(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料を蓄える蓄圧器（１）と、
この蓄圧器（１）に蓄えられた高圧燃料を内燃機関に噴射するインジェクタ（２）と、
前記蓄圧器（１）へ高圧燃料を圧送する高圧ポンプ（１０）と、
燃料を前記高圧ポンプ（１０）へ供給する低圧ポンプ（２０）と、
バルブボデー（３１）内に摺動自在に配置された弁体（３２）が変位して、前記低圧ポンプ（２０）から前記高圧ポンプ（１０）へ燃料を送る通路の面積を調整する調量弁（３０）とを備える内燃機関用燃料噴射装置において、
前記バルブボデー（３１）は、
前記低圧ポンプ（２０）から前記調量弁（３０）に供給される燃料の圧力よりも高圧の燃料が流入して、その燃料を前記バルブボデー（３１）と前記弁体（３２）との摺動部に供給する流入口（３１３）と、
前記流入口（３１３）よりも一端側に位置し、前記流入口（３１３）から流入した燃料が前記摺動部を通過した後に流入する第１流出口（３１４）と、
前記流入口（３１３）よりも他端側に位置し、前記流入口（３１３）から流入した燃料が前記摺動部を通過した後に流入する第２流出口（３１５）とを備え、
さらに、前記第１流出口（３１４）および前記第２流出口（３１５）に流入した燃料を低圧部（５）に戻す戻し燃料通路（８）を備えることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項２】
前記高圧ポンプ（１０）から前記蓄圧器（１）へ圧送された高圧燃料が前記摺動部に供給されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項３】
前記高圧ポンプ（１０）は、吸入行程で燃料が吸入され圧送行程で燃料が加圧されるポンプ室（１３）を備え、
このポンプ室（１３）と前記調量弁（３０）とを連通するバイパス燃料通路（５０）を介して、圧送行程で加圧された前記ポンプ室（１３）の燃料が前記摺動部に供給されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項４】
前記バルブボデー（３１）は、前記低圧ポンプ（２０）から供給された燃料を吸入する吸入口（３１１）と、前記吸入口（３１１）から吸入された燃料を前記高圧ポンプ（１０）へ向けて吐出する吐出口（３１２）とを備え、
前記第１流出口（３１４）および前記第２流出口（３１５）のうちいずれか一方の流出口（３１５）は、前記吸入口（３１１）および前記吐出口（３１２）と前記流入口（３１３）との間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項５】
前記調量弁（３０）は、前記弁体（３２）が前記バルブボデー（３１）内を往復動する構成であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄圧器に蓄えられた高圧燃料を内燃機関に噴射する内燃機関用燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン用燃料噴射装置として知られるコモンレール式燃料噴射装置では、蓄圧器内に高圧燃料を蓄え、この蓄圧器内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。また、蓄圧器には燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を常時蓄える必要があるために、低圧ポンプにて燃料を高圧ポンプに供給し、高圧ポンプにて燃料を加圧し高圧化して高圧燃料を蓄圧器に供給するようになっている。
【０００３】
ここで、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料通路の面積を電磁式の調量弁にて調整することにより、高圧ポンプに供給される燃料の量、ひいては高圧ポンプから圧送される燃料の量を調整する。
【０００４】
