(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給装置の高圧側と低圧側との間に接続される燃料流路を有する電磁弁本体と、上記燃料流路内に設けられた弁座と、側面部に対してほぼ直角の平坦な底面部を有する中空円筒状に形成されその中空部を貫通して上記燃料流路の一部を構成しており、上記電磁弁本体内で上記弁座に対して離接して上記燃料流路を開閉するバルブと、上記バルブを上記弁座に対して移動させるソレノイドコイルとを備え、上記燃料供給装置からの燃料吐出量を所定値に維持する可変燃料供給装置用電磁弁であって、上記弁座は上記バルブの移動方向に対して所定の角度を持った斜面を有し、上記バルブは閉弁時に上記弁座の斜面に当接する部分においてＲ形状を有していることを特徴とする高圧燃料供給装置用電磁弁。
【請求項２】
バルブは、ソレノイドコイルへの無通電時において閉弁している常閉弁であることを特徴とする請求項１記載の高圧燃料供給装置用電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に燃料ポンプからの高圧燃料の流量を調整して供給できるようにする高圧燃料供給装置用電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の高圧燃料供給装置用電磁弁を含む車両用内燃機関における燃料供給システムを示す構成図である。図において、燃料タンク１内の燃料２は、低圧ポンプ３によって燃料タンク１から送り出され、フィルタ４を通り低圧レギュレータ５によって調圧された後、高圧ポンプである高圧燃料供給装置６に供給される。燃料２は、高圧燃料供給装置６によって燃料噴射に必要な流量のみ高圧にされて図示しない内燃機関のデリバリーパイプ９内に供給される。余分な燃料２は、電磁弁１７によって低圧ダンパ１２と吸入弁１３との間にリリーフされる。
【０００３】
また、必要な燃料流量は図示しない制御ユニットが決定し、電磁弁１７の制御も行っている。このようにして供給された高圧の燃料は、デリバリーパイプ９に接続された燃料噴射弁１０から高圧の霧状となって内燃機関のシリンダ内に噴射される。フィルタ７及び高圧リリーフバルブ８はデリバリーパイプ９内が異常圧力（高圧リリーフバルブ開弁圧力）となった場合に開弁し、デリバリーパイプ９の破損を防止する。
【０００４】
高圧ポンプである高圧燃料供給装置６は、供給された燃料を濾過するフィルタ１１と、低圧燃料の脈動を吸収する低圧ダンパ１２と、吸入弁１３を通して供給された燃料を加圧して、吐出弁１４を通して高圧燃料を吐出する高圧燃料ポンプ１６とを備えている。
【０００５】
図７は、従来の高圧燃料供給装置を示す断面図である。図において、高圧燃料供給装置６は、ケーシング６１と、ケーシング６１内に設けられたプランジャポンプである高圧燃料ポンプ１６と、電磁弁１７と、低圧ダンパ１２とを一体に備えている。
【０００６】
高圧燃料ポンプ１６には、スリーブ１６０及びスリーブ１６０内を摺動可能に挿入されたプランジャ１６１によって囲まれた燃料加圧室１６３が形成されている。プランジャ１６１の他端はタペット１６４と当接しており、タペット１６４は高圧燃料ポンプ１６を駆動させるためにカム１００に当接されている。カム１００はエンジンのカムシャフト１０１と一体もしくは同軸上に設けられ、エンジンのクランクシャフトの回転に連動して、カム１００のプロフィールに従ってプランジャ１６１を往復運動させる。このプランジャ１６１の往復運動により燃料加圧室１６３の容積が変化し、加圧され高圧化された燃料が吐出弁１４から吐出する。
【０００７】
高圧燃料ポンプ１６は、ケーシング６１とスプリングガイド１６５の端面との間で、第一のプレート１６２と吸入弁１３と第二のプレート１６６とスリーブ１６０のフランジ部とが挟持され、ボルト１８０で締結されている。第一のプレート１６２は、低圧ダンパ１２から燃料加圧室１６３に燃料を吸入させる燃料吸入口１６２ａ、燃料加圧室１６３から燃料を吐出させる燃料吐出口１６２ｂを構成している。
【０００８】
薄板状の吸入弁１３は第一のプレート１６２及び第二のプレート１６６によって挟持されており、燃料吸入口１６２ａに弁が形成されている。吐出弁１４は、燃料吐出口１６２ｂの上部に設けられ、ケーシング６１内に設けられた高圧燃料吐出通路６２によってデリバリーパイプ９と連通されている。また、燃料を吸入するため、燃料加圧室１６３を拡張する方向にプランジャ１６１を押し下げるスプリング１６７が、スプリングガイド１６５とスプリングホルダ１６８との間で縮設された状態で配置されている。
【０００９】
