JP2016003687A - 弁装置及びそれを用いる高圧ポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】 圧力変動による振動を低減しつつ体格を小さくする弁装置を提供する。
【解決手段】 高圧ポンプの燃料タンクと接続する部位に設けられる逆止弁部50は、中間部材52、第一弁部材53、第二弁部材55などを有する。第一弁部材53は、第一スプリング54の付勢力によって中間部材52の供給通路255側に形成される第一弁座522に当接するよう設けられている。第一弁部材53が第一弁座522から離間すると、連通路513から供給通路255に燃料が順流する。第二弁部材55は、第二スプリング56の付勢力によって中間部材52の連通路513側に形成される第二弁座523に当接するよう設けられている。第二弁部材55が第二弁座523から離間すると、供給通路255から連通路513に燃料が逆流する。これにより、連通路513における圧力変動による振動を低減することができる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、弁装置及びそれを用いる高圧ポンプに関する。
従来、燃料タンクに貯留されている燃料を低圧ポンプによって比較的低圧に昇圧したのち高圧ポンプによって比較的高圧に加圧した燃料を高圧燃料噴射弁によってシリンダに供給する一方、低圧ポンプが吐出する比較的低圧の燃料をそのまま低圧燃料噴射弁によってシリンダに供給する燃料供給システムが知られている。当該燃料供給システムでは、低圧ポンプと高圧ポンプとを接続する接続配管に接続配管の内部を流れる燃料を低圧用燃料噴射弁に供給する分岐部が設けられている。
当該燃料供給システムにおいて、高圧ポンプが燃料を比較的高圧に加圧するとき、接続配管を流れる燃料は高圧ポンプの内部に吸入される。このため、接続配管の内部の燃料は一時的に低圧ポンプが吐出する燃料の圧力より低圧となるが、高圧ポンプが燃料の圧力を制御するとき吸入した燃料の一部を接続配管に戻す場合があるため、接続配管の内部では比較的大きく圧力が変動する。この圧力変動によって接続配管に振動が発生する。例えば、特許文献1には、低圧ポンプから高圧ポンプへの燃料の流れを順流として許容する一方、高圧ポンプの内部の圧力が所定の圧力以上になると、高圧ポンプから接続配管への燃料の逆流を許容する弁装置を備える燃料供給システムが記載されている。
特表2006−504903号公報
しかしながら、特許文献1に記載の燃料供給システムが備える弁装置では、順流を許容する一の弁部材及び一の弁部材を接続配管側に付勢する一のスプリングに対して逆流を許容する他の弁部材及び他の弁部材を高圧ポンプ側に付勢する他のスプリングは、高圧ポンプ側に位置している。このため、当該弁装置の中心軸方向において、一の付勢部材と他の付勢部材とが重なるよう設けられており、弁装置の径方向の体格が大きくなる。また、当該弁装置では、一の弁部材に当接可能な弁座が他の弁部材に形成されているため、他の弁部材の形状が複雑となり、製造コストが高くなる。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力変動による振動を低減しつつ体格を小さくする弁装置を提供することにある。
本発明は、弁装置であって、弁ハウジング、中間部材、順流許容手段、及び、逆流許容手段を備える。中間部材は、弁ハウジングに収容されている。順流許容手段は、弁ハウジングの内部に中間部材の一方に設けられ、弁ハウジングの他方の流体の圧力が弁ハウジングの一方の流体の圧力に第一の所定の値を加えた値より大きくなると、弁ハウジングの他方から弁ハウジングの一方への流体の流れを許容する。逆流許容手段は、弁ハウジングの内部に設けられ、弁ハウジングの一方の流体の圧力が弁ハウジングの他方の流体の圧力に第二の所定の値を加えた値より大きくなると、弁ハウジングの一方から弁ハウジングの他方への流体の逆流を許容する。
本発明の弁装置は、中間部材が有する第一弁座に当接可能な第一弁部材と、第一弁部材を第一弁座に当接するよう一方から他方に付勢する第一付勢部材とから順流許容手段が形成され、弁ハウジングの中心軸上において、逆流許容手段が第一弁部材と同じ位置、または、第一弁部材の他方に位置することを特徴とする。
本発明の弁装置では、順流許容手段は、中間部材が有する第一弁座に当接可能な第一弁部材と、第一弁部材を第一弁座に当接するよう弁ハウジングの一方から他方に付勢する第一付勢部材とから順流許容手段が形成されており、弁ハウジングの他方の流体の圧力が弁ハウジングの一方の流体の圧力に第一の所定の値を加えた値より大きくなると、第一弁部材が第一弁座から離間し、弁ハウジングの他方から弁ハウジングの一方に流体が流れる。
また、本発明の弁装置では、逆流許容手段を備えている。逆流許容手段では、弁ハウジングの一方の流体の圧力が弁ハウジングの他方の流体の圧力に第二の所定の値を加えた値より大きくなると、弁ハウジングの一方から他方への流体の流れを許容する。これにより、弁ハウジングの他方の流体の圧力変動を小さくし、圧力変動による振動を低減することができる。
また、本発明の弁装置では、逆流許容手段は、弁ハウジングの中心軸上において、第一弁部材と同じ位置、または、第一弁部材の他方に位置している。これにより、弁ハウジングの中心軸方向において、順流許容手段と逆流許容手段とが重なる範囲がなくなる。したがって、弁装置の径方向の体格を小さくすることができる。
本発明の第一実施形態による弁装置を備える高圧ポンプを適用する燃料供給システムの模式図である。 本発明の第一実施形態による弁装置を備える高圧ポンプの模式図である。 本発明の第一実施形態による弁装置の断面図である。 本発明の第一実施形態による弁装置が有する中間部材の模式図である。 本発明の第一実施形態による弁装置が有する第一弁ホルダの模式図である。 本発明の第一実施形態による弁装置を備える燃料供給システムにおけるカム角度と圧力変動との関係を示す特性図である。 本発明の第一実施形態による弁装置を備える燃料供給システムにおけるカム角度と圧力変動との関係を示す特性図であって、図6とは異なる特性図である。 本発明の第二実施形態による弁装置の断面図である。 本発明の第三実施形態による弁装置の断面図である。 本発明の第四実施形態による弁装置の断面図である。 本発明のその他の実施形態による弁装置の断面図である。
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
(第一実施形態)
最初に、本発明の第一実施形態による弁装置を備える高圧ポンプを適用する燃料供給システムについて、図1を参照して説明する。
燃料供給システム1は、燃料タンク5から低圧ポンプ10によって汲み上げられる燃料を分岐し、比較的高圧の燃料を噴射する高圧燃料噴射弁7または比較的低圧の燃料を噴射する低圧燃料噴射弁9を介して図示しないエンジンの燃焼室に燃料を噴射供給する。低圧ポンプ10と高圧燃料噴射弁7との間には、燃料を加圧する高圧ポンプ20及び高圧ポンプ20が吐出する燃料を蓄積する高圧燃料レール6が設けられている。また、低圧ポンプ10と低圧燃料噴射弁9との間には、低圧ポンプ10が吐出する燃料を蓄積する低圧燃料レール8が設けられている。
低圧ポンプ10は、燃料タンク5の内部に設けられている。低圧ポンプ10は、燃料タンク5の内部に貯留する燃料を低圧燃料噴射弁9が噴射可能な程度の圧力まで昇圧する。昇圧された燃料は、低圧ポンプ10と高圧ポンプ20を接続する接続配管11が形成する接続通路111を流れる。
接続配管11には、分岐部12が設けられている。分岐部12は、低圧用接続配管13を介して低圧燃料レール8と接続している。接続通路111を流れる燃料は、分岐部12において、高圧ポンプ20の方向または低圧燃料レール8の方向に分かれる。低圧燃料レール8の方向に流れる燃料は、低圧燃料レール8の内部に蓄積される。低圧燃料レール8に蓄積された燃料は、図示しない制御部からの指令に応じて低圧燃料噴射弁9から噴射される。
