(57)【要約】【課題】噴射停止時における応答時間を調節可能な燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】燃料噴射装置１は、ノズルボディ４０と、噴射制御弁２０と、アクチュエータ６０と、を備える。また、ノズルボディ４０には、第１燃料収容室４１およびニードル弁閉鎖室４３が形成される。噴射制御弁２０は、第１位置まで前進することにより、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とを連通するとともに、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とを遮断し、第２位置まで後退することにより、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とを遮断するとともに、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とを連通する。アクチュエータ６０は、噴射制御弁２０を第１位置から第２位置に移行させる際に、第１移行速度で噴射制御弁２０を移行させる第１移行制御と、第１移行逮度よりも遅い第２移行速度で噴射制御弁２０を移行させる第２移行制御と、を実行する。【選択図】図１
2010084719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１燃料収容室、第２燃料収容室、第３燃料収容室、および、当該第２燃料収容室から燃料噴射装置の外部に至る噴孔が形成されたノズルボディと、
当該ノズルボディ内部のニードル弁保持部に保持されたニードル弁と、
前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも先端側に設けられて前記第２燃料収容室を有するニードル弁開放手段と、
前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも基端側に設けられて前記第３燃料収容室を有するニードル弁閉鎖手段と、
前記ノズルボディ内部の噴射制御弁保持部に保持されて、前記第１燃料収容室内を進退可能な噴射制御弁と、
当該噴射制御弁を制御する噴射制御弁制御装置と、を備え、
前記ノズルボディには、燃料供給源から前記第１燃料収容室に至る第１燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第２燃料収容室に至る第２燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第３燃料収容室に至る第３燃料通路、および、前記第３燃料収容室から燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路が形成され、
前記噴射制御弁は、第１位置まで前進することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを遮断し、第２位置まで後退することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを遮断するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通し、
前記ニードル弁は、前進して前記ノズルボディに着座し閉弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを遮断し、後退して前記ノズルボディから離座し開弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを連通し、
前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を後退させ、
前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を前進させ、
前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁を前記第１位置から前記第２位置に移行させる際に、第１移行速度で前記噴射制御弁を移行させる第１移行制御と、前記第１移行逮度よりも遅い第２移行速度で前記噴射制御弁を移行させる第２移行制御と、を実行することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁の前記第１位置から前記第２位置への一回の移行動作中に、前記第１移行制御と前記第２移行制御との両方を実行することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射装置において、
前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁が前記第１位置から前記第２位置に至る途中までは、前記第２移行制御を実行し、当該第２位置に至る途中から前記第２位置までは、前記第１移行制御を実行することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射装置において、
前記噴射制御弁制御装置は、前記ニードル弁が閉弁した状態の検出、または、前記ニードル弁の閉弁するタイミングの推定に基づいて、前記第２移行制御から前記第１移行制御に切り替えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射装置において、
前記噴射制御弁制御装置は、前記ニードル弁が閉弁するタイミングを推定し、当該ニードル弁が閉弁するタイミングよりも所定時間だけ前に、前記第２移行制御から前記第１移行制御に切り替えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の燃料噴射装置において、
前記噴射制御弁が前記第１位置から前記第２位置に移行する際に、前記第１燃料収容室の燃料が、前記第３燃料通路、前記第３燃料収容室、および前記第４燃料通路を通って、前記燃料噴射装置の外部に流出するのを抑制する流出抑制手段を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料噴射装置において、
前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内を進退可能に設けられた閉鎖補助ピストンを備え、
前記閉鎖補助ピストンは、最後退位置で前記第３燃料通路と前記第３燃料収容室とを遮断し、前進状態に移行することにより前記第３燃料通路と前記第３燃料収容室とを連通し、
前記第３燃料収容室は、前記閉鎖補助ピストン前進状態では、前記閉鎖補助ピストンにより、前記第３燃料通路が連通する閉鎖補助圧力室と、前記第４燃料通路が連通するリターン圧力室と、に区画され、
前記閉鎖補助ピストンは、前記閉鎖補助圧力室内の燃料圧力による押圧力を、前記ニードル弁に対して前進方向に伝達可能であり、
前記閉鎖補助ピストンは、前記前進状態から前記最後退位置に移行して、前記第３燃料通路と前記閉鎖補助圧力室とを遮断することで、前記第１燃料収容室の燃料が前記第３燃料通路を通って前記第３燃料収容室に流入するのを抑制し、これにより、前記第１燃料収容室の燃料が前記燃料噴射装置の外部に流出するのを抑制する流出抑制手段であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料噴射装置において、
前記第３燃料収容室内には、前記ニードル弁の基端側が露出しており、
前記ニードル弁閉鎖手段は、前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁の基端側との間に設けられて、前記閉鎖補助ピストンおよび前記ニードル弁を離間する方向に付勢する弾性部材をさらに備え、
前記閉鎖補助ピストンは、前記弾性部材により前記最後退位置まで付勢されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料噴射装置において、
前記閉鎖補助ピストンには、前記閉鎖補助圧力室と前記リターン圧力室とを連通する微小連通路が形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料噴射装置において、
前記微小連通路は、前記閉鎖補助ピストンの外周面の一部を凹ませることにより、当該閉鎖補助ピストンと前記第３燃料収容室との間に形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の燃料噴射装置において、
前記閉鎖補助ピストンは、前記ニードル弁側端部から棒状に延出する補助力伝達部を備え、
前記ニードル弁は、棒状のニードル弁本体と、当該ニードル弁本体の基端側に鍔状に形成されて前記ニードル弁の後退を規制する移動規制部と、を備え、
前記ニードル弁は、前記閉鎖補助ピストンの補助力伝達部が前記ニードル弁の基端側を押圧することにより前進し、
前記ニードル弁が前記移動規制部に規制されるまで後退しても、前記閉鎖補助ピストンが前記最後退位置まで後退した状態では、前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁との間に間隙が形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の燃料噴射装置において、
前記噴射制御弁が前記第１位置から後退して、前記第２燃料通路と前記第３燃料通路とが連通し、前記第２燃料収容室内の燃料圧力と前記第３燃料収容室内の燃料圧力とが等しい状態で、前記ニードル弁閉鎖手段により前記ニードル弁を前進させる力は、前記ニードル弁開放手段により前記ニードル弁を後退させる力よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
前記ニードル弁閉鎖手段が前記第３燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部面積は、前記ニードル弁開放手段が前記第２燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部面積よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
前記ニードル弁閉鎖手段が前記第３燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部最大径は、前記ニードル弁開放手段が前記第２燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部最大径よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室と、前記ニードル弁の先端側の外周に周方向に沿って環状に形成される段差部と、で構成され、
前記閉鎖補助ピストンの最大径は、前記ニードル弁開放手段の段差部の最大径よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１６】
第１燃料収容室、第２燃料収容室、第３燃料収容室、および、当該第２燃料収容室から燃料噴射装置の外部に至る噴孔が形成されたノズルボディと、
当該ノズルボディ内部のニードル弁保持部に保持されたニードル弁と、
前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも先端側に設けられて前記第２燃料収容室を有するニードル弁開放手段と、
前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも基端側に設けられて前記第３燃料収容室を有するニードル弁閉鎖手段と、
前記ノズルボディ内部の噴射制御弁保持部に保持されて、前記第１燃料収容室内を進退可能な噴射制御弁と、
当該噴射制御弁を制御する噴射制御弁制御装置と、を備え、
