(57)【要約】【課題】ニードル弁の応答性を確保しつつも、大型のアクチュエータを搭載し易くする。【解決手段】燃料噴射弁９３は、第１方向側の端部に噴射孔３４が設けられている弁ボディ２０と、弁ボディ２０の内側に、第１方向とその反対の第２方向との両方向である軸線方向に変位可能に設けられたニードル弁３１と、を備える。弁ボディ２０の内側におけるニードル弁３１よりも第２方向側には、内部の圧力変化によりニードル弁３１を軸線方向に駆動する背圧室３６が形成されている。燃料噴射弁９３は、背圧室３６内の圧力を制御するための制御弁５２を弁ボディ２０の内側に備え、且つ制御弁５２を駆動するアクチュエータ５４を備える。制御弁５２は、ニードル弁３１よりも軸線方向に長い。制御弁５２の第２方向側の端及びアクチュエータ５４は、弁ボディ２０の軸線方向の中央部Ｃ１よりも第２方向側に配置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向側の端部に噴射孔が設けられている弁ボディ（２０）と、
前記弁ボディの内側に、前記第１方向とその反対の第２方向との両方向である軸線方向に変位可能に設けられ、前記第１方向に変位して前記噴射孔を塞ぎ、前記第２方向に変位して前記噴射孔を開くニードル弁（３１）と、を備え、
前記弁ボディの内側における前記ニードル弁よりも前記第２方向側に、内部の圧力上昇により前記ニードル弁を前記第１方向に変位させ、内部の圧力低下により前記ニードル弁を前記第２方向に変位させる背圧室（３６）が形成され、
前記背圧室内の圧力を制御するための制御弁（５２）を前記弁ボディの内側に備え、且つ前記制御弁を駆動するアクチュエータ（５４）を備える燃料噴射弁において、
前記制御弁は、前記ニードル弁よりも前記軸線方向に長く、前記制御弁の前記第２方向側の端及び前記アクチュエータは、前記弁ボディの前記軸線方向の中央部（Ｃ１）よりも前記第２方向側に配置されている、燃料噴射弁。
【請求項２】
前記弁ボディ（２０）は、第１ボディ（２４）と、前記第１ボディよりも前記第２方向側に設けられている第２ボディ（２１）とを有し、
前記噴射孔は、前記第１ボディの前記第１方向側の端部に形成され、前記ニードル弁及び前記背圧室は、前記第１ボディの内側に設けられ、前記制御弁は、前記第２ボディの内側に設けられ、
前記制御弁の前記第１方向側の端は、前記第２ボディの前記軸線方向の中央部（Ｃ２）よりも前記第１方向側に配置され、前記制御弁の前記第２方向側の端及び前記アクチュエータは、前記第２ボディの前記軸線方向の中央部よりも前記第２方向側に配置されている、請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
第１方向側の端部に噴射孔（３４）が設けられている第１ボディ（２４）、及び前記第１ボディよりも前記第１方向とは反対の第２方向側に設けられている第２ボディ（２１）を有する弁ボディ（２０）と、
前記第１ボディの内側に、前記第１方向と前記第２方向との両方向である軸線方向に変位可能に設けられ、前記第１方向に変位して前記噴射孔を塞ぎ、前記第２方向に変位して前記噴射孔を開くニードル弁（３１）と、を備え、
前記弁ボディの内側における前記ニードル弁よりも前記第２方向側に、内部の圧力上昇により前記ニードル弁を前記第１方向に変位させ、内部の圧力低下により前記ニードル弁を前記第２方向に変位させる背圧室（３６）が形成され、
前記背圧室内の圧力を制御するための制御弁（５２）を前記第２ボディの内側に備え、且つ前記制御弁を駆動するアクチュエータ（５４）を備える燃料噴射弁において、
前記制御弁の前記第１方向側の端は、前記第２ボディの前記軸線方向の中央部（Ｃ２）よりも前記第１方向側に配置され、前記制御弁の前記第２方向側の端及び前記アクチュエータは、前記第２ボディの前記軸線方向の中央部よりも前記第２方向側に配置されている、燃料噴射弁。
【請求項４】
前記制御弁は、前記弁ボディに設けられている弁取付穴（４９）に挿入され、前記弁取付穴の内周面と前記制御弁との隙間は、前記背圧室内の圧力を逃がすための低圧通路（５８）の一部を構成している請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記制御弁が前記軸線方向に変位するストロークは、前記ニードル弁が前記軸線方向に変位するストロークよりも短い請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記背圧室内の圧力を制御するための第１制御弁（５１）及び前記制御弁としての第２制御弁（５２）を、前記弁ボディの内側に備え、且つ、前記第１制御弁を駆動する第１アクチュエータ（５３）と、前記アクチュエータとしての第２アクチュエータ（５４）とを、備え、
前記第２制御弁（５２）は、前記第１制御弁よりも前記軸線方向に長く、前記軸線方向に直交する方向を横として、前記第１制御弁の少なくとも一部の真横に前記第２制御弁の一部が配置され、且つ前記第１制御弁の前記第２方向側の端よりも前記第２方向側に前記第２制御弁の前記第２方向側の端が配置されており、
