(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる摺動孔、及び前記摺動孔に開口する出口側ポートを有する弁ボディと、
前記摺動孔内を摺動可能な筒状を呈する摺動部、前記摺動部に形成され、前記出口側ポートを開閉する制御溝部、及び前記制御溝部に開口し、前記摺動部の内部に導かれた流体を流出する吐出ポートを有する弁部材とを備える流量制御弁において、
前記弁部材には、
前記制御溝部と前記摺動部との間に、段差部が設けられ、
かつ前記段差部の前記摺動部側の端部に、凹部が設けられ、
前記摺動孔と前記摺動部とで摺動隙間δ１が区画され、前記摺動孔と前記段差部とで隙間δ２が区画され、前記摺動孔と前記制御溝部とで隙間δ３が区画され、前記摺動孔と前記凹部とで隙間δ４が区画され、
前記隙間δ２は、前記摺動隙間δ１より大きい隙間サイズであって、前記制御溝部側と前記凹部側との間の流体の流れを絞り、流体中に気泡が混入したとき、前記段差部の前記制御溝部側の角部にキャビテーションエロージョンを生じさせる隙間サイズに形成されていることを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記凹部は、前記摺動部に沿って形成される環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記凹部の内壁のうち、前記摺動部側の内壁部は、軸方向に対して略直交する円環状面を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記凹部と前記摺動部は、前記略直交する円環状面と前記摺動部の摺動面とで角部を形成していることを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記段差部は、前記制御溝部において前記出口側ポートを開閉する溝壁側とは反対の溝壁に、設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流量制御弁。
【請求項６】
駆動軸に回転力を得て、前記流体としての燃料を燃料濾過装置を介して吸入し、予備加圧する予備圧送部と、
前記予備圧送部より吐出される燃料を吸入および高圧に圧縮する加圧室、前記駆動軸の回転により回転するカム、および前記カムの回転により往復移動され、一端が前記燃料加圧室に臨むプランジャを有し、前記予備圧送部より吐出される燃料を更に高圧に圧送する加圧部と、
前記予備圧送部より吐出する燃料のフィード圧力を調整する圧力調整装置と、
前記加圧室に吸入される燃料量を調整する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体制御弁と、を備えていることを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁及びそれを用いた燃料供給装置に関し、例えばディーゼルエンジンに適用される燃料噴射システムにおいて可変吐出量高圧ポンプに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばディーゼルエンジン等の蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料噴射ポンプが知られている。この種の燃料噴射ポンプには、燃料タンクから燃料フィルタを介して燃料を汲み上げる「予備加圧手段」としてのフィードポンプから、「加圧手段」としての加圧室に吸入する燃料量、いわゆる燃料吸入量を調量する電磁式吸入調量弁がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この種の吸入調量弁は、軸線方向に延びる摺動孔、及び摺動孔に貫通し半径方向に開口する出口側ポートを有するバルブケースと、当該バルブケースの摺動孔内を移動可能な筒状を呈するバルブであって、出口側ポートの開口面積を制御する調量溝と、バルブ内部を貫通する貫通孔と、貫通孔に貫通し半径方向外側の調量溝に開口する連通孔（以下、吐出ポート）とを有するバルブを備えている（以下、流量制御弁の弁基本構造）。
【０００４】
特許文献１に開示のようにノーマリクローズ型（常閉型）の電磁弁構造を主体とする流量制御弁を用いる場合と、図示しないノーマリオープン型（常開型）の電磁弁構造を主体とする流量制御弁を用いる場合とがある。いずれの場合も、弁基本構造は同じであり、筒状を呈するバルブにおいて調量溝を挟んで形成される摺動部に、それぞれ、溝部または段差部が設けられている。こうした構成の溝部（段差部）によって摺動特性の向上を図る狙いがある。
【特許文献１】特開２００６−１３８３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、従来技術では、上記ノーマリオープン型（常開型）の流量制御弁においても、上記溝部により摺動部の油膜形成が図られ、ひいては摺動特性の向上が図られるはずである。しかしながら、本発明者らが鋭意研究を行なった結果、摺動部への溝部の設置により摺動特性を保証しようとすると、万が一上記燃料フィルタの下流側において微粒な気泡が発生する場合において摺動特性の低下を招くことが懸念されるとの知見が、得られたのである。以下、その理由を説明する。