高圧ポンプ20は、接続通路111を流れる燃料を高圧燃料噴射弁7が噴射可能な程度の圧力まで昇圧する。昇圧された燃料は、高圧ポンプ20と高圧燃料レール6とを接続する高圧用接続配管14を流れる。高圧ポンプ20の詳細な構成は後述する。
高圧燃料レール6では、高圧ポンプ20が昇圧した燃料を蓄積する。高圧燃料レール6に蓄積された燃料は、図示しない制御部からの指令に応じて高圧燃料噴射弁7から噴射される。
次に、図1、2を参照して高圧ポンプ20の構成を説明する。図2に示すように、高圧ポンプ20は、「本体部」としてのポンプボディ25、プランジャ部30、「弁装置」としての逆止弁部50、「圧力制御部」としての吸入弁部35及び電磁駆動部40、吐出弁部45などを備えている。
ポンプボディ25は、例えば金属材料で形成され、高圧ポンプ20の外郭を構成する。ポンプボディ25は、シリンダ26を有している。シリンダ26の内部にはプランジャ31が往復移動可能に収容されている。ポンプボディ25のシリンダ26を形成する内壁は、プランジャ31のシリンダ26の挿入されている側の端部の加圧端面311とともに燃料を比較的高圧に加圧する加圧室27を形成する。
また、ポンプボディ25のプランジャ31が挿入される側の端部には、加圧室27側に凹んだ副燃料室271が形成されている。副燃料室271は、加圧室27からシリンダ26とプランジャ31との間の摺動隙間を経由してリークした燃料が溜まる。
主燃料室28は、ポンプボディ25の上部に形成された凹部281と、凹部281を覆うカバー282との間に形成されている。主燃料室28は、後述する逆止弁部50を通る燃料が供給される。また、ポンプボディ25を軸方向に縦断し、主燃料室28と副燃料室271とを連通する図示しない連絡通路が形成されている。
主燃料室28には、ダンパユニット29が配設されている。ダンパユニット29は、パルセーションダンパ291、凹部281の底部に配置される底側支持部292、カバー282側に配置される蓋側支持部293とで構成される。
パルセーションダンパ291は、2枚のダイアフラム294、295の内部に所定圧の気体が密封されている。そして、2枚の金属ダイアフラム294、295が主燃料室28の圧力変化に応じて弾性変形すると主燃料室28の燃圧脈動を低減する。
主燃料室28の凹部281の底部には、底側支持部292を位置決めする窪み283が形成されている。また、窪み283には、燃料が流入する開口284が形成されている。
蓋側支持部293の上方に配置された波ばね296は、カバー282をポンプボディ25に取り付けた状態で、蓋側支持部293を底側支持部292側へ押圧する。
ポンプボディ25は、プランジャ部30側の端部に段差面251が形成されている。段差面253には、高圧ポンプ20が図示しないエンジンの取付孔に組み付けられるとき、当該取付孔の内壁に当接するOリング252が設けられている。
プランジャ部30は、プランジャ31、燃料シール部材32、アッパーシート331、ロアシート332、プランジャスプリング34などから構成されている。
プランジャ31は、加圧室27側に、シリンダ26の内壁に沿って摺動する大径部312を有し、加圧室27と反対側に小径部313を有している。大径部312及び小径部313は同軸に形成されている。小径部313の大径部312と接続する側とは反対側の端部である駆動端部314にはロアシート332が結合されている。
燃料シール部材32は、小径部313の径外方向を囲むよう設けられる。小径部313の燃料シール部材32より上側の部分は副燃料室271に面している。副燃料室271は、プランジャ31の往復移動に伴い、大径部312と小径部313との断面積差にプランジャ31の移動距離を乗じた容積が変化する。燃料シール部材32は、小径部313の外周面に摺動可能に接触する内周側のテフロン(登録商標)リングと外周側のOリングとから形成されている。燃料シール部材32は、小径部313の周囲の燃料油膜の厚さを規制し、プランジャ31の摺動によるエンジンへの燃料のリークを防止する。
アッパーシート331は、例えばプレス成形で製作される。アッパーシート331は、ポンプボディ25の外壁に例えば溶接により固定されている。アッパーシート331は、プランジャスプリング34の一方の端部を支持している。
アッパーシート331の内部には、燃料シール部材32が収容されている。また、アッパーシート331の下部には、小径部313の径外方向を囲むようオイルシール46が装着されている。オイルシール46は、小径部313の周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ31の摺動によるオイルのリークを防止する。
ロアシート332は、プランジャ31の駆動端部314に固定されている。ロアシート332は、プランジャスプリング34の他方の端部を支持する。プランジャスプリング34は、プランジャ31の戻しバネとしてプランジャ31をカム15に付勢する。
プランジャ31は、カム15の形状に沿ってポンプボディ25の内部を往復移動する。プランジャ31の往復移動により、加圧室27の容積が変化し、燃料が吸入及び加圧される。
逆止弁部50は、ポンプボディ25においてプランジャ31が往復移動する方向に対して略垂直に設けられている。逆止弁部50の一方の端部は、ポンプボディ25が有する供給通路255の内壁に固定されている。逆止弁部50の他方の端部は、接続配管11(図1参照)に接続している。逆止弁部50は、接続通路111を流れる燃料を供給通路255に流すことを許容する一方、供給通路255の燃料の圧力が所定の値より大きくなると、供給通路255の燃料を接続通路111に逆流することを許容する。逆止弁部50の詳細な構成は後述する。
吸入弁部35は、吸入室36、弁ボディ37、シート部38、吸入弁39などから構成されている。
ポンプボディ25が有する筒部371が形成する吸入室36には弁ボディ37が収容されている。弁ボディ37の内側には、凹テーパ状の円周面を有するシート部38が形成されている。吸入弁39は、シート部38と対向するよう配置されている。吸入弁39は、弁ボディ37の底部に設けられた孔の内壁に案内されて往復移動する。吸入弁39は、シート部38から離間すると吸入室36を開放し、シート部38に当接すると吸入室36を閉塞する。
弁ボディ37の内壁に固定されたストッパ372は、吸入弁39の開弁方向への移動を規制する。また、ストッパ372の内側と吸入弁39の端面との間に設けられたスプリング373は、吸入弁39を閉弁方向へ付勢する。ストッパ372には、ストッパ372の軸に対して傾斜する傾斜通路374が周方向に複数形成されている。主燃料室28から吸入室連通路257及び吸入室36を通って供給された燃料は、傾斜通路374を通って加圧室27に吸入される。
電磁駆動部40は、コネクタ41、固定コア42、可動コア43、フランジ44などから構成されている。
コネクタ41は、コイル411及び端子412を有している。コネクタ41は、端子412を通じてコイル411に電力が供給されると磁界を発生する。固定コア42は、磁性材料から形成され、コイル411の内部に収容されている。可動コア43は、磁性材料から形成され、固定コア42と対向するよう設けられている。可動コア43は、フランジ44の内部において軸方向に往復移動可能に収容されている。
フランジ44は、磁性材料から形成され、ポンプボディ25の筒部371に取り付けられている。また、フランジ44は、コネクタ41などをポンプボディ25に保持するとともに、筒部371の端部を塞いでいる。フランジ44の中央に設けられた孔の内壁には、筒状のガイド筒432が取り付けられている。非磁性材料から形成されている筒部材441は、固定コア42とフランジ44との間の磁気的な短絡を防止する。
