JP4600405B2 - インジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、噴射ノズルの燃料溜の燃料圧力を高める増圧器を搭載するインジェクタに関する。

（既存の技術）
噴射ノズルの燃料溜の燃料圧力を増加可能な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の一例を、図１（ａ）を参照して説明する。
インジェクタ２は、図示上部に切替弁背圧室１１を備える差圧切替弁１２、切替弁背圧室１１の内圧を切り替える電磁弁１３、図示上部にノズル背圧室１４を備える噴射ノズル１５、中間部に差圧室１６を備える増圧器１７を具備する。

差圧切替弁１２は、３方切替弁であり、高圧燃料が供給される切替弁背圧室１１が電磁弁１３によって低圧側に連通されることで切替弁背圧室１１が低圧側へ切り替わり、差圧室１６およびノズル背圧室１４の内圧を下げる「低圧切替」を行う。
逆に、電磁弁１３が切替弁背圧室１１と低圧側の連通を遮断することで切替弁背圧室１１が高圧側へ切り替わり、差圧室１６およびノズル背圧室１４の内圧を上げる「高圧切替」を行う。

電磁弁１３は、通電停止時（ＯＦＦ）に切替弁背圧室１１と低圧側の連通を遮断し、通電時（ＯＮ）に切替弁背圧室１１と低圧側を連通させるものであり、ＯＮで差圧切替弁１２を「低圧切替」させ、ＯＦＦで差圧切替弁１２を「高圧切替」させるものである。
噴射ノズル１５のノズル背圧室１４は、差圧室１６を介して差圧切替弁１２により内圧が切り替わるものであり、差圧切替弁１２の「低圧切替（電磁弁１３のＯＮ）」によりノズル背圧室１４が低圧側へ切り替わることで燃料を噴射し、逆に、差圧切替弁１２の「高圧切替（電磁弁１３のＯＦＦ）」によりノズル背圧室１４が高圧側へ切り替わることで噴射停止を行う。

増圧器１７は、２段の増圧ピストン５１を用いた燃料加圧装置であり、差圧切替弁１２の「低圧切替（電磁弁１３のＯＮ）」により差圧室１６が低圧側へ切り替わることで増圧ピストン５１が下降して、増圧ピストン５１の下部に形成された増圧室５３内の燃料が加圧され、増圧室５３に連通する噴射ノズル１５の燃料溜４４の燃料圧力をレール圧より高める。逆に、差圧切替弁１２の「高圧切替（電磁弁１３のＯＦＦ）」により差圧室１６が高圧側へ切り替わることでリターンスプリング５２の復元力によって増圧ピストン５１が上昇して初期位置へ戻る。

（既存技術の問題点）
上記で示したインジェクタ２は、電磁弁１３の作動により差圧切替弁１２が「低圧切替」されると、噴射ノズル１５と増圧器１７が同時に作動する。
増圧器１７の作動に伴って増圧ピストン５１がストロークを開始すると、図２の実線Ａに示すように、増圧ピストン５１のストローク開始直後から急激に増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力が上昇する。このため、電磁弁１３のＯＮ時間の短い微小噴射であっても多くの燃料が噴射されることになる。
この結果、多段噴射、プレ噴射等の微小噴射時において、微小噴射量の制御が困難となっている。
特開２００６−１６１５６８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、噴射時に増圧器が作動するインジェクタにおいて、微小噴射量の制御が容易な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、増圧室の燃料圧力が高まることで、差圧室を低圧側に接続する差圧燃料通路の流路面積を大きくする増圧速度制御弁を備える。
増圧室の燃料圧力が高まるに従って、差圧室を低圧側に接続する差圧燃料通路の流路面積が開かれることで、増圧室の燃料圧力が高まる途中まで差圧室の圧力低下が抑えられるため、増圧室を加圧する増圧ピストンの移動速度が抑えられる。この結果、増圧ピストンのストローク速度が遅くなるとともに、増圧ピストンのストローク量に対する増圧室の増圧の上昇が抑えられる。
このように、噴射時に噴射ノズルとともに増圧器が作動しても、増圧器の作動途中までは増圧室の増圧が抑えられることになるため、噴射期間の短い微小噴射では増圧室および燃料溜における燃料の増圧が抑えられることになり、微小噴射時の噴射量を抑えることができる。これによって、多段噴射、プレ噴射等の微小噴射時において、微小噴射量の制御が容易となる。
即ち、微小噴射量の制御が容易な増圧式のインジェクタを提供することができる。

［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、増圧速度制御弁をバイパスして差圧切替弁と差圧室を連通させる高圧導入路を備え、この高圧導入路は、差圧切替弁側から差圧室のみに燃料を流す逆止弁を備える。
これによって、差圧室を高圧切替する際に、素早く差圧室を高圧にすることができ、増圧ピストンを素早く「増圧作動開始前の初期位置」に戻すことができ、マルチ噴射や高回転域での高速繰り返し噴射などであっても、短期間で繰り返して「増圧器を作動させた増圧噴射」を実施できる。

