WO2011105375A1

WO2011105375A1 - 燃料噴射ポンプ

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Publication number: WO2011105375A1
Application number: PCT/JP2011/053853
Authority: WO
Inventors: 崇紀江頭; 和貴曽根; 真弥梅田; ステファンキークル
Original assignee: Yanmar Co Ltd; Woodward Inc
Current assignee: Yanmar Co Ltd; Woodward Inc
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2012-08-26
Also published as: EP2541040A4; EP2541040A1; EP2541040B1; US20120321496A1; JP2011179355A; CN104775958B; JP5226712B2; CN102792008A; US9243597B2; CN104775958A

Abstract

　生産コストを増大させることなく、最小限のメンテナンスコストで電磁スピル弁のシール性能を維持することができる燃料噴射ポンプの提供を目的とし、　電磁スピル弁２０は、インサートピース内装孔２１ｅが形成されるハウジング２１と、内周面に弁座２２ｂを有する略円筒状に形成され、インサートピース内装孔２１ｅ着脱自在に内装されるインサートピース２２と、外周面に弁座２２ｂと相対するシール面２３ｂを有する略円柱状に形成され、シール面２３ｂが弁座２２ｂに着座するようにインサートピース２２に摺動自在に挿入されるスピル弁体２３と、スピル弁体２３がインサートピース２２の軸方向左側方に摺動されたとき、スピル弁体２３と当接可能なストッパ２４と、スピル弁体２３を軸方向右側方に摺動可能なソレノイド２５と、スピル弁体２３を軸方向左側方に付勢する付勢部材であるスピル弁ばね２３ｅと、を具備する燃料噴射ポンプを提供する。

Description

燃料噴射ポンプ

　本発明は、ディーゼルエンジンに搭載される燃料噴射ポンプの技術に関する。

　従来、大型のディーゼルエンジンに搭載される燃料噴射ポンプとして、燃料効率の向上や排気ガスエミッションの低減のために、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射のタイミングや燃料噴射の回数等を制御するものが知られている。このような燃料噴射ポンプは、電磁スピル弁を任意のタイミングで開閉することにより精密な燃料噴射を行う。

　前記電磁スピル弁においては、スピル弁体がエンジンの運転状態に応じて複雑かつ高速に開閉されるため、スピル弁体のシール面が電磁スピル弁のハウジングに形成される弁座に着座する際に大きな衝撃や摩擦が連続的に生じる。この結果、シール面および弁座に摩耗が生じ、シール面が弁座に密接して着座することができずに燃料の漏れが発生する。よってシール面、および弁座の耐摩耗性を向上させるために、スピル弁体やハウジング全体を高強度の材料で構成する必要があり、生産コストが増大する要因になっていた。

　そこで、シール面（シート部）が形成されるスピル弁体（弁体）、および弁座（弁座部）が形成されるハウジング（弁ボディ）のうち、一方を構成する材料（面）を、他方を構成する材料よりも軟質の材料で構成する技術が提案されている。この技術を用いると、シール面（シート部）または弁座（弁座部）に摩耗が生じても、軟質の材料で構成された一方の面が他方の形状にならうこととなり、シート部と弁座部とが密接して、燃料の漏れが低減する。例えば特許文献１のごとくである。

　しかし、上述した特許文献１に開示されるような技術では、シート部および弁座部の摩耗が進行し、軟質の材料の作用による燃料漏れの低減効果が得られない場合は、電磁スピル弁のシール性能を維持するために、電磁スピル弁（流量制御弁）全体を交換する必要がある。つまり、交換する必要のない電磁スピル弁の構成部材も同時に交換することになり、本来は不要なメンテナンスコストが発生する問題があった。

特開２００６－１１２５９８号公報

　本発明は、上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、生産コストを増大させることなく、最小限のメンテナンスコストで電磁スピル弁のシール性能を維持することができる燃料噴射ポンプの提供を目的とする。

　即ち、本発明は、電磁スピル弁を具備する燃料噴射ポンプであって、前記電磁スピル弁は、インサートピース内装孔が形成されるハウジングと、内周面に弁座を有する略円筒状に形成され、前記インサートピース内装孔に軸心を一致させて着脱可能に内装されるインサートピースと、外周面に前記弁座と相対するシール面を有する略円柱状に形成され、前記インサートピースの軸方向一側方に摺動されると前記シール面が前記弁座に着座可能に前記インサートピースに摺動自在に挿入されるスピル弁体と、前記インサートピース内装孔に着脱可能に取り付けられ、前記スピル弁体が前記インサートピースの軸方向他側方に摺動されたとき、当該スピル弁体と当接可能なストッパと、前記スピル弁体を軸方向一側方に摺動可能なソレノイドと、前記スピル弁体を軸方向他側方に付勢する付勢部材と、を具備するものである。

　また、本発明は、前記電磁スピル弁は、前記インサートピースの他側端が前記ストッパに当接するとともに、前記シール面が前記弁座に着座したとき、前記スピル弁体の一側端が前記ストッパから離間するように構成されるものである。

　また、本発明は、前記電磁スピル弁は、前記スピル弁体を前記インサートピースのみで支持するものである。

　また、本発明は、前記電磁スピル弁は、前記インサートピースの他側端と前記ストッパとの間にシムが交換自在に介装されるものである。

　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

　本発明においては、燃料噴射ポンプは、経時変化により電磁スピル弁の弁座が摩耗しても、スピル弁体、および弁座を有するインサートピースのみを交換するだけでよい。つまり、交換する必要のない電磁スピル弁の構成部材は継続して使用することができる。よって、電磁スピル弁のハウジング全体を高価な高強度の材料で構成する必要がない。また、電磁スピル弁は、インサートピースを簡易な形状として、弁座を当該インサートピースに容易、かつ高精度に形成することができる。この結果、電磁スピル弁の生産コストを増大させることなく、最小限のメンテナンスコストで燃料噴射ポンプの性能を維持することができる。

