JP2001140727A

JP2001140727A - インジェクタ

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Publication number: JP2001140727A
Application number: JP32217799A
Authority: JP
Inventors: Jiro Takagi; 二郎高木; Kenji Oshima; 健司大島; Fumiaki Arikawa; 文明有川; Akikazu Kojima; 昭和小島
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-22
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: JP4025476B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電歪アクチュエータの小型化を実現することが
できるインジェクタを提供する。【解決手段】インジェクタ１００において、電歪アクチ
ュエータ１２１が伸長すると小径ニードル１２８及び小
径ピン１３６を介してボール１３３が移動し、それによ
り制御室１５２の圧力が一時的に減圧されて高圧燃料が
噴射される。ボール１３３は、上側シート面１３４に当
接する位置と下側シート面１３５に当接する位置との間
で移動する。変位拡大室１３０にはコモンレール圧相当
の高圧燃料が導入される一方、ボール１３３下方のバネ
室１４１には同様の高圧燃料が導入される。この場合、
上側シート面１３４におけるボール１３３のシート面積
と、下側シート面１３５におけるボール１３３のシート
面積と、小径ニードル１２８及び小径ピン１３６の断面
積とがほぼ一致するので、高圧燃料によりボール１３３
に働く上向き及び下向きの力がバランスし、力の均衡が
保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射装置に係
り、特にコモンレール式燃料噴射装置等に適用され、エ
ンジンに高圧燃料を噴射するためのインジェクタの改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼルエンジンに適用される
コモンレール式燃料噴射装置では、１００ＭＰａ以上の
高圧燃料がコモンレールからインジェクタに供給され、
その高圧燃料がインジェクタよりエンジンに噴射供給さ
れる。本インジェクタの場合、先端部に設けられたノズ
ルニードルの開閉をコマンドピストンで制御し、それに
より燃料噴射を実施するよう構成される。すなわち、コ
マンドピストンの背後に制御室を設け、その制御室に高
圧燃料を導入する。そして、制御室の圧力を一時的に減
圧することにより、インジェクタ先端部に対してコマン
ドピストン及びノズルニードルを後退させ、燃料噴射を
行わせる。

【０００３】制御室を高圧状態から低圧に切り替える構
成として、インジェクタの閉弁時には制御室に高圧燃料
を導入すると共に低圧側への連通路を閉鎖しておき、イ
ンジェクタの開弁時（燃料噴射時）になると、制御室と
低圧側への連通路とを連通して制御室内の高圧燃料をリ
ークさせ、同制御室の圧力を減圧する。

【０００４】また、この種のインジェクタとして、制御
室と低圧側の通路との間を連通又は遮断するための弁体
（ボール）と、その弁体を移動させるための電歪アクチ
ュエータ（ピエゾアクチュエータ）とを備えるものがあ
る。このインジェクタでは、電圧の印加に伴い電歪アク
チュエータを伸長させ、それにより弁体を移動させて制
御室内の高圧燃料を低圧側にリークさせる。例えば、米
国特許５，７７９，１４９号公報に開示されたインジェ
クタは同様の構成を持つ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、既存のイン
ジェクタでは、前記弁体に常に１００ＭＰａ以上の高圧
燃料が作用している状態で、その高圧燃料による付勢に
抗して電歪アクチュエータを伸長させ、高圧燃料の流れ
を切り替えなければいけないため、電歪アクチュエータ
が大型化されるといった問題を招く。近年、各種の構成
部品を小型化したいという要望があり、その要望に応え
るにもアクチュエータ部分の小型化対策を講じる必要が
ある。

【０００６】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、電歪アクチュエータの小型化を実現するこ
とができるインジェクタ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】請求項１に記載のインジ
ェクタによれば、電歪アクチュエータが伸長されない状
態では、少なくとも高圧燃料により弁体が第１のシート
面に押圧されると共に、同じく高圧燃料によりインジェ
クタボディに摺動可能に配設されたピストン部材が、弁
体を第１のシート面から離間させる方向に押圧される。
この状態で弁体が第１のシート面に当接することによ
り、コマンドピストン背後の制御室と低圧リーク側との
間が遮断される。このとき、制御室に高圧燃料が導入さ
れ、該制御室が高圧状態で保持されることから、ノズル
ニードルが閉位置のまま保たれ、燃料噴射は行われな
い。また、電歪アクチュエータが伸長されるとピストン
部材が移動し、それに伴い弁体が第１のシート面から離
れ、高圧燃料がリークするので制御室の圧力が一時的に
減圧され、ノズルニードルが開位置に移動して燃料噴射
が行われる。

【０００８】また、本インジェクタでは、第１のシート
面で弁体がシートされる部位の径とピストン部材の径と
がほぼ一致するので、第１のシート面から弁体を離間さ
せる方向に高圧燃料がピストン部材を押圧する力と、第
１のシート面に弁体を当接させる方向に同じく高圧燃料
が当該弁体を押圧する力とがほぼ一致する。従って、弁
体に作用する力の均衡が保たれる。その結果、弁体の移
動に際し、電歪アクチュエータに要求される駆動力が小
さくなり、当該アクチュエータが小型化できる。電歪ア
クチュエータが小型化できれば、インジェクタの小型化
も実現できる。

【０００９】請求項２に記載のインジェクタによれば、
電歪アクチュエータの伸長に伴い弁体が移動する時、弁
体が第２のシート面に当接し、制御室への高圧燃料の導
入が停止される。またこのとき、弁体が第１のシート面
から離れるので、制御室と低圧リーク側とが連通され
る。本発明では特に、第２のシート面で弁体がシートさ
れる部位の径とピストン部材の径とをほぼ一致させてい
るので、電歪アクチュエータの伸長により弁体が第２の
シート面に当接する際、弁体に作用する力は、アクチュ
エータ伸長以前の力のバランス状態に対し当該アクチュ
エータ伸長分の力が加わったものとなる。この場合、電
歪アクチュエータに要求される駆動力は当該アクチュエ
ータの伸長分だけで良く、その駆動力が自ずと小さくな
る。それ故、インジェクタがより一層小型化できること
となる。

【００１０】また、請求項２のインジェクタでは、制御
室への高圧燃料の導入を許容する第１のシート面と、制
御室への高圧燃料の導入を停止させる第２のシート面と
を設け、弁体が第１又は第２のシート面の何れかに当接
するよう変位するので、弁体を第２のシート面側に移動
させて制御室を減圧する際（高圧燃料を低圧側にリーク
する際）にスイッチングリークが生じることはなく、イ
ンジェクタの応答性が確保される。

【００１１】請求項３に記載のインジェクタでは、電歪
アクチュエータの伸長方向とは逆向きに弁体又はピスト
ン部材を付勢する付勢手段を備えるので、電歪アクチュ
エータが伸長されない場合においてインジェクタの閉弁
状態が確実に保持される。

【００１２】上記の如く、ピストン部材と弁体とを挟ん
でその両端を高圧燃料で押圧する場合、弁体とは逆側の
ピストン部材の端面に設けた燃料導入室を、所望の高圧
状態に保持する必要がある。そこで、以下の請求項４〜
６の発明を提案する。