［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の増圧速度制御弁は、増圧遅延可動弁に増圧室の燃料圧力を与える増圧付与室を備え、増圧室と増圧付与室とが燃料溜を介して接続されるものである。

［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の増圧速度制御弁は、軸方向へ摺動自在に支持される増圧遅延可動弁と、増圧遅延可動弁の一方の軸方向端部に設けられた増圧付与室と、増圧遅延可動弁の他方の軸方向端部に設けられて、増圧速度制御弁よりも差圧切替弁側の差圧燃料通路と連通するバランス室とを備える。そして、差圧燃料通路とバランス室とを連通するバランス連通路は、差圧燃料通路側からバランス室への燃料の流入速度を速くし、バランス室から差圧燃料通路側への燃料の流出速度を遅くする流速調整手段を備えるものである。
これによって、バランス室を低圧切替する際には、バランス室の圧力低下を遅延させることができ、増圧遅延可動弁の開弁方向の移動抑制期間を長くでき、増圧速度制御弁が差圧燃料通路の流路面積を絞る期間を長くできる。
また、バランス室を高圧切替する際には、素早くバランス室を高圧にすることができ、増圧遅延可動弁を素早く「差圧燃料通路の流路面積を開く前の初期位置」に戻すことができ、マルチ噴射や高回転域での高速繰り返し噴射などであっても、短期間で繰り返して「差圧燃料通路の流路面積を可変する作動（増圧速度の抑制作動）」を実施できる。

［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の噴射ノズルは、高圧側と低圧側とに切り替えられるノズル背圧室を有し、このノズル背圧室が高圧側または低圧側に切り替えられることで、噴射燃料が供給される燃料溜の燃料の噴射と噴射停止の作動を行うものであり、ノズル背圧室が、差圧切替弁と増圧速度制御弁の間における差圧燃料通路と連通するものである。
これによって、１つの差圧切替弁によって増圧器と噴射ノズルの作動切替が可能になるとともに、噴射ノズルは増圧速度制御弁の作動影響を受けずに噴射作動を実施できる。

最良の形態におけるインジェクタは、噴射燃料が供給される燃料溜の燃料の噴射と噴射停止の作動を行う噴射ノズルを有する。
このインジェクタは、高圧側と低圧側とに切り替えられる差圧室を有するとともに、差圧室が低圧側に切り替えられることで、燃料溜に通じる増圧室の容積を減少させて増圧室および燃料溜の燃料圧力を高める増圧ピストンを有する増圧器と、差圧室に通じる差圧燃料通路を、高圧側または低圧側に切り替える差圧切替弁とを備える。
さらにインジェクタは、増圧室の燃料圧力によって駆動され、増圧室の燃料圧力が高まることで、差圧室を低圧側に接続する差圧燃料通路の流路面積を大きくする増圧遅延可動弁を有する増圧速度制御弁を備える。

実施例１では、先ず図１（ａ）を参照して本発明が適用されていない既存のインジェクタを搭載する燃料噴射装置の概略構成を「参考例」として説明し、その後で図１（ｂ）等を参照して本発明が適用された燃料噴射装置を「実施例１の特徴」として説明する。
〔参考例の説明〕
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コモンレール式燃料噴射装置であり、コモンレール１、インジェクタ２、サプライポンプ（図示しない）、制御装置（図示しない）等によって構成される。

コモンレール１は、インジェクタ２に供給する高圧燃料を蓄圧する周知な蓄圧容器であり、コモンレール１に蓄圧された燃料は、インジェクタ配管を介してインジェクタ２へ供給される。コモンレール１内に蓄圧する燃料圧力（レール圧）は、サプライポンプからコモンレール１に供給されるポンプ吐出量、およびコモンレール１から燃料を溢流させる減圧弁によって調圧される。また、コモンレール１には、プレッシャリミッタが取り付けられており、コモンレール１内の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内のレール圧が限界設定圧以下に抑えられる。減圧弁またはプレッシャリミッタから溢流した燃料は、リリーフ配管を経て燃料タンク３に戻される。なお、減圧弁は、設けられない場合もある。

インジェクタ２は、エンジンの各気筒毎に搭載されるものであり、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、その具体的な構成は後述する。
なお、インジェクタ２からのリーク燃料も、リリーフ配管を経て燃料タンク３に戻される。

サプライポンプは、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３内の燃料をサプライポンプ内へ吸引するフィードポンプと、フィードポンプが吸い上げた燃料を加圧してコモンレール１へ圧送する高圧ポンプとを備える。フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフトによって駆動されるものであり、このカムシャフトは、エンジンによって回転駆動される。

