(57)【要約】【課題】初期噴射率を高めつつ、要求される微小噴射量領域においては噴射率を低く抑えて噴射量精度を向上することができる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】中間燃料室２６および制御ピストン２４を設けるともに、制御ピストン２４の移動により中間燃料室２６と低圧燃料通路２８との連通・遮断が切換えられるように構成した。これにより、コイル４３に通電し燃料噴射させたときに、ノズルニードル１２を所定量だけリフトさせ、そのリフト量を所定時間だけに維持し、その後さらに最大リフト量までリフトさせることができる。したがって、所定量のリフトが維持されている間は、制御弁４への通電時間ＴＱの変動に対応した噴射燃料量Ｑの変動度合いを小さくできるので、微小噴射量領域における噴射量精度を向上することができる。【選択図】図１
2010229822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料が導入され且つ直線上に配置された３個の燃料室としての第１燃料室、第２燃料室および第３燃料室と、前記第１燃料室と外部とを連通する噴孔と、前記第３燃料室と外部とを連通する第１リーク孔と、を備えるボディと、
前記第１燃料室と前記第２燃料室とを連通するように前記ボディに設けられた第１連通孔内に往復移動可能に嵌合され、往復移動することにより前記噴孔と外部との連通・遮断を切換える第１弁部材と、
前記第２燃料室と前記第３燃料室とを連通し且つ前記第１連通孔と同軸上に前記ボディに設けられた第２連通孔内に往復移動可能に嵌合され、前記第１弁部材から離れる方向には前記第１弁部材に対して相対移動が阻止されるとともに前記第１弁部材へ近づく方向には前記第１弁部材に対して相対移動が可能であるように前記第１弁部材と係合連結される第２弁部材と、
前記第２連通孔と前記ボディの外部とを連通し且つ前記第２連通孔内における前記第２弁部材の移動に対応して前記第２燃料室と前記ボディの外部との連通・遮断が切換えられるように前記ボディに形成された第２リーク孔と、
前記第１リーク孔の連通・遮断を切換えるための制御弁と、を備え、
前記ボディにおいて第１燃料室、第２燃料室および第３燃料室はこの順番で配置され、
前記第２弁部材が前記第１弁部材から離れる方向に移動すると前記第２リーク孔が連通状態となり、前記第２弁部材が前記第１弁部材へ近づく方向に移動すると前記第２リーク孔が遮断状態となることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記第２リーク孔は前記第２連通孔から前記第３燃料室および前記第１リーク孔を介して前記ボディの外部と連通するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記第２リーク孔は前記第２連通孔から直接前記ボディの外部へ連通するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記制御弁はソレノイドを備え、該ソレノイドへの通電により作動する電磁弁として構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記第１弁部材はその移動方向において直列に配置された２つの部材であるノズルニードルおよびコマンドピストンから構成され、前記噴孔側からノズルニードル、コマンドピストンの順で配置され、前記ノズルニードルおよび前記コマンドピストンは互いに当接して一体的に移動し、
前記ボディは前記第１燃料室が形成され且つ前記ノズルニードルを移動自在に嵌合保持するノズルボディと前記第２燃料室が形成され且つ前記コマンドピストンを移動自在に嵌合保持するロアボディとから構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁弁を駆動することにより燃料噴射を断続する燃料噴射装置に関し、例えば、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料の供給を受けて、それを内燃機関の燃焼室に噴射するための燃料噴射装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射装置として、たとえば、噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルニードルの軸方向において噴孔と反対側端部に当接し且つノズルニードルと連動変位可能に摺動自在にボディに保持された制御ピストンと、噴孔を備えノズルニードルを内包するように形成された燃料室である燃料溜りと、制御ピストンを内包するように形成された燃料室である制御圧力室と、制御圧力室内と低圧側燃料通路との連通・遮断を切換える電磁弁とを備え、燃料溜りおよび制御圧力室へはコモンレールからの高圧燃料が常時供給されるように構成された燃料噴射装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
上述の従来の燃料噴射装置において、電磁弁が電圧印加状態のときは、制御圧力室内と低圧側燃料通路とが連通し、制御圧力室内燃料圧力が供給側燃料圧力から低下する。一方、電磁弁が電圧非印加状態のときは、制御圧力室内と低圧側燃料通路とが遮断され、制御圧力室内燃料圧力は供給側燃料圧力と等しくなる。
【０００４】
したがって、上述の従来の燃料噴射装置では、電磁弁に電圧が印加されないときは、制御室内燃料圧力および燃料溜り内燃料圧力が等しくなっており、このとき制御ピストンに対して噴孔閉塞方向に作用する力がノズルニードルに対して噴孔開放方向に作用する力を上回り、ノズルニードルが噴孔を閉塞して噴孔から燃料が噴射されない。これに対して、電磁弁に電圧が印加されているときは、制御室内燃料圧力が燃料溜り内燃料圧力より低くなり、制御ピストンに対して噴孔閉塞方向に作用する力がノズルニードルに対して噴孔開放方向に作用する力より小さくなり、ノズルニードルが噴孔から離れる方向に移動して噴孔が開放されて噴孔から燃料が噴射される。このように、上述の従来の燃料噴射装置では、電磁弁へ電圧印加しているときにのみ噴孔から燃料が噴射される。すなわち、電磁弁への電圧印加を電子制御することにより燃料噴射量および燃料噴射時期を高精度で制御できる。さらに、上述の従来の燃料噴射装置では、燃料溜り、つまり噴孔直前の燃料室内の燃料圧力が常時コモンレール内燃料圧力と同じ高圧となっている。したがって、燃料供給装置の噴射開始時の燃料圧力が高いので、噴射初期の噴射率（単位時間あたりの噴射量）を高めることができる。初期噴射率を高めることにより、燃焼時の等容度を高め燃焼効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載される燃料噴射装置は、初期噴射率を高めることができる一方で、初期噴射率が高いことから、電磁弁への電圧印加時間が変動した場合に噴射量の変化度合いが大きくなり、微小な噴射量を高精度で制御することが困難となっている。
【０００７】
