(57)【要約】【課題】ＶＣＯ型の燃料噴射制御装置において、簡易な構成で「軸線間のずれ」の発生を抑制可能なものを提供すること。【解決手段】ニードル（４２＋４３＋４４）において、ボディ４１の内壁と摺動する摺動部４３ａ，４４ａを含む部材（４３＋４４）（特に、部材４３）と、ボディ４１の弁座部４１ｂと当接・離間する弁体部４２ａを含む部材４２と、が別体で構成される。弁体部４２ａが摺動部４３ａに対して傾動することで、「軸線間のずれ」（弁体部４２ａと弁座部４１ｂとの軸線のずれ）が抑制され得る。更には、部材４３の下端部に低圧の凹部空間Ｒ４が設けられ、且つ、部材４２，４３が当接する円形部分の直径D2が、弁体部４２ａと弁座部４１ｂとが当接する円形部分の直径D1よりも大きい。これにより、レール圧Pc（高圧）を利用して部材４２を部材４３に対して常時上方向に押し付けることができる。【選択図】図１
2009197595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向を有するボディであってその内壁面の下端部に設けられた下方に向けて縮径するテーパー状の弁座部と前記弁座部に開口する複数の噴孔とを備えたボディと、
前記軸線方向に平行な外表面を有する摺動部と前記摺動部よりも下側の先端部にて前記摺動部と同軸的に設けられた下方に向けて縮径するテーパー状の弁体部とを備えたニードルであって、前記摺動部が前記ボディの前記内壁面と摺動することで前記ボディ内にて前記軸線方向に摺動可能に収容されるとともにその閉弁位置にて前記弁体部が前記弁座部に当接して前記噴孔を閉じるとともに前記閉弁位置から上昇方向に移動した開弁位置にて前記弁体部が前記弁座部から離間して前記噴孔を開くニードルと、
前記ボディの前記内壁面と前記ニードルにおける前記摺動部よりも下側の外表面とで区画・形成され、内部の燃料の圧力であるレール圧により前記ニードルが上昇方向の力を受けるとともに前記ニードルの開弁位置にて内部の燃料が前記噴孔を介して噴射されるノズル室と、
前記ボディの前記内壁面と前記ニードルにおける前記摺動部よりも上側の外表面とで区画・形成され、内部の燃料の圧力である制御圧により前記ニードルが下降方向の力を受ける制御室と、
前記レール圧の燃料を発生する高圧発生部と、
前記高圧発生部と前記ノズル室とを接続する燃料供給路と、
前記燃料供給路と前記制御室とを接続する燃料流入路と、
前記制御室と燃料タンクとを接続する燃料排出路と、
前記燃料排出路に介装されて前記燃料排出路を連通・遮断する制御弁と、
を備え、前記制御弁を制御して前記制御圧を制御することで前記ニードルの閉弁位置からの上昇方向へのリフト量を調整して燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、
前記ニードルは、前記摺動部を含むとともに前記ボディ内にて前記軸線方向に摺動する第１部材と、前記第１部材とは別体であって前記第１部材よりも下側に同軸的に位置し前記弁体部を含むとともに前記軸線方向に平行であって且つ他部材と接触する外表面を有さない第２部材とから構成され、
前記第１部材の下端部には前記燃料タンクに通じるとともに下方に向けて開口する凹部空間が形成されていて、
前記第１部材の下端部の当接面と前記第２部材の上端部の当接面とが当接することで前記凹部空間と前記ノズル室とが区画されるように構成された燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
前記第１部材の下端部の当接面は、上方に向けて縮径するテーパー状を呈していて、前記第２部材の上端部の当接面は、球面状を呈している燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射制御装置において、
前記第１部材の当接面と前記第２部材の当接面とが当接する部分のシート径が、前記第２部材の前記弁体部と前記ボディの前記弁座部とが当接する部分のシート径よりも大きい燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の燃料噴射制御装置において、
前記第１部材が、前記摺動部を有する上側第１部材と、前記上側第１部材と別体であって前記上側第１部材よりも下側に同軸的に位置し前記上側第１部材の摺動部とは異なる前記摺動部を有する下側第１部材とから構成され、前記ボディの前記内壁面と前記上側第１部材における前記摺動部よりも下側の外表面と前記下側第１部材における前記摺動部よりも上側の外表面とで前記燃料タンクに通じる低圧室が区画・形成され、
