(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に上下動して噴孔を開閉するニードル弁と、ニードル弁を上下動させる駆動力を発生するアクチュエータとを備え、
前記ニードル弁に対し軸方向に作用する燃料圧が前記アクチュエータの動作状態に応じて増減する作動室と、
前記ニードル弁の上下動に応じて容積が拡縮することで、前記ニードル弁に対し閉弁方向に作用する燃料圧が増減するダンパ室とが形成され、
前記作動室の燃料圧が増減することで前記ニードル弁が上下動するとともに、前記ダンパ室の燃料圧が増減することで前記ニードル弁の上下動の速度が低減されるインジェクタにおいて、
前記ニードル弁の上端部に設けられて上方に開口する凹部に嵌合し、前記ニードル弁に対し軸方向に相対的に摺動するシリンダと、
このシリンダを上方に付勢し、前記シリンダの上端を前記ニードル弁の上端よりも上側の壁面に圧接させるスプリングとを備え、
前記作動室に燃料を流出入させる作動流路、および前記噴孔に燃料を導く噴射流路が形成され、
前記シリンダの外周側かつ前記ニードル弁の上側の空間が前記ダンパ室をなし、
前記シリンダは、前記ニードル弁と係合して前記ニードル弁の上昇を規制するストッパを有し、
前記ダンパ室は、前記作動室、前記作動流路または前記噴射流路にオリフィスを介して連通しており、
このオリフィスは、前記作動室を形成する部材群に含まれる単一部材、または、前記作動流路もしくは前記噴射流路を有する単一部材に設けられてい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、
前記ストッパは、前記シリンダの下端部であり、
前記凹部には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられ、
前記ニードル弁は、前記シリンダの下端面に前記段面が当接することで上昇が規制され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、
前記ストッパは、前記シリンダの下端部であり、
前記凹部には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられ、
前記シリンダの下端部の外周には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられ、
前記ニードル弁は、前記シリンダの段面に自身の段面が当接することで上昇が規制され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、
前記ストッパは、前記シリンダの外周から前記ダンパ室に向けて径方向に膨出する膨出部であり、
前記ニードル弁は、前記膨出部に係合することで上昇が規制されることを特徴とするインジェクタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記シリンダの上面は、下方に向かってテーパ状に縮径するテーパ面であり、
このテーパ面の上端が、前記壁面に圧接していることを特徴とするインジェクタ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記シリンダは、前記凹部に嵌合して摺動する摺動軸部を有し、
この摺動軸部よりも上側の部分は、前記摺動軸部よりも径小であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記オリフィスは、前記ダンパ室への開口部よりも前記作動室、前記作動流路または前記噴射流路への開口部の方が径大であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記オリフィスは、前記ダンパ室への開口部よりも前記作動室、前記作動流路または前記噴射流路への開口部の方が径小であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記アクチュエータは、圧電素子への電圧印加により発生する伸長力を前記ニードル弁の駆動力として利用す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、インジェクタには、軸方向に上下動して噴孔を開閉するニードル弁と、ニードル弁を上下動させる駆動力を発生するアクチュエータとを備え、燃料圧を介して、アクチュエータの駆動力をニードル弁に作用させるものが公知となっている。このようなインジェクタによれば、ニードル弁に対し軸方向に燃料圧が作用する作動室が形成され、作動室は、アクチュエータの動作状態に応じて燃料圧が増減するように設けられている。そして、作動室の燃料圧がアクチュエータの動作状態に応じて増減することで、ニードル弁が軸方向に上下動して噴孔が開閉され、燃料の噴射が開始または停止する。
【０００３】