近年、エンジンからの、ＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（微粒子生成物）両方の排出量低減を図る上で、微小量噴射を高精度で複数回連続実施することが効果的であることが確認されている。これを受けて、燃料噴射装置に対して、微小量噴射を高精度で複数回連続実施可能であることの強い要求がある。しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の燃料噴射装置においては、高い初期噴射率を得られることと、高精度な微小量噴射が可能であることとを両立させることは非常に困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、初期噴射率を高めつつ、要求される微小噴射量領域においては噴射率を低く抑えて噴射量精度を向上することができる燃料噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための手段およびその作用効果について以下に説明する。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の燃料噴射装置は、高圧燃料が導入され且つ直線上に配置された３個の燃料室としての第１燃料室、第２燃料室および第３燃料室と、第１燃料室と外部とを連通する噴孔と、第３燃料室と外部とを連通する第１リーク孔と、を備えるボディと、第１燃料室と第２燃料室とを連通するようにボディに設けられた第１連通孔内に往復移動可能に嵌合され、往復移動することにより噴孔と外部との連通・遮断を切換える第１弁部材と、第２燃料室と第３燃料室とを連通し且つ第１連通孔と同軸上にボディに設けられた第２連通孔内に往復移動可能に嵌合され、第１弁部材から離れる方向には第１弁部材に対して相対移動が阻止されるとともに第１弁部材へ近づく方向には第１弁部材に対して相対移動が可能であるように第１弁部材と係合連結される第２弁部材と、第２連通孔とボディの外部とを連通し且つ第２連通孔内における第２弁部材の移動に対応して第２燃料室とボディの外部との連通・遮断が切換えられるようにボディに形成された第２リーク孔と、第１リーク孔の連通・遮断を切換えるための制御弁と、を備え、ボディにおいて第１燃料室、第２燃料室および第３燃料室はこの順番で配置され、第２弁部材が第１弁部材から離れる方向に移動すると第２リーク孔が連通状態となり、第２弁部材が第１弁部材へ近づく方向に移動すると第２リーク孔が遮断状態となることを特徴としている。
【００１１】
上述した構成をまとめると、燃料噴射装置の一端側から順番に、噴孔、第１燃料室、第１連通孔、第２燃料室、第２連通孔、第３燃料室、第１リーク孔が直列に配置されている。そして、第１連通孔内に第１弁部材が、第２連通孔内に第２弁部材がそれぞれ往復移動可能に嵌合されている。このような構成によれば、第１弁部材は、第１燃料室の燃料圧力が第１弁部材の第１燃料室側端部に及ぼす力と、第２燃料室の燃料圧力が第１弁部材の第２燃料室側端部に及ぼす力との大小関係により移動方向が決まる。同様に、第２弁部材は、第２燃料室の燃料圧力が第２弁部材の第２燃料室側端部に及ぼす力と、第３燃料室の燃料圧力が第２弁部材の第３燃料室側端部に及ぼす力との大小関係により移動方向が決まる。
【００１２】
このように構成された燃料噴射装置の作動、すなわち、第１弁部材および第２弁部材の動きについて説明する。
【００１３】
先ず、制御弁により第１リーク孔が遮断されているときは、第１燃料室、第２燃料室および第３燃料室へはコモンレールからの高圧燃料が供給され、各燃料室内の燃料圧力は等しくなっている。ここで、第１弁部材は、第２燃料室側端部の受圧面積が第１燃料室側端部の受圧面積よりも大きく形成されている。したがって、第１弁部材には、両燃料室の燃料圧力による力の合成力、すなわち第２燃料室から第１燃料室へ向かう方向に作用する力が作用し、その結果、第１弁部材が第２燃料室から第１燃料室へ向かう方向へ移動して噴孔が第１弁部材により閉塞され、噴孔からの燃料噴射は行われない。
【００１４】
次に、制御弁が作動して第１リーク孔が外部と連通されたときについて考える。
【００１５】
制御弁が作動して第１リーク孔が外部と連通すると、第３制御室内の燃料圧力が低下する。このとき、第２燃料室および第１燃料室内の燃料圧力は高圧のままである。第２弁部材には、第２燃料室の燃料圧力による力および第３燃料室の燃料圧力による力が互いに反対向きに作用しているが、第３燃料室内の燃料圧力が低下することにより、第２弁部材には、両燃料室の燃料圧力による力の合成力、すなわち第２燃料室から第３燃料室へ向かう方向に作用する力が作用し、その結果、第２弁部材が第２燃料室から第３燃料室へ向かう方向へ移動し停止する。この第２弁部材の移動方向は、第１弁部材から離れる方向であるので、第２弁部材の移動に連動して第１弁部材も一体的に移動する。これにより、第１弁部材が噴孔を開放し、噴孔から燃料が噴射される。やがて、第２弁部材の停止に同期して第１弁部材も停止する。ところで、この第２弁部材の移動により第２リーク孔が連通状態となり、第２燃料室とボディの外部とが第２リーク孔を介して連通する。そうすると、第２燃料室内の燃料が第２リーク孔を介して外部へ流出するので、第２燃料室内の燃料圧力が低下する。一方、第１燃料室内の燃料圧力は、相変わらず高圧のままである。したがって、第１弁部材に対して噴孔開放方向に作用する力を生じる第１燃料室内の燃料圧力が高圧のままであるのに対して、第１弁部材に対して噴孔閉塞方向に作用する力を生じる第２燃料室内の燃料圧力が降下していくことになる。すなわち、第１弁部材に対して噴孔閉塞方向に作用する力が徐々に減少する。やがて、第１弁部材に対して噴孔開放方向に作用する力の大きさが、第１弁部材に対して噴孔閉塞方向に作用する力の大きさを上回ると、第１弁部材は、さらに噴孔開放方向へ移動する。
【００１６】
制御弁が作動して第１リーク孔と外部との連通が遮断されると、第３燃料室内の燃料圧力および第２燃料室内の燃料圧力が元の高圧に復帰する。これにより、第１弁部材においては噴孔閉弁方向に作用する力の大きさが上回り、第１弁部材は噴孔閉塞方向に移動して噴孔を閉塞する。また、第２弁部材も元の位置へ移動し停止する。
【００１７】
以上説明した内容を、第１弁部材の動きに着目してまとめる。制御弁が作動して第１リーク孔が外部と連通すると、第１弁部材は、第２弁部材の移動に連動して噴孔開弁方向に移動し、第２弁部材の移動停止とともに停止する。そして、第２燃料室内の燃料圧力が所定の圧力、つまり第１燃料室内の燃料圧力により噴孔開放方向に作用する力が、第２燃料室内の燃料圧力により噴孔閉塞方向に作用する力を上回るような圧力に達するまでの期間は、第１弁部材は第２弁部材が停止したときの移動量であるリフトを維持している。そして、第２燃料室内の燃料圧力により噴孔閉塞方向に作用する力を上回るような圧力に達すると、今度は、第１弁部材が単独で噴孔開放方向へ移動する。
【００１８】
制御弁が作動して第１リーク孔と外部との連通が遮断されると、第１弁部材は噴孔閉塞方向に移動して噴孔を閉塞し、噴孔からの燃料噴射は終了する。
