JP5633359B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内に高圧燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

従来、高圧燃料の流通する通路及び圧力制御室が内部に形成されたハウジングと、弁本体の内部を軸方向に移動することにより噴孔を開閉するピストン部材とを備えた燃料噴射装置が知られている。このような燃料噴射装置において、ピストン部材の移動は、圧力制御室内の燃料の圧力によって制御される。そして、この圧力制御室の圧力は、圧力制御室内の燃料を流出させる流出通路と外部の低圧側との連通及び遮断を切り換える切換手段としてのソレノイド弁によって制御される。

このような装置の一種として、例えば特許文献１には、圧力制御室内をピストン部材の軸方向に変位可能であり、流入通路を開閉する弁体を備える電気油圧作動式燃料噴射装置が開示されている。流出通路と低圧側である外部とがソレノイド弁によって遮断状態から連通状態に切り換えられると、圧力制御室内の弁体は、流入通路を閉じることにより、圧力制御室への高圧燃料の導入を停止させる。この弁体の動作によって、圧力制御室内の圧力は、すみやかに下降する。故に、圧力制御室内の燃料の圧力によって移動を制御されるピストン部材は、ソレノイド弁の切り換えに対して、応答良く噴孔を開けることができる。

特開平６‐１０８９４８号公報

さて、特許文献１に開示の電気油圧作動式燃料噴射装置では、噴孔を閉じる場合、流出通路と外部の低圧側とがソレノイド弁によって連通状態から遮断状態に切り換えられる。ソレノイド弁の切り換えに対して、応答良く噴孔を閉じるためには、ピストン部材が噴孔を閉じる方向に素早く移動を開始することが望ましい。そのためには、流入通路が開く方向に弁部を素早く変位させることにより、圧力制御室の圧力回復を迅速に行う必要がある。

そこで、本発明者らは、流出通路内に生じる圧力波に着目した。詳しく説明すると、流出通路と低圧側である外部とがソレノイド弁によって連通状態から遮断状態に切り換えられることにより、外部に向かって流れていた燃料は、ソレノイド弁の軸部の近傍において慣性によって圧縮される。これにより、流出通路内には、ソレノイド弁の軸部側から圧力制御室側に伝播する圧力波が生じる。

しかし、特許文献１に開示の電気油圧作動式燃料噴射装置では、ソレノイド側の軸部側から圧力制御室側までの間において、流出通路における燃料の流通面積は一定である。この流出通路の形状によって、圧力波は、圧力制御室側に伝播するに従って次第に減衰してしまう。故に、圧力波は、弁部の変位を補助し、噴孔を閉じる動作の応答性の向上に貢献することができていなかった。

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、切換手段の切り換えに対して、応答良く噴孔を閉じることができる燃料噴射装置を提供することである。

請求項１に記載の発明では、高圧燃料の流通する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（２４０）と、弁本体（２４０）の内部において弁本体（２４０）の軸方向に移動し、噴孔（４４）を開閉する弁部材（２６０）と、弁本体（２４０）の内部において弁部材（２６０）を挟んで噴孔（４４）と反対側に形成され、高圧燃料が導入されて、弁部材（２６０）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（２５２）と、圧力制御室（５３）内の燃料を低圧側である外部（１４ｆ）に流出させる流出通路（２５４）と、流出通路（２５４）と外部（１４ｆ）との連通および遮断を切り換える切換手段（８０）と、圧力制御室（５３）内を軸方向に変位可能であり、流入通路（２５２）を開閉する制御部材（７０）と、を備えた燃料噴射装置（２００）において、流出通路（２５４）には、当該流出通路（２５４）内の燃料の流れ方向に沿って変位可能であり、圧力制御室（５３）側への変位によって制御部材（７０）に接触する接触部材（２９０）が収容されることを特徴とする燃料噴射装置（２００）とする。

この発明では、流出通路が圧力制御室内の燃料を低圧側となる外部に流出させているとき、当該流出通路内を燃料の流れ方向に沿って変位可能な接触部材は、燃料の流れによって切換手段側に変位している。この状態から、噴孔を閉じるために、流出通路と外部とが切換手段によって連通状態から遮断状態に切り換えられる。すると、低圧側である外部に向かって流れていた燃料が、流出通路内の切換手段の近傍において慣性によって圧縮されることにより、流出通路内に圧力波を生じさせる。この圧力波は、切換手段側に変位していた接触部材を、圧力制御室側に変位させる。変位を開始した接触部材は、圧力制御室内において制御部材に衝突することにより、流入通路を開く方向への制御部材の変位を補助することができる。

