JP2005248853A - インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射タイミングの調整や燃料噴射量の調量を精度良く行うことのできるインジェクタを提供する。
【解決手段】インジェクタ１において燃料噴射を行う際には、小径ピストン１４が制御弁９側に移動させられ、その移動に伴い制御弁９がロッド１４ａに押されて開弁する。そして、制御弁９の開弁により圧力制御室５内の高圧燃料が排出通路８から排出されると、ニードル弁３が噴孔２を開く位置に移動し、燃料溜まり室６内の燃料が噴孔２を介して噴射される。排出通路８とピストン収容室１３との間にはロッド１４ａが貫通する貫通孔１６ａを備えるとともに、ピストン収容室１３を排出通路８と隔てる遮蔽板１６が設けられる。ロッド１４ａの外径と貫通孔１６ａの内径とは両者が摺接する値に設定されており、ロッド１４ａの外周面と貫通孔１６ａの内周面との間を介して排出通路８内の高圧燃料がピストン収容室１３に入り込むのを抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関等の燃料噴射に用いられるインジェクタに関するものである。

近年、自動車用ディーゼルエンジン等の内燃機関においては、燃焼室に直接燃料を噴射供給するインジェクタを備えた直噴式のものが実用化されている。こうした直噴式の内燃機関では、燃焼室内の圧力に抗して燃料噴射を行わなければならないため、高圧燃料を噴射可能なインジェクタが採用されている。

上記のインジェクタは、噴孔を開閉するように往復移動可能なニードル弁を備えている。このニードル弁は、その基端側に設けられた圧力制御室、及び先端側に設けられた燃料溜まり室に高圧燃料を供給することで噴孔を閉じる位置に保持され、上記圧力制御室から高圧燃料を排出することで噴孔を開く位置に移動する。こうして噴孔が開かれると、燃料溜まり室内の高圧燃料が噴孔を介して内燃機関の燃焼室に噴射供給される。

その後、圧力制御室からの高圧燃料の排出を停止すると、同圧力制御室に再び高圧燃料が溜められるようになり、それに伴いニードル弁が噴孔を閉じる位置に移動して燃料噴射が停止される。

ここで、インジェクタにおける圧力制御室からの高圧燃料の排出構造について図５を参照して説明する。
同図に示されるように、圧力制御室から高圧燃料を排出するための排出通路５１の途中には、同排出通路５１で開閉動作して上記高圧燃料の排出を禁止・許可する制御弁５２が設けられている。この制御弁５２は、通常は排出通路５１を通じての高圧燃料の排出を禁止する閉弁状態に保持されるとともに、同制御弁５２の近傍に設けられた開閉機構５３の動作を通じて開弁されるものである。なお、制御弁５２の上記閉弁状態での保持は、例えば図示しないコイルスプリングの付勢力によって行われる。

上記開閉機構５３は、制御弁５２の近傍に設けられたピストン収容室５４内を往復移動可能な小径ピストン５５を備えている。この小径ピストン５５は、ピストン収容室５４内をピストン作動室５４ａと変位拡大室５４ｂとに区画するとともに、ピストン作動室５４ａ側に突出して制御弁５２に接触するロッド５５ａを備えている。小径ピストン５５によって区画されるピストン作動室５４ａと変位拡大室５４ｂとのうち、ピストン作動室５４ａは排出通路５１の一部を構成しており、変位拡大室５４ｂには燃料が満たされている。この変位拡大室５４ｂの容積は、ピストン収容室５４内に小径ピストン５５と離して設けられた大径ピストン５６をアクチュエータ５７で小径ピストン５５側に変位させることにより可変とされるようになっている。

小径ピストン５５は、変位拡大室５４ｂの容積を小さくして同変位拡大室５４ｂ内の燃料の圧力を高めることによって制御弁５２側に移動するようになる。この小径ピストン５５の移動により、ロッド５５ａが制御弁５２を押して開弁させることになる。そして、制御弁５２が開弁すると、圧力制御室から排出通路５１を通じての高圧燃料の排出が許可される。こうして圧力制御室から高圧燃料が排出されると、ニードル弁に働く圧力制御室内の圧力に基づく力が燃料溜まり室内の圧力に基づく力よりも小さくなり、ニードル弁が噴孔を開く位置に移動する。そして、このニードル弁の移動により、燃料溜まり室内の高圧燃料が噴孔を介して噴射される。