前記第１アクチュエータよりも前記第２方向側に前記第２アクチュエータが配置され、前記軸線方向にみた平面視で、前記第１アクチュエータの少なくとも一部に前記第２アクチュエータの一部が重なっている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記第１制御弁は、前記ニードル弁よりも前記軸線方向に短い請求項６に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁の中には、弁ボディとニードル弁とを備えたものがある。弁ボディは、下端部に噴射孔が形成されている。ニードル弁は、弁ボディの内側に上下方向に変位可能に設けられており、下降して噴射孔を塞ぎ、上昇して噴射孔を開く。弁ボディの内側におけるニードル弁の上方には、内部の圧力上昇によりニードル弁を下降させ、内部の圧力低下によりニードル弁を上昇させる背圧室が形成されている。その背圧室の上方には、背圧室内の圧力を制御するための制御弁と、制御弁を駆動するアクチュエータとが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０２３８５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような燃料噴射弁においては、制御弁及びアクチュエータは、一般的に、弁ボディの下部に配置されている。そのため、ニードル弁を短くでき、質量を小さくできる。そのため、比較的小さい駆動力でも、高応答でニードル弁を駆動できる。しかしながら、弁ボディの下部には、一般的にアクチュエータの設置スペースを大きく確保することが難しいことから、大型で高出力のアクチュエータを搭載するのは難しい。そのため、高圧燃料システムへの対応が困難になってしまう。
【０００５】
他方、特許文献１では、ニードル弁を長くして、ニードル弁を、弁ボディの下端部から弁ボディの上部にまで延ばすことにより、背圧室、制御弁及びアクチュエータを、弁ボディの上部に配置している。この構成によれば、弁ボディの上部では、下部に比べて、一般的にアクチュエータの設置スペースを大きく確保し易いことから、大型のアクチュエータを搭載し易くなる。しかしながら、ニードル弁が長くなり質量が大きくなることで、ニードル弁の応答性が悪くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ニードル弁の応答性を確保しつつも、大型のアクチュエータを搭載し易くすることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の燃料噴射弁は、第１方向側の端部に噴射孔が設けられている弁ボディと、前記弁ボディの内側に、前記第１方向とその反対の第２方向との両方向である軸線方向に変位可能に設けられ、前記第１方向に変位して前記噴射孔を塞ぎ、前記第２方向に変位して前記噴射孔を開くニードル弁と、を備える。前記弁ボディの内側における前記ニードル弁よりも前記第２方向側には、内部の圧力上昇により前記ニードル弁を前記第１方向に変位させ、内部の圧力低下により前記ニードル弁を前記第２方向に変位させる背圧室が形成されている。前記燃料噴射弁は、前記背圧室内の圧力を制御するための制御弁を前記弁ボディの内側に備え、且つ前記制御弁を駆動するアクチュエータを備える。
【０００８】
前記制御弁は、前記ニードル弁よりも前記軸線方向に長い。前記制御弁の前記第２方向側の端及び前記アクチュエータは、前記弁ボディの前記軸線方向の中央部よりも前記第２方向側に配置されている。
【０００９】
第１発明によれば、制御弁がニードル弁よりも軸線方向に長くすることにより、その制御弁を駆動するアクチュエータを、弁ボディの軸線方向の中央部よりも第２方向側に配置している。その第２方向側では、一般的に第１方向側に比べて、アクチュエータの設置スペースを大きく確保し易いため、大型のアクチュエータを搭載し易くなる。また、ニードル弁を長くすることによってではなく、制御弁を長くすることにより、アクチュエータを弁ボディの第２方向側に配置しているため、ニードル弁の質量が大きくなって応答性が悪くなってしまうことがない。そのため、ニードル弁の応答性を確保しつつ、大型のアクチュエータを搭載し易くすることができる。
【００１０】
第２発明の燃料噴射弁は、第１方向側の端部に噴射孔が設けられている第１ボディ、及び前記第１ボディよりも前記第１方向とは反対の第２方向側に設けられている第２ボディを有する弁ボディと、前記第２ボディの内側に、前記第１方向と前記第２方向との両方向である軸線方向に変位可能に設けられ、前記第１方向に変位して前記噴射孔を塞ぎ、前記第２方向に変位して前記噴射孔を開くニードル弁と、を備える。前記弁ボディの内側における前記ニードル弁よりも前記第２方向側には、内部の圧力上昇により前記ニードル弁を前記第１方向に変位させ、内部の圧力低下により前記ニードル弁を前記第２方向に変位させる背圧室が形成されている。前記燃料噴射弁は、前記背圧室内の圧力を制御するための制御弁を前記第２ボディの内側に備え、且つ前記制御弁を駆動するアクチュエータを備える。
