JP5531713B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射装置に関する。

従来、高圧燃料の通路および圧力制御室が内部に形成された弁本体と、弁本体の内部においてその軸方向に移動することで噴孔を開閉する弁部材とを備えた燃料噴射装置が知られている。この弁部材の移動は、圧力制御室内の燃料の圧力によって制御される。このような燃料噴射装置の一種として、例えば特許文献１には、圧力制御室内を弁本体の軸方向に変位可能であり、流入通路を開閉する制御部材と、この制御部材を軸方向に沿って流入通路を閉じる方向へ付勢する付勢部材と、を備えたものが開示されている。

この制御部材は、流入通路を閉じることで、圧力制御室への高圧燃料の導入を停止させる。また、付勢部材は、流入通路を閉じる方向に制御部材を付勢することによって、当該制御部材による当該流入通路の閉塞が迅速に生じるよう作用する。以上の制御部材および付勢部材によって、特許文献１に開示の燃料噴射装置では、圧力制御室内の圧力の下降を早めている。故に、圧力制御室内の燃料の圧力によって制御される弁部材は、噴孔をすみやかに開けることができる。

特許第４０５４６２１号公報

さて、特許文献１に開示の燃料噴射装置では、制御部材を付勢する付勢部材として、コイルスプリングが用いられている。このコイルスプリングは、コイル軸まわりに線材を螺旋状に周回させることにより形成されている。コイルスプリングは、コイル軸方向の一端を制御部材に着座させており、軸方向まわりを周回する線材部分をコイルの軸方向に変形させることで、当該制御部材を付勢する付勢力を生じさせる。

しかし、コイルスプリングは、付勢力を生じさせるための線材が、当該コイルスプリングのコイル軸方向に幾重にも重なるように延びているので、当該軸方向の長さを抑制することが困難である。加えて、一般にコイルスプリングは、付勢力を発生する機能を継続的に発揮するのに要する最低の巻き数が規定されている。故に、コイル軸まわりに周回する巻き数を減らすことにより、コイル軸方向の長さを低減するにも限界がある。

このように、付勢部材がコイル軸方向に長くなることにより、当該付勢部材によって、弁部材の移動を燃料の圧力で制御する圧力制御室の容積低減が妨げられ易くなる。これにより圧力制御室の容積低減が図られないことによれば、弁部材の移動が開始される圧力まで圧力制御室内の圧力を下降させるために要する、当該圧力制御室からの燃料の排出量は、多くならざるを得ない。故に、圧力制御室内の圧力が、上述した弁部材の移動が開始される圧力になるまでに要する時間は短縮することが難しくなる。以上により、燃料噴射装置の開弁時における弁部材の応答性の向上を充分に果たせないおそれが生じていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、開弁時における弁部材の応答性を向上させた燃料噴射装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、高圧燃料の通路が内部に形成され、高圧燃料を内燃機関（２０）の燃焼室（２２）内に噴射する噴孔（４４）が先端部に形成された弁本体（４０）と、弁本体（４０）の内部において弁本体（４０）の軸方向に移動し、噴孔（４４）を開閉する弁部材（６０）と、弁本体（４０）の内部において弁部材（６０）を挟んで噴孔（４４）と反対側に形成され、高圧燃料を導入して、弁部材（６０）の移動を燃料の圧力で制御する圧力制御室（５３）と、圧力制御室（５３）内に高圧燃料を導入する流入通路（５２）と、圧力制御室（５３）内の燃料を外部の低圧側に流出させる流出通路（５４）と、圧力制御室（５３）内を軸方向に変位可能であり、流入通路（５２）を開閉する制御部材（７０）と、制御部材（７０）を軸方向に沿って流入通路（５２）を閉じる方向へ付勢する付勢部材（２８０）と、を備えた燃料噴射装置（２００）において、付勢部材（２８０）は、制御部材（７０）に着座する本体シート部（２８１）、および本体シート部（２８１）から軸方向の弁部材側に向かうほど外周側に向かって延伸し、軸方向に弾性変形することにより制御部材（７０）を付勢する付勢力を生む脚部（２８４）、を有し、本体シート部（２８１）は、円盤状であり、脚部（２８４）は、軸方向の弁部材側に向かうほど本体シート部（２８１）の径方向外側に傾斜することを特徴とする。
また請求項２に記載の発明では、高圧燃料の通路が内部に形成され、高圧燃料を内燃機関（２０）の燃焼室（２２）内に噴射する噴孔（４４）が先端部に形成された弁本体（４０）と、弁本体（４０）の内部において弁本体（４０）の軸方向に移動し、噴孔（４４）を開閉する弁部材（６０）と、弁本体（４０）の内部において弁部材（６０）を挟んで噴孔（４４）と反対側に形成され、高圧燃料を導入して、弁部材（６０）の移動を燃料の圧力で制御する圧力制御室（５３）圧力制御室（５３）内に高圧燃料を導入する流入通路（５２）と、圧力制御室（５３）内の燃料を外部の低圧側に流出させる流出通路（５４）と、圧力制御室（５３）内を軸方向に変位可能であり、流入通路（５２）を開閉する制御部材（７０）と、制御部材（７０）を軸方向に沿って流入通路（５２）を閉じる方向へ付勢する付勢部材（８０）と、を備えた燃料噴射装置（１００）において、付勢部材（８０）は、制御部材（７０）に着座する本体シート部（８１）、および本体シート部（８１）から軸方向の弁部材側に向かうほど外周側に向かって延伸し、軸方向に弾性変形することにより制御部材（７０）を付勢する付勢力を生む脚部（８４）、を有し、弁本体（４０）は、径方向において圧力制御室（５３）を区画する筒状部材（５６）を有し、筒状部材（５６）は、付勢部材（８０）を支持する筒内支持部（５７ａ）を内周壁（５６ａ）に形成し、付勢部材（８０）は、筒内支持部（５７ａ）に着座する脚シート部（８７）を、脚部（８４）の延伸方向の先端に有することを特徴とする。

これらの発明によれば、制御部材が流入通路から離間する方向に変位すると、脚部は、当該制御部材に着座する本体シート部を介して軸方向に押され、当該軸方向に弾性変形する。制御部材を付勢する付勢部材は、このように本体シート部から弁部材側に向って延びる脚部を軸方向に弾性変形させることで、当該制御部材を付勢する付勢力を生じさせる。加えて、この脚部は、本体シート部から当該本体シート部の外周側に向って延伸しているので、軸方向に重ならないよう形成できる。これにより、付勢力を生じさせるための脚部の軸方向の寸法を低減できるので、当該軸方向における体格の小さい付勢部材を獲得できる。

このように、付勢部材の軸方向における体格を小さくできることによれば、当該付勢部材によって、弁部材の移動を燃料の圧力で制御する圧力制御室の容積低減が妨げられ難い。これにより圧力制御室の容積低減が可能になることによれば、弁部材の移動が開始さる圧力まで圧力制御室内の圧力を下降させるために要する、当該圧力制御室からの燃料の排出量は、低減され得る。故に、圧力制御室内の圧力が、上述した弁部材の移動が開始される圧力になるまでに要する時間は短縮される。以上により、開弁時における弁部材の応答性向上がなされた燃料噴射装置とすることができる。

請求項１に記載の発明のように、径方向外側に傾斜した脚部は、軸方向において重なることがないので、付勢部材の軸方向の体格を小さくすることに確実に寄与できる。故に、圧力制御室の容積低減の妨げとならない付勢部材を獲得できる。

請求項２に記載の発明では、付勢部材は、脚部の延伸方向の先端に有する脚シート部を、筒状部材の内周壁に形成された筒内支持部に着座させている。このように、径方向において圧力制御室を区画する筒状部材に付勢部材が支持されているので、流入通路から離間する方向に制御部材が変位すると、脚部は確実に軸方向に圧縮される。そして、流入通路から離間する方向への変位量が大きくなるほど、制御部材には強い付勢力が作用するようになる。このように、筒状部材に支持された付勢部材は、制御部材が流入通路を迅速に閉塞できるよう、当該制御部材を確実に付勢できる。これにより、圧力制御室内における圧力の下降をすみやかに生じされられるようになるので、開弁時における弁部材の応答性向上は、さらに確実なものとなる。

請求項３に記載の発明では、弁部材（３６０）は、付勢部材（３８０）を支持する弁部材支持部（３６２）を、圧力制御室（５３）に露出する弁受圧部（３６１）に形成し、付勢部材（３８０）は、弁部材支持部（３６２）に着座する脚シート部（３８７）を脚部（３８４）の延伸方向の先端に有することを特徴とする。この発明では、付勢部材は、脚部の延伸方向の先端に有する脚シート部を、弁部材の圧力制御室に露出する弁受圧部に形成された弁部材支持部に着座させている。このように、軸方向に移動する弁部材に付勢部材が支持される形態であってもよい。弁部材に支持される付勢部材であっても、制御部材に付勢力を作用させることができる。

