JPH0960565A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の噴射切れが素早く行われるとともに燃
料供給圧力が低い場合にも燃料噴射が可能であり、小型
化可能な燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 ニードル弁とともに往復移動する制御ピ
ストン２２の反噴孔側には圧力制御室６５が設けられて
いる。高圧燃料通路と連通する燃料通路６２と圧力制御
室６５との間には、制御ピストン２２の外周壁とインジ
ェクタボディ１３の内周壁とにより環状隙間６４が形成
されている。コモンレール圧力Ｐ_C が高圧になるエンジ
ンの高回転時において環状隙間６４において燃料が流れ
易くなるので、圧力制御室６５への燃料流入を容易にす
ることにより素早い燃料噴射切れを実現することができ
る。また、コモンレール圧力Ｐ_C の低圧時においては圧
力制御室６５の圧力が低下し易くなるので、低圧時にお
いても燃料噴射を可能とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
「内燃機関」をエンジンという）の燃料噴射装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平３−４３６５８号公
報、特開平３−９６５号公報、特開平１−２５７７５３
号公報に開示されているように、ニードル弁の反噴孔側
に設けた圧力制御室の圧力を電磁弁により調整し、燃料
噴射時期および燃料噴射量を制御する燃料噴射装置が知
られている。このような燃料噴射装置の一例を図１０お
よび図１１に示す。図１０および図１１に示す燃料噴射
装置は、図示しない蓄圧管（以下、「蓄圧管」をコモン
レールという）で蓄圧した高圧燃料をインジェクタに供
給する蓄圧式燃料噴射装置である。

【０００３】図１０に示すように、インジェクタ１００
内にはニードル弁１０１、プレッシャピン１０２および
制御ピストン１０３が往復移動可能に収容されており、
プレッシャピン１０２はスプリング１０４により図１０
の下方に付勢されている。制御ピストン１０３の反噴孔
側には圧力制御室１１０が設けられている。コモンレー
ルから供給された高圧燃料は、燃料フィルタ１１１を通
して燃料通路１１２から圧力制御室１１０に供給される
とともにニードル弁１０１の外周に設けられた燃料溜ま
り１０５にも供給される。図１１に示すように、高圧燃
料通路１１２と圧力制御室１１０との間には燃料供給絞
り孔１１３が設けられており、圧力制御室１１０の燃料
流出側には電磁弁１２０により開閉制御される燃料流出
絞り孔１１４が設けられている。燃料流出絞り孔１１４
の流路抵抗は燃料供給絞り孔１１３の流路抵抗よりも小
さい。

【０００４】電磁コイル１２３への通電オフ時、電磁弁
１２０の弁部材１２１はスプリング１２２の付勢力によ
り図１０の下方に付勢され燃料流出絞り孔１１４を閉塞
している。電磁弁１２０の閉弁時、ニードル弁１０１が
スプリング１０４の付勢力および圧力制御室１１０の燃
料圧力からニードル弁１０１の閉弁方向に受ける力は、
燃料溜まり１０５からニードル弁１０１の開弁方向に受
ける力よりも大きいので、インジェクタ１００から燃料
は噴射されない。

【０００５】電磁コイル１２３への通電オン時、電磁コ
イル１２３に発生する磁力により弁部材１２１は図１０
の上方にリフトされ圧力制御室１１０と低圧側とが連通
する。電磁弁１２０が開弁し燃料流出絞り孔１１４から
圧力制御室１１０内の高圧燃料が流出すると圧力制御室
１１０内の圧力が低下する。圧力制御室１１０内の燃料
圧力が所定圧以下になるとニードル弁１０１は図１０の
上方にリフトし、インジェクタ１００から燃料が噴射さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０および図１１に
示すようなインジェクタ１００では、コモンレールから
インジェクタ１００に供給される燃料供給圧力（以下、
コモンレールからインジェクタに供給される燃料供給圧
力をコモンレール圧力という）Ｐ_C が低下するにしたが
い、コモンレール圧力Ｐ_C および圧力制御室１１０内の
圧力Ｐ_V に比較してスプリング１０４の付勢力が相対的
に大きくなるため、インジェクタ１００から燃料噴射を
可能とするためにはコモンレール圧力Ｐ_C が低下するに
したがい制御室圧力比Ｐ_V ／Ｐ_C （以下、Ｐ_V ／Ｐ_C を
ｋｐｓという）を小さくする必要がある。つまり、コモ
ンレール圧力Ｐ_C の低下よりも圧力制御室１１０内の圧
力Ｐ _V をさらに低下させる必要がある。例えば、スプリ
ング１０４のセット荷重を６０Ｎ、制御ピストン１０３
の外径を５mm、ニードル弁１０１の最大外径を４mm、ニ
ードル弁１０１のシート径を２．２５mmとした場合にイ
ンジェクタ１００から噴射可能な制御室圧力比ｋｐｓの
条件を図１２に示す。図１２から判るように、コモンレ
ール圧力Ｐ_C が低下するにしたがい制御室圧力比ｋｐｓ
は徐々に減少する必要がある。

