| 【発明の名称】 |
電磁弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】大工 武彦
【氏名】阿保 眞治
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| 【要約】 |
【課題】開弁性能の変化を防止した電磁弁を得る。
【解決手段】燃料噴射ポンプの高圧側と低圧側とを連通するスピル通路２４ａ，２４ｂに弁体２７と弁座２８ａとが接触するシート部Ｓを設け、シート部Ｓは弁体２７の内周と弁座２８ａの外周との間の重なり部に設ける。電磁石３１により弁体２７を移動して弁体２７の弁座２８ａへの着座・離間によりスピル通路２４ａ，２４ｂを連通・遮断する。弁体２７と弁座２８ａとの面接触によりシート部Ｓを形成し、電磁石３１の弁体２７の駆動によるシート部Ｓの面圧が高圧側の流体圧力以上となるように構成した。面接触は、弁体２７と弁座２８ａとを摺り合わせにより形成するとよい。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 高圧側と低圧側とを連通する通路に弁体と弁座とが接触するシート部を設け、駆動機構により前記弁体を移動して前記弁体の前記弁座への着座・離間により前記通路を連通・遮断する電磁弁において、前記弁体と前記弁座との重なり部に前記シート部を設けると共に、前記重なり部の幅を開弁性能に応じて形成したことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】 前記シート部を前記弁体と前記弁座との面接触により形成し、前記駆動機構の前記弁体の駆動による前記シート部の面圧が前記高圧側の流体圧力以上であることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項３】 前記重なり部の幅を前記シート部の摩耗による接触面積の増加に応じた開弁時間の短縮を規制する形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項４】 前記面接触は、前記弁体と前記弁座とを摺り合わせて形成したことを特徴とする請求項２記載の電磁弁。
【請求項５】 前記弁体は筒状で、前記弁座の外周と前記弁体の内周との間に前記重なり部が形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の電磁弁。
【請求項６】 前記弁座の内周と前記弁体の外周との間に前記重なり部が形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の電磁弁。
【請求項７】 前記通路は、燃料噴射ポンプのスピル通路であることを特徴とする請求項１ないし請求項６記載の電磁弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通路に介装される電磁弁に関し、特にディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプにおけるスピル通路に介装される電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、特開平８−１７７６７６号公報にあるように、燃料噴射ポンプのスピル通路を連通・遮断する電磁弁が知られている。この電磁弁は、高圧側としての燃料噴射ポンプの作用室と低圧側としての燃料室とを連通するスピル通路に介装されており、図１０（イ）に示すように、摺動可能に支持された弁体１００と、バルブガイド１０２に形成された弁座１０４とを備えている。
【０００３】弁体１００が摺動して弁座１０４に着座した状態では、弁体１００の角部１０６が弁座１０４に接触して、スピル通路を遮断するように構成されている。角部１０６を弁座１０４に接触させることにより、高い面圧を容易に得ることができ、高圧の燃料が流通するスピル通路の遮断を確実に行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうした従来のものでは、弁体１００の角部１０６が弁座１０４に接触しているので接触面積が小さく、摩耗が進行しやすい。特に、燃料内に砂等の硬度の高い異物が混入した場合などには摩耗の進行が早く、弁体１００と弁座１０４との接触面積が大きくなり、図１０（ロ）に示すように、弁体１００と弁座１０４とが接触するシート幅が増加する。
【０００５】図１１に示すように、砂等の異物が混入した燃料を使用した燃料噴射ポンプの運転時間が長くなるほど、シート幅が増加する。シート幅が増加すると、面圧が低下し、面圧が低下すると、弁体１００と弁座１０４との間に高圧側の燃料が入り込み、この燃料圧により開弁方向の作用力が弁体１００に作用する。