ニードル431は略円筒状に形成され、ガイド筒432の内壁に案内されて往復移動する。ニードル431は、一方の端部が可動コア43に固定され、他方の端部が吸入弁39の電磁駆動部40側の端面に当接可能である。
固定コア42と可動コア43との間には、スプリング421が設けられている。スプリング421は、スプリング373が吸入弁39を閉弁方向に付勢する力よりも強い力で、可動コア43を開弁方向へ付勢している。
コイル411に電力が供給されていないとき、スプリング421の弾性力によって、可動コア43と一体となったニードル431が吸入弁39側へ移動し、ニードル431の端面が吸入弁39を押圧することで吸入弁39が開弁する。
吐出弁部45は、ポンプボディ25の吸入弁部35及び逆止弁部50が設けられている位置とは異なる位置に設けられている。吐出弁部45は、加圧室27と連通する内部を有している。吐出弁部45は、プランジャ31の上昇によって加圧室27の燃料の圧力が所定の圧力以上になると開弁し、加圧室27の燃料を高圧用接続配管14の内部に吐出する。また、プランジャ31の下降によって加圧室27の燃料の圧力が所定の圧力より小さくなると、閉弁し、加圧室27と高圧用接続配管14の内部とを遮断する。これにより、高圧用接続配管14の内部を流れる比較的高圧の燃料が加圧室27に逆流することを防止する。
次に、逆止弁部50の構成について図3〜5を参照して説明する。
逆止弁部50は、弁ハウジング51、中間部材52、「順流許容手段」としての第一弁部材53及び第一スプリング54、「逆流許容手段」としての第二弁部材55及び第二スプリング56、第一フィルタ57、並びに、第二フィルタ58などを有する。
弁ハウジング51は、略筒状に形成されている金属部材である。弁ハウジング51の一方の端部511は、ポンプボディ25が有する供給通路255の内壁256に、例えば、圧入などにより固定されている(図2参照)。弁ハウジング51は、中心軸CA50の方向に貫通孔を有する。一方の端部511の内部に形成される貫通孔の内径は、他方の端部512の内部に形成される貫通孔の内径より大きい。一方の端部511が形成する貫通孔には、中間部材52、第一弁部材53、「第一付勢部材」としての第一スプリング54、第二弁部材55、「第二付勢部材」としての第二スプリング56、第一フィルタ57、第二フィルタ58などが収容されている。他方の端部512は、接続配管11に接続している。他方の端部512の内部には、接続通路111と連通する連通路513が形成されている。
中間部材52は、略円筒状に形成され、弁ハウジング51の一方の端部511が形成する貫通孔の内壁514に固定されている。中間部材52は、中心軸CA50の方向に第一貫通孔521を有する。第一貫通孔521が有する二つの開口の縁部には、それぞれ第一弁部材53が当接可能な第一弁座522及び第二弁部材55が当接可能な第二弁座523が形成される。第一弁座522は、中間部材52の一方の端部に形成されている。第二弁座523は、中間部材52の他方の端部に形成されている。
中間部材52には、図3、4に示すように、径方向外側の一部に「第一溝」としての切り欠き524が形成されている。切り欠き524は、図4に示すように、弁ハウジング51の中心軸CA50上の点を中心として90°間隔に設けられている。切り欠き524が形成されていない径方向外側の部位は、弁ハウジング51の内壁514に当接する。切り欠き524と内壁514との間には隙間が形成される。当該隙間は、「弁ハウジングの一方」に形成されている供給通路255から「弁ハウジングの他方」に形成されている接続通路111に向かって燃料が逆流する。
第一弁部材53は、略円板状に形成され、中間部材52に対して供給通路255が形成される「中間部材の一方」に設けられている。第一弁部材53は、弁ハウジング51の内壁514に固定されている第一弁ホルダ541に対して往復移動可能に弁ハウジング51の内部に収容されている。一方の端面531には、第一スプリング54の一端が当接している。「第一弁部材面」としての他方の端面532は、第一弁座522に当接可能に形成されている。第一弁部材53の外径は、後述する第二弁部材55の外径より小さい。
第一スプリング54は、一端が第一弁ホルダ541の中間部材52とは反対側の端部545に収容されているフィルタストッパ542に当接している。他端は、第一弁部材53の一方の端面531に当接している。第一スプリング54は、第一弁部材53が第一弁座522に当接するよう付勢する。
第一弁ホルダ541は、略筒状に形成されている。端部545の内部には、第一フィルタ57及びフィルタストッパ542が固定されている。中間部材52側の端部は、径方向外側の一部に「第二溝」としての切り欠き543を有する。第一弁ホルダ541及び中間部材52が弁ハウジング51に組み付けられると、切り欠き543と中間部材52の切り欠き524とは中心軸CA50の方向に並ぶよう設けられる。切り欠き543と弁ハウジング51の内壁514との間に形成される隙間には、連通路513から供給通路255に向かって順流する燃料、または、供給通路255から連通路513に向かって燃料が逆流する。第一弁ホルダ541の中間部材52側の端部には、第一弁部材53の中間部材52とは反対側への移動を規制する段差面544を有する。第一弁ホルダ541は、第一弁部材53の往復移動及び第一スプリング54の伸縮を案内する。
第二弁部材55は、略円環状に形成され、中心軸CA50の方向に連通路550を有する。第二弁部材55は、第一弁部材53に対して接続通路111が形成される「第一弁部材の他方」に設けられ、弁ハウジング51の内壁514に固定されている第二弁ホルダ561に対して往復移動可能に弁ハウジング51の内部に収容されている。「第二弁部材面」としての一方の端面551は、第二弁座523に当接可能に形成されている。他方の端面552には、第二スプリング56の一端が当接している。
第二スプリング56は、第一弁部材53に対して接続通路111が形成される「第一弁部材の他方」に設けられている。第二スプリング56は、一端が第二弁部材55の他方の端面552に当接している。他端は、第二弁ホルダ561に当接している。第二スプリング56は、第二弁部材55が第二弁座523に当接するよう付勢する。
第二弁ホルダ561は、略筒状に形成されている。第二弁ホルダ561の中間部材52側の端部には、第二弁部材55の接続配管11側への移動を規制する段差面562を有する。第二弁ホルダ561は、第二弁部材55の往復移動及び第二スプリング56の伸縮を案内する。
第一フィルタ57は、第一弁ホルダ541の端部545とフィルタストッパ542との間に設けられる。第一フィルタ57は、逆止弁部50の内部を流れる燃料に含まれる異物を除去する。
第二フィルタ58は、弁ハウジング51と第二弁ホルダ561との間に設けられる。第二フィルタ58は、逆止弁部50の内部を流れる燃料に含まれる異物を除去する。
逆止弁部50では、連通路513の燃料の圧力、供給通路255の燃料の圧力、第一スプリング54の付勢力、及び、第一弁部材53と第一弁座522とのシート径の大きさによって連通路513から供給通路255に燃料が順流する条件が決定される。
具体的には、連通路513の燃料の圧力を圧力PL、供給通路255の燃料の圧力を圧力PH、第一スプリング54の付勢力を付勢力F1、及び、図3に示すように、第一弁部材53と第一弁座522とのシート径をシート径S1とすると、式(1)の条件が成り立つときに第一弁部材53は第一弁座522から離間する。これにより、図3に示す二点鎖線L31のように連通路513から供給通路255に向かって燃料が流れる。
