(57)【要約】【課題】チェック弁の応答性を向上させる。【解決手段】弁体に作用する流体の圧力が予め定められた開弁圧を超えた時に、前記弁体がシート面より離座することにより開弁して前記流体を通過させるチェック弁であって、弁ハウジング内に、開弁時に内部を前記流体が通過する流路を備えた弁体と、付勢手段と、リテーナとを収容し、弁体は、閉弁時には、弁体とリテーナとの間に配置された付勢手段による付勢力により、円錐面によって形成されるシート面に着座し、開弁時には、弁体が、前記リテーナに形成された円錐面に当接する様構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体に作用する流体の圧力が予め定められた開弁圧を超えた時に、前記弁体がシート面より離座することにより開弁して前記流体を通過させるチェック弁であって、
前記チェック弁は、弁ハウジング内に、開弁時に内部を前記流体が通過する流路を備えた弁体と、付勢手段と、リテーナとを収容し、
前記弁体は、閉弁時には、前記弁体と前記リテーナとの間に配置された付勢手段による付勢力により、円錐面によって形成されるシート面に着座し、開弁時には、前記弁体が、前記リテーナに形成された円錐面に当接する様構成されてなるチェック弁。
【請求項２】
前記弁体は、円筒部と、前記円筒部の一端に形成された、表面が球形をなす第１球体部と、前記円筒部の他端に形成された、表面が球形をなす第２球体部とを備え、
前記チェック弁の閉弁時に、前記第１球体部が前記シート面に当接し、
前記チェック弁の開弁時に、前記第２球体部が前記リテーナに形成された円錐面に当接し、
前記円筒部と前記弁ハウジングとの間に常に空隙が存在する様構成されてなる、請求項１に記載のチェック弁。
【請求項３】
前記弁体の内部に形成された前記流路は、前記第２球体部と前記円筒部とを長手軸方向に貫通し、前記第１球体部の一部まで伸びる第１流路と、前記第１球体部の表面と前記第１流路を連通する第２流路とを含む、請求項１または２に記載のチェック弁。
【請求項４】
前記弁体の内部に形成された前記流路は、前記第１球体部と前記円筒部と前記第２球体部とを貫通する直線状に形成される、請求項１または２に記載のチェック弁
【請求項５】
前記シート面は、前記弁ハウジングと一体に形成される、請求項１から４のいずれか１稿に記載のチェック弁。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のチェック弁を備えた、燃料噴射制御装置に用いられる高圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が通過するための流路を内部に備えた弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段とを備え、弁体の上流側の液圧による弁体を押す力が所定値を超えた時、弁体が弁座から離れて開弁状態となるチェック弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの気筒内に燃料を噴射する装置として、高圧ポンプによって加圧された燃料を一時的に蓄積するためのコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射制御装置が用いられている。蓄圧式燃料噴射制御装置に用いられる高圧ポンプは、ハウジング内を摺動するプランジャを備える。高圧ポンプは、プランジャの上昇時に、プランジャ上部に形成された加圧室内の燃料圧力が所定値を超えた時、アウトレットバルブが開弁し、アウトレットバルブを通じてコモンレールへ燃料を圧送する（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０６２６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧ポンプに備えられるアウトレットバルブとして、通常は付勢手段により弁体が閉弁方向に付勢され、加圧室内の燃料の圧力による弁体を押す力が付勢手段による付勢力を超えると開弁するチェック弁が用いられる。
【０００５】
