JP4548406B2 - ３方切替弁、およびこれを備えるインジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、３方切替弁、およびこの３方切替弁を備えるインジェクタに関する。

従来から、コモンレール等の燃料供給源から高圧の燃料を受け入れ、受け入れた高圧の燃料をさらに増圧して気筒内に噴射する増圧型インジェクタが公知である（例えば、特許文献１参照）。この従来の増圧型インジェクタ１００は、図４に示すように、燃料を噴射するノズル１０１と、ノズル１０１に燃料を増圧して供給する増圧機構１０２と、所定の電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）からの指令に応じて開閉する電磁弁１０３と、電磁弁１０３の開閉に応じて、増圧機構１０２を作動するための流路と増圧機構１０２の作動を停止するための流路とを切り替える３方切替弁１０４とを備える。

この増圧型インジェクタ１００によれば、増圧機構１０２は、パスカルの原理に基づき燃料を増圧するものであり、軸方向一端側に向かい大小２段に径が変化する増圧ピストン１０６を有し、大径の増圧面１０７で燃料の圧力を受けるとともに、この圧力に基づく付勢力を、小径の被増圧面１０８を介して燃料に加えることで燃料を増圧する。

つまり、増圧ピストン１０６は、一端側の小径ピストン部１０９と、他端側の大径ピストン部１１０とからなり、小径ピストン部１０９の一端面が被増圧面１０８をなすとともに大径ピストン部１１０の他端面が増圧面１０７をなす。

そして、増圧ピストン１０６は、軸方向一端側に向かい大小２段に径が変化するシリンダ１１２に収容され（以下、シリンダ１１２の一端側の小径部分を小径シリンダ部１１３とし、他端側の大径部分を大径シリンダ部１１４とする）、小径シリンダ部１１３の内周面に小径ピストン部１０９の外周面が摺接し、大径シリンダ部１１４の内周面に大径ピストン部１１０の外周面が摺接する。

また、小径ピストン部１０９が、小径シリンダ部１１３を他端側から封鎖して、増圧される燃料が流出入する被増圧室１１６を形成し、大径ピストン部１１０が、大径シリンダ部１１４を一端側から封鎖して、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室１１７を形成する。

さらに、大径ピストン部１１０は、大径シリンダ部１１４を他端側から封鎖して、増圧を操作するための燃料が流出入する増圧操作室１１８を形成する。そして、大径ピストン部１１０の一端面は、増圧操作室１１８の燃料の圧力を受ける増圧操作面１１９をなし、増圧操作面１１９の面積は、増圧面１０７の面積と被増圧面１０８の面積との差分に略一致する。また、増圧操作室１１８には、増圧ピストン１０６を他方に付勢するスプリング１２０が収容されている。

以上の構成により、増圧機構１０２は、増圧操作室１１８への燃料の流出入を通じて、燃料の増圧および増圧停止を行う。すなわち、増圧操作室１１８から燃料が流出すると、増圧室１１７に燃料が流入して増圧ピストン１０６が一方に変位し、被増圧室１１６の燃料が増圧されてノズル１０１に供給される。また、増圧操作室１１８に燃料が流入すると、増圧ピストン１０６が他方に変位して被増圧室１１６に燃料が流入するとともに被増圧室１１６の燃料の増圧が停止され、燃料がノズル１０１に供給されなくなる。

そして、３方切替弁１０４は、増圧操作室１１８から燃料が流出するための流路と、増圧操作室１１８に燃料が流入するための流路とを切り替えることで、増圧機構１０２を作動させて燃料を増圧したり、増圧機構１０２の作動を停止させて燃料の増圧を停止したりする。

ここで、３方切替弁１０４の弁体１２１は、３つの燃料流路１２２〜１２４の連通状態を切り替える弁部１２５、１２６と、弁ボディ１２７に摺動自在に支持されるピストン部１２８とを有する。そして、ピストン部１２８の一端側に、３つの燃料流路１２２〜１２４を介して燃料が流出入する溜まり部１３０が形成され、他端側に、弁体１２１を一方に付勢する燃料が流出入する背圧室１３１が形成される。また、燃料流路１２２は、増圧室１１７を介してコモンレール１３３に通じ、燃料流路１２３は、増圧操作室１１８に通じ、燃料流路１２４は、燃料タンクに戻るリターン流路（図示せず）に通じる。

そして、弁体１２１が他方に変位して弁座部１３５に弁部１２５が着座し、弁座部１３６から弁部１２６が離座すると、燃料流路１２３と燃料流路１２４とが連通し、増圧操作室１１８からリターン流路に燃料が流出する。この結果、増圧ピストン１０６の一方への変位が促され、被増圧室１１６の燃料が増圧されてノズル１０１に供給される。

また、弁体１２１が一方に変位して弁座部１３６に弁部１２６が着座し、弁座部１３５から弁部１２５が離座すると、燃料流路１２２と燃料流路１２３とが連通し、コモンレール１３３から増圧操作室１１８に燃料が流入する。この結果、増圧ピストン１０６の他方への変位が促され、被増圧室１１６の燃料の増圧が停止されてノズル１０１に燃料が供給されなくなる。

ところで、この３方切替弁１０４によれば、燃料流路１２２と燃料流路１２３とが連通する状態から、燃料流路１２３と燃料流路１２４とが連通する状態に至る過渡期に、弁部１２５が弁座部１３５に着座しておらず弁部１２６も弁座部１３６に着座していない状態を経由する。つまり、コモンレール１３３と増圧操作室１１８とが連通する状態から、リターン流路と増圧操作室１１８とが連通する状態に至る過渡期に、燃料流路１２２と燃料流路１２４とが連通する状態を経由する。

なお、同様の連通は、リターン流路と増圧操作室１１８とが連通する状態からコモンレール１３３と増圧操作室１１８とが連通する状態に至る逆の過渡期でも発生する。
このため、過渡期において、コモンレール１３３からリターン流路に直接的に燃料が流出してしまうので、従来の３方切替弁１０４を採用する増圧型インジェクタ１００は、エネルギー損失が大きい。
特開２００６−１６１５６８号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、増圧型インジェクタに用いる３方切替弁において、流路切替の過渡期にコモンレールとリターン流路とが連通することによりエネルギー損失が発生するのを抑制することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の３方切替弁は、棒状の第１弁体と、第１弁体を内周側で軸方向に摺動自在に支持する筒状の第２弁体と、第２弁体を軸方向に摺動自在に支持する弁ボディとを備える。また、この３方切替弁は、第１弁体および第２弁体を一方に付勢する流体が流出入する背圧室を、第１弁体および第２弁体の他端に形成し、第１流路、第２流路および第３流路の３つの流路が開口し、３つの流路を介して第１弁体および第２弁体を他方に付勢する流体が流出入する溜まり部を、第１弁体および第２弁体の他端よりも一端側に形成する。

そして、第１弁体は、第１流路と第２流路との間を、一方への変位を開方向とし他方への変位を閉方向として開閉する。また、第２弁体は、第２流路と第３流路との間を、一方への変位を閉方向とし他方への変位を開方向として開閉し、背圧室からの流体の流出により背圧室の流体の圧力が所定値から低下すると、第１弁体に遅れて他方に変位を開始する（以下、「背圧室の流体の圧力」を背圧と呼ぶ）。

これにより、背圧が所定値から低下を開始すると、第１弁体は、第１流路と第２流路との間を閉鎖する方向に変位を開始し、第２弁体は、第１弁体の変位開始に遅れて、第２流路と第３流路との間を開放する方向に変位を開始する。このため、第１弁体により第１流路と第２流路との間が閉鎖されてから第２弁体により第２流路と第３流路との間が開放されるように、第１、第２弁体の形状、寸法および背圧の操作条件等を設定することができる。

この結果、第１流路と第２流路とが連通する状態から、第２流路と第３流路とが連通する状態に至る過渡期に、第１流路と第３流路とが連通するのを第１弁体により阻止することができる。したがって、第１流路をコモンレールに通じる燃料流路、第２流路を増圧操作室に通じる燃料流路、第３流路をリターン流路に通じる燃料流路とすれば、流路切替の過渡期にコモンレールとリターン流路とが連通することによりエネルギー損失が発生するのを、阻止することができる。