PH×S1+F1<PL×S1 ・・・(1)
すなわち、特許請求の範囲に記載の「第一の所定の値」は、F1/S1となる。
また、逆止弁部50では、連通路513の燃料の圧力、供給通路255の燃料の圧力、第二スプリング56の付勢力、及び、第二弁部材55と第二弁座523とのシート径の大きさによって供給通路255から連通路513に燃料が逆流する条件が決定される。
具体的には、第二スプリング56の付勢力を付勢力F2、及び、図3に示すように、第二弁部材55の外径を外径SL2、第二弁部材55と第二弁座523とのシート径をシート径SH2とすると、式(2)の条件が成り立つときに第二弁部材55は第二弁座523から離間する。これにより、図3に示す二点鎖線L32のように供給通路255から連通路513に向かって燃料が流れる。
PH×(SL2−SH2)>PL×(SL2−SH2)+F2 ・・・(2)
すなわち、特許請求の範囲に記載の「第二の所定の値」は、F2/(SL2−SH2)となる。
次に、高圧ポンプ20の作動について説明する。高圧ポンプ20では、吸入工程、調量行程、及び、吐出行程を一つのサイクルとして燃料を加圧する。
最初に吸入工程として、加圧室27に燃料を吸入する。
具体的には、カム15を有する図示しないカムシャフトの回転によってプランジャ31が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室27の容積が増加し、加圧室27が減圧される。これにより、吐出弁部45は閉弁状態となり、吸入弁部35では、加圧室27と吸入室36との差圧及びスプリング421の付勢力によって吸入弁39がスプリング373の付勢力に抗して移動し開弁状態となる。
また、コイル411には電力が供給されていないため、可動コア43、及び、可動コア43と一体となって移動するニードル431は、スプリング421の付勢力により加圧室27の方向に移動する。したがって、ニードル431と吸入弁39とが当接し、吸入弁39は開弁状態を維持する。これにより、吸入室36から加圧室27に燃料が吸入される。
吸入室36から加圧室27に燃料が吸入されると、主燃料室28と連通する供給通路255の圧力が低下する。これにより、逆止弁部50では、供給通路255の燃料の圧力と連通路513の燃料の圧力との関係が式(1)に当てはまると、第一弁部材53が第一弁座522から離間し、連通路513及び接続通路111の燃料が主燃料室28に流入する。また、プランジャ31の下降により副燃料室271の容積が減少するため、副燃料室271の燃料は、図示しない連絡通路を経由して主燃料室28へ送り出される。
吸入工程の後、調量行程として加圧室27に吸入された燃料の量を調整する。
具体的には、カムシャフトの回転によりプランジャ31が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室27の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル411に電力が供給されないため、スプリング421の付勢力によりニードル431と吸入弁39は加圧室27側に位置する。これにより、吸入室36は開放した状態が維持され、加圧室27に一度吸入された燃料が吸入室36へ戻される。したがって、加圧室27の圧力は上昇しない。このとき、吸入室36に戻された燃料の一部は、主燃料室28、供給通路255、及び、副燃料室271へ戻される。
調量行程の後、吐出行程として高圧の燃料を高圧用接続配管14の内部に向かって吐出する。
具体的には、プランジャ31が下死点から上死点に向かって上昇する途中の所定の時刻にコイル411に電力が供給される。コイル411に電力が供給されると、コイル411が発生する磁界によって固定コア42と可動コア43との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力がスプリング421の付勢力とスプリング373の付勢力との差より大きくなると、可動コア43とニードル431は固定コア42の方向へ移動する。これにより、吸入弁39に対するニードル431の押圧力が解除される。吸入弁39は、スプリング373の付勢力、及び、加圧室27から主燃料室28側へ排出される燃料の流れによって生ずる力により、シート部38の方向へ移動する。したがって、吸入弁39はシート部38に着座し、吸入室36が閉塞される。
加圧室27の燃料の圧力は、吸入弁39がシート部38に当接したときからプランジャ31の上死点に向かう上昇とともに高くなり、吐出弁部45が開弁する。これにより、加圧室27で加圧された燃料が吐出弁部45を介して吐出される。
なお、吐出行程の途中でコイル411への通電が停止される。加圧室27の燃料圧力が吸入弁39に作用する力は、スプリング421の付勢力より大きいため、吸入弁39は閉弁状態を維持する。
本発明の発明者は、第一実施形態による弁装置を備える高圧ポンプについて、高圧ポンプの駆動時における燃料の圧力変化を実験によって検証した。その結果を図6、7に示す。
図6には、高圧ポンプ20の調量行程において加圧室27に吸入された燃料を全て供給通路255に戻す場合の連通路513の燃料の圧力、供給通路255の燃料の圧力、及び、第二弁部材55のリフト量を示す。図6には、連通路513の燃料の圧力は実線L61で示し、供給通路255の燃料の圧力は点線L62で示し、第一弁部材53のリフト量を一点鎖線L63で示す。また、図6には、カム角度θに沿ったプランジャ31のリフト量を二点鎖線L64で示す。図6では、横軸にカム15のカム角度θ、縦軸の第一軸に連通路513または供給通路255の燃料の圧力Pf、縦軸の第二軸に横軸を0として第一弁部材53のリフト量Lvまたはプランジャ31のリフト量Lpを示す。なお、プランジャ31のリフト量Lpは、加圧室27の体積が最大となるときのプランジャ31のリフト量を0とし、加圧室27の体積が減少するようプランジャ31が移動した距離を示す。
加圧室27に吸入された燃料が全て供給通路255に戻る場合、図6に示すように、プランジャ31の往復移動(二点鎖線L64)に合わせて供給通路255の燃料の圧力(点線L62)は変動する。具体的には、プランジャ31が上死点から下死点に移動するとき、例えば、カム角度90°から135°までの間では、加圧室27の燃料の圧力は小さくなるため、供給通路255の燃料が吸入され供給通路255の燃料の圧力も小さくなる。プランジャ31が下死点から上死点に移動するとき、例えば、カム角度135°から180°までの間では、加圧室27の燃料の圧力は大きくなるため、加圧室27の燃料が供給通路255に逆流し、供給通路255の燃料の圧力も大きくなる。
このとき、供給通路255の燃料の圧力と連通路513の燃料の圧力との関係が式(1)に当てはまり第一弁部材53が第一弁座522からわずかに離間する(一点鎖線L63)ことがあるものの、供給通路255から連通路513に燃料はほとんど流れないため、連通路513の燃料の圧力は安定している(実線L61)。これにより、燃料供給システム1では、低圧燃料噴射弁9から安定して燃料を噴射することができる。
また、図7には、高圧ポンプ20の調量行程において加圧室27に吸入された燃料が全て高圧燃料レール6に圧送される場合の連通路513の燃料の圧力、供給通路255の燃料の圧力、及び、第二弁部材55のリフト量を示す。図7には、連通路513の燃料の圧力は点線L71で示し、供給通路255の燃料の圧力は点線L72で示し、第一弁部材53のリフト量を一点鎖線L73で示す。また、図7には、カム角度θに沿ったプランジャ31のリフト量を二点鎖線L74で示す。図7では、横軸にカム15のカム角度θ、縦軸の第一軸に連通路513または供給通路255の燃料の圧力Pf、縦軸の第二軸に横軸を0とした第一弁部材53のリフト量Lvまたはプランジャ31のリフト量Lpを示す。なお、プランジャ31のリフト量Lpは、加圧室27の体積が最大となるときのプランジャ31のリフト量を0とし、加圧室27の体積が減少するようプランジャ31が移動する距離を示す。
