(57)【要約】【課題】閉鎖補助ピストンを速やかに初期位置に復帰させ、効率的な燃料の噴射制御を行うことができる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、第１燃料収容室４１内を進退可能な噴射制御弁２０と、を備える。噴射制御弁２０は、第１位置まで前進すると、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とを遮断する。また、第２位置まで後退すると、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。第３燃料通路５３と連通するニードル弁閉鎖室４３は、閉鎖補助ピストン３０と、閉鎖補助圧力室４３２と、リターン圧力室４３３と、閉鎖補助ピストン３０が所定距離前進した場合に、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通する連通路４３４と、を有する。【選択図】図１
2010209794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置であって、
第１燃料収容室、第２燃料収容室、第３燃料収容室、及び前記第２燃料収容室から該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、
前記ノズルボディ内部に形成された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、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、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に保持されて、前記第１燃料収容室内の進退可能な噴射制御弁と、を備え、
前記ノズルボディは、
燃料供給源から前記第１燃料収容室に至る第１燃料通路と、
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燃料通路と、
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燃料通路と、
前記第３燃料収容室から該燃料噴射装置の外部の低圧部に至る第４燃料通路と、を有し、
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２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させ、
前記第３燃料収容室は、前記閉鎖補助ピストンの前進状態では、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、前記第１燃料収容室の燃料が該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り、
前記ノズルボディ内で前記第３燃料収容室を形成する壁部において、前記閉鎖補助ピストンが所定距離前進した場合に、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連通路を備え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であって、
前記閉鎖補助ピストンが前記所定距離前進して、前記連通路が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際に、前記噴孔からの噴射量が最大噴射量の二分の一以下であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料噴射装置であって、
前記連通路は、前記閉鎖補助ピストンが最前進位置に位置した場合に、前記連通路における前記リターン圧力室側の端部が、前記閉鎖補助ピストンの摺動部における前記リターン圧力室側の端部よりも前記ニードル弁側に位置するように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の燃料噴射装置であって、
前記閉鎖補助ピストンは、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をさらに有す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であって、
前記閉鎖補助ピストンは、前記連通路及び前記微小連通路をそれぞれ複数備え、
前記閉鎖補助ピストンの進退方向に対して垂直方向の断面視において、それぞれ複数の前記連通路及び前記微小連通路をそれぞれ円周方向に均等に配置したことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料噴射装置であって、
前記連通路は、前記第３燃料収容室を形成する壁部の内周面の一部を凹ませることにより形成され、
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形成され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であって、
前記連通路の数と前記微小連通路の数とが、共通の素因数を持たないことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項４又は７に記載の燃料噴射装置であって、
前記連通路の総断面積は、前記微小連通路の総断面積よりも大きくなるように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項４から８のいずれかに記載の燃料噴射装置であって、
前記第３燃料収容室内の前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁との間に配置され、前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁とが離間する方向に付勢する弾性部材をさらに備え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であって、
前記弾性部材は、前記弾性部材における前記閉鎖補助ピストンの当接部側に環状の弾性調節部を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料噴射装置であって、
前記微小連通路は、前記微小連通路における前記リターン圧力室側端部の位置と、前記弾性調節部の位置とが一致しないように形成され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。特には、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、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１１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７０１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、噴射制御弁７２０が前進して第１燃料収容室７４１の第３燃料通路７５３側の内壁に当接する第１位置まで移動することにより、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とを遮断する。また、噴射制御弁７２０が後退して第１燃料通路７５１近傍の内壁に当接する第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。
