(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）燃料を所定の圧力状態に蓄える蓄圧器と、
ｂ）燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する制御室と、前記蓄圧器より燃料が供給される高圧室と、前記制御室の燃料圧力の増減に応じて可動する油圧ピストンとを有し、この油圧ピストンの増圧動作によって前記高圧室の燃料を増圧する増圧器と、
ｃ）燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する背圧室と、この背圧室の燃料圧力の増減に応じて可動するニードルとを有し、前記増圧器を介して供給される燃料を前記ニードルの開弁動作によって噴射するノズルと、
ｄ）一つの二位置アクチュエータによって駆動され、燃料圧力を前記制御室及び前記背圧室に供給する油圧供給モードと、前記制御室及び前記背圧室の燃料圧力を低圧側に開放する油圧開放モードとを切り替える制御弁と、
ｅ）前記制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路を開閉可能に設けられ、前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力が導入されて作動することにより、前記制御弁が前記油圧供給モードに設定されると、前記燃料通路を閉じる閉弁モードに制御され、前記制御弁が前記油圧開放モードに設定されると、前記燃料通路を開く開弁モードに制御される油圧弁とを備え、
前記制御弁により、背圧として用いられる前記高圧室からの燃料圧力を直接制御することで前記ノズルの噴射作動を制御すると共に、少なくとも前記油圧弁を介して前記制御室の燃料圧力を間接的に制御することで前記増圧器の増圧作動を制御する内燃機関用燃料噴射装置であって、
前記制御弁は、前記アクチュエータによって駆動される弁体と、少なくとも前記ノズルの背圧室に接続される切替ポートと、前記増圧器の高圧室に接続される高圧ポートと、低圧側のドレン通路に接続される低圧ポートとが設けられ、前記弁体が前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧供給モードと、前記弁体が前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧開放モードとを切り替える二位置三方弁であり、
前記ノズルの噴射作動に対して、前記増圧器の増圧作動に遅れが生じる様に、前記油圧弁が前記燃料通路を開くタイミングに遅れを持たせ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２】
請求項１に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を前記油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けることで、前記油圧弁の作動に遅れを持たせ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３】
請求項１に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記制御弁の作動モードが切り替わった時に、前記油圧弁の作動に遅れが生じる様に、前記油圧弁の作動圧力が設定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４】
請求項１に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を前記油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けると共に、前記油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、前記油圧弁の作動に遅れを持たせ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５】
請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、
前記制御弁は、少なくとも前記油圧供給モードから前記油圧開放モードへ切り替わる時に、前記高圧ポートと前記低圧ポートとが一時的に連通して、前記高圧室の燃料圧力が低圧側に開放されて一時的に低下することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁は、前記増圧器の制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路を開閉する二位置二方弁であ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に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁は、前記制御室に接続される第１ポートと、前記制御弁に接続される第２ポートとを有し、前記第１ポートと前記第２ポートとの間を開閉す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６に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁は、前記制御室に接続される第１ポートと、低圧側のドレン通路に接続される第２ポートとを有し、前記第１ポートと前記第２ポートとの間を開閉する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１〜５に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁は、前記増圧器の制御室に接続される第１ポートを有し、この第１ポートの連通先を高圧側と低圧側との何方か一方に切り替える二位置三方弁であ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９に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁は、前記制御室に接続される第１ポートと、前記制御弁に接続される第２ポートと、前記蓄圧器に接続される第３ポートとを有し、前記第１ポートと前記第２ポートとの間、及び前記第１ポートと前記第３ポートとの間を開閉することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１１】
請求項９に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁は、前記制御室に接続される第１ポートと、前記制御弁に接続される第２ポートと、前記高圧室に接続される第３ポートとを有し、前記第１ポートと前記第２ポートとの間、及び前記第１ポートと前記第３ポートとの間を開閉することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１２】
