(57)【要約】【課題】液体噴射弁においてアクチュエータを大型化しなくても迅速に背圧室を低圧化して無効噴射時間を短縮できる液体噴射弁用制御弁。【解決手段】制御弁の開閉は筒状シート体２２の上部空間２２ｆに対する筒状弁体２４の抜き差しによりなされるので高圧燃料の圧力は筒状弁体２４の駆動方向に作用しない。このため小さい駆動力にて筒状弁体２４を駆動でき、アクチュエータは大型化しない。開弁時は筒状シート体２２の先端全周に渡って開口が形成されることで、軸方向のわずかな離間でも大きな開口面積の排出流路が短時間に形成され、高圧燃料が短時間に大量に排出できる。更にピストン２４ｂの先端面が底壁２２ｂから離れてオリフィス２２ｇが開口しピストン２４ｂにアシスト力が生じる。このことによりアクチュエータを大型化することなく無効噴射時間を短縮でき、燃料噴射弁を高応答化できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧液体の噴孔を開閉するニードル弁の背圧室側と液体排出側との間を開閉する制御弁によりニードル弁に対する背圧を制御することで噴孔からの液体噴射を制御する噴射弁における前記制御弁であって、
軸方向に形成されて先端側が開放された中心空間を有し、前記背圧室内に配置された筒状シート体と、
軸方向に形成されて前記背圧室側と前記液体排出側との間を連通する液体排出路空間を有し、弁駆動力により先端が前記筒状シート体の先端側から前記中心空間内に摺動状態で差し込まれることにより前記液体排出路空間を閉じ、弁駆動力により先端が前記中心空間から抜き出されることで前記液体排出路空間を開く筒状弁体と、
を備えたことを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項２】
請求項１において、前記筒状シート体と前記筒状弁体との組み合わせが、軸方向に連結部材により間隔を置いて複数連続して設けられていることを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項３】
請求項１又は２の構成に対して、
前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、
前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、
前記ピストンと前記底壁との間の空間と該空間外の前記背圧室内とを接続し、閉弁時に前記ピストンの表面にて閉塞されるオリフィスと、
を備えたことを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項４】
請求項３において、前記オリフィスは、前記底壁を貫通して形成されていることを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項５】
請求項１又は２の構成に対して、
前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、
前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、
前記ピストンを貫通して形成されていることで前記ピストンと前記底壁との間の空間と前記液体排出路空間側とを接続するオリフィスと、
を備えたことを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項６】
請求項１又は２の構成に対して、
前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、
前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、
前記ピストンの外周面に形成されていることで前記ピストンと前記底壁との間の空間と前記液体排出路空間側とを接続する溝と、
を備えたことを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項７】
請求項１又は２の構成に対して、
前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、
前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、
前記筒状シート体の中心空間の内周面にて前記ピストンの外周面の移動範囲に対応して形成されていることで前記ピストンと前記底壁との間の空間と前記液体排出路空間側とを接続する溝と、
を備えたことを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項において、前記噴射弁は、内燃機関の燃料噴射弁であることを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【請求項９】
