(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流体が導入されるノズル内に、上記高圧流体が噴射される噴孔を開閉するニードルを挿置し、ニードルを閉弁方向に付勢するニードルの背圧を増減してニードルを開閉作動せしめるインジェクタであって、絞りを介して高圧の制御油圧が導入されニードルの背圧を発生せしめるニードル制御油圧室と、ニードル制御油圧室と接続されニードル制御油圧室の高圧がリリーフされる低圧の出口通路と、出口通路とニードル制御油圧室の間の導通と遮断とを切り替えるスピル弁とを有するインジェクタにおいて、上記スピル弁を、その弁体の背圧を増減して弁体を開閉作動せしめる構成とし、かつ、スピル弁の背圧を発生するスピル弁制御油圧室と、電荷注入により伸長する電歪アクチュエータを具備しスピル弁制御油圧室の容積を拡縮する室容積拡縮手段と、ニードル制御油圧室とスピル弁制御油圧室とを導通する絞り通路とを具備せしめ、上記出口通路の上記スピル弁よりも下流部に絞りを設けたことを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
請求項１記載のインジェクタにおいて、上記スピル弁は、上記弁体を摺動自在に保持するシリンダが上記ニードル制御油圧室の室壁面に開口し、かつ弁体がニードル制御油圧室に通じる上記低圧通路の上流端を閉鎖する構成とし、上記絞り通路を、弁体の周面とシリンダの周面の間の間隙により形成したインジェクタ。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載のインジェクタにおいて、上記絞り通路の途中に、スピル弁の弁体と一体に構成され上記スピル弁の開時に着座する弁体を有し上記ニードル制御油圧室と上記スピル弁制御油圧室の間の導通と遮断とを切り替える遮断弁を設けたインジェクタ。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載のインジェクタにおいて、上記スピル弁を、上記電歪アクチュエータの電荷放出時に上記スピル弁の弁体が着座する構成としたインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインジェクタの開閉制御についての構造改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システム等に用いられる高圧流体噴射用のインジェクタとして、ノズル内に摺動自在に保持されたニードルがその背圧の増減により昇降してノズル先端の噴孔を開閉して噴射と遮断とを切り替えるものがある。アメリカＵＳＰ５６９７５５４のインジェクタでは、上記ニードルの背圧を発生する制御油圧室に低圧源からオリフィスを介して油圧を導入し、制御油圧室の容積を電歪アクチュエータの伸縮により拡縮し制御油圧室の油圧を増減している（第１従来例）。
【０００３】
また、アメリカＵＳＰ５７１３３２６のインジェクタでは、ニードルの背圧を発生する制御油圧室に絞りを介して高圧源から油圧を導入し、制御油圧室を、その高圧を低圧源にリリーフする出口通路と接続し、制御油圧室と出口通路の間の導通と遮断とを切り替えるスピル弁を設け、スピル弁の開閉により制御油圧室の油圧を増減している。スピル弁の弁体の昇降駆動は電歪アクチュエータで行っている（第２従来例）。
【０００４】
また、ドイツＤＥ１９５１９１９２−Ｃ１のインジェクタでは、上記スピル弁を直接電歪アクチュエアータにより駆動するのではなく、スピル弁の弁体の背圧を発生する別の制御油圧室を設け、この制御油圧室に絞りを介して低圧源から油圧を導入し、この別の制御油圧室の容積を電歪アクチュエータの伸縮により拡縮し別の上記制御油圧室の油圧を増減し、電歪アクチュエータの拡縮によりこの制御油圧室の圧力を増減してスピル弁の弁体の背圧を増減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１従来例は、電歪アクチュエータのストロークで制御油圧室の容積の拡縮幅が決まってしまうので、開弁力とリフト量の両立が困難である。第２従来例は、電歪アクチュエータのストロークはスピル弁の弁体のリフト量等に影響するだけでニードルのリフト量には影響しないから、第１従来例のような問題はないが、スピル弁の弁体駆動を、弁体と機械的に結合した電歪アクチュエータで行うので、電歪アクチュエータとハウジングとの熱膨張差により作動不良となるおそれがある。