制御弁および燃料噴射弁
【課題】弁体３９が第１、第２弁部材５８、６０に分割された制御弁１において、第２弁部材６０が第１弁部材５８に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制する。
【解決手段】制御弁１によれば、第２弁部材６０の下側の下面６８にカラー６７が着座して配され、第２弁部材６０が第１弁部材５８に対して相対的に下降すると、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１から離脱し、第２弁部材６０の下端面６９がカラー６７の上面７０に当接する。これにより、第２シート部５３が第２弁座５５に着座するまでに要する第２弁部材６０の変位量は、カラー６７を配さない場合よりもカラー６７の厚さだけ短縮される。この結果、第２弁部材６０が変位途中で上昇を停止する虞が低減されるので、制御弁１において、第２弁部材６０が第１弁部材５８に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することができる。
【解決手段】制御弁１によれば、第２弁部材６０の下側の下面６８にカラー６７が着座して配され、第２弁部材６０が第１弁部材５８に対して相対的に下降すると、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１から離脱し、第２弁部材６０の下端面６９がカラー６７の上面７０に当接する。これにより、第２シート部５３が第２弁座５５に着座するまでに要する第２弁部材６０の変位量は、カラー６７を配さない場合よりもカラー６７の厚さだけ短縮される。この結果、第２弁部材６０が変位途中で上昇を停止する虞が低減されるので、制御弁１において、第２弁部材６０が第１弁部材５８に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流路を切り替える制御弁、およびこの制御弁を備える燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射弁は、弁体により噴孔を開閉して燃料を噴射するノズルと、ノズルの弁体を駆動するための駆動力を発生する電磁アクチュエータとを備える。そして、例えば、ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁のように高圧の燃料を噴射供給する燃料噴射弁では、ノズルと電磁アクチュエータとの間に制御弁が配されているものが公知となっている。
【０００３】
この制御弁１００は、例えば図８に示すように、燃料の流出入により圧力制御される制御室（図示せず）に通じる制御流路１０１、コモンレールのような燃料供給源（図示せず）に通じる供給流路１０２、および燃料タンクのような燃料戻り先（図示せず）に通じる戻り流路１０３の連通状態を切り替えるように配される。
【０００４】
すなわち、制御弁１００の弁体１０４は、第１弁座１０５に離着して制御流路１０１と戻り流路１０３との間を開閉する第１シート部１０６、第２弁座１０７に離着して制御流路１０１と供給流路１０２との間を開閉する第２シート部１０８を有し、上部に燃料圧が制御される制御弁背圧室１０９を形成する。また、制御弁背圧室１０９は、電磁アクチュエータ（図示せず）の動作に応じて燃料圧が増減される。そして、制御弁背圧室１０９の燃料圧の増減に応じて弁体１０４が上下に変位することで、制御流路１０１、供給流路１０２および戻り流路１０３の連通状態が切り替えられる。
【０００５】
つまり、電磁アクチュエータが作動して制御弁背圧室１０９の燃料圧が低下すると、図８（ａ）に示すように、弁体１０４は上側に変位して第１シート部１０６が第１弁座１０５から離座するとともに第２シート部１０８が第２弁座１０７に着座する。この結果、制御流路１０１と戻り流路１０３とが連通するとともに制御流路１０１と供給流路１０２とが連通しなくなり、制御室から燃料戻り先に燃料が流出して制御室の燃料圧が低下する。そして、制御室の燃料圧が低下することでノズルが作動して燃料が噴射される。
【０００６】
また、電磁アクチュエータが作動を停止して制御弁背圧室１０９の燃料圧が上昇すると、弁体１０４は下側に変位して第１シート部１０６が第１弁座１０５に着座するとともに第２シート部１０８が第２弁座１０７から離座する。この結果、制御流路１０１と戻り流路１０３とが連通しなくなるとともに制御流路１０１と供給流路１０２とが連通し、燃料供給源から制御室に燃料が流入して制御室の燃料圧が上昇する。そして、制御室の燃料圧が上昇することでノズルが作動を停止して燃料の噴射が停止される。
【０００７】
ところで、従来の制御弁１００には、第１、第２シート部１０６、１０８の加工を容易にするために、弁体１０４が、第１シート部１０６を有する第１弁部材１１１と、第２シート部１０８を有する第２弁部材１１２とに分けて設けられるものがある（例えば、特許文献１参照）。このような制御弁１００によれば、第１弁部材１１１に下方に開口する嵌合穴１１３が設けられ、第２弁部材１１２は、嵌合穴１１３に下側から嵌挿されて第１弁部材１１１に保持される。
【０００８】
このため、エンジンが停止して燃料供給源の燃料圧が低下すると、第２弁部材１１２が自重により第１弁部材１１１に対し相対的に下降し、第２弁部材１１２の上端面１１５が嵌合穴１１３の上底面１１６から離脱するとともに第２弁部材１１２の下端面１１７が下側の弁ボディに当接する。この結果、第２シート部１０８が第２弁座１０７に到達するまでの第２弁部材１１２の変位量が大幅に長くなってしまい、このような状態でエンジンが始動して電磁アクチュエータが作動しても、第２弁部材１１２は、変位途中で上昇できなくなる虞がある。
【０００９】
そして、図８（ｂ）に示すように、第２弁部材１１２が変位途中で上昇を停止すると、制御流路１０１と戻り流路１０３との間のみを連通させて制御室の燃料圧を低下させたい場合でも、制御流路１０１と供給流路１０２との間も連通して制御室に燃料が流入し制御室の燃料圧が低下しなくなる。この結果、図９に示すように、制御室から流出する燃料の圧力（燃料の戻り圧）が無用に高くなるとともに、燃料の噴射が全く行われなくなってしまう。
【特許文献１】特開２００６−１６１５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弁体が２つの弁部材に分割され一方の弁部材に他方の弁部材が下側から嵌挿されてなる制御弁において、他方の弁部材が一方の弁部材に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の制御弁は、流体の流出入により圧力制御される制御室に通じる制御流路、流体の戻り先に通じる第１流路、および流体の供給源に通じる第２流路の連通状態を切り替えるものである。そして、この制御弁は、第１弁座から離座して制御流路と第１流路との間を開放し、第１弁座に着座して制御流路と第１流路との間を閉鎖する第１弁部材と、第１弁部材に下側から嵌挿されて第１弁部材に保持され、第１弁部材が第１弁座から離座したときに第２弁座に着座して制御流路と第２流路との間を閉鎖し、第１弁部材が第１弁座に着座したときに第２弁座から離座して制御流路と第２流路との間を開放する第２弁部材と、第２弁部材の下側の空間に配されるカラーとを備える。
【００１２】
これにより、第２弁部材は、第１弁部材に対し相対的に下降すると、下側の弁ボディよりも上側にあるカラーに当接して下降を停止する。このため、第２弁部材が下降を停止した状態から上昇して第２弁座に着座するまでに要する変位量が、カラーを配さない場合よりも短くなる（以下、第２弁部材が第１弁部材に対する相対的な下降を停止した状態から上昇して第２弁座に着座するまでに要する変位量を「始動時必要変位量」と呼ぶ）。この結果、第２弁部材が変位途中で上昇を停止する虞が低減されるので、制御弁において、第２弁部材が第１弁部材に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することができる。
【００１３】
