JP4149582B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁体リフト量に応じて流体流量を比例制御するための流量制御弁に係り、例えばコモンレール（蓄圧配管）内に蓄圧された高圧燃料を電磁燃料噴射弁によりディーゼルエンジンの各気筒へ噴射するコモンレール式燃料噴射システムにおいて、高圧供給ポンプからコモンレールへの燃料圧送量を制御するための流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンに燃料を噴射するシステムの１つとして、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムでは、エンジンの各気筒共通のコモンレールが設けられ、このコモンレールに可変吐出量高圧ポンプによって必要量の高圧燃料を圧送供給することで、コモンレールの燃料圧力が一定に保持される。コモンレール内の高圧燃料は、所定のタイミングで電磁燃料噴射弁が駆動されることにより各気筒に噴射供給される（例えば、特開昭６４−７３１６６号公報等）。
【０００３】
こうした燃料噴射システムでは、可変吐出量高圧ポンプの圧力室と同数の調量弁（電磁弁）が必要となる。そのため、圧力室に合わせて複数個の電磁弁を設ける場合には電磁弁の増設分だけコストアップを招く。そこで、１個の電磁弁で吐出量の制御を可能とするために、可変吐出量高圧ポンプの圧力室へ吸入される低圧燃料量を制御する方式が考えられる。その電磁弁は可変絞り機構を備え、同機構にて弁体の開度（リフト量）を変更することにより流量が比例制御できるよう構成される。
【０００４】
弁体リフト量に応じて流量を比例制御する電磁弁の場合、弁体の移動に伴う微小開度の状態から弁開度を増大させた状態まで、広域な開度制御領域にて調量精度を向上させたいという要望がある。ところが、既存の電磁弁では上記要望に応えられず、微小開度であっても全開時と略同量の燃料（流体）が流出するという不都合があった。
【０００５】
因みに、特開平８−２６１０１９号公報等に見られる装置では、ＯＮ／ＯＦＦ式の電磁弁が用いられる。図１３は、ＯＮ／ＯＦＦ式電磁弁における流量制御部の構成を簡単に示す断面図である。同図１３において、バルブケース９１には円柱状の弁体９２が摺動可能に配設され、弁体９２の先端（図の左端）にはテーパ面９２ａが形成されている。図示の状態では弁体９２が開弁位置にあり、流路９３側から流路９４側への流体の流れが許容される。そして、弁体９２が図示の開弁位置から左側へ移動し、弁体９２のテーパ面９２ａとバルブケース９１のシート面９１ａとが当接すると、流路９３→９４の流体の流れが阻止されて電磁弁が閉弁状態で保持されるようになっていた。
【０００６】
上記図１３の電磁弁は、弁体９２が開弁位置と閉弁位置との２位置を移動するだけなので、開弁動作時には瞬時に多量の流体が流れ出すよう、テーパ面９２ａの角度θａが比較的大きく（９０°程度）、また、弁体リフト量が比較的小さい（０．１ｍｍ程度）。
【０００７】
このＯＮ／ＯＦＦ式電磁弁において、流量の比例制御を実現すべくソレノイド部をリニアソレノイドに代える場合、弁体９２のリフト量を０．１ｍｍ程度から２ｍｍ程度に延ばし、且つ角度θａを１０°程度にまで狭くする必要がある。かかる場合、弁体９２先端の角度θａが小さいため、閉弁動作時に弁体９２がシート面９１ａに食い込んだり、弁体９２のシールエッジ９２ｂが摩耗したりするといった問題が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、弁体リフト量に応じて流体流量を比例制御する際、その流体流量を精度良く調量することができる流量制御弁を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の流量制御弁はその前提として、コイルの通電に伴いケース部材に設けられたシリンダ内を摺動する弁体を有し、該弁体の移動量（リフト量）に応じて流体流量を比例制御する。
【００１０】
