| 【発明の名称】 |
燃料噴射装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】葛山 裕史
【氏名】豊山 文博
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| 【要約】 |
【課題】単一の電磁ソレノイドを用いて所望の噴射量プロフィールを的確に得られる燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】電磁ソレノイド１３の消磁状態では、増圧手段１９の加圧室２３１は、加圧通路３３、切り換え弁１４内の絞り通路１４１及び放圧通路３１を介して放圧部３２に連通しており、圧力制御手段４４の制御圧室３６１と放圧部３２との連通が噴射用バルブ１６によって遮断されている。電磁ソレノイド１３の励磁状態では、加圧室２３１は、加圧通路３３、環状通路１５１及び加圧通路３４を介して作動流体供給部２６に連通しており、制御圧室３６１は放圧部３２に連通している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】燃料を噴射させる噴射位置と燃料を噴射させない非噴射位置とに切り換え配置される噴射弁と、前記噴射弁に作動流体の圧力を作用させるための制御圧室を有し、前記噴射弁に対する前記制御圧室内の作動流体の圧力を制御して前記噴射弁を切り換え制御する噴射用圧力制御手段と、燃料を加圧するための加圧室及び燃料導入用の増圧室を有し、前記作動流体の圧力を前記加圧室に導入して前記増圧室内の燃料の圧力を増圧する増圧手段と、単一の電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドの励消磁作用によって、前記噴射用圧力制御手段の制御圧室を放圧部に連通した燃料噴射可能な放圧状態と、放圧部に連通しない燃料噴射不能な非放圧状態とに切り換えられる噴射用切り換え手段と、前記電磁ソレノイドの励消磁作用によって、前記増圧手段の加圧室を作動流体供給部に連通して前記増圧手段を燃料増圧状態とする加圧状態と、前記増圧手段の加圧室を放圧部に連通して前記増圧手段を燃料非増圧状態とする非加圧状態とに切り換えられる増圧用切り換え手段と、前記電磁ソレノイドの励消磁の切り換えに伴う前記増圧手段の燃料増圧状態から燃料非増圧状態への移行を遅らせて前記増圧室内の燃料の圧力低下を遅らせる降圧遅延手段とを備えた燃料噴射装置。
【請求項２】前記噴射用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの消磁状態では非放圧状態にあり、前記噴射用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの励磁状態では放圧状態にあり、前記増圧用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの消磁状態では非加圧状態にあり、前記増圧用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの励磁状態では加圧状態にある請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】前記増圧手段は、前記増圧室の容積を増減可能に変位する増圧用変位体と、前記増圧室の容積を減少させるように前記増圧用変位体に作動流体を作用させる前記加圧室と、前記増圧室の容積を増大させる方向に前記増圧用変位体を付勢する容積復帰用付勢手段とを備え、前記増圧用切り換え手段は、前記増圧手段の加圧室を放圧部に連通したときの前記放圧部と前記加圧室とを繋ぐ通路の通過断面積を絞る絞り手段を備えている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】前記噴射用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの励消磁の切り換えによって、前記圧力制御手段の制御圧室に通じる作動流体の制御通路を放圧部に連通する放圧位置と放圧部に連通しない非放圧位置とに切り換えられる噴射用バルブと、前記非放圧位置へ前記噴射用バルブを付勢する噴射用ばねとを備え、前記増圧用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの前記励消磁の切り換えによって、前記増圧手段の加圧室に通じる作動流体の加圧通路を作動流体供給部に連通する加圧位置と放圧部に連通する非加圧位置とに切り換えられる増圧用バルブと、前記加圧位置へ前記増圧用バルブを付勢する増圧用ばねとを備え、前記絞り手段は、前記増圧用バルブに設けられた絞り通路である請求項３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】前記容積復帰用付勢手段は、前記増圧用変位体に作動流体の圧力を作用させる容積復帰用作用室であり、前記噴射用切り換え手段は、前記放圧状態のときに前記放圧部と前記容積復帰用作用室とを連通し、前記非放圧状態のときに前記作動流体供給部と前記容積復帰用作用室とを連通する請求項３に記載の燃料噴射装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料の高圧噴射を容易に行なうために装置内で増圧を行わせる燃料噴射装置は、例えば特開平１０−１０３１８５号公報、特開平１０−１１０６５８号公報に開示されている。
