JPH11270732A - 流体均衡式流量制御弁 - Google Patents
流体均衡式流量制御弁Info
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- JPH11270732A JPH11270732A JP11006929A JP692999A JPH11270732A JP H11270732 A JPH11270732 A JP H11270732A JP 11006929 A JP11006929 A JP 11006929A JP 692999 A JP692999 A JP 692999A JP H11270732 A JPH11270732 A JP H11270732A
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- flow
- fluid
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/32—Details
- F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
- F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
- F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
- F02M59/366—Valves being actuated electrically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
- F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
- F02M59/46—Valves
- F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
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- Magnetically Actuated Valves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
弁空洞と、該弁空洞内に流体を導くために弁ハウジング
に形成された流入手段と、該弁空洞外に流体を導くため
に弁ハウジングに形成された流出手段と、を含む弁ハウ
ジングを備える制御弁である。さらに、前記制御弁に
は、開閉位置間を往復運動するように前記弁空洞に取付
けられ、流体圧力によって閉鎖位置に付勢される弁要素
が含まれる。弁座は、前記弁要素と関連付けられ、かつ
該弁要素は、閉鎖位置のときには該弁座と密着し、開放
位置のときには該弁座と弁要素の間に流れを可能にす
る。流動力誘引手段は、前記弁要素に隣接して位置し、
これにより、流入手段から前記弁要素に対応して作られ
た所定の流路を経るように流体の方向を変え、流体の流
れが、前記弁要素に衝突し、かつ流体圧力を望ましい様
態に打消すに十分な大きさの流れ誘引力を生ずるように
した。
に形成された流入手段と、該弁空洞外に流体を導くため
に弁ハウジングに形成された流出手段と、を含む弁ハウ
ジングを備える制御弁である。さらに、前記制御弁に
は、開閉位置間を往復運動するように前記弁空洞に取付
けられ、流体圧力によって閉鎖位置に付勢される弁要素
が含まれる。弁座は、前記弁要素と関連付けられ、かつ
該弁要素は、閉鎖位置のときには該弁座と密着し、開放
位置のときには該弁座と弁要素の間に流れを可能にす
る。流動力誘引手段は、前記弁要素に隣接して位置し、
これにより、流入手段から前記弁要素に対応して作られ
た所定の流路を経るように流体の方向を変え、流体の流
れが、前記弁要素に衝突し、かつ流体圧力を望ましい様
態に打消すに十分な大きさの流れ誘引力を生ずるように
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の弁、
特にエンジン作動中に制御弁を所望の開放位置に維持し
ておくために、流体圧力を打消す流れ誘引力を用いるよ
う設計された制御弁に関連する。
特にエンジン作動中に制御弁を所望の開放位置に維持し
ておくために、流体圧力を打消す流れ誘引力を用いるよ
う設計された制御弁に関連する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関におけるソレノイド二方向弁の
使用は長年続けられている。この種の弁は、流体回路内
の流量を制御するために、多種多様に応用して使用でき
る。例えば、バーナート他の米国特許第４，９０５，９
６０号には、内燃機関の燃焼室に噴射される燃料の量及
びタイミングの両方を制御できるよう、電子制御式ユニ
ットインジェクタ内のタイミングチャンバに燃料が流れ
るのを制御するソレノイド二方向弁が開示されている。
また、二方向弁は、燃料噴射器その他のエンジン構成部
品からの液体のスピル又は逆流を制御するのに役立つ。
使用は長年続けられている。この種の弁は、流体回路内
の流量を制御するために、多種多様に応用して使用でき
る。例えば、バーナート他の米国特許第４，９０５，９
６０号には、内燃機関の燃焼室に噴射される燃料の量及
びタイミングの両方を制御できるよう、電子制御式ユニ
ットインジェクタ内のタイミングチャンバに燃料が流れ
るのを制御するソレノイド二方向弁が開示されている。
また、二方向弁は、燃料噴射器その他のエンジン構成部
品からの液体のスピル又は逆流を制御するのに役立つ。
【０００３】エンジン作動中に二方向制御弁を有効に稼
動させることは、全体的なエンジンの性能にとって重要
となる。エンジンの様々な状態において弁が開閉できな
かったり、作動中不適切な時点に誤って開閉してしまっ
ては、制御弁を利用しても実用的な価値がない。有効な
稼動を確実にするため、制御弁は、高圧等、内燃機関内
の色々な状態に耐え得るよう設計及び製造することが必
要である。特に、二方向弁の弁要素に作用する流体圧力
は、制御弁を尚早に開閉してしまう十分な力を有し、望
ましくない結果をもたらしかねない。中でも、米国特許
第４，９０５，９６０号等に開示されているような、圧
力釣合い式でないある種の制御弁では、弁を開放位置に
維持するバネ力を流体圧力が克服したときに、制御され
ていない様態で弁が閉鎖したり、又は「吹き閉じ」てし
まう。これは、通常の供給フロー及び逆向きの供給フロ
ーの状態で起こることがある。通常のエンジン作動時
に、「吹き閉じ」が起こってはならない。「吹き閉じ」
を防ぐ解決策の一つは、バネの予荷重を増大させること
である。しかし、増大した付勢力は、その付勢力を克服
するほどの大きな引張り荷重を発生できるソレノイドを
必要とし、それによって、より大型で一層高価なソレノ
イド組立部品という望ましくない結果となる。他に考え
られる解決法は、圧力釣合い弁の構造を利用することで
ある。しかしながら、圧力釣合い弁の設計には、別の漏
れ経路を伴う点が望ましくない。非常に大きい流量にお
いては、上記の解決法は実用的ではなく、また製造コス
トが膨大にかかるおそれがある。
動させることは、全体的なエンジンの性能にとって重要
となる。エンジンの様々な状態において弁が開閉できな
かったり、作動中不適切な時点に誤って開閉してしまっ
ては、制御弁を利用しても実用的な価値がない。有効な
稼動を確実にするため、制御弁は、高圧等、内燃機関内
の色々な状態に耐え得るよう設計及び製造することが必
要である。特に、二方向弁の弁要素に作用する流体圧力
は、制御弁を尚早に開閉してしまう十分な力を有し、望
ましくない結果をもたらしかねない。中でも、米国特許
第４，９０５，９６０号等に開示されているような、圧
力釣合い式でないある種の制御弁では、弁を開放位置に
維持するバネ力を流体圧力が克服したときに、制御され
ていない様態で弁が閉鎖したり、又は「吹き閉じ」てし
まう。これは、通常の供給フロー及び逆向きの供給フロ
ーの状態で起こることがある。通常のエンジン作動時
に、「吹き閉じ」が起こってはならない。「吹き閉じ」
を防ぐ解決策の一つは、バネの予荷重を増大させること
である。しかし、増大した付勢力は、その付勢力を克服
するほどの大きな引張り荷重を発生できるソレノイドを
必要とし、それによって、より大型で一層高価なソレノ
イド組立部品という望ましくない結果となる。他に考え
られる解決法は、圧力釣合い弁の構造を利用することで
ある。しかしながら、圧力釣合い弁の設計には、別の漏
れ経路を伴う点が望ましくない。非常に大きい流量にお
いては、上記の解決法は実用的ではなく、また製造コス
トが膨大にかかるおそれがある。
【０００４】理想的には、従来の弁の設計における問題
点に対処した、既存の弁構成を利用しての解決が望まし
い。ファーゴの米国特許第４，５８２，２９４号には、
流体の流れ方向が再び逆転する前に、流体の流れを弁に
