JP4572776B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、バルブケースの摺動孔内を摺動して、流体ポートに対する調量溝の流路開口面積を変更するバルブを備え、燃料、オイルやエア等の流体流量の調量を行う流量制御弁に関するもので、特にコモンレール式燃料噴射システムの燃料供給ポンプに組み付けられて、フィードポンプから加圧室内に吸入される燃料吸入量の調量を行う電磁式吸入調量弁に係わる。

［従来の技術］
従来より、例えばディーゼルエンジン用燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システムでは、コモンレール内に高圧燃料を蓄圧し、このコモンレール内に蓄圧された高圧燃料を内燃機関の気筒毎に対応して搭載された複数のインジェクタを介して所定のタイミングで内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。コモンレールは、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を常時蓄圧する必要があるため、電磁弁を経て加圧室内に吸入した燃料を加圧して高圧化する燃料供給ポンプから燃料配管を経て高圧燃料がコモンレール内に吐出されるように構成されている。ここで、燃料供給ポンプより吐出される燃料吐出量は、フィードポンプから吸入弁を経由して加圧室に至る燃料吸入経路の流路開口面積を調整することで調量される。

このような電磁弁として、軸線方向に真っ直ぐに延びる摺動孔を有するバルブケースと、このバルブケースの摺動孔内を軸線方向に移動して出口側ポートと連通孔との連通状態を変更する筒状のバルブとを備えた電磁式吸入調量弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、バルブの内部には、貫通孔が貫通している。また、バルブケースの内部には、バルブよりも軸線方向の一方側に、バルブを閉弁方向に付勢するスプリングを収容するスプリング収容室が形成されている。なお、スプリング収容室は、貫通孔を介して、バルブケースの入口側ポートに連通している。

［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載の電磁式吸入調量弁においては、バルブケースの入口側ポートからバルブの貫通孔内に流入した燃料が、貫通孔から連通孔、調量溝を経てバルブケースの出口側ポートに流れ込むようになっており、スプリング収容室内の燃料は殆どスプリング収容室内で滞留している。このため、燃料と一緒に電磁式吸入調量弁の内部に流入した異物や、バルブの摺動面とバルブケースの摺動面との摺動により発生した摩耗粉が、スプリング収容室内に一旦流入すると、スプリング収容室内で滞留してしまい、異物や摩耗粉がスプリング収容室内から排出され難いという問題が生じている。

ここで、バルブは、バルブケースの摺動孔内を軸線方向に移動して出口側ポートの流路開口面積を変更することで燃料流量を調量する調量部を構成している。このため、バルブがバルブケースの摺動孔内を軸線方向に移動するのに必要な最小限のクリアランスがバルブの摺動面とバルブケースの摺動面との間に形成されている。しかるに、スプリング収容室内で滞留した異物や摩耗粉がバルブの軸線方向の移動に伴ってクリアランスに侵入し、バルブの摺動面とバルブケースの摺動面との間に噛み込んでしまうと、バルブケースの摺動面に対するバルブの摺動抵抗が増加する。これにより、バルブの摺動性が悪化して、バルブが摺動不良を生起するという問題が生じる。このようなバルブの摺動不良が発生すると、電磁式吸入調量弁のソレノイドコイルへのポンプ駆動電流値に対するポンプ吐出量制御特性が悪化してエンジン出力の低下等の不具合が発生してしまう。
特開２００２−１０６７４０号公報（第１−９頁、図１−図８）

本発明の目的は、流量制御弁の外部から内部に流入する異物や、流量制御弁の内部で発生した摩耗粉等を流量制御弁の外部に流体と共に積極的に排出して、異物や摩耗粉等を要因とする不具合を防止することのできる流量制御弁を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、バルブケースの外周面またはバルブの外周面に、バルブの貫通孔を迂回して、バルブケースの有底筒部とバルブの軸線方向の一端面との間に形成された内部空間からバルブケースの流体ポートまたはバルブの連通孔に向けて延びる凹部形状の異物排出通路を設けている。そして、バルブケースの軸線方向にバルブが移動すると、バルブケースの流体ポートの開口面積がバルブの軸線方向の位置に対応して変更される。そして、バルブケースの流体ポートとバルブの連通孔との連通面積が変化するため、流体流量が調整される。このとき、バルブの貫通孔および連通孔、バルブケースの流体ポートを流体が流れると、流体ポート側または連通孔側の流体圧力と内部空間側の流体圧力との間に圧力差が生じる。

この圧力差を利用して、流量制御弁の外部から内部に流入する異物や、流量制御弁の内部で発生した摩耗粉等を流量制御弁の外部に流体と共に積極的に排出することで、異物や摩耗粉等を要因とする不具合を防止することができる。したがって、バルブとバルブケースとの間に異物や摩耗粉等が噛み込むことを防止できるので、バルブケースに対するバルブの摺動抵抗を軽減することができる。これにより、バルブの摺動性を向上できるので、バルブの摺動不良を防止することができる。

