(57)【要約】【課題】燃料噴射装置において、圧力源による燃料の圧力変動の影響を抑制し、燃料噴射特性を向上することを課題とする。【解決手段】燃料噴射装置１は、燃料噴射弁２と切替弁３とを備えている。燃料噴射弁２は、先端に噴孔４が穿設されたノズルボディ５と、ノズルボディ５の内部に収容され、ノズルボディ５内部の基端側に背圧室８を形成するとともに、先端側に調量室９を形成するピストン７と、背圧室８と調量室９とを連通状態とする第一燃料通路１０及び第二燃料通路１１と、コモンレールから背圧室８への燃料導入によるピストン７の移動に伴って開弁する弁体１４とを備えている。切替弁３は、コモンレールから背圧室８へ燃料を導入する状態、背圧室８と調量室９とを接続する状態、背圧室８と調量室９との連通を遮断し、背圧室８とコモンレールとの連通を遮断した状態、を切替える。【選択図】図１
2009156059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に噴孔が穿設されたノズルボディと、
当該ノズルボディの内部に収容され、当該ノズルボディ内部の基端側に背圧室を形成するとともに、先端側に調量室を形成するピストンと、
前記背圧室と前記調量室との連通を許容又は遮断する燃料通路と、
前記背圧室への外部からの燃料導入による前記ピストンの移動に伴って開弁する弁体と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記ノズルボディ内の前記調量室より先端側に形成され、前記弁体を収容する収容室と、
当該収容室と前記調量室とを接続する連通路と、
前記弁体を前記連通路側に付勢して前記連通路を閉塞させる弾性体と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記ピストンは、円筒状に形成され、
前記弁体は、前記ピストンの内側に摺動可能に収納され、前記噴孔を閉塞するニードル弁であり、
前記燃料通路が前記弁体内に形成されたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記ピストンの前記背圧室側の受圧面積が前記調量室側の受圧面積よりも広いことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記燃料通路に逆止弁を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記燃料通路に接続するリターン通路と、
前記リターン通路に配置されたリリーフ弁と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記調量室内の燃料量を測定する計測手段を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載の燃料噴射弁と、
当該燃料噴射弁の外部から前記背圧室へ燃料を導入する状態と、前記背圧室と前記調量室とを接続する状態と、前記背圧室及び前記調量室の双方と外部との連通を遮断した状態と、を切替える切替手段を備えたことを特徴とする燃料噴射装置。
【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弁及び燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機関に形成された気筒内に流体を供給する流体供給装置が知られている。このような流体供給装置の一つに、噴射用の流体を供給する圧力源ユニットと、圧力源ユニットから供給される流体を気筒内に噴射する噴射弁とを備え、圧力源ユニットと噴射弁との間に、気筒内への流体供給量を制御する計量機構を備えるものがある。
【０００３】
このような流体供給装置を改良したものが、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された流体供給装置は、圧力源ユニットと噴射弁との間に計量シリンダを配置している。この計量シリンダの内部にはピストンが配置され、このピストンにより計量シリンダ内が計量室と圧力室とに区画されている。計量室は電磁弁を介して圧力源ユニットに接続されており、この電磁弁が開弁することにより計量室へ流体が供給される。また、このような流体供給装置は、ピストン位置を検出する検出器を備えている。この流体供給装置は、制御装置により、検出器から得られるピストン位置検出結果と流体供給量目標値とに基づいて流体を計量室へ蓄積する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８５２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような流体供給装置をエンジンの燃料噴射装置に適用させることができる。このような燃料噴射装置は、コモンレール内の圧力変動の影響等により生じる燃料噴射弁への燃料供給量のばらつきを抑制する。しかしながら、このような流体供給装置を燃料噴射装置に適用した場合、燃料噴射装置は、燃料の噴射特性を改善する余地を残している。
