(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔を開閉するニードルを備え、
このニードルに対し開弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室、および前記ニードルに対し閉弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室を形成し、
この背圧室から燃料を流出させ前記背圧室の圧力を減圧することで、前記ニードルをリフトさせ前記噴孔を開放するインジェクタにおいて、
前記ノズル室および前記背圧室とは別に燃料が流出入する第３燃料室を形成し、
この第３燃料室の圧力は、前記背圧室の圧力が前記ニードルに対し閉弁方向に作用するのを緩和するように作用し、
前記ニードルをリフトさせる際に、前記第３燃料室から燃料を流出させ前記第３燃料室の圧力を減圧し、
前記第３燃料室の圧力の減圧速度が、前記背圧室の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料の流路が設定されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
噴孔を開閉するニードルを備え、
このニードルに対し開弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室、および前記ニードルに対し閉弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室を形成し、
この背圧室から燃料を流出させ前記背圧室の圧力を減圧することで、前記ニードルをリフトさせ前記噴孔を開放するインジェクタにおいて、
前記ニードルと別体に設けられ、前記背圧室に連通する中間室の圧力を操作するピストンを備え、
このピストンに対し前記中間室の圧力を増圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する第２背圧室、ならびに前記ノズル室、前記背圧室、前記中間室および前記第２背圧室とは別に燃料が流出入する第３燃料室を形成し、
この第３燃料室の圧力は、前記第２背圧室の圧力が前記中間室の圧力を増圧する方向に作用するのを緩和するように作用し、
前記ニードルをリフトさせる際に、前記第２背圧室から燃料を流出させ前記第２背圧室の圧力を減圧することで、前記背圧室から前記中間室に燃料を流出させるとともに、前記第３燃料室から燃料を流出させ前記第３燃料室の圧力を減圧し、
前記第３燃料室の圧力の減圧速度が、前記第２背圧室の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料の流路が設定されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記ノズル室に流入する燃料を増圧する増圧機構を備え、
この増圧機構による増圧開始時期と、前記第３燃料室の圧力の減圧開始時期とが略一致していることを特徴とするインジェクタ。
【請求項４】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記ノズル室に流入する燃料を増圧する増圧機構を備え、
この増圧機構は、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす有効増圧面と、増圧される燃料に圧力を及ぼす有効被増圧面との面積比に応じて、前記ノズル室に流入する燃料を増圧し、
前記ニードルに作用する前記背圧室の圧力の有効受圧面と、前記ニードルに作用する前記ノズル室の圧力の有効受圧面との面積比は、前記有効増圧面と前記有効被増圧面との面積比以上であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項５】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記背圧室および前記第３燃料室の燃料は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールから流入することを特徴とするインジェクタ。
【請求項６】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記背圧室への燃料の流入流量が、前記背圧室からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料の流路が設定されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項７】
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記ノズル室に流入する燃料を増圧する増圧機構を備え、
この増圧機構は、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす有効増圧面と、増圧される燃料に圧力を及ぼす有効被増圧面との面積比に応じて、前記ノズル室に流入する燃料を増圧し、
前記ピストンに作用する前記第２背圧室の圧力の有効受圧面と、前記ピストンに作用する前記中間室の圧力の有効受圧面との面積比は、前記有効増圧面と前記有効被増圧面との面積比以上であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項８】
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記第２背圧室および前記第３燃料室の燃料は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールから流入することを特徴とするインジェクタ。
【請求項９】