近年、インジェクタの燃料噴射に対する制御応答性を高めるため、より高速でニードル弁を移動させる要請が高まっている。しかし、ニードル弁の移動速度が高速になるほど、ニードル弁が停止位置に達したときの早期安定化が損なわれるようになる。すなわち、ニードル弁の移動速度が高速になるほど、ニードル弁が閉弁位置（噴孔を閉鎖する位置）から必要噴射量に応じた開弁位置に達したとき、および、ニードル弁が開弁位置から閉弁位置に達したときにバウンスの発生が顕著になる（図１２（ａ）参照）。
【０００４】
この結果、開弁位置到達時のバウンスにより、開弁時間と実噴射量との相関特性は、図１２（ｂ）に示すように、必要噴射量が少なく開弁時間が短い領域において、理想的な一次相関からばらついてしまう。また、閉弁位置到達時のバウンスにより、２次噴射が発生してしまう。
【０００５】
そこで、バウンスの発生を抑制するために、作動室とは別にダンパ室を有するインジェクタが考えられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のインジェクタによれば、アクチュエータは、圧電素子への電圧印加により発生する伸長力を駆動力として利用するものであり、ニードル弁の移動速度が極めて大きいものである。また、作動室は、例えば、圧電素子が伸長すると燃料圧が増大し、圧電素子が縮小すると燃料圧が減少するように形成され、作動室の燃料圧は、ニードル弁に対し閉弁方向に作用している（軸方向下方に作用している）。
【０００６】
このため、圧電素子に電圧が印加されると、ニードル弁に対し下方に作用する付勢力が強くなり、ニードル弁は下降して噴孔を閉鎖する。また、圧電素子に電圧が印加されなくなると、ニードル弁に対し下方に作用する付勢力が弱くなり、ニードル弁は上昇して噴孔を開放する。
【０００７】
そして、特許文献１のインジェクタによれば、ニードル弁が高速で上下動して開弁位置または閉弁位置でバウンスするのを防止するため、作動室とは別にダンパ室が設けられている。ダンパ室は、ニードル弁の上下動に応じて容積が拡縮するように、例えば、ニードル弁の上面を利用して形成されており、ダンパ室の燃料圧は、ニードル弁に対し閉弁方向に作用している（軸方向下方に作用している）。
【０００８】
このため、ニードル弁が上昇を開始してダンパ室の容積が縮小を始めると、ダンパ室の燃料圧が増大してニードル弁の上昇速度が抑えられる。逆に、ニードル弁が下降を開始してダンパ室の容積が拡大を始めると、ダンパ室の燃料圧が減少してニードル弁の下降速度が抑えられる。
【０００９】
しかし、特許文献１のインジェクタは、ダンパ室への燃料の流出入を、ダンパ室を形成するニードル弁とボディとの径方向のクリアランスに依存している。このため、ニードル弁の軸ズレ状況に応じてクリアランスの有効断面積がばらつくので、ダンパ室への燃料の流出入流量が個体間、噴射間でばらつき、噴射特性のばらつきが大きくなってしまう。
【００１０】
また、特許文献１のインジェクタによれば、ニードル弁は、自身の上端がダンパ室の上壁に密着してダンパ室の容積がゼロになるまで上昇するが、ダンパ室の容積が小さくなるほど容積減少に対する燃料圧増加率が大きくなるため、上昇の末期にはニードル弁の上昇速度が過剰に抑えられてしまう。さらに、ニードル弁は、自身の上端がダンパ室の上壁から引き離されて下降を開始するので、リンキング力の影響を大きく受けて下降の開始が遅れてしまう。
【００１１】
このように、特許文献１のインジェクタは、ダンパ室への燃料の流出入をニードル弁とボディとの径方向のクリアランスに依存することから噴射特性がばらつく虞が大きく、また、ダンパ室の容積がゼロになるまでニードル弁が上昇することから制御応答性が不充分である。
【特許文献１】特開平６−６６２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、ダンパ室を有するインジェクタにおいて、噴射特性のばらつきを抑制するとともに制御応答性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のインジェクタは、軸方向に上下動して噴孔を開閉するニードル弁と、ニードル弁を上下動させる駆動力を発生するアクチュエータとを備える。また、このインジェクタには、ニードル弁に対し軸方向に作用する燃料圧がアクチュエータの動作状態に応じて増減する作動室と、ニードル弁の上下動に応じて容積が拡縮することで、ニードル弁に対し閉弁方向に作用する燃料圧が増減するダンパ室とが形成され、作動室の燃料圧が増減することでニードル弁が上下動するとともに、ダンパ室の燃料圧が増減することでニードル弁の上下動の速度が低減される。
【００１４】
そして、このインジェクタは、ニードル弁の上端部に設けられて上方に開口する凹部に嵌合し、ニードル弁に対し軸方向に相対的に摺動するシリンダと、シリンダを上方に付勢し、シリンダの上端をニードル弁の上端よりも上側の壁面に圧接させるスプリングとを備え、作動室に燃料を流出入させる作動流路、および噴孔に燃料を導く噴射流路が形成されている。また、シリンダの外周側かつニードル弁の上側の空間がダンパ室をなす。
【００１５】