以上のような圧力波及び接触部材の作用によって、流入通路から圧力制御室内に高圧燃料が導入される時期が早められるので、弁部材は、噴孔を閉じる方向に素早く移動を開始し得る。したがって、燃料噴射装置は、切換手段の切り換えに対して、応答良く噴孔を閉じることができる。

請求項２に記載の発明では、流出通路（２５４）は、切換手段（８０）側から圧力制御室（５３）側に向かって直線状に延伸し、接触部材（２９０）は、流出通路（２５４）に沿う直線状であることを特徴とする。

この発明によれば、流出通路が切換手段側から圧力制御室側に向かって直線状に延伸しているので、流出通路に収容される接触部材も、流出通路に沿うように直線状になる。このような直線状の接触部材は、圧力波によって押されてから制御部材に接触するまで、変位方向が実質的に一定である。故に、接触部材は、圧力波に押された際の勢いを維持したまま、制御部材に接触することにより、流入通路を開く方向への制御部材の変位を確実に補助し得る。以上により、流入通路から圧力制御室内に高圧燃料が導入される時期を早めることができるので、燃料噴射装置の応答性は、確実に向上する。

請求項３に記載の発明では、流出通路（２５４）は、圧力制御室（５３）を区画する壁面のうち、流入通路（２５２）を閉じる制御部材（７０）の変位によって当該制御部材（７０）に当接する当接壁面部（２４７ａ）から、制御部材（７０）とは反対側に延伸することを特徴とする。

この発明によれば、制御部材に当接する当接壁面部から、制御部材の反対側に延伸する流出通路内の燃料の流れ方向に沿って、接触部材は変位する。故に、圧力波によって圧力制御室側に変位する接触部材は、当接壁面部から離間する方向に、接触した制御部材を押す作用を発揮する。故に、接触部材は、流入通路を開く方向への制御部材の変位を確実に補助し得る。以上により、流入通路から圧力制御室に高圧燃料が導入される時期を早めることができるので、燃料噴射装置の応答性は、確実に向上する。

請求項４に記載の発明では、制御部材（７０）は、弁部材（２６０）と反対側に位置する変位方向の端面（２７３）によって流入通路（２５２）を閉じ、接触部材（２９０）は、圧力制御室（５３）側への変位によって、制御部材（７０）の端面（７３）の中央部（７３ａ）に接触することを特徴とする。

この発明によれば、接触部材は、圧力制御室側への変位によって、制御部材の端面の中央部に接触する。故に、制御部材は、接触部材の接触に起因する傾きを生じることなく、接触部材に押されて円滑に変位を開始し得る。このように接触部材は、流入通路を閉じる端面の中央部を押すことにより、流入通路を開く方向への制御部材の変位を確実に補助し得る。以上により、流入通路から圧力制御室内に高圧燃料が導入される時期を早めることができるので、燃料噴射装置の応答性は、確実に向上する。

請求項５に記載の発明では、接触部材（２９０）の外周壁（２９１）は、対向する流出通路（２５４）の内周壁（２５４ｃ）との間に、燃料を流通させるための流通隙間（２９３）を形成することを特徴とする。

この発明によれば、流出通路内に接触部材を収容することにより、圧力制御室内の燃料を低圧側である外部に流出させる流出通路の機能が損なわれるおそれがある。しかし、接触部材の外周壁と、当該外周壁に対向する流出通路の内周壁との間に、燃料を流通させるための流通隙間が形成されることにより、圧力制御室内の燃料は、流出通路から外部に確実に流出し得る。故に、切換手段によって流出通路と外部とが連通状態に切り換えられると、弁部材は、噴孔を開く方向に素早く移動を開始し得る。加えて、接触部材の制御部材への接触により、流入通路から圧力制御室内に高圧燃料が導入される時期を早めることができるので、弁部材は、噴孔を閉じる方向に素早く移動を開始し得る。これらによって、燃料噴射装置は、噴孔を開く際の応答性を高く維持したまま、噴孔を閉じる際の応答性も向上させられる。

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を拡大した図である。 本発明の第二実施形態による燃料噴射措置の特徴部分を拡大した図であって、図３の変形例を示す図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。

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場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（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。第一実施形態の燃料供給システム１０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、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、及び燃料噴射装置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、燃料の蒸気圧よりも高いフィード圧を与える。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高圧燃料ポンプ１３に供給する。燃料配管１２ａには、燃料の圧力を所定値に調節する調圧弁（図示しない）が設けられている。

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いる。高圧燃料ポンプ１３は、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、コモンレール１４に供給する高圧燃料をつくり出す。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。機関制御装置１７が電磁弁の開閉を制御することにより、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、所定の圧力に調節される。

