(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧ポンプ、および前記低圧ポンプから供給された燃料を加圧してコモンレールへ供給する燃料噴射ポンプを備えるコモンレール式の燃料噴射システムにおいて、前記低圧ポンプと前記燃料噴射ポンプとの間に設けられ前記燃料噴射ポンプへ供給する燃料の流量を制御する流量制御装置であって、
側壁を貫く開口部を有する筒状の弁ボディと、
筒状に形成され、側壁を貫くポートおよび前記弁ボディの内壁部と摺動するガイド部を有し、前記弁ボディの内周側に軸方向へ往復移動可能に収容され、軸方向へ移動することにより流体通路を開閉する弁部材と、
前記弁ボディと前記弁部材との間の摺動部に形成されている溝部とを備え、
前記弁部材の軸方向の一方の端部から前記低圧ポンプで吐出された燃料が流入し前記弁部材の内周側、前記ポートおよび前記開口部を経由して流量が制御された燃料が前記燃料噴射ポンプへ流れ、
前記溝部は、前記ポートよりも、前記弁部材の軸方向において燃料が流入する側とは反対側の前記ガイド部のみに形成されていることを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記溝部は、前記弁部材の前記ガイド部に周方向に形成されていることを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記溝部は、前記弁ボディの前記内壁部に周方向に形成されていることを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記溝部は、前記弁部材の前記ガイド部および前記弁ボディの前記内壁部に周方向に形成されていることを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記溝部は、前記弁部材および前記弁ボディの軸方向に複数形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という。）に燃料を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、エンジンの各気筒に連通する共通の蓄圧室（コモンレール）を備えている。燃料の吐出量が可変である燃料噴射ポンプから必要な流量の高圧燃料をコモンレールに加圧供給することにより、コモンレールに蓄えられた燃料の圧力を一定に維持している。
【０００３】
コモンレールに蓄えられている燃料の圧力を一定に維持するためには、エンジンの負荷状態に応じて燃料噴射ポンプへ供給する燃料の流量を調整し、燃料噴射ポンプから吐出される燃料の流量を制御する必要がある。従来のコモンレール式の燃料噴射システムでは、燃料噴射ポンプと燃料噴射ポンプへ燃料を供給する低圧ポンプとの間に流量制御装置を設置し、燃料噴射ポンプへ供給される燃料の流量ならびに燃料噴射ポンプから吐出される燃料の流量を制御している。
【０００４】
流量制御装置は、弁ボディの内部を軸方向へ往復移動する弁部材を備えており、弁ボディと弁部材とが相対的に移動することにより燃料通路の流路面積を可変して燃料の流量を調整している。このような流量制御装置の場合、弁部材にはガイド部が形成され、ガイド部と弁ボディの内壁面との間に摺動部を形成し、ガイド部と内壁面とが摺動することにより弁部材の移動は案内されている。ガイド部は、弁部材のストロークに応じて所定の長さ確保する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弁部材の移動量はエンジン運転時のアクセルの動きに対応しているため、例えば定速走行時のようにアクセルの開度の変化が小さいとき、弁部材の移動量は小さくなる。また、エンジンの運転停止時、弁部材は長期間停止している。さらに、上述のように弁部材はアクセルの動きに対応して移動するため、弁部材の移動速度は小さい。弁部材の停止が長期間継続したり、弁部材の移動量および移動速度が小さくなると、摺動するガイド部と弁ボディの内壁面との間では、油膜切れが生じやすい。特に、潤滑性の低い低粘度の燃料を用いた場合に油膜の形成が困難となり、摺動部における摺動抵抗が増大する。また、流量制御装置は燃料噴射ポンプの入口側に設置されるため、流量制御装置へ流入する燃料の圧力は比較的低く、燃料自身の圧力による摺動部への燃料の流入も望めない。さらに、例えば電磁石に発生する磁力を変化させて弁部材を駆動する電磁駆動部を備える流量制御装置の場合、弁部材のストロークが長くなるためガイド部の軸方向の長さを大きくする必要がある。そのため、ガイド部の軸方向中央付近では潤滑用の燃料が供給されず、油膜の形成が困難となる。
