JP3793044B2

JP3793044B2 - 減圧弁

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Publication number: JP3793044B2
Application number: JP2001155658A
Authority: JP
Inventors: 旭國島
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: DE10223025A1; DE10223025B4; JP2002349381A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射置における圧力制御用の減圧弁に係り、特に、低温時に開弁状態となる構成を有し、構成の簡素化等を図った機械式の減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンンへ燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一つとして、高圧にした燃料を、コモンレールと称される燃料通路に一旦蓄え、その後、このコモンレールに接続された複数の噴射ノズルの電磁弁を制御して同時に噴射を行えるようにしたコモンレール式燃料噴射装置と称されるものが種々提案されており公知・周知となっている（例えば、特開平１０−５４３１８号公報等参照）。
このようなコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール内の圧力を所望の圧力とするには、例えば、高圧ポンプによるコモンレールへの燃料の圧送を高圧ポンプによる最大圧で行い、その後、何らかの減圧機構によって、コモンレール内の圧力を減圧して所望の圧力とする構成が考えられるが、最も簡易な構成としては、電磁弁を有してなるソレノイド式減圧弁を設けることなく、無噴射時における装置各部からの燃料リークに減圧を依存するような構成とすることが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成にあっては、燃料の動粘度が特に低温状態において高くなることに起因してリーク量が低温時以外に想定した量に比して大きく低下するため、コモンレールにおける所望する減圧を達成し難く、減圧応答時間が長くなってしまうという問題がある。さらに、実際のコモンレール内の圧力が目標レール圧に降下しない状態での噴射がなされる可能性が大きく、そのような状態での噴射がなされた場合には、エンジンの振動が必要以上に増大すると共に騒音の増大が懸念される。
一方、ソレノイドを用いた電磁弁を設けることは、装置構成を複雑にすると共に、装置の高価格化を招くため、特に低価格の装置が望まれる場合には不向きである。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、低温時における減圧特性の改善を図ることのできる機械式の減圧弁を提供するものである。
本発明の他の目的は、ソレノイドによる電磁弁とすることなく、比較的安価で低温時における減圧特性が良好、かつ、安定なコモンレール式燃料噴射装置を実現することのできる減圧弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、使用に際して、コモンレール式燃料噴射装置との動作上の整合を図るための調整作業が不用な減圧弁を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール装置は、
燃料を蓄える燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプより圧送された燃料を所定の圧力で蓄えるコモンレールと、前記コモンレールに接続されて前記高圧燃料を内燃機関に噴射供給する複数の燃料噴射弁と、前記複数の燃料噴射弁が外部からの制御によって燃料噴射が行われるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射装置であって、
前記コモンレールには、当該コモンレール内の燃料を前記燃料タンクへ戻す減圧弁が設けられ、
当該減圧弁は、
燃料入口と燃料出口とが形成された弁ハウジング内に、弁部材が温度依存性弾性部材により前記燃料入口側へ付勢されるよう設けられてなり、
前記温度依存性弾性部材は、所定の低温状態以外においては、前記燃料入口へ流入する燃料の圧力に抗して前記弁部材を前記燃料入口に着座せしめるよう前記弁部材を押圧する一方、前記所定の低温状態においては、その付勢力が前記燃料入口へ流入する燃料の圧力より下回り、前記燃料の圧力により前記弁部材の前記燃料入口からの離間を可能とし、燃料温度が低温となった場合における燃料の動粘度の増大に起因する前記コモンレール内の減圧不足の補償を可能としてなるものである。
【０００６】