なお、始動時必要変位量を短縮する方法として、第２弁部材の下端と第２弁部材下側の弁ボディ面との間の隙間を、カラーを配さずに直接的に短縮する方法も考えられる（以下、第２弁部材の下端と第２弁部材下側の弁ボディ面との間の隙間を「初期隙間」と呼ぶ）。しかし、初期隙間を調整することは極めて困難であるため、始動時必要変位量を所定の目標値に調整することを考慮すると、初期隙間を直接的に短縮して始動時必要変位量を短縮する方法はコストが高くなる。
【００１４】
これに対し、上記のようにカラーを配する方法によれば、厚さの異なる複数種のカラーを準備しておけば、初期隙間に応じてカラーの品種を変えることで始動時必要変位量を短縮できるとともに調整もできる。また、カラーの製作もプレス等を用いることで極めて簡便に実施できる。このため、カラーを配する方法を採用すれば、低コストで始動時必要変位量を短縮するとともに調整することができる。
【００１５】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の制御弁によれば、第１弁部材が第１弁座に着座するとともに第２弁部材が第２弁座から離座しているときに、第２弁部材とカラーとの間に隙間が形成される。
これにより、第１弁部材が第１弁座に確実に着座することができる。
【００１６】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の制御弁によれば、カラーは、隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種の中から選択されて第２弁部材の下側の空間に配される。
これにより、初期隙間が各々の制御弁で異なっても、確実に隙間を目標値に略一致させることができる。
【００１７】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の制御弁によれば、カラーは、第２弁部材と対向する上面に溝を有する。
これにより、第２弁部材が第１弁部材に対し相対的に下降してカラーに当接した状態でも、溝を介して制御流路と供給流路との連通を維持することができる。このため、制御室に流体を確実に流入させて制御室の圧力を上昇させることができる。
【００１８】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射弁は、請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の制御弁を備え、制御弁の動作により流体としての燃料の噴射を開始または停止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
最良の形態１の制御弁は、流体の流出入により圧力制御される制御室に通じる制御流路、流体の戻り先に通じる第１流路、および流体の供給源に通じる第２流路の連通状態を切り替えるものである。そして、この制御弁は、第１弁座から離座して制御流路と第１流路との間を開放し、第１弁座に着座して制御流路と第１流路との間を閉鎖する第１弁部材と、第１弁部材に下側から嵌挿されて第１弁部材に保持され、第１弁部材が第１弁座から離座したときに第２弁座に着座して制御流路と第２流路との間を閉鎖し、第１弁部材が第１弁座に着座したときに第２弁座から離座して制御流路と第２流路との間を開放する第２弁部材と、第２弁部材の下側の空間に配されるカラーとを備える。
【００２０】
また、この制御弁によれば、第１弁部材が第１弁座に着座するとともに第２弁部材が第２弁座から離座しているときに、第２弁部材とカラーとの間に隙間が形成される。また、カラーは、隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種の中から選択されて第２弁部材の下側の空間に配される。さらに、カラーは、第２弁部材と対向する上面に溝を有する。
そして、燃料噴射弁は、この制御弁を備え、制御弁の動作により流体としての燃料の噴射を開始または停止する。
【実施例１】
【００２１】
〔実施例１の構成〕
実施例１の制御弁１の構成を、図面に基づいて説明する。
なお、制御弁１は、図１に示すように、ディーゼルエンジンのような直噴型のエンジン（図示せず）に高圧の燃料を噴射供給する燃料噴射弁２を構成するものである。そして、この燃料噴射弁２は、例えば、燃料タンク３の燃料を高圧化して吐出する燃料供給ポンプ４、燃料供給ポンプ４から吐出された高圧の燃料を高圧状態で蓄圧するとともに燃料噴射弁２に分配するコモンレール５等とともに、蓄圧式の燃料噴射装置６を構成する。
【００２２】
また、燃料噴射弁２は、例えば、燃料を噴射するノズル９と、コモンレール５から受け入れた高圧の燃料をさらに増圧してノズル９に供給する増圧機構１０と、ノズル９および増圧機構１０を作動させるための駆動力を発生する電磁アクチュエータとしての電磁２方弁１１とを備える。そして、制御弁１は、電磁２方弁１１の動作に応じて駆動されるサーボ弁として機能し、電磁２方弁１１が駆動力を発生することで作動し、ノズル９および増圧機構１０は、制御弁１が作動することで、各々、燃料を噴射したり燃料を増圧したりする。
【００２３】
ノズル９は、噴孔１３を開閉するニードル状の弁体１４を有する。また、ノズル９は、弁体１４に対し閉弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室（ノズル背圧室１５とする）、開弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室１６を形成する。また、ノズル９は、弁体１４を閉弁方向に付勢する復元バネ１７をノズル背圧室１５に収容する。つまり、弁体１４は、ノズル背圧室１５の燃料圧および復元バネ１７により閉弁方向に付勢されるとともに、ノズル室１６の燃料圧により開弁方向に付勢されている。
【００２４】
また、ノズル室１６は、燃料流路２０により後記する被増圧室２１と連通し、ノズル背圧室１５は、燃料流路２２により後記する制御弁室２３と連通する。なお、被増圧室２１は、増圧機構１０において燃料圧が増圧される燃料室であり、制御弁室２３は、制御弁１の弁部が収容される燃料室である。そして、燃料流路２２には、ノズル背圧室１５への燃料の流出入流量を規制する絞り２４が設けられている。
【００２５】
以上により、ノズル９では、増圧機構１０により増圧された燃料が燃料流路２０を通じてノズル室１６に流入するとともに燃料流路２２を通じてノズル背圧室１５から制御弁室２３に燃料が流出し、弁体１４が上昇して噴孔１３が開放されノズル室１６の燃料が噴射される。また、増圧機構１０からノズル室１６に増圧された燃料が流入しなくなるとともに燃料流路２２を通じて制御弁室２３からノズル背圧室１５に燃料が流入し、弁体１４が下降して噴孔１３が閉鎖され燃料の噴射が停止される。
【００２６】
増圧機構１０は、例えば、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす増圧面２７と、増圧される燃料に圧力を及ぼす被増圧面２８とを有する増圧ピストン２９を具備し、増圧面２７と被増圧面２８との面積比に応じて燃料を増圧するものである。
【００２７】
すなわち、増圧ピストン２９は、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室３０を増圧面２７により形成し、増圧される燃料が流出入する被増圧室２１を被増圧面２８により形成する。また、増圧機構１０には、増圧ピストン２９に対し被増圧室２１の燃料圧を減圧する方向（つまり、後端側）に圧力を及ぼす燃料が流出入する増圧制御室３１が形成され、さらに、増圧制御室３１には、被増圧室２１の燃料圧を減圧する方向に増圧ピストン２９を付勢する復元バネ３２が収容されている。
【００２８】
また、増圧室３０は、燃料流路３５によりコモンレール５と連通し、燃料流路３６により制御弁室２３に連通するとともに、燃料流路３７により後記する制御弁背圧室３８に連通する。なお、制御弁背圧室３８は、制御弁１の弁体３９に背圧を及ぼす燃料が流出入する燃料室である。そして、燃料流路３７には、制御弁背圧室３８への燃料の流入を規制する絞り４０が設けられている。