【０００６】よって、図１２に示すように、シート幅が大きくなると励磁電流が通電されてから弁体１００が摺動して開弁状態となるまでの電磁弁の開弁に要する時間が短くなる。従って、電磁弁の開弁性能が変化し、燃料噴射ポンプにおいてスピル通路が連通されるタイミングが早くなって、燃料噴射量が減少してしまい、燃料噴射ポンプの性能が変化するという問題があった。
【０００７】本発明の課題は、開弁性能の変化を防止した電磁弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、高圧側と低圧側とを連通する通路に弁体と弁座とが接触するシート部を設け、駆動機構により前記弁体を移動して前記弁体の前記弁座への着座・離間により前記通路を連通・遮断する電磁弁において、前記弁体と前記弁座との重なり部に前記シート部を設けると共に、前記重なり部の幅を開弁性能に応じて形成したことを特徴とする電磁弁がそれである。
【０００９】また、前記シート部を前記弁体と前記弁座との面接触により形成し、前記駆動機構の前記弁体の駆動による前記シート部の面圧が前記高圧側の流体圧力以上である構成としてもよい。あるいは、前記重なり部の幅を前記シート部の摩耗による接触面積の増加に応じた開弁時間の短縮を規制する形状に形成した構成としてもよい。更に、前記面接触は、前記弁体と前記弁座とを摺り合わせて形成するとよい。前記弁体は筒状で、前記弁座の外周と前記弁体の内周との間に前記重なり部が形成された構成としてもよい。あるいは、前記弁座の内周と前記弁体の外周との間に前記重なり部が形成された構成でもよい。また、前記通路は、燃料噴射ポンプのスピル通路であってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、フェイスカム式燃料噴射ポンプを用いた燃料噴射制御装置の概略構成図である。尚、図１の燃料噴射ポンプ１においては要部のみを示し、図中左方にあるべきベーン式フィードポンプ等の構成を省略している。
【００１１】図１に示すように、燃料噴射ポンプ１のポンプハウジング２内にはドライブシャフト３が配設され、同ドライブシャフト３には外周面に複数の歯を有するパルサ４が取り付けられている。ディーゼルエンジンのクランクシャフト（図示略）に同期してドライブシャフト３が回転すると、図示しないフィードポンプが回転し燃料室５に燃料が供給される。
【００１２】また、ドライブシャフト３の図中右端部には図示しないカップリングを介してカムプレート６が連結されている。カムプレート６の一側面（図の左側面）には、ディーゼルエンジンの気筒数と同数のフェイスカム６ａが設けられている。パルサ４とカムプレート６との間にはローラリング７が配置され、同ローラリング７にはカムプレート６のフェイスカム６ａに対向する複数のカムローラ８が取り付けられている。
【００１３】ポンプハウジング２のヘッド部２ａにはシリンダ１０が配設されており、シリンダ１０にはプランジャ孔１１が形成されている。プランジャ孔１１にはプランジャ１２が摺動自在に挿入されている。プランジャ１２はカムプレート６に一体回転可能に支持されており、カムプレート６はプランジャスプリング１３によってカムローラ８側に付勢されている。カムプレート６及びプランジャ１２は、ドライブシャフト３により回転駆動されると、フェイスカム６ａとカムローラ８との係合によって図中左右方向に往復運動する。
【００１４】シリンダ１０とプランジャ１２の端面とによりポンプ室１４が形成され、プランジャ１２の端部付近の周面には気筒数分の吸入グルーブ１５が形成されている。プランジャ１２の回転に伴い吸入グルーブ１５の一つがシリンダ１０及びヘッド部２ａに設けた吸入通路１６に連通すると、燃料室５からポンプ室１４に燃料が吸入される。
【００１５】また、プランジャ１２の図中右方への移動に伴いポンプ室１４内に吸入された燃料が加圧され、その燃料が連通路１７、分配ポート１８を通じて噴射通路１９に圧送される。そして、同燃料は、デリバリバルブ２０を介して燃料噴射ノズル２１に供給され、同ノズル２１からエンジンの燃焼室へ噴射される。
【００１６】一方、ポンプハウジング２内の燃料室５には、ローラリング７と一体に取り付けられた回転数センサ２２が設けられている。回転数センサ２２は電磁ピックアップコイルからなり、パルサ４の外周面に設けられた歯の通過を検知し、プランジャリフトに対して一定のタイミングで基準となるタイミング信号を出力する。
【００１７】また、ポンプハウジング２のヘッド部２ａには、燃料室５とポンプ室１４とを連通するスピル通路２４ａ，２４ｂが形成され、同スピル通路２４ａ，２４ｂの途中には電磁式燃料スピル弁（以下、電磁弁という）２５が介装されている。便宜上、以下の説明では、２４ａを高圧側スピル通路，２４ｂを低圧側スピル通路と記す。