請求項８において、前記内燃機関はディーゼルエンジンであることを特徴とする液体噴射弁用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧液体の噴孔を開閉するニードル弁の背圧室側と液体排出側との間を開閉する制御弁によりニードル弁に対する背圧を制御することで噴孔からの液体噴射を制御する噴射弁における前記制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧の液体を噴射する噴射弁として、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁が知られている（例えば特許文献１参照）。この燃料噴射弁では、噴射がなされていない時には、高圧の上部燃料溜まり室と低圧の電磁弁収容室との間のオリフィスが弁体用スプリングの付勢力を受けている弁体により閉塞されている。噴射時には、この弁体が電磁弁により弁体用スプリングの付勢力に抗して持ち上げられる。このことによりオリフィスが開き、その後、しばらくした後に上部燃料溜まり室が低圧化することで、ノズルニードルの背圧が低下するので、スプリング付勢力によりノズルニードルが開弁して燃料噴射が開始されることになる。
【特許文献１】特開２０００−２４８９８３号公報（第７−８頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したごとく特許文献１の燃料噴射弁では、背圧室に相当する上部燃料溜まり室からの高圧燃料排出は単なる小孔であるオリフィスにより行っている。したがってノズルニードルがスプリング付勢力により開弁できるほどに上部燃料溜まり室の圧力が低下するのに時間がかかる。すなわち無効噴射時間が長い。
【０００４】
オリフィスを大径化すれば無効時間は短くできる。しかしこれではオリフィスから弁体に作用する高圧燃料の圧力が弁体の駆動方向に大きく作用することとなり、スプリングを含めたアクチュエータ側の構成を大型化する必要が生じる。
【０００５】
本発明は、このような液体噴射弁においてアクチュエータを大型化しなくても迅速に背圧室を低圧化して無効噴射時間を短縮できる液体噴射弁用制御弁の実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の液体噴射弁用制御弁は、高圧液体の噴孔を開閉するニードル弁の背圧室側と液体排出側との間を開閉する制御弁によりニードル弁に対する背圧を制御することで噴孔からの液体噴射を制御する噴射弁における前記制御弁であって、軸方向に形成されて先端側が開放された中心空間を有し、前記背圧室内に配置された筒状シート体と、軸方向に形成されて前記背圧室側と前記液体排出側との間を連通する液体排出路空間を有し、弁駆動力により先端が前記筒状シート体の先端側から前記中心空間内に摺動状態で差し込まれることにより前記液体排出路空間を閉じ、弁駆動力により先端が前記中心空間から抜き出されることで前記液体排出路空間を開く筒状弁体とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この制御弁の開閉は筒状シート体の中心空間の内周面に対する筒状弁体の抜き差しによりなされる。背圧室内の高圧液体の圧力は、筒状弁体に対してはその外周面に対して作用するので、筒状弁体の駆動方向に直交する圧力のみである。このことから抜き出し及び差し込みのいずれにしても高圧液体による圧力は筒状弁体の駆動方向に作用しない。このため小さい駆動力にて筒状弁体を駆動できるので、アクチュエータは大型化しない。
【０００８】
更に、背圧室側から液体排出側への高圧液体の排出は、筒状弁体の先端が筒状シート体の先端から抜き出されることにより、筒状弁体の外周面と筒状シート体の内周面との軸方向での離間部分を開口として、高圧液体が液体排出路空間へ流れ込むことにより行われる。すなわち筒状シート体の先端全周に渡って開口が形成されることで、軸方向のわずかな離間でも大きな開口面積の排出流路が形成される。このため高圧液体の排出にオリフィスを利用した場合と比較して極めて開口面積の大きな流路が短時間に形成され、このことにより高圧液体が短時間に大量に排出できる。
【０００９】
こうしてアクチュエータを大型化しなくても迅速に背圧室を低圧化して無効噴射時間を短縮できる。
請求項２に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項１において、前記筒状シート体と前記筒状弁体との組み合わせが、軸方向に連結部材により間隔を置いて複数連続して設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前述したごとくの筒状シート体と前記筒状弁体との組み合わせは、軸方向に連結部材により間隔を置いて複数連続して設けられた構成としても良い。このことにより、筒状弁体が同じ距離移動しても、制御弁の開口面積は「筒状シート体と筒状弁体との組み合わせ数×請求項１で述べた開弁時の開口面積」となり、更に迅速に背圧室を低圧化でき、無効噴射時間を効果的に短縮できる。
【００１１】