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記第２背圧室への燃料の流入流量が、前記第２背圧室からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料の流路が設定されていることを特徴とするインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の燃料供給源から燃料を受け入れエンジンに噴射供給するインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インジェクタは、例えば、ディーゼルエンジンのような直噴型のエンジンに搭載され、コモンレール等の燃料供給源から燃料を受け入れ、エンジンの気筒内に直接噴射供給するために用いられている。
【０００３】
このインジェクタは、噴孔を開閉するニードルを備え、ニードルに対し噴孔を開放する方向（開弁方向）に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室、および、ニードルに対し噴孔を閉鎖する方向（閉弁方向）に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室を形成する。そして、インジェクタは、背圧室から燃料を流出させ背圧室の圧力を減圧することで、ニードルをリフトさせ噴孔を開放する。
【０００４】
近年、インジェクタから噴射される燃料の噴霧をさらに微粒化して燃焼効率を上げるため、インジェクタによる燃料の噴射圧力の高圧化が進んでいる。そして、単に、燃料供給源における燃料の供給圧力を高圧化するだけでなく、インジェクタに増圧機構を設けて、より積極的に高圧化を図る検討が進められている。
【０００５】
例えば、この増圧機構は、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす増圧面と、増圧される燃料に圧力を及ぼす被増圧面とを有する増圧ピストンを具備し、増圧面と被増圧面との面積比に応じて燃料を増圧する（例えば、特許文献１参照）。そして、増圧された燃料は、ノズル室に流入しニードルに対し開弁方向に圧力を及ぼしてニードルをリフトさせ、さらに、開放された噴孔から噴射され噴霧化する（つまり、ニードルに対し開弁方向に作用する燃料の圧力が噴射圧力に相当する）。
【０００６】
しかし、噴射圧力が高圧になるほど、開弁時のニードルは、より強く開弁方向に圧力を受けるようになる。このため、ニードルのリフト速度が大きくなり、微量噴射のように噴孔の開放期間を短くする必要があるときに、速やかにニードルのリフトを停止しニードルを噴孔側に下降させることが困難になる。この結果、微量噴射が要求されるときに、常に目標量よりも多い燃料が噴射されてしまい、燃費の悪化、スモークの増加等が発生する虞がある。
【特許文献１】国際公開第０５／０１５０００号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、噴射圧力が高圧でも、インジェクタによる微量噴射を高精度に行うのを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のインジェクタは、噴孔を開閉するニードルを備え、ニードルに対し開弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室、およびニードルに対し閉弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室を形成する。そして、このインジェクタは、背圧室から燃料を流出させ背圧室の圧力を減圧することで、ニードルをリフトさせ噴孔を開放する。
【０００９】
このインジェクタは、ノズル室および背圧室とは別に燃料が流出入する第３燃料室を形成し、第３燃料室の圧力は、背圧室の圧力がニードルに対し閉弁方向に作用するのを緩和するように作用する。また、このインジェクタは、ニードルをリフトさせる際に、第３燃料室から燃料を流出させ第３燃料室の圧力を減圧する。そして、このインジェクタによれば、第３燃料室の圧力の減圧速度が、背圧室の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
【００１０】
これにより、ニードルがリフトする際に、第３燃料室の圧力は背圧室の圧力よりも早期に減圧される。ここで、背圧室の圧力はニードルに対し閉弁方向に作用し、第３燃料室の圧力は、背圧室の圧力がニードルに対し閉弁方向に作用するのを緩和するように（つまり、ニードルに対し開弁方向に）作用する。よって、ニードルがリフトする際に、第３燃料室の圧力が背圧室の圧力よりも早期に減圧されるので、ニードルに対し開弁方向に作用する付勢力の方が、ニードルに対し閉弁方向に作用する付勢力よりも早期に弱くなる。このため、ニードルのリフト速度が小さくなる。
【００１１】
以上により、噴射圧力が高圧でも、インジェクタによる微量噴射を高精度に行うのが可能になる。なお、第３燃料室は、背圧室の圧力がニードルに対し閉弁方向に作用するのを緩和することで、例えば、ニードルのシート部がシート面に及ぼす当接力を弱めシート部やシート面にかかる負荷を低減するために形成されている。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のインジェクタは、ニードルと別体に設けられ、背圧室に連通する中間室の圧力を操作するピストンを備え、ピストンに対し中間室の圧力を増圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する第２背圧室、ならびにノズル室、背圧室、中間室および第２背圧室とは別に燃料が流出入する第３燃料室を形成する。第３燃料室の圧力は、第２背圧室の圧力が中間室の圧力を増圧する方向に作用するのを緩和するように作用する。
【００１３】
また、このインジェクタは、ニードルをリフトさせる際に、第２背圧室から燃料を流出させ第２背圧室の圧力を減圧することで、背圧室から中間室に燃料を流出させるとともに、第３燃料室から燃料を流出させ第３燃料室の圧力を減圧する。そして、このインジェクタによれば、第３燃料室の圧力の減圧速度が、第２背圧室の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
