流量制御弁
【課題】内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁を提供すること。
【解決手段】流量制御弁１６は、バルブボディ３１が、バルブニードル３３の軸線方向の一端面との間に、リターンスプリング３５を収容するスプリング収容室５３を有し、バルブニードル３３が、入口側ポート５１から導入され出口側ポート３２から導出される間の流体が通過する内部流路５２と、内部流路５２とスプリング収容室５３とを軸線方向に貫通する貫通孔７１を有し、貫通孔７１の端部に、貫通孔７１内の流体の通過を一方向に制御する逆止弁８１を設けるように構成されている。
【解決手段】流量制御弁１６は、バルブボディ３１が、バルブニードル３３の軸線方向の一端面との間に、リターンスプリング３５を収容するスプリング収容室５３を有し、バルブニードル３３が、入口側ポート５１から導入され出口側ポート３２から導出される間の流体が通過する内部流路５２と、内部流路５２とスプリング収容室５３とを軸線方向に貫通する貫通孔７１を有し、貫通孔７１の端部に、貫通孔７１内の流体の通過を一方向に制御する逆止弁８１を設けるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁に関し、特に、バルブニードルをバルブボディに対して相対的に移動させることにより流体の流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばディーゼルエンジン用燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システムでは、コモンレール内に高圧燃料を蓄え、このコモンレール内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【０００３】
コモンレールには燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を常時蓄える必要があるために、低圧ポンプにて燃料を高圧ポンプに供給し、高圧ポンプにて燃料を加圧し高圧化して高圧燃料をコモンレールに供給するように構成されている。
【０００４】
ここで、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料経路の流路開口面積を流量制御弁にて調整することにより、高圧ポンプに供給される燃料の量、ひいては高圧ポンプから吐出される燃料の量を調整するようになっている。
【０００５】
その流量制御弁は、ソレノイドコイルの起磁力を制御してバルブボディに対するバルブニードルの相対的な位置を制御することにより、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料経路の流路開口面積を調整するようになっている。
【０００６】
このような流量制御弁としては、バルブニードルの外周面に異物排出通路としての複数個の軸方向溝を設けることにより、出口側ポート側および貫通孔側の燃料圧力とスプリング収容室側の燃料圧力との間の圧力差を利用して、軸方向溝を介して異物を燃料とともに流量制御弁の外部に排出し、異物を要因とする不具合を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５６９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の流量制御弁にあっては、バルブニードルの内部の貫通孔により出口側ポート側とスプリング収容室側とが常に連通しているため、出口側ポート側および貫通孔側の燃料圧力とスプリング収容室側の燃料圧力との間の圧力差は燃料が主として貫通孔を流れることで解消されてしまい、この圧力差で軸方向溝の内部での燃料の強制的な流れを発生させることは期待できないという問題がある。
【０００９】
また、仮に、軸方向溝の内部での燃料の流れを生じさせることができたとしても、スプリング収容室から排出された異物が、バルブニードルの往復運動の際の呼吸作用によって、再びスプリング収容室に引き戻されてしまう恐れがある。
【００１０】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る流量制御弁は、上記目的を達成するため、（１）軸線方向に延在するシリンダ孔が形成されたシリンダ部と、前記シリンダ部に流体を導入する入口側ポートと、前記シリンダ部から流体を導出する出口側ポートとを有する筒状のバルブボディと、前記シリンダ孔内に摺動自在に支持されて、前記シリンダ部の軸線方向に移動して前記入口側ポートと前記出口側ポートとの連通量を制御するバルブニードルと、前記バルブニードルを閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリングと、を備えた流量制御弁であって、前記バルブボディは、前記バルブニードルの軸線方向の一端面との間に、前記リターンスプリングを収容するスプリング収容室を有し、前記バルブニードルは、前記入口側ポートから導入され前記出口側ポートから導出される間の流体が通過する内部流路と、前記内部流路と前記スプリング収容室とを軸線方向に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の端部に、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御する制御弁を設けたものから構成されている。
【００１２】
このため、強制的に、バルブボディとバルブニードルとの間の異物を含んだ流体がスプリング収容室に移動し、さらに、貫通孔を通過して内部流路に移動するという一方向の流体の流れが発生する。
【００１３】
これにより、バルブボディとバルブニードルの間に異物を含んだ流体が滞留することがなくなるため、流体の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディとバルブニードルの間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードルの摺動不良が防止される。
【００１４】
したがって、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁を提供することができる。
【００１５】
上記（１）に記載の流量制御弁において、（２）前記制御弁は、前記バルブニードルが前記シリンダ孔内を摺動するときに、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御するものから構成されている。
【００１６】
このため、バルブニードルの開弁動作と閉弁動作のサイクルが繰り返される毎に、バルブボディとバルブニードルの間の異物を含んだ流体がスプリング収容室に移動し、さらに、貫通孔を通過して内部流路に移動するという一方向の流体の流れが発生する。
【００１７】
これにより、バルブボディとバルブニードルの間に異物を含んだ流体が滞留することがなくなるため、流体の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディとバルブニードルの間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードルの摺動不良が防止される。
【００１８】
上記（１）または（２）に記載の流量制御弁において、（３）前記制御弁は、前記貫通孔の端部を開放する位置と閉塞する位置との間で前記シリンダ孔内部を移動可能な球体と、前記球体を一端部により前記貫通孔の端部を閉塞する位置に向けて付勢する球体付勢手段と、前記シリンダ孔の内壁に設けられ前記球体付勢手段の他端部の位置を固定する固定部材とからなる。
【００１９】
このため、制御弁は、球体と、球体付勢手段と、固定部材とからなるボールプランジャの構成となるため、制御弁の構成を簡易で信頼性に優れたものとすることができる。
【００２０】
上記（３）に記載の流量制御弁において、（４）前記固定部材は、前記流体が通過する通過孔を中央部に有する円環状に形成されたものから構成されている。
【００２１】
このため、固定部材の中央部の通過孔を介して流体が通過することができるので、固定部材により流体の流れが妨げられることを防止することができる。
【００２２】
上記（３）に記載の流量制御弁において、（５）前記固定部材は、前記流体が通過する複数の通過孔を全面に有する円盤状に形成されたものから構成されている。
【００２３】
このため、固定部材の全面に複数形成された通過孔を介して流体が通過することができるので、固定部材により流体の流れが妨げられることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、流量制御弁を備えたコモンレール式燃料噴射システムの構成図である。
【図２】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、閉弁時の流量制御弁の断面図である。
【図３】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、開弁動作時の流量制御弁の断面図である。
【図４】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、閉弁動作時の流量制御弁の断面図である。
【図５】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、ストローク回数に応じた燃料交換量を示す図である。
【図６】本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、停止時の流量制御弁の断面図である。
【図７】本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、起動時の流量制御弁の断面図である。
【図８】本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、運転時の流量制御弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気ガス還流装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図５は、本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図である。
【００２７】
まず、構成を説明する。
【００２８】
図１において、本発明の第１の実施の形態に係る流量制御弁を適用したコモンレール式燃料噴射システムの構成を説明する。
【００２９】
本実施の形態のコモンレール式燃料噴射システム１は、自動車等の車両に搭載されるものであり、主として、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（多気筒ディーゼルエンジン：以下エンジンと言う）用の燃料噴射システムとして知られる蓄圧式燃料噴射装置である。
【００３０】
このコモンレール式燃料噴射システム１は、コモンレール１１内に蓄圧された高圧燃料を、エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個（本例では４個）の電磁式燃料噴射弁であるインジェクタ１３を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【００３１】
また、このコモンレール式燃料噴射システム１は、燃料の噴射圧力Ｐｃに相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１１と、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を所定のタイミングで噴射供給するインジェクタ１３と、電磁式の流量制御弁１６を経て加圧室内に吸入される燃料を加圧する吸入燃料調量方式の燃料供給ポンプ（以下サプライポンプと呼ぶ）１５と、複数個のインジェクタ１３の電磁弁１４およびサプライポンプ１５の流量制御弁１６を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）２０とを備えている。