さらに、シリンダは、ニードル弁と係合してニードル弁の上昇を規制するストッパを有し、ダンパ室は、作動室、作動流路または噴射流路にオリフィスを介して連通しており、オリフィスは、作動室を形成する部材群に含まれる単一部材、または、作動流路もしくは噴射流路を有する単一部材に設けられている。
【００１６】
これにより、ダンパ室への燃料の流出入は、ニードル弁とボディとの径方向のクリアランスに依存することなく、作動室を形成する部材群に含まれる単一部材、または、作動流路もしくは噴射流路を有する単一部材に設けられたオリフィスにより行われる。そして、このような単一部材に設けられるオリフィスの有効断面積は、ニードル弁の軸ズレ状況と無関係であってばらつく虞が低い。このため、ダンパ室への燃料の流出入流量がばらつきにくくなるので、結果的に噴射特性のばらつきが抑制される。
【００１７】
また、シリンダは、ニードル弁の上昇を規制するストッパを有しているので、ニードル弁は、ダンパ室の容積がゼロになる前に上昇を停止することができる。このため、ダンパ室の容積減少に対する燃料圧増加率が過大になる前に、ニードル弁の上昇が停止されるので、上昇末期における上昇速度の過剰低下が生じなくなる。また、ダンパ室の容積がゼロにならないことから、ニードル弁は、リンキング力の影響をほとんど受けることなく下降を開始することができる。この結果、インジェクタの制御応答性が高まる。
【００１８】
以上により、ダンパ室を有するインジェクタにおいて、噴射特性のばらつきを抑制するとともに制御応答性を高めることができる。
【００１９】
〔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、ストッパは、シリンダの下端部であり、凹部には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられている。そして、ニードル弁は、シリンダの下端面に段面が当接することで上昇が規制される。
これにより、凹部における段面の位置を可変することで、ダンパ室の容積やニードル弁のリフト量を可変できる。
【００２０】
〔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、ストッパは、シリンダの下端部であり、凹部には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられている。また、シリンダの下端部の外周には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられている。そして、ニードル弁は、シリンダの段面に自身の段面が当接することで上昇が規制される。
これにより、凹部における段面の位置、およびシリンダ下端部における段面の位置の両方を可変することで、ダンパ室の容積やニードル弁のリフト量を可変できる。このため、ダンパ室の容積やニードル弁のリフト量に関して設定の自由度を高めることができる。
【００２１】
〔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、ストッパは、シリンダの外周からダンパ室に向けて径方向に膨出する膨出部であり、ニードル弁は、膨出部に係合することで上昇が規制される。
これにより、膨出部の形状、容積等を可変することで、ダンパ室の容積やニードル弁のリフト量を可変できる。また、膨出部とニードル弁との係合面積等を可変することで、ニードル弁と膨出部との間に作用するリンキング力を操作してニードル弁の下降開始遅れを可変できる。
【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、シリンダの上面は、下方に向かってテーパ状に縮径するテーパ面であり、テーパ面の上端が、壁面に圧接している。
これにより、シリンダの圧接面を低減して壁面に対する面圧を高めることができる。このため、ダンパ室のシール性を高めることができる。
【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、シリンダは、凹部に嵌合して摺動する摺動軸部を有し、摺動軸部よりも上側の部分は、摺動軸部よりも径小である。
これにより、径小部分の径を可変することで、ダンパ室の容積を可変できる。
【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、オリフィスは、ダンパ室への開口部よりも作動室、作動流路または噴射流路への開口部の方が径大である。
これにより、ダンパ室からの燃料の流出流に剥離が発生するように、オリフィスを設けることができる。このため、ダンパ室からの燃料の流出流量を下げることができるので、ニードル弁の上昇速度を下げることができる。
【００２５】
〔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、オリフィスは、ダンパ室への開口部よりも作動室、作動流路または噴射流路への開口部の方が径小である。
これにより、ダンパ室からの燃料の流出流に剥離が発生しないように、オリフィスを設けることができる。このため、ダンパ室からの燃料の流出流量を上げることができるので、ニードル弁の上昇速度を上げることができる。
