JP5316163B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、流量制御弁に関する。

弁室、弁室に接続されている入口側通路および弁室に接続されている出口側通路を有し、入口側通路と弁室との接続部に弁座を有する弁ボデーと、弾性材料よりなり弁座に対向して設置され、弁座に着座することにより入口側通路から出口側通路への流体の流通を遮断し、弁座から離座することにより入口側通路から出口側通路への流体の流通を許可するダイヤフラムと、ダイヤフラムの弁座とは反対側に設置され、ダイヤフラムを離着座方向に移動させるロッドと、ロッドを当該離着座方向に移動させる駆動手段を有する流量制御弁が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−８３４６２号公報

上述の特許文献１によれば、接続部は平面となっており、弁座はこの平面上に形成されている。この文献では、ダイヤフラムは上述した平面上に離着座することにより入口側通路から出口側通路への流体の流量を制御している。しかしながら、ダイヤフラムが離着座する面が平面であると、ダイヤフラムの離着座方向に対してダイヤフラムと弁座が形成されている平面との間に形成される流体が流通する隙間の断面積がロッドの離着座方向への変位に対して急激であり、流量の制御性が非常に悪い。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、流量制御性の良い流量制御弁を提供することである。

請求項１に記載の発明は、弁室、弁室に接続される入口側通路、および弁室に接続される出口側通路を有する弁ボデーであって、入口側通路および出口側通路のいずれかの特定通路と弁室との接続部の壁面が円錐面となっており、円錐面に弁座が形成されている弁ボデーと、弾性材料よりなり弁座に対向して設置され、弁座側の表面に弁座に着座する当接部を有し、弾性変形して、当接部が弁座に着座すると入口側通路から出口側通路への流体の流通を遮断し、弾性材料の復元力により当接部が弁座から離座すると入口側通路から出口側通路への流体の流通を許可する弾性薄膜体と、弾性薄膜体の弁座とは反対側に設置され、弾性薄膜体が弁座に着座する方向および弁座から離座する方向に沿って移動することにより弾性薄膜体の当接部を弁座に離着座させる棒部材と、弾性薄膜体の弁座とは反対側に設置され、当接部が弁座に着座した状態から棒部材の離座方向への最大変位までの間で棒部材の位置を所定の位置に制御する駆動手段と、を備え、当接部は、ゴム製の弾性薄膜体の表面に形成されることを特徴としている。

この発明によれば、弾性薄膜体が離着座する弁座は、円錐面となっている入口側通路および出口側通路のいずれかの通路と弁室との接続部上に形成されている。弾性薄膜体は当接部が弁座に着座可能に弁座に対向して設置されている。このように円錐面上に弁座が形成されていると、棒部材の単位変位量あたりの弾性薄膜体と円錐面との間に形成される流体が流通する隙間の断面積の変化量を、弁座が平面上に形成されている場合に比べ、小さくすることができる。断面積の変化量が相対的に小さくなるため、制御する流量の変化量も小さくなる。よって、平面上に弁座が形成されている場合に比べ、流量の制御性を向上させることができる。
また、この発明によれば、弾性薄膜体はゴム製であるため、入口側通路を介して弁室に流入する流体に脈動が生じていても、この弾性薄膜体にて流体の脈動を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、弾性薄膜体は弁室を画定するように設置されていることを特徴としている。この発明によれば、弾性薄膜体は弁室を画定するように設置されているので、弁室に流入した流体が駆動手段に侵入することを抑制することができる。このため、流体が侵入することによる駆動手段の作動の不具合の発生を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、棒部材の外径は、弁室側の円錐面の内径よりも小さく、特定通路側の円錐面の内径よりも大きいことを特徴としている。この発明によれば、棒部材の外径は、弁室側の円錐面の内径よりも小さく、特定通路側の円錐面の内径よりも大きい。この構成によれば、確実に弾性薄膜体の当接部を円錐面上に形成されている弁座に着座させることができる。

請求項４に記載の発明は、弾性薄膜体と接する棒部材の端部は球面となっていることを特徴としている。この発明によれば、弾性薄膜体への負荷を軽減することができるため、弾性薄膜体を長寿命化することができる。

本発明の一実施形態による流量制御弁を適用したコモンレール式燃料噴射システムを示した構成図である。 コモンレール式燃料噴射システムに設けられるサプライポンプにおける燃料系統を示した構成図である。 図２に示す吸入調量弁（流量制御弁）の構造を示す断面図である。 図２に示す吸入調量弁の要部を示す断面図であり、閉弁時と開弁時の状態を示す断面図である。 比較例による吸入調量弁の要部を示す断面図であり、閉弁時と開弁時の状態を示す断面図である。 本実施形態による吸入調量弁と、比較例による吸入調量弁のそれぞれのロッドの変位量と、弁座とダイヤフラムにて形成される隙間の開口面積との関係を比較したグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による流量制御弁を適用したコモンレール式燃料噴射システムを示した構成図である。図２は、コモンレール式燃料噴射システムに設けられるサプライポンプにおける燃料系統を示した構成図である。

