JPH02209678A

JPH02209678A - 電磁弁

Info

Publication number: JPH02209678A
Application number: JP1027509A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nozaki; 真哉野崎; Keiichi Yamada; 恵一山田
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1990-08-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、油圧式燃料噴射装置に用いて好適な電磁弁
に関する。・［従来の技術１一般に、油圧式燃料噴射装置は、プランジャの大径ピス
トン部と小径ピストン部との面積比を利用して燃料を加
圧するようにしたものであり、大径ピストン部に臨む受
圧室に作動油を導入すると、プランジャが加圧移動し、
これによって小径ビストン部に臨む燃料加圧室の燃料が
高圧に加圧され、燃料噴射ノズルから噴射されるように
なっている。

この場合、燃料噴射量は、受圧室への作動油の導入量に
よって調節されており、作動油の導入量は、電磁弁の開
弁から閉弁までの切換時間によって制御されている（特
開昭６２−２５５５６７号公報参照）。

ところが、電磁弁の切換時間によって燃料噴射量を調節
するようにした上記の油圧式燃料噴射装置においては、
電磁弁に応答遅れがあるため燃料噴射量を正確に制御す
ることが困難であった。

そこで、この出願人は、燃料噴射量を正確に制御するこ
とができる油圧式燃料噴射装置を特願昭６３−１０１２
１２号として先に出願した。

この先の出願に係る油圧式燃料噴射装置においては、第
３図に示すように、作動油ポンプａにより電磁弁すを介
して受圧室Ｃへ作動油を供給すると、プランジャｄが加
圧ばねｅの付勢力に抗して復動（上動）する。ここで、
受圧室Ｃに供給される作動油の圧力は電磁圧力制御弁ｆ
によって制御されており、作動油によるプランジャｄに
対する押圧力と加圧ばねｅの付勢力とが等しくなると、
プランジャｄが停止する。停止するまでの開の復動によ
って燃料加圧室ｇの容積が増大し、その分の燃料が燃料
ポンプｈから逆止弁ｉを介して燃料加圧室ｇに供給され
る。

その後、電磁弁すを切り換えて受圧室Ｃを作動油タンク
ｊに接続すると、加圧ばねｅの付勢力によってプランジ
ャｄが加圧移動（下動）せしめられる。

これによって、燃料加圧室ｇ内の燃料が加圧され、燃料
噴射ノズルｋから機関の燃焼室（いずれも図示せず）に
噴射される。プランジャｄは復動開始位置まで加圧移動
すると停止し、これによって燃料噴射が終了する。

このように、先の出願に係る油圧式燃料噴射装置におい
ては、燃料噴射量がプランツヤｄの復動距離、つまりプ
ランジャｄの停止位置によって決定されており、プラン
ジャｄの停止位置は、受圧室Ｃに供給する作動油の圧力
によって決定されている。したがって、電磁弁すの応答
遅れの有無に拘わらず燃料噴射量を正確に調節すること
ができる。

［発明が解決しようとする課題１ところが、上記光の出願に係る油圧式燃料噴射装置にお
いては、噴射時間が長く、短期間噴射が困難になるとい
う問題があった。この原因を追及したところ、その原因
が電磁弁すにあることが判明した。

すなわち、燃料噴射時間は、プランジャｄの往動速度に
よって決定されるものであり、プランツヤｄの往動速度
を速くするほど噴射時間を短くすることができる。プラ
ンジャｄの往動速度を速めるには、往動時に受圧室Ｃ内
の作動油を短時間のうちに作動油タンクｊへ排出する必
要がある。ところが、電磁弁すは、従来周知のスプール
弁が用いられており、電磁弁すのタンクポートＴおよび
アクチュエータボー）Ａの大きさは、受圧室Ｃ内の作動
油を作動油タンクｊへ迅速に排出するには不十分であっ
た。このため、作動油の排出に時間がかかり、短時間噴
射を実現するのが困難になっていたである。

