JPH07145763A - 燃料噴射装置の調量用電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料通路の形状を自由に設定することがで
き、また、組み立てが容易な燃料噴射装置の調量用電磁
弁を提供する。 【構成】 電磁スピル弁３２は、燃料噴射ポンプ内の圧
力室流路３０と低圧室流路３６とを連通する燃料通路３
４と、燃料通路３４に挿入され、テーパ状のシート面８
０を燃料通路３４内の弁座部７８に密接させることでこ
の通路を遮断するスプール５４と、燃料通路３４から突
出したスプール５４の軸部５４ａに摺動自在に挿入され
たストッパ５６と、軸部５４ａの先端に設けられて電磁
石６２により上方に吸引されるアーマチャ５８と、アー
マチャ５８を電磁石６２側から下方に付勢する第１スプ
リング６６と、アーマチャ５８とストッパ５６との間に
設けられ、第１スプリング６６よりも付勢力の大きな第
２スプリング６８と、を備える。この構成により燃料通
路３４の取り回しが自由になり、組立も容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射装置の調量用
電磁弁に関し、詳しくは、燃料噴射装置内の高圧室と低
圧室とを連通及び遮断する調量用電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の調量用電磁弁とし
て、例えばディーゼルエンジンの分配型燃料噴射ポンプ
に用いられ、燃料噴射弁に加圧した燃料を供給するため
の高圧室を外部からの制御信号に応じて低圧室に連通及
び遮断させる電磁スピル弁がある。この電磁スピル弁
は、高圧室と低圧室とを連通する燃料通路と、その燃料
通路内で移動し、端部に形成されたシート面を燃料通路
内の弁座部に密接させることにより閉弁してこの通路を
遮断する弁体と、弁体を開弁方向に付勢する開弁用スプ
リングと、開弁用スプリングの付勢力に抗して弁体を吸
引することにより弁体を閉弁させる電磁石と、を備えて
いる。そして、燃料噴射開始時に閉弁されて高圧室と低
圧室とを遮断し、これにより高圧室の燃料が燃料噴射弁
から噴射可能となる。一方、燃料噴射量が所定値に達す
ると開弁されて高圧室と低圧室とを連通し、これにより
高圧室の燃料が低圧室へ逃がされて燃料噴射が停止され
る。

【０００３】従って、この種の調量用電磁弁に対して
は、閉弁時における弁体のストロークは燃料噴射開始の
応答性を確保するために小さく設定し、一方、開弁時に
おける弁体のストロークは燃料の噴射切れを良くするた
めに大きく設定したい、という相反する特性が要求され
ている。

【０００４】そこで従来より、この種の調量用電磁弁と
して、例えば、特開平４−２６２０５９号公報に開示さ
れている如く、電磁石の非励磁時（開弁時）に弁体の先
端部に当接して弁体の開弁量を規制する規制部材を、ス
プリングにより弁体の閉弁方向に付勢するようにしたも
のが提案されている。

【０００５】そして、このように構成された従来の調量
用電磁弁においては、高圧室の圧力が高い場合、即ち燃
料の噴射中に開弁されると、高圧室と低圧室との大きな
圧力差によって弁体に開弁方向の力が加わるため、弁体
に当接した規制部材がスプリングの付勢力に抗して開弁
方向に移動する。よって、弁体の開弁量が大きくなって
燃料噴射を素早く終了させることができるようになる。
一方、高圧室の圧力が小さい場合、即ち燃料噴射開始前
には、高圧室と低圧室との圧力差により弁体に加わる力
よりも規制部材に設けられたスプリングの付勢力の方が
勝るため、弁体の開弁量は所定値に規制されて、燃料噴
射開始時に閉弁する際の応答性が確保されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の調量用電磁弁においては、開弁用スプリングと規制
部材用のスプリングとを、夫々、弁体の両端部に設ける
ようにしているため、何れか一方のスプリングを、燃料
通路内或いは燃料通路の形状を複雑にするような位置に
設けなければならず、燃料通路の取り回しが制約されて
しまう上に、組立性が悪いという問題があった。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、燃料通路の形状を自由に設定することができ、ま
た、簡単に組み立てることができる燃料噴射装置の調量
用電磁弁を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた本発明は、燃料噴射装置内の高圧室と
低圧室とを連通する燃料通路と、該燃料通路内に設けら
れると共に、テーパ状に形成されたシート面を有し、該
シート面を上記燃料通路に設けられた弁座部に密接させ
ることにより該燃料通路を遮断する弁体と、該弁体の端
部から該弁体が閉弁する方向に伸び、上記燃料通路から
突出した軸部と、該軸部の上記弁体とは反対側の端部に
設けられたアーマチャと、上記アーマチャの上記軸部と
は反対側に設けられ、励磁されることにより上記アーマ
チャを吸引して上記弁体を閉弁させる電磁石と、該電磁
石側から上記アーマチャを上記弁体が開弁する方向へ付
勢する第１の付勢手段と、上記燃料通路と上記アーマチ
ャとの間に設けられ、上記アーマチャを上記磁石側に付
勢する第２の付勢手段と、を備え、通常時には上記第１
の付勢手段の付勢力と上記第２の付勢手段の付勢力とに
より、上記弁体のシート面を上記燃料通路の弁座部に対
して所定の近接範囲内に配置させること、を特徴とする
燃料噴射装置の調量用電磁弁を要旨としている。

