(57)【要約】【課題】  安価な構造でありながらも、増圧式のインジェクタ３の燃料噴射制御時のリターン燃料流量の増加に伴って発生するリターン燃料の圧力変動から電磁弁７のシール部（例えばＯリング等）を保護することを課題とする。【解決手段】  インジェクタ３に内蔵された増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料流量と燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室より流出したリターン燃料流量（リーク燃料流量を含む）とを一括して燃料タンク９に排出する第１燃料排出経路７１および第１リターン配管７４と、電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料流量のみを燃料タンク９に排出する第２燃料排出経路７２および第２リターン配管７５とを管路的に分離独立して設置することで、電磁弁室５１内の圧力をＯリングの使用耐圧限界（例えば３ＭＰａ程度）以下に抑えることができる。【選択図】  図１
2006207384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）燃料噴射ポンプから供給される燃料を増圧する増圧器と、
（ｂ）この増圧器で昇圧された燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射ノズルと、
（ｃ）前記増圧器の増圧制御または前記燃料噴射ノズルの開閉制御を行う電磁弁と、
（ｄ）前記増圧器または前記燃料噴射ノズルより流出する燃料を、前記電磁弁より迂回させて燃料系の低圧側に戻すための第１燃料排出経路と、
（ｅ）前記電磁弁より流出する燃料を、前記第１燃料排出経路より迂回させて燃料系の低圧側に戻すための第２燃料排出経路と
を備えた内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記燃料噴射ポンプより吐出された燃料を前記増圧器または前記燃料噴射ノズルに導入することが可能な第１位置、および前記増圧器または前記燃料噴射ノズルより流出した燃料を前記燃料系の低圧側に戻すことが可能な第２位置を有する油圧作動式の２位置切替弁を備え、
前記電磁弁は、内部に電磁弁室を有し、且つこの電磁弁室から外部への燃料の漏洩を防止するためのシール部を有し、前記２位置切替弁に作用する燃料の油圧力を増減制御して前記２位置切替弁の位置を切り替えることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記増圧器、前記燃料噴射ノズル、前記電磁弁および前記２位置切替弁を一体的に設け、内部に前記第１燃料排出経路および前記第２燃料排出経路を形成したインジェクタと、  このインジェクタと前記燃料系の低圧側との間に設置されて、前記第１燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第１リターン配管と、
前記インジェクタと前記燃料系の低圧側との間に設置されて、前記第２燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第２リターン配管とを備え、
前記第２リターン配管は、前記第１リターン配管に対して管路的に分離独立して設けられていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記増圧器、前記燃料噴射ノズル、前記電磁弁および前記２位置切替弁を一体的に設け、内部に前記第１燃料排出経路および前記第２燃料排出経路を形成したインジェクタと、  このインジェクタと前記燃料系の低圧側との間に設置されて、前記第１燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第１リターン配管と、
前記インジェクタと前記燃料系の低圧側との間に設置されて、前記第２燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第２リターン配管と、
前記第１リターン配管の途中に設置されて、前記第１リターン配管内の圧力変動を抑制するチェックバルブとを備え、
前記第２リターン配管の燃料流方向の下流端を、前記チェックバルブよりも燃料流方向の下流側の前記第１リターン配管に接続したことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項５】
（ａ）燃料噴射ポンプから供給される燃料を増圧する増圧器と、
（ｂ）この増圧器で昇圧された燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射ノズルと、
（ｃ）前記増圧器の増圧制御または前記燃料噴射ノズルの開閉制御を行う電磁弁と、
（ｄ）前記増圧器または前記燃料噴射ノズルより流出した燃料流と前記電磁弁より流出した燃料流とを合流させて一括して燃料系の低圧側に戻すためのリターン配管と、
（ｅ）前記電磁弁と前記リターン配管との間に設置されて、前記リターン配管内の圧力変動が前記電磁弁に伝わるのを防止するための圧力変動伝達防止手段と
を備えた内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記燃料噴射ポンプより吐出された燃料を前記増圧器または前記燃料噴射ノズルに導入することが可能な第１位置、および前記増圧器または前記燃料噴射ノズルより流出した燃料を前記燃料系の低圧側に戻すことが可能な第２位置を有する油圧作動式の２位置切替弁を備え、
前記電磁弁は、内部に電磁弁室を有し、且つこの電磁弁室から外部への燃料の漏洩を防止するためのシール部を有し、前記２位置切替弁に作用する燃料の油圧力を増減制御して前記２位置切替弁の位置を切り替えることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記増圧器、前記燃料噴射ノズル、前記電磁弁および前記２位置切替弁を一体的に設けたインジェクタを備え、
前記インジェクタの内部には、前記増圧器または前記燃料噴射ノズルより流出した燃料流を、前記リターン配管を経由して前記燃料系の低圧側に戻すための第１燃料排出経路と、前記電磁弁室より流出した燃料流を、前記リターン配管を経由して前記燃料系の低圧側に戻すための第２燃料排出経路とが形成されていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記インジェクタと前記リターン配管との間に設置されて、前記第１燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第１リターン配管と、
前記インジェクタと前記リターン配管との間に設置されて、前記第２燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第２リターン配管と、
前記第１リターン配管の途中に設置されて、前記第１リターン配管内の圧力変動を抑制するチェックバルブとを備え、
前記第２リターン配管の燃料流方向の下流端を、前記チェックバルブよりも燃料流方向の下流側の前記第１リターン配管または前記リターン配管に接続したことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記圧力変動伝達防止手段は、前記電磁弁室内の圧力上昇を、前記電磁弁のシール部の使用耐圧限界以下に抑える圧力変動防止器を備え、
前記圧力変動防止器は、内部に前記第２燃料排出経路内の圧力よりも低い圧力が導入される第１容積可変室、前記第２燃料排出経路に連通する第２容積可変室、前記第１容積可変室と前記第２容積可変室との間に設けられたピストン、およびこのピストンを前記第２容積可変室内の容積を小さくする側に付勢するピストン付勢手段を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記圧力変動伝達防止手段は、前記リターン配管および前記第１燃料排出経路から前記第２燃料排出経路への燃料の逆流を防止するための逆止弁を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用燃料噴射装置に関するもので、特に燃料噴射ノズルから噴射される燃料の噴射圧力を、燃料供給ポンプから圧送された燃料の吐出圧力よりも増圧することが可能な増圧器を備えた増圧ピストン型燃料噴射装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
近年、例えばディーゼルエンジンの排気ガス浄化の規制が厳しくなり、ディーゼルエンジンの燃焼現象の解明が進んで来ている。これに伴い、エンジンより排出される排気ガスをよりクリーンにするという目的で、黒煙（スモーク）を代表とするディーゼルパティキュレートを低減するためには、燃料噴射ノズルの噴孔部から噴射される燃料を極限まで微粒化することが重要である。この燃料の微粒化を促進するためには、燃料の噴射圧力を高噴射圧化することが有効である。
【０００３】
しかし、自動車等の車両に搭載されるディーゼルエンジン用燃料噴射システムにおける高噴射圧化は限界に近づいており、例えばコモンレール式燃料噴射システムにおいても燃料の噴射圧力の高圧化要求が非常に厳しいものになっており、コモンレール内に高圧燃料を圧送供給するサプライポンプの耐圧限界を超えた値が要求されるようになってきた。そこで、コモンレール内に蓄圧される燃料圧力（コモンレール圧力）よりも、インジェクタからエンジンの気筒に噴射供給される燃料の噴射圧力を増圧させる増圧ピストン型燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
これは、図１０に示したように、図示しない燃料噴射ポンプより圧送供給された燃料を蓄圧するコモンレール１０１と、このコモンレール１０１から供給される燃料を増圧する増圧器１０２と、この増圧器１０２によってコモンレール圧力よりも増圧された高圧燃料を内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル１０３と、増圧器１０２の増圧制御および燃料噴射ノズル１０３の開閉制御を行う電磁弁１０５とを備えている。また、増圧器１０２は、増圧ピストン１１０とシリンダとの間に液密的に区画された増圧室１１１、ピストン背圧室１１２およびピストン制御室１１３を有している。なお、増圧ピストン１１０は、ピストン背圧室１１２内の燃料の油圧力がピストン制御室１１３内の燃料の油圧力よりも大きくなると、増圧室１１１内の燃料の油圧力を増圧する側にリフトするように構成されている。
【０００５】
また、燃料噴射ノズル１０３は、増圧室１０２から燃料溜まり部内に導入される燃料の油圧力がノズル開弁圧を超えるとノズルニードルが開弁側にリフトするように構成されている。なお、ノズル開弁圧は、ノズル背圧室内の燃料の油圧力にスプリングの付勢力を加えた力に基づいて設定されている。そして、増圧ピストン型燃料噴射装置は、これらの増圧器１０２、燃料噴射ノズル１０３および電磁弁１０５を一体的に設けてインジェクタを構成し、このインジェクタに油圧作動式の２位置３方切替弁１０４を内蔵している。
【０００６】