そして、請求項１に記載の発明ではその要旨として、前記ケース部材には流入側流路を形成し、前記弁体には、流体の流出方向に向けて次第にシリンダ壁面から離間する調量部を形成して、閉弁時には前記弁体の摺動面にて前記流入側流路を閉鎖し、開弁時には前記調量部を介して流体を流出させると共に、同弁体の移動方向に延びる連通流路を設け、該連通流路の一端は流体の排出部に開口させかつ、他端は当該弁体を開放又は閉鎖の方向に付勢するためのスプリングを収容するスプリング室に開口させ、前記弁体の軸部には、前記流入側流路と前記連通流路とを連通する連通路を設けると共に、該連通路に前記調量部を設け、その調量部に対向する部位を圧力緩和部とする。
【００１１】
要するに、開弁時には、流入側流路から調量部を経由して排出部側へ流体が流出する。このとき、調量部は、流体の流出方向に向けて次第にシリンダ壁面から離間するよう構成されるため、微小開度では流体流量が比較的少量で抑えられ、弁開度の増大に伴い流体流量が増加することとなる。その結果、微小開度域から全開域までの広域な開度制御領域において、流体流量を精度良く調量することができる。そして、弁体にはその移動方向に延びて上記態様で開口する連通流路が設けられることで、同移動方向に燃料圧力が作用することがなくなり、弁体としての安定動作が保証される。つまり、閉弁方向又は開弁方向に弁体に作用する力のバランスが良好に保たれ、調量精度が確保できる。しかも、同弁体の上記調量部に圧力緩和部を設けたことによって、たとえ弁体の開度変更に伴い流体流量が変化することで圧力バランスが一時的に崩れ、弁開度（弁体リフト量）が不用意に変動するような場合であっても、圧力バランスが常に良好に保たれる。その結果、流体流量の変動時においても流体流量が精度良く調量できる。
【００１２】
実際には、請求項２に記載したように、前記調量部は、流体の流出方向に向けて傾斜する傾斜面を有するとよい。或いは、請求項３に記載したように、閉弁状態の弁体において、前記傾斜面は前記流入側流路に近い部位と同流路に遠い部位とで傾斜角が異なるとよい。
【００１３】
請求項２の発明によれば、開弁に伴い傾斜面に沿って流体が流出し、その時の流量は弁開度（弁体リフト量）に応じて変化する。また、請求項３の発明によれば、弁体の開度に応じて時間当たりの流体流量が任意に設定できる。仮に傾斜面（調量部）の傾斜角を小さくすると、時間当たりの流体流量が少なくなり、傾斜面（調量部）の傾斜角を大きくすると、時間当たりの流体流量が多くなる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、前記圧力緩和部を弁体の先端部に設ける。本構成によれば、既述の作用効果に加え、圧力緩和部の加工が容易になるという効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（比較例）
以下、この発明を具体化した実施の形態の説明に先立ってその比較例を図面に従って説明する。
【００１９】
先ずは図１を用いて、前提となるコモンレール式燃料噴射装置の概要を説明する。図１において、多気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンＥという）には各気筒の燃焼室に対応する複数の電磁燃料噴射弁Ｉが配設され、これら電磁燃料噴射弁Ｉは各気筒共通のコモンレールＲに接続されている。コモンレールＲには、高圧流路である供給配管Ｒ１及び吐出弁Ｂを介して可変吐出量高圧ポンプＰが接続され、可変吐出量高圧ポンプＰの駆動に伴い燃料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料が連続的に蓄圧される。可変吐出量高圧ポンプＰには、フィードポンプＰ１を経由して燃料タンクＴから低圧燃料が吸入され、同高圧ポンプＰは低圧燃料を高圧化してコモンレールＲに対して圧送する。コモンレールＲ内の燃料圧力は、エンジンＥの運転状態によって異なるが、約２００〜１６００気圧（約２０〜１６０ＭＰａ）となっている。
【００２０】
可変吐出量高圧ポンプＰの詳細な構成については後述するが、同ポンプＰは３つの圧力室を有する３系統圧送ポンプとなっている。また、可変吐出量高圧ポンプＰにはその燃料吸入部において、燃料吐出量を制御するための流量制御弁Ｐ２が設けられている。流量制御弁Ｐ２は燃料量を任意に調量可能なリニアソレノイド弁（比例電磁弁）であって、前記３系統圧送の燃料吐出量を１つで制御できるように構成される。
【００２１】