【０００９】

【作用及び発明の効果】上記のように構成された本発明
の燃料噴射装置の調量用電磁弁においては、テーパ状の
シート面を有する弁体が、燃料噴射装置内の高圧室と低
圧室とを連通する燃料通路内に設けられおり、そのシー
ト面が燃料通路に設けられた弁座部に密接することによ
り、その燃料通路を遮断する。つまり、この状態が閉弁
状態である。そして、その弁体の端部からは、弁体が閉
弁する方向に軸部が伸びており、この軸部の燃料通路か
ら突出した端部にはアーマチャが設けられている。

【００１０】一方、アーマチャの軸部とは反対側には、
アーマチャを吸引して弁体を閉弁させる電磁石が設けら
れている。そして、アーマチャは、この電磁石側から第
１の付勢手段により開弁方向へ付勢されると共に、アー
マチャと燃料通路との間に設けられた第２の付勢手段に
より、電磁石側、即ち閉弁方向に付勢されている。

【００１１】ここで、本発明の調量用電磁弁において
は、電磁石が非励磁の状態で、且つ、高圧室と低圧室と
の圧力差が小さいといった通常時には、アーマチャが、
第１の付勢手段による付勢力と第２の付勢手段による付
勢力とのバランスにより、所定の初期位置に配置され
て、弁体のシート面が燃料通路の弁座部に対して所定の
近接範囲内に配置される。

【００１２】そして、この状態で電磁石を励磁すると、
アーマチャは上述の初期位置から第１の付勢手段による
付勢力に抗して電磁石側に吸引されるため、弁体のシー
ト面が燃料通路の弁座部に速やかに密接して当該電磁弁
が閉弁する。一方、このような閉弁状態で電磁石の励磁
を停止すると、アーマチャは第１の付勢手段の付勢力に
より開弁方向に移動して、弁体のシート面と燃料通路の
弁座部とが離間する。そしてこの際に、高圧室と低圧室
との圧力差が大きいと、弁体のシート面に大きな流体圧
が加わるため、弁体が開弁方向に付勢される。よって、
この場合には、第１の付勢手段による付勢力と弁体のシ
ート面に加わる流体圧との合力が、第２の付勢手段によ
る付勢力に勝るため、アーマチャが上述の初期位置より
も更に開弁方向へ移動して、弁体のシート面と燃料通路
の弁座部との離間間隔が大きくなる。

【００１３】そして、その後、高圧室の圧力が小さくな
ると、アーマチャが上述の初期位置に戻るため、弁体の
シート面は、再び弁座部から所定の近接範囲内に配置さ
れるのである。このように、本発明の燃料噴射装置の調
量用電磁弁によれば、燃料噴射装置が燃料噴射を開始す
る時、即ち高圧室と低圧室との圧力差が小さい場合に閉
弁する時は、高圧室と低圧室とを素早く遮断して、燃料
噴射開始の応答性を確保することができる。一方、燃料
噴射装置が燃料噴射を終了する時、即ち高圧室と低圧室
との圧力差が大きい場合に開弁する時は、弁体の開弁量
がより大きくなって高圧室の燃料を素早く低圧室に逃が
し、燃料噴射を素早く終了させることができるようにな
る。

【００１４】そして特に、本発明の調量用電磁弁におい
ては、第１の付勢手段と第２の付勢手段とを弁体の両端
に設けることなく、両方共に燃料通路の一方の外側に設
けるようにしているため、燃料通路の形状を自由に設定
することができるようになる。

【００１５】また、本発明の調量用電磁弁によれば、燃
料通路の容積を必要以上に大きくすることが防止できる
ため、当該電磁弁が取り付けられる燃料噴射装置の装着
スペースを小さく抑えることができるようになる。一
方、本発明の調量用電磁弁においては、燃料通路からみ
た一方の外側にのみ、各構成部材を配置するようにして
いるため、その組立性が極めて良好となる。