前記上側第１部材の摺動部にて前記制御室と前記低圧室とが区画され、前記下側第１部材の摺動部にて前記低圧室と前記ノズル室とが区画されていて、
前記下側第１部材には、前記下側第１部材に形成された前記凹部空間と前記低圧室とを接続する連通路が形成された燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図４に示すような所謂ＶＣＯ（Valve Covered Orifice）型の内燃機関（特に、ディーゼル機関）の燃料噴射制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この装置では、ボディ１１０は、（上下方向の）軸線方向を有し、ボディ１１０の内壁面の下端部には、下方に向けて縮径するテーパー状の弁座部１１１と弁座部１１１に開口する複数の噴孔１１２とが備えられている。
【０００３】
ニードル１２０は、上側にて軸線方向に平行な外表面（円筒外表面）を有する摺動部１２１と、下側の先端部にて摺動部１２１と同軸的に設けられた下方に向けて縮径するテーパー状の弁体部１２２とを備えている。この摺動部１２１がボディ１１０の対応する内壁面（円筒内表面）と摺動することで、ニードル１２０はボディ１１０内にて軸線方向に摺動可能に収容されている。ニードル１２０は、図４に示す位置（閉弁位置）にて弁体部１２２が弁座部１１１に当接して噴孔１１２を閉じ、閉弁位置から上昇方向に移動した位置（開弁位置）にて弁体部１２２が弁座部１１１から離間して噴孔１１２を開く。
【０００４】
ノズル室１３０が、ボディ１１０の内壁面とニードル１２０における摺動部１２１よりも下側の外表面とで区画・形成されている。このノズル室１３０内の燃料の圧力（レール圧Pc）によりニードル１２０は上昇方向の力を受ける。ニードル１２０の開弁位置にて、ノズル室１３０内の燃料が噴孔１１２を介して燃焼室（図示せず）に向けて噴射される。
【０００５】
制御室１４０が、ボディ１１０の内壁面とニードル１２０における摺動部１２１よりも上側の外表面とで区画・形成されている。即ち、ニードル１２０の摺動部１２１がノズル室１３０と制御室１４０とを区画している。この制御室１４０内の燃料の圧力（制御圧Ps）によりニードル１２０は下降方向の力を受ける。
【０００６】
レール圧Pcの燃料を発生する高圧発生部（図示しない液圧ポンプ＋コモンレール）とノズル室１３０とを接続する燃料供給路１５０と、燃料供給路１５０と制御室１４０とを接続するオリフィス１６０が介装された燃料流入路１７０と、制御室１４０と燃料タンクとを接続するオリフィス１８０が介装された燃料排出路１９０と、燃料排出路１９０に介装されて燃料排出路１９０を連通・遮断する制御弁２１０と、が備えられている。以下、ニードル１２０の閉弁位置からの上昇方向への移動量を「リフト量」とも称呼する。
【特許文献１】特開平１１−３３６６４２号公報
【０００７】
この装置では、閉弁位置にあるニードル１２０を開弁させる場合（リフト量＝０からリフト量＞０へと変更させる場合）、制御弁２１０が開弁させられる（閉弁状態から開弁状態へと変更される）。これにより、燃料排出路１９０を通して制御室１４０から燃料が排出されて制御圧Psがレール圧Pcから低下し、これに伴って燃料流入路１７０を通して制御室１４０に燃料供給路１５０から燃料が流入する。この結果、制御圧Psは、オリフィス１８０を通過する燃料の流出流量Qoutとオリフィス１６０を通過する燃料の流入流量Qinの差（＝Qout−Qin）に応じた速度をもってレール圧Pcから低下していく。
【０００８】
このように低下していく制御圧Psが「ニードル開弁圧」（ニードル１２０が閉弁位置から上昇開始する時点での制御圧Ps）まで達すると、ニードル１２０が開弁し（閉弁位置から上昇し）、この結果、燃料噴射が開始される。その後、ニードル１２０は、制御室１４０内の燃料の体積の減少速度（＝Qout−Qin）に応じた速度をもって上昇していく（即ち、リフト量が増大していく）。この間、燃料噴射は継続される。
【０００９】
一方、このように開弁位置にあるニードル１２０を閉弁させる場合（リフト量＞０からリフト量＝０へと変更させる場合）、制御弁２１０が閉弁させられる（開弁状態から閉弁状態へと変更される）。これにより、燃料排出路１９０を通した制御室１４０からの燃料の排出が中止される一方、燃料流入路１７０を通した制御室１４０への燃料の流入は継続される。この結果、ニードル１２０は、制御室１４０内の燃料の体積の増大速度（＝Qin）に応じた速度をもって下降していく（即ち、リフト量が減少していく）。そして、リフト量が「０」に達すると、ニードル１２０が閉弁し、燃料噴射が終了する。このように、制御弁２１０を制御して制御圧Psを制御することでリフト量が調整されて燃料の噴射制御が行われる。
