JP2012026421A

JP2012026421A - 減圧弁

Info

Publication number: JP2012026421A
Application number: JP2010168958A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Sajima; 尚之佐嶋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-09
Also published as: DE102011051995A1

Abstract

【課題】コモンレールに装着される減圧弁に関し、スプリング力を強化することなくＰ／Ｌ（プレッシャリミッタ）としてのリフトに係わる問題を解消する。
【解決手段】弁座面２７を溝６６により１次、２次弁座面６７、６８に分割するとともに、開閉面２６を１次、２次弁座面６７、６８の両方に跨って面接触させて高圧流路と低圧流路１８との間を閉鎖する。これにより、スプリング力を強化することなく、Ｐ／Ｌとしての弁体１９のリフト前のリーク量を抑制することができる。また、リフト中の弁体１９に関し、開閉面２６に作用する面圧分布を溝６６の存在により部分的に嵩上げすることができるので、弁体１９のリフトを確保してコモンレール内から燃料を確実に逃すことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、サプライポンプ、コモンレール、およびインジェクタ等とともに内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置を構成し、コモンレールに装着されてコモンレールから燃料を逃す減圧弁に関する。

従来から、コモンレール用の減圧弁では図６〜図８に示すものが公知となっている。
この公知の減圧弁１００は、コモンレール１０１の蓄圧室１０２に連通する高圧流路１０３と大気に通じる低圧流路１０４との間を開閉する開閉面１０５を有する弁体１０６と、高圧流路１０３が開口するとともに開閉面１０５が面接触する弁座面１０８を有して弁体１０６が離着座する弁座形成部１０９と、高圧流路１０３と低圧流路１０４との間を開放する方向に弁体１０６を駆動するための磁気力を発生する電磁ソレノイド装置１１０と、高圧流路１０３と低圧流路１０４との間を閉鎖する方向に弁体１０６を、常時、付勢するスプリング１１１とを備える。

なお、スプリング１１１は、例えば、電磁ソレノイド装置１１０のアーマチャ１１２を磁気吸引される方向と逆の方向に付勢するものであり、電磁ソレノイド装置１１０に含まれている。

また、開閉面１０５および弁座面１０８は、両方とも平坦な平面状に設けられ、低圧流路１０４は、弁座面１０８の外周側に広がっている（図８参照）。そして、弁体１０６が弁座形成部１０９に対して離着座することで、弁座面１０８から開閉面１０５が離れたり、弁座面１０８に開閉面１０５が面接触したりして高圧流路１０３と低圧流路１０４との間が開閉される。

なお、電磁ソレノイド装置１１０は、図示しない電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）からの指令に応じて、コイル１１３への通電がオンオフされて磁気力を発生させたり、消滅させたりすることで、アーマチャ１１２を移動させて弁体１０６を駆動するものである。

ところで、コモンレール１０１には、減圧弁１００以外にも、蓄圧室１０２の燃料圧（以下、コモンレール圧と呼ぶ。）を検出するレール圧センサ１１５、および、ＥＣＵによる制御とは係わりなく機械的に開弁して蓄圧室１０２の燃料を逃すことができるプレッシャリミッタ（以下、Ｐ／Ｌと略して呼ぶ。）１１６を装着する必要がある。ここで、コモンレール１０１は、一方向に長い筒状の容器として設けられるので（以下、コモンレール１０１において筒状に伸びる長い方向を「長手方向」と呼ぶ。）、機器の装着に適する部位は長手方向両端の２箇所である。

このため、減圧弁１００、レール圧センサ１１５およびＰ／Ｌ１１６の３個の機器の内、１個の機器は、長手方向両端に装着することができず、側面に装着しなければならない（例えば、コモンレール１０１では、Ｐ／Ｌ１１６が長手方向一端寄りの側面に装着されている（図７（ａ）参照）。）。

この結果、機器装着後のコモンレール１０１の体格が径方向に大きくなってしまい、エンジンルーム等への搭載制約が厳しくなってしまう。
そこで、減圧弁１００にＰ／Ｌ１１６の機能を持たせてコモンレール１０１に装着すべき機器数を２個に減らす要望が存在する。

