(57)【要約】【課題】高圧室から排出される流体による低圧室壁面のエロージョンの発生を抑制する流体制御装置およびそれを用いた燃料噴射装置を提供する。【解決手段】高圧の流体を蓄積する高圧室４２と、高圧室４２と連通路３３を介して接続され、連通路３３を介して排出される高圧室４２内の高圧流体を受ける低圧室３５と、連通路３３を開閉することにより、高圧室４２内の圧力を制御する制御弁５と、を備える流体制御装置であって、連通路３３は、高圧室４２と低圧室３５とを接続する第１通路３３１と、高圧室４２と第１通路３３１とを接続する第２通路３３４とを有する。【選択図】図２
2008215137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の流体を蓄積する高圧室と、
前記高圧室と連通路を介して接続され、前記連通路を介して排出される前記高圧室内の前記高圧流体を受ける低圧室と、
前記連通路を開閉することにより、前記高圧室内の圧力を制御する制御弁と、を備える流体制御装置であって、
前記連通路は、前記高圧室と前記低圧室とを接続する第１通路と、前記高圧室と前記第１通路とを接続する第２通路とを有することを特徴とする流体制御装置。
【請求項２】
前記第１通路は、その軸線が入口から出口にかけて略直線状となっていることを特徴とする請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
前記第１通路は、出口に向かうほど通路断面積が大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記第１通路と前記第２通路とが合流する合流点は、前記第１通路の出口近傍であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記第１通路と前記第２通路とが合流する合流点における、前記第１通路の軸線と前記第２通路の軸線とのなす角度は、略垂直であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記第１通路と前記第２通路とが合流する合流点における、前記第１通路の軸線と前記第２通路の軸線とは、径方向に所定距離ずれていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の流体制御装置。
【請求項７】
噴孔、前記噴孔を開閉制御する弁部材、および前記弁部材の前記噴孔側に前記噴孔と連通するように形成され、前記弁部材を開弁方向に付勢する高圧燃料を蓄積する燃料溜り室を有する噴射ノズルと、
前記弁部材の反噴孔側に形成され、前記弁部材を閉弁方向に付勢する高圧流体を蓄積する圧力制御室と、
前記圧力制御室に接続され、前記圧力制御室内の圧力を制御すべく高圧流体の流れを制御する請求項１から６のいずれか一項に記載の流体制御装置と、
を備え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、高圧流体の流量調整に適した流体制御装置およびそれを用いた燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴孔を開閉する弁部材に作用する流体圧を制御することで、弁部材を動作させ燃料噴射を制御する燃料噴射装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている燃料噴射装置１００を図７に示す。この燃料噴射装置１００は、噴孔２３０と、噴孔２３０を開閉制御する弁部材２６０を備える噴射ノズル２００を有する。
【０００３】
噴射ノズル２００には、弁部材２６０の噴孔側に、噴孔２３０と連通する燃料溜り室２４０が形成され、弁部材２６０の反噴孔側に、燃料溜り室２４０とは独立した圧力制御室２５０が形成されている。燃料噴射装置１００には、高圧燃料が流通する燃料供給通路２７０が形成され、燃料供給通路２７０は、燃料溜り室２４０および圧力制御室２５０に接続されている。弁部材２６０には、燃料溜り室２４０および圧力制御室２５０に供給された燃料圧力が作用する。
【０００４】
燃料溜り室２４０の圧力は、弁部材２６０の噴孔側に作用し、弁部材２６０には開弁方向の力が発生する。圧力制御室２５０の圧力は、弁部材２６０の反噴孔側に作用し、弁部材２６０には閉弁方向の力が発生する。弁部材２６０は、燃料溜り室２４０および圧力制御室２５０がともに同じ圧力となっている状態で弁部材２６０が噴孔側に移動するように形成されている。
【０００５】
