燃料噴射装置の減圧調整弁

トップ :: F 機械工学照明加熱武器爆破 :: F02 燃焼機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの

【発明の名称】	燃料噴射装置の減圧調整弁
【発明者】	【氏名】後藤守康【氏名】榎本滋郁【氏名】榊原康行【氏名】森田哲生【氏名】成瀬英生【氏名】久須美剛
【要約】	【課題】コモンレール式燃料噴射装置において、定常運転時の減圧弁としての機能と安全弁としての機能の両方を兼ね備え、コンパクトでコスト低減が可能な減圧調整弁を実現する。【解決手段】減速時にコモンレール１０３の圧力が所定圧力を上回った時には、減圧調整弁１のコイル２１に通電して、コモンレール１０３に連通する高圧流路３５に設けた弁体４１を開弁し、コモンレール１０３の高圧燃料を、高圧流路３５、低圧室３３、低圧流路３４を介して燃料タンクに至る低圧流路２０４に排出する。これにより、コモンレール１０３の圧力を速やかに低減でき、騒音等を防止できる。何らかに異常によりコモンレール１０３の圧力が規定の圧力異常となった時には、弁体４１がスプリング６の付勢力に抗して自動的に開弁する。これにより、コモンレール１０３の圧力を規定の圧力以下として、安全を確保できる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】高圧燃料が蓄圧される蓄圧室と、該蓄圧室内の高圧燃料を内燃機関の気筒に噴射するインジェクタと、燃料を加圧して上記蓄圧室に圧送する燃料供給ポンプを備える燃料噴射装置において、上記蓄圧室内の高圧燃料を低圧部に排出するために設けられる減圧調整弁であって、上記蓄圧室に連通する高圧流路を開閉する第１の弁体と、上記内燃機関の運転状態に応じて上記第１の弁体の開閉を制御する電磁駆動部を備え、上記第１の弁体を開弁駆動することにより、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧部に排出し、上記蓄圧室内の圧力を低減して所定の圧力とする第１の減圧手段と、上記高圧流路を開閉する第２の弁体と、上記第２の弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材を備え、上記蓄圧室内が規定の圧力以上となった時に、燃料の圧力によって上記第２の弁体を開弁することにより、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧部に排出し、上記蓄圧室内の圧力が規定の圧力を越えないようにする第２の減圧手段とを備えていることを特徴とする燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項２】上記高圧流路の蓄圧室と反対側の端部にシート面を設け、上記第１および第２の弁体を兼ねた弁部材が上記シート面に着座してこれを閉鎖するようになし、上記弁部材の外周に上記高圧流路と上記低圧部とを連通する低圧流路を形成して、上記弁部材の開弁時に上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧流路を介して排出するようになした請求項１記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項３】ハウジングに設けた摺動穴内に弁部材を摺動自在に配設して、該摺動穴と同軸的に上記高圧流路を形成し、上記弁部材の先端部を、上記付勢部材の付勢力により上記高圧流路の端部に設けた第２のシート面に着座してこれを閉鎖する上記第２の弁体となすとともに、上記弁部材の外周に上記高圧流路と上記低圧部とを連通する低圧流路を形成して、上記第２の弁体の開弁時に上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧流路を介して排出する上記第２の減圧手段を構成する一方、上記弁部材内に、上記高圧流路と同軸的に形成されて該高圧流路と常時連通する流路を形成し、該流路の端部に設けた第１のシート面に着座してこれを閉鎖する上記第１の弁体を配設するとともに、上記流路と上記低圧流路を連通する連通路を形成して、上記第１の弁体を上記電磁駆動部にて開弁駆動することにより、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記流路および上記連通路を経て上記低圧流路から排出する上記第１の減圧手段を構成した請求項１記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項４】着座時に上記第１のシート面に当接する上記第１の弁体のシート部の径を、上記第２のシート面に当接する上記第２の弁体のシート部の径よりも小さく設定した請求項３記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項５】上記電磁駆動部による電磁力の方向を上記第１の弁体の開弁方向と同じ方向とし、上記第１の弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材を設けて、その付勢力を、上記蓄圧室内の燃料の圧力が上記規定の圧力以下である時に上記第１の弁体が開弁しないような大きさに設定した請求項３または４記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項６】上記電磁駆動部による電磁力の方向を上記第１の弁体の閉弁方向と同じ方向とし、上記第１の弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材を設けて、その付勢力を、上記蓄圧室内の燃料の圧力が所定の最低圧力以上である時に上記第１の弁体が開弁するような大きさに設定した請求項３または４記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項７】上記電磁駆動部による上記第１の弁体の駆動を制御する制御部を有し、該制御部は、上記第１の減圧手段を作動させる際の上記第１の弁体のリフト量が、上記第２の減圧手段を作動させる際の上記第２の弁体のリフト量よりも小さくなるように、開弁時に上記第１の弁体に作用する電磁力の大きさを制御する請求項６記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項８】ハウジングに設けた摺動穴内に上記弁部材を摺動自在に配設して、該摺動穴と同軸的に上記高圧流路を形成し、上記弁部材の先端部を上記第１および第２の弁体となした請求項２記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項９】上記低圧流路の途中に絞りを設けた請求項３ないし８のいずれかに記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項１０】上記弁部材とその外周の上記摺動穴の間に上記高圧流路と上記低圧流路を連通させる絞りを形成した請求項３ないし８のいずれかに記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項１１】上記弁部材の外周部に、上記シート面に対向し上記弁部材のリフト方向と略垂直な面を有する肩部を設けた請求項３ないし１０のいずれかに記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項１２】上記弁部材および上記摺動穴を、上記弁部材のリフトとともに上記絞り効果が緩和される形状とした請求項１０記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項１３】上記シート面の下流に、上記高圧流路から上記肩部へ向かう燃料の流れが上記弁部材のリフト方向と同じ方向になるように案内するガイド部を設けた請求項１１記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。
