(57)【要約】【課題】  インジェクタからの燃料排出路における圧力脈動を低減する。【解決手段】  コモンレールに蓄圧された高圧燃料を複数のインジェクタから噴射すると共に、各インジェクタが、燃料を蓄圧する高圧室と、高圧室内の高圧燃料が導入される制御室と、制御室内に配置される弁体とを備えており、インジェクタは、制御室内に導入された高圧燃料の圧力によって弁体を押し上げることにより燃料噴射口を閉鎖すると共に、制御室内の高圧燃料をインジェクタの燃料排出路に通して排出することにより燃料噴射口を開放する、内燃機関の燃料噴射装置において、各インジェクタからの各燃料排出路の全てが合流した合流箇所よりも下流の排出通路（５５）に配置される面積可変オリフィス（６）を具備し、排出通路内の燃料の圧力が大きいほど面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした、燃料噴射装置（１０）が提供される。【選択図】      図３
2005069135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を複数のインジェクタから噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、各インジェクタが、燃料を蓄圧する高圧室と、該高圧室内の高圧燃料が導入される制御室と、該制御室内に配置される弁体とを備えており、前記インジェクタは、前記制御室内に導入された高圧燃料の圧力によって前記弁体を押し上げることにより燃料噴射口を閉鎖すると共に、前記制御室内の高圧燃料を前記インジェクタの燃料排出路に通して排出することにより燃料噴射口を開放する、内燃機関の燃料噴射装置において、
前記各インジェクタからの前記各燃料排出路の全てが合流した合流箇所よりも下流の共通排出通路に配置される面積可変オリフィスを具備し、前記共通排出通路内の燃料の圧力が大きいほど前記面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした、内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
さらに、前記各インジェクタからの前記燃料排出路のそれぞれに配置される面積可変オリフィスを具備し、前記燃料排出路内の燃料の圧力が大きいほど前記面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記面積可変オリフィスには、前記インジェクタ側に連通する第一室と、該第一室と一体的に形成されると共に出口部を含む第二室とが形成されており、前記面積可変オリフィスは、前記第一室の内壁に沿って摺動する摺動部材を含み、前記摺動部材の摺動面には前記第一室と前記第二室とを摺動時に連通させる少なくとも一つの連通孔が形成されており、さらに、前記摺動部材を前記第二室から離間するよう付勢する付勢手段を含んでおり、
前記燃料排出路内の燃料の圧力によって前記摺動部材が前記付勢手段に抗して前記第二室に向かって摺動される際に前記連通孔の開口面積が増加するようにした請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記連通孔は複数であり、前記摺動部材の摺動面における前記連通孔は円形になっており、前記摺動部材の摺動面におけるこれら複数の連通孔のうちの少なくとも一つの連通孔の摺動方向内側縁部の摺動方向位置は、これに隣接する連通孔の摺動方向外側縁部の摺動方向位置に概ね等しくなっている請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記連通孔は摺動方向に延びる少なくとも一つのスリットである請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記連通孔の開口面積の増加率は前記摺動部材の摺動距離が増すほど大きくなるようにした請求項３から５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記面積可変オリフィスの開口面積は、前記摺動部材の前記摺動面における前記連通孔の数、形状、寸法のうちの少なくとも一つにより変化するようにした請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記面積可変オリフィスには、前記インジェクタ側に連通する第一室と、該第一室と一体的に形成されると共に出口部を含む第二室とが形成されており、前記面積可変オリフィスは、前記第一室の内壁に沿って摺動する摺動部材を含み、前記第一室の内壁および前記摺動部材の摺動面の少なくとも一方にはテーパが形成されており、さらに、前記摺動部材を前記第二室から離間するよう付勢する付勢手段を含んでおり、
前記燃料排出路内の燃料の圧力によって前記摺動部材が前記付勢手段に抗して前記第二室に向かって摺動される際に、前記第一室の内壁と前記摺動部材の摺動面との間の隙間が増加するようにした請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記第二室は前記第一室よりも大きくなっており、さらに、前記摺動部材には、前記第一室と前記第二室との間の段差部に封止可能に当接するフランジが設けられている請求項３から８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記面積可変オリフィスの前記摺動部材は、駆動部材により制御される請求項３から９のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置、特にディーゼルエンジンに採用される燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、蓄圧式（コモンレール式）燃料噴射装置は、高圧室から供給される高圧燃料を燃料噴射弁の内部に設けた制御室に導入して、ノズル体を下降させ、燃料噴射口を閉状態に維持し、さらに、制御室内の燃料を燃料排出路にリークさせ、制御室内を減圧することで、ノズル体を上昇させ、燃料噴射口を開いて燃料を噴射する構成であるのが公知となっている。（例えば、特許文献１から特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開２００３−０２１０１７号公報