しかも、異物排出通路は、バルブの外周面に形成されている円環状油溝にも連通しているため、バルブの摺動によってこの油溝に溜まる摩耗粉等をも、異物排出通路を活用して円滑に流量制御弁の外部に排出することができ、バルブの摺動性を一層向上できる。

請求項２に記載の発明によれば、バルブケースの有底筒部とバルブの軸線方向の一端面との間に形成された内部空間を、スプリングを収容するスプリング収容室として機能させても良い。また、請求項３に記載の発明によれば、バルブがシリンダの軸方向孔内を軸線方向に移動することにより、流体ポートの流路開口面積、すなわち、バルブケースの流体ポートとバルブの連通孔または周方向溝との重なり面積（連通面積）が変更される。これにより、貫通孔、連通孔（および周方向溝）、流体ポートを流れる流体流量を調量することができる。なお、周方向溝は、バルブの外周面の全周に設けられていても良く、また、バルブの外周面に部分的に設けられていても良い。

本発明を実施するための最良の形態は、流量制御弁の外部から内部に流入する異物や、流量制御弁の内部で発生した摩耗粉等を流量制御弁の外部に流体と共に積極的に排出して、異物や摩耗粉等を要因とする不具合を防止するという目的を、バルブケースまたはバルブに、バルブの貫通孔を迂回して、バルブケースの有底筒部とバルブの軸線方向の一端面との間に形成された内部空間からバルブケースの流体ポートまたはバルブの連通孔に向けて延びる異物排出通路を設けることで実現した。

［実施例の構成］
図１ないし図３は本発明の実施例を示したもので、図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図で、図２（ａ）はサプライポンプに組み込まれる電磁弁の主要構造を示した図で、図２（ｂ）は電磁弁の全体構造を示した図である。

本実施例の内燃機関用燃料噴射装置は、自動車等の車両に搭載されるものであり、主として、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（多気筒ディーゼルエンジン：以下エンジンと言う）用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）であり、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料を、エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個（本例では４個）のインジェクタ３を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。

このコモンレール式燃料噴射システムは、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１と、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を所定のタイミングで噴射供給するインジェクタ３と、電磁式吸入調量弁（ＳＣＶ：以下電磁弁と呼ぶ）６を経て加圧室内に吸入される燃料を加圧する吸入燃料調量方式の燃料供給ポンプ（サプライポンプ）５と、複数個のインジェクタ３の電磁弁４およびサプライポンプ５の電磁弁６を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）１０とを備えている。この図１では、４気筒エンジンの１つの気筒に対応するインジェクタ３のみを示し、他の気筒については図示を省略している。ここで、エンジンの出力軸（例えばクランク軸：以下クランクシャフトと言う）は、サプライポンプ５のドライブシャフトまたはカムシャフトをベルト駆動している。

コモンレール１は、燃料供給配管１２を介して高圧燃料を吐出するサプライポンプ５の吐出口と接続されている。また、コモンレール１から燃料タンク７に燃料を戻すためのリリーフ配管１４には、燃料タンク７に連通する燃料排出路の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁２が設置されている。この減圧弁２は、減圧弁駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加される減圧弁駆動電流によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を高圧から低圧へ減圧させる降圧性能に優れる電磁弁である。

減圧弁２は、コモンレール１から燃料タンク７へ燃料を還流させるための燃料還流路の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）、このバルブを開弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）、およびバルブを閉弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）を有している。そして、減圧弁２は、減圧弁駆動回路を介してソレノイドコイルに印加される減圧弁駆動電流の大きさに比例して、コモンレール１内からリリーフ配管１４を経て燃料タンク７に還流される燃料の還流量（減圧弁流量）を調整して、コモンレール１内の燃料圧力を変更する。なお、減圧弁２の代わりに、リリーフ配管１４に、コモンレール１内の燃料圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁してコモンレール１内の燃料圧力を限界設定圧力以下に抑えるプレッシャリミッタを取り付けるようにしても良い。

エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個のインジェクタ３は、コモンレール１より分岐する複数の分岐管１３の下流端に接続されて、エンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されたノズルニードル（図示せず）を開弁方向に駆動する電磁弁４、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段（図示せず）等から構成された電磁式燃料噴射弁である。そして、各気筒のインジェクタ３からエンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射は、ノズルニードルと連動するコマンドピストンの動作制御を行う背圧制御室内の燃料圧力を増減制御する電磁弁４のソレノイドコイル（図示せず）への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により電子制御される。つまり、インジェクタ３の電磁弁４のソレノイドコイルが通電されてノズルニードルがノズルボデーの先端部に形成された複数個の噴射孔を開弁している間、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給される。これにより、エンジンが運転される。また、インジェクタ３には、余剰燃料や背圧制御室から排出された燃料を燃料系の低圧側に溢流させるためのリークポートが設けられており、インジェクタ３からのリーク燃料は、リターン配管１５を介して燃料タンク７に戻される。