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る。コモンレール１４には、ディーゼル機関の気筒数に応じた複数の分岐部１４ａが形成されている。各分岐部１４ａは、燃料配管１４ｄによって、いずれかの燃料噴射装置１００に接続されている。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に燃料配管１４ｄを通じて分配する。

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を有している。コモンレール１４は、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、燃料の圧力及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共に、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を通じて、燃料タンク１１に戻される。

燃料噴射装置１００は、ディーゼル機関２０の燃焼室２２を形成するヘッド部材２１の挿入孔に挿入され、当該ヘッド部材２１に取り付けられている。燃料噴射装置１００は、燃料配管１４ｄから供給された高圧燃料を、噴孔４４から燃焼室２２に、１６０から２２０メガパスカル（ＭＰａ）程度の噴射圧力で噴射する。燃料噴射装置１００は、噴孔４４からの高圧燃料の噴射を、機関制御装置１７からの制御信号に応じて制御する弁機構を備えている。弁機構は、噴孔４４を開閉する主弁部５０と、機関制御装置１７からの電気信号により駆動される圧力制御弁８０（図２等参照）とを含んでいる。燃料噴射装置１００は、弁機構を駆動及び制御するために、燃料配管１４ｄから供給された高圧燃料の一部を使用する。弁機構を駆動及び制御するために使用された燃料は、低圧側である燃料配管１４ｆに排出され、燃料配管１４ｅを通じて、燃料タンク１１に戻される。

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。機関制御装置１７は、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の電磁弁及び各燃料噴射装置１００の弁機構を制御するための電気信号を、高圧燃料ポンプ１３及び各燃料噴射装置１００に出力する。

次に、燃料噴射装置１００の構成について、図２及び図３に基づいて説明する。燃料噴射装置１００は、駆動部３０、制御ボデー４０、ノズルニードル６０、及びフローティングプレート７０を備えている。

駆動部３０は、制御ボデー４０内に収容されている。駆動部３０は、後述する制御弁座部４６ａと共に圧力制御弁８０を形成するバルブシート部材３３と接続されている。駆動部３０は、パルス状の電気信号の供給を機関制御装置１７から受けてバルブシート部材３３を変位させることにより、圧力制御弁８０を開閉する。機関制御装置１７からの電力供給が無い場合、駆動部３０は、バルブシート部材３３を制御弁座部４６ａに着座させることにより、圧力制御弁８０を閉じる。機関制御装置１７からの電力供給が有る場合、駆動部３０は、バルブシート部材３３を制御弁座部４６ａから離座させることにより、圧力制御弁８０を開ける。

制御ボデー４０は、噴孔４４、流入通路５２、流出通路５４、供給通路５５、及び圧力制御室５３を形成している。噴孔４４は、制御ボデー４０の挿入方向の先端部に形成されている。噴孔４４は、制御ボデー４０の内側から外側に向けて放射状に複数形成されている。噴孔４４を通じて、高圧燃料は、燃焼室２２（図１参照）に噴射される。噴孔４４を通過することで、高圧燃料は、微粒化及び拡散して空気と混合し易い状態となる。

流入通路５２の一方の通路端は、後述する縦孔４８ａと接続されている。流入通路５２の他方の通路端は、圧力制御室５３に繋がっている。流入通路５２は、縦孔４８ａ及び燃料配管１４ｄから高圧燃料の供給を受け、圧力制御室５３に高圧燃料を導入する。流出通路５４の一方の通路端は、圧力制御弁８０に繋がっている。流出通路５４の他方の通路端は、圧力制御室５３に繋がっている。圧力制御弁８０が開くことにより、流出通路５４は、圧力制御室５３内の燃料を燃料配管１４ｆに流出させる。

供給通路５５は、制御ボデー４０の内部において流入通路５２から分岐している。供給通路５５は、燃料配管１４ｄ（図１参照）と噴孔４４とを連通させており、噴孔４４に高圧燃料を供給する。圧力制御室５３は、制御ボデー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ている。圧力制御室５３は、流入通路５２から導入される燃料の圧力によって、ノズルニードル６０の移動を制御する。

制御ボデー４０は、ノズルボデー４１、シリンダ５６、第一オリフィスプレート４６及び第二オリフィスプレート４７、ホルダ４８、並びにリテーニングナット４９を有している。ノズルボデー４１、第一オリフィスプレート４６、第二オリフィスプレート４７、及びホルダ４８は、ヘッド部材２１（図１参照）への挿入方向の先端部側から、この順序で並んでいる。