【特許文献２】特開平１１−０２２５８０号公報
【特許文献３】特開平１１−０２２５８３号公報
【特許文献４】特開平１１−０２２５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、所定量の燃料を短時間で噴射するためには制御室内の燃料を燃料排出路に一度に排出する必要があるが、このことによって圧力脈動が燃料排出路内に生じるようになる。そして、通常はチェック弁がインジェクタ下流の排出通路に設けられているので、このチェック弁が動作する際にも同様な圧力脈動が生じうる。これら圧力脈動が燃料排出路内において持続するような場合には、制御弁等に作用する力も圧力脈動によって変動し、これにより、ノズル体の動作が影響を受けて燃料噴射量が変化する事態を引き起こしうる。
【０００４】
特に、噴射と噴射との間のインターバルが短い場合には前噴射のときに生じた燃料排出路内の圧力脈動が大きい状態で次の噴射が行われることが生じうる。このような場合に燃料排出路内の圧力が低下した時点とインジェクタの噴射時期とが一致してしまうと、制御弁に作用する力も小さくなるので制御弁のリフト速度が速くなり、従って、制御室内の燃料が急速に排出されるのでノズル体が急速に上昇して燃料噴射量が所望量よりも多くなる可能性がある。反対に、燃料排出路内の圧力が上昇した時点とインジェクタの噴射時期とが一致する場合には、燃料噴射量が所望量よりも少なくなる可能性もある。
【０００５】
さらに近年ではメイン噴射の前に行われるパイロット噴射、およびメイン噴射の後に行われるポスト噴射が採用されることが多いが、このような場合には噴射と噴射との間のインターバルはさらに短くなるので、前述した燃料噴射量の増減、つまり燃料噴射量のバラツキが高頻度で発生する可能性が高くなる。また、燃料排出路内における圧力脈動が大きくなると、キャビテーションの発生が顕著になると共に、制御弁を制御するアクチュエータのアクチュエータ室などのエロージョンが促進されるために各部品の製品寿命が短くなりうる。また、圧力脈動はインジェクタ間の燃料排出路の距離が長ければ減衰するが、近年では燃料噴射装置を小型化することが要求されているので、圧力脈動が完全に減衰仕切る程度にまでインジェクタ間の燃料排出路の距離を短くするのは困難である。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インジェクタからの燃料排出路における圧力脈動を低減すると共に、各インジェクタからの燃料噴射量のバラツキを抑えるようにした、内燃機関の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】
【０００７】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を複数のインジェクタから噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、各インジェクタが、燃料を蓄圧する高圧室と、該高圧室内の高圧燃料が導入される制御室と、該制御室内に配置される弁体とを備えており、前記インジェクタは、前記制御室内に導入された高圧燃料の圧力によって前記弁体を押し上げることにより燃料噴射口を閉鎖すると共に、前記制御室内の高圧燃料を前記インジェクタの燃料排出路に通して排出することにより燃料噴射口を開放する、内燃機関の燃料噴射装置において、前記各インジェクタからの前記各燃料排出路の全てが合流した合流箇所よりも下流の共通排出通路に配置される面積可変オリフィスを具備し、前記共通排出通路内の燃料の圧力が大きいほど前記面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした、内燃機関の燃料噴射装置が提供される。
【０００８】
すなわち１番目の発明によって、燃料の圧力に応じて面積可変オリフィスの開口面積が変化するので、従来、採用されていたチェック弁のように燃料が一度に排出されることがなくなり、共通排出通路内の圧力が急変することもない。これにより、制御室内の高圧燃料排出時において排出通路内に生ずる圧力脈動の発生を低減することができ、従って、各インジェクタからの燃料噴射量を安定させることが可能となる。
【０００９】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記各インジェクタからの前記燃料排出路のそれぞれに配置される面積可変オリフィスを具備し、前記燃料排出路内の燃料の圧力が大きいほど前記面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした。
すなわち２番目の発明によって、或るインジェクタの燃料噴射時に共通燃料排出通路内に生じる圧力脈動が隣接する他のインジェクタに伝達されるのを妨げることが可能となり、従って、インジェクタの燃料噴射量の変動をさらに抑えることができる。
【００１０】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記面積可変オリフィスには、前記インジェクタ側に連通する第一室と、該第一室と一体的に形成されると共に出口部を含む第二室とが形成されており、前記面積可変オリフィスは、前記第一室の内壁に沿って摺動する摺動部材を含み、前記摺動部材の摺動面には前記第一室と前記第二室とを摺動時に連通させる少なくとも一つの連通孔が形成されており、さらに、前記摺動部材を前記第二室から離間するよう付勢する付勢手段を含んでおり、前記燃料排出路内の燃料の圧力によって前記摺動部材が前記付勢手段に抗して前記第二室に向かって摺動される際に前記連通孔の開口面積が増加するようにした。