本実施形態による流量制御弁が適用される燃料噴射システムは、多気筒ディーゼルエンジンなどの内燃機関（以下、単にエンジンという）用の燃料噴射システムであって、高圧燃料を蓄圧するコモンレールを有するコモンレール式燃料噴射システムである。

本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、四気筒のエンジンに燃料を噴射する。この燃料噴射システムは、図１に示すように、燃料タンク３０より汲み上げた燃料を加圧するサプライポンプ１０、サプライポンプ１０にて加圧された高圧燃料を蓄圧するコモンレール２１、コモンレール２１に蓄圧されている高圧燃料を各気筒の燃焼室に噴射するインジェクタ２３およびサプライポンプ１０、インジェクタ２３を制御する制御装置４０などから構成されている。

サプライポンプ１０は、内蔵されているフィードポンプにて燃料タンク３０内の燃料を吸い上げ、内蔵されている高圧ポンプにて吸い上げた燃料を加圧し、加圧した燃料を燃料配管３３を介してコモンレール２１に送る。サプライポンプ１０は、ポンプを駆動するポンプ駆動軸１１を有している。このポンプ駆動軸１１は、エンジンのクランク軸またはカム軸にて回転駆動される。

なお、サプライポンプ１０のフィードポンプの吸入口と燃料タンク３０とを接続する燃料配管３２の途中には、フィードポンプが吸い上げる燃料中に含まれている異物を捕捉するフィルタ３１が設けられている。制御装置４０は、コモンレール２１内の燃料圧力がエンジンの運転に最適な圧力となるように、高圧ポンプから送り出される燃料量を制御する。

コモンレール２１は、サプライポンプ１０から燃料配管３３を介して送られた高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器である。コモンレール２１は、燃料配管３４を介して蓄圧された高圧燃料を各気筒に設置されているインジェクタ２３に分配する。

また、コモンレール２１には、プレッシャリミッタ２２が設けられている。プレッシャリミッタ２２は、燃料タンク３０に通じるリターン配管３５が接続されており、コモンレール２１内の圧力が異常高圧となったときに作動し、コモンレール２１内の圧力を、リターン配管３５を通じて逃がす。

インジェクタ２３は、エンジンの各気筒に対応して搭載され、コモンレール２１内に蓄圧されている高圧燃料を、燃焼室内に霧状に噴射する。インジェクタ２３は、先端に設けられている噴孔からの燃料噴射を制御する電磁弁２６を備えている。制御装置４０は、噴孔から噴射される燃料の噴射時期、噴射量、噴射率がエンジンの運転状態に応じたものとなるように電磁弁２６を制御する。

一例として、インジェクタ２３は、噴孔を開閉する弁体を内蔵する噴射ノズル部２４と、弁体を開閉駆動する駆動部２５とから構成されている。電磁弁２６は駆動部２５に内蔵されている。噴射ノズル部２４は、燃料配管３４から送られる高圧燃料を蓄圧するとともに、噴孔と連通する燃料溜り部を有している。燃料溜り部には弁体の噴孔側の端部が収容されている。弁体は燃料溜り部内の燃料圧力により開弁方向に付勢されている。

駆動部２５は、弁体の開閉駆動を制御するコマンドピストンを有している。駆動部２５には、コマンドピストンの弁体とは反対側の端部にコマンドピストンを介して弁体を閉弁方向に付勢する燃料圧力を蓄圧する圧力制御室が設けられている。圧力制御室には、燃料配管３４より高圧燃料が送られるようになっている。駆動部２５に設けられている電磁弁２６は、開閉動作することにより圧力制御室に蓄圧された燃料圧力を増減させる。

電磁弁２６が閉弁し、圧力制御室内の燃料圧力がコモンレール２１内の燃料圧力とほぼ同じとなっている状態では、コマンドピストンは弁体を閉弁する方向に付勢する。このとき、弁体は噴孔を閉弁するため、噴孔より燃料は噴射されない。

電磁弁２６が開弁して、圧力制御室内の燃料圧力が減少すると、コマンドピストンが弁体を付勢する力が弱まるため、弁体はコマンドピストンとともに開弁方向に移動する。これにより、噴孔より燃料が噴射される。電磁弁２６が再び閉弁すると、圧力制御室内の燃料圧力はコモンレール２１内の燃料圧力とほぼ同じ圧力にまで回復するため、コマンドピストンは弁体を閉弁方向に付勢する。これにより、噴孔からの燃料噴射は停止する。