ここで、減圧弁１００をＰ／Ｌ１１６として機能させる場合、電磁ソレノイド装置１１０が磁気力を発生していなくても、弁体１０６が高圧流路１０３の燃料圧を受けて弁座形成部１０９から離座し、開閉面１０５と弁座面１０８との間に高圧流路１０３から低圧流路１０４に向かう燃料の逃し流を形成する必要がある。この場合、弁体１０６に作用する力に関し、電磁ソレノイド装置１１０の磁気力とは無関係に、高圧流路１０３の燃料圧による付勢力がスプリング１１１の付勢力（以下、スプリング力と呼ぶ。）よりも強くなることで、弁体１０６が弁座形成部１０９から離座しなければならない。

このため、高圧流路１０３の燃料圧（つまり、蓄圧室１０２の燃料圧）が上昇して高圧流路１０３の燃料圧による付勢力がスプリング力に接近してくると、弁体１０６が弁座形成部１０９に着座しているにもかかわらず、高圧流路１０３から低圧流路１０４への燃料のリークが生じてしまう。この結果、弁体１０６のリフトを確保することができず、蓄圧室１０２から燃料を確実に逃すことができない虞がある。

このような減圧弁１００をＰ／Ｌ１１６として作用させる場合のリフトに関する問題を解消する対策として、スプリング力を強化して燃料のリークを抑制する方法が考えられる。しかし、減圧弁１００本来の作用、つまり、電磁ソレノイド装置１１０の磁気力をスプリング力に対抗させて弁体１０６を弁座形成部１０９から速やかに離座させる作用を考慮すると、スプリング力が強いほど磁気力も強化する必要があり、より大型の電磁ソレノイド装置１１０が必要となってしまう。

なお、特許文献１には、球状の弁体をテーパ状のシート面に対して離着座させることで高圧流路と低圧流路との間を開閉する減圧弁が開示されている。しかし、特許文献１の減圧弁によれば、弁体のシート面に対する着座部位は線状の円となり、着座部位における面圧が大きくなるので、離着座の頻度が高い減圧弁としての使用を考慮すると、弁体やシート面の磨耗が懸念される。

特表２００５−５２１８３０号公報

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、コモンレールに装着される減圧弁に関し、スプリング力を強化することなくＰ／Ｌとしてのリフトに係わる問題を解消することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の減圧弁は、燃料を高圧化して吐出するサプライポンプ、サプライポンプから吐出された高圧の燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール、およびコモンレールから分配された高圧の燃料を内燃機関に噴射するインジェクタとともに燃料噴射装置を構成し、コモンレールに装着されてコモンレールから燃料を逃す。

また、減圧弁は、コモンレール内に連通する高圧流路と大気に通じる低圧流路との間を開閉する平面状の開閉面を有する弁体と、高圧流路が開口するとともに開閉面が面接触する平面状の弁座面を有し、弁体が離着座する弁座形成部と、高圧流路と低圧流路との間を開放する方向に弁体を駆動するための磁気力を発生する電磁ソレノイド装置と、高圧流路と低圧流路との間を閉鎖する方向に弁体を、常時、付勢する付勢手段とを備える。

また、低圧流路は、開閉面または弁座面の外周側に形成され、弁体が弁座形成部に対して離着座することで、弁座面から開閉面が離れたり、弁座面に開閉面が面接触したりして高圧流路と低圧流路との間が開閉される。

そして、弁座面には、高圧流路の開口部と同心状であって開口部を包囲する溝が設けられ、溝には低圧流路が連通しており、弁体は、開閉面が溝を跨いで溝の内周側および外周側の両側で弁座面に面接触することで、高圧流路と低圧流路との間を閉鎖する。

さらに、弁体は、コモンレール圧が所定の規制値に達すると、電磁ソレノイド装置が磁気力を発生していなくても、コモンレール圧を受けて弁座形成部から離座し、開閉面または弁座面の外周側、および溝の両方を介して高圧流路から低圧流路に向かう燃料の逃し流を形成する。そして、燃料の逃し流は、弁座面から開閉面が離れることで溝の内周側および外周側に形成される絞りにより絞られる。

これにより、付勢手段による付勢力（スプリング力）を強化しなくても、コモンレール圧上昇に伴うＰ／Ｌとしてのリフト開始前のリーク量を、例えば、溝のみを通ってリークする微小量に抑えることができる。このため、スプリング力を強化することなくリーク量を抑えることができる。

また、Ｐ／Ｌとしての弁体のリフトが始まると、燃料は、溝の内周側および外周側に形成された絞りにより絞られながら、開閉面または弁座面の外周側および溝の両方を介して高圧流路から低圧流路に逃される。