【００１１】
前記制御弁の前記第１方向側の端は、前記第２ボディの前記軸線方向の中央部よりも前記第１方向側に配置されている。前記制御弁の前記第２方向側の端及び前記アクチュエータは、前記第２ボディの前記軸線方向の中央部よりも前記第２方向側に配置されている。
【００１２】
第２発明によれば、制御弁の両端部を第２ボディの軸線方向の中央部の両側に配置することにより、その制御弁を駆動するアクチュエータを、当該中央部よりも第２方向側に配置している。その第２方向側では、一般的に第１方向側に比べて、アクチュエータの設置スペースを大きく確保し易いため、大型のアクチュエータを搭載し易くなる。また、ニードル弁を長くすることによってではなく、制御弁の両端部を当該中央部の両側に配置することにより、アクチュエータを当該中央部よりも第２方向側に配置しているため、ニードル弁の質量が大きくなって応答性が悪くなってしまうことがない。そのため、ニードル弁の応答性を確保しつつ、大型のアクチュエータを搭載し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の燃料噴射弁を示す正面断面図
【図２】第２実施形態の燃料噴射弁を示す正面断面図
【図３】第３実施形態の燃料噴射弁を示す正面断面図
【図４】図３の燃料噴射弁の一部を拡大した正面断面図
【図５】図４の燃料噴射弁の平面断面図
【図６】図５の燃料噴射弁を図４とは異なる角度で切った断面図
【図７】比較例１の制御弁及びアクチュエータの配置を示す平面図及び正面図
【図８】比較例２の制御弁及びアクチュエータの配置を示す平面図及び正面図
【図９】第３実施形態の制御弁及びアクチュエータの配置を示す平面図及び正面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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できる。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の燃料噴射弁９３を示す正面断面図である。燃料噴射弁９３は、自動車のエンジンに適用される燃料噴射システム９０に搭載される。エンジンは、燃料として、軽油、ガソリン、エタノール及びそれらを混合した混合燃料等、液体燃料を用いることができる。
【００１６】
燃料噴射システム９０は、蓄圧容器９１、高圧配管９２、燃料噴射弁９３、ＥＣＵ９４を備えている。蓄圧容器９１には、図示しない高圧ポンプから高圧燃料が供給される。蓄圧容器９１は、高圧燃料を高圧状態で内部に保持する。蓄圧容器９１には、各高圧配管９２を介して、各燃料噴射弁９３（図１では１つのみ表示）が接続されている。
【００１７】
燃料噴射弁９３は、弁ボディ２０と、ニードル弁３１と、制御弁５２と、アクチュエータ５４とを備えている。なお、以下では、図面に合わせて、ニードル弁３１の長手方向（軸線方向）の一方を下方といい、当該長手方向の他方を上方というが、燃料噴射弁９３は、例えば、当該長手方向を上下方向に対して斜めにして設置したり、当該長手方向を水平方向にして設置したりする等、任意の方向に設置することができる。本実施形態でいう下方向は、本発明でいう第１方向に相当し、本実施形態でいう上方向は、本発明でいう第２方向に相当する。また、以下では、ニードル弁３１の長手方向（上下方向）に直交する方向を横という。
【００１８】
弁ボディ２０は、下から順に、ノズルボディ２４、オリフィスプレート２２、インジェクタボディ２１を有する。そして、ノズルボディ２４とオリフィスプレート２２とは、インジェクタボディ２１の下部にリテーニングナット２９により締結されている。本実施形態では、ノズルボディ２４が本発明でいう第１ボディに相当し、インジェクタボディ２１が本発明でいう第２ボディに相当する。
【００１９】
ノズルボディ２４は、上方に開口した筒状の部材であり、その下端部に噴射孔３４が設けられている。そのノズルボディ２４の内側に、ニードル弁３１が上下方向に変位可能に挿入されている。ノズルボディ２４の内周面の一部は、ニードル弁３１の外周面に摺接することによりニードル弁３１を上下方向に案内するガイド３８を構成している。ニードル弁３１は、下降して噴射孔３４を塞ぎ、上昇して噴射孔３４を開く。弁ボディ２０内には、高圧通路１３と、背圧室３６と、低圧通路５８とが設けられている。
【００２０】
高圧通路１３は、蓄圧容器９１から高圧配管９２を経てインジェクタボディ２１内に供給される高圧燃料を、噴射孔３４に送るための通路であり、インジェクタボディ２１、オリフィスプレート２２、ノズルボディ２４の内部を通って噴射孔３４にまで延びている。詳しくは、インジェクタボディ２１及びオリフィスプレート２２のそれぞれには、高圧通路１３の一部を構成する穴が設けられている。また、ノズルボディ２４の内周面とニードル弁３１との間の隙間も、高圧通路１３の一部を構成している。ニードル弁３１のガイド３８に摺接する部分どうしの間には、高圧通路１３を確保するためのカット部３７が設けられている。
