(57)【要約】【課題】高圧遮断弁及び低圧遮断弁の構成をシンプルにできるようにする。【解決手段】制御弁１４１は、制御ポート１５に対して高圧ポート１１を遮断する位置としない位置とに変位自在に設置された高圧遮断弁２０と、制御ポート１５に対して低圧ポート１９を遮断する位置としない位置とに変位自在に設置された低圧遮断弁３０とを有する。また、高圧遮断弁２０に作用する第１圧力室４０と、低圧遮断弁３０に作用する第２圧力室５０と、切替弁６０を有する。切替弁６０は、第１圧力室４０と低圧ポート１９との連通及びその遮断の切替を行うことにより高圧遮断弁２０を変位させ、第２圧力室５０と低圧ポート１９との連通及びその遮断の切替を行うことにより低圧遮断弁３０を変位させ、それにより、制御弁１４１の状態を切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧源（１３０）が接続される高圧ポート（１１）と、前記高圧源よりも低圧の低圧源（１１０）が接続される低圧ポート（１９）と、制御対象（８７）が接続される制御ポート（１５）とを有し、
前記制御ポート及び前記低圧ポートに対する前記高圧ポートの連通を遮ることを高圧遮断とし、前記制御ポート及び前記高圧ポートに対する前記低圧ポートの連通を遮ることを低圧遮断とし、低圧遮断をしつつ高圧遮断を解除した状態を高圧用状態（ｓ１）とし、高圧遮断をしつつ低圧遮断を解除した状態を低圧用状態（ｓ２）として、
前記高圧用状態と前記低圧用状態とに切り替わる制御弁において、
高圧遮断をする位置と高圧遮断を解除する位置とに変位自在に設置された高圧遮断弁（２０）と、前記高圧遮断弁とは別に設けられ、低圧遮断をする位置と低圧遮断を解除する位置とに変位自在に設置された低圧遮断弁（３０）と、内部の圧力が前記高圧遮断弁に作用する第１圧力室（４０）と、前記第１圧力室とは別に設けられ、内部の圧力が前記低圧遮断弁に作用する第２圧力室（５０）と、切替弁（６０）とを有し、
前記切替弁は、前記第１圧力室と前記低圧ポートとの連通及びその遮断の切替を行うことにより前記高圧遮断弁を変位させ、かつ、前記第２圧力室と前記低圧ポートとの連通及びその遮断の切替を行うことにより前記低圧遮断弁を変位させるように構成され、
前記高圧遮断弁及び前記低圧遮断弁の変位により前記高圧用状態と前記低圧用状態とに切り替わる制御弁。
【請求項２】
高圧遮断及び低圧遮断の両方をした状態を両遮断状態（ｓＣ）として、
前記高圧用状態から前記低圧用状態への切替時には、前記高圧用状態から前記両遮断状態に切り替わってから前記低圧用状態に切り替わり、前記低圧用状態から前記高圧用状態への切替時には、前記低圧用状態から前記両遮断状態に切り替わってから前記高圧用状態に切り替わるように構成されている請求項１記載の制御弁。
【請求項３】
前記切替弁は、前記第１圧力室と前記第２圧力室と前記低圧ポートとが連通した弁室（６５）と、前記弁室内に変位自在に設置された弁体（６１，６２，６３，６３ａ，６３ｂ）とを有し、
前記第１圧力室及び前記第２圧力室の各圧力室と前記低圧ポートとの連通及びその遮断の切替は、前記弁体の変位により行う請求項２記載の制御弁。
【請求項４】
前記弁体に作用するピエゾアクチュエータ（７０）を有し、
前記ピエゾアクチュエータは、非リフト状態（ａ１）と、非リフト状態から前記弁体を所定方向にリフトした中間リフト状態（ａＣ）と、前記中間リフト状態よりもさらに前記弁体を前記所定方向にリフトしたリフト状態（ａ２）との少なくとも３つの状態に切り替わるように構成され、
前記ピエゾアクチュエータが前記３つの状態のうちの一の状態になると前記高圧用状態になり、別の一の状態になると前記両遮断状態になり、残りの一の状態になると前記低圧用状態になるように構成されている請求項３記載の制御弁。
【請求項５】
前記ピエゾアクチュエータが前記非リフト状態になると前記高圧用状態になり、前記ピエゾアクチュエータが前記中間リフト状態になると前記両遮断状態になり、前記ピエゾアクチュエータが前記リフト状態になると前記低圧用状態になるように構成されている請求項４記載の制御弁。
【請求項６】
前記ピエゾアクチュエータが前記非リフト状態になると前記高圧用状態になり、前記ピエゾアクチュエータが前記リフト状態になると前記両遮断状態になり、前記ピエゾアクチュエータが前記中間リフト状態になると前記低圧用状態になるように構成されている請求項４記載の制御弁。
【請求項７】
前記高圧遮断弁は、前記第１圧力室が前記低圧ポートから遮断されると高圧遮断を解除し、前記第１圧力室が前記低圧ポートに連通すると高圧遮断をするように構成され、
前記低圧遮断弁は、前記第２圧力室が前記低圧ポートから遮断されると低圧遮断をし、前記第２圧力室が前記低圧ポートに連通すると低圧遮断を解除するように構成され、
前記第１圧力室及び前記第２圧力室が前記低圧ポートから遮断されると前記高圧用状態になり、前記第１圧力室が前記低圧ポートに連通して前記第２圧力室が前記低圧ポートから遮断されと前記両遮断状態になり、前記第１圧力室及び前記第２圧力室が前記低圧ポートに連通すると前記低圧用状態になるように構成されている請求項２〜６のいずれか一項に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象に高圧源又は低圧源を択一的に連通させることにより、制御対象の圧力を制御する制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射システムには、燃料ポンプから供給される高圧燃料を増幅するための増圧器を有するものがある。増圧器は、ピストン室内に摺動自在に収容されているピストンを有しており、燃料噴射時にピストンを前進させることで、ピストンの前方に設けられた加圧室を圧縮して、燃料を加圧する仕組みになっている。
【０００３】