つまり、高圧流路から流出した燃料は、溝内周側の絞りを通過することで減圧されて溝に到達する。ここで、溝に到達した燃料は大気圧よりも高圧に保たれており、溝に到達した燃料の一部は、溝外周側の絞りに向かうことなく溝から低圧流路に逃されて大気圧まで減圧される。また、残りの燃料は、溝外周側の絞りを通過することで大気圧まで減圧され、開閉面または弁座面の外周側から低圧流路に逃される。このため、弁体のリフト中において、開閉面に作用する面圧分布を溝の存在により部分的に嵩上げすることができるので、弁体のリフトを確保してコモンレール内から燃料を確実に逃すことができる。

以上により、コモンレールに装着される減圧弁に関し、スプリング力を強化することなくＰ／Ｌとしてのリフトに係わる問題を解消することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の減圧弁によれば、規制値は、電磁ソレノイド装置が磁気力を発生していなくても弁体が弁座形成部から離座して高圧流路から低圧流路に向かう燃料の逃し流が形成されている場合に、コモンレール内の燃料が開口部に到達するまでの間の圧力損失ΔＰ１と、開口部に到達した燃料が大気圧相当に減圧されるまでの間の圧力損失ΔＰ２との和であり、燃料噴射装置における燃料圧の許容値を超えないように設定される。

燃料噴射装置の構成図である（実施例）。減圧弁の断面図である（実施例）。（ａ）は機器が装着された状態のコモンレールを示す部分断面図であり、（ｂ）はコモンレールに装着された減圧弁の断面図である（実施例）。（ａ）は弁座面を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、かつ、弁体が弁座形成部に対して離着座している様子を示す説明図である（実施例）。（ａ）は溝により弁座面が分割されている場合と溝がなく弁座面が分割されていない場合とで、コモンレール圧の規制値を同等に保った場合の開閉面における面圧分布の比較を示す分布図であり、（ｂ）は溝により弁座面が分割されている場合と溝がなく弁座面が分割されていない場合とで、弁体のリフト速度を同等にした場合の開閉面における面圧分布の比較を示す分布図である（実施例）。減圧弁の断面図である（従来例）。（ａ）は機器が装着された状態のコモンレールを示す部分断面図であり、（ｂ）はコモンレールに装着された減圧弁の断面図である（従来例）。弁体が弁座形成部に着座している状態を示す説明図である（従来例）。

実施形態の減圧弁は、燃料を高圧化して吐出するサプライポンプ、サプライポンプから吐出された高圧の燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール、およびコモンレールから分配された高圧の燃料を内燃機関に噴射するインジェクタとともに燃料噴射装置を構成し、コモンレールに装着されてコモンレールから燃料を逃す。

また、規制値は、電磁ソレノイド装置が磁気力を発生していなくても弁体が弁座形成部から離座して高圧流路から低圧流路に向かう燃料の逃し流が形成されている場合に、コモンレール内の燃料が開口部に到達するまでの間の圧力損失ΔＰ１と、開口部に到達した燃料が大気圧相当に減圧されるまでの間の圧力損失ΔＰ２との和であり、燃料噴射装置における燃料圧の許容値を超えないように設定される。

〔実施例の構成〕
実施例の減圧弁１の構成を、図１〜図４に基づいて説明する。
減圧弁１は、例えば、１００ＭＰａを超えるような高圧の燃料を内燃機関２の燃焼室３に直接噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置４を構成し、コモンレール５に装着されてコモンレール５から燃料を逃してコモンレール圧を減圧するものである。

ここで、燃料噴射装置４は、減圧弁１以外に以下のような機器等を備える。すなわち、燃料噴射装置４は、燃料タンク７から燃料を吸引するとともに高圧化して吐出するサプライポンプ８、サプライポンプ８から吐出された高圧の燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール５、コモンレール５から分配された高圧の燃料を燃焼室３に噴射するインジェクタ９、コモンレール５に装着されてコモンレール圧を検出するレール圧センサ１０、レール圧センサ１０等の各種センサから得られる検出値に基づき減圧弁１、サプライポンプ８やインジェクタ９等の動作を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１１を備える。