【０００６】
そこで、本発明は、燃料噴射装置において、圧力源による燃料の圧力変動の影響を抑制し、燃料噴射特性を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明の燃料噴射弁は、先端に噴孔が穿設されたノズルボディと、当該ノズルボディの内部に収容され、当該ノズルボディ内部の基端側に背圧室を形成するとともに、先端側に調量室を形成するピストンと、前記背圧室と前記調量室との連通を許容又は遮断する燃料通路と、前記背圧室への外部からの燃料導入による前記ピストンの移動に伴って開弁する弁体と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、燃料の噴射と調量を異なるタイミングで別個に行うことができるので、精度良く調量した燃料を噴射することができる。
【０００８】
コモンレールを用いた燃料噴射弁は、弁体が開弁状態となる時に、噴射と調量が同時に行われるものがある。これに対して、本発明の燃料噴射弁は、燃料噴射の工程と燃料調量の工程とが別々になっている。ピストンの動きを交えてこれらの工程を説明すると、本発明の燃料噴射弁では、ピストンが基端側へ移動することにより、予め貯留されている背圧室内の燃料が調量室へ充填される。一方、ピストンが先端側へ移動することにより、調量室内の燃料が噴射される。このように、燃料噴射の工程と燃料調量の工程とを分離したことにより、調量時にコモンレールの圧力脈動の影響を受けることがない。このため、安定した調量精度が得られ、噴射量精度及び噴射率などの噴射特性を向上することができる。また、背圧室に供給された燃料はその後調量室へ送られて噴射されるため、加圧された燃料のほとんどが噴射される。このため、無駄な燃料の加圧を抑制することができる。さらに、背圧室と調量室とが同一のシリンダ内に形成されているため、燃料のリークを抑制することができる。
【０００９】
このような燃料噴射弁において、前記ノズルボディ内の前記調量室より先端側に形成され、前記弁体を収容する収容室と、当該収容室と前記調量室とを接続する連通路と、前記弁体を前記連通路側に付勢して前記連通路を閉塞させる弾性体と、を備えた構成とすることができる（請求項２）。
【００１０】
このような燃料噴射弁において、前記ピストンは、円筒状に形成され、前記弁体は、前記ピストンの内側に摺動可能に収納され、前記噴孔を閉塞するニードル弁であり、前記燃料通路が前記弁体内に形成された構成とすることができる（請求項３）。このような構成とすることにより、噴射停止時における噴孔からの燃料の漏洩を抑制することができる。これにより、本発明の燃料噴射弁を搭載するエンジンは、ＨＣの発生を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の燃料噴射弁は、前記ピストンの前記背圧室側の受圧面積が前記調量室側の受圧面積よりも広い構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、調量室内の燃料を背圧室内の燃料よりも高圧にすることができるので、高圧で燃料を噴射することができる。
【００１２】
このような燃料噴射弁は、前記燃料通路に逆止弁を備えた構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、調量室に充填された燃料の逆流が抑制される。これにより、高圧な燃料を噴射することができる。
【００１３】
このような燃料噴射弁において、前記燃料通路に接続するリターン通路と、前記リターン通路に配置されたリリーフ弁と、を備えた構成とすることができる（請求項６）。このような構成とすることにより、調量室内の圧力が上昇することを抑制することができる。これにより、噴射時以外における調量室内の圧力上昇を抑制し、燃料噴射を抑制する。
【００１４】
また、このような燃料噴射弁において、前記調量室内の燃料量を測定する計測手段を備えた構成とすることができる（請求項７）。このような構成とすることにより、さらに燃料の調量精度を向上することができる。このような計測手段は、ピストンのリフト量から調量室内の燃料充填量を計測することができる。このように燃料充填量を計測しながら、燃料の調量を行うことができる。これにより、調量精度を向上することができる。
【００１５】