コモンレールＲには、その内部の燃料圧力（コモンレール圧）を検出するための圧力センサＳ１が配設されている。電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ４０という）は、圧力センサＳ１により検出される実際のコモンレール圧が負荷や回転数に基づいて設定される最適値となるように可変吐出量高圧ポンプＰの吐出量を決定し、それに応じた信号を流量制御弁Ｐ２に出力する。
【００２２】
ＥＣＵ４０には、回転角センサＳ２や負荷センサ（例えばスロットル開度センサ）Ｓ３より回転角や負荷等のエンジン運転情報が入力される。またその他にも、ＥＣＵ４０には、エンジン冷却水温を検出する冷却水温センサＳ４、吸気温を検出する吸気温センサＳ５及び吸気圧を検出する吸気圧センサＳ６が接続されており、各センサの検出信号がＥＣＵ４０に随時入力される。ＥＣＵ４０は、これら各センサの検出信号によるエンジン運転状態に基づいて最適な噴射時期及び噴射量（噴射期間）を決定し、それに応じた制御信号を電磁燃料噴射弁Ｉに出力する。これにより、電磁燃料噴射弁ＩからエンジンＥの各燃焼室への燃料噴射が制御される。
【００２３】
次に、可変吐出量高圧ポンプＰの詳細な構成について図２〜図５を用いて説明する。ここで、図２は可変吐出量高圧ポンプＰの全体を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は燃料圧送部の構成を拡大して示す断面図、図５は前記図１の流量制御弁Ｐ２の構成を示す断面図である。
【００２４】
図２において、可変吐出量高圧ポンプＰはポンプハウジング１ａ，１ｂを有し、これらポンプハウジング１ａ，１ｂにそれぞれ設けられた２つの滑り軸受け（フリクションベアリング）１１，１２によりドライブシャフト１０が回転自在に支持されている。ドライブシャフト１０は、例えばエンジンＥが４気筒の場合に同エンジンＥの４／３の回転と同期して回転駆動される。ドライブシャフト１０は２つの滑り軸受け１１，１２の間に偏心部１３を有しており、偏心部１３はドライブシャフト１０の中心軸Ｑ１に対して距離ｕだけ偏心している。偏心部１３の外周には滑り軸受け（フリクションベアリング）１４が設けられており、偏心部１３はその外周に配設される偏心カム１５に対し回転自在となっている。
【００２５】
また、図３において、偏心カム１５は、外周面に３つの平坦部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有する略多角形状に構成されている。３つの平坦部１５ａ〜１５ｃの外方にそれぞれ配されるボディ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内には、それぞれシリンダ２ａ，２ｂ，２ｃが形成され、各シリンダ２ａ〜２ｃにはプランジャ３ａ，３ｂ，３ｃが摺動自在に配設されている。圧力室４ａ，４ｂ，４ｃの各々は、シリンダ２ａ〜２ｃの内壁面とプランジャ３ａ〜３ｃの端面により区画形成されている。
【００２６】
３つの平坦部１５ａ〜１５ｃは、任意の２つのなす角度αが６０度となるように、且つそれぞれシリンダ２ａ〜２ｃの中心軸に対して垂直になるように形成されている。また、３つのシリンダ２ａ〜２ｃは互いの中心軸が１２０度の角度間隔となるように配置されている。
【００２７】
従って、ドライブシャフト１０の回転に伴い偏心部１３が回転すると、偏心カム１５の中心Ｑ２が、ドライブシャフト１０の中心軸Ｑ１を中心とする半径「ｕ」の円形経路（図中に破線で示す経路）に沿って回転する。すると、偏心カム１５の各平坦部１５ａ〜１５ｃが中心Ｑ２の移動に伴い平行に動作し、プランジャ３ａ〜３ｃがシリンダ２ａ〜２ｃ内を往復摺動する。これに伴い、圧力室４ａ〜４ｃ内の低圧燃料が順次圧縮され高圧燃料となる。
【００２８】
圧力室４ａ〜４ｃ内への低圧燃料の供給経路について図２を用いて説明する。図中、ポンプハウジング１ｂの下端部には流量制御弁Ｐ２が設置され、その流量制御弁Ｐ２先端部には燃料溜まり室１６が設けられている。燃料タンクＴ内の燃料は、フィードポンプＰ１によって約１５気圧に加圧され、低圧流路Ｌを通して燃料溜まり室１６に送出される。流量制御弁Ｐ２は、ハウジング６外周に設けたフランジ７に図示しないボルトを挿通することによってポンプハウジング１ｂに固定されている。