【００１４】
これにより、第２背圧室の圧力は、中間室の圧力および背圧室の圧力を通じてニードルに対し閉弁方向に作用する。また、第３燃料室の圧力は、第２背圧室の圧力が中間室の圧力を増圧する方向に作用するのを緩和するように作用するので、ニードルに対し開弁方向に作用する。このため、ニードルとは別の部材で第３燃料室を形成しても、ニードルのシート部がシート面に及ぼす当接力を弱めシート部やシート面にかかる負荷を低減することができる。この結果、ニードルの形状、寸法等の自由度が高くなる。
【００１５】
さらに、第３燃料室の圧力の減圧速度が、第２背圧室の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料の流路が設定されているため、ニードルがリフトする際に、第３燃料室の圧力は第２背圧室の圧力よりも早期に減圧される。このため、ニードルに対し開弁方向に作用する付勢力の方が、ニードルに対し閉弁方向に作用する付勢力よりも早期に弱くなるので、ニードルのリフト速度が小さくなる。
【００１６】
以上により、ニードルとは別の部材で第３燃料室を形成したインジェクタでも、噴射圧力の高圧時に微量噴射を高精度に行うのが可能になる。
【００１７】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のインジェクタは、ノズル室に流入する燃料を増圧する増圧機構を備え、増圧機構による増圧開始時期と、第３燃料室の圧力の減圧開始時期とが略一致している。
増圧機構による増圧開始時期が、第３燃料室の圧力の減圧開始時期よりも早いと、第３燃料室の圧力が高い状態でニードルがリフトする。ここで、第３燃料室の圧力はニードルに対し開弁方向に作用するため、第３燃料室の圧力が高い状態でニードルがリフトすると、ニードルのリフト速度が大きくなり噴射量が多くなってしまう。
【００１８】
逆に、増圧機構による増圧開始時期が、第３燃料室の圧力の減圧開始時期よりも遅いと、第３燃料室の圧力が減圧された後でニードルがリフトする。ここで、第３燃料室の圧力は背圧室の圧力や第２背圧室の圧力がニードルに対し閉弁方向に作用するのを緩和しているので、ニードルがリフトする前に第３燃料室の圧力が減圧されてしまうと、シート部やシート面にかかる負荷が大きくなってしまう。
【００１９】
そこで、増圧機構による増圧開始時期と、第３燃料室の圧力の減圧開始時期とを略一致させることで、噴射量が多くなること、およびシート部やシート面にかかる負荷が大きくなることを、両方とも避けることができる。
【００２０】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のインジェクタは、ノズル室に流入する燃料を増圧する増圧機構を備え、増圧機構は、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす有効増圧面と、増圧される燃料に圧力を及ぼす有効被増圧面との面積比に応じて、ノズル室に流入する燃料を増圧する。そして、このインジェクタによれば、ニードルに作用する背圧室の圧力の有効受圧面と、ニードルに作用するノズル室の圧力の有効受圧面との面積比は、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上である。
【００２１】
この手段は、請求項１に記載のインジェクタに関するものである。請求項１に記載のインジェクタにおいて、増圧媒体となる燃料および背圧室に流入する燃料は、通常、同一の燃料供給源から供給され同一の圧力である。よって、ニードルに作用する背圧室の圧力の有効受圧面と、ニードルに作用するノズル室の圧力の有効受圧面との面積比（背圧室の圧力の有効受圧面／ノズル室の圧力の有効受圧面）を、有効増圧面と有効被増圧面との面積比（有効増圧面／有効被増圧面）以上に設定することで、ニードルのリフト速度を小さくする効果を高めることができる。
【００２２】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載のインジェクタによれば、背圧室および第３燃料室の燃料は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールから流入する。
この手段は、請求項１に記載のインジェクタにおいて、背圧室および第３燃料室への燃料供給源がコモンレールであることを示すものである。
【００２３】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載のインジェクタによれば、背圧室への燃料の流入流量が、背圧室からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
これにより、請求項１に記載のインジェクタにおいて、背圧室の圧力を確実に増圧することができる。
【００２４】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載のインジェクタによれば、ピストンに作用する第２背圧室の圧力の有効受圧面と、ピストンに作用する中間室の圧力の有効受圧面との面積比は、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上である。
【００２５】
この手段は、請求項２に記載のインジェクタに関するものである。請求項２に記載のインジェクタにおいて、増圧媒体となる燃料および第２背圧室に流入する燃料は、通常、同一の燃料供給源から供給され同一の圧力である。よって、ピストンに作用する第２背圧室の圧力の有効受圧面と、ピストンに作用する中間室の圧力の有効受圧面との面積比（第２背圧室の圧力の有効受圧面／中間室の圧力の有効受圧面）を、有効増圧面と有効被増圧面との面積比（有効増圧面／有効被増圧面）以上に設定することで、ニードルのリフト速度を小さくする効果を高めることができる。
【００２６】
〔請求項８の手段〕
請求項８に記載のインジェクタによれば、第２背圧室および第３燃料室の燃料は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールから流入する。
