(57)【要約】【課題】燃料の噴射率の傾きを制御可能な燃料噴射弁において、従動弁付近の構成を簡素にする。【解決手段】燃料噴射弁２０であって、高圧室３３と噴射孔３４とを連通及び遮断するニードル弁３１と、制御室４６の内部に設けられ、中間室２６の内部の燃料圧力に基づいて、リフト状態が制御される従動弁４１と、第１通路２５と低圧通路５８とを連通及び遮断し、第２通路２７と低圧通路とを連通及び遮断する開閉弁５１、５２と、を備え、従動弁には、従動弁を貫通する通路であって、燃料の流量を制限する第１絞り４２ａを有する第３通路４２が設けられ、従動弁は、制御室と中間室とを第３通路を介して連通した状態において高圧通路１４と制御室とを遮断し、制御室と中間室とを第３通路を介さず連通した状態において高圧通路と制御室とを連通し、第２通路は、燃料の流量を制限する第２絞り２７ａを有し、従動弁を介さず制御室に連通している。【選択図】      図１
2019039424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の噴射率の傾きを制御可能な燃料噴射弁（２０、１２０）であって、
高圧燃料が供給される高圧室（３３）、前記高圧室の内部の燃料を噴射する噴射孔（３４）、高圧燃料が供給される高圧通路（１４）、前記高圧通路に接続された制御室（３６、４６）、低圧燃料を排出する低圧通路（５８）、前記低圧通路に接続された第１通路（２５）、前記制御室と前記第１通路とを接続する中間室（２６）、及び前記制御室と前記低圧通路とを接続する第２通路（２７、１２７、２２７）が設けられた本体（２１、２２、２３、２４、１２１、１２２、２２３）と、
前記制御室（３６）の内部の燃料圧力に基づいて、前記高圧室と前記噴射孔とを連通及び遮断するニードル弁（３１、１３１、２３１）と、
前記制御室（４６）の内部に設けられ、前記中間室の内部の燃料圧力に基づいて、リフト状態が制御される従動弁（４１）と、
前記第１通路と前記低圧通路とを連通及び遮断し、前記第２通路と前記低圧通路とを連通及び遮断する開閉弁（５１、５２、１５１）と、
を備え、
前記従動弁には、前記従動弁を貫通する通路であって、燃料の流量を制限する第１絞り（４２ａ）を有する第３通路（４２）が設けられ、
前記従動弁は、前記制御室と前記中間室とを前記第３通路を介して連通した状態において前記高圧通路と前記制御室とを遮断し、前記制御室と前記中間室とを前記第３通路を介さず連通した状態において前記高圧通路と前記制御室とを連通し、
前記第２通路は、燃料の流量を制限する第２絞り（２７ａ）を有し、前記従動弁を介さず前記制御室に連通している、燃料噴射弁。
【請求項２】
燃料の噴射中に、前記開閉弁により前記第１通路と前記低圧通路とが遮断されることで、前記従動弁により前記制御室と前記中間室とが前記第３通路を介さず連通される、請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記開閉弁は、前記第１通路と前記低圧通路とを連通及び遮断する第１開閉弁（５１）と、前記第２通路と前記低圧通路とを連通及び遮断する第２開閉弁（５２）とを含む、請求項１又は２に記載の燃料噴射弁（２０）。
【請求項４】
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が閉じられた状態において、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれることにより、前記ニードル弁により前記高圧室と前記噴射孔とが遮断された状態が維持され且つ前記従動弁により前記高圧通路と前記制御室とが連通される、請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記高圧通路は、燃料の流量を制限する第３絞り（１４ａ）を有し、
前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態において、前記第３絞りを介した燃料の流量が前記第２絞りを介した燃料の流量よりも大きく設定されている、請求項３又は４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
燃料の噴射中に、前記第１開閉弁が閉じられることで、前記従動弁により前記制御室と前記中間室とが前記第３通路を介さず連通される、請求項３〜５のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
燃料の噴射を停止する際に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が閉じられた状態と、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態とを切り替え可能である、請求項３〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記ニードル弁が前記高圧室と前記噴射孔とを遮断する方向へ移動中に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が閉じられた状態と、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態とを切り替え可能である、請求項３〜７のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
燃料の噴射を開始する際に、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが連通された状態と、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが遮断された状態とを切り替え可能である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記ニードル弁が前記高圧室と前記噴射孔とを連通する方向へ移動中に、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが連通された状態と、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが遮断された状態とを切り替え可能である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
前記開閉弁により前記第１通路と前記低圧通路とが連通された場合に、前記従動弁により前記制御室と前記中間室とを前記第３通路を介して連通した状態となることが、前記第１絞りによる燃料の流量の制限、前記中間室への前記従動弁の露出面積、及び前記高圧通路への前記従動弁の露出面積の設定に基づいて実現されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
前記制御室は、内部に前記従動弁が配置された第１制御室（４６）と、内部に前記ニードル弁が露出する第２制御室（３６）とを含み、
前記本体には、前記第１制御室と前記第２制御室とを接続する通路であって、燃料の流量を制限する第４絞り（４７ａ）を有する第４通路（４７）が設けられている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
前記第１開閉弁が開かれ且つ前記第２開閉弁が開かれ且つ前記従動弁により前記高圧通路と前記制御室とが遮断され且つ前記ニードル弁により前記高圧室と前記噴射孔とが連通された状態において、前記第４絞りを介した燃料の流量が前記第１絞りを介した燃料の流量と前記第２絞りを介した燃料の流量との合計よりも大きく設定されている、請求項１２に記載の燃料噴射弁。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁（２０、１２０）と、
内部に高圧燃料を保持し、前記高圧室及び前記高圧通路へ高圧燃料を供給する保持容器（１１）と、
前記第１通路と前記低圧通路とを連通及び遮断させ、前記第２通路と前記低圧通路とを連通及び遮断させるように、前記開閉弁を駆動する駆動部（９０）と、
を備える燃料噴射システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の噴射率の傾きを制御可能な燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料噴射弁において、ニードル弁のリフトを制御する燃料圧力を発生する制御室が形成され、低圧燃料通路及び高圧燃料通路と制御室との連通及び遮断を制御する燃料噴射弁がある（特許文献１参照）。そして、低圧燃料通路と制御室とが開閉弁により連通させられることで、制御室の燃料圧力が低下してニードル弁がリフトし、燃料が噴射される。特許文献１に記載の燃料噴射弁では、流量の異なる２つの低圧燃料通路が形成されており、高圧燃料通路と制御室との連通及び遮断を制御する従動弁を備えている。従動弁が高圧燃料通路と制御室とを遮断した状態（従動弁がリフトしていない状態）において、２つの低圧燃料通路が従動弁に形成された通路を介して制御室に連通している。そして、２つの低圧燃料通路の連通及び遮断が開閉弁により制御されることで、燃料の噴射率の傾きが制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＤＥ１０２０１３１１２７５１Ａ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の燃料噴射弁は、従動弁が高圧燃料通路と制御室とを遮断した状態において、２つの低圧燃料通路が従動弁に形成された２つの通路をそれぞれ介して制御室に連通する構成、又は２つの低圧燃料通路が中間室に連通し、中間室が従動弁に形成された１つの通路を介して制御室に連通する構成を採用している。前者の構成では、従動弁が高圧燃料通路と制御室とを遮断した状態において、２つの低圧燃料通路及び高圧燃料通路を、従動弁により互いにシールする必要がある。後者の構成では、２つの低圧燃料通路を中間室に連通させる必要がある。したがって、いずれの構成においても、従動弁付近の構成が複雑となる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、燃料の噴射率の傾きを制御可能な燃料噴射弁において、従動弁付近の構成を簡素にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、
燃料の噴射率の傾きを制御可能な燃料噴射弁（２０、１２０）であって、
高圧燃料が供給される高圧室（３３）、前記高圧室の内部の燃料を噴射する噴射孔（３４）、高圧燃料が供給される高圧通路（１４）、前記高圧通路に接続された制御室（３６、４６）、低圧燃料を排出する低圧通路（５８）、前記低圧通路に接続された第１通路（２５）、前記制御室と前記第１通路とを接続する中間室（２６）、及び前記制御室と前記低圧通路とを接続する第２通路（２７、１２７、２２７）が設けられた本体（２１、２２、２３、２４、１２１、１２２、２２３）と、
前記制御室（３６）の内部の燃料圧力に基づいて、前記高圧室と前記噴射孔とを連通及び遮断するニードル弁（３１、１３１、２３１）と、
前記制御室（４６）の内部に設けられ、前記中間室の内部の燃料圧力に基づいて、リフト状態が制御される従動弁（４１）と、
前記第１通路と前記低圧通路とを連通及び遮断し、前記第２通路と前記低圧通路とを連通及び遮断する開閉弁（５１、５２、１５１）と、
を備え、
前記従動弁には、前記従動弁を貫通する通路であって、燃料の流量を制限する第１絞り（４２ａ）を有する第３通路（４２）が設けられ、