第３従来例は、スピル弁の弁体の背圧を発生する上記別の制御油圧室の容積を電歪アクチュエータが拡縮する構成であるから、これら第１、第２従来例の欠点はない。しかし、一般的に電歪アクチュエータはその体格に比してストロークは十分ではなく、電歪アクチュエータの伸長により必要な高圧を発生するのが困難で、必ずしも実用的とはいえない。電歪アクチュエータが有効に伸長するように、スプリングにより電歪アクチュエータを予め圧縮しておくようにしたとしても、ばね力の強いスプリングが必要になり、結局、このスプリングが大型化する問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、ストロークの短い電歪アクチュエータでも、スピル弁の背圧を発生する制御油圧室の油圧を高圧とすることのできる実用的なインジェクタを提供することを目的とする。
【０００７】
請求項１記載の発明では、ニードルの背圧を発生するニードル制御油圧室の高圧を低圧の出口通路へリリーフするスピル弁を、その弁体の背圧を増減して弁体を開閉作動せしめる構成とする。かつ、スピル弁の背圧を発生するスピル弁制御油圧室と、電荷注入により伸長する電歪アクチュエータを具備しスピル弁制御油圧室の容積を拡縮する室容積拡縮手段と、ニードル制御油圧室とスピル弁制御油圧室とを導通する絞り通路とを具備せしめ、上記出口通路の上記スピル弁よりも下流部に絞りを設ける。
【０００８】
スピル弁制御油圧室は絞り通路を介して、高圧の制御油圧が導入されるニードル制御油圧室と導通しており、ニードル閉弁時のニードルの背圧がスピル弁制御油圧室にスピル弁の弁体の背圧として導かれる。このスピル弁制御油圧室の油圧は高圧であり、したがって、上記第３従来例のように気泡が混入しやすい低圧流体が導入されたスピル弁制御油圧室の容積を拡縮する構成のものでは、混入気泡により弾性率が低くなり電歪アクチュエータのストロークを長くせざるを得ないのに対し、本発明では、スピル弁制御油圧室は高圧となるため、気泡の混入がなく高い弾性率が得られる。この結果、電歪アクチュエータのストロークがあまり長くなくともスピル弁の背圧が大きく増減する。また、かかるスピル弁制御油圧室の油圧が電歪アクチュエータに縮小方向に強く作用するから、強大なスプリングによりアシストすることなく、伸長後、印加電圧の切り換えにより良好に縮小状態に復帰する。
さらに、上記出口通路の上記スピル弁よりも下流部に絞りを設けることで、スピル弁の開弁時の弁座から絞りまでの圧力がニードル制御油圧室と同じ程度に保たれる。この油圧は、弁座とスピル弁の間においてスピル弁を開弁方向に付勢するから、開弁保持性を向上せしめることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記スピル弁は、上記弁体を摺動自在に保持するシリンダが上記ニードル制御油圧室の室壁面に開口し、かつ弁体がニードル制御油圧室に通じる上記低圧通路の上流端を閉鎖する構成とする。上記絞り通路を、弁体の周面とシリンダの周面の間の間隙により形成する。
【００１０】
インジェクタに絞り通路を別途形成することなく、絞り通路は弁体の周面とシリンダの周面の間の間隙により形成されるから、小型かつ構成簡単である。
【００１１】
請求項３記載の発明では、上記絞り通路の途中に、スピル弁の弁体と一体に構成され上記スピル弁の開時に着座する弁体を有し上記ニードル制御油圧室と上記スピル弁制御油圧室の間の導通と遮断とを切り替える遮断弁を設ける。
【００１２】
スピル弁の開弁時すなわちニードル制御油圧室が出口通路と導通する時には遮断弁が閉じられ、スピル弁制御油圧室がニードル制御油圧室の圧力低下の影響を受けない。したがってスピル弁制御油圧室に低圧源からオリフィスを介して制御油圧を導入する上記第３従来例の構成のようにスピル弁制御油圧室の容積が縮小して増圧してもオリフィスから低圧源へリークしてスピル弁制御油圧室の油圧が減圧してしまうということがない。
【００１４】