【０００７】図１０および図１１に示すように圧力制御
室の燃料流入側および燃料流出側に絞り孔を設けたもの
では、燃料流入絞り孔１１３の流量係数：Ｃ₁ 、流路面
積：Ａ₁ 、燃料流出絞り孔１１４の流量係数：Ｃ₂ 、流
路面積：Ａ₂ とすると、制御室圧力比ｋｐｓは次式(1)
で表される。 ｋｐｓ＝（Ｃ₁ ×Ａ₁)² ／（（Ｃ₁ ×Ａ₁)² ＋( Ｃ₂ ×Ａ₂)² ）・・・(1) つまり、燃料流入絞り孔１１３および燃料流出絞り孔１
１４の形状が決まれば制御室圧力比ｋｐｓはコモンレー
ル圧力Ｐ_C に関係なく一定である。ここで制御室圧力比
ｋｐｓを小さくしコモンレール圧力Ｐ_C が低圧でも噴射
可能とするためには、式(1)よりＡ₁ を小さくするか、
Ａ₂ を大きくする必要がある。Ａ₂ を大きくする、つま
り弁部材１２１のシート面積を大きくすると弁部材１２
１が圧力制御室１１０から開弁方向に受ける油圧力が大
きくなるので、弁部材１２１を閉弁方向に付勢するスプ
リング１２２の付勢力を大きくする必要がある。これに
伴い弁部材１２１を開弁方向に吸引する電磁コイル１２
３を大きくする必要があるため電磁弁自体の体格が大き
くなってしまうという問題がある。一方Ａ₁ を小さくす
ると、燃料供給絞り孔１１３の流路抵抗が大きくなるの
で高圧燃料が高圧燃料通路１１２から圧力制御室１１０
に流入しにくくなる。圧力制御室１１０に高圧燃料が流
入しにくくなると次に述べるような問題点が生じる。

【０００８】燃料噴射装置への要求の一つとしてエミッ
ション向上のために燃料の噴射切れを素早く行うことが
求められている。燃料の噴射切れを素早く行うことは、
当然短い時間内で燃料噴射を終了するということである
が、エンジンへの影響を考えた場合、時間ではなくクラ
ンク角度が重要であり小さな回転角度範囲内において最
大噴射状態から噴射を終了することが求められる。ま
た、噴射開始から噴射終了までの定められたクランク回
転角度内に定められた量の燃料を噴射するためには、エ
ンジン高回転時ほど短時間で噴射を終了する必要がある
ため、一般的にエンジン高回転時ほどコモンレール圧力
を高くしている。したがって、コモンレール圧力が高く
なるほど短い時間で最大噴射状態から噴射終了する必要
があるといえる。ここで、燃料の噴射切れを素早く行う
ためには、ニードル弁１０１の閉弁速度を速くする必要
がある。そのためには、電磁弁１２０により燃料流出絞
り孔１１４を閉塞したのち燃料供給絞り孔１１３から高
圧燃料を大量に素早く圧力制御室１１０に供給する必要
がある。燃料供給絞り孔１１３から大量の高圧燃料を圧
力制御室１１０に供給するためには燃料供給絞り孔１１
３の流路面積Ａ₁ は大きいほうが望ましいため、流路面
積Ａ₁ が小さくなると燃料の噴射切れが悪化するという
問題がある。

【０００９】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、燃料の噴射切れが素早く行われる
とともに燃料供給圧力が低い場合にも燃料噴射が可能で
あり、小型化可能な燃料噴射装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（解決手段）前記目的を達成するための本発明の請求項
１記載の燃料噴射装置は、エンジンの各気筒ごとに設け
られたインジェクタに高圧燃料を供給し、前記インジェ
クタの噴射ノズルから各気筒の燃焼室に燃料を噴出する
燃料噴射装置であって、噴射ノズルの噴孔に高圧燃料を
供給可能な高圧燃料通路と前記噴孔とを断続する弁部材
と、前記弁部材の反噴孔側に設けられ前記高圧燃料通路
から供給される燃料圧力により前記弁部材を前記噴孔遮
断方向に付勢する圧力制御室と低圧燃料通路とを断続す
る電磁弁とを備え、前記圧力制御室と前記低圧燃料通路
との間に前記圧力制御室から前記低圧燃料通路に流出す
る燃料量を制限する第１の絞り孔を設け、前記高圧燃料
通路側と前記圧力制御室側との差圧に対する前記第１の
絞り孔の前記圧力制御室側と前記低圧燃料通路側との差
圧の比が前記高圧燃料通路の燃料圧力が下降するにした
がい小さくなる流量制限機構を前記高圧燃料通路から前
記圧力制御室への燃料供給経路中に設けることを特徴と
する燃料噴射装置。

