(57)【要約】【課題】  体格を小型にすることが可能な三方電磁弁およびそれを用いた燃料噴射装置を提供する。【解決手段】  高圧流体の供給および排出を切替え、被供給室１９の圧力を制御する三方電磁弁３０であって、高圧側開口部２２、低圧側開口部２３および供給側開口部２４を有する流体溜り室２０、２１が形成されているハウジング１０と、高圧通路１３と、低圧通路１４および供給通路１５を連通、遮断する第１弁体３３と、低圧側開口部２３の開口面の略垂直な方向に移動させて低圧側開口部２３を開閉する第２弁体３４と、第２弁体３４の低圧通路１４の反通路側に設けられかつ第１弁体３３と第２弁体３４とを同時に移動させるアーマチュア３２と、磁力によってアーマチュア３２を移動させ第１弁体３３によって高圧通路１３と低圧通路１４および供給通路１５の連通を遮断させ、第２弁体３４によって低圧側開口部２３を開弁させている電磁コイル３１とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧源から被供給室への高圧流体の供給と被供給室から低圧源への高圧流体の排出とを切替え、被供給室の圧力を制御する三方電磁弁であって、
一端が前記高圧源に接続されている高圧通路と、一端が前記低圧源に接続されている低圧通路と、一端が前記被供給室に接続されている供給通路と、前記高圧通路に接続されている高圧側開口部、前記低圧通路に接続されている低圧側開口部、および前記供給通路に接続されている供給側開口部を有する流体溜り室とが形成されているハウジングと、
前記流体溜り室内に設けられ、前記高圧通路と前記低圧通路、および前記高圧通路と前記供給通路を連通、遮断する第１弁体と、
前記流体溜り室内に設けられ、前記低圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させて、前記低圧側開口部を開閉する第２弁体と、
前記第２弁体の前記低圧通路の反通路側に設けられ、かつ、前記第１弁体と前記第２弁体とを同時に移動させるアーマチュアと、
通電されることにより発生する磁力によって前記アーマチュアを移動させ、前記第１弁体によって前記高圧通路と前記低圧通路、および前記高圧通路と前記供給通路の連通を遮断させ、前記第２弁体によって前記低圧側開口部を開弁させている電磁コイルとを備えていることを特徴とする三方電磁弁。
【請求項２】
前記アーマチュアは、前記第１弁体と、前記第２弁体との間に設けられ、
前記第１弁体は、前記アーマチュアと前記第２弁体と共に、前記高圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させられ、前記高圧側開口部を開閉し、
前記第２弁体は、前記低圧側開口部を閉弁しているとき、前記高圧通路からの高圧流体が作用し、前記第２弁体に前記低圧側開口部を開弁させようとする方向の力を発生させる受圧面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の三方電磁弁。
【請求項３】
請求項２に記載の三方電磁弁において、
前記流体溜り室は、前記高圧通路が接続され、前記第１弁体を収容する高圧側流体溜り室と、前記低圧通路および前記供給通路が接続され、前記第２弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、
前記ハウジングには、前記高圧側流体溜り室と前記低圧側流体溜り室とを接続する第１連通路が形成され、
前記第１弁体の外径は、前記第２弁体の外径よりも小さく、かつ、前記電磁コイルに磁力が発生していない状態で、前記第２弁体が前記低圧側開口部を閉弁するように、前記第１弁体および前記第２弁体の外径、および前記第２弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴とする三方電磁弁。
【請求項４】
請求項２に記載の三方電磁弁において、
前記流体溜り室は、前記高圧通路が接続され、前記第１弁体を収容する高圧側流体溜り室と、前記低圧通路および前記供給通路が接続され、前記第２弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、
前記第１弁体、前記第２弁体、および前記アーマチュアのそれぞれの内部には、前記高圧側流体溜り室と前記低圧側流体溜り室とを接続する第２連通路が形成され、
前記第１弁体の外径は、前記第２弁体の外径よりも小さく、かつ、前記電磁コイルに磁力が発生していない状態で、前記第２弁体が前記低圧側開口部を閉弁するように、前記第１弁体および前記第２弁体の外径、および前記第２弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴とする三方電磁弁。
【請求項５】
前記第１弁体の反低圧側開口部側に前記アーマチュアが設けられ、前記第１弁体の低圧側開口部側に前記第２弁体が設けられており、
前記流体溜り室には、前記高圧側開口部を備えている高圧側流体溜り室と、前記低圧側開口部および前記供給側開口部とを備えている低圧側流体溜り室とに分割する分割壁が形成され、
前記第１弁体の側壁には、前記高圧側流体溜り室と、前記低圧側流体溜り室とが連通可能な溝通路が形成され、
前記分割壁は、前記第１弁体および前記第２弁体が貫通され、前記第１弁体および前記第２弁体を前記第２弁体の移動方向と同方向に移動可能に支持し、前記第２弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、前記高圧側流体溜り室内の流体が、前記溝通路を経由して前記低圧側流体溜り室に流入し、前記アーマチュアが所定以上移動すると、前記高圧側流体溜り室内の流体が、前記溝通路を経由して前記低圧側流体溜り室への流入が阻止される位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の三方電磁弁。
