(57)【要約】【課題】簡素な構造で低流量域の制御性を向上させることができる調量弁およびそれを用いた燃料噴射ポンプを提供する。【解決手段】流路途中に設置され、開口部６２、６３の開口面積を調整し、該流路を流通する流体の流量を調整する調量弁４０であって、開口部６２、６３の開口面積を調整する弁体７０と、弁体７０を所定の方向へ付勢する付勢手段９０と、コイル８５に通電されると、弁体７０を付勢手段９０の付勢力に抗して吸引する電磁駆動手段８０とを備え、開口部６２、６３は、低流量域で開く少なくとも２つの開口部からなっており、低流量域では、一方の開口部６２は、他方の開口部６３よりも先に開かれることを特徴とする。【選択図】図２
2007092714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路途中に設置され、開口部の開口面積を調整し、該流路を流通する流体の流量を調整する調量弁であって、
前記開口部の開口面積を調整する弁体と、
前記弁体を所定の方向へ付勢する付勢手段と、
コイルに通電されると、前記弁体を前記付勢手段の付勢力に抗して吸引する電磁駆動手段とを備え、
前記開口部は、低流量域で開く少なくとも２つの開口部からなっており、
低流量域では、一方の前記開口部は、他方の前記開口部よりも先に開かれることを特徴とする調量弁。
【請求項２】
前記一方の開口部の長さは、前記他方の開口部の長さよりも長くなっていることを特徴とする請求項１に記載の調量弁。
【請求項３】
前記開口部は、前記低流量域で使用する第１領域と高流量域で使用する第２領域とを有しており、
前記第１領域における前記開口部の幅は、前記第２領域における前記開口部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の調量弁。
【請求項４】
前記第１領域における前記開口部の幅は、前記第１領域の先端から前記第２領域との境界部分にかけて、ほぼ同じであることを特徴とする請求項３に記載の調量弁。
【請求項５】
前記コイルの通電が停止されているとき、
前記弁体は、前記付勢手段の付勢力により、前記一方の開口部および前記他方の開口部を全閉にする位置に移動させ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調量弁。
【請求項６】
前記コイルの通電が停止されているとき、
前記弁体は、前記付勢手段の付勢力により、前記一方の開口部および前記他方の開口部を全開にする位置に移動させ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調量弁。
【請求項７】
前記弁体は、一端に通路孔を有する筒状の弁ボディの内部に軸方向へ相対移動可能に収容され、
前記弁ボディは、前記一方の開口部および前記他方の開口部が形成され、
前記弁体は、前記一方の開口部または前記他方の開口部と前記通路孔とが連通する第１の連通路が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の調量弁。
【請求項８】
前記弁体は、一端に通路孔を有する筒状の弁ボディの内部に軸方向へ相対移動可能に収容され、
前記弁体は、前記一方の開口部および前記他方の開口部、ならびに前記一方の開口部および前記他方の開口部と前記通路孔とが連通する第２の連通路が形成され、
前記弁ボディは、前記一方の開口部および前記他方の開口部と該弁ボディの外部とが連通する第３の連通路が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２、もしくは請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の調量弁。
【請求項９】
前記弁ボディおよび前記弁体には、前記弁体を前記弁ボディの軸方向に案内する案内手段が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の調量弁。
【請求項１０】
燃料が加圧される加圧室が形成されているハウジングと、
前記ハウジングの内部に往復移動可能に設置され、前記加圧室に吸入された燃料を加圧する可動部材と、
前記可動部材を駆動する駆動手段と、
前記加圧室へ送られる燃料の流量を調整する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の調量弁と、
を備えていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路途中に設置され、開口部の開口面積を調整し、該流路を流通する流体の流量を調整する調量弁およびそれを用いた燃料噴射ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ディーゼルエンジンに燃料を供給し、供給された燃料を燃焼室へ噴射する燃料噴射システムとして、コモンレール式の燃料噴射システムが知られている。コモンレール式の燃料噴射システムは、例えば燃料を所定の圧力に加圧する低圧ポンプ、燃料噴射ポンプで加圧された燃料を高圧状態で蓄えるコモンレール、ならびにコモンレールに蓄えられた燃料を燃焼室へ噴射するインジェクタなどから構成されている。
【０００３】
コモンレール式の燃料噴射システムでは、ディーゼルエンジンの運転状態に合わせてコモンレールに蓄えられている燃料の圧力を一定に保持するため、低圧ポンプから燃料噴射ポンプに供給される燃料の流量を調整する必要がある。
