JP2006250087A - Three-way solenoid valve, and fuel injection device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、三方電磁弁およびそれを用いた燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a three-way solenoid valve and a fuel injection device using the same.
従来、燃料噴射装置に設けられている圧力制御室の圧力を制御するために使用される三方電磁弁として、ボール弁を用いた三方電磁弁が知られている(特許文献1)。この文献に記載されている三方電磁弁は、図9に示すように、ボール弁110を収容する収容室150、およびその収容室150に連通する高圧通路160、低圧通路170、圧力制御室190に通じる連通路180が形成されているハウジング200、とボール弁110を高圧通路160へ移動させるための押し棒130を有するアーマチュア120と、アーマチュア120を吸引する電磁コイル100とからなっている。
Conventionally, a three-way solenoid valve using a ball valve is known as a three-way solenoid valve used to control the pressure in a pressure control chamber provided in a fuel injection device (Patent Document 1). As shown in FIG. 9, the three-way solenoid valve described in this document includes a
この三方電磁弁は、連通路180と高圧通路160、または連通路180と低圧通路170をボール弁110によって切替えることにより、圧力制御室190の圧力を制御している。電磁コイル100が励磁されるとコイル100に磁力が発生し、アーマチュア120が吸引され、押し棒130がボール弁110を高圧通路160の方向に移動させ、ボール弁110が高圧通路160を閉弁する。その結果、連通路180と低圧通路170とが連通し、圧力制御室190の燃料が低圧通路170を経由して逃げるため圧力制御室190の圧力が低下する。反対に、電磁コイル100の励磁が解除されると、再び、ボール弁110は、低圧通路170を閉弁するので、連通路180と高圧通路160とが連通し、高圧通路160の高圧燃料が連通路180を経由して圧力制御室190に流入する。その結果、圧力制御室190の圧力が上昇する。
上記三方電磁弁のハウジング200に形成されている高圧通路160、低圧通路170、連通路180の流路断面積は、圧力制御室190の圧力制御の応答性を加味して、最適な流量となるように定められている。
The flow passage cross-sectional areas of the
ところが、図9に示すように、上記三方電磁弁では、押し棒130が低圧通路170に設けられているため、低圧通路170を流れる燃料の流量を最適にするためには、上記断面積に加え、押し棒130の断面積分が必要となる。その結果、低圧通路170の通路径が大きくなってしまう。通路径が大きくなると、ボール弁110の直径も大きくしなければならなくなる。ボール弁110の直径が大きくなれば、それを収容する収容室150も大きくしなければならなくなり、その結果、三方電磁弁の体格が大きくなってしまうという問題がある。
However, as shown in FIG. 9, in the three-way solenoid valve, since the
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、体格を小型にすることが可能な三方電磁弁およびそれを用いた燃料噴射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a three-way solenoid valve capable of reducing the size and a fuel injection device using the same.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の三方電磁弁によると、高圧源から被供給室への高圧流体の供給と被供給室から低圧源への高圧流体の排出とを切替え、被供給室の圧力を制御する三方電磁弁であって、一端が高圧源に接続されている高圧通路と、一端が低圧源に接続されている低圧通路と、一端が被供給室に接続されている供給通路と、高圧通路に接続されている高圧側開口部、低圧通路に接続されている低圧側開口部、および供給通路に接続されている供給側開口部を有する流体溜り室とが形成されているハウジングと、流体溜り室内に設けられ、高圧通路と低圧通路、および高圧通路と供給通路を連通、遮断する第1弁体と、流体溜り室内に設けられ、低圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させて、低圧側開口部を開閉する第2弁体と、第2弁体の低圧通路の反通路側に設けられ、かつ、第1弁体と第2弁体とを同時に移動させるアーマチュアと、通電されることにより発生する磁力によってアーマチュアを移動させ、第1弁体によって高圧通路と低圧通路、および高圧通路と供給通路の連通を遮断させ、第2弁体によって低圧側開口部を開弁させている電磁コイルとを備えていることを特徴としている。
To achieve the above object, according to the three-way solenoid valve according to
この構成によれば、第2弁体を低圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させるアーマチュアは、第2弁体の低圧通路の反通路側に設けられ、第1弁体と共に移動しているので、低圧側開口部の直径を、弁体を移動させるための部材の分を加味することなく定めることができ、低圧側開口部の直径は、必要最小限の径とすることができる。低圧側開口部の直径を必要最小限の径とすることができれば、弁体自体の体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格も小型化することが可能となる。 According to this configuration, the armature that moves the second valve body in a direction substantially perpendicular to the opening surface of the low-pressure side opening is provided on the opposite side of the low-pressure passage of the second valve body and moves together with the first valve body. Therefore, the diameter of the low-pressure side opening can be determined without taking into account the amount of the member for moving the valve body, and the diameter of the low-pressure side opening should be the minimum necessary diameter. it can. If the diameter of the low-pressure side opening can be made the minimum necessary diameter, the physique of the valve body itself can be reduced in size, and the physique of the three-way solenoid valve can also be reduced in size.
本発明の請求項2に記載の三方電磁弁によると、アーマチュアは、第1弁体と、第2弁体との間に設けられ、第1弁体は、アーマチュアと第2弁体と共に、高圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させられ、高圧側開口部を開閉し、第2弁体は、低圧側開口部を閉弁しているとき、高圧通路からの高圧流体が作用し、第2弁体に低圧側開口部を開弁させようとする方向の力を発生させる受圧面を備えていることを特徴としている。
According to the three-way solenoid valve according to
この構成によれば、アーマチュアは、第1弁体と第2弁体との間に設けられ、第1弁体は、第2弁体と同様、高圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動することにより、高圧側開口部の開閉するようにしているので、高圧通路から流入される高圧流体は、第1弁体に作用し、第1弁体には、アーマチュアおよび第2弁体を低圧側開口部の方向に移動させようとする力が発生する。 According to this configuration, the armature is provided between the first valve body and the second valve body, and the first valve body is substantially perpendicular to the opening surface of the high-pressure side opening as in the second valve body. Therefore, the high pressure fluid flowing from the high pressure passage acts on the first valve body, and the first valve body includes the armature and the second valve body. A force is generated to move the lens in the direction of the low pressure side opening.
