JPH08261089A - 燃料噴射ポンプの電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィード圧力の影響を受けにくい弁構造を有
し、必ずしもソレノイド力の増強等を図らずとも、スプ
リット噴射等の可能な運転域を好適に確保することので
きる燃料噴射ポンプの電磁弁を提供する。 【構成】 例えば２段リフト構造を有する電磁弁（スピ
ル弁）30にあって、燃料噴射ポンプ１のスピル通路23a
及び23b を開閉する弁体34には、その底面が受けるフィ
ード圧力を同弁体34の周囲に導入して圧力バランスを図
るバランスポート34c を設ける。また、可動ストッパ38
内には、アーマチュア軸36と連動してそのシリンダ部分
を摺動するピストン部材38a を設け、これによって上記
弁体34の周囲に導入されるフィード圧力がスプリング室
37a やアーマチュア35の配される油圧室35a に導入され
ることを阻止する。このため、小さなソレノイド力で弁
体34の閉弁が実現され、また電磁弁として極めて安定し
た開閉動作が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼル機関等に
燃料を噴射供給する燃料噴射ポンプにあってその燃料量
をスピル調量する電磁弁に関し、特にフィード圧力の影
響を受けない安定した弁開閉動作を実現する弁構造の具
現に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関等に燃料を噴射供給する
燃料噴射ポンプにあっては、高圧室からノズルに圧送さ
れる燃料を低圧室にスピルしてその都度の燃料供給量を
調量する電磁弁が一般に使用されている。

【０００３】また、こうした電磁弁が通常、（ａ）上記
高圧室と低圧室とを連通する燃料通路を開閉する弁体、
（ｂ）この弁体を開弁側に付勢するバネ等の付勢部材、
（ｃ）コンピュータなどによって通電が制御される電磁
石、（ｄ）この電磁石への通電に伴って吸引されるアー
マチュア、（ｅ）このアーマチュアの吸引に伴い、上記
付勢部材の付勢力に抗して上記弁体を閉弁せしめる弁駆
動部材、等を具えて構成されるものであることもよく知
られている。

【０００４】すなわち同電磁弁にあっては基本的に、上
記燃料噴射装置の高圧室を通じての燃料圧送時（噴射
時）には、上記電磁石へ通電を行って上記弁体を閉弁せ
しめ、その後所定の噴射量に達した時期を見計らって該
電磁石への通電を解除するといった操作が行われる。そ
してこうした電磁石への通電の解除によって、上記付勢
部材による上記弁体の開弁側への付勢が行われ、またこ
うして弁体が開弁されることによって、上記圧送されて
いる燃料が低圧室にスピルされ、噴射中の燃料も急速
に、その噴射が遮断されるようになる。

【０００５】また近年は、例えば特公平６−３３８２６
号公報等にみられるように、スピルに際しての燃料の噴
射切れを向上させるべく開弁駆動直後の開口面積が一時
的に通常開弁時の開口面積よりも大きくなる、いわゆる
２段リフト構造を有する電磁弁も提案されている。

【０００６】これら何れのタイプの電磁弁であれ、燃料
噴射ポンプの調量弁として用いられる電磁弁にあっては
上述のように、電磁石への通電に基づき閉弁して燃料の
噴射供給を開始してから、同電磁石への通電を解除して
開弁するまでの時間に対応した量として、該噴射供給さ
れる燃料量が調量される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした調
量用の電磁弁にあってはその構造上、弁体は、その開弁
方向にかかるフィード圧力の影響を常に受けることとな
る。

【０００８】このため、このフィード圧力が高い場合、
或いはスプリット噴射（機関の１回の爆発につき２度若
しくはそれ以上の燃料噴射を行う噴射方法）のように高
圧室から低圧室への燃料圧送途中で弁体を閉弁させる必
要がある場合等には、より大きなソレノイド力が同電磁
弁に要求されることともなる。

【０００９】しかし、ソレノイド力を増強することは、
電磁弁としての大型化を招くとともに、発熱等の問題が
新たに生じることとなり、望ましくない。かといって、
上記スプリット噴射等は、冷間時の白煙やＮＯｘ（窒素
酸化物のうちのＮＯ及びＮＯ2 ）の低減に有効な噴射方
法であり、同スプリット噴射等の可能な運転域を広く確
保することが、近年の排出ガス規制に対処する上で重要
な課題となっている。

【００１０】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、上記フィード圧力の影響を受けにくい弁
構造を有し、必ずしもソレノイド力の増強等を図らずと
も、スプリット噴射等の可能な運転域を好適に確保する
ことのできる燃料噴射ポンプの電磁弁を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、請求項１記載の発明では、燃料噴射ポンプのスピ
ル通路を開閉する弁体と、該弁体を開弁側に付勢する付
勢手段と、電磁石と、該電磁石への通電に伴って吸引さ
れるアーマチュアと、該アーマチュアの吸引に伴い前記
付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を閉弁せしめる弁駆
動手段とを具える燃料噴射ポンプの電磁弁において、前
記弁体は、その底面が受ける圧力を同弁体の周囲に導入
して圧力的にバランスせしめるバランスポートを具え、
前記弁駆動手段は、該弁体の周囲に導入される圧力が前
記アーマチュアの配される油圧室に導入されることを阻
止する阻止手段を具える構成とする。

