(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する噴孔を備えた本体内を往復動するニードル弁と該ニードル弁に連結したコントロールピストンとから成る弁体、該弁体の回りの前記本体内に形成される燃料チャンバ、前記弁体の上面に燃料圧を作用させて前記弁体のリフトを制御するため前記本体に固定されたコントロールスリーブで形成されたバランスチャンバ、前記バランスチャンバに供給路を通じて高圧燃料を供給する前記本体内に形成された高圧燃料源に通じる環状チャンバ、前記バランスチャンバ内の燃料圧を解放するオリフィスを有する排出路、及び前記排出路を開閉する開閉弁を駆動するアクチュエータを具備し、前記供給路の通路断面積を前記排出路の通路断面積よりも大きく形成し、前記供給路をばね力で開放する方向に常時付勢されている常開型チェックバルブを前記環状チャンバに設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された拡径方向にばね力を有するスリットを備えた割りリング、該割りリングに固定され且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された拡径方向にばね力を有するスリットを備えた割りリング、該割りリングに固定され且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有し、前記開閉バルブに形成された環状溝に前記割りリングの前記スリットに形成された切欠き縁部が嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された割りリング、該割りリングに形成されたシート面に前記供給路に配置されたスプリングのばね力で着座し且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された開口部を備えた割りリング、該割りリングの前記開口部を形成する両端に固定され且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する板ばねからなる開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に使用される燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多気筒エンジンの燃料噴射装置には、電子回路によって噴射量、噴射時期等の制御を行う燃料噴射方式（電子制御燃料噴射システム）、噴射ポンプから共通の通路を経て各燃焼室に燃料を分配する共同噴射方式（コモンレール噴射システム）、噴射ポンプから共通の通路及び蓄圧室を経て各燃焼室に燃料を分配する蓄圧式噴射方式（アキュムレータ噴射システム）等があり、これらの方式の燃料噴射装置自体には、噴射ポンプからの燃料を一旦溜めておくための蓄圧室は設けられていないので、各燃料噴射装置への燃料の供給は共通の通路であるコモンレール即ち蓄圧室（以下、コモンレールという）を通じて行われている。
【０００３】
従来、図１１に示すような燃料噴射装置が知られている。該燃料噴射装置は、ホルダ本体１の中央貫通孔４７にコントロールスリーブ７を嵌合固定し、コントロールスリーブ７の中空穴部５４に弁体のコントロールピストン２が摺動可能に嵌入されている。ホルダ本体１とコントロールスリーブ７との間には環状チャンバ１８が形成され、環状チャンバ１８はコモンレール等の高圧燃料源に供給穴１７を通じて連通している。コントロールスリーブの中央穴部５４には、コントロールピストン２の上面との間にバランスチャンバ３５が形成されている。コントロールピストン２のリフトはバランスチャンバ３５内の燃料圧を作用させて制御するように構成されている。バランスチャンバ３５は、高圧燃料の供給のためオリフィス７９を通じて環状チャンバ１８に連通し、且つ燃料圧解放のため燃料路２６とオリフィス２５を通じて外部へ連通している。オリフィス２５はソレノイドバルブ１０に固定されたボール２７で開閉されるように構成されている。
【０００４】