ノズルボデー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。ノズルボデー４１には、噴孔４４及び供給通路５５が形成されている。ノズルボデー４１は、ノズルニードル収容部４３及び弁座部４５を有している。ノズルニードル収容部４３は、ノズルニードル６０を収容するための円筒穴である。ノズルニードル収容部４３は、ノズルボデー４１の軸方向に沿って形成されており、ノズルボデー４１の第一オリフィスプレート４６側の端面に開口している。弁座部４５は、ノズルボデー４１の底壁に形成されている。弁座部４５は、ノズルニードル６０の先端と接触する。

シリンダ５６は、金属材料よりなり、第二オリフィスプレート４７及びノズルニードル６０と共に圧力制御室５３を区画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いる。シリンダ５６は、軸方向の一方の端面を第二オリフィスプレート４７に保持されている。シリンダ５６は、ノズルニードル６０をその軸方向に沿って摺動させる。シリンダ５６は、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。シリンダ５６は、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の変位を規制する。

第一オリフィスプレート４６及び第二オリフィスプレート４７は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料よりなる円柱状の部材である。第一オリフィスプレート４６及び第二オリフィスプレート４７は、流入通路５２、流出通路５４、及び供給通路５５を協働で形成している。第一オリフィスプレート４６は、制御弁座部４６ａ及びオリフィス５４ｂを有している。制御弁座部４６ａは、第一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ている。制御弁座部４６ａは、バルブシート部材３３等と共に圧力制御弁８０を形成している。圧力制御弁８０は、流出通路５４と燃料配管１４ｆ（図１参照）との連通及び遮断を切り換えるための切換機構である。オリフィス５４ｂは、流出通路５４から燃料配管１４ｆに流出する燃料の流量を規定する。第二オリフィスプレート４７の軸方向の両端面のうち、ノズルニードル６０側の端面において、シリンダ５６により囲まれた領域が当接壁面部４７ａである。当接壁面部４７ａは、圧力制御室５３を区画する壁面である。当接壁面部４７ａは、流入通路を閉じるフローティングプレート７０の変位により、当該フローティングプレート７０に当接する。当接壁面部４７ａには、流入通路５２の開口５２ａ及び流出通路５４の開口５４ａが形成されている。

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る。ホルダ４８は、軸方向に沿う縦孔４８ａ，４８ｂを形成し、ソケット部４８ｃを有している。縦孔４８ａは、燃料配管１４ｄ（図１参照）と流入通路５２とを繋いでいる。縦孔４８ｂには駆動部３０が収容されている。ソケット部４８ｃは、第一オリフィスプレート４６とは反対側に位置する縦孔４８ｂの開口を閉塞するように形成されている。ソケット部４８ｃは、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。ソケット部４８ｃに接続されたプラグ部を通じて、駆動部３０は、機関制御装置１７からパルス状の電気信号の供給を受ける。

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、ノズルボデー４１の一部と第一オリフィスプレート４６及び第二オリフィスプレート４７とを収容しつつ、ホルダ４８に螺合されている。リテーニングナット４９は、径方向に段つき状に形成された段差部４９ａを有している。リテーニングナット４９がホルダ４８に取り付けられることにより、段差部４９ａは、ノズルボデー４１、第一オリフィスプレート４６、及び第二オリフィスプレート４７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、各要素４１，４６，４７を、ホルダ４８と共に挟持している。

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いる。ノズルニードル６０は、シート部６５及び弁受圧面６１を有している。ノズルニードル６０は、金属製の線材を周回状に巻設したコイル状のリターンスプリング６６によって、主弁部５０側に付勢されている。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とは反対側の端部に形成されている。シート部６５は、ノズルニードル６０の移動により、制御ボデー４０の弁座部４５に着座する。シート部６５は、噴孔４４を開閉する主弁部５０を弁座部４５と共に形成している。弁受圧面６１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側の端部によって形成されている。弁受圧面６１は、第二オリフィスプレート４７及びシリンダ５６と共に圧力制御室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。ノズルニードル６０は、弁受圧面６１の受ける圧力制御室５３内の燃料の圧力に応じて、制御ボデー４０の軸方向に沿って往復移動する。ノズルニードル６０は、シート部６５の弁座部４５への着座、及びシート部６５の弁座部４５からの離座により、噴孔４４を開閉させる。

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、圧力制御室５３内に収容されている。フローティングプレート７０は、流入通路５２を開閉するため、制御ボデー４０の軸方向に変位可能である。フローティングプレート７０は、圧力制御室５３からの燃料の流出により、第二オリフィスプレート４７に向かって吸引される。フローティングプレート７０は、第二オリフィスプレート４７側の軸方向の端面７３によって当接壁面部４７ａを押圧することにより、流入通路５２を閉じる。これによりフローティングプレート７０は、圧力制御室５３内への高圧燃料の導入を停止させる。また、フローティングプレート７０には、連通孔７１が形成されている。連通孔７１は、軸方向に沿ってフローティングプレート７０を貫通している。フローティングプレート７０は、流入通路５２を閉じた状態下においても、連通孔７１を通じて圧力制御室５３内の燃料を流出通路５４に流出させられる。