この噴射制御弁７２０は、噴射制御弁保持部７４４内を摺動可能な略円柱状の案内部７２２と、この案内部７２２の先端側に設けられて略円盤形状の鍔状の拡径部７２３と、この拡径部７２３の先端側に設けられた略円柱状の閉鎖部７２４と、を備える。
【０００５】
ニードル弁７１０は、前進してノズルボディ７４０に着座することにより、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、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、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が前進する。閉鎖補助ピストン７３０が前進することにより、閉鎖補助ピストン７３０によりニードル弁閉鎖室７４３内は、第３燃料通路７５３に連通する閉鎖補助圧力室７４３２と、ニードル弁７１０側のリターン圧力室７４３３とに区画される。また、前進した閉鎖補助ピストン７３０は、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に着座して、燃料の噴射が停止する。
【０００８】
このとき、閉鎖補助ピストン７３０に形成された微小連通路７３３１を通って、閉鎖補助圧力室７４３２内の燃料が閉鎖補助ピストン７３０の下側に形成されたリターン圧力室７４３３に流出する。すると、閉鎖補助圧力室７４３２内の燃料圧力が低下するのに伴い、閉鎖補助ピストン７３０が第３燃料通路７５３側に後退していき、初期位置まで戻る。
これにより、燃料の噴射停止時（噴射制御弁７２０が第１位置から第２位置に移行するとき）に、第１燃料収容室７４１内の燃料が第３燃料通路７５３、ニードル弁閉鎖室７４３、及び第４燃料通路７５４を通って外部に流出するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特願２００８−１５９２６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
燃料の噴射回数を増やしたり、噴射間隔を短縮したりするためには、ニードル弁７１０の運動が速やかになされる必要があり、そのためには、閉鎖補助ピストン７３０は、ニードル弁７１０を押下した後、速やかに後退して、初期位置に戻ることが求められている。つまり、燃料の噴射が停止してから再度燃料を噴射するときまでには、閉鎖補助ピストン７３０の後退が完了し、閉鎖補助ピストン７３０が第３燃料通路７５３とニードル弁閉鎖室７４３とを遮断した状態となっている必要がある。
【００１１】
特許文献１においても、閉鎖補助ピストン７３０を早期に初期位置に戻すための微小連通路７３３１を備えるが、微小連通路７３３１は閉鎖補助圧力室７４３２とリターン圧力室７４３３とを常に連通する状態となっている。閉鎖補助ピストン７３０は、第３燃料通路７５３から流入する燃料の圧力により前進してニードル弁１０を押圧する必要があるため、閉鎖補助ピストン７３０を前進させるのに必要な燃料の圧力が得られるまでは流入した燃料を閉鎖補助圧力室７４３２内にある程度維持する必要がある。このため、微小連通路７３３１の通路面積を大きくして通過する燃料の量を増やすことができない。
【００１２】
本発明は、閉鎖補助ピストンを速やかに初期位置に復帰させ、効率的な燃料の噴射制御を行うことができる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】
【００１３】
（１）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）、及び前記第２燃料収容室から該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、前記ノズルボディ内部に形成されたニードル弁保持部（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、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及び燃料溜まり部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、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、閉鎖補助ピストン３０）と、前記ノズルボディ内部に保持されて、前記第１燃料収容室内の進退可能な噴射制御弁（例えば、後述の噴射制御弁２０）と、を備え、前記ノズルボディは、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）と、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）と、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）と、前記第３燃料収容室から該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）と、を有し、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前進させ、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させ、前記第３燃料収容室は、前記閉鎖補助ピストンの前進状態では、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、前記第１燃料収容室の燃料が該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り、前記ノズルボディ内で前記第３燃料収容室を形成する壁部において、前記閉鎖補助ピストンが所定距離前進した場合に、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連通路（例えば、後述の連通路４３４）を備えることを特徴とする。
【００１４】
（１）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。このとき、ニードル弁閉鎖手段の閉鎖補助ピストンは、第３燃料通路と、第３燃料収容室内の閉鎖補助圧力室とを遮断した状態となっている。
【００１５】
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燃料収容室の閉鎖補助圧力室に燃料が流入し、閉鎖補助圧力室内の燃料圧力が上昇し、閉鎖補助ピストンに対する押圧力が発生する。すると、閉鎖補助圧力室内の燃料圧力による押圧力を閉鎖補助ピストンが前進してニードル弁に伝達し、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て、燃料の噴射が停止する。
