JP7024455B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

この明細書による開示は、噴孔から燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

従来、燃料噴射装置の一種として、例えば特許文献１には、以下に説明するボデー、ニードル、制御弁体及びフローティングプレートを備えた構成が開示されている。ボデーは、制御室及び噴孔を有するとともに、制御室へ燃料を流入させる流入流路、及び制御室から燃料を流出させる流出流路を有する。ニードルは、制御室の燃料圧力（背圧）の変動により作動して噴孔を開閉する。そして、制御弁体が流出流路を開弁すると、制御室の燃料が流出流路から流出し、これにより背圧が低下してニードルが開弁作動する。一方、制御弁体が流出流路を閉弁すると、上記流出が停止するとともに流入流路から制御室へ燃料が流入し、これにより背圧が上昇してニードルが閉弁作動する。

フローティングプレートは、制御室から流出流路へ流出する燃料の流量を規定するアウトオリフィスを有するとともに、制御室に収容されて流入流路を開閉するように、ボデーの内壁面に摺動しながら往復作動する。背圧低下時のフローティングプレートは、流入流路を閉じるように作動するので、背圧低下が迅速になり、ニードルの開弁応答性が向上する。背圧上昇時のフローティングプレートは、流入流路を開けるように作動するので、背圧上昇が迅速になり、ニードルの閉弁応答性が向上する。

特表２００５－５２９２６４号公報

さて、フローティングプレートが流入流路を開けるように作動している状態では、制御室は、フローティングプレートにより、ニードル側の領域（ニードル側領域）と、流入流路側の領域（反ニードル側領域）とに区画されることになる。そして、フローティングプレートが流入流路を開けた直後では、反ニードル側領域の方がニードル側領域よりも圧力が低く、反ニードル側領域からニードル側領域へ迅速に燃料を移動させることで、背圧上昇の迅速化が促進される。

そして、フローティングプレートがボデーの内壁面に摺動しながら往復作動することは先述した通りであり、その摺動の隙間を通じて、上述した反ニードル側領域からニードル側領域へ燃料が移動する。したがって、上記隙間を大きく設定しておけば、反ニードル側領域からニードル側領域への燃料移動を促進でき、背圧上昇の迅速化を促進できる。

しかしながら、上述のごとく隙間を大きく設定すると、その背反として、フローティングプレートが摺動する際のガタツキが大きくなる。つまり、往復作動する際のフローティングプレートの傾きが大きくなるので、往復作動の速度が不安定になる。そのため、背圧上昇速度のばらつきが大きくなり、ニードルの閉弁応答性のばらつきが大きくなるので、燃料噴射装置の噴射特性が不安定になる。

本開示は、噴射特性が不安定になることを抑制しつつ、ニードルの閉弁応答性向上を図った燃料噴射装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、
燃料を噴射する噴孔（３９）が形成され、燃料が充填される制御室（３５）、制御室に燃料を流入させる流入流路（３２）、及び制御室から燃料を流出させる流出流路（３３）が内部に設けられる弁ボデー（２０，２２０，３２０）と、
制御室の燃料圧力の変動によって、噴孔を開閉するように作動するニードル（５０）と、
流出流路を開閉することで、制御室の燃料圧力を制御する制御弁体（４２）と、
制御室から流出流路へ流出する燃料の流量を規定するアウトオリフィス（６２）を有するとともに、制御室に収容されて流入流路を開閉するように往復作動する開閉部材（６０）と、を備え、
開閉部材は、
往復作動の方向に対して交差する方向に開閉部材が移動することを規制するよう、弁ボデーに接触して摺動する摺動面（６７）と、
開閉部材が流入流路を開けた状態で、制御室のうち開閉部材に対して流入流路の側の領域とニードルの側の領域とを連通させる貫通孔（６３）と、
流入流路を開ける側への作動量を規制するよう、弁ボデーに当接するストッパ面（６６）と、
を有しており、
貫通孔は、ストッパ面が弁ボデーに当接した状態でも、弁ボデーにより閉塞されることなく連通を維持させ、
弁ボデーは、ストッパ面に当接するボデー側ストッパ面（７３）、及びボデー側ストッパ面から凹む形状のボデー側凹部（７３ａ）を有し、
貫通孔の下流側開口（６３ｂ）は、ボデー側凹部に対向する燃料噴射装置とされている。

この態様では、弁ボデーに接触して摺動する摺動面を開閉部材が有することで、開閉部材の移動規制を実現させている。その上で、制御室のうち開閉部材に対して流入流路の側の領域（第一領域）とニードルの側の領域（第二領域）とを連通させる貫通孔を開閉部材が有する。そのため、摺動面と弁ボデーとの摺動隙間により両領域が連通されることに加えて貫通孔によっても連通されることになる。よって、開閉部材が流入流路を開けるように移動した直後において、貫通孔を通じて第一領域から第二領域へ燃料が移動することになるので、摺動隙間を大きくすることなく、第一領域から第二領域への燃料移動を促進できる。よって、流入流路を開けた直後に制御室の燃料圧力（背圧）を迅速に上昇させることを、摺動隙間を大きくすることなく促進できる。故に、摺動隙間を大きくすることによる開閉部材のガタツキ増大を招くことなく背圧上昇の迅速化を促進できるので、噴射特性が不安定になることを抑制しつつ、ニードルの閉弁応答性向上を図ることができる。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

第一実施形態による燃料噴射装置を含む燃料供給システムの全体構成を示す図である。 燃料噴射装置の縦断面図である。 制御室の近傍の構成を示す縦断面図である。 可動プレートが流路形成部材に着座している状態を示す縦断面図である。 可動プレートが流路形成部材から離座している状態を示す縦断面図である。 可動プレート単体を示す縦断面図である。 可動プレートを流路形成部材の側から見た、図６のＶＩＩ矢視図である。 可動プレートをサポートスプリングの側から見た、図６のＶＩＩＩ矢視図である。 第二実施形態における可動プレートを、流路形成部材の側から見た平面図である。 第三実施形態において、可動プレートが流路形成部材に着座している状態を示す縦断面図である。 第三実施形態において、可動プレートが流路形成部材から離座している状態を示す縦断面図である。 第四実施形態における制御室の近傍の構成を示す縦断面図である。 第五実施形態における制御室の近傍の構成を示す縦断面図である。