対してその開放方向に働きかけるようにする、オリフィ
スを入口とした三方向ソレノイド弁が開示されている。
ファーゴのソレノイド弁は、開放位置では圧力が釣合っ
ており、弁を閉鎖するように働く流体圧力の影響を受け
ていないようにみえる。ファーゴは「吹き閉じ」の問題
には触れておらず、従って、弁を閉鎖するよう作用する
流体圧力を打消すための解決法は呈示されていない。
点に対処した、既存の弁構成を利用しての解決が望まし
い。ファーゴの米国特許第４，５８２，２９４号には、
流体の流れ方向が再び逆転する前に、流体の流れを弁に
対してその開放方向に働きかけるようにする、オリフィ
スを入口とした三方向ソレノイド弁が開示されている。
ファーゴのソレノイド弁は、開放位置では圧力が釣合っ
ており、弁を閉鎖するように働く流体圧力の影響を受け
ていないようにみえる。ファーゴは「吹き閉じ」の問題
には触れておらず、従って、弁を閉鎖するよう作用する
流体圧力を打消すための解決法は呈示されていない。
【０００５】以上に述べたとおり、通常のエンジン作動
状態における「吹き閉じ」の問題を効率よくかつ実用的
に防ぐには、弁を閉鎖するよう働く逆流体圧力を打消す
ような単純設計の流量制御弁が必要となる。さらに、使
用者が特定の応用を目的として流量制御弁を特注設計で
きるよう、打消す力の大きさは調節可能なものでなけれ
ばならない。そして、従来の流量制御弁をよりよいもの
にするために、通常のエンジン作動状態で「吹き閉じ」
が生じるのを防ぐ一方で、増大した流量を処理できるよ
うな流量制御弁が必要である。
状態における「吹き閉じ」の問題を効率よくかつ実用的
に防ぐには、弁を閉鎖するよう働く逆流体圧力を打消す
ような単純設計の流量制御弁が必要となる。さらに、使
用者が特定の応用を目的として流量制御弁を特注設計で
きるよう、打消す力の大きさは調節可能なものでなけれ
ばならない。そして、従来の流量制御弁をよりよいもの
にするために、通常のエンジン作動状態で「吹き閉じ」
が生じるのを防ぐ一方で、増大した流量を処理できるよ
うな流量制御弁が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記に鑑み、本発明の
目的は、通常のエンジン作動状態において、弁の制御さ
れていない閉鎖を防ぐよう設計された、内燃機関用のよ
りよい流量制御弁を提供することである。
目的は、通常のエンジン作動状態において、弁の制御さ
れていない閉鎖を防ぐよう設計された、内燃機関用のよ
りよい流量制御弁を提供することである。
【０００７】本発明の別の目的は、上記の目的を達成
し、かつ通常のエンジン作動状態において、弁の制御さ
れていない閉鎖を防ぐ一方、作動中の弁流量を効果的に
増大させる、よりよい流量制御弁を提供することであ
る。
し、かつ通常のエンジン作動状態において、弁の制御さ
れていない閉鎖を防ぐ一方、作動中の弁流量を効果的に
増大させる、よりよい流量制御弁を提供することであ
る。
【０００８】また、本発明の目的は、上記のうち１つ又
はそれ以上の目的を達成し、かつ通常のエンジン作動状
態において、流量制御弁を閉鎖してしまう逆流体圧力を
打消すために、流体の流れを利用するよう設計された、
内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供すること
である。
はそれ以上の目的を達成し、かつ通常のエンジン作動状
態において、流量制御弁を閉鎖してしまう逆流体圧力を
打消すために、流体の流れを利用するよう設計された、
内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供すること
である。
【０００９】さらに、本発明の目的は、上記のうち１つ
又はそれ以上の目的を達成し、かつ流れ偏向面に隣接し
て位置する弁要素を有し、かかる弁要素を開放位置に促
す方向に流体の流れを導くための所定の流路を作り出
す、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供する
ことである。
又はそれ以上の目的を達成し、かつ流れ偏向面に隣接し
て位置する弁要素を有し、かかる弁要素を開放位置に促
す方向に流体の流れを導くための所定の流路を作り出
す、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供する
ことである。
【００１０】さらに、本発明の別の目的は、上記のうち
１つ又はそれ以上の目的を達成し、かつ弁要素に隣接し
て位置する流れ偏向面に着脱可能なインサートを有し、
弁を尚早に閉鎖してしまう逆流体圧力を克服するに十分
な流動力を生じるように流体の流れを導く流れ経路を作
り出す、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供
することである。
１つ又はそれ以上の目的を達成し、かつ弁要素に隣接し
て位置する流れ偏向面に着脱可能なインサートを有し、
弁を尚早に閉鎖してしまう逆流体圧力を克服するに十分
な流動力を生じるように流体の流れを導く流れ経路を作
り出す、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供
することである。
【００１１】また、本発明の別の目的は、上記のうち１
つ又はそれ以上の目的を達成し、かつ流体が通過すると
きに発生する流体流動力の加減を調節する所定の流路角
度を有し、弁を尚早に閉鎖してしまう逆流体圧力を打消
す、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供する
ことである。
つ又はそれ以上の目的を達成し、かつ流体が通過すると
きに発生する流体流動力の加減を調節する所定の流路角
度を有し、弁を尚早に閉鎖してしまう逆流体圧力を打消
す、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供する
ことである。
【００１２】本発明のさらなる目的は、上記のうち１つ
又はそれ以上の目的を達成し、かつ流量制御弁の出入り
口間の流体の流速を加速するよう設計された所定の流路
角度及び直径を有する、内燃機関用のよりよい流量制御
弁をさらに提供することである。
又はそれ以上の目的を達成し、かつ流量制御弁の出入り
口間の流体の流速を加速するよう設計された所定の流路
角度及び直径を有する、内燃機関用のよりよい流量制御
弁をさらに提供することである。
【００１３】同様に、本発明の目的は、上記のうち１つ
又はそれ以上の目的を達成し、かついかなる有効なエン
ジン作動状態においても弁が尚早に閉鎖しないよう設計
された、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供
することである。
又はそれ以上の目的を達成し、かついかなる有効なエン
ジン作動状態においても弁が尚早に閉鎖しないよう設計
された、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供
することである。
【００１４】本発明の他の目的は、上記のうち１つ又は
それ以上の目的を達成し、かつ１５度から４５度の範囲
における所定の流れ偏向体角度に延びる流れ偏向面を有
する、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供す
ることである。
それ以上の目的を達成し、かつ１５度から４５度の範囲
における所定の流れ偏向体角度に延びる流れ偏向面を有
する、内燃機関用のよりよい流量制御弁をさらに提供す
ることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、本発明
のその他の目的と併せて、弁空洞と、該弁空洞内に流体
を導くために弁ハウジングに形成された流入手段と、該
弁空洞外に流体を導くために弁ハウジングに形成された
流出手段と、を含む、弁ハウジングを備えてなる制御弁
によって達成される。さらに、かかる制御弁には、開閉
位置間を往復運動するように弁空洞に取付けられ、かつ
流体圧力によって閉鎖位置に付勢される弁要素が含まれ
る。弁座は、前記弁要素と関連付けられ、かつ該弁要素
は、閉鎖位置のときには該弁座とかみ合い、開放位置の
ときには該弁座と弁要素の間に流れを可能にする。流動
力誘引手段は、前記弁要素に隣接して位置し、これによ
り流入手段から弁要素に対応して作られた所定の流路を
経るように流体の方向を変え、流体の流れが、弁要素に
衝突し、かつ流体圧力を望ましい様態に打消す（相殺す
る）に十分な大きさの流れ誘引力を生ずるようにしてい
る。
のその他の目的と併せて、弁空洞と、該弁空洞内に流体
を導くために弁ハウジングに形成された流入手段と、該
弁空洞外に流体を導くために弁ハウジングに形成された
流出手段と、を含む、弁ハウジングを備えてなる制御弁
によって達成される。さらに、かかる制御弁には、開閉
