JP6233158B2 - 燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の気筒に燃料を供給する燃料供給システムに関するものである。

［従来の技術］
従来より、例えば複数の気筒を有するディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）の各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する燃料供給システムとして、図５に示したように、燃料タンク１０１から燃料を汲み上げるフィードポンプ（低圧燃料ポンプ）１０２と、このフィードポンプ１０２から燃料フィルタ１０３を介して吸入した燃料を加圧して高圧化するサプライポンプ（高圧燃料ポンプ）１０４と、このサプライポンプ１０４から高圧燃料が導入されるコモンレール１０５と、このコモンレール１０５から高圧燃料が分配供給される複数（気筒数）のインジェクタ１０６とを備えたコモンレール式燃料噴射システムが提案されている。

コモンレール式燃料噴射システムは、コモンレール１０５の内部に蓄圧された高圧燃料を各インジェクタ１０６を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
ところで、コモンレール１０５の軸線方向の一端側には、ＥＣＵによって通電制御される電磁減圧弁１０７が接続されている（例えば、特許文献１参照）。
この電磁減圧弁１０７は、コモンレール１０５の燃料出口から燃料タンク１０１へ燃料を戻すための燃料戻し経路の途中に設置されている。

電磁減圧弁１０７は、図６に示したように、燃料戻し経路の途中に設置されたハウジング１０８と、このハウジング１０８のバルブシート１０９に接離して燃料流路（高圧室１１１→流路孔１１２→低圧室１１３→流路孔１１４）を開閉するバルブ（弁体）１１５と、このバルブ１１５と一体化されたアーマチャ１１６と、このアーマチャ１１６との間に所定距離を隔てて対向する磁極面１１７を有するステータコアと、通電されるとアーマチャ１１６をステータコアの磁極面１１７に磁気吸引する磁力を発生するソレノイドコイル（以下コイル）１１８と、バルブ１１５およびアーマチャ１１６を全閉方向（流路孔１１２を閉じる側）に付勢するリターンスプリング１１９とを備えている。

電磁減圧弁１０７は、コイル１１８が通電（ＯＮ）されると、アーマチャ１１６およびステータコアを磁束が通る磁気回路が形成されて、アーマチャ１１６がステータコアの磁極面１１７に磁気吸引される。これにより、流路孔１１２が開かれて、コモンレール１０５から燃料リターン経路を経て燃料タンク１０１へ燃料が戻される。
電磁減圧弁１０７は、コイル１１８への通電が停止（ＯＦＦ）されると、リターンスプリング１１９の付勢力によって、バルブ１１５がハウジング１０８のバルブシート１０９に押し付けられる。これにより、流路孔１１２が閉じられるため、サプライポンプ１０４から導入された高圧燃料がコモンレール１０５の内部で蓄圧される。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来例１のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、電磁減圧弁１０７のバルブ１１５よりも燃料流れ方向の下流側（低圧室１１３、流路孔１１４）がリターン配管を介して燃料タンク１０１に接続されているので、コイル１１８をＯＮすると、アーマチャ１１６がステータコアの磁極面１１７に磁気吸引される。すると、バルブシート１０９からバルブ１１５が離脱して、高圧室１１１と低圧室１１３とを連通する流路孔１１２が開放されて、高圧室１１１側が大気開放（Ｐ＝０）となる。
これにより、図３の従来例１および図５に示したように、高圧室１１１（Ａ位置）側の内部圧力（Ｐ＝Ｐａ）と低圧室１１３（Ｂ位置）側の内部圧力（Ｐ＝０）との圧力差、つまりバルブシート１０９とバルブ１１５により構成される圧力開放部の前後差圧が非常に大きいことから、局部的に飽和蒸気圧を下回る領域が生じ、その領域においてキャビテーションが発生する恐れがある。

また、キャビテーションが圧力開放部の近くで消滅すると、その気泡崩壊衝撃圧により、バルブシート１０９およびバルブ１１５の表面にエロージョン（壊食）が生じることが懸念される。
電磁減圧弁１０７のバルブシート１０９およびバルブ１１５にエロージョンが生成されると、電磁減圧弁１０７の全閉時、つまりコイル１１８のＯＦＦ時にバルブシート１０９とバルブ１１５との間に隙間が形成されてしまう。これにより、コイル１１８をＯＦＦしてリターンスプリング１１９の付勢力でバルブ１１５をバルブシート１０９に押し付けて、高圧室１１１と低圧室１１３との連通を遮断しようとしても、バルブシート１０９とバルブ１１５との間に隙間が有るため、電磁減圧弁１０７による圧力保持能力が低下するという問題が生じる。

ここで、特許文献２には、アジャストパイプ、弁体、支持体、スプリング、スプリングストッパ等により構成されて、エンジンへ燃料を供給する燃料供給経路の途中に設置される定残圧弁におけるキャビテーションの発生を回避するものが開示されているが、定残圧弁のバルブ（弁体）や弁座よりも下流側が大気開放（Ｐ＝０）となっていない、つまり定残圧弁のバルブ（弁体）や弁座が、高圧燃料ポンプで昇圧された燃料が流れる高圧側燃料通路と高圧燃料ポンプで昇圧される前の燃料が流れる低圧側燃料通路とを連通する連通路に設けられているので、電磁減圧弁１０７におけるキャビテーションの発生を回避することができない。

特開２００６−２９９８５５号公報 特開２０１２−０１２９５０号公報

本発明の目的は、減圧弁のシートおよびバルブにおけるキャビテーションの発生を要因とするエロージョンの生成を回避することのできる燃料供給システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明（燃料供給システム）によれば、燃料供給経路の高圧部における過剰なまたは余剰な燃料を燃料供給経路の低圧部または燃料タンクへ戻すための燃料戻し経路に、減圧弁のシートおよびバルブよりも燃料の流れ方向の下流側にレギュレート弁をハウジングに設けたことにより、減圧弁のバルブに背圧を与える背圧室の圧力を一定値以上の正圧に保持することが可能となる。
これによって、コモンレールよりも燃料の流れ方向の下流側に位置する高圧室の内部圧力と背圧室（例えばバルブ収容室またはアーマチャ収容室）の内部圧力との圧力差が小さくなることから、局部的に飽和蒸気圧を下回る領域が生じ難くなり、その領域においてキャビテーションが発生し難くなる。これにより、減圧弁のシートおよびバルブにおけるキャビテーションの発生を要因とするエロージョンの生成を回避することができる。