上記の課題を解決する本発明の燃料噴射装置は、本発明のいずれかの燃料噴射弁と、外部から前記背圧室へ燃料を導入する状態と、前記背圧室と前記調量室とを接続する状態と、前記背圧室及び前記調量室の双方と外部との連通を遮断した状態と、を切替える切替手段を備えたことを特徴とする（請求項８）。このような構成とすることにより、背圧室内及び調量室内の接続状態を切替え、燃料噴射と燃料調量とを実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料噴射弁は、燃料の噴射と燃料の調量とを別個に行うことにより、噴射特性を向上させることができる。また、不要な燃料の加圧を抑制するとともに、燃料のリークを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の燃料噴射装置１を示した説明図である。燃料噴射装置１は、燃料噴射弁２と本発明の切替手段に相当する切替弁３とを備えている。
【００１９】
まず、燃料噴射弁２の構成を説明する。燃料噴射弁２は、先端に噴孔４が穿設されたノズルボディ５を備えている。このノズルボディ５内部にはシリンダ６が形成されている。シリンダ６には、凸部６ａが形成されている。さらに、燃料噴射弁２には、このシリンダ６内で摺動するピストン７が備えられている。ピストン７は、ピストン部７ａ、頚部７ｂ、基端部７ｃとから成っている。ピストン部７ａは、凸部６ａよりも先端側でシリンダ６に摺動可能に配置されている。これにより、このピストン７は、シリンダ６内部の基端側に背圧室８を形成するとともに、シリンダ６内部の先端側に調量室９を形成している。この背圧室８からは第一燃料通路１０が延びている。また、調量室９からは第二燃料通路１１が延びている。第一燃料通路１０と第二燃料通路１１とは、切替弁３内で接続可能となっている。このような第一燃料通路１０と第二燃料通路１１とは、切替弁３により連通することにより、本発明の燃料通路を構成する。さらに、シリンダの凸部６ａとピストン７の基端部７ａとの間に第一ばね１２が狭持されている。第一ばね１２は、ピストン７を基端側に付勢している。なお、シリンダの凸部６ａとピストン７の頚部７ｂとの間は、燃料が通過するのに十分な隙間がある。また、ピストン基端部７ｃとシリンダ６の壁面の間にも、燃料が通過するのに十分な隙間がある。
【００２０】
調量室９の先端側に収容室１３が形成されている。この収容室１３は、連通路２０によって調量室９と接続されている。また、この収容室１３は、噴孔４によって、ノズルボディ５の外部と連通している。収容室１３内には、球状の弁体１４と、この弁体１４を連通路２０側に付勢する第二ばね１５とが収容されている。弁体１４は、第二ばね１５により付勢されて連通路２０を閉塞している。このような弁体１４は本発明の弁体に相当し、第二ばね１５は本発明の弾性体に相当する。
【００２１】
さらに、第二燃料通路１１には、調量室９側から切替弁３への燃料の逆流を防止する逆止弁１７が備えられている。また、第二燃料通路１１上の切替弁３と逆止弁１７との間からリターン通路１８が分岐している。このリターン通路１８にはリターン通路１８側から第二燃料通路１１側への燃料の逆流を防止するとともに、燃料をリリーフするリリーフ弁１９が備えられている。このリリーフ弁１９は、弁体１４よりも低い圧力で開弁する。また、このようなリリーフ弁１９は第二燃料通路１１内へのエアの混入を防止する。
【００２２】
次に、切替弁３について説明する。切替弁３には、上述した第一燃料通路１０及び第二燃料通路１１が接続されている。また、切替弁３には、第三燃料通路１６が接続されている。第三燃料通路１６は切替弁３とコモンレール（図示しない）とを接続している。切替弁３は、コモンレールから背圧室８へ燃料を導入する状態と、背圧室８と調量室９とを接続する状態と、背圧室８と調量室９の双方と外部とを遮断した状態とを切替える切替弁である。ここで、背圧室８と調量室９の双方と外部とを遮断した状態となると、背圧室８はコモンレールとの接続が遮断される。このとき、背圧室８内の燃料、及び、調量室９内の燃料はこのままの状態で維持される。すなわち、燃料が増減しない。
【００２３】
図２は、切替弁３の概略構成を示した説明図である。図２（ａ１）は、背圧室８と外部との接続を遮断し、調量室９と外部との接続を遮断した状態を示した説明図であり、図２（ｂ１）は、背圧室８と調量室９とを接続した状態を示した説明図であり、図２（ｃ１）は、背圧室８とコモンレールとを接続し、背圧室８へ燃料を導入する状態を示した説明図である。図２（ａ２）は、図２（ａ１）の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図である。図２（ｂ２）は、図２（ｂ１）の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図であり、図２（ｃ２）は、図２（ｃ１）の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図である。