【００１９】
ここで、第１弁部材のこのような動きに対応した、噴孔から噴射される燃料噴射特性である噴射率について考える。噴射率は、単位時間当たりの噴孔から流出する燃料量である。先ず、制御弁が作動して第１リーク孔が外部と連通すると第１弁部材のリフトが増大し始め、それに対応して噴射率も増大する。第１弁部材の移動が停止しリフトが一定に維持されると、噴射率も一定値となる。しばらくして、第１弁部材が再び移動してリフトが増大すると、噴射率も再び増大する。そして、制御弁が作動して第１リーク孔と外部との連通が遮断されると、第１弁部材は移動して噴孔を閉塞し、燃料噴射が終了し噴射率は０となる。
【００２０】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の燃料噴射装置では、上述の構成とすることにより、すなわち、従来の燃料噴射装置に対して、第２燃料室および第２弁部材を設けることにより、燃料噴射開始直後において第１弁部材のリフト上昇を一定期間停止させて、噴射率がほとんど変化しない期間を設けることが可能となっている。
【００２１】
また、本発明の請求項１に記載の燃料噴射装置では、燃料噴射期間は、制御弁が第１リーク孔を外部と連通させた時点から、第１リーク孔と外部との連通を遮断する時点までであり、これは、従来の燃料噴射装置の場合と同様である。
【００２２】
ところで、エンジンの排出ガス中の有害成分量低減および燃費向上を図るうえで、主噴射に先立ち少量の燃料を複数回に分けて噴射することの効果が判明している。少量且つ複数回噴射の効果を最大限に発揮させるためには、少量且つ複数回噴射の毎回の噴射量を所望の噴射量に高精度で制御する必要がある。さらに、少量噴射量を実現するためには、制御弁により第１リーク孔を外部と連通させている時間を短くする必要がある。従来の燃料噴射装置では、制御弁が作動して第１リーク孔が外部と連通すると、第１弁部材はストッパに当接するまでリフトし続ける。言い換えると、第１弁部材がストッパに当接してリフトが停止するまで一定割合で噴射率が増大し続ける。このため、制御弁の作動時間が変動したときの噴射量の変動度合いが大きくなっており、少量噴射量を高精度で実施することが困難である。
【００２３】
これに対して、本発明の請求項１に記載の燃料噴射装置では、燃料噴射開始直後において第１弁部材のリフト上昇を一定期間停止させて、噴射率がほとんど変化しない期間を設けている。このような噴射率がほとんど変化しない期間内においては、制御弁の作動時間が変動したときの噴射量の変動度合いを小さくすることができる。すなわち、噴射終了時期である制御弁により第１リーク孔と外部との連通が遮断される時期を、上述した噴射率がほとんど変化しない期間中に設定することにより、少量噴射量を高精度で実現することができる。
【００２４】
本発明の請求項２に記載の燃料噴射装置は、第２リーク孔は第２連通孔から第３燃料室および第１リーク孔を介してボディの外部と連通するように形成されることを特徴としている。
【００２５】
このような構成によれば、第２弁部材が移動して第２リーク孔が連通状態となると、第２燃料室内の燃料が第２リーク孔を経て第３燃料室へ流入し、さらに第１リーク孔を経てボディ外部へ流出する。これにより、第２燃料室内の燃料圧力、すなわち第１弁部材に対して噴孔閉塞方向に作用する力を確実に低下させることができる。これにより、燃料噴射開始直後において第１弁部材のリフト上昇を一定期間停止させて、噴射率がほとんど変化しない期間を設けつつ第１噴射弁を再度噴孔開放方向へ移動させることができる。
【００２６】
本発明の請求項３に記載の燃料噴射装置は、第２リーク孔は第２連通孔から直接ボディの外部へ連通するように形成されることを特徴としている。
【００２７】
このような構成によれば、第２弁部材が移動して第２リーク孔が連通状態となると、第２燃料室内の燃料が第２リーク孔を経てボディ外部へ流出する。これにより、第２燃料室内の燃料圧力、すなわち第１弁部材に対して噴孔閉塞方向に作用する力を確実に低下させることができる。これにより、燃料噴射開始直後において第１弁部材のリフト上昇を一定期間停止させて、噴射率がほとんど変化しない期間を設けつつ第１噴射弁を再度噴孔開放方向へ移動させることができる
本発明の請求項４に記載の燃料噴射装置は、制御弁はソレノイドを備え、該ソレノイドへの通電により作動する電磁弁として構成されることを特徴としている。
【００２８】
電磁弁はソレノイドへ電圧印加している間作動する。つまり電気的に作動するものである。したがって、電磁弁への通電時間および通電時期を制御することにより燃料噴射装置からの燃料噴射量および噴射開始タイミングをコントロールできる。すなわち、燃料噴射装置からの燃料噴射量および噴射開始タイミングをマイコン等を用いて電気的に制御できるので、少量噴射量を高精度で実現するとともに複雑な噴射量制御も容易に実現可能な燃料噴射装置を提供できる。満開
本発明の請求項５に記載の燃料噴射装置は、第１弁部材はその移動方向において直列に配置された２つの部材であるノズルニードルおよびコマンドピストンから構成され、噴孔側からノズルニードル、コマンドピストンの順で配置され、ノズルニードルおよびコマンドピストンは互いに当接して一体的に移動し、ボディは第１燃料室が形成され且つノズルニードルを移動自在に嵌合保持するノズルボディと第２燃料室が形成され且つコマンドピストンを移動自在に嵌合保持するロアボディとから構成されることを特徴としている。
【００２９】
燃料噴射装置をエンジンに適用した場合、適用されるエンジンの機種ごとに最適な噴霧状態が得られる噴孔仕様、すなわち噴孔流量、噴孔個数および噴孔配置が異なっている。そこで、上述した本発明の請求項５に記載の燃料噴射装置の構成とすれば、燃料噴射装置を、ノズルボディおよびノズルニードルからなり噴孔仕様にかかわるノズル部と、ボディおよびコマンドピストンからなり噴射開始時期・噴射終了時期を制御する制御部との２つの機能部材に分けることができる。これにより、ノズル部のみを変更して制御部は共通に使用することにより、エンジン側の要求使用に対応するために容易且つコスト上昇を抑制しつつ噴孔仕様の異なる燃料噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置としてのインジェクタ１００を模式的に表した断面図である。
【図２】図１中のＩＩ部拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインジェクタ１００の、作動を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は、制御弁４への印加電圧を、（ｂ）は制御燃料室５内の燃料圧力を、（ｃ）は、制御ピストン２４の移動量を、（ｄ）は、中間燃料室２６内の燃料圧力を、（ｅ）は、ノズルニードル１２の移動量（＝コマンドピストン２２の移動量）を、それぞれ示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る燃料噴射装置を、ディーゼルエンジンに搭載されるコモンレール式燃料噴射システムに用いられているインジェクタ１００に適用した場合を例にとり、図面に基づいて説明する。