【００１３】請求項４に記載のインジェクタでは、電歪
アクチュエータとピストン部材との間に設けた別のピス
トン、又はピストン部材の何れか一方の外周面に高圧燃
料の導入溝を設け、燃料導入室から導入溝までの間にお
けるピストン部材又は別のピストンの外周摺動面のクリ
アランスを、他側の外周摺動面のクリアランスよりも大
きくした。この場合、前記ピストン部材又は別のピスト
ンの外周摺動面のクリアランスを通って高圧燃料が燃料
導入室に導入され、当該燃料導入室は常に所望の高圧状
態で保持される。

【００１４】請求項５に記載のインジェクタでは、電歪
アクチュエータとピストン部材との間に設けた別のピス
トン、及びピストン部材の各々の外周面に高圧燃料の導
入溝を設け、ピストン部材又は別のピストンの何れかの
導入溝の燃料圧を、前記高圧燃料の圧力よりも僅かに低
くした。この場合、燃料導入室は、２つの導入溝に挟ま
れ、両方の導入溝の中間の圧力で保持される。この中間
の圧力は高圧燃料の圧力にほぼ等しいので、燃料導入室
は常に所望の高圧状態で保持される。

【００１５】請求項６に記載のインジェクタでは、燃料
導入室への高圧燃料の導入通路の途中に、当該燃料導入
室の内外の圧力差に応じて開閉するチェック弁を設け
た。この場合、燃料導入室の圧力が高圧燃料の圧力より
も低下すると、チェック弁が開いて高圧燃料が導入され
るので、当該燃料導入室は常に所望の高圧状態で保持さ
れる。

【００１６】また、請求項７に記載のインジェクタで
は、燃料導入室を囲むようにして、高圧燃料を導入する
高圧導入路を複数箇所に設けた。この場合、燃料導入室
に導入される燃料が高圧であり、それが原因で燃料導入
室の径が拡大しようとしても、その周囲の高圧導入路に
高圧燃料が導入されるので、燃料導入室の径が拡大され
ることはない。従って、ピストン部材等の外周クリアラ
ンスが拡張されることはなく、燃料導入室からの高圧燃
料のリークが防止される。

【００１７】請求項８に記載のインジェクタでは、電歪
アクチュエータの伸長に伴い大径ピストンを変位させて
その変位量を燃料導入室を介してピストン部材に伝える
ので、電歪アクチュエータの伸長量が比較的小さくても
それが拡大されて弁体の移動量となる。従って、電歪ア
クチュエータがより一層小型化できる。

【００１８】請求項９に記載のインジェクタでは、制御
室に通じる通路の途中に第１の流量制御オリフィスを設
けると共に、弁体が第１のシート面から離れて制御室か
ら高圧燃料がリークする通路の途中に第２の流量制御オ
リフィスを設けた。この場合、オリフィス径を調節する
ことにより、制御室に流入又は流出する時間当たりの燃
料量が制御できる。その結果、流量制御範囲の広いイン
ジェクタが実現できる。また、インジェクタの応答速度
が容易に調整できるようになる。

【００１９】本発明では、請求項１０に記載したよう
に、コモンレールから前記制御室に高圧燃料を導入し、
コモンレール圧相当の高圧燃料によりノズルニードルの
開閉を行い、先端部に設けた噴孔から高圧燃料を噴射す
ると良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態の燃料
噴射装置は、車両用ディーゼルエンジンに採用されるコ
モンレール式燃料噴射装置として具現化されるものであ
り、コモンレール（蓄圧配管）に蓄えられた高圧の燃料
（軽油）はインジェクタの駆動に伴いエンジンに噴射供
給される。本実施の形態では特に、インジェクタの構成
及びその動作について詳しく説明する。

【００２１】図１は、本実施の形態におけるインジェク
タの構成を示す断面図である。なお以下の説明では便宜
上、図１に示す状態を基準に上下及び左右の方向を指示
することとする。

【００２２】インジェクタ１００には、コモンレール１
０から例えば１５０ＭＰａ程度の高圧燃料が供給され
る。インジェクタ１００は、ＥＣＵ３０からの制御信号
に応じて開閉し、その開動作に伴い図示しないエンジン
に燃料を噴射供給する。ＥＣＵ３０は、周知のマイクロ
コンピュータ、インジェクタ駆動回路等を備えて構成さ
れ、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＣＣ、エンジ
ン水温ＴＨＷ等のエンジン運転情報を取り込み、インジ
ェクタ１００による燃料噴射時期及び燃料噴射量を最適
に制御する。

【００２３】インジェクタ１００はその概要として、イ
ンジェクタ駆動部として機能する第１ボディ１０１と、
三方弁を構成する第２ボディ１０２と、高圧燃料を導入
又は排出する制御室１５２が設けられる第３ボディ１０
３とを有し、第２，第３ボディ１０２及び１０３の間に
はオリフィスプレート１０４が配設され、第３ボディ１
０３の下側には、燃料噴射用のノズルニードル１６１を
収容するニードルボディ１０５が配設されている。これ
ら各部材を接合した状態で第１ボディ１０１にリテーナ
１０６を螺着することにより、当該各部材が油密の状態
で一体化されている。

【００２４】第１〜第３ボディ１０１〜１０３及びオリ
フィスプレート１０４には、コモンレール１０に通じて
コモンレール圧相当の高圧燃料を導入する高圧燃料通路
１１１とドレインタンク（燃料タンク）２０に通じる低
圧燃料通路１１２とが設けられている。

【００２５】以下、各部の構成を詳細に説明する。な
お、インジェクタ１００の各部の構成を明瞭にすべく、
第１ボディ１０１付近の構成を図２に拡大して示し、第
２ボディ１０２より下部の構成を図３に拡大して示す。
但し、図２，３ではボディ外周のリテーナ１０６を外し
た状態の断面構造を示す。

【００２６】図２に示されるように、第１ボディ１０１
に形成された孔部１０１ａには電歪アクチュエータ１２
１が収容されている。電歪アクチュエータ１２１は、圧
電素子を積層して成る圧電素子部１２１ａと、その下面
に設けられるピストン部１２１ｂとを有する。電歪アク
チュエータ１２１の上面には信号入力端子１２２が配設
され、この信号入力端子１２２はリテーナ１２３により
第１ボディ１０１に固着されている。電歪アクチュエー
タ１２１の圧電素子部１２１ａは、信号入力端子１２２
を介してＥＣＵ３０から取り込まれる制御信号（駆動電
圧）に応じて伸縮し、制御信号に従い圧電素子部１２１
ａが伸長すると、ピストン部１２１ｂが皿バネ１２４の
付勢力に抗して図の下方に移動する。

