(57)【要約】【課題】電磁駆動手段を備えることなく駆動することができる調量弁を提供する。【解決手段】  調量弁（４０）は、側壁にフィードポンプ（２０）から吐出された燃料が供給される燃料供給口（５３）および燃料供給口から供給された燃料が排出される燃料排出口（５４）が形成されたシリンダ（５０）と、シリンダ内の一方端との間に第１室（５１）が形成され、シリンダ内の他方端との間に第２室（５２）が形成されるようにシリンダ内に配置され、第１室から受ける力と第２室から受ける力との差によってシリンダ内を摺動して燃料供給口および燃料排出口の開口率を調整する弁体（６０）と、第２室に配置され、弁体を付勢するバネ（７０）と、を備え、第１室にはフィードポンプから吐出された燃料の一部が流入する第１開口部（５５）が形成され、第２室には大気圧の燃料が流入する第２開口部（５６）が形成されていることを特徴とするものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁にフィードポンプから吐出された燃料が供給される燃料供給口および前記燃料供給口から供給された燃料が排出される燃料排出口が形成されたシリンダと、
前記シリンダ内の一方端との間に第１室が形成され、前記シリンダ内の他方端との間に第２室が形成されるように前記シリンダ内に配置され、前記第１室から受ける力と前記第２室から受ける力との差によって前記シリンダ内を摺動して前記燃料供給口および前記燃料排出口の開口率を調整する弁体と、
前記第２室に配置され、前記弁体を付勢するバネと、を備え、
前記第１室には前記フィードポンプから吐出された燃料の一部が流入する第１開口部が形成され、前記第２室には大気圧の燃料が流入する第２開口部が形成されていることを特徴とする調量弁。
【請求項２】
前記弁体は、前記第１室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第１摺動側面を有し、前記第２室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第２摺動側面を有し、前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との間に前記燃料供給口および前記燃料排出口の前記開口率が０％より大きい場合に前記燃料供給口と前記燃料排出口とを連通する連通部を有し、
前記燃料供給口と前記燃料排出口と前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との相対位置は、前記弁体が前記第２室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料供給口への露出割合が減少し、前記弁体が前記第１室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料供給口への露出割合が上昇し、前記燃料供給口の開口率が０％より大きい場合は前記燃料排出口に前記第１摺動側面および前記第２摺動側面が露出しないように、設定されている請求項１記載の調量弁。
【請求項３】
前記弁体は、前記第１室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第１摺動側面を有し、前記第２室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第２摺動側面を有し、前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との間に前記燃料供給口および前記燃料排出口の前記開口率が０％より大きい場合に前記燃料供給口と前記燃料排出口とを連通する連通部を有し、
前記燃料供給口と前記燃料排出口と前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との相対位置は、前記弁体が前記第２室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料排出口への露出割合が減少し、前記弁体が前記第１室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料排出口への露出割合が上昇し、前記燃料排出口の開口率が０％より大きい場合は前記燃料供給口に前記第１摺動側面および前記第２摺動側面が露出しないように、設定されている請求項１記載の調量弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調量弁、特にディーゼルエンジンに用いられる高圧燃料ポンプの調量弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンが搭載された車両のコモンレールに燃料を圧送するためのポンプとして、高圧燃料ポンプが用いられる。特許文献１には、燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプと、フィードポンプが吐出した燃料を調量する調量弁と、調量弁によって調量された燃料をコモンレールに圧送するプランジャポンプと、を備える高圧燃料ポンプが開示されている。この高圧燃料ポンプにおいて、調量弁は、弁体を移動させるための電磁駆動手段（アクチュエータ）を備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９２７１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る技術では、電磁駆動手段が必要となることから、調量弁の構造が複雑化している。