以下、本開示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わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
本開示の第一実施形態による燃料噴射装置１０は、図１に示す燃料供給システム１に用いられている。燃料噴射装置１０は、内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、「エンジン２」）の各燃焼室２ｂに、燃料タンク４に貯留された燃料を供給する。燃料供給システム１は、フィードポンプ５、高圧燃料ポンプ６、コモンレール３、及び制御装置９等を、燃料噴射装置１０と共に備えている。

フィードポンプ５は、例えばトロコイド式の電動ポンプである。フィードポンプ５は、高圧燃料ポンプ６に内蔵されている。フィードポンプ５は、燃料タンク４に貯留された燃料としての軽油を、高圧燃料ポンプ６に圧送する。フィードポンプ５は、高圧燃料ポンプ６と別体で、例えば燃料タンク４の内部に配置される構成であってもよい。

高圧燃料ポンプ６は、例えばプランジャ式のポンプである。高圧燃料ポンプ６は、エンジン２の出力軸によって駆動される。高圧燃料ポンプ６は、燃料配管６ａによってコモンレール３と接続されている。高圧燃料ポンプ６は、フィードポンプ５により供給された燃料をさらに昇圧し、高圧燃料としてコモンレール３に供給する。

コモンレール３は、高圧燃料配管３ｂを介して複数の燃料噴射装置１０と接続されている。コモンレール３は、余剰燃料配管８ａを介して燃料タンク４と接続されている。コモンレール３は、高圧燃料ポンプ６から供給される高圧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１０に分配する。コモンレール３には、減圧弁８が備えられている。減圧弁８は、コモンレール３の燃料圧力が目標圧力よりも高い場合に、余剰になった燃料を余剰燃料配管８ａへ排出する。

制御装置９は、各燃料噴射装置１０と電気的に接続された電子制御ユニットである。制御装置９は、エンジン２の稼動状態に応じて、各燃料噴射装置１０による燃料の噴射を制御する。制御装置９は、マイクロコンピュータ又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１０の電磁制御弁４０（図２参照）に駆動電流を印加する駆動回路等とによって構成されている。

燃料噴射装置１０は、燃焼室２ｂを形成するヘッド部材２ａの挿入孔に挿入された状態で、ヘッド部材２ａに取り付けられている。燃料噴射装置１０は、高圧燃料配管３ｂを介して供給される高圧燃料を、噴孔３９から燃焼室２ｂへ向けて直接的に噴射する。燃料噴射装置１０は、噴孔３９からの燃料の噴射を制御する弁構造を備えている。燃料噴射装置１０は、高圧燃料の一部を、噴孔３９の開閉に使用する。燃料噴射装置１０に供給された燃料の一部は、戻り配管８ｂ及び余剰燃料配管８ａを通じて燃料タンク４へ戻される。

燃料噴射装置１０は、図２及び図３に示すように、弁ボデー２０、ノズルニードル５０、電磁制御弁４０、可動プレート６０及びサポートスプリング６８を備えている。

弁ボデー２０は、インジェクタボデー部材２１、流路形成部材２２、ノズルボデー部材２３、リテーニングナット２４、及びシリンダ７０等の複数の金属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２０の内部には、高圧燃料通路３１、流入流路３２、流出流路３３、制御室３５、及び低圧室３８が設けられている。加えて弁ボデー２０には、制御シート面部２６、開口壁２７、及び噴孔３９が形成されている。

高圧燃料通路３１は、インジェクタボデー部材２１、流路形成部材２２、及びノズルボデー部材２３に亘って形成されている。高圧燃料通路３１は、高圧燃料配管３ｂ（図１参照）と接続されている。高圧燃料通路３１は、高圧燃料配管３ｂを通じてコモンレール３（図１参照）から供給される高圧燃料を、噴孔３９へ向けて流通させる。

流入流路３２は、流路形成部材２２にて高圧燃料通路３１から分岐されており、高圧燃料通路３１と制御室３５とを連通させている。流入流路３２は、高圧燃料通路３１を流通する高圧燃料の一部を制御室３５に流入させる。流入流路３２の制御室３５側の端部は、開口壁２７に流入開口３２ａとして開口している。流入開口３２ａは、真円状の開口であってもよく、円環状の開口であってもよい。

流出流路３３は、流路形成部材２２にて流入流路３２と隣接する位置に設けられた燃料流路である。流出流路３３は、制御室３５と低圧室３８とを連通させている。流出流路３３は、制御室３５から燃料を流出させる。流出流路３３の制御室３５側の端部は、開口壁２７に流出開口３３ａとして開口している。流出流路３３の低圧室３８側の端部は、制御シート面部２６の中央に排出開口３３ｂとして開口している。流出開口３３ａ及び排出開口３３ｂは、それぞれ真円状の開口である。

制御室３５は、流路形成部材２２、シリンダ７０、及びノズルニードル５０等によって区画された空間である。制御室３５は、ノズルニードル５０を挟んで噴孔３９の反対側に位置している。制御室３５には、流入流路３２を通じて供給された燃料が充填されている。制御室３５の燃料圧力は、流入流路３２を通じた燃料の流入と、流出流路３３を通じた燃料の流出とにより、変動する。

低圧室３８は、インジェクタボデー部材２１に設けられた収容空間である。低圧室３８には、電磁制御弁４０が収容されている。低圧室３８は、制御室３５よりも低圧な燃料によって満たされている。低圧室３８は、戻り配管８ｂ（図１参照）と接続されており、流出流路３３を通じて排出された余剰燃料を戻り配管８ｂに流通させる。

制御シート面部２６は、流路形成部材２２においてインジェクタボデー部材２１と接する上端面に設けられている。制御シート面部２６は、排出開口３３ｂの周囲を囲む平坦な円環状に形成されている。