ピストンを前進させるための力は、ピストンに加わる圧力バランスを変化させることで得ている。すなわち、加圧室とは別にピストンの前方に設けられている制御室内が減圧されると、ピストンが前進して加圧室を圧縮する。噴射終了後は、制御室内を元の圧力にまで昇圧すれば、制御室内及び加圧室内の圧力並びにピストンスプリングの付勢力によりピストンが初期位置にまで後退する。
【０００４】
ここで、制御室の減圧及び昇圧には制御弁を用いている。具体的には、制御弁は、制御室に接続される制御ポートと、高圧源に接続される高圧ポートと、低圧源に接続される低圧ポートとを有する。そして、制御ポートに高圧ポートが連通した高圧用状態と、制御ポートに低圧ポートが連通した低圧用状態とに切り替わる。低圧用状態になると制御室内が減圧され、高圧用状態になると制御室内が昇圧される。この制御弁はスプール弁構造をしており、少なくとも低圧用状態のときには、高圧ポートを摺接シールで遮る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４０３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような制御弁は、遮断弁（弁体）の摺接シール部と弁室の壁面との間に摺動クリアランスが形成される。その摺動クリアランスにより、高圧ポートから低圧ポートへの大量のすり抜けリークが発生する。このようなリークは特に高圧源から供給される燃料圧が高圧の時に、摺動クリアランスが燃料圧により拡大するため増加する。このようなリーク量の増加は、燃料噴射システムのポンプ仕事を増加させるため、システム全体としての効率悪化につながる。
【０００７】
上記課題に対して、例えば特許文献１では、遮断弁を２つに分割し、外側の遮断弁の下部に、高圧用状態のときに低圧ポートを遮る非摺接式の低圧シール部を設け、内側の遮断弁の下部に、低圧用状態のときに高圧ポートを遮る非摺接式の高圧シール部を設けている。それにより、高圧用状態のみならず、低圧用状態のときにも、摺動クリアランスができない非摺接式のシールにより対応するポートを遮ることにより、高圧ポートから低圧ポートへのリーク量を低減させている。
【０００８】
しかしながら、上記制御弁は、外側の遮断弁（低圧遮断弁）の内側に別の遮断弁（高圧遮断弁）が組み付けられるという複雑な構成になっている。その組付けにより遮断弁の強度が低下するため、作動信頼性が低下してしまう。また、遮断弁の強度を確保しようとすると遮断弁の体格が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高圧遮断弁及び低圧遮断弁の構成をシンプルにできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の制御弁は、高圧源（１３０）が接続される高圧ポート（１１）と、前記高圧源よりも低圧の低圧源（１１０）が接続される低圧ポート（１９）と、制御対象（８７）が接続される制御ポート（１５）とを有する。
【００１１】
以下では、前記制御ポート及び前記低圧ポートに対する前記高圧ポートの連通を遮ることを高圧遮断とし、前記制御ポート及び前記高圧ポートに対する前記低圧ポートの連通を遮ることを低圧遮断とする。また、低圧遮断をしつつ高圧遮断を解除した状態を高圧用状態（ｓ１）とし、高圧遮断をしつつ低圧遮断を解除した状態を低圧用状態（ｓ２）とする。
【００１２】
前記制御弁は、前記高圧用状態と前記低圧用状態とに切り替わる。前記制御弁は、高圧遮断をする位置と高圧遮断を解除する位置とに変位自在に設置された高圧遮断弁（２０）と、前記高圧遮断弁とは別に設けられ、低圧遮断をする位置と低圧遮断を解除する位置とに変位自在に設置された低圧遮断弁（３０）と、内部の圧力が前記高圧遮断弁に作用する第１圧力室（４０）と、前記第１圧力室とは別に設けられ、内部の圧力が前記低圧遮断弁に作用する第２圧力室（５０）と、切替弁（６０）とを有する。
【００１３】
前記切替弁は、前記第１圧力室と前記低圧ポートとの連通及びその遮断の切替を行うことにより前記高圧遮断弁を変位させ、かつ、前記第２圧力室と前記低圧ポートとの連通及びその遮断の切替を行うことにより前記低圧遮断弁を変位させるように構成されている。前記制御弁は、前記高圧遮断弁及び前記低圧遮断弁の変位により前記高圧用状態と前記低圧用状態とに切り替わる。
【００１４】
本発明によれば、高圧遮断弁に作用する第１圧力室と、低圧遮断弁に作用する第２圧力室とがあるので、高圧遮断弁及び低圧遮断弁を自由に変位させやすい。そのため、一の圧力室により両遮断弁を駆動するための構成、すなわち、特許文献１のように低圧遮断弁の内側に高圧遮断弁を組み付ける等の構成が必要なく、高圧遮断弁及び低圧遮断弁の構成をシンプルにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の燃料噴射システムを示す図
【図２】燃料噴射システムを示す概略図
【図３】制御弁を高圧用状態から低圧用状態に切り替えるときを示す図
【図４】制御弁を低圧用状態から高圧用状態に戻すときを示す図
【図５】制御弁のリーク量を示すグラフ
【図６】第２実施形態の制御弁を示す概略図
【図７】第３実施形態の制御弁の切替弁を示す正面断面図
【図８】第４実施形態の制御弁の切替弁及びアクチュエータを示す正面断面図
【図９】第５実施形態の制御弁を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の燃料噴射システム１００を示す図である。燃料噴射システム１００は、燃料タンク１１０と、燃料ポンプ１２０と、蓄圧室１３０と、複数の増圧器１４０及びインジェクタ１５０と、ＥＣＵ（図示略）とを有する。なお、図では、一の増圧器１４０のみを、拡大すると共に中心線を通る断面で示している。
【００１８】