前記ノズルボディには、燃料供給源から前記第１燃料収容室に至る第１燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第２燃料収容室に至る第２燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第３燃料収容室に至る第３燃料通路、および、前記第３燃料収容室から燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路が形成され、
前記噴射制御弁は、第１位置まで前進することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを遮断し、第２位置まで後退することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを遮断するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通し、
前記ニードル弁は、前進して前記ノズルボディに着座し閉弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを遮断し、後退して前記ノズルボディから離座し開弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを連通し、
前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を後退させ、
前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を前進させ、
前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁を前記第１位置から前記第２位置に移行させる際に、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通する前記第１位置と前記第２位置との中間位置を、第１所定時間維持するように前記噴射制御弁を移行させる第３移行制御と、
前記中間位置を、第１所定時間よりも長い第２所定時間維持するように前記噴射制御弁を移行させる第４移行制御と、を実行することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１７】
第１燃料収容室、第２燃料収容室、第３燃料収容室、および、当該第２燃料収容室から燃料噴射装置の外部に至る噴孔が形成されたノズルボディと、
当該ノズルボディ内部のニードル弁保持部に保持されたニードル弁と、
前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも先端側に設けられて前記第２燃料収容室を有するニードル弁開放手段と、
前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも基端側に設けられて前記第３燃料収容室を有するニードル弁閉鎖手段と、
前記ノズルボディ内部の噴射制御弁保持部に保持されて、前記第１燃料収容室内を進退可能な噴射制御弁と、
当該噴射制御弁を制御する噴射制御弁制御装置と、を備え、
前記ノズルボディには、燃料供給源から前記第１燃料収容室に至る第１燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第２燃料収容室に至る第２燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第３燃料収容室に至る第３燃料通路、および、前記第３燃料収容室から燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路が形成され、
前記噴射制御弁は、第１位置まで前進することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを遮断し、第２位置まで後退することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを遮断するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通し、
前記ニードル弁は、前進して前記ノズルボディに着座し閉弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを遮断し、後退して前記ノズルボディから離座し開弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを連通し、
前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を後退させ、
前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を前進させ、
前記噴射制御弁の前記噴射制御弁保持部よりも基端側に設けられて前記噴射制御弁を前記第１位置方向に荷重可能なアクチュエータと、
前記噴射制御弁を後退方向に付勢する弾性部材と、を備え、
前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁を前記第１位置から前記第２位置に移行させる際に、前記第１位置で前記アクチュエータの駆動力を減少させて、当該減少した駆動力と前記弾性部材の付勢力との差分の力により、前記第１位置で前記アクチュエータの駆動を停止し前記弾性部材の付勢力のみで移行させる場合の所要時間よりも長い時間で、移行させることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置に関する。詳しくは、ディーゼルエンジンに用いられ、燃料供給源から高圧で供給される燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンには、燃料を噴射する燃料噴射装置が用いられる。
図１０は、従来例に係る燃料噴射装置７０１の断面図である。
この燃料噴射装置７０１は、第１燃料収容室７４１、第２燃料収容室７４２、ニードル弁閉鎖室７４３、および、第２燃料収容室７４２から燃料噴射装置７０１の外部に至る噴孔７４５が形成されたノズルボディ７４０と、このノズルボディ７４０内部のニードル弁保持部７４６に保持されたニードル弁７１０と、ノズルボディ７４０のニードル弁閉鎖室７４３内部に設けられた閉鎖補助ピストン７３０と、ノズルボディ７４０の噴射制御弁保持部７４４に保持されて、第１燃料収容室７４１内を進退可能な噴射制御弁７２０と、を備える。
【０００３】
ノズルボディ７４０には、燃料供給源から第１燃料収容室７４１に至る第１燃料通路７５１、第１燃料収容室７４１から第２燃料収容室７４２に至る第２燃料通路７５２、第１燃料収容室７４１からニードル弁閉鎖室７４３に至る第３燃料通路７５３、および、ニードル弁閉鎖室７４３から燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路７５４が形成される。
【０００４】
噴射制御弁７２０は、第１位置まで前進することにより、第１燃料通路７５１と第１燃料収容室７４１とを連通するとともに、第１燃料収容室７４１と第３燃料通路７５３とを遮断し、第２位置まで後退することにより、第１燃料通路７５１と第１燃料収容室７４１とを遮断するとともに、第１燃料収容室７４１と第３燃料通路７５３とを連通する。
【０００５】
ニードル弁７１０は、前進してノズルボディ７４０に着座し閉弁することにより、第２燃料収容室７４２と噴孔７４５とを遮断し、後退してノズルボディ７４０から離座し開弁することにより、第２燃料収容室７４２と噴孔７４５とを連通する。
【０００６】
以上の燃料噴射装置７０１の動作は、以下のようになる。
燃料供給源から第１燃料通路７５１に燃料が供給されている。この状態で、図１１（ａ）に示すように、噴射制御弁７２０を第１位置まで前進させると、第１燃料通路７５１と第１燃料収容室７４１とが連通するとともに、第１燃料収容室７４１と第３燃料通路７５３とが遮断される。よって、第１燃料通路７５１から第１燃料収容室７４１および第２燃料通路７５２を通って第２燃料収容室７４２に燃料が流入し、第２燃料収容室７４２内の燃料圧力が上昇する。すると、第２燃料収容室７４２内の燃料圧力により、ニードル弁７１０が後退してノズルボディ７４０から離座し開弁する。これにより、第２燃料収容室７４２内の燃料は、噴孔７４５から噴射される。
【０００７】
一方、図１１（ｂ）に示すように、噴射制御弁７２０を第２位置まで後退させると、第１燃料通路７５１と第１燃料収容室７４１とが遮断されるとともに、第１燃料収容室７４１と第３燃料通路７５３とが連通する。よって、第２燃料通路７５２から第１燃料収容室７４１および第３燃料通路７５３を通ってニードル弁閉鎖室７４３に燃料が流入し、ニードル弁閉鎖室７４３内の燃料圧力が上昇する。すると、ニードル弁閉鎖室７４３内の燃料圧力により、閉鎖補助ピストン７３０が前進して、ニードル弁７１０を押圧して前進させる。これにより、ニードル弁７１０がノズルボディ７４０に着座し閉弁して、燃料の噴射が停止する。
【特許文献１】特願２００８−１５９２６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の燃料噴射装置７０１では、噴射制御弁７２０を第１位置から第２位置に移行させると、閉鎖補助ピストン７３０が前進して、ニードル弁７１０がノズルボディ７４０に着座し、燃料の噴射が停止する。よって、噴射制御弁７２０を動作させてから実際に燃料の噴射が停止するまでの応答時間は、所定の応答遅れを有するので、この応答時間を調節することが要請されている。
【０００９】
本発明は、噴射停止時における、噴射制御弁を動作させてからニードル弁が着座するまでの応答時間（すなわち実際に燃料の噴射が停止するまでの応答時間）を調節可能な燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、以上の課題について鋭意研究した結果、噴射制御弁の速度を制御することで、噴射停止時におけるニードル弁の閉じる速度を調節でき、その結果、噴射制御弁を動作させてから実際に燃料の噴射が停止するまでの応答時間を調節できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の燃料噴射装置（例えば、後述の燃料噴射装置１）は、第１燃料収容室（例えば、後述の第１燃料収容室４１）、第２燃料収容室（例えば、後述の第２燃料収容室４２）、第３燃料収容室（例えば、後述のニードル弁閉鎖室４３）、および、当該第２燃料収容室から燃料噴射装置の外部に至る噴孔（例えば、後述の噴孔４５）が形成されたノズルボディ（例えば、後述のノズルボディ４０）と、当該ノズルボディ内部のニードル弁保持部（例えば、後述のニードル弁保持部４６）に保持されたニードル弁（例えば、後述のニードル弁１０）と、前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも先端側に設けられて前記第２燃料収容室を有するニードル弁開放手段（例えば、後述の第２燃料収容室４２、段差部１３および燃料溜まり部４２１）と、前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも基端側に設けられて前記第３燃料収容室を有するニードル弁閉鎖手段（例えば、後述のニードル弁閉鎖室４３および閉鎖補助ピストン３０）と、前記ノズルボディ内部の噴射制御弁保持部（例えば、後述の噴射制御弁保持部４４）に保持されて、前記第１燃料収容室内を進退可能な噴射制御弁（例えば、後述の噴射制御弁２０）と、当該噴射制御弁を制御する噴射制御弁制御装置（例えば、後述のアクチュエータ６０）と、を備え、前記ノズルボディには、燃料供給源から前記第１燃料収容室に至る第１燃料通路（例えば、後述の第１燃料通路５１）、前記第１燃料収容室から前記第２燃料収容室に至る第２燃料通路（例えば、後述の第２燃料通路５２）、前記第１燃料収容室から