【００３２】
インジェクタ１００は、ディーゼルエンジン（図示せず）のシリンダヘッド（図示せず）に取り付けられている。インジェクタ１００は、コモンレール（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料の供給を受けるとともに、燃料をシリンダ（図示せず）内へ噴射するものである。
【００３３】
インジェクタ１００は、図１に示すように、ノズル１、ロアボディ２、制御弁４が、この順番で積層され一体化されて構成されている。
【００３４】
ノズル１は、ノズルボディ１１内に、略円柱状のノズルニードル１２がその軸方向に移動可能に嵌合保持されている。
【００３５】
ノズルボディ１１は、図１に示すように、コモンレール（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料を燃料溜り１１２へ導入するための高圧燃料通路１１１、高圧燃料通路１１１を介して高圧燃料が供給されるとともに後述するノズルニードル１２が臨むように形成された第１燃料室としての燃料溜り１１２、高圧燃料がディーゼルエンジンのシリンダ内に噴出する出口としての噴孔１１３、噴孔１１３の上流側にノズルニードル１２が着座可能に設けられたテーパ状の弁座１１４を備えている。
【００３６】
ノズルニードル１２は、噴孔１１３側から反噴孔側に向かって順に、ノズルボディ１１の弁座１１４に当接可能なテーパ状のシート部１２１、ノズルボディ１１の燃料溜り１１２内に臨むテーパ状の受圧部１２２を備えている。そして、シート部１２１が弁座１１４に離間・当接することにより、噴孔１１３が開閉される、言い換えると、噴孔１１３から燃料が噴射・噴射停止される。また、受圧部１２３には燃料溜り１１２の燃料圧力が作用し、これにより、ノズルニードル１２は開弁方向、言い換えると、弁座１１４から離れる方向に付勢される。ノズル１は、リテーニングナット７のメネジ部をロアボディ２のオネジ部に螺合させることによりロアボディ２に結合されている。
【００３７】
ロアボディ２は、図１に示すように、ノズル１側から順に、第２燃料室である中間燃料室２６、第３燃料室である制御燃料室５を備えている。ロアボディ２は、図１に示すように、第１燃料室である燃料溜り１１２と第２燃料室である中間燃料室２６とを連通する第１連通孔としてのコマンドピストン嵌合孔２３を備えると共に、コマンドピストン嵌合孔２３内に、第１弁部材としてのコマンドピストン２２を、その軸方向（図１中において上下方向）に移動可能に嵌合保持している。中間燃料室２６および制御燃料室５は、図１に示すように、互いに同軸上且つ互いに直接接続して形成されている。そして、中間燃料室２６および制御燃料室５は、図１に示すように、燃料溜り１１２と同軸上、すなわち、ノズルニードル１２と同軸上に形成されている。第２燃料室である中間燃料室２６と第３燃料室である制御燃料室５とは、図１に示すように、制御燃料室５は、その直径が中間燃料室２６の直径より大きく形成されている。制御燃料室５内には、図１示すように、第２弁部材としての制御ピストン２４が軸方向に移動可能に嵌合されている。本発明の一実施形態に係るインジェクタ１００では、制御燃料室５の一部が、中間燃料室２６と制御燃料室５とを連通する第２連通孔を兼ねている。制御燃料室５のノズル１と反対側端部は、図１に示すようにロアボディ２から開口している。ロアボディ２の制御燃料室５側端部に後述する制御弁４が取り付けられると、制御燃料室５の開口端部は、図１に示すように、制御弁４のオリフィスボディ４２により塞がれる。
【００３８】
コマンドピストン２２は、図１に示すように、コマンドピストン嵌合孔２３に嵌合するピストン部２２１、ピストン部２２１の制御燃料室５側にピストン部２２１と同軸上に延出されたピストン部２２１よりも直径が細い小径部２２２、小径部２２２の先端側にピ小径部２２２と同軸上に形成された大径係止部を備えている。
【００３９】
制御ピストン２４は、略円柱状に形成され、図１に示すように、コマンドピストン２２の大径係止部２２３と嵌合可能な大径ピストン嵌合室２４１を備えている。コマンドピストン２２の大径係止部２２３は、図１に示すように、制御ピストン２４の大径係止部嵌合孔２４１内に嵌合する。大径係止部嵌合孔２４１の軸方向長さは、大径係止部２２３の軸方向長さよりも長く形成されている。したがって、大径係止部２２３は大径係止部嵌合孔２４１内において軸方向に所定距離だけ、つまり、大径係止部嵌合孔２４１の軸方向長さと大径係止部２２３の軸方向長さの差だけ、移動可能である。すなわち、コマンドピストン２２と制御ピストン２４とは、その軸方向に所定距離だけ相対移動可能である。
【００４０】
中間燃料室２６内には、図１に示すように、第１ノズルスプリング３が圧縮状態で装着されている。第１ノズルスプリング３は、その一端がコマンドピストン２２のピストン部２２１に当接すると同時に、他端が制御ピストン２４に当接している。
【００４１】
制御燃料室５内には、図１に示すように、第２ノズルスプリング５が圧縮状態で装着されている。第２ノズルスプリング５は、その一端が制御ピストン２４に当接すると同時に、他端が制御弁４のオリフィスボディ４２に当接している。
【００４２】
ロアボディ２は、図１に示すように、図示しないコモンレールからの高圧燃料をロアボディ２内へ導入するための導入通路２０を備えている。ロアボディ２は、導入通路２０を経て導入された図示しないコモンレールからの高圧燃料を、ノズル１の燃料溜り１１２へ供給するための高圧燃料通路２１を備えている。
【００４３】
ロアボディ２は、導入通路２０に連通し、導入通路２０を経て導入された高圧燃料を中間燃料室２２へ導入するための高圧燃料通路２０１、および、導入通路２０に連通し、導入通路２０を経て導入された高圧燃料をオリフィスボディ４２を介して制御燃料室２４へ導入するための高圧燃料通路２０２を備えている。
【００４４】
ロアボディ２は、図１に示すように、一端が後述する制御弁４の低圧室４６に連通する低圧燃料通路２８を備えている。低圧燃料通路２８の他端は、図１に示すように、ロアボディ２に設けられた戻し燃料通路２９に連通し、戻し燃料通路２９は、図示しない配管を介して低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）に接続されている。低圧室４６内の燃料は、低圧燃料通路２８および戻し燃料通路２９を経て、低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）へ流出される。
【００４５】