しかし、第2弁体には、低圧側開口部が閉弁されているとき、高圧流体が作用し、低圧側開口部を開弁させようとする方向の力を発生させる受圧面が形成されている。この受圧面によって発生する力の方向は、第1弁体に発生する力の向きと反対なので、第1弁体に発生する力の一部が打ち消される。その結果、各弁体およびアーマチュアには、低圧側開口部の直径分に相当する低圧側開口部の方向の力のみが発生する。 However, when the low pressure side opening is closed, the second valve body has a pressure receiving surface on which high pressure fluid acts to generate a force in a direction to open the low pressure side opening. Yes. Since the direction of the force generated by the pressure receiving surface is opposite to the direction of the force generated in the first valve body, a part of the force generated in the first valve body is canceled out. As a result, only a force in the direction of the low pressure side opening corresponding to the diameter of the low pressure side opening is generated in each valve body and armature.
したがって、低圧側開口部の直径を必要最小限の径とすれば、アーマチュアを移動させるための電磁コイルに発生させる磁力は、従来技術の三方電磁弁の電磁コイルに発生させる磁力よりも小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格を小型化することが可能となる。 Therefore, if the diameter of the opening on the low pressure side is set to the minimum necessary diameter, the magnetic force generated in the electromagnetic coil for moving the armature should be smaller than the magnetic force generated in the electromagnetic coil of the conventional three-way solenoid valve. Is possible. As a result, the physique of the electromagnetic coil can be reduced, and as a result, the physique of the three-way solenoid valve can be reduced.
本発明の請求項3に記載の三方電磁弁によると、請求項2に記載の三方電磁弁において、流体溜り室は、高圧通路が接続され、第1弁体を収容する高圧側流体溜り室と、低圧通路および供給通路が接続され、第2弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、ハウジングには、高圧側流体溜り室と低圧側流体溜り室とを接続する第1連通路が形成され、第1弁体の外径は、第2弁体の外径よりも小さく、かつ、電磁コイルに磁力が発生していない状態で、第2弁体が低圧側開口部を閉弁するように、第1弁体および第2弁体の外径、および第2弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴としている。
According to the three-way solenoid valve according to
この構成によれば、流体溜り室を二分割し、それぞれの溜り室に各弁体を収容し、それぞれの流体溜り室を第1連通路で接続し、第1弁体、第2弁体の外径を調整することにより、高圧流体が作用する第1弁体の端面、および第2弁体の受圧面の面積を自由に定めることが可能となる。その結果、アーマチュアに発生する力の方向と大きさを自由に定めることが可能となる。 According to this configuration, the fluid reservoir chamber is divided into two, each valve body is accommodated in each reservoir chamber, each fluid reservoir chamber is connected by the first communication path, and the first valve body and the second valve body are connected. By adjusting the outer diameter, it is possible to freely determine the areas of the end surface of the first valve body on which the high-pressure fluid acts and the pressure receiving surface of the second valve body. As a result, the direction and magnitude of the force generated in the armature can be freely determined.
さらに、請求項3では、第1弁体の外径を第2弁体の外形よりも小さくし、かつ、電磁コイルに磁力が発生していない状態で、第2弁体が低圧側開口部を閉弁するように、第2弁体の外径および第2弁体の受圧面の面積が調整されている。そのため、電磁コイルに通電し、磁力を発生させ、アーマチュアを反低圧側開口部方向に移動させようとする際、アーマチャに発生する力の大きさが小さいため電磁コイルに発生させる磁力の大きさも小さくすることが可能となる。これにより、さらに電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格も小型化することが可能となる。
Furthermore, in
本発明の請求項4に記載の三方電磁弁によると、請求項2に記載の三方電磁弁において、流体溜り室は、高圧通路が接続され、第1弁体を収容する高圧側流体溜り室と、低圧通路および供給通路が接続され、第2弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、前記第1弁体、前記第2弁体、および前記アーマチュアのそれぞれの内部には、前記高圧側流体溜り室と前記低圧側流体溜り室とを接続する第2連通路が形成され、第1弁体の外径は、第2弁体の外径よりも小さく、かつ、電磁コイルに磁力が発生していない状態で、第2弁体が低圧側開口部を閉弁するように、第1弁体および第2弁体の外径、および第2弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴としている。
According to the three-way solenoid valve according to claim 4 of the present invention, in the three-way solenoid valve according to
この構成によれば、高圧側流体溜り室と低圧側流体溜り室とを連通する連通路として、第1弁体、アーマチュア、第2弁体のそれぞれの内部に、それぞれの内部を貫通する第2連通路が形成されている。これにより、連通路をハウジングに形成する必要がなくなるので、ハウジングの強度低下を防止することが可能となる。 According to this configuration, as the communication path that connects the high-pressure side fluid reservoir chamber and the low-pressure side fluid reservoir chamber, the second valve body that penetrates through each of the first valve body, the armature, and the second valve body is provided. A communication path is formed. Thereby, since it is not necessary to form the communication path in the housing, it is possible to prevent a decrease in strength of the housing.
