JPH08261019A - 燃料噴射ポンプの噴射時期制御装置 - Google Patents

燃料噴射ポンプの噴射時期制御装置

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JPH08261019A
JPH08261019A JP7290114A JP29011495A JPH08261019A JP H08261019 A JPH08261019 A JP H08261019A JP 7290114 A JP7290114 A JP 7290114A JP 29011495 A JP29011495 A JP 29011495A JP H08261019 A JPH08261019 A JP H08261019A
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JP
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valve
timer
hydraulic control
valve needle
pressure chamber
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JP7290114A
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English (en)
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Shigeiku Enomoto
榎本　　滋郁
康行 ▲榊▼原
Yasuyuki Sakakibara
Moriyasu Goto
守康 後藤
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Original Assignee
Nippon Soken Inc
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    • F02M41/00—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor
    • F02M41/08—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined
    • F02M41/10—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor
    • F02M41/12—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor
    • F02M41/123—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor characterised by means for varying fuel delivery or injection timing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
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    • F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2001/186—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic using a pressure-actuated piston for adjustment of a stationary cam or roller support

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射ポンプにおける噴射時期制御装置の
応答性を改善する。 【解決手段】 タイマシリンダ２０と、その両端のタイ
マ高圧室２２及びタイマ低圧室２４と、両室の差圧に応
じて移動してスライドピン１９を介して燃料の噴射時期
を調整するタイマピストン２１と、両室の少なくとも一
方の圧力を変化させるための油圧制御弁２７を備えてい
る噴射時期制御装置において、油圧制御弁２７が実質的
に円錐形の弁座３７を備えるバルブシリンダ４４と、そ
れに挿入されて制御装置によって移動させられると共に
弁座３７を開閉する円錐面３８を備えている弁ニードル
４３からなっている。閉弁時に弁ニードルの円錐面３８
と円錐形の弁座３７とが接触する円形の線であるシール
エッジの直径が、弁ニードル４３の直径と等しいか、或
いはそれよりも僅かに小さくなるように設定されている
ので、弁ニードル４３の微小なリフトによって大きな弁
開口が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてディーゼ
ルエンジンに使用される燃料噴射ポンプに係り、特に、
分配型の燃料噴射ポンプに付設され、電子式制御装置の
指令を受けて燃料の噴射時期を自由に調整するための油
圧制御弁に特徴を有する噴射時期制御装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】例えば、実開昭６３−１１０６４０号公
報に記載されているように、ディーゼルエンジン用の分
配型燃料噴射ポンプにおいては、燃料噴射時期を制御す
るために、燃料を圧送するプランジャを駆動するカムの
タイミングを変化させるタイマピストンを設けている。
そしてタイマピストンの両側の室の間に設けられた油圧
制御弁のような手段によって、それらの室に作用する油
圧を調整することによってタイマピストンを移動させて
燃料の噴射時期を調整することができるようになってい
る。