前記第３燃料収容室に至る第３燃料通路（例えば、後述の第３燃料通路５３）、および、前記第３燃料収容室から燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路（例えば、後述の第４燃料通路５４）が形成され、前記噴射制御弁は、第１位置（例えば、後述の第１位置）まで前進することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを遮断し、第２位置（例えば、後述の第２位置）まで後退することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを遮断するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通し、前記ニードル弁は、前進して前記ノズルボディに着座し閉弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを遮断し、後退して前記ノズルボディから離座し開弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを連通し、前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を後退させ、前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を前進させ、前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁を前記第１位置から前記第２位置に移行させる際に、第１移行速度で前記噴射制御弁を移行させる第１移行制御と、前記第１移行逮度よりも遅い第２移行速度で前記噴射制御弁を移行させる第２移行制御と、を実行することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、燃料噴射装置の動作は、以下のようになる。
すなわち、燃料供給源から第１燃料通路に燃料が供給されている。この状態で、噴射制御弁を第１位置まで前進させると、第１燃料通路と第１燃料収容室とが連通するとともに、第１燃料収容室と第３燃料通路とが遮断される。よって、第１燃料通路から第１燃料収容室および第２燃料通路を通って第２燃料収容室に燃料が流入し、第２燃料収容室内の燃料圧力が上昇する。すると、ニードル弁開放手段が動作して、第２燃料収容室内の燃料圧力によりニードル弁が後退してノズルボディから離座し開弁する。これにより、第２燃料収容室内の燃料は、噴孔から噴射される。
【００１３】
一方、噴射制御弁を第２位置まで後退させると、第１燃料通路と第１燃料収容室とが遮断されるとともに、第１燃料収容室と第３燃料通路とが連通する。よって、第２燃料通路から第１燃料収容室および第３燃料通路を通って第３燃料収容室に燃料が流入し、第３燃料収容室内の燃料圧力が上昇する。すると、ニードル弁閉鎖手段が動作して、第３燃料収容室内の燃料圧力によりニードル弁が前進する。これにより、ニードル弁がノズルボディに着座し閉弁して、燃料の噴射が停止する。
【００１４】
ここで、噴射制御弁が第１位置から第２位置に移行する際、噴射制御弁制御装置により第１移行制御および第２移行制御を実行する。
第１移行制御では、噴射制御弁を第１移行速度つまり速い速度で移行させて、迅速に、第１燃料通路と第１燃料収容室とを遮断するとともに、第１燃料収容室と第３燃料通路とを連通する。すると、第２燃料通路内の燃料が第１燃料収容室を通って第３燃料収容室に流入するので、この第３燃料収容室内の燃料圧力を受けたニードル閉鎖手段により、ニードル弁を前進させる。
したがって、第１移行制御を実行することにより、噴射制御弁を動作させてから所定時間で、実際に燃料の噴射を停止できる。
【００１５】
一方、第２移行制御では、噴射制御弁を第２移行速度つまり遅い速度で移行させて、第１移行制御を行った場合に比べて、噴射制御弁を第１位置と第２位置との間の中間位置に長期間位置させる。噴射制御弁が中間位置に位置した状態では、第１燃料収容室と第３燃料通路とが連通するだけでなく、燃料供給源に繋がる第１燃料通路と第１燃料収容室とが連通するので、第２燃料通路の燃料に加えて、第１燃料通路の燃料も第１燃料収容室を通って第３燃料収容室に流入することになる。
したがって、第２移行制御を実行することにより、第１移行制御を実行した場合に比べて、第３燃料収容室内の燃料圧力が上昇し、ニードル閉鎖手段により、ニードル弁を速く前進させることができるので、噴射の立下り特性を向上できる。つまり、噴射制御弁を動作させてから実際に燃料の噴射が停止するまでの応答時間を第１移行制御に比べて短縮できる。
よって、噴射停止時に第１移行制御と第２移行制御とを使い分けることにより、噴射制御弁を動作させてからニードル弁が着座するまでの応答時間を調節でき、様々な噴射様態を実現できる。
【００１６】
この場合、前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁の前記第１位置から前記第２位置への一回の移行動作中に、前記第１移行制御と前記第２移行制御との両方を実行することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、噴射制御弁の第１位置から第２位置への一回の移行動作中に、噴射制御弁制御装置により第１移行制御と第２移行制御との両方を実行したので、さらに多様な噴射様態を実現できる。
【００１８】
この場合、前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁が前記第１位置から前記第２位置に至る途中までは、前記第２移行制御を実行し、当該第２位置に至る途中から前記第２位置までは、前記第１移行制御を実行することが好ましい。
【００１９】
第２移行制御を実行すると、噴射制御弁が第１位置から第２位置に移行する途中で、ニードル弁が閉弁する場合がある。この場合、ニードル弁が閉弁したにもかかわらず第２移行制御を続行すると、第１燃料通路内の燃料が、第１燃料収容室、第３燃料通路、第３燃料収容室、および第４燃料通路を通って外部に流出し、リターン流量が増加してしまう。
そこで、この発明によれば、噴射制御弁が第１位置から第２位置に至る途中で、第２移行制御から第１移行制御に切り換えた。これにより、ニードル弁が閉弁した後、直ちに燃料供給源に繋がる第１燃料通路と第１燃料収容室とを遮断できるので、第１燃料通路内の燃料が外部に流出するのを防いで、リターン流量の増加を抑制できる。
【００２０】
この場合、前記ニードル弁が閉弁した状態の検出、または、前記ニードル弁の閉弁するタイミングの推定に基づいて、前記第２移行制御から前記第１移行制御に切り替えることが好ましい。
【００２１】
上述のように、第２移行制御から第１移行制御に切り換えるタイミングが早いと、ニードル弁の閉弁が遅くなり、第２移行制御から第１移行制御に切り換えるタイミングが遅れると、リターン流量が増加してしまう。
そこで、この発明によれば、噴射制御弁制御装置により、ニードル弁の閉弁の検出または推定に基づいて、第２移行制御から第１移行制御に切り替えたので、最適なタイミングで切り替えでき、ニードル弁をできるだけ早く閉弁しつつ、リターン流量の増加を抑制できる。
【００２２】
この場合、前記噴射制御弁制御装置は、前記ニードル弁が閉弁するタイミングを推定し、当該ニードル弁が閉弁するタイミングよりも所定時間だけ前に、前記第２移行制御から前記第１移行制御に切り替えることが好ましい。
【００２３】
この発明によれば、噴射制御弁制御装置により、ニードル弁が閉弁するタイミングよりも所定時間だけ前に、第２移行制御から第１移行制御に切り替えたので、不要なリターン流量を確実に低減できる。
【００２４】
この場合、前記噴射制御弁が前記第１位置から前記第２位置に移行する際に、前記第１燃料収容室の燃料が、前記第３燃料通路、前記第３燃料収容室、および前記第４燃料通路を通って、前記燃料噴射装置の外部に流出するのを抑制する流出抑制手段（例えば、後述の閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁閉鎖室４３）を備えることが好ましい。
【００２５】
この発明によれば、噴射制御弁が第１位置から第２位置に移行する際に、第２燃料通路内の燃料が第１燃料収容室に流入するが、流出抑制手段により、第１燃料収容室の燃料が、第３燃料通路、第３燃料収容室、および第４燃料通路を通って、燃料噴射装置の外部に流出するのを抑制して、燃料の外部への流出量を低減できるので、燃料供給系全体として効率を向上できる。
【００２６】
この場合、前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内を進退可能に設けられた閉鎖補助ピストン（例えば、後述の閉鎖補助ピストン３０）を備え、前記閉鎖補助ピストンは、最後退位置（後述の最後退位置）で前記第３燃料通路と前記第３燃料収容室とを遮断し、前進状態に移行することにより前記第３燃料通路と前記第３燃料収容室とを連通し、前記第３燃料収容室は、前記閉鎖補助ピストン前進状態では、前記閉鎖補助ピストンにより、前記第３燃料通路が連通する閉鎖補助圧力室（例えば、後述の閉鎖補助圧力室４３２）と、前記第４燃料通路が連通するリターン圧力室（例えば、後述のリターン圧力室４３３）と、に区画され、前記閉鎖補助ピストンは、前記閉鎖補助圧力室内の燃料圧力による押圧力を、前記ニードル弁に対して前進方向に伝達可能であり、前記閉鎖補助ピストンは、前進状態から前記最後退位置に移行して、前記第３燃料通路と前記閉鎖補助圧力室とを遮断することで、前記第１燃料収容室の燃料が前記第３燃料通路を通って前記第３燃料収容室に流入するのを抑制し、これにより、前記第１燃料収容室の燃料が前記燃料噴射装置の外部に流出するのを抑制する流出抑制手段であることが好ましい。
【００２７】
この発明によれば、閉鎖補助ピストンにより、閉鎖補助圧力室内の燃料圧力による押圧力を、ニードル弁に対して前進方向に伝達して、このニードル弁を前進させて燃料の噴射を停止させる。よって、ニードル弁の閉鎖速度を向上でき、燃料噴射圧の立下り特性を改善できる。
【００２８】
この場合、前記第３燃料収容室内には、前記ニードル弁の基端側が露出しており、前記ニードル弁閉鎖手段は、前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁の基端側との間に設けられて、前記閉鎖補助ピストンおよび前記ニードル弁を離間する方向に付勢する弾性部材（例えば、後述のばね３１）をさらに備え、前記閉鎖補助ピストンは、前記弾性部材により前記最後退位置まで付勢されることが好ましい。
【００２９】
この発明によれば、閉鎖補助ピストンおよびニードル弁を離間する方向に付勢する弾性部材を設けて、弾性部材で閉鎖補助ピストンを最後退位置まで付勢した。よって、閉鎖補助ピストンを迅速に最後退位置まで後退させて、第３燃料通路と閉鎖補助圧力室との連通を遮断でき、第４燃料通路の流量をより低減できる。
【００３０】
この場合、前記閉鎖補助ピストンには、前記閉鎖補助圧力室と前記リターン圧力室とを連通する微小連通路（例えば、後述の微小連通路３３１）が形成されることが好ましい。
【００３１】
この発明によれば、閉鎖補助ピストンに微小連通路を設けたので、微小連通路を通して閉鎖補助圧力室内の燃料をリターン圧力室に導入することにより、閉鎖補助ピストンを円滑に後退させることができ、第４燃料通路の流量をさらに低減できる。
【００３２】
この場合、前記微小連通路は、前記閉鎖補助ピストンの外周面の一部を凹ませることにより、当該閉鎖補助ピストンと前記第３燃料収容室との間に形成されることが好ましい。
【００３３】
閉鎖補助ピストンの外縁は、内部側に比べて加工し易くなっている。そこで、この発明によれば、閉鎖補助ピストンの外周面の一部を凹ませることにより微小連通路を形成したので、微小連通路の断面積を高精度で管理できる。