すなわち３番目の発明によって、摺動部材の摺動距離に応じて面積可変オリフィスの開口面積が徐々に増加するようにしているので、圧力脈動を容易に低減することができる。
【００１１】
４番目の発明によれば、３番目の発明において、前記連通孔は複数であり、前記摺動部材の摺動面における前記連通孔は円形になっており、前記摺動部材の摺動面におけるこれら複数の連通孔のうちの少なくとも一つの連通孔の摺動方向内側縁部の摺動方向位置は、これに隣接する連通孔の摺動方向外側縁部の摺動方向位置に概ね等しくなっている。
すなわち４番目の発明によって、摺動部材の摺動面における連通孔の形状が円であるために連通孔を容易に形成でき、また、摺動部材の摺動時に面積可変オリフィスの開口面積が連続的に増加するようにできるので、ハンチングを防止することも可能となる。
【００１２】
５番目の発明によれば、３番目の発明において、前記連通孔は摺動方向に延びる少なくとも一つのスリットである。
すなわち５番目の発明によって、連通孔を形成する機械加工が一回のみで済むため、連通孔を短時間で形成することができる。
【００１３】
６番目の発明によれば、３番目から５番目のいずれかの発明において、前記連通孔の開口面積の増加率は前記摺動部材の摺動距離が増すほど大きくなるようにした。
すなわち６番目の発明によって、面積可変オリフィスの開口面積が最大面積付近にある場合であっても、摺動部材を第一室内において安定した状態で摺動させられる。また、摺動部材の摺動距離が短くなるために、圧力が急増する場合にもこれに迅速に対応することができると共に、面積可変オリフィス全体を小型化することも可能となる。
【００１４】
７番目の発明によれば、３番目の発明において、前記面積可変オリフィスの開口面積は、前記摺動部材の前記摺動面における前記連通孔の数、形状、寸法のうちの少なくとも一つにより変化するようにした。
すなわち７番目の発明によって、上記請求項の場合と同様の作用および効果を得ることができる。
【００１５】
８番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記面積可変オリフィスには、前記インジェクタ側に連通する第一室と、該第一室と一体的に形成されると共に出口部を含む第二室とが形成されており、前記面積可変オリフィスは、前記第一室の内壁に沿って摺動する摺動部材を含み、前記第一室の内壁および前記摺動部材の摺動面の少なくとも一方にはテーパが形成されており、さらに、前記摺動部材を前記第二室から離間するよう付勢する付勢手段を含んでおり、前記燃料排出路内の燃料の圧力によって前記摺動部材が前記付勢手段に抗して前記第二室に向かって摺動される際に、前記第一室の内壁と前記摺動部材の摺動面との間の隙間が増加するようにした。
すなわち８番目の発明によって、摺動部材の摺動距離に応じて、摺動部材と第一室の内壁との間の隙間、すなわち面積可変オリフィスの開口面積が徐々に増加するようにしているので、圧力脈動を容易に低減することができる。
【００１６】
９番目の発明によれば、１番目から８番目のいずれかの発明において、前記第二室は前記第一室よりも大きくなっており、さらに、前記摺動部材には、前記第一室と前記第二室との間の段差部に封止可能に当接するフランジが設けられている。
すなわち９番目の発明によって、フランジが段差部に係合しているときには第一室と第二室との間を概ね封止できるので、例えば工場等における組み付け時、ガス欠時などのような燃料排出路内の燃料の圧力が所定値よりも小さいときに燃料が漏れるのを防止できると共に、燃料の圧力を所定値まで迅速に上昇させることが可能となる。
【００１７】
１０番目の発明によれば、３番目から９番目のいずれかの発明において、前記面積可変オリフィスの前記摺動部材は、駆動部材により制御される。
すなわち１０番目の発明によって、摺動部材の位置を極めて精密に制御することができる。駆動部材は電磁ソレノイドまたは圧電アクチュエータなどでありうる。
【発明の効果】
【００１８】
各発明によれば、制御室内の高圧燃料排出時において排出通路内に生ずる圧力脈動の発生を低減することができ、従って、各インジェクタからの燃料噴射量を安定させることができるという共通の効果を奏しうる。
【００１９】
さらに、２番目の発明によれば、インジェクタの燃料噴射量の変動をさらに抑えることができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、圧力脈動を容易に低減することができるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、連通孔を容易に形成でき、また、ハンチングを防止することも可能となるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、連通孔を短時間で形成することができるという効果を奏しうる。
さらに、６番目の発明によれば、圧力が急増する場合にもこれに迅速に対応することができると共に、面積可変オリフィス全体を小型化することができるという効果を奏しうる。
さらに、８番目の発明によれば、圧力脈動を容易に低減することができるという効果を奏しうる。
さらに、９番目の発明によれば、燃料排出路内の燃料の圧力が所定値よりも小さいときに燃料が漏れるのを防止できると共に、燃料の圧力を所定値まで迅速に上昇させられることができるという効果を奏しうる。