コモンレール式燃料噴射システムを示した概略図である（実施例１）。 電磁減圧弁にレギュレート弁を配置した例を示した断面図である（実施例１）。 燃料戻し経路の各位置と圧力との関係を示したグラフである（実施例１）。 コモンレールにレギュレート弁を配置した例を示した斜視図である（参考例）。 コモンレール式燃料噴射システムを示した概略図である（従来例１）。 電磁減圧弁を示した断面図である（従来例１）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１の構成］
図１ないし図３は、本発明の燃料供給システムを適用したコモンレール式燃料噴射システム（実施例１）を示したものである。

本実施例の燃料供給システムは、内燃機関（エンジン）用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）によって構成されている。
エンジンは、例えば自動車等の車両に搭載された車両走行用エンジンであって、複数の気筒（例えば第１〜第４気筒）を有する多気筒ディーゼルエンジンが採用されている。これにより、本実施例においては、燃料タンク１の燃料貯留室に貯留される液体燃料、つまりエンジンの燃料としてディーゼル油（軽油）が使用される。

コモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンク１の燃料貯留室から燃料を汲み上げるフィードポンプ（低圧燃料ポンプ）２と、このフィードポンプ２から供給された燃料中の異物を取り除く燃料フィルタ３と、この燃料フィルタ３から吸入した燃料を加圧して高圧化するサプライポンプ（高圧燃料ポンプ）４と、このサプライポンプ４から高圧燃料が導入される蓄圧室を有するコモンレール５と、このコモンレール５から高圧燃料が分配供給される複数のインジェクタ（ピエゾインジェクタ）６とを備え、コモンレール５の内部（蓄圧室）に蓄圧された高圧燃料を各インジェクタ６を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
なお、サプライポンプ４は、高圧燃料を発生する高圧発生部を構成する。また、コモンレール５は、燃料供給経路の中でサプライポンプ４から高圧燃料が導入される高圧部（燃料供給経路の高圧部）に相当する。

本実施例のサプライポンプ４は、フィードポンプ２から電磁吸入調量弁を経て加圧室内に吸入した燃料を加圧して高圧化し、この高圧燃料をコモンレール５の蓄圧室へ圧送供給する燃料噴射ポンプである。
サプライポンプ４の電磁吸入調量弁は、フィードポンプ２から加圧室内への燃料の吸入量を調整することで、サプライポンプ４の燃料吐出口より吐出される燃料吐出量を制御する。この電磁吸入調量弁は、ＥＣＵから印加されるポンプ駆動信号によって電子制御されるように構成されている。これにより、サプライポンプ４から吐出される燃料吐出量およびコモンレール圧力が制御される。

本実施例のインジェクタ６は、エンジンの各気筒毎に対応して搭載される燃料制御弁（燃料噴射弁）として使用される。
このインジェクタ６としては、コモンレール５の蓄圧室内に蓄圧された高圧燃料を、直接燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの内燃機関用燃料噴射弁（ディーゼルエンジン用のインジェクタ）が採用されている。
インジェクタは、エンジンの各気筒に形成される燃焼室内に燃料を噴射するもので、燃料を噴射する噴孔、およびこの噴孔に連通する燃料流路を有する筒状のノズルボディと、このノズルボディのガイド孔内に往復摺動可能に収容されて、ノズルボディの燃料流路を開閉するノズルニードルと、ノズルボディの燃料流路を介して噴孔に連通する燃料流路を有するインジェクタボディと、このインジェクタボディの長軸方向の先端部にノズルボディを螺子締結により固定するリテーニングナットとを備えている。

ノズルボディの燃料流路には、ガイド孔よりも孔径が拡げられた燃料溜まり室が連通している。この燃料溜まり室には、コモンレール５の蓄圧室からインジェクタボディの燃料流路を通って燃料が導入される。
インジェクタボディの内部には、外部からインジェクタ（ピエゾ）駆動信号を受けるとノズルニードルを開弁方向に駆動するピエゾアクチュエータと、このピエゾアクチュエータにより駆動されてノズルニードルの背圧（圧力制御室内の燃料圧力）を制御する背圧制御機構とが収容されている。この圧力制御室（ノズルニードルの背圧制御室）は、インジェクタボディの燃料流路から分岐した分岐流路の途中（または最下流部）に設けられている。

ピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子をその軸線方向に多数積層してなる積層体（ピエゾスタック）を備えている。ピエゾスタックは、エンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）から印加されるインジェクタ駆動信号によって電子制御されるように構成されている。これにより、各インジェクタの噴孔から燃料噴射される燃料噴射量および噴射時期が制御される。
なお、ピエゾアクチュエータの代わりに、ステータおよびアーマチャにより構成されたソレノイドアクチュエータを採用しても良い。

ここで、サプライポンプ４の電磁吸入調量弁、電磁減圧弁７および複数のインジェクタ６の各ピエゾスタックは、ＥＣＵによって電子制御されるポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路およびインジェクタ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
ＥＣＵには、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＥＥＰＲＯＭ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー回路、ポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが内蔵されている。

コモンレール５の内部には、サプライポンプ４から導入される超高圧の燃料を蓄圧する蓄圧室が形成されている。また、コモンレール５には、蓄圧室の長手方向（軸線方向）に対して直交する半径方向に延びる複数の内外連通孔が形成されている。
複数の内外連通孔は、蓄圧室に一時的に貯留された高圧燃料を複数のインジェクタ６に分配供給するための分配流路である。
蓄圧室の軸線方向の一端側には、電磁減圧弁７が螺子締結等により接続される円筒状の減圧弁締結部が設けられている。この減圧弁締結部には、コモンレール５の軸線方向の一端面で開口する雌螺子孔（リークポート）が設けられている。