【００２９】
また、被増圧室２１は、燃料流路４３により増圧制御室３１と連通し、増圧制御室３１は、燃料流路４４により制御弁室２３と連通する。そして、燃料流路４３には、被増圧室２１で増圧された燃料が増圧制御室３１の方に逆流するのを阻止する逆止弁４５が配されている。
【００３０】
以上により、増圧機構１０では、燃料流路４４を通じて増圧制御室３１から燃料が流出すると、増圧制御室３１の圧力が低下して増圧ピストン２９が先端側に変位するとともに、燃料流路３５を通じてコモンレール５から増圧室３０に燃料が流入する。これにより、被増圧室２１の燃料が増圧され、増圧された燃料が燃料流路２０を通じてノズル室１６に流入するとともに、ノズル９の弁体１４が開弁方向に変位して燃料の噴射が始まる。
【００３１】
また、燃料流路４４を通じて制御弁室２３から増圧制御室３１に燃料が流入すると、増圧制御室３１の圧力が上昇して増圧ピストン２９が後端側に変位するとともに、燃料流路３６を通じて増圧室３０の燃料が制御弁室２３に流出する。これにより、被増圧室２１の燃料が増圧されなくなり、ノズル室１６には増圧された燃料が流入しなくなるとともに、ノズル９の弁体１４が閉弁方向に変位して燃料の噴射が止まる。
【００３２】
電磁２方弁１１は、ソレノイドコイル（図示せず）への通電によりアーマチャ（図示せず）を駆動して流路を開放する周知構造を有する。そして、電磁２方弁１１は、制御弁室２３から燃料タンク３に燃料を戻す戻り流路４７と制御弁背圧室３８とを接続する燃料流路４８に配されて、燃料流路４８を開閉する。なお、燃料流路４８には、制御弁背圧室３８からの燃料の流出を規制する絞り４９が設けられ、絞り４９は、通過する燃料の流量が絞り４０を通過する燃料の流量よりも多くなるように設けられている。
【００３３】
そして、電磁２方弁１１が作動して燃料流路４８が開放されると、燃料流路４８を通過する燃料の流量が燃料流路３７を通過する燃料の流量よりも大きくなるので、制御弁背圧室３８から戻り流路４７に燃料が流出する。この結果、制御弁背圧室３８の燃料圧が低下して制御弁１の弁体３９が上側に変位する。また、電磁２方弁１１が作動を停止して燃料流路４８が閉鎖されると、制御弁背圧室３８において、燃料流路４８を通過する燃料の流出が停止され燃料流路３７を通過する燃料の流入のみが続く。この結果、制御弁背圧室３８の燃料圧が上昇して制御弁１の弁体３９が下側に変位する。
【００３４】
制御弁１は、燃料の流出入により圧力制御されるノズル背圧室１５および増圧制御室３１に通じる制御流路としての燃料流路２２、４４（以下、燃料流路２２、４４を制御流路２２、４４とする）、増圧室３０および燃料流路３５を介して燃料の供給源としてのコモンレール５に通じる燃料流路３６（以下、燃料流路３６を供給流路３６とする）、および燃料の戻り先としての燃料タンク３に通じる戻り流路４７の連通状態を切り替える。
【００３５】
ここで、制御弁１の弁体３９は、弁ボディに摺動自在に支持される摺動軸部５１と、流路間の連通状態を切り替える弁部とを有し、摺動軸部５１により制御弁室２３と制御弁背圧室３８とが区画される。また、弁部には、上下に２つのシート部が設けられている（上側、下側のシート部を、各々、第１、第２シート部５２、５３とする）。
【００３６】
制御弁室２３には、上から下に向かい順次に戻り流路４７、制御流路２２、４４、供給流路３６が接続して開口する。また、戻り流路４７の開口部と制御流路２２、４４の開口部との間に第１シート部５２が離着する第１弁座５４が設けられ、制御流路２２、４４の開口部と供給流路３６の開口部との間に第２シート部５３が離着する第２弁座５５が設けられている。そして、第１シート部５２は、第２シート部５３が第２弁座５５から下方に離座しているときに第１弁座５４に着座し、第２シート部５３は、第１シート部５２が第１弁座５４から上方に離座しているときに第２弁座５５に着座する。
【００３７】
以上により、制御弁１では、電磁２方弁１１が開弁し戻り流路４７に制御弁背圧室３８から燃料が流出すると、制御弁背圧室３８の燃料圧が低下するので弁体３９が上方に変位する。これにより、第１シート部５２が第１弁座５４から離座して制御流路２２、４４と戻り流路４７とが連通し、第２シート部５３が第２弁座５５に着座して制御流路２２、４４と供給流路３６とが連通しなくなる。
【００３８】
この結果、増圧制御室３１の燃料圧が低下して増圧ピストン２９が先端側に変位し、被増圧室２１の燃料が増圧されてノズル室１６に供給される。同時に、ノズル背圧室１５の燃料圧が低下してノズル９の弁体１４が開弁方向に変位し、噴孔１３が開放されて増圧された燃料が噴射される。
【００３９】
また、電磁２方弁１１が閉弁し戻り流路４７に制御弁背圧室３８から燃料が流出しなくなると、制御弁背圧室３８の燃料圧が上昇するので弁体３９が下方に変位する。これにより、第１シート部５２が第１弁座５４に着座して制御流路２２、４４と戻り流路４７とが連通しなくなり、第２シート部５３が第２弁座５５から離座して制御流路２２、４４と供給流路３６とが連通する。
【００４０】
この結果、増圧制御室３１の燃料圧が上昇して増圧ピストン２９が後端側に変位し、被増圧室２１の燃料が増圧されなくなる。同時に、ノズル背圧室１５の燃料圧が上昇して弁体１４が閉弁方向に変位し、噴孔１３が閉鎖されて燃料の噴射が停止される。
【００４１】
また、制御弁１の弁体３９は、図２に示すように、主に上側を占める第１弁部材５８と、第１弁部材５８に設けられた嵌合穴５９に下側から嵌挿される第２弁部材６０とから構成される。
第１弁部材５８は、第１シート部５２および摺動軸部５１を含むように設けられ、嵌合穴５９は下方に開口するように設けられる。また、嵌合穴５９の上底面６１は、第２弁部材６０の上端面６２が当接するように設けられる。
【００４２】
第２弁部材６０は、第２シート部５３を含むように設けられ、第２シート部５３の上部は、嵌合穴５９に嵌挿される嵌挿軸部６５をなす。そして、第２弁部材６０は、上端面６２が上底面６１に当接した状態で第１弁部材５８に保持され、第１弁部材５８と一体化している。
【００４３】
そして、第１、第２弁部材５８、６０は、上端面６２が上底面６１に当接した状態で基本変位量だけ上下に変位することで、制御流路２２、４４と戻り流路４７とが連通し制御流路２２、４４と供給流路３６とが非連通である状態と、制御流路２２、４４と供給流路３６とが連通し制御流路２２、４４と戻り流路４７とが非連通である状態とを切り替える。
【００４４】
また、第２弁部材６０の下側の制御弁室２３にはカラー６７が配されている。カラー６７は、円環板状に設けられ、供給流路３６が開口する制御弁室２３の下面６８に着座するように配されて供給流路３６の開口部を制御弁室２３に対して開放する。そして、カラー６７が下面６８に着座することで、第２弁部材６０の下端面６９と下面６８との間に形成される初期隙間とは別に、下端面６９とカラー６７の上面７０との間に初期隙間よりも短い隙間が形成される（以下、下端面６９と上面７０との間に形成される隙間を「最終隙間」と呼ぶ）。
【００４５】
なお、初期隙間および最終隙間は、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１に当接し、かつ第１シート部５２が第１弁座５４に着座している状態で定義される。そして、初期隙間と最終隙間との差分は、カラー６７の上下方向における厚さに相当する。また、カラー６７は、厚さの異なる複数種のものが制御弁１の製造時に準備される。そして、最終隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種のカラー６７の中から１または複数のカラー６７が選択されて第２弁部材６０の下側の空間に配される。
【００４６】
また、カラー６７の上面７０には、図３に示すように、周方向に所定の幅を有してカラー６７の内周側と外周側とに開放される溝７２が１８０°間隔で設けられている。この溝７２は、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１から離脱して第２弁部材６０の下端面６９が上面７０に当接したときでも（図４参照）、溝７２を通過する燃料の流量が正規流量に略一致するように設けられる。