【請求項１４】上記ハウジングを、上記摺動穴を有する本体部と、上記シート面または上記ガイド部の構成部材に分割させて設けた請求項３ないし１３のいずれかに記載の燃料噴射装置の減圧調整弁。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射装置、特にコモンレール式燃料噴射装置に好適に使用され、減速時等に作動してコモンレール圧力を低下させる機能を有する減圧調整弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関に燃料を噴射するシステムの１つに、コモンレール式の燃料噴射装置があり、排ガス値、騒音等の改善に有効であることが知られている。コモンレール式燃料噴射装置は、特開昭６４－７３１６６号公報等に記載されているように、各気筒に共通の高圧燃料の蓄圧室（コモンレール）と、コモンレール内の高圧燃料を所定のタイミングで各気筒に噴射供給するインジェクタと、コモンレールに必要な量の高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプを備えている。燃料供給ポンプからの圧送量は、コモンレール内の燃料圧力が、機関の運転状態に基づいて算出される所定の噴射圧力となるようにフィードバック制御される。
【０００３】定常の運転状態では、燃料供給ポンプから、インジェクタからの燃料噴射や燃料リークによる減少分を補う量の高圧燃料をコモンレールに圧送することによって、コモンレール内を噴射圧力に相当する一定の高圧に保持している。一方、機関の減速時には、目標とする噴射圧力が低下するために、燃料供給ポンプからの高圧燃料の圧送量を減らしコモンレール圧力を減少させる制御を行う。ところが、図３０に示されるように、減速運転時にはインジェクタからの噴射量も減少するため、燃料噴射や燃料リークによる減少分だけでコモンレール圧力を目標値まで低下させるには相当の時間を要する。その間、必要以上に高い圧力の状態が続くことになり、燃焼騒音が増大する不具合があった。
【０００４】そこで、噴射圧力低下の遅れによる燃焼騒音を防止する目的で、コモンレールに圧力調整用の電磁弁を設けることが行われている。かかる圧力調整弁には、例えば、特許第２６５７４９７号に開示されるような電磁弁が用いられ、コモンレール圧力が目標値を所定圧以上上回った時に電磁弁を作動させて、コモンレール内の高圧燃料を排出することにより、コモンレール圧力を速やかに低減することができる。
【０００５】また、従来のコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール圧力の異常な上昇を防止するために、コモンレールに安全弁を設けることが行われている。例えば、燃料供給ポンプからの圧送量が最大の状態で、システムに何らかの異常が発生した場合、高圧燃料の供給過多となってコモンレール圧力が異常に上昇し配管等が破損するおそれがあるが、コモンレール圧力が規定の圧力以上で自動的に開弁するような安全弁を設けることで、これを回避することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のコモンレール式燃料噴射装置では、コモンレールの圧力調整用の電磁弁と安全弁とを別々に設置しており、部品点数の増大、コスト高をまねく原因となっている。また、各々の設置スペースを確保する必要から、装置の小型化の障害となっていた。そこで、本発明は、定常運転時のコモンレールの圧力を制御するための減圧機能と安全確保のための減圧機能の両方の機能を両立させることにより、部品数を削減してコスト低減を図り、また、構成をコンパクトにして装置の小型化が可能な減圧調整弁を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の減圧調整弁は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧室と、該蓄圧室内の高圧燃料を内燃機関の気筒に噴射するインジェクタと、燃料を加圧して上記蓄圧室に圧送する燃料供給ポンプを備える燃料噴射装置において、上記蓄圧室内の高圧燃料を低圧部に排出するために設けられる。減圧調整弁は、上記蓄圧室に連通する高圧流路を開閉する第１の弁体と、上記内燃機関の運転状態に応じて上記第１の弁体の開閉を制御する電磁駆動部を備え、上記第１の弁体を開弁駆動することにより、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧部に排出し、上記蓄圧室内の圧力を低減して所定の圧力とする第１の減圧手段と、上記高圧流路を開閉する第２の弁体と、上記第２の弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材を備え、上記蓄圧室内が規定の圧力以上となった時に、燃料の圧力によって上記第２の弁体を開弁することにより、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧部に排出し、上記蓄圧室内の圧力が規定の圧力を越えないようにする第２の減圧手段とを備えている。
【０００８】定常運転時、例えば機関の減速時に上記蓄圧室内の圧力が目標圧力を上回った場合には、上記第１の減圧手段を作動させて、上記電磁駆動部により上記第１の弁体を開弁駆動することで、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧部に排出する。よって、上記蓄圧室内の圧力を速やかに所定の圧力まで減ずることができるので、噴射圧力低減の遅れによる燃焼騒音の増大を防止することができる。また、システムに何らかの異常が発生して上記蓄圧室内の圧力が規定の最大圧力以上となった場合には、上記第２の減圧手段を作動させて、燃料の圧力により上記第２の弁体を開弁することで、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧部に排出する。このように、上記構成の減圧調整弁は、運転状態に応じて上記蓄圧室内の圧力を低減する機能と、安全確保のために上記蓄圧室の最大圧力を制限する機能の両方を備えている。よって、減圧弁と安全弁を別々に設ける従来装置に比べて、装置構成がコンパクトにでき、また、部品点数の削減によりコストの低減を図ることができる。
【０００９】請求項２の減圧調整弁は、上記高圧流路の蓄圧室の反対側の端部にシート面を設け、上記第１および第２の弁体を兼ねた弁部材が上記シート面に着座してこれを閉鎖するようにする。そして、上記弁部材の外周に上記高圧流路と上記低圧部とを連通する低圧流路を形成して、上記弁部材の開弁時に上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧流路を介して排出するようにする。
【００１０】上記構成において、上記第１の減圧手段を作動させる場合には、上記電磁駆動部によって上記弁部材を開弁駆動し、上記高圧流路より上記低圧流路を経て高圧燃料を排出する。上記蓄圧室の圧力が上昇し、上記弁部材にかかる上記高圧流路内の燃料の圧力が規定の圧力以上となると、上記第２の減圧手段が作動し、燃料の圧力によって上記弁部材を開弁して、上記高圧流路より上記低圧流路を経て高圧燃料を排出する。このように、上記第１および第２の減圧手段の構成部材を共通に設けたので、簡易な構成で、２つの減圧機能を両立させることができる。
【００１１】請求項３の減圧調整弁は、ハウジングに設けた摺動穴内に弁部材を摺動自在に配設して、該摺動穴と同軸的に上記高圧流路を形成し、上記弁部材の先端部を、上記付勢部材の付勢力により上記高圧流路の端部に設けた第２のシート面に着座してこれを閉鎖する上記第２の弁体となすとともに、上記弁部材の外周に上記高圧流路と上記低圧部とを連通する低圧流路を形成して、上記第２の減圧手段とする。一方、上記弁部材内に、上記高圧流路と同軸的に形成されて該高圧流路と常時連通する流路を形成し、該流路の端部に設けた第１のシート面に着座してこれを閉鎖する上記第１の弁体を配設するとともに、上記流路と上記低圧流路を連通する連通路を形成して、上記第１の減圧手段とする。