請求項４記載の発明では、上記スピル弁を、電歪アクチュエータが電荷放出時に上記スピル弁の弁体が着座する構成とすることで、故障等で電歪アクチュエータの電荷が放出されたときにはニードルの背圧が高圧に保たれてニードルが着座し燃料が噴孔から噴射し続けるということが回避される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１にコモンレール式燃料噴射システムに適用したインジェクタの断面を示す。インジェクタ１は高圧燃料噴射用のノズル部３と噴射制御用のスピル弁部４およびピエゾアクチュエータ部６を備えている。インジェクタ１のノズルホルダ２は袋ナット状をなし、これに下側よりノズル部３のボディ（ノズルボディ）３１、スピル弁部４のボディ（スピル弁ボディ）４１、ストッパ５、ピエゾアクチュエータ部６のボディ（アクチュエータボディ）６１が嵌入せしめてあり、最も上側のアクチュエータボディ６１をノズルホルダ２に螺入せしめることで、これら嵌入部材３１，４１，５，６１の互いに対向する上下面が密着して一体的に結合している。
【００１６】
ノズルホルダ２の下端からはノズルボディ３１の下半部が突出しその先端には高圧流体たる高圧燃料が噴射される噴孔３１１が開口している。ノズルホルダ２の上端からはアクチュエータボディ６１の上半部が突出しており、突出する上半部には高圧ポート１１が設けられ、高圧燃料を保持するコモンレールに通じる図略の高圧燃料ラインと接続される。インジェクタ１には高圧ポート１１から高圧燃料が噴射用および制御用として導入される。アクチュエータボディ６１の上半部にはまた、出口ポート１２が設けられ、低圧源である燃料タンクに通じる図略のドレーンラインと接続される。
【００１７】
ノズル部３について説明する。ノズル部３の上記ノズルボディ３１は、上端がスピル弁ボディ４１により閉鎖された筒状体で、ノズルボディ３１内は、上からニードルシリンダ３１２、油溜まり３１３、噴孔３１１と連通するサック３１４としてある。サック３１４の上端部は上側ほど拡径するコーン状をなし、後述するノズルニードル３２が着座する弁座３１５としてある。
【００１８】
ニードルシリンダ３１２および油溜まり３１３には、棒状のノズルニードル３２が上下動自在に貫通しニードルシリンダ３１２に摺動自在に保持されている。ノズルニードル３２は、下端部に下側ほど縮径するコーン状の弁面３２１が形成してあり、弁座３１５に着座するようになっている。
【００１９】
油溜まり３１３は、ノズルボディ３１、スピル弁ボディ４１、ストッパ５、アクチュエータボディ６１を貫通して形成された高圧通路１３と導通しており、高圧通路１３の上流端に形成された高圧ポート１１を介して高圧燃料が供給されている。油溜まり３１３に供給された高圧燃料はノズルニードル３２のリフト時にノズルニードル３２の弁面３２１と弁座３１５の間の間隙を通り、サック３１４を経て噴孔３１１から噴射されるようになっている。
【００２０】
また、油溜まり３１３に供給された高圧燃料は、ノズルニードル３２の下向きの弁面３２１に作用してノズルニードル３２を上方すなわち開弁方向に付勢している。
【００２１】
ノズルニードル３２上側の細径部の外周にはスプリング３３が同軸に配設されている。スプリング３３は、ノズルニードル３２の上端面とスピル弁ボディ４１の下端面の間に圧縮状態で収納され、ノズルニードル３２を下方すなわち閉弁方向に付勢している。
【００２２】
スピル弁部４について説明する。スピル弁ボディ４１には、ニードル制御油圧室４１１が形成され、導通路４１８を介してノズル部３のニードルシリンダ３１２と連通している。導通路４１８はニードルシリンダ３１２の天井面をなすスピル弁ボディ４１の下端面に開口している。ニードル制御油圧室４１１には高圧通路１３とインオリフィス通路４１９で接続され、制御油圧としての高圧の燃料圧が導入される。インオリフィス通路４１９の途中には絞りたるインオリフィス４１２が形成してあり、ニードル制御油圧室４１１と高圧通路１３の間の自由な流通を制限している。ニードル制御油圧室４１１は、高圧通路１３から供給された燃料により、ノズルニードル３２の上端面に作用してノズルニードル３２を下方すなわち閉弁方向に付勢する背圧を発生する。
【００２３】
また、ニードル制御油圧室４１１は、ドレーンポート１２に通じる出口通路たるドレーン通路１４と接続されている。ドレーン通路１４の途中には絞りたるアウトオリフィス４１３が形成してあり、ニードル制御油圧室４１１と上記燃料タンク等の間の自由な燃料の流通を制限している。
【００２４】
ドレーン通路１４の上流端はニードル制御油圧室４１１の底壁面に開口しており、その周縁部が上側ほど拡径するコーン状に形成され、後述する弁体４２が着座する弁座４１７としてある。
