JP3793044B2 - 減圧弁 - Google Patents
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Description
【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 (6)
- 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。
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