　本発明はさらに、電磁スピル弁の開弁時に、スピル弁体は、その他側端がインサートピースの他側端と同一の位置に到達するまで、インサートピースの軸方向他側方に摺動可能となる。つまり、電磁スピル弁の開弁時におけるスピル弁体のシール面とインサートピースの弁座との間隔（以下、単に「リフト量」と記載する）は、スピル弁体のシール面がインサートピースの弁座に着座している状態、すなわち電磁スピル弁の閉弁時における、スピル弁体の他側端とインサートピースの他側端との軸方向の距離に等しい。よって、電磁スピル弁は、スピル弁体の他側端とインサートピースの他側端との位置関係を変更するだけでスピル弁体のリフト量を調整することができる。この結果、容易、かつ高精度にスピル弁体のリフト量の調整を行うことができるので、生産コスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。

　本発明はさらに、スピル弁体がインサートピースのみによって案内される。よって、電磁スピル弁は、スピル弁体を高精度に内装することができる。この結果、インサートピースの弁座とスピル弁体のシール面との着座精度が向上し摩耗量を抑制することができるので、メンテナンスコストを低減することができる。

　本発明はさらに、電磁スピル弁は、スピル弁体のリフト量の調整を、シムの交換によってストッパの当接面の位置を変更するだけで行うことができる。よって、当接面の位置が異なる複数のストッパを調整用の在庫部品として持つ必要がない。この結果、調整用の在庫部品のコストを削減することができ、容易、かつ高精度にスピル弁体のリフト量の調整を行うことができるので、生産コスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。

本発明の第一実施形態に係る燃料噴射ポンプの一部を示す断面図。図１における電磁スピル弁部分を示す拡大断面図。本発明の第一実施形態に係る燃料噴射ポンプの別実施形態の一部を示す断面図。（ａ）電磁スピル弁が閉弁した場合における燃料の流れを示す電磁スピル弁部分の拡大断面図。（ｂ）電磁スピル弁が開弁した場合における燃料の流れを示す電磁スピル弁部分の拡大断面図。（ａ）電磁スピル弁からスピル弁体を取り外す場合の態様を示す断面図。（ｂ）電磁スピル弁からインサートピースを取り外す場合の態様を示す断面図。（ａ）スピル弁体のリフト量を調整する場合の態様を示す部分断面図。（ｂ）スピル弁体のリフト量を調整する場合の調整部分を示す部分断面図。別実施形態におけるスピル弁体のリフト量を調整する場合の調整部分を示す拡大断面図。本発明の第二実施形態に係る燃料噴射ポンプの電磁スピル弁部分を示す拡大断面図。本発明の第二実施形態に係る燃料噴射ポンプの別実施形態の電磁スピル弁部分を示す拡大断面図。

　　１　　燃料噴射ポンプ
　２０　　電磁スピル弁
　２１　　ハウジング
　２１ｅ　インサートピース内装孔
　２２　　インサートピース
　２２ｂ　弁座
　２３　　スピル弁体
　２３ｂ　シール面
　２４　　ストッパ
　２４ａ　当接面
　２５　　ソレノイド

　次に、図１および図２を用いて、本発明に係る燃料噴射ポンプの第一実施形態である燃料噴射ポンプ１について説明する。なお、以下では矢印Ａ方向を上方向として上下方向を規定し、矢印Ｂ方向を右方向として左右方向を規定する。

　図１に示すように、燃料噴射ポンプ１は、図示しない低圧ポンプ（フィードポンプ）と接続され、低圧ポンプからの燃料を加圧して図示しない燃料噴射ノズルへ供給するものである。燃料噴射ポンプ１は、ポンプ本体部１０と、電磁スピル弁２０と、等圧弁部３０とを具備する。

　ポンプ本体部１０は、ポンプ本体１１と、バレル１２と、プランジャ１３と、プランジャばね１４と、タペット１５と、図示しないカム等とから構成される。

　ポンプ本体１１は、略円筒状に形成される。ポンプ本体１１の下側端面の軸心部には、プランジャばね１４およびタペット１５等を内装するプランジャばね室１１ａが下側を開放して形成される。また、ポンプ本体１１の上側端面の軸心部には、バレル１２を保持するバレル保持孔１１ｂが上側を開放して形成される。バレル保持孔１１ｂはプランジャばね室１１ａとポンプ本体１１内で連通される。また、ポンプ本体１１のバレル保持孔１１ｂの上下途中部には、円環状の拡径部が形成される。この拡径部は燃料給排室１１ｃの外側面を構成する。ポンプ本体１１の外周面には、燃料供給ポート１１ｄが燃料給排室１１ｃと連通するように形成される。燃料供給ポート１１ｄは図示しない低圧ポンプと接続される。