【００２５】
また、スピル弁ボディ４１にはスピル弁シリンダ４１５が形成され、ニードル制御油圧室４１１の天井面に、弁座４１７と対向する位置に開口している。ニードル制御油圧室４１１およびスピル弁シリンダ４１５には棒状の弁体４２が上下動自在に貫通せしめてあり、スピル弁シリンダ４１５に摺動自在に保持されている。弁体４２は、下端部に下側ほど縮径するコーン状の弁面４２１が形成されたもので、下限位置にて弁座４１７に着座する。しかして、スピル弁部４は、弁体４２のリフト時にニードル制御油圧室４１１とドレーン通路１４とを導通し、弁体４２の着座時にはニードル制御油圧室４１１とドレーン通路１４とを遮断するようようになっている。
【００２６】
弁体４２の上端面には軸心位置に深穴状の窪み４２２が形成され、ここにスプリング４３が収納されている。スプリング４３は窪み４２２底面と、スピル弁シリンダ４１５の天井面をなすストッパ５の下端面の間に圧縮状態で介設され、弁体４２を下方すなわち閉弁方向に付勢している。
【００２７】
また、弁体４２とスピル弁シリンダ４１５の間には、片側で５〜１５μｍの間隙（クリアランス）が設けてある。弁体４２の直径（２〜５ｍｍ）にもよるが、このクリアランスにより直径０．２〜０．５ｍｍ相当の絞り通路４１６が形成され、弁体４２の上方とニードル制御油圧室４１１とが常時、導通するようになっている。
【００２８】
スピル弁シリンダ４１５は、その天井壁をなすストッパ５に形成された導通孔５１により、アクチュエータボディ６１に形成された後述するスピル弁制御油圧室６５と導通している。
【００２９】
ストッパ５は、弁体４２のリフト時に、下端面に弁体４２の上端面が当接し、弁体４２の上限位置すなわちリフト位置を規定している。
【００３０】
また、ストッパ５の導通孔５１は弁体４２上端面と対向する位置に形成され、弁体４２は、リフト時に環状の上端面４２３が導通孔５１開口周縁部５１１と当接するようになっている。そして、弁体４２の上端面４２３は鏡面仕上げとしてあり、ストッパ５の下端面と当接すると密着して、弁体４２が導通孔５１を閉鎖し、スピル弁制御油圧室６５とスピル弁シリンダ４１５上端部の間を遮断する。すなわちスピル弁部４の弁体４２は、弁体４２の上端面４２３を弁面４２３とし、ストッパ５下端面の導通孔５１の開口周縁部５１１を弁座５１１とする遮断弁４Ａの弁体を構成しており、この遮断弁４Ａはスピル弁制御油圧室６５と、スピル弁シリンダ４１５上端部と絞り通路４１６を介して導通しているニードル制御油圧室４１１の間を遮断する（なお、以下、特に断らない限り、弁体４２の作動はスピル弁部４の弁体としての作動をいうものとする）。
【００３１】
スピル弁部４（および上記遮断弁４Ａ）の開閉切り替えを行うピエゾアクチュエータ部６について説明する。アクチュエータボディ６１には、段付きの縦穴６１１が形成され、上側の大径部がスプリング室６１２としてあり、下側の小径部がピストンシリンダ６１３としてある。
【００３２】
スプリング室６１２およびピストンシリンダ６１３にはピストン６３が収納され、スプリング室６１２にはピストン６３の外周にスプリング６４が収納される。ピストン６３は段付き形状のもので、下側の小径部がピストンシリンダ６１３に摺動自在に保持されている。ピストンシリンダ６１３と、ストッパ５およびピストン６３とで画成される空間によりスピル弁制御油圧室６５が形成され、ピストン６３の上下動で容積が拡縮するようになっている。
【００３３】
ピストン６３のスプリング室６１２内に突出する大径部は上端部にフランジ６３１が形成され、スプリング６４がフランジ６３１とスプリング室６１２の底壁面の間に圧縮状態で介設され、ピストン６３を常時、上方に付勢すなわちスピル弁制御油圧室６５の容積が拡大する方向に付勢している。
【００３４】
ピストン６３の大径部は上端開口の筒状で、ここに電歪アクチュエータたるピエゾクチュエータ６２が配設してある。ピエゾクチュエータ６２は、上端部がスプリング室６１２の天井面に形成した凹部に嵌設されて固定され、下端面がピストン６３の大径部の筒底面と当接している。ピエゾアクチュエータ６２は電圧印加用のリード線６２１がアクチュエータボディ６１の上面から引き出され、図略の制御装置と結線されている。
【００３５】
