(57)【要約】【課題】リニアソレノイドを利用した調量弁よりもロバスト性を向上した調量弁を提供する。【解決手段】流体通路途中に設けられ、該流体通路を流通する流体の流量を調整する調量弁４０は、入口部８２、出口部８３および該入口部８２と該出口部８３とを連通する第１連通路８１を有する弁ボディ８０と、弁ボディ８０内に収容され、位置を変更することにより、入口部８２、出口部８３または第１連通路８１の少なくともいずれか一つの通路面積を調整し、流体通路を流通する流量を調整する弁体９０と、弁ボディ８０の内壁と弁体９０の一方の側面とで区画され、流体通路を流通する流体が導入される第１圧力室１０１と、弁ボディ８０の内壁と弁体９０の他方の側面とで区画され、流体通路を流通する流体が導入される第２圧力室１０２と、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差を調整し、弁体９０の弁ボディ８０内での位置を変更する制御弁７０とを備えている。【選択図】図２
2007211658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路途中に設けられ、該流体通路を流通する流体の流量を調整する調量弁において、
入口部、出口部および該入口部と該出口部とを連通する第１連通路を有する弁ボディと、
前記弁ボディ内に収容され、前記弁ボディ内での位置を変更することにより、前記入口部、前記出口部または前記第１連通路の少なくともいずれか一つの通路面積を調整し、前記流体通路を流通する流体の流量を調整する弁体と、
前記弁ボディの内壁と前記弁体の一方の側面とで区画され、前記流体通路を流通する流体が導入される第１圧力室と、
前記弁ボディの内壁と前記弁体の他方の側面とで区画され、前記流体通路を流通する流体が導入される第２圧力室と、
前記第１圧力室と前記第２圧力室との圧力差を調整し、前記弁体の前記弁ボディ内での位置を変更する制御弁と、
を備えていることを特徴とする調量弁。
【請求項２】
前記弁ボディには、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通する第２連通路が形成され、
前記第２連通路途中には、前記第１圧力室を介して前記第２圧力室へ導入される流体の流量を調整する前記制御弁が設けられ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】
前記制御弁は、ＯＮ−ＯＦＦ弁であることを特徴とする請求項２に記載の調量弁。
【請求項４】
前記ＯＮ−ＯＦＦ弁の弁体の駆動源は、ピエゾアクチュエータ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ＯＮ−ＯＦＦ弁の弁体の駆動源は、電磁アクチュエータ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６】
前記制御弁は、通路面積を調整する比例弁であることを特徴とする請求項２に記載の調量弁。
【請求項７】
前記比例弁の弁体の駆動源は、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項６に記載の調量弁。
【請求項８】
前記比例弁の弁体の駆動源は、電磁アクチュエータであることを特徴とする請求項６に記載の調量弁。
【請求項９】
加圧室と、該加圧室の容積を変化させ、該加圧室内の燃料を加圧し、燃料消費装置へ送出する加圧手段とを有する燃料噴射ポンプの該加圧室の上流側に、前記出口部が接続されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の調量弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路途中に設けられ、該通路を流通する流体の流量を調整する調量弁に関する。
【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、燃料噴射ポンプに形成されている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、リニアソレノイドから発生する電磁吸引力を利用して移動するニードルを備えており、ニードルを移動させることにより流体通路の流路面積を調整し、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、リニアソレノイドに供給する電流の大きさを調整することにより、リニアソレノイドから発生する電磁吸引力を調整することができる。調量弁には、前記吸引力と反対の方向の力（付勢力）をニードルに付与するスプリングが設けられているので、ニードルは、前記吸引力と前記付勢力とが釣り合う場所で停止する。この調量弁は、この原理を利用してニードルを任意の場所に停止させ、流体通路の流路面積を自由に調整し、加圧室へ供給される燃料の流量を調整している。
【０００６】
燃料噴射ポンプの大きさは、改良の結果、その体格が小さくなってきている。また、調量弁も搭載する燃料噴射ポンプの体格に合わせて小さくする必要がある。燃料噴射ポンプの大きさに合わせて調量弁の体格を定めると、当然ながらリニアソレノイドが発生する電磁吸引力は小さくなる。電磁吸引力が小さくなると、外乱（異物や燃料の粘度）によってニードルを静止状態から移動させることが困難となることがある。このため、実際には、ニードルを所定の位置で維持させるときは、ニードルを微小振幅で振動させ、前記外乱の影響を小さくするということを行っている。