【００２１】
背圧室３６は、ノズルボディ２４の内側におけるニードル弁３１よりも上方に設けられている。詳しくは、ニードル弁３１の上部には、シリンダ３５が外嵌されており、そのシリンダ３５とニードル弁３１との間には、ニードル弁３１を下方に押圧すると共に、その反力でシリンダ３５を上方に押圧するニードル弁スプリング３２が取り付けられている。その押圧力によりシリンダ３５がオリフィスプレート２２に押し当てられる。そして、そのオリフィスプレート２２とシリンダ３５とニードル弁３１とに囲まれた空間が、背圧室３６を構成している。背圧室３６は、その内部の圧力上昇によりニードル弁３１を下降させ、内部の圧力低下によりニードル弁３１を上昇させる。
【００２２】
低圧通路５８は、背圧室３６内の圧力を逃がすための通路であり、インジェクタボディ２１内に設けられている。そして、オリフィスプレート２２には、高圧通路１３内の高圧燃料を背圧室３６に流入させるための流入路１４と、背圧室３６内の高圧燃料を低圧通路５８に流出させるための流出路２７とが設けられている。流入路１４は、オリフィスプレート２２の下端面に凹設された溝状の通路であり、シリンダ３５の上方を横方向に通過している。そして、流入路１４の背圧室３６側の端部は、流入路オリフィス１４ａを構成している。流出路２７は、オリフィスプレート２２を上下方向に貫通しており、流出路２７の上端部には、流出路オリフィス２７ａが設けられている。
【００２３】
インジェクタボディ２１の上部には、上方に開口した収納凹部４８が設けられている。また、インジェクタボディ２１には、収納凹部４８の底面からインジェクタボディ２１の下端面にまで貫通した弁取付穴４９が設けられている。その弁取付穴４９は、流出路２７の上側の開口の真上に配置されており、低圧通路５８を構成する穴と平行に上下方向に延びている。
【００２４】
制御弁５２は、流出路２７の上側の開口を開閉するための弁であり、上昇して流出路２７の上側の開口を開き、下降して当該開口を塞ぐ。制御弁５２は、上下方向に延びる棒状部５２ｂと、棒状部５２ｂの上端部に設けられた傘状の傘状部５２ａと、棒状部５２ｂの下端部に取り付けられた弁部５２ｃとを有する。本実施形態では、制御弁５２は、傘状部５２ａと棒状部５２ｂとが一体形成され、弁部５２ｃがそれらと別体で形成されている。但し、傘状部５２ａと棒状部５２ｂとを別体で形成して、それらを結合させもよい。また、棒状部５２ｂを上下方向に複数の部材に分割形成して、それらを結合させてもよい。
【００２５】
制御弁５２は、その棒状部５２ｂと弁部５２ｃとが弁取付穴４９に挿入されると共に、傘状部５２ａが収納凹部４８に収納されることにより、インジェクタボディ２１内に上下方向に摺動可能に設置されている。制御弁５２は、ニードル弁３１よりも上下方向に長い。制御弁５２が上下方向に変位するストロークは、ニードル弁３１が上下方向に変位するストロークよりも短い。収納凹部４８の内側には、棒状部５２ｂの上部を上下方向に摺動可能に支持する支持部材６２が設置されている。詳しくは、支持部材６２は、筒状の部材であり、その内側に棒状部５２ｂの上部が摺動可能に挿入されている。収納凹部４８における支持部材６２よりも下方は、低圧通路５８の一部を構成している。
【００２６】
弁部５２ｃは、上部が半球状の形状をしており、その半球状の上部が、棒状部５２ｂの下端面に凹設された半球状の凹部内に収納されている。それにより、棒状部５２ｂの下端部に対して、弁部５２ｃが回動可能に係合している。そのため、例えば、寸法精度の誤差や熱膨張や外乱等により棒状部５２ｂが所望の状態から僅かに傾いた場合にも、その傾きを棒状部５２ｂと弁部５２ｃとの間で吸収することができる。そのため、弁部５２ｃで流出路２７の上側の開口を確実に塞ぐことができる。棒状部５２ｂと弁部５２ｃとは、一緒に上下方向に変位する。
【００２７】
制御弁５２は、その下端が弁ボディ２０の上下中央部Ｃ１よりも下方に配置され、上端が弁ボディ２０の上下中央部Ｃ１よりも上方に配置されている。弁ボディ２０の上下中央部Ｃ１は、ノズルボディ２４の下端の高さからインジェクタボディ２１の上端の高さにまで上下方向に延びる線分の二等分線である。具体的には、制御弁５２は、その下端がインジェクタボディ２１の上下中央部Ｃ２よりも下方に配置され、上端がインジェクタボディ２１の上下中央部Ｃ２よりも上方に配置されている。インジェクタボディ２１の上下中央部Ｃ２は、インジェクタボディ２１の下端の高さからインジェクタボディ２１の上端の高さにまで上下方向に延びる線分の二等分線である。より具体的には、本実施形態では、制御弁５２は、その下端がインジェクタボディ２１の下端部に配置され、上端がインジェクタボディ２１の上端部に配置されている。
【００２８】