【００１６】
このとき、閉鎖補助ピストンが所定距離前進した場合に、第３燃料収容室を形成する壁部に形成された連通路が、閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とを連通する。すると、閉鎖補助圧力室の燃料が連通路を通って閉鎖補助圧力室からリターン圧力室へと流出する。これにより、閉鎖補助ピストンが所定距離前進するまでは、連通路により閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とが連通しないので、連通路により連通するまでは閉鎖補助圧力室内の燃料圧力が低下しにくい。したがって、閉鎖補助圧力室内の燃料圧力により閉鎖補助ピストンを確実に前進させてニードル弁を押圧させ、ニードル弁を迅速かつ確実に所定距離前進させることができる。
また、閉鎖補助ピストンが所定距離前進して、閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とが連通すると、閉鎖補助圧力室内の燃料がリターン圧力室に急速に流出し、閉鎖補助圧力室内の燃料圧力が急速に低下するとともに、閉鎖補助ピストンがニードル弁を前進させる押圧力も急速に減少する。これにより、閉鎖補助ピストンが初期位置である最後退位置に迅速に移動することができる。
このように、閉鎖補助ピストン及びニードル弁の前進や後退を迅速かつ確実に行うことができるので、燃料噴射装置による燃料の噴射及び停止の制御を正確に行うことができ、また、燃料噴射装置が複数回連続して燃料噴射を行う場合の燃料噴射間隔を短くすることができる。
また、連通路により、閉鎖補助ピストンが迅速に初期位置である最後退位置に戻ることができるので、第３燃料通路とニードル弁閉鎖室とを迅速に遮断でき、第４燃料通路から外部へ流出する燃料の量を低減することができる。
【００１７】
（２）前記閉鎖補助ピストンが前記所定距離前進して、前記連通路が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際に、前記噴孔からの噴射量が最大噴射量の二分の一以下であることを特徴とする。
【００１８】
（２）の発明によれば、燃料噴射装置の連通路が閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とを連通するのは、噴孔からの噴射量が最大噴射量の２分の１以下となったときとした。
噴孔からの噴射量が最大噴射量の２分の１になる前に、閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とが連通すると、閉鎖補助ピストンを押圧する閉鎖補助圧力室内の燃料の圧力が低下して閉鎖補助ピストンの後退が開始されてしまい、ニードル弁がノズルボディに着座する前にニードル弁の後退が開始される恐れがある。
閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とが連通路により連通するのを最大噴射量の２分の１以下とすることで、ニードル弁を最前進位置に確実に到達させて噴孔からの噴射を停止させるとともに、速やかに閉鎖補助ピストンを初期位置である最後退位置に移動させることができる。
【００１９】
（３）前記連通路は、前記閉鎖補助ピストンが最前進位置に位置した場合に、前記連通路における前記リターン圧力室側の端部が、前記閉鎖補助ピストンの摺動部（例えば、後述の仕切部３３）における前記リターン圧力室側の端部よりも前記ニードル弁側に位置するように形成されることを特徴とする。
【００２０】
（３）の発明によれば、連通路は、閉鎖補助ピストンが最前進位置に位置した場合に、連通路のリターン圧力室側の端部が、閉鎖補助ピストンの摺動部におけるリターン圧力室側の端部よりもニードル弁側に位置するようにした。これにより、閉鎖補助ピストンが最前進位置に位置した場合であっても連通路のリターン圧力室側の端部がふさがれることがなく、閉鎖補助圧力室の圧力を確実に低下させることができる。
【００２１】
（４）前記閉鎖補助ピストンは、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）をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
（４）の発明によれば、閉鎖補助ピストンは、閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とを連通する微小連通路を更に有するとした。これにより、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へ流出させることにより、閉鎖補助ピストンを初期位置である最後退位置まで確実に後退させることができる。よって、第３燃料通路とニードル弁閉鎖室とを迅速に遮断することができ、第４燃料通路から外部に流出する燃料の流量をさらに低減することができる。
【００２３】
（５）前記閉鎖補助ピストンは、前記連通路及び前記微小連通路をそれぞれ複数備え、前記閉鎖補助ピストンの進退方向に対して垂直方向の断面視において、それぞれ複数の前記連通路及び前記微小連通路をそれぞれ円周方向に均等に配置することを特徴とする。
【００２４】
（５）の発明によれば、閉鎖補助ピストンは、連通路及び微小連通路をそれぞれ複数備えるとした。また、閉鎖補助ピストンの進退方向に対して垂直方向の断面視において、それぞれ複数の連通路及び微小連通路を、それぞれ円周方向に均等に配置した。これにより、微小連通路における燃料の通過を円滑にすることができ、複数の通路を円周方向に均等に配置することで、第３燃料収容室において閉鎖補助ピストンが一方向に押しつけられ、進退方向の移動が阻害されることを抑制することができる。
【００２５】
（６）前記連通路は、前記第３燃料収容室を形成する壁部の内周面の一部を凹ませることにより形成され、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形成されることを特徴とする。
【００２６】
（６）の発明によれば、連通路は、第３燃料収容室を形成する壁部の内周面の一部を凹ませて形成し、微小連通路は、閉鎖補助ピストンの外周面の一部を凹ませて形成するとした。したがって、連通路や微小連通路は、第３燃料収容室の内周面や閉鎖補助ピストンの外周面に溝として形成される。このため、各部材内部の孔として形成するよりも加工や製造が容易となり、加工精度も高い状態で連通路や微小連通路を形成することができる。
【００２７】
（７）前記連通路の数と前記微小連通路の数とが、共通の素因数を持たないことを特徴とする。
【００２８】
（７）の発明によれば、連通路の数と微小連通路の数とが共通の素因数を持たないようにするとした。これにより、連通路と微小連通路とが円周方向で同じ位置となるのを最大で１カ所に抑制することができる。