上記のような電磁式燃料噴射装置としては、例えば、特開平５−１３３２９６号公報に開示されたものがある。該電磁式燃料噴射装置における制御弁はプランジャと、穴を通じて流出導管に連結された軸方向の制御室を有する弁体とを有する。穴は弁体の平坦面に開口し、平坦面はプランジャのアクチュエータの作用方向に対して垂直である。プランジャは弁体の面に係合する平坦面を有するパッド要素からなり、他方反対側端面は平坦又は球面であってもよく、アクチュエータの端の上の相補面によって係合される。燃料供給源に燃料供給路に通じて連通する環状室は、半径方向穴を通じて空洞に連通する。空洞内の液圧は滑り棒即ちコントロールピストンに作用する。空洞内の液圧はプランジャで開閉される穴を通じて解放される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１に示すような燃料噴射装置では、燃料噴射前の状態は、燃料がコモンレール等の燃料供給源から燃料通路（図示せず）へ供給される燃料と、バランスチャンバ３５へ供給される燃料とがある。通常、上記燃料通路へ供給された高圧燃料は、燃料溜め（図示せず）でニードル弁を押し上げる力即ち液圧を発生させ、ニードル弁による噴孔の開放で燃焼室へ噴射されるものである。しかしながら、ニードル弁を押し下げて該ニードル弁で噴孔を閉鎖するスプリングのばね力が作用しており、更に、コントロールピストン２の上端面に形成されているバランスチャンバ３５には供給穴１７、環状チャンバ１８及びオリフィス７９を通じて燃料が供給され、バランスチャンバ３５内にコントロールピストン２を押し下げる燃料圧が発生している。
【０００６】
燃料噴射前の状態は、オリフィス２５がボール２７で閉鎖され、バランスチャンバ３５の燃料圧及びスプリングのばね力との合計の力が前記燃料溜めの燃料圧に打ち勝ってニードル弁は噴孔を閉鎖している。ニードル弁が噴孔を開放して燃料を噴射する場合には、ソレノイド式動弁機構のソレノイドが付勢され、ソレノイドバルブ１０とボール２７が引き上げられ、オリフィス２５が開放する。オリフィス２５が開放すると、バランスチャンバ３５の高圧燃料が排出されるが、オリフィス２５の通路断面積をオリフィス７９の通路断面積より大きく形成しておけば、オリフィス７９を通じてバランスチャンバ３６に供給される流量よりもオリフィス２５を通じてバランスチャンバ３５から排出される流量が多くなり、バランスチャンバ３５内の燃料圧は低下する。そこで、ニードル弁を押し上げる力が押し下げていた力より大きくなり、ニードル弁は噴孔を開放し、燃焼室へ燃料が噴射される。
【０００７】
図１０は燃料噴射装置についての噴射特性が示されている。図１０では横軸に噴射時間をプロットし、縦軸にニードル弁のリフト量即ち噴射率をプロットしている。燃料噴射装置についての理想的な噴射特性は、燃焼の点、燃焼音の点から噴射時間と噴射率の関係は線Ａで示す軌跡を辿ることが好ましい。即ち、ニードル弁が噴孔を開放する噴射開始時ａ、ニードル弁が最大リフトＬｍａｘに達した最大リフト時ｃ、オリフィス２５の閉鎖時ｄ及びニードル弁の噴孔閉鎖時ｆを辿る軌跡である。
【０００８】
しかしながら、従来の燃料噴射装置では、オリフィス２５を開放してバランスチャンバ３５内の油圧を下げるためには、オリフィス７９を通じてバランスチャンバ３５に入る高圧燃料よりオリフィス２５を通じて排出される燃料を多くしなければ、バランスチャンバ３５内の燃料圧が低下しないため、オリフィス７９はオリフィス２５より通路断面積が小さく形成されている。そのため、従来の燃料噴射装置では、オリフィス２５が開放された時、ニードル弁は噴孔を開放して噴射が開始される（噴射開示時ａ）が、オリフィス７９からの高圧燃料が燃料路２６に流れ込むことになり、コントロールピストン２の上面を引き上げる作用をし、ニードル弁の最大リフトＬｍａｘに達する時（最大リフト時ｂ）が短くなる。次いで、オリフィス２５がボール２７で閉鎖されると（閉鎖時ｄ）、オリフィス７９からバランスチャンバ３５に高圧燃料が流れ込むが、オリフィス７９の通路断面積が小さいため、コントロールピストン２の上面にかかる燃料圧の上昇には長時間かかり、ニードル弁のリフトを零にして噴孔を閉鎖する時（噴孔閉鎖時ｇ）が遅れることになる。
【０００９】
上記のように、従来の燃料噴射装置のように、噴射開示時ａから最大リフト時ｂまでの時間が短く、また、閉鎖時ｄから噴孔閉鎖時ｇまでの時間が長くなると、初期噴射率が高くなり、噴射終了間際の噴射率が低くなるので、燃焼室での着火遅れが大きくなり、ＮＯＸ  の発生が多くなると共に、燃焼騒音が悪化することになる。また、従来の燃料噴射装置では、上記のように噴射終了間際の噴射率が低くなるので、拡散燃焼時に微粒化されない液滴状の燃料が供給されることになり、すす、ＨＣ等の発生が多くなり、燃費が悪化するという噴射特性になる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、燃料の供給が共通の通路であるコモンレールを通じて行われるタイプの燃料噴射装置に適用され、ホルダ本体とノズル本体とから成る本体内を往復動するニードル弁とコントロールピストンから成る弁体をバランスチャンバ内の燃料圧に応じてリフトさせるように構成し、バランスチャンバ内へ高圧燃料を供給する供給路をバランスチャンバ内の燃料を排出する排出路より大きく形成し、供給路に常開型チェックバルブを設け、それによりニードル弁による噴孔の開放の噴射開始時からニードル弁の最大リフト時までの時間を長くして初期噴射率を低くし、排出路の閉鎖時から噴孔の閉鎖時までの時間を短くし、噴射終了間際の噴射率を高くし、燃焼特性を改善すると共に燃焼騒音を低減させる内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【００１１】