【００３２】
図１では、４気筒エンジンの１つの気筒に対応するインジェクタ１３のみを示し、他の気筒については図示を省略している。ここで、エンジンの出力軸（例えばクランク軸：以下クランクシャフトと言う）は、サプライポンプ１５のドライブシャフトまたはカムシャフトをベルト駆動している。
【００３３】
コモンレール１１は、燃料供給配管２２を介して高圧燃料を吐出するサプライポンプ１５の吐出口と接続されている。また、コモンレール１１から燃料タンク１７へ燃料を戻すためのリリーフ配管２４には、燃料タンク１７に連通する燃料排出路の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁１２が設置されている。
【００３４】
この減圧弁１２は、減圧弁駆動回路を介してＥＣＵ２０から印加される減圧弁駆動電流によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール１１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を高圧から低圧へ減圧させる降圧性能に優れる電磁弁である。
【００３５】
減圧弁１２は、コモンレール１１から燃料タンク１７へ燃料を還流させるための燃料還流路の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）と、このバルブを開弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）と、バルブを閉弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）とを有している。
【００３６】
そして、減圧弁１２は、減圧弁駆動回路を介してソレノイドコイルに印加される減圧弁駆動電流の大きさに比例して、コモンレール１１内からリリーフ配管２４を経て燃料タンク１７に還流される燃料の還流量（減圧弁流量）を調整して、コモンレール１１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を変更する。
【００３７】
なお、減圧弁１２の代わりに、リリーフ配管２４に、コモンレール１１内の燃料圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁してコモンレール１１内の燃料圧力を限界設定圧力以下に抑えるプレッシャリミッタを取り付けるようにしても良い。
【００３８】
エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個のインジェクタ１３は、コモンレール１１より分岐する複数の分岐管２３の下流端に接続されて、エンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されたノズルニードル（図示せず）を開弁方向に駆動する電磁弁１４、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段（図示せず）等から構成された電磁式燃料噴射弁である。
【００３９】
そして、各気筒のインジェクタ１３からエンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射は、ノズルニードルと連動するコマンドピストンの動作制御を行う背圧制御室内の燃料圧力を増減制御する電磁弁１４のソレノイドコイル（図示せず）への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により電子制御される。
【００４０】
つまり、インジェクタ１３の電磁弁１４のソレノイドコイルが通電されてノズルニードルがノズルボデーの先端部に形成された複数個の噴射孔を開弁している間、コモンレール１１内に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給される。これにより、エンジンが運転される。
【００４１】
また、インジェクタ１３には、余剰燃料や背圧制御室から排出された燃料を燃料系の低圧側に溢流させるためのリークポートが設けられており、インジェクタ１３からのリーク燃料は、リターン配管２５を介して燃料タンク１７に戻される。
【００４２】
サプライポンプ１５は、吸入した低圧燃料を加圧する圧送系統を備え、つまりポンプエレメントを備え、流量制御弁１６で、圧送系統の燃料吐出量を、各加圧室内に吸入される吸入燃料量を調整することで制御するタイプの高圧供給ポンプである。
【００４３】
このサプライポンプ１５は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってポンプ駆動軸（ドライブシャフトまたはカムシャフト）が回転することで、燃料タンク１７から低圧燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸により回転駆動されるカム（図示せず）とを有している。
【００４４】
また、サプライポンプ１５は、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動するプランジャ（図示せず）と、これらのプランジャがポンプハウジングに固定されたシリンダヘッド（図示せず）内を往復摺動することにより吸入された燃料を加圧して高圧化する加圧室（プランジャ室：図示せず）とを有している。
【００４５】
また、サプライポンプ１５は、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると閉弁する吸入弁（図示せず）と、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する吐出弁（図示せず）とを有している。なお、サプライポンプ１５は、本発明の高圧ポンプおよび低圧ポンプに相当する。
【００４６】
そして、サプライポンプ１５は、各プランジャがシリンダヘッド（ポンプシリンダ）内を往復摺動することで、燃料タンク１７から燃料供給配管２１を経て加圧室内に吸入された低圧燃料を加圧して高圧化する。なお、燃料供給配管２１の途中には、燃料フィルタ１８が設置されている。
【００４７】
また、吸入弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の上流側、つまりフィードポンプから１個の流量制御弁１６を経て加圧室に至る燃料吸入経路の途中に設置された逆止弁よりなる。また、吐出弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の下流側、つまり加圧室から吐出口に至る燃料吐出経路の途中に設置された逆止弁よりなる。
【００４８】
また、サプライポンプ１５には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ１５からのリーク燃料は、燃料還流配管２６を経て燃料タンク１７に戻される。
【００４９】
ここで、サプライポンプ１５内に形成される、フィードポンプから吸入弁を経て加圧室に至る燃料吸入経路（図示せず）の途中には、加圧室内に吸入される吸入燃料量を調整する流量制御弁１６が取り付けられている。
【００５０】
この流量制御弁１６は、図２に示すように、ポンプハウジングに固定されたスリーブ状のバルブボディ３１と、このバルブボディ３１の半径方向に開口した出口側ポート３２の流路開口面積を調整する弁体（以下バルブニードルと言う）３３と、このバルブニードル３３を開弁方向に駆動するリニアソレノイドアクチュエータ３４と、バルブニードル３３を閉弁方向に付勢するリターンスプリング３５とによって構成されている。
【００５１】
そして、流量制御弁１６は、図示しないポンプ駆動回路を介してＥＣＵ２０から印加されるポンプ駆動電流ｉによって電子制御されることにより、サプライポンプ１５の加圧室内に吸入される燃料吸入量を調整するノーマリクローズタイプ（常閉型）の電磁式流量制御弁である。
【００５２】
すなわち、流量制御弁１６は、ポンプ駆動回路を介してリニアソレノイドアクチュエータ３４に印加されるポンプ駆動電流ｉの大きさに比例して、バルブニードル３３をストローク方向に移動させて、燃料吸入経路の途中に設けられたバルブボディ３１の出口側ポート３２の流路開口面積を調整する。これにより、フィードポンプから燃料吸入経路、吸入弁を経て加圧室内に吸入される燃料吸入量が調整される。
【００５３】
したがって、サプライポンプ１５の加圧室からコモンレール１１内に吐出される燃料吐出量が、エンジンの運転条件（例えばエンジン回転速度、アクセル操作量、指令噴射量等）に対応した最適値に調整され、インジェクタ１３からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する燃料の噴射圧力Ｐｃに相当するコモンレール１１内の燃料圧力、いわゆるコモンレール圧力が変更される。
【００５４】
ここで、リニアソレノイドアクチュエータ３４は、バルブボディ３１の図示右端部に一体的に設けられた袋筒状のステータ部（ステータコア）３６と、バルブニードル３３の図示右端部に一体的に設けられたアーマチャ部（アーマチャ、ムービングコア）３７と、ステータ部３６の円筒状部の外周に保持された樹脂製のコイルボビン３８とを含んで構成されている。
【００５５】
また、リニアソレノイドアクチュエータ３４は、コイルボビン３８の外周に巻回されたソレノイドコイル３９と、このソレノイドコイル３９の端末リード線（図示せず）に電気的に接続されたターミナル４０と、ソレノイドコイル３９の外周側を覆う円筒状のハウジング４１とを含んで構成されている。
【００５６】
なお、バルブボディ３１のステータ部３６は、ソレノイドコイル３９の通電時に、磁化されて電磁石となり、バルブニードル３３のアーマチャ部３７を吸引するための吸引部４２を有している。この吸引部４２は、バルブニードル３３を摺動可能に収容する略円筒状の収容部４３に対して薄肉部４４および円筒部４５を介して接続されている。
【００５７】
そして、ソレノイドコイル３９は、通電を受けることにより起磁力を発生してバルブボディ３１のステータ部３６およびバルブニードル３３のアーマチャ部３７を磁化することで、アーマチャ部３７をストローク方向（軸線方向の図示右側）に吸引するとともに、コイルボビン３８に、絶縁被膜を施した導線を複数回巻装したコイルである。このソレノイドコイル３９は、コイルボビン３８の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部と、このコイル部より取り出された一対の端末リード線（端末線）とを有している。
【００５８】
また、ハウジング４１は、電気絶縁性に優れる樹脂材料によって一体的に形成され、ソレノイドコイル３９の外周側を覆う円筒状部、およびターミナル４０を保持する筒状のコネクタ部４６を備えている。
【００５９】
そして、ハウジング４１の外周には、バルブボディ３１の外周側に形成された略円環状のフランジ部にかしめ等の手段を用いて固定された円筒状のブラケット４７が設けられている。
【００６０】
このブラケット４７の外周側に形成された略円環状のフランジ部（鍔状部）は、サプライポンプ１５のポンプハウジングの外壁面にスクリュー等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。そのフランジ部には、締結具を挿通する挿通孔４８が形成されている。
【００６１】
ここで、流量制御弁１６のバルブボディ３１は、収容部４３によりバルブニードル３３を摺動可能に収容するシリンダ機能と、ステータ部３６により磁路形成を行うステータ機能とを有している。
【００６２】
そして、バルブボディ３１をステータとして機能させるために、その材質をフェライト系のステンレス鋼（ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。
【００６３】