請求項３に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項１又は２の構成に対して、前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、前記ピストンと前記底壁との間の空間と該空間外の前記背圧室内とを接続し、閉弁時に前記ピストンの表面にて閉塞されるオリフィスとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、制御弁の閉弁時にはオリフィスはピストンの表面にて閉塞されるので、閉弁時にアクチュエータ側に向けて高圧液体からオリフィスの開口面積分の開弁方向の力を受けるが、オリフィスであるので開口面積は小さいことから開弁方向の力は小さく、閉弁状態を維持するためにアクチュエータを大型化する必要はない。
【００１３】
そして開弁時においてはピストンが底壁から離れ始めることにより、ピストンの表面がオリフィスから離れて開口する。このオリフィスの開口により高圧液体の圧力がピストンと底壁との間の空間内に広く分布する。このことにより更にピストンを底壁から分離する方向のアシスト力が生じる。こうしてピストンを介して筒状弁体に対して開弁方向への移動をアシストできる。
【００１４】
このため筒状弁体の開弁時の移動は、より高速化されることになり、アクチュエータを大型化することなく更に無効噴射時間を短縮できるようになる。
請求項４に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項３において、前記オリフィスは、前記底壁を貫通して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このように底壁を貫通させてピストンと底壁との間の空間と該空間外の背圧室内とを接続するオリフィスを設けることで、制御弁開弁時のアシスト力を生じさせることができる。
【００１６】
請求項５に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項１又は２の構成に対して、前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、前記ピストンを貫通して形成されていることで前記ピストンと前記底壁との間の空間と前記液体排出路空間側とを接続するオリフィスとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
ピストンを貫通することで、ピストンと底壁との間の空間と液体排出路空間側とを接続するオリフィスを設けても良い。このことにより制御弁の開弁時には、前記空間内に液体を導入しやすくなり、開弁時において前記空間内が液体排出路空間側よりも低圧化するのを抑制できる。このためピストンの移動に対する抵抗を少なくでき、開弁時における筒状弁体の移動速度低下を防止できる。
【００１８】
請求項６に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項１又は２の構成に対して、前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、前記ピストンの外周面に形成されていることで前記ピストンと前記底壁との間の空間と前記液体排出路空間側とを接続する溝とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
ピストンの外周面に溝を形成することで、ピストンと底壁との間の空間と液体排出路空間側とを接続しても良い。このことにより制御弁の開弁時には、前記空間内に液体を導入しやすくなり、開弁時において前記空間内が液体排出路空間側よりも低圧化するのを抑制できるので、ピストンの移動に対する抵抗を少なくでき、開弁時における筒状弁体の移動速度低下を防止できる。
【００２０】
請求項７に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項１又は２の構成に対して、前記筒状弁体の先端に設けられ、前記筒状弁体の軸方向移動に連動して前記筒状シート体の中心空間内にて移動するピストンと、前記筒状シート体の中心空間を閉塞する底壁と、前記筒状シート体の中心空間の内周面にて前記ピストンの外周面の移動範囲に対応して形成されていることで前記ピストンと前記底壁との間の空間と前記液体排出路空間側とを接続する溝とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
ピストンの外周面の移動範囲に対応して筒状シート体の中心空間の内周面に溝を形成することで、ピストンと底壁との間の空間と液体排出路空間側とを接続しても良い。このことにより制御弁の開弁時には、前記空間内に液体を導入しやすくなり、開弁時において前記空間内が液体排出路空間側よりも低圧化するのを抑制できるので、ピストンの移動に対する抵抗を少なくでき、開弁時における筒状弁体の移動速度低下を防止できる。
【００２２】