ロアボディ２は、制御燃料室５と外部、つまり低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）とを連通する第２リーク孔２７を備えている。第２リーク孔２７は、図１に示すように、制御燃料室５と低圧燃料通路２９とを連通するように形成されている。第２リーク孔２７は、図１に示すように、制御ピストン２４が最も中間燃料室２６寄りに位置するとき、言い換えると、制御ピストン２４が制御燃料室５と中間燃料室２６との境界の段部Ｓに当接しているとき、すなわち図１に示すような状態のときには、制御ピストン２４により閉塞されており、中間燃料室２６は低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）から遮断されている。制御ピストン２４が、図１中における上方へ移動すると、第２リーク孔２７は開放され、中間燃料室２６が第２リーク孔２７を介して低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）とを連通する。つまり、制御ピストン２４は、中間燃料室２６と低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）との連通・遮断を切換える役目を果たしている。
【００４６】
ロアボディ２のノズル１と反対側には、図１に示すように、制御弁４が配置されている。制御弁４は、図１に示すように、アッパーボディ４１、オリフィスボディ４２、コイル４３、アーマチャ４４、アーマチャ４４をオリフィスボディ４２側へ向けて付勢するスプリング４５から構成されている。オリフィスボディ４２、アーマチャ４４、スプリング４５およびコイル４３は、この順番でアッパーボディ４１内に積層配置されている。制御弁４は、オリフィスボディ４２をロアボディ２に密着させつつ、アッパーボディ４１のメネジ部をロアボディ２のオネジ部に螺合させることによりロアボディ２に結合されている。
【００４７】
制御弁４のオリフィスボディ４２には、図１に示すように、ロアボディ２の高圧燃料通路２０１からの高圧燃料を制御燃料室５へ導く高圧燃料通路４２１が形成されている。オリフィスボディ４２には、図１に示すように、制御燃料室５と外部、すなわち低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）とを連通する第１リーク孔４２２が形成されている。この第１リーク孔４２２は、アーマチャ４４により、遮断・開放される。すなわち、アーマチャ４４がオリフィスボディ４２に当接すると第１リーク孔４２２は遮断され、制御燃料室５と低圧室４６との連通が遮断される。一方、アーマチャ４４がオリフィスボディ４２から離れると第１リーク孔４２２は開放され、制御燃料室５と低圧室４６とが連通される。また、低圧室４６は、ロアボディ２の低圧燃料通路２８に連通し、さらに戻し燃料通路２９を介して低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）に連通している。
【００４８】
制御弁４のコイル４３は、図１に示すように、リード線を介してバッテリ２００およびバッテリ２００と直列接続されたスイッチ３００に接続されている。なお、図１は、コイル４３、バッテリ２００およびスイッチ３００の接続関係を模式的に表したものであるが、実際は、スイッチ３００はマイクロコンピュータ（図示せず）等により構成され開閉制御されている。
【００４９】
制御弁４において、スイッチ３００が開状態となりバッテリ２００からコイル４３へ電流が供給されていないときには、コイル４３は電磁力を発生せずアーマチャ４４はスプリング４５の付勢力を受けてオリフィスボディ４２に当接し、第１リーク孔４２２が閉塞され、制御燃料室５は低圧室４６から遮断されている。一方、スイッチ３００が閉じられバッテリ２００からコイル４３へ電流が供給されると、コイル４３は電磁力を発生しアーマチャ４４はコイル４３の電磁力によりコイル４３側へ吸引されアーマチャ４４がオリフィスボディ４２から離間し、第１リーク孔４２２が開放される。これにより、制御燃料室５は低圧４６と連通するので、制御燃料室５が低圧燃料系である燃料タンク（図示せず）に連通する。
【００５０】
次に、以上のように構成されたインジェクタ１００の作動を説明する。
【００５１】
スイッチ３００が開状態であってバッテリ２００からコイル４３へ電流が供給されていないときには、コイル４３は電磁力を発生せずアーマチャ４４はスプリング４５の付勢力を受けてオリフィスボディ４２に当接し、第１リーク孔４２２を閉塞している。すなわち、制御燃料室５へは、コモンレール（図示せず）からの高圧燃料が、導入通路２０、高圧燃料通路２０１を介して導入されるのみであり、制御燃料室５内の燃料圧力はコモンレール（図示せず）内燃料圧力とほぼ等しい高圧となっている。同時に、中間燃料室２６へは、コモンレール（図示せず）からの高圧燃料が導入通路２０、高圧燃料通路２０２を介して導入されるとともに、ノズル１の燃料溜り１１２へは、コモンレール（図示せず）からの高圧燃料が、導入通路２０、高圧燃料通路２１および高圧燃料通路１１１を介して導入される。以上から、制御弁４のコイル４３が非通電状態のときは、制御燃料室５、中間燃料室２６および燃料溜り１１２内の各燃料圧力は、等しく高圧となっている。この状態で、制御ピストン２４は、第２ノズルスプリング６の付勢力を受けて段部Ｓに押し付けられ、コマンドピストン２２は、第１ノズルスプリング３の付勢力を受けて、図１中の下方に向けて押し付けられる。これにより、ノズルニードル１２は、コマンドピストン２２により図１中の下方に向けて押し付けられ、ノズルニードル１２のシート部１２１がノズルボディ１１の弁座１１４に着座して噴孔１１３が閉塞され、燃料噴射は行われない。
【００５２】
なお、インジェクタ１００においてコイル４３が非通電状態で燃料噴射が行われないとき、すなわち、図１に示すような状態であるとき、制御ピストン２４はロアボディ２の段部Ｓに当接し、制御ピストン２４の大径係止部嵌合孔２４１内においてコマンドピストン２２の大径係止部２２３と大径係止部嵌合孔２４１のコマンドピストン２２側端面との間には、図１に示すように、隙間Ｌ１が形成されている。また、制御ピストン２４のオリフィスボディ４２側端部とオリフィスボディ４２との間には、図１に示すように、隙間Ｌ２が形成されている。そして、このとき隙間Ｌ１と隙間Ｌ２との間には、Ｌ１＜Ｌ２の関係が成立している。
【００５３】