しかし、バルブボディ３１に本来の機能であるシリンダ機能を持たせるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求されることから、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。
【００６４】
なお、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面は、バルブニードル３３を軸線方向（ストローク方向）に案内（誘導）する円筒状のガイド部を構成している。
【００６５】
また、バルブボディ３１の図示左端部は、サプライポンプ１５のポンプハウジングの外壁面に設けられた嵌合凹部（図示せず）内に圧入嵌合されており、ポンプハウジングの嵌合凹部の内壁面とバルブボディ３１の図示左端部の外周面との間には、燃料の漏れを防止するためのＯリング等のシール材５０が装着されている。
【００６６】
そして、バルブボディ３１の図示左端部には、フィードポンプから燃料が送り込まれる燃料溜まり部（図示せず）に連通する入口側ポート５１が形成されている。
【００６７】
なお、上述した出口側ポート３２は、吸入弁を介して加圧室に連通する燃料吸入経路の後半部を構成する連通路に向けて開口している。そして、出口側ポート３２の入口側は、出口側に比べて流路径が小さくなっている。
【００６８】
また、バルブボディ３１は、バルブニードル３３が摺動するスプール孔（摺動孔）４９を有している。このスプール孔４９の図示右側部には、バルブニードル３３の内部に形成される内部流路（第２内部流路）５２および貫通孔７１を介して、入口側ポート５１に連通するスプリング収容室５３が形成されている。
【００６９】
ここで、流量制御弁１６のバルブニードル３３は、内部の軸線方向に内部流路５２を有する円筒状のスプール型バルブであって、その外周面にバルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面に摺接する摺動部５４を備えている。
【００７０】
このバルブニードル３３は、摺動部５４がバルブボディ３１の出口側ポート３２の流路開口面積を変更することで、吸入弁を介して加圧室に吸入される燃料流量（燃料吸入量）を調整している。
【００７１】
そして、バルブニードル３３は、バルブボディ３１のスプール孔４９内を摺動して出口側ポート３２の流路開口面積を変更する弁体本来のバルブ機能の他に、アーマチャ部３７によって磁路形成を行うアーマチャ機能を有している。
【００７２】
そして、バルブニードル３３をアーマチャとして機能させるために、その材質を純鉄または低炭素鋼等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。
【００７３】
しかし、バルブニードル３３として機能させるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求される。そこで、バルブニードル３３の摺動部５４の外周面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。
【００７４】
そして、バルブニードル３３は、バルブボディ３１の図示左端部の内周に圧入固定された円環状のストッパ６０によって初期位置が規定されている。そして、バルブニードル３３は、スプリング収容室５３内に収容されたリターンスプリング３５により常に付勢されている。このため、バルブニードル３３は、先端がストッパ６０に当接する位置で、バルブニードル３３の閉弁側の移動範囲が規定されている。
【００７５】
また、バルブニードル３３の図示右端部には、バルブボディ３１のステータ部３６に所定のエアギャップを介して対向するように設けられた円筒状のアーマチャ部３７が一体的に形成されている。
【００７６】
そして、バルブニードル３３の内部には、内部流路５２とスプリング収容室５３とを連通するように貫通孔７１が設けられている。この貫通孔７１は、内部流路５２よりも内径が小さくなっており、バルブニードル３３が軸線方向に移動する際にスプリング収容室５３内の燃料が貫通孔７１を通過することでバルブニードル３３の移動がし易くなっている。
【００７７】
そして、バルブニードル３３の摺動部５４の外周面には、円環状の調量溝（環状流路）５５と、円環状の調芯溝５６と、複数個（２個または３個）の円環状油溝５７とが形成されている。調量溝５５は、バルブニードル３３の外径を摺動部５４よりも小さくすることで設けられている。
【００７８】
図２に示すように、調芯溝５６は、バルブニードル３３の外径を摺動部５４よりも小さくすることで設けられている。この調芯溝５６は、調量溝５５よりも浅く、且つ調量溝５５よりも軸線方向に長く摺動部５４の周方向に設けられている。そして、調芯溝５６は、調芯溝５６よりも流路径の小さい連通孔５９を介して内部流路５２に連通している。また、連通孔５９は、調芯溝５６に向けて２個開口している。
【００７９】
そして、複数個の円環状油溝５７は、バルブニードル３３の図示左端部（先端部）または図示右端部（後端部）とバルブボディ３１のスプール孔４９との間から燃料が浸入して、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に油膜を形成する周溝部である。
【００８０】
ここで、本実施例のバルブニードル３３の摺動部５４には、調量溝５５と調芯溝５６とを液密的に略遮断するシール部が設けられるとともに、バルブボディ３１のスプール孔４９内を摺動するのに必要な所定のクリアランスが設けられている。
【００８１】
図１に示すＥＣＵ２０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）、ポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
【００８２】
そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、ＥＣＵ２０は、図１に示すように、燃料圧力センサ６５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ２０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００８３】
また、ＥＣＵ２０は、エンジンをクランキングさせた後にエンジンキーをＩＧ位置に戻して、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、例えばインジェクタ１３の電磁弁１４およびサプライポンプ１５の流量制御弁１６を電子制御するように構成されている。
【００８４】
ここで、マイクロコンピュータには、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するためのクランク角度センサ６１と、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ６２と、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ６３と、サプライポンプ１５内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ６４等が接続されている。
【００８５】
また、図２に示すように、バルブニードル３３の内部の、内部流路５２と貫通孔７１との間には、逆止弁８１が設けられている。
【００８６】
逆止弁８１は、ボール８２と、このボール８２をその一端により貫通孔７１側に付勢するばね８３と、ばね８３の他端の位置を固定するストッパ８４とから構成されており、ボールプランジャの構成を有している。
【００８７】
ボール８２は、貫通孔７１の内径より大きく、且つ、内部流路５２の内径より小さい寸法に設定されており、貫通孔７１の内部流路５２側の端部に位置しているときは、この貫通孔７１の内部流路５２側の端部を閉塞するようになっている。
【００８８】
ばね８３は、内部流路５２の内部に配置されており、その一端によりボール８２を貫通孔７１の端部に向って付勢し、その他端はストッパ８４により固定されている。
【００８９】
ストッパ８４は、内部流路５２の内部、すなわちバルブニードル３３の内壁に固定されており、ストッパ８４により燃料の流れが妨げられないよう燃料が通過することができる通過孔８４ａを中央部に有する円環状に形成されている。なお、ストッパ８４は、燃料の流れを妨げないよう多数の通過孔８４ａが全面に形成された円盤状に形成されていてもよい。
【００９０】
図３に示すように、流量制御弁１６の開弁動作時、すなわちバルブニードル３３がバルブボディ３１内で開弁方向（図の右方向）に移動するときには、逆止弁８１は、スプリング収容室５３と内部流路５２との圧力差により開弁し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することを許容するようになっている。
【００９１】
すなわち、バルブニードル３３が開弁方向に移動するときには、スプリング収容室５３の圧力が内部流路５２の圧力より大きくなってこの圧力差が逆止弁８１のばね８３の付勢力より大きくなるため、ボール８２が貫通孔７１を閉塞する位置から開放する位置に移動し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することができる。
【００９２】
一方、図４に示すように、流量制御弁１６の閉弁動作時、すなわちバルブニードル３３がバルブボディ３１内で閉弁方向（図の左方向）に移動するときには、逆止弁８１は、ばね８３の付勢力により閉弁し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することを規制するようになっている。
【００９３】
次に、作用を説明する。
【００９４】
図３に示すように、流量制御弁１６の開弁動作時は、スプリング収容室５３の内部の燃料の圧力が上昇して逆止弁８１が開弁するため、燃料が貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に移動する。
【００９５】
このとき、スプリング収容室５３の内部にあった異物は、燃料とともに貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動する。なお、異物とは、流量制御弁１６の外部から混入したものだけでなく、流量制御弁１６の内部で発生した摩耗粉等も含む。
【００９６】
図４に示すように、流量制御弁１６の閉弁動作時は、スプリング収容室５３の内部の燃料の圧力が低下してばね８３の付勢力により逆止弁８１が閉弁するため、燃料がバルブボディ３１とバルブニードル３３の間、具体的にはバルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間を通過して、内部流路５２からスプリング収容室５３に移動する。
【００９７】
これにより、本実施の形態の流量制御弁１６においては、バルブニードル３３の開弁動作と閉弁動作のサイクルが繰り返される毎に、強制的に、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の異物を含んだ燃料がスプリング収容室５３に移動し、さらに、貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動するという一方向の燃料の流れが発生し、図５に示すように、逆止弁８１を設けなかったときより多くの燃料の交換が行われる。
【００９８】
このため、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードル３３の摺動不良が防止される。
【００９９】
