JP6508147B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、噴孔から燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されているように、燃料を噴射させるためのニードル開弁速度を可変にしている。ニードル開弁速度を可変にする具体的な機構として、ソレノイドを２個設置し、ソレノイドをそれぞれ独立して作動させることで、制御室から流出する燃料の排出速度を２段階に制御にしている。

米国特許出願公開第２０１３／０２３３９４１号明細書

前述の従来技術では、ソレノイドを２個搭載して排出速度を可変しているので、ソレノイドが１個の構成に比べて燃料噴射装置が大形化するという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、大形化を抑制しつつ、燃料の排出速度を可変に制御することができる燃料噴射装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、噴孔（３０）から燃料を噴射する燃料噴射装置（１００）であって、噴孔、噴孔に燃料を供給する供給流路（４０）、供給流路を流通する燃料の一部が流入する圧力制御室（４３）、および圧力制御室の燃料を低圧側に流出させる流出流路（４２）が形成された弁ボデー（３１）と、圧力制御室の燃料圧力の変動により弁ボデーに対して相対変位することで、噴孔を開閉させる弁部材（３２）と、流出流路内の切替室（４５，４５３）に配置された第１弁体（３５，３５２）と、圧力制御室内に配置された第２弁体（３７）と、少なくとも一部が圧力制御室内に配置された第３弁体（３８，３８２）とを有し、流出流路の流路面積を切り替える切替弁機構（３６）と、弁ボデーに収容され、切替弁機構によって流路面積を切り替えるために第１弁体に駆動力を与えて第１弁体をリフトし、第１弁体のリフト量を第１リフト量または第１リフト量よりも大きい第２リフト量に切替制御する駆動部（３３）と、を含み、切替室は、圧力制御室と連通しており、第２弁体および第３弁体には、流出流路の一部である挿通孔（３７ｅ，３８ｅ）がそれぞれ形成されており、切替弁機構は、第１弁体がリフトしていない場合には、第１弁体が弁ボデーに着座して流出流路を閉鎖し、第１弁体が第１リフト量の位置にある場合には、第１弁体が弁ボデーから離座し、第２弁体および第３弁体が離座していない位置にあることで、第３弁体の挿通孔（３８ｅ）を燃料が通過して流出流路を第１絞り状態に制限し、第１弁体が第２リフト量の位置にある場合には、第１弁体が弁ボデーから離座し、第１弁体による第３弁体への押圧で第３弁体が第２弁体から離座していることで、第２弁体の挿通孔（３７ｅ）を燃料が通過して、流出流路を第１絞り状態とは流路面積が異なる第２絞り状態に制限する燃料噴射装置である。

このような本発明に従えば、第１弁体が第１リフト量の位置にある場合では、弁ボデーから離座した第１弁体は、第２弁体および第３弁体を離座させない位置にある。これによって第３弁体の挿通孔を燃料が通過して、流出流路が第１絞り状態にすることができる。また第１弁体が第２リフト量の位置にある場合では、弁ボデーから離座した第１弁体は、第３弁体を第２弁体から離座させる位置にある。これによって第２弁体の挿通孔を燃料が通過して、流出流路が第２絞り状態にすることができる。

このように切替弁機構は、第１弁体のリフト量を調整することによって、流出流路の流路面積を切り替えることができる。そして第１弁体のリフト量は、１つの駆動部によって制御することができる。したがって駆動部は、１つの第１弁体のリフト量を制御する構成であればよいので、駆動部が大形化を抑制することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

燃料供給システムの全体構成を示す図。 燃料噴射装置を示す縦断面図。 切替弁機構の近傍を拡大して示す縦断面図。 切替弁機構の作動を示す図。 第２実施形態の切替弁機構の近傍を拡大して示す縦断面図。 切替弁機構の作動を示す図。 第３実施形態の切替弁機構の近傍を拡大して示す縦断面図。 切替弁機構の作動を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図４を用いて説明する。図１に示す燃料供給システム１０には、第１実施形態による燃料噴射装置１００が用いられている。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の各燃焼室２２に、燃料噴射装置１００によって燃料を供給する。燃料供給システム１０は、フィードポンプ１２、サプライポンプ１３、コモンレール１４、機関制御装置１７、および複数の燃料噴射装置１００等から構成されている。

フィードポンプ１２は、サプライポンプ１３に内蔵された例えばトロコイド式のポンプである。フィードポンプ１２は、燃料タンク内に貯留された燃料としての軽油をサプライポンプ１３に圧送する。フィードポンプ１２は、サプライポンプ１３と別体であってもよい。

サプライポンプ１３は、ディーゼル機関２０の出力軸によって駆動される例えばプランジャ式のポンプである。サプライポンプ１３は、燃料配管１３ａによってコモンレール１４と接続されている。サプライポンプ１３は、フィードポンプ１２から供給された燃料をさらに昇圧し、コモンレール１４に供給する。

コモンレール１４は、高圧燃料配管１４ａを介して各燃料噴射装置１００と接続されている。コモンレール１４は、サプライポンプ１３から供給される高圧の燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま各燃料噴射装置１００に分配する。コモンレール１４には、減圧弁１４ｂが設けられている。減圧弁１４ｂは、コモンレール１４において余剰となった燃料を、燃料タンクに繋がっている余剰燃料配管へ排出する。

機関制御装置１７は、プロセッサ、ＲＡＭ、および書き換え可能な不揮発性の記憶媒体を含むマイクロコンピュータまたはマイクロコントローラを主体に構成された演算回路と、各燃料噴射装置１００を駆動する駆動回路とを含む構成である。機関制御装置１７は、図１にて破線で示すように、各燃料噴射装置１００と電気的に接続されている。機関制御装置１７は、ディーゼル機関２０の稼動状態に応じて各燃料噴射装置１００の作動を制御する。

燃料噴射装置１００には、燃焼室２２を形成するヘッド部材２１の挿入孔に挿入された状態で、ヘッド部材２１に取り付けられている。燃料噴射装置１００は、高圧燃料配管１４ａを通じて供給される燃料を、複数の噴孔３０から燃焼室２２へ向けて直接的に噴射する。燃料噴射装置１００は、噴孔３０からの燃料の噴射を制御する弁機構を備えている。燃料噴射装置１００は、高圧燃料配管１４ａを通じて供給される燃料の一部を、噴孔３０の開閉に使用する。

次に、燃料噴射装置１００に関して、図２および図３を用いて説明する。燃料噴射装置１００は、図２に示すように、弁ボデー３１、ノズルニードル３２、駆動部３３および切替弁機構３６を含んで構成される。切替弁機構３６は、第１バルブ３５、第２バルブ３７および第３バルブ３８を有する。

弁ボデー３１は、金属材料よって形成されたシリンダ等の複数の部材を組み合わせることによって構成されている。弁ボデー３１には、噴孔３０、シート部３９、高圧流路４０、流入流路４１、低圧流路４２、圧力制御室４３、第１バルブ室４５および駆動部収容室４６が形成されている。

