燃料噴射装置
【課題】制御ピストン部材とノズル弁部材との間に形成される中間室への燃料のリークを抑制するとともに、燃料噴射の制御性を向上する燃料噴射装置の提供。
【解決手段】燃料噴射装置１００は導入ポート２５、排出ポート３３及び噴孔１４が形成される本体部１０とノズルニードル５０とコマンドピストン６０とを備える。本体部１０には、ノズルニードル５０とコマンドピストン６０との間にスプリング室１８が形成され、コマンドピストン６０のスプリング室１８の反対側に制御室２０が形成される。制御室２０と排出ポート３３との排出通路３４には当該通路３４と当該ポート３３との連通、遮断を行う弁体８６が設けられる。供給通路２８には入口絞り３０が設けられ、導入側通路３２には入口絞り３０に比べ通路面積が小さい導入側絞り３２ａが形成される。弁体８６が開弁から閉弁状態に移行したとき、スプリング室１８の圧力上昇が制御室２０の圧力上昇よりも遅い。
【解決手段】燃料噴射装置１００は導入ポート２５、排出ポート３３及び噴孔１４が形成される本体部１０とノズルニードル５０とコマンドピストン６０とを備える。本体部１０には、ノズルニードル５０とコマンドピストン６０との間にスプリング室１８が形成され、コマンドピストン６０のスプリング室１８の反対側に制御室２０が形成される。制御室２０と排出ポート３３との排出通路３４には当該通路３４と当該ポート３３との連通、遮断を行う弁体８６が設けられる。供給通路２８には入口絞り３０が設けられ、導入側通路３２には入口絞り３０に比べ通路面積が小さい導入側絞り３２ａが形成される。弁体８６が開弁から閉弁状態に移行したとき、スプリング室１８の圧力上昇が制御室２０の圧力上昇よりも遅い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置の本体部に形成されるノズル室から内燃機関の燃焼室内に噴射する噴孔への燃料の供給を、軸方向に移動することにより断続するノズル弁部材と、ノズル弁部材の軸方向への移動を制御する制御ピストン部材とを有する燃料噴射装置が知られている（特許文献１参照）。ノズル弁部材と制御ピストン部材とが軸方向に並んで配置されている燃料噴射装置において、制御ピストン部材の噴孔とは反対側には制御室が形成され、制御ピストン部材とノズル弁部材との間には中間室が形成される。さらに、この燃料噴射装置は、制御室と排出口との連絡通路に設置され、開弁時に制御室と排出口とを連通し、閉弁時に制御室と排出口との連通を遮断する弁体を有する。この燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室から燃料を連絡通路を介して排出口から排出することで、制御室内の燃料圧力を低下させ、制御ピストン部材をノズル弁部材とは反対方向に移動させ、それによりノズル弁部材を噴孔が開放する方向（開弁方向）に移動させる。また、この燃料噴射装置では、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、制御室に供給される燃料によって制御室内の燃料圧力を上昇させ、制御ピストン部材をノズル弁部材方向に移動させ、それによりノズル弁部材を噴孔が閉塞する方向（閉弁方向）に移動させる。
【０００３】
こういった燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態となっているとき、制御ピストン部材と本体部との隙間より、制御室に供給された燃料が中間室へリークするという問題が発生する。この燃料噴射装置では、制御室だけでなく、中間室へも導入口を介して導入された燃料を供給するようにしている。これにより、弁体が閉弁状態にあるときに制御室及び中間室のそれぞれの圧力をほぼ同じとすることができるので、制御室から中間室への燃料リークを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような中間室への燃料リークを抑制する燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室の燃料だけが主に排出口より排出される。このため、制御室と中間室との圧力差により、制御ピストン部材には、開弁方向の推進力が発生し、ノズル弁部材の開弁方向への移動が促進され、比較的早くノズル弁部材が開弁方向に移動し始める。ところが、ノズル弁部材が、弁体による連絡通路の開弁が完了する前に開弁方向への移動を開始してしまうと、ノズル弁部材の開弁期間が弁体への噴射指令信号の長さ、つまり弁体の開弁期間に対応したものとならなくなるおそれがあり、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。このことを詳細に説明する。ここで、弁体は、噴射指令信号に応じて連絡通路を開閉するようになっている。しかし、噴射指令信号による閉弁指令が、開弁指令から短時間のうちに生じる場合がある。例えば、弁体が完全に開ききる前に閉弁指令が生じる場合と、弁体が完全に開ききってから閉弁指令が生じる場合がある。弁体が完全に開ききる前に閉弁指令が生じる場合では、閉弁指令が生じても弁体の慣性力により閉弁指令直後に閉弁方向には移動しない。一方、弁体が完全に開ききってから閉弁指令が生じる場合では、弁体は閉弁指令直後に閉弁方向に移動する。このように弁体が動作すると、閉弁指令が、弁体が完全に開ききる前に生じる場合の方が、弁体が完全に開ききってから生じる場合よりも、弁体の開弁期間が長くなる場合がある。つまり、弁体の開弁期間が噴射指令信号の長さに対応しなくなる。そうすると、弁体の開弁動作によって開放される連絡通路の開放時間が、噴射指令信号の長さに対応しなくなるので、制御室の圧力の低下期間も噴射指令信号の長さに対応しなくなる。以上により、ノズル弁部材の開弁期間、つまり燃料噴射量が、噴射指令信号の長さに対応しなくなり、燃料噴射の制御性が低下することとなる。
【０００６】
また、上述した燃料噴射装置では、導入口に導入された燃料が中間室に供給されるようになっているため、ノズル弁部材が噴孔を開放しているとき、中間室の圧力は制御室よりも高い状態で維持される。よって、制御ピストン部材には開弁方向の推進力が発生するので、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が妨げられることとなり、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が遅れてしまうおそれがある。これでは、噴孔の閉塞後、直ぐに再び噴孔を開放させる場合、前の噴射における噴孔の閉塞完了時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後してしまい、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、制御ピストン部材とノズル弁部材との間に形成される中間室への燃料のリークを抑制するとともに、燃料噴射の制御性を向上する燃料噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び噴孔が形成された本体部と、
本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により噴孔を開閉するノズル弁部材と、
本体部内において、軸方向に沿ってノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
本体部内には、ノズル弁部材と制御ピストン部材との間に中間室が形成され、制御ピストン部材の中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、制御室と排出口との連絡通路に設置され、開弁時に制御室と排出口とを連通し、閉弁時に制御室と排出口との連通を遮断する弁体を有し、
弁体が、開弁状態から閉弁状態に移行したとき、制御室に供給される燃料によって制御室内の燃料圧力が上昇することに起因して、制御ピストン部材がノズル弁部材方向に移動し、それにより、ノズル弁部材が噴孔を閉塞するものであって、
導入口から制御室への燃料供給通路には、入口絞りが形成され、導入口から中間室への燃料供給通路には、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が小さい供給絞りが形成され、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、中間室の圧力上昇が、制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴としている。
【０００９】
本発明の燃料噴射装置によると、制御室及び中間室には導入口に導入された燃料が供給される。したがって、ノズル弁部材が噴孔を閉塞し、弁体が閉弁状態となっている場合、中間室及び制御室の圧力は、ほぼ同じとなるので、制御室から中間室への燃料のリークが抑制される。
【００１０】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、噴孔が閉塞されており、弁体が閉弁状態となっている場合、制御室からの中間室への燃料のリークは抑制される。しかし、従来の燃料噴射装置では、ノズル弁部材が噴孔を開放しているとき、中間室の圧力は制御室よりも高い状態で維持されるので、制御ピストン部材にはノズル弁部材を開弁方向に引き上げる推進力（開弁方向の推進力）が発生する。この制御ピストン部材の開弁方向の推進力によると、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が妨げられることとなるため、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が遅れてしまうおそれがある。これでは、噴孔の閉塞後、直ぐに再び噴孔を開放させる場合、前の噴射における噴孔の閉塞完了時期と、次の噴射における噴孔の開放時期がとが前後してしまい、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００１１】
これに対し、本発明の燃料噴射装置によると、導入口から制御室への燃料供給通路には、入口絞りが形成され、導入口から中間室への燃料供給通路には、入口絞りよりも通路面積の小さい供給絞りが形成されている。このため、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、導入口から中間室に流入する燃料量を導入口から制御室に流入する燃料量よりも少なくすることができるので、中間室の圧力上昇が制御室の圧力上昇よりも遅れる。この両室の圧力上昇の違いにより、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下し、制御ピストン部材に閉弁方向の推進力が発生する。この制御ピストン部材の閉弁方向の推進力により、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が促進される。このことにより、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔閉塞までの時間（ノズル弁部材の閉弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。このため、前の噴射における噴孔の閉塞時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後することを抑制でき、燃料噴射の制御性が向上する。
【００１２】
以上により、本発明によれば、制御ピストン部材とノズル弁部材との間に形成される中間室への燃料のリークを抑制するとともに、燃料噴射の制御性を向上することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、導入口から制御室への燃料供給通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口に向かって流れる燃料が入口絞りを通過する際、入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として形成され、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、入口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、分岐通路を介して中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５の発明では、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側には、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、連絡通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口へ向かって流れる燃料が出口絞りを通過する際、出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として形成され、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、分岐通路を介して中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項８の発明では、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側には、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、導入口から制御室への燃料供給通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口に向かって流れる燃料が入口絞りを通過する際、入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び連絡通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口へ向かって流れる燃料が出口絞りを通過する際、出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する第２の分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として形成され、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、入口絞り及び出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、第１，２の分岐通路を介して中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００１６】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室の燃料だけが主に排出口より排出されるため、中間室の圧力は制御室の圧力よりも高い状態となる。このため、制御ピストン部材には、開弁方向の推進力が発生し、ノズル弁部材の開弁方向への移動が促進され、比較的早くノズル弁部材が開弁方向に移動し始める。ところが、ノズル弁部材が、弁体による連絡通路の開弁完了前に開弁方向への移動を開始してしまうと、ノズル弁部材の開弁期間、つまり噴孔から噴射される燃料噴射量が、燃料を噴射させるための噴射指令信号の長さに対応したものとならなくなるおそれがある。その結果、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００１７】
請求項２，５，８の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から閉弁状態から開弁状態に移行したとき、導入口から排出口に向かって流れる燃料が入口絞り（請求項２，５）、及び出口絞り（請求項５，８）を通過する際、入口絞り及び出口絞りによって燃料の流速が増加する部位にエジェクタ効果が発生する。そして、これら請求項２，５，８の燃料噴射装置では、導入口から制御室への燃料供給通路、又は制御室から排出口への連絡通路において、入口絞り、又は出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路（請求項８においては、第１，２の分岐通路）が形成されている。これらのことにより、中間室内の燃料が、入口絞り、又は出口絞りにより発生するエジェクタ効果により分岐通路を介して吸い出され、中間室の圧力が制御室よりも低下する。
【００１８】
以上のようにして、弁体が開弁状態に移行したとき、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下するので、制御ピストン部材に、閉弁方向の推進力が発生することとなり、ノズル弁部材の開弁方向への移動が妨げられる。このことにより、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔の開放開始までの時間（ノズル弁部材の開弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ長くすることができる。これにより、弁体による開弁が完了する前にノズル弁部材が開弁方向へ移動するのを抑制することができる。その結果、燃料噴射量を噴射指令信号の長さに対応したものとすることができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【００１９】
特に、請求項８の燃料噴射装置では、入口絞り及び出口絞りにより発生するエジェクタ効果により、中間室内の燃料が二つの分岐通路を介して吸い出されるので、先の請求項２，５の燃料噴射装置よりも、中間室の圧力を低くすることができる。したがって、制御ピストン部材に発生する閉弁方向の推進力を、請求項２，５のものに比べ大きくすることができる。よって、ノズル弁部材の開弁時間を、請求項２，５のものに比べ長くすることができる。
【００２０】
特に、請求項３の発明では、分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。また、請求項６の発明では、分岐通路は、出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。さらに、請求項９の発明では、第１の分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であり、第２の分岐通路は、出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２１】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐している点である。入口絞り、又は出口絞りの形成部位では、当該絞りを燃料が通過することにより、燃料の流速が最も速くなる。したがって、発生するエジェクタ効果も最も大きくなる。入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐通路を分岐するように構成することによれば、中間室内の燃料の吸出し効果を大きくすることができる。
【００２２】
請求項４の発明では、制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項７の発明では、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、分岐通路は、出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２４】
さらに、請求項１０の発明では、制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、第１の分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であり、第２の分岐通路は、出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２５】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口側拡大部の側面、又は出口側拡大部の側面から分岐している点である。入口側拡大部及び出口側拡大部のそれぞれの通路面積は、それぞれ入口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りの通路面積よりも大きくなっている。このため、入口側拡大部及び出口側拡大部の各径方向の長さは、それぞれ入口絞りの径方向及び出口絞りの径方向の長さよりも長くなる。ゆえに、分岐通路の接続可能領域が、入口絞り及び出口絞りの分岐通路の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、制御室への燃料供給通路又は連絡通路に対する分岐通路の接続が、分岐通路を入口絞り形成部位又は出口絞り形成部位に接続するよりも容易となる。
【００２６】
また、請求項８〜１０の発明では、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路の両通路から燃料が中間室に供給されることとなるため、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を長期間維持することができないおそれがある。これでは、ノズル弁部材の閉弁時間の短縮が困難となる可能性がある。
【００２７】
これに対し、請求項１１の発明では、第１の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００２８】
また、請求項１２の発明では、第２の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室と排出口との連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００２９】
これらの発明によれば、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路のうち、逆止弁が設けられていない通路のみから、燃料が、中間室に供給されることとなる。これにより、請求項８〜１０の発明のように第１，２の分岐通路を設けた燃料噴射装置であっても、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を極力長く維持することができるとともに、ノズル弁部材の閉弁時間を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。
【００３０】
請求項１〜１２の発明の燃料噴射装置によると、弁部材が開弁状態から閉弁状態に移行するとき、及び閉弁状態から開弁状態に移行するとき、制御ピストン部材にはノズル弁部材に向かう推進力が発生するので、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられ、これらは一体に移動することとなる。しかし、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞すると、制御室と中間室の圧力はほぼ同じとなるので、制御ピストン部材に発生する推進力が弱まる。そうすると、制御ピストン部材とノズル弁部材とが離れてしまうおそれがある。この状態で、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行すると、ノズル弁部材の移動が不安定となり、噴孔からの燃料噴射特性がばらつき、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００３１】
これに対し、請求項１３の発明では、制御ピストン部材をノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴としている。これにより、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられることとなる。この付勢手段の押し付け作用によれば、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞した後であっても、制御ピストン部材とノズル弁部材との当接を維持することができる。その結果、ノズル弁部材の移動を安定させることができるので、噴孔からの燃料噴射特性のばらつきを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【００３２】
請求項１４の発明では、供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び噴孔が形成された本体部と、
本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により噴孔を開閉するノズル弁部材と、
本体部内において、軸方向に沿ってノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
本体部内には、ノズル弁部材と制御ピストン部材との間に中間室が形成され、制御ピストン部材の中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、制御室と排出口との連絡通路に設置され、開弁時に制御室と排出口とを連通し、閉弁時に制御室と排出口との連通を遮断する弁体を有し、
弁体が、閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室が排出口に連通することによって制御室内の燃料圧力が低下することに起因して、制御ピストン部材が制御室の方向に移動し、それにより、ノズル弁部材が噴孔を開放するものであって、
導入口から制御室への燃料供給通路、及び制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側の少なくとも一方には、絞り部が形成されており、
導入口から制御室への燃料供給通路、及び連絡通路のうち、絞り部が形成された通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口に向かって流れる燃料が絞り部を通過する際、絞り部によって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として本体部に形成され、
弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、絞り部を通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００３３】
請求項１４の発明の燃料噴射装置によると、弁体が閉弁状態となっている場合、制御室及び中間室には導入口に導入された燃料が供給されるので、ノズル弁部材が噴孔を閉弁する。また、この場合、中間室及び制御室の圧力は、ほぼ同じとなる。よって、制御室から中間室への燃料のリークは抑制される。
【００３４】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室の燃料だけが主に排出口より排出されるため、中間室の圧力は制御室の圧力よりも高い状態となる。このため、制御ピストン部材には、開弁方向の推進力が発生し、ノズル弁部材の開弁方向への移動が促進され、比較的早くノズル弁部材が開弁方向に移動し始める。ところが、ノズル弁部材が、弁体による連絡通路の開弁完了前に開弁方向への移動を開始してしまうと、ノズル弁部材の開弁期間、つまり噴孔から噴射される燃料噴射量が、燃料を噴射させるための噴射指令信号の長さに対応したものとならなくなるおそれがある。その結果、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００３５】
これに対し、請求項１４の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、導入口から排出口に向かって流れる燃料が絞り部を通過する際、当該絞り部によって燃料の流速が増加する部位にエジェクタ効果が発生する。そして、本発明の燃料噴射装置では、導入口から制御室への燃料供給通路、及び制御室から排出口への連絡通路のうち、絞り部が形成された通路において、絞り部によって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が本体部に形成されている。これらのことにより、中間室内の燃料が絞り部により発生するエジェクタ効果により吸い出され、中間室の圧力が制御室よりも低下する。
【００３６】
以上のようにして、弁体が開弁状態に移行したとき、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下するので、制御ピストン部材に、閉弁方向の推進力が発生することとなり、ノズル弁部材の開弁方向への移動が妨げられる。このことにより、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔の開放開始までの時間（ノズル弁部材の開弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ長くすることができる。これにより、弁体による開弁が完了する前にノズル弁部材が開弁方向へ移動するのを抑制することができる。その結果、燃料噴射量を噴射指令信号の長さに対応したものとすることができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【００３７】
したがって、請求項１４の発明によれば、弁体が閉弁状態となっている場合の中間室への燃料のリークを抑制するとともに、燃料噴射による制御性を向上することができる。
【００３８】
特に、請求項１５の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。また、請求項１８の発明では、絞り部は、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成される出口絞りであって、分岐通路は、出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。さらに、請求項２１の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成され、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴としている。
【００３９】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐している点である。入口絞り、又は出口絞りの形成部位では、当該絞りを燃料が通過することにより、燃料の流速が最も速くなる。したがって、発生するエジェクタ効果も最も大きくなる。入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐通路を分岐するように構成することによれば、中間室内の燃料の吸出し効果を大きくすることができる。
【００４０】
請求項１６の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、導入口から制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００４１】
また、請求項１９の発明では、絞り部は、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成される出口絞りであって、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、分岐通路は、出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００４２】
さらに、請求項２２の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成され、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、導入口から制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられるとともに、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴としている。
【００４３】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口側拡大部の側面、又は出口側拡大部の側面から分岐している点である。入口側拡大部及び出口側拡大部のそれぞれの通路面積は、それぞれ入口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りの通路面積よりも大きくなっている。このため、入口側拡大部及び出口側拡大部の各径方向の長さは、それぞれ入口絞りの径方向及び出口絞りの径方向の長さよりも長くなる。ゆえに、分岐通路の接続可能領域が、入口絞り及び出口絞りの分岐通路の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、制御室への燃料供給通路又は連絡通路に対する分岐通路の接続が、分岐通路を入口絞り形成部位又は出口絞り形成部位に接続するよりも容易となる。
【００４４】
また、請求項２１，２２の燃料噴射装置では、入口絞り及び出口絞りにより発生するエジェクタ効果により、中間室内の燃料が二つの分岐通路を介して吸い出されるので、先の請求項１５，１６，１８，１９の燃料噴射装置よりも、中間室の圧力を低くすることができる。したがって、制御ピストン部材に発生する閉弁方向の推進力を、請求項１５，１６，１８，１９のものに比べ大きくすることができる。よって、ノズル弁部材の開弁時間を、請求項１５，１６，１８，１９のものに比べ長くすることができる。
【００４５】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、ノズル弁部材が噴孔を開放しているとき、中間室の圧力は制御室よりも高い状態で維持されるので、制御ピストン部材には開弁方向の推進力が発生する。この制御ピストン部材の開弁方向の推進力によると、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が妨げられることとなるため、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が遅れてしまうおそれがある。これでは、噴孔の閉塞後、直ぐに再び噴孔を開放させる場合、前の噴射における噴孔の閉塞完了時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後してしまい、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００４６】
これに対し、請求項１７の燃料噴射装置によると、入口絞りの形成部位、又は入口側拡大部の側面から分岐する分岐通路には、入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成されている。また、請求項２０の燃料噴射装置によると、出口絞りの形成部位、又は出口側拡大部の側面から分岐する分岐通路には、入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成されている。さらに、請求項２３の燃料噴射装置によると、入口絞りの形成部位、又は入口側拡大部の側面から分岐する第１の分岐通路、及び出口絞りの形成部位、又は出口側拡大部の側面から分岐する第２の分岐通路のそれぞれには、入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成されている。
【００４７】
これらのことによれば、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、導入口から中間室に流入する燃料量を導入口から制御室に流入する燃料量よりも少なくすることができるので、中間室の圧力上昇が制御室の圧力上昇よりも遅れる。この両室の圧力上昇の違いにより、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下し、制御ピストン部材には閉弁方向の推進力が発生する。この制御ピストン部材の閉弁方向の推進力により、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が促進される。このことにより、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔閉塞までの時間（ノズル弁部材の閉弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。このため、前の噴射における噴孔の閉塞時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後することを抑制でき、燃料噴射の制御性が向上する。
【００４８】
特に、請求項２１，２２の発明では、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路の両通路から燃料が中間室に供給されることとなるため、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を長期間維持することができないおそれがある。これでは、ノズル弁部材の閉弁時間の短縮が困難となる可能性がある。
【００４９】
これに対し、請求項２４の発明では、第１の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００５０】
また、請求項２５の発明では、第２の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室と排出口との連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００５１】
これらの発明によれば、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路のうち、逆止弁が設けられていない通路のみから、燃料が、中間室に供給されることとなる。これにより、請求項２１，２２の発明のように第１，２の分岐通路を設けた燃料噴射装置であっても、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を極力長く維持することができ、ノズル弁部材の閉弁時間を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。
【００５２】
請求項１４〜２５の発明の燃料噴射装置によると、弁部材が開弁状態から閉弁状態に移行するとき、及び閉弁状態から開弁状態に移行するとき、制御ピストン部材にはノズル弁部材に向かう推進力が発生するので、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられ、これらは一体に移動することとなる。しかし、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞すると、制御室と中間室の圧力はほぼ同じとなるので、制御ピストン部材に発生する推進力が弱まる。そうすると、制御ピストン部材とノズル弁部材とが離れてしまうおそれがある。この状態で、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行すると、ノズル弁部材の移動が不安定となり、噴孔からの燃料噴射特性がばらつき、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００５３】
これに対し、請求項２６の発明では、制御ピストン部材をノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴としている。これにより、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられることとなる。この付勢手段の押し付け作用によれば、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞した後であっても、制御ピストン部材とノズル弁部材との当接を維持することができる。その結果、ノズル弁部材の移動を安定させることができるので、噴孔からの燃料噴射特性のばらつきを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が開放されている状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置において、供給通路と入口絞り側通路内の圧力変化及び燃料流速の様子を説明する説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の制御弁、コマンドピストン、及びノズルニードルの作動の様子、並びに制御室、ノズル室、及びスプリング室の圧力の様子を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例による燃料噴射弁の一部を拡大した断面を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料噴射装置において、排出通路と出口絞り側通路内の圧力変化及び燃料流速の様子を説明する説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例による燃料噴射弁の一部を拡大した断面を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の変形例による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による変形例による燃料噴射弁において、入口絞り付近及び出口絞り付近を拡大した断面を示す部分断面図である。
【図１２】比較例による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
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。なお、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。
【００５６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図４、及び図１２を用いて説明する。図１は、第１実施形態による燃料噴射装置１００において、噴孔１４が閉塞している状態を示す断面図である。
【００５７】
燃料噴射装置１００は、液化ガスの一種であるＤＭＥ（ジメチルエーテル）を燃料とした内燃機関（図示せず）の燃焼室に当該燃料を噴射する装置である。燃料噴射装置１００は、内燃機関の燃焼室を形成する気筒ごとに装着されている。燃料噴射装置１００は、電子制御装置（図示せず）からの噴射指令信号に基づいて燃料噴射を制御する。
【００５８】
ここで、ＤＭＥについて説明する。ＤＭＥは、天然ガスや石炭層ガス、石炭、バイオマスを原料に合成されたものであり、炭素同士を酸素によって結合するエーテル結合を有する。ＤＭＥは、軽油に比べセタン価が高く、軽油と異なり、燃焼しても粒子状物質（ＰＭ）発生が少ない。ＤＭＥは、常温・常圧で気体となるものであるため、内燃機関に燃料として供給するときにはある程度圧力を高めた上で使用する。しかし、ＤＭＥは、軽油に比べ粘度が低いという特性を有しているので、燃料噴射装置内での燃料のリーク量が軽油に比べ比較的多い。また、ＤＭＥは、単位体積当たりの発熱量が軽油に比べ低いため、燃料として軽油と同等の出力を内燃機関に発生させる場合には、燃料噴射量を多くする必要がある。
【００５９】
燃料噴射装置１００は、本体部１０、ノズルニードル５０、コマンドピストン６０、スプリング７０、制御弁８０等から構成されている。
【００６０】
本体部１０は、ノズルニードル５０、コマンドピストン６０、スプリング７０及び制御弁８０を内部に収容し、燃料噴射装置１００の外殻を形成する。本体部１０は、燃料噴射装置１００の内部に燃料を導入する導入ポート２５及び導入ポート２５から導入された燃料の一部を燃料噴射装置１００から排出する排出ポート３３を備える。導入ポート２５には、例えばコモンレール等の高圧燃料源に蓄積された燃料が供給される。高圧燃料源には、高圧ポンプによって高圧化した燃料が供給される様になっている。排出ポート３３には燃料タンクへ通じる燃料配管が接続されており、排出ポート３３から排出された燃料はこの燃料配管と通じて燃料タンクに戻る。図１に示すように、本体部１０に形成される軸方向に延びる収容孔１２は、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０を軸方向に並んで支持する。これにより、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０のそれぞれは、軸方向に移動が可能となる。さらに、本体部１０には、ノズルニードル５０側の端部に内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する噴孔１４が形成されている。
【００６１】
本体部１０には、ノズルニードル５０の噴孔１４側に、導入ポート２５に導入された燃料をノズルニードル５０の端部５０ａに作用させるノズル室１６が形成される。また、本体部１０には、ノズルニードル５０とコマンドピストン６０との間に、ノズルニードル５０におけるコマンドピストン６０側の端部５０ｂ及びコマンドピストン６０におけるノズルニードル５０側の端部６０ａに導入ポート２５に導入された燃料を作用させるスプリング室１８が形成される。さらに、本体部１０には、コマンドピストン６０のノズルニードル５０とは反対側に、導入ポート２５に導入された燃料をコマンドピストン６０におけるノズルニードル５０とは反対側の端部６０ｂに作用させる制御室２０が形成される。
【００６２】
本体部１０は、導入ポート２５の燃料をノズル室１６に供給するための高圧燃料通路２６、導入ポート２５の燃料をスプリング室１８に供給するための導入側通路３２、導入ポート２５の燃料を制御室２０に供給するための供給通路２８を有する。これにより、導入ポート２５に導入された燃料は、各通路２６，２８，３２を通じて、ノズル室１６、スプリング室１８、制御室２０に供給される。なお、導入側通路３２は、供給通路２８から分岐した通路であり、供給通路２８に形成される入口絞り３０の内壁に開口する部位に、導入側絞り３２ａを有する。入口絞り３０の通路面積は、供給通路２８における入口絞り３０以外の部位の通路面積よりも小さい。また、導入側絞り３２ａの通路面積は、入口絞り３０の通路面積よりも小さい。また、ノズルニードル５０が軸方向に移動して、収容孔１２の内壁に設けられた弁座部４２に対してノズルニードル５０の先端が離接することにより、ノズル室１６と噴孔１４との連通、非連通が制御される。また、供給通路２８は、入口絞り３０を有する。
【００６３】
スプリング室１８には、供給通路２８から分岐した導入側通路３２を介して導入ポート２５に導入された燃料が供給される。
【００６４】
制御室２０には、供給通路２８を介して導入ポート２５に導入された燃料が供給される。また、制御室２０には、当該制御室２０の燃料を排出ポート３３から排出するための排出通路３４が接続されている。排出通路３４の排出ポート３３側の端部には弁室２２が接続され、その弁室２２には、リターン通路４０が接続されている。これにより、制御室２０から排出通路３４を通じて排出された燃料は、弁室２２，リターン通路４０を通じて排出ポート３３から排出される。また、排出通路３４は、供給通路２８と同様に、出口絞り３６を有する。出口絞り３６の通路面積は、排出通路３４における出口絞り３６以外の部位の通路面積よりも小さく、かつ、入口絞り３０の通路面積よりも大きい。これにより、排出通路３４の出口３８が開放されるとき、出口絞り３６を通過する燃料の流量が入口絞り３０を通過する燃料の流量よりも多くなる。このように、入口絞り３０及び出口絞り３６の通路面積が設定されているので、排出通路３４の出口３８が開放されると、制御室２０は、供給される燃料の圧力よりも低い圧力まで低下して入口絞り３０と出口絞り３６を通過する燃料流量は同じとなり制御室の圧力は安定することとなる。コマンドピストン６０の端部６０ｂには、制御室２０の燃料の圧力に応じた圧力が作用することとなる。
【００６５】
ノズルニードル５０は、軸方向へ移動することにより噴孔１４を開閉することで噴孔１４からの燃料噴射を制御するものであり、ノズル室１６側に配置される弁部５２と、スプリング室１８側に配置される摺動軸部５６とを有する。弁部５２は先端に向かうほど径が小さくなる部位を有しており、その弁部５２の当該部位には、弁座部４２と離接するシート部５４が形成されている。摺動軸部５６を支持する収容孔１２の内壁と、摺動軸部５６の外壁との間には、微小な隙間が形成される。これにより、ノズルニードル５０は、収容孔１２内で軸方向に移動することが可能となる。摺動軸部５６の直径は、弁部５２の直径よりも大きい。また、摺動軸部５６の端部５０ｂは、スプリング室１８に収容されるスプリング７０の一方の端部を支持する。
【００６６】
ノズルニードル５０が閉弁方向に移動することにより、シート部５４が弁座部４２に当接すると、ノズル室１６と噴孔１４とが非連通状態となる。このため、噴孔１４が閉塞され、噴孔１４からの燃料噴射が停止される。ノズルニードル５０が開弁方向に移動し、シート部５４が弁座部４２から離れると、ノズル室１６と噴孔１４とが連通状態となる。このため、噴孔１４が開放され、噴孔１４から燃料が噴射される。
【００６７】
スプリング室１８に収容されるスプリング７０は、コイルスプリングである。スプリング７０の一方の端部は、ノズルニードル５０に支持され、他方の端部は、スプリング室１８に形成された段差部４４に支持される。スプリング７０は、圧縮された状態でスプリング室１８に収容されているので、常にノズルニードル５０を所定の付勢力で閉弁方向、即ち弁部５２のシート部５４が弁座部４２に当接することにより噴孔１４を閉塞させる方向に付勢する。
【００６８】
コマンドピストン６０は、ノズルニードル５０の軸方向の移動を制御するものであり、スプリング室１８側に配置される連結部６２と、制御室２０側に配置されるピストン部６４とを有する。連結部６２の直径は、ピストン部６４の直径に比べ小さい。連結部６２は、スプリング７０を貫くように配置され、先端がノズルニードル５０に当接可能となっている。ピストン部６４を支持する収容孔１２の内壁と、ピストン部６４の外壁との間には、微小な隙間が形成される。これにより、コマンドピストン６０は、収容孔１２内で軸方向に移動することが可能となる。なお、本実施形態では、連結部６２とノズルニードル５０の摺動軸部５６とは機械的に連結されてはいない。したがって、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とはそれぞれ原理的には分離して軸方向に移動することが可能である。また、連結部６２のノズルニードル５０側の端部、及びピストン部６４のノズルニードル５０側の端部には、スプリング室１８の燃料の圧力が作用する。これら連結部６２のノズルニードル５０側の端部、及びピストン部６４のノズルニードル５０側の端部によってコマンドピストン６０の端部６０ａが形成される。また、ピストン部６４の制御室２０側の端部６０ｂには、制御室２０の燃料の圧力が作用する。
【００６９】
制御弁８０は、排出通路３４に対して制御室２０とは反対側に配置され、電子制御装置からの噴射指令信号に基づき、排出通路３４の出口３８を開放及び閉塞することにより、制御室２０の圧力を制御する。具体的には、図４に示すように、噴射指令信号がオンすることにより、制御弁８０の弁体８６は、排出通路３４の出口３８を開放し、制御室２０と排出ポート３３とを連通する。また、噴射指令信号がオフすることにより、弁体８６は、出口３８を閉塞し、制御室２０と排出ポート３３との連通を遮断する。制御弁８０は、本体部１０に内蔵され、ソレノイドコイル８２、アーマチャ８４、スプリング８８等から構成されている。
【００７０】
ソレノイドコイル８２は、上記噴射指令信号がオンすることにより通電されて磁気吸引力を発生する。アーマチャ８４は、ソレノイドコイル８２に発生した磁気吸引力により、排出通路３４の出口３８を開放する方向に吸引される。アーマチャ８４の先端には、排出通路３４の出口３８を開放及び閉塞する弁体８６が設けられている。弁体８６は、本体部１０に形成される弁室２２に収容されており、軸方向に移動する。ソレノイドコイル８２に磁気吸引力が発生すると、アーマチャ８４は吸引される。アーマチャ８４は、ソレノイドコイル８２に当接するまで軸方向に移動する。弁室２２は、燃料噴射装置１００の排出ポート３３に通じるリターン通路４０に接続されている。弁体８６が出口３８とは反対側に向かって軸方向に移動すると、出口３８が開放され（閉弁状態から開弁状態への移行）、制御室２０の燃料は排出通路３４を通じて弁室２２に排出される。その燃料は、リターン通路４０を介し排出ポート３３から排出される。出口絞り３６の通路面積は、入口絞り３０の通路面積よりも大きいため、供給通路２８を通じて導入ポート２５からの燃料が制御室２０に供給されても、制御室２０から排出される燃料量の方が多くなる。制御室２０の圧力は、出口３８が弁体８６により閉塞されている状態の制御室２０の圧力よりも低下することとなる。弁体８６が出口３８に向かって移動することにより、出口３８が閉塞されると（開弁状態から閉弁状態への移行）、制御室２０から排出通路３４を介して弁室２２への燃料の排出が停止される。これにより、供給通路２８を介して制御室２０に流入した燃料は制御室２０に蓄積されることとなる。その結果、制御室２０の圧力は、高圧燃料源の圧力とほぼ同じ圧力にまで回復する。スプリング８８は、アーマチャ８４において弁体８６とは反対側に配置され、出口３８を閉塞する方向にアーマチャ８４を付勢する。これによれば、ソレノイドコイル８２への通電が停止され磁気吸引力が発生していないとき、弁体８６は出口３８を閉塞する。
【００７１】
以上、本実施形態の燃料噴射装置１００の構造について説明した。次に、この燃料噴射装置１００の作動について図１に加え、図２〜図４、及び下記の式（１），（２）を用いて説明する。図２は、燃料噴射装置１００において、噴孔１４が開放している状態を示す断面図である。図３は、燃料噴射装置１００において、供給通路２８と導入側通路３２内の圧力変化及び燃料流速の様子を説明する説明図である。図４は、燃料噴射装置１００の制御弁８０、コマンドピストン６０及びノズルニードル５０の作動の様子、並びに制御室２０、ノズル室１６、及びスプリング室１８の圧力の様子を説明する説明図である。
【００７２】
燃料噴射装置１００の作動を説明する前に、各室１６、１８、２０の圧力と、ノズルニードル５０、及びコマンドピストン６０において各室１６、１８、２０の圧力が作用する部位の受圧面積とを以下のように定義する。制御室２０の圧力を制御室圧Ｐｃｃ（＞０）、スプリング室１８の圧力をスプリング室圧Ｐｓｐ（＞０）、ノズル室１６の圧力をノズル室圧Ｐｄ（＞０）とする。そして、ノズルニードル５０において、シート部５４が弁座部４２に当接しているときにノズル室１６の圧力が作用せず、シート部５４が弁座部４２から離れているときにノズル室１６の圧力が作用する部位の面積を受圧面積Ａｓｅａｔ（＞０）とする。また、ノズルニードル５０において、スプリング室圧Ｐｓｐが作用する部位の面積を受圧面積Ａｇ（＞０）とする。受圧面積Ａｓｅａｔは、受圧面積Ａｇと比較して小さい値となっている。これは、シート部５４が、摺動軸部５６の径よりも小さい弁部５２に形成されているからである。また、コマンドピストン６０において、スプリング室圧Ｐｓｐが作用する部位の面積、及びコマンドピストン６０において、制御室圧Ｐｃｃが作用する部位の面積を受圧面積Ａｐ（＞０）とする。また、スプリング７０がノズルニードル５０を付勢するときの力を付勢力Ｆｋ（＞０）とする。さらに、本実施形態では、Ａｇ＜Ａｐが成り立つように、ノズルニードル５０の摺動軸部５６の径よりもコマンドピストン６０のピストン部６４の径を大きく設定する。
【００７３】
まず、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０に発生する推進力等について説明する。ノズルニードル５０の開弁方向への移動、及び閉弁方向への移動は、下記の式（１），（２）の左辺と右辺の大小により決定される。
【００７４】
式（１）は、ノズルニードル５０が噴孔１４を閉塞している状態から開弁方向に移動する状態に移行するときの条件を示しており、式（２）は、ノズルニードル５０が噴孔１４を開放している状態から閉弁方向に移動する状態に移行するときの条件を示している。
【００７５】
Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）＋Ｆｋ＜（Ａｇ−Ａｓｅａｔ）Ｐｄ−ＡｇＰｓｐ・・・（１）
上記式（１）が成立すると、ノズルニードル５０は開弁方向に移動し始める。この式（１）の左辺は、コマンドピストン６０に発生する推進力と、スプリング７０の付勢力との合力である。式（１）の右辺は、燃料の圧力が作用することによりノズルニードル５０に発生する推進力である。式（１）において、左辺よりも右辺が大きくなると、ノズルニードル５０は閉弁状態から開弁方向に移動し始める。また、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）が、正となっていればコマンドピストン６０には閉弁方向の推進力が発生しており、負となっていればコマンドピストン６０には開弁方向の推進力が発生していることを意味する。また、（Ａｇ−Ａｓｅａｔ）Ｐｄ−ＡｇＰｓｐが、正となっていればノズルニードル５０には開弁方向の推進力が発生しており、負となっていればノズルニードル５０には閉弁方向の推進力が発生していることを意味する。
【００７６】
Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）＋Ｆｋ＞ＡｇＰｄ−ＡｇＰｓｐ・・・（２）
上記式（２）が成立すると、ノズルニードル５０は閉弁方向に移動し始める。この式（２）の左辺は、コマンドピストン６０に発生する推進力と、スプリング７０の付勢力との合力である。式（２）の右辺は、燃料の圧力が作用することによりノズルニードル５０に発生する推進力である。式（２）において、右辺よりも左辺が大きくなると、ノズルニードル５０は開弁状態から閉弁方向に移動し始める。また、ＡｇＰｄ−ＡｇＰｓｐが、正となっていればノズルニードル５０には開弁方向の推進力が発生しており、負となっていればノズルニードル５０には閉弁方向の推進力が発生していることを意味する。
【００７７】
ここで、従来技術に相当する比較例による燃料噴射装置４００の構造及び作動について図１２及び図４を用いて説明する。図１２に示すように、この比較例の燃料噴射装置４００は、本実施形態の燃料噴射装置１００の導入側通路３２を有しておらず、高圧燃料通路２６から分岐した分岐通路４１０を有している。分岐通路４１０は、高圧燃料通路２６の燃料をスプリング室１８に供給する通路である。この分岐通路４１０により、スプリング室１８には、常に、高圧燃料源からの燃料が供給されることとなる。また、この燃料噴射装置４００において、コマンドピストン６０の連結部６２はノズルニードル５０とコネクタ等により機械的に接続されている。燃料噴射装置４００において、本実施形態の燃料噴射装置１００の符号と同じ部位は、本実施形態の燃料噴射装置１００の部位と同じものとする。
【００７８】
電子制御装置から噴射指令信号が制御弁８０に入力されていない状態では、ソレノイドコイル８２は非通電の状態となっているので、ソレノイドコイル８２に磁気吸引力は発生していない。よって、弁体８６は、閉弁状態となっており、排出通路３４の出口３８を閉塞する。
【００７９】
このとき、供給通路２８には、コモンレール等の高圧燃料源から燃料が流入しているので、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ及び制御室圧Ｐｃｃは、高圧燃料源の圧力Ｐｃとほぼ同じとなる（Ｐｃ＝Ｐｄ＝Ｐｓｐ＝Ｐｃｃ）。このとき、式（１）の左辺のうち、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）はほぼ０となり、コマンドピストン６０にはほとんど推進力が発生しない。一方、式（１）の右辺は、−ＡｓｅａｔＰｄ（＜０）となる。したがって、式（１）の左辺は、右辺よりも大きくなるため、ノズルニードル５０は開弁方向に移動せず、シート部５４の弁座部４２への当接状態が維持される。よって、噴孔１４の閉塞状態が維持され、燃料は噴孔１４から噴射されない。
【００８０】