【０００３】特開平１０−１０３１８５号公報の従来装置では、増圧用の電磁ソレノイドの励磁状態では作動流体が増圧用ピストンを押し、増圧室内の燃料が増圧用ピストンの押圧作用によって増圧される。燃料噴射用の電磁ソレノイドの消磁状態では、ニードル弁を押さえ付けるピストンが圧力室に流入した燃料の圧力を受けており、ニードル弁は燃料を噴射しない位置に押さえ付け配置されている。燃料噴射用の電磁ソレノイドの励磁状態では、前記圧力室から燃料が流出し、ニードル弁は燃料を噴射する位置に配置される。
【０００４】このような一対の電磁ソレノイドを使用する燃料噴射装置は、コスト高となる上に装置が大きくなるという欠点を持つ。特開平１０−１１０６５８号公報の従来装置では、作動流体入口が作動流体キャビティに対して開く第１位置と、作動流体入口が作動流体キャビティに対して閉じる第２位置との間を動く第１バルブ部材が、単一の電磁ソレノイドの作用のもとに前記２位置の間で切り換え配置されるようになっている。又、ニードル制御チャンバーが高圧流体源に対して開かれるオフ位置と、ニードル制御チャンバーが低圧流体流路に対して開かれるオン位置との間を動く第２バルブ部材が、前記電磁ソレノイドの作用のもとに前記２位置の間で切り換え配置されるようになっている。この従来装置では、前記単一の電磁ソレノイドへの電流を高い引き込み電流と中程度の保持電流とに切り換え制御して噴射量プロフィールを変えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】単一の電磁ソレノイドを用いる特開平１０−１１０６５８号公報の従来装置では、特開平１０−１０３１８５号公報の従来装置における問題は生じない。しかし、第２バルブ部材は電磁ソレノイドの直接の作用のもとに動くが、第１バルブ部材は第２バルブ部材の動きに伴う圧力バランスの変動に応じて動く。第２バルブ部材の動作に応じて第１バルブ部材を動作させる構成は複雑であって作動の確実性に欠け、所望の噴射量プロフィールを得ることは難しい。
【０００６】本発明は、単一の電磁ソレノイドを用いて所望の噴射量プロフィールを的確に得られる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために請求項１の発明では、燃料を噴射させる噴射位置と燃料を噴射させない非噴射位置とに切り換え配置される噴射弁と、前記噴射弁に作動流体の圧力を作用させるための制御圧室を有し、前記噴射弁に対する前記制御圧室内の作動流体の圧力を制御して前記噴射弁を切り換え制御する噴射用圧力制御手段と、燃料を加圧するための加圧室及び燃料導入用の増圧室を有し、前記作動流体の圧力を前記加圧室に導入して前記増圧室内の燃料の圧力を増圧する増圧手段と、単一の電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドの励消磁作用によって、前記噴射用圧力制御手段の制御圧室を放圧部に連通した燃料噴射可能な放圧状態と、放圧部に連通しない燃料噴射不能な非放圧状態とに切り換えられる噴射用切り換え手段と、前記電磁ソレノイドの励消磁作用によって、前記増圧手段の加圧室を作動流体供給部に連通して前記増圧手段を燃料増圧状態とする加圧状態と、前記増圧手段の加圧室を放圧部に連通して前記増圧手段を燃料非増圧状態とする非加圧状態とに切り換えられる増圧用切り換え手段と、前記電磁ソレノイドの励消磁の切り換えに伴う前記増圧手段の燃料増圧状態から燃料非増圧状態への移行を遅らせて前記増圧室内の燃料の圧力低下を遅らせる降圧遅延手段とを備えた燃料噴射装置を構成した。
【０００８】増圧用切り換え手段を加圧状態にすると増圧手段が増圧状態となり、増圧室内の燃料が増圧される。噴射用切り換え手段を放圧状態にすると噴射用圧力制御手段が燃料噴射可能な制御状態となり、噴射弁が噴射位置に配置される。従って、増圧された燃料が噴射される。噴射用切り換え手段を放圧状態から非放圧状態へ切り換えた場合、増圧手段が燃料増圧状態から燃料非増圧状態へ移行しようとするが、降圧遅延手段が燃料増圧状態から燃料非増圧状態への移行を遅らせる。この移行の遅延は、燃料を高圧に保圧することになる。このような燃料の高圧の保圧は、単一の電磁ソレノイドの励消磁によって所望の噴射量プロフィールを的確に得ることを可能にする。
【０００９】請求項２の発明では、請求項１において、前記噴射用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの消磁状態では非放圧状態にあり、前記噴射用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの励磁状態では放圧状態にあり、前記増圧用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの消磁状態では非加圧状態にあり、前記増圧用切り換え手段は、前記電磁ソレノイドの励磁状態では加圧状態にあるようにした。
【００１０】電磁ソレノイドが消磁状態にある場合には、増圧用切り換え手段は加圧状態にあり、増圧手段が増圧状態となっている。電磁ソレノイドを励磁状態から消磁状態へ、さらに消磁状態から励磁状態へ素早く切り換えると、降圧遅延手段の降圧遅延作用によって増圧手段が燃料増圧状態に実質的に保持されることになる。