このように本実施の形態では、軸線方向に延在する収容孔４３ａが形成された収容部４３と、この収容部４３に流体を導入する入口側ポート５１と、収容部４３から流体を導出する出口側ポート３２とを有する筒状のバルブボディ３１と、収容孔４３ａ内に摺動自在に支持されて、収容部４３の軸線方向に移動して入口側ポート５１と出口側ポート３２との連通量を制御するバルブニードル３３と、バルブニードル３３を閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリング３５と、を備え、バルブボディ３１は、バルブニードル３３の軸線方向の一端面との間に、リターンスプリング３５を収容するスプリング収容室５３を有し、バルブニードル３３は、入口側ポート５１から導入され出口側ポート３２から導出される間の流体が通過する内部流路５２と、内部流路５２とスプリング収容室５３とを軸線方向に貫通する貫通孔７１を有し、貫通孔７１の端部に、貫通孔７１内の流体の通過を一方向に制御する逆止弁８１を設けるように構成した。
【０１００】
このため、強制的に、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の異物を含んだ燃料がスプリング収容室５３に移動し、さらに、貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動するという一方向の燃料の流れが発生する。
【０１０１】
これにより、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードル３３の摺動不良が防止される。
【０１０２】
したがって、内部での異物を含んだ燃料の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁１６を提供することができる。
【０１０３】
また本実施の形態では、逆止弁８１は、バルブニードル３３が収容孔４３ａ内を摺動するときに、貫通孔７１内の流体の通過を一方向に制御するように構成した。
【０１０４】
このため、バルブニードル３３の開弁動作と閉弁動作のサイクルが繰り返される毎に、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の異物を含んだ燃料がスプリング収容室５３に移動し、さらに、貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動するという一方向の燃料の流れが発生する。
【０１０５】
これにより、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードル３３の摺動不良が防止される。
【０１０６】
また本実施の形態では、逆止弁８１は、貫通孔７１の端部を開放する位置と閉塞する位置との間で収容孔４３ａの内部を移動可能なボール８２と、このボール８２を一端部により貫通孔７１の端部を閉塞する位置に向けて付勢するばね８３と、収容孔４３ａの内壁に設けられたばね８３の他端部の位置を固定するストッパ８４とからなるように構成した。
【０１０７】
このため、逆止弁８１は、ボール８２と、ばね８３と、ストッパ８４とからなるボールプランジャの構成となるため、逆止弁８１の構成を簡易で信頼性に優れたものとすることができる。
【０１０８】
また本実施の形態では、ストッパ８４は、流体が通過する通過孔８４ａを中央部に有する円環状に形成されるように構成した。
【０１０９】
このため、ストッパ８４の中央部の通過孔８４ａを介して燃料が通過することができるので、ストッパ８４により燃料の流れが妨げられることを防止することができる。
【０１１０】
また本実施の形態では、ストッパ８４は、流体が通過する複数の通過孔８４ａを全面に有する円盤状に形成されるように構成した。
【０１１１】
このため、ストッパ８４の全面に複数形成された通過孔８４ａを介して燃料が通過することができるので、ストッパ８４により燃料の流れが妨げられることを防止することができる。
（第２の実施の形態）
図６〜図８は、本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１１２】
図６において、流量制御弁１６のバルブニードル３３の内部の、内部流路５２と貫通孔７１との間には、調整弁９１が設けられている。
【０１１３】
調整弁９１は、ボール９２と、このボール９２をその一端により貫通孔７１側に付勢するばね９３と、ストッパ９４とから構成されており、ボールプランジャの構成を有している。
【０１１４】
ボール９２は、貫通孔７１の内径より大きく、且つ、内部流路５２の内径より小さい寸法に設定されており、貫通孔７１の内部流路５２側の端部に位置しているときは、この貫通孔７１の内部流路５２側の端部を閉塞するようになっている。
【０１１５】
ばね９３は、内部流路５２の内部に配置されており、その一端によりボール９２を貫通孔７１の端部に向って付勢し、その他端はストッパ９４により固定されている。ばね９３の自由長は、流量制御弁１６の運転時、すなわちバルブニードル３３が図６に示す停止位置にないときは常に調整弁９１が開弁されるような長さに設定されている。
【０１１６】
ストッパ９４は、バルブボディ３１の図示左端部の内周に圧入固定された円環状の部材であり、バルブニードル３３の初期位置および閉弁側の移動範囲を規定するとともに、ばね９３の他端を固定している。すなわち、本実施の形態におけるストッパ９４は、第１の実施の形態におけるストッパ６０の機能を兼ねるものである。
【０１１７】
なお、ストッパ９４は、円環状に形成されているため、ストッパ９４により燃料の流れが妨げられることはないが、ストッパ９４は、燃料の流れを妨げないよう多数の孔が形成された円盤状に形成されていてもよい。
【０１１８】
図７に示すように、調整弁９１は、流量制御弁１６の起動時、すなわちバルブニードル３３がバルブボディ３１内で開弁方向（図の右方向）に移動するときには、スプリング収容室５３と内部流路５２との圧力差により開弁し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することを許容するようになっている。
【０１１９】
すなわち、流量制御弁１６の起動時には、スプリング収容室５３の圧力が内部流路５２の圧力より大きくなってこの圧力差が調整弁９１のばね８３の付勢力より大きくなるため、ボール８２が貫通孔７１を閉塞する位置から開放する位置に移動し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することができる。
【０１２０】
一方、図８に示すように、調整弁９１は、流量制御弁１６の運転時には、ばね９３の長さが流量制御弁１６の運転時に常に調整弁９１が開弁される長さに設定されているため、スプリング収容室５３と内部流路５２との圧力差に関わらず開弁する。
【０１２１】
また、図６に示すように、調整弁９１は、流量制御弁１６の停止時、すなわち閉弁時には、スプリング収容室５３の燃料が減圧されるため閉弁する。
【０１２２】
次に、作用を説明する。
【０１２３】
図７に示すように、流量制御弁１６の起動時には、スプリング収容室５３の内部の燃料の圧力が上昇して調整弁９１が開弁するため、燃料が貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に移動する。このとき、スプリング収容室５３の内部にあった異物は、燃料とともに貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動する。
【０１２４】
図８に示すように、流量制御弁１６の運転時には、調整弁９１が常に開弁されるため、燃料の流れに影響を与えることがない。
【０１２５】
そして、流量制御弁１６が図６に示す停止時の状態に遷移する際には、スプリング収容室５３の燃料が減圧されて調整弁９１が閉弁するため、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間の燃料、具体的にはバルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の燃料は、スプリング収容室５３に移動する。
【０１２６】
これにより、本実施の形態の流量制御弁１６においては、起動、運転、停止のサイクルが繰り返される際に、停止時には、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物を排出することができ、運転時には、バルブニードル３３の制御性が阻害されるのを防止することができる。
【０１２７】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１２８】
例えば、上記の実施の形態では、ソレノイドコイル３９への通電停止時に全閉、つまり出口側ポート３２の流路開口面積が最小となるノーマリクローズタイプ（常閉型）の流量制御弁１６を例示したが、ソレノイドコイル３９への通電停止時に全開、つまり出口側ポート３２の流路開口面積が最大となるノーマリオープンタイプ（常開型）の流量制御弁１６を用いてもよい。
【０１２９】
また、上記の実施の形態では、燃料の送油量を調整するために流量制御弁１６を例示したが、本発明の流量制御弁１６は、潤滑油や作動油等のオイル、水等の液体、あるいは空気、排気ガス等の気体の流量を調整する用途にも用いることができる。
【０１３０】
以上のように、本発明に係る流量制御弁は、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れたものとすることができるという効果を有し、バルブニードルをバルブボディに対して相対的に移動させることにより流体の流量を制御する流量制御弁として有用である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ コモンレール式燃料噴射システム
１６ 流量制御弁
３１ バルブボディ
３２ 出口側ポート
３３ バルブニードル
３５ リターンスプリング
４３ 収容部（シリンダ部）
４３ａ 収容孔（シリンダ孔）
５１ 入口側ポート
５２ 内部流路
５３ スプリング収容室
７１ 貫通孔
８１ 逆止弁（制御弁）
８２ ボール（球体）
８３ ばね（球体付勢手段）
８４ ストッパ（固定部材）
８４ａ 通過孔
９１ 調整弁
９２ ボール
９３ ばね
９４ ストッパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁に関し、特に、バルブニードルをバルブボディに対して相対的に移動させることにより流体の流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばディーゼルエンジン用燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システムでは、コモンレール内に高圧燃料を蓄え、このコモンレール内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【０００３】
コモンレールには燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を常時蓄える必要があるために、低圧ポンプにて燃料を高圧ポンプに供給し、高圧ポンプにて燃料を加圧し高圧化して高圧燃料をコモンレールに供給するように構成されている。
【０００４】
ここで、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料経路の流路開口面積を流量制御弁にて調整することにより、高圧ポンプに供給される燃料の量、ひいては高圧ポンプから吐出される燃料の量を調整するようになっている。
【０００５】
その流量制御弁は、ソレノイドコイルの起磁力を制御してバルブボディに対するバルブニードルの相対的な位置を制御することにより、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料経路の流路開口面積を調整するようになっている。
【０００６】
このような流量制御弁としては、バルブニードルの外周面に異物排出通路としての複数個の軸方向溝を設けることにより、出口側ポート側および貫通孔側の燃料圧力とスプリング収容室側の燃料圧力との間の圧力差を利用して、軸方向溝を介して異物を燃料とともに流量制御弁の外部に排出し、異物を要因とする不具合を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５６９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の流量制御弁にあっては、バルブニードルの内部の貫通孔により出口側ポート側とスプリング収容室側とが常に連通しているため、出口側ポート側および貫通孔側の燃料圧力とスプリング収容室側の燃料圧力との間の圧力差は燃料が主として貫通孔を流れることで解消されてしまい、この圧力差で軸方向溝の内部での燃料の強制的な流れを発生させることは期待できないという問題がある。