【００２７】電歪アクチュエータ１２１の下方にはピス
トンホルダ１２５が配設され、そのピストンホルダ１２
５には駆動ピストン１２６が摺動可能に収容されてい
る。駆動ピストン１２６の下方には、当該ピストン１２
６よりも小径の貫通孔１２７が形成され、その貫通孔１
２７内に小径ニードル１２８が配設されている。小径ニ
ードル１２８の外周部には環状溝１２８ａが形成されて
おり、その環状溝１２８ａは連通路１２９を介して高圧
燃料通路１１１に連通している。駆動ピストン１２６及
び小径ニードル１２８は何れも円柱状を成し、また何れ
も一方の端面が球面、他方の端面が平坦面で構成されて
双方の平坦面が相対向している。

【００２８】変位拡大室１３０は、ピストンホルダ１２
５、駆動ピストン１２６及び小径ニードル１２８で区画
される空間にて形成されている。この場合、駆動ピスト
ン外周のクリアランス（ピストンホルダ１２５と駆動ピ
ストン１２６との間のクリアランス）に比べて、環状溝
１２８ａと変位拡大室１３０との間における小径ニード
ル外周のクリアランス（貫通孔１２７の壁面と小径ニー
ドル１２８との間のクリアランス）を十分に大きくする
ことで、連通路１２９、環状溝１２８ａ、小径ニードル
１２８の外周クリアランスを介して変位拡大室１３０に
高圧燃料が導入され、同変位拡大室１３０内が概ね高圧
燃料の圧力（コモンレール圧）に等しい圧力となる。

【００２９】実際には、駆動ピストン１２６の外周クリ
アランス（直径）を約１μｍ程度、環状溝１２８ａと変
位拡大室１３０との間における小径ニードル１２８の外
周クリアランス（直径）を約４μｍ程度、それ以外の部
位の小径ニードル１２８の外周クリアランス（直径）を
約２〜３μｍ程度とする。

【００３０】また、変位拡大室１３０は、駆動ピストン
１２６が下方に変位する時、その下向きの力を内部の燃
料圧を介して小径ニードル１２８に伝達する。この場
合、駆動ピストン１２６と小径ニードル１２８との断面
積の比率に応じて、小径ニードル１２８の変位量が拡大
される。詳細には、既述の通り駆動ピストン１２６の径
は小径ニードル１２８の径よりも大きくそれら各部は断
面積が相違するため、その断面積の比率を変位拡大率と
して駆動ピストン１２６の変位量を拡大しつつ、小径ニ
ードル１２８を変位せしめる。すなわち、変位拡大室１
３０は、電歪アクチュエータ１２１の微小な変位を上述
した変位拡大率に応じて拡大し、小径ニードル１２８に
伝える役割を果たす。

【００３１】一方、図３に示されるように、第２ボディ
１０２には三方弁ホルダ１３１が螺着され、同ホルダ１
３１の先端部は第２ボディ１０２に油密に接合してい
る。三方弁ホルダ１３１と第２ボディ１０２との間には
ボール室１３２が設けられ、そのボール室１３２内にボ
ール（球体）１３３が収容されている。ボール１３３の
上側に位置する三方弁ホルダ１３１には、円錐状をなす
上側シート面１３４が形成され、ボール１３３の下側に
位置する第２ボディ１０２には、同じく円錐状をなす下
側シート面１３５が形成されている。ボール１３３は、
上側シート面１３４に当接する位置と下側シート面１３
５に当接する位置との間で移動する。

【００３２】三方弁ホルダ１３１には、小径ピン１３６
が摺動可能に配設され、その上端面は第１ボディ１０１
側の小径ニードル１２８に接すると共に、下端面はボー
ル１３３に接している。小径ピン１３６は摺動部１３６
ａとそれよりも小径の縮径部１３６ｂとからなり、摺動
部１３６ａの直径は小径ニードル１２８の直径と一致す
る。また、縮径部１３６ｂは、三方弁ホルダ１３１に設
けられた燃料リーク室１３７よりボール室１３２側へ突
出している。

【００３３】燃料リーク室１３７は、ボール室１３２か
らリークした高圧燃料を導入する空間であり、燃料リー
ク室１３７に設けられたオリフィス１３８は、三方弁ホ
ルダ１３１及び第２ボディ１０２のそれぞれに形成され
た燃料排出通路１３９，１４０を介して低圧燃料通路１
１２に連通している。

【００３４】ボール１３３の下方において、第２ボディ
１０２にはバネ室１４１が設けられ、同バネ室１４１内
には押圧ピン１４２が配設されると共に、その押圧ピン
１４２を付勢する圧縮コイルバネ１４３が配設されてい
る。押圧ピン１４２の上端面はボール１３３に接してお
り、圧縮コイルバネ１４３のバネ力によりボール１３３
を常に図の上方に押し上げている。バネ室１４１は連通
路１４４を介して高圧燃料通路１１１に連通しており、
ボール１３３には下方から高圧燃料の圧力（コモンレー
ル圧）が作用する。また、ボール室１３２には燃料通路
１４５の一端が開口している。

【００３５】かかる構成において、圧縮コイルバネ１４
３によりボール１３３が押し上げられることで、上側シ
ート面１３４にボール１３３が着座する（図示の状
態）。このとき、ボール室１３２と燃料リーク室１３７
との連通が遮断される一方、ボール室１３２とバネ室１
４１とが連通され、バネ室１４１内のコモンレール圧相
当の高圧燃料がボール室１３２を介して燃料通路１４５
側に導入される。なお、上側シート面１３４に着座した
ボール１３３には、ボール１３３のシート面積に相当す
る高圧燃料による力と圧縮コイルバネ１４３の力とが上
向きに付勢される。

【００３６】また、小径ピン１３６が下方に移動する
と、圧縮コイルバネ１４３のバネ力に抗してボール１３
３が上側シート面１３４から離れると共に下側シート面
１３５に着座する。このとき、ボール室１３２とバネ室
１４１との連通が遮断される一方、ボール室１３２と燃
料リーク室１３７とが連通され、燃料リーク室１３７が
燃料通路１４５に導通される。

【００３７】こうして、ボール１３３の位置が切り替え
られることにより、ボール室１３２及び燃料通路１４５
と、燃料リーク室１３７と、バネ室１４１との間の連通
状態が切り替えられ、三方弁としての機能を呈すること
となる。

【００３８】ここで、小径ニードル１２８の直径と小径
ピン１３６の摺動部１３６ａの直径とが一致することは
既述したが、更にそれに加え、上側シート面１３４にお
けるボール１３３のシート部分の直径と下側シート面１
３５におけるボール１３３のシート部分の直径も一致す
る。すなわち、小径ニードル１２８の直径、小径ピン１
３６の摺動部１３６ａの直径、上側シート面１３４のシ
ート径、及び下側シート面１３５のシート径は何れも概
ね等しい。これは、ボール１３３の上下方向に加わる力
のバランスを取るべく設定されるものであり、その詳細
は後述する。

【００３９】オリフィスプレート１０４には、前記第２
ボディ１０２の燃料通路１４５に連通する燃料通路１４
６が設けられ、その途中にはオリフィス１４７が設けら
れている。