【００２４】
切替弁３は、第一弁体３１、第二弁体３２、第三弁体３３、第三ばね３４、第四ばね３５を備えている。これらの構成要素は、切替弁３の内部に形成された通路内に第一弁体３１、第二弁体３２、第三ばね３４、第三弁体３３、第四ばね３５の順に配置されている。第一弁体３１は、背圧室８側に接続する第一燃料通路１０と調量室９側に接続する第二燃料通路１１との連通の許容、遮断を切替える弁体である。この第一弁体３１は、ピエゾアクチュエータ（図示しない）により駆動され、ピエゾアクチュエータの伸縮に応じて移動する。第二弁体３２は、球状の弁体で第一弁体３１の移動に伴って移動し、第一燃料通路１０と第二燃料通路１１との連通の許容、遮断を切替える弁体である。第三弁体３３は、背圧室８側に接続する第一燃料通路１０とコモンレール側に接続する第三燃料通路１６との連通の許容、遮断を切替える弁体である。第三ばね３４は第二弁体３２と第三弁体３３との間に、狭持されている。第四ばね３５は、第三弁体３３を第二弁体３２側へ付勢している。このような第四ばね３５のばね定数は第三ばね３４のばね定数よりも大きい。
【００２５】
ピエゾアクチュエータに電圧が印加されていない状態では、図２（ａ１）に示す状態となっている。第二弁体３２は、第三ばね３４により第一弁体３１側に付勢されて、第一燃料通路１０と第二燃料通路１１との連通を遮断している。第三弁体３３は、第四ばね３５により第二弁体３２側に付勢されて、第一燃料通路１０と第三燃料通路１６との連通を遮断している。すなわち、第一燃料通路１０、第二燃料通路１１、第三燃料通路１６は、切替弁３において燃料の流通が遮断されている。
【００２６】
次に、ピエゾアクチュエータに低電圧が印加された場合について説明する。ピエゾアクチュエータに低電圧が印加されると、図２（ｂ１）に示す状態となる。この場合、ピエゾアクチュエータにより第一弁体３１が第二弁体３２側へ移動する。このとき、第一弁体３１は、第二弁体３２を第三弁体３３側に押付ける。第二弁体３２は、第三ばね３４の付勢力よりも強い力で第一弁体３１に押される。このため、第二弁体３２は第三弁体３３側に移動し、第三弁体３３に接触する。第三弁体３３は、第二弁体３２に押されるが、この時点では、第二弁体３２が第三弁体３３を押す力よりも、第二制御ばね３４の付勢力のほうが強いため、第一燃料通路１０と第三燃料通路１６との連通を遮断している。このとき、第一弁体３１、第二弁体３２のいずれも第一燃料通路１０と第二燃料通路１１とを連通しており、第一燃料通路１０と第二燃料通路１１とが連通された状態となる。すなわち、燃料噴射装置１の背圧室８と調量室９とが連通した状態となる。
【００２７】
次に、図２（ｂ１）に示す状態からさらに高い電圧がピエゾアクチュエータに印加されると、図２（ｃ１）に示す状態となる。この場合、ピエゾアクチュエータにより、第一弁体３１は第二弁体３２をさらに第三弁体３３側に押付ける。これとともに、第一弁体３１は、第一燃料通路１０と第二燃料通路１１との連通を遮断する。また、このとき、第二弁体３２は第四ばね３５の付勢力よりも強い力で第三弁体３３を押付けるため、第三弁体３３は第一弁体３１側から離れる方向へ移動する。このように、第一燃料通路１０と第三燃料通路１６とが連通された状態となる。これにより、燃料噴射装置１は、背圧室８とコモンレールとを連通し、背圧室８へ燃料を導入する状態となる。
【００２８】
次に、このような切替弁３の各状態における燃料噴射装置１の動作を説明する。図３は、燃料噴射装置１による噴射が終了した状態を示した説明図である。ここでは、切替弁３は、図２（ｃ１）の状態、すなわち、コモンレールから背圧室８へ燃料を導入する状態である。このとき、ピストン７は、先端側に位置している。すなわち、調量室９内の燃料が噴出されているため、調量室９の容積はほぼ空の状態である。一方、背圧室８内は、コモンレールから燃料が供給され、燃料で満たされた状態である。このように噴射が終了すると、切替弁３は、図２（ｂ１）に示す状態、すなわち、背圧室８と調量室９とを連通する状態へ移行する。
【００２９】
図４は、切替弁３が、背圧室８と調量室９とを接続する状態となった場合の燃料噴射装置１の動作状態を示した説明図である。このような状態では、高圧な状態の燃料で満たされた背圧室８内から切替弁３側へ向かって燃料が導出される。このとき、第一ばね１２の付勢力を受けて、ピストン７が基端側へ移動し始める。これにより、背圧室８内から吐出された燃料が第一燃料通路１０、切替弁３、第二燃料通路１１を通過して、調量室９へ充填される。また、このような調量状態において、必要以上に調量室９内が圧力上昇するような場合には、リリーフ弁が開弁する。これにより、調量室９内の圧力上昇が抑制されて、弁体１４の閉弁状態が維持され、噴射が抑制される。