【００１１】請求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項において、前記増圧室の容積を増減可能に変位する増圧用変位体と、前記増圧室の容積を減少させるように前記増圧用変位体に作動流体を作用させる前記加圧室と、前記増圧室の容積を増大させる方向に前記増圧用変位体を付勢する容積復帰用付勢手段とを備えた前記増圧手段を構成し、前記増圧手段の加圧室を放圧部に連通したときの前記放圧部と前記加圧室とを繋ぐ通路の通過断面積を絞る絞り手段を備えた前記増圧用切り換え手段を構成した。
【００１２】増圧用切り換え手段を加圧状態にすると、増圧用変位体が加圧室内の作動流体の圧力によって増圧室の容積を減らす方向に付勢され、増圧室内の燃料が増圧される。噴射用切り換え手段を放圧状態にすると噴射用圧力制御手段が燃料噴射可能な制御状態となり、噴射弁が噴射位置に配置される。従って、増圧された燃料が噴射される。噴射用切り換え手段を放圧状態から非放圧状態へ、さらに非放圧状態から放圧状態へ素早く切り換えると、絞り手段の絞り作用によって増圧手段が燃料増圧状態に実質的に保持されることになる。
【００１３】請求項４の発明では、請求項３において、前記電磁ソレノイドの励消磁の切り換えによって、前記圧力制御手段の制御圧室に通じる作動流体の制御通路を放圧部に連通する放圧位置と放圧部に連通しない非放圧位置とに切り換えられる噴射用バルブと、前記非放圧位置へ前記噴射用バルブを付勢する噴射用ばねとを備えた前記噴射用切り換え手段を構成し、前記電磁ソレノイドの前記励消磁の切り換えによって、前記増圧手段の加圧室に通じる作動流体の加圧通路を作動流体供給部に連通する加圧位置と放圧部に連通する非加圧位置とに切り換えられる増圧用バルブと、前記加圧位置へ前記増圧用バルブを付勢する増圧用ばねとを備えた前記増圧用切り換え手段を構成し、前記増圧用バルブに設けられた絞り通路を前記絞り手段とした。
【００１４】電磁ソレノイドの励消磁の切り換えによって増圧用バルブが非加圧位置から加圧位置へ移行すると、増圧手段の加圧室が作動流体供給部に連通し、燃料の増圧が行われる。電磁ソレノイドの前記励消磁の切り換えによって噴射用バルブが非放圧位置から放圧位置へ移行すると、圧力制御手段の制御圧室が放圧部に連通し、増圧された燃料の噴射が行われる。噴射用バルブを放圧位置から非放圧位置へ、さらに非放圧位置から放圧位置へ素早く切り換えると、絞り通路の絞り作用によって増圧手段が燃料増圧状態に実質的に保持される。
【００１５】請求項５の発明では、請求項３において、前記増圧用変位体に作動流体の圧力を作用させる容積復帰用作用室を前記容積復帰用付勢手段とし、前記噴射用切り換え手段は、前記放圧状態のときに前記放圧部と前記容積復帰用作用室とを連通し、前記非放圧状態のときに前記作動流体供給部と前記容積復帰用作用室とを連通するようにした。
【００１６】電磁ソレノイドの励消磁の切り換えによって噴射用バルブが放圧位置から非放圧位置へ移行すると、容積復帰用作用室が作動流体供給部に連通し、増圧用変位体が増圧室の容積を増大し、かつ加圧室の容積を減少する方向へ移動しようとする。噴射用バルブを放圧位置から非放圧位置へ、さらに非放圧位置から放圧位置へ素早く切り換えると、絞り手段の絞り作用によって増圧手段が燃料増圧状態に実質的に保持される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、ディーゼルエンジンに用いる燃料噴射装置に本発明を具体化した第１の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
【００１８】図１に示すように、上部ハウジング１１には弁案内体１２及び電磁ソレノイド１３が収容されている。弁案内体１２内には切り換え弁１４がスライド可能に収容されている。切り換え弁１４は、スプール弁型の増圧用バルブ１５と、噴射用バルブ１６と、電磁ソレノイド１３の励磁によって吸引力を受ける被吸引体１７とからなる。被吸引体１７と電磁ソレノイド１３の固定鉄芯１３１との間には復帰ばね１８が介在されている。復帰ばね１８は、切り換え弁１４を電磁ソレノイド１３から離間する方向へ付勢する。電磁ソレノイド１３の消磁状態では切り換え弁１４は図１に示す非噴射位置にあり、電磁ソレノイド１３の励磁状態では切り換え弁１４は図２に示す噴射位置に配置される。
【００１９】上部ハウジング１１には増圧ピストン２０がスライド可能に収容されている。増圧ピストン２０には被ガイドロッド２０１及び増圧プランジャ２０２が一体形成されている。上部ハウジング１１に結合された下部ハウジング２１には増圧室形成体２２が上部ハウジング１１の下端に接合するように収容されている。増圧室形成体２２には増圧室２２１が形成されており、増圧室２２１には増圧ピストン２０の増圧プランジャ２０２がスライド可能に嵌入されている。
【００２０】増圧ピストン２０を収容する収容室２３は、増圧ピストン２０によって加圧室２３１と容積復帰用作用室２３２とに区画されている。被ガイドロッド２０１をスライド可能に収容するガイド孔２４は、供給通路２５を経由して作動流体供給部２６に連通している。ガイド孔２４と加圧室２３１とはバイパス通路２７を介して接続している。バイパス通路２７は、ガイド孔２４の側面に接続している。容積復帰用作用室２３２は、第１の制御通路２９を経由して噴射用バルブ１６を収容する弁収容室２８に連通している。