制御弁５２は、上昇して流出路２７の上側の開口を開くことにより、背圧室３６内の圧力を低下させる。それにより、ニードル弁３１が油圧力により上昇して、噴射孔３４が開かれる。他方、制御弁５２は、下降して流出路２７の上側の開口を閉じることにより、背圧室３６内の圧力を上昇させる。それにより、ニードル弁３１が下降して、噴射孔３４が閉じられる。
【００２９】
アクチュエータ５４は、制御弁５２の上端部（傘状部５２ａ）に作用することにより、制御弁５２を上下方向に駆動する。詳しくは、制御弁５２の上方には、制御弁５２を下方に押圧する制御弁スプリング５６が設けられている。その周囲に筒状のアクチュエータ５４が設けられている。本実施形態では、アクチュエータ５４は、ソレノイドであり、通電されると制御弁５２の上端部を磁力で引き寄せることにより、制御弁５２を上昇させる。それにより、流出路２７の上側の開口を開く。他方、当該通電が解除されると、当該引き寄せを行わなくなることにより、制御弁５２が制御弁スプリング５６の押圧力により下降する。それにより、流出路２７の上側の開口が閉じられる。アクチュエータ５４は、締結部材５７によって、インジェクタボディ２１の上部に取り付けられている。第２アクチュエータ５４の通電は、ＥＣＵ９４により制御される。
【００３０】
本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。制御弁５２がニードル弁３１よりも長く、それにより制御弁５２がインジェクタボディ２１の上部にまで延びているため、制御弁５２を駆動するアクチュエータ５４を、インジェクタボディ２１の上部又は上方に配置し易くなる。そのインジェクタボディ２１の上部又は上方では、下部に比べてアクチュエータ５４の設置スペースを大きく確保し易いため、大型のアクチュエータ５４を搭載し易くなる。そのため、高圧燃料システムに対応し易くなる。
【００３１】
また、ニードル弁３１を長くすることによってではなく、制御弁５２を長くすることにより、アクチュエータ５４をインジェクタボディ２１の上部に配置しているため、ニードル弁３１の質量が大きくなって応答性が悪くなってしまうことがない。そのため、ニードル弁３１の応答性を確保しつつ、大型のアクチュエータ５４を搭載し易くすることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、制御弁５２を長くすることにより、制御弁５２の質量が大きくなり、その分だけ制御弁５２の応答性が悪くなるが、ニードル弁３１が長くなりその応答性が悪くなる場合に比べて、噴射制御への悪影響を抑えることができる。その理由は、まず第１に、上記のとおり、ニードル弁３１が上下方向に変位するストロークよりも、制御弁５２が上下方向に変位するストロークの方が小さいからである。
【００３３】
また第２に、ニードル弁３１の大質量化による上昇速度の低下及び下降速度の低下は、そのまま、噴射孔３４の開弁速度の低下及び閉弁速度の低下に繋がる。それに対して、制御弁５２の上昇速度の低下や下降速度の低下は、背圧室３６の圧力低下の開始タイミングの遅延や圧力上昇の開始タイミングの遅延、すなわち、ニードル弁３１の上昇開始タイミングの遅延や下降開始タイミングの遅延に繋がるのみで、ニードル弁３１の上昇速度や下降速度自体の低下には繋がらない。そして、背圧室３６の圧力低下の開始タイミングの遅延や圧力上昇の開始タイミングの遅延は、その分だけアクチュエータ５４のＯＮ、ＯＦＦのタイミングを早めて制御することにより対応できる。以上の点から、制御弁５２を長くする本実施形態では、ニードル弁３１を長くする場合に比べて、噴射制御への悪影響を抑えることができる。
【００３４】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態のものと同一の又は対応する部材は同一の符号を付して、第１実施形態と異なる点のみを説明する。
【００３５】
図２は、本実施形態の燃料噴射弁９３を示す正面断面図である。本実施形態では、弁取付穴４９と平行に低圧通路５８の一部を構成する穴が形成されているといったことがなく、弁取付穴４９の内周面と制御弁５２との間の隙間が、低圧通路５８の一部を構成している。詳しくは、本実施形態では、弁取付穴４９の内径が、制御弁５２の外径よりも一回り大きくなっている。そして、制御弁５２の下端部（弁部５２ｃ）には、弁取付穴４９の内周面に摺接することにより、制御弁５２の下端部を横方向にずれにくくするためのリング５２ｄが外嵌されている。
【００３６】
本実施形態によれば、弁取付穴４９の内周面と制御弁５２との間の隙間が低圧通路５８の一部を兼ねることにより、弁ボディ２０の構造をシンプルにすることができる。
【００３７】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１，第２実施形態のものと同一の又は対応する部材は同一の符号を付して、第２実施形態と異なる点のみを説明する。
【００３８】