電磁減圧弁７は、コモンレール５のリークポートから燃料タンク１の燃料貯留室へ戻される燃料戻し流量に応じてコモンレール５内の燃料圧力（所謂コモンレール圧）を減圧する減圧特性を有している。この電磁減圧弁７は、エンジン制御ユニット（電子制御装置：以下ＥＣＵ）から印加される減圧弁駆動信号によって電子制御されるように構成されている。
また、本実施例では、電磁減圧弁７の弁体（バルブ：後述する）に背圧を与える背圧室（後述する）の燃料圧力を一定値以上の正圧（圧力開放部（Ｐ＝０）よりも高圧の中間圧力（Ｐ＝Ｐｂ）に保持するレギュレート弁８が電磁減圧弁７に搭載（配置）されている。 なお、電磁減圧弁７およびレギュレート弁８の詳細は、後述する。

コモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンク１の燃料貯留室からフィードポンプ２→燃料フィルタ３→サプライポンプ４の加圧室→コモンレール５の蓄圧室を経て複数のインジェクタ６の噴孔または燃料溜まり室（または圧力制御室）に燃料を供給する燃料供給経路と、燃料供給経路の高圧部（コモンレール５の蓄圧室）における過剰なまたは余剰な燃料を燃料タンク１の燃料貯留室へ戻す燃料戻し経路とを備えている。
燃料タンク１は、例えば自動車等の車両に搭載されて、所定の内容積を有するタンクケース内に燃料貯留室が形成されている。

燃料供給経路は、燃料タンク１の燃料貯留室から燃料フィルタ３を経てサプライポンプ４の燃料入口まで延びる低圧配管１１、およびサプライポンプ４の燃料出口からコモンレール５の蓄圧室を経て複数のインジェクタ６の燃料入口まで延びる高圧配管１２を有している。
燃料戻し経路は、サプライポンプ４のリークポートから燃料タンク１の燃料貯留室まで延びる燃料戻し配管（図示せず）、コモンレール５のリークポートから電磁減圧弁７、レギュレート弁８を経て燃料タンク１の燃料貯留室まで延びる燃料戻し配管１３、およびインジェクタ６のリークポートから燃料タンク１の燃料貯留室まで延びる燃料戻し配管（図示せず）を有している。

［実施例１の特徴］
次に、本実施例の電磁減圧弁７およびレギュレート弁８の詳細を図１および図２に基づいて簡単に説明する。

電磁減圧弁７は、コモンレール５のリークポートに接続される燃料戻し配管１３の最上流部にレギュレート弁８と一体化されて配置されている。この電磁減圧弁７は、コモンレール５の減圧弁締結部に締結固定される円筒状のニップル２１、このニップル２１に密着して組み付けられるオリフィスプレート２２、このオリフィスプレート２２の弁座（バルブシート）２３に接離するバルブ２４、このバルブ２４をバルブシート２３に押し付ける方向（閉弁方向）に付勢するリターンスプリング２５、およびバルブ２４をバルブシート２３から離脱させる方向（開弁方向）に駆動する電磁アクチュエータ（以下ソレノイド）２６等を備えている。

ニップル２１の中間部の外周には、コモンレール５の減圧弁締結部に結合（接続）する際（締結作業）に使用される多角形状の工具係合部（六角部）２７が設けられている。また、ニップル２１の脚部側の外周には、減圧弁締結部に形成される雌螺子孔と螺合する雄螺子が設けられている。また、ニップル２１の頭部側には、内部にオリフィスプレート２２およびソレノイド２６のバルブボディ２８を収容する円筒状の周壁２９が設けられている。
周壁２９の内周には、バルブボディ２８の外周に形成される雄螺子孔と螺合する雌螺子が設けられている。また、周壁２９の外周には、ソレノイド２６のリテーニングナット（後述する）に形成される雌螺子孔と螺合する雄螺子が設けられている。

ニップル２１の内部には、コモンレール５の蓄圧室よりも燃料の流れ方向の下流側に位置し、且つコモンレール５の蓄圧室に臨む高圧室３１が貫通形成されている。
高圧室３１は、ニップル２１の中心軸線方向に真っ直ぐに延びる大径孔、およびこの大径孔よりも孔径が小さい中径孔３２等を有している。この中径孔３２は、オリフィスプレート２２の入口側流路（中径孔３２よりも孔径が小さい小径孔３３、小径孔３３よりも孔径が小さいオリフィス孔３４）を介してバルブ収容室３５に連通している。
高圧室３１の大径孔の上流端には、コモンレール５の蓄圧室に向かって開口した燃料入口（電磁減圧弁７の燃料入口）が形成されている。

バルブ収容室３５は、中継流路（流路孔３６、３７）を介して背圧室（アーマチャ室）３８に連通している。また、背圧室３８は、出口側流路（流路孔３９〜４１）を介して低圧室４２に連通している。また、低圧室４２は、トップリターンチューブ４３内のアウトレットポート（電磁減圧弁７およびレギュレート弁８のリークポート）４４に連通している。そして、アウトレットポート４４は、燃料戻し配管１３を介して燃料タンク１に連通している。

オリフィスプレート２２は、その中央部に電磁減圧弁７の弁体であるバルブ２４が着座可能な円環状のバルブシート２３を有している。また、オリフィスプレート２２には、高圧室３１の中径孔３２よりも燃料の流れ方向の下流側に位置する小径孔３３、およびこの小径孔３３よりも燃料の流れ方向の下流側に位置し、且つ通過する燃料の流量を調節するためのオリフィス孔３４が形成されている。
小径孔３３およびオリフィス孔３４は、バルブシート２３で開口する弁孔（電磁減圧弁７の弁孔）を構成している。

バルブ２４は、電磁減圧弁７の弁体を構成し、ソレノイド２６のアーマチャ５１の軸線方向の先端側（アーマチャステム）に一体的に形成されている。このバルブ２４は、バルブ収容室３５内に往復位相可能に収容されている。また、バルブ２４は、オリフィスプレート２２のバルブシート２３に接離して高圧室３１と背圧室３８とを連通する入口側流路（小径孔３３、オリフィス孔３４）および中継流路（流路孔３６、３７）を開放、閉鎖する。