【０００６】
ノーマリオープン型（常開型）の流量制御弁は、図７（ａ）に示すように、通電停止時においてバルブケースの出口側ポート９５２がバルブ９５７によって遮断されない構造となるものであるが、燃料フィルタの下流側で発生した微粒な気泡が貫通孔９６５を通じて侵入した場合、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、バルブ９５７の調量溝９７２の制御面側とは反対の壁面側に、形成された「溝部（段差部）９８１」に相当する空間９９０が形成される。この空間９９０においてキャビテーション（気泡崩壊）が発生し易く、これによりキャビテーションエロージョン（気泡崩壊による腐食）が、空間９９０の奥端部にある摺動面の角部で発生するおそれがある。その結果、バルブ９５７の摺動部とバルブケース９５１の摺動孔間において摺動不良が発生する可能性があるのである。
【０００７】
言い換えると、バルブ９５７の摺動部において上記空間９９０の奥端部に位置する上記摺動面角部が、微粒な気泡が溜まり易い空間９９０にあって、実質的に閉塞した部分を形成するので、摺動面角部に集中してキャビテーションエロージョンが発生することが懸念されるのである。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある微粒な気泡が侵入する場合があっても、優れた摺動特性を確保する流量制御弁及びそれを用いた燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【００１０】
即ち、請求項１乃至６に記載の発明では、軸方向に延びる摺動孔、及び摺動孔に開口する出口側ポートを有する弁ボディと、摺動孔内を摺動可能な筒状を呈する摺動部、摺動部に形成され、出口側ポートを開閉する制御溝部、及び制御溝部に開口し、摺動部の内部に導かれた流体を流出する吐出ポートを有する弁部材とを備える流量制御弁において、
弁部材には、制御溝部と摺動部との間に、段差部が設けられ、かつ段差部の摺動部側の端部に、凹部が設けられ、摺動孔と摺動部とで摺動隙間δ１が区画され、摺動孔と段差部とで隙間δ２が区画され、摺動孔と制御溝部とで隙間δ３が区画され、摺動孔と凹部とで隙間δ４が区画され、隙間δ２は、摺動隙間δ１より大きい隙間サイズであって、制御溝部側と凹部側との間の流体の流れを絞り、流体中に気泡が混入したとき、段差部の制御溝部側の角部にキャビテーションエロージョンを生じさせる隙間サイズに形成されていることを特徴とする。
【００１１】
かかる発明では、制御溝部と摺動部との間に段差部が設けられているため、段差部の摺動部側の端部に、実質的に閉塞された空間部分が形成されるおそれがあるが、更に当該段差部の摺動部側の端部には凹部が設けられているので、凹部を設けないものに比べて上記空間部分の容積を大きく形成でき、このような空間部分は閉塞された空間とはなりえないのである。
このような閉塞された空間とはならない空間部分を構成する、凹部が設けられた段差部の摺動部側の端部の近傍には、流体中に混入した微粒な気泡が滞留するのが回避される。言い換えると、凹部を有する段差部に近接する摺動部の角部（以下、摺動面角部という）の近傍には、流体中に混入した微粒な気泡が滞留するのが回避されるのである。
したがって、キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある微粒な気泡が侵入する場合があっても、摺動部の摺動面角部にキャビテーションエロージョンが発生するのが防止され、ひいては優れた摺動特性が確保できるのである。
【００１２】
ここで、キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある微粒な気泡が侵入する場合において、微粒な気泡に流体加圧力が加わると気泡崩壊が発生し、この気泡崩壊に伴う過大な衝撃エネルギが腐食を促す。気泡崩壊による過大な衝撃エネルギを小さくするために、当該気泡崩壊を生じさせる流体加圧力を低減する必要がある。
これに対して請求項１に記載の発明によると、摺動孔と段差部とで区画される隙間δ２を、摺動孔と摺動部とで区画される摺動隙間δ１より大きい隙間サイズであって、制御溝部側と凹部側との間の流体の流れを絞る隙間サイズに形成する構成とした。この構成により、制御溝部側から凹部側へ流体が流れる際に、隙間δ２によって流体の流れが絞られるので、制御溝部側の隙間δ３で発生している流体圧に比べて、凹部側の隙間δ４での流体圧を減衰させて小さく形成することができる。これにより、摺動部の摺動面角部の近傍において、減衰し小さくなった流体圧が気泡に作用することになるので、摺動部の摺動面角部でキャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある気泡崩壊の発生を防止することができる。
【００１３】