【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】
しかしながら、上述のようにニードルを微小振幅で振動させてニードルの位置を維持させるようにすると、ニードルとボディとの間に入り込む燃料の粘性が変化したり、異物が入り込んだり、ニードルとボディ間の摺動抵抗が場所によって異なっていたりして、ニードルの位置が安定せず、却って所望の位置を維持することが困難なときがある。結果、調量特性が不安定となるという問題が生じる。
【０００８】
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、リニアソレノイドを利用した調量弁よりもロバスト性を向上した調量弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、流体通路途中に設けられ、該流体通路を流通する流体の流量を調整する調量弁において、入口部、出口部および該入口部と該出口部とを連通する第１連通路を有する弁ボディと、弁ボディ内に収容され、弁ボディ内での位置を変更することにより、入口部、出口部または第１連通路の少なくともいずれか一つの通路面積を調整し、流体通路を流通する流体の流量を調整する弁体と、弁ボディの内壁と弁体の一方の側面とで区画され、流体通路を流通する流体が導入される第１圧力室と、弁ボディの内壁と弁体の他方の側面とで区画され、流体通路を流通する流体が導入される第２圧力室と、第１圧力室と第２圧力室との圧力差を調整し、弁体の弁ボディ内での位置を変更する制御弁と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、弁体の両側に第１、第２圧力室が区画され、更に、第１、第２圧力室には、流体通路の流体が流通され、そして、第１、第２圧力室内の圧力差を調整する制御弁を備えているので、制御弁によって第１、第２圧力室の差圧を制御することにより、弁体を所定の方向に移動させることができる。更に、差圧を一定に維持することにより、弁体を所定の位置に維持することも可能となる。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、弁体を駆動させる駆動源として、流体圧を利用しているため、弁体を駆動させる駆動力を上記従来の調量弁に比べ大きくすることができる。したがって、弁体を所定の位置で維持させるとき、弁体の固着防止のために微小振幅で振動させておく必要がなくなり、弁体の位置を安定的に維持することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、弁ボディには、第１圧力室と第２圧力室とを連通する第２連通路が形成され、第２連通路途中には、第１圧力室を介して第２圧力室へ導入される流体の流量を調整する前記制御弁が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、第１圧力室には、入口部側の流体が常に導入され、第２圧力室には、制御弁にて流量が制御された流体が第２連通路を介して導入されるので、１つの制御弁にて第１、第２圧力室の差圧を制御することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、制御弁がＯＮ−ＯＦＦ弁であることを特徴としている。制御弁をＯＮ−ＯＦＦ弁とすることで、制御弁の構造が簡素になる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、ＯＮ−ＯＦＦ弁の弁体の駆動源がピエゾアクチュエータであることを特徴としている。該弁体の駆動源としてピエゾアクチュエータを採用しているため、該弁体の応答性を高めることができ、調量弁の制御性を向上させることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、ＯＮ−ＯＦＦ弁の弁体の駆動源が電磁アクチュエータであることを特徴としている。該弁体の駆動源として電磁アクチュエータを採用することも可能である。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、制御弁が通路面積を調整する比例弁であることを特徴としている。この構成によれば、第１、第２圧力室の差圧を比例制御することが可能となるので、調量弁の弁体の位置も比例制御することが可能となる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、比例弁の弁体の駆動源がピエゾアクチュエータであることを特徴としている、また、請求項８に記載の発明は、比例弁の弁体の駆動源が電磁アクチュエータであることを特徴としている。具体的に、比例弁の弁体の駆動源としてピエゾアクチュエータや電磁アクチュエータを採用することが可能である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、加圧室と、該加圧室の容積を変化させ、該加圧室内の燃料を加圧し、燃料消費装置へ送出する加圧手段とを有する燃料噴射ポンプの該加圧室の上流側に、出口部が接続されていることを特徴としている。