JP2001241370A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス中に排出される有害物質の低減およ
び燃費向上の可能な燃料噴射装置を提供する。 【構成】 先行してリフトするニードル（アウターニー
ドル１）が所定のリフト（ＨＤｏ）すると、先行ニード
ルが後発してリフトするニードル（インナーニードル
８）を持上げリフトさせる係止機構部を有した燃料噴射
弁において、係止機構部を第１の弁座１６近傍にコンパ
クトに構成させた。具体的にはインナーニードル８の直
径に対する軸方向長さの比率（Ｌ／Ｄ）を小さく設計で
き強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射弁の小型化への
対応が可能とした。この燃料噴射弁を用いると、燃料の
噴霧分布が拡大する。また、初期噴射率を低減しつつ初
期噴射圧を上昇可能で、燃焼効率が高くなりＮＯｘや煤
等のパティキュレートの発生を低減するとともに燃費が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば燃料を直接
筒内に噴射するための内燃機関（以下、「内燃機関」を
エンジンと言う）用の燃料噴射弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジン等において
は、環境保護の観点から排気ガス中に含まれる有害成分
の低減、さらに燃費向上を達成するために燃料噴射によ
る噴霧を最適化し、これを達成することが望まれてい
る。具体的には、例えば噴射初期には噴射率を低下さ
せ、噴射中期には噴射率を増加させる。これは着火遅れ
期間中の噴射量を抑制し、ＮＯｘ生成量を低減させて、
かつ噴射中期の噴射率を増加し短期間に必要燃料を噴射
させることで燃焼を活発化させ、排気ガス中に含まれる
有害成分のひとつである黒煙の排出量を低減することが
可能である。

【０００３】このような燃料噴射の最適化を目的とした
燃料噴射弁として、例えばニードルリフトを低減し、シ
ート絞り、つまり実噴射圧力を低下させた状態で噴射さ
せる手法が数多く提案されている。しかし、この手法で
は充分な排気浄化効果は得られない。

【０００４】これを改善する方法として、ニードルを２
本設けて各ニードルによって開閉する噴孔を有する噴射
弁が提案されている。これを目的とした燃料噴射弁とし
て、蓄圧式燃料噴射弁では特開平９−３２６８７号公報
に開示されているのが知られている。

【０００５】特開平９−３２６８７号公報に開示されて
いる燃料噴射弁は、例えば図１２に示す構成からなる。
図１２中の第２のノズルニードル６２５は中空円筒状の
第１のノズルニードル６２０に往復移動可能に収容され
ている。図示しない第１の圧力制御室内の高圧燃料が排
出されると、第１のノズルニードル６２０はリフトし、
コモンレールから供給された高圧燃料が第１の噴孔６３
１から噴射される。第１のノズルニードル６２０のリフ
ト途中でシム６３５が第２のノズルニードル６２５の端
面６２７ａに係止されると、第２のノズルニードル６２
５は第１のノズルニードル６２０とともにリフトし、第
１の噴孔６３１に加えて第２の噴孔６３２からも燃料が
噴射される。第１のノズルニードル６２０のリフトに応
じて第２のノズルニードル６２５がリフトするので、燃
料の噴霧分布が拡大する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１２の従来
の提案にある燃料噴射弁の構成では、第１のノズルニー
ドル６２０が第２のノズルニードル６２５を持上げる部
位である第２のノズルニードル６２５の端面６２７ａが
第１シート部６１１よりかなり上流に設けられ、第２の
ノズルニードル６２５を閉弁付勢するスプリング６２９
がディスタンスピース６１３内にある。ディスタンスピ
ース６１３は、第１のノズルニードル６２０と第２のノ
ズルニードル６２５を内部軸方向の設けたノズルボディ
６１１の上部に配置させている。つまりスプリング６２
９がノズルボディ６１１の外部にある。

【０００７】従って、第２のノズルニードル６２５の全
長が第１のノズルニードル２０の全長とほぼ等しく、ま
た同軸上にあるため第１のノズルニードル６２０の外形
がφ４〜５ｍｍである場合、第２のノズルニードル６２
５の径はφ１〜３ｍｍとなり、この径内にスプリング６
２９を装着することは困難である。更に、第２のノズル
ニードル６２５が中空ニードルを形成し、かつ全長が長
いので強度上問題である。これを回避するには第１、第
２のノズルニードル径を全体的に大きくする必要がある
が、これでは燃料噴射弁が大型化してしまい、エンジン
への装着が困難となり問題である。