【００４０】第３ボディ１０３には、コマンドピストン
１５１が摺動可能に且つ油密に収容され、コマンドピス
トン１５１の上端面と第３ボディ１０３とオリフィスプ
レート１０４とで囲まれた空間に制御室１５２が形成さ
れている。制御室１５２には、オリフィス１４７及び燃
料通路１４６を通じてボール室１３２から高圧燃料が導
入される。かかる場合、制御室１５２の燃料圧はボール
１３３のシート位置に応じて制御され、制御室１５２の
燃料圧の大きさに応じてコマンドピストン１５１が上下
何れかの方向に移動する。

【００４１】第３ボディ１０３の下部には低圧室１５３
が設けられ、その低圧室１５３内には上下一対のバネ受
け１５４，１５５に挟まれるようにして圧縮コイルバネ
１５６が配設されている。低圧室１５３は、燃料排出通
路１５７を通じて低圧燃料通路１１２に連通している。

【００４２】ニードルボディ１０５にはノズルニードル
１６１が摺動可能に且つ油密に収容されており、そのノ
ズルニードル１６１は圧縮コイルバネ１５６により図の
下方に付勢されている。ノズルニードル１６１の上端は
コマンドピストン１５１の下端面に接し、同下端はニー
ドルボディ１０５に設けられたシート面１６２と相対し
ている。ニードルボディ１０５の先端部には複数の噴孔
１６３が設けられている。また、ニードルボディ１０５
には、高圧燃料通路１１１に連通する連通路１６４が設
けられ、この連通路１６４を介して高圧室１６５にコモ
ンレール圧相当の高圧燃料が導入される。そして、この
高圧室１６５からニードルボディ１０５の先端部に高圧
燃料が供給される。

【００４３】従って、図示する通常の状態では、ノズル
ニードル１６１がシート面１６２に当接して噴孔１６３
が閉じることから、高圧燃料が噴射されることはない。
これに対し、圧縮コイルバネ１５６のバネ力に抗してコ
マンドピストン１５１と共にノズルニードル１６１が後
退（上昇）すると、ノズルニードル１６１がシート面１
６２から離れて噴孔１６３が開き、高圧燃料が噴射され
る。

【００４４】なお本実施の形態において、第１〜第３ボ
ディ１０１〜１０３が「インジェクタボディ」に、小径
ニードル１２８及び小径ピン１３６が「ピストン部材」
に、ボール１３３が「弁体」に、押圧ピン１４２及び圧
縮コイルバネ１４３が「付勢手段」に、変位拡大室１３
０が「燃料導入室」に、それぞれ該当する。また、上側
シート面１３４が「第１のシート面」に、下側シート面
１３５が「第２のシート面」に該当する。更に、オリフ
ィス１４７が「第１の流量制御オリフィス」に、オリフ
ィス１３８が「第２の流量制御オリフィス」に該当す
る。

【００４５】次に、インジェクタ１００の閉弁時並びに
開弁時における三方弁部分の動作と、各部に作用する力
のバランス状態について図４を用いて説明する。図４
は、（ａ）がインジェクタ１００の閉弁状態を示し、
（ｂ）がインジェクタ１００の開弁状態を示す。

【００４６】インジェクタ閉弁状態を示す図４（ａ）に
おいて、ボール１３３は押圧ピン１４２を介して圧縮コ
イルバネ１４３により付勢され、上側シート面１３４に
押し付けられている。この状態では、ボール１３３が圧
縮コイルバネ１４３により上向きに付勢されると共に、
上側シート面１３４のシート部分に燃料圧（コモンレー
ル圧ＰＨ）が作用する。すなわち、ボール１３３には、
圧縮コイルバネ１４３のバネ力Ｆｋと、コモンレール圧
ＰＨ及び上側シート面１３４のシート面積Ａｏｕｔの積
からなる油圧力との合力が上向きに作用する。

【００４７】一方、変位拡大室１３０内にはコモンレー
ル圧相当の高圧燃料が導入され、その高圧燃料により駆
動ピストン１２６が上方向へ、小径ニードル１２８が下
方向へ付勢される。小径ニードル１２８及び小径ピン１
３６には変位拡大室１３０の燃料圧力が作用し、ボール
１３３を下方に押し付けている。そのため、ボール１３
３には、変位拡大室１３０のコモンレール圧ＰＨ及び小
径ニードル１２８の断面積Ａｄの積からなる油圧力が下
向きに作用する。

【００４８】また、燃料リーク室１３７では、比較的小
さな燃料圧（リターン圧ＰＬ）により小径ピン１３６が
上向きに付勢されると共に、ボール１３３が下向きに付
勢されている。従って、リターン圧ＰＬ及び小径ピン１
３６の摺動部１３６ａの断面積Ａｐの積からなる力が小
径ピン１３６に上向きに作用すると共に、リターン圧Ｐ
Ｌ及び上側シート面１３４のシート面積Ａｏｕｔの積か
らなる油圧力がボール１３３に下向きに作用する。

【００４９】このことから、ボール１３３に働く上向き
の力Ｆを数式で表すと、

【００５０】

【数１】となる。上記（１）式によれば、ボール１３３には、圧
縮コイルバネ１４３のバネ力に相当する上向きの力が作
用することが分かる。

【００５１】また、インジェクタ開弁状態を示す図４
（ｂ）において、ボール１３３は小径ニードル１２８及
び小径ピン１３６を介して下方に押され、下側シート面
１３５に押し付けられシールする。このとき、電歪アク
チュエータ１２１の伸長に伴う変位拡大室１３０の圧力
上昇分をΔＰｄとすると、ボール１３３には、圧力（Ｐ
Ｈ＋ΔＰｄ）及び小径ニードル１２８の断面積Ａｄの積
からなる油圧力と、リターン圧ＰＬ及び下側シート面１
３５のシート面積Ａｉｎの積からなる油圧力とが下向き
に作用する。

【００５２】また、ボール１３３には、コモンレール圧
ＰＨ及び下側シート面１３５のシート面積Ａｉｎの積か
らなる油圧力と、リターン圧ＰＬ及び小径ピン１３６の
摺動部１３６ａの断面積Ａｐの積からなる油圧力と、圧
縮コイルバネ１４３のバネ力Ｆｋとが上向きに作用す
る。

【００５３】ボール１３３に働く下向きの力Ｆを数式で
表わすと、

【００５４】

【数２】となる。上記（２）式によれば、変位拡大室１３０の圧
力上昇分ΔＰｄによりボール１３３を下側シート面１３
５に押し付ける力（シート力）が発生することが分か
る。

【００５５】次に、上記の如く構成されるインジェクタ
１００の動作を、図５のタイムチャートを参照しながら
説明する。先ずは、時刻ｔ１以前のインジェクタ１００
の閉弁時において電歪アクチュエータ１２１に印加され
る駆動電圧が０〔Ｖ〕となる場合を考える。この場合、
変位拡大室１３０の燃料圧は概ねコモンレール圧ＰＨに
保たれている。また、ボール１３３は上側シート面１３
４に押し付けられシールする。このとき、燃料リーク室
１３７に高圧燃料がリークすることはなく、燃料リーク
室１３７はリターン圧ＰＬに保たれている。この状態で
は、既述した通り圧縮コイルバネ１４３のバネ力Ｆｋが
ボール１３３に図１の上向きに作用している。