勿論、タンクボー）Ｔおよびアクチュエータボー）Ａの
寸法を大きくすれば、作動油の排出時間を短くすること
ができるが、それらを大きくするとアクチュエータポー
トＡとタンクポートＴとの間を全開状態から全開状態に
するのに時間がかかる。したがって、短時間噴射を実現
することが困難になる。

この発明は、上記問題を解決するためになされたしので
、作動油の排出を速やかに行うことができ、したがって
加圧ばねによってプランジャを加圧移動させるようにし
た油圧式燃料噴射装置に用いた場合には、プランジャの
加圧移動速度を速めることができ、短時間噴射を実現さ
せることかできる電磁弁を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明は、上記の目的を達成するために、内部にスプ
ール孔が形成されるとともに、このスプール孔の内周面
に開口するポンプポートとアクチュエータポートとがそ
れぞれ形成された弁本体と、前記スプール孔に摺動自在
に設けられ、前記ポンプポートと前記アクチュエータポ
ートとの間を連通状態と遮断状態とに切り換えるスプー
ルとを備えた電磁弁において、前記弁本体に前記アクチ
ュエータポートと同一の対象に接続される戻りポートと
作動油タンクに接続されるタンクポートとをそれぞれ形
成し、これら戻りポートとタンクポートとのいずれか一
方を前記スプール孔の底面に開口させ、他方を戻りポー
トが開口する底面側のスプール孔の端部の内周面に開口
させ、前記スプール孔の端面に対向する前記スプールの
端面に、前記スプールが前記ポンプポートと前記アクチ
ュエータポートとを連通させる位置に位置する際には前
記スプール孔の底面に開口するポートを閉じ、前記スプ
ールが前記ポンプポートと前記アクチュエータポートと
を遮断する位置に位置する際には前記スプール孔の底面
に開口するポートを開く弁部を形成するとともに、前記
スプールの外周面と前記入プール孔の内周面との間に前
記弁部が前記底面に開口するポートを開いた際に前記戻
りポートと前記タンクポートとを連通させる隙間を形成
したものである。

［作用１電磁弁を油圧式燃料噴射装置に用いた場合を例にして作
用を説明すると、ポンプポートを作動油ポンプに接続し
、アクチュエータポートおよび戻りポートを油圧式燃料
噴射装置の受圧室に接続し、タンクポートを作動油タン
クに接続する。この状態において、ポンプポートとアク
チュエータポートとを連通させると、戻りポートがスプ
ールの弁部によって閉じられているから、受圧室に作動
油が充満し、プランジャが加圧ばねの付勢力に抗して復
動する。プランツヤの停止後、電磁弁を切換操作し、ポ
ンプポートとアクチュエータポートとの間を遮断すると
ともに、戻りポートを開く。すると、受圧室内の作動油
は、戻りポートから電磁弁内に流入し、スプールとスプ
ール孔との間に形成された隙間を通り、タンクポートか
ら作動油タンクに排出される。

ここで、スプール孔の底面に形成さたポートについては
、その寸法を大きくしたとしても、当該ポートの開閉お
よびポンプポートと７クチユエータポートとの間の連通
・遮断のために移動するスプールの移動距離が天外くな
ることはない。また、スプール孔の内周面に開口するボ
ーＦは、スプール孔の底面に開口するポートに灯し隙間
を介して連通しているから、両ポートを連通させるため
にスプールを大きく移動させる必要がない。したがって
、スプール孔の内周面に開口するポートについてもその
寸法も大きくすることができる。よって、受圧室内の作
動油を作動油タンクへ速やかに排出することができる。

［実施例］以下、この発明の一実施例について第１図および第２図
を参照して説明する。

説明の便宜上、まずこの発明の電磁弁１が用いられる油
圧式燃料噴射装置２について説明すると、その受圧室２
１内には、ベローズ２２が配置されている。このベロー
ズ２２の上端部は、受圧室２１の上壁部に固定されてい
る。一方、自由端であるベローズ２２の下端部は、加圧
ばね２３によって下方へ付勢されている。また、ベロー
ズ２２の下端部には、プランジャ２４が固定されている
。

