JP2010216554A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁部材の偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことが可能な電磁弁を提供すること。
【解決手段】弁部材４０の燃料通路４１と空間９３とを連通する連通孔４３が外周面部４４で開口する部位では、弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４と径方向の距離ｈ１、ｈ２が、弁ボディ３０円筒部の周方向において、連通孔４３開口両端では不等となっており、連通孔４３から空間９３へ流出する燃料や空間９３から連通孔４３へ流入する燃料の流通抵抗は、弁ボディ３０周方向で異なっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体の流量を制御する電磁弁に関し、例えば、ディーゼル機関などへ供給される燃料を調量するための電磁弁に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示された電磁弁がある。この電磁弁は、弁ハウジングであるバルブケースと、バルブケースの軸線方向にバルブケース内を往復動可能に設けられた弁部材である弁体と、弁体を往復駆動する駆動手段であるソレノイド部とを備えおり、ソレノイド部によるバルブケース内における弁体の変位位置に応じて、バルブケース内を通過する流体の流量を調整するようになっている。

特開２００２−３９４２０号公報

しかしながら、上記従来技術の電磁弁では、通常バルブケースの軸線方向に対して弁体の軸線方向が僅かに傾いており、弁体は軸線方向に離れた複数箇所（通常は２箇所）でバルブケースに接触して支持されている。したがって、ソレノイド部の駆動によって弁体がバルブケース内を変位する際には、弁体とバルブケースとが同一部位同士で接触した状態のまま摺動する。このような弁体とバルブケースとが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されると、偏摩耗が発生して弁体の傾きが増大し、接触部の摺動抵抗が増大して、安定した流量調整が難しくなるという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことが可能な電磁弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
円筒部を有する弁ハウジングと、
円筒部の軸線方向に円筒部内を往復動可能に設けられた弁部材と、
弁部材を往復駆動する駆動手段と、を備え、
駆動手段による弁ハウジング内における弁部材の変位位置に応じて、弁ハウジング内を流通する流体の流量を調整する電磁弁であって、
弁部材は、
弁部材の軸線方向に延びて流体を流通する第１流体通路と、
第１流体通路と、弁ハウジング円筒部の内周面部と弁部材の外周面部との間に形成されたハウジング内空間とを連通する第２流体通路と、を有し、
第２流体通路が弁部材の外周面部で開口する部位では、弁ハウジング円筒部の内周面部と弁部材の外周面部との径方向の距離が、円筒部周方向における開口両端では不等であることを特徴としている。

これによると、第２流体通路から流出もしくは第２流体通路に流入する流体のハウジング内空間における流通抵抗は、第２流体通路が弁部材の外周面部で開口する部位における周方向開口両端で異なる。したがって、第２流体通路に流体を流通したときには、ハウジング内空間の周方向開口両端の流量の差により、弁部材に対して軸線周りに回転する応力を加えることができる。このようにして、弁ハウジングと弁部材とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを防止し、偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電磁弁において、第２流体通路は、軸線が弁部材の軸線と交差するように形成されていることを特徴としている。これによると、第２流体通路は弁部材の中心軸線から径外方向に延びる通路であるので、弁部材への第２流体通路の形成が容易である。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の電磁弁において、弁部材の外周面部は弁ハウジング円筒部の内周面部に沿う曲面部と弁ハウジング円筒部の内周面部から離間した平面部とを有して、弁ハウジング内周面部と弁部材平面部との間がハウジング内空間となっており、第２燃料通路は、弁ハウジング円筒部周方向における平面部の縁部に開口していることを特徴としている。

これによると、弁ハウジング円筒部の内周面部と弁部材の外周面部と径方向の距離が、円筒部周方向における第２流体通路開口両端では不等となる構成を容易に形成することができる。

また、請求項４に記載の発明では、
円筒部を有する弁ハウジングと、
円筒部の軸線方向に円筒部内を往復動可能に設けられた弁部材と、
弁部材を往復駆動する駆動手段と、を備え、
駆動手段による弁ハウジング内における弁部材の変位位置に応じて、弁ハウジング内を流通する流体の流量を調整する電磁弁であって、
弁部材は、
弁部材の軸線方向に延びて流体を流通する第１流体通路と、
第１流体通路と弁部材の外周とを連通する第２流体通路と、を有し、
第２流体通路の軸線が、弁部材の軸線に対してねじれの位置関係にあることを特徴としている。

これによると、流体が第２流体通路を流通するときには、弁部材の軸線とは交わらないねじれの位置関係にある第２流体通路の軸線方向に移動する流体により、弁部材に対して軸線周りに回転する応力を加えることができる。したがって、弁ハウジングと弁部材とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを防止し、偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の電磁弁において、第２流体通路は、第１流体通路と弁ハウジング円筒部の内周面部と弁部材の外周面部との間に形成されたハウジング内空間とを連通しており、第２流体通路が弁部材の外周面部で開口する部位では、弁ハウジング円筒部の内周面部と弁部材の外周面部との径方向の距離が、円筒部周方向における開口両端では不等であることを特徴としている。