より詳細には、その調量弁は、電磁力を制御してバルブボデーに対する弁体の相対的な位置を制御することにより、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料通路の面積を調整するようになっている。また、蓄圧器内の燃料の目標圧力と現在圧力の偏差を基に、高圧ポンプに供給される燃料の量の目標値を算出し、その目標値に基づいて調量弁の目標駆動電流を算出し、この目標駆動電流となるように、調量弁に印加される電力をデューティ制御している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された装置では、調量弁はデューティ駆動により高速で且つ小さい振幅幅で作動している為、バルブボデーと弁体に偏心があった場合、バルブボデーと弁体との摺動部のうちクリアランスが小さくなった部分では油膜切れが起こりやすく、摺動磨耗が短時間で発生し、弁体がスムーズに作動しなくなる場合がある。
【０００６】
また、バルブボデーおよび弁体の軸が水平になる状態で調量弁が使用される場合、或いは、調量弁の磁気回路上、弁体に対してその径方向にも吸引力が作用する場合には、より偏心が助長される傾向となり、摺動磨耗が促進される。
【０００７】
そして、調量弁は低圧燃料雰囲気下で使用されるため、バルブボデーに対して弁体を同心位置に戻そうとする力（すなわち調心力）や摺動部の油膜維持力が不足している。さらに、摺動磨耗粉、或いは、燃料性状の異常から発生する粘着性物質等の固形物が摺動部に付着した場合、低圧燃料雰囲気下で使用する調量弁にはこれらの固形物を洗い流すほどの洗浄力は期待できない。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、低圧ポンプから高圧ポンプへ燃料を送る通路の面積を調整する調量弁を備える内燃機関用燃料噴射装置において、調量弁の弁体がスムーズに作動できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、バルブボデー（３１）内に摺動自在に配置された弁体（３２）が変位して、低圧ポンプ（２０）から高圧ポンプ（１０）へ燃料を送る通路の面積を調整する調量弁（３０）を備える内燃機関用燃料噴射装置において、バルブボデー（３１）は、低圧ポンプ（２０）から調量弁（３０）に供給される燃料の圧力よりも高圧の燃料が流入して、その燃料をバルブボデー（３１）と弁体（３２）との摺動部に供給する流入口（３１３）と、流入口（３１３）よりも一端側に位置し、流入口（３１３）から流入した燃料が摺動部を通過した後に流入する第１流出口（３１４）と、流入口（３１３）よりも他端側に位置し、流入口（３１３）から流入した燃料が摺動部を通過した後に流入する第２流出口（３１５）とを備え、さらに、第１流出口（３１４）および第２流出口（３１５）に流入した燃料を低圧部（５）に戻す戻し燃料通路（８）を備えることを特徴とする。
【００１０】
このようにすれば、高圧燃料が摺動部に供給されるため、調心力や油膜維持力が増加して、油膜切れや摺動磨耗が発生し難くなる。また、高圧燃料が摺動部に供給されるため、洗浄力が高くなって、摺動部に付着した固形物を洗い流すことができる。したがって、それらが相俟って、調量弁（３０）の弁体（３２）がスムーズに作動することができる。
【００１１】
この場合、高圧ポンプ（１０）から蓄圧器（１）へ圧送された高圧燃料を摺動部に供給することができる。
【００１２】
このようにすれば、高圧燃料が摺動部のクリアランスを常時流れるため、高い洗浄力を常時得ることができ、摺動部に付着した固形物をより確実に洗い流すことができる。
【００１３】
ところで、摺動部に供給された高圧の燃料がバルブボデー（３１）の吸入口（３１１）および吐出口（３１２）側に流れると、低圧ポンプ（２０）から高圧ポンプ（１０）へ送られる燃料の圧力や温度等が変化して、高圧ポンプ（１０）に供給される燃料の調量精度が低下する。
【００１４】
そこで、第１流出口（３１４）および第２流出口（３１５）のうちいずれか一方の流出口（３１５）を、吸入口（３１１）および吐出口（３１２）と流入口（３１３）との間に配置して、流入口（３１３）から流入し摺動部を介して吸入口（３１１）および吐出口（３１２）側に向かう高圧の燃料を、流出口（３１５）を介して低圧部（５）に導くようにすることができる。
【００１５】
このようにすれば、流入口（３１３）から流入した高圧の燃料が吸入口（３１１）および吐出口（３１２）側に流れるのを防止して、高圧ポンプ（１０）に供給される燃料の調量精度の低下を防止することができる。