【００４７】
ここで、正規流量とは、上端面６２が上底面６１に当接し、かつ第１シート部５２が第１弁座５４に着座している状態で（図２参照）、第２シート部５３と第２弁座５５との間を通過する燃料の流量である。また、上端面６２の上底面６１からの離脱は、例えば、エンジンが停止して供給流路３６から制御弁室２３に流入する燃料の圧力が低下し、第２弁部材６０が自重により第１弁部材５８に対して相対的に下降することで生じる。
【００４８】
〔実施例１の効果〕
実施例１の制御弁１によれば、弁体３９は、第１シート部５２を有する第１弁部材５８と第２シート部５３を有する第２弁部材６０とに分けて設けられ、第２弁部材６０は、第１弁部材５８の嵌合穴５９に下側から嵌挿されて第１弁部材５８に保持される。また、第２弁部材６０の下側の下面６８にはカラー６７が着座して配され、第２弁部材６０が自重により第１弁部材５８に対して相対的に下降すると、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１から離脱し、第２弁部材６０の下端面６９がカラー６７の上面７０に当接する。
【００４９】
これにより、次回のエンジン始動時に第２シート部５３が第２弁座５５に着座するまでに要する第２弁部材６０の変位量（以下、「始動時必要変位量」と呼ぶ）は、基本変位量＋最終隙間となる（図４参照）。ここで、カラー６７を配さない場合の始動時必要変位量は、基本変位量＋初期隙間であり、カラー６７を配する場合の始動時必要変位量（基本変位量＋最終隙間）は、カラー６７を配さない場合の始動時必要変位量よりも初期隙間と最終隙間との差分だけ（つまり、カラー６７の厚さだけ）短縮される。
【００５０】
この結果、次回のエンジン始動時に第２弁部材６０が変位途中で上昇を停止する虞が低減されるので、制御弁１において、第２弁部材６０が第１弁部材５８に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することができる。なお、始動時必要変位量を短縮する方法として、カラー６７を配さずに初期隙間を直接的に短縮する方法も考えられる。しかし、初期隙間を調整することは極めて困難であるため、始動時必要変位量を所定の目標値に調整することを考慮すると、初期隙間を直接的に短縮して始動時必要変位量を短縮する方法はコストが高くなる。
【００５１】
これに対し、上記のようにカラー６７を配する方法によれば、厚さの異なる複数種のカラー６７を準備しておけば、初期隙間に応じてカラー６７の品種を変えることで始動時必要変位量を短縮することができるとともに調整することもできる。また、カラー６７の製作もプレス等を用いることで極めて簡便に実施できる。このため、カラー６７を配する方法を採用すれば、低コストで始動時必要変位量を短縮することができるとともに調整することができる。
【００５２】
また、最終隙間が正の数値として形成されるように第１、第２弁部材５８、６０が設けられてカラー６７が配されるので、第１弁部材５８は、確実に第１弁座５４に着座することができる。
【００５３】
また、カラー６７は厚さの異なる複数種のものが制御弁１の製造時に準備され、最終隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種のカラー６７の中から１または複数のカラー６７が選択されて第２弁部材６０の下側の空間に配される。
これにより、初期隙間が各々の制御弁１で異なっても、確実に最終隙間を目標値に略一致させることができる。
【００５４】
また、カラー６７の上面７０には、カラー６７の内周側と外周側とに開放される溝７２が設けられている。
これにより、第２弁部材６０の下端面６９が上面７０に当接した状態でも、燃料は、溝７２を介して供給流路３６から制御弁室２３に流入し、さらに制御弁室２３から制御流路２２、４４に流入することができる。このため、ノズル背圧室１５および増圧制御室３１に燃料を確実に流入させてノズル背圧室１５および増圧制御室３１の燃料圧を上昇させることができる。
【００５５】
〔変形例〕
実施例１の制御弁１が組み込まれる燃料噴射弁２は、増圧機構１０を備えてコモンレール５から受け入れた高圧の燃料をさらに増圧して噴射するものであったが、増圧機構１０を備えずコモンレール５における燃料圧と同等の圧力で燃料を噴射する燃料噴射弁に制御弁１を組み込んでもよい。
【００５６】
また、実施例１の制御弁１によれば、カラー６７の溝７２は、１８０°間隔で設けられていたが（図３参照）、図５に示すように９０°間隔で溝７２を設けてもよく、図６に示すように９０°間隔で隆起部７４を設けて隆起部７４以外の角度方向を全て溝７２としてもよく、さらに、図７に示すように隆起部７４の径方向長さを短縮してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】燃料噴射装置の構成および燃料噴射弁の構成を示す構成図である（実施例１）。
【図２】エンジン作動時の制御弁の要部を示す説明図である（実施例１）。
【図３】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。
【図４】エンジン停止時の制御弁の要部を示す説明図である（実施例１）。
【図５】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（変形例）。
【図６】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である（変形例）。
【図７】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である（変形例）。
【図８】（ａ）は第２弁部材が正常に第２弁座に着座している正常時の制御弁を示す説明図であり、（ｂ）は第２弁部材が正常に第２弁座に着座していない異常時の制御弁を示す説明図である（従来例）。
【図９】（ａ）は燃料噴射弁の動作に関する主要なパラメータの正常時の推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は燃料噴射弁の動作に関する主要なパラメータの異常時の推移を示すタイムチャートである（従来例）。
【符号の説明】
【００５８】
１ 制御弁
２ 燃料噴射弁
３ 燃料タンク（戻り先）
５ コモンレール（供給源）
１５ ノズル背圧室（制御室）
２２ 燃料流路、制御流路
３１ 増圧制御室（制御室）
３６ 燃料流路、供給流路（第２流路）
４４ 燃料流路、制御流路
４７ 戻り流路（第１流路）
５４ 第１弁座
５５ 第２弁座
５８ 第１弁部材
６０ 第２弁部材
６７ カラー
７０ 上面
７２ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流路を切り替える制御弁、およびこの制御弁を備える燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射弁は、弁体により噴孔を開閉して燃料を噴射するノズルと、ノズルの弁体を駆動するための駆動力を発生する電磁アクチュエータとを備える。そして、例えば、ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁のように高圧の燃料を噴射供給する燃料噴射弁では、ノズルと電磁アクチュエータとの間に制御弁が配されているものが公知となっている。
【０００３】
この制御弁１００は、例えば図８に示すように、燃料の流出入により圧力制御される制御室（図示せず）に通じる制御流路１０１、コモンレールのような燃料供給源（図示せず）に通じる供給流路１０２、および燃料タンクのような燃料戻り先（図示せず）に通じる戻り流路１０３の連通状態を切り替えるように配される。
【０００４】