【００２６】
〔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、アクチュエータは、圧電素子への電圧印加により発生する伸長力をニードル弁の駆動力として利用する。
圧電素子は、電圧印加に対する応答性に優れるので、圧電素子をアクチュエータとして利用することでインジェクタの制御応答性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
最良の形態１のインジェクタは、軸方向に上下動して噴孔を開閉するニードル弁と、ニードル弁を上下動させる駆動力を発生するアクチュエータとを備える。また、このインジェクタには、ニードル弁に対し軸方向に作用する燃料圧がアクチュエータの動作状態に応じて増減する作動室と、ニードル弁の上下動に応じて容積が拡縮することで、ニードル弁に対し閉弁方向に作用する燃料圧が増減するダンパ室とが形成され、作動室の燃料圧が増減することでニードル弁が上下動するとともに、ダンパ室の燃料圧が増減することでニードル弁の上下動の速度が低減される。
【００２８】
そして、このインジェクタは、ニードル弁の上端部に設けられて上方に開口する凹部に嵌合し、ニードル弁に対し軸方向に相対的に摺動するシリンダと、シリンダを上方に付勢し、シリンダの上端をニードル弁の上端よりも上側の壁面に圧接させるスプリングとを備え、作動室に燃料を流出入させる作動流路、および噴孔に燃料を導く噴射流路が形成されている。また、シリンダの外周側かつニードル弁の上側の空間がダンパ室をなす。
【００２９】
さらに、シリンダは、ニードル弁と係合してニードル弁の上昇を規制するストッパを有し、ダンパ室は、作動室、作動流路または噴射流路にオリフィスを介して連通しており、オリフィスは、作動室を形成する部材群に含まれる単一部材、または、作動流路もしくは噴射流路を有する単一部材に設けられている。
【００３０】
また、ストッパは、シリンダの下端部であり、凹部には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられている。そして、ニードル弁は、シリンダの下端面に段面が当接することで上昇が規制される。
また、シリンダの上面は、下方に向かってテーパ状に縮径するテーパ面であり、テーパ面の上端が、壁面に圧接している。
また、アクチュエータは、圧電素子への電圧印加により発生する伸長力をニードル弁の駆動力として利用する。
【００３１】
最良の形態２のインジェクタによれば、ストッパは、シリンダの下端部であり、凹部には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられている。また、シリンダの下端部の外周には、下方に向かって段状に縮径するように段面が設けられている。そして、ニードル弁は、シリンダの段面に自身の段面が当接することで上昇が規制される。
【００３２】
最良の形態３のインジェクタによれば、ストッパは、シリンダの外周からダンパ室に向けて径方向に膨出する膨出部であり、ニードル弁は、自身の上端面が膨出部に当接することで上昇が規制される。
最良の形態４のインジェクタによれば、シリンダは、凹部に嵌合して摺動する摺動軸部を有し、摺動軸部よりも上側の部分は、摺動軸部よりも径小である。
【００３３】
最良の形態５のインジェクタによれば、オリフィスは、ダンパ室への開口部よりも作動室、作動流路または噴射流路への開口部の方が径大である。
最良の形態６のインジェクタによれば、オリフィスは、ダンパ室への開口部よりも作動室、作動流路または噴射流路への開口部の方が径小である。
【実施例】
【００３４】
〔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および図２に基づいて説明する。
インジェクタ１は、例えば、ガソリン直噴エンジン（図示せず）の気筒毎に配され、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールから燃料の分配を受けるとともに、コモンレールから受け入れた高圧の燃料を気筒内に直接噴射するものである。
【００３５】
インジェクタ１は、図１に示すように、軸方向に上下動して噴孔２を開閉するニードル弁３と、ニードル弁３を上下動させる駆動力を発生するアクチュエータ４と、アクチュエータ４から直接的に駆動力を受けて上下動するピストン５と、ニードル弁３、アクチュエータ４およびピストン５等を内部に収容するとともに下端に噴孔２を有する外郭ボディ６と、外郭ボディ６内に収容されてニードル弁３およびピストン５を上下動自在に支持する本体ボディ７とを備える。
【００３６】
ニードル弁３は、外郭ボディ６に対して離着することで噴孔２を開閉する下端部１０と、本体ボディ７に摺接して上下動自在に支持される上端部１１と、外郭ボディ６に摺接して上下動自在に支持される中間部１２とを有する。
ここで、中間部１２は上端部１１よりも径小に設けられ、中間部１２と本体ボディ７との間に形成される環状空間は、ニードル弁３を直接的に上下動させる燃料圧を発生する作動室１３をなす。