前記従動弁は、前記制御室と前記中間室とを前記第３通路を介して連通した状態において前記高圧通路と前記制御室とを遮断し、前記制御室と前記中間室とを前記第３通路を介さず連通した状態において前記高圧通路と前記制御室とを連通し、
前記第２通路は、燃料の流量を制限する第２絞り（２７ａ）を有し、前記従動弁を介さず前記制御室に連通している。
【０００７】
上記構成によれば、高圧室に高圧燃料が供給される。開閉弁により第１通路と低圧通路とが連通されると、第１通路及び低圧通路を介して中間室の内部の燃料が排出される。このため、中間室の内部の燃料圧力が低下し、従動弁が中間室に引き付けられる。そして、従動弁により制御室と中間室とが第３通路を介して連通された状態では、従動弁により高圧通路と制御室とが遮断される。第３通路、中間室、第１通路、及び低圧通路を介して制御室の内部の燃料が排出されると、制御室の内部の燃料圧力が低下する。ここで、第３通路は、燃料の流量を制限する第１絞りを有するため、第１絞りの前後の燃料に差圧が生じ、この差圧より従動弁が中間室に引き付けられた状態が維持される。制御室の内部の燃料圧力がさらに低下すると、ニードル弁により高圧室と噴射孔とが連通され、噴射孔から燃料が噴射される。なお、第３通路が複数の第１絞りを有していたり、第３通路の流路面積が小さく設定されることで第３通路自体が第１絞りの機能を有していたりしてもよい。
【０００８】
開閉弁により第１通路及び第２通路と低圧通路とが連通された状態では、第１通路、第２通路、及び低圧通路を介して制御室の内部の燃料が排出される。ここで、第２通路は、燃料の流量を制限する第２絞りを有するため、制御室の内部の燃料圧力が中間室の内部の燃料圧力よりも低くなることが抑制され、従動弁が中間室に引き付けられた状態が維持される。そして、第１通路及び第２通路から制御室の内部の燃料が排出される状態では、第１通路のみから制御室の内部の燃料が排出される場合と比較して、制御室の内部の燃料圧力が低下する速度が高くなる。したがって、ニードル弁がリフトする速度を高くすることができ、燃料の噴射率の傾きを大きくすることができる。したがって、開閉弁により第１通路と低圧通路とを連通した状態において、開閉弁による第２通路と低圧通路との連通及び遮断を制御することにより、燃料の噴射率の傾きを制御することができる。なお、第２通路が複数の第２絞りを有していたり、第２通路の流路面積が小さく設定されることで第２通路自体が第２絞りの機能を有していたりしてもよい。
【０００９】
さらに、第２通路は従動弁を介さず制御室に連通しているため、第２通路が制御室に連通する構成を簡素にすることができる。すなわち、燃料噴射弁は、第１通路及び第２通路が従動弁に形成された２つの通路をそれぞれ介して制御室に連通する構成や、第１通路及び第２通路が中間室に連通し、中間室が従動弁に形成された１つの通路を介して制御室に連通する構成を採用する必要がない。したがって、燃料の噴射率の傾きを制御可能な燃料噴射弁において、従動弁付近の構成を簡素にすることができる。
【００１０】
第２の手段では、燃料の噴射中に、前記開閉弁により前記第１通路と前記低圧通路とが遮断されることで、前記従動弁により前記制御室と前記中間室とが前記第３通路を介さず連通される。
【００１１】
制御室の内部の燃料圧力が低下することで、ニードル弁により高圧室と噴射孔とが連通され、噴射孔から燃料が噴射される。上記構成によれば、燃料の噴射中に、開閉弁により第１通路と低圧通路とが遮断されることで、従動弁により制御室と中間室とが第３通路を介さず連通される。そして、従動弁により制御室と中間室とが第３通路を介さず連通された状態では、従動弁により高圧通路と制御室とが連通される。したがって、制御室の内部の燃料圧力が上昇し、ニードル弁により高圧室と噴射孔とを遮断する動作（閉弁動作）へ移行させることができる。
【００１２】
第３の手段では、前記開閉弁は、前記第１通路と前記低圧通路とを連通及び遮断する第１開閉弁（５１）と、前記第２通路と前記低圧通路とを連通及び遮断する第２開閉弁（５２）とを含む。
【００１３】
上記構成によれば、開閉弁は、第１通路と低圧通路とを連通及び遮断する第１開閉弁と、第２通路と低圧通路とを連通及び遮断する第２開閉弁とを含んでいる。このため、第１通路と低圧通路との連通及び遮断と、第２通路と低圧通路との連通及び遮断とを、互いに独立して制御することができる。
【００１４】
第４の手段では、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が閉じられた状態において、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれることにより、前記ニードル弁により前記高圧室と前記噴射孔とが遮断された状態が維持され且つ前記従動弁により前記高圧通路と前記制御室とが連通される。こうした構成によれば、燃料噴射弁により燃料噴射を行わない状態で、高圧通路の内部の燃料を、制御室、第２通路、及び低圧通路を介して排出することができる。したがって、高圧通路の内部の燃料圧力、ひいては高圧通路に燃料を供給する部分の内部の燃料圧力を低下させる減圧弁の機能を、第２開閉弁により実現することができる。
【００１５】
具体的には、第５の手段では、前記高圧通路は、燃料の流量を制限する第３絞り（１４ａ）を有し、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態において、前記第３絞りを介した燃料の流量が前記第２絞りを介した燃料の流量よりも大きく設定されている。こうした構成によれば、第３絞りを介して高圧通路から制御室へ流入する燃料の流量が、第２絞りを介して制御室から流出する燃料の流量よりも大きくなる。このため、従動弁により第２通路と制御室とが連通された状態になっても、制御室の内部の燃料圧力が低下せず、ニードル弁により高圧室と噴射孔とが遮断された状態を維持することができる。したがって、高圧通路の内部の燃料圧力、ひいては高圧通路に燃料を供給する部分の内部の燃料圧力を低下させる減圧弁の機能を、第２開閉弁により実現することができる。なお、高圧通路が複数の第３絞りを有していたり、高圧通路の流路面積が小さく設定されることで高圧通路自体が第３絞りの機能を有していたりしてもよい。
【００１６】
第６の手段では、燃料の噴射中に、前記第１開閉弁が閉じられることで、前記従動弁により前記制御室と前記中間室とが前記第３通路を介さず連通される。
【００１７】
制御室の内部の燃料圧力が低下することで、ニードル弁により高圧室と噴射孔とが連通され、噴射孔から燃料が噴射される。上記構成によれば、第１開閉弁が閉じられることで、従動弁により制御室と中間室とが第３通路を介さず連通される。そして、従動弁により制御室と中間室とが第３通路を介さず連通された状態では、従動弁により高圧通路と制御室とが連通される。したがって、制御室の内部の燃料圧力が上昇し、ニードル弁により高圧室と噴射孔とを遮断する動作へ移行させることができる。
【００１８】
制御室の内部の燃料圧力が上昇する速度が高いほど、ニードル弁が高圧室と噴射孔とを遮断する方向へ移動する（ニードル弁が下降する）速度が高くなる。そして、第１開閉弁及び第２開閉弁が閉じられた状態では、第１開閉弁が閉じられ且つ第２開閉弁が開かれた状態と比較して、制御室の内部の燃料圧力が上昇する速度が高くなる。
【００１９】
この点、第７の手段では、燃料の噴射を停止する際に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が閉じられた状態と、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、燃料の噴射を停止する際に、制御室の内部の燃料圧力が上昇する速度を変更することができ、ニードル弁が下降する速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを変更することができる。
【００２０】
第８の手段では、前記ニードル弁が前記高圧室と前記噴射孔とを遮断する方向へ移動中に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁が閉じられた状態と、前記第１開閉弁が閉じられ且つ前記第２開閉弁が開かれた状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、ニードル弁が下降中に、ニードル弁が下降する速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを柔軟に変更することができる。
【００２１】
制御室の内部の燃料圧力が低下する速度が高いほど、ニードル弁が高圧室と噴射孔とを連通する方向へ移動する（ニードル弁がリフトする）速度が高くなる。そして、第１通路と低圧通路とが連通され且つ第２通路と低圧通路とが連通された状態では、第１通路と低圧通路とが連通され且つ第２通路と低圧通路とが遮断された状態と比較して、制御室の内部の燃料圧力が低下する速度が高くなる。
【００２２】
この点、第９の手段では、燃料の噴射を開始する際に、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが連通された状態と、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが遮断された状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、燃料の噴射を開始する際に、制御室の内部の燃料圧力が低下する速度を変更することができ、ニードル弁がリフトする速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを変更することができる。
【００２３】
第１０の手段では、前記ニードル弁が前記高圧室と前記噴射孔とを連通する方向へ移動中に、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが連通された状態と、前記第１通路と前記低圧通路とが連通され且つ前記第２通路と前記低圧通路とが遮断された状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、ニードル弁がリフト中に、ニードル弁がリフトする速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを柔軟に変更することができる。
【００２４】
第１１の手段では、前記開閉弁により前記第１通路と前記低圧通路とが連通された場合に、前記従動弁により前記制御室と前記中間室とを前記第３通路を介して連通した状態となることが、前記第１絞りによる燃料の流量の制限、前記中間室への前記従動弁の露出面積、及び前記高圧通路への前記従動弁の露出面積の設定に基づいて実現されている。なお、燃料噴射弁は、従動弁を中間室へ近付ける方向へ付勢する付勢部材を備えていてもよい。
【００２５】
ニードル弁が制御室の内部に露出している構成において、制御室の内部の燃料圧力が急激に低下すると、ニードル弁が急激にリフトしてストッパ等に繰り返し衝突し、ニードル弁の挙動が不安定になる。一方、制御室の内部の燃料圧力が低下する速度が低すぎると、ニードル弁のリフトする速度が低くなりすぎるおそれがある。
【００２６】