【０００３】油圧制御弁をソレノイドコイルによって電
磁的に開閉作動させるようにしたものが、例えば実開昭
５６−１７３７３６号公報に記載されている。このよう
な燃料油圧制御弁としての電磁弁におけるソレノイドコ
イルへの通電又は遮断を電子式制御装置を用いて制御す
ることにより、タイマピストンの両側の室の間に作用す
る油圧を変化させてタイマピストンの位置を調整するよ
うにすれば、燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を電子的に
制御することが可能になる。
【０００４】上記油圧制御弁の１例を図１４に８０とし
て示す。コイル５４への通電を制御することによって、
流路４１と流路４２との連通・遮断が決まる。すなわち
コイル５４へ通電を行うと、弁ニードル９８と一体とな
ったアーマチャ５２は、スプリング５７のバネ力に抗し
てステータ５３に吸引され、弁ニードル９８の面９９が
シム１００に当接するまで図中右方向に移動し、流路４
１と流路４２が連通して開弁する。その時のリフト量ｌ
7 はｌ7 ＝０．７mmである。また、アーマチャ５２とス
テータ５３との間隔であるエアギャップｌ8 はｌ8 ＝ｌ
7 ＋０．０５mmという関係があり、閉弁時にはｌ8 ＝
０．７５mmで、開弁時には、ｌ8 ＝０．０５mmとなる。
コイル５４への通電を停止すると、スプリング５７のバ
ネ力によって、弁ニードル９８と一体となったアーマチ
ャ５２は図中左方向に移動し、油圧制御弁８０は閉弁状
態となる。
【０００５】近年、排気ガス規制強化に伴い、特開昭６
２−１０１８６５号公報に記載されているように、燃料
噴射ポンプの噴射時期制御装置における油圧制御弁につ
いても回転同期制御を行うことが要求されるようにな
り、それに伴って、弁ニードル９８の高速応答性が要求
されるようになった。ところが、図１４に示すような従
来の油圧制御弁８０は、コイル５４に通電を行ってから
開弁するまでの時間が長く、すなわち開弁応答性が著し
く悪いので、開弁応答性のよい油圧制御弁が望まれてい
る。
【０００６】弁ニードル９８の開弁応答性、すなわちコ
イル５４に通電を行ってから、十分な吸引力が発生する
までの時間を短くする必要がある。そのためには、図１
５に示すようにコイル巻数Ｎを低減するのが有効であ
る。ところが、コイル巻数Ｎを低減すると同じ大きさの
吸引力を得るのに大量の電流が必要となるので、駆動回
路のコストが高くなるという別の問題が発生する。
【０００７】一方、図１６に示すように、エアギャップ
ｌ8 を小さくすると、少ない電流で大きな吸引力が得ら
れるようになるが、その場合、リフト量ｌ7 を小さくす
る必要があるので、流路４１及び４２の間の弁ニードル
９８の切欠き９８ａによる十分な大きさの流路面積を得
ることができないという更に別の問題が発生する。
【０００８】また一方、近年の納入先メーカーからのコ
ストダウン要求から、生産量が多いガソリンエンジンに
おいて吸気管に燃料を噴射するために使用される燃料噴
射弁（電磁弁）の部品の一部を用いることによって、タ
イマ用の油圧制御弁のコストダウンを図ることが考えら
れている。その例が特開昭６０−１３２０３８号公報や
特開平２−２１１３７４号公報に記載されている。図１
７に特開昭６０−１３２０３８号公報に記載されている
油圧制御弁１０１を示す。
【０００９】この例において、燃料の圧送行程時には、
タイマピストン２１は、図１７において上方にスライド
ピン１９を介してフェイスカム７の圧送反力を受けて、
タイマ高圧室２２は圧送時に、噴射圧力に比例して高圧
となる。タイマ高圧室２２とハウジング室１０２は流路
１０３によって結ばれており、更に、バルブボデー１０
４に設けられた流路１０５によって、弁ニードル１０６
の側面の流路１０７に連通している。また、流路１０７
とスプリング室１０８も連通しているので、スプリング
室１０８はタイマ高圧室２２と同じ圧力である。タイマ
低圧室２４は常にタイマ高圧室２２よりも低圧であるか
ら、流路１０９によってタイマ低圧室２４と連通する室
１１０も低圧である。したがって、タイマ高圧室２２の
圧力が高くなるとスプリング室１０８の圧力も高くな
り、弁ニードル１０６は図中左方向に力を受けることに
なるので開弁応答性が悪化する。
【００１０】すなわち、油圧制御弁１０１の開弁応答性
がタイマ高圧室２２の圧力によって変化することにな
り、正確な噴射時期の制御ができないという問題があ
る。またハウジング室１０２の圧力もプランジャによる
燃料の圧送のたびに高圧となり、油圧制御弁１０１は図
中右方向に繰り返し荷重を受けるので、ボルト１１１が
疲労破壊を起こすという問題もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来技術の問題点に鑑み、きわめて簡単な手段によっ
てそれらの問題を解消して、応答性に優れた燃料噴射ポ
ンプの噴射時期制御装置を提供することを目的としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、油圧制
御弁が、バルブボデー内に形成されて一端側に実質的に
円錐形の弁座を備えているバルブシリンダと、該バルブ
シリンダ内に摺動自在に挿入されて制御装置によって移
動させられると共に少なくとも一部に前記円錐形の弁座
を開閉する円錐面を形成された弁ニードルとを備えてお
り、しかも、閉弁時に該弁ニードルの円錐面と前記円錐
形の弁座とが接触する円形の線であるシールエッジの直
径が、前記弁ニードルの直径と実質的に等しくなるよう
に設定されている燃料噴射ポンプの噴射時期制御装置を
提供する。
【００１３】このような構成によって、本発明の噴射時
期制御装置における油圧制御弁は、従来よりも少ないリ
フト量で十分な流路面積を得ることができる。リフト量
が小さくてよいので油圧制御弁の開弁応答性が向上し、