スイッチ３００が閉に切り替えられてバッテリ２００からコイル４３へ電流が供給されると、コイル４３は電磁力を発生する。アーマチャ４４はコイル４３の電磁力によりコイル４３側へ吸引されるので、アーマチャ４４がスプリング４５の付勢力に抗してオリフィスボディ４２から離間し、第１リーク孔４２２が開放される。すると、制御燃料室５内の燃料は第１リーク孔４２２を通って低圧室４６へ流出し、さらに低圧燃料通路２８、戻し燃料通路２９を介して低圧側である燃料タンク（図示せず）へ流出する。同時に、制御燃料室５へは、コモンレール（図示せず）からの高圧燃料が、導入通路２０、高圧燃料通路２０１、高圧燃料通路４２１を介して導入される。しかし、制御燃料室５への高圧燃料流入はオリフィスボディ４２の高圧燃料通路４２１によって絞られるため、制御燃料室５内燃料圧力は低下し、制御燃料室５内の燃料圧力が制御ピストン２４に対して中間燃料室２６側へ向かう方向に作用する力、つまりノズルニードル１２の着座方向に作用する力が減少する。一方、中間燃料室２６および燃料溜り１１２内の燃料圧力は、已然としてコモンレール（図示せず）内燃料圧力と同等の高圧である。このため、中間燃料室２６内の燃料圧力が制御ピストン２４に対してオリフィスボディ４２側へ向かう方向に作用する力と第１ノズルスプリング３の付勢力との和の大きさが、制御燃料室５内の燃料圧力が制御ピストン２４に対して中間燃料室２６側へ向かう方向に作用する力と第２ノズルスプリング６の付勢力との和の大きさを上回り、制御ピストン２４は、オリフィスボディ４２側へ向かって移動し、オリフィスボディ４２に当接して停止する。ここで、制御ピストン２４が動き出してからその移動量がＬ１になるまでは、制御ピストン２４のみが移動し、コマンドピストン２２は動かない。制御ピストン２４の移動量がＬ１を超えると、コマンドピストン２２の大径係止部２２３が制御ピストン２４と係合して制御ピストン２４の動きがコマンドピストン２２に伝達されるので、コマンドピストン２２は制御ピストン２４と一体的に移動し始める。やがて制御ピストン２４の移動量がＬ２に達すると、制御ピストン２４はオリフィスボディ４２に当接して停止し、コマンドピストン２２も同時に停止する。このとき、コマンドピストン２２の移動量は（Ｌ２−Ｌ１）である。このようにコマンドピストン２２が移動すると、ノズルニードル１２に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力が減少する。そうすると、燃料溜り１１２内の燃料圧力がノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力が、ノズルニードル１２に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力を上回り、ノズルニードル１２が移動してシート部１２１が弁座１１４から離れて噴孔１１３から燃料が噴射される。そして、ノズルニードル１２は、移動量であるリフト量が（Ｌ２−Ｌ１）になって停止する。
【００５４】
ところで、制御ピストン２４がオリフィスボディ４２に向かって移動している途中で、制御ピストン２４が、第２リーク孔２７を開放する。すると、中間燃料室２６が低圧燃料通路２８と連通し、中間燃料室２６から燃料が低圧燃料通路２８へ流出する。同時に、中間燃料室２６へは、コモンレール（図示せず）からの高圧燃料が、導入通路２０、高圧燃料通路２０２を介して導入される。しかし、中間燃料室２６への高圧燃料流入は高圧燃料通路２０２のオリフィス機能によって絞られるため、中間燃料室２６内の燃料圧力は低下する。
【００５５】
ここで、コマンドピストン２２には、中間燃料室２６内の燃料圧力による力および第１ノズルスプリング３の付勢力が、ノズルニードル１２の噴孔１１３閉塞方向に作用している。一方、燃料溜り１１２内の燃料圧力による力が、ノズルニードル１２の噴孔１１３開放方向に作用している。中間燃料室２６が低圧燃料通路２８に連通していないときには、中間燃料室２６内の燃料圧力による力および第１ノズルスプリング３の付勢力が、燃料溜り１１２内の燃料圧力による力を上回るため、コマンドピストン２２は制御ピストン２４に対して所定の位置関係を維持している。すなわち、コマンドピストン２２の大径係止部２２３が制御ピストン２４の大径係止部嵌合孔２４１のコマンドピストン２２側端面に当接した位置関係を維持している。
【００５６】
上述した如くにコマンドピストン２２が制御ピストン２４に対して所定の位置関係を維持している状態において、中間燃料室２６が低圧燃料通路２８に連通して中間燃料室２６内の燃料圧力が低下すると、コマンドピストン２２に対してノズルニードル１２の噴孔１１３閉塞方向に作用している力が減少することになる。そして、中間燃料室２６内の燃料圧力が低下し続け、コマンドピストン２２に対してノズルニードル１２の噴孔１１３閉塞方向に作用している力が、コマンドピストン２２に対してノズルニードル１２の噴孔１１３開放方向に作用する力を下回ると、コマンドピストン２２は制御ピストン２４に対して相対移動、すなわちノズルニードル１２の噴孔１１３開放方向に移動する。このとき、コマンドピストン２２は、大径係止部２２３が制御ピストン２４の大径係止部嵌合孔２４１のコマンドピストン２２側端面に当接した位置から大径係止部２２３が制御ピストン２４のオリフィスボディ４２側端面に当接する位置まで移動する。すなわち、コマンドピストン２２の制御ピストン２４に対する相対移動量は、（Ｌ１＋Ｌ３）となる。
【００５７】
以上説明した、コイル４３へ電圧を印加したときのインジェクタ１００の作動をまとめると、コイル４３へ通電されると、先ずノズルニードル１２が（Ｌ２−Ｌ１）だけリフトして燃料噴射が開始される。そして、ノズルニードル１２のリフト量が（Ｌ２−Ｌ１）で所定時間維持された後、ノズルニードル１２はさらにリフトを開始し、（Ｌ１＋Ｌ３）だけリフトして停止する。
【００５８】
以上説明したように、本発明の一実施形態によるインジェクタ１００においては、中間燃料室２６および制御ピストン２４を設けるともに、制御ピストン２４の移動により中間燃料室２６と低圧燃料通路２８との連通・遮断が切換えられるように構成した。これにより、コイル４３に通電し燃料噴射させたときに、ノズルニードル１２のリフト量を所定時間だけ（Ｌ２−Ｌ１）に維持し、その後さらに（Ｌ１＋Ｌ３）だけリフトさせることができる。
【００５９】
従来の燃料噴射装置では、コイルが通電され制御弁が作動すると、ノズルニードルは、その最大リフト量まで連続してリフトし続ける。このため、このため、制御弁の作動時間が変動に対応した噴射量の変動度合いが大きくなってしまい、少量噴射量を高精度で実施することが困難であった。
【００６０】
これに対して、本発明の一実施形態によるインジェクタ１００においては、上述したように、コイル４３に通電し燃料噴射させたときに、ノズルニードル１２のリフト量を所定時間だけ（Ｌ２−Ｌ１）に維持し、その後さらに（Ｌ１＋Ｌ３）だけリフトさせることができる。したがって、少量噴射量噴射時のノズルニードル１２のリフト量を（Ｌ２−Ｌ１）に設定すれば、制御弁の作動時間が変動したとしても、ノズルニードル１２のリフト量が（Ｌ２−Ｌ１）に維持される所定時間内であれば、噴射量の変動を小さく抑えることができる。これにより、本発明の一実施形態によるインジェクタ１００によれば、初期噴射率を高めつつ、要求される微小噴射量領域において噴射量精度を向上することができる燃料噴射装置を実現することができる。
【００６１】
次に、図３（ａ）〜図３（ｅ）に示すタイミングチャートを参照して、本発明の一実施形態によるインジェクタ１００の作動を総括する。図３（ａ）は、コイル４３への電圧印加時期を、図３（ｂ）は、制御燃料室５内の燃料圧力の時間推移を、図３（ｃ）は、制御ピストン２４の位置推移を、図３（ｄ）は、中間燃料室２６内の燃料圧力の次官推移を、図３（ｅ）は、ノズルニードル１２の位置推移を、それぞれ示すタイミングチャートである。ここで、本発明の一実施形態によるインジェクタ１００においては、ノズルニードル１２は常にコマンドピストン２２と一体的に移動するため、図３（ｅ）に示すノズルニードル１２の位置推移は、コマンドピストン２２の位置推移と同じである。