これによると、第２流体通路から流出もしくは第２流体通路に流入する流体のハウジング内空間における流通抵抗は、第２流体通路が弁部材の外周面部で開口する部位における周方向開口両端で異なる。したがって、第２流体通路に流体を流通したときには、弁部材の軸線とは交わらないねじれの位置関係にある第２流体通路の軸線方向に移動する流体による力ばかりでなく、ハウジング内空間の周方向開口両端の流量の差により、弁部材に対して軸線周りに回転する応力を加えることができる。このようにして、弁ハウジングと弁部材とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを確実に防止し、確実に偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことができる。

また、請求項６に記載の発明では、第１流体通路に対し、第２流体通路が流体流れ下流側の通路であることを特徴としている。これによると、第１流体通路から第２流体通路へ順に流れる流体により、弁部材に対して軸線周りに常に一定方向の回転する応力を加えることができる。したがって、弁ハウジングと弁部材とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを一層確実に防止し、一層確実に偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことができる。

また、請求項７に記載の発明では、駆動手段は、一端部を弁部材に接しつつ圧縮されて弁部材を弁ハウジング円筒部の軸線方向に付勢するコイルスプリングを有し、第１流体通路および第２流体通路に流体が流通した際の弁部材の回転方向が、コイルスプリングの他端部から一端部に向かうときの巻き方向と同一であることを特徴としている。これによると、回転する弁部材が、弁部材に応力を付勢しているコイルスプリングの端部に引っ掛かり難い。したがって、弁部材を安定して回転させることができる。

また、請求項８に記載の発明では、第２流体通路は、複数設けられており、複数の第２流体通路は、弁部材の軸線周りに対称に配置されていることを特徴としている。これによると、弁部材に対して軸線周りに回転する応力を安定して加えることができる。したがって、弁ハウジングと弁部材とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることをより一層確実に防止し、より一層確実に偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことができる。

また、請求項９に記載の発明では、駆動手段は、通電する電流値に応じてハウジング内における弁部材の位置を変える電磁駆動部を有し、電磁駆動部に印加される電流にディザ電流が重畳されることを特徴としている。これによると、弁部材を微細変位振動させて弁部材と弁ハウジングとの間に油膜を形成し易くし、摺動抵抗を低減することができる。したがって、弁部材の回転も容易にして、弁ハウジングと弁部材とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを確実に防止することができる。

また、請求項１０に記載の発明では、流体は内燃機関に供給される燃料であり、内燃機関に対して噴射する燃料を蓄える蓄圧室へ燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプの燃料入口側に配設され、高圧燃料ポンプに供給する燃料の流量を調整する電磁弁であることを特徴としている。これによると、内燃機関に対して高圧燃料を噴射する燃料噴射システムにおいて、電磁弁による適正な流量制御を行って燃料噴射量の精度を維持することができ、内燃機関の適正な運転制御を行うことができる。

本発明を適用した第１の実施形態における電磁弁３を採用したコモンレール式燃料噴射システムを示す構成図である。 図１のＩＩ矢視図である。 第１の実施形態における弁部材４０の構成を示す縦断面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 弁ボディ３０と弁部材４０との関係を模式的に示す図である。 第２の実施形態における弁部材４０の構成を示す縦断面図である。 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 他の実施形態における要部断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態における電磁弁３を採用したコモンレール式燃料噴射システムを図１に示す。コモンレール式燃料噴射システムは、主に燃料タンク１、給送ポンプ（フィードポンプ）２、流量制御装置としての電磁弁３、高圧燃料ポンプ６および蓄圧室としてのコモンレール７から構成されている。図１の１点鎖線により囲まれる、給送ポンプ２、電磁弁３および高圧燃料ポンプ６は、一体の燃料噴射ポンプ装置として構成されている。

燃料タンク１は常圧の燃料を蓄えており、燃料タンク１の内部の燃料は給送ポンプ２により燃料流路１１、２１を経由して電磁弁３へと供給される。給送ポンプ２の下流側には逆止弁２２が配設されており、給送ポンプ２により供給される燃料の圧力が所定の圧力よりも大きくなった場合、燃料は燃料タンク１側へ還流される。給送ポンプ２には、例えばトロコイド式ポンプやベーン式ポンプを用いることができる。

電磁弁３は、弁ハウジングとしての弁ボディ３０、弁部材４０および電磁駆動部５０等で構成されている。弁ボディ３０は略円筒形状に形成され、円筒部の内部に弁部材４０を摺動可能に収容している。弁ボディ３０には周方向に複数の（本例では２つの）開口部３１が形成されている。この開口部３１は、高圧燃料ポンプ６に燃料を供給する燃料供給路６１に接続されている。弁ボディ３０の給送ポンプ２側の端部にはブッシュ３２が油密的に圧入されている。ブッシュ３２の中央部に形成されている貫通穴３２ａは燃料流路２１に接続されている。また、貫通穴３２ａは電磁弁３へ燃料が流入する燃料入口となっている。