【発明の開示】
【００１０】
ところで、上述したＶＣＯ型の燃料噴射制御装置では、ニードル１２０において、摺動部１２１と弁体部１２２とが一体に構成されている。従って、切削加工等により形成されるニードル１２０には、摺動部１２１と弁体部１２２との同軸加工において軸線間にずれが不可避的に発生し得る。加えて、切削加工等により形成されるボディ１１０の内壁においても、ニードル１２０の摺動部１２１と摺動する部分（内壁摺動部）と弁座部１１１との同軸加工において軸線間にずれが不可避的に発生し得る。加えて、上述のように、ニードル１２０の摺動部１２１はノズル室１３０と制御室１４０とを区画する機能を有しているから、摺動部１２１とボディ１１０の内壁摺動部とのクリアランスは非常に小さい値に設計される。従って、ニードル１２０（特に、その弁体部１２２）の運動方向の許容範囲は、係る小さいクリアランスにより非常に小さく規制される。
【００１１】
以上のことから、ボディ１１０内にニードル１２０を組み付けた状態において、ニードル１２０の弁体部１２２とボディ１１０の弁座部１１１との軸線間にも不可避的にずれが発生し得る。以下、このずれを単に「軸線間のずれ」とも称呼する。
【００１２】
係る「軸線間のずれ」が発生していると、以下の２つの問題が発生し得る。第１に、ニードル１２０が閉弁している場合、弁体部１２２と弁座部１１１との間の当接力において偏り（偏荷重）が発生し得る。この結果、弁体部１２２及び／又は弁座部１１１において偏磨耗が発生し得る。第２に、ニードル１２０の開弁直後（リフト量が微小）において、弁体部１２２と弁座部１１１との間で形成される環状オリフィスの開口面積に偏りが発生し得る。この結果、複数の噴孔１１２からそれぞれ噴射される燃料流量の間にばらつきが発生し得る。従って、「軸線間のずれ」の発生を抑制することが望まれている。
【００１３】
以上より、本発明の目的は、ＶＣＯ型の燃料噴射制御装置において、簡易な構成で「軸線間のずれ」の発生を抑制可能なものを提供することにある。
【００１４】
本発明に係る燃料噴射制御装置の基本構成は、上述した図４に示した装置と同じである。この装置の特徴は以下の点にある。即ち、前記ニードルは、前記摺動部を含むとともに前記ボディ内にて前記軸線方向に摺動する（前記摺動部と一体の）第１部材と、前記第１部材とは別体であって前記第１部材よりも下側に同軸的に位置し前記弁体部を含むとともに前記軸線方向に平行であって且つ他部材と接触する外表面を有さない（前記弁体部と一体の）第２部材とから構成される。加えて、前記第１部材の下端部には前記燃料タンクに通じるとともに下方に向けて開口する凹部空間が形成されている。前記第１部材の下端部の当接面と前記第２部材の上端部の当接面とが当接することで前記凹部空間と前記ノズル室とが区画されるように構成される。
【００１５】
これによれば、ニードルにおいて、摺動部を含む第１部材と弁体部を含む第２部材とが別体で構成される。従って、第１部材の下端部の当接面と第２部材の上端部の当接面とが当接した状態（従って、凹部空間とノズル室とが区画された状態）を維持しつつ、摺動部に対して弁体部が相対的に移動（傾動）可能となる。即ち、弁体部の運動方向は、ニードルの摺動部とボディの内壁摺動部とのクリアランスにより規制されない（規制され難くなる）。従って、摺動部（第１部材）に対して弁体部（第２部材）が上記「軸線間のずれ」がなくなる（小さくなる）方向に相対的に移動（傾動）することで、上記「軸線間のずれ」の発生が抑制され得る。
【００１６】
よって、ニードルの閉弁時における上述した「偏荷重」の問題、並びに、ニードルの開弁直後（リフト量が微小）における上述した「燃料流量の間のばらつき」の問題の発生が抑制され得る。特に、ニードルの開弁直後では、上記「環状オリフィス」を通過する燃料の流れに起因する所謂自動調心作用が働いて、弁体部（第２部材）が上記「軸線間のずれ」がなくなる（小さくなる）方向に積極的に移動（傾動）し得る。このことによっても、「燃料流量の間のばらつき」の問題の発生が抑制され得る。
【００１７】
加えて、第２部材の上端部（の表面）において、第１、第２部材の当接面同士が当接する部分（以下、「上側当接部分」と称呼する。）よりも外側の領域ではレール圧が作用する一方で、「上側当接部分」よりも内側の領域では燃料タンクに通じる凹部空間内の燃料の圧力（従って、大気圧近傍の低圧）が作用する。従って、第２部材の上端部表面の全域に亘ってレール圧（高圧）が作用する場合に比して、第２部材の上端部が受ける下向きの力が弱くなる。この結果、第２部材の下端部がレール圧から受ける上向きの力の総和を、第２部材の上端部がレール圧（及び凹部空間内の低圧）から受ける下向きの力の総和よりも常時大きくすることができる。換言すれば、第２部材を第１部材に対して常時上方向に押し付けることができ、第１、第２部材を常時一体的にのみ移動させることができる。この結果、凹部空間とノズル室とが区画された状態を維持することができる。