【００１６】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図、図２は図１の要部を示す模式的な断面図である。
【００１８】
図１に示すように、燃料噴射装置は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧器１を備えている。蓄圧器１には複数のインジェクタ２が接続され、インジェクタ２は、制御装置（以下、ＥＣＵという）３に制御されて所定の時期に所定の期間開弁して、蓄圧器１から供給される高圧燃料をディーゼルエンジン（図示せず）の各気筒内に噴射する。ここでは、４気筒エンジンの１つに対応するインジェクタ２のみを示し、他の気筒に対応するインジェクタについては図示を省略している。
【００１９】
蓄圧器１に蓄圧される高圧燃料は、高圧通路４を介して燃料供給手段Ｐから供給される。燃料供給手段Ｐは、燃料タンク５からフィルタ６を介して燃料を吸入し、吸入した燃料を高圧に加圧して高圧通路４に圧送する。なお、燃料供給手段Ｐの詳細については後述する。
【００２０】
インジェクタ２には、インジェクタ２からのリーク燃料を燃料タンク５へ戻すための戻し燃料通路７が接続されている。また、燃料供給手段Ｐには、燃料供給手段Ｐからのリーク燃料を、低圧部としての燃料タンク５へ戻すための戻し燃料通路８が接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。ＥＣＵ３には、蓄圧器１内の圧力を検出する燃料圧センサ９からの信号が入力されるとともに、各種センサＳからエンジン回転数、アクセル開度等の種々の情報が随時入力される。
【００２２】
そして、ＥＣＵ３は、エンジンや車両の運転状態に応じた最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）を算出して、各インジェクタ２の開弁時期および開弁期間を制御する。また、ＥＣＵ３は、燃料供給手段Ｐの目標吐出量を算出して燃料供給手段Ｐに制御信号を出力し、燃料供給手段Ｐの吐出量を制御する。因みに、燃料供給手段Ｐの目標吐出量は、噴射量、リーク予測量、および蓄圧器１の燃料圧力を蓄圧器内目標圧力に追従させるための調整量の合計である。
【００２３】
次に、図２により燃料供給手段Ｐについて説明する。燃料供給手段Ｐは、燃料を加圧して蓄圧器１に吐出する高圧ポンプ１０、燃料タンク５から吸入した燃料を高圧ポンプ１０へ供給する低圧ポンプ２０、および、この低圧ポンプ２０から高圧ポンプ１０へ供給される燃料の流量を調整する調量弁３０を備えている。
【００２４】
高圧ポンプ１０は、エンジンによって駆動されるプランジャ１１がシリンダ１２内に摺動自在に収納されており、プランジャ１１がシリンダ１２内を往復動するようになっている。プランジャ１１とシリンダ１２とによって形成されたポンプ室１３には、低圧ポンプ２０から調量弁３０を介して燃料が供給され、その燃料はプランジャ１１により高圧化されて、ポンプ室１３の吐出側の逆止弁（以下、吐出弁という）１４を経て蓄圧器１へ吐出される。一方、ポンプ室１３の吸入側にも逆止弁（以下、吸入弁という）１５が設けられ、ポンプ室１３から調量弁３０側への高圧燃料の逆流を防止している。
【００２５】
低圧ポンプ２０は、エンジンまたは電動モータにより駆動されて、燃料タンク５から吸入した燃料を低圧で圧送するポンプ部２１と、ポンプ部２１から吐出される燃料の圧力が所定圧を超えないように調整するリリーフ弁２２とからなる。
【００２６】
調量弁３０は、有底円筒状のバルブボデー３１と、このバルブボデー３１内に摺動自在に挿入された円柱状の弁体３２を備えており、弁体３２がバルブボデー３１内を往復動するようになっている。
【００２７】
バルブボデー３１の側面には、低圧ポンプ２０から供給された燃料を吸入する吸入口３１１と、この吸入口３１１から吸入された燃料を高圧ポンプ１０へ向けて吐出する吐出口３１２が形成されている。
【００２８】
弁体３２には、吸入口３１１から流入した燃料を吐出口３１２に導く低圧通路孔３２１が形成されている。そして、低圧通路孔３２１と吐出口３１２との連通面積（以下、吐出口３１２の開口面積という）、換言すると、低圧ポンプ２０から高圧ポンプ１０へ燃料を送る通路の面積が、弁体３２の位置に応じて調整されるようになっている。