【００１２】また、請求項２記載の発明では、該請求項
１記載の発明の構成において、前記阻止手段を、前記ア
ーマチュアと連動してそのシリンダ内を摺動するピスト
ン部材によって構成する。

【００１３】また、請求項３記載の発明では、これら請
求項１または２記載の発明の構成において、前記弁体
は、その底面が受ける圧力の急速な導入を制限する絞り
手段を前記バランスポート内に具える構成とする。

【００１４】また、請求項４記載の発明では、燃料噴射
ポンプのスピル通路を開閉する弁体と、該弁体を開弁側
に付勢する第１の付勢手段と、電磁石と、該電磁石への
通電に伴って吸引されるアーマチュアと、該アーマチュ
アの吸引に伴い前記第１の付勢手段の付勢力に抗して前
記弁体を閉弁せしめる弁駆動手段と、前記弁体が前記第
１の付勢手段により付勢されている状態で同弁体の通常
開弁位置を位置決めする可動ストッパと、該可動ストッ
パを前記弁体側に付勢する第２の付勢手段とを具え、前
記弁体の開弁駆動時、前記可動ストッパが前記第２の付
勢手段の付勢力に抗して弁体の開弁方向への移動を拡大
する方向に変位することに基づいて同開弁駆動時の弁開
口面積が拡大される燃料噴射ポンプの電磁弁において、
前記弁体は、その底面が受ける圧力を同弁体の周囲に導
入して圧力的にバランスせしめるバランスポートを具
え、前記弁駆動手段は、該弁体の周囲に導入される圧力
が少なくとも前記アーマチュアの配される油圧室に導入
されることを阻止する阻止手段を具える構成とする。

【００１５】また、請求項５記載の発明では、該請求項
４記載の発明の構成において、前記阻止手段を、前記ア
ーマチュアと連動して前記可動ストッパ内を摺動するピ
ストン部材によって構成する。

【００１６】また、請求項６記載の発明では、これら請
求項４または５記載の発明の構成において、前記弁体
は、その底面が受ける圧力の急速な導入を制限する絞り
手段を前記バランスポート内に具える構成とする。

【００１７】

【作用】燃料噴射量調量用の電磁弁にあっては前述した
ように、弁体がその開弁方向にかかるフィード圧力の影
響を受け、該フィード圧力が高い場合、或いはスプリッ
ト噴射のように高圧室から低圧室への燃料圧送途中で弁
体を閉弁させる必要がある場合等には、より大きなソレ
ノイド力が同電磁弁に要求されるようになる。

【００１８】この点、請求項１記載の発明によるよう
に、 ・弁体は、その底面が受ける圧力を同弁体の周囲に導入
して圧力的にバランスせしめるバランスポートを具え
る。 ・弁駆動手段は、該弁体の周囲に導入される圧力が前記
アーマチュアの配される油圧室に導入されることを阻止
する阻止手段を具える。といった弁構造を採用すれば、
たとえフィード圧力が高くとも、また高圧室から低圧室
への燃料圧送途中で弁体を閉弁させる必要がある場合で
も、これら弁体にかかる圧力は上記バランスポートを通
じてその周囲の圧力とバランスされ、結局は上記付勢手
段の付勢力に抗するだけの小さなソレノイド力で、同弁
体の閉弁が実現されるようになる。

【００１９】しかも同弁構造によれば、これら圧力が導
入されるのは弁体の周囲のみで、上記アーマチュアの配
される油圧室は低圧油密状態に維持されるため、同電磁
弁としての極めて安定した開閉動作が保証されるように
もなる。

【００２０】また、請求項２記載の発明によるように、
上記阻止手段を、 ・前記アーマチュアと連動してそのシリンダ内を摺動す
るピストン部材。によって構成するようにすれば、上記
アーマチュアの配される油圧室にフィード圧やスピル圧
が導入されることを簡単に、しかも確実に阻止すること
ができるようになる。すなわち、同油圧室を低圧油密状
態に維持する構成が比較的簡易な構成をもって実現され
るようになる。

【００２１】また、請求項３記載の発明によるように、 ・前記弁体は、その底面が受ける圧力の急速な導入を制
限する絞り手段を前記バランスポート内に具える。とい
った構造を併せ採用すれば、同電磁弁の開弁直後、高圧
室から低圧室に一気に燃料が流出（スピル）するときに
は、上記絞り手段を通じて発生する圧力差が上記弁体自
身を開弁側に戻すように働き、いわゆる噴射切れが悪化
することもなくなる。

【００２２】ところで、これら請求項１〜３記載の発明
の弁構造は何れも、弁の開口面積が一定である通常のス
ピル弁を対象としたものであるが、同弁構造は、開弁駆
動直後の開口面積が一時的に通常開弁時の開口面積より
も大きくなる、いわゆる２段リフト構造を有する電磁弁
についても同様に適用することができる。