以上の燃料噴射装置１００では、流出通路５４と燃料配管１４ｆとが圧力制御弁８０によって遮断状態から連通状態に切り換えられることにより、圧力制御室５３内のフローティングプレート７０は、流入通路５２を閉じる方向に変位する。圧力制御室５３への高圧燃料の導入がフローティングプレート７０によって停止させられることにより、圧力制御室５３内の燃料の圧力は、すみやかに下降する。これにより、ノズルニードル６０は、燃料の圧力の下降した圧力制御室５３側に素早く移動を開始し、応答良く噴孔４４を開けることができる。

（特徴部分）
次に、燃料噴射装置１００の特徴部分である流出通路５４について、図２及び図３に基づいてさらに詳細に説明する。

流出通路５４は、当接壁面部４７ａからフローティングプレート７０とは反対側に延伸している。流出通路５４は、圧力制御弁８０側から圧力制御室５３側に向かう直線状であって、制御ボデー４０の軸方向に対して傾斜している。流出通路５４において、燃料の流通面積は、圧力制御弁８０側から圧力制御室５３側に向かうに従い減少している。流出通路５４は、テーパ状に形成されており、圧力制御弁８０側から圧力制御室５３側に向かって流通面積が漸減している。流出通路５４の圧力制御室５３に臨む開口５４ａは、フローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａと対向するようにして、当接壁面部４７ａに形成されている。

流出通路５４の内部では、圧力波が生じる。詳しく説明すると、噴孔４４を閉じるために、流出通路５４と外部の燃料配管１４ｆ（図１参照）とが圧力制御弁８０によって連通状態から遮断状態に切り換えられる。すると、流出通路５４内を燃料配管１４ｆに向かって流れていた燃料が、圧力制御弁８０の近傍において慣性によって圧縮されて、流出通路５４内に圧力波を生じさせる。この圧力波は、流出通路５４内を圧力制御室５３側に伝播しつつ、流通面積が減少する流出通路５４の形状によって、次第に増圧されていく。増圧された圧力波は、圧力制御室５３内においてフローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａに衝突し、当接壁面部４７ａから離間する方向にフローティングプレート７０を押す。

以上のように、圧力波は、流入通路５２を開く方向へのフローティングプレート７０の変位を補助することができる。このような圧力波の作用によって、流入通路５２から圧力制御室５３内に高圧燃料の導入される時期が早められる。故に、ノズルニードル６０は、噴孔４４を閉じる方向に素早く移動を開始することができる。したがって、燃料噴射装置１００は、圧力制御弁８０の切り換えに対して、応答良く噴孔４４を閉じることができる。

加えて第一実施形態では、直線状に延伸する流出通路５４の形状により、流出通路５４内において圧力波は、伝播する方向を変えられることなく、圧力制御室５３側に伝播するに従って順調に圧力を高めることができる。順調に増圧された圧力波は、フローティングプレート７０に衝突することにより、流入通路５２を開く方向へのフローティングプレート７０材の変位を確実に補助し得る。

また第一実施形態では、当接壁面部４７ａからフローティングプレート７０とは反対側に延伸する流出通路５４内で生じる圧力波は、当接壁面部４７ａから離間させる方向に、衝突したフローティングプレート７０を押す作用を発揮する。故に、圧力波は、流入通路５２を開く方向への制御部材の変位を確実に補助し得る。

さらに第一実施形態では、流出通路５４の形状が圧力制御弁８０側から圧力制御室５３側に向かって流通面積の漸減するテーパ状であることにより、流出通路５４内にて生じた圧力波は、圧力制御室５３側に伝播するに従って、円滑に増圧される。円滑に増圧された圧力波は、フローティングプレート７０に衝突することにより、流入通路５２を開く方向へのフローティングプレート７０の変位を確実に補助し得る。

また加えて第一実施形態では、流出通路５４内で増圧された圧力波は、フローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａに衝突する。これによりフローティングプレート７０は、圧力波の衝突に起因する傾きを生じることなく、円滑に変位を開始し得る。このように、圧力波は、フローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａを押すことにより、流入通路５２を開く方向へのフローティングプレート７０の変位を確実に補助し得る。

これらにより、流入通路５２から圧力制御室５３内に高圧燃料の導入される時期を早めることができるので、ノズルニードル６０は、噴孔４４を閉じる方向に素早く移動を開始することができるようになる。したがって、燃料噴射装置１００の応答性は、確実に向上する。