圧力制御室２５０には、流体制御装置２８０が接続されている。図８に示すように、流体制御装置２８０は、圧力制御室２５０と連通する高圧室２８１と、連通路２８２を介して高圧室２８１と接続される低圧室２８３と、連通路２８２を開閉制御する制御弁２８４を有する。制御弁２８４を制御し、連通路２８２を開放し高圧室２８１と低圧室２８３とを連通すると、圧力制御室２５０内の高圧燃料が、高圧室２８１、連通路２８２を経由して低圧室２８３に排出される。これにより、圧力制御室２５０内の圧力が低下する。圧力制御室２５０内の圧力が低下すると、弁部材２６０は反噴孔側に移動し、噴孔２３０を開放する。燃料噴射装置１００は、流体制御装置２８０を操作して圧力制御室２５０内の圧力を制御することにより、噴孔２３０から噴射される燃料の断続を制御する。
【特許文献１】特開２００６−２５７８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
連通路２８２が開放される度に、高圧室２８１内の高圧燃料が低圧室２８３の壁面に衝突するため、図８に示すように、低圧室２８３の奥行きを大きくすることができないような場合、衝突部分に壊食（以下、エロージョンという）が発生する恐れがある。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、高圧室から排出される流体による低圧室壁面のエロージョンの発生を抑制する流体制御装置およびそれを用いた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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、高圧の流体を蓄積する高圧室と、高圧室と連通路を介して接続され、連通路を介して排出される高圧室内の高圧流体を受ける低圧室と、連通路を開閉することにより、高圧室内の圧力を制御する制御弁と、を備える流体制御装置であって、連通路は、高圧室と低圧室とを接続する第１通路と、高圧室と第１通路とを接続する第２通路とを有することを特徴としている。
【０００９】
高圧室と低圧室とを連通する連通路は、高圧室と低圧室とを接続する第１通路と、高圧室と第１通路とを接続する第２通路とを有しているので、第１通路と第２通路とが合流するところでは、第１通路を流れる流体と第２通路を流れる流体とが衝突する。
【００１０】
両通路を流れる流体同士が衝突すると、第１通路を流れる流体のうち、第２通路の出口に近い流体の流れの進行が妨げられる。これにより、合流点よりも上流側において第１通路の軸線に対してほぼ対称となっていた第１通路の流体の速度分布が、合流点よりも下流側では第２通路からの流体の影響を受け、第２通路の出口に対向する内壁の方に偏る。
【００１１】
速度分布が偏った状態で流体が第１通路の出口から噴出すると、その流体は第１通路の軸線方向に噴出するのではなく、この軸線から所定の角度ずれた方向に噴出する。
【００１２】
これにより、第１通路の出口から、第１通路の出口に対向する低圧室の壁面までの距離を長くすることができない場合であっても、この出口から噴出する流体の方向を所定の方向（噴出流体によるエロージョンの影響が発生し難い方向）へ向けることにより、第１通路の出口から、この出口から噴出した流体が衝突する低圧室の壁面までの距離を長くすることができるので、流体が低圧室の壁面に衝突したときの該壁面が受ける衝撃力を緩和できる。その結果、低圧室壁面のエロージョンの発生を抑制できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、第１通路は、その軸線が入口から出口にかけて略直線状となっていることを特徴としている。第１通路の軸線は、入口から出口にかけて略直線状となっているので、構造が簡単であり加工が容易となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、第１通路は、出口に向かうほど通路断面積が大きくなっていることを特徴としている。この構成によれば、第１通路の通路断面積が出口に向かうほど大きくなっているので、第１通路を流れる流体の流速が出口に向かうほど低下する。流体の流速が低下すればするほど、第１通路を流れる流体は、第２通路を流れる流体の影響を受けやすくなり、第１通路の出口から噴出する流体の方向と第１通路の軸線とのなす角度を大きくすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、第１通路と第２通路とが合流する合流点は、第１通路の出口近傍であることを特徴としている。合流点では、第１通路を流れる流体は、第２通路を流れる流体の影響を受け、速度分布が偏るものの、合流点から出口までの距離が長ければ、その分布の偏りは元の状態に戻ってしまう。これに対し、請求項４に記載の発明では、合流点が第１通路の出口近傍に設けられているので、流体の速度分布の偏りが大きい状態で第１通路の出口から流体を噴出することができ、噴出する流体の方向と第１通路の軸線とのなす角度を大きくすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、第１通路と第２通路とが合流する合流点における、第１通路の軸線と第２通路の軸線とのなす角度は、略垂直であることを特徴としている。