【００２９】
流量制御弁Ｐ２の詳細な説明は後述するが、同制御弁Ｐ２はコイル６１を内蔵するリニアソレノイド弁として構成され、コイル６１に通電される電流量に応じて弁体６３のリフト量（移動量）が決定される。この場合、燃料溜まり室１６からポンプハウジング１ｂ下部に設けられた低圧流路８に流れる燃料量は、ＥＣＵ４０から流量制御弁Ｐ２に供給される電流値により決まる。
【００３０】
低圧流路８は、他の低圧流路１７を通して、ポンプハウジング１ａに設けられた環状の低圧流路１８に連通している。環状の低圧流路１８はポンプハウジング１ｂに設けられた低圧流路１９に連通し、さらに、流路２４，２５を通してプランジャ３ａ上部の圧力室４ａに連通している。また、低圧流路８は、図示しない低圧流路を介して他の圧力室４ｂ，４ｃにも連通している。
【００３１】
ここで図４に示されるように、ポンプハウジング１ｂの上部には、カバー部材２２と流路形成部材２３との一体物が図示しないボルトによって固定されており、ボディ２１ａの上面は流路形成部材２３の下面に密着している。流路２４，２５はそれぞれカバー部材２２及び流路形成部材２３に形成されている。
【００３２】
圧力室４ａには、逆止弁として機能するプレート５ａが配設されている。プレート５ａには、流路２５に対向しない位置に複数個の貫通穴５１ａが形成されている。また、カバー部材２２及び流路形成部材２３には高圧流路２７，２８が形成され、高圧流路２７には逆止弁として機能するボール２９が配設されている。
ここで、ボール２９は前記図１における吐出弁Ｂに相当する。すなわち、ここでの例の可変吐出量高圧ポンプＰにおいては、吐出弁Ｂが３個設置されていることになる。
【００３３】
偏心カム１５の平坦部１５ａとプランジャ３ａとの間には、パッド３１ａが介設されている。パッド３１ａはポンプハウジング１ｂの内周面に沿って延びる円筒状をなし、ポンプハウジング１ｂ内に摺動自在に支持されている。パッド３１ａとボディ２１ａとの間にはスプリング３２ａが配設され、その付勢力によりパッド３１ａを偏心カム１５の平坦部１５ａに当接せしめている。それ故、偏心カム１５が偏心して動作する際、パッド３１ａは平坦部１５ａと一体的に図の上下方向に往復動する。
【００３４】
図２において、流量制御弁Ｐ２の弁体６３が開弁位置に移動すると、燃料溜まり室１６と低圧通路８とが連通される。そして、ドライブシャフト１０の回転により偏心カム１５が下降を開始すると、スプリング３２ａの付勢力によりパッド３１ａも下降する。このとき、燃料溜まり室１６内の約１５気圧の低圧燃料は、低圧流路８，１７〜１９、流路２４，２５及びプレート５ａの貫通穴５１ａを経由して圧力室４ａに流入し、プランジャ３ａを下降させる。
【００３５】
圧力室４ａへの燃料流入量は弁体リフト量により決まり、弁体リフト量が小さい時は圧力室４ａに流入する燃料量は少ないためにプランジャ３ａとパッド３１ａとが離れる。これにより、圧力室４ａ内でのキャビテーションの発生が抑制される。
【００３６】
ドライブシャフト１０の回転により偏心カム１５が上昇に転じると、スプリング３２ａの付勢力に抗してパッド３１ａも上昇する。パッド３１ａとプランジャ３ａとが当接した後は、圧力室４ａの圧力が高くなり、プレート５ａは流路形成部材２３の下面に密着する。かくして、流路２５と圧力室４ａとの連通が遮断される。その後、圧力室４ａの容積の減少に伴い更に圧力が上昇して所定の圧力となると、ボール２９が開弁位置に移動し、圧力室４ａ内の高圧燃料は高圧流路２７，２８を通ってコモンレールＲに給送される。
【００３７】
以上、圧力室４ａの周辺を中心とした説明をしたが、他の圧力室４ｂ，４ｃの周辺も同様の構成を有する。すなわち、図３に示されるように、偏心カム１５の平坦部１５ｂ，１５ｃとプランジャ３ｂ，３ｃの間にもパッド３１ｂ，３１ｃがそれぞれ介設され、パッド３１ｂ，３１ｃはスプリング３２ｂ，３２ｃの付勢力により平坦部１５ｂ，１５ｃに当接している。プランジャ３ａ〜３ｃは、いずれもパッド３１ａ〜３１ｃとは独立に設けられ、スプリング３２ａ〜３２ｃの付勢力が作用しないようになっている。
【００３８】