【０００８】本発明は上記事情に基づいて成されたもの
であり、その目的は先行および後発してリフトする両ニ
ードルの強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射弁の小型
化への対応が可能な燃料噴射弁を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１記載の燃料噴射弁によると、
第１のニードルと第２のニードルの２本のニードルを同
軸関係にて往復移動可能に配置させ、先行してリフトす
る一方のニードルのリフトを制御すれば、この一方のニ
ードルのリフトに引き続いて係止機構部が他方のニード
ルをリフトさせる。このように、２本のニードルのリフ
トにより第１の噴孔から第２の噴孔を段階的に開閉でき
る燃料噴射弁の構成とし、後発してリフトする他方のニ
ードルの全長は先行してリフトする一方のニードルより
短い構成とした。つまり、後発してリフトする他方のニ
ードルの軸方向の長さを短く押さえて、ニードルの直径
（Ｄ）に対するニードルの軸方向の長さ（Ｌ）の比率、
Ｌ／Ｄ（以降、単にＬ／Ｄと表記する）を小さく設計で
きることによる強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射弁
の小型化への対応が可能となる。

【００１０】本発明の請求項２記載の燃料噴射弁による
と、アウターニードルとインナーニードルの２本のニー
ドルを備える燃料噴射弁において、両ニードルのうちの
他方のニードルをリフトさせる係止機構部を有し、後発
してリフトする他方のニードルの全長は先行してリフト
する一方のニードルより短い構成とした。つまり、後発
してリフトする他方のニードルの軸方向の長さを短く押
さえて、ニードルの直径（Ｄ）に対するニードルの軸方
向の長さ（Ｌ）の比率、Ｌ／Ｄ（以降、単にＬ／Ｄと表
記する）を小さく設計できることによる強度上の信頼性
向上、並びに燃料噴射弁の小型化への対応が可能とな
る。

【００１１】本発明の請求項３記載の燃料噴射弁による
と、係止機構部を燃料溜まりの燃料下流側に設ける構成
としたことで、後発してリフトする他方のニードルの軸
方向の長さを更に短く押さえて、Ｌ／Ｄを小さく設計で
きることによる強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射弁
の小型化への対応が可能となる。

【００１２】本発明の請求項４および５記載の燃料噴射
弁によると、先行してリフトするニードルがアウターニ
ードルの場合であって、係止機構部を燃料溜り下流側に
形成させた。係止機構部をノズルボディ内部の燃料溜り
下流側に形成したことにより、後発してリフトするイン
ナーニードルを第１の弁座周辺にコンパクトに構成する
ことが可能となり、具体的にはインナーニードルの軸方
向の長さを短く押さえて、Ｌ／Ｄを小さく設計できるこ
とによる強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射弁の小型
化への対応が可能となる。更にインナーニードルを小型
軽量化できたことによるインナーニードルのリフトの作
動応答性が向上する。

【００１３】本発明の請求項６および７記載記載の燃料
噴射弁によると、先行してリフトするニードルがインナ
ーニードルの場合であって、係止機構部を燃料溜り下流
側に形成させた。係止機構部をノズルボディ内部の燃料
溜り下流側に形成したことにより、後発してリフトする
アウターニードルを第１の弁座周辺にコンパクトに構成
することが可能となり、具体的にはアウターニードルの
軸方向の長さを短く押さえて、Ｌ／Ｄを小さく設計でき
ることによる強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射弁の
小型化への対応が可能となる。更にアウターニードルを
小型軽量化できたことにより、アウターニードルのリフ
トの作動応答性が向上する。

【００１４】本発明の請求項８記載の燃料噴射弁による
と、後発してリフトするニードルを閉弁動作させる付勢
力として、燃料溜まりに供給された燃料の圧力を用い
る。この燃料の圧力を閉弁動作させる付勢力として利用
する構成にすると、燃料溜まりとニードル軸方向の反噴
孔方向部は隣接していることから、容易に燃料の圧力を
ニードル軸方向の反噴孔方向部に導き閉弁動作させる付
勢力として利用することができる。これにより、小径な
インナーニードルの場合であっても、確実にインナーニ
ードルの閉弁動作させる付勢力が得られる。また、この
燃料の圧力に加え弾性部材の弾性力を閉弁動作させる付
勢力として付加する構成としてもよい。

【００１５】本発明の請求項９記載の燃料噴射弁による
と、先行してリフトするニードルがインナーニードルで
ある場合、先行してインナーニードルがリフトすること
により、第１の噴孔の燃料下流側より高圧燃料が導かれ
第１の噴孔より燃料が噴射する。よって、第１の噴孔の
上流側と下流側の２箇所に第１の弁座を設ける構成とす
ることにより、インナーニードルがリフトしても第１の
噴孔より燃料が噴射することがない。