さらに請求項１に記載の発明によると、万が一キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある微粒な気泡が侵入し、当該気泡の気泡崩壊が生じる場合があったとしても、段差部の制御溝部側の角部にキャビテーションエロージョンが生じる。その結果、万が一気泡崩壊が生じる場合があったとしても、摺動不良を引き起こすおそれのある摺動部の摺動面角部でのキャビテーションエロージョン発生が効果的に回避されるのである。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、凹部は、摺動部に沿って環状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によると、摺動部の摺動面角部には、環状を呈する凹部に近接して配置されることになる。これにより、摺動部において摺動面角部の全周にわたって流体中に混入した微粒な気泡が滞留するのが回避されるので、摺動部の摺動面角部にキャビテーションエロージョンが発生するのが確実に回避される。
【００１６】
また、請求項３乃至上４に記載の発明では、凹部の内壁のうち、摺動部側の内壁部は、軸方向に対して略直交する円環状面を備えていることを特徴とする。
【００１７】
これによると、凹部を有する段差部に近接する摺動面角部において上記閉塞された空間とはならない空間部分は、摺動面角部に向かう流体流路として、その流体流路面積を比較的大きくした空間形状に形成できる。このような空間部分で構成される摺動部の摺動面角部の近傍では、微粒な気泡の滞留が効果的に回避される。
【００１８】
特に、請求項４に記載の発明の如く、凹部と摺動部は、略直交する円環状面と摺動部の摺動面とで角部を形成していることが好ましい。これによると、摺動部の摺動面角部が、摺動部の摺動面と、これに略直交する上記凹部側の円環状面との角部で形成されることになる。故に、上記摺動面角部に向かう流体流路を比較的大きな空間形状に確実に形成することができる。したがって、摺動部の摺動面角部の近傍では、微粒な気泡の滞留が確実に防止される。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明では、段差部は、制御溝部において出口側ポートを開閉する溝壁側とは反対の溝壁に、設けられていることを特徴とする。
【００２５】
かかる発明では、流量制御弁内にキャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある微粒な気泡が侵入した際に、流体流れの主流を形成する、制御溝部に開口する吐出ポートを流れる流体流れ内に、当該気泡が比較的多く分布することになるが、更に、段差部を、制御溝部において出口側ポートを開閉する溝壁側とは反対の溝壁に設けるので、出口側ポートを開閉する制御溝部の切換え性能を確保しつつ、当該段差部の摺動側の端部に凹部を設けることで摺動部の摺動面角部にキャビテーションエロージョンが発生するのを防止することができる。
【００２６】
また、請求項６に記載の発明では、駆動軸に回転力を得て、前記流体としての燃料を燃料濾過装置を介して吸入し、予備加圧する予備圧送部と、予備圧送部より吐出される燃料を吸入および高圧に圧縮する加圧室、駆動軸の回転により回転するカム、およびカムの回転により往復移動され、一端が燃料加圧室に臨むプランジャを有し、予備圧送部より吐出される燃料を更に高圧に圧送する加圧部と、予備圧送部より吐出する燃料のフィード圧力を調整する圧力調整装置と、加圧室に吸入される燃料量を調整する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体制御弁と、を備えていることを特徴とする。
【００２７】
かかる発明では、燃料の粘度の影響により燃料に濾過する際の圧損が増加するなどによって燃料濾過装置の下流側に流れる燃料に微粒な気泡が生じ、流量制御弁内に流入する燃料に当該気泡が混入するおそれがある。しかも、燃料濾過装置の下流側で生じた当該気泡を含む燃料は、圧力調整装置でフィード圧力に調圧時において、燃料と気泡では流体と気体の違いがあるため調圧不良を生じさせ、正常な正圧のフィード圧力波形に対して負圧部分を含む脈動波形、つまり過大なピーク流体圧を生じさせる脈動波形状態となる。
【００２８】
このような燃料供給装置に適用する流量制御弁は、上記段差部及び凹部を設けているので摺動部の摺動面角部にキャビテーションエロージョンが発生するのを防止することができ、耐久性に優れた燃料供給装置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】
【００２９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態による流量制御弁を用いた燃料供給装置を示している。図２は、流量制御弁の全体構成を示しており、図３は図２中の弁部材を示している。図１において、二点鎖線により囲むことによって燃料噴射ポンプ１を模式的に図示するものである。
【００３１】
（基本構成）