この点、第１２の手段では、前記制御室は、内部に前記従動弁が配置された第１制御室（４６）と、内部に前記ニードル弁が露出する第２制御室（３６）とを含み、前記本体には、前記第１制御室と前記第２制御室とを接続する通路であって、燃料の流量を制限する第４絞り（４７ａ）を有する第４通路（４７）が設けられている。こうした構成によれば、第４通路の第４絞りにより第２制御室から流出する燃料の流量を制限することができ、第２制御室の内部の燃料圧力が低下する速度を適切に設定することができる。さらに、第１制御室と第２制御室との間で、燃料圧力の脈動が伝達されることを抑制することができる。このため、燃料圧力の脈動が、従動弁及びニードル弁の挙動に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。なお、第４通路が複数の第４絞りを有していたり、第４通路の流路面積が小さく設定されることで第４通路自体が第４絞りの機能を有していたりしてもよい。
【００２７】
第１３の手段では、前記第１開閉弁が開かれ且つ前記第２開閉弁が開かれ且つ前記従動弁により前記高圧通路と前記制御室とが遮断され且つ前記ニードル弁により前記高圧室と前記噴射孔とが連通された状態において、前記第４絞りを介した燃料の流量が前記第１絞りを介した燃料の流量と前記第２絞りを介した燃料の流量との合計よりも大きく設定されている。
【００２８】
上記構成によれば、第４通路を介して第１制御室に流入する燃料の流量が、第３通路及び第２通路を介して第１制御室から流出する燃料の流量よりも多くなる。このため、第１制御室の内部の燃料圧力が低下しすぎることを抑制することができ、第１絞りの前後の燃料に生じた差圧が減少することを抑制することができる。したがって、第１絞りの前後の燃料に生じた差圧より、従動弁が中間室に引き付けられた状態を維持することができる。
【００２９】
第１４の手段は、燃料噴射システム（１０）であって、第１〜第１３のいずれか１つの手段の燃料噴射弁（２０、１２０）と、
内部に高圧燃料を保持し、前記高圧室及び前記高圧通路へ高圧燃料を供給する保持容器（１１）と、
前記第１通路と前記低圧通路とを連通及び遮断させ、前記第２通路と前記低圧通路とを連通及び遮断させるように、前記開閉弁を駆動する駆動部（９０）と、
を備える。
【００３０】
上記構成によれば、保持容器から高圧室及び高圧通路へ高圧燃料が供給される。そして、駆動部により、第１通路と低圧通路とを連通及び遮断させ、第２通路と低圧通路とを連通及び遮断させるように、開閉弁が駆動される。したがって、燃料噴射システムにおいて、上述した各手段と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態の燃料噴射システムを示す模式図。
【図２】第１開閉弁が開いた状態を示す模式図。
【図３】図２のIII-III線断面図。
【図４】比較例の従動弁付近を示す部分拡大図。
【図５】図４のV-V線断面図。
【図６】他の比較例の従動弁付近を示す部分拡大図。
【図７】ニードル弁のリフト量と噴射率との関係を示すグラフ。
【図８】比較例のニードル弁のリフト量と噴射率との関係を示すグラフ。
【図９】第２開閉弁による減圧動作を示す模式図。
【図１０】高速立上時及び高速立下時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図１１】噴射開始前の第１開閉弁及び第２開閉弁の状態を示す模式図。
【図１２】高速立上時の第１開閉弁及び第２開閉弁の状態を示す模式図。
【図１３】高速立下時の第１開閉弁及び第２開閉弁の状態を示す模式図。
【図１４】高速立下時の第１開閉弁、第２開閉弁及び従動弁の状態を示す模式図。
【図１５】低速立上時及び高速立下時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図１６】低速立上時の第１開閉弁及び第２開閉弁の状態を示す模式図。
【図１７】高速立上時及び低速立下時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図１８】低速立下時の第１開閉弁及び第２開閉弁の状態を示す模式図。
【図１９】低速立下時の第１開閉弁、第２開閉弁及び従動弁の状態を示す模式図。
【図２０】低速立上時及び低速立下時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図２１】低速立上から高速立上への変更時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図２２】高速立上から低速立上への変更時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図２３】高速立下から低速立下への変更時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図２４】低速立下から高速立下への変更時の噴射率パターンを示すグラフ。
【図２５】低速立上時及び高速立下時の動作を示すタイムチャート。
【図２６】高速立上時及び低速立下時の動作を示すタイムチャート。
【図２７】低速立上から高速立上への変更時の動作を示すタイムチャート。
【図２８】高速立下から低速立下への変更時の動作を示すタイムチャート。
【図２９】第２実施形態の燃料噴射システムを示す模式図。
【図３０】高速立上時の開閉弁の状態を示す模式図。
【図３１】低速立上時の開閉弁の状態を示す模式図。
【図３２】第２通路の変更例を示す模式図。
【図３３】第２通路の他の変更例を示す模式図。
【図３４】ニードル弁の変更例を示す模式図。
【図３５】ニードル弁の他の変更例を示す模式図。
【図３６】第１実施形態の変更例を示す部分断面図。
【図３７】図３６の一部を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（第１実施形態）
以下、自動車（車両）のエンジン（内燃機関）に適用される燃料噴射システムに具現化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。エンジンは、燃料として、軽油、ガソリン、エタノールの混合した混合燃料等、液体燃料を用いることができる。本実施形態では、ディーゼルエンジンを例にして説明する。
【００３３】
図１に示すように、燃料噴射システム１０は、コモンレール１１、高圧配管１２、燃料噴射弁２０、ＥＣＵ９０を備えている。
【００３４】
コモンレール１１（保持容器に相当）には、図示しない高圧ポンプから高圧燃料が供給される。コモンレール１１は、高圧燃料を高圧状態で内部に保持する。コモンレール１１には、各高圧配管１２を介して、各燃料噴射弁２０（図１では１つのみ表示）が接続されている。なお、コモンレール１１には、コモンレール１１の内部の燃料圧力を低下させる減圧弁が設けられていない。
【００３５】
燃料噴射弁２０は、第１〜第４部材２１〜２４、ニードル弁３１、スプリング３２、従動弁４１、スプリング４５、第１開閉弁５１、第２開閉弁５２、第１ソレノイド５３、第２ソレノイド５４、第１スプリング５５、第２スプリング５６等を備えている。なお、第１〜第４部材２１〜２４により、本体が構成されている。
【００３６】
第１部材２１には、第１高圧通路１３、低圧室５７、及び低圧通路５８が形成されている。第１高圧通路１３は、第１〜第３部材２１〜２３にわたって形成されており、第１〜第３部材２１〜２３を貫通している。第１高圧通路１３は、高圧配管１２に接続されている。すなわち、高圧配管１２から第１高圧通路１３へ高圧燃料が供給される。低圧室５７は、第２部材２２側の面が開口している。その開口の周囲は、第１部材２１と第２部材２２との間においてシールされている。低圧室５７には、低圧通路５８が接続されている。低圧通路５８には、図示しない低圧配管が接続される。そして、低圧室５７の内部の低圧燃料は、低圧通路５８を介して燃料噴射弁２０の外部へ排出される。
【００３７】
第２部材２２には、第２高圧通路１４、第１通路２５、中間室２６、及び第２通路２７が形成されている。第２高圧通路１４（高圧通路に相当）は、第１高圧通路１３から分岐している。すなわち、第１高圧通路１３から第２高圧通路１４へ高圧燃料が供給される。第２高圧通路１４は、第３絞り１４ａ及び環状室１４ｂを有している。第３絞り１４ａは、第２高圧通路１４を流れる燃料の流量を制限する。環状室１４ｂは、環状に形成された部屋であり、第３部材２３側の面が開口している。すなわち、第２高圧通路１４は、環状室１４ｂを介して、後述する第１制御室４６に接続されている。なお、第２高圧通路１４が複数の第３絞り１４ａを有していたり、第２高圧通路１４の流路面積が小さく設定されることで第２高圧通路１４自体が第３絞り１４ａの機能を有していたりしてもよい。
【００３８】
第１通路２５の一端は上記低圧室５７に接続されており、第１通路２５の他端は中間室２６に接続されている。中間室２６は、第１通路２５、低圧室５７を介して低圧通路５８に接続されている。中間室２６は、円柱状に形成された部屋であり、第３部材２３側の面が開口している。すなわち、中間室２６は、第１通路２５と後述する第１制御室４６とを接続している。第２通路２７の一端は上記低圧室５７に接続されており、第２通路２７の他端は第１制御室４６に接続されている。すなわち、第２通路２７は、低圧室５７と第１制御室４６とを接続している。第２通路２７は、第２絞り２７ａを有している。第２絞り２７ａは、第２通路２７において低圧室５７（第２開閉弁５２）側の端部に設けられている。第２絞り２７ａは、第２通路２７を流れる燃料の流量を制限する。なお、第２通路２７が複数の第２絞り２７ａを有していたり、第２通路２７の流路面積が小さく設定されることで第２通路２７自体が第２絞り２７ａの機能を有していたりしてもよい。
【００３９】
第３部材２３には、第１制御室４６及び接続通路４７が形成されている。第１制御室４６は、第２部材２２側の面が開口している。その開口の周囲は、第２部材２２と第３部材２３との間においてシールされている。第１制御室４６には、接続通路４７が接続されている。接続通路４７は、後述する第２制御室３６に接続されている。すなわち、接続通路４７（第４通路に相当）は、第１制御室４６と第２制御室３６とを接続している。接続通路４７は、第４絞り４７ａを有している。第４絞り４７ａは、接続通路４７を流れる燃料の流量を制限する。なお、接続通路４７が複数の第４絞り４７ａを有していたり、接続通路４７の流路面積が小さく設定されることで接続通路４７自体が第４絞り４７ａの機能を有していたりしてもよい。
【００４０】
第４部材２４には、高圧室３３、噴射孔３４、シリンダ３５、及び第２制御室３６が形成されている。高圧室３３は、上記第１高圧通路１３、第２制御室３６、及び噴射孔３４に接続されている。すなわち、第１高圧通路１３から高圧室３３へ高圧燃料が供給される。噴射孔３４は、第４部材２４の外部と連通している。第４部材２４の内部には、ニードル弁３１が配置されている。ニードル弁３１の先端部は円錐状に形成されており、ニードル弁３１の先端部を除く部分は円柱状に形成されている。シリンダ３５は、ニードル弁３１を往復動自在に支持している。第２制御室３６の内部には、ニードル弁３１を噴射孔３４に近付ける方向へ付勢するスプリング３２が配置されている。ニードル弁３１の噴射孔３４と反対側の端面は、第２制御室３６の内部に露出している。なお、第１制御室４６及び第２制御室３６により、制御室が構成されている。
【００４１】
そして、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高い状態では、ニードル弁３１が高圧室３３と噴射孔３４とを遮断したままで維持される、又はニードル弁３１が噴射孔３４の方向へ移動する。第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも低い状態では、ニードル弁３１が第３部材２３の方向へ移動する、又はニードル弁３１が高圧室３３と噴射孔３４とを連通したままで維持される。その結果、高圧室３３の内部の高圧燃料が噴射孔３４から噴射される。すなわち、ニードル弁３１は、第２制御室３６の内部の燃料圧力に基づいて、高圧室３３と噴射孔３４とを連通及び遮断する。