【００１８】図２は電磁弁２５の構成を詳細に示す断面図である。図２に示すように、電磁弁２５には、非磁性体からなるバルブハウジング２６の下部外周に雄ねじ部２６ｂが形成されており、雄ねじ部２６ｂがヘッド部２ａに螺着されている。また、バルブハウジング２６には雄ねじ部２６ｂと同軸上に弁体収容孔２６ａが形成されており、その弁体収容孔２６ａには筒状で図下方に開口する弁体２７が収容されている。
【００１９】弁体２７には、その下方開口部からバルブガイド２８が密接状態で挿入されている。弁体２７，バルブガイド２８は共に雄ねじ部２６ｂと同軸上に設けられている。バルブガイド２８にはその下端に一端が開口した燃料通路２８ｂが形成されており、燃料通路２８ｂの他端は軸方向と直交方向で、弁体２７の内周面に向かって開口されている。
【００２０】また、弁体２７の下方先端にはテーパ状の当接部２７ａが形成され、同当接部２７ａに対向するバルブガイド２８には弁座２８ａが形成されている。弁体２７内に形成されたバネ室２７ｂには圧縮コイルバネ２９が配設されており、同当接部２７ａ及び弁座２８ａ（以下、シート部Ｓとする）は、圧縮コイルバネ２９により離間する方向に付勢されている。
【００２１】本実施形態では、図３に示すように、弁体２７の内周と弁座２８ａの外周との間に重なり部Ｄが形成されており、しかも、重なり部Ｄとシート部Ｓとが等しく、即ち、シート部Ｓは弁体２７の当接部２７ａと弁座２８ａとの摺り合わせにより形成されて、当接部２７ａと弁座２８ａとが面接触するように形成されている。これにより、当接部２７ａと弁座２８ａとの傾斜角度は相等しくなるように構成されている。
【００２２】弁体２７の内周と弁座２８ａの外周との間のシート幅で当接部２７ａと弁座２８ａとが面接触するのであれば、摺り合わせに限らず、機械加工等により同じ傾斜角度となるように形成してもよい。また、後述する電磁石３１への通電で、弁体２７が弁座２８ａに着座した際に、シート部Ｓの面圧が高圧側スピル通路２４ａから導入される高圧燃料の流体圧力以上となるように、シート部Ｓの接触面積や電磁石３１が形成されている。これにより、当接部２７ａと弁座２８ａとの間に高圧燃料が入り込み、弁体２７を弁座２８ａから離間する方向の作用力が働くのを防止する。
【００２３】シート部Ｓの下流側には、バルブハウジング２６の下端面とバルブガイド２８の鍔部との間において燃料通路Ｐが形成されている。この燃料通路Ｐは円周上に断続的に開口し、環状室Ｑを経て低圧側スピル通路２４ｂに連通している。高圧側スピル通路２４ａから導入された燃料は、燃料通路２８ｂ内を流れる。そして、燃料通路２８ｂから出た後、シート部Ｓの間隙、燃料通路Ｐ、環状室Ｑを経て低圧側スピル通路２４ｂに流出する。
【００２４】一方、バルブハウジング２６上部には電磁石３１が配設され、電磁石３１の中心部には図の上下方向に延びるロッド３３が配設されている。ロッド３３はブッシュ３４にて支持されている。ロッド３３の下端は弁体２７の上面に当接しており、同ロッド３３の上端にはアーマチュア３５が取り付けられている。
【００２５】バルブハウジング２６上端には非磁性体からなるキャップ材３６がＯリング４２を介して挿入され、カシメにより固定されている。キャップ材３６には、アーマチュア３５の可動位置を規制するためのストッパ３７が取り付けられると共に、電磁石３１のコイル３２に後述する駆動回路４１（図１参照）からの通電信号を入力するターミナル３８が取り付けられている。本実施例では、圧縮コイルバネ２９、電磁石３１、ロッド３３及びアーマチュア３５により駆動機構が構成されている。
【００２６】電磁石３１の非通電時には圧縮コイルバネ２９の付勢力により弁体２７が開弁位置（図２に示す位置）に保持される。この場合、シート部Ｓが離れ、燃料通路２８ｂ，Ｐは連通される。一方、電磁石３１に通電されると、電磁石３１にアーマチュア３５が吸引され、圧縮コイルバネ２９の付勢力に抗して弁体２７が閉弁方向（図の下方向）に移動する。それによりシート部Ｓが当接し、燃料通路２８ｂ，Ｐが遮断される。
【００２７】一方、図１に示すように、電子制御装置（以下、ＥＣＵという）４０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、各種メモリ、入出力回路等からなるマイクロコンピュータにて構成されている。ＥＣＵ４０には回転数センサ２２からの入力信号の他にアクセル開度信号や水温信号等が入力され、ＥＣＵ４０はこれらの入力信号に基づいてエンジンの運転状態（エンジン回転数，アクセル開度，冷却水温度等）を検知する。