請求項８に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項１〜７のいずれか一項において、前記噴射弁は、内燃機関の燃料噴射弁であることを特徴とする。
上述した各制御弁が組み込まれる液体噴射弁として内燃機関の燃料噴射弁を挙げることができ、燃料噴射弁の小型化・軽量化に貢献でき、結果として内燃機関の小型化・軽量化に貢献できる。
【００２３】
請求項９に記載の液体噴射弁用制御弁では、請求項８において、前記内燃機関はディーゼルエンジンであることを特徴とする。
内燃機関の燃料噴射弁としては、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁が挙げられ、ディーゼルエンジンの小型化・軽量化に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用されたディーゼルエンジン用燃料噴射弁２の縦断面図である。燃料噴射弁２は、ノズルボディ４の先端側部材４ａに、円柱状空間としてニードル弁体摺動孔６が形成され、内部にニードル弁８が摺動可能に配置されている。このニードル弁８の先端側の周囲には燃料溜まり１０が形成され、先端側部材４ａの先端はニードル弁８の摺動により開閉する噴孔１２を形成している。燃料溜まり１０には燃料供給通路１４を介して高圧燃料（高圧液体に相当）が供給されている。
【００２５】
ノズルボディ４の基部側部材４ｂにはニードル弁体摺動孔６と軸を一致させた３つの円柱状空間である背圧室１６、制御弁体摺動孔１８及び排圧室２０が連続して設けられている。
【００２６】
背圧室１６内には中心軸位置に筒状シート体２２が配置されている。筒状シート体２２の構成は図２に示すごとくである。図２の(Ａ)は平面図、(Ｂ)は底面図、(Ｃ)は正面図、(Ｄ)は右側面図、(Ｅ)は斜視図である。筒状シート体２２は円筒状のシート本体２２ａと、このシート本体２２ａの内部に軸方向に直交する底壁２２ｂとから構成されている。シート本体２２ａの下端は先端側部材４ａ側に固定されている。したがってシート本体２２ａの下端は図２の(Ｂ)に示したごとく断面としてハッチングにて示している。
【００２７】
底壁２２ｂと先端側部材４ａとに挟まれた下部空間２２ｃは背圧室１６の一部であり連通路２２ｄにより背圧室１６内の他の空間と連通されている。この下部空間２２ｃ内にはスプリング２２ｅが配置されてニードル弁８に対して噴孔１２側への付勢力を与えている。更に底壁２２ｂには下部空間２２ｃと上部空間２２ｆ（中心空間に相当）とを連通するオリフィス２２ｇが形成されている。したがって筒状シート体２２においては、底壁２２ｂから先端側(上部空間２２ｆ側)の構成が実質的に筒状シート体として機能する構成である。
【００２８】
背圧室１６、制御弁体摺動孔１８及び排圧室２０に渡って、円筒状の筒状弁体２４が配置されている。筒状弁体２４はその軸方向中央付近で制御弁体摺動孔１８内にて軸方向に摺動可能に支持されている。筒状弁体２４の構成は図３に示すごとくである。ここで図３の(Ａ)は平面図、(Ｂ)は底面図、(Ｃ)は斜視図、(Ｄ)は正面図、(Ｅ)は右側面図である。
【００２９】
筒状弁体２４は円筒状の弁本体２４ａと、この弁本体２４ａの先端側に同軸に設けられたピストン２４ｂとから構成されている。弁本体２４ａとピストン２４ｂとの間は柱状接続部２４ｃにより間隙を設けて接続されている。
【００３０】
ピストン２４ｂ側とは反対側において弁本体２４ａにはバネ受部２４ｄが形成されて、ノズルボディ４との間に配置されたスプリング２６の付勢力を受けている。このスプリング２６の周囲には電磁コイル２８が設けられている。このことにより電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）３０の指示にて駆動回路３２が機能することで、スプリング２６、電磁コイル２８及び筒状弁体２４を、ソレノイド型のアクチュエータとして駆動させる。
【００３１】
筒状弁体２４は、図１に示したごとく閉弁状態においては、そのピストン２４ｂと弁本体２４ａの先端側の一部を、筒状シート体２２の上部空間２２ｆに挿入している。そして弁本体２４ａの外周面２４ｅとピストン２４ｂの外周面２４ｆとは上部空間２２ｆの内周面２２ｈに対してクリアランスシール状態にあり、ピストン２４ｂの先端面２４ｇは底壁２２ｂの表面とは当接することによりフラットシール状態にある。したがって閉弁時においてはオリフィス２２ｇはピストン２４ｂの表面（ここでは先端面）により完全に閉塞されている。
【００３２】
弁本体２４ａの中心孔２４ｈ（液体排出路空間に相当）は排圧室２０内に連通しており、液体排出路としての役目を果たしているが、閉弁時には上述したクリアランスシール状態により弁本体２４ａの中心孔２４ｈは、背圧室１６内の高圧燃料側とは遮断されている。したがって背圧室１６側から中心孔２４ｈへは高圧燃料は流れ込まない。
【００３３】