【００４２】
第３部材２３において第１制御室４６の内部には、従動弁４１が配置されている。従動弁４１は円柱状に形成されている。従動弁４１には、従動弁４１を中心軸線方向に貫通する第３通路４２が形成されている。第３通路４２は、第１絞り４２ａを有している。第１絞り４２ａは、第３通路４２を流れる燃料の流量を制限する。なお、第３通路４２が複数の第１絞り４２ａを有していたり、第３通路４２の流路面積が小さく設定されることで、第３通路４２自体が第１絞り４２ａの機能を有していたりしてもよい。
【００４３】
第１制御室４６の内部には、従動弁４１を中間室２６（第２部材２２）に近付ける方向へ付勢するスプリング４５が配置されている。従動弁４１が第２部材２２に当接した状態では、中間室２６が第３通路４２を介して第１制御室４６に連通され、環状室１４ｂの第３部材２３側の開口が従動弁４１により塞がれる。従動弁４１が第２部材２２から離れた状態では、中間室２６が第３通路４２を介さず第１制御室４６に連通され、環状室１４ｂが第１制御室４６に連通される。また、第２通路２７は、従動弁４１を介さず第１制御室４６に連通している。すなわち、第２通路２７は、従動弁４１の位置（リフト状態）にかかわらず、低圧室５７と第１制御室４６とを直接接続している。
【００４４】
第１部材２１において低圧室５７の内部には、第１開閉弁５１、第２開閉弁５２、第１ソレノイド５３、第２ソレノイド５４、第１スプリング５５、第２スプリング５６が配置されている。第１スプリング５５は、第１開閉弁５１（開閉弁に相当）を第１通路２５に近付ける方向へ付勢する。第１開閉弁５１が第２部材２２に当接した状態では、第１開閉弁５１が第１通路２５と低圧室５７（すなわち低圧通路５８）とを遮断する。第１開閉弁５１は、第１通路２５（第２部材２２）と摺動する部分を有しておらず、第１通路２５の開口端を開閉する。第１開閉弁５１が第１通路２５と低圧室５７とを遮断した状態では、第１通路２５と低圧室５７との間で燃料が漏れることはない。すなわち、第１開閉弁５１はリークレスの構造である。第２スプリング５６は、第２開閉弁５２（開閉弁に相当）を第２通路２７に近付ける方向へ付勢する。第２開閉弁５２が第２部材２２に当接した状態では、第２開閉弁５２が第２通路２７と低圧室５７（すなわち低圧通路５８）とを遮断する。第２開閉弁５２は、第２通路２７（第２部材２２）と摺動する部分を有しておらず、第２通路２７の開口端を開閉する。第２開閉弁５２が第２通路２７と低圧室５７とを遮断した状態では、第２通路２７と低圧室５７との間で燃料が漏れることはない。すなわち、第２開閉弁５２はリークレスの構造である。第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じた状態では、第２制御室３６、第１制御室４６、中間室２６、第１通路２５、及び第２通路２７の内部の燃料圧力はいずれも高圧で釣り合っている。従動弁４１は、スプリング４５により付勢されて、第２部材２２に当接している。
【００４５】
第１ソレノイド５３は、通電駆動されることにより、第１スプリング５５の付勢力に抗して第１開閉弁５１を第２部材２２（第１通路２５の開口端）から離間させる。これにより、第１開閉弁５１は第１通路２５と低圧室５７とを連通させる。第１通路２５と低圧室５７とが連通した状態では、中間室２６の内部の燃料が第１通路２５、低圧室５７、及び低圧通路５８を介して燃料噴射弁２０の外部へ排出される。第２ソレノイド５４は、通電駆動されることにより、第２スプリング５６の付勢力に抗して第２開閉弁５２を第２部材２２（第２通路２７の開口端）から離間させる。これにより、第２開閉弁５２は第２通路２７と低圧室５７とを連通させる。第２通路２７と低圧室５７とが連通した状態では、第１制御室４６の内部の燃料が第２通路２７、低圧室５７、及び低圧通路５８を介して燃料噴射弁２０の外部へ排出される。
【００４６】
第１通路２５と低圧室５７とが連通し（第１開閉弁５１が開き）且つ第２通路２７と低圧室５７とが連通した（第２開閉弁５２が開いた）状態では、第１通路２５と低圧室５７とが連通し且つ第２通路２７と低圧室５７とが遮断された（第２開閉弁５２が閉じた）状態よりも、第１制御室４６の内部の燃料圧力が速く低下する。このため、第１開閉弁５１が開き且つ第２開閉弁５２が開いた状態におけるニードル弁３１のリフト速度（上昇速度）は、第１開閉弁５１が開き且つ第２開閉弁５２が閉じた状態におけるニードル弁３１のリフト速度（上昇速度）よりも大きくなる。したがって、第１開閉弁５１が開き且つ第２開閉弁５２が開いた状態における噴射率の上昇速度（傾き）は、第１開閉弁５１が開き且つ第２開閉弁５２が閉じた状態における噴射率の上昇速度（傾き）よりも大きくなる。
【００４７】
その後、第１ソレノイド５３の通電駆動が停止されることにより、第１スプリング５５の付勢力により第１開閉弁５１が第２部材２２に当接する。これにより、第１開閉弁５１により第１通路２５と低圧室５７とを遮断される。そして、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇し、従動弁４１が中間室２６に引き付けられる力が低下すると、第２高圧通路１４の内部の高圧燃料の圧力により従動弁４１が第２部材２２から離れる。このため、第１制御室４６と中間室２６とが従動弁４１の第３通路４２を介さず連通し、第２高圧通路１４と第１制御室４６とが連通される。そして、第１制御室４６の内部の燃料圧力が上昇し、第１制御室４６から接続通路４７を介して第２制御室３６の内部へ燃料が流入する。これにより、ニードル弁３１が下降（噴射孔３４の方向へ移動）し始め、ニードル弁３１は閉弁動作へ移行する。
【００４８】
ここで、第１開閉弁５１が閉じ且つ第２開閉弁５２が閉じた状態では、第１開閉弁５１が閉じ且つ第２開閉弁５２が開いた状態よりも、第１制御室４６の内部の圧力が速く上昇する。このため、第１開閉弁５１が閉じ且つ第２開閉弁５２が閉じた状態におけるニードル弁３１の下降速度は、第１開閉弁５１が閉じ且つ第２開閉弁５２が開いた状態におけるニードル弁３１の下降速度よりも大きくなる。したがって、第１開閉弁５１が閉じ且つ第２開閉弁５２が閉じた状態における噴射率の低下速度（傾き）は、第１開閉弁５１が閉じ且つ第２開閉弁５２が開いた状態における噴射率の低下速度（傾き）よりも大きくなる。
【００４９】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータである。ＥＣＵ９０（駆動部に相当）は、第１ソレノイド５３と第２ソレノイド５４とを、互いに独立して通電駆動する。すなわち、ＥＣＵ９０は、第１開閉弁５１による第１通路２５と低圧室５７との連通及び遮断と、第２開閉弁５２による第２通路２７と低圧室５７との連通及び遮断とを、互いに独立して制御する。
【００５０】
第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じた状態から、図２に示すように第１開閉弁５１が開いた状態へ移行すると、中間室２６の内部の燃料が第１通路２５、低圧室５７、及び低圧通路５８を介して燃料噴射弁２０の外部へ排出される。ここで、中間室２６は、第３通路４２を介して第１制御室４６に連通されている。第３通路４２は第１絞り４２ａを有しているため、第１絞り４２ａの前後の燃料に差圧が生じる。このため、中間室２６の内部の燃料圧力が低圧となり、第１制御室４６の内部の燃料が中圧となる。これにより、従動弁４１が中間室２６に引き付けられ、従動弁４１により環状室１４ｂ（すなわち第２高圧通路１４）と第１制御室４６とが遮断される。
【００５１】
換言すれば、第１開閉弁５１により第１通路２５と低圧室５７とが連通された場合に、従動弁４１により環状室１４ｂと第１制御室４６とが遮断されるように、第１絞り４２ａの流路面積、中間室２６の第３部材２３（第１制御室４６）側への開口面積、環状室１４ｂの第３部材２３（第１制御室４６）側への開口面積、及びスプリング４５による付勢力が設定されている。すなわち、第１開閉弁５１により第１通路２５と低圧室５７とが連通された場合に、従動弁４１により第１制御室４６と中間室２６とを第３通路４２を介して連通した状態となることが、第１絞り４２ａによる燃料の流量の制限、中間室２６への従動弁４１の露出面積、第１高圧通路１３への従動弁４１の露出面積、及びスプリング４５による付勢力の設定に基づいて実現されている。
【００５２】
図３は、図２のIII-III線断面図である。同図に示すように、従動弁４１が環状室１４ｂと第１制御室４６とを遮断した状態において、従動弁４１が中間室２６及び環状室１４ｂを互いにシールするシール領域は、領域２２ａ，２２ｂである。
【００５３】
図４は、比較例の従動弁４４１付近を示す部分拡大図である。同図では、図１の各部分に対応する部分について、図１の各部分の符号に４００を加えた符号を付している。この比較例では、第１通路４２５と第２高圧通路４１４との間において、第２通路４２７が有する環状室４２７ｂが、従動弁４４１に形成された第４通路４４３を介して制御室４４６に連通している。すなわち、この比較例では、従動弁４４１が第２高圧通路４１４と制御室４４６とを遮断した状態において、第１通路４２５及び第２通路４２７が従動弁４４１に形成された第３通路４４２及び第４通路４４３をそれぞれ介して制御室４４６に連通している。
【００５４】
図５は、図４のV-V線断面図である。同図に示すように、従動弁４４１が環状室４１４ｂと制御室４４６とを遮断した状態において、従動弁４４１が中間室４２６、環状室４２７ｂ、及び環状室４１４ｂを互いにシールするシール領域は、領域４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃである。
【００５５】
すなわち、比較例は、従動弁４４１においてシール領域として領域４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃを必要とする。これに対して、本実施形態は、従動弁４１においてシール領域として領域２２ａ，２２ｂを必要とするのみである。このため、本実施形態は、従動弁４１において必要なシール領域の数を減らすことができ、従動弁４１付近の構成を簡素にすることができる。
【００５６】
図６は、他の比較例の従動弁５４１付近を示す部分拡大図である。同図では、図１の各部分に対応する部分について、図１の各部分の符号に５００を加えた符号を付している。この比較例では、第１通路５２５及び第２通路５２７が中間室５２６に連通し、中間室５２６が従動弁５４１に形成された第３通路５４２を介して制御室５４６に連通している。すなわち、この比較例では、第２部材５２２において、従動弁５４１側（制御室５４６側）に開口する中間室５２６に、２つの通路５２５，５２７を連通させる必要がある。これに対して、本実施形態では、第２部材２２において、従動弁４１側（第１制御室４６側）に開口する中間室２６に、第１通路２５のみが連通している。このため、本実施形態は、第２部材２２において中間室２６に連通させる通路の数を減らすことができ、従動弁４１付近の構成を簡素にすることができる。
【００５７】
ところで、ニードル弁３１が第２制御室３６の内部に露出している構成において、第２制御室３６の内部の燃料圧力が急激に低下すると、ニードル弁３１が急激にリフトして第３部材２３（又はストッパ）に繰り返し衝突し、ニードル弁３１の挙動が不安定になる。一方、第２制御室３６の内部の燃料圧力が低下する速度が低すぎると、ニードル弁３１のリフトする速度（応答性）が低くなりすぎるおそれがある。