なお、インジェクタ２３には、電磁弁２６が開弁動作するときに圧力制御室から排出される燃料などを燃料タンク３０に戻すためのリターン配管３６が接続されている。また、サプライポンプ１０にも、コモンレール２１に送り出さなかった余剰燃料を燃料タンク３０に戻すためのリターン配管３７が接続されている。これらのリターン配管３６、３７は上述したプレッシャリミッタ２２に接続されているリターン配管３５と途中で合流している。

制御装置４０は、エンジンの運転状態などを検出する各種センサからの信号に基づきエンジン運転に最適な噴射時期、噴射量、噴射率、コモンレール２１内の燃料圧力を算出し、その算出した結果に基づきサプライポンプ１０やインジェクタ２３の電磁弁２６を制御する制御信号を生成するエンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵという）、およびＥＣＵにて生成したインジェクタ２３の電磁弁２６への制御信号に応じた、当該電磁弁２６を高速駆動させるための高電圧を発生する駆動ユニット（以下、ＥＤＵという）を備えている。

ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行う中央演算ユニット（ＣＰＵ）、各種プログラムおよび制御データを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ）、入力回路、出力回路など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、および出力回路に接続され、生成されたサプライポンプ１０を制御する制御信号に応じた電気信号を発生し、その電気信号をサプライポンプ１０に送る駆動回路を有している。

ＥＣＵの入力回路には、カム軸のカム角度を検出するカムポジションセンサ、エンジンのクランク軸のクランク角度を検出するクランクポジションセンサ、エンジンに吸入される空気流量を検出するエアフロメータ、エンジンに吸入される空気の温度を検出する吸気温センサ、エンジンに吸入される空気の圧力を検出する吸気圧センサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、アクセルペダルの開度を検出するアクセルポジションセンサ、コモンレール圧力センサ３８などの各種センサが電気的に接続されており、ＥＣＵはこれらのセンサからの電気信号を受信し、上記噴射時期、噴射量、噴射率、コモンレール２１内の燃料圧力を算出する。

ＥＤＵは、ＥＣＵの出力回路に接続され、ＥＣＵにて生成されたインジェクタ２３の電磁弁２６を制御する制御信号に応じて動作する高電圧発生装置を有する。ＥＤＵは、高電圧発生装置にて高電圧を発生し、短時間に電磁弁２６に大きな電流を流す。ＥＤＵは、電磁弁２６に高電圧を加えることにより、インジェクタ２３を高速駆動させる。

なお、本実施形態では、一つの制御装置４０内にＥＣＵとＥＤＵとが搭載されている例を示しているが、ＥＣＵとＥＤＵは別搭載されていても良い。

以上、図１を用いてコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を説明した。次に、図２を用いてサプライポンプ１０における燃料系統を説明する。

図２に示すように、サプライポンプ１０は、フィードポンプ１２、高圧ポンプ１５、流量制御弁５０（以下、吸入調量弁という）などから構成されている。これらの要素１２、１５、５０は一つのポンプハウジングに組み込まれている。

フィードポンプ１２は、燃料タンク３０内の燃料を吸い上げて所定の圧力にて高圧ポンプ１５に向けて吐出する。このフィードポンプ１２はトロコイド式ポンプである。フィードポンプ１２は、外周側に向かって突出する外歯を複数個有するインナロータ１３と、インナロータ１３の外周側に設けられ、内周側に、当該外歯とかみ合い、かつ当該外歯との間に容積室が形成されるような複数の内歯を有するアウタロータ１４から構成されている。

フィードポンプ１２がポンプ駆動軸１１にて駆動されると、インナロータ１３、アウタロータ１４が回転駆動され、上述した容積室の容積が増減する。この容積室の増減を利用して、吸引部より燃料を吸い込み、吐出部より高圧ポンプ１５の加圧室１６に向けて燃料を送り出す。

また、フィードポンプ１２には、加圧室１６に送り出す燃料圧力を安定させるレギュレートバルブ９０が設けられている。このレギュレートバルブ９０により、フィードポンプ１２の吐出部より送り出される燃料の脈動を小さくすることができる。本実施形態では、フィードポンプ１２から送り出される燃料の圧力は約０．７ＭＰａとなっている。

高圧ポンプ１５は、フィードポンプ１２から送られた燃料を加圧し、加圧した燃料をコモンレール２１に向けて送りだす。高圧ポンプ１５は、ポンプ駆動軸１１の回転軸に対し、偏心して取付けられた円柱状の偏心カム１７、偏心カム１７の外周壁と摺動自在に支持され偏心カム１７の回転に追従してポンプ駆動軸１１の回転軸の周囲を公転する外径形状が略四角形状となっているカムリング１８、およびカムリング１８の公転運動に追従して往復運動するプランジャ１９、プランジャ１９を往復運動自在に支持するシリンダ２０などから構成されている。