【００１２】上記構成において、上記第１の減圧手段を作動させる場合には、上記電磁駆動部によって上記第１の弁体を開弁駆動することにより、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記流路および上記連通路を経て上記低圧流路から排出する。上記蓄圧室の圧力が規定の圧力以上となると、上記第２の減圧手段が作動し、上記流路内の燃料の圧力により上記第２の弁体が上記付勢部材の付勢力に抗して開弁し、上記蓄圧室内の高圧燃料を上記低圧流路を介して排出する。このように、上記第１の弁体と上記第２の弁体を独立に設けることで、上記第１の弁体を駆動する上記電磁駆動部の体格を小さくすることができ、減圧調整弁をより小型にできる。
【００１３】請求項４の減圧調整弁は、着座時に上記第１のシート面に当接する上記第１の弁体のシート部の径を、上記第２のシート面に当接する上記第２の弁体のシート部の径よりも小さく設定する。
【００１４】上記第２の弁体は、上記燃料供給ポンプの吐出量が最大である場合にも十分な量の高圧燃料が排出できるような通路面積を確保する必要があることから、上記第２の弁体のシート部の径を比較的大きく設定する必要がある。これに対し、上記第１の減圧手段の作動時に排出される高圧燃料の量は少ないので、上記第１の弁体では上記シート部の径を小さく設定することで、上記シート部にかかる油圧力に抗するための付勢力を小さくし、その結果、上記第１の弁体を駆動する上記電磁駆動部を小型にすることができる。
【００１５】請求項５の減圧調整弁は、上記電磁駆動部による電磁力の方向を上記第１の弁体の開弁方向と同じ方向とし、上記第１の弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材を設けて、その付勢力を、上記蓄圧室内の燃料の圧力が上記規定の圧力以下である時に上記第１の弁体が開弁しないような大きさに設定する。
【００１６】上記構成において、上記第１の弁体は上記電磁駆動部に通電しない通常状態で閉弁しており、上記電磁駆動部に通電して上記第１の弁体に電磁力を作用させると上記付勢部材の付勢力に抗して開弁する。この時、上記第２の弁体の開弁圧力（上記規定の圧力）となるまで上記第１の弁体が開弁しないように、上記付勢力を設定するのがよく、燃料の圧力で上記第１の弁体が自動的に開弁することがない。
【００１７】請求項６の減圧調整弁は、上記電磁駆動部による電磁力の方向を上記第１の弁体の閉弁方向と同じ方向とし、上記第１の弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材を設けて、その付勢力を、上記蓄圧室内の燃料の圧力が所定の最低圧力以上である時に上記第１の弁体が開弁するような大きさに設定する。
【００１８】上記構成において、上記第１の弁体は上記電磁駆動部に常時通電して閉弁するようにしており、上記電磁駆動部への通電を減少させると、閉弁方向への付勢力が小さくなるために、上記第１の弁体は電磁力の減少分と釣り合う位置までリフトし、開弁する。この時、上記付勢部材の付勢力を小さく設定し、上記蓄圧室内が予め設定される所定の最低圧力であっても開弁するようにすることで、第１の減圧手段を確実に作動させることができる。
【００１９】請求項７の減圧調整弁は、請求項６の構成において、上記電磁駆動部による上記第１の弁体の駆動を制御する制御部を有し、該制御部は、上記第１の減圧手段を作動させる際の上記第１の弁体のリフト量が、上記第２の減圧手段を作動させる際の上記第２の弁体のリフト量よりも小さくなるように、開弁時に上記第１の弁体に作用する電磁力の大きさを制御する。
【００２０】上記制御部により、上記電磁駆動部の電磁力が開弁時にも作用するように制御することで、開弁時の上記第１の弁体のリフト量を、機械的に決まるリフト量よりも小さくすることができる。これにより、減圧作動から復帰する際の磁気回路の空隙部を小さくできるので、上記電磁駆動部をさらに小型にすることができる。
【００２１】請求項８の減圧調整弁は、請求項２の構成を具体的にしたもので、ハウジングに設けた摺動穴内に上記弁部材を摺動自在に配設して、該摺動穴と同軸的に上記高圧流路を形成し、上記弁部材の先端部を上記第１および第２の弁体とする。この時、上記電磁駆動部を用いて上記弁部材をリフトさせると、あるいは、高圧燃料の圧力の規定の圧力を越えると、上記第１および第２の弁体を兼ねる上記先端部が上記シート面から離れる。よって、簡易に、２つの減圧手段を有する減圧調整弁を実現できる。
【００２２】請求項９の減圧調整弁は、上記低圧流路の途中に絞りを設ける。上記第２の減圧手段の上記第２の弁体は、開弁時に全開とならないため、上記燃料供給ポンプの吐出量が多いと、上記蓄圧室の圧力が低下せず、逆に上昇するおそれがある。そこで、上記絞りを設けて、その上流側の圧力を高め、この燃料の圧力を利用して上記第２の弁体をフルリフトさせることが可能である。これにより、上記蓄圧室の圧力が異常に上昇するのを防止して、安全弁としての機能を向上させることができる。
【００２３】請求項１０の減圧調整弁は、上記弁部材とその外周の摺動穴の間に上記高圧流路と上記低圧流路を連通させる絞りを形成する。上記高圧流路から排出される高圧燃料は、上記弁部材の外周を経て上記低圧流路に流出するので、上記摺動穴との間隔を適当に設定することで、ここに絞りを設けることができる。このようにしても、その上流側の圧力を高めて、上記第２の弁体のリフト量を大きくし、上記蓄圧室の異常な圧力上昇を防止して、安全弁としての機能を向上させることができる。
【００２４】請求項１１の減圧調整弁は、上記弁部材の外周部に、上記シート面に対向し上記弁部材のリフト方向と略垂直な面を有する肩部を設ける。この肩部により、上記高圧流路から排出される高圧燃料が衝突し、抗力を大きくすることができるため、上記第２の弁体がリフトしやすくなり、リフト量を大きくできる。このようにしても、上記蓄圧室の圧力が異常に上昇するのを防止でき、安全弁としての機能が向上する。
【００２５】請求項１２の減圧調整弁は、上記請求項１０における上記絞りを有する構成において、上記弁部材および上記摺動穴を、上記弁部材のリフトとともに上記絞り効果が緩和される形状に形成する。このようにすると、上記弁部材をリフトさせるのに伴い、絞り効果が小さくなって、高圧燃料を速やかに上記低圧流路に流出させることができる。
【００２６】請求項１３の減圧調整弁は、上記シート面の下流に、上記高圧流路から上記肩部へ向かう燃料の流れが上記弁部材のリフト方向と同じ方向になるように案内するガイド部を設けている。このガイド部によって、上記高圧流路から排出される燃料の流れをほぼ垂直に上記肩部へ衝突させることができるので、排出燃料の流れによる抗力をより効果的に利用して、リフト量をより大きくすることができる。
【００２７】請求項１４の減圧調整弁は、上記ハウジングを、上記摺動穴を有する本体部と、上記シート面または上記ガイド部の構成部材に分割させて設ける。これにより、上記摺動穴、上記シート面または上記ガイド部が加工しやすくなり、製作が容易になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図３は、本発明の減圧調整弁１を備えるディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の全体構成を示す図で、エンジン２０１の各気筒に共通に設けた蓄圧室としてのコモンレール１０３を備えている。コモンレール１０３には、エンジンの各気筒毎に設けられる複数のインジェクタ１０５が接続され、コモンレール１０３内に蓄圧される高圧燃料を、各インジェクタ１０５から対応する気筒に噴射する。インジェクタ１０５の駆動は、制御部である電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０４からの信号によって制御される。
【００２９】コモンレール１０３内には、ＥＣＵ１０４からの信号によって燃料供給ポンプ１０１から圧送される高圧燃料が、燃料の噴射圧力に相当する所定圧で蓄圧される。燃料供給ポンプ１０１としては、公知の構造の可変吐出量高圧ポンプが用いられ、低圧部としての燃料タンク２０２からフィードポンプ２０３を経て吸入される低圧燃料を高圧に加圧する。ＥＣＵ１０４は、コモンレール１０３に設けた圧力センサ１０６からの信号を基に、噴射圧力が予め負荷や回転数に応じて定めた所定値となるように、燃料供給ポンプ１０１に設けた圧送量制御弁１０２を駆動して、圧送量を制御する。