　バレル１２は、プランジャ１３を軸心方向、即ち上下方向に摺動自在に内装するものである。バレル１２は、略円筒状に形成されて、上端部および下端部がポンプ本体１１のバレル保持孔１１ｂから上下方向に突出するように、当該バレル保持孔１１ｂに隙間なく挿入される。バレル１２の軸心部には、プランジャ１３を内装するプランジャ孔１２ａが下側端部を開放して形成される。バレル１２の軸心部でプランジャ孔１２ａよりも上側には、第一燃料供給路１２ｂが上下方向に延びるように形成される。第一燃料供給路１２ｂはプランジャ孔１２ａと連通される。バレル１２の上端部には、フランジが径方向へ突出するように形成される。バレル１２は、バレル保持孔１１ｂに挿入された状態で、フランジを介してポンプ本体１１の上側端部にボルト等で固定される。これにより、バレル保持孔１１ｂの円環状の拡径部とバレル１２の外周面とから燃料給排室１１ｃが構成される。バレル１２の第一燃料供給路１２ｂよりも径方向外側には、第一スピル油排出路１２ｃが概ね上下方向に延びるように形成される。第一スピル油排出路１２ｃは、ポンプ本体１１の燃料給排室１１ｃと連通される。

　プランジャ１３は、燃料を加圧するものである。プランジャ１３は、略円柱状に形成されて、プランジャ孔１２ａに隙間なく上下方向に摺動自在に挿入される。プランジャ１３の上端面とプランジャ孔１２ａとから加圧室１６が形成される。

　プランジャばね１４は、圧縮ばねでありプランジャ１３を下方に付勢するものである。プランジャばね１４は、伸縮方向を上下方向として、プランジャ１３の下部に外嵌される。プランジャばね１４の下側端部はプランジャばね受け１４ａを介してプランジャ１３に掛止され、上側端部はプランジャばね受け１４ｂを介してポンプ本体１１に掛止される。

　タペット１５は、図示しないカムからの押圧力をプランジャ１３に伝達するものである。タペット１５は、有底円筒状に形成されて、プランジャばね室１１ａに隙間なく上下方向に摺動自在に挿入される。タペット１５の内部には、プランジャ１３の下部、プランジャばね１４、およびプランジャばね受け１４ａが内装される。タペット１５の底部には、図示しないローラが下方に配置される前記カムに臨むように回動自在に支持される。タペット１５は、プランジャばね１４の付勢力によって、前記カムに前記ローラを介して当接している。タペット１５は、前記カムからの押圧力を前記ローラを介して受け、これをプランジャ１３に伝達する。これにより、プランジャ１３は、前記カムの回転に従って上下方向に摺動される。

　電磁スピル弁２０は、燃料噴射ポンプ１の燃料噴射量、および噴射時期を調節するものである。電磁スピル弁２０は、ハウジング２１と、インサートピース２２と、スピル弁体２３と、ストッパ２４と、ソレノイド２５等を具備する。

　ハウジング２１は、電磁スピル弁２０の本体部分を構成する構造体である。ハウジング２１は、略直方体に形成される。ハウジング２１の上部には、等圧弁ばね室２１ａが上下方向に延びるように形成される。また、等圧弁ばね室２１ａの途中部から拡径されて上方向に延びるように吐出弁室２１ｆが形成される。ハウジング２１の下部には、第二燃料供給路２１ｂが上下方向に延びるように形成される。等圧弁ばね室２１ａは、当該第二燃料供給路２１ｂと連通される。ハウジング２１の上下中途部には、スピル弁孔２１ｄがハウジング２１を左右方向に貫通するように形成される。スピル弁孔２１ｄは、第二燃料供給路２１ｂと交差して連通される。こうして、スピル弁孔２１ｄは、第二燃料供給路２１ｂを介して等圧弁ばね室２１ａと連通される。スピル弁孔２１ｄの左側端部に雌ねじ部が形成され、右側端部にスピル弁ばね２３ｅを内装する拡径部が形成される。

　図２に示すように、スピル弁孔２１ｄの第二燃料供給路２１ｂとの連通部分よりも左側部分がスピル弁孔２１ｄの左側端まで拡径され、インサートピース内装孔２１ｅとして形成される。ハウジング２１の第二燃料供給路２１ｂよりも外側に、第二スピル油排出路２１ｃが上下方向に延びるように形成される。第二スピル油排出路２１ｃはインサートピース内装孔２１ｅと連通される。ハウジング２１は、下側端面をバレル１２の上側端面に密着させて、当該バレル１２にボルト等で固定される。ここで、第二燃料供給路２１ｂがバレル１２の第一燃料供給路１２ｂと連通され、第二スピル油排出路２１ｃがバレル１２の第一スピル油排出路１２ｃと連通される。

　インサートピース２２は、スピル弁体２３が着座するものである。インサートピース２２は、インサートピース内装孔２１ｅと略同一の全長の略円筒状に形成される。インサートピース２２は、その右側端部とインサートピース内装孔２１ｅの右側端部に形成される段付部とが当接するようにインサートピース内装孔２１ｅに隙間なく、かつ着脱自在に挿入される。インサートピース２２の左側内径は、スピル弁孔２１ｄの直径よりも大きくなるように形成される。また、インサートピース２２の右側端部には、内径をスピル弁孔２１ｄの直径と略同一径に縮径した縮径部２２ａが形成される。縮径部２２ａの左側端部には、左側方へむかって拡径するテーパ状に形成される円環状の弁座２２ｂが形成される。さらに、弁座２２ｂの左側に隣接して内径を拡径した拡径部２２ｄが形成される。また、スピル油排出口２２ｃが拡径部２２ｄとハウジング２１の第二スピル油排出路２１ｃとを連通させるように形成される。