【００３７】
作動室１３は、上端部１１の下面が燃料圧の作用面となるように形成され、ニードル弁３に対し軸方向上方（開弁方向）に燃料圧が作用する。また、作動室１３は、後記するように、アクチュエータ４の動作状態に応じて燃料圧が増減するように設けられている。このため、アクチュエータ４の動作状態が可変して作動室１３の燃料圧が増大すると、ニードル弁３が上昇して噴孔２が開放され、燃料の噴射が開始する。また、作動室１３の燃料圧が減少すると、ニードル弁３が下降して噴孔２が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。
【００３８】
また、下端部１０は中間部１２よりも径小に設けられ、下端部１０と外郭ボディ６との間に形成される環状空間は燃料溜まり１５をなし、噴孔２に燃料を導く噴射流路１６の最下流部をなす。
【００３９】
さらに、上端部１１には、上方に開口する凹部１７が設けられ、さらに、凹部１７の下底面には、中間部１２に設けられた中空部１８が開口している。そして、中間部１２の下部には、燃料溜まり１５と中空部１８との連通路１９が設けられており、凹部１７、中空部１８および連通路１９は、燃料溜まり１５とともに噴射流路１６をなす。
【００４０】
アクチュエータ４は、例えば、圧電素子と電極板とが軸方向に積層されたピエゾスタックを主体とし、圧電素子への電圧印加により発生する伸長力を駆動力として利用するものである。また、アクチュエータ４の上端は外郭ボディ６に当接して固定されており、下端はピストン５の上端面に当接している。このため、アクチュエータ４は、圧電素子に電圧印加を受けると、直接的に駆動力をピストン５に及ぼしてピストン５を下方に付勢する。
【００４１】
ピストン５は、本体ボディ７に摺接して上下動自在に支持されるとともに、本体ボディ７との間に拡縮自在の圧力室２２を形成する。圧力室２２の燃料圧は、アクチュエータ４の駆動力によりピストン５が下降することで増大する。また、圧力室２２と作動室１３とは、本体ボディ７に設けられた流路２２ａにより連通しており、この流路２２ａは、圧力室２２とともに、作動室１３に燃料を流出入させる作動流路２３をなす。このため、圧力室２２の燃料圧が増大すると作動室１３の燃料圧も増大し、圧力室２２の燃料圧が減少すると作動室１３の燃料圧も減少する。
【００４２】
外郭ボディ６は、燃料の受入口としてのインレット２４を有し、インレット２４を介してコモンレールから高圧の燃料を受け入れる。また、外郭ボディ６と本体ボディ７等との隙間は、コモンレールから受け入れた高圧の燃料で満たされる燃料溜まり２５をなし、燃料溜まり２５は噴射流路１６の一部をなす。
【００４３】
本体ボディ７は、ニードル弁３の上端部１１を摺動自在に支持する下部ボディ２７と、ピストン５を摺動自在に支持する上部ボディ２８と、下部ボディ２７と上部ボディ２８とに軸方向に挟まれる中間ボディ２９とからなり、ピストン５と上部ボディ２８との間にはスプリング３０が軸方向に支持されている。そして、下部、上部、中間ボディ２７〜２９は、スプリング３０により下方に付勢されて一体化されるとともに外郭ボディ６に強固に圧接している。
【００４４】
下部ボディ２７は、円筒状に設けられ、内周側にニードル弁３の上端部１１を支持している。また、下部ボディ２７の下端部は、下方に向かって縮径するテーパ状に設けられており、最下端が外郭ボディ６に圧接することで、燃料溜まり２５と作動室１３とが液密的に区画されている。また、下部ボディ２７には、流路２２ａの作動室１３側の部分が設けられ、流路２２ａの作動室１３への開口部が形成されている。
【００４５】
上部ボディ２８は、円筒状に設けられ、内周側にピストン５を支持し、外周側にスプリング３０を支持する。そして、上部ボディ２８の内周面は、中間ボディ２９の上端面、およびピストン５の下端面とともに圧力室２２を形成している。
【００４６】
中間ボディ２９は、円板状に設けられて下部ボディ２７と上部ボディ２８とに軸方向に挟まれている。また、中間ボディ２９は、燃料溜まり２５と下部ボディ２７の内周側空間とを連通する連通路３１を有する。これにより、連通路３１は、燃料溜まり２５からニードル弁３内の凹部１７、中空部１８に燃料を導くように機能して噴射流路１６の一部をなす。また、中間ボディ２９には、流路２２ａの圧力室２２側の部分が設けられ、流路２２ａの圧力室２２への開口部が形成されている。
【００４７】
また、インジェクタ１は、下部ボディ２７の内周側に収容されて凹部１７に嵌合するシリンダ３４と、凹部１７に収容され、シリンダ３４を上方に付勢して中間ボディ２９に圧接させるとともにニードル弁３を下方に付勢するスプリング３５とを備える。
【００４８】
シリンダ３４は、円筒状に設けられ、凹部１７に嵌合してニードル弁３に対し軸方向に相対的に摺動する。すなわち、シリンダ３４の下端部は、凹部１７に嵌合して軸方向に相対的に摺動する摺動軸部３７をなす。また、シリンダ３４の上面は、下方に向かってテーパ状に縮径するテーパ面３８であり、テーパ面３８の上端が中間ボディ２９の下端面に圧接している。そして、テーパ面３８の上端が中間ボディ２９に圧接することで、シリンダ３４の内周側の空間とシリンダ３４の外周側の空間とが液密的に区画されている。
