JPH05248551A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮空気の脈動による弁体と弁座との衝突を
防止する。 【構成】 燃料と圧縮空気を混合させて燃料霧化を促進
させる燃料噴射装置において、圧縮空気圧力を所定圧に
制御する空気圧力制御弁３３内の空気室２を分割部材３
によって室２ａ、２ｂに仕切る。分割部材３には、空気
の流路面積を絞るオリフィス４が形成される。エアコン
プレッサー２９からの圧縮空気は、エアコンプレッサー
２９での圧力変動および空気噴射時の圧力変動によって
脈動をもって室２ｂ内に流入するがオリフィス４によっ
て絞られる。これによって、室２ａ内へ流入する空気の
脈動は低減される。したがって、脈動によって弁体２２
がハンチングし、弁体２２と弁座１９とが衝突を繰り返
すことが防止できる。このため、安定した空気圧力制御
を行うことができ、さらに弁体２２と弁座１９との耐久
性の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の燃料噴射装置におい
て、燃料噴射弁から噴射される燃料を、圧縮空気中へ噴
射して混合させたのち、燃焼室内へこの燃料と圧縮空気
の混合物を噴射させる燃料噴射装置がある。この圧縮空
気との混合によって、燃料噴霧の微粒化が図れ、気化が
促進して燃焼状態および排気の組成が改善されることが
知られている。この圧縮空気はエアコンプレッサーで圧
縮され、圧縮空気通路内を通り、上記燃料噴射装置へ流
入する。この圧縮空気通路の途中には、圧縮空気の圧力
を所定圧に制御するための空気圧力制御弁が設けられて
いる。

【０００３】従来この種の空気圧力制御弁内は、例えば
ダイアフラムによって、圧力調整室および空気室の２室
に仕切られている。このダイアフラムは、圧縮空気の圧
力を受ける受圧体であり、ゴム等によって形成されてい
る。空気室には、圧縮空気通路へ連通される空気流入管
および戻り通路へ連通される空気流出管が設けられてい
る。一方、圧力調整室には、ダイアフラムを常に空気室
側に向けて付勢する調圧スプリングが収容されている。
この調圧スプリングによって、ダイアフラムに取り付け
られた弁体を上記空気流出管の開口部である弁座に押し
付ける。圧縮空気通路の圧力が調圧スプリングの付勢力
により設定される圧力以上になると、ダイアフラムが調
圧スプリングに抗して押されるので弁体と弁座との間に
隙間が生じる。これによって圧縮空気通路内の圧力は戻
り通路側に逃げる。したがって、圧縮空気通路内の圧縮
空気圧力を所定圧に保つことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エアコ
ンプレッサーで圧縮される圧縮空気には、エアコンプレ
ッサーから吐出されるときに生じる圧力変動のため、脈
動が発生する。また、圧縮空気が噴射されるときにも、
圧縮空気流路内に圧力変動が生じるため、脈動が発生し
てしまう。この脈動が空気圧力制御弁内に設けられてい
るダイアフラムに伝達されると、ダイアフラムと一体に
設けられている弁体にハンチングが発生する。このハン
チングのため、弁体は弁座との衝突を繰り返してしま
う。このため制御弁の制御機能が果たされなくなった
り、弁体および弁座が磨耗し制御弁の耐久性が損なわれ
たりするという不具合が生じてしまう。

【０００５】本発明は上記問題に鑑み、流体に生じる脈
動を低減することによって安定した圧力制御を行い、さ
らに弁体および弁座で構成される弁の磨耗を防止し、ひ
いては圧力制御弁の耐久性の向上を図ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、流体を導入する流体室と、前記流体室に
形成され、前記流体室内の流体の圧力に応じて変位する
受圧体と、前記流体室に設けられ、前記受圧体の変位に
応じて開閉し、前記流体室内の流体が所定圧力を超える
と開き、前記流体室から流体を流出させて前記流体室内
を所定圧力以下に調整する弁と、前記受圧体に流体を導
入する流体通路に設けられ、流体の通路面積を絞るオリ
フィスとを備えたことを特徴とする圧力制御弁という技
術的手段を採用する。