バルブ２４は、アーマチャ５１のアーマチャステムと別体部品で構成されている場合、アーマチャステムに溶接または圧入等により一体移動可能に連結されている。なお、バルブ２４を、アーマチャ５１のアーマチャステムから分離独立させても良い。この場合は、バルブ２４をボールバルブやスプールバルブ等に変更しても良い。また、バルブ２４とアーマチャ５１との間に、バルブ２４とアーマチャ５１とを一体移動可能に連結するシャフト等の連結部材を配置しても良い。

リターンスプリング２５は、アーマチャ５１に対して、バルブ２４をソレノイド２６のステータコア側とは反対側（バルブシート側）へ向けて付勢する弾性力（付勢力、復元力）を発生する圧縮コイルスプリングである。このリターンスプリング２５は、アーマチャ５１の上端面（スプリング座部）とソレノイド２６の非磁性スプリングシート６５の下端面（スプリング座部）との間で軸線方向（ソレノイド軸方向）に圧縮された状態で配置されている。

ここで、電磁減圧弁７は、ソレノイド２６のコイル５２への通電停止（ＯＦＦ）時にリターンスプリング２５の付勢力によってバルブシート２３にバルブ２４が着座して高圧室３１と背圧室３８との連通を遮断するノーマリクローズ（Ｎ／Ｃ）タイプの電磁燃料圧力制御弁（電磁弁）である。また、電磁減圧弁７は、ソレノイド２６のコイル５２への通電（ＯＮ）時にソレノイド２６の磁気吸引力によってバルブシート２３からバルブ２４が離脱（フルリフト）して高圧室３１と背圧室３８とを連通する。

ソレノイド２６は、バルブ２４を往復移動可能に支持する非磁性金属製のバルブボディ２８と、バルブ２４と一体移動可能な磁性金属製の可動子（以下アーマチャ５１）と、通電されると周囲に磁束を発生するソレノイドコイル（以下コイル５２）と、このコイル５２の内周側および外周側等に磁路を形成する磁性金属製の固定子（以下ステータコア５３）と、コイル５２と外部回路（外部電源や外部制御回路：ＴＣＵ）との接続を行うための外部接続用コネクタ５４とを備えている。

また、ソレノイド２６は、上記の各ソレノイド主要部品（アーマチャ５１、コイル５２、ステータコア５３、外部接続用コネクタ５４等）の他に、ステータコア１５の周囲を円周方向に取り囲むように設置された非磁性金属ケース５５と、コイル５２のターミナル５６が通り抜ける非磁性金属ブロック（ハウジング）５７と、電磁減圧弁７の図示上部に設けられるヘッドキャップであるソレノイドケース５８と、電磁減圧弁７のニップル２１にソレノイド２６の各構成部品を組み付けるためのリテーニングナット５９とを備えている。

バルブボディ２８の中心軸線上には、軸線方向に延びる摺動孔６１が貫通形成されている。また、摺動孔６１のオリフィスプレート側の開口端には、摺動孔６１の孔径よりも大きい開口径のバルブ収容室３５が設けられている。
また、バルブボディ２８の内部には、バルブボディ２８の中心軸線方向に対して傾斜するように設けられる流路孔３６、およびバルブボディ２８の中心軸線方向に平行で、且つ摺動孔６１に対して並列配置される流路孔３７が形成されている。

アーマチャ５１は、リターンスプリング２５の付勢力によってバルブ２４と共に、オリフィスプレート２２のバルブシート側へ付勢される。
また、アーマチャ５１は、バルブボディ２８の摺動孔６１内をその軸線方向に往復摺動可能な摺動軸部（電磁減圧弁７の弁軸：アーマチャステム６２）、およびこのアーマチャステム６２の軸線方向の先端側に設けられて、オリフィスプレート２２のバルブシート２３に着座可能なバルブ２４を有している。

また、アーマチャ５１は、ステータコア５３の磁極面に所定のギャップを隔てて対向配置されるアーマチャ本体を有している。このアーマチャ本体の中央部には、リターンスプリング２５の一端部を保持するスプリング座部が設けられている。また、アーマチャ本体には、アーマチャ５１のアーマチャ本体等を収容する背圧室３８内でのアーマチャ５１の前後空間における燃料の流動を確保するために、アーマチャ本体をその軸線方向と平行に貫通する貫通孔（図示せず）が設けられている。
なお、背圧室３８の下流端には、流路孔３９〜４１に向かって開口した燃料出口（電磁減圧弁７の第１燃料出口）が形成されている。

コイル５２は、電力の供給を受けると（電流印加または通電されると）、アーマチャ５１をステータコア５３の磁極面６３に引き寄せる磁力を発生する磁束発生手段（磁力発生手段）である。
このコイル５２は、絶縁性を有する合成樹脂（１次成形樹脂部、モールド樹脂部）製のコイルボビン（以下ボビン：図示せず）の円筒部の外周に、絶縁被膜を施した導線を複数回巻装したソレノイドコイルである。

コイル５２は、発生磁力によってアーマチャ５１をステータコア側へ磁気吸引し、バルブ２４およびアーマチャ５１を、バルブシート２３から離脱する方向（開弁方向）へ駆動するものである。
そして、本実施例のソレノイド２６においては、コイル５２が通電されると、アーマチャ５１およびステータコア５３を磁束が集中して通過する磁気回路が形成される。

コイル５２は、ボビンの円筒部の外周に巻装された円筒状のコイル部と、このコイル部の巻き始め端部および巻き終わり端部より外側に引き出された一対のコイルリード線を有している。
一対のコイルリード線は、ボビン、つまり一対の鍔状部間および円筒部の外周に巻装されるコイル５２を形成する導体（導電体）であって、外部接続用コネクタ５４の各ターミナル５６を介して、外部回路と電気接続されている。

また、コイル５２の各コイルリード線と各ターミナル５６との導通接合部は、絶縁性を有する合成樹脂（２次成形樹脂部、モールド樹脂部）製のソレノイドケース５８によって被覆されて保護されている。このソレノイドケース５８は、コイル５２およびボビンの周囲を円周方向に取り囲む円筒部、および一対のターミナル５６の先端側（外部接続端子）を露出して収容するコネクタケース（外部接続用コネクタ５４のコネクタケース）を有している。