エンジンに対して油圧制御弁の回転同期制御が可能とな
る。油圧制御弁を作動させるために大量の電流を流す必
要もなく、駆動回路のコストが高くなるというような問
題も生じない。
【００１４】本発明は、また、上記のような油圧制御弁
において、バルブシリンダ内に挿入されている弁ニード
ルの両端部分に作用する圧力の差によって弁ニードルが
移動するのを防止するために、弁ニードルの一端側の圧
力を他端側へ導く手段を設けることができる。この手段
を設けることによって、弁ニードルの両端の部分の圧力
をバランスさせることができるので、弁ニードルの作動
が従来よりも確実なものとなる。なお、弁ニードルの一
端側の圧力を他端側へ導く手段としては弁ニードル中に
連通通路を設けるのが好ましい。
【００１５】本発明は、更に、上記のような油圧制御弁
において油圧制御弁の上流側にフィルタを設けることが
できる。本発明においては上記のように油圧制御弁の弁
ニードルのリフト量を従来よりも少なくすることに特徴
があるので、それによって弁座と弁ニードルの各円錐面
の間に異物が詰って弁が完全に閉弁することができなく
なるのをフィルタを設けることによって防止することが
できる。この場合、フィルタの目開きを油圧制御弁の弁
ニードルの最大リフト量よりも小さく設定するのが望ま
しい。
【００１６】本発明の燃料噴射ポンプの噴射時期制御装
置における油圧制御弁は、その弁ニードルの開弁方向
と、開弁時に油圧制御弁を通過する油の流れ方向とが反
対になるように設定することができる。そして、その弁
ニードルの先端側に円錐面を形成することができる。
【００１７】本発明における油圧制御弁は、また、弁ニ
ードルの開弁方向と、開弁時に該油圧制御弁を通過する
油の流れ方向とが一致するように設定することもでき
る。そして、その弁ニードルの後端側に円錐面を形成す
ることができる。
【００１８】本発明における油圧制御弁は、ハウジング
とバルブボデー間にＯリングを挿入して、それらの間か
ら燃料が洩れるのを防止するのが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の燃料噴射ポンプの噴射時
期制御装置、殊にそれに使用される油圧制御弁を説明す
るための前提として、それが適用される対象である燃料
噴射ポンプの二つのタイマ方式、すなわち、タイマ高圧
室制御方式とタイマ低圧室制御方式の構成を説明するこ
とにする。なお、本発明の実施の形態において前述の従
来例と実質的に同じ構成部分については同じ参照符号を
付している。
【００２０】まず、図１に示されたタイマ高圧室制御方
式の分配型燃料噴射ポンプ１の構造を説明する。ドライ
ブシャフト２は図示しないエンジンによって、エンジン
回転数の２分の１の回転数と同期して回転駆動される。
ドライブシャフト２にはシグナルロータ３が同軸的に取
り付けられており、その外周には凸状の歯が複数個形成
されている。４は回転角センサであってシグナルロータ
３の外周に対向しており、シグナルロータ３の凸状歯の
電磁誘導によって機関回転数に応じたパルス信号を発生
して、電子式制御装置５へ出力する。ここで電子式制御
装置５はスピル弁１８と油圧制御弁２７を駆動する駆動
回路を含んでいる。ドライブシャフト２には燃料を圧送
するプランジャ６を駆動するフェイスカム７と、燃料の
フィードポンプであるベーン式のポンプ８が連結されて
いる。フェイスカム７はプランジャ６と一体となってス
プリング９によってローラリング１０に設けられたロー
ラ１１に押しつけられる。
【００２１】従って、フェイスカム７がドライブシャフ
ト２によって回転駆動されることにより、フェイスカム
７の凸部がローラ１１に乗り上げて、フェイスカム７自
体とそれに一体化されたプランジャ６が、回転運動を伴
うプランジャ６の軸線方向の往復運動をすることにな
る。プランジャ６はポンプシリンダ１２のシリンダボア
１２ａ内に挿入されて、その先端に圧力室１３を形成し
ているので、プランジャ６の往復運動の成分によって圧
力室１３の容積が拡縮し、それと同時に回転運動の成分
によって圧力室１３にはそれに開口する吸入側と吐出側
のポートが切り換えられて連通する。フィードポンプ８
の吐出ポート１４から吐出される約１０気圧に加圧され
た燃料は燃料室１５に貯溜されているが、その燃料が圧
力室１３に吸入され、高圧に加圧されて所定のタイミン
グに燃料噴射弁１６へ圧送され、図示しない機関の燃焼
室内へ噴射されることになる。燃料噴射ポンプ１のハウ
ジング１７には圧力室１３の圧力を解放するスピル弁１
８が設けられており、スピル弁１８を電子式制御装置５
によって開閉することによって、燃料の噴射開始時期や
噴射量、噴射率を制御することができる。
【００２２】ローラリング１０はドライブシャフト２の
軸線を中心として所定の角度範囲内で回動することが出
来る。その回動によって円筒状の外周面１０ａとローラ
１１の位置が回転方向に移動するので、フェイスカム７
の凸部がローラ１１に乗り上げる時期が変化し、それに
よって燃料噴射時期を変化させることができる。ローラ
リング１０を回動させるために、スライドピン１９がロ
ーラリング１０から図１の下方へ伸びており、その下端
が、ハウジング１７内に形成されたタイマシリンダ２０
内で左右の方向に往復摺動することができるように嵌合
しているタイマピストン２１に係合している。
【００２３】図１においてタイマピストン２１の右側の
タイマ高圧室２２はタイマピストン２１内に設けられた
絞り２３を介して燃料室１５に連通していて、フィード
ポンプ８によって加圧された燃料を受け入れている。そ
の油圧がタイマピストン２１を左方へ押すことになる
が、それに対抗してタイマピストン２１の左側のタイマ
低圧室２４内にはタイマスプリング２５が装着されてい
る。タイマ低圧室２４はフィードポンプ８の吸入ポート
２６に連通していて、作動中は常に低圧になっている。