さらに、１０番目の発明によれば、摺動部材の位置を極めて精密に制御することができるという効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく内燃機関の燃料噴射装置の略図である。図１に示されるように燃料噴射装置１０はコモンレール２を含んでいる。図示しない燃料タンクからの燃料が図示しないポンプによって配管５０を通じてコモンレール２に供給されるようになっている。図示されるように燃料噴射装置１０は複数のインジェクタ３、図１においては四つのインジェクタ３ａから３ｄを含んでおり、これらインジェクタ３ａから３ｄはコモンレール２から延びる複数の配管５１ａから５１ｄによって接続されている。燃料は各インジェクタ３の先端から噴射される。また、各インジェクタ３の噴射時にリークされる燃料およびインジェクタ３の摺動部からのリーク燃料はインジェクタ３ａから３ｄにそれぞれ接続された燃料排出枝管５２ａから５２ｄを通って共通燃料排出通路５５に流入し、これに接続されている燃料リターン通路５６を通じて燃料タンク（図示しない）に戻るようになっている。
【００２１】
図２は本発明に基づく燃料噴射装置のインジェクタの長手方向略断面図である。図２に示されるインジェクタ３は図１等に示されるインジェクタ３ａから３ｄを代表したものであり、図２のインジェクタ３内に示される各部材はインジェクタ３ａから３ｄのそれぞれに設けられているものとする。インジェクタ３のケーシング３９内にはピエゾ素子２１、例えば圧電アクチュエータが配置されていて、電子式コントロールユニットＥＣＵ（図示しない）に接続されている。このピエゾ素子２１は室４１内に配置された第一のピストン２２ａをバネ２８に抗して室４１内に摺動させる役目を果たす。また、第一のピストン２２ａの下方に位置する第二のピストン２２ｂは延長部４２を含んでおり、この延長部４２はリークポート２９に挿入されている。このリークポート２９はケーシング３９内に形成されたケーシング内リターン通路２６に連通している。さらに、図２に示されるように延長部４２の下端には、制御弁室２７に配置された制御弁の弁体２３が連結されている。この制御弁室２７は高圧通路３５を介して背圧室３２に連通している。背圧室３２内においてはノズル体２４が摺動可能に配置されている。図示されるようにバネ３３が背圧室３２に設けられていてノズル体２４を下方に付勢している。ノズル体２４の先端３７付近は高圧室３１内に配置されており、ノズル体２４の先端３７はケーシング３９の先端孔３８を開閉する役目を果たす。この先端孔３８はさらに噴射口３６を含んでいる。さらに、図２から分かるように、高圧室３１は入口通路２５に連通している。同様に、制御弁室２７も他の高圧通路３４を介して入口通路２５に連通している。インジェクタ３内の入口通路２５は入口部４３を介して図１に示される配管５１ａから５１ｄに連通しているものとする。入口部４３から入口通路２５に流入した流体、例えば燃料は噴射口３６から噴射されるが、燃料の一部はケーシング内リターン通路２６を通じてケーシング３９の出口部４４から流出する。通常はインジェクタ３の前述した通路および室のそれぞれは燃料により充填されているものとする。またケーシング内リターン通路２６は図１に示される燃料排出枝管５２ａから５２ｄに連通しているものとする。
【００２２】
インジェクタ３を不作動とするとき、つまり噴射口３６からの燃料の噴射を行わないときには、電子式コントロールユニットＥＣＵ（図示しない）によってピエゾ素子２１への通電が遮断されるのでピエゾ素子２１は変位しないようになり、バネ２８によって第一のピストン２２ａは上方に付勢される。このため弁体２３は高圧通路３４からの高圧燃料により上方に押し上げられるので、リークポート２９が閉鎖される。これにより、ノズル体２４の背圧室３２に作用する背圧が高圧室３１内の圧力とバランスするようになり、従って、ノズル体２４がバネ３３により下方に押し下げられてノズル体２４の先端３７がケーシング３９の先端孔３８を閉鎖する。
【００２３】
一方、図２に示されるようにインジェクタ３が動作するとき、つまり噴射口３６からの燃料の噴射を行う際には、ＥＣＵによってピエゾ素子２１が通電されるので、ピエゾ素子２１は第一のピストン２２ａをバネ２８に抗して押し下げるようになる。このため、第二のピストン２２ｂも下方に移動し、これにより弁体２３が下方に移動して、リークポート２９が開放するようになる。従って、ノズル体２４の背圧室３２に作用していた燃料の圧力は高圧通路３５、制御弁室２７およびリークポート２９を通ってケーシング内リターン通路２６に到達し、次いでケーシング３９の出口部４４から流出する。このため、ノズル体２４の高圧室３１における圧力によって、ノズル体２４は上方に移動する。従って、ケーシング３９の先端孔３８が開放するようになり、高圧室３１内の燃料は噴射口３６から噴射される。なお、リークポート２９を通った燃料の一部は図示されるようにピエゾ素子２１を内包する室内にも流れるので、ピエゾ素子２１を冷却することも可能である。
【００２４】
再び図１を参照すると、インジェクタ３内のケーシング内リターン通路２６に連通する燃料排出枝管５２ａから５２ｄは、それぞれ合流箇所５９ａから５９ｄにおいて共通燃料排出通路５５に合流している。そして図１に示されるように共通燃料排出通路５５の各合流箇所５９ａから５９ｄの下流においては面積可変オリフィス６が設けられている。そして面積可変オリフィス６の下流から延びる燃料リターン通路５６は図示しない燃料タンクに接続されている。
【００２５】