請求項１から請求項８に記載されている調量弁をいわゆる燃料噴射ポンプの吸入調量弁として用いることにより、燃料噴射ポンプへ供給される燃料流量を精度良く制御することができる。結果、燃料噴射ポンプの燃料噴射特性も安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（吐出圧）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。本実施形態では、レギュレートバルブ４４によってフィードポンプ２３の吐出圧が約１ＭＰａとなるようにしている。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。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、調量弁４０の構造について図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、燃料供給路５０、５１へ送出する燃料の流量を調整する制御弁である。調量弁４０は、フィードポンプ２３から加圧室２９、３０へ供給される燃料量を調整する調量部６０と、前記調量部６０を制御する制御弁部７０とから構成されている。なお、この制御弁部７０が請求項１に記載の制御弁に相当するものである。調量部６０と制御弁部７０は、弁ボディ８０に設けられ、ポンプハウジング２０の側面に取り付けられている。
【００３５】
まず、調量部６０から説明する。調量部６０は、請求項に記載の弁体としてのニードル９０、スプリング１３０、止め輪１４０およびＯリング１５０から構成されている。略円柱状に形成されている弁ボディ８０には、略円筒状のニードル９０を往復移動可能に収容するニードル収容孔８１が形成されている。ニードル収容孔８１は、図２中左側に入口ポート８２としての開口部を有し、図中右側に底部を有する孔である。更に、この収容孔８１の側壁には、出口ポート８３としての貫通穴が形成されている。この収容孔８１は、入口ポート８２と出口ポート８３とを連通する通路としての役割も果たすので、請求項に記載の第１連通路に相当する。
【００３６】
この出口ポート８３は、図中、２つ形成されているが、この出口ポート８３の数は、２つに限定されるものではない。出口ポート８３のニードル収容孔８１の側壁側には、スリット８４が形成されている。なお、このスリット８４の形状については、後ほど説明する。図１に示すように、入口ポート８２には、燃料流路４８が接続され、出口ポート８３には、燃料供給路５０、５１が接続されるようになっている。燃料流路４８を流通する燃料は、入口ポート８２から入り、弁ボディ８０内を通って、出口ポート８３から排出される。
【００３７】
弁ボディ８０の入口ポート８２と出口ポート８３との間の外壁には、燃料流路４８を流通する燃料が、弁ボディ８０の外壁を通って、燃料供給路５０、５１に流通することを防ぐＯリング１５０が設けられている。入口ポート８２には、ニードル９０の抜けを防止する止め輪１４０が設けられている。ニードル収容孔８１の底部側には、ニードル９０を入口ポート８２側に付勢するスプリング１３０が設けられている。
【００３８】
ニードル９０は、略円筒状の部材であり、その側壁には、環状溝９１が形成されている。更に、ニードル９０には、環状通路１１５と入口ポート８２とが連通されるような第１燃料通路１１１と、環状溝９１と第１燃料通路１１１とが連通されるような第２燃料通路１１２とが形成されている。そして、入口ポート８２側には、ニードル端部９０ａと弁ボディ８０とで区画される請求項に記載の第１圧力室としての第１圧力室１０１が形成されている。（図１、図２参照）
また、ニードル９０のニードル収容孔８１底部側には、ニードル９０の底部側端面９２によって区画される請求項に記載の第２圧力室としての第２圧力室１０２が形成されている。第１圧力室１０１と第２圧力室１０２とは、後ほど説明する制御弁部７０を介して互いが第１燃料通路１１１、環状通路１０１、第３燃料通路１１３、および第４燃料通路１１４で接続されている。第１圧力室２００に導入された燃料は、第１燃料通路１１１、第２燃料通路１１２を通って環状溝９１に導入される。
【００３９】
ニードル９０の位置が移動することにより、環状溝９１と出口ポート８３に形成されているスリット８４とが重なり、入口ポート８２と出口ポート８３とが連通する。ニードル９０は、弁ボディ８０に対する位置を変化させることにより、この重なり具合を調整することが可能となり、出口ポート８３から排出される燃料の流量を調整することができる。
【００４０】
ここで、出口ポート８３から排出される燃料の流量の調整について図３を用いて説明する。図３は、出口ポート８３付近の平面図である。破線で示すニードル９０は、図３中の左右方向に移動可能に弁ボディ８０に収容されている。ニードル９０の位置を調整することにより、環状溝９１とスリット８４とが重なる面積（図３中の斜線で示す範囲）を調整することができる。この面積が請求項に記載の通路面積に相当する。この面積を調整することにより、出口ポート８３から排出される燃料の流量を調整することができる。本実施形態のスリット８４の形状は、燃料噴射ポンプ４の種類や、燃料噴射ポンプ４の所望の噴射特性を達成可能とするために適宜変更可能である。