【０００４】
従来、燃料噴射ポンプは、ディーゼルエンジンのクランク軸に同期して回転するカム軸で作動するプランジャポンプであり、このプランジャポンプの加圧室の入口側には調量弁が設置されている。この調量弁は、例えば電磁吸引力を利用してこの弁に設けられている開口部を開閉する弁体を備えており、弁体によりこの開口部の開口面積を調整することにより加圧室へ供給される燃料の流量を調整している（特許文献１参照）。
【０００５】
この調量弁は、弁体と、弁体を軸方向へ移動可能に内部に収容する弁ボディとから構成されている。弁体と弁ボディとは軸方向へ相対的に移動し、弁体は電磁駆動手段により吸引される。また、弁体は電磁駆動手段により吸引される方向とは逆方向に付勢手段により付勢されている。
【０００６】
電磁駆動手段と付勢手段との間の力の均衡により、弁体と弁ボディとの間の相対的な位置関係が変化する。そのため、弁体に形成されている開口ならびに弁ボディに形成されている開口とが連通する面積（開口面積）が変化し、そこを流れる燃料の流量が変化する。開口面積の変化は、電磁駆動手段に供給する電流の大きさに比例している。
【特許文献１】特開２００３−１２０８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料噴射ポンプは、クランク軸の回転に同期して作動しているので、エンジンの回転域に応じてプランジャの移動速度が変化する。低回転域では、高回転域よりもプランジャの移動速度が低く、プランジャポンプの吸入時間は高回転域よりも長い。そのため、調量弁にて開口部の開口面積を小さくしている低流量域であっても、多くの燃料がプランジャポンプの加圧室に供給されることとなる。また、この流量域では、開口部の単位開口面積あたり、言い換えると電磁駆動手段に供給する電流の単位電流あたりの加圧室への燃料の吸入量は高流量域に比べ大きくなる。したがって、低回転域でのコモンレール圧力を所定の値に制御するのが非常に困難となっていた。
【０００８】
この対策として、調量弁の低流量域で開口する開口部の幅を小さくしたものが考え出されている。これによると、低流量域での単位電流あたりの開口面積の変化量がより小さくなるので、低回転域での燃料噴射ポンプ（プランジャポンプ）の制御性が向上し、コモンレール圧力の制御性も向上する。
【０００９】
調量弁の低流量域での制御性を更に向上させ、低回転域でのコモンレール圧力の制御性を更に向上させたいという要望がある。前記提案のように低流量域で開口する開口部の幅を更に小さくする手段が考えられるが、開口部の加工が困難となったり、加工費が上昇したりするなどの問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、簡素な構造で低流量域の流量制御性を向上させることができる調量弁およびそれを用いた燃料噴射ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の調量弁は、流路途中に設置され、開口部の開口面積を調整し、該流路を流通する流体の流量を調整する調量弁であって、開口部の開口面積を調整する弁体と、弁体を所定の方向へ付勢する付勢手段と、コイルに通電されると、弁体を付勢手段の付勢力に抗して吸引する電磁駆動手段とを備え、開口部は、低流量域で開く少なくとも２つの開口部からなっており、低流量域では、一方の開口部は、他方の開口部よりも先に開かれることを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の調量弁によれば、一方の開口部が他方の開口部よりも先に開かれるように少なくとも２つの開口部が形成されているので、低流量域で開口する開口部の開口時期がずれる。すると、一方の開口部が開口してから他方の開口部が開口するまでの間、電磁駆動手段のコイルに印加される電流の単位電流値あたり、もしくは弁体の単位移動量あたりの開口部の開口面積の変化量は、両開口部が同時期に開口するタイプの調量弁に比べ小さくなる。これにより、簡素な構造で低流量域の流量制御性を向上させることができる。
【００１３】
請求項２に記載されているように、請求項１に記載されている調量弁の開口部の形状は、具体的には、一方の開口部の長さは、他方の開口部の長さよりも長くなっている。これによれば、容易に、一方の開口部を他方の開口部よりも先に開かせることができる。
【００１４】
請求項３に記載されているように、請求項１または請求項２に記載されている調量弁の開口部は、低流量域で使用する第１領域と高流量域で使用する第２領域とを有しており、第１領域における開口部の幅は、第２領域における開口部の幅よりも小さい。これによれば、低流量域では、単位電流あたり、および弁体の単位移動量あたりの流量の変化量を小さく、高流量域では、流量の変化量を大きくし、大流量を確保することができる。
【００１５】
請求項４に記載されているように、請求項３に記載の調量弁の第１領域における開口部の幅は、第１領域の先端から第２領域との境界部分にかけて、ほぼ同じである。これによれば、第１領域における単位電流あたり、および弁体の単位移動量あたりの開口面積の変化量がほぼ一定となり、より制御性が向上する。
【００１６】