【００２８】また、ＥＣＵ４０は、エンジンの運転状態に応じた燃料噴射量の制御を行うべく、所定クランク角位置にて電磁弁２５を開閉させるための制御信号を生成し、同制御信号を駆動回路４１に出力する。そして、駆動回路４１はＥＣＵ４０からの制御信号に応じて電磁弁２５の電磁石３１を通電・非通電させる。
【００２９】次に、本実施形態の電磁弁を用いた燃料噴射制御装置の作用について説明する。まず、エンジンの運転によりドライブシャフト３が回転すると、その回転に伴ってプランジャ１２が回転する。カムの下り部分にフェイスカム６ａがあるとプランジャ１２は図の左方向に移動する。そして、プランジャ１２の回転によりプランジャ１２先端の吸入グルーブ１５とシリンダ１０の吸入通路１６とが連通すると、燃料室５内の燃料は吸入グルーブ１５を介してポンプ室１４及びプランジャ１２内部の連通路１７に吸入される。燃料吸入後、プランジャ１２の回転に伴い吸入通路１６が閉鎖される。カムプレート６のフェイスカム６ａの上り部分がローラ８の位置にくると、カムリフト量に応じてプランジャ１２が図１の右方へ移動する。
【００３０】その後、所定の弁駆動タイミングで電磁弁２５の電磁石３１へ通電が開始されると、アーマチュア３５が電磁石３１に吸引されて弁体２７が圧縮コイルバネ２９の付勢力に抗して図の下方に移動する。その結果、シート部Ｓが当接し、燃料通路２８ｂ，Ｐが遮断される。そして、この電磁弁２５の閉弁動作によりポンプ室１４内の燃料圧力が上昇する。
【００３１】このとき、分配ポート１８が１つの噴射通路１９に開放され、ポンプ室１４にて高圧縮された燃料は分配ポート１８，噴射通路１９，デリバリバルブ２０を通って燃料噴射ノズル２１に圧送される。この閉弁時において高圧燃料は弁体２７の移動方向に直交する方向から弁体２７に作用するため、弁体２７は高圧燃料の影響を受けることはなく、高圧燃料の影響により弁体２７が開弁してしまうことはない。
【００３２】そして、所定のタイミングで電磁弁２５の電磁石３１が非通電になると、アーマチュア３５と電磁石３１との吸引が解かれ、圧縮コイルバネ２９の付勢力により弁体２７が図の上方に移動する。そして、弁体２７の開弁動作に伴い燃料通路２８ｂ，Ｐが連通され、ポンプ室１４内の高圧燃料がシート部Ｓの間隙に流れ込む。すなわち、高圧燃料がスピル通路２４ａ，２４ｂ，燃料通路２８ｂ，Ｐを通じて燃料室５へスピルされる。その後、ポンプ室１４からの燃料圧送が行われる毎に上記動作が繰り返して行われる。
【００３３】運転時間の累積が長時間となっても、シート部Ｓは面接触であるため、その摩耗は少なく、シート部Ｓの接触面積の大きさが大きく変化することはない。従って、図４に示すように、運転時間が長時間になっても、シート幅は変化せず、開弁に要する時間も常に一定となり、安定した開弁性能が得られる。しかも、本実施形態では、重なり部Ｄとシート部Ｓとが同じであるので、燃料に砂等の異物が混入して摩耗の進行が早い場合でも、シート幅は変化せず、安定した開弁性能が得られる。これにより、運転時間によって燃料噴射ノズル２１から噴射される燃料噴射量が変化することはない。
【００３４】尚、電磁弁２５の弁体２７と弁座２８ａは、前述した構成のものに限らす、図５に示すような第２実施形態の電磁弁であってもよい。この電磁弁は、摺動孔５１に摺動可能に挿入された円柱状の弁体５２を備え、摺動孔５１に弁座５３を介して収納孔５４が連設されている。収納孔５４にはコイルバネ５５が収納されており、コイルバネ５５は弁体５２を弁座５３から離間する方向に付勢している。
【００３５】弁体５２は、前述した実施形態と同様に図示しない電磁石により、弁座５３に着座する方向に付勢される。摺動孔５１には、環状溝５６が形成されており、環状溝５６には高圧側スピル通路２４ａが接続されている。一方、収納孔５４には低圧側スピル通路２４ｂが接続されている。
【００３６】本第２実施形態では、弁座５３の内周（収納孔５４の内径）と弁体５２の外周との間に重なり部Ｄが形成されており、重なり部Ｄとシート部Ｓとが同じになるように、弁体５２と弁座５３とは摺り合わせが行われて、弁体５２の当接部５２ａと弁座５３とが面接触するシート部Ｓが形成されている。また、電磁石３１への通電で、弁体５２が弁座５３に着座した際に、シート部Ｓの面圧が高圧側スピル通路２４ａから導入される高圧燃料の流体圧力以上となるように構成されている。
【００３７】この場合でも、運転時間の累積が長時間となっても、シート部Ｓは面接触であるため、その摩耗は少なく、シート部Ｓの接触面積の大きさが大きく変化することはない。シート部Ｓの接触面積の大きさが変化しないので、開弁に要する時間も常に一定となり、安定した開弁性能が得られる。