この発明は、燃料を噴射する噴孔を備えた本体内を往復動するニードル弁と該ニードル弁に連結したコントロールピストンとから成る弁体、該弁体の回りの前記本体内に形成される燃料チャンバ、前記弁体の上面に燃料圧を作用させて前記弁体のリフトを制御するため前記本体に固定されたコントロールスリーブで形成されたバランスチャンバ、前記バランスチャンバに供給路を通じて高圧燃料を供給する前記本体内に形成された高圧燃料源に通じる環状チャンバ、前記バランスチャンバ内の燃料圧を解放するオリフィスを有する排出路、及び前記排出路を開閉する開閉弁を駆動するアクチュエータを具備し、前記供給路の通路断面積を前記排出路の通路断面積よりも大きく形成し、前記供給路をばね力で開放する方向に常時付勢されている常開型チェックバルブを前記環状チャンバに設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【００１２】
また、前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された拡径方向にばね力を有するスリットを備えた割りリング、該割りリングに固定され且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有するものである。
【００１３】
又は、前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された拡径方向にばね力を有するスリットを備えた割りリング、該割りリングに固定され且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有し、前記開閉バルブに形成された環状溝に前記割りリングの前記スリットに形成された切欠き縁部が嵌合しているものである。
【００１４】
或いは、前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された割りリング、該割りリングに形成されたシート面に前記供給路に配置されたスプリングのばね力で着座し且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有するものである。
【００１５】
又は、前記常開型チェックバルブは、前記環状チャンバ内に配置された開口部を備えた割りリング、該割りリングの前記開口部を形成する両端に固定され且つ前記供給路をばね力で開放し該ばね力以上の燃料圧で閉鎖する板ばねからなる開閉バルブ、及び前記割りリングを前記コントロールスリーブに位置決めする位置決め手段を有するものである。
【００１６】
この発明による燃料噴射装置は、バランスチャンバ内へ高圧燃料を供給する供給路をバランスチャンバ内の燃料を排出する排出路より大きく形成し、供給路に常開型チェックバルブを設けたので、前記ニードル弁による噴孔の開放の噴射開始時からニードル弁の最大リフト時までの時間を長くして初期噴射率を低くことができ、次いで、排出路の閉鎖時から噴孔の閉鎖時までの時間を短くし、噴射終了間際の噴射率を高くでき、理想的な噴射特性を確保でき、それによって燃焼特性を改善すると共に燃焼騒音を低減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明による燃料噴射装置の実施例を説明する。以下の図面において、同一の構造及び機能を有する部品には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。まず、図１を参照して、この発明による燃料噴射装置の一実施例を説明する。図１はこの発明による燃料噴射装置の一実施例を示す断面図である。
【００１８】
この燃料噴射装置は、図示していないが、コモンレール噴射システム、或いはアキュムレータ噴射システムに適用され、噴射ポンプから燃料が供給される共通の通路や蓄圧室（以下、コモンレール２９という）を通じて供給された燃料を内燃機関に設けた各燃焼室に噴射するものである。この燃料噴射装置におけるホルダ本体１はシリンダヘッド等のベースに設けた穴部（図示せず）にシール部材４２を介して密封状態に取り付けられる。ホルダ本体１の下端部には、ノズル本体４がスリーブナット４０をホルダ本体１のねじ部に螺入することによって固定され、ホルダ本体１の下端面とノズル本体４との上端面とは合わせ面２２で密封状態に構成されている。ノズル本体４の外周面は上部が大径部に且つ下部が小径部に形成され、スリーブナット４０はノズル本体４の下部の段差面５５に嵌合した状態でホルダ本体１のねじ部に螺入されている。