位置間を往復運動するように弁空洞に取付けられ、かつ
流体圧力によって閉鎖位置に付勢される弁要素が含まれ
る。弁座は、前記弁要素と関連付けられ、かつ該弁要素
は、閉鎖位置のときには該弁座とかみ合い、開放位置の
ときには該弁座と弁要素の間に流れを可能にする。流動
力誘引手段は、前記弁要素に隣接して位置し、これによ
り流入手段から弁要素に対応して作られた所定の流路を
経るように流体の方向を変え、流体の流れが、弁要素に
衝突し、かつ流体圧力を望ましい様態に打消す（相殺す
る）に十分な大きさの流れ誘引力を生ずるようにしてい
る。
【００１６】かかる弁要素は、凹部を含み、かつ前記流
動力誘引手段は、弁ハウジングに位置して少なくとも部
分的に該凹部内に延びる流れ偏向延長部を含む。かかる
凹部は、弁要素の周りに環状に広がり、かつかかる流れ
偏向延長部は、弁ハウジングの周りに環状に延びる。
動力誘引手段は、弁ハウジングに位置して少なくとも部
分的に該凹部内に延びる流れ偏向延長部を含む。かかる
凹部は、弁要素の周りに環状に広がり、かつかかる流れ
偏向延長部は、弁ハウジングの周りに環状に延びる。
【００１７】流れ偏向延長部は、弁ハウジングと一体的
に形成されるか、又は弁ハウジングに着脱自在に取付け
られたインサートを備える。流れ偏向面は、流れ偏向延
長部上に備わり、また弁要素に関係する形状及び位置を
有し、弁要素に対する所定の偏向角度で所定の流路を通
るように流体を偏向させる。かかる流れ偏向面は、弁の
運動軸に対して１５度から４５度の所定の偏向体角度に
延びる、環状の切頭円錐形の表面であってもよい。
に形成されるか、又は弁ハウジングに着脱自在に取付け
られたインサートを備える。流れ偏向面は、流れ偏向延
長部上に備わり、また弁要素に関係する形状及び位置を
有し、弁要素に対する所定の偏向角度で所定の流路を通
るように流体を偏向させる。かかる流れ偏向面は、弁の
運動軸に対して１５度から４５度の所定の偏向体角度に
延びる、環状の切頭円錐形の表面であってもよい。
【００１８】流れ誘引力は、所定の範囲のエンジン作動
状態において弁を開放位置に維持するよう、圧力を打消
す（相殺する）のに十分な大きさのものである。流動力
誘引手段は、流入手段と流出手段との間を進む流体の速
度を加速するよう、所定の流路に隣接して位置する。か
かる流動力誘引手段は、さらに、流体の流れを流れ偏向
面の方に導くために、弁要素に形成された環状壁部を含
む。
状態において弁を開放位置に維持するよう、圧力を打消
す（相殺する）のに十分な大きさのものである。流動力
誘引手段は、流入手段と流出手段との間を進む流体の速
度を加速するよう、所定の流路に隣接して位置する。か
かる流動力誘引手段は、さらに、流体の流れを流れ偏向
面の方に導くために、弁要素に形成された環状壁部を含
む。
【００１９】
【発明の実施の形態】図面中の図１ａは、圧力や閉鎖力
を部分的に打消す流れ誘引力を利用することにより、弁
を開放位置に維持するように働くばね力又はその他の類
似の力を克服した圧力のせいで弁が制御外で閉鎖するの
を防ぐよう設計された、制御弁１を図示している。制御
弁１の構造を、好適な実施例及び別の実施例の両方につ
いて、図１ａないし１ｃ及び２を参照して以下に詳細に
説明する。制御弁１の作用及び特性（即ち、圧力−速度
流量フィールド特性）については、これを通過する流体
の流れに関連し、図４、６及び８を参照して説明する。
制御弁の作用及び特性を比較するため、図３、５及び７
を参照して従来の制御弁のモデルについて説明する。
を部分的に打消す流れ誘引力を利用することにより、弁
を開放位置に維持するように働くばね力又はその他の類
似の力を克服した圧力のせいで弁が制御外で閉鎖するの
を防ぐよう設計された、制御弁１を図示している。制御
弁１の構造を、好適な実施例及び別の実施例の両方につ
いて、図１ａないし１ｃ及び２を参照して以下に詳細に
説明する。制御弁１の作用及び特性（即ち、圧力−速度
流量フィールド特性）については、これを通過する流体
の流れに関連し、図４、６及び８を参照して説明する。
制御弁の作用及び特性を比較するため、図３、５及び７
を参照して従来の制御弁のモデルについて説明する。
【００２０】図１ａの制御弁１は、上段ハウジング部１
１と、中段ハウジング部１３と、下段ハウジング部１５
と、を含む、弁ハウジング３を備え、これらは圧縮的に
隣接して配置されかつ１つ又は複数の留めねじ１７で堅
く連結されている。留め具１７は、ハウジング３を保持
体８に取付けるために用いられる。弁空洞５は、中段ハ
ウジング部１３内に形成され、また弁中ぐり４は、下段
ハウジング部１５内に空洞５と隣接して形成される。環
状入口空洞６は、弁中ぐり４に沿って形成され、また流
路２１は、環状入口空洞６と弁空洞５との間で流体連通
を行うよう下段ハウジング部１５内に形成される。ま
た、供給路９が、下段ハウジング部１５を通って延び、
空洞５を低圧供給ドレンと流動接続する。
１と、中段ハウジング部１３と、下段ハウジング部１５
と、を含む、弁ハウジング３を備え、これらは圧縮的に
隣接して配置されかつ１つ又は複数の留めねじ１７で堅
く連結されている。留め具１７は、ハウジング３を保持
体８に取付けるために用いられる。弁空洞５は、中段ハ
ウジング部１３内に形成され、また弁中ぐり４は、下段
ハウジング部１５内に空洞５と隣接して形成される。環
状入口空洞６は、弁中ぐり４に沿って形成され、また流
路２１は、環状入口空洞６と弁空洞５との間で流体連通
を行うよう下段ハウジング部１５内に形成される。ま
た、供給路９が、下段ハウジング部１５を通って延び、
空洞５を低圧供給ドレンと流動接続する。
【００２１】制御弁１は、弁空洞５、中ぐり４及び環状
空洞６内を往復運動するように取付けられた弁要素２３
を更に含む。弁要素２３は、開放位置（図１ａに図示さ
れる）と閉鎖位置（図１ｃに図示される）との間を移動
可能である。弁要素２３は、弁要素２３を開放位置に付
勢する軸バネ２５の半径方向内側範囲を通って延びる。
軸バネ２５は、一方の端を、中段ハウジング部１３内に
形成された環状リッジ２７に、また他方の端を、軸スリ
ーブ２９に据えられている。軸スリーブ２９は、弁要素
２３に堅く取付けられ、それによって弁要素２３と軸ス
リーブ２９は、一致して動作するようになっている。
空洞６内を往復運動するように取付けられた弁要素２３
を更に含む。弁要素２３は、開放位置（図１ａに図示さ
れる）と閉鎖位置（図１ｃに図示される）との間を移動
可能である。弁要素２３は、弁要素２３を開放位置に付
勢する軸バネ２５の半径方向内側範囲を通って延びる。
軸バネ２５は、一方の端を、中段ハウジング部１３内に
形成された環状リッジ２７に、また他方の端を、軸スリ
ーブ２９に据えられている。軸スリーブ２９は、弁要素
２３に堅く取付けられ、それによって弁要素２３と軸ス
リーブ２９は、一致して動作するようになっている。
【００２２】さらに、制御弁１は、弁要素２３の一方の
端に溶融金属接合などで堅く取付けられたアーマチュア
３３を含む。アーマチュア３３はディスク型をしてお
り、軸スリーブ２９の片端に隣接して位置する。ソレノ
イド組立体から生じる引付電磁力は、ソレノイド組立体
３７が通電した際に、アーマチュア３３を上方に、すな
わち弁要素２３を閉鎖位置に移動させる。ソレノイド３
７は、従来の方法によって制御弁１のハウジングに装着
される。ソレノイド３７の駆動又は通電は、エンジン作
動中、適時に開放及び閉鎖位置間の運動を行うよう制御
される。
端に溶融金属接合などで堅く取付けられたアーマチュア
３３を含む。アーマチュア３３はディスク型をしてお
り、軸スリーブ２９の片端に隣接して位置する。ソレノ
イド組立体から生じる引付電磁力は、ソレノイド組立体
３７が通電した際に、アーマチュア３３を上方に、すな
わち弁要素２３を閉鎖位置に移動させる。ソレノイド３
７は、従来の方法によって制御弁１のハウジングに装着
される。ソレノイド３７の駆動又は通電は、エンジン作
動中、適時に開放及び閉鎖位置間の運動を行うよう制御
される。
【００２３】図１ａに示されるように、制御弁１は、可
変容積高圧ポンプ４０（一部のみ図示）の有効な排気量
を制御するために使用できる。高圧ポンプ４０とは、例
えば米国特許第５，６７６，１１４号に記載の型であ
り、その全体の内容が、ここに言及することにより本明
細書に組込まれる。ポンプ４０は、閉鎖位置に移動する
際にチャンバ４３内の流体に圧力を加えるよう往復運動
するプランジャ４５を含む。保持体８に形成された高圧
流出路４１は、共通レール及び一連のインジェクタなど
の負荷装置に高圧の流体を供給する。もちろん、制御弁
１は、インジェクタ・プランジャの有効な排気量を制御
するための１つのユニットインジェクタとも関連付ける
ことができる。いずれの応用においても、ポンプ室４３
から弁１を通る流体の流れは、結果的に、弁が開放位置
にあるときに弁を閉鎖してしまうような流れ誘引力を弁