上述した小径ピストン５５の制御弁５２側への移動は、大径ピストン５６の変位を変位拡大室５４ｂ内に存在する燃料を通じて小径ピストン５５に伝達することによって行われるものである。従って、仮に変位拡大室５４ｂ内の燃料が不足した場合には、小径ピストン５５を制御弁５２側に移動させる際、変位拡大室５４ｂ内の圧力が上記移動を円滑に行うのに必要な値に達しなくなり、小径ピストン５５の動作不良を招くおそれがある。そこで、変位拡大室５４ｂに対し供給通路５８からチェック弁５９を介して燃料を供給し、変位拡大室５４ｂ内の燃料に不足が生じないようにすることも考えられている（特許文献１参照）。

一方、インジェクタにおける噴孔からの燃料噴射の終了は、アクチュエータ５７で大径ピストン５６を小径ピストン５５から離れる側に変位させ、変位拡大室５４ｂ内の燃料の圧力を低減させることによって行われる。このように変位拡大室５４ｂ内の燃料の圧力を低減させると、小径ピストン５５及び制御弁５２が図示しないコイルスプリングの付勢力によって大径ピストン５６側に変位し、制御弁５２が閉弁状態とされて圧力制御室からの排出通路５１を通じての高圧燃料の排出が停止される。その結果、圧力制御室には高圧燃料が再び溜められるようになり、それに伴いニードル弁が噴孔を閉じる位置に移動して燃料噴射が停止される。

従って、インジェクタにおいては、圧力制御室からの高圧燃料の排出によるニードル弁の噴孔を開く方向への移動、並びに、その後に行われる上記高圧燃料の排出停止によるニードル弁の噴孔を閉じる方向への移動を通じて、燃料噴射タイミング（噴射開始、噴射終了）や燃料噴射量が制御されることとなる。
特開平１１−１６６６５３号公報

ところで、上記ピストン収容室５４のピストン作動室５４ａ内については、排出通路５１の一部となっており、圧力制御室から高圧燃料を排出すべく制御弁５２が開弁されるとき、排出通路５１における制御弁５２よりも圧力制御室の部分に存在する高圧燃料が一気に流れ込んで高圧となる。このようにピストン作動室５４ａ内が高圧になると、小径ピストン５５を制御弁５２の開方向（ピストン作動室５４ａ側）に移動させる際の抵抗が大となり、その移動を適切に行えなくなって制御弁５２の開弁が不適切なものとなるおそれがある。その結果、圧力制御室からの高圧燃料の排出も適切に行えなくなり、ニードル弁の噴孔を開く側への移動に支障を来すおそれがある。

インジェクタにおいては、ニードル弁の移動によって燃料噴射タイミングや燃料噴射量が制御されるため、ニードル弁の噴孔を開く側への移動を適切に行えないときには、燃料噴射タイミング（正確には噴射開始タイミング）が適正からずれたり、燃料噴射量の調量精度が低下したりする。

また、ピストン作動室５４ａ（排出通路５１）を通過する高圧燃料には圧力脈動が生じるため、ピストン作動室５４ａ内の圧力は上記圧力脈動に対応して変動する。小径ピストン５５は、変位拡大室５４ｂ内の圧力の増加によって制御弁５２側に移動し、制御弁５２の開弁中は変位拡大室５４ｂ内の圧力とピストン作動室５４ａ内の圧力との差圧に基づき制御弁５２を開弁状態に保持するものである。従って、ピストン作動室５４ａ内の圧力が変動すると、小径ピストン５５を制御弁５２側に移動させる力（制御弁５２を開弁状態に保持する力）も変動し、それに起因して小径ピストン５５に移動方向についての振動が生じる。そして、このような振動がロッド５５ａを通じて制御弁５２に伝わり同制御弁５２の開弁も不安定なものになる。その結果、ニードル弁の噴孔を開く方向への移動を適切に行えなくなり、上記と同様に燃料噴射タイミングが適正からずれたり、燃料噴射量の調量精度が低下したりするおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料噴射タイミングの調整や燃料噴射量の調量を精度良く行うことのできるインジェクタを提供することにある。

