JPH0533740A - 燃料圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の燃料噴射弁に供給する燃料圧力を
制御する燃料圧力制御弁の小形化、応答性向上、燃料圧
力の脈動の防止、燃料圧力の連続的な制御を可能とす
る。 【構成】 ハウジング５１で形成された圧力室５３を貫
通して、棒状のニードル５７が延長配設されている。ニ
ードル５７の下端にはニードル５７をその長手方向に駆
動するリニアソレノイド６３が設けてある。ニードル５
７は上部に大径部５７ｂ、その下に小径部５７ｃを有
し、両者の境に段部５７ｄが形成されている。大径部５
７ｂの上端はハウジングの軸受部５１ｂに摺動可能に軸
承されている。５１ｃは大径部５７ｂより大経の穴で、
この穴とニードルとの隙間が絞り部分６１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射式内燃機関に用
いる燃料圧力制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関において、燃料噴射弁に供給す
る燃料圧力を機関の運転条件に応じて制御する燃料圧力
制御弁が公知で、その内の代表的な３種を図６乃至図８
に示す。

【０００３】図６に示す第１の従来技術は、特開昭５９
−４３９３３号公報の第４図に記載のもので、燃料圧力
制御弁１は電気式の構成になっている。これは、ケース
２、コイル３、スプリング４、該スプリングで閉弁方向
に付勢される弁部５インレットパイプ６、アウトレット
パイプ７により構成されている。８は定圧室である。

【０００４】この従来技術では、内燃機関の冷却水温に
基づいて燃料圧力制御弁１を操作する図示されていない
コンピュータの信号により弁部５が図で上下し、圧力室
８の圧力を一定に保持する。噴射弁ヘの燃料はインレッ
トパイプ６に連通する燃料供給通路により供給され、ア
ウトレットパイプ７はリターン通路を介して燃料タンク
へ連通している。この従来技術では、低温時噴射弁にか
かる燃料圧力を高温時よりは低下させている。

【０００５】図７に示す第２の従来技術は、特開昭６１
−１２３７２４号公報に記載のもので燃料圧力制御弁１
０はダイヤフラム式の構成になっている。燃料圧力制御
弁１０はダイヤフラム１１によって燃料室１２とダイヤ
フラム室１３とに区画され、ダイヤフラム１１にはバル
ブ１４が設けられ、スプリング１５によってバルブ１４
はアウトレットパイプ１７を閉じている。１６はインレ
ットパイプである。

【０００６】ダイヤフラム室１３にかける内燃機関の吸
気管負圧を、内燃機関の運転条件に応じて切り替えるよ
うに、通路１８を図示されていない切替弁を介して、吸
気通路の絞り弁上流又は下流に切替連通することで、燃
料室１２の燃料圧力を変えて、噴射弁にかかる燃料圧力
を、低負荷、低回転時に、中、高負荷、中、高回転時よ
り低下させる。

【０００７】図８に示す第３の従来技術は、特開昭６２
−１３５６５８号の第１図に記載のもので、燃料圧力制
御弁３０はダイヤフラム３１により燃料室３２と空気室
３３とに区画され、ダイヤフラム３１にはバルブ３４が
設けられ、スプリング３５によってバルブ３４はアウト
レットパイプ３７を閉じている。３６はインレットパイ
プで燃料ポンプから燃料が供給されるともに、噴射弁に
連通している。アウトレットパイプ３７はリターン通路
を介して燃料タンクに連通している。スプリング３５
は、その右端がスプリング受３８に受けられ、スプリン
グ受３８の中央は軸部材３９の左端が固着結合されてい
る。スプリング受３８は支持棒４０によって回転不能で
かつ左右方向に可動に案内される。４１はモータで、そ
の回転は歯車４２、４３を介して歯車４４へ減速伝達さ
れ、歯車４４から前記軸部材３９へねじ伝達される。

【０００８】モータ４１は内燃機関の運転条件に応じ
て、図示されていないコントロールユニットにより操作
される。例えば低温の場合は、高温の場合よりも燃料圧
力を低圧とするように、スプリング受３８を図で右方に
移動させる。

【０００９】

【発明が解決しようする課題】上記第１の従来技術で
は、燃料圧力制御弁１を開弁または閉弁の２モードで０
Ｎ−ＯＦＦ制御しているため、燃料圧力に脈動が発生す
るという問題点があった。また、燃料圧力が弁部５の面
に直接かかる構造のため、燃圧に打勝ったために大形の
強力なコイルを要するという問題点があった。