要素２３に及ぼす。「吹き閉じ」とも言われる、この弁
要素の誤った閉鎖は、燃料供給システム及びエンジン作
動上、支障をきたす。本発明に係る制御弁は、極度の流
体圧力の影響を不当に受けることなく、適切に作動する
よう設計されている。
変容積高圧ポンプ４０（一部のみ図示）の有効な排気量
を制御するために使用できる。高圧ポンプ４０とは、例
えば米国特許第５，６７６，１１４号に記載の型であ
り、その全体の内容が、ここに言及することにより本明
細書に組込まれる。ポンプ４０は、閉鎖位置に移動する
際にチャンバ４３内の流体に圧力を加えるよう往復運動
するプランジャ４５を含む。保持体８に形成された高圧
流出路４１は、共通レール及び一連のインジェクタなど
の負荷装置に高圧の流体を供給する。もちろん、制御弁
１は、インジェクタ・プランジャの有効な排気量を制御
するための１つのユニットインジェクタとも関連付ける
ことができる。いずれの応用においても、ポンプ室４３
から弁１を通る流体の流れは、結果的に、弁が開放位置
にあるときに弁を閉鎖してしまうような流れ誘引力を弁
要素２３に及ぼす。「吹き閉じ」とも言われる、この弁
要素の誤った閉鎖は、燃料供給システム及びエンジン作
動上、支障をきたす。本発明に係る制御弁は、極度の流
体圧力の影響を不当に受けることなく、適切に作動する
よう設計されている。
【００２４】流体圧力の影響を妨げるよう稼動する制御
弁１の著しい特色は、図１ａの符号Ａが示す領域に明示
されている。これらの特色に関する分解図は、図１ｂに
図示されており、以下に詳細に説明する。
弁１の著しい特色は、図１ａの符号Ａが示す領域に明示
されている。これらの特色に関する分解図は、図１ｂに
図示されており、以下に詳細に説明する。
【００２５】図１ｂに示されるように、弁要素２３は、
一端に形成された弁ヘッド５１を含み、弁ヘッド５１
は、下段ハウジング部１５に隣接して形成された内側の
面５３と、要素２３の片端に形成された外側の面５５
と、を含む。下段ハウジング部１５に形成された弁座６
３は、図１ｃに示されるように、弁要素２３が閉鎖位置
にあるときに、内側の面５３上に形成された弁表面５９
で密着するように、内側の面５３と向き合って位置す
る。図１ｂに示されるように、弁要素２３が開放位置に
あるときに、弁座６３と弁表面５９との間に弁流路７が
形成される。流体は、プランジャ４５のポンピング行程
中に行われるように、矢印の方向に流れる流体のため
の、流入口５２及び流出口５４を有する所定の流路５０
を通って流れることができる。環状凹部５７が内側の面
５３に形成されることによって所定の流路５０の一部を
画成する。しかしながら、好適な実施例で凹形を有する
環状凹部５７は、以下に説明する流れの特徴が得られる
限りにおいては、他の形状にすることも可能である。
一端に形成された弁ヘッド５１を含み、弁ヘッド５１
は、下段ハウジング部１５に隣接して形成された内側の
面５３と、要素２３の片端に形成された外側の面５５
と、を含む。下段ハウジング部１５に形成された弁座６
３は、図１ｃに示されるように、弁要素２３が閉鎖位置
にあるときに、内側の面５３上に形成された弁表面５９
で密着するように、内側の面５３と向き合って位置す
る。図１ｂに示されるように、弁要素２３が開放位置に
あるときに、弁座６３と弁表面５９との間に弁流路７が
形成される。流体は、プランジャ４５のポンピング行程
中に行われるように、矢印の方向に流れる流体のため
の、流入口５２及び流出口５４を有する所定の流路５０
を通って流れることができる。環状凹部５７が内側の面
５３に形成されることによって所定の流路５０の一部を
画成する。しかしながら、好適な実施例で凹形を有する
環状凹部５７は、以下に説明する流れの特徴が得られる
限りにおいては、他の形状にすることも可能である。
【００２６】下段ハウジング部１５は、下段ハウジング
部１５と一体的に形成されてかつ下段ハウジング部１５
の周りを環状に延びる、流れ偏向延長部６１及び流れ延
長面５８を含む。さらに、流れ偏向延長部６１は、流れ
偏向面６５を含み、流れ偏向面６５は、弁座から流れて
来る流体を偏向させるように、弁要素２３に関係する形
状及び位置を有し、これにより、流体が、環状凹部５７
に向ってかつ所定の流路５０を通って、弁要素２３に対
する所定の偏向流れ角度に流れるようにしている。好適
な実施例においては、流れ偏向面６５は、環状の切頭円
錐形の表面を含む。
部１５と一体的に形成されてかつ下段ハウジング部１５
の周りを環状に延びる、流れ偏向延長部６１及び流れ延
長面５８を含む。さらに、流れ偏向延長部６１は、流れ
偏向面６５を含み、流れ偏向面６５は、弁座から流れて
来る流体を偏向させるように、弁要素２３に関係する形
状及び位置を有し、これにより、流体が、環状凹部５７
に向ってかつ所定の流路５０を通って、弁要素２３に対
する所定の偏向流れ角度に流れるようにしている。好適
な実施例においては、流れ偏向面６５は、環状の切頭円
錐形の表面を含む。
【００２７】図１ｂは、弁要素２３が下段ハウジング部
１５から最も離れた距離にある、最大開放位置の制御弁
１を図示している。開放位置のときには、流体は、流入
路７を通り、流路５０に沿って、図１ｂに図示される流
れ矢印の方向に流れる。流れ偏向延長部６１は、少なく
とも部分的に凹部５７内に延び、流れ偏向面６５が、流
体の流れを、弁要素の中心線／縦軸Ｃに対して所定の偏
向流れ角度で流路５０を通るように導くようにする。流
体の所定の偏向流れ角度は、流れ偏向面６５の形状及び
縦軸Ｃに対する角度的位置によって決まる。本実施例に
おいては、流れ偏向面６５は切頭円錐形である。従っ
て、流れ偏向面６５の角度的位置が、流体の所定の偏向
流れ角度を決定する。流れ偏向面６５は、所定の偏向体
角度αに広がり、この角度によって、流入口５２に沿っ
て流れる流体は、弁要素２３の凹部５７内において内側
面５３に衝突し、外側面５５などから弁要素２３に作用
して弁要素２３を閉鎖位置に移動させるおそれのある流
体圧力を望ましい様態に打消すに十分な大きさの流れ誘
引力を生じる。所定の偏向体角度αは、１５度から４５
度の範囲が考えられるが、約３０度が好ましい。この偏
向体角度により、流れは、１５度から４５度の偏向流路
角度で弁に衝突することになり、以下に説明するとお
り、圧力を打消すに十分な大きさの流体流れ誘引力が効
果的に生じる。もちろん、流れ偏向面６５には、同様
に、１５度から４５度の所定の流路角度に燃料の流れを
導く、凹状設計などの別の形状もあり得る。
１５から最も離れた距離にある、最大開放位置の制御弁
１を図示している。開放位置のときには、流体は、流入
路７を通り、流路５０に沿って、図１ｂに図示される流
れ矢印の方向に流れる。流れ偏向延長部６１は、少なく
とも部分的に凹部５７内に延び、流れ偏向面６５が、流
体の流れを、弁要素の中心線／縦軸Ｃに対して所定の偏
向流れ角度で流路５０を通るように導くようにする。流
体の所定の偏向流れ角度は、流れ偏向面６５の形状及び
縦軸Ｃに対する角度的位置によって決まる。本実施例に
おいては、流れ偏向面６５は切頭円錐形である。従っ
て、流れ偏向面６５の角度的位置が、流体の所定の偏向
流れ角度を決定する。流れ偏向面６５は、所定の偏向体
角度αに広がり、この角度によって、流入口５２に沿っ
て流れる流体は、弁要素２３の凹部５７内において内側
面５３に衝突し、外側面５５などから弁要素２３に作用
して弁要素２３を閉鎖位置に移動させるおそれのある流
体圧力を望ましい様態に打消すに十分な大きさの流れ誘
引力を生じる。所定の偏向体角度αは、１５度から４５
度の範囲が考えられるが、約３０度が好ましい。この偏
向体角度により、流れは、１５度から４５度の偏向流路
角度で弁に衝突することになり、以下に説明するとお
り、圧力を打消すに十分な大きさの流体流れ誘引力が効
果的に生じる。もちろん、流れ偏向面６５には、同様
に、１５度から４５度の所定の流路角度に燃料の流れを
導く、凹状設計などの別の形状もあり得る。
【００２８】所定の流路５０に沿って流れる流体が凹部
５７の底に達した後、流体は、実質的に並行な関係であ
ってもよい、流れ延長面５８及び弁要素２３によって画
成される狭い通路５６を通って上方に偏向される。通路
５６の流れ面積が狭いため、流路５０の当該部分を通っ
て流れる流体の速度は加速され、流出口５４を通って環
状入口空洞６に入り込むように付勢される。
５７の底に達した後、流体は、実質的に並行な関係であ
ってもよい、流れ延長面５８及び弁要素２３によって画
成される狭い通路５６を通って上方に偏向される。通路
５６の流れ面積が狭いため、流路５０の当該部分を通っ
て流れる流体の速度は加速され、流出口５４を通って環
状入口空洞６に入り込むように付勢される。
【００２９】閉鎖位置においては、弁要素２３は、図１
ｃに図示されるように、流れ偏向延長部６１に隣接して
形成される弁座６３と密着する。弁要素２３が閉鎖位置
