(57)【要約】【課題】アキュムレータ燃料システムのアキュムレータ容積部内の燃料の圧力を所定の閾値レベルに制限するのに使用するためのバルブ装置（２８）を提供する。【解決手段】バルブ装置（２８）は、低圧ドレンと連通するためのバルブ出口（６４、６６）と、アキュムレータ容積部から燃料を受け入れるためのバルブハウジングボア（４８）を備えたバルブハウジング（３０）と、燃料がアキュムレータ容積部からバルブ出口（６４、６６）に流れないようにするため、バルブハウジングボアが形成する弁座（５６）と係合した閉鎖位置を持つ、バルブ部材（５０）とを含む。バルブ装置は、更に、バルブ部材（５０）を弁座（５６）に向かって押圧するための押圧手段（７０）と、バルブ開放移動の第１段階中、バルブ部材（５０）が弁座（５６）から持ち上がると直ぐに、アキュムレータ容積部とバルブ出口（６４、６６）との間の燃料の流れを制流するための第１制流手段（８０）と、第１段階に続くバルブ開放移動の第２段階中に有効な、第１段階中よりも大きい制流を提供する、第２制流手段（８２）と、第２段階に続くバルブ開放移動の第３段階中に有効な、バルブ部材（５０）の開放移動の程度に応じて燃料の流れに対して可変の制流を提供する、第３制流手段（８４）とを含む。第１、第２、及び第３の制流手段（８０、８２、８４）の各々は、バルブ部材（５０）と、バルブハウジングボア（４８）との間に形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキュムレータ燃料システムのアキュムレータ容積部内の燃料の圧力を所定の閾値レベルに制限するのに使用するためのバルブ装置（２８）であって、
前記バルブ装置（２８）は、
低圧ドレンと連通するためのバルブ出口（６４、６６）と、
前記アキュムレータ容積部から燃料を受け入れるためのバルブハウジングボア（４８）を備えたバルブハウジング（３０）と、
前記ハウジングボア（４８）の第１区分に摺動可能に受け入れられたボール（５０）を含むバルブ部材（５０）とを備え、
前記バルブ部材（５０）は、燃料が前記アキュムレータ容積部から前記バルブ出口（６４、６６）に流れないようにするため、前記バルブハウジングボアが形成する弁座（５６）と係合した閉鎖位置を持っており、
前記バルブ装置（２８）は、また、
前記バルブ部材（５０）を前記弁座（５６）に向かって押圧するための押圧手段（７０）と、
バルブ開放移動の第１段階中、前記バルブ部材（５０）が前記弁座（５６）から持ち上がると直ぐに、前記アキュムレータ容積部と前記バルブ出口（６４、６６）との間の燃料の流れを制流するための第１制流手段（８０）と、
前記第１段階に続くバルブ開放移動の第２段階中に有効な、前記第１段階中よりも大きい制流を提供する、第２制流手段（８２）と、
前記第２段階に続くバルブ開放移動の第３段階中に有効な、前記バルブ部材（５０）の開放移動の程度に応じて燃料の流れに対して可変の制流を提供する、第３制流手段（８４）とを備え、
前記第１、第２、及び第３の制流手段（８０、８２、８４）の各々は、前記ボール（５０）と、前記バルブハウジングボア（４８）の前記第１区分との間に形成される、バルブ装置（２８）。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記第３制流手段（８４）は、燃料流れに対し、前記第１制流手段（８０）又は前記第２制流手段（８２）のいずれよりも、低い制流を提供する、バルブ装置（２８）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記バルブ開放移動の前記第１段階は、前記アキュムレータ容積部内の燃料の圧力が前記所定の閾値レベルに達したときに開始する、バルブ装置（２８）。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記第３制流状態（８４）は、高圧燃料が、前記ボール（５０）が着座している場合よりも遥かに大きい前記ボール（５０）の表面積と接触でき、従って、前記ボール（５０）は、前記ボール（５０）が最初に開放する前記所定の閾値レベルよりも実質的に低い圧力で開放したままである、位置にあるように構成されている、バルブ装置（２８）。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記弁座（５６）は、前記バルブハウジングボアによって形成された第１円錐形区分（５４）に配置されている、バルブ装置（２８）。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記第１制流手段（８０）は、前記バルブ部材（５０）と前記弁座（５６）との間に形成されている、バルブ装置（２８）。
【請求項７】