【０００７】

【作用】本発明の圧力制御弁には、流体を導入する流体
室が設けられる。そして、この流体室内には、流体室内
の流体の圧力に応じて変位する受圧体が形成され、この
受圧体の変位に応じて開閉する弁が設けられている。こ
の弁は、流体室内の流体が所定圧力を超えると開き、流
体室から流体を流出させて流体室内を所定圧力以下に調
整する。さらに受圧体に流体を導入する流体通路に、流
体の通路面積を絞るオリフィスが設けられている。

【０００８】ここで流体が脈動を有していても、この流
体は受圧体に達する前にオリフィスを通過する。このオ
リフィスによって流体は絞られるため、脈動は低減され
る。したがって、この脈動による圧力変動が受圧体に及
ぶことが防止される。このため受圧体の変位に応じて開
閉する弁でハンチングが起こり、弁を構成する部材間で
衝突を繰り返されることが抑制される。

【０００９】

【実施例】本発明を車両用燃料噴射装置内に備えられる
空気圧力制御装置に適用した第１実施例を説明する。図
１は、本発明を適用した空気圧力制御弁の縦断面図であ
る。図２は、この空気圧力制御弁を備えた燃料噴射装置
のシステム図である。

【００１０】図１の空気圧力制御弁３３のハウジング
は、カバー９およびボデー１０を有している。この２つ
の部材は略有底筒状である。そしてボデー１０の開口端
には、外側へ直角に折り曲げられたフランジ１０ａが形
成されている。一方、カバー９の開口端はフランジ１０
ａを包み込むように形成されている。また、フランジ１
０ａの上面に、中央に孔を設けた円板状のダイアフラム
５と、つば状の円筒部材であるダイアフラムガイド１７
とを設ける。そして、ダイアフラム５とダイアフラムガ
イド１７との周縁部をフランジ１０ａとともにカバー９
でかしめ固定する。このダイアフラム５はゴム材料によ
って構成され、圧縮空気の圧力を受ける受圧体として作
用する。カバー９およびボデー１０内にできた空間は、
このダイアフラム５によって圧力調整室１と流体室であ
る空気室２とに仕切られる。

【００１１】カバー９には大気導入管１６が形成され、
この大気導入管１６に形成された大気導入孔１８から圧
力調整室１内へ大気を導入している。空気室２は中央に
孔が設けられた円板状の分割部材３によって第１空気室
２ａ、第２空気室２ｂに仕切られる。この分割部材３に
は、空気の通路面積を絞るオリフィス４が設けられてい
る。そして、ボデー１０の側壁には空気流入孔１４が形
成されていて、第２空気室２ｂに連通している。この孔
１４に圧縮空気を導入するパイプ１２が嵌入されてい
る。また、ボデー１０の底部中央には空気流出孔１５が
形成されていて、第２空気室２ｂに連通している。そし
て、この孔１５にパイプ１３が嵌入されている。このパ
イプ１３は第２空気室２ｂ内へ延び、上記分割部材３の
中央の孔に嵌入される。これによって、パイプ１３は第
１空気室２ａに開口する。そして、この開口端には、筒
状のブッシュ１１が取り付けられている。このブッシュ
１１の第１空気室２ａ側の開口端は、弁座１９として作
用する。

【００１２】ダイアフラム５の中央部には、圧力調整室
１側に受け皿状のばね受７および空気室２側に弁部材６
がかしめ等によりダイアフラム５と一体に設けられてい
る。ばね受７とカバー９の上部との間には、調圧スプリ
ング８が設けられている。この調圧スプリング８はダイ
アフラム５を空気室２側へ付勢する。