【００２９】
調量弁３０は、電磁力を発生して弁体３２を駆動するコイル３３を備えており、弁体３２は、コイル３３の電磁力によって吐出口３１２の開口面積が減少する向きに付勢される。また、調量弁３０は、吐出口３１２の開口面積が増加する向きに弁体３２を付勢するスプリング（図示せず）を備えている。
【００３０】
そして、ＥＣＵ３からの指令によってコイル３３への通電が停止されると、弁体３２は、スプリングによって付勢されて吐出口３１２の開口面積が最大になる位置に移動する。
【００３１】
一方、ＥＣＵ３からの指令によってコイル３３に通電がなされると、コイル３３は電流値に応じた電磁力を発生して、吐出口３１２を閉鎖する向きに弁体３２を付勢する。そして、コイル３３に供給される電流の値に応じて弁体３２の位置が連続的に変化し、吐出口３１２は電流値に応じた開口面積に調整される。
【００３２】
さらに、本実施形態の燃料噴射装置は、以下の構成を備えている。まず、高圧ポンプ１０の吐出弁１４よりも下流側、より詳細には高圧ポンプ１０から蓄圧器１に至る高圧部が、燃料供給手段Ｐのハウジングに形成されたバイパス燃料通路４０によって、調量弁３０と連通されている。また、調量弁３０のバルブボデー３１の側面には、吸入口３１１および吐出口３１２よりも反コイル側の位置に、バイパス燃料通路４０と連通する流入口３１３が形成されている。そして、高圧ポンプ１０から蓄圧器１に至る高圧部の燃料が、バイパス燃料通路４０を介して流入口３１３に導かれ、その高圧燃料は流入口３１３を介して、バルブボデー３１と弁体３２との摺動部に供給される。
【００３３】
バルブボデー３１の反コイル側端面（すなわち、底部）には、戻し燃料通路８と連通する第１流出口３１４が形成されている。そして、バルブボデー３１と弁体３２との摺動部を通過してバルブボデー３１の反コイル側に流出した燃料は、第１流出口３１４および戻し燃料通路８を介して燃料タンク５に戻される。
【００３４】
バルブボデー３１の側面には、吸入口３１１および吐出口３１２よりも反コイル側で、且つ、流入口３１３よりもコイル側の位置に、戻し燃料通路８と連通する第２流出口３１５が形成されている。また、弁体３２の外周面には、第２流出口３１５と常時連通する逃がし溝３２２が形成されている。そして、バルブボデー３１と弁体３２との摺動部を通過して吸入口３１１および吐出口３１２側に向かう燃料は、逃がし溝３２２、第２流出口３１５および戻し燃料通路８を介して燃料タンク５に戻される。
【００３５】
弁体３２の外周面には、逃がし溝３２２よりも反コイル側の位置に、環状の油保持溝３２３が複数個（本例では３本）形成されている。
【００３６】
次に、上記構成になる燃料噴射装置の作動について説明する。
【００３７】
図２おいて、高圧ポンプ１０の吸入行程では、低圧ポンプ２０から送られてくる低圧の燃料が調量弁３０で調量され、調量された燃料は、プランジャ１１の移動に伴って吸入弁１５が開弁してポンプ室１３に吸入される。
【００３８】
次いで、高圧ポンプ１０の圧送行程では、プランジャ１１の移動に伴ってポンプ室１３の燃料が加圧され、吐出弁１４が開いて燃料が蓄圧器１へ吐出される。
【００３９】
このときの燃料の吐出量は、ポンプ室１３への燃料の吸入量によって制御され、吸入量の制御は、調量弁３０における吐出口３１２の開口面積を制御することによって行うことができる。そして、吐出口３１２の開口面積は、コイル３３に供給される電流の値に応じて変化する。したがって、コイル３３に供給される電流の値を制御することにより、燃料供給手段Ｐから蓄圧器１へ吐出される燃料の量が制御される。
【００４０】
ここで、低圧ポンプ２０から調量弁３０に供給される燃料の圧力よりも高圧の燃料が、バイパス燃料通路４０および流入口３１３を介してバルブボデー３１と弁体３２との摺動部に常時供給されるため、調心力や油膜維持力が増加して、油膜切れや摺動磨耗が発生し難くなる。この際、油保持溝３２３により弁体周方向の高圧燃料の偏りがなくなるため、バルブボデー３１に対する弁体３２の偏心や傾斜がより確実に防止される。
【００４１】