加圧室27に吸入された燃料が全て高圧燃料レール6に圧送される場合、図7に示すように、プランジャ31の往復移動(二点鎖線L74)に合わせて供給通路255の燃料の圧力(点線L72)が変動する。加圧室27に吸入された燃料は全て高圧燃料レール6に送られるため、加圧室27から供給通路255に戻る燃料が0となり、供給通路255は比較的低圧となる。これにより、図7に示すカム角度θ1において第一弁部材53が第一弁座522から離間し(一点鎖線L73)、連通路513から供給通路255に燃料が流れるため、連通路513の燃料の圧力が低下する。
連通路513から供給通路255にある程度の燃料が流れると、供給通路255の燃料の圧力が高まるため、第一弁部材53が第一弁座522に当接する(カム角度θ2)これにより、連通路513から供給通路255への燃料の流れが停止し、供給通路255の燃料の圧力に変化があっても連通路513の燃料の圧力は変化しなくなる。
加圧室27に吸入された燃料が全て高圧燃料レール6に送られる場合、燃料供給システム1では、図7において連通路513の燃料の圧力が安定するカム角度において低圧燃料噴射弁9を利用して接続通路111の燃料をエンジンの燃焼室に噴射供給する。これにより、低圧燃料噴射弁9から安定して燃料を噴射することができる。
また、高圧燃料噴射弁7や高圧燃料レール6に不具合が発生すると、加圧された燃料が高圧ポンプ20の内部に滞留し、高圧ポンプ20の内部の燃料の圧力が高まる。このとき、逆止弁部50では、供給通路255の燃料の圧力と連通路513の燃料の圧力との関係が式(2)に当てはまると、第二弁部材55が第二弁座523から離間し、供給通路255から連通路513の燃料を逆流させる。
(a)高圧ポンプ20では、高圧燃料噴射弁7が燃焼室に噴射する燃料の量に応じて加圧室27に吸入された燃料の一部を主燃料室28に戻したり、高圧燃料レール6に全量供給したりする。このとき、主燃料室28や主燃料室28に連通する供給通路255では、燃料の圧力が比較的大きく変動する。
逆止弁部50では、接続通路111の燃料の圧力と供給通路255の燃料の圧力との関係によって接続通路111と供給通路255とを遮断する。これにより、接続通路111の燃料の圧力の変動が小さくなり、燃料の圧力変動による振動を低減することができる。したがって、振動による高圧ポンプなどの破損を防止することができる。
(b)接続配管11の分岐部12を介して接続する低圧燃料噴射弁9には、接続通路111を流れる燃料が供給される。逆止弁部50によって高圧ポンプ20における燃料の圧力変動が接続通路111を流れる燃料の圧力に影響しないため、低圧燃料噴射弁9は、燃料の噴射圧を安定させることができる。これにより、低圧燃料噴射弁9は、所望の燃料の量を噴射することができる。
(c)また、逆止弁部50では、供給通路255の燃料の圧力と連通路513の燃料の圧力との関係が式(2)に当てはまると、第二弁部材55が第二弁座523から離間し、供給通路255から連通路513の燃料を逆流する。これにより、例えば、高圧燃料噴射弁7の異常などによって高圧ポンプ20の内部に比較的高圧の燃料が滞留すると、第二弁部材55が第二弁座523から離間し、高圧の燃料を連通路513に戻す。これにより、高圧ポンプ20の破損を防止することができる。
(d)引用文献1に記載の燃料供給システムが備える弁装置では、当該弁装置の中心軸の方向において一の付勢部材と他の付勢部材とが重なるよう設けられている。このため、当該弁装置では、順流を許容しつつ両端の圧力の関係によって逆流を許容する逆止弁として径方向の体格が大きくなる。
一方、本発明の第一実施形態による逆止弁部50では、第一弁部材53の他方の端面532と第二弁部材55の一方の端面551とは、図3に示すように、中心軸CA50上において対向する位置に設けられている。また、第一スプリング54と第二スプリング56とは逆止弁部50の中心軸CA50の方向において離れて設けられている。これにより、逆止弁部50の径方向の体格を小さくすることができる。
(e)また、引用文献1に記載の燃料供給システムが備える弁装置では、逆流を許容する他の弁部材及び他の弁部材を高圧ポンプ側に付勢する他の付勢部材の位置が、順流を許容する一の弁部材及び一の弁部材を接続配管側に付勢する一の付勢部材の位置に比べ高圧ポンプ側に位置している。これにより、当該弁装置の内部において順流及び逆流する燃料が弁装置の内壁に複数回衝突するため、燃料の圧力損失が大きくなる。
一方、逆止弁部50では、中間部材52の一方の側及び他方の側に第一弁座522及び第二弁座523が形成され、中間部材52を挟むように第一弁部材53及び第二弁部材55が設けられている。これにより、順流及び逆流する燃料が弁ハウジング51や第一弁ホルダ541などの内壁に衝突する回数が比較的少なくなり、燃料の圧力損失を低減することができる。
(f)また、中間部材52は略筒状に形成され、引用文献1に記載の燃料供給システムが備える弁装置のように、一の弁部材に当接可能な弁座が他の弁部材に形成されている場合に比べ構造が簡単である。これにより、高圧ポンプ20の製造工数を低減することができる。
(g)第一弁ホルダ541及び中間部材52には、逆流する燃料が流通可能な切り欠き524、543が形成されている。これにより、燃料が逆流するための流路を別途形成することなく、逆止弁部50の径方向の体格をさらに小さくすることができる。
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態による弁装置を図8に基づいて説明する。第二実施形態は、第一弁部材と第二弁部材との大きさの関係が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第二実施形態による「弁装置」としての逆止弁部60は、弁ハウジング61、中間部材62、「順流許容手段」としての第一弁部材63及び第一スプリング64、「逆流許容手段」としての第二弁部材65及び第二スプリング66、第一フィルタ67、並びに、第二フィルタ68などを有する。
弁ハウジング61は、略筒状に形成されている金属部材である。弁ハウジング61の一方の端部611は、供給通路255の内壁256に、例えば、圧入などにより固定されている。弁ハウジング61は、中心軸CA60の方向に貫通孔を有する。一方の端部611の内部に形成される貫通孔の内径は、他方の端部612の内部に形成される貫通孔の内径より大きい。一方の端部611が形成する貫通孔には、中間部材62、第一弁部材63、「第一付勢部材」としての第一スプリング64、第二弁部材65、「第二付勢部材」としての第二スプリング66、第一フィルタ67、第二フィルタ68などが収容されている。他方の端部612は、接続配管11に接続している。他方の端部612の内部には、接続通路111と連通する連通路613が形成されている。
中間部材62は、略円筒状に形成され、弁ハウジング61の一方の端部611が形成する貫通孔の内壁614に固定されている。中間部材62は、中心軸CA60の方向に第一貫通孔621を有する。第一貫通孔621が有する二つの開口の縁部には、それぞれ第一弁部材63が当接可能な第一弁座622及び第二弁部材65が当接可能な第二弁座623が形成される。第一弁座622は、中間部材62の一方の端部に形成されている。第二弁座623は、中間部材62の他方の端部に形成されている。