タイマ高圧室２２に作用している燃料の油圧即ち供給圧
は、機関回転数、従ってドライブシャフト２の回転数に
関連して大小に変化するので、その油圧による付勢力と
タイマスプリング２５の付勢力とが釣り合う位置へタイ
マピストン２１が移動し、スライドピン１９を介してロ
ーラリング１０が回動調節されることによって、燃料の
噴射時期が機関回転数に応じて変化することになる。ま
た、プランジャ６の圧送行程時には、タイマピストン２
１は、フェイスカム７が受ける圧送反力によって、スラ
イドピン１９を介して図１中右方向に圧送圧力を受ける
ので、タイマ高圧室２２は一時的に高圧となる。
【００２４】タイマ高圧室２２とタイマ低圧室２４との
間に電磁弁からなる油圧制御弁２７が挿入されており、
油圧制御弁２７を電子式制御装置５に電気的に連結して
開閉制御することによって、タイマ高圧室２２内の油圧
を部分的にタイマ低圧室２４側へ逃がして調整し、タイ
マピストン２１の位置とローラリング１０の回転方向の
位置を変化させ、それによって燃料の噴射時期を制御し
ている。本発明はこの油圧制御弁２７に関するものであ
る。
【００２５】このように、図１に示されたフェイスカム
圧送式の分配型燃料噴射ポンプ１のためのタイマ装置
（噴射時期制御装置）２８は、タイマシリンダ２０とタ
イマピストン２１、及びタイマピストン２１に連動する
ローラリング１０、タイマピストン２１の位置を制御す
る油圧制御弁２７等からなっている。なお、理解を容易
にするために、図１においてはドライブシャフト２とタ
イマピストン２１が平行に描かれているが、前述のよう
な作動をさせるために、後者は前者に対して直角の方向
に交差している。同様に、フィードポンプ８の軸もドラ
イブシャフト２の同一軸線上の延長部分であるが、ドラ
イブシャフト２に対して９０°回転させて描かれてい
る。。
【００２６】前述の回転数センサ４は、ローラリング１
０の外周面１０ａ上に担持されており、その出力信号が
電子式制御装置５に入力されているが、電子式制御装置
５にはその他にも図１に示すように機関からＴＤＣ信号
として示す上死点信号や、機関の負荷の大きさを示すア
クセル開度信号、冷却水温を検出する水温センサからの
出力信号等が入力される。
【００２７】次に、他のタイマ方式の燃料噴射ポンプと
して、図２に示されたタイマ低圧室制御方式の分配型燃
料噴射ポンプ１’の構造について説明する。図２に示す
構造のうち、かなり多くの部分が、図１に示したタイマ
高圧室制御方式の分配型燃料噴射ポンプ１のそれと実質
的に同じものであるから、それらについては同じ参照符
号を付すことにする。
【００２８】図２においてタイマピストン２１の右側の
タイマ高圧室２２は、絞り２３を介して燃料室１５に常
時連通していて、フィードポンプ８によって約１０気圧
に加圧された燃料を受け入れている。タイマピストン２
１の左側のタイマ低圧室２４内にはタイマスプリング２
５が装着されている。タイマ低圧室２４はフィードポン
プ８の吸入ポート２６に絞り２９を介して連通してお
り、燃料室１５からの燃料の流入量を油圧制御弁２７に
よって調節することにより、タイマ低圧室２４の圧力
（大気圧から燃料室１５と同じ約１０気圧までの範囲）
が決まる。そして、タイマ高圧室２２とタイマ低圧室２
４との圧力差によって発生する力と、タイマスプリング
２５の付勢力との釣り合いによってタイマピストン２１
の位置が決まる。本発明は、図２に示したタイマ低圧室
制御方式の分配型燃料噴射ポンプ１’に使用されている
油圧制御弁２７に関するものである。
【００２９】次に本発明の特徴である油圧制御弁２７の
第１の実施形態について図３を用いて説明する。図３
は、図１に示すタイマ高圧室制御方式の燃料噴射ポンプ
の一部分を別の角度から見た断面図である。油圧制御弁
２７はフランジ３０とボルト３１によってハウジング１
７に固定されている。バルブボデー４０の中心には弁ニ
ードル４３が摺動し得るバルブシリンダ４４が形成され
ており、その側面に環状に開口する流路６０と、左端に
弁座３７として開口する流路６１が形成されている。バ
ルブボデー４０とハウジング１７は嵌合されており、流
路６０は流路３２と流路４１を介してタイマ高圧室２２
に、また流路６１は流路３３と流路４２を介してタイマ
低圧室２４にそれぞれ連通している。図２に示すタイマ
低圧室制御方式の分配型燃料噴射ポンプの場合は、それ
ぞれ燃料室１５及びタイマ低圧室２４に接続される。
【００３０】図４に油圧制御弁２７の拡大断面図を示
す。バルブボデー４０の中心のバルブシリンダ４４内に
は、左右方向に移動可能な弁ニードル４３が配設されて
摺動自在となっている。弁ニードル４３の図中右側には
アーマチャ５２が圧入によって固定されており、アーマ
チャ５２はステータ５３と間隔（エアギャップ）ｌ2 を
もって対向している。また、ステータ５３の内部には、
スプリング室６２が設けられ、スプリング５７を設けて
いる。アーマチャ５２はスプリング５７の弾力により常
時図中左方向に付勢されている。
【００３１】したがって、コイル５４に通電を行ってい
ない時は、弁ニードル４３の先端が弁座３７に密着し
て、油圧制御弁２７は閉弁しており、タイマ高圧室２２
とタイマ低圧室２４の間の連通を遮断している。コイル
５４に通電を行うと、アーマチャ５２はステータ５３に
吸引されてスプリング５７のバネ力に抗して図中右方向
に動き、アーマチャ５２と一体となっている弁ニードル
４３の先端は弁座３７から離れて、油圧制御弁２７は開
弁状態となり、タイマ高圧室２２とタイマ低圧室２４は
連通する。その時の弁ニードル４３のリフト量ｌ1 はｌ
1 ＝０．１２mmであり、弁ニードル４３の右肩の面４７
がシム５９に当接した位置で弁ニードル４３のリフトは
終了する。その時、エアギャップｌ2 は、閉弁時にｌ2
＝０．１７mmであったものが、開弁時にはｌ2 ＝０．０