上記課題を解決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に記載の発明は、噴孔を開閉するニードル弁の基端側に設けられた圧力制御室、及び同弁の先端側に設けられた燃料溜まり室に高圧燃料を供給して前記ニードル弁を閉じる位置に保持し、前記圧力制御室からの高圧燃料の排出により前記ニードル弁を開く位置に移動させて、前記燃料溜まり室内の燃料を前記噴孔から噴射させるインジェクタにおいて、前記圧力制御室から高圧燃料を排出させる排出通路内で開閉動作して同通路を通じての高圧燃料の排出を禁止・許可する制御弁と、前記制御弁近傍のピストン収容室内に往復移動可能に設けられた小径ピストンと、前記小径ピストンから突出して前記制御弁に接触するとともに、前記小径ピストンの制御弁側への移動に基づき前記制御弁を開弁させるロッドと備え、前記排出通路と前記ピストン収容室との間には、前記ロッドが貫通する貫通孔を備えるとともに、前記ピストン収容室を前記排出通路と隔てる遮蔽板が設けられ、前記ロッドの外径及び前記貫通孔の内径は、前記ロッドの移動時に同ロッドの外周面が前記貫通孔の内周面に対し摺接する値に設定されていることを要旨とする。

インジェクタにおいて燃料噴射を行う際には、小径ピストンが制御弁側に移動させられ、その移動に伴い制御弁がロッドに押されて開弁する。そして、制御弁の開弁により圧力制御室内の高圧燃料が排出通路から排出されると、ニードル弁が噴孔を開く位置に移動し、燃料溜まり室内の燃料が噴孔を介して噴射される。その後、小径ピストンが上記と逆方向に移動させられることで制御弁が閉弁されると、圧力制御室からの排出通路を通じての高圧燃料の排出が停止され、圧力制御室内に再び高圧燃料が溜められるようになる。これにより、ニードル弁が噴孔を閉じる位置に移動して燃料噴射が停止される。

ところで、制御弁の開弁に伴い圧力制御室から排出通路を介して高圧燃料が排出されるとき、同燃料が排出通路からピストン収容室内に流れることは、排出通路とピストン収容室との間に両者を隔てるように設けられた遮蔽板によって規制される。

また、遮蔽板にはロッドが貫通する貫通孔が形成されており、そのロッドの外周面と貫通孔の内周面との間を介して排出通路内の高圧燃料がポンプ作動室内に入り込もうとする。しかし、ロッドの外径と貫通孔の内径とは両者が摺接する値に設定されているため、ロッドの外周面と貫通孔の内周面との間を介して排出通路内の高圧燃料がピストン収容室に入り込むのを抑制することができる。また、仮に上記高圧燃料がロッドの外周面と貫通孔の内周面との間を介してピストン収容室に入り込んだとしても、その流入量を最小限にとどめることができる。このため、小径ピストンを制御弁側に移動させる際、ピストン収容室内が上記高圧燃料により高圧となって移動抵抗が大となることはなく、その移動を適切に行えないことによって制御弁の開弁が不適切なものとなるのを抑制することができる。従って、制御弁の開弁による圧力制御室からの高圧燃料の排出を適切に行い、ニードル弁の噴孔を開く側への移動を支障なく行って、燃料噴射タイミングの調整や燃料噴射量の調量を精度よく行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインジェクタにおいて、前記小径ピストンは、前記ピストン収容室内を燃料によって満たされたピストン作動室と変位拡大室とに区画するとともに、前記変位拡大室内の圧力を増減させることで移動するものであって、前記遮蔽板は、燃料によって満たされた前記ピストン作動室と前記排出通路とを隔てるものであることを要旨とする。