そして、減圧弁１から逃された燃料は、インジェクタ９から逃された燃料とともに逃し流路１３を介して、大気に開放された燃料タンク７に戻される。また、減圧弁１、およびレール圧センサ１０は、それぞれ、コモンレール５の長手方向一端、他端に装着されている。また、コモンレール５は、高圧の燃料を高圧状態で蓄圧するための蓄圧室１４を有しており、レール圧センサ１０は、蓄圧室１４に蓄えられた燃料の燃料圧をコモンレール圧として検出する。

減圧弁１は、蓄圧室１４に連通する高圧流路１７と逃し流路１３に通じる低圧流路１８とを形成し、弁体１９により高圧流路１７と低圧流路１８との間を開閉することで、コモンレール５から逃し流路１３に燃料を逃すものである（なお、以下の説明では、減圧弁１内において弁体１９等が移動する方向に関し、高圧流路１７と低圧流路１８との間を開放する方向を開弁方向、高圧流路１７と低圧流路１８との間を閉鎖する方向を閉弁方向と呼ぶことがある。）。

すなわち、減圧弁１は、高圧流路１７と低圧流路１８との間を開閉する弁体１９と、高圧流路１７が開口するとともに弁体１９が離着座する弁座形成部２０と、弁体１９を開弁方向に駆動するための磁気力を発生する電磁ソレノイド装置２１と、弁体１９を、常時、閉弁方向に付勢するスプリング２２とを備える。
なお、本実施例のスプリング２２は、電磁ソレノイド装置２１のアーマチャ２３を磁気吸引される方向と逆の方向に付勢するものであり、電磁ソレノイド装置２１に含まれている。

弁体１９は、高圧流路１７と低圧流路１８との間を開閉する平面状の開閉面２６を有する。ここで、弁体１９は、球体の一部を平面状にカットすることで設けられた形状を呈しており、弁体１９の最大径はカット前の球体直径に等しい。また、開閉面２６は、球体の平面状カットにより形成された平坦面であって円形である。そして、弁体１９は、開閉面２６が弁座形成部２０の弁座面２７と対向するように、後記するプッシュロッド２８の先端に設けられた支持孔２９に収容されて支持されている。

弁座形成部２０は、減圧弁１の先端側ボディ３１の後端部分であり、弁座面２７は、先端側ボディ３１の後端面に設けられている。ここで、先端側ボディ３１は、先端側の大径部３２と、大径部３２よりも後端側でありかつ径小であって大径部３２と同軸の小径部３３とを有し、小径部３３が弁座形成部２０をなし、小径部３３の後端面に弁座面２７が設けられている。

また、先端側ボディ３１にはコモンレール５内と連通する高圧流路１７が、大、小径部３２、３３と同軸に設けられ、高圧流路１７の下流端は絞り３４をなして弁座面２７の中心に開口している。なお、絞り３４の上流側の高圧流路１７にはフィルタ３５が装着されている。

電磁ソレノイド装置２１は、円筒状のコイルボビン３８に巻線されたコイル３９と、コイルボビン３８の内周側に固定されてコイル３９への通電により励磁されるステータコア４０と、ステータコア４０の先端側で軸方向に移動自在に配されてコイル３９への通電により励磁されてステータコア４０の方に磁気吸引されるアーマチャ２３と、ステータコア４０の内周側に配されてアーマチャ２３を、常時、先端側に向けて付勢するスプリング２２と、ステータコア４０の内周側に配されてスプリング２２の後端を支持するとともに、磁気吸引されたアーマチャ２３の後端側への移動を規制するストッパ４１と、コイル３９へ通電するためのコネクタ４２とを備える。

また、アーマチャ２３の中央部には、先端側に向かってアーマチャ２３と同軸状に突出するプッシュロッド２８が圧入固定されており、プッシュロッド２８は、外周側のガイド４３により軸方向に摺動自在に支持されている。そして、プッシュロッド２８は、先端部がガイド４３から突出して露出しており、露出している先端部が先端に向かってテーパ状に縮径しており、最先端において、弁体１９を支持するための支持孔２９が設けられている。

また、ステータコア４０は、先端側が開口するように袋状かつ筒状に設けられている。そして、袋状かつ筒状に囲われた内周側の空間に、スプリング２２およびストッパ４１が収容されている。

また、コイル３９、アーマチャ２３およびガイド４３等の外周側には、磁性材からなる減圧弁１の後端側ボディ４６が配され、コイル３９およびステータコア４０の後端側には、磁性材からなるプレート４７が配されている。そして、袋ナット４８によるネジ締結により後端側ボディ４６とプレート４７とが一体化されている。