開口壁２７は、流路形成部材２２においてノズルボデー部材２３と接する下端面の中央に設けられている。開口壁２７は、制御室３５を区画する区画壁の一部であって、制御室３５の天井面を形成している。開口壁２７には、上述した流入開口３２ａ及び流出開口３３ａが設けられている。開口壁２７には、可動プレート６０が離着座する。可動プレート６０のうち流路形成部材２２に対向する面は、開口壁２７に密着して流入開口３２ａを閉塞するシール面６０ｓとして機能する（図４～図７参照）。

噴孔３９は、ヘッド部材２ａ（図１参照）へ挿入される弁ボデー２０において、挿入方向の先端部に形成されている。噴孔３９は、燃焼室２ｂ（図１参照）に露出している。弁ボデー２０の先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔３９は、弁ボデー２０の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。各噴孔３９は、燃焼室２ｂへ向けて高圧燃料を噴射する。高圧燃料は、噴孔３９を通過することによって霧化され、空気と混合容易な状態となる。

ノズルニードル５０は、金属材料により円柱形に形成されている。ノズルニードル５０は、制御室３５の燃料圧力の変動により、軸方向に沿って弁ボデー２０に対し相対変位し、噴孔３９の開閉を行う。ノズルニードル５０の噴孔３９側の先端は円錐形に形成されている。ノズルニードル５０は、ノズルボデー部材２３に収容されており、高圧燃料通路３１を通じて供給された高圧燃料から噴孔３９を開く方向（以下、「開弁方向」）の力を受ける。ノズルニードル５０は、ニードルスプリング５３の付勢力により、シリンダ７０に対して噴孔３９を閉じる方向（以下、「閉弁方向」）へ付勢されている。ノズルニードル５０には、ニードル受圧面５１及びニードル摺動面５２が形成されている。

ニードル受圧面５１は、制御室３５に臨むノズルニードル５０の軸方向の端面に形成されている。ニードル受圧面５１は、制御室３５に充填された高圧燃料から、閉弁方向の力を受ける。ニードル摺動面５２は、ノズルニードル５０の外周壁面のうちで、シリンダ７０に内嵌された部分である。ニードル摺動面５２は、シリンダ７０によって摺動可能に支持されている。ニードル摺動面５２は、シリンダ７０との間で油密を形成している。

電磁制御弁４０は、低圧室３８に収容され、排出開口３３ｂを開閉する機構である。電磁制御弁４０は、制御弁体４２及び駆動部４１を有している。制御弁体４２は、排出開口３３ｂを開閉する弁体である。駆動部４１は、駆動電流に基づいて制御弁体４２を変位させることにより、排出開口３３ｂを開閉する。制御装置９からの電力供給が無い場合、駆動部４１は、制御弁体４２を制御シート面部２６に着座させて、制御室３５から低圧室３８への燃料流出を中断させる。一方、制御装置９からの電力供給が有る場合、駆動部４１は、制御弁体４２を制御シート面部２６から離座させ、制御室３５から低圧室３８への燃料流出を可能にする。

可動プレート６０は、金属材料によって円盤状に形成されている。可動プレート６０は、制御室３５に配置されている。可動プレート６０は、ノズルニードル５０の軸方向に沿って往復変位する。可動プレート６０には、連通孔６１及び貫通孔６３が形成されている（図４参照）。連通孔６１は、可動プレート６０の径方向の中心に設けられており、軸方向に沿って可動プレート６０を貫通している。制御弁体４２によって排出開口３３ｂが開弁状態とされると、制御室３５の燃料は、連通孔６１及び流出流路３３を順に流通し、低圧室３８に排出される。連通孔６１には、アウトオリフィス６２が設けられている。

アウトオリフィス６２は、開口壁２７に着座した可動プレート６０が流入開口３２ａを閉じた状態にて、連通孔６１を流れる燃料流量を規定し、所定流量の燃料を制御室３５から流出流路３３へと流出させる。連通孔６１の内径は、連通孔６１においてアウトオリフィス６２を除く区間の内径よりも小さくされている。アウトオリフィス６２は、可動プレート６０の軸方向の上下における燃料の圧力差を拡大させる。圧力差によって流出開口３３ａに吸引された可動プレート６０は、開口壁２７に押し付けられて、流入開口３２ａを閉じることができる。可動プレート６０は、三方弁として機能し、流入開口３２ａから制御室３５への常時の高圧燃料の流入を防ぐ静リークレス構造を実現させている。

流入流路３２には、インオリフィス３２ｂが設けられている。インオリフィス３２ｂは、可動プレート６０が開口壁２７から離座して流入開口３２ａを開けた状態にて、流入流路３２を流れる燃料流量を規定し、所定流量の燃料を流入流路３２から制御室３５へと流入させる。可動プレート６０が開口壁２７に着座して流入開口３２ａを閉じた状態、つまり、シール面６０ｓが開口壁２７に密着して流入開口３２ａを閉塞するようにシールしている状態では、流入流路３２から制御室３５への燃料の流入が停止される。

サポートスプリング６８は、金属材料よりなる線材を円筒螺旋状に巻回してなる弾性部材である。サポートスプリング６８の外径は、可動プレート６０の外径よりも小さくされている。サポートスプリング６８は、可動プレート６０と実質的に同軸となる配置にて、軸方向に押し縮められた状態で、制御室３５に配置されている。サポートスプリング６８は、可動プレート６０を開口壁２７へ向けて付勢しており、開口壁２７と当接する初期位置に可動プレート６０を戻す機能を有している。

シリンダ７０は、全体として略円柱状に形成された制御室３５を、軸方向において二つの空間に分割している。具体的には、シリンダ７０には、制御室３５を背圧室部３６と収容室部３７とに区分けする分割壁部７５が形成されている。

背圧室部３６は、軸方向に分割された制御室３５の二つの空間のうちで、ニードル受圧面５１に接する一方の空間であり、円柱状に区画されている。背圧室部３６は、ノズルニードル５０に燃料圧力を作用させる。