噴孔３０は、燃焼室２２へ挿入される弁ボデー３１において、挿入方向の先端部に形成されている。先端部は、円錐状または半球状に形成されている。噴孔３０は、弁ボデー３１の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。高圧の燃料は、各噴孔３０から燃焼室２２へ向けて噴射される。高圧の燃料は、噴孔３０を通過することによって霧化され、空気と混合し易い状態となる。シート部３９は、弁ボデー３１の先端部の内側に、円錐状に形成されている。シート部３９は、噴孔３０の上流側において高圧流路４０に臨んでいる。

高圧流路４０は、図１に示す高圧燃料配管１４ａを通じてコモンレール１４から供給される高圧の燃料を、噴孔３０に供給する。流入流路４１は、高圧流路４０と圧力制御室４３とを連通させている。流入流路４１は、高圧流路４０を流通する燃料の一部を圧力制御室４３に流入させる。流入流路４１には、流入オリフィスとしてインオリフィス４８が設けられている。インオリフィス４８は、高圧流路４０から圧力制御室４３に流れる燃料の流量を制限する。

低圧流路４２は、弁ボデー３１内を高圧流路４０に沿って延伸している。低圧流路４２は、圧力制御室４３の燃料（リーク燃料）を、燃料噴射装置１００の外部の低圧側である余剰燃料配管に流出させる流出流路の一部である。流出流路は、低圧流路４２および第１バルブ室等によって構成されている。低圧流路４２を流通する燃料の圧力は、圧力制御室４３の燃料の圧力よりも低くなっている。

圧力制御室４３は、弁ボデー３１の内部において、ノズルニードル３２を挟んで噴孔３０の反対側に設けられている。圧力制御室４３は、シリンダ４９およびノズルニードル３２によって区画された円柱状の空間である。圧力制御室４３には、流入流路４１を通じて高圧の燃料が流入する。圧力制御室４３の燃料圧力は、流入流路４１からの高圧の燃料の流入と第１バルブ室４５への燃料の流出とにより変動する。圧力制御室４３における燃料圧力の変動によってノズルニードル３２が往復変位する。

第１バルブ室４５は、第１バルブ３５を収容する円柱状の空間である。第１バルブ室４５は、圧力制御室４３と連通している。第１バルブ室４５は、圧力制御室４３と駆動部収容室４６との間に位置している。第１バルブ室４５の軸方向は、圧力制御室４３の軸方向に沿っている。第１バルブ室４５および圧力制御室４３は、互いに同軸となるように形成されている。第１バルブ室４５の容積は、圧力制御室４３の容積よりも小さい。第１バルブ室４５と駆動部収容室４６との間には、下流側連通路５３が形成されている。下流側連通路５３は、第１バルブ室４５から排出された燃料を主に低圧流路４２に流通させる。

第１バルブ室４５を区画する区画壁には、第１シート部５４が形成されている。第１シート部５４は、第１バルブ室４５の区画壁のうちで、下流側連通路５３の開口周囲を囲む円環状の領域である。第１シート部５４は、第１バルブ３５を着座させる領域となる。

駆動部収容室４６は、駆動部３３を収容する円柱状の空間である。駆動部収容室４６は、第１バルブ室４５から排出された燃料の一部によって満たされている。駆動部収容室４６の軸方向は、圧力制御室４３および第１バルブ室４５の各軸方向に沿っている。駆動部収容室４６、第１バルブ室４５、および圧力制御室４３は、互いに同軸となるように設けられている。

ノズルニードル３２は、金属材料に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３２は、弁ボデー３１に収容されている。ノズルニードル３２は、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイル状のノズルスプリング６０により、噴孔３０側へ向けて付勢されている。ノズルニードル３２は、弁受圧面６１およびフェース部６２を有している。ノズルニードル３２は、圧力制御室４３の燃料圧力を弁受圧面６１に受けることで、円筒状に形成されたシリンダ４９の内周壁面に沿って、軸方向に往復変位する。ノズルニードル３２は、弁ボデー３１に対して相対変位することにより、フェース部６２をシート部３９に離着座させる。フェース部６２は、噴孔３０を開閉する主弁部を、シート部３９と共に形成している。

駆動部３３は、駆動部収容室４６に収容されている。駆動部３３は、切替弁機構３６の第１バルブ３５および第３バルブ３８を駆動するための駆動力を発生させることで、圧力制御室４３と低圧流路４２との間を遮断状態から連通状態へと切り替える。駆動部３３は、機関制御装置１７から出力された駆動信号に基づき、発生させる駆動力の大きさを変更可能であり、後述する第１駆動力または第２駆動力を発生させることができる。第２駆動力は、第１駆動力よりも大きい力である。

駆動部３３は、圧電素子積層体６３および伝達機構６４等によって構成されている。圧電素子積層体６３は、例えばＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３）と呼ばれる層と薄い電極層が交互に積まれた積層体である。圧電素子積層体６３には、機関制御装置１７から出力された入力駆動信号が入力される。圧電素子積層体６３は、駆動信号に応じた電圧（以下、「駆動電圧」）に従って、ピエゾ素子の特性である逆圧電効果により、駆動部収容室４６の軸方向に沿って伸縮する。

伝達機構６４は、圧電素子積層体６３の伸縮を伝達する機構である。伝達機構６４は、ピストン６５、緩衝シリンダ６６、ピストンスプリング６７、第１伝達ピストン６８、第２伝達ピストン６９、第１駆動伝達ピン７０および第２駆動伝達ピン７１を有している。ピストン６５は、円柱状に形成されている。ピストン６５は、圧電素子積層体６３と接している。ピストン６５には、伸縮する圧電素子積層体６３の動きが入力される。

緩衝シリンダ６６は、円筒状に形成されており、ピストン６５に外嵌されている。ピストンスプリング６７は、軸方向に弾性力を発生させる金属ばねである。ピストンスプリング６７は、緩衝シリンダ６６に対してピストン６５を第１バルブ３５へ向けて付勢している。

ピストン６５の先端には、第１バルブ室４５側へ向かって延びる円柱状の第１駆動伝達ピン７０が配置されている。第１駆動伝達ピン７０は、下流側連通路５３に挿通されている。第１駆動伝達ピン７０の先端には、第１バルブ室４５側へ向かって延びる円柱状の第１伝達ピストン６８が配置されている。第１伝達ピストン６８は、下流側連通路５３に挿通されている。第１駆動伝達ピン７０と第１伝達ピストン６８とは、同軸に配置されている。

下流側連通路５３は、第１伝達ピストン６８と第２伝達ピストン６９との間に緩衝油密室７２を区画している。緩衝油密室７２に充填された燃料により、第１伝達ピストン６８の変位は、第２伝達ピストン６９に伝達される。第２伝達ピストン６９は、円柱状であって、下流側連通路５３に挿通されている。第２伝達ピストン６９の先端には、第１バルブ室４５側へ向かって延びる円柱状の第２駆動伝達ピン７１が配置されている。第２駆動伝達ピン７１は、下流側連通路５３に挿通されている。そして第２駆動伝達ピン７１の先端面は、第１バルブ３５に接触している。

このように駆動部３３は、圧電素子積層体６３の伸縮を伝達機構６４によって軸方向に沿って伝達することで、第２駆動伝達ピン７１を軸方向に往復変位させる。駆動部３３に入力される駆動電圧が高くなるほど、第２駆動伝達ピン７１から第１バルブ３５に入力される駆動力、ひいては第１駆動伝達ピン７０および第１バルブ３５のリフト量が大きくなる。