【０００９】
また、仮に、軸方向溝の内部での燃料の流れを生じさせることができたとしても、スプリング収容室から排出された異物が、バルブニードルの往復運動の際の呼吸作用によって、再びスプリング収容室に引き戻されてしまう恐れがある。
【００１０】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る流量制御弁は、上記目的を達成するため、（１）軸線方向に延在するシリンダ孔が形成されたシリンダ部と、前記シリンダ部に流体を導入する入口側ポートと、前記シリンダ部から流体を導出する出口側ポートとを有する筒状のバルブボディと、前記シリンダ孔内に摺動自在に支持されて、前記シリンダ部の軸線方向に移動して前記入口側ポートと前記出口側ポートとの連通量を制御するバルブニードルと、前記バルブニードルを閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリングと、を備えた流量制御弁であって、前記バルブボディは、前記バルブニードルの軸線方向の一端面との間に、前記リターンスプリングを収容するスプリング収容室を有し、前記バルブニードルは、前記入口側ポートから導入され前記出口側ポートから導出される間の流体が通過する内部流路と、前記内部流路と前記スプリング収容室とを軸線方向に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の端部に、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御する制御弁を設けたものから構成されている。
【００１２】
このため、強制的に、バルブボディとバルブニードルとの間の異物を含んだ流体がスプリング収容室に移動し、さらに、貫通孔を通過して内部流路に移動するという一方向の流体の流れが発生する。
【００１３】
これにより、バルブボディとバルブニードルの間に異物を含んだ流体が滞留することがなくなるため、流体の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディとバルブニードルの間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードルの摺動不良が防止される。
【００１４】
したがって、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁を提供することができる。
【００１５】
上記（１）に記載の流量制御弁において、（２）前記制御弁は、前記バルブニードルが前記シリンダ孔内を摺動するときに、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御するものから構成されている。
【００１６】
このため、バルブニードルの開弁動作と閉弁動作のサイクルが繰り返される毎に、バルブボディとバルブニードルの間の異物を含んだ流体がスプリング収容室に移動し、さらに、貫通孔を通過して内部流路に移動するという一方向の流体の流れが発生する。
【００１７】
これにより、バルブボディとバルブニードルの間に異物を含んだ流体が滞留することがなくなるため、流体の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディとバルブニードルの間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードルの摺動不良が防止される。
【００１８】
上記（１）または（２）に記載の流量制御弁において、（３）前記制御弁は、前記貫通孔の端部を開放する位置と閉塞する位置との間で前記シリンダ孔内部を移動可能な球体と、前記球体を一端部により前記貫通孔の端部を閉塞する位置に向けて付勢する球体付勢手段と、前記シリンダ孔の内壁に設けられ前記球体付勢手段の他端部の位置を固定する固定部材とからなる。
【００１９】
このため、制御弁は、球体と、球体付勢手段と、固定部材とからなるボールプランジャの構成となるため、制御弁の構成を簡易で信頼性に優れたものとすることができる。
【００２０】
上記（３）に記載の流量制御弁において、（４）前記固定部材は、前記流体が通過する通過孔を中央部に有する円環状に形成されたものから構成されている。
【００２１】
このため、固定部材の中央部の通過孔を介して流体が通過することができるので、固定部材により流体の流れが妨げられることを防止することができる。
【００２２】
上記（３）に記載の流量制御弁において、（５）前記固定部材は、前記流体が通過する複数の通過孔を全面に有する円盤状に形成されたものから構成されている。
【００２３】
このため、固定部材の全面に複数形成された通過孔を介して流体が通過することができるので、固定部材により流体の流れが妨げられることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、流量制御弁を備えたコモンレール式燃料噴射システムの構成図である。
【図２】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、閉弁時の流量制御弁の断面図である。
【図３】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、開弁動作時の流量制御弁の断面図である。
【図４】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、閉弁動作時の流量制御弁の断面図である。
【図５】本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図であり、ストローク回数に応じた燃料交換量を示す図である。
【図６】本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、停止時の流量制御弁の断面図である。
【図７】本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、起動時の流量制御弁の断面図である。
【図８】本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、運転時の流量制御弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気ガス還流装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図５は、本発明に係る流量制御弁の第１の実施の形態を示す図である。
【００２７】
まず、構成を説明する。
【００２８】
図１において、本発明の第１の実施の形態に係る流量制御弁を適用したコモンレール式燃料噴射システムの構成を説明する。
【００２９】
本実施の形態のコモンレール式燃料噴射システム１は、自動車等の車両に搭載されるものであり、主として、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（多気筒ディーゼルエンジン：以下エンジンと言う）用の燃料噴射システムとして知られる蓄圧式燃料噴射装置である。
【００３０】
このコモンレール式燃料噴射システム１は、コモンレール１１内に蓄圧された高圧燃料を、エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個（本例では４個）の電磁式燃料噴射弁であるインジェクタ１３を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【００３１】
また、このコモンレール式燃料噴射システム１は、燃料の噴射圧力Ｐｃに相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１１と、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を所定のタイミングで噴射供給するインジェクタ１３と、電磁式の流量制御弁１６を経て加圧室内に吸入される燃料を加圧する吸入燃料調量方式の燃料供給ポンプ（以下サプライポンプと呼ぶ）１５と、複数個のインジェクタ１３の電磁弁１４およびサプライポンプ１５の流量制御弁１６を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）２０とを備えている。
【００３２】
図１では、４気筒エンジンの１つの気筒に対応するインジェクタ１３のみを示し、他の気筒については図示を省略している。ここで、エンジンの出力軸（例えばクランク軸：以下クランクシャフトと言う）は、サプライポンプ１５のドライブシャフトまたはカムシャフトをベルト駆動している。
【００３３】
コモンレール１１は、燃料供給配管２２を介して高圧燃料を吐出するサプライポンプ１５の吐出口と接続されている。また、コモンレール１１から燃料タンク１７へ燃料を戻すためのリリーフ配管２４には、燃料タンク１７に連通する燃料排出路の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁１２が設置されている。
【００３４】
この減圧弁１２は、減圧弁駆動回路を介してＥＣＵ２０から印加される減圧弁駆動電流によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール１１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を高圧から低圧へ減圧させる降圧性能に優れる電磁弁である。
【００３５】
減圧弁１２は、コモンレール１１から燃料タンク１７へ燃料を還流させるための燃料還流路の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）と、このバルブを開弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）と、バルブを閉弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）とを有している。
【００３６】
そして、減圧弁１２は、減圧弁駆動回路を介してソレノイドコイルに印加される減圧弁駆動電流の大きさに比例して、コモンレール１１内からリリーフ配管２４を経て燃料タンク１７に還流される燃料の還流量（減圧弁流量）を調整して、コモンレール１１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を変更する。
【００３７】
なお、減圧弁１２の代わりに、リリーフ配管２４に、コモンレール１１内の燃料圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁してコモンレール１１内の燃料圧力を限界設定圧力以下に抑えるプレッシャリミッタを取り付けるようにしても良い。
【００３８】
エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個のインジェクタ１３は、コモンレール１１より分岐する複数の分岐管２３の下流端に接続されて、エンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されたノズルニードル（図示せず）を開弁方向に駆動する電磁弁１４、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段（図示せず）等から構成された電磁式燃料噴射弁である。
【００３９】
そして、各気筒のインジェクタ１３からエンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射は、ノズルニードルと連動するコマンドピストンの動作制御を行う背圧制御室内の燃料圧力を増減制御する電磁弁１４のソレノイドコイル（図示せず）への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により電子制御される。