請求項５に記載されているように、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の調量弁は、コイルの通電が停止されているとき、弁体は、付勢手段の付勢力により、一方の開口部および他方の開口部を全閉にする位置に移動させられていることを特徴としている。また、請求項６に記載されているように、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の調量弁は、コイルの通電が停止されているとき、弁体は、付勢手段の付勢力により、一方の開口部および他方の開口部を全開にする位置に移動させられていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５、請求項６に記載されているように、いわゆるノーマリクローズタイプ、ノーマリオープンタイプの調量弁であっても請求項１から請求項４のいずれか一項に記載されている発明の効果を得ることができる。
【００１８】
請求項７に記載されているように、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載されている調量弁は、弁体が一端に通路孔を有する筒状の弁ボディの内部に軸方向へ相対移動可能に収容され、弁ボディには、一方の開口部および他方の開口部が形成され、弁体には、一方の開口部または他方の開口部と通路孔とが連通する第１の連通路が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項８に記載されているように、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載されている調量弁は、弁体が一端に通路孔を有する筒状の弁ボディの内部に軸方向へ相対移動可能に収容され、弁体には、一方の開口部および他方の開口部、ならびに一方の開口部および他方の開口部と通路孔とが連通する第２の連通路が形成され、弁ボディには、一方の開口部および他方の開口部と該弁ボディの外部とが連通する第３の連通路が形成されていることを特徴としている。
【００２０】
請求項７、請求項８に記載されているように、一方の開口部および他方の開口部は、弁体または弁ボディ、いずれか一方に形成されていれば良い。
【００２１】
請求項９に記載されているように、請求項８に記載の調量弁の弁ボディおよび弁体には、弁体を弁ボディの軸方向に案内する案内手段が設けられていることを特徴としている。これにより、弁体と弁ボディとが周方向に回転するのを防止することができ、一方の開口部、他方の開口部を確実に第３の連通路と連通させることができる。
【００２２】
請求項１０に記載されているように、燃料噴射ポンプは、燃料が加圧される加圧室が形成されているハウジングと、ハウジングの内部に往復移動可能に設置され、加圧室に吸入された燃料を加圧する可動部材と、可動部材を駆動する駆動手段と、加圧室へ送られる燃料の流量を調整する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の調量弁と、を備えていることを特徴としている。
【００２３】
これによれば、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の調量弁を燃料噴射ポンプに適用することにより、低回転域におけるポンプ圧送量の制御性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施形態を図に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による調量弁を適用したディーゼルエンジン（以下、エンジンという）用のコモンレール式燃料噴射システムを図１に示す。
【００２６】
この燃料噴射システム１は、主にインジェクタ２、コモンレール３、燃料噴射ポンプ４、燃料フィルタ５、および燃料タンク６から構成されている。エンジン（図略）には、各気筒の燃焼室に対応する複数のインジェクタ２が配設されている。インジェクタ２は、燃料配管１４を介して、各気筒共通のコモンレール３に接続されている。コモンレール３には、燃料配管１５を介して、燃料噴射ポンプ４が接続され、この燃料噴射ポンプ４の駆動に伴い燃料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料が連続的に蓄圧される。
【００２７】
燃料噴射ポンプ４は、主にフィードポンプ２３、プランジャポンプ２４、および調量弁４０とから構成されている。燃料噴射ポンプ４の詳細な構成については後述する。フィードポンプ２３は、燃料タンク６から燃料配管１６および燃料フィルタ５を介して燃料を吸引し、プランジャポンプ２４に送出する。プランジャポンプ２４は、フィードポンプ２３が送出した燃料を加圧し、コモンレール３に向けて圧送する。燃料噴射ポンプ４には、燃料排出配管１７が接続されており、燃料噴射ポンプ４の構成部品の潤滑に使用された燃料がこの配管１７を介して燃料タンク６に還流される。
【００２８】
コモンレール３には、その内部の燃料圧力（コモンレール圧力）を検出するための圧力センサ８が配設されている。電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）７は、圧力センサ８により検出される実際のコモンレール圧力が負荷や回転数に基づいて設定される最適値となるように燃料噴射ポンプ４の圧送量を決定し、それに応じた制御信号（電流）を調量弁４０に出力する。
【００２９】