弁部材４０は略有底円筒形状に形成され、弁ボディ３０の円筒部内を軸線方向へ摺動可能に収容されている。弁部材４０の内部には軸線方向に延びる第１流体通路に相当する燃料通路４１が形成され、この燃料通路４１には複数の（本例では４つの）連通孔４２が接続されている。連通孔４２は、その軸線が燃料通路４１の軸線に直交する燃料通路をなしている。

連通孔４２の弁ボディ３０側の端部が電磁弁３から燃料が流出する燃料出口となる。弁部材４０が弁ボディ３０円筒部の軸線方向（図１図示上下方向）に移動することにより、燃料通路４１の連通孔４２と弁ボディ３０の開口部３１とが連通または遮断される。

弁部材４０には、軸線方向における連通孔４２形成位置に外周面部４４の全周に亘って凹部が形成されて環状溝部９２となっている。弁部材４０が弁ボディ３０円筒部の軸線方向に移動した際には、具体的には、この環状溝部９２と弁ボディ３０の開口部３１とが連通または遮断されるようになっている。

弁部材４０のブッシュ３２側の端部にはスプリング３３が当接している。スプリング３３の反弁部材側の端部はブッシュ３２に当接している。このスプリング３３は、弁部材４０を電磁駆動部５０方向へ付勢している。スプリング３３と電磁駆動部５０とで、弁部材４０を弁ボディ３０軸線方向に往復駆動する駆動手段を構成している。

弁部材４０の軸線方向に延設された燃料通路４１は、電磁駆動部５０側の端部では閉塞されており、燃料通路４１の閉塞端近傍において、燃料通路４１に複数の（本例では２つの）連通孔４３が接続されている。連通孔４３は、弁ボディ３０内の電磁駆動部５０側で弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４との間に形成された空間９３と燃料通路４１とを連通している。連通孔４３により、弁部材４０が変位した際に、燃料通路４１内と空間９３との間に圧力差が発生しないようになっている。

空間９３は、本実施形態における弁ハウジング円筒部内周面部と弁部材外周面部との間に形成されたハウジング内空間であり、連通孔４３は、本実施形態において第１流体通路とハウジング内空間とを連通する第２流体通路に相当する。第２流体通路である連通孔４３については後で詳述する。

電磁駆動部５０は、ソレノイド部と可動部材とからなる。ソレノイド部は、ヨーク５１、コイル５２、ステータ５３、ステータ５４、ガイド５５およびステータカバー５６から構成されている。ヨーク５１は円筒形状の磁性体で形成されている。コイル５２はヨーク５１の内周側に配設され、コネクタ８の電極部材８１に接続されている。ステータ５３およびステータ５４は磁性体から形成されており、非磁性体からなるガイド５５と例えば溶接などにより接続されている。ステータ５３、ステータ５４およびガイド５５はコイル５２の内周側へ嵌合または溶接することにより一体に構成されている。ステータカバー５６は、ステータ５４の内部に圧入することにより固定されている。

ステータ５４の図１図示下方側縁部には内周側に弁ボディ３０が挿入されて、例えばかしめ加工等によりステータ５４と弁ボディ３０とは固定されている。可動部材はシャフト５７とアーマチャ５８とを有しており、シャフト５７はアーマチャ５８の内周側に圧入されている。可動部材はステータ５３、ステータ５４およびガイド５５の内周側に摺動可能に配設され、リニア軸受５９ａおよびリニア軸受５９ｂに支持されている。

アーマチャ５８は磁性材料から形成されているため、コイル５２から発生した磁力はステータ５３、アーマチャ５８、ステータ５４およびヨーク５１を通る磁気回路を構成する。そのため、シャフト５７およびアーマチャ５８はステータ５４に吸引される。アーマチャ５８のステータカバー５６側の端部はテーパ状に形成されているため、アーマチャ５８とステータ５４との間に作用する磁力の強度に応じてアーマチャ５８とステータ５４との間の空隙の大きさが変化する。そのためコイル５２に印加される電流値に応じて、アーマチャ５８およびシャフト５７の移動距離が変化する（変位位置が変化する）。アーマチャ５８の軸方向の図示上端部は、ワッシャ５８１により支持されている。

シャフト５７のステータカバー５６側の端部と弁部材４０の反ブッシュ側の端部とは当接している。そのため、アーマチャ５８およびシャフト５７の移動にしたがって弁部材４０は移動する。なお、図１では、電磁弁３を軸線が図示上下方向となるように図示しているが、燃料噴射ポンプ装置への搭載姿勢は図示上下方向が天地方向である必要はなく、例えば軸方向が水平方向となるように配設することが好ましい。