【００１９】
ホルダ本体１の上部には、ねじ付き燃料入口プラグ５を取り付けるためのプラグ取付穴４５が形成されている。燃料入口プラグ５はホルダ本体１のプラグ取付穴４５に螺入して取り付けられている。また、ホルダ本体１の上端部には、弁体を往復動させるためのソレノイド式動弁機構６５がスリーブナット４６をホルダ本体１のねじ部に螺入することによって固定される。ソレノイド式動弁機構６５及びホルダ本体１とスリーブナット４６との間のシールはシール部材３１，３２で行われている。この燃料噴射装置には、高圧燃料供給源であるコモンレール２９からの燃料が燃料入口プラグ５を通じて供給される。また、この燃料噴射装置では、コントロールユニット３４からの作動信号の電流はコネクタ或いはハーネス１３を通じて端子１６からソレノイド式動弁機構６５へ供給されるものである。ソレノイド式動弁機構６５は、弁体に負荷される燃料圧を排出路（後述の燃料路２６、オリフィス２５、中空室６３及び燃料戻りパイプ１２）を通じて解放するアクチュエータ（後述のコイル１４、ソレノイド１１，ソレノイドバルブ１０及びボール２７）を構成している。
【００２０】
ホルダ本体１に形成されたねじ穴４５には燃料入口プラグ５が螺入されている。ホルダ本体１と燃料入口プラグ５との間のシールは、シール部材３０によって達成されている。ホルダ本体１には弁体を貫通させる中央貫通孔４７が形成されると共に、中央貫通孔４７と燃料入口プラグ５の燃料入口４９とを連通する供給穴６が形成されている。また、ホルダ本体１の中央貫通孔４７のほぼ中央部には、中央貫通孔４７が縮径されたガイド部６６が形成され、ガイド部６６には弁体のコントロールピストン２が貫通して摺動可能なガイド面３６を形成している。ホルダ本体１の中央貫通孔４７はそれを貫通してコントロールピストン２の回りに燃料を溜める燃料チャンバ３７を形成している。また、ノズル本体４には、中央貫通孔４７と連通する弁体のニードル弁３を挿入させる中央貫通穴４８が形成されると共に、燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）に噴射する噴孔５０が形成されている。
【００２１】
弁体は、上記のように、コントロールピストン２とニードル弁３とを接続部材３８で連結して構成されている。コントロールピストン２とニードル弁３とは、各端面が当接面５７で突き当たった状態に配置され、両者の軸芯方向に直交する方向の軸芯ずれを許容するばね力を有する接続部材３８によって軸芯方向に一体的に保持されている。コントロールピストン２の下端部には環状溝５８が形成され、ニードル弁３の上端部には環状溝５８が形成されている。接続部材３８の両端部には内側へ突出する係止部を構成するビード５９が形成されている。接続部材３８は、ニードル弁３とコントロールピストン２との端部に跨がって嵌入され、接続部材３８のビード５９がコントロールピストン２の環状溝５８とニードル弁３の環状溝５８に嵌入されている。
【００２２】
コントロールピストン２とニードル弁３とが接続部材３８で連結された領域には、燃料チャンバ３７と連通する燃料チャンバ５６が形成されている。コントロールピストン２とニードル弁３とは、各端面が当接面５７で突き当たった状態に配置され、両者の軸芯方向に直交する方向の軸芯ずれを許容するばね力を有する接続部材３８によって軸芯方向に一体的に保持されている。ニードル弁３は、ノズル本体４の中央貫通穴４８に隙間５２を形成する状態で摺動可能に挿入され、その先端部４１のフェース面はノズル本体４に形成された噴孔５０が形成されたシート面に着座している。ニードル弁３の回りに形成される隙間５２は高圧燃料の通路を形成する。また、ノズル本体４の中央貫通穴４８とニードル弁３の外周面との間には隙間５２を持った摺動面２１が構成される。ノズル本体４の噴孔５０に着座して噴孔５０を開閉するニードル弁３の先端のテーパ面にかかる燃料圧は、弁体を上昇させる力として作用する。
【００２３】
また、ホルダ本体１の中央貫通孔４７にはコントロールスリーブ７が嵌合してシールを兼ねた嵌合面１９を構成すると共に、中央貫通孔４７の上部段部にコントロールスリーブ７の肩部が当接して突き当てシール面２３が形成されている。コントロールスリーブ７の外周面とホルダ本体１と中央貫通孔４７との間に環状チャンバ１８が形成されている。コントロールスリーブ７は、ホルダ本体１の上端部のねじ部に螺入された中空孔５５を備えた固定プラグ８で固定されている。ホルダ本体１とコントロールスリーブ７との間の完全なシールは、シール部材３３によって達成されている。環状チャンバ１８は、ホルダ本体１に形成された送油穴１７を通じて燃料入口４９に連通されている。環状チャンバ１８には、特に後述する常開型チェックバルブ７０，８０，９０，１００が配設されている。