図３は本発明の第一の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。面積可変オリフィス６のケーシング６９内には第一室６１と第二室６２とが形成されている。第一室６１および第二室６２は通常は共通燃料排出通路５５から流入した燃料により充填されている。第一室６１は入口部６５を介して共通燃料排出通路５５に連通していると共に、第二室６２は出口部６６を介して燃料リターン通路５６に連通している。図示されるように第一室６１と第二室６２とは一体的に形成されており、図３においては第二室６２は第一室６１よりも寸法が大きくなっている。このため、第一室６１と第二室６２との間には段差部６７が形成されている。さらに、摺動部材７０が面積可変オリフィス６の第一室６１の内壁に沿って摺動するように配置されている。図３に示される実施形態においては摺動部材７０は略円筒状であり、また摺動部材７０の外寸は第一室６１の内寸に概ね等しくなっている。図示されるように摺動部材７０の摺動方向断面は略Ｕ字形状になっており、摺動部材７０は共通燃料排出通路５５からの燃料が摺動部材７０の側壁７１に沿って摺動部材７０内に流れて摺動部材７０の底部７２に到達可能な向きに配置されている。また、付勢部材、図３においてはバネ６３が第二室６２に配置されている。図示されるように、バネ６３は第二室６２の内面６４と摺動部材７０の底部７２とは反対側の端面７４との間に配置されていて、摺動部材７０を共通燃料排出通路５５に向かって、つまりインジェクタ３の方向に向かって付勢する役目を果たしている。図３に示されるようにバネ６３は摺動部材７０の端面７４から延びる突出部７８に係合しているのが好ましく、これにより摺動部材７０の摺動時にバネ６３が第二室６２の内面６４と摺動部材７０の端面７４との間から離脱するのを避けることができる。
【００２６】
さらに、図示されるように、摺動部材７０の側壁７１には複数、図３においては三つの連通孔７９ａ、７９ｂ、７９ｃが形成されている。図３に示されるように第二室６２から第一室６１に向かう方向に、三つの連通孔７９ａから７９ｃが連通孔７９ａ、連通孔７９ｂ、連通孔７９ｃの順番で形成されている。これら連通孔７９ａから７９ｃは摺動部材７０の摺動位置に応じて第一室６１と第二室６２とを連通させる役目を果たす。また、図３においては三つの連通孔７９ａから７９ｃが示されているが、連通孔の数、形状および配置については図３に示される実施形態に限定されない。このことについては後述する。
【００２７】
以下、面積可変オリフィス６の動作について説明する。図２を参照して前述したようにインジェクタ３の燃料噴射時には弁体２３が上昇して制御弁室２７内の高圧燃料がケーシング内リターン通路２６、配管５２（図１を参照されたい）および共通燃料排出通路５５を通って面積可変オリフィス６に到達する。面積可変オリフィス６の第一室６１内の燃料はその圧力に応じて摺動部材７０を第二室６２に向かってバネ６３に抗して付勢する。これにより、摺動部材７０の側壁７１に形成された複数の連通孔７９ａから７９ｃが燃料の圧力に応じて開口するようになる。つまり、第一室６１に到達した燃料の圧力、すなわちインジェクタ３の制御弁室２７におけるリターン背圧が小さい場合には、摺動部材７０の摺動距離が短くなるために連通孔７９ａから７９ｃのうちの第一の連通孔７９ａのみが開口する。また、リターン背圧が大きい場合には、摺動部材７０の摺動距離が長くなるために全ての連通孔７９ａから７９ｃが開口するようになる。このように連通孔が開口することによって第一室６１内の燃料が第二室６２に流入し、燃料リターン通路５６を通じて図示しない燃料タンク内に戻るようになる。つまり、本発明においては摺動部材７０の摺動距離に応じて、すなわちリターン背圧の大きさに応じて面積可変オリフィス６の開口面積が変化するようになっている。言い換えれば、リターン背圧が大きいほど、面積可変オリフィス６の開口面積も大きくなる。
【００２８】
本発明においては各インジェクタ３ａから３ｄからのそれぞれの枝管５２ａから５２ｄが共通燃料排出通路５５に合流する合流箇所５９ａから５９ｄよりも下流に面積可変オリフィス６を設けているために、従来、採用されていたチェック弁のように燃料が一度に供給されることがなくなり、共通排出通路内の圧力が急変することもない。これにより、排出通路内に生ずる圧力脈動の発生を低減することができ、従って、各インジェクタからの燃料噴射量のバラツキを抑えることが可能となる。また、燃料リターン通路５６内でのキャビテーションの発生を防止することができ、制御弁室２７内部などのエロージョンを低減することもできる。
【００２９】
図４（ａ）から図４（ｅ）は採用可能な摺動部材の例を示す側面図である。図４（ａ）に示される摺動部材７０の側壁７１には四つの円形連通孔７９ｄから７９ｇが形成されている。側壁７１における連通孔の形状については問わないものの、このような円形連通孔であれば、これら連通孔を容易に形成することができる。連通孔７９ｄから７９ｇのうちの隣接して形成された二つの連通孔、例えば連通孔７９ｄと連通孔７９ｅに着目する。図４（ａ）に示されるように第一室６１の入口部６５側に在る連通孔７９ｅの縁部と突出部７８側に在る連通孔７９ｄの縁部とが、摺動部材７０の摺動方向に対して垂直な線分Ｘ上に位置している。同様に、第一室６１の入口部６５側に在る連通孔７９ｆの縁部と突出部７８側に在る連通孔７９ｅの縁部とが、摺動部材７０の摺動方向に対して垂直な線分Ｙ上に位置している。互いに隣接する他の連通孔についても同様に位置決めされている。図４（ａ）に示される実施形態においては、摺動部材７０の摺動時において或る連通孔、例えば連通孔７９ｄが完全に開口したのとほぼ同時に連通孔７９ｅが開口し始めるようになる。従って摺動部材７０が第二室６２に向かって連続的に摺動するときには、面積可変オリフィス６の開口面積も連続的に増加するようになる。つまり、図４（ａ）に示される実施形態の場合には面積可変オリフィス６の開口面積が一定になるという状態がなくなるので、駆動時にハンチングが生じるのを避けることができる。
【００３０】