【０００６】
その結果、油膜切れにより摺動部における摺動抵抗が増大すると、弁部材に駆動力を加えても弁部材の移動が阻害されるおそれがある。そのため、駆動指令に応じた弁部材の駆動が困難となり、燃料の流量の精密な調整が困難になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、摺動部の油膜の形成を促進し、弁部材の円滑な移動を確保し、流量の調整精度を向上する流量制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１、２、３または４記載の流量制御装置によると、弁部材と弁ボディとの摺動部には溝部が形成されている。溝部には摺動部を潤滑するための燃料が保持される。そのため、弁部材の移動により溝部に保持されている燃料によって摺動部には油膜が形成され、摺動部の摺動抵抗を低減することができる。その結果、例えば長期間の停止後あるいは定速走行時のように弁部材の移動量が小さな場合、ならびに弁部材の移動速度が小さな場合であっても、弁部材の円滑な移動を確保することができる。したがって、流量の精密な制御が可能となり、流量の調整精度を向上することができる。
【０００９】
本発明の請求項３記載の流量制御装置によると、溝部は弁部材のガイド部に形成されている。そのため、溝部は弁部材の外周側に形成することができ、溝部を容易に形成することができる。
本発明の請求項５記載の流量制御装置によると、溝部は弁部材または弁ボディの軸方向へ複数形成されている。弁部材の移動ストロークに合わせて溝部を形成することにより、摺動部の軸方向の長さが大きなときでも、摺動部における油膜の形成が確保される。これにより、弁部材と弁ボディとの間の摺動抵抗を低減することができ、弁部材の円滑な移動を確保することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による流量制御装置を適用したコモンレール式の燃料噴射システムを図２に示す。
コモンレール式の燃料噴射システム１は、主に燃料タンク２、低圧ポンプ１０、流量制御装置２０、燃料噴射ポンプ６０およびコモンレール３から構成されている。図２の破線により囲まれた低圧ポンプ１０、流量制御装置２０および燃料噴射ポンプ６０は、一体の燃料噴射ポンプユニット４を構成している。
【００１１】
燃料タンク２は常圧の燃料を蓄えており、燃料タンク２の内部の燃料は低圧ポンプ１０により燃料流路１１を経由して流量制御装置２０へと供給される。低圧ポンプ１０の下流側には逆止弁１２が設置されており、低圧ポンプ１０により供給される燃料の圧力が所定の圧力よりも大きくなった場合、燃料は燃料タンク２側へ還流される。
【００１２】
燃料噴射ポンプ６０は、プランジャ６１が往復移動することにより、加圧室６２内部の燃料を加圧する。この燃料噴射ポンプ６０では、加圧室６２へ流入する燃料の流量に応じて吐出される燃料の流量が変化する。プランジャ６１は、図示しないエンジンのクランクシャフト６３に設置されているカム６４によりクランクシャフト６３の回転にしたがって図２の上下方向へ往復駆動される。燃料噴射ポンプ６０には逆止弁６５および逆止弁６６が設置されており、プランジャ６１の下降により流量制御装置２０および燃料供給路６７を経由して燃料を吸入し、プランジャ６１の上昇により燃料が加圧されコモンレール３へと吐出される。燃料噴射ポンプ６０の吐出側には燃料配管６８が接続され、燃料配管６８の燃料噴射ポンプ６０の反対側の端部はコモンレール３に接続されている。
【００１３】