にあるときには、流体は、弁流路７（図１ｂ）を通り抜
けられない。本発明は、弁要素２３の閉鎖時期が制御さ
れており、使用者が望むように様々なエンジンの条件に
合わせて変更できる。以上述べたように、弁要素２３
は、軸バネ２５（図１ａ）により開放状態に付勢され、
またソレノイド３７がアーマチュア３３に引付力を与え
て、弁要素２３が弁座６３にぶつかって弁流路７を封鎖
及び密閉するまで、弁要素２３を持ち上げたときに閉鎖
する。
ｃに図示されるように、流れ偏向延長部６１に隣接して
形成される弁座６３と密着する。弁要素２３が閉鎖位置
にあるときには、流体は、弁流路７（図１ｂ）を通り抜
けられない。本発明は、弁要素２３の閉鎖時期が制御さ
れており、使用者が望むように様々なエンジンの条件に
合わせて変更できる。以上述べたように、弁要素２３
は、軸バネ２５（図１ａ）により開放状態に付勢され、
またソレノイド３７がアーマチュア３３に引付力を与え
て、弁要素２３が弁座６３にぶつかって弁流路７を封鎖
及び密閉するまで、弁要素２３を持ち上げたときに閉鎖
する。
【００３０】図２に図示される弁要素２３の分解図は、
下段ハウジング部１５については図１ｂにおける当該図
と類似しているが、図２は、さらに、本発明に係る別の
実施例を図示するものである。図２では、特に、下段ハ
ウジング部１５に着脱可能に取付けられたインサート７
１が示される。インサート７１は、好適にはリングの形
状を有し、また下段ハウジング部１５内に形成された環
状溝７３に、摩擦によって動くよう取付けられる。最初
の実施例に係る流れ偏向延長部６１と同様に、インサー
ト７１は所定の偏向体角度αで延在する流れ偏向面６５
を含み、偏光体角度αは、弁要素２３に対する所定の偏
向流れ角度で流路５０を通るように流体を偏向させる。
また、インサート７１の流れ偏向面６５は、環状の切頭
円錐形の表面を含んでもよい。下段ハウジング部１５上
のインサート７１の形状及び位置は、前記実施例の流れ
偏向延長部６１と同一のものである。インサート７１は
着脱可能であるから、異なる流れ偏向特性を有する別の
インサートと相互交換することができる。例えば、異な
る形状又は流れ偏向面を有するインサートは、弁要素２
３に対する流路５０の偏向角度を変えるために使用でき
る。異なる偏向角度は、結果的に、弁要素２３を開放位
置に維持するよう働く流れ誘引力を変化させる。
下段ハウジング部１５については図１ｂにおける当該図
と類似しているが、図２は、さらに、本発明に係る別の
実施例を図示するものである。図２では、特に、下段ハ
ウジング部１５に着脱可能に取付けられたインサート７
１が示される。インサート７１は、好適にはリングの形
状を有し、また下段ハウジング部１５内に形成された環
状溝７３に、摩擦によって動くよう取付けられる。最初
の実施例に係る流れ偏向延長部６１と同様に、インサー
ト７１は所定の偏向体角度αで延在する流れ偏向面６５
を含み、偏光体角度αは、弁要素２３に対する所定の偏
向流れ角度で流路５０を通るように流体を偏向させる。
また、インサート７１の流れ偏向面６５は、環状の切頭
円錐形の表面を含んでもよい。下段ハウジング部１５上
のインサート７１の形状及び位置は、前記実施例の流れ
偏向延長部６１と同一のものである。インサート７１は
着脱可能であるから、異なる流れ偏向特性を有する別の
インサートと相互交換することができる。例えば、異な
る形状又は流れ偏向面を有するインサートは、弁要素２
３に対する流路５０の偏向角度を変えるために使用でき
る。異なる偏向角度は、結果的に、弁要素２３を開放位
置に維持するよう働く流れ誘引力を変化させる。
【００３１】本発明の著しい特色の一つは、弁要素２３
に関係する流れ偏向延長部６１の配置であり、これによ
って流体の方向を流入路７から流路５０を経るように変
え、流体の流れが、弁要素２３にぶつかり、弁要素２３
を閉鎖位置に付勢するように働く流体の圧力を好適に打
消すのに必要な大きさの流れ誘引力を生み出すようにし
ている。従来の制御弁においては、図３に示されるよう
に、流体圧力により、制御弁が最適範囲のエンジン作動
中に尚早に閉鎖するおそれがある。弁が尚早に閉鎖すれ
ば、過剰な流体は適切に排出されず、これによりエンジ
ンの性能を妨げるような逆流流体圧力が増大する。図３
には、特に、弁要素８０の片側に作用する流体圧力の部
分流路モデルが示されている。流体の流れの方向は、図
３上の矢印によって表され、また色付き部分は、流体の
流路に沿って、流体圧力が弁８０に作用する箇所を表し
ており、かかる圧力の段階は、図３の凡例に示される。
この従来の制御弁の流路モデルでは、流体圧力は、流体
が制御弁１に流れ込んだ後に著しく低下し、このため、
弁を閉鎖位置に付勢する流体圧力を打消すような流体力
を、弁８０に対してほとんど生じない。このモデルにお
いては、弁要素８０を閉鎖しようとする流体圧力は、結
果的に、弁を開放位置に付勢する力よりも大きく、例え
ば、流体圧力が付勢バネ力よりも大きくなった場合、弁
が「吹き閉じ」たり、又は閉鎖する。従って、上記の環
境で使用される従来の制御弁は、効果的、選択的かつ予
測どおりに流体の流れを制御することができない。
に関係する流れ偏向延長部６１の配置であり、これによ
って流体の方向を流入路７から流路５０を経るように変
え、流体の流れが、弁要素２３にぶつかり、弁要素２３
を閉鎖位置に付勢するように働く流体の圧力を好適に打
消すのに必要な大きさの流れ誘引力を生み出すようにし
ている。従来の制御弁においては、図３に示されるよう
に、流体圧力により、制御弁が最適範囲のエンジン作動
中に尚早に閉鎖するおそれがある。弁が尚早に閉鎖すれ
ば、過剰な流体は適切に排出されず、これによりエンジ
ンの性能を妨げるような逆流流体圧力が増大する。図３
には、特に、弁要素８０の片側に作用する流体圧力の部
分流路モデルが示されている。流体の流れの方向は、図
３上の矢印によって表され、また色付き部分は、流体の
流路に沿って、流体圧力が弁８０に作用する箇所を表し
ており、かかる圧力の段階は、図３の凡例に示される。
この従来の制御弁の流路モデルでは、流体圧力は、流体
が制御弁１に流れ込んだ後に著しく低下し、このため、
弁を閉鎖位置に付勢する流体圧力を打消すような流体力
を、弁８０に対してほとんど生じない。このモデルにお
いては、弁要素８０を閉鎖しようとする流体圧力は、結
果的に、弁を開放位置に付勢する力よりも大きく、例え
ば、流体圧力が付勢バネ力よりも大きくなった場合、弁
が「吹き閉じ」たり、又は閉鎖する。従って、上記の環
境で使用される従来の制御弁は、効果的、選択的かつ予
測どおりに流体の流れを制御することができない。
【００３２】図４は、本発明の好適な実施例に係る、図
１ａに図示される制御弁を通過する流体の圧力フィール
ドを示す部分流路モデルである。本発明の流路モデルで
は、図４に示される３本の流れ矢印によって流れの方向
が表される。流体が弁流路７に入ると、流体は、図１ｂ
に図示される流れ偏向面６５によって流路５０に導かれ
る。所定の流路５０の角度により、流体の流動力は、弁
要素２３に対し、赤、オレンジ、黄色の網かけ部分並び
に対応する図４の凡例に表されるとおりの著しい圧力を
かける。所定の流路５０に沿って発生した流動力は、弁
要素２３を開放位置に付勢するよう作用し、またバネ２
５（図１）の付勢力と合わさって、弁要素２３を閉鎖位
置に付勢するよう働く流体圧力の全体を、エンジン回転
数などのエンジン特性に関する所定の範囲内で、十分に
克服する。所望のエンジン作動範囲を通じて弁要素２３
を開放位置に維持することは、従来の制御弁と比べて、
制御弁１の流量を効果的に増加させる。望ましくない閉
鎖又は「吹き閉じ」がないので、場合によっては、流量
が従来の弁の２倍となる。重要なのは、弁要素を開放す
るような弁表面付近の流体の圧力が、弁表面付近に弁要
素を閉鎖する最大圧力がかかってしまう従来の設計にお
ける流体圧力よりも大きいことである。
１ａに図示される制御弁を通過する流体の圧力フィール
ドを示す部分流路モデルである。本発明の流路モデルで
は、図４に示される３本の流れ矢印によって流れの方向
が表される。流体が弁流路７に入ると、流体は、図１ｂ
に図示される流れ偏向面６５によって流路５０に導かれ
る。所定の流路５０の角度により、流体の流動力は、弁
要素２３に対し、赤、オレンジ、黄色の網かけ部分並び
に対応する図４の凡例に表されるとおりの著しい圧力を
かける。所定の流路５０に沿って発生した流動力は、弁
要素２３を開放位置に付勢するよう作用し、またバネ２
５（図１）の付勢力と合わさって、弁要素２３を閉鎖位
置に付勢するよう働く流体圧力の全体を、エンジン回転
数などのエンジン特性に関する所定の範囲内で、十分に
克服する。所望のエンジン作動範囲を通じて弁要素２３
を開放位置に維持することは、従来の制御弁と比べて、
制御弁１の流量を効果的に増加させる。望ましくない閉