燃料タンク１１０は、燃料を蓄えるためのタンクである。燃料タンク１１０と燃料ポンプ１２０との間には、燃料タンク１１０内の燃料を燃料ポンプ１２０に供給するための第一通路Ｒ１が設けられている。燃料ポンプ１２０は、燃料を高圧化して高圧燃料Ｈにするためのポンプである。燃料ポンプ１２０と蓄圧室１３０との間には、燃料ポンプ１２０内の燃料を蓄圧室１３０に供給するための第二通路Ｒ２が設けられている。
【００１９】
蓄圧室１３０は、高圧燃料Ｈを一時的に蓄えておくための容器である。本実施形態では、蓄圧室１３０は、複数の増圧器１４０に高圧燃料Ｈを供給するコモンレールである。蓄圧室１３０と各増圧器１４０との間には、蓄圧室１３０内の高圧燃料Ｈを増圧器１４０に供給するための高圧通路Ｒ３が設けられている。
【００２０】
増圧器１４０は、燃料噴射時に高圧燃料Ｈを増圧させるための装置である。増圧器１４０の端からインジェクタ１５０に、増圧された高圧燃料Ｈが供給される。インジェクタ１５０は、高圧燃料Ｈを断続的に所望のタイミングで内燃機関の気筒内に噴射するための装置である。増圧器１４０及びインジェクタ１５０と燃料タンク１１０との間には、低圧化された燃料を燃料タンク１１０に戻すための低圧通路Ｒ４が設けられている。なお、図では、一の増圧器１４０及びインジェクタ１５０と燃料タンク１１０との間の低圧通路Ｒ４のみを示し、その他の増圧器１４０及びインジェクタ１５０と燃料タンク１１０との間の低圧通路Ｒ４の図示は省略している。
【００２１】
ＥＣＵ（図示略）は、燃料ポンプ１２０、増圧器１４０、インジェクタ１５０等を制御する。
【００２２】
次に増圧器１４０について、より詳しく説明する。増圧器１４０は、ピストンボディ８０と、ピストン９０と、制御弁１４１とを有する。なお、以下では、ピストン９０の摺動方向一方（図では左）を「前」といい、その反対（図では右）を「後」という。
【００２３】
ピストンボディ８０は、前側部分８０ｂと後側部分８０ａとに分割形成されており、それらは締結材８０ｃにより締結されている。ピストンボディ８０は、ピストン室８３と流入ポート８１と流出ポート８９とを有する。ピストン室８３は、ピストンボディ８０の内部に設けられている。流入ポート８１は、ピストンボディ８０の後端からピストン室８３に連通している。流入ポート８１には高圧通路Ｒ３が連通している。流出ポート８９は、ピストンボディ８０の前端からピストン室８３に連通している。流出ポート８９はインジェクタ１５０に連通している。
【００２４】
ピストン９０は、ピストン室８３に前後に摺動自在に収容されている。ピストン９０は前後中間部に他の部分よりも径が大きいピストン大径部９１を有する。ピストン室８３は、ピストン９０の前端よりも前方部分が加圧室８８を構成し、ピストン大径部９１よりも前方部分が制御室８７を構成し、ピストン大径部９１よりも後方全体が背圧室８４を構成している。
【００２５】
ピストン９０には、背圧室８４と加圧室８８とを連通させる連通穴９３が設けられている。連通穴９３には、逆止弁９４が設けられている。逆止弁９４は、背圧室８４内の圧力の方が加圧室８８内の圧力よりも高いときには開弁し、低いときには閉弁する。背圧室８４内におけるピストン大径部９１の後方には、ストッパ９６が設けられている。ストッパ９６は、ピストン大径部９１に当接されることによりピストン９０のそれ以上の後退を阻止する。ピストン９０の後端部とストッパ９６との間には、ピストンスプリング９７が介装されている。
【００２６】
背圧室８４内の圧力は、ピストン９０を前方に押圧する。他方、加圧室８８内の圧力と、制御室８７内の圧力と、ピストンスプリング９７の付勢力とは、ピストン９０を後方に押圧する。これらの力のバランスの変化により、ピストン９０が前後方向に変位する。
【００２７】
＜制御弁１４１の構成＞
次に、制御弁１４１について、より詳しく説明する。制御弁１４１は、弁ボディ１０と、高圧遮断弁２０及び低圧遮断弁３０と、第１圧力室４０及び第２圧力室５０と、切替弁６０と、ピエゾアクチュエータ７０とを有する。以下では図に合わせて、両遮断弁２０，３０の摺動方向の一方を「上」といい、その反対方向を「下」という。但し、制御弁１４１は、前記摺動方向を水平方向にして設置する等、任意の方向に設置できる。また、高圧遮断弁２０の摺動方向を、低圧遮断弁３０の摺動方向と異なる方向にしてもよい。
【００２８】
弁ボディ１０は、複数の部材１０ａ〜１０ｅに分割されており、それらは締結材１０ｐにより、ピストンボディ８０に取り付けられている。なお、図１では、制御弁１４１については、各部材の位置関係等を示すに留まり、一部の図示を簡略化又は省略している。制御弁１４１の構成については、図２を参照しつつ詳述する。
【００２９】
図２は、燃料噴射システム１００を示す概略図である。弁ボディ１０の内部には、第１弁室２４と第２弁室３４と高圧ポート１１と低圧ポート１９と制御ポート１５とが設けられている。
【００３０】
第１弁室２４は、上から順に、第１弁室基部２５と、第１弁室基部２５よりも内径の大きい第１弁室下部２６と有する。高圧遮断弁２０は、上から順に、高圧遮断弁上部２１と、高圧遮断弁上部２１よりも外径が小さい高圧遮断弁中部２２と、最も外径の大きい高圧遮断弁下部２３とを有する。高圧遮断弁上部２１は第１弁室基部２５の内周面に摺接している。高圧遮断弁下部２３は、第１弁室下部２６内に収容されている。
【００３１】
第１圧力室４０は、第１弁室基部２５内における高圧遮断弁上部２１よりも上側部分に形成されている。第１圧力室４０は、第１アウトポート４６及び第１アウトオリフィス４７を介して切替弁６０に連通している。第１圧力室４０の天井面と高圧遮断弁２０との間には、第１スプリング４９が設置されている。
【００３２】
第１圧力室４０内の圧力と第１スプリング４９の付勢力とは、高圧遮断弁２０を下方に押圧する。他方、第１弁室下部２６内や第１弁室基部２５の下部内の圧力は、高圧遮断弁２０を上方に押圧する。これらの力のバランスが変化することにより、高圧遮断弁２０が上下方向に変位する。
【００３３】