コモンレール３は燃料配管６８と接続され、燃料噴射ポンプ６０で加圧された燃料を蓄圧状態で保持する。コモンレール３には、エンジンの各気筒の内部へ燃料を噴射するインジェクタ５が気筒数に応じて接続されている。コモンレール３に蓄圧状態で保持された燃料は、インジェクタ５から噴射される。コモンレール３には還流配管１３が接続されており、コモンレール３で余剰となった燃料は還流配管１３を経由して燃料タンク２へ還流される。
【００１４】
また、本実施例の燃料噴射システム１にはＥＣＵ６が接続されている。ＥＣＵ６は、入力されるコモンレール３の内部の燃料圧力、エンジンの回転数Ｎｅならびにアクセル開度αなどに基づいて燃料噴射ポンプ６０から吐出される燃料の流量を最適に制御するために流量制御装置２０に供給する電力を制御する。さらに、ＥＣＵ６はコモンレール３に接続されているインジェクタ５の図示しない電磁弁の開閉時期を制御する。これにより、エンジンの各気筒の内部への燃料の噴射時期ならびに燃料の量が制御される。
【００１５】
次に、流量制御装置２０について詳細に説明する。
流量制御装置２０は、図３に示すように弁ボディ２１、弁部材３０および電磁駆動部４０から構成されている。第１実施例の流量制御装置２０は、電磁駆動部４０への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。
【００１６】
弁ボディ２１は略円筒形状に形成され、内部に弁部材３０を往復摺動可能に収容している。弁ボディ２１には周方向に複数の開口部２２が形成されている。この開口部２２は、図２に示すように燃料噴射ポンプ６０に燃料を供給する燃料供給路６７に接続されている。図１および図３に示すように、弁ボディ２１の低圧ポンプ１０側の端部すなわち反電磁駆動部４０側の端部にはブッシュ２３が圧入されている。ブッシュ２３の中央部に形成されている連通孔２３１は燃料流路１１に接続されている。
【００１７】
弁部材３０は略円筒形状に形成され、弁ボディ２１の内部に軸方向へ摺動可能に収容されている。弁部材３０の内部には燃料通路３１が形成され、この燃料通路３１には複数のポート３２が連通している。ブッシュ２３の連通孔２３１、弁ボディ２１の内周側、燃料通路３１、ポート３２および開口部２２により、特許請求の範囲に記載の流体通路が形成されている。弁部材３０が図１および図３の上下方向に移動することにより、燃料通路３１のポート３２と弁ボディ２１の開口部２２との連通が遮断または開放される。ポート３２と開口部２２との重なり合う面積が変化することにより、流体通路の開口面積が変更され、流体通路を流れる燃料の流量が調整される。
【００１８】
弁部材３０のブッシュ２３側の端部にはスプリング２４が当接している。スプリング２４の反弁部材側の端部はブッシュ２３に当接している。このスプリング２４は、弁部材３０を電磁駆動部４０方向へ付勢している。
図１に示すように、弁部材３０の電磁駆動部４０側にはガイド部３３が形成されている。ガイド部３３は、外径が弁部材３０の内径と概ね同一である。ガイド部３３は弁ボディ２１の内壁面２５との間に摺動部を形成している。ガイド部３３と内壁面２５とが摺動することにより、弁部材３０の軸方向への移動が案内される。
【００１９】
ガイド部３３には、溝部３４が弁部材３０の軸方向へ２カ所形成されている。溝部３４は、弁部材３０の外周側に周方向へ連続して形成されている。溝部３４は、断面がＶ字形状に形成されている。溝部３４の間隔および本数は、ガイド部３３の軸方向の長さおよび弁部材３０のストロークに応じて任意に設定することができる。
【００２０】
ガイド部３３に溝部３４を形成することにより、溝部３４には燃料が保持される。そのため、弁部材３０が軸方向へ移動する場合、摺動部には溝部３４に保持されている燃料が供給される。その結果、本実施例のように電磁駆動部５０により弁部材３０を駆動することにより、ガイド部３３の軸方向の長さが大きくなる場合でも、摺動部には溝部３４に保持されている燃料が供給される。これにより、摺動部には油膜が形成され、弁部材３０が往復移動するときの摺動抵抗が減少する。
【００２１】