図４（ｂ）は採用可能な他の摺動部材の側面図である。図４（ｂ）においては摺動部材７０の摺動方向に沿って延びるスリット状の単一の連通孔７９ｈが摺動部材７０の側壁７１に形成されている。この場合には、一回の機械加工処理によって連通孔７９ｈを形成することが可能であるので、連通孔７９ｈを容易に形成することができる。そして、この場合にも摺動部材７０が連続的に摺動する際に面積可変オリフィス６の開口面積も連続的に変化するので、図４（ａ）に示される実施形態の場合と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３１】
図４（ｃ）から図４（ｅ）は採用可能なさらに他の摺動部材の側面図である。これら図４（ｃ）から図４（ｅ）においては摺動部材７０が第二室６２に向かって摺動すると、面積可変オリフィス６の開口面積は急激に増加するようになっている。つまり、図４（ｂ）においては面積可変オリフィス６の開口面積は摺動部材７０の摺動距離に応じて線形的に増加しているが、図４（ｃ）から図４（ｅ）においては面積可変オリフィス６の開口面積は摺動距離に対して指数関数的に増加するようになっている。
【００３２】
図４（ｃ）においては摺動部材７０の摺動方向に沿って延びる単一の連通孔７９ｊが摺動部材７０の側壁７１に形成されている。この連通孔７９ｊは略三角形状であって、三角形の頂点部分が摺動部材７０の突出部７８側に位置決めされると共に三角形の底辺部分が第一室６１の入口部６５側に位置決めされるようになっている。また、図４（ｄ）においては同一形状の複数の連通孔７９ｋが形成されている。図４（ｄ）に示されるように摺動部材７０の摺動方向に対して垂直な線分を摺動部材７０の突出部７８に近い順に線分Ｘ１から線分Ｘ５とする。図示されるように摺動部材７０の突出部７８に最も近接する側の線分Ｘ１とこれに隣接する線分Ｘ２との間には一つの連通孔が形成されており、線分Ｘ２と線分Ｘ３との間には二つの連通孔が形成されており、線分Ｘ３と線分Ｘ４との間には三つの連通孔が形成されており、さらに線分Ｘ４と線分Ｘ５との間には四つの連通孔が形成されている。つまり、図４（ｄ）に示される実施形態においては摺動部材７０の突出部７８からの距離が長い場所ほど、多数の連通孔が形成されるようになっている。さらに、図４（ｅ）においては四つの連通孔７９ｗから連通孔７９ｚが形成されている。図示されるように摺動部材７０の突出部７８側の連通孔、例えば連通孔７９ｗの直径よりも、第一室６１の入口部６５側の連通孔、例えば連通孔７９ｘの直径のほうが大きくなっている。そして、図４（ｅ）から分かるように連通孔の直径は第一室６１の入口部６５に近いものほど大きくなっている。これら図４（ｃ）から図４（ｅ）に示されるように摺動部材７０の摺動距離が長いほど面積可変オリフィス６の開口面積が大きくなる場合には、例えば開口面積が最大面積付近にある場合であっても、摺動部材７０の摺動距離は比較的短くて済むので、摺動部材７０を安定して摺動させることができ、また同様の理由から摺動部材７０自体の小型化、従って、面積可変オリフィス６全体の小型化を図ることも可能となる。
【００３３】
図５は本発明の第二の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。図５においてはフランジ７６が摺動部材７０の側壁７１の外面でかつ突出部７８側に形成されている。図示されるようにフランジ７６は第一室６１の内寸よりも大きいので、摺動部材７０のフランジ７６が形成されている部分は第一室６１内を摺動することはなく、常に第二室６２内に位置している。図５においては面積可変オリフィス６の開口面積が零である場合が示されているが、このときには、摺動部材７０のフランジ７６は第一室６１と第二室６２との間の段差部６７に封止可能に当接するようになっている。通常の使用時には第一室６１および第二室６２の内部は燃料により充填されているものの、面積可変オリフィス６を最初に使用するような場合、例えば工場における面積可変オリフィス６の組み付け時またはガス欠時などにおいては第一室６１および第二室６２には燃料が充填されていない。そして摺動部材７０が第一室６１の内壁に沿って摺動可能である以上は、これらの場合のように第一室６１内の燃料の圧力が所定値よりも小さい場合であっても燃料は摺動部材７０と第一室６１の内壁との間の隙間からわずかながら漏洩しうる。従って、フランジ７６が摺動部材７０に設けられていない場合には、第一室６１および第二室６２内を燃料で充填するのに極めて長い時間が必要とされる。しかしながら、図５に示されるようなフランジ７６を摺動部材７０に設けた場合には第一室６１内の燃料の圧力が所定値よりも小さいときにフランジ７６の端面７６Ａと段差部６７との間が封止されるので、燃料が第一室６１から漏洩するのを妨げることができる。従って、例えば面積可変オリフィス６を最初に使用するような場合に燃料の圧力を所定値まで迅速に上昇させることが可能となる。
【００３４】
なお、図５においては第一室６１と第二室６２との間の段差部６７が傾斜するように形成されているが、摺動部材７０に形成されるフランジ７６の端面７６Ａと段差部６７とが封止可能に当接するものであれば、段差部６７およびフランジ７６の形状については図５に示されるものに限定されない。
【００３５】
図６は本発明の他の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。前述した実施形態においては連通孔７９が摺動部材７０の側壁７１に形成されているが、図６に示される実施形態においては第一室６１と第二室６２とを連通する連通孔８０がケーシング６９内に形成されている。図示されるように第二室６２内に形成された入口部８９からケーシング６９内に延びる連通孔８０は第一室６１付近で複数、図６においては三つの分岐路８１、８２、８３に分岐している。図６に示される分岐路は第二室６２に近い側から分岐路８１、８２、８３の順番で形成されている。第一室６１内の燃料の圧力が高まって摺動部材７０がバネ６３に抗して第二室６２に向かって摺動されると、はじめに分岐路８３が開口する。そして、燃料の圧力がさらに高い場合には、摺動部材７０がさらに摺動されるので、連通孔８２、そして連通孔８１が開口するようになる。すなわち、摺動距離に応じて面積可変オリフィスの開口面積も拡大するので、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、図６においては三つの分岐路８１、８２、８３が示されているが、分岐路の数および形状については図６に示されるものに限定されることはなく、これら分岐路の断面形状が図４に示すような連通孔の形状に対応したものであってもよい。