鎖又は「吹き閉じ」がないので、場合によっては、流量
が従来の弁の２倍となる。重要なのは、弁要素を開放す
るような弁表面付近の流体の圧力が、弁表面付近に弁要
素を閉鎖する最大圧力がかかってしまう従来の設計にお
ける流体圧力よりも大きいことである。
【００３３】制御弁１の他の重要な特性は、弁を開放位
置に促す流れ誘引力を増大させるよう、流出速度を加速
する能力にある。図５には、従来の制御弁を通過する流
体の速度フィールドを示す部分流路モデルが図示され
る。弁８０を通って流れる流体は、図５に示される流れ
矢印の方向に進む。図５の緑色の部分に示されるよう
に、制御弁８０に入った流体の速度は、一貫して増加す
るわけではない。流体が弁に入った後、流体の速度は、
黄色／オレンジ部分に示されるように、流体が弁の角付
近を通る際の短い距離において加速する。図５に示され
るように、制御弁８０を通って進む流体の速度には、円
滑さ又は一貫性がない。従って、流体圧力を打消すに十
分な流れ誘引力を弁要素に対して生じる能力は、従来の
弁設計では、流体の速度が適切に制御されていないため
かなり阻止される。
置に促す流れ誘引力を増大させるよう、流出速度を加速
する能力にある。図５には、従来の制御弁を通過する流
体の速度フィールドを示す部分流路モデルが図示され
る。弁８０を通って流れる流体は、図５に示される流れ
矢印の方向に進む。図５の緑色の部分に示されるよう
に、制御弁８０に入った流体の速度は、一貫して増加す
るわけではない。流体が弁に入った後、流体の速度は、
黄色／オレンジ部分に示されるように、流体が弁の角付
近を通る際の短い距離において加速する。図５に示され
るように、制御弁８０を通って進む流体の速度には、円
滑さ又は一貫性がない。従って、流体圧力を打消すに十
分な流れ誘引力を弁要素に対して生じる能力は、従来の
弁設計では、流体の速度が適切に制御されていないため
かなり阻止される。
【００３４】図６は、本発明の制御弁１を通過する流体
の速度フィールドを示す部分流路モデルを図示したもの
である。本発明の流路モデルでは、図６に示される３本
の流れ矢印によって流れの方向が表される。流体が流入
路７に入ると、流体は、流れ偏向面６５により、流路５
０の流入口５２に沿って導かれる。流路５０の所定の流
れ偏向角度は、弁要素２３を開放位置に促す追加的な流
れ誘引力が生ずるよう、流出口５４を通って進む流体の
速度を加速する。流れに関する赤色の箇所は、流路５０
を通って進む流体の流速が円滑かつ一貫して加速してい
ることを図示している。図５で説明した従来のモデルに
対し、流速が円滑かつ一貫して加速することの利点は、
より良い流体制御及び大きな弁流量を実現できることで
ある。
の速度フィールドを示す部分流路モデルを図示したもの
である。本発明の流路モデルでは、図６に示される３本
の流れ矢印によって流れの方向が表される。流体が流入
路７に入ると、流体は、流れ偏向面６５により、流路５
０の流入口５２に沿って導かれる。流路５０の所定の流
れ偏向角度は、弁要素２３を開放位置に促す追加的な流
れ誘引力が生ずるよう、流出口５４を通って進む流体の
速度を加速する。流れに関する赤色の箇所は、流路５０
を通って進む流体の流速が円滑かつ一貫して加速してい
ることを図示している。図５で説明した従来のモデルに
対し、流速が円滑かつ一貫して加速することの利点は、
より良い流体制御及び大きな弁流量を実現できることで
ある。
【００３５】図７及び図８には、それぞれ従来の制御弁
及び制御弁１に作用する力が、逃し流量の関数として図
示される。弁に働く力はニュートンで測定され、これに
は、流体圧力、流動力及びバネ力が含まれる。ある特定
の逃し流量において弁にかかる流体圧力（閉鎖圧力と開
放圧力の両方を含む）は、弁要素を閉鎖する傾向があ
り、図７及び８には負の力として一連の「Ｐ」の文字で
表される。弁を開放する流動力は、一連の「Ｆ」の文字
で表され、制御弁要素に対する正の力として示される。
流体圧力及び流動力は、弁の逆流量がゼロのときにごく
僅かになる。弁要素に働く合力は、一連の「Ｔ」の文字
で示され、これには、弁の逆流量がゼロのときに１５ニ
ュートンとなる、制御弁要素にかかる正のバネ予荷重開
放力が含まれている。
及び制御弁１に作用する力が、逃し流量の関数として図
示される。弁に働く力はニュートンで測定され、これに
は、流体圧力、流動力及びバネ力が含まれる。ある特定
の逃し流量において弁にかかる流体圧力（閉鎖圧力と開
放圧力の両方を含む）は、弁要素を閉鎖する傾向があ
り、図７及び８には負の力として一連の「Ｐ」の文字で
表される。弁を開放する流動力は、一連の「Ｆ」の文字
で表され、制御弁要素に対する正の力として示される。
流体圧力及び流動力は、弁の逆流量がゼロのときにごく
僅かになる。弁要素に働く合力は、一連の「Ｔ」の文字
で示され、これには、弁の逆流量がゼロのときに１５ニ
ュートンとなる、制御弁要素にかかる正のバネ予荷重開
放力が含まれている。
【００３６】弁の逆流量は、１分あたりのリッターで測
定され、これはポンプのポンピングチャンバや流体噴射
器のタイミングチャンバなど、外部供給源からの流体の
逆流に関連する。弁の逆流量が増すにつれ、流体圧力及
び流動力は増大し、制御弁における弁要素の位置に影響
を及ぼすよう作用する。弁要素を閉鎖するように働く流
体圧力が、バネ力と流動力との合力よりも大きくなった
場合には、制御弁は作動不能となり、弁要素が閉鎖する
か、又は「吹き閉じ」ることになる。
定され、これはポンプのポンピングチャンバや流体噴射
器のタイミングチャンバなど、外部供給源からの流体の
逆流に関連する。弁の逆流量が増すにつれ、流体圧力及
び流動力は増大し、制御弁における弁要素の位置に影響
を及ぼすよう作用する。弁要素を閉鎖するように働く流
体圧力が、バネ力と流動力との合力よりも大きくなった
場合には、制御弁は作動不能となり、弁要素が閉鎖する
か、又は「吹き閉じ」ることになる。
【００３７】図７にグラフで表される力の特性を見る
と、従来の弁を通る流量が増すごとに、弁を開放する正
の流動力Ｆ並びに弁要素を閉鎖する流体圧力Ｐは、異な
る割合で増大して、合力Ｔに影響を及ぼす。従来の制御
弁においては、弁要素に作用する流体圧力が増すことに
より、弁の逆流量が毎分約２４リッターのときに、流体
圧力Ｐが、スプリング予荷重と流動力Ｆとの合力を克服
して、弁要素を閉鎖する。従って、制御弁は、流量が毎
分２４リッター相当又はそれ以上になったときに作動不
能となり、このようなエンジン作動状態におけるエンジ
ンの性能に悪影響を及ぼしかねない。従来の制御弁で
は、「吹き閉じ」が生じるのをどうしても制御できな
い。理想的には、制御弁とは、広範囲のエンジン回転数
を含むがこれに限定されない広い範囲のエンジン作動状
態を通して作動するものでなければならない。
と、従来の弁を通る流量が増すごとに、弁を開放する正
の流動力Ｆ並びに弁要素を閉鎖する流体圧力Ｐは、異な
る割合で増大して、合力Ｔに影響を及ぼす。従来の制御
弁においては、弁要素に作用する流体圧力が増すことに
より、弁の逆流量が毎分約２４リッターのときに、流体
圧力Ｐが、スプリング予荷重と流動力Ｆとの合力を克服
して、弁要素を閉鎖する。従って、制御弁は、流量が毎
分２４リッター相当又はそれ以上になったときに作動不
能となり、このようなエンジン作動状態におけるエンジ
ンの性能に悪影響を及ぼしかねない。従来の制御弁で
は、「吹き閉じ」が生じるのをどうしても制御できな
い。理想的には、制御弁とは、広範囲のエンジン回転数
を含むがこれに限定されない広い範囲のエンジン作動状
態を通して作動するものでなければならない。
【００３８】本発明の好適な実施例に示される力の特性
は、図８にグラフで図示される。前記のとおり（図１
ｂ）、弁流路７に入った流体は流路５０に沿って方向付
けられ、流路５０は、流体の流れが、弁要素２３に衝突
し、かつ弁要素を閉鎖する傾向にある流体圧力Ｐを望ま
しい様態に打消すに十分な大きさの流れ誘引力を生じる
よう、弁要素２３に対応して作られている。図８に、流
れ誘引力がグラフで図示される。当該図に示されるよう
に、弁の逆流量が増すごとに、流動力は、図７について
説明した従来の制御弁と比較すると、著しく増大してい
る。制御弁１において発生した流動力は、毎分２４リッ
ターを悠に超える場合でも流体圧力を打消すことができ
る。実際、制御弁１で得られた流動力は、多くの場合に
最適範囲のエンジン回転数を超えている毎分６０リッタ
ーというエンジン回転数に至るまで、弁要素２３（図１
ｂ）を開放位置に維持できる。これらの状態において
は、弁の逆流量が毎分約６０リッターになるまで「吹き
閉じ」は起こらない。弁要素２３上に発生した流動力に
より、制御弁１は、広範囲のエンジン作動状態を通して
効果的に作動し、このことは、従来の制御弁設計に対し
て、著しく有利な点をもたらす。さらに、制御弁１の流
路５０を通過する流体の流量も実質的に増進する。従っ