燃料噴射弁２はディーゼルエンジンの各気筒に配置されており、燃料タンク３４、フィードポンプ３６、高圧ポンプ３８、コモンレール４０を介して、燃料供給通路１４に高圧燃料が供給されている。尚、高圧燃料は背圧室１６に開口するオリフィス１６ａを介して背圧室１６にも供給されている。又、排圧室２０は、弁本体２４ａの中心孔２４ｈを介して流れ込む燃料を、排出路２０ａにより燃料タンク３４側へ排出している。
【００３４】
燃料噴射は次のようにして行われる。まず駆動回路３２により電磁コイル２８に通電されることで、図４の(Ａ)に示すごとく、筒状弁体２４はスプリング２６の付勢力に抗してニードル弁８側とは反対側、すなわち電磁コイル２８側への移動を開始する。このことにより、まず最初にピストン２４ｂが底壁２２ｂから離れる。このことによりオリフィス２２ｇを介して下部空間２２ｃ側から上部空間２２ｆに高圧燃料が供給されることにより、ピストン２４ｂと底壁２２ｂとの間の上部空間２２ｆ全体が高圧化して、ピストン２４ｂを押し上げる開弁アシスト力を生じる。このことにより筒状弁体２４全体が急速に上昇を開始する。
【００３５】
その後、シート本体２２ａから筒状弁体２４の弁本体２４ａの先端が抜け出て、上部空間２２ｆの内周面２２ｈから弁本体２４ａの外周面２４ｅがわずかに離れる。このことにより筒状シート体２２と筒状弁体２４とによる制御弁が開弁することになり、背圧室１６内の高圧燃料が低圧状態の上部空間２２ｆ内に排出される。この排出は柱状接続部２４ｃを除いたほぼ全周に生じた開口によりなされる。そして背圧室１６内へのオリフィス１６ａを介しての高圧燃料供給は、制御弁開弁による高圧燃料排出に対応できないので、背圧室１６内は急速に低圧化し始める。
【００３６】
図４の(Ｂ)に示すごとく、背圧室１６内の低圧化により、燃料溜まり１０における高圧燃料がスプリング２２ｅの付勢力に抗してニードル弁８をリフトさせる。このことにより噴孔１２が開口し、噴孔１２から燃焼室内に燃料が噴射される。
【００３７】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．燃料噴射弁２に組み込まれた制御弁の開閉は筒状シート体２２の上部空間２２ｆの内周面に対する筒状弁体２４の抜き差しによりなされることから、背圧室１６内の高圧燃料の圧力は、筒状弁体２４に対してはその外周面２４ｅに対して作用するので、筒状弁体２４の駆動方向に直交する圧力のみである。このことから抜き出し及び差し込みのいずれにしても高圧燃料による圧力は筒状弁体２４の駆動方向に作用しない。このため小さい駆動力にて筒状弁体２４を駆動できるので、アクチュエータ（スプリング２６、電磁コイル２８及び筒状弁体２４）は大型化しない。ここでは特にスプリング２６及び電磁コイル２８が大型化しない。
【００３８】
更に背圧室１６側から燃料排出側への高圧燃料の排出は、筒状弁体２４の先端が筒状シート体２２の先端から抜き出されることにより、筒状弁体２４の外周面２４ｅと筒状シート体２２の内周面２２ｈとの軸方向での離間部分を開口として、高圧燃料が燃料排出路空間である中心孔２４ｈへ流れ込むことにより行われる。すなわち筒状シート体２２の先端全周に渡って開口が形成されることで、軸方向のわずかな離間でも大きな開口面積の排出流路が形成される。このため従来のごとく高圧燃料の排出にオリフィスを利用した場合と比較して極めて開口面積の大きな流路が短時間に形成され、このことにより高圧燃料が短時間に大量に排出できる。
【００３９】
こうしてアクチュエータを大型化しなくても迅速に背圧室１６を低圧化して無効噴射時間を短縮でき、燃料噴射弁２を高応答化できる。この結果、ディーゼルエンジンの小型化・軽量化に貢献できる。
【００４０】
（ロ）．筒状弁体２４の先端にはピストン２４ｂが設けられている。このピストン２４ｂと底壁２２ｂとの間の空間は、オリフィス２２ｇにより、背圧室１６の一部である下部空間２２ｃに接続している。制御弁の閉弁時にはオリフィス２２ｇはピストン２４ｂの先端面２４ｇにて閉塞されるので、閉弁時にはアクチュエータ側へ向けて高圧燃料からオリフィス２２ｇの開口面積分の開弁方向の力を受けるが、オリフィス２２ｇであるので開口面積が小さく、したがって開弁方向の力は小さい。このため閉弁状態を維持するためにアクチュエータを大型化する必要はない。
【００４１】
そして開弁時においてはピストン２４ｂの先端面２４ｇが底壁２２ｂから離れ始めることにより、ピストン２４ｂの先端面２４ｇがオリフィス２２ｇから離れて開口する。このオリフィス２２ｇの開口により高圧燃料の圧力がピストン２４ｂと底壁２２ｂとの間の空間内に広く分布する。このことにより更にピストン２４ｂを底壁２２ｂから分離する方向のアシスト力が生じる。
【００４２】
こうしてピストン２４ｂを介して筒状弁体２４に対して、開弁方向への移動をアシストできるので、筒状弁体２４の開弁時の移動は、高速化がより促進され、アクチュエータを大型化することなく更に無効噴射時間を短縮できるようになる。
【００４３】
［実施の形態２］
本実施の形態の燃料噴射弁１０２を図５に示す。この燃料噴射弁１０２は、前記実施の形態１の構成に対しては筒状シート体１２２及び筒状弁体１２４の形状が異なる。
【００４４】