次に、この比較例での流量制御弁Ｐ２の構成について図５を用いて説明する。流量制御弁Ｐ２は、図５の如く、コイル６１を内蔵するハウジング６と、その左端に嵌装固定されるケース部材としてのバルブケース９とを有し、バルブケース９に設けられたシリンダ６２内に、スプールたる弁体６３が摺動可能に保持されている。バルブケース９には、シリンダ６２側に開口する環状の流路６４が形成されると共に、この流路６４とバルブケース９の外周面とを結ぶ流路６５が形成されている。流路６４，６５によりシリンダ６２と図２の燃料溜まり室１６とが連通され、この流路６４，６５が流入側通路を成す。
【００３９】
弁体６３にはその軸方向に延びる連通流路７１が形成されている。また、弁体６３には鍔状に拡径部７２が形成されており、弁体６３は、拡径部７２がバルブケース９に当接する位置とシム７３に当接する位置とによりその移動範囲が規定される。連通流路７１は図の左右方向に貫通し、その左端は図２の低圧流路８に開口し、右端はスプリング６９を収容するためのスプリング室６０に開口している。つまり、静的には、弁体６３の摺動方向（左右方向）に燃料圧力が作用しないように当該弁体６３が構成され、弁体６３の安定した作動が可能となる。
【００４０】
弁体６３の右端部にはアーマチャ７０が圧入固定されており、このアーマチャ７０は、コイル６１と同軸に配設されたステータ６８に一定の間隔で対向している。アーマチャ７０と一体化された弁体６３は、スプリング室６０内に配設されたスプリング６９により図の左方に付勢されており、コイル６１を通電していない図示の状態では燃料溜まり室１６と低圧流路８との連通が遮断される（図２参照）。
【００４１】
ステータ６８は、アーマチャ７０に近づくほどそれに対向する部位の断面積が小さくなるテーパ部６８ａを有し、弁体６３の変位位置はコイル６１への通電量により決定される。よって、コイル６１を通電すると、弁体６３が図の右方に変位して燃料溜まり室１６と低圧流路８とが連通し（図２参照）、通電量を増加すると、その通電量に応じて連通部の開口面積（弁体６３のリフト量）が増加する。弁体６３のリフト量を調整することによる、こうした流路面積制御は、ＥＣＵ４０によるデューティ制御にて実現される。因みに、流量制御弁Ｐ２を常閉弁として構成することで、例えばコイル破損時に燃料の圧送が行われないようにする効果がある。
【００４２】
ここで、図６及び図７を用いて弁体６３及びバルブケース９の構成を詳細に説明する。なお、図６は、弁体６３及びバルブケース９を組み付け状態で示し、図７（ａ），（ｂ）は弁体６３及びバルブケース９を個々に示す。
【００４３】
図７（ａ）に示されるように、バルブケース９のシリンダ６２において、流路６４を挟んで図の左右両側は共に同一径で構成される。つまり、図の右側のシリンダ径Φｄ１と図の左側のシリンダ径Φｄ２とは等しく、この比較例では、Φｄ１＝Φｄ２＝７．００２ｍｍとなっている。
【００４４】
一方、図７（ｂ）に示されるように、弁体６３においてシリンダ６２との摺動面６３ａの径Φｄ３は、前記シリンダ径Φｄ１，Φｄ２よりも極僅かに小さい。実際には、Φｄ３＝７．０００ｍｍであり、弁体６３をバルブケース９に組み付けた状態（図６の状態）では、両部材のクリアランス（Φｄ１，Φｄ２−Φｄ３）は０．００２ｍｍとなる。
【００４５】
また、弁体６３の左側先端にはテーパ面６３ｂが形成されている。テーパ面６３ｂは、燃料の流出方向に向けて次第にシリンダ壁面から離間するよう形成され、このテーパ面６３ｂにより調量部（流体の流出方向に向けて傾斜する傾斜面）が構成される。実際には、テーパ面６３ｂが成す角度θ１は１０°となっている。
【００４６】
図６において、弁体６３の拡径部７２がバルブケース９に当接する状態では、流路６４の開口部を塞ぐように弁体６３の摺動面６３ａとシリンダ壁面とが摺接し、その摺接部分により流路６４からシリンダ６２側への燃料の流通が遮断される。実際には、バルブケース９における環状の流路６４の左側隅部のエッジ部を「Ａ」、弁体６３における摺動面６３ａとテーパ面６３ｂとの境界点を「Ｂ」とする場合、図６の状態では、Ａ−Ｂ間の距離Ｌが０．５ｍｍとなる。また、既述の通り弁体６３及びバルブケース９のクリアランスは０．００２ｍｍとなる。従って、流路６４からシリンダ６２内に流れる燃料は殆どなく、実質的に閉弁状態となる。
【００４７】