【００１６】また、本発明の本発明の調量用電磁弁にお
いては、電磁石のアーマチャとは反対側には、何れの構
成部材も存在しないため、電磁石を励磁するための信号
を容易に配設することができるようになる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図１は、本発明が適用された調量用電磁弁を分
配型燃料噴射ポンプの電磁スピル弁として使用した場合
の構成を表す構成図である。

【００１８】図１に示す如く、本実施例の分配型燃料噴
射ポンプは、ポンプケーシング２内に回転可能に配設さ
れたドライブシャフト４と、ドライブシャフト４に公知
のカップリングを介して結合されたカムプレート６と、
カムプレート６の板面外周に形成されたカム面に当接す
る複数のローラ８を支持したローラリング１０と、カム
プレート６に連結されると共に、シリンダ１２内に摺動
自在に挿入されたプランジャ１４と、を備えている。

【００１９】ここで、ドライブシャフト４が回転する
と、カムプレート６のカム面がローラリング１０のロー
ラ８を上り下りする。よって、カムプレート６はドライ
ブシャフト４の回転に伴って周期的に前後進する（図１
における左右方向）こととなり、プランジャ１４はカム
プレート６と共に前進或いは後退する。

【００２０】そして、プランジャ１４は、前進時（図１
における右方向）には、その先端に形成された圧力室１
６内の燃料を圧縮加圧し、分配ポート１８及び分配流路
２０を介して噴射弁２２に供給する。また、プランジャ
１４は、後退時（図１における左方向）には、ポンプケ
ーシング２内に設けられた低圧室２４内の燃料を、吸入
流路２６及び吸入グルーブ２８を介して圧力室１６へ導
入する。

【００２１】一方、プランジャ１４により加圧される圧
力室１６からは、圧力室流路３０が図１において上方に
延びており、この圧力室流路３０は、ポンプケーシング
２の頂面に装着された電磁スピル弁（以下、単に、電磁
弁という）３２に接続されている。そして、圧力室流路
３０は電磁弁３２内に設けられた燃料通路３４を介して
低圧室流路３６に接続されており、この低圧室流路３６
は低圧室２４に連通している。

【００２２】また、図１に示すように、ドライブシャフ
ト４には複数の歯形を有するシグナルロータ３８が設け
られており、このシグナルロータ３８の近傍には、その
歯形の通過を検出するためのピックアップ４０が設置さ
れている。そして、本実施例においては、当該分配型燃
料噴射ポンプ外に設けられた電子制御装置４２が、ピッ
クアップ４０からの検出信号に基づき気筒の判別及びエ
ンジン回転数の検出を行うと共に、図示しない各種セン
サからの検出信号に基づきアクセル開度やエンジン冷却
水温等を検出する。そして更に、電子制御装置４２は、
これらの各検出結果に基づき最適な燃料噴射時期及び噴
射量を決定して駆動回路４４に制御信号を出力し、この
駆動回路４４を介して電磁弁３２の開閉制御を行う。

【００２３】ここで、電磁弁３２の内部構造について図
２を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、
下方とはポンプケーシング２側を表し、上方とはポンプ
ケーシング２と反対側を表すものとする。図２に示すよ
うに、本実施例の電磁弁３２は、上述の圧力室流路３０
と低圧室流路３６とが両端に接続される燃料通路３４が
形成されたバルブボディ５０と、バルブボディ５０を内
装する筒状のバルブハウジング５２と、バルブボディ５
０の中心位置を通る燃料通路３４内に挿入され、上下方
向に摺動して燃料通路３４を連通及び遮断する、弁体と
してのスプール５４と、バルブボディ５０から上方に突
出したスプール５４の軸部５４ａに摺動自在に挿入され
たリング状のストッパ５６と、その軸部５４ａの先端部
に設けられた板状のアーマチャ５８と、バルブハウジン
グ５２のポンプケーシング２とは反対側の開口部を閉鎖
する有底筒状のキャップハウジング６０と、キャップハ
ウジング６０の底面、即ちバルブハウジング５２の上部
に設けられ、励磁時にアーマチャ５８を吸引する電磁石
６２と、バルブハウジング５２に内装されると共に、キ
ャップハウジング６０の開口端とバルブボディ５０との
間に挿入されたリング部材６４と、電磁石６２側からア
ーマチャ５８を下方に付勢する、第１の付勢手段として
の第１スプリング６６と、アーマチャ５８とストッパ５
６との間に設けられた、第２の付勢手段としての第２ス
プリング６８と、を備えている。