この手段は、請求項２に記載のインジェクタにおいて、第２背圧室および第３燃料室への燃料供給源がコモンレールであることを示すものである。
【００２７】
〔請求項９の手段〕
請求項９に記載のインジェクタによれば、第２背圧室への燃料の流入流量が、第２背圧室からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
これにより、請求項２に記載のインジェクタにおいて、第２背圧室の圧力を確実に増圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
最良の形態１のインジェクタは、噴孔を開閉するニードルを備え、ニードルに対し開弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室、およびニードルに対し閉弁方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室を形成する。そして、このインジェクタは、背圧室から燃料を流出させ背圧室の圧力を減圧することで、ニードルをリフトさせ噴孔を開放する。
【００２９】
このインジェクタは、ノズル室および背圧室とは別に燃料が流出入する第３燃料室を形成し、第３燃料室の圧力は、背圧室の圧力がニードルに対し閉弁方向に作用するのを緩和するように作用する。また、このインジェクタは、ニードルをリフトさせる際に、第３燃料室から燃料を流出させ第３燃料室の圧力を減圧する。そして、このインジェクタによれば、第３燃料室の圧力の減圧速度が、背圧室の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
【００３０】
また、このインジェクタは、ノズル室に流入する燃料を増圧する増圧機構を備え、増圧機構による増圧開始時期と、第３燃料室の圧力の減圧開始時期とが略一致している。また、この増圧機構は、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす有効増圧面と、増圧される燃料に圧力を及ぼす有効被増圧面との面積比に応じて、ノズル室に流入する燃料を増圧する。そして、このインジェクタによれば、ニードルに作用する背圧室の圧力の有効受圧面と、ニードルに作用するノズル室の圧力の有効受圧面との面積比は、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上である。
【００３１】
さらに、このインジェクタによれば、背圧室および第３燃料室の燃料は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールから流入する。
また、このインジェクタによれば、背圧室への燃料の流入流量が、背圧室からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
【００３２】
最良の形態２のインジェクタは、ニードルと別体に設けられ、背圧室に連通する中間室の圧力を操作するピストンを備え、ピストンに対し中間室の圧力を増圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する第２背圧室、ならびにノズル室、背圧室、中間室および第２背圧室とは別に燃料が流出入する第３燃料室を形成する。第３燃料室の圧力は、第２背圧室の圧力が中間室の圧力を増圧する方向に作用するのを緩和するように作用する。
【００３３】
また、このインジェクタは、ニードルをリフトさせる際に、第２背圧室から燃料を流出させ第２背圧室の圧力を減圧することで、背圧室から中間室に燃料を流出させるとともに、第３燃料室から燃料を流出させ第３燃料室の圧力を減圧する。そして、このインジェクタによれば、第３燃料室の圧力の減圧速度が、第２背圧室の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
【００３４】
このインジェクタによれば、ピストンに作用する第２背圧室の圧力の有効受圧面と、ピストンに作用する中間室の圧力の有効受圧面との面積比は、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上である。
【００３５】
さらに、このインジェクタによれば、第２背圧室および第３燃料室の燃料は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールから流入する。
また、このインジェクタによれば、第２背圧室への燃料の流入流量が、第２背圧室からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料の流路が設定されている。
【実施例１】
【００３６】
〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ１の構成を、図１ないし図２を用いて説明する。
インジェクタ１は、例えば、燃料を高圧化する燃料供給ポンプ（図示せず）、燃料供給ポンプで高圧化された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール等とともに、エンジン（図示せず）に燃料を噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置を構成する。そして、インジェクタ１は、エンジンに搭載されエンジンの気筒内に燃料を噴射供給する。
【００３７】
このインジェクタ１は、例えば、コモンレールから受け入れた燃料を増圧する増圧機構２と、増圧機構２の先端側に装着され増圧された燃料を受け入れて噴射するノズル３と、増圧機構２を駆動する電磁アクチュエータ４とを備える。
【００３８】