【００１６】本発明の請求項１０記載の燃料噴射弁によ
ると、アウターニードルとインナーニードルの２本のニ
ードルを備える燃料噴射弁において、先行してリフトす
る一方のニードルの移動を制御する制御装置を設けるこ
とにより、先行してリフトする一方のニードルは後発し
てリフトする他方のニードルを係止機構部によりリフト
する。従来より多用されている一本のニードルをリフト
させるリフト制御構成そのままの構成で、２段階の燃料
噴射率で燃料を噴射することが可能となり、燃料の噴霧
分布が拡大する。また、初期噴射率を低減しつつ初期噴
射圧を上昇させることができるインナーニードルとアウ
ターニードルが各々に噴孔を開閉する構成なので、初期
噴射時において燃料が良好に微粒化して燃焼室内に噴射
され燃焼効率が高くなる。このため、ＮＯｘや煤等のパ
ティキュレートの発生を低減するとともに燃費が向上す
る。

【００１７】本発明の請求項１１記載の燃料噴射弁によ
ると、アウターニードルとインナーニードルの２本のニ
ードルを備える燃料噴射弁において、先行してリフトす
る一方のニードルを第１の制御手段によりリフト制御
し、次いで、先行してリフトする一方のニードルを第２
の制御手段により更にリフト制御することにより、先行
してリフトする一方のニードルは後発してリフトする他
方のニードルを係止機構部によりリフトさせる。結果と
して、先行してリフトする一方のニードルは第１の制御
手段によりリフト制御され、後発してリフトする他方の
ニードルは第２の制御手段によりリフト制御される。つ
まり、一方のニードルと他方のニードルは制御手段を各
々有しているので、先行してリフトする一方のニードル
の開弁時期、および後発してリフトする他方のニードル
の開弁・閉弁時期を任意に制御できる。つまり、より最
適にエンジンの運転状態により所望される噴射形態に燃
料噴射率を適合可能となり、更にＮＯｘや煤等のパティ
キュレートの発生が低減するとともに燃費を向上するこ
とができる。

【００１８】本発明の請求項１２記載の燃料噴射弁によ
ると、アウターニードルとインナーニードルの２本のニ
ードルを備える燃料噴射弁において、アウターニードル
が先行してリフトし所定のリフト量に達すると、インナ
ーニードルをリフトさせる係止機構部をノズルボディ内
に設ける構成を以下のようにした。アウターニードルの
軸部に孔部を設け、インナーニードルの軸部に係止軸部
を貫通するのみの簡潔な構成により係止機構部を構成し
た。孔部および係止軸部は、アウターおよびインナーニ
ードルの軸部に形成可能であり、噴孔部近傍の軸部に形
成させることで、後発してリフトするインナーニードル
の軸方向の長さを短く押さえて、Ｌ／Ｄを小さく設計で
きることによる強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射弁
の小型化への対応が可能となる。

【００１９】本発明の請求項１３記載の燃料噴射弁によ
ると、収容孔に往復移動可能に収容され、第１の弁座に
着座することにより燃料溜まりと第１の噴孔との連通を
遮断するアッパーニードルと、第２の弁座に着座するこ
とにより燃料溜まりと第２の噴孔との連通を遮断するロ
ワーニードルとを備える燃料噴射弁とした。そして、ロ
ワーニードルをアッパーニードルの噴射側軸端部に配置
させた。また、アッパーニードルとロワーニードルとの
間に設定されて、アッパーニードルが先行してリフトし
所定のリフト量に達すると、ロワーニードルをリフトさ
せる係止機構部とを備えたことを特徴とする。

【００２０】このように、ロワーニードルをアッパーニ
ードルの噴射側軸端部に配置する構成とし、アッパーニ
ードルが先行してリフトし所定のリフト量に達すると、
ロワーニードルをリフトさせる係止機構部を備えたの
で、ロワーニードルを小型化することができて開弁応答
性を向上させる。

【００２１】本発明の請求項１４記載の燃料噴射弁によ
ると、係止機構部は、アッパーニードルの軸方向に配設
されるとともに、一端がアッパーニードルの噴射側軸端
部に拘持される軸部と、軸部がロワーニードルの軸方向
に設けた穴部を貫通し、その貫通した軸部の他端にロワ
ーニードルの噴射側軸端面と係止する係止部とを備え、
アッパーニードルが先行してリフトし所定のリフト量に
達すると、係止部がロワーニードルの噴射側軸端面と係
止して、ロワーニードルをリフトさせることを特徴とす
る。

【００２２】このように、係止機構部をロワーニードル
の軸方向に設けた穴部に軸部を貫通させる構成としたの
で、ロワーニードルの軸方向案内が可能となって、ロワ
ーニードルのリフトが安定する効果がある。