【００１０】第２の従来技術では、ダイヤフラム室１３
にかける圧力が、２種類の切替えしかないため、制御で
きる燃料圧力が２つに限られ、連続的な制御ができない
という問題点があった。

【００１１】第３の従来技術では、ダイヤフラム３１の
面積が大きいため、全体が大型となり構造も複雑で、モ
ータを減速して圧縮スプリング３５の力を加減するの
で、応答性が悪いという問題点があった。

【００１２】そこで、本発明は、このような従来技術の
問題点を解消し、小型で応答性が良く、燃料圧力の脈動
がなく、しかも連続的に燃料圧力を制御できる燃料圧力
制御弁を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の燃料制御弁は、内燃機関の燃料噴射弁に供
給する燃料圧力を制御する弁において、圧力室（５３）
を貫通して延長配置された棒状のニードル（５７）と、
該ニードル（５７）をその長手方向に駆動する電気式ア
クチュエータ（６３）と、前記圧力室（５３）を形成す
るハウジング（５１）を具備し、ハウジング（５１）が
ニードル（５７）の一端を摺動可能に軸承する軸受部
（５１ｂ）とニードル（５７）との間隙で絞り部分（６
１）を形成する穴（５１ｃ）とを圧力室（５３）を間に
して対向的に有しており、かつニードル（５７）は前記
絞り部分（６１）と対向する部分では大経部（５７ｂ）
を形成すると共に前記穴（５１ｃ）の長さＬの中間にお
いて段部（５７ｄ）を境界として小経部（５７ｃ）を形
成していることを特徴とする。

【００１４】

【作用】電気式アクチュエータ（６３）によりニードル
（５７）を駆動して、ニードルの位置を変えると、絞り
部分（６１）の実質的な長さ（図１で示す長さＡ）が変
わり、絞り部分（６１）による流体抵抗が変わるため、
結果として噴射弁に供給される燃料圧力が変化する。

【００１５】ニードル（５７）は棒状で、圧力室内では
その断面積が一定であるため、移動方向（長手方向）に
対し燃圧による力を受けない。

【００１６】

【実施例】図１の実施例で、５０は燃料圧力制御弁、５
１はハウジングでインレットパイプ５１ａが一体的に形
成されている。５２は入口、５３は圧力室、５１ｂはハ
ウジング５１に設けた円筒形内周面からなる軸受部、５
１ｃはハウジング５１に明けた断面が円形の穴で、図の
上下方向に長さＬを有している。

【００１７】５４は全体がほぼ円筒形のヨークで、その
上端フランジ部５４ａは、前記ハウジング５１の下端フ
ランジ部５１ｄに固定されている。５５は鉄心で、その
フランジ部５５ａはヨーク５４の下端に蓋をするような
形で固定されている。５５ｂは鉄心５５の下端に一体的
に形性されたアウトレットパイプで、その中央には出口
５６が明けてある。５５ｃは鉄心５５の中央に同心的に
設けた軸受部で、この軸受部５５ｃと前記ハウジング５
１の軸受部５１ｂには、管状のニードル５７の下端部と
上端部が上下方向に摺動可能に嵌合されている。

【００１８】５８はニードル５７を上方に付勢する圧縮
スプリング、５９は圧縮スプリング５８の下端を受ける
円筒形のスプリング受で、アウトレットパイプ５５ｂの
内周に圧入固定されている。６０はニードル５７に圧入
固着されたアーマチュアである。

【００１９】ニードル５７には、その中心を同心的に貫
通する穴５７ａが明けられている。又、ニードル５７の
上下方向の中央付近は、ニードル上部の大径部５７ｂよ
り小径の小径部５７ｃが形成されている。符号５７ｄは
大径部５７ｂと小径部５７ｃの境界となる段部を示す。
５７ｅは小径部５７ｃに半径方向に貫通するように明け
た連通孔である。

【００２０】符号６１は、ハウジング５１に明けた前記
穴５１ｃと、ニードル５７の大径部５７ｂとの間隙に形
成された絞り部分で、その流体抵抗は穴５１ｃと大径部
５７ｂの重なる長さＡで決まる。なお、Ｌは穴５１ｃの
長さである。

【００２１】絞り部分６１を形成する穴５１ｃと大径部
５７ｂとの隙間は燃料がある程度流れるように、径で６
μｍ以上に定められている。そして軸受部５１ｂと大径
部５７ｂとの隙間は燃料が漏れないように、径で６μｍ
以下でニードルが摺動可能に軸承されている。