連通路と微小連通路とが円周方向で同じ位置となった場合、閉鎖補助ピストンが所定距離前進した場合の閉鎖補助圧力室とリターン圧力室との連通が同じ位置でない場合と比較して連通路全体の大きさが大きくなる。そして、例えば、連通路の数が微小連通路の数に対して同数又は倍数、又は約数である場合、同じ位置となる連通路と微小連通路の数が複数となり、閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とが過度に連通し、閉鎖補助圧力室の圧力低下が過度に生じる場合がある。すると、閉鎖補助ピストンが押下するニードル弁が、最前進位置に到達し、噴孔からの噴射が停止する前にニードル弁の後退が開始される恐れがある。このように、連通路の数と微小連通路の数とが共通の素因数を持たないようにすることで、連通路と微小連通路とが円周方向で同じ位置となるのを最大で１カ所に抑制することができる。
【００２９】
（８）前記連通路の総断面積は、前記微小連通路の総断面積よりも大きくなるように形成されることを特徴とする。
【００３０】
（８）の発明によれば、連通路の総断面積は、微小連通路の総断面積よりも大きくなるようにした。微小連通路の総断面積を小さくすることで、常時閉鎖補助圧力室とリターン圧力室とを連通するため、閉鎖補助ピストンが前進してニードル弁を前進方向に押圧する状態のときに、閉鎖補助圧力室の圧力が低下しすぎないようにすることができる。また、連通路の総断面積を大きくすることで、連通した際に、閉鎖補助圧力室の圧力を速やかに低下させることができる。このため、閉鎖補助ピストンが確実にニードル弁を最前進位置まで前進するように押圧するとともに、閉鎖補助ピストンを速やかに初期位置である最後退位置へと移動させることができる。
【００３１】
（９）前記第３燃料収容室内の前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁との間に配置され、前記閉鎖補助ピストンと前記ニードル弁とが離間する方向に付勢する弾性部材（例えば、後述のばね３１）をさらに備えることを特徴とする。
【００３２】
（９）の発明によれば、閉鎖補助ピストンとニードル弁との間には、弾性部材を配置するとした。この弾性部材は、閉鎖補助ピストンとニードル弁とを互いに離間する方向に付勢する。これにより、閉鎖補助ピストンを迅速に初期位置である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を迅速に遮断できるので、第４燃料通路から外部に流出する燃料の流量をより低減できる。
【００３３】
（１０）前記弾性部材は、前記弾性部材における前記閉鎖補助ピストンの当接部側に環状の弾性調節部（例えば、後述の弾性調節部３１１）を備えることを特徴とする。
【００３４】
（１０）の発明によれば、弾性部材は、弾性部材における閉鎖補助ピストンとの当接部側に、環状の弾性調節部を備えるとした。ニードル弁側に弾性調節部を備えることにより、ニードル弁の慣性重量が増加して、ニードル弁の進退移動が鈍重となるのを抑制することができる。
【００３５】
（１１）前記微小連通路は、前記微小連通路における前記リターン圧力室側端部の位置と、前記弾性調節部の位置とが一致しないように形成されることを特徴とする。
【００３６】
（１１）の発明によれば、微小連通路は、微小連通路におけるリターン圧力室側端部の位置と、弾性調節部の位置とが一致しないように形成されるとした。これにより、微小連通路と弾性調節部の位置とが一致することで、微小連通路による閉鎖補助圧力室とリターン圧力室との連通状態が変化することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、閉鎖補助ピストンを速やかに初期位置である最後退位置に復帰させ、効率的な燃料の噴射制御を行うことができ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】
【００３８】
【図１】本発明の一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】前記実施形態に係る燃料噴射装置のニードル弁閉鎖室の拡大断面図である。
【図３】前記実施形態に係る燃料噴射装置の噴孔からの噴射量とニードル弁の移動量との関係を示した図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】前記実施形態に係る燃料噴射装置の動作を説明するための図（その１）である。
【図６】前記実施形態に係る燃料噴射装置の動作を説明するための図（その２）である。
【図７】前記実施形態に係る燃料噴射装置の動作を説明するための図（その３）である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置のニードル弁閉鎖室の拡大断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射装置のニードル弁閉鎖室の拡大断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る燃料噴射装置のニードル弁閉鎖室の拡大断面図である。
【図１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１を参照して燃料噴射装置１の全体概要について説明する。
図１は、本発明の一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１、図２、図５〜図７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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。また、ニードル弁閉鎖室４３には、ニードル弁閉鎖室４３の壁部の内周面一部を凹ませた連通路４３４が形成されている。詳細は後述する。
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、図示しない低圧部に接続されている。
【００４６】
第２燃料収容室４２は、ニードル弁閉鎖室４３よりも先端側に形成され、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
以下、各部の詳細について説明する。
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、ピエゾ式アクチュエータ６０により、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。
噴射制御弁２０は、円柱形状の噴射制御弁本体２２と、この噴射制御弁本体２２に鍔状に形成された通路閉鎖部２３と、を備える。
通路閉鎖部２３は、噴射制御弁本体２２のうち第１燃料収容室４１に露出した部分に形成されている。
噴射制御弁本体２２は、噴射制御弁保持部４４に摺動可能に保持される。この噴射制御弁本体２２の外周面のうち第１燃料通路５１に対向する部分から通路閉鎖部２３までの部分には、縮径部２２１が形成されている。
【００５４】
ばね２１は、第１燃料収容室４１の先端面と、噴射制御弁２０の通路閉鎖部２３と、の間に設けられて、噴射制御弁２０を後退する方向に付勢する。
【００５５】