【００４０】
つまり、インジェクタ１３の電磁弁１４のソレノイドコイルが通電されてノズルニードルがノズルボデーの先端部に形成された複数個の噴射孔を開弁している間、コモンレール１１内に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給される。これにより、エンジンが運転される。
【００４１】
また、インジェクタ１３には、余剰燃料や背圧制御室から排出された燃料を燃料系の低圧側に溢流させるためのリークポートが設けられており、インジェクタ１３からのリーク燃料は、リターン配管２５を介して燃料タンク１７に戻される。
【００４２】
サプライポンプ１５は、吸入した低圧燃料を加圧する圧送系統を備え、つまりポンプエレメントを備え、流量制御弁１６で、圧送系統の燃料吐出量を、各加圧室内に吸入される吸入燃料量を調整することで制御するタイプの高圧供給ポンプである。
【００４３】
このサプライポンプ１５は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってポンプ駆動軸（ドライブシャフトまたはカムシャフト）が回転することで、燃料タンク１７から低圧燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸により回転駆動されるカム（図示せず）とを有している。
【００４４】
また、サプライポンプ１５は、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動するプランジャ（図示せず）と、これらのプランジャがポンプハウジングに固定されたシリンダヘッド（図示せず）内を往復摺動することにより吸入された燃料を加圧して高圧化する加圧室（プランジャ室：図示せず）とを有している。
【００４５】
また、サプライポンプ１５は、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると閉弁する吸入弁（図示せず）と、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する吐出弁（図示せず）とを有している。なお、サプライポンプ１５は、本発明の高圧ポンプおよび低圧ポンプに相当する。
【００４６】
そして、サプライポンプ１５は、各プランジャがシリンダヘッド（ポンプシリンダ）内を往復摺動することで、燃料タンク１７から燃料供給配管２１を経て加圧室内に吸入された低圧燃料を加圧して高圧化する。なお、燃料供給配管２１の途中には、燃料フィルタ１８が設置されている。
【００４７】
また、吸入弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の上流側、つまりフィードポンプから１個の流量制御弁１６を経て加圧室に至る燃料吸入経路の途中に設置された逆止弁よりなる。また、吐出弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の下流側、つまり加圧室から吐出口に至る燃料吐出経路の途中に設置された逆止弁よりなる。
【００４８】
また、サプライポンプ１５には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ１５からのリーク燃料は、燃料還流配管２６を経て燃料タンク１７に戻される。
【００４９】
ここで、サプライポンプ１５内に形成される、フィードポンプから吸入弁を経て加圧室に至る燃料吸入経路（図示せず）の途中には、加圧室内に吸入される吸入燃料量を調整する流量制御弁１６が取り付けられている。
【００５０】
この流量制御弁１６は、図２に示すように、ポンプハウジングに固定されたスリーブ状のバルブボディ３１と、このバルブボディ３１の半径方向に開口した出口側ポート３２の流路開口面積を調整する弁体（以下バルブニードルと言う）３３と、このバルブニードル３３を開弁方向に駆動するリニアソレノイドアクチュエータ３４と、バルブニードル３３を閉弁方向に付勢するリターンスプリング３５とによって構成されている。
【００５１】
そして、流量制御弁１６は、図示しないポンプ駆動回路を介してＥＣＵ２０から印加されるポンプ駆動電流ｉによって電子制御されることにより、サプライポンプ１５の加圧室内に吸入される燃料吸入量を調整するノーマリクローズタイプ（常閉型）の電磁式流量制御弁である。
【００５２】
すなわち、流量制御弁１６は、ポンプ駆動回路を介してリニアソレノイドアクチュエータ３４に印加されるポンプ駆動電流ｉの大きさに比例して、バルブニードル３３をストローク方向に移動させて、燃料吸入経路の途中に設けられたバルブボディ３１の出口側ポート３２の流路開口面積を調整する。これにより、フィードポンプから燃料吸入経路、吸入弁を経て加圧室内に吸入される燃料吸入量が調整される。
【００５３】
したがって、サプライポンプ１５の加圧室からコモンレール１１内に吐出される燃料吐出量が、エンジンの運転条件（例えばエンジン回転速度、アクセル操作量、指令噴射量等）に対応した最適値に調整され、インジェクタ１３からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する燃料の噴射圧力Ｐｃに相当するコモンレール１１内の燃料圧力、いわゆるコモンレール圧力が変更される。
【００５４】
ここで、リニアソレノイドアクチュエータ３４は、バルブボディ３１の図示右端部に一体的に設けられた袋筒状のステータ部（ステータコア）３６と、バルブニードル３３の図示右端部に一体的に設けられたアーマチャ部（アーマチャ、ムービングコア）３７と、ステータ部３６の円筒状部の外周に保持された樹脂製のコイルボビン３８とを含んで構成されている。
【００５５】
また、リニアソレノイドアクチュエータ３４は、コイルボビン３８の外周に巻回されたソレノイドコイル３９と、このソレノイドコイル３９の端末リード線（図示せず）に電気的に接続されたターミナル４０と、ソレノイドコイル３９の外周側を覆う円筒状のハウジング４１とを含んで構成されている。
【００５６】
なお、バルブボディ３１のステータ部３６は、ソレノイドコイル３９の通電時に、磁化されて電磁石となり、バルブニードル３３のアーマチャ部３７を吸引するための吸引部４２を有している。この吸引部４２は、バルブニードル３３を摺動可能に収容する略円筒状の収容部４３に対して薄肉部４４および円筒部４５を介して接続されている。
【００５７】
そして、ソレノイドコイル３９は、通電を受けることにより起磁力を発生してバルブボディ３１のステータ部３６およびバルブニードル３３のアーマチャ部３７を磁化することで、アーマチャ部３７をストローク方向（軸線方向の図示右側）に吸引するとともに、コイルボビン３８に、絶縁被膜を施した導線を複数回巻装したコイルである。このソレノイドコイル３９は、コイルボビン３８の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部と、このコイル部より取り出された一対の端末リード線（端末線）とを有している。
【００５８】
また、ハウジング４１は、電気絶縁性に優れる樹脂材料によって一体的に形成され、ソレノイドコイル３９の外周側を覆う円筒状部、およびターミナル４０を保持する筒状のコネクタ部４６を備えている。
【００５９】
そして、ハウジング４１の外周には、バルブボディ３１の外周側に形成された略円環状のフランジ部にかしめ等の手段を用いて固定された円筒状のブラケット４７が設けられている。
【００６０】
このブラケット４７の外周側に形成された略円環状のフランジ部（鍔状部）は、サプライポンプ１５のポンプハウジングの外壁面にスクリュー等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。そのフランジ部には、締結具を挿通する挿通孔４８が形成されている。
【００６１】
ここで、流量制御弁１６のバルブボディ３１は、収容部４３によりバルブニードル３３を摺動可能に収容するシリンダ機能と、ステータ部３６により磁路形成を行うステータ機能とを有している。
【００６２】
そして、バルブボディ３１をステータとして機能させるために、その材質をフェライト系のステンレス鋼（ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。
【００６３】
しかし、バルブボディ３１に本来の機能であるシリンダ機能を持たせるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求されることから、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。
【００６４】
なお、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面は、バルブニードル３３を軸線方向（ストローク方向）に案内（誘導）する円筒状のガイド部を構成している。
【００６５】
また、バルブボディ３１の図示左端部は、サプライポンプ１５のポンプハウジングの外壁面に設けられた嵌合凹部（図示せず）内に圧入嵌合されており、ポンプハウジングの嵌合凹部の内壁面とバルブボディ３１の図示左端部の外周面との間には、燃料の漏れを防止するためのＯリング等のシール材５０が装着されている。
【００６６】
そして、バルブボディ３１の図示左端部には、フィードポンプから燃料が送り込まれる燃料溜まり部（図示せず）に連通する入口側ポート５１が形成されている。
【００６７】
なお、上述した出口側ポート３２は、吸入弁を介して加圧室に連通する燃料吸入経路の後半部を構成する連通路に向けて開口している。そして、出口側ポート３２の入口側は、出口側に比べて流路径が小さくなっている。
【００６８】
また、バルブボディ３１は、バルブニードル３３が摺動するスプール孔（摺動孔）４９を有している。このスプール孔４９の図示右側部には、バルブニードル３３の内部に形成される内部流路（第２内部流路）５２および貫通孔７１を介して、入口側ポート５１に連通するスプリング収容室５３が形成されている。
【００６９】
ここで、流量制御弁１６のバルブニードル３３は、内部の軸線方向に内部流路５２を有する円筒状のスプール型バルブであって、その外周面にバルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面に摺接する摺動部５４を備えている。
【００７０】
このバルブニードル３３は、摺動部５４がバルブボディ３１の出口側ポート３２の流路開口面積を変更することで、吸入弁を介して加圧室に吸入される燃料流量（燃料吸入量）を調整している。
【００７１】
そして、バルブニードル３３は、バルブボディ３１のスプール孔４９内を摺動して出口側ポート３２の流路開口面積を変更する弁体本来のバルブ機能の他に、アーマチャ部３７によって磁路形成を行うアーマチャ機能を有している。
【００７２】
そして、バルブニードル３３をアーマチャとして機能させるために、その材質を純鉄または低炭素鋼等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。
【００７３】
しかし、バルブニードル３３として機能させるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求される。そこで、バルブニードル３３の摺動部５４の外周面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。
【００７４】
そして、バルブニードル３３は、バルブボディ３１の図示左端部の内周に圧入固定された円環状のストッパ６０によって初期位置が規定されている。そして、バルブニードル３３は、スプリング収容室５３内に収容されたリターンスプリング３５により常に付勢されている。このため、バルブニードル３３は、先端がストッパ６０に当接する位置で、バルブニードル３３の閉弁側の移動範囲が規定されている。
【００７５】