図３に示すように、電磁駆動部４０はソレノイド部と可動部材とからなる。ソレノイド部は、ヨーク４１、コイル４２、ステータ４３、ステータ４４、ガイド４５、およびステータカバー４６から構成されている。ヨーク４１は円筒形状の磁性体で形成されている。コイル４２はヨーク４１の内周側に配設され、コネクタ４７の電極部材４８に接続されている。ステータ４３およびステータ４４は磁性体から形成されており、非磁性体からなるガイド４５と例えば溶接などにより接続されている。ステータ４３、ステータ４４およびガイド４５はコイル４２の内周側へ嵌合または溶接することにより一体に構成されている。ステータカバー４６は、ステータ４４の内部に圧入することにより固定されている。
ステータ４４の内周側には弁ボディ２１が挿入され、ステータ４４の端部を例えばかしめることによりステータ４４と弁ボディ２１とは固定されている。
【００２２】
可動部材はシャフト５１とアーマチャ５２とを有しており、シャフト５１はアーマチャ５２の内周側に圧入されている。可動部材はステータ４３、ステータ４４およびガイド４５の内周側に摺動可能に配設され、両端部をリニア軸受５３およびリニア軸受５４に支持されている。アーマチャ５２の反弁部材側の端部にはワッシャ５５が設置されている。ワッシャ５５は非磁性体により形成され、ステータ４３とアーマチャ５２とが吸引しあうのを防止する。
【００２３】
アーマチャ５２は磁性材料から形成されているため、コイル４２から発生した磁界はステータ４３、アーマチャ５２、ステータ４４およびヨーク４１を通る磁気回路を構成する。そのため、シャフト５１およびアーマチャ５２はステータ４４に吸引される。アーマチャ５２のステータカバー４６側の端部はテーパ状に形成されているため、アーマチャ５２とステータ４４との間に作用する磁力の強度に応じてアーマチャ５２とステータ４４との間の空隙の大きさが変化する。そのため、コイル４２に印加される電流値に応じて、アーマチャ５２およびシャフト５１の移動距離が変化する。
シャフト５１のステータカバー４６側の端部と弁部材３０の反ブッシュ側の端部とは当接している。そのため、アーマチャ５２およびシャフト５１の移動にしたがって弁部材３０は移動する。
【００２４】
次に、本実施例による燃料噴射システム１の燃料の流れについて説明する。
図２に示すように低圧ポンプ１０は、燃料タンク２から流量制御装置２０へ燃料を供給する。供給された燃料は、図１に示すようにブッシュ２３の連通孔２３１から流量制御装置２０へ流入する。流入した燃料は、弁部材３０の内部に形成されている燃料通路３１を経由してポート３２へ供給される。
【００２５】
コイル４２に印加される電流値が０の場合、すなわちコイル４２の非通電時、弁部材３０はスプリング２４の付勢力により電磁駆動部４０方向へ付勢され、弁部材３０は電磁駆動部４０側の端部がステータカバー４６の弁部材３０側の端部と当接している。そのため、弁部材３０は移動を停止している。このとき、図１に示すように、弁部材３０のポート３２は弁ボディ２１の開口部２２と連通している。そのため、燃料流路１１から供給された燃料は、連通孔２３１、燃料通路３１、ポート３２および開口部２２を経由して燃料供給路６７へ流出する。すなわち、コイル４２に印加されている電流値が０のとき、流体通路は全開となっている。
【００２６】
コイル４２に電流が印加されると、コイル４２に発生する磁界によりステータ４４方向へアーマチャ５２が吸引される。そして、アーマチャ５２とともにシャフト５１が弁部材３０方向へ移動する。シャフト５１の移動にしたがって弁部材３０がスプリング２４を圧縮する方向へ移動する。すなわち、弁部材３０は図１の下方へ移動する。アーマチャ５２およびシャフト５１の移動量は、コイル４２に印加される電流値に比例する。
【００２７】
弁部材３０が図１および図３の下方へ移動することにより、弁部材３０に形成されているポート３２と弁ボディ２１の開口部２２とが重なり合う面積は減少する。これにより、燃料噴射ポンプ６０へ供給される燃料の流量が減少する。ポート３２と開口部２２とが連通する面積は、弁部材３０の移動にしたがって変化する。すなわち、コイル４２に印加される電流値の変化によってポート３２と開口部２２とが連通する面積が変化する。ポート３２と開口部２２とが連通する面積が変化することにより、燃料流路１１から燃料供給路６７へ流出する燃料の流量が変化し、燃料噴射ポンプ６０へ供給される燃料の流量が制御される。