【００５６】またこのとき、ボール１３３が下側シート
面１３５から離れているためにバネ室１４１内の高圧燃
料がボール室１３２に導入され、更にその高圧燃料が燃
料通路１４５及び１４６を介して制御室１５２に導入さ
れるため、ボール室１３２及び制御室１５２がコモンレ
ール圧ＰＨに保たれる。そして、コマンドピストン１５
１の断面積がノズルニードル１６１の断面積よりも大き
いことから、大きな燃料圧力がノズルニードル１６１に
下向きに働き、下向きの圧縮コイルバネ１５６のバネ力
と合いまって、ノズルニードル１６１がシート面１６２
に押し付けられてシールされる。これにより、インジェ
クタ１００の閉弁状態が保持される。

【００５７】一方、時刻ｔ１において、インジェクタ１
００の開弁信号に応じて電歪アクチュエータ１２１に所
定値電圧が印加されると、圧電効果により電歪アクチュ
エータ１２１が伸びて駆動ピストン１２６が下方に変位
し、変位拡大室１３０内の圧力が上昇する。するとそれ
に伴い、小径ニードル１２８が下方に変位する。このと
き、駆動ピストン１２６の断面積と小径ニードル１２８
の断面積との比からなる変位拡大率に応じて駆動ピスト
ン１２６の変位量が拡大され、それが小径ニードル１２
８の変位量となる。

【００５８】ボール１３３は、小径ニードル１２８及び
小径ピン１３６を介して下方に押され、下側シート面１
３５に押し付けられシールする。また、ボール１３３が
上側シート面１３４から離れるため、燃料リーク室１３
７がボール室１３２と導通し、燃料リーク室１３７の圧
力が一旦上昇する。ボール室１３２と制御室１５２の圧
力は、燃料リーク室１３７側への高圧燃料のリークに伴
い低下する。その後、オリフィス１３８及び１４７の流
量抵抗に応じて制御室１５２、ボール室１３２及び燃料
リーク室１３７の圧力が低下していく。なおこの状態で
は、前記（２）式から分かるように、変位拡大室１３０
の圧力上昇分ΔＰｄにより「ΔＰｄ×Ａｄ−Ｆｋ」の力
がボール１３３に図１の下向きに作用し、当該ボール１
３３のシート力が発生する。

【００５９】ノズルニードル１６１には、コマンドピス
トン１５１の断面積及び制御室１５２の圧力の積からな
る油圧力と圧縮コイルバネ１５６のバネ力とを合わせた
力が下向きに作用すると共に、高圧室１６５内の高圧燃
料により発生する力が上向きに作用しており、下向きの
力が上向きの力を下回れば、ノズルニードル１６１が開
弁位置に移動する。すなわち、制御室１５２の圧力が充
分低下する時刻ｔ２では、ノズルニードル１６１に働く
下向きの力が上向きの力よりも小さくなり、ノズルニー
ドル１６１が上昇し始める。これにより、インジェクタ
１００が開弁し、噴孔１６３より燃料が噴射される。

【００６０】時刻ｔ２以後、ノズルニードル１６１が上
昇速度を増し、ある一定の速度で上昇すると、制御室１
５２、ボール室１３２及び燃料リーク室１３７の圧力が
釣り合い、それら各圧力がほぼ一定のまま保持される。

【００６１】その後、時刻ｔ３では、閉弁信号に従い電
歪アクチュエータ１２１の印加電圧が０〔Ｖ〕に戻り、
電歪アクチュエータ１２１が元の長さに縮むと、変位拡
大室１３０の圧力が元のコモンレール圧ＰＨに戻る。そ
のため、小径ニードル１２８に働く下向きの油圧力が減
少し、小径ニードル１２８及び小径ピン１３６と共にボ
ール１３３が上昇し、上側シート面１３４に当接するま
で移動する。このとき、ボール室１３２と燃料リーク室
１３７との間が遮断されるため、燃料リーク室１３７内
の圧力はオリフィス１３８の流量抵抗に応じて徐々に低
下し、やがてリターン圧ＰＬまで低下する。

【００６２】また、ボール室１３２はバネ室１４１と連
通するため、コモンレール圧ＰＨまで上昇する。制御室
１５２にはオリフィスプレート１０４のオリフィス１４
７を通じて高圧燃料が流入し、その圧力はコモンレール
圧ＰＨまで上昇するが、制御室１５２の圧力により生じ
る下向きの力によりノズルニードル１６１が下方に加速
され、ある一定の速度に達すると、制御室１５２の圧力
も釣り合う圧力に保たれる。

【００６３】ノズルニードル１６１は、制御室１５２の
圧力上昇に伴い下降に転じる。その後、時刻ｔ４では、
ノズルニードル１６１の先端部がシート面１６２に当接
する。これにより、インジェクタ１００が閉弁し、噴孔
１６３からの燃料噴射が停止される。時刻ｔ４以後、制
御室１５２の圧力はコモンレール圧ＰＨまで上昇する。

【００６４】以上の通り本実施の形態のインジェクタ１
００は三方弁構造を成すので、既存の二方弁構造のイン
ジェクタと比べて、インジェクタの開弁速度が任意に設
定できると共に、その設計自由度が広がるという利点を
持つ。二方弁との違いを、図６を用いて簡単に説明す
る。

【００６５】すなわち、図６（ａ）に示す二方弁構造の
インジェクタでは、二方弁Ａ１が図のｖ１の状態（閉じ
位置）にある時、流入側オリフィスＡ２を介して制御室
Ａ３に高圧燃料が導入される（図示の状態）。また、二
方弁Ａ１が図のｖ２の状態（開き位置）に変化すると、
制御室Ａ３内の高圧燃料が流出側オリフィスＡ４を介し
て低圧側にリークされる。これにより、コマンドピスト
ンＡ５が上方に移動する。この図６（ａ）の構成では、
周知の通り二方弁開弁時にも流入側オリフィスＡ２から
高圧燃料が流入し、所謂スイッチングリークが多くな
る。それ故、流入側及び流出側オリフィスＡ２，Ａ４を
大きくするには制限ができ、インジェクタの応答性が十
分に上げられないといった問題がある。

【００６６】一方、図６（ｂ）に示す三方弁構造のイン
ジェクタでは、三方弁Ｂ１が図のｖ３の状態にある時、
流入側オリフィスＢ２（但し、流出時にも使う）を介し
て制御室Ｂ３に高圧燃料が導入される。また、三方弁Ｂ
１が図のｖ４の状態に変化すると、制御室Ｂ３内の高圧
燃料が流入側オリフィスＢ２及び流出側オリフィスＢ４
を介して低圧側にリークされる。これにより、コマンド
ピストンＢ５が上方に移動する。この図６（ｂ）の構成
では、燃料リーク時において、高圧側と制御室Ｂ３との
間が遮断されると共に低圧側と制御室Ｂ３とが連通され
るので、図６（ａ）とは異なり、高圧側と低圧側とが導
通されることはなく、スイッチングリークが小さく抑え
られる。