【請求項６】
噴孔を開閉するノズル弁部材と、
前記ノズル弁部材を往復移動自在に支持し、前記ノズル弁部材に噴孔閉弁方向に燃料圧力を加える制御室が形成されているノズル本体と、
前記制御室の燃料圧力を制御する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三方電磁弁と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三方電磁弁およびそれを用いた燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置に設けられている圧力制御室の圧力を制御するために使用される三方電磁弁として、ボール弁を用いた三方電磁弁が知られている（特許文献１）。この文献に記載されている三方電磁弁は、図９に示すように、ボール弁１１０を収容する収容室１５０、およびその収容室１５０に連通する高圧通路１６０、低圧通路１７０、圧力制御室１９０に通じる連通路１８０が形成されているハウジング２００、とボール弁１１０を高圧通路１６０へ移動させるための押し棒１３０を有するアーマチュア１２０と、アーマチュア１２０を吸引する電磁コイル１００とからなっている。
【０００３】
この三方電磁弁は、連通路１８０と高圧通路１６０、または連通路１８０と低圧通路１７０をボール弁１１０によって切替えることにより、圧力制御室１９０の圧力を制御している。電磁コイル１００が励磁されるとコイル１００に磁力が発生し、アーマチュア１２０が吸引され、押し棒１３０がボール弁１１０を高圧通路１６０の方向に移動させ、ボール弁１１０が高圧通路１６０を閉弁する。その結果、連通路１８０と低圧通路１７０とが連通し、圧力制御室１９０の燃料が低圧通路１７０を経由して逃げるため圧力制御室１９０の圧力が低下する。反対に、電磁コイル１００の励磁が解除されると、再び、ボール弁１１０は、低圧通路１７０を閉弁するので、連通路１８０と高圧通路１６０とが連通し、高圧通路１６０の高圧燃料が連通路１８０を経由して圧力制御室１９０に流入する。その結果、圧力制御室１９０の圧力が上昇する。
【特許文献１】特開平１−２５７７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記三方電磁弁のハウジング２００に形成されている高圧通路１６０、低圧通路１７０、連通路１８０の流路断面積は、圧力制御室１９０の圧力制御の応答性を加味して、最適な流量となるように定められている。
【０００５】
ところが、図９に示すように、上記三方電磁弁では、押し棒１３０が低圧通路１７０に設けられているため、低圧通路１７０を流れる燃料の流量を最適にするためには、上記断面積に加え、押し棒１３０の断面積分が必要となる。その結果、低圧通路１７０の通路径が大きくなってしまう。通路径が大きくなると、ボール弁１１０の直径も大きくしなければならなくなる。ボール弁１１０の直径が大きくなれば、それを収容する収容室１５０も大きくしなければならなくなり、その結果、三方電磁弁の体格が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、体格を小型にすることが可能な三方電磁弁およびそれを用いた燃料噴射装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の三方電磁弁によると、高圧源から被供給室への高圧流体の供給と被供給室から低圧源への高圧流体の排出とを切替え、被供給室の圧力を制御する三方電磁弁であって、一端が高圧源に接続されている高圧通路と、一端が低圧源に接続されている低圧通路と、一端が被供給室に接続されている供給通路と、高圧通路に接続されている高圧側開口部、低圧通路に接続されている低圧側開口部、および供給通路に接続されている供給側開口部を有する流体溜り室とが形成されているハウジングと、流体溜り室内に設けられ、高圧通路と低圧通路、および高圧通路と供給通路を連通、遮断する第１弁体と、流体溜り室内に設けられ、低圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させて、低圧側開口部を開閉する第２弁体と、第２弁体の低圧通路の反通路側に設けられ、かつ、第１弁体と第２弁体とを同時に移動させるアーマチュアと、通電されることにより発生する磁力によってアーマチュアを移動させ、第１弁体によって高圧通路と低圧通路、および高圧通路と供給通路の連通を遮断させ、第２弁体によって低圧側開口部を開弁させている電磁コイルとを備えていることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、第２弁体を低圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させるアーマチュアは、第２弁体の低圧通路の反通路側に設けられ、第１弁体と共に移動しているので、低圧側開口部の直径を、弁体を移動させるための部材の分を加味することなく定めることができ、低圧側開口部の直径は、必要最小限の径とすることができる。