【００１１】本発明の請求項２記載の燃料噴射装置は、
請求項１記載の燃料噴射装置において、前記流量制限機
構は前記弁部材の外周壁と前記弁部材を往復移動可能に
支持するシリンダの内周壁とにより形成される環状隙間
であることを特徴とする。本発明の請求項３記載の燃料
噴射装置は、請求項２記載の燃料噴射装置において、前
記高圧燃料通路と前記環状隙間との間の前記弁部材の外
周壁または前記シリンダの内周壁に環状溝を設けること
を特徴とする。

【００１２】本発明の請求項４記載の燃料噴射装置は、
請求項２または３記載の燃料噴射装置において、前記環
状隙間の軸方向形成範囲において前記弁部材を中空状に
形成することを特徴とする。本発明の請求項５記載の燃
料噴射装置は、請求項２、３または４記載の燃料噴射装
置において、前記流量制限機構として前記環状隙間に加
え前記高圧燃料通路と前記圧力制御室とを連通する絞り
通路を少なくとも一つ備えることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項６記載の燃料噴射装置は、
請求項５記載の燃料噴射装置において、前記絞り通路
は、第２の絞り孔および絞り溝通路の少なくとも一つを
有することを特徴とする。本発明の請求項７記載の燃料
噴射装置は、請求項６記載の燃料噴射装置において、前
記第２の絞り孔は前記弁部材の内部に設けられ、前記絞
り溝通路は前記弁部材の外周壁にほぼ軸方向に沿って設
けられることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項８記載の燃料噴射装置は、
請求項４記載の燃料噴射装置において、前記弁部材に設
けられた中空部は前記圧力制御室と連通し、前記流量制
限機構として前記環状隙間に加え前記高圧燃料通路と前
記中空部とを連通する第２の絞り孔を設けることを特徴
とする。本発明の請求項９記載の燃料噴射装置は、請求
項１〜８のいずれか一項記載の燃料噴射装置において、
蓄圧管において蓄圧された高圧燃料を前記インジェクタ
に供給することを特徴とする。

【００１５】（作用および発明の効果）本発明の請求項
１または２記載の燃料噴射装置によると、圧力制御室と
低圧燃料通路との間に圧力制御室から低圧燃料通路に流
出する燃料量を制限する第１の絞り孔を設け、高圧燃料
通路側と圧力制御室側との差圧に対する第１の絞り孔の
圧力制御室側と低圧燃料通路側との差圧の比が高圧燃料
通路の燃料圧力が下降するにしたがい小さくなる流量制
限機構を高圧燃料通路から圧力制御室への燃料供給経路
中に設けている。

【００１６】このため、高圧燃料通路の燃料圧力が上
昇するにしたがい流量制限機構において燃料が流れ易く
なるので、電磁弁の閉弁時において圧力制御室の圧力が
素早く上昇する。すると弁部材の下降速度が上昇するの
で燃料の噴射切れが素早く行われることにより排ガス中
に排出される有害物質を低減できる。また高圧燃料通
路の燃料圧力が下降するにしたがい流量制限機構の流路
抵抗が大きくなるので、第１の絞り孔の流路面積を大き
くすることなく高圧燃料通路の燃料圧力が低い場合にお
いても燃料を噴射可能な程度に圧力制御室の燃料圧力が
低下する。

【００１７】本発明の請求項３記載の燃料噴射装置によ
ると、高圧燃料通路と環状隙間との間の弁部材の外周壁
またはシリンダの内周壁に環状溝を設けることにより、
環状溝に燃料が一様に案内されて環状隙間の円周方向の
圧力分布が均一になるのでシリンダに対する弁部材の偏
心を防止することができる。本発明の請求項４記載の燃
料噴射装置によると、請求項２または３記載の構成に加
え、環状隙間の軸方向形成範囲において弁部材を中空状
に形成することにより、弁部材の環状隙間における剛性
が低下して環状隙間が燃料圧力により広がるため燃料圧
力が高いほど環状隙間の流路抵抗が減少し易くなる。こ
れにより、高圧燃料通路の燃料圧力が高いほど電磁弁が
開弁状態から閉弁するときに圧力制御室に燃料が速やか
に流入するので燃料の噴射切れが素早く行われる。