切替弁機構３６は、第１バルブ３５および第３バルブ３８の開閉によって流出流路の流路面積を切り替える機構である。駆動部３３が第１駆動力および第２駆動力のいずれも発生させていない場合には、切替弁機構３６は、流出流路を閉鎖させる。一方、駆動部３３が第１駆動力を発生させている場合には、切替弁機構３６は、流出流路を第１絞り状態に制限する。さらに、駆動部３３が第２駆動力を発生させている場合には、切替弁機構３６は、流出流路を第２絞り状態に制限する。

第２バルブ３７は、金属材料等によって円盤状に形成されている。第２バルブ３７は、圧力制御室４３に配置されており、圧力制御室４３内を軸方向に沿って変位可能である。また第３バルブ３８も圧力制御室４３内に配置されている。そして第２バルブ３７および第３バルブ３８は、圧力制御室４３内に直列に配置されている。第２バルブ３７の径方向の中央には、第２バルブ３７を軸方向に貫通する貫通孔３７ａが形成されている。第２バルブ３７の貫通孔３７ａには、第３バルブ３８の円柱部３８ａが挿通されており、貫通孔３７ａの内壁に沿って第３バルブ３８の円柱部３８ａを軸方向に案内する。

第２バルブ３７には、上端側当接部３７ｂ、下端側当接部３７ｃおよび第２アウトオリフィス３７ｄが設けられている。上端側当接部３７ｂは、第１バルブ室４５と対向する第２バルブ３７の上端面に形成されている。上端側当接部３７ｂは、平坦な円環状に形成されている。上端側当接部３７ｂは、第３バルブ用スプリング５５の弾性力により、第２シート部５０に接触する。上端側当接部３７ｂの第２シート部５０への着座により、第２バルブ３７は閉弁状態となる。第２バルブ３７は着座することで、流入流路４１のインオリフィス４８を閉塞して、圧力制御室４３との連通を遮断する。また第２バルブ３７は離座することで、流入流路４１のインオリフィス４８を開放して、圧力制御室４３とを連通する。

下端側当接部３７ｃは、第２バルブ３７の軸方向の両端面のうちで、第３バルブ３８と対向する他方の端面に形成されている。下端側当接部３７ｃは、第３バルブ３８の円盤部３８ｂが第３バルブ用スプリング５５の弾性力により接触する。

第２アウトオリフィス３７ｄは、第２バルブ３７の挿通孔３７ｅの一部を構成する。第２バルブ３７の挿通孔３７ｅは、上端側当接部３７ｂと下端側当接部３７ｃとを挿通する。第２アウトオリフィス３７ｄは、圧力制御室４３から第１バルブ室４５に至る流路面積を絞る構成である。第２アウトオリフィス３７ｄは、第２バルブ３７が閉弁状態である場合に、圧力制御室４３から第１バルブ室４５へ流出する燃料の流量を制限することで、後述する第２絞り状態において流出流路の流路面積を規定する。第２アウトオリフィス３７ｄによって絞られた流路面積（以下、「絞り面積」）は、第３バルブ３８に形成される第１アウトオリフィス３８ｃよりも広く規定されている。即ち、第２アウトオリフィス３７ｄは、第１アウトオリフィス３８ｃよりも大径のオリフィスである。

第３バルブ３８は、金属材料等により、２段円柱状に形成されている。第２バルブ３７および第３バルブ３８は、圧力制御室４３内に直列に配置されている。第３バルブ３８は、円盤部３８ｂおよび円柱部３８ａを有している。円盤部３８ｂは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａよりも大径に形成されている。一方、円柱部３８ａは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａよりも小径に形成されている。円柱部３８ａは、円盤部３８ｂから軸方向に沿って円柱状に突出している。円柱部３８ａの軸方向の長さは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａの長さよりも長い。円柱部３８ａは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａの内壁によって軸方向に案内され、軸方向に変位可能である。円盤部３８ｂは、第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃと接触する部分となる。

第３バルブ３８は、弁ボデー３１の軸方向に沿って往復変位可能な状態で、シリンダ４９の内周側に配置されている。第３バルブ３８と弁受圧面６１との間の空間が、実質的に圧力制御室４３となる。第３バルブ３８は、第３バルブ用スプリング５５により、シリンダ４９に対して第１バルブ室４５へ向けて付勢されている。第３バルブ３８には、第１アウトオリフィス３８ｃが形成されている。第１アウトオリフィス３８ｃは、第３バルブ３８の円盤部３８ｂを板厚方向に貫通し、円柱部３８ａの一部を軸方向に延び、円柱部３８ａの側面部に延びる挿通孔３８ｅの一部に形成されている。第３バルブ３８の挿通孔３８ｅは、圧力制御室４３と第１バルブ室４５とを連通する通路である。第１アウトオリフィス３８ｃは、第２バルブ３７が流入流路４１のインオリフィス４８を塞いでいる状態において、圧力制御室４３から第１バルブ室４５へと流通する燃料の流量を制限する。

第１バルブ３５は、金属材料等によってお椀状に形成されている。第１バルブ３５は、第１バルブ室４５に配置されている。第１バルブ３５は、第１バルブ室４５内を軸方向に沿って変位可能である。第１バルブ３５は、コイルばね状に形成された第１バルブ用スプリング５６により、第２バルブ３７の上端側当接部３７ｂに対して、駆動部収容室４６へ向けて付勢されている。

第１バルブ３５には、パイロットフェース部７３が形成されている。パイロットフェース部７３は、下流側連通路５３と対向する第１バルブ３５の上端面に形成されている。パイロットフェース部７３は、平坦な円環状に形成されている。パイロットフェース部７３は、第１バルブ用スプリング５６の弾性力により、第１シート部５４と接触する。第１バルブ用スプリング５６の付勢力と、第１バルブ室４５および低圧流路４２間における燃料圧力差とにより、パイロットフェース部７３は、第１シート部５４に押し付けられる。パイロットフェース部７３の第１シート部５４への着座により、第１バルブ３５は、閉弁状態となる。

第１バルブ３５は、駆動部３３が第１駆動力を発生させた場合に軸方向に変位する距離を第１リフト量とし、駆動部３３が第２駆動力を発生させた場合に軸方向に変位する距離を第２リフト量とする。第１リフト量は、第２リフト量よりも長い。

第１バルブ３５、第２バルブ３７および第３バルブ３８では、軸方向に沿って圧力制御室４３から第１バルブ室４５および駆動部収容室４６へ向かう方向が閉弁方向となり、軸方向に沿って駆動部収容室４６から圧力制御室４３へ向かう方向が開弁方向となる。駆動部３３が駆動力を発生させていない場合には、第１バルブ３５の弁ボデー３１への着座により、低圧流路４２は閉鎖された状態となる。また、閉弁位置にある第１バルブ３５と閉弁位置にある第３バルブ３８との間には、開弁ギャップ７４が形成されている。開弁ギャップ７４は、第１バルブ３５のみでの開弁方向への変位を許容する空間として機能する。