【００３８】次に、前述した実施形態と異なる第３実施形態の電磁弁６０について、図６によって説明する。尚、前述した実施形態と同じ部材については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。電磁弁６０には、バルブハウジング２６の下部外周に雄ねじ部２６ｂが形成されており、雄ねじ部２６ｂがＯリング６１により漏れ止めされてヘッド部２ａに螺着されている。バルブハウジング２６には雄ねじ部２６ｂと同軸上に摺動孔６２が形成されており、摺動孔６２には筒状で図下方に開口する弁体６３が摺動可能に挿入されている。
【００３９】弁体６３には、その下方開口部からバルブガイド６４が挿入されている。バルブガイド６４にはその下端に一端が開口した燃料通路６４ｂが形成されており、燃料通路６４ｂの他端は軸方向と直交方向で、弁体６３の内周面に向かって開口されている。
【００４０】また、弁体６３の下方先端にはテーパ状の当接部６３ａが形成され、同当接部６３ａに対向するバルブガイド６４には弁座６４ａが形成されている。弁体６３内に形成されたバネ室６３ｂには圧縮コイルバネ２９が配設されており、同当接部６３ａ及び弁座６４ａ（シート部Ｓ）は、圧縮コイルバネ２９により離間する方向に付勢されている。
【００４１】本実施形態では、図７に示すように、当接部６３ａと弁座６４ａとの摺り合わせは行われず、弁体６３内周の角部が当接部６３ａとして弁座６４ａに接触するように構成されている。弁体６３の内周と弁座６４ａの外周との間に重なり部Ｄが形成されており、この重なり部Ｄの幅は、開弁性能に応じて決定されている。
【００４２】当接部６３ａと弁座６４ａとの接触部が運転により摩耗して、重なり部Ｄの全面で接触するようになった場合でも、重なり部Ｄの幅が許容幅を超えないように、図８に示すように、シート幅が許容幅以下となるように形成されている。即ち、摩耗してシート部Ｓの接触面積が増加し、開弁時間が許容時間以下とならないように、重なり部Ｄの幅がシート幅ａと同じになるように構成されている。
【００４３】これにより、長時間運転されて、シート部Ｓの摩耗が進行しても、図９に示すように、重なり部Ｄの幅がシート幅ａ以上となることはないので、開弁時間も許容時間以下になることはなく、運転時間によって燃料噴射ノズル２１から噴射される燃料噴射量の変化は少なく、安定した開弁性能が得られる。
【００４４】バルブガイド６４とヘッド部２ａとの間には、ガスケット６５が介装されて、漏れ止めが図られている。高圧側スピル通路２４ａと燃料通路６４ｂとは、ガスケット６５の貫通孔６５ａを介して連通されており、燃料通路６４ｂからの燃料は、シート部Ｓの隙間、摺動孔６２、バルブハウジング２６の下端に形成された燃料通路Ｐ、環状室Ｑを経て低圧側スピル通路２４ｂに流出する。尚、バネ室６３ｂは、弁体６３の上部に形成された絞り孔６７、バルブハウジング２６の大径孔６８、貫通孔６９を介して環状室Ｑに連通されている。
【００４５】電磁石３１の非通電時には圧縮コイルバネ２９の付勢力によりアーマチュア３５がストッパ３６ａに突き当り、弁体６３が開弁位置（図６に示す位置）に保持される。この場合、シート部Ｓが離れ、燃料通路６４ｂ，Ｐが連通される。一方、電磁石３１に通電されると、電磁石３１にアーマチュア３５が吸引され、圧縮コイルバネ２９の付勢力に抗して弁体６３が閉弁方向（図の下方向）に移動する。それによりシート部Ｓが当接し、燃料通路６４ｂ，Ｐが遮断される。
【００４６】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００４７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の電磁弁は、運転時間の累積が長時間となっても、シート部の接触面積の大きさが大きく変化することはないので、開弁に要する時間も一定となり、安定した開弁性能が得られるという効果を奏する。また、シート部を面接触させた構成とすると、その摩耗は少なく、安定した開弁性能が得られる。重なり部の幅を規制した構成とすると、シート部の幅が許容幅以上となることがなく、安定した開弁性能が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２８日（２０００．２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２５００
【弁理士】
【氏名又は名称】足立 勉
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５７２９（Ｐ２００１−６５７２９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５１３０６（Ｐ２０００−５１３０６） |
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