(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔を開閉するニードルを有し、この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ノズルと、
燃料が増圧される被増圧室、およびこの被増圧室の燃料を減圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する増圧制御室を形成し、この増圧制御室から燃料が流出して前記増圧制御室の圧力が低下することで、前記被増圧室の燃料を増圧する増圧機構と、
前記背圧室および前記増圧制御室の圧力を制御する制御弁とを備え、
前記背圧室から燃料を流出させ前記背圧室の圧力を低下させることで、前記ニードルをリフトさせて前記噴孔を開放し、前記増圧機構により増圧された燃料を噴射するインジェクタにおいて、
前記制御弁と前記背圧室との間、および前記制御弁と前記増圧制御室との間にあって前記背圧室および前記増圧制御室に通じ、前記背圧室および前記増圧制御室に流出入する燃料が流れる第１燃料流路と、
前記制御弁と前記背圧室との間、および前記制御弁と前記増圧制御室との間にあって前記第１燃料流路と平行して前記増圧制御室に通じる第２燃料流路とを形成し、
前記増圧機構による増圧開始後、所定時間が経過した後に開弁し、前記第１燃料流路に加えて前記第２燃料流路を通じて燃料を流出させることで、前記増圧制御室から燃料が流出するのを促進する油圧弁を備え、
前記制御弁は、前記第１燃料流路における燃料の流れ方向を切り替えることを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記第１燃料流路と平行して前記背圧室および前記増圧制御室に通じる第３燃料流路を形成し、
この第３燃料流路を通じて前記背圧室および前記増圧制御室から燃料が流出するのを阻止するとともに、前記第３燃料流路を通じて前記背圧室および前記増圧制御室に燃料が流入するのを許容する逆止弁を備えることを特徴とするインジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記第１燃料流路には、絞りが設けられていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項４】
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記制御弁は、
所定の燃料供給源に通じる燃料供給流路と前記第１燃料流路、前記第２燃料流路および前記第３燃料流路とが連通する閉状態と、
所定の燃料排出先に通じる燃料排出流路と前記第１燃料流路、前記第２燃料流路および前記第３燃料流路とが連通する開状態とを切り換える２位置３方弁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、
前記第２燃料流路は、前記背圧室および前記増圧制御室に通じ前記油圧弁よりも上流側の第２燃料流路と、前記油圧弁よりも下流側の第２燃料流路とに分割され、
前記油圧弁は、前記上流側の第２燃料流路と前記下流側の第２燃料流路とが遮断される閉状態と、前記上流側の第２燃料流路と前記下流側の第２燃料流路とが連通する開状態とを切り換える２位置２方弁であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項６】
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記第１燃料流路のみを通じて前記背圧室から燃料が流出することで、前記背圧室の圧力が低下す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、
前記逆止弁が開弁し、前記第３燃料流路を通じて前記背圧室に燃料が流入することで、前記背圧室の圧力が上昇することを特徴とするインジェクタ。
【請求項８】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記増圧機構による増圧開始後に所定時間が経過するまでは、前記第１燃料流路のみを通じて前記増圧制御室から燃料が流出することで、前記増圧制御室の圧力が低下し、
前記所定時間の経過後には、前記油圧弁が開弁して前記第２燃料流路を通じて前記増圧制御室から燃料が流出することで、前記増圧制御室の圧力が低下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、
前記逆止弁が開弁し、前記第３燃料流路を通じて前記増圧制御室に燃料が流入することで、前記増圧制御室の圧力が上昇することを特徴とするインジェクタ。
【請求項１０】
請求項４に記載のインジェクタにおいて、
前記燃料供給源とは、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールであることを特徴とするインジェクタ。
【請求項１１】
請求項４に記載のインジェクタにおいて、
前記燃料供給源とは、前記被増圧室であ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、エンジンに燃料を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、コモンレールから燃料を受け入れて気筒内に直接噴射供給するために用いられている。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、噴射圧力を高圧化する一つの手段として、増圧機構を備えるインジェクタが考えられている。