【００３０】コモンレール１０３は低圧流路２０４を介して燃料タンク２０２に接続されており、該低圧流路２０４とコモンレール１０３の間に、本発明の減圧調整弁１が設けてある。減圧調整弁１は、ディーゼルエンジンの運転状態に応じて電磁駆動部により開閉駆動される第１の弁体を備え、開弁時にコモンレール１０３内の高圧燃料を低圧流路２０４を介して燃料タンク２０２に戻すことにより、コモンレール１０３の圧力を目標値まで低減する第１の減圧手段と、定常時には付勢部材によって第２の弁体を閉弁方向に付勢し、コモンレール１０３内が規定の圧力以上となった時に開弁させて、コモンレール１０３内の高圧燃料を燃料タンク２０２に戻すことにより、コモンレール１０３の圧力が規定の圧力を越えないようにする第２の減圧手段とを備えている。以下、これについて詳述する。
【００３１】定常の運転状態では、燃料供給ポンプ１０１の圧送量とインジェクタ１０５からの噴射量、さらに燃料供給ポンプ１０１やインジェクタ１０５からのリーク量によってコモンレール１０３の圧力が決定される。従って、コモンレール圧力の制御は、これを一定圧に保持する場合あるいは増加させる場合には、燃料供給ポンプ１０１からの圧送量を制御することによって行われ、燃料噴射やリークによる減少分、またはこれに噴射圧力の増加分を加えた量の高圧燃料をコモンレール１０３に圧送すればよい。
【００３２】一方、コモンレール圧力を低減しようとする場合には、燃料噴射量またはリーク量を増加させる必要がある。ところが、コモンレール圧力を減ずるのは、通常、機関の減速時であり、その場合には、インジェクタ１０５からの燃料噴射量はゼロとなるか減少するために、図３０に示されるように、コモンレール１０３の減圧応答性は非常に遅い。また、燃料供給ポンプ１０１に何らかの異常が発生し、圧送量過多となってコモンレール１０３内の圧力が高くなりすぎた場合にも、配管等の破損を防止するために、コモンレール圧力を速やかに低減させる必要がある。
【００３３】そこで、本発明では、定常運転時の減圧機能と安全確保のための減圧機能を兼ね備える減圧調整弁１を設けており、減速時等、コモンレール１０３の圧力が目標圧力よりも高くなった時には、第１の減圧手段によって、何らかの異常によりコモンレール１０３内の圧力が規定の圧力以上となった時には、第２の減圧手段によって、コモンレール１０３内の高圧燃料を排出することにより、コモンレール１０３内の圧力を速やかに低下させることができる。
【００３４】その具体的な構成の一例を、図１、２に第１の実施の形態として示す。図１において、減圧調整弁１は、略容器状のソレノイドハウジング２内に電磁駆動部を構成する筒状コイル２１を収容し、ソレノイドハウジング２の下端部に弁部材４を保持するバルブハウジング３を固定してなる。ソレノイドハウジング２の上端開口部にはＴ字形の蓋体２２がかしめ固定してあり、その下面中央より下方に突出する柱状部２３が、コイル２１の筒内に延びて磁気回路の一部を構成している。ソレノイドハウジング２の底部中央には、コイル２１の筒内空間２４に連続する貫通穴２４が形成されており、該貫通穴２４内に電磁駆動部を構成するアーマチャ５が配設されている。
【００３５】ソレノイドハウジング２の下面には、バルブハウジング３を保持する筒状部２５が突出形成してあり、該筒状部２５内にリング状のプレート３２を介してバルブハウジング３の上端部が嵌装固定されている。筒状部２５の外周には組み付け用の雄ねじ部が形成してある。バルブハウジング３内には、上下方向に摺動穴３１が形成されて、該摺動穴３１内に上記弁部材４が摺動可能に配設されている。弁部材４の先端部（下端部）が位置する摺動穴３１の下端部は、やや大径に形成されて低圧室３３となり、バルブハウジング３の左右側壁に形成した低圧流路３４を介して、上記図３に示した低圧流路２０４に連通している。低圧室３３の底面にはバルブハウジング３の底壁を貫通して、上記図３に示したコモンレール１０３に連通する高圧流路３５が開口している。高圧流路３５は上記摺動穴３１と同軸的に形成され、低圧室３３への開口端部には、下方に向けて縮径するテーパ状のシート面３６が形成されている。一方、上記弁部材４の先端部は、上記シート面３６に対応するテーパ状の弁体４１となしてあり、上記弁部材４が下方に移動すると、弁体４１が上記シート面３６に着座して高圧流路３５を閉鎖するようになしてある。なお、本実施の形態では、弁体４１が第１および第２の減圧手段における第１および第２の弁体を兼ねている。また、低圧室３３と低圧流路３４とが、高圧流路３５を低圧部としての燃料タンク２０２に連通する低圧流路となる。
【００３６】上記弁部材４の上端面にはロッド４２が一体に形成されており、ロッド４２はプレート３１を貫通してソレノイドハウジング２の貫通穴２４内へ延びている。ロッド４２の上端部外周には上記アーマチャ５が嵌合固定され、アーマチャ５に対向する上記柱状部２３の下半部にはスプリング室２６が設けられて付勢部材であるスプリング６を保持している。電磁駆動部のコイル２１に非通電の図示の状態では、このスプリング６によって、アーマチャ５とこれと一体のロッド４２および弁部材４が下方（閉弁方向）に付勢され、弁体４１が高圧流路３５を閉鎖している。ここでアーマチャ５と一体となっているロッド４２と弁部材４は別体とすることもできる。その場合、ロッド４２はスプリング６の付勢力で、弁部材４は油圧力で相方とも他方側に押し付けられるため、離れることはない。但しその場合、アーマーチャ５は貫通穴２４内に摺動自在に配設する必要がある。
【００３７】第１の減圧手段を作動させる場合には、電磁駆動部のコイル２１に通電して、図２のようにアーマチャ５を上方に吸引する。すると、これと一体のロッド４２および弁部材４が上方へ移動し、弁体４１がシート面３６から離れて、コモンレール１０３内の高圧燃料が、高圧流路３５より、低圧室３３および低圧流路３４を経て、燃料タンク２０２に連通する低圧流路２０４に排出される。かくして、コモンレール圧力を速やかに所定の圧力まで低減することができる。
【００３８】ここで、スプリング６は、第２の減圧手段を構成するもので、その付勢力Ｆ_SPは、弁体４１のシート径（着座時にシート面３６に当接するシート部の径）をＤ、コモンレール１０３の最高圧力（第２の減圧手段の作動圧力）をＰ_limとすると、下記式（１）を満足するように設定される。
Ｆ_SP＝Ｐ_lim×πＤ²／４・・・（１）
この時、コモンレール圧力がＰ_limとなるまでは弁体４１が燃料の圧力によって自動的に開弁することはない。コモンレール圧力がＰ_limになると、第２の減圧手段が作動して、弁体４１が自動的に開弁し、コモンレール１０３内の高圧燃料を、高圧流路３５、低圧室３３、低圧流路３４を経て、燃料タンク２０２に連通する低圧流路２０４に排出する。かくして、コモンレール圧力を速やかに規定の圧力以下に低減し、配管の破損等を防止して安全性を確保できる。
【００３９】電磁駆動部の吸引力Ｆ_SOLは、通常、コモンレール１０３の圧力によらず弁部材４を電磁駆動できるように（第１の減圧手段の作動が可能なように）、下記式（２）を満たすように決められる。
Ｆ_SOL＞Ｆ_SP・・・（２）
また、コモンレール１０３の圧力がある所定の圧力Ｐ_MIN以下では作動しないよう、下記式（３）のように設定することも可能である。
Ｆ_SOL＞Ｆ_SP－Ｐ_MIN×πＤ²／４・・・（３）
【００４０】また、低圧室３３、低圧流路３４の流路面積と、弁部材４がフルリフトした際（図２の状態）の弁体４１の通路面積は、安全弁としての機能を持たせるために、燃料供給ポンプ１０１が全量圧送状態で何らかの異常によりスティックしても、第２の減圧手段が作動することによって、コモンレール圧力の異常な上昇を防止できるだけの面積を確保する必要がある。