【００１８】
上記本発明に係る燃料噴射制御装置においては、前記第１部材の下端部の当接面は、上方に向けて縮径するテーパー状を呈していて、前記第２部材の上端部の当接面は、球面状を呈していることが好適である。これによれば、ニードルにおいて、弁体部が摺動部に対してスムーズに傾動可能となり、上記「軸線間のずれ」の発生が抑制され易くなる。また、「上側当接部分」の形状が円形となり、「上側当接部分」における当接力に偏りが発生し難くなる。従って、高圧のノズル室から低圧の凹部区間への燃料の漏れを極力少なくすることができる。
【００１９】
この場合、前記第１部材の当接面と前記第２部材の当接面とが当接する部分（即ち、上記「上側当接部分」）のシート径が、前記第２部材の前記弁体部と前記ボディの前記弁座部とが当接する部分（以下、「下側当接部分」と称呼する。）のシート径よりも大きいことが好適である。なお、ニードル（具体的には、第２部材）の弁体部とボディの弁座部とは共にテーパー形状（テーパー角が若干異なる）を呈しているから、「下側当接部分」の形状も円形となる。
【００２０】
これによれば、第２部材が第１部材から最も離れ易い瞬間であるニードルの開弁直後（即ち、制御圧の減少による第１部材の上昇開始時点）においても、第２部材の下端部がレール圧から受ける上向きの力の総和を、第２部材の上端部がレール圧（及び凹部空間内の低圧）から受ける下向きの力の総和よりも確実に大きくすることができる（この点については後に詳述する）。従って、第１、第２部材を常時一体的にのみ移動させることが保証され得る。
【００２１】
上記本発明に係る燃料噴射制御装置においては、前記第１部材が、前記摺動部を有する上側第１部材と、前記上側第１部材と別体であって前記上側第１部材よりも下側に同軸的に位置し前記上側第１部材の摺動部とは異なる前記摺動部を有する下側第１部材とから構成され、前記ボディの前記内壁面と前記上側第１部材における前記摺動部よりも下側の外表面と前記下側第１部材における前記摺動部よりも上側の外表面とで前記燃料タンクに通じる低圧室が区画・形成され、前記上側第１部材の摺動部にて前記制御室と前記低圧室とが区画され、前記下側第１部材の摺動部にて前記低圧室と前記ノズル室とが区画されていて、前記下側第１部材には、前記下側第１部材に形成された前記凹部空間と前記低圧室とを接続する連通路が形成されてもよい。
【００２２】
凹部空間を燃料タンクに通じさせるためには、第１部材とボディの内壁との間で燃料タンクに通じる低圧室を形成する必要がある。このためには、ノズル室と制御室とを区画する機能を有する第１部材の摺動部を上下方向において２つに分け、これら２つの摺動部の間に第１部材の小径部を形成し、この小径部を利用して低圧室を形成することが考えられる。
【００２３】
この場合、上記構成のように、上側の摺動部を含む上側第１部材と下側の摺動部を含む下側第１部材とを別体で構成すれば、これら２つの摺動部の同軸加工を不要とすることができる。加えて、ボディの内壁において、上側第１部材の摺動部と摺動する部分（上側内壁摺動部）と下側第１部材の摺動部と摺動する部分（下側内壁摺動部）との同軸加工において軸線間にずれが発生していても、第１部材（＝上側第１部材＋下側第１部材）をボディ内に容易に組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態による内燃機関（ディーゼル機関）の燃料噴射制御装置１０の全体の概略構成を示している。この燃料噴射制御装置１０は、燃料タンクＴに貯留されている燃料を吸入・吐出する燃料ポンプ２０と、燃料ポンプ２０により吐出された高圧燃料が供給されるコモンレール３０と、コモンレール３０から燃料供給路Ｃ１を通して高圧燃料が供給されて内燃機関の燃焼室（図示せず）に燃料を噴射するインジェクタ４０と、燃料ポンプ２０及びインジェクタ４０を制御するＥＣＵ５０とを備える。燃料ポンプ２０とコモンレール３０は、前記「高圧発生部」に対応している。
【００２６】