高圧燃料ポンプ６は、プランジャ６２が往復移動することにより、加圧室６３内部の燃料を加圧する。この高圧燃料ポンプ６では、加圧室６３へ流入する燃料の流量に応じて吐出される燃料の流量が変化する。プランジャ６２は、図示しないエンジンのクランクシャフト６４に配設されているカム６５によりクランクシャフト６４の回転にしたがって図１図示上下方向へ往復駆動される。

高圧燃料ポンプ６には逆止弁６６および逆止弁６７が配設されており、プランジャ６２の下降により電磁弁３および燃料供給路６１を経由して燃料を吸入し、プランジャ６２の上昇により燃料が加圧されコモンレール７へと吐出される。高圧燃料ポンプ６の吐出側には燃料配管６８が接続され、燃料配管６８の高圧燃料ポンプ６の反対側の端部はコモンレール７に接続されている。図１ではプランジャ６２および加圧室６３の組み合わせを１組図示しているが、プランジャ６２および加圧室６３を複数（例えば２組もしくは３組）備えるものであってもよい。

コモンレール７は燃料配管６８と接続され、高圧燃料ポンプ６で加圧された燃料を蓄圧状態で保持する。コモンレール７には、エンジンの各気筒の内部へ燃料を噴射するインジェクタ７１が気筒数に応じて接続されている。コモンレール７に蓄圧状態で保持された燃料は、インジェクタ７１から噴射される。コモンレール７には還流配管７２が接続されており、コモンレール７で余剰となった燃料は還流配管７２を経由して燃料タンク１へ還流される。

図示は省略しているが、各インジェクタ７１の制御圧力室に流入してインジェクタ作動に用いられた燃料やリーク燃料等のインジェクタ７１低圧ポートから排出される低圧燃料、および、燃料噴射ポンプ装置からのリーク燃料等の低圧燃料も、還流配管７２に合流して燃料タンク１に還流するようになっている。

また、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムには制御手段であるＥＣＵ１００が接続されている。ＥＣＵ１００は、入力されるコモンレール７の内部の燃料圧力、エンジンの回転数Ｎｅならびにアクセル開度αなどに基づいて高圧燃料ポンプ６から吐出される燃料の流量を最適に制御するために電磁弁３のコイル５２に印加する電流の出力値を制御する。さらに、ＥＣＵ１００はコモンレール７に接続されているインジェクタ７１の図示しない電磁弁の開閉時期を制御する。これにより、エンジンの各気筒の内部への燃料の噴射時期ならびに燃料の量が制御される。

ここで、弁ボディ３０に形成されている開口部３１について説明する。図２は、図１のＩＩ矢視図である。弁ボディ３０に形成されている開口部３１は、図２に示すように、第１開口部３１１、第２開口部３１２および第３開口部３１３から構成されている。第１開口部３１１、第２開口部３１２および第３開口部３１３により１つの開口部３１を形成している。また、開口部３１は弁ボディ３０の軸方向に電磁駆動部５０側から第１開口部３１１、第３開口部３１３および第２開口部３１２の順で連続して形成されている。

第１開口部３１１および第２開口部３１２の形状はそれぞれ概略長方形状に形成され、第１開口部３１１および第２開口部３１２の面積はそれぞれ異なるように形成されている。また、第１開口部３１１の弁ボディ３０の軸に対して垂直な方向への長さ、すなわち第１開口部３１１の幅は第２開口部３１２の幅よりも小さくなっている。したがって、弁ボディ３０の軸方向への開口部３１の面積変化率は、第１開口部３１１よりも第２開口部３１２の方が大きくなる。

また、第１開口部３１１と第２開口部３１２との間には、第１開口部３１１および第２開口部３１２を相互に接続する第３開口部３１３が形成されている。この第３開口部３１３は、第１開口部３１１と第２開口部３１２とを接続する概略台形状に形成されている。したがって、開口部３１の形状は図２に示すような形状となる。このような形状の開口部３１を採用することにより、高圧燃料ポンプ６へ供給される燃料の流量を、コイル５２に印加される電流値に対して非線形としている。

次に、弁部材４０の要部構成について説明する。図３は、弁部材４０の構成を示す断面図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。なお、図４では、弁ボディ３０も図示している。図３に示すように、弁部材４０は、燃料通路４１と、燃料通路４１と外周面部４４の外周側とを連通する連通孔４２および連通孔４３とを有している。図３および図４では、連通孔４２および連通孔４３のそれぞれの両端開口部周縁の面取り形状の図示を省略している。

弁部材４０の図３図示右方端部近傍では、図４に示すように、連通孔４３が、軸線を弁部材４０の軸線と直交するように形成されている。換言すれば、連通孔４３は、弁部材４０の中心から径外方向に向かって延設されている。