【０００３】
すなわち、このインジェクタは、噴孔を開閉するニードルを有し噴孔を開放して燃料を噴射するノズルと、ノズルから噴射される燃料を増圧する増圧機構とを備える。
ここで、ノズルには、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が形成されている。そして、背圧室から燃料が流出して背圧室の圧力が低下することで、ニードルがリフトして噴孔が開放され燃料が噴射される。
【０００４】
また、増圧機構には、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室、増圧される燃料が流出入する被増圧室、および被増圧室の燃料を減圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する増圧制御室が形成されている。そして、増圧制御室から燃料が流出して増圧制御室の圧力が低下することで、被増圧室の燃料が増圧されてノズルに供給される。
【０００５】
このように、増圧機構を備えるインジェクタによれば、背圧室の圧力を低下させ噴孔を開放する動作、および、増圧制御室の圧力を低下させ被増圧室の燃料を増圧する動作を行う必要がある。このため、このインジェクタは、背圧室への燃料の流出入を切り換える制御弁と、増圧制御室への燃料の流出入を切り換える制御弁とを備える（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、このインジェクタは、２つの制御弁を備えるためコストが高い。そこで、図１４に示すインジェクタ１００のように、背圧室（図示せず）から燃料を流出させる燃料流路１０１と、増圧制御室１０２から燃料を流出させる燃料流路１０３とを合流させて１つの燃料流路１０４とし、この燃料流路１０４を制御弁１０５の流入側ポートに接続したものが考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
このインジェクタ１００では、燃料流路１０１、１０３の各々に絞り１０６、１０７が設けられている。さらに、コモンレール１０８に通じる燃料流路１０９が、増圧制御室１０２と絞り１０７との間の燃料流路１０３に接続し、この燃料流路１０９に、絞り１１０が設けられている。このため、１個の制御弁１０５により燃料流路１０４と低圧側の燃料流路１１１との間を断続することで、背圧室および増圧制御室１０２に燃料を流出入させることができる。
【０００８】
ところで、このインジェクタ１００のように１個の制御弁１０５で背圧室の圧力低下と増圧制御室１０２の圧力低下との両方を行う場合、３つの絞り１０６、１０７、１１０の設定に応じて噴射率の経時変化（噴射形態）が決まる。このため、所望の噴射形態が得られるように、３つの絞り１０６、１０７、１１０を設定する必要がある。
【０００９】
しかし、３つの絞り１０６、１０７、１１０を設定して所望の噴射形態を得ることは極めて困難であり、特に、需要が高い微量噴射やブーツ噴射の噴射形態を得ることは不可能である。例えば、背圧室および増圧制御室１０２から燃料が流出する際、コモンレール１０８の燃料も低圧側に流出してしまうが、このようなコモンレール１０８からの燃料ロスを抑制するため、特に、絞り１１０の設定は厳しく制約される。
【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】
【００１０】
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、制御弁の個数を増やすことなく、絞り設定等の流路の設定により簡便に所望の噴射形態（特に、微量噴射やブーツ噴射の噴射形態）を得ることができるインジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔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有し、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ノズルと、燃料が増圧される被増圧室、および被増圧室の燃料を減圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する増圧制御室を形成し、増圧制御室から燃料が流出して増圧制御室の圧力が低下することで、被増圧室の燃料を増圧する増圧機構と、背圧室および増圧制御室の圧力を制御する制御弁とを備え、背圧室から燃料を流出させ背圧室の圧力を低下させることで、ニードルをリフトさせて噴孔を開放し、増圧機構により増圧された燃料を噴射する。
【００１２】
そして、このインジェクタは、制御弁と背圧室との間、および制御弁と増圧制御室との間にあって背圧室および増圧制御室に通じ、背圧室および増圧制御室に流出入する燃料が流れる第１燃料流路と、制御弁と背圧室との間、および制御弁と増圧制御室との間にあって第１燃料流路と平行して増圧制御室に通じる第２燃料流路とを形成し、増圧機構による増圧開始後、所定時間が経過した後に開弁し、第１燃料流路に加えて第２燃料流路を通じて燃料を流出させることで、増圧制御室から燃料が流出するのを促進する油圧弁を備える。また、制御弁は、第１燃料流路における燃料の流れ方向を切り替える。
【００１３】
これにより、増圧機構による増圧が開始され所定時間が経過するまでは、第１燃料流路のみを通じて増圧制御室から燃料が流出する。そして、所定時間が経過すると、油圧弁が開弁し、第２燃料流路をも通じて増圧制御室から燃料が流出するようになる。このため、油圧弁開弁後の増圧速度を油圧弁開弁前の増圧速度よりも大きくすることができるので、油圧弁開弁後の噴射率を油圧弁開弁前の噴射率よりも大きくすることができる。