請求項４に記載の発明では、脚部（８４）は、本体シート部（８１）から弁部材側に向かって螺旋状に延伸することを特徴とする。

この発明によれば、脚部を本体シート部から弁部材側に螺旋状に延伸させることにより、限られた容積の圧力制御室内において、当該脚部の長さを確保することができる。このように、脚部を長くすることで、軸方向の変形によって当該脚部に生じるひずみ量が小さくなる。故に、脚部に生じる応力が低減されることにより付勢部材の疲労強度を高められることができるので、長期に亘る使用において制御部材を付勢する機能を付勢部材は継続的に発揮し続けられる。以上により、圧力制御室の容積を低減できる付勢部材を用いる形態であっても、流入通路の閉塞を迅速に生じさせる付勢部材の作用が失われる事態は未然に防がれ得る。故に、開弁時における弁部材の応答性向上の効果は、燃料噴射装置の長期の使用においても、安定的に発揮され得る。

請求項５に記載の発明では、筒状部材（５６）は、制御部材（７０）の弁部材側への変位を規制する規制部（５８ａ）を内周壁（５６ａ）に形成することを特徴とする。

この発明によれば、制御部材の弁部材側への変位は、径方向において圧力制御室を区画する筒状部材の内周壁に形成された規制部によって規制される。このように、規制部によって制御部材の変位可能な範囲を制限することによって、制御部材の弁部材側への過度な変位を防ぐことができる。これにより、制御部材の弁部材側への過度な変位によって付勢部材の脚部に大きな応力が生じる事態は未然に防がれる。故に、付勢部材による制御部材への付勢力の作用は長期に亘って継続され得る。したがって、付勢部材による応答性向上の効果は、長期に亘って発揮される。

請求項６に記載の発明では、脚部（８４）は、本体シート部（８１）から三つ以上延伸していることを特徴とする。

この発明によれば、本体シート部から脚部が三つ以上延伸していることにより、当該本体シート部は、三箇所以上の点で脚部によって支持される。故に、本体シート部は、弁本体の軸方向に対して傾きを生じ難くなり、各脚部の変形によって生じた付勢力を、軸方向に沿って制御部材に印加し得る。以上により、圧力制御室の容積を低減できる付勢部材であっても、制御部材を付勢することによって流入通路の閉塞が迅速に生じるようにする作用は、確実に発揮され得る。故に、開弁時における弁部材の応答性向上は、さらに確実なものとなる。

請求項７に記載の発明では、制御部材（７０）は、当該制御部材（７０）を軸方向に沿って貫通し、流入通路（５２）を閉じた状態で、圧力制御室（５３）と流出通路（５４）とを連通する制御連通路（７１）を有し、本体シート部（８１）は、当該本体シート部（８１）を軸方向に沿って貫通し、軸方向において制御連通路（７１）と重なる付勢連通路（８２）を形成することを特徴とする。

この発明のように、制御部材には、当該制御部材が流入通路を閉じた状態で、圧力制御室と流出通路とを連通する制御連通路が、軸方向に沿って貫通している。この制御連通路を流通して、圧力制御室内の燃料は流出通路に排出される。ここで、本体シート部を制御部材に着座させると、この連通路を塞ぐおそれがある。そこで、本体シート部を軸方向に沿って貫通する制御連通路を当該本体シート部に形成し、軸方向において当該制御連通路と付勢連通路とを重ねることで、圧力制御室内から流出通路への燃料の排出が、付勢部材によって妨げられる事態を抑制できる。以上により、圧力制御室からの燃料の排出が確実に行われるので、弁部材の応答性は確実に向上し得る。

加えて請求項８に記載のように、付勢連通路（８２）の流路面積を、制御連通路（７１）の流路面積よりも大きくすることによれば、付勢連通路の流路抵抗は、制御連通路の流路抵抗よりも小さくなる。故に、圧力制御室から流出通路への燃料の排出が、付勢部材によって妨げられる事態を確実に抑制できる。したがって、弁部材の応答性はさらに確実に向上し得る。

請求項９に記載の発明では、脚部（８４）は、本体シート部（８１）から複数延伸し、隣接する脚部（８４）の各々の間には、圧力制御室（５３）において付勢部材（８０）を挟んで制御部材側となる空間と、圧力制御室において付勢部材を挟んで弁部材側となる空間とを連通する付勢連通隙間（８５）が形成されることを特徴とする。

この発明のように、圧力制御室内に配置された付勢部材は、圧力制御室を、付勢部材を挟んで制御部材側となる空間と、当該付勢部材を挟んで弁部材側となる空間に区切っているので、これら空間における相互の燃料の流通を妨げるおそれがある。そこで、本体シート部から延伸させた複数の脚部において、隣接する脚部の各々の間に、圧力制御室において付勢部材を挟んで制御部材側となる空間と、圧力制御室において付勢部材を挟んで弁部材側となる空間とを連通する付勢連通隙間を形成する。この付勢連通隙間によって、圧力制御室において付勢部材を挟んで弁部材側となる空間に燃料が導入されるので、当該空間内の圧力回復が確実なものとなる。以上により、圧力制御室内の燃料の圧力で移動を制御される弁部材の応答性向上は、閉弁時においても図られる。

請求項１０に記載の発明では、弁本体（４０）は、径方向において圧力制御室（５３）を区画する筒状部材（５６）を有し、筒状部材（５６）と制御部材（７０）との間には、圧力制御室（５３）において制御部材（７０）を挟んで流入通路（５２）側となる流入空間（５３ａ）と、圧力制御室（５３）において制御部材（７０）を挟んで弁部材側となる背圧空間（５３ｂ）とを連通する制御連通隙間（７５）を形成し、付勢連通隙間（８５）の流路面積は、制御連通隙間（８５）の流路面積よりも大きいことを特徴とする。

この発明のように、圧力制御室において制御部材を挟んで流入通路側となる流入空間に導入された燃料は、筒状部材と制御部材との間に形成される制御連通隙間を流通し、圧力制御室において制御部材を挟んで弁部材側となる背圧空間に到達する。請求項１０に記載の発明では、制御連通隙間の流路面積よりも付勢連通隙間の流路面積を大きくしているので、付勢連通隙間の流路抵抗は、制御連通隙間の流路抵抗よりも小さくなる。故に、制御連通隙間を流通し背圧空間に到達した燃料は、付勢部材に流れを妨げられることなく、付勢連通隙間を流通し、付勢部材を挟んで弁部材側となる空間に導入され得る。以上により、流入空間に導入された高圧燃料は、付勢部材を挟んで弁部材側となる空間に円滑に到達できる。故に、閉弁時における弁部材の応答性向上は、さらに確実に果たされる。

尚、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

本発明の第一実施形態による燃料噴射装置を備える燃料供給システムの構成図である。 本発明の第一実施形態による燃料噴射装置の縦断面図である。 本発明の第一実施形態による燃料噴射装置の特徴部分の近傍を拡大した図である。 本発明の第一実施形態による燃料噴射装置の特徴部分をさらに拡大した図である。 本発明の特徴部分である皿ばねの形状を示す図であって、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。 図４の変形例を示す図である。 図５の変形例を示す図である。 図６の変形例を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による燃料噴射装置１００が用いられた燃料供給システム１０を、図１に示す。尚、本実施形態の燃料噴射装置１００は、内燃機関であるディーゼル機関２０の燃焼室２２内に向けて直接的に燃料を噴射する、所謂、直接噴射式燃料供給システムである。

燃料供給システム１０は、フィードポンプ１２、高圧燃料ポンプ１３、コモンレール１４、機関制御装置１７、および燃料噴射装置１００等から構成されている。

フィードポンプ１２は、電動式のポンプであって、燃料タンク１１内に収容されている。フィードポンプ１２は、燃料タンク１１内に貯留されている燃料に、この燃料の蒸気圧よりも高圧であるフィード圧を与える。このフィードポンプ１２は、高圧燃料ポンプ１３に燃料配管１２ａによって接続されており、所定のフィード圧を与えた液相状態の燃料をこの高圧燃料ポンプ１３に供給する。尚、燃料配管１２ａには、調圧弁（図示しない）が設けられており、当該調圧弁によって高圧燃料ポンプ１３に供給される燃料の圧力は所定値に保たれる。

高圧燃料ポンプ１３は、ディーゼル機関に取り付けられて、当該ディーゼル機関の出力軸からの動力によって駆動される。高圧燃料ポンプ１３は、コモンレール１４に燃料配管１３ａによって接続されており、フィードポンプ１２によって供給された燃料にさらに圧力を加えて、当該コモンレール１４に供給する高圧燃料をつくり出す。加えて、高圧燃料ポンプ１３は、機関制御装置１７と電気的に接続された電磁弁（図示しない）を有している。この電磁弁の機関制御装置１７による開閉の制御によって、高圧燃料ポンプ１３からコモンレール１４に供給される燃料の圧力は所定の圧力に制御される。