その後、図４に示すように、電子制御装置から噴射指令信号が制御弁８０に入力され、ソレノイドコイル８２が通電されると、ソレノイドコイル８２に発生した磁気吸引力によりアーマチャ８４が吸引され、弁体８６が排出通路３４の出口３８を開放する。これにより、制御室２０の燃料が排出通路３４、弁室２２、リターン通路４０を介して排出ポート３３から排出される。このとき、供給通路２８を介して制御室２０に燃料が流入する。しかし、入口絞り３０の通路面積は、出口絞り３６の通路面積よりも小さいため、制御室２０の制御室圧Ｐｃｃは低下し始める。制御室圧Ｐｃｃは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏ及び出口絞り３６の通路面積Ａｏｏとの差、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及びリターン通路４０のリターン燃料圧Ｐｂによって決定される（図４参照）。なお、このような状態にあっても、ノズル室１６及びスプリング室１８へはそれぞれ、高圧燃料通路２６及び分岐通路４１０を通じて高圧燃料源の燃料が供給される。
【００８１】
排出通路３４が開放され、制御室圧Ｐｃｃが低下すると、式（１）の左辺のうち、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）が負に転じ、コマンドピストン６０に開弁方向の推進力が発生する。制御室圧Ｐｃｃの値がさらに低くなり、式（１）の左辺の値が、右辺の−ＡｓｅａｔＰｄの値よりも小さくなったとき、式（１）が成立し、ノズルニードル５０は開弁方向に移動し始める（図４の破線を参照）。その結果、噴孔１４が開放され、燃料が噴孔１４から噴射される。なお、図４に示すように、この例では、弁体８６の閉弁状態から開弁状態に移行したときから、ノズルニードル５０の開弁方向への移動開始までの時間（開弁時間）をＴｏとしている。なお、開弁状態への移行とは、弁体８６が出口３８を開放し始めたときとする。
【００８２】
噴孔１４が開放され燃料が噴射されている間、図４に示すように、制御室圧Ｐｃｃは、ノズル室圧Ｐｄ及びスプリング室圧Ｐｓｐよりも小さい値を維持し、ノズル室圧Ｐｄ及びスプリング室圧Ｐｓｐは、ほぼ同じ値を維持する。
【００８３】
その後、電子制御装置からの噴射指令信号がオフとなり、ソレノイドコイル８２が非通電状態となると、ソレノイドコイル８２に発生していた磁気吸引力が消滅するので、弁体８６は開弁状態から閉弁状態に移行し、排出通路３４の出口３８は弁体８６により閉塞される。すると、制御室圧Ｐｃｃは、図４の実線で示すように、再び上昇する。この場合、ノズルニードル５０の移動は、式（２）によって支配される。制御室圧Ｐｃｃが上昇し始めたとき、制御室圧Ｐｃｃはスプリング室圧Ｐｓｐよりも低いため、コマンドピストン６０には、開弁方向の推進力が発生する。その後、制御室圧Ｐｃｃは徐々にスプリング室圧Ｐｓｐに近づくため、コマンドピストン６０の開弁方向の推進力は徐々に低下する。そして、式（２）の左辺のうち、（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）Ａｐが−Ｆｋ以上となり、式（２）が成立すると、ノズルニードル５０は閉弁方向に移動し始める（図４の破線を参照）。ノズルニードル５０が閉弁方向に移動して、ノズルニードル５０のシート部５４が弁座部４２に当接すると、噴孔１４が閉塞され、その結果、燃料の噴孔１４からの噴射が停止する。なお、図４に示すように、この例では、弁体８６の開弁状態から閉弁状態に移行したときから、ノズルニードル５０の閉弁完了までの時間（閉弁時間）をＴｃとしている。なお、閉弁状態への移行とは、弁体８６が出口３８に向かって移動し始めたときとする。
【００８４】
次に、本実施形態による燃料噴射装置１００のノズルニードル５０の作動について、上述した比較例による燃料噴射装置４００と比較しながら説明する。なお、下記の説明において、受圧面積Ａｓｅａｔ、Ａｇ、Ａｐ、スプリング７０の付勢力Ｆｋ、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及び制御室圧Ｐｃｃの変化は、上述の比較例のものと同じであるとする。最初に、図１に示す噴孔１４が閉塞している状態から説明する。
【００８５】
この状態のとき、ソレノイドコイル８２には、噴射指令信号が入力されておらず、ソレノイドコイル８２は非通電の状態となっているので、ソレノイドコイル８２には磁気吸引力が発生していない。よって、弁体８６は、閉弁状態となっており、排出通路３４の出口３８を閉塞する。
【００８６】
このとき、供給通路２８には、コモンレール等の高圧燃料源からの燃料が流入しているので、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ及び制御室圧Ｐｃｃは、高圧燃料源の圧力Ｐｃとほぼ同じとなる（Ｐｃ＝Ｐｄ＝Ｐｓｐ＝Ｐｃｃ）。このとき、式（１）の左辺のうち、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）は、ほぼ０となり、コマンドピストン６０には圧力が作用することによる推進力がほとんど発生しない。一方、式（１）の右辺は、−ＡｓｅａｔＰｄ（＜０）となる。したがって、式（１）の左辺は、右辺よりも大きくなるため、ノズルニードル５０は開弁方向に移動せず、シート部５４の弁座部４２への当接状態が維持される。よって、噴孔１４の閉塞状態が維持され、燃料は噴孔１４から噴射されない。また、この状態の時、スプリング室１８にも高圧燃料源からの燃料が流入し、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ、及び制御室圧Ｐｃはほぼ同じとなっているため、スプリング室１８へのノズル室１６及び制御室２０からの燃料リークが抑制される。
【００８７】
その後、図４に示すように、電子制御装置から噴射指令信号が制御弁８０に入力され、ソレノイドコイル８２が通電されると、ソレノイドコイル８２に発生した磁気吸引力によりアーマチャ８４が吸引され、弁体８６が排出通路３４の出口３８を開放する。これにより、制御室２０の燃料が排出通路３４、弁室２２、リターン通路４０を介して排出ポート３３から排出される。このとき、供給通路２８を介して制御室２０に燃料が流入する。しかし、入口絞り３０の通路面積は、出口絞り３６の通路面積よりも小さいため、制御室２０の制御室圧Ｐｃｃは低下し始める。制御室圧Ｐｃｃは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏ及び出口絞り３６の通路面積Ａｏｏとの差、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及びリターン通路４０の圧力Ｐｂによって決定される（図４参照）。
【００８８】
このとき、供給通路２８には燃料の流れが発生することとなる。供給通路２８を流れる燃料が入口絞り３０を通過すると、入口絞り３０部分の流速が速くなり、供給通路２８内の圧力が制御室Ｐｃｃの圧力よりも低下する。以下、このことを図３を用いて詳細に説明する。
【００８９】
図３に示すように、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏは、供給通路２８において入口絞り３０以外の通路面積よりも小さい。これにより、供給通路２８に燃料流れが発生すると、入口絞り３０部分の流速が速くなり、入口絞り３０における圧力が低下し、入口絞り３０に周知のエジェクタ効果が発生する。入口絞り３０における圧力は、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、排出通路３４が開放された状態の制御室圧Ｐｃｃ、及び高圧燃料源の圧力Ｐｃが供給された状態のスプリング室圧Ｐｓｐよりも低くなる。なお、このときの圧力をエジェクタ効果圧Ｐｅｊという。
【００９０】
また、導入側通路３２は、この入口絞り３０の内壁に開口している。このため、入口絞り３０にエジェクタ効果圧Ｐｅｊが発生することにより、スプリング室１８の燃料が導入側通路３２を介して吸い出される。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、エジェクタ効果圧Ｐｅｊまで低下することとなる（図４を参照）。スプリング室１８から吸い出された燃料は、入口絞り３０で供給通路２８を流れる燃料と合流し、制御室２０に流入する。なお、スプリング室１８から吸い出され、入口絞り３０で供給通路２８の燃料と合流した燃料の圧力は、制御室圧Ｐｃｃにまで上昇する。また、合流した後の燃料の流速は、入口絞り３０における流速よりも遅くなる。なお、本実施形態では、入口絞り３０内で流速が最も速くなる、即ち、圧力が最も低下する位置に、導入側通路３２を接続するようにしている。そうすれば、スプリング室圧Ｐｓｐと制御室圧Ｐｃｃとの差圧を大きくすることができる。
【００９１】
以上のように、排出通路３４が開放され、制御室２０の制御室圧Ｐｃｃが低下すると、スプリング室１８のスプリング室圧Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりもさらに低下する。このため、コマンドピストン６０には、式（１）に示すように、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）に応じた閉弁方向の推進力が発生する。
【００９２】
したがって、ノズルニードル５０の開弁時の動作につき、比較例による燃料噴射装置４００及び本実施形態による燃料噴射装置１００において、受圧面積Ａｓｅａｔ、Ａｇ、Ａｐ、付勢力Ｆｋ、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及び制御室圧Ｐｃｃの変化を同じとし、さらにノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐの関係を上述したものとし、比較例及び本実施形態のそれぞれにおいて式（１）を比較すると、本実施形態の方が式（１）の成立が比較例に比べ、遅くなる。これは、本実施形態の燃料噴射装置１００において、制御弁８０の排出通路３４が開放され制御室圧Ｐｃｃ及びスプリング室圧Ｐｓｐが共に低下した直後から発生するコマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が、ノズルニードル５０の開弁方向への移動を妨げるためである。
【００９３】
つまり、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、比較例による燃料噴射装置４００とは異なり、噴孔１４を開放させるため、制御弁８０により排出通路３４の開放が行われるとき、スプリング室１８の燃料を吸い出す。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりも低下するため、コマンドピストン６０に閉弁方向の推進力が発生し、ノズルニードル５０の開弁方向への移動を妨げることができる。その結果、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）を上述した比較例のものよりも長くすることができる（図４参照）。このことによれば、制御弁８０の弁体８６による排出通路３４の開放完了前におけるノズルニードル５０の移動を抑制することができるので、噴孔１４から噴射される燃料噴射量が、弁体８６へ入力される燃料を噴射するための噴射指令信号の長さに対応したものとすることができ、燃料噴射の制御性が向上する。以上により、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、スプリング室１８へのノズル室１６及び制御室２０からの燃料リークを抑制するとともに、ノズルニードル５０の開弁時間を長くすることにより燃料噴射の制御性を向上することができる。なお、受圧面積Ａｇ及びＡｐの大小関係はそのままに、これらの面積差を調整することにより、ノズルニードル５０の開弁時間を調整することができる。これらの面積差を大きくすればするほど、コマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が大きくなるので、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）を長くすることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、供給通路２８に燃料が流れたときに、入口絞り３０に発生する圧力低下現象による吸引作用を利用して、スプリング室１８の燃料を吸引し、スプリング室圧Ｐｓｐを低下させているので、容易にスプリング室圧Ｐｓｐの低下を実現することができる。また、本実施形態では、一方がスプリング室１８に接続される導入側通路３２をこの入口絞り３０に接続するという構造を採用している。よって、燃料噴射装置１００に通路を追加するという簡単な構造によりスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることができる。
【００９５】
また、本実施形態の燃料噴射装置１００では、噴孔１４を開放させる際、コマンドピストン６０には閉弁方向の推進力が発生するので、比較例及び従来技術の特許文献１の構成と異なり、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とを機械的に接続するコネクタ等の部品が必要ない。
【００９６】
次に、ノズルニードル５０の閉弁時の動作について説明する。最初に、上述した比較例による燃料噴射装置４００の噴孔１４の開放時と、本実施形態による燃料噴射装置１００の噴孔１４の開放時との状態を比較する。上述したように比較例による燃料噴射装置４００では、噴孔１４の開放時であっても燃料は絶えずノズル室１６及びスプリング室１８に流入するので、図４において一点鎖線及び二点鎖線で示すようにノズル室圧Ｐｄ及びスプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも高い。一点鎖線は、スプリング室圧Ｐｓｐの変化を表し、二点差線は、ノズル室圧Ｐｄを表している。一方、本実施形態による燃料噴射装置１００では、ノズル室圧Ｐｄは比較例によるものとほぼ同じであり、制御室圧Ｐｃｃよりも高いが、スプリング室圧Ｐｓｐは、入口絞り３０でのエジェクタ効果により制御室圧Ｐｃｃよりも低下している（図４の実線参照）。また、このスプリング室圧Ｐｓｐは、比較例による燃料噴射装置４００での式（２）の左辺と右辺との数値の差よりも、本実施形態による燃料噴射装置１００での式（２）の左辺と右辺との数値の差が小さくなるように設定されている。スプリング室圧Ｐｓｐは、入口絞り３０に発生するエジェクタ効果圧Ｐｅｊに依存するので、例えば入口絞り３０の通路面積を適宜設定することにより、変更が可能となる。
【００９７】
その後、図４に示すように、電子制御装置からの噴射指令信号がオフとなり、ソレノイドコイル８２が非通電状態となると、ソレノイドコイル８２に発生していた磁気吸引力が消滅するので、弁体８６は排出通路３４の出口３８を閉塞する。すると、制御室圧Ｐｃｃは、図４の実線で示すように、再び上昇する。このとき、導入側通路３２を通じて高圧燃料源の燃料がスプリング室１８に流入するので、図４の実線で示すように、スプリング室圧Ｐｓｐも再び上昇する。このように、制御室圧Ｐｃｃ及びスプリング室圧Ｐｓｐは共に上昇するが、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇する。これは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも小さい通路面積Ａｅｊ１を有する導入側絞り３２ａを導入側通路３２が有しているからである。このような導入側絞り３２ａによれば、導入ポート２５からの燃料の導入側通路３２への流入が抑えられるため、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇するのである。スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態となっているので、コマンドピストン６０には、式（２）に示すように、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）に応じた閉弁方向の推進力が発生する。
【００９８】
以上説明したように、ノズルニードル５０の閉弁時の動作につき、比較例による燃料噴射装置４００及び本実施形態による燃料噴射装置１００において、受圧面積Ａｓｅａｔ、Ａｇ、Ａｐ、付勢力Ｆｋ、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及び制御室圧Ｐｃｃの変化を同じとし、さらにノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐの関係を上述したものとし、比較例及び本実施形態のそれぞれにおいて式（２）を比較すると、本実施形態の方が式（２）の成立が比較例に比べ、早くなる。これは、本実施形態の燃料噴射装置１００において、制御弁８０の排出通路３４が閉塞され制御室圧Ｐｃｃ及びスプリング室圧Ｐｓｐが共に上昇した直後から発生するコマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動を促進するためである。
【００９９】
つまり、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、比較例による燃料噴射装置４００とは異なり、噴孔１４を閉塞させるため、制御弁８０により排出通路３４の閉塞が行われるとき、スプリング室１８の燃料が吸い出されている。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりも低下しているため、コマンドピストン６０に閉弁方向の推進力が発生し、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動が促進される。また、導入側通路３２が有する導入側絞り３２ａにより、スプリング室１８への燃料の流入が抑えられるので、スプリング室圧Ｐｓｐの圧力上昇が制御室圧Ｐｃｃよりも遅れる。この両室１８，２０の圧力上昇の違いにより、スプリング室圧Ｐｓｐよりも制御室圧Ｐｃｃの方が高い状態となり、コマンドピストン６０に閉弁方向の推進力が発生する。これにより、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動を促進することができる。以上により、ノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を上述した比較例のものよりも短くすることができる（図４参照）。このことによれば、前の噴射における噴孔１４の閉塞完了時期と次の噴射における噴孔１４の開放時期とが前後することを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。以上により、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、スプリング室１８へのノズル室１６及び制御室２０からの燃料リークを抑制するとともに、ノズルニードル５０の閉弁時間を短くすることにより燃料噴射の制御性を向上することができる。なお、受圧面積Ａｇ及びＡｐの大小関係はそのままに、これらの面積差を調整することにより、ノズルニードル５０の閉弁時間を調整することができる。これらの面積差を大きくすればするほど、コマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が大きくなるので、ノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を短くすることができる。
【０１００】
また、本実施形態の燃料噴射装置１００では、噴孔１４を閉塞させる際、コマンドピストン６０には閉弁方向の推進力が発生するので、比較例及び従来技術の特許文献１の構成と異なり、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とを機械的に接続するコネクタ等の部品が必要ない。
【０１０１】
上述したようにＤＭＥは、粘度が軽油に比べ低いため、ノズル室１６及び制御室２０からスプリング室１８への燃料リークが発生し易い。これに対し、本実施形態の燃料噴射装置１００では、スプリング室１８へ高圧燃料源の燃料を供給するようにしているため、スプリング室１８への燃料リークを効果的に抑制することができる。また、このＤＭＥは、単位体積当たりの発熱量が軽油に比べ低いため、燃料としてＤＭＥを使用する場合、内燃機関の出力を軽油を燃料として使用するものと同等にするには、燃料噴射量を多くする必要がある。例えば、ノズルニードル５０のリフト量を増大させたり、噴孔１４の面積を大きくすることで燃料噴射量を多くする。このように、燃料リークを抑制するためにスプリング室１８へ高圧燃料源の燃料を供給した上に、内燃機関の出力確保の目的でリフト量を増大させると、燃料噴射の制御性がさらに低下するおそれがある。例えば、ノズルニードル５０のリフト量が増大すると、制御室２０の容量を大きくしなければならない。このため、噴孔１４を開放させるために制御室Ｐｃｃの圧力を低下させるのに、排出通路３４からの排出量を増大させなければならない。排出通路３４からの排出量を確保するには、弁体８６のリフト量をある程度確保しなければならない。そうすると、アーマチャ８４がソレノイドコイル８２に当接するまでの時間が長くなるので、それまでの間にノズルニードル５０が移動を開始する可能性が高くなり、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。また、ノズルニードル５０のリフト量が増大されると、ノズルニードル５０のシート部５４が弁座部４２に当接するまでの時間が長くなり、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、上述したように燃料噴射装置内の燃料リークを抑制するとともに、燃料噴射の制御性を向上させることができるので、特に燃料としてＤＭＥを使用する場合に有効である。
【０１０２】
なお、本実施形態において、導入ポート２５が特許請求の範囲に記載の「導入口」に相当し、排出ポート３３が特許請求の範囲に記載の「排出口」に相当する。また、ノズルニードル５０が特許請求の範囲に記載の「ノズル弁部材」に相当し、コマンドピストン６０が特許請求の範囲に記載の「制御ピストン部材」に相当し、スプリング室１８が特許請求の範囲に記載の「中間室」に相当する。また、供給通路２８が特許請求の範囲に記載の「制御室への燃料供給通路」に相当し、導入側通路３２が特許請求の範囲に記載の「導入口から中間室への燃料供給通路」に相当し、排出通路３４が特許請求の範囲に記載の「連絡通路」に相当し、導入側絞り３２ａが特許請求の範囲に記載の「供給絞り」に相当する。
【０１０３】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態において導入側通路３２は、図１及び図２に示すように、入口絞り３０の形成部位から分岐しているが、図５に示すように、入口絞り３０の制御室２０側の端部に設けられた入口側拡大部２８ａから分岐していても良い。
【０１０４】
入口側拡大部２８ａは、供給通路２８において、入口絞り３０の制御室２０側の端部に接続するように設けられ、入口絞り３０からの燃料が通過するようになっている。入口側拡大部２８ａの通路面積Ａｉｍは、供給通路２８において、入口側拡大部２８ａと制御室２０との間の通路面積Ａｓ、及び入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも大きい。このため、入口側拡大部２８ａの径方向の長さは、入口絞り３０の径方向の長さよりも長くなる。なお、入口側拡大部２８ａの内部空間の形状は、軸線が入口絞り３０の軸線と同軸上に配置される円筒形状であっても良いし、軸線が入口絞り３０の軸線と交差するように配置される円筒形状であっても良い。
【０１０５】
さらに、入口側拡大部２８ａは、入口絞り３０と、入口側拡大部２８ａと制御室２０との間の供給通路２８とを結ぶことによって形成され、かつ下記の条件を満たす仮想の円錐台Ｍｉが入口側拡大部２８ａの内部空間に内在可能となるように形状が決定される。その条件は、円錐台Ｍｉの側面積をＡｉｍｘとしたとき、Ａｉｏ＋Ａｉｍｘ＜３Ａｓを満たし、通路面積Ａｓに対する通路面積Ａｉｏの比率が１以下となる条件である。これによれば、入口側拡大部２８ａを燃料が通過することにより、エジェクタ効果が得られる。好ましくは、Ａｉｏ＋Ａｉｍｘ＜Ａｓを満たすようにすると良い。また、通路面積Ａｓに対する通路面積Ａｉｏの比率は、０．２〜０．５が好ましい。これらのことによれば、エジェクタ効果を高くすることができる。
【０１０６】
導入側通路３２は、第１実施形態とは異なり、入口側拡大部２８ａの径方向に形成される側面２８ｂから分岐している。導入側通路３２の導入側絞り３２ａは、側面２８ｂに開口している。導入側絞り３２ａの通路面積Ａｅｊ１は、第１実施形態と同様、通路面積Ａｉｏ及び通路面積Ａｓよりも小さい。また、通路面積Ａｓは、通路面積Ａｉｏよりも大きく設定されている。
【０１０７】
このように構成された、導入側通路３２によると、弁体８６が閉弁状態から開弁状態に移行すると、供給通路２８に燃料流れが発生する。供給通路２８を流れる燃料は入口絞り３０を通り、入口側拡大部２８ａに排出される。入口側拡大部２８ａに排出された燃料は、入口側拡大部２８ａを通過して、制御室２０に向かって流れる。このとき、入口側拡大部２８ａの燃料の流速は、導入ポート２５での流速よりも速くなっているので、入口側拡大部２８ａに周知のエジェクタ効果が発生する。このようにして発生したエジェクタ効果により、スプリング室１８の燃料が導入側通路３２を介して吸い出される。その結果、スプリング室１８のスプリング室Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりもさらに低下することとなる。
【０１０８】
また、弁体８６が開弁状態から閉弁状態に移行すると、制御室圧Ｐｃｃは、再び上昇する。このとき、導入側通路３２を通じて高圧燃料源の燃料がスプリング室１８に流入し、スプリング室圧Ｐｓｐも再び上昇する。導入側絞り３２ａの通路面積Ａｅｊ１は、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも小さいため、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇する。
【０１０９】
以上説明したように、この変形例においても、スプリング室圧Ｐｓｐは、第１実施形態と同様に変化するので、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１０】
ここで、供給通路２８及び導入側通路３２を本体部１０に形成する場合を考える。第１実施形態では、導入側通路３２は供給通路２８の入口絞り３０の形成部位から分岐している。このような位置に導入側通路３２が配置される場合、入口絞り３０を孔加工等で形成した後、導入側通路３２としての孔が入口絞り３０に接続するように孔加工を施す。しかし、入口絞り３０は通路面積Ａｉｏが通路面積Ａｓに比べ小さいため、導入側通路３２を形成すべく入口絞り３０に向かって孔加工を施すのは、手間がかかる。
【０１１１】
そこで、この変形例では、第１実施形態のように入口絞り３０の形成部位から導入側通路を分岐させるのではなく、通路面積が入口絞り３０よりも大きい入口側拡大部２８ａの側面２８ｂから導入側通路３２を分岐させている。このように、導入側通路３２の形成位置を変更することによれば、導入側通路３２の供給通路２８への接続が、入口絞り３０の形成部位に導入側通路３２を接続するよりも容易となる。以下そのことを説明する。
【０１１２】
上述したように、入口側拡大部２８ａの通路面積Ａｉｍは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも大きいため、入口側拡大部２８ａの径方向の長さは、入口絞り３０の径方向の長さより長い。ゆえに、導入側通路３２の接続可能領域が、入口絞り３０における導入側通路３２の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、導入側通路３２の供給通路２８への接続は、入口絞り３０の形成部位に導入側通路３２を接続するよりも容易となる。
【０１１３】
なお、この変形例において導入側通路３２を形成する場合、下記の方法によって形成しても良い。例えば、本体部１０を構成する第１の部材に、入口絞り３０を含む供給通路２８をドリル等で形成し、その後、入口絞り３０の制御室２０側の端部に入口側拡大部２８ａを形成すべく、第１の部材の端部からドリル等で孔を開ける。その一方、本体部１０を構成する第２の部材に導入側通路３２となる孔をドリル等で開けておく。このようにして入口側拡大部２８ａ及び導入側通路３２がそれぞれ形成された第１の部材及び第２の部材をあわせることにより、入口側拡大部２８ａと導入側通路３２とを接続するようにしても良い。この場合も、入口側拡大部２８ａの側面２８ｂにおいて導入側通路３２との接続可能領域は、入口絞り３０の側面における接続可能領域よりも大きいため、第１，第２の部材を合わせるときに組み付け誤差が発生していても、入口側拡大部２８ａと導入側通路３２とを接続することができる。
【０１１４】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態による燃料噴射装置２００において、噴孔１４が閉塞されている状態を示す断面図である。この実施形態では、第１実施形態の燃料噴射装置１００の導入側通路３２の代わりに、排出側通路４６を有している点が第１実施形態と異なる点である。排出側通路４６は、排出通路３４とスプリング室１８とを接続する通路である。排出側通路４６の排出通路３４側の端部は、出口絞り３６に開口している。また、排出側通路４６は、出口絞り３６の内壁に開口する部位に、排出側絞り４６ａを有する。排出側絞り４６ａの通路面積Ａｅｊ２は、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも小さく、また、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも小さい。
【０１１５】
以上のような構成によっても、第１実施形態と同様、制御弁８０の弁体８６が排出通路３４を開放したときに出口絞り３６において発生する圧力の低下の作用を利用し、スプリング室１８の燃料を外部に排出することができる。以下、このことを図７を用いて詳細に説明する。