請求項６に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記第３制流手段（８４）は、前記バルブハウジングボアによって形成された第２円錐形区分（５８）によって形成されている、バルブ装置（２８）。
【請求項８】
請求項７に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記第１及び第２の円錐形区分（５４、５８）は、その間に中間区分（６０）を形成し、前記中間区分（６０）は、前記バルブ部材（５０）と協働し、前記第２制流手段（８２）を形成する、バルブ装置（２８）。
【請求項９】
請求項８に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記中間区分（６０）は、前記バルブ部材（５０）が前記第１円錐形区分（５４）から遠ざかる方向に前記第２円錐形区分（５８）に向かって移動するに従って前記制流レベルが増大するように、テーパを持つように形成されている、バルブ装置（２８）。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記バルブ装置（２８）は、更に、前記押圧手段（７０）と前記バルブ部材（５０）との間に配置されたピストン部材（７２）を備えた、バルブ装置（２８）。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記バルブ部材（５０）及び前記ピストン部材（７２）は、互いに一体の構成要素として形成できる、バルブ装置（２８）。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のバルブ装置（２８）であって、更に、
前記ピストン部材（７２）の移動範囲を制限するための手段（７８）を備えた、バルブ装置（２８）。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のうちのいずれか一項に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記ピストン部材（７２）には、前記バルブ部材（５０）と協働し前記バルブ部材（５０）の位置決め及び／又は保持を補助する延長部（７６）が設けられている、バルブ装置（２８）。
【請求項１４】
請求項１３に記載のバルブ装置（２８）であって、
前記延長部（７６）の端面は、前記バルブ部材（５０）の位置決め及び／又は保持を補助するため、凹状をなしている、バルブ装置（２８）。
【請求項１５】
高圧コモンレール燃料システムであって、
前記高圧コモンレール燃料システムは、前記燃料システムのアキュムレータ容積部内の燃料の圧力を所定の閾値レベルに制限する、請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載のバルブ装置（２８）を含む、高圧コモンレール燃料システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジン用の燃料システムで使用するためのバルブ装置に関し、詳細には、本発明は、コモンレール燃料システムのアキュムレータ容積部（コモンレール）内の燃料の圧力の制限に使用するためのバルブ装置に関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン用コモンレール燃料システムでは、高圧燃料ポンプが比較的低圧（例えば移行圧力）の燃料を低圧ポンプから受け取り、噴射に適した高いレベルまで燃料を加圧する。高圧燃料ポンプは、コモンレールと呼ばれる燃料アキュムレータ容積部に加圧燃料を供給し、そこからシステムの下流の燃料インジェクタに加圧燃料を送出する。
【０００３】
通常、コモンレールには、コモンレール内の燃料圧力が所定の安全レベル（閾値圧力レベルと呼ばれる）を越えた場合に開放するように作動できる圧力リミッタバルブ即ち安全バルブが設けられている。コモンレール燃料システムで故障が生じた場合、圧力リミッタバルブが作動し、過圧燃料を低圧側に逃がし、ポンプ部品、又はコモンレール燃料システムの任意の他の構成要素（例えば、コモンレール、高圧配管、圧力センサ、又はインジェクタなど）が破裂したり破損したりする危険をなくすことができる手段を提供する。
【０００４】
上述の機能を行うための一つの公知の圧力リミッタバルブ装置を図１に示す。バルブ装置は、入口チャンネル１２を形成する第１バルブハウジング１０と、出口チャンネル１６を形成する第２バルブハウジング１４とを含む。入口チャンネル１２は、コモンレール（図示せず）内の高圧燃料と連通しており、出口チャンネル１６は、低圧燃料ドレン（図示せず）と連通している。ボールバルブの形態のバルブ部材１８は、弁座２０と係合して、コモンレールと低圧ドレンとの間の連通を制御できるようになっている。弁座２０は球形形態であり、着座したボール１８を受け入れる弁座領域を形成する。ばね２２が、第２バルブハウジング１４が形成するボア２６に摺動自在に受け入れられた当接部材２４を介して、ボールバルブ１８に作用する。ばね２２は、ボールバルブ１８を弁座２０に押し付けるのに役立つ。ばね２２は、入口チャンネル１２内の燃料圧力に抗して、ここではコモンレール内の燃料圧力に抗して作用する。