合流点における第１通路の軸線と第２通路の軸線とのなす角度を略垂直にすることにより、第１通路を流れる流体に対する第２通路を流れる流体の影響度を大きくすることができる。これにより、合流点の下流側における第１通路を流れる流体の速度分布の偏りをより大きくすることができ、第１通路の出口から噴出する流体の方向と第１通路の軸線とのなす角度を大きくすることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、第１通路と第２通路とが合流する合流点における、第１通路の軸線と第２通路の軸線とは、径方向に所定距離ずれていることを特徴としている。合流点における第１通路の軸線と第２通路の軸線とを径方向に所定距離ずらすことにより合流点よりも下流側の流体の流れに旋回流を発生させることができる。これにより、流体が持つ運動エネルギーを消耗させ、第１通路の出口から噴出する流体の運動エネルギーを低下させることができ、流体が低圧室壁面に衝突したときの該壁面が受ける衝撃力を緩和できる。その結果、更に低圧室壁面のエロージョンの発生を抑制できる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、噴孔、噴孔を開閉制御する弁部材、および弁部材の噴孔側に噴孔と連通するように形成され、弁部材を開弁方向に付勢する高圧燃料を蓄積する燃料溜り室を有する噴射ノズルと、弁部材の反噴孔側に形成され、弁部材を閉弁方向に付勢する高圧流体を蓄積する圧力制御室と、圧力制御室に接続され、圧力制御室内の圧力を制御すべく高圧流体の流れを制御する請求項１から６のいずれか一項に記載の流体制御装置と、を備えることを特徴としている。
【００１９】
弁部材の噴孔側に燃料溜り室、反噴孔側に圧力制御室を備え、圧力制御室の圧力を調整することで弁部材の開閉動作を操作する形式の燃料噴射装置では、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進するために、燃料溜り室に供給される燃料の圧力を高圧化する必要がある。それにともない、圧力制御室に供給する高圧流体の圧力も高圧化する必要がある。ここでいう高圧流体とは、燃料溜り室に供給される高圧燃料であってもよいし、この高圧燃料とは別の流体であってもよい。
【００２０】
圧力制御室に供給される高圧流体の圧力をさらに高圧にすると、圧力制御室の圧力を制御する燃料噴射装置に設けられた流体制御装置にエロージョンが発生するおそれがある。そこで、請求項１から６のいずれか一項に記載の流体制御装置すれば、燃料噴射装置内に発生するエロージョンを抑制できる。このため、容易に燃料の微粒化を促進すべく高圧化した燃料を燃料噴射装置に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一若しくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による流体制御装置をコモンレール式の燃料噴射システムに使用される燃料噴射装置１に用いた例を図１から図３に示す。燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）の各気筒に１対１に対応して設けられ、図示しないＥＣＵによる制御で、所定の期間にコモンレールが供給する高圧燃料を噴射する。
【００２３】
図１に示すように、燃料噴射装置１は、弁部材としてのニードル２６を収容するノズルボディ２１、ディスタンスピース３、ニードル２６の動作を制御する第１バルブニードル５を収容する第１バルブボディ４、第１バルブニードル５の動作を制御する第２バルブニードル８４を収容する第２バルブボディ７、および第２バルブニードル８４の動作を制御するソレノイド８を収容するホルダ６で構成されている。ノズルボディ２１、ディスタンスピース３、第１バルブボディ４、およびホルダ６は、対向する端面で当接し、リテーニングナット９により互いに結合している。
【００２４】
ノズルボディ２１、ディスタンスピース３、第１バルブボディ４、およびホルダ６には、内部に種々の凹所や孔が形成されており、これに構成部材が収容されるとともに、燃料が流通する通路が形成されている。
【００２５】
燃料噴射装置１の下端部は、エンジンの各気筒の燃焼室内に突出する噴射ノズル２であり、噴射ノズル２のノズルボディ２１には、軸方向に縦孔２２が形成されている。縦孔２２には軸方向に往復移動可能にニードル２６が収容されている。ニードル２６は、その上端部で縦孔２２に収容される筒状のシリンダ２７内に摺動可能に保持されている。
【００２６】