【００４９】
ここで、シリンダ３４の内周側の空間には連通路３１が開口しており、この空間（以下、シリンダ内流路３９と呼ぶ）は、凹部１７、中空部１８等とともに噴射流路１６の一部をなす。
また、シリンダ３４の外周側の空間は、円環状をなしており、下方をニードル弁３の上端部１１により封鎖されている。そして、この空間は、ニードル弁３の上下動に応じて容積が拡縮することで燃料圧が増減するダンパ室４０をなしている。
【００５０】
すなわち、ダンパ室４０は、ニードル弁３の上下動に応じて容積が拡縮するように、ニードル弁３の上面を利用して形成されており、ダンパ室４０の燃料圧は、ニードル弁３に対し閉弁方向に作用している（軸方向下方に作用している）。
【００５１】
このため、ニードル弁３が上昇を開始してダンパ室４０の容積が縮小を始めると、ダンパ室４０の燃料圧が増大してニードル弁３の上昇速度が抑えられる。逆に、ニードル弁３が下降を開始してダンパ室４０の容積が拡大を始めると、ダンパ室４０の燃料圧が減少してニードル弁３の下降速度が抑えられる。
【００５２】
また、凹部１７には、下方に向かって段状に縮径するように段面４２が設けられている。そして、ニードル弁３は、シリンダ３４の下端面に段面４２が当接することで上昇が規制される。すなわち、シリンダ３４の下端部は、摺動軸部３７をなすとともに、ニードル弁３と係合してニードル弁３の上昇を規制するストッパ４３をなす。
【００５３】
さらに、ダンパ室４０は、下部ボディ２７に設けられたオリフィス４４により流路２２ａと連通している。そして、ニードル弁３の上下動に伴い、オリフィス４４を介してダンパ室４０と流路２２ａとの間で燃料が流出入する。
なお、スプリング３５は、段面４２よりも内周側で凹部１７に収容されている。
【００５４】
以上により、アクチュエータ４の圧電素子に電圧が印加されると、アクチュエータ４が軸方向下方に伸長して圧力室２２および作動室１３の燃料圧が増大する。このため、ニードル弁３が上昇して噴孔２が開放され、燃料の噴射が開始する。この間、ダンパ室４０の容積は、燃料自身の弾性圧縮とオリフィス４４を通じての燃料流出とにより減少するので、ダンパ室４０の燃料圧は容積に略反比例して増大する。このため、ニードル弁３の上昇速度が抑制される。そして、ニードル弁３は、段面４２がシリンダ３４のストッパ４３に当接することで上昇を停止する（図２（ｂ）参照）。
【００５５】
やがて、圧電素子への電圧印加が停止すると、アクチュエータ４が軸方向上方に縮小して圧力室２２および作動室１３の燃料圧が減少する。このため、主に、スプリング３５の付勢力によりニードル弁３が下降して噴孔２が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。この間、ダンパ室４０の容積は、燃料自身の弾性膨張とオリフィス４４を通じての燃料流入とにより増大するので、ダンパ室４０の燃料圧は容積に略反比例して減少する。このため、ニードル弁３の下降速度が抑制される。
【００５６】
〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１は、ニードル弁３の上端部１１に設けられて上方に開口する凹部１７に嵌合し、ニードル弁３に対し軸方向に相対的に摺動するシリンダ３４と、シリンダ３４を上方に付勢し、シリンダ３４の上端を中間ボディ２９に圧接させるスプリング３５とを備え、シリンダ３４の外周側かつニードル弁３の上側の空間がダンパ室４０をなす。また、シリンダ３４は、ニードル弁３と係合してニードル弁３の上昇を規制するストッパ４３を有し、ダンパ室４０は、作動流路２３の一部である流路２２ａにオリフィス４４を介して連通している。そして、オリフィス４４は、流路２２ａを有する下部ボディ２７に設けられている。
【００５７】
これにより、ダンパ室４０への燃料の流出入は、ニードル弁３と本体ボディ７との径方向のクリアランスに依存することなく、下部ボディ２７に設けられたオリフィス４４によって行われる。また、オリフィス４４の有効断面積は、ニードル弁３の軸ズレ状況と無関係であってばらつく虞が低い。このため、ダンパ室４０への燃料の流出入流量がばらつきにくくなるので、結果的に噴射特性のばらつきが抑制される。
【００５８】
また、シリンダ３４は、ニードル弁３の上昇を規制するストッパ４３を有しているので、ニードル弁３は、ダンパ室４０の容積がゼロになる前に上昇を停止することができる。このため、ダンパ室４０の容積減少に対する燃料圧増加率が過大になる前に、ニードル弁３の上昇が停止されるので、上昇末期における上昇速度の過剰低下が生じなくなる。また、ダンパ室４０の容積がゼロにならないことから、ニードル弁３は、リンキング力の影響をほとんど受けることなく下降を開始することができる。この結果、インジェクタ１の制御応答性が高まる。
【００５９】