増圧機構２は、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす有効増圧面と、増圧される燃料に圧力を及ぼす有効被増圧面との面積比に応じて、噴射される燃料を増圧するものである。すなわち、増圧機構２は、有効増圧面を有効被増圧面よりも大面積に形成することで、噴射される燃料を増圧する。この増圧機構２は、先端側に有効被増圧面を有し後端側に有効増圧面を有する増圧ピストン６と、増圧ピストン６を駆動するための制御弁７とを具備する。
【００３９】
増圧ピストン６は、後端側に向かい段階的に拡径するように設けられたシリンダ内に、部分的に摺接して収容される。すなわち、増圧ピストン６は、少なくとも先端側と後端側との２箇所でシリンダに摺接し、先端側で摺接する部分が後端側で摺接する部分よりも径小となるように設けられている。これにより、増圧ピストン６は、有効被増圧面を先端側に形成するとともに、有効被増圧面よりも大面積の有効増圧面を後端側に形成することができる。
【００４０】
また、増圧ピストン６は、上記のようにシリンダ内に収容されることで、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室８と、増圧される燃料が流出入する被増圧室９と、増圧状態を制御する燃料が流出入する増圧制御室１０とを形成する。
【００４１】
増圧室８は、燃料流路１２によりコモンレールと連通し、高圧の燃料を増圧媒体として受け入れる。また、増圧室８には、増圧ピストン６の後部が突出して配置され有効増圧面が形成されている。なお、増圧室８には、増圧ピストン６の復元バネ１３が収容されており、この復元バネ１３は、増圧ピストン６を後端側に（すなわち、被増圧室９が拡大する方向に、つまり、被増圧室９の圧力を減圧する方向に）付勢する。
【００４２】
被増圧室９は、増圧ピストン６に設けられた燃料流路１４により、増圧室８から高圧の燃料を受け入れる。また、被増圧室９は、増圧ピストン６の先端面が被有効増圧面を形成するように、増圧ピストン６の前部により後端側から封鎖されている。なお、燃料流路１４には、被増圧室９で増圧された燃料が増圧室８へ流入するのを阻止する逆止弁１５が配置されている。
【００４３】
増圧制御室１０は、有効増圧面と有効被増圧面との間に設けられ、増圧制御室１０の燃料は、有効増圧面と有効被増圧面との面積差分に応じて、増圧ピストン６を後端側に付勢する。つまり、増圧制御室１０の圧力は、増圧ピストン６に対し被増圧室９の圧力を減圧する方向に作用する。
【００４４】
ここで、増圧制御室１０は、燃料流路１６を介して制御弁７を収容する制御弁室１８と連通しており、制御弁７の位置に応じて、燃料タンクと連通したり、コモンレールに通じる増圧室８に連通したりする。これにより、増圧制御室１０の圧力が増減され、増圧ピストン６が後端側または先端側に変位する。この結果、増圧室８に燃料が流出入し、被増圧室９の圧力が制御される。
【００４５】
制御弁７は、増圧制御室１０に通じる燃料流路１６、燃料タンクに通じる燃料流路１９、および増圧室８に通じる燃料流路２０が開口する制御弁室１８に収容されている。そして、制御弁７は、燃料流路１６と燃料流路１９とが連通し増圧制御室１０から燃料タンクに燃料が流出する開状態と、燃料流路１６と燃料流路２０とが連通しコモンレールから増圧室８を介して増圧制御室１０に燃料が流入する閉状態とを切り替える三方弁として機能する。
【００４６】
すなわち、制御弁７は、燃料流路１６と燃料流路２０との間を開閉する高圧側弁部２２、燃料流路１６と燃料流路１９との間を開閉する低圧側弁部２３、および制御弁７を駆動するための制御圧を受けるピストン部２４を有する。ここで、制御圧は、制御弁室１８の後端部がピストン部２４により封鎖されて形成される制御室２５の圧力である。制御室２５には、燃料流路１９に接続する燃料流路２７、増圧室８に通じる燃料流路２８が開口する。また、燃料流路２７には、電磁アクチュエータ４が配置されるとともに絞り２９が形成され、燃料流路２８には、絞り３０が形成されている。
【００４７】
この電磁アクチュエータ４は、作動すると燃料流路２７を開放し制御室２５と燃料流路１９との間を連通させる。ここで、絞り２９、３０は、燃料流路２７により制御室２５から燃料流路１９に流出する燃料の流量が、燃料流路２８を介して増圧室８から制御室２５に流入する燃料の流量よりも大きくなるように設けられている。
【００４８】
このため、電磁アクチュエータ４が作動すると制御室２５の圧力が減圧されるので、制御弁７は閉状態の位置から開状態の位置に変位する。この結果、増圧制御室１０から燃料流路１６、制御弁室１８および燃料流路１９を通じて燃料タンクに燃料が流出し、増圧制御室１０の圧力が減圧される。これにより、増圧ピストン６が先端側に変位し、コモンレールから燃料流路１２を介して増圧室８に燃料が流入し被増圧室９の燃料が増圧される。
【００４９】
そして、電磁アクチュエータ４が作動を停止すると燃料流路２７が閉鎖されるので、制御室２５からの燃料の流出が止まり、燃料流路２８から制御室２５への燃料の流入のみが続く。このため、電磁アクチュエータ４が作動を停止すると制御室２５の圧力が増圧され、制御弁７は開状態の位置から閉状態の位置に変位する。
【００５０】
この結果、コモンレールから、燃料流路１２、増圧室８、燃料流路２０、制御弁室１８および燃料流路１６を通じて増圧制御室１０に高圧の燃料が流入し、増圧制御室１０の圧力が増圧される。これにより、増圧ピストン６が後端側に変位して被増圧室９の圧力が減圧され、増圧室８から燃料流路１４を介して被増圧室９に燃料が流入する。
【００５１】
ノズル３は、先端に設けられた噴孔３２を開閉するニードル３３を備える。ニードル３３は、先端部に設けられたシート部３４がシート面３５との間で着座および離座を繰り返すことで、噴孔３２を開閉する。
【００５２】
また、ノズル３は、噴孔３２を開放する方向（開弁方向）に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室３７、およびニードル３３に対し噴孔３２を閉鎖する方向（閉弁方向）に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室３８を形成する。そして、ニードル３３は、背圧室３８の圧力および復元バネ３９により閉弁方向に付勢されるとともに、ノズル室３７の圧力により開弁方向に付勢されている。なお、復元バネ３９は、背圧室３８に収容されている。