本発明の請求項5に記載の三方電磁弁によると、第1弁体の反低圧側開口部側にアーマチュアが設けられ、第1弁体の低圧側開口部側に第2弁体が設けられており、流体溜り室には、高圧側開口部を備えている高圧側流体溜り室と、低圧側開口部および供給側開口部とを備えている低圧側流体溜り室とに分割する分割壁が形成され、第1弁体の側壁には、高圧側流体溜り室と、低圧側流体溜り室とが連通可能な溝通路が形成され、分割壁は、第1弁体および第2弁体が貫通され、第1弁体および第2弁体を第2弁体の移動方向と同方向に移動可能に支持し、第2弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、高圧側流体溜り室内の流体が、溝通路を経由して低圧側流体溜り室に流入し、アーマチュアが所定以上移動すると、高圧側流体溜り室内の流体が、溝通路を経由して低圧側流体溜り室への流入が阻止される位置に形成されていることを特徴としている。 According to the three-way solenoid valve of the fifth aspect of the present invention, the armature is provided on the side opposite to the low pressure side of the first valve body, and the second valve body is provided on the side of the low pressure side opening of the first valve body. The fluid reservoir chamber has a dividing wall that is divided into a high pressure fluid reservoir chamber having a high pressure side opening and a low pressure fluid reservoir chamber having a low pressure side opening and a supply side opening. A groove passage is formed in the side wall of the first valve body so that the high-pressure side fluid reservoir chamber and the low-pressure side fluid reservoir chamber can communicate with each other, and the first valve body and the second valve body penetrate through the dividing wall. When the first valve body and the second valve body are movably supported in the same direction as the movement direction of the second valve body and the second valve body closes the low pressure side opening, When the fluid in the room flows into the low pressure side fluid reservoir chamber via the groove passage and the armature moves more than a predetermined amount, the fluid in the high pressure side fluid reservoir chamber is Body, is characterized in that it is formed at a position where the inflow to the low pressure side fluid reservoir chamber is prevented through the groove passage.
この構成によれば、流体溜り室に、高圧側、低圧側流体溜り室に分割するような分割壁が形成させ、その分割壁を貫通するように第1弁体および第2弁体を設け、第1弁体および第2弁体をその分割壁で支持するようにした。そして、第1弁体の側壁には、第2弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、両流体溜り室同士を連通し、第2弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、両流体溜り室同士を遮断するような溝通路が形成されている。 According to this configuration, the fluid reservoir chamber is formed with a partition wall that divides into the high-pressure side and the low-pressure side fluid reservoir chamber, and the first valve body and the second valve body are provided so as to penetrate the partition wall, The first valve body and the second valve body were supported by the dividing wall. When the second valve body closes the low pressure side opening, the fluid reservoir chambers communicate with each other on the side wall of the first valve body, and the second valve body closes the low pressure side opening. In this case, a groove passage is formed so as to block the fluid reservoir chambers from each other.
これにより、高圧通路からの高圧流体が第1弁体に作用しても、第1弁体には、第1弁体を移動させようとする力が発生しないので、アーマチュアを反低圧側開口部方向に移動させるための電磁コイルに発生させる磁力は、小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格を小型化することが可能となる。 Thereby, even if the high pressure fluid from the high pressure passage acts on the first valve body, the first valve body does not generate a force to move the first valve body. The magnetic force generated in the electromagnetic coil for moving in the direction can be reduced. As a result, the physique of the electromagnetic coil can be reduced, and as a result, the physique of the three-way solenoid valve can be reduced.
本発明の請求項6に記載の燃料噴射装置によると、噴孔を開閉するノズル弁部材と、ノズル弁部材を往復移動自在に支持し、ノズル弁部材に噴孔閉弁方向に燃料圧力を加える制御室が形成されているノズル本体と、制御室の燃料圧力を制御する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の三方電磁弁とを備えることを特徴としている。
According to the fuel injection device of the sixth aspect of the present invention, the nozzle valve member for opening and closing the nozzle hole and the nozzle valve member are supported so as to be reciprocally movable, and the fuel pressure is applied to the nozzle valve member in the nozzle hole closing direction. A nozzle main body in which a control chamber is formed, and the three-way solenoid valve according to any one of
この構成によれば、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の三方電磁弁を、噴孔を開閉するノズル弁部材と、ノズル弁部材を往復移動自在に支持し、ノズル弁部材に噴孔閉弁方向に燃料圧力を加える制御室が形成されているノズル本体とを備えている燃料噴射装置の制御室の圧力を制御する電磁弁として適用しているので、燃料噴射装置の体格も小型化することが可能となる。その結果、燃料噴射装置の内燃機関への搭載性が向上する。