すなわち、制御弁１００の弁体１０４は、第１弁座１０５に離着して制御流路１０１と戻り流路１０３との間を開閉する第１シート部１０６、第２弁座１０７に離着して制御流路１０１と供給流路１０２との間を開閉する第２シート部１０８を有し、上部に燃料圧が制御される制御弁背圧室１０９を形成する。また、制御弁背圧室１０９は、電磁アクチュエータ（図示せず）の動作に応じて燃料圧が増減される。そして、制御弁背圧室１０９の燃料圧の増減に応じて弁体１０４が上下に変位することで、制御流路１０１、供給流路１０２および戻り流路１０３の連通状態が切り替えられる。
【０００５】
つまり、電磁アクチュエータが作動して制御弁背圧室１０９の燃料圧が低下すると、図８（ａ）に示すように、弁体１０４は上側に変位して第１シート部１０６が第１弁座１０５から離座するとともに第２シート部１０８が第２弁座１０７に着座する。この結果、制御流路１０１と戻り流路１０３とが連通するとともに制御流路１０１と供給流路１０２とが連通しなくなり、制御室から燃料戻り先に燃料が流出して制御室の燃料圧が低下する。そして、制御室の燃料圧が低下することでノズルが作動して燃料が噴射される。
【０００６】
また、電磁アクチュエータが作動を停止して制御弁背圧室１０９の燃料圧が上昇すると、弁体１０４は下側に変位して第１シート部１０６が第１弁座１０５に着座するとともに第２シート部１０８が第２弁座１０７から離座する。この結果、制御流路１０１と戻り流路１０３とが連通しなくなるとともに制御流路１０１と供給流路１０２とが連通し、燃料供給源から制御室に燃料が流入して制御室の燃料圧が上昇する。そして、制御室の燃料圧が上昇することでノズルが作動を停止して燃料の噴射が停止される。
【０００７】
ところで、従来の制御弁１００には、第１、第２シート部１０６、１０８の加工を容易にするために、弁体１０４が、第１シート部１０６を有する第１弁部材１１１と、第２シート部１０８を有する第２弁部材１１２とに分けて設けられるものがある（例えば、特許文献１参照）。このような制御弁１００によれば、第１弁部材１１１に下方に開口する嵌合穴１１３が設けられ、第２弁部材１１２は、嵌合穴１１３に下側から嵌挿されて第１弁部材１１１に保持される。
【０００８】
このため、エンジンが停止して燃料供給源の燃料圧が低下すると、第２弁部材１１２が自重により第１弁部材１１１に対し相対的に下降し、第２弁部材１１２の上端面１１５が嵌合穴１１３の上底面１１６から離脱するとともに第２弁部材１１２の下端面１１７が下側の弁ボディに当接する。この結果、第２シート部１０８が第２弁座１０７に到達するまでの第２弁部材１１２の変位量が大幅に長くなってしまい、このような状態でエンジンが始動して電磁アクチュエータが作動しても、第２弁部材１１２は、変位途中で上昇できなくなる虞がある。
【０００９】
そして、図８（ｂ）に示すように、第２弁部材１１２が変位途中で上昇を停止すると、制御流路１０１と戻り流路１０３との間のみを連通させて制御室の燃料圧を低下させたい場合でも、制御流路１０１と供給流路１０２との間も連通して制御室に燃料が流入し制御室の燃料圧が低下しなくなる。この結果、図９に示すように、制御室から流出する燃料の圧力（燃料の戻り圧）が無用に高くなるとともに、燃料の噴射が全く行われなくなってしまう。
【特許文献１】特開２００６−１６１５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弁体が２つの弁部材に分割され一方の弁部材に他方の弁部材が下側から嵌挿されてなる制御弁において、他方の弁部材が一方の弁部材に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の制御弁は、流体の流出入により圧力制御される制御室に通じる制御流路、流体の戻り先に通じる第１流路、および流体の供給源に通じる第２流路の連通状態を切り替えるものである。そして、この制御弁は、第１弁座から離座して制御流路と第１流路との間を開放し、第１弁座に着座して制御流路と第１流路との間を閉鎖する第１弁部材と、第１弁部材に下側から嵌挿されて第１弁部材に保持され、第１弁部材が第１弁座から離座したときに第２弁座に着座して制御流路と第２流路との間を閉鎖し、第１弁部材が第１弁座に着座したときに第２弁座から離座して制御流路と第２流路との間を開放する第２弁部材と、第２弁部材の下側の空間に配されるカラーとを備える。
【００１２】
これにより、第２弁部材は、第１弁部材に対し相対的に下降すると、下側の弁ボディよりも上側にあるカラーに当接して下降を停止する。このため、第２弁部材が下降を停止した状態から上昇して第２弁座に着座するまでに要する変位量が、カラーを配さない場合よりも短くなる（以下、第２弁部材が第１弁部材に対する相対的な下降を停止した状態から上昇して第２弁座に着座するまでに要する変位量を「始動時必要変位量」と呼ぶ）。この結果、第２弁部材が変位途中で上昇を停止する虞が低減されるので、制御弁において、第２弁部材が第１弁部材に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することができる。
【００１３】
なお、始動時必要変位量を短縮する方法として、第２弁部材の下端と第２弁部材下側の弁ボディ面との間の隙間を、カラーを配さずに直接的に短縮する方法も考えられる（以下、第２弁部材の下端と第２弁部材下側の弁ボディ面との間の隙間を「初期隙間」と呼ぶ）。しかし、初期隙間を調整することは極めて困難であるため、始動時必要変位量を所定の目標値に調整することを考慮すると、初期隙間を直接的に短縮して始動時必要変位量を短縮する方法はコストが高くなる。
【００１４】
これに対し、上記のようにカラーを配する方法によれば、厚さの異なる複数種のカラーを準備しておけば、初期隙間に応じてカラーの品種を変えることで始動時必要変位量を短縮できるとともに調整もできる。また、カラーの製作もプレス等を用いることで極めて簡便に実施できる。このため、カラーを配する方法を採用すれば、低コストで始動時必要変位量を短縮するとともに調整することができる。
【００１５】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の制御弁によれば、第１弁部材が第１弁座に着座するとともに第２弁部材が第２弁座から離座しているときに、第２弁部材とカラーとの間に隙間が形成される。
これにより、第１弁部材が第１弁座に確実に着座することができる。
【００１６】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の制御弁によれば、カラーは、隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種の中から選択されて第２弁部材の下側の空間に配される。
これにより、初期隙間が各々の制御弁で異なっても、確実に隙間を目標値に略一致させることができる。
【００１７】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の制御弁によれば、カラーは、第２弁部材と対向する上面に溝を有する。
これにより、第２弁部材が第１弁部材に対し相対的に下降してカラーに当接した状態でも、溝を介して制御流路と供給流路との連通を維持することができる。このため、制御室に流体を確実に流入させて制御室の圧力を上昇させることができる。
【００１８】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射弁は、請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の制御弁を備え、制御弁の動作により流体としての燃料の噴射を開始または停止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