なお、図１では、コモンレール３０から１本の燃料供給路Ｃ１を通して高圧燃料が供給される１つのインジェクタ４０が記載されているが、実際には、インジェクタ４０及び燃料供給路Ｃ１は内燃機関の複数の燃焼室の各々に対してそれぞれ設けられていて、各インジェクタ４０は対応する燃料供給路Ｃ１を通してコモンレール３０と個別に接続されている。燃料供給路Ｃ１内の燃料の圧力（高圧。以下、「レール圧Pc」と呼ぶ。）は、コモンレール３０内の燃料の圧力と略等しい。以下、説明の便宜上、各図における紙面上の上・下を単に、「上」、「下」と称呼することもある。
【００２７】
燃料ポンプ２０は、ＥＣＵ５０からの指示により燃料の吸入流量を調整可能に構成されている。これにより、燃料の吐出圧（従って、レール圧Pc）が調整できるようになっている。
【００２８】
インジェクタ４０は、主として、ボディ４１と、ボディ４１の内部の第１所定空間においてボディ４１の軸線（上下方向）と同軸的に下側から順に収容された第２部材４２、下側第１部材４３、及び上側第１部材４４と、ボディ４１の内部の第２所定空間に配設された制御弁４５とを備えている。ここで、下側第１部材４３及び上側第１部材４４が前記「第１部材」に対応し、第２部材４２が前記「第２部材」に対応している。従って、下側第１部材４３及び上側第１部材４４（＝前記「第１部材」）、並びに第２部材４２が前記「ニードル」に対応している。なお、上側第１部材４４は、コマンドピストンとも称呼される。後述するように、第２部材４２、下側第１部材４３、及び上側第１部材４４は、常時一体的にのみボディ４１内にて軸線方向に移動する。
【００２９】
ボディ４１には、上記第１所定空間を囲む内壁面の下端部にて、軸線と同軸的に下方に向けて縮径するテーパー状の弁座部４１ｂが設けられ、弁座部４１ｂには燃焼室に通じる複数の噴孔４１ａが開口している。
【００３０】
第２部材４２は、下端部にて下方に向けて縮径するテーパー状の弁体部４２ａと、中央部にて円柱状の大径部４２ｂと、上端部にて上方に向けて突出する球面状を呈する当接部４２ｃとを、軸線と同軸的に備えている。第２部材４２は、軸線方向に平行であって且つ他部材と接触する外表面を有さない。
【００３１】
第２部材４２が、弁体部４２ａが弁座部４１ｂに当接する位置（図１に示した位置、閉弁位置）にあると、ノズル室Ｒ１と噴射室Ｒ５とが遮断されるとともに噴孔４１ａが閉じられる。この状態では、燃料が噴射されない。一方、第２部材４２が閉弁位置から上昇した位置（開弁位置）にあると、弁体部４２ａが弁座部４１ｂから離間して、ノズル室Ｒ１と噴射室Ｒ５とが連通するとともに噴孔４１ａが開かれる。この状態では、ノズル室Ｒ１内の燃料が噴孔４１ａを介して燃焼室に向けて噴射される。以下、弁体部４２ａと弁座部４１ｂとが当接する部分を「下側当接部分」と称呼する。この「下側当接部分」は円形となる。また、第２部材４２の閉弁位置からの上方向の移動量を「リフト量」とも称呼する。
【００３２】
下側第１部材４３は、上端部にて軸線方向に平行な円筒外表面を有する摺動部４３ａと、下端部にて上方に向けて縮径するテーパー状の当接部４３ｂとを、軸線と同軸的に備えている。この摺動部４３ａがボディ４１の内壁（下側内壁摺動部）と摺動することで、下側第１部材４３はボディ４１内にて軸線方向に摺動可能となっている。この摺動部４３ａと下側内壁摺動部とのクリアランスは十分に小さく設定されている。この結果、下側第１部材４３（の摺動部４３ａ）により、ノズル室Ｒ１と低圧室Ｒ３とが区画されている。
【００３３】
下側第１部材４３の下端部には、下方に向けて開口する円柱状の凹部空間Ｒ４が軸線と同軸的に形成されている。凹部空間Ｒ４は、下側第１部材４３の内部に形成された連通路４３ｃにより低圧室Ｒ３と連通している。
【００３４】
下側第１部材４３の当接部４３ｂが第２部材４２の当接部４２ｃと当接することで、ノズル室Ｒ１と凹部空間Ｒ４（即ち、低圧室Ｒ３）とが区画されている。以下、当接部４３ｂと当接部４２ｃとが当接する部分を「上側当接部分」と称呼する。この「上側当接部分」は円形となる。
【００３５】
なお、凹部空間Ｒ４内には、第２部材４２を下方向へ微小な力で常時付勢するコイルスプリングＳＰ１が配設され、低圧室Ｒ３内には、下側第１部材４３を下方向へ微小な力で常時付勢するコイルスプリングＳＰ２が配設されている。このコイルスプリングＳＰ１，ＳＰ２は、燃料ポンプ２０の非作動中などレール圧Pcが低い場合等において、第２部材４２が開弁位置に移動してノズル室Ｒ１内の燃料が燃焼室へ流出する事態等の発生を防止するために設けられている。
【００３６】
上側第１部材４４は、上端部にて軸線方向に平行な円筒外表面を有する摺動部４４ａと、下端部にて摺動部４４ａよりも径が小さい小径部４４ｂを、軸線と同軸的に備えている。この摺動部４４ａがボディ４１の内壁（上側内壁摺動部）と摺動することで、上側第１部材４４はボディ４１内にて軸線方向に摺動可能となっている。この摺動部４４ａと上側内壁摺動部とのクリアランスは十分に小さく設定されている。この結果、上側第１部材４４（の摺動部４４ａ）により、低圧室Ｒ３と制御室Ｒ２とが区画されている。