チェック弁には、開弁時に燃料が通過するための流路を内部に備えた弁体が、高圧ポンプのシリンダヘッドにガイドされる様構成されるものがある。閉弁時には、弁体は付勢手段によりシート面に押圧される。一方、高圧ポンプの加圧室の燃料圧力が所定値（開弁圧）を超えた時、弁体がシート面から離座し、燃料がコモンレール側へ圧送される。
【０００６】
上述のチェック弁は、弁体とシリンダヘッドとの間の摺動部における摺動抵抗が、アウトレットバルブの反応速度を低下させる要因となり得る。
【０００７】
本発明は、この様な状況に鑑みなされたもので、チェック弁における弁体のガイド方法を変更することにより、摺動抵抗をなくし、反応速度を向上させたチェック弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るチェック弁は、
弁体に作用する流体の圧力が予め定められた開弁圧を超えた時に、弁体がシート面より離座することにより開弁して流体を通過させるチェック弁であって、
前記チェック弁は、弁ハウジング内に、開弁時に内部を流体が通過する流路を備えた弁体と、付勢手段と、リテーナとを収容し、
弁体は、閉弁時には、弁体とリテーナとの間に配置された付勢手段による付勢力により、円錐面によって形成されるシート面に着座し、開弁時には、弁体が、リテーナに形成された円錐面に当接する様構成されてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、チェック弁の反応速度を向上させることができる。また、蓄圧式燃料噴射制御装置の高圧ポンプのアウトレットバルブに本発明のチェック弁を用いることにより、燃料圧力の制御精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施に係る蓄圧式燃料噴射制御装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施に係る高圧ポンプの縦断面図である。
【図３】本発明の実施に係る高圧ポンプの加圧室付近の断面図である。
【図４】本発明の実施に係るチェック弁の閉弁状態の断面図である。
【図５】本発明の実施に係るチェック弁の開弁状態の断面図である。
【図６】本発明の実施に係るチェック弁の弁体が傾いた状態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施に係るチェック弁の変形例を示す断面図である。
【図８】従来のチェック弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、それぞれの図中、同じ符号が付されているものは同一の要素を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０の全体構成を示している。本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０は、蓄圧式燃料噴射制御装置である。燃料噴射制御装置１０は、車両に搭載された図示されないエンジンの気筒内に燃料を噴射するための装置であって、燃料タンク１と、低圧ポンプ２と、燃料フィルタ３と、高圧ポンプ７と、コモンレール８と、圧力制御弁１３と、燃料噴射弁９と、電子制御ユニット１１（ＥＣＵ）等を主たる要素として備えている。
【００１３】
低圧ポンプ２と高圧ポンプ７とは低圧燃料通路１４で接続され、高圧ポンプ７とコモンレール８、及びコモンレール８と燃料噴射弁９はそれぞれ高圧燃料通路１５、１６で接続されている。また、コモンレール８、燃料噴射弁９には、燃料噴射弁９から噴射されない余剰燃料を燃料タンク１に戻すためのリターン通路１８、１７がそれぞれ接続されている。
【００１４】
低圧ポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げて、低圧燃料通路１４を介して高圧ポンプ７に燃料を供給する。この低圧ポンプ２は燃料タンク１内に備えられたインタンク式の電動ポンプであって、バッテリから供給される電流によって作動する。
【００１５】
