JP2009127555A - インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】外形寸法を肥大化することなく燃料噴射に伴う圧力脈動を抑制できるインジェクタを提供する。
【解決手段】ボディ２内に針弁４を収容する収容穴３が形成され圧力制御室５と、ノズル室６とが各々設けられ、針弁４が開方向に移動したときに噴孔２１よりノズル室６からの燃料が噴射されるインジェクタ１において、
針弁４の先端部に弁本体４５を形成し、針弁４の基端部にサーボピストン４１を形成し、それらサーボピストン４１と弁本体４５との間に、サーボピストン４１から連続して延びるノズルピストン４２と、ノズルピストン４２から弁本体４５まで延びノズルピストン４２よりも小径の連結部４３とを各々形成し、
ノズル室６を、ノズルピストン４２から噴孔２１まで連結部４３および弁本体４５を囲繞して延びるように形成して、噴孔２１から燃料が噴射された際の燃料の圧力脈動を抑制する蓄圧室としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーボピストンとノズルピストンとの圧力バランスで針弁を開閉動作させるインジェクタに関するものである。

従来、ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射回数を複数に分ける（パイロット噴射、マルチ噴射などと呼ばれる）ことが行われる場合がある（例えば、特許文献１参照）。

図５は、マルチ噴射の一例を示すものであり、縦軸が噴射率（ｍｍ^３／ｍｓｅｃ）、横軸が時間（ｍｓｅｃ）である。図例のマルチ噴射では、燃料噴射回数が２回に分けられ、１回目にパイロット噴射Ｐが行われ、２回目にメイン噴射Ｍが行われる。

このようなマルチ噴射を行うことで、エンジンの燃焼騒音が抑えられることは周知の事実である。

そこで、制御自由度の高いコモンレール噴射系では排ガス、出力に悪影響の出ないように運転領域に応じて噴射量と噴射間隔（ときには噴射回数も）をチューニングすることが行われている。

そのようなコモンレール噴射系のインジェクタの構造を図６および図７に基づき説明する。

図６に示すように、インジェクタ８１は、噴孔８２が形成されたボディ８３と、そのボディ８３の収容穴８４に上下方向に移動自在に収容された針弁８５とを有する。

噴孔８２は、ボディ８３の下端部に形成され収容穴８４の下端に接続される。収容穴８４の下部にはノズル室８７が形成され、収容穴８４の上部には圧力制御室８６が形成される。それら圧力制御室８６およびノズル室８７には、供給油路８８を通り図示しないコモンレールからの高圧燃料が導入される。圧力制御室８６には、圧力制御室８６の高圧燃料を排出するための排出路８９が接続され、その排出路８９を開閉するための電磁弁９０が圧力制御室８６の上方に設けられる。

針弁８５は、断面ほぼ円形で上下に延びる。針弁８５は、圧力制御室８６の高圧燃料から下向きの圧力を受けるサーボピストン９１と、ノズル室８７の高圧燃料から上向きの圧力を受けると共にスプリング９２から下向きの力を受けるノズルピストン９３とを有する。ノズルピストン９３の下方には弁本体９４が接続されており、ノズルピストン９３の受圧面の面積は、ノズルピストン９３の下面の面積から弁本体９４の断面積を引いた大きさとなる。

サーボピストン９１は、ノズルピストン９３よりも径が大きく設定されており、針弁８５は、基本的にはサーボピストン９１が受ける圧力とノズルピストン９３が受ける圧力との圧力バランスにより、噴孔８２を開閉する。

図６では、圧力制御室８６とスプリング９２とから針弁８５に作用する下向きの力が、ノズル室８７からの上向きの力よりも大きく、針弁８５がボディ８３の下部に着座して噴孔８２が閉塞される。

他方、図７に示すように、電磁弁９０が圧力制御室８６の排出路８９を開放すると、圧力制御室８６が減圧され、圧力制御室８６とスプリング９２とから針弁８５に作用する下向きの力がノズル室８７からの上向きの力よりも小さくなり、針弁８５が上昇する。針弁８５の上昇により、噴孔８２が開放されてノズル室８７と連通し、噴孔８２から燃料が噴射される。

この圧力バランスにより針弁８５を動かすコモンレールインジェクタ８１においては、サーボピストン９１の径とノズルピストン９３の径を変え、噴射特性をチューニングする方法が一般的である。

特開２００７−９８０９号公報

しかしながら、従来のインジェクタ８１では、多段噴射（マルチ噴射）を行う際に、１回目の噴射（パイロット噴射Ｐ）と２回目の噴射（メイン噴射Ｍ）との間の時間（以下、パイロットインタバルという、図５の符号Ｉ参照）を短くしていくと、パイロット噴射Ｐで生じた圧力脈動がメイン噴射Ｍに影響するという問題があった。

このパイロットインタバルＩと燃料噴射量との関係を図８に示す。図８は、横軸がパイロットインタバル（ｍｓｅｃ）であり、縦軸が１噴射当たりの噴射量（ｍｍ^３／ｓｔ）である。

図８に示すように、噴射量の指示量（指示噴射量）Ｃを一定にした状態でパイロットインタバルＩを変えていくと、実際の噴射量（実噴射量）ＲがパイロットインタバルＩにより変化してしまう。この結果、所望の燃料噴射量を得ることが困難になってしまう。

圧力脈動は、コモンレールとインジェクタ８１間の油路を往復するため、圧力脈動の対策としてインジェクタ８１の直近やインジェクタ８１内部に蓄圧室を設けることが提唱されてきているが、インジェクタ８１の寸法の肥大を招くため、従来、製品化を実現した例はない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、外形寸法を肥大化することなく、燃料噴射に伴う圧力脈動を抑制できるインジェクタを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、先端部に噴孔が形成されたボディ内に、上記噴孔を開閉するための針弁を移動自在に収容する収容穴が形成され、その収容穴に、上記針弁を閉方向に付勢する高圧燃料が導入される圧力制御室と、上記針弁を開方向に付勢する高圧燃料が導入されるノズル室とが各々設けられ、上記圧力制御室が減圧されて上記針弁が開方向に移動したときに、上記ノズル室と上記噴孔とが連通して該噴孔より上記ノズル室からの燃料が噴射されるインジェクタにおいて、上記針弁の先端部に弁本体を形成し、上記針弁の基端部に上記圧力制御室内の燃料圧を受けるサーボピストンを形成し、それらサーボピストンと弁本体との間に、上記サーボピストンから連続して延びるノズルピストンと、そのノズルピストンから上記弁本体まで延び上記ノズルピストンよりも小径の連結部とを各々形成し、上記ノズル室を、上記ノズルピストンから上記噴孔まで上記連結部および上記弁本体を囲繞して延びるように形成して、該ノズル室を上記噴孔から燃料が噴射された際の燃料の圧力脈動を抑制する蓄圧室としたものである。

好ましくは、上記サーボピストンと上記ノズルピストンとが、一体に形成されたものである。

好ましくは、上記圧力制御室内の燃料を排出して該圧力制御室を減圧するための排出路と、その排出路を開閉するための制御弁とを備えたものである。

好ましくは、上記燃料の噴射が、１サイクル当たり少なくとも２段階に分けて実行されるものである。

好ましくは、上記蓄圧室の容積が、上記噴孔からの１回噴射当たりの最大噴射量に対し、１０倍以上に設定されたものである。

好ましくは、上記蓄圧室は、少なくとも上記連結部を囲繞する部分の内径が上記ノズルピストンの外径よりも大きく形成されたものである。

好ましくは、上記連結部に、上記蓄圧室の内壁に摺接し上記針弁を案内するガイド部が形成され、上記蓄圧室内に、上記ガイド部を介して上記針弁を閉方向に付勢する弾性部材が設けられたものである。

本発明によれば、外形寸法を肥大化することなく、燃料噴射に伴う圧力脈動を抑制できるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のインジェクタは、例えば、車両に搭載されるディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用される。

まず、図１に基づき燃料噴射装置の概略構造を説明する。

燃料噴射装置７は、燃料（例えば軽油、ＤＭＥなど）が貯留された燃料タンク７１と、その燃料タンク７１内の燃料をエンジン側に圧送するための圧送ポンプ７２と、その圧送ポンプ７２からの燃料を所定の噴射圧（コモンレール圧、例えば、数十〜数百ＭＰａ程度）まで昇圧する噴射ポンプ７３と、その噴射ポンプ７３で昇圧された高圧燃料を蓄圧（貯留）するコモンレール７４と、そのコモンレール７４から分配、供給される燃料をエンジンの燃料室（図示せず）に噴射、供給するための複数（図例では、６つ）のインジェクタ１と、そのインジェクタ１の噴射時期、噴射量、および噴射回数や噴射ポンプ７３の作動圧（コモンレール圧）を制御するための制御手段７５とを備える。

燃料タンク７１とコモンレール７４とが燃料供給ライン７６で接続され、コモンレール７４とインジェクタ１とが高圧管７７で接続される。燃料供給ライン７６には上流側から順に、圧送ポンプ７２と噴射ポンプ７３とが配置される。

また、インジェクタ１と燃料タンク７１とは、余剰燃料を戻すための燃料戻しライン７８で接続され、その燃料戻しライン７８に、噴射ポンプ７３が、噴射ポンプ戻し管７９を介して接続される。

次に、図１から図３に基づきインジェクタ１の概略構造を説明する。

図１に示すように、本実施形態のインジェクタ１は、上下方向に延び下端部（先端部）に複数の噴孔２１が形成されたボディ２と、そのボディ２に形成された収容穴３内に上下方向に移動自在に収容され噴孔２１を開閉する針弁４（ニードル弁）とを備える。ここで、図１の下側が、針弁４の軸方向（長手方向）の先端側であり、図１の上側が、針弁４の軸方向の基端側である。

針弁４は、上下方向にほぼ断面円形で延びる。本実施形態の針弁４は、複数の外径の異なる円柱部材を上下に接合した形状を有する。

具体的には、針弁４は、上方から順に、上端部（基端部）に形成されたサーボピストン４１と、そのサーボピストン４１の下方に該サーボピストン４１に連続して形成されたノズルピストン４２と、そのノズルピストン４２から下方に延びる連結部４３と、その連結部４３の下方に形成され針弁４の下端部（先端部）に位置して噴孔２１を開閉する弁本体４５とを有する。

サーボピストン４１は、上下に延びる円柱形状を有する。サーボピストン４１の上面４１１は、収容穴３の後述する圧力制御室５内の高圧燃料からの圧力（燃料圧）を受け、針弁４を下方（閉弁方向）に付勢するための閉弁側受圧面をなす。

ノズルピストン４２は、サーボピストン４１の下面４１２から下方に延び、サーボピストン４１よりも小径の円柱形状を有する。ノズルピストン４２の下面４２１（連結部４３との接合部分を除く）は、収容穴３の後述するノズル室６内の燃料圧を受け、針弁４を上方（開弁方向）に付勢するための開弁側受圧面をなす。

これらサーボピストン４１とノズルピストン４２とは一体的に形成される（例えば、一つの部品として形成される）。

連結部４３は、ノズルピストン４２の下面４２１から下方に延び、ノズルピストン４２よりも小径の円柱形状を有する。

図例の連結部４３には、ボディ２の収容穴３（大径部３４）の側壁に摺接し連結部４３（針弁４）の上下方向の移動を案内するほぼ円盤状の連結部ガイド４８が形成される。

図２に示すように、連結部ガイド４８には、連結部ガイド４８を通して燃料を流通させるための連絡孔４８１、４８１が形成される。その連絡孔４８１、４８１は、円盤状の連結部ガイド４８の縁部を二箇所切り欠いて形成される。この連結部ガイド４８は摺動ガイドの機能のみを持ち、圧力バランス用ピストンの機能は持たない。

図１に戻り、弁本体４５は、連結部４３の下端から下方に延び円筒形状を有する基部４６と、その基部４６から下方に延び、かつ下方に至るにつれ縮径された円錐形状を有するコーン部４７とを有する。図例では、基部４６の外径は、連結部４３の外径よりも大きく、ノズルピストン４２の外径よりも小さく形成される。

図例の基部４６には、収容穴３（小径部３５）の側壁に摺接し弁本体４５（針弁４）の上下方向の移動を案内するほぼ円盤状の弁本体ガイド４９が形成される。図３に示すように、弁本体ガイド４９には、連結部ガイド４８と同様に、円盤状の弁本体ガイド４９を切り欠いて形成された連絡孔４９１、４９１が形成される。この弁本体ガイド４９も摺動ガイドの機能のみを持ち、圧力バランス用ピストンの機能は持たない。

図１に戻り、ボディ２内には、噴孔２１から上方に延び針弁４を収容する収容穴３と、その収容穴３に高圧管７７からの高圧燃料を供給する供給油路２２と、収容穴３からリークおよび排出された燃料を燃料戻しライン７８に戻す戻し油路２３とが形成される。

収容穴３は、上方から順に、サーボピストン４１を摺動自在に収容するサーボピストン収容部３１と、そのサーボピストン収容部３１から下方に延びノズルピストン４２を摺動自在に案内（収容）するノズルピストン案内部３２と、ノズルピストン案内部３２から下方に噴孔２１まで延びる蓄圧室形成部３３とを有する。

サーボピストン収容部３１は、上下方向に断面円形で延び、サーボピストン４１の外径よりも僅かに大きい内径を有する。図例では、サーボピストン収容部３１の上下方向長さがサーボピストン４１よりも長く形成される。

サーボピストン収容部３１の上部には、サーボピストン４１を下方（針弁４の閉方向）に付勢する高圧燃料が導入される圧力制御室５が設けられる。

具体的には、サーボピストン収容部３１の上方のボディ２内に、サーボピストン収容部３１の上端を閉塞する円盤状の閉塞部材３５が設けられ、その閉塞部材３５の下面とサーボピストン収容部３１の上部側壁とサーボピストン４１の上面４１１とにより、圧力制御室５が区画形成される。

閉塞部材３５には、圧力制御室５に高圧燃料を導入するための制御室供給路３５１が形成され、その制御室供給路３５１はボディ２の供給油路２２に接続される。

また、閉塞部材３５には、圧力制御室５から高圧燃料を排出するための排出路３５２が形成される。その排出路３５２は、閉塞部材３５の上方に配置された制御弁２４（図例では、電磁弁）により開閉され、かつ制御弁２４を収容する制御弁収容室２５を介してボディ２の戻し油路２３に接続される。

制御弁２４は、排出路３５２の出口を開閉するための制御ピストン部材２４１と、その制御ピストン部材２４１を下方（閉方向）に付勢するための制御弁スプリング２４２と、その制御弁スプリング２４２の付勢力に抗して制御ピストン部材２４１を上方（開方向）に移動するための電磁石２４３（図例では、ソレノイド）とを備える。

サーボピストン収容部３１の下部は、針弁４の閉弁時（図１参照）におけるサーボピストン４１の下面４１２よりも下方に延び、サーボピストン４１およびノズルピストン４２を伝いリークしたリーク燃料を溜める空間Ｌを区画形成する。そのサーボピストン収容部３１の下部は、ボディ２内に形成されたリーク油路２６により制御弁収容室２５に接続され、空間Ｌのリーク燃料がリーク油路２６により戻し油路２３に回収される。

ノズルピストン案内部３２は、上下方向に断面円形で延び、ノズルピストン４２の外径よりも僅かに大きな内径を有する。図例では、ノズルピストン案内部３２の上下方向長さがノズルピストン４２よりも短い。

蓄圧室形成部３３は、ノズルピストン案内部３２から下方に延び針弁４の連結部４３を囲繞する大径部３４と、その大径部３４から下方に延び針弁４の弁本体４５の基部４６を囲繞する小径部３５と、その小径部３５から下方に延び弁本体４５のコーン部４７を囲繞する弁座部３６とで構成される。

この蓄圧室形成部３３の大径部３４および小径部３５の壁面と、ノズルピストン４２の下面４２１とにより、ノズルピストン４２を上方（針弁４の開方向）に付勢する高圧燃料が導入されるノズル室６が区画形成される。

すなわち、本実施形態のノズル室６は、ノズルピストン４２の下端部から噴孔２１まで針弁４の連結部４３および弁本体４５を囲繞して延びるように形成される。詳しくは後述するが、本実施形態のノズル室６は、噴孔２１から燃料が噴射された際の燃料の圧力脈動を抑制する蓄圧室となる。

図例のインジェクタ１では、圧力制御室５の燃料圧により作動するサーボピストン４１とノズル室６の燃料圧により作動するノズルピストン４２とを直近に近接させて配置することにより、ノズル室６の容積が従来のインジェクタ８１（図６参照）の１００〜２００ｍｍ^３程度からの３０００ｍｍ^３以上まで拡大される。

大径部３４は、上下方向に断面円形で延びる。図例の大径部３４は、ノズルピストン案内部３２の内径よりも大きな内径を有し、かつ連結部４３とほぼ同じ上下方向長さを有する。

大径部３４内には、針弁４の連結部ガイド４８（ガイド部）を介して針弁４を閉方向に付勢する弾性部材（図例では、針弁スプリング）３７が設けられる。針弁スプリング３７は、大径部３４の天井壁面と連結部ガイド４８との間に圧縮状態に配置される。

小径部３５は、上下方向に断面円形で延びる。小径部３５は、弁本体４５の基部４６の外径よりも大きな内径を有し、かつ基部４６とほぼ同じ上下方向長さを有する。

弁座部３６は、下方に至るにつれ縮径された下向きの截頭円錐径状を有する。弁座部３６の上部側壁は、針弁４の弁座をなし、針弁４の閉弁時にコーン部４７が当接、着座する。弁座部３６の下端部側壁には、複数の噴孔２１が開口、接続される。

インジェクタ１は、制御手段７５に接続され、その制御手段７５から噴射時期、噴射量および噴射回数を制御するための制御信号を受信する。具体的には、制御手段７５は、制御弁２４の電磁石２４３に接続され、インジェクタ１の開弁時に電磁石２４３を通電状態、閉弁時に非通電状態に切り換えて、インジェクタ１を開閉制御する。

本実施形態の制御手段７５は、１サイクル当たりの燃料噴射を少なくとも２段階に分けて実行する。例えば、制御手段７５は、図５に示すように、１サイクル当たりの燃料噴射に際して、圧縮上死点よりも前の時期に噴射量が少量のパイロット噴射Ｐを行い、そのパイロット噴射Ｐ後の圧縮上死点近傍の時期にパイロット噴射Ｐよりも多量のメイン噴射Ｍを行う。また、制御手段７５は、パイロット噴射Ｐが終了してからメイン噴射Ｍが開始されるまでのパイロットインタバルＩを、エンジンの運転状態（例えば、エンジン回転数およびエンジン負荷）に基づき変更する。

次に、図１および図４に基づき本実施形態のインジェクタ１の作用を説明する。

まず、インジェクタ１の開閉動作について説明する。

図１に示すように、インジェクタ１の無噴射時は、制御弁２４の電磁石２４３が非通電状態であり制御ピストン部材２４１により圧力制御室５の排出路３５２が閉塞される。

このとき、針弁４には、閉弁方向の付勢力（閉弁付勢力）として、サーボピストン４１の上面４１１が圧力制御室５内の燃料から受ける下向き力と、連結部４３の連結部ガイド４８が針弁スプリング３７から受ける下向き力と、基部４６の上面がノズル室６内の燃料から受ける下向きの力とが作用する。また、開弁方向の付勢力（開弁付勢力）として、ノズルピストン４２の下面４１２がノズル室６内の燃料から受ける上向きの力が作用する。

無噴射時は、閉弁付勢力が開弁付勢力を上回り、針弁４は下向きに付勢されて針弁４のコーン部４７がボディ２の弁座部３６に着座する。このコーン部４７によりノズル室６と噴孔２１とが遮断され、噴孔２１が閉塞される。

なお、連結部ガイド４８の上下面に加わる圧力は互いに打ち消し合うので、連結部ガイド４８には針弁４を開方向または閉方向に付勢する力は発生しない。同様に、弁本体ガイド４９にも開方向および閉方向の付勢力は発生しない。

図４に示すように、インジェクタ１の噴射時は、制御弁２４の電磁石２４３が通電状態となり制御ピストン部材２４１が圧力制御室５の排出路３５２を開放する。

これにより、圧力制御室５内の燃料が排出路３５２を通り流出して、圧力制御室５内が減圧され、サーボピストン４１の上面４１１が受ける下向き力が低下する。

その圧力制御室５内の減圧により閉弁付勢力が低下し、閉弁付勢力が開弁付勢力を下回ると、針弁４は上向きに付勢されて上方に移動（上昇、リフトする）。

その結果、針弁４のコーン部４７がボディ２の弁座部３６から離間してノズル室６と噴孔２１とが連通し、ノズル室６内の燃料が噴孔２１に流れて噴孔２１から噴射される。

この噴射の際に、ノズル室６内の燃料は、比較的高い噴射圧（数十〜数百ＭＰａ程度）まで加圧されていることから、ノズル室６内から噴孔２１に燃料が急速に流れ、ノズル室６内の圧力が短時間で低下して、圧力脈動および圧力波が発生する。

噴射開始から所定の噴射時期が経過すると、制御弁２４の電磁石２４３が再び非通電状態となり針弁４が下方に移動（下降）して着座する。その着座した針弁４により噴孔２１が再び閉塞され、噴射が停止する（図１参照）。このとき、低下したノズル室６内の圧力は、噴射後にコモンレール７４から燃料が供給されることで噴射前の圧力まで上昇、回復するが、この圧力上昇によっても圧力脈動が発生することになる。

このように、ノズル室６では、噴射中の噴孔２１への燃料流出と、噴射後の供給油路２２からの燃料流入とにより、圧力脈動および圧力波が発生する。

ここで、本実施形態のノズル室６は、ノズルピストン４２から噴孔２１まで針弁４の連結部４３および弁本体４５を囲繞して延びるように形成されており、ノズル室６の容積が従来のインジェクタ８１（図６参照）よりも大きく設定される。

そのため、本実施形態では、燃料の噴射に伴うノズル室６の燃料流入出量（噴射量）が、ノズル室６に貯留された燃料量に対して小さなものとなり、燃料の噴射がノズル室６の圧力に及ぼす影響が低減される。その結果、噴孔２１から燃料が噴射された際の圧力脈動および圧力波が抑制、低減される。

ノズル室６の容積は、噴孔２１からの噴射量がノズル室６の圧力に影響を及ぼすことを考慮して、１回の開閉動作により噴射される噴射量（パイロット噴射量など）に比べて大きく設定されることが好ましい。例えば、ノズル室６の容積は、噴孔２１からの１回噴射当たりの最大噴射量に対し、約１０倍以上（約１０００％以上）に設定される。

このように、本実施形態のインジェクタ１では、ノズル側の圧力バランス用ピストンであるノズルピストン４２を、サーボピストン４１の直近に移設してノズル（ボディ２の先端部）付近の燃料油の容積（蓄圧室の容積）を大きくすることで、燃料噴射に伴う圧力脈動を抑制でき、パイロットインタバル変化時の実噴射量を安定させることができる。

ノズル室６（蓄圧室）の容積を大きくすることで、噴射量が安定する点についてより詳細に説明する。

従来のインジェクタ８１（図６参照）において、噴射量が不安定になるのは、以下のメカニズム（１）から（４）による。

（１）噴射によりノズル室８７の圧力が急激に低下する。

（２）圧力波が発生する。

（３）圧力波がコモンレールとインジェクタ８１とを往復する。圧力波がコモンレールとインジェクタ８１とを往復する時間は、噴射圧と高圧管の長さで決まるため、噴射の間隔（噴射量とエンジンの回転数で決まる）とは当然同期しない。

（４）その結果、噴射期間中に圧力波が噴孔８２に到達すると噴射量が増減する。

これに対して本実施形態のインジェクタ１では、ノズル室６の容積を大きくしているので、燃料噴射をしても圧力の低下が穏やかになる。これは、コモンレール圧のような超高圧では燃料も圧縮性を持つためであり、消音器の容積は大きいほうが静かなのと同じ理屈である。圧力の低下が穏やかになると、圧力波も小さくなり、噴射量の変化（増減量）も小さくなる。

したがって、ノズル室６の容積が大きくなると、燃料を噴射してもノズル室６の圧力の低下は少ないので、圧力の脈動も少ない。

本実施形態では、噴射量の安定に加えて噴射開始後のノズル室６の圧力低減を抑制することができ、その結果、噴射圧（コモンレール圧）を上げたのと等価の効果、すなわち、噴霧が細かくなり、スモークが低減し、かつ燃費が向上するという効果が得られる。

このノズル室６を大きくすることで、噴射圧を上げた（高く設定した）のと等価の効果が得られる点について説明する。

上述の通り、燃料噴射によりノズル室６の圧力は急激に（瞬時に）低下する。

そのため、１回の噴射の前半（噴射始め）と後半（噴射終り）では噴射圧が異なり、後半のほうが前半に比べて噴射圧が低くなる。

ここで、本実施形態では、ノズル室６（蓄圧室）の容積を大きくしているので、ノズル室６の圧力の低下は穏やか（小さく）になり、噴射後半の噴射圧の低下も穏やかになる（噴射後半でも噴射圧があまり低下しない）。

その結果、噴射期間を通してみれば、本実施形態のインジェクタ１は、後半の低下を見越して最初から予め噴射圧を上げたのと等価の効果が得られる。

なお、一般的には従来のインジェクタ８１でも本実施形態のインジェクタ１でも、噴射に伴うノズル室６の圧力の急激な短時間での低下はあるが、本実施形態のインジェクタ１であれば、従来に比べて、ノズル室６の圧力の低下の大きさは穏やかになる。

また、外形寸法を肥大化することなく、燃料噴射に伴う圧力脈動を抑制できるので、インジェクタ１が取り付けられるエンジン側（シリンダヘッドなど）の設計変更が不要であり、既存のインジェクタと容易に交換することができる。

その他にも、本実施形態のインジェクタ１は、内部構造を変えながらも圧力を受けるサーボピストン４１およびノズルピストン４２の面積を、従来のインジェクタ８１と同一にできる。

すなわち、図１に示す本実施形態のインジェクタ１のサーボピストン４１の断面積、ノズルピストン４２の断面積、および基部４６の断面積を、図６に示す従来のインジェクタ８１のサーボピストン９１（図７参照）の断面積、ノズルピストン９３、および弁本体９４の断面積と同一にすることで、圧力制御室５とノズル室６とから針弁４に作用する力を、本実施形態のインジェクタ１と従来のインジェクタとで同一にできる。