【００３７】
ノズル室Ｒ１は上述した燃料供給路Ｃ１と連通していて、ノズル室Ｒ１内の圧力は上記レール圧Pcと等しい。
【００３８】
制御室Ｒ２は、オリフィスＺ１が介装された燃料流入路Ｃ２を介して燃料供給路Ｃ１と常時接続されている。従って、制御室Ｒ２には、燃料流入路Ｃ２を介して燃料が流入可能となっている。以下、このように制御室Ｒ２に流入する燃料の流量を「流入流量Qin」と称呼する。
【００３９】
また、制御室Ｒ２は、オリフィスＺ２が介装された燃料排出路Ｃ３と連通している。この燃料排出路Ｃ３には、周知の構成の一つからなる電磁開閉弁である制御弁４５が介装されている。制御弁４５は、非通電状態にて燃料排出路Ｃ３を遮断する（閉弁状態）。一方、制御弁４５は、ＥＣＵ５０からの指示により通電状態になると、燃料排出路Ｃ３を連通する（開弁状態）。従って、制御弁４５の開弁状態にて、制御室Ｒ２内の燃料は、燃料排出路Ｃ３を介して燃料タンクＴへ流出される。以下、このように制御室Ｒ２から流出する燃料の流量を「流出流量Qout」と称呼する。また、制御室Ｒ２内の圧力を「制御圧Ps」と称呼する。このように、制御圧Psは、制御弁４５を制御することで調整可能となっている。
【００４０】
低圧室Ｒ３は、流路Ｃ４を介して燃料タンクＴと連通している。従って、低圧室Ｒ３内（従って、凹部空間Ｒ４内）の圧力は常時リターン圧Pr（大気圧近傍の圧力）に等しい。
【００４１】
制御圧Ps＞リターン圧Prが成立するから、上側第１部材４４は、差圧（Ps−Pr）に起因して下方向の力を常時受ける。他方、レール圧Pc＞リターン圧Prが成立するから、下側第１部材４３は、差圧（Pc−Pr）に起因して上方向の力を常時受ける。この結果、上側第１部材４４（の小径部４４ｂ）の下端面は下側第１部材４３（の摺動部４３ａ）の上端面と常時接触している。即ち、上側・下側第１部材４４，４３は、常時一体的にのみボディ４１内にて軸線方向に摺動する。
【００４２】
加えて、第２部材４２は、レール圧Pcに起因して下側第１部材４３に対して常時上方向に押し付けられ、下側第１部材４３と第２部材４２も常時一体的にのみボディ４１内にて軸線方向に移動する。以下、このことを、第２部材４２の周りの拡大図である図２を参照しながら説明する。図２に示すように、円形の「下側当接部分」の直径をD1、円形の「上側当接部分」の直径をD2、大径部４２ｂの直径をD3とする。なお、凹部空間Ｒ４内の圧力（＝リターン圧Pr）及び燃焼室内の圧力はレール圧Pcに比して十分に小さいから、第２部材４２の当接部４２ｃにおいて「上側当接部分」よりも径方向内側の領域がリターン圧Prから受ける下方向の力、及び、第２部材４２の弁体部４２ａにおいて「下側当接部分」よりも径方向内側の領域が燃焼室圧力（低圧）から受ける上方向の力は無視する。また、第２部材４２がスプリングSP1から受ける力も微小であるから無視する。
【００４３】
図２に示すように、第２部材４２が閉弁位置にある場合（第２部材４２の開弁直後（リフト量が微小）を含む。）、第２部材４２の弁体部４２ａにおいて「下側当接部分」よりも径方向内側の領域の圧力（従って、噴射室Ｒ５の圧力）は、燃焼室圧力（低圧）と等しい。従って、この場合、第２部材４２がレール圧Pcから受ける上方向の力F1、及び第２部材４２がレール圧Pcから受ける下方向の力F2はそれぞれ下記(1)式、(2)式にて示される。
【００４４】
F1＝π/4・(D32−D12)・Pc  …(1)
F2＝π/4・(D32−D22)・Pc  …(2)
【００４５】
ここで、第２部材４２は、D2＞D1となるように設計されている。従って、F1＞F2となる。以上より、第２部材４２が閉弁位置にある場合（第２部材４２の開弁直後を含む。）、第２部材４２は、レール圧Pcに起因して下側第１部材４３に対して常時上方向に押し付けられる。
【００４６】
一方、第２部材４２が開弁位置（リフト量が十分に大きい）にある場合、第２部材４２の弁体部４２ａにおいて「下側当接部分」よりも径方向内側の領域の圧力（従って、噴射室Ｒ５の圧力）は、レール圧Pcと等しくなる。従って、この場合、力F1が「π/4・D12・Pc」だけ増大するから（F1＝π/4・D32・Pc）、なおもF1＞F2が成立する。
【００４７】
以上より、第２部材４２は、閉弁位置にあるか開弁位置にあるかにかかわらず、レール圧Pcに起因して下側第１部材４３に対して常時上方向に押し付けられる。従って、第２部材４２は、下側第１部材４３と常時一体的にのみボディ４１内にて軸線方向に移動する。この結果、閉弁位置にあるか開弁位置にあるかにかかわらず、凹部空間Ｒ４とノズル室Ｒ１とが区画された状態が維持され得る。