【０００５】
着座位置（即ちボールバルブが閉鎖した位置）にある場合には、コモンレール内の燃料は、弁座２０を越えて低圧ドレンに流入できない。正しく機能しているポンプについては、ボールバルブ１８はポンプの寿命に亘って着座したままであり、レール圧力が閾値圧力レベルを越えることはない。しかしながら、コモンレール燃料システムが故障し、コモンレール内の燃料圧力が閾値圧力レベルを越えて上昇した場合、ボールバルブ１８に開放方向（即ちばね力に抗して）に作用する力は、ボールバルブ１８を弁座２０から持ち上げるのに十分である。こうした場合には、コモンレール内の燃料を出口通路１６を通して低圧ドレンに流し、かくして、レール内の高い燃料圧力を解放することができる。バルブが開放する閾値圧力レベルは、弁座２０の面積に対するばね力の比によって決定される。別の圧力リミッタが、ＵＳ２００８／００４７６２１から公知である。
【０００６】
閾値圧力を越え、ボールバルブ１８が持ち上げられると、ボールバルブ１８と弁座２０との間に制流状態(restriction)が形成される。ボールバルブ１８を開放状態に保持するのに必要な圧力は、ばね力を、圧力が作用する新たな表面積全体で除した値に等しい。この新たな表面積は、ボールバルブ１８及び当接部材２４の露呈表面の組み合わせである。これは、ボア２６の断面積とほぼ同じであってもよい。この面積が弁座の面積よりも遥かに大きいため、ボールバルブを開放状態に保持するのに必要な圧力、即ち調節圧力は、ボールバルブを最初に開放するのに必要な圧力よりも低い。しかしながら、ボールバルブ１８と弁座２０との間の制流状態のため、ボールバルブ１８及び当接部材２４の表面に亘って及ぼされた圧力は、コモンレール内の燃料圧力よりもかなり低い。従って、図１のバルブ装置の調節圧力は、開放圧力よりも遥かに低くはない。この効果を図２に示す。
【０００７】
これにより、燃料がバルブ装置を通って比較的高圧で、従って高い流量で流れるという効果が生じる。これは、ボールバルブが数分以上開放すると、コモンレールシステム又はボールバルブ自体に損傷が生じることがあるということを意味する。損傷は、以下に列挙する多くの機構のうちの一つで生じる可能性がある。即ち（１）高い圧力及び流量により、ボールバルブの周囲が非常に高い温度になること、（２）高圧及び高い流量の組み合わせにより、ボールバルブ及びピストンが直接的に浸食されること、及び（３）高圧により、構成要素が疲労し、亀裂が発生することによって損傷が生じる可能性がる。
【０００８】
最新のディーゼルエンジンでは、ポンプが故障し、システム内の圧力が高くなった場合にシステムを長期間に亘って快適に作動できる「リンプホーム（非常時動作）」モードをコモンレールシステムに設けるのが望ましい。図１に示すようなバルブ装置は、こうした要求に適していない。これは、これらのバルブ装置が、短期間に亘ってしか効果的に作動できないためである。
【０００９】
本発明の背景として、日本電装株式会社に賦与されたＵＳ５，２９５，４６９には、リンプホームモードを提供する圧力リミッタバルブが開示されている。しかしながら、この特許に記載された構成には、リンプホーム効果を発生するため、ピストン部材に溝を形成しなければならないという欠点がある。更に、ピストン部材のこれらの溝をバルブハウジングの環状溝と連通する必要があり、従って、バルブの構成要素の製造時の許容差が比較的小さい。そのため、このバルブ装置の製造は困難であり、費用がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＵＳ２００８／００４７６２１
【特許文献２】ＵＳ５，２９５，４６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の一つの目的は、従来技術で公知の上述の欠点を解決する、又は緩和する、高圧燃料システムで使用するための改良バルブ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、アキュムレータ燃料システムのアキュムレータ容積部内の燃料の圧力を所定の閾値レベルに制限するのに使用するためのバルブ装置であって、低圧ドレンと連通するためのバルブ出口と、アキュムレータ容積部から燃料を受け入れるためのバルブハウジングボアを備えたバルブハウジングと、燃料がアキュムレータ容積部からバルブ出口に流れないようにするため、バルブハウジングボアが形成する弁座と係合する閉鎖位置を持つ、バルブ部材とを含む、バルブ装置が提供される。バルブ装置は、更に、バルブ部材を弁座に向かって押圧するための押圧手段を含む。バルブ開放移動の第１段階中、バルブ部材が弁座から持ち上がると直ぐに、第１制流手段(first restricted flow means) が、アキュムレータ容積部とバルブ出口との間の燃料の流れを制流（制限）する。第２制流手段は、第１段階に続くバルブ開放移動の第２段階中に有効であり、第１段階中よりも大きい制流（制限）を提供する。第３制流手段は、第２段階に続くバルブ開放移動の第３段階中に有効であり、バルブ部材の開放移動の程度に応じて燃料の流れに対して可変の制流（制限）を提供し、第１、第２、及び第３の制流手段の各々は、バルブ部材と、バルブハウジングボアとの間に形成される。