請求項７に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁をバイパスして前記制御弁と前記制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、前記制御弁から前記制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられ、
前記制御弁は、前記油圧弁と前記油圧供給通路とを介して前記制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１３】
請求項８に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、
前記制御弁と前記制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、前記制御弁から前記制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられ、
前記制御弁は、前記油圧弁と前記油圧供給通路とを介して前記制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１４】
請求項９〜１１に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、
前記制御弁は、前記油圧弁を介して前記制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、
前記油圧弁は、少なくとも前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力と前記蓄圧器の燃料圧力との差圧で作動することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１６】
ａ）燃料を所定の圧力状態に蓄える蓄圧器と、
ｂ）燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する制御室と、前記蓄圧器より燃料が供給される高圧室と、前記制御室の燃料圧力の増減に応じて可動する油圧ピストンとを有し、この油圧ピストンの増圧動作によって前記高圧室の燃料を増圧する増圧器と、
ｃ）燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する背圧室と、この背圧室の燃料圧力の増減に応じて可動するニードルとを有し、前記増圧器を介して供給される燃料を前記ニードルの開弁動作によって噴射するノズルと、
ｄ）一つの二位置アクチュエータによって駆動され、前記高圧室の燃料圧力を前記制御室及び前記背圧室に供給する油圧供給モードと、前記制御室及び前記背圧室の燃料圧力を低圧側に開放する油圧開放モードとを切り替える制御弁と、
前記制御弁により、前記背圧室の燃料圧力を制御して、前記ノズルの噴射作動を制御すると共に、前記制御室の燃料圧力を制御して、前記増圧器の増圧作動を制御する内燃機関用燃料噴射装置であって、
前記制御弁は、前記アクチュエータによって駆動される弁体と、前記背圧室と前記制御室とに接続される切替ポートと、前記高圧室に接続される高圧ポートと、低圧側のドレン通路に接続される低圧ポートとが設けられ、前記弁体が前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧供給モードと、前記弁体が前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧開放モードとを切り替える二位置三方弁であり、少なくとも前記油圧供給モードから前記油圧開放モードへ切り替える時に、前記高圧ポートと前記低圧ポートとが一時的に連通することにより、前記高圧室の燃料圧力が低圧側に開放されて一時的に低減する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、特にディーゼル機関用の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用の燃料噴射装置として、コモンレールシステムが知られている。このコモンレールシステムは、燃料を所定の圧力状態に蓄える蓄圧器（コモンレール）を備え、その蓄圧器より供給される高圧燃料をインジェクタより内燃機関の気筒内へ噴射するシステムであり、噴射圧力と噴射量とを独立に制御できる等の優れた性能を有している。このようなコモンレールシステムに対し、近年、排気ガス浄化、及び燃費低減の見地から、さらに高性能化の要求があり、噴射圧力を高めることが必要になっている。これを簡易に実現できる公知技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された燃料噴射装置は、コモンレールシステムの長所である「ノズルの開閉動作を油圧で制御する機構」を備えると共に、蓄圧器の燃料を増圧する増圧機構を備えている。この増圧機構を備えることで、より高圧での噴射ができるだけでなく、増圧と噴射の両方を制御することができる。その結果、１噴射サイクルの中で噴射圧力を変えることが可能であり、低圧での微小噴射と超高圧での主噴射を実現できると共に、噴射率のパターンを最適化できるので、よりミクロな燃焼の最適化ができるようになる。
【０００４】
ところが、上記の公知技術（特許文献１）では、本質的に２つの動作、すなわち増圧動作と噴射動作を各々独立に制御することが必要であるため、アクチュエータが少なくとも２個必要になる等、システムの構成が複雑になり、それに伴ってコストが高くなるという問題を有している。
これに対し、上記の公知技術（特許文献１）と同等の機能をより簡易に実現できる別のシステムが提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
図１２は特許文献２に記載された燃料噴射装置の油圧回路図である。
この燃料噴射装置は、１つのアクチュエータによって駆動される制御弁１００を有し、この制御弁１００と増圧器１１０およびノズル１２０とが、それぞれ燃料通路１３０、１４０によって接続され、更に、燃料通路１５０を介して蓄圧器１６０に接続されている。  制御弁１００は、燃料通路１３０、１４０に接続される油圧ポート１０１と、低圧側のドレン通路１７０に接続される低圧ポート１０２とが設けられ、弁体１０３が油圧ポート１０１と低圧ポート１０２との間を遮断する閉弁位置（図１２に示す状態）と、油圧ポート１０１と低圧ポート１０２との間を連通する開弁位置との間で駆動される。
【０００６】
弁体１０３が閉弁位置に駆動されると、蓄圧器１６０の燃料圧力が増圧器１１０の制御室１１１およびノズル１２０の背圧室１２１に供給される。このとき、増圧器１１０では、内蔵する油圧ピストン１１２に対し、上下両側の油圧がバランスするため、蓄圧器１６０から燃料通路１８０を通って高圧室１１３に供給された燃料が増圧されることはない。一方、ノズル１２０では、背圧室１２１の燃料圧力を受けて、内蔵するニードル（図示せず）が閉弁状態を維持するため、噴射は行われない。
【０００７】