縦孔２２の下端側の底部は、ノズルボディ２１の先端部まで達しており、該先端部が燃料溜り室２４となっている。燃料溜り室２４の室壁を貫通して噴孔２３が形成されている。燃料溜り室２４は、ディスタンスピース３、第１バルブボディ４、およびホルダ６に形成された高圧通路６２と連通しており、燃料溜り室２４には、高圧通路６２を流れる高圧燃料が供給される。
【００２７】
ニードル２６が上記底部に着座すると燃料溜り室２４と噴孔２３との連通が遮断され、燃料溜り室２４に蓄積された高圧燃料の噴射が停止する。ニードル２６が上記底部より離座すると燃料溜り室２４と噴孔２３とが連通し、燃料溜り室２４に蓄積された高圧燃料が噴孔２３より噴射される。
【００２８】
縦孔２２には、ニードル２６の外周壁と縦孔２２の内壁との隙間にコイルスプリング２８が収容されている。コイルスプリング２８は、ニードル２６を、ニードル２６が底部に着座する方向に付勢する。ニードル２６の上端側には、ニードル２６の上端面、シリンダ２７の内周壁、ディスタンスピース３の下端面で区画される圧力制御室２５が形成されている。圧力制御室２５にも高圧通路６２を流れる高圧燃料が供給される。
【００２９】
燃料溜り室２４に高圧燃料が供給されると、その高圧燃料はニードル２６の先端に作用する。すると、ニードル２６には、ニードル２６の先端が底部から離座する方向に移動する力（以下、離座方向の力という）が発生する。圧力制御室２５に高圧燃料が供給されると、その高圧燃料はニードル２６の上端面に作用する。すると、ニードル２６には、ニードル２６の先端が底部に着座する方向に移動する力（以下、着座方向の力という）が発生する。さらに、ニードル２６には、コイルスプリング２８による着座方向の力が付与されている。
【００３０】
圧力制御室２５の圧力が低下すると、ニードル２６に発生する着座方向の力が減少する。ニードル２６に発生する離座方向の力が着座方向の力よりも上回ったとき、ニードル２６は底部より離座し、噴孔２３から高圧燃料が噴射される。このときの圧力制御室２５の圧力を開弁開始圧力という。
【００３１】
開弁開始圧力以下となった圧力制御室２５に再び高圧燃料を供給して、圧力制御室２５の圧力を高めると、ニードル２６に発生する着座方向の力が再び増加する。ニードル２６に発生する着座方向の力が離座方向の力よりも上回ったとき、ニードル２６は底部に着座し、噴孔２３からの高圧燃料の噴射が停止する。このときの圧力制御室２５の圧力を閉弁開始圧力という。このようにして、圧力制御室２５の圧力を調整することにより、ニードル２６の開閉動作を制御する。
【００３２】
圧力制御室２５の圧力は、第１バルブボディ４に収容された制御弁としての第１バルブニードル５と、ディスタンスピース３および第１バルブボディ４に形成された燃料通路等により構成される装置によって制御される。
【００３３】
図２に示すように、第１バルブボディ４には、下端部で拡径する縦孔４１が燃料噴射装置１の軸方向に形成されている。縦孔４１の大径部により第１バルブニードル５が収容される第１弁室４２が形成される。この弁室４２が請求項に記載の高圧室に相当する。
【００３４】
第１バルブニードル５は、棒状に形成されており、下端寄りにくびれ部を有する。このくびれ部よりも上端部側の軸部５２が縦孔４１の小径部に摺動可能に保持されている。第１バルブニードル５のくびれ部よりも下端部側は第１弁室４２内に突出する弁体部５１となっている。弁体部５１の径は、軸部５２の径よりも大きく、かつ第１弁室４２の側壁面と弁体部５１の側壁面との間に環状の隙間が形成される大きさとなっている。弁体部５１の上端部および下端部は、テーパ状に面取りされている。第１バルブニードル５の上端部と縦孔４１の上壁との間には、バルブ背圧室４５が形成され、そこには、コイルスプリング５５が設けられている。第１バルブニードル５は、コイルスプリング５５により常に下方に付勢されている。
【００３５】
第１バルブボディ４には、高圧通路６２から分岐して第１弁室４２に通じる高圧分岐通路４４が形成されている。高圧分岐通路４４の先端は第１バルブニードル５の前記くびれ部位置で縦孔４１の側壁面に開口しており、くびれ部外周の環状空間４３と常時、連通している。
【００３６】
第１バルブボディ４とノズルボディ２１との間にはディスタンスピース３が設けられている。ディスタンスピース３には、圧力制御室２５と第１弁室４２とを常時連通する連通路３１が形成されている。連通路３１の途中にはオリフィス３２が形成されている。
【００３７】
ディスタンスピース３および第１バルブボディ４には、燃料噴射装置１の外部に接続される低圧通路３４が形成されている。ディスタンスピース３には、この低圧通路３４から分岐する請求項に記載の低圧室としての低圧分岐通路３５が形成されている。低圧分岐通路３５は、請求項に記載の連通路としての連通路３３を介して第１弁室４２と連通している。
【００３８】