【００２３】本発明の請求項１５記載の燃料噴射弁によ
ると、アッパーニードルとロワーニードルとの間に弾性
部材を設けたことを特徴とする。この弾性部材は、ロワ
ーニードルへの閉弁力を発生させロワーニードルの閉弁
を確実にさせている。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２５】（第１実施形態）本発明の第１実施形態に
よる燃料噴射弁を適応した燃料供給システムの一例を図
４に示す。高圧燃料供給ポンプ１Ａから燃料配管２Ａを
通してコモンレール３Ａに供給される高圧の燃料はコモ
ンレール３Ａ内の蓄圧室で一定の高圧に蓄圧され、燃料
配管４Ａを介して各気筒に配設された燃料噴射弁３１に
供給される。燃料噴射弁３１に供給された燃料のうち余
剰燃料は燃料タンク５Ａにリターンされる。

【００２６】次に、本発明の第１実施形態の燃料噴射弁
を図１、図２及び図３を用いて説明する。図１は、本発
明の第１実施形態による燃料噴射弁のノズル部を示す全
体断面図である。図２は、本発明の第１実施形態による
燃料噴射弁のノズル部を示す部分断面図である。図３
は、本発明の第１実施形態による燃料噴射弁全体を示す
模式的断面図である。

【００２７】先ず、本発明の課題である先行および後発
してリフトする両ニードルの強度上の信頼性向上、並び
に燃料噴射弁の小型化への対応方法について述べる。ア
ウターニードル１とインナーニードル８の２本のニード
ルを備える燃料噴射弁において、アウターニードル１が
先行してリフトし所定のリフト量に達すると、インナー
ニードル８をリフトさせる係止機構部をノズルボディ２
内の内部の第１の弁座１６より上流側に設ける構成とし
た。係止機構部はアウターニードル１の軸部に孔部であ
る調整穴１４を設け、インナーニードル８の軸部に係止
軸部であるリフトピン１５を貫通するという簡潔な構成
とした。

【００２８】このように、係止機構部をノズルボディ２
内に設ける構成により、後発してリフトするインナーニ
ードル８をノズルボディ２内にコンパクトに構成するこ
とが可能となる。具体的には、例えばインナーニードル
８の軸方向の長さを短く押さえて、Ｌ／Ｄを小さく設計
できることによる強度上の信頼性向上、並びに燃料噴射
弁の小型化への対応が可能となる。更にインナーニード
ル８を小型軽量化できたことにより、インナーニードル
８のリフトの作動応答性が向上する。

【００２９】以下、上述した係止機構部を採用した燃料
噴射弁３１の詳細について述べる。燃料噴射弁３１は図
示しないエンジンの各シリンダ毎のエンジンヘッドに挿
入搭載され、エンジンのシリンダとシリンダ内を往復運
動するピストンとの間に形成された燃焼室に向けて燃料
を噴射するように構成されている。燃料噴射弁３１に
は、アウターニードル１のリフトを制御する制御手段を
備えている。制御手段は、制御室２２と制御ピストン２
１により構成され、制御室２２内の燃料圧力を制御する
ことによりアウターニードル１を軸方向に往復動させ、
燃料噴射弁３１の噴射時期および噴射量を調整してい
る。アウターニードル１のリフトに従いリフトするイン
ナーニードルとの関係については、後述する。

【００３０】燃料供給ポンプ１Ａから蓄圧室３Ａを経て
供給される高圧燃料は、燃料入口２７、燃料導入通路２
８を経由して燃料溜まり３に供給され、かつ制御室２２
にも供給される。電磁弁３０の制御により、制御室２２
内の高圧燃料は燃料タンク５Ａに排出可能である。

【００３１】燃料噴射弁３１のノズルボディ２内にはア
ウターニードル１が摺動自在に収容され、摺動部下には
油溜り３、燃料通路４が設けられ、その下流にシート面
５が設けられ、アウターニードル１の内側にインナーニ
ードル８が摺動自在に収容されている。インナーニード
ル上端部９に噴射燃料圧力が加圧可能なように、アウタ
ーニードル１にはニードル内を左右に貫通するバイパス
通路１０、およびインナーニードル８がアウターニード
ル１内を摺動可能でバイパス通路１０に連通する閉弁室
１１を有する。更に、アウターニードル１にはインナー
ニードル８の円筒部１２と摺動可能なガイド部１３、ア
ウターニードル１内を左右に貫通する調整穴１４が連通
している。そしてインナーニードル８内を左右に挿入さ
れるリフトピン１５が調整穴１４内に位置している。調
整穴１４内下端部とリフトピン１５下端部間寸法がイン
ナー無効リフト量（ＨＤ０）を定める。