（第二実施形態）
図４及び図５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。第二実施形態による燃料噴射装置２００では、フローティングプレート７０を当接壁面部２４７ａ側に付勢するコイルスプリング２７２が、フローティングプレート７０とノズルニードル２６０との間に設けられている。加えて、流出通路２５４には、接触部材２９０が収容されている。以下、第二実施形態による燃料噴射装置２００について、図４、図５及び図２に基づいて詳細に説明する。

第二実施形態によるノズルニードル２６０は、スプリング収容部２６２を形成している。スプリング収容部２６２は、圧力制御室５３に臨む弁受圧面２６１を窪ませることにより形成されている。スプリング収容部２６２には、コイルスプリング２７２が収容されている。コイルスプリング２７２は、金属製の線材を周回状に巻設してなる。コイルスプリング２７２の軸方向の両端部のうち、スプリング収容部２６２に収容されている側とは反対側の端部は、フローティングプレート７０の軸方向の端面７４に着座している。

第二実施形態の燃料噴射装置２００は、第一実施形態の第一オリフィスプレート４６及び第二オリフィスプレート４７に相当する構成として、オリフィスプレート２４６を有している。オリフィスプレート２４６は、第一実施形態の流出通路５４に相当する流出通路２５４を形成している。

流出通路２５４は、当接壁面部２４７ａからフローティングプレート７０とは反対側に延伸している。流出通路２５４は、圧力制御弁８０側から圧力制御室５３側に向かって直線状に形成されており、制御ボデー２４０の軸方向に対して傾斜している。流出通路２５４の圧力制御室５３に臨む開口２５４ａは、フローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａと対向するようにして、当接壁面部２４７ａに形成されている。流出通路２５４の横断面の形状は、オリフィス２５４ｂから開口２５４ａまで、実質的に一定の円形状である。

接触部材２９０は、流出通路２５４に沿うように直線状に延びる柱状の部材である。接触部材２９０の形状は、圧力制御弁８０側から圧力制御室５３側に向かって直線状に延伸する流出通路２５４の形状に対応している。接触部材２９０は、流出通路２５４内の燃料の流れ方向に沿って変位可能である。接触部材２９０は、圧力制御室５３側への変位によって、フローティングプレート７０に接触する。流出通路２５４の開口２５４ａがフローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａと対向していることにより、接触部材２９０は、圧力制御室５３側への変位によって、中央部７３ａに接触する。接触部材２９０の外周壁２９１には、軸方向に沿って延びる一対の平面部２９２が形成されている。平面部２９２は、径方向に対向する流出通路２５４の円筒状の内周壁２５４ｃとの間に、圧力制御室５３側から圧力制御弁８０側に燃料を流通させるための流通隙間２９３を形成している。流通隙間２９３の燃料の流通面積は、オリフィス２５４ｂの燃料の流通面積よりも大きい。

以上説明した接触部材２９０の動作を説明する。流出通路２５４が圧力制御室５３内の燃料を燃料配管１４ｆ（図１参照）に流出させているとき、接触部材２９０は、燃料の流れによって圧力制御弁８０側に変位している。この状態から、噴孔４４を閉じるために、流出通路２５４と燃料配管１４ｆとが圧力制御弁８０によって連通状態から遮断状態に切り換えられる。すると、低圧側である燃料配管１４ｆに向かって流れていた燃料は、流出通路内の圧力制御弁８０の近傍において慣性によって圧縮されることにより、流出通路２５４内に圧力波を生じさせる。この圧力波は、圧力制御弁８０側に変位していた接触部材２９０を、圧力制御室５３側に変位させる。変位を開始した接触部材２９０は、圧力制御室５３内においてフローティングプレート７０に衝突し、当接壁面部２４７ａから離間する方向にフローティングプレート７０を押す。

以上により、コイルスプリング２７２の付勢力に抗して流入通路２５２を開く方向へのフローティングプレート７０の変位を、接触部材２９０は補助することができる。このような圧力波及び接触部材２９０の作用によって、流入通路２５２から圧力制御室５３内に高圧燃料の導入される時期が早められる。故に、ノズルニードル２６０は、噴孔４４を閉じる方向に素早く移動を開始し得る。したがって、燃料噴射装置２００は、圧力制御弁８０の切り換えに対して、応答良く噴孔４４を閉じることができる。

加えて第二実施形態では、直線状に形成される接触部材２９０の変位方向は、圧力波によって押されてから、フローティングプレート７０に接触するまで、実質的に一定である。故に、接触部材２９０は、圧力波に押された際の勢いを維持したまま、フローティングプレート７０に接触する。このように接触部材２９０は、流入通路２５２を開く方向へのフローティングプレート７０の変位を確実に補助し得る。