また、バルブニードル３３の図示右端部には、バルブボディ３１のステータ部３６に所定のエアギャップを介して対向するように設けられた円筒状のアーマチャ部３７が一体的に形成されている。
【００７６】
そして、バルブニードル３３の内部には、内部流路５２とスプリング収容室５３とを連通するように貫通孔７１が設けられている。この貫通孔７１は、内部流路５２よりも内径が小さくなっており、バルブニードル３３が軸線方向に移動する際にスプリング収容室５３内の燃料が貫通孔７１を通過することでバルブニードル３３の移動がし易くなっている。
【００７７】
そして、バルブニードル３３の摺動部５４の外周面には、円環状の調量溝（環状流路）５５と、円環状の調芯溝５６と、複数個（２個または３個）の円環状油溝５７とが形成されている。調量溝５５は、バルブニードル３３の外径を摺動部５４よりも小さくすることで設けられている。
【００７８】
図２に示すように、調芯溝５６は、バルブニードル３３の外径を摺動部５４よりも小さくすることで設けられている。この調芯溝５６は、調量溝５５よりも浅く、且つ調量溝５５よりも軸線方向に長く摺動部５４の周方向に設けられている。そして、調芯溝５６は、調芯溝５６よりも流路径の小さい連通孔５９を介して内部流路５２に連通している。また、連通孔５９は、調芯溝５６に向けて２個開口している。
【００７９】
そして、複数個の円環状油溝５７は、バルブニードル３３の図示左端部（先端部）または図示右端部（後端部）とバルブボディ３１のスプール孔４９との間から燃料が浸入して、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に油膜を形成する周溝部である。
【００８０】
ここで、本実施例のバルブニードル３３の摺動部５４には、調量溝５５と調芯溝５６とを液密的に略遮断するシール部が設けられるとともに、バルブボディ３１のスプール孔４９内を摺動するのに必要な所定のクリアランスが設けられている。
【００８１】
図１に示すＥＣＵ２０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）、ポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
【００８２】
そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、ＥＣＵ２０は、図１に示すように、燃料圧力センサ６５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ２０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００８３】
また、ＥＣＵ２０は、エンジンをクランキングさせた後にエンジンキーをＩＧ位置に戻して、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、例えばインジェクタ１３の電磁弁１４およびサプライポンプ１５の流量制御弁１６を電子制御するように構成されている。
【００８４】
ここで、マイクロコンピュータには、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するためのクランク角度センサ６１と、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ６２と、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ６３と、サプライポンプ１５内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ６４等が接続されている。
【００８５】
また、図２に示すように、バルブニードル３３の内部の、内部流路５２と貫通孔７１との間には、逆止弁８１が設けられている。
【００８６】
逆止弁８１は、ボール８２と、このボール８２をその一端により貫通孔７１側に付勢するばね８３と、ばね８３の他端の位置を固定するストッパ８４とから構成されており、ボールプランジャの構成を有している。
【００８７】
ボール８２は、貫通孔７１の内径より大きく、且つ、内部流路５２の内径より小さい寸法に設定されており、貫通孔７１の内部流路５２側の端部に位置しているときは、この貫通孔７１の内部流路５２側の端部を閉塞するようになっている。
【００８８】
ばね８３は、内部流路５２の内部に配置されており、その一端によりボール８２を貫通孔７１の端部に向って付勢し、その他端はストッパ８４により固定されている。
【００８９】
ストッパ８４は、内部流路５２の内部、すなわちバルブニードル３３の内壁に固定されており、ストッパ８４により燃料の流れが妨げられないよう燃料が通過することができる通過孔８４ａを中央部に有する円環状に形成されている。なお、ストッパ８４は、燃料の流れを妨げないよう多数の通過孔８４ａが全面に形成された円盤状に形成されていてもよい。
【００９０】
図３に示すように、流量制御弁１６の開弁動作時、すなわちバルブニードル３３がバルブボディ３１内で開弁方向（図の右方向）に移動するときには、逆止弁８１は、スプリング収容室５３と内部流路５２との圧力差により開弁し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することを許容するようになっている。
【００９１】
すなわち、バルブニードル３３が開弁方向に移動するときには、スプリング収容室５３の圧力が内部流路５２の圧力より大きくなってこの圧力差が逆止弁８１のばね８３の付勢力より大きくなるため、ボール８２が貫通孔７１を閉塞する位置から開放する位置に移動し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することができる。
【００９２】
一方、図４に示すように、流量制御弁１６の閉弁動作時、すなわちバルブニードル３３がバルブボディ３１内で閉弁方向（図の左方向）に移動するときには、逆止弁８１は、ばね８３の付勢力により閉弁し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することを規制するようになっている。
【００９３】
次に、作用を説明する。
【００９４】
図３に示すように、流量制御弁１６の開弁動作時は、スプリング収容室５３の内部の燃料の圧力が上昇して逆止弁８１が開弁するため、燃料が貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に移動する。
【００９５】
このとき、スプリング収容室５３の内部にあった異物は、燃料とともに貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動する。なお、異物とは、流量制御弁１６の外部から混入したものだけでなく、流量制御弁１６の内部で発生した摩耗粉等も含む。
【００９６】
図４に示すように、流量制御弁１６の閉弁動作時は、スプリング収容室５３の内部の燃料の圧力が低下してばね８３の付勢力により逆止弁８１が閉弁するため、燃料がバルブボディ３１とバルブニードル３３の間、具体的にはバルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間を通過して、内部流路５２からスプリング収容室５３に移動する。
【００９７】
これにより、本実施の形態の流量制御弁１６においては、バルブニードル３３の開弁動作と閉弁動作のサイクルが繰り返される毎に、強制的に、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の異物を含んだ燃料がスプリング収容室５３に移動し、さらに、貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動するという一方向の燃料の流れが発生し、図５に示すように、逆止弁８１を設けなかったときより多くの燃料の交換が行われる。
【００９８】
このため、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードル３３の摺動不良が防止される。
【００９９】
このように本実施の形態では、軸線方向に延在する収容孔４３ａが形成された収容部４３と、この収容部４３に流体を導入する入口側ポート５１と、収容部４３から流体を導出する出口側ポート３２とを有する筒状のバルブボディ３１と、収容孔４３ａ内に摺動自在に支持されて、収容部４３の軸線方向に移動して入口側ポート５１と出口側ポート３２との連通量を制御するバルブニードル３３と、バルブニードル３３を閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリング３５と、を備え、バルブボディ３１は、バルブニードル３３の軸線方向の一端面との間に、リターンスプリング３５を収容するスプリング収容室５３を有し、バルブニードル３３は、入口側ポート５１から導入され出口側ポート３２から導出される間の流体が通過する内部流路５２と、内部流路５２とスプリング収容室５３とを軸線方向に貫通する貫通孔７１を有し、貫通孔７１の端部に、貫通孔７１内の流体の通過を一方向に制御する逆止弁８１を設けるように構成した。
【０１００】
このため、強制的に、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の異物を含んだ燃料がスプリング収容室５３に移動し、さらに、貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動するという一方向の燃料の流れが発生する。
【０１０１】
これにより、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードル３３の摺動不良が防止される。
【０１０２】
したがって、内部での異物を含んだ燃料の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れた流量制御弁１６を提供することができる。
【０１０３】
また本実施の形態では、逆止弁８１は、バルブニードル３３が収容孔４３ａ内を摺動するときに、貫通孔７１内の流体の通過を一方向に制御するように構成した。
【０１０４】
このため、バルブニードル３３の開弁動作と閉弁動作のサイクルが繰り返される毎に、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の異物を含んだ燃料がスプリング収容室５３に移動し、さらに、貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動するという一方向の燃料の流れが発生する。
【０１０５】
これにより、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物が排出されるので、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間に異物が付着したり滞留することによるバルブニードル３３の摺動不良が防止される。
【０１０６】
また本実施の形態では、逆止弁８１は、貫通孔７１の端部を開放する位置と閉塞する位置との間で収容孔４３ａの内部を移動可能なボール８２と、このボール８２を一端部により貫通孔７１の端部を閉塞する位置に向けて付勢するばね８３と、収容孔４３ａの内壁に設けられたばね８３の他端部の位置を固定するストッパ８４とからなるように構成した。
【０１０７】
このため、逆止弁８１は、ボール８２と、ばね８３と、ストッパ８４とからなるボールプランジャの構成となるため、逆止弁８１の構成を簡易で信頼性に優れたものとすることができる。
【０１０８】
また本実施の形態では、ストッパ８４は、流体が通過する通過孔８４ａを中央部に有する円環状に形成されるように構成した。
【０１０９】
このため、ストッパ８４の中央部の通過孔８４ａを介して燃料が通過することができるので、ストッパ８４により燃料の流れが妨げられることを防止することができる。
【０１１０】
また本実施の形態では、ストッパ８４は、流体が通過する複数の通過孔８４ａを全面に有する円盤状に形成されるように構成した。
【０１１１】