中間部材62には、径方向外側の一部に「第一溝」としての切り欠き624が形成されている。切り欠き624が形成されていない径方向外側の部位は、弁ハウジング61の内壁614に当接する。切り欠き624と内壁614との間には隙間が形成される。当該隙間は、「弁ハウジングの他方」に形成されている接続通路111から「弁ハウジングの一方」に形成されている供給通路255に向かって燃料が順流する。
第一弁部材63は、略円環状に形成され、中心軸CA60の方向に連通路630を有する。第一弁部材63は、中間部材62に対して供給通路255が形成される「中間部材の一方」に設けられている。第一弁部材63は、弁ハウジング61の内壁614に固定されている第一弁ホルダ641に対して往復移動可能に弁ハウジング61の内部に収容されている。一方の端面631には、第一スプリング64の一端が当接している。「第一弁部材面」としての他方の端面632は、第一弁座622に当接可能に形成されている。第一弁部材63の外径は、後述する第二弁部材65の外径より大きい。
第一スプリング64は、一端が第一弁ホルダ641の中間部材62とは反対側の端部644に収容されているフィルタストッパ642に当接している。他端は、第一弁部材63の一方の端面631に当接している。第一スプリング64は、第一弁部材63が第一弁座622に当接するよう付勢する。
第一弁ホルダ641は、略筒状に形成されている。第一弁ホルダ641の中間部材62側の端部には、第一弁部材63の中間部材62とは反対側への移動を規制する段差面643を有する。第一弁ホルダ641は、第一弁部材63の往復移動及び第一スプリング64の伸縮を案内する。
第二弁部材65は、略円板状に形成されている。第二弁部材65は、第一弁部材63に対して接続通路111が形成される「第一弁部材の他方」に設けられ、弁ハウジング61の内壁614に固定されている第二弁ホルダ661に対して往復移動可能に弁ハウジング61の内部に収容されている。「第二弁部材面」としての一方の端面651は、第二弁座623に当接可能に形成されている。他方の端面652は、中心軸CA60上において第一弁部材63の他方の端面632に対抗するよう形成され、第二スプリング66の一端が当接している。
第二スプリング66は、第一弁部材63に対して接続通路111が形成される「第一弁部材の他方」に設けられている。第二スプリング66は、一端が第二弁部材65の他方の端面652に当接している。他端は、第二弁ホルダ661に当接している。第二スプリング66は、第二弁部材65が第二弁座623に当接するよう付勢する。
第二弁ホルダ661は、略筒状に形成されている。第二弁ホルダ661の中間部材62とは反対側の端部665と弁ハウジング61の内壁との間には、第二フィルタ68が設けられている。第二弁ホルダ661の中間部材62側の端部には、径方向外側の一部に複数の「第二溝」としての切り欠き663を有する。第二弁ホルダ661及び中間部材62が弁ハウジング61に組み付けられると、切り欠き663と中間部材62の切り欠き624とは中心軸CA60の方向に並ぶよう設けられる。切り欠き663と弁ハウジング61の内壁614との間に隙間が形成される。当該隙間は、連通路613から供給通路255に向かって順流する燃料、または、供給通路255から連通路613に向かって燃料が逆流する。第二弁ホルダ661の一方の端部には、第二弁部材65の連通路613側の移動を規制する段差面664を有する。
第二弁ホルダ661は、第二弁部材65の往復移動及び第二スプリング66の伸縮を案内する。
第一フィルタ67は、第一弁ホルダ641の中間部材62とは反対側の端部644とフィルタストッパ642との間に設けられる。第一フィルタ67は、逆止弁部60の内部を流れる燃料に含まれる異物を除去する。
第二フィルタ68は、弁ハウジング61と第二弁ホルダ661との間に設けられる。第二フィルタ68は、逆止弁部60の内部を流れる燃料に含まれる異物を除去する。
逆止弁部60では、連通路613の燃料の圧力、供給通路255の燃料の圧力、第一スプリング64の付勢力、及び、第一弁部材63と第一弁座622とのシート径の大きさによって連通路613から供給通路255に燃料が順流する条件が決定されている。
具体的には、連通路613の燃料の圧力を圧力PL、供給通路255の燃料の圧力を圧力PH、第一スプリング64の付勢力を付勢力F3、及び、図8に示すように、第一弁部材63の外径を外径SL3、第一弁部材63と第一弁座622とのシート径をシート径SH3とすると、式(3)の条件が成り立つときに第一弁部材63は第一弁座622から離間する。これにより、図8に示す二点鎖線L81のように連通路613から供給通路255に向かって燃料が流れる。
PH×(SL3−SH3)+F3<PL×(SL3−SH3) ・・・(3)
すなわち、特許請求の範囲に記載の「第一の所定の値」は、F3/(SL3−SH3)となる。
また、逆止弁部60では、連通路613の燃料の圧力、供給通路255の燃料の圧力、第二スプリング66の付勢力、及び、第二弁部材65と第二弁座623とのシート径の大きさによって供給通路255から連通路613に燃料が逆流する条件が決定されている。
具体的には、第二スプリング66の付勢力を付勢力F4、及び、図8に示すように、第二弁部材65と第二弁座623とのシート径をシート径S4とすると、式(4)の条件が成り立つときに第一弁部材63は第一弁座622から離間する。これにより、図8に示す二点鎖線L82のように連通路613から供給通路255に向かって燃料が流れる。
PH×S4<PL×S4+F4 ・・・(4)
すなわち、特許請求の範囲に記載の「第二の所定の値」は、F4/S4となる。
第二実施形態による逆止弁部60は、連通路613から供給通路255への燃料の「順流」を許容しつつ、供給通路255の燃料の圧力と連通路613の燃料の圧力との関係が式(4)に当てはまると、第二弁部材65が第二弁座623から離間し、供給通路255から連通路613への燃料の「逆流」を許容する。これにより、逆止弁部60は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
また、逆止弁部60は、第一弁部材63の外径が第二弁部材65の外径より大きい。これにより、連通路613から供給通路255に順流する燃料の量を供給通路255から連通路613に逆流する燃料の量より多くすることができる。
(第三実施形態)
次に、本発明の第三実施形態による燃料噴射弁を図9に基づいて説明する。第三実施形態は、逆流許容手段の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第三実施形態による「弁装置」としての逆止弁部70は、弁ハウジング71、中間部材72、「順流許容手段」としての第一弁部材73及び第一スプリング74、「逆流許容手段」及び「オリフィス形成部材」としてのオリフィス部75、第一フィルタ77、並びに、第二フィルタ78などを有する。
弁ハウジング71は、中心軸CA70の方向に貫通孔を有する。一方の端部711の内部に形成される貫通孔には、中間部材72、第一弁部材73、「第一付勢部材」としての第一スプリング74、オリフィス部75、第一フィルタ77、第二フィルタ78などが収容されている。他方の端部512の内部には、接続通路111と連通する連通路713が形成されている。
中間部材72は、略円筒状に形成され、弁ハウジング71の一方の端部711側の内壁714に固定されている。中間部材72は、中心軸CA70の方向に第二貫通孔721を有する。第二貫通孔721が有する二つの開口のうち、供給通路255に連通する開口の縁部には第一弁部材73が当接可能な第一弁座722が形成される。
第一弁部材73は、略円環状に形成され、中間部材72に対して供給通路255が形成される「中間部材の一方」に設けられている。第一弁部材73は、内壁714に固定されている第一弁ホルダ741に対して往復移動可能に弁ハウジング71の内部に収容されている。第一弁部材73の略中央には後述するオリフィス部75が設けられている。一方の端面731には、第一スプリング74の一端が当接している。他方の端面732は、第一弁座722に当接可能に形成されている。