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、噴射制御弁本体２２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、噴射制御弁本体２２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、通路閉鎖部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。
【００５６】
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。
【００５７】
一方、噴射制御弁２０が後退して、通路閉鎖部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、噴射制御弁本体２２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、通路閉鎖部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。
【００５８】
図２から図４を参照して、ニードル弁閉鎖室４３内について詳細に説明する。図２は、ニードル弁閉鎖室４３の拡大断面図である。図３は、燃料噴射装置１の噴孔４５からの噴射量とニードル弁１０の移動量との関係を示した図である。図４は、燃料噴射装置１の閉鎖補助ピストン３０及び連通路４３４の位置関係を示した拡大図である。
【００５９】
ニードル弁閉鎖室４３は、閉鎖補助ピストン３０と、閉鎖補助ピストン３０をノズルボディ４０の基端側に付勢するばね３１と、ニードル弁閉鎖室４３内であってノズルボディ４０の基端側に形成される閉鎖補助圧力室４３２と、ニードル弁閉鎖室４３内であってノズルボディ４０の先端側に形成されるリターン圧力室４３３と、ニードル弁閉鎖室４３の内壁に形成された連通路４３４と、を有する。
【００６０】
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。
【００６１】
閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とは、ニードル弁閉鎖室４３内において、前進した閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３により区画されて形成される。また、仕切部３３よりも基端側に位置する閉鎖補助圧力室４３２は第３燃料通路５３と連通し、仕切部３３よりも先端側に位置するリターン圧力室４３３は第４燃料通路５４と連通する。
【００６２】
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（図４参照）。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。閉鎖補助ピストン３０は、ニードル弁閉鎖室４３内で回動自在である。このため、微小連通路３３１の位置と連通路４３４の位置とが一致する場合（図４の左下の状態）と一致しない場合とがある。図１及び図２には、微小連通路３３１が図示されていないが、図４の右側に示すように、微小連通路３３１と連通路４３４とが一致しない断面を示している。また、図４は、微小連通路３３１と連通路４３４の寸法は、理解の容易のため、実際よりも誇張して描かれている。
【００６３】
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。
【００６４】
連通路４３４は、ニードル弁閉鎖室４３の壁部の内周面の一部を、閉鎖補助ピストン３０の進退方向に沿うように所定長さにわたり凹ませることにより形成される。
この連通路４３４は、閉鎖補助ピストン３０が所定距離前進した場合に、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通する位置に形成される。
加えて連通路４３４は、連通路４３４のリターン圧力室４３３側の端部が、閉鎖補助ピストン３０が最前進位置に位置した場合（図２で示した態様となった場合）にも、仕切部３３のリターン圧力室４３３側の端部よりもニードル弁１０側に位置するように形成される。
【００６５】
同様に、連通路４３４の閉鎖補助圧力室４３２側の端部は、閉鎖補助ピストン３０が所定距離前進した場合に、仕切部３３の閉鎖補助圧力室４３２側の端部よりも第３燃料通路５３側に位置するように形成される。更に詳細には、連通路４３４の閉鎖補助圧力室４３２側の端部は、ニードル弁１０が後退して噴孔４５から燃料の噴射が開始された後、再度ニードル弁１０が前進を開始して噴孔４５からの燃料の噴射量が最大噴射量の２分の１以下、好ましくは、１０分の１以下である場合に、仕切部３３の閉鎖補助圧力室４３２側の端部よりも、第３燃料通路５３側に位置するように形成される（図３参照）。
言い替えると、連通路４３４は、噴孔４５からの燃料の噴射量が最大噴射量の２分の１以下、好ましくは、１０分の１以下である場合に、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通する位置に形成される。
噴孔４５からの燃料の噴射量が少なくとも最大噴射量の２分の１以下となる場合には、ニードル弁１０が所定距離前進していることになり、ニードル弁１０の先端と、噴孔４５との間の空間における圧力も低くなっている。このため、当該空間の圧力がニードル弁１０を後退方向に押す力は十分弱くなっているので、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通させて閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力を低下させ、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁１０を前進方向に押圧する力を弱めても、ニードル弁１０が速やかに前進することができる。
【００６６】
図４を参照して、微小連通路３３１及び連通路４３４の関係について説明する。
微小連通路３３１は、２つ以上、かつ円周方向に均等に形成されることが好ましい。圧力バランスを取るためである。例えば、微小連通路３３１が閉鎖補助ピストン３０に１つのみ形成された場合には、微小連通路３３１を形成した公差範囲で断面積が大きく変化してしまい、微小連通路３３１を通る燃料の量が変化する場合があるためである。
【００６７】
連通路４３４は、２つ以上、かつ円周方向に均等に形成されることが好ましい。連通路４３４の数が１つもしくは円周方向に偏って形成された場合には、連通路４３４部分と他の部分との圧力差により、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁閉鎖室４３の内壁の一部に押しつけられるため、閉鎖補助ピストン３０の動きが抑制されるためである。
【００６８】