コモンレール１４は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料からなる管状の部材であり、ディーゼル機関のバンクあたりの気筒数に応じた複数の分岐部１４ａが形成されている。これら複数の分岐部１４ａは、供給流路１４ｄを形成する燃料配管によって、それぞれ燃料噴射装置１００に接続されている。また、燃料噴射装置１００と高圧燃料ポンプ１３とは、戻り流路１４ｆを形成する燃料配管によって接続されている。以上の構成によりコモンレール１４は、高圧燃料ポンプ１３によって高圧な状態で供給された燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま複数の燃料噴射装置１００に供給流路１４ｄを介して分配する。加えて、コモンレール１４は、軸方向の両端部のうち、一方の端部にコモンレールセンサ１４ｂを、他方の端部に圧力レギュレータ１４ｃを有している。コモンレールセンサ１４ｂは、機関制御装置１７に電気的に接続されており、燃料の圧力および温度を検出して当該機関制御装置１７に出力する。圧力レギュレータ１４ｃは、コモンレール１４内の燃料の圧力を一定に保持するとともに、余剰分の燃料を減圧して低圧側に排出する。この圧力レギュレータ１４ｃを通過した余剰分の燃料は、コモンレール１４と燃料タンク１１との間を接続する燃料配管１４ｅ内の流路を介して、当該燃料タンク１１へ戻される。

燃料噴射装置１００は、コモンレール１４の分岐部１４ａを通じて供給される圧力の高められた高圧燃料を噴孔４４から噴射する装置である。具体的に、燃料噴射装置１００は、供給流路１４ｄを介して高圧燃料ポンプ１３から供給される高圧燃料の噴孔４４からの噴射を、機関制御装置１７からの制御信号に応じて制御する弁部５０を備えている。加えて、この燃料噴射装置１００において、供給流路１４ｄから供給された高圧燃料の一部であって、噴孔４４からの噴射されなかった余剰分の燃料は、燃料噴射装置１００と高圧燃料ポンプ１３との間を連通する戻り流路１４ｆに排出され、高圧燃料ポンプ１３へと戻される。この燃料噴射装置１００は、ディーゼル機関２０の燃焼室２２の一部であるヘッド部材２１の挿入孔に挿入されて、取り付けられている。燃料噴射装置１００は、ディーゼル機関２０の燃焼室２２毎に複数配置され、当該燃焼室２２内に向け直接的に燃料を、具体的には１６０から２２０メガパスカル（ＭＰａ）程度の噴射圧力で噴射する。

機関制御装置１７は、マイクロコンピュータ等によって構成されている。この機関制御装置１７は、上述したコモンレールセンサ１４ｂに加えて、ディーゼル機関２０の回転速度を検出する回転速度センサ、スロットル開度を検出するスロットルセンサ、吸入吸気量を検出エアフローセンサ、過給圧を検出する過給圧センサ、冷却水温を検出する水温センサ、および潤滑油の油温を検出する油温センサ等、種々のセンサと電気的に接続されている。機関制御装置１７は、これらの各センサからの情報に基づいて、高圧燃料ポンプ１３の電磁弁および各燃料噴射装置１００の弁部５０の開閉を制御するための電気信号を、高圧燃料ポンプ１３の電磁弁および各燃料噴射装置１００に出力する。

次に、燃料噴射装置１００の構成について、図２および図３に基づいて説明する。

燃料噴射装置１００は、制御弁駆動部３０、制御ボディ４０、ノズルニードル６０、およびフローティングプレート７０を備えている。

制御弁駆動部３０は、制御ボディ４０内に収容されている。この制御弁駆動部３０は、ターミナル３２、ソレノイド３１、固定子３６、可動子３５、スプリング３４、およびバルブシート部材３３を有している。ターミナル３２は、導電性を備える金属材料によって形成され、延伸方向の両端部のうち、一方の端部を制御ボディ４０から外部に露出させているとともに、他方の端部をソレノイド３１と接続させている。ソレノイド３１は、螺旋状に巻設されており、ターミナル３２を介して機関制御装置１７からのパルス電流の供給を受ける。ソレノイド３１は、この電流の供給を受けることで、軸方向に沿って周回する磁界を発生させる。固定子３６は、磁性材料によって形成された円筒状の部材であって、ソレノイド３１によって発生された磁界内で帯磁する。可動子３５は、磁性材料によって形成される二段円柱状の部材であって、固定子３６の軸方向先端側に配置されている。可動子３５は、帯磁した固定子３６によって軸方向基端側に吸引される。スプリング３４は、金属製の線材を周回状に巻設したコイルスプリングであって、可動子３５を固定子３６から離間させる方向に付勢している。バルブシート部材３３は、制御ボディ４０の後述する制御弁シート部４７ａとともに圧力制御弁９９を形成している。バルブシート部材３３は、可動子３５の軸方向において固定子３６とは反対側に設けられて、制御弁シート部４７ａに着座する。ソレノイド３１による磁界の形成の無い場合、バルブシート部材３３は、スプリング３４の付勢力によって制御弁シート部４７ａに着座している。ソレノイド３１によって磁界が形成された場合、バルブシート部材３３は、制御弁シート部４７ａから離座する。

制御ボディ４０は、ノズルボディ４１、シリンダ５６、オリフィスプレート４６、ホルダ４８、リテーニングナット４９を有する長手形状であって、高圧燃料の通路が内部に形成されている。この制御ボディ４０の軸方向の先端部には、高圧燃料をディーゼル機関２０の燃焼室２２（図１参照）内に噴射する噴孔４４が形成されている。また、これらノズルボディ４１、オリフィスプレート４６、およびホルダ４８は、噴孔４４が形成される軸方向の先端部側から、この順で並んでいる。

この制御ボディ４０には、流入通路５２、流出通路５４、圧力制御室５３、および圧力制御室５３に露出する開口壁面９０が形成されている。流入通路５２は、一方の流路端が高圧燃料ポンプ１３およびコモンレール１４等と繋がる供給流路１４ｄ（図１参照）に、他方の流路端が圧力制御室５３に、それぞれ連通している。この流入通路５２は、他方の流路端である流入口５２ａを開口壁面９０に開口させており、圧力制御室５３内に高圧燃料を導入する。また、流出通路５４は、一方の流路端が高圧燃料ポンプ１３と繋がる戻り流路１４ｆ（図１参照）に、他方の流路端が圧力制御室５３に、それぞれ連通している。この流出通路５４は、他方の流路端である流出口５４ａを開口壁面９０に開口させており、圧力制御室５３内の燃料を低圧側に流出させる。圧力制御室５３は、オリフィスプレート４６およびシリンダ５６等によって区画されている。この圧力制御室５３は、制御ボディ４０の内部においてノズルニードル６０を挟んで噴孔４４と反対側に形成され、高圧燃料を流入通路５２から導入し、流出通路５４を経由して排出する。

ノズルボディ４１は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料よりなる有底円筒状の部材である。このノズルボディ４１は、ノズルニードル収容部４３、弁シート部４５、および噴孔４４を有している。ノズルニードル収容部４３は、ノズルボディ４１の軸方向に沿って形成され、ノズルニードル６０を収容する円筒穴である。このノズルニードル収容部４３には、高圧燃料ポンプ１３およびコモンレール１４（図１参照）から高圧な燃料が供給される。弁シート部４５は、ノズルニードル収容部４３の底壁に形成されて、ノズルニードル６０の先端と接触する。噴孔４４は、弁シート部４５を挟んでオリフィスプレート４６とは反対側に位置し、ノズルボディ４１の内側から外側に向けて放射状に複数形成されている。この噴孔４４を通過することで、高圧な燃料は、微粒化および拡散して空気と混合し易い状態となる。

シリンダ５６は、金属材料よりなり、オリフィスプレート４６およびノズルニードル６０とともに圧力制御室５３を形成する円筒状の部材である。シリンダ５６は、ノズルニードル収容部４３内に、当該ノズルニードル収容部４３と同軸となるように配置されており、径方向において圧力制御室５３を区画している。このシリンダ５６の内周側が、圧力制御室５３となっている。一方、シリンダ５６の外周側は、噴孔４４まで燃料を流通させるための高圧の通路となっている。このシリンダ５６は、オリフィスプレート４６側となる軸方向の端面がオリフィスプレート４６に保持されている。

このシリンダ５６は、内周壁５６ａによって、制御壁面部５７、シリンダ摺動部５９、プレートストッパ部５８ａ、およびニードルストッパ部５８ｂを形成している。制御壁面部５７は、シリンダ５６の軸方向においてオリフィスプレート４６側に位置し、開口壁面９０を囲っている。シリンダ摺動部５９は、シリンダ５６の軸方向においてオリフィスプレート４６とは反対側に位置し、ノズルニードル６０をその軸方向に沿って摺動させる。このシリンダ摺動部５９の内径は、制御壁面部５７の内径に対して縮径されている。プレートストッパ部５８ａは、内周壁５６ａに形成される段差部であって、当該内周壁５６ａを制御壁面部５７のノズルニードル６０側で縮径することによって形成されている。この
プレートストッパ部５８ａは、フローティングプレート７０の押圧受圧面７７と制御ボディ４０の軸方向において対向している。このプレートストッパ部５８ａは、ノズルニードル６０側へのフローティングプレート７０の変位を規制する。ニードルストッパ部５８ｂは、軸方向においてシリンダ摺動部５９を挟んで制御壁面部５７とは反対側に形成されている。このニードルストッパ部５８ｂは、軸方向においてプレートストッパ部５８ａとは反対方向を向いており、フローティングプレート７０側へのノズルニードル６０の移動を規制する。