【００３０】
このような状態において、噴射に必要な燃料が調量室９内に充填されると、切替弁３は、図２（ａ１）に示す状態、すなわち、背圧室８と調量室９との連通を遮断し、背圧室８とコモンレールとの連通も遮断した状態へ移行する。図５は、切替弁３が背圧室８と調量室９との連通を遮断し、背圧室８とコモンレールとの連通を遮断した状態となった場合の燃料噴射装置１の動作状態を示した説明図である。このとき、背圧室８内及び調量室９内の燃料はそのままの状態で維持される。すなわち、この状態は、燃料噴射弁２による燃料の噴射までの待機状態である。
【００３１】
次に、燃料噴射弁２による燃料の噴射時期となると、切替弁３は、図２（ｃ１）に示す状態、すなわち、コモンレールから背圧室８へ燃料を導入する状態へ移行する。図６は、切替弁３が背圧室８へ燃料を導入する状態へ移行した状態における燃料噴射装置１の作動状態を示した説明図である。切替弁３が背圧室８へ燃料を導入する状態へ移行すると、コモンレールから背圧室８内へ燃料が供給されることになる。このように、背圧室８内へ燃料が供給されることにより、調量室９内と比較して背圧室８内の圧力が上昇するため、ピストン７が先端側へ向かって移動を始める。このように、ピストン７が先端側へ移動することにより、調量室９の容積が減少し、調量室９内の圧力が上昇する。このように調量室９内の圧力が上昇することにより、弁体１４が開弁し、調量室９と噴孔４が連通する。これにより、調量室９内の燃料が噴射される。このように、調量室９内の燃料が噴射されるのと同時に、背圧室８内には、次回に、調量室９内に充填するための燃料が貯留されている。
【００３２】
燃料噴射装置１は、燃料噴射の工程と燃料調量の工程とを分離しているため、調量時にコモンレールの圧力脈動の影響を受けることがない。また、噴射と同時に調量を行う従来の噴射装置と比較して、燃料の噴射量を噴射前に調量することができるため、噴射する燃料の調量精度が上昇する。従来の噴射装置では開弁時間で燃料の噴射量が決定されていた。また、噴射と同時に燃料の調量を行うため、開弁時間が増加すると、噴射する燃料が増減してしまっていた。これに対し、本発明の燃料噴射装置１では、噴射する燃料の量は予め調量されているため、燃料を噴射し過ぎることがない。さらに、燃料噴射装置１は、噴射と噴射との間に噴射量を調整できるので、噴射する燃料の調量精度が上昇する。例えば、４０００ＲＰＭでエンジンが駆動する場合、噴射の間隔が３０ｍｓなので、噴射に必要な燃料をこの時間内で調量することができる。また、弁体１４の移動速度を上昇させても、噴射量に影響しない。このため、弁体１４の移動速度を上昇させることにより、噴射開始時から高噴射を実現することができる。
【実施例２】
【００３３】
次に、本発明の実施例２について説明する。図７は本実施例の燃料噴射装置５１の概略構成を示した説明図である。本実施例の燃料噴射装置５１は、燃料噴射弁５２と切替弁３とを備えている。切替弁３は実施例１の切替弁３と同様の構成となっている。
【００３４】
燃料噴射弁５２は、ノズルボディ５５を備えている。このノズルボディ５５には、実施例１のシリンダ６と異なるシリンダ５６が形成されている。シリンダ５６は、先端側５６ａに比較して基端側５６ｂが大径に形成されている。また、燃料噴射弁５２には、このシリンダ５６内で摺動するピストン５７が備えられている。ピストン５７は小径部５７ａと大径部５７ｂとからなり、小径部５７ａはシリンダ５６の先端側５６ａに配置され、大径部５７ｂはシリンダ５６の基端側５６ｂに配置されている。このようなピストン５７は、シリンダ５６内部の基端側５６ｂに背圧室５８を形成するとともに、シリンダ５６内部の先端側５６ａに調量室５９を形成している。さらに、小径部５７ａとシリンダ５６の基端側５６ｂとの間に形成される空間５４内に第五ばね５３が配置されている。この第五ばね５３は、ピストン５７の大径部５７ｂとシリンダ５６の基端側５６ｂの間で狭持され、ピストン５７を燃料噴射弁５２の基端側に向けて付勢している。また、空間５４にはリーク回収用経路６０が接続されている。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