【００５３】
ここで、ノズル室３７は燃料流路４０により被増圧室９と連通し、背圧室３８は燃料流路４１により増圧制御室１０と連通している。また、燃料流路４１には、絞り４３が設けられるとともに、絞り４３に平行して背圧室３８に通じるバイパス流路が設けられ、このバイパス流路には、背圧室３８から増圧制御室１０への逆流を阻止する逆止弁４４が配置されている。つまり、ノズル３によれば、背圧室３８への燃料の流入流量が、背圧室３８からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料流路４１が設定されている。
【００５４】
これにより、電磁アクチュエータ４が作動して増圧機構２による増圧が行われると、被増圧室９から増圧された燃料が燃料流路４０を介してノズル室３７に流入する。同時に、背圧室３８の燃料が燃料流路４１、増圧制御室１０、燃料流路１６、制御弁室１８および燃料流路１９を介して燃料タンクに流出する。
【００５５】
この結果、ノズル室３７の圧力が増圧され背圧室３８の圧力が減圧されるので、ニードル３３に対し開弁方向に作用する付勢力の方が、ニードル３３に対し閉弁方向に作用する付勢力よりも強くなり、ニードル３３がリフトして噴孔３２が開放される。なお、燃料流路４１では、背圧室３８から増圧制御室１０に向けて燃料が流れているので、逆止弁４４は閉鎖されている。このため、背圧室３８からの流出流量は、絞り４３に規制されている。
【００５６】
また、電磁アクチュエータ４が作動を停止して増圧機構２による増圧が行われなくなると、ノズル室３７に増圧された燃料が流入しなくなる。同時に、コモンレールから、燃料流路１２、増圧室８、燃料流路２０、制御弁室１８、燃料流路１６、増圧制御室１０および燃料流路４１を介して、高圧の燃料が背圧室３８に流入する。
【００５７】
この結果、ノズル室３７の圧力が減圧され背圧室３８の圧力が増圧されるので、ニードル３３に対し閉弁方向に作用する付勢力の方が、ニードル３３に対し開弁方向に作用する付勢力よりも強くなり、ニードル３３が下降して噴孔３２が閉鎖される。なお、燃料流路４１では、増圧制御室１０から背圧室３８に向けて燃料が流れているので、逆止弁４４は開放されている。このため、背圧室３８への流入流量は絞り４３に規制されないので、背圧室３８の圧力は速やかに増圧される。
【００５８】
なお、ニードル３３は、ニードル３３に作用する背圧室３８の圧力の有効受圧面と、ニードル３３に作用するノズル室３７の圧力の有効受圧面との面積比（背圧室３８の圧力の有効受圧面／ノズル室３７の圧力の有効受圧面）は、有効増圧面と有効被増圧面との面積比（有効増圧面／有効被増圧面）以上となるように設けられている。
【００５９】
また、ノズル３は、ノズル室３７および背圧室３８とは別に燃料が流出入する第３燃料室４６を形成し、第３燃料室４６の圧力は、背圧室３８の圧力がニードル３３に対し閉弁方向に作用するのを緩和するように作用する（以下、第３燃料室４６を背圧緩和室４６とする）。つまり、背圧緩和室４６の圧力は、ニードル３３に対し開弁方向に作用する。すなわち、背圧緩和室４６の燃料は、背圧室３８を先端側から封鎖するニードル３３の後端部４７を後端側に付勢する。
【００６０】
なお、背圧緩和室４６は、背圧室３８の圧力がニードル３３に対し閉弁方向に作用するのを緩和することで、例えば、シート部３４がシート面３５に及ぼす当接力を弱めシート部３４やシート面３５にかかる負荷を低減するように形成されている。そして、背圧緩和室４６の圧力により、背圧室３８の圧力は、例えば背圧室３８の有効受圧面とノズル室３７の有効受圧面との差分に応じて緩和される。つまり、背圧室３８の燃料がニードル３３に対し閉弁方向に及ぼす付勢力は、背圧緩和室４６の燃料がニードル３３に対し開弁方向に及ぼす付勢力だけ弱められる。
【００６１】
この背圧緩和室４６は、燃料流路４８により、燃料流路４１に通じている。このため、インジェクタ１は、ニードル３３をリフトさせ噴孔３２を開放する際に（つまり、増圧制御室１０から燃料タンクに燃料を流出させる際に）、背圧室３８から燃料を流出させるとともに、背圧緩和室４６からも燃料を流出させ背圧緩和室４６の圧力を減圧することができる。また、背圧緩和室４６の燃料は、背圧室３８の燃料と同様に増圧制御室１０を介してコモンレールから流入したものである。
【００６２】
そして、背圧緩和室４６が燃料流路４８により燃料流路４１に通じることで、増圧機構２による増圧開始時期と、背圧緩和室４６の圧力の減圧開始時期とが略一致する。また、燃料流路４１、４８は、例えば、絞り４３により、背圧緩和室４６の圧力の減圧速度が背圧室３８の圧力の減圧速度よりも大きくなるように設定されている。
【００６３】
〔実施例１の作用〕
実施例１のインジェクタ１の作用を説明する。
まず、電磁アクチュエータ４が作動し増圧制御室１０から燃料タンクへの燃料の流出が開始すると、背圧室３８からの燃料の流出が開始すると同時に、背圧緩和室４６からの燃料の流出も開始する。これにより、背圧室３８の圧力および背圧緩和室４６の圧力は、両方とも減圧を開始し、やがて、ニードル３３がリフトを開始する。
【００６４】
ここで、背圧緩和室４６の圧力の減圧速度は、背圧室３８の圧力の減圧速度よりも大きいので、背圧緩和室４６の圧力は背圧室３８の圧力よりも早期に減圧される。また、背圧室３８の圧力は、ニードル３３に対し閉弁方向に作用し、背圧緩和室４６の圧力は、ニードル３３に対し開弁方向に作用する。このため、ニードル３３に対し開弁方向に作用する付勢力の方が、ニードル３３に対し閉弁方向に作用する付勢力よりも早期に弱くなる。このため、ニードル３３のリフト速度が小さくなる。
【００６５】
〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１は、ニードル３３をリフトさせる際に、背圧緩和室４６から燃料を流出させ背圧緩和室４６の圧力を減圧する。そして、このインジェクタ１によれば、背圧緩和室４６の圧力の減圧速度が、背圧室３８の圧力の減圧速度よりも大きくなるように燃料流路４１、４８が設定されている。