次に、燃料噴射装置１００の噴射作動の詳細を、図３および図４を用いて説明する。図３に示すように、噴射開始前では、機関制御装置１７から駆動部３３への駆動電圧の印加は中断されている。故に、駆動部３３は、第１駆動力および第２駆動力といった力を実質的に発生させていない。したがって第１バルブ３５は、第１バルブ用スプリング５６の弾性力により、第１シート部５４に押し当てられている。また第２バルブ３７は、第３バルブ用スプリング５５の弾性力により、流入流路４１の開口周囲の壁面に押し当てられている。そのため、第１バルブ３５のパイロットフェース部７３を第１シート部５４に当接させ、第２バルブ３７の上端側当接部３７ｂを第２シート部５０に当接させた閉弁位置にて静止している。また第１バルブ３５と第３バルブ３８との間には、開弁ギャップ７４が形成されている。第１バルブ３５および第２バルブ３７が共に閉弁状態にあることで、第１バルブ室４５の燃料圧力は、実質的に圧力制御室４３の燃料圧力と同程度まで上昇している。以上の状態では、ノズルニードル３２は、フェース部６２をシート部３９に当接させた閉弁位置にて静止している。

まず低速開弁時に関して説明する。図４に示すように、低速開弁時では、機関制御装置１７から駆動部３３への駆動電圧の印加が開始される。これにより駆動部３３は、第１駆動力を発生させる。機関制御装置１７は、第１バルブ３５の開弁力よりも大きく、かつ、第３バルブ３８を変位させないような第１駆動力が第１バルブ３５に作用するよう、駆動部３３に印加する駆動電圧を制御する。

駆動部３３が第１駆動力を発生させている場合、第２駆動伝達ピン７１が第１リフト量にわたって変位する。第２駆動伝達ピン７１によって押し下げられた第１バルブ３５は、第１リフト量にわたる開弁方向への変位により、パイロットフェース部７３を第１シート部５４から離座させる。そうしたうえで、第１バルブ３５は、第３バルブ３８を第２バルブ３７から離座させないように、第３バルブ３８の円柱部３８ａの先端に当接する。こうした第１バルブ３５の開弁方向への変位により、開弁ギャップ７４は消失する。

以上の第１バルブ３５の開弁により、図４の第１リフト時に示すように、圧力制御室４３と低圧流路４２との間は、遮断状態から連通状態へと切り替わる。その結果、圧力制御室４３の高圧燃料は、第３バルブ３８の第１アウトオリフィス３８ｃ、第１バルブ室４５の順に流通し、低圧流路４２へ排出される。

このとき、第１バルブ３５のパイロット開口面積よりも狭い第１アウトオリフィス３８ｃの絞り面積により、流出流路の流路面積が規定される。故に、流出流路は、圧力制御室４３から低圧流路４２への燃料の流出流量が第１アウトオリフィス３８ｃによって制限された第１絞り状態となる。

パイロット開口面積は、第１シート部５４およびパイロットフェース部７３の間の流路面積である。第１アウトオリフィス３８ｃによる流量制御を可能にするため、開弁ギャップ７４は、パイロット開口面積が第１アウトオリフィス３８ｃの絞り面積よりも大きくなるように予め規定されている。

以上の第１絞り状態において、第３バルブ用スプリング５５は、第１バルブ３５へ向けて第２バルブ３７および第３バルブ３８を閉弁方向に付勢することにより、この第２バルブ３７を弁ボデー３１から離座させないようにしている。その結果、第１バルブ３５は、第３バルブ３８の円柱部３８ａの先端に押し当てられて、第２駆動伝達ピン７１と第１バルブ３５とに間に挟持された状態で静止可能となる。加えて、駆動部３３の発生させている駆動力が概ね第１駆動力に保たれることにより、第１絞り状態における第２バルブ３７の閉弁状態は維持される。

また第１バルブ３５がリフトしてから、圧力制御室４３から第１バルブ室４５に燃料が流出して圧力制御室４３の圧力が所定圧力に低下するまで、第２バルブ３７は圧力制御室４３の圧力によって着座している状態を維持する。換言すると、第１バルブ３５が開弁して圧力制御室４３の圧力が低下しても、第２バルブ３７が開弁するまではタイムラグがある。

第１絞り状態の流出流路を通じた燃料の流出により、第１バルブ室４５および圧力制御室４３の燃料圧力は、徐々に低下する。その結果、ノズルニードル３２は、フェース部６２に作用する高圧燃料の圧力により、圧力制御室４３へ向けて徐々に加速しつつ開弁方向に変位する。以上による主弁部の開弁により、噴孔３０からの燃料噴射が開始される。

第１リフト時の動作を換言すると、第１駆動力によって第１バルブ３５が開弁し、第３バルブ３８に当接したところで第１バルブ３５が停止することで第１バルブ３５のみ開弁した状態になる。これにより、第１バルブ室４５の燃料は低圧流路４２に流出し、第１バルブ室４５の圧力の低下に伴なって、圧力制御室４３の燃料は第１アウトオリフィス３８ｃを経由して第１バルブ室４５に流出する。また、第１バルブ室４５の圧力低下により、第２バルブ３７および第３バルブ３８はそれぞれインオリフィス４８および第２アウトオリフィス３７ｄを閉止する側に圧力を受け、それらを閉止する。したがって圧力制御室４３への燃料の出入りは、第１アウトオリフィス３８ｃからの流出のみとなり、これにより圧力制御室４３の圧力は低下し、ある圧力に達したところでノズルニードル３２が開弁する。このとき、開弁速度は第１オリフィスの流量により規定される。

次に、高速開弁時に関して説明する。高速開弁時では、機関制御装置１７から駆動部３３に印加される駆動電圧が引き上げられる。これにより駆動部３３は、第３バルブ３８の開弁力を上回る第２駆動力を発生させる。機関制御装置１７は、第３バルブ３８の開弁力よりも大きい第２駆動力の発生が維持されるように、駆動部３３に印加する駆動電圧を制御する。

駆動部３３が第２駆動力を発生させている場合、第２駆動伝達ピン７１が第２リフト量にわたって変位する。第２駆動伝達ピン７１によって押し下げられた第１バルブ３５は、第２リフト量にわたる開弁方向への変位により、パイロットフェース部７３を第１シート部５４から離座させる。さらに第１バルブ３５の変位により、第１バルブ３５が第３バルブ３８の円柱部３８ａに当接し、第１バルブ３５によって第３バルブ３８の円柱部３８ａが押されて開弁方向に変位する。これによって第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃから第３バルブ３８の円盤部３８ｂを離座させる。

以上の第３バルブ３８の開弁で、図４の第２リフト時のように、圧力制御室４３の燃料は、第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃと第３バルブ３８の円盤部３８ｂとの間のバイパス通路７５、第２アウトオリフィス３７ｄおよび第１バルブ室４５を順に流通する。また圧力制御室４３の高圧燃料は、第３バルブ３８の第１アウトオリフィス３８ｃ、第１バルブ室４５の順にも流通し、低圧流路４２へ排出される。その結果、流出流路の流路面積を規定し、かつ、燃料の流出流量を制限する構成は、第１アウトオリフィス３８ｃから第１アウトオリフィス３８ｃおよび第２アウトオリフィス３７ｄへと切り替えられる。第１アウトオリフィス３８ｃよりも第２アウトオリフィス３７ｄの分だけ絞り面積が大きいため、第２絞り状態における流出流路の流路面積は、第１絞り状態よりも大きくなる。その結果、第２絞り状態にて圧力制御室４３から流出する燃料の流出流量は、第１絞り状態よりも増加する。