収容室部３７は、軸方向に分割された制御室３５の二つの空間のうちで、開口壁２７と接する他方の空間であり、第一周壁面７１及び第二周壁面７２を有する二段円柱状に形成されている。収容室部３７は、背圧室部３６と実質的に同軸となるように形成されている。収容室部３７は、可動プレート６０及びサポートスプリング６８を収容している。収容室部３７に充填される燃料の容量は、ノズルニードル５０が噴孔３９を閉じた状態にて背圧室部３６に充填される燃料の容量よりも小さい。換言すれば、可動プレート６０及びサポートスプリング６８の各体積を収容室部３７の容積から差し引いた値は、噴孔３９の閉弁時における背圧室部３６の容積よりも小さい。

二段円柱状である収容室部３７の第一周壁面７１及び第二周壁面７２は、実質的に同軸となるように形成されている。第一周壁面７１は、可動プレート６０を収容する円柱状部分を形成し、可動プレート６０の外周に位置する摺動面６７に当接することで、可動プレート６０が径方向に移動することを規制する。換言すると、摺動面６７は、可動プレート６０が往復作動する方向に対して交差する方向（径方向）に可動プレート６０が移動することを規制するよう、シリンダ７０の第一周壁面７１に接触して摺動する。第二周壁面７２は、サポートスプリング６８を収容する円柱状部分を形成し、サポートスプリング６８の外周に当接することで、サポートスプリング６８が径方向に移動することを規制する。

分割壁部７５は、シリンダ７０の軸方向と直交する横断面に沿った平板状に形成されている。分割壁部７５によって制御室３５は、上述の背圧室部３６と収容室部３７とに分割されている。分割壁部７５には、支持面部７６及び絞り孔７７が設けられている。

支持面部７６は、分割壁部７５の両側のうちで、収容室部３７に臨む上側面に設けられている。支持面部７６には、サポートスプリング６８の一端が載置されている。支持面部７６は、サポートスプリング６８を挟んで可動プレート６０と軸方向に対向する位置にて、サポートスプリング６８を支持している。支持面部７６によって支持されることで、サポートスプリング６８は、ノズルニードル５０の変位から物理的に遮断される。

絞り孔７７は、分割壁部７５を厚さ方向に貫通する円筒孔状の貫通開口である。絞り孔７７は、分割壁部７５の中央であって、支持面部７６の内周側に設けられている。絞り孔７７は、背圧室部３６及び収容室部３７と同軸となる配置で形成されている。絞り孔７７は、収容室部３７及び背圧室部３６を互いに連通させている。絞り孔７７の内径は、アウトオリフィス６２の内径よりも大きく、且つ、背圧室部３６の内径よりも小さい。

次に、可動プレート６０の構造について、図４～図８を用いてさらに詳しく説明する。

可動プレート６０に形成されている貫通孔６３は、可動プレート６０が開口壁２７から離座して流入開口３２ａを開けた状態で、第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとを連通させる（図５参照）。第一収容室部３７ａは、収容室部３７のうち可動プレート６０に対して流入開口３２ａの側の領域（第一領域）に相当する。第二収容室部３７ｂは、収容室部３７のうち可動プレート６０に対してノズルニードル５０の側の領域（第二領域）に相当する。

摺動面６７と第一周壁面７１との摺動隙間、及び連通孔６１についても、上述した貫通孔６３と同様にして、可動プレート６０が開口壁２７から離座した状態で第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとを連通させている。したがって、制御弁体４２を閉弁させることに伴い可動プレート６０が離座すると、インオリフィス３２ｂを通じて流入流路３２から第一収容室部３７ａへ高圧燃料が流入する。そして、第一収容室部３７ａへ流入した高圧燃料は、貫通孔６３、連通孔６１および摺動隙間を通じて第二収容室部３７ｂへ流れる。

図６及び図８に示すように、可動プレート６０のうちシール面６０ｓの反対側の面には、シリンダ７０に当接するストッパ面６６が形成されている。シリンダ７０のうちストッパ面６６が当接する部分をボデー側ストッパ面７３と呼ぶ。可動プレート６０が開口壁２７から離座して移動すると、ストッパ面６６がボデー側ストッパ面７３に当接する。これにより、可動プレート６０の流入流路３２から遠ざかる方向への移動量が規制される。ストッパ面６６は、可動プレート６０の中心線周りに環状に延びる平坦形状である。

貫通孔６３は複数（図７の例では２個）設けられており、複数の貫通孔６３が、可動プレート６０の中心線周りに等間隔に配置されている。貫通孔６３は軸方向に直線状に延びる形状であり、軸方向に対して垂直な断面の形状は円形である（図７及び図８参照）。

可動プレート６０は、ストッパ面６６から、軸方向において流入開口３２ａの側へ凹む形状の凹部６４を有する。凹部６４は、環状のストッパ面６６に対して環状内側に位置し、可動プレート６０の中心線を中心とした円形である。凹部６４の底面は、サポートスプリング６８の他端を支持する支持面６５として機能する。第二周壁面７２は、サポートスプリング６８の外周面に当接することで、サポートスプリング６８の径方向への移動を規制する。

貫通孔６３の両端に形成される開口のうち、流入開口３２ａの側に位置する開口を上流側開口６３ａと呼び、流入開口３２ａの側に位置する開口を下流側開口６３ｂと呼ぶ。上流側開口６３ａは、流入開口３２ａに対して可動プレート６０の径方向外側に位置する。下流側開口６３ｂは凹部６４に位置する。詳細には、下流側開口６３ｂは凹部６４内のうち径方向において最も外側に位置する（図６および図８参照）。換言すれば、軸方向から見て、貫通孔６３の外周面が凹部６４の内周面に接するように貫通孔６３は配置されている。

貫通孔６３は、ストッパ面６６がボデー側ストッパ面７３に当接した状態でも、シリンダ７０により閉塞されることなく、第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとの連通を維持させる（図５参照）。なお、ストッパ面６６は環状に延びる平坦形状であるため、ストッパ面６６がボデー側ストッパ面７３に当接した状態では、摺動隙間は第二収容室部３７ｂとの連通が遮断される。つまり、ストッパ面６６が当接した状態では、連通孔６１及び貫通孔６３により第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとが連通することになる。