また、高圧燃料が摺動部のクリアランスを常時流れるため、高い洗浄力を常時得ることができ、摺動部に付着した固形物を確実に洗い流すことができる。
【００４２】
ところで、高圧燃料が吸入口３１１および吐出口３１２側に流れると、低圧ポンプ２０から高圧ポンプ１０へ送られる燃料の圧力や温度等が変化して、高圧ポンプ１０に供給される燃料の調量精度が低下するが、本実施形態では、摺動部を通過して吸入口３１１および吐出口３１２側に向かう燃料は、逃がし溝３２２、第２流出口３１５および戻し燃料通路８を介して燃料タンク５に戻されるため、高圧ポンプ１０に供給される燃料の調量精度の低下を防止することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図３および図４は本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の要部を示す模式的な断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
第１実施形態では、高圧の燃料がバルブボデー３１と弁体３２との摺動部に常時供給されるようにしたが、本実施形態は、高圧ポンプ１０の圧送行程においてのみ高圧の燃料が摺動部に供給されるようにしたものである。
【００４５】
本実施形態の燃料噴射装置は、図３に示すように、高圧ポンプ１０のポンプ室１３と調量弁３０の流入口３１３とが、燃料供給手段Ｐのハウジングに形成されたバイパス燃料通路５０によって連通されている。このバイパス燃料通路５０中には、ポンプ室１３から調量弁３０への燃料の流れのみを許容する逆止弁５１が設けられている。
【００４６】
次に、上記構成になる燃料噴射装置の作動について説明する。
【００４７】
図３は、高圧ポンプ１０の吸入行程を示すもので、低圧ポンプ２０から送られてくる低圧の燃料が調量弁３０で調量され、調量された燃料は、プランジャ１１の移動に伴って吸入弁１５が開弁してポンプ室１３に吸入される。このとき、逆止弁５１は閉弁しており、バイパス燃料通路５０側からポンプ室１３に燃料が吸入されることを防止している。
【００４８】
次いで、図４の圧送行程では、プランジャ１１の移動に伴ってポンプ室１３の燃料が加圧され、吐出弁１４が開いて燃料が蓄圧器１へ吐出される。また、この圧送行程では、ポンプ室１３の高圧燃料がバイパス燃料通路５０および流入口３１３を介してバルブボデー３１と弁体３２との摺動部に供給されるため、調心力や油膜維持力が増加して、油膜切れや摺動磨耗が発生し難くなる。
【００４９】
また、高圧燃料が摺動部のクリアランスを流れるため、高い洗浄力を常時得ることができ、摺動部に付着した固形物を確実に洗い流すことができる。
【００５０】
また、吸入行程では逆止弁５１を閉弁させて、バイパス燃料通路５０側からポンプ室１３に燃料が吸入されることを防止しているため、調量弁３０にて調量された燃料のみを吐出することができる。
【００５１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、弁体３２がコイル３３に吸引されたときに吐出口３１２が閉じられるノーマリオープンタイプの調量弁３０を用いたが、弁体３２がコイル３３に吸引されたときに吐出口３１２が開かれるノーマリクローズタイプの調量弁３０を用いてもよい。
【００５２】
また、上記各実施形態では、調量弁３０として、弁体３２がバルブボデー３１内を往復動するものを用いたが、弁体３２がバルブボデー３１内で回転するロータリ式の調量弁３０を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の要部を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の吸入行程を示す模式的な断面図である。
【図４】圧送行程を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…蓄圧器、２…インジェクタ、１０…高圧ポンプ、２０…低圧ポンプ、３０…調量弁、３１…バルブボデー、３２…弁体。
【図１】
0004407647.tif 000002
【図２】
0004407647.tif 000003
【図３】
0004407647.tif 000004
【図４】
0004407647.tif 000005