かかる構成においては、所定の低温状態以外、すなわち、ほぼ常温状態においては、燃料圧力に抗して弁部材を燃料入口に着座せしめることができる一方、所定の低温状態においては、弁部材に対する押圧力が低下して燃料圧力に抗することができなくなり、それによって弁部材の燃料入口からの離間を可能とするような温度依存性弾性部材を用いる構成としたことで、弁部材の動きを機械的に、かつ、自動的に規制でき、低温時における減圧特性の改善を図ることのできるコモンレール式燃料噴射装置を提供することができるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、第１の構成例について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
この第１の構成例における減圧弁Ｓ１は、まず、その構成を概略的に言えば。全体の概略形状が筒状に形成されてなる弁ハウジング１に後述するように弁部材１２が弾装されてなるものである。
すなわち、弁ハウジング１は、その全体形状が筒状に形成され、大径部１ａと小径部１ｂとを有するものとなっている。そして、この弁ハウジング１の内部には、円筒状に部材収納室２が形成されており、その長手軸方向（図１において紙面上下方向）の一方の端部は、弁ハウジング１の端部において開口部３となっており、その開口部３は、円盤状に形成された閉鎖蓋体４により閉鎖されたものとなっている。なお、本発明の実施の形態においては、閉鎖蓋体４は、その外周面で開口部３直下の部材収納室２の内周面に螺着されるようになっている。
また、部材収納室２の他端側は、弁ハウジング１の他端部より手前側に底部５が形成されたものとなっており、この底部５の中央には、燃料入口６が穿設されている。この燃料入口６は、この底部５から弁ハウジング１の他端部まで形成さおり、本発明の実施の形態においては、底部５に形成された部位が小径の第１の入口部６ａ、他の部位が大径の第２の入口部６ｂとなっている。
【０００８】
また、弁ハウジング１には、その長手軸方向と直交する方向で、底部５近傍において、燃料出口８ａ，８ｂが穿設されている。
一方、部材収納室２内においては、部材収納室２の直径とほぼ同一の直径を有してなる可動蓋９が収納されており、この可動蓋９は、部材収納室２の長手軸方向（図１において紙面上下方向）において摺動可能となっているものである。そして、この可動蓋９と閉鎖蓋体４とに挟持されるようにして適宜な量のゲル状部材１０が収納されている。
さらに、このゲル状部材１０が配された部材収納室２の部位は、燃料温度を直接的又は間接的に検出可能な流体と接触可能に構成されている。
すなわち、具体的には、ゲル状部材１０が配された部材収納室２の部位には、ゲル状部材１０及び弁ハウジング１を貫通するようにして温度感知用パイプ１１が配されている。この温度感知用パイプ１１は、後述するように、減圧弁Ｓ１が用いられるコモンレール式燃料噴射装置（図２参照）の燃料タンク２１の燃料が循環的に流されるもので、それによって、温度感知用パイプ１１を介して燃料の温度がゲル状部材１０へ伝達されるようにしてある。
ここで、ゲル状部材１０は、所定の低温状態（例えば、１０℃以下の温度状態）となると、常温時に比して全体が収縮し、常温に戻ると元の状態に戻る可逆性を有するものである。
【０００９】
また、可動蓋９と底部５との間には、弁部材１２及びばね１３が配設されたものとなっている。すなわち、先ず、本発明の実施の形態における弁部材１２は、部材収納室２の直径に比して小さな直径を有して比較的扁平の円柱状に形成された押圧部１２ａと、この押圧部１２ａの一方の面側のほぼ中央に立設された弁本体部１２ｂとを有してなるものとなっている。
弁本体部１２ｂは、その先端部が円錐状に形成されて着座部１２ｃとなっており、燃料入口６に着座可能に配されたものとなっている。
そして、弁部材１２の押圧部１２ａと可動蓋９との間に、先のゲル状部材１０が縮小しない常温時において、弁本体部１２ｂの先端が燃料入口６へ付勢されるようにばね１３が弾装されている。このばね１３の弁部材１２に対する付勢力は、ゲル状部材１０が所定の低温状態以外にある場合には、燃料入口６へ流入してくる燃料の圧力に抗して、弁本体部１２ｂを燃料入口６に着座せしめることができる程度の大きさに設定されている。一方、ゲル状部材１０が所定の低温状態となると全体が収縮するために、その収縮に伴いばね１３が部材収納室２の長手軸方向で伸び、それによって、弁部材１２に対する付勢力が低下し、燃料圧力がその付勢力に優るようになっている。その結果、燃料が弁部材１２を上方（図１において紙面上方向）へ押し上げて部材収納室２内へ流入することとなる。
【００１０】
一方、弁ハウジング１の外部において、小径部１ｂには、燃料戻しパイプ１４が外装されたものとなっている。この燃料戻しパイプ１４は、減圧弁Ｓ１の燃料出口８ａ，８ｂから流出された燃料を、所望する箇所へ戻すための燃料通路である。本発明の実施の形態における燃料戻しパイプ１４は、小径部１ｂに外装される部位の全体外形が、小径部１ｂの外径より大きな外径を有し、やや扁平の円柱状に形成されたものとなっており、そのほぼ中央部分を貫通するように小径部１ｂが嵌挿されたものとなっている。