【００１３】また、上記弁部材６の中央には、弁座１９
と対向する側にプレート２０によって保持されたボール
２１が設けられている。このプレート２０は中央にテー
パ状のくぼみ部が形成された円板部材であり、周縁部は
弁部材６に固定されている。そして、このくぼみ部の中
央には孔が形成されていて、この孔にボール２１の一部
を挿通させる。これによって、くぼみ部はボール２１を
弁部材６に対して回動自在に保持する。さらに、ボール
２１には、弁座１９と対向する位置に円板状の弁体２２
が設けられている。この弁体２２はボール２１に溶接に
よって取り付けられる。この弁体２２と弁座１９とで弁
を構成する。また、弁部材６内には、ボール２１の上部
に当接するスプリング２３が設けられている。このスプ
リング２３は弁体２２が弁座１９に着座する際の衝撃緩
衝機能を有する。なお、ボール２１が弁部材６に対して
回動自在であるので、弁体２２も弁部材６に対して回動
自在である。これによって、弁体２２と弁座１９とが確
実にシールされる。

【００１４】上記の構成から調圧スプリング８の付勢力
により決まる荷重によってダイアフラム５は第１空気室
２ａ側に押圧されており、これに応じて弁体２２は弁座
１９側に押圧されている。

【００１５】図２にて、本実施例の燃料噴射システムを
説明する。燃料タンク２４に貯溜されている燃料は燃料
ポンプ２５によって送出される。そして、燃料ポンプ２
５の圧力脈動を除去するダンパー２６、および燃料に含
まれる水分あるいはゴミ等の異物を除去するフィルタ２
７を介して燃料噴射弁３０へ送られる。燃料噴射弁３０
に送られた燃料は機関の負荷に適合した量だけ、噴射装
置２８内の図示しない燃料保持室に噴射される。

【００１６】また、燃料噴射装置内へ吸入される吸入空
気は、エアクリーナ３８によってゴミ等の異物が除去さ
れる。この吸入空気は、吸入吸気量を測定するエアフロ
ーメータ３９を通過し、吸気管３４を通り燃焼室３７へ
供給される。また、この空気の一部は機関駆動によるエ
アコンプレッサー２９へ流入し、このコンプレッサー２
９内で圧縮される。そして、このエアコンプレッサー２
９から吐出された圧縮空気は、圧縮空気通路３５を通っ
て空気噴射弁３２へ導入される。この圧縮空気通路３５
の途中には上記空気圧力制御弁３３がパイプ１２を介し
て接続されている。そして、空気圧力制御弁３３のパイ
プ１３は吸気通路３４から延びている戻り通路３６へ接
続される。

【００１７】空気噴射弁３２のソレノイド等の手段によ
る開弁作用により、圧縮空気は噴射装置２８内の図示し
ない燃料保持室へ導かれる。そして、この圧縮空気が充
満した燃料保持室へ燃料噴射弁３０から燃料が噴射され
る。これによって燃料と圧縮空気とは混合し、この混合
物が噴射装置２８より燃焼室３７へ噴射される。これに
より、燃料は圧縮空気の圧力により微粒化が促進され、
良好な燃焼を得ることができる。この燃料噴射弁３０へ
導入される燃料圧力は、燃圧制御弁３１により所定の圧
力に保持され、余分となる燃料は燃料タンク２４へ戻さ
れる。同様に空気噴射弁３２へ導入される空気圧力は空
気圧力制御弁３３により所定の圧力に保持される。

【００１８】本発明を適用した空気圧力制御弁３３の作
動を図１、図２に基づいて説明する。エアコンプレッサ
ー２９により送られる圧縮空気は、パイプ１２より導か
れ、第２空気室２ｂへ流入する。次に、分割部材３のオ
リフィス４を通過し第１空気室２ａへ流入する。