【００４１】次に、本発明の減圧調整弁１の作動について、図４～１１を用いて説明する。まず、減圧調整弁１の第１の減圧手段としての作動（以下、簡略のために電磁弁という）を制御する方法には、大別して３つの方法があり、それぞれ以下に示すようになる。
■減圧前の圧力と減圧幅に応じて電磁弁駆動時間を制御する方法、■コモンレール１０３の圧力をモニタし、目標圧力と比較して１回の電磁弁駆動時間を決定する（１回の減圧に対して数回に分けて電磁弁を駆動する）方法、■コモンレール１０３の圧力をモニタし、目標圧力と比較して電磁弁へ流す電流値を決定し、電磁弁のリフト量を調整して圧力を制御する方法。
【００４２】図４（ａ）は、■の方法の電磁弁制御ルーチンを示すフローチャートであり、各気筒の噴射圧力、噴射量の算出をする際の割り込みルーチンとしてＥＣＵ１０４により起動される。なお、噴射圧力（＝コモンレール１０３の圧力）の目標値ＰＣＴＲＧはエンジン回転数とアクセル開度から図示しないルーチンにて算出される。コモンレール１０３の圧力の現在値はＰＣとする。図４（ａ）のルーチンがスタートすると、ＥＣＵ１０４はまずステップ３００で、コモンレール１０３の圧力の現在値ＰＣと目標値ＰＣＴＲＧを読み込み、続くステップ３０１で両者の差ΔＰを算出して、減圧作動が必要（ＰＣ＞目標値ＰＣＴＲＧ）で、かつその差ΔＰが所定の値ＰＳより大きいか否かを判別する。ΔＰがＰＳと同じかこれより小さい場合にはステップ３０１を否定判別し、本ルーチンを終了する。この場合には、電磁弁は駆動されず、コモンレール圧力は燃料供給ポンプ１０１の圧送量調量等で制御される。
【００４３】一方、ステップ３０１でΔＰがＰＳより大きい場合には本ステップを肯定判別して、電磁弁を作動させるべくステップ３０２に進み、電磁弁駆動時間Ｔ_ONを算出する。次にＥＣＵ１０４はステップ３０３でインジェクタ１０５からの燃料噴射と燃料供給ポンプ１０１の圧送を中断する。そしてステップ３０４にてＴ_ONの時間だけコイル２１に通電して電磁弁を駆動し、弁体４１を開弁して、コモンレール１０３内の高圧燃料を高圧流路３５、低圧室３３、低圧流路３４を介して排出する。その後、インジェクタ１０５の燃料噴射と燃料供給ポンプ１０１の圧送を再開し、本ルーチンを終了する。このようにして、第１の減圧手段によるコモンレール圧力の低減がなされる。
【００４４】ここで、電磁弁駆動時間Ｔ_ONの算出手段について、図４（ｂ）のマップを用いて説明する。このマップは電磁弁駆動前の圧力ＰＣと圧力の目標値ＰＣＴＲＧをパラメータとする２次元マップである。例えば圧力ＰＣの各エリア毎（ＰＣ１～ＰＣ８）並びに目標値ＰＣＴＲＧの各エリア毎（ＰＣＴＲＧ１～ＰＣＴＲＧ６）に電磁弁駆動時間Ｔ_ONが記憶されている。これら各パラメータＰＣ、ＰＣＴＲＧは小さいものから順に、例えばＰＣ１～ＰＣ８、ＰＣＴＲＧ１～ＰＣＴＲＧ６が設定されている。従って、このマップを検索すれば機関の運転状態に対応した電磁弁駆動時間Ｔ_ONを得ることができる。なお、図４（ｃ）に示すように、減圧前の圧力ＰＣが高いほど、あるいは目標値ＰＣＴＲＧが小さくなるほど、電磁弁駆動時間Ｔ_ONが長くなるような特性が設定されていることがわかる。
【００４５】図５は図４に示した■の制御方法に基づいて減圧した場合のコモンレール圧力の挙動の一例を示すものである。図２１と比較して明らかなように、コモンレール１０３に本発明の減圧調整弁１を設置し、第１の減圧手段を作動させてコモンレール１０３の高圧燃料を排出することで、速やかにコモンレール圧力が低減できることが分かる。よって、噴射圧力低減のおくれによる燃焼騒音の増大を防止することができる。
【００４６】図６は図５とほぼ同じ制御を行った場合であるが、図５の場合には、図４のステップ３０３、３０５の間インジェクタ１０５からの噴射を中断しているのに対し、図６では電磁弁の駆動中もインジェクタ１０５の噴射を行っている。図５の制御では、ほぼ所定の圧力となるまで噴射は再開されないため、燃焼騒音の増大は起こらない。ただし、噴射がカットされる時間では機関はトルクを発生しない（なお、この時間は非常に短いためドライバビリティには影響はない。）。図６の制御ではトルク切れはないが、減速運転開始から数回の噴射は、所定の圧力よりも高いコモンレール圧で燃料を噴射することになるため、多少燃焼騒音が大きなものとなる。ただし、従来の減圧制御を行わない場合に比べるとはるかに騒音抑制効果が高いことはもちろんである。
【００４７】図７（ａ）は、■の方法の電磁弁制御ルーチンを示すフローチャートであり、各気筒の噴射圧力、噴射量の算出をする際の割り込みルーチンとして起動される点その他は■の方法と同様である。図７（ａ）のルーチンがスタートすると、ＥＣＵ１０４はまずステップ４００で、コモンレール１０３の圧力の現在値ＰＣと目標値ＰＣＴＲＧを読み込み、続くステップ４０１で両者の差ΔＰを算出して、減圧作動が必要（ＰＣ＞目標値ＰＣＴＲＧ）で、かつその差ΔＰが所定の値ＰＳより大きい否かを判別する。ΔＰがＰＳと同じかこれより小さい場合にはステップ４０１を否定判別し、本ルーチンを終了する。この場合には、電磁弁は駆動されず、コモンレール圧力は燃料供給ポンプ１０１の圧送量調量等で制御される。
【００４８】一方、ステップ３０１でΔＰがＰＳより大きい場合には本ステップを肯定判別して、電磁弁を作動させるべくステップ４０２に進み、減圧速度ｄＰ（所定の時間の減圧量）を算出する。次に、ステップ４０３でΔＰ／ｄＰ（目標圧力ＰＣＴＲＧまで減圧するのに要する時間）を計算して、これがＴ_maxより大きいか否かを判別する。ここでＴ_maxは、最大通電時間で、燃料供給ポンプ１０１の圧送、インジェクタ１０５の噴射が繰り返されるサイクルの１サイクル中で、圧送も噴射も行われない時間であり、エンジン回転数と噴射期間、圧送量制御弁１０２の駆動時間によって決定される。ステップ４０３でΔＰ／ｄＰ≦Ｔ_maxと判別されると（ステップ４０３を否定判別すると）、ステップ４０４に進み、ΔＰ／ｄＰの時間だけ、燃料供給ポンプ１０１の圧送、インジェクタ１０５の噴射がなされないタイミングで電磁弁を駆動し、コモンレール１０３内の高圧燃料を排出して、コモンレール圧力を減ずる。ステップ４０３でΔＰ／ｄＰ＞Ｔ_maxと判別されると（ステップ４０３を肯定判別すると）、ステップ４０５に進み、Ｔ_maxの時間だけ、燃料供給ポンプ１０１の圧送、インジェクタ１０５の噴射がなされないタイミングで電磁弁を駆動する。その後、ステップ４００へ戻り、以降の制御を繰り返す。
【００４９】ここで、減圧速度ｄＰの算出手段について、図７（ｂ）のマップを用いて説明する。このマップは電磁弁駆動前の圧力ＰＣをパラメータとする１次元マップである。例えば圧力ＰＣの各エリア毎（ＰＣ１～ＰＣ６）に各圧力における減圧速度ｄＰが記憶されている。これら各パラメータＰＣは小さいものから順に、例えばＰＣ１～ＰＣ６が設定されている。従って、このマップを検索すれば機関の運転状態に対応した減圧速度ｄＰを得ることができる。なお、図７（ｃ）に示すように、減圧前の圧力ＰＣが高いほど減圧速度ｄＰが大きくなるような特性が設定されていることがわかる。
【００５０】図８は図７に示した■の制御方法に基づいて減圧した場合のコモンレール圧力の挙動の一例を示すものである。本制御方法においても、減圧調整弁１の第１の減圧手段の作動により、図２１と比較して、より速やかにコモンレール圧力が低減していることが分かる。そして、その結果、減速時の機関騒音の増大を防止することができる。
【００５１】図９（ａ）は、■の方法の電磁弁制御ルーチンを示すフローチャートであり、各気筒の噴射圧力、噴射量の算出をする際の割り込みルーチンとして起動される点その他は■■の方法と同様である。図８（ａ）のルーチンがスタートすると、ＥＣＵ１０４はまずステップ５００で、コモンレール１０３の圧力の現在値ＰＣと目標値ＰＣＴＲＧを読み込み、続くステップ５０１で両者の差ΔＰを算出して、減圧作動が必要（ＰＣ＞目標値ＰＣＴＲＧ）で、かつその差ΔＰが所定の値ＰＳより大きい否かを判別する。ΔＰがＰＳと同じかこれより小さい場合にはステップ５０１を否定判別し、本ルーチンを終了する。この場合には、電磁弁は駆動されず、コモンレール圧力は燃料供給ポンプ１０１の圧送量調量等で制御される。