【０１１６】
図７に示すように、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏは、排出通路３４において出口絞り３６以外の通路面積よりも小さい。これにより、排出通路３４に燃料流れが発生すると、出口絞り３６部分の流速が速くなり、出口絞り３６における圧力が低下し、出口絞り３６に周知のエジェクタ効果が発生する。出口絞り３６における圧力は、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、排出通路３４が開放された状態の制御室圧Ｐｃｃ、及び高圧燃料源の圧力Ｐｃが供給された状態のスプリング室圧Ｐｓｐよりも低くなる。なお、このときの圧力をエジェクタ効果圧Ｐｅｊという。
【０１１７】
また、排出側通路４６は、この出口絞り３６の内壁に開口している。このため、出口絞り３６にエジェクタ効果圧Ｐｅｊが発生することにより、スプリング室１８の燃料が排出側通路４６を介して吸い出される。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、エジェクタ効果圧Ｐｅｊまで低下することとなる（図７を参照）。スプリング室１８から吸い出された燃料は、出口絞り３６で排出通路３４を流れる燃料と合流し、弁室２２、リターン通路４０を介して排出ポート３３から排出される。なお、スプリング室１８から吸い出され、出口絞り３６で排出通路３４の燃料と合流した燃料の圧力は、排出ポート３３においてリターン燃料圧Ｐｂにまで上昇する。また、合流した後の燃料の流速は、出口絞り３６における流速よりも遅くなる。なお、本実施形態では、出口絞り３６内で流速が最も速くなる、即ち、圧力が最も低下する位置に、排出側通路４６を接続するようにしている。そうすれば、スプリング室圧Ｐｓｐと制御室圧Ｐｃｃとの差圧を大きくすることができる。
【０１１８】
このように、出口絞り３６に排出側通路４６を接続するようにしても、スプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることが可能となる。よって、この実施形態においても、先の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１９】
特に、本実施形態による燃料噴射装置２００は、ノズルニードル５０の閉弁時においてノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を第１実施形態の燃料噴射装置１００より短くすることができる。これは、制御弁８０により排出通路３４が閉塞されたとき、高圧燃料源の燃料のスプリング室１８への流入が、第１実施形態の燃料噴射装置１００に比べ遅れるからである。この燃料流入の遅れによれば、スプリング室圧Ｐｓｐの上昇が遅れる。ここで、図４に示すように、コマンドピストン６０に発生する閉弁方向の推進力は、制御室圧Ｐｃｃとスプリング室圧Ｐｓｐとの圧力差で決定される。この推進力は、排出通路３４が閉塞された直後が最も大きく、制御室圧Ｐｃｃが上昇するにつれ、小さくなる。この実施形態では、スプリング室圧Ｐｓｐの上昇が、制御室圧Ｐｃｃの上昇よりも遅れて上昇するため、排出通路３４の閉塞直後のスプリング室圧Ｐｓｐと制御室圧Ｐｃｃとの圧力差を比較的長く維持することができ、コマンドピストン６０の閉弁方向の推進力の比較的大きな期間が、導入側通路３２を介してスプリング室１８に燃料が流入する場合に比べ、長くなる。この比較的大きな推進力の発生期間の長期化により、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動の促進期間が長くなるので、ノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を第１実施形態のものよりも短くすることができる。
【０１２０】
なお、本実施形態において、排出側通路４６が特許請求の範囲に記載の「導入口から中間室への燃料供給通路」に相当し、排出側絞り４６ａが特許請求の範囲に記載の「供給絞り」に相当する。
【０１２１】
（第２実施形態の変形例）
第２実施形態において排出側通路４６は、図６に示すように、出口絞り３６の形成部位から分岐しているが、図８に示すように、出口絞り３６の弁体８６側の端部に設けられた出口側拡大部３４ａから分岐していても良い。
【０１２２】
出口側拡大部３４ａは、排出通路３４において、出口絞り３６の弁体８６側の端部に接続するように設けられ、出口絞り３６からの燃料が通過するようになっている。出口側拡大部３４ａの通路面積Ａｏｍは、排出通路３４において、出口側拡大部３４ａと出口３８との間の通路面積Ａｅ、及び出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも大きい。このため、出口側拡大部３４ａの径方向の長さは、出口絞り３６の径方向の長さよりも長くなる。なお、出口側拡大部３４ａの内部空間の形状は、軸線が出口絞り３６の軸線と同軸上に配置される円筒形状であっても良いし、軸線が出口絞り３６の軸線と交差するように配置される円筒形状であっても良い。
【０１２３】
さらに、出口側拡大部３４ａは、出口絞り３６と、出口側拡大部３４ａと出口３８との間の排出通路３４とを結ぶことによって形成され、かつ下記の条件を満たす仮想の円錐台Ｍｏが出口側拡大部３４ａの内部空間に内在可能となるように形状が決定される。その条件は、円錐台Ｍｏの側面積をＡｏｍｘとしたとき、Ａｏｏ＋Ａｏｍｘ＜３Ａｅを満たし、通路面積Ａｅに対する通路面積Ａｏｏの比率が１以下となる条件である。これによれば、出口側拡大部３４ａを燃料が通過することにより、エジェクタ効果が得られる。好ましくは、Ａｏｏ＋Ａｏｍｘ＜Ａｅを満たすようにすると良い。また、通路面積Ａｅに対する通路面積Ａｏｏの比率は、０．２〜０．５が好ましい。これらのことによれば、エジェクタ効果を高くすることができる。
【０１２４】
排出側通路４６は、第２実施形態とは異なり、出口側拡大部３４ａの径方向に形成される側面３４ｂから分岐している。排出側通路４６の排出側絞り４６ａは、側面３４ｂに開口している。排出側絞り４６ａの通路面積Ａｅｊ２は、第２実施形態と同様、通路面積Ａｏｏ及び通路面積Ａｅよりも小さい。また、通路面積Ａｅは、通路面積Ａｏｏよりも大きく設定されている。
【０１２５】
このように構成された、排出側通路４６によると、弁体８６が閉弁状態から開弁状態に移行すると、排出通路３４に燃料流れが発生する。排出通路３４を流れる燃料は出口絞り３６を通り、出口側拡大部３４ａに排出される。出口側拡大部３４ａに排出された燃料は、出口側拡大部３４ａを通過して、出口３８に向かって流れる。このとき、出口側拡大部３４ａの燃料の流速は、排出通路３４における制御室２０側の端部での流速よりも速くなっているので、出口側拡大部３４ａに周知のエジェクタ効果が発生する。このようにして発生したエジェクタ効果により、スプリング室１８の燃料が排出側通路４６を介して吸い出される。その結果、スプリング室１８のスプリング室Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりもさらに低下することとなる。
【０１２６】
また、弁体８６が開弁状態から閉弁状態に移行すると、制御室圧Ｐｃｃは、再び上昇する。このとき、排出側通路４６を通じて高圧燃料源の燃料がスプリング室１８に流入し、スプリング室圧Ｐｓｐも再び上昇する。排出側絞り４６ａの通路面積Ａｅｊ２は、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも小さいため、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇する。
【０１２７】
以上説明したように、この変形例においても、スプリング室圧Ｐｓｐは、第２実施形態と同様に変化するので、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【０１２８】
ここで、排出通路３４及び排出側通路４６を本体部１０に形成する場合を考える。第２実施形態では、排出側通路４６は排出通路３４の出口絞り３６の形成部位から分岐している。このような位置に排出側通路４６が配置される場合、出口絞り３６を孔加工等で形成した後、排出側通路４６としての孔が出口絞り３６に接続するように孔加工を施す。しかし、出口絞り３６は通路面積Ａｏｏが通路面積Ａｅに比べ小さいため、排出側通路４６を形成すべく出口絞り３６に向かって孔加工を施すのは、手間がかかる。
【０１２９】
そこで、この変形例では、第２実施形態のように出口絞り３６の形成部位から排出側通路を分岐させるのではなく、通路面積が出口絞り３６よりも大きい出口側拡大部３４ａの側面３４ｂから排出側通路４６を分岐させている。このように、排出側通路４６の形成位置を変更することによれば、排出側通路４６の排出通路３４への接続が、出口絞り３６の形成部位に排出側通路４６を接続するよりも容易となる。以下そのことを説明する。
【０１３０】
上述したように、出口側拡大部３４ａの通路面積Ａｏｍは、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも大きいため、出口側拡大部３４ａの径方向の長さは、出口絞り３６の径方向の長さより長い。ゆえに、排出側通路４６の接続可能領域が、出口絞り３６における排出側通路４６の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、排出側通路４６の排出通路３４への接続は、出口絞り３６の形成部位に排出側通路４６を接続するよりも容易となる。
【０１３１】
なお、この変形例において排出側通路４６を形成する場合、下記の方法によって形成しても良い。例えば、本体部１０を構成する第１の部材に、出口絞り３６を含む排出通路３４をドリル等で形成し、その後、出口絞り３６の出口３８側の端部に出口側拡大部３４ａを形成すべく、第１の部材の端部からドリル等で孔を開ける。その一方、本体部１０を構成する第２の部材に排出側通路４６となる孔をドリル等で開けておく。このようにして出口側拡大部３４ａ及び排出側通路４６がそれぞれ形成された第１の部材及び第２の部材をあわせることにより、出口側拡大部３４ａと排出側通路４６とを接続するようにしても良い。この場合も、出口側拡大部３４ａの側面３４ｂにおいて排出側通路４６との接続可能領域は、出口絞り３６の側面における接続可能領域よりも大きいため、第１，第２の部材を合わせるときに組み付け誤差が発生していても、出口側拡大部３４ａと排出側通路４６とを接続することができる。
【０１３２】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態による燃料噴射装置３００において、噴孔１４が閉塞されている状態を示す断面図である。この実施形態では、先の第１実施形態の燃料噴射装置１００に対して、第２実施形態の燃料噴射装置２００の排出側通路４６を加え、さらに、導入側通路３２の途中に、逆止弁４８を設けている。この逆止弁４８は、スプリング室１８から供給通路２８へ向かう燃料の流通は許容するが、供給通路２８からスプリング室１８へ向かう燃料の流通を禁止するものである。
【０１３３】
このような構成であっても、排出通路３４が開放されたとき、導入側通路３２及び排出側通路４６の両通路からスプリング室１８の燃料が排出されるので、スプリング室圧Ｐｓｐを、ノズルニードル５０の開弁時及び閉弁時において低くすることができ、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）を長くするとともに、閉弁時間（Ｔｃ）を短くすることができる。
【０１３４】
特に、本実施形態では、ノズルニードル５０の開弁時、導入側通路３２及び排出側通路４６の両通路からスプリング室１８の燃料が排出されるので、スプリング室圧Ｐｓｐを、先の実施形態のものよりもさらに低くすることが可能となる。これによれば、コマンドピストン６０に発生する閉弁方向の推進力を、先の実施形態のものよりも大きくすることができるため、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）をさらに長くすることができる。
【０１３５】
また、ノズルニードル５０の閉弁時、導入側通路３２の逆止弁４８により、スプリング室１８へは、排出側通路４６のみからしか高圧燃料源からの燃料は流入しない。高圧燃料源の燃料は、導入側通路３２を介してスプリング室１８へ流入することはない。よって、第２実施形態で説明したように、スプリング室圧Ｐｓｐの上昇を遅らせることができるので、導入側通路３２を設けるような本実施形態の燃料噴射装置３００であっても、第２実施形態の燃料噴射装置２００と同様のノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）とすることが可能となる。
【０１３６】
なお、この実施形態では、導入側通路３２に、逆止弁４８を設けているが、図１０に示すように、排出側通路４６のみに、スプリング室１８から排出通路３４へ向かう燃料の流通は許容するが、排出通路３４からスプリング室１８へ向かう燃料の流通を禁止するような逆止弁４９を設けてもよい。
【０１３７】
さらに、本実施形態の燃料噴射装置３００では、制御室２０内にコマンドピストン６０を閉弁方向に付勢するスプリング９０を設けている。ここで、開弁時及び閉弁時においてスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることによれば、コマンドピストン６０には、閉弁方向の推進力が発生するので、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とを機械的に接続する必要が無いと第１実施形態で説明した。しかし、制御弁８０による排出通路３４が閉塞され、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ、及び制御室圧Ｐｃｃがほぼ高圧燃料源の圧力Ｐｃとなっているとき、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０に発生する推進力が弱くなる。このため、振動等によりノズルニードル５０とコマンドピストン６０とが離れてしまう場合があり、この状態で、再び制御弁８０により排出通路３４が開放されると、ノズルニードル５０の移動が不安定となる。その結果、噴孔１４からの燃料噴射特性がばらつき、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【０１３８】
この実施形態では、コマンドピストン６０を閉弁方向に付勢するスプリング９０を制御室２０に設けているので、上述した状態であっても、常にコマンドピストン６０とノズルニードル５０との当接を維持することができる。その結果、ノズルニードル５０の移動の不安定を回避することができるので、噴孔１４からの燃料噴射特性のばらつきを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。なお、このスプリング９０は、先の二つの実施形態の燃料噴射装置１００，２００の制御室２０内に設けても上述した効果を得ることができる。
【０１３９】
なお、本実施形態において、導入側通路３２が特許請求の範囲に記載の「第１の分岐通路」に相当し、排出側通路４６が特許請求の範囲に記載の「第２の分岐通路」に相当し、導入側絞り３２ａ及び排出側絞り４６ａが特許請求の範囲に記載の「供給絞り」に相当する。さらに、スプリング９０は、特許請求の範囲に記載の「付勢手段」に相当する。
【０１４０】
（第３実施形態の変形例）
また、導入側通路３２及び排出側通路４６の分岐位置を図１１に示すように変更してもより。導入側通路３２は、第１実施形態の変形例のように、供給通路２８に設けられた入口側拡大部２８ａから分岐されるように形成され、排出側通路４６は、第２実施形態の変形例のように、排出通路３４に設けられた出口側拡大部３４ａから分岐されるように形成されていても良い（図５及び図８を参照）。
【０１４１】
なお、入口側拡大部２８ａの通路面積Ａｉｍと、供給通路２８の通路面積Ａｓ及び入口絞り３０の通路面積Ａｉｏの大小関係は、第１実施形態の変形例と同じである。また、入口側拡大部２８ａ内の円錐台Ｍｉの側面積Ａｉｍｘ、通路面積Ａｓ、及び通路面積Ａｉｏの大小関係も、第１実施形態の変形例と同じである。
【０１４２】
さらに、出口側拡大部３４ａの通路面積Ａｏｍと、排出通路３４の通路面積Ａｅ及び出口絞り４６の通路Ｍ戦記Ａｏｏの大小関係は、第２実施形態の変形例と同じである。また、出口側拡大部３４ａ内の円錐台Ｍｏの側面積Ａｏｍｘ、通路面積Ａｅ、及び通路面積Ａｏｏの大小関係も、第２実施形態の変形例と同じである。
【０１４３】
また、この変形例においても、図９と同様に導入側通路３２に逆止弁４８を設けるようにしても良いし、図１０と同様に排出側通路４６に逆止弁４９を設けるようにしても良い。
【０１４４】
（その他の実施形態）
上述した先の実施形態では、噴孔１４の開弁時及び閉弁時において、スプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることについて説明しているが、開弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させる、又は閉弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させるようにしてもよい。
【０１４５】
開弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃを低下させる場合では、供給通路２８の入口絞り３０に、導入側絞り３２ａが形成されていない導入側通路３２を接続する、又は排出通路３４の出口絞り３６に、排出側絞り４６ａが形成されていない排出側通路４６を接続する構造を採用すればよい。
【０１４６】
一方、閉弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃを低下させる場合では、供給通路２８の入口絞り３０以外の部位に、導入側絞り３２３ａが形成されている導入側通路３２を接続する、又は排出通路３４の出口絞り３６以外の部位に、排出側絞り４６ａが形成されている排出側通路４６を接続する構造を採用すればよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１０ 本体部、１２ 収容孔、１４ 噴孔、１６ ノズル室、１８ スプリング室（中間室）、２０ 制御室、２２ 弁室、２５ 導入ポート、２６ 高圧燃料通路、２８ 供給通路、３０ 入口絞り、３２ 導入側通路、３２ａ 導入側絞り（供給絞り）、３３ 排出ポート、３４ 排出通路、３６ 出口絞り、３８ 出口、４０ リターン通路、４２ 弁座部、４６ 排出側通路、４６ａ 排出側絞り（供給絞り）、４８ 逆止弁、５０ ノズルニードル（ノズル弁部材）、５２ 弁部、５４ シート部、５６ 摺動軸部、６０ コマンドピストン（制御ピストン部材）、６２ 連結部、６４ ピストン部、７０ スプリング、８０ 制御弁（制御手段）、８２ ソレノイドコイル、８４ アーマチャ、８６ 弁体、８８ スプリング、９０ スプリング、１００ 燃料噴射装置、２００ 燃料噴射装置、３００ 燃料噴射装置、４００ 燃料噴射装置、４１０ 分岐通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置の本体部に形成されるノズル室から内燃機関の燃焼室内に噴射する噴孔への燃料の供給を、軸方向に移動することにより断続するノズル弁部材と、ノズル弁部材の軸方向への移動を制御する制御ピストン部材とを有する燃料噴射装置が知られている（特許文献１参照）。ノズル弁部材と制御ピストン部材とが軸方向に並んで配置されている燃料噴射装置において、制御ピストン部材の噴孔とは反対側には制御室が形成され、制御ピストン部材とノズル弁部材との間には中間室が形成される。さらに、この燃料噴射装置は、制御室と排出口との連絡通路に設置され、開弁時に制御室と排出口とを連通し、閉弁時に制御室と排出口との連通を遮断する弁体を有する。この燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室から燃料を連絡通路を介して排出口から排出することで、制御室内の燃料圧力を低下させ、制御ピストン部材をノズル弁部材とは反対方向に移動させ、それによりノズル弁部材を噴孔が開放する方向（開弁方向）に移動させる。また、この燃料噴射装置では、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、制御室に供給される燃料によって制御室内の燃料圧力を上昇させ、制御ピストン部材をノズル弁部材方向に移動させ、それによりノズル弁部材を噴孔が閉塞する方向（閉弁方向）に移動させる。
【０００３】
こういった燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態となっているとき、制御ピストン部材と本体部との隙間より、制御室に供給された燃料が中間室へリークするという問題が発生する。この燃料噴射装置では、制御室だけでなく、中間室へも導入口を介して導入された燃料を供給するようにしている。これにより、弁体が閉弁状態にあるときに制御室及び中間室のそれぞれの圧力をほぼ同じとすることができるので、制御室から中間室への燃料リークを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような中間室への燃料リークを抑制する燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室の燃料だけが主に排出口より排出される。このため、制御室と中間室との圧力差により、制御ピストン部材には、開弁方向の推進力が発生し、ノズル弁部材の開弁方向への移動が促進され、比較的早くノズル弁部材が開弁方向に移動し始める。ところが、ノズル弁部材が、弁体による連絡通路の開弁が完了する前に開弁方向への移動を開始してしまうと、ノズル弁部材の開弁期間が弁体への噴射指令信号の長さ、つまり弁体の開弁期間に対応したものとならなくなるおそれがあり、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。このことを詳細に説明する。ここで、弁体は、噴射指令信号に応じて連絡通路を開閉するようになっている。しかし、噴射指令信号による閉弁指令が、開弁指令から短時間のうちに生じる場合がある。例えば、弁体が完全に開ききる前に閉弁指令が生じる場合と、弁体が完全に開ききってから閉弁指令が生じる場合がある。弁体が完全に開ききる前に閉弁指令が生じる場合では、閉弁指令が生じても弁体の慣性力により閉弁指令直後に閉弁方向には移動しない。一方、弁体が完全に開ききってから閉弁指令が生じる場合では、弁体は閉弁指令直後に閉弁方向に移動する。このように弁体が動作すると、閉弁指令が、弁体が完全に開ききる前に生じる場合の方が、弁体が完全に開ききってから生じる場合よりも、弁体の開弁期間が長くなる場合がある。つまり、弁体の開弁期間が噴射指令信号の長さに対応しなくなる。そうすると、弁体の開弁動作によって開放される連絡通路の開放時間が、噴射指令信号の長さに対応しなくなるので、制御室の圧力の低下期間も噴射指令信号の長さに対応しなくなる。以上により、ノズル弁部材の開弁期間、つまり燃料噴射量が、噴射指令信号の長さに対応しなくなり、燃料噴射の制御性が低下することとなる。
【０００６】
また、上述した燃料噴射装置では、導入口に導入された燃料が中間室に供給されるようになっているため、ノズル弁部材が噴孔を開放しているとき、中間室の圧力は制御室よりも高い状態で維持される。よって、制御ピストン部材には開弁方向の推進力が発生するので、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が妨げられることとなり、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が遅れてしまうおそれがある。これでは、噴孔の閉塞後、直ぐに再び噴孔を開放させる場合、前の噴射における噴孔の閉塞完了時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後してしまい、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、制御ピストン部材とノズル弁部材との間に形成される中間室への燃料のリークを抑制するとともに、燃料噴射の制御性を向上する燃料噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び噴孔が形成された本体部と、
本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により噴孔を開閉するノズル弁部材と、
本体部内において、軸方向に沿ってノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
本体部内には、ノズル弁部材と制御ピストン部材との間に中間室が形成され、制御ピストン部材の中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、制御室と排出口との連絡通路に設置され、開弁時に制御室と排出口とを連通し、閉弁時に制御室と排出口との連通を遮断する弁体を有し、
弁体が、開弁状態から閉弁状態に移行したとき、制御室に供給される燃料によって制御室内の燃料圧力が上昇することに起因して、制御ピストン部材がノズル弁部材方向に移動し、それにより、ノズル弁部材が噴孔を閉塞するものであって、
導入口から制御室への燃料供給通路には、入口絞りが形成され、導入口から中間室への燃料供給通路には、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が小さい供給絞りが形成され、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、中間室の圧力上昇が、制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴としている。
【０００９】
本発明の燃料噴射装置によると、制御室及び中間室には導入口に導入された燃料が供給される。したがって、ノズル弁部材が噴孔を閉塞し、弁体が閉弁状態となっている場合、中間室及び制御室の圧力は、ほぼ同じとなるので、制御室から中間室への燃料のリークが抑制される。
【００１０】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、噴孔が閉塞されており、弁体が閉弁状態となっている場合、制御室からの中間室への燃料のリークは抑制される。しかし、従来の燃料噴射装置では、ノズル弁部材が噴孔を開放しているとき、中間室の圧力は制御室よりも高い状態で維持されるので、制御ピストン部材にはノズル弁部材を開弁方向に引き上げる推進力（開弁方向の推進力）が発生する。この制御ピストン部材の開弁方向の推進力によると、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が妨げられることとなるため、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が遅れてしまうおそれがある。これでは、噴孔の閉塞後、直ぐに再び噴孔を開放させる場合、前の噴射における噴孔の閉塞完了時期と、次の噴射における噴孔の開放時期がとが前後してしまい、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００１１】
これに対し、本発明の燃料噴射装置によると、導入口から制御室への燃料供給通路には、入口絞りが形成され、導入口から中間室への燃料供給通路には、入口絞りよりも通路面積の小さい供給絞りが形成されている。このため、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、導入口から中間室に流入する燃料量を導入口から制御室に流入する燃料量よりも少なくすることができるので、中間室の圧力上昇が制御室の圧力上昇よりも遅れる。この両室の圧力上昇の違いにより、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下し、制御ピストン部材に閉弁方向の推進力が発生する。この制御ピストン部材の閉弁方向の推進力により、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が促進される。このことにより、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔閉塞までの時間（ノズル弁部材の閉弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。このため、前の噴射における噴孔の閉塞時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後することを抑制でき、燃料噴射の制御性が向上する。
【００１２】