【００１８】また、弁部材に形成した空間部の径または
軸方向長を変更することにより他部材の形状を変更する
ことなく環状隙間の流路特性を簡単に調整することがで
きるので設計の自由度が向上する。本発明の請求項５〜
８のいずれか一項記載の燃料噴射装置によると、流量制
限機構として環状隙間に加え高圧燃料通路と圧力制御室
とを連通する絞り通路を少なくとも一つ備えることによ
り、高圧燃料通路と圧力制御室間における流路特性の調
整のための設計自由度が向上する。

【００１９】本発明の請求項９記載の燃料噴射装置によ
ると、蓄圧管において蓄圧された高圧燃料を前記インジ
ェクタに供給することにより、燃料噴射時期および燃料
噴射を高精度に制御できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例による蓄圧式燃料噴
射装置を図１および図２に示す。図２に示す燃料噴射装
置のインジェクタ１には図示しないコモンレールで蓄圧
された高圧燃料が図示しない燃料配管を介して供給され
ている。

【００２１】インジェクタ１の下端部に設けられた噴射
ノズル１０のノズルボディ１１には噴孔１１ａを開閉す
るニードル弁２０が往復移動可能に収容されている。ノ
ズルボディ１１およびインジェクタボディ１３はディス
タンスピース１２を挟んでリテーニングナット１４で結
合されている。ニードル弁２０の反噴孔側には、プレッ
シャピン２１、およびこのプレッシャピン２１と反噴孔
側で接触あるいは連結する制御ピストン２２が配設され
ている。プレッシャピン２１はスプリング２３内に貫挿
されており、スプリング２３はプレッシャピン２１を図
２の下方に付勢している。制御ピストン２２の反噴孔側
には圧力制御室６５が設けられている。

【００２２】ニードル弁２０、プレッシャピン２１およ
び制御ピストン２２は噴孔１１ａと後述する高圧燃料通
路６１とを断続する弁部材を構成している。また、ノズ
ルボディ１１およびインジェクタボディ１３は、ニード
ル弁２０、プレッシャピン２１および制御ピストン２２
からなる弁部材を往復移動可能に支持するシリンダを構
成している。

【００２３】燃料フィルタ６０から高圧燃料通路６１に
導入した高圧燃料は、ニードル弁２０周囲に環状に形成
された燃料溜まり２４と圧力制御室６５とに供給されて
いる。燃料溜まり２４内の高圧燃料の圧力はニードル弁
２０をリフト方向つまりインジェクタ１の開弁方向に付
勢し、圧力制御室６５内の高圧燃料の圧力は制御ピスト
ン２２を図２の下方つまりインジェクタ１の閉弁方向に
付勢する。

【００２４】燃料通路６７は制御ピストン２２およびニ
ードル弁２０の摺動クリアランスからのリーク燃料を回
収するための低圧燃料通路であり、低圧燃料通路３２ａ
に連通している。電磁弁３０は、圧力制御室６５と低圧
燃料通路３２ａとを断続する電磁二方弁である。平板弁
座３１およびシリンダ３２はリテーニングナット３３に
よりインジェクタボディ１３と連結され、電磁弁３０の
コア３４はリテーニングナット３３の端部にかしめられ
ている。平板弁座３１には圧力制御室６５と低圧燃料通
路３２ａとを連通可能な第１の絞り孔としての燃料流出
絞り孔６６が形成されている。電磁コイル３５はコア３
４内に巻装されており、コネクタ４０から電力が供給さ
れる。低圧燃料通路３２ａ、３３ａ、コア３４内に形成
された燃料通路３４ａ、スクリュウナット４１に形成さ
れた燃料通路４１ａを通してインジェクタ１内の余剰燃
料が排出される。

【００２５】弁部材３６はシリンダ３２の内壁に往復移
動可能に支持されており、弁部材３６の先端に球状部材
３７が摺動自在に支持されている。弁部材３６はスプリ
ング３９により燃料流出絞り孔６６を閉塞する方向に付
勢されている。弁部材３６の電磁コイル３５側にはアー
マチャ３８が固定されている。電磁コイル３５への通電
オン時、電磁コイル３５に発生する磁力により弁部材３
６はアーマチャ３８とともにスプリング３９の付勢力に
抗してリフトされ球状部材３７が平板弁座３１から離座
する。すると、燃料流出絞り孔６６を介して圧力制御室
６５と低圧燃料通路３２ａとが連通する。