【００６７】以上詳述した本実施の形態のインジェクタ
１００によれば、以下に示す効果が得られる。（イ）上側シート面１３４におけるボール１３３のシー
ト面積（直径）と、下側シート面１３５におけるボール
１３３のシート面積（直径）と、小径ニードル１２８及
び小径ピン１３６の断面積（直径）とがほぼ一致するの
で、高圧燃料によりボール１３３に働く上向き及び下向
きの力がバランスし、力の均衡が保たれる。また、電歪
アクチュエータ１２１の伸長によりボール１３３が下側
シート面１３５に当接する際、アクチュエータ伸長以前
の力のバランス状態に対し当該アクチュエータ伸長分の
力を加えた力でボール１３３が移動するので、電歪アク
チュエータ１２１に要求される駆動力は当該アクチュエ
ータの伸長分だけで良く、その駆動力が自ずと小さくな
る。その結果、コモンレール圧相当の高圧燃料が作用す
るボール１３３の移動に際し、電歪アクチュエータ１２
１に要求される駆動力が小さくなり、電歪アクチュエー
タ１２１が小型化できる。電歪アクチュエータ１２１が
小型化できれば、インジェクタ１００の小型化も実現で
きる。これにより、省電力化やコスト低減の効果も得ら
れる。

【００６８】（ロ）上側及び下側シート面１３４，１３
５を設けて三方弁構造としたので、制御室１５２を減圧
する際（高圧燃料を低圧側にリークする際）にスイッチ
ングリークが生じることはなく、インジェクタ１００の
応答性が確保される。

【００６９】（ハ）小径ニードル１２８の外周摺動面の
クリアランスを駆動ピストン１２６の外周摺動面のクリ
アランスよりも大きくしたので、小径ニードル１２８の
外周クリアランスを通って高圧燃料が変位拡大室１３０
に導入され、当該変位拡大室１３０は常に所望の高圧状
態（コモンレール圧）で保持される。この場合、特別な
調圧機構を必要とせず、構成が簡素になる。

【００７０】（ニ）電歪アクチュエータ１２１の伸長に
伴い駆動ピストン１２６を変位させ、その変位量を変位
拡大室１３０を介して小径ニードル１２８及び小径ピン
１３６に伝えるので、電歪アクチュエータ１２１の伸長
量が比較的小さくてもそれが拡大され、結果として電歪
アクチュエータ１２１がより一層小型化できる。

【００７１】（ホ）オリフィス１３８，１４７を各々独
立して設定することができ、そのオリフィス径を調節す
ることにより、制御室１５２に流入又は流出する時間当
たりの燃料量が制御できる。その結果、インジェクタ１
００の設計自由度が広がり、流量制御範囲や応答速度が
容易に且つ任意に調整できるようになる。

【００７２】（第２の実施の形態）次に、本発明におけ
る第２の実施の形態を説明する。以下には第１の実施の
形態との相違点を中心に説明する。

【００７３】図７は、本実施の形態におけるインジェク
タ２００の構成を示す断面図である。また、図８には、
インジェクタ２００の要部構成を拡大して示す。但し、
前記図１のインジェクタ１００と同等である部材につい
ては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化す
る。

【００７４】始めに前記図１のインジェクタ１００との
違いについて略述すれば、その違いとして、・第１〜第３ボディ１０１〜１０３及びオリフィスプレ
ート１０４に代えて、インジェクタボディとしての上側
ボディ２０１及び下側ボディ２０２を設ける、・変位拡大室１３０の調圧機構としてリリーフ弁２０４
を設ける、・ボール下方の「付勢手段」を省略し、ボールに働く上
向きの力は油圧力のみとする、といった構成を有する。

【００７５】図７において、駆動ピストン１２６及び小
径ニードル１２８は相対向して上側ボディ２０１に配設
され、その間に変位拡大室１３０が設けられている。駆
動ピストン１２６及び小径ニードル１２８にはそれぞれ
環状溝１２６ａ，１２８ａが形成されている。小径ニー
ドル１２８の環状溝１２８ａには連通路１２９を介して
コモンレール圧相当の高圧燃料が導入されるのに対し、
駆動ピストン１２６の環状溝１２６ａには連通路２０３
及びリリーフ弁２０４を介してコモンレール圧よりも僅
かに低圧の燃料が導入される。この場合、各環状溝１２
６ａ，１２８ａに導入された燃料は、駆動ピストン１２
６及び小径ニードル１２８のそれぞれの外周クリアラン
スを通って変位拡大室１３０に導入される。

【００７６】リリーフ弁２０４について図８を用いて詳
しく説明する。上側ボディ２０１にはその下端面に開口
する凹部２０５が形成され、該凹部２０５には、シート
付ブロック２０６、ボール２０７、ボール押え２０８及
び圧縮コイルバネ２０９が配設されている。シート付ブ
ロック２０６の通路２０６ａ内の高圧燃料は、ボール２
０７及びボール押え２０８の外周クリアランスを通って
その上部にも導入される。ボール２０７には、ボール押
え２０８を介して上方より圧縮コイルバネ２０９のバネ
力が作用すると共に、上下双方から燃料圧が作用する。

【００７７】従って、変位拡大室１３０は、コモンレー
ル圧相当の環状溝１２８ａと、コモンレール圧に対して
圧縮コイルバネ２０９のバネ力相当の圧力だけ低い圧力
の環状溝１２６ａとに挟まれることとなり、双方の圧力
の中間の圧力で保持される。この場合、圧縮コイルバネ
２０９のバネ力の調整により、変位拡大室１３０の圧力
はコモンレール圧とほぼ等しい圧力に設定される。

【００７８】また、同じく図８において、下側ボディ２
０２には、上側ホルダ２１１及び下側ホルダ２１２から
なる三方弁ホルダ２１３が螺着され、上側及び下側ホル
ダ２１１，２１２の間に設けられるボール室２１４には
ボール２１５が収容されている。上側ホルダ２１１には
円錐状をなす上側シート面２１６が形成され、下側ホル
ダ２１２には同じく円錐状をなす下側シート面２１７が
形成されている。ボール２１５は、上側シート面２１６
に当接する位置と下側シート面２１７に当接する位置と
の間で移動する。

【００７９】上側ホルダ２１１には小径ピン２１８が摺
動可能に配設されている。小径ピン２１８は圧縮コイル
バネ２１９により常に上方に付勢され、その上端面は小
径ニードル１２８に接している。小径ピン２１８の摺動
径は小径ニードル１２８の径と一致している。

【００８０】ボール室２１４には燃料通路２２１，２２
２を介してコモンレール圧相当の高圧燃料が導入され、
この高圧燃料によりボール２１５が上側シート面２１６
に当接するよう付勢されている。また、ボール室２１４
は、オリフィス２２３、燃料通路２２４，２２５を介し
て制御室１５２に連通している。

【００８１】上記構成において、高圧燃料によりボール
２１５が押し上げられることで、上側シート面２１６に
ボール２１５が着座する（図示の状態）。このとき、ボ
ール室２１４と燃料リーク室１３７との連通が遮断さ
れ、高圧燃料がボール室２１４、オリフィス２２３、燃
料通路２２４，２２５を介して制御室１５２に導入され
る。