て、制御弁１は、本文中に考察される不利な環境条件に
おいて、弁の能率的かつ効果的な作動が重要であるよう
な場合に使用できる。
は、図８にグラフで図示される。前記のとおり（図１
ｂ）、弁流路７に入った流体は流路５０に沿って方向付
けられ、流路５０は、流体の流れが、弁要素２３に衝突
し、かつ弁要素を閉鎖する傾向にある流体圧力Ｐを望ま
しい様態に打消すに十分な大きさの流れ誘引力を生じる
よう、弁要素２３に対応して作られている。図８に、流
れ誘引力がグラフで図示される。当該図に示されるよう
に、弁の逆流量が増すごとに、流動力は、図７について
説明した従来の制御弁と比較すると、著しく増大してい
る。制御弁１において発生した流動力は、毎分２４リッ
ターを悠に超える場合でも流体圧力を打消すことができ
る。実際、制御弁１で得られた流動力は、多くの場合に
最適範囲のエンジン回転数を超えている毎分６０リッタ
ーというエンジン回転数に至るまで、弁要素２３（図１
ｂ）を開放位置に維持できる。これらの状態において
は、弁の逆流量が毎分約６０リッターになるまで「吹き
閉じ」は起こらない。弁要素２３上に発生した流動力に
より、制御弁１は、広範囲のエンジン作動状態を通して
効果的に作動し、このことは、従来の制御弁設計に対し
て、著しく有利な点をもたらす。さらに、制御弁１の流
路５０を通過する流体の流量も実質的に増進する。従っ
て、制御弁１は、本文中に考察される不利な環境条件に
おいて、弁の能率的かつ効果的な作動が重要であるよう
な場合に使用できる。
【００３９】この弁の利点は、弁設計において、特定の
重要な制御要因を変えることにより、様々な応用及び作
動条件において最適に活用できる。例えば、これらの制
御要因の操作によって、燃料の粘度及び流量に拘らず、
任意の流れ誘引圧力が得られるような弁を設計すること
が可能である。図２を参照すると、制御要因は、入口流
れ部分ＡＩＮと、入口流れ部分ＡＩＮに対する出口部分
ＡＯＵＴの流れ部分比率ＡＯＵＴ／ＡＩＮと、流れ偏向
延長部６１の末端部の半径Ｒと、偏向面６５の所定の偏
向体角度αと、流入口５２に沿った長さＬと、を含む。
「表１」に、異なる燃料の粘度、密度及び流量において
有効と認められた制御要因の値を示す、出願人による実
験の結果が呈示されている。例えば、より広い入口流れ
部分ＡＩ Ｎ及びより大きい流れ部分比率ＡＯＵＴ／Ａ
ＩＮを有する弁は、本文中に考察する適切な流れ及び力
特性を得ることによって、高粘度の燃料用に使用できる
だろう。もちろん、これらの制御要因は、図１ａないし
１ｃ及び２の両方の実施例においても存在する。
重要な制御要因を変えることにより、様々な応用及び作
動条件において最適に活用できる。例えば、これらの制
御要因の操作によって、燃料の粘度及び流量に拘らず、
任意の流れ誘引圧力が得られるような弁を設計すること
が可能である。図２を参照すると、制御要因は、入口流
れ部分ＡＩＮと、入口流れ部分ＡＩＮに対する出口部分
ＡＯＵＴの流れ部分比率ＡＯＵＴ／ＡＩＮと、流れ偏向
延長部６１の末端部の半径Ｒと、偏向面６５の所定の偏
向体角度αと、流入口５２に沿った長さＬと、を含む。
「表１」に、異なる燃料の粘度、密度及び流量において
有効と認められた制御要因の値を示す、出願人による実
験の結果が呈示されている。例えば、より広い入口流れ
部分ＡＩ Ｎ及びより大きい流れ部分比率ＡＯＵＴ／Ａ
ＩＮを有する弁は、本文中に考察する適切な流れ及び力
特性を得ることによって、高粘度の燃料用に使用できる
だろう。もちろん、これらの制御要因は、図１ａないし
１ｃ及び２の両方の実施例においても存在する。
【００４０】
【表１】
【発明の効果】本弁組立体は、好ましくない圧力状態の
下、特に所定のエンジン作動状態の広い範囲内で、制御
弁が効果的に作動可能であることを必須とするようなあ
らゆる環境において利用することができる。
下、特に所定のエンジン作動状態の広い範囲内で、制御
弁が効果的に作動可能であることを必須とするようなあ
らゆる環境において利用することができる。
【図１】図１ａは、本発明の好適な実施例に係る制御弁
の断面図である。図１ｂは、本発明の好適な実施例に係
る、開放位置のときの図１ａに図示される制御弁のう
ち、符号Ａで示される一部の分解図である。図１ｃは、
本発明の好適な実施例に係る、閉鎖位置のときの図１ａ
に図示される制御弁のうち、符号Ａで示される一部の分
解図である。
の断面図である。図１ｂは、本発明の好適な実施例に係
る、開放位置のときの図１ａに図示される制御弁のう
ち、符号Ａで示される一部の分解図である。図１ｃは、
本発明の好適な実施例に係る、閉鎖位置のときの図１ａ
に図示される制御弁のうち、符号Ａで示される一部の分
解図である。
【図２】本発明の別の実施例に係る図１ｂの制御弁の部
分に位置するインサートの分解図である。
分に位置するインサートの分解図である。
【図３】従来の制御弁を通過する流体の圧力フィールド
を示す部分流路モデルである。
を示す部分流路モデルである。
【図４】本発明の好適な実施例に係る図１ａに図示され
る制御弁を通過する流体の圧力フィールドを示す部分流
路モデルである。
る制御弁を通過する流体の圧力フィールドを示す部分流
路モデルである。
【図５】従来の制御弁を通過する流体の速度フィールド
を示す部分流路モデルである。
を示す部分流路モデルである。
【図６】本発明の好適な実施例に係る図１ａに図示され
る制御弁を通過する流体の速度フィールドを示す部分流
路モデルである。
る制御弁を通過する流体の速度フィールドを示す部分流
路モデルである。
【図７】従来の制御弁に関する、特定のエンジン作動状
態における弁開放力対弁逆流量を示すグラフである。 図８ 本発明の好適な実施例に係る図１ａに図示される
制御弁に関する、特定のエンジン作動状態における弁開
放力対弁逆流量を示すグラフである。
態における弁開放力対弁逆流量を示すグラフである。 図８ 本発明の好適な実施例に係る図１ａに図示される
制御弁に関する、特定のエンジン作動状態における弁開
放力対弁逆流量を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラッドリー ジェイ．ストロイア アメリカ合衆国、インディアナ州 47203、 コロンバス、リバー ロード 3715 (72)発明者 トッド エム．ウィーランド アメリカ合衆国、インディアナ州 47201、 コロンバス、ハックベリー ドライブ 4683 (72)発明者 ジェフリー ジェイ．サリバン アメリカ合衆国、インディアナ州 47203、 コロンバス、イエローウッド コート 2715
Claims (18)
- 【請求項１】 弁空洞を含む弁ハウジングと、 流体を前記弁空洞内に導くために前記弁ハウジングに形
成された流入手段と、 流体を前記弁空洞外に導くために前記弁ハウジングに形
成された流出手段と、 開閉位置間を往復運動するように前記弁空洞に取付けら
れた弁要素であって、流体圧力によって前記閉鎖位置に
付勢される弁要素と、 前記弁要素と関係づけられた弁座であって、前記閉鎖位
置のときには前記弁要素が前記弁座と密着し、前記開放
位置のときには前記弁座と前記弁要素の間に流れを可能
にする弁座と、 前記弁要素に隣接して位置する流動力誘引手段であっ
て、流体の方向を前記流入手段から前記弁要素に対応し
て作られた所定の流路を経るように変え、流体の流れ
が、前記弁要素に衝突し、かつ前記流体圧力を望ましい
様態に打消すに十分な大きさの流れ誘引力を生じるよう
にする、流動力誘引手段と、を備える、制御弁。 - 【請求項２】 前記弁要素が凹部を含み、前記流動力誘
引手段には、前記弁ハウジングに位置し、少なくとも部
分的に前記凹部内に延びる流れ偏向延長部が含まれる、
請求項１記載の弁。 - 【請求項３】 前記流れ偏向延長部が、前記弁ハウジン
グと一体的に形成される、請求項２記載の弁。 - 【請求項４】 前記流れ偏向延長部が、前記弁ハウジン
グに着脱可能に取付けられたインサートである、請求項
２記載の弁。 - 【請求項５】 前記流れ偏向延長部が、前記弁要素に関
係する形状及び位置である流れ偏向面を含み、前記弁要
素に対する所定の偏向角度で前記所定の流路を通るよう
に流体を偏向させる、請求項２記載の弁。 - 【請求項６】 前記流れ偏向面が、環状の切頭円錐形の
表面を含む、請求項５記載の弁。 - 【請求項７】 前記凹部が前記弁要素の周りに環状に広
がり、かつ前記流れ偏向延長部が前記弁ハウジングの周
りに環状に延びる、請求項２記載の弁。 - 【請求項８】 前記流れ誘引力が、所定範囲のエンジン
作動条件において、前記弁要素を開放位置に維持するよ
う、前記圧力を打消すに十分な大きさとなる、請求項１
記載の弁。 - 【請求項９】 前記流動力誘引手段が、前記所定の流路
に隣接して位置し、前記所定の流路を通って進む流体の
速度を加速する、請求項１記載の弁。 - 【請求項１０】 前記流動力誘引手段が、さらに、流体