５mmとなる。
【００３２】ここで、コイル５４が破損した場合は、燃
料噴射時期が最も進角した方が、最も遅角するよりもよ
いため、前述のように、油圧制御弁２７はノーマリクロ
ーズ（常閉）となるように構成されている。
【００３３】コイル５４は、コイルボビン４９に巻かれ
ており、ケーシング３９内に収納されている。ケーシン
グ３９の図中左端は、かしめ加工によってバルブボデー
４０を固定して一体化しており、図中右端もかしめ加工
によってステータ５３等を固定している。
【００３４】次に、図５を用いて弁ニードル４３の先端
部の構造について説明する。なお、図５は開弁状態を示
す図であり、図４は閉弁時を示す図である。バルブボデ
ー４０の内部には、弁ニードル４３をとりかこむように
流路６０が形成されていると共に、弁ニードル４３の下
流側には流路６１が設けられており、流路６０と６１の
間は弁座３７と弁ニードル４３により連通または遮断さ
れる。弁ニードル４３は弁径ｄ1 が５．０mm、弁ニード
ル先端の円錐面３８の傾斜角θ1 ＝９３°としてあり、
流路側の弁座３７の円錐面は、右端径ｄ2 が５．１mm、
傾斜角θ2 が９０°としてあり、流路６１の径ｄ3 が
４．４mmとしてある。ここで、流路径ｄ3の値が右端径
ｄ1 の値に比べて大きすぎると、弁座３７の面積が不足
して、弁座面が磨耗する。また、小さすぎると、弁ニー
ドル４３が着座した時でも弁ニードル４３の先端円錐面
３８の加工上の粗さ等により、わずかな燃料が洩れるた
め、その燃料圧によって弁ニードル４３を図中右方向へ
押す力が大きくなり、閉弁不良となる。
【００３５】弁ニードル４３の先端部の構造は以上のよ
うになっているため、閉弁時には円錐面３８のシールエ
ッジ３６が弁座３７の面に密着して流路６０，６１間が
遮断される。
【００３６】また、弁ニードル４３の径ｄ1 に比べて流
路６０の径ｄ4 を過度に大きくすると、流路６０の加工
が困難になる。そこで、弁ニードル４３の一部は径ｄ1
よりも小さい径ｄ5 となるようにくびれさせており、そ
れによって流路６０の流路面積を確保している。この実
施形態の場合、ｄ4 ＝６．０mm，ｄ5 ＝３．５mmであ
る。また、図５に示す例の変形として、弁ニードル４３
の先端を図６に示すようにしてもよい。すなわち、弁ニ
ードル４３の先端の円錐面は２段階に角度を変えて、弁
径ｄ6 ＝４．９mmのシールエッジ３５を形成すると共
に、傾斜角の関係をθ3 ＜θ2 ＜θ1 としている。具体
的に数値の例を示すと、θ1 ＝９３°，θ2＝９０°，
θ3 ＝８０°である。
【００３７】第１の実施形態の油圧制御弁２７は、この
ような弁構造となっているため、図１４に示す従来の油
圧制御弁８０に比べて、より少ない弁ニードル４３のリ
フト量でも、十分に大きな開口面積を得ることができ
る。
【００３８】ここで再び図４に戻って、バルブボデー４
０内には流路６０の上流側の流路３２に目開き０．１mm
のフィルタ３４が設けられている。このフィルタ３４
は、弁座３７の面と弁ニードル４３の先端の円錐面３８
との間に異物がかみ込まれて常時開弁状態となるのを防
止するためのものである。そのため、フィルタ３４の目
開きは、弁ニードル４３のリフト量ｌ1 よりも小さい
０．１mmとなっている。
【００３９】また、弁ニードル４３とアーマチャ５２が
動くと、その分だけスプリング室６２の容積が変化する
ため、スプリング室６２内の燃料が移動することができ
るように、いずれかの部分と連通する必要がある。図１
のタイマ高圧室制御方式の燃料噴射ポンプ１の場合、油
圧制御弁２７が一旦閉弁すると、タイマ高圧室２２の圧
力がタイマ低圧室２４の圧力よりも高いため、流路６１
よりも流路６０の方の圧力が高くなる。図２のタイマ低
圧室制御方式の燃料噴射ポンプ１’の場合も、流路６０
の方が圧力は高くなる。そのため、従来例のように弁ニ
ードル４３より上流側の流路６０又は流路３２とスプリ
ング室６２とを連通させると、スプリング室６２の圧力
が流路６１の圧力よりも高くなり、弁ニードル４３が図
中左方向（閉弁方向）に力を受けるために作動不良とな
ることがある。
【００４０】そこで、本発明の第１の実施形態では、ス
プリング室６２と弁ニードル４３よりも下流側の流路６
１とを連通させるために、バルブボデー４０には流路３
３、連通通路４５が、またシム５９にも流路４６が設け
られ、スプリング室６２と流路６１が同じ圧力になるよ
うにしている。
【００４１】油圧制御弁２７を図２に示したタイマ低圧
室制御方式の燃料噴射ポンプ１’に適用する場合、タイ
マ低圧室２４の油圧は、大気圧から１０気圧の範囲内で
変化するので、流路６１内の油圧も同じ圧力範囲内で変
化するが、前述のような構成とすることによって、その
圧力変化の影響による弁ニードル４３の作動不良を防止
することができる。
【００４２】なお、第１の実施形態においては、フィル
タ３４はバルブボデー４０内の流路３２に設けたが、燃
料室１５からタイマ高圧室２２を経て流路６０に至る途
中のどこに設置してもよい。また、図２に示す燃料噴射
ポンプの場合は、燃料室１５から流路６０に至る途中の
どの位置に設置してもよい。
【００４３】次に第１実施形態の作用を図１および図４
を用いて説明する。電子式制御装置５によってコイル５
４への通電が行われると、弁ニードル４３は開弁位置へ
移動し、油圧制御弁２７が開弁する。それによってタイ
マ高圧室２２の油（燃料）がタイマ低圧室２４に流れる
ので、タイマ高圧室２２の圧力は低下し、スプリング２
５によってタイマピストン２１は図中右方へ移動し、噴
射時期は遅角方向に変化する。電子式制御装置５によっ
てコイル５４への通電が停止されると、スプリング５７
の付勢力により弁ニードル４３は閉弁位置へ移動し、油
圧制御弁２７は閉弁して、タイマ高圧室２２とタイマ低
圧室２４との間の連通は遮断される。その結果、タイマ