【００２６】燃料通路６２は高圧燃料通路６１と連通し
ており、図１に示すように、燃料通路６２と対向する制
御ピストン２２の外周壁に環状溝２２ａが形成されてい
る。この環状溝２２ａにより環状通路６３が形成されて
いる。制御ピストン２２の外周壁とインジェクタボディ
１３の内周壁との間には所定の摺動クリアランスが形成
されており、この摺動クリアランスにより環状通路６３
の圧力制御室６５側に環状隙間６４が形成されている。
環状通路６３のニードル弁側よりも圧力制御室側の方が
摺動クリアランスによるシール長が短いので、燃料通路
６２から環状通路６３に導入された高圧燃料は環状通路
６３から環状隙間６４を介して圧力制御室６５に導入さ
れ易くなっている。また、制御ピストン２２の外壁に環
状通路６３を形成することにより、燃料通路６２から供
給される高圧燃料が制御ピストン２２の外周に均一に導
入されインジェクタボディ１３に対して制御ピストン２
２が偏心することを防止している。

【００２７】次に、インジェクタ１の作動について説明
する。 (1)電磁コイル３５への通電オフ時、弁部材３６はスプ
リング３９の付勢力により平板弁座３１に付勢されてお
り燃料流出絞り孔６６は閉塞されている。このため圧力
制御室６５の圧力Ｐ_V はコモンレール圧力Ｐｃと等しく
なっている。ここで燃料溜まり２４内の圧力からニード
ル弁２０が図２の上方に受ける力は、スプリング２３の
付勢力および圧力制御室６５内の圧力から制御ピストン
２２が図２の下方に受ける力の和よりも小さいのでニー
ドル弁２０は噴孔１１ａを閉塞している。

【００２８】(2) 電磁コイルへ３５への通電オン時、ア
ーマチャ３８はコア３４との間に発生する磁力により図
２の上方に吸引され弁部材３６とともに球状部材３７が
リフトする。これにともない燃料流出絞り孔６６は低圧
燃料通路３２ａと連通するので圧力制御室６５内の高圧
燃料が燃料流出絞り孔６６から低圧燃料通路３２ａに流
出する。圧力制御室６５から燃料流出絞り孔６６を経て
高圧燃料が低圧側に流出するのに伴い環状隙間６４をへ
て燃料通路６２から高圧燃料が圧力制御室６５に流入す
る。

【００２９】電磁弁３０の開弁時において、燃料流出絞
り孔６６を通って流出する燃料流量Ｑ_Or、環状隙間６４
を経由して燃料通路６２から圧力制御室６５に流入する
燃料流量Ｑ_CLは一般的に次式(2)、(3)で表される。 Ｑ_or＝Ｃ₂ ×Ａ₂ ×ＳＱＲＴ（２×△Ｐ_or／ρ）・・・(2) Ｃ₂ ：燃料流出絞り孔の流量係数、Ａ₂ ：燃料流出絞り
孔の流路面積 △Ｐ_or：Ｐ_V と低圧燃料通路（ドレン圧≒０）との差圧 ρ：燃料密度 Ｑ_CL＝（π×Ｄ_P ×ｈ³ ×△Ｐ_CL）／（１２×μ×Ｌ）・・・(3) Ｄ_P ：制御ピストン径、ｈ：環状隙間間隔 μ：燃料の粘性係数、Ｌ：環状隙間の軸方向長 △Ｐ_CL：Ｐ_C −Ｐ_V Ｑ_orは差圧△Ｐ_orの平方根に比例し、Ｑ_CLは差圧△Ｐ_CL
に比例する。電磁弁３０が開弁し燃料流出絞り孔６６と
低圧燃料通路３２ａとが連通しているとき、Ｑ_orとＱ_CL
とは等しくなっている。またＱ_orおよびＱ_CLはコモンレ
ール圧力Ｐ_C が高いほど多くなる。第１実施例では、Ｐ
_C ＝１５０MPa において、△Ｐ_or：△Ｐ_CL＝１：１、△
Ｐ_or／△Ｐ_CL＝１になるように設定されており、このと
きｋｐｓ＝０．５である。コモンレール圧力Ｐ_C が１５
０MPa よりも小さくなりＱ_orおよびＱ_CLが１／４になれ
ば式(2)および(3)より△Ｐ_orおよび△Ｐ_CLはそれぞれ１
／１６、１／４となるのでその比は△Ｐ_or：△Ｐ_CL＝
１：４、△Ｐ_or／△Ｐ_CL＝１／４となる。このときｋｐ
ｓ＝０．２であり、Ｐ_C ＝２３．４MPa である。このよ
うに、コモンレール圧力Ｐ_C が下降すると△Ｐ_or／△Ｐ
_CLおよび制御室圧力比ｋｐｓが小さくなり、コモンレー
ル圧力Ｐ_C が上昇すると△Ｐ_or／△Ｐ_CLおよび制御室圧
力比ｋｐｓが大きくなる。

【００３０】Ｐ_C ＝１５０MPa においてｋｐｓ＝０．５
となるように設計した場合においてコモンレール圧力Ｐ
_C の高低に伴う制御室圧力比ｋｐｓの変化を図３に示
す。図３においてはインジェクタボディ１３および制御
ピストン２２の高圧燃料による弾性変形は考慮されてい
ない。実際にはコモンレール圧力Ｐ_C の高圧時には弾性
変形により環状隙間間隔ｈは広げられ、コモンレール圧
力Ｐ_C が下降すると高圧時よりも環状隙間間隔ｈが小さ
くなるので、高圧時よりも燃料流出絞り孔６６に対する
環状隙間６４の流路抵抗が大きくなる。このため、コモ
ンレール圧力Ｐ_Cが下降すると高圧時よりも圧力制御室
６５の圧力がさらに低下し易くなる。また、コモンレー
ル圧力Ｐ_C が下降すると高圧時よりも環状隙間間隔ｈが
小さくなるので環状隙間６４における流量が１／４にな
っても環状隙間６４の差圧△Ｐ_CLは１／４まで下がらな
いため、ｋｐｓは０．２よりもさらに小さくなる。

【００３１】第１実施例では、高圧燃料通路６１と圧力
制御室６５との間に環状隙間６４を設け、圧力制御室６
５と低圧燃料通路３２ａとの間に燃料流出絞り孔６６を
設けることにより、環状隙間６４と燃料流出絞り孔６６
との流量特性の違いを利用して図３に示すようなコモン
レール圧力Ｐ_C が下降するほど制御室圧力比ｋｐｓが減
少する特性を有している。このような構成により、特に
素早い燃料噴射切れが要求されるコモンレール圧力Ｐ_C
が高圧になるエンジンの高回転時においては圧力制御室
の燃料流入側を絞り孔で形成するよりも環状隙間で形成
する方が燃料が流れ易くなるので、圧力制御室６５への
燃料流入を容易にすることにより素早い燃料噴射切れを
実現することができる。

【００３２】また第１実施例では、燃料流出絞り孔６６
の流路面積を増大させることなく、環状隙間６４および
燃料流出絞り孔６６の流路特性の違いによりコモンレー
ル圧力Ｐ_C の低圧時においては高圧時よりも制御室圧力
比ｋｐｓが小さくなるので圧力制御室６５の圧力が低下
しやすくなり、コモンレール圧力Ｐ_C の低圧時において
も燃料噴射を可能とすることができる。このため、電磁
弁の体格が大きくならないので装置を小型化できる。

【００３３】（第２実施例）本発明の第２実施例を図４
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。制御ピストン７０の燃料通路６２と対向する
外周壁には環状溝７０ａが形成されており、この環状溝
７０ａにより環状通路６３が形成されている。また、制
御ピストン７０の圧力制御室６５側の端面から環状溝７
０ａ付近まで円柱状の凹部７０ｂが形成されており、こ
の凹部７０ｂにより円柱状の中空部７１が形成されてい
る。

【００３４】電磁弁３０への通電オン時燃料流出絞り孔
６６を介して圧力制御室６５と低圧側とが連通すると、
燃料通路６２から環状隙間６４を介して圧力制御室６５
に高圧燃料が流入する。このとき、制御ピストン７０に
中空部７１が形成されているため制御ピストン７０の剛
性が低下しているので燃料通路６２から流入する高圧燃
料の圧力により制御ピストン７０の弾性変形の度合いが
大きくなる。このため、燃料通路６２から高圧燃料が環
状隙間６４に流入すると環状隙間間隔が第１実施例より
も大きくなり燃料通路６２から圧力制御室６５に燃料が
流入しやすくなるので、特にコモンレール圧力高圧時に
おける燃料噴射切れが素早く行われる。

【００３５】このような構成を有する第２実施例におけ
るコモンレール圧力Ｐ_C と制御室圧力比ｋｐｓの関係を
図５の点線に示す。実線は比較のために示した第１実施
例の特性曲線である。第２実施例では、Ｐ_C ＝１５０MP
a においてｋｐｓ＝０．５となるように環状隙間６４の
軸方向長を第１実施例よりも長くしているため、図５に
おいて点線は実線よりも下側に位置している。図５に示
される点線の特性は他部材の形状を変更することなく制
御ピストン７０に形成する中空部７１の径または深さを
変更することにより容易に調整することができるので、
設計の自由度が向上する。