【００２２】６２は鉄心５５に巻回したコイルで、ヨー
ク５４、鉄心５５、圧縮スプリング５８、スプリング受
け５９及びアーマチュア６０とで、ニードル５７をその
長手方向に駆動する電気式アクチュエータ６３を構成し
ている。実施例では電気式アクチュエータ６３はいわゆ
るリニアソレノイドである。

【００２３】電気式アクチュエータ６３は、コイル６２
に、図２に示すような矩形波の電圧からなる駆動信号を
印加して作動させる。この駆動信号は、アーマチュア６
０が追従できない程度の高い周波数（例えば３００Ｈ
ｚ）の駆動信号で、その周期Ｔのうち、ＯＮ時間ｔだけ
の間電圧が印加される。すると、鉄心６０は、駆動信号
のデューティー比ｔ／Ｔに応じた量だけ、圧縮スプリン
グ５８に抗してニードル５７の長手方向下方に移動し、
絞り部分６１の長さが大きくなって、流体抵抗が増大す
る。

【００２４】絞り部分６１の長さＡが大きくなって、流
体抵抗が増大する。絞り部分６１の長さＡが大きくなっ
て、流体抵抗が増大する程、後述するように圧力室５３
の燃料圧力が高くなる。

【００２５】なお、図２の駆動信号波形で（ａ）はデュ
ーティ比が小さい場合、（ｂ）は大きい場合を示す。図
３は、デューティ比ｔ／Ｔの変化に対するニードルの移
動量を、図４はニードルの移動量の変化に対する圧力室
５３の燃料圧力を示す。

【００２６】図５は、燃料圧力制御弁５０を用いた燃料
供給系統の略図で、燃料タンク６４の燃料は配管６５、
フューエルフィルタ６６、配管６７、フューエルポンプ
６８、配管６９、７０を通して噴射弁７１に供給され
る。燃料圧力制御弁５０はそのインレットパイプ５１ａ
が配管６９に接続され、アウトレットパイプ５５ｂはリ
ターン通路７２を介して燃料タンク６４に連通される。
７３は内燃機関の運転条件に応じて燃料圧力制御弁５０
のコイルにデューティー比ｔ／Ｔの駆動信号を印加する
コントローラで、デューティー比ｔ／Ｔが大きい程、前
記ニードル５７の移動量が大きくなって、絞り部分６１
による流体抵抗が増大するため、圧力室５３（図１）の
燃圧が高くなり、高い圧力の燃料が噴射弁７１に供給さ
れる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の燃料圧力制御弁は上述のように
構成されているので、ニードルが燃料圧力による作用力
を受けない。従ってニードルを駆動する電気式アクチュ
エータ（６３）を小形化でき、応答性を高めることがで
きる。

【００２８】又、噴射弁に供給する燃料圧力を機関の運
転条件に応じて連続的に変化させられ、かつ燃料圧力の
脈動が生じない等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の縦断面図。

【図２】駆動信号の電圧波形を示す図。

【図３】駆動信号のデューティー比とニードルの移動量
の関係を示す線図。

【図４】ニードルの移動量と圧力室の燃料圧力の関係を
示す線図。

【図５】燃料供給系統の概略図。

【図６】従来技術の模式図。

【図７】他の従来技術の模式図。

【図８】更に他の従来技術の縦断面図。

【符号の説明】

５０ 燃料圧力制御弁 ５１ ハウジング ５１ｂ 軸受部 ５１ｃ 穴 ５３ 圧力室 ５７ ニードル ５７ｂ 大径部 ５７ｃ 小径部 ５７ｄ 段部 ６１ 絞り部分 ６３ 電気式アクチュエータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射弁に供給する燃料圧
   力を制御する弁において、圧力室（５３）を貫通して延
   長配置された棒状のニードル（５７）と、該ニードル
   （５７）をその長手方向に駆動する電気式アクチュエー
   タ（６３）と、前記圧力室（５３）を形成するハウジン
   グ（５１）を具備し、ハウジング（５１）がニードル
   （５７）の一端を摺動可能に軸承する軸受部（５１ｂ）
   とニードル（５７）との間隙で絞り部分（６１）を形成
   する穴（５１ｃ）とを圧力室（５３）を間にして対向的
   に有しており、かつニードル（５７）は前記絞り部分
   （６１）と対向する部分では大経部（５７ｂ）を形成す
   ると共に前記穴（５１ｃ）の長さＬの中間において段部
   （５７ｄ）を境界として小経部（５７ｃ）を形成してい
   ることを特徴とする燃料圧力制御弁。