【００２３】すなわち請求項４記載の発明によるよう
に、こうした２段リフト構造を有する電磁弁について
も、 ・弁体は、その底面が受ける圧力を同弁体の周囲に導入
して圧力的にバランスせしめるバランスポートを具え
る。 ・弁駆動手段は、該弁体の周囲に導入される圧力が少な
くとも前記アーマチュアの配される油圧室に導入される
ことを阻止する阻止手段を具える。といった弁構造を採
用することで、弁体の周囲のみにフィード圧等の圧力を
導入することができるとともに、同弁体周囲で圧力のバ
ランスが図られ、少なくともアーマチュアの配される油
圧室は低圧油密状態に維持されるようになる。

【００２４】したがって、この場合も、上記第１の付勢
手段の付勢力に抗するだけの小さなソレノイド力で上記
弁体の閉弁が実現され、且つ、電磁弁として極めて安定
した開閉動作が保証されるようになる。

【００２５】また、請求項５記載の発明によるように、
前記阻止手段を、 ・前記アーマチュアと連動して前記可動ストッパ内を摺
動するピストン部材。によって構成するようにすれば、
この場合も上記アーマチュアの配される油圧室にフィー
ド圧やスピル圧が導入されることを簡単に、しかも確実
に阻止することができるようになる。すなわち、同油圧
室を低圧油密状態に維持する構成が、同弁構造において
も比較的簡易な構成をもって実現されるようになる。

【００２６】また、こうした弁構造において、請求項６
記載の発明によるように、 ・前記弁体は、その底面が受ける圧力の急速な導入を制
限する絞り手段を前記バランスポート内に具える。とい
った構造を併せ採用すれば、同電磁弁の開弁直後、高圧
室から低圧室に一気に燃料が流出（スピル）するときに
は、この場合も、上記絞り手段を通じて発生する圧力差
が上記弁体自身を開弁側に戻すように働き、該２段リフ
ト構造を有する電磁弁としての噴射切れ性能を良好に維
持することができるようになる。

【００２７】

【実施例】図１に、この発明にかかる電磁弁の一実施例
とともに、同電磁弁がその調量弁（スピル弁）として用
いられる燃料噴射ポンプの構成例を示す。

【００２８】この図１に例示する装置は、フェイスカム
式燃料噴射ポンプを用いた噴射装置であるが、同図１で
は便宜上、この燃料噴射ポンプの要部のみを示し、図中
左方に配設されるベーン式フィードポンプ等については
その図示を割愛している。

【００２９】はじめに、この燃料噴射ポンプの構成、並
びに同ポンプの調量弁として用いられる該実施例の電磁
弁の構成について説明する。図１に示される上記フェイ
スカム式の燃料噴射ポンプ１において、そのポンプハウ
ジング２内には、ディーゼル機関のクランクシャフト
（図示せず）に同期して回転するドライブシャフト３が
配設されている。

【００３０】同燃料噴射ポンプ１においては、このドラ
イブシャフト３の回転に応じて図示しないフィードポン
プが回転し、燃料室（低圧室）５に燃料が供給されるよ
うになる。

【００３１】一方、同ドライブシャフト３には、外周面
に多数の歯を有するパルサ４が取り付けられており、ま
た同ドライブシャフト３の図中右端部には、図示しない
カップリングを介して、カムプレート６が連結されてい
る。なお、該カムプレート６の一側面（図中左面）に
は、燃料供給対象となるディーゼル機関の気筒数と同数
のフェイスカム６ａが設けられている。

【００３２】また、上記パルサ４とカムプレート６との
間にはローラリング７が配設されている。このローラリ
ング７にはまた、上記カムプレート６のフェイスカム６
ａに対向する複数のカムローラ８が取り付けられてい
る。

【００３３】また、該燃料噴射ポンプ１において、上記
ポンプハウジング２の図中右方にはヘッド部２ａが設け
られている。このヘッド部２ａには、プランジャ孔１１
を有するシリンダ１０が配設されており、同シリンダ１
０の上記プランジャ孔１１には更に、上記カムプレート
６に一体に支持されるプランジャ１２が、摺動且つ回転
自在に配設されている。

【００３４】ここで、上記カムプレート６は、プランジ
ャスプリング１３によって付勢されることにより、その
フェイスカム６ａが常にカムローラ８に押圧される態様
で同カムローラ８に係合されている。したがって、この
カムプレート６と同カムプレート６に一体に支持される
プランジャ１２とは、上記ドライブシャフト３の回転に
伴って回転運動するとともに、該フェイスカム６ａとカ
ムローラ８との係合によって、図中左右方向に往復運動
することとなる。

【００３５】また、同ヘッド部２ａにおいて、上記シリ
ンダ１０とプランジャ１２の端面とは加圧室（高圧室）
１４を形成する。プランジャ１２の端部付近の周面には
上記ディーゼル機関の気筒数分の吸入グループ１５が形
成されており、プランジャ１２の上述した回転運動に伴
い、該吸入グループ１５の１つが吸入通路１６に連通す
ることにより、上記燃料室５からこの加圧室１４に対し
て燃料が吸入される。

【００３６】また、この加圧室１４に吸入された燃料
は、同プランジャ１２の上述した往復運動にかかる図中
右方向への移動に伴って加圧され、該加圧された燃料は
更に、連通路１７及び分配ポート１８を通じて噴射通路
１９に圧送される。そして、該噴射通路１９に圧送され
た燃料が、デリバリバルブ２０を介して燃料噴射ノズル
２１に給送され、該ノズル２１から上記ディーゼル機関
の燃焼室に噴射供給されることとなる。