また、弁ハウジング１の小径部１ｂ側の端部は、この減圧弁Ｓ１が設けられる装置等の適宜な部位１５に螺着されるようになっている。
【００１１】
次に、上記構成の減圧弁Ｓ１が用いられるコモンレール式燃料噴射装置の構成について図２を参照しつつ説明する。
図２は、コモンレール式燃料噴射装置の基本的な構成を概略的に示したものであるが、コモンレール式燃料噴射装置は、燃料が蓄積される燃料タンク２１から高圧ポンプ２２によりコモンレール２３に燃料が供給されるようになっており、このコモンレール２３には、複数の燃料噴射弁２４が設けられたものとなっている。そして、高圧ポンプ２２及び複数の燃料噴射弁２４の動作制御は、図示されない制御部によって行われるようになっており、噴射時期、噴射時間等が制御されるようになっているものである。
かかる構成において、先に説明した減圧弁Ｓ１は、例えば、コモンレール２３に設けられるものとなっている。したがって、この場合、小径部１ｂは、コモンレール２３に螺着されることとなる。また、燃料戻しパイプ１４の端部（減圧弁Ｓ１の小径部１ｂに取り付けられた端部と反対側の端部）は、燃料タンク２１の燃料中に位置することとなる。
さらに、温度感知用パイプ１１（図１参照）は、燃料タンク２１内の燃料を循環するように設けられたものとすると好適である。
【００１２】
次に、かかる構成における減圧弁Ｓ１の動作について図１及び図２を参照しつつ説明する。
まず、燃料が常温状態にある場合、換言すれば、ゲル状部材１０が収縮する温度状態（所定の低温状態）ではない場合においては、ゲル状部材１０は所定の低温状態に比して伸びた状態であり、それによって、ばね１３が押圧され、さらに、弁部材１２が押圧されて弁部材１２の着座部１２ｃが燃料入口６に着座した状態となる。
したがって、この状態においては、コモンレール２３内の燃料が減圧弁Ｓ１を介して燃料タンク２１へ戻されることはなく、コモンレール２３内の燃料圧力は、ほぼ高圧ポンプ２２によって圧送された圧力に保持されることとなる。
一方、燃料タンク２１の燃料の温度が、ゲル状部材１０の収縮が始まる所定の低温になると、その燃料温度は、温度感知用パイプ１１を介してゲル状部材１０へ伝導され、ゲル状部材１０の収縮が始まり、燃料温度の低下と共に収縮が進むこととなり、例えば、弁部材１２の長手軸方向において、常温時に比して最大でδ(ｃｍ)収縮することとなる。このゲル状部材１０の収縮と共にばね１３の弁部材１２に対する付勢力が徐々に低下してゆき、コモンレール２３内の燃料圧力がばね１３の付勢力に優ることとなり、弁部材１２の着座部１２ｃは、燃料入口６から徐々に離間してゆくこととなる。この弁部材１２の燃料入口６からの離間によって（換言すれば、開弁状態となることによって）、コモンレール２３内の燃料が燃料入口６から部材収納室２内へ流入し、さらに、燃料出口８ａ，８ｂから流出して燃料戻しパイプ１４へ流れ込むこととなる。そして、燃料戻しパイプ１４へ流れ込んだ燃料は、燃料タンク２１へ戻されることとなる。
上述のように減圧弁Ｓ１が開弁することで、コモンレール２３内の圧力は、その開弁状態に応じて減圧されることとなり、燃料温度が低温となった場合に、燃料の動粘度が高くなることに起因してコモンレール式燃料噴射装置の各部からのリークが常温時に比して減少することによるコモンレール２３内の減圧不足が補償されて、適切な噴射圧力の維持が可能となる。
【００１３】
なお、着座部１２ｃと燃料入口６との離間に伴い、いわゆるシート流路面積（着座部１２ｃと燃料入口６との間の間隙を、長手軸方向で見た場合の間隙の面積）が徐々に増えることとなるので、部材収納室２内へ流れ込む燃料の流入量は、このシート流路面積の増加と共に増えることとなる。
そして、図１に示された構成において、着座部１２ｃの燃料入口６からのある離間距離に対して燃料の流入量を如何に設定するかは、燃料入口６の径の大きさ、すなわち、オリフィス径を如何なる大きさに設定するか、又は着座部１２ｃの傾斜の大きさ、換言すれば、シート流路面積を如何なる大きさに設定するかに依拠するものであることは、公知・周知の通りである。
また、上記構成においては、減圧弁Ｓ１をコモンレール２３に取着することとしたが、必ずしもコモンレール２３に取着されなければならないものではなく、例えば、高圧ポンプ２２とコモンレール２３間を連結するパイプの適宜な部位に設けても良く、また、高圧ポンプ２２に設けても良いものである。
さらに、温度感知用パイプ１１に燃料を流すことに代えて、燃料温度を間接的に検出可能な流体としてエンジンン（図示せず）の冷却水を、流すようにして、燃料温度の感知に代えるようにしても良い。またさらには、ゲル状部材１０を大気に晒すようにしても良いものである。
【００１４】