すなわち、後端側ボディ４６は、先端側の小径部４９と、小径部４９よりも後端側でありかつ径大であって小径部４９と同軸の大径部５０とを有し、小径部４９には小径空間５１が設けられ、大径部５０には、小径空間５１よりも径大であって小径空間５１と同軸の大径空間５２が設けられている。そして、大径空間５２にコイル３９、ステータコア４０、スプリング２２およびストッパ４１等が収容され、小径空間５１にアーマチャ２３、プッシュロッド２８、弁体１９およびガイド４３等が収容されて、プレート４７により大径空間５２の後端が封鎖されている。

なお、ステータコア４０の先端は、非磁性材からなる接合部５３を介して、小径、大径空間５１、５２の境をなす段部において後端側ボディ４６に接合されている。

また、後端側ボディ４６の最先端部は、後端側ボディ４６を先端側ボディ３１にかしめ固定するためのかしめ部５４をなし、かしめ部５４が先端側ボディ３１の大径部３２にかしめられて先端側、後端側ボディ３１、４６が一体化している。

そして、先端側、後端側ボディ３１、４６の一体化により、小径空間５１の先端領域に先端側ボディ３１が突出して配され、弁体１９の開閉面２６と弁座形成部２０の弁座面２７とが軸方向に対向したり、面接触したりすることが可能になる。また、小径部３３の外周と小径部４９の内周との間、および、小径部３３の後端とガイド４３の先端およびプッシュロッド２８の先端との間等に低圧流路１８が形成される。また、低圧流路１８は、開閉面２６の外周側に広がるように形成される。

また、小径部４９の先端寄りでかしめ部５４の近傍には、小径空間５１を外周側の外部と連通させる貫通穴５５が設けられている。そして、小径部３３の外周と小径部４９の内周との間に形成された低圧流路１８に貫通穴５５が開口するように、先端側ボディ３１が小径空間５１に突出している。
また、小径部４９と大径部３２との間、およびステータコア４０とストッパ４１との間には、弁体１９のリフト量を調節するためのシム５６、５７が軸方向に介挿されている。

以上のような構成を有する減圧弁１が、ネジ締結によりコモンレール５の長手方向一端に装着される（図３参照）。ここで、コモンレール５の長手方向一端には、減圧弁１を受け入れるための受入穴６１が設けられ、受入穴６１の最奥面に蓄圧室１４が開口しており、受入穴６１の側面に逃し流路１３と連通する貫通穴６２が開口している。

そして、減圧弁１は、高圧流路１７と蓄圧室１４とが軸方向に連通するように、かつ、貫通穴５５、６２が径方向に連通するように、コモンレール５に装着されている。
なお、後端側ボディ４６の小径部４９にＯリング６３が装着されており、貫通穴５５、６２を通る燃料に対する液密性が保たれている。

このような減圧弁１において、ＥＣＵ１１からコモンレール圧を減圧するように指令が出されるとコイル３９に通電が行われ、ステータコア４０とアーマチャ２３との間に磁束が通って軸方向に磁気力が発生する。そして、この磁気力により、アーマチャ２３およびプッシュロッド２８がスプリング２２の付勢力（スプリング力）に抗して後端側に移動し、さらに弁体１９が弁座形成部２０から速やかにかつ大きく離座する（図４（ｂ）の「コイル通電時のリフト位置」および「コイル通電時のリフト量」参照）。

これにより、開閉面２６と弁座面２７との間が軸方向に大きく離間し、開閉面２６と弁座面２７との間は速やかに低圧流路１８と同等の燃料圧（大気圧相当）となる。このため、蓄圧室１４の燃料は、高圧流路１７および絞り３４を経由して弁座面２７における開口部６４に到達すると、ただちに大気圧相当に減圧されて低圧流路１８、および貫通穴５５、６２を経て逃し流路１３に逃される。

〔実施例の特徴〕
実施例の減圧弁１の特徴を図２〜図４に基づき説明する。
まず、弁座面２７には、高圧流路１７の絞り３４の開口部６４と同心状であって開口部６４を円環状に包囲する溝６６が設けられている。また、弁座面２７は、溝６６により内周側の１次弁座面６７と、外周側の２次弁座面６８とに分割されている。そして、弁体１９は、開閉面２６が溝６６を跨いで１次、２次弁座面６７、６８の両方に面接触することで、高圧流路１７と低圧流路１８との間を閉鎖する。