本実施形態では、サプライポンプ１０は、カムリング１８を挟んで二つのプランジャ１９を有している。プランジャ１９は、図示しない付勢手段により常にカムリング１８の外周壁に押し付けられている。二つのプランジャ１９は、ポンプハウジングに形成された二つのシリンダ２０にそれぞれ収容されている。各プランジャ１９のカムリング１８とは反対側の端部および各シリンダ２０の内周壁にて加圧室１６が一つずつ画定されている。

それぞれの加圧室１６には、フィードポンプ１２の吐出部から送り出される燃料を各加圧室１６に導く燃料吸入流路９３が接続されている。そして、それぞれの加圧室１６と燃料吸入流路９３との接続部には、加圧室１６から燃料吸入流路９３への燃料の逆流を防ぐ吸入弁９１が設けられている。

また、それぞれの加圧室１６には、燃料配管３３に接続されている燃料吐出流路９４が接続されている。それぞれの加圧室１６と燃料吐出流路９４との接続部には、燃料吐出流路９４から加圧室１６への逆流を防ぐ吐出弁９２が設けられている。

ポンプ駆動軸１１が回転し、偏心カム１７が回転すると、カムリング１８はポンプ駆動軸１１の回転軸を中心に公転運動する。すると、プランジャ１９はカムリング１８の公転運動に追従してシリンダ２０内を往復運動し、加圧室１６の容積を変化させる。

プランジャ１９が加圧室１６の容積を増大させる吸入行程時、加圧室１６の燃料圧力は燃料吸入流路９３および燃料吐出流路９４内の燃料圧力よりも低下するため、燃料吸入流路９３から加圧室１６に燃料が吸入される。

そして、プランジャ１９が加圧室１６の容積を減少させる圧送行程時、加圧室１６の燃料圧力は燃料吸入流路９３内の燃料圧力よりも上昇するため、燃料吸入流路９３への燃料の逆流は吸入弁９１にて阻止される。そして、加圧室１６内の燃料圧力が所定の圧力を超えると、吐出弁９２が開弁し、加圧室１６より燃料吐出流路９４へ燃料が吐出される。その後、燃料吐出流路９４へ吐出された燃料は、燃料配管３３を通じてコモンレール２１に送られる。

ここで、図２に示すように、燃料吸入流路９３の途中に吸入調量弁５０が設けられている。吸入調量弁５０は、加圧室１６に吸入される燃料量を制御する弁であり、制御装置４０からの電気信号にて制御される。吸入調量弁５０が加圧室１６に吸入される燃料量を制御することにより、高圧ポンプ１５からコモンレール２１へ送り出される燃料量が制御される。

本実施形態では、コモンレール２１へ送り出される燃料量を制御することにより、コモンレール２１内の燃料圧力を制御している。吸入調量弁５０は制御装置４０より送られる電気信号の電流量に応じて加圧室１６に吸入される燃料量を制御できるように構成されている。

なお、本実施形態では、フィードポンプ１２と高圧ポンプ１５とが一つのポンプハウジングに組み込まれているが、フィードポンプ１２および高圧ポンプ１５は別体のポンプハウジングに組み込まれるようなものであっても良い。このとき、吸入調量弁５０は、フィードポンプ１２のポンプハウジングか、高圧ポンプ１５のポンプハウジングのいずれかに組み込まれていれば良い。

以上、図２を用いてサプライポンプ１０における燃料系統を説明した。次に、図３を用いて、吸入調量弁５０の構造を詳細に説明する。図３は、吸入調量弁５０の全体構造を示す断面図である。図３に示すように、吸入調量弁５０は、弁部５１および弁部５１を駆動する電磁アクチュエータ部６３から構成されている。

弁部５１は上記燃料吸入流路途中に設けられ、内部に形成される通路を通過する燃料の流量を制御する。電磁アクチュエータ部６３は弁部５１に取付けられ、供給される電流量に応じて発生する動力が変化するアクチュエータであって、変化する動力にて弁部５１内の通路断面積を変化させる。弁部５１は、弁ボデー５２と、ダイヤフラム６１などから構成されている。

弁ボデー５２は、ダイヤフラム６１を支えるとともに内部に弁室５４、弁室５４と接続されている入口側通路５５および弁室５４と接続されている出口側通路５６を有している。弁ボデー５２は、入口側通路５５がフィードポンプ１２側の燃料吸入流路９３と連通し、出口側通路５６が加圧室１６側の燃料吸入流路９３と連通するようにポンプハウジングに取付けられている。