次に、弁体１０３が開弁位置に駆動されると、制御弁１００の油圧ポート１０１と低圧ポート１０２とが連通するため、制御室１１１および背圧室１２１の燃料圧力が制御弁１００を介して低圧側に開放される。これにより、増圧器１１０では、油圧ピストン１１２の上下両側の圧力バランスがくずれて、油圧ピストン１１２が図示下方へ移動することにより、高圧室１１３の燃料が増圧されてノズル１２０に供給される。また、ノズル１２０では、背圧室１２１の燃料圧力が低下してニードルがリフトすることにより、増圧器１１０より供給される超高圧の燃料が噴射される。
【特許文献１】特許第２８８５０７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献２に記載された燃料噴射装置は、増圧器１１０の制御室１１１およびノズル１２０の背圧室１２１が常時蓄圧器１６０に接続されている。つまり、制御弁１００の開閉状態に係わりなく、制御室１１１および背圧室１２１は、それぞれ蓄圧器１６０に常時連通している。このため、各燃料通路１３０、１４０、１５０にそれぞれ絞り１９０、２００、２１０が設けられているが、この３個の絞り１９０〜２１０を用いても、各絞り１９０〜２１０が互いに影響を及ぼすため、増圧器１１０の作動およびノズル１２０の作動を最適に制御することは困難である。
【０００９】
特に、増圧器１１０の圧送行程と戻り行程の特性については、各々設定できるものの、制御弁１００の開弁時には、蓄圧器１６０の燃料圧力が制御弁１００を介して低圧側に開放されるため、蓄圧器１６０から燃料が垂れ流し状態になり、エネルギーロスの低減のため、絞りが制約を受けることが最適化をさらに困難にしている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、１つの二位置アクチュエータによって駆動される制御弁により、増圧器の増圧動作とノズルの噴射動作とを高精度に制御できると共に、アクチュエータを１つにしたことによる制御自由度の低下を防ぐことができ、且つ増圧器の制御室を低圧側に開放した際に、蓄圧器からの燃料の垂れ流しを防止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】
【００１０】
（請求項１の発明）
本発明は、一つの二位置アクチュエータによって駆動され、燃料圧力を増圧器の制御室及びノズルの背圧室に供給する油圧供給モードと、制御室及び背圧室の燃料圧力を低圧側に開放する油圧開放モードとを切り替える制御弁と、制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路を開閉可能に設けられ、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力が導入されて作動することにより、制御弁が油圧供給モードに設定されると、燃料通路を閉じる閉弁モードに制御され、制御弁が油圧開放モードに設定されると、燃料通路を開く開弁モードに制御される油圧弁とを備え、制御弁により、背圧として用いられる高圧室からの燃料圧力を直接制御することでノズルの噴射作動を制御すると共に、少なくとも油圧弁を介して制御室の燃料圧力を間接的に制御することで増圧器の増圧作動を制御する内燃機関用燃料噴射装置であって、ノズルの噴射作動に対して、増圧器の増圧作動に遅れが生じる様に、油圧弁が燃料通路を開くタイミングに遅れを持たせていることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、ノズルに設けられる背圧室の燃料圧力が制御弁によって直接制御されるのに対し、増圧器に設けられる制御室の燃料圧力が、少なくとも油圧弁を介して間接的に制御されるので、制御弁が油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わった時に、油圧弁が燃料通路を開くタイミングに遅れを持たせることで、ノズルの噴射作動に対して、増圧器の増圧作動に遅れを生じさせることができる。その結果、増圧が進まないうちに噴射が行われるので、噴射の初期を低圧（蓄圧器の燃料圧力）にできる。また、超高圧を必要としない微小噴射（例えば、メイン噴射に先立って実施されるパイロット噴射）を低圧（蓄圧器の燃料圧力）にて行うことができる。
また、本発明では、制御弁が、アクチュエータによって駆動される弁体と、少なくともノズルの背圧室に接続される切替ポートと、増圧器の高圧室に接続される高圧ポートと、低圧側のドレン通路に接続される低圧ポートとが設けられ、弁体が低圧ポートと切替ポートとの間を遮断して、高圧ポートと切替ポートとの間を連通する油圧供給モードと、弁体が高圧ポートと切替ポートとの間を遮断して、低圧ポートと切替ポートとの間を連通する油圧開放モードとを切り替える二位置三方弁であることを特徴とする。
上記の構成によれば、切替ポートは、高圧ポートと低圧ポートの何方か一方と選択的に連通し、両ポート（高圧ポートと低圧ポート）に同時に連通することはない。従って、油圧開放モードが選択された時、つまり、制御室および背圧室の燃料圧力が低圧側に開放される時に、高圧室を介して蓄圧器に通じる高圧ポートは、切替ポートおよび低圧ポートとの間が弁体によって遮断されている。これにより、油圧開放モードが選択された時に、蓄圧器の燃料が高圧室を介して、制御弁から低圧側に垂れ流しされることはなく、エネルギーロスを抑制できるので、内燃機関の燃費低下を防止できる。
【００１２】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けることで、油圧弁の作動に遅れを持たせていることを特徴とする。
圧力導入路に絞りを設けることにより、制御弁の作動モードが切り替わった時、例えば、油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わった時に、その油圧開放モードに応じた燃料圧力が圧力導入路を介して油圧弁に導入される際に、絞りによって燃料圧力の導入が抑制されるため、油圧弁が作動する（燃料通路を開く）までの時間に遅れを持たせることができる。
【００１３】
（請求項３の発明）
請求項１に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁の作動モードが切り替わった時に、油圧弁の作動に遅れが生じる様に、油圧弁の作動圧力が設定されていることを特徴とする。
油圧弁の作動圧力が大きい場合と小さい場合とを比較すると、作動圧力が大きい場合より、小さい場合の方が油圧弁の作動タイミングが遅くなる。従って、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、制御弁の作動モードが切り替わった時に、油圧弁が燃料通路を開く作動タイミングに遅れを持たせることができる。
【００１４】
（請求項４の発明）
請求項１に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けると共に、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、油圧弁の作動に遅れを持たせていることを特徴とする。
圧力導入路に絞りを設けることにより、制御弁の作動モードが切り替わった時、例えば、油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わった時に、その油圧開放モードに応じた燃料圧力が圧力導入路を介して油圧弁に導入される際に、絞りによって燃料圧力の導入が抑制されるため、油圧弁が作動する（燃料通路を開く）までの時間に遅れを持たせることができる。