これにより、ニードル３３がリフトする際に、背圧緩和室４６の圧力は背圧室３８の圧力よりも早期に減圧されるので、ニードル３３に対し開弁方向に作用する付勢力の方が、ニードル３３に対し閉弁方向に作用する付勢力よりも早期に弱くなる。このため、ニードル３３のリフト速度が小さくなる。したがって、噴射圧力が高圧でも、インジェクタ１による微量噴射を高精度に行うのが可能になる。
【００６６】
また、インジェクタ１によれば、増圧機構２による増圧開始時期と、背圧緩和室４６の圧力の減圧開始時期とが略一致している。
増圧機構２による増圧開始時期が、背圧緩和室４６の圧力の減圧開始時期よりも早いと、背圧緩和室４６の圧力が高い状態（つまり、ニードル３３に対し開弁方向に作用する付勢力が強い状態）で、ニードル３３がリフトする。このため、ニードル３３のリフト速度が大きくなり噴射量が多くなってしまう。逆に、増圧機構２による増圧開始時期が、背圧緩和室４６の圧力の減圧開始時期よりも遅いと、背圧緩和室４６の圧力が減圧された後で（つまり、ニードル３３に対し閉弁方向に作用する付勢力が強い状態が、暫時、続いた後で）ニードル３３がリフトする。このため、シート部３４やシート面３５にかかる負荷が大きい時間帯が生じてしまう。
これらに対し、増圧機構２による増圧開始時期と、背圧緩和室４６の圧力の減圧開始時期とを略一致させることで、噴射量が多くなること、およびシート部３４やシート面３５にかかる負荷が大きくなることを、両方とも避けることができる。
【００６７】
また、インジェクタ１によれば、ニードル３３に作用する背圧室３８の圧力の有効受圧面と、ニードル３３に作用するノズル室３７の圧力の有効受圧面との面積比は、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上である。
ここで、増圧室８に流入する燃料および背圧室３８に流入する燃料は、両方ともコモンレールから同一の圧力で供給される。よって、ニードル３３に作用する背圧室３８の圧力の有効受圧面と、ニードル３３に作用するノズル室３７の圧力の有効受圧面との面積比を、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上に設定することで、ニードル３３のリフト速度を小さくする効果を高めることができる。
【００６８】
また、インジェクタ１によれば、背圧室３８への燃料の流入流量が、背圧室３８からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料流路４１が設定されている。
これにより、背圧室３８の圧力を確実に増圧することができる。
【実施例２】
【００６９】
〔実施例２の構成〕
実施例２のインジェクタ１の構成を、図３を用いて説明する。なお、実施例１と同様の機能を有する部分は同一の符号を用いることにして説明を省略する。
【００７０】
実施例２のインジェクタ１は、ニードル３３と別体に設けられ、背圧室３８に連通する中間室５０の圧力を操作するピストン５１を備える。また、インジェクタ１は、ピストン５１に対し中間室５０の圧力を増圧する方向に（つまり、ピストン５１を先端側に付勢するように）圧力を及ぼす燃料が流出入する第２背圧室５２を形成する。そして、第２背圧室５２の圧力は、中間室５０の圧力および背圧室３８の圧力を通じてニードル３３に対し閉弁方向に作用する。
【００７１】
また、実施例２のインジェクタ１では、実施例１の背圧緩和室４６と同様の機能を有する第３燃料室として、第２背圧緩和室５３が、ノズル室３７、背圧室３８、中間室５０および第２背圧室５２とは別に形成されている。そして、第２背圧緩和室５３の圧力は、第２背圧室５２の圧力が中間室５０の圧力を増圧する方向に作用するのを緩和するように作用する。
【００７２】
このように、第２背圧緩和室５３の圧力は、ニードル３３に対し閉弁方向に作用する第２背圧室５２の圧力を緩和するように作用するので、結果的に、ニードル３３に対し開弁方向に作用する。そして、第２背圧室５２の圧力は、第２背圧室５２の圧力の有効受圧面と中間室５０の圧力の有効受圧面との面積差分に応じて緩和されてニードル３３に伝達される。
【００７３】
ここで、ピストン５１は、中間室５０を後端側から封鎖して形成する先端部５６と、先端部５６よりも径大かつ先端部５６と同軸的に設けられ、第２背圧室５２を先端側から封鎖して形成する後端部５７とからなる。そして、第２背圧緩和室５３は、後端部５７により後端側から封鎖されるとともに、先端部５６により先端側を封鎖されて形成される。
【００７４】
なお、第２背圧緩和室５３には、ピストン５１を先端側に付勢する復元バネ５８が収容されている。また、ピストン５１には燃料流路５９が設けられ、この燃料流路５９には、中間室５０から第２背圧室５２への逆流を阻止する逆止弁６０が配置されている。この燃料流路５９および逆止弁６０は、中間室５０および背圧室３８の燃料がリークして減少したときに第２背圧室５２から燃料を補充するために設けられている。
【００７５】
また、ピストン５１は、ピストン５１に作用する第２背圧室５２の圧力の有効受圧面と、ピストン５１に作用する中間室５０の圧力の有効受圧面との面積比（第２背圧室５２の圧力の有効受圧面／中間室５０の圧力の有効受圧面）が、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上となるように設けられている。
【００７６】
また、実施例２のインジェクタ１によれば、燃料流路４１は、背圧室３８ではなく第２背圧室５２に接続し、増圧制御室１０と第２背圧室５２とを連通するように設けられている（図１参照）。さらに、燃料流路４１には、実施例１と同様に絞り４３および逆止弁４４が設けられている。
【００７７】
つまり、燃料流路４１は、第２背圧室５２への燃料の流入流量が第２背圧室５２からの燃料の流出流量よりも大きくなるように設定されている。また、燃料流路４８は、第２背圧緩和室５３に接続し、増圧制御室１０と第２背圧緩和室５３とを連通するように設けられている（図１参照）。