第一スプリング74は、一端が第一弁ホルダ741の中間部材72と反対側の端部745に収容されているフィルタストッパ742に当接している。他端は、第一弁部材73の一方の端面731に当接している。第一スプリング74は、第一弁部材73が第一弁座722に当接するよう付勢する。
第一弁ホルダ741は、略筒状に形成されている。第一弁ホルダ741は、端部745の内部に第一フィルタ77及びフィルタストッパ742が固定されている。第一弁ホルダ741の中間部材72側の端部は、径方向外側の一部に切り欠き743を有する。切り欠き743と弁ハウジング71の内壁714との間に形成される隙間には、連通路713から供給通路255に向かって燃料が順流する。第一弁ホルダ741の中間部材72側の端部には、第一弁部材73の供給通路255側の移動を規制する段差面744を有する。第一弁ホルダ741は、第一弁部材73の往復移動及び第一スプリング74の伸縮を案内する。
オリフィス部75は、弁ハウジング71の中心軸CA70上であって第一弁部材73の略中央に設けられている。オリフィス部75は、第一弁部材73と一体に形成されている。オリフィス部75は、比較的内径が小さく中心軸CA70の方向に貫通するオリフィス751を有する。オリフィス751は、第二貫通孔721と供給通路255とを連通する。
第一フィルタ77は、第一弁ホルダ741の中間部材72と反対側の端部745とフィルタストッパ742との間に設けられる。第二フィルタ78は、弁ハウジング71と中間部材72との間に設けられる。第一フィルタ77及び第二フィルタ78は、逆止弁部70の内部を流れる燃料に含まれる異物を除去する。
逆止弁部70では、連通路713の燃料の圧力、供給通路255の燃料の圧力、第一スプリング74の付勢力、及び、第一弁部材73と第一弁座722とのシート径の大きさによって連通路713から供給通路255に燃料が順流する条件が決定されている。
具体的には、連通路713の燃料の圧力を圧力PL、供給通路255の燃料の圧力を圧力PH、第一スプリング74の付勢力を付勢力F5、及び、図9に示すように第一弁部材73と第一弁座722とのシート径をシート径S5とすると、式(5)の条件が成り立つときに第一弁部材73は第一弁座722から離間する。これにより、図9に示す二点鎖線L91のように連通路713から供給通路255に向かって燃料が流れる。
PH×S5+F5<PL×S5 ・・・(5)
すなわち、特許請求の範囲に記載の「第一の所定の値」は、F5/S5となる。
また、逆止弁部70では、連通路713の燃料の圧力と供給通路255の燃料の圧力とに差が生じると、当該圧力差に応じて連通路713から供給通路255に向かって比較的少量の燃料が順流し(図9の二点鎖線L92)、または、供給通路255から連通路713に向かって比較的少量の燃料が逆流する(図9の二点鎖線L93)。すなわち、特許請求の範囲に記載の「第二の所定の値」は、0となる。
第三実施形態による逆止弁部70では、連通路713と供給通路255とを連通する比較的内径が小さいオリフィス751を有する。これにより、第一弁部材73が第一弁座722に当接または離間することによって連通路713側から供給通路255側への燃料の「順流」を許容しつつ、オリフィス部75を介して供給通路255側から連通路713側への燃料の「逆流」を許容する。これにより、逆止弁部70は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
(第四実施形態)
次に、本発明の第四実施形態による燃料噴射弁を図10に基づいて説明する。第四実施形態は、オリフィス部が設けられる位置が第三実施形態と異なる。なお、第三実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第四実施形態による「弁装置」としての逆止弁部80は、弁ハウジング71、中間部材82、「順流許容手段」としての第一弁部材83及び第一スプリング74、「逆流許容手段」及び「オリフィス形成部材」としてのオリフィス部85、第一フィルタ77、並びに、第二フィルタ78などを有する。
中間部材82は、略円筒状に形成され、弁ハウジング71の一方の端部711側の内壁714に固定されている。中間部材82は、中心軸CA80の方向に連通路821を有する。連通路821が有する二つの開口のうち供給通路255に連通する開口の縁部には第一弁部材83が当接可能な第一弁座822が形成される。連通路821が有する二つの開口のうち連通路713に連通する開口にはオリフィス部85が収容されている。
第一弁部材83は、略円環状に形成され、中間部材82に対して供給通路255が形成される「中間部材の一方」に設けられている。第一弁部材83は、第一弁ホルダ741に対して往復移動可能に弁ハウジング71の内部に収容されている。第一弁部材83は、中心軸CA80の方向に中間部材82の連通路821と供給通路255とを連通する第三貫通孔830を有する。一方の端面831には、第一スプリング74の一端が当接している。他方の端面832は、第一弁座822に当接可能に形成されている。
オリフィス部85は、中間部材82と一体に形成されている。オリフィス部85は、比較的内径が小さく中心軸CA80の方向に貫通するオリフィス851を有する。オリフィス851は、連通路713と連通路821とを連通する。
逆止弁部80では、第一スプリング74の付勢力を付勢力F6、及び、図10に示すように第一弁部材83の外径を外径SL6、第一弁部材83と第一弁座822とのシート径をシート径SH6とすると、式(6)の条件が成り立つときに第一弁部材83は第一弁座822から離間する。これにより、図10に示す二点鎖線L101のように連通路713から供給通路255に向かって燃料が流れる。
PH×(SL6−SH6)+F6<PL×(SL6−SH6) ・・・(6)
すなわち、特許請求の範囲に記載の「第一の所定の値」は、F6/(SL6−SH6)となる。
また、逆止弁部80では、連通路713の燃料の圧力と供給通路255の燃料の圧力とに差が生じると、当該圧力差に応じて連通路713から供給通路255に向かって比較的少量の燃料が順流し(図10の二点鎖線L102)、または、供給通路255から連通路713に向かって比較的少量の燃料(図10の二点鎖線L103)が逆流する。すなわち、特許請求の範囲に記載の「第二の所定の値」は、0となる。
第四実施形態による逆止弁部80では、連通路713と供給通路255とを連通する比較的内径が小さいオリフィス851を有する。これにより、第一弁部材83が第一弁座822に当接または離間することによって連通路713側から供給通路255側への燃料の「順流」を許容しつつ、オリフィス部85を介して供給通路255側から連通路713側への燃料の「逆流」を許容する。これにより、逆止弁部80は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
(他の実施形態)
(ア)上述の実施形態では、逆止弁部を燃料供給システムに適用される高圧ポンプが備えるとした。しかしながら、本発明の弁装置が適用される技術分野はこれに限定されない。他方から一方への流体の順流を許容しつつ、一方の流体の圧力が他方の流体の圧力に所定の値を加えた値より大きくなると、一方から他方への流体の逆流を許容すればよい。
(イ)上述の実施形態では、第一弁部材の形状は、円板状または円環状であるとした。しかしながら、第一弁部材の形状はこれに限定されない。平板状や球状であってもよい。