【００１４】
この結果、制御弁の個数を増やすことなく（つまり、１個の制御弁で）、第１、第２燃料流路や油圧弁を設定することで簡便に微量噴射やブーツ噴射の噴射形態を得ることができる。
【００１５】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のインジェクタは、第１燃料流路と平行して背圧室および増圧制御室に通じる第３燃料流路を形成し、第３燃料流路を通じて背圧室および増圧制御室から燃料が流出するのを阻止するとともに、第３燃料流路を通じて背圧室および増圧制御室に燃料が流入するのを許容する逆止弁を備える。
【００１６】
これにより、背圧室および増圧制御室への燃料の流入流量は、油圧弁開弁前の背圧室および増圧制御室からの燃料の流出流量よりも多くなる。このため、背圧室の圧力上昇および増圧制御室の圧力上昇は、背圧室の圧力低下および増圧制御室の圧力低下よりも速やかに行われる。この結果、微量噴射やブーツ噴射の噴射形態を得ることができる一方で、速やかに増圧を終了し噴射を終了することができる。
【００１７】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のインジェクタによれば、第１燃料流路には、絞りが設けられている。
これにより、微量噴射や、ブーツ噴射初期の微量噴射における増圧速度や噴射率を、絞りの設定に応じて簡便に可変できる。
【００１８】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のインジェクタによれば、制御弁は、所定の燃料供給源に通じる燃料供給流路と第１燃料流路、第２燃料流路および第３燃料流路とが連通する閉状態と、所定の燃料排出先に通じる燃料排出流路と第１燃料流路、第２燃料流路および第３燃料流路とが連通する開状態とを切り換える２位置３方弁である。
この手段は、制御弁の一形態を示すものである。
【００１９】
〔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、第２燃料流路は、背圧室および増圧制御室に通じ油圧弁よりも上流側の第２燃料流路と、油圧弁よりも下流側の第２燃料流路とに分割され、油圧弁は、上流側の第２燃料流路と下流側の第２燃料流路とが遮断される閉状態と、上流側の第２燃料流路と下流側の第２燃料流路とが連通する開状態とを切り換える２位置２方弁である。
この手段は、油圧弁の一形態を示すものである。
【００２０】
〔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、第１燃料流路のみを通じて背圧室から燃料が流出することで、背圧室の圧力が低下する。
これにより、ニードルのリフトは、第１燃料流路のみを通じて背圧室から燃料が流出することで行われる。
【００２１】
〔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、逆止弁が開弁し、第３燃料流路を通じて背圧室に燃料が流入することで、背圧室の圧力が上昇する。
これにより、ニードルの下降は、第１、第３燃料流路の両方を通じて背圧室に燃料が流入することで行われる。このため、ニードルの下降を、第１燃料流路のみを通じて行われるニードルのリフトよりも速やかに行うことができる。特に、第１燃料流路に絞り等が設けられて第１燃料流路における燃料の流出入流量が規制されている場合でも、ニードルの下降を速やかに行うことができる。このため、燃料の噴射をシャープに終了することができる。
【００２２】
〔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、増圧機構による増圧開始後に所定時間が経過するまでは、第１燃料流路のみを通じて増圧制御室から燃料が流出することで、増圧制御室の圧力が低下し、所定時間の経過後には、油圧弁が開弁して第２燃料流路を通じて増圧制御室から燃料が流出することで、増圧制御室の圧力が低下する。
これにより、初期の被増圧室の燃料の増圧は、第１燃料流路のみを通じて増圧制御室から燃料が流出することで行われ、初期以降の被増圧室の燃料の増圧は、第１、第２燃料流路の両方を通じて増圧制御室から燃料が流出することで行われる。
【００２３】
〔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、逆止弁が開弁し、第３燃料流路を通じて増圧制御室に燃料が流入することで、増圧制御室の圧力が上昇する。
これにより、被増圧室の燃料の減圧は、第１、第３燃料流路の両方を通じて増圧制御室に燃料が流入することで行われる。このため、被増圧室の燃料の減圧を、第１燃料流路のみを通じて行われる初期の被増圧室の燃料の増圧よりも速やかに行うことができる。特に、第１燃料流路に絞り等が設けられて第１燃料流路における燃料の流出入流量が規制されている場合でも、被増圧室の燃料の減圧を速やかに行うことができる。
【００２４】
〔請求項１０の手段〕
請求項１０に記載のインジェクタによれば、燃料供給源とは燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールである。
これにより、背圧室に流入する燃料はコモンレールから供給されるため、ニードルの下降は、コモンレールに蓄圧された燃料の圧力（レール圧）に相当する速さで行われる。
【００２５】
〔請求項１１の手段〕
請求項１１に記載のインジェクタによれば、燃料供給源とは被増圧室である。