【００２４】
コントロールスリーブ７の下方に開放する中空穴部５４には、コントロールピストン２が隙間６８を備えた高圧燃料が移動できる状態で摺動可能に嵌入される摺動面２０が形成されると共に、穴部５４の上部にはコントロールピストン２の上面との間でバランスチャンバ３５が形成されている。更に、コントロールスリーブ７には、バランスチャンバ３５と環状チャンバ１８とを連通する供給路を構成する通路２４と、コントロールスリーブ７の上面に通じる排出路を構成するオリフィス２５及び燃料路２６とが形成されている。バランスチャンバ３５は通路２４及び常開型チェックバルブ７０，８０，９０，１００を通じて環状チャンバ１８に連通している。バランスチャンバ３５は、コントロールピストン２の上面に燃料圧をかけ、コントロールピストン２のリフトを制御する機能を有している。燃料チャンバ３７内のコントロールピストン２にかかる燃料圧は総和で零になるように構成されている。
【００２５】
この燃料噴射装置のソレノイド式動弁機構６５において、コントロールスリーブ７をホルダ本体１に固定する固定プラグ８には中空室６３が形成され、中空室６３にはオリフィス２５の出口を開閉できるボール２７が配設されている。ボール２７は、ソレノイド１１の付勢によって上下動するソレノイドバルブ１０の下端面に固着されて一体構造に構成されている。ソレノイド１１は、ソレノイド支持部材１５を介在してスリーブナット４６によってホルダ本体１に固定されている。ソレノイド１１の外周面にはコイル１４が配設され、ソレノイド１１の上部にはソレノイドバルブスプリング９が配設され、ソレノイドバルブスプリング９はセットねじ６４でソレノイド１１にセットされている。コイル１４には端子１６及びコネクタ（ハーネス）１３を通じてコントロールユニット３４からの信号に応じた電流が供給される。コイル１４への通電はソレノイド１１を付勢し、付勢されたソレノイド１１はソレノイドバルブ１０がソレノイドバルブスプリング９のばね力に打ち勝って引き上げる作動をする。
【００２６】
また、ソレノイド式動弁機構６５の上部にはスリーブナット４６から延び出した燃料戻りパイプ１２が配設されている。燃料戻りパイプ１２は、ソレノイド１１の外周に形成される通路を通じて中空室６３に連通されている。従って、バランスチャンバ３５内に供給されている高圧燃料は、ソレノイドバルブ１０と一体のボール２７がオリフィス２５を開放することによって、バランスチャンバ３５から燃料路２６、オリフィス２５及び中空室６３を通じて燃料戻りパイプ１２へ排出される。即ち、アクチュエータを構成するソレノイド式動弁機構６５が作動すると、開閉弁を構成するソレノイドバルブ１０及びボール２７がオリフィス２５を開放し、バランスチャンバ３５内の燃料圧が排出路を構成する燃料路２６、オリフィス２５、中空室６３及び１２を通じて解除される。
【００２７】
この燃料噴射装置において、ニードル弁３による噴孔５０を閉鎖するリターン作動は、コントロールピストン２の下部に固定されたリテーナ３９とホルダ本体１の中央貫通孔４７内の段部４３に係止して固定されたリテーナ５３との間に配設されたリターンスプリング２８によって行われる。コントロールピストン２の下部に固定されたリテーナ３９は、ホルダ本体１の中央貫通孔４７の段部６２より下方の大径部に対応する位置になるように設定されている。
【００２８】
この発明による燃料噴射装置は、上記の構成において、特に、供給路を構成する通路２４の通路断面積を排出路を構成するオリフィス２５の通路断面積より大きく形成し、通路２４の上流側の環状チャンバ１８に常開型チェックバルブ７０，８０，９０，１００を配設したことを特徴とするものである。この燃料噴射装置は、上記のように構成することによって、図１０に示す実線Ｂで示す噴射特性を得ることができるものである。
【００２９】
まず、図２及び図３を参照して、この燃料噴射装置に適用された常開型チェックバルブ７０について説明する。図２は図１の燃料噴射装置の要部の一実施例を示す断面図、及び図３は図２の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。この燃料噴射装置では、通路２４はバランスチャンバ３５と連通する燃料路２６に接続されている。通路２４の上流側の環状チャンバ１８内に配設された常開型チェックバルブ７０は、拡径方向にばね力を有する合口部即ちスリット７２を備えた板ばねから成る割りリング７１、割りリング７１のスリット７２に形成された切欠き部７６に嵌合して固定されたボール状開閉バルブ７５、及び割りリング７１をコントロールスリーブ７に位置決めする位置決め手段を有する。開閉バルブ７５は、供給路を構成する通路２４を常時は開放し、高圧燃料の圧力バランスが不均衡即ち燃料路２６内の圧力が低下した状態で割りリング７１のばね力に抗して閉鎖する。