【００５８】
この点、接続通路４７は、燃料の流量を制限する第４絞り４７ａを有している。このため、第４絞り４７ａにより第２制御室３６から流出する燃料の流量が制限され、第２制御室３６の内部の燃料圧力が低下する速度が適切に設定されている。詳しくは、第１開閉弁５１が開かれ且つ第２開閉弁５２が開かれ且つ従動弁４１により第２高圧通路１４と第１制御室４６とが遮断され且つニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが連通された状態において、第４絞り４７ａを介した燃料の流量が第１絞り４２ａを介した燃料の流量と第２絞り２７ａを介した燃料の流量との合計よりも大きく設定されている。このため、接続通路４７を介して第１制御室４６に流入する燃料の流量が、第３通路４２及び第２通路２７を介して第１制御室４６から流出する燃料の流量よりも多くなる。したがって、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下しすぎることを抑制することができ、第１絞り４２ａの前後の燃料に生じた差圧が減少することを抑制することができる。また、第４絞り４７ａにより、第１制御室４６と第２制御室３６との間で、燃料圧力の脈動が伝達されることが抑制される。
【００５９】
ニードル弁３１がリフトして第３部材２３（又はストッパ）に衝突すると、ニードル弁３１の挙動が不安定になる。このため、本実施形態では、ニードル弁３１が第３部材２３（又はストッパ）に衝突する時のリフト量としてフルリフト限界を設定し、ニードル弁３１のリフト量がフルリフト限界よりも小さくなるように制御する。詳しくは、ニードル弁３１のリフト量がフルリフト限界の直前になった時に、リフト量を減少させるようにニードル弁３１を閉弁動作に移行させる。このとき、燃料噴射弁２０により噴射することのできる燃料の量は最大となる。
【００６０】
図７は、ニードル弁３１のリフト量と噴射率との関係を示すグラフである。ここでは、ＥＣＵ９０は、噴射開始時に噴射率を高速で立ち上げ（上昇させ）、且つ噴射終了時に噴射率を高速で立ち下げ（低下させ）、且つ噴射する燃料の量を最大とするように制御している。詳しくは、ＥＣＵ９０は、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を開いて燃料の噴射を開始し、噴射率が最大となった（噴射孔３４が全開となった）時に第２開閉弁５２を閉じている。その後、ニードル弁３１のリフト量がフルリフト限界に到達する直前で、第１開閉弁５１を閉じ且つ第２開閉弁５２を開いている。その後、ニードル弁３１のリフト量が噴射率の低下し始めるリフト量になった時に、第２開閉弁５２を閉じている。ここで、噴射される燃料の量は、噴射率のグラフ以下の部分の面積（噴射率のグラフを積分した値）となる。
【００６１】
図８は、比較例のニードル弁のリフト量と噴射率との関係を示すグラフである。ここでも、噴射開始時に噴射率を高速で立ち上げ、且つ噴射終了時に噴射率を高速で立ち下げ、且つ噴射する燃料の量を最大とするように制御している。しかしながら、比較例では、ニードル弁がリフトする速度及び下降する速度を変更することができない。このため、ニードル弁のリフト量がフルリフト限界に到達するまでの時間が短くなり、噴射される燃料の量が少なくなる。
【００６２】
図９は、第２開閉弁５２により、燃料噴射弁２０により燃料を噴射させずに、コモンレール１１内の燃料圧力を減圧させる減圧動作を示す模式図である。
【００６３】
上述したように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じた状態では、第２制御室３６、第１制御室４６、中間室２６、第１通路２５、及び第２通路２７の内部の燃料圧力はいずれも高圧で釣り合っている。従動弁４１は、スプリング４５により付勢されて、第２部材２２に当接している。減圧動作では、ＥＣＵ９０は、この状態から第２開閉弁５２を開く。これにより、第１制御室４６の内部の燃料が第２通路２７を介して排出される。従動弁４１は中間室２６に引き付けられていないため、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下すると、第２高圧通路１４の内部の燃料圧力により従動弁４１は第２部材２２から離れる。
【００６４】
ここで、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれた状態において、第３絞り１４ａを介した燃料の流量が第２絞り２７ａを介した燃料の流量よりも大きく設定されている。このため、第１制御室４６の内部から排出される燃料の量よりも、第２高圧通路１４から第１制御室４６へ流入する燃料の量が多くなる。したがって、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下せず、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが遮断された状態が維持される。そして、コモンレール１１から第１高圧通路１３及び第２高圧通路１４を介して第１制御室４６へ燃料が流入するため、コモンレール１１の内部の燃料圧力が低下することとなる。すなわち、燃料噴射弁２０により燃料を噴射させない状態で、コモンレール１１内の燃料圧力が減圧される。
【００６５】
次に、噴射率の立上げ速度及び立下げ速度と、開閉弁５１，５２の開閉状態との関係の具体例を説明する。
【００６６】
図１０は、高速立上げ時及び高速立下げ時の噴射率パターンを示すグラフである。噴射開始前には、図１１に示すように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に閉じており、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが遮断されている。図１２に示すように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を共に開くと、第１制御室４６の内部の燃料が第３通路４２及び第１通路２５と第２通路２７とを介して排出される。このとき、第１絞り４２ａの前後の燃料に差圧が生じ、従動弁４１が中間室２６に引き付けられる。これにより、第１制御室４６の内部の燃料圧力が高速で低下して、ニードル弁３１が高速でリフトする。このため、図１０に示すように、噴射率が高速で立上げられる。
【００６７】
噴射率が最大となった後、図１３に示すように、第１開閉弁５１を閉じると、第３通路４２の第１絞り４２ａを介して中間室２６へ燃料が流入し、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇する。第２開閉弁５２を閉じると、第２通路２７と低圧室５７とが遮断される。その後、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇して、従動弁４１が中間室２６に引き付けられる力が低下すると、図１４に示すように、従動弁４１が中間室２６から離れる。このため、第２高圧通路１４と第１制御室４６とが連通し、第１制御室４６の内部の燃料圧力が高速で上昇する。第１制御室４６から接続通路４７を介して第２制御室３６へ燃料が流入し、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁３１が下降し始めて閉弁動作に移行する。第１制御室４６の内部の燃料圧力が高速で上昇するため、図１０に示すように、噴射率が高速で立下げられる。
【００６８】
図１５は、低速立上げ時及び高速立下げ時の噴射率パターンを示すグラフである。図１６に示すように、第２開閉弁５２を閉じた状態で維持し、第１開閉弁５１を開くと、第１制御室４６の内部の燃料が第３通路４２及び第１通路２５を介して排出される。このとき、第１絞り４２ａの前後の燃料に差圧が生じ、従動弁４１が中間室２６に引き付けられる。これにより、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低速で低下して、ニードル弁３１が低速でリフトする。このため、図１５に示すように、噴射率が低速で立ち上げられる。噴射率が最大となった後は、図１０に示す高速立下げ時の動作と同様である。
【００６９】
図１７は、高速立上げ時及び低速立下げ時の噴射率パターンを示すグラフである。高速立上げ時の動作は、図１０に示す高速立上げ時の動作と同様である。
【００７０】
噴射率が最大となった後、図１８に示すように、第２開閉弁５２を開いた状態で維持し、第１開閉弁５１を閉じると、第３通路４２の第１絞り４２ａを介して中間室２６へ燃料が流入し、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇する。第２通路２７と低圧室５７とが連通されており、第１制御室４６の内部の燃料が第２通路２７を介して排出されている。その後、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇して、従動弁４１が中間室２６に引き付けられる力が低下すると、図１９に示すように、従動弁４１が中間室２６から離れる。このため、第２高圧通路１４と第１制御室４６とが連通し、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低速で上昇する。第１制御室４６から接続通路４７を介して第２制御室３６へ燃料が流入し、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁３１が下降し始めて閉弁動作に移行する。第１制御室４６の内部の燃料圧力が低速で上昇するため、図１７に示すように、噴射率が低速で立下げられる。
【００７１】
図２０は、低速立上げ時及び低速立下げ時の噴射率パターンを示すグラフである。低速立上げ時の動作は、図１５に示す低速立上げ時の動作と同様である。低速立下げ時の動作は、図１７に示す低速立下げ時の動作と同様である。
【００７２】
図２１は、低速立上げから高速立上げへの変更時の噴射率パターンを示すグラフである。低速立上げ時の動作は、図１５に示す低速立上げ時の動作と同様である。そして、ニードル弁３１がリフト中（高圧室３３と噴射孔３４とを連通する方向へ移動中）に、ＥＣＵ９０は高速立上げ時の動作に移行させる。すなわち、図１６に示すように、第１開閉弁５１を開き且つ第２開閉弁５２を閉じた状態から、図１２に示すように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を共に開いた状態に移行させる。その後の高速立上げ時の動作は、図１０に示す高速立上げ時の動作と同様である。
【００７３】
図２２は、高速立上げから低速立上げへの変更時の噴射率パターンを示すグラフである。高速立上げ時の動作は、図１０に示す高速立上げ時の動作と同様である。そして、ニードル弁３１がリフト中に、ＥＣＵ９０は低速立上げ時の動作に移行させる。すなわち、図１２に示すように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を共に開いた状態から、図１６に示すように、第１開閉弁５１を開き且つ第２開閉弁５２を閉じた状態に移行させる。その後の低速立上げ時の動作は、図１５に示す低速立上げ時の動作と同様である。
【００７４】