サプライポンプには、フィードポンプから高圧ポンプの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）が搭載されている。ＳＣＶは、制御装置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レール圧を調整する。即ち、制御装置はＳＣＶを制御することにより、レール圧を車両走行状態に応じた圧力に制御する。

（インジェクタ２の説明）
次に、本発明が適用されていない参考例のインジェクタ２の構成を、図１の上側を上、図１の下側を下として説明する。なお、この上下は説明のためのものであり、実際の搭載方向に関わるものではない。
インジェクタ２は、上部に形成された切替弁背圧室１１の内圧変化により切り替えられる差圧切替弁１２と、切替弁背圧室１１の内圧を変化させる電磁弁１３と、上部に形成されたノズル背圧室１４の内圧変化により噴射と噴射停止が切り替えられる噴射ノズル１５と、中間部に形成された差圧室１６の内圧変化により増圧と増圧停止（初期位置へ戻るを含む）が切り替えられる増圧器１７とを備える。

（差圧切替弁１２の説明）
差圧切替弁１２は、３方切替弁であり、インジェクタボディ２１の上下方向に摺動自在に支持される切替可動弁２２を備える。この切替可動弁２２の上部には、インジェクタボディ２１の上下方向に摺動自在に支持される摺動ピストンが設けられ、切替可動弁２２の下部には、上方から下方に向かって上部弁体、小径部、下部弁体が形成されている。

切替可動弁２２の上側には、燃料の圧力によって切替可動弁２２に下向き（高圧切替方向）の力を発生させるための切替弁背圧室１１が形成されている。この切替弁背圧室１１は、摺動ピストンの上面とインジェクタボディ２１とで囲まれる空間によって形成される。
切替弁背圧室１１は、コモンレール１から高圧燃料が供給される等圧室２３に通じる高圧燃料通路２４と接続されており、等圧室２３に供給される高圧燃料が高圧燃料通路２４、およびこの高圧燃料通路２４に設けられた入口オリフィス２４ａを介して供給されるようになっている。

また、切替弁背圧室１１は、低圧側（リリーフ配管を介して燃料タンク３に連通する側）に通じる低圧燃料通路２５と接続されており、低圧燃料通路２５に設けられた出口オリフィス２５ａを介して切替弁背圧室１１内の燃料が排出可能に設けられている。
この低圧燃料通路２５は、電磁弁１３によって開閉されるものであり、電磁弁１３が低圧燃料通路２５（出口オリフィス２５ａ）を開くことで切替弁背圧室１１の内圧が下がり、切替可動弁２２が差圧で上昇する。逆に、電磁弁１３が低圧燃料通路２５（出口オリフィス２５ａ）を閉じることで切替弁背圧室１１の内圧が上がり、切替可動弁２２が差圧で下降する。

差圧切替弁１２は、上部弁体と下部弁体で挟まれる空間（小径部の周囲の空間）によって弁室を形成している。この弁室は、常に差圧燃料通路２６を介して差圧室１６内と連通する。
上部弁体は、差圧室１６に通じる差圧燃料通路２６と、低圧側に通じる低圧燃料通路２７の連通と遮断の切り替えを行うものであり、切替可動弁２２が下降すると上部弁体がインジェクタボディ２１に着座して差圧燃料通路２６と低圧燃料通路２７の連通を遮断し、逆に切替可動弁２２が上昇すると差圧燃料通路２６と低圧燃料通路２７を連通させる。
下部弁体は、差圧室１６に通じる差圧燃料通路２６と、等圧室２３に通じる高圧燃料通路２８の連通と遮断の切り替えを行うものであり、切替可動弁２２が下降すると差圧燃料通路２６と高圧燃料通路２８を連通し、逆に切替可動弁２２が上昇するとインジェクタボディ２１に着座して差圧燃料通路２６と高圧燃料通路２８の連通を遮断する。

差圧切替弁１２は、上記の構成を採用することで、電磁弁１３が低圧燃料通路２５を開くことで、切替弁背圧室１１の内圧が低下して切替可動弁２２が上昇し、差圧室１６の連通先が低圧燃料通路２７に切り替わることで、増圧器１７の差圧室１６、およびこの差圧室１６に連通する噴射ノズル１５のノズル背圧室１４の内圧を下げる「低圧切替」を実行する。
逆に、差圧切替弁１２は、電磁弁１３が低圧燃料通路２５を閉じることで、切替弁背圧室１１の内圧が上昇して切替可動弁２２が下降し、差圧室１６の連通先が高圧燃料通路２８に切り替わることで、増圧器１７の差圧室１６、およびこの差圧室１６に連通する噴射ノズル１５のノズル背圧室１４の内圧を上げる「高圧切替」を実行する。
なお、切替可動弁２２に一方向（例えば、上方）へ向かうバネ力を作用させるものであっても良い。

（電磁弁１３の説明）
電磁弁１３は、例えば、インジェクタボディ２１の上部に締結固定されるものであり、低圧燃料通路２５における出口オリフィス２５ａの開閉を行う可動弁３１、低圧燃料通路２５を閉じる方向へ可動弁３１を付勢するリターンスプリング３２、および可動弁３１を磁気吸引して低圧燃料通路２５を開かせる電磁駆動部３３から構成される。
可動弁３１は、上下方向（軸方向）へ摺動自在に支持され、下端面において低圧燃料通路２５の出口オリフィス２５ａを閉塞可能な弁体３１ａと、この弁体３１ａの上部に固定された略円板形状を呈する磁性体製のアーマチャ３１ｂとからなる。
電磁駆動部３３は、絶縁被覆が形成された導電線を多数巻回してなるコイル３４と、このコイル３４を収容する磁性体製のステータ３５とからなる。

そして、電磁駆動部３３は、コイル３４が通電（ＯＮ）されることでアーマチャ３１ｂを上方へ磁気吸引して低圧燃料通路２５の出口オリフィス２５ａを開き、切替弁背圧室１１を低圧側へ連通させ、コイル３４の通電が停止（ＯＦＦ）されることでアーマチャ３１ｂがリターンスプリング３２の作用で低圧燃料通路２５の出口オリフィス２５ａを閉塞し、切替弁背圧室１１と低圧側の連通を遮断する。
この作動により、電磁弁１３のＯＮで差圧切替弁１２を「低圧切替」させ、ＯＦＦで差圧切替弁１２を「高圧切替」させることができる。

（噴射ノズル１５の説明）
噴射ノズル１５は、燃料の噴射と停止を切り替えるものであり、インジェクタボディ２１の下部に締結されるノズルホルダ４１の内部において上下方向（軸方向）へ摺動自在に支持されるニードル４２を備え、このニードル４２は、スプリング４２ａの付勢力により下方へ付勢されている。
ニードル４２は、上部に設けられたニードル摺動部がノズルホルダ４１内において摺動自在に支持されるものであり、ニードル４２の下端円錐部がノズルホルダ４１の下端内面に形成された環状シートに着座または離座する。なお、ノズルホルダ４１の下端には、環状シートの内側と外部とを連通する噴孔４３が複数形成されている。

ニードル４２の中間部には、ニードル４２とノズルホルダ４１に囲まれる空間によって燃料溜４４が形成されている。この燃料溜４４は、後述する増圧室５３と燃料通路４５を介して連通しており、増圧室５３の燃料圧力が燃料溜４４に供給される。また、燃料溜４４は、ニードル４２の下側とノズルホルダ４１の隙間に形成される下側空間と連通しており、ニードル４２の離座時に燃料溜４４に供給された燃料が下側空間を通って噴孔４３から噴射される。なお、燃料溜４４および下側空間に供給される高圧燃料は、ニードル４２の径差に作用して、ニードル４２に対して上向き（離座方向）の力を発生させる。

ニードル摺動部の上部には、燃料の圧力によってニードル４２に下向き（着座方向）の力を発生させるためのノズル背圧室１４が形成されている。このノズル背圧室１４は、ニードル摺動部の上面、インジェクタボディ２１およびノズルホルダ４１で囲まれる空間で形成される。ノズル背圧室１４は、増圧器１７の差圧室１６と燃料通路４６を介して接続されている。この燃料通路４６には、流路面積を絞るオリフィス４６ａが設けられるとともに、このオリフィス４６ａと並列に逆止弁４６ｂが設けられている。
この逆止弁４６ｂは、差圧室１６からノズル背圧室１４へ燃料を流し、逆にノズル背圧室１４から差圧室１６へ燃料を流すのを停止するものであり、ニードル４２の上昇速度（ニードル背圧室１４の降圧速度）を遅くし、ニードル４２の下降速度（ニードル背圧室１４の昇圧速度）を速める手段である。

ノズル背圧室１４が連通する差圧室１６の内圧は、上述したように、差圧切替弁１２によって高圧または低圧に切り替えられる。即ち、ノズル背圧室１４の内圧は、差圧室１６を介して差圧切替弁１２により切り替わる。
このため、差圧切替弁１２の「低圧切替（電磁弁１３のＯＮ）」により差圧室１６の内圧が低下すると、差圧室１６を介してノズル背圧室１４の内圧も低下する。ニードル４２の下向き（着座方向）の力より、ニードル４２の上向き（離座方向）の力が上回ると、ニードル４２がリフトして燃料溜４４に供給された高圧燃料が噴孔４３から噴射される。
逆に、差圧切替弁１２の「高圧切替（電磁弁１３のＯＦＦ）」により差圧室１６の内圧が上昇すると、差圧室１６を介してノズル背圧室１４の内圧も上昇する。ニードル４２の下向き（着座方向）の力が、ニードル４２の上向き（離座方向）の力より上回ると、ニードル４２が下降する。そして、ニードル４２がノズルホルダ４１に着座することで噴孔４３からの燃料噴射が停止される。

（増圧器１７の説明）
増圧器１７は、等圧室２３に対する差圧室１６の圧力低下により下方へ変位する増圧ピストン５１と、この増圧ピストン５１を初期位置（上方）へ戻すリターンスプリング５２とを備える。
増圧ピストン５１は、インジェクタボディ２１の内部で上下方向に摺動自在に支持される。この増圧ピストン５１には、上方より下方へ向けて、バネ座、バネ収容軸、大径部および小径部が設けられている。
バネ座およびバネ収容軸は、コモンレール１より高圧燃料を受ける等圧室２３内に配置されるものであり、この等圧室２３は常に高圧に保たれる。等圧室２３の高圧燃料は、増圧ピストン５１の上側の径差に作用して、増圧ピストン５１に下向き（増圧方向）の力を発生させる。
バネ座は、増圧ピストン５１を上方（初期位置復帰方向）へ付勢するリターンスプリング５２の着座部である。リターンスプリング５２は、復元力によりバネ座を上方へ付勢する圧縮コイルスプリングである。

大径部および小径部は、ともにインジェクタボディ２１に摺動自在に支持されるものであり、大径部と小径部の段差と、インジェクタボディ２１との間に差圧室１６が形成される。
また、小径部の下面と、インジェクタボディ２１との間には、増圧ピストン５１の上下変位によって容積が変化し、増圧ピストン５１の下降によって燃料の加圧が行われる増圧室５３が形成されている。
この増圧室５３は、等圧室２３から増圧室５３のみに燃料を流す増圧系逆止弁５４ａを備えた増圧燃料通路５４を介して等圧室２３に連通している。このため、増圧ピストン５１が停止状態および初期位置へ戻る上昇中は増圧室５３および噴射ノズル１５の燃料溜４４の燃料圧力がレール圧（等圧室２３の圧力）に維持され、増圧ピストン５１が下降すると増圧室５３の内圧が高まり、増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力がレール圧より高まる。

差圧室１６の内圧は、上述したように、差圧切替弁１２によって高圧または低圧に切り替えられる。
このため、差圧切替弁１２の「低圧切替（電磁弁１３のＯＮ）」により差圧室１６が低圧側へ切り替わると、増圧ピストン５１の上向き（初期位置復帰方向）の力より、増圧ピストン５１の下向き（増圧方向）の力が上回り、増圧ピストン５１が下降して増圧室５３の容積が減少し、増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力がレール圧より高まる。
逆に、差圧切替弁１２の「高圧切替（電磁弁１３のＯＦＦ）」により差圧室１６が高圧側へ切り替わると、増圧ピストン５１の上向き（初期位置復帰方向）の力が、増圧ピストン５１の下向き（増圧方向）の力より上回り、増圧ピストン５１が上昇して増圧ピストン５１が初期位置（上側）に復帰する。

〔実施例１の特徴１〕
上述した参考例のインジェクタ２は、電磁弁１３がＯＮされて差圧切替弁１２が「低圧切替」されると、噴射ノズル１５と増圧器１７が同時に作動する。
増圧器１７の作動に伴って増圧ピストン５１がストロークを開始すると、図２の実線Ａに示すように、増圧ピストン５１のストローク開始直後から急激に増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力が上昇する。このため、電磁弁１３のＯＮ時間の短い微小噴射であっても多くの燃料が噴射されることになる。
このように、上述した参考例のインジェクタ２は、多段噴射、プレ噴射等の微小噴射時において、微小噴射量の制御が困難となっている。

そこでこの実施例１では、上記の問題点を解決すべく本発明を採用している。
この実施例１のインジェクタ２は、本発明を採用するため、噴射燃料が供給される燃料溜４４の燃料の噴射と噴射停止の作動を行う噴射ノズル１５を有する。
また、インジェクタ２は、高圧側と低圧側とに切り替えられる差圧室１６を有するとともに、差圧室１６が低圧側に切り替えられることで、燃料溜４４に通じる増圧室５３の容積を減少させて増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力を高める増圧ピストン５１を有する増圧器１７と、差圧室１６に通じる差圧燃料通路２６｛この実施例１では、図１（ｂ）において破線を付した通路部分｝を、高圧側または低圧側に切り替える差圧切替弁１２とを備える。
そして、この実施例１のインジェクタ２は、増圧室５３の燃料圧力によって駆動され、増圧室５３の燃料圧力が高まることで、差圧室１６を低圧側に接続する差圧燃料通路２６｛図１（ｂ）において破線を付した通路部分の一部｝の流路面積を大きくする増圧遅延可動弁６１を用いた増圧速度制御弁６２を具備する。

次に、増圧速度制御弁６２を具体的に説明する。
増圧速度制御弁６２は、上述した増圧遅延可動弁６１の他に、増圧遅延可動弁６１に対して下方（閉弁方向：初期位置復帰方向）に向かう付勢力を与えるリターンスプリング６３を備えるものであり、増圧遅延可動弁６１は、リターンスプリング６３による付勢力の他に、増圧遅延可動弁６１の下方の軸方向端部に設けられた増圧付与室６４の圧力と、増圧遅延可動弁６１の上方の軸方向端部に設けられたバランス室６５の圧力とを受け、増圧付与室６４とバランス室６５の圧力差によって上下方向に変位する。

増圧遅延可動弁６１は、上方より下方へ向けて、バネ軸、大径部および小径部が設けられている。
バネ軸は、リターンスプリング６３が周囲に装着されて、リターンスプリング６３のコイルの巻軸を常に上下方向に保つとともに、増圧遅延可動弁６１が上方（開弁方向）に変位した際にインジェクタボディ２１に当接して最大リフト量を規制するものである。
大径部および小径部は、ともにインジェクタボディ２１に摺動自在に支持されるものであり、大径部と小径部の段差と、この段差に対向するインジェクタボディ２１との間の距離変化によって、差圧燃料通路２６｛図１（ｂ）において破線を付した通路部分の一部｝の流路面積を可変する。
具体的には、大径部と小径部の段差が下がることで、差圧燃料通路２６の流路面積が絞られ、逆に大径部と小径部の段差が上がることで、差圧燃料通路２６の流路面積が大きくなる。

次に、増圧ピストン５１のストローク量と、増圧速度制御弁６２による差圧燃料通路２６の開度変化との関係について説明する。
増圧ピストン５１がストローク開始前の初期位置で、増圧速度制御弁６２が差圧燃料通路２６を最大に絞った状態であっても、差圧切替弁１２と差圧室１６とが連通するように設けられている。
また、増圧ピストン５１が下方へのストロークを開始してから、下方へのストロークを終了するまでの途中において、増圧速度制御弁６２による差圧燃料通路２６の絞り量が最小（差圧燃料通路２６を設けないのと同じ流路開口）となるように設けられている。

このように設けられることにより、図２の破線Ｂに示すように、（ｉ）増圧ピストン５１のストロークに伴って増圧室５３の燃料圧力が高まる際、燃料圧力が高まる途中までは、増圧室５３の圧力増加速度が抑えられ、（ｉｉ）途中からは増圧室５３の圧力増加速度が急激に大きくなって、増圧室５３の圧力を差圧燃料通路２６を設けない場合と同等にすることができる。
なお、インジェクタ２の微小噴射が増圧速度制御弁６２によって差圧燃料通路２６を絞る作用の範囲内で実施されるように、増圧速度制御弁６２が差圧燃料通路２６を絞る作用が無くなる位置（差圧燃料通路２６の連通度合が差圧燃料通路２６を設けないのと同じ連通度合となる位置）が決定されている。

増圧付与室６４は、小径部の下面と、インジェクタボディ２１とで囲まれる空間によって形成される。この増圧付与室６４は、増圧室５３と連通して、増圧室５３の上昇によって増圧遅延可動弁６１を上方（開弁方向）に付勢するものである。
この実施例の増圧付与室６４は、燃料溜４４と増圧付与通路６６を介して増圧室５３と連通する。即ち、増圧室５３と増圧付与室６４は、燃料溜４４を介して接続されるものである。なお、増圧室５３と増圧付与室６４が燃料溜４４を介さずに直接接続されるものであっても良い。

バランス室６５は、大径部の上面と、インジェクタボディ２１とで囲まれる空間、即ちリターンスプリング６３が配置される空間によって形成される。このバランス室６５は、増圧速度制御弁６２よりも差圧切替弁１２側の差圧燃料通路２６とバランス連通路６７を介して連通する。即ち、差圧切替弁１２が「低圧切替（電磁弁１３のＯＮ）」された際に増圧速度制御弁６２を介さずに低圧側となる差圧燃料通路２６と連通するものであり、差圧切替弁１２が「低圧切替」された際に、バランス室６５によって増圧遅延可動弁６１に付与される下方（閉弁方向）の付勢力を弱めるものである。
なお、バランス連通路６７には、バランス連通路６７の燃料の流れ方向に応じて流れ抵抗を切り替える流速調整手段７２が設けられており、この流速調整手段７２は、後述する「実施例１の特徴３」にて説明する。

（特徴１の効果）
この実施例１のインジェクタ２は、増圧ピストン５１のストロークが開始されて、増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力が高まることで、増圧速度制御弁６２が差圧室１６を低圧側に接続する差圧燃料通路２６の流路面積を小さい開口面積から大きい開口面積へと徐々に大きくする。即ち、増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力が高まるに従って、差圧室１６を低圧側に接続する差圧燃料通路２６の流路面積を徐々に開く。
これによって、増圧室５３および燃料溜４４の燃料圧力が高まる途中まで差圧室１６の圧力低下が抑えられることになり、増圧室５３を加圧する増圧ピストン５１の移動速度が抑えられる。この結果、増圧ピストン５１のストローク速度が遅くなるとともに、図２の破線Ｂに示すように、増圧ピストン５１のストローク量に対する増圧室５３の増圧値（増圧室５３の圧力／等圧室２３の圧力）の上昇が抑えられる。

このように、実施例１のインジェクタ２では、噴射時に噴射ノズル１５とともに増圧器１７が作動しても、増圧器１７の作動途中までは増圧室５３の増圧が抑えられることになるため、噴射期間の短い微小噴射では増圧室５３および燃料溜４４における燃料の増圧が抑えられることになり、微小噴射時の噴射量を抑えることができる。これによって、多段噴射、プレ噴射等の微小噴射時において、微小噴射量の制御が容易となり、コモンレール式燃料噴射装置による微小噴射精度を高めることができる。

〔実施例１の特徴２〕
差圧切替弁１２と差圧室１６とを、上述した増圧速度制御弁６２を介してのみ連通させた場合、差圧室１６を高圧に切り替える際においても、増圧速度制御弁６２が差圧室１６への高圧燃料の供給路である差圧燃料通路２６を絞ってしまい、増圧ピストン５１を初期位置へ戻す速度が遅くなってしまう。

そこで、この実施例１では、上記の不具合を解決するために、次の構成を採用している。
この実施例１のインジェクタ２は、増圧速度制御弁６２をバイパスして差圧切替弁１２の弁室と差圧室１６を連通させる高圧導入路７１を備える。
この高圧導入路７１は、差圧切替弁１２側から差圧室１６のみに高圧燃料を流し、差圧室１６内の燃料が増圧速度制御弁６２をバイパスして差圧切替弁１２に排出されるのを阻止する逆止弁７１ａを備える。

このように設けられることによって、差圧切替弁１２が「高圧切替」されて差圧室１６を高圧切替する際に、素早く差圧室１６を高圧にすることができる。これによって、増圧ピストン５１を素早く「増圧作動開始前の初期位置」に戻すことができ、マルチ噴射や高回転域での高速繰り返し噴射などであっても、短期間で繰り返して「増圧器１７を作動させた増圧噴射」を実施できる。

〔実施例１の特徴３〕
増圧速度制御弁６２よりも差圧切替弁１２側の差圧燃料通路２６とバランス室６５とを、単にバランス連通路６７で連通しただけだと、差圧切替弁１２が「低圧切替」された場合に、バランス室６５が素早く低圧側に切り替わって、バランス室６５による増圧遅延可動弁６１の上昇遅延効果が小さくなってしまう。
そこで、バランス連通路６７にオリフィス７２ａを設けてバランス室６５が素早く低圧側に切り替わるのを防ぐことが考えられる。
しかるに、バランス連通路６７にオリフィス７２ａを設けると、今度はバランス室６５を高圧に切り替える場合においても、オリフィス７２ａがバランス連通路６７の流路面積を絞ってしまい、増圧遅延可動弁６１を初期位置（下方）へ戻す速度が遅くなってしまう。

そこで、この実施例１では、上記の不具合を解決するために、次の構成を採用している。
この実施例１のインジェクタ２のバランス連通路６７は、差圧燃料通路２６側からバランス室６５への燃料の流入速度を速くし、バランス室６５から差圧燃料通路２６側への燃料の流出速度を遅くする流速調整手段７２を備える。
この流速調整手段７２は、バランス連通路６７の流路面積を絞るオリフィス７２ａと、このオリフィス７２ａと並列に設けられた逆止弁７２ｂとからなる。
この逆止弁７２ｂは、差圧燃料通路２６側からバランス室６５へ燃料を流し、逆にバランス室６５から差圧燃料通路２６側へ燃料を流すのを停止するものであり、増圧遅延可動弁６１の上昇速度（バランス室６５の降圧速度）を遅くし、増圧遅延可動弁６１の下降速度（バランス室６５の昇圧速度）を速めるものである。

このように設けられることによって、差圧切替弁１２が「低圧切替」されてバランス室６５を低圧切替する際に、オリフィス７２ａによってバランス室６５の圧力低下を遅延させることができる。これによって、増圧遅延可動弁６１の上昇抑制期間を長くでき、増圧速度制御弁６２が差圧燃料通路２６の流路面積を絞る期間を長く設定できる。
また、差圧切替弁１２が「高圧切替」されてバランス室６５を高圧切替する際に、逆止弁７２ｂによって素早くバランス室６５を高圧にすることができる。これによって、増圧遅延可動弁６１を素早く下方へ戻すことができ、マルチ噴射や高回転域での高速繰り返し噴射などであっても、短期間で繰り返して「差圧燃料通路２６の流路面積を可変する作動（増圧速度の抑制作動）」を実施できる。