以上により、本発明によれば、制御ピストン部材とノズル弁部材との間に形成される中間室への燃料のリークを抑制するとともに、燃料噴射の制御性を向上することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、導入口から制御室への燃料供給通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口に向かって流れる燃料が入口絞りを通過する際、入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として形成され、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、入口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、分岐通路を介して中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５の発明では、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側には、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、連絡通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口へ向かって流れる燃料が出口絞りを通過する際、出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として形成され、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、分岐通路を介して中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項８の発明では、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側には、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、導入口から制御室への燃料供給通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口に向かって流れる燃料が入口絞りを通過する際、入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び連絡通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口へ向かって流れる燃料が出口絞りを通過する際、出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する第２の分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として形成され、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、入口絞り及び出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、第１，２の分岐通路を介して中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００１６】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室の燃料だけが主に排出口より排出されるため、中間室の圧力は制御室の圧力よりも高い状態となる。このため、制御ピストン部材には、開弁方向の推進力が発生し、ノズル弁部材の開弁方向への移動が促進され、比較的早くノズル弁部材が開弁方向に移動し始める。ところが、ノズル弁部材が、弁体による連絡通路の開弁完了前に開弁方向への移動を開始してしまうと、ノズル弁部材の開弁期間、つまり噴孔から噴射される燃料噴射量が、燃料を噴射させるための噴射指令信号の長さに対応したものとならなくなるおそれがある。その結果、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００１７】
請求項２，５，８の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から閉弁状態から開弁状態に移行したとき、導入口から排出口に向かって流れる燃料が入口絞り（請求項２，５）、及び出口絞り（請求項５，８）を通過する際、入口絞り及び出口絞りによって燃料の流速が増加する部位にエジェクタ効果が発生する。そして、これら請求項２，５，８の燃料噴射装置では、導入口から制御室への燃料供給通路、又は制御室から排出口への連絡通路において、入口絞り、又は出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路（請求項８においては、第１，２の分岐通路）が形成されている。これらのことにより、中間室内の燃料が、入口絞り、又は出口絞りにより発生するエジェクタ効果により分岐通路を介して吸い出され、中間室の圧力が制御室よりも低下する。
【００１８】
以上のようにして、弁体が開弁状態に移行したとき、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下するので、制御ピストン部材に、閉弁方向の推進力が発生することとなり、ノズル弁部材の開弁方向への移動が妨げられる。このことにより、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔の開放開始までの時間（ノズル弁部材の開弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ長くすることができる。これにより、弁体による開弁が完了する前にノズル弁部材が開弁方向へ移動するのを抑制することができる。その結果、燃料噴射量を噴射指令信号の長さに対応したものとすることができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【００１９】
特に、請求項８の燃料噴射装置では、入口絞り及び出口絞りにより発生するエジェクタ効果により、中間室内の燃料が二つの分岐通路を介して吸い出されるので、先の請求項２，５の燃料噴射装置よりも、中間室の圧力を低くすることができる。したがって、制御ピストン部材に発生する閉弁方向の推進力を、請求項２，５のものに比べ大きくすることができる。よって、ノズル弁部材の開弁時間を、請求項２，５のものに比べ長くすることができる。
【００２０】
特に、請求項３の発明では、分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。また、請求項６の発明では、分岐通路は、出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。さらに、請求項９の発明では、第１の分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であり、第２の分岐通路は、出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２１】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐している点である。入口絞り、又は出口絞りの形成部位では、当該絞りを燃料が通過することにより、燃料の流速が最も速くなる。したがって、発生するエジェクタ効果も最も大きくなる。入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐通路を分岐するように構成することによれば、中間室内の燃料の吸出し効果を大きくすることができる。
【００２２】
請求項４の発明では、制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項７の発明では、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、分岐通路は、出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２４】
さらに、請求項１０の発明では、制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、第１の分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であり、第２の分岐通路は、出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００２５】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口側拡大部の側面、又は出口側拡大部の側面から分岐している点である。入口側拡大部及び出口側拡大部のそれぞれの通路面積は、それぞれ入口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りの通路面積よりも大きくなっている。このため、入口側拡大部及び出口側拡大部の各径方向の長さは、それぞれ入口絞りの径方向及び出口絞りの径方向の長さよりも長くなる。ゆえに、分岐通路の接続可能領域が、入口絞り及び出口絞りの分岐通路の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、制御室への燃料供給通路又は連絡通路に対する分岐通路の接続が、分岐通路を入口絞り形成部位又は出口絞り形成部位に接続するよりも容易となる。
【００２６】
また、請求項８〜１０の発明では、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路の両通路から燃料が中間室に供給されることとなるため、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を長期間維持することができないおそれがある。これでは、ノズル弁部材の閉弁時間の短縮が困難となる可能性がある。
【００２７】
これに対し、請求項１１の発明では、第１の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００２８】
また、請求項１２の発明では、第２の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室と排出口との連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００２９】
これらの発明によれば、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路のうち、逆止弁が設けられていない通路のみから、燃料が、中間室に供給されることとなる。これにより、請求項８〜１０の発明のように第１，２の分岐通路を設けた燃料噴射装置であっても、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を極力長く維持することができるとともに、ノズル弁部材の閉弁時間を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。
【００３０】
請求項１〜１２の発明の燃料噴射装置によると、弁部材が開弁状態から閉弁状態に移行するとき、及び閉弁状態から開弁状態に移行するとき、制御ピストン部材にはノズル弁部材に向かう推進力が発生するので、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられ、これらは一体に移動することとなる。しかし、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞すると、制御室と中間室の圧力はほぼ同じとなるので、制御ピストン部材に発生する推進力が弱まる。そうすると、制御ピストン部材とノズル弁部材とが離れてしまうおそれがある。この状態で、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行すると、ノズル弁部材の移動が不安定となり、噴孔からの燃料噴射特性がばらつき、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００３１】
これに対し、請求項１３の発明では、制御ピストン部材をノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴としている。これにより、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられることとなる。この付勢手段の押し付け作用によれば、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞した後であっても、制御ピストン部材とノズル弁部材との当接を維持することができる。その結果、ノズル弁部材の移動を安定させることができるので、噴孔からの燃料噴射特性のばらつきを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【００３２】
請求項１４の発明では、供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び噴孔が形成された本体部と、
本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により噴孔を開閉するノズル弁部材と、
本体部内において、軸方向に沿ってノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
本体部内には、ノズル弁部材と制御ピストン部材との間に中間室が形成され、制御ピストン部材の中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、制御室と排出口との連絡通路に設置され、開弁時に制御室と排出口とを連通し、閉弁時に制御室と排出口との連通を遮断する弁体を有し、
弁体が、閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室が排出口に連通することによって制御室内の燃料圧力が低下することに起因して、制御ピストン部材が制御室の方向に移動し、それにより、ノズル弁部材が噴孔を開放するものであって、
導入口から制御室への燃料供給通路、及び制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側の少なくとも一方には、絞り部が形成されており、
導入口から制御室への燃料供給通路、及び連絡通路のうち、絞り部が形成された通路において、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、導入口から排出口に向かって流れる燃料が絞り部を通過する際、絞り部によって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が、導入口から中間室への燃料供給通路として本体部に形成され、
弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、絞り部を通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、中間室内の燃料を吸い出すことを特徴としている。
【００３３】
請求項１４の発明の燃料噴射装置によると、弁体が閉弁状態となっている場合、制御室及び中間室には導入口に導入された燃料が供給されるので、ノズル弁部材が噴孔を閉弁する。また、この場合、中間室及び制御室の圧力は、ほぼ同じとなる。よって、制御室から中間室への燃料のリークは抑制される。
【００３４】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、制御室の燃料だけが主に排出口より排出されるため、中間室の圧力は制御室の圧力よりも高い状態となる。このため、制御ピストン部材には、開弁方向の推進力が発生し、ノズル弁部材の開弁方向への移動が促進され、比較的早くノズル弁部材が開弁方向に移動し始める。ところが、ノズル弁部材が、弁体による連絡通路の開弁完了前に開弁方向への移動を開始してしまうと、ノズル弁部材の開弁期間、つまり噴孔から噴射される燃料噴射量が、燃料を噴射させるための噴射指令信号の長さに対応したものとならなくなるおそれがある。その結果、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００３５】
これに対し、請求項１４の燃料噴射装置では、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、導入口から排出口に向かって流れる燃料が絞り部を通過する際、当該絞り部によって燃料の流速が増加する部位にエジェクタ効果が発生する。そして、本発明の燃料噴射装置では、導入口から制御室への燃料供給通路、及び制御室から排出口への連絡通路のうち、絞り部が形成された通路において、絞り部によって燃料の流速が増加する部位から中間室へと分岐する分岐通路が本体部に形成されている。これらのことにより、中間室内の燃料が絞り部により発生するエジェクタ効果により吸い出され、中間室の圧力が制御室よりも低下する。
【００３６】
以上のようにして、弁体が開弁状態に移行したとき、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下するので、制御ピストン部材に、閉弁方向の推進力が発生することとなり、ノズル弁部材の開弁方向への移動が妨げられる。このことにより、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔の開放開始までの時間（ノズル弁部材の開弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ長くすることができる。これにより、弁体による開弁が完了する前にノズル弁部材が開弁方向へ移動するのを抑制することができる。その結果、燃料噴射量を噴射指令信号の長さに対応したものとすることができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【００３７】
したがって、請求項１４の発明によれば、弁体が閉弁状態となっている場合の中間室への燃料のリークを抑制するとともに、燃料噴射による制御性を向上することができる。
【００３８】
特に、請求項１５の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。また、請求項１８の発明では、絞り部は、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成される出口絞りであって、分岐通路は、出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。さらに、請求項２１の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成され、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、分岐通路は、入口絞りの形成部位から中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び出口絞りの形成部位から中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴としている。
【００３９】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐している点である。入口絞り、又は出口絞りの形成部位では、当該絞りを燃料が通過することにより、燃料の流速が最も速くなる。したがって、発生するエジェクタ効果も最も大きくなる。入口絞り、又は出口絞りの形成部位から分岐通路を分岐するように構成することによれば、中間室内の燃料の吸出し効果を大きくすることができる。
【００４０】
請求項１６の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、導入口から制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００４１】
また、請求項１９の発明では、絞り部は、制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成される出口絞りであって、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、分岐通路は、出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する通路であることを特徴としている。
【００４２】
さらに、請求項２２の発明では、絞り部は、導入口から制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び制御室と排出口との連絡通路において弁体よりも制御室側に形成され、入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、導入口から制御室への燃料供給通路において入口絞りにおける制御室側の端部には、通路面積が入口絞りの通路面積よりも大きく、入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられるとともに、連絡通路において出口絞りにおける弁体側の端部には、通路面積が出口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、分岐通路は、入口側拡大部の側面から中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び出口側拡大部の側面から中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴としている。
【００４３】
これらの発明に共通するのは、分岐通路が、入口側拡大部の側面、又は出口側拡大部の側面から分岐している点である。入口側拡大部及び出口側拡大部のそれぞれの通路面積は、それぞれ入口絞りの通路面積よりも大きく、出口絞りの通路面積よりも大きくなっている。このため、入口側拡大部及び出口側拡大部の各径方向の長さは、それぞれ入口絞りの径方向及び出口絞りの径方向の長さよりも長くなる。ゆえに、分岐通路の接続可能領域が、入口絞り及び出口絞りの分岐通路の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、制御室への燃料供給通路又は連絡通路に対する分岐通路の接続が、分岐通路を入口絞り形成部位又は出口絞り形成部位に接続するよりも容易となる。
【００４４】
また、請求項２１，２２の燃料噴射装置では、入口絞り及び出口絞りにより発生するエジェクタ効果により、中間室内の燃料が二つの分岐通路を介して吸い出されるので、先の請求項１５，１６，１８，１９の燃料噴射装置よりも、中間室の圧力を低くすることができる。したがって、制御ピストン部材に発生する閉弁方向の推進力を、請求項１５，１６，１８，１９のものに比べ大きくすることができる。よって、ノズル弁部材の開弁時間を、請求項１５，１６，１８，１９のものに比べ長くすることができる。
【００４５】
ここで、上述したように従来の燃料噴射装置では、ノズル弁部材が噴孔を開放しているとき、中間室の圧力は制御室よりも高い状態で維持されるので、制御ピストン部材には開弁方向の推進力が発生する。この制御ピストン部材の開弁方向の推進力によると、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が妨げられることとなるため、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が遅れてしまうおそれがある。これでは、噴孔の閉塞後、直ぐに再び噴孔を開放させる場合、前の噴射における噴孔の閉塞完了時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後してしまい、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００４６】
これに対し、請求項１７の燃料噴射装置によると、入口絞りの形成部位、又は入口側拡大部の側面から分岐する分岐通路には、入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成されている。また、請求項２０の燃料噴射装置によると、出口絞りの形成部位、又は出口側拡大部の側面から分岐する分岐通路には、入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成されている。さらに、請求項２３の燃料噴射装置によると、入口絞りの形成部位、又は入口側拡大部の側面から分岐する第１の分岐通路、及び出口絞りの形成部位、又は出口側拡大部の側面から分岐する第２の分岐通路のそれぞれには、入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成されている。
【００４７】
これらのことによれば、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、導入口から中間室に流入する燃料量を導入口から制御室に流入する燃料量よりも少なくすることができるので、中間室の圧力上昇が制御室の圧力上昇よりも遅れる。この両室の圧力上昇の違いにより、中間室の圧力が制御室の圧力よりも低下し、制御ピストン部材には閉弁方向の推進力が発生する。この制御ピストン部材の閉弁方向の推進力により、ノズル弁部材の閉弁方向への移動が促進される。このことにより、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したときから、ノズル弁部材による噴孔閉塞までの時間（ノズル弁部材の閉弁時間）を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。このため、前の噴射における噴孔の閉塞時期と、次の噴射における噴孔の開放時期とが前後することを抑制でき、燃料噴射の制御性が向上する。
【００４８】
特に、請求項２１，２２の発明では、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路の両通路から燃料が中間室に供給されることとなるため、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を長期間維持することができないおそれがある。これでは、ノズル弁部材の閉弁時間の短縮が困難となる可能性がある。
【００４９】
これに対し、請求項２４の発明では、第１の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００５０】
また、請求項２５の発明では、第２の分岐通路に、中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、制御室と排出口との連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴としている。
【００５１】
これらの発明によれば、弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、第１，２の分岐通路のうち、逆止弁が設けられていない通路のみから、燃料が、中間室に供給されることとなる。これにより、請求項２１，２２の発明のように第１，２の分岐通路を設けた燃料噴射装置であっても、中間室の圧力が制御室よりも低い状態を極力長く維持することができ、ノズル弁部材の閉弁時間を従来の燃料噴射装置に比べ短くすることができる。
【００５２】
請求項１４〜２５の発明の燃料噴射装置によると、弁部材が開弁状態から閉弁状態に移行するとき、及び閉弁状態から開弁状態に移行するとき、制御ピストン部材にはノズル弁部材に向かう推進力が発生するので、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられ、これらは一体に移動することとなる。しかし、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞すると、制御室と中間室の圧力はほぼ同じとなるので、制御ピストン部材に発生する推進力が弱まる。そうすると、制御ピストン部材とノズル弁部材とが離れてしまうおそれがある。この状態で、弁体が閉弁状態から開弁状態に移行すると、ノズル弁部材の移動が不安定となり、噴孔からの燃料噴射特性がばらつき、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【００５３】
これに対し、請求項２６の発明では、制御ピストン部材をノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴としている。これにより、制御ピストン部材はノズル弁部材に押し付けられることとなる。この付勢手段の押し付け作用によれば、弁体が閉弁状態に移行し、ノズル弁部材が噴孔を閉塞した後であっても、制御ピストン部材とノズル弁部材との当接を維持することができる。その結果、ノズル弁部材の移動を安定させることができるので、噴孔からの燃料噴射特性のばらつきを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が開放されている状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置において、供給通路と入口絞り側通路内の圧力変化及び燃料流速の様子を説明する説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の制御弁、コマンドピストン、及びノズルニードルの作動の様子、並びに制御室、ノズル室、及びスプリング室の圧力の様子を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例による燃料噴射弁の一部を拡大した断面を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料噴射装置において、排出通路と出口絞り側通路内の圧力変化及び燃料流速の様子を説明する説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例による燃料噴射弁の一部を拡大した断面を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の変形例による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による変形例による燃料噴射弁において、入口絞り付近及び出口絞り付近を拡大した断面を示す部分断面図である。
【図１２】比較例による燃料噴射装置において、噴孔が閉塞されている状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
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。なお、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。
【００５６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図４、及び図１２を用いて説明する。図１は、第１実施形態による燃料噴射装置１００において、噴孔１４が閉塞している状態を示す断面図である。
【００５７】
燃料噴射装置１００は、液化ガスの一種であるＤＭＥ（ジメチルエーテル）を燃料とした内燃機関（図示せず）の燃焼室に当該燃料を噴射する装置である。燃料噴射装置１００は、内燃機関の燃焼室を形成する気筒ごとに装着されている。燃料噴射装置１００は、電子制御装置（図示せず）からの噴射指令信号に基づいて燃料噴射を制御する。