これにより、背圧室に流入する燃料は被増圧室から供給されるため、ニードルの下降は、被増圧室で増圧された燃料の圧力に相当する速さで行われる。この結果、ニードルの下降を、レール圧に相当する速さで行う場合よりも速やかに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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有し、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ノズルと、燃料が増圧される被増圧室、および被増圧室の燃料を減圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する増圧制御室を形成し、増圧制御室から燃料が流出して増圧制御室の圧力が低下することで、被増圧室の燃料を増圧する増圧機構と、背圧室および増圧制御室の圧力を制御する制御弁とを備える。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低下させることで、ニードルをリフトさせて噴孔を開放し、増圧機構により増圧された燃料を噴射する。
【００２７】
そして、このインジェクタは、制御弁と背圧室との間、および制御弁と増圧制御室との間にあって背圧室および増圧制御室に通じ、背圧室および増圧制御室に流出入する燃料が流れる第１燃料流路と、制御弁と背圧室との間、および制御弁と増圧制御室との間にあって第１燃料流路と平行して増圧制御室に通じる第２燃料流路とを形成し、増圧機構による増圧開始後、所定時間が経過した後に開弁し、第１燃料流路に加えて第２燃料流路を通じて燃料を流出させることで、増圧制御室から燃料が流出するのを促進する油圧弁を備える。また、制御弁は、第１燃料流路における燃料の流れ方向を切り替える。
【００２８】
また、このインジェクタは、第１燃料流路と平行して背圧室および増圧制御室に通じる第３燃料流路を形成し、第３燃料流路を通じて背圧室および増圧制御室から燃料が流出するのを阻止するとともに、第３燃料流路を通じて背圧室および増圧制御室に燃料が流入するのを許容する逆止弁を備える。
そして、このインジェクタによれば、第１燃料流路には、絞りが設けられている。
【００２９】
さらに、このインジェクタによれば、制御弁は、所定の燃料供給源に通じる燃料供給流路と第１燃料流路、第２燃料流路および第３燃料流路とが連通する閉状態と、所定の燃料排出先に通じる燃料排出流路と第１燃料流路、第２燃料流路および第３燃料流路とが連通する開状態とを切り換える２位置３方弁である。
【００３０】
また、第２燃料流路は、背圧室および増圧制御室に通じ油圧弁よりも上流側の第２燃料流路と、油圧弁よりも下流側の第２燃料流路とに分割され、油圧弁は、上流側の第２燃料流路と下流側の第２燃料流路とが遮断される閉状態と、上流側の第２燃料流路と下流側の第２燃料流路とが連通する開状態とを切り換える２位置２方弁である。  
【００３１】
また、このインジェクタによれば、第１燃料流路のみを通じて背圧室から燃料が流出することで、背圧室の圧力が低下する。そして、逆止弁が開弁し、第３燃料流路を通じて背圧室に燃料が流入することで、背圧室の圧力が上昇する。
【００３２】
また、このインジェクタによれば、増圧機構による増圧開始後に所定時間が経過するまでは、第１燃料流路のみを通じて増圧制御室から燃料が流出することで、増圧制御室の圧力が低下し、所定時間の経過後には、油圧弁が開弁して第２燃料流路を通じて増圧制御室から燃料が流出することで、増圧制御室の圧力が低下する。そして、逆止弁が開弁し、第３燃料流路を通じて増圧制御室に燃料が流入することで、増圧制御室の圧力が上昇する。
【００３３】
なお、このインジェクタによれば、燃料供給源とは燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールである。
【００３４】
最良の形態２のインジェクタによれば、燃料供給源とは被増圧室である。
【実施例１】
【００３５】
〔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３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２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する。
【００３６】
このインジェクタ１は、例えば、燃料を噴射するノズル３と、コモンレール２から燃料を受け入れ増圧しノズル３に供給する増圧機構４と、ノズル３および増圧機構４を駆動する制御弁５と、増圧機構４による燃料の増圧を促進する油圧弁６とを備える。
【００３７】
ノズル３は、噴孔９を開閉するニードル１０を有する。また、ノズル３は、ニードル１０に対し噴孔９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１１、噴孔９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１２を形成する。また、ノズル３は、ニードル１０を閉弁方向に付勢する復元バネ１３を、背圧室１１に収容する。つまり、ニードル１０は、背圧室１１の圧力および復元バネ１３により閉弁方向に付勢されるとともに、ノズル室１２の圧力により開弁方向に付勢されている。
【００３８】
ここで、背圧室１１は、燃料流路１６により後記する制御弁室１７と通じる。また、この燃料流路１６には、背圧室１１への燃料の流出入流量を規制する絞り１８、ならびに、背圧室１１および後記する増圧制御室１９への燃料の流出入流量を規制する絞り２０が設けられている。