弁ボデー５２は、金属材料よりなり筒状に形成されている本体部５３と、金属材料よりなり筒状に形成され本体部５３と同軸上に設置され、ダイヤフラム６１の外周縁部を本体部５３との間で挟み込む支持部５９と、から構成されている。

本体部５３には、入口側通路５５および弁室５４が本体部５３の軸線に沿って形成されている。出口側通路５６は、本体部５３の軸線と垂直な方向に、本体部５３の対向する側壁を貫通するように形成されている。本体部５３の入口側通路５５の周囲には、燃料吸入流路９３との隙間をシールするＯリング６０が装着されている。

入口側通路５５と弁室５４とを接続する接続部は、弁室５４に向かうにしたがい内径が漸増する円錐面５７となっている。この円錐面５７上にダイヤフラム６１が着座する弁座５８が形成されている。

ダイヤフラム６１は弾性材料より円盤状に形成され、弁室５４を画定する弾性薄膜体である。本実施形態では、ダイヤフラム６１はゴム製である。ダイヤフラム６１は、円錐面５７に対向して設置されている。

ダイヤフラム６１の弁座５８側の表面には、ダイヤフラム６１が弾性変形して弁座５８側に撓んだときに弁座５８に着座する当接部６２が形成されている。当接部６２は、環状に形成されている。

ダイヤフラム６１が弁座５８方向に変位し、当接部６２が弁座５８に着座すると、入口側通路５５と出口側通路５６との連通が遮断される。ダイヤフラム６１が電磁アクチュエータ部６３側に撓み、当接部６２が弁座５８から離座すると、入口側通路５５と出口側通路５６とが連通し、入口側通路５５から出口側通路５６へ燃料が流通する。

なお、入口側通路５５から出口側通路５６への燃料の流量は、当接部６２と弁座５８との距離の距離に応じて変化する。ダイヤフラム６１の当接部６２が弁座５８に着座した状態では、ダイヤフラム６１には、弁座５８から離座する方向、つまり電磁アクチュエータ部６３側に向かう方向の復元力が発生している。

電磁アクチュエータ部６３は、コイル６４、ステータ６５、ハウジング７８、アーマチャ７９およびロッド８０などから構成されている。

コイル６４は、円筒状に形成されている樹脂製のボビンに導電性を有する電線を巻装することによって形成されている。コイル６４には、電線に電流を供給するためのターミナル８３が設けられている。コイル６４は、ターミナル８３を介してコイル６４の電線に供給される電流量に応じた磁束を発生する。

ステータ６５は、例えばステンレス鋼などの磁性材料により筒状に形成されており、一部がコイル６４の内周側に設置されている。ステータ６５の内部には、軸線に沿った方向に延びる収容部６６が形成されている。収容部６６は、アーマチャ７９およびロッド８０を軸方向に沿って往復移動可能に収容するとともに、弁ボデー５２の支持部５９を支持している。

ステータ６５は、弁ボデー５２側に設置されている第一ステータ部６７と、第一ステータ部６７の弁ボデー５２の反対側に設置されている第二ステータ部７４とから構成されている。第一ステータ部６７は、筒状に形成され、内周側の壁面にてアーマチャ７９を軸方向に往復移動可能に支持するとともに弁ボデー５２の支持部５９を支持する。第一ステータ部６７の弁ボデー５２側の端部には、弁ボデー５２の出口側通路５６と連通する貫通穴６８が形成されている。

第一ステータ部６７の弁ボデー５２側の端部にはかしめ部６９が形成されており、弁ボデー５２の一部を第一ステータ部６７に挿入させた後、かしめ部６９と本体部５３の段差部とをかしめることによって、第一ステータ部６７に弁ボデー５２が組み付けられる。

また、第一ステータ部６７の中央部には、径方向に突出するフランジ部７０が形成されている。フランジ部７０には締結穴７１が形成されており、図示しないボルト等の締結手段が挿入されることによりポンプハウジングと締結される。

第二ステータ部７４は、筒状に形成され、アーマチャ７９およびロッド８０の弁ボデー５２とは反対側の端部を軸方向に往復移動可能に支持する。第二ステータ部７４はロッド８０の弁ボデー５２とは反対側の端部８２が当接することによりロッド８０の移動を規制するストッパ部７５を有している。

第一ステータ部６７と第二ステータ部７４は、向かい合う両ステータ部６７、７４の端部７２、７６の間に所定の隙間が形成されるように設置されている。この隙間により第一ステータ部６７と第二ステータ部７４とが磁気的に短絡するのを抑制する。第一ステータ部６７の端部７２の外周には、第一ステータ部６７の中心軸に向かって傾斜するテーパ面が形成されている。