第１実施形態に示す燃料噴射ポンプ１は、例えば、「燃料噴射装置」としてのディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、以下に説明する「予備圧送部」としてのフィードポンプ２と、「圧送部」としての高圧ポンプ３、「圧力調整装置」としてのレギュレートバルブ４、流量制御弁５を含んで構成されている。
【００３２】
蓄圧式燃料噴射装置は、主に燃料タンク６、「燃料濾過装置」としての燃料フィルタ７、燃料噴射ポンプ１、図示しないコモンレール及び燃料噴射弁を備えており、燃料噴射ポンプ１から供給される高圧燃料をコモンレールで蓄圧すると共に、当該コモンレール内の高圧燃料を、内燃機関の各気筒に設けられた燃料付射弁に分配し、気筒の燃焼室に噴射供給するものである。燃料タンク６、燃料フィルタ７及び燃料噴射ポンプ１は、コモンレール及び燃料噴射弁に高圧燃料を供給する燃料供給装置を構成している。
【００３３】
燃料タンク６は常圧の燃料を蓄えており、燃料タンク６の内部の燃料は、燃料フィルタを通してフィードポンプ２により流量制御弁５へと供給される。フィードポンプ２の下流側にはレギュレートバルブ４が設置されており、フィードポンプ２により供給される燃料の圧力が所定の圧力（以下、フィード圧）よりも大きくなった場合、燃料は燃料タンク６側へ還流される。
【００３４】
燃料フィルタ７は、燃料タンク６より汲み上げる燃料中に含まれる異物などを除去するために、燃料を濾過する装置である。一般に、燃料フィルタ７内は、燃料を濾過するための濾過部材（図示せず）が設けられており、燃料フィルタ７の下流側に、図１に模式的に示す微粒な気泡（以下、単に「気泡」という）が生じる場合がある。
【００３５】
フィードポンプ２は、インナギア式ポンプに限らず、ベーン式ポンプなどのポンプ部（図示せず）を有し、内燃機関の回転力を得て駆動軸８とともにポンプ部が回転することにより、燃料タンク６内から、燃料フィルタ７でろ過された燃料を吸上げ、吸上げた燃料を加圧する。
【００３６】
レギュレートバルブ４は、略円筒状のボディ２１内に、その内周に沿って軸方向移動可能な円柱状の弁体（以下、ピストン）２２と、ピストン２２の一端面（図中の上端面）側の内周に貫通する制御ポート２６と、ピストン２２の他端面（図中の下端面）を制御ポート２６に向かって付勢力する付勢部材２３とが設けられるものである。このレギュレートバルブ４は、ピストン２２の位置により決まる制御ポート２６の開口面積を調整することで、フィードポンプ２から吐出される燃料（以下、フィード燃料という）を、「予備圧力」としてのフィード圧を一定に保つようにしている。
【００３７】
レギュレートバルブ４で調圧する燃料に気泡が混入する場合には、下流側のフィードポンプ２から吐出される吐出圧が不安定になる可能性があり、フィードポンプ２の吐出圧が不安定になることによって正常時のピストン２２の往復移動に比べて、ピストン２２が大きな振幅で往復移動を繰り返す場合があるのである。
【００３８】
高圧ポンプ３は、加圧室３５と、駆動軸８に対して偏心して配置され、駆動軸８と共に回るカム３１と、複数（本実施例では３個）のプランジャ３８とを備え、フィードポンプ２より吐出されるフィード燃料を更に高圧に圧送する。高圧ポンプ３には、図１に示すように、フィードポンプ２によって一方ではプランジャ３８のための燃料が加圧室３５に供給され、他方では潤滑用としての燃料がカム室１９に供給される。なお、図１ではプランジャ３８は一つのみを図示し、他のプランジャ３８の図示は省略している。
【００３９】
各プランジャ３８は、駆動軸８を挟んで１２０°等間隔に配置されている。プランジャ３８は、ポンプハウジング９のプランジャ摺動孔３９内に往復移動可能である。プランジャ３８の一端面（図中の上端面）は、加圧室３５内に設けられており、他端面（図中の下端面）は、タペット３３などを介してカムリング３２に押し当てられている。カムリング３２は軸受（図示せず）を介してカムにより内側から支持され、よってカム３１の回転により、プランジャ摺動孔３９内をプランジャ３８が往復移動するのである。
【００４０】
高圧ポンプ３は、プランジャ３８が図示下方へ移動することにより加圧室３５にフィード燃料が吸入され、プランジャ３８が図示上方へ移動することにより加圧室３５内の燃料を圧縮し高圧化する。
【００４１】
加圧室３５の吸入側及び吐出側には、それぞれ逆止弁１５、１６が設けられており、逆止弁（以下、吸入弁）１５は加圧室３５の吸入時以外は加圧室３５への燃料の流入及び流出を制限するものであり、逆止弁（以下、吐出弁）１６は加圧室３５へ逆流するのを防止するものである。
【００４２】
流体制御弁５は、フィードポンプ２と加圧室３５の間の燃料経路に配置され、加圧室３５へ流入する燃料量（以下、吸入燃料量）を調量するものであり、当該調量された燃料によって、加圧時に加圧室３５から吐出される燃料量（以下、吐出燃料量）を規定する。
【００４３】
制御回路１０は、制御処理、演算処理を行なうＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入力回路、出力回路、電源回路、燃料噴射弁の駆動回路および燃料噴射ポンプ１の流量制御弁５の駆動回路等の機能を含んで構成されている周知構造のマイクロコンピュータが設けられている。
【００４４】