また、ノズル室１２は、燃料流路２１により後記する被増圧室２２と連通する。
【００３９】
なお、インジェクタ１では、燃料流路１６の内で絞り２０が配置されている部分に平行する燃料流路２５が形成されている。そして、燃料流路２５には、この燃料流路２５を通じて背圧室１１および増圧制御室１９から燃料が流出するのを阻止するとともに、燃料流路２５を通じて背圧室１１および増圧制御室１９に燃料が流入するのを許容する逆止弁２６が配置されている。
【００４０】
以上により、ノズル３では、燃料流路１６を通じて背圧室１１から燃料が流出すると、背圧室１１の圧力が低下する。これにより、ニードル１０がリフトして噴孔９が開放され、ノズル室１２の燃料が噴射される。また、燃料流路１６、２５を通じて背圧室１１に燃料が流入すると、背圧室１１の圧力が上昇する。これにより、ニードル１０が下降して噴孔９が閉鎖され、燃料の噴射が停止される。
【００４１】
増圧機構４は、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室２８、燃料が増圧される被増圧室２２、および被増圧室２２の燃料を減圧する方向に圧力を及ぼす燃料が流出入する増圧制御室１９を形成する。そして、増圧機構４によれば、増圧制御室１９から燃料が流出して増圧制御室１９の圧力が低下することで、被増圧室２２の燃料が増圧される。
【００４２】
この増圧機構４は、先端部が後端部よりも縮径するように設けられたシリンダ内に、増圧ピストン２９を摺接させて収容することで設けられている（以下、シリンダの先端部をシリンダ先端部３０、シリンダの後端部をシリンダ後端部３１とする）。すなわち、この増圧ピストン２９は、シリンダ先端部３０をなす内周面に摺接する小径部３３と、小径部３３より径大に設けられシリンダ後端部３１をなす内周面に摺接する大径部３４とを有する。
【００４３】
そして、増圧ピストン２９は、シリンダ後端部３１を大径部３４により先端側から封鎖することで、増圧室２８を形成し、シリンダ先端部３０を小径部３３により後端側から封鎖することで、被増圧室２２を形成する。また、増圧ピストン２９は、シリンダ後端部３１を大径部３４により後端側から封鎖し、小径部３３により先端側から封鎖することで、増圧制御室１９を形成する。
【００４４】
そして、増圧機構４は、大径部３４の後端面と小径部３３の先端面との面積比に応じて、被増圧室２２の燃料を増圧する。なお、増圧ピストン２９は、増圧制御室１９に収容された復元バネ３５により、後端側に付勢されている。
【００４５】
ここで、増圧室２８は、燃料流路３６によりコモンレール２と連通し、コモンレール２に蓄圧された燃料を増圧媒体として受け入れる。
また、被増圧室２２は、燃料流路３６から分岐する燃料流路３７により、コモンレール２から燃料を受け入れる。なお、燃料流路３７には、被増圧室２２で増圧された燃料がコモンレール２の方に逆流するのを阻止する逆止弁３８が配置されている。
【００４６】
さらに、増圧制御室１９は、燃料流路１６から分岐する燃料流路３９が接続し、燃料流路１６、３９を介して制御弁室１７に通じる。なお、燃料流路３９は、絞り１８、２０間の燃料流路１６から分岐している。
【００４７】
なお、インジェクタ１では、燃料流路１６の内で絞り２０が配置されている部分、および燃料流路２５に平行する燃料流路４０が形成されている。そして、燃料流路４０には、油圧弁６が配置されている。この油圧弁６は、後記するように、増圧機構４による増圧開始後、所定時間が経過した後に開弁して燃料の増圧を促進するものである。
【００４８】
以上により、増圧機構４では、燃料流路１６、３９を通じて増圧制御室１９からの燃料の流出が始まると増圧制御室１９の圧力が低下を始める。これに伴い、増圧ピストン２９が先端側に変位を開始し、被増圧室２２の燃料の増圧が始まる。すなわち、増圧ピストン２９が先端側に変位すると、燃料流路３６を通じてコモンレール２から増圧室２８に燃料が流入するとともに、被増圧室２２の燃料は、増圧ピストン２９により増圧され、燃料流路２１を介してノズル室１２に流入する。
【００４９】
そして、所定時間が経過して油圧弁６が開弁すると、燃料流路１６に加えて燃料流路４０をも通じて増圧制御室１９から燃料が流出する。これにより、増圧ピストン２９の先端側への変位が加速され、燃料の増圧が促進される。
【００５０】
やがて、燃料流路１６における燃料の流れ方向が切り替わるとともに逆止弁２６が開弁し、燃料流路２５を通じて増圧制御室１９へ燃料が流入する。これにより、増圧ピストン２９が後端側に変位して燃料の増圧が停止されるとともに、逆止弁３８が開弁して燃料流路３７を通じてコモンレール２から被増圧室２２に燃料が流入する。
【００５１】
制御弁５は、通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイル４３、磁気吸引力を受けて先端側に変位するアーマチャ４４、アーマチャ４４を後端側に付勢する復元バネ４５、アーマチャ４４の先端側に装着されアーマチャ４４とともに変位する弁体４６を有する。
【００５２】
ここで、弁体４６は、制御弁室１７に収容されている。この制御弁室１７には、燃料流路１６、燃料排出先としての燃料タンク４８に通じる燃料流路４９、および、燃料流路３６から分岐して燃料供給源としてのコモンレール２に通じる燃料流路５０が接続している。
【００５３】
そして、ソレノイドコイル４３に通電が行われずアーマチャ４４および弁体４６が後端側にある時に燃料流路１６と燃料流路５０とが連通し、ソレノイドコイル４３に通電が行われアーマチャ４４および弁体４６が先端側にある時に燃料流路１６と燃料流路４９とが連通する。