また第１弁体がリフトしてから、同様に、圧力制御室４３から第１バルブ室４５に燃料が流出して圧力制御室４３の圧力が所定圧力に低下するまで、第２弁体は圧力制御室４３の圧力によって着座している状態を維持する。

バイパス通路７５の開口面積および第１バルブ３５のパイロット開口面積は共に、第１アウトオリフィス３８ｃおよび第２アウトオリフィス３７ｄの絞り面積の合計よりも大きくされている。第２絞り状態による流量制御を可能にするため、予め規定されている。

第２アウトオリフィス３７ｄによって流量を制御された燃料の流出により、第１バルブ室４５および圧力制御室４３の各燃料圧力は、顕著に降下する。その結果、ノズルニードル３２は、開弁方向へと加速し、シート部３９とフェース部６２との間隙を急速に拡大させる。このようにして、噴孔３０へ繋がる高圧流路４０の流路面積が拡大することで、噴孔３０から噴射される燃料噴射量が増加する。その結果、単位時間当たりに噴孔３０から噴射される燃料の噴射量（噴射率）の特性に明確な変化が生じる。

第２リフト時の動作を換言すると、第２駆動力によって第１バルブ３５が開弁して、さらに第３バルブ３８を開弁させ、第２バルブ３７の第２アウトオリフィス３７ｄを介して第１バルブ室４５と圧力制御室４３とが連通する。第２バルブ３７は圧力制御室４３と第１バルブ室４５の圧力差を受けるため、インオリフィス４８を閉止している。したがって圧力制御室４３からの燃料の出入りは第１アウトオリフィス３８ｃおよび第２アウトオリフィス３７ｄからの流出となり、このときの開弁速度は第１アウトオリフィス３８ｃと第２アウトオリフィス３７ｄとの合計の流量により規定される。これにより、第１駆動力と第２駆動力とを切替制御することにより、開弁速度を切り替えることが可能である。

次に、閉弁動作時に関して説明する。閉弁動作時では、機関制御装置１７から駆動部３３への駆動電圧の印加が中断される。すると、駆動部３３の駆動力は、第１バルブ３５および第３バルブ３８の各開弁力を下回り、やがて消失する。以上により、第１バルブ３５および第３バルブ３８は、第１バルブ用スプリング５６または第３バルブ用スプリング５５の各弾性力と燃料圧力とによって閉弁方向へ向けて変位する。そしてパイロットフェース部７３および第３バルブ３８の円盤部３８ｂを第１シート部５４および第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃに当接させた閉弁状態に戻る。その結果、圧力制御室４３と低圧流路４２との間が連通状態から遮断状態へと切り替えられ、流出流路は、閉鎖された状態に戻る。

一方、第１バルブ３５がリフトしている状態から弁ボデー３１に着座すると、圧力制御室４３と流入流路４１との圧力差によって第２バルブ３７が離座する。換言すると、第２バルブ３７は、流入流路４１から流入する高圧燃料の燃料圧力によって押し下げられる。これによって圧力制御室４３および第１バルブ室４５にインオリフィス４８を通過した高圧燃料が流入する。これにより、第１バルブ室４５および圧力制御室４３の各燃料圧力は、一体的に回復する。その結果、ノズルニードル３２は、圧力制御室４３の燃料圧力によって押し下げられて、閉弁位置にてフェース部６２をシート部３９に当接させた状態に戻る。以上の主弁部の閉弁により、噴孔３０からの燃料噴射は中断される。

閉弁動作を換言すると、第１バルブ３５を開弁後、印加電圧を下げると第１バルブ３５は第１バルブ用スプリング５６により低圧流路４２を閉止し、第３バルブ３８は第３バルブ用スプリング５５により第２アウトオリフィス３７ｄを閉止した状態になる。第１バルブ３５および第３バルブ３８の閉止直後は第１バルブ室４５と圧力制御室４３の圧力差により、第２バルブ３７および第３バルブ３８はそれぞれインオリフィス４８および第２アウトオリフィス３７ｄを閉止する。これによって第１アウトオリフィス３８ｃを介して第１バルブ室４５に圧力制御室４３から燃料が流入する。これにより、第１バルブ室４５の圧力が上昇し、第１バルブ室４５と圧力制御室４３の圧力差が小さくなる。開弁状態において、圧力制御室４３の圧力は流入流路４１よりも低いため、第１バルブ室４５と圧力制御室４３の圧力差が小さくなるとインオリフィス４８からの高圧により第２バルブ３７が開弁し、圧力制御室４３に燃料が流入する。これによりノズルニードル３２が閉弁する。

ここまで説明した第１実施形態では、第１駆動力から第２駆動力への駆動部３３の発生駆動力の増加により、切替弁機構３６によって流出流路の流路面積が切り替えられる。以上により、圧力制御室４３の圧力降下の態様を変化させることで、ノズルニードル３２の変位速度は、明確に変化する。故に、噴孔３０に供給される高圧燃料を通過させるフェース部６２およびシート部３９の間のオリフィス部分について、流路面積の拡大が急速に生じる。その結果、単位時間あたりに噴孔３０から噴射される噴射量も、駆動部３３による駆動力の切り替えの前後で、明確に変化する。したがって、燃料噴射装置１００は、一つの駆動部３３によって発生させる駆動力の制御により、燃料噴射の噴射率特性を変化させることが可能になる。

また第１実施形態では、第１バルブ３５が第１リフト量の位置にあり、流出流路が第１絞り状態にある場合では、弁ボデー３１から離座した第１バルブ３５は、第３バルブ３８を離座させないように、第３バルブ３８に当接した状態とされる。第３バルブ３８との当接によって第１バルブ３５の位置が保持されるので、第１絞り状態における流出流路の流路面積、ひいては圧力制御室４３からの燃料の流出量は、安定的となる。

また第１バルブ３５が第２リフト量の位置にあり、流出流路が第２絞り状態にある場合では、第１バルブ３５による押圧で第３バルブ３８を変位させて、第３バルブ３８を第２バルブ３７から離座させた状態とされる。このように、第１バルブ３５の押圧によって第３バルブ３８の位置が保持されるので、第２絞り状態における流出流路の流路面積、ひいては圧力制御室４３からの燃料の排出量も安定的となる。

このように切替弁機構３６は、第１バルブ３５のリフト量を調整することによって、流出流路の流路面積を切り替えることができる。そして第１バルブ３５のリフト量は、１つの駆動部３３によって制御することができる。したがって駆動部３３は、１つの第１バルブ３５のリフト量を制御する構成であればよいので、駆動部３３が大形化を抑制することができる。