低圧側開口部の直径を必要最小限の径とすることができれば、弁体自体の体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格も小型化することが可能となる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の三方電磁弁によると、アーマチュアは、第１弁体と、第２弁体との間に設けられ、第１弁体は、アーマチュアと第２弁体と共に、高圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動させられ、高圧側開口部を開閉し、第２弁体は、低圧側開口部を閉弁しているとき、高圧通路からの高圧流体が作用し、第２弁体に低圧側開口部を開弁させようとする方向の力を発生させる受圧面を備えていることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、アーマチュアは、第１弁体と第２弁体との間に設けられ、第１弁体は、第２弁体と同様、高圧側開口部の開口面の略垂直な方向に移動することにより、高圧側開口部の開閉するようにしているので、高圧通路から流入される高圧流体は、第１弁体に作用し、第１弁体には、アーマチュアおよび第２弁体を低圧側開口部の方向に移動させようとする力が発生する。
【００１１】
しかし、第２弁体には、低圧側開口部が閉弁されているとき、高圧流体が作用し、低圧側開口部を開弁させようとする方向の力を発生させる受圧面が形成されている。この受圧面によって発生する力の方向は、第１弁体に発生する力の向きと反対なので、第１弁体に発生する力の一部が打ち消される。その結果、各弁体およびアーマチュアには、低圧側開口部の直径分に相当する低圧側開口部の方向の力のみが発生する。
【００１２】
したがって、低圧側開口部の直径を必要最小限の径とすれば、アーマチュアを移動させるための電磁コイルに発生させる磁力は、従来技術の三方電磁弁の電磁コイルに発生させる磁力よりも小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格を小型化することが可能となる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の三方電磁弁によると、請求項２に記載の三方電磁弁において、流体溜り室は、高圧通路が接続され、第１弁体を収容する高圧側流体溜り室と、低圧通路および供給通路が接続され、第２弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、ハウジングには、高圧側流体溜り室と低圧側流体溜り室とを接続する第１連通路が形成され、第１弁体の外径は、第２弁体の外径よりも小さく、かつ、電磁コイルに磁力が発生していない状態で、第２弁体が低圧側開口部を閉弁するように、第１弁体および第２弁体の外径、および第２弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、流体溜り室を二分割し、それぞれの溜り室に各弁体を収容し、それぞれの流体溜り室を第１連通路で接続し、第１弁体、第２弁体の外径を調整することにより、高圧流体が作用する第１弁体の端面、および第２弁体の受圧面の面積を自由に定めることが可能となる。その結果、アーマチュアに発生する力の方向と大きさを自由に定めることが可能となる。
【００１５】
さらに、請求項３では、第１弁体の外径を第２弁体の外形よりも小さくし、かつ、電磁コイルに磁力が発生していない状態で、第２弁体が低圧側開口部を閉弁するように、第２弁体の外径および第２弁体の受圧面の面積が調整されている。そのため、電磁コイルに通電し、磁力を発生させ、アーマチュアを反低圧側開口部方向に移動させようとする際、アーマチャに発生する力の大きさが小さいため電磁コイルに発生させる磁力の大きさも小さくすることが可能となる。これにより、さらに電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格も小型化することが可能となる。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の三方電磁弁によると、請求項２に記載の三方電磁弁において、流体溜り室は、高圧通路が接続され、第１弁体を収容する高圧側流体溜り室と、低圧通路および供給通路が接続され、第２弁体を収容する低圧側流体溜り室とからなり、前記第１弁体、前記第２弁体、および前記アーマチュアのそれぞれの内部には、前記高圧側流体溜り室と前記低圧側流体溜り室とを接続する第２連通路が形成され、第１弁体の外径は、第２弁体の外径よりも小さく、かつ、電磁コイルに磁力が発生していない状態で、第２弁体が低圧側開口部を閉弁するように、第１弁体および第２弁体の外径、および第２弁体の受圧面の面積を調整されていることを特徴としている。
【００１７】
この構成によれば、高圧側流体溜り室と低圧側流体溜り室とを連通する連通路として、第１弁体、アーマチュア、第２弁体のそれぞれの内部に、それぞれの内部を貫通する第２連通路が形成されている。これにより、連通路をハウジングに形成する必要がなくなるので、ハウジングの強度低下を防止することが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の三方電磁弁によると、第１弁体の反低圧側開口部側にアーマチュアが設けられ、第１弁体の低圧側開口部側に第２弁体が設けられており、流体溜り室には、高圧側開口部を備えている高圧側流体溜り室と、低圧側開口部および供給側開口部とを備えている低圧側流体溜り室とに分割する分割壁が形成され、第１弁体の側壁には、高圧側流体溜り室と、低圧側流体溜り室とが連通可能な溝通路が形成され、分割壁は、第１弁体および第２弁体が貫通され、第１弁体および第２弁体を第２弁体の移動方向と同方向に移動可能に支持し、第２弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、高圧側流体溜り室内の流体が、溝通路を経由して低圧側流体溜り室に流入し、アーマチュアが所定以上移動すると、高圧側流体溜り室内の流体が、溝通路を経由して低圧側流体溜り室への流入が阻止される位置に形成されていることを特徴としている。