According to this configuration, the three-way electromagnetic valve according to any one of
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図面に従って説明する。図1は、本発明を適用した燃料噴射装置の構成を示す断面図で、例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに好適に使用される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel injection device to which the present invention is applied. For example, the fuel injection device is suitably used for a common rail injection system of a diesel engine.
燃料噴射装置1は、ノズル本体としてのボディ10の先端(図の下端)に設けた噴孔17をノズル弁部材としてのノズルニードル25の上下動により開閉して、燃料の噴射を開始ないし停止するもので、図略の制御装置によって作動が制御される。
The
噴孔17は、ノズルニードル25が上端位置にあるときに開弁し、高圧燃料通路13に続く燃料溜り室18と導通して燃料が供給される。噴孔17は、ノズルニードル25がノズルシート26に着座する下端位置にあるときに閉弁し、燃料溜り室18との導通が遮断されて燃料の供給が停止される。
The
高圧通路としての高圧燃料通路13は、燃料溜り室18から上方向に延び、ボディ10上側部に設けたインレット11を介して外部のコモンレール39に至る外部通路に連通している。コモンレール39には、燃料タンク41から燃料を汲み上げ、その燃料を加圧する高圧ポンプ40が接続されており、加圧された高圧燃料が蓄積されている。ボディ10内には、燃料戻し用の低圧通路としてのドレン通路14が形成されており、ドレン通路14は、ボディ10上側部に設けたアウトレット12を介して、外部の燃料タンク41に至る外部通路に連通している。ノズルニードル25の上方には、制御室19が形成されている。ノズルニードル25は、制御室19内に配したスプリング28のバネ力と制御室19の燃料圧力によって閉弁方向(下方)へ付勢されている。
The high-
なお、コモンレール39は、請求項に記載の高圧源に相当する。燃料タンク41は、請求項に記載の低圧源に相当する。制御室19は、請求項に記載の被供給室に相当する。
The
制御室19の燃料圧力は、三方電磁弁30によって制御される。三方電磁弁30は、電磁コイル31、アーマチュア32、第1弁体としての高圧側弁体33、第2弁体としての低圧側弁体34から構成されている。高圧側弁体33と低圧側弁体34は、それぞれアーマチュア32の上端面および下端面に形成されている。両弁体33、34は、アーマチュア32の移動と共に移動するようになっている。アーマチュア32は、電磁コイル31が発生する磁力、または高圧燃料通路13の高圧燃料の圧力により上方または下方に移動する。なお、電磁コイル31は、制御装置から駆動電流が通電されることによって、磁力を発生する。
The fuel pressure in the
高圧側弁体33は、高圧側弁室20に収容されている。図1および図2に示すように高圧側弁体33は、高圧側弁室20を形成するボディ10の一部に形成されている貫通孔の側壁に、弁体33が上方または下方に移動可能に支持されている。高圧側弁室20は、高圧側弁体33の端面に対向する位置に高圧側開口部としての高圧ポート22を備え、高圧ポート22には、高圧燃料通路13が接続されている。高圧側弁室20には、高圧燃料通路13から高圧燃料が流入される。
The high pressure
低圧側弁体34は、低圧側弁室21に収容されている。図1および図2に示すように低圧側弁体34は、低圧側弁室21を形成するボディ10の一部に形成されている貫通孔の側壁に、弁体34が上方または下方に移動可能に支持されている。低圧側弁室21は、供給側開口部としての制御ポート24と、低圧側弁体34の端面に対向する位置に低圧側開口部としてのドレンポート23とを備え、制御ポート24には、供給通路としての燃料通路15が接続され、ドレンポート23には、ドレン通路14が接続されている。燃料通路15は、オリフィス27を介して制御室19と連通している。また、ボディ10には、高圧側弁室20と低圧側弁室21とを接続する第1連通路としての連通路16が形成されている。高圧側弁室20に流入された高圧燃料は、この連通路16を介して低圧側弁室21にも流入される。なお、本実施形態では、高圧側弁室20および低圧側弁室21が、請求項に記載の流体溜り室に相当する。
The low pressure
アーマチュア32が両弁体33、34と共に上方に移動すると、高圧側弁体33は高圧ポート22を閉弁し、低圧側弁体34はドレンポート23を開弁する。これにより、制御室19と高圧燃料通路13との連通が遮断されると共に制御室19とドレン通路14との連通が開放され、制御室19の燃料がドレン通路14を介して燃料タンクに戻される。そのため、制御室19の燃料圧力は低下する。制御室19の燃料圧力が低下すると、ノズルニードル25がノズルシート26から離れて上昇する。
When the
反対に、アーマチュア32が両弁体33、34と共に下方に移動すると、高圧側弁体33は高圧ポート22を開弁し、低圧側弁体34はドレンポート23を閉弁する。これにより、制御室19と高圧燃料通路13との連通が開放されると共に制御室19とドレン通路14との連通が遮断され、高圧燃料通路13の高圧燃料が、制御室19に供給される。そのため、制御室19の燃料圧力は上昇する。制御室19の燃料圧力が上昇すると、ノズルニードル25がノズルシート26に着座する。
On the contrary, when the
また、高圧ポート22、ドレンポート23、および制御ポート24の直径を適宜変更することで、各ポート22、23、24を流れる燃料の流量特性が変化する。各ポート22、23、24を流れる燃料の流量特性が変化するとノズルニードル25の動作の応答性が変化するので、高圧燃料通路13を流れる高圧燃料の圧力や、燃料噴射装置1を搭載する内燃機関の仕様等によって定める必要がある。なお、三方電磁弁30については、後ほど詳細に説明する。
Further, by appropriately changing the diameters of the
(三方電磁弁について)
次に、本実施形態の三方電磁弁30を図2および図3に基づいて説明する。図2は、電磁コイルへの通電を停止している状態の第1実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。図3は、電磁コイルへの通電を行っている状態の第1実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。
(About three-way solenoid valve)
Next, the three-
図2に示すように、電磁コイル31へ制御装置から駆動電流が通電されていない状態では、高圧ポート22から流入される高圧燃料の圧力により、アーマチュア32には、アーマチュア32をドレンポート23の方向(下方)に移動させようとする力Fが発生している。
As shown in FIG. 2, in the state where the drive current is not supplied from the control device to the
アーマチュア32の上端部には、高圧側弁体33の端面が高圧ポート22に対向するように形成されている。高圧側弁体33は、高圧ポート22に着座することにより高圧燃料通路13から高圧燃料が高圧側弁室20に流入されることを阻止し、離座することにより、高圧側弁室20への高圧燃料の流入を許可している。
At the upper end of the
高圧側弁体33には、高圧ポート22が開弁しているとき、高圧燃料の圧力を受ける受圧面A1および受圧面A2が形成され、それらの面A1、A2に高圧燃料が作用すると、高圧側弁体33を下方に移動させようとする力が発生する。受圧面A1は、高圧側弁体33のほぼ中心軸付近に形成され、その外径が、ほぼ高圧ポート22の直径と一致する面であり、受圧面A2は、受圧面A1の外側と高圧側弁体33の外周との間に形成される面である。
When the
低圧側弁体34には、ドレンポート23が開弁しているとき、低圧側弁室21の燃料の圧力を受ける受圧面A3および受圧面A4が形成され、それらの面に低圧側弁室21の燃料の圧力が作用すると、低圧側弁体34を高圧ポート22の方向(上方)に移動させようとする力が発生する。受圧面A3は、低圧側弁体34のほぼ中心軸付近に形成され、その外径が、ほぼドレンポート23の直径と一致する面である。受圧面A4は、受圧面A3の外側と低圧側弁体34の外周との間に形成される面である。
When the
電磁コイル31へ制御装置から駆動電流が通電されていない状態では、高圧側弁体33には、高圧燃料通路13からの高圧燃料が受圧面A1、受圧面A2を足し合わせた面に作用し、高圧側弁体33を下方に下げようとする力F1が発生する。一方、低圧側弁体34には、連通路16を介して、低圧側弁室21に流入された高圧燃料が受圧面A4に作用し、低圧側弁体34を上方に押し上げようとする上記力F1とは反対方向の力F2が発生する。
In a state where the drive current is not supplied to the