ピエゾアクチュエータ６２は、上記制御装置からリード線６２１を介して正電圧を印加すると図の下方に伸長し、ピストン６３をスプリング６４のばね力に抗して押し下げるようになっており、スピル弁制御油圧室６５の容積を縮小しスピル弁制御油圧室６５の油圧を増圧する。一方、正電圧の印加を解除または負電圧を印加するとピストン６３が上昇してスピル弁制御油圧室６５の容積が縮小し、スピル弁制御油圧室６５の油圧を減圧する。図は、正電圧印加時を示している。
【００３６】
図２はインジェクタ１の各部の作動を示すタイムチャートで、図１の状態では、ピエゾアクチュエータ６２に正電圧が印加されている（図２の（Ａ）のａ）。ピストン６３はピエゾアクチュエータ６２が伸長しているから下限位置にあり（図２の（Ｂ）のｂ）、スピル弁制御油圧室６５の油圧は高圧通路１３およびノズルニードル制御油圧室４１１の油圧に等しく（図２の（Ｃ）のｃ）、スピル弁部４の弁体４２は弁座４１７に着座しており（図２の（Ｄ）のｄ）、ノズルニードル制御油圧室４１１の油圧は高圧通路１３の油圧に等しく（図２の（Ｅ）のｅ）、ノズルニードル３２は背圧が高圧で弁座３１５に着座している（図２の（Ｆ）のｆ）。かかる状態のとき、油溜まり３１３と噴孔３１１とは遮断されていて燃料噴射は停止の状態にある。
【００３７】
この時、ノズルニードル制御油圧室４１１とスピル弁制御油圧室６５とは、絞り通路４１６を介して導通しているから、スピル弁制御油圧室６５の油圧を容易に高圧とし得る。また、起動時に高圧通路１３の油圧が上昇しそれにともなってニードル制御油圧室４１１の油圧が上昇し、弁体４２の下向きの弁面４２１に作用する開弁方向の付勢力が増加しても、弁体４２の背圧も上昇して閉弁方向の付勢力も増加するから、スプリング４３があまり強大でなくとも起動時に弁体４２がリフトしてしまうということを防止することができる。
【００３８】
しかも絞り通路４１６は弁体４２とスピル弁シリンダ４１５の間のクリアランスで形成されるから、別途スピル弁ボディ４１内部に形成する必要がなく構成が簡単である。
【００３９】
ここで、ピエゾアクチュエータ６２の正電圧印加を解除もしくは負電圧の印加に切り換えると（図２の（Ａ）のｇ）、ピストン６３はピエゾアクチュエータ６２の縮小にともなって上方へ移動し（図２の（Ｂ）のｈ）、スピル弁制御油圧室６５の油圧を減圧する（図２の（Ｃ）のｉ）。これによりスピル弁部４の弁体４２がリフトし（図２の（Ｄ）のｊ）、ノズルニードル制御油圧室４１１をアウトオリフィス４１３を介してドレーン通路１４と導通し、ノズルニードル制御油圧室４１１の油圧を低下する（図２の（Ｅ）のｋ）。ノズルニードル３２は背圧が低下することによりリフトし（図２の（Ｆ）のｌ）、噴孔３１１から高圧燃料の噴射が開始される。
【００４０】
スピル弁部４の弁体４２は、ストッパ５と当接するリフト位置まで変位しその状態を維持する（図２の（Ｄ）のｍ）。一方、スピル弁制御油圧室６５の油圧はピエゾアクチュエータ６２の縮小により低下した後、再び上昇するが、遮断弁４Ａの弁体である弁体４２が弁座５１１に着座して導通孔５１を塞ぐと、ニードル制御油圧室４１１とスピル弁制御油圧室６５の間が遮断されるので、その時の油圧を維持する（図２の（Ｃ）のｎ）。しかして、スピル弁制御油圧室６５の油圧がこれ以上上昇することなく弁体４２のリフトを維持し得るような低めの圧力を保つ。
【００４１】
しかも、スピル弁部４の弁体４２はストッパ５と密着することで、下向きに油圧が作用する受圧面が窪み４２２の底面だけになって受圧面積が略１／４に減少するので、ノズルニードル制御油圧室４１１の油圧が低下しても弁体４２のリフトを維持することができる。
【００４２】
また、ここで、ドレーン通路１４のスピル弁部４よりも下流部にアウトオリフィス４１３が設けてあるので、スピル弁部４の弁体４２がリフトした状態で弁座４１７からアウトオリフィス４１３までの圧力すなわち弁体４２の弁面４２１に上方に作用する圧力を、ドレーン圧よりも高いノズルニードル制御油圧室４１１の油圧と同じにすることができ、弁体４２のリフト保持性を高めることができる。
【００４３】