小径ピストンによる制御弁の開弁方向（ピストン作動室側）への移動及び制御弁の開弁状態での保持は、燃料が満たされた変位拡大室内の圧力を増加させ、その圧力と燃料が満たされたピストン作動室内の圧力と間に差圧を生じさせることによって行われる。このように小径ピストンを作動させる場合、仮に圧力制御室から排出された高圧燃料がピストン収容室（ピストン作動室）に多量に入り込むと、その高圧燃料の圧力脈動がピストン作動室内の圧力変動を招き、小径ピストンを作動させるための上記差圧の大きさにも変動が生じる。その結果、小径ピストンを制御弁側に移動させる力（制御弁を開弁状態に保持するための力）が変動し、それに起因して小径ピストンには移動方向についての振動が生じる。この振動がロッドを介して制御弁に伝わり同制御弁の開弁が不安定になると、圧力制御室内の圧力低下に悪影響を及ぼしてニードル弁の開弁動作も不安定になる。しかし、圧力制御室から排出された高圧燃料のピストン収容室（ピストン作動室）への流入は抑制されるため、上記のようにニードル弁の開弁動作が不安定になることはない。従って、ニードル弁の安定した開弁動作が可能になり、燃料噴射タイミングの調整や燃料噴射量の調量を精度よく行うことができるようになる。

以下、本発明を直噴射用ディーゼルエンジンの燃料噴射に用いられるインジェクタに具体化した実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示されるインジェクタ１は、噴孔２を開閉するよう軸方向（図中上下方向）に沿って往復移動可能なニードル弁３と、噴孔２を閉じる方向（図中下方向）にニードル弁３を付勢するコイルスプリング４とを備えている。

ニードル弁３の基端側にはコイルスプリング４が収容される圧力制御室５が設けられ、先端側には噴孔２に繋がる燃料溜まり室６が設けられている。これら圧力制御室５及び燃料溜まり室６には、燃料供給通路７を通じて常時高圧燃料が供給されており、これによりニードル弁３は噴孔２を閉じる位置に保持されている。

また、上記圧力制御室５には、そこから高圧燃料を排出するための排出通路８が接続されている。この排出通路８を介して圧力制御室５から高圧燃料が排出されると、ニードル弁３の基端側に設けられた圧力制御室５内の圧力が減少する。そして、圧力制御室５内の圧力に基づく力とコイルスプリング４との付勢力の和が燃料溜まり室６内の圧力に基づく力よりも小さくなると、ニードル弁３は圧力制御室５側に移動する。すると、ニードル弁３は噴孔２を開く位置に移動されて、燃料溜まり室６内の燃料が噴孔２を介してディーゼルエンジンの燃焼室内に噴射供給される。

その後、圧力制御室５からの排出通路８を通じての高圧燃料の排出を停止させると、燃料供給通路７からの燃料供給を通じて圧力制御室５に再び高圧燃料が溜められ、それに伴いニードル弁３が噴孔２を閉じる位置に移動して燃料噴射が停止される。

排出通路８を通じての圧力制御室５からの高圧燃料排出の禁止・許可は、排出通路８の途中に設けられたリフタ室８ａと燃料リーク室８ｂとを連通・遮断すべく開閉動作する制御弁９によって実現される。

この制御弁９は、通常はコイルスプリング１０の付勢力によってリフタ室８ａと燃料リーク室８ｂとを遮断する閉弁状態に保持され、圧力制御室５からの排出通路８を通じての高圧燃料の排出を禁止している。この状態にあって、燃料リーク室８ｂよりも上流に位置するリフタ室８ａは、燃料供給通路７からの燃料流入を受けるとともに、圧力制御室５から排出通路８を通じての燃料流入を受け、それら燃料によって満たされた状態となる。なお、リフタ室８ａ内を満たした燃料の極一部については、制御弁９の外周面に沿ってコイルスプリング１０側に漏れ出すことになるが、この燃料は接続通路１１を介してインジェクタ１の外部に排出される。

上記のように閉弁状態に保持された制御弁９の開弁は、燃料リーク室８ｂの近傍に設けられた開閉機構１２の動作を通じて行われる。この開閉機構１２の作動を通じての制御弁９の開弁時、同制御弁９はコイルスプリング１０の付勢力に抗して図中下方に移動させられ、リフタ室８ａと燃料リーク室８ｂとを連通させる。このように制御弁９を開弁させることで、圧力制御室５からの排出通路８を通じての高圧燃料の排出が許可されることとなる。その結果、圧力制御室５内の高圧燃料は、排出通路８（リフタ室８ａ、燃料リーク室８ｂを含む）を介して、インジェクタ１の外部に排出される。なお、開閉機構１２を通じての制御弁９の開弁を終了すると、制御弁９はコイルスプリング１０の付勢力によって閉弁状態とされる。これにより、圧力制御室５には再び高圧燃料が溜められるようになる。