このような燃料噴射弁５２において、ピストン５７は小径部５７ａと大径部５７ｂとを備え、ピストン５７の背圧室５８側の受圧面積が調量室８９側の受圧面積よりも広い。これにより、背圧室５８内の燃料の圧力よりも調量室５９内の燃料の圧力を高圧にすることができる。燃料噴射弁５２の噴射時には、背圧室５８の圧力はコモンレールの圧力であるため、このような構成であれば、調量室５９の圧力はコモンレールの圧力よりも高圧となる。このため、燃料の噴射圧をコモンレールの圧力よりも高圧にして噴射することができる。
【実施例３】
【００３６】
次に、本発明の実施例３について説明する。図８は本実施例の燃料噴射装置６１の概略構成を示した説明図である。図９は燃料噴射装置６１の先端部を拡大して示した説明図である。本実施例の燃料噴射装置６１は、燃料噴射弁６２と切替弁３とを備えている。切替弁３は実施例１の切替弁３と同様の構成となっている。
【００３７】
燃料噴射弁６２は、ノズルボディ６５を備えている。このノズルボディ６５内部にはシリンダ６６が形成されている。シリンダ６６は、先端部６６ａと、先端部６６ａと比較して大径の中央部６６ｂと、先端部６６ａと比較して小径の基端部６６ｃとを備えている。また、シリンダ６６の先端側に、ノズルボディ６５の先端へ向かってテーパ状に細くなるシート部６３が形成されている。シート部６３の先端側で噴孔６４が穿設されており、噴孔６４によりノズルボディ６５の内部と外部とが連通している。さらに、燃料噴射弁６２には、ピストン６７と弁体７４とが備えられている。ピストン６７はシリンダ６６内で摺動する。また、ピストン６７は、円筒形状に形成され、このピストン６７の内周側において、弁体７４が摺動する構成となっている。
【００３８】
弁体７４は、先端側が尖形のニードル弁である。弁体７４の先端側はシート部６３に着座し、噴孔６４を閉塞する。これにより、燃料噴射弁６２は燃料の噴射を停止する。弁体７４の基端部はシリンダ６６の基端部６６ｃに摺動可能に配置されている。弁体７４の基端側では、本発明の弾性体に相当する第六ばね７５が弁体７４を先端側に付勢して狭持されている。また、弁体７４の内部には燃料通路７３が形成されている。この燃料通路７３の一端は、シリンダ６６の基端部６６ｃに開口し、他端はシート部６３の基端側に開口している。さらに、弁体７４の先端側における燃料通路７３の端部には、弁体７４の外部から燃料通路７３への燃料の逆流を防止する逆止弁７７が配置されている。
【００３９】
ピストン６７は外径の異なる小径部６７ａと大径部６７ｂとを備えている。小径部６７ａはシリンダ６６の先端部６６ａに配置され、大径部６７ｂはシリンダ６６の中央部６６ｂに配置されている。
【００４０】
このピストン６７と弁体７４とは、シリンダ６６内部の中央部６６ｂに背圧室６８を形成するとともに、シリンダ６６内部の先端部６６ａに調量室６９を形成している。さらに、ピストン６７の小径部６７ａとシリンダ６６の中央部６６ｂとの間に形成される空間７０内に第七ばね７２が配置されている。この第七ばね７２は、ピストン６７の大径部６７ａとシリンダ６６の中央部６６ｂとの間で狭持され、ピストン６７を基端側に付勢している。また、ピストン６７の大径部６７ｂには、大径部６７ｂの基端側と先端側とを接続する通路が形成されており、背圧室６８内と空間７０内との間を燃料が流通することができる。
【００４１】
背圧室６８と切替弁３とは、第一燃料通路１０によって接続されている。シリンダ６６の基端部６６ｃと切替弁３とは第二燃料通路１１と接続されている。切替弁３の状態によって、第一燃料通路１０と第二燃料通路１１とが連通する場合、第一燃料通路１０、第二燃料通路１１、弁体７４の燃料通路７３を介して、背圧室６８の燃料が調量室６９へ充填される。このような第一燃料通路１０、第二燃料通路１１、燃料通路７３とが連通することにより、本発明の燃料通路を構成する。また、シリンダ６６の基端部６６ｃにはリターン通路１８が接続されており、不要な燃料がリターンすることができる。
【００４２】
なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
次に、この燃料噴射装置６１の動作を説明する。図１０は燃料噴射直後の燃料噴射装置６１を示した説明図である。図１１は背圧室６８と調量室６９とを連通した状態における燃料噴射装置６１を示した説明図である。図１２は噴射待機中の燃料噴射装置６１を示した説明図である。図１３は燃料を噴射中の燃料噴射装置６１を示した説明図である。
【００４４】