このプランジャ２４は、ベローズ２２の下端面に固定さ
れた大径部２４ａと、この大径部２４ａから下方へ向か
って延び、下端面が燃料加圧室２５に臨む小径部２４ｂ
とからなるものであり、その内部には連通孔２４ｃが形
成されている。この連通孔２４ｇの一端は、受圧室２１
に臨む大径部２４ａの外面に開口し、他端は燃料加圧室
２５に臨む小径部２４ｂの下端面に開口している。なお
、燃料加圧室２５内には、逆止弁２６が配置されており
、燃料加圧室２５内の圧力が受圧室２１内の圧力よりも
高くなると逆止弁２６によって連通孔２４ｃの下端開口
部が閉じられるようになっている。

上記構成において、受圧室２１内に作動油（この実施例
では燃料）が供給されると、ベローズ２２の下端部が加
圧ばね２３の付勢力に抗して上方へ移動し、これに伴っ
てプランツヤ２４が上動（復動）する。プランジャ２４
の上動に伴って燃料加圧室２５内の容積が増大するため
、受圧室２１内の燃料の一部が連通孔２４ｃを通って燃
料加圧室２５内に流入する。そして、燃料によるベロー
ズ２２に対する押圧力と加圧ばね２３の付勢力とが釣り
合うと停止する。プランジャ２４が停止すると、逆止弁
２６が連通孔２４ｃを閉じる。

なお、受圧室２１に供給される燃料の圧力は、燃料加圧
室２５に電磁弁１を介して接続された電磁圧力制御弁３
によって調節されている。電磁制御弁３は、機関（図示
せず）の回転数等の運転状態に基づいて目標噴射量を演
算するマイクロコンピュータ等からなる制御ｆ！Ｓ（図
示せず）により、デユーティ−比にしたがって制御され
ている。

受圧室２１内の燃料が排出されると、プランジャ２４が
加圧ばね２３の付勢力によって加圧移動せしめられ、燃
料加圧室２５内の燃料が加圧される。

加圧された燃料は燃料噴射ノズル４から機関の燃焼室（
いずれも図示せず）に噴射される。

次に、電磁弁１について説明すると、弁本体１１には、
上端面から下方へ向かって延びるスプール孔１２が形成
されとともに、燃料ポンプ（作動油ポンプ）５に接続さ
れたポンプボー）Ｐ、受圧室２１に接続されたアクチュ
エータポートＡ、燃料加圧室２５に接続された制御第１
ボー）Ｂ、圧力制御弁３に接続された制御第２ポートＣ
１受圧室２１に接続された戻リポ−）Ｒおよび燃料タン
ク（作動油タンク）６に接続されたタンクポートＴがそ
れぞれ形成されている。ポンプポートＰとアクチュエー
タポートＡとは、それぞれスプール孔１１ａの内周面に
開口しており、スプール孔１２の周方向に対しては互い
に離間しているが、細線方向においては同一箇所に位置
せしめられている６制御第１および第２ポー）Ｂ、Ｃは
、ポートＡ、Ｂの上方に位置し、しかもスプール孔１２
の軸線方向においては同一暗所に位置せしめられている
。

戻りボー）Ｒはスプール孔１２の底面に開口せしめられ
、タンクボー）Ｔはスプール孔１２の下端部内周面に開
口せしめられている。

上記スプール孔１２には、スプール１３が摺動自在に挿
入されている。このスプール１３の外周面には、スプー
ル１３の軸線方向に互いに離間した丁場状溝１３ａと止
環状溝１３ｂとがそれぞれ形成されている。丁場状溝１
３ａは、ポンプポートＰとアクチュエータポートＡとを
連通させるためのものであり、その幅はボー）Ｐ、Ａの
直径と同一になされている。一方、止環状溝１３ｂは、
制御第１ボー）Ｂと制御第２ボー）Ｃとを連通させるた
めのものであり、その幅はボー）Ｂ、Ｃの直径と同一に
なされている。しがも、丁場状溝１３ａと止環状溝１３
ｂとの間隔は、ボー）Ｐ、Ａとボー）Ｂ、Ｃとの間隔と
同一になっている。したがって、丁場状溝１３ａがポー
トＰ、Ａと対向すると同時に、止環状溝１３ｂがボー）
Ｂ、Ｃと対向することになる。つまり、ボー）Ｐ、Ａと
ボー）Ｂ、Ｃとは、同時に連通し、同時に遮断されるよ
うになっている。