微小連通路３３１及び連通路４３４それぞれの数は、それぞれ共通の素因数を持たない数であることが好ましい。具体的には、図４に示すように、微小連通路３３１が２つ形成されている場合には、連通路４３４は３つ形成される。これは、例えば、微小連通路３３１及び連通路４３４がそれぞれ２つずつ形成されていた場合には、ニードル弁閉鎖室４３内で閉鎖補助ピストン３０が回転し、２つの微小連通路３３１と２つの連通路４３４とがそれぞれ同時に重なる場合がある。このような場合、連通路全体の大きさが大きくなるとともに、通過する燃料の量も増えるため、閉鎖補助圧力室４３２内の圧力が過大に低下してしまう。このため、閉鎖補助圧力室４３２内において、閉鎖補助ピストン３０を前進させてニードル弁１０を押圧し、ニードル弁１０を前進させるための荷重が不足する可能性があるためである。微小連通路３３１と連通路４３４とが重なる可能性をできるだけ低くする必要がある。
【００６９】
本実施形態では、図４に示すように、微小連通路３３１は互いに対向する位置に２つ形成され、連通路４３４は、ニードル弁閉鎖室４３の内周面において、円周方向に均等に３つ形成される。この場合、ニードル弁閉鎖室４３内で閉鎖補助ピストン３０が回転した場合でも、微小連通路３３１と連通路４３４とが重なるのは、最大で１カ所のみとなる。また、形成する数が多くなるほど微小連通路３３１及び連通路４３４の１つ当たりの大きさを小さくすることができるので、微小連通路３３１と連通路４３４とが重なったとしても、閉鎖補助ピストン３０の大きな挙動変化を避けることができる。
【００７０】
また、微小連通路３３１と連通路４３４とを複数形成した場合、微小連通路３３１の総断面積よりも、連通路４３４の総断面積が大きくなるように形成されることが好ましい。
【００７１】
以上の閉鎖補助ピストン３０は、以下のように動作する（図１及び図４参照）。
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。このとき、連通路４３４は、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通しない。
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２１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、ニードル弁１０には、後退させる向きに力が加わる。
【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】
このとき、閉鎖補助圧力室４３２に流入した燃料は、微小連通路３３１を通ってリターン圧力室４３３に除々に流出する（図４参照）。また、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁１０を前進させることにより、噴孔４５からの噴射量が少なくとも２分の１以下となる位置まで前進すると、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通路４３４により連通される。すると、閉鎖補助圧力室４３２の燃料が連通路４３４を通ってリターン圧力室４３３に一気に流出して、閉鎖補助圧力室４３２の燃料圧力が急速に低下し、閉鎖補助ピストン３０は、ばね３１の付勢力により速やかに後退する。
【００７７】
以下、燃料噴射装置１の動作について、図５〜図７を参照しながら説明する。
ＳＴ１は、図５（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の通路閉鎖部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。
【００７８】
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。このとき、連通路４３４は、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通する状態ではない。
【００７９】
ＳＴ２では、この状態から、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータ６０を駆動すると、ばね２１の付勢力に抵抗して噴射制御弁２０が前進して第１位置に位置する。
【００８０】
すると、噴射制御弁本体２２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への高圧な燃料の供給が遮断される。
また、通路閉鎖部２３が第１燃料収容室４１の段差部４１１から離れて、通路閉鎖部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していく。
【００８１】
ＳＴ３では、図５（ｃ）に示すように、燃料溜まり部４２１内の燃料圧力が上昇していくにつれて、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て、ニードル弁１０に後退させる向きの力が加わり、ニードル弁１０は次第に後退する。
【００８２】
ＳＴ４では、図６（ａ）に示すように、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、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。
【００８３】
ＳＴ５では、アクチュエータ６０の駆動を停止して、噴射制御弁２０に対する押圧力を解除する。すると、図６（ｂ）に示すように、ばね２１の付勢力により、噴射制御弁２０が後退して第２位置に位置する。すると、通路閉鎖部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１燃料収容室４１の燃料が、噴射制御弁本体２２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。
このとき、閉鎖補助ピストン３０は、最後退位置に位置しているため、仕切部３３により第３燃料通路５３は閉塞されている状態であるが、第３燃料通路５３に流入した燃料圧力により、この仕切部３３の円錐形状の部分のうち第３燃料通路５３に露出した部分が押圧されて、閉鎖補助ピストン３０の前進が開始される。
【００８４】
ＳＴ６では、図６（ｃ）に示すように、閉鎖補助ピストン３０が前進したため、仕切部３３による第３燃料通路５３の閉塞が解除され、第３燃料通路５３に流入した燃料は、ニードル弁閉鎖室４３の閉鎖補助圧力室４３２に流入し、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。
ここで、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が前進するのに伴ってニードル弁１０の前進が開始される。
【００８５】
ＳＴ７では、図７（ａ）に示すように、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁１０とともに前進する。そして、ニードル弁１０が前進するにつれて噴孔４５からの燃料噴射量が徐々に低下する。