第２弁室３４は、上から順に、第２弁室上部３５と、第２弁室上部３５よりも内径が小さい第２弁室中部３６と、第２弁室中部３６よりも内径が大きい第２弁室下部３７とを有する。第２弁室下部３７は、第１弁室基部２５の下部と連通路１３により連通している。低圧遮断弁３０は、上から順に、低圧遮断弁最上部３１と、それよりも外径の大きい低圧遮断弁上部３２と、それよりも外径の小さい低圧遮断弁下部３３とを有する。低圧遮断弁上部３２は、第２弁室上部３５内に収容されており、第２弁室上部３５の内周面に摺接している。低圧遮断弁下部３３は、第２弁室中部３６の内周面に摺接している。
【００３４】
第２圧力室５０は、第２弁室上部３５内における低圧遮断弁上部３２よりも上側部分に形成されている。第２圧力室５０は、第２アウトポート５６及び第２アウトオリフィス５７を介して切替弁６０に連通している。第２圧力室５０の天井面と低圧遮断弁３０との間には、第２スプリング５９が設置されている。
【００３５】
第２圧力室５０内の圧力と第２スプリング５９の付勢力とは、低圧遮断弁３０を下方に押圧する。他方、第２弁室上部３５の下部内や第２弁室下部３７内や低圧ポート１９内の圧力は、低圧遮断弁３０を上方に押圧する。これらの力のバランスが変化することにより、低圧遮断弁３０が上下方向に変位する。
【００３６】
高圧ポート１１は、５つの端部を有する。高圧ポート１１の第１の端部は、第２インオリフィス５１を介して第２圧力室５０に連通している。高圧ポート１１の第２の端部は、第１インオリフィス４１を介して第１圧力室４０に連通している。高圧ポート１１の第３の端部は、第２弁室上部３５の下部に連通している。高圧ポート１１の第４の端部は、第１弁室下部２６に連通している。高圧ポート１１の第５の端部は、ピストンボディ８０に設けられた背圧室ポート８４ａを介して背圧室８４に連通している。よって、前記第５の端部は、高圧通路Ｒ３等を介して蓄圧室１３０（高圧源）に接続されている。
【００３７】
低圧ポート１９は、３つの端部を有する。低圧ポート１９の第１の端部は、切替弁６０に連通している。低圧ポート１９の第２の端部は、第２弁室下部３７の底面に連通している。低圧ポート１９の第３の端部は、低圧通路Ｒ４に連通している。よって、前記第３の端部は、低圧通路Ｒ４を介して燃料タンク１１０（低圧源）に接続されている。
【００３８】
制御ポート１５の一端部は、第２弁室下部３７に連通している。制御ポート１５の他端部は、ピストンボディ８０に設けられた制御室ポート８７ａを介して制御室８７（制御対象）に接続されている。
【００３９】
次に切替弁６０について説明する。なお、以下では図に合わせて、一方を「上」といい、その反対方向を「下」というが、切替弁６０は任意の方向に設置できる。切替弁６０は、上側弁体６１と下側弁体６２と弁室６５とを有する。
【００４０】
弁室６５は、上から順に、弁室上部６５ａと、弁室上部６５ａよりも内径の小さい弁室中部６５ｂと、弁室中部６５ｂよりも内径の大きい弁室下部６５ｃとを有する。弁室下部６５ｃの天井面には、第２アウトポート５６が第２アウトオリフィス５７を介して連通している。弁室下部６５ｃの下部には、第１アウトポート４６が第１アウトオリフィス４７を介して連通している。弁室上部６５ａの天井面には低圧ポート１９が連通している。
【００４１】
下側弁体６２は、第２アウトオリフィス５７の開口を塞ぐための部材であり、弁室下部６５ｃ内に上下方向に変位自在に設置されている。下側弁体６２には、弁室中部６５ｂと弁室下部６５ｃとを連通させるための貫通孔６２ａが設けられている。弁室下部６５ｃ内には下側弁体６２を上方に付勢する下側スプリング６８が設置されている。
【００４２】
上側弁体６１は、弁室上部６５ａ内に上下方向に変位自在に設置されている。上側弁体６１の上端部は、他の部分よりも外径が大きい円盤状になっており、その上端部で低圧ポート１９の開口を塞ぐように構成されている。弁室上部６５ａ内には、上側弁体６１を上方に付勢する上側スプリング６７が設置されている。
【００４３】
ピエゾアクチュエータ７０は、上側弁体６１の上面に作用するロッド７９を有する。ピエゾアクチュエータ７０は、その制御部としてのＥＣＵ（図示略）により制御されることにより、非リフト状態ａ１と中間リフト状態ａＣとリフト状態ａ２との少なくとも３つの状態に切り替わる。中間リフト状態ａＣは、非リフト状態ａ１から上側弁体６１を所定量下方にリフトした状態である。リフト状態ａ２は、中間リフト状態ａＣよりもさらに上側弁体６１を下方にリフトさせた状態である。
【００４４】
以下では、制御ポート１５及び低圧ポート１９に対する高圧ポート１１の連通を遮ることを「高圧遮断」とし、制御ポート１５及び高圧ポート１１に対する低圧ポート１９の連通を遮ることを「低圧遮断」とする。また、低圧遮断をしつつ高圧遮断を解除した状態を「高圧用状態ｓ１」とし、高圧遮断をしつつ低圧遮断を解除した状態を「低圧用状態ｓ２」とする。また、高圧遮断及び低圧遮断の両方をした状態を「両遮断状態ｓＣ」とする。
【００４５】
＜高圧用状態ｓ１＞
次に、同図２を参照しつつ、制御弁１４１の初期状態（高圧用状態ｓ１）について説明する。初期状態では、ピエゾアクチュエータ７０が通電されないことにより、非リフト状態ａ１になっている。この状態では、上側弁体６１が、上側スプリング６７の付勢力により上昇して弁室上部６５ａの天井面に当接することにより、低圧ポート１９の開口を塞いでいる。そのため、第１アウトポート４６及び第２アウトポート５６のいずれも低圧ポート１９に連通しない。すなわち、第１圧力室４０及び第２圧力室５０のいずれも低圧ポート１９から遮断されている。
【００４６】