筒状シート体１２２の構成は図６に示すごとくである。図６の(Ａ)は平面図、(Ｂ)は底面図、(Ｃ)は正面図、(Ｄ)は右側面図、(Ｅ)は斜視図、(Ｆ)は縦断して示す斜視図である。筒状シート体１２２は、前記実施の形態１の場合と同様に、円筒状のシート本体１２２ａと、このシート本体１２２ａの内部に軸方向に直交する底壁１２２ｂとから構成されている。この筒状シート体１２２の構成において、前記実施の形態１と異なるのは、シート本体１２２ａにてシート機能を生じる先端側が、軸方向において複数（ここでは５つ）のシート部１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅに分割され、それぞれの間に間隙状の開口が設けられている。この構成は、前記実施の形態１のシート本体に相当するシート部１２３ｅの先端から軸方向に連結部材１２３ｆ，１２３ｇ，１２３ｈ，１２３ｉにてそれぞれ連続的に支持した４つの筒状シート体のシート本体（シート部１２３ａ〜１２３ｄ）を設けた構成に相当する。
【００４５】
このシート本体１２２ａの下端は、前記実施の形態１と同様にノズルボディ１０４を構成する先端側部材１０４ａ側に固定されて、背圧室１１６の一部として、底壁１２２ｂと先端側部材１０４ａとに挟まれた下部空間１２２ｃを形成している。そして下部空間１２２ｃは連通路１２２ｄにより背圧室１１６内の他の空間と連通されている。スプリング１２２ｅ、ニードル弁１０８、噴孔１１２、オリフィス１２２ｇについても前記実施の形態１と同じ構成である。
【００４６】
円筒状の筒状弁体１２４についても、前記実施の形態１と同様に、軸方向中央付近で制御弁体摺動孔１１８内にて軸方向に摺動可能に支持されて、背圧室１１６、制御弁体摺動孔１１８及び排圧室１２０に渡って配置されている。筒状弁体１２４の構成は図７に示すごとくである。ここで図７の(Ａ)は平面図、(Ｂ)は底面図、(Ｃ)は斜視図、(Ｄ)は縦断して示す斜視図、(Ｅ)は正面図、(Ｆ)は右側面図である。
【００４７】
筒状弁体１２４は、前記実施の形態１の場合と同様に円筒状の弁本体１２４ａと、この弁本体１２４ａの先端側に同軸に設けられたピストン１２４ｂとから構成されている。この筒状弁体１２４の構成において、前記実施の形態１と異なるのは、弁本体１２４ａにて弁機能を生じる先端側が、軸方向において複数（ここでは５つ）の弁部１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅに分割され、それぞれの間に間隙状の開口が設けられている。この構成は、前記実施の形態１の弁本体に相当する弁部１２５ｅの先端から軸方向に連結部材１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈ，１２５ｉにてそれぞれ連続的に支持した４つの筒状弁体の弁本体（弁部１２５ａ〜１２５ｄ）を設けた構成に相当する。そして弁本体１２４ａにおける先端の弁部１２５ａとピストン１２４ｂとの間は柱状接続部１２４ｃにより間隙を設けて接続されている。
【００４８】
ピストン１２４ｂ側とは反対側においては、前記実施の形態１の構成と同様に、弁本体１２４ａにはバネ受部１２４ｄが形成されて、ノズルボディ１０４との間に配置されたスプリング１２６の付勢力を受けている。スプリング１２６の周囲には電磁コイル１２８が設けられて、ＥＣＵの指示にて駆動回路が機能して、スプリング１２６、電磁コイル１２８及び筒状弁体１２４をソレノイド型アクチュエータとして駆動させる。
【００４９】
筒状弁体１２４は、閉弁状態においては図５に示したごとく、ピストン１２４ｂと弁本体１２４ａの先端側を、筒状シート体１２２の上部空間１２２ｆに挿入している。この閉弁状態では、弁本体１２４ａの各弁部１２５ａ〜１２５ｅの外周面及びピストン１２４ｂの外周面１２４ｆは、上部空間１２２ｆの内周面１２２ｈに対してクリアランスシール状態にある。更に弁部１２５ａ〜１２５ｅの外周面は、筒状シート体１２２側の各シート部１２３ａ〜１２３ｅ間の開口及びシート部１２３ａより先端側の開口を閉塞しており、いずれの開口も開放されていない。
【００５０】
ピストン１２４ｂの先端面１２４ｇは底壁１２２ｂとはフラットシール状態にあり、オリフィス１２２ｇはピストン１２４ｂにより完全に閉塞されている。
排圧室１２０内に連通して液体排出路としての役目を果たしている弁本体１２４ａの中心孔１２４ｈ（液体排出路空間に相当）は、閉弁時には、上述した開口閉塞を伴うクリアランスシール状態及びフラットシール状態により、背圧室１１６内の高圧燃料側とは遮断されている。したがって背圧室１１６側から中心孔１２４ｈへは高圧燃料が流れ込むことはない。
【００５１】
燃料噴射弁１０２と、ディーゼルエンジンの各気筒、燃料タンク、フィードポンプ、高圧ポンプ及びコモンレールとの関係は前記実施の形態１にて説明したごとくであり、燃料供給通路１１４とオリフィス１１６ａとを介して高圧燃料が供給され、排出路１２０ａにより排圧室１２０内の燃料を燃料タンク側へ排出している。
【００５２】