サプライポンプ５は、吸入した低圧燃料を加圧する圧送系統を２つ（または３つ以上）備え、つまりポンプエレメントを２気筒（または３気筒以上）備え、１つの電磁弁６で、２つ（または３つ以上）の圧送系統の燃料吐出量を、各加圧室内に吸入される吸入燃料量を調量することで制御するタイプの高圧供給ポンプである。このサプライポンプ５は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってポンプ駆動軸（ドライブシャフトまたはカムシャフト）が回転することで、燃料タンク７から低圧燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸により回転駆動されるカム（図示せず）と、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動する２個（または３個以上）のプランジャ（図示せず）と、これらのプランジャがポンプハウジングに固定されたシリンダヘッド（図示せず）内を往復摺動することにより吸入された燃料を加圧して高圧化する２個（または３個以上）の加圧室（プランジャ室：図示せず）と、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると閉弁する２個（または３個以上）の吸入弁（図示せず）と、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する２個（または３個以上）の吐出弁（図示せず）とを有している。

そして、サプライポンプ５は、各プランジャがシリンダヘッド（ポンプシリンダ）内を往復摺動することで、燃料タンク７から燃料供給配管１１を経て２個の加圧室内に吸入された低圧燃料を加圧して高圧化する。なお、燃料供給配管１１の途中には、燃料フィルタ８が設置されている。また、２個の吸入弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の上流側、つまりフィードポンプから１個の電磁弁６を経て２個の加圧室に至る燃料吸入経路の途中に設置された逆止弁よりなる。また、２個の吐出弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の下流側、つまり加圧室から吐出口に至る燃料吐出経路の途中に設置された逆止弁よりなる。また、サプライポンプ５には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ５からのリーク燃料は、燃料還流配管１６を経て燃料タンク７に戻される。

ここで、サプライポンプ５内に形成される、フィードポンプから２個の吸入弁を経て２個の加圧室に至る燃料吸入経路（図示せず）の途中には、加圧室内に吸入される吸入燃料量を調量する電磁弁６がそれぞれ取り付けられている。この電磁弁６は、図２に示したように、ポンプハウジングに固定されたスリーブ状のバルブケース２１と、このバルブケース２１の軸線方向に対して略直交する半径方向に開口した出口側ポート（流体ポート）２２の流路開口面積を変更するバルブ（以下ニードルと言う）２３と、このニードル２３を閉弁方向に駆動するリニアソレノイドアクチュエータ２４と、ニードル２３を開弁方向に付勢するリターンスプリング（弁体付勢手段）２５とによって構成されている。

そして、電磁弁６は、図示しないポンプ駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加されるポンプ駆動電流によって電子制御されることにより、サプライポンプ５の加圧室内に吸入される燃料吸入量を調量するノーマリオープンタイプ（常開型）の電磁式流量制御弁である。すなわち、電磁弁６は、ポンプ駆動回路を介してリニアソレノイドアクチュエータ２４に印加されるポンプ駆動電流の大きさに比例して、ニードル２３をストローク方向に移動させて、燃料吸入経路の途中に設けられたバルブケース２１の出口側ポート２２の流路開口面積を調整する。これにより、フィードポンプから燃料吸入経路、吸入弁を経て加圧室内に吸入される燃料吸入量が調量される。したがって、サプライポンプ５の加圧室からコモンレール１内に吐出される燃料吐出量が、エンジンの運転条件（例えばエンジン回転速度、アクセル操作量、指令噴射量等）に対応した最適値に調整され、インジェクタ３からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する燃料の噴射圧力に相当するコモンレール１内の燃料圧力、所謂コモンレール圧力が変更される。

ここで、リニアソレノイドアクチュエータ２４は、バルブケース２１の図示右端部に一体的に設けられた袋筒状のステータコア（ステータ部）２６、ニードル２３の図示右端部に一体的に設けられたアーマチャ（アーマチャ部、ムービングコア）２７、ステータコア２６の円筒状部の外周に保持された樹脂製のコイルボビン２８、このコイルボビン２８の外周に巻回されたソレノイドコイル２９、このソレノイドコイル２９の端末リード線（図示せず）に電気的に接続されたターミナル３０、ソレノイドコイル２９の外周側を覆う円筒状のハウジング３１等から構成されている。なお、バルブケース２１のステータコア２６は、ソレノイドコイル２９の通電時に、磁化されて電磁石となり、ニードル２３のアーマチャ２７を吸引するための吸引部３２を有している。この吸引部３２は、ニードル２３を摺動可能に収容する略円筒状のシリンダ３３に対して薄肉部３４を介して接続されており、有底円筒部（有底筒部）３５の内周部に設けられている。

そして、ソレノイドコイル２９は、通電を受けることにより起磁力を発生してバルブケース２１のステータコア２６およびニードル２３のアーマチャ２７を磁化することで、アーマチャ２７をストローク方向（軸線方向の図示右側）に吸引すると共に、コイルボビン２８に、絶縁被膜を施した導線を複数回巻装したコイルである。このソレノイドコイル２９は、コイルボビン２８の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部、およびこのコイル部より取り出された一対の端末リード線（端末線）を有している。また、ハウジング３１には、ターミナル３０を保持する筒状のコネクタ３６が結合されている。そして、ハウジング３１は、バルブケース２１の外周側に形成された略円環状のフランジ部にかしめ等の手段を用いて固定されている。このハウジング３１の外周側に形成された略円環状のフランジ部（鍔状部）は、サプライポンプ５のポンプハウジングの外壁面にスクリュー等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。そのフランジ部には、締結具を挿通する挿通孔３７が形成されている。