【００３７】一方、同ヘッド部２ａには、上記加圧室
（高圧室）１４と先の燃料室（低圧室）５とを連通する
燃料通路（スピル通路）２３ａ及び２３ｂが設けられて
いる。該通路のうち、通路２３ａは高圧側の通路、通路
２３ｂは低圧側の通路であり、同通路２３ａ及び２３ｂ
は、当該燃料噴射ポンプ１のスピル弁として機能する電
磁弁３０によってその開閉、すなわち連通の有無が制御
されるようになる。

【００３８】因みに同燃料噴射ポンプ１においては、電
磁弁３０によってこれらスピル通路２３ａ及び２３ｂが
開放（連通）されるとき、上記加圧室１４を通じて加圧
された燃料が燃料室（低圧室）５にスピルされ、上記ノ
ズル２１を通じた燃料の噴射が停止（カット）されるよ
うになる。

【００３９】他方、同燃料噴射ポンプ１において、上記
ポンプハウジング２内の燃料室５には、上記ローラリン
グ７に一体に取り付けられた回転数センサ２２が設けら
れている。電磁ピックアップコイルからなるこの回転数
センサ２２は、上記パルサ４の外周面に設けられた歯の
通過を検知しつつ、上述したプランジャリフトに対応す
る一定のタイミングで、基準となるタイミング信号Ｎｅ
を電子制御装置５０に対し出力する。

【００４０】電子制御装置５０は、このタイミング信号
Ｎｅに併せて、当該車両のアクセル開度信号や上記ディ
ーゼル機関の冷却水温情報等を入力し、同機関の運転状
態に応じた燃料噴射を行うべく、上記電磁弁３０の開弁
／閉弁タイミングを制御する装置である。

【００４１】この電子制御装置５０による制御指令は、
駆動回路６０に入力され、この駆動回路６０を通じて、
上記電磁弁３０（正確にはその電磁石４０）をオン／オ
フ、すなわち通電／通電解除する信号に変換される。

【００４２】次に、この電磁弁３０の内部構造について
説明する。同電磁弁３０において、上記燃料噴射ポンプ
１のヘッド部２ａに装着されるバルブハウジング３２に
はバルブボディー３１が配設されている。

【００４３】該バルブボディー３１には上記高圧室（加
圧室）１４及び低圧室（燃料室）５にそれぞれ対応した
スピル通路２３ａ及び２３ｂが延設されており、これら
通路が、バルブスプリング３３により平常時は開弁側に
付勢される弁体３４によって開閉されるようになる。

【００４４】なお、弁体３４には、その下方先端部にテ
ーパ状の当接部３４ａが形成され、またバルブボディー
３１には、弁体３４の該当接部３４ａに対向する部位に
弁座３１ａが形成されている。そして、同弁体３４の閉
弁時に、これら当接部３４ａと弁座３１ａとが密に当接
されて、上記通路２３ａ及び２３ｂを閉鎖する。

【００４５】一方、上記弁体３４の背面３４ｂは、後述
する可動ストッパ３８内を摺動するピストン部材３８ａ
に当接されている。また、このピストン部材３８ａの上
端は更に、アーマチュア３５と一体に形成されてこれを
支持するアーマチュア軸３６に当接されている。

【００４６】すなわち、電磁石４０を構成するコイルに
対しそのリード線４１を介して前記駆動回路６０からの
通電があると、上記アーマチュア３５がこの電磁石４０
に吸引される。そして、このアーマチュア３５の吸引に
伴ってアーマチュア軸３６が上記バルブスプリング３３
の付勢力に抗してピストン部材３８ａ及び弁体３４を押
し下げ、ひいては上記当接部３４ａと弁座３１ａとが当
接される閉弁状態に至らしめる。

【００４７】なお、弁体３４には、同図に示される断面
構造を有するバランスポート３４ｃが設けられており、
その底面にかかるフィード圧力は、同ポート３４ｃ及び
その連通路３４ｅを介してバルブスプリング３３のスプ
リング室３３ａに導入されるようになる。すなわち、当
該ポンプの燃料室（低圧室）５内は通常、０〜１．５Ｍ
Ｐａ（メガパスカル）のフィード圧力で満たされている
が、こうしたバランスポート３４ｃの配設によって、弁
体３４の周囲部分であるスプリング室３３ａもフィード
圧力となり、同弁体３４の底面とその周囲とで圧力バラ
ンスがとられるようになる。換言すれば、弁体３４にか
かるフィード圧力が相殺され、上記バルブスプリング３
３の付勢力に抗するだけの比較的小さなソレノイド力に
よって、同弁体３４が閉弁されるようになる。

【００４８】また、同電磁弁３０において、そのバルブ
ハウジング３２内部には、ストッパスプリング３７によ
って図中下方に付勢支持される可動ストッパ３８が設け
られている。