ここで、第３燃料通路５３から閉鎖補助圧力室４３２へ流入した燃料は、仕切部３３に形成された微小連通路３３１（図４参照）を通ってリターン圧力室４３３に少しずつ流出している。加えて、閉鎖補助ピストン３０及びニードル弁１０が所定距離前進すると、連通路４３４により閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通する。連通路４３４により連通するのは、噴孔４５からの燃料噴射量が最大噴射量の２分の１以下となる位置まで前進したときである。連通路４３４により閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通すると、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料が連通路４３４を通ってリターン圧力室４３３に一気に流出して閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力が急速に低下していく。
【００８６】
ＳＴ８では、図７（ｂ）に示すように、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁１０とともにさらに前進して、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。この間も閉鎖補助圧力室４３２内の燃料は、微小連通路３３１又は連通路４３４を通ってリターン圧力室４３３へ流出するとともに、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力が低下していく。また、閉鎖補助圧力室４３２からリターン圧力室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。
【００８７】
ＳＴ９では、図７（ｃ）に示すように、閉鎖補助圧力室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、閉鎖補助ピストン３０が後退して最後退位置まで移動する。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。
【００８８】
図８を参照して第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態に係るニードル弁閉鎖室４３の拡大断面図である。第２実施形態は、連通路４３４の形状が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。なお、第１実施形態と同様の場合は同じ符号を付している。
【００８９】
第２実施形態に係る燃料噴射装置１の連通路４３４は、断面コの字状に形成されている。連通路４３４のリターン圧力室４３３側の端部は、閉鎖補助ピストン３０が最前進位置に位置した場合に、仕切部３３のリターン圧力室４３３側の端部よりもニードル弁１０側に位置するように形成される。
また、連通路４３４の閉鎖補助圧力室４３２側の端部は、閉鎖補助ピストン３０が最後退位置に位置するときには、仕切部３３により閉鎖され、閉鎖補助ピストン３０が所定距離前進した場合に、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通する位置に形成される。
【００９０】
図９を参照して、第３実施形態について説明する。図９は、第３実施形態に係るニードル弁閉鎖室４３の拡大断面図である。第３実施形態は、連通路４３４の形状が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。なお、第１実施形態と同様の場合は同じ符号を付している。
【００９１】
第３実施形態に係る燃料噴射装置１の連通路４３４は、閉鎖補助圧力室４３２側の端部がノズルボディ４０の延在方向に対して垂直方向に形成され、その外側方向の端部から直線状にリターン圧力室４３３側に連通するよう形成される。
【００９２】
図１０を参照して、第４実施形態について説明する。図１０は、第４実施形態に係るニードル弁閉鎖室４３の拡大断面図である。第４実施形態は、ばね３１が弾性調節部３１１を備える点が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。なお、第１実施形態と同様の場合は同じ符号を付している。
【００９３】
閉鎖補助ピストン３０とニードル弁１０とを離間するように付勢するばね３１は、閉鎖補助ピストン３０側の端部に、弾性調節部３１１を備える。弾性調節部３１１は、弾性調節部３１１の厚さを調整することで、ばね３１の弾性力を調節することができる。
【００９４】
弾性調節部３１１は、閉鎖補助ピストン３０の補助力伝達部３２を囲むように環状に形成され、その外周の形状は仕切部３３のニードル弁１０側の端部の形状と同一又は当該端部の形状よりも小さい形状に形成される。詳細には、弾性調節部３１１の外周形状は、仕切部３３に形成された微小連通路３３１を塞がない形状に形成される。すなわち、微小連通路３３１のリターン圧力室４３３側の端部が、弾性調節部３１１に当接しないように形成される。
【００９５】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）閉鎖補助ピストン３０が所定距離前進した場合に、ニードル弁閉鎖室４３を形成する壁部に形成された連通路４３４が、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通すると、閉鎖補助圧力室４３２の燃料が連通路４３４を通って閉鎖補助圧力室４３２からリターン圧力室４３３へと流出する。これにより、閉鎖補助ピストン３０が所定距離前進するまでは、連通路４３４により閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通しないので、連通路４３４により連通するまでは閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力が低下しにくい。したがって、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力により閉鎖補助ピストン３０を確実に前進させてニードル弁１０を押圧させ、ニードル弁１０を確実に所定距離前進させることができる。
また、閉鎖補助ピストン３０が所定距離前進して、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通すると、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料がリターン圧力室４３３に急速に流出し、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力が急速に低下するとともに、閉鎖補助ピストン３０がニードル弁１０を前進させる押圧力も急速に減少する。これにより、閉鎖補助ピストン３０が初期位置である最後退位置に迅速に移動することができる。
このように、閉鎖補助ピストン３０及びニードル弁１０の前進や後退を迅速かつ確実に行うことができるので、燃料噴射装置１による燃料の噴射及び停止の制御を正確に行うことができ、また、燃料噴射装置１が複数回連続して燃料噴射を行う場合の燃料噴射間隔を短くすることができる。
また、連通路４３４により、閉鎖補助ピストン３０が迅速に初期位置である最後退位置に戻ることができるので、第３燃料通路５３とニードル弁閉鎖室４３とを迅速に遮断でき、第４燃料通路５４から外部へ流出する燃料の量を低減することができる。