ここで、電磁弁６のバルブケース２１は、ニードル２３を摺動可能に収容するシリンダ機能（シリンダ３３）と、磁路形成のためのステータ機能（ステータコア２６）とを兼ね備えている。そして、バルブケース２１をステータとして機能させるために、その材質をフェライト系のステンレス鋼（ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。しかし、バルブケース２１に本来の機能であるシリンダ機能を持たせるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求されることから、バルブケース２１のスプール孔（軸方向孔）４１の孔壁面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。なお、バルブケース２１のスプール孔４１の孔壁面は、ニードル２３を軸線方向（ストローク方向）に案内（誘導）する円筒状のガイド部を構成している。

また、バルブケース２１の図示左端部は、サプライポンプ５のポンプハウジングの外壁面に設けられた嵌合凹部（図示せず）内に圧入嵌合されており、ポンプハウジングの嵌合凹部の内壁面とバルブケース２１の図示左端部の外周面との間には、燃料の漏れを防止するためのＯリング等のシール材４２が装着されている。そして、バルブケース２１の図示左端部には、フィードポンプから燃料が送り込まれる燃料溜まり部（図示せず）に連通する入口側ポート４３が形成されている。なお、上述した出口側ポート２２は、２個の吸入弁を介して２個の加圧室に連通する燃料吸入経路の後半部を構成する連通路に向けて４個開口している。そして、出口側ポート２２の入口側は、出口側に比べて流路径が小さくなっている。

また、スプール孔４１の大部分は、ニードル２３の摺動面が直接摺動する摺動孔として機能している。また、バルブケース２１は、ニードル２３の軸線方向の一端面とステータコア２６の有底円筒部３５の底面との間にスプリング収容室（内部空間）４４を形成している。なお、リターンスプリング２５は、コイルスプリングであって、スプリング収容室４４の内部に収容されており、リターンスプリング２５の一端部がステータコア２６の有底円筒部３５の底面（凹部３５ａ）に保持され、また、リターンスプリング２５の他端部がニードル２３の軸線方向の一端面（凹部２３ａ）に保持されている。

ここで、電磁弁６のニードル２３は、内部に貫通孔４５が形成されたスリーブ状のスプール型バルブであって、その外周部にバルブケース２１のスプール孔４１の孔壁面（シリンダ３３の摺動面）に摺接する摺動面を有する径大部５１、５２を備えている。そして、ニードル２３は、バルブケース２１のスプール孔４１内を軸線方向に移動して出口側ポート２２の流路開口面積を変更するバルブ機能と、磁路形成のためのアーマチャ機能（アーマチャ２７）とを兼ね備えている。そして、ニードル２３をアーマチャとして機能させるために、その材質を純鉄または低炭素鋼等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。しかし、ニードル２３として機能させるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求される。そこで、ニードル２３の径大部５１、５２の外周面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。

そして、ニードル２３は、バルブケース２１の図示左端部の内周に圧入固定された円環状のストッパ５３によって初期位置（出口側ポート２２の全開位置）が規定されている。そして、ニードル２３は、スプリング収容室４４内に収容されたリターンスプリング２５により常に開弁方向に付勢されている。このため、ニードル２３は、先端がストッパ５３に当接する位置で、ニードル２３の開弁側の移動範囲が規定されている。また、ニードル２３の図示右端部には、バルブケース２１のステータコア２６に所定のエアギャップを介して対向するように設けられた円筒状のアーマチャ２７が一体的に形成されている。そして、ニードル２３の内部には、ニードル２３を軸線方向に貫通してニードル２３の軸線方向の両端面を連通する貫通孔４５、およびこの貫通孔４５の途中から分岐して出口側ポート２２近傍に向けて半径方向に真っ直ぐに延びる連通孔５４が形成されている。

貫通孔４５は、バルブケース２１の入口側ポート４３とスプリング収容室４４とを連通する流体流路であって、ニードル２３の中心軸線上に設けられている。この貫通孔４５は、図示左側の径大孔の内径よりも図示右側の径小孔の内径の方が小さくなっており、ニードル２３が軸線方向に移動する際にスプリング収容室４４内の燃料を出し入れすることでニードル２３の移動がし易くなっている。また、貫通孔４５の軸線方向の一端側は、ニードル２３の軸線方向の一端面（凹部２３ａ）にて開口してスプリング収容室４４に臨むように形成されており、また、貫通孔４５の軸線方向の他端側は、ニードル２３の軸線方向の他端面にて開口して入口側ポート４３に臨むように形成されている。