図４で図示した断面部位において、弁部材４０の外周面部４４は、弁ボディ３０円筒部の内周面部３４に沿う曲面部４４１と弁ボディ３０円筒部の内周面部３４から離間した平面部４４２とを有しており、弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の平面部４４２との間が空間９３となっている。連通孔４３の空間９３側の端部は、平面部４４２のうち、弁ボディ３０の周方向における縁部（端部近傍）に開口している。

これにより、連通孔４３が弁部材４０の外周面部４４で開口する部位では、弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４との径方向の距離が、弁ボディ３０円筒部の周方向において、連通孔４３開口両端では不等となっている。図４に示すように、連通孔４３開口部位における図示右周り側の端部では、内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４と径方向の距離ｈ１はほぼ０である。一方、連通孔４３開口部位における図示左周り側の端部では、内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４とは離間しており、径方向の距離ｈ２は距離ｈ１よりも大きくなっている。

なお、図４から明らかなように、２つの連通孔４３は、弁部材４０の軸線周りに対称に配置されている。

次に、上記構成に基づき電磁弁３を含むコモンレール式燃料噴射システムの作動について説明する。

図１に示すように、給送ポンプ２は、燃料タンク１から燃料を電磁弁３へと供給する。供給された燃料は、燃料入口であるブッシュ３２の貫通穴３２ａから電磁弁３へと流入する。流入した燃料は、弁部材４０の内部に形成されている燃料通路４１を経由して連通孔４２へと供給される。

コイル５２に印加される電流値が０の場合、すなわちコイル５２の非通電時、弁部材４０はスプリング３３の付勢力により電磁駆動部５０方向へ付勢されている。弁部材４０とともに弁部材４０に当接するシャフト５７ならびにシャフト５７と一体のアーマチャ５８は反弁部材方向へ付勢されている。シャフト５７およびアーマチャ５８は、ステータ５３の段差部５３ａとワッシャ５８１とが当接することにより移動が規制され、段差部５３ａとワッシャ５８１とが当接した位置でシャフト５７およびアーマチャ５８は停止し、このとき弁部材４０も停止する。

コイル５２に電流が印加されると、コイル５２に発生する磁界によりステータ５４方向へアーマチャ５８が吸引される。そして、アーマチャ５８とともにシャフト５７が弁部材４０方向へ移動する。シャフト５７の移動にしたがって弁部材４０がスプリング３３を圧縮する方向へ移動する。すなわち、弁部材４０は図１図示下方へ移動する。アーマチャ５８およびシャフト５７の移動量は、コイル５２に印加される電流値により決まる。

弁部材４０が図１図示下方へ移動することにより弁部材４０に形成されている連通孔４２と弁ボディ３０の開口部３１とが重なり合う（具体的には、環状溝部９２と開口部３１とが重なり合う）。これにより、連通孔４２と開口部３１とが連通し、燃料通路４１の内部の燃料は連通孔４２および開口部３１を経由して燃料供給路６１へ流出する。また、弁部材４０の外周面部４４もしくは、弁ボディ３０の内周面部３４の形状を変更し、連通孔４２と開口部３１とが電流値０で連通していて、弁部材４０が図１図示下方へ移動することにより、連通孔４２と開口部３１との連通を遮断するようにしてもよい。連通孔４２と開口部３１とが連通する面積は、弁部材４０の移動にしたがって変化する。すなわち、コイル５２に印加される電流値の変化によって連通孔４２と開口部３１とが連通する面積が変化する。

連通孔４２と開口部３１とが連通する面積が変化することにより、燃料通路４１から燃料供給路６１へ流出する燃料の流量が変化し、高圧燃料ポンプ６へ供給される燃料の流量が制御される。燃料供給路６１へ流出した燃料は、逆止弁６６を経て高圧燃料ポンプ６の加圧室６３へ供給される。加圧室６３へ供給された燃料はプランジャ６２により加圧され、加圧室６３の圧力が所定の圧力に到達すると逆止弁６７が開き、加圧された燃料が燃料配管６８へ吐出される。燃料配管６８へ吐出された燃料は、コモンレール７に蓄圧状態で保持され、所定の時期にインジェクタ７１からエンジンの各機筒内部へ噴射される。

電磁弁３が、エンジンの運転状態の変動に応じて燃料の流量を調整する際には、コイル５２に印加される電流値の変動により弁部材４０は弁ボディ３０内を軸線方向に往復動する。コイル５２に印加される電流値が増大するときには、弁部材４０が図１図示下方に変位し、これに伴って空間９３の容積が増大する。空間９３の容積増大に伴い、燃料通路４１内の燃料の一部が連通孔４３を介して空間９３内に流入する。このとき、連通孔４３は、燃料通路４１に対して下流側通路となる。

図４に白抜き矢印で示すように、連通孔４３から空間９３に流出した燃料は、連通孔４３開口部位における周方向両端部では内周面部３４と外周面部４４との径方向距離ｈ２が距離ｈ１よりも極めて大きくなっているため、図示左回り方向に流れる。この燃料流れの反動により、図４に実線矢印で示すように、弁部材４０は図示右回り方向に回転する。