オリフィスプレート４６は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料よりなり、ノズルボディ４１とホルダ４８との間で保持されている円柱状の部材である。このオリフィスプレート４６は、制御弁シート部４７ａ、開口壁面９０、流出通路５４、および流入通路５２を形成している。制御弁シート部４７ａは、オリフィスプレート４６の軸方向の両端面のうち、ホルダ４８側の端面に形成され、制御弁駆動部３０のバルブシート部材３３等とともに圧力制御弁９９を構成している。また、開口壁面９０は、オリフィスプレート４６のノズルボディ４１側の端面の径方向中央部に形成された平坦な面である。この開口壁面９０は、円筒状のシリンダ５６によって囲まれて円形をなしている。流出通路５４は、この開口壁面９０の径方向中央部から、制御弁シート部４７ａに向って延びている。この流出通路５４は、オリフィスプレート４６の軸方向に対して傾斜している。流入通路５２は、開口壁面９０において流出通路５４の径方向外側から、制御弁シート部４７ａを形成する端面に向って延びている。この流入通路５２は、オリフィスプレート４６の軸方向に対して傾斜している。

さらにオリフィスプレート４６は、開口壁面９０から窪む流出凹部９７および流入凹部９４を有している。流出凹部９７は、開口壁面９０の径方向中央部において円状に窪んでいる。流入凹部９４は、開口壁面９０において流出凹部９７の径方向外側に位置し、流出凹部９７と同心で円環状に窪んでいる。これら流出凹部９７および流入凹部９４は、互いに独立している。これら流出凹部９７および流入凹部９４が開口壁面９０に形成されることにより、当該開口壁面９０とフローティングプレート７０との接触面積の低減が図られる。これにより、開口壁面９０とフローティングプレート７０との接触部分の面圧が向上するので、フローティングプレート７０は流入通路５２を確実に閉じることができる。

ホルダ４８は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料よりなる筒状の部材であって、軸方向に沿って形成される縦孔４８ａ，４８ｂ、およびソケット部４８ｃを有している。縦孔４８ａは、供給流路１４ｄ（図１参照）と流入通路５２とを連通する燃料流路である。一方、縦孔４８ｂのオリフィスプレート４６側には制御弁駆動部３０が収容されている。加えて、縦孔４８ｂのオリフィスプレート４６とは反対側には、縦孔４８ｂの開口を閉塞するようソケット部４８ｃが形成されている。このソケット部４８ｃは、内部に制御弁駆動部３０のターミナル３２の一端が突出しており、機関制御装置１７と接続されたプラグ部（図示しない）と嵌合自在である。このソケット部４８ｃと図示しないプラグ部との接続によれば、機関制御装置１７から制御弁駆動部３０へのパルス電流の供給が可能となる。

リテーニングナット４９は、金属材料よりなる二段円筒状の部材である。リテーニングナット４９は、ノズルボディ４１の一部およびオリフィスプレート４６を収容しつつ、ホルダ４８のオリフィスプレート４６側に螺合されている。加えて、リテーニングナット４９は、内周壁で段差部４９ａを形成している。この段差部４９ａは、リテーニングナット４９のホルダ４８への取り付けによって、ノズルボディ４１およびオリフィスプレート４６をホルダ４８側に押し付ける。これにより、リテーニングナット４９は、ノズルボディ４１およびオリフィスプレート４６を、ホルダ４８とともに挟持している。

ノズルニードル６０は、高速度工具鋼等の金属材料よって全体として円柱状に形成されており、制御ボディ４０の内部において当該制御ボディ４０の軸方向に沿って移動する。シート部６５、弁受圧部６１、ニードル摺動部６３、ニードル係止部６８、リターンスプリング６６、および鍔部材６７を有している。シート部６５は、ノズルニードル６０の軸方向の両端部のうち、圧力制御室５３とは反対側となる端部に形成されて、制御ボディ４０の弁シート部４５に着座する。このシート部６５は、ノズルニードル収容部４３内に供給される高圧な燃料の噴孔４４を開閉するための弁部５０を弁シート部４５とともに構成している。弁受圧部６１は、ノズルニードル６０の軸方向の両端部のうち、シート部６５とは反対側となる、圧力制御室５３側の端部によって形成されている。この弁受圧部６１は、開口壁面９０および制御壁面部５７とともに圧力制御室５３を区画しており、当該圧力制御室５３内の燃料の圧力を受ける。これによりノズルニードル６０は、移動を圧力制御室５３内の燃料の圧力によって制御される。

ニードル摺動部６３は、ノズルニードル６０の円柱状の外周壁のうち、制御壁面部５７よりも弁受圧部６１側に位置する部分である。このニードル摺動部６３は、シリンダ５６の内周壁によって形成されるシリンダ摺動部５９に対して摺動自在に支持されている。鍔部材６７は、ノズルニードル６０の外周壁部に外嵌され、当該ノズルニードル６０に保持される環状の部材である。ニードル係止部６８は、ニードル摺動面６３よりも軸方向に沿ってシート部６５側に形成されており、ノズルニードル６０の外径を拡大することによって形成される段差部である。このニードル係止部６８は、ノズルニードル６０の移動方向において、シリンダ５６のニードルストッパ部５８ｂと対向する面を形成する。ニードル係止部６８がニードルストッパ部５８ｂに係止されることによって、フローティングプレート７０に近接する方向へのノズルニードル６０の移動は規制される。

このノズルニードル６０は、リターンスプリング６６によって弁部５０側に付勢されている。リターンスプリング６６は、金属製の線材を周回状に巻設したコイルスプリングである。リターンスプリング６６は、軸方向の一端を鍔部材６７の圧力制御室５３側の面に、他端をシリンダ５６の弁部側の端面に、それぞれ着座させている。以上の構成によるノズルニードル６０は、弁受圧部６１の受ける圧力制御室５３内の燃料の圧力に応じてシリンダ５６に対してシリンダ５６の軸方向に沿って直線状に往復移動することで、シート部６５を弁シート部４５に着座および離座させ、弁部５０を開閉する。

フローティングプレート７０は、金属材料よりなる円盤状の部材であって、流入通路５２を閉じるために開口壁面９０を押圧する。このフローティングプレート７０は、押圧面７３、押圧受圧面７７、プレート係止部７８、外周壁面７４、連通路７１を有している。フローティングプレート７０は、圧力制御室５３内において、制御ボディ４０のシリンダ５６の軸方向に沿って配置され、当該軸方向に往復変位可能である。フローティングプレート７０の往復変位する変位軸の方向は、ノズルニードル６０の移動方向および制御ボディ４０の軸方向に沿っている。このフローティングプレート７０の変位軸方向の両端面のうち、開口壁面９０と当該変位軸方向において対向する端面は、押圧面７３を形成している。押圧面７３は、円形であって、フローティングプレート７０の往復変位によって開口壁面９０に当接する。この押圧面７３と変位軸方向において反対側となるフローティングプレート７０の端面は、変位軸方向において弁受圧部６１と対向する押圧受圧面７７を形成している。この押圧受圧面７７は、圧力制御室５３内の燃料によって、開口壁面９０に向かう方向に力を受ける。また、押圧受圧面７７の外縁には、シリンダ５６のプレートストッパ部５８ａと変位軸方向において対向するプレート係止部７８が形成されている。このプレート係止部７８は、プレートストッパ部５８ａに係止されることにより、ノズルニードル６０に近接する方向へのフローティングプレート７０の変位を規制する。

以上の両端面間を連続させている外周壁面７４は、フローティングプレート７０の変位軸まわりに位置し、当該プレート７０の変位軸方向に沿っている。この外周壁面７４は、変位軸と直交する方向において制御壁面部５７と対向している。シリンダ５６に対してフローティングプレート７０が同軸に位置した状態では、外周壁面７４は、制御壁面部５７との間に燃料の流通可能な連通隙間７５を形成している。これら外周壁面７４および制御壁面部５７間の連通隙間７５を通して、圧力制御室５３においてフローティングプレート７０を挟んで流入通路５２側となる流入空間５３ａに流入した燃料は、圧力制御室５３において当該プレート７０を挟んでノズルニードル６０側となる背圧空間５３ｂに流通する。

連通路７１は、フローティングプレート７０の押圧受圧面７７の径方向の中央部から、流出口５４ａに向かって延伸しており、軸方向においてフローティングプレート７０を貫通している。この連通路７１の延伸方向は、当該フローティングプレート７０の変位軸方向に沿っている。連通路７１は、流出口５４ａと対向している押圧面７３の径方向の中央部に、その一端を開口させている。この連通路７１は、開口壁面９０に押圧面７３を当接させることによりフローティングプレート７０が流入通路５２を閉じた状態で、圧力制御室５３と流出通路５４とを連通する。これにより連通路７１は、圧力制御室５３から流出口５４ａへの燃料の流通量を制御する。

この連通路７１は、絞り部７１ａおよび凹部７２を具備している。絞り部７１ａは、連通路７１における最小の流路面積を規定し、当該連通路７１を流れる燃料の流通量を定める。この絞り部７１ａの流路面積は、流出口５４ａの開口面積よりも小さくされている。また、絞り部７１ａは、フローティングプレート７０の軸方向の両端面のうち、押圧受圧面７７を形成するよりも、押圧面７３を形成する端面に近接している。凹部７２は、フローティングプレート７０と同軸上に位置する円筒穴であって、弁受圧部６１とは反対側に押圧受圧面７７から窪み、連通路７１の流路面積を部分的に拡大している。凹部７２によって、押圧受圧面７７における連通路７１の開口は拡大されている。