高圧室２２の油圧が燃料室１５の圧力まで上昇して、タ
イマピストン２１は図において左行し、噴射時期は進角
方向に変化する。
【００４４】以上の説明から明らかなように、第１の実
施形態の油圧制御弁２７におけるシート部、すなわち弁
ニードル４３の円錐面３８と弁座３７の形状から、リフ
ト量ｌ1 は０．１２mmというように小さくてよいため、
コイル５４がアーマチャ５２を吸引する前のエアギャッ
プｌ2 も小さくなるので、コイルの巻数Ｎを低減するこ
とが可能になる。したがって油圧制御弁２７の開弁応答
性が良くなる。
【００４５】本発明の特徴である油圧制御弁の第２の実
施形態として、油圧制御弁６３を図７及び図８を用いて
説明する。図７に示す構造のうち、多くの部分が、図４
に示した第１実施形態の油圧制御弁２７のそれと実質的
に同じものであるから、それらについては同じ参照符号
を付している。
【００４６】バルブボデー４８の中心にはバルブシリン
ダ５０が形成されており、また流路５５及び５６が設け
られていて、それぞれ図中上方向と下方向に開口してい
る。流路５５はタイマ高圧室２２（図１のタイマ高圧室
制御方式の場合）または燃料室１５（図２のタイマ低圧
室制御方式の場合）と連通しており、流路５６はタイマ
低圧室２２と連通している。そして、流路５５の途中に
はリフト量ｌ3 ＝０．１２mmよりも小さい目開き０．１
mmのフィルタ５１が設けられている。勿論フィルタ５１
は、第１実施形態の場合と同様に、バルブボデー４８内
とは別の場所に設置してもよい。
【００４７】バルブボデー４８の中心に形成されたバル
ブシリンダ５０には、左右方向に移動可能な弁ニードル
５８が配設されて摺動自在となっている。弁ニードル５
８の図中右端側にはアーマチャ５２が圧入されて一体化
されており、アーマチャ５２はステータ５３と間隔（エ
アギャップ）ｌ4 をもって対向している。コイル５４に
通電を行っていない時は、スプリング５７の付勢力によ
り弁ニードル５８は閉弁位置へ押圧されて油圧制御弁６
３は閉弁状態となる。このように、第２実施形態の油圧
制御弁６３も、第１実施形態のそれと同様にノーマリク
ローズとなっている。図１に示す電子式制御装置５によ
ってコイル５４に通電すると、アーマチャ５２はスプリ
ング５７の付勢力に抗してステータ５３に吸引され、ｌ
3 ＝０．１２mmだけリフトして開弁する。その時ｌ4 ＝
０．０５mmである。
【００４８】そして、第１実施形態の場合と同様に、シ
ム５９に設けられた流路４６によってスプリング室６２
と流路５６とを連通し、更に、バルブボデー４８に設け
られた流路６４によってバルブボデー室６５と流路５６
とを連通し、弁ニードル５８の左右の圧力をバランスさ
せ、圧力状態によって弁ニードル５８の作動に影響が出
ないようにしている。
【００４９】次に図８を用いて、第２の実施形態におけ
る弁ニードル５８のシート部について説明する。なお、
図８は図７と違って開弁状態を示している。バルブボデ
ー４８側の弁座６６の円錐形の面は傾斜角θ5 を９３°
としてあり、弁ニードル５８の中間に形成されている円
錐面６７の傾斜角θ4 を９０°としてある。ここでは弁
ニードル５８の径ｄ8 を５．０mmとし、円錐面６７の外
径ｄ7 を５．５mmとしている。
【００５０】したがって、スプリング５７の付勢力によ
って弁ニードル５８が閉弁位置へ押されると、弁座６６
のシールエッジ６８と弁ニードルの円錐面６７が密着し
て流路５５と５６との間の連通を遮断する。また、弁座
６６の円錐面を２段にして、シールエッジ６８の径をｄ
8 よりも僅かに大きくしてもよい。
【００５１】このような構造を有する第２実施形態の油
圧制御弁６３は、第１実施形態のそれに比して、シート
部を形成する弁座６６と弁ニードルの円錐面６７の加工
が容易になるという利点がある。
【００５２】次に、図９、図１０、図１１、及び図１２
を用いて、本発明の第３の実施形態の油圧制御弁６９を
説明する。図９において、バルブボデー７０の中心には
弁ニードル７１が摺動し得るバルブシリンダ７２が形成
されており、その側面に環状に開口する流路７３と、左
端に弁座７４として開口する流路７５が形成されてい
る。バルブボデー７０とハウジング１７は嵌合されてお
り、流路７３は流路７６を介してタイマ高圧室２２に、
また流路７５は流路７７を介してタイマ低圧室２４と連
通している。この油圧制御弁６９が図２に示すタイマ低
圧室制御方式の分配型燃料噴射ポンプ１’に適用される
場合は、それぞれ燃料室１５及びタイマ低圧室２４に接
続される。
【００５３】図１０に第３実施形態の油圧制御弁６９の
拡大断面図を示す。バルブボデー７０の中心のバルブシ
リンダ７２内には、左右方向に移動可能な弁ニードル７
１が配設されて摺動自在となっている。弁ニードル７１
の図中右側にはアーマチャ７８がレーザ溶接によって固
定されており、アーマチャ７８はステータ７９と間隔
（エアギャップ）ｌ6 をもって対向している。また、ス
テータ７９の内部には、スプリング室８１が設けられ、
スプリング８２が収容されている。アーマチャ７８はス
プリング８２の弾力により常時図中左方向に付勢されて
いる。
【００５４】したがって、コイル８３に通電を行ってい
ない時は、弁ニードル７１の先端が弁座７４に密着し
て、油圧制御弁６９は閉弁しており、タイマ高圧室２２
とタイマ低圧室２４の間の連通を遮断している。コイル
８３に通電を行うと、アーマチャ７８はステータ７９に
吸引されてスプリング８２のバネ力に抗して図中右方向
に動き、アーマチャ７８と一体となっている弁ニードル
７１の先端は弁座７４から離れて、油圧制御弁６９は開
弁状態となり、タイマ高圧室２２とタイマ低圧室２４は
連通する。その時の弁ニードル７１のリフト量ｌ5 はｌ
5 ＝０．１２mmであり、弁ニードル７１の右肩の面８４