上記の如く構成される流量制御弁Ｐ２の作用を以下に説明する。
図２，図５に示されるように、コイル６１の非通電時において、弁体６３はスプリング６９の付勢力によって拡径部７２がバルブケース９に当接する位置で保持される（図示の状態）。その時、燃料溜まり室１６を介して流路６５，６４に流れ込む低圧燃料は、シリンダ６２壁面と弁体６３の摺動面６３ａとの摺接部（図６のＡ−Ｂ間）によりその流通が阻止される。
【００４８】
そして、コイル６１の通電に伴い、スプリング６９の付勢力に抗して弁体６３が移動すると、燃料溜まり室１６を介して流路６５，６４に流れ込む低圧燃料は、シリンダ壁面と弁体６３のテーパ面６３ｂとの間隙を通ってシリンダ６２内に流通し、図２の低圧流路８，１７〜１９、流路２４，２５及びプレート５ａの貫通穴５１ａを経由して圧力室４ａに流入する。
【００４９】
ここで、図８には流量制御弁Ｐ２の流量特性を示す。同図から分かるように、低圧燃料が弁体６３のテーパ面６３ｂに沿ってシリンダ６２内に流入する際、弁体リフト量に比例して単位時間当たりの燃料流量が増加する。つまり、微小開度では燃料流量が比較的少量で抑えられ、弁開度の増大に伴い燃料流量が増加する。仮にテーパ面６３ｂが無いものを想定すると、微小開度でも一気に燃料流量が増加するが、そうした不具合が解消される。なお図中のＬは前記図６のＡ−Ｂ間距離である。
【００５０】
因みに、弁体リフト量に対する単位時間当たりの燃料流量は、テーパ面６３ｂの角度θ１（図７（ｂ）参照）により決定される。従って、例えば角度θ１を大きくすると、図８に二点鎖線で示す如く流量特性が変更され、逆に角度θ１を小さくすると、図８に破線で示す如く流量特性が変更されることとなる。
【００５１】
以上詳述したこの比較例によれば、以下に示す効果が得られる。
（ａ）流量制御弁Ｐ２において、弁体６３の先端にはテーパ面６３ｂを形成し、閉弁時には弁体６３の摺動面６３ａにて流路６４，６５を閉鎖し、開弁時にはテーパ面６３ｂを介して燃料（流体）が流出するように構成した。かかる場合、微小開度域から全開域までの広域な開度制御領域において、燃料流量を精度良く調量することができる。また、テーパ面６３ｂを弁体６３の先端部に設けたため、調量部の加工が容易になるという効果が得られる。
【００５２】
（ｂ）弁体６３にはその移動方向に延びる連通流路７１を設け、該連通流路７１の一端は燃料の排出部（低圧流路８側））に開口し、他端はスプリング室６０に開口するようにした。従って、弁体６３にはその移動方向に燃料圧力が作用することがなく、同弁体６３の安定動作が保証される。つまり、閉弁方向又は開弁方向に弁体に作用する力のバランスが良好に保たれ、調量精度が確保できる。また、弁体６３の安定動作を実現するための対策として、体格の大型化やコイル通電電力の増大化が強いられることもなく、簡易構成の流量制御弁Ｐ２を採用することができる。
【００５３】
（ｃ）バルブケース９には、弁体６３の外周面を囲むように流入側流路としての流路６４を環状に形成した。そのため、流路６４を介して弁体６３側に供給される燃料の圧力は同弁体６３の外周に均等に作用し、燃料圧力が径方向に不均等になることで弁体６３がシリンダ壁面に押し付けられて摺動不良を起こすといった問題が回避される。
【００５４】
（ｄ）可変吐出量高圧ポンプＰにおいては、燃料圧送部ではなく燃料吸入部に流量制御弁Ｐ２が設けられる。この場合、流量制御弁Ｐ２の開閉動作に際し、弁体６３に高圧燃料が作用することはなく、高圧燃料を受けて弁体６３が不用意に動作（閉弁又は開弁）するなどの問題が回避できる。従って、可変吐出量高圧ポンプＰによる燃料吐出量の制御を精度良く実施することが可能となる。
【００５５】
（ｅ）可変吐出量高圧ポンプＰにおいて、流量制御弁Ｐ２と圧力室４ａ〜４ｃとの間に逆止弁（プレート５ａ）を設け、圧力室４ａ〜４ｃへの低圧燃料の吸入時には同圧力室４ａ〜４ｃと流量制御弁Ｐ２との間を連通すると共に、圧力室４ａ〜４ｃに吸入された低圧燃料の加圧開始時から燃料の圧送終了時までの間には同圧力室４ａ〜４ｃと流量制御弁Ｐ２との間を遮断するようにした。これにより、低圧燃料の吸入量制御が簡易的な構成で実現できる。
【００５６】