次に、第２の構成例における減圧弁Ｓ２について図３を参照しつつ説明する。なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この減圧弁Ｓ２は、温度依存性弾性部材として形状記憶合金からなるばね３１を用いてなるものである。
すなわち、部材収納室２内においては、弁部材１２と閉鎖蓋体４との間に、形状記憶合金からなるばね３１が部材収納室２の長手軸方向（図３において紙面上下方向）において弾装されたものとなっている。このばね３１は、先の第１の構成例における減圧弁Ｓ１に用いられたゲル状部材１０と同様に、所定の低温状態となると、部材収納室２の長手軸方向で収縮するようになっているものである。したがって、ばね３１の弁部材１２に対する付勢力は、その収縮が生じない常温においては、弁部材１２の着座部１２ｃが燃料圧力に抗して燃料入口６に充分に着座せしめられるよう設定される必要がある。
また、この第２の構成例における弁部材１２の押圧部１２ａの直径は、部材収納室２の内径にほぼ一致したものとなっており、閉鎖蓋体４と押圧部１２ａとの間に形成されるばね収納室３２は、弁本体１２が位置する側の部材収納室２と隔絶されたものとなっている。そして、このばね収納室３２には、図示は省略されているが、燃料タンク（図２参照）の燃料が循環的に流入されるようになっており、ばね３１が燃料の温度を感知できるようになっている。
【００１５】
次に、かかる構成における減圧弁Ｓ２の動作について説明することとする。なお、減圧弁Ｓ２は、第１の構成例における減圧弁Ｓ１同様に、図２に示された構成のコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール２３に取着されて用いられるものであるとする。
まず、燃料が常温状態にある場合、換言すれば、ばね３１が収縮する温度状態（所定の低温状態）ではない場合においては、ばね３１は所定の低温状態に比して伸びた状態であり、それによって、弁部材１２が押圧されて弁部材１２の着座部１２ｃが燃料入口６に着座した状態となる。
したがって、この状態においては、コモンレール２３内の燃料が減圧弁Ｓ２を介して燃料タンク２１へ戻されることはなく、コモンレール２３内の燃料圧力は、ほぼ高圧ポンプ２２によって圧送された圧力に保持されることとなる。
【００１６】
一方、燃料タンク２１の燃料の温度が、ばね３１の収縮が始まる所定の低温になると、ばね３１は所定量収縮することとなる。このばね３１の収縮により、弁部材１２は、コモンレール２３内の燃料圧力により上方へ押し上げられて、弁部材１２の着座部１２ｃは、燃料入口６から離間することとなる。この弁部材１２の燃料入口６からの離間によって（換言すれば、開弁状態となることによって）、コモンレール２３内の燃料が燃料入口６から部材収納室２内へ流入し、さらに、燃料出口８ａ，８ｂから流出して燃料戻しパイプ１４へ流れ込むこととなる。したがって、燃料戻しパイプ１４へ流れ込んだ燃料は、燃料タンク２１へ戻されることとなる。
上述のように減圧弁Ｓ２が開弁することで、コモンレール２３内の圧力は、その開弁状態に応じて減圧されることとなり、燃料温度が低温となった場合に、燃料の動粘度が高くなることに起因してコモンレール式燃料噴射装置の各部からのリークが常温時に比して減少することによるコモンレール２３内の減圧不足が補償されて、適切な噴射圧力の維持が可能となる。
なお、上述した構成においては、ばね収納室３２に燃料を流入させることとしたが、燃料に代えてエンジンン（図示せず）の冷却水を流入させるようにして、冷却水の温度を以て燃料温度とするようにしても良い。また、ばね収納室３２に大気を導入し、ばね３１が大気に晒されるようにし、大気温度をもって燃料温度とするものとしても良い。
【００１７】
上述した第１及び第２のいずれの構成例においても、燃料入口６から部材収納室２内へ流入する燃料の流量の設定は、シート流路面積又はオリフィス径を変えることにより可能としたが、これに限定される必要は無いことは勿論であり、他に、例えば、次述するような構成を有してなる弁部材３３を用いることによる、いわゆるクリアランス制御としても良い。
いわゆるクリアランス制御のための弁部材３３は、図４に示されたように押圧部３３ａと弁本体部３３ｂとに大別されてなる点は、図１又は図３に示された弁部材１２と同様であるが、この弁本体部３３ｂは、次述するような形状に形成されてなる点が異なるものとなっている。
すなわち、この弁本体部３３ｂは、燃料入口６の直径より大きい直径を有して円柱状に形成されてなる第１の弁本体部３３ｃと、燃料入口６の直径より小さい直径を有して円柱状に形成されてなる第２の弁本体部３３ｅとが、テーパ状に形成されてなる着座部３３ｄを介して連結された構成となっているものである（図４参照）。
また、第１の弁本体部３３ｃと第２の弁本体部３３ｅとは、同軸的に形成されたものとなっている。
そして、第２の弁本体部３３ｅの外周面と燃料入口６の内周面とに形成される間隙（クリアランス）イの大きさＬによって燃料入口６から部材収納室２内へ流入する燃料の流量が決まるものとなっている。換言すれば、第２の弁本体部３３ｅの直径を如何なる大きさとするかによって、間隙イの大きさが決まり、その結果、燃料入口６から部材収納室２内へ流入する燃料の流量が決まるものである。