ＥＣＵ７には、回転角センサ９や負荷センサ（例えばスロットル開度センサ）１０より回転角や負荷等のエンジン運転情報が入力される。またその他にも、ＥＣＵ７には、エンジン冷却水温度を検出する冷却水温センサ１１、吸気温センサ１２および吸気圧を検出する吸気圧センサ１３が接続されている。各センサの検出信号がＥＣＵ７に随時入力される。ＥＣＵ７は、これら各センサの検出信号によるエンジン運転状態に基づいて最適な燃料噴射時期および噴射量（噴射期間）を決定し、それに応じた制御信号をインジェクタ２に出力する。これによりインジェクタ２からエンジンの各燃焼室への燃料噴射が制御される。
【００３０】
次に、燃料噴射ポンプ４の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、燃料噴射ポンプ４のポンプハウジング２０の上下面には、シリンダヘッド２１、２２がそれぞれ固定されている。それぞれのシリンダヘッド２１、２２は、プランジャポンプ２４のプランジャ２５、２６を往復移動自在に支持している。プランジャ２５の上方、およびプランジャ２６の下方には、プランジャ２５、２６の端面とシリンダヘッド２１、２２の内壁面とで形成される燃料の加圧室２９、３０が形成されている。シリンダヘッド２１、２２には、フィードポンプ２３から加圧室２９、３０に供給される低圧燃料の流通を制御する吸入弁４１、４２が設けられている。吸入弁４１、４２には、前記低圧燃料が流通する燃料供給路５０、５１が接続されている。吸入弁４１、４２はいわゆる外開弁であり、プランジャ２５、２６が燃料を吸引するときに開弁し、プランジャ２５、２６が燃料を加圧するときに閉弁するようになっている。
【００３１】
図１に示すように、ポンプハウジング２０内には、エンジンの回転と同期して回転するカムシャフト３１が回転可能に支持されている。カムシャフト３１の中間部外周には、カム３２がカムシャフト３１に対して偏心して一体に形成されている。カム３２の外周には、外形が四角形状のシュー３３が摺動自在に保持されている。
【００３２】
シュー３３の上下端面には、プランジャ２５、２６が配置され、プランジャ２５、２６と一体のプレート部材が、スプリング２７、２８の付勢力によってシュー３３に押付けられている。カムシャフト３１、カム３２、シュー３３、スプリング２７、２８、およびプランジャ２５、２６のプレート部は、ポンプハウジング２０の内壁面およびシリンダヘッド２１、２２の壁面で形成されるポンプカム室５２に収容されている。
【００３３】
カムシャフト３１と一体のカム３２が回転すると、シュー３３が所定の円形経路に沿って公転し、上記プレート部材がシュー３３の上下端面上を往復摺動する。これに伴い、プランジャ２５、２６がシリンダヘッド２１、２２内を上下動し、加圧室２９、３０に低圧燃料を吸入したり、加圧室２９、３０内の燃料を加圧したりする。プランジャ２５にて加圧された燃料は、シリンダヘッド２１に設けられている吐出弁４３、燃料出口４６を経てコモンレール３に圧送される。なお、図１には図示していないが、シリンダヘッド２２にも、上記吐出弁４３、上記燃料出口４６と同じものが設けられており、プランジャ２６にて加圧された燃料が吐出弁、燃料出口を経てコモンレール３に圧送される。
【００３４】
ポンプハウジング２０には、燃料タンク６の燃料を吸引し、上記加圧室２９、３０に燃料を供給するフィードポンプ２３と、上記加圧室２９、３０へ送出される燃料の流量を調整する調量弁４０とが設けられている。フィードポンプ２３は、インナギアおよびアウタギアから構成されるギアポンプであり、インナギアをカムシャフト３１で回転させることにより燃料タンク６内の燃料を、燃料配管１６、燃料フィルタ５およびポンプハウジング２０に設けられた燃料入口４５を介して吸引し、燃料流路４８、４９に送出する。
【００３５】
燃料流路４８は、調量弁４０に接続され、燃料流路４９は、ポンプカム室５２に接続されている。ポンプカム室５２に流入した燃料は、カムシャフト３１、カム３２、シュー３３、およびプランジャ２５、２６の摺動部等を潤滑する。その後、ポンプカム室５２内の燃料は、オーバーフロー出口４７、燃料排出配管１７を介して燃料タンク６に還流する。
【００３６】
フィードポンプ２３には、燃料流路４８、４９に送出する燃料圧力が所定圧を越えないようにするためのレギュレートバルブ４４が設けられている。これにより、ほぼ一定の圧力を有する低圧燃料を燃料流路４８、４９に流通させることができる。
【００３７】
調量弁４０は、燃料流路４８と燃料供給路５０、５１との間に設けられ、燃料供給路５０、５１へ送出する燃料の流量を調整する。流量調整された燃料は、燃料供給路５０、５１および吸入弁４１、４２を経て加圧室２９、３０に流入する。
【００３８】
次に、調量弁４０の構成について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態による調量弁４０の断面図である。図２に示すように、調量弁４０は、弁ボディ６０、弁体としてのスプール弁７０、電磁駆動手段としての電磁駆動部８０、および付勢手段としてのスプリング９０から構成されている。
【００３９】