【００１９】
この構成によれば、流体溜り室に、高圧側、低圧側流体溜り室に分割するような分割壁が形成させ、その分割壁を貫通するように第１弁体および第２弁体を設け、第１弁体および第２弁体をその分割壁で支持するようにした。そして、第１弁体の側壁には、第２弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、両流体溜り室同士を連通し、第２弁体が低圧側開口部を閉弁しているとき、両流体溜り室同士を遮断するような溝通路が形成されている。
【００２０】
これにより、高圧通路からの高圧流体が第１弁体に作用しても、第１弁体には、第１弁体を移動させようとする力が発生しないので、アーマチュアを反低圧側開口部方向に移動させるための電磁コイルに発生させる磁力は、小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁の体格を小型化することが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の燃料噴射装置によると、噴孔を開閉するノズル弁部材と、ノズル弁部材を往復移動自在に支持し、ノズル弁部材に噴孔閉弁方向に燃料圧力を加える制御室が形成されているノズル本体と、制御室の燃料圧力を制御する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三方電磁弁とを備えることを特徴としている。
【００２２】
この構成によれば、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三方電磁弁を、噴孔を開閉するノズル弁部材と、ノズル弁部材を往復移動自在に支持し、ノズル弁部材に噴孔閉弁方向に燃料圧力を加える制御室が形成されているノズル本体とを備えている燃料噴射装置の制御室の圧力を制御する電磁弁として適用しているので、燃料噴射装置の体格も小型化することが可能となる。その結果、燃料噴射装置の内燃機関への搭載性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に従って説明する。図１は、本発明を適用した燃料噴射装置の構成を示す断面図で、例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに好適に使用される。
【００２４】
燃料噴射装置１は、ノズル本体としてのボディ１０の先端（図の下端）に設けた噴孔１７をノズル弁部材としてのノズルニードル２５の上下動により開閉して、燃料の噴射を開始ないし停止するもので、図略の制御装置によって作動が制御される。
【００２５】
噴孔１７は、ノズルニードル２５が上端位置にあるときに開弁し、高圧燃料通路１３に続く燃料溜り室１８と導通して燃料が供給される。噴孔１７は、ノズルニードル２５がノズルシート２６に着座する下端位置にあるときに閉弁し、燃料溜り室１８との導通が遮断されて燃料の供給が停止される。
【００２６】
高圧通路としての高圧燃料通路１３は、燃料溜り室１８から上方向に延び、ボディ１０上側部に設けたインレット１１を介して外部のコモンレール３９に至る外部通路に連通している。コモンレール３９には、燃料タンク４１から燃料を汲み上げ、その燃料を加圧する高圧ポンプ４０が接続されており、加圧された高圧燃料が蓄積されている。ボディ１０内には、燃料戻し用の低圧通路としてのドレン通路１４が形成されており、ドレン通路１４は、ボディ１０上側部に設けたアウトレット１２を介して、外部の燃料タンク４１に至る外部通路に連通している。ノズルニードル２５の上方には、制御室１９が形成されている。ノズルニードル２５は、制御室１９内に配したスプリング２８のバネ力と制御室１９の燃料圧力によって閉弁方向（下方）へ付勢されている。
【００２７】
なお、コモンレール３９は、請求項に記載の高圧源に相当する。燃料タンク４１は、請求項に記載の低圧源に相当する。制御室１９は、請求項に記載の被供給室に相当する。
【００２８】
制御室１９の燃料圧力は、三方電磁弁３０によって制御される。三方電磁弁３０は、電磁コイル３１、アーマチュア３２、第１弁体としての高圧側弁体３３、第２弁体としての低圧側弁体３４から構成されている。高圧側弁体３３と低圧側弁体３４は、それぞれアーマチュア３２の上端面および下端面に形成されている。両弁体３３、３４は、アーマチュア３２の移動と共に移動するようになっている。アーマチュア３２は、電磁コイル３１が発生する磁力、または高圧燃料通路１３の高圧燃料の圧力により上方または下方に移動する。なお、電磁コイル３１は、制御装置から駆動電流が通電されることによって、磁力を発生する。
【００２９】
高圧側弁体３３は、高圧側弁室２０に収容されている。図１および図２に示すように高圧側弁体３３は、高圧側弁室２０を形成するボディ１０の一部に形成されている貫通孔の側壁に、弁体３３が上方または下方に移動可能に支持されている。高圧側弁室２０は、高圧側弁体３３の端面に対向する位置に高圧側開口部としての高圧ポート２２を備え、高圧ポート２２には、高圧燃料通路１３が接続されている。高圧側弁室２０には、高圧燃料通路１３から高圧燃料が流入される。
【００３０】