そのため、第１圧力室４０内は、第１インオリフィス４１から供給される高圧燃料Ｈの圧力が蓄積することにより高圧になっている。そのため、第１圧力室４０内の圧力等が高圧遮断弁２０を下方に押圧する力が、第１弁室下部２６内の圧力等が高圧遮断弁２０を上方に押圧する力を上回っている。そのため、高圧遮断弁２０が下降している。それにより、高圧遮断弁下部２３が、第１弁室下部２６の天井面から離れて第１弁室基部２５の下側開口が開かれることにより、高圧遮断が解除されている。
【００４７】
また、第２圧力室５０内は、第２インオリフィス５１から供給される高圧燃料Ｈの圧力が蓄積することにより高圧になっている。そのため、第２圧力室５０内の圧力等が低圧遮断弁３０を下方に押圧する力が、第２弁室上部３５の下部内等の圧力が低圧遮断弁３０を上方に押圧する力を上回っている。そのため、低圧遮断弁３０が下降している。それにより、低圧遮断弁３０の下端部が、第２弁室下部３７の底面に当接して低圧ポート１９の開口を塞ぐことにより、低圧遮断をしている。
【００４８】
よって、制御弁１４１は、高圧用状態ｓ１になっている。高圧用状態ｓ１では、蓄圧室１３０内の圧力が、高圧通路Ｒ３、流入ポート８１、背圧室８４、背圧室ポート８４ａ、高圧ポート１１、第１弁室下部２６、連通路１３、第２弁室下部３７、制御ポート１５、制御室ポート８７ａを経て制御室８７に供給される。そのため、制御室８７内は高圧になっている。そのため、制御室８７内の圧力等がピストン９０を後方に押圧する力が、背圧室８４内の圧力がピストン９０を前方に押圧する力を上回っている。そのため、ピストン９０は、ストッパ９６に当接するまで後退している。
【００４９】
＜高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２への切替＞
次に、図３を参照にしつつ、高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２への切替について説明する。高圧燃料Ｈを噴射する燃料噴射時には、制御弁１４１は、次のようにして、高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２に切り替わる。
【００５０】
まず、図３（ａ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０が一旦中間リフト状態ａＣに切り替わる。それにより、上側弁体６１が押し下げられることにより、弁室上部６５ａの天井面から離れる。それにより、低圧ポート１９の開口が開かれる。そのため、第１アウトオリフィス４７が、弁室下部６５ｃ、貫通孔６２ａ、弁室中部６５ｂ、弁室上部６５ａを介して、低圧ポート１９と連通する。他方、第２アウトオリフィス５７の開口は、下側弁体６２により塞がれているので、低圧ポート１９から遮断されている。そのため、第２圧力室５０が低圧ポート１９から遮断されたまま、第１圧力室４０が低圧ポート１９に連通する。
【００５１】
それにより、第１圧力室４０内の圧力が、第１アウトポート４６、切替弁６０、低圧ポート１９、低圧通路Ｒ４を経て燃料タンク１１０に流出することにより、第１圧力室４０内の圧力が下がる。それにより、第１圧力室４０内の圧力等が高圧遮断弁２０を下方に押圧する力が、第１弁室下部２６内の圧力等が高圧遮断弁２０を上方に押圧する力を下回るようになり、高圧遮断弁２０が上昇する。それにより、高圧遮断弁下部２３が第１弁室下部２６の天井面に当接して、第１弁室基部２５の下側開口を塞ぐことにより、高圧遮断をする。それにより、制御弁１４１が両遮断状態ｓＣになる。
【００５２】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０がリフト状態ａ２になる。このとき、ロッド７９により上側弁体６１を介して下側弁体６２が玉突きで下方に押し下げられることにより、第２アウトオリフィス５７の開口が開かれる。そのため、第２アウトオリフィス５７が、弁室下部６５ｃ、弁室中部６５ｂ及び弁室上部６５ａを介して、低圧ポート１９と連通する。そのため、第１圧力室４０が低圧ポート１９に連通したまま、第２圧力室５０も低圧ポート１９に連通する。
【００５３】
それにより、第２圧力室５０内の圧力が、第２アウトポート５６、切替弁６０、低圧ポート１９、低圧通路Ｒ４等を経て燃料タンク１１０に流出することにより、第２圧力室５０内の圧力が下がる。それにより、第２圧力室５０内の圧力等が低圧遮断弁３０を下方に押圧する力が、第２弁室上部３５の下部内の圧力等が低圧遮断弁３０を上方に押圧する力を下回るようになり、低圧遮断弁３０が上昇する。それにより、低圧遮断弁３０の下端面が第２弁室３４の底面から離れる。それにより、低圧ポート１９の開口が開かれることにより、低圧遮断が解除される。以上により、高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２に切り替わる。
【００５４】
このように、高圧用状態ｓ１から一旦両遮断状態ｓＣになってから低圧用状態ｓ２になるため、高圧ポート１１と低圧ポート１９とが連通する瞬間がなく、高圧ポート１１から低圧ポート１９への高圧燃料Ｈのリークが抑えられる。しかも、中間リフト状態ａＣを利用することにより、確実に両遮断状態ｓＣにすることができる。
【００５５】
制御弁１４１が低圧用状態ｓ２になると、図２に示す状態から、制御室８７内の圧力が、制御室ポート８７ａ、制御ポート１５、第２弁室下部３７、低圧ポート１９、低圧通路Ｒ４等を経て、燃料タンク１１０に流出することにより、制御室８７内が低圧になる。それにより、制御室８７内の圧力等がピストン９０を後方に押圧する力が、背圧室８４内の圧力がピストン９０を前方に押圧する力を下回るようになる。それにより、図２に示す状態から、ピストン９０が前進する。それにより加圧室８８が圧縮されて、加圧室８８内の圧力が上昇する。このとき、逆止弁９４があるため、加圧室８８内の圧力が連通穴９３から背圧室８４に供給されることはない。そのため、加圧室８８内の圧力は、インジェクタ１５０内に供給され、インジェクタ１５０内の高圧燃料Ｈの圧力が増大する。