(ウ)第三実施形態では、オリフィス部は、第一弁部材の略中央に位置するとした。しかしながら、第一弁部材におけるオリフィス部が設けられる位置は限定されない。第三実施形態の変形例である逆止弁部90を図11に示す。「逆流許容手段」及び「オリフィス形成部材」としてのオリフィス部95は、第一弁部材73の第一弁座722に当接可能な端部の一部に設けられる。オリフィス部95は、第一弁部材73と第一弁座722とが当接しているとき、第一弁座722との間に隙間を形成する「オリフィス」としての溝951を有している。式(5)の条件が成り立つときに第一弁部材73は第一弁座722から離間し、図11に示す二点鎖線L111のように連通路713から供給通路255に向かって燃料が流れる。一方、逆止弁部90では、第一弁部材73と第一弁座722とが当接しているか離間しているかにかかわらず、オリフィス部95を介して供給通路255から連通路713に向かって燃料が逆流する。これにより、逆止弁部90は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
50、60、70、80、90・・・逆止弁部(弁装置)、
51、61、71 ・・・弁ハウジング、
52、62、72、82・・・中間部材、
522、622、722、822・・・第一弁座、
53、63、73、83・・・第一弁部材(順流許容手段)、
54、64、74 ・・・第一スプリング(第一付勢部材、順流許容手段)、
55、65 ・・・第二弁部材(逆流許容手段)、
56、66 ・・・第一スプリング(第二付勢部材、逆流許容手段)、
75、85、95 ・・・オリフィス部(逆流許容手段)、
CA50、CA60、CA70、CA80・・・中心軸。

Claims (11)

  1. 弁ハウジング(51、61、71)と、
    前記弁ハウジングに収容される中間部材(52、62、72、82)と、
    前記弁ハウジングの内部に前記中間部材の一方に設けられ、前記弁ハウジングの他方の流体の圧力が前記弁ハウジングの一方の流体の圧力に第一の所定の値を加えた値より大きくなると、前記弁ハウジングの他方から前記弁ハウジングの一方への流体の順流を許容する順流許容手段(53、54、63、64、73、74、83)と、
    前記弁ハウジングの内部に設けられ、前記弁ハウジングの一方の流体の圧力が前記弁ハウジングの他方の流体の圧力に第二の所定の値を加えた値より大きくなると、前記弁ハウジングの一方から前記弁ハウジングの他方への流体の逆流を許容する逆流許容手段(55、56、65、66、75、85、95)と、
    を備え、
    前記順流許容手段は、前記中間部材が有する第一弁座(522、622、722、822)に当接可能な第一弁部材(53、63、73、83)と、前記第一弁部材を前記第一弁座に当接するよう前記弁ハウジングの一方から前記弁ハウジングの他方に付勢する第一付勢部材(54、64、74)とから形成され、
    前記逆流許容手段は、前記弁ハウジングの中心軸(CA50、CA60、CA70、CA80)上において前記第一弁部材と同じ位置、または、前記第一弁部材の他方に位置することを特徴とする弁装置(50、60、70、80)。
  2. 前記逆流許容手段は、
    前記中間部材が有する第二弁座(523、623)に当接可能な第二弁部材(55、65)と、
    前記第二弁部材を前記第二弁座に当接するよう前記弁ハウジングの他方から前記弁ハウジングの一方に付勢する第二付勢部材(56、66)とから形成され、
    前記第一弁部材の前記第一弁座に当接可能な第一弁部材面(532、632)と前記第二弁部材の前記第二弁座に当接可能な第二弁部材面(551、651)とは、前記弁ハウジングの中心軸上に対向するよう設けられることを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
  3. 前記第一弁座は、前記中間部材の一方の端部に形成されることを特徴とする請求項2に記載の弁装置。
  4. 前記中間部材は、流体が流れる第一貫通孔(521、621)を有し、
    前記第一弁部材または前記第二弁部材のいずれか一方は、平板状または球状に形成され、前記第一貫通孔の二つの開口のうち一の開口の縁部に形成される前記第一弁座または前記第二弁座に当接可能に設けられ、
    前記第一弁部材または前記第二弁部材のいずれか他方は、環状に形成され、前記第一貫通孔の二つの開口のうち他の開口の縁部に形成される前記第一弁座または前記第二弁座に当接可能に設けられることを特徴とする請求項2または3に記載の弁装置。
  5. 前記弁ハウジングの一方から前記弁ハウジングの他方に流れる流体は、前記中間部材の径外方向を通ることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の弁装置。
  6. 前記第一弁部材の往復移動を案内する第一弁ホルダ(541)または前記第二弁部材の往復移動を案内する第二弁ホルダ(661)を備え、
    前記中間部材は、径方向外側の端部に前記弁ハウジングの中心軸方向に形成される第一溝(524、624)を有し、
    前記第一弁ホルダまたは前記第二弁ホルダは、前記中間部材側の径方向外側の端部に前記弁ハウジングの中心軸方向に形成され前記第一溝に連通する第二溝(543、663)を有することを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の弁装置。
  7. 前記逆流許容手段は、前記弁ハウジングの一方と前記弁ハウジングの他方とを連通するオリフィス(751、851、951)を形成するオリフィス形成部材(75、85、95)であることを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
  8. 前記オリフィス形成部材は、前記第一弁部材に設けられ、
    前記中間部材は、前記オリフィスに連通する第二貫通孔(721)を有し、
    前記第一弁部材は、前記第二貫通孔の前記弁ハウジングの一方の開口の縁部に形成される前記第一弁座(722)に当接可能に設けられ、
    前記弁ハウジングの一方と前記弁ハウジングの他方との間を流れる流体は、前記オリフィス及び前記第二貫通孔を流れることを特徴とする請求項7に記載の弁装置。
  9. 前記オリフィス形成部材は、前記中間部材に設けられ、
    前記第一弁部材は、前記オリフィスと連通する第三貫通孔(830)を有するよう環状に形成され、前記中間部材の一方の端部に形成される前記第一弁座に当接可能に設けられ、
    前記弁ハウジングの他方から前記弁ハウジングの一方に流れる流体は、前記中間部材の径外方向及び前記第三貫通孔を通ることを特徴とする請求項7に記載の弁装置。
  10. 前記弁ハウジングの一方から前記弁ハウジングの他方に流れる流体は、前記第三貫通孔及び前記オリフィスを通ることを特徴とする請求項9に記載の弁装置。
  11. プランジャ(31)を有するプランジャ部(30)と、
    有底筒状に形成され、前記プランジャを往復移動可能に支持し、前記プランジャが移動
    すると容積が変化する加圧室(27)を有する本体部(25)と、
    前記加圧室に吸入される燃料を供給する燃料タンク(5)と前記加圧室との間に設けられ、前記加圧室において加圧される燃料の圧力を制御する圧力制御部(35、40)と、
    前記加圧室の燃料を外部に吐出する吐出弁部(45)と、
    前記燃料タンク(5)と前記圧力制御部との間に設けられ、前記弁ハウジングの一方を前記圧力制御部に接続し、前記弁ハウジングの他方を前記燃料タンクに接続する請求項1から10のいずれか一項に記載の弁装置(50、60、70、80、90)と、
    を備えることを特徴とする高圧ポンプ(20)。
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