さて、かかる燃料噴射状態にある時、ピエゾアクチュエータ６２に再び正電圧を印加する（図２の（Ａ）のｏ）と、ピストン６３はピエゾアクチュエータ６２の下方への伸長にともなって下方へ移動し（図２の（Ｂ）のｐ）、スピル弁制御油圧室６５の油圧を増圧する（図２の（Ｃ）のｑ）ので、スピル弁部４の弁体４２は下降し（図２の（Ｄ）のｒ）弁座４１７に着座してノズルニードル制御油圧室４１１とドレーン通路１４の間を遮断する。これにより、ノズルニードル制御油圧室４１１はインオリフィス４１２を介して高圧通路１３から高圧燃料の供給を受けて高圧通路１３と同じ油圧に復帰し（図２の（Ｅ）のｓ）、ノズルニードル３２の背圧を増圧してノズルニードル３２を弁座３１５に着座せしめ（図２の（Ｆ）のｔ）、噴孔３１１からの燃料噴射を停止する。
【００４４】
スピル弁制御油圧室６５には、ノズルニードル３２が弁座３１５に着座状態にあるときに、ノズルニードル制御油圧室４１１の高圧が導かれているから、噴射期間の前後および噴射期間中を通じて、スピル弁制御油圧室６５の油圧は全体として高いレベルにある。したがって、スピル弁制御油圧室に低圧源から油圧を導く上記第３従来例のインジェクタに比して、スピル弁制御油圧室６５において、混入気泡のない弾性率の高い制御油の容積の拡縮が行われることになり、ピエゾアクチュエータの伸長量が同じであれば、高いスピル弁の背圧を得ることができる。この結果、ピエゾアクチュエータを予め圧縮しておくスプリングがばね力の小さい小型のものを用いることができ、あるいは省略することができ、実用的である。
【００４５】
なお、遮断弁４Ａの構成は省略することもできる。この場合、ノズルニードル３２のリフト時にはスピル弁制御油圧室６５の油圧の供給源であるノズルニードル制御油圧室４１１の油圧が低下しているので、スピル弁制御油圧室６５の油圧はこの低圧のノズルニードル制御油圧室４１１の油圧よりも大きくなることはない。したがって、ノズルニードル３２のリフト時におけるノズルニードル制御油圧室４１１の油圧の上限値において弁体４２がリフト状態を維持し得るように各部を設定しておくことで、遮断弁４Ａの構成を備えていなくとも、ピエゾアクチュエータ６２への正電圧印加期間に対応して所望の噴射期間を実現できる。
【００４６】
（第２実施形態）
図３に本発明の第２実施形態になるインジェクタの要部断面を示す。本実施形態のインジェクタは、第１実施形態の構成において、スピル弁部を別の構成に変更したもので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と実質的に同じ部分については同じ番号を付して説明する。
【００４７】
スピル弁部７はストッパの下端面と密着するスピル弁ボディ７１と、ノズルボディ３１の上端面と密着するディスタンスピース７６とを有し、スピル弁ボディ７１とディスタンスピース７６とは互いに密着して一体化している。
【００４８】
スピル弁ボディ７１には縦穴７１０が形成され、ストッパ５に形成した導通孔５１を介してスピル弁制御油圧室６５と導通しており、縦穴７１０には、上からシャッタ７４、弁体７２、バランスピストン７５が貫通せしめてある。
【００４９】
縦穴７１０は、上からシャッタ室７１５ａ、スピル弁シリンダ７１５、ノズルニードル制御油圧室７１１、バランスピストンシリンダ７１４としてある。スピル弁シリンダ７１５はその上下のシャッタ室７１５ａ、ノズルニードル制御油圧室７１１よりも小径である。バランスピストンシリンダ７１４のノズルニードル制御油圧室７１１の括れ状の接続部には、下側半部が上側ほど縮径するコーン状をなし、後述する弁体７２が着座する弁座７１７としてある。
【００５０】
ノズルニード制御油圧室７１１はインオリフィス通路７１９により高圧通路１３と導通し、インオリフィス通路７１９の途中にはインオリフィス７１２が設けてある。インオリフィス通路７１９はノズルニードル制御油圧室７１１とインオリフィス７１２の間で分岐し、その分岐通路７１８は、終端がニードルシリンダ３１２周面の最上端部に開口しており、ノズルニードル制御油圧室７１１とニードルシリンダ３１２上端部とを導通する導通路７１８としてある。
【００５１】
また、バランスピストンシリンダ７１４は、その周面の最下端部に開口する導通路７１４ａにより高圧通路１３と導通し、常時、高圧燃料が導入されている。またバランスピストンシリンダ７１４の最上端部には、燃料タンク等の低圧源に通じるドレーン通路１４が開口している。ドレーン通路１４の途中には絞りたるアウトオリフィス７１３が設けてある。
【００５２】
弁体７２は下側の傘部７２１と上側のロッド部７２２からなり、ロッド部７２２がスピル弁シリンダ７１５に摺動自在に保持されている。
【００５３】