図２３は、高速立下げから低速立下げへの変更時の噴射率パターンを示すグラフである。立上げ時から噴射率が最大となるまでの動作については、説明を省略する。その後の高速立ち下げ時の動作は、図１０に示す高速立下げ時の動作と同様である。そして、ニードル弁３１が下降中（高圧室３３と噴射孔３４とを遮断する方向へ移動中）に、ＥＣＵ９０は低速立下げ時の動作に移行させる。すなわち、図１４に示すように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を共に閉じた状態から、図１９に示すように、第１開閉弁５１を閉じ且つ第２開閉弁５２を開いた状態に移行させる。その後の低速立下げ時の動作は、図１７に示す低速立上げ時の動作と同様である。
【００７５】
図２４は、低速立下げから高速立下げへの変更時の噴射率パターンを示すグラフである。立上げ時から噴射率が最大となるまでの動作については、説明を省略する。その後の低速立ち下げ時の動作は、図１７に示す低速立下げ時の動作と同様である。そして、ニードル弁３１が下降中に、ＥＣＵ９０は高速立下げ時の動作に移行させる。すなわち、図１９に示すように、第１開閉弁５１を閉じ且つ第２開閉弁５２を開いた状態から、図１４に示すように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を共に閉じた状態に移行させる。その後の高速立下げ時の動作は、図１０に示す高速立上げ時の動作と同様である。
【００７６】
ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁２０が搭載されるエンジンの運転状態やコモンレール１１内の燃料圧力に基づいて、開閉弁５１，５２の開閉状態、ひいては燃料噴射弁２０による燃料の噴射率の傾きを制御する。エンジンの運転状態としては、例えばエンジンの負荷や、エンジンの回転速度、空燃比等を採用することができる。さらに、ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁２０の個体差や温度に起因するニードル弁３１の応答性に応じて、開閉弁５１，５２の開閉状態を切り替えるタイミングを補正してもよい。
【００７７】
また、ＥＣＵ９０は、ニードル弁３１のリフト中に、開閉弁５１，５２の開閉状態を図１２に示す状態と図１６に示す状態とに、複数回切り替えたり、連続して切り替えたりすることもできる。その場合は、ニードル弁３１のリフト中に、燃料の噴射率の上昇速度（傾き）を、複数段階で、あるいは連続的に変更することができる。ＥＣＵ９０は、ニードル弁３１の下降中に、開閉弁５１，５２の開閉状態を図１４に示す状態と図１９に示す状態とに、複数回切り替えたり、連続して切り替えたりすることもできる。その場合は、ニードル弁３１の下降中に、燃料の噴射率の下降速度（傾き）を、複数段階で、あるいは連続的に変更することができる。
【００７８】
図２５は、低速立上げ時及び高速立下げ時の動作を示すタイムチャートである。ここでは、説明の便宜のため、第１制御室４６の内部の燃料圧力と第２制御室３６の内部の燃料圧力とが等しいものとする。
【００７９】
時刻ｔ１１において、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に閉じられており、従動弁４１のリフト量が０、制御室４６，３６及び中間室２６の内部の燃料圧力が高圧、ニードル弁３１のリフト量及び噴射率が０になっている。このとき、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。すなわち、燃料噴射弁２０は、燃料を噴射していない状態において、燃料通路の高圧側から低圧側への燃料の漏れを０にすることができ、ひいてはコモンレール１１へ燃料を供給するエネルギを抑制することができる。
【００８０】
時刻ｔ１２において、第１開閉弁５１が開かれると、中間室２６及び制御室４６，３６の内部の燃料圧力が低下する。ここで、第３通路４２は第１絞り４２ａを有しているため、中間室２６の内部の燃料圧力は制御室４６，３６の内部の燃料圧力よりも高速で低下する。このとき、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。このため、第１通路２５から低圧室５７への燃料の流量が小さい場合であっても、制御室４６，３６の内部の燃料圧力を必要な速度で低下させることができ、ニードル弁３１を必要な応答性でリフトさせることができる。
【００８１】
時刻ｔ１３において、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも低くなると、ニードル弁３１がリフトを開始する。第１制御室４６の内部の燃料が、第１通路２５を介して排出され、第２通路２７からは排出されないため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は低速で低下する。ここで、第２制御室３６から排出される燃料の量と、ニードル弁３１のリフトによる第２制御室３６の容積の減少量とが釣り合い、第２制御室３６の内部の燃料圧力が一定となる。すなわち、第２制御室３６の容積が低速で減少するため、ニードル弁３１は低速でリフトされ、噴射率は低速で立上げられる。このときも、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。
【００８２】
時刻ｔ１４において、第１開閉弁５１が閉じられると、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇する。このとき、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。時刻ｔ１５において、制御室４６，３６の内部の燃料圧力と中間室２６の内部の燃料圧力との差が小さくなると、従動弁４１が第２部材２２から離れる。このため、第２高圧通路１４から第１制御室４６に高圧燃料が流入する。このときも、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。したがって、第２高圧通路１４から第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料により、第２制御室３６の内部の燃料圧力を効率的に上昇させることができる。
【００８３】
その後、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁３１が下降を開始する。第１制御室４６の内部の燃料が、第１通路２５から排出されず、且つ第２通路２７から排出されないため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は高速で上昇する。このとき、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。ここで、第２制御室３６に流入する燃料の量と、ニードル弁３１の下降による第２制御室３６の容積の増加量とが釣り合い、第２制御室３６の内部の燃料圧力が一定となる。すなわち、第２制御室３６の容積が高速で増加するため、ニードル弁３１は高速で下降し、噴射率は高速で立下げられる。このときも、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。
【００８４】
時刻ｔ１６において、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが遮断され、制御室４６，３６の内部の燃料圧力が上昇する。その後、第１制御室４６の内部の燃料圧力と中間室２６の内部の燃料圧力とが高圧で釣り合い、スプリング４５により従動弁４１が付勢されて、従動弁４１が第２部材２２に当接する。
【００８５】
図２６は、高速立上げ時及び低速立下げ時の動作を示すタイムチャートである。
【００８６】
時刻ｔ２１において、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に閉じられており、従動弁４１のリフト量が０、制御室４６，３６及び中間室２６の内部の燃料圧力が高圧、ニードル弁３１のリフト量及び噴射率が０になっている。このとき、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。
【００８７】
時刻ｔ２２において、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に開かれると、中間室２６及び制御室４６，３６の内部の燃料圧力が低下する。このとき、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。
【００８８】
時刻ｔ２３において、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも低くなると、ニードル弁３１がリフトを開始する。第１制御室４６の内部の燃料が、第１通路２５及び第２通路２７を介して排出されるため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は高速で低下する。すなわち、第２制御室３６の容積が高速で減少するため、ニードル弁３１は高速でリフトされ、噴射率は高速で立上げられる。このときも、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。
【００８９】
時刻ｔ２４において、第２開閉弁５２が開いた状態で維持され、第１開閉弁５１が閉じられると、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇する。時刻ｔ２５において、制御室４６，３６の内部の燃料圧力と中間室２６の内部の燃料圧力との差が小さくなると、従動弁４１が第２部材２２から離れる。このため、第２高圧通路１４から第１制御室４６に高圧燃料が流入する。
【００９０】
その後、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁３１が下降を開始する。第１制御室４６の内部の燃料が、第１通路２５から排出されず、且つ第２通路２７から排出されるため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は低速で上昇する。すなわち、第２制御室３６の容積が低速で増加するため、ニードル弁３１は低速で下降し、噴射率は低速で立下げられる。
【００９１】
時刻ｔ２６において、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが遮断され、制御室４６，３６の内部の燃料圧力が上昇する。その後、第２開閉弁５２が閉じられ、第１制御室４６の内部の燃料圧力と中間室２６の内部の燃料圧力とが高圧で釣り合う。そして、スプリング４５により従動弁４１が付勢されて、従動弁４１が第２部材２２に当接する。このとき、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。
【００９２】
図２７は、低速立上げから高速立上げへの変更時の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ３１〜ｔ３３までは、図２５の時刻ｔ１１〜ｔ１３までと同様に動作する。
【００９３】
時刻ｔ３４において、ニードル弁３１がリフト中（噴射率が増大中）に、第２開閉弁５２が開かれる。これにより、第１制御室４６の内部の燃料が、第１通路２５及び第２通路２７を介して排出されるため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は高速で低下する。すなわち、第２制御室３６の容積が高速で減少するため、ニードル弁３１は高速でリフトされ、噴射率は高速で立上げられる。その結果、ニードル弁３１がリフト中に、噴射率が低速立上げから高速立上げに変更される。このとき、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。