【００３４】
この場合、前記閉鎖補助ピストンは、前記ニードル弁側端部から棒状に延出する補助力伝達部（例えば、後述の補助力伝達部３２）を備え、前記ニードル弁は、棒状のニードル弁本体（例えば、後述のニードル弁本体１１）と、当該ニードル弁本体の基端側に鍔状に形成されて前記ニードル弁の後退を規制する移動規制部（例えば、後述の移動規制部１２）と、を備え、前記ニードル弁は、前記閉鎖補助ピストンの補助力伝達部が前記ニードル弁の基端側を押圧することにより前進し、前記ニードル弁が前記移動規制部に規制されるまで後退しても、前記閉鎖補助ピストンが前記最後退位置まで後退した状態では、前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁との間に間隙が形成されることが好ましい。
【００３５】
この発明によれば、ニードル弁が移動規制部に規制されるまで後退しても、閉鎖補助ピストンが最後退位置まで後退した状態では、閉鎖補助ピストンとニードル弁との間に間隙が生じるように、閉鎖補助ピストンおよびニードル弁の移動ストロークや長さを設定した。よって、ニードル弁を後退させて燃料を噴射する際に、ニードル弁が閉鎖補助ピストンに当接しないため、閉鎖補助ピストンの耐久性を向上できるうえに、閉鎖補助ピストンの補助力伝達部の外径を細くできる。
【００３６】
この場合、前記噴射制御弁が前記第１位置から後退して、前記第２燃料通路と前記第３燃料通路とが連通し、前記第２燃料収容室内の燃料圧力と前記第３燃料収容室内の燃料圧力とが等しい状態で、前記ニードル弁閉鎖手段により前記ニードル弁を前進させる力は、前記ニードル弁開放手段により前記ニードル弁を後退させる力よりも大きいことが好ましい。
【００３７】
この発明によれば、第２燃料収容室内の燃料圧力と第３燃料収容室内の燃料圧力とが等しい状態で、ニードル弁閉鎖手段によりニードル弁を前進させる力を、ニードル弁開放手段によりニードル弁を後退させる力よりも大きくした。よって、燃料の噴射を停止する際に、燃料圧力がニードル弁を前進させる方向に作用するので、迅速に燃料の噴射を停止できる。よって、噴射制御弁を後退させてから燃料の噴射が停止するまでの応答時間を短縮できる。その結果、最小噴射時間をより短縮できるうえに、最小噴射量を低減できるので、様々な噴射方法を実現できる。
【００３８】
この場合、前記ニードル弁閉鎖手段が前記第３燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部面積は、前記ニードル弁開放手段が前記第２燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部面積よりも大きいことが好ましい。
【００３９】
この場合、前記ニードル弁閉鎖手段が前記第３燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部最大径は、前記ニードル弁開放手段が前記第２燃料収容室から受ける燃料圧力の受圧部最大径よりも大きいことが好ましい。
【００４０】
この場合、前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室と、前記ニードル弁の先端側の外周に周方向に沿って環状に形成される段差部と、で構成され、前記閉鎖補助ピストンの最大径は、前記ニードル弁開放手段の段差部の最大径よりも、大きいことが好ましい。
【００４１】
本発明の燃料噴射装置は、第１燃料収容室、第２燃料収容室、第３燃料収容室、および、当該第２燃料収容室から燃料噴射装置の外部に至る噴孔が形成されたノズルボディと、当該ノズルボディ内部のニードル弁保持部に保持されたニードル弁と、前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも先端側に設けられて前記第２燃料収容室を有するニードル弁開放手段と、前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも基端側に設けられて前記第３燃料収容室を有するニードル弁閉鎖手段と、前記ノズルボディ内部の噴射制御弁保持部に保持されて、前記第１燃料収容室内を進退可能な噴射制御弁と、当該噴射制御弁を制御する噴射制御弁制御装置と、を備え、前記ノズルボディには、燃料供給源から前記第１燃料収容室に至る第１燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第２燃料収容室に至る第２燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第３燃料収容室に至る第３燃料通路、および、前記第３燃料収容室から燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路が形成され、前記噴射制御弁は、第１位置まで前進することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを遮断し、第２位置まで後退することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを遮断するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通し、前記ニードル弁は、前進して前記ノズルボディに着座し閉弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを遮断し、後退して前記ノズルボディから離座し開弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを連通し、前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を後退させ、前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を前進させ、前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁を前記第１位置から前記第２位置に移行させる際に、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通する前記第１位置と前記第２位置との中間位置を、第１所定時間維持するように前記噴射制御弁を移行させる第３移行制御と、前記中間位置を、第１所定時間よりも長い第２所定時間維持するように前記噴射制御弁を移行させる第４移行制御と、を実行することを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、上述の効果と同様の効果がある。つまり、第３移行制御を実行することにより、噴射制御弁を動作させてから所定時間で、実際に燃料の噴射を停止できる。また、第４移行制御を実行することにより、第３移行制御を実行した場合に比べて、第３燃料収容室内の燃料圧力が上昇し、ニードル閉鎖手段により、ニードル弁を速く前進させることができるので、噴射の立下り特性を向上できる。つまり、噴射制御弁を動作させてから実際に燃料の噴射が停止するまでの応答時間を第３移行制御に比べて短縮できる。また、第３移行制御と第４移行制御とを使い分けることにより、様々な噴射様態を実現できる。
【００４３】
本発明の燃料噴射装置は、第１燃料収容室、第２燃料収容室、第３燃料収容室、および、当該第２燃料収容室から燃料噴射装置の外部に至る噴孔が形成されたノズルボディと、当該ノズルボディ内部のニードル弁保持部に保持されたニードル弁と、前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも先端側に設けられて前記第２燃料収容室を有するニードル弁開放手段と、前記ノズルボディ内部の前記ニードル弁保持部よりも基端側に設けられて前記第３燃料収容室を有するニードル弁閉鎖手段と、前記ノズルボディ内部の噴射制御弁保持部に保持されて、前記第１燃料収容室内を進退可能な噴射制御弁と、当該噴射制御弁を制御する噴射制御弁制御装置と、を備え、前記ノズルボディには、燃料供給源から前記第１燃料収容室に至る第１燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第２燃料収容室に至る第２燃料通路、前記第１燃料収容室から前記第３燃料収容室に至る第３燃料通路、および、前記第３燃料収容室から燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路が形成され、前記噴射制御弁は、第１位置まで前進することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを連通するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを遮断し、第２位置まで後退することにより、前記第１燃料通路と前記第１燃料収容室とを遮断するとともに、前記第１燃料収容室と前記第３燃料通路とを連通し、前記ニードル弁は、前進して前記ノズルボディに着座し閉弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを遮断し、後退して前記ノズルボディから離座し開弁することにより、前記第２燃料収容室と前記噴孔とを連通し、前記ニードル弁開放手段は、前記第２燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を後退させ、前記ニードル弁閉鎖手段は、前記第３燃料収容室内の燃料圧力により前記ニードル弁を前進させ、前記噴射制御弁の前記噴射制御弁保持部よりも基端側に設けられて前記噴射制御弁を前記第１位置方向に荷重可能なアクチュエータと、前記噴射制御弁を後退方向に付勢する弾性部材（例えば、後述の弾性部材２１）と、を備え、前記噴射制御弁制御装置は、前記噴射制御弁を前記第１位置から前記第２位置に移行させる際に、前記第１位置で前記アクチュエータの駆動力を減少させて、当該減少した駆動力と前記弾性部材の付勢力との差分の力により、前記第１位置で前記アクチュエータの駆動を停止し前記弾性部材の付勢力のみで移行させる場合の所要時間よりも長い時間で、移行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、第１移行制御を実行することにより、噴射制御弁を動作させてから所定時間で、実際に燃料の噴射を停止できる。また、第２移行制御を実行することにより、第１移行制御を実行した場合に比べて、第３燃料収容室内の燃料圧力が上昇し、ニードル閉鎖手段により、ニードル弁を速く前進させることができるので、噴射の立下り特性を向上できる。つまり、噴射制御弁を動作させてから実際に燃料の噴射が停止するまでの応答時間を第１移行制御に比べて短縮できる。よって、噴射停止時に第１移行制御と第２移行制御とを使い分けることにより、噴射制御弁を動作させてからニードル弁が着座するまでの応答時間を調節でき、様々な噴射様態を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置１の構成を示す断面図である。なお、以下の図において、ニードル弁１０、噴射制御弁２０、および閉鎖補助ピストン３０の移動ストローク量および寸法は、理解の容易のため、実際よりも誇張して描かれている。
【００４６】
燃料噴射装置１は、図示しないハウジング内に収容されて、噴射制御弁制御装置としてのピエゾ式アクチュエータ６０の動作に応じて、燃料供給源から高圧で供給される燃料を噴射するものである。
この燃料噴射装置１は、ニードル弁１０と、噴射制御弁２０と、この噴射制御弁を付勢する弾性部材としてのばね２１と、ニードル弁閉鎖手段としての閉鎖補助ピストン３０と、この閉鎖補助ピストン３０を付勢する弾性部材としてのばね３１と、これらを収容する円柱形状のノズルボディ４０と、を備える。
【００４７】