最良の形態１の制御弁は、流体の流出入により圧力制御される制御室に通じる制御流路、流体の戻り先に通じる第１流路、および流体の供給源に通じる第２流路の連通状態を切り替えるものである。そして、この制御弁は、第１弁座から離座して制御流路と第１流路との間を開放し、第１弁座に着座して制御流路と第１流路との間を閉鎖する第１弁部材と、第１弁部材に下側から嵌挿されて第１弁部材に保持され、第１弁部材が第１弁座から離座したときに第２弁座に着座して制御流路と第２流路との間を閉鎖し、第１弁部材が第１弁座に着座したときに第２弁座から離座して制御流路と第２流路との間を開放する第２弁部材と、第２弁部材の下側の空間に配されるカラーとを備える。
【００２０】
また、この制御弁によれば、第１弁部材が第１弁座に着座するとともに第２弁部材が第２弁座から離座しているときに、第２弁部材とカラーとの間に隙間が形成される。また、カラーは、隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種の中から選択されて第２弁部材の下側の空間に配される。さらに、カラーは、第２弁部材と対向する上面に溝を有する。
そして、燃料噴射弁は、この制御弁を備え、制御弁の動作により流体としての燃料の噴射を開始または停止する。
【実施例１】
【００２１】
〔実施例１の構成〕
実施例１の制御弁１の構成を、図面に基づいて説明する。
なお、制御弁１は、図１に示すように、ディーゼルエンジンのような直噴型のエンジン（図示せず）に高圧の燃料を噴射供給する燃料噴射弁２を構成するものである。そして、この燃料噴射弁２は、例えば、燃料タンク３の燃料を高圧化して吐出する燃料供給ポンプ４、燃料供給ポンプ４から吐出された高圧の燃料を高圧状態で蓄圧するとともに燃料噴射弁２に分配するコモンレール５等とともに、蓄圧式の燃料噴射装置６を構成する。
【００２２】
また、燃料噴射弁２は、例えば、燃料を噴射するノズル９と、コモンレール５から受け入れた高圧の燃料をさらに増圧してノズル９に供給する増圧機構１０と、ノズル９および増圧機構１０を作動させるための駆動力を発生する電磁アクチュエータとしての電磁２方弁１１とを備える。そして、制御弁１は、電磁２方弁１１の動作に応じて駆動されるサーボ弁として機能し、電磁２方弁１１が駆動力を発生することで作動し、ノズル９および増圧機構１０は、制御弁１が作動することで、各々、燃料を噴射したり燃料を増圧したりする。
【００２３】
ノズル９は、噴孔１３を開閉するニードル状の弁体１４を有する。また、ノズル９は、弁体１４に対し閉弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室（ノズル背圧室１５とする）、開弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室１６を形成する。また、ノズル９は、弁体１４を閉弁方向に付勢する復元バネ１７をノズル背圧室１５に収容する。つまり、弁体１４は、ノズル背圧室１５の燃料圧および復元バネ１７により閉弁方向に付勢されるとともに、ノズル室１６の燃料圧により開弁方向に付勢されている。
【００２４】
また、ノズル室１６は、燃料流路２０により後記する被増圧室２１と連通し、ノズル背圧室１５は、燃料流路２２により後記する制御弁室２３と連通する。なお、被増圧室２１は、増圧機構１０において燃料圧が増圧される燃料室であり、制御弁室２３は、制御弁１の弁部が収容される燃料室である。そして、燃料流路２２には、ノズル背圧室１５への燃料の流出入流量を規制する絞り２４が設けられている。
【００２５】
以上により、ノズル９では、増圧機構１０により増圧された燃料が燃料流路２０を通じてノズル室１６に流入するとともに燃料流路２２を通じてノズル背圧室１５から制御弁室２３に燃料が流出し、弁体１４が上昇して噴孔１３が開放されノズル室１６の燃料が噴射される。また、増圧機構１０からノズル室１６に増圧された燃料が流入しなくなるとともに燃料流路２２を通じて制御弁室２３からノズル背圧室１５に燃料が流入し、弁体１４が下降して噴孔１３が閉鎖され燃料の噴射が停止される。
【００２６】
増圧機構１０は、例えば、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす増圧面２７と、増圧される燃料に圧力を及ぼす被増圧面２８とを有する増圧ピストン２９を具備し、増圧面２７と被増圧面２８との面積比に応じて燃料を増圧するものである。
【００２７】
すなわち、増圧ピストン２９は、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室３０を増圧面２７により形成し、増圧される燃料が流出入する被増圧室２１を被増圧面２８により形成する。また、増圧機構１０には、増圧ピストン２９に対し被増圧室２１の燃料圧を減圧する方向（つまり、後端側）に圧力を及ぼす燃料が流出入する増圧制御室３１が形成され、さらに、増圧制御室３１には、被増圧室２１の燃料圧を減圧する方向に増圧ピストン２９を付勢する復元バネ３２が収容されている。
【００２８】
また、増圧室３０は、燃料流路３５によりコモンレール５と連通し、燃料流路３６により制御弁室２３に連通するとともに、燃料流路３７により後記する制御弁背圧室３８に連通する。なお、制御弁背圧室３８は、制御弁１の弁体３９に背圧を及ぼす燃料が流出入する燃料室である。そして、燃料流路３７には、制御弁背圧室３８への燃料の流入を規制する絞り４０が設けられている。
【００２９】
また、被増圧室２１は、燃料流路４３により増圧制御室３１と連通し、増圧制御室３１は、燃料流路４４により制御弁室２３と連通する。そして、燃料流路４３には、被増圧室２１で増圧された燃料が増圧制御室３１の方に逆流するのを阻止する逆止弁４５が配されている。
【００３０】
以上により、増圧機構１０では、燃料流路４４を通じて増圧制御室３１から燃料が流出すると、増圧制御室３１の圧力が低下して増圧ピストン２９が先端側に変位するとともに、燃料流路３５を通じてコモンレール５から増圧室３０に燃料が流入する。これにより、被増圧室２１の燃料が増圧され、増圧された燃料が燃料流路２０を通じてノズル室１６に流入するとともに、ノズル９の弁体１４が開弁方向に変位して燃料の噴射が始まる。
【００３１】
また、燃料流路４４を通じて制御弁室２３から増圧制御室３１に燃料が流入すると、増圧制御室３１の圧力が上昇して増圧ピストン２９が後端側に変位するとともに、燃料流路３６を通じて増圧室３０の燃料が制御弁室２３に流出する。これにより、被増圧室２１の燃料が増圧されなくなり、ノズル室１６には増圧された燃料が流入しなくなるとともに、ノズル９の弁体１４が閉弁方向に変位して燃料の噴射が止まる。
【００３２】
電磁２方弁１１は、ソレノイドコイル（図示せず）への通電によりアーマチャ（図示せず）を駆動して流路を開放する周知構造を有する。そして、電磁２方弁１１は、制御弁室２３から燃料タンク３に燃料を戻す戻り流路４７と制御弁背圧室３８とを接続する燃料流路４８に配されて、燃料流路４８を開閉する。なお、燃料流路４８には、制御弁背圧室３８からの燃料の流出を規制する絞り４９が設けられ、絞り４９は、通過する燃料の流量が絞り４０を通過する燃料の流量よりも多くなるように設けられている。
【００３３】
そして、電磁２方弁１１が作動して燃料流路４８が開放されると、燃料流路４８を通過する燃料の流量が燃料流路３７を通過する燃料の流量よりも大きくなるので、制御弁背圧室３８から戻り流路４７に燃料が流出する。この結果、制御弁背圧室３８の燃料圧が低下して制御弁１の弁体３９が上側に変位する。また、電磁２方弁１１が作動を停止して燃料流路４８が閉鎖されると、制御弁背圧室３８において、燃料流路４８を通過する燃料の流出が停止され燃料流路３７を通過する燃料の流入のみが続く。この結果、制御弁背圧室３８の燃料圧が上昇して制御弁１の弁体３９が下側に変位する。
【００３４】
制御弁１は、燃料の流出入により圧力制御されるノズル背圧室１５および増圧制御室３１に通じる制御流路としての燃料流路２２、４４（以下、燃料流路２２、４４を制御流路２２、４４とする）、増圧室３０および燃料流路３５を介して燃料の供給源としてのコモンレール５に通じる燃料流路３６（以下、燃料流路３６を供給流路３６とする）、および燃料の戻り先としての燃料タンク３に通じる戻り流路４７の連通状態を切り替える。
【００３５】