そして、ニードル２３の径大部５１の摺動面には、複数個（３個）の円環状油溝５５が形成されている。これらの円環状油溝５５は、ニードル２３の図示左端部（先端部）とバルブケース２１のスプール孔４１との間から燃料が浸入して、ニードル２３の円環状油溝５５とシリンダ３３の摺動面との間に油膜を形成する周溝部である。また、ニードル２３の径大部５２の摺動面には、複数個（３個）の円環状油溝５６が形成されている。これらの円環状油溝５６は、ニードル２３の図示右端部（後端部）とバルブケース２１のスプール孔４１との間から燃料が浸入して、ニードル２３の円環状油溝５６とシリンダ３３の摺動面との間に油膜を形成する周溝部である。

連通孔５４は、ニードル２３の貫通孔４５とバルブケース２１の出口側ポート２２とを連通する流体流路である。また、連通孔５４は、バルブケース２１の出口側ポート２２（または調量溝５７）に向けて４個開口している。この連通孔５４の開口端（ニードル２３の外周面で開口する開口端）には、ニードル２３の径大部５１、５２間に形成される円環状の調量溝（環状流路、周方向溝）５７が設けられている。この調量溝５７は、ニードル２３の外径を径大部５１、５２よりも小さくすることで設けられている。この調量溝５７は、ニードル２３の周方向に設けられて、調量溝５７よりも流路径の小さい連通孔５４を介して貫通孔４５に連通している。また、ニードル２３の径大部５１、５２の外周面とバルブケース２１のスプール孔４１の孔壁面との間には、バルブケース２１のスプール孔４１内をニードル２３が軸線方向に摺動するのに必要な所定のクリアランスが設けられている。

ここで、本実施例の電磁弁６は、図２および図３に示したように、ニードル２３の外周面、特に径大部５２の外周面にニードル２３の軸線方向に真っ直ぐに延びる複数個（本例では４個）の軸方向溝（凹部）６１を設けている。これにより、本実施例の電磁弁６は、バルブケース２１のシリンダ３３の内周面とニードル２３の径大部５２の外周面との間に、異物や摩耗粉等をスプリング収容室４４内から連通孔５４（または調量溝５７）および出口側ポート２２を経て電磁弁６の外部に排出するための複数個（本例では４個）の異物排出通路６２が設けられる。

これらの異物排出通路６２は、スプリング収容室４４から連通孔５４（および調量溝５７）に向けてニードル２３の軸線方向に平行となるように真っ直ぐに延びる流体流路であって、ニードル２３の内部に形成された貫通孔４５を迂回して、スプリング収容室４４と連通孔５４（または調量溝５７）とを連通している。なお、複数個の軸方向溝６１は、ニードル２３の径大部５２の外周面の周方向に所定の間隔（等間隔、９０°毎）で設けられている。これらの軸方向溝６１の溝深さは、複数個の円環状油溝５６の溝深さよりも大きくても構わないし、小さくても構わないし、同じでも良い。要は、複数個の軸方向溝６１と複数個の円環状油溝５６とが連通していれば良い。

以上の構成によって、本実施例のニードル２３は、バルブケース２１のスプール孔４１内を軸線方向に移動して、バルブケース２１の出口側ポート２２の流路開口面積、つまりバルブケース２１の出口側ポート２２とニードル２３の連通孔５４（または調量溝５７）との重なり面積（連通面積）を変更することで、２個の吸入弁を介して２個の加圧室に吸入される燃料流量（燃料吸入量）を調量することができる。なお、ニードル２３の径大部５１、５２に調芯溝を設けても良い。

ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）、ポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、ＥＣＵ１０は、図１に示したように、燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）７５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

また、ＥＣＵ１０は、エンジンをクランキングさせた後にエンジンキーをＩＧ位置に戻して、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、例えばインジェクタ３の電磁弁４およびサプライポンプ５の電磁弁６を電子制御するように構成されている。ここで、マイクロコンピュータには、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するためのクランク角度センサ７１、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ７２、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ７３、およびサプライポンプ５内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ７４等が接続されている。なお、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ７１より出力されたＮＥ信号パルスの間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（ＮＥ）を検出する回転速度検出手段として働く。

［実施例の作用］
次に、本実施例のサプライポンプ５の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

サプライポンプ５のポンプ駆動軸（ドライブシャフトまたはカムシャフト）がエンジンのクランクシャフトにベルト駆動されて回転すると、２個のプランジャがシリンダヘッド内の摺動面を往復摺動する。そして、例えば上死点に位置する一方のプランジャが下降すると、加圧室内の圧力が低下し吸入弁が開弁して、フィードポンプ→燃料溜まり部→電磁弁６の入口側ポート４３→貫通孔４５→連通孔５４→調量溝５７→出口側ポート２２→連通路→吸入弁を経て加圧室内に燃料が吸入される。そして、プランジャが下死点に達した後に、再び上昇を開始すると、加圧室内の圧力が昇圧され、吸入弁が閉弁して、加圧室内の圧力が更に上昇する。そして、加圧室内の圧力が吐出弁の開弁圧以上に上昇すると、吐出弁が開弁して、加圧室から吐出弁、燃料供給配管１２を経てコモンレール１内に圧送供給される。