連通路３３は、図２に示すように、第１弁室４２と低圧分岐通路３５とを連通する第１通路３３１と、第１弁室４２と第１通路３３１とを連通する第２通路３３４とを有する。第１通路３３１、第２通路３３４は、ともに第１バルブニードル５の弁体部５１の下端面と対向する位置で第１弁室４２の下壁面に開口しており、それぞれの開口端は、第１バルブニードル５が下方に移動して第１弁室４２の下壁面と当接すると第１バルブニードル５により閉塞される第１入口ポート３３２および第２入口ポート３３５となっている。第１入口ポート３３２および第２入口ポート３３５の外周には、両ポート３３２、３３５を囲うことができ、第１バルブニードル５が着座する下側シート４２２が形成されている。第１通路３３１および第２通路３３４の構造については、後ほど詳細に説明する。
【００３９】
第１弁室４２の上端部には、第１バルブニードル５の弁体部５１が上方に移動して、弁体部５１の上側が着座する上側シート４２１が形成されている。弁体部５１が上側シート４２１に着座することにより、環状空間４３と第１弁室４２との連通が遮断される。
【００４０】
第１バルブニードル５は、バルブ背圧室４５の圧力の増減により移動する。第１バルブニードル５は、第１バルブニードル５の上面からくびれ部付近まで延びる縦孔５３と、縦孔５３の側面とくびれ部の側面とを連通する横孔５４とを有している。これにより、バルブ背圧室４５には、高圧通路６２、高圧分岐通路４４、横孔５４、縦孔５３を介して高圧燃料が供給される。
【００４１】
第１バルブボディ４には、バルブ背圧室４５と第２弁室７２とを連通する連通路４６が形成されている。連通路４６の途中にはオリフィス４７が形成されている。
【００４２】
第２弁室７２は、第１バルブボディ４の上端面と、第２バルブボディ７の下端面に形成した凹所により形成される。第１バルブボディ４の上端面は、第２弁室７２の下壁面となる。第２バルブボディ７の下端面は、凹所の外周縁部７４が環状に突出して、第１バルブボディ４の上端面の環状溝に圧入され、第１バルブボディ４と第２バルブボディ７とが係合している。
【００４３】
第２弁室７２において、その下壁面に開口する連通路４６の開口端は、バルブ背圧室４５に通じるポート４８となる。第２弁室７２は、その周縁部位置で低圧通路３４と常時、連通している。
【００４４】
第２バルブボディ７には、第２弁室７２の上壁部を貫通する縦孔７１が形成されている。縦孔７１には、第２バルブニードル８４が往復移動可能に保持されている。第２バルブニードル８４の下端部は、第２弁室７２内に突出し、上端部は、第２バルブボディ７の上方に形成されたソレノイド室６３内に突出している（図１参照）。
【００４５】
第２バルブニードル８４は、下端部に半球状の弁体部８５を保持し、第２バルブニードル８４とともに軸方向に移動する。弁体部８５は、平坦な下端面が第２弁室７２の下壁面とポート４８位置で対向している。ポート４８の外周縁部には、弁体部８５が着座するシート７３が形成されている。弁体部８５がシート７３に着座すると、第２弁室７２とバルブ背圧室４５との連通が遮断される。
【００４６】
図１に示すように、ソレノイド室６３内に突出する第２バルブニードル８４の上端部にはアーマチャ８３が固定されている。アーマチャ８３は、ソレノイド室６３に設けられたソレノイド８の磁極面に対向している。ソレノイド８は、ステータ８１とコイル８２とを有し、コイル８２には、リード線８９が接続されている。リード線８９を介してコイル８２に電力が供給されると、ステータ８１の磁極面に磁力が発生し、アーマチャ８３はその磁極面に吸引され、上方に移動する。ソレノイド８は、コイルスプリング８６を有しており、アーマチャ８３を下方に付勢している。コイル８２への通電が停止すると、コイルスプリング８６の付勢力によりアーマチャ８３は下方に移動する。
【００４７】
図１に示すように、ホルダ６には、縦孔６１が形成されており、この縦孔６１内に下方から順に第２バルブボディ７、ソレノイド８、閉鎖部材８７、およびリード線８９が収容されている。ソレノイド８は、下方が第２バルブボディ７に支持され、上方が閉鎖部材８７に支持されている。閉鎖部材８７と縦孔６１との間には、シール部材８８が設けられている。
【００４８】
次に、燃料噴射装置１の作動を説明する。リード線８９を介して電力がソレノイド８に供給されると、ソレノイド８がアーマチャ８３を吸引し、それにともない第２バルブニードル８４が上方に移動する。これにより、バルブ背圧室４５の燃料が連通路４６〜第２弁室７２〜低圧通路３４という経路で燃料噴射装置１の外部に排出され、バルブ背圧室４５の圧力が低下する。バルブ背圧室４５の圧力が低下すると、第１バルブニードル５が上方に移動し、第１バルブニードル５が上側シート４２１に着座するとともに下側シート４２２から離座する。
【００４９】