図１で示したように、電磁弁５に用いているスプリング３３はコイルスプリングであり、ブッシュ３２側の端部から弁部材４０側の端部に向かうときの巻き方向が右巻きとなっている。すなわち、燃料通路４１から連通路４３へ燃料が流通した際の弁部材４０の回転方向が、スプリング３３の弁部材４０方向へ向かうときの巻き方向と同一となっている。これにより、回転する弁部材４０が、弁部材４０に接しつつ圧縮されて弁部材４０に応力を付勢しているスプリング３３の端部に引っ掛かり難い。したがって、弁部材４０を安定して回転させることができる。

一方、コイル５２に印加される電流値が減少するときには、弁部材４０が図１図示上方に変位し、これに伴って空間９３の容積が減少する。空間９３の容積減少に伴い、空間９３内の燃料の一部が連通孔４３を介して燃料通路４１内に流入する。このとき、連通孔４３は、燃料通路４１に対して上流側通路となる。このとき、図４に白抜き矢印で示す方向とは逆に燃料が流れ、弁部材４０は図示左回り方向に回転するが、回転量は連通孔４３から空間９３に燃料が流出する場合よりも比較的小さい。

上述の構成および作動によれば、弁部材４０の燃料通路４１と空間９３とを連通する連通孔４３が外周面部４４で開口する部位では、弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４と径方向の距離が、弁ボディ３０円筒部の周方向において、連通孔４３開口両端では不等となっており（ｈ１とｈ２とが異なっており）、連通孔４３から空間９３へ流出する燃料や空間９３から連通孔４３へ流入する燃料の流通抵抗は、弁ボディ３０周方向で異なっている。したがって、連通孔４３を燃料が流れる際には、弁部材４０に対して軸線周りに回転する応力を加えることができる。特に、燃料が連通孔４３から空間９３へ流出するときに大きな回転力を発生する。

弁部材４０が弁ボディ３０内で摺動するためには、弁ボディ３０と弁部材４０との間には僅かなクリアランスを必要とする。そのため、図５に模式的に示すように、通常弁ボディ３０の軸線方向に対して弁部材４０の軸線方向が僅かに傾いており、弁部材４０は軸線方向に離れた複数箇所（通常は図示するように２箇所）で弁ボディ３０に接触して支持されている。したがって、電磁駆動部５０の駆動によって弁部材４０が弁ボディ３０内を往復変位する際に、弁部材４０と弁ボディ３０とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されると、偏摩耗が発生して弁部材４０の傾きが増大し、接触部の摺動抵抗が増大して、安定した流量調整が難しくなる。

本実施形態では、弁部材４０が弁ボディ３０の軸線方向に変位する際には、軸線方向の移動に加えて弁部材４０を回転することができ、弁ボディ３０と弁部材４０とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを防止し、偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことができる。これにより、エンジンに対して高圧燃料を噴射する燃料噴射システムにおいて、電磁弁３による適正な流量制御を行って燃料噴射量の精度を維持することができ、エンジンの適正な運転制御を安定して行うことができる。

また、連通孔４３は、弁ボディ３０周方向における弁部材４０外周面部４４の平面部４４２の縁部に開口している。したがって、弁ボディ３０内周面部３４と弁部材４０外周面部４４と径方向の距離が、周方向における開口両端では不等となる構成を容易に形成することができる。

さらに、連通孔４３および空間９３は、複数設けられており、複数の連通孔４３および空間９３が弁部材４０の軸線周りに対称に配置されている。したがって、燃料の流通に伴い弁部材４０に対して軸線周りに回転する応力を安定して加えることができる。

これに加えて、連通孔４３は、軸線が弁部材４０の軸線と交差するように形成されている。したがって、弁部材４０への連通孔４３の形成加工が容易である。

上述の説明では省略していたが、ＥＣＵ１００が電磁駆動部５０に印加制御する電流にはディザ電流を重畳している。したがって、弁部材４０をディザ電流により微細変位振動させて弁部材４０と弁ボディ３０との間に油膜を形成し易くし、摺動抵抗を更に低減することができる。これにより、弁部材４０の回転も容易となり、弁ボディ３０と弁部材４０とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを確実に防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図６および図７に基づいて説明する。

本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、連通孔の構成により弁部材４０に回転力を加えている点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図６は、本第２の実施形態における弁部材４０の構成を示す断面図であり、図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。なお、図７では、弁ボディ３０も図示している。図６に示すように、弁部材４０は、燃料通路４１と、燃料通路４１と外周面部４４の外周側とを連通する連通孔１４２および連通孔１４３とを有している。図６および図７では、連通孔１４２および連通孔１４３のそれぞれの両端開口部周縁の面取り形状の図示を省略している。