さらに第１実施形態の駆動部３３は、第２駆動伝達ピン７１のリフト量によってではなく、駆動部３３の発生駆動力によって、流出流路の第１絞り状態と第２絞り状態とを切り替えている。以上の形態であれば、第１絞り状態および第２絞り状態にて駆動力がある程度変動しても、第１バルブ３５および第３バルブ３８の位置は維持され得る。故に、第２駆動伝達ピン７１のリフト量の高精度な制御は、必ずしも必要とされないため、駆動部３３の制御が簡素化され得る。また、各部材に要求される寸法精度の緩和も可能となる。

加えて第１実施形態では、第１絞り状態および第２絞り状態のそれぞれにおいて、特定の部材に設けられた絞り孔である第１アウトオリフィス３８ｃおよび第２アウトオリフィス３７ｄが、流出流路の流路面積を規定している。このように、複数部材の隙間によって流路面積を規定しない構成であれば、各絞り状態にて流出流路を流通する燃料流量のばらつきは、さらに低減される。

さらに第１実施形態の切替弁機構３６には、第１バルブ３５の開弁方向へストロークを許容する空間として、開弁ギャップ７４が形成されている。故に、燃料噴射装置１００は、一つの駆動部３３の単純な直線状の作動により、第１バルブ３５および第３バルブ３８を、異なるタイミングで開弁方向へ変位させることが可能になる。

さらに第１実施形態では、第１バルブ３５がリフトしてから、圧力制御室４３から第１バルブ室４５に燃料が流出して圧力制御室４３の圧力が所定圧力に低下するまで、第２バルブ３７は圧力制御室４３の圧力によって着座している状態を維持する。これによって第１バルブ３５がリフトするとただちに、圧力制御室４３に高圧の燃料が流入することを防ぐことができる。したがって噴孔３０から燃料を噴射する時間を確保することができる。

さらに第１実施形態では、第１バルブ３５がリフトしている状態から弁ボデー３１に着座すると、圧力制御室４３と高圧流路４０との圧力差によって第２バルブ３７が離座する。これによって噴孔３０からの燃料噴射が終了すると、圧力制御室４３および第１バルブ室４５を高圧の燃料で満たすことができる。したがって次の噴射の準備を迅速に行うことができる。

さらに第１実施形態では、第１バルブ３５がリフトを開始して第１リフト量の位置に配置された場合、第１バルブ３５がリフトしてから圧力制御室４３の圧力が所定圧力に低下するまで、第３バルブ３８は圧力制御室４３の圧力で第２バルブ３７に着座している。これによって第２バルブ３７の第２アウトオリフィス３７ｄを閉塞している状態を維持している。第２アウトオリフィス３７ｄを閉塞しているので、第１リフト量の場合に第１絞り状態にすることができる。したがって複雑な駆動をすることなく、第１絞り状態を維持することができる。

さらに第１実施形態では、第２バルブ３７および第３バルブ３８が圧力制御室４３内に配置されている。そして第２バルブ３７が第１バルブ室４５の一部を区画する構成にしているので、開弁応答に寄与する圧力制御室４３の容積および閉弁応答に寄与する第３バルブ３８の挿通孔３８ｅと第１バルブ室４５を合わせた容積が小さくすることができる。これによって高い応答性を実現することができる。

第１実施形態において、高圧流路４０が「供給流路」に相当し、ノズルニードル３２が「弁部材」に相当する。また、第１バルブ３５が「第１弁体」に相当し、第２バルブ３７が「第２弁体」に相当し、第３バルブ３８が「第３弁体」に相当する。さらに第１バルブ室４５が「切替室」に相当し、第１アウトオリフィス３８ｃは、「第１バルブ３５の挿通孔３５ｅ」の一部に相当し、第２アウトオリフィス３７ｄは、「第２バルブ３７の挿通孔３７ｅ」の一部に相当する。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図５および図６を用いて説明する。本実施形態では、第１バルブ３５２および第３バルブ３８２の構成が第１実施形態とは異なる点に特徴を有する。

第１バルブ３５２は、金属材料等により、２段円柱状に形成されている。第１バルブ３５２は、円盤部３５ｂおよび円柱部３５ａを有している。円盤部３５ｂは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａよりも大径に形成されている。一方、円柱部３５ａは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａよりも小径に形成されている。円柱部３５ａは、円盤部３５ｂから軸方向に沿って円柱状に突出している。円柱部３５ａの軸方向の長さは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａの長さよりも長い。円柱部３５ａは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａの内壁によって軸方向に案内され、軸方向に変位可能である。円盤部３５ｂと第２バルブ３７の上端側当接部３７ｂとの間に、第１バルブ用スプリング５６が配置される。

また第１バルブ３５２には、第１バルブ室４５と圧力制御室４３とを連通するための挿通孔３５ｅが形成されている。そして第１バルブ３５２の挿通孔３５ｅの一部に、第１アウトオリフィス３８ｃが形成されている。第１バルブ３５２の挿通孔３５ｅは、第１バルブ３５２の円柱部３５ａを軸方向に延びる部分と、円柱部３５ａの径方向に延びる部分とを有する。第１アウトオリフィス３８ｃは、挿通孔３５ｅの軸方向に延びる部分に形成されている。

第３バルブ３８２は、金属材料等により、円盤状に形成されている。第３バルブ３８２の外径は、第２バルブ３７の貫通孔３７ａよりも大径に形成されている。また第３バルブ３８２の径方向の中央には、第３バルブ３８２を軸方向に貫通する挿通孔３８ｅが形成されている。第３バルブ３８２の挿通孔３８ｅの内径は、第１バルブ３５２の円柱部３５ａの外径よりも小さい。また第３バルブ３８２の挿通孔３８ｅは、第２バルブ３７の貫通孔３７ａよりも内径が小さい。したがって第３バルブ３８２の上端側当接部３８ｆが、第１バルブ３５２の円柱部３５ａの先端が当接する部分となる。

次に、燃料噴射装置１００の噴射作動に関して説明する。図５に示すように、噴射開始前では、第１実施形態と同様に、第１バルブ３５２のパイロットフェース部７３を第１シート部５４に当接させ、第２バルブ３７の上端側当接部３７ｂを第２シート部５０に当接させた閉弁位置にて静止している。また第１バルブ３５２の円柱部３５ａと第３バルブ３８２の上端側当接部３８ｆとの間には、開弁ギャップ７４が形成されている。

まず低速開弁時に関して説明する。図６に示すように、低速開弁時では、第１実施形態と同様に、機関制御装置１７から駆動部３３への駆動電圧の印加が開始される。駆動部３３が第１駆動力を発生させている場合、第２駆動伝達ピン７１が第１リフト量にわたって変位する。第２駆動伝達ピン７１によって押し下げられた第１バルブ３５２は、第１リフト量にわたる開弁方向への変位により、パイロットフェース部７３を第１シート部５４から離座させる。そうしたうえで、第１バルブ３５２の円柱部３５ａの先端は、第３バルブ３８２を第２バルブ３７から離座させないように、第３バルブ３８２の上端側当接部３８ｆに当接する。こうした第１バルブ３５２の開弁方向への変位により、開弁ギャップ７４は消失する。