【００２１】加圧室２３１は、加圧通路３３を経由して増圧用バルブ１５を収容する収容孔３０に連通している。増圧用バルブ１５の収容孔３０内における周面には環状通路１５１が形成されている。環状通路１５１は加圧通路３３に連通している。収容孔３０は加圧通路３４を介して作動流体供給部２６に接続している。加圧通路３４は、切り換え弁１４が非噴射位置にあるときには環状通路１５１に連通しないが、切り換え弁１４が噴射位置にあるときには環状通路１５１に連通する。
【００２２】弁案内体１２には弁孔１２１が形成されており、上部ハウジング１１には弁孔１１１が弁孔１２１に対向して形成されている。弁孔１２１は第１の制御通路２９に接続しており、弁孔１１１は放圧通路３１を経由して放圧部３２に連通している。弁孔１２１，１１１は噴射用バルブ１６によって開閉される。噴射用バルブ１６は、切り換え弁１４が非噴射位置にあるときには弁孔１２１を開くと共に、弁孔１１１を閉じ、切り換え弁１４が噴射位置にあるときには弁孔１２１を閉じると共に、弁孔１１１を開く。
【００２３】切り換え弁１４内には絞り通路１４１が形成されている。絞り通路１４１は、環状通路１５１と放圧通路３１とを繋いでいる。下部ハウジング２１には増圧室形成体３５、圧力制御手段収容体３６，３７及び弁収容体３８が嵌入収容されている。増圧室２２１は、増圧室形成体３５内の増圧室３５１に連通している。増圧室２２１，３５１は燃料供給通路４１を経由して燃料供給部４２に連通している。燃料供給部４２から供給される燃料の供給圧は数気圧程度である。増圧室３５１より上流の燃料供給通路４１上には逆止弁４３が介在されている。
【００２４】圧力制御手段収容体３６，３７に収容されている圧力制御手段４４は、押し付けピストン４５と、押し付けピストン４５に止着された押し付けロッド４６と、押し付けピストン４５及び押し付けロッド４６を弁収容体３８側に付勢する押し付けばね４７と、圧力制御手段収容体３６に形成された制御圧室３６１とからなる。押し付けピストン４５は制御圧室３６１内にスライド可能に嵌入されており、押し付けピストン４５は制御圧室３６１内の圧力を受ける。制御圧室３６１は第２の制御通路４８を経由して弁収容室２８に連通している。制御圧室３６１の最大容積は、容積復帰用作用室２３２の最大容積よりもかなり小さくしてある。
【００２５】弁収容体３８には噴射弁４９が収容されている。噴射弁４９は、弁収容体３８に形成された噴射口３８１を開閉する。噴射弁４９は、大径部４９１と小径部４９２と段差部４９３とからなる。大径部４９１の端面には押し付けロッド４６が押し付けばね４７のばね力によって押接されている。段差部４９３は燃料充填室３８２に露出しており、段差部４９３には燃料充填室３８２内の圧力が常時作用している。段差部４９３に作用する圧力は、押し付けばね４７のばね力に対抗する方向へ噴射弁４９を付勢する。燃料充填室３８２は燃料供給通路４１、増圧室３５１及び燃料供給通路４１を経由して燃料供給部４２に接続している。
【００２６】電磁ソレノイド１３はコントローラ１０の励消磁制御を受ける。コントローラ１０は、図示しない検出手段によって得られるエンジン作動状態、負荷等の情報に基づいて電磁ソレノイド１３の励消磁を制御する。
【００２７】電磁ソレノイド１３が消磁状態にある場合、切り換え弁１４は、図１に示すように復帰ばね１８のばね力によって非噴射位置に配置される。切り換え弁１４が非噴射位置に配置された状態では、噴射用バルブ１６が弁孔１１１を閉じ、かつ弁孔１２１を開いた非噴射位置にあり、さらに増圧用バルブ１５が加圧通路３４と環状通路１５１との連通を遮断する非増圧位置にある。増圧用バルブ１５が非増圧位置に配置された状態は、加圧通路３３を経由した加圧室２３１と作動流体供給部２６との連通を遮断する状態である。噴射用バルブ１６が非噴射位置に配置された状態は、供給通路２５、弁孔１２１、弁収容室２８及び第１の制御通路２９を経由して容積復帰用作用室２３２と作動流体供給部２６とを連通すると共に、供給通路２５、弁孔１２１、弁収容室２８及び第２の制御通路４８を経由して制御圧室３６１と作動流体供給部２６とを連通する状態である。加圧通路３３を経由した加圧室２３１と作動流体供給部２６との連通を遮断した状態では、加圧室２３１が加圧通路３３、環状通路１５１、絞り通路１４１及び放圧通路３１を経由して放圧部３２に連通している。放圧部３２の圧力は大気圧程度である。作動流体供給部２６からの供給圧は供給通路２５を介して被ガイドロッド２０１の上端面に常に作用している。
【００２８】電磁ソレノイド１３が消磁状態にある図１の状態では、作動流体供給部２６からの供給圧は、容積復帰用作用室２３２及び制御圧室３６１に波及しており、容積復帰用作用室２３２内及び制御圧室３６１内は高圧である。しかし、放圧部３２に連通する加圧室２３１内は低圧である。図１において、被ガイドロッド２０１の上端面に作用する全圧力と加圧室２３１において増圧ピストン２０に作用する全圧力との和と、容積復帰用作用室２３２において増圧ピストン２０に作用する全圧力との対抗は、増圧ピストン２０を上動する方向に作用する。押し付けピストン４５に作用する制御圧室３６１内の高圧は、噴射口３８１を閉じる非噴射位置に噴射弁４９を配置する。