【００１５】
また、油圧弁の作動圧力が大きい場合と小さい場合とを比較すると、作動圧力が大きい場合より、小さい場合の方が油圧弁の作動タイミングが遅くなる。従って、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、制御弁の作動モードが切り替わった時に、油圧弁が燃料通路を開く作動タイミングに遅れを持たせることができる。
そこで、圧力導入路に絞りを設けると共に、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することにより、油圧弁が作動する（燃料通路を開く）までの遅れ時間を任意に設定できる。
【００１８】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁は、少なくとも油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わる時に、高圧ポートと低圧ポートとが一時的に連通して、高圧室の燃料圧力が低圧側に開放されて一時的に低下することを特徴とする。
この場合、制御弁の作動モードを切り替える時に僅かなスイッチングリークが発生する、つまり高圧ポートと低圧ポートとが一時的に連通して、高圧室の燃料圧力が一時的に低下する。これにより、ノズルの噴射圧力が一時的に低下するため、噴射初期の噴射率を低減でき、内燃機関のＮＯx 低減、及び騒音低減に有効である。
【００１９】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、増圧器の制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路を開閉する二位置二方弁であることを特徴とする。
本発明の油圧弁は、制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路を開閉するだけで良く、燃料の流れ方向を切り替える必要がないので、簡易な二位置二方弁として構成することができ、安価に製造できる。
【００２０】
（請求項７の発明）
請求項６に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、制御室に接続される第１ポートと、制御弁に接続される第２ポートとを有し、第１ポートと第２ポートとの間を開閉することを特徴とする。
これにより、油圧弁が第１ポートと第２ポートとの間を開くことで、制御室の燃料圧力が制御弁を介して低圧側に開放される。
【００２１】
（請求項８の発明）
請求項６に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、制御室に接続される第１ポートと、低圧側のドレン通路に接続される第２ポートとを有し、第１ポートと第２ポートとの間を開閉することを特徴とする。
これにより、油圧弁が第１ポートと第２ポートとの間を開くことで、制御室の燃料圧力が低圧側のドレン通路に開放される。
【００２２】
（請求項９の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、増圧器の制御室に接続される第１ポートを有し、この第１ポートの連通先を高圧側と低圧側との何方か一方に切り替える二位置三方弁であることを特徴とする。
この油圧弁によれば、制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路を開閉できると共に、制御室に対する燃料の流れ方向を切り替えることができる。すなわち、第１ポートを低圧側に連通させることで、制御室の燃料圧力を低圧側に開放することができ、第１ポートを高圧側に連通させることで、高圧燃料（蓄圧器の燃料）を制御室に供給することが可能である。
【００２３】
（請求項１０の発明）
請求項９に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、制御室に接続される第１ポートと、制御弁に接続される第２ポートと、蓄圧器に接続される第３ポートとを有し、第１ポートと第２ポートとの間、及び第１ポートと第３ポートとの間を開閉することを特徴とする。
これにより、油圧弁が第１ポートと第２ポートとの間を開くと共に、第１ポートと第３ポートとの間を閉じることで、制御室の燃料圧力が制御弁を介して低圧側に開放される。一方、油圧弁が第１ポートと第２ポートとの間を閉じると共に、第１ポートと第３ポートとの間を開くことで、蓄圧器の燃料圧力が制御室に供給される。
【００２４】
（請求項１１の発明）
請求項９に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、制御室に接続される第１ポートと、制御弁に接続される第２ポートと、高圧室に接続される第３ポートとを有し、第１ポートと第２ポートとの間、及び第１ポートと第３ポートとの間を開閉することを特徴とする。
これにより、油圧弁が第１ポートと第２ポートとの間を開くと共に、第１ポートと第３ポートとの間を閉じることで、制御室の燃料圧力が制御弁を介して低圧側に開放される。一方、油圧弁が第１ポートと第２ポートとの間を閉じると共に、第１ポートと第３ポートとの間を開くことで、高圧室の燃料圧力が制御室に供給される。
【００２５】
（請求項１２の発明）
請求項７に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁をバイパスして制御弁と制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、制御弁から制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられ、制御弁は、油圧弁と油圧供給通路とを介して制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする。
上記の構成によれば、制御弁が油圧供給モードに設定されると、油圧弁が閉弁する（第１ポートと第２ポートとの間を閉じる）ため、高圧室の燃料圧力が制御弁から油圧供給通路を通って制御室に供給される。一方、制御弁が油圧開放モードに設定されると、油圧弁が開弁する（第１ポートと第２ポートとの間を開く）ため、制御室の燃料圧力が油圧弁を通って、制御弁より低圧側に開放される。
【００２６】
（請求項１３の発明）
請求項８に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁と制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、制御弁から制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられ、制御弁は、油圧弁と油圧供給通路とを介して制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする。