他方のプランジャも、上記のプランジャと同様に上死点と下死点との間を往復摺動することにより、他の加圧室内の燃料は、吐出弁、燃料供給配管１２を経てコモンレール１内に圧送供給される。このように、サプライポンプ５は、ポンプ駆動軸の１回転につき、吸入行程、圧送行程が２サイクル行われるように構成されている。そして、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料は、インジェクタ３の電磁弁４を任意の噴射時期に駆動することで、所定のタイミングで、エンジンの各気筒の燃焼室内へ噴射供給することができる。

なお、サプライポンプ５の加圧室内から吐出弁、燃料供給配管１２を経てコモンレール１内に吐出される燃料の吐出量は、ＥＣＵ１０によって電磁弁６のソレノイドコイル２９に印加するポンプ駆動電流値を制御することにより、電磁弁６のニードル２３のストローク量、すなわち、燃料吸入経路、特に出口側ポート２２の流路開口面積、つまりバルブケース２１の出口側ポート２２とニードル２３の連通孔５４（または調量溝５７）との重なり面積（連通面積）を変更することによって、フィードポンプから電磁弁６、吸入弁を経て加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調量することで制御される。

したがって、ＥＣＵ１０からのポンプ駆動信号によって電磁弁６を、エンジン回転速度（ＮＥ）、アクセル開度（ＡＣＣＰ）および指令噴射量（Ｑ）等に応じて電子制御することによって、ポンプ駆動回路を介して電磁弁６のソレノイドコイル２９に印加されるポンプ駆動電流値の大きさに比例して、２個の加圧室内に吸入される燃料の吸入量が調量される。これにより、加圧室内より吐出される燃料の吐出量を変更することによって、エンジンの各気筒毎に対応して搭載されたインジェクタ３の噴射孔からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される燃料の噴射圧力に相当するコモンレール圧力を、運転者の要求通り（例えばアクセル操作量：アクセル開度）に制御することが可能となる。

［実施例の効果］
ここで、電磁弁６の外部からバルブケース２１の入口側ポート４３を経てニードル２３の内部の貫通孔４５内に流入した燃料は、貫通孔４５から連通孔５４に流入し、連通孔５４から調量溝５７を経てバルブケース２１の出口側ポート２２に流入し、出口側ポート２２から電磁弁６の外部に流出するように構成されており、貫通孔４５に連通するスプリング収容室４４内の燃料は殆どスプリング収容室４４内で滞留する可能性がある。このため、燃料と一緒に電磁弁６の内部に流入した異物や、ニードル２３の径大部５１、５２の摺動面とバルブケース２１の摺動面との摺動により発生した摩耗粉が、スプリング収容室４４内に一旦流入すると、スプリング収容室４４内で滞留し易い。
なお、ニードル２３の径大部５１、５２の摺動面とバルブケース２１の摺動面との摺動を向上させるために、両摺動面間に油膜を形成する円環状油溝５５、５６が有効な手段であるが、この油溝５５、５６にも摩耗粉が滞留し易い。

そこで、本実施例の電磁弁６においては、ニードル２３の径大部５２の外周面に複数個の軸方向溝６１を設け、バルブケース２１のシリンダ３３の内周面とニードル２３の径大部５２の外周面との間に複数個の異物排出通路６２を形成している。そして、電磁弁６が開弁して、ニードル２３の貫通孔４５および連通孔５４、バルブケース２１の出口側ポート２２を燃料が流れると、出口側ポート側および連通孔側の燃料圧力とスプリング収容室側の燃料圧力との間に圧力差が生じる。すなわち、連通孔５４および出口側ポート２２を通過する燃料の流速は速く、スプリング収容室４４内で滞留する燃料の流速は遅いため、出口側ポート側または連通孔側の燃料圧力に比べて、スプリング収容室側の燃料圧力の方が高くなる。この圧力差によって、スプリング収容室４４内に流入した異物や、スプリング収容室４４内は勿論のこと、特に円環状油溝５６に滞留していた摩耗粉等は、燃料と一緒に異物排出通路６２を通って連通孔５４に移動し、出口側ポート２２から電磁弁６の外部に排出される。

これによって、電磁弁６の外部からスプリング収容室４４内に流入した異物や、電磁弁６の内部で発生しスプリング収容室４４内および円環状油溝５６内に滞留した摩耗粉等を、出口側ポート側および連通孔側の燃料圧力とスプリング収容室側の燃料圧力との間の圧力差を利用して、燃料と共に電磁弁６の外部に排出することができる。これにより、電磁弁６の内部から電磁弁６の外部に異物や摩耗粉等を積極的に排出できるので、異物や摩耗粉等を要因とする不具合を防止することができる。例えばニードル２３の径大部５２の摺動面とバルブケース２１のシリンダ３３の摺動面との間に異物や摩耗粉等が噛み込むことを防止できる。また、ニードル２３の径大部５２の摺動面に異物や摩耗粉等が付着したり、あるいはバルブケース２１のシリンダ３３の摺動面に異物や摩耗粉等が付着したり、あるいはニードル２３の径大部５２とバルブケース２１のシリンダ３３とに跨がって異物や摩耗粉等が付着したりすることを防止できる。これにより、バルブケース２１に対するニードル２３の摺動抵抗を軽減することができ、ニードル２３の摺動性を向上することができるので、ニードル２３の摺動不良を防止することができる。したがって、電磁弁６のソレノイドコイル２９に印加するポンプ駆動電流値に対するポンプ吐出量制御特性を最適化できるので、エンジン出力の向上およびエミッションの改善を図ることができる。