この２位置３方切替弁１０４のスプール弁１１４は、コモンレール１０１より吐出された燃料を増圧器１０２のピストン制御室１１３内および燃料噴射ノズル１０３のノズル背圧室内に導入することが可能な第１位置と、増圧器１０２のピストン制御室１１３内および燃料噴射ノズル１０３のノズル背圧室内より流出した燃料を燃料系の低圧側（燃料タンク１０７）に戻すことが可能な第２位置とを有している。また、２位置３方切替弁１０４のスプール弁１１４は、圧力制御室１１５内の燃料の油圧力が大きい場合、スプリング１１６の付勢力を伴って第１位置に設定され、また、圧力制御室１１５内の燃料の油圧力が小さい場合、スプリング１１６の付勢力に抗して第２位置に設定される。
【０００７】
電磁弁１０５は、内部に電磁弁室１１７を有し、２位置３方切替弁１０４のスプール弁１１４に作用する、圧力制御室１１５内の燃料の油圧力を増減制御して２位置３方切替弁１０４のスプール弁１１４の位置を切り替えるように構成されている。なお、電磁弁室１１７内には、アーマチャ１１９と一体的に動作するバルブ１２０が収容されている。また、電磁弁１０５は、バルブ１２０を開弁方向に駆動するソレノイドコイル１２１と、バルブ１２０を閉弁方向に付勢するスプリング１２２とを有している。
【０００８】
また、インジェクタの内部には、コモンレール１０１から２位置３方切替弁１０４の切替弁室１２３を経由して増圧器１０２のピストン制御室１１３内および燃料噴射ノズル１０３のノズル背圧室内に燃料を導入するための第１燃料導入経路１３１と、コモンレール１０１から増圧器１０２のピストン背圧室１１２内および増圧器１０２の増圧室１１１を経由して燃料噴射ノズル１０３の燃料溜まり部内に燃料を導入するための第２燃料導入経路１３２とが形成されている。また、２位置３方切替弁１０４の切替弁室１２３よりも燃料流方向の上流側で第１燃料導入経路１３１から分岐した第１燃料導入経路１３３は、コモンレール１０１から２位置３方切替弁１０４の圧力制御室１１５内に燃料を導入する。  
【０００９】
また、インジェクタの内部には、増圧器１０２のピストン制御室１１３および燃料噴射ノズル１０３のノズル背圧室から２位置３方切替弁１０４の切替弁室１２３を経由して燃料タンク１０７に燃料を戻すための第１燃料排出経路１４１と、２位置３方切替弁１０４の圧力制御室１１５から電磁弁１０５の電磁弁室１１７を経由して燃料タンク１０７に燃料を戻すための第２燃料排出経路１４２とが形成されている。そして、第２燃料排出経路１４２の燃料流方向の下流端は、２位置３方切替弁１０４の切替弁室１２３よりも燃料流方向の下流側で第１燃料排出経路１４１に接続されている。そして、第１燃料排出経路１４１内を流れるリターン燃料と第２燃料排出経路１４２内を流れるリターン燃料との合流部１４３よりも燃料流方向の下流側の第１燃料排出経路１４１は、インジェクタのリークポートを介してリターン配管１０６に接続されている。このリターン配管１０６は、増圧器１０２のピストン制御室１１３および燃料噴射ノズル１０３のノズル背圧室より流出したリターン燃料流と電磁弁１０５の電磁弁室１１７より流出したリターン燃料流とを合流させて一括して燃料タンク１０７に戻すための燃料還流管路である。
【００１０】
［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１、２に記載の増圧ピストン型燃料噴射装置においては、増圧器１０２の作動原理から、（増圧比−１）×燃料噴射量（これに、インジェクタの各摺動部より溢流する静的リーク量と、２位置３方切替弁１０４と電磁弁１０５での切り替えリーク量（動的リーク量）が加わる）以上のリターン燃料流量が発生する。このリターン燃料は、燃料噴射期間中にインジェクタのリークポートから流出してリターン配管１０６を経由して燃料タンク１０７に戻される。このため、図１１に示したように、第１、第２燃料排出経路１４１、１４２内およびリターン配管１０６内に大きな正圧が発生する（以下リターン燃料の圧力変動と呼ぶ）。
【００１１】
すなわち、増圧ピストン型燃料噴射装置においては、リターン燃料流量の増加およびリターン燃料圧力の上昇に伴って、通常のコモンレール式燃料噴射システムに使用されるインジェクタでは問題にならなかったリターン燃料の圧力変動（低圧側圧力変動）が電磁弁１０５の電磁弁室１１７に伝わることによって、電磁弁室１１７から外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング等のシール部の使用耐圧限界を超えてしまう可能性があった。そして、燃料噴射ノズル１０３に電磁弁１０５のシール部を介してねじ締結により締め付け固定している場合には、電磁弁１０５のシール部が破損（例えばＯリングの切れ等）することによりねじ締結部からの燃料の漏洩が懸念される。これにより、電磁弁１０５の更なる耐圧性の向上を図る必要があるため、システム全体の価格が上昇してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−１４１１７４号公報（第１−９頁、図１−図１０）
【特許文献２】特開２００２−２０２０２１号公報（第１−４頁、図１−図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、安価な構造でありながらも、増圧器または燃料噴射ノズルより流出するリターン燃料の圧力変動から電磁弁を保護することのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。また、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流と電磁弁より流出したリターン燃料流とを合流させて一括して燃料系の低圧側に戻すためのリターン配管内におけるリターン燃料の圧力変動から電磁弁を保護することのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、電磁弁が増圧器の増圧制御（具体的には増圧ピストンのリフト量の制御＝増圧度の制御）を行うと、増圧器よりリターン燃料が流出する。この増圧器より流出したリターン燃料は、電磁弁を迂回して燃料系の低圧側に戻すための第１燃料排出経路を経由する。また、電磁弁が燃料噴射ノズルの開閉制御（具体的にはインジェクタの燃料噴射制御＝噴射量制御と噴射時期制御）を行うと、燃料噴射ノズルよりリターン燃料が流出する。この燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料は、第１燃料排出経路を迂回して燃料系の低圧側に戻すための第２燃料排出経路を経由する。
これによって、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流は、電磁弁より流出したリターン燃料流と合流することなく、直接燃料系の低圧側に戻される。すなわち、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流と電磁弁より流出したリターン燃料流との合流部を設けない流路構造（管路構造）となるので、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料の圧力変動が電磁弁に伝わらないようになる。したがって、安価な構造でありながらも、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料の圧力変動から電磁弁を保護することができる。
【００１４】
請求項２および請求項６に記載の発明によれば、内部に電磁弁室を有する電磁弁を開弁駆動（または閉弁駆動）することにより、油圧作動式の２位置切替弁に作用する燃料の油圧力を増減制御して２位置切替弁の位置を第１位置と第２位置とに切り替えるようにしている。そして、２位置切替弁の位置が第１位置の場合には、燃料噴射ポンプより吐出された燃料が増圧器または燃料噴射ノズルに導入される。また、２位置切替弁の位置が第２位置の場合には、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料が第１燃料排出経路を経由して燃料系の低圧側に戻される。
また、電磁弁の電磁弁室から外部への燃料の漏洩を防止するためのシール部を設けている。そして、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流と、電磁弁の電磁弁室より流出したリターン燃料流とを管路的に分離独立して燃料系の低圧側に戻すように構成することで、電磁弁のシール部の使用耐圧限界を超えるようなリターン燃料の圧力変動が電磁弁の電磁弁室内へ伝わらないようになる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、増圧器、燃料噴射ノズル、電磁弁および２位置切替弁を一体的に設けたインジェクタの内部に、第１燃料排出経路および第２燃料排出経路を形成する。そして、インジェクタと燃料系の低圧側との間に、第１燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第１リターン配管、および第２燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第２リターン配管を設置している。
そして、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料を燃料系の低圧側に排出するための第１リターン配管と、電磁弁の電磁弁室より流出したリターン燃料を燃料系の低圧側に排出するための第２リターン配管とを管路的に分離独立して設置することで、例えば増圧式インジェクタの燃料噴射制御時のリターン燃料流量の増加およびリターン燃料圧力の上昇に伴って発生する、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料の圧力変動が電磁弁の電磁弁室内に伝わらないようになる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、インジェクタと燃料系の低圧側との間に、第１燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第１リターン配管、および第２燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第２リターン配管を設置している。そして、第１リターン配管の途中に、第１リターン配管内のリターン燃料の圧力変動を抑制するチェックバルブを設置している。