高圧ポンプ７は、低圧ポンプ２によって供給される燃料を加圧し、高圧燃料通路１５を介してコモンレール８へ圧送する。尚、図示はしていないが、高圧ポンプ７へ供給される燃料の圧力を一定にするため、高圧ポンプ７よりも上流側（燃料フィルタ３と高圧ポンプ７との間）と燃料タンクの間にもリターン通路が設けられている。
【００１６】
コモンレール８は、高圧ポンプ７によって加圧された高圧状態の燃料を蓄積し、高圧燃料通路１６を介して接続された各燃料噴射弁９に燃料を供給する。このコモンレール８には、レール圧センサ１２、及び圧力制御弁１３が取り付けられている。
【００１７】
レール圧センサ１２は、コモンレール８内の圧力（レール圧）を検出する。レール圧センサ１２のセンサ信号は電子制御ユニット１１へ送られる。
【００１８】
圧力制御弁１３は、コモンレール８から燃料タンク１へと戻す高圧の燃料の流量を調節することにより、レール圧を調節するために用いられる。圧力制御弁１３には、例えば供給電流値によって燃料の通路を開閉するための弁部材のストローク量が可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の制御弁が用いられる。また、圧力制御弁１３の代わりに、所定の圧力に達すると開弁する、機械式の安全弁を用いてもよい。
【００１９】
燃料噴射弁９は、噴射孔が設けられたノズルボディと、進退移動により噴射孔を開閉するノズルニードルとを備えている。燃料噴射弁９は、ノズルニードルの後端側に背圧を負荷することで噴射孔が閉じられる一方、負荷された背圧が逃されることで噴射孔が開かれる。燃料噴射弁９の背圧制御手段としては、ピエゾ素子が備えられた電歪型のアクチュエータや、電磁ソレノイド式のアクチュエータが用いられる。
【００２０】
電子制御ユニット１１は、公知の構成のマイクロコンピュータを中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を有し、燃料噴射弁９を駆動するための駆動回路や、圧力制御弁１３への通電を行うための通電回路を備える。また、電子制御ユニット１１には、レール圧センサ１２の検出信号が入力される他、エンジンの回転数やアクセル開度、燃料温度などの各種の検出信号が、エンジンの動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。
【００２１】
次に、本発明に係る、アウトレットバルブとしてのチェック弁を備える高圧ポンプ７について、図２及び図３を参照しつつ説明する。尚、図２及び図３に示される高圧ポンプ７は、蓄圧式燃料噴射制御装置を構成する高圧ポンプ７の一例であり、他の形式の高圧ポンプにおいても本発明を適用することができる。
【００２２】
本発明の実施の形態における高圧ポンプ７は、図示されないポンプハウジングに１つのシリンダヘッド２１が取り付けられてなる単筒構造のポンプであり、図２には、シリンダヘッド２１を中心とした部分の縦断面図が示されている。
【００２３】
高圧ポンプ７は、シリンダヘッド２１と、電磁式インレットバルブ２２と、プランジャ２３と、プランジャスプリング２４と、タペット２５と、アウトレットバルブ２６等を主たる要素として構成されてなる。その基本的構成は、従来の高圧ポンプの構成と同様であるが、本実施形態においては、アウトレットバルブ２６が本発明の特徴を有する。（詳細は後述）また、本発明の実施の形態における高圧ポンプ７は、上述のように単筒構造であるが、これに限定される必要はなく、複数筒であってもよい。
【００２４】
シリンダヘッド２１は、突起部２１ａを有してなり、この突起部２１ａは、図示されないポンプハウジングの中心部分に向かって突出するように設けられている。このシリンダヘッド２１の上部、すなわち、突起部２１ａと反対側には、電磁式インレットバルブ２２が設けられる一方、突起部２１ａ側の内部にはバレルボア３１が穿孔されて、プランジャ２３が、その長手軸方向（図２において紙面上下方向）に摺動自在に配設されている。
【００２５】