上記の構成によれば、制御弁が油圧供給モードに設定されると、油圧弁が閉弁する（第１ポートと第２ポートとの間を閉じる）ため、高圧室の燃料圧力が制御弁から油圧供給通路を通って制御室に供給される。一方、制御弁が油圧開放モードに設定されると、油圧弁が開弁する（第１ポートと第２ポートとの間を開く）ため、制御室の燃料圧力が低圧側のドレン通路に開放される。
【００２７】
（請求項１４の発明）
請求項９〜１１に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁は、油圧弁を介して制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする。
請求項９〜１１に記載した油圧弁は、二位置三方弁であるため、第１ポートを低圧側に連通させることで、制御室の燃料圧力を低圧側に開放することができ、第１ポートを高圧側に連通させることで、高圧燃料を制御室に供給することが可能である。従って、制御弁は、請求項９〜１１に記載した何れかの油圧弁を介して制御室の燃料圧力を間接的に制御できる。
【００２８】
（請求項１５の発明）
請求項１〜１４に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、少なくとも制御弁の作動モードに応じた燃料圧力と蓄圧器の燃料圧力との差圧で作動することを特徴とする。
油圧弁には、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力が導入されるため、例えば、制御弁が油圧開放モードに設定されると、油圧弁に低圧が導入されて、蓄圧器の燃料圧力との差圧が大きくなる。一方、制御弁が油圧供給モードに設定されると、油圧弁に高圧が導入されるため、蓄圧器の燃料圧力との差圧が小さく、あるいは等しくなる。これにより、制御弁の作動モードに応じて導入される燃料圧力と蓄圧器より導入される燃料圧力との差圧を利用して油圧弁の作動を制御できる。
【００２９】
（請求項１６の発明）
本発明は、一つの二位置アクチュエータによって駆動され、増圧器の高圧室の燃料圧力を増圧器の制御室及びノズルの背圧室に供給する油圧供給モードと、制御室及び背圧室の燃料圧力を低圧側に開放する油圧開放モードとを切り替える制御弁を備え、この制御弁により、背圧室の燃料圧力を制御して、ノズルの噴射作動を制御すると共に、制御室の燃料圧力を制御して、増圧器の増圧作動を制御する内燃機関用燃料噴射装置であって、制御弁は、アクチュエータによって駆動される弁体と、背圧室と制御室とに接続される切替ポートと、高圧室に接続される高圧ポートと、低圧側のドレン通路に接続される低圧ポートとが設けられ、弁体が低圧ポートと切替ポートとの間を遮断して、高圧ポートと切替ポートとの間を連通する油圧供給モードと、弁体が高圧ポートと切替ポートとの間を遮断して、低圧ポートと切替ポートとの間を連通する油圧開放モードとを切り替える二位置三方弁であり、少なくとも油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替える時に、高圧ポートと低圧ポートとが一時的に連通することにより、高圧室の燃料圧力が低圧側に開放されて一時的に低減することを特徴とする。
【００３０】
上記の構成によれば、制御弁の作動モードを、少なくとも油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替える時に僅かなスイッチングリークが発生する、つまり高圧ポートと低圧ポートとが一時的に連通して、高圧室の燃料圧力が一時的に低下する。これにより、ノズルの噴射圧力が一時的に低下するため、噴射初期の噴射率を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は実施例１に係る燃料噴射装置１の油圧回路図であり、図２〜４は燃料噴射装置１に用いられる制御弁５および油圧弁１８の具体的な構成を含む油圧回路図である。
本発明の燃料噴射装置１は、例えば、車両用ディーゼル機関のコモンレールシステムに採用されるもので、図１に示す様に、燃料を所定の圧力状態に蓄える蓄圧器２と、この蓄圧器２より供給される燃料を増圧する増圧器３と、この増圧器３より供給される燃料を噴射するノズル４と、増圧器３の作動およびノズル４の作動を制御する制御弁５等を備える。なお、蓄圧器２を除く増圧器３、ノズル４、および制御弁５等は、図５に示す様に、１つの燃料噴射弁６として一体的に構成されている。
【００３３】
蓄圧器２は、燃料配管７によって燃料噴射弁６に接続され、蓄圧器２に蓄圧された燃料が燃料配管７を通って燃料噴射弁６に供給される。
増圧器３は、大径ピストン８ａと小径プランジャ８ｂとが同心位置に設けられた油圧ピストン８を有し、この油圧ピストン８がボディ９（図５参照）に形成された大径シリンダと小径シリンダとに摺動自在に収容されている。大径ピストン８ａが収容される大径シリンダには、大径ピストン８ａの上端面より上側に駆動室１０が形成され、大径ピストン８ａの下端面より下側に制御室１１が形成されている。一方、小径プランジャ８ｂが収容される小径シリンダには、小径プランジャ８ｂの下端面より下側に高圧室１２が形成されている。
【００３４】
駆動室１０は、燃料通路１３を介して燃料配管７に接続され、その燃料配管７および燃料通路１３を通じて蓄圧器２の燃料圧力が供給される。駆動室１０の燃料圧力は、油圧ピストン８の上端面に作用して、油圧ピストン８を図示下向きに付勢している。
制御室１１は、以下に説明する往復通路を介して制御弁５の切替ポート４０（図２参照）に接続されている。この制御室１１には、図５に示す様に、油圧ピストン８を図示上方へ付勢するスプリング１４が配設されている。
【００３５】
往復通路は、図１に示す様に、制御弁５の切替ポート４０と制御室１１との間を並列に接続する２本の燃料通路１５、１６によって形成される。一方の燃料通路１５には、制御弁５から制御室１１へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を阻止する逆止弁１７が設けられ、他方の燃料通路１６には、この燃料通路１６を開閉する油圧弁１８が設けられている。なお、２本の燃料通路１５、１６は、制御弁５の切替ポート４０に接続される一端から制御室１１に接続される他端までの通路全長を完全に独立して設けても良いが、図１に示す様に、両通路１５、１６の一端側および他端側を共通に設けることもできる。
【００３６】
高圧室１２は、逆止弁１９を有する燃料通路２０を介して前記燃料配管７に接続され、蓄圧器２より燃料が供給される。逆止弁１９は、燃料通路２０を高圧室１２へ向かう燃料（蓄圧器２から供給される燃料）の流れを許容し、その逆流（蓄圧器２へ向かう流れ）を阻止する。この高圧室１２は、燃料通路２１を介してノズル４の油溜まり４ａ（図５参照）に接続されると共に、燃料通路２２を介して制御弁５の高圧ポート３６（図２参照）にも接続されている。
【００３７】
ノズル４は、図５に示す様に、先端部に噴孔２３が形成されたノズルボディ２４と、このノズルボディ２４の内部に往復動自在に収容されるニードル２５と、このニードル２５の図示上部に背圧室２６を形成するノズルホルダ２７等より構成され、前記ボディ９の下部に配置されて、リテーナ２８によりボディ９に固定されている。
