, it is preferable that a plurality of
[0058]
In addition, at least one of the
[0059]
Furthermore, in the present embodiment, it is only necessary to form the
[0060]
In the above-described embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of a hydraulic control valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a part of a structure of a main part according to the first embodiment and illustrating a suction member in FIG. 1; FIG. 2 (a) is a vertical cross-sectional view, and FIG. FIG. 3 is a plan view seen from the air gap side.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a distribution type fuel injection device equipped with the hydraulic control valve of the present embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a main part related to a hydraulic control valve of the present invention in the distribution type fuel injection device of FIG.
[Explanation of symbols]
1 fuel injection device
2 Timer device
203 timer piston
204 Timer pressure chamber
208 Fuel passage (high-pressure fluid passage)
209 Fuel flow path (low-pressure fluid path)
3 Hydraulic control valve
301 Stator core
302 housing
302a opening
302c color part
302m annular groove
303 Stator core (suction member)
303m fuel groove
310 valve cylinder
311 discharge passage
312 Introductory passage
311a Valve seat
317 armature (movable member)
318 Coil bobbin
318a Shaft end
B Air gap
G fuel gallery
Claims (5)
前記バルブボディと一体的に連絡せしめて、前記ニードルを収容するとともに、前記ニードルを操作可能な開口部が形成された略円筒状のハウジングを有する固定鉄心と、前記固定子鉄心内に収容され、高圧流体に対して液密に構成される電磁コイルと、前記ニードルと一体的に移動可能な可動部材とを有する電磁駆動部を備えた油圧制御弁において、
前記開口部の内周には、前記可動部材と軸方向に対向する固定子鉄心の吸引部材とが配置されているとともに、
前記内周、前記可動部材、および前記吸引部材に区画され、前記電磁コイルへの通電、通電停止により軸方向に進退移動する前記可動部材と前記吸引部材との間に形成されるエアギャップ部に燃料導通可能な燃料ギャラリ部を備え、
前記エアギャップ部を形成する前記吸引部材、および前記可動部材の少なくともいずれか一方の端面には、前記端面の外周縁部に開口する燃料溝が形成されていることを特徴とする油圧制御弁。A valve body having an introduction passage communicating with the high-pressure fluid passage, and a discharge passage communicating with the low-pressure fluid passage; and a slidably housed inside the valve body, capable of communicating and blocking communication between the introduction passage and the discharge passage. A valve portion having a unique needle;
A fixed core having a substantially cylindrical housing formed with an opening through which the needle can be operated, while being integrally connected to the valve body, and housed in the stator core, In a hydraulic control valve including an electromagnetic drive unit having an electromagnetic coil configured to be liquid-tight to a high-pressure fluid and a movable member that can move integrally with the needle,
On the inner periphery of the opening, a suction member of a stator core facing the movable member and the axial direction is arranged,
An air gap formed between the movable member and the suction member, which is partitioned into the inner periphery, the movable member, and the suction member, and which moves forward and backward in the axial direction by energizing the electromagnetic coil and stopping energization. A fuel gallery part capable of conducting fuel is provided,
A hydraulic control valve, characterized in that at least one of an end surface of the suction member and the movable member forming the air gap portion is formed with a fuel groove that is open at an outer peripheral edge of the end surface.
前記カラー部は、前記内周面の一部を構成していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の油圧制御弁。The housing includes a collar portion disposed so as to be in contact with the entire circumference of one shaft end of the electromagnetic coil,
The hydraulic control valve according to claim 1, wherein the collar portion forms a part of the inner peripheral surface.
前記導入通路は前記燃料ギャラリ部と連通していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の油圧制御弁。An inner periphery of the valve body is provided with a valve seat that can be brought into contact with and separated from the needle by axial movement thereof,
The hydraulic control valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the introduction passage communicates with the fuel gallery.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2055931A1 (en) | 2007-10-29 | 2009-05-06 | Hitachi Ltd. | Plunger type high-pressure fuel pump |
-
2002
- 2002-10-18 JP JP2002304508A patent/JP2004137996A/en active Pending
Cited By (2)
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CN101424236B (en) * | 2007-10-29 | 2012-01-04 | 株式会社日立制作所 | Plunger type high-pressure fuel pump |
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