したがって、アーマチュア32には、力F1から力F2を差し引いた力Fが発生する。これにより、低圧側弁体34は、ドレンポート23を閉弁することが可能となる。このとき、低圧側弁室21に流入された高圧燃料は、制御ポート24、燃料通路15を介して制御室19に流入され、制御室19の燃料圧力が上昇する。なお、力F2が力F1よりも小さい値となるように、かつ、力F2から力F1を差し引いた力Fが、低圧側弁体34がドレンポート23を閉弁した状態で維持可能となるように、受圧面A1、A2、A3、A4が定められる。
Accordingly, the
図3に示すように、電磁コイル31へ制御装置から駆動電流が通電されると、電磁コイル31には、アーマチュア32を引き上げる磁力Fsが発生する。この磁力Fsは、上記力Fを上回っており、アーマチュア32は、この磁力Fsによって引き上げられる。アーマチュア32が引き上げられると、高圧側弁体33は、高圧ポート22に着座し、高圧ポート22を閉弁し、高圧燃料通路13から高圧側弁室20への高圧燃料の流入を阻止する。
As shown in FIG. 3, when a drive current is applied to the
それと同時に、低圧側弁体34は、ドレンポート23を開弁し、ドレン通路14と制御室19とが連通し、制御室19の燃料がドレン通路14に排出される。その後、制御室19の燃料圧力が低下する。このとき、アーマチュア32には、高圧燃料が高圧側弁体33の受圧面A1に作用し、アーマチュア32を下方に下げようとする力F3が発生している。
At the same time, the low pressure
再び、電磁コイル31への制御装置からの駆動電流が通電されていない状態に戻ると、磁力Fsがゼロとなり、アーマチュア32には、上記力F3のみが働くことになるため、アーマチュア32は、この力F3によって、下方に移動する。アーマチュア32が下方に移動し、高圧側弁体33が高圧ポート22を開弁すると、高圧燃料が受圧面A2にも作用し、アーマチュア32の移動速度を加速させる。アーマチュア32は、低圧側弁体34がドレンポート23を閉弁するところで停止する。このとき、再び低圧側弁体34の受圧面A4には、高圧燃料が作用し、低圧側弁体34には、低圧側弁体34を上方に押し上げようとする力F2が発生するが、高圧側弁体33に作用する力F1の方が上回っているので、両弁体33、34およびアーマチュア32は、図2に示す状態で維持される。
Again, when the drive current from the control device to the
本実施形態では、低圧側弁体34を支持しているアーマチュア32が反ドレン通路側に設けられている、言い換えれば、低圧側弁体34を支持しているアーマチュア32がドレン通路に配されていないので、ドレンポート23の直径をアーマチュア32の直径分を加味して定めることが必要なくなる。ドレンポート23の直径は、上記したようにドレンポート23を流れる燃料の流量特性に応じた径とすればよい。その結果、ドレンポート23の直径は、必要最小限の径とすることができ、ドレンポート23を開閉する低圧側弁体34の体格を小型化することが可能となる。ひいては、三方電磁弁30の体格も小型化することが可能となる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ドレンポート23が低圧側弁体34によって閉弁されているとき、高圧側弁体33の端面(受圧面A1および受圧面A2)には、高圧燃料通路13からの高圧燃料が作用し、高圧側弁体33を下方に下げようとする力F1が発生している。また、ことのとき、低圧側弁体34には、高圧燃料が作用するような受圧面A4が形成されている。この受圧面A4に高圧燃料が作用すると、低圧側弁体34には、低圧側弁体34を上方に押し上げ、ドレンポート23を開弁しようとする方向の力F2が発生する。この力F2は、力F1とは方向が反対でかつ、力F1よりも力の大きさが小さいので、高圧側弁体33に発生する力F1の一部が、力F2によって打ち消される。その結果、両弁体33、34、およびアーマチュア32には、低圧側弁体34の受圧面A3の直径に高圧燃料が作用した場合の力が発生する。その力の方向は、両弁体33、34、およびアーマチュア32を下方に下げようとする方向である。
Further, in this embodiment, when the
したがって、ドレンポート23の直径を必要最小限の径とすれば、アーマチュア32を下方に下げようとする力Fを小さくすることができ、アーマチュア32を上方に移動させるための電磁コイル31に発生させる磁力Fsを小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイル31の体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁30の体格も小型化することが可能となる。
Accordingly, if the diameter of the
また、各弁体33、34をそれぞれの弁室20、21に収容し、各弁室20、21同士を連通路16で接続し、両弁体33、34の外径を調整することにより、高圧側弁体33の受圧面A1、A2の面積、低圧側弁体34の受圧面A4の面積を自由に定めることが可能となる。その結果、アーマチュア32に発生する力の方向と大きさを自由に定めることが可能となる。
Further, by accommodating the
本実施形態では、高圧側弁体33の外径は、低圧側弁体34の外径よりも小さく、かつ、電磁コイル31に駆動電流が通電されていない状態で、低圧側弁体34がドレンポート23を閉弁するように、低圧側弁体34の受圧面A4の面積を調整しているので、アーマチュア32に発生する力の大きさを任意に設定することが可能となる。このため、アーマチュア32を移動させる際の電磁コイル31に発生させる磁力Fsの力も小さくすることが可能となる。したがって、電磁コイル31の体格をより小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁30の体格も小型化することが可能となる。
In the present embodiment, the outer diameter of the high-pressure
また、本実施形態では、電磁コイル31に駆動電流が通電されていない状態で、アーマチュア32に低圧側弁体34がドレンポート23を閉弁する方向の力Fを発生させているので、両弁体33、34およびアーマチュア32を付勢する部材が必要なくなる。
Further, in this embodiment, since the low-pressure
また、本実施形態では、両弁体33、34およびアーマチュア32を一体的に形成しているので、図9に示す従来技術のようにアーマチュア120とボール弁110とが別体に形成している場合に比べ、寸法公差を小さくすることが可能となる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、両弁体33、34を移動させるアーマチュア32の形状をドレンポート23の直径に合わせたものとする必要がないので、アーマチュア32の強度を確保することが可能となり、アーマチュア32の座屈変形や圧縮変形を防止することが可能となる。
Further, in the present embodiment, it is not necessary to make the shape of the
また、本実施形態では、本発明の三方電磁弁30を燃料噴射装置1の制御室19の燃料圧力制御に適用した例で説明した。これにより、三方電磁弁30の体格を小型化することが可能となれば、燃料噴射装置1の体格も小型化することが可能となる。その結果、燃料噴射装置1の内燃機関への搭載性が向上する。
In this embodiment, the three-
また、本実施形態では、燃料圧力が低圧の状態であっても、アーマチュア32には、ドレンポート23を閉弁した状態に維持するだけの力が発生しているので、内燃機関始動時のように高圧燃料通路13からの燃料圧力が比較的低圧であっても、その燃料は、ドレンポート23から排出されること無く、制御室19に流入されるので、いち早く制御室19の圧力を上昇させることが可能となる。
In the present embodiment, even when the fuel pressure is low, the
(第2実施形態)
第2実施形態を、図4および図5に示す。図4は、本発明の第2実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。図5は、第2実施形態における三方電磁弁のアーマチュアの径方向断面図である。なお、第1実施形態と同一機能物は、同一符号を付す。ここでは、第1実施形態と相違している特徴点のみを説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment is shown in FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the three-way solenoid valve according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a radial cross-sectional view of the armature of the three-way solenoid valve in the second embodiment. In addition, the same function thing as 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol. Here, only the feature points different from the first embodiment will be described.
