(57)【要約】【課題】増圧機構４を備えるインジェクタ１において、噴射圧力が高圧でも微量噴射を高精度に行うのを可能にすることにある。【解決手段】インジェクタ１によれば、背圧室９は、コモンレール２と常時連通するので、背圧室９の圧力は、常時、レール圧に略一致する。このため、背圧室９の燃料は、ニードル８がリフトする際にも、レール圧に相当する付勢力でニードル８を閉弁方向に付勢する。この結果、ニードル８に対し開弁方向に作用する付勢力（ノズル室１０の燃料による付勢力）が弱められるので、ニードル８のリフト速度が小さくなる。したがって、噴射される燃料の圧力（つまり、ノズル室１０の圧力）が高圧でも、微量噴射を高精度に行うことが可能になる。【選択図】図１
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【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するノズルと、
燃料を前記背圧室の圧力よりも高圧に増圧して前記ノズル室に供給する増圧機構と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢手段とを備え、
前記背圧室は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと常時連通し、
前記ニードルは、前記増圧機構による燃料の増圧が行われると、前記ノズル室の燃料により開弁方向に付勢されてリフトすることで前記噴孔を開放し、前記増圧機構による燃料の増圧が停止すると、前記付勢手段により閉弁方向に付勢されて下降することで前記噴孔を閉鎖す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、
前記背圧室と前記コモンレールとを連通させる燃料流路は、２つの燃料流路に分岐して前記背圧室に接続され、
分岐した一方の燃料流路に、前記背圧室から燃料が流出するのを阻止するとともに、前記背圧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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール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、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】特表２００４−５１９６１４号公報
【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有し、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ノズルと、燃料を背圧室の圧力よりも高圧に増圧してノズル室に供給する増圧機構と、ニードルを閉弁方向に付勢する付勢手段とを備える。
【０００９】
そして、このインジェクタによれば、背圧室は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと常時連通し、ニードルは、増圧機構による燃料の増圧が行われると、ノズル室の燃料により開弁方向に付勢されてリフトすることで噴孔を開放し、増圧機構による燃料の増圧が停止すると、付勢手段により閉弁方向に付勢されて下降することで噴孔を閉鎖する。
【００１０】
これにより、背圧室の圧力は、常時、コモンレールに蓄圧される燃料の圧力（レール圧）に略一致する。このため、背圧室の燃料は、ニードルがリフトする際にも、レール圧に相当する付勢力でニードルを閉弁方向に付勢する。この結果、ニードルに対し開弁方向に作用する付勢力（ノズル室の燃料による付勢力）が弱められるので、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ことが可能になる。なお、ニードルの下降は、主に、付勢手段がニードルを閉弁方向に付勢することで行われる。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のインジェクタによれば、背圧室とコモンレールとを連通させる燃料流路は、２つの燃料流路に分岐して背圧室に接続され、分岐した一方の燃料流路に、背圧室から燃料が流出するのを阻止するとともに、背圧室に燃料が流入するのを許容する逆止弁を備える。
これにより、ニードルの下降に伴う背圧室への燃料の流入流量は、ニードルのリフトに伴う背圧室からの燃料の流出流量よりも大きくなる。このため、ニードルの下降をニードルのリフトよりも速やかに行うことができるので、ニードルのリフト速度を小さくできる一方で、ニードルの下降速度を大きくして燃料の噴射を速やかに終了することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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ノズルと、燃料を背圧室の圧力よりも高圧に増圧してノズル室に供給する増圧機構と、ニードルを閉弁方向に付勢する付勢手段とを備える。
【００１４】
そして、このインジェクタにおいて、背圧室は、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと常時連通し、ニードルは、増圧機構による燃料の増圧が行われると、ノズル室の燃料により開弁方向に付勢されてリフトすることで噴孔を開放し、増圧機構による燃料の増圧が停止すると、付勢手段により閉弁方向に付勢されて下降することで噴孔を閉鎖する。
【００１５】