次に、開閉機構１２の詳細な構造について説明する。
開閉機構１２は、燃料リーク室８ｂの隣に位置するピストン収容室１３内に設けられた小径ピストン１４と、同じくピストン収容室１３内に小径ピストン１４から離して設けられた大径ピストン１５とを備えている。

ピストン収容室１３は、排出通路８（詳しくは燃料リーク室８ｂ）と当該ピストン収容室１３との間に設けられた遮蔽板１６によって、排出通路８と隔てられている。そして、排出通路８における燃料リーク室８ｂよりも下流側の部分は、ピストン収容室１３を避けるように設けられている。

小径ピストン１４は、制御弁９の開閉方向（図中上下方向）と同方向に往復移動可能となっており、ピストン収容室１３内を小径ピストン１４よりも制御弁９側に位置するピストン作動室１３ａ、及び大径ピストン１５側に位置する変位拡大室１３ｂに区画している。また、小径ピストン１４には、ピストン作動室１３ａ内に突出するとともに上記遮蔽板１６に形成された貫通孔１６ａを貫通して制御弁９に接触するロッド１４ａが設けられている。このロッド１４ａの外径と貫通孔１６ａの内径とは、小径ピストン１４の移動に伴うロッド１４ａの移動時、ロッド１４ａの外周面と貫通孔１６ａの内周面とが摺接する値に設定されている。

大径ピストン１５は、ピストン収容室１３内において、小径ピストン１４と同じく制御弁９の開閉方向と同方向に往復移動可能となっている。そして、大径ピストン１５と小径ピストン１４との間（変位拡大室１３ｂ）には、コイルスプリング１７が介在されるとともに、通路１８から逆止弁である充填弁１９を介して燃料が供給されている。この充填弁１９は、変位拡大室１３ｂから通路１８への燃料の逆流を禁止するとともに、変位拡大室１３ｂ内の圧力が下がったときに開弁して通路１８から変位拡大室１３ｂ内への燃料の流入を許可し、変位拡大室１３ｂ内を燃料で満たして圧力を所定値以上に保つためのものである。なお、変位拡大室１３ｂ内に満たされた燃料の一部は、小径ピストン１４の外面とピストン収容室１３の内面との間を通ってピストン作動室１３ａに漏れ、同ピストン作動室１３ａ内を満たした後に接続通路２０を介してインジェクタ１の外部に排出される。

また、大径ピストン１５は、制御弁９の開閉方向に伸縮する圧電素子２１によって往復移動させられる。この圧電素子２１は、ＰＺＴ素子等からなる板状部材を複数枚積層した構造を有するピエゾ素子で構成されており、電圧印加の有無によって伸縮するものである。そして、大径ピストン１５は、圧電素子２１を伸張させることにより小径ピストン１４に接近する方向に移動させられ、圧電素子２１を収縮させることで小径ピストン１４から離される方向に移動させられる。こうした大径ピストン１５の移動により変位拡大室１３ｂ内の圧力が増減される。そして、変位拡大室１３ｂ内の圧力とピストン作動室１３ａ内の圧力との差圧により小径ピストン１４に働く力、及び制御弁９を通じて小径ピストン１４（ロッド１４ａ）に働く上昇コイルスプリング１０の付勢力に基づき、小径ピストン１４が制御弁９の開閉方向に移動するようになっている。

次に、開閉機構１２の作動による制御弁９の開閉手順について、図１とともに図２及び図３を併せ参照して説明する。
圧電素子２１への電圧印加がなされていないときには、圧電素子２１は収縮した状態にあり、変位拡大室１３ｂ内の燃料が圧縮されていないことから、変位拡大室１３ｂ内の圧力が高くなることはない。

従って、変位拡大室１３ｂ内の圧力とピストン作動室１３ａ内の圧力との差圧に基づき小径ピストン１４に働くロッド突出方向（図中下方）への力が、制御弁９を通じて小径ピストン１４に働くロッド没入方向（図中上方）への力よりも小さくなる。

