JP2007002804A - インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 ピエゾインジェクタに搭載される切替バルブは、比較的小さな駆動力によって作動するため、高速作動をさせると、駆動部の慣性力により切替バルブがバルブシートに着座した時の衝撃が大きい。
【解決手段】 圧力制御室２１の内圧を切り替える圧力制御弁２６は、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座する方向（下方）へ変位することによって容積が減少するバルブ背圧室５１を備えるとともに、バルブ背圧室５１内の圧力を外部へ逃がす背圧通路（開閉通路５３と常開通路５４）を備える。この背圧通路の通路面積を、切替バルブ２５自身の変位によって可変させることで、切替バルブ２５が下方へ変位する変位途中からバルブ背圧室５１の油圧を高め、切替バルブ２５の変位速度を減少させる。これによって、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座する際の衝撃を小さくできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧力制御弁によって圧力制御室の圧力を変化させることにより、燃料の噴射と停止を制御するインジェクタに関し、例えばピエゾスタックの伸縮力を油圧を介して圧力制御弁の切替バルブに伝えるピエゾインジェクタに用いて好適な技術に関する。

例えば、ピエゾスタックの伸縮力を油圧を介して圧力制御弁（例えば、三方弁）の切替バルブ（圧力制御弁において変位する弁体）に伝え、圧力制御弁によって圧力制御室の内圧を変化させることで燃料の噴射と停止を制御するピエゾインジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種のインジェクタに用いられる圧力制御弁の切替バルブは、比較的小さな駆動力によって作動するものであり、高速作動をさせると駆動部の慣性力により切替バルブのシート着座音が大きくなり、作動騒音が発生してしまう。
また、高速作動をさせると切替バルブがバルブシートに着座した時の衝撃が大きくなり、切替バルブとバルブシートの当接部分の信頼性が懸念される。
さらに、切替バルブがバルブシートに着座した時の衝撃が大きくなることで切替バルブが振動し、切替バルブがバルブシートに着座した時の圧力制御室の圧力が不安定になる。

そこで、ピエゾスタックに印加される電圧をモニターし、その電圧波形に基づいてピエゾスタックに印加する電圧を変更して上記の不具合を解決する提案が成されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、ピエゾスタックの制御回路が複雑な回路構成となってしまうデメリットが生じる。

一方、ピエゾスタックの変位出力を切替バルブに伝える油密室内に固定絞り（油密室絞り）を配置して上記の不具合を解決する提案が成されている（例えば、特許文献３参照）。
しかし、油密室絞りは、絞り面積が固定であるため、温度等の使用環境および部品精度のバラツキを考慮した最適値の適合に多大な労力を費やす必要が生じる。
特開２００３−２６２１６９号公報 特開２００４−２４８４５７号公報 特開２００４−１７６６５６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な回路構成を必要とせず、且つ温度等の使用環境および部品精度のバラツキを考慮した最適値の適合に多大な労力を費やす必要がなく、高速作動をさせても、切替バルブがバルブシートに着座した時の衝撃を抑えることのできるインジェクタの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するインジェクタは、切替バルブがバルブシートに着座する方向に変位する変位途中から、切替バルブの変位によって容積が減少するバルブ背圧室の油圧を高める背圧室圧可変手段を備える。
このように、切替バルブがバルブシートに着座する方向に変位する変位途中からバルブ背圧室の油圧が高められることにより、切替バルブがバルブシートに着座した時の衝撃を抑えることができる。これによって、切替バルブがバルブシートに着座した時に生じる騒音を抑えることができるとともに、切替バルブとバルブシートの当接部分の信頼性を向上できる。
即ち、複雑な回路構成を必要とせず、且つ温度等の使用環境および部品精度のバラツキを考慮した最適値の適合に多大な労力を費やす必要がなく、高速作動をさせても切替バルブがバルブシートに着座した時の衝撃を抑えることができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するインジェクタは、切替バルブが高圧側バルブシートに着座する方向へ変位する変位途中から、バルブ背圧室の油圧を高める背圧室圧可変手段を備える。
これによって、切替バルブが高圧側バルブシートに着座する際の衝撃が抑えられることになり、切替バルブが高圧側バルブシートに着座した時に生じる騒音を抑えることができるとともに、切替バルブと高圧側バルブシートの当接部分の信頼性を向上でき、さらに切替バルブが高圧側バルブシートに着座した時の圧力制御室の圧力を安定化できる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するインジェクタにおける背圧室圧可変手段は、バルブ背圧室内の圧力を外部へ逃がす背圧通路の通路面積を、切替バルブ自身の変位によって変化させる背圧通路面積可変手段である。
このため、切替バルブの変位位置に応じた背圧通路の通路面積を適宜設定することにより、切替バルブの変位位置に応じてバルブ背圧室の油圧を適宜コントロールすることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するインジェクタにおける背圧通路は、切替バルブの変位途中において当該切替バルブによって閉じられる開閉通路と、切替バルブの変位位置に関係なく当該切替バルブによって閉じられない常開通路とからなる。そして、この常開通路は、開閉通路の通路面積より小さいダンパオリフィスを備える。
このように設けられることにより、開閉通路が切替バルブによって閉じられる切替バルブ位置に応じて、切替バルブの変位に伴うバルブ背圧室の油圧上昇位置を設定することができる。
また、ダンパオリフィスの径により、バルブ背圧室の油圧が高められた際の油圧を適宜コントロールすることができる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用するインジェクタにおいてダンパオリフィスは、固定部材に設けられる。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用するインジェクタにおいてダンパオリフィスは、切替バルブに設けられる。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用するインジェクタにおいてバルブ駆動手段の発生する変位出力は、燃料が満たされた油密室内の油圧を介して切替バルブに伝えられるものである。
このように、切替バルブが油密室内の油圧を介して駆動されるものは、切替バルブが低駆動力で作動しやすい。しかし、切替バルブがバルブシートに着座する際にバルブ背圧室の油圧が高められることにより、切替バルブがバルブシートに着座した時の衝撃を抑えることができる。

［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用するインジェクタにおけるバルブ駆動手段は、ピエゾ素子を多数積層してなるピエゾスタックである。
このように、バルブ駆動手段としてピエゾスタックを用いたピエゾインジェクタに本発明を適用することにより、複雑な回路構成を必要とせず、且つ温度等の使用環境および部品精度のバラツキを考慮した最適値の適合に多大な労力を費やす必要がなく、高速作動をさせても、駆動部の慣性力により切替バルブのシート着座音が大きくなる不具合を抑え、切替バルブとバルブシートの当接部分の信頼性を向上できる。また、圧力制御室によって噴射をコントロールするものであれば、切替バルブがバルブシートに着座した時の圧力制御室の圧力が安定化する。

最良の形態１のインジェクタは、ハウジング内で変位してバルブシートに離座および着座する切替バルブを備え、切替バルブがバルブシートに着座する方向に変位する変位途中から、切替バルブの変位によって容積が減少するバルブ背圧室の油圧を高める背圧室圧可変手段を備える。

最良の形態２のインジェクタは、高圧燃料が供給される圧力制御室の内圧を変化させる制御室圧可変手段を備え、この制御室圧可変手段によって、圧力制御室の内圧を低下させることにより燃料噴射が開始し、圧力制御室の内圧を上昇させることにより燃料噴射が停止するものである。
制御室圧可変手段は、インジェクタ内において変位可能に設けられ、圧力制御室に連通する弁室を、低圧側の排出通路または高圧側の高圧燃料通路の一方に切り替えて連通させる切替バルブを備えた圧力制御弁と、切替バルブを変位駆動するバルブ駆動手段とを備える。そして、圧力制御弁は、切替バルブが変位した際に、切替バルブと当該切替バルブを収容する固定部材との間に形成されるバルブ背圧室の油圧を高める背圧室圧可変手段を備える。

実施例１では、先ず燃料噴射装置の概略構成を説明し、次に燃料噴射装置に搭載されるピエゾインジェクタの概略構成を説明し、その後で実施例１の特徴を説明する。
〔燃料噴射装置の説明〕
燃料噴射装置の具体的な一例としてコモンレール式の燃料噴射装置を図４を参照して説明する。
燃料噴射装置は、エンジン（例えばディーゼルエンジン：図示しない）の各気筒に燃料噴射を行うシステムであり、コモンレール１、ピエゾインジェクタ２、サプライポンプ３、制御装置４等によって構成される。なお、制御装置４は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）４ａとＥＤＵ（駆動ユニット）４ｂで構成されるものであり、ＥＤＵ４ｂはＥＣＵ４ａのケース内に内蔵されるものであっても良い。

コモンレール１は、ピエゾインジェクタ２に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管５を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ３の吐出口と接続されるとともに、各ピエゾインジェクタ２へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管６が接続されている。

コモンレール１から燃料タンク７へ燃料を戻すリリーフ配管８には、プレッシャリミッタ９が取り付けられている。このプレッシャリミッタ９は圧力安全弁であり、コモンレール１内のコモンレール圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール１のコモンレール圧を限界設定圧以下に抑える。
また、コモンレール１には、減圧弁１１が取り付けられている。この減圧弁１１は、制御装置４から与えられる開弁指示信号によって開弁してリリーフ配管８を介してコモンレール圧を急速に減圧するものである。このように、コモンレール１に減圧弁１１を搭載することによって、制御装置４はコモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力へ素早く低減制御できる。なお、この減圧弁１１は、設けられない場合もある。

ピエゾインジェクタ２は、エンジンの各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール１より分岐する複数のインジェクタ配管６の下流端に接続されて、コモンレール１に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、その具体的な構成は後述する。
なお、ピエゾインジェクタ２からのリーク燃料も、リリーフ配管８を経て燃料タンク７に戻される。

サプライポンプ３は、コモンレール１へ高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプであり、燃料タンク７内の燃料をフィルタ１２を介してサプライポンプ３へ吸引するフィードポンプを搭載し、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール１へ圧送する。フィードポンプおよびサプライポンプ３は共通のカムシャフト１３によって駆動される。なお、このカムシャフト１３は、エンジンによって回転駆動されるものである。

サプライポンプ３には、燃料を高圧に加圧する加圧室内に燃料を導く燃料流路に、その燃料流路の開度度合を調整するためのＳＣＶ（吸入調量弁）１４が搭載されている。このＳＣＶ１４は、制御装置４からのポンプ駆動信号によって制御されることにより、加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール１へ圧送する燃料の吐出量を変更する調量バルブであり、コモンレール１へ圧送する燃料の吐出量を調整することにより、コモンレール圧を調整するものである。即ち、ＥＣＵはＳＣＶ１４を制御することにより、コモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力に制御できる。なお、コモンレール１に取り付けられた符号１５は、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサである。

〔ピエゾインジェクタ２の説明〕
ピエゾインジェクタ２の一例を図１を参照して説明する。なお、以下では、図１中の上側を上、図１中の下側を下と称して説明する。
まず、ピエゾインジェクタ２の概略構成を説明する。
ピエゾインジェクタ２は、高圧燃料が供給される圧力制御室２１を備え、この圧力制御室２１の内圧を変化させることにより燃料の噴射と停止が制御されるものであり、圧力制御室２１の内圧を変化させる手段として制御室圧可変手段を備える。そして、この制御室圧可変手段によって、圧力制御室２１の内圧を低下させることにより燃料噴射が開始し、圧力制御室２１の内圧を上昇させることにより燃料噴射が停止するものである。
制御室圧可変手段は、圧力制御室２１に連通する弁室２２を、低圧側の排出通路２３または高圧側の高圧燃料通路２４の一方に切り替えて連通させる切替バルブ２５を備えた圧力制御弁２６と、切替バルブ２５を変位駆動するピエゾスタック（バルブ駆動手段に相当する）２７とを備える。

圧力制御弁２６は、上述したように、圧力制御室２１に連通する弁室２２を高圧側あるいは低圧側に切り替えることで、圧力制御室２１の内圧を高圧側あるいは低圧側に切り替える三方弁であり、上記切替バルブ２５の他に、圧力制御室２１に連通する弁室２２と低圧側の排出通路２３を連通する低圧側バルブシート２８と、弁室２２と高圧側の高圧燃料通路２４を連通する高圧側バルブシート２９とを備える。
そして、ピエゾスタック２７の作動により、切替バルブ２５を下方へ変位させることにより低圧側バルブシート２８が開いて高圧側バルブシート２９が閉じる「圧力制御室低圧動作」が実行され、ピエゾスタック２７の作動停止により、切替バルブ２５を上方へ変位させることにより高圧側バルブシート２９が開いて低圧側バルブシート２８が閉じる「圧力制御室高圧動作」が実行される。

以下において、ピエゾインジェクタ２の具体的な構成を説明する。
ピエゾインジェクタ２は、略棒状体を呈するもので、下側がエンジンの燃焼室壁を貫通して、下端部が燃焼室内に突出するものであり、下側から上に向かって順に、ノズル部３１、圧力制御弁２６、油密室３２を備えた変位拡大手段３３およびピエゾスタック２７を備える。

（ノズル部３１の説明）
ノズル部３１は、高圧燃料の噴射と停止を切り替えるものであり、ハウジング３４（具体的には、ノズルホルダ）において軸方向へ摺動自在に支持されたニードル３５を備える。
ニードル３５は、上部に設けられた大径部３６がハウジング３４内に摺動自在に支持されるものであり、ニードル３５の下端円錐部３７がハウジング３４の下端内側に形成された環状シート３８に着座または離座する。ニードル３５の下側の外周空間３９には、ハウジング３４に形成された高圧燃料通路２４を介して高圧燃料が導入され、ニードル３５の離座時に噴孔４１から燃料が噴射される。ニードル３５の下側の外周空間３９に供給される高圧燃料は、大径部３６の下部の段差面３６ａに作用して、ニードル３５に上向き（離座方向）の力を発生させる。

一方、大径部３６の上側には、燃料の圧力によってニードル３５に下向き（着座方向）の力を発生させるための圧力制御室２１が形成されている。圧力制御室２１には、高圧燃料通路２４からインオリフィス４２を介して高圧燃料が供給されており、圧力制御室２１に供給される高圧燃料は大径部３６の上面３６ｂに作用して、ニードルスプリング４３とともにニードル３５を下向き（着座方向）に押しつける。
圧力制御室２１の内圧は、上述したように、圧力制御弁２６とピエゾスタック２７よりなる制御室圧可変手段によって制御されるものであり、（１）「圧力制御室低圧動作」によって低圧側バルブシート２８が開いて高圧側バルブシート２９が閉じ、圧力制御室２１の内圧が低下して、ニードル３５の下向き（着座方向）の力より、ニードル３５の上向き（離座方向）の力が上回ると、ニードル３５がリフトして高圧燃料が噴孔４１から噴射され、（２）「圧力制御室高圧動作」によって高圧側バルブシート２９が開いて低圧側バルブシート２８が閉じ、圧力制御室２１の内圧が上昇して、ニードル３５の上向き（離座方向）の力より、ニードル３５の下向き（着座方向）の力が上回ると、ニードル３５がリフトダウンして噴孔４１からの燃料噴射が停止される。

（圧力制御弁２６の説明）
圧力制御弁２６は、圧力制御室２１に連通する弁室２２を、切替バルブ２５によって高圧燃料通路２４または排出通路２３の一方に切り替えることで圧力制御室２１の内圧を切り替える油圧切替弁であり、弁室２２の上部には、弁室２２内と低圧側の排出通路２３を連通する低圧側バルブシート２８が形成され、弁室２２の下部には、弁室２２内と高圧側の高圧燃料通路２４を連通する高圧側バルブシート２９が形成されている。
切替バルブ２５は、ハウジング３４の内部において軸方向へ摺動自在に支持されており、下方へ変位することで低圧側バルブシート２８を開いて高圧側バルブシート２９を閉じ、逆に上方へ変位することで高圧側バルブシート２９を開いて低圧側バルブシート２８を閉じる動作を行う。
なお、切替バルブ２５の下端（後述するバルブ背圧室５１内）には、切替バルブ２５を上方へ押し戻すバルブスプリング４４が配置されている。

（変位拡大手段３３の説明）
変位拡大手段３３は、ピエゾスタック２７の伸縮変位量（積層方向の変化量、即ち上下方向の変化量）を大きくして圧力制御弁２６の切替バルブ２５に伝えるものであり、切替バルブ２５の上部に連接されたバルブピストン（小径ピストン）４５、ピエゾスタック２７により直接駆動されるピエゾピストン（大径ピストン）４６、およびバルブピストン４５の上面とピエゾピストン４６の下面の間に形成されて燃料が満たされる油密室３２で構成される。

ピエゾピストン４６は、ハウジング３４の内部において軸方向に摺動自在に支持される。このピエゾピストン４６は、ピエゾスプリング４７によってピエゾスタック２７に押しつけられており、ピエゾスタック２７の伸縮量と同じだけ上下方向に変位する。
バルブピストン４５は、ハウジング３４の内部において軸方向に摺動自在に支持される。このバルブピストン４５は、ピストンスプリング４８によって切替バルブ２５と常時当接するように設けられており、切替バルブ２５とともに上下方向へ変位する。
ここで、油密室３２内で対向するバルブピストン４５の上端の径は、ピエゾピストン４６の下端の径より小さく設けられており、ピエゾピストン４６の軸方向の変位がバルブピストン４５に拡大して伝達される。

そして、ピエゾスタック２７が積層方向に伸びてピエゾピストン４６が下方向へ移動すると、ピエゾピストン４６の軸方向の変位が拡大してバルブピストン４５および切替バルブ２５に伝達され、切替バルブ２５が下方へ変位する。これにより、低圧側バルブシート２８を開いて高圧側バルブシート２９を閉じる「圧力制御室低圧動作」が実行される。
逆に、ピエゾスタック２７が積層方向に収縮し、ピエゾスプリング４７によってピエゾピストン４６が上方向へ移動すると、油密室３２によってバルブピストン４５が上方へ吸引されるとともに、バルブスプリング４４によって切替バルブ２５が上方へ変位する。これにより、高圧側バルブシート２９を開いて低圧側バルブシート２８を閉じる「圧力制御室高圧動作」が実行される。

（ピエゾスタック２７の説明）
ピエゾスタック２７は、周知構成のものであり、その一例を説明する。
ピエゾスタック２７は、充電により板厚方向に膨張する板状のピエゾ素子４９を多数積層してなる。各ピエゾ素子４９は、略円板形状を呈する圧電体、この圧電体の両面に形成された内部電極からなり、多数のピエゾ素子４９を板厚方向に積層してピエゾスタック２７が構成される。

また、ピエゾスタック２７の側面には、２つの側面電極が設けられている。一方の側面電極は圧電体の一方の内部電極と電気的に接続され、他方の側面電極は圧電体の他方の内部電極と電気的に接続されている。２つの側面電極は、ピエゾインジェクタ２の外部に露出する外部コネクタに接続される。この外部コネクタは、制御装置４（具体的にはＥＤＵ）に接続され、制御装置４から外部コネクタを介してピエゾスタック２７の充放電制御が実施される。
なお、ピエゾスタック２７は、ピエゾインジェクタ２内において燃料と接触しないように設けられている。

〔問題点〕
切替バルブ２５は、油密室３２を介して伝えられる比較的小さな駆動力によって上下方向に変位する。このため、ピエゾスタック２７を充電し、ピエゾスタック２７が積層方向に伸びてピエゾピストン４６が急激に下方向へ移動すると、図３の破線に示すように、バルブピストン４５とともに切替バルブ２５（図３中、バルブニードル）が下方へ急激に変位する。このため、切替バルブ２５に伝えられるの慣性力により、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座した時の衝撃が大きくなる。

この結果、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に衝突した時の着座音が大きくなり、作動騒音が発生してしまう。
また、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に衝突した時の衝撃が大きくなり、切替バルブ２５と高圧側バルブシート２９の当接部分の信頼性が懸念される。
さらに、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に衝突した時の衝撃が大きくなることで切替バルブ２５が振動（高圧側バルブシート２９でバウンド）し、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座した時の圧力制御室２１の圧力が不安定になる。

〔実施例１の特徴〕
上記の問題点を解決するために、この実施例１の圧力制御弁２６には、図１、図２に示すように、切替バルブ２５が上方から下方へ変位する際、即ち切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座する変位途中から、切替バルブ２５の変位によって容積が減少するバルブ背圧室５１の油圧を高める背圧通路面積可変手段（背圧室圧可変手段に相当する）５２が設けられている。
具体的に、実施例１の背圧通路面積可変手段５２は、バルブ背圧室５１と排出通路２３とを連通させてバルブ背圧室５１の圧力を外部へ逃がす背圧通路の通路面積を、切替バルブ２５自身の変位によって可変する手段である。

この実施例１では、２つ（複数の一例）の背圧通路が形成されている。
２つの背圧通路のうちの一方は、切替バルブ２５の変位開始初期（下方への移動開始初期）に切替バルブ２５によって閉じられる開閉通路５３であり、２つの背圧通路のうちの他方は、切替バルブ２５が変位しても閉じられない常開通路５４である。そして、この常開通路５４は、開閉通路５３の通路面積より小さく設けられたダンパオリフィス５５を備える。

上述した背圧通路面積可変手段５２を具体的に説明する。
切替バルブ２５は、下方側に略円柱形状の摺動軸部２５ａが一体に設けられており、この摺動軸部２５ａがハウジング３４内に形成された有底の摺動孔３４ａの内部で軸方向へ摺動自在に支持される。この摺動軸部２５ａと、摺動孔３４ａとで囲まれた空間によって、バルブ背圧室５１が形成される。摺動軸部２５ａの外周面と摺動孔３４ａの内周面との摺動クリアランスは小さく設けられており、バルブ背圧室５１の容積は、切替バルブ２５が下方へ変位するほど減少する。

ハウジング３４には、バルブ背圧室５１と排出通路２３とを連通する上側の背圧通路（開閉通路５３）と、バルブ背圧室５１と排出通路２３とを連通する下側の背圧通路（常開通路５４）とが設けられている。
開閉通路５３は、摺動孔３４ａの下底から少し上の部分において摺動孔３４ａ内で開口する。そして、切替バルブ２５が上方に位置し、切替バルブ２５が低圧側バルブシート２８を閉じた状態では、図２（ａ）に示すように、開閉通路５３は摺動軸部２５ａによって完全に閉じられた状態にはならず、開閉通路５３の下側においてバルブ背圧室５１内と排出通路２３とが連通した状態となる。しかし、切替バルブ２５が下方に移動を開始して直ぐに、即ち切替バルブ２５が下方へ移動する途中から、図２（ｂ）に示すように、摺動軸部２５ａによって開閉通路５３が閉じられた状態になる。

常開通路５４は、摺動孔３４ａの下底近傍において摺動孔３４ａ内で開口するものである。そして、切替バルブ２５の変位位置に関係なく、バルブ背圧室５１内と排出通路２３とを連通するものである。この常開通路５４は、開閉通路５３の通路面積より小さく設けられたダンパオリフィス５５を備え、切替バルブ２５が上述した開閉通路５３を閉じた状態において、バルブ背圧室５１から排出される燃料の流れに抵抗を与えて、切替バルブ２５の急速な変位を抑えるものである。

（背圧通路面積可変手段５２の作動説明）
切替バルブ２５が下方へ変位して「圧力制御室低圧動作」を行う時における背圧通路面積可変手段５２の作動を説明する。
切替バルブ２５が上方に位置し、切替バルブ２５が低圧側バルブシート２８を閉じた状態から、下方へ移動し始めた直後は、図２（ａ）に示すように、開閉通路５３およびダンパオリフィス５５がともに開いた状態である。このため、切替バルブ２５の移動開始直後は、図３の実線に示すように、切替バルブ２５の変位に伴うバルブ背圧室５１の圧力上昇は緩やかであり、切替バルブ２５の変位速度への影響は小さい。

切替バルブ２５の下方変位が進み、図２（ｂ）に示すように、摺動軸部２５ａによって開閉通路５３が閉じられると、バルブ背圧室５１はダンパオリフィス５５のみ開口している状態となる。これによって、バルブ背圧室５１から排出通路２３へ排出される燃料の流出量は急激に制限され、図３の実線に示すように、バルブ背圧室５１の圧力が上昇して、切替バルブ２５の変位速度を減少させる。
これによって、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座する際の衝撃力を小さくすることができる。

（実施例１の効果）
この実施例１のピエゾインジェクタ２は、上述したように、切替バルブ２５が下方へ変位して「圧力制御室低圧動作」を行う際に、切替バルブ２５の摺動軸部２５ａとハウジング３４の間に形成されるバルブ背圧室５１の油圧を高める背圧通路面積可変手段５２を設けたことにより、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座する際の衝撃力を小さくすることができる。
これにより、複雑な回路構成を必要とせず、且つ温度等の使用環境および部品精度のバラツキを考慮した最適値の適合に多大な労力を費やす必要がなく、ピエゾインジェクタ２を高速作動させても、（１）駆動部（切替バルブ２５およびバルブピストン４５等）の慣性力により切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座した時の着座音を抑えることができ、（２）切替バルブ２５と高圧側バルブシート２９の当接部分の信頼性を向上することができ、（３）切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座した時における切替バルブ２５の振動が抑えられて、切替バルブ２５が高圧側バルブシート２９に着座した時の圧力制御室２１の圧力を安定化することができる。

実施例２の背圧通路面積可変手段５２を図５を参照して説明する。なお、以下の各実施例において、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記実施例１では、ハウジング３４側にダンパオリフィス５５を備える常開通路５４を設ける例を示した。
これに対し、この実施例２は、実施例１で示したハウジング３４側の常開通路５４を無くし、切替バルブ２５側にダンパオリフィス５５を備える常開通路５４を設けたものである。
実施例２の常開通路５４は、ハウジング３４側に設けられた開閉通路５３内と、バルブ背圧室５１内とを常時連通する通路であり、この常開通路５４の途中には、開閉通路５３の通路面積より小さいダンパオリフィス５５が設けられている。
このように設けられても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

実施例３の背圧通路面積可変手段５２を図６を参照して説明する。
この実施例３は、排出通路２３が摺動孔３４ａにおいて直接開口している。
バルブ背圧室５１に面する摺動軸部２５ａの端面（下面）の中心部には、軸方向に延びる丸穴形状の凹部２５ｂが形成されている。また、摺動孔３４ａの底部には、凹部２５ｂに嵌まり合う丸棒形状の凸部３４ｂが設けられている。
このように設けられることにより、切替バルブ２５が下方へ変位するほど、凹部２５ｂと凸部３４ｂで囲まれるバルブ背圧室５１の容積が減少する。

一方、凸部３４ｂには、凸部３４ｂの側面の途中から凸部３４ｂの上端（バルブ背圧室５１）に通じる開閉通路５３が形成されている。実施例３の開閉通路５３は、凸部３４ｂの側面の途中から凸部３４ｂの上端に延びる縦方向の溝であり、切替バルブ２５が上方に位置し、切替バルブ２５が低圧側バルブシート２８を閉じた状態では、図６に示すように、開閉通路５３は摺動軸部２５ａの内側（凹部２５ｂの内壁）によって閉じられた状態にはならず、開閉通路５３の下側においてバルブ背圧室５１内と排出通路２３とが連通した状態となる。しかし、切替バルブ２５が下方に移動を開始して直ぐに、即ち切替バルブ２５が下方へ移動する途中から、摺動軸部２５ａの内側（凹部２５ｂの内壁）によって開閉通路５３が閉じられる。

実施例３の常開通路５４は、凹部２５ｂの内周面と、凸部３４ｂの外周面との間に形成されるクリアランスであり、切替バルブ２５が下方へ移動して開閉通路５３が閉じられると、常開通路５４（凹部２５ｂと凸部３４ｂのクリアランス）によってバルブ背圧室５１から排出される燃料の流れに抵抗を与え、切替バルブ２５の急速な変位を抑えるものである。
このように設けられても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお、この実施例３では、開閉通路５３（溝）を凸部３４ｂの外周面に形成した例を示したが、凹部２５ｂの内周面に形成しても良い。
また、凹部２５ｂの内周面または凸部３４ｂの外周面に形成する縦溝の幅や深さを変更して開閉通路５３と常開通路５４を設けても良い。

［変形例］
上記の実施例では、バルブ駆動手段の一例としてピエゾスタック２７を用いる例を示したが、例えばリニアソレノイドなど、他のアクチュエータの出力によって切替バルブ２５を駆動するインジェクタに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、バルブ駆動手段の出力が油密室３２を介して切替バルブ２５に伝えられる例を示したが、油密室３２を介さず、バルブ駆動手段の出力によって直接的に切替バルブ２５を駆動するインジェクタに本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、圧力制御弁２６として三方弁を例に示し、その切替バルブ２５に本発明を適用した例を示したが、二方弁など他の切替バルブ２５に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、切替バルブ２５が軸方向へ変位する例を示したが、切替バルブ２５が回転変位することで圧力制御室２１の内圧を変化させるインジェクタに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、ディーゼルエンジンに燃料を噴射するインジェクタに本発明を適用する例を示したが、例えばガソリンエンジンに用いられるインジェクタ等に本発明を適用しても良い。

ピエゾインジェクタの概略図である（実施例１）。 圧力制御弁の概略図である（実施例１）。 切替バルブが下方へ変位して「圧力制御室低圧動作」を行う際の作動を示すタイムチャートである（実施例１）。 コモンレール式燃料噴射装置の概略図である（実施例１）。 圧力制御弁の概略図である（実施例２）。 圧力制御弁の概略図である（実施例３）。

符号の説明

２ ピエゾインジェクタ
２１ 圧力制御室
２２ 弁室
２３ 排出通路
２４ 高圧燃料通路
２５ 切替バルブ
２６ 圧力制御弁
２７ ピエゾスタック（バルブ駆動手段）
２８ 低圧側バルブシート
２９ 高圧側バルブシート
３２ 油密室
３４ ハウジング（固定部材）
４９ ピエゾ素子
５１ バルブ背圧室
５２ 背圧通路面積可変手段（背圧室圧可変手段）
５３ 開閉通路（背圧通路）
５４ 常開通路（背圧通路）
５５ ダンパオリフィス

Claims (8)

1. ハウジング内で変位してバルブシートに離座および着座する切替バルブを備えたインジェクタにおいて、
   このインジェクタは、前記切替バルブが前記バルブシートに着座する方向に変位する変位途中から、前記切替バルブの変位によって容積が減少するバルブ背圧室の油圧を高める背圧室圧可変手段を備えることを特徴とするインジェクタ。
2. 請求項１に記載のインジェクタにおいて、
   このインジェクタは、高圧燃料が供給される圧力制御室の内圧を低下させることにより燃料噴射が開始し、前記圧力制御室の内圧を上昇させることにより燃料噴射が停止するものであり、
   前記切替バルブは、前記圧力制御室に連通する弁室を低圧側の排出通路に連通する低圧側バルブシート、または前記弁室を高圧側の高圧燃料通路に連通する高圧側バルブシートの一方に着座することで、前記弁室に連通する前記圧力制御室の圧力を変化させるものであり、
   前記背圧室圧可変手段は、前記切替バルブが前記高圧側バルブシートに着座する方向へ変位する変位途中から、前記バルブ背圧室の油圧を高めることを特徴とするインジェクタ。
3. 請求項１または請求項２に記載のインジェクタにおいて、
   前記背圧室圧可変手段は、前記バルブ背圧室内の圧力を外部へ逃がす背圧通路の通路面積を、前記切替バルブ自身の変位によって変化させる背圧通路面積可変手段であることを特徴とするインジェクタ。
4. 請求項３に記載のインジェクタにおいて、
   前記背圧通路は、前記切替バルブの変位途中において当該切替バルブによって閉じられる開閉通路と、前記切替バルブの変位位置に関係なく当該切替バルブによって閉じられない常開通路とからなり、
   この常開通路は、前記開閉通路の通路面積より小さいダンパオリフィスを備えることを特徴とするインジェクタ。
5. 請求項４に記載のインジェクタにおいて、
   前記ダンパオリフィスは、前記切替バルブを保持する固定部材に設けられることを特徴とするインジェクタ。
6. 請求項４に記載のインジェクタにおいて、
   前記ダンパオリフィスは、前記切替バルブに設けられることを特徴とするインジェクタ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載のインジェクタにおいて、
   前記切替バルブは、駆動力を発生するバルブ駆動手段によって変位駆動されるものであり、
   前記バルブ駆動手段の発生する変位出力は、燃料が満たされた油密室内の油圧を介して前記切替バルブに伝えられることを特徴とするインジェクタ。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載のインジェクタにおいて、
   前記切替バルブは、駆動力を発生するバルブ駆動手段によって変位駆動されるものであり、
   前記バルブ駆動手段は、ピエゾ素子を多数積層してなるピエゾスタックであることを特徴とするインジェクタ。

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