【００２４】ここで、図２に示すように、バルブハウジ
ング５２は、その外周に形成されたネジ５２ａによりポ
ンプケーシング２にネジ固定されている。一方、電磁石
６２は、磁心７０にコイル７２を巻装した後、これをキ
ャップハウジング６０に挿入し、その外周に樹脂７４を
注入することにより形成されている。また、バルブハウ
ジング５２の開口部は、キャップハウジング６０の低部
付近の外周に設けられたＯリング７６により密閉されて
いる。

【００２５】そして、スプール５４は、燃料通路３４内
の下端部５４ｂからアーマチャ５８が設けられた軸部５
４ａにかけて順次小さくなる３種類の外径を有してお
り、下端部５４ｂから一段外径が小さくなる２段目５４
ｃに至る部分には、燃料通路３４内に周設された弁座部
７８に密接するテーパ状のシート面８０が形成されてい
る。また、２段目５４ｃの外形は軸部５４ａに挿入され
たストッパ５６の内径よりも大きく設定されている。

【００２６】尚、第２スプリング６８の付勢力は第１ス
プリング６６の付勢力よりも大きく設定されている。ま
た、アーマチャ５８が設けられた空間及びスプール５４
の下部８２は、図示しない連通路により低圧室２４と同
圧になっている。次に、このように構成された電磁弁３
２の動作について、図３を参照しつつ説明する。尚、図
３は、電磁弁３２の動作を模式的に表したものである。

【００２７】まず、電磁石６２が非励磁の状態で、且
つ、圧力室１６及び圧力室流路３０の圧力が低圧室流路
３６及び低圧室２４の圧力とほぼ同一である場合には、
図２及び図３（Ａ）に示すような初期状態となる。即
ち、この初期状態においては、アーマチャ５８が、第１
スプリング６６によりバルブボディ５０側に付勢される
と共に、ストッパ５６がバルブボディ５０に当接した状
態で第２スプリング６８により電磁石６２側に付勢され
る。ここで、上述したように第１スプリング６６の付勢
力よりも第２スプリング６８の付勢力の方が大きく、且
つ、スプール５４の２段目５４ｃの外径はストッパ５６
の内径よりも大きいため、スプール５４は、その２段目
５４ｃと軸部５４ａとの段差部がバルブボディ５０の上
端面に位置するところで停止する。そして、このとき、
燃料通路３４内の弁座部７８とスプール５４のシート面
８０との離間間隔は、図３（Ａ）に示す如くＬ１とな
る。

【００２８】そして、分配型燃料噴射ポンプ内において
プランジャ１４のリフト（図１の右方向への移動）が開
始され、所定時間が経過すると、電子制御装置４２が駆
動回路４４に制御信号を出力し、駆動回路４４が電磁石
６２のコイル７２へ通電する（図３において”ＯＮ”の
ポイント）。

【００２９】すると、電磁石６２の電磁吸引力によりア
ーマチャ５８が電磁石６２側に吸引されるため、図３
（Ｂ）に示すように、スプール５４は、そのシート面８
０が燃料通路３４内の弁座部７８に密接した位置で停止
する。即ち、弁座部７８とシート面８０との離間間隔は
０になる。

【００３０】そして、これにより燃料通路３４が遮断さ
れるため、圧力室流路３０と低圧室流路３６とが遮断さ
れ、それ以後は、プランジャ１４のリフトに伴って圧力
室１５内の燃料が圧縮加圧され、分配流路２０を経て噴
射弁２２から燃料噴射が開始される。

【００３１】その後、燃料噴射量が所定値に達すると、
駆動回路４４は電子制御装置４２からの指令により、電
磁石６２への通電を停止する（図３において”ＯＦＦ”
のポイント）。すると、スプール５４は第１スプリング
６６の付勢力によりバルブボディ５０側、即ち開弁方向
に移動することとなるが、このとき、スプール５４は開
弁方向に更に付勢される。つまり、このとき燃料通路３
４の弁座部７８とスプール５４のシート面８０との間に
は、圧力室１６からの高圧燃料が流れることになるた
め、その流体圧によりスプール５４が開弁方向に付勢さ
れるのである。

【００３２】そして、この流体圧による付勢力と第１ス
プリング６６の付勢力との合力は、第２スプリング６８
の付勢力よりも大きくなるため、図３（Ｃ）に示すよう
に、スプール５４は、その２段目５４ｃと軸部５４ａと
の段差部がバルブボディ５０の上端面よりも下がったと
ころまで下降する。従って、このとき、燃料通路３４内
の弁座部７８とスプール５４のシート面８０との離間間
隔は、図３（Ｃ）に示す如く、Ｌ１よりも大きなＬ２と
なる。