図１０に示す燃料噴射装置６１では、調量室６９はほぼ空の状態である。一方、背圧室６８は燃料が充填された状態になっている。この状態から切替弁３が背圧室６８と調量室６９とを連通する状態へ移行すると、燃料噴射装置６１は図１１に示す状態となる。燃料噴射装置６１が図１１に示す状態の場合、第七ばね７２の付勢力によりピストン５７が基端側に移動し始め、背圧室６８の燃料が第一燃料通路１０、第二燃料通路１１、基端部６６ｃ、燃料通路７３を通じて、調量室６９へ充填される。調量室６９内に次回に噴射する燃料が調量されると、切替弁３は、背圧室６８と調量室６９との連通を遮断し、背圧室６８とコモンレールとの連通も遮断した状態へ移行する。これにより、燃料噴射装置６１は図１２に示す状態となる。図１２に燃料噴射装置６１は燃料の噴射時までその状態を維持する。次に燃料の噴射時期となると、切替弁３は背圧室６８へ燃料を導入する状態へ移行する。これにより、燃料噴射装置６１は図１３に示す状態となる。この状態では、コモンレールから背圧室６８内へ燃料が供給される。これにより、背圧室６８側の圧力が上昇し、ピストン６７が先端側に移動する。このため、調量室６９の容積が減少し、調量室６９内の圧力が上昇する。この圧力の上昇により、弁体７４が基端側に移動し、噴孔６４が開通する。これにより、調量室６９内の燃料が噴孔６４から噴射されることとなる。このように、調量室６９内の燃料が噴射されるのと同時に、背圧室６８内には、次に調量室６９内に充填されるための燃料が貯留されている。
【００４５】
本実施例の燃料噴射装置６１は、弁体７４がシート部６３に着座し、噴孔６４を閉塞する。このため、実施例１の燃料噴射装置１に比べ、燃料噴射停止時の噴孔６４からの燃料の漏洩を抑制することができ、ＨＣ発生を低減することができる。本実施例の燃料噴射装置６１は、調量精度の確保と軽負荷時におけるＨＣ発生低減の両立を図っている。
【実施例４】
【００４６】
次に、本発明の実施例４について説明する。図１４は燃料噴射装置８１の概略構成を示した説明図である。燃料噴射装置８１は、実施例１の燃料噴射装置１とほぼ同様の構成となっている。但し、燃料噴射装置８１は、ピストン７の基端側にリフトセンサ８２が配置されている点で、実施例１の燃料噴射弁１と相違している。このリフトセンサ８２は本発明の計測手段に相当する。このようなリフトセンサ８２は、ピストン７の位置を計測する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
次に、実施例４のその他の構成について説明する。図１５は燃料噴射装置９１の概略構成を示した説明図である。燃料噴射装置９１は、実施例１の燃料噴射装置１とほぼ同様の構成となっている。但し、燃料噴射装置９１は、実施例１のピストン７に代えてピストン９２を備えている点、及び、シリンダ６内にギャップセンサ９３を備えている点で、実施例１の燃料噴射装置１と相違している。ピストン９２は、先端側ピストン部９２ａ、頚部９２ｂ、基端側ピストン部９２ｃから成っている。先端側ピストン部９２ａは、シリンダ６の凸部６ａよりも先端側でシリンダ６に摺動可能に配置され、先端側ピストン部９２ａとシリンダ６との接触面はシールされている。また、基端側ピストン部９２ｃは、シリンダ６の凸部６ａよりも基端側でシリンダ６に摺動可能に配置され、基端側ピストン部９２ｃとシリンダ６との接触面はシールされている。このようなピストン９２は、シリンダ６内の基端側に背圧室９８を形成し、シリンダ６内の先端側に調量室９９を形成する。また、先端側ピストン部９２ａと基端側ピストン部９２ｂとの間に低圧室９４を形成する。背圧室９８、調量室９９は、実施例１の背圧室８、調量室９と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。低圧室９４内は、背圧室９８、調量室９９に比べ、低圧に維持されている。低圧室９４内における凸部６ａの先端側にはギャップセンサ９３が配置されている。このギャップセンサ９３は、本発明の計測手段に相当する。ギャップセンサ９３は、先端側ピストン部９２ａとの距離を計測し、ピストンの位置を計測する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
次に、上記の構成と異なるその他の構成について説明する。図１６は燃料噴射装置１０１の概略構成を示した説明図である。燃料噴射装置１０１は、実施例１の燃料噴射装置１とほぼ同様の構成をしている。但し、燃料噴射装置１０１は、実施例１のピストン７のピストン部７ａに磁石１０２を埋設した点、及び、この磁石の磁束を検出する検出コイル１０３を備えた点で、実施例１の燃料噴射装置１と相違している。このような磁石１０２と検出コイル１０３とを組み合わせたものは、本発明の検出手段に相当する。ピストン７に磁石１０２を埋設したことにより、ピストン７の移動に伴って、検出コイル１０３において計測する磁束が変化する。このような磁束の変化に基づいて、ピストン７の位置を計測する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