図３は、本実施形態の燃料噴射弁９３及びその周辺を示す正面断面図である。第１，第２実施形態でいう収納凹部４８、制御弁５２、アクチュエータ５４、制御弁スプリング５６、支持部材６２は、本実施形態ではそれぞれ、第２収納凹部４８、第２制御弁５２、第２アクチュエータ５４、第２制御弁スプリング５６、第２支持部材６２に相当する。
【００３９】
図４は、図３の一部を拡大した図である。詳しくは、その図４に示すV−V線の断面図が、図５であり、その図５に示すIV−IV線の断面図が、図４である。第１，第２実施形態でいう流出路２７、流出路オリフィス２７ａは、本実施形態ではそれぞれ、第２流出路２７、第２流出路オリフィス２７ａに相当する。弁ボディ２０は、オリフィスプレート２２とノズルボディ２４との間に、制御室プレート２３を有する。その制御室プレート２３内には、制御室４６が設けられている。
【００４０】
制御室４６は、制御室プレート２３に設けられた上方に開口する凹部の開口が、オリフィスプレート２２により塞がれることにより形成されている。制御室４６は、制御室プレート２３に設けられた接続路４７を介して、背圧室３６に連通している。オリフィスプレート２２の下端部には、中間室２６を構成する下方に開口した凹部が形成されおり、その凹部（中間室２６）の天井面からオリフィスプレート２２の上端面にまで貫通する形で、第１流出路２５が設けられている。その第１流出路２５は、中間室２６と低圧通路５８とを連通させている。中間室２６を構成する凹部は、その開口が塞がれることにより、圧力室として機能する。また、オリフィスプレート２２の下端面における中間室２６の周囲には、下方に開口した環状の環状溝１６が凹設されている。また、オリフィスプレート２２には、第２流出路２７が上下方向に貫通する形で設けられている。第２流出路２７は、制御室４６と低圧通路５８とを連通させており、第２流出路２７には、流出路オリフィス２７ａが設けられている。
【００４１】
制御室４６内には、従動弁４１が上下方向に変位可能に設置されると共に、従動弁４１を上方に押圧する従動弁スプリング４５が設けられている。従動弁４１は、制御室４６の天井面に当接した際には、中間室２６の開口を塞ぐと共に環状溝１６の開口を塞ぐ。その従動弁４１には、制御室４６と中間室２６とを連通させるための連通路４２が設けられている。その連通路４２には、連通路オリフィス４２ａが設けられている。他方、第１流出路２５にはオリフィスが設けられていない。そのため、従動弁４１が制御室４６の天井面に当接し、且つ第１流出路２５の上側の開口が開かれた状態では、連通路オリフィス４２ａを経て中間室２６内に流入した高圧燃料が、オリフィスを備えない第１流出路２５から素早く低圧通路５８内に排出されることとなる。他方、従動弁４１が制御室４６の天井面に当接し、且つ第１流出路２５の上側の開口が閉じられた状態では、連通路オリフィス４２ａを経て中間室２６内に流入した高圧燃料が中間室２６に蓄積することにより、中間室２６内の圧力が上昇する。
【００４２】
図６は、図５に示すVI−VI線の断面図である。インジェクタボディ２１、オリフィスプレート２２、制御室プレート２３のそれぞれには、高圧通路１３の一部を構成する穴が設けられている。それらの穴は、正面視で低圧通路５８の後方に設けられている。
【００４３】
オリフィスプレート２２には、高圧通路１３内の高圧燃料を制御室４６に流入させるための流入路１４が設けられている。その流入路１４は、環状溝１６に連通している。流入路１４には、流入路オリフィス１４ａが設けられている。
【００４４】
図４に示すように、インジェクタボディ２１の下端部には、下方に開口した円筒状の第１収納凹部４４が設けられている。その第１収納凹部４４に、第１制御弁５１と第１アクチュエータ５３とが収納されている。平面視で、第１収納凹部４４の中心線と第２収納凹部４８の中心線とは偏心している。
【００４５】
第１制御弁５１は、第１流出路２５の上側の開口を開閉するための弁であり、上昇して第１流出路２５の上側の開口を開き、下降して当該開口を塞ぐ。第１制御弁５１は、上下方向に延びる棒状部５１ｂと、棒状部５１ｂの上端部に設けられた傘状の傘状部５１ａと、棒状部５１ｂの下端部に取り付けられた弁部５１ｃと、を有する。第１制御弁５１は、ニードル弁３１よりも上下方向に短い。第１収納凹部４４には、棒状部５１ｂを上下方向に摺動可能に支持する第１支持部材６１が設置されている。詳しくは、第１支持部材６１は筒状の部材であって、その内側に棒状部５１ｂが上下方向に摺動可能に挿入されている。第１収納凹部４４の内側における各部材どうしの間の隙間等は、低圧通路５８の一部を構成している。
【００４６】
弁部５１ｃは、第２制御弁５２の弁部５２ｃと同様の形状及び機能を有する。第１制御弁５１が上下方向に変位するストロークは、ニードル弁３１が上下方向に変位するストロークよりも短い。
【００４７】