弁体７２のロッド部７２２とスピル弁シリンダ７１５の間には、片側で５〜１５μｍの間隙（クリアランス）が設けてある。弁体７２の直径（２〜５ｍｍ）にもよるが、このクリアランスにより直径０．２〜０．５ｍｍ相当の絞り通路７１６が形成され、シャッタ室７１５ａとニードル制御油圧室７１１とが導通するようになっている。
【００５４】
弁体７２の傘部７２１の、下側ほど拡径するコーン状の上向きの段面は上記弁座７１７と密着する弁面７２３としてあり、弁体７２の上方移動により着座し、ニードル制御油圧室７１１とドレーン通路１４の間を遮断するようになっている。
【００５５】
バランスピストン７５は下端面に深穴状の窪み７５１が形成された円形部材で、バランスピストンシリンダ７１４に摺動自在に保持されている。バランスピストン７５の窪み７５１にはスプリング７３が収納されており、窪み７５１の底面とディスタンスピース７６の上面の間に圧縮状態で介設され、バランスピストン７５を上方へ付勢してその上端面をスピル弁部７の弁体７２の下端面と当接せしめるとともに、バランスピストン７５を介して弁体７２を上方すなわち閉弁方向に付勢している。また、バランスピストン７５の下向きの面には、導通路７１４ａを介して導入された高圧燃料が上向きに作用し、弁体７２を閉弁方向に付勢している。
【００５６】
弁体７２のロッド部７２２の上端部には一体的にディスク状のシャッタ７４が結合してある。シャッタ７４はシャッタ室７１５ａの高さよりも薄肉に成形されてシャッタ室７１５ａ内を上下動可能である。また、シャッタ７４はスピル弁シリンダ７１５よりも十分大径かつシャッタ室７１５ａよりも小径でシャッタ室７１５ａ周面との環状間隙を燃料が流通可能である。なお、シャッタ７４の下端面がシャッタ室７１５ａの底面と当接する位置が弁体７２の下限位置すなわちリフト位置となる。
【００５７】
シャッタ７４の下端面は鏡面仕上げとなっていて、弁体７２が下方にリフトした時、シャッタ７４の下端面がシャッタ室７１５ａの底面と密着して絞り通路７１６の開口上端部が塞がれるようになっている。しかして、弁体であるシャッタ７４の下端面を弁面７４１とし、シャッタ室７１５ａの底壁面を弁座７１５１とする遮断弁７Ａが構成され、スピル弁制御油圧室６５と絞り通路７１６の間の導通と遮断とを切り替えるようになっている。
【００５８】
またスピル弁部７の弁体７２を昇降せしめる背圧はシャッタ７４の上端面に作用する油圧であり、そのうち、上端面と下端面の面積差すなわち弁体７２のロッド部７２２の断面積分に作用する油圧が背圧として有効に作用する。
【００５９】
本インジェクタ１Ａの作動を説明する。図４は本インジェクタ１Ａ各部の作動を示すタイムチャートである。
【００６０】
図３の状態では、ピエゾアクチュエータ６２には電圧の印加はなされていないか負電圧が印加されており（図４の（Ａ）のａ’）、ピストン６３は上限位置にあり（図４の（Ｂ）のｂ’）、スピル弁制御油圧室６５の油圧は高圧通路１３およびノズルニードル制御油圧室７１１の油圧に等しく（図４の（Ｃ）のｃ’）、スピル弁部７の弁体７２は上限位置にあって（図４の（Ｄ）のｄ’）、その傘部７２１は弁座７１７に着座しており、ノズルニードル制御油圧室７１１の油圧はインオリフィス７１２を介して導通する高圧通路１３の油圧に等しく（図４の（Ｅ）のｅ’）、ノズルニードル３２は下限位置にあって弁座３１５に着座しており（図４の（Ｆ）のｆ’）、燃料噴射は停止の状態にある。
【００６１】
ここで、ピエゾアクチュエータ６２に正電圧を印加する（図４の（Ａ）のｇ’）と、ピストン６３はピエゾアクチュエータ６２の下方への伸長にともなって下方へ移動し（図４の（Ｂ）のｈ’）、スピル弁制御油圧室６５の油圧を増圧する（図４の（Ｃ）のｉ’）。これによりスピル弁部７の弁体７２は背圧が高圧となって下方にリフトし（図４の（Ｄ）のｊ’）、ノズルニードル制御油圧室７１１をアウトオリフィス７１３を介してドレーン通路１４と連通せしめるので、ノズルニードル制御油圧室７１１の油圧は低下し（図４の（Ｅ）のｋ’）、ノズルニードル３２は背圧が低圧となってリフトし（図４の（Ｆ）のｌ’）、噴孔３１１から燃料噴射を開始する。
【００６２】