【００１３】
例えば、第３段階は、第２段階に続いて直ちに行われ、第２段階は、第１段階に続いて直ちに行われる。
【００１４】
一つの特定の実施例では、バルブ装置の用途は、燃料システムのコモンレール内の燃料の圧力の制限で使用するためのコモンレール燃料システムである。
【００１５】
本発明は、第３制流手段の可変の制流により、コモンレール内の燃料の圧力を、バルブ装置の開放圧力よりもかなり低い所定圧力に調節できるという利点を提供する。これにより、燃料システムは、圧力を比較的安全な作動レベルに低下し、調節することによって、高い燃料圧力をもたらす故障時に長期間に亘って作動し続けることができ、従って、燃料システムの構成要素を損傷する危険を低下する。更に、第１制流手段、第２制流手段、及び第３制流手段が、全て、バルブ部材及びバルブハウジングボアによって形成されるため、本発明は、比較的簡単であり、及び従って製造が容易なバルブ装置を提供する。
【００１６】
第３制流手段は、第１制流手段又は第２制流手段のいずれよりも低い制流を提供してもよい。そのため、バルブ開放移動の第３段階中、燃料が更に効果的に排出され、コモンレール内の圧力が更に迅速に低下する。
【００１７】
バルブ開放移動の第１段階は、好ましくは、アキュムレータ容積部内の燃料の圧力が所定の閾値レベルに達したときに開始する。これにより、バルブ装置を圧力逃がしの用途で使用できる。この用途では、バルブ装置は、アキュムレータ容積部内の圧力が所定の閾値レベルを越えないようにするのに使用される。
【００１８】
第３制流手段によって提供される可変の制流状態は、好ましくは、アキュムレータ容積部内の燃料の圧力を所定の閾値レベルよりも低い所定のレベルに調節するように構成されている。コモンレール燃料システムの用途では、これにより、コモンレール燃料システムが、過度に高い燃料圧力をもたらす故障時に、コモンレール燃料システムの構成要素を損傷する危険なしに長期間に亘って作動し続けることができるという利点が得られる。
【００１９】
弁座は、バルブハウジングボアによって形成された第１円錐形区分に配置されていてもよい。円錐形区分は、バルブ部材が弁座と良好に接触するのを確実にし、効果的にシールする上で有効な方法である。
【００２０】
第１制流手段は、バルブ部材と弁座との間に形成されていてもよい。これは、バルブ部材が開放すると直ちに第１制流状態が形成されるということを意味する。
【００２１】
第３制流手段は、バルブハウジングボアによって形成された第２円錐形区分によって形成されていてもよい。円錐形区分の形状により、第３制流手段は、燃料流れに対し、可変レベルの制流を提供する。
【００２２】
バルブ装置は、第１及び第２の円錐形区分がその間に中間区分を形成し、中間区分がバルブ部材と協働し、第２制流手段を形成するように構成されていてもよい。
【００２３】
中間区分は、バルブ部材が第１円錐形区分から第２円錐形区分に向かって移動するに従って制流レベルが増大するように、テーパを持つように形成されていてもよい。この特徴により、第１制流手段と第３制流手段との間のバルブ部材の移行を補助する。
【００２４】
バルブ装置は、更に、押圧手段とバルブ部材との間に配置されたピストン部材を含んでいてもよい。この構成により、製造を容易にできる。
【００２５】
別の実施例では、バルブ部材及びピストン部材は、互いに一体の構成要素として形成されていてもよい。これにより、バルブ部材を通る安定した燃料の流れを形成する。
【００２６】
バルブ装置は、更に、ピストン部材の移動範囲を制限するための手段を含んでいてもよい。この特徴により、バルブ部材がバルブ開放移動の第２段階後にオーバーシュートすることが阻止され、第３制流手段が燃料の流れに対して提供する制流のレベルが受け入れ難い程低くなる程広くなることがないようにするという利点が提供される。
【００２７】
ピストン部材には、バルブ部材と協働し、バルブ部材の位置決め及び／又は保持を補助する延長部が設けられていてもよい。
【００２８】
別の実施例では、延長部の端面は、バルブ部材の位置決め及び／又は保持を補助するため、凹状をなしている。
【００２９】