ステータコア５３は、アーマチャ５１を引き寄せる円環状の磁気吸引部（磁極面６３）を有している。
ステータコア５３は、コイル５２が通電されると励磁（磁化）される磁性金属（例えば鉄等の強磁性材料）よりなる。このステータコア５３は、非磁性金属ブロック５７の基端側に一体的に形成されている。また、ステータコア５３の二重円環状の端面には、アーマチャ５１を磁気吸引するための磁極面（磁気吸引部）６３が設けられている。この磁極面６３は、コイル５２への通電が停止（ＯＦＦ）している時、アーマチャ５１のアーマチャ本体の磁極面との間に所定距離を隔てて対向配置された対向部である。

非磁性金属ケース５５は、ステータコア５３の周囲を円周方向に取り囲むように設置されて、ステータコア５３の外周部を保持するステータケースである。この非磁性金属ケース５５は、ニップル２１の周壁２９の環状端面（図示上端面）との間に円環状の非磁性スペーサ６４を挟み込む円環状の鍔部６５を有している。
また、非磁性金属ケース５５は、ステータコア５３の外周部に係合してステータコア５３を組み付け、非磁性金属ブロック５７をかしめまたは溶接等によって組み付けている。これにより、非磁性金属ケース５５と非磁性金属ブロック５７との間にステータコア５３が固定される。

非磁性金属ブロック５７は、電磁減圧弁７のハウジングに相当し、ステータコア５３の反アーマチャ側の端面上に搭載されるようにソレノイドケース５８内にインサート成形されている。また、非磁性金属ブロック５７の中心軸線上には、背圧室３８に臨むように開口した流路孔３９が形成されている。
非磁性金属ブロック５７の内部には、非磁性スプリングシート６６が圧入固定されている。この非磁性スプリングシート６６の内部には、流路孔３９と流路孔４１とを連通する流路孔４０が形成されている。
なお、流路孔３９〜４１の上流端には、背圧室３８に向かって開口した燃料入口（レギュレート弁８の燃料入口）が形成されている。

非磁性金属ブロック５７の図示上端側には、円筒状のトップリターンチューブ４３が設けられている。このトップリターンチューブ４３は、電磁減圧弁７およびレギュレート弁８から流出する燃料を燃料タンク１の燃料貯留室に戻すための燃料戻し配管１３に接続されている。
ソレノイドケース５８は、外部接続用コネクタ５４のコネクタケース、およびトップリターンチューブ４３の外周を周方向に取り囲むように設けられる合成樹脂製の円筒部６７を有している。

また、トップリターンチューブ４３の内部には、燃料出口流路（アウトレットポート４４）が形成されている。このアウトレットポート４４は、出口側流路（流路孔３９〜４１）および低圧室４２よりも燃料の流れ方向の下流側に設けられて、電磁減圧弁７およびレギュレート弁８の外部へ向けて開口している。
なお、アウトレットポート４４の下流端には、電磁減圧弁７およびレギュレート弁８の外部に向かって開口した燃料出口（電磁減圧弁７の第１燃料出口、レギュレート弁８の燃料出口）が形成されている。

レギュレート弁８は、電磁減圧弁７を含む燃料戻し配管１３において、電磁減圧弁７のオリフィスプレート２２のバルブシート２３およびバルブ２４よりも燃料の流れ方向の下流側に設置されている。このレギュレート弁８は、非磁性金属ブロック５７のトップリターンチューブ４３に設置されている。
また、レギュレート弁８は、電磁減圧弁７のバルブ２４に背圧を与える背圧室３８の燃料圧力を一定値以上の正圧に保持する弁装置である。

レギュレート弁８は、バルブシート２３およびバルブ２４よりも燃料の流れ方向の下流側、つまり出口側流路（流路孔３９〜４１）の出口周縁部に設けられる環状のバルブシート（弁座）７１、このバルブシート７１に接離して、背圧室３８と低圧室４２とを連通する出口側流路（流路孔３９〜４１）を開閉するボールバルブ（弁体）７２、およびこのボールバルブ７２をバルブシート７１に押し当てる方向（閉弁方向）に付勢するリターンスプリング７３を備えている。

トップリターンチューブ４３の底部には、レギュレート弁８の弁孔である流路孔４１の開口端から燃料の流れ方向の下流側に向けて孔径が徐々に拡径したテーパー状（円錐面形状）の段差面、つまり出口側流路（流路孔３９〜４１）の出口周縁部が形成されている。この段差面の内周に設けられるシートエッジ（稜線）は、バルブ７２が着座して流路孔４１を閉鎖するバルブシート７１として使用される。
リターンスプリング７３は、ボールバルブ７２に対して、ボールバルブ７２をバルブシート側へ向けて付勢する弾性力（付勢力、復元力）を発生する圧縮コイルスプリングである。

リターンスプリング７３は、ボールバルブ７２のスプリング座部と非磁性スプリングシート７４のスプリング座部との間で軸線方向（ソレノイド軸方向）に圧縮された状態で配置されている。
非磁性スプリングシート７４は、トップリターンチューブ４３に圧入固定されている。この非磁性スプリングシート７４の内部には、軸線方向に延びるアウトレットポート４４が形成されている。
なお、レギュレート弁８の開弁圧は、開弁前のリターンスプリング７３のスプリング荷重により規定される。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムに使用される電磁減圧弁７およびレギュレート弁８の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

コモンレール５の蓄圧室内の燃料圧力（コモンレール圧）を減圧させる必要がある場合には、ＥＣＵから減圧弁駆動回路を介してソレノイド２６のコイル５２が通電（ＯＮ）される。コイル５２がＯＮされると、コイル５２の周囲に磁束が発生し、アーマチャ５１とステータコア５３を通る磁気回路が形成される。これにより、ステータコア５３の磁極面６３にアーマチャ５１が磁気吸引されるため、バルブ２４がオリフィスプレート２２のバルブシート２３から離脱する。
したがって、電磁減圧弁７のバルブ２４が開弁することで、高圧室３１と背圧室３８とが連通する。このとき、高圧室３１の上流側の開口（燃料入口）は、コモンレール５の蓄圧室およびリークポートへ向かって開放されているので、高圧室３１内には、コモンレール５の蓄圧室内の燃料圧力と等しい高圧燃料が充満（導入）されている。