【００１８】
次に、第３の構成例における減圧弁Ｓ３について、図５を参照しつつ説明する。なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとし、図５においては、主に図１に示された減圧弁Ｓ１と異なる点を中心に図示し、同一の構成部分についてはその図示を省略したものとする。
この第３の構成例における減圧弁Ｓ３は、第１の構成例における減圧弁Ｓ１のゲル状部材１０に代えて、バイメタルを用いてなる板状部材３４が設けられてなるものである。
すなわち、板状部材３４は、膨張係数の異なる板状（換言すれば、面状）の第１の部材３４ａと同じく板状の第２の部材３４ｂとが接合されてなるバイメタルであって、その長手軸方向（図５において紙面左右方向）の両端部は、支持部材３５ａ，３５ｂを介して部材収納室２の内壁に固定されたものとなっている。
【００１９】
この板状部材３４は、常温状態においては、比較的大きな湾曲状態にある一方、所定の低温状態となると、その湾曲状態が緩やかなものとなる特性を有しているものである。
そして、この板状部材３４は、常温において凸状となる側が可動蓋９に当接するように設けられることで、可動蓋９を介してばね１３を押圧し、さらに、このばね１３を介して弁部材１２を押圧することとなり、それによって、弁部材１２の着座部１２ｃ（図１参照）が燃料入口６に着座するようになっている（図５（Ａ）参照）。
一方、可動蓋９と閉鎖蓋体４との間に流入される燃料温度感知用の燃料の温度が所定の低温を下回ると、板状部材３４の湾曲状態は緩やかなものとなって、それに伴いばね１３の弾性力が板状部材３４の押圧力に優り、可動蓋９が板状部材３４側へ押し上げられることとなる。同時に、可動蓋９及びばね１３を介しての弁部材１２へ対する板状部材３４による押圧力が、燃料圧力による弁部材１２を上方へ押し上げようとする力を下回り、弁部材１２は燃料入口６（図１参照）から離間して、燃料が部材収納室２内へ流入することとなる。
可動蓋９の位置は、最終的には、ばね収納室３２内の燃料温度が常温の場合と低温の場合とでは、例えば、δ(ｃｍ)の差が生ずることとなる（図５（Ｂ）参照）。
なお、可動蓋９と閉鎖蓋体４との間に燃料を流入させることに代えて、エンジンの冷却水を流入させて、その温度を以て燃料温度とするようにしても良い。さらに、可動蓋９と閉鎖蓋体４との間に大気を流入させ、大気温度を以て燃料温度とするようにしても良い。
【００２０】
次に、第４の構成例における減圧弁Ｓ４について、図６を参照しつつ説明する。なお、図１又は図５に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとし、図６においては、主に図１に示された減圧弁Ｓ１と異なる点を中心に図示し、同一の構成部分についてはその図示を省略したものとする。
この第４の構成例における減圧弁Ｓ４は、バイメタルからなる板状部材３４を用いるのは、上述した第３の構成例における減圧弁Ｓ３と同様であるが、その配設構造が減圧弁Ｓ３の場合とは異なるものである。
すなわち、板状部材３４は、図３に示された構成において、ばね３１及び弁部材１２に代わって、燃料温度に伴う湾曲状態の違いによって燃料入口６を直接開閉成するように設けられたものとなっている。
かかる構成においては、部材収納室２が板状部材３４によって二分されることとなり、その一方、すなわち、燃料入口６側と反対側の部位２ａに燃料又は図示されないエンジンの冷却水を、板状部材３４による燃料温度の感知用として流入させるようにすると好適である。
【００２１】
かかる構成においては、燃料が常温である場合、板状部材３４は低温状態に比して大きく湾曲し、凸状となる部分によって、燃料入口６が閉鎖されることとなる（図６（Ａ）参照）。
一方、燃料温度が所定の低温を下回ると、板状部材３４の湾曲状態が緩やかになり、燃料入口６から離間し、それによって、燃料入口６から部材収納室２内へ燃料が流入することとなる（図６（Ｂ）参照）。
なお、燃料温度を間接的に検出可能な流体として、燃料入口６側と反対側の部位２ａを大気に晒すようにしても良い。
【００２２】
次に、第５の構成例における減圧弁Ｓ５について、図７乃至図９を参照しつつ説明する。
この減圧弁Ｓ５は、弁部材４３に取着された弁棒４８の温度による軸方向の伸縮によって、弁部材４３の着座が制御可能に構成されてなるものである。
以下、具体的に説明すれば、まず、本発明の実施の形態における減圧弁Ｓ５は、弁ハウジング４０が、通路形成体４１と、この通路形成体４１の平面部分に設けられた弁部材保持部４２とから構成されてなるものとなっている（図７参照）。