本発明の第２の態様によれば、燃料システムのコモンレール内の燃料の圧力を調節するため、本発明の第１の態様によるバルブ装置を含む、高圧コモンレール燃料システムが提供される。
【００３０】
本発明の第１の態様の好ましい及び／又は随意の特徴を、本発明の第２の態様に、単独で又は適当な組み合わせで組み込んでもよいということは理解されよう。
【００３１】
本発明が更に容易に理解されるようにするため、次に、本発明の好ましい非限定的実施例を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、公知の圧力リミッタバルブ装置を示す図である。
【図２】図２は、図１の圧力リミッタバルブ装置の性能特性を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明のバルブ装置の性能特性を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の第１実施例の断面図である。
【図５】図５は、バルブ開放移動の第１段階中の第１制流状態及び第２制流状態を示す、図４のバルブ装置の一部の拡大図である。
【図６】図６は、バルブ開放移動の第２段階中の図５の第１及び第２の制流状態の拡大図である。
【図７】図７は、バルブ開放移動の第３段階中の第３制流状態を示す、図４のバルブ装置の一部の拡大図である。
【図８】図８は、図７の第３制流状態の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の一つの目的は、アキュムレータ容積部、即ち内燃エンジンのコモンレール燃料システムのコモンレール内の燃料圧力を調節するようにバルブ部材を作動できるバルブ装置を提供することである。バルブ装置は、コモンレール内の燃料圧力を、バルブ部材が開放する所定の閾値レベルよりもかなり低い所定のレベルに調節するように形成されている。図３は、本発明のバルブ装置の性能特性を例示する。ここでは、アキュムレータ容積部内の燃料圧力は、最初、バルブ部材が開放する所定レベルに達するまで上昇する。バルブ部材が開放すると、コモンレール内の圧力は急速に低下する。これは、余分の燃料がバルブ部材を通って排出されるためである。次いで、圧力は所定レベルで落ち着く。この圧力レベルは、この例では、バルブ部材が最初に開放する圧力レベルのほぼ半分である。次いで、圧力はこのレベルに調節される。アキュムレータ内の圧力が更に低下した場合（図示せず）には、バルブ部材が閉鎖し、プロセスが再び開始される。
【００３４】
この構成により、調節圧力が、バルブ部材が開放する所定の閾値レベルよりもかなり低い所定レベルにあり、及び従って、構成要素の損傷の危険なしにバルブ装置及びコモンレールが作動し続けることができる所定レベルにあるという、本発明の明確な利点が提供される。
【００３５】
図４は、本発明のバルブ装置２８の第１実施例を示す。この実施例では、バルブ装置は、第１バルブハウジング３０及び第２バルブハウジング３２を有し、これらのハウジングは、両方とも、主バルブハウジング３４に受け入れられている。主バルブハウジング３４には、主バルブハウジングボア３６が設けられており、ここに第１及び第２のバルブハウジング３０、３２が受け入れられる。コモンレールと主バルブハウジングボア３６との間を連通するため、主バルブハウジングボア３６の一端には、コモンレールからの供給通路３８を形成する開口部が設けられている。第１バルブハウジング３０と、第１バルブハウジング３０と隣接した第２バルブハウジング３２の一部は、両方とも、直径を有している。この直径は、主バルブハウジングボア３６の直径よりも小さくなっている。そのため、第１及び第２のバルブハウジング３０、３２と主バルブハウジングボア３６の表面との間に空間があり、これが環状チャンバ４０を形成する。主バルブハウジング３４には、更に、主バルブハウジングボア３６から横方向に延びる第２ボアが設けられている。このボアは、低圧ドレン（図示せず）に続く流路４２を形成する。流路４２は、環状チャンバ４０と連通している。第２バルブハウジング３２は、主バルブハウジング３４に螺着されており、第２バルブハウジング３２と主バルブハウジング３４との間の漏れを阻止するためのシールを形成するＯ−リングを受け入れるための外溝４４が設けられている。
【００３６】
ボールの形態のバルブ部材５０が第１バルブハウジング３０に収容されている。バルブ部材５０は、コモンレールと流路４２との間の燃料の流れを制御するため、弁座５６と係合できる。
【００３７】
第１バルブハウジング３０は、コモンレールと低圧ドレンとの間が連通しないようにするシール４６を形成するため、主バルブハウジングボア３６の内面に当接するように構成されている。ボール５０が着座状態から離れたときにだけ、コモンレールと低圧ドレンとの間に流路が形成される。
【００３８】