このため、小径ピストン１４は制御弁９を開弁するほどの大きさで押圧することはなく、制御弁９はコイルスプリング１０に付勢されて図２に示されるように閉弁した状態に保持される。これにより、圧力制御室５から排出通路８を通じての燃料排出が禁止され、ニードル弁３が噴孔２を閉じる位置に保持される。その結果、インジェクタ１からの燃料噴射は停止した状態となる。

この状態にあって圧電素子２１が電圧印加によって伸張し始めると、大径ピストン１５が変位拡大室１３ｂ側に移動して変位拡大室１３ｂ内の燃料が加圧される。
やがてこの変位拡大室１３ｂ内の圧力上昇により、その圧力とピストン作動室１３ａ内の圧力との差圧に基づき小径ピストン１４に作用するロッド突出方向への力が、制御弁９を通じて小径ピストン１４に働くロッド没入方向への力よりも大きくなる。その結果、小径ピストン１４が制御弁９側に移動してロッド１４ａを介して制御弁９を押圧し、図３に示されるように同制御弁９を開弁させる。これにより、圧力制御室５から排出通路８を通じての燃料排出が許可され、圧力制御室５内の高圧燃料が排出通路８（リフタ室８ａ、燃料リーク室８ｂを含む）を通ってインジェクタ１の外部に排出される。そして、圧力制御室５から燃料が排出されると、ニードル弁３が噴孔２を開く位置に移動し、インジェクタ１からの燃料噴射が開始される。

こうしたインジェクタ１からの燃料噴射を終了させる際は、圧電素子２１への電圧印加が解除される。これにより圧電素子２１が収縮すると、大径ピストン１５がコイルスプリング１７の付勢力により変位拡大室１３ｂ内を拡大する方向（図中上方）に移動し、変位拡大室１３ｂ内が減圧される。やがてこの変位拡大室１３ｂ内の減圧により、同変位拡大室１３ｂ内の圧力とピストン作動室１３ａ内の圧力との差圧に基づき小径ピストン１４に作用するロッド突出方向への力が、制御弁９を通じて小径ピストン１４に働くロッド没入方向への力よりも小さくなる。その結果、小径ピストン１４が制御弁９から離れる方向に移動し、制御弁９がコイルスプリング１０の付勢力によって閉弁させられる。これにより、圧力制御室５からの燃料排出が禁止されて当該圧力制御室５内に再び燃料が満たされる。そして、圧力制御室５内に燃料が満たされると、ニードル弁３が噴孔２を閉じる位置に移動し、インジェクタ１からの燃料噴射が終了する。

次に、本実施形態のインジェクタ１における従来のインジェクタとの違いについて説明する。
従来のインジェクタでは、排出通路８がピストン作動室１３ａ内を通過するように、言い換えればピストン作動室１３ａが排出通路８の一部となるように構成されている。このため、インジェクタ１からの燃料噴射を開始すべく、制御弁９を開弁して圧力制御室５内の高圧燃料を排出通路８を通じて排出する際、その高圧燃料の流入を受けるピストン作動室１３ａ内の圧力が高くなることは避けられない。このようにピストン作動室１３ａ内の圧力が高くなると、制御弁９を開弁させるための小径ピストン１４のロッド突出方向への移動（ピストン作動室１３ａ側への移動）の抵抗が大となり、その移動を適切に行えなくなるおそれがある。そして、同移動が適切に行えないと、制御弁９の開弁、更には圧力制御室５からの燃料排出が適切に行えなくなり、それによってニードル弁３の噴孔２を開く方向への移動に支障を来し、ひいてはインジェクタ１の燃料噴射タイミングが適正からずれたり燃料噴射の調量精度が低下したりする。

これに対し、本実施形態のインジェクタ１では、ピストン収容室１３（ピストン作動室１３ａ）と排出通路８（燃料リーク室８ｂ）との間が遮蔽板１６により隔てられており、且つ排出通路８の燃料リーク室８ｂよりも下流側の部分がピストン収容室１３を避けるように設けられている。更に、遮蔽板１６には小径ピストン１４のロッド１４ａが貫通する貫通孔１６ａが設けられているが、ロッド１４ａの外径と貫通孔１６ａの内径とはロッド１４ａの移動時に両者が摺接する値に設定されている。