図4および図5に示すように、高圧側弁体33、アーマチュア32、および低圧側弁体34には、それらの内部を貫通する弁体内連通路35が形成されている。この弁体内連通路35は、請求項に記載の第2連通路に第1実施形態の連通路16と同じ機能を備え、高圧側弁室20と低圧側弁室21とを接続し、高圧側弁室20に流入された高圧燃料を低圧側弁室21に流入させる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the high-pressure
この構成によれば、高圧側弁体33、アーマチュア32、および低圧側弁体34には、それらの内部を貫通する弁体内連通路35が形成されているので、ボディ10に連通路を形成する必要が無くなるので、ボディ10の強度低下を防止することが可能となる。
According to this configuration, the high-pressure
(第3実施形態)
第3実施形態を、図6から図8に示す。図6は、電磁コイルへの通電を停止している状態の第3実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。図7は、第3実施形態における三方電磁弁のアーマチャの径方向断面図である。図8は、電磁コイルへの通電を行っている状態の第3実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。なお、第1実施形態と同一機能物は、同一符号を付す。ここでは、第1実施形態と相違している特徴点のみを説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment is shown in FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the three-way solenoid valve in the third embodiment in a state where energization to the electromagnetic coil is stopped. FIG. 7 is a radial cross-sectional view of the armature of the three-way solenoid valve in the third embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the three-way solenoid valve in the third embodiment in a state where current is supplied to the electromagnetic coil. In addition, the same function thing as 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol. Here, only the feature points different from the first embodiment will be described.
図6に示すように、両弁体33、34およびアーマチュア32は、ドレンポート23から、低圧側弁体34、高圧側弁体33、アーマチュア32の順で一体的に形成されている。これらの部品は、ボディ10に設けられた空間に収容されている。ボディ10には、この空間を二分割する分割壁29が形成されている。そして、分割壁29には、ボディ10の上下方向に貫通する貫通孔が形成されている。その貫通孔には、両弁体33、34およびアーマチュア32が一体的に形成されたものが挿入され、ボディ10の上下方向に移動可能に支持されている。
As shown in FIG. 6, the
分割壁29の上側の空間が、高圧側弁室20となり、下側の空間が低圧側弁室21となる。高圧側弁室20には、高圧ポート22が形成され、高圧燃料通路13が接続されている。そして、低圧側弁室21には、ドレンポート23と、制御ポート24が形成され、ドレンポート23には、ドレン通路14が接続され、制御ポート24には、燃料通路15が接続されている。
The space above the dividing
図6に示すように、高圧側弁体33には、その側面に溝通路36が形成されている。溝通路36は、弁体33の移動方向に沿った方向に形成されており、図7に示すように、溝通路36と隣接する溝通路36との間には、分割壁29に接触する案内部37が形成されている。溝通路36は、低圧側弁体34がドレンポート23を閉弁しているときに、高圧側弁室20に流入される高圧燃料が、この溝通路36を介して低圧側弁室21に流入されるような位置および、長さに形成されている。
As shown in FIG. 6, a
アーマチュア32の上側には、アーマチュア32を下方に下げる力を発生するスプリング38と、電磁コイル31が設けられている。
On the upper side of the
図6は、電磁コイル31へ制御装置からの駆動電流が通電されていない状態を示している。このとき、高圧側弁室20、低圧側弁室21には、高圧燃料が充満している。高圧側弁体33の溝通路36の上下端部、および低圧側弁体34の端面の一部には、高圧燃料が作用する。低圧側弁体34には、上記端面の一部に作用した高圧燃料により、低圧側弁体34を上方に押し上げようとする方向の力が発生する。高圧側弁体33には、溝通路36の上下端部に高圧燃料が均等に作用するので、高圧側弁体33を移動させようとする力は発生しない。したがって、アーマチュア32には、アーマチュア32を下方に下げようとするスプリング38の力から低圧側弁体34に発生する上方の力を差し引いた力F4が発生する。
FIG. 6 shows a state where the drive current from the control device is not supplied to the
図8に示すように、電磁コイル31へ制御装置からの駆動電流が通電されると、電磁コイル31には、アーマチュア32を引き上げる磁力Fsが発生する。この磁力Fsは、上記力F4を上回っており、アーマチュア32は、この磁力Fsによって引き上げられる。アーマチュア32が引き上げられると、高圧側弁体33の溝通路36の下端部が分割壁29の側壁まで引き上げられ、高圧側弁室20と低圧側弁室21との連通が遮断され、高圧燃料の低圧側弁室21への流入が阻止される。
As shown in FIG. 8, when a drive current from the control device is supplied to the
それと同時に、低圧側弁体34は、ドレンポート23を開弁し、ドレン通路14と制御室19とが連通し、制御室19の燃料がドレン通路14に排出される。その後、制御室19の燃料圧力が低下する。
At the same time, the low pressure
再び、電磁コイル31へ制御装置からの駆動電流が通電されていない状態に戻ると、磁力Fsがゼロとなり、アーマチュア32には、スプリング38の力のみが働くことに成るため、アーマチュア32は、この力によって、下方に移動し、低圧側弁体34がドレンポート23を再び閉弁する。
Again, when the
本実施形態では、ボディ10に分割壁29を形成し、分割壁29の上側を高圧側弁室20、下側を低圧側弁室21とし、その分割壁29に形成されている貫通孔に、ドレンポート23から低圧側弁体34、高圧側弁体33、アーマチュア32の順で形成されたものを挿入し、それを分割壁29で支持している。そして、高圧側弁体33の側壁に、低圧側弁体34がドレンポート23を閉弁しているときに両弁室20、21を連通し、高圧側弁室20の高圧燃料が低圧側弁室21に流入され、アーマチュア32が所定以上上方に移動すると、両弁室20、21の連通が遮断され、低圧側弁室21への高圧燃料の流入が阻止されるような溝通路36が形成されている。