【００２９】図１の状態から電磁ソレノイド１３が励磁されると、切り換え弁１４は、図２に示すように復帰ばね１８のばね力に抗して噴射位置に配置される。切り換え弁１４が噴射位置に配置された状態では、噴射用バルブ１６が弁孔１１１を開き、かつ弁孔１２１を閉じた噴射位置にあり、さらに増圧用バルブ１５が加圧通路３４と環状通路１５１とを連通する増圧位置にある。増圧用バルブ１５が増圧位置に配置された状態は、加圧通路３３，３４を経由して加圧室２３１と作動流体供給部２６とを連通する状態である。噴射用バルブ１６が噴射位置に配置された状態は、放圧通路３１、弁孔１１１、弁収容室２８及び第１の制御通路２９を経由して容積復帰用作用室２３２と放圧部３２とを連通すると共に、放圧通路３１、弁孔１１１、弁収容室２８及び第２の制御通路４８を経由して制御圧室３６１と放圧部３２とを連通する状態である。加圧通路３３，３４を経由して加圧室２３１と作動流体供給部２６とを連通した状態では、作動流体供給部２６からの供給圧が加圧室２３１に波及する状態である。
【００３０】電磁ソレノイド１３を消磁状態から励磁状態へ切り換えると、増圧用バルブ１５は図１の非増圧位置から図２の増圧位置へ移動し、作動流体供給部２６と加圧室２３１とが連通する。又、噴射用バルブ１６は図１の非噴射位置から図２の噴射位置へ移動し、放圧部３２と増圧室２２１，３５１とが連通すると共に、放圧部３２と制御圧室３６１とが連通する。噴射用バルブ１６、被吸引体１７及び復帰ばね１８は、制御圧室３６１を放圧部３２に連通した燃料噴射可能な放圧状態と、制御圧室３６１を放圧部３２に連通しない燃料噴射不能な非放圧状態とに切り換えられる噴射用切り換え手段４０を構成する。
【００３１】電磁ソレノイド１３が励磁状態にある図２の状態では、作動流体供給部２６からの供給圧は、加圧室２３１に波及しており、加圧室２３１内は高圧である。しかし、放圧部３２に連通する容積復帰用作用室２３２内及び制御圧室３６１内は低圧である。図２において、被ガイドロッド２０１の上端面に作用する全圧力と加圧室２３１において増圧ピストン２０に作用する全圧力との和と、容積復帰用作用室２３２において増圧ピストン２０に作用する全圧力との対抗は、増圧ピストン２０を下動する方向に作用する。増圧ピストン２０に対するこの作用は、増圧室２２１，３５１内の燃料を増圧する。増圧ピストン２０、増圧プランジャ２０２、増圧室２２１，３５１及び容積復帰用作用室２３２は、燃料の圧力を増圧する増圧手段１９を構成する。増圧ピストン２０及び増圧プランジャ２０２は、増圧室２２１，３５１の容積を増減可能に変位する増圧用変位体となる。燃料の増圧を行なっている増圧手段１９の増圧状態では逆止弁４３は燃料供給通路４１を閉じる閉位置にある。増圧用バルブ１５、被吸引体１７及び復帰ばね１８は、加圧室２３１を作動流体供給部２６に連通して増圧手段１９を燃料増圧状態とする加圧状態と、加圧室２３１を放圧部３２に連通して増圧手段１９を燃料非増圧状態とする非加圧状態とに切り換えられる増圧用切り換え手段を構成する。
【００３２】増圧された燃料の高圧力は、噴射弁４９を収容する燃料充填室３８２に波及し、燃料の高圧力は段差部４９３に作用する。この作用力は、制御圧室３６１内で押し付けピストン４５に作用する全圧力と押し付けばね４７のばね力との和を上回り、噴射弁４９は噴射口３８１を開いた噴射位置に配置される。従って、電磁ソレノイド１３の励磁によって増圧ピストン２０が下動している間は燃料の噴射が行われる。増圧ピストン２０が下動している途中にバイパス通路２７が加圧室２３１に連通し、供給通路２５から供給される作動流体の供給圧が加圧室２３１に加わる。従って、バイパス通路２７が加圧室２３１に連通した以後の増圧ピストン２０の下動が加速され、燃料が一層増圧される。
【００３３】増圧ピストン２０が下動している途中、即ち燃料の噴射が行われている途中に電磁ソレノイド１３を励磁状態から消磁状態へ切り換えた場合、加圧通路３３、環状通路１５１及び絞り通路１４１を経由して放圧部３２に連通する加圧室２３１内の圧力は降圧してゆく。しかし、絞り通路１４１が加圧室２３１内の圧力の降圧を遅らせる。従って、燃料の噴射が行われている途中に電磁ソレノイド１３を励磁状態から消磁状態へ、さらに消磁状態から励磁状態へ素早く切り換えた場合、加圧室２３１内が高圧に保圧された状態で燃料の高圧噴射が断続的に行われる。
【００３４】第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１-1）電磁ソレノイド１３を励磁状態から消磁状態へ切り換えて噴射用切り換え手段４０を放圧状態から非放圧状態へ切り換えた場合、増圧手段１９が燃料増圧状態から燃料非増圧状態へ移行しようとする。しかし、絞り通路１４１が加圧室２３１内の降圧を遅らせる。即ち、絞り通路１４１は、増圧手段１９の燃料増圧状態から燃料非増圧状態への移行を遅らせて燃料の圧力低下を遅らせる降圧遅延手段となる。この移行の遅延は、燃料を高圧に保圧することになる。燃料が高圧に保圧されている間に電磁ソレノイド１３を消磁状態から励磁状態へ切り換えれば、断続的な燃料の高圧噴射が行える。分割噴射は、エンジン始動性の向上、白煙の発生防止に有効であり、パイロット噴射は、燃焼音を抑制する上で有効である。絞り通路１４１の絞り作用による燃料の高圧の保圧は、単一の電磁ソレノイド１３の励磁から消磁へ、さらに消磁から励磁への素早い切り換えによって所望の噴射量プロフィールを的確に得ることを可能にする。
【００３５】（１-2）制御圧室３６１の容積は容積復帰用作用室２３２に比べてかなり小さくしてある。噴射用バルブ１６を噴射位置から非噴射位置に切り換えたときには制御圧室３６１内の圧力の昇圧は速く、噴射弁４９は噴射位置から非噴射位置へ迅速に移行する。しかし、噴射用バルブ１６を噴射位置から非噴射位置に切り換えたときの容積復帰用作用室２３２内の圧力の昇圧は遅い。加圧室２３１内の圧力に対抗する容積復帰用作用室２３２内の圧力の昇圧が速いと、増圧室２２１，３５１内の燃料の圧力の降圧が速まり、望ましい断続的な燃料の高圧噴射が行えない。容積復帰用作用室２３２内の遅い昇圧は、燃料の高圧の保圧に寄与し、容積復帰用作用室２３２は燃料の圧力低下を遅らせる降圧遅延手段となる。
【００３６】（１-3）電磁ソレノイド１３の励消磁による切り換え弁１４の少ない変位量を考慮すると、環状通路１５１と加圧通路３４との間における最大の通過断面積はあまり大きくできない。そのため、増圧用バルブ１５の非増圧位置から増圧位置への移行時には絞りの影響があり、加圧通路３４，３３のみを経由した作動流体の供給では作動流体の流量不足による増圧不足のおそれがある。しかし、被ガイドロッド２０１の上端面には作動流体が常に作用しているため、前記した作動流体の流量不足による増圧不足のおそれは解消する。
【００３７】（１-4）増圧用バルブ１５及び噴射用バルブ１６を一体化した構成は、単一の電磁ソレノイド１３で駆動する上で簡便である。
（１-5）切り換え弁１４内に絞り通路１４１を設けた構成は、放圧部３２に繋がる放圧通路３１を単一とし、放圧部３２と燃料噴射装置との間の配管構成が簡素になる。
【００３８】（１-6）増圧ピストン２０が上動するときに燃料が増圧室２２１，３５１に補給されるが、増圧ピストン２０の上動は容積復帰用作用室２３２の昇圧によって行われる。増圧ピストン２０を上動させるためのばねのない構成は、部品点数の削減によるコスト減に寄与する。
【００３９】次に、図３の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。この実施の形態では、加圧室２３１は加圧通路３３、絞り通路１１２及び放圧通路３１Ａを介して放圧部３２に連通している。絞り通路１１２は第１の実施の形態における絞り通路１４１と同じ機能を果たす。又、ガイド孔２４はバイパス通路２７Ａを介して加圧通路３３に連通している。バイパス通路２７Ａは第１の実施の形態におけるバイパス通路２７と同じ機能を果たす。
【００４０】次に、図４及び図５の第３の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。上部ハウジング１１内には噴射用切り換え手段４０Ａ、増圧用切り換え手段３９Ａ及び増圧手段１９Ａが収容されている。噴射用切り換え手段４０Ａは、電磁ソレノイド１３の励磁によって吸引力を受ける噴射用被吸引体５１と、噴射用被吸引体５１に固定された噴射用バルブ５３と、噴射用バルブ５３に結合された被ガイドロッド５２と、噴射用被吸引体５１を電磁ソレノイド１３から離間する方向へ付勢する噴射用ばね５４とからなる。噴射用バルブ５３は弁収容室６１に収容されており、被ガイドロッド５２は、弁孔形成体５０のガイド孔５０１内にスライド可能に嵌入されている。噴射用ばね５４は、電磁ソレノイド１３の固定鉄芯１３１と噴射用被吸引体５１との間に介在されており、噴射用バルブ５３は、弁孔形成体５０に形成された弁孔５０２及び弁孔形成体５９に形成された弁孔５９１を開閉する。弁孔５０２は放圧通路６３を介して放圧部３２に連通している。弁孔５９１は、噴射用被吸引体５１の収容室５９２及び供給通路６７を介して作動流体供給部２６に連通している。噴射用ばね５４のばね力は、噴射用被吸引体５１及び被ガイドロッド５２を介して弁孔５０２を閉じる方向へ噴射用バルブ５３に対して作用する。
【００４１】増圧用切り換え手段３９Ａは、電磁ソレノイド１３の励磁によって吸引力を受ける増圧用被吸引体５５と、増圧用被吸引体５５に止着された増圧用バルブ５７と、増圧用バルブ５７に結合された被ガイドロッド５６と、増圧用バルブ５７を電磁ソレノイド１３から離間する方向へ付勢する増圧用ばね５８とからなる。増圧用バルブ５７は弁収容室６２に収容されており、被ガイドロッド５６は、弁孔１１３にスライド可能に嵌入されている。増圧用ばね５８は、電磁ソレノイド１３の固定鉄芯１３１と増圧用被吸引体５５との間に介在されており、増圧用バルブ５７は、弁孔１１３及び弁孔形成体６０に形成された弁孔６０１を開閉する。増圧用ばね５８は、弁孔１１３を閉じる方向に増圧用バルブ５７を付勢する。弁孔１１３は供給通路６８を介して作動流体供給部２６に連通している。
【００４２】増圧用バルブ５７には絞り通路５７１が形成されている。弁孔６０１は絞り通路５７１に連通しており、絞り通路５７１は、増圧用被吸引体５５の収容室６０２及び放圧通路６４を介して放圧部３２に連通している。
【００４３】増圧手段１９Ａは、増圧ピストン６５と、増圧プランジャ６５１と、増圧ピストン６５によって区画された加圧室７１と、増圧ピストン６５を加圧室７１側に付勢する復帰ばね６６と、増圧室２２１，３５１とからなる。加圧室７１は加圧通路６９を介して弁収容室６２に連通しており、弁収容室６１は制御通路７０を介して制御圧室３６１に連通している。
【００４４】電磁ソレノイド１３の消磁状態を示す図４では、噴射用バルブ５３は、弁孔５０２を閉じていると共に、弁孔５９１を開く非噴射位置にあり、増圧用バルブ５７は、弁孔１１３を閉じると共に、弁孔６０１を開く非増圧位置にある。従って、電磁ソレノイド１３が消磁状態にあるときには、加圧室７１は、加圧通路６９、弁収容室６２、弁孔６０１、絞り通路５７１、収容室６０２及び放圧通路６４を経由して放圧部３２に連通する。又、制御圧室３６１は、制御通路７０、弁収容室６１、弁孔５９１、収容室５９２及び供給通路６７を経由して作動流体供給部２６に連通する。このような連通状態は、噴射口３８１を閉じる非噴射位置に噴射弁４９を配置する。