【００３６】
図７（ａ）および図７（ｂ）は本発明のさらに他の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。図７（ａ）に示される摺動部材７０は断面が略Ｕ字形状ではなくて中実になっており、摺動部材７０には連通孔７９が形成されていない。そして、図７（ａ）においては摺動部材７０の側面は第二室６２から第一室６１に向かって幅狭になるようにテーパが設けられている。このため、第一室６１内の燃料は摺動部材７０の側面７５と第一室６１の内壁との間の隙間を通って第二室６２まで流入する。摺動部材７０が第二室６２に向かう摺動する際には摺動距離が長いほど、摺動部材７０の側面７５と第一室６１の内壁との間の隙間が拡大するようになる。また、図７（ｂ）に示されるように摺動部材７０の側面７５にテーパが設けられていなくて、第一室６１の内壁６８にテーパが設けられるようにしてもよい。図７（ｂ）に示されるような場合にも、摺動部材７０の摺動距離が長いほど、摺動部材７０の側面と第一室６１の内壁６８との間の隙間を拡大させられる。従って、図７（ａ）および図７（ｂ）に示される実施形態の場合にも、前述した実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図８は本発明に基づく内燃機関の燃料噴射装置の他の略図である。図１に示される燃料噴射装置１０においては単一の面積可変オリフィス６が共通燃料排出通路５５と燃料リターン通路５６との間に設けられているが、図８においては複数のインジェクタ３、つまり各インジェクタ３ａから３ｄから共通燃料排出通路５５まで延びる枝管５２ａから５２ｄのそれぞれの途中に面積可変オリフィス６ａから６ｄが設けられている。つまり、共通燃料排出通路５５に対する合流箇所５９ａから５９ｄと各インジェクタ３ａから３ｄとの間に面積可変オリフィス６ａから６ｄがそれぞれ設けられている。従って、図８に示される実施形態の場合には共通燃料排出通路５５に単一の面積可変オリフィス６を設けたことにより得られる効果に加えて、或るインジェクタ、例えばインジェクタ３ｂの燃料噴射時に共通燃料排出通路５５内に生じる圧力脈動が隣接する他のインジェクタ、例えばインジェクタ３ａ、３ｃ等に伝達されるのを妨げることが可能となり、従って、インジェクタ３ａから３ｄの燃料噴射量の変動をさらに抑えることができる。この場合、共通燃料排出通路５５と燃料リターン通路５６との間の面積可変オリフィス６が設けられていない場合であっても、ほぼ同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、本発明の図示しない実施形態においては第二室６２に配置されたバネ６３を排除して、摺動部材７０を付勢するための他の付勢手段、例えば電磁ソレノイドまたは圧電アクチュエータなどを採用することもできる。この場合には、摺動部材７０の位置を極めて精密に制御することが可能となる。なお、本発明は図面を参照して説明した複数の実施形態のみに限定されることはなく、前述した実施形態のうちのいくつかを適宜組み合わせることが本発明の範囲に含まれるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に基づく内燃機関の燃料噴射装置の略図である。
【図２】本発明に基づく燃料噴射装置のインジェクタの長手方向略断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。
【図４】（ａ）採用可能な摺動部材の例を示す側面図である。  （ｂ）採用可能な摺動部材の例を示す側面図である。  （ｃ）採用可能な摺動部材の例を示す側面図である。  （ｄ）採用可能な摺動部材の例を示す側面図である。  （ｅ）採用可能な摺動部材の例を示す側面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。
【図７】（ａ）本発明のさらに他の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。  （ｂ）本発明のさらに他の実施形態に基づく面積可変オリフィスの長手方向略断面図である。
【図８】本発明に基づく内燃機関の燃料噴射装置の他の略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…燃料タンク
２…コモンレール
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…インジェクタ
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…面積可変オリフィス
１０…燃料噴射装置
２７…制御弁室
３１…高圧室
３６…噴射口
５２ａ…燃料排出枝管
５５…共通燃料排出通路
５６…燃料リターン通路
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ…合流箇所
６１…第一室
６２…第二室
６３…バネ
６７…段差部
６８…内壁
７０…摺動部材
７６…フランジ
７９ａ、７９ｂ、７９ｃ…連通孔
【図１】
2005069135.tif 000003
【図２】
2005069135.tif 000004
【図３】
2005069135.tif 000005
【図４】
2005069135.tif 000006
【図５】