【００３２】アウターニードル１の先端には、上記シー
ト面５と接触する着座部分が設けられ、このアウターニ
ードル１の着座する部分がシート面５に着座することに
より、シート面５に第１の弁座１６を形成している。こ
のように形成された第１の弁座１６が燃料通路４と第１
の噴孔６との連通を遮断している。

【００３３】インナーニードル８の先端には、上記シー
ト面５と接触する着座部分が設けられ、このインナーニ
ードル８の着座する部分がシート面５に着座することに
より、シート面５に第２の弁座１７を形成している。こ
のように形成された第２の弁座１７が第１の噴孔６と第
２の噴孔７との連通を遮断している。

【００３４】第１の噴孔６は燃料通路４よりも燃料下流
側に設けられ、第２の噴孔７は第１の噴孔６よりも燃料
下流側に設けられている。第１の弁座１６は通路４と第
１の噴孔６との間に設けられ、第２の弁座１７は第１の
噴孔６と第２の噴孔７との間に設けられている。第２の
弁座１７よりも燃料下流側には第２の噴孔７と連通する
サック室３ａが形成されており、インナーニードル８の
リフト時、第２の噴孔７から初期噴射される燃料を一時
的に蓄えている。

【００３５】アウターニードル１の反噴射側端部にはプ
レッシャピン１９を介して制御ピストン２１が形成され
ており、プレッシャピン１９には噴孔閉塞方向に付勢す
る第１ばね２０を備える。

【００３６】制御室２２内の燃料圧力を制御する電磁弁
３０は、電磁コイル２３、制御弁２４、第２ばね２５お
よび制御室２２と燃料タンク５Ａに排出される通路を連
通する出口絞り２６により構成され、制御弁２４により
出口絞り２６の開閉操作を行う。

【００３７】電磁コイル２３への通電オフ時、制御弁２
４は第２ばね２５の付勢力により出口絞り２６部を閉塞
している。そして、制御室２２に高圧燃料が供給され、
アウターニードル１が第１ばね２０により第１の弁座１
６に向けて受ける付勢力と制御室２２内の燃料圧力から
第１の弁座１６に向けて受ける力との和は、燃料溜まり
３内の燃料圧力によりリフト方向に受ける力よりも大き
くなるので、アウターニードル１は第１の弁座１６に着
座している。

【００３８】電磁コイル２３への通電オン時、制御弁２
４は出口絞り２６部を開放し制御室２２内の高圧燃料は
出口絞り２６を経て燃料タンクに排出され、制御室２２
内の燃料圧力が低下することによりアウターニードル１
は第１の弁座１６から離座しリフトする。

【００３９】ここで、アウターニードル１のリフトに従
いリフトするインナーニードル８との関係について説明
する。調整穴１４内下端部とリフトピン１５下端部間寸
法であるインナー無効リフト量（ＨＤ０）のリフト行程
間は、アウターニードル１が第１の弁座１６から離座、
リフトし第１の噴孔６のみから噴射が行われ、初期噴射
率を低減しつつ初期噴射圧を上昇させることができる。

【００４０】ここから、更にアウターニードル１がリフ
トすると調整穴１４内下端部とリフトピン１５下端部が
接触し、インナーニードル８を第２の弁座１７から離座
させる。このインナーニードル８は、僅かでもリフトす
ると高圧燃料がインナーニードル円錐面１８全体に負荷
するため、インナーニードル８は瞬時にリフトし、第２
の噴孔７からも燃料を噴射する。従って、噴射中期の噴
射率を増加できる。

【００４１】アウターニードル１の最大リフト量（ＨＤ
ｍａｘ）は、規制部材２９下端とアウターニードル１の
上端面１ａ間の軸方向寸法で決定される。インナーニー
ドル８のリフト量は（ＨＤｍａｘ−ＨＤ０）となる。こ
のように、２段階の燃料噴射率で燃料を噴射することが
可能となり、燃料の噴霧分布が拡大する。このように一
連の噴射作動において、初期噴射率を低減しつつ初期噴
射圧を上昇させることができるので、初期噴射時におい
て燃料が良好に微粒化して燃焼室内に噴射され燃焼効率
が高くなる。

【００４２】次いで、更にリフトし噴射中期の噴射率を
増加させることで着火遅れ期間中の噴射量を抑制し、Ｎ
Ｏｘ生成量を低減させて、噴射中期の噴射率を増加し短
期間に必要燃料を噴射させることで燃焼を活発化させ、
排気ガス中に含まれる有害成分のひとつである黒煙の排
出量を低減することができる。

【００４３】（第２実施形態）本発明の第２実施形態に
よる燃料噴射弁を図５に示す。図５は、本発明の第２実
施形態による燃料噴射弁のニードル部周辺を示す部分断
面図である。先ず、本発明の課題である先行および後発
してリフトする両ニードルの強度上の信頼性向上、並び
に燃料噴射弁の小型化への対応方法について説明する。

【００４４】アウターニードル１０１とインナーニード
ル１０８の２本のニードルを備える燃料噴射弁におい
て、アウターニードル１０１が先行してリフトし所定の
リフト量に達すると、インナーニードル１０８をリフト
させる係止機構部をノズルボディ１０２内の内部の第１
の弁座１１６より下流側に設ける構成とした。係止機構
部はアウターニードル１０１にインナーニードル１０８
内を摺動可能なリフトピン１１５を設け、インナーニー
ドル１０８の下端部１２１とリフトピン１１５の上端部
が係止する簡潔な構成とした。

【００４５】このように、係止機構部をノズルボディ１
０２内に設ける構成により、後発してリフトするインナ
ーニードル１０８をノズルボディ１０２内にコンパクト
に構成することが可能となる。具体的には、例えばイン
ナーニードル１０８の軸方向の長さを短く押さえて、Ｌ
／Ｄを小さく設計できることによる強度上の信頼性向
上、並びに燃料噴射弁の小型化への対応が可能となる。
更にインナーニードル１０８を小型軽量化できたことに
より、インナーニードル１０８のリフトの作動応答性が
向上する。

【００４６】以下、上述した係止機構部を採用した燃料
噴射弁３１の詳細について述べる。第１実施形態では、
先行してリフトするアウターニードル１に遅れてインナ
ーニードル８がリフトすると、先行してリフトするアウ
ターニードル１が所定のリフト量に達し、後発してリフ
トするインナーニードル８を持上げる係止機構部を、第
１の弁座１６より上流側に形成させたが、第２実施形態
では、先行してリフトするアウターニードル１０１に遅
れてインナーニードル１０８がリフトすると、先行して
リフトするアウターニードル１０１が所定のリフト量に
達し、後発してリフトするインナーニードル１０８を持
上げる係止機構部を、第１の弁座１１６より下流側に形
成させた例を示す。第１実施形態とは係止機構部の位置
・構成のみ異なり、他の構成、作動は同じなので説明を
省略する。

【００４７】第２実施形態で示す係止機構部周辺の構成
を説明する。ノズルボディ１０２内にはアウターニード
ル１０１が摺動自在に収容され、燃料通路１０４、その
下流にシート面１０５が設けられ、アウターニードル１
０１の内側にインナーニードル１０８が摺動自在に収容
されている。インナーニードル上端部１０９に噴射燃料
圧力が加圧可能なように、アウターニードル１０１には
ニードル内を左右に貫通するバイパス通路１１０を有す
る。更に、アウターニードル１０１にはインナーニード
ル１０８の円筒部１１２と摺動可能なガイド部１１３を
備える。そしてインナーニードル１０８内を摺動可能な
リフトピン１１５がインナーニードル１０８内を貫通
し、アウターニードル１０１のバイパス通路１１０内上
端部に支持されている。インナーニードル１０８の下端
部１２１とリフトピン１１５の上端部１２０間寸法がイ
ンナー無効リフト量（ＨＤ０）を定める。

【００４８】アウターニードル１０１の先端には、上記
シート面１０５と接触する着座部分が設けられ、このア
ウターニードル１０１の着座する部分がシート面１０５
に着座することにより、シート面１０５に第１の弁座１
１６を形成している。このように形成された第１の弁座
１１６が燃料通路１０４と第１の噴孔１０６との連通を
遮断している。

【００４９】インナーニードル１０８の先端には、上記
シート面１０５と接触する着座部分が設けられ、このイ
ンナーニードル１０８の着座する部分がシート面１０５
に着座することにより、シート面１０５に第２の弁座１
１７を形成している。このように形成された第２の弁座
１１７が第１の噴孔１０６と第２の噴孔１０７との連通
を遮断している。

【００５０】第１の噴孔１０６は燃料通路１０４よりも
燃料下流側に設けられ、第２の噴孔１０７は第１の噴孔
１０６よりも燃料下流側に設けられている。第１の弁座
１１６は燃料通路１０４と第１の噴孔１０６との間に設
けられ、第２の弁座１１７は第１の噴孔１０６と第２の
噴孔１０７との間に設けられている。第２の弁座１１７
よりも燃料下流側には第２の噴孔１０７と連通するサッ
ク室１０３ａが形成されており、インナーニードル１０
８のリフト時、第２の噴孔１０７から初期噴射される燃
料を一時的に蓄えている。

【００５１】インナーニードル１０８の下端部とリフト
ピン１１５の上端部１２０間寸法であるインナー無効リ
フト量（ＨＤ０）のリフト行程間は、アウターニードル
１０１が第１の弁座１１６から離座しリフトし第１の噴
孔１０６のみから噴射が行われ、初期噴射率を低減しつ
つ初期噴射圧を上昇させることができる。

【００５２】ここから、更にアウターニードル１０１が
リフトするとインナーニードル１０８の下端部とリフト
ピン１１５の上端部１２０が接触し、インナーニードル
１０８を第２の弁座１１７から離座させる。このインナ
ーニードル１０８は、僅かでもリフトすると高圧燃料が
インナーニードル円錐面１１８全体に負荷するため、イ
ンナーニードル１０８は瞬時にリフトし、第２の噴孔１
０７からも燃料を噴射する。従って、噴射中期の噴射率
を増加できる。以上の構成により第２実施例でも第１実
施例と同様の噴射形態が得られる。

【００５３】（第３実施形態）本発明の第３実施形態に
よる燃料噴射弁を図６に示す。図６は、本発明の第３実
施形態による燃料噴射弁のニードル部周辺を示す部分断
面図である。先ず、本発明の課題である先行および後発
してリフトする両ニードルの強度上の信頼性向上、並び
に燃料噴射弁の小型化への対応方法について説明する。
アウターニードル３０１とインナーニードル３０８の２
本のニードルを備える燃料噴射弁において、インナーニ
ードル３０１が先行してリフトし所定のリフト量に達す
ると、アウターニードル３０８をリフトさせる係止機構
部をノズルボディ３０２内の内部の第１の弁座３１６よ
り下流側に設ける構成とした。係止機構部はインナーニ
ードル３０８に先端首端面３３３を設け、アウターニー
ドル３０１の先端端面部３３４が係止する簡潔な構成と
した。

【００５４】このように、係止機構部をノズルボディ３
０２内に設ける構成により、後発してリフトするアウタ
ーニードル３０１をノズルボディ３０２内にコンパクト
に構成することが可能となる。具体的には、例えばアウ
ターニードル３０１の軸方向の長さを短く押さえて、Ｌ
／Ｄを小さく設計できることによる強度上の信頼性向
上、並びに燃料噴射弁の小型化への対応が可能となる。
更にアウターニードル３０８を小型軽量化できたことに
より、アウターニードル３０８のリフトの作動応答性が
向上する。

【００５５】以下、上述した係止機構部を採用した燃料
噴射弁３１の詳細について述べる。第１実施形態では、
先行してリフトするアウターニードルに遅れてインナー
ニードルがリフトすると、先行してリフトするアウター
ニードルが所定のリフト量に達し、後発してリフトする
インナーニードルを持上げる係止機構部を、第１の弁座
より上流側に形成させたが、第３実施形態では、先行し
てリフトするインナーニードルに遅れてアウターニード
ルがリフトすると、先行してリフトするインナーニード
ルが所定のリフト量に達し、後発してリフトするアウタ
ーニードルを持上げる係止機構部を、第１の弁座３１６
より下流側に形成させた例を示す。第１実施形態とは先
行してリフトするニードル、および係止機構部の位置・
構成が異なる。他の構成、作動は同じなので説明を省略
する。

【００５６】第３実施形態で示すニードル、および係止
機構部周辺の構成を説明する。ノズルボディ３０２内に
は、第１実施形態の説明時に示した図３中のプレッシャ
ピン１９、制御ピストン２１を上部に構成するアウター
ニードル１に代わって、インナーニードル３０８が摺動
自在に収容され、摺動部下には油溜り３０３がある。油
溜り３０３より下部において、アウターニードル３０１
はノズルボディ３０２内を摺動自在に収容され、アウタ
ーニードル３０１の内側にインナーニードル３０８が摺
動自在に収容されるようインナーニードル３０８の外径
は細く変化し構成される。つまり、油溜り３０３にアウ
ターニードル３０１の上端面３５２を位置し、ノズルボ
ディ３０２とアウターニードル３０１の摺動下部にシー
ト面３０５が構成される。

【００５７】油溜り３０３内の高圧燃料は、アウターニ
ードル３０１の内径部とインナーニードル１０８の外形
部の間に設けた燃料通路３０４を経由してアウターニー
ドル３０１の下端部の蓄圧室３３７に蓄えられる。後発
してリフトするアウターニードル３０１の上端面３５２
は、油溜り３０３に位置しているので噴射燃料圧力がア
ウターニードル３０１の上端面３５２に作用し閉弁力と
して作用する。更に、閉弁力の補助としてアウターニー
ドル３０１の摺動部径と同等の外径を持つ微力のスプリ
ング３５０を付加してもよい。