そして、第２リターン配管の燃料流方向の下流端を、チェックバルブよりも燃料流方向の下流側の第１リターン配管に接続することで、電磁弁（のシール部）の使用耐圧限界を超えるような大きなリターン燃料の圧力変動が、第１リターン配管から第２リターン配管を経て電磁弁の電磁弁室内に伝わり難くなる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流と電磁弁より流出したリターン燃料流とを合流させて一括して燃料系の低圧側に戻すためのリターン配管を設けている。そして、電磁弁とリターン配管との間に圧力変動伝達防止手段を設置することにより、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料の圧力変動がリターン配管から電磁弁に伝わり難くなる。したがって、安価な構造でありながらも、リターン配管内のリターン燃料の圧力変動から、増圧器の増圧制御または燃料噴射ノズルの開閉制御を行う電磁弁を保護することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、増圧器、燃料噴射ノズル、電磁弁および２位置切替弁を一体的に設けたインジェクタの内部に、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流を、リターン配管を経由して燃料系の低圧側に戻すための第１燃料排出経路と、電磁弁の電磁弁室より流出したリターン燃料流を、リターン配管を経由して燃料系の低圧側に戻すための第２燃料排出経路とを形成している。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、インジェクタとリターン配管との間に、第１燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第１リターン配管、および第２燃料排出経路の燃料流方向の下流端に接続する第２リターン配管を設置している。そして、第１リターン配管の途中に、第１リターン配管内のリターン燃料の圧力変動を抑制するチェックバルブを設置している。そして、第２リターン配管の燃料流方向の下流端を、チェックバルブよりも燃料流方向の下流側の第１リターン配管またはリターン配管に接続することで、電磁弁（のシール部）の使用耐圧限界を超えるような大きなリターン燃料の圧力変動が電磁弁の電磁弁室内へ伝わり難くなる。
【００２０】
請求項９に記載の発明によれば、圧力変動伝達防止手段として、電磁弁の電磁弁室内の圧力上昇を抑制するための圧力変動防止器を設置したことにより、電磁弁の電磁弁室内の圧力上昇を抑えることができるので、安価な構造でありながらも、リターン配管内のリターン燃料の圧力変動から電磁弁を保護することができる。また、請求項１０に記載の発明によれば、圧力変動伝達防止手段として、リターン配管および第１燃料排出経路から第２燃料排出経路（特に電磁弁の電磁弁室）側への燃料の逆流を防止するための逆止弁を設置したことにより、電磁弁の電磁弁室内の圧力上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態は、安価な構造でありながらも、増圧器または燃料噴射ノズルより流出するリターン燃料の圧力変動から電磁弁を保護するという目的を、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流と電磁弁より流出したリターン燃料流との合流部を設けない流路構造（管路構造）とする、例えば増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流と電磁弁の電磁弁室より流出したリターン燃料流とを管路的に分離独立して燃料系の低圧側に戻すように構成することで実現した。また、増圧器または燃料噴射ノズルより流出したリターン燃料流と電磁弁より流出したリターン燃料流とを合流させて一括して燃料系の低圧側に戻すためのリターン配管内のリターン燃料の圧力変動から電磁弁を保護するという目的を、電磁弁とリターン配管との間に、リターン配管内のリターン燃料の圧力変動が電磁弁に伝わるのを防止するための圧力変動伝達防止手段を設置することで実現した。
【実施例１】
【００２２】
［実施例１の構成］
図１ないし図３は本発明の実施例１を示したもので、図１は増圧ピストン型燃料噴射装置の燃料配管系を示した図で、図２はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。
【００２３】
本実施例の内燃機関用燃料噴射装置は、自動車等の車両に搭載されるものであり、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（多気筒ディーゼルエンジン：以下エンジンと呼ぶ）用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）であり、燃料噴射ポンプ（サプライポンプ）１より吐出された燃料をコモンレール２内に蓄圧し、このコモンレール２内に蓄圧された燃料を、エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個（本例では４個）の電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）３を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【００２４】
また、コモンレール式燃料噴射システムは、図２に示したように、サプライポンプ１の電磁式吸入調量弁（以下電磁弁と呼ぶ）４、コモンレール２に設置された電磁式減圧弁（以下減圧弁と呼ぶ）５、および複数個のインジェクタ３の電磁式油圧制御弁（以下電磁弁と呼ぶ）７を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）１０を備えている。ここで、エンジンは、ピストン８の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト（エンジンの出力軸）を備えている。なお、図１および図２は、エンジンの各気筒のインジェクタ３のうち、１気筒分のインジェクタ３とその燃料配管系のみ詳細に表しており、他の３つのインジェクタ３については、図示を省略している。
【００２５】
本実施例のサプライポンプ１は、エンジンのクランクシャフトにより回転駆動されて、燃料タンク９内から図示しないフィードポンプにより汲み上げられた燃料を加圧室内に吸入して加圧する。また、フィードポンプは、燃料タンク９内に貯留された常圧の燃料を、燃料吸入配管１１を介してサプライポンプ１の吸入ポートより吸入して内部で加圧して加圧室側に吐出する低圧燃料ポンプである。また、サプライポンプ１は、シリンダ内を摺動するプランジャの往復運動によって加圧室内に吸入した燃料を加圧して高圧化し、加圧室内で昇圧された燃料をサプライポンプ１の吐出ポートよりコモンレール側に吐出する。
【００２６】
ここで、フィードポンプから加圧室に至る燃料吸入経路の途中には、電磁弁４が取り付けられている。この電磁弁４は、図示しないポンプ駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加されるポンプ駆動電流によって電子制御されることにより、サプライポンプ１の加圧室内に吸入される燃料吸入量を調量する。これにより、サプライポンプ１の加圧室からコモンレール２内に吐出される燃料吐出量が、エンジンの運転条件（例えばエンジン回転速度、アクセル操作量、指令噴射量等）に対応した最適値に調整され、コモンレール２内の燃料圧力、所謂コモンレール圧力が変更される。
【００２７】
本実施例のコモンレール２は、燃料供給配管１２を介してサプライポンプ１の吐出ポートに接続されている。このコモンレール２は、サプライポンプ１の吐出ポートより吐出された燃料を蓄圧すると共に、複数個のインジェクタ３に所定の油圧力の燃料を分配供給する蓄圧器である。また、コモンレール２には、各インジェクタ３毎に対応して燃料供給配管１３が設けられている。また、コモンレール２には、コモンレール２内の燃料圧力（コモンレール圧力）を検出する燃料圧力センサ（コモンレール圧センサ）１４が設置されている。なお、サプライポンプ１より流出した余剰燃料は、リターン配管１５を経由して燃料系の低圧側（燃料タンク９）に戻される。
【００２８】
ここで、コモンレール２から燃料タンク９に至るリターン配管１６には、減圧弁５が設置されている。この減圧弁５は、減圧弁駆動回路（ＥＤＵ）を介してＥＣＵ１０から印加される減圧弁駆動電流によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール圧力を高圧から低圧へ減圧させる降圧性能に優れる電磁弁である。なお、減圧弁５の代わりに、コモンレール圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁してコモンレール圧力を限界設定圧力以下に抑えるプレッシャリミッタを設置しても良い。
【００２９】
本実施例のインジェクタ３は、サプライポンプ１より吐出される燃料の吐出圧力またはコモンレール圧力よりも燃料の噴射圧力を増圧することが可能な増圧器２１と、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射を行う燃料噴射ノズル２２と、増圧器２１の増圧制御および燃料噴射ノズル２２の開閉制御を行う電磁弁７とを一体的に設けることで増圧式インジェクタを構成している。これにより、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムは、増圧ピストン型燃料噴射装置を構成する。
【００３０】
本実施例のインジェクタ３の増圧器２１は、図１に示したように、エンジンの各気筒毎に、つまり各インジェクタ３毎に対応して搭載されている。この増圧器２１は、コモンレール２と燃料噴射ノズル２２との間に設置されている。そして、増圧器２１は、ピストン背圧室２３、ピストン制御室２４および増圧室（容積可変空間）２５を有するシリンダと、このシリンダ内に摺動自在に収容された増圧ピストン２６とを備えている。
【００３１】
この増圧ピストン２６は、シリンダ内部に形成された大径のボア内を油密を保って摺動可能な大径ピストン２７と、シリンダ内部に形成された大径のボア内を油密を保って摺動可能な小径プランジャ２９とを有し、これらの大径ピストン２７と小径プランジャ２９との中心軸線を略一致させて一体的に動作可能に設けられている。また、大径ピストン２７の図示上端面とシリンダの大径のボアとで囲まれた一方の大径空間は、ピストン背圧室２３を形成している。また、大径ピストン２７の図示下端面（環状端面）とシリンダの大径のボアとで囲まれた他方の大径空間は、ピストン制御室２４を形成している。
【００３２】
また、小径プランジャ２９の図示下端面（環状端面）とシリンダの小径のボアとで囲まれた小径空間は、増圧室２５を形成している。そして、ピストン制御室２４内には、図示しない戻しスプリングが収容されている。この戻しスプリングは、増圧ピストン２６の大径ピストン２７とシリンダの内壁との間に設けられており、増圧ピストン２６のリフト位置を初期位置に戻す側（図示上方）の付勢力を増圧ピストン２６に与えるピストン付勢手段として機能する。ここで、増圧ピストン２６で加圧される増圧室２５内の燃料の油圧力は、大径ピストン２７の図示上端面の受圧面積と小径プランジャ２９の図示下端面の受圧面積との比（増圧比）に比例した値となる。例えば増圧ピストン２６の両端面の受圧面積比が２〜３である場合には、コモンレール２から増圧室２５内に１００ＭＰａの油圧力が供給されると、増圧室２５から燃料噴射ノズル２２に２００〜３００ＭＰａの高圧燃料が導入されることになる。
【００３３】
本実施例のインジェクタ３の燃料噴射ノズル２２は、図３に示したように、先端側（図示下端側）に複数個の噴射孔（ノズル噴孔部）３１を有するノズルボディと、このノズルボディ内に摺動自在に収容されて、複数個の噴射孔３１を開閉するノズルニードル３２と、ノズルボディに連結するノズルホルダと、このノズルホルダ内に摺動自在に収容されて、ノズルニードル３２と一体的に軸線方向に動作するコマンドピストン３３とから構成されている。また、燃料噴射ノズル２２には、ノズルニードル３２およびコマンドピストン３３を複数個の噴射孔３１を閉じる側（閉弁方向）に付勢するニードル付勢手段としてのスプリング３４が設置されている。