第１アクチュエータ５３は、第１制御弁５１の上端部（傘状部５１ａ）に作用することにより、第１制御弁５１を上下方向に駆動する。詳しくは、第１制御弁５１の上方には、第１制御弁５１を下方に付勢する第１制御弁スプリング５５が設けられている。その周囲に筒状の第１アクチュエータ５３が設けられている。本実施形態では、第１アクチュエータ５３は、ソレノイドであり、通電されると第１制御弁５１の上端部を磁力で引き寄せることにより、第１制御弁５１を上昇させる。それにより、第１流出路２５の上側の開口を開く。他方、当該通電が解除されると、当該引き寄せを行わなくなることにより、第１制御弁５１が第１制御弁スプリング５５の押圧力により下降する。それにより、第１流出路２５の上側の開口が閉じられる。第１アクチュエータ５３の通電は、ＥＣＵ９４により制御される。
【００４８】
次に、本実施形態の燃料噴射弁９３の機能について、説明する。基本的には、第２制御弁５２の開閉に関係なく、第１制御弁５１を開くと、制御室４６内及び背圧室３６内が低圧になりニードル弁３１が上昇する。但し、第２制御弁５２を開きつつ第１制御弁５１を開くと、相対的に速く制御室４６内及び背圧室３６内が低圧になり、第２制御弁５２を閉じつつ第１制御弁５１を開くと、相対的に遅く制御室４６内及び背圧室３６内が低圧になる。また、基本的には、第２制御弁５２の開閉に関係なく、第１制御弁５１を閉じると、制御室４６内及び背圧室３６内が高圧になりニードル弁３１が下降する。但し、第２制御弁５２を閉じつつ第１制御弁５１を閉じると、相対的に速く制御室４６内及び背圧室３６内が高圧になり、第２制御弁５２を開きつつ第１制御弁５１を閉じると、相対的に遅く制御室４６内及び背圧室３６内が高圧になる。詳しくは、次のとおりである。
【００４９】
少なくとも第１制御弁５１が閉じることにより、制御室４６内及び背圧室３６内が高圧になってニードル弁３１が下がった状態から、第１制御弁５１及び第２制御弁５２の両方が開いた状態になると、制御室４６内の圧力は、連通路４２、中間室２６及び第１流出路２５を経て低圧通路５８に流出すると共に、第２流出路２７からも低圧通路５８に流出する。そのため、制御室４６内及び背圧室３６内が相対的に速く低圧になり、ニードル弁３１が相対的に速く上昇する。
【００５０】
他方、同じくニードル弁３１が下がった状態から、第１制御弁５１が開き且つ第２制御弁５２が閉じた状態になると、制御室４６内の圧力は、連通路４２、中間室２６及び第１流出路２５を経て低圧通路５８に流出するが、第２流出路２７からは低圧通路５８に流出しない。そのため、制御室４６内及び背圧室３６内が相対的に遅く低圧になり、ニードル弁３１が相対的に遅く上昇する。
【００５１】
また、少なくとも第１制御弁５１が開くことにより制御室４６内及び背圧室３６内が低圧になってニードル弁３１が上がった状態から、第１制御弁５１及び第２制御弁５２の両方が閉じた状態になると、制御室４６内から連通路オリフィス４２ａを経て中間室２６内に流入する圧力が第１流出路２５から低圧通路５８に抜けなくなることにより、中間室２６内の圧力が上昇する。その中間室２６内の圧力上昇により、従動弁４１が下方に押し下げられて、従動弁４１が、制御室４６の天井面から離間する。そのため、環状溝１６が開いて、高圧通路１３内の高圧燃料が、流入路１４及び環状溝１６を経て制御室４６内に流入する。このとき、両制御弁５１，５２は閉じているので、その流入した高圧燃料は、そのまま制御室４６内及び背圧室３６内に蓄積する。それにより、制御室４６内及び背圧室３６内が相対的に速く高圧になり、ニードル弁３１が相対的に速く下降する。
【００５２】
他方、同じくニードル弁３１が上がった状態から、第１制御弁５１が閉じ且つ第２制御弁５２が開いた状態になった場合にも、上記と同様のメカニズムで、従動弁４１が制御室４６の天井面から離間して、高圧通路１３内の高圧燃料が制御室４６内に流入する。そのため、制御室４６内の圧力が上昇する。但しこのとき、第２制御弁５２は開いているので、その流入した高圧燃料の一部は、第２流出路２７を経て低圧通路５８に流出する。そのため、制御室４６内及び背圧室３６内が相対的に遅く高圧になり、ニードル弁３１が相対的に遅く下降する。
【００５３】
図７（ａ）は、比較例１の両アクチュエータ５３，５４の位置関係を示す平面図であり、図７（ｂ）は、そのVIIｂ−VIIｂ線の断面図である。比較例１は、第１制御弁５１及び第１アクチュエータ５３の真横に、それらと同じサイズの第２制御弁５２及び第２アクチュエータ５４を並べて配置した場合の例である。この比較例１では、両アクチュエータ５３，５４の外径の和が、弁ボディ２０の内径よりも小さくなるようにしなければならない。
【００５４】
図８（ａ）は、比較例２の両アクチュエータ５３，５４の位置関係を示す平面図であり、図８（ｂ）は、そのVIIIｂ−VIIIｂ線の断面図である。比較例２は、第２制御弁５２の内側に第１制御弁５１を配置すると共に、第２アクチュエータ５４の内側に第１アクチュエータ５３を配置した場合の例である。この比較例２では、第１アクチュエータ５３を外方へ拡大することが第２アクチュエータ５４により制限されると共に、第２アクチュエータ５４を内方へ拡大することが第１アクチュエータ５３により制限される。
【００５５】