弁ボディ６０は、略円筒形状に形成され、内部にスプール弁７０を軸方向へ往復移動可能に収容している。弁ボディ６０の端部には、燃料流路４８と接続される通路孔としての入口ポート６１が形成されている。そして、弁ボディ６０の側壁には、スプール弁７０が収容される空間に貫通する第１出口ポート６２および第２出口ポート６３が形成されている。これらの出口ポート６２、６３は、請求項に記載の開口部に相当する。これらの出口ポート６２、６３は、燃料供給路５０、５１に接続されている。これらの出口ポート６２、６３の形状については後述する。弁ボディ６０は、入口ポート６１が燃料流路４８に接続され、第１、第２出口ポート６２、６３が燃料供給路５０、５１に接続されるようにポンプハウジング２０に固定される。弁ボディ６０とポンプハウジング２０との間には、Ｏリング１００が設けられている。
【００４０】
スプール弁７０は、略円筒形状に形成され、内部に入口ポート６１と連通する弁体通路７１が形成されている。スプール弁７０の側壁には、スプール弁７０の全周に渡り凹溝７２が形成されている。そして、スプール弁７０には、弁体通路７１と凹溝７２とが貫通する貫通孔７３が複数形成されている。これにより、燃料流路４８を流通する燃料は、弁ボディ６０の入口ポート６１、弁体通路７１、および貫通孔７３を介して凹溝７２に達する。弁体通路７１、貫通孔７３、および凹溝７２が請求項７に記載の第１の連通路に相当する。
【００４１】
スプール弁７０が図２に記載されている位置より、右方向に移動すると、弁ボディ６０に形成されている第１、第２出口ポート６２、６３と凹溝７２とが連通し、凹溝７２に達している燃料が、第１、第２出口ポート６２、６３を介して燃料供給通路５０、５１に流通する。スプール弁７０の位置を調整することにより、凹溝７２と連通する第１、第２出口ポート６２、６３の開口面積を変化させることができる。これにより、燃料供給通路５０、５１に流通する燃料量を調整することができる。
【００４２】
次に、このスプール弁７０の弁ボディ６０に対する位置を調整する機構について説明する。スプール弁７０の弁体通路７１が形成されている側とは反対側の端部と、弁ボディ６０の入口ポート６１が形成されている側と反対側の端部との間には、スプール弁７０を弁ボディ６０の入口ポート６１方向に付勢するスプリング９０が設けられている。一方、弁ボディ６０の入口ポート６１付近には、スプリング９０によって付勢されたスプール弁７０の移動を規制するストッパ１１０が設けられている。
【００４３】
弁ボディ６０の外側には、電磁駆動部８０が設けられている。電磁駆動部８０は、ハウジング８１、ステータ８４、コイル８５、およびヨーク８６から構成されている。本実施形態では、ステータ８４は弁ボディ６０と一体に形成されている。勿論、ステータ８４と弁ボディ６０とは別体で形成されていても良い。
【００４４】
ステータ８４の外側には、巻き線が回巻されたコイル８５が設けられている。更にその外側には、略円筒状に形成されたヨーク８６が設けられている。ヨーク８６の一方の端部には、調量弁４０を、ボルト等を用いてポンプハウジング２０に固定するためのフランジ部８７が形成されている。ヨーク８５のもう一方の端部には、コネクタ８２を有するハウジング８１が設けられている。コネクタ８２には、電極８３が設けられており、ＥＣＵ７からの信号に応じた電流をコイル８５に印加できるようになっている。
【００４５】
ステータ８４、ヨーク８６、およびスプール弁７０は、いずれも磁性体材料で形成されている。コイル８５に電流が印加されると、コイル８５に磁界が発生し、その発生した磁界によってステータ８４、ヨーク８６、スプール弁７０を通る磁気回路が形成される。そのため、ステータ８４には、吸引力が発生し、スプール弁７０がステータ８４の方向に移動する。
【００４６】
スプール弁７０の移動量、弁ボディ６０に対するスプール弁７０の位置は、前記スプリング９０の付勢力と前記吸引力との力の釣り合いで決定される。スプール弁７０は、付勢力と吸引力とが釣り合った位置で停止し、その位置に留まる。吸引力は、コイル８５に印加する電流の大きさに応じて変化する。したがって、コイル８５に印加する電流の大きさとスプール弁７０の移動量は、比例することとなる。
【００４７】
次に、第１、第２出口ポート６２、６３の形状について図３を用いて説明する。図３は、第１、第２出口ポート６２、６３の平面図である。図３では、両出口ポート６２、６３の説明を容易にするために、弁ボディ６０を展開し、両出口ポート６２、６３を近接させて縦に配置した。図中、上側のポートが第２出口ポート６３であり、下側のポートが第１出口ポート６２である。
【００４８】
第１出口ポート６２は、入口ポート６１側に低流量域で使用する第１領域としての第１スリット部６４と、ステータ８４側に高流量域で使用する第２領域としての第１幅広部６６とから構成されている。図３に示すように、第１スリット部６４は、幅ｂ１のスリットが弁ボディ６０の軸方向に延びるように形成されている。その第１スリット部６４のステータ８４側の端部には、幅ｂ１よりも広い幅を有する第１幅広部６６が形成されている。第２出口ポート６３も、第１出口ポート６２と同様、第２スリット部６５と第２幅広部６７とから構成されている。第２スリット部６５の幅ｂ２は、第１スリット部６４の幅ｂ１とほぼ同じ幅である。第２幅広部６７の幅も、第１幅広部６６の幅とほぼ同じである。
【００４９】
第１スリット部６４の長さは、第２スリット部６５のそれよりも大きい。さらに、第１スリット部６４は、第１スリット部６４の入口ポート６１側の端部が、第２スリット部６５の入口ポート６１側の端部よりも、入口ポート６１に近い位置となるように形成されている。
【００５０】
次に、本実施形態の調量弁４０の流量特性を、図１０に示す出口ポートを有する調量弁と比較して説明する。まず、比較例の調量弁の出口ポートの構造および流量特性を図１０および図１１を用いて説明する。