【００６２】
初めに、通常の燃料噴射時の作動について説明する。本発明の一実施形態によるインジェクタ１００においては、インジェクタ１００により噴射される燃料量Ｑの制御は、図３（ａ）に示す制御弁４のコイル４３への通電時間ＴＱを調節することにより行われ、通電時間ＴＱが長いほど噴射される燃料量Ｑが多い。
【００６３】
時刻ｔ１において、図３（ａ）に示すように、制御弁４のコイル４３に電圧Ｅが印加されると、コイル４３の発生する電磁力によりアーマチャ４４が吸引されオリフィスボディ４２から離間し、第１リーク孔４２２が開放される。これにより、図３（ｂ）に示すように、制御圧力室５内の燃料圧力は、コモンレール内燃料圧力（Ｐｃ）から低下し始める。
【００６４】
時刻ｔ２において、制御圧力室５内の燃料圧力は、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力と、制御燃料室５内の燃料圧力により制御ピストン２４に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力とが釣り合うような燃料圧力（Ｐｏ）まで低下する。すると、制御ピストン５は、図３（ｃ）に示すように、ノズルニードル１２が噴孔１１３を開放する方向、つまり図１の上方へ移動を開始する。この制御ピストン２４の動きは直接コマンドピストン２２に伝達されてコマンドピストン２２は強制的に制御ピストン２４と一体的に移動する。このコマンドピストン２２の移動と同期して、図３（ｅ）に示すように、ノズルニードル１２もコマンドピストン２２と一体的に移動し、噴孔１１３が燃料溜り１１２と連通し、噴孔１１３から燃料が噴射される。このとき、燃料溜り１１２内の燃料圧力はコモンレール内燃料圧力（Ｐｃ）と等しいので、噴孔１１３から噴射される燃料圧力はコモンレール内燃料圧力（Ｐｃ）と同等となり、高い初期噴射率が得られる。また、ノズルニードル１２の移動量（＝コマンドピストン２２の移動量）は、図３（ｅ）に示すように、（Ｌ２−Ｌ１）である。
【００６５】
制御ピストン２４の移動途中、時刻ｔ３において、制御ピストン２４が第２リーク孔２７を開放し、中間燃料室２６が第２リーク孔２７を介して低圧燃料通路２８と連通する。この、時刻ｔ３における制御ピストン２４の移動位置が第２リーク孔２７開放位置（Ｌｏ）である。これにより、時刻ｔ３から、図３（ｄ）に示すように、中間燃料室２６内燃料圧力が低下し始める。ここで、中間燃料室２６内の燃料圧力が、中間燃料室２６内の燃料圧力によりコマンドピストン２２に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力が、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力よりも大きくなるような圧力である期間は、コマンドピストン２２は動かず、したがって、ノズルニードル１２のリフトは、図３（ｅ）に示すように、（Ｌ２−Ｌ１）一定に維持される。
【００６６】
時刻ｔ４において、図３（ｄ）に示すように、中間燃料室２６内の燃料圧力が、中間燃料室２６内の燃料圧力によりコマンドピストン２２に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力と、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力とが釣り合う圧力まで低下する。これにより、時刻ｔ４以降、ノズルニードル１２、すなわちコマンドピストン２２は、図３（ｅ）に示すように、再び噴孔１１３開放方向へ移動する。そして、コマンドピストン２２は、時刻ｔ４からＬ３だけ移動して停止する。ノズルニードル１２もコマンドピストンと一体的に移動し、そのリフトが、（Ｌ２−Ｌ１＋Ｌ３）に達するとその位置で維持され、噴孔１１３から燃料が噴射され続ける。
【００６７】
時刻ｔ５において、図３（ａ）に示すように、制御弁４のコイル４３への電圧Ｅ印加が停止されると、コイル４３の電磁力が消滅しアーマチャ４４がスプリング４５の付勢力により移動してオリフィスボディ４２に当接し、第１リーク孔４２２が閉塞される。これにより、図３（ｂ）に示すように、制御圧力室５内の燃料圧力は上昇し始める。
【００６８】
時刻ｔ６において、制御圧力室５内の燃料圧力は、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力と、制御燃料室５内の燃料圧力により制御ピストン２４に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力とが釣り合うような燃料圧力（Ｐｏ）まで上昇する。すると、制御ピストン５は、図３（ｃ）に示すように、ノズルニードル１２が噴孔１１３を閉塞する方向、つまり図１の下方へ移動を開始する。この制御ピストン２４の動きは直接コマンドピストン２２に伝達されてコマンドピストン２２は強制的に制御ピストン２４と一体的に移動し始める。このコマンドピストン２２の移動と同期して、図３（ｅ）に示すように、ノズルニードル１２もコマンドピストン２２と一体的に移動し始める。
【００６９】
制御ピストン２４の移動途中、時刻ｔ７において、制御ピストン２４の移動位置が第２リーク孔２７開放位置（Ｌｏ）に到り、制御ピストン２４が第２リーク孔２７を閉塞し、中間燃料室２６は低圧燃料通路２８と遮断される。これにより、時刻７以降、図３（ｄ）に示すように、中間燃料室２６内燃料圧力が上昇し始める。
【００７０】
時刻ｔ８において、制御ピストン２４は、図３（ｃ）に示すように、初期位置、つまり制御燃料室５と中間燃料室２６との境界である段部Ｓに当接する位置で停止する。これにより、ノズルニードル１２も、時刻ｔ６以降、噴孔１１３閉塞方向へＬ２だけ移動して停止する。
【００７１】
一方、中間燃料室２６内燃料圧力は、時刻ｔ７以降上昇し続けているが、時刻ｔ９において、図３（ｄ）に示すように、中間燃料室２６内の燃料圧力によりコマンドピストン２２に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力と、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力とが釣り合うような燃料圧力（Ｐｏ）まで上昇する。すると、時刻ｔ７において、コマンドピストン２２は再び噴孔１１３閉塞方向に動き始め、このコマンドピストン２２の動きに同期してノズルニードル１２も噴孔１１３閉塞方向に動き、やがてノズルニードル１２が着座して噴孔１１３が閉塞され、噴孔１１３からの燃料噴射は停止する。ここで、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの期間は、図３（ｅ）に示すように、ノズルニードル１２およびコマンドピストン２２はそのときの位置を維持したまま停止している。