なお、コモンレール及び燃料噴射弁に燃料噴射ポンプ１から吐出され、コモンレール及び燃料噴射弁に供給された燃料のうち、リーク燃料などの一部（以下、余剰燃料）は燃料タンク６へ還流される。また、フィードポンプ２のフィード燃料の一部がカム室１９に供給されたが、その供給燃料の一部が燃料タンク６へ還流される。
（特徴的構成）
流量制御弁５は、図２に示すように、「弁ボディ」としての弁ハウジング５１、弁部材５７、および「電磁駆動部」としてのソレノイドコイル５９を備えている。この流量制御弁５は、ソレノイドコイル５９への通電（電力の供給）が停止されているとき、燃料の流れが開放されているノーマリーオープンタイプである。
【００４５】
弁ハウジング５１は略円筒形状に形成され、内部に弁部材５７を往復摺動可能に収容している。弁ハウジング５１には、略径方向に出口側ポート５２が形成され、摺動孔６１に開口している。この出口側ポート５２は、図１に示されるように、高圧ポンプ３の加圧室３５に燃料を供給する燃料供給路に接続されている。
【００４６】
また、図１および図２に示すように、弁ハウジング５１のフィードポンプ２側の端部にはブッシュ５０が嵌合固定されている。ブッシュ５０の中央部に形成されている連通孔（以下、入口側ポート）６２は、フィーポンプ２及びレギョレートバルブ４の燃料流路に接続されている。
【００４７】
弁ハウジング５１は、弁部材５７を摺動可能に収容するシリンダ部５３と、磁路形成のために起磁力により磁化されるステータ部５６とを備えている。ステータ部５６外周には樹脂製のコイルボビン５８が保持されており、このコイルボビン５８の外周にソレノイドコイル５９が巻回されている。このソレノイドコイル５９の端末リード線には電気的に接続されたターミナルが設けられている。
【００４８】
弁ハウジング５１の図示左端部は、燃料噴射ポンプ１のポンプハウジング９の外壁面に設けられた嵌合凹部内に嵌合されており、ポンプハウジング９の嵌合凹部の内壁面と弁ハウジング５１の図示左端部の外周面との間には、燃料の漏れを防止するためのＯリング等のシール材４０が装着されている。そして、弁ハウジング５１の図示左端部には、フィードポンプ２から燃料が送り込まれる燃料溜まり部（図示せず）に連通する入口側ポート６２が形成されるのである。なお、上述した出口側ポート５２は、３個の吸入弁１５を介して３個の加圧室３５に連通する燃料吸入経路に向けて２個開口している。
【００４９】
次に、弁部材５７は、シリンダ部５３の摺動孔６１の出口側ポート５２に対して相対移動すると共に、ステータ部５６との間に僅かなエアギャップを持って移動する。このような弁部材５７は、大別すると、上記シリンダ部５３及びステータ５６を摺動移動可能な摺動部７７と、摺動部７７に形成される制御溝部７２等とから構成されており、制御溝部７２が出口側ポート５２の開口面積を変更することで、加圧室３５に吸入される燃料流量（燃料吸入量）が調量されるものである。
【００５０】
摺動部７７の外周面には、円環状の制御溝部７２および円環状の油溝７６が形成されている。制御溝部７２は、隣設する２つの摺動部７７間に配置され、かつ制御溝部７２は、摺動部７７の周方向に環状を呈して設けられる。制御溝部７２の底面には、当該制御溝部７２の軸方向幅よりも流路径の小さい吐出ポート７３が複数個（本実施例では、４個）開口しており、吐出ポート７３は、制御溝部７２と内部流路６５を連通する。内部流路６５は、摺動孔６１の図示右端において、リターンスプリング６９を収容するスプリング室としても機能する。
【００５１】
油溝７６は、弁部材５７の図示左端部（先端部）から燃料が浸入して、弁ハウジング５１の摺動孔６１と、摺動部７７の外周面との間に油膜を形成する周溝部である。ここで、本実施例の摺動部７７の外周面（以下、摺動面）と、摺動孔６１との間には、摺動孔６１内を摺動するのに必要な所定のクリアランスδ１が設けられている。
【００５２】
本実施形態では、図２及び図３に示すように、制御溝部７２と、ステータ部５６側の摺動部７７との間に、摺動部７７の摺動面より外径が小さくされ、かつ制御溝部７２の底面の外径より大きく形成された段差部８１が設けられている。そして、段差部８１の摺動部７７側の端部には、周方向にわたって円弧状または環状を呈して形成される凹部８２が更に設けられている。このように構成されることで、摺動孔６１に対する、摺動部７７、段差部８１、制御溝部７２、及び凹部８２の各隙間δ１〜δ４は、δ１＜δ２、δ２＜δ３、δ２＜δ４に設定されている。
【００５３】
これにより、摺動孔６１と、摺動部７７、段差部８１及び凹部８２とで形成される隙間空間９０は、段差部８１の摺動部７７側の端部において、図７に示す従来技術の如き凹部を設けないものに比べてその空間部分の容積を大きく形成でき、このような隙間空間９０の空間部分は閉塞された空間とはなりえない。ここで、この空間部分を、以下、「閉塞された空間とはならない空間部分」という。
【００５４】
上記凹部８２は、本実施例では、摺動部７７に沿って環状に形成されるものである。故に、摺動部７７の摺動面角部には、環状を呈する凹部８２に近接して配置されることになる。
【００５５】