図８（ａ）は、従来の高圧燃料供給装置用電磁弁を示す断面図であり、図８（ｂ）は、それぞれＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線における断面図である。また図９は、上記図８におけるバルブと弁座との当接部を拡大した断面図である。図において、電磁弁１７は、高圧燃料供給装置６のケーシング６１内に組み込まれて内部に燃料流路１７２を有する電磁弁本体１７０と、この電磁弁本体１７０の燃料流路１７２内に設けられた弁座１７３と、電磁弁本体１７０内で弁座１７３に対して離接して燃料流路１７２を開閉する中空円筒状のバルブ１７４と、バルブ１７４を弁座１７３に対して押圧する圧縮スプリング１７５を備えている。ソレノイドコイル１７１の端子１７６はコネクタ１７８に導出され、図示されない外部回路に接続される。
【００１０】
高圧燃料ポンプ１６の吐出行程中に図しない制御ユニットから要求された流量を吐出した時点で、電磁弁１７の電磁弁本体１７０に固着されたコア１７７の周囲に巻かれたソレノイドコイル１７１が励磁され、電磁力によりバルブ１７４が圧縮スプリング１７５の作用力に抗して弁座１７３から離れて開弁する。
【００１１】
燃料は図９の矢印で表すように、燃料流路１７２から弁座１７３とバルブ１７４との間隙を通り、バルブ１７４の中空部である油路１７４ａへと流入する。油路１７４ａへ流入した燃料は、バルブ１７４外周部の切り欠き油路１７４ｂを通り、ストッパ１８１に設けられた径方向油路１８１ａを通って低圧側にリリーフされる。
【００１２】
このように、燃料加圧室１６３内の燃料２を低圧ダンパ１２と吸入弁１３との間の低圧側に放出することにより、燃料加圧室１６３内の圧力をデリバリーパイプ９の圧力以下まで低下させ、吐出弁１４は閉弁する。その後、電磁弁１７のバルブ１７４は、高圧燃料ポンプ１６が吸入行程に移行するまで開弁する。この電磁弁１７の開弁タイミングを制御することによりデリバリーパイプ９に吐出される燃料の量を調整できるようにしてある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高圧燃料供給装置は、図９に示すように、弁座１７３とバルブ１７４とは互いにフラットな形状で当接しているため、開弁時のバルブ１７４周辺の燃料流れは急縮小→急拡大となり、下流側でバルブ１７４の壁面から流れが剥離し、逆流（渦）が発生して油路が狭くなるため、燃料の圧力損失が大きいという問題点があった。
【００１４】
また、図１０に示すような、弁座１７３とバルブ１７４とがそれぞれに設けられたテーパ部で当接している場合においては、シート部がテーパ形状であるため、バルブ１７４が調芯されることにより、加工ばらつきによる弁漏れの影響は抑制されるものの、開弁時のバルブ１７４周辺の燃料流れは急縮小→急拡大となり、下流側でバルブ１７４の壁面から流れが剥離し、逆流（渦）が発生して油路が狭くなる。従って、上記図９に示すものほどではないものの、燃料の圧力損失が大きいという問題点があった。
【００１５】
また、上述したシート近傍における燃料の圧力損失により、シート部付近の燃料流れが不安定となり、電磁弁１７内部にキャビテーションによる壊食が発生する問題があった。
【００１６】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、シート部付近での燃料の圧力損失を抑制し、キャビテーションによる電磁弁内部の壊食を防ぐことができる高圧燃料供給装置用電磁弁を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高圧燃料供給装置用電磁弁は、燃料供給装置の高圧側と低圧側との間に接続される燃料流路を有する電磁弁本体と、燃料流路内に設けられた弁座と、側面部に対してほぼ直角の平坦な底面部を有する中空円筒状に形成されその中空部を貫通して燃料流路の一部を構成しており、電磁弁本体内で弁座に対して離接して燃料流路を開閉するバルブと、バルブを弁座に対して移動させるソレノイドコイルとを備え、燃料供給装置からの燃料吐出量を所定値に維持する可変燃料供給装置用電磁弁であって、弁座はバルブの移動方向に対して所定の角度を持った斜面を有し、バルブは閉弁時に弁座の斜面に当接する部分においてＲ形状を有しているものである。
【００１８】
また、バルブは、ソレノイドコイルへの無通電時において閉弁している常閉弁である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁を含む高圧燃料供給装置を示す断面図であり、図２は、高圧燃料供給装置用電磁弁を示す断面図である。また図３は、上記図２における弁座付近を拡大した断面図である。なおここで、この高圧燃料供給装置を含む燃料供給システムは、基本的に上記従来例と同様なものであり、詳細な説明を省略する。また、高圧燃料ポンプ１６の構成も基本的に上記従来例と同様であるので、詳細な説明を省略する。図において、高圧燃料供給装置６は、ケーシング６１と、ケーシング６１内に設けられたプランジャポンプである高圧燃料ポンプ１６と、電磁弁１７と、低圧ダンパ１２とを一体に備えている。