2005069135.tif 000007
【図６】
2005069135.tif 000008
【図７】
2005069135.tif 000009
【図８】
2005069135.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月24日(2004.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を複数のインジェクタから噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、各インジェクタが、燃料を蓄圧する高圧室と、該高圧室内の高圧燃料が導入される背圧室と、前記高圧室内に配置されるノズル体とを備えており、前記インジェクタは、前記背圧室内に導入された高圧燃料の圧力によって前記ノズル体を押し下げることにより燃料噴射口を閉鎖すると共に、前記背圧室内の高圧燃料を前記インジェクタの燃料排出路に通して排出することにより燃料噴射口を開放する、内燃機関の燃料噴射装置において、
前記各インジェクタからの前記各燃料排出路の全てが合流した合流箇所よりも下流の共通排出通路に配置される面積可変オリフィスを具備し、前記共通排出通路内の燃料の圧力が大きいほど前記面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした、内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
さらに、前記各インジェクタからの前記燃料排出路のそれぞれに配置される面積可変オリフィスを具備し、前記燃料排出路内の燃料の圧力が大きいほど前記面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記面積可変オリフィスには、前記インジェクタ側に連通する第一室と、該第一室と一体的に形成されると共に出口部を含む第二室とが形成されており、前記面積可変オリフィスは、前記第一室の内壁に沿って摺動する摺動部材を含み、前記摺動部材の摺動面には前記第一室と前記第二室とを摺動時に連通させる少なくとも一つの連通孔が形成されており、さらに、前記摺動部材を前記第二室から離間するよう付勢する付勢手段を含んでおり、
前記燃料排出路内の燃料の圧力によって前記摺動部材が前記付勢手段に抗して前記第二室に向かって摺動される際に前記連通孔の開口面積が増加するようにした請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記連通孔は複数であり、前記摺動部材の摺動面における前記連通孔は円形になっており、前記摺動部材の摺動面におけるこれら複数の連通孔のうちの少なくとも一つの連通孔の摺動方向内側縁部の摺動方向位置は、これに隣接する連通孔の摺動方向外側縁部の摺動方向位置に概ね等しくなっている請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記連通孔は摺動方向に延びる少なくとも一つのスリットである請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記連通孔の開口面積の増加率は前記摺動部材の摺動距離が増すほど大きくなるようにした請求項３から５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記面積可変オリフィスの開口面積は、前記摺動部材の前記摺動面における前記連通孔の数、形状、寸法のうちの少なくとも一つにより変化するようにした請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記面積可変オリフィスには、前記インジェクタ側に連通する第一室と、該第一室と一体的に形成されると共に出口部を含む第二室とが形成されており、前記面積可変オリフィスは、前記第一室の内壁に沿って摺動する摺動部材を含み、前記第一室の内壁および前記摺動部材の摺動面の少なくとも一方にはテーパが形成されており、さらに、前記摺動部材を前記第二室から離間するよう付勢する付勢手段を含んでおり、
前記燃料排出路内の燃料の圧力によって前記摺動部材が前記付勢手段に抗して前記第二室に向かって摺動される際に、前記第一室の内壁と前記摺動部材の摺動面との間の隙間が増加するようにした請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記第二室は前記第一室よりも大きくなっており、さらに、前記摺動部材には、前記第一室と前記第二室との間の段差部に封止可能に当接するフランジが設けられている請求項３から８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記面積可変オリフィスの前記摺動部材は、駆動部材により制御される請求項３から９のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を複数のインジェクタから噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、各インジェクタが、燃料を蓄圧する高圧室と、該高圧室内の高圧燃料が導入される背圧室と、前記高圧室内に配置されるノズル体とを備えており、前記インジェクタは、前記背圧室内に導入された高圧燃料の圧力によって前記ノズル体を押し下げることにより燃料噴射口を閉鎖すると共に、前記背圧室内の高圧燃料を前記インジェクタの燃料排出路に通して排出することにより燃料噴射口を開放する、内燃機関の燃料噴射装置において、前記各インジェクタからの前記各燃料排出路の全てが合流した合流箇所よりも下流の共通排出通路に配置される面積可変オリフィスを具備し、前記共通排出通路内の燃料の圧力が大きいほど前記面積可変オリフィスの開口面積が増加するようにした、内燃機関の燃料噴射装置が提供される。