【００３４】
なお、ノズルボディおよびノズルホルダよりなるノズルハウジング３５は、エンジンのシリンダブロックまたはシリンダヘッドに（各気筒毎に対応して）取り付けられている。また、ノズルハウジング３５には、ノズルニードル３２の大径部に複数個の噴射孔３１を開く側（開弁方向）の燃料の油圧力を作用させるための燃料溜まり室３６と、コマンドピストン３３の大径部に複数個の噴射孔３１を閉じる側（閉弁方向）の燃料の油圧力を作用させるためのノズル背圧室３７と、コモンレール２から増圧器２１の増圧室２５を経由して燃料溜まり室３６内に高圧燃料を導入するための燃料導入通路３８とが形成されている。
【００３５】
また、ノズル背圧室３７より流出した燃料流と、燃料溜まり室３６からノズルニードル３２の大径部とノズルハウジング３５の摺動孔との間に形成される摺動隙間を経て溢流した燃料と、ノズル背圧室３７からコマンドピストン３３の大径部とノズルハウジング３５の摺動孔との間に形成される摺動隙間を経て溢流した燃料とは、燃料給排通路３９を経由して燃料系の低圧側（燃料タンク９）に戻される。ここで、ノズル開弁圧は、ノズル背圧室３７内の燃料の油圧力にスプリング３４の付勢力を加えた力に基づいて設定することができる。すなわち、ノズル背圧室３７内の燃料の油圧力またはスプリング３４の付勢力を変更することで、ノズル開弁圧を任意に変更することができる。
【００３６】
本実施例のインジェクタ３の電磁弁７は、図１に示したように、油圧作動式の２位置３方切替弁６を伴って電磁式油圧制御弁を構成する。先ず、２位置３方切替弁６は、本発明の油圧作動式の２位置切替弁に相当するもので、圧力制御室４１および切替弁室（油路切替室）４２を有するハウジングと、このハウジングの摺動孔内に摺動自在に支持されたスプール弁（弁体）４３と、このスプール弁４３を初期位置側（図示下方側）に付勢する弁体付勢手段としてのスプリング４４とによって構成されている。
【００３７】
また、内部に圧力制御室４１を形成するハウジングの壁面には、コモンレール２から圧力制御室４１内に燃料を導入するための入口ポートと、圧力制御室４１から電磁弁７を経由して燃料タンク９に燃料を戻すための出口ポートとが形成されている。また、内部に切替弁室４２を形成するハウジングの壁面には、コモンレール２から切替弁室４２内に燃料を導入するための入口ポートと、切替弁室４２から燃料タンク９に燃料を戻すための出口ポートと、増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７と２位置３方切替弁６の切替弁室４２とを連通する出入口ポートとが形成されている。  
【００３８】
スプール弁４３には、切替弁室４２を、円筒状の第１連通室と円柱状の第２連通室とに区画するランド（径大部）が設けられている。そして、スプール弁４３は、圧力制御室４１内の燃料の油圧力と切替弁室４２の第１連通室内の燃料の油圧力とが略一致している時に、スプリング４４の付勢力によって図示下方に押し下げられて第１位置（初期位置）にセットされる。これにより、入口ポートと出入口ポートとが切替弁室４２の第１連通室を介して連通する。また、スプール弁４３は、圧力制御室４１内の燃料の油圧力とスプリング４４の付勢力との総和よりも切替弁室４２の第１連通室内の燃料の油圧力が上回ると、切替弁室４２の第１連通室内の燃料の油圧力によって図示上方に押し上げられて第２位置（フルリフト位置）にセットされる。これにより、出入口ポートと出口ポートとが切替弁室４２の第２連通室を介して連通する。
【００３９】
ここで、本実施例の２位置３方切替弁６においては、固定絞り（入口側オリフィス）４５を経てコモンレール２より圧力制御室４１内に燃料が導入され、また、固定絞り（出口側オリフィス）４６を経て圧力制御室４１より電磁弁７の電磁弁室５１内に燃料が流出するように構成されている。そして、本実施例では、入口側オリフィス４５の絞り径（流路径）よりも出口側オリフィス４６の絞り径（流路径）を大きくすることで、圧力制御室４１内に導入される燃料の流速よりも圧力制御室４１より流出する燃料の流速が速くなるように構成されている。
【００４０】
電磁弁７は、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）４７を介してＥＣＵ１０から印加されるインジェクタ駆動電流によって電子制御されることにより、増圧器２１の増圧制御（ピストン制御室２４内の燃料の油圧力の増減制御、増圧ピストン２６のリフト量の可変制御）および燃料噴射ノズル２２の開閉制御（ノズル背圧室３７内の燃料の油圧力の増減制御、ノズルニードル３２のリフト量の可変制御）を行う電磁式アクチュエータであって、燃料噴射ノズル２２のノズルハウジング３５に２位置３方切替弁６を伴ってリテーニングナット４８（図９参照）を用いて締め付け固定されている。
【００４１】
電磁弁７は、電磁弁室５１を有するハウジングと、このハウジングの摺動孔内に摺動自在に支持されたバルブ（弁体）５３と、このバルブ５３を弁座に着座する側（第１位置側）に付勢する弁体付勢手段としてのスプリング５４と、バルブ５３を弁座より離座させる側（第２位置側）に駆動する電磁駆動部とによって構成されている。また、電磁弁７には、電磁弁室５１から外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング５５等のシール部（図９参照）が設置されている。また、内部に電磁弁室５１を形成するハウジングの壁面には、２位置３方切替弁６の圧力制御室４１と電磁弁室５１とを連通する入口ポートと、電磁弁室５１と燃料タンク９とを連通する出口ポートとが形成されている。
【００４２】
電磁駆動部は、バルブ５３を入口ポート（弁孔）を開く側（開弁方向）に駆動する弁体駆動手段であって、通電されると起磁力を発生するソレノイドコイル５６と、このソレノイドコイル５６の通電時に磁化されるステータコア５７（図９参照）およびアーマチャ５８とを有している。なお、ステータコア５７には、アーマチャ５８を入口ポート（弁孔）を開く側に吸引する吸引部（図示せず）が設けられている。また、アーマチャ５８は、バルブ５３に一体化されており、バルブ５３と一体的に軸線方向に動作する。
【００４３】
ここで、本実施例の電磁弁７は、ソレノイドコイル５６への通電が停止（ＯＦＦ）されると、スプリング５４の付勢力によってバルブ５３がハウジングの弁座に着座して入口ポートを閉塞する第１位置（初期位置）に位置制御される。また、電磁弁７は、ソレノイドコイル５６への通電が実施（ＯＮ）されると、アーマチャ５８がステータコア５７の吸引部に吸引されるため、スプリング５４の付勢力に抗してバルブ５３がハウジングの弁座より離座して入口ポートを開放する第２位置（フルリフト位置）に位置制御される。この第２位置では、電磁弁室５１が入口ポートを介して圧力制御室４１に連通し、電磁弁室５１が出口ポートを介して燃料タンク９に連通する。
【００４４】
ここで、コモンレール２内に蓄圧された燃料は、コモンレール２から各燃料供給配管１３を経由してエンジンの各気筒毎に対応して搭載されたインジェクタ３内部に導入されるように構成されている。そして、インジェクタ３の内部には、図１に示したように、コモンレール２から２位置３方切替弁６の切替弁室４２を経由して燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内に燃料を導入するための第１燃料導入経路（管路、通路、油路）６１と、コモンレール２から増圧器２１の増圧室２５を経由して燃料噴射ノズル２２の燃料溜まり室３６内に高圧燃料を導入するための第２燃料導入経路（管路、通路、油路）６２とが形成されている。
【００４５】
また、第１燃料導入経路６１は、２位置３方切替弁６の切替弁室４２よりも燃料流方向の下流側（ノズル背圧室３７側）にて、第１燃料導入経路６１から分岐する第１燃料導入経路６３を有している。この第１燃料導入経路６３は、コモンレール２から２位置３方切替弁６の切替弁室４２を経由して増圧器２１のピストン制御室２４内に燃料を導入するための管路（通路、油路）である。また、第１燃料導入経路６１は、２位置３方切替弁６の切替弁室４２よりも燃料流方向の上流側（燃料供給配管１３側）にて、第１燃料導入経路６１から分岐する第１燃料導入経路６４を有している。この第１燃料導入経路６４は、コモンレール２から２位置３方切替弁６の圧力制御室４１内に燃料を導入するための管路（通路、油路）である。なお、第１燃料導入経路６１の途中には、通路断面積（燃料の流量）を絞るための固定絞り（オリフィス）６６が介装されている。また、第１燃料導入経路６４の途中には、通路断面積（燃料の流量）を絞るための入口側オリフィス４５が介装されている。
【００４６】
また、第２燃料導入経路６２は、増圧器２１の増圧室２５よりも燃料流方向の上流側（燃料供給配管１３側）にて、第２燃料導入経路６２から分岐する第２燃料導入経路６５を有している。この第２燃料導入経路６５は、コモンレール２から増圧器２１のピストン背圧室２３内に燃料を導入するための管路（通路、油路）である。なお、第２燃料導入経路６２の途中には、増圧器２１の増圧室２５からコモンレール２側への燃料の逆流を防止するための逆止弁６７が介装されている。この逆止弁６７は、弁孔を有するバルブボデー、弁孔を開閉する弁体、およびこの弁体を弁孔を閉塞する側に付勢するスプリング等の弁体付勢手段等によって構成されている。
【００４７】
また、インジェクタ３の内部には、図１に示したように、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出した燃料を、２位置３方切替弁６の切替弁室４２を経由して燃料タンク９に戻すための第１燃料排出経路（第１リターン通路、管路、油路）７１と、２位置３方切替弁６の圧力制御室４１より流出した燃料を、電磁弁７の電磁弁室５１を経由して燃料タンク９に戻すための第２燃料排出経路（第２リターン通路、管路、油路）７２とが形成されている。また、第１燃料排出経路７１は、２位置３方切替弁６の切替弁室４２よりも燃料流方向の上流側（ノズル背圧室３７側）にて、第１燃料排出経路７１に合流する第１燃料排出経路７３を有している。この第１燃料排出経路７３は、増圧器２１のピストン制御室２４より流出した燃料を、２位置３方切替弁６の切替弁室４２を経由して燃料タンク９に戻すための第１リターン通路（管路、油路）である。
【００４８】
また、第１燃料排出経路７１、７３は、増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７と燃料タンク９とを、電磁弁７の電磁弁室５１より迂回させて接続している。また、第２燃料排出経路７２は、電磁弁７の電磁弁室５１と燃料タンク９とを、第１燃料排出経路７１より迂回させて接続している。すなわち、第２燃料排出経路７２は、第１燃料排出経路７１、７３に対して管路的に分離独立して設けられている。また、第２燃料排出経路７２の途中には、通路断面積（燃料の流量）を絞るための出口側オリフィス４６が介装されている。
【００４９】