ここで、制御弁１の弁体３９は、弁ボディに摺動自在に支持される摺動軸部５１と、流路間の連通状態を切り替える弁部とを有し、摺動軸部５１により制御弁室２３と制御弁背圧室３８とが区画される。また、弁部には、上下に２つのシート部が設けられている（上側、下側のシート部を、各々、第１、第２シート部５２、５３とする）。
【００３６】
制御弁室２３には、上から下に向かい順次に戻り流路４７、制御流路２２、４４、供給流路３６が接続して開口する。また、戻り流路４７の開口部と制御流路２２、４４の開口部との間に第１シート部５２が離着する第１弁座５４が設けられ、制御流路２２、４４の開口部と供給流路３６の開口部との間に第２シート部５３が離着する第２弁座５５が設けられている。そして、第１シート部５２は、第２シート部５３が第２弁座５５から下方に離座しているときに第１弁座５４に着座し、第２シート部５３は、第１シート部５２が第１弁座５４から上方に離座しているときに第２弁座５５に着座する。
【００３７】
以上により、制御弁１では、電磁２方弁１１が開弁し戻り流路４７に制御弁背圧室３８から燃料が流出すると、制御弁背圧室３８の燃料圧が低下するので弁体３９が上方に変位する。これにより、第１シート部５２が第１弁座５４から離座して制御流路２２、４４と戻り流路４７とが連通し、第２シート部５３が第２弁座５５に着座して制御流路２２、４４と供給流路３６とが連通しなくなる。
【００３８】
この結果、増圧制御室３１の燃料圧が低下して増圧ピストン２９が先端側に変位し、被増圧室２１の燃料が増圧されてノズル室１６に供給される。同時に、ノズル背圧室１５の燃料圧が低下してノズル９の弁体１４が開弁方向に変位し、噴孔１３が開放されて増圧された燃料が噴射される。
【００３９】
また、電磁２方弁１１が閉弁し戻り流路４７に制御弁背圧室３８から燃料が流出しなくなると、制御弁背圧室３８の燃料圧が上昇するので弁体３９が下方に変位する。これにより、第１シート部５２が第１弁座５４に着座して制御流路２２、４４と戻り流路４７とが連通しなくなり、第２シート部５３が第２弁座５５から離座して制御流路２２、４４と供給流路３６とが連通する。
【００４０】
この結果、増圧制御室３１の燃料圧が上昇して増圧ピストン２９が後端側に変位し、被増圧室２１の燃料が増圧されなくなる。同時に、ノズル背圧室１５の燃料圧が上昇して弁体１４が閉弁方向に変位し、噴孔１３が閉鎖されて燃料の噴射が停止される。
【００４１】
また、制御弁１の弁体３９は、図２に示すように、主に上側を占める第１弁部材５８と、第１弁部材５８に設けられた嵌合穴５９に下側から嵌挿される第２弁部材６０とから構成される。
第１弁部材５８は、第１シート部５２および摺動軸部５１を含むように設けられ、嵌合穴５９は下方に開口するように設けられる。また、嵌合穴５９の上底面６１は、第２弁部材６０の上端面６２が当接するように設けられる。
【００４２】
第２弁部材６０は、第２シート部５３を含むように設けられ、第２シート部５３の上部は、嵌合穴５９に嵌挿される嵌挿軸部６５をなす。そして、第２弁部材６０は、上端面６２が上底面６１に当接した状態で第１弁部材５８に保持され、第１弁部材５８と一体化している。
【００４３】
そして、第１、第２弁部材５８、６０は、上端面６２が上底面６１に当接した状態で基本変位量だけ上下に変位することで、制御流路２２、４４と戻り流路４７とが連通し制御流路２２、４４と供給流路３６とが非連通である状態と、制御流路２２、４４と供給流路３６とが連通し制御流路２２、４４と戻り流路４７とが非連通である状態とを切り替える。
【００４４】
また、第２弁部材６０の下側の制御弁室２３にはカラー６７が配されている。カラー６７は、円環板状に設けられ、供給流路３６が開口する制御弁室２３の下面６８に着座するように配されて供給流路３６の開口部を制御弁室２３に対して開放する。そして、カラー６７が下面６８に着座することで、第２弁部材６０の下端面６９と下面６８との間に形成される初期隙間とは別に、下端面６９とカラー６７の上面７０との間に初期隙間よりも短い隙間が形成される（以下、下端面６９と上面７０との間に形成される隙間を「最終隙間」と呼ぶ）。
【００４５】
なお、初期隙間および最終隙間は、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１に当接し、かつ第１シート部５２が第１弁座５４に着座している状態で定義される。そして、初期隙間と最終隙間との差分は、カラー６７の上下方向における厚さに相当する。また、カラー６７は、厚さの異なる複数種のものが制御弁１の製造時に準備される。そして、最終隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種のカラー６７の中から１または複数のカラー６７が選択されて第２弁部材６０の下側の空間に配される。
【００４６】
また、カラー６７の上面７０には、図３に示すように、周方向に所定の幅を有してカラー６７の内周側と外周側とに開放される溝７２が１８０°間隔で設けられている。この溝７２は、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１から離脱して第２弁部材６０の下端面６９が上面７０に当接したときでも（図４参照）、溝７２を通過する燃料の流量が正規流量に略一致するように設けられる。
【００４７】
ここで、正規流量とは、上端面６２が上底面６１に当接し、かつ第１シート部５２が第１弁座５４に着座している状態で（図２参照）、第２シート部５３と第２弁座５５との間を通過する燃料の流量である。また、上端面６２の上底面６１からの離脱は、例えば、エンジンが停止して供給流路３６から制御弁室２３に流入する燃料の圧力が低下し、第２弁部材６０が自重により第１弁部材５８に対して相対的に下降することで生じる。
【００４８】
〔実施例１の効果〕
実施例１の制御弁１によれば、弁体３９は、第１シート部５２を有する第１弁部材５８と第２シート部５３を有する第２弁部材６０とに分けて設けられ、第２弁部材６０は、第１弁部材５８の嵌合穴５９に下側から嵌挿されて第１弁部材５８に保持される。また、第２弁部材６０の下側の下面６８にはカラー６７が着座して配され、第２弁部材６０が自重により第１弁部材５８に対して相対的に下降すると、第２弁部材６０の上端面６２が嵌合穴５９の上底面６１から離脱し、第２弁部材６０の下端面６９がカラー６７の上面７０に当接する。
【００４９】
これにより、次回のエンジン始動時に第２シート部５３が第２弁座５５に着座するまでに要する第２弁部材６０の変位量（以下、「始動時必要変位量」と呼ぶ）は、基本変位量＋最終隙間となる（図４参照）。ここで、カラー６７を配さない場合の始動時必要変位量は、基本変位量＋初期隙間であり、カラー６７を配する場合の始動時必要変位量（基本変位量＋最終隙間）は、カラー６７を配さない場合の始動時必要変位量よりも初期隙間と最終隙間との差分だけ（つまり、カラー６７の厚さだけ）短縮される。
【００５０】
この結果、次回のエンジン始動時に第２弁部材６０が変位途中で上昇を停止する虞が低減されるので、制御弁１において、第２弁部材６０が第１弁部材５８に対し相対的に下降することから生じる不具合を抑制することができる。なお、始動時必要変位量を短縮する方法として、カラー６７を配さずに初期隙間を直接的に短縮する方法も考えられる。しかし、初期隙間を調整することは極めて困難であるため、始動時必要変位量を所定の目標値に調整することを考慮すると、初期隙間を直接的に短縮して始動時必要変位量を短縮する方法はコストが高くなる。
【００５１】
これに対し、上記のようにカラー６７を配する方法によれば、厚さの異なる複数種のカラー６７を準備しておけば、初期隙間に応じてカラー６７の品種を変えることで始動時必要変位量を短縮することができるとともに調整することもできる。また、カラー６７の製作もプレス等を用いることで極めて簡便に実施できる。このため、カラー６７を配する方法を採用すれば、低コストで始動時必要変位量を短縮することができるとともに調整することができる。
【００５２】