ノズルボディ２４には、ニードル２５の周囲に環状の燃料通路２９が形成され、この燃料通路２９の上流端に前記油溜まり４ａが形成されている。また、燃料通路２９と噴孔２３との間に円錐状のシート面（図示せず）が形成されている。
【００３８】
背圧室２６は、絞り３０ａを有する燃料通路３０を介して制御弁５の切替ポート４０に接続されている。
ニードル２５は、高圧室１２の燃料圧力が制御弁５を介して背圧室２６に供給されると、その燃料圧力と背圧室２６に配設されたスプリング３１（図５参照）の付勢力とを受けて閉弁方向（図５の下方）へ押圧され、ニードル２５の先端部に設けられたシートライン（図示せず）が前記シート面に着座して燃料通路２９と噴孔２３との間を遮断する。一方、背圧室２６の燃料圧力が制御弁５を介して低圧側に開放されると、ニードル２５がリフトして燃料通路２９と噴孔２３との間を開くことにより、油溜まり４ａに供給される燃料が燃料通路２９を通って噴孔２３より噴射される。
【００３９】
制御弁５は、図５に示す様に、ボディ３２に形成されたバルブ室５ａと、このバルブ室５ａに収容される弁体５ｂと、この弁体５ｂを駆動する二位置アクチュエータ３３とを有し、前記ボディ９の上部に配置されて、リテーナ３４によりボディ９に固定されている。  バルブ室５ａには、図２に示す様に、前記燃料通路２２を介して高圧室１２の燃料圧力が供給される高圧ポート３６と、ドレン通路３７を介して燃料タンク３８に通じる低圧ポート３９と、前記往復通路（燃料通路１５、１６）を介して増圧器３の制御室１１に接続されると共に、燃料通路３０を介してノズル４の背圧室２６に接続される切替ポート４０とが設けられている。
【００４０】
弁体５ｂは、低圧ポート３９と切替ポート４０との間を遮断して、高圧ポート３６と切替ポート４０との間を連通する油圧供給モード（図１、図２および図５に示す状態）と、高圧ポート３６と切替ポート４０との間を遮断して、低圧ポート３９と切替ポート４０との間を連通する油圧開放モード（図３、図４に示す状態）とを切り替えることができる。すなわち、この制御弁５は、作動モードに応じて燃料の流れ方向を切り替えることができる二位置三方弁として構成されている。
【００４１】
アクチュエータ３３は、図２に示す様に、弁体５ｂに連結される円板状のアーマチャ４１と、車両に搭載される電子制御装置（以下ＥＣＵ４２と呼ぶ）により通電制御される電磁コイル４３と、アーマチャ４１を図示下方へ付勢する戻りバネ４４等より構成される。このアクチュエータ３３は、電磁コイル４３への通電によって磁力が発生すると、その磁力を受けてアーマチャ４１が吸引され、戻りバネ４４の反力に抗して図示上方へ移動することにより駆動力を発生する。また、電磁コイル４３への通電が停止すると、磁力の消滅により、戻りバネ４４の反力でアーマチャ４１が押し戻されて、図２に示す初期状態へ復帰する。なお、図２に示す油圧回路図は、アーマチャ４１の作動方向が図５と反対方向の例が示されている。つまり、図５では、電磁コイル４３が通電されると、磁力を受けてアーマチャ４１が図示下方へ移動する例が示され、図２ではアーマチャ４１が図示上方へ移動する例が示されている。
【００４２】
前記油圧弁１８は、図２に示す様に、バルブ室１８ａと、このバルブ室１８ａに収容される弁体１８ｂと、この弁体１８ｂを付勢するスプリング１８ｃ等より構成される。
バルブ室１８ａには、増圧器３の制御室１１に接続される第１ポート４５と、制御弁５の切替ポート４０に接続される第２ポート４６とが設けられている。
弁体１８ｂは、第１ポート４５と第２ポート４６との間を遮断する閉弁モード（図２、図３、図５に示す状態）と、第１ポート４５と第２ポート４６との間を連通する開弁モード（図４に示す状態）とを切り替えることができる。
スプリング１８ｃは、バルブ室１８ａの図示下方に凹設された作動室１８ｄに収容されて、弁体１８ｂを閉弁方向（図２の上向き）へ付勢している。
【００４３】
この油圧弁１８には、燃料配管７に接続される燃料通路４７を介して蓄圧器２の燃料圧力が常時導入され、その燃料圧力が弁体１８ｂを開弁方向（図２の下向き）に付勢している。また、作動室１８ｄには、制御弁５の切替ポート４０に接続される圧力導入路４８を介して制御弁５の作動モードに応じた燃料圧力が導入される。すなわち、制御弁５が油圧供給モードに設定されると、高圧室１２の燃料圧力が圧力導入路４８を介して作動室１８ｄに導入され、弁体１８ｂを開弁方向へ付勢する力より、閉弁方向へ付勢する力の方が大きく、あるいは等しくなるため、スプリング１８ｃに弁体１８ｂが付勢されて閉弁モードが設定される。
【００４４】
一方、制御弁５が油圧開放モードに設定されると、作動室１８ｄが低圧側に通じることで、弁体１８ｂに掛かる差圧が大きくなる（弁体１８ｂを開弁方向へ付勢する力の方が閉弁方向へ付勢する力より大きい）ため、スプリング１８ｃの反力に抗して、弁体１８ｂが開弁方向に付勢されて開弁モードが設定される。すなわち、この油圧弁１８は、制御弁５の作動モードに応じて燃料通路１６を開閉する二位置二方弁として構成されている。
但し、制御弁５が油圧供給モードから油圧開放モードに切り替わった時に、油圧弁１８が閉弁モードから開弁モードに切り替わるタイミングに遅れが生じる様に、圧力導入路４８に絞り４９（図１及び図２参照）が設けられている。
【００４５】
次に、燃料噴射装置１の作動を図２〜図４および図６に示すタイムチャートを基に説明する。なお、図６の（１）、（２）、（３）は、それぞれ図２、図３、図４に示す状態に対応している。
アクチュエータ３３の電磁コイル４３がＯＦＦ状態の時は、図２に示す様に、制御弁５が油圧供給モードに設定される。この油圧供給モードでは、切替ポート４０と低圧ポート３９との間が遮断され、高圧ポート３６と切替ポート４０とが連通する。これにより、増圧器３の高圧室１２とノズル４の背圧室２６とが制御弁５を介して連通するため、蓄圧器２の燃料圧力が高圧室１２及び制御弁５を介して背圧室２６に供給される。
【００４６】
また、油圧弁１８は、燃料通路４７を介して導入される燃料圧力と、圧力導入路４８を介して導入される燃料圧力とが同じ高圧（蓄圧器２の燃料圧力）になるため、弁体１８ｂがスプリング１８ｃに付勢されて閉弁モードに制御される。その結果、蓄圧器２の燃料圧力が一方の燃料通路１５を介して増圧器３の制御室１１にも供給される。この時、増圧器３は、駆動室１０にも蓄圧器２の燃料圧力が供給されているため、油圧ピストン８の上下両端面に作用する燃料圧力がバランスする。その結果、油圧ピストン８がスプリング１４（図５参照）に付勢されて図示上方に移動し、高圧室１２の容積が拡大するのに伴って高圧室１２に燃料が充填される。この状態では、ノズル４の背圧室２６が高圧室１２と同じ燃料圧力、即ち蓄圧器２の燃料圧力になっているので、ニードル２５がリフトすることはなく、ノズル４内の燃料通路２９と噴孔２３との間が遮断されることにより、燃料が噴射されることはない。
【００４７】
次に、ＥＣＵ４２よりアクチュエータ３３に駆動信号（図６（ａ）参照）が出力され、電磁コイル４３に通電されると、図３に示す様に、制御弁５が油圧供給モードから油圧開放モードに切り替わる。この油圧開放モードでは、高圧ポート３６と切替ポート４０との間が遮断され、切替ポート４０と低圧ポート３９とが連通する。これにより、ノズル４の背圧室２６が低圧側のドレン通路３７に連通して、背圧室２６の燃料圧力が開放されるため、ニードル２５がリフトして、油溜まり４ａに供給される燃料が噴孔２３より噴射される。