【００３６】（第３実施例）本発明の第３実施例を図６
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。制御ピストン７２の燃料通路６２と対向する
外周壁には環状溝７２ａが形成されており、この環状溝
７２ａにより環状通路６３が形成されている。また、制
御ピストン７２の圧力制御室６５側の端面から環状溝７
２ａ付近まで円柱状の凹部７２ｂが形成れており、この
凹部７２ｂにより円柱状の中空部７３が形成されてい
る。また環状通路６３と中空部７３とを連通するように
制御ピストン７２を径方向に貫通する第２の絞り孔とし
ての燃料供給絞り孔７４が環状溝７２ａの位置に形成さ
れている。これにより、電磁弁３０への通電オン時燃料
流出絞り孔６６を介して圧力制御室６５から低圧側に燃
料が流出すると、環状隙間６４だけでなく燃料供給絞り
孔７４を介して燃料通路６２から圧力制御室６５に高圧
燃料が供給される。

【００３７】第３実施例においては、高圧の燃料通路６
２から圧力制御室６５に燃料を供給する経路として環状
隙間６４に加え燃料供給絞り孔７４を設けたことによ
り、図７に示すような特性を得ることができる。図７に
おいて実線は制御ピストン７２に形成した中空部により
発生する弾性変形の小さい場合であり、点線は弾性変形
の効果が大きい場合を示している。これらはどちらもＰ
_C ＝１５０MPa においてｋｐｓ＝０．５となるよう設計
した場合である。

【００３８】第３実施例では、環状隙間６４に加え燃料
供給絞り孔７４からも圧力制御室６５に燃料を供給する
ため、コモンレール圧力Ｐ_C と制御室圧力比ｋｐｓとの
関係は環状隙間と絞り孔の特性を合わせた特性を有して
いる。つまり、コモンレール圧力Ｐ_C が上昇するにし
たがい制御室圧力比ｋｐｓも増加する。さらに、弾性
変形の効果の大小にかかわらず特性曲線とｋｐｓ軸との
交点がｋｐｓ＞０に位置する。この特性曲線とｋｐｓ軸
との交点の値は、環状隙間間隔が小さく弾性変形による
影響が無視できる程度であれば前述した式(1)で表すこ
とができる。

【００３９】第３実施例は、第１実施例および第２実施
例に比較して構造が複雑になるがコモンレール圧力Ｐ_C
と制御室圧力比ｋｐｓとの関係に関する設計自由度を高
めることができる。 （第４実施例）本発明の第４実施例を図８に示す。第２
実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。

【００４０】第４実施例では、第３実施例において制御
ピストンに設けた燃料供給絞り孔にかえてインジェクタ
ボディ１３に高圧燃料通路６１と圧力制御室６５とを直
接連通する第２の絞り孔としての燃料供給絞り孔７５を
設けている。第４実施例では環状隙間６４に加えて高圧
燃料通路６１と圧力制御室６５とを連通する燃料供給絞
り孔７５を設けたことにより、第３実施例と同様にコモ
ンレール圧力Ｐ_C と制御室圧力比ｋｐｓとの特性を表す
特性曲線がｋｐｓ軸とｋｐｓ＞０の範囲で交わる。

【００４１】（第５実施例）本発明の第５実施例を図９
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。制御ピストン８０の燃料通路６２と対向する
外周壁には環状溝８０ａが形成されており、この環状溝
８０ａにより環状通路６３が形成されている。制御ピス
トン８０の圧力制御室６５側端面から環状溝８０ａ付近
まで円柱状の凹部８０ｂが形成されており、この凹部８
０ｂにより円柱状の中空部８１が形成されている。また
制御ピストン８０の外周壁には、環状溝８０ａから圧力
制御室６５に向けて軸方向に溝が形成されており、この
溝により絞り溝通路８２が形成されている。絞り溝通路
８２は環状通路６３と圧力制御室６５とを連通してい
る。

【００４２】第５実施例では第３および第４実施例にお
いて形成した燃料供給絞り孔に代えて制御ピストン８０
の外周壁に絞り溝通路８２を設けたことにより第３実施
例および第４実施例と同様に特性曲線がｋｐｓ軸とｋｐ
ｓ＞０の位置で交わる。第５実施例では、制御ピストン
８０の外壁に溝を形成しこの溝により絞り溝通路８２を
形成したが、本発明では、シリンダであるインジェクタ
ボディに溝を形成して絞り溝通路を形成することも可能
である。

【００４３】以上説明した本発明の実施例では、コモン
レールにより蓄圧した高圧燃料をインジェクタに供給す
る蓄圧式燃料噴射装置について説明した、本発明ではコ
モンレールを介さず燃料噴射ポンプからインジェクタに
燃料を供給する燃料噴射装置に本発明の構成を適用する
ことも可能である。また本実施例では、制御ピストンの
外壁に環状溝を設けて環状通路を形成したが、本発明で
はインジェクタボディの内壁に環状溝を設けて環状通路
を形成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射装置の主要
部を示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例による燃料噴射装置のイン
ジェクタを示す断面図である。

【図３】第１実施例におけるコモンレール圧力Ｐ_C と制
御室圧力比ｋｐｓとの関係を示す特性図である。

【図４】本発明の第２実施例による燃料噴射装置の主要
部を示す断面図である。

【図５】第２実施例におけるコモンレール圧力Ｐ_C と制
御室圧力比ｋｐｓとの関係を示す特性図である。

【図６】本発明の第３実施例による燃料噴射装置の主要
部を示す断面図である。

【図７】第３実施例におけるコモンレール圧力Ｐ_C と制
御室圧力比ｋｐｓとの関係を示す特性図である。

【図８】本発明の第４実施例による燃料噴射装置の主要
部を示す断面図である。

【図９】（Ａ）は本発明の第５実施例による燃料噴射装
置の主要部を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の絞り
溝通路を含む制御ピストンの断面図である。

【図１０】従来例のインジェクタを示す断面図である。

【図１１】従来例によるインジェクタの主要部を示す断
面図である。

【図１２】コモンレール圧力Ｐ_C と制御室圧力比ｋｐｓ
との関係において噴射可能領域を示す特性図である。

【符号の説明】

１ インジェクタ １０ 噴射ノズル １１ａ 噴孔 １１ ノズルボディ １３ インジェクタボディ ２０ ニードル弁（弁部材） ２１ プレッシャピストン（弁部材） ２２ 制御ピストン（弁部材） ３０ 電磁弁 ３５ 電磁コイル ６１ 高圧燃料通路 ６２ 燃料通路（高圧燃料通路） ６３ 環状通路 ６４ 環状隙間 ６５ 圧力制御室 ６６ 燃料流出絞り孔（第１の絞り孔） ７１ 中空部 ７４、７５ 燃料供給絞り孔（第２の絞り孔） ８２ 絞り溝通路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の各気筒ごとに設けられたイン
   ジェクタに高圧燃料を供給し、前記インジェクタの噴射
   ノズルから各気筒の燃焼室に燃料を噴出する燃料噴射装
   置であって、 噴射ノズルの噴孔に高圧燃料を供給可能な高圧燃料通路
   と前記噴孔とを断続する弁部材と、 前記弁部材の反噴孔側に設けられ前記高圧燃料通路から
   供給される燃料圧力により前記弁部材を前記噴孔遮断方
   向に付勢する圧力制御室と低圧燃料通路とを断続する電
   磁弁とを備え、 前記圧力制御室と前記低圧燃料通路との間に前記圧力制
   御室から前記低圧燃料通路に流出する燃料量を制限する
   第１の絞り孔を設け、前記高圧燃料通路側と前記圧力制
   御室側との差圧に対する前記第１の絞り孔の前記圧力制
   御室側と前記低圧燃料通路側との差圧の比が前記高圧燃
   料通路の燃料圧力が下降するにしたがい小さくなる流量
   制限機構を前記高圧燃料通路から前記圧力制御室への燃
   料供給経路中に設けることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記流量制限機構は前記弁部材の外周壁
   と前記弁部材を往復移動可能に支持するシリンダの内周
   壁とにより形成される環状隙間であることを特徴とする
   請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 前記高圧燃料通路と前記環状隙間との間
   の前記弁部材の外周壁または前記シリンダの内周壁に環
   状溝を設けることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射
   装置。
4. 【請求項４】 前記環状隙間の軸方向形成範囲において
   前記弁部材を中空状に形成することを特徴とする請求項
   ２または３記載の燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 前記流量制限機構として前記環状隙間に
   加え前記高圧燃料通路と前記圧力制御室とを連通する絞
   り通路を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項
   ２、３または４記載の燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 前記絞り通路は、第２の絞り孔および絞
   り溝通路の少なくとも一つを有することを特徴とする請
   求項５記載の燃料噴射装置。
7. 【請求項７】 前記第２の絞り孔は前記弁部材の内部に
   設けられ、前記絞り溝通路は前記弁部材の外周壁にほぼ
   軸方向に沿って設けられることを特徴とする請求項６記
   載の燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 前記弁部材に設けられた中空部は前記圧
   力制御室と連通し、前記流量制限機構として前記環状隙
   間に加え前記高圧燃料通路と前記中空部とを連通する第
   ２の絞り孔を設けることを特徴とする請求項４記載の燃
   料噴射装置。
9. 【請求項９】 蓄圧管において蓄圧された高圧燃料を前
   記インジェクタに供給することを特徴とする請求項１〜
   ８のいずれか一項記載の燃料噴射装置。