以上の第１バルブ３５２の開弁により、図６の第１リフト時に示すように、圧力制御室４３と低圧流路４２との間は、遮断状態から連通状態へと切り替わる。その結果、圧力制御室４３の高圧燃料は、第３バルブ３８２の挿通孔３８ｅ、第１バルブ３５２の第１アウトオリフィス３８ｃ、第１バルブ室４５の順に流通し、低圧流路４２へ排出される。これによって流出流路は、圧力制御室４３から低圧流路４２への燃料の流出流量が第１アウトオリフィス３８ｃによって制限された第１絞り状態となる。

次に、高速開弁時に関して説明する。高速開弁時では、第１実施形態と同様に駆動部３３は、第３バルブ３８２の開弁力を上回る第２駆動力を発生させる。

駆動部３３が第２駆動力を発生させている場合、第２駆動伝達ピン７１が第２リフト量にわたって変位する。第２駆動伝達ピン７１によって押し下げられた第１バルブ３５２は、第２リフト量にわたる開弁方向への変位により、パイロットフェース部７３を第１シート部５４から離座させる。さらに第１バルブ３５２の変位により、第１バルブ３５２の円柱部３５ａが第３バルブ３８２の上端側当接部３８ｆに当接し、第１バルブ３５２によって第３バルブ３８２が押されて開弁方向に変位する。これによって第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃから第３バルブ３８２を離座させる。

以上の第３バルブ３８２の開弁により、図６の第２リフト時のように、圧力制御室４３の燃料は、第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃと第３バルブ３８２の上端側当接部３８ｆとの間のバイパス通路７５、第２バルブ３７の第２アウトオリフィス３７ｄ、および第１バルブ室４５を順に流通する。また圧力制御室４３の高圧燃料は、第３バルブ３８２の挿通孔３８ｅ、第１バルブ３５２の第１アウトオリフィス３８ｃ、第１バルブ室４５の順にも流通し、低圧流路４２へ排出される。その結果、流出流路の流路面積が第１絞り状態よりも拡大された第２絞り状態となる。

次に、閉弁動作時に関して説明する。閉弁動作時では、第１実施形態と同様に、駆動部３３の駆動力が消失する。以上により、第１バルブ３５２および第３バルブ３８２は、第１バルブ用スプリング５６または第３バルブ用スプリング５５の各弾性力と燃料圧力とによって閉弁方向へ向けて変位する。これによってパイロットフェース部７３および第３バルブ３８２の上端側当接部３８ｆを第１シート部５４および第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃに当接させた閉弁状態に戻る。その結果、圧力制御室４３と低圧流路４２との間が連通状態から遮断状態へと切り替えられ、流出流路は、閉鎖された状態に戻る。

このように第１バルブ３５２に第１アウトオリフィス３８ｃを配置している構成であっても、前述の第１実施形態と同様に、第１絞り状態と第２絞り状態とを切替制御することができる。これによって第１実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図７および図８を用いて説明する。本実施形態では、第１バルブ室４５３の構成が１実施形態とは異なる点に特徴を有する。第１バルブ室４５３は、弁ボデー３１によって区画されている。そして第１バルブ室４５３を区画する区画壁には、第１シート部５４とともに、第１載置部７６が形成されている。第１載置部７６には、第１バルブ用スプリング５６の下端が載置されている。

また弁ボデー３１には、圧力制御室４３と第１バルブ室４５３とを連通する連通流路７７が形成されている。連通流路７７の第１バルブ室４５３側の端部は、第１バルブ用スプリング５６の外側に形成されている。また連通流路７７の圧力制御室４３側の端部は、第３バルブ３８の円柱部３８ａの端部に対向する位置、すなわち第２バルブ３７の貫通孔３７ａに臨む位置に形成されている。

切替弁機構３６は、第３駆動伝達ピン７８をさらに備える。第３駆動伝達ピン７８は、第１バルブ３５と第３バルブ３８との間に設けられる。第３駆動伝達ピン７８は、円柱状であって、第１バルブ３５の下方への変位を、第３バルブ３８に伝達する。弁ボデー３１には、第３駆動伝達ピン７８が挿通して、第３駆動伝達ピン７８を案内する案内孔７９が形成されている。案内孔７９は、圧力制御室４３と第１バルブ室４５３とを連通し、第１バルブ３５と同軸になるように形成されている。第３駆動伝達ピン７８の外径は、第３バルブ３８の円柱部３８ａの外径よりも小さく、第２バルブ３７の貫通孔３７ａ内を変位可能である。

第２バルブ３７の挿通孔３７ｅは、下端側当接部３７ｃと第２バルブ３７の貫通孔３７ａ内とを連通する。これによって第２バルブ３７が第２シート部５０に着座している場合であっても、下端側当接部３７ｃ側から挿通孔３７ｅ内に流入した燃料は、第２バルブ３７の貫通孔３７ａ内に流出する。

次に、燃料噴射装置１００の噴射作動に関して説明する。図７に示すように、噴射開始前では、第１実施形態と同様に、第１バルブ３５のパイロットフェース部７３を第１シート部５４に当接させ、第２バルブ３７の上端側当接部３７ｂを第２シート部５０に当接させた閉弁位置にて静止している。また第１バルブ３５と第３駆動伝達ピン７８との間には、開弁ギャップ７４が形成されている。

まず低速開弁時に関して説明する。図８に示すように、低速開弁時では、第１実施形態と同様に、機関制御装置１７から駆動部３３への駆動電圧の印加が開始される。駆動部３３が第１駆動力を発生させている場合、第２駆動伝達ピン７１が第１リフト量にわたって変位する。第２駆動伝達ピン７１によって押し下げられた第１バルブ３５は、第１リフト量にわたる開弁方向への変位により、パイロットフェース部７３を第１シート部５４から離座させる。そうしたうえで、第１バルブ３５は、第３バルブ３８を第２バルブ３７から離座させないように、第３駆動伝達ピン７８に当接する。こうした第１バルブ３５の開弁方向への変位により、開弁ギャップ７４は消失する。

以上の第１バルブ３５の開弁により、図８の第１リフト時に示すように、圧力制御室４３と低圧流路４２との間は、遮断状態から連通状態へと切り替わる。その結果、圧力制御室４３の高圧燃料は、第３バルブ３８の第１アウトオリフィス３８ｃ、第２バルブ３７の貫通孔３７ａ、連通流路７７および第１バルブ室４５３の順に流通し、低圧流路４２へ排出される。これによって流出流路は、圧力制御室４３から低圧流路４２への燃料の流出流量が第１アウトオリフィス３８ｃによって制限された第１絞り状態となる。

次に、高速開弁時に関して説明する。高速開弁時では、第１実施形態と同様に駆動部３３は、第３バルブ３８の開弁力を上回る第２駆動力を発生させる。

駆動部３３が第２駆動力を発生させている場合、第２駆動伝達ピン７１が第２リフト量にわたって変位する。第２駆動伝達ピン７１によって押し下げられた第１バルブ３５は、第２リフト量にわたる開弁方向への変位により、パイロットフェース部７３を第１シート部５４から離座させる。さらに第１バルブ３５の変位により、第１バルブ３５が第３駆動伝達ピン７８に当接し、第１バルブ３５によって第３駆動伝達ピン７８とともに第３バルブ３８が押されて開弁方向に変位する。これによって第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃから第３バルブ３８を離座させる。