また、インジェクタ３には、第１燃料排出経路７１の燃料流方向の下流端で開口した第１リークポート、および第２燃料排出経路７２の燃料流方向の下流端で開口した第２リークポートが設けられている。この第２リークポートは、第１リークポートに対して管路的に分離独立して設けられている。そして、インジェクタ３の第１リークポートと燃料タンク９との間には、各インジェクタ３より流出した余剰燃料（特に増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料）を、燃料タンク９内に還流させるための第１リターン配管７４が接続されている。
【００５０】
また、インジェクタ３の第２リークポートと燃料タンク９との間には、各インジェクタ３より流出した余剰燃料（特に電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料）を、燃料タンク９内に還流させるための第２リターン配管７５が接続されている。この第２リターン配管７５は、第１リターン配管７４に対して管路的に分離独立して設けられている。なお、第１リターン配管７４は、サプライポンプ１より流出してリターン配管１５を通過した余剰燃料と、コモンレール２より流出してリターン配管１６を通過した余剰燃料と、各インジェクタ３より流出した余剰燃料とを合流させて一括して燃料タンク９内に戻すための燃料排出管路である。この第１リターン配管７４の合流部よりも燃料流の上流側（インジェクタ３側）には、第１リターン配管７４内のリターン燃料の圧力変動を抑制するためのチェックバルブ７６が設置されている。
【００５１】
一方、ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）等の機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。また、燃料圧力センサ１４からの検出信号（電圧信号）や、その他の各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、ＥＣＵ１０は、エンジンの運転状態または運転条件に応じた最適な燃料噴射量、燃料噴射時期を演算する。具体的には、クランク角度センサ等の回転速度検出手段（図示せず）によって検出されたエンジン回転速度とアクセル開度センサ等のエンジン負荷検出手段（図示せず）によって検出されたアクセル開度とによって基本噴射量を算出する。
【００５２】
次に、基本噴射量に、エンジン冷却水温や燃料温度等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量を算出する。次に、エンジン回転速度とアクセル開度とによって指令噴射時期を算出する。あるいはエンジン回転速度と指令噴射量とによって指令噴射時期を算出する。次に、指令噴射量とコモンレール圧力とによってインジェクタ３の電磁弁７のソレノイドコイル５６への通電時間（指令噴射期間）を算出する。なお、コモンレール圧力の代わりに、増圧室２５内の燃料の油圧力（燃料の噴射圧力に相当する油圧力）を測定して、電磁弁７のソレノイドコイル５６への通電時間（指令噴射期間）を算出しても良い。
【００５３】
［実施例１の作用］
次に、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムの作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
【００５４】
インジェクタ３の電磁弁７のソレノイドコイル５６への通電を停止（ＯＦＦ）すると、電磁弁７のバルブ５３がスプリング５４の付勢力によってハウジングの弁座に着座して入口ポートを閉塞する第１位置に押し付けられる。このため、コモンレール２内に蓄圧された燃料は、燃料供給配管１３から第１燃料導入経路６１、６４を経由して２位置３方切替弁６の圧力制御室４１内に導入される。
【００５５】
一方、２位置３方切替弁６の切替弁室４２の第１連通室内には、コモンレール２の燃料供給配管１３から第１燃料導入経路６１を経由して燃料が導入されており、また、２位置３方切替弁６の圧力制御室４１内にも、上述したように、コモンレール２の燃料供給配管１３から第１燃料導入経路６４を経由して燃料が導入されている。このため、２位置３方切替弁６のスプール弁４３の両端面に加わる燃料の油圧力（コモンレール圧力に相当する）が略同一となる。これにより、２位置３方切替弁６のスプール弁４３は、圧力制御室４１内に設けられたスプリング４４の付勢力によって、ハウジングの弁座に着座する第１位置（初期位置）に位置制御される。
【００５６】
このため、２位置３方切替弁６の入口ポートと出入口ポートとが切替弁室４２の第１連通室を介して連通する。これにより、コモンレール２内に蓄圧された燃料は、燃料供給配管１３から第１燃料導入経路６１→切替弁室４２の第１連通室→第１燃料導入経路６１を経由して燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内に導入される。さらに、コモンレール２内に蓄圧された燃料は、第１燃料導入経路６３を経由して増圧器２１のピストン制御室２４内に導入される。
【００５７】
一方、増圧器２１のピストン背圧室２３内には、コモンレール２の燃料供給配管１３から第２燃料導入経路６２を経由して燃料が導入されており、また、増圧器２１のピストン制御室２４内にも、上述したように、コモンレール２の燃料供給配管１３から第１燃料導入経路６１を経由して燃料が導入されている。このため、増圧ピストン２６の大径ピストン２７の両端面に加わる燃料の油圧力（コモンレール圧力に相当する）が略同一となり、ピストン制御室２４内に設けられた戻しスプリングの付勢力によってシリンダの大径のボア内の図示上方側に増圧ピストン２６が位置する。
【００５８】
これにより、増圧ピストン２６のリフト量は０（初期位置）となる。したがって、増圧ピストン２６の小径プランジャ２９の図示下端面とシリンダの小径のボアとで囲まれた増圧室２５の内容積は、最も広い状態となり、増圧器２１の増圧室２５内の燃料圧力をコモンレール圧力よりも増圧することはできない。これによって、コモンレール２の燃料供給配管１３から第２燃料導入経路６２→増圧室２５→第２燃料導入経路６２を経由して燃料噴射ノズル２２の燃料溜まり室３６内に導入される燃料の油圧力はコモンレール圧力に維持される。
【００５９】
一方、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内には、上述したように、コモンレール２の燃料供給配管１３から第１燃料導入経路６１を経由して燃料が導入されている。このため、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内の燃料の油圧力も、燃料溜まり室３６内の燃料の油圧力と同じコモンレール圧力となり、燃料噴射ノズル２２のコマンドピストン３３およびノズルニードル３２は、スプリング３４の付勢力によってノズルハウジング３５の弁座に押し付けられる。このため、複数の噴射孔３１を開くことができず、エンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射は実施されない。
【００６０】
そして、エンジンの当該気筒のピストン位置が上死点近傍となり、エンジンの当該気筒の指令噴射時期となったら、インジェクタ３の電磁弁７のソレノイドコイル５６への通電（ＯＮ）を開始する。すると、ステータコア５７およびアーマチャ５８が磁化されるため、スプリング５４の付勢力に抗してアーマチャ５８がステータコア５７の吸引部に吸引される。これにより、電磁弁７のバルブ５３がスプリング５４の付勢力に抗してハウジングの弁座より離座して入口ポートを開放する第２位置（フルリフト位置）に位置制御される。このため、電磁弁７の入口ポートと出口ポートとが電磁弁室５１を介して連通する。
【００６１】
これにより、２位置３方切替弁６の圧力制御室４１内の燃料は、２位置３方切替弁６の出口ポートから流出して第２燃料排出経路７２を経由して、電磁弁７の入口ポートより電磁弁７の電磁弁室５１内に流入する。そして、電磁弁７の電磁弁室５１内に流入した燃料は、電磁弁７の出口ポートより流出して第２燃料排出経路７２を経由して第２リークポートよりインジェクタ３の外部に流出する。そして、インジェクタ３の第２リークポートより流出した燃料は、第２リターン配管７５を経由することで、第１燃料排出経路７１および第１リターン配管７４内を流れるリターン燃料と合流することなく、燃料タンク９に戻される。
【００６２】
ここで、本実施例の２位置３方切替弁６においては、入口側オリフィス４５を経てコモンレール２より圧力制御室４１内に燃料が導入され、また、出口側オリフィス４６を経て圧力制御室４１より電磁弁７の電磁弁室５１内に燃料が流出するように構成されている。そして、入口側オリフィス４５の絞り径（流路径）よりも出口側オリフィス４６の絞り径（流路径）を大きくすることで、圧力制御室４１内に導入される燃料の流速よりも圧力制御室４１より流出する燃料の流速が速くなるようにして、電磁弁７の開弁動作に対する２位置３方切替弁６の制御応答性を向上させている。これにより、上述したように、２位置３方切替弁６の圧力制御室４１内の燃料が速やかに流出するため、２位置３方切替弁６の圧力制御室４１内の燃料の油圧力が急速に低下し始める。
【００６３】
その後に、圧力制御室４１内の燃料の油圧力とスプリング４４の付勢力との総和よりも、切替弁室４２の第１連通室内の燃料の油圧力が上回ると、２位置３方切替弁６のスプール弁４３が切替弁室４２の第１連通室内の燃料の油圧力によってリフトを開始する。これにより、２位置３方切替弁６のスプール弁４３がハウジングの弁座より離座する第２位置（フルリフト位置）に位置制御される。このため、２位置３方切替弁６の出入口ポートと出口ポートとが切替弁室４２の第２連通室を介して連通する。これにより、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内に導入されていた燃料は、ノズル背圧室３７より流出して第１燃料排出経路７１を経由して２位置３方切替弁６の出入口ポートより２位置３方切替弁６の切替弁室４２の第２連通室内に流入する。
【００６４】
さらに、増圧器２１のピストン制御室２４内に導入されていた燃料は、ピストン制御室２４より流出して第１燃料排出経路７３を経由した後に、ノズル背圧室３７より流出した燃料と合流して２位置３方切替弁６の出入口ポートより２位置３方切替弁６の切替弁室４２の第２連通室内に流入する。そして、２位置３方切替弁６の切替弁室４２の第２連通室内に流入した燃料は、２位置３方切替弁６の出口ポートより流出して第１燃料排出経路７１を経由して第１リークポートよりインジェクタ３の外部に流出する。そして、インジェクタ３の第１リークポートより流出した燃料は、第１リターン配管７４を経由することで、第２燃料排出経路７２および第２リターン配管７５内を流れるリターン燃料と合流することなく、燃料タンク９に戻される。
【００６５】
一方、増圧器２１のピストン背圧室２３内には、コモンレール２の燃料供給配管１３から第２燃料導入経路６２を経由して燃料が導入されているため、増圧器２１のピストン制御室２４より燃料が流出すると、増圧ピストン２６の大径ピストン２７の両端面に加わる油圧力に圧力差が生じる。そして、ピストン制御室２４内の燃料の油圧力に戻しスプリングの付勢力を加えた力が、ピストン背圧室２３内の燃料の油圧力よりも小さくなると、増圧ピストン２６が図示下方へのリフトを開始する。これにより、電磁弁７のソレノイドコイル５６への通電（ＯＮ）を開始してから所定の待機時間が経過した後に、増圧室２５の内容積が狭くなり始め、増圧室２５内の燃料の増圧が開始される。このため、燃料噴射ノズル２２の燃料溜まり室３６内の燃料の油圧力の上昇が開始される。