コイル６４の外周側には、例えばステンレス鋼などの磁性材料より筒状に形成され、第一ステータ部６７と第二ステータ部７４とを磁気的に接続するハウジング７８が設置されている。また、電磁アクチュエータ部６３には、ハウジング７８とコイル６４との隙間や、ターミナル８３の一部を覆う樹脂ハウジング８４が設置されている。

ステータ６５の収容部６６に収容されているアーマチャ７９は、例えばステンレス鋼などの磁性材料より円筒状に形成され、内周側にロッド８０を支持している。ロッド８０におけるアーマチャ７９よりも弁ボデー５２側の外周壁が、テフロン（登録商標）製のブッシュ７３を介して支持部５９の内周壁に往復移動可能に支持されている。また、ロッド８０におけるアーマチャ７９よりも弁ボデー５２とは反対側の外周壁が、テフロン（登録商標）製のブッシュ７７を介して第二ステータ部７４の内周壁に往復移動可能に支持されている。

ロッド８０の弁ボデー５２側の端部８１の表面は球面となっており、ダイヤフラム６１と当接可能となっている。また、ロッド８０の外径は、弁室５４側の円錐面５７の内径よりも小さく、入口側通路５５側の円錐面５７の内径よりも大きい。

ダイヤフラム６１はロッド８０のもう一方の端部８２が第二ステータ部７４のストッパ部７５に当接している状態で撓んでおり、ロッド８０を弁ボデー５２とは反対側に付勢している。このダイヤフラム６１の付勢力は、ロッド８０が弁ボデー５２側に変位するほど大きくなる。付勢力は、図３に示すように、ダイヤフラム６１の当接部６２が弁座５８に当接している状態が最も大きい。なお、図３に示すように、当接部６２が弁座５８に当接している状態のとき、支持部５９とアーマチャ７９とは離れている。

以上のように構成されている電磁アクチュエータ部６３において、コイル６４の電線に制御装置４０より電流が供給されると、コイル６４は供給された電流量に応じた磁束を発生する。発生した磁束は、第一ステータ部６７、ハウジング７８、第二ステータ部７４、アーマチャ７９、第一ステータ部６７の端部７２を巡回する。これらの各要素６７、７８、７４、７９によって磁気回路が形成される。このような磁気回路が形成されることにより、第一ステータ部６７の端部７２とアーマチャ７９との間にアーマチャ７９を端部７２に引き付ける磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力は、供給される電流量に応じた力となる。

次に、吸入調量弁５０の作動について説明する。

コイル６４に制御装置４０より電流が供給されていない状態では、ロッド８０はダイヤフラム６１の付勢力により端部８２がストッパ部７５に当接する位置まで変位する。このとき、ダイヤフラム６１の当接部６２は弁座５８より離座している。このため、入口側通路５５から弁室５４に流入した燃料は、出口側通路５６および貫通穴６８を通り、燃料吸入流路９３へ流れる。このときの燃料の流量は、円錐面５７とダイヤフラム６１の表面との隙間の大きさに応じた流量となっている。

コイル６４に制御装置４０より電流が供給されると、第一ステータ部６７、ハウジング７８、第二ステータ部７４、アーマチャ７９にて磁気回路が形成され、第一ステータ部６７の端部７２とアーマチャ７９との間に供給された電流量に応じた磁気吸引力が発生する。

このため、ロッド８０はアーマチャ７９とともに弁ボデー５２側に変位しようとする。ロッド８０は、両者６７、７９の間に発生した磁気吸引力とダイヤフラム６１がロッド８０を付勢する付勢力が釣り合うところで停止する。これにより、円錐面５７とダイヤフラム６１の表面との隙間が通電前の状態に比べ狭くなる。このため、この隙間を通過する燃料の流量が少なくなる。

コイル６４に供給される電流量をさらに大きくすると、磁気吸引力はさらに大きくなり、ロッド８０はさらに弁ボデー５２側に変位する。このため、円錐面５７とダイヤフラム６１の表面との隙間はさらに狭くなり、通過する流量がさらに少なくなる。

コイル６４に供給される電流量が所定量を超えると、ダイヤフラム６１の当接部６２が弁座５８に着座する。このとき、入口側通路５５と出口側通路５６との連通が遮断され、吸入調量弁５０を通過する燃料はなくなる。

次に、本実施形態の吸入調量弁５０の特徴を図５に示す比較例と比較しながら説明する。図４は、吸入調量弁５０の特徴部分の構造を示す断面図である。図５は、本実施形態の吸入調量弁５０と比較する比較例による図４に図示する特徴部分に対応する構造を示す断面図である。図６は、本実施形態による吸入調量弁５０と、比較例による吸入調量弁５０ａのそれぞれのロッドの変位量と弁座とダイヤフラムとの間に形成される隙間の面積（開口面積）との関係を比較したグラフである。なお、図５および図６では、中心線よりも左側に閉弁時の状態を示し、中心線よりも右側にロッドが所定量変位したときの状態を示している。