【００７２】
次に、微小量噴射時、いわゆるパイロット噴射時の作動について説明する。
【００７３】
時刻ｔ１１において、図３（ａ）に示すように、制御弁４のコイル４３に電圧Ｅが印加されると、コイル４３の発生する電磁力によりアーマチャ４４が吸引されオリフィスボディ４２から離間し、第１リーク孔４２２が開放される。これにより、図３（ｂ）に示すように、制御圧力室５内の燃料圧力は、コモンレール内燃料圧力（Ｐｃ）から低下し始める。
【００７４】
時刻ｔ１２において、制御圧力室５内の燃料圧力は、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力と、制御燃料室５内の燃料圧力により制御ピストン２４に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力とが釣り合うような燃料圧力（Ｐｏ）まで低下する。すると、制御ピストン５は、図３（ｃ）に示すように、ノズルニードル１２が噴孔１１３を開放する方向、つまり図１の上方へ移動を開始する。この制御ピストン２４の動きは直接コマンドピストン２２に伝達されてコマンドピストン２２は強制的に制御ピストン２４と一体的に移動する。このコマンドピストン２２の移動と同期して、図３（ｅ）に示すように、ノズルニードル１２もコマンドピストン２２と一体的に移動し、噴孔１１３が燃料溜り１１２と連通し、噴孔１１３から燃料が噴射される。このとき、燃料溜り１１２内の燃料圧力はコモンレール内燃料圧力（Ｐｃ）と等しいので、噴孔１１３から噴射される燃料圧力はコモンレール内燃料圧力（Ｐｃ）と同等となり、高い初期噴射率が得られる。また、ノズルニードル１２の移動量（＝コマンドピストン２２の移動量）は、図３（ｅ）に示すように、（Ｌ２−Ｌ１）である。
【００７５】
制御ピストン２４の移動途中、時刻ｔ１３において、制御ピストン２４が第２リーク孔２７を開放し、中間燃料室２６が第２リーク孔２７を介して低圧燃料通路２８と連通する。この、時刻ｔ３における制御ピストン２４の移動位置が第２リーク孔２７開放位置（Ｌｏ）である。これにより、時刻ｔ１３から、図３（ｄ）に示すように、中間燃料室２６内燃料圧力が低下し始める。
【００７６】
中間燃料室２６内の燃料圧力が、中間燃料室２６内の燃料圧力によりコマンドピストン２２に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力と、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力とが釣り合うような燃料圧力（Ｐｏ）まで低下する以前の時刻である、時刻ｔ１４において、図３（ａ）に示すように、制御弁４のコイル４３への電圧Ｅ印加が停止されると、コイル４３の電磁力が消滅しアーマチャ４４がスプリング４５の付勢力により移動してオリフィスボディ４２に当接し、第１リーク孔４２２が閉塞される。これにより、図３（ｂ）に示すように、制御圧力室５内の燃料圧力は上昇し始める。
【００７７】
時刻ｔ１５において、制御圧力室５内の燃料圧力は、燃料溜り１１２内の燃料圧力によりノズルニードル１２に対して噴孔１１３開放方向に作用する力と、制御燃料室５内の燃料圧力により制御ピストン２４に対して噴孔１１３閉塞方向に作用する力とが釣り合うような燃料圧力（Ｐｏ）まで上昇する。すると、制御ピストン５は、図３（ｃ）に示すように、ノズルニードル１２が噴孔１１３を閉塞する方向、つまり図１の下方へ移動を開始する。この制御ピストン２４の動きは直接コマンドピストン２２に伝達されてコマンドピストン２２は強制的に制御ピストン２４と一体的に移動し始める。このコマンドピストン２２の移動と同期して、図３（ｅ）に示すように、ノズルニードル１２もコマンドピストン２２と一体的に噴孔１１３閉塞方向へ移動し始め、やがて、ノズルニードル１２は、図３（ｅ）に示すように、弁座１１４に着座して噴孔１１３が閉塞され、燃料噴射が停止する。
【００７８】
制御ピストン２４の移動途中、時刻ｔ１６において、制御ピストン２４位置が第２リーク孔２７開放位置（Ｌｏ）に到り、制御ピストン２４が第２リーク孔２７を閉塞し、中間燃料室２６は低圧燃料通路２８と遮断される。これにより、時刻１６以降、図３（ｄ）に示すように、中間燃料室２６内燃料圧力は上昇し始める。
【００７９】
以上説明したように、本発明の一実施形態によるインジェクタ１００によれば、燃料噴射作動時におけるノズルニードル１２のリフト動作過程において、最大リフト量に到る途中に所定時間リフトが変化せずに一定リフトに維持されるような期間を設けることができる。これにより、インジェクタ１００の作動時間、つまり通電時間ＴＱを、このような一定リフトのみで噴射するような通電時間ＴＱに設定すれば、何らかの要因により通電時間ＴＱが変動してもリフトが一定であるため、リフトが一様に増大して最大リフト量に達する特性を有する従来の燃料噴射装置と比べて、通電時間ＴＱの変動に対応した噴射燃料量の変動度合いを格段に小さく抑えることができる。したがって、本発明の一実施形態によるインジェクタ１００によれば、初期噴射率を高めつつ、要求される微小噴射量領域において噴射量精度を向上することができる燃料噴射装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１    ノズル
１１    ノズルボディ
１１１    高圧燃料通路
１１２    燃料溜り（第１燃料室）
１１３    噴孔
１１４    弁座
１２    ノズルニードル
１２１    シート部
１２２    小径円柱部
２    ロアボディ（ボディ）
２０    導入通路
２０１    導入通路
２０２    導入通路
２１    高圧燃料通路
２２    コマンドピストン（第１弁部材）
２２１    ピストン部
２２２    小径部
２２３    大径係止部
２３    コマンドピストン嵌合孔（第１連通孔）
２４    制御ピストン（第２弁部材）
２４１    大径係止部嵌合孔
２５    制御ピストン嵌合孔（第２連通孔）
２６    中間燃料室（第２燃料室）
２７    第２リーク孔
２８    低圧燃料通路
２９    戻し燃料通路
３    第１ノズルスプリング
４    制御弁
４１    アッパーボディ
４２    オリフィスボディ
４２１    高圧燃料通路
４２２    第１リーク孔
４３    コイル
４４    アーマチャ
４５    スプリング
４６    低圧室
５    制御燃料室（第３燃料室）
６    第２ノズルスプリング
７    リテーニングナット
１００    インジェクタ（燃料噴射装置）
２００    バッテリ
３００    スイッチ
Ｓ    段部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３    移動長さ、リフト量
【図１】
2010229822.tif 000003
【図２】
2010229822.tif 000004
【図３】
2010229822.tif 000005