【００５６】
＜低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１への切替＞
次に、図４を参照にしつつ、低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１に戻すときを説明する。燃料の噴射を終了する噴射終了時には、制御弁１４１は、次のようにして、低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１に切り替わる。
【００５７】
まず、図４（ａ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０が一旦中間リフト状態ａＣに切り替わる。それにより、下側弁体６２及び上側弁体６１が、下側スプリング６８及び上側スプリング６７の付勢力により押し上げられる。そして、下側弁体６２が弁室下部６５ｃの天井面に当接して、第２アウトオリフィス５７の開口を塞ぐ。そのため、第１圧力室４０が低圧ポート１９に連通したまま、第２圧力室５０が低圧ポート１９から遮断される。
【００５８】
それにより、第２圧力室５０内には、第２インオリフィス５１から供給される高圧燃料Ｈの圧力が蓄積するようになり、第２圧力室５０内が高圧になる。それにより、第２圧力室５０内の圧力等が低圧遮断弁３０を下方に押圧する力が、第２弁室上部３５の下部内の圧力等が低圧遮断弁３０を上方に押圧する力を上回るようになる。そのため、低圧遮断弁３０が下降する。その下降により、低圧遮断弁３０の下端部が第２弁室下部３７の底面に当接して低圧ポート１９の開口を塞ぐことにより、低圧遮断をする。それにより、制御弁１４１が両遮断状態ｓＣになる。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０が非リフト状態ａ１になる。それにより、上側弁体６１が上側スプリング６７の付勢力により押し上げられる。そして、上側弁体６１が弁室上部６５ａの天井面に当接して、低圧ポート１９の開口を塞ぐ。そのため、第２圧力室５０が低圧ポート１９から遮断されたまま、第１圧力室４０も低圧ポート１９から遮断される。
【００６０】
それにより、第１圧力室４０内には、第１インオリフィス４１から供給される高圧燃料Ｈの圧力が蓄積するようになり、第１圧力室４０内が高圧になる。それにより、第１圧力室４０内の圧力等が高圧遮断弁２０を下方に押圧する力が、第１弁室下部２６内の圧力等が高圧遮断弁２０を上方に押圧する力を上回るようになる。そのため、高圧遮断弁２０が下降する。その下降により、高圧遮断弁下部２３が第１弁室下部２６の天井面から離れて第１弁室基部２５の下側開口を開くことにより、高圧遮断を解除する。以上により、低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１に切り替わる。
【００６１】
このように、低圧用状態ｓ２から一旦両遮断状態ｓＣになってから高圧用状態ｓ１になるため、ここでも、高圧ポート１１と低圧ポート１９とが連通する瞬間がなく、高圧ポート１１から低圧ポート１９への高圧燃料Ｈのリークが抑えられる。しかも、ここでも、中間リフト状態ａＣを利用することにより、確実に両遮断状態ｓＣにすることができる。
【００６２】
制御弁１４１が高圧用状態ｓ１に戻ると、制御室８７内の圧力が上昇していき、再び図２に示すように、ピストン９０がストッパ９６に当接するまで後退する。
【００６３】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、上記のとおり、高圧ポート１１と低圧ポート１９とが連通する瞬間がないので、高圧燃料Ｈのリーク量が抑えられる。また、高圧遮断弁２０及び低圧遮断弁３０のいずれも非摺接式のシールで高圧遮断又は低圧遮断をするため、摺動クリアランスが形成されることがない。この点でも、高圧燃料Ｈのリーク量が抑えられる。
【００６４】
図５は、横軸に、高圧燃料Ｈの圧力（システム制御圧）を示し、縦軸に、高圧ポート１１から低圧ポート１９への高圧燃料Ｈのリーク量を示している。曲線Ｃ１は本実施形態を示し、曲線Ｃ２は従来（摺接シールの場合）を示している。本実施形態によれば、供給される高圧燃料Ｈがより高圧のときに、リーク量を従来に比べてより低減することができる。しかも、図２等に示すように、１つの切替弁６０で２つの圧力室４０，５０を制御するので、圧力室４０，５０ごとに切替弁等の制御機構を有する場合に比べて、部品点数が増えるのを抑えることができる。
【００６５】
次に、第２〜第５実施形態について説明する。これらの実施形態においては、他の実施形態と異なる点のみを説明する。特に断りのない限りは、第１実施形態と異なる点を説明する。また、他の実施形態の部材等と同一の又は対応する部材等については、同一の符号を付する。但し、制御弁については、実施形態毎に異なる符号を付する。
【００６６】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の制御弁１４２を示している。連通路１３は設けられていない。そして、制御ポート１５は３つの端部を有する。第１の端部は、絞り１５ａを介して第１弁室下部２６に連通している。第２の端部は、別の絞り１５ｂを介して第２弁室下部３７に連通している。第３の端部は、制御室ポート８７ａに連通している。本実施形態によれば、制御室８７から制御弁１４２への高圧燃料Ｈの出入りの制御性を向上させることができる。
【００６７】
［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の制御弁１４３の切替弁６０を示している。弁室６５の内径は、略上端から下端まで等しい。弁室６５の底面には、第２アウトオリフィス５７が連通している。弁室６５の内周面には、第１アウトオリフィス４７が連通している。弁室６５の上面には、低圧ポート１９が連通している。弁室６５内には、弁体６３が上下方向に変位自在に収容されると共に、弁体６３を上方に付勢するスプリング６９が設置されている。弁体６３の上面にはピエゾアクチュエータ７０のロッド７９が当接している。