以上により、ダンパ室４０を有するインジェクタ１において、噴射特性のばらつきを抑制するとともに制御応答性を高めることができる。
【００６０】
また、ストッパ４３は、シリンダ３４の下端部であり、凹部１７には、下方に向かって段状に縮径するように段面４２が設けられている。そして、ニードル弁３は、シリンダ３４の下端面に段面４２が当接することで上昇が規制される。
これにより、凹部１７における段面４２の位置を可変することで、ダンパ室４０の容積やニードル弁３のリフト量を可変できる。
【００６１】
また、シリンダ３４の上面は、下方に向かってテーパ状に縮径するテーパ面３８であり、テーパ面３８の上端が中間ボディ２９の下端面に圧接している。
これにより、シリンダ３４の圧接面を低減して中間ボディ２９の下端面に対する面圧を高めることができる。このため、ダンパ室４０のシール性を高めることができる。
【００６２】
また、アクチュエータ４は、圧電素子を有するピエゾスタックを主体として設けられている。
圧電素子は、電圧印加に対する応答性に優れるので、圧電素子をアクチュエータ４として利用することでインジェクタ１の制御応答性を高めることができる。
【００６３】
〔実施例２〕
実施例２のインジェクタ１によれば、図３に示すように、ストッパ４３としてのシリンダ３４の下端部の外周に、下方に向かって段状に縮径するように段面４６が設けられている。そして、ニードル弁３は、シリンダ３４の段面４６に自身の段面４２が当接することで上昇が規制される。また、摺動軸部３７としてのシリンダ３４の下端部は、段面４６の上下に分かれてニードル弁３の上端部１１に支持されている。
【００６４】
これにより、凹部１７における段面４２の位置、およびシリンダ３４の下端部における段面４６の位置の両方を可変することで、ダンパ室４０の容積やニードル弁３のリフト量を可変できる。このため、ダンパ室４０の容積やニードル弁３のリフト量に関して設定の自由度を高めることができる。
【００６５】
〔実施例３〕
実施例３のインジェクタ１によれば、図４に示すように、ストッパ４３は、シリンダ３４の外周からダンパ室４０に向けて径方向に膨出する膨出部４８である。また、膨出部４８はシリンダ３４の上端部をなしており、膨出部４８の上面がテーパ面３８をなすとともに、テーパ面３８の上端が中間ボディ２９の下端面に圧接している。そして、ニードル弁３は、上端部１１の上面が膨出部４８に当接することで上昇が規制される。
【００６６】
これにより、膨出部４８の形状、容積等を可変することで、ダンパ室４０の容積やニードル弁３のリフト量を可変できる。また、膨出部４８と上端部１１との係合面積等を可変することで、ニードル弁３と膨出部４８との間に作用するリンキング力を操作してニードル弁３の下降開始遅れを可変できる。
【００６７】
〔実施例４〕
実施例４のインジェクタ１によれば、図５に示すように、シリンダ３４は、摺動軸部３７よりも上側の部分が摺動軸部３７よりも径小である。そして、テーパ面３８は、径小部分の上面に設けられている。
これにより、径小部分の径を可変することで、ダンパ室４０の容積を可変できる。
【００６８】
〔実施例５〕
実施例５のインジェクタ１によれば、図６に示すように、オリフィス４４は、ダンパ室４０への開口部よりも流路２２ａへの開口部の方が径大であり、流路２２ａからダンパ室４０に向かってテーパ状に縮径している。
これにより、ダンパ室４０からの燃料の流出流に剥離が発生しやすくなる。このため、ダンパ室４０からの燃料の流出流量を下げることができるので、ニードル弁３の上昇速度を下げることができる。
【００６９】
〔実施例６〕
実施例６のインジェクタ１によれば、図７に示すように、オリフィス４４は、ダンパ室４０への開口部よりも流路２２ａへの開口部の方が径小であり、流路２２ａからダンパ室４０に向かってテーパ状に拡径している。
これにより、ダンパ室４０からの燃料の流出流に剥離が発生しにくくなる。このため、ダンパ室４０からの燃料の流出流量を上げることができるので、ニードル弁３の上昇速度を上げることができる。
【００７０】
〔実施例７〕
実施例７のインジェクタ１によれば、図８に示すように、オリフィス４４は、中間ボディ２９に設けられ、噴射流路１６の一部である連通路３１とダンパ室４０とを連通している。
【００７１】
作動室１３および作動流路２３の燃料圧はアクチュエータ４の動作によって噴射流路１６よりも高圧になる。このため、オリフィス４４によりダンパ室４０と噴射流路１６とを連通させる方が、ダンパ室４０と作動室１３または作動流路２３とを連通させる場合よりも、ニードル弁３の上昇時にダンパ室４０から燃料が流出しやすくなるとともに、ニードル弁３の下降時にダンパ室４０に燃料が流入しにくくなる。この結果、ニードル弁３の上昇速度を上げることができるとともに、ニードル弁３の下降速度を下げることができる。
【００７２】
〔実施例８〕
実施例８のインジェクタ１によれば、図９に示すように、オリフィス４４は、下部ボディ２７に設けられ、噴射流路１６の一部である燃料溜まり２５とダンパ室４０とを連通している。