低圧側弁体３４は、低圧側弁室２１に収容されている。図１および図２に示すように低圧側弁体３４は、低圧側弁室２１を形成するボディ１０の一部に形成されている貫通孔の側壁に、弁体３４が上方または下方に移動可能に支持されている。低圧側弁室２１は、供給側開口部としての制御ポート２４と、低圧側弁体３４の端面に対向する位置に低圧側開口部としてのドレンポート２３とを備え、制御ポート２４には、供給通路としての燃料通路１５が接続され、ドレンポート２３には、ドレン通路１４が接続されている。燃料通路１５は、オリフィス２７を介して制御室１９と連通している。また、ボディ１０には、高圧側弁室２０と低圧側弁室２１とを接続する第１連通路としての連通路１６が形成されている。高圧側弁室２０に流入された高圧燃料は、この連通路１６を介して低圧側弁室２１にも流入される。なお、本実施形態では、高圧側弁室２０および低圧側弁室２１が、請求項に記載の流体溜り室に相当する。
【００３１】
アーマチュア３２が両弁体３３、３４と共に上方に移動すると、高圧側弁体３３は高圧ポート２２を閉弁し、低圧側弁体３４はドレンポート２３を開弁する。これにより、制御室１９と高圧燃料通路１３との連通が遮断されると共に制御室１９とドレン通路１４との連通が開放され、制御室１９の燃料がドレン通路１４を介して燃料タンクに戻される。そのため、制御室１９の燃料圧力は低下する。制御室１９の燃料圧力が低下すると、ノズルニードル２５がノズルシート２６から離れて上昇する。
【００３２】
反対に、アーマチュア３２が両弁体３３、３４と共に下方に移動すると、高圧側弁体３３は高圧ポート２２を開弁し、低圧側弁体３４はドレンポート２３を閉弁する。これにより、制御室１９と高圧燃料通路１３との連通が開放されると共に制御室１９とドレン通路１４との連通が遮断され、高圧燃料通路１３の高圧燃料が、制御室１９に供給される。そのため、制御室１９の燃料圧力は上昇する。制御室１９の燃料圧力が上昇すると、ノズルニードル２５がノズルシート２６に着座する。
【００３３】
また、高圧ポート２２、ドレンポート２３、および制御ポート２４の直径を適宜変更することで、各ポート２２、２３、２４を流れる燃料の流量特性が変化する。各ポート２２、２３、２４を流れる燃料の流量特性が変化するとノズルニードル２５の動作の応答性が変化するので、高圧燃料通路１３を流れる高圧燃料の圧力や、燃料噴射装置１を搭載する内燃機関の仕様等によって定める必要がある。なお、三方電磁弁３０については、後ほど詳細に説明する。
【００３４】
（三方電磁弁について）
次に、本実施形態の三方電磁弁３０を図２および図３に基づいて説明する。図２は、電磁コイルへの通電を停止している状態の第１実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。図３は、電磁コイルへの通電を行っている状態の第１実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。
【００３５】
図２に示すように、電磁コイル３１へ制御装置から駆動電流が通電されていない状態では、高圧ポート２２から流入される高圧燃料の圧力により、アーマチュア３２には、アーマチュア３２をドレンポート２３の方向（下方）に移動させようとする力Ｆが発生している。
【００３６】
アーマチュア３２の上端部には、高圧側弁体３３の端面が高圧ポート２２に対向するように形成されている。高圧側弁体３３は、高圧ポート２２に着座することにより高圧燃料通路１３から高圧燃料が高圧側弁室２０に流入されることを阻止し、離座することにより、高圧側弁室２０への高圧燃料の流入を許可している。
【００３７】
高圧側弁体３３には、高圧ポート２２が開弁しているとき、高圧燃料の圧力を受ける受圧面Ａ１および受圧面Ａ２が形成され、それらの面Ａ１、Ａ２に高圧燃料が作用すると、高圧側弁体３３を下方に移動させようとする力が発生する。受圧面Ａ１は、高圧側弁体３３のほぼ中心軸付近に形成され、その外径が、ほぼ高圧ポート２２の直径と一致する面であり、受圧面Ａ２は、受圧面Ａ１の外側と高圧側弁体３３の外周との間に形成される面である。
【００３８】
低圧側弁体３４には、ドレンポート２３が開弁しているとき、低圧側弁室２１の燃料の圧力を受ける受圧面Ａ３および受圧面Ａ４が形成され、それらの面に低圧側弁室２１の燃料の圧力が作用すると、低圧側弁体３４を高圧ポート２２の方向（上方）に移動させようとする力が発生する。受圧面Ａ３は、低圧側弁体３４のほぼ中心軸付近に形成され、その外径が、ほぼドレンポート２３の直径と一致する面である。受圧面Ａ４は、受圧面Ａ３の外側と低圧側弁体３４の外周との間に形成される面である。
【００３９】
電磁コイル３１へ制御装置から駆動電流が通電されていない状態では、高圧側弁体３３には、高圧燃料通路１３からの高圧燃料が受圧面Ａ１、受圧面Ａ２を足し合わせた面に作用し、高圧側弁体３３を下方に下げようとする力Ｆ１が発生する。一方、低圧側弁体３４には、連通路１６を介して、低圧側弁室２１に流入された高圧燃料が受圧面Ａ４に作用し、低圧側弁体３４を上方に押し上げようとする上記力Ｆ１とは反対方向の力Ｆ２が発生する。
【００４０】
したがって、アーマチュア３２には、力Ｆ１から力Ｆ２を差し引いた力Ｆが発生する。これにより、低圧側弁体３４は、ドレンポート２３を閉弁することが可能となる。このとき、低圧側弁室２１に流入された高圧燃料は、制御ポート２４、燃料通路１５を介して制御室１９に流入され、制御室１９の燃料圧力が上昇する。なお、力Ｆ２が力Ｆ１よりも小さい値となるように、かつ、力Ｆ２から力Ｆ１を差し引いた力Ｆが、低圧側弁体３４がドレンポート２３を閉弁した状態で維持可能となるように、受圧面Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が定められる。
【００４１】