また、溝６６の底面から、先端側かつ外周側に向かって小径部３３を斜めに貫通する絞り６９が設けられ、絞り６９は、溝６６と低圧流路１８との間を連通する。このため、溝６６に流れ込んだ燃料は、絞り６９を経由して、小径部３３の外周側の低圧流路１８に流れることができる。

また、弁体１９は、コモンレール圧が所定の規制値に達すると、電磁ソレノイド装置２１が磁気力を発生していなくても、絞り３４により減圧されたコモンレール圧を受けて弁座形成部２０から離座し、開閉面２６の外周側および溝６６の両方を介して高圧流路１７から低圧流路１８に向かう燃料の逃し流を形成する。つまり、減圧弁１は、ＥＣＵ１１による制御とは係わりなく機械的に開弁して蓄圧室１４の燃料を逃すことができるＰ／Ｌとしての機能を具備する。

この場合、弁体１９に軸方向に作用する力に関し、電磁ソレノイド装置２１の磁気力とは無関係に、絞り３４により減圧されたコモンレール圧による付勢力がスプリング力よりも強くなることで、弁体１９が弁座形成部２０から離座する。このため、ＥＣＵ１１からの指令に応じる減圧弁１の本来の作用、つまり、電磁ソレノイド装置２１の磁気力をスプリング力に対抗させて弁体１９を弁座形成部２０から大きく離座させる場合に比べ、弁体１９のリフト速度が小さくなってリフト量も小さくなる（図４（ｂ）の「Ｐ／Ｌとしてのリフト位置」および「Ｐ／Ｌとしてのリフト量」参照）。

このため、Ｐ／Ｌの機能として弁体１９が弁座形成部２０から離座した場合、１次、２次弁座面６７、６８からの開閉面２６の離間幅は小さく、１次、２次弁座面６７、６８と開閉面２６との間は、それぞれ、高圧流路１７から低圧流路１８に向かう燃料の逃し流に対する１次、２次絞り７１、７２として機能する。つまり、Ｐ／Ｌの機能として弁体１９が弁座形成部２０から離座した場合、１次、２次弁座面６７、６８から開閉面２６が離れることで溝６６の内周側および外周側にそれぞれ１次、２次絞り７１、７２が形成される。

なお、減圧弁１がＰ／Ｌとして機能する際のコモンレール圧の規制値をＰｃで表記し、蓄圧室１４の燃料が絞り３４を経て開口部６４に到達するまでの間の圧力損失をΔＰ１で表記し、開口部６４に到達した燃料が１次、２次絞り７１、７２を経て大気圧相当に減圧されるまでの間の圧力損失をΔＰ２で表記すると、Ｐｃ、ΔＰ１およびΔＰ２の間には次の関係式が成り立つ。
〔数式１〕Ｐｃ＝ΔＰ１＋ΔＰ２

また、コモンレール圧の規制値は、燃料噴射装置４の全体における燃料圧の許容値を超えないように設定されるので、この許容値をＰｍａｘで表記すると、ＰｃとＰｍａｘとの間には次の関係式が成り立つ。
〔数式２〕Ｐｃ≦Ｐｍａｘ

〔実施例の作用〕
実施例１の減圧弁１のＰ／Ｌとしての作用を図面に基づいて説明する。
コモンレール圧が上昇して規制値に接近すると、弁体１９が弁座形成部２０に着座しているにもかかわらず、１次弁座面６７と開閉面２６との隙間を通って絞り３４から溝６６に向かう燃料のリークが発生し、リークした燃料は溝６６から絞り６９を通って低圧流路１８に流れる。

やがて、コモンレール圧が規制値に到達すると、弁体１９がリフトを開始し、開閉面２６が１次、２次弁座面６７、６８から離間して溝６６の内周側および外周側にそれぞれ１次、２次絞り７１、７２が形成される。

これにより、絞り３４から流出した燃料は１次絞り７１を通過し減圧されて溝６６に達し、溝６６に達した燃料の一部は絞り６９を通過して低圧流路１８に逃される。また、溝６６に達した残りの燃料は、２次絞り７２を通過して開閉面２６の外周側から低圧流路１８に逃される。このため、リフトを開始した後の弁体１９の開閉面２６には径方向に面圧の分布が生じており、開閉面２６には、全面に渡って大気圧よりも高圧の燃料圧が作用する（図５の分布線Ａ参照）。