の流れを前記流れ偏向面の方に促すよう、前記弁要素に
形成された環状側壁部を含む、請求項５記載の弁。 - 【請求項１１】 流れ偏向延長部と、弁空洞と、前記弁
空洞と連結した流入路及び流出路と、を含む弁ハウジン
グと、 開閉位置間を往復運動するように前記弁空洞に取付けら
れ、流体圧力によって前記閉鎖位置に付勢される弁要素
と、 前記弁要素と関連付けられ、前記流れ偏向延長部に隣接
して形成された弁座において、前記閉鎖位置のときには
前記弁要素が前記弁座と密着し、前記開放位置のときに
は前記弁座と前記弁要素の間に流れを可能にする弁座
と、を備え、 前記流れ偏向延長部が、前記弁要素に隣接して位置して
流体の流れを所定の流路を通るように変え、かつ前記流
路が、前記流れ偏向延長部及び前記弁要素によって定め
る所定の偏向角度を有して、前記流体圧力を打消す流れ
誘引開放力を前記弁要素に対して生ずる、制御弁。 - 【請求項１２】 前記弁要素が、凹部を含み、かつ前記
流れ偏向延長部が、少なくとも部分的に前記凹部内に延
びる、請求項１１記載の弁。 - 【請求項１３】 前記流れ偏向延長部が、前記弁要素に
関係する形状及び位置を有する流れ偏向面を含み、前記
弁要素に対する所定の偏向体角度で前記所定の流路を流
れるように流体を偏向させる、請求項１２記載の弁。 - 【請求項１４】 前記流れ偏向面が、環状の切頭円錐形
の表面を含む、請求項１３記載の弁。 - 【請求項１５】 前記凹部が、前記弁要素の周りに広が
り、かつ前記流れ偏向延長部が、前記弁ハウジングの周
りに環状に延びる、請求項１２記載の弁。 - 【請求項１６】 前記流れ誘引力が、所定範囲のエンジ
ン作動条件において、前記弁要素を開放位置に維持する
よう、前記圧力を打消すに十分な大きさとなる、請求項
１１記載の弁。 - 【請求項１７】 前記流れ偏向部分が、前記所定の流路
に隣接して位置し、前記所定の流路を通って進む流体の
速度を加速させる、請求項１１記載の弁。 - 【請求項１８】 前記所定の偏向体角度が、１５度と４
５度の間の大きさである、請求項１１記載の弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/005,684 | 1998-01-13 | ||
| US09/005,684 US6045120A (en) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | Flow balanced spill control valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270732A true JPH11270732A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3044697B2 JP3044697B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=21717175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11006929A Expired - Fee Related JP3044697B2 (ja) | 1998-01-13 | 1999-01-13 | 流体均衡式流量制御弁 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6045120A (ja) |
| JP (1) | JP3044697B2 (ja) |
| DE (1) | DE19900883A1 (ja) |
| GB (1) | GB2333348B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9810327D0 (en) * | 1998-05-15 | 1998-07-15 | Lucas Ind Plc | Fuel system and pump suitable for use therein |
| DE19834121A1 (de) * | 1998-07-29 | 2000-02-03 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine |
| DE19908102C1 (de) * | 1999-02-25 | 2000-05-04 | Daimler Chrysler Ag | Ventil mit variablem Ventilquerschnitt |
| IT1308779B1 (it) * | 1999-07-02 | 2002-01-10 | Elasis Sistema Ricerca Fiat | Dispositivo di regolazione della pressione di mandata di una pompa,adesempio per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione |
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| DE10048938A1 (de) * | 2000-10-04 | 2002-04-25 | Bosch Gmbh Robert | Druckregelventil für ein Fluid |
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| DE102008015506A1 (de) * | 2008-03-25 | 2009-10-01 | Robert Bosch Gmbh | Ventil |
| IT1396473B1 (it) * | 2009-03-30 | 2012-12-14 | Magneti Marelli Spa | Pompa carburante con una valvola di massima pressione perfezionata per un sistema di iniezione diretta |
| DE102010039691A1 (de) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Schaltvenitl, insbesondere zur Zumessung eines Fluids für eine stromabwärts angeordnete Förderpumpe |
| IT201600070056A1 (it) * | 2016-07-06 | 2018-01-06 | Magneti Marelli Spa | Pompa carburante con una valvola di massima pressione perfezionata per un sistema di iniezione diretta |
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| GB2575019A (en) * | 2018-06-18 | 2020-01-01 | Delphi Tech Ip Ltd | Fuel pump valve |
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| US2897836A (en) * | 1956-06-13 | 1959-08-04 | Us Industries Inc | Balanced valve |
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-
1998
- 1998-01-13 US US09/005,684 patent/US6045120A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-01-13 JP JP11006929A patent/JP3044697B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-01-13 GB GB9900716A patent/GB2333348B/en not_active Expired - Fee Related
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| US6045120A (en) | 2000-04-04 |
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| GB2333348A (en) | 1999-07-21 |
| DE19900883A1 (de) | 1999-09-30 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |