JP4079078B2

JP4079078B2 - 内燃機関の燃料噴射弁

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Publication number: JP4079078B2
Application number: JP2003397931A
Authority: JP
Inventors: 康弘堀内; 猪頭　　敏彦; 正利黒柳
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP2004360674A; DE102004023381A1

Description

本発明は、コモンレール式燃料噴射システムに用いられる燃料噴射弁の構造に関わり、詳しくは、ノズルニードルの背圧をピエゾ駆動の油圧制御弁にて高・低に切り替えてノズルの閉・開を行なわせる方式の燃料噴射弁において、油圧制御弁を安定作動させるための、油圧制御弁とその駆動機構における流路構成に関わる発明である。

ノズルニードルの背圧をピエゾ駆動の油圧制御弁にて高・低に切り替えてノズルの閉・開を行なわせる方式の燃料噴射弁は、例えば、特許文献１等にて知られている。ピエゾアクチュエータは変位が微小であることから、上記方式の燃料噴射弁では、一般に、ピエゾアクチュエータの変位を拡大して油圧制御弁の弁体を駆動するために、油圧式の変位拡大機構を備えている。また、特許文献１には、変位拡大室からの油圧リークを補うために、変位拡大室を逆止弁を介してドレーンラインと連通させることが提案されている。
特開２００２−２０２０２２号公報

図６は、このような従来の燃料噴射弁１の一例を示すもので、コモンレールから高圧ポート１２を経て高圧通路１２１に供給される燃料は、ノズルニードル５下端部外周の油溜まり５４に供給されて噴射燃料となる一方、メインオリフィス８１およびサブオリフィス８２を経てノズルニードル５の後端面を室壁とする制御油圧室６に導入される。制御油圧室６の燃料は、ノズルニードル５に閉弁方向の圧力を作用させる制御油として供され、ノズルニードル５による噴孔５１の開閉は、制御油圧室６に連通する弁室４２に配設した弁体４によって制御される。

ピエゾアクチュエータ２が伸長して、その下面に当接するピエゾピストン２３が大径ピストン３１を下方に駆動すると、変位拡大室３の燃料圧が上昇し、小径ピストン３２を押し下げる。これに伴い、小径ピストン３２先端のプッシュピン３２１が弁体４を押し下げると、制御油圧室６がドレーン通路１３２に連通し、高圧燃料が弁室４２、スピル室４４、ドレーン通路１３２を経て低圧ポート１３に流出するために制御油圧室６の圧力が低下する。この圧力が所定圧を下回るとノズルニードル５がノズルシート５５からリフトし、噴孔５１から燃料が噴射される。

また、大径ピストン３１内には、変位拡大室３と大径ピストン３１上方の低圧部とを連通する通路が形成されている。この通路の途中には逆止弁３５が設けられ、変位拡大室３が所定圧を予め設定された所定圧を下回ると、逆止弁３５が開弁し、低圧ポート１３に連通する低圧部から燃料が導入される。これにより、変位拡大室３からリークする燃料を補充できる。

ところが、上記従来の流路構成では、燃料噴射時、制御油圧室６の高圧燃料が弁室４２からスピル室４４に放出される際に、スピル室４４の圧力が急上昇する。そして、そのために大きな油圧脈動が発生して小径ピストン３２を変位拡大室３側に押し戻すことから、（１）弁体４のリフトがふらつきノズルからの噴射が不安定になる、（２）変位拡大室３の油圧リークがあっても負圧になり難く、逆止弁３５からの燃料の補充が十分にできない、という問題を生じていた。

本発明は、上記課題を解決しょうとするもので、油圧制御弁でノズル背圧を制御する構成の燃料噴射弁において、高圧燃料の放出に伴う油圧脈動を抑制し、油圧制御弁を安定作動させて噴射の安定性を向上させること、また、逆止弁から変位拡大室への作動油の補充を容易にすることを目的としている。

請求項１記載の発明において、内燃機関の燃料噴射弁は、燃料供給路から供給された燃料を噴射する噴孔が形成され、該噴孔の開閉がノズルニードルにより切り替え自在なノズル部と、
上記ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御油圧室を有し、上記制御油圧室と低圧源との間を制御弁で開閉することにより、上記制御油圧室と低圧源との間を連通と遮断のいずれかの状態に切り替える背圧制御部と、
上記制御弁を駆動する駆動部とを具備し、
上記駆動部が、アクチュエータによって駆動される大径ピストンと、先端部が上記制御弁を押し下げることによりこれを開弁して上記制御油圧室を上記低圧源に連通させる小径ピストンと、これら２つのピストンの間に形成され作動油が充填される変位拡大室を備えており、かつ
上記大径ピストンおよび小径ピストンを一体のシリンダボディ内に収容して、該シリンダボディの上端側に上記大径ピストンが摺動する大径ピストンシリンダを、下端側に上記小径ピストンが摺動する小径ピストンシリンダを配置するとともに、上記シリンダボディの下端に接して上記小径ピストンが収容されるスピル室を、上端に接して上記低圧源に連通するドレーン室を形成し、上記シリンダボディの外周に上記スピル室と上記ドレーン室とを常時連通させるための連通路を形成したものである。上記連通路は、上記シリンダボディが収容されるノズルホルダの内周壁に軸方向に形成した略半円形状の溝と、上記シリンダボディの外周壁との隙間にて形成され、上記制御弁の開弁時に上記スピル室および上記連通路を介して上記制御油圧室の作動油を流出させる。

上記構成によれば、シリンダボディの外周にドレーン室とスピル室とを連通させるための連通路を形成することにより、流出するリーク燃料が連通路へ速やかに抜ける。このため、スピル室の圧力上昇を抑えることができ、圧力脈動が抑制されるので、小径ピストンの作動が安定する。よって、噴射を安定させることができ、さらに逆止弁から変位拡大室への作動油の補充を容易にすることができる。また、ドレーン室と連通する逆止弁への供給圧を、速やかにスピル室圧と同一にできるので、変位拡大室へのリーク燃料の補充が容易となる。
また、シリンダボディに対向するノズルホルダ側に形成される上記連通路となる略半円形状の溝は、例えばドリル加工によって形成されるが、大径の短い穴であるため加工が容易で、製作コストの低減が可能である。また、上記シリンダボディ側に形成する場合のように、高圧による変形等を考慮する必要がないので、溝の数や配置が制約されず、設計の自由度が大きい。

請求項２記載の燃料噴射弁は、上記連通路を、上記シリンダボディ軸に対し軸対称な位置に複数設ける。

複数の連通路を軸対称に設けたことにより、組み付け時や高圧の作用時のいびつな変形を抑制することができ、作動の障害を発生し難くすることができる。また、連通路を複数設けたことにより、通路断面積を十分に大きくすることができ、スピル室からドレーン室へ燃料が速やかに流出するので、圧力上昇を抑制する効果が高い。また、ドレーン室と連通する逆止弁への供給圧を速やかにスピル室圧と同一にでき、リーク燃料の補充を促進する。

請求項３記載の燃料噴射弁は、上記背圧制御部を、上記制御弁にて上記制御油圧室と上記低圧源または高圧源との間の連通・遮断を切り替える３方弁構造とする。

３方弁構造とすると、上記制御弁が低圧源への通路を開放し高圧源への通路を閉鎖するまでの間、上記高圧源からも高圧燃料が流出する。このため、上記制御弁下流室の圧力が上昇しやすくなるので、本発明を適用する効果が大きい。

請求項４記載の発明では、上記アクチュエータをピエゾアクチュエータとする。応答性の良好なピエゾアクチュエータを用いることで、本発明の効果をより高めることができる。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。図１は本発明の燃料噴射弁１の全体構成図で、ここでは、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置への適用例として説明する。燃料噴射弁１は、ディーゼルエンジンの各気筒に対応して設けられ、高圧源である外部の高圧リザーバ、ここでは共通のコモンレール (図略）から高圧（２０〜２００ＭＰａ）の燃料が供給されるようになっている。コモンレールには、燃料タンクの燃料が高圧サプライポンプにより圧送されて噴射圧力に相当する所定の高圧で蓄えられる。

燃料噴射弁１は、ノズルニードル５を収容するノズルボディ５６の上方にディスタンスピース９を介してノズルホルダ１６を固定してなり、ノズルホルダ１６下端部のノズル部１０１が、図略の燃焼室内に突出するように取り付けられる。燃料噴射弁１の中間部は制御弁としての弁体４を有する背圧制御部１０２、上端部はピエゾアクチュエータ２を有する駆動部１０３を構成している。燃料噴射弁１の上部側面には、コモンレールに接続する高圧ポート１２が開口し、燃料供給路としての高圧通路１２１に連通している。高圧ポート１２と反対側の上部側面には、低圧源である外部の低圧リザーバ、例えば燃料タンクに接続する低圧ポート１３が開口し、低圧ポート１３はドレーン通路１３１に連通している。

ノズル部１０１は、ノズルボディ５６の下端部内に形成した縦穴に、段付きのノズルニードル５を摺動自在に保持しており、ノズルニードル５のニードル弁部（下半小径部）５２の外周には環状の油溜まり５４が形成されている。油溜まり５４は常時高圧通路１２１と連通しコモンレールからの高圧燃料が供給されている。油溜まり５４の下方にはこれに連なってサック部５７が形成され、サック部５７形成壁を貫通して燃料噴射用の噴孔５１が形成される。

油溜まり５４とサック部５７の境界の段部はノズルシート５５としてある。ノズルニードル５が下端位置にある時、ニードル弁部５２の円錐形の先端部がこのノズルシート５５に着座し、油溜まり５４から噴孔３４への燃料供給を遮断する。ノズルニードル５が上昇してノズルシート５５から離座し、サック部５７を開くと燃料が噴射される。

ノズルニードル５の上端面を室壁として画成される空間は、制御油圧室６としてある。制御油圧室６は、メインオリフィス８１および弁室４２を介して高圧通路１２１から制御油としての燃料が導入されており、また、サブオリフィス８２を介して高圧通路１２１と常時連通して、ノズルニードル５の背圧を発生している。この背圧はノズルニードル５に下向きに作用して、制御油圧室６内に収納されたスプリング６１とともにノズルニードル５を閉弁方向に付勢する。一方、油溜まり５４の高圧燃料がノズルニードル５のニードル段差部５３および円錐状の先端面に上向きに作用しノズルニードル５を離座方向に付勢している。

背圧制御部１０２は３方弁構造で、メインオリフィス５１を介して制御油圧室６と常時連通する弁室４２と、弁室４２内に配設される制御弁としての弁体４を有し、弁体４のシート位置を切り替えることで、ノズルニードル５の背圧を制御する。弁室４２の底面中央には、連通路８３を介して高圧通路１２１と連通する高圧室４３が開口し、天井面中央には、後述する小径ピストン３２が収容されるスピル室４４に連通する通路スピルポート９１が開口している。通路８４はディスタンスピース９に、スピル室４４はディスタンスピース９とノズルホルダ１６の衝合部に形成される。

弁体４は上下動可能なピストン状で、弁室４２内に収容される大径の弁部４１と、高圧室４３に続く縦穴内を摺動する摺動部を有している。弁部４１と摺動部をつなぐ細径部は高圧室４３内に位置し、その周囲の空間から弁室４２へ高圧燃料が流入するようになっている。弁体４の上昇時には、弁部４１の上面が低圧シート４ａに着座し、弁室４２とスピル室４４との間を遮断する。これにより、制御油圧室６がメインオリフィス５１、弁室４２を介して高圧通路１２１と連通し、ノズルニードル５の背圧が上昇してノズルニードル５を下降、着座させる。

弁体４の下降時には、弁部４１の下部テーパ面が高圧シート４ｂに着座し、弁室４２と高圧シート４３との間を遮断する。これにより、制御油圧室６がオリフィス５１、弁室４２、スピル室４４を介して低圧ポート１３と連通し、ノズルニードル５の背圧が低下してノズルニードル５が離座する。

また、弁体４の摺動部下方の空間には、弁体スプリング４１１が収容されて弁体４を上方に付勢している。ここで、低圧シート４ａのシート径と、高圧シート４ｂのシート径と、摺動部径を略同径とすれば、弁体４を上向きに付勢する力と下向きに付勢する力とがほぼ釣り合い、燃料噴射時に弁部４１を押し下げて低圧シート４ａから離座させるために必要な駆動力を小さくできる。好ましくは、低圧シート４ａ、高圧シート４ｂのシート径を、摺動部径よりも僅かに大きくするとよい。

背圧制御部１０２は、弁体４が駆動部１０３により押圧駆動されることで、作動状態が切り換わるようになっている。駆動部１０３は、ノズルホルダ１６内に同軸的に配設されるピエゾアクチュエータ２、ピエゾピストン２３、大径ピストン３１および小径ピストン３２を有している。ピエゾアクチュエータ２はＰＺＴ等の圧電セラミック層と電極層とが交互に積層してコンデンサ構造を有する一般的なもので、積層方向すなわち上下方向を伸縮方向としている。ピエゾアクチュエータ２は、２個のリード端子２１、２２間に図示しない駆動回路から電圧を印加し、または放電することによって伸縮する。ピエゾピストン２３はピエゾアクチュエータ２の下面に密接し、ピエゾアクチュエータ２の伸縮に伴い一体に上下動する。大径ピストン３１および小径ピストン３２はシリンダボディ７に収容される。

背圧制御部１０２の詳細構成の一例を参考例として図２、図３を用いて説明する。図示するように、シリンダボディ７は略円柱状であって、ノズルホルダ１６の軸孔１６１の下半部内に収納され、大径ピストン３１の上半部周りに配設される大径ピストンスプリング３３によって下方に付勢されて、ディスタンスピース９の上端面に押圧保持されている。シリンダボディ７の下端面はスピル室４４の天井壁を、上端面は大径ピストンスプリング３３が収容されるドレーン室としてのスプリング室３４の底壁を形成している。シリンダボディ７には、大径ピストンシリンダ７１および小径ピストンシリンダ７２が形成され、それぞれ大径ピストン３１の下半部および小径ピストン３２の上半部を摺動自在に収容している。大径ピストンスプリング３３は、大径ピストン３１の上端に設けた大径ピストンフランジ３１２を上方に付勢しており、ピエゾピストン２４を介してピエゾアクチュエータ２に縮小方向のプリセット力を与えている。

大径ピストン３１下端面と小径ピストン３２上端面とシリンダボディ７内周面とで囲まれる空間には、燃料が充填されて変位拡大室３を形成している。これら大径ピストン３１、小径ピストン３２、変位拡大室３にて、変位拡大機構が構成され、ピエゾアクチュエータ２の変位を大小ピストン３１、３２の径差に応じて拡大して伝達する。この変位拡大機構の作動に伴い、変位拡大室３の燃料の一部が大径ピストン３１、小径ピストン３２の摺動部クリアランスからリークする。これを補填するために、大径ピストン３１内には、変位拡大室３とスプリング室３４とを連通する逆止弁連通路３１１が形成され、その途中に、変位拡大室３方向へのみ燃料を流入させる逆止弁３５を配している。従って、燃料リークにより変位拡大室３の圧力が低下すると、逆止弁３５が開弁してスプリング室３４から燃料が補充される。

小径ピストン３２下半部はスピル室４４内に位置し、外周に設けた小径ピストンフランジ３２３とスピル室４４天井壁との間に配設された小径ピストンスプリング３２２によって下方に付勢されている。これにより、図１において、小径ピストン３２先端のプッシュピン３２１を、スピルポート９１から弁室４２内に延出し、弁体４の上端面に当接させている。

シリンダボディ７の外周壁には、図２、図３に示すように、周方向の４箇所に軸方向に延びるフラットカット７３が設けられる。これらフラットカット７３はシリンダボディ軸に対して軸対称に設けられ、ノズルホルダ軸孔１６１内周壁との間に４箇所の連通路７４を形成している。各連通路７４の上端はスプリング室３４に開口し、各連通路７４の下端は、シリンダボディ７の下端面の４箇所に形成される排出路７５によって、スピル室４４に連通している。これにより、スピルポート９１からスピル室４４に排出される燃料が、排出路７５、連通路７４を介してスプリング室３４に速やかに排出される。スプリング室３４はドレーン通路１３１の一部を構成しており、低圧ポート１３と連通している。ここで、連通路７４および排出路７５を複数設けるのは、排出経路を多くしてスピル室４４の圧力上昇を抑制するためであり、軸対称に設けることで、組付けや高圧作用時の変形等を抑制することができる。なお、本実施の形態では、これら連通路７４および排出路７５を４箇所に形成しているが、４箇所以外とすることももちろんでき、必要な通路断面積が得られればよい。

次に、上記構成の燃料噴射弁１の基本作動を説明する。図１において、ピエゾアクチュエータ２が縮小している時、弁体４は、弁室４２内の燃料圧力や弁体スプリング４１１のばね力により上方に付勢されて低圧シート４ａに着座している。スピル室４４へ至るスピルポート９１が閉鎖されるために、ノズルニードル背圧室５は高圧となっており、ノズルニードル５はノズルシート５５に着座しておいる。この状態から、ピエゾアクチュエータ２の２個のリード端子２１、２２間に正の高電圧（１００〜２００Ｖ）を印加すると、ピエゾアクチュエータ２はその電圧に比例して軸方向に伸長（１０〜４０μｍ）し、ピエゾピストン２３を変位させる。

ピエゾピストン２３は、その変位に従って大径ピストン３１を駆動し、変位拡大室３の油圧を上昇させる。この油圧上昇により小径ピストン３２が駆動され、その下端のプッシュピン３２１が、弁体スプリング４１１に抗して弁体４を押し下げ、低圧シート４ａから離座させる。これにより弁室４２がスピル室４４と連通し、次いで弁体４が高圧シート４ｂに着座するために、弁室４２と高圧室４３の間が遮断される。すると、弁室４２に常時連通する制御油圧室６から、弁室４２、スピル室４４、排出路７５、連通路７４を介してドレーン通路１３１へ燃料が流出する。制御油圧室６が低圧となり、ノズルニードル５の背圧が低下して、ノズルニードル段差部５３に上向きに作用する油溜まり５４の圧力を下回ると、ノズルシート５５からノズルニードル５がリフトする。これに伴い、噴孔５１と油溜まり５４とが連通し、燃料噴射を開始する。

次いで、ピエゾアクチュエータ２のリード端子２１、２２間の電圧をゼロまで下げると、ピエゾアクチュエータ２は元の長さまで縮小し、ピエゾピストン２３、大径ピストン３１、小径ピストン３２、弁体４も元の位置に復帰する。この結果、弁体４が高圧シート４ｂから離座して低圧シート４ａに着座するために、弁室４２とスピル室４４の間が遮断され、高圧室４３からメインオリフィス８１を経て流入する高圧燃料およびサブオリフィス８２から流入する高圧燃料によって、制御油圧室６が再び高圧となる。よって、ノズルニードル５がノズルシート５５に着座して噴孔５１と油溜まり５４の連通を遮断し、燃料噴射を停止させる。

ここで、従来の構成（図６参照）では、スピル室４４と低圧ポート１３とをつなぐドレーン通路１３２が長く、弁室４２の高圧燃料がスピル室４４に放出された際に、スピル室４４の圧力が急上昇する。そのために大きな油圧脈動が発生して小径ピストン３２を変位拡大室３側に押し戻し、弁体４のリフトがふらつきノズルからの噴射が不安定になる、また、変位拡大室３の油圧リークがあっても負圧になり難く、逆止弁３５からの補充が十分にできない、という問題を生じていた。

これに対し、本参考例の構成では、図２に示す構成上の特徴から以下のような効果を発揮する。すなわち、
１）シリンダボディ７の上下に形成したスプリング室３４とスピル室４４とを、シリンダボディ７外周壁に形成した複数の連通路７４によって連通させたので、両者を最短距離で連通させることができる。このため、スピル室４４の圧力上昇を抑えることができ、小径ピストン３２が変位拡大室３側に押し戻される作用が小さくなり、弁体４のふらつきを抑え、噴射を安定させることができる。また、スプリング室３４と連通する逆止弁３５への供給圧を、速やかにスピル室４４圧と同一にできるので、変位拡大室３へのリーク燃料の補充が容易となる。さらに、スプリング室３４が従来のドレーン通路（例えば図６のドレーン通路１３２）よりも拡大された断面積を有することが圧力脈動のダンピングに効果を発揮し、一層、変位拡大室３へのリーク燃料の補充を促進する。
２）スプリング室３４とスピル室４４とを連通する複数の連通路７４を、シリンダボディ７の外周壁のフラットカット７３によって形成したので、穿孔によって連通路を形成する構成に比べて加工が容易である。
３）スプリング室３４とスピル室４４とを連通する複数の連通路７４が、シリンダボディ７の軸対称に設けられることにより、組み付け時や高圧の作用時のいびつな変形を抑制することができ、作動の障害を発生し難くすることができる。
４）スプリング室３４とスピル室４４とを連通する連通路７４を、複数設けたことにより、連通路７４のトータル断面積を十分に大きくすることができ、よってスプリング室３４と連通する逆止弁３５への供給圧を速やかにスピル室４４圧と同一にできる。

次に、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図４、図５は、本実施形態の特徴部分の詳細構成を示す図で、燃料噴射弁１の基本構成は上記図１と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。図示するように、本実施形態において、シリンダボディ７は円形の外周形状を有し、外周壁にフラットカットは有しない。一方、シリンダボディ７が収容されるノズルホルダ１６の軸孔１６１には、下半部内周壁の周方向の２箇所に、軸方向に延びる略半円形状の連絡溝７６が設けられる。そして、これら連絡溝７６と、シリンダボディ７外周壁との間に、２箇所の連通路７４を形成している。

連絡溝７６は、シリンダボディ７の軸長よりも長く形成され、上端がスプリング室３４に開口している。連絡溝７６の下端は、シリンダボディ７の下端外周縁に形成される環状段差７７に面しており、環状段差７７はシリンダボディ７の下端面の４箇所に形成される排出路７５によって、スピル室４４に連通している。これにより、スピルポート９１からスピル室４４に排出される燃料を、排出路７５から環状段差７７、連通路７４を介してスプリング室３４に速やかに排出できる。その他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本実施形態では、連通路７４を、ノズルホルダ軸に対して軸対称となる２箇所に設けているが、１箇所または３箇所以上に設けてもよい。また、軸対称に配置する必要もなく、必要な流路断面積と強度が確保できるように、連通路７４の数や配置を適宜設定すればよい。

連絡溝７６の加工は、例えば、ドリルを用いて行い、ノズルホルダ１６の連絡溝７６形成位置にドリルにより穴あけ加工を行った後、これと重なるように軸孔１６１を加工することで、略半円形状の溝となる。

本実施の形態の構成によって、以下の効果が得られる。すなわち、
１）シリンダボディ７の外周に複数の連通路７４を形成して、シリンダボディ７の上下に形成したスプリング室３４とスピル室４４とを最短距離で連通させることができる。よって、スピル室４４の圧力上昇を抑えて、弁体４のふらつきを抑え、安定した噴射を実現するとともに、スプリング室３４と連通する逆止弁３５への供給圧を、速やかにスピル室４４と同圧にして、変位拡大室３へのリーク燃料の補充を容易にする。
２）スプリング室３４とスピル室４４を複数の連通路７４で連通させることによって、連通路７４のトータル断面積を十分に大きくできるので、スプリング室３４と連通する逆止弁３５への供給圧を速やかにスピル室４４圧と同一にできる。

さらに、本実施の形態の構成によれば、
３）複数の連通路７４を構成する連絡溝７６は、例えばドリル加工によって形成されるが、大径で長さの短い穴であるため加工が容易である。
４）複数の連通路７４を構成する連絡溝７６を、ノズルホルダ１６側に形成したので、シリンダボディ７側に設けた場合のように組み付けや高圧作用時の変形抑制のために軸対称に設ける必要がなく、設計の自由度が向上する。

なお、上記実施形態では、背圧制御部１０２を３方弁構造としたが、この構成では、弁体４が低圧シート４ａを離座してから高圧シート４ｂへ着座するまでの間、高圧室４３からも高圧燃料が流出する。このため、スピル室４４の圧力が上昇しやすくなるので、本発明を適用することで、噴射安定性を向上させる効果が大きい。３方弁構造でなく、制御油圧室６とスピル室４４との間を連通状態と遮断状態とに切り替える２方弁構造とした燃料噴射弁にも適用することももちろんできる。また、弁体４形状や、その他の構成を変更することもできる。

本発明を適用した第１の実施形態の燃料噴射弁の全体断面図である。第１の実施形態の燃料噴射弁の要部拡大断面図である。図２のＸ−Ｘ線断面図である。本発明を適用した第２の実施形態の燃料噴射弁の要部拡大断面図である。図４のＹ−Ｙ線断面図である。従来の燃料噴射弁の全体断面図である。

符号の説明

１燃料噴射弁
１０１ノズル部
１０２背圧制御部
１０３駆動部
１２１高圧通路（燃料供給路）
１３１ドレーン通路
１６ノズルホルダ
２ピエゾアクチュエータ（アクチュエータ）
３変位拡大室
３１大径ピストン
３２小径ピストン
３４スプリング室（ドレーン室）
３５逆止弁
４弁体（制御弁）
４ａ高圧シート
４ｂ低圧シート
４２弁室
４３高圧室
４４スピル室
５ノズルニードル
５１噴孔
５４燃料溜まり
５６ノズルボディ
６制御油圧室
７シリンダボディ
７１大径ピストンシリンダ
７２小径ピストンシリンダ
７３フラットカット
７４連通路
７５排出路
７６連絡溝（溝）
７７環状段差
８１メインオリフィス
８２サブオリフィス
９ディスタンスピース
９１スピルポート

Claims

燃料供給路から供給された燃料を噴射する噴孔が形成され、該噴孔の開閉がノズルニードルにより切り替え自在なノズル部と、
上記ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御油圧室を有し、上記制御油圧室と低圧源との間を制御弁で開閉することにより、上記制御油圧室と低圧源との間を連通と遮断のいずれかの状態に切り替える背圧制御部と、
上記制御弁を駆動する駆動部とを具備し、
上記駆動部が、アクチュエータによって駆動される大径ピストンと、先端部が上記制御弁を押し下げることによりこれを開弁して上記制御油圧室を上記低圧源に連通させる小径ピストンと、これら２つのピストンの間に形成され作動油が充填される変位拡大室を備えており、かつ
上記大径ピストンおよび小径ピストンを一体のシリンダボディ内に収容して、該シリンダボディの上端側に上記大径ピストンが摺動する大径ピストンシリンダを、下端側に上記小径ピストンが摺動する小径ピストンシリンダを配置するとともに、上記シリンダボディの下端に接して上記小径ピストンが収容されるスピル室を、上端に接して上記低圧源に連通するドレーン室を形成し、かつ上記シリンダボディの外周に上記スピル室と上記ドレーン室とを常時連通させるための連通路を、上記シリンダボディが収容されるノズルホルダの内周壁に軸方向に形成した略半円形状の溝と、上記シリンダボディの外周壁との隙間にて形成し、上記制御弁の開弁時に上記スピル室および上記連通路を介して上記制御油圧室の作動油を流出させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
上記連通路が上記シリンダボディ軸に対し軸対称な位置に複数設けられる請求項１記載の内燃機関の燃料噴射弁。
上記背圧制御部が、上記制御弁により上記制御油圧室と上記低圧源または高圧源との間の連通・遮断を切り替える３方弁構造を有する請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射弁。
上記アクチュエータがピエゾアクチュエータを備える請求項１ないし３のいずれか記載の内燃機関の燃料噴射弁。