【００２０】
電磁弁１７は、高圧燃料供給装置６のケーシング６１内に組み込まれて内部に燃料流路１７２を有する電磁弁本体１７０と、この電磁弁本体１７０の燃料流路１７２内に設けられた弁座１７３と、電磁弁本体１７０内で弁座１７３に対して離接して燃料流路１７２を開閉する中空円筒状のバルブ１７４と、バルブ１７４を弁座１７３に対して押圧する圧縮スプリング１７５を備えている。ソレノイドコイル１７１の端子１７６はコネクタ１７８に導出されて、図示されない外部回路に接続される。
【００２１】
高圧燃料ポンプ１６の吐出行程中に図しない制御ユニットから要求された流量を吐出した時点で、電磁弁１７の電磁弁本体１７０に固着されたコア１７７の周囲に巻かれたソレノイドコイル１７１が励磁され、電磁力によりバルブ１７４が圧縮スプリング１７５の作用力に抗して弁座１７３から離れて開弁する。
【００２２】
燃料は図３の矢印で表すように、燃料流路１７２から弁座１７３とバルブ１７４との間隙を通り、バルブ１７４の中空部である油路１７４ａへと流入する。油路１７４ａへ流入した燃料は、バルブ１７４外周部の切り欠き油路１７４ｂを通り、ストッパ１８１に設けられた径方向油路１８１ａを通って低圧側にリリーフされる（上記従来例における図８を参照）。
【００２３】
本実施の形態による電磁弁１７は、図３に示すように、弁座１７３にバルブ１７４の移動方向（紙面上下方向）に対して所定の角度を持った斜面１７３ａを有している。さらに、バルブ１７４は、閉弁時に弁座１７３の斜面１７３ａに当接する部分、すなわちシート部１７４ｂにおいてＲ形状を有している。このような構成を採ることにより、開弁時のシート部１７４ｂ周辺の燃料流れは、緩やかな縮小→緩やかな拡大となり、下流側でバルブ１７４の壁面に沿って流れが形成され、逆流（渦）が発生せずに圧力損失の低減が可能となる。
【００２４】
また、この圧力損失の低減により、シート部１７４ｂ付近の燃料流れは安定するので、電磁弁１７内部のキャビテーションによる壊食を防ぐことができる。また、シート部１７４ｂ付近の圧力損失の低減により、バルブ１７４のリフト量も従来に比べて少なくなり、動作音を低減、または電磁弁作動時の消費電流を低減させることができる。また、バルブ１７４は、ソレノイドコイル１７１への無通電時において閉弁している常閉弁であるので、ソレノイドの内部構造を簡素化でき、電磁弁１７の小型化、低コスト化できる。
【００２５】
図４は、この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁のシート部付近の最適な形状を説明するための拡大断面図である。図において、シート部付近におけるバルブ１７４の形状は、バルブ１７４側面に対して若干の斜面を形成している側面導入部１７４ｃ、Ｒ形状を有するシート部１７４ｂ、バルブ１７４の底面１７４ｄから構成されている。また、ａ°はシート角（バルブ１７４の軸線と弁座の斜面１７３ａとの角度）、ｂ°は入口角（バルブ１７４の側面導入部１７４ｃと弁座の斜面１７３ａとの角度）、ｃ°は出口角（バルブ１７４の底面１７４ｄと弁座の斜面１７３ａとの角度）をそれぞれ示している。
【００２６】
バルブ１７４のシート部１７４ｂがＲ形状であるため、Ｒの寸法のばらつきにより、シート径（シート部１７４ｂの直径）が変化して開弁圧が安定しないという恐れが生じる。すなわち、高圧の燃料が充填されるシート部１７４ｂの上流側と、比較的低圧であるシート部１７４ｂの下流側とでは圧力差が生じており、バランスが崩れるとバルブ１７４の開弁性能に影響を及ぼす。
【００２７】
ここで、本実施の形態では、シート角ａ°を１００°、入口角ｂ°を２５°、出口角ｃ°を４０°でそれぞれ構成している。これにより、シート部１７４ｂのＲ径を０．０２ｍｍから０．５ｍｍまで可変させても、シート部１７４ｂのシート位置を一定に保つことができる。
【００２８】
図５は、この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁と従来の高圧燃料供給装置用電磁弁との圧力損失の比較を示すグラフである。図において、グラフの縦軸はシート部１７４ｂの上流高圧側と下流低圧側の圧力差、すなわち燃料の圧力損失（ＭＰａ）、横軸はシート部１７４ｂ付近での燃料の通過流量（リットル／時間）を示している。また、実線は本実施の形態による電磁弁、一点鎖線は上記従来例の図９に示す電磁弁、点線は上記従来例の図１０に示す電磁弁をそれぞれ示している。また、本実施の形態による電磁弁、従来の電磁弁共に、バルブ１７４の直径は５ｍｍ、シート部１７４ｂの直径は４．９ｍｍ、バルブ１７４開弁時のリフト量は０．１ｍｍである。