【００５２】一方、ステップ５０１でΔＰがＰＳより大きい場合には本ステップを肯定判別して、電磁弁を作動させるべくステップ５０２に進み、電磁弁駆動電流ＤＲ_ONを算出する。そして、ステップ５０３で電磁弁を電流ＤＲ_ONにて駆動し、コモンレール１０３内の高圧燃料を排出して、コモンレール圧力を減ずる。その後、ステップ５００へ戻り、以降の制御を繰り返す。
【００５３】ここで、電磁弁駆動電流ＤＲ_ONの算出手段について、図９（ｂ）のマップを用いて説明する。このマップは電磁弁駆動前の圧力ＰＣと目標圧力ＰＣＴＲＧをパラメータとする２次元マップである。例えば圧力ＰＣの各エリア毎（ＰＣ１～ＰＣ８）並びに目標圧力ＰＣＴＲＧの各エリア毎（ＰＣＴＲＧ１～ＰＣＴＲＧ６）に電磁弁駆動電流ＤＲ_ONが記憶されている。これら各パラメータＰＣ、ＰＣＴＲＧは小さいものから順に、例えばＰＣ１～ＰＣ８、ＰＣＴＲＧ１～ＰＣＴＲＧ６が設定されている。従って、このマップを検索すれば機関の運転状態に対応した電磁弁駆動電流ＤＲ_ONを得ることができる。なお、図９（ｃ）に示すように、減圧前の圧力ＰＣが高いほど、あるいは目標圧力ＰＣＴＲＧが小さくなるほど、電磁弁駆動電流ＤＲ_ONが大きくなるような特性が設定されていることがわかる。
【００５４】図１０は図９に示した■の制御方法に基づいて減圧した場合のコモンレール圧力の挙動の一例を示すものである。本制御方法においても、減圧調整弁１の第１の減圧手段の作動により、図２１と比較して、より速やかにコモンレール圧力が低減できることが分かる。駆動電流は電磁弁を一定周波数（例えば２００Ｈｚ）で駆動し、そのオン－デュ－ティ比を制御し、平均電流を制御する方法でも調整することができる。その場合、前記のマップの電磁弁駆動電流ＤＲ_ONはオン－デュ－ティ比の値で示される。
【００５５】さらに、減圧調整弁１が第２の減圧手段として作動する場合（安全弁機能）の圧力挙動について、図１１により説明する。図１１は燃料供給ポンプ１０１が何らかの原因で異常をきたし圧送量が本来の制御値より多くなった場合を示している。圧送量過多となるとコモンレール１０３の圧力は上昇していき、何の対策も採られない場合には、インジェクタ１０５または燃料供給ポンプ１０１等の耐圧限界に達して破損に至るおそれがある。これに対し、本実施の形態の減圧調整弁１では、弁体４１の作動圧力がＰ_limである時に、弁部材４を付勢するスプリング６の付勢力Ｆ_SPを下記式（４）
Ｆ_SP＝Ｐ_lim×πＤ²／４・・・（４）
となるように設定しておけば、燃料供給ポンプ１０１の異常時にコモンレール１０３の圧力が上昇していっても、圧力Ｐ_limで弁体４１が開弁してコモンレール１０３の高圧燃料が排出される。よって、コモンレール１０３の圧力は図１１のように減圧され、各部材の破損を防止することができる。コモンレール１０３の圧力が低下すると、弁体４１はスプリング６の付勢力Ｆ_SPによって閉弁し、作動前の状態に戻る。
【００５６】次に、図１２～１４を用いて本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態の減圧調整弁１の基本構成は上記第１の実施の形態と同様であるが、上記弁部材４に、第１の減圧手段を構成する第１の弁体４ａと、第２の減圧手段を構成する第２の弁体４ｂとを別々に設けている点で異なっている。図１２において、上記弁部材４は、内部を中空として摺動穴４３を形成し、該摺動穴４３内に上記第１の弁体４ａを摺動自在に配設している。摺動穴４３は、コモンレール１０３と連通する上記高圧流路３５と同軸的に形成され、弁部材４の先端部中央を上下に貫通する流路４４にて高圧流路３５と常時連通している。弁部材４ａのテーパ状とした先端部（下端部）周りの空間４５は、弁部材４の左右側部に形成した連通路４６を介して、上記低圧室３３に連通している。
【００５７】第１の弁体４ａは、スプリング室２６内に配置されるスプリング６ａによって（弁体４ａとロッド４２を別体とした場合にはロッド４２とともに）下方に付勢され、コイル２１に通電しない通常状態（図示の状態）において、流路４４の開口端部に設けたテーパ状の第１のシート面３６ａに着座し、流路４４を閉鎖している。電磁駆動部を構成するコイル２１に通電すると、ロッド４２と一体のアーマチャ５が吸引されて上方に移動し、これに伴って第１の弁体４ａが開弁する。
【００５８】弁部材４の先端部は、上記第１の実施の形態と同様、第２の減圧手段を構成する第２の弁体４ｂとして機能する。弁部材４の上端部外周には、プレート３２との間にスプリング６ｂが配設されて弁部材４を下方に付勢しており、テーパ状の弁体４ｂが、高圧流路３５の開口端部に設けたテーパ状の第２のシート面３６ｂに着座して高圧流路３５を閉鎖するようになしてある。この時、スプリング６ｂの付勢力Ｆ_SP2は、弁体４ｂの作動圧力をＰ_lim、弁体４ｂが着座した時のシート径をＤ₂、スプリング６ａの付勢力をＦ_SP1とすると、下記式（５）で表される。
Ｆ_SP2＝Ｐ_lim×（πＤ₂²／４）－Ｆ_SP1・・・（５）
弁体４ｂのシート径Ｄ₂とリフト量は、高圧流路３５の燃料の圧力が弁体４ｂの作動圧力Ｐ_limである時の、弁体４ｂからの排出量Ｌｖが、燃料供給ポンプ１０１が最高回転数・最大圧送量時のポンプ吐出量Ｌｐとの関係が、Ｌｖ≧Ｌｐとなるように決められる。
【００５９】第１の弁体４ａは、高圧流路３５の燃料の圧力が第２の弁体４ｂの作動圧力Ｐ_limとなっても開弁しないように、シート径Ｄ₁、スプリング６ａの付勢力Ｆ_SP₁が決められる。これにより、第２の減圧手段が作動するより低い圧力で自動的に開弁することはない。また、第１の弁体４ａのシート径Ｄ₁は、減圧作動時に必要な通路面積が確保できるように設定され、第１の減圧手段の作動時の排出量は第２の減圧手段の作動時より少ないため、通常、図のようにＤ₁＜Ｄ₂となる。
【００６０】本実施の形態の作動について以下に説明する。第１の減圧手段により、減速時にコモンレール１０３の圧力を低減する場合には、コイル２１に通電して電磁力を発生させ、ロッド４２周りに設けたアーマチャ５を柱状部２３側に吸引する。すると、図１３に示すように、これと一体の第１の弁体４ａが上方に移動し、高圧流路３５に連通する流路４４が開放され、コモンレール１０３内の高圧燃料が、高圧流路３５、流路４４、空間４５、連通路４６、低圧室３３、低圧流路３４を経て、燃料タンク２０２に連通する低圧流路２０４に排出される。この時、第２の弁体４ｂは、第１の弁体４ａと独立に設けられているので、作動することはない。この第１の減圧手段としての減圧調整弁１の制御は、上記第１の実施の形態で示した■～■と同様の方法で行われる。
【００６１】次に、第２の減圧手段について、高圧流路３５の圧力が何らかの異常により、第２の弁体４ｂの開弁圧Ｐ_lim以上に上昇した場合には、図１４に示すように、燃料の圧力によって第２の弁体４ｂが上方に移動し、開弁して高圧流路３５が開放される。これにより、コモンレール１０３内の高圧燃料が、高圧流路３５、低圧室３３、低圧流路３４を経て、燃料タンク２０２に連通する低圧流路２０４に排出される。この時、第１の弁体４ａは、第２の弁体４ｂとともに上方へ移動する。
【００６２】本実施の形態によれば、第１の減圧手段を構成する第１の弁体４ａと第２の減圧手段を構成する第２の弁体４ｂとを別々に設けたので、それぞれの機能に必要なだけの通路面積を確保すればよく、安全弁として十分な通路面積を確保する必要がある第２の弁体４ｂのシート径Ｄ₂に対し、燃料供給ポンプ１０１の圧送停止（または圧送量減）時のコモンレール１０３の圧力低減のために使用される第１の弁体４ａのシート径Ｄ₁を小さく設定することが可能である。その結果、第１の弁体４ａにかかる油圧力を小さくすることができ、第１の弁体４ａを閉鎖方向に付勢するスプリング６ａの付勢力Ｆ_SP1を小さくできる。従って、第１の弁体４ａを駆動する電磁駆動部の体格を、上記第１の実施の形態の構成に比べて小さくすることが可能である。さらに、第１の弁体４ａおよびこれにより開閉される流路４４を弁体４の中に組み込むことで、装置全体の構成をコンパクトにすることができる。よって、より小さな体格で、定常運転時の減圧機能と安全確保のための減圧機能の両方を兼ね備えた減圧調整弁１を実現することができる。