また、本実施形態では、凹部８２の「内壁部」としての両溝壁において摺動部７７側の溝壁８２ａが、図２及び図３に示すように軸方向に対して略直交する円環状面に形成されている。これにより、凹部８２を有する段差部８１に近接する上記摺動面角部において上記閉塞された空間とはならない空間部分は、上記摺動面角部に向かう流体流路が、比較的大きな空間形状に形成される。
（特徴的作動）
次に、本実施形態による燃料供給装置の燃料の流れについて説明する。図１に示すようにフィードポンプ２は、燃料タンク６から、燃料フィルタ７を通して、流量制御弁５へ燃料を供給する。供給された燃料は、図２に示すようにブッシュ５０の入口側ポート６２から流量制御弁５へ流入する。流入した燃料は、弁部材５７の内部に形成されている貫通孔６５を経由して吐出ポート７３へ供給される。
【００５６】
ソレノイドコイル５９に印加される電流値が０の場合、すなわちソレノイドコイル５９の非通電時、弁部材５７はリターンスプリング６９の付勢力によりブッシュ５０方向へ付勢され、弁部材５７はブッシュ５０側の端部が、シリンダ部５３に保持されているブッシュ５０に当接し、弁部材５７は移動を停止する。このとき、図２に示すように、弁部材５７の吐出ポート７２は弁ハウジング５１の出口側ポート５２と連通している。そのため、入口側ポート６２から供給された燃料は、貫通孔６５、吐出ポート７３、制御溝部７２、及び出口側ポート５２を経由して、加圧室３５側へ流出する。即ち、ソレノイドコイル５９に印加されている電流値が０のとき、流量制御弁５の流体通路は全開となっている。
【００５７】
ソレノイドコイル５９に電流が印加されると、ソレノイドコイル５９に発生する磁界によりステータ部５６方向へ弁部材５７が吸引され、弁部材５７がスプリング６９を圧縮する方向へ移動する。即ち、弁部材５７は図２の右方へ移動する。弁部材５７の移動量は、ソレノイドコイル５９に印加される電流値に比例する。弁部材５７が図２の右方へ移動することにより、弁部材５７に形成されている制御溝部７２と弁ハウジング５１の出口側ポート５２とが重なり合う面積は減少する。これにより、高圧ポンプ３の加圧室３５へ供給される燃料の流量が減少する。出口側ポート５２と制御溝部７２とが連通する面積、即ち出口側ポート５２の開口面積は、弁部材５７の移動にしたがって変化する。言い換えると、ソレノイドコイル５９に印加される電流値の変化によって、吐出側ポート５２の開口面積が変化することにより、高圧ポンプ３へ供給される燃料の流量が制御される。
【００５８】
さて、燃料フィルタ７の下流側に、気泡が生じる場合には、レギュレートバルブ４で調圧する燃料に気泡が混入する可能性がる。このよう場合においては、燃料フィルタ７とレギュレートバルブ４の間に配置されるフィードポンプ２から吐出される吐出圧が不安定になるのである。その結果、フィードポンプ２の吐出圧が不安定になることによって正常時のピストン２２の往復移動に比べて、ピストン２２が大きな振幅で往復移動を繰り返す場合があるのである。即ち、燃料フィルタ７の下流側で生じた気泡を含む燃料は、レギュレートバルブ４の調圧時において、正常な正圧のフィード圧力波形に対して負圧部分を含む脈動波形、つまり過大なピーク流体圧を生じさせる脈動波形状態に至らしめる可能性がある。燃料供給装置がこのような状態にあるとき、図７に示す如く従来技術では、段差部９８１の摺動部９７７側の端部において、隙間空間９９０が実質的に閉塞した部分を形成するので、当該空間に気泡が溜まり易い状態が形成され、ひいては摺動面角部に集中してキャビテーションエロージョンが発生する懸念があった。
【００５９】
これに対して本実施形態では、制御溝部７２と摺動部７７との間に段差部８１が設けられているため、段差部８１の摺動部７７側の端部に、実質的に閉塞された空間部分が形成されるおそれがあるが、更に当該段差部８１の摺動部７７側の端部には凹部８２が設けられているので、当該凹部を設けないものに比べて隙間空間９０において凹部８２に相当する空間部分の容積を大きく形成でき、このような空間部分は閉塞された空間とはなるのが抑制される。
【００６０】
このような「閉塞された空間とはならない空間部分」を構成する、凹部８２が設けられた段差部８１の摺動部７７側の端部の近傍には、流体中に混入した気泡が滞留するのが回避される。言い換えると、凹部８２を有する段差部８１に近接する摺動部７７の摺動面角部の近傍には、流体中に混入した微粒な気泡が滞留するのが回避される。
【００６１】
したがって、キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある微粒な気泡が流量制御弁５に侵入する場合があっても、摺動部７７の摺動面角部にキャビテーションエロージョンが発生するのが防止され、ひいては優れた摺動特性が確保されるのである。
【００６２】
また、本実施形態では、凹部８２は、摺動部７７に沿って環状に形成されているので、摺動部７７の摺動面角部には、環状を呈する凹部８２に近接して配置されることになる。これによると、摺動部７７における摺動面角部の全周にわたって、流体中に混入した気泡が滞留するのが回避される。これにより、摺動部７７の摺動面角部にキャビテーションエロージョンが発生するのが確実に回避されるのである。