図に示すように、本実施の形態による電磁弁の圧力損失が従来の電磁弁の圧力損失より少なく、特にシート部１７４ｂ付近での燃料の通過流量が増えるとこの傾向が顕著になることが分かる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、燃料加圧室１６３内の余分な燃料を、電磁弁１７によって低圧ダンパ１２と吸入弁１３との間にリリーフさせるもの、すなわち燃料流れが、燃料流路１７２からシート部を通ってバルブ１７４の中空部である油路１７４ａへ流れるタイプのものについて説明した。しかし、電磁弁１７によって燃料加圧室１６３に所定量の燃料を付加するもの、すなわち燃料流れが、バルブ１７４の中空部である油路１７４ａからシート部を通って燃料流路１７２へ流れるものであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、燃料供給装置の高圧側と低圧側との間に接続される燃料流路を有する電磁弁本体と、燃料流路内に設けられた弁座と、側面部に対してほぼ直角の平坦な底面部を有する中空円筒状に形成されその中空部を貫通して燃料流路の一部を構成しており、電磁弁本体内で弁座に対して離接して燃料流路を開閉するバルブと、バルブを弁座に対して移動させるソレノイドコイルとを備え、燃料供給装置からの燃料吐出量を所定値に維持する可変燃料供給装置用電磁弁であって、弁座はバルブの移動方向に対して所定の角度を持った斜面を有し、バルブは閉弁時に弁座の斜面に当接する部分においてＲ形状を有しているので、シート部付近での燃料の圧力損失を抑制し、キャビテーションによる電磁弁内部の壊食を防ぐことができる効果が得られる。また、吐出弁のリフト量を低減でき、動作音を低減、または電磁弁作動時の消費電流を低減させることができる効果が得られる。
【００３１】
また、請求項２記載の発明によれば、バルブは、ソレノイドコイルへの無通電時において閉弁している常閉弁であるので、ソレノイドの内部構造を簡素化でき、電磁弁の小型化、低コスト化できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁を含む高圧燃料供給装置を示す断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁を示す断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁の弁座付近を拡大した断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁のシート部付近の最適な形状を説明するための拡大断面図である。
【図５】  この発明の実施の形態による高圧燃料供給装置用電磁弁と従来の高圧燃料供給装置用電磁弁との圧力損失の比較を示すグラフである。
【図６】  従来の高圧燃料供給装置用電磁弁を含む車両用内燃機関における燃料供給システムを示す構成図である。
【図７】  従来の高圧燃料供給装置を示す断面図である。
【図８】  従来の高圧燃料供給装置用電磁弁を示す断面図である。
【図９】  従来の高圧燃料供給装置用電磁弁の弁座付近を拡大した断面図である。
【図１０】  従来の高圧燃料供給装置用電磁弁の弁座付近を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１  燃料タンク、２  燃料、３  低圧ポンプ、４  フィルタ、５  低圧レギュレータ、６  高圧燃料供給装置、９  デリバリーパイプ、１０  燃料噴射弁、１２低圧ダンパ、１３  吸入弁、１４  吐出弁、１６  高圧燃料ポンプ、１７  電磁弁、１００  カム、１０１  クランクシャフト、１６０  スリーブ、１６１  プランジャ、１６２  第一のプレート、１６２ａ  燃料吸入口、１６２ｂ  燃料吐出口、１６３  燃料加圧室、１６４  タペット、１６５  スプリングガイド、１６６  第二のプレート、１６７  スプリング、１６８  スプリングホルダ、１７０  電磁弁本体、１７１  ソレノイドコイル、１７２  燃料流路、１７３  弁座、１７４  バルブ、１７５  圧縮スプリング、１８０  ボルト、１８１  ストッパ。
【図１】
0003884252.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003884252.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003884252.tif 000008
【図８】
0003884252.tif 000009
【図９】
0003884252.tif 000010
【図１０】
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