In this embodiment, the dividing
これにより、高圧側弁体33には、高圧燃料が作用することになるが、この溝通路36の上下端部には、高圧燃料が均等に作用しているので、高圧側弁体33を移動させようとする力が発生しない。したがって、アーマチュア32には、アーマチュア32を下方に下げようとする力から、低圧側弁体34を上方に押し上げようとする力を差し引いた力F4が発生する。この力F4は、スプリング38の力と低圧側弁体34の高圧燃料が作用する面積を調整することにより自由に定めることができる。したがって、電磁コイル31に発生させる磁力Fsを小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁30の体格を小型化することが可能となる。
As a result, high-pressure fuel acts on the high-pressure
1 燃料噴射装置
10 ボディ(ノズル本体)
11 インレット
12 アウトレット
13 高圧燃料通路(高圧通路)
14 ドレン通路(低圧通路)
15 燃料通路(供給通路)
16 連通路
17 噴孔
18 燃料溜り室
19 制御室(被供給室)
20 高圧側弁室(流体溜り室)
21 低圧側弁室(流体溜り室)
22 高圧ポート(高圧側開口部)
23 ドレンポート(低圧側開口部)
24 制御ポート(供給側開口部)
25 ノズルニードル(ノズル弁部材)
26 ノズルシート
27 オリフィス
28 スプリング
29 分割壁
30 三方電磁弁
31 電磁コイル
32 アーマチュア
33 高圧側弁体(第1弁体)
34 低圧側弁体(第2弁体)
35 弁体内連通路
36 溝通路
37 案内部
38 スプリング
39 コモンレール(高圧源)
40 ポンプ
41 燃料タンク(低圧源)
1
11
14 Drain passage (low pressure passage)
15 Fuel passage (supply passage)
16
20 High-pressure side valve chamber (fluid reservoir)
21 Low pressure side valve chamber (fluid reservoir)
22 High-pressure port (high-pressure side opening)
23 Drain port (low-pressure side opening)
24 Control port (supply side opening)
25 Nozzle needle (nozzle valve member)
26
34 Low pressure side valve element (second valve element)
35 Valve
40
Claims (6)
一端が前記高圧源に接続されている高圧通路と、一端が前記低圧源に接続されている低圧通路と、一端が前記被供給室に接続されている供給通路と、前記高圧通路に接続されている高圧側開口部、前記低圧通路に接続されている低圧側開口部、および前記供給通路に接続されている供給側開口部を有する流体溜り室とが形成されているハウジングと、
前記流体溜り室内に設けられ、前記高圧通路と前記低圧通路、および前記高圧通路と前記供給通路を連通、遮断する第1弁体と、
前記流体溜り室内に設けられ、前記低圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させて、前記低圧側開口部を開閉する第2弁体と、
前記第2弁体の前記低圧通路の反通路側に設けられ、かつ、前記第1弁体と前記第2弁体とを同時に移動させるアーマチュアと、
通電されることにより発生する磁力によって前記アーマチュアを移動させ、前記第1弁体によって前記高圧通路と前記低圧通路、および前記高圧通路と前記供給通路の連通を遮断させ、前記第2弁体によって前記低圧側開口部を開弁させている電磁コイルとを備えていることを特徴とする三方電磁弁。 A three-way solenoid valve that switches the supply of high-pressure fluid from the high-pressure source to the supply chamber and the discharge of high-pressure fluid from the supply chamber to the low-pressure source, and controls the pressure of the supply chamber,
One end is connected to the high pressure source, one end is connected to the low pressure source, the other end is connected to the supply chamber, and the other end is connected to the high pressure passage. A housing formed with a fluid reservoir chamber having a high-pressure side opening, a low-pressure side opening connected to the low-pressure passage, and a supply-side opening connected to the supply passage;
A first valve body that is provided in the fluid reservoir and communicates and blocks the high-pressure passage and the low-pressure passage, and the high-pressure passage and the supply passage;
A second valve body that is provided in the fluid reservoir and moves in a direction substantially perpendicular to an opening surface of the low-pressure side opening to open and close the low-pressure side opening;
An armature that is provided on the opposite side of the low pressure passage of the second valve body and moves the first valve body and the second valve body simultaneously;
The armature is moved by a magnetic force generated by energization, the high pressure passage and the low pressure passage, and the high pressure passage and the supply passage are disconnected by the first valve body, and the second valve body A three-way solenoid valve comprising an electromagnetic coil that opens the low-pressure side opening.