よって、コモンレール５の蓄圧室、リークポートおよび高圧室３１内の高圧燃料は、高圧室３１の大径孔→中径孔３２→小径孔３３→オリフィス孔３４→バルブ収容室３５→中継流路（流路孔３６、３７）→背圧室３８を経て出口側流路（流路孔３９〜４１）に到達する。
その後、背圧室３８および出口側流路（流路孔３９〜４１）内に導入されて、出口側流路（流路孔３９〜４１）内の燃料圧力がレギュレート弁８の開弁圧を上回ると、つまりリターンスプリング７３の付勢力を上回ると、ボールバルブ７２がバルブシート７１より離脱してレギュレート弁８が開弁する。

レギュレート弁８が開弁すると、高圧室３１（Ａ位置）側の燃料圧力（Ｐ＝Ｐａ）と低圧室４２（Ｃ位置）側の燃料圧力（Ｐ＝０）との中間圧力（Ｐ＝Ｐｂ）とされた燃料が、背圧室３８（Ｂ位置）および出口側流路（流路孔３９〜４１）から圧力（大気）開放部であるバルブシート７１よりも燃料の流れ方向の下流側の低圧室４２→アウトレットポート４４を通って燃料戻し配管１３に流入する。燃料戻し配管１３に流入した燃料は、燃料戻し配管１３から燃料タンク１の燃料貯留室へ戻される。
したがって、コモンレール５の蓄圧室内の燃料圧力が、電磁減圧弁７の開弁前の燃料圧力から所定の圧力（例えばエンジンの運転状態に対応して設定される目標コモンレール圧）に減圧される。

一方、ソレノイド２６のコイル５２への通電を停止（ＯＦＦ）すると、コイル５２の発生磁束が消磁されるため、リターンスプリング２５の付勢力によってバルブシート２３にバルブ２４が押し付けられるため、高圧室３１と背圧室３８との連通が遮断される。
これにより、背圧室３８および出口側流路（流路孔３９〜４１）内の燃料圧力がレギュレート弁８の開弁圧を下回ると、リターンスプリング７３の付勢力によってボールバルブ７２がバルブシート７１に着座してレギュレート弁８が閉弁する。
したがって、コモンレール５の蓄圧室内の燃料圧力の減圧が終了する。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムは、図１に示したように、燃料タンク１の燃料貯留室からフィードポンプ２によって汲み上げた燃料を燃料フィルタ３→サプライポンプ４の加圧室→コモンレール５の蓄圧室を経由して複数のインジェクタ６へ供給する燃料供給経路と、この燃料供給経路の高圧部であるコモンレール５の蓄圧室に貯留された燃料を、高圧室３１、入口側流路（小径孔３３、オリフィス孔３４）、電磁減圧弁７のバルブ収容室３５、中継流路（流路孔３６、３７）、背圧室３８、出口側流路（流路孔３９〜４１）、レギュレート弁８のバルブ収容室である低圧室４２、燃料出口流路（アウトレットポート４４）、電磁減圧弁７の外部配管（燃料戻し配管１３）を経由して燃料タンク１の燃料貯留室へ戻すための燃料戻し経路とを備えている。

そして、コモンレール式燃料噴射システムの燃料戻し経路に、電磁減圧弁７の最下流部を構成する非磁性金属ブロック５７のトップリターンチューブ４３に配置されて、電磁減圧弁７のバルブシート２３およびバルブ２４よりも燃料の流れ方向の下流側にレギュレート弁８を設けたことにより、図１および図３の実施例１に示したように、電磁減圧弁７のバルブ２４に背圧を与える背圧室３８（Ｂ位置）の燃料圧力を一定値以上の正圧（高圧室３１（Ａ位置）側の燃料圧力よりも低圧で、且つ圧力開放部である低圧室４２（Ｃ位置）側の燃料圧力（Ｐ＝０）よりも高圧の中間圧力（Ｐ＝Ｐｂ））に保持することが可能となる。
これによって、コモンレール５のリークポートよりも燃料の流れ方向の下流側に位置する高圧室３１の内部圧力と背圧室（例えばアーマチャ収容室）３８の内部圧力との圧力差が小さくなることから、局部的に飽和蒸気圧を下回る領域が生じ難くなり、その領域においてキャビテーションが発生し難くなる。これにより、電磁減圧弁７のバルブシート２３およびバルブ２４におけるキャビテーションの発生を要因とするエロージョンの生成を回避することができる。

ところで、特許文献２に記載の定残圧弁は、高圧ポンプで昇圧された高圧燃料が通過する弁体よりも燃料の流れ方向の下流側に位置するスプリングストッパをその中心線方向に貫通するオリフィスを設け、アジャストパイプの燃料孔の開口周縁に設けられる環状の弁座と弁体との間からのキャビテーションの発生を抑制するものであるが、特許文献２のようにオリフィスを使用する場合、減圧弁のバルブの背圧は、オリフィスを通過する流量により変化してしまうので、減圧特性が安定しない恐れがある。
これに対して、本実施例のように、レギュレート弁８を使用することで、電磁減圧弁７のバルブ２４の背圧を一定値に保持できるため、安定した減圧特性にて本実施例の電磁減圧弁７を使用することができる。

［参考例の構成］
図４は、本発明の燃料供給システムを適用したコモンレール式燃料噴射システム（参考例）を示したものである。ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示
すものであって、説明を省略する。

参考例のコモンレール式燃料噴射システムは、エンジンの気筒内に燃料を噴射する噴
孔を有する複数のインジェクタ６と、燃料タンク１の燃料貯留室から少なくともフィード
ポンプ２を経て供給された燃料を加圧して高圧化し、複数のインジェクタ６へ圧送するサ
プライポンプ４と、このサプライポンプ４から導入された高圧燃料を複数のインジェクタ
６へ分配供給するコモンレール５と、燃料タンク１の燃料貯留室からフィードポンプ２→
サプライポンプ４の加圧室→コモンレール５の蓄圧室を経て複数のインジェクタ６の噴孔
または燃料溜まり室へ燃料を供給する燃料供給経路と、少なくともコモンレール５の蓄圧
室から燃料タンク１の燃料貯留室へ燃料を戻す燃料戻し経路とを備えている。