また、スプール１３の下端面には、テーパ状をなす弁部
１３ｃが形成されている。この弁部１３ｃは、戻りボー
）Ｒを開閉するためのものであり、戻りポートＲを囲む
ようにしてスプール孔１２の底面に形成された弁座１２
ａに復帰ばね１４によって着座せしめられている。この
着座状態においては、ボー）Ｐ、Ａが連通ずるとともに
、ポートＢ。

Ｃが連通するようになっている。逆に、スプール１３が
弁座１２ａから後述する弁座部材７１に突き当たるまで
リフトすると、ポートＰ、Ａ問およびボー）Ｂ、Ｃ間が
遮断されることになる。

さらに、スプール１３の下端部には、下端面から上方へ
向かって延びる環状四部１３ｄが形成されている。この
環状四部１３が形成されることにより、スプール１３と
スプール孔１２との間には、環状の隙間１４が形成され
ている。この隙間１４は、スプール１３が弁座１２ａに
着座した状態においてもタンクポートＴと対向している
。したがって、スプール１３が弁座１２ａからりフトす
ると、戻りポートＲとタンクポートＴとが隙間１４を介
して連通し、これによって受圧室２１内の燃料が燃料タ
ンク５に排出されるようになっている。

また、この電磁弁１においては、上記のようなスプール
１３による戻りボー）Ｒの開閉を、受圧室２１内に供給
される燃料の圧力を利用して行うとともに、パイロット
弁部７によって制御している。

すなわち、スプール孔１２の上端部には、パイロット弁
部７４の弁座部材７１が嵌合固定されており、この弁座
部材７１とスプール１３の開のスプール孔１２の内部空
間には、パイロット圧室１５が形成されている。このパ
イロット圧室１５は、スプール１３の上端面から下方に
延びるばね収納孔１３ｅと、このばね収納孔１３ｅがら
戻りポートＲと対向するスプール１３の下端面まで延び
るオリフィス１３Ｆとによって戻りポートＲに連通せし
められている。

したがって、パイロット圧室１５が密閉された場合には
、パイロット圧室１５内が受圧室２１内と同圧になり、
その圧力によってスプール１３が下方へ押圧される。勿
論、スプール１３は、戻りボー）Ｒ内の圧力によって上
方へ押圧されるが、戻リボ−）Ｒの断面積よりもスプー
ル１３の断面積が大きいので、スプール１３は燃料の圧
力によりて下方へ押圧される。この押圧力と復帰ばね１
４の付勢力によってスプール１３が弁座１２ａに着座せ
しめられる。

逆に、パイロット圧室１５が大気に開放された場合には
、スプール１３は戻りボー）Ｒ内の圧力によって上方へ
押圧される。この押圧力は、復帰ばね１４の付勢力より
も大きくなされている。したがって、スプール１３が９
７トせしめられる。

また、パイロット弁部７は、パイロット圧室１５を密閉
または開放することによって、スプール１３を上記のよ
うに着座もしくはす７トさせるためのものであり、次の
ように構成されている。