　スピル弁体２３は、第二燃料供給路２１ｂを圧送される燃料の流路を切替えるものである。スピル弁体２３は、その右側部分をスピル弁孔２１ｄに摺動自在に挿入され、その左側部分をインサートピース２２に摺動自在に挿入される。スピル弁体２３は、スピル弁孔２１ｄに挿入された際にハウジング２１の第二燃料供給路２１ｂと交差する部分に、スピル弁孔２１ｄの直径よりも小径の縮径部２３ａを有する。これにより、スピル弁体２３は、スピル弁孔２１ｄをまたいで第二燃料供給路２１ｂを流れる燃料の流れを閉塞することがない。スピル弁体２３は、この縮径部２３ａの左側端部に、その外周面に連続して左側方へむかって拡径するテーパ状に形成される円環状のシール面２３ｂを有する。シール面２３ｂは、インサートピース２２の弁座２２ｂに密接して着座可能な面になるように形成される。

　スピル弁体２３は、その左側端面からシール面２３ｂまでをインサートピース２２の内径と略同一径に拡径した拡径部２３ｃを有する。スピル弁体２３の縮径部２３ａよりも右側部分はハウジング２１のスピル弁孔２１ｄに摺動自在に挿入され、シール面２３ｂよりも左側部分の拡径部２３ｃはインサートピース２２に摺動自在に挿入される。よって、スピル弁体２３が右側方に摺動されたとき、シール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂに着座される。この際、スピル弁体２３は、左側端がインサートピース２２の左側端よりも右側方に位置するように構成される。スピル弁体２３は、スピル弁孔２１ｄの右側端部の拡径部に内装されるスピル弁ばね２３ｅによって左側方に付勢されている。スピル弁体２３の右側端部には、磁性体で構成されるアーマチュア２３ｄが配設されている。

　ストッパ２４は、スピル弁体２３の摺動を規制するものである。ストッパ２４は、右側端面に当接面２４ａを有し、ハウジング２１のインサートピース内装孔２１ｅに螺合可能な略円柱状に形成される。ストッパ２４は、当接面２４ａがインサートピース内装孔２１ｅに内装されたインサートピース２２の左側端面に当接するように、ハウジング２１のインサートピース内装孔２１ｅに左側から螺合される。これにより、ストッパ２４は、インサートピース２２をインサートピース内装孔２１ｅ内に固定する。また、ストッパ２４は、スピル弁体２３が左側方に摺動されたとき、スピル弁体２３の左側端が当接面２４ａに当接するよう構成される。これにより、ストッパ２４は、スピル弁体２３の摺動量を規制することが可能となっている。

　ソレノイド２５は、磁力を発生させるものである。ソレノイド２５は、吸着面がスピル弁孔２１ｄが形成されているハウジング２１の右側端面と相対するように、当該ハウジング２１に固定される。ソレノイド２５は、図示しない制御装置からの信号を取得することにより磁力を発生して、スピル弁体２３に配設されているアーマチュア２３ｄを吸着するように構成される。これにより、ソレノイド２５は、図示しない制御装置からの信号に基づいて、スピル弁体２３を右側方に摺動させる。

　以上より、電磁スピル弁２０においては、スピル弁ばね２３ｅによって、スピル弁体２３が左側方に摺動される場合、スピル弁体２３のシール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂから離間される。その結果、第二燃料供給路２１ｂが、スピル弁孔２１ｄ、インサートピース２２の拡径部２２ｄ内、およびスピル油排出口２２ｃを介して、第二スピル油排出路２１ｃと連通される。
　一方、ソレノイド２５によって、スピル弁体２３がスピル弁ばね２３ｅの付勢力に抗して右側方に摺動される場合、スピル弁体２３のシール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂに着座される。その結果、第二燃料供給路２１ｂと第二スピル油排出路２１ｃとの連通が遮断される。

　図１に示すように、等圧弁部３０は、燃料を吐出したり噴射終了後の高圧管継手３５内の燃料圧力を所定の値に維持したりするものである。等圧弁部３０は、等圧弁本体３２と、吐出弁３３と、等圧弁３４等を具備する。また、等圧弁部３０は、高圧管継手３５が接続される。

　等圧弁本体３２は、下側端面がハウジング２１の上側端面と略同一形状の円柱状に形成される。等圧弁本体３２は、下側端面とハウジング２１の上側端面とを密着させて、ハウジング２１にボルト等で固定される。等圧弁本体３２の下部には、吐出弁ばね室３２ａが上下方向に延びるように形成されて、吐出弁室２１ｆと対向配置される。吐出弁ばね室３２ａは、等圧弁ばね室２１ａ、および吐出弁室２１ｆと連通される。等圧弁本体３２の上部には、高圧管継手３５を枢密的に締結するため、その内周面に連続して下側方へむかって縮径するロート状に形成される円環状のシール面３２ｃが形成される。等圧弁本体３２の上下中途部には、吐出口３２ｂが開口される。吐出弁ばね室３２ａと雌ねじ部３２ｄ内とは、吐出口３２ｂを介して連通される。