［参考例］
図４はサプライポンプに組み込まれる電磁弁のニードルの参考例を示したものである。

この参考例では、電磁弁６のニードル２３の径大部５２の内部には、スプリング収容室４４（または凹部２３ａ）から連通孔５４（または調量溝５７）に向けてニードル２３の軸線方向に対して傾斜して真っ直ぐに延びる複数個（本例では４個）の連通路６３が設けられている。これらの連通路６３は、圧力差を利用してスプリング収容室４４内から異物や摩耗粉等を電磁弁６の外部に排出するための異物排出通路として機能する。

［変形例］
上述した図１〜図３に基づく本発明の実施例では、フィードポンプから吸入弁を経て加圧室に至る燃料吸入経路（出口側ポート２２）の流路開口面積を調整して、フィードポンプから加圧室内に吸入される燃料吸入量をポンプ駆動電流に応じて調量することで、サプライポンプ５より吐出される燃料吐出量を制御する電磁弁６を設けたが、この電磁弁６は、そのソレノイドコイル２９への通電停止時に全開、つまり出口側ポート（弁孔）２２の流路開口面積が最大、リフト量が最小となるノーマリオープンタイプ（常開型）の電磁式流量制御弁を用いても、あるいはソレノイドコイル２９への通電停止時に全閉、つまり出口側ポート（弁孔）２２の流路開口面積が最小、リフト量が最小となるノーマリクローズタイプ（常閉型）の電磁式流量制御弁を用いても構わない。

また、出口側ポート２２を入口側ポートに変更し、入口側ポート４３を出口側ポートに変更し、入口側ポートよりも上流側にフィードポンプから燃料が送り込まれる燃料溜まり部を形成し、出口側ポートよりも下流側に吸入弁を介して加圧室に連通する燃料吸入経路の後半部を構成する連通路を形成するようにしても良い。ここで、燃料噴射量の制御精度を向上させる目的で、燃料圧力センサ７５によって検出されるコモンレール圧力（ＰＣ）がエンジンの運転条件（例えばエンジン回転速度（ＮＥ）と指令噴射量（Ｑ）等）に対応して設定される目標コモンレール圧力（目標燃料圧力：ＰＦＩＮ）と略一致するように、ＰＩＤ制御（またはＰＩ制御）を用いて、ポンプ駆動回路に出力するパルス状のポンプ駆動信号、および電磁弁６のソレノイドコイル２９に印加するポンプ駆動電流値をフィードバック制御するようにしても良い。

なお、パルス状のポンプ駆動信号は、デューティ（ＤＵＴＹ）制御により行うことが望ましい。すなわち、コモンレール圧力（ＰＣ）と目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（ΔＰ）に応じて単位時間当たりのポンプ駆動信号のオン／オフの割合（通電時間割合・デューティ比）を調整して、電磁弁６のソレノイドコイル２９に印加するポンプ駆動電流の平均電流値を制御することで、電磁弁６の出口側ポート２２の流路開口面積を変化させるデューティ制御を用いる。これにより、高精度なデジタル制御が可能になり、目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）に対するコモンレール圧力（ＰＣ）の制御応答性（圧力制御性）、追従性および圧力安定性を改善することができる。なお、指令噴射量（Ｑ）を、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって決定される基本噴射量に、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）や燃料温度（ＴＨＦ）等を考慮した噴射量補正量を加味して求めても良い。また、指令噴射量（Ｑ）を、運転者のアクセル操作量から算出したドライバ要求トルクに基づいて求めても良い。

上記実施例では、ポンプ駆動軸（カムシャフトまたはドライブシャフト）の回転中心軸線方向（軸方向）に対して直径方向に位置するように２個のプランジャおよび加圧室を設置したサプライポンプ５、あるいはポンプ駆動軸（カムシャフトまたはドライブシャフト）の周方向に等間隔で３個以上のプランジャおよび加圧室を備えたサプライポンプ５を用いたが、ポンプ駆動軸（カムシャフトまたはドライブシャフト）の回転中心軸線方向（軸方向）に所定の間隔（例えば等間隔）で複数のプランジャが並列的に設置されたサプライポンプ（高圧供給ポンプ）を用いても良い。また、上記実施例では、バルブケース２１にシリンダ機能とステータ機能とを兼ね備えているが、シリンダ機能のみを有するバルブケースに、ステータ機能のみを有するステータコアを組み付けても良い。さらに、本発明の電磁弁を、インジェクタ３の電磁弁４に適用しても良く、また、その他の潤滑油や作動油等のオイル、水等の液体、あるいは空気、排気ガス、排気再循環ガス等の気体の流量を調量する電磁式流量制御弁に適用しても良い。また、電磁式流量制御弁の代わりに、電動モータによって開弁駆動または閉弁駆動される電動式流量制御弁を用いても良い。また、本発明を流路切替弁や流路開閉弁に適用しても良い。