図４に示すように、弁座５８が設けられている面は、入口側通路５５から弁室５４に向かうにしがたい内径が漸増するような円錐面５７となっている。本実施形態では、ロッド８０にてダイヤフラム６１を弾性変形させ、ダイヤフラム６１の当接部６２を弁座５８に着座させることにより、入口側通路５５と出口側通路５６との連通を遮断している。また、コイル６４へ供給する電流量を調整してロッド８０の変位量を調整することにより、円錐面５７とダイヤフラム６１の表面との隙間が調整され、流量が制御される。

一方、図５に示す比較例による吸入調量弁５０ａの弁座５８ａは、入口側通路５５の軸線に対して垂直に交わる平面上に形成されている。平面上に弁座５８ａが形成されている点が、図４に示す構造と異なっている。他の部分に対しては図４に示す構造と同じとしているため、符号も本実施形態と同じ符号を付すこととする。

ダイヤフラム６１ａは図４と同様、弁座５８ａに対向して設置されており、ダイヤフラム６１ａの表面には弁座５８ａに着座する当接部６２ａが形成されている。ロッド８０ａは図４と同様、軸方向に変位することによりダイヤフラム６１を弁ボデー５２側に押し込み、当接部６２ａを弁座５８ａに離着座させられるように構成されている。

この構造によっても、コイル６４へ供給する電流量を調整してロッド８０ａの変位量を調整することにより、平面とダイヤフラム６１ａの表面との隙間が調整され、流量が制御される。

本実施形態と比較例との相違点をさらに詳しく説明する。ダイヤフラム６１、６１ａの当接部６２、６２ａが弁座５８、５８ａに当接している状態からのロッド８０、８０ａの変位量を変化させたときのダイヤフラム６１、６１ａの表面と、対向する円錐面５７または平面５７ａとの隙間の変化を比較する。

図４および図５に示す吸入調量弁５０、５０ａの入口側通路５５の通路径をＤ１（ｍｍ）とし、図４に示す吸入調量弁５０の円錐面５７の角度をα（°）および弁座５８部分の直径をＤ２（ｍｍ）とした場合、双方のロッド８０、８０ａの着座状態からの変位量をＨ（ｍｍ）としたときの、弁座５８、５８ａとダイヤフラム６１、６１ａにて形成される隙間を比較する。

図５に示すような形態の弁座５８ａである場合、弁座５８ａとダイヤフラム６１ａとの間に形成される燃料が流れる隙間の断面積（開口面積）は、入口側通路５５を底面とする円柱の側面の面積とほぼ同じとなる。ロッド８０ａの変位量がＨ（ｍｍ）である場合、直径Ｄ１（ｍｍ）の円を底面とする高さＨ（ｍｍ）の円柱の側面の面積が開口面積となる。

一方、図４に示すような形態の弁座５８である場合、弁座５８とダイヤフラム６１との間に形成される燃料が流れる隙間の断面積（開口面積）は、弁座５８部分を底面とし、頂角が１８０−α（°）となる円錐における側面の一部の面積とほぼ同じとなる。ロッド８０の変位量がＨ（ｍｍ）である場合、直径Ｄ２（ｍｍ）の円を底面とし、頂角が１８０−α（°）となる円錐における底面から高さＨ（ｍｍ）部分の側面の面積が開口面積となる。

以上、説明したような図４と図５に示す吸入調量弁５０、５０ａのロッド８０、８０ａを着座状態から変位させると、図６に示すようにロッド８０、８０ａの単位変位量に対する開口面積の変化量が異なる。

図６によれば、図４に示す本実施形態による吸入調量弁５０のロッド８０の単位変位量に対する開口面積の変化量は、図５に示す比較例の場合に比べ小さい。開口面積は、図５の比較例による吸入調量弁５０ａに対して相対的になだらかに変化する。開口面積の変化量が相対的に小さいため、制御する流量の変化量も小さくなる。よって、本実施形態のように、円錐面５７上に弁座５８を有しているものの方が、平面５７ａ上に弁座５８ａが形成されている場合に比べ、流量の制御性が良好となる。

また、本実施形態では、ダイヤフラム６１は弾性変形することにより、常にロッド８０を弁ボデー５２側とは反対側に付勢しているため、ロッド８０を付勢する付勢手段を別途設置する必要がなく、吸入調量弁５０の構造を簡単にすることができる。また、部品点数が減らせるため吸入調量弁５０の価格の上昇を抑制することができる。