また、最終隙間が正の数値として形成されるように第１、第２弁部材５８、６０が設けられてカラー６７が配されるので、第１弁部材５８は、確実に第１弁座５４に着座することができる。
【００５３】
また、カラー６７は厚さの異なる複数種のものが制御弁１の製造時に準備され、最終隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種のカラー６７の中から１または複数のカラー６７が選択されて第２弁部材６０の下側の空間に配される。
これにより、初期隙間が各々の制御弁１で異なっても、確実に最終隙間を目標値に略一致させることができる。
【００５４】
また、カラー６７の上面７０には、カラー６７の内周側と外周側とに開放される溝７２が設けられている。
これにより、第２弁部材６０の下端面６９が上面７０に当接した状態でも、燃料は、溝７２を介して供給流路３６から制御弁室２３に流入し、さらに制御弁室２３から制御流路２２、４４に流入することができる。このため、ノズル背圧室１５および増圧制御室３１に燃料を確実に流入させてノズル背圧室１５および増圧制御室３１の燃料圧を上昇させることができる。
【００５５】
〔変形例〕
実施例１の制御弁１が組み込まれる燃料噴射弁２は、増圧機構１０を備えてコモンレール５から受け入れた高圧の燃料をさらに増圧して噴射するものであったが、増圧機構１０を備えずコモンレール５における燃料圧と同等の圧力で燃料を噴射する燃料噴射弁に制御弁１を組み込んでもよい。
【００５６】
また、実施例１の制御弁１によれば、カラー６７の溝７２は、１８０°間隔で設けられていたが（図３参照）、図５に示すように９０°間隔で溝７２を設けてもよく、図６に示すように９０°間隔で隆起部７４を設けて隆起部７４以外の角度方向を全て溝７２としてもよく、さらに、図７に示すように隆起部７４の径方向長さを短縮してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】燃料噴射装置の構成および燃料噴射弁の構成を示す構成図である（実施例１）。
【図２】エンジン作動時の制御弁の要部を示す説明図である（実施例１）。
【図３】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。
【図４】エンジン停止時の制御弁の要部を示す説明図である（実施例１）。
【図５】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（変形例）。
【図６】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である（変形例）。
【図７】（ａ）はカラーの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である（変形例）。
【図８】（ａ）は第２弁部材が正常に第２弁座に着座している正常時の制御弁を示す説明図であり、（ｂ）は第２弁部材が正常に第２弁座に着座していない異常時の制御弁を示す説明図である（従来例）。
【図９】（ａ）は燃料噴射弁の動作に関する主要なパラメータの正常時の推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は燃料噴射弁の動作に関する主要なパラメータの異常時の推移を示すタイムチャートである（従来例）。
【符号の説明】
【００５８】
１ 制御弁
２ 燃料噴射弁
３ 燃料タンク（戻り先）
５ コモンレール（供給源）
１５ ノズル背圧室（制御室）
２２ 燃料流路、制御流路
３１ 増圧制御室（制御室）
３６ 燃料流路、供給流路（第２流路）
４４ 燃料流路、制御流路
４７ 戻り流路（第１流路）
５４ 第１弁座
５５ 第２弁座
５８ 第１弁部材
６０ 第２弁部材
６７ カラー
７０ 上面
７２ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流出入により圧力制御される制御室に通じる制御流路、流体の戻り先に通じる第１流路、および流体の供給源に通じる第２流路の連通状態を切り替える制御弁において、
第１弁座から離座して前記制御流路と前記第１流路との間を開放し、前記第１弁座に着座して前記制御流路と前記第１流路との間を閉鎖する第１弁部材と、
この第１弁部材に下側から嵌挿されて前記第１弁部材に保持され、前記第１弁部材が前記第１弁座から離座したときに第２弁座に着座して前記制御流路と前記第２流路との間を閉鎖し、前記第１弁部材が前記第１弁座に着座したときに前記第２弁座から離座して前記制御流路と前記第２流路との間を開放する第２弁部材と、
この第２弁部材の下側の空間に配されるカラーとを備える制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の制御弁において、
前記第１弁部材が前記第１弁座に着座するとともに前記第２弁部材が前記第２弁座から離座しているときに、前記第２弁部材と前記カラーとの間に隙間が形成されることを特徴とする制御弁。
【請求項３】
請求項２に記載の制御弁において、
前記カラーは、前記隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種の中から選択されて前記第２弁部材の下側の空間に配されることを特徴とする制御弁。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の制御弁において、
前記カラーは、前記第２弁部材と対向する上面に溝を有することを特徴とする制御弁。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の制御弁を備え、
前記制御弁の動作により流体としての燃料の噴射を開始または停止する燃料噴射弁。
【請求項１】
流体の流出入により圧力制御される制御室に通じる制御流路、流体の戻り先に通じる第１流路、および流体の供給源に通じる第２流路の連通状態を切り替える制御弁において、
第１弁座から離座して前記制御流路と前記第１流路との間を開放し、前記第１弁座に着座して前記制御流路と前記第１流路との間を閉鎖する第１弁部材と、
この第１弁部材に下側から嵌挿されて前記第１弁部材に保持され、前記第１弁部材が前記第１弁座から離座したときに第２弁座に着座して前記制御流路と前記第２流路との間を閉鎖し、前記第１弁部材が前記第１弁座に着座したときに前記第２弁座から離座して前記制御流路と前記第２流路との間を開放する第２弁部材と、
この第２弁部材の下側の空間に配されるカラーとを備える制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の制御弁において、
前記第１弁部材が前記第１弁座に着座するとともに前記第２弁部材が前記第２弁座から離座しているときに、前記第２弁部材と前記カラーとの間に隙間が形成されることを特徴とする制御弁。
【請求項３】
請求項２に記載の制御弁において、
前記カラーは、前記隙間が所定の目標値に略一致するように、厚さの異なる複数種の中から選択されて前記第２弁部材の下側の空間に配されることを特徴とする制御弁。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の制御弁において、
前記カラーは、前記第２弁部材と対向する上面に溝を有することを特徴とする制御弁。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の制御弁を備え、
前記制御弁の動作により流体としての燃料の噴射を開始または停止する燃料噴射弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２８６０１８（Ｐ２００８−２８６０１８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２９４７３（Ｐ２００７−１２９４７３）
【出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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