がシム８５に当接した位置で弁ニードル７１のリフトは
終了する。その時、エアギャップｌ6 は、閉弁時にｌ6
＝０．１７mmであったものが、開弁時にはｌ6 ＝０．０
５mmとなる。
【００５５】ここで、コイル８３が破損した場合は、燃
料噴射時期が最も進角した方が、最も遅角するよりもよ
いため、前述のように、油圧制御弁６９はノーマリクロ
ーズ（常閉）となるように構成されている。コイル８３
はコイルボビン８６に巻かれてケーシング８７内に収納
されている。ケーシング８７の図中左端はかしめ加工に
よってバルブボデー７０を固定して一体化しており、図
中右端もかしめ加工によってステータ７９を固定してい
る。また、第３実施形態の弁ニードル７１の先端部の構
造及びバルブボデー７０の弁座７４の詳細構造は、前述
の第１実施形態のそれと実質的に同じである。
【００５６】図９に示すハウジング１７内の流路７６に
目開き０．１mmのフィルタ８８が設けられている。この
フィルタ８８は、弁座７４の面と弁ニードル７１の先端
の円錐面８９との間に異物がかみ込まれて常時開弁状態
となるのを防止するためのものである。そのため、フィ
ルタ８８の目開きは、弁ニードル７１のリフト量ｌ5よ
りも小さい０．１mmとなっている。
【００５７】この実施形態においては、フィルタ８８は
ハウジング１７内の流路７６に設けたが、フィルタ８８
は燃料室１５からタイマ高圧室２２を経て流路７３に至
る途中のどこに設置してもよい。また、この実施形態の
油圧制御弁を図２に示すタイマ低圧室制御方式燃料噴射
ポンプ１’に適用する場合には、フィルタ８８を燃料室
１５から流路７３に至る途中のどの位置に設置してもよ
い。
【００５８】また、第３実施形態においても、弁ニード
ル７１に作用する燃料の圧力をバランスさせるために、
弁ニードル７１と弁座７４よりも下流側の流路７５とス
プリング室８１とを連通させている。すなわち、弁ニー
ドル７１内に設けられた連通通路９０を設けることによ
り、流路７５と弁ニードル７１の側面に設けられたニー
ドル室９１とを連通させている。この場合、弁ニードル
７１が閉弁位置にあるときは、ニードル室９１と流路７
３との間は遮断されており、更に、図１０のＡ−Ａ断面
及びＢ−Ｂ断面がそれぞれ図１１及び図１２に示されて
いるように、ニードル室９１とスプリング室８１とを連
通させるための流路９２及び９３が設けられており、シ
ム８５にも流路９４が設けられている。
【００５９】このように、弁ニードル７１内に連通通路
９０を設けることにより、第１実施形態に比べて弁ニー
ドル７１の軽量化を図ることができ、それによって弁ニ
ードル７１の応答性が向上するという利点がある。更
に、流路７５とスプリング室８１を最短距離で結ぶこと
が可能となり、流路７５の圧力変化が速やかにスプリン
グ室８１に伝達されるという利点もある。また、ハウジ
ング１７のＴＣＶシリンダ１７ａの中にバルブボデー７
０が挿入されており、流路７６と流路１１４がハウジン
グ室１１２を介することなく直接に結ばれているため、
油圧制御弁６９が右方向に繰り返し荷重を受けることは
なく、ボルト１１３が疲労破壊を起こすことはない。
【００６０】以上のような構成とすることにより、アー
マチャ７８、スプリング８２、ステータ７９、コイル８
３、コイルボビン８６等が、ガソリンエンジンにおい
て、吸気通路内へ直接に燃料を噴射するための燃料噴射
弁（電磁弁）の部品を油圧制御弁に利用することが可能
となり、それによってコストダウンを図ることができる
という利点がある。また、第３実施形態のバルブ部を第
２実施形態（図７及び図８参照）に示すように外開弁式
に変更してもよい。
【００６１】また、図１３に示すように、ハウジング１
７とバルブボデー９５間にＯリング９６及び９７を挿入
すると、ハウジング１７とバルブボデー９５の隙間から
燃料が洩れることによる進角不良を防止することができ
る。このような改良は前述のいずれの実施形態について
も適用することができることは言うまでもない。
【００６２】なお、本発明は前述のように油圧制御弁に
特徴があるので、この油圧制御弁をフェイスカム圧送に
よるタイマ高圧室制御方式、或いはタイマ低圧室制御方
式の分配型燃料噴射ポンプに適用することができるばか
りでなく、それ自体は周知のインナーカム圧送式の分配
型燃料噴射ポンプにも適用することができる。更に、サ
ーボ式のタイマ装置を用いた分配型燃料噴射ポンプにも
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分配型燃料噴射ポンプと、それに付設されたタ
イマ高圧室制御方式による噴射時期制御装置のシステム
構成を示す断面図である。
【図２】分配型燃料噴射ポンプと、それに付設されたタ
イマ低圧室制御方式による噴射時期制御装置のシステム
構成を示す断面図である。
【図３】本発明の特徴である噴射時期制御装置における
油圧制御弁の第１実施形態をタイマシリンダとの関係に
おいて示す断面図である。
【図４】図３に示す第１実施形態の油圧制御弁のみを示
す拡大断面図である。
【図５】図４に示す第１実施形態の油圧制御弁の要部を
示す断面図である。
【図６】図５に示す第１実施形態の変形例を示す断面図
である。
【図７】本発明の第２実施形態の油圧制御弁のみを示す
拡大断面図である。
【図８】図７に示す第２実施形態の油圧制御弁の要部を
示す断面図である。
【図９】本発明における油圧制御弁の第３実施形態をタ
イマシリンダとの関係において示す断面図である。
【図１０】第３実施形態の油圧制御弁のみを示す拡大断
面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。
【図１３】第３実施形態を更に具体化した例を示す断面
図である。
【図１４】従来の噴射時期制御装置における油圧制御弁
を例示する断面図である。
【図１５】コイルの巻数と吸引力、従って油圧制御弁の