【００６３】
また、本実施形態では、凹部８２の両溝壁において摺動部７７側の溝壁８２ａが、軸方向に対して略直交する円環状面に形成されている。これにより、上記摺動面角部において上記閉塞された空間とはならない空間部分は、上記摺動面角部に向かう流体流路として、その流体流路が比較的大きな空間形状に形成される。したがって、摺動部７７の摺動面角部の近傍では、気泡の滞留が防止される。
【００６４】
上記溝壁８２ａの円環状面は、摺動部７７の摺動面とで角部を形成していることが好ましい。これにより、上記空間部分は、上記摺動面角部に向かう流体流路が比較的大きな空間形状に確実に形成されるので、摺動部７７の摺動面角部にキャビテーションエロージョンが発生するのが更に効果的に回避される。
【００６５】
また、本実施形態では、摺動孔６１に対する、摺動部７７、段差部８１、制御溝部７２、及び凹部８２の各隙間δ１〜δ４は、δ１＜δ２、δ２＜δ３、δ２＜δ４に設定されている。このような段差部８１の隙間δ２は、摺動部７７の摺動隙間δ１より大きい隙間サイズであって、制御溝部７２側と凹部８２側の隙間δ３、δ４の間の流体の流れを絞る隙間サイズに形成されていることになる。
【００６６】
ここで、キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある微小な気泡が侵入する場合に、当該気泡に流体加圧力が加わると気泡崩壊が発生し、この気泡崩壊に伴う過度な衝撃エネルギが腐食を促す。そのような気泡崩壊による過大な衝撃エネルギを小さくするために、当該気泡崩壊を生じさせる流体加圧力を低減する必要がある。その流体加圧力源としては、本実施例では、燃料への気泡混入によって生じるフィード圧調圧不能状態において、異常な負圧部分を含む脈動波形、つまり過大なピーク流体圧が、その流体加圧力源に相当する。
【００６７】
これに対して本実施形態では、段差部８１の隙間δ２が上述の隙間サイズに形成されるので、制御溝部７２側から凹部８２側の隙間空間へ燃料が流れる際に、段差部８１の隙間δ２によってその燃料の流れが絞られるので、制御溝部７２側の隙間δ３空間で発生している上記ピーク流体圧に比べて、凹部８２側の隙間δ４空間でのピーク流体圧が、減衰して小さく形成される。これにより、摺動部７７の摺動面角部の近傍において、減衰し小さくなったピーク流体圧が気泡に作用することになるので、摺動部７７の摺動面角部でキャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある気泡崩壊の発生（衝撃エネルギの発生）を防止することができる。
【００６８】
しかも、本実施形態においては、制御溝部７２と摺動部７７との間に、摺動部７７側に向かって段差部８１及び凹部８２の順で設けたので、制御溝部７２側の隙間δ３空間で発生するピーク流体圧が、摺動部７７の摺動面角部の近傍に生じるピーク流体圧より高い状態が形成され易くなるのである。その結果、万が一キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある気泡が侵入し、当該気泡の気泡崩壊が生じる場合があったとしても、段差部８１の制御溝部７２側の角部にキャビテーションエロージョンが生じることになるので、キャビテーションエロージョンによる損傷箇所が、摺動部７７の摺動面角部への拡大するのを抑制することができる。このとき、段差部８１の隙間δ２が摺動部７７の摺動隙間δ１より大きく形成されているため、段差部８１と摺動孔６１において摺動特性の低下を招くのを回避できる。
【００６９】
言い換えると、本実施形態の流量制御弁５は、万が一キャビテーションエロージョンを引き起こすおそれのある気泡が侵入し、当該気泡の気泡崩壊が生じる場合があったとしても、キャビテーションエロージョンを段差部８１の制御溝部７２側の角部に限定することができ、キャビテーションエロージョンによる損傷を最小に抑える安全装置機能を実現することができるのである。
【００７０】
（第２実施形態）
第２実施形態を図４に示す。第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態は、制御溝部７２と摺動部７７との間に、段差部８１及び凹部８２に加えて、更に第２段差部８３を設けた一例を示すものである。
【００７１】
図４に示すように、弁部材５７は、制御溝部７２と摺動部７７との間に、摺動部７７側に向かって段差部８１、凹部８２、及び第２段差部８３の順に設けている。
【００７２】
そして、摺動孔６１に対する、摺動部７７、段差部８１、制御溝部７２、凹部８２、及び第２段差部８３の各隙間δ１〜δ５は、δ１＜δ２、δ２＜δ３、δ２＜δ４、δ２＜δ５、δ５＜δ３、δ５＜δ４に設定されている。
【００７３】
更に、凹部８２の摺動部７７側の溝壁８２ａ、及び第２段差部８３の摺動部７７側の端部即ち第２溝壁８３ａが、軸方向に対して略直交する円環状面を備えていることが好ましい。
【００７４】