【００５４】
これにより、制御弁５は、燃料流路１６と燃料流路４９とが連通し背圧室１１および増圧制御室１９から燃料タンク４８に燃料が流出する開状態と、燃料流路１６と燃料流路５０とが連通しコモンレール２から背圧室１１および増圧制御室１９に燃料が流入する閉状態とを切り替える２位置３方弁として機能する。そして、制御弁５は、閉状態と開状態とを切り替えることで、燃料流路１６における燃料の流れ方向を切り替える。
【００５５】
すなわち、制御弁５が閉状態から開状態に切り換わり（制御弁５が開弁し）、燃料流路１６と燃料流路４９とが連通すると、背圧室１１および増圧制御室１９から燃料の流出が始まり、背圧室１１の圧力の低下および被増圧室２２の燃料の増圧が始まる。これにより、ニードル１０がリフトして噴孔９が開放され、増圧された燃料が噴射される。
【００５６】
そして、制御弁５が開状態から閉状態に切り換わり（制御弁５が閉弁し）、燃料流路１６と燃料流路５０とが連通すると、背圧室１１および増圧制御室１９に燃料が流入し、背圧室１１の圧力が上昇し被増圧室２２の燃料の増圧が終わる。これにより、ニードル１０が下降して噴孔９が閉鎖され、燃料の噴射が停止される。
【００５７】
油圧弁６は、油圧弁室５２に収容され燃料流路４０を開閉する弁体５３と、弁体５３を後端側に付勢する（つまり、燃料流路４０を閉鎖する方向に付勢する）復元バネ５４とを有する。
ここで、以下の説明上、燃料流路４０を、背圧室１１および増圧制御室１９から制御弁室１７に向かう方向で考えて、背圧室１１および増圧制御室１９に通じ油圧弁室５２よりも上流側の燃料流路５６と、油圧弁室５２よりも下流側の燃料流路５７とに分割する。
【００５８】
弁体５３の先端側には、復元バネ５４を収容するとともに弁体５３に対し後端側に圧力を及ぼす燃料が流出入する先端側燃料室５９が形成されている。そして、先端側燃料室５９には、燃料流路５７から分岐した燃料流路６０が接続し、燃料流路６０を通じて燃料が流出入する。なお、燃料流路６０には、先端側燃料室５９への燃料の流出入流量を規制する絞り６１が設けられている。
【００５９】
また、弁体５３の後端側には、弁体５３に対し先端側に圧力を及ぼす燃料が流出入する後端側燃料室６４が形成されている。そして、後端側燃料室６４には、燃料流路５０から分岐した燃料流路６５が接続し、燃料流路６５を通じて燃料が流出入する。
【００６０】
そして、弁体５３は、先端側燃料室５９の圧力および復元バネ５４により付勢され後端側に変位すると、燃料流路５６と燃料流路５７との間を遮断し、後端側燃料室６４の圧力により付勢され先端側に変位すると、燃料流路５６と燃料流路５７との間を連通させる。つまり、油圧弁６は、燃料流路５６と燃料流路５７とが遮断される閉状態と、燃料流路５６と燃料流路５７とが連通する開状態とを切り換える２位置２方弁として機能する。
【００６１】
また、油圧弁６は、増圧機構４による増圧開始後、所定時間が経過した後に閉状態から開状態に切り換わり（開弁し）、燃料の増圧を促進する。
【００６２】
すなわち、制御弁５が開弁すると（つまり、増圧機構４による増圧が開始すると）、燃料流路６０も燃料流路４９と連通するので、先端側燃料室５９から燃料タンク４８に向けて燃料が流出することが可能になる。つまり、制御弁５が開弁すると、先端側燃料室５９の圧力が低下して弁体５３が先端側に変位することが可能になる。しかし、絞り６１および復元バネ５４の存在により、弁体５３の先端側への変位（つまり、油圧弁６の開弁）は、増圧機構４による増圧の開始に遅れる。
【００６３】
そして、所定時間が経過した後に油圧弁６が開弁し、燃料流路５６、５７をも通じて増圧制御室１９から燃料タンク４８に向けて燃料が流出する。これにより、増圧ピストン２９の先端側への変位が加速され、燃料の増圧が促進される。なお、制御弁５の開弁から油圧弁６の開弁までの所定時間は、絞り６１および復元バネ５４の設定に応じて定まる。
【００６４】
また、制御弁５が閉弁すると、燃料流路６０は燃料流路５０と連通するので、コモンレール２から先端側燃料室５９に燃料が流入し、弁体５３は後端側に変位する（つまり、油圧弁６は閉弁する）。
【００６５】
〔実施例１の作用〕
実施例１のインジェクタ１の作用を、図４ないし図６を用いて説明する。
まず、図４に示すように、時間ｔ０でソレノイドコイル４３への通電が始まると、時間ｔ１で制御弁５が開弁する（図５参照）。これにより、背圧室１１および増圧制御室１９から燃料の流出が始まり、増圧ピストン２９が先端側に変位を始める（なお、図４（ｄ）の「増圧ピストンの変位量」とは、増圧ピストン２９について、制御弁５の開弁前の位置を基準とする先端側への変位量である）。また、背圧室１１の圧力が低下してニードル１０がリフトし噴孔９が開放されるので、噴射率が上昇を始める。
【００６６】
そして、時間ｔ２で、油圧弁６の開弁が始まると（図６参照）、増圧制御室１９からの燃料の流出が加速され、増圧ピストン２９の先端側への変位が加速される。これにより、燃料の増圧が促進され、噴射率の上昇速度が増加する。なお、時間（ｔ２−ｔ１）が、制御弁５の開弁から油圧弁６の開弁までの所定時間に該当する。
【００６７】
やがて、時間ｔ３でソレノイドコイル４３への通電が終わると、時間ｔ４で制御弁５が閉弁する。これにより、背圧室１１および増圧制御室１９への燃料の流入が始まるとともに、逆止弁２６が開弁して背圧室１１および増圧制御室１９への燃料の流入が加速される。
【００６８】
そして、増圧ピストン２９が後端側に変位を始めるとともに、逆止弁３８が開弁して被増圧室２２にも燃料が流入する。また、背圧室１１の圧力が上昇してニードル１０が下降するので噴射率が低下を始め、やがて、噴孔９が閉鎖され噴射率がゼロになる。