【００２８】
燃料供給路６７へ流出した燃料は、逆止弁６５を経て燃料噴射ポンプ６０の加圧室６２へ供給される。加圧室６２へ供給された燃料はプランジャ６１により加圧され、加圧室６２の圧力が所定の圧力に到達すると逆止弁６６が開き、加圧された燃料が燃料配管６８へ吐出される。燃料配管６８へ吐出された燃料は、コモンレール３に蓄圧状態で保持され、所定の時期にインジェクタ５からエンジンの各気筒内部へ噴射される。
【００２９】
以上、説明したように本発明の一実施例による流量制御装置２０では、ガイド部３３に溝部３４を形成することにより、弁ボディ２１と弁部材３０との間の摺動部における油膜の形成を促進している。例えば長期間エンジンを停止しているなど弁部材３０の移動がない場合、定速走行時など弁部材３０の移動が小さい場合、ならびに弁部材３０の移動速度が小さい場合でも、弁ボディ２１と弁部材３０との間の摺動部における油膜の形成が促進される。したがって、弁部材３０の円滑な移動が確保され、燃料噴射ポンプ６０へ供給する燃料の流量を高精度に調整することができる。
また、第１実施例では、弁部材３０の外周側に溝部３４を形成している。そのため、溝部３４を容易に形成することができる。
【００３０】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による流量制御装置の弁ボディを図４に示す。
第２実施例では、図４に示すように弁ボディ２１の内周側に溝部２６を形成している。溝部２６の本数および間隔は、第１実施例と同様に弁部材３０のガイド部３３の軸方向の長さ、ならびに弁部材３０のストロークによって任意に設定することができる。溝部２６の断面の形状は、第１実施例と同様にＶ字形状である。
第２実施例でも、第１実施例と同様に弁ボディ２１と弁部材３０との間の摺動部における油膜の形成が促進され、弁部材３０の円滑な移動を確保することができる。
【００３１】
なお、第１実施例および第２実施例では、弁部材または弁ボディのいずれか一方に溝部を形成している。しかし、弁部材および弁ボディの両方に溝部を形成してもよい。また、溝部の本数および間隔も任意に設定することができる。
また、以上説明した本発明の複数の実施例では、コイルへの通電が停止されているとき燃料通路が閉塞されているノーマリーオープンタイプの流量制御装置に本発明を適用した例について説明したが、コイルへの通電が停止されているとき燃料通路が全開となるノーマリークローズタイプの流量制御装置に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による流量制御装置の要部を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による流量制御装置を適用したコモンレール式の燃料噴射システムを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施例による流量制御装置を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による流量制御装置の弁ボディを示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
２０    流量制御装置
２１    弁ボディ
２２    開口部（流体通路）
２５    内壁面
２６    溝部
３０    弁部材
３１    燃料通路（流体通路）
３２    ポート（流体通路）
３３    ガイド部
３４    溝部
２３１    連通孔（流体通路）
【図１】
0003887817.tif 000002
【図２】
0003887817.tif 000003
【図３】
0003887817.tif 000004
【図４】
0003887817.tif 000005