第１バルブハウジング３０には、円形断面の第１バルブハウジングボア４８が設けられている。第１バルブハウジングボア４８は、第１バルブハウジング３０全体を貫通しており、一端が供給通路３８と連通し、他端がボール５０を受け入れる。第１バルブハウジングボア４８は、直径が異なる四つの区分、即ち内部にボール５０を摺動自在に受け入れる第１区分と、第１区分よりも小径であり、高圧燃料がコモンレールからボール５０に向かって流れるときにこれを絞るバルブ入口５２を形成する第２区分と、バルブ入口５２よりも大径の第３区分と、第３区分よりも大径であり、第３区分と協働して燃料をバルブ入口５２に向かって差し向ける第４区分とに分けられる。第１バルブハウジングボア４８の第１区分は、二つの端部を有する。一方の端部は、ボール５０を受け入れるための開口部を形成し、他方の端部は、第１区分とバルブ入口５２との間の境界面を形成する。境界面端部には面取りが施してあり、截頭円錐形区分を形成する。截頭円錐形区分は第１円錐形区分５４を形成する。ボール５０が、第１円錐形区分５４と係合し、弁座５６を形成する。ボール５０が弁座５６と係合したとき、閉鎖位置にあるという。第１区分の開口部には、第２円錐形区分５８を形成する別の截頭円錐形区分を形成するため、面取りを施した、又は所定半径に合わせて整形した縁部が設けられている。第１及び第２の円錐形区分５４、５８間に中間区分６０が形成される。中間区分６０は、この実施例では、中間区分６０の直径が第２円錐形区分５８に向かって減少するようにテーパしている。
【００３９】
第２バルブハウジング３２には、円形断面のボア６２が設けられている。第１バルブハウジング３０は、第１バルブハウジングボア４８及び第２バルブハウジングボア６２が実質的に同心に整合するように、第２バルブハウジング６２内に受け入れられている。第２バルブハウジング３２は、更に、一対のバルブ出口ポート６４、６６を含む。これらのバルブ出口ポート６４、６６は、互いに反対側に配置されており、第２バルブハウジングボア６２から横方向に遠ざかる方向に延びる。これは、環状チャンバ４０及び従って低圧ドレンへの流路４２と連通するためである。ボール５０が閉鎖位置にある場合には、コモンレールから低圧ドレンへの燃料の流れが阻止される。
【００４０】
第２バルブハウジングボア６２及び第１バルブハウジング３０は、ばね７０を受け入れるためのチャンバ６８を互いに形成する。ばね７０の一端は、チャンバ６８の閉鎖端に当接しており、ばね７０の他端は、チャンバ６８内に摺動自在に受け入れられたピストン７２に当接している。ばね７０は、ボール５０を弁座５６に向かって押し付けるための押圧力を提供する。ばね７０とボール５０との間にピストン７２が設けられている。ピストン７２の一端には、ばね７０を受け入れるための凹所７４が設けられた接触面が設けられ、ピストンの他端から延長部７６が延びている。延長部７６の端部には、凹状表面（凹状の面）が設けられており、ここにボール５０が着座する。従って、押圧力は、ばね７０からピストン７２を通してボール５０に伝達される。
【００４１】
第２バルブハウジングボア６２には、第２バルブハウジングボア６２を直径が異なる二つの部分に分ける段部（ステップ）が設けられている。ピストン７２は、比較的大径の部分に受け入れられる。ピストン７２は、ピストン７２の移動がボア６２内で案内されるように、この区分と適合する直径を有する。従って、ピストン７２の直径は、第２バルブハウジングボア６２の他方の部分よりも大きく、段部は、ピストン７２の移動範囲を制限し、従ってピストン７２の最大行程を決定する機械的なストッパー７８として作用する。
【００４２】
バルブ開放移動の第１段階、第２段階、及び第３段階を含む三段階開放プロセスを実施することにより、ボール５０が弁座５６から持ち上がる所定の閾値レベルよりも低い調節圧力を確保し、これによって「リンプホームモード」を提供する、上文中に説明した効果が達成される。バルブ開放移動の各段階は、夫々、図５乃至図８に示す制流手段(restricted flow means) を有する。これらの制流手段は、第１制流状態(first flow restriction)、第２制流状態、及び第３制流状態と呼ばれる。
【００４３】
第１制流状態は、バルブ開放移動の第１段階でボール５０が最初に開放したとき、即ちボール５０が移動して着座状態から外れると直ちに形成される。バルブ開放移動の第１段階中、バルブが更に開放するに従って、第１制流状態の制流性は、第２制流状態が第１制流状態よりも制流性が高い所定の点に達するまで、徐々に低下する。これが、バルブ開放移動の第２段階が開始する点である。第２制流状態は、バルブが更に開放するに従って大きくは変化せず、従って、第２制流状態は、バルブがバルブ開放移動の第１段階からバルブ開放移動の第３段階まで急速に移動するための移行段階として作用する。バルブがバルブ開放移動の第３段階に達すると、第３制流状態が生じる。第３制流状態は、第１制流状態又は第２制流状態のいずれよりも制流性が大幅に低下することができる可変レベルの制流を提供する。これにより、第３制流状態を通る燃料の流量を比較的高くできる。このことは、余分な燃料が迅速に排出され、かくして燃料圧力を更に効果的に下げることができるということを意味する。第３制流状態は、高圧燃料が、ボール５０が着座している場合よりも遥かに大きいボール５０の表面積と接触できる位置にあるように構成され、従って、ボール５０は、ボール５０が最初に開放した所定の閾値レベルよりもかなり低い所定の圧力で開放したままである。