アウトオリフィス６２の通路断面積と、複数の貫通孔６３の通路断面積との総和が、インオリフィス３２ｂの通路断面積より大きくなるように、貫通孔６３の通路断面積は設定されている。なお、「通路断面積」とは、燃料の流れ方向に対して垂直な方向の面積のことである。

さて、ストッパ面６６がボデー側ストッパ面７３に当接した状態、つまり連通孔６１及び貫通孔６３により第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとが連通する状態では、高圧燃料は以下のように流通する。すなわち、高圧燃料は、インオリフィス３２ｂを流通して絞られた後、第一収容室部３７ａへ流入し、その後、貫通孔６３及びアウトオリフィス６２を並行して流通して絞られた後、第二収容室部３７ｂへ流入する。そして、アウトオリフィス６２と貫通孔６３の通路断面積の総和は、インオリフィス３２ｂの通路断面積より大きい。そのため、貫通孔６３及びアウトオリフィス６２で絞られる度合はインオリフィス３２ｂで絞られる度合より小さくなる。

貫通孔６３の下流側開口６３ｂの外周長に、ストッパ面６６が当接した状態における下流側開口６３ｂとシリンダ７０との離間距離、つまり凹部６４の軸方向長さを乗算して得られる面積を隙間面積と呼ぶ。貫通孔６３を軸方向においてストッパ面６６の側に延長させた仮想の円柱を仮想円柱と呼ぶ。隙間面積は、仮想円柱の外周面の面積に相当する。そして、アウトオリフィス６２の通路断面積と、複数の貫通孔６３の隙間面積との総和が、インオリフィス３２ｂの通路断面積より大きくなるように、凹部６４の軸方向長さは設定されている。

さて、ストッパ面６６がボデー側ストッパ面７３に当接した状態では、高圧燃料は、インオリフィス３２ｂを流通して絞られた後、第一収容室部３７ａへ流入する。その後、貫通孔６３及びアウトオリフィス６２を並行して流通して絞られた後、第二収容室部３７ｂへ流入する。そして、アウトオリフィス６２の通路断面積と隙間面積の総和は、インオリフィス３２ｂの通路断面積より大きい。そのため、下流側開口６３ｂから流出した直後の高圧燃料が凹部６４内で絞られる度合に、アウトオリフィス６２で絞られる度合を加算した度合は、インオリフィス３２ｂで絞られる度合より小さくなる。

また、貫通孔６３の通路断面積が上述した隙間面積より小さくなるように、貫通孔６３の通路断面積は設定されている。このことは、可動プレート６０が離座を開始してからボデー側ストッパ面７３に当接するまでの期間において、下流側開口６３ｂから流出した直後の高圧燃料が凹部６４内で絞られる度合が、貫通孔６３で絞られる度合より常時小さくなることを意味する。

ここまで説明した燃料噴射装置１０では、制御装置９から入力される駆動電流によって燃料の噴射が指示されると、電磁制御弁４０の開弁により、アウトオリフィス６２及び流出流路３３を通じた制御室３５から低圧室３８への燃料流出が開始される。これによる制御室３５の圧力降下により、ノズルニードル５０は、噴孔近傍の高圧燃料に押し上げられ、開弁方向へ向けて変位し、噴孔３９からの燃料噴射を開始させる。また、燃料噴射時には可動プレート６０が上流側開口６３ａを閉鎖することで、流入流路３２から流出流路３３へ高圧燃料が漏れ出ることが回避されている。

一方、制御装置９の制御による電磁制御弁４０の閉弁によれば、可動プレート６０を開口壁２７に押し付けていた油圧力が低下する。その結果、可動プレート６０は、流入開口３２ａの燃料圧力によって開口壁２７から離座し、制御室３５への高圧燃料の流入を可能にする。これによる制御室３５の圧力回復によれば、ノズルニードル５０は、閉弁方向に押し下げられて、噴孔３９からの燃料流出を停止させる。

以上の第一実施形態では、可動プレート６０は、摺動面６７及び貫通孔６３を有する。摺動面６７は、往復作動の方向（軸方向）に対して交差する方向（径方向）に可動プレート６０が移動することを規制するよう、シリンダ７０（弁ボデー２０）に接触して摺動する。貫通孔６３は、流入開口３２ａが開いた状態で、第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとを連通させる。これによれば、第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとが摺動面６７により連通されることに加えて、貫通孔６３によっても連通される。

これによれば、可動プレート６０が開口壁２７から離座した直後において、シリンダ７０の第一周壁面７１と摺動面６７との摺動隙間、アウトオリフィス６２及び貫通孔６３を通じて、第一収容室部３７ａの燃料が第二収容室部３７ｂへ移動することになる。よって、貫通孔６３が備えられている分だけ上記移動が促進されるので、流入開口３２ａを開けた直後に制御室３５の燃料圧力（背圧）を迅速に上昇（回復）させることを、摺動隙間を大きくすることなく促進できる。故に、摺動隙間を大きくすることによる可動プレート６０のガタツキ増大を招くことなく背圧上昇の迅速化を促進できるので、噴射特性が不安定になることを抑制しつつ、ノズルニードル５０の閉弁応答性向上を図ることができる。

加えて第一実施形態では、可動プレート６０は、流入開口３２ａを開ける側（離座する側）への作動量を規制するよう、シリンダ７０（弁ボデー２０）のボデー側ストッパ面７３に当接するストッパ面６６を有する。そして貫通孔６３は、ストッパ面６６がシリンダ７０に当接した状態でも、シリンダ７０により閉塞されることなく、第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとの連通状態を維持させる。そのため、可動プレート６０が離座した直後に、貫通孔６３を通じて背圧回復を促進させること加えて、その後、可動プレート６０がシリンダ７０に当接した以降についても、貫通孔６３を通じて背圧回復を促進させることができる。よって、貫通孔６３による背圧回復促進の効果が、当接以降についても発揮される。