即ち、ソレノイド式動弁機構６５が作動してボール２７がオリフィス２５を開放した時にバランスチャンバ３５及び燃料路２６内の圧力が低下し、その時、割りリング７１のばね力に抗して開閉バルブ７５が通路２４のシート面６７に着座し、通路２４を閉鎖する。位置決め手段は、割りリング７１に形成された孔部７８に嵌合したボール７４から構成され、ボール７４がコントロールスリーブ７に形成した凹部７７に係合することによって周方向の位置決めが達成される。また、割りリング７１には、スリット７２が位置する直径方向反対側に、フランジ部７３が形成されている。フランジ部７３は、開閉バルブ７５が通路２４を閉鎖する時に、ノズル本体１の壁面に当接し、割りリング７１のばね力で径方向に移動することを阻止している。
【００３０】
この発明による燃料噴射装置は、上記のように構成されており、次のように作動する。この燃料噴射装置では、ソレノイド式動弁機構６５が付勢されておらず、ソレノイドバルブ１０とボール２７とがソレノイドスプリング９のばね力で下方へ押し付けられ、オリフィス２５はボール２７によって閉鎖されている。この状態でコモンレール２９からの高圧燃料は燃料入口プラグ５を通じて燃料入口４９に供給されている。コントロールピストン２とニードル弁３の周囲に形成された燃料チャンバ３７には、高圧燃料が燃料入口４９から供給穴６を通じて充満されている。ニードル弁３の外周のノズル本体４との間に形成される隙間５２には高圧燃料が充満している。また、環状チャンバ１８内には高圧燃料が燃料入口４９から供給穴１７を通じて充満され、バランスチャンバ３５内には高圧燃料が環状チャンバ１８から常開型チェックバルブ７０及び通路２４を通じて充満されている。燃料チャンバ３７に充填された高圧燃料は、シール部材３０，３３によって密封されている。また、環状チャンバ１８とバランスチャンバ３５との高圧燃料は、シール部材３３によって燃料チャンバ３７内の高圧燃料とは通路２４を通じて連通する以外は遮断された状態になっている。
【００３１】
ソレノイドバルブ１０及びボール２７によってオリフィス２５が閉鎖されている時には、供給穴１７及びオリフィス２４を通じて供給されたバランスチャンバ３５内の高圧燃料はコントロールピストン２の上面にその燃料圧が付与され、コントロールピストン２を下方へ押し下げる押圧力として作用する。また、リターンスプリング２８のばね力は弁体を押し下げるばね力として作用する。一方、ノズル本体４の噴孔５０に着座して噴孔５０を開閉するニードル弁３の先端のテーパ面にかかる燃料圧は、弁体を上昇させる力として作用する。言い換えると、コントロールピストン２とニードル弁３とから成る弁体は、弁体にかかる燃料圧で上昇して噴孔５０を開放できる構造に構成されるが、この実施例では、ノズル本体４の噴孔５０に着座して噴孔５０を開閉するニードル弁３の先端のテーパ面にかかる燃料圧が、リターンスプリング２８のばね力とコントロールピストン２の上面にかかるバランスチャンバ３５の燃料圧との総和より大きくなって上昇させられる。しかも、バランスチャンバ３５内のコントロールピストン２に作用する押圧力とリターンスプリング２８のばね力との総和の押し下げ力は、ニードル弁３の先端のテーパ面にかかる押し上げ力より大きくなるように設定され、ニードル弁３が噴孔５０を閉鎖する状態にバランスされている。
【００３２】
そこで、コントロールユニット３４からの指令でソレノイド式動弁機構６５のコイル１４に通電されると、付勢されたソレノイド１１によってソレノイドバルブ１０及びボール２７が持ち上げられ、オリフィス２５が開放する。オリフィス２５が開放すると、バランスチャンバ３５内の高圧燃料が燃料路２６、オリフィス２５を通じて中空室６３に排出され、次いで、中空室６３から燃料戻りパイプ１２を通じて燃料タンクへ戻される。バランスチャンバ３５内の高圧燃料が排出されると、ニードル弁３の先端のテーパ面に作用する押し上げる押圧力がリターンスプリング２８の力に打ち勝って上昇し、コントロールピストン２に軸方向に固定されているニードル弁４が上昇し、噴孔５０が開放して燃焼室（図示せず）への燃料噴射が行われる。この時、通路２４がオリフィス２５より大きく形成されているが、燃料路２６の燃料圧が低下すると常開型チェックバルブ７０は割りリング７１のばね力に抗して開閉バルブ７５がシート面６７に着座し、通路２４が閉鎖され、環状チャンバ１８から通路７４への高圧燃料の流入はほとんど阻止される。それ故に、環状チャンバ１８側から燃料路２６への高圧燃料の流れがなくなり、コントロールピストン２を吸い上げる力が発生せず、図１０に示すように、噴射開示時ａからニードル弁３の最大リフトＬｍａｘに達する最大リフト時ｃが従来より長くなり、実線Ｂを辿ることになる。
【００３３】