【００４４】
使用では、ボール５０が弁座５６に着座しているとき、コモンレール内の燃料は、第１バルブハウジングボア４８を通って、ボール５０を越えて、低圧ドレンに繋がる流路４２に流すことはできない。弁座５６は着座面積を形成する。これは、バルブ入口５２の断面積よりも僅かに大きい。コモンレール内の燃料の圧力が所定の閾値レベルを越えると、燃料がボール５０に及ぼす力が、ばね７０からの押圧力に打ち勝つのに十分になる。従って、ボール５０が弁座５６から持ち上がり、その間に隙間を形成し、図５に示すように、バルブ開放移動の第１段階を開始する。ボール５０が弁座５６から持ち上がる所定の閾値レベルは、押圧力の着座面積に対する比で決まる。
【００４５】
ボール５０が閉鎖位置にあるとき、ピストン７２はバルブ出口ポート６４、６６を完全には塞いでおらず、従って、ボール５０が弁座５６から持ち上がると直ぐに、コモンレールから低圧ドレンまでの燃料の流路が存在する。
【００４６】
図５に示すように、バルブ開放移動の第１段階中、ボール５０と第１バルブハウジングボア４８の第１円錐形区分５４との間に、第１制流状態８０が形成される。第１円錐形区分５４の形状のため、第１制流状態８０の位置はバルブ入口５２から離れており、ボール５０が第１円錐形区分５４と接触する位置とほぼ一致する。従って、バルブ開放移動の第１段階中、燃料圧力は、バルブの着座面積とほぼ同じボール５０の表面積に亘って作用する。従って、第１制流状態は、燃料流れを制御するが、ボール５０が閉鎖する圧力は、ボール５０を持ち上げるための元々の所定の閾値レベルとほぼ同じである。
【００４７】
燃料の流量が低いためにボールがバルブ開放移動の第１段階に止まっている場合には、ボール５０は、通常の圧力制限バルブと同様に作用し、バルブ装置は、圧力を、本明細書中上文中に説明した方法で、所定の閾値レベルと同様の所定レベルに調節する。
【００４８】
ボール５０を通過する流量が増大すると、ボール５０は、弁座５６から遠ざかる方向に持ち上がり続け、そのため、直ぐに、ボール５０と弁座５６との間の隙間が、ボール５０と第１バルブハウジングボア４８の中間区分６０との間の隙間よりも大きい、所定位置に達する。これにより、図６に示すように、バルブ開放移動の第２段階を開始する。
【００４９】
この時点で、ボール５０と第１バルブハウジングボア４８の中間区分６０との間の隙間が形成する第２制流状態８２が、第１制流状態８０に対して優勢になる。従って、第１バルブハウジングボア４８に入る燃料の圧力は、第２制流状態８２に達する前には低下しない。このことは、ボール５０の表面積のほぼ半分が、高圧燃料に露呈されるということを意味する。この面積が着座面積よりも遥かに大きいため、燃料の圧力によってボール５０に及ぼされる力は、ばね７０からの押圧力よりも遥かに大きい。この効果は、中間区分６０のテーパによって強化される。ボール５０が弁座５６から遠ざかる方向に更に移動するに従って、ボール５０と中間区分６０との間の隙間の大きさが減少し、従って、第２制流状態８２の制流性が増大する。このことは、ボール５０に更に大きな圧力が及ぼされるということを意味する。従って、第２制流状態８２に達すると直ぐに、ボール５０及びピストン７２は、第１バルブハウジングボア４８の中間区分６０が第２円錐形区分５８に開放する点にボール５０が到達するまで、弁座５６から迅速に遠ざかる。これにより、バルブ開放移動の第３段階が開始する。第３段階では、図７及び図８に示すように、ボール５０と第２円錐形区分５８との間に第３制流状態８４が形成される。
【００５０】
ボール５０がバルブ開放移動の第２段階に達した後、閉鎖圧力は、押圧力の、バルブ移動の第２段階中のボール５０の露呈表面積に対する比によって決まる。これは、第１バルブハウジングボア４８の中間区分６０の断面積で近似できる。ばね７０は、燃料圧力が閉鎖圧力まで低下しないと、ボール５０を第２制流状態８２を越えて押し戻すことができない。
【００５１】