このように構成した凹部８２及び第２段差部８３を有する段差部８１に近接する上記摺動面角部は、凹部８２を有する段差部８１に近接する上記摺動面角部において上記閉塞された空間とはならない空間部分が奏する効果と、実質的に同じ効果が得られるのである。
【００７５】
凹部８２及び第２段差部８３を有する段差部８１に近接する上記摺動面角部、及び凹部８２を有する段差部８１に近接する上記摺動面角部のいずれの場合においても、隙間空間９０がそのような摺動面角部に対し、その角部に向かう流体流路が比較的大きな空間形状に形成されるからである。
【００７６】
（第３実施形態）
第３実施形態を図５に示す。第３実施形態は第１実施形態の変形例である。第１実施形態では、弁部材５７は、機能で表すと、シリンダ部５３の摺動孔６１の出口側ポート５２に対して相対移動するバルブ部機能と、ステータ部５６との間に僅かなエアギャップを持って移動するアーマチャ部機能とを有するものとした。これに対し、第３実施形態は、弁部材１５７の機能を上記バルブ部機能に限定し、アーマチャ部機能は別に設けたアーマチャ部材９２に持たせたまま、弁部材１５７及びアーマチャ部材９２を協働させる構成とした一例を示すものである。
【００７７】
図５に示すように、弁ハウジング５１はシリンダ部５３とステータ部５６を備え、シリンダ部５３とステータ部５６とが一体的に結合している。シリンダ部５３内の摺動孔６１とステータ部５６内の摺動孔１６１とは同一の内径であっても、異なる内径であってもいずれであってもよい。
【００７８】
また、上記バルブ部機能を有する弁部材１５７と、アーマチャ部材９２とは、略同一の軸線上に配置され、弁部材１５７の外周面とアーマチャ部材９２の外周面は同一の外径に形成されてはいない。なお、これに限らず、同一の外径に形成してもよい。弁部材１５７の図示右方端部１５７ｃは、シャフト９１を介してアーマチャ部材９２と軸方向に当接する。シャフト９１及びアーマチャ部材９２は、ステータ部５６の第２摺動孔１６１内を摺動可能に移動する可動部材を構成する。シャフト９１の両端部は、軸受９３、９４を介してステータ部５６及び連結部５５に支持されている。アーマチャ部材９２の反弁部材側の端部にはワッシャ９５が配置されている。ワッシャ９５は非磁性体により形成され、ステータ部５６とアーマチャ部材９２とが吸引しあうのを防止する。
【００７９】
弁部材１５７のブッシュ５０側の端部にはリターンスプリング６９が当接している。リターンスプリング６９の反弁部材側の端部はブッシュ５０に当接している。このリターンスプリング６９は、弁部材１５７をソレノイドコイル５９方向へ付勢している。
【００８０】
弁部材１５７の外周面には、円環状の制御溝部７２および円環状のＶ字油溝１７６が形成されている。制御溝部７２は、隣設する２つの摺動部７７間に位置している。
【００８１】
制御溝部７２と摺動部７７との間、詳しくは制御溝部７２の出口側ポート５２を開閉する制御用溝壁とは反対の溝壁と摺動部７７との間に、段差部８１及び凹部８２が設けられている。
【００８２】
以上の構成であっても、第１実施形態と同様な効果を得ることができるのである。
【００８３】
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態の流量制御弁を、ディーゼルエンジンの燃料噴射システムにおいて燃料噴射ポンプの一例に適用した主要構成を示す構成図である。
【図２】第１実施形態による流量制御弁を示す断面図である。
【図３】図２中の弁部材を示す断面図である。
【図４】第２実施形態による流量制御弁の弁部材を示す断面図である。
【図５】第３実施形態による流量制御弁を示す断面図である。
【図６】図５中の弁部材を示す断面図である。
【図７】従来技術による燃料噴射ポンプの主要構成を示す図であって、図７（ａ）は流量制御弁を示す断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中の弁部材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  燃料噴射ポンプ
２  フィードポンプ（予備圧送部）
３  高圧ポンプ（圧送部）
３１  カム
３２  カムリング
３３  タペット
３５  加圧室
３８  プランジャ
４  レギュレートバルブ（圧力調整装置）
５  流量制御弁
５１  弁ハウジング
５２  出口側ポート
５３  シリンダ部（弁ハウジングの一部）
５６  ステータ部
５７  弁部材
５９  ソレノイドコイル（電磁駆動部）
６１  摺動孔
６２  入口側ポート
６５  貫通孔
６９  リターンスプリング
７２  制御溝部
７３  吐出ポート
７７  摺動部
８１  段差部
８２  凹部
６  燃料タンク
７  燃料フィルタ（燃料濾過装置）
８  駆動軸
１０  制御回路
【図１】
0004752853.tif 000002
【図２】
0004752853.tif 000003
【図３】
0004752853.tif 000004
【図４】
0004752853.tif 000005
【図５】
0004752853.tif 000006
【図６】
0004752853.tif 000007
【図７】
0004752853.tif 000008