【０００５】
本発明は、電磁駆動手段を備えることなく駆動することができる調量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】
【０００６】
本発明に係る調量弁は、側壁にフィードポンプから吐出された燃料が供給される燃料供給口および前記燃料供給口から供給された燃料が排出される燃料排出口が形成されたシリンダと、前記シリンダ内の一方端との間に第１室が形成され、前記シリンダ内の他方端との間に第２室が形成されるように前記シリンダ内に配置され、前記第１室から受ける力と前記第２室から受ける力との差によって前記シリンダ内を摺動して前記燃料供給口および前記燃料排出口の開口率を調整する弁体と、前記第２室に配置され、前記弁体を付勢するバネと、を備え、前記第１室には前記フィードポンプから吐出された燃料の一部が流入する第１開口部が形成され、前記第２室には大気圧の燃料が流入する第２開口部が形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る調量弁によれば、弁体は第１室から受ける力と第２室から受ける力と差によってシリンダ内を摺動することから、第１室にフィードポンプから吐出された燃料が流入し第２室に大気圧の燃料が流入することによって、弁体は、フィードポンプの吐出圧力と第２室におけるバネからの付勢力との差によってシリンダ内を摺動する。そして、弁体は、摺動することによって燃料供給口および燃料排出口の開口率を調整することから、フィードポンプの吐出圧力に応じて、燃料供給口から燃料排出口へ通過する燃料通過量を変化させることができる。よって、本発明に係る調量弁によれば、燃料供給口がフィードポンプの吐出口に連通され、燃料排出口がプランジャポンプの燃料供給口に連通された場合に、フィードポンプの吐出圧力に応じてフィードポンプからプランジャポンプに供給される燃料を調量することができる。したがって、本発明に係る調量弁によれば、電磁駆動手段を備えることなく駆動することができる。
【０００８】
上記構成において、前記弁体は、前記第１室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第１摺動側面を有し、前記第２室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第２摺動側面を有し、前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との間に前記燃料供給口および前記燃料排出口の前記開口率が０％より大きい場合に前記燃料供給口と前記燃料排出口とを連通する連通部を有し、前記燃料供給口と前記燃料排出口と前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との相対位置は、前記弁体が前記第２室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料供給口への露出割合が減少し、前記弁体が前記第１室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料供給口への露出割合が上昇し、前記燃料供給口の開口率が０％より大きい場合は前記燃料排出口に前記第１摺動側面および前記第２摺動側面が露出しないように、設定されていてもよい。
【０００９】
この構成によれば、弁体が第２室側へ摺動するほど第２摺動側面の燃料供給口への露出割合は減少し、弁体が第１室側へ摺動するほど第２摺動側面の燃料供給口への露出割合は上昇することから、フィードポンプの吐出圧力が上昇するほど燃料供給口の開口率を上昇させ、フィードポンプの吐出圧力が低下するほど燃料供給口の開口率を低下させることができる。また、燃料供給口の開口率が０％より大きい場合は燃料排出口に第１摺動側面および第２摺動側面が露出しないことから、燃料供給口の開口率が０％より大きい場合の燃料排出口の開口率は１００％に調整される。そして、連通部は燃料供給口および燃料排出口の開口率が０％より大きい場合に燃料供給口と燃料排出口とを連通させることから、フィードポンプの吐出圧力が上昇するほど燃料供給口から燃料排出口へ通過する燃料通過量を上昇させることができ、フィードポンプの吐出圧力が低下するほど燃料供給口から燃料排出口へ通過する燃料通過量を低下させることができる。
【００１０】
上記構成において、前記弁体は、前記第１室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第１摺動側面を有し、前記第２室側に前記シリンダ内の前記側壁と摺動する第２摺動側面を有し、前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との間に前記燃料供給口および前記燃料排出口の前記開口率が０％より大きい場合に前記燃料供給口と前記燃料排出口とを連通する連通部を有し、前記燃料供給口と前記燃料排出口と前記第１摺動側面と前記第２摺動側面との相対位置は、前記弁体が前記第２室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料排出口への露出割合が減少し、前記弁体が前記第１室側へ摺動するほど第２摺動側面の前記燃料排出口への露出割合が上昇し、前記燃料排出口の開口率が０％より大きい場合は前記燃料供給口に前記第１摺動側面および前記第２摺動側面が露出しないように、設定されていてもよい。