バルブ装置２８は、第１バルブハウジングボア４８の中間区分６０の長さに対して過度に敏感ではない。これは、中間区分６０が第１バルブハウジングボア４８の第２円錐形区分５８に開放するまで、ボール５０が弁座５６から離れる方向に押し続けられるだけであるためである。バルブ開放移動の第２段階中、ピストン７２がばね７０を更に圧縮するに従って、ばね７０によって及ぼされる反作用力が増大するが、コモンレール内の燃料の圧力によってピストン７２に及ぼされる力はかなり大きく、従って、ばね７０からの反作用力の増大は問題とならない。本発明のこの特徴により、中間区分６０は所定範囲の長さをとることができ、この長さは、バルブ装置２８の所期の用途について最適化される。更に、中間区分６０の長さの融通性により、製造許容差に対する依存が低下する。このことは、バルブ装置２８の製造が比較的簡単であり、安価であるということを意味する。
【００５２】
第２円錐形区分５８の形状のため、ボール５０と第２円錐形区分５８との間の隙間の大きさは、ボール５０の位置に応じて変化する。ボール５０が弁座５６から更に遠ざかると、隙間の大きさが増大する。従って、第３制流状態８４は、可変の制流レベルを提供する。このようにして、バルブ開放移動の第３段階中に燃料の圧力が調節される。圧力が増大すると、ボール５０は弁座５６から更に押し離され、これによりボール５０と第２円錐形区分５８との間の隙間の大きさが増大し、従って、比較的高い流量で燃料を排出でき、これにより燃料圧力が低下する。燃料圧力が低下すると、ボール５０と第２円錐形区分５８との間の隙間の大きさが減少し、更に、これによって、圧力の上昇をもたらす流量が低下する。
【００５３】
第２円錐形区分５８は、燃料流に対し、ボール５０の位置に応じて最適の制流範囲を提供するように形成されている。
【００５４】
調節プロセスは、燃料圧力が閉鎖圧力に低下するまで、このように続行される。閉鎖圧力では、ばね７０からの押圧力により、ピストン７２及びボール５０を、ボール５０が弁座５６に着座した閉鎖位置に押し戻すことができる。
【００５５】
ボール５０が最初に弁座５６から持ち上がるとき、ボール５０は、燃料の圧力によってピストン７２の延長部７６の凹状表面内の所定の場所に保持される。凹状表面（凹状の面）は、閉鎖時にボール５０が正しい位置にあるように、ボール５０を延長部７６の中心に向かって差し向けるのに役立つ。ボール５０及びピストン７２がバルブ開放移動の第３段階に達したとき、第３制流状態８４が提供する制流レベルは、ボール５０が弁座５６から遠ざかるに従って低下する。従って、燃料がボール５０に及ぼし、これを所定の場所に保持する圧力は、ボール５０が弁座５６から遠ざかるに従って減少する。この理由のため、機械的なストッパー７８が設けられている。これは、ボール５０が、ピストン７２の延長部７６から落下して外れる程大きく弁座５６から遠ざからないようにするためである。
【００５６】
これに加え、恐らくはバルブ開放移動の第２段階に続くオーバーシュートにより、ボール５０が弁座５６から遠ざかり続けることができると、最終的には、第３制流状態が、燃料の流れに対する制流レベルを無視できる程広くなってしまう。こうした場合には、燃料がボール５０を通過する際に燃料の圧力が低下せず、従って、燃料が流路４２を通って低圧ドレンに十分に急速に排出されないと、ピストン７２の表面全体が高圧に露呈されてしまう。ピストン７２の直径がボール５０の直径よりもかなり大きいため、押圧力に抵抗するためにピストン７２の表面に作用する必要がある圧力は、遥かに低い。従って、閉鎖圧力はかなり減少し、場合によっては受け入れ難い程低い。これを考慮して機械的なストッパー７８の位置を調節してもよい。
【００５７】
本発明の別の実施例では、ピストン７２及びボール５０は、単一の一体の構成要素として一緒に形成されてもよい。
【００５８】
添付の特許請求の範囲の範疇から逸脱することなく、本明細書中に説明した形態に対し、多くの変形例の形態をとるように本発明を変更してもよいということは、当業者には理解されよう。
【符号の説明】
【００５９】
２８  バルブ装置
３０  第１バルブハウジング
３２  第２バルブハウジング
３４  主バルブハウジング
３６  主バルブハウジングボア
３８  供給通路
４０  環状チャンバ
４２  流路
４４  外溝
４８  第１バルブハウジングボア
５０  バルブ部材（ボール）
５２  バルブ入口
５４  第１円錐形区分
５６  弁座
５８  第２円錐形区分
６０  中間区分
６２  第２バルブハウジングボア
６４、６６  バルブ出口ポート
６８  チャンバ
７０  ばね
７２  ピストン
７４  凹所
７６  延長部
【図１】
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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２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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