プランジャ２３の一部は、突起部２１ａから露出しており、その露出した部位の適宜な位置に、プランジャスプリング受け用板部材３２が外装されており、プランジャスプリング受け用板部材３２と、突起部２１ａに形成されたスプリング係止段部２１ｂとの間には、プランジャスプリング２４が介装されている。そのため、プランジャ２３は、その一方の端部が当接するカム機構３３側へ向かって常時押圧されるものとなっている。
【００２６】
そして、クランクシャフト（図示せず）の回転を、カム機構３３を介してプランジャ２３の往復動に変換するタペット２５が、その内部に、プランジャ２３のプランジャスプリング２４が介装された部位付近を収納するように設けられている。
【００２７】
一方、シリンダヘッド２１の上部は、凹部２１ｃが形成されており、電磁式インレットバルブ２２が嵌挿されるようになっている（図３参照）。電磁式インレットバルブ２２は、バルブハウジング３５、吸入部弁体３６、バルブシート部材３７、弁体用スプリング３８、電磁コイル３９などを主たる要素として構成されたものとなっている（図３参照）。
【００２８】
かかる電磁式インレットバルブ２２は、いわゆるノーマルオープンタイプであり、電磁コイル３９へ通電されていない状態にあっては、吸入部弁体３６は、弁体用スプリング３８によりプランジャ２３側へ押圧されるようになっている。このため、吸入部弁体３６は、バルブシート部材３７のシート部３７ａから離間した状態となる。
【００２９】
バルブシート部材３７は、シリンダヘッド２１に形成された燃料溜まり室４１に位置するように設けられている。バルブシート部材３７には、水平方向（図３において紙面左右方向）に貫通する貫通孔４４が穿孔される一方、バルブシート部材３７の上部側（電磁コイル３９側）には、プランジャ２３の長手軸方向（図３において紙面上下方向）に沿って吸入部弁体３６が挿通される挿通孔４５が穿孔され、また、バルブシート部材３７の下部側（プランジャ２３側）には、プランジャ２３が配されるバレルボア３１に連通する連通孔４６が穿孔されたものとなっている。また、バルブシート部材３７は、端部がシリンダヘッド２１に形成された吸入路４２と連通する（図３参照）。
【００３０】
連通孔４６の下面側には、シート部３７ａが形成されており、吸入部弁体３６がこのシート部３７ａに着座することで連通孔４６を介しての吸入路４２とバレルボア３１との連通が遮断されるようになっている。また、シリンダヘッド２１には、吸入部弁体３６とプランジャ２３とバレルボア３１で画成される加圧室４７の近傍において、バレルボア３１に連通する送出路４８が形成されている。この送出路４８の、バレルボア３１とは反対側に、送出路４８よりも大きな内径となる拡径部４９が形成され、拡径部４９内にアウトレットバルブ２６が設けられている。
【００３１】
次に、上述した構成における高圧ポンプ７による燃料圧送について説明する。まず、プランジャ２３が下降する燃料の吸入工程にあっては、電磁式インレットバルブ２２は非通電状態とされ、吸入部弁体３６はシート部３７ａから離間した状態とされる。かかる状態にあって、低圧ポンプ２から送出された燃料が、吸入路４２へ流入せしめられ、さらに、バルブシート部材３７の貫通孔４４内へ流入し、連通孔４６を介して加圧室４７へ流入することとなる。
【００３２】
次に、燃料の加圧、送出工程にあっては、プランジャ２３が上昇すると、加圧室４７内の燃料は、プランジャ２３の上昇に伴い連通孔４６、貫通孔４４を介して燃料溜まり室４１内へ徐々に戻される。そして、プランジャ２３の上昇行程の中で、所定のタイミングで、電磁式インレットバルブ２２が通電されると、吸入部弁体３６がシート部３７ａに着座し、連通孔４６が閉じられるため、貫通孔４４を介した燃料溜まり室４１と加圧室４７との連通が遮断され、加圧室４７の燃料はプランジャ２３の上昇と共に加圧されてゆき、アウトレットバルブ２６で設定された圧力、すなわち開弁圧を超えた際に、送出路４８からアウトレットバルブ２６を介して、図示されない経路を経てコモンレール８へ高圧圧送されることとなる。
【００３３】