図９（ａ）は、本実施形態の両アクチュエータ５３，５４の位置関係を示す平面図であり、図９（ｂ）、そのIXｂ−IXｂ線の断面図である。上記のとおり、平面視で、第１収納凹部４４の中心線と第２収納凹部４８の中心線とは偏心している。そのため、第１収納凹部４４に収納されている第１制御弁５１及び第１アクチュエータ５３の中心線は、第２収納凹部４８に収納されている第２制御弁５２及び第２アクチュエータ５４の中心線から偏心している。
【００５６】
このように、第１制御弁５１よりも第２制御弁５２を長くすることにより、第１制御弁５１の真横に第２制御弁５２の下部を配置しつつも、第１制御弁５１を駆動する第１アクチュエータ５３よりも上方に、第２制御弁５２を駆動する第２アクチュエータ５４を配置している。それにより、第１アクチュエータ５３と第２アクチュエータ５４とを干渉し合わないようにして、平面視で第１アクチュエータ５３に第２アクチュエータ５４の一部を重ねている。
【００５７】
本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。第１流出路２５及び第２流出路２７、第１制御弁５１及び第２制御弁５２、並びに第１アクチュエータ５３及び第２アクチュエータ５４等を備えた構成にすることにより、ニードル弁３１の上昇速度及び下降速度を制御することができる。
【００５８】
また、平面視で第１アクチュエータ５３に第２アクチュエータ５４の一部を重ねているため、第１アクチュエータ５３又は第２アクチュエータ５４の面積（特に第２アクチュエータ５４の面積）を大きくし易くなる。そのため、第１アクチュエータ５３及び第２アクチュエータ５４の省スペース化を図りつつも、第１アクチュエータ５３又は第２アクチュエータ５４の磁極面面積を大きくし易くなり、駆動力も大きくし易くなる。そのため、例えば、アクチュエータを１つのみ備える燃料噴射弁と同等の体格で、高圧燃料システムに対応し易くなる。
【００５９】
また、第１制御弁５１については、ニードル弁３１よりも短いため、質量も小さい。そのため、比較的小さい第１アクチュエータ５３でも、充分高応答に制御することができる。
【００６０】
［他の実施形態］
なお、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、アクチュエータ５４を、ピエゾアクチュエータ等のソレノイド以外のアクチュエータにしてもよい。また、例えば、アクチュエータ５４を、インジェクタボディ２１の上端部又は上方に設ける代わりに、弁ボディ２０の上下中央部Ｃ１よりも上方の任意の位置に設けてもよい。
【００６１】
また、例えば、各オリフィス１４ａ，２７ａ，４２ａを形成する代わりに、それらを備える流路１４，２７，４２自体の径を小さくすることにより、当該流路１４，２７，４２自体をオリフィスとして機能させてもよい。
【００６２】
また、例えば、制御弁５２の長手方向をニードル弁３１の長手方向（上下方向）にして設置するのに代えて、制御弁５２の長手方向をニードル弁３１の長手方向に対して若干斜めにして設置してもよい。また、例えば、第３実施形態において、第２制御弁５２が第２流出路２７を開閉する構成に代えて、第２制御弁５２が流入路１４を開閉する構成にしてもよい。
【００６３】
また、例えば、弁取付穴４９の内径を第２制御弁５２の外径よりも一回り大きくするのに代えて、弁取付穴４９又は第２制御弁５２に上下方向に延びる溝を設けて、その溝により低圧通路５８を確保してもよい。
【００６４】
また、例えば、第３実施形態において、従動弁４１をなくしてもよい。その場合には、第１制御弁５１及び第２制御弁５２の両方を閉じれば、制御室４６内及び背圧室３６内が高圧になり、その状態から、第１制御弁５１及び第２制御弁５２の両方を開けば、相対的に速く低圧になり、一方のみを開けば、相対的に遅く低圧になることとなる。
【００６５】
また、例えば、図９（ａ）では、平面視で、第１アクチュエータ５３の一部に、第２アクチュエータ５４の一部が重なっているが、平面視で、第１アクチュエータ５３の全部に、第２アクチュエータ５４の一部が重なるようにしてよい。また、例えば、図９（ｂ）では、第１制御弁５１の全体の真横に第２制御弁５２の下部を配置しているが、第１制御弁５１の上部のみの真横に第２制御弁５２の下部を配置してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
２０…弁ボディ、３１…ニードル弁、３４…噴射孔、３６…背圧室、５２…制御弁、５４…アクチュエータ、９３…燃料噴射弁。
【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】
2020012415.tif 000008
【図７】
2020012415.tif 000009
【図８】
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【図９】
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