このため、制御弁９を開弁して圧力制御室５内の高圧燃料を排出通路８を介して排出する際、その高圧燃料がピストン収容室１３（ピストン作動室１３ａ）に入り込むことは抑制される。より詳しくは、燃料リーク室８ｂを通過する上記高圧燃料がロッド１４ａの外周面と貫通孔１６ａの内周面との間を介してピストン作動室１３ａに入り込もうとするが、その流入が上述したようなロッド１４ａの外径及び貫通孔１６ａの内径の設定によって抑制されるようになる。また、仮に上記高圧燃料がロッド１４ａの外周面と貫通孔１６ａの内周面との間を介してピストン作動室１３ａに入り込んだとしても、その流入量は最小限にとどめられる。

以上のように、本実施形態のインジェクタ１では、圧力制御室５から排出された高圧燃料のピストン作動室１３ａへの流入が抑制されるため、そのピストン作動室１３ａ内の圧力が高くなるのを抑制することができる。従って、従来のインジェクタのように、制御弁９を開弁させるための小径ピストン１４のロッド突出方向への移動が適切に行えなくなり、インジェクタ１の燃料噴射タイミングが適正からずれたり燃料噴射の調量精度が低下したりすることはない。

また、小径ピストン１４による制御弁９の開弁方向への移動、及び制御弁９の開弁状態での保持は、燃料によって満たされた変位拡大室１３ｂ及びピストン作動室１３ａ内の各圧力に差圧を生じさせることによって行われる。このように小径ピストン１４を作動させる場合、仮に燃料リーク室８ｂからピストン作動室１３ａに高圧燃料が多量に入り込むと、その高圧燃料の圧力脈動がピストン作動室１３ａ内の圧力変動を招き、小径ピストン１４を作動させるための上記差圧の大きさにも変動が生じる。その結果、小径ピストン１４を制御弁９側に移動させる力（制御弁９を開弁状態に保持するための力）が変動し、それに起因して小径ピストン１４には移動方向についての振動が生じる。

ここで、小径ピストン１４の上記振動の発生態様について、図４のタイムチャートを参照して詳しく説明する。なお、図４において（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、インジェクタ１の一回の燃料噴射が行われる際の小径ピストン１４及び大径ピストン１５の変位を示している。

同図におけるタイミングＴ１にて、大径ピストン１５が小径ピストン１４側に変位開始させられると、それに伴い小径ピストン１４が制御弁９の開弁方向に変位開始し、同制御弁９を開弁状態に保持する位置へと変位する。そして、この小径ピストン１４の変位に基づきインジェクタ１からの燃料噴射が行われる。その後、要求される燃料噴射量を得るための燃料噴射時間が経過すると（タイミングＴ２）、大径ピストン１５が圧電素子２１側に変位開始させられ、それに伴い小径ピストン１４が制御弁９の閉弁方向に変位開始し、同制御弁９を閉弁状態に保持する位置へと変位する。

上述した小径ピストン１４の振動は、同小径ピストン１４が制御弁９の開弁方向に移動する過程、及び制御弁９を開弁状態に保持した状態において発生し、それに伴い大径ピストン１５も振動するようになる。その結果、小径ピストン１４の位置が図４（ａ）に破線で示されるように変動するとともに、大径ピストン１５の位置も図４（ｂ）に破線で示されるように変動することとなる。そして、小径ピストン１４の振動がロッド１４ａを介して制御弁９に伝わると、制御弁９の開弁が不安定になり、更には圧力制御室５からの燃料排出に伴う同圧力制御室５内の圧力低下、及びニードル弁３の開弁動作も不安定になる。

しかし、小径ピストン１４の上記振動の発生原因である燃料リーク室８ｂからピストン作動室１３ａへの高圧燃料の流入は、上述したように抑制されるため、小径ピストン１４の上記振動も抑制されることとなる。その結果、小径ピストン１４の位置が図４（ａ）に実線で示されるように安定し、更に大径ピストン１５の位置も図４（ｂ）に実線で示されるように安定する。そして、このように小径ピストン１４の位置を安定させることで、上述したようにニードル弁３の開弁動作が不安定になるのを抑制することができ、同ニードル弁３の安定動作を通じてインジェクタ１の燃料噴射タイミングの調整や燃料噴射量の調量を精度よく行うことができるようになる。