また、このインジェクタにおいて、背圧室とコモンレールとを連通させる燃料流路は、２つの燃料流路に分岐して背圧室に接続され、分岐した一方の燃料流路に、背圧室から燃料が流出するのを阻止するとともに、背圧室に燃料が流入するのを許容する逆止弁を備える。
【実施例１】
【００１６】
〔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。
【００１７】
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、燃料を増圧しノズル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とを備える。
【００１８】
ノズル３は、噴孔７を開閉するニードル８を有する。また、ノズル３は、ニードル８に対し噴孔７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９、噴孔７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１０を形成する。また、ノズル３は、ニードル８を閉弁方向に付勢する復元バネ１１を、背圧室９に収容する。つまり、ニードル８は、背圧室９の圧力および復元バネ１１により閉弁方向に付勢されるとともに、ノズル室１０の圧力により開弁方向に付勢されている。
【００１９】
ここで、ノズル室１０は、燃料流路１３により後記する被増圧室１４と連通する。この被増圧室１４は、増圧機構４により燃料が増圧される燃料室であり、増圧機構４は、燃料を背圧室９の圧力よりも高圧に増圧してノズル室１０に供給する。
【００２０】
また、背圧室９は、後記する増圧室１５とコモンレール２とを連通する燃料流路１６から分岐する燃料流路１７によりコモンレール２と通じる。また、この燃料流路１７には、背圧室９への燃料の流出入流量を規制する絞り１８が設けられている。よって、背圧室９は、燃料流路１６、１７を通じて、常時、コモンレール２と連通する。
【００２１】
さらに、絞り１８をバイパスして背圧室９に通じる燃料流路１９が、燃料流路１７から分岐している。そして、燃料流路１９には、背圧室９から燃料が流出するのを阻止するとともに、燃料流路１９を通じて背圧室９に燃料が流入するのを許容する逆止弁２０が配置されている。
【００２２】
以上により、ノズル３では、増圧機構４により燃料が増圧されると、増圧された燃料が燃料流路１３を通じてノズル室１０に流入する。そして、増圧された燃料は、背圧室９の圧力よりも高圧なので、ニードル８は、増圧された燃料により開弁方向に付勢されてリフトし、噴孔７を開放する。これにより、増圧された燃料が噴孔７から噴射され、同時に、燃料流路１７を通じて背圧室９から燃料が流出する。
【００２３】
また、増圧機構４による燃料の増圧が停止されると、ニードル８は、復元バネ１１により閉弁方向に付勢されて下降し、噴孔７を閉鎖する。これにより、燃料の噴射が停止され、同時に、逆止弁２０が開弁し、燃料流路１７、１９を通じて背圧室９に燃料が流入する。
【００２４】
増圧機構４は、第１のシリンダ２３に摺接して収容される第１摺動部２４と、第１のシリンダ２３よりも径小に設けられた第２のシリンダ２５に摺接して収容される第２摺動部２６とが一体に設けられた増圧ピストン２７を具備する。また、増圧機構４は、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室１５、燃料が増圧される被増圧室１４、および被増圧室１４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２８を形成する。
【００２５】
増圧室１５は、第１摺動部２４が第１のシリンダ２３を先端側から封鎖することで形成されている。そして、第１摺動部２４の後端面は、増圧室１５に露出して増圧室１５の燃料から圧力を受ける。つまり、第１摺動部２４の後端面は、増圧媒体となる燃料が圧力を及ぼす増圧面である。また、増圧室１５は、燃料流路１６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。さらに、増圧室１５は、燃料流路３１により後記する制御弁室３２と連通する。
【００２６】
被増圧室１４は、第２摺動部２６が第２のシリンダ２５を後端側から封鎖することで形成されている。そして、第２摺動部２６の先端面は、被増圧室１４に露出して被増圧室１４の燃料に圧力を及ぼす。つまり、第２摺動部２６の先端面は、増圧される燃料に圧力を及ぼす被増圧面である。これにより、被増圧室１４の燃料は、第１摺動部２４の後端面と第２摺動部２６の先端面との面積比に応じて増圧される。
【００２７】
また、被増圧室１４は、燃料流路３３により制御弁室３２に通じ、燃料流路１６、増圧室１５、燃料流路３１、制御弁室３２、および燃料流路３３を通じて、コモンレール２から燃料を受け入れる。なお、燃料流路３３には、被増圧室１４で増圧された燃料が制御弁室３２の方に逆流するのを阻止する逆止弁３４が配置されている。
【００２８】
増圧制御室２８は、第１摺動部２４が第１のシリンダ２３を後端側から封鎖し、かつ、第２摺動部２６が第２のシリンダ２５の後端を封鎖することで形成されている。そして、増圧制御室２８は、燃料流路３３から分岐する燃料流路３５が接続し、燃料流路３３、３５を通じて制御弁室３２に通じる。
【００２９】
なお、燃料流路３３、３５では、制御弁５により燃料の流れ方向が切り替えられる。また、増圧制御室２８には、増圧ピストン２７を、被増圧室１４の燃料を減圧する方向に（つまり、後端側に）付勢する復元バネ３８が収容されている。
【００３０】