【００６３】図１５～１７に本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態では、図１５に示すように、弁部材４を上下に貫通する流路４７を形成してその上端部を小径の流路４７ａとし、流路４７ａの上端に設けた第１のシート面３６ｃを、第１の弁体としてのボール弁４ｃで開閉するようになしてある。流路４７、４７ａは上記高圧流路３５と同軸的に形成されて、これと常時連通している。ボール弁４ｃの上方のソレノイドハウジング２内には、ハウジング２底面中央より上方に延出する筒状部２７内にニードル７が摺動自在に配設されている。ニードル７の図中上部にはニードル７と一体にロッド４２が設けられてアーマチャ５もロッド４２と一体となっている。鍋蓋状とした蓋体２２ａの中央に設けた中空部内には、スプリング６ｃが配設されてロッド４２およびニードル７を下方に付勢している。
【００６４】なお、ロッド４２とニードル７は別体とすることもできる。その場合、ロッド４２とアーマチャ５は一体にスプリング６ｃにより、ニードル７は油圧力により相方とも他方側に押し付けられるため離れることはない。ただしその場合、アーマチャ５は蓋体２２ａの中央の中空部に摺動自在に配設する必要がある。
【００６５】本実施の形態では、電磁駆動部を構成するコイル２１に常時通電して、アーマチャ５に下向きの電磁力を作用させている。この２つの付勢力の合計は、ボール弁４ｃにかかる流路４７内の燃料の圧力より大きいため、ボール弁４ｃは第１のシート面３６ｃに押圧されて着座し、高圧の燃料をシールしている（図１５に示す通常状態）。なお、第１の弁体をボール弁４ｃとしているのは、弁体の摺動部と着座部が別の部材であることによる芯ずれを解消するためである。
【００６６】流路４７は、弁部材４上方のバルブハウジング３内空間３７、弁部材４の外周面に上下方向に設けた連通路たる連通溝４８を介して、上記低圧室３３に連通している。第１の減圧手段を作動させる場合には、図１５の状態から電磁駆動部のコイル２１ｂへ通電量を減らす。すると、アーマチャ５に作用する電磁力が小さくなるため、図１６に示すように、ボール弁４ｃは電磁力と油圧力とスプリング６ｃの付勢力とが釣り合う位置までリフトし、流路４７ａを開放する。これにより、コモンレール１０３内の高圧燃料が、高圧流路３５、流路４７、４７ａ、空間３７、連通溝４８、低圧室３３、低圧流路３４を経て、燃料タンク２０２に連通する低圧流路２０４に排出される。
【００６７】この時、第１の減圧手段による減圧作動に必要な排出量が、異常時の第２の弁体４ｂの排出量より大幅に少なくなるために、ボール弁４ｃのリフト量Ｌ₁を小さくすることができ、減圧作動から復帰する時の磁気回路の空隙部Ｓを、第２の弁体４ｂのリフト量Ｌ₂よりも小さくできる。よって、第２の実施の形態よりも、さらに小さい体格で、２つの減圧機能を合わせ有する減圧調整弁を実現できる。
【００６８】本実施の形態における第２の減圧手段の構成は、上記第２の実施の形態と同様である。図１７は、燃料噴射ポンプに異常が発生し、圧送過多となった場合の、第２の減圧手段の作動を示したものである。本実施の形態の構成において、流路３５の圧力が上昇し、第２の弁体４ｂの開弁圧以上になった場合、油圧力により弁体４ｂが上方に移動し、開弁することで、コモンレール１０３内の高圧燃料が高圧流路３５、低圧室３３、低圧流路３４を介して排出される。この時、アーマチャ５も第２の弁体４ｂとともにリフトする。このリフト量Ｌ₂は、第２の弁体４ｂの排出量を燃料供給ポンプ１０１の吐出量より多くするため、第１の減圧手段の減圧作動時よりも大きいが、異常減圧時であるため、この時の電磁力は考慮しなくてもよい。
【００６９】ここで、スプリング６ａ、６ｂの付勢力Ｆ_SP1、Ｆ_SP2、閉弁時の電磁力Ｆ_SO_L、第１の弁体４ｃのシート径Ｄ₁、第２の弁体４ｂのシート径Ｄ₂、第２の弁体４ｂの作動圧力Ｐ_limの関係について説明する。第２の弁体４ｂの作動圧力Ｐ_limを正確に設定するには、流路３５の燃料の圧力がＰ_limである場合にも、第１の弁体４ｃが閉弁している必要がある。そのため、下記式（６）を満足するように設定される。
Ｐ_lim×（πＤ₁²／４）－Ｆ_SP1＜Ｆ_SOL・・・（６）
また、下記式（７）のようにすることで第２の弁体４ｂの作動圧力をＰ_limとすることができる。
Ｐ_lim×（π／４）Ｄ₂²＝Ｆ_SP1＋Ｆ_SP2＋Ｆ_SOL・・・（７）
（Ｆ_SP1＝Ｐ_lim×（π／４）Ｄ₂²－Ｆ_SP2－Ｆ_SOL）
【００７０】本実施の形態の減圧調整弁１の制御ルーチンとその制御によるコモンレール１０３の圧力挙動を図１８、１９に示す。基本的な制御方法は上記■の制御と同様である。ただし、上記各実施の形態では、コイルに通電していない時に第１の弁体が閉弁するように構成しており、本実施の形態では、コイルに通電することで第１の弁体４ｃが閉弁するように構成しているため、駆動電流ＤＲ_ONのマップが異なる。具体的には、図示のようにコモンレール１０３の圧力ＰＣが高いほど、目標圧力ＰＣＴＲＧが小さくなるほど、駆動電流ＤＲ_ONは小さくなる傾向にある。駆動電流ＤＲ_ONは電磁弁を一定周波数（例えば２００Ｈｚ）で駆動し、そのオン－デューティ比を制御して、平均電流を制御する方法でも調整することができる。その場合、上記のマップはオン－デューティ比の値で示される。
【００７１】本実施の形態によれば、第１の弁体４ｃのリフト量を、第２の弁体４ｂのフルリフト量より小さいリフト量とすることができる。つまり、減圧作動から復帰する時の磁気回路の空隙部Ｓを小さくできるため、第２の実施の形態よりも、コイル２１の巻き数を少なくすることができ、電磁駆動部の体格をさらに小さくすることができる。よって、より小さい体格で２つの減圧機能を両立させることができる。
【００７２】図２０に本発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形態の基本構成は第３の実施の形態と同様であり、アーマチャ５の形状が異なっている。図のように、本実施の形態では、蓋体２２の下半部を中空として、その内部に円板状のアーマチャ５を配設し、円筒部２７およびコイル２１の外側の部分でソレノイドハウジング２と対向させている。また、本実施の形態では、ロッド４２を設けず、ニードル７を円筒部２７の上端より突出する長さに形成して、この突出部周りにアーマチャ５を直接固定している。本実施の形態の構成においても、第１および第２の減圧手段を上記第３の実施の形態と同様に作動させることにより、同様の効果を得ることができる。
【００７３】図２１、２２に本発明の第５の実施の形態を示す。図２１において、本実施の形態の減圧調整弁１の基本構成は上記第１の実施の形態と同様であり、上記低圧室３３下流の低圧流路３４を、バルブハウジング３の左側壁にのみ形成して、その途中に絞り３７を設けた点で異なっている。この絞り３７を設けることによって、その上流の低圧室３３の圧力が下流側よりも高くなるため、これを利用して、弁体４１のリフト量を増加させ、第２の減圧手段（安全弁）としての機能を向上させることができる。これについて以下に説明する。
【００７４】図２３に示すように、絞り３７を設けない構成では、減圧調整弁１を、コモンレール１０３の圧力が、規定の圧力（例えば２００ＭＰａ）以上になると、弁体４１が開弁する。その時、図２３のＡ点（弁体４１底面とシート面３６の間）の圧力は上記規定の圧力かそれより若干高い圧力であり、弁体４１は全開とはならない。ここで、何らかの異常で、燃料供給ポンプ１０１が最高回転、全吐出となった場合、流量は、例えば２５００ｍｌ／分であり、高圧流路３５の流路径を、例えば、０．５ｍｍとすると、圧損が４０ＭＰａある。そのため、コモンレール１０３の圧力は２４０ＭＰａ以上となり、破裂等のおそれがある（コモンレール１０３の耐圧は、例えば２２０ＭＰａとする）。