第１バルブニードル５が上側シート４２１に着座することにより、第１弁室４２と環状空間４３との連通が遮断され、第１弁室４２への高圧燃料の流入が阻止される。第１バルブニードル５が下側シート４２２から離座することにより、圧力制御室２５の燃料は、連通路３１〜第１弁室４２〜連通路３３〜低圧分岐通路３５〜低圧通路３４という経路で燃料噴射装置１の外部に排出され、圧力制御室２５の圧力は低下する。圧力制御室２５の圧力が低下して開弁開始圧力以下になると、ニードル２６は離座方向に移動し、噴孔２３を開弁する。
【００５０】
ソレノイド８への通電が停止すると、第２バルブニードル８４が下方に移動する。これにより、バルブ背圧室４５と低圧通路３４との連通が遮断される。すると、高圧通路６２〜高圧分岐通路４４〜環状空間４３〜横孔５４〜縦孔５３という経路でバルブ背圧室４５に高圧燃料が供給される。バルブ背圧室４５の圧力が上昇すると、第１バルブニードル５は下方に移動し、上側シート４２１から離座するとともに下側シート４２２に着座する。
【００５１】
第１バルブニードル５が上側シート４２１から離座することにより、高圧通路６２を流れる高圧燃料は、高圧分岐通路４４〜環状空間４３という経路で第１弁室４２に供給される。第１バルブニードル５は下側シート４２２に着座するので、第１弁室４２に供給された高圧燃料は、連通路３３を介して低圧分岐通路３５には流れずに、連通路３１を介して圧力制御室２５に流れる。これにより、圧力制御室２５の圧力は再び上昇する。圧力制御室２５の圧力が上昇して閉弁開始圧力以上になると、ニードル２６は着座方向に移動し、噴孔２３を閉弁する。
【００５２】
上述した構成を有する燃料噴射装置１では、圧力制御室２５の圧力を制御することによりニードル２６の開閉動作を制御することができる。圧力制御室２５の圧力は、圧力制御室２５に連通した第１弁室４２、低圧通路３４に接続された低圧分岐通路３５、第１弁室４２と低圧分岐通路３５とを連通する連通路３３、および連通路３３を流れる高圧燃料（流体）を制御する第１バルブニードル５を備える請求項に記載の流体制御装置に相当する装置にて制御される。
【００５３】
図３は、上記流体制御装置に相当する部分を拡大した図である。図３に示す状態は、第１バルブニードル５が下側シート４２２から離座した状態である。
【００５４】
図３に示すように、連通路３３は、第１通路３３１と第２通路３３４を有している。第１通路３３１は、第１弁室４２と低圧分岐通路３５とを連通すべく、燃料噴射装置１の軸方向に延びている。第２通路３３４は、第２入口ポート３３５が第１弁室４２に開口し、第２出口ポート３３６が第１通路３３１の内壁に開口している。第２通路３３４は、第１通路３３１と平行に並んで軸方向に延びる通路と、第１通路３３１の内壁に向かって径方向に延びる通路の２つの部位からなる略Ｌ字型の通路となっている。
【００５５】
低圧分岐通路３５は、その軸線が第１通路３３１の軸線と交差するようにディスタンスピース３に形成されている。このため、低圧分岐通路３５の内壁の一部は、第１通路３３１の第１出口ポート３３３と対向する。第２通路３３４は、第２通路３３４の第２出口ポート３３６近傍の軸線の径方向成分の向きが、低圧分岐通路３５の軸線の径方向成分の向きとほぼ同じとなるように形成されている。第２通路３３４は、第２出口ポート３３６近傍の軸線と第１通路３３１の軸線とが略垂直に交差するように形成されている。第１通路３３１と第２通路３３４との合流点３３７は、第１出口ポート３３３近傍となっている。
【００５６】
次に、上述したように構成された第１通路３３１および第２通路３３４を流れる高圧燃料の動作を説明する。上述したように圧力制御室２５の高圧燃料を低圧通路３４に排出すべく第１バルブニードル５を上方に移動させると、第１弁室４２の高圧燃料が第１入口ポート３３２、第２入口ポート３３５に流入する。合流点３３７までは、高圧燃料は、それぞれの通路３３１、３３４を流れる。
【００５７】
合流点３３７において、第１通路３３１、第２通路３３４を流れる高圧燃料同士が衝突する。両通路３３１、３３４を流れる高圧燃料同士が衝突すると、第１通路３３１を流れる高圧燃料のうち、第２出口ポート３３６に近い高圧燃料の流れの進行が妨げられる。これにより、合流点３３７よりも上流側において第１通路３３１の軸線に対してほぼ対称となっていた第１通路３３１を流れる高圧燃料の速度分布が、合流点３３７よりも下流側では第２通路３３４からの高圧燃料の影響を受け、第２出口ポート３３６に対向する内壁の方に偏る。
【００５８】
速度分布が偏った高圧燃料が第１出口ポート３３３から噴出すると、その高圧燃料は第１通路３３１の軸線方向に噴出するのではなく、この軸線から所定の角度ずれた方向に噴出する（図３の矢印参照）。第１出口ポート３３３から噴出した高圧燃料は、低圧分岐通路３５の軸線に近い流れとなる。これにより、第１出口ポート３３３から、第１出口ポート３３３から噴出した高圧燃料が衝突する低圧分岐通路３５の内壁までの距離を長くすることができるので、高圧燃料が低圧分岐通路３５の内壁に衝突したときの該内壁が受ける衝撃力を緩和できる。その結果、低圧分岐通路３５の内壁のエロージョンの発生を抑制できる。