開弁応答性との関係を示す線図である。
【図１６】エアギャップの大きさと吸引力との関係を示
す線図である。
【図１７】従来の他の噴射時期制御装置における油圧制
御弁を示す断面図である。
【符号の説明】
１…タイマ高圧室制御方式による分配型燃料噴射ポンプ １’…タイマ低圧室制御方式による分配型燃料噴射ポン
プ ２…ドライブシャフト ５…電子式制御装置 ６…プランジャ ７…フェイスカム ８…フィードポンプ ９…スプリング １０…ローラリング １２…ポンプシリンダ １３…圧力室 １４…フィードポンプの吐出ポート １５…燃料室 １６…燃料噴射弁 １７…ポンプハウジング １８…スピル弁 １９…スライドピン ２０…タイマシリンダ ２１…タイマピストン ２２…タイマ高圧室 ２３…絞り ２４…タイマ低圧室 ２５…タイマスプリング ２６…フィードポンプの吸入ポート ２７…油圧制御弁（第１の実施形態） ２８…噴射時期制御装置（タイマ装置） ２９…絞り ３３…流路 ３４…フィルタ ３５，３６…シールエッジ ３７…弁座 ３８…弁ニードル先端の円錐面 ３９…ケーシング ４０…バルブボデー ４１，４２…流路 ４３…弁ニードル ４４…バルブシリンダ ４５…連通通路 ４７…弁ニードルの右肩面 ４８…バルブボデー ５０…バルブシリンダ ５１…フィルタ ５２…アーマチャ ５３…ステータ ５４…コイル ５５，５６…流路 ５７…スプリング ５９…シム ６０，６１…流路 ６２…スプリング室 ６３…油圧制御弁（第２の実施形態） ６５…バルブボデー室 ６６…弁座 ６７…円錐面 ６８…シールエッジ ６９…油圧制御弁（第３の実施形態） ７０…バルブボデー ７１…弁ニードル ７２…バルブシリンダ ７３，７５，７６，７７…流路 ７４…弁座 ７８…アーマチャ ７９…ステータ ８０…従来の油圧制御弁 ８８…フィルタ ８９…円錐面 ９０…連通通路 ９１…ニードル室 ９２，９３，９４…流路 ９５…バルブボデー ９６，９７…Ｏリング １０１…従来の他の油圧制御弁

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プランジャの往復運動によって燃料を燃
    料噴射弁へ圧送して噴射させる内燃機関用の燃料噴射ポ
    ンプに付設され、タイマシリンダと、該タイマシリンダ
    の両端に形成されたタイマ高圧室及びタイマ低圧室と、
    前記タイマシリンダ内に摺動自在に挿入されて前記タイ
    マ高圧室及びタイマ低圧室の差圧に応じて移動して燃料
    の噴射時期を調整するタイマピストンと、前記タイマ高
    圧室及びタイマ低圧室の少なくとも一方の圧力を変化さ
    せるための油圧制御弁とを備えている噴射時期制御装置
    において、前記油圧制御弁がバルブボデーと、該バルブ
    ボデー内に形成されて一端側に実質的に円錐形の弁座を
    備えているバルブシリンダと、該バルブシリンダ内に摺
    動自在に挿入されて制御装置によって移動させられると
    共に少なくとも一部に前記円錐形の弁座を開閉する円錐
    面を形成された弁ニードルとを備えており、しかも、閉
    弁時に該弁ニードルの円錐面と前記円錐形の弁座とが接
    触する円形の線であるシールエッジの直径が、前記弁ニ
    ードルの直径と実質的に等しくなるように設定されてい
    ることを特徴とする燃料噴射ポンプの噴射時期制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記弁ニードルの前記バルブシリンダ内
    に挿入されている部分の両端に作用する圧力の差によっ
    て前記弁ニードルが移動するのを防止するために、前記
    弁ニードルの一端側の圧力を他端側へ導く手段を備えて
    いる請求項１記載の燃料噴射ポンプの噴射時期制御装
    置。
  3. 【請求項３】 前記弁ニードルの一端側の圧力を他端側
    へ導く手段として、前記弁ニードル中に設けられた連通
    通路を用いた請求項２記載の燃料噴射ポンプの噴射時期
    制御装置。
  4. 【請求項４】 前記油圧制御弁の上流側にフィルタを備
    えている請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料噴射
    ポンプの噴射時期制御装置。
  5. 【請求項５】 前記フィルタの目開きが前記油圧制御弁
    の弁ニードルの最大リフト量よりも小さく設定されてい
    る請求項４記載の燃料噴射ポンプの噴射時期制御装置。
  6. 【請求項６】 前記油圧制御弁の弁ニードルの開弁方向
    と、開弁時に該油圧制御弁を通過する油の流れ方向とが
    反対である請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料噴
    射ポンプの噴射時期制御装置。
  7. 【請求項７】 前記弁ニードルの先端側に前記円錐面が
    形成されている請求項６記載の燃料噴射ポンプの噴射時
    期制御装置。
  8. 【請求項８】 前記油圧制御弁の弁ニードルの開弁方向
    と、開弁時に該油圧制御弁を通過する油の流れ方向とが
    一致している請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料
    噴射ポンプの噴射時期制御装置。
  9. 【請求項９】 前記弁ニードルの後端側に前記円錐面が
    形成されている請求項８記載の燃料噴射ポンプの噴射時
    期制御装置。
  10. 【請求項１０】 ハウジングとバルブボデー間にＯリン
    グを挿入した請求項１ないし９のいずれかに記載の燃料
    噴射ポンプの噴射時期制御装置。
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