（特徴部分）
次に、燃料噴射装置１００の特徴部分について、図４および図５に基づいて詳細に説明する。

燃料噴射装置１００は、皿ばね８０をさらに備えている。この皿ばね８０は、ばね鋼等によって後述する形状に成形された後、熱処理によってばね性を付与される。この皿ばね８０は、プレート側シート部８１、脚部８４、およびボディ側シート部８７を有し、連通開口８２および切欠き８５を形成している。皿ばね８０は、制御ボディ４０の軸方向において、フローティングプレート７０とノズルニードル６０との間に配置されており、これら要素７０，６０と同軸上に位置している。

プレート側シート部８１は、円盤状に形成されており、フローティングプレート７０の押圧受圧面７７の径方向中央部に着座している。このプレート側シート部８１は、皿ばね８０において、軸方向フローティングプレート７０側に位置している。このプレート側シート部８１の径方向の中央部には、当該プレート側シート部８１を軸方向に沿って貫通する連通開口８２が形成されている。この連通開口８２は、軸方向において連通路７１と重ねられている。加えて連通開口８２の開口面積は、絞り部７１ａの断面積よりも大きくされている。これにより、連通開口８２の流路面積は、連通路７１の流路面積よりも大きくなっている。

脚部８４は、皿ばね８０に三つ、帯状に形成されており、プレート側シート部８１から軸方向のノズルニードル６０側に向かうほど、プレート側シート部８１の外周側に向かって延伸している。この脚部８４は、流入通路５２から離間する方向へのフローティングプレート７０の変位により、プレート側シート部８１がノズルニードル６０側に押されることで、軸方向に圧縮される。脚部８４は、圧縮されて軸方向に弾性変形することにより、フローティングプレート７０を軸方向に沿って流入通路５２を閉じる方向へ付勢する付勢力を生む。これら三つの脚部８４は、プレート側シート部８１の周方向において、等間隔で配置されている。一つの脚部８４は、プレート側シート部８１からノズルニードル６０側に向かって螺旋状に延伸している。さらに詳しく説明すると、脚部８４は、プレート側シート部８１の外縁から径方向に一旦延伸し、その延伸方向先端側で周方向に屈曲されている。この脚部８４の延伸方向の先端は、当該延伸方向の基端部分に対して、プレート側シート部８１の中心を挟んで対向する位置まで、半周に亘って延伸している。

ボディ側シート部８７は、各脚部８４の延伸方向の先端に形成されている。このボディ側シート部８７は、皿ばね８０の径方向において最も外周側に位置している。ボディ側シート部８７は、シリンダ５６の内周壁５６ａに形成された支持部５７ａ（後述する）に着座している。このようにボディ側シート部８７は、シリンダ５６に係止される。

これら複数の脚部８４のうち、隣接する脚部８４の各々の間には、切欠き８５が形成されている。これらの切欠き８５は、圧力制御室５３の背圧空間５３ｂにおいて皿ばね８０を挟んでフローティングプレート７０側となる空間と、背圧空間５３ｂにおいて皿ばね８０を挟んでノズルニードル６０側となる空間とを連通する。この切欠き８５による流路面積は、流入空間５３ａと背圧空間５３ｂとを連通する連通隙間７５の流路面積よりも大きくされている。

シリンダ５６の内周壁５６ａには、上述した支持部５７ａがさらに形成されている。この支持部５７ａは、軸方向において、プレートストッパ部５８ａとシリンダ摺動部５９との間に位置しており、内周壁５６ａに径方向の段差を設けることにより形成されている。これにより支持部５７ａは、軸方向において押圧受圧面７７と対向し、着座している皿ばね８０のボディ側シート部８７を軸方向フローティングプレート７０側に向かって支持している。

ここまで説明した構成では、フローティングプレート７０が流入通路５２から離間する方向に変位すると、軸方向において押圧受圧面７７と支持部５７ａとの間に挟まれた皿ばね８０は、軸方向に圧縮される。これにより各脚部８４は、プレート側シート部８１およびボディ側シート部８７を介して軸方向に圧縮され、弾性変形する。この各脚部８４の弾性変形によって、フローティングプレート７０を流入通路５２側へと付勢する付勢力が生じる。

以上の構成による燃料噴射装置１００が、機関制御装置１７からの制御信号に応じて弁部５０を開閉させ燃料の噴射を行う動作について、図２〜図５に基づいて以下説明する。

圧力制御弁９９が流出口５４ａと戻り流路１４ｆ（図１参照）とを遮断した状態では、流入通路５２を閉じる方向への皿ばね８０の付勢力によって、フローティングプレート７０は、押圧面７３を開口壁面９０に当接させている。この状態から、圧力制御弁９９の作動によって流出口５４ａと戻り流路１４ｆとが連通すると、流出通路５４を経由した圧力制御室５３内の燃料の排出が開始される。これにより生じる流出凹部９７内の減圧によって、フローティングプレート７０は、開口壁面９０に向かって吸引され、押圧面７３で開口壁面９０を押圧することによって、流入口５２ａを閉じる。

圧力制御室５３の背圧空間５３ｂ内の燃料は、連通開口８２および制御連通路７１を順に経由して、流出口５４ａから排出される。この燃料の排出が継続されると、当該圧力制御室５３内の燃料圧力は下降する。圧力制御室５３内の圧力が所定の圧力をさらに下回ると、ノズルニードル６０は、圧力制御室５３側に押し上げられ、シート部６５を弁シート部４５から離座させ、弁部５０を開弁させる（以下、ノズルニードル６０が移動を開始する圧力を『所定の圧力』という）。その後、ノズルニードル６０の圧力制御室５３側への変位は、ニードル係止部６８のニードルストッパ部５８ｂへの当接によって規制される。

圧力制御弁９９の閉弁により、流出口５４ａと戻り流路１４ｆ（図１参照）とが遮断されると、フローティングプレート７０は、流入通路５２から導入される高圧燃料の圧力によってノズルニードル６０側へと押される。このノズルニードル６０側に向かって作用する流入凹部９４内の高圧燃料による力が、開口壁面９０側に向かって作用する皿ばね８０の付勢力を上回ると、フローティングプレート７０は変位を開始する。開口壁面９０からのフローティングプレート７０の離間により、流入通路５２と圧力制御室５３とが連通する。これにより、流入空間５３ａへの高圧燃料の導入が開始される。尚、フローティングプレート７０のノズルニードル６０側への変位は、プレート係止部７８のプレートストッパ部５８ａへの当接によって規制される。

そして、流入通路５２から流入空間５３ａに導入された燃料は、連通隙間７５および切欠き８５、ならびに連通路７１および連通開口８２のいずれかの経路を経て、背圧空間５３ｂにおいて皿ばね８０を挟んでノズルニードル６０側となる空間に到達する。圧力制御室５３において弁受圧部６１が露出している空間の圧力が回復することによって、ノズルニードル６０は弁部５０側に押し下げられる。ノズルニードル６０は、シート部６５を弁シート部４５に着座させて、噴孔４４を閉じるために弁部５０を閉弁状態にする。

また、弁部５０が開弁状態となった後も、流入空間５３ａから背圧空間５３ｂへの燃料の流通は継続される。故に、圧力制御室５３において、流入空間５３ａと背圧空間５３ｂと圧力差は漸減する。すると、フローティングプレート７０をノズルニードル６０側に押す力よりも皿ばね８０の付勢力が強くなるので、当該フローティングプレート７０は、プレートストッパ部５８ａからプレート係止部７８を離間させ、開口壁面９０側へ向けて再び変位を開始する。そして、フローティングプレート７０は、皿ばね８０の付勢力によって開口壁面９０に押圧面７３を当接させた状態に戻る。

以上説明した第一実施形態では、各脚部８４は、プレート側シート部８１からプレート側シート部８１の外周側に向って延伸しているので、軸方向に重なっていない。これにより、軸方向における各脚部８４の寸法の低減が図られるので、当該軸方向における体格の小さい皿ばね８０が獲得できる。

このように、軸方向における皿ばね８０の体格を小さくできることによれば、圧力制御室５３の容積低減が皿ばね８０によって妨げられ難い。これにより圧力制御室５３の容積低減が可能になるので、所定の圧力まで圧力制御室５３内の圧力を下降させるために要する、当該圧力制御室５３からの燃料の排出量は、低減され得る。故に、圧力制御室５３内の圧力が、所定の圧力になるまでに要する時間は短縮される。以上により、開弁時におけるノズルニードル６０の応答性向上がなされた燃料噴射装置１００とすることができる。

加えて第一実施形態では、プレート側シート部８１から脚部８４が三つ延伸していることにより、当該プレート側シート部８１は、これら脚部８４によって三箇所で支持される。このように複数の箇所で支持されることで、プレート側シート部８１は、制御ボディ４０の軸方向に対して傾きを生じ難くなり、各脚部８４の変形によって生じた付勢力を、軸方向に沿ってフローティングプレート７０に印加し得る。以上により、圧力制御室５３の容積を低減できる皿ばね８０であっても、フローティングプレート７０を付勢することによって流入通路５２の閉塞が迅速に生じるようにする作用は、確実に発揮され得る。故に、開弁時におけるノズルニードル６０の応答性向上は、さらに確実なものとなる。

また第一実施形態では、脚部８４をプレート側シート部８１からノズルニードル６０側に螺旋状に延伸させることにより、限られた容積の圧力制御室５３内において、当該脚部８４の長さを確保することができる。このように、脚部８４を長くすることで、軸方向の変形によって当該脚部８４に生じるひずみ量が小さくなる。故に、脚部８４に生じる応力が低減されるので、皿ばね８０の疲労強度を高めることができる。以上により、長期に亘る使用においても、皿ばね８０は、フローティングプレート７０を付勢する機能を継続的に発揮し続けられる。故に、圧力制御室５３の容積を低減できる皿ばね８０であっても、流入通路５２の閉塞を迅速に生じさせる皿ばね８０の作用が失われる事態は、未然に防がれ得る。したがって、開弁時におけるノズルニードル６０の応答性向上の効果は、燃料噴射装置１００の長期の使用においても、安定的に発揮され得る。

さらに第一実施形態では、シリンダ５６によって皿ばね８０が支持されているで、流入通路５２から離間する方向へのフローティングプレート７０の変位によって、脚部８４は確実に軸方向に圧縮される。そして、流入通路５２から離間する方向への変位量が大きくなるほど、フローティングプレート７０には強い付勢力が作用するようになる。故に、フローティングプレート７０がプレート係止部７８をプレートストッパ部５８ａに着座させている状態で、皿ばね８０は当該フローティングプレート７０に最も強い付勢力を印加できる。故に、皿ばね８０は、開口壁面９０に近接する方向へのフローティングプレート７０のすみやかな移動に貢献できる。一方、フローティングプレート７０が押圧面７３を開口壁面９０に当接させている状態では、皿ばね８０によって当該フローティングプレート７０に印加される付勢力は、最も小さくなる。故に、皿ばね８０は、開口壁面９０から離間する方向へのフローティングプレート７０のすみやかな移動を妨げない。これらのように、シリンダ５６に支持された皿ばね８０は、フローティングプレート７０が流入通路５２を迅速に閉塞できるよう、当該プレート７０を確実に付勢できる。したがって、圧力制御室５３内における圧力の下降がすみやかに生じることとなるので、開弁時におけるノズルニードル６０の応答性向上は、さらに確実なものとなる。

また加えて第一実施形態では、フローティングプレート７０は、ノズルニードル６０側への変位をニードルストッパ部５８ｂによって規制されることで、変位可能な範囲を制限されている。故に、フローティングプレート７０のノズルニードル６０側への過度な変位は防がれる。以上により、フローティングプレート７０のノズルニードル６０側への過度な変位によって、皿ばね８０の脚部８４に大きな応力が生じる事態は未然に防がれる。故に、皿ばね８０によるフローティングプレート７０への付勢力の作用は長期に亘って継続され得る。したがって、皿ばね８０による応答性向上の効果は、長期的に亘って発揮される。

さらに加えて第一実施形態では、連通開口８２を連通路７１と軸方向に重ねて配置することで、プレート側シート部８１が連通路７１を塞ぐ事態を防いでいる。以上のように、軸方向において連通路７１と連通開口８２とを重ねることで、圧力制御室５３から流出通路５４への燃料の排出が、皿ばね８０によって妨げられる事態は抑制される。加えて、連通開口８２の流路面積は連通路７１の流路面積よりも大きいので、連通開口８２の流路抵抗は連通路７１の流路抵抗よりも小さくなる。故に、圧力制御室５３から流出通路５４への燃料の排出が付勢部材によって妨げられる事態は確実に抑制される。このように、圧力制御室５３からの燃料の排出が確実に行われることで、ノズルニードル６０の応答性は確実に向上し得る。

またさらに第一実施形態では、隣接する脚部８４の各々の間に形成された切欠き８５によって、背圧空間５３ｂにおいて皿ばね８０を挟んでノズルニードル６０側となる空間に燃料が導入されるので、当該空間内の圧力回復が確実なものとなる。加えて、連通隙間７５の流路面積よりも切欠き８５の流路面積を大きくしているので、切欠き８５の流路抵抗は、連通隙間７５の流路抵抗よりも小さくなる。故に、連通隙間７５を流通し背圧空間５３ｂに到達した燃料は、皿ばね８０に流れを妨げられ難く、切欠き８５を流通し、背圧空間５３ｂにおいて皿ばね８０を挟んでノズルニードル６０側となる空間に円滑に到達できる。故に、閉弁時においてもノズルニードル６０の応答性向上を図ることができる。

加えて、圧力制御室５３の容積を低減できれば、燃料噴射装置１００の温度特性が向上する。この温度特性の向上とは、圧力制御弁９９の開弁から弁部５０の開弁までの時間が、燃料の温度に起因して変動し難くなることを意味する。圧力制御室５３の容積低減によって、圧力制御室５３内の圧力を所定の圧力にするために要する燃料の排出量が少なくなることが、温度特性の向上に寄与する理由について、以下詳記する。

上述したように、フローティングプレート７０が流入通路５２を閉じた状態では、圧力制御室５３内の燃料は連通路７１を経由して流出通路５４に排出される。ここで一般に、流路を流通する流体の流量は、当該流体の温度に依存して変化する。この流量の温度依存は、流路面積が狭いほど顕著になる。そのため、燃料の温度が変化した場合、燃料噴射装置１００では、連通路７１において流路面積の小さくされた絞り部７１ａを流通する流体の流量が変化する。以上により、圧力制御弁９９の開弁から、圧力制御室５３内の燃料圧力の下降によってノズルニードル６０の移動が開始されるまでに要する時間は、燃料の温度に依存して変動することとなる。

第一実施形態の皿ばね８０を用いることにより、圧力制御室５３の容積低減を図ることができる。故に、圧力制御室５３内の圧力を所定の圧力に降下させるために当該圧力制御室５３から排出しなければならない燃料量を少なくすることができる。そのため、燃料の温度に依存して連通路７１の絞り部７１ａを流通する流体の流量が変化しても、排出しなければならない燃料量が少ないので、ノズルニードル６０の移動開始までの時間は変動し難い。したがって、皿ばね８０を用いて圧力制御室５３の容積低減を図ることで、弁部５０の応答性が高められるとともに、温度特性に優れた燃料噴射装置が実現されるのである。

尚、第一実施形態において、ディーゼル機関２０が請求項に記載の「内燃機関」に、制御ボディ４０が請求項に記載の「弁本体」に、シリンダ５６が請求項に記載の「筒状部材」に、支持部５７ａが請求項に記載の「筒内支持部」に、プレートストッパ部５８ａが請求項に記載の「規制部」に、ノズルニードル６０が請求項に記載の「弁部材」に、フローティングプレート７０が請求項に記載の「制御部材」に、連通路７１が請求項に記載の「制御連通路」に、連通隙間７５が請求項に記載の「制御連通隙間」に、皿ばね８０が請求項に記載の「付勢部材」に、プレート側シート部８１が請求項に記載の「本体シート部」に、連通開口８２が請求項に記載の「付勢連通路」に、切欠き８５が請求項に記載の「付勢連通隙間」に、ボディ側シート部８７が請求項に記載の「脚シート部」に、それぞれ相当する。

（第二実施形態）
図６および図７に示す本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。この第二実施形態による燃料噴射装置２００は、第一実施形態のシリンダ５６および皿ばね８０に相当するシリンダ２５６および皿ばね２８０を備えている。以下、第二実施形態による燃料噴射装置２００の構成を詳細に説明する。

第二実施形態によるシリンダ２５６からは、第一実施形態によるシリンダ５６のプレートストッパ部５８ａに相当する構成が省略されている。具他的に、シリンダ２５６では、制御壁面部２５７の内径とシリンダ摺動部２５９の内径の差は、支持部２５７ａを形成する段差によって設けられている。このように、シリンダ２５６の内周壁２５６ａに形成する段差を少なくすることで、当該シリンダ２５６の加工工数を低減している。

皿ばね２８０は、第一実施形態による皿ばね８０に対して、脚部２８４およびボディ側シート部２８７の形状が異なっている。皿ばね２８０の脚部２８４は、円盤状のプレート側シート部２８１の周方向に等間隔で四つ形成されており、それぞれ当該プレート側シート部２８１の外縁からノズルニードル６０側に向かって帯状に延伸している。各脚部２８４は、軸方向においてノズルニードル６０側に向かうほど、当該プレート側シート部２８１の径方向外側に傾斜している。

ボディ側シート部２８７は、各脚部２８４の延伸方向の先端に形成されており、プレート側シート部２８１の周方向に沿って延びる円弧状である。これら各ボディ側シート部２８７は、シリンダ２５６の内周壁２５６ａに形成された支持部２５７ａに着座している。このようにボディ側シート部２８７は、シリンダ２５６に係止される。

また、プレート側シート部２８１には、第一実施形態の連通開口８２に相当する連通開口２８２が形成されている。加えて、複数の脚部２８４において、隣接する脚部２８４の各々の間には、第一実施形態の切欠き８５に相当する切欠き２８５が形成されている。このように、流入空間５３ａに導入された燃料を、背圧空間５３ｂにおいて皿ばね２８０を挟んでノズルニードル６０側となる空間に到達させるための経路が、皿ばね２８０にも形成されている。

以上の構成では、フローティングプレート７０が流入通路５２から離間する方向に変位すると、軸方向において押圧受圧面７７と支持部２５７ａとの間に挟まれた皿ばね２８０は、軸方向に圧縮される。これにより各脚部２８４は、プレート側シート部２８１およびボディ側シート部２８７を介して軸方向に圧縮され、弾性変形する。この各脚部２８４の弾性変形によって、フローティングプレート７０を流入通路５２側へと付勢する付勢力が生じる。そして、流入通路５２から離間する方向へのフローティングプレート７０の変位によって生じる付勢力と、流入空間５３ａおよび背圧空間５３ｂ間の圧力差によってフローティングプレート７０をノズルニードル６０側に押す力とが釣り合う。これにより、フローティングプレート７０は変位を停止する。

ここまで説明した第二実施形態では、プレート側シート部２８１の外周側に傾斜している各脚部２８４は、軸方向に重ならない。故に、軸方向における各脚部２８４の寸法の低減が図られるので、当該軸方向における体格の小さい皿ばね２８０が獲得できる。このように、第二実施形態による皿ばね２８０も軸方向における体格を小さくできるので、圧力制御室５３の容積低減は妨げられ難い。これにより圧力制御室５３の容積低減が可能になるので、所定の圧力まで圧力制御室５３内の圧力を下降させるために要する、当該圧力制御室５３からの燃料の排出量は、低減され得る。故に、圧力制御室５３内の圧力が、所定の圧力になるまでに要する時間は短縮される。以上により、開弁時におけるノズルニードル６０の応答性向上がなされた燃料噴射装置２００とすることができる。また、第一実施形態と同様に、燃料噴射装置２００の温度特性も向上し得る。

尚、第二実施形態において、シリンダ２５６が請求項に記載の「筒状部材」に、支持部２５７ａが請求項に記載の「本体支持部」に、皿ばね２８０が請求項に記載の「付勢部材」に、プレート側シート部２８１が請求項に記載の「本体シート部」に、連通開口２８２が請求項に記載の「付勢連通路」に、切欠き２８５が請求項に記載の「付勢連通隙間」に、ボディ側シート部２８７が請求項に記載の「脚シート部」に、それぞれ相当する。

（第三実施形態）
図８に示す本発明の第三実施形態は、第二実施形態の変形例である。この第三実施形態による燃料噴射装置３００は、第二実施形態のシリンダ２５６、ノズルニードル６０、および皿ばね２８０に相当するシリンダ３５６、ノズルニードル３６０および皿ばね３８０を備えている。以下、第三実施形態による燃料噴射装置３００の構成を詳細に説明する。

第三実施形態によるシリンダ３５６からは、第二実施形態によるシリンダ２５６の支持部２５７ａに相当する構成が省略されている。具他的に、シリンダ３５６では、制御壁面部３５７の内径とシリンダ摺動部３５９の内径とが同一とされている。このように、内周壁３５６ａの形状を単純化することで、シリンダ３５６の加工工数を低減している。

このように、シリンダ２５６の内周壁２５６ａから支持部２５７ａに相当する構成が省略されたことに伴い、ノズルニードル３６０の弁受圧部３６１には、皿ばね３８０を支持するための支持部３６２が形成されている。この支持部３６２は、軸方向においてフローティングプレート７０の押圧受圧面７７と対向する平坦面である。

皿ばね３８０は、第二実施形態による皿ばね２８０と類似する形状であって、軸方向において、フローティングプレート７０とノズルニードル３６０との間で、これら要素７０，３６０によって挟持されている。この皿ばね３８０は、皿ばね２８０のプレート側シート部２８１、脚部２８４、およびボディ側シート部２８７に相当する構成として、プレート側シート部３８１、脚部３８４、およびニードル側シート部３８７を有している。

脚部３８４は、円盤状のプレート側シート部３８１の周方向に等間隔で四つ形成されており、それぞれ当該プレート側シート部３８１の外縁からノズルニードル３６０側に向かって帯状に延伸している。各脚部３８４は、第二実施形態による脚部２８４と同様に、軸方向においてノズルニードル３６０側に向かうほど、当該プレート側シート部３８１の径方向外側に傾斜している。この脚部３８４の外周側への傾斜は、第二実施形態による脚部２８４の傾斜よりも小さくされている。これにより、脚部３８４の軸方向における撓み可能なストローク量は、第二実施形態の脚部２８４のストローク量よりも大きくされている。これは、皿ばね３８０が、フローティングプレート７０の変位に加えて、ノズルニードル３６０の移動によっても軸方向に圧縮されるからである。

ニードル側シート部３８７は、各脚部３８４の延伸方向の先端に形成されており、プレート側シート部３８１の周方向に沿って延びる円弧状である。これら各ニードル側シート部３８７は、第二実施形態のボディ側シート部２８７と実質的に同一な形状であって、ノズルニードル３６０の弁受圧部３６１に形成された支持部３６２に着座している。このようにニードル側シート部３８７は、ノズルニードル３６０に係止される。

また、プレート側シート部３８１には、第二実施形態の連通開口２８２と実質的に同一の連通開口３８２が形成されている。加えて、複数の脚部３８４において、隣接する脚部３８４の各々の間には、第二実施形態の切欠き２８５と実質的に同一の切欠き３８５が形成されている。このように、流入空間５３ａに導入された燃料を、背圧空間５３ｂにおいて皿ばね３８０を挟んでノズルニードル３６０側となる空間に到達させるための経路が、皿ばね３８０にも形成されている。

以上の構成では、フローティングプレート７０が流入通路５２から離間する方向に変位すると、軸方向において押圧受圧面７７と支持部３６２との間に挟まれた皿ばね３８０は、軸方向に圧縮される。これにより各脚部３８４は、プレート側シート部３８１およびニードル側シート部３８７を介して軸方向に圧縮され、弾性変形する。この各脚部３８４の弾性変形によって、フローティングプレート７０を流入通路５２側へと付勢する付勢力が生じる。

ここまで説明した第三実施形態のように、皿ばね３８０は、ノズルニードル３６０に支持されていてもいい。皿ばねを支持する構成がシリンダであるかノズルニードルであるかにかかわらず、プレート側シート部３８１の外周側に傾斜した形状とすることにより各脚部３８４は、軸方向に重ならなくなる。これにより、各脚部３８４の軸方向における寸法が低減されるので、当該軸方向における体格の小さい皿ばね３８０が獲得できる。このように、第三実施形態による皿ばね３８０も軸方向における体格を小さくできるので、圧力制御室５３の容積低減は妨げられ難い。これにより圧力制御室５３の容積低減が可能になるので、所定の圧力まで圧力制御室５３内の圧力を下降させるために要する、当該圧力制御室５３からの燃料の排出量は、低減され得る。故に、圧力制御室５３内の圧力が、所定の圧力になるまでに要する時間は短縮される。以上により、開弁時におけるノズルニードル３６０の応答性向上がなされた燃料噴射装置３００とすることができる。また、第二実施形態と同様に、燃料噴射装置３００の温度特性も向上し得る。

尚、第三実施形態において、シリンダ３５６が請求項に記載の「筒状部材」に、ノズルニードル３６０が請求項に記載の「弁部材」に、支持部３６２が請求項に記載の「弁部材支持部」に、皿ばね３８０が請求項に記載の「付勢部材」に、プレート側シート部３８１が請求項に記載の「本体シート部」に、連通開口３８２が請求項に記載の「付勢連通路」に、切欠き３８５が請求項に記載の「付勢連通隙間」に、ニードル側シート部３８７が請求項に記載の「脚シート部」に、それぞれ相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による複数の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

上記実施形態では、三つ又は四つの脚部がプレート側シート部から帯状に延伸していた。しかし、脚部の数および形状は、これら実施形態に限定されない。例えば、プレート側シート部から、当該プレート側シート部８１の外周側を、その径を漸増させながらうず巻き状に周回する脚部が一つだけ延伸していてもよい。又は、五つ以上の脚部が、プレート側シート部から延伸していてもよい。このように複数設けられた脚部は、周方向に連結されていてもよい。あるいは、例えば規格品の皿ばね（ＪＩＳ Ｂ ２７０６等参照）を用いてもよい。

上記実施形態においては、圧力制御室５３内の燃料の圧力を制御する圧力制御弁９９を開閉する駆動部として、ソレノイド３１の電磁力で可動子３５を駆動する機構を用いていた。しかし、機関制御装置１７からの制御信号に応じて可動し、圧力制御弁９９を開閉できる駆動部であれば、ソレノイドを用いた形態以外の、例えばピエゾ素子を用いる形態であってもよい。