【００９６】
（２）燃料噴射装置１の連通路４３４は、噴孔４５からの噴射量が最大噴射量の２分の１以下となった場合に、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とを連通する。これにより、噴孔４５からの噴射量が最大噴射量の２分の１となるまでは閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力が低下せず、その押圧力により閉鎖補助ピストン３０が確実に前進するので、ニードル弁１０を最前進位置に確実に到達させて噴孔４５からの噴射を停止させることができる。また、噴孔４５からの噴射量が最大噴射量の２分の１となり、連通路４３４により閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通すると、閉鎖補助圧力室４３２内の燃料圧力が速やかに低下するので、閉鎖補助ピストン３０を初期位置である最後退位置に速やかに移動させることができる。
【００９７】
（３）連通路４３４は、閉鎖補助ピストン３０が最前進位置に位置した場合に、連通路４３４のリターン圧力室４３３側の端部が、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３におけるリターン圧力室４３３側の端部よりもニードル弁１０側に位置する。これにより、閉鎖補助ピストン３０が最前進位置に位置した場合であっても連通路４３４のリターン圧力室４３３側の端部がふさがれることがなく、閉鎖補助圧力室４３２内の圧力を確実に低下させて閉鎖補助ピストン３０の後退を迅速に行うことができる。
【００９８】
（４）閉鎖補助ピストン３０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を更に有する。このため、微小連通路３３１を通して閉鎖補助圧力室４３２内の燃料をリターン圧力室４３３へ流出させることにより、閉鎖補助ピストン３０を確実に初期位置である最後退位置まで後退させることができる。よって、第３燃料通路５３とニードル弁閉鎖室４３とを迅速に遮断することができ、第４燃料通路５４から外部に流出する燃料の流量をさらに低減することができる。
【００９９】
（５）閉鎖補助ピストン３０は、連通路４３４及び微小連通路３３１をそれぞれ複数備える。このため、微小連通路３３１における燃料の通過を円滑にすることができる。また、閉鎖補助ピストン３０の進退方向に対して垂直方向の断面視において、それぞれ複数の連通路４３４及び微小連通路３３１を、それぞれ円周方向に均等に配置する。よって、ニードル弁閉鎖室４３において閉鎖補助ピストン３０が一方向に押しつけられ、進退方向の移動が阻害されることを抑制することができる。
【０１００】
（６）連通路４３４は、ニードル弁閉鎖室４３の内壁の一部を凹ませて形成され、微小連通路３３１は、閉鎖補助ピストン３０の仕切部３３の外周面の一部を凹ませて形成するとした。したがって、連通路４３４や微小連通路３３１は、ニードル弁閉鎖室４３の内周面や仕切部３３の外周面に溝として形成される。このため、各部材内部の孔として形成するよりも加工や製造が容易となり、加工精度も高い状態で連通路４３４や微小連通路３３１を形成することができる。
【０１０１】
（７）連通路４３４の数と微小連通路３３１の数とが共通の素因数を持たない。これにより、連通路４３４と微小連通路３３１とが円周方向で同じ位置となるのを最大で１カ所に抑制することができる。
【０１０２】
（８）連通路４３４の総断面積は、微小連通路３３１の総断面積よりも大きくなるように形成される。微小連通路３３１の総断面積を小さくすることで、閉鎖補助圧力室４３２の圧力が低下しすぎないようにすることができる。また、連通路４３４の総断面積を大きくすることで、閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３とが連通した際に、閉鎖補助圧力室４３２の圧力を速やかに低下させることができる。このため、閉鎖補助ピストン３０が確実にニードル弁１０を最前進位置まで前進するように押圧するとともに、閉鎖補助ピストン３０を速やかに初期位置である最後退位置へと移動させることができる。
【０１０３】
（９）閉鎖補助ピストン３０とニードル弁１０との間には、閉鎖補助ピストン３０とニードル弁１０とを互いに離間する方向に付勢するばね３１が配置される。このため、閉鎖補助ピストン３０を迅速に初期位置である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４３２とを迅速に遮断できるので、第４燃料通路５４から外部に流出する燃料の流量をより低減できる。
【０１０４】
（１０）ばね３１は、ばね３１の閉鎖補助ピストン３０との当接部側に、環状の弾性調節部３１１を備える。ニードル弁１０側に弾性調節部３１１を備えることにより、ニードル弁１０の慣性重量が増加して、ニードル弁１０の進退移動が鈍重となるのを抑制することができる。
【０１０５】
（１１）微小連通路３３１は、微小連通路３３１におけるリターン圧力室４３３側端部の位置と、弾性調節部３１１の位置とが一致しないように形成される。よって、微小連通路３３１と弾性調節部３１１の位置とが一致することで、微小連通路３３１による閉鎖補助圧力室４３２とリターン圧力室４３３との連通状態が変化するのを抑制することができる。
【０１０６】
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、本実施形態では、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。
また、本実施形態では、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。
【符号の説明】
【０１０７】
１  燃料噴射装置
１０  ニードル弁
２０  噴射制御弁
２１  ばね
２３  通路閉鎖部
３０  閉鎖補助ピストン
３１  ばね
３３  仕切部
４０  ノズルボディ
４１  第１燃料収容室
４２  第２燃料収容室
４３  ニードル弁閉鎖室
４５  噴孔
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
３１１  弾性調節部
３３１  微小連通路
４２１  燃料溜まり部
４３２  閉鎖補助圧力室
４３３  リターン圧力室
４３４  連通路
【図１】
2010209794.tif 000003
【図２】
2010209794.tif 000004
【図３】
2010209794.tif 000005
【図４】
2010209794.tif 000006
【図５】
2010209794.tif 000007
【図６】
2010209794.tif 000008
【図７】
2010209794.tif 000009
【図８】
2010209794.tif 000010
【図９】
2010209794.tif 000011
【図１０】
2010209794.tif 000012
【図１１】
2010209794.tif 000013