【００１１】
この構成によれば、弁体が第２室側へ摺動するほど第２摺動側面の燃料排出口への露出割合は減少し、弁体が第１室側へ摺動するほど第２摺動側面の燃料排出口への露出割合は上昇することから、フィードポンプの吐出圧力が上昇するほど燃料排出口の開口率を上昇させ、フィードポンプの吐出圧力が低下するほど燃料排出口の開口率を低下させることができる。また、燃料排出口の開口率が０％より大きい場合は燃料供給口に第１摺動側面および第２摺動側面が露出しないことから、燃料排出口の開口率が０％より大きい場合の燃料供給口の開口率は１００％に調整される。そして、連通部は燃料供給口および燃料排出口の開口率が０％より大きい場合に燃料供給口と燃料排出口とを連通させることから、フィードポンプの吐出圧力が上昇するほど燃料供給口から燃料排出口へ通過する燃料通過量を上昇させることができ、フィードポンプの吐出圧力が低下するほど燃料供給口から燃料排出口へ通過する燃料通過量を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電磁駆動手段を備えることなく駆動することができる調量弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１に係る調量弁４０について説明する。図１は、実施例１に係る調量弁４０を有する高圧燃料ポンプ１０の模式図である。高圧燃料ポンプ１０は、燃料タンク２の燃料を高圧にして燃料噴射弁４が接続されたコモンレール６に圧送するポンプである。高圧燃料ポンプ１０は、燃料タンク２およびコモンレール６にメイン通路１００を介して連通している。高圧燃料ポンプ１０は、主としてフィードポンプ２０と、調量弁４０と、プランジャポンプ３０と、を備える。
【００１５】
フィードポンプ２０は、燃料タンク２の燃料を汲み上げて調量弁４０に吐出する電動ポンプである。なお、フィードポンプ２０から吐出される燃料の圧力をフィード圧と称する。調量弁４０は、フィードポンプ２０が吐出した燃料の流量を調整する弁である。調量弁４０の詳細は、後述する。
【００１６】
プランジャポンプ３０は、調量弁４０によって調量された燃料を加圧してコモンレール６に圧送するポンプである。プランジャポンプ３０は、シャフト３１、カム３２、圧送プランジャ３４、逆止弁３６、逆止弁３８等を備える。シャフト３１が回転することによってカム３２が回転する。カム３２が回転すると圧送プランジャ３４が往復移動する。圧送プランジャ３４が往復移動することによって、調量弁４０によって調量された燃料は加圧されてコモンレール６へ圧送される。また、逆止弁３６によって、燃料がプランジャポンプ３０から調量弁４０へ逆流することが抑制されている。逆止弁３８によって、燃料がコモンレール６からプランジャポンプ３０へ逆流することが抑制されている。
【００１７】
図２は、調量弁４０近傍の拡大図である。調量弁４０は、シリンダ５０と、シリンダ５０内に配置された弁体６０と、シリンダ５０内に配置されたバネ７０と、を備える。シリンダ５０内の一方端と弁体６０との間には、第１室５１が形成されている。シリンダ５０内の他方端と弁体６０との間には、第２室５２が形成されている。
【００１８】
シリンダ５０の側壁には、燃料供給口５３と、燃料排出口５４と、第１開口部５５と、第２開口部５６と、が形成されている。なお、本実施例において、燃料供給口５３はシリンダ５０の側壁に周方向に亘って形成されている。燃料供給口５３は、燃料供給通路１１０を介してフィードポンプの吐出口に連通している。それにより、燃料供給口５３には、フィードポンプ２０が吐出した燃料が流入する。なお、本実施例において、燃料供給通路１１０の燃料供給口５３への接続部分は、拡径している。燃料排出口５４は、燃料排出通路１２０を介してプランジャポンプ３０の燃料供給口に連通している。それにより、燃料排出口５４から排出された燃料は、プランジャポンプ３０に流入する。なお、燃料供給口５３および燃料排出口５４の開口率は、弁体６０によって調整される。
【００１９】
第１開口部５５は、第１室５１に形成されている。第１開口部５５は、第１室供給通路１３０を介して、燃料供給通路１１０に連通している。それにより、第１室５１には、フィードポンプ２０が吐出した燃料の一部が流入する。第２開口部５６は、第２室５２に形成されている。第２開口部５６は、第２室供給通路１４０を介して、メイン通路１００に連通している。それにより、第２室５２には、フィードポンプ２０の上流側の燃料が供給される。なお、フィードポンプ２０の上流の燃料の圧力は大気圧である。すなわち、第２室５２には、大気圧の燃料が供給される。
【００２０】