【００５９】
なお、第１出口ポート３３３から噴出する高圧燃料の噴出方向は、第１通路３３１への第２通路３３４の接続の方向を変更することにより任意に変更できる。本実施形態では、第２通路３３４と低圧分岐通路３５とのそれぞれの軸線の径方向成分の関係を上述した関係としたので、第１出口ポート３３３から噴出する高圧燃料を低圧分岐通路３５の軸線に近づくような流れとすることができる。これにより、低圧分岐通路３５の内壁のエロージョンの発生を抑制できる。
【００６０】
上述したように、合流点３３７での第１通路３３１を流れる高圧燃料の速度分布は、第２通路３３４を流れる高圧燃料の影響を受けて偏る。しかしながら、その偏った速度分布は徐々に元の状態に戻ろうとする。合流点３３７から第１出口ポート３３３までの距離が長ければ、偏った速度分布は元の状態に戻ってしまう。
【００６１】
本実施形態では、合流点３３７が第１出口ポート３３３近傍に設けられているので、速度分布の偏りが大きい状態で高圧燃料を第１出口ポート３３３から噴出させることができる。これにより、第１出口ポート３３３から噴出する高圧燃料の方向と第１通路３３１の軸線とのなす角度を大きくすることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、合流点３３７における第１通路３３１の軸線と第２通路３３４の軸線とのなす角度が略垂直となるように互いの通路３３１、３３４を形成しているので、第１通路３３１を流れる高圧燃料に対する第２通路３３４を流れる高圧燃料の影響度を大きくすることができる。これにより、合流点３３７の下流側における第１通路３３１を流れる高圧燃料の速度分布の偏りを大きくすることができ、第１出口ポート３３３から噴出する高圧燃料の方向と第１通路３３１の軸線とのなす角度を大きくすることができる。
【００６３】
燃料圧力によってニードル２６の開閉動作を操作する燃料噴射装置１では、噴孔２３から噴射される燃料の微粒化を促進するため、燃料溜り室２４に供給される高圧燃料の圧力を高圧化する必要がある。それにともない、圧力制御室２５に供給される高圧燃料の圧力も高める必要がある。燃料噴射装置１に供給される高圧燃料をさらに高圧にすると、ニードル２６を開閉させる度にその高圧燃料が低圧分岐通路３５の内壁に衝突するので、該内壁のエロージョンの発生の可能性が高くなる。
【００６４】
また、エンジンの燃焼状態を適切にするため、燃料噴射装置１は１サイクル中に複数化噴射している。このため、ニードル２６の開閉動作の回数が多くなり、ますます低圧分岐通路３５の内壁にエロージョンが発生する可能性が高くなる。
【００６５】
本実施形態では、上述した構成により、連通路３３から噴出する高圧燃料を、低圧分岐通路３５の内壁にエロージョンが発生し難い方向に向けているため、低圧分岐通路３５の内壁へのエロージョンの発生を抑制できる。
【００６６】
本実施形態では、圧力制御室２５に供給される流体は、燃料溜り室２４に供給される流体（燃料）と同じものを用いているが、圧力制御室２５に供給される流体は、燃料溜り室２４に供給される流体と別の流体を用いてもよい。
【００６７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る流体制御装置を、図４を用いて以下に説明する。なお、第２実施形態においても第１実施形態と同様、流体制御装置を燃料噴射装置に用いた例で説明する。
【００６８】
図４に示すように、第２実施形態では、第１通路３３１ａの形状が第１実施形態における第１通路３３１の形状と異なる。第１通路３３１ａは、第１入口ポート３３２から第１出口ポート３３３に向かうほどその通路断面積が大きくなっている。第２通路３３４は、第１実施形態と同様、第１弁室４２と第１通路３３１ａとを連通する通路であって、第１弁室４２に開口する第２入口ポート３３５と、第１通路３３１ａの内壁に開口する第２出口ポート３３６とを有している。
【００６９】
このように第１通路３３１ａが形成されていると、第１入口ポート３３２に流入した高圧燃料の流速は、第１出口ポート３３３に向かうにしたがい流速が低下する。したがって、第１通路３３１ａを流れる高圧燃料は、第２通路３３４を流れる高圧燃料の影響を受けやすくなる。これにより、合流点３３７よりも下流側の第１通路３３１ａの高圧燃料の速度分布の偏りが大きくなり、第１出口ポート３３３から噴出する高圧燃料の方向と第１通路３３１ａの軸線とのなす角度を大きくすることができる。
【００７０】
更に、上記なす角度を大きくするには、第２出口ポート３３６の位置を合流点３３７近傍に形成すればよい。そして、合流点３３７における第１通路３３１ａの軸線と第２通路３３４の軸線とのなす角度を略垂直にしても上記なす角度を大きくすることができる。