【００４８】
以上より、第２部材４２、並びに上側・下側第１部材４４，４３の全て（即ち、「ニードル」を構成する３つの部材）は、常時一体的にのみボディ４１内にて軸線方向に移動する。以下、この「ニードル」を構成する３つの部材が一体となった一体物を「ニードル一体物」とも称呼する。
【００４９】
ニードル一体物（より詳細には、第２部材４２及び下側第１部材４３）は、レール圧Pcにより上方向の力を受ける。このレール圧Pcについての受圧面積は、下側第１部材４３の摺動部４３ａの径を直径とする円の面積から「下側当接部分」の直径D1を直径とする円の面積を除いた面積に等しい。一方、ニードル一体物（より詳細には、上側第１部材４４）は、制御圧Psにより下方向の力を受ける。この制御圧Psについての受圧面積は、上側第１部材４４の摺動部４４ａの径を直径とする円の面積に等しい。
【００５０】
このレール圧Pcについての受圧面積は制御圧Psについての受圧面積よりも小さい。従って、制御圧Ps＝レール圧Pcの場合、ニードル一体物は下方向に押し付けられ、この結果、第２部材４２は閉弁位置（リフト量＝０）に固定される。制御弁４５の開弁により、制御圧Psがレール圧Pcから低下して所定の「ニードル開弁圧」まで低下すると、第２部材４２（ニードル一体物）が開弁する（閉弁位置から上昇開始する）。
【００５１】
次に、上記のように構成された燃料噴射制御装置１０の作動について図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。先ず、図３（ａ）では、制御弁４５が閉弁状態にあって、制御圧Ps＝レール圧Pcの状態が示されている。従って、上述のように、第２部材４２（ニードル一体物）は閉弁位置に固定されている。リフト量＝０であり、噴射室Ｒ５内の圧力は燃焼室圧力（低圧）に等しい。
【００５２】
ここで、ニードル一体物において、上述したように、摺動部４３ａ，４４ａを含む第１部材（下側第１部材４３＋上側第１部材４４）と、弁体部４２ａを含む第２部材４２と、が別体で構成されている。従って、摺動部４３ａ，４４ａ（特に、摺動部４３ａ）に対して弁体部４２ａが相対的に傾動可能となる。特に、上述のように、下側第１部材４３の下端部の当接部４３ｂが上方に向けて縮径するテーパー状を呈していて、第２部材４２の上端部の当接部４２ｃが上方に向けて突出した球面状を呈している。従って、第２部材４２（弁体部４２ａ）が下側第１部材４３（摺動部４３ａ）に対してスムーズに傾動することができる。下側第１部材４３に対する第２部材４２の傾動角度は、例えば、１度以下である。
【００５３】
このように、弁体部４２ａが摺動部４３ａに対してスムーズに傾動することで、弁体部４２ａの運動方向は、摺動部４３ａとボディ４１の下側内壁摺動部とのクリアランスにより規制され難い。従って、摺動部４３ａに対して弁体部４２ａが上記「軸線間のずれ」（＝弁体部４２ａと弁座部４１ｂとの軸線のずれ）がなくなる（小さくなる）方向に相対的に移動（傾動）することで、上記「軸線間のずれ」の発生が抑制され得る。この結果、図３（ａ）に示すように第２部材４２が閉弁位置にある場合において、弁体部４２ａと弁座部４１ｂの間の当接力において偏り（偏荷重）が発生し難くなる。
【００５４】
図３（ｂ）では、図３（ａ）の状態から制御弁４５が開弁され、制御圧Psがレール圧Pcから低下して上記「ニードル開弁圧」にまで低下した直後の状態（即ち、ニードル一体物が上昇開始して燃料噴射が開始される状態）が示されている。リフト量は微小であり、噴射室Ｒ５内の圧力はなおも燃焼室圧力（低圧）に等しい。
【００５５】
制御弁４５が開弁すると、燃料排出路Ｃ３を介して制御室Ｒ２から燃料タンクＴへ燃料が排出されていき、制御圧Psがレール圧Pcから低下していく。これに伴って、燃料流入路Ｃ２を通して制御室Ｒ２に燃料供給路Ｃ１から燃料が流入する。この結果、制御圧Psは、燃料排出路Ｃ３に介装されたオリフィスＺ２の開口面積により決定される流出流量Qoutと、燃料流入路Ｃ２に介装されたオリフィスＺ１の開口面積により決定される流入流量Qinとの差（＝Qout−Qin）に応じた速度をもってレール圧Pcから低下していく。そして、低下していく制御圧Psが上記「ニードル開弁圧」まで達すると、第２部材４２（ニードル一体物）が開弁し、燃料噴射が開始される。
【００５６】