尚、コモンレール８へ圧送される燃料の量は、電磁式インレットバルブ２２が閉じられるタイミング、換言すれば、電磁式インレットバルブ２２に通電を開始するタイミングによって定まるものとなっている。この電磁式インレットバルブ２２への通電開始のタイミングは、コモンレール８内の燃料の圧力が目標値となる様フィードバック制御が行われる中で、圧送される燃料の量が最適となる様、電子制御ユニット１１において算出される。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態における、アウトレットバルブ２６として機能するチェック弁６０の詳細について、図４を参照しつつ説明する。チェック弁６０は、弁体５１と、付勢手段としての弁スプリング５３と、リテーナ５４とを備え、これらの部材は、シリンダヘッド２１に形成されている拡径部４９内に配置される。シリンダヘッド２１における、送出路４８と拡径部４９との間は、送出路４８の下流側（拡径部４９側）の端部から拡径部４９へ向けて、漏斗状に内径が拡大する円錐面をなし、該円錐面がシート面２１ｄとなる。本実施の形態においては、シリンダヘッド２１の送出路４８の下流側が、チェック弁６０の弁ハウジング６１として機能する。
【００３５】
拡径部４９内には、送出路４８側から順に、弁体５１、弁スプリング５３、リテーナ５４が配置されている。リテーナ５４は円筒状に形成され、長手方向に、燃料が通過するためのリテーナ内部流路５５が形成されている。リテーナ内部流路５５の弁体５１側端部には、リテーナ５４の長手方向と垂直に、弁スプリング５３を配置するための弁スプリング係止段部５４ｂが形成されている。弁スプリング係止段部５４ｂの円周方向外側には、弁体５１に近づくにつれて内径が拡大する円錐面である、ガイド部５４ａが形成されている。リテーナ５４は、拡径部４９に圧入等適宜の方法で装着され、拡径部４９に対し相対移動しない様配置されている。
【００３６】
弁スプリング５３は、弁体５１とリテーナ５４の間に配置され、弁体５１をシート面２１ｄに押圧する。すなわち、リテーナ５４は、アウトレットバルブ２６の閉弁時に、所定の付勢力が弁体５１に作用する様に装着される。
【００３７】
弁体５１は、円筒部５１ａ、第１球体部５１ｂ、第２球体部５１ｃとを備える。第１球体部５１ｂは、円筒部５１ａの、シート面２１ｄ側の長手方向端部において、シート面２１ｄに球面を向けた半球として形成される。第１球体部５１ｂは、チェック弁６０の閉弁時には、シート面２１ｄと当接することによりシート部を形成する。第２球体部５１ｃは、円筒部５１ａの、リテーナ５４側の長手方向端部において、リテーナ５４側に球面を向けた半球として形成され、弁スプリング５３に当接する。
【００３８】
弁体５１は、円筒部５１ａ内部の長手方向に形成された、第１流路５２ａを備える。第１流路５２ａは、第２球体部５１ｃ側表面から穿孔され、第１球体部５１ｂ内部まで及ぶものの、第１球体部５１ｂを貫通はしない。また、弁体５１は、第１球体部５１ｂ表面の、シート面２１ｄと当接する部分であるシート径よりも半径方向外側と、第１流路５２ａとを連通する第２流路５２ｂを備える。第２流路５２ｂは１つであってもよいし、複数形成されていても構わない。
【００３９】
第２流路５２ｂは、弁体５１の長手方向軸に垂直な断面上に放射状に形成されていてもよいし、また図４に示される様に、弁体５１の長手方向軸を含む断面において、第１球体部５１ｂから円筒部５１ａに向かって斜めに形成されていてもよい。
【００４０】
高圧ポンプ７が作動し、電磁式インレットバルブ２２が閉じられることにより加圧室４７の燃料圧力が上昇し、その圧力による弁体５１を押す力が、閉弁時に弁体５１が弁スプリング５３より受けている付勢力を上回ると、弁体５１はシート面２１ｄから離座し、アウトレットバルブ２６が開弁する。アウトレットバルブ２６が開弁すると、弁体５１の第２球体部５１ｃがリテーナ５４のガイド部５４ａに当接する。この時、加圧室４７において加圧された燃料は、送出路４８、第２流路５２ｂ、第１流路５２ａ、リテーナ内部流路５５を経由してコモンレール８へ圧送される（図５参照）。
【００４１】
尚、アウトレットバルブ２６は、閉弁時には第１球体部５１ｂとシリンダヘッド２１に形成されたシート面２１ｄが当接し、開弁時には第２球体部５１ｃとリテーナ５４に形成されたガイド部５４ａに当接する様構成されており、アウトレットバルブ２６の作動時に弁体５１の表面と拡径部４９の内面とが接触することはない。
