JP3953539B2 - ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプにおける電磁式燃料スピル弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来より公知の電磁スピル弁の特徴部分を示している。図３の電磁スピル弁５０において、ハウジング部材５１には電磁駆動部材５３への通電に従い開弁位置或いは閉弁位置に動作する弁体５２が配設されている。ハウジング部材５１には、高圧燃料を弁体５２の移動方向に直交する方向に導くための高圧通路５４と、高圧燃料を低圧側にスピルさせるための低圧通路５５とが形成されている。ハウジング部材５１の底面には位置決めピン（図示略）を差し込むためのピン孔５６が形成されている。
【０００３】
そして、このように構成された電磁スピル弁５０は燃料噴射ポンプへの組付時において、ピン孔５６に差し込まれる位置決めピンにより高圧通路５４の位置決めがなされ、リテーニングナット５７により締付固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の電磁スピル弁５０では回転方向の位置決めが必要であるため、位置決めピンやリテーニングナット５７等の附属的部材が必要になり、部品点数の増大や組付時における作業工程が煩雑になるという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、組付作業を容易に実施することができるディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁は、電磁駆動部材への通電に従い開弁或いは閉弁動作する一端を開口した弁体と、該弁体を摺動可能に保持するハウジング部材とを有し、高圧側から低圧側へ流れる燃料を前記弁体の移動方向に直交する方向に導くディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁であって、前記電磁駆動部材は、前記ハウジング部材の上部に配設された電磁石、前記電磁石の中心部に配設されて前記弁体の移動方向に延びるロッドおよび前記ロッドの上端に取り付けられて前記電磁石の上端部と対向するアーマチュアを備えており、前記ロッドにおける前記弁体側の端部は該弁体の上面に当接しており、前記ハウジング部材は、被取付対象に螺着するためのねじ部と、該ねじ部と同一の軸心に形成された弁体収容部と、前記弁体の内周面側から該弁体の開弁或いは閉弁動作をガイドするバルブガイドと、前記燃料噴射ポンプのポンプ室にて高圧縮された高圧燃料を導入する一端が前記軸心に一致する部位に開口すると共に、前記高圧燃料を前記弁体の移動方向に直交する方向に導出する他端が前記軸心を中心として所定の同一半径上に開口するように前記バルブガイドに形成された燃料通路とを有し被取付対象に螺着するためのねじ部と、該ねじ部と同一の軸心に形成された弁体収容部と、前記弁体の内周面側から該弁体の開弁或いは閉弁動作をガイドするバルブガイドと、前記燃料噴射ポンプのポンプ室にて高圧縮された高圧燃料を導入する一端が前記軸心に一致する部位に開口すると共に、前記高圧燃料を前記弁体の移動方向に直交する方向に導出する他端が前記軸心を中心として所定の同一半径上に開口するように前記バルブガイドに形成された燃料通路とを有し、前記燃料通路における前記高圧燃料の流体圧は、弁体閉弁時において、前記弁体の移動方向に対して直交する方向に作用し、前記弁体とバルブガイドとの間には、該弁体とバルブガイドとを離反する方向に付勢する圧縮コイルバネが配設されており、前記電磁石へ通電が開始されると、前記アーマチュアが前記電磁石に吸引されて、前記弁体が前記圧縮コイルバネの付勢力に抗して閉弁方向に移動して前記弁体と前記バルブガイドとが当接することにより前記燃料通路が閉鎖され、前記電磁石が非通電になると、前記アーマチュアと前記電磁石との吸引が解かれ、前記弁体が前記圧縮コイルバネの付勢力により開弁方向に移動して前記弁体とバルブガイドとが離反することにより前記燃料通路が開放されて前記高圧燃料が前記燃料通路を介して前記被取付対象内の燃料室へスピルされることを要旨としている。
【０００７】
請求項２に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁では、前記弁体は、前記高圧燃料を前記弁体の移動方向に直交する方向に導出するための燃料通路上において開弁或いは閉弁動作することを要旨としている。
【０００８】
【作用】
請求項１に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁によれば、ねじ部、弁体収容部及び燃料通路の両端開口部が同一の軸心を中心にして形成されている。つまり、ハウジング部材は前記軸心を中心として任意の方向に回転して取り付けることが可能となる。従って、この電磁弁を例えばディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに取り付ける際には、上記燃料通路と燃料噴射ポンプ側（被取付対象側）の燃料通路とを回転方向に位置決めする必要はなく、従来の装置のような位置決めピン等の構成が省略される。また、弁体とバルブガイドとの間には、該弁体とバルブガイドとを離反する方向に付勢する圧縮コイルバネが配設されているため、電磁駆動部材の非通電時には圧縮コイルバネの付勢力により弁体が開弁位置に保持され、燃料通路は常に開放される。
【００１０】
【実施例】
以下、この発明のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁の一実施例を図面に従って説明する。
【００１１】