コモンレール５の軸線方向の一端側、つまり蓄圧室に連通する第１円筒開口部には、電磁減圧弁７が接続されている。また、コモンレール５の軸線方向の他端側、つまり蓄圧室に連通する第２円筒開口部には、燃料圧力センサであるコモンレール圧センサ７９が接続されている。
電磁減圧弁７は、高圧室と背圧室とを連通する入口側流路、この入口側流路の周囲、特に入口側流路の出口周縁部に設けられる環状のバルブシート、このバルブシートに接離して入口側流路を開閉するバルブ、このバルブをバルブシートに押し当てる方向（閉弁方向）に付勢するリターンスプリング、およびバルブをバルブシートから離脱させる方向（開弁方向）に駆動するアクチュエータ（例えばソレノイド）を備えている。

コモンレール５は、エンジンの各気筒のインジェクタ６に高圧燃料を分配供給する円筒パイプ形状の燃料分配管である。このコモンレール５の内部には、サプライポンプ４から導入された超高圧の燃料を蓄圧する蓄圧室が形成されている。
また、コモンレール５は、蓄圧室が長手方向に形成されるレール本体８１、およびこのレール本体８１と一体部品または別体部品で構成された複数の第１〜第６配管ジョイント８２を備えている。
第１〜第６配管ジョイント８２は、蓄圧室の長手方向（軸線方向）に対して直交する半径方向に延びる内外連通孔がそれぞれ形成されている。
第１、第２配管ジョイント８２の内外連通孔の外側開口部８３は、例えば第１、第２気筒のインジェクタ６へ高圧燃料を分配供給する燃料出口（アウトレットポート）を構成している。

第３配管ジョイント８２の内外連通孔の外側開口部８４は、サプライポンプ４から高圧燃料が導入される燃料入口（インレットポート）を構成している。
第４、第５配管ジョイント８２の内外連通孔の外側開口部８５は、例えば第３、第４気筒のインジェクタ６へ高圧燃料を分配供給する燃料出口（アウトレットポート）を構成している。
第６配管ジョイント８２の内外連通孔の外側開口部は、外部配管８６、燃料戻し配管１３を介して、コモンレール５の蓄圧室内の燃料を燃料タンク１の燃料貯留室へ戻すための燃料出口（アウトレットポート）を構成している。外部配管８６の接続端には、第６配管ジョイント８２に螺子締結される配管ナット８７が設置されている。

また、第６配管ジョイント８２の内外連通孔は、電磁減圧弁７の背圧室と内外連通孔の
中で外部配管８６側に形成される低圧室とを連通する出口側流路を含んで構成されている
。そして、コモンレール５の第６配管ジョイント８２の内部には、出口側流路の出口周縁
部に設けられる環状の弁座（バルブシート）、この弁座に接離して出口側流路を開閉する
弁体（ボールバルブ等）、およびこの弁体をバルブシートに押し当てる方向（閉弁方向）
に付勢するリターンスプリングを有するレギュレート弁８が配置されている。

［変形例］
本実施例では、本発明の燃料供給システムを、コモンレール式燃料噴射システムに適用しているが、本発明の燃料供給システムを、コモンレールを備えない燃料噴射システムに適用しても良い。
本実施例では、減圧弁のバルブの駆動手段（アクチュエータ）として、ソレノイド２６を採用しているが、減圧弁のバルブの駆動手段（アクチュエータ）として、モータを備えた電動アクチュエータや負圧作動アクチュエータを採用しても良い。

本実施例では、燃料供給経路の高圧部として、コモンレール５の蓄圧室を採用しているが、燃料供給経路の高圧部として、サプライポンプ４の加圧室からコモンレール５の蓄圧室を経て複数のインジェクタ６の各燃料溜まり室（または圧力制御室）までの間（高圧配管１２含む）であれば、いずれの箇所を高圧部として採用しても良い。この場合、例えばサプライポンプ４またはインジェクタ６等の高圧部における過剰なまたは余剰な燃料（溢流した燃料）を減圧弁、レギュレート弁を経て燃料タンク１の燃料貯留室へ戻す燃料戻し経路が形成される。

また、内燃機関（エンジン）の燃料として、液化ガス燃料やガソリンを使用しても良い。また、内燃機関（エンジン）の燃料として、エタノールまたはメタノール等のアルコール燃料、あるいはガソリンとアルコール燃料とを任意の比率で混合したアルコール混合燃料を使用しても良い。
また、内燃機関（エンジン）として、多気筒ディーゼルエンジンの代わりに、多気筒ガソリンエンジンを用いても良い。また、単気筒エンジンに本発明を適用しても良い。

本実施例では、本発明の燃料戻し経路として、燃料供給経路の高圧部（コモンレール５）における過剰なまたは余剰な燃料を燃料タンク１へ戻す燃料戻し経路を採用しているが、本発明の燃料戻し経路として、燃料供給経路の高圧部（コモンレール５）における過剰なまたは余剰な燃料を燃料供給経路の低圧部（低圧配管１１、サプライポンプ４の加圧室よりも上流側）へ戻す燃料戻し経路を採用しても良い。
また、レギュレート弁を、電磁減圧弁７の燃料出口流路（アウトレットポート４４）から燃料タンク１の燃料貯留室、あるいは燃料供給経路の低圧部へ燃料を戻すための燃料戻し配管１３の途中に設置しても良い。

本実施例では、本発明の減圧弁として、ソレノイド２６のコイル５２への通電停止（ＯＦＦ）時にリターンスプリング２５の付勢力によってバルブシート２３にバルブ２４を液密的に押し当てて高圧室３１と背圧室３８との連通を遮断し、ソレノイドのコイルへの通電（ＯＮ）時にソレノイドの磁気吸引力によってバルブシート２３からバルブ２４を引き離して高圧室３１と背圧室３８とを連通するノーマリクローズ（Ｎ／Ｃ）タイプの電磁燃料圧力制御弁（電磁減圧弁７）を採用しているが、本発明の減圧弁として、ソレノイドのコイルへの通電停止（ＯＦＦ）時にリターンスプリングの付勢力によってバルブシート２３からバルブ２４を引き離して高圧室３１と背圧室３８とを連通し、ソレノイドのコイルへの通電（ＯＮ）時にソレノイドの磁気吸引力によってバルブシート２３にバルブ２４を液密的に押し当てて高圧室３１と背圧室３８との連通を遮断するノーマリオープン（Ｎ／Ｏ）タイプの電磁燃料圧力制御弁（電磁減圧弁）を採用しても良い。