　吐出弁３３は、吐出口３２ｂから燃料を吐出するものである。吐出弁３３は、吐出弁体３３ａおよび吐出弁ばね３３ｃから構成される。吐出弁体３３ａは、略円筒状に形成されて、吐出弁室２１ｆの内周面との間に高圧燃料が通過可能な隙間が生じるように、吐出弁室２１ｆに内装される。吐出弁ばね３３ｃは、吐出弁室２１ｆの吐出弁体３３ａよりも上方に内装される。吐出弁体３３ａは、下側端面が吐出弁室２１ｆの下側端面に着座するように、吐出弁ばね３３ｃによって下方へ付勢されている。また、吐出弁体３３ａの下部には、下方を開放した凹部が形成される。この凹部内が等圧弁室３３ｄとされる。吐出弁体３３ａの上部には、等圧弁通路３３ｂが上下方向に延びるように形成される。等圧弁通路３３ｂは、下側で等圧弁室３３ｄと連通されるとともに、上側で吐出弁ばね室３２ａと連通される。

　なお、図３に示すように、吐出弁３３は、ハウジング２１には等圧弁ばね室２１ａのみが形成され、等圧弁本体３２に形成される吐出弁ばね室３２ａの内周面との間に高圧燃料が通過可能な隙間が生じるように、吐出弁ばね室３２ａに内装される構成としてもよい。

　等圧弁３４は、等圧弁通路３３ｂを開閉するものである。等圧弁３４は、等圧弁体３４ａおよび等圧弁ばね３４ｂから構成される。等圧弁体３４ａは、ボールと受部材で構成される。受部材は、等圧弁室３３ｄの内周面との間に燃料が通過可能な隙間が生じるように、等圧弁室３３ｄに内装される。ボールは、等圧弁室３３ｄの上面に開口する等圧弁通路３３ｂの開口部に着座するように、受部材上に配置される。等圧弁体３４ａは、受部材の下側端面で等圧弁ばね室２１ａに内装される等圧弁ばね３４ｂと接し、この等圧弁ばね３４ｂにより上側に付勢される。こうして、等圧弁３４は、等圧弁ばね３４ｂの付勢力を用いて等圧弁体３４ａにより等圧弁室３３ｄと等圧弁通路３３ｂとの連通を遮断する。

　高圧管継手３５は、高圧燃料を図示しない燃料噴射ノズルへ供給するものである。高圧管継手３５の一側（吐出口３２ｂ側）には、その外周面に連続して下側方へむかって縮径するテーパ状に形成される円環状のシール面３５ａが形成される。高圧管継手３５は、シール面３５ａを等圧弁本体３２のシール面３２ｃに密接するように押圧されて等圧弁本体３２に取り付けられる。高圧管継手３５の内部には、燃料供給路３５ｂが形成される。燃料供給路３５ｂは、吐出口３２ｂに連通される。

　なお、図３に示すように、等圧弁本体３２の上部に形成される雌ねじ部３２ｄに、高圧管継手３５の一側（吐出口３２ｂ側）に形成される雄ねじ部３５ｃが螺合して取り付けられる構成としてもよい。

　本発明に係る燃料噴射ポンプは、第一実施形態においてはタペットがエンジンに具備されるＰＦ形燃料噴射ポンプであるが、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る燃料噴射ポンプは、燃料噴射ポンプ本体部にタペットを具備するＰＦＲ形燃料噴射ポンプでもよい。

　このような構成により、燃料噴射ポンプ１が燃料を吐出する場合、図示しない低圧ポンプからの燃料が、ポンプ本体１１の燃料供給ポート１１ｄを介して燃料給排室１１ｃに送給される。燃料給排室１１ｃ内に送給された燃料が、バレル１２の第一スピル油排出路１２ｃを介して加圧室１６に送給される。プランジャ１３が図示しないカムの回転に従って上方向に摺動されると、加圧された燃料が、加圧室１６、第一燃料供給路１２ｂ、ハウジング２１の第二燃料供給路２１ｂの順に流れて、ハウジング２１の等圧弁ばね室２１ａに送給される。この際、図示しない制御装置からの信号に基づいて電磁スピル弁２０のソレノイド２５が励磁される。

　図４（ａ）に示すように、電磁スピル弁２０においては、図示しない制御装置からの信号により励磁したソレノイド２５によって、スピル弁体２３が右側方（白矢印方向）に摺動される。そして、スピル弁体２３のシール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂに着座される。即ち、電磁スピル弁２０が閉弁する。この結果、ハウジング２１の第二燃料供給路２１ｂと第二スピル油排出路２１ｃとの連通が遮断されて、第二燃料供給路２１ｂ内の燃料圧力が第二スピル油排出路２１ｃを通じて放圧されずに維持される。よって、加圧された燃料が、黒矢印方向に流れて、加圧室１６内（図１参照）、第一燃料供給路１２ｂ内、第二燃料供給路２１ｂ内、および等圧弁ばね室２１ａ内に満たされた状態となる。

　等圧弁ばね室２１ａ内の燃料圧力によって、吐出弁３３の吐出弁体３３ａ（等圧弁３４の等圧弁体３４ａ）に加わる力が、吐出弁体３３ａを下方に付勢している吐出弁ばね３３ｃの付勢力より大きくなると、吐出弁体３３ａが上方に移動して吐出弁室２１ｆの下側端面から離間して、吐出弁３３が開弁する。ここで、等圧弁３４は閉弁している。その結果、加圧された燃料が等圧弁ばね室２１ａから吐出弁ばね室３２ａへ流れ、この吐出弁ばね室３２ａから吐出口３２ｂを介して高圧管継手３５の燃料供給路３５ｂに吐出される（図１参照）。