【００５１】
比較例の調量弁は、出口ポートの形状を除いては、本実施形態の調量弁４０と同様のため説明を省略する。本実施形態の調量弁４０と同一機能物は、同一名称、符号を用いる。比較例の調量弁は、図１０に示すように、ほぼ同形状の第１、第２出口ポート６２０、６３０が形成されている。これらの出口ポート６２０、６３０は、それぞれ第１スリット部６４０、第２スリット部６５０と第１幅広部６６０、第２幅広部６７０から構成されている。第１、第２スリット部６４０、６５０の幅ｂは、本実施形態の調量弁４０の第１、第２スリット部６４、６５とほぼ同じ幅ｂ１、ｂ２である。
【００５２】
比較例の調量弁の第１、第２スリット部６４０、６５０の長さは、ほぼ同じである。第１、第２出口ポート６２０、６３０は、図１０に示すように第１、第２スリット部６４０、６５０の端部が軸方向において揃うように形成されている。
【００５３】
この調量弁は、ノーマリクローズタイプの弁であるため、コイル８５に電流が印加されていない状態では、スプール弁７０の凹溝７２は、第１、第２スリット部６４０、６５０と連通していないので、図１１に示すように流量は０である。
【００５４】
コイル８５に電流が印加されると、スプール弁７０がステータ８４の方向に移動する。すると、最初に凹溝７２と第１、第２スリット部６４０、６５０とが連通し、入口ポート６１から流入した燃料が第１、第２スリット部６４０、６５０から流出する。凹溝７２と第１、第２スリット部６４０、６５０とが連通する面積（開口面積）は、コイル８５に印加する電流の大きさに応じて変化する。第１、第２スリット部６４０、６５０が凹溝７２と連通する領域（低流量域）における燃料の流量は、図１１に示すように開口面積が増加するとともに比較的低い変化量で変化する。
【００５５】
コイル８５に印加される電流の大きさを更に大きくすると、凹溝７２は、第１、第２幅広部６６０、６７０とも連通し、入口ポート６１から流入した燃料は、第１、第２スリット部６４０、６５０および第１、第２幅広部６６０、６７０から流出する。第１、第２スリット部６４０、６５０および第１、第２幅広部６６０、６７０が凹溝７２と連通する領域（高流量域）における流出する燃料の流量は、第１、第２幅広部６６０、６７０の開口面積の増加とともに増加する。第１、第２幅広部６６０、６７０は、第１、第２スリット部６４０、６５０よりも幅が広いため、図１１に示すように燃料の流量は上記低流量域での流量の変化よりも大きな変化量で変化する。
【００５６】
調量弁には、低流量域での流量の制御性を更に向上させという要望がある。比較例の調量弁において、上記要望を達成するためには、第１、第２スリット部６４０、６５０の幅ｂを更に小さくすれば、低流量域での単位電流あたりの流量の変化量は小さくすることができ、この領域での流量の制御性を向上することができる。しかしながら、第１、第２スリット部６４０、６５０の加工が困難となったり、加工費が上昇したりする等の問題が生じる。
【００５７】
次に、本実施形態の調量弁４０の流量特性について、図４を用いて説明する。本実施形態の調量弁４０では、低流量域においては、コイル８５に電流を印加して、スプール弁７０をステータ８４の方向に移動させると、最初に第１スリット部６４のみが凹溝７２と連通する。さらに、上記電流を大きくすると、続いて第２スリット部６５が凹溝７２と連通する。図４に示すように、この領域の第１スリット部６４のみが凹溝７２と連通している時期における、単位電流Δｉあたりの開口面積の変化量は、上記比較例の調量弁の開口面積の変化量に比べ小さくなる。したがって、図４の低流量域に示すように、本実施形態の調量弁４０の単位電流Δｉあたりの流量の変化量Δｑ１は、比較例の流量の変化量Δｑ０に比べ小さくなる。これにより、加工難度や加工費を上昇させることなく、簡素な構造で低流量域の制御性を向上させることができる。
【００５８】
なお、出口ポートの形状は、本実施形態で示したようにスリット部と幅広部とを有する出口ポートに限定するものではない。少なくとも２つある出口ポートのうち、一方の出口ポートが他方の出口ポートよりも先に凹溝と連通するようになっていれば出口ポートの形状はどのようなものであっても良い。例えば、略長方形の出口ポートであっても良いし、略三角形の出口ポートであっても良い。また、第１、第２スリット部６４、６５のそれぞれの幅ｂ１、ｂ２は、同じである必要もない。
【００５９】
また、第１、第２スリット部６４、６５の幅ｂ１、ｂ２は、先端から第１、第２幅広部６６、６７に至る部分までほぼ同じ大きさとなっているので、低流量域における単位電流あたり、および弁体の単位移動量あたりの開口面積の変化量がほぼ一定となり、流量の制御性がさらに向上する。
【００６０】
また、第１、第２スリット部は、第１、第２幅広部よりも幅が小さいので、低流量域では、単位電流あたり、および弁体の単位移動量あたりの流量の変化量を小さく、高流量域では、流量の変化量を大きくし、大流量を確保することができる。
【００６１】
また、図５に示すように、印加する電流を０としたとき、第１、第２出口ポート６２、６３の開口面積が最大となり、印加する電流を最大としたとき、前記開口面積が最小となる、いわゆるノーマリオープンタイプの調量弁であっても、本実施形態と同様な効果が得られることは勿論である。
【００６２】