【００４５】電磁ソレノイド１３の励磁状態を示す図５では、噴射用バルブ５３は、弁孔５９１を閉じていると共に、弁孔５０２を開く噴射位置にあり、増圧用バルブ５７は、弁孔６０１を閉じると共に、弁孔１１３を開く増圧位置にある。従って、電磁ソレノイド１３が励磁状態にあるときには、加圧室７１は、加圧通路６９、弁収容室６２、弁孔１１３及び供給通路６８を経由して作動流体供給部２６に連通する。又、制御圧室３６１は、制御通路７０、弁収容室６１、弁孔５０２及び放圧通路６３を経由して放圧部３２に連通する。このような連通状態は、噴射口３８１を開く噴射位置に噴射弁４９を配置する。
【００４６】電磁ソレノイド１３を励磁状態から消磁状態へ切り換えると、増圧ピストン６５は復帰ばね６６のばね力によって上動しようとする。しかし、絞り通路５７１は、第１の実施の形態における絞り通路１４１、及び第２の実施の形態における絞り通路１１２と同じ機能を果たす。従って、加圧室７１内の圧力の降圧が遅れ、加圧室７１内の圧力が高圧に保圧される。このような保圧は、単一の電磁ソレノイド１３の励磁から消磁へ、さらに消磁から励磁への素早い切り換えによって所望の噴射量プロフィールを的確に得ることを可能にする。
【００４７】次に、図６及び図７の第４の実施の形態を説明する。第３の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。増圧用切り換え手段３９Ｂは、電磁ソレノイド１３の励磁によって吸引される増圧用被吸引体７３と、増圧用被吸引体７３に結合され、かつ弁案内体７２にスライド可能に嵌入された増圧用バルブ７４と、固定鉄芯１３１と増圧用被吸引体７３との間に介在された増圧用ばね７５とからなる。増圧用バルブ７４は弁孔８５を開閉し、増圧用ばね７５は、弁孔８５を閉じる方向へ増圧用バルブ７４を付勢する。
【００４８】噴射用切り換え手段４０Ｂは、電磁ソレノイド１３の励磁によって吸引される噴射用被吸引体７６と、噴射用被吸引体７６の先端に支持された噴射用バルブ７７と、固定鉄芯１３１と噴射用被吸引体７６との間に介在された噴射用ばね７８とからなる。噴射用バルブ７７は、制御通路形成体７９に形成された制御通路７９１を開閉し、噴射用ばね７８は、制御通路７９１を閉じる方向へ噴射用バルブ７７を付勢する。制御通路７９１は制御通路８６を経由して制御圧室３６１に連通している。
【００４９】噴射用被吸引体７６は、増圧用バルブ７４に挿通されており、噴射用被吸引体７６と増圧用バルブ７４との間の空隙は絞り通路７４２となっている。増圧用バルブ７４には絞り通路７４１が絞り通路７４２に連通するように形成されている。絞り通路７４１，７４２は、放圧室８７及び放圧通路８２を経由して放圧部３２に連通している。噴射用被吸引体７６及び噴射用バルブ７７のストロークは、増圧用バルブ７４のストロークよりも短くしてある。
【００５０】増圧用バルブ７４を収容する弁収容室８４は、加圧通路６９を介して加圧室７１に連通している。弁収容室８４と放圧部３２とを接続する放圧通路８３上にはボール形状の放圧用バルブ８０が介在されている。放圧用バルブ８０は、放圧用ばね８１のばね力によって放圧通路８３を開く方向に付勢されている。
【００５１】増圧室３５１と制御圧室３６１とは絞り通路３５２を介して連通している。電磁ソレノイド１３の消磁状態を示す図６では、噴射用バルブ７７は、制御通路７９１を閉じる非噴射位置にあり、増圧用バルブ７４は、弁孔８５を閉じると共に、絞り通路７４１を弁収容室８４に連通する非増圧位置にある。従って、電磁ソレノイド１３が消磁状態にあるときには、加圧室７１は、加圧通路６９、弁収容室８４、絞り通路７４１，７４２、放圧室８７及び放圧通路８２を経由して放圧部３２に連通する。又、制御通路８６，７９１、放圧室８７及び放圧通路８２を介した制御圧室３６１と放圧部３２との連通は遮断されている。このような連通状態及び連通遮断状態では、制御圧室３６１内の圧力及び押し付けばね４７のばね力が噴射口３８１を閉じる非噴射位置に噴射弁４９を配置する。
【００５２】電磁ソレノイド１３の励磁状態を示す図７では、噴射用バルブ７７は、制御通路７９１を開く噴射位置にあり、増圧用バルブ７４は、弁孔８５を開くと共に、絞り通路７４１と弁収容室８４との連通を遮断する増圧位置にある。従って、電磁ソレノイド１３が励磁状態にあるときには、加圧室７１は、加圧通路６９、弁収容室８４、弁孔８５及び供給通路６８を経由して作動流体供給部２６に連通する。従って、作動流体供給部２６からの供給圧が加圧室７１に波及し、燃料の増圧が行われる。作動流体供給部２６からの供給圧が加圧室７１に波及する状態では、放圧用バルブ８０が放圧通路８３を閉じる閉位置に配置される。増圧された燃料の圧力は燃料充填室３８２に波及する。又、制御圧室３６１は、制御通路８６，７９１、放圧室８７及び放圧通路８２を経由して放圧部３２に連通している。従って、燃料充填室３８２に波及する増圧された燃料の圧力は、制御圧室３６１内の圧力及び押し付けばね４７のばね力に打ち勝って噴射口３８１を開く噴射位置に噴射弁４９を配置する。