図３に示すように、電磁コイル３１へ制御装置から駆動電流が通電されると、電磁コイル３１には、アーマチュア３２を引き上げる磁力Ｆｓが発生する。この磁力Ｆｓは、上記力Ｆを上回っており、アーマチュア３２は、この磁力Ｆｓによって引き上げられる。アーマチュア３２が引き上げられると、高圧側弁体３３は、高圧ポート２２に着座し、高圧ポート２２を閉弁し、高圧燃料通路１３から高圧側弁室２０への高圧燃料の流入を阻止する。
【００４２】
それと同時に、低圧側弁体３４は、ドレンポート２３を開弁し、ドレン通路１４と制御室１９とが連通し、制御室１９の燃料がドレン通路１４に排出される。その後、制御室１９の燃料圧力が低下する。このとき、アーマチュア３２には、高圧燃料が高圧側弁体３３の受圧面Ａ１に作用し、アーマチュア３２を下方に下げようとする力Ｆ３が発生している。
【００４３】
再び、電磁コイル３１への制御装置からの駆動電流が通電されていない状態に戻ると、磁力Ｆｓがゼロとなり、アーマチュア３２には、上記力Ｆ３のみが働くことになるため、アーマチュア３２は、この力Ｆ３によって、下方に移動する。アーマチュア３２が下方に移動し、高圧側弁体３３が高圧ポート２２を開弁すると、高圧燃料が受圧面Ａ２にも作用し、アーマチュア３２の移動速度を加速させる。アーマチュア３２は、低圧側弁体３４がドレンポート２３を閉弁するところで停止する。このとき、再び低圧側弁体３４の受圧面Ａ４には、高圧燃料が作用し、低圧側弁体３４には、低圧側弁体３４を上方に押し上げようとする力Ｆ２が発生するが、高圧側弁体３３に作用する力Ｆ１の方が上回っているので、両弁体３３、３４およびアーマチュア３２は、図２に示す状態で維持される。
【００４４】
本実施形態では、低圧側弁体３４を支持しているアーマチュア３２が反ドレン通路側に設けられている、言い換えれば、低圧側弁体３４を支持しているアーマチュア３２がドレン通路に配されていないので、ドレンポート２３の直径をアーマチュア３２の直径分を加味して定めることが必要なくなる。ドレンポート２３の直径は、上記したようにドレンポート２３を流れる燃料の流量特性に応じた径とすればよい。その結果、ドレンポート２３の直径は、必要最小限の径とすることができ、ドレンポート２３を開閉する低圧側弁体３４の体格を小型化することが可能となる。ひいては、三方電磁弁３０の体格も小型化することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態では、ドレンポート２３が低圧側弁体３４によって閉弁されているとき、高圧側弁体３３の端面（受圧面Ａ１および受圧面Ａ２）には、高圧燃料通路１３からの高圧燃料が作用し、高圧側弁体３３を下方に下げようとする力Ｆ１が発生している。また、ことのとき、低圧側弁体３４には、高圧燃料が作用するような受圧面Ａ４が形成されている。この受圧面Ａ４に高圧燃料が作用すると、低圧側弁体３４には、低圧側弁体３４を上方に押し上げ、ドレンポート２３を開弁しようとする方向の力Ｆ２が発生する。この力Ｆ２は、力Ｆ１とは方向が反対でかつ、力Ｆ１よりも力の大きさが小さいので、高圧側弁体３３に発生する力Ｆ１の一部が、力Ｆ２によって打ち消される。その結果、両弁体３３、３４、およびアーマチュア３２には、低圧側弁体３４の受圧面Ａ３の直径に高圧燃料が作用した場合の力が発生する。その力の方向は、両弁体３３、３４、およびアーマチュア３２を下方に下げようとする方向である。
【００４６】
したがって、ドレンポート２３の直径を必要最小限の径とすれば、アーマチュア３２を下方に下げようとする力Ｆを小さくすることができ、アーマチュア３２を上方に移動させるための電磁コイル３１に発生させる磁力Ｆｓを小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイル３１の体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁３０の体格も小型化することが可能となる。
【００４７】
また、各弁体３３、３４をそれぞれの弁室２０、２１に収容し、各弁室２０、２１同士を連通路１６で接続し、両弁体３３、３４の外径を調整することにより、高圧側弁体３３の受圧面Ａ１、Ａ２の面積、低圧側弁体３４の受圧面Ａ４の面積を自由に定めることが可能となる。その結果、アーマチュア３２に発生する力の方向と大きさを自由に定めることが可能となる。
【００４８】
本実施形態では、高圧側弁体３３の外径は、低圧側弁体３４の外径よりも小さく、かつ、電磁コイル３１に駆動電流が通電されていない状態で、低圧側弁体３４がドレンポート２３を閉弁するように、低圧側弁体３４の受圧面Ａ４の面積を調整しているので、アーマチュア３２に発生する力の大きさを任意に設定することが可能となる。このため、アーマチュア３２を移動させる際の電磁コイル３１に発生させる磁力Ｆｓの力も小さくすることが可能となる。したがって、電磁コイル３１の体格をより小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁３０の体格も小型化することが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、電磁コイル３１に駆動電流が通電されていない状態で、アーマチュア３２に低圧側弁体３４がドレンポート２３を閉弁する方向の力Ｆを発生させているので、両弁体３３、３４およびアーマチュア３２を付勢する部材が必要なくなる。
【００５０】