その結果、制御弁２４や針弁スプリング３７のバネ力を従来のインジェクタ８１から変える必要がなく、設計コストや製造コストを低減することができる。

また、連結部４３を囲繞する大径部３４の内径をノズルピストン４２の外径よりも大きく形成し、ノズル室６を拡径することでノズル室６の容積を拡大したので、ノズル室６を上下方向に延長して容積を拡大する場合のように、燃料の流路が長くなり摩擦抵抗が増大することがない。

針弁４に連結部ガイド４８と弁本体ガイド４９とを設けたので、針弁４をスムーズに案内することができ、針弁４の倒れを防止することができる。

針弁スプリング３７を、容積を拡大したノズル室６内に収容したので、針弁スプリング３７の収容室が不要となり、ボディ２の構造を単純にできる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、上述の実施形態では、サーボピストン４１とノズルピストン４２とを一体に形成したが、これに限定されず、別体とすることも考えられる。

図１は、本発明の一実施形態に係るインジェクタの模式的な断面図であり、閉弁状態を示す。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図４は、本実施形態のインジェクタの模式的な断面図であり、開弁状態を示す。 図５は、パイロット噴射とメイン噴射とを行うマルチ噴射を説明するための図である。 図６は、従来のインジェクタの断面図であり、閉弁状態を示す。 図７は、従来のインジェクタの断面図であり、開弁状態を示す。 図８は、パイロットインタバルと燃料噴射量との関係を説明するための図である。

符号の説明

１ インジェクタ
２ ボディ
３ 収容穴
４ 針弁
５ 圧力制御室
６ ノズル室（蓄圧室）
２１ 噴孔
４１ サーボピストン
４２ ノズルピストン
４５ 弁本体
４３ 連結部

Claims (7)

1. 先端部に噴孔が形成されたボディ内に、上記噴孔を開閉するための針弁を移動自在に収容する収容穴が形成され、その収容穴に、上記針弁を閉方向に付勢する高圧燃料が導入される圧力制御室と、上記針弁を開方向に付勢する高圧燃料が導入されるノズル室とが各々設けられ、
   上記圧力制御室が減圧されて上記針弁が開方向に移動したときに、上記ノズル室と上記噴孔とが連通して該噴孔より上記ノズル室からの燃料が噴射されるインジェクタにおいて、
   上記針弁の先端部に弁本体を形成し、上記針弁の基端部に上記圧力制御室内の燃料圧を受けるサーボピストンを形成し、それらサーボピストンと弁本体との間に、上記サーボピストンから連続して延びるノズルピストンと、そのノズルピストンから上記弁本体まで延び上記ノズルピストンよりも小径の連結部とを各々形成し、
   上記ノズル室を、上記ノズルピストンから上記噴孔まで上記連結部および上記弁本体を囲繞して延びるように形成して、該ノズル室を上記噴孔から燃料が噴射された際の燃料の圧力脈動を抑制する蓄圧室としたことを特徴とするインジェクタ。
2. 上記サーボピストンと上記ノズルピストンとが、一体に形成された請求項１記載のインジェクタ。
3. 上記圧力制御室内の燃料を排出して該圧力制御室を減圧するための排出路と、その排出路を開閉するための制御弁とを備えた請求項１または２記載のインジェクタ。
4. 上記燃料の噴射が、１サイクル当たり少なくとも２段階に分けて実行される請求項１から３いずれかに記載のインジェクタ。
5. 上記蓄圧室の容積が、上記噴孔からの１回噴射当たりの最大噴射量に対し、１０倍以上に設定された請求項１から４いずれかに記載のインジェクタ。
6. 上記蓄圧室は、少なくとも上記連結部を囲繞する部分の内径が上記ノズルピストンの外径よりも大きく形成された請求項１から５いずれかに記載のインジェクタ。
7. 上記連結部に、上記蓄圧室の内壁に摺接し上記針弁を案内するガイド部が形成され、上記蓄圧室内に、上記ガイド部を介して上記針弁を閉方向に付勢する弾性部材が設けられた請求項１から６いずれかに記載のインジェクタ。

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