また、ダイヤフラム６１は、弁室５４を画定するように弁ボデー５２に設置されているため、弁室５４から電磁アクチュエータ部６３への燃料の侵入を抑制することができる。このため、燃料に異物が混入していたとしても、ロッド８０とブッシュ７３、７７との間や、アーマチャ７９とステータ６５の収容部６６との間に異物が侵入することを抑制することができ、吸入調量弁５０の性能低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、ダイヤフラム６１がゴム製となっているため、燃料吸入流路９３を流れる燃料が脈動を起こしていても、このダイヤフラム６１にて効果的に脈動を低減させることができる。

また、ロッド８０の外径は、弁室５４側の円錐面５７の内径よりも小さく、入口側通路５５側の円錐面５７の内径よりも大きくなっている。このため、ダイヤフラム６１の当接部６２を確実に円錐面５７上に形成されている弁座５８に着座させることができる。また、ロッド８０の端部８１は球面となっているため、ダイヤフラム６１への負荷を軽減することができ、ダイヤフラム６１を長寿命化することができる。

なお、本実施形態では、ダイヤフラム６１が特許請求の範囲に記載の「弾性薄膜体」に相当し、ロッド８０が特許請求の範囲に記載の「棒部材」に相当し、電磁アクチュエータ部６３が特許請求の範囲に記載の「駆動手段」に相当する。また、入口側通路５５が特許請求の範囲に記載の「特定通路」に相当する。

（その他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明した。本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

例えば、出口側通路５６と弁室５４との接続部を円錐面５７とし、その円錐面５７上に弁座５８を形成するようにしても良い。このとき、ダイヤフラム６１は円錐面５７に対向して設けられるとともに、ロッド８０もダイヤフラム６１の当接部６２を弁座５８に着座させられるように設置する必要がある。

また、上記実施形態では、ロッド８０の変位量を制御しているが、コイル６４、ステータ６５、ハウジング７８およびアーマチャ７９などからなるリニアソレノイドにてロッド８０の変位量を制御しているが、ステータ、ロータなどから構成される回転機と、回転機の回転運動を直動運動に変換する変換機構とからなる手段にてロッド８０の変位量を制御するように吸入調量弁を構成しても良い。

１０ サプライポンプ、１１ ポンプ駆動軸、１２ フィードポンプ、１５ 高圧ポンプ、１６ 加圧室、１７ 偏心カム、１８ カムリング、１９ プランジャ、２０ シリンダ、２１ コモンレール、２３ インジェクタ、３０ 燃料タンク、３１ フィルタ、４０ 制御装置、５０ 吸入調量弁（流量制御弁）、５１ 弁部、５２ 弁ボデー、５３ 本体部、５４ 弁室、５５ 入口側通路、５６ 出口側通路、５７ 円錐面、５８ 弁座、５９ 支持部、６１ ダイヤフラム（弾性薄膜体）、６２ 当接部、６３ 電磁アクチュエータ部、６４ コイル、６５ ステータ、７８ ハウジング、７９ アーマチャ、８０ ロッド（棒部材）、８１ 端部、８３ ターミナル、８４ 樹脂ハウジング、９１ 吸入弁、９２ 吐出弁、９３ 燃料吸入流路、９４ 燃料吐出流路

Claims (4)

1. 弁室、前記弁室に接続される入口側通路、および前記弁室に接続される出口側通路を有する弁ボデーであって、前記入口側通路および前記出口側通路のいずれかの特定通路と前記弁室との接続部の壁面が円錐面となっており、前記円錐面に弁座が形成されている弁ボデーと、
   弾性材料よりなり前記弁座に対向して設置され、前記弁座側の表面に前記弁座に着座する当接部を有し、弾性変形して、前記当接部が前記弁座に着座すると前記入口側通路から前記出口側通路への流体の流通を遮断し、前記弾性材料の復元力により前記当接部が前記弁座から離座すると前記入口側通路から前記出口側通路への流体の流通を許可する弾性薄膜体と、
   前記弾性薄膜体の前記弁座とは反対側に設置され、前記弾性薄膜体が前記弁座に着座する方向および前記弁座から離座する方向に沿って移動することにより前記弾性薄膜体の前記当接部を前記弁座に離着座させる棒部材と、
   前記弾性薄膜体の前記弁座とは反対側に設置され、前記当接部が前記弁座に着座した状態から前記棒部材の前記離座方向への最大変位までの間で前記棒部材の位置を所定の位置に制御する駆動手段と、を備え、
   前記当接部は、ゴム製の前記弾性薄膜体の表面に形成されることを特徴とする流量制御弁。
2. 前記弾性薄膜体は前記弁室を画定するように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記棒部材の外径は、前記弁室側の前記円錐面の内径よりも小さく、前記特定通路側の前記円錐面の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の流量制御弁。
4. 前記弾性薄膜体と接する前記棒部材の端部は球面となっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流量制御弁。

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