本実施形態の弁部材４０では、連通孔１４３は、軸線が弁部材４０の軸線と直交するに形成されている。連通孔１４３の空間９３側の端部は、平面部４４２の周方向における中央部に開口している。したがって、連通孔１４３を流通する燃料による弁部材４０に対する回転力の発生はない。

本実施形態の弁部材４０では、図７に示すように、連通孔１４２は、軸線が弁部材４０の軸線と直交する位置から径外方向にオフセットした位置に形成されている。換言すれば、連通孔１４２は、弁部材４０の中心から偏心した位置から径外方向に向かって延設されている。すなわち、連通孔１４２の軸線が、弁部材４０の軸線に対してねじれの位置関係にあるということになる。燃料通路４１が本実施形態における第１流体通路であり、連通孔１４２が本実施形態における第２流体通路である。

第１の実施形態でも説明したように、図７で図示した断面部位において、弁部材４０の外周面部４４は環状溝部９２となっており、弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４との間に環状空間９２１が形成されている。連通孔１４２の環状空間９２１側の端部は、環状溝部９２の底面に開口している。

なお、図７から明らかなように、複数の（本例では４つの）連通孔１４２は、弁部材４０の軸線周りに対称に配置されている。

電磁弁３が、エンジンの運転状態の変動に応じて燃料の流量を調整する際には、コイル５２に印加される電流値の変動により弁部材４０は弁ボディ３０内を軸線方向に往復動する。コイル５２に印加される電流値に係わらず、電磁弁３から高圧燃料ポンプ６へ燃料が供給されるときには、燃料通路４１内の燃料が連通孔１４２を介して環状空間９２１内に流入する。連通孔１４２は、常に燃料通路４１に対して下流側通路となる。

図７に白抜き矢印で示すように、連通孔１４２内を流れ連通孔１４２から環状空間９２１に吐出される燃料の反動により、図７に実線矢印で示すように、弁部材４０は図示右回り方向に回転する。

第１の実施形態の場合と同様に、燃料通路４１から連通孔１４２へ燃料が流通した際の弁部材４０の回転方向が、スプリング３３の弁部材４０方向へ向かうときの巻き方向と同一となっている。これにより、回転する弁部材４０が、弁部材４０に接しつつ圧縮されて弁部材４０に応力を付勢しているスプリング３３の端部に引っ掛かり難い。したがって、弁部材４０を安定して回転させることができる。

上述の構成および作動によれば、連通孔１４２の軸線が弁部材４０の軸線に対してねじれの位置関係にあり、燃料が連通孔１４２を流通するときには、弁部材４０の軸線とは交わらないねじれの位置関係にある連通孔１４２の軸線方向に移動する燃料により、弁部材４０に対して軸線周りに回転する応力を加えることができる。

したがって、連通孔１４２に燃料が流通する際には、弁部材４０を回転することができ、弁ボディ３０と弁部材４０とが同一部位同士で接触した状態のまま摺動が繰り返されることを防止し、偏摩耗を防止して安定した流量調整を行うことができる。これにより、エンジンに対して高圧燃料を噴射する燃料噴射システムにおいて、電磁弁３による適正な流量制御を行って燃料噴射量の精度を維持することができ、エンジンの適正な運転制御を安定して行うことができる。

また、連通孔１４２は、複数設けられており、複数の連通孔１４２が弁部材４０の軸線周りに対称に配置されている。したがって、燃料の流通に伴い弁部材４０に対して軸線周りに回転する応力を安定して加えることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記第１の実施形態では、弁部材４０の燃料通路４１と空間９３とを連通する連通孔４３が外周面部４４で開口する部位における弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４と径方向の距離を、弁ボディ３０円筒部の周方向において連通孔４３開口両端では不等として、弁部材４０に対して回転力を加え、上記第２の実施形態では、連通孔１４２の軸線を弁部材４０の軸線に対してねじれの位置関係として、弁部材４０に対して回転力を加えるようにしていたが、これらに限定されるものではない。

例えば、連通孔４３の軸線を弁部材４０の軸線に対してねじれの位置関係として、弁部材４０に対して回転力を加えるようにしてもよいし、連通孔４２が外周面部４４で環状溝部４２内に開口する部位における弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４と径方向の距離を、弁ボディ３０円筒部の周方向において連通孔４２開口両端では不等として、弁部材４０に対して回転力を加えるようにしてもよい。

また、上記２つの手段を組み合わせるものであってもよい。例えば図８に示すように、連通孔１４２の軸線を弁部材４０の軸線に対してねじれの位置関係とし、かつ、連通孔１４２が外周面部４４で環状溝部９２内に開口する部位における弁ボディ３０の内周面部３４と弁部材４０の外周面部４４と径方向の距離を、弁ボディ３０円筒部の周方向において連通孔４２開口両端では不等として（図８図示ｈ１、ｈ２参照）、弁部材４０に対して回転力を加えるようにしてもよい。この場合には、環状空間９２は、弁ハウジング円筒部内周面部と弁部材外周面部との間に形成されたハウジング内空間であるということができ、連通孔１４２は、本実施形態において第１流体通路とハウジング内空間とを連通する第２流体通路に相当する。