【００４９】この可動ストッパ３８は、同電磁弁３０の
平常時、上記付勢支持された状態で弁体３４の背面３４
ｂに当接され、該当接された状態で、通常開弁時におけ
る同弁体３４の弁位置を位置決めする。そして、上記電
磁石４０への非通電時には、該状態において、上記バル
ブスプリング３３の付勢力と上記ストッパスプリング３
７の付勢力との均衡が保たれるようになっている。しか
し、電磁石４０に対する上記通電によって弁体３４が閉
弁され、その後該通電が解除されて同弁体３４が開弁駆
動されるときには、図２に示される態様で、一時的にそ
れら付勢力の均衡が破れ、可動ストッパ３８共々、上記
位置決めされた弁位置を超えて開弁方向に変位するよう
になる。

【００５０】すなわち図２において、図２（ａ）は、電
磁弁３０の通常開弁時（非通電時）、上記各スプリング
３３及び３７の付勢力の均衡が保たれて弁体３４の弁位
置が位置決めされている状態を示し、図２（ｂ）は、上
記電磁石４０への通電に基づく同電磁弁３０の閉弁状態
を示す。これら各図に示されるように、同電磁弁３０
は、通常開弁時には距離Ｌ１に対応する開口面積が確保
されており、その閉弁に際しても、該距離Ｌ１に相当す
る弁ストロークをもって、また上記バランスポート３４
ｃの配設に基づく比較的小さなソレノイド力によって応
答性よく閉弁されるようになる。なお、これら各図にお
いて、距離Ｌ２は、上記可動ストッパ３８の可動距離
（可動ストローク）を示す。

【００５１】なお、この可動ストッパ３８の内部には、
上述したピストン部材３８ａが配設されており、上記弁
体３４の周囲に導入されたフィード圧力はこのピストン
部材３８ａによって阻止される。このため、ストッパス
プリング３７のスプリング室３７ａをはじめ、アーマチ
ュア３５の配される油圧室（アーマチュア室）３５ａは
低圧の油密状態に維持されるようになり、不要な圧力波
に起因する誤動作等は確実に回避されるようになる。す
なわち、同電磁弁としての極めて安定した動作が保証さ
れるようになる。因みに、アーマチュア室３５ａに設け
られているポート３５ｃは、当該燃料噴射ポンプ１の図
示しない燃料汲み込みポートなど、上記フィード圧力よ
りも更に圧力の低い油圧室に連通されている。

【００５２】他方、同図２において、図２（ｃ）は、上
記電磁石４０への通電解除に基づく同電磁弁３０の開弁
駆動直後の状態を示す。この図２（ｃ）に示されるよう
に、電磁弁３０は、その開弁直後、 （１）バルブスプリング３３の付勢力によって弁体３４
が開弁方向（図中上方）に移動する。 （２）同弁体３４の背面３４ｂが可動ストッパ３８に当
接される。 （３）該当接された可動ストッパ３８は、上記バルブス
プリング３３の付勢力、並びに高圧室１４（スピル通路
２３ａ）から低圧室５（スピル通路２３ｂ）に急激に流
れる燃料の圧力（スピル圧）により、ストッパスプリン
グ３７の付勢力に抗して、上記弁体３４等共々、その開
弁方向に変位する。なお、これら各部の変位は、バルブ
ハウジング３２に設けられている固定ストッパ３９にア
ーマチュア３５の上端が当接されることで規制される。 といった態様で駆動されるようになる。そしてこのと
き、上記弁体３４は、上記閉弁時の弁ストロークＬ１と
上記可動ストッパ３８の可動ストロークＬ２との和（Ｌ
１＋Ｌ２）に相当する弁ストロークをもって開弁される
こととなり、スピル通路としても、該弁ストローク（Ｌ
１＋Ｌ２）に対応した大きな開口面積が確保されるよう
になる。ただしこの状態は、同電磁弁３０の開弁直後に
おける一時的なものであり、ストッパスプリング３７及
びアーマチュアスプリング３５ｂの付勢力によって、や
がては図２（ａ）に示される通常開弁状態に復帰される
ようになる。

【００５３】電磁弁３０はこのように、通常開弁時とこ
れが開弁駆動されたときの一時期とで、開口面積の異な
る２段階の弁ストロークが実現されるようになってい
る。そしてこれら開口面積の関係は、 開弁駆動時の一時的な開口面積 ＞ 通常開弁時の開口
面積 となる。

【００５４】なお、上記弁体３４において、そのバラン
スポート３４ｃには絞り３４ｄが設けられており、図２
（ｃ）に示されるように、その開弁直後、高圧室１４か
ら低圧室５に一気に燃料が流出（スピル）する際には、
該絞り３４ｄにより生じる圧力差が弁体３４自身を図中
上方に押し上げるよう作用する。すなわち、絞り３４ｄ
によるこうした作用を通じて、該２段リフト構造を有す
る電磁弁としての噴射切れ性能が良好に維持されるよう
になる。

【００５５】また、同図２（ｃ）に示される開弁駆動時
においても、弁体３４にかかるスピル圧は上記可動スト
ッパ３８に配されたピストン部材３８ａによって好適に
阻止され、同圧力がアーマチュア室３５ａ側に伝達され
ることはない。したがって、この場合も、同電磁弁とし
ての安定した動作は保証される。