１ 燃料タンク
２ フィードポンプ（低圧燃料ポンプ）
４ サプライポンプ（高圧燃料ポンプ）
５ コモンレール（高圧部）
６ インジェクタ（燃料噴射弁）
７ 電磁減圧弁
８ レギュレート弁
２３ バルブシート
２４ バルブ
２６ ソレノイド

Claims (7)

1. （ａ）燃料タンク（１）内に貯留された燃料を高圧燃料ポンプ（４）に供給し、この高圧燃料ポンプ（４）内で供給された燃料を加圧して高圧化し、この高圧燃料を内燃機関の気筒への燃料噴射を行う燃料噴射弁（６）へ供給する燃料供給経路（１１、１２）と、
   （ｂ）この燃料供給経路（１１、１２）の高圧部（５）における過剰なまたは余剰な燃料を前記燃料供給経路（１１、１２）の低圧部または前記燃料タンク（１）へ戻すと共に、
   前記高圧部（５）よりも燃料の流れ方向の下流側に位置する高圧室（３１）、前記燃料タンク（１）よりも燃料の流れ方向の上流側に位置する低圧室（４２）、および前記高圧室（３１）と前記低圧室（４２）とを連通する流路（３２〜４１）を有する燃料戻し経路（１３、３１〜４１、４４）と、
   （ｃ）前記流路（３２〜４１）の周囲に設けられる環状のシート（２３）、このシート（２３）に接離して前記流路（３２〜４１）を開閉するバルブ（２４）、このバルブ（２４）を閉弁方向または開弁方向に付勢するスプリング（２５）、および前記バルブ（２４）を開弁方向または閉弁方向に駆動するアクチュエータ（２６）を有し、
   前記燃料戻し経路（１３、３１〜４１、４４）に設置されて、前記高圧部（５）から前記燃料タンク（１）へ戻される燃料流量に応じて前記高圧部（５）内の燃料圧力を減圧する減圧弁（７）と、
   （ｄ）前記燃料戻し経路（１３、３１〜４１、４４）において前記シート（２３）および前記バルブ（２４）よりも燃料の流れ方向の下流側に設置されて、前記減圧弁（７）のバルブ（２４）に背圧を与える背圧室（３８）の圧力を一定値以上の正圧に保持するレギュレート弁（８）とを備え、
   前記減圧弁（７）は、前記流路（３２〜４１）よりも燃料の流れ方向の下流側に設けられる燃料出口流路（４４）が形成されたハウジング（５７）を有し、
   前記レギュレート弁（８）は、前記ハウジング（５７）に設置されていることを特徴とする燃料供給システム。
2. 請求項１に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記レギュレート弁（８）は、前記シート（２３）および前記バルブ（２４）よりも燃料の流れ方向の下流側に設けられる環状の弁座（７１）、この弁座（７１）に接離して前記流路（３９〜４１）を開閉する弁体（７２）、およびこの弁体（７２）を閉弁方向に付勢するスプリング（７３）を有していることを特徴とする燃料供給システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記燃料戻し経路は、前記高圧室（３１）と前記低圧室（４２）との間に前記背圧室（３８）を有し、
   前記流路は、前記高圧室（３１）と前記背圧室（３８）とを連通する入口側流路（３３、３４）、および前記背圧室（３８）と前記低圧室（４２）とを連通する出口側流路（３９〜４１）を有し、
   前記シート（２３）は、前記入口側流路（３３、３４）の出口周縁部に設けられていることを特徴とする燃料供給システム。
4. 請求項３に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記レギュレート弁（８）は、前記出口側流路（３９〜４１）の出口周縁部に設けられる環状の弁座（７１）、この弁座（７１）に接離して前記出口側流路（３９〜４１）を開閉する弁体（７２）、およびこの弁体（７２）を閉弁方向に付勢するスプリング（７３）を有していることを特徴とする燃料供給システム。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、
   前記燃料戻し経路は、前記高圧部（５）から前記燃料タンク（１）まで延びる燃料戻し配管（１３）を有していることを特徴とする燃料供給システム。
6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、
   前記アクチュエータとは、通電されると磁力を発生するコイル（５２）を有し、このコイル（５２）の発生磁力を利用して前記バルブ（２４）を前記シート（２３）から離脱させる方向へ駆動するソレノイド（２６）のことであって、
   前記スプリングとは、前記バルブ（２４）を前記シート（２３）に押し当てる方向に付勢するリターンスプリング（２５）のことであって、
   前記減圧弁（７）とは、前記コイル（５２）への通電停止時に、前記スプリングの付勢力によって前記流路（３２〜４１）を全閉し、前記コイル（５２）への通電時に前記コイル（５２）の発生磁力によって前記流路（３２〜４１）を全開するノーマリクローズタイプの電磁圧力制御弁のことであることを特徴とする燃料供給システム。
7. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、
   前記アクチュエータとは、通電されると磁力を発生するコイル（５２）を有し、このコイル（５２）の発生磁力を利用して前記バルブ（２４）を前記シート（２３）に押し当てる方向へ駆動するソレノイドのことであって、
   前記スプリングとは、前記バルブ（２４）を前記シート（２３）から離脱させる方向へ付勢するリターンスプリングのことであって、
   前記減圧弁（７）とは、前記コイル（５２）への通電停止時に、前記スプリングの付勢力によって前記流路（３２〜４１）を全開し、前記コイル（５２）への通電時に前記コイル（５２）の発生磁力によって前記流路（３２〜４１）を全閉するノーマリオープンタイプの電磁圧力制御弁のことであることを特徴とする燃料供給システム。

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