【００８２】また、電歪アクチュエータ１２１の伸長に
伴い、小径ピン２１８が圧縮コイルバネ２１９のバネ力
に抗して下方に移動すると、ボール２１５が上側シート
面２１６から離れると共に下側シート面２１７に着座す
る。このとき、ボール室２１４への高圧燃料の導入が停
止されると共に、ボール室２１４内の高圧燃料が燃料リ
ーク室１３７へリークし、結果として制御室１５２の圧
力が低下する。

【００８３】前記図１の構成と同様に本インジェクタ２
００においても、小径ニードル１２８及び小径ピン２１
８の断面積（直径）と、上側シート面２１６におけるボ
ール２１５のシート面積（直径）と、下側シート面２１
７におけるボール２１５のシート面積（直径）とがほぼ
一致しており、高圧燃料によりボール２１５に働く上向
き及び下向きの力がバランスするよう構成されている。

【００８４】なお第２の実施の形態において、小径ニー
ドル１２８及び小径ピン２１８が「ピストン部材」に、
ボール２１５が「弁体」に、それぞれ該当する。また、
上側シート面２１６が「第１のシート面」に、下側シー
ト面２１７が「第２のシート面」に該当する。更に、オ
リフィス２２３が「第１の流量制御オリフィス」に該当
する。

【００８５】以上第２の実施の形態によれば、上述した
第１の実施の形態と同様に、高圧燃料によりボール２１
５に働く上向き及び下向きの力がバランスし、力の均衡
が保たれる。その結果、電歪アクチュエータ１２１の小
型化、インジェクタ１００の小型化が実現できる。

【００８６】また、高圧燃料を導入する２つの環状溝１
２６ａ，１２８ａで変位拡大室１３０を挟み、一方をリ
リーフ弁２０４により僅かに低圧としたので、変位拡大
室１３０の圧力を所望のコモンレール圧にほぼ等しく保
つことができる。この場合、前記図１の構成（第１の実
施の形態）とは異なり、小径ニードル１２８のクリアラ
ンスを大きくする必要がないので、燃料リーク量が低減
できるといった利点を併せ持つ。

【００８７】（第３の実施の形態）本実施の形態におけ
るインジェクタは基本的に前記図７の構成を用い、変位
拡大室１３０内をコモンレール圧とするための構成及び
その周辺構造のみが相違する。本インジェクタについ
て、前記図７との相違点を拡大して示す図９を参照して
説明する。

【００８８】図９において、上側ボディ２０１には、駆
動ピストン１２６を摺動可能に収容するピストンホルダ
３０１と、小径ニードル１２８を摺動可能に収容するニ
ードルホルダ３０２とが配設されている。これら各ホル
ダ３０１，３０２は油密な状態で固定されている。な
お、前記図７とは異なり、駆動ピストン１２６及び小径
ニードル１２８は環状溝を持たない。

【００８９】ニードルホルダ３０２には、高圧燃料通路
３０３，１１１に連通する通路３０４が形成され、他
方、ピストンホルダ３０１には、ニードルホルダ３０２
の前記通路３０４に連通する通路３０５が形成されてい
る。ニードルホルダ３０２の通路３０４の途中には、逆
止弁として機能するチェック弁３０６が配設されてい
る。

【００９０】チェック弁３０６について詳しくは、図１
０に示されるように、ニードルホルダ３０２に円錐シー
ト面３０７が形成され、その円錐シート面３０７に対向
して半球状の弁体３０８が配設されている。弁体３０８
は、円錐シート面３０７とピストンホルダ３０１の下面
との間で概ね１０μｍ上下動可能となっている。

【００９１】従って、弁体３０８はその上側の平坦面が
受圧面となって変位拡大室１３０の圧力を受け、変位拡
大室１３０の圧力が通路３０４側の燃料圧（コモンレー
ル圧）よりも低下すると、その燃料圧により弁体３０８
が上方へ付勢される。よって、高圧燃料が円錐シート面
３０７と弁体３０８との隙間を通って変位拡大室１３０
内に導入される。また、駆動ピストン１２６の下方への
移動に伴い、変位拡大室１３０の圧力が上昇した場合に
は、その上昇した燃料圧により弁体３０８が下方へ付勢
され、弁体３０８の球面が円錐シート面３０７に着座し
シール状態で保持される。これにより、変位拡大室１３
０の圧力低下が防止される。

【００９２】但し、チェック弁３０６としては、勿論、
円錐シート面３０７及び半球状の弁体３０８からなる構
成以外のものでも良い。例えば、通路３０４を閉じる位
置と同通路３０４を開く位置との間で移動するプレート
材を用いたチェック弁（逆止弁）であっても良い。

【００９３】図９の説明に戻り、ピストンホルダ３０１
及びニードルホルダ３０２には各々、駆動ピストン１２
６及び小径ニードル１２８に平行に且つそれらを囲む位
置に、複数個の高圧孔３１１，３１２が設けられてい
る。各高圧孔３１１，３１２には図示しない高圧燃料通
路を通じてコモンレール圧相当の高圧燃料が導入され
る。

【００９４】要するに、変位拡大室１３０に導入される
燃料は高圧であるので、それが原因で変位拡大室１３０
の径が拡大し、駆動ピストン１２６及び小径ニードル１
２８の外周クリアランスが拡張されるおそれがある。か
かる場合、変位拡大室１３０と同じ高圧燃料を高圧孔３
１１，３１２に導入することにより、駆動ピストン１２
６及び小径ニードル１２８の外周クリアランス拡張が防
止される。従って、変位拡大室１３０からの高圧燃料の
リーク量が低減される。

【００９５】なお、高圧燃料の導入路として、上記高圧
孔３１１，３１２以外に、高圧燃料通路に連通する溝を
設けても良く、こうした構成であっても同様の効果を発
揮する。また、既述の図１や図７の構成においても高圧
孔３１１，３１２のような構成を付加しても良い。

【００９６】本第３の実施の形態では既述の効果以外
に、次の効果を奏する。つまり、高圧燃料を導入する通
路の途中に、変位拡大室１３０の内外の圧力差に応じて
開閉するチェック弁３０６を設けたので、変位拡大室１
３０の圧力を所望のコモンレール圧にほぼ等しく保つこ
とができる。

【００９７】また、変位拡大室１３０を囲むようにし
て、高圧孔３１１，３１２を複数箇所に設けたので、変
位拡大室１３０からの高圧燃料のリークが防止される。
それ故、変位拡大室１３０の圧力が不意に低下し、結果
として小径ニードル１２８のリフト量が変化してしまう
といった不都合が回避される。

【００９８】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。例えば図１の構成において、変位拡大室１
３０を挟む駆動ピストン１２６と小径ニードル１２８の
うち、小径ニードル１２８に環状溝１２８ａを形成する
と共に同ニードル１２８の外周クリアランスを通じて高
圧燃料を変位拡大室１３０に導入したが、それとは逆
に、駆動ピストン１２６に環状溝を形成すると共に同ピ
ストン１２６の外周クリアランスを通じて高圧燃料を変
位拡大室１３０に導入する構成としても良い。

【００９９】また、図７の構成において、駆動ピストン
１２６の環状溝１２６ａにコモンレール圧相当の高圧燃
料を導入すると共に、小径ニードル１２８の環状溝１２
８ａにそれよりも僅かに低い高圧燃料を導入する、とい
う構成にしても良い。

【０１００】但し、仮に変位拡大室１３０内に気体（エ
ア等）が混入した場合を想定すると、該混入したエアが
高圧燃料と共に変位拡大室１３０から排出される構成で
あるのが望ましく、図１や図７の構成では、駆動ピスト
ン１２６の外周クリアランスを通って高圧燃料が上方へ
流出するので、エアが抜け易いと言える。

【０１０１】上記実施の形態では、前記図１において、
上側シート面１３４におけるボール１３３のシート面積
（直径）と、下側シート面１３５におけるボール１３３
のシート面積（直径）と、小径ニードル１２８の断面積
（直径）とをほぼ一致させたが、このうち少なくとも、
上側シート面１３４におけるボール１３３のシート面積
（直径）と、小径ニードル１２８の断面積（直径）とだ
けをほぼ一致させる構成としても良い。かかる構成にお
いても、既存の構成と比べて電歪アクチュエータの小型
化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インジェクタの断面構造とコモンレール式燃料
噴射装置の概要を示す構成図。

【図２】インジェクタの構成を拡大して示す断面図。

【図３】インジェクタの構成を拡大して示す断面図。

【図４】インジェクタの閉弁時及び開弁時における力の
バランス状態を説明するための図。

【図５】インジェクタの動作を示すタイムチャート。

【図６】二方弁インジェクタと三方弁インジェクタとの
違いを示す説明図。

【図７】第２の実施の形態においてインジェクタの構成
を示す断面図。

【図８】第２の実施の形態においてインジェクタの要部
を拡大して示す断面図。

【図９】第３の実施の形態においてインジェクタの要部
を拡大して示す断面図。

【図１０】チェック弁の構成を詳しく示す断面図。

【符号の説明】

１０…コモンレール、１００…インジェクタ、１０１〜
１０３…第１〜第３ボディ、１２１…電歪アクチュエー
タ、１２６…駆動ピストン、１２８…小径ニードル、１
２８ａ…環状溝、１３２…ボール室、１３３…ボール、
１３４…上側シート面、１３５…下側シート面、１３６
…小径ピン、１３８…オリフィス、１４２…押圧ピン、
１４３…圧縮コイルバネ、１４７…オリフィス、１５１
…コマンドピストン、１５２…制御室、１６１…ノズル
ニードル、２００…インジェクタ、２０１…上側ボデ
ィ、２０２…下側ボディ、２０４…リリーフ弁、２１８
…小径ピン、２１５…ボール、２１６…上側シート面、
２１７…下側シート面、２２３…オリフィス、３０６…
チェック弁、３１１，３１２…高圧孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大島健司愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者有川文明愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者小島昭和愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 BA63 CC06T CC08U CC14 CC64T CC68T CC69 CC70 CE27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電歪アクチュエータの伸長動作に伴い、イ
ンジェクタボディに摺動可能に配設されたピストン部材
を介して弁体を移動させ、その弁体の移動により、コマ
ンドピストンの背後に設けられた制御室の圧力を一時的
に減圧してノズルニードルを開位置に移動させ、高圧燃
料をエンジンに噴射供給するインジェクタであって、制御室に高圧燃料を導入すべく、制御室と低圧リーク側
との間を遮断する第１のシート面に少なくとも高圧燃料
により弁体を押圧する一方、制御室の圧力を減圧すべ
く、弁体を第１のシート面から離間させる方向に同じく
高圧燃料によりピストン部材を押圧する構成とし、第１
のシート面で弁体がシートされる部位の径とピストン部
材の径とをほぼ一致させたことを特徴とするインジェク
タ。
【請求項２】電歪アクチュエータの伸長に伴い弁体が移
動した時に当該弁体を第２のシート面に当接させ、制御
室への高圧燃料の導入を停止させるインジェクタであ
り、第２のシート面で弁体がシートされる部位の径とピ
ストン部材の径とをほぼ一致させた請求項１に記載のイ
ンジェクタ。
【請求項３】電歪アクチュエータの伸長方向とは逆向き
に弁体又はピストン部材を付勢する付勢手段を備える請
求項１又は２に記載のインジェクタ。
【請求項４】電歪アクチュエータとピストン部材との間
においてインジェクタボディに摺動可能に別のピストン
を配設し、該別のピストンとピストン部材との間に、高
圧燃料を導入する燃料導入室を設けると共にピストン部
材又は別のピストンの何れか一方の外周面に高圧燃料の
導入溝を設け、燃料導入室から導入溝までの間における
ピストン部材又は別のピストンの外周摺動面のクリアラ
ンスを、他側の外周摺動面のクリアランスよりも大きく
した請求項１〜３の何れかに記載のインジェクタ。
【請求項５】電歪アクチュエータとピストン部材との間
においてインジェクタボディに摺動可能に別のピストン
を配設し、該別のピストンとピストン部材との間に、高
圧燃料を導入する燃料導入室を設けると共にピストン部
材及び別のピストンの各々の外周面に高圧燃料の導入溝
を設け、ピストン部材又は別のピストンの何れかの導入
溝の燃料圧を、前記高圧燃料の圧力よりも僅かに低くし
た請求項１〜３の何れかに記載のインジェクタ。
【請求項６】弁体とは逆側のピストン部材の端面に、高
圧燃料を導入する燃料導入室を設けると共に、該燃料導
入室への高圧燃料の導入通路の途中に、当該燃料導入室
の内外の圧力差に応じて開閉するチェック弁を設けた請
求項１〜３の何れかに記載のインジェクタ。
【請求項７】請求項４〜６の何れかに記載のインジェク
タにおいて、燃料導入室を囲むようにして、高圧燃料を導入する高圧
導入路を複数箇所に設けたインジェクタ。
【請求項８】ピストン部材よりも径の大きな大径ピスト
ンを当該ピストン部材に対向して設けると共に、その両
部材の間に高圧燃料を導入するための燃料導入室を設
け、電歪アクチュエータの伸長に伴い大径ピストンを変
位させてその変位量を燃料導入室を介してピストン部材
に伝える構成とした請求項１〜３の何れかに記載のイン
ジェクタ。
【請求項９】制御室に通じる通路の途中に第１の流量制
御オリフィスを設けると共に、弁体が第１のシート面か
ら離れて制御室から高圧燃料がリークする通路の途中に
第２の流量制御オリフィスを設けた請求項１〜８の何れ
かに記載のインジェクタ。
【請求項１０】高圧燃料を蓄えるためのコモンレールを
備えるコモンレール式燃料噴射装置に適用され、コモン
レールから前記制御室に高圧燃料を導入し、コモンレー
ル圧相当の高圧燃料によりノズルニードルの開閉を行
い、先端部に設けた噴孔から高圧燃料を噴射する請求項
１〜９の何れかに記載のインジェクタ。