前記第1弁体は、前記アーマチュアと前記第2弁体と共に、前記高圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させられ、前記高圧側開口部を開閉し、
前記第2弁体は、前記低圧側開口部を閉弁しているとき、前記高圧通路からの高圧流体が作用し、前記第2弁体に前記低圧側開口部を開弁させようとする方向の力を発生させる受圧面を備えていることを特徴とする請求項1に記載の三方電磁弁。 The armature is provided between the first valve body and the second valve body,
The first valve body, together with the armature and the second valve body, is moved in a direction substantially perpendicular to the opening surface of the high-pressure side opening, and opens and closes the high-pressure side opening.
When the second valve body closes the low-pressure side opening, the high-pressure fluid from the high-pressure passage acts to cause the second valve body to open the low-pressure side opening. The three-way solenoid valve according to claim 1, further comprising a pressure-receiving surface that generates the force of 2.
前記流体溜り室は、前記高圧通路が接続され、前記第1弁体を収容する高圧側流体溜り室と、前記低圧通路および前記供給通路が接続され、前記第2弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、
前記ハウジングには、前記高圧側流体溜り室と前記低圧側流体溜り室とを接続する第1連通路が形成され、
前記第1弁体の外径は、前記第2弁体の外径よりも小さく、かつ、前記電磁コイルに磁力が発生していない状態で、前記第2弁体が前記低圧側開口部を閉弁するように、前記第1弁体および前記第2弁体の外径、および前記第2弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴とする三方電磁弁。 The three-way solenoid valve according to claim 2,
The fluid reservoir chamber is connected to the high-pressure passage and accommodates the first valve body, and is connected to the low-pressure passage and the supply passage to accommodate the second valve body. A pool room,
The housing is formed with a first communication path that connects the high-pressure fluid reservoir and the low-pressure fluid reservoir,
The outer diameter of the first valve body is smaller than the outer diameter of the second valve body, and the second valve body closes the low-pressure side opening in a state where no magnetic force is generated in the electromagnetic coil. The three-way solenoid valve is characterized in that the outer diameters of the first valve body and the second valve body and the area of the pressure receiving surface of the second valve body are adjusted so as to control the valve.
前記流体溜り室は、前記高圧通路が接続され、前記第1弁体を収容する高圧側流体溜り室と、前記低圧通路および前記供給通路が接続され、前記第2弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、
前記第1弁体、前記第2弁体、および前記アーマチュアのそれぞれの内部には、前記高圧側流体溜り室と前記低圧側流体溜り室とを接続する第2連通路が形成され、
前記第1弁体の外径は、前記第2弁体の外径よりも小さく、かつ、前記電磁コイルに磁力が発生していない状態で、前記第2弁体が前記低圧側開口部を閉弁するように、前記第1弁体および前記第2弁体の外径、および前記第2弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴とする三方電磁弁。 The three-way solenoid valve according to claim 2,
The fluid reservoir chamber is connected to the high-pressure passage and accommodates the first valve body, and is connected to the low-pressure passage and the supply passage to accommodate the second valve body. A pool room,
In each of the first valve body, the second valve body, and the armature, a second communication passage that connects the high-pressure side fluid reservoir chamber and the low-pressure side fluid reservoir chamber is formed,
The outer diameter of the first valve body is smaller than the outer diameter of the second valve body, and the second valve body closes the low-pressure side opening in a state where no magnetic force is generated in the electromagnetic coil. The three-way solenoid valve is characterized in that the outer diameters of the first valve body and the second valve body and the area of the pressure receiving surface of the second valve body are adjusted so as to control the valve.
前記流体溜り室には、前記高圧側開口部を備えている高圧側流体溜り室と、前記低圧側開口部および前記供給側開口部とを備えている低圧側流体溜り室とに分割する分割壁が形成され、
前記第1弁体の側壁には、前記高圧側流体溜り室と、前記低圧側流体溜り室とが連通可能な溝通路が形成され、
前記分割壁は、前記第1弁体および前記第2弁体が貫通され、前記第1弁体および前記第2弁体を前記第2弁体の移動方向と同方向に移動可能に支持し、前記第2弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、前記高圧側流体溜り室内の流体が、前記溝通路を経由して前記低圧側流体溜り室に流入し、前記アーマチュアが所定以上移動すると、前記高圧側流体溜り室内の流体が、前記溝通路を経由して前記低圧側流体溜り室への流入が阻止される位置に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の三方電磁弁。 The armature is provided on the anti-low pressure side opening side of the first valve body, and the second valve body is provided on the low pressure side opening side of the first valve body,
The fluid reservoir chamber has a dividing wall that is divided into a high pressure fluid reservoir chamber having the high pressure side opening and a low pressure fluid reservoir chamber having the low pressure side opening and the supply side opening. Formed,
A groove passage is formed in the side wall of the first valve body so that the high-pressure side fluid reservoir chamber and the low-pressure side fluid reservoir chamber can communicate with each other.
The partition wall is penetrated by the first valve body and the second valve body, and supports the first valve body and the second valve body movably in the same direction as the movement direction of the second valve body, When the second valve body closes the low-pressure side opening, the fluid in the high-pressure side fluid reservoir chamber flows into the low-pressure side fluid reservoir chamber via the groove passage, and the armature exceeds a predetermined value. The fluid in the high-pressure side fluid reservoir chamber is formed at a position where the fluid is prevented from flowing into the low-pressure side fluid reservoir chamber via the groove passage when moved. Three-way solenoid valve.
前記ノズル弁部材を往復移動自在に支持し、前記ノズル弁部材に噴孔閉弁方向に燃料圧力を加える制御室が形成されているノズル本体と、
前記制御室の燃料圧力を制御する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の三方電磁弁と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 A nozzle valve member for opening and closing the nozzle hole;
A nozzle body that supports the nozzle valve member so as to be reciprocally movable, and has a control chamber in which fuel pressure is applied to the nozzle valve member in the direction of closing the nozzle hole;
A fuel injection device comprising: the three-way solenoid valve according to any one of claims 1 to 5, which controls a fuel pressure in the control chamber.
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