　こうして、等圧弁ばね室２１ａ内の燃料圧力が放圧されると、吐出弁体３３ａを下方へ付勢している吐出弁ばね３３ｃの付勢力によって吐出弁体３３ａが下方に移動して吐出弁室２１ｆの下側端面に着座して、吐出弁３３が閉弁する。その結果、燃料が吐出弁ばね室３２ａから吐出口３２ｂを介して燃料供給路３５ｂへ吐出されなくなる。この際、吐出弁３３よりも下流に位置する燃料供給路３５ｂと図示しない燃料噴射ノズルとの間にわたって残留している燃料圧力に脈動が発生する。発生した燃料圧力の脈動によって等圧弁体３４ａに加わる力が、等圧弁体３４ａを上側（吐出口３２ｂ側）方向に付勢している等圧弁ばね３４ｂの付勢力より大きいとき、等圧弁体３４ａが下側（反吐出口３２ｂ側）方向に移動して、等圧弁３４が開弁する。これにより脈動により昇圧した燃料圧力が放圧され、所定の値まで降圧される。

　燃料噴射ポンプ１が燃料の吐出を停止する場合、図４（ｂ）に示すように、電磁スピル弁２０において、図示しない制御装置からの信号に基づいてソレノイド２５が消磁される。これにより、スピル弁ばね２３ｅの付勢力によって、スピル弁体２３がストッパ２４の当接面２４ａに当接するまで左側方（白矢印方向）に摺動される。そして、スピル弁体２３のシール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂから離間される。即ち、電磁スピル弁２０が開弁する。この結果、ハウジング２１の第二燃料供給路２１ｂと第二スピル油排出路２１ｃとが連通されて、第二燃料供給路２１ｂ内の燃料圧力が第二スピル油排出路２１ｃを通じて放圧される。その結果、燃料が、第二燃料供給路２１ｂからスピル弁孔２１ｄ、インサートピース２２の拡径部２２ｄ内、スピル油排出口２２ｃ第二スピル油排出路２１ｃの順に黒矢印方向に流れ、第一スピル油排出路１２ｃを経て燃料給排室１１ｃに排出される。

　次に、図５および図６を用いて、本発明に係る燃料噴射ポンプの第一実施形態である燃料噴射ポンプ１において、電磁スピル弁２０からインサートピース２２とスピル弁体２３とを交換する態様、およびスピル弁体２３のリフト量を調整する態様について説明する。

　はじめに、インサートピース２２とスピル弁体２３とを交換する態様について説明する。図５（ａ）に示すように、燃料噴射ポンプ１の電磁スピル弁２０において、ストッパ２４、およびソレノイド２５をハウジング２１から取り外す。そして、アーマチュア２３ｄをスピル弁体２３から取り外す。この作業により、スピル弁体２３をハウジング２１から取り外し可能となる。

　図５（ｂ）に示すように、ハウジング２１からスピル弁体２３を取り外すと、インサートピース２２がハウジング２１から取り外し可能となる。そして、取り外したインサートピース２２及びスピル弁体２３の代わりの交換部品であるインサートピース及びスピル弁体、先に取り外したアーマチュア２３ｄとストッパ２４とソレノイド２５とを逆の手順でハウジング２１に取り付ける。このようにして、燃料噴射ポンプ１は、電磁スピル弁２０のうち、スピル弁体２３、およびインサートピース２２のみを新たなものに交換することができる。

　次に、スピル弁体２３のリフト量を調整する態様について説明する。図６（ａ）に示すように、スピル弁体２３をインサートピース２２に挿入する。この際、スピル弁体２３は、シール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂに着座されるように、インサートピース２２に内装される。図６（ｂ）に示すように、スピル弁体２３は、インサートピース２２の左側端面に当接されるストッパ２４（当接面２４ａ）によって左側方への摺動量が規制される。すなわち、スピル弁体２３は、シール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂに着座している状態におけるインサートピース２２の左側端とスピル弁体２３の左側端との軸方向の距離Ｌによってリフト量が決定される。よって、スピル弁体２３のリフト量の調整は、スピル弁体、またはインサートピースの加工や交換により距離Ｌを変更することで行うことができる。

　また、距離Ｌは、ストッパ２４の軸方向（左右方向）の取付位置を移動させることでも変更することができる。図７に示すように、ストッパ２４の軸方向の取付位置は、インサートピース２２とストッパ２４との間に任意の厚さ（左右方向の幅）を有するシム２４ｂを介装することで軸方向に移動させることができる。よって、スピル弁体２３のリフト量の調整は、シム２４ｂの厚さによりストッパ２４の軸方向の取付位置を移動させて距離Ｌを変更することで行うことができる。

　以上の如く、本発明に係る燃料噴射ポンプの第一実施形態である燃料噴射ポンプ１は、電磁スピル弁２０を具備する燃料噴射ポンプ１であって、電磁スピル弁２０は、インサートピース内装孔２１ｅが形成されるハウジング２１と、内周面に弁座２２ｂを有する略円筒状に形成され、インサートピース内装孔２１ｅに軸心を一致させて着脱自在に内装されるインサートピース２２と、外周面に弁座２２ｂと相対するシール面２３ｂを有する略円柱状に形成され、インサートピース２２の軸方向右側方に摺動されるとシール面２３ｂが弁座２２ｂに着座するようにインサートピース２２に摺動自在に挿入されるスピル弁体２３と、ハウジング２１に着脱可能に取り付けられ、スピル弁体２３がインサートピース２２の軸方向左側方に摺動されたとき、スピル弁体２３と当接可能なストッパ２４と、スピル弁体２３を軸方向右側方に摺動可能なソレノイド２５と、スピル弁体２３を軸方向左側方に付勢する付勢部材であるスピル弁ばね２３ｅと、を具備するものである。