【００５８】
ここで、ＤＭＥについて説明する。ＤＭＥは、天然ガスや石炭層ガス、石炭、バイオマスを原料に合成されたものであり、炭素同士を酸素によって結合するエーテル結合を有する。ＤＭＥは、軽油に比べセタン価が高く、軽油と異なり、燃焼しても粒子状物質（ＰＭ）発生が少ない。ＤＭＥは、常温・常圧で気体となるものであるため、内燃機関に燃料として供給するときにはある程度圧力を高めた上で使用する。しかし、ＤＭＥは、軽油に比べ粘度が低いという特性を有しているので、燃料噴射装置内での燃料のリーク量が軽油に比べ比較的多い。また、ＤＭＥは、単位体積当たりの発熱量が軽油に比べ低いため、燃料として軽油と同等の出力を内燃機関に発生させる場合には、燃料噴射量を多くする必要がある。
【００５９】
燃料噴射装置１００は、本体部１０、ノズルニードル５０、コマンドピストン６０、スプリング７０、制御弁８０等から構成されている。
【００６０】
本体部１０は、ノズルニードル５０、コマンドピストン６０、スプリング７０及び制御弁８０を内部に収容し、燃料噴射装置１００の外殻を形成する。本体部１０は、燃料噴射装置１００の内部に燃料を導入する導入ポート２５及び導入ポート２５から導入された燃料の一部を燃料噴射装置１００から排出する排出ポート３３を備える。導入ポート２５には、例えばコモンレール等の高圧燃料源に蓄積された燃料が供給される。高圧燃料源には、高圧ポンプによって高圧化した燃料が供給される様になっている。排出ポート３３には燃料タンクへ通じる燃料配管が接続されており、排出ポート３３から排出された燃料はこの燃料配管と通じて燃料タンクに戻る。図１に示すように、本体部１０に形成される軸方向に延びる収容孔１２は、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０を軸方向に並んで支持する。これにより、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０のそれぞれは、軸方向に移動が可能となる。さらに、本体部１０には、ノズルニードル５０側の端部に内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する噴孔１４が形成されている。
【００６１】
本体部１０には、ノズルニードル５０の噴孔１４側に、導入ポート２５に導入された燃料をノズルニードル５０の端部５０ａに作用させるノズル室１６が形成される。また、本体部１０には、ノズルニードル５０とコマンドピストン６０との間に、ノズルニードル５０におけるコマンドピストン６０側の端部５０ｂ及びコマンドピストン６０におけるノズルニードル５０側の端部６０ａに導入ポート２５に導入された燃料を作用させるスプリング室１８が形成される。さらに、本体部１０には、コマンドピストン６０のノズルニードル５０とは反対側に、導入ポート２５に導入された燃料をコマンドピストン６０におけるノズルニードル５０とは反対側の端部６０ｂに作用させる制御室２０が形成される。
【００６２】
本体部１０は、導入ポート２５の燃料をノズル室１６に供給するための高圧燃料通路２６、導入ポート２５の燃料をスプリング室１８に供給するための導入側通路３２、導入ポート２５の燃料を制御室２０に供給するための供給通路２８を有する。これにより、導入ポート２５に導入された燃料は、各通路２６，２８，３２を通じて、ノズル室１６、スプリング室１８、制御室２０に供給される。なお、導入側通路３２は、供給通路２８から分岐した通路であり、供給通路２８に形成される入口絞り３０の内壁に開口する部位に、導入側絞り３２ａを有する。入口絞り３０の通路面積は、供給通路２８における入口絞り３０以外の部位の通路面積よりも小さい。また、導入側絞り３２ａの通路面積は、入口絞り３０の通路面積よりも小さい。また、ノズルニードル５０が軸方向に移動して、収容孔１２の内壁に設けられた弁座部４２に対してノズルニードル５０の先端が離接することにより、ノズル室１６と噴孔１４との連通、非連通が制御される。また、供給通路２８は、入口絞り３０を有する。
【００６３】
スプリング室１８には、供給通路２８から分岐した導入側通路３２を介して導入ポート２５に導入された燃料が供給される。
【００６４】
制御室２０には、供給通路２８を介して導入ポート２５に導入された燃料が供給される。また、制御室２０には、当該制御室２０の燃料を排出ポート３３から排出するための排出通路３４が接続されている。排出通路３４の排出ポート３３側の端部には弁室２２が接続され、その弁室２２には、リターン通路４０が接続されている。これにより、制御室２０から排出通路３４を通じて排出された燃料は、弁室２２，リターン通路４０を通じて排出ポート３３から排出される。また、排出通路３４は、供給通路２８と同様に、出口絞り３６を有する。出口絞り３６の通路面積は、排出通路３４における出口絞り３６以外の部位の通路面積よりも小さく、かつ、入口絞り３０の通路面積よりも大きい。これにより、排出通路３４の出口３８が開放されるとき、出口絞り３６を通過する燃料の流量が入口絞り３０を通過する燃料の流量よりも多くなる。このように、入口絞り３０及び出口絞り３６の通路面積が設定されているので、排出通路３４の出口３８が開放されると、制御室２０は、供給される燃料の圧力よりも低い圧力まで低下して入口絞り３０と出口絞り３６を通過する燃料流量は同じとなり制御室の圧力は安定することとなる。コマンドピストン６０の端部６０ｂには、制御室２０の燃料の圧力に応じた圧力が作用することとなる。
【００６５】
ノズルニードル５０は、軸方向へ移動することにより噴孔１４を開閉することで噴孔１４からの燃料噴射を制御するものであり、ノズル室１６側に配置される弁部５２と、スプリング室１８側に配置される摺動軸部５６とを有する。弁部５２は先端に向かうほど径が小さくなる部位を有しており、その弁部５２の当該部位には、弁座部４２と離接するシート部５４が形成されている。摺動軸部５６を支持する収容孔１２の内壁と、摺動軸部５６の外壁との間には、微小な隙間が形成される。これにより、ノズルニードル５０は、収容孔１２内で軸方向に移動することが可能となる。摺動軸部５６の直径は、弁部５２の直径よりも大きい。また、摺動軸部５６の端部５０ｂは、スプリング室１８に収容されるスプリング７０の一方の端部を支持する。
【００６６】
ノズルニードル５０が閉弁方向に移動することにより、シート部５４が弁座部４２に当接すると、ノズル室１６と噴孔１４とが非連通状態となる。このため、噴孔１４が閉塞され、噴孔１４からの燃料噴射が停止される。ノズルニードル５０が開弁方向に移動し、シート部５４が弁座部４２から離れると、ノズル室１６と噴孔１４とが連通状態となる。このため、噴孔１４が開放され、噴孔１４から燃料が噴射される。
【００６７】
スプリング室１８に収容されるスプリング７０は、コイルスプリングである。スプリング７０の一方の端部は、ノズルニードル５０に支持され、他方の端部は、スプリング室１８に形成された段差部４４に支持される。スプリング７０は、圧縮された状態でスプリング室１８に収容されているので、常にノズルニードル５０を所定の付勢力で閉弁方向、即ち弁部５２のシート部５４が弁座部４２に当接することにより噴孔１４を閉塞させる方向に付勢する。
【００６８】
コマンドピストン６０は、ノズルニードル５０の軸方向の移動を制御するものであり、スプリング室１８側に配置される連結部６２と、制御室２０側に配置されるピストン部６４とを有する。連結部６２の直径は、ピストン部６４の直径に比べ小さい。連結部６２は、スプリング７０を貫くように配置され、先端がノズルニードル５０に当接可能となっている。ピストン部６４を支持する収容孔１２の内壁と、ピストン部６４の外壁との間には、微小な隙間が形成される。これにより、コマンドピストン６０は、収容孔１２内で軸方向に移動することが可能となる。なお、本実施形態では、連結部６２とノズルニードル５０の摺動軸部５６とは機械的に連結されてはいない。したがって、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とはそれぞれ原理的には分離して軸方向に移動することが可能である。また、連結部６２のノズルニードル５０側の端部、及びピストン部６４のノズルニードル５０側の端部には、スプリング室１８の燃料の圧力が作用する。これら連結部６２のノズルニードル５０側の端部、及びピストン部６４のノズルニードル５０側の端部によってコマンドピストン６０の端部６０ａが形成される。また、ピストン部６４の制御室２０側の端部６０ｂには、制御室２０の燃料の圧力が作用する。
【００６９】
制御弁８０は、排出通路３４に対して制御室２０とは反対側に配置され、電子制御装置からの噴射指令信号に基づき、排出通路３４の出口３８を開放及び閉塞することにより、制御室２０の圧力を制御する。具体的には、図４に示すように、噴射指令信号がオンすることにより、制御弁８０の弁体８６は、排出通路３４の出口３８を開放し、制御室２０と排出ポート３３とを連通する。また、噴射指令信号がオフすることにより、弁体８６は、出口３８を閉塞し、制御室２０と排出ポート３３との連通を遮断する。制御弁８０は、本体部１０に内蔵され、ソレノイドコイル８２、アーマチャ８４、スプリング８８等から構成されている。
【００７０】
ソレノイドコイル８２は、上記噴射指令信号がオンすることにより通電されて磁気吸引力を発生する。アーマチャ８４は、ソレノイドコイル８２に発生した磁気吸引力により、排出通路３４の出口３８を開放する方向に吸引される。アーマチャ８４の先端には、排出通路３４の出口３８を開放及び閉塞する弁体８６が設けられている。弁体８６は、本体部１０に形成される弁室２２に収容されており、軸方向に移動する。ソレノイドコイル８２に磁気吸引力が発生すると、アーマチャ８４は吸引される。アーマチャ８４は、ソレノイドコイル８２に当接するまで軸方向に移動する。弁室２２は、燃料噴射装置１００の排出ポート３３に通じるリターン通路４０に接続されている。弁体８６が出口３８とは反対側に向かって軸方向に移動すると、出口３８が開放され（閉弁状態から開弁状態への移行）、制御室２０の燃料は排出通路３４を通じて弁室２２に排出される。その燃料は、リターン通路４０を介し排出ポート３３から排出される。出口絞り３６の通路面積は、入口絞り３０の通路面積よりも大きいため、供給通路２８を通じて導入ポート２５からの燃料が制御室２０に供給されても、制御室２０から排出される燃料量の方が多くなる。制御室２０の圧力は、出口３８が弁体８６により閉塞されている状態の制御室２０の圧力よりも低下することとなる。弁体８６が出口３８に向かって移動することにより、出口３８が閉塞されると（開弁状態から閉弁状態への移行）、制御室２０から排出通路３４を介して弁室２２への燃料の排出が停止される。これにより、供給通路２８を介して制御室２０に流入した燃料は制御室２０に蓄積されることとなる。その結果、制御室２０の圧力は、高圧燃料源の圧力とほぼ同じ圧力にまで回復する。スプリング８８は、アーマチャ８４において弁体８６とは反対側に配置され、出口３８を閉塞する方向にアーマチャ８４を付勢する。これによれば、ソレノイドコイル８２への通電が停止され磁気吸引力が発生していないとき、弁体８６は出口３８を閉塞する。
【００７１】
以上、本実施形態の燃料噴射装置１００の構造について説明した。次に、この燃料噴射装置１００の作動について図１に加え、図２〜図４、及び下記の式（１），（２）を用いて説明する。図２は、燃料噴射装置１００において、噴孔１４が開放している状態を示す断面図である。図３は、燃料噴射装置１００において、供給通路２８と導入側通路３２内の圧力変化及び燃料流速の様子を説明する説明図である。図４は、燃料噴射装置１００の制御弁８０、コマンドピストン６０及びノズルニードル５０の作動の様子、並びに制御室２０、ノズル室１６、及びスプリング室１８の圧力の様子を説明する説明図である。
【００７２】
燃料噴射装置１００の作動を説明する前に、各室１６、１８、２０の圧力と、ノズルニードル５０、及びコマンドピストン６０において各室１６、１８、２０の圧力が作用する部位の受圧面積とを以下のように定義する。制御室２０の圧力を制御室圧Ｐｃｃ（＞０）、スプリング室１８の圧力をスプリング室圧Ｐｓｐ（＞０）、ノズル室１６の圧力をノズル室圧Ｐｄ（＞０）とする。そして、ノズルニードル５０において、シート部５４が弁座部４２に当接しているときにノズル室１６の圧力が作用せず、シート部５４が弁座部４２から離れているときにノズル室１６の圧力が作用する部位の面積を受圧面積Ａｓｅａｔ（＞０）とする。また、ノズルニードル５０において、スプリング室圧Ｐｓｐが作用する部位の面積を受圧面積Ａｇ（＞０）とする。受圧面積Ａｓｅａｔは、受圧面積Ａｇと比較して小さい値となっている。これは、シート部５４が、摺動軸部５６の径よりも小さい弁部５２に形成されているからである。また、コマンドピストン６０において、スプリング室圧Ｐｓｐが作用する部位の面積、及びコマンドピストン６０において、制御室圧Ｐｃｃが作用する部位の面積を受圧面積Ａｐ（＞０）とする。また、スプリング７０がノズルニードル５０を付勢するときの力を付勢力Ｆｋ（＞０）とする。さらに、本実施形態では、Ａｇ＜Ａｐが成り立つように、ノズルニードル５０の摺動軸部５６の径よりもコマンドピストン６０のピストン部６４の径を大きく設定する。
【００７３】
まず、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０に発生する推進力等について説明する。ノズルニードル５０の開弁方向への移動、及び閉弁方向への移動は、下記の式（１），（２）の左辺と右辺の大小により決定される。
【００７４】
式（１）は、ノズルニードル５０が噴孔１４を閉塞している状態から開弁方向に移動する状態に移行するときの条件を示しており、式（２）は、ノズルニードル５０が噴孔１４を開放している状態から閉弁方向に移動する状態に移行するときの条件を示している。
【００７５】
Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）＋Ｆｋ＜（Ａｇ−Ａｓｅａｔ）Ｐｄ−ＡｇＰｓｐ・・・（１）
上記式（１）が成立すると、ノズルニードル５０は開弁方向に移動し始める。この式（１）の左辺は、コマンドピストン６０に発生する推進力と、スプリング７０の付勢力との合力である。式（１）の右辺は、燃料の圧力が作用することによりノズルニードル５０に発生する推進力である。式（１）において、左辺よりも右辺が大きくなると、ノズルニードル５０は閉弁状態から開弁方向に移動し始める。また、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）が、正となっていればコマンドピストン６０には閉弁方向の推進力が発生しており、負となっていればコマンドピストン６０には開弁方向の推進力が発生していることを意味する。また、（Ａｇ−Ａｓｅａｔ）Ｐｄ−ＡｇＰｓｐが、正となっていればノズルニードル５０には開弁方向の推進力が発生しており、負となっていればノズルニードル５０には閉弁方向の推進力が発生していることを意味する。
【００７６】
Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）＋Ｆｋ＞ＡｇＰｄ−ＡｇＰｓｐ・・・（２）
上記式（２）が成立すると、ノズルニードル５０は閉弁方向に移動し始める。この式（２）の左辺は、コマンドピストン６０に発生する推進力と、スプリング７０の付勢力との合力である。式（２）の右辺は、燃料の圧力が作用することによりノズルニードル５０に発生する推進力である。式（２）において、右辺よりも左辺が大きくなると、ノズルニードル５０は開弁状態から閉弁方向に移動し始める。また、ＡｇＰｄ−ＡｇＰｓｐが、正となっていればノズルニードル５０には開弁方向の推進力が発生しており、負となっていればノズルニードル５０には閉弁方向の推進力が発生していることを意味する。
【００７７】
ここで、従来技術に相当する比較例による燃料噴射装置４００の構造及び作動について図１２及び図４を用いて説明する。図１２に示すように、この比較例の燃料噴射装置４００は、本実施形態の燃料噴射装置１００の導入側通路３２を有しておらず、高圧燃料通路２６から分岐した分岐通路４１０を有している。分岐通路４１０は、高圧燃料通路２６の燃料をスプリング室１８に供給する通路である。この分岐通路４１０により、スプリング室１８には、常に、高圧燃料源からの燃料が供給されることとなる。また、この燃料噴射装置４００において、コマンドピストン６０の連結部６２はノズルニードル５０とコネクタ等により機械的に接続されている。燃料噴射装置４００において、本実施形態の燃料噴射装置１００の符号と同じ部位は、本実施形態の燃料噴射装置１００の部位と同じものとする。
【００７８】
電子制御装置から噴射指令信号が制御弁８０に入力されていない状態では、ソレノイドコイル８２は非通電の状態となっているので、ソレノイドコイル８２に磁気吸引力は発生していない。よって、弁体８６は、閉弁状態となっており、排出通路３４の出口３８を閉塞する。
【００７９】
このとき、供給通路２８には、コモンレール等の高圧燃料源から燃料が流入しているので、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ及び制御室圧Ｐｃｃは、高圧燃料源の圧力Ｐｃとほぼ同じとなる（Ｐｃ＝Ｐｄ＝Ｐｓｐ＝Ｐｃｃ）。このとき、式（１）の左辺のうち、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）はほぼ０となり、コマンドピストン６０にはほとんど推進力が発生しない。一方、式（１）の右辺は、−ＡｓｅａｔＰｄ（＜０）となる。したがって、式（１）の左辺は、右辺よりも大きくなるため、ノズルニードル５０は開弁方向に移動せず、シート部５４の弁座部４２への当接状態が維持される。よって、噴孔１４の閉塞状態が維持され、燃料は噴孔１４から噴射されない。
【００８０】
その後、図４に示すように、電子制御装置から噴射指令信号が制御弁８０に入力され、ソレノイドコイル８２が通電されると、ソレノイドコイル８２に発生した磁気吸引力によりアーマチャ８４が吸引され、弁体８６が排出通路３４の出口３８を開放する。これにより、制御室２０の燃料が排出通路３４、弁室２２、リターン通路４０を介して排出ポート３３から排出される。このとき、供給通路２８を介して制御室２０に燃料が流入する。しかし、入口絞り３０の通路面積は、出口絞り３６の通路面積よりも小さいため、制御室２０の制御室圧Ｐｃｃは低下し始める。制御室圧Ｐｃｃは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏ及び出口絞り３６の通路面積Ａｏｏとの差、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及びリターン通路４０のリターン燃料圧Ｐｂによって決定される（図４参照）。なお、このような状態にあっても、ノズル室１６及びスプリング室１８へはそれぞれ、高圧燃料通路２６及び分岐通路４１０を通じて高圧燃料源の燃料が供給される。
【００８１】
排出通路３４が開放され、制御室圧Ｐｃｃが低下すると、式（１）の左辺のうち、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）が負に転じ、コマンドピストン６０に開弁方向の推進力が発生する。制御室圧Ｐｃｃの値がさらに低くなり、式（１）の左辺の値が、右辺の−ＡｓｅａｔＰｄの値よりも小さくなったとき、式（１）が成立し、ノズルニードル５０は開弁方向に移動し始める（図４の破線を参照）。その結果、噴孔１４が開放され、燃料が噴孔１４から噴射される。なお、図４に示すように、この例では、弁体８６の閉弁状態から開弁状態に移行したときから、ノズルニードル５０の開弁方向への移動開始までの時間（開弁時間）をＴｏとしている。なお、開弁状態への移行とは、弁体８６が出口３８を開放し始めたときとする。
【００８２】
噴孔１４が開放され燃料が噴射されている間、図４に示すように、制御室圧Ｐｃｃは、ノズル室圧Ｐｄ及びスプリング室圧Ｐｓｐよりも小さい値を維持し、ノズル室圧Ｐｄ及びスプリング室圧Ｐｓｐは、ほぼ同じ値を維持する。
【００８３】
その後、電子制御装置からの噴射指令信号がオフとなり、ソレノイドコイル８２が非通電状態となると、ソレノイドコイル８２に発生していた磁気吸引力が消滅するので、弁体８６は開弁状態から閉弁状態に移行し、排出通路３４の出口３８は弁体８６により閉塞される。すると、制御室圧Ｐｃｃは、図４の実線で示すように、再び上昇する。この場合、ノズルニードル５０の移動は、式（２）によって支配される。制御室圧Ｐｃｃが上昇し始めたとき、制御室圧Ｐｃｃはスプリング室圧Ｐｓｐよりも低いため、コマンドピストン６０には、開弁方向の推進力が発生する。その後、制御室圧Ｐｃｃは徐々にスプリング室圧Ｐｓｐに近づくため、コマンドピストン６０の開弁方向の推進力は徐々に低下する。そして、式（２）の左辺のうち、（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）Ａｐが−Ｆｋ以上となり、式（２）が成立すると、ノズルニードル５０は閉弁方向に移動し始める（図４の破線を参照）。ノズルニードル５０が閉弁方向に移動して、ノズルニードル５０のシート部５４が弁座部４２に当接すると、噴孔１４が閉塞され、その結果、燃料の噴孔１４からの噴射が停止する。なお、図４に示すように、この例では、弁体８６の開弁状態から閉弁状態に移行したときから、ノズルニードル５０の閉弁完了までの時間（閉弁時間）をＴｃとしている。なお、閉弁状態への移行とは、弁体８６が出口３８に向かって移動し始めたときとする。
【００８４】
次に、本実施形態による燃料噴射装置１００のノズルニードル５０の作動について、上述した比較例による燃料噴射装置４００と比較しながら説明する。なお、下記の説明において、受圧面積Ａｓｅａｔ、Ａｇ、Ａｐ、スプリング７０の付勢力Ｆｋ、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及び制御室圧Ｐｃｃの変化は、上述の比較例のものと同じであるとする。最初に、図１に示す噴孔１４が閉塞している状態から説明する。
【００８５】
この状態のとき、ソレノイドコイル８２には、噴射指令信号が入力されておらず、ソレノイドコイル８２は非通電の状態となっているので、ソレノイドコイル８２には磁気吸引力が発生していない。よって、弁体８６は、閉弁状態となっており、排出通路３４の出口３８を閉塞する。
【００８６】
このとき、供給通路２８には、コモンレール等の高圧燃料源からの燃料が流入しているので、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ及び制御室圧Ｐｃｃは、高圧燃料源の圧力Ｐｃとほぼ同じとなる（Ｐｃ＝Ｐｄ＝Ｐｓｐ＝Ｐｃｃ）。このとき、式（１）の左辺のうち、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）は、ほぼ０となり、コマンドピストン６０には圧力が作用することによる推進力がほとんど発生しない。一方、式（１）の右辺は、−ＡｓｅａｔＰｄ（＜０）となる。したがって、式（１）の左辺は、右辺よりも大きくなるため、ノズルニードル５０は開弁方向に移動せず、シート部５４の弁座部４２への当接状態が維持される。よって、噴孔１４の閉塞状態が維持され、燃料は噴孔１４から噴射されない。また、この状態の時、スプリング室１８にも高圧燃料源からの燃料が流入し、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ、及び制御室圧Ｐｃはほぼ同じとなっているため、スプリング室１８へのノズル室１６及び制御室２０からの燃料リークが抑制される。
【００８７】
その後、図４に示すように、電子制御装置から噴射指令信号が制御弁８０に入力され、ソレノイドコイル８２が通電されると、ソレノイドコイル８２に発生した磁気吸引力によりアーマチャ８４が吸引され、弁体８６が排出通路３４の出口３８を開放する。これにより、制御室２０の燃料が排出通路３４、弁室２２、リターン通路４０を介して排出ポート３３から排出される。このとき、供給通路２８を介して制御室２０に燃料が流入する。しかし、入口絞り３０の通路面積は、出口絞り３６の通路面積よりも小さいため、制御室２０の制御室圧Ｐｃｃは低下し始める。制御室圧Ｐｃｃは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏ及び出口絞り３６の通路面積Ａｏｏとの差、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及びリターン通路４０の圧力Ｐｂによって決定される（図４参照）。
【００８８】
このとき、供給通路２８には燃料の流れが発生することとなる。供給通路２８を流れる燃料が入口絞り３０を通過すると、入口絞り３０部分の流速が速くなり、供給通路２８内の圧力が制御室Ｐｃｃの圧力よりも低下する。以下、このことを図３を用いて詳細に説明する。
【００８９】
図３に示すように、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏは、供給通路２８において入口絞り３０以外の通路面積よりも小さい。これにより、供給通路２８に燃料流れが発生すると、入口絞り３０部分の流速が速くなり、入口絞り３０における圧力が低下し、入口絞り３０に周知のエジェクタ効果が発生する。入口絞り３０における圧力は、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、排出通路３４が開放された状態の制御室圧Ｐｃｃ、及び高圧燃料源の圧力Ｐｃが供給された状態のスプリング室圧Ｐｓｐよりも低くなる。なお、このときの圧力をエジェクタ効果圧Ｐｅｊという。
【００９０】
また、導入側通路３２は、この入口絞り３０の内壁に開口している。このため、入口絞り３０にエジェクタ効果圧Ｐｅｊが発生することにより、スプリング室１８の燃料が導入側通路３２を介して吸い出される。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、エジェクタ効果圧Ｐｅｊまで低下することとなる（図４を参照）。スプリング室１８から吸い出された燃料は、入口絞り３０で供給通路２８を流れる燃料と合流し、制御室２０に流入する。なお、スプリング室１８から吸い出され、入口絞り３０で供給通路２８の燃料と合流した燃料の圧力は、制御室圧Ｐｃｃにまで上昇する。また、合流した後の燃料の流速は、入口絞り３０における流速よりも遅くなる。なお、本実施形態では、入口絞り３０内で流速が最も速くなる、即ち、圧力が最も低下する位置に、導入側通路３２を接続するようにしている。そうすれば、スプリング室圧Ｐｓｐと制御室圧Ｐｃｃとの差圧を大きくすることができる。
【００９１】
以上のように、排出通路３４が開放され、制御室２０の制御室圧Ｐｃｃが低下すると、スプリング室１８のスプリング室圧Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりもさらに低下する。このため、コマンドピストン６０には、式（１）に示すように、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）に応じた閉弁方向の推進力が発生する。
【００９２】
したがって、ノズルニードル５０の開弁時の動作につき、比較例による燃料噴射装置４００及び本実施形態による燃料噴射装置１００において、受圧面積Ａｓｅａｔ、Ａｇ、Ａｐ、付勢力Ｆｋ、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及び制御室圧Ｐｃｃの変化を同じとし、さらにノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐの関係を上述したものとし、比較例及び本実施形態のそれぞれにおいて式（１）を比較すると、本実施形態の方が式（１）の成立が比較例に比べ、遅くなる。これは、本実施形態の燃料噴射装置１００において、制御弁８０の排出通路３４が開放され制御室圧Ｐｃｃ及びスプリング室圧Ｐｓｐが共に低下した直後から発生するコマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が、ノズルニードル５０の開弁方向への移動を妨げるためである。
【００９３】
つまり、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、比較例による燃料噴射装置４００とは異なり、噴孔１４を開放させるため、制御弁８０により排出通路３４の開放が行われるとき、スプリング室１８の燃料を吸い出す。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりも低下するため、コマンドピストン６０に閉弁方向の推進力が発生し、ノズルニードル５０の開弁方向への移動を妨げることができる。その結果、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）を上述した比較例のものよりも長くすることができる（図４参照）。このことによれば、制御弁８０の弁体８６による排出通路３４の開放完了前におけるノズルニードル５０の移動を抑制することができるので、噴孔１４から噴射される燃料噴射量が、弁体８６へ入力される燃料を噴射するための噴射指令信号の長さに対応したものとすることができ、燃料噴射の制御性が向上する。以上により、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、スプリング室１８へのノズル室１６及び制御室２０からの燃料リークを抑制するとともに、ノズルニードル５０の開弁時間を長くすることにより燃料噴射の制御性を向上することができる。なお、受圧面積Ａｇ及びＡｐの大小関係はそのままに、これらの面積差を調整することにより、ノズルニードル５０の開弁時間を調整することができる。これらの面積差を大きくすればするほど、コマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が大きくなるので、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）を長くすることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、供給通路２８に燃料が流れたときに、入口絞り３０に発生する圧力低下現象による吸引作用を利用して、スプリング室１８の燃料を吸引し、スプリング室圧Ｐｓｐを低下させているので、容易にスプリング室圧Ｐｓｐの低下を実現することができる。また、本実施形態では、一方がスプリング室１８に接続される導入側通路３２をこの入口絞り３０に接続するという構造を採用している。よって、燃料噴射装置１００に通路を追加するという簡単な構造によりスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることができる。