以上の本実施例の燃料噴射装置８１、９１、１０１は、ピストン７又はピストン９２の位置を正確に計測することにより、調量室９内に充填された燃料量を正確に把握することができる。これにより、調量精度をさらに向上している。
【００５０】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１の燃料噴射装置の概略構成を示した説明図である。
【図２】切替弁の概略構成を示した説明図であって、（ａ１）は、背圧室と調量室との連通を遮断するとともに、背圧室とコモンレールとの連通も遮断した状態を示した説明図であり、（ａ２）は、（ａ１）の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図であり、（ｂ１）は、背圧室と調量室とを連通した状態を示した説明図であり、（ｂ２）は、（ｂ１）の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図であり、（ｃ１）は、背圧室とコモンレールとを連通し、背圧室へ燃料を導入する状態を示した説明図であり、（ｃ２）は、（ｃ１）の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図である。
【図３】燃料噴射直後の実施例１の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図４】背圧室と調量室とを連通したの状態の実施例１の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図５】噴射待機中の実施例１の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図６】燃料を噴射中の実施例１の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図７】実施例２の燃料噴射装置の概略構成を示した説明図である。
【図８】実施例３の燃料噴射装置の概略構成を示した説明図である。
【図９】実施例３の燃料噴射装置の先端部を拡大して示した説明図である。
【図１０】燃料噴射直後の実施例３の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図１１】背圧室と調量室とを連通した状態の実施例３の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図１２】噴射待機中の実施例３の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図１３】燃料を噴射中の実施例３の燃料噴射装置を示した説明図である。
【図１４】実施例４の燃料噴射装置の概略構成の一例を示した説明図である。
【図１５】実施例４の他の燃料噴射装置の概略構成を示した説明図である。
【図１６】実施例４のさらに他の燃料噴射装置の概略構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、５１、６１、８１、９１、１０１  燃料噴射装置
２、５２、６２  燃料噴射弁
３  切替弁
４、６４  噴孔
５、５５、６５  ノズルボディ
６、５６、６６  シリンダ
７、５７、６７、９２  ピストン
８、５８、６８、９８  背圧室
９、５９、６９、９９  調量室
１０  第一燃料通路
１１  第二燃料通路
１３  収容室
１４、７４  弁体
１５  第二ばね
１７  逆止弁
１８  リターン通路
１９  リリーフ弁
２０  連通路
６３  シート部
７３  燃料通路
７５  第六ばね
８２  リフトセンサ
９３  ギャップセンサ
１０２  磁石
１０３  検出コイル
【図１】
2009156059.tif 000003
【図２】
2009156059.tif 000004
【図３】
2009156059.tif 000005
【図４】
2009156059.tif 000006
【図５】
2009156059.tif 000007
【図６】
2009156059.tif 000008
【図７】
2009156059.tif 000009
【図８】
2009156059.tif 000010
【図９】
2009156059.tif 000011
【図１０】
2009156059.tif 000012
【図１１】
2009156059.tif 000013
【図１２】
2009156059.tif 000014
【図１３】
2009156059.tif 000015
【図１４】
2009156059.tif 000016
【図１５】
2009156059.tif 000017
【図１６】
2009156059.tif 000018