【００６８】
次に、図７（ａ）を参照しつつ、制御弁１４１の初期状態（高圧用状態ｓ１）について説明する。初期状態では、ピエゾアクチュエータ７０が非リフト状態ａ１になる。この状態では、弁体６３がスプリング６９の付勢力により上昇して弁室６５の天井面に当接することにより、低圧ポート１９の開口を塞いでいる。そのため、第１アウトオリフィス４７及び第２アウトオリフィス５７のいずれも低圧ポート１９に連通しない。すなわち、第１圧力室４０及び第２圧力室５０のいずれも低圧ポート１９から遮断されている。この状態では、第１実施形態での説明のとおり、制御弁１４３は高圧用状態ｓ１になる。
【００６９】
次に、高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２への切替について説明する。高圧燃料Ｈを噴射する燃料噴射時には、制御弁１４３は、次のようにして、高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２に切り替わる。
【００７０】
まず、図７（ｂ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０が一旦リフト状態ａ２に切り替わる。それにより、弁体６３が押し下げられることにより、弁室６５の天井面から離れる。それにより、低圧ポート１９の開口が開かれる。そして、弁室６５の底面に当接することにより、第２アウトオリフィス５７の開口を塞ぐ。それにより、依然、第２アウトオリフィス５７が低圧ポート１９から遮断されたまま、第１アウトオリフィス４７が弁室６５を介して低圧ポート１９に連通する。そのため、第２圧力室５０が低圧ポート１９から遮断されたまま、第１圧力室４０が弁室６５を介して低圧ポート１９に連通する。この状態では、第１実施形態での説明のとおり、制御弁１４３は両遮断状態ｓＣになる。
【００７１】
次に、図７（ｃ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０が中間リフト状態ａＣになる。それにより、弁体６３が若干上昇する。それにより、弁体６３の下端部が弁室６５の底面から離れて第２アウトオリフィス５７の開口が開かれる。それにより、第２アウトオリフィス５７が、弁室６５を介して低圧ポート１９と連通する。それにより、第１圧力室４０が低圧ポート１９に連通したまま、第２圧力室５０も弁室６５を介して低圧ポート１９に連通する。この状態では、第１実施形態での説明のとおり、制御弁１４３は低圧用状態ｓ２になる。以上により、高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２に切り替わる。
【００７２】
次に、低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１に戻すときを説明する。燃料の噴射を終了する噴射終了時には、制御弁１４３は、次のようにして、低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１に切り替わる。まず、図７（ｂ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０が一旦リフト状態ａ２に切り替わる。それにより、弁体６３が押し下げられることにより、第２アウトオリフィス５７の開口を塞ぐ。そのため、第１圧力室４０が低圧ポート１９に連通したまま、第２圧力室５０が低圧ポート１９から遮断される。この状態では、第１実施形態での説明のとおり、制御弁１４３は両遮断状態ｓＣになる。
【００７３】
次に、図７（ａ）に示すように、ＥＣＵ（図示略）による制御により、ピエゾアクチュエータ７０が非リフト状態ａ１になる。それにより、弁体６３がスプリング６９の付勢力により押し上げられる。そして、弁体６３が弁室６５の天井面に当接して、低圧ポート１９の開口を塞ぐ。そのため、依然、第２圧力室５０が低圧ポート１９から遮断されたまま、第１圧力室４０も低圧ポート１９から遮断される。この状態では、第１実施形態での説明のとおり、制御弁１４３は高圧用状態ｓ１になる。以上により、低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１に切り替わる。
【００７４】
本実施形態によれば、切替弁６０をより簡単な構成にできる。
【００７５】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態の制御弁１４４を示している。本実施形態については、第３実施形態と異なる点を説明する。ピエゾアクチュエータ７０は、大径ピストン７１と、油圧室７２と、シリンダ７４と、シリンダスプリング７５と、ストッパ７６と、小径ピストン７８とを備えている。大径ピストン７１は、ピエゾアクチュエータ７０の本体によって下方に押圧される。シリンダ７４は、大径ピストン７１の下方に上下方向に摺動自在に設置されている。小径ピストン７８は、シリンダ７４の内側に上下方向に摺動自在に設置されている。シリンダスプリング７５はシリンダ７４を下方に付勢している。ストッパ７６はシリンダ７４の下方に設けられている。油圧室７２は、大径ピストン７１の下面とシリンダ７４及び小径ピストン７８の各上面との間に設けられている。小径ピストン７８の先端部にロッド７９が設けられている。
【００７６】
次に、このピエゾアクチュエータ７０の機能について説明する。ピエゾアクチュエータ７０の本体による大径ピストン７１の下方への押圧力がないときは、図８（ａ）に示すように、スプリング６９により弁体６３を介してロッド７９が上方に押し返されることにより非リフト状態ａ１になる。