【００７５】これに対し、図２２に示すように、絞り３７を設けた場合には、低圧室３３の圧力が高くなり、弁体４１のテーパ面に加わる開弁方向の燃料の圧力によって、弁体４１のリフト量を増加させることが可能である。その結果、Ａ点の圧力が上記規定の圧力よりも十分低くなるため、圧損が４０ＭＰａあっても、コモンレール１０３の圧力を耐圧（例えば２２０ＭＰａ）以下に維持して、安全性を高めることができる。
【００７６】なお、図２４に本発明の第６の実施の形態として示すように、弁部材４が、第１および第２の弁体としてテーパ状の先端部４１´に当接させて配したボール弁４ｄを有し、該ボール弁４ｄにて高圧流路を開閉する構成とすることもできる。それ以外の構成は、上記第５の実施の形態と同じであり、同様の効果が得られる。第１～第５の実施の形態においては、摺動穴３１に対するシート面３６の同軸度の精度は高く要求されるが、第６の実施の形態では、それほど高く要求されない。したがってシート面３６の加工が容易となり、かつ、表面粗さを小さく加工できシート性能が向上する。
【００７７】図２５、２６に本発明の第７の実施の形態を示す。図２５は、減圧調整弁１を、ソレノイドハウジング２下端部外周のネジ部にてコモンレール壁に設けた取付け穴８に組付けた状態を示している。図２５において、本実施の形態の減圧調整弁１の基本構成は上記第１の実施の形態と同様であり、弁部材４が第１および第２の弁体を兼ねる構成となっている。ただし、第１および第２の弁体は、上記第６の実施の形態と同様のボール弁４ｄとしている。また、上記第１の実施の形態では、摺動穴３１の下端部を拡径して低圧室３３を形成したが、本実施の形態では、図２５のように、弁部材４の下端部を摺動部よりやや小径としてその外周と摺動穴３１の間に低圧室３３を形成している。バルブハウジング３は、高圧流路３５とコモンレール１０３を連通させる貫通穴を設けたガスケット８１を介して取付け穴８底面に押圧され、低圧室３３外周の低圧流路３４はバルブハウジング３周りの取付け穴８内空間を経て低圧通路２０４に連通している。
【００７８】本実施の形態の特徴は、図２６（ａ）の拡大図に示すように、弁部材４の先端部分（下端部分）を、上記第１の実施の形態のようなテーパ状でなく、下端面中央が突出する段付きに形成したことにある。弁部材４は、ボール弁４ｄに当接する中央凸部４１ａと、その外周を取り巻く肩部４９を有し、肩部４９面は下方のシート面３６に対向し弁部材４のリフト方向と垂直な面となっている。本実施の形態では、この肩部４９に排出燃料の流れを衝突させることで、第２の減圧手段（安全弁）としての機能を向上させる。
【００７９】上記図２３で説明したように、上記第１の実施の形態の構成では、第２の減圧手段（安全弁）の作動時において、弁部材４は全開せず、弁部材４の底面とシート面３６の間の圧力が開弁圧力（例えば２００ＭＰａ）と同じか若干高い圧力となるような位置でバランスする。また、シート径を小さくして体格を小さくするために高圧流路３５径が小さくなり、圧損（例えば４０ＭＰａ）があるために、何らかの異常が生じると、コモンレール１０３圧力が耐圧を越えるおそれがある。
【００８０】これに対し、本実施の形態の構成では、図２６（ａ）に示すように、コモンレール１０３圧力が規定の開弁圧力に達してボール弁４ｄが開弁すると、高圧流路３５からシート面３６を経て流出する燃料の流れが、対向する肩部４９に衝突する。このように、弁部材４を排出燃料の流れによる抗力を受けやすい形状とすることで、肩部４９下方のＢ部（点線部）の圧力を上昇させ、弁部材４の開弁方向に作用する油圧力を大きくできる。よって、燃料の流出によりＡ部（ボール弁４ｄとシート面３６の間）の圧力が、上記規定の圧力よりも低い、例えば１８０ＭＰａとなっても、弁部材４のリフト量を上記第１の実施の形態よりも大きく保つことができる。その結果、圧損を考慮しても、コモンレール１０３の圧力を安全な耐圧（例えば２２０ＭＰａ）以下に維持できる。
【００８１】図２７に本発明の第８の実施の形態を示す。本実施の形態では、上記第７の実施の形態の構成に加えて、高圧流路３５下流の低圧流路に絞りを設けることにより、上記第５、６の実施の形態と同様の効果を得る。上記第５、６の実施の形態では、絞り３７を低圧室３３下流の低圧流路３４に設けたが、本実施の形態では、低圧室３３内に形成し、弁部材４の下端部外周とバルブハウジング３に設けた摺動穴３１の内周との隙間が絞り３８となるように、弁部材４の下端部の外径と摺動穴３１の径を設定する。また、弁部材４がフルリフトした時に、肩部４９が低圧流路３４への開口縁（下端位置）よりも上に位置して、絞り３８が解消されるように、低圧流路３４の形成位置が定められる。
【００８２】第２の減圧手段（安全弁）の作動時、図２７（ａ）に示す閉弁状態から、コモンレール１０３が規定の開弁圧力以上となってボール弁４ｄがシート面３６から離れると、高圧流路３５から低圧室３３を経て低圧流路３４へ燃料が流出するが、この時、絞り３８の作用により流れがせき止められて、低圧室３３の圧力が低圧流路３４よりも高くなる。また、上記７の実施の形態と同様、燃料の流れが肩部４９に衝突することにより抗力を受けやすい。このため、図２７（ｂ）に示すように、弁部材４の肩部４９に加わる開弁方向の圧力を大きくして、リフト量をより大きくすることができる。その結果、Ａ部の圧力が上記規定の圧力よりも十分に低くなるため、圧損が４０ＭＰａあっても、コモンレール１０３の圧力を安全な耐圧（例えば２２０ＭＰａ）以下に維持して、安全性を高めることができる。なお、この構成で、絞り３８が絞りとして働くのは、弁部材４の下端が低圧流路３４の開口縁（下端位置）と同じ高さになるまでであり、弁部材４９はフルリフト位置までは上昇しない。
【００８３】図２８に本発明の第９の実施の形態を示す。本実施の形態は、上記第７の実施の形態の構成同様、排出燃料の抗力を利用して、第２の減圧手段（安全弁）作動時のリフト量を大きくするものである。本実施の形態では、シート面３６下流の流路壁を、シート面３６に続くテーパ状とせず、肩部４９面と垂直に形成して、排出燃料の流れを弁部材４のリフト方向と平行になるように、肩部４９へ案内するガイド部３９とする。これにより、上記第７の実施の形態では、肩部４９へ斜めに衝突していた流れを、肩部４９面と垂直に衝突させることができる。よって、排出燃料の抗力をより有効に利用して、弁部材４のリフト量を第７の実施の形態よりさらに大きくすることができ、その結果、コモンレール１０３の圧力をさらに低くして安全性を高めることができる。
【００８４】図２９に本発明の第１０の実施の形態を示す。上記第９の実施の形態の構成では、バルブハウジング３に摺動穴３１に連続して小径のガイド部３９を形成し、さらにその奥にテーパ状のシート面３６を形成する必要があるため、剛性の低い長さの長い砥石を使わざるを得ず、テーパ面の加工が難しい。そこで、本実施の形態では、より製作しやすくするために、ガイド部３９およびシート面３６を別部材で構成する。すなわち、バルブハウジング３を摺動穴３１および低圧流路が形成される本体部３ａと、ガイド部３９が形成されるリング状のプレート部材３ｂ、およびシート面３６が形成される容器状部材３ｃとに分割し、摺動部３ａ下面にプレート部材３ｂを重ねて、その下方から容器状部材３ｃを覆着することにより一体化する。
【００８５】このようにすれば、テーパ状のシート面３６の加工に、剛性の高い砥石を使用することができるので、加工が容易になる。なお他の実施の形態の構成においても、バルブハウジング３をシート面３６の構成部材と摺動穴３１を有する本体部とに分割することによって加工が容易になる効果が得られる。

【出願人】	【識別番号】０００００４６９５【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所【識別番号】０００００４２６０【氏名又は名称】株式会社デンソー
【出願日】	平成１２年２月２４日（２０００．２．２４）
【代理人】	【識別番号】１０００６７５９６【弁理士】【氏名又は名称】伊藤求馬
【公開番号】	特開２００１－１８２６３８（Ｐ２００１－１８２６３８Ａ）
【公開日】	平成１３年７月６日（２００１．７．６）
【出願番号】	特願２０００－４７５６９（Ｐ２０００－４７５６９）