上記弁座部材７１の内部には、蓋体７２によって密閉さ
れた弁室７１ａが形成されている、この弁室？１ａは、
弁孔７１ｂを介してパイロット圧室１５に連通されると
ともに、弁座部材７１から弁体１１に渡って形成された
パイロット圧用のタンクボー）　Ｔ　２を介して燃料タ
ンク６に接続されている。そして、弁孔７１ｂとタンク
ポートＴ２との間を連通・遮断するために、弁室Ｖｉａ
内にはポペット弁７３が配置されている。このボベツ）
弁７３の細部７３ａは、蓋体７２を貫通して上方に延び
ており、その上端部にはアーマチュア７４が固定されて
いる。そして、ポペット弁７３は、ばね７５によりアー
マチュア７４を介して下方に付勢され、弁座部材７１に
弁孔７１ｂを囲うようにして形成された弁座７１ｃに着
座せしめられている。また、ポペット弁７３は、ツレ／
イド７６によりばね７５の付勢力に抗して上方へ移動せ
しめられ、弁座７１ｃからＩノットするようになってい
る。

なお、ソレノイド７６に対する通電の開始時期および終
了時期は、前述した制御部によって制御されている。

上記構成の電磁弁１において、ソレノイド７６に対する
通電を停止すると、ばね７５によってポペット弁７３が
弁座７１ｃに着座し、弁孔７１ｂとタンクポートＴ２と
の間を遮断する。したがって、パイロット圧室１５内の
圧力が受圧室２１内の圧力と同圧になり、その圧力によ
ってスプール１３が弁座１２ａに着座せしめられる。ス
プール１３が着座した状態においては、ポンプポートＰ
とアクチュエータボー）Ａとが連通するから、燃料が受
圧室２１内に供給される。その結果、プランジャ２４が
上動せしめられる。プランジャ２４の上動に伴って受圧
室２１内の燃料の一部が燃料加圧室２５に流入する。そ
して、受圧室２１内の圧力によるベローズ２２に対する
押圧力と加圧ばね２３の付勢力との一致すると、プラン
ジャ２４が停止する。

次に、ツレ／イド７６に通電すると、ポペット弁７３が
ばね７５の付勢力に抗してリフトし、弁孔７１ｂとタン
クポートＴ２との間を連通させる。

すると、パイロット圧室１５が燃料タンク６に連通する
から、パイロット圧室１５内の圧力が大気圧に低下する
ため、戻りポートＲ内の燃料によってスプール１３が弁
座１２ａからリフトせしめられる。この結果、ボー）Ｐ
、Ａ間およびポートＢ。

０間が遮断される一方、ボー）　Ｒ，Ｔ間が連通せしめ
られる。したがって、受圧室２１内の燃料が燃料タンク
６に排出される。燃料の排出に伴ってプランジャ２４が
加圧ばね２３によって下動せしめられ、燃料加圧室２５
内の燃料が加圧される。

加圧された燃料は燃料噴射ノズル４から噴射される。

その後、ソレノイド７６に対する通電を停止すると、ポ
ペット弁７３が弁孔７１ｂを閉じるため、パイロット圧
室１５内の圧力が上昇し、その圧力によってスプール１
３が弁座１２ａに着座せしめられる。これによって全体
が元の状態（第１図に示す状！りに復帰する。

このように、上記の電磁弁１においては、ポンプポート
ＰとアクチュエータポートＡとを介して受圧室２１に燃
料（作動油）を供給する一方、戻りポートＲとタンクポ
ートＴとを介して受圧室２１から燃料を排出させるよう
にしており、受圧室２１に燃料を供給する場合と、受圧
室２１から燃料を排出する場合とで異なるポートを使用
している。

排出のための２つのボー）　Ｒ，Ｔのうち、戻リポ−）
Ｈについては、スプール孔１２の底面に形成してるから
、戻りポートＲの直径を大きくしたとしても、戻りボー
）Ｒを開閉するに際し、スプール１３の移動距離を″長
くする必要がない。したがって、戻りボー）Ｒの直径を
大きくすることができる。また、タンクポートＴ１こつ
いては、スプール孔１２の内周面に開口させているが、
戻りボーＦＲが開かれた際にはタンクボー）Ｔと戻りポ
ートＲとが隙間１４によって連通されるから、タンクポ
ー）Ｔの直径を大きくしたとしても、スプール１３の移
動距離を長くする必要がない。したがって、タンクポー
）Ｔについてもその直径を大きくすることができる。よ
って、電磁弁１における燃料の流通抵抗を従来のものに
比して大幅に低減することができ、受圧室２１内の燃料
を燃料タンク５に速やかに排出することができる。した
がって、短期間噴射を実現することがで鰺る。