すなわち、リフト開始後の開閉面２６における面圧分布は、例えば分布線Ａに示すように、開口部６４と対向する領域Ａ１の面圧はＰｃ−ΔＰ１に略一致しており径方向の位置にかかわらず等しい。また、１次弁座面６７と対向して１次絞り７１を形成する領域Ａ２の面圧は外周側に向かって低下し、溝６６と対向する領域Ａ３の面圧は径方向の位置にかかわらず大気圧よりも高い値で略一定に保たれる。そして、２次弁座面６８と対向して２次絞り７２を形成する領域Ａ４の面圧は外周側に向かって低下し、開閉面２６の外周縁で大気圧まで低下する。

そして、弁体１９は、分布線Ａの面圧分布に従って開閉面２６全面に大気圧より高圧の燃料圧を開弁方向に受けながら、１次、２次弁座面６７、６８と開閉面２６との間の離間幅を拡大しながらリフトする。

〔実施例の効果〕
実施例の減圧弁１によれば、弁座面２７は、高圧流路１７の絞り３４の開口部６４と同心状であって開口部６４を包囲する溝６６により、溝６６の内、外周側の１次、２次弁座面６７、６８に分割されている。そして、溝６６は、絞り６９を介して低圧流路１８と連通しており、弁体１９の開閉面２６は、溝６６を跨いで１次、２次弁座面６７、６８の両方に面接触することで、高圧流路１７と低圧流路１８との間を閉鎖する。

また、弁体１９は、コモンレール圧が規制値に達すると、電磁ソレノイド装置２１が磁気力を発生していなくても、絞り３４により減圧されたコモンレール圧を受けて弁座形成部２０から離座し、開閉面２６の外周側、および溝６６の両方を介して高圧流路１７から低圧流路１８に向かう燃料の逃し流を形成する。そして、燃料の逃し流は、溝６６の内、外周側に形成される１次、２次絞り７１、７２により絞られる。

これにより、スプリング力を強化しなくても、コモンレール圧上昇に伴うＰ／Ｌとしての弁体１９のリフト前のリーク量を、溝６６および絞り６９のみを通ってリークする微小量に抑えることができる。このため、スプリング力を強化することなく、Ｐ／Ｌとしての弁体１９のリフト前のリーク量を抑制することができる。

また、Ｐ／Ｌとしての弁体１９のリフトが始まると、燃料は、１次絞り７１を通過して溝６６に達した後、２次絞り７２ならびに溝６６および絞り６９の両方を介して高圧流路１７から低圧流路１８に逃される。

つまり、高圧流路１７から流出した燃料は、１次絞り７１を通過することで減圧されて溝６６に到達する。そして、溝６６に到達した燃料は大気圧よりも高圧に保たれており、溝６６に到達した燃料の一部は、大気圧よりも高圧のまま溝６６から絞り６９に流入して絞り６９を通過することで大気圧まで減圧されて低圧流路１８に逃される。また、残りの燃料は、２次絞り７２を通過することで大気圧まで減圧され、開閉面２６の外周側から低圧流路１８に逃される。

このため、リフト中の弁体１９に関し、開閉面２６に作用する面圧分布を溝６６の存在により部分的に嵩上げすることができるので（図５（ａ）の分布線Ａ、Ｂを参照）、弁体１９のリフトを確保して蓄圧室１４から燃料を確実に逃すことができる。

すなわち、弁座面２７に溝６６がなく弁座面２７が１次、２次弁座面６７、６８に分割されていない場合に、規制値を分布線Ａにおける場合と同等に保とうとすれば、分布線Ｂに示すように、領域Ａ２〜Ａ４において面圧が単調かつ滑らかにＰｃ−ΔＰ１から大気圧まで低下してしまう。このため、分布線Ｂによれば、開閉面２６に作用する面圧が領域Ａ２〜Ａ４において全て分布線Ａよりも低くなってしまうので、弁体１９のリフトを確保できない虞がある。

また、分布線Ａと同等のリフト速度を得ようとすれば、図５（ｂ）に示す分布線Ｃのように、少なくとも領域Ａ１において面圧を高める必要があるので、そもそも、規制値自体が、例えばＰｃからＰｃ´まで高くなってしまう。また、より高い燃料圧に対抗して弁体１９を弁座形成部２０に着座させておくために、より強力なスプリング力が必要となってしまう。