ノズルボディ４０は、３つの部材で構成されており、このノズルボディ４０の内部には、基端側から先端側に向かって順番に、第１燃料収容室４１、ニードル弁閉鎖手段および第３燃料収容室としてのニードル弁閉鎖室４３、ならびに、ニードル弁開放手段としての第２燃料収容室４２が形成されている。
【００４８】
また、ノズルボディ４０には、図示しない燃料供給源から第１燃料収容室４１に至る第１燃料通路５１、第１燃料収容室４１から第２燃料収容室４２に至る第２燃料通路５２、第１燃料収容室４１からニードル弁閉鎖室４３に至る第３燃料通路５３、および、ニードル弁閉鎖室４３からノズルボディ４０の外部の図示しない低圧部に至る第４燃料通路５４が形成される。
ここで、燃料供給源としては、例えば、コモンレールを介して接続された高圧ポンプが挙げられる。
また、低圧部としては、例えば、燃料タンク、低圧ポンプと高圧ポンプとの間の燃料通路、および、高圧ポンプ内の加圧室より上流側の燃料通路などが挙げられる。
【００４９】
第１燃料収容室４１は、ノズルボディ４０の延在方向に沿って延在する略円筒形状の空間である。
この第１燃料収容室４１の基端面には、ノズルボディ４０の基端面に至る断面円形状の貫通孔が形成され、この貫通孔は、噴射制御弁２０を保持する噴射制御弁保持部４４となっている。
噴射制御弁保持部４４の内径は、第１燃料収容室４１の内径よりも小さくなっており、これにより、第１燃料収容室４１の基端面には、段差部４１１が形成される。
【００５０】
第１燃料通路５１は、ノズルボディ４０の基端面から、噴射制御弁保持部４４である貫通孔の先端側の内周面まで延びている。
【００５１】
ニードル弁閉鎖室４３は、ノズルボディ４０の延在方向に沿って延在する略円筒形状の空間である。このニードル弁閉鎖室４３の先端側には、周方向に沿って段差部４３１が形成されている。
第３燃料通路５３は、第１燃料収容室４１の先端面の略中央からニードル弁閉鎖室４３の基端面の略中央に至る貫通孔である。
第４燃料通路５４は、ニードル弁閉鎖室４３の先端側の内周面からノズルボディ４０の基端面まで延びている。
【００５２】
第２燃料収容室４２は、ノズルボディ４０の延在方向に沿って延在する略円筒形状の空間である。
第２燃料収容室４２の先端側には、ノズルボディ４０の外部に至る貫通孔が形成され、この貫通孔は噴孔４５となっている。
第２燃料収容室４２の延在方向基端側には、内周が拡張されたニードル弁開放手段としての燃料溜まり部４２１が形成されている。
【００５３】
ノズルボディ４０には、ニードル弁閉鎖室４３から第２燃料収容室４２に至る貫通孔が形成され、この貫通孔は、ニードル弁１０を保持するニードル弁保持部４６となっている。
第２燃料通路５２は、第１燃料収容室４１の段差部４１１よりも先端側の部分の内周面から第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１まで延びている。
【００５４】
ニードル弁１０は、ノズルボディ４０のニードル弁保持部４６に保持されており、このニードル弁１０の先端側は、第２燃料収容室４２の延在方向に沿って、第２燃料収容室４２内を進退可能である。
ニードル弁１０は、ニードル弁保持部４６に摺動可能に保持される円柱形状のニードル弁本体１１と、このニードル弁本体１１の基端側に鍔状に形成された移動規制部１２と、を備える。
【００５５】
ニードル弁本体１１のニードル弁保持部４６よりも基端側は、ニードル弁閉鎖室４３内に露出している。
移動規制部１２は、ニードル弁本体１１のうちニードル弁閉鎖室４３内に露出した部分に形成される。
【００５６】
ニードル弁１０の移動規制部１２の外径は、ニードル弁閉鎖室４３の段差部４３１より基端側の部分の内径に比較して、大きくなっている。よって、ニードル弁１０が後退すると、移動規制部１２が段差部４３１に突き当たって、ニードル弁１０の後退が規制される。
【００５７】
ニードル弁本体１１の外周面のうち燃料溜まり部４２１の近傍に位置する部分には、周方向に沿って円環状に、ニードル弁開放手段としての段差部１３が形成されている。
ニードル弁本体１１の段差部１３よりも先端側の部分の外径は、ニードル弁本体１１の段差部１３より基端側の部分の外径に比較して小さくなっており、このニードル弁本体１１の段差部１３より先端側の部分の外周面と、第２燃料収容室４２の内周面との間には、燃料が流通する間隙が形成されている。
【００５８】
以上のニードル弁１０では、ニードル弁本体１１の先端面が第２燃料収容室４２の先端側から離座し開弁することにより、第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１と噴孔４５とが連通し、ニードル弁本体１１の先端面が第２燃料収容室４２の先端側に着座し閉弁することにより、第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１と噴孔４５とが遮断される。
【００５９】
噴射制御弁２０は、ノズルボディ４０の噴射制御弁保持部４４に保持されており、第１燃料収容室４１の延在方向に沿って、第１燃料収容室４１内を進退可能である。
【００６０】
噴射制御弁２０は、噴射制御弁保持部４４内を摺動可能な略円柱状の案内部２２と、この案内部２２の先端側に設けられた円盤形の鍔状の拡径部２３と、この拡径部２３の先端側に設けられた略円柱状の閉鎖部２４と、を備える。
【００６１】
案内部２２は、噴射制御弁保持部４４に摺動可能に保持される。この案内部２２の外周面には、拡径部２３に隣接する位置から基端側に向かって延びる断面円形状の縮径部２２１が形成されている。噴射制御弁保持部４４のうち縮径部２２１に対向する位置には、第１燃料通路５１が開口されている。
拡径部２３および閉鎖部２４は、第１燃料収容室４１内に露出している。拡径部２３の基端面は、噴射制御弁２０の中心軸に直交する平面に対して傾斜している。
【００６２】
ばね２１は、第１燃料収容室４１の先端面と、噴射制御弁２０の拡径部２３と、の間に設けられて、拡径部２３の先端側に当接し、噴射制御弁２０を後退方向に付勢する。
【００６３】
以上の噴射制御弁２０がばね２１の付勢力に抗して前進して、閉鎖部２４の先端面が第１燃料収容室４１の先端面に当接した状態を、噴射制御弁２０の第１位置とする。
噴射制御弁２０が第１位置に位置すると、閉鎖部２４の先端面が第１燃料収容室４１の先端面に当接するとともに、拡径部２３と第１燃料収容室４１の段差部４１１との間に間隙が形成される。
【００６４】
また、第１燃料通路５１は噴射制御弁保持部４４である貫通孔の先端側に連通しており、第３燃料通路５３は第１燃料収容室４１の先端面に連通しているため、この状態では、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが遮断されるとともに、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とが連通される。
【００６５】
一方、噴射制御弁２０が後退して、拡径部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１に当接した状態を噴射制御弁２０の第２位置とする。
噴射制御弁２０が第２位置に位置すると、閉鎖部２４の先端面と第１燃料収容室４１の先端面とが離間して間隙が形成されるとともに、拡径部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１に当接する。この状態では、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とが遮断されるとともに、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが連通される。
図１は、噴射制御弁２０が第２位置に位置した状態を示す。
【００６６】
アクチュエータ６０は、噴射制御弁２０の噴射制御弁保持部４４よりも基端側に設けられており、この噴射制御弁２０を前進方向に荷重可能である。そして、このアクチュエータ６０は、噴射制御弁２０を第１位置から第２位置に移行させる際に、第１移行速度で噴射制御弁２０を移行させる第１移行制御と、第１移行逮度よりも遅い第２移行速度で、噴射制御弁２０を移行させる第２移行制御と、を実行可能となっている。
【００６７】
閉鎖補助ピストン３０は、ニードル弁閉鎖室４３内を進退可能に設けられ、ニードル弁閉鎖室４３の内壁面を摺動する略円柱形状の仕切部３３と、この仕切部３３のニードル弁１０側の端部から棒状に延出する補助力伝達部３２と、を備える。
【００６８】
ニードル弁閉鎖室４３は、仕切部３３により、第３燃料通路５３が連通する閉鎖補助圧力室４３２と、第４燃料通路５４が連通するリターン圧力室４３３と、に区画される。
【００６９】
仕切部３３の基端側の部分は、第３燃料通路５３側に向かって突出する略円錐形状となっている。
また、仕切部３３には、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通する微小連通路３３１が形成される。この微小連通路３３１は、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の外周面を凹ませることにより、閉鎖補助ピストン３０とニードル弁閉鎖室４３との間に形成される。
【００７０】
ばね３１は、ニードル弁閉鎖室４３内の閉鎖補助ピストン３０とニードル弁１０の基端側との間に設けられて、閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁１０を離間する方向に付勢する。
【００７１】
以上の閉鎖補助ピストン３０は、以下のように動作する。
すなわち、まず、噴射制御弁２０が第１位置に位置して、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが遮断されており、また、ばね３１により閉鎖補助ピストン３０が最も後退した位置まで付勢されて、仕切部３３の円錐形状の部分がニードル弁閉鎖室４３の基端面の第３燃料通路５３を閉塞しているものとする。この状態を、閉鎖補助ピストン３０の最後退位置とする。
【００７２】
閉鎖補助ピストン３０がこの最後退位置に位置した状態では、仕切部３３の円錐状の部分が第３燃料通路５３を塞いで、第３燃料通路５３と閉鎖補助圧力室４３２とを遮断する。
また、閉鎖補助ピストン３０がこの最後退位置に位置した状態では、ニードル弁１０が移動規制部１２に規制されるまで後退しても、閉鎖補助ピストン３０の補助力伝達部３２の先端面とニードル弁１０の基端面との間に間隙が形成されるように、閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁１０の移動ストロークや長さが設定されている。
【００７３】
次に、噴射制御弁２０が第１位置から後退すると、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが連通し、第１燃料収容室４１の燃料が第３燃料通路５３に流入する。
そして、第２燃料通路５２と第３燃料通路５３とが連通し、第２燃料通路５２の燃料が第３燃料通路５３に流入する。
そして、この第３燃料通路５３の燃料圧力により、閉鎖補助ピストン３０がばね３１の付勢力に抗して前進して、補助力伝達部３２の先端面がニードル弁１０の基端面に当接する。
【００７４】
この状態では、第３燃料通路５３内の燃料は、ニードル弁閉鎖室４３の閉鎖補助圧力室４３２に流入して、第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１内の燃料圧力とニードル弁閉鎖室４３の閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力とが等しくなっている。
そして、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の円錐形状の部分が受圧部として閉鎖補助圧力室４３２からの燃料圧力を受けることで、閉鎖補助ピストン３０を介して、ニードル弁１０には、前進させる向きに力が加わる。