また、請求項１に記載の３方切替弁によれば、第２弁体は、第１弁体に係合されて他方への変位を開始する。
これにより、第２弁体は、背圧の低下に伴い自身に作用する駆動力以外に、第１弁体に作用する駆動力によっても、他方に付勢されて変位する。このため、第２弁体を自身に作用する駆動力のみで他方に変位させる場合よりも、背圧の低下を緩やかに行うことができる。この結果、背圧の低下操作に係わる流路、機器等の設定の自由度が大きくなる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の３方切替弁によれば、第１弁体は、他方に変位したときに溜まり部を形成する所定の内周面に全周で摺接する外周面を有し、第１流路と第２流路との間は、外周面が内周面に摺接することで閉鎖される。
これにより、第１流路と第２流路との間を閉鎖した状態で、第１弁体を他方に変位させることができる。このため、第２弁体が第１弁体に係合されて他方へ変位する３方切替弁において、第１流路と第２流路との間を閉鎖した状態で、第２弁体の他方への変位に、第１弁体に作用する駆動力を利用することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の３方切替弁によれば、第１弁体は、第１流路と背圧室とを連通させる内部流路を有し、内部流路には絞りが設けられている。
これにより、背圧室への流体の流入を、第１流路、内部流路および絞りを経由して行うことができる。このため、背圧室に流体を流入させるための流路を３方切替弁の外部に、別途に設ける必要がなくなる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の３方切替弁によれば、第１流路は、第２流路より一端側で溜まり部に開口し、第２流路は、第３流路より一端側で溜まり部に開口する。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載のインジェクタは、請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の３方切替弁を、流体としての燃料の流路を切り替えるために備え、背圧室からの燃料の流出入を操作する電磁弁と、燃料を噴射するノズルと、ノズルに燃料を増圧して供給する増圧機構とを備える。また、増圧機構は、燃料の増圧を操作するための燃料が流出入する増圧操作室を有し、増圧操作室から燃料が流出することで燃料が増圧されてノズルに供給され、増圧操作室に燃料が流入することで燃料の増圧が停止されてノズルへの供給が停止され、溜まり部は、第１流路により燃料の供給源に通じ、第２流路により増圧操作室に通じ、第３流路により燃料のリターン流路に通じる。

最良の形態１の３方切替弁は、棒状の第１弁体と、第１弁体を内周側で軸方向に摺動自在に支持する筒状の第２弁体と、第２弁体を軸方向に摺動自在に支持する弁ボディとを備える。また、この３方切替弁は、第１弁体および第２弁体を一方に付勢する流体が流出入する背圧室を、第１弁体および第２弁体の他端に形成し、第１流路、第２流路および第３流路の３つの流路が開口し、３つの流路を介して第１弁体および第２弁体を他方に付勢する流体が流出入する溜まり部を、第１弁体および第２弁体の他端よりも一端側に形成する。

そして、第１弁体は、第１流路と第２流路との間を、一方への変位を開方向とし他方への変位を閉方向として開閉する。また、第２弁体は、第２流路と第３流路との間を、一方への変位を閉方向とし他方への変位を開方向として開閉し、背圧室からの流体の流出により背圧が所定値から低下すると、第１弁体に遅れて他方に変位を開始する。

また、この３方切替弁によれば、第２弁体は、第１弁体に係合されて他方への変位を開始する。そして、第１弁体は、他方に変位したときに溜まり部を形成する所定の内周面に全周で摺接する外周面を有し、第１流路と第２流路との間は、外周面が内周面に摺接することで閉鎖される。
また、この３方切替弁によれば、第１流路は、第２流路より一端側で溜まり部に開口し、第２流路は、第３流路より一端側で溜まり部に開口する。

最良の形態１のインジェクタは、最良の形態１の３方切替弁を、流体としての燃料の流路を切り替えるために備え、背圧室からの燃料の流出入を操作する電磁弁と、燃料を噴射するノズルと、ノズルに燃料を増圧して供給する増圧機構とを備える。また、増圧機構は、燃料の増圧を操作するための燃料が流出入する増圧操作室を有し、増圧操作室から燃料が流出することで燃料が増圧されてノズルに供給され、増圧操作室に燃料が流入することで燃料の増圧が停止されてノズルへの供給が停止され、溜まり部は、第１流路により燃料の供給源に通じ、第２流路により増圧操作室に通じ、第３流路により燃料のリターン流路に通じる。

最良の形態２の３方切替弁によれば、第１弁体は、第１流路と背圧室とを連通させる内部流路を有し、内部流路には絞りが設けられている。

〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
インジェクタ１は、例えば、燃料を高圧化する燃料供給ポンプ（図示せず）、燃料供給ポンプで高圧化された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール２等とともに、エンジン（図示せず）に燃料を噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置を構成する。そして、インジェクタ１は、エンジンに搭載されエンジンの気筒内に燃料を噴射する。

また、インジェクタ１は、コモンレール２から高圧の燃料を受け入れ、受け入れた高圧の燃料をさらに増圧して気筒内に噴射する増圧型である。この増圧型のインジェクタ１は、燃料を噴射するノズル３と、ノズル３に燃料を増圧して供給する増圧機構４と、所定の電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）からの指令に応じて開閉する電磁弁５と、電磁弁５の開閉に応じて、増圧機構４を作動するための流路と増圧機構４の作動を停止するための流路とを切り替える３方切替弁６とを備える。

ノズル３は、噴孔９を開閉するニードル１０を有し、ニードル１０に対し噴孔９を閉鎖する方向（閉弁方向）に圧力を及ぼす燃料が流出入する背圧室１１、噴孔９を開放する方向（開弁方向）に圧力を及ぼす燃料が流出入するノズル室１２を形成する。また、ノズル３は、ニードル１０を閉弁方向に付勢するスプリング１３を、背圧室１１に収容する。つまり、ニードル１０は、背圧室１１の燃料の圧力（ノズル背圧とする）およびスプリング１３により閉弁方向に付勢されるとともに、ノズル室１２の燃料の圧力（ノズル室圧と呼ぶ）により開弁方向に付勢されている。

ここで、ノズル室１２は、燃料流路１５により後記する被増圧室１６と連通する。被増圧室１６は、増圧機構４において燃料が増圧される燃料室であり、増圧機構４は、燃料をノズル背圧よりも高圧に増圧してノズル室１２に供給する。

また、背圧室１１には、後記する増圧室１７とコモンレール２とを連通する燃料流路１８から分岐する燃料流路１９が接続し、さらに燃料流路１９から分岐する燃料流路２０が燃料流路１９とは別に接続する。そして、燃料流路１９には、背圧室１１への燃料の流出入流量を規制する絞り２１が設けられ、燃料流路２０には、背圧室１１への燃料の流入のみを許容する逆止弁２２が絞り２１と並列に設けられている。そして、燃料流路１８、１９、２０および逆止弁２２を介してコモンレール２から背圧室１１に燃料が流入するとともに、燃料流路１９および絞り２１を介して背圧室１１から燃料が流出する。

以上の構成により、ノズル３は、増圧機構４の作動に応じて、気筒内に燃料を噴射する。すなわち、増圧機構４により燃料が増圧されると、増圧された燃料が燃料流路１５を通じてノズル室１２に流入する。これにより、ノズル室圧による付勢力が、ノズル背圧による付勢力とスプリング１３による付勢力との合力よりも強くなるので、ニードル１０が開弁方向に変位し噴孔９が開放される。このため、燃料が噴孔９から噴射され、同時に、燃料流路１９および絞り２１を通じて背圧室１１から燃料が流出する。

また、増圧機構４による燃料の増圧が停止されると、増圧された燃料がノズル室１２に流入しなくなる。これにより、ノズル室圧による付勢力が、ノズル背圧による付勢力とスプリング１３による付勢力との合力よりも弱くなるので、ニードル１０が閉弁方向に変位し、同時に、逆止弁２２が開弁して燃料流路１８、１９、２０を通じて背圧室１１に燃料が流入する。このため、噴孔９が閉鎖され燃料の噴射が停止される。

増圧機構４は、パスカルの原理に基づき燃料を増圧するものであり、軸方向一端側に向かい大小２段に径が変化する増圧ピストン２５を有する。そして、増圧機構４は、大径の増圧面２６で燃料の圧力を受けるとともに、この圧力に基づく付勢力を、小径の被増圧面２７を介して燃料に加えることで燃料を増圧する。

つまり、増圧ピストン２５は、一端側の小径ピストン部２８と、他端側の大径ピストン部２９とからなり、小径ピストン部２８の一端面が被増圧面２７をなすとともに大径ピストン部２９の他端面が増圧面２６をなす。そして、増圧ピストン２５は、軸方向一端側に向かい大小２段に径が変化するシリンダ３１に収容され（以下、シリンダ３１の一端側の小径部分を小径シリンダ部３２とし、他端側の大径部分を大径シリンダ部３３とする）、大径シリンダ部３３の内周面に大径ピストン部２９の外周面が摺接し、小径シリンダ部３２の内周面に小径ピストン部２８の外周面が摺接する。

また、小径ピストン部２８が、小径シリンダ部３２を他端側から封鎖して、増圧される燃料が流出入する被増圧室１６を形成し、大径ピストン部２９が、大径シリンダ部３３を一端側から封鎖して、増圧媒体となる燃料が流出入する増圧室１７を形成する。

さらに、大径ピストン部２９は、大径シリンダ部３３を他端側から封鎖して、増圧を操作するための燃料が流出入する増圧操作室３４を形成する。そして、大径ピストン部２９の一端面は、増圧操作室３４の燃料の圧力を受ける増圧操作面３５をなし、増圧操作面３５の面積は、増圧面２６の面積と被増圧面２７の面積との差分に略一致する。また、増圧操作室３４には、増圧ピストン２５を他方に付勢するスプリング３６が収容されている。

ここで、増圧室１７は、燃料流路１８によりコモンレール２と連通し、コモンレール２に蓄圧された燃料を増圧媒体として受け入れる。さらに、増圧室１７は、燃料流路３８により後記する３方切替弁６の第１流路３９に通じる。また、増圧操作室３４は、燃料流路４０により３方切替弁６の第２流路４１に通じ、被増圧室１６には、燃料流路４０から分岐する燃料流路４２が接続する。なお、燃料流路４２には、被増圧室１６への燃料の流入のみを許容する逆止弁４３が設けられている。

以上の構成により、増圧機構４は、増圧操作室３４への燃料の流出入を通じて、燃料の増圧および増圧停止を行う。すなわち、増圧操作室３４から燃料が流出すると、増圧室１７に燃料が流入して増圧ピストン２５が一方に変位し、被増圧室１６の燃料が増圧されてノズル室１２に供給される。また、増圧操作室３４に燃料が流入すると、増圧ピストン２５が他方に変位して逆止弁４３が開弁し、被増圧室１６に燃料が流入するとともに被増圧室１６の燃料の増圧が停止され、燃料がノズル室１２に供給されなくなる。

電磁弁５は、燃料のリターン流路（図示せず）と後記する３方切替弁６の背圧室４５とを連通する燃料流路４６に設けられ、背圧室４５からの燃料の流出入を操作するものであり、ＥＣＵからの指令に応じて開閉する。なお、燃料流路４６には、背圧室４５と電磁弁５との間に背圧室４５からの燃料の流出流量を規制する絞り４７が設けられている。

３方切替弁６は、図２に示すように、棒状の第１弁体４９と、第１弁体４９を内周側で軸方向に摺動自在に支持する筒状の第２弁体５０と、第２弁体５０を軸方向に摺動自在に支持する弁ボディ５１とを備える。また、３方切替弁６は、第１、第２弁体４９、５０を一方に付勢する燃料が流出入する背圧室４５を、第１、第２弁体４９、５０の他端に形成し、第１流路３９、第２流路４１および第３流路５２の３つの流路が開口し、第１〜第３流路３９、４１、５２を介して第１、第２弁体４９、５０を他方に付勢する燃料が流出入する溜まり部５３を、第１、第２弁体４９、５０の他端よりも一端側に形成する（以下、「背圧室４５の燃料の圧力」を背圧と呼ぶ）。

ここで、第１流路３９は、第２流路４１より一端側で溜まり部５３に開口し、第２流路４１は、第３流路５２より一端側で溜まり部５３に開口する。そして、第１流路３９は、燃料流路３８により増圧室１７と連通し、燃料流路１８、増圧室１７、燃料流路３８を介してコモンレール２に通じ、第２流路４１は、燃料流路４０により増圧操作室３４に通じ、第３流路５２は、燃料流路５５によりリターン流路に通じる。

また、背圧室４５には、燃料流路１８から分岐した燃料流路５６が接続し、燃料流路１８、５６を通じてコモンレール２から背圧室４５に燃料が流入する。なお、燃料流路５６には、背圧室４５への燃料の流入流量を規制する絞り５７が設けられている。

第１弁体４９は、背圧室４５に収容されたスプリング５８により一方に付勢され、第１流路３９と第２流路４１との間を、一方への変位を開方向とし他方への変位を閉方向として開閉する。また、第１弁体４９は、第２弁体５０の一端に係合する鍔部６０、および第１流路３９と第２流路４１との間を開閉する弁部６１を有する。

鍔部６０は、第１弁体４９が他方に変位したときに、他端面６２が第２弁体５０の一端面６３に当接する。そして、他端面６２が一端面６３に当接することで、第１弁体４９は第２弁体５０に係合する。また、鍔部６０は、第１弁体４９が一方に変位したときに、一端面６４が弁ボディ５１に設けられた係止面６５に当接する。そして、一端面６４が係止面６５に当接することで、第１弁体４９は、一方への変位が規制される。

弁部６１は、第１弁体４９が他方に変位したときに、溜まり部５３の一部を形成する内周面６８に全周で摺接する外周面６９を有する。そして、第１流路３９と第２流路４１との間は、外周面６９が内周面６８に摺接することで閉鎖される。

第２弁体５０は、第２流路４１と第３流路５２との間を、一方への変位を閉方向とし他方への変位を開方向として開閉し、背圧室４５からの燃料の流出により背圧が低下を開始すると、第１弁体４９に係合され第１弁体４９に遅れて他方に変位を開始する。なお、第２弁体５０は、他方に変位したときに、弁ボディ５１に設けられた係止面７１に当接して係止され、他方への変位が規制される。また、第２流路４１と第３流路５２との間は、第２弁体５０の着座面７３が、弁ボディ５１に設けられた着座部７４に着座することで閉鎖される。

〔実施例１の作動〕
実施例１のインジェクタ１の作動を、３方切替弁６の作動を中心に説明する。
まず、３方切替弁６において、第１流路３９と第２流路４１との間が開放され、第２流路４１と第３流路５２との間が閉鎖されている状態を図２（ａ）に示す。この状態では、コモンレール２と増圧操作室３４とが連通し、増圧機構４は作動しておらず燃料の増圧は行われていない。

電磁弁５が作動して背圧室４５を開放すると、背圧室４５の燃料がリターン流路に流出し背圧が低下する。このため、第１弁体４９が他方に変位を開始し、図２（ｂ）に示すように弁部６１の外周面６９が内周面６８に摺接して第１流路３９と第２流路４１との間が閉鎖され、鍔部６０が第２弁体５０に係合する。

さらに、背圧が低下すると、第２弁体５０も、第１弁体４９に係合されて他方に変位を開始し、着座面７３が着座部７４から離座して第２流路４１と第３流路５２との間が開放される。この結果、増圧操作室３４からリターン流路への燃料の流出が始まり、増圧機構４による燃料の増圧が開始するとともに増圧された燃料がノズル３に供給されて燃料の噴射が開始する。そして、第１、第２弁体４９、５０は、図２（ｃ）に示すように、第２弁体５０が係止面７１に係合するまで他方への変位を続ける。この間、弁部６１は、外周面６９が内周面６８に摺接して第１流路３９と第２流路４１との間を閉鎖し続ける。

やがて、電磁弁５が作動を停止して背圧室４５を閉鎖すると、コモンレール２から背圧室４５に燃料が流入し背圧が上昇する。このため、第１、第２弁体４９、５０は、一方に変位を開始し、図２（ｄ）に示すように、着座面７３が着座部７４に着座して第２流路４１と第３流路５２との間が閉鎖される。

さらに、背圧が上昇すると、第２弁体５０と鍔部６０との係合が解除され、第１弁体４９のみが一方への変位を続けて内周面６８と外周面６９との摺接が解除される。この結果、図２（ａ）に示すように、第１流路３９と第２流路４１との間が開放され、コモンレール２から増圧操作室３４に燃料が流入し、増圧機構４による燃料の増圧が停止するとともに燃料の噴射が停止する。なお、第１弁体４９は、鍔部６０の一端面６４が係止面６５に係合するまで一方への変位を続ける。

〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１によれば、３方切替弁６は、棒状の第１弁体４９と、第１弁体４９を内周側で軸方向に摺動自在に支持する筒状の第２弁体５０と、第２弁体５０を軸方向に摺動自在に支持する弁ボディ５１とを備える。また、３方切替弁６は、第１、第２弁体４９、５０を一方に付勢する燃料が流出入する背圧室４５を、第１、第２弁体４９、５０の他端に形成し、第１流路３９、第２流路４１および第３流路５２の３つの流路が開口し、第１〜第３流路３９、４１、５２を介して第１、第２弁体４９、５０を他方に付勢する燃料が流出入する溜まり部５３を、第１、第２弁体４９、５０の他端よりも一端側に形成する。

そして、第１弁体４９は、第１流路３９と第２流路４１との間を、一方への変位を開方向とし他方への変位を閉方向として開閉する。また、第２弁体５０は、第２流路４１と第３流路５２との間を、一方への変位を閉方向とし他方への変位を開方向として開閉し、背圧室４５からの燃料の流出により背圧が低下を開始すると、第１弁体４９に遅れて他方に変位を開始する。

これにより、背圧が低下を開始すると、第１弁体４９は、第１流路３９と第２流路４１との間を閉鎖する方向に変位を開始し、第２弁体５０は、第１弁体４９の変位開始に遅れて、第２流路４１と第３流路５２との間を開放する方向に変位を開始する。このため、第１弁体４９により第１流路３９と第２流路４１との間が閉鎖されてから第２弁体５０により第２流路４１と第３流路５２との間が開放されるように、第１、第２弁体４９、５０の形状、寸法および背圧の操作条件等を設定することができる。

この結果、第１流路３９と第２流路４１とが連通する状態（図２（ａ）参照）から、第２流路４１と第３流路５２とが連通する状態（図２（ｃ）参照）に至る過渡期に、第１流路３９と第３流路５２とが連通するのを、第１弁体４９により阻止することができる（図２（ｂ）、（ｄ）参照）。したがって、流路切替の過渡期にコモンレール２とリターン流路とが連通することによりエネルギー損失が発生するのを、阻止することができる。

また、第２弁体５０は、第１弁体４９の鍔部６０に係合されて他方への変位を開始する。
これにより、第２弁体５０は、背圧の低下に伴い自身に作用する駆動力以外に、第１弁体４９に作用する駆動力によっても、他方に付勢されて変位する。このため、第２弁体５０を自身に作用する駆動力のみで他方に変位させる場合よりも、背圧の低下を緩やかに行うことができる。この結果、背圧の低下操作に係わる燃料流路４６や電磁弁５等の設定の自由度が大きくなる。

また、第１弁体４９の弁部６１は、他方に変位したときに溜まり部５３の一部を形成する内周面６８に全周で摺接する外周面６９を有し、第１流路３９と第２流路４１との間は、外周面６９が内周面６８に摺接することで閉鎖される。
これにより、第１流路３９と第２流路４１との間を弁部６１により閉鎖した状態で、第１弁体４９を他方に変位させることができる。このため、第２弁体５０が第１弁体４９に係合されて他方へ変位する３方切替弁６において、第１流路３９と第２流路４１との間を閉鎖した状態で、第２弁体５０の他方への変位に、第１弁体４９に作用する駆動力を利用することができる。

実施例２のインジェクタ１の３方切替弁６によれば、図３に示すように、第１弁体４９は、第１流路３９と背圧室４５とを連通させる内部流路７６を有し、内部流路７６には絞り７７が設けられている。
これにより、コモンレール２から背圧室４５への燃料の流入を、第１流路３９、内部流路７６および絞り７７を経由して行うことができる。このため、背圧室４５に燃料を流入させるための燃料流路５６（図１参照）を３方切替弁６の外部に、別途に設ける必要がなくなる。

〔変形例〕
実施例１、２の３方切替弁６によれば、第１流路３９と第２流路４１との間は、第１弁体４９と弁ボディ５１との摺接およびその解除により開閉され、第２流路４１と第３流路５２との間は、第２弁体５０の弁ボディ５１に対する着座および離座により開閉されるものであったが、この態様に限定されない。例えば、第１流路３９と第２流路４１との間を、第１弁体４９の弁ボディ５１に対する着座および離座により開閉するようにしてもよく、第２流路４１と第３流路５２との間を、第２弁体５０と弁ボディ５１との摺接およびその解除により開閉するようにしてもよい。