【００６６】
その後に、ノズル背圧室３７内の燃料の油圧力とスプリング３４の付勢力との総和よりも、燃料溜まり室３６内の燃料の油圧力が上回ると、燃料噴射ノズル２２のコマンドピストン３３およびノズルニードル３２が燃料溜まり室３６内の燃料の油圧力によってリフトを開始し、ノズルニードル３２が弁座から離座する。したがって、燃料噴射ノズル２２が開弁するため、複数の噴射孔３１が開かれて、エンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射が開始される。このとき、増圧ピストン２６のリフト位置に対応して増圧された高圧燃料がエンジンの当該気筒の燃焼室内へ噴射される。
【００６７】
その後に、指令噴射時期から指令噴射量に対応する指令噴射期間（電磁弁７のソレノイドコイル５６への通電時間）が経過した時点で、電磁弁７のソレノイドコイル５６への通電を停止（ＯＦＦ）する。すると、ステータコア５７およびアーマチャ５８が消磁されるため、スプリング５４の付勢力によって、電磁弁７のバルブ５３がハウジングの弁座に着座する第１位置（初期位置）に位置制御される。このため、上述したように、２位置３方切替弁６のスプール弁４３がスプリング４４の付勢力によってハウジングの弁座に着座する第１位置（初期位置）に位置制御される。
【００６８】
これにより、コモンレール２内に蓄圧された燃料は、燃料供給配管１３から第１燃料導入経路６１→切替弁室４２の第１連通室→第１燃料導入経路６１、６３を経由して増圧器２１のピストン制御室２４内および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内に導入される。そして、ピストン制御室２４内にコモンレール圧力が導入され、ピストン制御室２４内の燃料の油圧力が上昇し始める。そして、ピストン制御室２４内の燃料の油圧力に戻しスプリングの付勢力を加えた力が、ピストン背圧室２３内の燃料の油圧力よりも大きくなると、戻しスプリングの付勢力のアシストを受けながら増圧ピストン２６のリフト量が小さくなる。
【００６９】
これにより、増圧室２５の内容積が拡げられ、増圧室２５内の燃料の油圧力が低下し始める。その後に、ノズル背圧室３７内の燃料の油圧力とスプリング３４の付勢力との総和よりも、燃料溜まり室３６内の燃料の油圧力が下回ると、ノズルニードル３２が閉弁方向に移動し始め、ノズルニードル３２が弁座に着座する。したがって、燃料噴射ノズル２２が閉弁するため、ノズルハウジング３５の先端側に設けられた複数の噴射孔３１が閉じられて、エンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射が終了する。
【００７０】
［実施例１の特徴］
ここで、インジェクタ３の電磁弁７を開弁駆動すると、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より燃料が燃料タンク９側に流出する。このとき、燃料噴射ノズル２２の各摺動部より溢流したリーク燃料や、ノズル背圧室３７より排出されるリターン燃料の圧力脈動が１０ＭＰａの大きさで発生し、リーク燃料やリターン燃料の圧力脈動が電磁弁７の電磁弁室５１に影響を及ぼすと、Ｏリング５５の使用耐圧限界（例えば３ＭＰａ程度）を超えることになる。このため、従来より一般的なコモンレール式燃料噴射システムに使用されるインジェクタでは、リターン燃料の圧力変動を３ＭＰａ程度以下に設定している。この値は、燃料噴射ノズルの各摺動部より溢流したリーク燃料流量と燃料噴射ノズルのノズル背圧室より流出したリターン燃料流量とを電磁弁の電磁弁室に合流させたリターン燃料流量で達成されていた。
【００７１】
なお、上記のリーク燃料流量とは、燃料噴射ノズルの各摺動部、例えば図３の燃料噴射ノズル２２においては燃料溜まり部３６からノズルニードル３２の大径部とノズルハウジング３５の摺動孔との摺動隙間を経て図示しないリーク通路内に溢流したリーク燃料流量と、ノズル背圧室３７からコマンドピストン３３の大径部とノズルハウジング３５の摺動孔との摺動隙間を経て図示しないリーク通路内に溢流したリーク燃料流量とを加算した燃料リーク量（インジェクタ静的リーク量）を指す。また、上記のリターン燃料流量とは、電磁弁が開弁駆動されるインジェクタの燃料噴射時に、燃料噴射ノズルのノズル背圧室より流出して燃料系の低圧側である燃料タンクに排出される燃料リーク量（インジェクタ動的リーク量）を指す。
【００７２】
ところが、本実施例のような増圧ピストン型燃料噴射装置では、増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７の両方から燃料を排出することで、増圧器２１の増圧ピストン２６のリフト量および燃料噴射ノズル２２のノズルニードル３２の開弁時期または開弁期間を制御しているので、一般的なコモンレール式燃料噴射システムに使用されるインジェクタと比べてリターン燃料の流量が著しく増大する。すなわち、上記のリーク燃料流量およびリターン燃料流量に、増圧器２１のピストン制御室２４より流出するリターン燃料流量が加わる。
【００７３】
このため、一般的なコモンレール式燃料噴射システムに使用されるインジェクタと同様に、図１０に示したように、増圧器１０２のピストン制御室１１３より流出するリターン燃料流量と、燃料噴射ノズル１０３のノズル背圧室より流出するリターン燃料流量（各摺動部からのリーク燃料流量を含む）と、電磁弁１０５の電磁弁室１１７より流出するリターン燃料流量とを合流部１４３で合流させて一括して１本のリターン配管１０６を経由して燃料タンク１０７に排出するようにすると、図１１に示したように、大きなリターン燃料の圧力変動が発生して、電磁弁１０５のＯリング等のシール部の使用耐圧限界（例えば３ＭＰａ程度）を超えるという不具合が発生してしまう。
【００７４】
そこで、本実施例のコモンレール式燃料噴射システム（特に増圧ピストン２６を内蔵したインジェクタ３）においては、増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料流量と燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料流量（各摺動部からのリーク燃料流量を含む）とを一括して燃料タンク９に排出する第１燃料排出経路７１および第１リターン配管７４と、電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料流量のみを燃料タンク９に排出する第２燃料排出経路７２および第２リターン配管７５とを管路的に分離独立して設置（または形成）している。
【００７５】
これによって、増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料流および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料流は、電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料流と合流することなく、第１リターン配管７４を経由して直接燃料タンク９に戻される。すなわち、増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料流および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料流と電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料流との合流部を設けない流路構造（管路構造）となる。これにより、インジェクタ３の燃料噴射制御（噴射量制御と噴射時期制御と増圧ピストン２６のリフト量の制御）に伴って、増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料の圧力変動、すなわち、第１燃料排出経路７１および第１リターン配管７４内に発生するリターン燃料の圧力変動が、第２燃料排出経路７２および第２リターン配管７５を伝播して、電磁弁７の電磁弁室５１内に伝わるのを確実に防止することができる。したがって、電磁弁７のＯリング等のシール部の使用耐圧限界（例えば３ＭＰａ程度）を超えるような大きなリターン燃料の圧力変動が電磁弁７の電磁弁室５１内に伝わらないようになるので、安価な構造でありながらも、増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料の圧力変動から電磁弁７のＯリング５５等のシール部（およびねじ締結部等）を保護することができる。これにより、電磁弁７の更なる耐圧性の向上を図る必要がなくなるため、システム全体の価格を低減することができる。
【００７６】
ここで、本実施例では、増圧器２１のピストン制御室２４から燃料タンク９に戻されるリターン燃料、および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７から燃料タンク９に戻されるリターン燃料（リーク燃料を含む）と、電磁弁７の電磁弁室５１から燃料タンク９に戻されるリターン燃料とを管路的に分離させて、それぞれ別の第１、第２リターン配管７４、７５で燃料タンク９に戻すように構成しているが、図７に示したように、第１リターン配管７４にチェックバルブ７６を設置したシステムに対して、チェックバルブ７６と燃料タンク９との間の第１リターン配管７４に、第２リターン配管７５の出口部を接続させるようにしても良い。この場合には、チェックバルブ７６よりも燃料流方向の下流側の第１リターン配管（例えばゴムパイプ部分）７４に、電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料が合流するので、第１リターン配管７４内のリターン燃料の圧力変動は著しく減衰しており、電磁弁７の電磁弁室５１内に大きなリターン燃料の圧力変動は伝わらない。
【００７７】
ここで、第１リターン配管７４にチェックバルブ７６を設ける目的は、第１リターン配管７４内の燃料圧力をリターン燃料の流入後の数ｍｓｅｃを除いて、設定圧力以下に安定させ、エンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射量の低圧側変動による影響を排除することである。そして、チェックバルブ７６を設けた第１リターン配管７４では、リターン燃料の流入で上昇した圧力によりチェックバルブ７６から流入量以上の燃料が流出し、一旦チェックバルブ７６よりも燃料流方向の上流側の第１リターン配管７４内の燃料圧力は燃料蒸気圧の負圧になる。この負圧は、インジェクタ３の常時リーク燃料によりすぐにチェックバルブ７６の開弁圧力まで回復する。以降、次気筒のインジェクタ３のリターン燃料流量の流入まで開弁圧力に保持される（図８参照）。なお、チェックバルブ７６の無い第１リターン配管７４では、リターン燃料の流入で上昇した燃料圧力が第１リターン配管７４を往復し、第１リターン配管７４内の燃料圧力は、燃料蒸気圧の負圧と１０ＭＰａを超す正圧とを繰り返す（図６参照）。
【実施例２】
【００７８】
［実施例２の構成］