同時に、ニードル弁１０には、ニードル弁１０の円環状の段差部１３が受圧部として燃料溜まり部４２１からの燃料圧力を受けることで、後退させる向きに力が加わっている。
【００７５】
ここで、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の最大径は、ニードル弁１０の段差部１３の最大径よりも大きく、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の受圧面積は、ニードル弁１０の段差部１３の受圧面積よりも大きくなっている。よって、閉鎖補助ピストン３０を前進させる力は、ニードル弁１０を後退させる力よりも大きくなり、閉鎖補助ピストン３０の補助力伝達部３２の先端面でニードル弁１０の基端側を押圧して、ニードル弁１０を前進させる。
【００７６】
以下、第１移行制御を実行する場合の燃料噴射装置１の動作について、図２〜図４を参照しながら説明する。
ＳＴ１では、図２（ａ）に示すように、初期状態である。すなわち、燃料供給源から第１燃料通路５１に燃料が高圧で供給されるとともに、ばね２１の付勢力により、噴射制御弁２０が後退して第２位置に位置している。これにより、噴射制御弁２０の拡径部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１に当接するため、第１燃料通路５１内の高圧の燃料は、噴射制御弁２０の縮径部２２１と噴射制御弁保持部４４の内周面との隙間に留まっている。
【００７７】
また、ばね３１の付勢力により、ニードル弁１０は前進して第２燃料収容室４２の先端側に着座し、閉鎖補助ピストン３０は後退して最後退位置に位置して第３燃料通路５３を閉鎖している。これにより、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、第１燃料収容室４１、第３燃料通路５３内には、前回の噴射動作により流入した燃料がある程度の圧力で閉じ込められている。
【００７８】
ＳＴ２では、この状態から、図２（ｂ）に示すように、アクチュエータ６０を駆動すると、ばね２１の付勢力に抗して噴射制御弁２０が前進して第１位置に位置する。
【００７９】
すると、噴射制御弁２０の閉鎖部２４の先端面が第１燃料収容室４１の先端面に当接し、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが遮断されるので、第３燃料通路５３への燃料の供給が遮断される。
また、拡径部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１から離れて、拡径部２３と第１燃料収容室４１の段差部４１１との間に間隙が形成されるので、第１燃料通路５１内の高圧な燃料は、噴射制御弁２０の縮径部２２１と噴射制御弁保持部４４の内周面との隙間、第１燃料収容室４１、および第２燃料通路５２を通って、第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１に流入する。上述のように、この燃料溜まり部４２１の燃料は、既にある程度の圧力であるため、第１燃料通路５１内の高圧な燃料が供給されることにより、第２燃料収容室４２内の燃料圧力が上昇する。
【００８０】
ＳＴ３では、燃料溜まり部４２１内の燃料圧力が所定の圧力に到達すると、図２（ｃ）に示すように、この燃料溜まり部４２１内の燃料圧力により、ニードル弁１０の移動規制部１２が段差部４３１に突き当たるまで、ばね３１の付勢力に抗してニードル弁１０が後退する。これにより、ニードル弁１０は第２燃料収容室４２の先端側から離座し開弁して、第２燃料収容室４２内の燃料が噴孔４５を通して噴射される。
【００８１】
ＳＴ４では、アクチュエータ６０により第１移行制御を実行する。具体的には、アクチュエータ６０の駆動を停止もしくは駆動力を減少させて噴射制御弁２０に対する押圧力を低減させる。すると、ばね２１の付勢力により、噴射制御弁２０が後退する。このとき、ばね２１の付勢力とアクチュエータ６０の駆動力との差分の力により、噴射制御弁２０は、第１移行速度で後退して第２位置に位置し、図３（ａ）に示すように、拡径部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１に当接して噴射制御弁保持部４４を閉鎖する。これにより、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とが遮断されるとともに、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが連通する。よって、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、および第１燃料収容室４１内の燃料が、閉鎖部２４の先端面と第１燃料収容室４１の先端面との間隙を通って、第３燃料通路５３に流入し、第３燃料通路５３内の圧力が上昇する。
【００８２】
また、第３燃料通路５３に流入した燃料圧力により、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の円錐形状の部分うち第３燃料通路５３に露出した部分が押圧されて、ばね３１の付勢力に抗して閉鎖補助ピストン３０が前進し始める。
【００８３】
ＳＴ５では、図３（ｂ）に示すように、閉鎖補助ピストン３０が前進すると、仕切部３３による第３燃料通路５３の閉鎖が解除され、第３燃料通路５３に流入した燃料は、さらにニードル弁閉鎖室４３の閉鎖補助圧力室４３２に流入し、閉鎖補助圧力室４３２内の圧力が上昇する。閉弁補助圧力室４３２の内部の圧力が所定の圧力に到達すると、閉鎖補助圧力室４３２に流入した燃料圧力により、この仕切部３３の円錐形状の部分全体が押圧されて、閉鎖補助ピストン３０が前進して、この閉弁補助ピストン３０の補助力伝達部３２の先端面がニードル弁１０の基端面に当接する。
【００８４】
また、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、および第１燃料収容室４１内の燃料が第３燃料通路５３、および閉鎖補助圧力室４３２に流入すると、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、第３燃料通路５３内の圧力は、徐々に低下する。
【００８５】
ＳＴ６では、図３（ｃ）に示すように、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料が閉鎖補助ピストン３０を押圧する。ここで、前述のように閉鎖補助ピストン３０が前進する向きに加える力は、第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１内の燃料が段差部１３を押圧して、ニードル弁１０に後退する向きに加える力よりも大きい。よって、閉弁補助ピストン３０がニードル弁１０とともに前進して、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座して、噴孔４５からの燃料の噴射が停止する。
【００８６】
ＳＴ７では、図４に示すように、閉弁補助圧力室４３２の内部の燃料は、仕切部３３に形成された微小連通路３３１を通って、少しずつリターン圧力室４３３に流出し、このリターン圧力室４３３に流出した燃料は、第４燃料通路５４を通ってノズルボディ４０の外部に排出される。
これにより、閉弁補助圧力室４３２の内部の圧力は、少しずつ低下し、閉弁補助圧力室４３２の内部の圧力が所定の圧力未満になると、ばね３１の付勢力により、閉弁補助ピストン３０が後退して最後退位置まで移行し、閉弁補助圧力室４３２と第３燃料通路５３との連通を遮断する。これにより、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、第１燃料収容室４１、第３燃料通路５３内には、燃料がある程度の圧力で閉じ込められて、初期状態に復帰する。
【００８７】
図５は、第１移行制御を実行する場合の噴射制御弁２０およびニードル弁１０のタイミングチャートである。
時刻ｔ０は、上述の初期状態（ＳＴ１）である。
時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間は、上述のＳＴ２、ＳＴ３に対応している。この期間では、アクチュエータ６０を駆動して噴射制御弁２０を第２位置から第１位置に移行させる。これにより、第１燃料通路５１内の高圧な燃料が、第１燃料収容室４１および第２燃料通路５２を経由して、第２燃料収容室４２に流入し、第２燃料収容室４２内の燃料圧力により、ニードル弁１０が後退する。
【００８８】
燃料噴射量等に応じて、所定時間、噴射制御弁２０を第1位置に維持した後、時刻ｔ２では、アクチュエータ６０の駆動を停止もしくは駆動力を減少させる。
時刻ｔ２から時刻ｔ４の期間は、上述のＳＴ４〜ＳＴ６に対応している。このうち、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間では、第１移行制御を実行して、噴射制御弁２０を第１位置から第２位置に向かって第１移行速度で後退させる。すると、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、および第１燃料収容室４１内の燃料がニードル弁閉鎖室４３に流入し、閉鎖補助ピストン３０が前進して、ニードル弁１０を押圧し、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に向かって前進する。
【００８９】
時刻ｔ３では、噴射制御弁２０が第２位置に到達する。
時刻ｔ４では、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座して、燃料の噴射が停止する。つまり、時刻ｔ２で噴射制御弁２０の後退を開始してから、所定時間後の時刻ｔ４に、燃料の噴射が停止する。
【００９０】
以下、第２移行制御を実行する場合の燃料噴射装置１の動作について、図６および図７を参照しながら説明する。
具体的には、燃料噴射装置１は、上述のＳＴ４〜ＳＴ６の代わりに、ＳＴ４Ａ〜ＳＴ６２Ａの手順で動作する。
【００９１】
ＳＴ４Ａでは、アクチュエータ６０により第２移行制御を実行する。具体的には、図６（ａ）に示すように、アクチュエータ６０の駆動力を減少させて噴射制御弁２０に対する押圧力を徐々に低減させる。すると、ばね２１の付勢力により、噴射制御弁２０が後退する。このとき、ばね２１の付勢力とアクチュエータ６０の駆動力との差分による力により噴射制御弁２０は第１位置に向かって、第１移行速度よりも遅い第２移行速度で後退する。これにより、図７にも示すような、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１との連通が維持されつつ、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが連通する、第１位置と第２位置の間の中間位置が長時間維持される。
よって、第２燃料収容室４２および第２燃料通路５２内の燃料に加えて、燃料供給源から供給される高圧の燃料が第１燃料通路５１を通して第１燃料収容室４１に流入する。そして、この第１燃料収容室４１の燃料は、閉鎖部２４の先端面と第１燃料収容室４１の先端面との間隙を通って、第３燃料通路５３に流入し、第３燃料通路５３内の圧力が上昇する。
このように、第２燃料収容室４２および第２燃料通路５２内の燃料に加えて、燃料供給源から供給される高圧の燃料が第３燃料通路５３に流入するため、第３燃料通路５３内の燃料圧力は、上述のＳＴ４に比べて急速に上昇する。
【００９２】
また、第３燃料通路５３に流入した燃料圧力により、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の円錐形状の部分うち第３燃料通路５３に露出した部分が押圧されて、ばね３１の付勢力に抗して閉鎖補助ピストン３０が前進し始める。