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を示している。なお、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。図１において、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。そして、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において図中右方にはヘッド部２ａが設けられ、同ヘッド部２ａにはシリンダ１０が配設されている。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が摺動自在に配置されている。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いる。また、カムプレート６はプランジャスプリング１３によって常にカムローラ８に付勢係合されている。従って、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の回転に伴い回転運動すると共に、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、前記燃料室５からポンプ室１４に燃料が吸入される。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に給送され、同ノズル２１からエンジンの燃焼室へ噴射される。
【００１５】
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する。つまり、回転数センサ２２は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。
【００１６】
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、電磁スピル弁という）２５が配置されている。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。
【００１７】
図２は電磁スピル弁２５の構成を詳細に示す断面図である。図２の電磁スピル弁２５において、非磁性体からなるバルブハウジング２６の下部外周には雄ねじ部２６ｂが形成されており、該雄ねじ部２６ｂにてバルブハウジング２６がポンプハウジング２のヘッド部２ａに螺着されている。また、バルブハウジング２６には前記雄ねじ部２６ｂと同一の軸心（以下、軸心Ｚとする）を有する弁体収容孔２６ａが形成されており、その弁体収容孔２６ａには円柱状をなすと共に図の下方に開口する弁体２７が収容されている。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は共に前記雄ねじ部２６ｂと同一の軸心Ｚを有している。バルブガイド２８には断面Ｔ字状の燃料通路２８ｂが形成されており、その一端は前記軸心Ｚに一致する位置に開口し、他端は軸心Ｚに直交する位置に開口している。
【００１８】
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により常に離反する方向に付勢されている。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。なお、燃料通路Ｐを断続的に設けることによりねじ締付の際の軸力をバルブハウジング２６からバルブガイド２８へ伝えることができる。
【００１９】
従って、高圧側スピル通路２４ａから導入された燃料は、燃料通路２８ｂ内を軸心Ｚに沿って流れる。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。なお、本実施例では、バルブハウジング２６及びバルブガイド２８により第１及び第２のハウジング部材が構成されており、燃料通路２８ｂ及び燃料通路Ｐが流体通路に相当する。この場合、流体通路（燃料通路２８ｂ，Ｐ）は、ハウジング部材（バルブハウジング２６，バルブガイド２８）の外壁において一端（燃料通路２８ｂ側）が軸心Ｚに一致する部位に開口すると共に、他端（燃料通路Ｐ側）が軸心Ｚを中心として同一半径上に開口している。
【００２０】
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の下端は前記弁体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。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がカシメ着されている。同キャップ材３６には、前記アーマチュア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を構成するコイル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、電磁石３１、ロッド３３及びアーマチュア３５により電磁駆動部材が構成されている。
【００２１】
従って、上記構成の電磁スピル弁２５において、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、上記シート部Ｓが離れ、燃料通路２８ｂ，Ｐは常に開放される。一方、電磁石３１が通電されると、同電磁石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が閉鎖される。
【００２２】
一方、図１において、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。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スピル弁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スピル弁２５の電磁石３１を通電・非通電させる。
【００２３】
次に、本実施例の燃料噴射制御装置の作用について説明する。
さて、エンジンの運転により図１のドライブシャフト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。このとき、カムの下り部分にフェイスカム６ａがあるのでプランジャ１２は図の左方向に移動する。そして、該プランジャ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。また、カムの上り部分にさしかかる位置、すなわちカムプレート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。
【００２４】