【００５６】図３は、燃料噴射ポンプ１の燃料噴射動作
に併せて、電磁弁３０によるスピル動作を示したもので
あり、以下、この図３を併せ参照して、同実施例の電磁
弁の動作を更に詳述する。

【００５７】なおここでは、図３（ａ）に示されるフェ
イスカム６ａのリフト動作に対し、図３（ｂ）に示され
る態様で、電磁弁（スピル弁）３０のオン時間（閉弁時
期）が設定されているとする。

【００５８】さていま、図３（ｂ）に示されるタイミン
グにて、上記電磁石４０への通電が開始されると、電磁
弁３０にあっては、この通電とともに上述した閉弁動作
が開始され、弁体３４は、図３（ｃ）に示されるよう
に、距離Ｌ１だけリフトした状態で前記スピル通路２３
ａ及び２３ｂを閉鎖する。なおこのとき、弁体３４は、
前記バランスポート３４ｃを通じて圧力バランスが図ら
れているため、弁体３４に対し上向きに作用する力は、
図３（ｅ）に示されるように、バルブスプリング３３に
よる付勢力のみとなっている。

【００５９】一方、高圧室１４にあっては、この電磁弁
３０の閉弁により、当該ポンプ１の燃料圧送行程、すな
わち上記フェイスカム６ａのリフト動作に伴い、図３
（ｇ）に示される態様でその昇圧が行われ、ひいては図
３（ｆ）に示される態様で、同ポンプ１による燃料噴射
が開始されるようになる。なおここで、図３（ｇ）に一
点鎖線にて示す圧力レベルは、燃料噴射弁（燃料噴射ノ
ズル２１）が開弁に至る閾値圧力を示している。

【００６０】その後、図３（ｂ）に示されるタイミング
にて上記電磁石４０への通電が解除されると、電磁弁３
０においては、先の図２（ｃ）に示される態様での開弁
駆動に伴い、弁体３４が、図３（ｃ）に示されるよう
に、その一時期、距離Ｌ１＋Ｌ２に亘って大きく開弁方
向にリフトする。図３（ｄ）は、このときの上記可動ス
トッパ３８のリフト態様を示している。なおこのとき、
バルブスプリング３３による付勢力は、これが伸張する
ことで低下するが、弁体３４の底面には新たに図３
（ｉ）に示されるようなスピル圧が加わることとなり、
結局その合力として、図３（ｅ）に破線にて示されるよ
うな力が、同弁体３４に対し上向きに作用するようにな
る。

【００６１】そして、こうして弁体３４が大きな開口面
積を有して開弁されることにより、上記高圧室１４内の
燃料圧力は速やかに降圧され、噴射中の燃料も、同開弁
タイミングをもって速やかにカット（シャープカット）
されるようになる。

【００６２】更にその後、図３（ｉ）に示されるスピル
圧が減衰し、通常のフィード圧力に戻ると、弁体３４
も、再び先の図２（ａ）に示される状態、すなわち上記
各スプリング３３及び３７の付勢力の均衡が保たれてそ
の弁位置が位置決めされる状態に戻る。

【００６３】燃料噴射ポンプ１及び電磁弁３０にあって
は、こうした動作が、各燃料噴射サイクル毎に繰り返さ
れるようになる。なお、図３（ｆ）は、バランスポート
を有しない従来の電磁弁にあって、その弁体に対し上向
きに作用する力を参考までに示している。

【００６４】バランスポートが無い場合には、弁体の底
面に対して常にフィード圧若しくはスピル圧が印加され
続けるため、バルブスプリング３３による付勢力自体は
上記実施例の電磁弁と同等であっても、その油圧との合
力は、図３（ｆ）に破線にて示されるようにかなり大き
なものとなる。すなわち、バランスポート３４ｃを具え
る実施例の電磁弁の場合には、図３（ｅ）に示されるよ
うに、弁体３４に上向きに作用する力はほぼバルブスプ
リング３３による付勢力のみであったため、これを閉弁
せしめるためには、同図３（ｅ）にＦ１として付記する
ように、比較的小さなソレノイド力で済んだが、バラン
スポートを有しない従来の電磁弁の場合には、図３
（ｆ）に破線にて示される合力が、弁体に対し上向きに
作用するようになることから、これを閉弁せしめるため
には、同図３（ｆ）にＦ２として付記するように、比較
的大きなソレノイド力が必要となる。

【００６５】一方、図４は、同燃料噴射ポンプ１を通じ
て、前述したスプリット噴射を実行する場合の電磁弁３
０の動作態様を参考までに示したものである。こうした
スプリット噴射に際しては、図４（ａ）に示されるフェ
イスカム６ａのリフト動作に対し、電磁弁（スピル弁）
３０は、図４（ｂ）に示される態様でそのオン時間（閉
弁時期）が例えば２段階に設定されるようになる。ただ
しこの場合であれ、電磁弁３０としての基本的な動作、
並びにそれに基づく燃料噴射やスピル態様は、図３に基
づき説明した態様に準ずるものであり、弁体３４に上向
きに作用する力も、バランスポート３４ｃを具える実施
例の電磁弁の場合には、図４（ｅ）に示されるように、
ほぼバルブスプリング３３による付勢力のみであるのに
対し、バランスポートを有しない従来の電磁弁の場合に
は、図４（ｆ）に破線にて示されるような油圧との合力
となる。