また第二実施形態では、当接壁面部２４７ａから、フローティングプレート７０の反対側に延伸する流出通路２５４内の燃料の流れ方向に沿って、接触部材２９０は変位する。故に、圧力波によって圧力制御室５３側に変位する接触部材２９０は、その移動方向に、フローティングプレート７０を当接壁面部２４７ａから離間させる方向の成分を含んでいる。そのため、接触部材２９０は、当接壁面部２４７ａから離間する方向に、接触したフローティングプレート７０を押す作用を発揮する。故に、接触部材２９０は、流入通路２５２を開く方向へのフローティングプレート７０の変位を確実に補助し得る。

さらに第二実施形態では、接触部材２９０は、圧力制御室５３側への変位によって、フローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａに接触する。故に、フローティングプレート７０は、接触部材２９０の接触に起因する傾きを生じることなく、接触部材２９０に押されて円滑に変位を開始し得る。このように接触部材２９０は、流入通路２５２を閉じるフローティングプレート７０の端面７３の中央部７３ａを押すことにより、流入通路２５２を開く方向へのフローティングプレート７０の変位を確実に補助し得る。

これらにより、流入通路２５２から圧力制御室５３内に高圧燃料の導入される時期を早めることができるので、ノズルニードル２６０は、噴孔４４を閉じる方向に素早く移動を開始することができるようになる。したがって、燃料噴射装置２００の応答性は、確実に向上する。

さらに加えて第二実施形態では、流出通路２５４内に接触部材２９０を収容することにより、圧力制御室５３内の燃料を燃料配管１４ｆ（図１参照）に流出させる流出通路２５４の機能が損なわれるおそれがある。しかし、接触部材２９０の外周壁２９１に形成された平面部２９２と、流出通路２５４の内周壁２５４ｃとの間に、流通隙間２９３が形成されることにより、圧力制御室５３内の燃料は、流出通路２５４から燃料配管１４ｆに確実に流出し得る。加えて、流通隙間２９３は、オリフィス２５４ｂよりも燃料の流通面積が大きくされている。故に燃料の流通は、流通隙間２９３によって妨げられ難い。

以上により、圧力制御弁８０によって流出通路２５４と燃料配管１４ｆ（図１参照）とが連通状態に切り換えられると、ノズルニードル２６０は、噴孔４４を開く方向に素早く移動を開始し得る。加えて、接触部材２９０のフローティングプレート７０への接触により、流入通路２５２から圧力制御室５３内に高圧燃料が導入される時期を早めることができるので、ノズルニードル２６０は、噴孔４４を閉じる方向に素早く移動を開始し得る。これらによって、燃料噴射装置２００は、噴孔４４を開く際の応答性を高く維持したまま、噴孔４４を閉じる際の応答性も向上させられる。

尚、第二実施形態において、制御ボデー２４０が特許請求の範囲に記載の「弁本体」に相当し、ノズルニードル２６０が特許請求の範囲に記載の「弁部材」に相当し、ディーゼル機関２０が特許請求の範囲に記載の「内燃機関」に相当し、燃料配管１４ｆが特許請求の範囲に記載の「外部」に相当し、フローティングプレート７０が特許請求の範囲に記載の「制御部材」に相当し、圧力制御弁８０が特許請求の範囲に記載の「切換手段」に相当する。

（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及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態においては、流出通路５４，２５４は、圧力制御室５３から圧力制御弁８０に直線状に延伸していた。しかし、流出通路の形状は、直線状でなくてもよく、燃料噴射装置の形状に応じて適宜変更されてよい。上記第一実施形態のような形態では、圧力波を増圧させることができる形状であれば、流出通路は、湾曲していてもよい。また、上記第二実施形態のような形態では、圧力波を利用して接触部材をフローティングプレートに衝突させることができる形状であれば、流出通路及び接触部材は、湾曲していてもよい。さらに、複数の流出通路が、圧力制御室から圧力制御弁に向かって延伸していてもよい。

上記実施形態においては、流出通路５４，２５４は、制御ボデーの軸方向に対して傾斜していた。流出通路５４，２５４は、当接壁面部４７ａからフローティングプレート７０とは反対側に延伸する形状であることが望ましい。故に、例えば流出通路は、制御ボデーの軸方向に沿って延伸していてもよい。