【００１９】圧縮空気圧力が所定圧力以上となると、調
圧スプリング８の付勢力に抗してダイアフラム５は圧力
調整室１側へ押し上げられる。弁体２２はダイアフラム
５と一体に設けられているため弁体２２も押し上げられ
る。これにより、弁体２２と弁座１９との間に隙間が生
じ、空気がパイプ１３から戻り通路３６を通り、吸気通
路３４内へ戻される。これにより所定圧力より高い圧力
をもった空気が空気室２内から抜けるため、再び調圧ス
プリング８の付勢力によってダイアフラム５が押し下げ
られ、弁体２２と弁座１９とが再び当接する。これによ
って、圧縮空気通路３５内の空気圧力は一定に保たれ
る。

【００２０】ここで、エアコンプレッサー２９の吐出圧
力脈動および空気噴射弁３２の圧力脈動が発生し、この
脈動を伴って圧縮空気が空気圧力制御弁３３内に流入し
てもオリフィス４によって空気が絞られ脈動を低減す
る。また、分割部材３で空気室２が２室に仕切られるこ
とから、この２室が膨張室として作用し、より効果的に
脈動を低減させることに寄与する。これによって、空気
の脈動でダイアフラム５がハンチングを起こすことはな
い。したがって、弁体２２がハンチングをして、弁座１
９と衝突を繰り返すことを抑制できる。

【００２１】また、本実施例ではオリフィスを空気室内
に設けられているが、このオリフィスを空気室へ連通し
ている空気通路内に設けてもよい。例えば、本第１実施
例ならばパイプ１２内に、このパイプ内通路断面積を絞
るオリフィスを設けてもよい。

【００２２】なお本実施例では、圧縮空気の圧力を受け
る受圧体としてダイアフラムを使用しているが、ダイア
フラムの代わりにベローズを受圧体として使用してもよ
い。また、本発明を適用した圧力制御弁を本実施例で
は、空気圧力制御用に用いているが、これを燃料圧力制
御用に用いてもよい。例えば本実施例の燃圧制御弁３１
に本発明の構成を適用してもよい。これによって、燃料
噴射弁の開閉による圧力変動および燃料ポンプの吐出圧
力変動等によって発生する燃料圧力脈動を低減させるこ
とができる。したがって弁体がハンチングして、弁座と
衝突を繰り返すことが防止できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧力制御
弁によれば、受圧体に流体を導入する流体通路に、流体
の通路面積を絞るオリフィスを設ける。このオリフィス
によって流体は絞られ、流体が有する脈動を低減させる
ことができる。このため受圧体の変位に応じて開閉する
弁でハンチングが起き、弁を構成する部材間で衝突を繰
り返すことが防止できる。したがって圧力制御弁は安定
した圧力制御を行うことができる。また、弁を構成する
部材の磨耗を防止でき、ひいては圧力制御弁の耐久性の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の空気圧力制御弁の縦断面図で
ある。

【図２】本発明の実施例の空気圧力制御弁を備えた燃料
噴射装置のシステム図である。

【符号の説明】

１ 圧力調整室 ２ 空気室 ２ａ 第１空気室 ２ｂ 第２空気室 ３ 分割部材 ４ オリフィス ５ ダイアフラム ６ 弁部材 ９ カバー １０ ボデー １９ 弁座 ２２ 弁体 ２９ エアコンプレッサー

フロントページの続き (72)発明者 小村 和正 茨城県猿島郡総和町大字丘里11の３ 京三 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を導入する流体室と、 前記流体室に形成され、前記流体室内の流体の圧力に応
   じて変位する受圧体と、 前記流体室に設けられ、前記受圧体の変位に応じて開閉
   し、前記流体室内の流体が所定圧力を超えると開き、前
   記流体室から流体を流出させて前記流体室内を所定圧力
   以下に調整する弁と、 前記受圧体に流体を導入する流体通路に設けられ、流体
   の通路面積を絞るオリフィスとを備えたことを特徴とす
   る圧力制御弁。