通路形成体４１は、平面部分を有し、その適宜な部位には、弁部材４３が収納される弁部材収納室４４が、その平面部分に開口するように形成されたものとなっている。また、この通路形成体４１においては、この弁部材収納室４４の底部に、着座部４５ａを有する燃料入口４５が形成されると共に、弁部材収納室４４の底部近傍の壁面には、燃料出口４６が形成されている（図７参照）。なお、本発明の実施の形態における弁部材収納室４４は、円柱状の空間が形成されたものとなっている。
【００２３】
この通路形成体４１は、減圧弁Ｓ５が設けられる装置や配管等の一部、すなわち、例えば、コモンレール２３（図２参照）の一部であっても良く、また、全く別体であって、この通路形成体４１をコモンレール２３等へ取着するようにしても良く、いずれでもよいものである。
弁部材保持部４２は、有底筒状に形成されてなる蓋体４７を有し、先の通路形成体４１に形成された弁部材収納室４４が蓋体４７の内部に位置するようにして、蓋体４７の開口側が通路形成体４１に固着されており、その内部には、次述するようにばね５０、ばね受け部材４９、弁部材４３が収納されたものとなっている（図７参照）。なお、蓋体４７は、極力熱膨張係数の小さな部材を用いて形成されるのが好ましく、そのような部材としては、例えば、鋼が好適である。
すなわち、まず、本発明の実施の形態における弁部材４３は、円柱状に形成されてなる第１の弁本体部４３ａと、この第１の弁本体部４３ａの中心軸と同一軸上に第１の弁本体部４３ａの直径より小経に形成されてなる第２の弁本体部４３ｂと、この第１の弁体部と第２の弁本体部４３ｂとの間にテーパ状に形成された連絡部４３ｃとからなるものである。そして、第２の弁本体部４３ｂの先端部４３ｄは円錐状に形成されており、燃料入口４５に形成された着座部４５ａに着座できるようになっている。
そして、かかる弁部材４３は、温度によって膨張率が低い部材を用いるのがよく、そのような部材としては、例えば、鋼が好適である。
【００２４】
また、この弁部材４３の第１の弁本体部４３ａの平面部分、すなわち、第２の弁本体部４３ｂの先端部４３ｄと反対側に位置する第１の弁本体部４３ａの端部には、柱状に形成されてなる温度伸縮性部材としての弁棒４８が、その中心軸が第１の弁本体部４３ａのそれと一致するようにして固着されている（図７参照）。この弁棒４８は、特に、線膨張係数が大きな部材を用いて形成したものがよく、そのような部材としては、例えば、アルミニウムが好適である。なお、弁棒４８の線膨張係数は、弁部材４３などの他のものに比して、ほぼ２倍以上であることが好ましい。
そして、この弁棒４８を覆うように、弁棒４８の端部に、ばね受け部材４９が係合されている。すなわち、本発明の実施の形態におけるばね受け部材４９は、有底筒状に形成された本体部４９ａと、この本体部４９ａの開口側の周縁から延設されたフランジ４９ｂとを有してなるものである。この本体部４９ａの長手軸方向（図７において紙面上下方向）の長さは、弁棒４８の軸方向の長さにほぼ等しく設定されており、この本体部４９ａの内部において、その底部が弁棒４８の端部に当接するようにして本体部４９ａが弁棒４８の端部に載置されたものとなっている（図７参照）。
【００２５】
そして、このばね受け部材４９のフランジ４９ｂと蓋体４７の底部４７ａとの間には、ばね５０が弾装されている。なお、本発明の実施の形態においては、蓋体４７の底部４７ａとばね５０の間には、円環状に形成されてなるシム５１が設けられている。
また、ばね受け部材４９及びばね５０のいずれも、蓋体４７の場合と同様、極力熱膨張係数の小さな部材を用いて形成されるのが好ましく、そのような部材としては、例えば、鋼が好適である。
【００２６】
次に、上記構成における減圧弁Ｓ５の動作について説明することとする。
まず、減圧弁Ｓ５は、図２に示された構成のコモンレール式燃料噴射装置において、例えば、コモンレール２３に取着されて用いられるとする。すなわち、減圧弁Ｓ５は、通路形成体４１に形成された燃料入口４５がコモンレール２３の高圧室（図示せず）に、また、燃料出口４６が燃料タンク２１に、それぞれ連通するように設けられているものとする。
かかる前提の下、この減圧弁Ｓ５は、雰囲気温度が所定の基準温度にある場合には、ばね５０の押圧力が、燃料入口４５へ流入してくる燃料の圧力に優り、ばね受け部材４９を介して、弁棒４８が燃料入口４５側へ充分に押圧されて第２の弁本体部４３ｂの先端部４３ｄが着座部４５ａに着座し、閉弁状態となる（図８参照）。かかる状態においては、弁棒４８の長手軸方向の長さは、ばね受け部材４９のフランジ４９ｂが通路形成体４１にほぼ接合した状態となるように設定されている。
【００２７】
そして、雰囲気温度が所定の低温状態、すなわち、所定の基準温度を下回った状態においては、弁棒４８が収縮し、その長手軸方向の全長が、雰囲気温度が所定の基準温度にある図８の場合に比して短くなる。なお、ばね５０及びばね受け部材４９は、弁棒４８に比して熱膨張係数が充分小さな部材を用いてあるため、その形状、寸法がこの減圧弁Ｓ５の動作に影響を及ぼす程には変化することはない。