【００７１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る流体制御装置を、図５および図６を用いて以下に説明する。なお、第３実施形態においても第１実施形態と同様、流体制御装置を燃料噴射装置に用いた例で説明する。
【００７２】
図５に示すように、第１通路３３１ａは、第１入口ポート３３２から第１出口ポート３３３に向かうほどその通路断面積が大きくなっている。第２通路３３４ａは、第１弁室４２と第１通路３３１ａとを連通する通路であって、第１弁室４２に開口する第２入口ポート３３５と、第１通路３３１ａの内壁に開口する第２出口ポート３３６とを有している。
【００７３】
図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線の断面を示している。図６に示すように、第２通路３３４ａは、合流点３３７において第１通路３３１ａの軸線と第２通路３３４ａの軸線とが径方向に距離Ｌだけずれて第１通路３３１ａに接続されている。
【００７４】
このように第１通路３３１ａと第２通路３３４ａとが接続されると、第２出口ポート３３６から噴出した高圧燃料は、第１通路３３１ａの内壁に沿って流れる。すると、合流点３３７よりも下流側では、高圧燃料の流れに旋回流が発生する。これにより、高圧燃料が持つ運動エネルギーを旋回流の発生により消耗させることができ、第１出口ポート３３３から噴出した高圧燃料が低圧分岐通路３５の内壁に衝突したときの該内壁が受ける衝撃力を緩和できる。その結果、更に低圧分岐通路３５の内壁のエロージョンの発生を抑制できる。
【００７５】
本実施形態では、第１通路３３１ａの通路断面積が第１出口ポート３３３に向かうほど大きくなっている通路であるが、図３に示すような形状の第１通路３３１であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態による流体制御装置を用いた燃料噴射装置の縦断面図である。
【図２】図１の燃料噴射装置の要部の縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による流体制御装置の縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による流体制御装置の縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による流体制御装置の縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線の横断面図である。
【図７】従来技術による流体制御装置を用いた燃料噴射装置の縦断面図である。
【図８】従来技術による流体制御装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１            燃料噴射装置
２            噴射ノズル
２１          ノズルボディ
２３          噴孔
２４          燃料溜り室
２５          圧力制御室
２６          ニードル（弁部材）
３            ディスタンスピース
３１          連通路
３３          連通路
３３１        第１通路
３３２        第１入口ポート
３３３        第１出口ポート
３３４        第２通路
３３５        第２入口ポート
３３６        第２出口ポート
３３７        合流点
３４          低圧通路
３５          低圧分岐通路（低圧室）
４            第１バルブボディ
４２          第１弁室（高圧室）
４２１        上側シート
４２２        下側シート
４４          高圧分岐通路
４５          バルブ背圧室
５            第１バルブニードル（制御弁）
５１          弁体部
６            ホルダ
６２          高圧通路
６３          ソレノイド室
７            第２バルブボディ
７２          第２弁室
８            ソレノイド
８４          第２バルブニードル
８５          弁体部
【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】
2008215137.tif 000008
【図７】
2008215137.tif 000009
【図８】
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