上記各実施形態では、連通孔は、弁部材４０の軸線に直交する面内に軸線を有していたが、連通孔の軸線が弁部材４０の軸線に直交する面に対して傾斜していてもかまわない。

また、上記各実施形態では、電磁弁３は、燃料噴射ポンプ装置において燃料の流量を調整するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、各種作動油を流体とする油圧制御装置等の流量調整を行う電磁弁に本発明を適用しても有効である。

３ 電磁弁
３０ 弁ボディ（弁ハウジング）
３３ スプリング（コイルスプリング、駆動手段の一部）
３４ 内周面部（弁ハウジングの内周面部）
４０ 弁部材
４１ 燃料通路（第１流体通路）
４３ 連通孔（第１の実施形態における第２流体通路）
４４ 外周面部（弁部材の外周面部）
５０ 電磁駆動部（駆動手段の一部）
９３ 空間（ハウジング内空間）
１４２ 連通孔（第２の実施形態における第２流体通路）
４４１ 曲面部
４４２ 平面部

Claims (10)

1. 円筒部を有する弁ハウジングと、
   前記円筒部の軸線方向に前記円筒部内を往復動可能に設けられた弁部材と、
   前記弁部材を往復駆動する駆動手段と、を備え、
   前記駆動手段による前記弁ハウジング内における前記弁部材の変位位置に応じて、前記弁ハウジング内を流通する流体の流量を調整する電磁弁であって、
   前記弁部材は、
   前記弁部材の軸線方向に延びて前記流体を流通する第１流体通路と、
   前記第１流体通路と、前記円筒部の内周面部と前記弁部材の外周面部との間に形成されたハウジング内空間とを連通する第２流体通路と、を有し、
   前記第２流体通路が前記弁部材の外周面部で開口する部位では、前記円筒部の内周面部と前記弁部材の外周面部との径方向の距離が、前記円筒部周方向における開口両端では不等であることを特徴とする電磁弁。
2. 前記第２流体通路は、軸線が前記弁部材の軸線と交差するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記弁部材の外周面部は前記円筒部の内周面部に沿う曲面部と前記円筒部の内周面部から離間した平面部とを有し、前記内周面部と前記平面部との間が前記ハウジング内空間となっており、
   前記第２燃料通路は、前記平面部の前記周方向における縁部に開口していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁。
4. 円筒部を有する弁ハウジングと、
   前記円筒部の軸線方向に前記円筒部内を往復動可能に設けられた弁部材と、
   前記弁部材を往復駆動する駆動手段と、を備え、
   前記駆動手段による前記弁ハウジング内における前記弁部材の変位位置に応じて、前記弁ハウジング内を流通する流体の流量を調整する電磁弁であって、
   前記弁部材は、
   前記弁部材の軸線方向に延びて前記流体を流通する第１流体通路と、
   前記第１流体通路と前記弁部材の外周とを連通する第２流体通路と、を有し、
   前記第２流体通路の軸線が、前記弁部材の軸線に対してねじれの位置関係にあることを特徴とする電磁弁。
5. 前記第２流体通路は、前記第１流体通路と、前記円筒部の内周面部と前記弁部材の外周面部との間に形成されたハウジング内空間とを連通しており、
   前記第２流体通路が前記弁部材の外周面部で開口する部位では、前記円筒部の内周面部と前記弁部材の外周面部との径方向の距離が、前記円筒部周方向における開口両端では不等であることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
6. 前記第１流体通路に対し、前記第２流体通路が流体流れ下流側の通路であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電磁弁。
7. 前記駆動手段は、一端部を前記弁部材に接しつつ圧縮されて前記弁部材を前記円筒部の軸線方向に付勢するコイルスプリングを有し、
   前記第１流体通路および前記第２流体通路に流体が流通した際の弁部材の回転方向が、前記コイルスプリングの他端部から前記一端部に向かうときの巻き方向と同一であることを特徴とする請求項６に記載の電磁弁。
8. 前記第２流体通路は、複数設けられており、
   前記複数の第２流体通路は、前記弁部材の軸線周りに対称に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の電磁弁。
9. 前記駆動手段は、通電する電流値に応じて前記ハウジング内における前記弁部材の位置を変える電磁駆動部を有し、
   前記電磁駆動部に印加される電流にディザ電流が重畳されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電磁弁。
10. 前記流体は、内燃機関に供給される燃料であり、
    前記内燃機関に対して噴射する燃料を蓄える蓄圧室へ前記燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプの燃料入口側に配設され、前記高圧燃料ポンプに供給する燃料の流量を調整することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電磁弁。

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