以上により、弁座面２７を溝６６により１次、２次弁座面６７、６８に分割するとともに、開閉面２６を１次、２次弁座面６７、６８の両方に跨って面接触させて高圧流路１７と低圧流路１８との間を閉鎖することで、減圧弁１がＰ／Ｌとして機能する際の弁体１９のリフトに係わる問題を、スプリング力を強化することなく解消することができる。

また、スプリング力を強化することなく、減圧弁１にＰ／Ｌとしての機能を具備させることができるので、コモンレール５に装着すべき機器数を減圧弁１およびレール圧センサ１０の２つの減らすことができる。このため、コモンレール５の径方向に大きく突出するようにＰ／Ｌを装着する必要がなくなるので、機器装着後のコモンレール５の体格を径方向に縮小することができる（図３（ａ）および図７（ａ）参照）。

〔変形例〕
減圧弁１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。例えば、実施例の減圧弁１によれば、２次弁座面６８は、開閉面２６の外周縁よりも外周側に大きく広がるように設けられていたが、例えば、２次弁座面６８に外周縁を設定して開閉面２６の外周縁が２次弁座面６８の外周縁よりも外周側に配されるようにしてもよい。

１減圧弁
２内燃機関
４燃料噴射装置
５コモンレール
８サプライポンプ
９インジェクタ
１７高圧流路
１８低圧流路
１９弁体
２０弁座形成部
２１電磁ソレノイド装置
２２スプリング（付勢手段）
２６開閉面
２７弁座面
６４開口部
６６溝
７１１次絞り（絞り）
７２２次絞り（絞り）

Claims

燃料を高圧化して吐出するサプライポンプ、このサプライポンプから吐出された高圧の燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール、およびこのコモンレールから分配された高圧の燃料を内燃機関に噴射するインジェクタとともに燃料噴射装置を構成し、前記コモンレールに装着されて前記コモンレールから燃料を逃す減圧弁において、
前記コモンレール内に連通する高圧流路と大気に通じる低圧流路との間を開閉する平面状の開閉面を有する弁体と、
前記高圧流路が開口するとともに前記開閉面が面接触する平面状の弁座面を有し、前記弁体が離着座する弁座形成部と、
前記高圧流路と前記低圧流路との間を開放する方向に前記弁体を駆動するための磁気力を発生する電磁ソレノイド装置と、
前記高圧流路と前記低圧流路との間を閉鎖する方向に前記弁体を、常時、付勢する付勢手段とを備え、
前記低圧流路は、前記開閉面または前記弁座面の外周側に形成され、
前記弁体が前記弁座形成部に対して離着座することで、前記弁座面から前記開閉面が離れたり、前記弁座面に前記開閉面が面接触したりして前記高圧流路と前記低圧流路との間が開閉され、
前記弁座面には、前記高圧流路の開口部と同心状であって前記開口部を包囲する溝が設けられ、この溝には前記低圧流路が連通しており、
前記弁体は、前記開閉面が前記溝を跨いで前記溝の内周側および外周側の両側で前記弁座面に面接触することで、前記高圧流路と前記低圧流路との間を閉鎖し、
さらに、前記弁体は、前記コモンレール内の燃料圧が所定の規制値に達すると、前記電磁ソレノイド装置が磁気力を発生していなくても、前記コモンレール内の燃料圧を受けて前記弁座形成部から離座し、前記開閉面または前記弁座面の外周側、および前記溝の両方を介して前記高圧流路から前記低圧流路に向かう燃料の逃し流を形成し、
この燃料の逃し流は、前記弁座面から前記開閉面が離れることで前記溝の内周側および外周側に形成される絞りにより絞られることを特徴とする減圧弁。
請求項１に記載の減圧弁において、
前記規制値は、
前記電磁ソレノイド装置が磁気力を発生していなくても前記弁体が前記弁座形成部から離座して前記高圧流路から前記低圧流路に向かう燃料の逃し流が形成されている場合に、前記コモンレール内の燃料が前記開口部に到達するまでの間の圧力損失ΔＰ１と、前記開口部に到達した燃料が大気圧相当に減圧されるまでの間の圧力損失ΔＰ２との和であり、
前記燃料噴射装置における燃料圧の許容値を超えないように設定されることを特徴とする減圧弁。