【００７８】
これにより、第２背圧室５２は、燃料流路４１、増圧制御室１０および燃料流路１６を介して制御弁室１８に通じ、第２背圧緩和室５３は、燃料流路４１、４８、増圧制御室１０、燃料流路１６を介して制御弁室１８に通じる（図１参照）。このため、制御弁７が開状態と閉状態とを切り替えることで、第２背圧室５２および第２背圧緩和室５３にコモンレールから燃料が流入したり、第２背圧室５２および第２背圧緩和室５３の燃料が燃料タンクに流出したりする。
【００７９】
また、第２背圧緩和室５３が燃料流路４１、４８を介して増圧制御室１０に通じているので、増圧機構２による増圧開始時期と、第２背圧緩和室５３の圧力の減圧開始時期とが略一致している。
【００８０】
以上より、実施例２のインジェクタ１は、ニードル３３をリフトさせる際に、第２背圧室５２から燃料を流出させ第２背圧室５２の圧力を減圧することで、背圧室３８から中間室５０に燃料を流出させる。これにより、背圧室３８の圧力が減圧されるとともに、増圧機構２により増圧された燃料がノズル室３７に流入し、ニードル３３がリフトして燃料が噴射される。
【００８１】
同時に、第２背圧緩和室５３からも燃料が流出して第２背圧緩和室５３の圧力が減圧される。ここで、燃料流路４１、４８は、例えば、絞り４３により、第２背圧緩和室５３の圧力の減圧速度が第２背圧室５２の圧力の減圧速度よりも大きくなるように設定されている。
【００８２】
〔実施例２の効果〕
実施例２のインジェクタ１は、ニードル３３と別体に設けられ、背圧室３８に連通する中間室５０の圧力を操作するピストン５１を備える。また、インジェクタ１は、ピストン５１に対し中間室５０の圧力を増圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する第２背圧室５２、ならびにノズル室３７、背圧室３８、中間室５０および第２背圧室５２とは別に燃料が流出入する第２背圧緩和室５３を形成する。そして、第２背圧緩和室５３の圧力は、第２背圧室５２の圧力が中間室５０の圧力を増圧する方向に作用するのを緩和するように作用する。
【００８３】
これにより、第２背圧室５２の圧力は、中間室５０の圧力および背圧室３８の圧力を通じてニードル３３に対し閉弁方向に作用する。また、第２背圧緩和室５３の圧力は、第２背圧室５２の圧力が中間室５０の圧力を増圧する方向に作用するのを緩和するように作用するので、ニードル３３に対し開弁方向に作用する。
【００８４】
このため、ニードル３３とは別の部材で第３燃料室に相当する第２背圧緩和室５３を形成しても、ニードル３３のシート部３４がシート面３５に及ぼす当接力を弱めシート部３４やシート面３５にかかる負荷を低減することができる。この結果、ニードル３３の形状、寸法等の自由度が高くなる。
【００８５】
また、インジェクタ１は、ニードル３３をリフトさせる際に、第２背圧室５２から燃料を流出させ第２背圧室５２の圧力を減圧することで、背圧室３８から中間室５０に燃料を流出させるとともに、第２背圧緩和室５３から燃料を流出させ第２背圧緩和室５３の圧力を減圧する。そして、このインジェクタ１によれば、燃料流路４１、４８は、第２背圧緩和室５３の圧力の減圧速度が、第２背圧室５２の圧力の減圧速度よりも大きくなるように設定されている。
【００８６】
これにより、ニードル３３がリフトする際に、第２背圧緩和室５３の圧力は第２背圧室５２の圧力よりも早期に減圧される。このため、ニードル３３に対し開弁方向に作用する付勢力の方が、ニードル３３に対し閉弁方向に作用する付勢力よりも早期に弱くなるので、ニードル３３のリフト速度が小さくなる。したがって、ニードル３３とは別の部材で第３燃料室（つまり、第２背圧緩和室５３）を形成したインジェクタ１でも、噴射圧力の高圧時に微量噴射を高精度に行うのが可能になる。
【００８７】
また、インジェクタ１によれば、増圧機構２による増圧開始時期と、第２背圧緩和室５３の圧力の減圧開始時期とが略一致している。
これにより、実施例１のインジェクタ１と同様に、噴射量が多くなること、およびシート部３４やシート面３５にかかる負荷が大きくなることを、両方とも避けることができる。
【００８８】
また、インジェクタ１によれば、ピストン５１に作用する第２背圧室５２の圧力の有効受圧面と、ピストン５１に作用する中間室５０の圧力の有効受圧面との面積比は、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上に設定されている。
ここで、増圧室８に流入する燃料および第２背圧室５２に流入する燃料は、両方ともコモンレールから同一の圧力で供給される。よって、ピストン５１に作用する第２背圧室５２の圧力の有効受圧面と、ピストン５１に作用する中間室５０の圧力の有効受圧面との面積比を、有効増圧面と有効被増圧面との面積比以上に設定することで、ニードル３３のリフト速度を小さくする効果を高めることができる。
【００８９】
また、インジェクタ１によれば、第２背圧室５２への燃料の流入流量が、第２背圧室５２からの燃料の流出流量よりも大きくなるように燃料流路４１が設定されている。
これにより、第２背圧室５２の圧力を確実に増圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】インジェクタの構成を示す説明図である（実施例１）。
【図２】インジェクタの要部構成を示す説明図である（実施例１）。
【図３】インジェクタの要部構成を示す説明図である（実施例２）。
【符号の説明】
【００９１】
１  インジェクタ
２  増圧機構
３２  噴孔
３３  ニードル
３７  ノズル室
３８  背圧室
４１  燃料流路（燃料の流路）
４６  背圧緩和室（第３燃料室）
４８  燃料流路（燃料の流路）
５０  中間室
５１  ピストン
５２  第２背圧室
５３  第２背圧緩和室（第３燃料室）
【図１】
0004415962.tif 000002
【図２】
0004415962.tif 000003
【図３】
0004415962.tif 000004