その後、所定の弁駆動タイミングにて電磁スピル弁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が閉鎖される。そして、この電磁スピル弁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。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なく動作し、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。
【００２５】
そして、所望の噴射量を得た時に電磁スピル弁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が開放され、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。
【００２６】
一方で、上記電磁スピル弁２５は燃料噴射ポンプ１への組み付け時において以下に示す特徴がある。
つまり、上述したように、バルブハウジング２６の外周に設けられた雄ねじ部２６ｂ、弁体収容孔２６ａ及び流体通路の開口部（燃料通路２８ｂの下部開口部，燃料通路Ｐの外壁側開口部）は同一の軸心Ｚを中心にして形成されている。従って、この電磁スピル弁２５を燃料噴射ポンプ１に取り付ける際には、上記流体通路の開口部と燃料噴射ポンプ１側のスピル通路２４ａ，２４ｂの開口部とを回転方向に位置決めする必要がなく、バルブハウジング２６の雄ねじ部２６ｂをポンプハウジング２のヘッド部２ａにねじ込めば取り付け作業が完了する。その結果、従来の装置のような位置決めピン等の構成が省略でき、組付作業を容易に実施することができる。
【００２７】
この場合、ハウジング部材を２部材（バルブハウジング２６，バルブガイド２８）で構成することにより各部材の加工も容易に行われる。
なお、本発明は上記実施例の他に次に示すように具体化することもできる。
【００２８】
上記実施例では、バルブハウジング２６の下端部とバルブガイド２８の鍔部との間隙において低圧側の燃料通路Ｐを円周上に形成したが、この構成を次のように変更してもよい。
【００２９】
（１）バルブハウジング２６又はバルブガイド２８のいずれか一方に予め（組み付け前に）燃料通路を形成しておくこともできる。つまりこの場合、燃料通路は、バルブハウジング２６又はバルブガイド２８のいずれか一方の外壁に予め開口形成されている。
【００３０】
（２）低圧側の燃料通路をバルブガイド２８の下面において環状に開口させておき、該燃料通路を低圧側スピル通路２４ｂに連通させることも可能である。この場合にも低圧側通路の回転方向の位置決めが不要である。
【００３１】
（３）ねじの軸力を伝えるために断続的に設けた燃料通路Ｐを、１箇所又は複数箇所の穴に変更してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１，２に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁によれば、組付作業を容易に実施することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の概略を示す構成図。
【図２】電磁スピル弁の構成を示す断面図。
【図３】従来の技術における電磁スピル弁の構成を示す断面図。
【符号の説明】
２…被取付対象としてのポンプハウジング、２５…電磁スピル弁、２６…ハウジング部材（第１のハウジング部材）としてのバルブハウジング、２６ａ…弁体収容孔、２６ｂ…雄ねじ部、２７…弁体、２８…ハウジング部材（第２のハウジング部材）としてのバルブガイド、２８ｂ…流体通路としての燃料通路、３１…電磁駆動部材としての電磁石、３３…電磁駆動部材としてのロッド、３５…電磁駆動部材としてのアーマチュア、Ｐ…流体通路としての燃料通路、Ｚ…軸心。

Claims (2)

1. 電磁駆動部材への通電に従い開弁或いは閉弁動作する一端を開口した弁体と、該弁体を摺動可能に保持するハウジング部材とを有し、高圧側から低圧側へ流れる燃料を前記弁体の移動方向に直交する方向に導くディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁であって、
   前記電磁駆動部材は、前記ハウジング部材の上部に配設された電磁石、前記電磁石の中心部に配設されて前記弁体の移動方向に延びるロッドおよび前記ロッドの上端に取り付けられて前記電磁石の上端部と対向するアーマチュアを備えており、前記ロッドにおける前記弁体側の端部は該弁体の上面に当接しており、
   前記ハウジング部材は、
   被取付対象に螺着するためのねじ部と、該ねじ部と同一の軸心に形成された弁体収容部と、前記弁体の内周面側から該弁体の開弁或いは閉弁動作をガイドするバルブガイドと、前記燃料噴射ポンプのポンプ室にて高圧縮された高圧燃料を導入する一端が前記軸心に一致する部位に開口すると共に、前記高圧燃料を前記弁体の移動方向に直交する方向に導出する他端が前記軸心を中心として所定の同一半径上に開口するように前記バルブガイドに形成された燃料通路とを有し、
   前記燃料通路における前記高圧燃料の流体圧は、弁体閉弁時において、前記弁体の移動方向に対して直交する方向に作用し、前記弁体とバルブガイドとの間には、該弁体とバルブガイドとを離反する方向に付勢する圧縮コイルバネが配設されており、前記電磁石へ通電が開始されると、前記アーマチュアが前記電磁石に吸引されて、前記弁体が前記圧縮コイルバネの付勢力に抗して閉弁方向に移動して前記弁体と前記バルブガイドとが当接することにより前記燃料通路が閉鎖され、前記電磁石が非通電になると、前記アーマチュアと前記電磁石との吸引が解かれ、前記弁体が前記圧縮コイルバネの付勢力により開弁方向に移動して前記弁体とバルブガイドとが離反することにより前記燃料通路が開放されて前記高圧燃料が前記燃料通路を介して前記被取付対象内の燃料室へスピルされることを特徴とするディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁。
2. 前記弁体は、前記高圧燃料を前記弁体の移動方向に直交する方向に導出するための燃料通路上において開弁或いは閉弁動作する請求項１に記載のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁。

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