図４ないし図６は本発明の実施例２を示したもので、図４は増圧ピストン型燃料噴射装置の燃料配管系を示した図で、図５は圧力変動防止器を示した図である。
【００７９】
本実施例のインジェクタ３は、増圧器２１、燃料噴射ノズル２２、２位置３方切替弁６、電磁弁７等を一体的に設けることで増圧式インジェクタを構成している。これにより、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムは、増圧ピストン型燃料噴射装置を構成する。このシステムは、実施例１と異なる構成として、インジェクタ３の内部より流出したリターン燃料を燃料系の低圧側（燃料タンク９）に還流させるためのリターン配管７７と、このリターン配管７７内のリターン燃料の圧力変動が電磁弁７の電磁弁室５１に伝わるのを防止するための圧力変動伝達防止手段とを備えている。
【００８０】
ここで、インジェクタ３の内部には、図４に示したように、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出した燃料を、２位置３方切替弁６の切替弁室４２を経由して燃料タンク９に戻すための第１燃料排出経路７１と、２位置３方切替弁６の圧力制御室４１より流出した燃料を、電磁弁７の電磁弁室５１を経由して燃料タンク９に戻すための第２燃料排出経路７２とが形成されている。また、２位置３方切替弁６の切替弁室４２よりも燃料流方向の上流側（ノズル背圧室３７側）で第１燃料排出経路７１に合流する第１燃料排出経路７３は、増圧器２１のピストン制御室２４より流出した燃料を、２位置３方切替弁６の切替弁室４２を経由して燃料タンク９に戻す。
【００８１】
そして、本実施例の第２燃料排出経路７２の燃料流方向の下流端は、２位置３方切替弁６の切替弁室４２よりも燃料流方向の下流側で第１燃料排出経路７１に接続している。そして、第１燃料排出経路７１内を流れるリターン燃料と第２燃料排出経路７２内を流れるリターン燃料との合流部７９よりも燃料流方向の下流側の第１燃料排出経路７１は、インジェクタ３のリークポートを介してリターン配管７７に接続している。このリターン配管７７は、インジェクタ３の増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料流（リーク燃料流を含む）と電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料流とを合流させて一括して燃料タンク９に戻すための燃料還流管路である。
【００８２】
また、本実施例の圧力変動伝達防止手段は、電磁弁７の電磁弁室５１内の燃料の圧力上昇を、電磁弁７のＯリング５５の使用耐圧限界（例えば３ＭＰａ程度）以下に抑えるための圧力変動防止器１７、通路断面積（燃料の流量）を絞る固定絞り（オリフィス）１８、および合流部７９から電磁弁７の電磁弁室５１側への燃料の逆流を防止する逆止弁１９等によって構成されている。これらは、電磁弁７の電磁弁室５１よりも燃料流方向の下流側と合流部７９との間に設置されている。
【００８３】
次に、本実施例の圧力変動防止器１７の構造を図４および図５に基づいて簡単に説明する。この圧力変動防止器１７は、インジェクタ３の燃料噴射ノズル２２のノズルハウジング（特にノズルホルダ）３５または電磁弁７のハウジングに一体的に設けられたハウジング（シリンダ）９１と、このハウジング９１の摺動孔内に摺動自在に収容されたピストン９２とによって構成されている。ハウジング９１の壁面には、電磁弁７の電磁弁室５１よりも燃料流方向の下流側の第２燃料排出経路７２に連通する凹状部（空間）が形成されている。この凹状部の開口端には、ピストン９２が初期位置以上に図示右方向に移動するのを規制する環状のストッパ９３が設けられている。また、ハウジング９１には、凹状部の奥側端と外部とを連通する連通路（空気通路）９４が形成されている。
【００８４】
ピストン９２は、ハウジング９１の凹状部を、内部の圧力が大気圧に保たれる第１容積可変室（ピストン室）９５と、第２燃料排出経路７２に連通する第２容積可変室９６とに区画形成するように略コの字状の断面を有している。また、ハウジング９１の凹状部内には、ピストン９２を第２容積可変室９６内の内容積を小さくする側に付勢するピストン付勢手段としてのスプリング９７が設置されている。したがって、ハウジング９１の摺動孔内に摺動自在に嵌装されたピストン９２は、スプリング９７によってストッパ９３に所定のセット荷重で押し付けられている。そして、ハウジング９１とピストン９２とにより周囲を囲まれた第１容積可変室９５内の圧力は、連通路９４により空気の出入りを許し、大気圧に保たれている。また、ハウジング９１の内壁面に形成された環状溝９８内には、第２容積可変室９６から第１容積可変室９５への燃料圧力の漏洩を防止するためのバックアップリング付きのＯリング９９が装着されている。
【００８５】
本実施例の圧力変動防止器１７の機能は、インジェクタ３の燃料噴射制御時に、２０ｍｍ3 ／ｓｔ程度のリターン燃料が第２燃料排出経路７２を経由して電磁弁７の電磁弁室５１内に流入すると、ピストン９２の図示左右方向の受圧面に作用する圧力差に伴ってピストン９２がスプリング９７の付勢力に抗して図示左方向に移動し、第１容積可変室９５内の内容積が狭くなる。これに伴って第２容積可変室９６内の内容積が広くなるため、電磁弁７の電磁弁室５１から第２燃料排出経路７２を経由して第２容積可変室９６内にリターン燃料が流入して、第２燃料排出経路７２内の燃料圧力が下がる。
【００８６】
これにより、電磁弁室圧力上昇を３ＭＰａ程度以下に抑え、次回の当該気筒のインジェクタ３の燃料噴射制御時期までに、電磁弁７の電磁弁室５１内に流入した２０ｍｍ3 ／ｓｔ程度のリターン燃料が、第２燃料排出経路７２、合流部７９、リターン配管７７を経由して燃料タンク９に排出される。以上の構成により、インジェクタ３の燃料噴射制御時に、２０ｍｍ3 ／ｓｔ程度のリターン燃料が第２燃料排出経路７２を経由して電磁弁７の電磁弁室５１内に流入しても、電磁弁室圧力上昇を３ＭＰａ程度以下に抑えることができる。このため、電磁弁７の電磁弁室５１が圧力変動防止器１７の付いた一種のアキュムレータとして機能することが確認できる。
【００８７】
また、本実施例では、電磁弁７の電磁弁室５１とリターン配管７７および合流部７９との間に、オリフィス１８、および電磁弁７の電磁弁室５１への燃料の逆流を阻止する逆止弁１９を配置している。この逆止弁１９は、弁孔を有するバルブボデー、弁孔を開閉する弁体、およびこの弁体を弁孔を閉塞する側に付勢するスプリング等の弁体付勢手段等によって構成されている。これにより、リターン配管７７および合流部７９に高い正圧が発生している時には、逆止弁１９が開弁しないので、上述の全体としてアキュムレータになっている電磁弁７の電磁弁室５１内にインジェクタ３の燃料噴射量の制御用燃料が蓄えられる。
【００８８】
そして、リターン配管７７および合流部７９内の燃料圧力が燃料蒸気圧に下がり始めると、圧力変動防止器１７のスプリング９７の付勢力によりピストン９２が戻されて、燃料を第２燃料排出経路７２、合流部７９、リターン配管７７を経由して燃料タンク９に排出する。ここで、オリフィス１８は、燃料タンク９への燃料の排出中に、上述の燃料蒸気圧の負圧と１０ＭＰａを超す正圧とを繰り返す圧力の正圧が作用し、逆止弁１９が閉じるまでの時間中に高圧が電磁弁７の電磁弁室５１に入ろうとする時その流量を絞り、高圧を電磁弁７の電磁弁室５１に伝わり難くする。
【００８９】
［実施例２の特徴］
本実施例の増圧ピストン型燃料噴射装置においては、インジェクタ３の増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料流（リーク燃料流を含む）と電磁弁７の電磁弁室５１より流出した燃料流とを合流させて一括して燃料系の低圧側（燃料タンク９）に戻すためのリターン配管７７と電磁弁７の電磁弁室５１との間に、圧力変動防止器１７および逆止弁１９等を配置することにより、リターン配管７７内のリターン燃料の圧力変動が電磁弁７の電磁弁室５１へ伝わらないようにしている。したがって、安価な構造でありながらも、リターン配管７７内のリターン燃料の圧力変動から電磁弁７のＯリング５５等のシール部（およびねじ締結部等）を保護することができる。これにより、電磁弁７の更なる耐圧性の向上を図る必要がなくなるため、システム全体の価格を低減することができる。
【００９０】
ここで、図６は、図４の燃料配管系に適用した時のシミュレーション結果を示した図である。この図６から、リターン配管圧力が電磁弁室圧力と分離され、電磁弁室圧力は３ＭＰａ程度以下に抑えられているのが分かる。そして、図６のシミュレーション結果には、横軸に時間、第１縦軸に電磁弁室圧力とリターン配管圧力が示されている。また、第２縦軸には、圧力変動防止器１７のピストンストロークが示されている。そして、エンジン回転速度は、６０００ｒｐｍで、インジェクタ３の噴射間隔は、２０ｍｓである。また、ピストン９２は１ＭＰａの圧力に相当する荷重で、２０ｍｓ以内に元の位置に戻り、戻り時の押し出し圧力が１ＭＰａ程度になっているのが分かる。
【００９１】
なお、本実施例では、圧力変動防止器１７の第１容積可変室９５内に、連通路９４を介してインジェクタ３の外部の空気を導入することで、第１容積可変室９５内の圧力を大気圧に保つようにしているが、圧力変動防止器１７の第１容積可変室９５内の空気をバキュームポンプによって吸引することで、第１容積可変室９５内の圧力を大気圧よりも低い負圧に保つようにしても良い。この場合には、インジェクタ３の燃料噴射制御時にバキュームポンプを作動させることで、第２容積可変室９６内の内容積を大きくして、第２燃料排出経路７２内のリターン燃料を第２容積可変室９６内に流入させる。これにより、電磁弁室圧力を電磁弁７のＯリング５５の使用耐圧限界（例えば３ＭＰａ程度）以下に抑えることができる。
【実施例３】
【００９２】
図７および図８は本発明の実施例３を示したもので、図７はコモンレール式燃料噴射システムの燃料配管系を示した図である。
【００９３】
本実施例のインジェクタ３には、第１燃料排出経路７１の燃料流方向の下流端で開口した第１リークポート、および第２燃料排出経路７２の燃料流方向の下流端で開口した第２リークポートが設けられている。そして、インジェクタ３の第１リークポートと燃料タンク９との間には、各インジェクタ３より流出した余剰燃料（特に増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料）を、燃料タンク９内に還流させるための第１リターン配管７４が接続されている。この第１リターン配管７４には、第１リターン配管７４内のリターン燃料の圧力変動を抑制するためのチェックバルブ７６が設置されている。
【００９４】
また、インジェクタの第２リークポートと燃料タンク９との間には、各インジェクタ３より流出した余剰燃料（特に電磁弁７の電磁弁室５１より流出したリターン燃料）を、燃料タンク９内に還流させるための第２リターン配管７５が設置されている。この第２リターン配管７５の燃料流方向の下流端は、チェックバルブ７６よりも燃料流方向の下流側の第１リターン配管（リターン配管７７）に接続されている。したがって、リターン配管７７は、サプライポンプ１より流出してリターン配管１５を通過した余剰燃料と、コモンレール２より流出してリターン配管１６を通過した余剰燃料と、各インジェクタ３より流出した余剰燃料とを合流させて一括して燃料タンク９内に戻すための燃料排出管路である。  