燃料噴射は次のようにして行われる。まず駆動回路により電磁コイル１２８に通電されることで、図８の(Ａ)に示すごとく、筒状弁体１２４はスプリング１２６の付勢力に抗してニードル弁１０８側とは反対側への移動を開始する。このことにより、まず最初にピストン１２４ｂが底壁１２２ｂから離れる。このことによりオリフィス１２２ｇを介して下部空間１２２ｃ側から、ピストン１２４ｂと底壁１２２ｂとの間の上部空間１２２ｆ全体に高圧燃料が供給されることにより、この上部空間２２ｆが高圧化して、ピストン１２４ｂを押し上げる開弁アシスト力を生じる。このことにより筒状弁体１２４全体が急速に上昇を開始する。
【００５３】
その後、筒状シート体１２２において今まで閉塞されていた各シート部１２３ａ〜１２３ｅの間の間隙である開口１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ及びシート部１２３ａより先端側の開口１５０ｅが、筒状弁体１２４における各弁部１２５ａ〜１２５ｅ及びピストン１２４ｂの間の間隙が移動してくることにより開放し始める。
【００５４】
すなわち筒状シート体１２２と筒状弁体１２４とからなる制御弁が軸方向の５ヶ所にて同時に開弁し始める。このことにより背圧室１１６内の高圧燃料が低圧状態の上部空間１２２ｆ内に排出される。この排出は、連結部材１２３ｆ〜１２３ｉ，１２５ｆ〜１２５ｉ及び柱状接続部１２４ｃを除いたほぼ全周に生じた軸方向５ヶ所の制御弁開口によりなされることになる。したがって筒状弁体１２４のわずかな移動にて、大きな開口面積が生じて背圧室１１６内は極めて急速に低圧化し始める。
【００５５】
そしてこの背圧室１１６内の低圧化により、図８の(Ｂ)に示すごとく燃料溜まり１１０における高圧燃料がスプリング１２２ｅの付勢力に抗してニードル弁１０８をリフトさせるので、噴孔１１２が開口し、噴孔１１２から燃焼室内に燃料が噴射される。
【００５６】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の効果を生じる。
（ロ）．筒状シート体（シート部１２３ａ〜１２３ｅ）と筒状弁体（弁部１２５ａ〜１２５ｅ）との組み合わせ数は、前記実施の形態１に比較して５倍となっている。このため筒状弁体１２４の移動距離に対する開口面積の増加は前記実施の形態１に比較して５倍となり、更に無効噴射時間を短縮でき、燃料噴射弁１０２をより一層高応答化できる。
【００５７】
このことにより低速駆動のアクチュエータでも、短い無効噴射時間を実現することができるので、高価なアクチュエータを使用する必要がない。あるいは筒状弁体１２４はわずかな移動でも開口面積を大きくできるので、更にアクチュエータを小さくして、内燃機関の小型化、軽量化に貢献できる。
【００５８】
上述した筒状シート体と筒状弁体との組み合わせ数はその数を適宜調節できるので、無効噴射時間、アクチュエータ性能、アクチュエータの大きさを適宜調節することができる。
【００５９】
［実施の形態３］
本実施の形態の燃料噴射弁２０２の要部縦断面を図９の(Ａ)に示す。この燃料噴射弁２０２は、前記実施の形態１の構成に対して、筒状シート体２２２及び筒状弁体２２４の形状が異なる。この筒状シート体２２２の底壁２２２ｂにはオリフィスは設けられておらず、この代わりに筒状弁体２２４のピストン２２４ｂに軸方向に貫通するオリフィス２２４ｇが形成されている。したがって制御弁の開弁時に筒状弁体２２４が筒状シート体２２２から離れようとすると、筒状弁体２２４のピストン２２４ｂと筒状シート体２２２の底壁２２２ｂとの間の空間にはピストン２２４ｂ側のオリフィス２２４ｇを介して、低圧側の燃料が流れ込む。このことによりピストン２２４ｂと底壁２２２ｂとの間の負圧抵抗を受けずに、筒状弁体２２４全体を移動させて円滑に制御弁の開口を実行して、これにより燃料噴射弁２０２自体を迅速に開弁して燃料を噴射させることができる。
【００６０】
図９の(Ａ)のようなオリフィスでなく溝を設けても良い。例えば、図９の(Ｂ)に示す燃料噴射弁３０２のごとく、筒状弁体３２４のピストン３２４ｂの外周面に軸方向の溝３２４ｇを形成する。この溝３２４ｇは筒状シート体３２２の内周面にて覆われることにより、オリフィスとしての役割を果たす。したがって制御弁の開弁時にピストン３２４ｂと底壁３２２ｂとの間の負圧抵抗を受けずに、筒状弁体３２４全体を移動させて円滑に制御弁を開口し、これにより燃料噴射弁３０２自体を迅速に開弁して燃料を噴射させることができる。
【００６１】
溝は筒状シート体側に設けても良い。例えば、図９の(Ｃ)に示す燃料噴射弁４０２のごとく、ピストン４２４ｂの外周面の移動範囲に対応して筒状シート体４２２の内周面に軸方向の溝４２２ｇが形成されている。この溝４２２ｇはピストン４２４ｂの外周面にて覆われることにより、オリフィスとしての役割を果たす。したがって制御弁の開弁時にピストン４２４ｂと底壁４２２ｂとの間の負圧抵抗を受けずに、筒状弁体４２４全体を移動させて円滑に制御弁を開口し、これにより燃料噴射弁４０２自体を迅速に開弁して燃料を噴射させることができる。
【００６２】