【００９３】
ＳＴ５Ａでは、図６（ｂ）に示すように、閉鎖補助ピストン３０が前進すると、仕切部３３による第３燃料通路５３の閉鎖が解除され、第３燃料通路５３に流入した燃料は、さらにニードル弁閉鎖室４３の閉鎖補助圧力室４３２に流入し、閉鎖補助圧力室４３２内の圧力が上昇する。閉鎖補助圧力室４３２の内部の圧力が所定の圧力に到達すると、閉鎖補助圧力室４３２に流入した燃料圧力により、この仕切部３３の円錐形状の部分全体が押圧されて、閉鎖補助ピストン３０が前進して、この閉鎖補助ピストン３０の補助力伝達部３２の先端面がニードル弁１０の基端面に当接する。
【００９４】
この状態では、噴射制御弁２０は、まだ第１位置と第２位置の間の中間位置に位置しており、第２位置に向かって第２移行速度で移行中である。したがって、燃料供給源から供給される高圧の燃料が第３燃料通路５３に依然として流入するため、上述のＳＴ５と異なり、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、第３燃料通路５３、および閉鎖補助圧力室４３２内の圧力は、依然として高圧である。
【００９５】
ＳＴ６１Ａでは、図６（ｃ）に示すように、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料が閉鎖補助ピストン３０を押圧する。ここで、前述のように閉鎖補助ピストン３０が前進する向きに加える力は、第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１内の燃料が段差部１３を押圧して、ニードル弁１０に後退する向きに加える力よりも大きい。よって、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁１０とともに前進し、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座して、噴孔４５からの燃料の噴射が停止する。
このＳＴ６１Ａでは、噴射制御弁２０は、まだ第１位置と第２位置との中間位置に位置している。したがって、第１実施形態のＳＴ６と異なり、第２燃料収容室４２、第２燃料通路５２、第３燃料通路５３、および閉鎖補助圧力室４３２内の圧力は、依然として高圧であるので、上述のＳＴ６に比べて、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料による仕切部３３の押圧力が高く、閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁１０は、高速で前進する。
【００９６】
ＳＴ６２Ａでは、噴射制御弁２０が引き続き第２移行速度で後退して第２位置に位置し、拡径部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１に当接して噴射制御弁保持部４４を閉鎖する。これにより、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とが遮断されて、燃料供給源から供給される高圧な燃料の閉鎖補助圧力室４３２への流入が停止する。
このように、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とが連通し、かつ、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが連通した状態（図７に示す状態）は、アクチュエータ６０により第１移行制御を実行した場合に比べて、長時間維持される。つまり、第２移行制御では、第１移行制御に比べて遅い速度で噴射制御弁２０を後退させることで、噴射制御弁２０を第１位置と第２位置との中間位置に長時間位置させる。
【００９７】
図８は、第２移行制御を実行する場合の噴射制御弁２０およびニードル弁１０のタイミングチャートである。
時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、噴射制御弁２０およびニードル弁１０の動作は、第１移行制御を実行する場合と同様である。
【００９８】
燃料噴射量等に応じて、所定時間、噴射制御弁２０を第1位置に維持した後、時刻ｔ２では、アクチュエータ６０の駆動力を減少させる。
時刻ｔ２から時刻ｔ４´の期間は、上述のＳＴ４Ａ〜ＳＴ６１Ａに対応している。この期間では、第２移行制御を実行して、噴射制御弁２０を第１位置から第２位置に向かって第２移行速度で後退させる。これにより、第２燃料収容室４２および第２燃料通路５２内の燃料に加えて、燃料供給源から供給される高圧な燃料が第３燃料通路５３に流入する。
つまり、第２燃料収容室４２および第２燃料通路５２内の燃料に加えて、燃料供給源から供給される高圧な燃料が第３燃料通路５３に流入する期間は、噴射制御弁２０を第１移行速度で後退させた場合に比べて長くなる。
よって、第１移行制御を実行する場合に比べて、第３燃料通路５３内の燃料圧力は、急速に上昇して、早期に閉鎖補助ピストン３０が前進し始めて、ニードル弁１０に当接するタイミングも早くなる。その結果、ニードル弁１０は、早期に第２燃料収容室４２の先端側に向かって前進する。
【００９９】
時刻ｔ４´では、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座して、燃料の噴射が停止する。本実施形態では、第１移行制御を実行する場合よりも高速でニードル弁１０が前進したため、この時刻ｔ４´は、第１移行制御を実行する場合の時刻ｔ４よりも早くなっている。
時刻ｔ４´から時刻ｔ３´の期間は、上述のＳＴ６２Ａに対応している。時刻ｔ３´では、噴射制御弁２０が第２位置に到達する。噴射制御弁２０を第１移行逮度よりも遅い第２移行速度で後退させたため、この時刻ｔ３´は、第１移行制御を実行する場合の時刻ｔ３よりも遅くなっている。
【０１００】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）噴射制御弁２０が第１位置から第２位置に移行する際、アクチュエータ６０により第１移行制御および第２移行制御を実行する。
第１移行制御では、噴射制御弁２０を第１移行速度つまり速い速度で移行させて、迅速に、燃料供給源に繋がる第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とを遮断するとともに、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とを連通する。すると、第２燃料通路５２内の燃料が第１燃料収容室４１を通ってニードル弁閉鎖室４３に流入するので、このニードル弁閉鎖室４３内の燃料圧力により閉鎖補助ピストン３０が前進して、ニードル弁１０を前進させる。
したがって、第１移行制御を実行することにより、迅速に燃料供給源側を遮断しつつ、噴射制御弁２０を動作させてから所定時間で、実際に燃料の噴射を停止できる。
【０１０１】
一方、第２移行制御では、噴射制御弁２０を第２移行速度つまり遅い速度で移行させて、第１移行制御を行った場合に比べて、噴射制御弁２０を第１位置と第２位置との間の中間位置に長期間位置させる。噴射制御弁２０が中間位置に位置した状態では、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが連通するだけでなく、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とが連通するので、第２燃料通路５２の燃料に加えて、第１燃料通路５１の燃料も第１燃料収容室４１を通ってニードル弁閉鎖室４３に流入することになる。
【０１０２】
したがって、第２移行制御を実行することにより、第１移行制御を実行した場合に比べて、ニードル弁閉鎖室４３内の燃料圧力が上昇し、ニードル弁１０を速く前進させることができるので、噴射の立下り特性を向上できる。つまり、噴射制御弁２０を動作させてから実際に燃料の噴射が停止するまでの応答時間を第１移行制御に比べて短縮できる。
よって、噴射停止時に第１移行制御と第２移行制御とを使い分けることにより、噴射制御弁２０を動作させてからニードル弁１０が着座するまでの応答時間を調節でき、様々な噴射様態を実現できる。
【０１０３】
なお、噴射制御弁２０の移行速度を制御するのではなく、噴射制御弁２０の中間位置状態の継続時間を制御することによっても、第１移行制御および第２移行制御と同様に、噴射制御弁２０を動作させてからニードル弁１０が着座するまでの応答時間を調節でき、様々な噴射様態を実現できる。
すなわち、アクチュエータ６０により、第１位置と前記第２位置との中間位置を第１所定時間維持する第３移行制御と、第１位置と前記第２位置との中間位置を第１所定時間よりも長い第２所定時間維持する第４移行制御と、を実行する。
【０１０４】
（２）噴射制御弁２０が第１位置から第２位置に移行する際に、第１燃料収容室４１の燃料が第３燃料通路５３に流入するが、閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁閉鎖室４３により、第１燃料収容室４１の燃料が、第３燃料通路５３、ニードル弁閉鎖室４３、および第４燃料通路５４を通って、燃料噴射装置１の外部に流出するのを抑制して、燃料の燃料噴射装置１の外部への流出量を低減できるので、燃料供給系全体として効率を向上できる。
【０１０５】
（３）閉鎖補助ピストン３０により、ニードル弁閉鎖室４３内の燃料圧力による押圧力を、ニードル弁１０に対して前進方向に伝達して、このニードル弁１０を前進させて燃料の噴射を停止させる。よって、ニードル弁１０の閉鎖速度を向上でき、燃料噴射圧の立下り特性を改善できる。
【０１０６】
（４）閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁１０を離間する方向に付勢するばね３１を設けて、ばね３１で閉鎖補助ピストン３０を最後退位置まで付勢した。よって、閉鎖補助ピストン３０を迅速に最後退位置まで後退させて、第３燃料通路５３と閉鎖補助圧力室４３との連通を遮断でき、第４燃料通路５４の流量をより低減できる。
【０１０７】
（５）閉鎖補助ピストン３０に微小連通路３３１を設けたので、微小連通路３３１を通して閉鎖補助圧力室４３内の燃料をリターン圧力室４３３に流出させることにより、閉鎖補助ピストン３０を円滑に後退させることができ、第４燃料通路５４の流量をさらに低減できる。
【０１０８】
（６）閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の外周面を凹ませることにより微小連通路３３１を形成したので、微小連通路３３１の断面積を高精度で管理できる。
【０１０９】
（７）ニードル弁１０が移動規制部１２に規制されるまで後退しても、閉鎖補助ピストン３０が最も後退した状態では、閉鎖補助ピストン３０とニードル弁１０との間に間隙が生じるように、閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁１０の移動ストロークや長さを設定した。よって、ニードル弁１０を後退させて燃料を噴射する際に、ニードル弁１０が閉鎖補助ピストン３０に当接しないため、閉鎖補助ピストン３０の耐久性を向上できるうえに、閉鎖補助ピストン３０の補助力伝達部３２の外径を細くできる。
【０１１０】
（８）第２燃料収容室４２内の燃料圧力とニードル弁閉鎖室４３内の燃料圧力とが等しい状態で、閉鎖補助ピストン３０に作用する燃料圧力によりニードル弁１０を前進させる力を、段差部１３に作用する燃料圧力によりニードル弁１０を後退させる力よりも大きくした。よって、燃料の噴射を停止する際に、燃料圧力がニードル弁１０を前進させる方向に作用するので、迅速に燃料の噴射を停止できる。よって、噴射制御弁２０を後退させてから燃料の噴射が停止するまでの応答時間を短縮できる。その結果、最小噴射時間をより短縮できるうえに、最小噴射量を低減できるので、様々な噴射方法を実現できる。
【０１１１】
〔第２実施形態〕