【００９５】
また、本実施形態の燃料噴射装置１００では、噴孔１４を開放させる際、コマンドピストン６０には閉弁方向の推進力が発生するので、比較例及び従来技術の特許文献１の構成と異なり、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とを機械的に接続するコネクタ等の部品が必要ない。
【００９６】
次に、ノズルニードル５０の閉弁時の動作について説明する。最初に、上述した比較例による燃料噴射装置４００の噴孔１４の開放時と、本実施形態による燃料噴射装置１００の噴孔１４の開放時との状態を比較する。上述したように比較例による燃料噴射装置４００では、噴孔１４の開放時であっても燃料は絶えずノズル室１６及びスプリング室１８に流入するので、図４において一点鎖線及び二点鎖線で示すようにノズル室圧Ｐｄ及びスプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも高い。一点鎖線は、スプリング室圧Ｐｓｐの変化を表し、二点差線は、ノズル室圧Ｐｄを表している。一方、本実施形態による燃料噴射装置１００では、ノズル室圧Ｐｄは比較例によるものとほぼ同じであり、制御室圧Ｐｃｃよりも高いが、スプリング室圧Ｐｓｐは、入口絞り３０でのエジェクタ効果により制御室圧Ｐｃｃよりも低下している（図４の実線参照）。また、このスプリング室圧Ｐｓｐは、比較例による燃料噴射装置４００での式（２）の左辺と右辺との数値の差よりも、本実施形態による燃料噴射装置１００での式（２）の左辺と右辺との数値の差が小さくなるように設定されている。スプリング室圧Ｐｓｐは、入口絞り３０に発生するエジェクタ効果圧Ｐｅｊに依存するので、例えば入口絞り３０の通路面積を適宜設定することにより、変更が可能となる。
【００９７】
その後、図４に示すように、電子制御装置からの噴射指令信号がオフとなり、ソレノイドコイル８２が非通電状態となると、ソレノイドコイル８２に発生していた磁気吸引力が消滅するので、弁体８６は排出通路３４の出口３８を閉塞する。すると、制御室圧Ｐｃｃは、図４の実線で示すように、再び上昇する。このとき、導入側通路３２を通じて高圧燃料源の燃料がスプリング室１８に流入するので、図４の実線で示すように、スプリング室圧Ｐｓｐも再び上昇する。このように、制御室圧Ｐｃｃ及びスプリング室圧Ｐｓｐは共に上昇するが、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇する。これは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも小さい通路面積Ａｅｊ１を有する導入側絞り３２ａを導入側通路３２が有しているからである。このような導入側絞り３２ａによれば、導入ポート２５からの燃料の導入側通路３２への流入が抑えられるため、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇するのである。スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態となっているので、コマンドピストン６０には、式（２）に示すように、Ａｐ（Ｐｃｃ−Ｐｓｐ）に応じた閉弁方向の推進力が発生する。
【００９８】
以上説明したように、ノズルニードル５０の閉弁時の動作につき、比較例による燃料噴射装置４００及び本実施形態による燃料噴射装置１００において、受圧面積Ａｓｅａｔ、Ａｇ、Ａｐ、付勢力Ｆｋ、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、及び制御室圧Ｐｃｃの変化を同じとし、さらにノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐの関係を上述したものとし、比較例及び本実施形態のそれぞれにおいて式（２）を比較すると、本実施形態の方が式（２）の成立が比較例に比べ、早くなる。これは、本実施形態の燃料噴射装置１００において、制御弁８０の排出通路３４が閉塞され制御室圧Ｐｃｃ及びスプリング室圧Ｐｓｐが共に上昇した直後から発生するコマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動を促進するためである。
【００９９】
つまり、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、比較例による燃料噴射装置４００とは異なり、噴孔１４を閉塞させるため、制御弁８０により排出通路３４の閉塞が行われるとき、スプリング室１８の燃料が吸い出されている。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりも低下しているため、コマンドピストン６０に閉弁方向の推進力が発生し、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動が促進される。また、導入側通路３２が有する導入側絞り３２ａにより、スプリング室１８への燃料の流入が抑えられるので、スプリング室圧Ｐｓｐの圧力上昇が制御室圧Ｐｃｃよりも遅れる。この両室１８，２０の圧力上昇の違いにより、スプリング室圧Ｐｓｐよりも制御室圧Ｐｃｃの方が高い状態となり、コマンドピストン６０に閉弁方向の推進力が発生する。これにより、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動を促進することができる。以上により、ノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を上述した比較例のものよりも短くすることができる（図４参照）。このことによれば、前の噴射における噴孔１４の閉塞完了時期と次の噴射における噴孔１４の開放時期とが前後することを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。以上により、本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、スプリング室１８へのノズル室１６及び制御室２０からの燃料リークを抑制するとともに、ノズルニードル５０の閉弁時間を短くすることにより燃料噴射の制御性を向上することができる。なお、受圧面積Ａｇ及びＡｐの大小関係はそのままに、これらの面積差を調整することにより、ノズルニードル５０の閉弁時間を調整することができる。これらの面積差を大きくすればするほど、コマンドピストン６０の閉弁方向の推進力が大きくなるので、ノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を短くすることができる。
【０１００】
また、本実施形態の燃料噴射装置１００では、噴孔１４を閉塞させる際、コマンドピストン６０には閉弁方向の推進力が発生するので、比較例及び従来技術の特許文献１の構成と異なり、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とを機械的に接続するコネクタ等の部品が必要ない。
【０１０１】
上述したようにＤＭＥは、粘度が軽油に比べ低いため、ノズル室１６及び制御室２０からスプリング室１８への燃料リークが発生し易い。これに対し、本実施形態の燃料噴射装置１００では、スプリング室１８へ高圧燃料源の燃料を供給するようにしているため、スプリング室１８への燃料リークを効果的に抑制することができる。また、このＤＭＥは、単位体積当たりの発熱量が軽油に比べ低いため、燃料としてＤＭＥを使用する場合、内燃機関の出力を軽油を燃料として使用するものと同等にするには、燃料噴射量を多くする必要がある。例えば、ノズルニードル５０のリフト量を増大させたり、噴孔１４の面積を大きくすることで燃料噴射量を多くする。このように、燃料リークを抑制するためにスプリング室１８へ高圧燃料源の燃料を供給した上に、内燃機関の出力確保の目的でリフト量を増大させると、燃料噴射の制御性がさらに低下するおそれがある。例えば、ノズルニードル５０のリフト量が増大すると、制御室２０の容量を大きくしなければならない。このため、噴孔１４を開放させるために制御室Ｐｃｃの圧力を低下させるのに、排出通路３４からの排出量を増大させなければならない。排出通路３４からの排出量を確保するには、弁体８６のリフト量をある程度確保しなければならない。そうすると、アーマチャ８４がソレノイドコイル８２に当接するまでの時間が長くなるので、それまでの間にノズルニードル５０が移動を開始する可能性が高くなり、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。また、ノズルニードル５０のリフト量が増大されると、ノズルニードル５０のシート部５４が弁座部４２に当接するまでの時間が長くなり、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。本実施形態の燃料噴射装置１００によれば、上述したように燃料噴射装置内の燃料リークを抑制するとともに、燃料噴射の制御性を向上させることができるので、特に燃料としてＤＭＥを使用する場合に有効である。
【０１０２】
なお、本実施形態において、導入ポート２５が特許請求の範囲に記載の「導入口」に相当し、排出ポート３３が特許請求の範囲に記載の「排出口」に相当する。また、ノズルニードル５０が特許請求の範囲に記載の「ノズル弁部材」に相当し、コマンドピストン６０が特許請求の範囲に記載の「制御ピストン部材」に相当し、スプリング室１８が特許請求の範囲に記載の「中間室」に相当する。また、供給通路２８が特許請求の範囲に記載の「制御室への燃料供給通路」に相当し、導入側通路３２が特許請求の範囲に記載の「導入口から中間室への燃料供給通路」に相当し、排出通路３４が特許請求の範囲に記載の「連絡通路」に相当し、導入側絞り３２ａが特許請求の範囲に記載の「供給絞り」に相当する。
【０１０３】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態において導入側通路３２は、図１及び図２に示すように、入口絞り３０の形成部位から分岐しているが、図５に示すように、入口絞り３０の制御室２０側の端部に設けられた入口側拡大部２８ａから分岐していても良い。
【０１０４】
入口側拡大部２８ａは、供給通路２８において、入口絞り３０の制御室２０側の端部に接続するように設けられ、入口絞り３０からの燃料が通過するようになっている。入口側拡大部２８ａの通路面積Ａｉｍは、供給通路２８において、入口側拡大部２８ａと制御室２０との間の通路面積Ａｓ、及び入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも大きい。このため、入口側拡大部２８ａの径方向の長さは、入口絞り３０の径方向の長さよりも長くなる。なお、入口側拡大部２８ａの内部空間の形状は、軸線が入口絞り３０の軸線と同軸上に配置される円筒形状であっても良いし、軸線が入口絞り３０の軸線と交差するように配置される円筒形状であっても良い。
【０１０５】
さらに、入口側拡大部２８ａは、入口絞り３０と、入口側拡大部２８ａと制御室２０との間の供給通路２８とを結ぶことによって形成され、かつ下記の条件を満たす仮想の円錐台Ｍｉが入口側拡大部２８ａの内部空間に内在可能となるように形状が決定される。その条件は、円錐台Ｍｉの側面積をＡｉｍｘとしたとき、Ａｉｏ＋Ａｉｍｘ＜３Ａｓを満たし、通路面積Ａｓに対する通路面積Ａｉｏの比率が１以下となる条件である。これによれば、入口側拡大部２８ａを燃料が通過することにより、エジェクタ効果が得られる。好ましくは、Ａｉｏ＋Ａｉｍｘ＜Ａｓを満たすようにすると良い。また、通路面積Ａｓに対する通路面積Ａｉｏの比率は、０．２〜０．５が好ましい。これらのことによれば、エジェクタ効果を高くすることができる。
【０１０６】
導入側通路３２は、第１実施形態とは異なり、入口側拡大部２８ａの径方向に形成される側面２８ｂから分岐している。導入側通路３２の導入側絞り３２ａは、側面２８ｂに開口している。導入側絞り３２ａの通路面積Ａｅｊ１は、第１実施形態と同様、通路面積Ａｉｏ及び通路面積Ａｓよりも小さい。また、通路面積Ａｓは、通路面積Ａｉｏよりも大きく設定されている。
【０１０７】
このように構成された、導入側通路３２によると、弁体８６が閉弁状態から開弁状態に移行すると、供給通路２８に燃料流れが発生する。供給通路２８を流れる燃料は入口絞り３０を通り、入口側拡大部２８ａに排出される。入口側拡大部２８ａに排出された燃料は、入口側拡大部２８ａを通過して、制御室２０に向かって流れる。このとき、入口側拡大部２８ａの燃料の流速は、導入ポート２５での流速よりも速くなっているので、入口側拡大部２８ａに周知のエジェクタ効果が発生する。このようにして発生したエジェクタ効果により、スプリング室１８の燃料が導入側通路３２を介して吸い出される。その結果、スプリング室１８のスプリング室Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりもさらに低下することとなる。
【０１０８】
また、弁体８６が開弁状態から閉弁状態に移行すると、制御室圧Ｐｃｃは、再び上昇する。このとき、導入側通路３２を通じて高圧燃料源の燃料がスプリング室１８に流入し、スプリング室圧Ｐｓｐも再び上昇する。導入側絞り３２ａの通路面積Ａｅｊ１は、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも小さいため、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇する。
【０１０９】
以上説明したように、この変形例においても、スプリング室圧Ｐｓｐは、第１実施形態と同様に変化するので、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１０】
ここで、供給通路２８及び導入側通路３２を本体部１０に形成する場合を考える。第１実施形態では、導入側通路３２は供給通路２８の入口絞り３０の形成部位から分岐している。このような位置に導入側通路３２が配置される場合、入口絞り３０を孔加工等で形成した後、導入側通路３２としての孔が入口絞り３０に接続するように孔加工を施す。しかし、入口絞り３０は通路面積Ａｉｏが通路面積Ａｓに比べ小さいため、導入側通路３２を形成すべく入口絞り３０に向かって孔加工を施すのは、手間がかかる。
【０１１１】
そこで、この変形例では、第１実施形態のように入口絞り３０の形成部位から導入側通路を分岐させるのではなく、通路面積が入口絞り３０よりも大きい入口側拡大部２８ａの側面２８ｂから導入側通路３２を分岐させている。このように、導入側通路３２の形成位置を変更することによれば、導入側通路３２の供給通路２８への接続が、入口絞り３０の形成部位に導入側通路３２を接続するよりも容易となる。以下そのことを説明する。
【０１１２】
上述したように、入口側拡大部２８ａの通路面積Ａｉｍは、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも大きいため、入口側拡大部２８ａの径方向の長さは、入口絞り３０の径方向の長さより長い。ゆえに、導入側通路３２の接続可能領域が、入口絞り３０における導入側通路３２の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、導入側通路３２の供給通路２８への接続は、入口絞り３０の形成部位に導入側通路３２を接続するよりも容易となる。
【０１１３】
なお、この変形例において導入側通路３２を形成する場合、下記の方法によって形成しても良い。例えば、本体部１０を構成する第１の部材に、入口絞り３０を含む供給通路２８をドリル等で形成し、その後、入口絞り３０の制御室２０側の端部に入口側拡大部２８ａを形成すべく、第１の部材の端部からドリル等で孔を開ける。その一方、本体部１０を構成する第２の部材に導入側通路３２となる孔をドリル等で開けておく。このようにして入口側拡大部２８ａ及び導入側通路３２がそれぞれ形成された第１の部材及び第２の部材をあわせることにより、入口側拡大部２８ａと導入側通路３２とを接続するようにしても良い。この場合も、入口側拡大部２８ａの側面２８ｂにおいて導入側通路３２との接続可能領域は、入口絞り３０の側面における接続可能領域よりも大きいため、第１，第２の部材を合わせるときに組み付け誤差が発生していても、入口側拡大部２８ａと導入側通路３２とを接続することができる。
【０１１４】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態による燃料噴射装置２００において、噴孔１４が閉塞されている状態を示す断面図である。この実施形態では、第１実施形態の燃料噴射装置１００の導入側通路３２の代わりに、排出側通路４６を有している点が第１実施形態と異なる点である。排出側通路４６は、排出通路３４とスプリング室１８とを接続する通路である。排出側通路４６の排出通路３４側の端部は、出口絞り３６に開口している。また、排出側通路４６は、出口絞り３６の内壁に開口する部位に、排出側絞り４６ａを有する。排出側絞り４６ａの通路面積Ａｅｊ２は、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも小さく、また、入口絞り３０の通路面積Ａｉｏよりも小さい。
【０１１５】
以上のような構成によっても、第１実施形態と同様、制御弁８０の弁体８６が排出通路３４を開放したときに出口絞り３６において発生する圧力の低下の作用を利用し、スプリング室１８の燃料を外部に排出することができる。以下、このことを図７を用いて詳細に説明する。
【０１１６】
図７に示すように、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏは、排出通路３４において出口絞り３６以外の通路面積よりも小さい。これにより、排出通路３４に燃料流れが発生すると、出口絞り３６部分の流速が速くなり、出口絞り３６における圧力が低下し、出口絞り３６に周知のエジェクタ効果が発生する。出口絞り３６における圧力は、高圧燃料源の圧力Ｐｃ、排出通路３４が開放された状態の制御室圧Ｐｃｃ、及び高圧燃料源の圧力Ｐｃが供給された状態のスプリング室圧Ｐｓｐよりも低くなる。なお、このときの圧力をエジェクタ効果圧Ｐｅｊという。
【０１１７】
また、排出側通路４６は、この出口絞り３６の内壁に開口している。このため、出口絞り３６にエジェクタ効果圧Ｐｅｊが発生することにより、スプリング室１８の燃料が排出側通路４６を介して吸い出される。これにより、スプリング室圧Ｐｓｐは、エジェクタ効果圧Ｐｅｊまで低下することとなる（図７を参照）。スプリング室１８から吸い出された燃料は、出口絞り３６で排出通路３４を流れる燃料と合流し、弁室２２、リターン通路４０を介して排出ポート３３から排出される。なお、スプリング室１８から吸い出され、出口絞り３６で排出通路３４の燃料と合流した燃料の圧力は、排出ポート３３においてリターン燃料圧Ｐｂにまで上昇する。また、合流した後の燃料の流速は、出口絞り３６における流速よりも遅くなる。なお、本実施形態では、出口絞り３６内で流速が最も速くなる、即ち、圧力が最も低下する位置に、排出側通路４６を接続するようにしている。そうすれば、スプリング室圧Ｐｓｐと制御室圧Ｐｃｃとの差圧を大きくすることができる。
【０１１８】
このように、出口絞り３６に排出側通路４６を接続するようにしても、スプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることが可能となる。よって、この実施形態においても、先の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１９】
特に、本実施形態による燃料噴射装置２００は、ノズルニードル５０の閉弁時においてノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を第１実施形態の燃料噴射装置１００より短くすることができる。これは、制御弁８０により排出通路３４が閉塞されたとき、高圧燃料源の燃料のスプリング室１８への流入が、第１実施形態の燃料噴射装置１００に比べ遅れるからである。この燃料流入の遅れによれば、スプリング室圧Ｐｓｐの上昇が遅れる。ここで、図４に示すように、コマンドピストン６０に発生する閉弁方向の推進力は、制御室圧Ｐｃｃとスプリング室圧Ｐｓｐとの圧力差で決定される。この推進力は、排出通路３４が閉塞された直後が最も大きく、制御室圧Ｐｃｃが上昇するにつれ、小さくなる。この実施形態では、スプリング室圧Ｐｓｐの上昇が、制御室圧Ｐｃｃの上昇よりも遅れて上昇するため、排出通路３４の閉塞直後のスプリング室圧Ｐｓｐと制御室圧Ｐｃｃとの圧力差を比較的長く維持することができ、コマンドピストン６０の閉弁方向の推進力の比較的大きな期間が、導入側通路３２を介してスプリング室１８に燃料が流入する場合に比べ、長くなる。この比較的大きな推進力の発生期間の長期化により、ノズルニードル５０の閉弁方向への移動の促進期間が長くなるので、ノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）を第１実施形態のものよりも短くすることができる。
【０１２０】
なお、本実施形態において、排出側通路４６が特許請求の範囲に記載の「導入口から中間室への燃料供給通路」に相当し、排出側絞り４６ａが特許請求の範囲に記載の「供給絞り」に相当する。
【０１２１】
（第２実施形態の変形例）
第２実施形態において排出側通路４６は、図６に示すように、出口絞り３６の形成部位から分岐しているが、図８に示すように、出口絞り３６の弁体８６側の端部に設けられた出口側拡大部３４ａから分岐していても良い。
【０１２２】
出口側拡大部３４ａは、排出通路３４において、出口絞り３６の弁体８６側の端部に接続するように設けられ、出口絞り３６からの燃料が通過するようになっている。出口側拡大部３４ａの通路面積Ａｏｍは、排出通路３４において、出口側拡大部３４ａと出口３８との間の通路面積Ａｅ、及び出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも大きい。このため、出口側拡大部３４ａの径方向の長さは、出口絞り３６の径方向の長さよりも長くなる。なお、出口側拡大部３４ａの内部空間の形状は、軸線が出口絞り３６の軸線と同軸上に配置される円筒形状であっても良いし、軸線が出口絞り３６の軸線と交差するように配置される円筒形状であっても良い。
【０１２３】
さらに、出口側拡大部３４ａは、出口絞り３６と、出口側拡大部３４ａと出口３８との間の排出通路３４とを結ぶことによって形成され、かつ下記の条件を満たす仮想の円錐台Ｍｏが出口側拡大部３４ａの内部空間に内在可能となるように形状が決定される。その条件は、円錐台Ｍｏの側面積をＡｏｍｘとしたとき、Ａｏｏ＋Ａｏｍｘ＜３Ａｅを満たし、通路面積Ａｅに対する通路面積Ａｏｏの比率が１以下となる条件である。これによれば、出口側拡大部３４ａを燃料が通過することにより、エジェクタ効果が得られる。好ましくは、Ａｏｏ＋Ａｏｍｘ＜Ａｅを満たすようにすると良い。また、通路面積Ａｅに対する通路面積Ａｏｏの比率は、０．２〜０．５が好ましい。これらのことによれば、エジェクタ効果を高くすることができる。
【０１２４】
排出側通路４６は、第２実施形態とは異なり、出口側拡大部３４ａの径方向に形成される側面３４ｂから分岐している。排出側通路４６の排出側絞り４６ａは、側面３４ｂに開口している。排出側絞り４６ａの通路面積Ａｅｊ２は、第２実施形態と同様、通路面積Ａｏｏ及び通路面積Ａｅよりも小さい。また、通路面積Ａｅは、通路面積Ａｏｏよりも大きく設定されている。
【０１２５】
このように構成された、排出側通路４６によると、弁体８６が閉弁状態から開弁状態に移行すると、排出通路３４に燃料流れが発生する。排出通路３４を流れる燃料は出口絞り３６を通り、出口側拡大部３４ａに排出される。出口側拡大部３４ａに排出された燃料は、出口側拡大部３４ａを通過して、出口３８に向かって流れる。このとき、出口側拡大部３４ａの燃料の流速は、排出通路３４における制御室２０側の端部での流速よりも速くなっているので、出口側拡大部３４ａに周知のエジェクタ効果が発生する。このようにして発生したエジェクタ効果により、スプリング室１８の燃料が排出側通路４６を介して吸い出される。その結果、スプリング室１８のスプリング室Ｐｓｐは、制御室圧Ｐｃｃよりもさらに低下することとなる。
【０１２６】
また、弁体８６が開弁状態から閉弁状態に移行すると、制御室圧Ｐｃｃは、再び上昇する。このとき、排出側通路４６を通じて高圧燃料源の燃料がスプリング室１８に流入し、スプリング室圧Ｐｓｐも再び上昇する。排出側絞り４６ａの通路面積Ａｅｊ２は、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも小さいため、スプリング室圧Ｐｓｐは制御室圧Ｐｃｃよりも低い状態を維持したまま上昇する。
【０１２７】
以上説明したように、この変形例においても、スプリング室圧Ｐｓｐは、第２実施形態と同様に変化するので、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【０１２８】
ここで、排出通路３４及び排出側通路４６を本体部１０に形成する場合を考える。第２実施形態では、排出側通路４６は排出通路３４の出口絞り３６の形成部位から分岐している。このような位置に排出側通路４６が配置される場合、出口絞り３６を孔加工等で形成した後、排出側通路４６としての孔が出口絞り３６に接続するように孔加工を施す。しかし、出口絞り３６は通路面積Ａｏｏが通路面積Ａｅに比べ小さいため、排出側通路４６を形成すべく出口絞り３６に向かって孔加工を施すのは、手間がかかる。
【０１２９】
そこで、この変形例では、第２実施形態のように出口絞り３６の形成部位から排出側通路を分岐させるのではなく、通路面積が出口絞り３６よりも大きい出口側拡大部３４ａの側面３４ｂから排出側通路４６を分岐させている。このように、排出側通路４６の形成位置を変更することによれば、排出側通路４６の排出通路３４への接続が、出口絞り３６の形成部位に排出側通路４６を接続するよりも容易となる。以下そのことを説明する。
【０１３０】
上述したように、出口側拡大部３４ａの通路面積Ａｏｍは、出口絞り３６の通路面積Ａｏｏよりも大きいため、出口側拡大部３４ａの径方向の長さは、出口絞り３６の径方向の長さより長い。ゆえに、排出側通路４６の接続可能領域が、出口絞り３６における排出側通路４６の接続可能領域よりも大きくなる。したがって、排出側通路４６の排出通路３４への接続は、出口絞り３６の形成部位に排出側通路４６を接続するよりも容易となる。
【０１３１】
なお、この変形例において排出側通路４６を形成する場合、下記の方法によって形成しても良い。例えば、本体部１０を構成する第１の部材に、出口絞り３６を含む排出通路３４をドリル等で形成し、その後、出口絞り３６の出口３８側の端部に出口側拡大部３４ａを形成すべく、第１の部材の端部からドリル等で孔を開ける。その一方、本体部１０を構成する第２の部材に排出側通路４６となる孔をドリル等で開けておく。このようにして出口側拡大部３４ａ及び排出側通路４６がそれぞれ形成された第１の部材及び第２の部材をあわせることにより、出口側拡大部３４ａと排出側通路４６とを接続するようにしても良い。この場合も、出口側拡大部３４ａの側面３４ｂにおいて排出側通路４６との接続可能領域は、出口絞り３６の側面における接続可能領域よりも大きいため、第１，第２の部材を合わせるときに組み付け誤差が発生していても、出口側拡大部３４ａと排出側通路４６とを接続することができる。
【０１３２】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態による燃料噴射装置３００において、噴孔１４が閉塞されている状態を示す断面図である。この実施形態では、先の第１実施形態の燃料噴射装置１００に対して、第２実施形態の燃料噴射装置２００の排出側通路４６を加え、さらに、導入側通路３２の途中に、逆止弁４８を設けている。この逆止弁４８は、スプリング室１８から供給通路２８へ向かう燃料の流通は許容するが、供給通路２８からスプリング室１８へ向かう燃料の流通を禁止するものである。
【０１３３】
このような構成であっても、排出通路３４が開放されたとき、導入側通路３２及び排出側通路４６の両通路からスプリング室１８の燃料が排出されるので、スプリング室圧Ｐｓｐを、ノズルニードル５０の開弁時及び閉弁時において低くすることができ、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）を長くするとともに、閉弁時間（Ｔｃ）を短くすることができる。
【０１３４】
特に、本実施形態では、ノズルニードル５０の開弁時、導入側通路３２及び排出側通路４６の両通路からスプリング室１８の燃料が排出されるので、スプリング室圧Ｐｓｐを、先の実施形態のものよりもさらに低くすることが可能となる。これによれば、コマンドピストン６０に発生する閉弁方向の推進力を、先の実施形態のものよりも大きくすることができるため、ノズルニードル５０の開弁時間（Ｔｏ）をさらに長くすることができる。
【０１３５】
また、ノズルニードル５０の閉弁時、導入側通路３２の逆止弁４８により、スプリング室１８へは、排出側通路４６のみからしか高圧燃料源からの燃料は流入しない。高圧燃料源の燃料は、導入側通路３２を介してスプリング室１８へ流入することはない。よって、第２実施形態で説明したように、スプリング室圧Ｐｓｐの上昇を遅らせることができるので、導入側通路３２を設けるような本実施形態の燃料噴射装置３００であっても、第２実施形態の燃料噴射装置２００と同様のノズルニードル５０の閉弁時間（Ｔｃ）とすることが可能となる。
【０１３６】
なお、この実施形態では、導入側通路３２に、逆止弁４８を設けているが、図１０に示すように、排出側通路４６のみに、スプリング室１８から排出通路３４へ向かう燃料の流通は許容するが、排出通路３４からスプリング室１８へ向かう燃料の流通を禁止するような逆止弁４９を設けてもよい。
【０１３７】