また、調量弁内の燃料の流通経路は、本実施形態に記載の流通経路と逆であっても勿論良い。具体的には、出口ポート６２、６３から燃料を流入させ、凹溝７２、貫通孔７３、および弁体通路７１を介して入口ポート６１から燃料を流出させるように燃料の流通経路を逆とする。
【００６３】
次に、本実施形態の調量弁４０をコモンレール式燃料噴射システム１に使用する燃料噴射ポンプ４に適用した場合の効果について図１および図６を用いて説明する。図６は、調量弁４０のコイル８５に印加する電流とプランジャポンプ２４の１回転あたりの圧送量との関係を示した図である。
【００６４】
図１に示すようにフィードポンプ２３は、燃料タンク６から燃料を吸引し、燃料流路４８を介して、調量弁４０に送出する。調量弁４０は、ＥＣＵ７が決定した圧送量に基づき第１、第２出口ポート６２、６３の開口面積を調整する。燃料流路４８から調量弁４０に流入した燃料は、開口面積が調整された第１、第２出口ポート６２、６３によって流量が調整され、燃料供給流路５０、５１に流出する。調量弁４０にて調量された燃料は、プランジャポンプ２４の吸入行程とともに、燃料供給流路５０、５１、吸入弁４１、４２を介して、加圧室２９、３０に流入する。そして、圧縮行程に移るとともに加圧室２９、３０内の燃料が加圧され、コモンレール３に圧送される。
【００６５】
図６に示すように、調量弁４０に印加する電流が同じであっても、言い換えると調量弁４０のスプール弁７０の位置が同じであっても、エンジンの運転状態（エンジン回転数）が変化するとコモンレール３への圧送量も変化する。エンジンが高回転域で運転しているときよりも低回転域で運転しているときの方が、調量弁４０に印加する単位電流あたりの燃料噴射ポンプ４のポンプ圧送量の変化量が大きい。これは、低回転域の方がプランジャポンプ２４の吸入行程時間が長く、調量弁４０から送出される燃料を多く吸入できるからである。
【００６６】
低回転域におけるポンプ圧送量の制御性を向上させるためには、この領域における圧送量の変化量を小さくする必要がある。図６中の一点鎖線で示すポンプ圧送量の変化は、上記比較例の調量弁を燃料噴射ポンプ４に設置した場合の低回転域におけるポンプ圧送量の変化である。一方、実線で示すポンプ圧送量の変化は、本実施形態の調量弁４０を燃料噴射ポンプ４に設置した場合の低回転域におけるポンプ圧送量の変化である。
【００６７】
調量弁に印加する単位電流Δｉあたりのポンプ圧送量Δｑは、比較例の場合、ポンプ圧送量Δｑ０であり、本実施形態の場合、ポンプ圧送量Δｑ１となっている。図６に示すように、ポンプ圧送量Δｑ１は、ポンプ圧送量Δｑ０よりも小さい。これにより、本実施形態の調量弁４０を燃料噴射ポンプ４に設置することにより、低回転域におけるポンプ圧送量の制御性を向上させることができる。特に、エンジン回転数が非常に低く、ポンプ圧送量を多く必要としないアイドル運転時において、有効である。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による調量弁を図７から図９に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一名称、符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。図７は、本実施形態による調量弁４０の断面図である。本実施形態の調量弁４０は、請求項に記載の開口部が、スプール弁７０に形成されている点で第１実施形態の調量弁と相違する。
【００６９】
図７に示すように、弁ボディ６０には、通路孔としての入口ポート６１と第１、第２出口ポート６２ａ、６３ａが形成されている。第１、第２出口ポート６２ａ、６３ａは、図１０に示す比較例の第１、第２出口ポート６２０、６３０と同様の形状となっている。これらのポート６２ａ、６３ａの配置場所も比較例のものと同様である。これらは、請求項８に記載の第３の連通路に相当する。一方、スプール弁７０には、その軸方向に弁体通路７１が形成されている。そして、スプール弁７０の外壁には、第１凹溝７２ａと第２凹溝７２ｂが形成され、更に、その底部には、弁体通路７１と第１、第２凹溝７２ａ、７２ｂとを接続する第１貫通孔７３ａと第２貫通孔７３ｂとが形成されている。
【００７０】
本実施形態では、上記第１、第２凹溝７２ａ、７２ｂは、それぞれ請求項に記載の開口部に相当し、それぞれ前記第１、第２出口ポート６２ａ、６３ａの幅よりも大きい幅を有した略四角状の溝である。前記弁体通路７１、第１貫通孔７３ａ、および第２貫通孔７３ｂが請求項８に記載の第２の連通路に相当する。
【００７１】
次に、図８を用いて第１、第２凹溝７２ａ、７２ｂと第１、第２出口ポート６２ａ、６３ａとの関係を説明する。図８（ａ）は、第１凹溝７２ａと第１出口ポート６２ａとの関係を示す図であり、図８（ｂ）は、第２凹溝７２ｂと第２出口ポート６３ａとの関係を示す図である。
【００７２】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２凹溝７２ａ、７２ｂは、それぞれスプール弁７０が移動したときに第１、第２出口ポート６２ａ、６３ａと連通する位置に形成されている。第１、第２凹溝７２ａ、７２ｂの幅は、いずれも第１、第２出口ポート６２ａ、６３ａの幅よりも大きくなっている。第１凹溝７２ａの軸方向の長さは、第２凹溝７２ｂのそれよりも同じ、もしくは長くなっている。第１、第２凹溝７２ａ、７２ｂの入口ポート６１側の端部のスプール弁７０に対する位置は、ほぼ同じ位置となっている。
【００７３】