上記第一実施形態においては、流出通路５４は、実質的に全体がテーパ状に形成されていた。しかし、流出通路内にて生じた圧力波を増圧することのできる形状であれば、燃料の流通面積の減少しない区間が、流出通路５４の一部に設けられていてもよい。加えて、上記第一実施形態では、圧力制御室５３に臨む流出通路５４の開口５４ａは、フローティングプレート７０の中央部７３ａに対向して設けられていた。しかし、流出通路内で生じた圧力波をフローティングプレートに衝突させることができれば、流出通路の開口する位置は、圧力制御室を区画する壁面において、適宜変更されてよい。

上記第二実施形態においては、接触部材２９０に平面部２９２を形成することにより、流出通路２５４における燃料の流通面積が、確保されていた。しかし、例えば、接触部材を円柱状に形成し、接触部材の外径と流出通路の内径との差を大きくすることにより、流出通路５４における燃料の流通面積が確保されていてもよい。加えて、第二実施形態のような接触部材を備える形態であっても、圧力制御室側に変位した接触部材がフローティングプレートに接触できれば、流出通路の開口する位置は、圧力制御室を区画する壁面において、適宜変更されてよい。

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ための圧力制御弁８０を開閉する駆動部３０として、ソレノイドが用いられていた。しかし、機関制御装置１７からの電気信号に応じて可動し、圧力制御弁８０を開閉できるのであれば、駆動部は、例えばピエゾ素子が用いられ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。

１０ 燃料供給システム、１１ 燃料タンク、１２ フィードポンプ、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、１２ａ，１３ａ，１４ｄ，１４ｅ 燃料配管、１４ｆ 燃料配管（外部）、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 駆動部、３３ バルブシート部材、４０ 制御ボデー（弁本体）、４１ ノズルボデー、４３ ノズルニードル収容部、４４ 噴孔、４５ 弁座部、４６ 第一オリフィスプレート、４６ａ 制御弁座部、２４６ オリフィスプレート、４７ 第二オリフィスプレート、４７ａ 当接壁面部、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 主弁部、５２ 流入通路、５２ａ 開口、５３ 圧力制御室、５４ 流出通路、５４ａ 開口、５４ｂ，２５４ｂ オリフィス、２５４ｃ 内周壁、５５ 供給通路、５６ シリンダ、６０ ノズルニードル（弁部材）、６１ 弁受圧面、２６２ スプリング収容部、６５ シート部、６６ リターンスプリング、７０ フローティングプレート（制御部材）、７１ 連通孔、２７２コイルスプリング、７３ 端面、７３ａ 中央部、７４ 端面、８０ 圧力制御弁（切換手段）、２９１ 外周壁、２９２ 平面部、２９３ 流通隙間、１００，２００ 燃料噴射装置

Claims (5)

1. 高圧燃料の流通する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（２４０）と、
   前記弁本体（２４０）の内部において前記弁本体（２４０）の軸方向に移動し、前記噴孔（４４）を開閉する弁部材（２６０）と、
   前記弁本体（２４０）の内部において前記弁部材（２６０）を挟んで前記噴孔（４４）と反対側に形成され、前記高圧燃料が導入されて、前記弁部材（２６０）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（２５２）と、
   前記圧力制御室（５３）内の燃料を低圧側である外部（１４ｆ）に流出させる流出通路（２５４）と、
   前記流出通路（２５４）と前記外部（１４ｆ）との連通および遮断を切り換える切換手段（８０）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（２５２）を開閉する制御部材（７０）と、を備えた燃料噴射装置（２００）において、
   前記流出通路（２５４）には、当該流出通路（２５４）内の燃料の流れ方向に沿って変位可能であり、前記圧力制御室（５３）側への変位によって前記制御部材（７０）に接触する接触部材（２９０）が収容されることを特徴とする燃料噴射装置（２００）。
2. 前記流出通路（２５４）は、前記切換手段（８０）側から前記圧力制御室（５３）側に向かって直線状に延伸し、
   前記接触部材（２９０）は、前記流出通路（２５４）に沿う直線状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置（２００）。
3. 前記流出通路（２５４）は、前記圧力制御室（５３）を区画する壁面のうち、前記流入通路（２５２）を閉じる前記制御部材（７０）の変位によって当該制御部材（７０）に当接する当接壁面部（２４７ａ）から、前記制御部材（７０）とは反対側に延伸することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射装置（２００）。
4. 前記制御部材（７０）は、前記弁部材（２６０）と反対側に位置する変位方向の端面（２７３）によって前記流入通路（２５２）を閉じ、
   前記接触部材（２９０）は、前記圧力制御室（５３）側への変位によって、前記制御部材（７０）の前記端面（７３）の中央部（７３ａ）に接触することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（２００）。
5. 前記接触部材（２９０）の外周壁（２９１）は、対向する前記流出通路（２５４）の内周壁（２５４ｃ）との間に、燃料を流通させるための流通隙間（２９３）を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（２００）。

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