【００４２】
比較例として、従来のアウトレットバルブ２６について、図８を参照しつつ説明する。従来のアウトレットバルブ２６は、弁体５１において、本願発明における第２球体部５１ｃが形成されていない、また、弁体５１の円筒部５１ａ内部の第１流路５２ａが弁スプリング５３の外径をガイドし、拡径部４９の内面が弁体５１の円筒部５１ａの外径をガイドする構成となっている。
【００４３】
すなわち、拡径部４９の内面と弁体５１の円筒部５１ａの外径部との間に摺動部が形成されている。よって、アウトレットバルブ２６の開弁時、すなわち、弁体５１がリテーナ５４方向に移動する際に摺動抵抗が生じる。一方、本願発明によれば、アウトレットバルブ２６に摺動部が存在しないため、アウトレットバルブ２６の作動時に摺動抵抗がなく、バルブの応答性が向上する。
【００４４】
尚、本実施の形態によるアウトレットバルブ２６としてのチェック弁６０は、車両の振動等により、弁体５１が傾くことがある。図６はアウトレットバルブ２６閉弁時に弁体５１が傾いた例を示す。この場合においても、弁体５１の第２球体部５１ｃがリテーナ５４のガイド部５４ａに当接するため、傾きはわずかであり、弁体５１の表面と拡径部４９の内面とが接触することはない。また、この時にも第１球体部５１ｂとシート面２１ｄとによるシート部が維持されるため、閉弁状態が維持される。
【００４５】
また、この状態であっても、弁体５１の第２球体部５１ｃは、リテーナ５４のガイド部５４ａに沿って移動することができる。よって、弁体５１に傾きがあっても、開弁時に弁体５１はリテーナ５４の方向に移動可能であるため、送出路４８から第２流路５２ｂ及び第１流路５２ａを経由しリテーナ内部流路５５へ至る燃料の流路が確保される。
【００４６】
また、第１球体部５１ｂ、第２球体部５１ｃ共、円錐面でガイドされているため、弁体５１に傾きがあっても、アウトレットバルブ２６が開弁及び閉弁を繰り返すことにより傾きは修正される。
【００４７】
また、本願発明によれば、拡径部４９の内面と弁体５１の円筒部５１ａの外径部との間に摺動部が存在しないため、この部分の表面粗さが従来よりも粗くてもバルブとしての機能に問題がない。よって、この部分の表面粗さを厳しく管理する必要がなく、その分のコストを抑えることができる。
【００４８】
また、図７に示される様に、リテーナ５４の弁体５１側の側面中央部に、リテーナ内部流路５５よりも大径のスプリングガイド孔５６を設けてもよい。スプリングガイド孔５６により弁スプリングをガイドすることにより、より安定して弁体５１を押圧することが可能となる。
【００４９】
また、図示はしていないものの、弁体５１内部の流路を、第１球体部５１ｂの表面から第２球体部５１ｃの表面まで、直線状に形成してもよい。この場合、第１球体部５１ｂの表面のシート径よりも半径方向外側から、第２球体部５１ｃとリテーナ５４のガイド部５４ａとの当接部よりも半径方向内側にかけて直線状の流路が形成される。弁体５１内部の流路を直線状に形成する場合においても、流路の数は１つでもよいし複数でもよい。
【００５０】
尚、本実施の形態においては、本発明に係るチェック弁６０を高圧ポンプ７のアウトレットバルブ２６として使用する場合を例示したが、本発明に係るチェック弁６０は、これに限らず、流体圧力により弁部材を押す力が付勢部材による付勢力を上回った時に開弁する構成を持つ、様々な部位に使用されるバルブに対し適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
７：高圧ポンプ、１０：燃料噴射制御装置、２１ｄ：シート面、５１：弁体、５１ａ円筒部、５１ｂ：第１球体部、５１ｂ：第２球体部、５２ａ：第１流路、５２ｂ：第２流路
５３：付勢手段、５４：リテーナ、５４ａ：ガイド部、６０：チェック弁、６１：弁ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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