加えて第一実施形態では、可動プレート６０は、ストッパ面６６から凹む形状の凹部６４を有し、貫通孔６３の下流側開口６３ｂは凹部６４に位置する。ここで、可動プレート６０は、摺動隙間の分だけ径方向に移動可能な状態、つまりガタツキを有する状態で配置されている。そのため、ボデー側ストッパ面７３を形成する範囲は、少なくとも上記ガタツキの分だけストッパ面６６よりも広い範囲に設定することが望ましい。その場合、本実施形態に反して凹部６４を有していないと、ストッパ面６６が当接した状態でボデー側ストッパ面７３が下流側開口６３ｂを閉塞する懸念が生じる。この懸念に対し本実施形態では、下流側開口６３ｂを凹部６４に位置させるので、貫通孔６３がシリンダ７０で閉塞されないようにすることを、簡素な構成で実現できる。

加えて第一実施形態では、アウトオリフィス６２の通路断面積と複数の貫通孔６３の通路断面積の総和は、インオリフィス３２ｂの通路断面積より大きい。そのため、複数の貫通孔６３及びアウトオリフィス６２で高圧燃料が絞られる度合は、インオリフィス３２ｂで絞られる度合より小さくなる。よって、背圧室部３６へ流入する流量は、貫通孔６３及びアウトオリフィス６２で絞られることよりも、インオリフィス３２ｂで絞られることの方が大きく影響を受けるようになる。故に、背圧室部３６への流入流量を所定量にするべくインオリフィス３２ｂの絞り度合を設定した場合に、上記流入流量が上記所定量より少なくなることを抑制できる。つまり、インオリフィス３２ｂによる絞り度合で上記流入流量をコントロールすることを高精度に実現できる。

加えて第一実施形態では、貫通孔６３の下流側開口６３ｂの外周長に、弁ボデー２０にストッパ面６６が当接した状態における下流側開口６３ｂと弁ボデー２０との離間距離を乗算して得られる面積を隙間面積とする。そして、アウトオリフィス６２の通路断面積と複数の上記隙間面積の総和は、インオリフィス３２ｂの通路断面積より大きい。そのため、下流側開口６３ｂから流出した直後の高圧燃料が凹部６４内で絞られる度合に、アウトオリフィス６２で絞られる度合を加えた絞り度合は、インオリフィス３２ｂで絞られる度合より小さくなる。故に、背圧室部３６への流入流量を所定量にするべくインオリフィス３２ｂの絞り度合を設定した場合に、その流入流量が所定量より少なくなることを抑制できる。つまり、インオリフィス３２ｂによる絞り度合で上記流入流量をコントロールすることを、高精度に実現できる。

加えて第一実施形態では、複数の貫通孔６３の通路断面積は、弁ボデー２０にストッパ面６６が当接した状態での上記隙間面積（当接時隙間面積）より小さい。ということは、ストッパ面６６が当接していない状態での隙間面積（非当接時隙間面積）に対しても、複数の貫通孔６３の通路断面積は小さいことになる。よって本実施形態では、可動プレート６０が離座を開始してからボデー側ストッパ面７３に当接するまでの期間において、下流側開口６３ｂから流出した直後の高圧燃料が凹部６４内で絞られる度合が、貫通孔６３で絞られる度合より常時小さくなる。

故に、可動プレート６０の往復動位置に拘らず、凹部６４内の隙間での絞り度合よりも、貫通孔６３での絞り度合の方が大きくなるので、可動プレート６０の往復動位置に拘らず可動プレート６０の往復動速度を所定速度に保つことが促進される。よって、ノズルニードル５０の閉弁応答性を安定させることができ、駆動部４１への通電時間に対する噴孔３９からの噴射量の関係（噴射特性）が不安定になることを抑制できる。

加えて第一実施形態では、ストッパ面６６は環状に延びる形状である。ここで、本実施形態に反して貫通孔６３が形成されていない場合には、ストッパ面６６がボデー側ストッパ面７３に当接すると、摺動隙間を通じた収容室部３７への燃料流入が遮断されるので、背圧回復が著しく遅くなってしまう。そこで、径方向に延びる溝をストッパ面６６に形成することで上記遮断を回避させようとすると、ストッパ面６６の当接面積が小さくなるので、ストッパ面６６にかかる面圧が高くなり、可動プレート６０が損傷しやすくなる。これに対し本実施形態では、貫通孔６３を備えることにより背圧回復を迅速にできるので、上記溝の必要性を低減できる。故に、貫通孔６３を備えることに起因して、ストッパ面６６は、上記溝を廃止した形状、つまり環状に延びる形状に形成されている。よって、ストッパ面６６にかかる面圧を高くすることなく、背圧回復の迅速化を図ることができる。

加えて第一実施形態では、複数の貫通孔６３が、可動プレート６０の中心線周りに等間隔に配置されている。これによれば、第一収容室部３７ａから第二収容室部３７ｂへ移動する燃料の偏り、つまり第二収容室部３７ｂの径方向における燃料の圧力分布の偏りを低減できる。よって、可動プレート６０が安定して移動することを促進でき、噴射特性が不安定になることを抑制できる。

加えて第一実施形態では、分割壁部７５により制御室３５が収容室部３７及び背圧室部３６に区分けされたうえで、収容室部３７及び背圧室部３６は、絞り孔７７によって互いに連通されている。故に、制御室３５の容積を増加させても、分割壁部７５が無い場合と比較して、背圧室部３６の容積は、小さく抑制され得る。以上によれば、制御室３５からの燃料流出に伴う背圧室部３６の燃料圧力の脈動周期が短くなるため、脈動の早期の収束が可能になる。故に、ノズルニードル５０の開弁方向への変位速度が波打つように変動する事態は、防がれ得る。その結果、電磁制御弁４０の開弁時間に対する燃料噴射量のばらつきが低減され得る。

尚、第一実施形態では、ノズルニードル５０が「ニードル」に相当し、可動プレート６０が「開閉部材」に相当する。

（第二実施形態）
上記第一実施形態では、可動プレート６０に形成される貫通孔６３が２つである。これに対し本実施形態では、図９に示すように、可動プレート６０Ａに形成される貫通孔６３が４つである。本実施形態でも、上記第一実施形態と同様にして、複数の貫通孔６３が、可動プレート６０Ａの中心線周りに等間隔に配置されている。

以上により、本実施形態によれば、複数の貫通孔６３が等間隔に配置されているので、第一収容室部３７ａから第二収容室部３７ｂへ移動する燃料の偏り、つまり第二収容室部３７ｂの径方向における燃料の圧力分布の偏りを低減できる。また、貫通孔６３が４つであるため、２つの場合に比べて、圧力分布の偏り低減を促進できる。

（第三実施形態）
上記第一実施形態では、ストッパ面６６の当接時に貫通孔６３の下流側開口６３ｂを閉塞させないようにするべく、可動プレート６０Ａに凹部６４が形成され、その凹部６４に下流側開口６３ｂが配置されている。また、シリンダ７０のうち可動プレート６０の凹部６４及びストッパ面６６に対向する面は、ボデー側ストッパ面７３を含む平坦な面に形成されている。

これに対し本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、シリンダ７０Ａ（弁ボデー）は、環状のボデー側ストッパ面７３と、ボデー側ストッパ面７３の環状内側に位置してボデー側ストッパ面７３から凹む形状のボデー側凹部７３ａとを有する。また、可動プレート６０Ｂのうちボデー側凹部７３ａ及びボデー側ストッパ面７３に対向する面は、ストッパ面６６を含む平坦な面に形成されている。

そして、貫通孔６３の下流側開口６３ｂは、ボデー側凹部７３ａに対向する位置に設けられている。これにより、ストッパ面６６がボデー側ストッパ面７３に当接している状態であっても、貫通孔６３の下流側開口６３ｂが７０Ａにより閉塞されることを回避でき、第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとの連通を維持できる。

（第四実施形態）
図１２に示す本実施形態は、第一実施形態の変形例である。本実施形態の弁ボデー２２０は、第一実施形態のノズルボデー部材２３（図３参照）に相当するノズルボデー部材２２３に加えて、バルブ収容部材１２３を有している。さらに、本実施形態のシリンダ２７０は、背圧室部３６及び収容室部３７のうちで、背圧室部３６のみを区画する構成とされている。

バルブ収容部材１２３は、金属材料によって円盤状に形成されている。バルブ収容部材１２３は、流路形成部材２２とノズルボデー部材２２３との間に、これらの部材と実質的に同軸に配置されている。バルブ収容部材１２３には、縦孔１３１ａが形成されている。縦孔１３１ａは、軸方向に沿ってバルブ収容部材１２３を貫通している。縦孔１３１ａは、高圧燃料通路３１の一部であって、ノズルボデー部材２２３へ向けて高圧燃料を流通させる。

バルブ収容部材１２３には、収容室部３７が設けられている。バルブ収容部材１２３には、収容室部３７を区画する区画壁として、第一周壁面７１、第二周壁面７２、及び分割壁部７５が形成されている。バルブ収容部材１２３には、可動プレート６０及びサポートスプリング６８が収容されている。サポートスプリング６８は、分割壁部７５の支持面部７６と可動プレート６０との間に、圧縮された状態で配置されている。

シリンダ２７０は、ノズルボデー部材２２３に収容されている。シリンダ２７０は、バルブ収容部材１２３の下端面１２３ａに、ニードルスプリング５３の付勢力によって押し当てられている。背圧室部３６は、バルブ収容部材１２３の分割壁部７５に設けられた絞り孔７７を通じて、収容室部３７と連通している。

以上により、本実施形態に係る燃料噴射装置１０は、背圧室部３６がシリンダ２７０によって区画され、収容室部３７がバルブ収容部材１２３によって区画された構造である。このような構造の燃料噴射装置１０において、本実施形態でも上記第一実施形態と同様の貫通孔６３及びストッパ面６６が可動プレート６０に形成されている。

（第五実施形態）
図１３に示す本実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。本実施形態の弁ボデー３２０には、第一実施形態のシリンダ７０（図３参照）に替えて、外シリンダ３７０及び内シリンダ１７０が設けられている。

外シリンダ３７０は、金属材料により、制御室３５の全体の周囲を囲む円筒状に形成されている。外シリンダ３７０の内周壁には、第一周壁面７１及び第三周壁面７９に加えて、摺動壁部７４及び規制部７８が形成されている。摺動壁部７４は、外シリンダ３７０の軸方向にて、第一周壁面７１と第三周壁面７９の間に形成されており、第一周壁面７１と軸方向に連続している。摺動壁部７４の内径は、第一周壁面７１の内径と実質的に同一であり、内シリンダ１７０の外径とも実質的に同一である。規制部７８は、摺動壁部７４と第三周壁面７９との間に形成された径方向の段差である。規制部７８は、内シリンダ１７０との当接により、ノズルニードル５０に近接する方向への内シリンダ１７０の変位を規制する。

内シリンダ１７０は、金属材料により、有底の円筒状に形成されている。内シリンダ１７０は、可動プレート６０と軸方向に間隔を開けて並ぶ配置にて、外シリンダ３７０の内側に収容されている。内シリンダ１７０は、摺動壁部７４に内嵌されており、外シリンダ３７０の軸方向に沿って、摺動壁部７４に対し摺動可能である。内シリンダ１７０には、第二周壁面７２及び分割壁部７５が設けられている。

分割壁部７５は、内シリンダ１７０の底壁１７１によって形成されている。底壁１７１において収容室部３７に臨む内側面が支持面部７６となる。支持面部７６には、サポートスプリング６８が載置されている。支持面部７６に作用するサポートスプリング６８の復元力により、内シリンダ１７０は、底壁１７１を規制部７８に当接させた初期位置に戻される。また、底壁１７１の中央に形成された貫通開口が、絞り孔７７となっている。

以上により、本実施形態に係る燃料噴射装置１０は、収容室部３７と背圧室部３６とに制御室３５を区分けした構造である。このような構造の燃料噴射装置１０において、本実施形態でも、上記第一実施形態と同様の貫通孔６３及びストッパ面６６が可動プレート６０に形成されている。