　このように構成することで、燃料噴射ポンプ１は、経時変化により電磁スピル弁２０の弁座２２ｂが摩耗しても、スピル弁体２３、および弁座２２ｂを有するインサートピース２２のみを交換するだけでよい。つまり、交換する必要のない電磁スピル弁２０の構成部材は継続して使用することができる。よって、電磁スピル弁２０のハウジング２１全体を高価な高強度の材料で構成する必要がない。また、電磁スピル弁２０は、インサートピース２２を簡易な形状として、弁座２２ｂをインサートピース２２に容易、かつ高精度に形成することができる。この結果、部品点数が増えても生産コストを増大させることなく、最小限のメンテナンスコストで燃料噴射ポンプ１の性能を維持することができる。

　また、電磁スピル弁２０は、インサートピース２２の左側端がストッパ２４に当接するとともに、シール面２３ｂが弁座２２ｂに着座したとき、スピル弁体２３の左側端がストッパ２４から離間するように構成されるものである。

　このように構成することで、前述の効果に加え、電磁スピル弁２０の開弁時に、スピル弁体２３が、その左側端がインサートピース２２の左側端と同一の位置に到達するまでインサートピース２２の軸方向左側方に摺動可能となる。つまり、電磁スピル弁２０の開弁時におけるスピル弁体２３のリフト量は、スピル弁体２３のシール面２３ｂがインサートピース２２の弁座２２ｂに着座している状態、すなわち電磁スピル弁２０の閉弁時におけるスピル弁体２３の左側端と、インサートピース２２の左側端との軸方向の距離Ｌに等しい。よって、電磁スピル弁２０は、スピル弁体２３の左側端とインサートピース２２の左側端との位置関係を変更するだけでスピル弁体２３のリフト量を調整することができる。この結果、容易、かつ高精度にスピル弁体２３のリフト量の調整を行うことができるので、生産コスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。

　また、電磁スピル弁２０は、インサートピース２２の左側端とストッパ２４の当接面２４ａとの間にシム２４ｂが交換自在に介装されるものである。

　このように構成することで、電磁スピル弁２０は、スピル弁体２３のリフト量の調整を、シム２４ｂの交換によってストッパ２４の当接面２４ａの位置を変更するだけで行うことができる。よって、当接面２４ａの位置が異なる複数のストッパ２４を調整用の在庫部品として持つ必要がない。この結果、調整用の在庫部品のコストを削減することができ、容易、かつ高精度にスピル弁体２３のリフト量の調整を行うことができるので、生産コスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。

　以下では、図８を用いて、本発明に係る燃料噴射ポンプの第二実施形態である燃料噴射ポンプ２について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した第一実施形態と同様の点に関しては同一符号を付してその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

　燃料噴射ポンプ２は、図示しない低圧ポンプ（フィードポンプ）と連結され、低圧ポンプからの燃料を燃料噴射ポンプ２で加圧し図示しない燃料噴射ノズルへ供給するものである。燃料噴射ポンプ２は、ポンプ本体部１０と、電磁スピル弁２０と、等圧弁部３０とを備える（図１参照）。

　電磁スピル弁２０は、加圧室１６で加圧された燃料を低圧側の燃料給排室１１ｃへ逃がすための第一及び第二スピル油排出路１２ｃ・２６ｃを開閉して、燃料噴射ポンプ２の燃料噴射を制御するものである。電磁スピル弁２０は、ハウジング２６と、インサートピース２７と、スピル弁体２８と、ストッパ２４と、ソレノイド２５等を具備する。

　ハウジング２６は、電磁スピル弁２０の本体部分を構成する構造体である。ハウジング２６は、略直方体に形成される。ハウジング２６の上部には、等圧弁ばね室２６ａが上下方向に延びるように形成される。また、等圧弁ばね室２６ａの途中部から拡径されて上方向に延びるように吐出弁室２６ｆが形成される。ハウジング２６の下部には、第二燃料供給路２６ｂが上下方向に延びるように形成される。等圧弁ばね室２６ａは、第二燃料供給路２６ｂよりも拡径されて、当該第二燃料供給路２６ｂと連通される。ハウジング２６の上下中途部には、インサートピース内装孔２６ｄがハウジング２６を左右方向に貫通するように形成される。インサートピース内装孔２６ｄは、第二燃料供給路２６ｂと交差して連通される。こうして、インサートピース内装孔２６ｄは、第二燃料供給路２６ｂを介して等圧弁ばね室２６ａと連通される。インサートピース内装孔２６ｄは、第二燃料供給路２６ｂよりも左側の途中部から右側部分が縮径されて段付部２６ｇが形成される。また、インサートピース内装孔２６ｄの左側端部に雌ねじ部が形成される。

　ハウジング２６の第二燃料供給路２６ｂよりも外側に、第二スピル油排出路２６ｃが上下方向に延びるように形成される。第二スピル油排出路２６ｃはインサートピース内装孔２６ｄと連通される。ハウジング２６は、下側端面をバレル１２の上側端面に密着させて当該バレル１２にボルト等で固定される。ここで、第二燃料供給路２６ｂがバレル１２の第一燃料供給路１２ｂと連通され、第二スピル油排出路２６ｃがバレル１２の第一スピル油排出路１２ｃと連通される。