【００４１】
次に制御弁部７０を説明する。制御弁部７０は、ボール弁１６０、ピストン１７０、ピエゾスタック１８０およびコネクタ２００から構成されている。弁ボディ８０には、ボール弁１６０、ピストン１７０、ピエゾスタック１８０を収容するアクチュエータ収容孔８５が形成されている。
【００４２】
アクチュエータ収容孔８５の底部には、ボール弁１６０が着座可能な弁座８６が形成されている。そして、弁ボディ８０には、前記底部と環状通路１１５とが接続可能な第３燃料通路１１３、アクチュエータ収容孔８５と第２圧力室１０２とが接続可能な第４燃料通路１１４および第１リターン通路１２１、およびアクチュエータ収容孔８５と燃料噴射ポンプ４の燃料入口４５とが接続可能な第２リターン通路１２２が形成されている。第１燃料通路１１１、第３燃料通路１１３、第４燃料通路１１４、および環状通路１１５が請求項に記載の第２連通路に相当する。
【００４３】
この収容孔８５には、底部側から順にボール弁１６０、ピストン１７０、ピエゾスタック１８０が収容されている。ピストン１７０の外周には、アクチュエータ収容孔８５を弁座８６側のアクチュエータ収容孔８５とピエゾスタック１８０側のアクチュエータ収容孔８５との２つの領域に区画するＯリング１９０が設けられている。これにより、第３燃料通路１１３、弁座８６側のアクチュエータ収容孔８５、第４燃料通路１１４、第２圧力室１０２、第１リターン通路１２１、ピエゾスタック１８０側のアクチュエータ収容孔８５、第２リターン通路１２２という経路が形成される。
【００４４】
ピエゾスタック１８０の端部には、コネクタ２００が設けられている。コネクタ２００には、電極２１０が設けられており、ＥＣＵ７からの信号に応じた電流をピエゾスタック１８０に印加できるようになっている。
【００４５】
ピエゾスタック１８０に電極２１０を通じて電流が印加（ＯＮ）されると、スタック１８０は伸長する。スタック１８０が伸長すると、ピストン１７０は、弁座方向に移動し、ボール弁１６０を弁座８６に着座させる。すると、第４燃料通路１１４への燃料の流通が遮断されるため、第２圧力室１０２への燃料の供給が停止する。第２圧力室１０２には、第１、第２リターン通路１２２が接続されているため、第２圧力室１０２内の燃料は、常に排出されている。このため、第２圧力室１０２の圧力は、第１圧力室１０１の圧力よりも低下する。このため、ニードル９０には、第２圧力室１０２の方向に移動する力が発生する。この力は、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差が大きければ大きいほど大きくなる。
【００４６】
前記力とスプリング１３０の付勢力とが釣り合う位置に、ニードル９０は第２圧力室１０２の方向に移動する。ニードル９０が第２圧力室１０２の方向に移動すると、図３に示すように、環状溝９１とスリット８４とが重なる面積が大きくなり、出口ポート８３から排出される燃料の流量が増加する。
【００４７】
一方、電流の印加が停止（ＯＦＦ）されると、スタック１８０は収縮する。スタック１８０が収縮すると、ピストン１７０は、反弁座方向に移動し、ボール弁１６０を弁座８６から離座させる。すると、第３燃料通路１１３と第４燃料通路１１４とが連通し、第２圧力室１０２へ燃料が供給される。第２圧力室１０２の圧力は、第１圧力室１０１の圧力に近づく。第１圧力室１０１と第２圧力室１０２の圧力差が小さくなるので、ニードル９０は、入口ポート８２の方向に移動する。このとき、環状溝９１とスリット８４とが重なる面積が小さくなるので、出口ポート８３から排出される燃料の流量が減少する。本実施形態の制御弁部７０は、ＯＮ−ＯＦＦ弁として作用する。
【００４８】
本実施形態では、ＥＣＵ７は、スタック１８０に印加される電流のＯＮ−ＯＦＦのデューティ比を変化することにより、単位時間当たりの開弁時間を変化させ、第３燃料通路１１３から第４燃料通路１１４への燃料の流量を制御する。流量を制御することにより、第２圧力室１０２の圧力を上下させて、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差を任意に制御することができる。前記圧力差を制御することができれば、ニードル９０に発生する前記力を任意に制御することができる。
【００４９】
ニードル９０は、前記力と前記付勢力とが釣り合う位置で停止する。本実施形態では、前記力を前記圧力差にて任意に制御しているため、任意の位置で停止させることができ、出口ポート８３から排出される燃料の流量を調整することができる。
【００５０】
本実施形態では、第１圧力室１０１にフィードポンプ２３からの燃料をそのまま導入させ、第２圧力室１０２に制御弁部７０によって流量が制御された燃料を導入させることにより、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差を発生させている。この構成によれば、１つの制御弁部７０で前記圧力差を発生させ、制御することができる。
【００５１】
本実施形態では、フィードポンプ２３の吐出圧力は約１ＭＰａとなっている。したがって、調量弁４０は、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差を大気圧〜１ＭＰａまで変化させることができる。本実施形態の調量弁４０の体格を、従来技術の調量弁の体格とほぼ同じにしたとしても、従来技術のリニアソレノイドが発生する電磁吸引力よりも強大な力を得ることができる。したがって、従来技術のようにニードル９０を微小振幅で振動させる必要が無くなる。その結果、ニードル９０と弁ボディ８０との間に入り込む燃料の粘性が変化したり、異物が入り込んだり、場所によって摺動抵抗が異なっていても、ニードル９０を安定して所定の位置に維持させることができ、調量弁４０のロバスト性を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、制御弁部７０にＯＮ−ＯＦＦ弁構造を採用しているため、比較的制御弁部７０の構成が簡素になる。
【００５３】
ピエゾスタック１８０は、他のアクチュエータ（例えば、ソレノイド）に比べ、応答性が高いため、ボール弁１６０の応答速度を速くすることができる。ボール弁１６０の応答速度を速くすることができるため、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差をきめ細かく制御することができ、精度の良いニードル９０の位置制御を行うことができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物および同一処理は、同一符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみを説明する。本実施形態は、制御弁部７０のアクチュエータとしてソレノイドを利用したＯＮ−ＯＦＦ弁であるという点で第１実施形態と異なる。図４は、第２実施形態の調量弁における、制御弁部の断面図である。
【００５５】
底部を有するアクチュエータ収容孔８５には、底部側から順にボール弁１６０、突起部２２６を有する可動子として機能するピストン２２５、ソレノイド２２０が収容されている。ボール弁１６０とソレノイド２２０との間には、アクチュエータ収容孔８５を、弁座８６側のアクチュエータ収容孔８５とソレノイド２２０側のアクチュエータ収容孔８５との２つの領域に区画する区画壁２２７が設けられている。
【００５６】
弁座８６側のアクチュエータ収容孔８５には、第３、第４燃料通路１１３、１１４が接続され、ソレノイド２２０側のアクチュエータ収容孔８５には、第１、第２リターン通路１２１、１２２が接続されている。
【００５７】
区画壁２２７は、略中心に貫通孔が形成されており、この貫通孔に前記突起部２２６が摺動可能に挿通されている。更に、区画壁２２７とソレノイド２２０との間には、ピストン２２５の移動を確保するためのスペーサ２２４が設けられている。
【００５８】
ソレノイド２２０は、固定子２２１と固定子２２１に巻回されたコイル２２２とピストン２２５をボール弁１６０側に付勢するスプリング２２３とから構成されている。固定子２２１には、第１リターン通路１２１と区画壁２２７とソレノイド２２０との間に形成される空間と連通するスリット２２８が形成されている。そして、第２リターン通路１２２は、前記空間に接続されている。ソレノイド２２０の端部には、コネクタ２２９が設けられている。コネクタ２２９には、コイル２２２に電流を印加する電極２３０が設けられている。
【００５９】
コイル２２２に電流が印加されていない状態では、ソレノイド２２０には電磁吸引力が発生しておらず、ピストン２２５は、スプリング２２３によりボール弁１６０の方向に付勢されている。このとき、ボール弁１６０は、弁座８６に着座されるため、第３燃料通路１１３から第４燃料通路１１４への燃料の流通が遮断される。これにより、第２圧力室１０２の圧力は第１圧力室１０１の圧力よりも低下するため、ニードル９０は第２圧力室１０２の方向に移動する。
【００６０】
コイル２２２に電流が印加されると、ソレノイド２２０に前記付勢力よりも大きく、かつ前記付勢力の方向と反対方向の電磁吸引力が発生するので、ピストン２２５は固定子２２１に吸引され、ボール弁１６０が弁座８６から離座する。すると、第３燃料通路１１３と第４燃料通路１１４とが連通史、第２圧力室１０２へ燃料が供給される。これにより、第２圧力室１０２の圧力は第１圧力室１０１の圧力とほぼ同じ値となるため、ニードル９０はスプリング１３０の付勢力により入口ポート８２の方向に移動する。
【００６１】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、ソレノイド２２０のＯＮ−ＯＦＦのデューティ比を変化させることにより、単位時間当たりの開弁時間を変化させ、第３燃料通路１１３から第４燃料通路１１４への燃料の流量を制御することができる。これにより、第２圧力室１０２の圧力を上下させて、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差を任意に制御し、ニードル９０の位置を制御することができる。
【００６２】
一方、本実施形態では、制御弁部７０のアクチュエータとしてソレノイド２２０を使用しているため、第１実施形態よりもボール弁１６０の応答速度の点では劣るものの、調量弁４０の製造コストは抑えることができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物および同一処理は、同一符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみを説明する。本実施形態は、制御弁部７０が通路面積を調整する比例弁であるという点で第１、第２実施形態と異なる。図５は、第３実施形態の調量弁における、制御弁部の断面図である。
【００６４】
底部を有するアクチュエータ収容孔８５には、底部側から順に突起部３０２を有するピストン３０１、ピエゾスタック３００が収容されている。底部には、第３燃料通路１１３に接続される凹部３０３が形成されており、その内周形状は、前記突起部３０２の外周形状とほぼ同じ形状となっている。
【００６５】
ピストン３０１の外周には、アクチュエータ収容孔８５を弁座８６側のアクチュエータ収容孔８５とピエゾスタック３００側のアクチュエータ収容孔８５との２つの領域に区画するＯリング３０４が設けられている。
【００６６】
弁座８６側のアクチュエータ収容孔８５には、第３、第４燃料通路１１３、１１４が接続され、ソレノイド２２０側のアクチュエータ収容孔８５には、第１、第２リターン通路１２１、１２２が接続されている。
【００６７】
突起部３０２は、凹部３０３内で摺動自在に移動することができる。突起部３０２が凹部３０３に挿入されているときは、第３燃料通路１１３から第４燃料通路１１４への燃料の流通は遮断される。突起部３０２が凹部３０３から離れると、第３燃料通路１１３と第４燃料通路１１４とが連通する。突起部３０２の端面と凹部３０３の開口部との距離に応じて通路面積が変化するので、この距離を調整することにより第４燃料通路１１４への燃料の流量を調整することができる。
【００６８】
ピエゾスタック３００の端部には、コネクタ３０５が設けられている。コネクタ３０５には、ピエゾスタック３００に電流を印加する電極３０６が設けられている。
【００６９】
ピストン３０１は、ピエゾスタック３００の伸縮によって移動する。ピエゾスタック３００は、印加される電圧の大きさによってその伸縮量が変わる特性を有している。この特性を利用して、ピストン３０１の移動量を制御し、前記通路面積を調整する。これにより、第４燃料通路１１４への燃料の流量を調整することができるので、第１、第２圧力室１０１、１０２の圧力差を制御することができる。この構成によっても、ニードル９０の位置を制御することができる。
【００７０】
また、制御弁部７０のアクチュエータとして周知のリニアソレノイドを使用しても良い。これによれば、製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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の調量弁の出口ポート付近の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による調量弁の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による調量弁の断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  コモンレール式燃料噴射システム、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、８  圧力センサ、９  回転角センサ、１０  負荷センサ、１１  冷却水温センサ、１２  吸気温センサ、１３  吸気圧センサ、１４  燃料配管、１５  燃料配管、１６  燃料配管、１７  燃料排出配管、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、２７、２８  スプリング、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、４６  燃料出口、４８  燃料流路、４７  オーバーフロー出口、４９  燃料流路、５０、５１  燃料供給路、５２  ポンプカム室、６０  調量部、７０  制御弁部（制御弁）、８０  弁ボディ、８１  ニードル収容孔（第１連通路）、８２  入口ポート（入口部）、８３  出口ポート（出口部）、８４  スリット、８５  アクチュエータ収容孔、８６  弁座、９０  ニードル（弁体）、９１  環状溝、９２  底部側端面、１０１  第１圧力室、１０２  第２圧力室、１１１  第１燃料通路（第２連通路）、１１２  第２燃料通路、１１３  第３燃料通路（第２連通路）、１１４  第４燃料通路（第２連通路）、環状通路１１５（第２連通路）１２１  第１リターン通路、１２２  第２リターン通路、１３０  スプリング、１４０  止め輪、１５０  Ｏリング、１６０  ボール弁、１７０  ピストン、１８０  ピエゾスタック、１９０  Ｏリング、２００  コネクタ、２１０  電極
【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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