（ｆ）可変吐出量高圧ポンプＰは３つの圧力室４ａ〜４ｃを有し、燃料吐出量が少ない時、流量制御弁Ｐ２により流量制御された低圧燃料は２つ以上の圧力室に同時に供給されるが、上記の通り燃料流量が精度良く調量されることで、コモンレールＲに対する高圧燃料の吐出量も精度良く制御できる。
【００５７】
（実施の形態）
次に、本発明における実施の形態を図９〜図１１を用いて説明する。但し、本実施の形態の構成において、上述した比較例と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。以下には比較例との相違点を中心に説明する。
【００５８】
前記図５〜図７に示す流量制御弁Ｐ２の構造では、弁体６３に連通流路７１を設けることで、静的には弁体６３の摺動方向（図の左右方向）に油圧力が作用しない構成とした。しかしながら、例えば弁体リフト量の変更に伴い燃料流量が変化する場合、連通流路７１からスプリング室６０に圧力波が伝わるには有限に時間がかかり、動的には弁体６３に作用する摺動方向（図の左右方向）の力のバランスが崩れる。つまり、弁体６３を付勢するスプリング６９の付勢力と、アーマチャ７０がステータ６８に吸引される吸引力とのバランスが一時的に崩れてしまい、弁体６３のリフト量が不用意に変化することが考えられる。
【００５９】
そこで本実施の形態では、図９に示されるように、弁体６３の軸部に連通路８１，８２を設けると共に、該連通路８１，８２に調量部としてのテーパ面８３を設け、そのテーパ面８３に対向する部位を圧力緩和部８４とする。
【００６０】
本実施の形態における弁体６３及びバルブケース９の構成を図１０及び図１１を用いて詳細に説明する。なお、図１０は、弁体６３及びバルブケース９を組み付け状態で示し、図１１（ａ），（ｂ）は弁体６３及びバルブケース９を個々に示す。
【００６１】
図１１（ａ）に示されるように、前記図７（ａ）の構成と同様、バルブケース９には流路６４，６５が形成されるが、当該流路６４，６５の位置は若干図の右方に移動している。他の構成は前記図７（ａ）と同じである。
【００６２】
一方、図１１（ｂ）において、連通路８１，８２は流路６４側と連通流路７１とを連通する。連通路８１は弁体６３の周囲に環状に設けられ、連通路８２は２箇所に設けられる。弁体６３には連通路８１に向けて傾斜するテーパ面８３が形成されている。実際には、テーパ面８３が成す角度θ２は１０°となっている。本実施の形態では、燃料の流出方向に向けて次第にシリンダ壁面から離間するようテーパ面８３が設けられ、このテーパ面８３により調量部が構成される。
【００６３】
また、弁体６３において連通路８１，８２よりも先端側は圧力緩和部８４として構成される。つまり、開弁に伴いシリンダ壁面と弁体６３のテーパ面８３との間隙を通ってシリンダ６２内に低圧燃料が流れ込む際、燃料圧力がテーパ面８３に作用することで弁体６３は開弁方向（図の右方向）に力を受けるが、それと同時に圧力緩和部８４にも燃料圧力が作用して閉弁方向（図の左方向）に力を受ける。従って、仮に燃料流量が変化しても、一方向のみに力が作用して弁体６３の力のバランスが崩れることはない。
【００６４】
そして、流量制御弁Ｐ２を通過した低圧燃料は、既述の通り前記図２の低圧流路８，１７〜１９、流路２４，２５及びプレート５ａの貫通穴５１ａを経由して圧力室４ａに流入する。
【００６５】
以上本実施の形態によれば、上記比較例と同様に、燃料流量を精度良く調量することができる他、以下の効果が得られる。つまり、弁体６３に設けたテーパ面８３の対向位置に、圧力緩和部８４を設けた。従って、圧力バランスが常に良好に保たれ、燃料流量の変動時においても燃料流量が精度良く調量できる。
【００６６】
なお、本発明の実施の形態あるいは比較例は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
弁体６３に設ける調量部（傾斜面）の構成を以下の通り変更する。例えば図１２（ａ）に示されるように、弁体６３の先端に調量部としての湾曲面８５を設ける。この湾曲面８５は、閉弁状態（図示の状態）の弁体６３において、流路６４に近い部位と同流路６４に遠い部位とで傾斜角が異なる。つまり、流路６４に近く湾曲面８５の傾斜角が小さい部位では、開弁時に時間当たりの燃料流量が少なくなり、また、流路６４に遠く湾曲面８５の傾斜角が大きい部位では、時間当たりの燃料流量が多くなる。本構成によれば、湾曲面８５の傾斜角を変更することで、弁体６３の開度に応じて時間当たりの燃料流量が任意に設定できる。