　インサートピース２７は、スピル弁体２８が着座するものである。インサートピース２７は、インサートピース内装孔２６ｄよりも短い全長の略円筒状に形成される。インサートピース２７は、その途中部から縮径されて段付部２７ｆが形成される。インサートピース２７は、段付部２７ｆとインサートピース内装孔２６ｄの段付部２６ｇとが当接するようにしてインサートピース内装孔２６ｄに隙間なく、かつ着脱自在に挿入され、左側端をストッパ２４に付勢されて内装される。インサートピース２７は、インサートピース内装孔２６ｄに内装された際、第二燃料供給路２６ｂと交差する部分に、燃料供給孔２７ａが貫通して形成される。

　なお、図９に示すように、インサートピース内装孔２６ｄの右側端部を縮径して段付部２６ｇを形成し、インサートピース２７の右側端と段付部２６ｇとが当接するようにしてインサートピース内装孔２６ｄに隙間なく、かつ着脱自在に挿入され、左側端をストッパ２４に付勢されて内装される構成としてもよい。

　インサートピース２７の内径には、燃料供給孔２７ａの左側方に内径を拡径した第一拡径部２７ｄが形成される。インサートピース２７は、この第一拡径部２７ｄの右側端部に、その内周面に連続して左側方へむかって拡径するテーパ状に形成される弁座２７ｂを有する。さらに、インサートピース２７は、第一拡径部２７ｄよりも左側方の内径を縮径した第二拡径部２７ｅが形成される。第一拡径部２７ｄは、第二拡径部２７ｅよりも大きい内径に形成される。インサートピース２７は、スピル油排出口２７ｃが第一拡径部２７ｄとハウジング２６の第二スピル油排出路２６ｃとが連通するように形成される。インサートピース２７は、インサートピース内装孔２６ｄに内装される。

　スピル弁体２８は、第二燃料供給路２６ｂ内を圧送される燃料の流路を切替えるものである。スピル弁体２８は、インサートピース２７に摺動自在に挿入される。スピル弁体２８は、インサートピース２７に挿入された際、インサートピース２７の燃料供給孔２７ａと交差する部分にスピル弁体２８の直径よりも小径の縮径部２８ａを有する。これにより、スピル弁体２８は、インサートピース２７をまたいで第二燃料供給路２６ｂを流れる燃料の流れを閉塞することがない。スピル弁体２８は、この縮径部２８ａの左側端部にその外周面に連続して左側方へむかって拡径するテーパ状に形成されるシール面２８ｂを有する。シール面２８ｂは、インサートピース２７の弁座２７ｂに密接して着座可能な面になるように形成される。

　スピル弁体２８は、その左側端面からシール面２８ｂまでをインサートピース２７の第二拡径部２７ｅの内径と略同一径に拡径した拡径部２８ｃを有する。スピル弁体２８は、縮径部２８ａよりも右側部分がインサートピース２７に摺動自在に挿入され、シール面２８ｂよりも左側部分の拡径部２８ｃがインサートピース２７の第二拡径部２７ｅに摺動自在に挿入される。つまり、スピル弁体２８は、その軸方向の長さの半分以上がハウジング２６に内装されるインサートピース２７のみに挿入されており、スピル弁体２８が摺動される際にはインサートピース２７のみによって案内される。

　スピル弁体２８が右側方に摺動されたとき、シール面２８ｂがインサートピース２７の弁座２７ｂに着座される。この際、スピル弁体２８は、左側端がインサートピース２７の左側端よりも右側方に位置するように構成される。スピル弁体２８は、インサートピース内装孔２６ｄの右側端部の縮径部に内装されるスピル弁ばね２８ｅによって左側方に付勢されている。スピル弁体２８の右側端部には、磁性体で構成されるアーマチュア２８ｄが配設されている。

　以上の如く、電磁スピル弁２０は、スピル弁体２８をインサートピース２７のみで支持するものである。

　このように構成することで、スピル弁体２８がハウジング２６に内装されるインサートピース２７のみによって案内される。よって、電磁スピル弁２０は、スピル弁体２８を高精度に内装することができる。この結果、インサートピース２７の弁座２７ｂとスピル弁体２８シール面２８ｂとの着座精度が向上し摩耗量を抑制することができるので、メンテナンスコストを低減することができる。

Claims

　電磁スピル弁を具備する燃料噴射ポンプであって、
　前記電磁スピル弁は、
　インサートピース内装孔が形成されるハウジングと、
　内周面に弁座を有する略円筒状に形成され、前記インサートピース内装孔に軸心を一致させて着脱可能に内装されるインサートピースと、
　外周面に前記弁座と相対するシール面を有し、略円柱状に形成され、前記インサートピースの軸方向一側方に摺動されると前記シール面が前記弁座に着座可能に前記インサートピースに摺動自在に挿入されるスピル弁体と、
　前記インサートピース内装孔に着脱可能に取り付けられ、前記スピル弁体が前記インサートピースの軸方向他側方に摺動されたとき、当該スピル弁体と当接可能なストッパと、
　前記スピル弁体を軸方向一側方に摺動可能なソレノイドと、
　前記スピル弁体を軸方向他側方に付勢する付勢部材と、
　を具備する燃料噴射ポンプ。
　前記電磁スピル弁は、
　前記インサートピースの他側端が前記ストッパに当接するとともに、前記シール面が前記弁座に着座したとき、前記スピル弁体の一側端が前記ストッパから離間するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
　前記電磁スピル弁は、
　前記スピル弁体を前記インサートピースのみで支持することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
　前記電磁スピル弁は、
　前記インサートピースの他側端と前記ストッパとの間にシムが交換自在に介装されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。