なお、隙間１４の流路面積については戻りポートＲとタ
ンクポー）Ｔとのうちの小さい方の断面積に対して同等
以上に設定される。

この発明は、上記の実施例に限定されるものでなく、発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
。例えば、上記の実施例においては、戻りボー）Ｒをス
プール孔１２の底面に開口させ、タンクポートＴをスプ
ール孔１２の内周面に開口させているが、これとは逆に
戻リポ−）Ｒをスプール孔１２の内周面に開口させ、タ
ンクポー）Ｔをスプール孔１２の底面に開口させてもよ
り１゜また、上記の実施例においては、燃料を作動油としても
用いているが、燃料と作動油とを別けてもよいことは勿
論である。

さらに、この発明の電磁弁は、油圧式燃料噴射装置のみ
ならず、作動油の供給に対して排出をより速やかに行う
必要がある場合であれば、他のものに用いることができ
るのは勿論である。

［発明の効果１以上説明したように、この発明の電磁弁によれば、作動
油を供給するためのポンプポートおよびアクチュエータ
ポートとは別個に、受圧室に接続される戻りポートと作
動油タンクに接続されるタンクポートとを設け、それら
の一方をスプール孔の底面に開口させるとともに、他方
をスプール孔の内周面に開口させ、しかも戻りポートと
タンクポートとをスプールの外周面とスプール孔の内周
面との間に形成さ′れた隙間によって連通させるように
しているから、スプールの移動距離を長くすることなく
戻りポートおよびタンクポートの寸法を大きくすること
ができる。したがって、作動油の排出を速やかに行うこ
とができる。よって、この発明の電磁弁を油圧式燃料噴
射装置に用いた場合には、短期間噴射を実現することが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図は油圧式燃料噴射装置の受圧室に作動油（燃料
）を供給している状態を示す図、第２図は受圧室から作
動油を排出している状態を示す図、第３図は先の出願に
係る油圧式燃料噴射装置の概略構成を示す図である。１・・・電磁弁、２・・・燃料加圧部、４・・・燃料ボ
ンブ（作動油ポンプ）、５・・・燃料タンク（作動油タ
ンク）１２・・・スプール孔、１３・・・スプール、２
１・・・受圧室、２４・・・プランジャ、２５・・・燃
料加圧室、Ｒ・・・戻りポート、Ｔ・・・タンクポート
。

Claims

【特許請求の範囲】

　内部にスプール孔が形成されるとともに、このスプー
ル孔の内周面に開口するポンプポートとアクチュエータ
ポートとがそれぞれ形成された弁本体と、前記スプール
孔に摺動自在に設けられ、前記ポンプポートと前記アク
チュエータポートとの間を連通状態と遮断状態とに切り
換えるスプールとを備えた電磁弁において、前記弁本体
に前記アクチュエータポートと同一の対象に接続される
戻りポートと作動油タンクに接続されるタンクポートと
をそれぞれ形成し、これら戻りポートとタンクポートと
のいずれか一方を前記スプール孔の底面に開口させ、他
方を戻りポートが開口する底面側のスプール孔の端部の
内周面に開口させ、前記スプール孔の端面に対向する前
記スプールの端面に、前記スプールが前記ポンプポート
と前記アクチュエータポートとを連通させる位置に位置
する際には前記スプール孔の底面に開口するポートを閉
じ、前記スプールが前記ポンプポートと前記アクチュエ
ータポートとを遮断する位置に位置する際には前記スプ
ール孔の底面に開口するポートを開く弁部を形成すると
ともに、前記スプールの外周面と前記スプール孔の内周
面との間に前記弁部が前記底面に開口するポートを開い
た際に前記戻りポートと前記タンクポートとを連通させ
る隙間を形成したことを特徴とする電磁弁。