以上により、増圧機構４では、燃料流路３３、３５を通じて増圧制御室２８から燃料が流出すると増圧制御室２８の圧力が低下する。これに伴い、増圧ピストン２７が先端側に変位すると、燃料流路１６を通じてコモンレール２から増圧室１５に燃料が流入するとともに、被増圧室１４の燃料が増圧されてノズル室１０に供給される。
【００３１】
やがて、燃料流路３３、３５における燃料の流れ方向が切り替わると、燃料流路１６、増圧室１５、燃料流路３１、制御弁室３２、および燃料流路３３、３５を通じて増圧制御室２８に燃料が流入し、増圧制御室２８の圧力が上昇する。これにより、増圧ピストン２７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３４が開弁して、被増圧室１４にも同様の経路を通じてコモンレール２から燃料が流入する。
【００３２】
制御弁５は、燃料流路３３、３５における燃料の流れ方向を切り替える弁体４２と、弁体４２を駆動する電磁弁４３とを有する。なお、電磁弁４３は、通電を受けて開弁する周知構造を具備するものである。
【００３３】
弁体４２は、所定の燃料室に摺動自在に収容されて、制御弁室３２と制御室４４とを形成する。制御弁室３２は、弁体４２の弁部を移動自在に収容し、燃料流路３１、３３および燃料タンクに通じる燃料流路４５の３流路が接続する。また、制御室４４は、弁体４２のピストン部により先端側から封鎖されて形成され、燃料流路１６から分岐する燃料流路４６、および燃料タンクに通じ電磁弁４３により開閉される燃料流路４７が接続する。なお、燃料流路４６、４７には、各々の流路における燃料の流量を規制する絞り４８、４９が設けられている。
【００３４】
以上により、電磁弁４３が開弁し、燃料流路４７を通じて制御室４４から燃料タンクに燃料が流出すると、制御室４４の圧力が低下するので弁体４２が後端側に変位する。これにより、燃料流路３１と燃料流路３３とが遮断されるとともに、燃料流路３３と燃料流路４５とが連通する。
【００３５】
このため、燃料流路３３、３５、制御弁室３２、燃料流路４５を経由して増圧制御室２８から燃料タンクに燃料が流出し、増圧制御室２８の圧力が低下する。この結果、増圧機構４による燃料の増圧が行われ、被増圧室１４からノズル室１０に増圧された燃料が供給される。
【００３６】
また、電磁弁４３が閉弁し燃料流路４７を通じて制御室４４から燃料が流出しなくなると、燃料流路１６、４６を経由してコモンレール２から制御室４４に燃料が流入し、制御室４４の圧力が上昇するので、弁体４２が先端側に変位する。これにより、燃料流路３３と燃料流路４５とが遮断されるとともに、燃料流路３１と燃料流路３３とが連通する。
【００３７】
このため、燃料流路１６、増圧室１５、燃料流路３１、制御弁室３２、燃料流路３３、３５を経由してコモンレール２から増圧制御室２８に燃料が流入し、さらに、逆止弁３４が開弁して被増圧室１４にも燃料が流入する。この結果、増圧制御室２８の圧力が上昇して増圧機構４による燃料の増圧が停止され、被増圧室１４からノズル室１０への燃料の供給が停止される。
【００３８】
〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１によれば、背圧室９は、コモンレール２と常時連通し、ニードル８は、増圧機構４による燃料の増圧が行われると、ノズル室１０の燃料により開弁方向に付勢されてリフトすることで噴孔７を開放し、増圧機構４による燃料の増圧が停止すると、復元バネ１１により閉弁方向に付勢されて下降することで噴孔７を閉鎖する。
【００３９】
これにより、背圧室９の圧力は、常時、コモンレール２に蓄圧される燃料の圧力（レール圧）に略一致する。このため、背圧室９の燃料は、ニードル８がリフトする際にも、レール圧に相当する付勢力でニードル８を閉弁方向に付勢する。この結果、ニードル８に対し開弁方向に作用する付勢力（ノズル室１０の燃料による付勢力）が弱められるので、ニードル８のリフト速度が小さくなる。
【００４０】
したがって、噴射される燃料の圧力（つまり、ノズル室１０の圧力）が高圧でも、図２に示すように、電磁弁４３の開弁後の噴射量の積算値は、従来のように急激にゼロから立ち上がるのではなく緩やかにゼロから立ち上がる。このため、インジェクタ１による微量噴射を高精度に行うことが可能になる。
なお、ニードル８の下降は、主に、復元バネ１１がニードル８を閉弁方向に付勢することで行われる。
【００４１】
また、背圧室９とコモンレール２とを連通させる燃料流路１７から、背圧室９に通じる燃料流路１９が分岐し、この燃料流路１９に、背圧室９から燃料が流出するのを阻止するとともに、背圧室９に燃料が流入するのを許容する逆止弁２０が配置されている。
これにより、ニードル８の下降に伴う背圧室９への燃料の流入流量は、ニードル８のリフトに伴う背圧室９からの燃料の流出流量よりも大きくなる。このため、ニードル８の下降をニードル８のリフトよりも速やかに行うことができるので、ニードル８のリフト速度を小さくできる一方で、ニードル８の下降速度を大きくして燃料の噴射を速やかに終了することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】インジェクタの構成を示す説明図である。
【図２】電磁弁の開弁時間と噴射量の積算値との相関図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  インジェクタ
２  コモンレール
３  ノズル
４  増圧機構
７  噴孔
８  ニードル
９  背圧室
１０  ノズル室
１１  復元バネ（付勢手段）
１７  燃料流路
１９  燃料流路
２０  逆止弁
【図１】
2007247578.tif 000003
【図２】
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