以上、燃料を燃焼室２２に直接的に噴射するディーゼル機関２０に用いられる燃料噴射装置に、本発明を適用した例を説明した。しかし、本発明は、ディーゼル機関２０に限らず、オットーサイクル機関等の内燃機関に用いられる燃料噴射装置に適用されてもよい。加えて、燃料噴射装置によって噴射される燃料は、軽油に限らず、ガソリン、および液化石油ガス等であってもよい。さらには、外燃機関等の燃料を燃焼させる機関の燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射装置に本発明を適用してもよい。

１０ 燃料供給システム、１１ 燃料タンク、１２ フィードポンプ、１２ａ，１３ａ，１４ｅ 燃料配管、１３ 高圧燃料ポンプ、１４ コモンレール、１４ａ 分岐部、１４ｂ コモンレールセンサ、１４ｃ 圧力レギュレータ、１４ｄ 供給流路、１４ｆ 戻り流路、１７ 機関制御装置、２０ ディーゼル機関（内燃機関）、２１ ヘッド部材、２２ 燃焼室、３０ 制御弁駆動部、３１ ソレノイド、３２ ターミナル、３３ バルブシート部材、３４ スプリング、３５ 可動子、３６ 固定子、４０ 制御ボディ（弁本体）、４１ ノズルボディ、４３ ノズルニードル収容部、４４ 噴孔、４５ 弁シート部、４６ オリフィスプレート、４７ａ 制御弁シート部、４８ ホルダ、４８ａ，４８ｂ 縦孔、４８ｃ ソケット部、４９ リテーニングナット、４９ａ 段差部、５０ 弁部、５２ 流入通路、５２ａ 流入口、５３ 圧力制御室、５３ａ 開口空間、５３ｂ 背圧空間、５４ 流出通路、５４ａ 流出口、５６，２５６，３５６ シリンダ（筒状部材）、５６ａ，２５６ａ，３５６ａ 内周壁、５７，２５７，３５７ 制御壁面部、５７ａ，２５７ａ 支持部（筒内支持部）、５８ａ プレートストッパ部（規制部）、５８ｂ ニードルストッパ部、５９，２５９，３５９ シリンダ摺動部、６０，３６０ ノズルニードル（弁部材）、６１，３６１ 弁受圧部、３６２ 支持部（弁部材支持部）、６３ ニードル摺動部、６５ シート部、６６ リターンスプリング、６７ 鍔部材、６８ ニードル係止部、７０ フローティングプレート（制御部材）、７１ 連通孔（制御連通路）、７１ａ 絞り部、７２ 凹部、７３ 押圧面、７４ 外周壁面、７５ 連通隙間（制御連通隙間）、７７ 押圧受圧面、７８ プレート係止部、８０，２８０，３８０ 皿ばね（付勢部材）、８１，２８１，３８１ プレート側シート部（本体シート部）、８２，２８２，３８２ 連通開口（付勢連通路）、８４，２８４，３８４ 脚部、８５，２８５，３８５ 切欠き（付勢連通隙間）、８７，２８７ ボディ側シート部（脚シート部）、３８７ ニードル側シート部（脚シート部）、９０ 開口壁面、９４ 流入凹部、９７ 流出凹部、９９ 圧力制御弁、１００，２００，３００ 燃料噴射装置

Claims (10)

1. 高圧燃料の通路が内部に形成され、前記高圧燃料を内燃機関（２０）の燃焼室（２２）内に噴射する噴孔（４４）が先端部に形成された弁本体（４０）と、
   前記弁本体（４０）の内部において前記弁本体（４０）の軸方向に移動し、前記噴孔（４４）を開閉する弁部材（６０）と、
   前記弁本体（４０）の内部において前記弁部材（６０）を挟んで前記噴孔（４４）と反対側に形成され、前記高圧燃料を導入して、前記弁部材（６０）の前記移動を燃料の圧力で制御する圧力制御室（５３）と、
   前記圧力制御室（５３）内に前記高圧燃料を導入する流入通路（５２）と、
   前記圧力制御室（５３）内の燃料を外部の低圧側に流出させる流出通路（５４）と、
   前記圧力制御室（５３）内を前記軸方向に変位可能であり、前記流入通路（５２）を開閉する制御部材（７０）と、
   前記制御部材（７０）を前記軸方向に沿って前記流入通路（５２）を閉じる方向へ付勢する付勢部材（２８０）と、を備えた燃料噴射装置（２００）において、
   前記付勢部材（２８０）は、前記制御部材（７０）に着座する本体シート部（２８１）、および前記本体シート部（２８１）から前記軸方向の前記弁部材側に向かうほど外周側に向かって延伸し、前記軸方向に弾性変形することにより前記制御部材（７０）を付勢する付勢力を生む脚部（２８４）、を有し、
   前記本体シート部（２８１）は、円盤状であり、
   前記脚部（２８４）は、前記軸方向の前記弁部材側に向かうほど前記本体シート部（２８１）の径方向外側に傾斜することを特徴とする燃料噴射装置（２００）。
2. 高圧燃料の通路が内部に形成され、前記高圧燃料を内燃機関（２０）の燃焼室（２２）内に噴射する噴孔（４４）が先端部に形成された弁本体（４０）と、
   前記弁本体（４０）の内部において前記弁本体（４０）の軸方向に移動し、前記噴孔（４４）を開閉する弁部材（６０）と、
   前記弁本体（４０）の内部において前記弁部材（６０）を挟んで前記噴孔（４４）と反対側に形成され、前記高圧燃料を導入して、前記弁部材（６０）の前記移動を燃料の圧力で制御する圧力制御室（５３）と、
   前記圧力制御室（５３）内に前記高圧燃料を導入する流入通路（５２）と、
   前記圧力制御室（５３）内の燃料を外部の低圧側に流出させる流出通路（５４）と、
   前記圧力制御室（５３）内を前記軸方向に変位可能であり、前記流入通路（５２）を開閉する制御部材（７０）と、
   前記制御部材（７０）を前記軸方向に沿って前記流入通路（５２）を閉じる方向へ付勢する付勢部材（８０）と、を備えた燃料噴射装置（１００）において、
   前記付勢部材（８０）は、前記制御部材（７０）に着座する本体シート部（８１）、および前記本体シート部（８１）から前記軸方向の前記弁部材側に向かうほど外周側に向かって延伸し、前記軸方向に弾性変形することにより前記制御部材（７０）を付勢する付勢力を生む脚部（８４）、を有し、
   前記弁本体（４０）は、径方向において前記圧力制御室（５３）を区画する筒状部材（５６）を有し、
   前記筒状部材（５６）は、前記付勢部材（８０）を支持する筒内支持部（５７ａ）を内周壁（５６ａ）に形成し、
   前記付勢部材（８０）は、前記筒内支持部（５７ａ）に着座する脚シート部（８７）を、前記脚部（８４）の延伸方向の先端に有することを特徴とする燃料噴射装置（１００）。
3. 前記弁部材（３６０）は、前記付勢部材（３８０）を支持する弁部材支持部（３６２）を、前記圧力制御室（５３）に露出する弁受圧部（３６１）に形成し、
   前記付勢部材（３８０）は、前記弁部材支持部（３６２）に着座する脚シート部（３８７）を前記脚部（３８４）の延伸方向の先端に有することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置（３００）。
4. 前記脚部（８４）は、前記本体シート部（８１）から前記弁部材側に向かって螺旋状に延伸することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置（１００）。
5. 前記筒状部材（５６）は、前記制御部材（７０）の前記弁部材側への変位を規制する規制部（５８ａ）を内周壁（５６ａ）に形成することを特徴とする請求項２又は４に記載の燃料噴射装置（１００）。
6. 前記脚部（８４）は、前記本体シート部（８１）から三つ以上延伸していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１００）。
7. 前記制御部材（７０）は、当該制御部材（７０）を前記軸方向に沿って貫通し、前記流入通路（５２）を閉じた状態で、前記圧力制御室（５３）と前記流出通路（５４）とを連通する制御連通路（７１）を有し、
   前記本体シート部（８１）は、当該本体シート部（８１）を前記軸方向に沿って貫通し、前記軸方向において前記制御連通路（７１）と重なる付勢連通路（８２）を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１００）。
8. 前記付勢連通路（８２）の流路面積は、前記制御連通路（７１）の流路面積よりも、大きいことを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置（１００）。
9. 前記脚部（８４）は、前記本体シート部（８１）から複数延伸し、
   隣接する前記脚部（８４）の各々の間には、前記圧力制御室（５３）において前記付勢部材（８０）を挟んで前記制御部材側となる空間と、前記圧力制御室において前記付勢部材を挟んで前記弁部材側となる空間とを連通する付勢連通隙間（８５）が形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１００）。
10. 前記弁本体（４０）は、径方向において前記圧力制御室（５３）を区画する筒状部材（５６）を有し、
    前記筒状部材（５６）と前記制御部材（７０）との間には、前記圧力制御室（５３）において前記制御部材（７０）を挟んで前記流入通路（５２）側となる流入空間（５３ａ）と、前記圧力制御室（５３）において前記制御部材（７０）を挟んで前記弁部材側となる背圧空間（５３ｂ）とを連通する制御連通隙間（７５）を形成し、
    前記付勢連通隙間（８５）の流路面積は、前記制御連通隙間（８５）の流路面積よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射装置（１００）。

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