本実施形態では、燃料噴射装置１の動作が第１実施形態と異なり、その他の構成は、第１実施形態と同様である。
具体的には、燃料噴射装置１は、第１実施形態の第２移行制御を実行する場合のＳＴ６１Ａ、ＳＴ６２Ａの代わりに、ＳＴ６１Ｂ、ＳＴ６２Ｂの手順で動作する。
【０１１２】
ＳＴ６１Ｂでは、第１実施形態のＳＴ６１Ａと同様に、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料が閉鎖補助ピストン３０を押圧する。ここで、前述のように閉鎖補助ピストン３０が前進する向きに加える力は、第２燃料収容室４２の燃料溜まり部４２１内の燃料が段差部１３を押圧して、ニードル弁１０に後退する向きに加える力よりも大きい。よって、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁１０とともに前進し、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座して、噴孔４５からの燃料の噴射が停止する。
【０１１３】
このＳＴ６１Ｂでは、噴射制御弁２０は、まだ第１位置と第２位置の間の中間位置に位置している。したがって、第１実施形態のＳＴ６１Ａと同様に、閉鎖補助圧力室４３２内の圧力は、依然として高圧であり、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料による仕切部３３の押圧力が高く、閉鎖補助ピストン３０およびニードル弁１０は、高速で前進する。
【０１１４】
ここで、ＳＴ６１Ｂでは、図示しないセンサによりニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座し閉弁した状態を検出、あるいは、制御装置によりニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座し閉弁するタイミングを推定して、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座し閉弁したときに噴射制御弁２０の後退速度を第２移行速度から第１移行速度に切替える。つまり、噴射制御弁２０が第１位置から前記第２位置に至る途中までは、第２移行制御を実行し、第２位置に至る途中から第２位置までは、第１移行制御を実行する。
【０１１５】
ＳＴ６２Ｂでは、噴射制御弁２０が引き続き第１移行速度で後退して第２位置に位置し、拡径部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１に当接して噴射制御弁保持部４４を閉鎖する。これにより、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とが遮断されて、燃料供給源から供給される燃料の閉鎖補助圧力室４３２への流入が停止する。
このように、ニードル弁１０が閉弁するまでは、第１実施形態の第２移行制御を実行する場合と同様に、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１との連通が維持されつつ、第１燃料収容室４１と第３燃料通路５３とが連通する、第１位置と第２位置の間の中間位置（図７に示す状態）が長時間維持され、ニードル弁１０が閉弁した後は、第１移行制御を実行して迅速に噴射制御弁２０を第２位置まで移行させる。
【０１１６】
図９は、噴射制御弁２０およびニードル弁１０のタイミングチャートである。
時刻ｔ０から時刻ｔ２までは、噴射制御弁２０およびニードル弁１０の動作は、第１実施形態の第２移行制御を実行する場合と同様である。
【０１１７】
燃料噴射量等に応じて、所定時間、噴射制御弁２０を第1位置に維持した後、時刻ｔ２では、アクチュエータ６０の駆動力を減少させる。
時刻ｔ２から時刻ｔ４´の期間は、上述のＳＴ４Ａ〜ＳＴ６１Ｂに対応している。この期間では、第２移行制御を実行して、噴射制御弁２０を第１位置から第２位置に向かって第２移行速度で後退させる。したがって、時刻ｔ４´では、第１実施形態の第２移行制御を実行する場合と同様に、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座して、燃料の噴射が停止する。
【０１１８】
時刻ｔ４´から時刻ｔ３´´の期間は、上述のＳＴ６２Ｂに対応している。時刻ｔ４´では、ニードル弁１０が閉弁したため、噴射制御弁２０の後退速度を第２移行速度から第１移行速度に切替える。その後、時刻ｔ３´´では、噴射制御弁２０が第２位置に到達する。この時刻ｔ３´´は、第１実施形態の第１移行制御を実行する場合の時刻ｔ３よりも遅いが、第１実施形態の第２移行制御を実行する場合の時刻ｔ３´よりも早くなっている。
【０１１９】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（８）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（９）噴射制御弁２０の第１位置から第２位置への一回の移行動作中に、アクチュエータ６０により第１移行制御と第２移行制御との両方を実行したので、さらに多様な噴射様態を実現できる。
【０１２０】
（１０）噴射制御弁２０が第１位置から第２位置に至る途中で、第２移行制御から第１移行制御に切り換えた。これにより、ニードル弁１０が閉弁した後、直ちに噴射制御弁２０を第２位置に位置させて、第１燃料通路５１と第１燃料収容室４１とを遮断できるので、第１燃料通路５１内の燃料が外部に流出するのを防いで、リターン流量の増加を抑制できる。
【０１２１】
（１１）アクチュエータ６０により、ニードル弁１０が閉弁した状態の検出あるいはニードル弁１０が閉弁するタイミングの推定に基づいて、第２移行制御から第１移行制御に切り替えたので、最適なタイミングで切り替えでき、ニードル弁１０をできるだけ早く閉弁しつつ、リターン流量の増加を抑制できる。
【０１２２】
〔第３実施形態〕
本実施形態では、燃料噴射装置１の動作が第２実施形態と異なり、その他の構成は、第２実施形態と同様である。
具体的には、本実施形態では、ＳＴ６１Ｂの噴射制御弁２０の後退速度を第２移行速度から第１移行速度に切替えるタイミングが、第２実施形態と異なる。
【０１２３】
すなわち、制御装置により、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座し閉弁するタイミングを推定して、ニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座し閉弁するタイミングよりも所定時間だけ前に、噴射制御弁２０の後退速度を第２移行速度から第１移行速度に切替える。
【０１２４】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（１１）の効果に加えて、以下のような効果がある。
【０１２５】
（１２）アクチュエータ６０により、ニードル弁１０が閉弁するタイミングよりも所定時間だけ前に、第２移行制御から第１移行制御に切り替えたので、不要なリターン流量を確実に低減できる。
【０１２６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の各実施形態では、噴射制御弁２０をピエゾ式のアクチュエータ６０で駆動したが、これに限らず、電磁式や油圧式のアクチュエータで駆動してもよい。
【０１２７】
また、上述の各実施形態では、微小連通路３３１を閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の外周面を凹ませることにより形成したが、これに限らず、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の内部側に穿設してもよいし、ノズルボディ４０のニードル弁閉鎖室４３の内周面に形成してもよい。
【０１２８】
また、上述の各実施形態では、閉鎖補助ピストン３０の補助力伝達部３２により、直接、ニードル弁１０の基端側を押圧したが、これに限らず、閉鎖補助ピストン３０とニードル弁１０との間に部材を設け、この部材を介してニードル弁１０の基端側を押圧してもよい。
また、上述の各実施形態では、ニードル弁本体１１の外周面の１箇所に段差部１３を形成したが、これに限らず、ニードル弁本体１１の先端側外周面などの複数箇所に段差部を設けてもよい。
【０１２９】
また、上述の各実施形態では、ばね２１を噴射制御弁２０の噴射制御弁保持部４４よりも先端側に配置したが、これに限らず、噴射制御弁保持部２０よりも基端側に配置してもよく、噴射制御弁２０を後退方向に付勢できればよい。
【０１３０】
上述の第２実施形態および第３の実施形態では、制御装置によりニードル弁１０が第２燃料収容室４２の先端側に着座し閉弁するタイミングを推定したが、予め実験で求めた噴射制御弁２０の移行開始からニードル弁１０の閉弁までの所要時間に基づいてニードル弁１０が閉弁するタイミングを推定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の構成を示す断面図である。
【図２】前記第１実施形態に係る燃料噴射装置の第１移行制御を実行する場合の動作を説明するための図（その１）である。
【図３】前記第１実施形態に係る燃料噴射装置の第１移行制御を実行する場合の動作を説明するための図（その２）である。
【図４】前記第１実施形態に係る燃料噴射装置の第１移行制御を実行する場合の動作を説明するための図（その３）である。
【図５】前記第１実施形態に係る燃料噴射装置の第１移行制御を実行する場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】前記第１実施形態に係る燃料噴射装置の第２移行制御を実行する場合の動作を説明するための図である。
【図７】前記第１実施形態に係る燃料噴射装置の噴射制御弁の中間位置での拡大断面図である。
【図８】前記第１実施形態に係る燃料噴射装置の第２移行制御を実行する場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の従来例に係る燃料噴射装置の構成を示す断面図である。
【図１１】前記従来例に係る燃料噴射装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１      燃料噴射装置
１０    ニードル弁
１１    ニードル弁本体
１２    移動規制部
１３    段差部（ニードル弁開放手段）
２０    噴射制御弁
２１    ばね（弾性部材）
３０    閉鎖補助ピストン（流出抑制手段、ニードル弁閉鎖手段）
３１    ばね（弾性部材）
３２    補助力伝達部
４０    ノズルボディ
４１    第１燃料収容室
４２    第２燃料収容室（ニードル弁開放手段）
４３    ニードル弁閉鎖室（流出抑制手段、第３燃料収容室、ニードル弁閉鎖手段）
４４    噴射制御弁保持部
４５    噴孔
４６    ニードル弁保持部
５１    第１燃料通路
５２    第２燃料通路
５３    第３燃料通路
５４    第４燃料通路
６０    アクチュエータ（噴射制御弁制御装置）
４２１  燃料溜まり部（ニードル弁開放手段）
４３２  閉鎖補助圧力室
４３３  リターン圧力室
【図１】
2010084719.tif 000003
【図２】
2010084719.tif 000004
【図３】
2010084719.tif 000005
【図４】
2010084719.tif 000006
【図５】
2010084719.tif 000007
【図６】
2010084719.tif 000008
【図７】
2010084719.tif 000009
【図８】
2010084719.tif 000010
【図９】
2010084719.tif 000011
【図１０】
2010084719.tif 000012
【図１１】
2010084719.tif 000013