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．アシスト効果以外について前記実施の形態１の効果を生じると共に、上述したごとく筒状弁体２２４，３２４，４２４の駆動時のガイドの役割を果たしているピストン２２４ｂ，３２４ｂ，４２４ｂの円滑な移動が阻害されないので、開弁時における筒状弁体２２４，３２４，４２４の移動速度低下を防止できる。
【００６３】
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態において各筒状弁体は、わずかな駆動量でも急速にニードル弁を開弁させることができるので、ソレノイドでなくピエゾ素子を用いたアクチュエータでも少ないピエゾ素子にて十分に高速に開弁できる燃料噴射弁を実現できる。
【００６４】
（ｂ）．前記各実施の形態では、ピストンが筒状弁体の先端に形成されていたが、ピストンが存在せず柱状接続部２４ｃ（図１，３）のみをガイドとして用いても良い。又、筒状シート体の先端側内周面をテーパー状とすることで、あるいは筒状弁体の先端側外周面をテーパー状とすることで、筒状弁体の先端にガイドを設けない構成としても良い。
【００６５】
（ｃ）．前記実施の形態３のピストンにおける構成は、前記実施の形態２に適用することができる。このことによりアシスト効果以外について前記実施の形態２の効果を生じると共に、前記実施の形態３にて述べたごとく、開弁時における筒状弁体の移動速度低下を防止できる。
【００６６】
（ｄ）．各実施の形態では制御弁の適用を燃料噴射弁としたが、他の液体を噴射する液体噴射弁に適用しても良く、前述した効果と同様な効果を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施の形態１の制御弁が適用された燃料噴射弁の縦断面図。
【図２】実施の形態１の制御弁に用いられる筒状シート体の構成説明図。
【図３】同じく筒状弁体の構成説明図。
【図４】実施の形態１の制御弁及び燃料噴射弁の動作説明図。
【図５】実施の形態２の制御弁が適用された燃料噴射弁の縦断面図。
【図６】実施の形態２の制御弁に用いられる筒状シート体の構成説明図。
【図７】同じく筒状弁体の構成説明図。
【図８】実施の形態２の制御弁及び燃料噴射弁の動作説明図。
【図９】実施の形態３の制御弁の構成及び動作説明図。
【符号の説明】
【００６８】
２…ディーゼルエンジン用燃料噴射弁、４…ノズルボディ、４ａ…先端側部材、４ｂ…基部側部材、６…ニードル弁体摺動孔、８…ニードル弁、１２…噴孔、１４…燃料供給通路、１６…背圧室、１６ａ…オリフィス、１８…制御弁体摺動孔、２０…排圧室、２０ａ…排出路、２２…筒状シート体、２２ａ…シート本体、２２ｂ…底壁、２２ｃ…下部空間、２２ｄ…連通路、２２ｅ…スプリング、２２ｆ…上部空間、２２ｇ…オリフィス、２２ｈ…内周面、２４…筒状弁体、２４ａ…弁本体、２４ｂ…ピストン、２４ｃ…柱状接続部、２４ｄ…バネ受部、２４ｅ…外周面、２４ｆ…外周面、２４ｇ…先端面、２４ｈ…中心孔、２６…スプリング、２８…電磁コイル、３０…ＥＣＵ、３２…駆動回路、３４…燃料タンク、３６…フィードポンプ、３８…高圧ポンプ、４０…コモンレール、１０２…燃料噴射弁、１０４…ノズルボディ、１０４ａ…先端側部材、１０８…ニードル弁、１１２…噴孔、１１４…燃料供給通路、１１６…背圧室、１１６ａ…オリフィス、１１８…制御弁体摺動孔、１２０…排圧室、１２０ａ…排出路、１２２…筒状シート体、１２２ａ…シート本体、１２２ｂ…底壁、１２２ｃ…下部空間、１２２ｄ…連通路、１２２ｅ…スプリング、１２２ｆ…上部空間、１２２ｇ…オリフィス、１２２ｈ…内周面、１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ…シート部、１２３ｆ，１２３ｇ，１２３ｈ，１２３ｉ…連結部材、１２４…筒状弁体、１２４ａ…弁本体、１２４ｂ…ピストン、１２４ｃ…柱状接続部、１２４ｄ…バネ受部、１２４ｆ…外周面、１２４ｇ…先端面、１２４ｈ…中心孔、１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅ…弁部、１２５ｆ，１２５ｇ，１２５ｈ，１２５ｉ…連結部材、１２６…スプリング、１２８…電磁コイル、１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ，１５０ｅ…開口、２０２…燃料噴射弁、２２２…筒状シート体、２２２ｂ…底壁、２２４…筒状弁体、２２４ｂ…ピストン、２２４ｇ…オリフィス、３０２…燃料噴射弁、３２２…筒状シート体、３２２ｂ…底壁、３２４…筒状弁体、３２４ｂ…ピストン、３２４ｇ…溝、４０２…燃料噴射弁、４２２…筒状シート体、４２２ｂ…底壁、４２２ｇ…溝、４２４…筒状弁体、４２４ｂ…ピストン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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