以上の第３バルブ３８の開弁により、図８の第２リフト時のように、圧力制御室４３の燃料は、第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃと第３バルブ３８の円盤部３８ｂとの間のバイパス通路７５、第２バルブ３７の第２アウトオリフィス３７ｄ、第２バルブ３７の貫通孔３７ａ、連通流路７７および第１バルブ室４５３を順に流通する。また圧力制御室４３の高圧燃料は、第３バルブ３８の第１アウトオリフィス３８ｃ、第２バルブ３７の貫通孔３７ａ、連通流路７７および第１バルブ室４５３の順にも流通し、低圧流路４２へ排出される。その結果、流出流路の流路面積が第１絞り状態よりも拡大された第２絞り状態となる。

次に、閉弁動作時に関して説明する。閉弁動作時では、第１実施形態と同様に、駆動部３３の駆動力が消失する。以上により、第１バルブ３５および第３バルブ３８は、第１バルブ用スプリング５６または第３バルブ用スプリング５５の各弾性力と燃料圧力とによって閉弁方向へ向けて変位する。これによってパイロットフェース部７３および第３バルブ３８の円盤部３８ｂを第１シート部５４および第２バルブ３７の下端側当接部３７ｃに当接させた閉弁状態に戻る。その結果、圧力制御室４３と低圧流路４２との間が連通状態から遮断状態へと切り替えられ、流出流路は、閉鎖された状態に戻る。

このように第１バルブ室４５３を弁ボデー３１によって区画する構成であっても、前述の第１実施形態と同様に、第１絞り状態と第２絞り状態とを切替制御することができる。これによって第１実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。

また第１バルブ用スプリング５６が第１載置部７６に載置されるので、第１バルブ用スプリング５６と第３バルブ用スプリング５５との弾性力を独立して設定することができる。これによって第１バルブ用スプリング５６および第３バルブ用スプリング５５の選択が容易となる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、各絞り状態での流出流路の流路面積は、孔状に形成された各オリフィスによって規定されていた。しかし、各絞り状態での流出流路の流路面積は、二つの部材の間に設けられた隙間によって規定されてもよい。

前述の第１実施形態では、燃料として軽油を噴射する燃料噴射装置１００によって実現されているが、軽油以外の燃料、例えばジメチルエーテル等の液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置にも適用可能である。

１０…燃料供給システム ３０…噴孔 ３１…弁ボデー ３２…ノズルニードル（弁部材） ３３…駆動部 ３５，３５２…第１バルブ（第１弁体） ３５ｅ…挿通孔 ３６…切替弁機構 ３７…第２バルブ（第２弁体） ３７ｄ…第２アウトオリフィス ３７ｅ…挿通孔 ３８，３８２…第３バルブ（第３弁体） ３８ｃ…第１アウトオリフィス ３８ｅ…挿通孔 ４０…高圧流路（供給流路） ４１…流入流路 ４２…低圧流路（流出流路） ４３…圧力制御室 ４５，４５３…第１バルブ室（切替室） ４８…インオリフィス ５５…第３バルブ用スプリング ５６…第１バルブ用スプリング ７４…開弁ギャップ ７５…バイパス通路 ７７…連通流路 ７８…第３駆動伝達ピン ７９…案内孔 １００…燃料噴射装置

Claims (6)

1. 噴孔（３０）から燃料を噴射する燃料噴射装置（１００）であって、
   前記噴孔、前記噴孔に燃料を供給する供給流路（４０）、前記供給流路を流通する燃料の一部が流入する圧力制御室（４３）、および前記圧力制御室の燃料を低圧側に流出させる流出流路（４２）が形成された弁ボデー（３１）と、
   前記圧力制御室の燃料圧力の変動により前記弁ボデーに対して相対変位することで、前記噴孔を開閉させる弁部材（３２）と、
   前記流出流路内の切替室（４５，４５３）に配置された第１弁体（３５，３５２）と、前記圧力制御室内に配置された第２弁体（３７）と、少なくとも一部が前記圧力制御室内に配置された第３弁体（３８，３８２）とを有し、前記流出流路の流路面積を切り替える切替弁機構（３６）と、
   前記弁ボデーに収容され、前記切替弁機構によって流路面積を切り替えるために前記第１弁体に駆動力を与えて前記第１弁体をリフトし、前記第１弁体のリフト量を第１リフト量または前記第１リフト量よりも大きい第２リフト量に切替制御する駆動部（３３）と、を含み、
   前記切替室は、前記圧力制御室と連通しており、
   前記第２弁体および前記第３弁体には、前記流出流路の一部である挿通孔（３７ｅ，３８ｅ）がそれぞれ形成されており、
   前記切替弁機構は、
   前記第１弁体がリフトしていない場合には、前記第１弁体が前記弁ボデーに着座して前記流出流路を閉鎖し、
   前記第１弁体が前記第１リフト量の位置にある場合には、前記第１弁体が前記弁ボデーから離座し、前記第２弁体および前記第３弁体が離座していない位置にあることで、前記第３弁体の前記挿通孔（３８ｅ）を燃料が通過して前記流出流路を第１絞り状態に制限し、
   前記第１弁体が前記第２リフト量の位置にある場合には、前記第１弁体が前記弁ボデーから離座し、前記第１弁体による前記第３弁体への押圧で前記第３弁体が前記第２弁体から離座していることで、前記第２弁体の前記挿通孔（３７ｅ）を燃料が通過して、前記流出流路を前記第１絞り状態とは流路面積が異なる第２絞り状態に制限する燃料噴射装置。
2. 前記第２弁体は、着座することで、前記供給流路と前記圧力制御室との連通を遮断し、離座することで、前記供給流路と前記圧力制御室とを連通し、
   前記第１弁体がリフトしてから、前記圧力制御室から前記切替室に燃料が流出して前記圧力制御室の圧力が所定圧力に低下するまで、前記第２弁体は前記圧力制御室の圧力によって着座している状態を維持する請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記第２弁体は、着座することで、前記供給流路と前記圧力制御室との連通を遮断し、離座することで、前記供給流路と前記圧力制御室とを連通し、
   前記第１弁体がリフトしている状態から前記弁ボデーに着座すると、前記圧力制御室と前記供給流路との圧力差によって前記第２弁体が離座する請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記第２弁体は、着座することで、前記供給流路と前記圧力制御室との連通を遮断し、離座することで、前記供給流路と前記圧力制御室とを連通し、
   前記第１弁体がリフトを開始して前記第１リフト量の位置に配置された場合、前記第１弁体がリフトしてから、前記圧力制御室から前記切替室に燃料が流出して前記圧力制御室の圧力が所定圧力に低下するまで、前記第３弁体は前記圧力制御室の圧力によって前記第２弁体に着座して、前記第２弁体の前記挿通孔を閉塞している状態を維持する請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
5. 前記第２絞り状態は、前記第１絞り状態よりも流路面積の大きい絞り状態である請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
6. 前記第２弁体の前記挿通孔の流路面積は、前記第３弁体の前記挿通孔の流路面積よりも大きい請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。

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