（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記各実施形態では、貫通孔６３が複数形成されているが、貫通孔６３は１つであってもよい。また、上記各実施形態では、複数の貫通孔６３が等間隔に形成されているが、等間隔でなくてもよい。また、上記各実施形態では、可動プレート６０は、シリンダ７０に当接するストッパ面６６を有しているが、ストッパ面６６を廃止してもよい。

上記各実施形態では、貫通孔６３は、ストッパ面６６がシリンダ７０に当接した状態でも、シリンダ７０により閉塞されることなく、第一収容室部３７ａと第二収容室部３７ｂとの連通状態を維持させるように配置されている。これに対し、上記当接の状態でシリンダ７０に閉塞される位置に貫通孔６３が形成されていてもよい。特にこの場合には、凹部６４及びボデー側凹部７３ａは廃止されていてもよい。

上記各実施形態では、貫通孔６３の上流側開口６３ａは、流入開口３２ａに対して可動プレート６０の径方向外側に位置しているが、流入開口３２ａに対して径方向内側に位置していてもよい。

上記第一実施形態では、サポートスプリングを支持する分割壁部のような支持部材が、シリンダと一体で設けられていた。また上記第四，第五実施形態では、サポートスプリングを支持する支持部材が、バルブ収容部材及び内シリンダとして、各シリンダとは別体で設けられていた。以上のように、制御室の区分けする構造を実現するための各部材の構成は、適宜変更されてよい。

上記第一実施形態では、軸方向から見て、貫通孔６３の外周面が凹部６４の内周面に接するように貫通孔６３は配置されている。これに対し、貫通孔６３の外周面と凹部６４の内周面とが離間する位置に貫通孔６３が形成されていてもよい。

上記実施形態では、可動プレートを付勢するサポートスプリングとして、コイルスプリングが用いられていた。しかし、可動プレートを付勢する付勢部材は、例えば板バネ等であってもよい。

上記実施形態では、電磁制御弁が制御室からの燃料流出を制御していた。しかし、燃料噴射装置は、電磁制御弁に替えて、ピエゾアクチュエータを有する制御弁を備えていてもよい。また上記実施形態では、燃料として軽油を噴射する燃料噴射装置に本開示の制御室の分割構造を適用した例を説明した。しかし、上記の制御室の分割構造は、軽油以外の燃料を噴射する燃料噴射装置にも適用可能である。

１０ 燃料噴射装置、２０，２２０，３２０ 弁ボデー、 ３２ 流入流路、 ３２０ 弁ボデー、 ３２ｂ インオリフィス、 ３３ 流出流路、 ３５ 制御室、 ３９ 噴孔、 ４２ 制御弁体、 ５０ ニードル、 ６０ 開閉部材、 ６２ アウトオリフィス、 ６３ 貫通孔、 ６３ｂ 下流側開口、 ６４ 凹部、 ６６ ストッパ面、 ６７ 摺動面、 ７３ ボデー側ストッパ面、 ７３ａ ボデー側凹部。

Claims (6)

1. 燃料を噴射する噴孔（３９）が形成され、燃料が充填される制御室（３５）、前記制御室に燃料を流入させる流入流路（３２）、及び前記制御室から燃料を流出させる流出流路（３３）が内部に設けられる弁ボデー（２０，２２０，３２０）と、
   前記制御室の燃料圧力の変動によって、前記噴孔を開閉するように作動するニードル（５０）と、
   前記流出流路を開閉することで、前記制御室の燃料圧力を制御する制御弁体（４２）と、
   前記制御室から前記流出流路へ流出する燃料の流量を規定するアウトオリフィス（６２）を有するとともに、前記制御室に収容されて前記流入流路を開閉するように往復作動する開閉部材（６０）と、
   を備え、
   前記開閉部材は、
   前記往復作動の方向に対して交差する方向に前記開閉部材が移動することを規制するよう、前記弁ボデーに接触して摺動する摺動面（６７）と、
   前記開閉部材が前記流入流路を開けた状態で、前記制御室のうち前記開閉部材に対して前記流入流路の側の領域と前記ニードルの側の領域とを連通させる貫通孔（６３）と、
   前記流入流路を開ける側への作動量を規制するよう、前記弁ボデーに当接するストッパ面（６６）と、
   を有しており、
   前記貫通孔は、前記ストッパ面が前記弁ボデーに当接した状態でも、前記弁ボデーにより閉塞されることなく前記連通を維持させ、
   前記弁ボデーは、前記ストッパ面に当接するボデー側ストッパ面（７３）、及び前記ボデー側ストッパ面から凹む形状のボデー側凹部（７３ａ）を有し、
   前記貫通孔の下流側開口（６３ｂ）は、前記ボデー側凹部に対向する燃料噴射装置。
2. 前記弁ボデーは、前記流入流路から前記制御室へ流入する燃料の流量を規定するインオリフィス（３２ｂ）を有し、
   前記アウトオリフィスの通路断面積と前記貫通孔の通路断面積の総和は、前記インオリフィスの通路断面積より大きい請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記弁ボデーは、前記流入流路から前記制御室へ流入する燃料の流量を規定するインオリフィス（３２ｂ）を有し、
   前記貫通孔の下流側開口（６３ｂ）の外周長に、前記弁ボデーに前記ストッパ面が当接した状態における前記下流側開口と前記弁ボデーとの離間距離を乗算して得られる面積を隙間面積とし、
   前記アウトオリフィスの通路断面積と前記隙間面積の総和は、前記インオリフィスの通路断面積より大きい請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記弁ボデーは、前記流入流路から前記制御室へ流入する燃料の流量を規定するインオリフィス（３２ｂ）を有し、
   前記貫通孔の下流側開口（６３ｂ）の外周長に、前記弁ボデーに前記ストッパ面が当接した状態における前記下流側開口と前記弁ボデーとの離間距離を乗算して得られる面積を隙間面積とし、
   前記貫通孔の通路断面積は、前記隙間面積より小さい請求項１～３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
5. 前記ストッパ面は、環状に延びる形状である請求項１～４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
6. 複数の前記貫通孔が、前記開閉部材の中心線周りに等間隔に配置されている請求項１～５のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。

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