そして、噴射終了の動作中の時間帯または噴射終了後の時間帯において、油圧弁６が閉弁し、増圧ピストン２９の変位量もゼロになる。
【００６９】
以上により、時間ｔ１〜時間ｔ２の間の噴射形態は、噴射率が小さい微量噴射となり、時間ｔ２以降の噴射形態は、噴射率が大きい通常噴射となる。したがって、全体の噴射形態は、初期が微量噴射で、初期以降が通常噴射であるブーツ噴射となる。また、時間ｔ１〜時間ｔ２の間に、ソレノイドコイル４３への通電を停止すれば、微量噴射のみを行うことができる。
【００７０】
〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１は、背圧室１１および増圧制御室１９に通じ、背圧室１１および増圧制御室１９に流出入する燃料が流れる燃料流路１６と、燃料流路１６と部分的に平行して増圧制御室１９に通じる燃料流路５６、５７とを形成し、増圧機構４による増圧開始後、所定時間が経過した後に開弁し、燃料流路５６、５７を通じて増圧制御室１９から燃料が流出するのを促進する油圧弁６と、燃料流路１６における燃料の流れ方向を切り替える制御弁５とを備える。
【００７１】
これにより、増圧機構４による増圧が開始され所定時間が経過するまでは、燃料流路１６を通じて増圧制御室１９から燃料が流出する。そして、所定時間が経過すると、油圧弁６が開弁し、燃料流路５６、５７をも通じて増圧制御室１９から燃料が流出するようになる。このため、油圧弁６の開弁後の増圧速度を油圧弁６の開弁前の増圧速度よりも大きくすることができるので、油圧弁６の開弁後の噴射率を油圧弁６の開弁前の噴射率よりも大きくすることができる。
【００７２】
この結果、燃料流路１６、３９、５６、５７や油圧弁６を自在に設定することにより、簡便に微量噴射やブーツ噴射の噴射形態を得ることができる。よって、燃料流路１６における燃料の流れ方向を切り替える１個の制御弁５のみを備えるインジェクタ１により、微量噴射やブーツ噴射の噴射形態を得ることができる。
【００７３】
また、インジェクタ１は、燃料流路１６と部分的に平行して背圧室１１および増圧制御室１９に通じる燃料流路２５を形成し、燃料流路２５を通じて背圧室１１および増圧制御室１９から燃料が流出するのを阻止するとともに、燃料流路２５を通じて背圧室１１および増圧制御室１９に燃料が流入するのを許容する逆止弁２６を備える。
【００７４】
これにより、背圧室１１および増圧制御室１９への燃料の流入流量は、油圧弁６の開弁前の背圧室１１および増圧制御室１９からの燃料の流出流量よりも多くなる。このため、背圧室１１の圧力の上昇および増圧制御室１９の圧力の上昇は、背圧室１１の圧力の低下および増圧制御室１９の圧力の低下よりも速やかに行われる。この結果、微量噴射やブーツ噴射の噴射形態を得ることができる一方で、速やかに増圧を終了し噴射を終了することができる。
【００７５】
また、燃料流路１６には背圧室１１および増圧制御室１９への燃料の流出入流量を規制する絞り２０が設けられている。
これにより、微量噴射や、ブーツ噴射初期の微量噴射における増圧速度や噴射率を、絞り２０の設定に応じて簡便に可変できる。
【００７６】
また、インジェクタ１によれば、逆止弁２６が開弁し、燃料流路２５を通じて背圧室１１に燃料が流入することで、背圧室１１の圧力が上昇する。
これにより、ニードル１０の下降は、燃料流路１６、２５の両方を通じて背圧室１１に燃料が流入することで行われる。このため、燃料の噴射をシャープに終了することができる。
【００７７】
また、インジェクタ１によれば、逆止弁２６が開弁し、燃料流路２５を通じて増圧制御室１９に燃料が流入することで、増圧制御室１９の圧力が上昇する。
これにより、被増圧室２２の燃料の減圧は、燃料流路１６、２５の両方を通じて増圧制御室１９に燃料が流入することで行われる。このため、被増圧室２２の燃料の減圧を速やかに行うことができる。
【実施例２】
【００７８】
実施例２のインジェクタ１によれば、絞り６１および復元バネ５４の設定を変更して、制御弁５の開弁から油圧弁６の開弁までの所定時間を、実施例１のインジェクタ１よりも延長している。この所定時間の延長は、例えば、復元バネ５４のセット力を強くしたり、絞り６１の有効径を縮小したりすることで達成できる。
【００７９】
この結果、図７に示すように、増圧ピストン２９の変位量は、時間ｔ２以降も、時間ｔ１〜時間ｔ２の間とほぼ同様の速度で上昇する。このため、噴射率も、時間ｔ１〜時間ｔ２の間とほぼ同様の上昇速度で増加する。そして、時間ｔ２’になると、油圧弁６の開弁が始まり、増圧ピストン２９の先端側への変位が加速され、噴射率の上昇速度が増加する。すなわち、実施例２のインジェクタ１によれば、時間（ｔ２’−ｔ１）が、制御弁５の開弁から油圧弁６の開弁までの所定時間に該当する。
【００８０】
以上により、実施例２のインジェクタ１によれば、初期の微量噴射の期間が実施例１のインジェクタ１よりも長いブーツ噴射を実現できる。また、微量噴射のみを行うことが可能な時間を、実施例１のインジェクタ１よりも延長できる。
なお、油圧弁６の閉弁は、油圧弁６の開弁の開始が遅れるのに応じて遅くなるが、この油圧弁６の閉弁の遅れは、増圧ピストン２９の変位量の低下および噴射率の低下には影響を与えない。
【実施例３】
【００８１】
実施例３のインジェクタ１によれば、燃料流路１６の内で絞り２０が配置されている部分の流量が大きくなるように、絞り２０の設定を変更している。この流量増加は、例えば、絞り２０の有効径を拡大することで達成できる。
【００８２】