【００５３】電磁ソレノイド１３を励磁状態から消磁状態へ切り換えると、増圧用バルブ７４よりもストロークの短い噴射用バルブ７７が先に非噴射位置に戻り、制御圧室３６１から放圧部３２側への作動流体の流出が止まる。すると、増圧室２２１，３５１から絞り通路３５２を介して制御圧室３６１に波及する増圧された燃料の圧力が噴射弁４９を非噴射位置に配置する。噴射用バルブ７７よりもストロークの長い増圧用バルブ７４は、噴射用バルブ７７よりも遅れて非増圧位置に戻り、加圧室７１が絞り通路７４１，７４２を経由して放圧部３２に連通する。加圧室７１が絞り通路７４１，７４２を経由して放圧部３２に連通すると、加圧室７１内及び弁収容室８４内の圧力が低下してゆく。加圧室７１内及び弁収容室８４内の圧力が設定されたしきい値以下になると、放圧用バルブ８０が放圧用ばね８１のばね力によって放圧通路８３を開く開位置に配置される。
【００５４】第４の実施の形態では以下の効果が得られる。
（４-1）電磁ソレノイド１３を励磁状態から消磁状態へ切り換えると、増圧ピストン６５は復帰ばね６６のばね力によって上動しようとする。しかし、絞り通路７４１，７４２は、第１の実施の形態における絞り通路１４１、及び第２の実施の形態における絞り通路１１２と同じ機能を果たす。従って、加圧室７１内の圧力の降圧が遅れ、加圧室７１内の圧力が高圧に保圧される。このような保圧は、単一の電磁ソレノイド１３の励磁から消磁へ、さらに消磁から励磁への素早い切り換えによって所望の噴射量プロフィールを的確に得ることを可能にする。
【００５５】（４-2）増圧用バルブ７４のストロークを噴射用バルブ７７のストロークよりも長くした構成は、電磁ソレノイド１３の励磁から消磁への切り換えによる増圧用バルブ７４の戻りを噴射用バルブ７７の戻りよりも遅らせる。このような遅らせは、絞り通路７４１と弁収容室８４との連通を遅らせることになり、加圧室７１内の圧力の降圧遅延が一層効果的に行われる。
【００５６】（４-3）加圧室７１内の圧力が放圧用ばね８１のばね力によって決まる前記設定しきい値以下になると、加圧室７１内の作動流体が急激に流出する。従って、次の噴射までには増圧室２２１，３５１に燃料を補給するように最上動位置に戻っていなければならない増圧ピストン６５は、放圧用バルブ８０及び放圧用ばね８１の存在によって最上動位置に確実に戻る。
【００５７】（４-4）制御圧室３６１に導入される増圧された燃料は、噴射弁４９の作動制御に用いられる。そのため、非噴射位置で噴射弁４９を弁収容体３８に押し付ける力が大きく、押し付けピストン４５のサイズダウンが可能となる。押し付けピストン４５のサイズダウンは、噴射弁４９の位置切り換えの応答性の向上に寄与する。
【００５８】（４-5）制御圧室３６１に導入された増圧された燃料の圧力は、噴射用バルブ７７を噴射位置に配置することによって低下させられる。増圧された燃料の圧力は高圧であるため、噴射用バルブ７７の非噴射位置と噴射位置との離間量は僅かで済む。従って、噴射用バルブ７７のストロークは少なくて済み、噴射用バルブ７７の位置切り換えの応答性が向上する。噴射用バルブ７７の位置切り換えの応答性の向上は、噴射弁４９の位置切り換えの応答性の向上に寄与する。
【００５９】次に、図８の第５の実施の形態を説明する。第４の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。この実施の形態では、放圧室８７が放圧通路８８を介して燃料供給部４２に連通している。燃料供給部４２は数気圧程度で燃料を供給しており、燃料供給部４２を放圧部として用いる上で支障はない。作動流体としては燃料が用いられる。従って、放圧部３２側からエアが制御圧室３６１に入り込むようなことはなく、圧力制御手段４４の応答性がエアの影響で低下するようなことはない。
【００６０】次に、図９の第６の実施の形態を説明する。第４の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。この実施の形態では、制御圧室３６１が絞り通路３５２及び圧力供給通路８９を介して弁収容室８４に連通しており、作動流体が噴射弁４９の作動制御に用いられる。
【００６１】本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）第１及び第２の実施の形態において、バイパス通路２７，２７Ａを省略すること。
（２）第１及び第２の実施の形態において、供給通路２５とガイド孔２４とを連通させず、増圧室２２１の容積を減少する方向に増圧ピストン２０に対してばね力を作用させること。
（３）第３〜第５の実施の形態において、放圧用バルブ８０及び放圧用ばね８１を省略すること。
【００６２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明では、単一の電磁ソレノイドの励消磁の切り換えに伴う増圧手段の燃料増圧状態から燃料非増圧状態への移行を遅らせて燃料の圧力低下を遅らせるようにしたので、単一の電磁ソレノイドを用いて所望の噴射量プロフィールを的確に得られるという優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年８月２７日（１９９９．８．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５４２３（Ｐ２００１−６５４２３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４１８１８ |
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