【００６６】したがって、こうしたスプリット噴射にお
いても、上記実施例の電磁弁の場合には、図４（ｅ）に
付記されるような比較的小さなソレノイド力Ｆ１をもっ
て、弁体３４を確実に閉弁できるのに対し、従来の電磁
弁の場合には、図４（ｆ）に付記されるような比較的大
きなソレノイド力Ｆ２が必要とされるようになる。該ソ
レノイド力を増強することが、電磁弁としての大型化を
招き、また発熱等の問題を生じることとなって望ましく
ないことは前述した通りである。

【００６７】このように、上記実施例の電磁弁によれ
ば、たとえフィード圧力が高くとも、またスプリット噴
射のように、高圧室から低圧室への燃料圧送途中で弁体
３４を閉弁させる必要がある場合でも、それら圧力は上
記バランスポート３４ｃを通じて該弁体３４周囲の圧力
とバランスされ、結局は上記バルブスプリング３３によ
る付勢力に抗するだけの小さなソレノイド力で、同弁体
３４の閉弁が実現されるようになる。

【００６８】しかも同実施例の電磁弁の上記弁構造によ
れば、これら圧力が導入されるのは弁体３４の周囲のみ
で、アーマチュア室３５ａ等は、上記ピストン部材３８
ａの配設により常に低圧油密状態に維持されるため、同
電磁弁としての極めて安定した開閉動作が保証されるよ
うにもなる。

【００６９】なお、同電磁弁において、上記バランスポ
ート３４ｃの形状は任意である。図５は、上記弁体３４
を底面からみた場合の、同バランスポート３４ｃの形状
についてその各種態様を例示したものであり、特にその
弁体３４周囲との連通路３４ｅについては、例えば （イ）図５（ａ）に示されるように、同連通路３４ｅを
２本具える。 （ロ）図５（ｂ）に示されるように、同連通路３４ｅを
４本具える。 （ハ）図５（ｃ）に示されるように、同連通路３４ｅを
１本のみ具える。 等々の態様で、これを形成することができる。

【００７０】また、上記実施例の電磁弁においては、同
バランスポート３４ｃ内に、これら図５（ａ）〜
（ｃ）、或いは先の図１、図２に示される態様で絞り３
４ｄを設ける構造とした。しかし、同電磁弁の上述した
動作に鑑みれば、必ずしもこの絞り３４ｄが同部位に存
在しなくとも、同弁体３４の開弁直後、高圧室１４から
低圧室５に一気に燃料が流出（スピル）する際には、上
記連通路３４ｅを通じて圧力差が生じるようになる。す
なわち、図５（ｄ）に例示するように、絞り３４ｄを特
に設けない場合には、連通路３４ｅが「絞り」として機
能するようになる。そして、こうした弁構造によって
も、該２段リフト構造を有する電磁弁としての上述した
噴射切れ性能（シャープカット）は良好に維持されるよ
うになる。なお、この図５（ｄ）に例示する弁体３４の
構造については、図６に、その断面構造を示している。
同図６からも明らかなように、バランスポート３４ｃの
このような形状によれば、上記絞り３４ｄを設ける必要
がない分、その作製、加工が容易となる。

【００７１】ところで、上記実施例では、２段リフト構
造を有する電磁弁にこの発明にかかる弁構造を適用する
場合について示したが、可動ストッパ３８を有しない通
常のリフト構造、すなわち１段のみのリフト構造を有す
るスピル電磁弁についても、同弁構造は同様に適用する
ことができる。

【００７２】すなわちこの場合、電磁弁として、（ａ）
燃料噴射ポンプのスピル通路を開閉する弁体、（ｂ）該
弁体を開弁側に付勢する付勢手段、（ｃ）電磁石、
（ｄ）該電磁石への通電に伴って吸引されるアーマチュ
ア、（ｅ）該アーマチュアの吸引に伴い前記付勢手段の
付勢力に抗して前記弁体を閉弁せしめる弁駆動手段、を
少なくとも具えるものにおいて、 ・前記弁体（ａ）は、その底面が受ける圧力を同弁体の
周囲に導入して圧力的にバランスせしめるバランスポー
トを具え、 ・前記弁駆動手段（ｅ）は、該弁体の周囲に導入される
圧力が前記アーマチュアの配される油圧室に導入される
ことを阻止する前記ピストン部材等の阻止手段を具え
る。といった弁構造が採用されることとなる。

【００７３】また、上記実施例では便宜上、フェイスカ
ム式燃料噴射ポンプに上記弁構造を有する電磁弁３０を
適用する場合について示したが、同電磁弁が適用される
燃料噴射ポンプの選定は任意である。すなわち、インナ
ーカム式の噴射ポンプなどについても、同電磁弁は同様
に適用することができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、弁体の周囲のみにフィード圧力を導入して同弁体周
囲で圧力バランスを図ることができるとともに、アーマ
チュアの配される油圧室についてはこれを、低圧油密状
態に良好に維持することができるようになる。