【００６７】
また、図１２（ｂ）に示されるように、弁体６３の先端に調量部としての複数段（図では３段）の段差部８６を設ける。段差部８６は、燃料の流出方向に向けて次第にシリンダ壁面から離間するように構成されればよく、その段数は任意である。以上図１２（ａ），（ｂ）の構成においても既述の構成と同様に、燃料流量を精度良く調量することができる。また、上記図１２（ａ），（ｂ）の構成において、上記実施の形態の如く、弁体６３に圧力緩和部を設ける構成としてもよい。
【００６８】
上記実施の形態あるいは比較例では、流量制御弁Ｐ２を可変吐出量高圧ポンプＰの燃料吸入部に設けたが、流量制御弁Ｐ２を同ポンプＰの燃料吐出部（高圧流路２７，２８）に設けてもよい。
【００６９】
可変吐出量高圧ポンプＰの構成（図２の構成）を変更する。例えば燃料を高圧化するための複数のプランジャをドライブシャフトに沿って直列に配置し、そのプランジャの往復動により燃料を圧送するポンプでもよい。また、燃料を加圧するための圧力室は任意の数だけ設ければよく、３つ以外の複数個設ける構成や、１つだけ設ける構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール式燃料噴射装置の概要を示す全体構成図。
【図２】可変吐出量高圧ポンプの全体構成を示す断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】燃料圧送部の構成を拡大して示す断面図。
【図５】流量制御弁の構成を拡大して示す断面図。
【図６】流量制御弁の弁体とバルブケースとを拡大して示す断面図。
【図７】流量制御弁の弁体とバルブケースとを拡大して示す断面図。
【図８】流量制御弁の流量特性を示す図。
【図９】実施の形態において、流量制御弁の構成を拡大して示す断面図。
【図１０】実施の形態において、流量制御弁の弁体とバルブケースとを拡大して示す断面図。
【図１１】実施の形態において、流量制御弁の弁体とバルブケースとを拡大して示す断面図。
【図１２】別の形態において、流量制御弁の構成を示す要部断面図。
【図１３】従来技術において、電磁弁の構成を示す要部断面図。
【符号の説明】
Ｐ…可変吐出量高圧ポンプ、Ｐ２…流量制御弁、９…ケース部材としてのバルブケース、６０…スプリング室、６１…コイル、６２…シリンダ、６３…弁体、６３ａ…摺動面、６３ｂ…調量部（傾斜面）としてのテーパ面、６４，６５…流入側流路としての流路、６９…スプリング、７１…連通流路、８１，８２…連通路、８３…調量部としてのテーパ面、８４…圧力緩和部。

Claims (4)

1. コイル（６１）の通電に伴いケース部材（９）に設けられたシリンダ（６２）内を摺動する弁体（６３）を有し、該弁体の移動量に応じて流体流量を比例制御する流量制御弁において、
   前記ケース部材（９）には流入側流路（６４、６５）を形成し、
   前記弁体（６３）には、流体の流出方向に向けて次第にシリンダ壁面から離間する調量部を形成して、閉弁時には前記弁体（６３）の摺動面にて前記流入側流路（６４、６５）を閉鎖し、開弁時には前記調量部を介して流体を流出させると共に、同弁体（６３）の移動方向に延びる連通流路（７１）を設け、該連通流路（７１）の一端は流体の排出部に開口させかつ、他端は当該弁体（６３）を開放又は閉鎖の方向に付勢するためのスプリング（６９）を収容するスプリング室（６０）に開口させ、
   前記弁体（６３）の軸部には、前記流入側流路（６４、６５）と前記連通流路（７１）とを連通する連通路（８１、８２）を設けると共に、該連通路（８１、８２）に前記調量部を設け、その調量部に対向する部位を圧力緩和部（８４）とすることを特徴とする流量制御弁。
2. 前記調量部は、流体の流出方向に向けて傾斜する傾斜面（８３）を有する請求項１に記載の流量制御弁。
3. 閉弁状態の弁体（６３）において、前記傾斜面（８３）は前記流入側流路（６４、６５）に近い部位と同流路に遠い部位とで傾斜角（θ２）が異なる請求項２に記載の流量制御弁。
4. 前記圧力緩和部（８４）を弁体の先端部に設ける請求項１〜請求項３のいずれかに記載の流量制御弁。

Images