さらに、本実施形態の燃料噴射装置３００では、制御室２０内にコマンドピストン６０を閉弁方向に付勢するスプリング９０を設けている。ここで、開弁時及び閉弁時においてスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることによれば、コマンドピストン６０には、閉弁方向の推進力が発生するので、コマンドピストン６０とノズルニードル５０とを機械的に接続する必要が無いと第１実施形態で説明した。しかし、制御弁８０による排出通路３４が閉塞され、ノズル室圧Ｐｄ、スプリング室圧Ｐｓｐ、及び制御室圧Ｐｃｃがほぼ高圧燃料源の圧力Ｐｃとなっているとき、ノズルニードル５０及びコマンドピストン６０に発生する推進力が弱くなる。このため、振動等によりノズルニードル５０とコマンドピストン６０とが離れてしまう場合があり、この状態で、再び制御弁８０により排出通路３４が開放されると、ノズルニードル５０の移動が不安定となる。その結果、噴孔１４からの燃料噴射特性がばらつき、燃料噴射の制御性が低下するおそれがある。
【０１３８】
この実施形態では、コマンドピストン６０を閉弁方向に付勢するスプリング９０を制御室２０に設けているので、上述した状態であっても、常にコマンドピストン６０とノズルニードル５０との当接を維持することができる。その結果、ノズルニードル５０の移動の不安定を回避することができるので、噴孔１４からの燃料噴射特性のばらつきを抑制することができ、燃料噴射の制御性が向上する。なお、このスプリング９０は、先の二つの実施形態の燃料噴射装置１００，２００の制御室２０内に設けても上述した効果を得ることができる。
【０１３９】
なお、本実施形態において、導入側通路３２が特許請求の範囲に記載の「第１の分岐通路」に相当し、排出側通路４６が特許請求の範囲に記載の「第２の分岐通路」に相当し、導入側絞り３２ａ及び排出側絞り４６ａが特許請求の範囲に記載の「供給絞り」に相当する。さらに、スプリング９０は、特許請求の範囲に記載の「付勢手段」に相当する。
【０１４０】
（第３実施形態の変形例）
また、導入側通路３２及び排出側通路４６の分岐位置を図１１に示すように変更してもより。導入側通路３２は、第１実施形態の変形例のように、供給通路２８に設けられた入口側拡大部２８ａから分岐されるように形成され、排出側通路４６は、第２実施形態の変形例のように、排出通路３４に設けられた出口側拡大部３４ａから分岐されるように形成されていても良い（図５及び図８を参照）。
【０１４１】
なお、入口側拡大部２８ａの通路面積Ａｉｍと、供給通路２８の通路面積Ａｓ及び入口絞り３０の通路面積Ａｉｏの大小関係は、第１実施形態の変形例と同じである。また、入口側拡大部２８ａ内の円錐台Ｍｉの側面積Ａｉｍｘ、通路面積Ａｓ、及び通路面積Ａｉｏの大小関係も、第１実施形態の変形例と同じである。
【０１４２】
さらに、出口側拡大部３４ａの通路面積Ａｏｍと、排出通路３４の通路面積Ａｅ及び出口絞り４６の通路Ｍ戦記Ａｏｏの大小関係は、第２実施形態の変形例と同じである。また、出口側拡大部３４ａ内の円錐台Ｍｏの側面積Ａｏｍｘ、通路面積Ａｅ、及び通路面積Ａｏｏの大小関係も、第２実施形態の変形例と同じである。
【０１４３】
また、この変形例においても、図９と同様に導入側通路３２に逆止弁４８を設けるようにしても良いし、図１０と同様に排出側通路４６に逆止弁４９を設けるようにしても良い。
【０１４４】
（その他の実施形態）
上述した先の実施形態では、噴孔１４の開弁時及び閉弁時において、スプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させることについて説明しているが、開弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させる、又は閉弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃよりも低下させるようにしてもよい。
【０１４５】
開弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃを低下させる場合では、供給通路２８の入口絞り３０に、導入側絞り３２ａが形成されていない導入側通路３２を接続する、又は排出通路３４の出口絞り３６に、排出側絞り４６ａが形成されていない排出側通路４６を接続する構造を採用すればよい。
【０１４６】
一方、閉弁時だけスプリング室圧Ｐｓｐを制御室圧Ｐｃｃを低下させる場合では、供給通路２８の入口絞り３０以外の部位に、導入側絞り３２３ａが形成されている導入側通路３２を接続する、又は排出通路３４の出口絞り３６以外の部位に、排出側絞り４６ａが形成されている排出側通路４６を接続する構造を採用すればよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１０ 本体部、１２ 収容孔、１４ 噴孔、１６ ノズル室、１８ スプリング室（中間室）、２０ 制御室、２２ 弁室、２５ 導入ポート、２６ 高圧燃料通路、２８ 供給通路、３０ 入口絞り、３２ 導入側通路、３２ａ 導入側絞り（供給絞り）、３３ 排出ポート、３４ 排出通路、３６ 出口絞り、３８ 出口、４０ リターン通路、４２ 弁座部、４６ 排出側通路、４６ａ 排出側絞り（供給絞り）、４８ 逆止弁、５０ ノズルニードル（ノズル弁部材）、５２ 弁部、５４ シート部、５６ 摺動軸部、６０ コマンドピストン（制御ピストン部材）、６２ 連結部、６４ ピストン部、７０ スプリング、８０ 制御弁（制御手段）、８２ ソレノイドコイル、８４ アーマチャ、８６ 弁体、８８ スプリング、９０ スプリング、１００ 燃料噴射装置、２００ 燃料噴射装置、３００ 燃料噴射装置、４００ 燃料噴射装置、４１０ 分岐通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、前記導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び前記噴孔が形成された本体部と、
前記本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により前記噴孔を開閉するノズル弁部材と、
前記本体部内において、軸方向に沿って前記ノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、前記ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
前記本体部内には、前記ノズル弁部材と前記制御ピストン部材との間に中間室が形成され、前記制御ピストン部材の前記中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、前記導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、前記制御室と前記排出口との連絡通路に設置され、開弁時に前記制御室と前記排出口とを連通し、閉弁時に前記制御室と前記排出口との連通を遮断する弁体を有し、
前記弁体が、開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記制御室に供給される燃料によって前記制御室内の燃料圧力が上昇することに起因して、前記制御ピストン部材が前記ノズル弁部材方向に移動し、それにより、前記ノズル弁部材が前記噴孔を閉塞するものであって、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路には、入口絞りが形成され、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が小さい供給絞りが形成され、前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口に向かって流れる燃料が前記入口絞りを通過する際、前記入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記入口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記分岐通路を介して前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、
前記連絡通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口へ向かって流れる燃料が前記出口絞りを通過する際、前記出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記分岐通路を介して前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記分岐通路は、前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口に向かって流れる燃料が前記入口絞りを通過する際、前記入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び前記連絡通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口へ向かって流れる燃料が前記出口絞りを通過する際、前記出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する第２の分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記入口絞り及び前記出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記第１，２の分岐通路を介して前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記第１の分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であり、前記第２の分岐通路は、前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、
前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記第１の分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であり、前記第２の分岐通路は、前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
前記第１の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記第２の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設定されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記制御ピストン部材を前記ノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、前記導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び前記噴孔が形成された本体部と、
前記本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により前記噴孔を開閉するノズル弁部材と、
前記本体部内において、軸方向に沿って前記ノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、前記ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
前記本体部内には、前記ノズル弁部材と前記制御ピストン部材との間に中間室が形成され、前記制御ピストン部材の前記中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、前記導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、前記制御室と前記排出口との連絡通路に設置され、開弁時に前記制御室と前記排出口とを連通し、閉弁時に前記制御室と前記排出口との連通を遮断する弁体を有し、
前記弁体が、閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記制御室が前記排出口に連通することによって前記制御室内の燃料圧力が低下することに起因して、前記制御ピストン部材が前記制御室の方向に移動し、それにより、前記ノズル弁部材が前記噴孔を開放するものであって、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路、及び前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側の少なくとも一方には、絞り部が形成されており、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路、及び前記連絡通路のうち、前記絞り部が形成された通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口に向かって流れる燃料が前記絞り部を通過する際、前記絞り部によって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として前記本体部に形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記絞り部を通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１５】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、
前記分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１７】
前記分岐通路には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成され、
前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の燃料噴射装置。
【請求項１８】
前記絞り部は、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成される出口絞りであって、
前記分岐通路は、前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１９】
前記絞り部は、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成される出口絞りであって、
前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項２０】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りをさらに有しており、
前記分岐通路には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成され、
前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の燃料噴射装置。
【請求項２１】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成され、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、
前記分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項２２】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成され、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられるとともに、前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項２３】
前記第１，２の分岐通路のそれぞれには、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が小さい供給絞りが形成され、
前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の燃料噴射装置。
【請求項２４】
前記第１の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項２５】
前記第２の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設定されることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項２６】
前記制御ピストン部材を前記ノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１４から２５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１】
供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、前記導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び前記噴孔が形成された本体部と、
前記本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により前記噴孔を開閉するノズル弁部材と、
前記本体部内において、軸方向に沿って前記ノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、前記ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
前記本体部内には、前記ノズル弁部材と前記制御ピストン部材との間に中間室が形成され、前記制御ピストン部材の前記中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、前記導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、前記制御室と前記排出口との連絡通路に設置され、開弁時に前記制御室と前記排出口とを連通し、閉弁時に前記制御室と前記排出口との連通を遮断する弁体を有し、
前記弁体が、開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記制御室に供給される燃料によって前記制御室内の燃料圧力が上昇することに起因して、前記制御ピストン部材が前記ノズル弁部材方向に移動し、それにより、前記ノズル弁部材が前記噴孔を閉塞するものであって、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路には、入口絞りが形成され、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が小さい供給絞りが形成され、前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口に向かって流れる燃料が前記入口絞りを通過する際、前記入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記入口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記分岐通路を介して前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、
前記連絡通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口へ向かって流れる燃料が前記出口絞りを通過する際、前記出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記分岐通路を介して前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記分岐通路は、前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りが形成され、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口に向かって流れる燃料が前記入口絞りを通過する際、前記入口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び前記連絡通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口へ向かって流れる燃料が前記出口絞りを通過する際、前記出口絞りによって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する第２の分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記入口絞り及び前記出口絞りを通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記第１，２の分岐通路を介して前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記第１の分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であり、前記第２の分岐通路は、前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、
前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記第１の分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であり、前記第２の分岐通路は、前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
前記第１の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記第２の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設定されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記制御ピストン部材を前記ノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
供給された燃料を噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
供給された燃料を導入する導入口、前記導入口に導入された燃料の一部を排出する排出口、及び前記噴孔が形成された本体部と、
前記本体部内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向の移動により前記噴孔を開閉するノズル弁部材と、
前記本体部内において、軸方向に沿って前記ノズル弁部材と並んで移動可能に配置され、前記ノズル弁部材の移動を制御する制御ピストン部材と、を備え、
前記本体部内には、前記ノズル弁部材と前記制御ピストン部材との間に中間室が形成され、前記制御ピストン部材の前記中間室と反対側には制御室が形成され、これら中間室及び制御室には、前記導入口を介して導入された燃料が供給され、
さらに、前記制御室と前記排出口との連絡通路に設置され、開弁時に前記制御室と前記排出口とを連通し、閉弁時に前記制御室と前記排出口との連通を遮断する弁体を有し、
前記弁体が、閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記制御室が前記排出口に連通することによって前記制御室内の燃料圧力が低下することに起因して、前記制御ピストン部材が前記制御室の方向に移動し、それにより、前記ノズル弁部材が前記噴孔を開放するものであって、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路、及び前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側の少なくとも一方には、絞り部が形成されており、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路、及び前記連絡通路のうち、前記絞り部が形成された通路において、前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行し、前記導入口から前記排出口に向かって流れる燃料が前記絞り部を通過する際、前記絞り部によって燃料の流速が増加する部位から前記中間室へと分岐する分岐通路が、前記導入口から前記中間室への燃料供給通路として前記本体部に形成され、
前記弁体が閉弁状態から開弁状態に移行したとき、前記絞り部を通過する燃料により発生するエジェクタ効果により、前記中間室内の燃料を吸い出すことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１５】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、
前記分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りであり、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１７】
前記分岐通路には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成され、
前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の燃料噴射装置。
【請求項１８】
前記絞り部は、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成される出口絞りであって、
前記分岐通路は、前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１９】
前記絞り部は、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成される出口絞りであって、
前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項２０】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞りをさらに有しており、
前記分岐通路には、前記入口絞りに比較して、絞り部分の面積が小さい供給絞りが形成され、
前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の燃料噴射装置。
【請求項２１】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成され、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、
前記分岐通路は、前記入口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び前記出口絞りの形成部位から前記中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項２２】
前記絞り部は、前記導入口から前記制御室への燃料供給通路に形成される入口絞り、及び前記制御室と前記排出口との前記連絡通路において前記弁体よりも前記制御室側に形成され、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が大きい出口絞りであり、
前記導入口から前記制御室への燃料供給通路において前記入口絞りにおける前記制御室側の端部には、通路面積が前記入口絞りの通路面積よりも大きく、前記入口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される入口側拡大部が設けられるとともに、前記連絡通路において前記出口絞りにおける前記弁体側の端部には、通路面積が前記出口絞りの通路面積よりも大きく、前記出口絞りを燃料が通過することによって、燃料の流速が増加される出口側拡大部が設けられ、
前記分岐通路は、前記入口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する第１の分岐通路、及び前記出口側拡大部の側面から前記中間室へと分岐する第２の分岐通路であることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
【請求項２３】
前記第１，２の分岐通路のそれぞれには、前記入口絞りに比較して、絞り部分の通路面積が小さい供給絞りが形成され、
前記弁体が開弁状態から閉弁状態に移行したとき、前記中間室の圧力上昇が、前記制御室の圧力上昇よりも遅れることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の燃料噴射装置。
【請求項２４】
前記第１の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室への燃料供給通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設置されることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項２５】
前記第２の分岐通路には、前記中間室に向かう燃料流れを禁止するとともに、前記制御室と前記排出口との前記連絡通路に向かう燃料流れを許容する逆止弁が設定されることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項２６】
前記制御ピストン部材を前記ノズル弁部材に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１４から２５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１９４０８（Ｐ２０１３−１９４０８Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１１６７（Ｐ２０１１−２２１１６７）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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