入口ポート６１から流入する燃料は、弁体通路７１、第１、第２貫通孔７３ａ、７３ｂを介し第１、第２凹溝７２ａ、７２ｂにまで達する。コイル８５に電流が印加されると、スプール弁７０は、ステータ８４の方向に移動する。すると、最初に第１凹溝７２ａと第１出口ポート６２ａとが連通し、この凹溝７２ａ内の燃料が、出口ポート６２ａから流出する。次いで、第２凹溝７２ｂと第２出口ポート６３ａとが連通し、この凹溝７２ｂ内の燃料が、出口ポート６３ａから流出する。
【００７４】
これにより、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、本実施形態の調量弁４０は、ノーマリクローズタイプのものであるが、ノーマリオープンタイプのものでも第１実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論である。
【００７５】
また、本実施形態の調量弁４０には、図９に示すようにスプール弁７０が弁ボディ６０内部で周方向に回転するのを防止するための請求項に記載の案内手段が設けられている。図９は、図７中のＩＸ−ＩＸ断面の断面図である。この案内手段は、軸方向に形成される弁ボディ側ガイド溝１２０、軸方向に形成されるスプール弁側ガイド溝１２１、両ガイド溝１２０、１２１間の空間に設けられる角柱状のガイド部材１２２から構成されている。これにより、スプール弁７０が弁ボディ６０内部で周方向に回転するのを防止でき、スプール弁７０を軸方向に移動させたとき、両凹溝７２ａ、７２ｂを確実に両出口ポート６２ａ、６３ａに連通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態による調量弁を適用したディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射システムのシステム図である。
【図２】本発明の第１実施形態による調量弁の断面図である。
【図３】図２の調量弁の第１、第２出口ポートの平面図である。
【図４】図３の調量弁のコイルに印加する電流の大きさと調量弁を通過する燃料の流量との関係を示す流量特性図である。
【図５】ノーマリオープンタイプの調量弁のコイルに印加する電流の大きさと調量弁を通過する燃料の流量との関係を示す流量特性図である。
【図６】図３の調量弁をコモンレール式燃料噴射システムに適用したときの燃料噴射ポンプの圧送量特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態による調量弁の断面図である。
【図８】図７の調量弁のスプール弁の平面図である。
【図９】図７の調量弁のＩＸ−ＩＸ断面の断面図である。
【図１０】比較例としての調量弁の出口ポートの平面図である。
【図１１】比較例としての調量弁のコイルに印加する電流の大きさと調量弁を通過する燃料の流量との関係を示す流量特性図である。
【符号の説明】
【００７７】
１    燃料噴射システム、２    インジェクタ、３    コモンレール、４    燃料噴射ポンプ、５    燃料フィルタ、６    燃料タンク、７    電子制御ユニット（ＥＣＵ）、８    圧力センサ、２０    ポンプハウジング、２１、２２    シリンダヘッド、２３    フィードポンプ、２４    プランジャポンプ、２５、２６    プランジャ、２９、３０    加圧室、３１    カムシャフト、３２    カム、３３    シュー、４０    調量弁、４１、４２    吸入弁、４３    吐出弁、４４    レギュレートバルブ、４８、４９    燃料流路、５０、５１    燃料供給路、５２    ポンプカム室、６０    弁ボディ、６１    入口ポート（通路孔）、６２    第１出口ポート（開口部）、６３    第２出口ポート（開口部）、６４    第１スリット部（開口部の第１領域）、６５    第２スリット部（開口部の第１領域）、６６    第１幅広部（開口部の第２領域）、６７    第２幅広部（開口部の第２領域）、７０    スプール弁（弁体）、７１    弁体通路（第１の連通路、第２の連通路）、７２  凹溝（第１の連通路）、７３    貫通孔（第１の連通路）、８０    電磁駆動部（電磁駆動手段）、８１    ハウジング、８２    コネクタ、８３    電極、８４    ステータ、８５    コイル、８６    ヨーク、８７    フランジ部、９０    スプリング（付勢手段）、１００    Ｏリング、１１０    ストッパ、６２ａ    第１出口ポート（第３の連通路）、６３ａ    第２出口ポート（第３の連通路）、７２ａ    第１凹溝（開口部）、７２ｂ    第２凹溝（開口部）、７３ａ    第１貫通孔（第２の連通路）、７３ｂ    第２貫通孔（第２の連通路）、１２０    弁ボディ側ガイド溝（案内手段）、１２１    スプール弁側ガイド溝（案内手段）、１２２    ガイド部材（案内手段）
【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】
2007092714.tif 000009
【図８】
2007092714.tif 000010
【図９】
2007092714.tif 000011
【図１０】
2007092714.tif 000012
【図１１】
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