【００９４】
図２８は、高速立下げから低速立下げへの変更時の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ４５までは、図２５の時刻ｔ１５までと同様に動作する。
【００９５】
時刻ｔ４６において、ニードル弁３１が下降中（噴射率が低下中）に、第２開閉弁５２が開かれる。これにより、第１制御室４６の内部の燃料が、第２通路２７を介して排出されるため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は低速で上昇する。すなわち、第２制御室３６の容積が低速で増加するため、ニードル弁３１は低速で下降し、噴射率は低速で立下げられる。その結果、ニードル弁３１が下降中に、噴射率が高速立下げから低速立下げに変更される。
【００９６】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００９７】
・開閉弁５１，５２により第１通路２５及び第２通路２７と低圧通路５８とが連通された状態では、第１通路２５、第２通路２７、及び低圧通路５８を介して第１制御室４６の内部の燃料が排出される。ここで、第２通路２７は、燃料の流量を制限する第２絞り２７ａを有するため、第１制御室４６の内部の燃料圧力が中間室２６の内部の燃料圧力よりも低くなることが抑制され、従動弁４１が中間室２６に引き付けられた状態が維持される。そして、第１通路２５及び第２通路２７から第１制御室４６の内部の燃料が排出される状態では、第１通路２５のみから第１制御室４６の内部の燃料が排出される場合と比較して、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下する速度が高くなる。したがって、ニードル弁３１がリフトする速度を高くすることができ、燃料の噴射率の傾きを大きくすることができる。したがって、第１開閉弁５１により第１通路２５と低圧通路５８とを連通した状態において、第２開閉弁５２による第２通路２７と低圧通路５８との連通及び遮断を制御することにより、燃料の噴射率の傾きを制御することができる。
【００９８】
・第２通路２７は従動弁４１を介さず第１制御室４６に連通しているため、第２通路２７が第１制御室４６に連通する構成を簡素にすることができる。すなわち、燃料噴射弁２０は、第１通路２５及び第２通路２７が従動弁４１に形成された２つの通路をそれぞれ介して第１制御室４６に連通する構成や、第１通路２５及び第２通路２７が中間室２６に連通し、中間室２６が従動弁４１に形成された１つの通路を介して第１制御室４６に連通する構成を採用する必要がない。したがって、燃料の噴射率の傾きを制御可能な燃料噴射弁２０において、従動弁４１付近の構成を簡素にすることができる。
【００９９】
・燃料噴射弁２０は、第１通路２５と低圧通路５８とを連通及び遮断する第１開閉弁５１と、第２通路２７と低圧通路５８とを連通及び遮断する第２開閉弁５２とを備えている。このため、第１通路２５と低圧通路５８との連通及び遮断と、第２通路２７と低圧通路５８との連通及び遮断とを、互いに独立して制御することができる。第１開閉弁５１が第１通路２５と低圧室５７とを遮断した状態では、第１通路２５と低圧室５７との間で燃料が漏れることはない。第２開閉弁５２が第２通路２７と低圧室５７とを遮断した状態では、第２通路２７と低圧室５７との間で燃料が漏れることはない。したがって、燃料噴射弁２０は、燃料を噴射していない状態において、燃料通路の高圧側から低圧側への燃料の漏れを０にすることができ、ひいてはコモンレール１１へ燃料を供給するエネルギを抑制することができる。
【０１００】
・第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じられた状態において、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれることにより、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが遮断された状態が維持され且つ従動弁４１により第２高圧通路１４と第１制御室４６とが連通される。このため、燃料噴射弁２０により燃料噴射を行わない状態で、第２高圧通路１４の内部の燃料を、第１制御室４６、第２通路２７、及び低圧通路５８を介して排出することができる。したがって、第２高圧通路１４の内部の燃料圧力、ひいては第２高圧通路１４に燃料を供給するコモンレール１１の内部の燃料圧力を低下させる減圧弁の機能を、第２開閉弁５２により実現することができる。
【０１０１】
・第２高圧通路１４は、燃料の流量を制限する第３絞り１４ａを有し、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれた状態において、第３絞り１４ａを介した燃料の流量が第２絞り２７ａを介した燃料の流量よりも大きく設定されている。こうした構成によれば、第３絞り１４ａを介して第２高圧通路１４から第１制御室４６へ流入する燃料の流量が、第２絞り２７ａを介して第１制御室４６から流出する燃料の流量よりも大きくなる。このため、従動弁４１により第２通路２７と第１制御室４６とが連通された状態になっても、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下せず、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが遮断された状態を維持することができる。
【０１０２】
・第１開閉弁５１が閉じられることで、従動弁４１により第１制御室４６と中間室２６とが第３通路４２を介さず連通される。そして、従動弁４１により第１制御室４６と中間室２６とが第３通路４２を介さず連通された状態では、従動弁４１により第２高圧通路１４と第１制御室４６とが連通される。したがって、第１制御室４６の内部の燃料圧力が上昇し、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とを遮断する動作へ移行させることができる。
【０１０３】
・燃料の噴射を停止する際に、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じられた状態と、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれた状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、燃料の噴射を停止する際に、第１制御室４６の内部の燃料圧力が上昇する速度を変更することができ、ニードル弁３１が下降する速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを変更することができる。燃料の噴射を停止する際に、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じられた状態では、第１通路２５から低圧室５７への燃料の漏れは０であり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の漏れは０である。したがって、第２高圧通路１４から第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料により、第２制御室３６の内部の燃料圧力を効率的に上昇させることができる。
【０１０４】
・ニードル弁３１が高圧室３３と噴射孔３４とを遮断する方向へ移動中に、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じられた状態と、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれた状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、ニードル弁３１が下降中に、ニードル弁３１が下降する速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを柔軟に変更することができる。
【０１０５】
・燃料の噴射を開始する際に、第１通路２５と低圧通路５８とが連通され且つ第２通路２７と低圧通路５８とが連通された状態と、第１通路２５と低圧通路５８とが連通され且つ第２通路２７と低圧通路５８とが遮断された状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、燃料の噴射を開始する際に、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下する速度を変更することができ、ニードル弁３１がリフトする速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを変更することができる。このとき、上記の２つの状態において、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。このため、第１通路２５及び第２通路２７から低圧室５７への燃料の流量が小さい場合であっても、制御室４６，３６の内部の燃料圧力を必要な速度で低下させることができ、ニードル弁３１を必要な応答性でリフトさせることができる。
【０１０６】
・ニードル弁３１が高圧室３３と噴射孔３４とを連通する方向へ移動中に、第１通路２５と低圧通路５８とが連通され且つ第２通路２７と低圧通路５８とが連通された状態と、第１通路２５と低圧通路５８とが連通され且つ第２通路２７と低圧通路５８とが遮断された状態とを切り替え可能である。こうした構成によれば、ニードル弁３１がリフト中に、ニードル弁３１がリフトする速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを柔軟に変更することができる。
【０１０７】
・燃料噴射弁２０の本体には、内部に従動弁４１が配置された第１制御室４６と、内部にニードル弁３１が露出する第２制御室３６とが形成されている。本体には、第１制御室４６と第２制御室３６とを接続する通路であって、燃料の流量を制限する第４絞り４７ａを有する接続通路４７が形成されている。こうした構成によれば、接続通路４７の第４絞り４７ａにより第２制御室３６から流出する燃料の流量を制限することができ、第２制御室３６の内部の燃料圧力が低下する速度を適切に設定することができる。さらに、第１制御室４６と第２制御室３６との間で、燃料圧力の脈動が伝達されることを抑制することができる。このため、燃料圧力の脈動が、従動弁４１及びニードル弁３１の挙動に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【０１０８】
・接続通路４７を介して第１制御室４６に流入する燃料の流量が、第３通路４２及び第２通路２７を介して第１制御室４６から流出する燃料の流量よりも多くなる。このため、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下しすぎることを抑制することができ、第１絞り４２ａの前後の燃料に生じた差圧が減少することを抑制することができる。したがって、第１絞り４２ａの前後の燃料に生じた差圧より、従動弁４１が中間室２６に引き付けられた状態を維持することができる。
【０１０９】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１１０】