スピル弁部７の弁体７２は、シャッタ７４がシャッタ室７１５ａの底面と当接する位置まで変位した後、リフト位置を維持する（図４の（Ｄ）のｍ’）。一方、スピル弁制御油圧室６５の油圧は、ピエゾアクチュエータ６２の伸長により上昇した後、再び低下するが、遮断弁７Ａの弁体であるシャッタ７４が弁座７１５１に着座して絞り通路７１６を塞ぐと、ニードル制御油圧室７１１とスピル弁制御油圧室６５の間が遮断されるので、その時の油圧を維持する（図４の（Ｃ）のｎ’）。しかしてスピル弁制御油圧室６５の油圧がこれ以上低下することなく弁体７２のリフトを維持し得るような高めの圧力を保つ。
【００６３】
しかも、シャッタ７４はその下端面がシャッタ室７１５ａの底面と密着することにより上向きに油圧を受ける受圧面がなくなり、シャッタ７４には、その上端面に作用する下向きの油圧のみが作用し、全体として下向きの油圧力が増大して弁体７２のリフトを確実に維持できる。
【００６４】
また、アウトオリフィス７１３を設けたことにより、弁体７２がリフトした状態で弁座７１７からアウトオリフィス７１３までをノズルニードル制御油圧室７１１と同じにすることができ、この油圧はバランスピストン７５の上端面のうち、弁体７２の下端面と当接していない環状部に作用するとともに、弁体７２の傘部７２１の上向きの弁面７２３に作用する。この油圧は下向きであるから、弁体７２のリフトを確実に維持することができる。
【００６５】
かかる燃料噴射状態にある時、ピエゾアクチュエータ６２への電圧印加の解除もしくは負電圧を印加すると（図４の（Ａ）のｏ’）、ピストン７３はピエゾアクチュエータ７２の上方への縮小にともなって上方へ移動し（図４の（Ｂ）のｐ’）、スピル弁制御油圧室６５の油圧を減圧する（図４の（Ｃ）のｑ’）。弁体７２は背圧が減少するので上昇し（図４の（Ｄ）のｒ’）、弁座７１７に着座してノズルニードル制御油圧室７１１とドレーン通路１４の間を遮断するので、ノズルニードル制御油圧室７１１はインオリフィス７１２を介して高圧通路１３から高圧燃料の供給を受け、高圧通路１３と同じ油圧まで復帰する（図４の（Ｅ）のｓ’）。これによりノズルニードル３２が着座して（図４の（Ｆ）のｔ’）、噴孔３１１からの燃料噴射を停止する。
【００６６】
なお上記各実施形態では、スピル弁部の弁体がリフト時にスピル弁制御油圧室とニードル制御油圧室の間が遮断されるようにして、リフト後のスピル弁制御油圧室の油圧変化を防止する構成としているが、噴射時間が十分に短く、噴射期間の間中、弁体のリフト状態を維持することができれば、上記構成は省略してもよい。
【００６７】
また、アウトオリフィスは、スピル弁部の弁体のリフト時に、その状態を十分に保持し得る程度に開弁方向の付勢力が閉弁方向の付勢力に対して優勢であれば、省略することもできる。
【００６８】
また、ニードル制御油圧室とスピル弁制御油圧室の間を導通する絞り通路は、弁体とスピル弁シリンダの間隙により形成するのではなく、高圧通路等のごとく別途設けるのでもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態はコモンレール式燃料噴射システムに適用したものを示したが、本発明は他の用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインジェクタの全体断面図である。
【図２】本発明のインジェクタの作動を説明するタイムチャートである。
【図３】本発明の別のインジェクタの全体断面図である。
【図４】本発明の別のインジェクタの作動を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１，１Ａ  インジェクタ
１３  高圧通路
１４  ドレーン通路（出口通路）
３  ノズル部（ノズル）
３１１  噴孔
３２  ニードル
４，７  スピル弁部（スピル弁）
４１１，７１１  ノズルニードル制御油圧室（ニードル制御油圧室）
４１２，７１２  インオリフィス（絞り）
４１３，７１３  アウトオリフィス（絞り）
４１５，７１５  スピル弁シリンダ（シリンダ）
４１６，７１６  絞り通路
４１７，７１７  弁座
４２，７２  弁体
６  ピエゾアクチュエータ部（容積拡縮手段）
６２  ピエゾアクチュエータ（電歪アクチュエータ）
６５  スピル弁制御油圧室
７４  シャッタ（弁体）
【図１】
0003870581.tif 000002
【図２】
0003870581.tif 000003
【図３】
0003870581.tif 000004
【図４】
0003870581.tif 000005