上記実施例では、ニードル２３の径大部５２の外周面に複数個の軸方向溝（凹部）６１を設け、バルブケース２１のシリンダ３３の内周面とニードル２３の径大部５２の外周面との間に複数個の異物排出通路６２を形成しているが、バルブケース２１のシリンダ３３の内周面に複数個の軸方向溝（凹部）を設け、バルブケース２１のシリンダ３３の内周面とニードル２３の径大部５２の外周面との間に複数個の異物排出通路を形成しても良い。また、ニードル２３の径大部５２の外周面およびバルブケース２１のシリンダ３３の内周面の両方に複数個の軸方向溝（凹部）を設け、バルブケース２１のシリンダ３３の内周面とニードル２３の径大部５２の外周面との間に複数個の異物排出通路を形成しても良い。なお、軸方向溝（凹部）６１や異物排出通路６２の個数は１個または２個または３個でも構わないし、５個以上でも構わない。また、異物排出通路６２は、スプリング収容室４４から連通孔５４（および調量溝５７）に向けて円弧状に滑らかに湾曲する湾曲通路であっても良い。

参考例では、ニードル２３の径大部５２の内部に複数個の連通路６３を設け、これらの連通路６３を異物排出通路として利用しているが、バルブケース２１のシリンダ３３の内部に複数個の連通路を設け、これらの連通路を異物排出通路として利用しても良い。なお、連通路（異物排出通路）の個数は１個または２個または３個でも構わないし、５個以上でも構わない。また、連通路６３は、スプリング収容室４４から連通孔５４（および調量溝５７）に向けて円弧状に滑らかに湾曲する湾曲通路であっても良い。

コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した概略図である（実施例 ）。 （ａ）は電磁弁の主要構造を示した断面図で、（ｂ）は電磁弁の全体構造を 示した断面図である（実施例）。 （ａ）は電磁弁のニードルを示した正面図で、（ｂ）は電磁弁のニードルを 示した側面図である（実施例）。 電磁弁のニードルを示した断面図である（参考例）。

１ コモンレール
３ インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）
５ サプライポンプ（燃料供給ポンプ）
６ 電磁弁（電磁式吸入調量弁、ＳＣＶ）
２１ バルブケース
２２ バルブケースの出口側ポート（流体ポート）
２３ ニードル（バルブ）
２５ リターンスプリング
３３ バルブケースのシリンダ
３５ バルブケースの有底円筒部（有底筒部）
４１ スプール孔（軸方向孔）
４３ バルブケースの入口側ポート
４４ スプリング収容室（内部空間）
４５ バルブの貫通孔
５４ バルブの連通孔
５５ 円環状油溝
５６ 円環状油溝
５７ 調量溝（周方向溝）
６１ 軸方向溝（凹部）
６２ 異物排出通路
６３ 連通路（異物排出通路）

Claims (3)

1. （ａ）軸線方向に対して略直交する半径方向に開口した流体ポートを有する筒状のバルブケースと、
   （ｂ）このバルブケースの内部に摺動自在に支持され、前記バルブケースの軸線方向に移動して前記流体ポートの開口面積を変更するバルブと
   を備えた流量制御弁において、
   前記バルブケースは、前記バルブの軸線方向の一端面との間に内部空間を形成する有底筒部を有し、
   前記バルブは、前記バルブを軸線方向に貫通して前記バルブの軸線方向の両端面を連通する貫通孔、この貫通孔の途中から分岐して前記流体ポート近傍に向けて延びる連通孔、および前記バルブの外周面に形成された円環状油溝を有し、
   前記バルブケースの内周面または前記バルブの外周面には、前記貫通孔を迂回して、前記内部空間から前記流体ポートまたは前記連通孔に向けて、前記バルブの軸線方向に平行となるように延び、かつ前記円環状油溝と連通する凹部形状の異物排出通路が設けられていることを特徴とする流量制御弁。
2. 請求項１に記載の流量制御弁において、
   前記バルブを、前記流体ポートを閉じる側または開く側に付勢するスプリングを備え、
   前記内部空間は、前記スプリングを収容するスプリング収容室として機能することを特徴とする流量制御弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の流量制御弁において、
   前記バルブケースは、内部に軸方向孔が形成されたシリンダを有し、
   前記シリンダは、前記軸方向孔の内部に前記バルブを摺動自在に支持しており、
   前記バルブは、前記シリンダの内周面を前記シリンダの軸線方向に摺動する摺動部を有し、
   前記連通孔は、前記摺動部の途中で開口し前記流体ポートに連通可能な周方向溝を有していることを特徴とする流量制御弁。

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