本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）インジェクタ１において燃料噴射を行うべく、小径ピストン１４を制御弁９側に移動させる際、圧力制御室５から排出された高圧燃料が燃料リーク室８ｂからピストン作動室１３ａに入り込むことは抑制される。このため、ピストン作動室１３ａ内が高圧となって小径ピストン１４を制御弁９側に移動させる際の抵抗が大となることが抑制され、その移動が適切に行えないことによって制御弁９の開弁、ひいてはニードル弁３の開弁動作が不適切なものとなるのを抑制することができる。従って、ニードル弁３の開弁動作を支障なく行い、燃料噴射タイミングの調整や燃料噴射量の調量を精度良く行うことができる。

（２）ピストン作動室１３ａへの上記高圧燃料の流入を抑制することで、その燃料の圧力脈動に起因する小径ピストン１４の移動方向についての振動を抑制することができる。従って、その振動が制御弁９に伝わって同制御弁９の開弁が不安定になり、ニードル弁３の開弁動作が不安定になるのを抑制することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、小径ピストン１４を移動させるための駆動源として圧電素子２１を例示したが、小径ピストン１４の駆動源としてこれに代えて電磁ソレノイドなどの他のアクチュエータを用いてもよい。

・本発明を直噴式のディーゼルエンジンに用いられるインジェクタ１に適用したが、直噴式のガソリンエンジンに用いられるインジェクタに適用することもできる。

本実施形態におけるインジェクタの断面図。 インジェクタの制御弁まわりの構造を示す拡大断面図。 インジェクタの制御弁まわりの構造を示す拡大断面図。 （ａ）及び（ｂ）はインジェクタにおける１回の燃料噴射の際の小径ピストン及び大径ピストンの変位を示すタイムチャート。 従来のインジェクタにおける圧力制御弁からの高圧燃料の排出構造を示す略図。

符号の説明

１…インジェクタ、２…噴孔、３…ニードル弁、５…圧力制御室、６…燃料溜まり室、８…排出通路、９…制御弁、１３…ピストン収容室、１３ａ…ピストン作動室、１３ｂ…変位拡大室、１４…小径ピストン、１４ａ…ロッド、１６…遮蔽板、１６ａ…貫通孔。

Claims (2)

1. 噴孔を開閉するニードル弁の基端側に設けられた圧力制御室、及び同弁の先端側に設けられた燃料溜まり室に高圧燃料を供給して前記ニードル弁を閉じる位置に保持し、前記圧力制御室からの高圧燃料の排出により前記ニードル弁を開く位置に移動させて、前記燃料溜まり室内の燃料を前記噴孔から噴射させるインジェクタにおいて、
   前記圧力制御室から高圧燃料を排出させる排出通路内で開閉動作して同通路を通じての高圧燃料の排出を禁止・許可する制御弁と、
   前記制御弁近傍のピストン収容室内に往復移動可能に設けられた小径ピストンと、
   前記小径ピストンから突出して前記制御弁に接触するとともに、前記小径ピストンの制御弁側への移動に基づき前記制御弁を開弁させるロッドと備え、
   前記排出通路と前記ピストン収容室との間には、前記ロッドが貫通する貫通孔を備えるとともに、前記ピストン収容室を前記排出通路と隔てる遮蔽板が設けられ、
   前記ロッドの外径及び前記貫通孔の内径は、前記ロッドの移動時に同ロッドの外周面が前記貫通孔の内周面に対し摺接する値に設定されている
   ことを特徴とするインジェクタ。
2. 前記小径ピストンは、前記ピストン収容室内を燃料によって満たされたピストン作動室と変位拡大室とに区画するとともに、前記変位拡大室内の圧力を増減させることで移動するものであって、
   前記遮蔽板は、燃料によって満たされた前記ピストン作動室と前記排出通路とを隔てるものである
   請求項１に記載のインジェクタ。

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