この時、油圧弁１８は、背圧室２６の燃料圧力が所定の圧力に低下するまで、図３に示す閉弁モードを維持するため、背圧室２６の燃料圧力が開放されると同時に油圧ピストン８が作動することはない。従って、ノズル４の噴射圧力は、増圧器３によって増圧された超高圧ではなく、蓄圧器２の燃料圧力に略等しい。
【００４８】
その後、背圧室２６の燃料圧力が所定の圧力まで低下し、更に、圧力導入路４８の絞り４９によって設定される遅れ時間を経て、油圧弁１８が閉弁モードから開弁モードに切り替わる（図４参照）。これにより、油圧弁１８を介して増圧器３の制御室１１と制御弁５の切替ポート４０とが連通するため、制御室１１の燃料圧力が低圧側に開放される。その結果、油圧ピストン８に作用する上側と下側との圧力バランスが崩れるため、油圧ピストン８が駆動室１０の燃料圧力に押圧されて下方へ押し下げられる。
【００４９】
この油圧ピストン８の増圧作動に伴い、高圧室１２の燃料圧力が上がり始め、最終的には、大径ピストン８ａと小径プランジャ８ｂとの断面積比に応じて加圧される。例えば、蓄圧器２の燃料圧力を５０ＭＰａとし、大径ピストン８ａと小径プランジャ８ｂとの断面積比を４：１に設定した場合、高圧室１２の燃料圧力は、４×５０＝２００ＭＰａとなる。これにより、増圧器３によって増圧された超高圧の燃料が、ノズル４より噴射される。  なお、メイン噴射に先立ってパイロット噴射（微小噴射）を実施する場合は、図３の状態から直ぐに図２の状態に戻ることで、増圧が進まないうちに、低圧での噴射が可能になる。また、メイン噴射では、図４の状態を続けて、増圧作動を進めることにより、超高圧での噴射が可能になる。                                            
【００５０】
この後、所定のタイミング（例えば、所定の噴射量になった時点）で電磁コイル４３への通電を停止すると、制御弁５が油圧開放モードから油圧供給モードに切り替わるため、ノズル４の背圧室２６に高圧（最初は直前の噴射圧、その後は蓄圧器２の燃料圧力）が供給され、ニードル２５が押し戻されることで、ノズル４による噴射が終了する。ここで、ニードル２５を押し戻す力は、高圧室１２からの圧力を用いるため、増圧した超高圧噴射の時は、超高圧を用いるなど、噴射圧力に見合った圧力を用いることになり、迅速かつ確実に行われる。
【００５１】
一方、増圧器３は、制御弁５の作動モードが切り替わった後、遅れて油圧弁１８が作動する（開弁モードから閉弁モードに切り替わる）が、油圧弁１８をバイパスする一方の燃料通路１５によって制御室１１と制御弁５の切替ポート４０とが直接接続されているので、油圧弁１８の状態によらず、制御弁５が油圧開放モードから油圧供給モードに切り替わると、一方の燃料通路１５を通って制御室１１へ高圧（蓄圧器２の燃料圧力）が供給される。その結果、制御室１１の圧力上昇により、油圧ピストン８が即時に増圧作動を停止して、戻り行程を開始する。
図７にコンピュータシミュレーションによる数値解析の結果を示す。但し、油圧ピストン８の断面積比を２：１とした場合の例である。このシミュレーションによれば、上記の作動説明と略同様の作動および性能が得られることが分かる。
【００５２】
（実施例１の効果）
実施例１に記載した燃料噴射装置１は、制御弁５の切替ポート４０と増圧器３の制御室１１とを接続する２本の燃料通路１５、１６を有しているため、制御弁５の作動モードに応じて２本の燃料通路１５、１６を使い分けることができる。つまり、制御弁５が油圧開放モードに設定されると、他方の燃料通路１６に設けられた油圧弁１８が開弁モードに制御されるため、他方の燃料通路１６を通って制御室１１から低圧側に圧力を開放することができる。なお、一方の燃料通路１５には、制御室１１から制御弁５へ向かう燃料の流れを阻止する逆止弁１７が設けられているため、制御室１１の燃料圧力が一方の燃料通路１５を通って低圧側に開放されることはない。
【００５３】
また、制御弁５が油圧供給モードに設定されると、油圧弁１８が閉弁モードに制御されるため、一方の燃料通路１５を通って制御室１１に高圧（最初は直前の噴射圧、その後は蓄圧器２の燃料圧力）を供給することができる。
上記の構成によれば、制御室１１の燃料圧力を開放する時の速度（圧力開放速度）と、制御室１１に燃料圧力を供給する時の速度（加圧速度）とを個別に制御できるので、図６（ｅ）に示す様に、圧力開放速度に応じて増圧器３の増圧速度（図中破線Ａ）を変えることができ、加圧速度に応じて増圧器３の戻り速度を変えることができる（図中破線Ｂ）を変えることができる。
【００５４】
また、実施例１では、油圧弁１８の作動室１８ｄに通じる圧力導入路４８に絞り４９を設けているので、制御弁５のモード切替に対して、油圧弁１８のモード切替のタイミングを遅らせることができる。その結果、図６（ｄ）、（ｅ）の破線Ｃで示す様に、増圧器３の作動（増圧開始時期）に遅れを与えることができる。この様に、増圧器３の増圧速度、増圧器３の戻り速度、および増圧器３の増圧開始時期を変えることにより、図６（ｆ）に示す様に、内燃機関の運転状態に応じて噴射率パターンの最適化が可能となる。この噴射率パターンの最適化は、良く知られている様に、内燃機関の排気ガス浄化、及び出力向上に効果的である。また、増圧器３の戻り速度が変えられることで、特に、高速の内燃機関において、初期位置に戻す時間を速くする等の設定が、他の特性に影響することなく可能になる。
【００５５】
さらに、増圧器３の増圧開始時期を遅らせることにより、噴射の初期を低圧にでき、その期間を絞り４９によって変えることができるだけでなく、超高圧を必要としない微小噴射（例えばパイロット噴射）の時は、噴射状態になる時間が極めて短いため、加圧されないままの圧力（蓄圧器２の燃料圧力）で噴射することが可能である。
また、実施例１に記載した制御弁５は、例えば、油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わる時に、スイッチングリークが発生する。つまり、高圧ポート３６と低圧ポート３９とが一時的に連通して、高圧室１２の燃料圧力が低圧側に開放されるため、蓄圧器２の燃料圧力よりも一時的に低下する（図７のＤ参照）。この高圧室１２の一時的な圧力低下により、ノズル４の噴射圧力も一時的に低下するため、噴射初期の噴射率を低減でき、内燃機関のＮＯx 低減、及び騒音低減に有効である。
【００５６】
また、本実施例の燃料噴射装置１では、制御弁５の僅かなスイッチングリーク以外、燃料の垂れ流しが発生することはないので、上述の特許文献１に記載された公知技術と比較して、エネルギーロスを抑制でき、内燃機関の燃費低下を防止できる。更に、前述の通り、増圧作動の終了を噴射作動の終了と略同時にできるので、増圧器３を無駄に作動させる必要がなく、駆動エネルギーの浪費を無くすことができる。
上記の様に、二位置アクチュエータ３３によって駆動される制御弁５を１個用いるだけの簡易な構成で、ロスの少ない超高圧噴射を実現できると共に、低圧、超高圧の噴射など、各種の噴射パターンを実現できる。また、増圧器３の作動を最適化できるので、最適な噴射特性を作り込むことができ、戻り時間の最適化ができるという特徴を併せ持つ。