図２９に示すように、第１部材１２１には、第１低圧室５７Ａ、接続通路５９、第２低圧室５７Ｂ、及び低圧通路５８が形成されている。第１低圧室５７Ａは、第２部材２２側の面が開口している。その開口の周囲は、第１部材２１と第２部材２２との間においてシールされている。第１低圧室５７Ａと第２低圧室５７Ｂとは、接続通路５９により接続されている。第２低圧室５７Ｂには、低圧通路５８が接続されている。
【０１１１】
本実施形態の燃料噴射弁１２０は、第１実施形態の第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２に代えて、開閉弁１５１のみを備えている。開閉弁１５１は、スプリング１５５により第２低圧室５７Ｂに近付ける方向へ付勢されている。第２低圧室５７Ｂの内部には、開閉弁１５１のリフト量を連続的に制御するアクチュエータ１５３が配置されている。アクチュエータ１５３は、例えばピエゾ素子（圧電素子）により構成された伸縮機構を備えている。アクチュエータ１５３が通電駆動されていない状態では、開閉弁１５１により第１低圧室５７Ａ（第１通路２５、第２通路２７）と接続通路５９（低圧通路５８）とが遮断されている。開閉弁１５１は、接続通路５９（第１部材１２１）と摺動する部分を有しておらず、接続通路５９の開口端を開閉する。開閉弁１５１が第１低圧室５７Ａと接続通路５９とを遮断した状態では、第１低圧室５７Ａと接続通路５９との間で燃料が漏れることはない。すなわち、開閉弁１５１はリークレスの構造である。アクチュエータ１５３の駆動状態は、ＥＣＵ９０（駆動部に相当）により制御される。
【０１１２】
図３０は、高速立上げ時の開閉弁１５１の状態を示す模式図である。開閉弁１５１により、第１低圧室５７Ａと第２通路２７とが連通され、第１低圧室５７Ａと接続通路５９とが連通されている。第１制御室４６の内部の燃料が、第１通路２５及び第２通路２７を介して排出されるため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は高速で低下する。すなわち、第２制御室３６の容積が高速で減少するため、ニードル弁３１は高速でリフトされ、噴射率は高速で立上げられる。このとき、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。このため、第１通路２５及び第２通路２７から第１低圧室５７Ａへの燃料の流量が小さい場合であっても、制御室４６，３６の内部の燃料圧力を高速度で低下させることができ、ニードル弁３１を高応答性でリフトさせることができる。
【０１１３】
図３１は、低速立上げ時の開閉弁１５１の状態を示す模式図である。開閉弁１５１により、第１低圧室５７Ａと第２通路２７とが遮断され、第１低圧室５７Ａと接続通路５９とが連通されている。第１制御室４６の内部の燃料が、第１通路２５を介して排出され、第２通路２７を介して排出されないため、制御室４６，３６の内部の燃料圧力は低速で低下する。すなわち、第２制御室３６の容積が低速で減少するため、ニードル弁３１は低速でリフトされ、噴射率は低速で立上げられる。このとき、高圧通路１３，１４から、第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料は０である。このため、第１通路２５から第１低圧室５７Ａへの燃料の流量が小さい場合であっても、制御室４６，３６の内部の燃料圧力を必要な速度で低下させることができ、ニードル弁３１を必要な応答性でリフトさせることができる。
【０１１４】
さらに、ニードル弁３１のリフト中に、図３０に示す状態と図３１に示す状態とを切り替えることにより、ニードル弁３１がリフトする速度、ひいては燃料の噴射率の傾きを柔軟に変更することができる。ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁１２０が搭載されるエンジンの運転状態やコモンレール１１内の燃料圧力に基づいて、開閉弁１５１のリフト量（開閉状態）、ひいては燃料噴射弁１２０による燃料の噴射率の傾きを制御するとよい。また、ＥＣＵ９０は、ニードル弁３１のリフト中や下降中に、開閉弁１５１の開閉状態を図３０に示す状態と図３１に示す状態とに、複数回切り替えたり、連続して切り替えたりすることもできる。
【０１１５】
その後、開閉弁１５１により、第１低圧室５７Ａ（第１通路２５、第２通路２７）と接続通路５９（低圧通路５８）とが遮断されることで、ニードル弁３１が閉弁動作に移行させられる。このとき、第１低圧室５７Ａから接続通路５９への燃料の漏れは０である。したがって、第２高圧通路１４から第１制御室４６及び第２制御室３６へ流入する燃料により、第２制御室３６の内部の燃料圧力を効率的に上昇させることができる。
【０１１６】
なお、上記各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記各実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１１７】
・従動弁４１を第２部材２２の方向へ付勢するスプリング４５を省略することもできる。その場合であっても、第１通路２５を介して中間室２６の内部の燃料が排出されることにより、中間室２６の内部の燃料圧力が低下し、従動弁４１を中間室２６に引き付けることができる。そして、従動弁４１が中間室２６に引き付けられた状態では、従動弁４１において第１絞り４２ａの前後の燃料に差圧が生じ、この差圧より従動弁４１が中間室２６に引き付けられた状態を維持することができる。
【０１１８】
・図３２に示すように、第２部材１２２に第１制御室４６が形成され、第１制御室４６の内部に従動弁４１が配置された構成を採用することもできる。そして、第２部材１２２の内部において、第２通路１２７と第１制御室４６とを接続することもできる。こうした構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１９】
・図３３に示すように、第２通路２２７が第２部材２２及び第３部材２２３にわたって形成され、第２通路２２７が第２制御室３６に接続された構成を採用することもできる。こうした構成によれば、第２開閉弁５２を開くことにより、第２制御室３６の内部の燃料圧力を高い応答性で低下させることができる。その他、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２０】
・図３４に示すように、ニードル弁１３１の最大リフト量を制限（調節）するストッパ１３１ａを、ニードル弁１３１に設けることもできる。詳しくは、ニードル弁１３１の噴射孔３４と反対側の端部には、ストッパ１３１ａとしての突出部が設けられている。そして、ニードル弁１３１のリフト量が大きくなると、ストッパ１３１ａが第３部材２３に当接する。また、図３５に示すように、ニードル弁２３１の中間部には、ストッパ２３１ａとしてのフランジが設けられていてもよい。そして、ニードル弁２３１のリフト量が大きくなると、ストッパ２３１ａがシリンダ３５に当接する。これらの構成によれば、第２制御室３６の容積を小さくしてニードル弁１３１，２３１の応答性を高めつつ、最大リフト量を制限することができる。
【０１２１】
図３６は第１実施形態の変更例を示す部分断面図であり、図３７は図３６の一部を拡大して示す断面図である。この変更例では、燃料噴射弁２０（ニードル弁３１）の長手方向（軸線方向）において、第１ソレノイド５３の位置と第２ソレノイド５４の位置とが異なっている。詳しくは、ニードル弁３１から第１ソレノイド５３までの距離が、ニードル弁３１から第２ソレノイド５４までの距離よりも短くなっている。このため、第１ソレノイド５３と第２ソレノイド５４とが並んで配置される構成と比較して、燃料噴射弁２０の太さを細く（径を小さく）することができる。
【０１２２】
燃料噴射弁２０の長手方向において、第１開閉弁５１の長さは第２開閉弁５２の長さよりも短くなっている。図３７に示すように、第１部材２１において、第２開閉弁５２（燃料噴射弁２０）の長手方向に延びる低圧室５７が第２開閉弁５２の外周に形成されている。すなわち、第１部材２１の内部において、第２開閉弁５２を配置する空間を低圧室５７として利用することができる。
【０１２３】
第２ソレノイド５４は、燃料噴射弁２０の本体（第１〜第４部材２１〜２４）において、噴射孔３４と反対側の端部に設けられている。第２ソレノイド５４は、第１ソレノイド５３よりも大きくなっている。このため、第２ソレノイド５４による第２開閉弁５２の駆動力を、第１ソレノイド５３による第１開閉弁５１の駆動力よりも大きくすることができる。上記構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１４…第２高圧通路、１４ａ…第３絞り、２０…燃料噴射弁、２１…第１部材、２２…第２部材、２３…第３部材、２４…第４部材、２５…第１通路、２６…中間室、２７…第２通路、２７ａ…第２絞り、３１…ニードル弁、３３…高圧室、３４…噴射孔、３６…第２制御室、４１…従動弁、４２…第３通路、４２ａ…第１絞り、４６…第１制御室、５１…第１開閉弁、５２…第２開閉弁、５７…低圧室、５７Ａ…第１低圧室、５７Ｂ…第２低圧室、５８…低圧通路、１２０…燃料噴射弁、１２１…第１部材、１２２…第２部材、１２７…第２通路、１３１…ニードル弁、１５１…開閉弁、２２３…第３部材、２２７…第２通路、２３１…ニードル弁。
【図１】
2019039424.tif 000003
【図２】
2019039424.tif 000004
【図３】
2019039424.tif 000005
【図４】
2019039424.tif 000006
【図５】
2019039424.tif 000007
【図６】
2019039424.tif 000008
【図７】
2019039424.tif 000009
【図８】
2019039424.tif 000010
【図９】
2019039424.tif 000011
【図１０】
2019039424.tif 000012
【図１１】
2019039424.tif 000013
【図１２】
2019039424.tif 000014
【図１３】
2019039424.tif 000015
【図１４】
2019039424.tif 000016
【図１５】
2019039424.tif 000017
【図１６】
2019039424.tif 000018
【図１７】
2019039424.tif 000019
【図１８】
2019039424.tif 000020
【図１９】
2019039424.tif 000021
【図２０】
2019039424.tif 000022
【図２１】
2019039424.tif 000023
【図２２】
2019039424.tif 000024
【図２３】
2019039424.tif 000025
【図２４】
2019039424.tif 000026
【図２５】
2019039424.tif 000027
【図２６】
2019039424.tif 000028
【図２７】
2019039424.tif 000029
【図２８】
2019039424.tif 000030
【図２９】
2019039424.tif 000031
【図３０】
2019039424.tif 000032
【図３１】
2019039424.tif 000033
【図３２】
2019039424.tif 000034
【図３３】
2019039424.tif 000035
【図３４】
2019039424.tif 000036
【図３５】
2019039424.tif 000037
【図３６】
2019039424.tif 000038
【図３７】
2019039424.tif 000039