【００３３】この結果、燃料通路３４が大きく開いて圧
力室１６内の燃料圧が急激に低下するため、噴射弁２２
からの燃料噴射が速やかに停止する。そして、このよう
に圧力室１６の圧力が低下して流体圧による付勢力が低
下すると、スプール５４は、第２スプリング６８の付勢
力によって上方へ移動し、上述した初期状態に戻ること
となる。よって、次に閉弁する際には、電磁石６２によ
りスプール５４をＬ１だけ吸引すればよいことになり、
素早い応答性が確保される。

【００３４】このように、本実施例の電磁弁３２によれ
ば、分配型燃料噴射ポンプが燃料噴射を開始する時、即
ちプランジャ１４のリフトが開始されて圧力室１６の圧
力が未だ小さい場合には、スプール５４が、第２スプリ
ング６８とストッパ５６との作用により、そのシート面
８０が弁座部７８に近接した位置にまで押し上げられて
いるため、燃料噴射開始の応答性を確保することができ
る。

【００３５】一方、分配型燃料噴射ポンプが燃料噴射を
終了する時、即ち燃料噴射量が所定値に達して圧力室１
６の圧力が未だ大きい場合には、スプール５４が、その
シート面８０と弁座部７８との離間間隔がより大きくな
る位置にまで押し下げられるため、圧力室１６の燃料を
素早く低圧室２４に逃がして、燃料噴射を素早く終了さ
せることができるようになる。

【００３６】そして特に、本実施例の電磁弁３２におい
ては、スプール５４以外は、燃料通路３４内に配置する
ことなく構成するようにしている。従って、本実施例の
電磁弁３２によれば、燃料通路３４の形状を自由に設定
することができるようになる。また、燃料通路３４の容
積を必要以上に大きくすることが防止できるため、ポン
プケーシング２内の装着スペースを小さく抑えることが
できるようになる。

【００３７】そして、本実施例の電磁弁３２において
は、バルブボディ５０のポンプケーシング２とは反対側
のみに、第１スプリング６６と第２スプリング６８及び
ストッパ５６を配置するようにしているため、その組立
性が極めて良好となる。また、本実施例の電磁弁３２に
おいては、アーマチャ５８の上方に電磁石６２を設ける
ように構成しているため、駆動回路４４から電磁石６２
への配線が極めて容易となる。

【００３８】尚、上記実施例は、電磁弁３２を分配型燃
料噴射ポンプに使用したものであったが、例えば、燃料
噴射ポンプと噴射弁とを一体にした所謂ユニットインジ
ェクタに使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の分配型燃料噴射ポンプを表す構成図
である。

【図２】 分配型燃料噴射ポンプに取り付けられた電磁
スピル弁を表す構成図である。

【図３】 電磁スピル弁の作動を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

２…ポンプケーシング １６…圧力室 ２４…低圧
室 ３０…圧力室流路 ３２…電磁弁 ３４…燃
料通路 ３６…低圧室流路 ５０…バルブボディ ５
２…バルブハウジング ５４…スプール ５４ａ…軸部 ５６…ス
トッパ ５８…アーマチャ ６２…電磁石 ６６…第
１スプリング ６８…第２スプリング ７８…弁座部 ８０…シ
ート面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射装置内の高圧室と低圧室とを連
   通する燃料通路と、 該燃料通路内に設けられると共に、テーパ状に形成され
   たシート面を有し、該シート面を上記燃料通路に設けら
   れた弁座部に密接させることにより該燃料通路を遮断す
   る弁体と、 該弁体の端部から該弁体が閉弁する方向に伸び、上記燃
   料通路から突出した軸部と、 該軸部の上記弁体とは反対側の端部に設けられたアーマ
   チャと、 上記アーマチャの上記軸部とは反対側に設けられ、励磁
   されることにより上記アーマチャを吸引して上記弁体を
   閉弁させる電磁石と、 該電磁石側から上記アーマチャを上記弁体が開弁する方
   向へ付勢する第１の付勢手段と、 上記燃料通路と上記アーマチャとの間に設けられ、上記
   アーマチャを上記磁石側に付勢する第２の付勢手段と、 を備え、通常時には上記第１の付勢手段の付勢力と上記
   第２の付勢手段の付勢力とにより、上記弁体のシート面
   を上記燃料通路の弁座部に対して所定の近接範囲内に配
   置させること、 を特徴とする燃料噴射装置の調量用電磁弁。