弁棒４８の長手軸方向の全長が短くなる結果、燃料入口４５へ流入する燃料圧力により弁部材４３及び弁棒４８は上方（図７において紙面上方向）へ押し上げられて、先端部４３ｄは、着座部４５ａから離間し、開弁状態となる（図７参照）。その結果、燃料が弁部材収納室４４内へ注入し、さらに、燃料出口４６から流出して燃料タンク２１（図２参照）へ戻されることとなる。
【００２８】
一方、雰囲気温度が所定の基準温度を充分超えて上昇した場合には、上述の場合とは逆に、弁棒４８がその長手軸方向へ伸び、ばね５０の押圧力に抗してばね受け部材４９が押し上げられて、ばね受け部材４９は、通路形成体４１から離間することとなる（図９参照）。
この状態において、ばね５０は、より圧縮されることとなるため、ばね受け部材４９を介して弁棒４８及び弁部材４３が受ける押圧力は、さらに強まり、先端部４３ｄは着座部４５ａへより強く押しつけられることとなる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、低温時に弁部材の燃料入口からの離間を可能とする温度依存性弾性部材を用いて弁部材を押圧するような構成とすることにより、低温時において、安定、かつ、確実に開弁状態とすることができ、比較的安価で低温時における減圧特性が良好な機械式の減圧弁を提供することができると共に、ひいては、減圧特性が良好、かつ、安定なコモンレール式燃料噴射装置の実現に寄与することができるという効果を奏するものである。
また、ソレノイドを用いた電磁弁と異なり、機械的な部品のみで構成されたものであるため、その使用に際して、使用される装置、例えば、コモンレール式燃料噴射装置との動作上の整合を図るための調整作業が不用な減圧弁を提供することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における減圧弁の第１の構成例における縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における減圧弁が用いられるコモンレール式燃料噴射装置の構成例を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態における減圧弁の第２の構成例における縦断面図である。
【図４】弁部材の他の構成例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における減圧弁の第３の構成例における主要部の縦断面図であって、図５（Ａ）は、閉弁状態における縦断面図、図５（Ｂ）は開弁状態における縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における減圧弁の第４の構成例における主要部の縦断面図であって、図６（Ａ）は、閉弁状態における縦断面図、図６（Ｂ）は開弁状態における縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態における減圧弁の第５の構成例における開弁状態の縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態における減圧弁の第５の構成例において、雰囲気温度が所定の基準温度である場合の閉弁状態の縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態における減圧弁の第５の構成例において、雰囲気温度が所定の基準温度以上である場合の閉弁状態の縦断面図である。
【符号の説明】
２…弁収納室
９…可動蓋
１０…ゲル状部材
１２…弁部材
１２ｃ…着座部
１３…ばね（第１の構成例）
３１…ばね（第２の構成例）
３４…板状部材
４３…弁部材
４８…弁棒
４９…ばね受け部材
５０…ばね

Claims

燃料を蓄える燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプより圧送された燃料を所定の圧力で蓄えるコモンレールと、前記コモンレールに接続されて前記高圧燃料を内燃機関に噴射供給する複数の燃料噴射弁と、前記複数の燃料噴射弁が外部からの制御によって燃料噴射が行われるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射装置であって、
前記コモンレールには、当該コモンレール内の燃料を前記燃料タンクへ戻す減圧弁が設けられ、
当該減圧弁は、
燃料入口と燃料出口とが形成された弁ハウジング内に、弁部材が温度依存性弾性部材により前記燃料入口側へ付勢されるよう設けられてなり、
前記温度依存性弾性部材は、所定の低温状態以外においては、前記燃料入口へ流入する燃料の圧力に抗して前記弁部材を前記燃料入口に着座せしめるよう前記弁部材を押圧する一方、前記所定の低温状態においては、その付勢力が前記燃料入口へ流入する燃料の圧力より下回り、前記燃料の圧力により前記弁部材の前記燃料入口からの離間を可能とし、燃料温度が低温となった場合における燃料の動粘度の増大に起因する前記コモンレール内の減圧不足の補償を可能としてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