インジェクタの構成を示す説明図である（実施例１）。 （ａ）は、背圧室が閉鎖され、第１流路と第２流路との間が開放され第２流路と第３流路との間が閉鎖された状態の３方切替弁の説明図であり、（ｂ）は、背圧室が開放され、第１流路と第２流路との間が閉鎖され第２流路と第３流路との間が閉鎖された状態の３方切替弁の説明図であり、（ｃ）は、背圧室が開放され、第１流路と第２流路との間が閉鎖され第２流路と第３流路との間が開放された状態の３方切替弁の説明図であり、（ｄ）は、背圧室が閉鎖され、第１流路と第２流路との間が閉鎖され第２流路と第３流路との間が閉鎖された状態の３方切替弁の説明図である（実施例１）。 （ａ）はインジェクタの構成を示す説明図であり、（ｂ）は３方切替弁の構成を示す説明図である（実施例２）。 （ａ）はインジェクタの構成を示す説明図であり、（ｂ）は３方切替弁の構成を示す説明図である（従来例）。

符号の説明

１ インジェクタ
２ コモンレール（燃料の供給源）
３ ノズル
４ 増圧機構
５ 電磁弁
６ ３方切替弁
３４ 増圧操作室
３９ 第１流路
４１ 第２流路
４５ 背圧室
４９ 第１弁体
５０ 第２弁体
５１ 弁ボディ
５２ 第３流路
５３ 溜まり部
６８ 内周面
６９ 外周面
７６ 内部流路
７７ 絞り

Claims (5)

1. 棒状の第１弁体と、この第１弁体を内周側で軸方向に摺動自在に支持する筒状の第２弁体と、この第２弁体を軸方向に摺動自在に支持する弁ボディとを備え、
   前記第１弁体および前記第２弁体を一方に付勢する流体が流出入する背圧室を、前記第１弁体および前記第２弁体の他端に形成し、
   第１流路、第２流路および第３流路の３つの流路が開口し、この３つの流路を介して前記第１弁体および前記第２弁体を他方に付勢する流体が流出入する溜まり部を、前記第１弁体および前記第２弁体の他端よりも一端側に形成し、
   前記第１弁体は、前記第１流路と前記第２流路との間を、一方への変位を開方向とし他方への変位を閉方向として開閉し、
   前記第２弁体は、前記第２流路と前記第３流路との間を、一方への変位を閉方向とし他方への変位を開方向として開閉し、前記背圧室からの流体の流出により前記背圧室の流体の圧力が所定値から低下すると、前記第１弁体に係合されて前記第１弁体に遅れて他方に変位を開始することを特徴とする３方切替弁。
2. 請求項１に記載の３方切替弁において、
   前記第１弁体は、他方に変位したときに前記溜まり部を形成する所定の内周面に全周で摺接する外周面を有し、
   前記第１流路と前記第２流路との間は、前記外周面が前記内周面に摺接することで閉鎖されることを特徴とする３方切替弁。
3. 請求項１に記載の３方切替弁において、
   前記第１弁体は、前記第１流路と前記背圧室とを連通させる内部流路を有し、
   この内部流路には絞りが設けられていることを特徴とする３方切替弁。
4. 請求項１に記載の３方切替弁において、
   前記第１流路は、前記第２流路より一端側で前記溜まり部に開口し、
   前記第２流路は、前記第３流路より一端側で前記溜まり部に開口することを特徴とする３方切替弁。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の３方切替弁を、流体としての燃料の流路を切り替えるために備え、
   前記背圧室からの燃料の流出入を操作する電磁弁と、燃料を噴射するノズルと、このノズルに燃料を増圧して供給する増圧機構とを備え、
   前記増圧機構は、燃料の増圧を操作するための燃料が流出入する増圧操作室を有し、この増圧操作室から燃料が流出することで燃料が増圧されて前記ノズルに供給され、前記増圧操作室に燃料が流入することで燃料の増圧が停止されて前記ノズルへの供給が停止され、
   前記溜まり部は、前記第１流路により燃料の供給源に通じ、前記第２流路により前記増圧操作室に通じ、前記第３流路により燃料のリターン流路に通じることを特徴とするインジェクタ。

Images