また、本実施形態では、両弁体３３、３４およびアーマチュア３２を一体的に形成しているので、図９に示す従来技術のようにアーマチュア１２０とボール弁１１０とが別体に形成している場合に比べ、寸法公差を小さくすることが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、両弁体３３、３４を移動させるアーマチュア３２の形状をドレンポート２３の直径に合わせたものとする必要がないので、アーマチュア３２の強度を確保することが可能となり、アーマチュア３２の座屈変形や圧縮変形を防止することが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態では、本発明の三方電磁弁３０を燃料噴射装置１の制御室１９の燃料圧力制御に適用した例で説明した。これにより、三方電磁弁３０の体格を小型化することが可能となれば、燃料噴射装置１の体格も小型化することが可能となる。その結果、燃料噴射装置１の内燃機関への搭載性が向上する。
【００５３】
また、本実施形態では、燃料圧力が低圧の状態であっても、アーマチュア３２には、ドレンポート２３を閉弁した状態に維持するだけの力が発生しているので、内燃機関始動時のように高圧燃料通路１３からの燃料圧力が比較的低圧であっても、その燃料は、ドレンポート２３から排出されること無く、制御室１９に流入されるので、いち早く制御室１９の圧力を上昇させることが可能となる。
【００５４】
（第２実施形態）
第２実施形態を、図４および図５に示す。図４は、本発明の第２実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。図５は、第２実施形態における三方電磁弁のアーマチュアの径方向断面図である。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違している特徴点のみを説明する。
【００５５】
図４および図５に示すように、高圧側弁体３３、アーマチュア３２、および低圧側弁体３４には、それらの内部を貫通する弁体内連通路３５が形成されている。この弁体内連通路３５は、請求項に記載の第２連通路に第１実施形態の連通路１６と同じ機能を備え、高圧側弁室２０と低圧側弁室２１とを接続し、高圧側弁室２０に流入された高圧燃料を低圧側弁室２１に流入させる。
【００５６】
この構成によれば、高圧側弁体３３、アーマチュア３２、および低圧側弁体３４には、それらの内部を貫通する弁体内連通路３５が形成されているので、ボディ１０に連通路を形成する必要が無くなるので、ボディ１０の強度低下を防止することが可能となる。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態を、図６から図８に示す。図６は、電磁コイルへの通電を停止している状態の第３実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。図７は、第３実施形態における三方電磁弁のアーマチャの径方向断面図である。図８は、電磁コイルへの通電を行っている状態の第３実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違している特徴点のみを説明する。
【００５８】
図６に示すように、両弁体３３、３４およびアーマチュア３２は、ドレンポート２３から、低圧側弁体３４、高圧側弁体３３、アーマチュア３２の順で一体的に形成されている。これらの部品は、ボディ１０に設けられた空間に収容されている。ボディ１０には、この空間を二分割する分割壁２９が形成されている。そして、分割壁２９には、ボディ１０の上下方向に貫通する貫通孔が形成されている。その貫通孔には、両弁体３３、３４およびアーマチュア３２が一体的に形成されたものが挿入され、ボディ１０の上下方向に移動可能に支持されている。
【００５９】
分割壁２９の上側の空間が、高圧側弁室２０となり、下側の空間が低圧側弁室２１となる。高圧側弁室２０には、高圧ポート２２が形成され、高圧燃料通路１３が接続されている。そして、低圧側弁室２１には、ドレンポート２３と、制御ポート２４が形成され、ドレンポート２３には、ドレン通路１４が接続され、制御ポート２４には、燃料通路１５が接続されている。
【００６０】
図６に示すように、高圧側弁体３３には、その側面に溝通路３６が形成されている。溝通路３６は、弁体３３の移動方向に沿った方向に形成されており、図７に示すように、溝通路３６と隣接する溝通路３６との間には、分割壁２９に接触する案内部３７が形成されている。溝通路３６は、低圧側弁体３４がドレンポート２３を閉弁しているときに、高圧側弁室２０に流入される高圧燃料が、この溝通路３６を介して低圧側弁室２１に流入されるような位置および、長さに形成されている。
【００６１】
アーマチュア３２の上側には、アーマチュア３２を下方に下げる力を発生するスプリング３８と、電磁コイル３１が設けられている。
【００６２】
図６は、電磁コイル３１へ制御装置からの駆動電流が通電されていない状態を示している。このとき、高圧側弁室２０、低圧側弁室２１には、高圧燃料が充満している。高圧側弁体３３の溝通路３６の上下端部、および低圧側弁体３４の端面の一部には、高圧燃料が作用する。低圧側弁体３４には、上記端面の一部に作用した高圧燃料により、低圧側弁体３４を上方に押し上げようとする方向の力が発生する。高圧側弁体３３には、溝通路３６の上下端部に高圧燃料が均等に作用するので、高圧側弁体３３を移動させようとする力は発生しない。したがって、アーマチュア３２には、アーマチュア３２を下方に下げようとするスプリング３８の力から低圧側弁体３４に発生する上方の力を差し引いた力Ｆ４が発生する。
【００６３】
図８に示すように、電磁コイル３１へ制御装置からの駆動電流が通電されると、電磁コイル３１には、アーマチュア３２を引き上げる磁力Ｆｓが発生する。この磁力Ｆｓは、上記力Ｆ４を上回っており、アーマチュア３２は、この磁力Ｆｓによって引き上げられる。アーマチュア３２が引き上げられると、高圧側弁体３３の溝通路３６の下端部が分割壁２９の側壁まで引き上げられ、高圧側弁室２０と低圧側弁室２１との連通が遮断され、高圧燃料の低圧側弁室２１への流入が阻止される。