【００７７】
また、ピエゾアクチュエータ７０の本体による大径ピストン７１の下方への押圧力が大きいときは、次のようになる。すなわち、図８（ｂ）に示すように、油圧室７２内の圧力を介して小径ピストン７８が押し下げられる。このときは、ロッド７９が弁体６３を押し下げる力が、スプリング６９等が弁体６３を押し上げる力を上回ることにより、弁体６３が弁室６５の底面に当接するまでロッド７９が下降する。それにより、リフト状態ａ２になる。
【００７８】
他方、ピエゾアクチュエータ７０の本体による大径ピストン７１の下方への押圧力が小さいときは、次のようになる。すなわち、図８（ｃ）に示すように、シリンダ７４がストッパ７６に当接するまでは、シリンダスプリング７５の下方への付勢力がシリンダ７４を介して小径ピストン７８に伝わる。そのため、小径ピストン７８のロッド７９が弁体６３を押し下げる力が、スプリング６９等が弁体６３を押し上げる力を上回り、ロッド７９が下降する。しかし、シリンダ７４がストッパ７６に当接してからは、シリンダスプリング７５の下方への付勢力が、ストッパ７６により遮られることによりロッド７９に伝わらなくなる。そのため、ロッド７９が弁体６３を押し下げる力が、スプリング６９等が弁体６３を押し上げる力を上回ることができなくなる。そのため、その位置でロッド７９の下降が止まり、中間リフト状態ａＣになる。
【００７９】
本実施形態によれば、シリンダ７４がストッパ７６に当接した時点で、シリンダスプリング７５の下方への付勢力がロッド７９に伝わらなくので、その時点で弁体６３のリフトを止め易くなり、中間リフト状態ａＣを形成し易くなる。よって、ピエゾアクチュエータ７０による弁体６３の制御性が向上する。
【００８０】
［第５実施形態］
図９は、第５実施形態の制御弁１４５を示している。切替弁６０は、一方の弁体６３ａ及びそれを駆動する一方のアクチュエータ（図示略）と、他方の弁体６３ｂ及びそれを駆動する他方のアクチュエータ（図示略）とを備えている。一方の弁体６３ａは、第１圧力室４０と低圧ポート１９との連通及びその遮断の切替を行う。他方の弁体６３ｂは、第２圧力室５０と低圧ポート１９との連通及びその遮断の切替を行う。
【００８１】
本実施形態では、第１アウトポート４６と第２アウトポート５６と低圧ポート１９とが連通した１つの弁室内に、両方の弁体６３ａ，６３ｂが設置されている。但し、第１アウトポート４６と低圧ポート１９とが連通した一方の弁室内に一方の弁体６３ａが設置され、第２アウトポート５６と低圧ポート１９とが連通した他方の弁室内に他方の弁体６３ｂが設置されていてもよい。本実施形態によれば、ピエゾアクチュエータ７０の中間リフト状態ａＣを利用することなく、本発明を実施できる。
【００８２】
［その他の実施形態］
本実施形態は、次のように変更して実施することもできる。例えば、図３等に示す高圧用状態ｓ１から低圧用状態ｓ２への切替時には、高圧遮断弁２０が高圧遮断をしてから低圧遮断弁３０が低圧遮断をするのに代えて、高圧遮断弁２０が高圧遮断をすると同時に又は高圧遮断をする直前に、低圧遮断弁３０が低圧遮断をするようにしてもよい。また、図４等に示す低圧用状態ｓ２から高圧用状態ｓ１への切替時には、低圧遮断弁３０が低圧遮断をしてから高圧遮断弁２０が高圧遮断をするのに代えて、低圧遮断弁３０が低圧遮断をすると同時に又は低圧遮断をする直前に、高圧遮断弁２０が高圧遮断をするようにしてもよい。このような態様は、例えば第１実施形態において、ピエゾアクチュエータ７０による中間リフト状態ａＣの期間を短くすることで実現される。
【００８３】
また、例えば、図７に示す制御弁１４３において、低圧ポート１９と第２アウトオリフィス５７との位置を入れ替えてもよい。その場合、ピエゾアクチュエータ７０が非リフト状態ａ１になると、第１アウトオリフィス４７のみが低圧ポート１９に連通することにより両遮断状態ｓＣになる。また、ピエゾアクチュエータ７０がリフト状態ａ２になると、両アウトオリフィス４７，５７が低圧ポート１９から遮断されることにより高圧用状態ｓ１になる。また、ピエゾアクチュエータ７０が中間リフト状態ａＣになると、両アウトオリフィス４７，５７が低圧ポート１９に連通することにより低圧用状態ｓ２になるようになる。なお、このとき、ピエゾアクチュエータ７０は、通電しない状態では、リフト状態ａ２になるように構成するのが好ましい。
【００８４】
また、例えば、図９等に示す高圧遮断弁２０を、上昇すると高圧遮断をし、下降すると高圧遮断を解除する態様に代えて、上昇すると高圧遮断を解除し、下降すると高圧遮断をする態様にしてもよい。この場合、第１圧力室４０が低圧ポート１９に連通すると高圧遮断を解除し、当該連通が遮断されると高圧遮断をするようになる。そして、切替弁６０を次のようにしてもよい。すなわち、切替弁６０は、高圧遮断弁２０を上昇させ、低圧遮断弁３０を下降させることにより、高圧用状態ｓ１にする。また、高圧遮断弁２０及び低圧遮断弁３０の両方を下降させることにより、両遮断状態ｓＣにする。また、高圧遮断弁２０を下降させ、低圧遮断弁３０を上昇させることにより、低圧用状態ｓ２にする。
【符号の説明】
【００８５】
１１…高圧ポート、１５…制御ポート、１９…低圧ポート、２０…高圧遮断弁、３０…低圧遮断弁、４０…第１圧力室、５０…第２圧力室、６０…切替弁、６１…上側弁体、６２…下側弁体、６３…弁体、６３ａ…一方の弁体、６３ｂ…他方の弁体、６５…弁室、７０…ピエゾアクチュエータ、８７…制御室、１１０…燃料タンク、１３０…蓄圧室、１４１〜１４５…制御弁、ａ１…非リフト状態、ａ２…リフト状態、ａＣ…中間リフト状態、ｓ１…高圧用状態、ｓ２…低圧用状態、ｓＣ…両遮断状態。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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