温度依存性弾性部材は、所定の低温状態において収縮するゲル状部材であって、当該ゲル状部材は、弁部材を挟んで燃料入口と反対側の弁ハウジング内において、前記弁ハウジング内において摺動可能に配設された可動蓋と前記弁ハウジングの端部との間に充填される一方、前記可動蓋と前記弁部材との間にはばねが弾装されて、前記ゲル状部材の前記弁部材に対する押圧力が前記可動蓋及び前記ばねを介して伝達可能に構成されてなると共に、
前記ゲル状部材が充填された部位は、燃料温度を直接的又は間接的に検出可能な流体と接触可能に構成されてなることを特徴とする請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置。
温度依存性弾性部材は、所定の低温温度状態において、弁ハウジングの長手軸方向で収縮する形状記憶合金からなるばねであって、
前記ばねは、弁ハウジング内部に形成されたばね収納室に配設されると共に、当該ばね収納室には、燃料温度を直接的又は間接的に検出可能な流体が流入されてなることを特徴とする請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置。
温度依存性弾性部材は、バイメタルを用いてなる板状部材であって、当該板状部材は、弁部材を挟んで燃料入口と反対側の弁ハウジング内において、前記弁ハウジング内において摺動可能に配設された可動蓋と前記弁ハウジングの端部との間において、凸状となる部位が所定の低温状態以外において、前記可動蓋に当接するようにして設けられる一方、前記可動蓋と前記弁部材との間にはばねが弾装されて、前記板状部材の前記弁部材に対する押圧力が前記可動蓋及び前記ばねを介して伝達可能に構成されてなると共に、
前記板状部材が配された部位には、燃料温度を直接的又は間接的に検出可能な流体が流入されてなることを特徴とする請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置。
燃料を蓄える燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプより圧送された燃料を所定の圧力で蓄えるコモンレールと、前記コモンレールに接続されて前記高圧燃料を内燃機関に噴射供給する複数の燃料噴射弁と、前記複数の燃料噴射弁が外部からの制御によって燃料噴射が行われるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射装置であって、
前記コモンレールには、当該コモンレール内の燃料を前記燃料タンクへ戻す減圧弁が設けられ、
当該減圧弁は、
燃料入口と燃料出口とが形成された弁ハウジング内に、前記燃料入口が開閉成可能となるようにバイメタルを用いてなる板状部材が設けられてなり、
前記板状部材は、所定の低温状態以外においては、その凸状側の湾曲により前記燃料入口を閉成する一方、前記所定の低温状態においては、その湾曲状態の低下によって、前記燃料入口を開成するように設けられる一方、
前記板状部材を挟んで前記燃料入口と反対側の前記弁ハウジング内部には、燃料温度を直接的又は間接的に検出可能な流体が流入されてなり、燃料温度が低温となった場合における燃料の動粘度の増大に起因する前記コモンレール内の減圧不足の補償を可能としてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
燃料を蓄える燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプより圧送された燃料を所定の圧力で蓄えるコモンレールと、前記コモンレールに接続されて前記高圧燃料を内燃機関に噴射供給する複数の燃料噴射弁と、前記複数の燃料噴射弁が外部からの制御によって燃料噴射が行われるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射装置であって、
前記コモンレールには、当該コモンレール内の燃料を前記燃料タンクへ戻す減圧弁が設けられ、
当該減圧弁は、
燃料入口と燃料出口とが形成された弁ハウジング内において、
前記燃料入口に形成された着座部に着座可能な先端部を有すると共に、前記先端部と反対側の端部に温度伸縮性部材が取着されてなる弁部材が、当該弁体部の先端部が前記着座部へ押圧されるように、弾性部材により前記温度伸縮性部材の端部側から押圧されるように配設され、
前記温度伸縮性部材は、雰囲気温度が所定の基準温度以下において、その軸方向において収縮するものであって、当該温度伸縮性部材の収縮により前記燃料入口へ流入する燃料圧力が前記弾性部材の押圧力に優り、開弁状態となるよう構成され、燃料温度が低温となった場合における燃料の動粘度の増大に起因する前記コモンレール内の減圧不足の補償を可能としてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。