次いで、コントロールユニット３４からの指令でソレノイド式動弁機構６５のコイル１４への通電が絶たれると、ソレノイド１１への付勢が絶たれ、バルブスプリング９のばね力でソレノイドバルブ１とボール２７とが下降し、ボール２７によってオリフィス２５を閉鎖する（オリフィス閉鎖時ｄ）。オリフィス２５が閉鎖すると、燃料チャンバ３７内に充満している高圧燃料がコントロールピストン２の外周面とコントロールスリーブ７の穴部５４との摺動面２０の隙間６８を通じてバランスチャンバ３５に流入すると共に、常開型チェックバルブ７０の開閉バルブ７５を瞬間的にシート面６７から離れて隙間が発生し、該隙間を通じて環状チャンバ１８の高圧燃料が通路２４を通じて燃料路２６とバランスチャンバ３５に流入する。バランスチャンバ３５内に高圧燃料が供給されてバランスチャンバ３５内の圧力が上昇し、バランスチャンバ３５内の圧力と割りリング７１のばね力との総和の圧力が環状チャンバ１８内の圧力とバランスすると、常開型チェックバルブ７０が通路２４を開放する（常開型チェックバルブ開放時ｅ）。オリフィス閉鎖時ｄから常開型チェックバルブ開放時ｅまでの期間は、ニードル弁３は下降せずに摺動しない状態を維持し、この期間だけがニードル弁３の噴孔の閉鎖動作がオリフィス２５の閉鎖から遅れることになる。
【００３４】
常開型チェックバルブ７０が通路２４を開放すると、コモンレール２９からの高圧燃料が燃料入口４９、供給穴１７、環状チャンバ１８及び通路２４を通じてバランスチャンバ３５に供給されが、通路２４の通路断面積が大きく形成されているので、環状チャンバ１８内の高圧燃料は通路２４を通じてバランスチャンバ３５内に短時間に導入されることになる。そこで、バランスチャンバ３５の内の燃料圧がコントロールピストン２の上面に作用すると共に、リターンスプリング２８のばね力が加わって、コントロールピストン２のテーパ面５１にかかる押し上げ力に打ち勝ってコントロールピストン２とニードル弁３とが一体になって下降動作を開始する。バランスチャンバ３５内の圧力と環状チャンバ１８内の圧力が同等になり、ニードル弁のリフトが零になって噴孔５０が閉鎖され（噴孔閉鎖時ｆ）、噴孔５０からの燃料噴射が終了する。この燃料噴射装置は、上記の作動を繰り返して燃焼室へ燃料を間欠的に噴射させることができる。
【００３５】
次に、図４及び図５を参照して、この燃料噴射装置の別の実施例を説明する。この実施例は、上記実施例と比較して常開型チェックバルブの構造が相違する以外は、同一の構成を有するものである。図４は図１の燃料噴射装置の要部の別の実施例を示す断面図、及び図５は図４の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。この実施例では、常開型チェックバルブは、環状チャンバ１８内に配置された拡径方向にばね力を有する合口部即ちスリット８２を備えた板ばねから成る割りリング８１、割りリング８１に固定された供給路を構成する通路２４を開閉する開閉バルブ８５、及び割りリング８０をコントロールスリーブ７に位置決めする位置決め手段を有する。開閉バルブ８５に形成された環状溝８８に割りリング８０のスリット８２に形成された切欠き縁部８６が嵌合している。開閉バルブ８５の機構は、上記実施例の開閉バルブ７５のものと同様である。位置決め手段は、割りリング８１に形成された内方に突出した突出部８４から構成され、突出部８４がコントロールスリーブ７に形成した凹部８７に係合することによって周方向の位置決めが達成される。割りリング８１には、スリット８２が位置する直径方向反対側に、フランジ部８３が形成されている。フランジ部８３は、開閉バルブ８５が通路２４を閉鎖する時に、ノズル本体１の壁面に当接し、割りリング８１のばね力で径方向に移動することを阻止している。
【００３６】
次に、図６及び図７を参照して、この燃料噴射装置の更に別の実施例を説明する。図６は図１の燃料噴射装置の要部の更に別の実施例を示す断面図、及び図７は図６の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。この実施例は、上記各実施例と比較して接続部材の構造が相違する以外は、同一の構成を有するものである。この実施例では、常開型チェックバルブ９０は、環状チャンバ１８内に配置された割りリング９１、割りリング９１に形成されたシート面９６に供給路の通路２４に配置されたスプリング９３のばね力で着座する開閉バルブ９５、及び割りリング９１をコントロールスリーブ７に位置決めする位置決め手段を有する。開閉バルブ９５の機構は、上記各実施例の開閉バルブ７５，８５のものと同様である。位置決め手段は、割りリング９１に形成された内方に突出した突出部９４から構成され、突出部９４がコントロールスリーブ７に形成した凹部９７に係合することによって周方向の位置決めが達成される。