【００７５】したがって、小さなソレノイド力で上記弁
体の閉弁が実現されるとともに、電磁弁としての極めて
安定した開閉動作が保証されるようになり、スプリット
噴射なども容易且つ安定に実行することができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる電磁弁（スピル弁）の一実施
例を示す断面図。

【図２】同電磁弁の動作（開閉）態様を段階的に示す断
面図。

【図３】同電磁弁のスピル動作態様を示すタイムチャー
ト。

【図４】同電磁弁によるスプリット噴射態様を示すタイ
ムチャート。

【図５】弁体のバランスポート形状についてその各種態
様を示す底面図。

【図６】弁体の他の構造例を示す断面図。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ、２…ポンプハウジング、２ａ…ヘ
ッド部、３…ドライブシャフト、４…パルサ、５…燃料
室（低圧室）、６…カムプレート、６ａ…フェイスカ
ム、７…ローラリング、８…カムローラ、１０…シリン
ダ、１１…プランジャ孔、１２…プランジャ、１３…プ
ランジャスプリング、１４…加圧室（高圧室）、１５…
吸入グループ、１６…吸入通路、１７…連通路、１８…
分配ポート、１９…噴射通路、２０…デリバリバルブ、
２１…燃料噴射ノズル、２２…回転数センサ、２３（２
３ａ、２３ｂ）…燃料通路（スピル通路）、３０…電磁
弁（スピル弁）、３１…バルブボディー、３１ａ…弁
座、３２…バルブハウジング、３３…バルブスプリン
グ、３３ａ…スプリング室、３４…弁体、３４ａ…当接
部、３４ｂ…弁体背面、３４ｃ…バランスポート、３４
ｄ…絞り、３４ｅ…バランスポート（連通路）、３５…
アーマチュア、３５ａ…アーマチュア室、３５ｂ…アー
マチュアスプリング、３５ｃ…低圧連通ポート、３６…
アーマチュア軸、３７…ストッパスプリング、３７ａ…
スプリング室、３８…可動ストッパ、３８ａ…ピストン
部材、３９…固定ストッパ、４０…電磁石、４１…リー
ド線、５０…電子制御装置、６０…駆動回路。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射ポンプのスピル通路を開閉する弁
   体と、該弁体を開弁側に付勢する付勢手段と、電磁石
   と、該電磁石への通電に伴って吸引されるアーマチュア
   と、該アーマチュアの吸引に伴い前記付勢手段の付勢力
   に抗して前記弁体を閉弁せしめる弁駆動手段とを具える
   燃料噴射ポンプの電磁弁において、 前記弁体は、その底面が受ける圧力を同弁体の周囲に導
   入して圧力的にバランスせしめるバランスポートを具
   え、 前記弁駆動手段は、該弁体の周囲に導入される圧力が前
   記アーマチュアの配される油圧室に導入されることを阻
   止する阻止手段を具えることを特徴とする燃料噴射ポン
   プの電磁弁。
2. 【請求項２】前記阻止手段は、前記アーマチュアと連動
   してそのシリンダ内を摺動するピストン部材である請求
   項１記載の燃料噴射ポンプの電磁弁。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の燃料噴射ポンプの
   電磁弁において、 前記弁体は、その底面が受ける圧力の急速な導入を制限
   する絞り手段を前記バランスポート内に具えることを特
   徴とする燃料噴射ポンプの電磁弁。
4. 【請求項４】燃料噴射ポンプのスピル通路を開閉する弁
   体と、該弁体を開弁側に付勢する第１の付勢手段と、電
   磁石と、該電磁石への通電に伴って吸引されるアーマチ
   ュアと、該アーマチュアの吸引に伴い前記第１の付勢手
   段の付勢力に抗して前記弁体を閉弁せしめる弁駆動手段
   と、前記弁体が前記第１の付勢手段により付勢されてい
   る状態で同弁体の通常開弁位置を位置決めする可動スト
   ッパと、該可動ストッパを前記弁体側に付勢する第２の
   付勢手段とを具え、前記弁体の開弁駆動時、前記可動ス
   トッパが前記第２の付勢手段の付勢力に抗して弁体の開
   弁方向への移動を拡大する方向に変位することに基づい
   て同開弁駆動時の弁開口面積が拡大される燃料噴射ポン
   プの電磁弁において、 前記弁体は、その底面が受ける圧力を同弁体の周囲に導
   入して圧力的にバランスせしめるバランスポートを具
   え、 前記弁駆動手段は、該弁体の周囲に導入される圧力が少
   なくとも前記アーマチュアの配される油圧室に導入され
   ることを阻止する阻止手段を具えることを特徴とする燃
   料噴射ポンプの電磁弁。
5. 【請求項５】前記阻止手段は、前記アーマチュアと連動
   して前記可動ストッパ内を摺動するピストン部材である
   請求項４記載の燃料噴射ポンプの電磁弁。
6. 【請求項６】請求項４または５記載の燃料噴射ポンプの
   電磁弁において、 前記弁体は、その底面が受ける圧力の急速な導入を制限
   する絞り手段を前記バランスポート内に具えることを特
   徴とする燃料噴射ポンプの電磁弁。