【００６４】
それと同時に、低圧側弁体３４は、ドレンポート２３を開弁し、ドレン通路１４と制御室１９とが連通し、制御室１９の燃料がドレン通路１４に排出される。その後、制御室１９の燃料圧力が低下する。
【００６５】
再び、電磁コイル３１へ制御装置からの駆動電流が通電されていない状態に戻ると、磁力Ｆｓがゼロとなり、アーマチュア３２には、スプリング３８の力のみが働くことに成るため、アーマチュア３２は、この力によって、下方に移動し、低圧側弁体３４がドレンポート２３を再び閉弁する。
【００６６】
本実施形態では、ボディ１０に分割壁２９を形成し、分割壁２９の上側を高圧側弁室２０、下側を低圧側弁室２１とし、その分割壁２９に形成されている貫通孔に、ドレンポート２３から低圧側弁体３４、高圧側弁体３３、アーマチュア３２の順で形成されたものを挿入し、それを分割壁２９で支持している。そして、高圧側弁体３３の側壁に、低圧側弁体３４がドレンポート２３を閉弁しているときに両弁室２０、２１を連通し、高圧側弁室２０の高圧燃料が低圧側弁室２１に流入され、アーマチュア３２が所定以上上方に移動すると、両弁室２０、２１の連通が遮断され、低圧側弁室２１への高圧燃料の流入が阻止されるような溝通路３６が形成されている。
【００６７】
これにより、高圧側弁体３３には、高圧燃料が作用することになるが、この溝通路３６の上下端部には、高圧燃料が均等に作用しているので、高圧側弁体３３を移動させようとする力が発生しない。したがって、アーマチュア３２には、アーマチュア３２を下方に下げようとする力から、低圧側弁体３４を上方に押し上げようとする力を差し引いた力Ｆ４が発生する。この力Ｆ４は、スプリング３８の力と低圧側弁体３４の高圧燃料が作用する面積を調整することにより自由に定めることができる。したがって、電磁コイル３１に発生させる磁力Ｆｓを小さくすることが可能となる。その結果、電磁コイルの体格を小型化することが可能となり、ひいては、三方電磁弁３０の体格を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１実施形態の三方電磁弁を適用した燃料噴射装置の構成を示す断面図
【図２】電磁コイルへの通電を停止している状態の第１実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。
【図３】電磁コイルへの通電を行っている状態の第１実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。
【図４】第２実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。
【図５】第２実施形態における三方電磁弁のアーマチャの径方向断面図である。
【図６】電磁コイルへの通電を停止している状態の第３実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。
【図７】第３実施形態における三方電磁弁のアーマチャの径方向断面図である。
【図８】電磁コイルへの通電を行っている状態の第３実施形態における三方電磁弁の要部断面図である。
【図９】従来技術の三方電磁弁の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１            燃料噴射装置
１０          ボディ（ノズル本体）
１１          インレット
１２          アウトレット
１３          高圧燃料通路（高圧通路）
１４          ドレン通路（低圧通路）
１５          燃料通路（供給通路）
１６          連通路
１７          噴孔
１８          燃料溜り室
１９          制御室（被供給室）
２０          高圧側弁室（流体溜り室）
２１          低圧側弁室（流体溜り室）
２２          高圧ポート（高圧側開口部）
２３          ドレンポート（低圧側開口部）
２４          制御ポート（供給側開口部）
２５          ノズルニードル（ノズル弁部材）
２６          ノズルシート
２７          オリフィス
２８          スプリング
２９          分割壁
３０          三方電磁弁
３１          電磁コイル
３２          アーマチュア
３３          高圧側弁体（第１弁体）
３４          低圧側弁体（第２弁体）
３５          弁体内連通路
３６          溝通路
３７          案内部
３８          スプリング
３９          コモンレール（高圧源）
４０          ポンプ
４１          燃料タンク（低圧源）
【図１】
2006250087.tif 000003
【図２】
2006250087.tif 000004
【図３】
2006250087.tif 000005
【図４】
2006250087.tif 000006
【図５】
2006250087.tif 000007
【図６】
2006250087.tif 000008
【図７】
2006250087.tif 000009
【図８】
2006250087.tif 000010
【図９】
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