弁体６０は、シリンダ５０内に摺動可能に配置されている。具体的には、弁体６０は、第１摺動部６１と、第２摺動部６３と、くびれ部６５と、を有する。第１摺動部６１は、第１室５１側に位置し、シリンダ５０内の側壁と摺動する第１摺動側面６２を有している。第２摺動部６３は、第２室５２側に位置し、シリンダ５０内の側壁と摺動する第２摺動側面６４を有している。くびれ部６５は、第１摺動部６１と第２摺動部６３との間に位置し、シリンダ５０内の側壁と摺動しない非摺動側面６６を有している。なお、本実施例において、くびれ部６５の両端部は第１摺動部６１側および第２摺動部６３側に向けて拡径している。
【００２１】
くびれ部６５が非摺動側面６６を有することによって、燃料供給口５３からシリンダ５０内に流入した燃料は、非摺動側面６６とシリンダ５０の壁面とで区画された領域を通過して、燃料排出口５４へ到達する。すなわち、くびれ部６５は、燃料供給口５３および燃料排出口５４の開口率が０％より大きい場合に燃料供給口５３と燃料排出口５４とを連通する連通部としての機能を有している。なお、連通部としての機能を有するものであれば、くびれ部６５に限定されない。例えば、弁体６０は、燃料供給口５３および燃料排出口５４の開口率が０％より大きい場合に燃料供給口５３と燃料排出口５４とを連通させる貫通孔を有していてもよい。
【００２２】
バネ７０は、第２室５２に配置されている。バネ７０は、弁体６０を第１室５１側へ付勢している。
【００２３】
弁体６０は、第１室５１から受ける力と第２室５２から受ける力との差によって、シリンダ５０内を摺動する。具体的には、第１摺動部６１が第１室５１側から力を受け、第２摺動部６３が第２室５２側から力を受けることによって、弁体６０はシリンダ５０内を摺動する。よって、第１室５１にフィードポンプ２０が吐出した燃料の一部が流入し、第２室５２に大気圧の燃料（フィードポンプ２０の上流側の燃料）が流入することによって、弁体６０のシリンダ５０内の位置は、フィード圧とバネ７０からの付勢力との差によって定まる。よって、フィード圧が高いほど弁体６０は第２室５２側へ摺動し、フィード圧が低いほど弁体６０は第１室５１側へ摺動する。すなわち、フィード圧の大きさに応じて、弁体６０はシリンダ５０内を摺動することができる。
【００２４】
また、弁体６０はシリンダ５０内を摺動することによって燃料供給口５３および燃料排出口５４の開口率を調整する。本実施例においては、弁体６０は、弁体６０が第２室５２側へ摺動するほど燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料の通過量が多くなり、弁体６０が第１室５１側へ摺動するほど燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料の通過量が少なくなるように、燃料供給口５３および燃料排出口５４の開口率を調整する。
【００２５】
具体的には、燃料供給口５３と燃料排出口５４と第１摺動側面６２と第２摺動側面６４との相対位置は、弁体６０が第２室５２側へ摺動するほど第２摺動側面６４の燃料供給口５３への露出割合が減少し、弁体６０が第１室５１側へ摺動するほど第２摺動側面６４の燃料供給口５３への露出割合が上昇するように、設定されている。それにより、フィード圧が上昇するほど燃料供給口５３の開口率は上昇する。逆に、フィード圧が低下するほど燃料供給口５３の開口率は低下する。
【００２６】
また、燃料供給口５３と燃料排出口５４と第１摺動側面６２と第２摺動側面６４との相対位置は、燃料供給口５３の開口率が０％より大きい場合は、第１摺動側面６２および第２摺動側面６４が燃料排出口５４に露出しないように、設定されている。それにより、燃料供給口５３の開口率が０％より大きい場合は、燃料排出口５４の開口率は１００％の状態に保たれている。また、燃料供給口５３の開口率が０％より大きい場合には、燃料は、シリンダ５０内の側壁とくびれ部６５の非摺動側面６６とで区画された領域を燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過することができる。それにより、フィード圧が上昇するほど燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料通過量を上昇させることができ、フィード圧が低下するほど燃料通過量を低下させることができる。
【００２７】
図３は、フィード圧が図２の場合よりも高圧の場合における調量弁４０近傍の拡大図である。図３に示すように、フィード圧が図２の場合よりも高圧になることによって、弁体６０は、図２の場合よりも第２室５２側へ摺動する。そして、図３の燃料供給口５３の開口率は図２の燃料供給口５３の開口率に比較して大きくなっている。その結果、図３における燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料通過量は、図２における燃料通過量に比較して多い。
【００２８】
図４は、フィード圧と燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料通過量との関係を示す図である。横軸がフィード圧であり、縦軸が燃料通過量である。図４から、フィード圧が上昇するほど燃料通過量は上昇し、フィード圧が低下するほど燃料通過量は低下することがわかる。したがって、調量弁４０によれば、少量側の調量精度を確保しつつ、多量吐出を実現することができる。
【００２９】