このため、ストッパ８４の全面に複数形成された通過孔８４ａを介して燃料が通過することができるので、ストッパ８４により燃料の流れが妨げられることを防止することができる。
（第２の実施の形態）
図６〜図８は、本発明に係る流量制御弁の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１１２】
図６において、流量制御弁１６のバルブニードル３３の内部の、内部流路５２と貫通孔７１との間には、調整弁９１が設けられている。
【０１１３】
調整弁９１は、ボール９２と、このボール９２をその一端により貫通孔７１側に付勢するばね９３と、ストッパ９４とから構成されており、ボールプランジャの構成を有している。
【０１１４】
ボール９２は、貫通孔７１の内径より大きく、且つ、内部流路５２の内径より小さい寸法に設定されており、貫通孔７１の内部流路５２側の端部に位置しているときは、この貫通孔７１の内部流路５２側の端部を閉塞するようになっている。
【０１１５】
ばね９３は、内部流路５２の内部に配置されており、その一端によりボール９２を貫通孔７１の端部に向って付勢し、その他端はストッパ９４により固定されている。ばね９３の自由長は、流量制御弁１６の運転時、すなわちバルブニードル３３が図６に示す停止位置にないときは常に調整弁９１が開弁されるような長さに設定されている。
【０１１６】
ストッパ９４は、バルブボディ３１の図示左端部の内周に圧入固定された円環状の部材であり、バルブニードル３３の初期位置および閉弁側の移動範囲を規定するとともに、ばね９３の他端を固定している。すなわち、本実施の形態におけるストッパ９４は、第１の実施の形態におけるストッパ６０の機能を兼ねるものである。
【０１１７】
なお、ストッパ９４は、円環状に形成されているため、ストッパ９４により燃料の流れが妨げられることはないが、ストッパ９４は、燃料の流れを妨げないよう多数の孔が形成された円盤状に形成されていてもよい。
【０１１８】
図７に示すように、調整弁９１は、流量制御弁１６の起動時、すなわちバルブニードル３３がバルブボディ３１内で開弁方向（図の右方向）に移動するときには、スプリング収容室５３と内部流路５２との圧力差により開弁し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することを許容するようになっている。
【０１１９】
すなわち、流量制御弁１６の起動時には、スプリング収容室５３の圧力が内部流路５２の圧力より大きくなってこの圧力差が調整弁９１のばね８３の付勢力より大きくなるため、ボール８２が貫通孔７１を閉塞する位置から開放する位置に移動し、貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に燃料が移動することができる。
【０１２０】
一方、図８に示すように、調整弁９１は、流量制御弁１６の運転時には、ばね９３の長さが流量制御弁１６の運転時に常に調整弁９１が開弁される長さに設定されているため、スプリング収容室５３と内部流路５２との圧力差に関わらず開弁する。
【０１２１】
また、図６に示すように、調整弁９１は、流量制御弁１６の停止時、すなわち閉弁時には、スプリング収容室５３の燃料が減圧されるため閉弁する。
【０１２２】
次に、作用を説明する。
【０１２３】
図７に示すように、流量制御弁１６の起動時には、スプリング収容室５３の内部の燃料の圧力が上昇して調整弁９１が開弁するため、燃料が貫通孔７１を通過してスプリング収容室５３から内部流路５２に移動する。このとき、スプリング収容室５３の内部にあった異物は、燃料とともに貫通孔７１を通過して内部流路５２に移動する。
【０１２４】
図８に示すように、流量制御弁１６の運転時には、調整弁９１が常に開弁されるため、燃料の流れに影響を与えることがない。
【０１２５】
そして、流量制御弁１６が図６に示す停止時の状態に遷移する際には、スプリング収容室５３の燃料が減圧されて調整弁９１が閉弁するため、バルブボディ３１とバルブニードル３３の間の燃料、具体的にはバルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間の燃料は、スプリング収容室５３に移動する。
【０１２６】
これにより、本実施の形態の流量制御弁１６においては、起動、運転、停止のサイクルが繰り返される際に、停止時には、バルブボディ３１の壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に異物を含んだ燃料が滞留することがなくなるため、燃料の循環性が向上して異物を排出することができ、運転時には、バルブニードル３３の制御性が阻害されるのを防止することができる。
【０１２７】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１２８】
例えば、上記の実施の形態では、ソレノイドコイル３９への通電停止時に全閉、つまり出口側ポート３２の流路開口面積が最小となるノーマリクローズタイプ（常閉型）の流量制御弁１６を例示したが、ソレノイドコイル３９への通電停止時に全開、つまり出口側ポート３２の流路開口面積が最大となるノーマリオープンタイプ（常開型）の流量制御弁１６を用いてもよい。
【０１２９】
また、上記の実施の形態では、燃料の送油量を調整するために流量制御弁１６を例示したが、本発明の流量制御弁１６は、潤滑油や作動油等のオイル、水等の液体、あるいは空気、排気ガス等の気体の流量を調整する用途にも用いることができる。
【０１３０】
以上のように、本発明に係る流量制御弁は、内部での異物を含んだ流体の滞留を防止するようにして、異物の排出性に優れたものとすることができるという効果を有し、バルブニードルをバルブボディに対して相対的に移動させることにより流体の流量を制御する流量制御弁として有用である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ コモンレール式燃料噴射システム
１６ 流量制御弁
３１ バルブボディ
３２ 出口側ポート
３３ バルブニードル
３５ リターンスプリング
４３ 収容部（シリンダ部）
４３ａ 収容孔（シリンダ孔）
５１ 入口側ポート
５２ 内部流路
５３ スプリング収容室
７１ 貫通孔
８１ 逆止弁（制御弁）
８２ ボール（球体）
８３ ばね（球体付勢手段）
８４ ストッパ（固定部材）
８４ａ 通過孔
９１ 調整弁
９２ ボール
９３ ばね
９４ ストッパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延在するシリンダ孔が形成されたシリンダ部と、前記シリンダ部に流体を導入する入口側ポートと、前記シリンダ部から流体を導出する出口側ポートとを有する筒状のバルブボディと、
前記シリンダ孔内に摺動自在に支持されて、前記シリンダ部の軸線方向に移動して前記入口側ポートと前記出口側ポートとの連通量を制御するバルブニードルと、
前記バルブニードルを閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリングと、を備えた流量制御弁であって、
前記バルブボディは、前記バルブニードルの軸線方向の一端面との間に、前記リターンスプリングを収容するスプリング収容室を有し、
前記バルブニードルは、前記入口側ポートから導入され前記出口側ポートから導出される間の流体が通過する内部流路と、前記内部流路と前記スプリング収容室とを軸線方向に貫通する貫通孔を有し、
前記貫通孔の端部に、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御する制御弁を設けたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記制御弁は、前記バルブニードルが前記シリンダ孔内を摺動するときに、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御することを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記制御弁は、前記貫通孔の端部を開放する位置と閉塞する位置との間で前記シリンダ孔内部を移動可能な球体と、前記球体を一端部により前記貫通孔の端部を閉塞する位置に向けて付勢する球体付勢手段と、前記シリンダ孔の内壁に設けられ前記球体付勢手段の他端部の位置を固定する固定部材とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記固定部材は、前記流体が通過する通過孔を中央部に有する円環状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記固定部材は、前記流体が通過する複数の通過孔を全面に有する円盤状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
【請求項１】
軸線方向に延在するシリンダ孔が形成されたシリンダ部と、前記シリンダ部に流体を導入する入口側ポートと、前記シリンダ部から流体を導出する出口側ポートとを有する筒状のバルブボディと、
前記シリンダ孔内に摺動自在に支持されて、前記シリンダ部の軸線方向に移動して前記入口側ポートと前記出口側ポートとの連通量を制御するバルブニードルと、
前記バルブニードルを閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリングと、を備えた流量制御弁であって、
前記バルブボディは、前記バルブニードルの軸線方向の一端面との間に、前記リターンスプリングを収容するスプリング収容室を有し、
前記バルブニードルは、前記入口側ポートから導入され前記出口側ポートから導出される間の流体が通過する内部流路と、前記内部流路と前記スプリング収容室とを軸線方向に貫通する貫通孔を有し、
前記貫通孔の端部に、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御する制御弁を設けたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記制御弁は、前記バルブニードルが前記シリンダ孔内を摺動するときに、前記貫通孔内の前記流体の通過を一方向に制御することを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記制御弁は、前記貫通孔の端部を開放する位置と閉塞する位置との間で前記シリンダ孔内部を移動可能な球体と、前記球体を一端部により前記貫通孔の端部を閉塞する位置に向けて付勢する球体付勢手段と、前記シリンダ孔の内壁に設けられ前記球体付勢手段の他端部の位置を固定する固定部材とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記固定部材は、前記流体が通過する通過孔を中央部に有する円環状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記固定部材は、前記流体が通過する複数の通過孔を全面に有する円盤状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５０１８３（Ｐ２０１３−５０１８３Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８８８５（Ｐ２０１１−１８８８８５）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【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】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【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】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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