この結果、図８に示すように、時間ｔ１〜時間ｔ２の間の増圧ピストン２９の変位量は、実施例１のインジェクタ１よりも大きい速度で上昇する。このため、時間ｔ１〜時間ｔ２の噴射率も、実施例１のインジェクタ１よりも大きい速度で上昇する。
以上により、実施例３のインジェクタ１によれば、初期の微量噴射における噴射率を、実施例１のインジェクタ１よりも高めることができる。
【実施例４】
【００８３】
実施例４のインジェクタ１によれば、図９に示すように、燃料流路５６、５７を通過する燃料の流量を規制する絞り６７が設けられている。そして、絞り６７により、油圧弁６の開弁後、増圧制御室１９から燃料流路５６、５７を通じて流出する燃料の流量が規制される。
【００８４】
この結果、図１０に示すように、時間ｔ２以降の増圧ピストン２９の変位量は、実施例１のインジェクタ１よりも小さい速度で上昇する。このため、時間ｔ２以降の噴射率も、実施例１のインジェクタ１よりも小さい速度で上昇する。
以上により、実施例４のインジェクタ１によれば、初期以降の通常噴射における噴射率の上昇速度を抑えることができる。
【実施例５】
【００８５】
実施例５のインジェクタ１によれば、図１１に示すように、燃料流路２５を通過する燃料の流量を規制する絞り６９が設けられている。そして、絞り６９により、逆止弁２６の開弁後、燃料流路２５を通じて背圧室１１および増圧制御室１９に流入する燃料の流量が規制される。
【００８６】
この結果、図１２に示すように、時間ｔ４以降の増圧ピストン２９の変位量は、実施例１のインジェクタ１よりも小さい速度で低下し、増圧ピストン２９が初期の位置に戻るまでに要する時間が長くなる。このため、燃料の圧力脈動を緩和することができる。
なお、絞り６９の設置により燃料流路２５を通過する燃料の流量が規制されても、噴射率の低下に与える影響は軽微であり、燃料の噴射はシャープに終了する。
【実施例６】
【００８７】
実施例６のインジェクタ１によれば、図１３に示すように、制御弁室１７には、燃料流路１６、４９とともに被増圧室２２に通じる燃料流路７１が接続している。これにより、制御弁５が閉弁すると、背圧室１１および増圧制御室１９は、燃料供給源としての被増圧室２２に通じる。また、燃料流路６５は、燃料流路３６から分岐して後端側燃料室６４に接続する。なお、燃料流路７１には、被増圧室２２から制御弁室１７に向かう燃料の流量を規制する絞り７２が設けられている。
【００８８】
これにより、制御弁５の閉弁により背圧室１１に流入する燃料は被増圧室２２から供給されるため、ニードル１０の下降は、被増圧室２２で増圧された燃料の圧力に相当する速さで行われる。このため、ニードル１０の下降を、レール圧に相当する速さで行う場合よりも速やかに行うことができるので、燃料の噴射をさらにシャープに終了することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】インジェクタにおける燃料流路を示す説明図である（実施例１）。
【図２】インジェクタにおける燃料流路、制御弁および油圧弁を示す説明図である（実施例１）。
【図３】インジェクタの構成を示す説明図である（実施例１）。
【図４】インジェクタの作用を示すタイムチャートである（実施例１）。
【図５】インジェクタにおける燃料流路、制御弁および油圧弁を示す説明図である（実施例１）。
【図６】インジェクタにおける燃料流路、制御弁および油圧弁を示す説明図である（実施例１）。
【図７】インジェクタの作用を示すタイムチャートである（実施例２）。
【図８】インジェクタの作用を示すタイムチャートである（実施例３）。
【図９】インジェクタにおける燃料流路を示す説明図である（実施例４）。
【図１０】インジェクタの作用を示すタイムチャートである（実施例４）。
【図１１】インジェクタにおける燃料流路を示す説明図である（実施例５）。
【図１２】インジェクタの作用を示すタイムチャートである（実施例５）。
【図１３】インジェクタにおける燃料流路を示す説明図である（実施例６）。
【図１４】インジェクタにおける燃料流路を示す説明図である（従来例）。
【符号の説明】
【００９０】
１  インジェクタ
２  コモンレール（燃料供給源）
３  ノズル
４  増圧機構
５  制御弁
６  油圧弁
９  噴孔
１０  ニードル
１１  背圧室
１６  燃料流路（第１燃料流路）
１９  増圧制御室
２０  絞り
２２  被増圧室（燃料供給源）
２５  燃料流路（第３燃料流路）
２６  逆止弁
４０  燃料流路（第２燃料流路）
４８  燃料タンク（燃料排出先）
４９  燃料流路（燃料排出流路）
５０  燃料流路（燃料供給流路）
５６  燃料流路（上流側の第２燃料流路）
５７  燃料流路（下流側の第２燃料流路）
７１  燃料流路（燃料供給流路）
【図１】
0004407655.tif 000002
【図２】
0004407655.tif 000003
【図３】
0004407655.tif 000004
【図４】
0004407655.tif 000005
【図５】
0004407655.tif 000006
【図６】
0004407655.tif 000007
【図７】
0004407655.tif 000008
【図８】
0004407655.tif 000009
【図９】
0004407655.tif 000010
【図１０】
0004407655.tif 000011
【図１１】
0004407655.tif 000012
【図１２】
0004407655.tif 000013
【図１３】
0004407655.tif 000014
【図１４】
0004407655.tif 000015