〔実施例１の特徴４〕
実施例１のインジェクタ２の噴射ノズル１５は、上述した参考例と同じように、高圧側と低圧側とに切り替えられるノズル背圧室１４を有し、このノズル背圧室１４が高圧側または低圧側に切り替えられることで、燃料溜４４の燃料の噴射と噴射停止の作動を行うものである。
そして、ノズル背圧室１４は、参考例と同様に差圧燃料通路２６と連通して差圧切替弁１２によって高圧側と低圧側に切り替えられるものであるが、実施例１のインジェクタ２では、ノズル背圧室１４が燃料通路４６を介して差圧切替弁１２と増圧速度制御弁６２の間における差圧燃料通路２６に連通するものである。
このように設けられることによって、１つの差圧切替弁１２によって増圧器１７と噴射ノズル１５の作動切替が可能になるとともに、噴射ノズル１５は増圧速度制御弁６２の作動影響を受けずに噴射作動を実施することができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、電磁弁１３によって差圧切替弁１２の切替動作を行うものを示したが、電磁弁１３に替えて、ピエゾアクチュエータ等の他の電動アクチュエータを用いた電動アクチュエータ弁によって差圧切替弁１２を切り替えさせても良い。あるいは、電動アクチュエータによって直接差圧切替弁１２を切り替えさせても良い。

燃料噴射装置の概略図である（参考例と実施例１）。 増圧ピストンのストローク量と、増圧室の増圧値との関係を示すグラフである（参考例と実施例１）。

符号の説明

２ インジェクタ
１２ 差圧切替弁
１４ ノズル背圧室
１５ 噴射ノズル
１６ 差圧室
１７ 増圧器
２６ 差圧燃料通路
４４ 燃料溜
５１ 増圧ピストン
５３ 増圧室
６１ 増圧遅延可動弁
６２ 増圧速度制御弁
６４ 増圧付与室
６５ バランス室
６７ バランス連通路
７１ 高圧導入路
７１ａ 差圧切替弁から差圧室のみに燃料を流す逆止弁
７２ 流速調整手段

Claims (5)

1. 噴射燃料が供給される燃料溜の燃料の噴射と噴射停止の作動を行う噴射ノズルを有するインジェクタであって、
   このインジェクタは、
   高圧側と低圧側とに切り替えられる差圧室を有するとともに、前記差圧室が低圧側に切り替えられることで、前記燃料溜に通じる増圧室の容積を減少させて前記増圧室および前記燃料溜の燃料圧力を高める増圧ピストンを有する増圧器と、
   前記差圧室に通じる差圧燃料通路を、高圧側または低圧側に切り替える差圧切替弁と、 前記増圧室の燃料圧力によって駆動され、前記増圧室の燃料圧力が高まることで、前記差圧室を低圧側に接続する前記差圧燃料通路の流路面積を大きくする増圧遅延可動弁を有する増圧速度制御弁と、
   を具備するインジェクタ。
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、前記増圧速度制御弁をバイパスして前記差圧切替弁と前記差圧室を連通させる高圧導入路を備え、
   この高圧導入路は、前記差圧切替弁側から前記差圧室のみに燃料を流す逆止弁を備え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、
   前記増圧速度制御弁は、前記増圧遅延可動弁に前記増圧室の燃料圧力を与える増圧付与室を備え、
   前記増圧室と前記増圧付与室とは、前記燃料溜を介して接続され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、
   前記増圧速度制御弁は、
   軸方向へ摺動自在に支持される前記増圧遅延可動弁と、
   前記増圧遅延可動弁の一方の軸方向端部に設けられた前記増圧付与室と、
   前記増圧遅延可動弁の他方の軸方向端部に設けられて、前記増圧速度制御弁よりも前記差圧切替弁側の前記差圧燃料通路と連通するバランス室とを備え、
   前記差圧燃料通路と前記バランス室とを連通するバランス連通路は、
   前記差圧燃料通路側から前記バランス室への燃料の流入速度を速くし、前記バランス室から前記差圧燃料通路側への燃料の流出速度を遅くする流速調整手段を備えることを特徴とするインジェクタ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインジェクタにおいて、
   前記噴射ノズルは、高圧側と低圧側とに切り替えられるノズル背圧室を有し、このノズル背圧室が高圧側または低圧側に切り替えられることで、噴射燃料が供給される前記燃料溜の燃料の噴射と噴射停止の作動を行うものであり、
   前記ノズル背圧室は、前記差圧切替弁と前記増圧速度制御弁の間における前記差圧燃料通路と連通することを特徴とするインジェクタ。

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