このように、ニードル一体物の上昇開始直後（開弁直後）では、弁体部４２ａと弁座部４１ｂとの間で形成される上記「環状オリフィス」を通過する燃料の流れに起因して所謂自動調心作用が働く。この結果、弁体部４２ａが上記「軸線間のずれ」がなくなる（小さくなる）方向に積極的に傾動し得る。この作用により、上述したニードル一体物の開弁直後（リフト量が微小）における「燃料流量の間のばらつき」の発生が抑制され得る。
【００５７】
図３（ｃ）では、図３（ｂ）の状態から制御弁４５がなおも開弁状態にあり、制御圧Psがなおも低下してニードル一体物が閉弁位置から十分に上昇した状態が示されている。リフト量は大きく、噴射室Ｒ５内の圧力はレール圧Pc（高圧）に等しい。燃料噴射は継続されている。
【００５８】
図３（ｄ）では、図３（ｃ）の状態から制御弁４５が閉弁された直後の状態が示されている。リフト量は大きく、噴射室Ｒ５内の圧力はレール圧Pc（高圧）に等しい。制御弁４５が閉弁すると、燃料排出路Ｃ３が遮断されて制御室Ｒ２からの燃料の排出が中止される（Qout＝０）。一方、燃料流入路Ｃ２を通した制御室Ｒ２への燃料の流入はなおも継続される（Qin＞０）。この結果、ニードル一体物は、制御室Ｒ２内の燃料の体積の増大に応じて下降していく。この間も、燃料噴射は継続される。そして、リフト量＝０に達すると、第２部材４２（ニードル一体物）が閉弁し、燃料噴射が終了する。
【００５９】
以上、説明したように、本発明によるＶＣＯ型の燃料噴射制御装置の実施形態によれば、摺動部４３ａ，４４ａを含む第１部材４３，４４（特に、下側第１部材４３）と、弁体部４２ａを含む第２部材４２と、が別体で構成されている。従って、弁体部４２ａが摺動部４３ａに対して傾動し得ることで、上記「軸線間のずれ」（＝弁体部４２ａと弁座部４１ｂとの軸線のずれ）の発生が抑制され得る。この結果、第２部材４２が閉弁位置にある場合における上述した「偏荷重」の問題、並びに、第２部材４２（ニードル一体物）の開弁直後（リフト量が微小）における上述した「燃料流量の間のばらつき」の問題の発生が抑制され得る。
【００６０】
更には、下側第１部材４３の下端部に低圧の凹部空間Ｒ４が設けられ、且つ、「上側当接部分」（当接部４３ｂと当接部４２ｃとが当接する円形の部分）の直径D2が、「下側当接部分」（弁体部４２ａと弁座部４１ｂとが当接する円形の部分）の直径D1よりも大きい。これにより、レール圧Pc（高圧）を利用して第２部材４２を下側第１部材４３に対して常時上方向に押し付けることができ、第２部材４２を下側第１部材４３と常時一体的にのみ移動させることが保証され得る。この結果、凹部空間Ｒ４とノズル室Ｒ１とが区画された状態を維持することができる。
【００６１】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、第１部材が、摺動部４３ａを有する下側第１部材４３と摺動部４４ａを有する上側第１部材４４の２つの部材から構成されているが（摺動部４４ａの外径＞摺動部４３ａの外径）、下側第１部材４３と上側第１部材４４とを一体にして、摺動部４３ａ、４４ａを有する第１部材を一体で構成してもよい。この場合、摺動部４３ａ、４４ａの同軸加工を容易にするため、摺動部４３ａ、４４ａの外径（及び、上側・下側内壁摺動部の内径）を同一とすることが好ましい。
【００６２】
また、上記実施形態においては、下側第１部材４３の下端部の当接部４３ｂがテーパー状を呈していて、第２部材４２の上端部の当接部４２ｃが球面状を呈しているが、これらの形状は、第２部材４２が下側第１部材４３に対して傾動しても凹部空間Ｒ４とノズル室Ｒ１とが区画された状態を維持することができる範囲内において、いかなる形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の全体の概略構成図である。
【図２】図１に示した装置における第２部材の周りを拡大した拡大図である。
【図３】図１に示した装置の作動の一例を示した図である。
【図４】従来の燃料噴射制御装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
２０…燃料ポンプ、３０…コモンレール、４０…インジェクタ、４１…ボディ、４１ａ…噴孔、４１ｂ…弁座部、４２…第２部材、４２ａ…弁体部、４２ｃ…当接部、４３…下側第１部材、４３ａ…摺動部、４３ｂ…当接部、４４…上側第１部材（コマンドピストン）、４４ａ…摺動部、４５…制御弁、５０…ＥＣＵ、Ｃ１…燃料供給路、Ｃ２…燃料流入路、Ｃ３…燃料排出路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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