【００５７】
（変形例）
実施例１では、圧力導入路４８に絞り４９を設けて、油圧弁１８が閉弁モードから開弁モードに切り替わるタイミングを遅らせることで、増圧器３の作動（増圧開始時期）に遅れを与えているが、絞り４９を設ける代わりに、油圧弁１８の作動圧力を適宜に設定することで遅れ時間を調整することも可能である。例えば、油圧弁１８の弁体１８ｂを付勢するスプリング１８ｃの荷重によって遅れ時間を設定することもできる。あるいは、圧力導入路４８に設けられた絞り４９の効果と、油圧弁１８の作動圧力との協働により、油圧弁１８が作動するタイミングを遅らせることもできる。
【実施例２】
【００５８】
図８は実施例２に係る燃料噴射装置１の油圧回路図である。
この実施例２に示す燃料噴射装置１は、油圧弁１８の構成が実施例１とは異なる。つまり、油圧弁１８は、二位置三方弁であり、増圧器３の制御室１１に接続される第１ポート４５と、制御弁５の切替ポート４０に接続される第２ポート４６、及び増圧器３の高圧室１２に接続される第３ポート５０を有し、弁体（図示せず）が第１ポート４５と第２ポート４６との間を遮断して、第１ポート４５と第３ポート５０との間を連通する高圧モード（本発明の閉弁モード）と、弁体が第１ポート４５と第２ポート４６との間を連通して、第１ポート４５と第３ポート５０との間を遮断する低圧モード（本発明の開弁モード）とを切り替えることができる。
【００５９】
この油圧弁１８は、制御弁５が油圧供給モードに設定されると、油圧弁１８に導入される蓄圧器２の燃料圧力と、制御弁５の作動モードに応じた燃料圧力（高圧）とが釣り合うことにより、弁体がスプリング１８ｃに付勢されて、高圧モード（図８に示す状態）に制御される。一方、制御弁５が油圧開放モードに設定されると、油圧弁１８に導入される蓄圧器２の燃料圧力と、制御弁５の作動モードに応じた燃料圧力（低圧）との差圧が大きくなるため、低圧モードに制御される。
また、圧力導入路４８に絞り４９が設けられ、この絞り４９の効果、あるいは、油圧弁１８の作動圧力によって、増圧器３の作動（増圧開始時期）に遅れを持たせることは、実施例１と同じである。
上記の構成によれば、増圧行程の際に、制御室１１の燃料圧力を油圧弁１８を介して低圧側へ開放できるだけでなく、噴射終了時には、油圧弁１８の２つのどちらのモードにおいても（高圧モードでは第３ポート５０から、低圧モードでは第２ポート４６から）、油圧弁１８を介して制御室１１に高圧燃料を供給できるので、実施例１に記載した逆止弁１７を有する一方の燃料通路１５が不要となる。
【実施例３】
【００６０】
図９は実施例３に係る燃料噴射装置１の油圧回路図である。
この実施例３に示す燃料噴射装置１は、実施例２と同じく、油圧弁１８が二位置三方弁として構成された場合の他の例である。実施例２と異なる点は、油圧弁１８の第３ポート５０が蓄圧器２に連結されていることであり、その他は実施例２と同じである。
この実施例３の構成では、増圧器３の油圧ピストン８が復帰する際、つまり油圧弁１８が高圧モードに切り替わった時に、制御室１１への燃料流入が高圧室１２を経由することなく、直接、蓄圧器２から油圧弁１８を介して供給されるため、油圧ピストン８の復帰がより安定し、確実に行われる。
【実施例４】
【００６１】
図１０は実施例４に係る燃料噴射装置１の油圧回路図である。
この実施例４に示す燃料噴射装置１は、実施例１と同じく、油圧弁１８が二位置二方弁として構成されているが、実施例１と異なる点は、油圧弁１８の第２ポート４６が低圧側のドレン通路３７に接続されていることであり、その他は実施例１と同じである。
この場合、制御弁５の油圧開放モード時に、制御室１１から流出する燃料を制御弁５に通す必要がないため、実施例１の構成と比較した場合に、制御弁５を小型化できる。なお、制御弁５の油圧供給モード時には、制御室１１に供給される燃料が制御弁５を通ることになるが、制御室１１への燃料供給時には、流出時より所要時間が長いので、制御弁５を小型化しても制約とはならない。
【実施例５】
【００６２】
図１１は実施例５に係る燃料噴射装置１の油圧回路図である。
この実施例５に示す燃料噴射装置１は、制御弁５の切替ポート４０と増圧器３の制御室１１とが燃料通路５１によって直接接続されている。つまり、実施例１〜４に記載した油圧弁１８を廃止した一例である。
この構成では、油圧弁１８を廃止しているため、油圧弁１８の作動に遅れを持たせることによる効果は得られないが、制御弁５のスイッチングリークによる高圧室１２の一時的な圧力低下を利用して、噴射初期の噴射率を低減することにより、噴射率波形を望ましい形に制御可能である。
また、この実施例では、油圧弁１８を持たないため、実施例１〜４の構成と比較すると、回路構成を大幅に簡素化でき、安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】燃料噴射装置の油圧回路図である（実施例１）。
【図２】燃料噴射装置に用いられる制御弁および油圧弁の具体的な構成を含む油圧回路図である（実施例１）。
【図３】燃料噴射装置の油圧回路図である（実施例１）。
【図４】燃料噴射装置の油圧回路図である（実施例１）。
【図５】燃料噴射弁の構造を示す全体断面図である（実施例１）。
【図６】燃料噴射装置の作動に係るタイムチャートである（実施例１）。
【図７】燃料噴射装置の作動をシミュレーションにより数値解析した結果を示すグラフである（実施例１）。
【図８】燃料噴射装置の油圧回路図である（実施例２）。
【図９】燃料噴射装置の油圧回路図である（実施例３）。
【図１０】燃料噴射装置の油圧回路図である（実施例４）。
【図１１】燃料噴射装置の油圧回路図である（実施例５）。
【図１２】燃料噴射装置の油圧回路図である（従来技術）。
【符号の説明】
【００６４】
１    内燃機関用燃料噴射装置
２    蓄圧器
３    増圧器
４    ノズル
５    制御弁
５ｂ  制御弁の弁体
８    油圧ピストン
１１    増圧器の制御室
１２    増圧器の高圧室
１５    一方の燃料通路（油圧供給通路）
１６    他方の燃料通路（制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路）
１７    一方の燃料通路に設けられた逆止弁
１８    油圧弁
１８ｂ  油圧弁の弁体
２５    ニードル
２６    ノズルの背圧室
３３    二位置アクチュエータ
３６    制御弁の高圧ポート
３７    ドレン通路
３９    制御弁の低圧ポート
４０    制御弁の切替ポート
４５    油圧弁の第１ポート
４６    油圧弁の第２ポート
４８    圧力導入路
４９    圧力導入路に設けられた絞り
５０    油圧弁の第３ポート
【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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【図１２】
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