【００９５】
ここで、図８は、図４の圧力変動防止器１７を搭載したインジェクタ３を、図７の燃料配管系に適用した時のシミュレーション結果を示した図である。この図８から、リターン配管圧力が電磁弁室圧力と分離され、電磁弁室圧力は３ＭＰａ程度以下に抑えられているのが分かる。そして、図８のシミュレーション結果には、実施例２と同様に、横軸に時間、第１縦軸に電磁弁室圧力とリターン配管圧力が示されている。また、第２縦軸には、実施例２と同様に、圧力変動防止器１７のピストンストロークが示されている。そして、エンジン回転速度は、６０００ｒｐｍで、インジェクタ３の噴射間隔は、２０ｍｓである。そして、ピストン９２は１ＭＰａの圧力に相当する荷重で、２０ｍｓ以内に元の位置に戻り、戻り時の押し出し圧力が１ＭＰａ程度になっているのが分かる。
【実施例４】
【００９６】
図９は本発明の実施例４を示したもので、増圧ピストン型燃料噴射装置に使用されるインジェクタの部分構造を示した図である。
【００９７】
本実施例のインジェクタ３は、図示しない増圧器、燃料噴射ノズル２２、図示しない２位置３方切替弁、電磁弁７、圧力変動防止器１７および逆止弁１９等を一体的に設けることで増圧式インジェクタを構成している。これにより、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムは、増圧ピストン型燃料噴射装置を構成する。
【００９８】
電磁弁７は、燃料噴射ノズル２２のノズルハウジング３５に２位置３方切替弁を伴ってリテーニングナット４８を用いて締め付け固定されている。このリテーニングナット４８は、ノズルハウジング３５の外周ねじ部に螺合する内周ねじ部を有している。また、リテーニングナット４８は、入口側、出口側オリフィス６６ａ、６６ｂを有するオリフィスプレート４９を介して電磁弁７のバルブボデー５２の密着面（図示下端面）とノズルハウジング３５の密着面（図示上端面）とを所定のねじ締付軸力で密着させる部品である。
【００９９】
また、本実施例のインジェクタ３は、電磁弁７のバルブボデー５２と燃料噴射ノズル２２のノズルハウジング３５との間に電磁弁室５１を形成している。また、ノズルハウジング３５の外周とリテーニングナット４８の内周との間には、電磁弁室５１からインジェクタ３の外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング（シール部）５５が装着されている。また、電磁弁７の電磁駆動部は、ソレノイドコイル５６、ステータコア５７、アーマチャ５８およびハウジング５９等によって構成されている。なお、ハウジング５９の外周とリテーニングナット４８の内周との間には、電磁弁室５１からインジェクタ３の外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング（シール部）６０が装着されている。
【０１００】
また、本実施例のインジェクタ３の内部には、コモンレール２から２位置３方切替弁の切替弁室（図示せず）を経由して燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内に燃料を導入するための第１燃料導入経路（第１燃料導入通路）６１と、コモンレール２から増圧器の増圧室（図示せず）を経由して燃料噴射ノズル２２の燃料溜まり室（図示せず）内に高圧燃料を導入するための第２燃料導入経路（第２燃料導入通路）６２とが形成されている。また、インジェクタ３の内部には、実施例２と同様に、第１燃料導入経路（第１燃料導入通路）６３、６４および第２燃料導入経路（第２燃料導入通路）６５が形成されている。  
【０１０１】
また、本実施例のインジェクタ３の内部には、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出した燃料を、２位置３方切替弁の切替弁室を経由してリターン配管７７（図４参照）に排出するための第１燃料排出経路（第１燃料排出通路）７１と、２位置３方切替弁の圧力制御室（図示せず）より流出した燃料を、電磁弁７の電磁弁室５１を経由してリターン配管７７に排出するための第２燃料排出経路（第２燃料排出通路）７２とが形成されている。また、インジェクタ３の内部には、実施例２と同様に、第１燃料排出経路（第１燃料排出通路）７３が形成されている。そして、圧力変動防止器１７および逆止弁１９は、電磁弁７の電磁弁室５１よりも燃料流方向の下流側と、第１燃料排出経路７１内を流れるリターン燃料と第２燃料排出経路７２内を流れるリターン燃料との合流部７９との間に設置されている。なお、その合流部７９よりも燃料流方向の下流側の第１燃料排出経路７１は、インジェクタ３のリークポートを介してリターン配管７７に接続している。
【０１０２】
［変形例］
本実施例では、ディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）の各気筒毎に対応して搭載される燃料噴射ノズル２２のノズルニードル３２のリフト量を制御すると共に、燃料噴射ノズル２２毎に対応して搭載される増圧器２１の増圧ピストン２６のリフト量を制御するアクチュエータとして、油圧作動式の２位置３方切替弁６および電磁弁７等によって構成される電磁式油圧制御弁を用いた例を説明したが、第１燃料導入経路６１（または第１燃料導入経路６３）上に油圧作動式の２位置開閉弁を設置し、第１燃料排出経路７１（または第１燃料排出経路７３）上に油圧作動式の２位置開閉弁を設置し、これらの２つの２位置開閉弁の各圧力制御室内の燃料圧力の増減制御を１個または複数個の電磁弁によって実施するようにしても良い。
【０１０３】
本実施例では、本発明の内燃機関用燃料噴射装置を、コモンレール式燃料噴射システムに組み込まれて、増圧ピストン２６を備えた増圧ピストン型燃料噴射装置に適用した例を説明したが、コモンレール２等の蓄圧器または蓄圧配管を持たず、燃料噴射ポンプから燃料供給配管を経由して直接増圧器２１または燃料噴射ノズル２２に低圧燃料を圧送供給するタイプの増圧ピストン型燃料噴射装置に適用しても良い。また、低圧燃料を吐出する燃料噴射ポンプ（燃料圧送手段）として、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプを用いても良い。
【０１０４】
本実施例では、インジェクタ３の内部に、増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料流と燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料流とを合流させて一括して燃料系の低圧側である燃料タンク９に還流させるための第１燃料排出経路（第１リターン通路）７１を形成しているが、インジェクタ３の内部に、増圧器２１のピストン制御室２４より流出したリターン燃料流と、燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料流とを管路的に分離独立して燃料タンク９に還流させるための第１燃料排出経路（リターン通路、管路、油路）を形成しても良い。
【０１０５】
本実施例では、２位置３方切替弁６の切替弁室４２の第１連通室から増圧器２１のピストン制御室２４内および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７内に燃料を導入する第１燃料導入経路６１と、増圧器２１のピストン制御室２４および燃料噴射ノズル２２のノズル背圧室３７より流出したリターン燃料を、２位置３方切替弁６の切替弁室４２の第２連通室内に流入させる第１燃料排出経路７１とを１本の通路（管路、油路）によって構成しているが、第１燃料導入経路６１と第１燃料排出経路７１とを管路的に分離独立した２本の通路（管路、油路）によって構成ても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】増圧ピストン型燃料噴射装置の燃料配管系を示した構成図である（実施例１）。
【図２】コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した構成図である（実施例１）。
【図３】（ａ）、（ｂ）は燃料噴射ノズルの概略構成を示した断面図である（実施例１）。
【図４】増圧ピストン型燃料噴射装置の燃料配管系を示した構成図である（実施例２）。
【図５】圧力変動防止器を示した断面図である（実施例２）。
【図６】図４の燃料配管系のシミュレーション結果を示したタイミングチャートである（実施例２）。
【図７】コモンレール式燃料噴射システムの燃料配管系を示した構成図である（実施例３）。
【図８】図４のインジェクタを図７の燃料配管系に適用した時のシミュレーション結果を示したタイミングチャートである（実施例３）。
【図９】インジェクタの部分構造を示した断面図である（実施例４）。
【図１０】インジェクタの燃料導入経路と燃料排出経路を示した構成図である（従来の技術）。
【図１１】図１０のリターン配管内の圧力変動波形を示した説明図である（従来の技術）。
【符号の説明】
【０１０７】
１  サプライポンプ（燃料噴射ポンプ）
２  コモンレール
３  インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）
６  インジェクタの２位置３方切替弁（油圧作動式の２位置切替弁）
７  インジェクタの電磁弁（電磁式油圧制御弁）
９  燃料タンク（燃料系の低圧側）
１７  圧力変動防止器（圧力変動伝達防止手段）
１９  逆止弁（圧力変動伝達防止手段）
２１  インジェクタの増圧器
２２  インジェクタの燃料噴射ノズル
２３  増圧器のピストン背圧室
２４  増圧器のピストン制御室
２５  増圧器の増圧室
２６  増圧器の増圧ピストン
３１  燃料噴射ノズルの噴射孔
３２  燃料噴射ノズルのノズルニードル
３３  燃料噴射ノズルのコマンドピストン
３４  燃料噴射ノズルのスプリング（ニードル付勢手段）
３５  燃料噴射ノズルのノズルハウジング
３６  燃料噴射ノズルの燃料溜まり室
３７  燃料噴射ノズルのノズル背圧室
３８  燃料噴射ノズルの燃料導入通路
３９  燃料噴射ノズルの燃料給排通路
４１  ２位置３方切替弁の圧力制御室
４２  ２位置３方切替弁の切替弁室
４３  ２位置３方切替弁のスプール弁（弁体）
４４  ２位置３方切替弁のスプリング（弁体付勢手段）
５１  電磁弁の電磁弁室
５３  電磁弁のバルブ（弁体）
５４  電磁弁のスプリング（弁体付勢手段）
５５  電磁弁のＯリング（シール部）
５６  電磁弁のソレノイドコイル（弁体駆動手段）
７１  第１燃料排出経路（第１リターン通路）
７２  第２燃料排出経路（第２リターン通路）
７３  第１燃料排出経路（第１リターン通路）
７４  第１リターン配管
７５  第２リターン配管
７６  チェックバルブ
７７  リターン配管
９２  圧力変動防止器のピストン
９５  圧力変動防止器の第１容積可変室
９６  圧力変動防止器の第２容積可変室
９７  圧力変動防止器のスプリング（ピストン付勢手段）
【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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