続いて、高圧燃料ポンプ１０の作動について説明する。図１、図２および図３を参照して、フィードポンプ２０が作動すると、燃料タンク２の燃料の一部は、第２室供給通路１４０を介して第２室５２に流入する。また、燃料タンク２の燃料の他部は、フィードポンプ２０によって大気圧より高い圧力に上昇されて燃料供給通路１１０に流入する。燃料供給通路１１０に流入した燃料の一部は、第１室供給通路１３０を介して第１室５１に流入する。
【００３０】
フィード圧が上昇して弁体６０が第１室５１から受ける力が第２室５２から受ける力よりも大きくなった場合、弁体６０は、第２室５２側へ摺動する。その結果、燃料供給口５３の開口率は０％より大きくなる。また、この場合、燃料排出口５４の開口率は１００％である。それにより、燃料供給口５３の開口率が０％より大きくなると、フィードポンプ２０が吐出した燃料は、燃料供給通路１１０、シリンダ５０および燃料排出通路１２０を通過して、プランジャポンプ３０に供給される。プランジャポンプ３０に供給された燃料は、圧送されてコモンレール６に供給される。コモンレール６に供給された燃料は、燃料噴射弁４から噴射される。
【００３１】
また、調量弁４０は、図２に示すようにフィード圧が低圧の場合はプランジャポンプ３０に供給される燃料の流量を少量にし、図３に示すようにフィード圧が高圧の場合はプランジャポンプ３０に供給される燃料の流量を多量にする。以上のように、高圧燃料ポンプ１０は作動する。
【００３２】
以上のように、本実施例に係る調量弁４０によれば、フィード圧に応じてフィードポンプ２０からプランジャポンプ３０に供給される燃料を調量することができる。したがって、調量弁４０によれば、電磁駆動手段を備えることなく駆動することができる。この場合、調量弁４０が電磁駆動手段によって駆動される場合に比較して、調量弁４０の構成を簡素化することができる。
【００３３】
また、本実施例に係る調量弁４０によれば、フィードポンプ圧が上昇するほど燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料通過量を上昇させることができ、フィード圧が低下するほど燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料通過量を低下させることができる。それにより、調量弁４０によれば、電磁駆動手段を備えることなく駆動することができるとともに、少量側の調量精度を確保しつつ、多量吐出を実現することができる。
【００３４】
（変形例１）
なお、調量弁４０における燃料供給口５３と燃料排出口５４と第１摺動側面６２と第２摺動側面６４との相対位置は、弁体６０が第２室５２側へ摺動するほど第２摺動側面６４の燃料排出口５４への露出割合が減少し、弁体６０が第１室５１側へ摺動するほど第２摺動側面６４の燃料排出口５４への露出割合が上昇し、燃料排出口５４の開口率が０％より大きい場合は燃料供給口５３に第１摺動側面６２および第２摺動側面６４が露出しないように、設定されていてもよい。例えば、図２において、燃料供給通路１１０の下流端が燃料排出口５４に接続され、燃料排出通路１２０の上流端が燃料供給口５３に接続されれば、本変形例に係る構成が実現できる。なお、この場合、図２の燃料供給口５３は本変形例における燃料排出口５４になり、図２の燃料排出口５４は本変形例における燃料供給口５３になる。
【００３５】
本変形例に係る調量弁４０においても、弁体６０が第２室５２側へ摺動するほど燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料の通過量が多くなり、弁体６０が第１室５１側へ摺動するほど燃料供給口５３から燃料排出口５４へ通過する燃料の通過量が少なくなる。その結果、調量弁４０によれば、電磁駆動手段を備えることなく駆動することができるとともに、少量側の調量精度を確保しつつ、多量吐出を実現することができる。
【００３６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、実施例１に係る調量弁を有する高圧燃料ポンプの模式図である。
【図２】図２は、調量弁近傍の拡大図である。
【図３】図３は、フィード圧が図２の場合よりも高圧の場合における調量弁近傍の拡大図である。
【図４】図４は、フィード圧と燃料供給口から燃料排出口へ通過する燃料通過量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
２  燃料タンク
４  燃料噴射弁
６  コモンレール
１０  高圧燃料ポンプ
２０  フィードポンプ
３０  プランジャポンプ
３１  シャフト
３２  カム
３４  プランジャ
３６，３８  逆止弁
４０  調量弁
５０  シリンダ
５１  第１室
５２  第２室
５３  燃料供給口
５４  燃料排出口
５５  第１開口部
５６  第２開口部
６０  弁体
６１  第１摺動部
６２  第１摺動側面
６３  第２摺動部
６４  第２摺動側面
６５  くびれ部
６６  非摺動側面
７０  バネ
１００  メイン通路
１１０  燃料供給通路
１２０  燃料排出通路
１３０  第１室供給通路
１４０  第２室供給通路
【図１】
2010150997.tif 000003
【図２】
2010150997.tif 000004
【図３】
2010150997.tif 000005
【図４】
2010150997.tif 000006