これにより、実施例７と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
〔実施例９〕
実施例９のインジェクタ１によれば、図１０に示すように、オリフィス４４は、シリンダ３４に設けられ、噴射流路１６の一部であるシリンダ内流路３９とダンパ室４０とを連通している。
これにより、実施例７と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
〔実施例１０〕
実施例１０のインジェクタ１によれば、図１１に示すように、オリフィス４４は、ニードル弁３の上端部１１に設けられ、作動室１３とダンパ室４０とを連通している。
【００７５】
〔変形例〕
実施例１〜８のインジェクタ１によれば、オリフィス４４は、下部、上部、中間ボディ２７〜２９のいずれか１つに設けられていたが、オリフィス４４を上部、中間ボディ２８、２９の２つに跨って設けてもよく、下部、中間ボディ２７、２９の２つに跨って設けてもよく、下部、上部、中間ボディ２７〜２９の３つに跨って設けてもよい。
【００７６】
つまり、本体ボディ７は、下部、上部、中間ボディ２７〜２９に分割されているものの、ダンパ室４０への燃料の流出入がニードル弁３と本体ボディ７との径方向のクリアランスに依存することなく行われる、という点に鑑みれば、下部、上部、中間ボディ２７〜２９を本体ボディ７として単一部材とみなすことができる。
【００７７】
実施例１〜６のインジェクタ１によれば、オリフィス４４は、流路２２ａに開口することで作動流路２３とダンパ室４０とを連通させていたが、オリフィス４４を圧力室２２に開口させることで作動流路２３とダンパ室４０とを連通させてもよい。
【００７８】
実施例１〜１０のインジェクタ１によれば、アクチュエータ４は、ピエゾスタックを主体とし、圧電素子への電圧印加により発生する伸長力を駆動力として利用するものであったが、電磁ソレノイドを主体としてアクチュエータ４を構成し、ソレノイドコイルへの通電により発生する磁気吸引力を駆動力として利用してもよい。
【００７９】
実施例１〜１０のインジェクタ１は、ガソリン直噴エンジンの気筒毎に配され、コモンレールから受け入れた高圧の燃料を気筒内に噴射するものであったが、インジェクタ１をディーゼルエンジンの気筒毎に配し、ディーゼルエンジンの気筒内に燃料を直接噴射するようにしてもよく、インジェクタ１をガソリンエンジンの吸気ポートに配し、吸気ポート内に燃料を噴射して可燃混合気を形成するようにしてもよい。
【００８０】
また、実施例１〜１０のインジェクタ１は、コモンレールから燃料を受け入れていたが、コモンレールを経由せずに燃料噴射ポンプ等から直接的に燃料を受け入れるように、インジェクタ１を配してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】インジェクタの全体構成図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は閉弁時のインジェクタの要部構成図であり、（ｂ）は開弁時のインジェクタの要部構成図である（実施例１）。
【図３】インジェクタの要部構成図である（実施例２）。
【図４】インジェクタの要部構成図である（実施例３）。
【図５】インジェクタの要部構成図である（実施例４）。
【図６】インジェクタの要部拡大構成図である（実施例５）。
【図７】インジェクタの要部拡大構成図である（実施例６）。
【図８】インジェクタの要部構成図である（実施例７）。
【図９】インジェクタの要部構成図である（実施例８）。
【図１０】インジェクタの要部構成図である（実施例９）。
【図１１】インジェクタの要部構成図である（実施例１０）。
【図１２】（ａ）はニードル弁のバウンスを示す経時トレンド図であり、（ｂ）は開弁時間と実噴射量との相関図である（従来例）。
【符号の説明】
【００８２】
１  インジェクタ
２  噴孔
３  ニードル弁（単一部材）
４  アクチュエータ
７  本体ボディ（単一部材）
１１  上端部（ニードル弁の上端部）
１３  作動室
１６  噴射流路
１７  凹部
２３  作動流路
３４  シリンダ（単一部材）
３５  スプリング
３７  摺動軸部
３８  テーパ面
４０  ダンパ室
４２  段面
４３  ストッパ
４４  オリフィス
４６  段面
４８  膨出部
【図１】
0004968180.tif 000002
【図２】
0004968180.tif 000003
【図３】
0004968180.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004968180.tif 000006
【図６】
0004968180.tif 000007
【図７】
0004968180.tif 000008
【図８】
0004968180.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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