【００３７】
次に、図７及び図８を参照して、この燃料噴射装置の他の実施例を説明する。図７は図１の燃料噴射装置の要部の更に別の実施例を示す断面図、及び図８は図７の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。この実施例は、上記各実施例と比較して接続部材の構造が相違する以外は、同一の構成を有するものである。この実施例では、常開型チェックバルブ１００は、環状チャンバ１８内に配置された開口部１０２を備えた割りリング１０１、割りリング１０１の開口部１０２を形成する両端に取り付けられたばね力で供給路の通路２４を開閉する板ばねから成る開閉バルブ１０５、及び割りリング１０１をコントロールスリーブ７に位置決めする位置決め手段を有する。開閉バルブ１０５の機構は、上記各実施例の開閉バルブ７５，８５，９５のものと同様である。即ち、開閉バルブ１０５が燃料圧によってばね力に抗して変形し、開閉バルブ１０５が通路２４のシート面６７を塞ぐことによって通路２４が閉鎖される。位置決め手段は、割りリング１０１に形成された内方に突出した突出部１０４から構成され、突出部１０４がコントロールスリーブ７に形成した凹部１０７に係合することによって周方向の位置決めが達成される。開閉バルブ１０５の両端部は、割りリング１０１の開口部１０２を形成する端部１０３にそれぞれ形成した貫通孔１０６に挿入して取り付けられている。
【００３８】
【発明の効果】
この発明による燃料噴射装置は、以上のように構成されているので、次のような特有の効果を有する。即ち、この燃料噴射装置は、バランスチャンバ内へ高圧燃料を供給する供給路をバランスチャンバ内の燃料を排出する排出路より大きく形成し、供給路に常開型チェックバルブを設けたので、前記ニードル弁による噴孔の開放の噴射開始時からニードル弁の最大リフト時までの時間を長くして初期噴射率を低くすることができ、次いで、排出路の閉鎖時から噴孔の閉鎖時までの時間を短くし、噴射終了間際の噴射率を高くでき、理想的な噴射特性を確保でき、燃焼特性を改善すると共に燃焼騒音を低減させることができる。即ち、この燃料噴射装置を内燃機関に用いれば、初期噴射率を低くなることによって、予混合燃焼割合を抑制してＮＯＸ  の発生を低減し、また、排出路の閉鎖時から噴孔の閉鎖時までの時間を短くなることによって噴射終了間際の噴射率を高く、燃料切れが良好になり、カーボン、煤、ＨＣ等のパティキュレートの発生を低減でき、スモークの排出を低減できる。また、前記常開型チェックバルブは環状チャンバ内に容易に組み込むことができ、組立性が悪化することがなく、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による燃料噴射装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の燃料噴射装置の要部の一実施例を示す断面図である。
【図３】図２の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。
【図４】図１の燃料噴射装置の要部の別の実施例を示す断面図である。
【図５】図４の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。
【図６】図１の燃料噴射装置の要部の更に別の実施例を示す断面図である。
【図７】図６の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。
【図８】図１の燃料噴射装置の要部の他の実施例を示す断面図である。
【図９】図８の燃料噴射装置における常開型チェックバルブを示す斜視図である。
【図１０】燃料噴射装置の噴射時間とニードル弁のリフト量との関係を示す線図である。
【図１１】従来の燃料噴射装置の要部の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ホルダ本体
２    コントロールピストン
３    ニードル弁
４    ノズル本体
７    コントロールスリーブ
１０  ソレノイドバルブ
１８  環状チャンバ
２４  通路（供給路）
２５  オリフィス（排出路）
２６  燃料路（排出路）
２７  ボール（開閉弁）
３５  バランスチャンバ
３７  燃料チャンバ
６５  ソレノイド式動弁機構
６７  シート面
７０，８０，９０，１００  常開型チェックバルブ
７１，８１，９１，１０１  割りリング
７２，８２，９２  スリット
７５，８５，９５，１０５  開閉バルブ
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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