【００５８】図６に示す燃料噴射弁には、スプリング３
５０を付加した例を示す。スプリング３５０はインナー
ニードル３０８の首下端面３５１とアウターニードル３
０１の上端面３５２間に当接される。アウターニードル
３０１の先端端面部３３４とインナーニードル３０８の
先端首端面３３３間寸法がインナー無効リフト量（ＨＤ
０）を定める。

【００５９】ここで、インナーニードル３０８がリフト
しアウターニードル３０１の先端端面部３３４とインナ
ーニードル３０８の先端首端面３３３が当接すると、燃
料通路３０４と第１の噴孔３０６、および第２の噴孔３
０７への燃料供給路が閉塞されるのを防ぐため、アウタ
ーニードル３０１の先端端面部３３４に通路溝３３５を
複数設けている。

【００６０】アウターニードル３０１の先端には、上記
シート面３０５と接触する着座部分が設けられ、このア
ウターニードル３０１の着座する部分がシート面３０５
に着座することにより、シート面３０５に第１の弁座３
１６を形成している。このように形成された第１の弁座
３１６が燃料通路３０４と第１の噴孔３０６との連通を
遮断している。

【００６１】インナーニードル３０８の先端には、上記
シート面３０５と接触する着座部分が設けられ、このイ
ンナーニードル３０８の着座する部分がシート面３０５
に着座することにより、シート面３０５に第２の弁座３
１７を形成している。このように形成された第２の弁座
３１７が蓄圧室３３７と第２の噴孔３０７との連通を遮
断している。

【００６２】第２の噴孔３０７は第１の噴孔３０６より
も燃料下流側に設けられている。第１の弁座３１６は蓄
圧室３３７と第１の噴孔３０６との間に設けられ、第２
の弁座３１７は蓄圧室３３７と第２の噴孔３０７との間
に設けられている。第２の弁座３１７よりも燃料下流側
には第２の噴孔３０７と連通するサック室１０３ａが形
成されており、インナーニードル３０８のリフト時、第
２の噴孔３０７から初期噴射される燃料を一時的に蓄え
ている。

【００６３】アウターニードル３０１の先端端面部３３
４とインナーニードル３０８の先端首端面３３３間寸法
であるインナー無効リフト量（ＨＤ０）のリフト行程間
は、インナーニードル３０８が第２の弁座３１７から離
座しリフトし第２の噴孔３０７のみから噴射が行われ、
初期噴射率を低減しつつ初期噴射圧を上昇させることが
できる。

【００６４】ここから、更にインナーニードル３０８が
リフトするとアウターニードル３０１の先端端面部３３
４とインナーニードル３０８の先端首端面３３３が接触
し、アウターニードル３０１を第１の弁座３１６から離
座させる。このアウターニードル３０１は、僅かでもリ
フトすると高圧燃料がアウターニードル円錐面３１８全
体に負荷するため、アウターニードル３０１は瞬時にリ
フトし、第１の噴孔３０６からも燃料を噴射する。従っ
て、噴射中期の噴射率を増加できる。以上の構成により
第３実施例でも第１実施例と同様の噴射形態が得られ
る。

【００６５】（第４実施形態）本発明の第４実施形態に
よる燃料噴射弁を図７に示す。図７は、本発明の第４実
施形態による燃料噴射弁のニードル部周辺を示す全体断
面図である。先ず、本発明の課題である先行および後発
してリフトする両ニードルの強度上の信頼性向上、並び
に燃料噴射弁の小型化への対応方法について説明する。

【００６６】アウターニードル４０１とインナーニード
ル４０８の２本のニードルを備える燃料噴射弁におい
て、インナーニードル４０１が先行してリフトし所定の
リフト量に達すると、アウターニードル４０８をリフト
させる係止機構部をノズルボディ４０２内の内部の第１
の弁座４１６より上流側に設ける構成とした。係止機構
部はインナーニードル４０８に先端首端面４３３を設
け、アウターニードル４０１の奥端面４３４が係止する
簡潔な構成とした。

【００６７】このように、係止機構部をノズルボディ４
０２内に設ける構成により、後発してリフトするアウタ
ーニードル４０１をノズルボディ４０２内にコンパクト
に構成することが可能となる。具体的には、例えばアウ
ターニードル４０１の軸方向の長さを短く押さえて、Ｌ
／Ｄを小さく設計できることによる強度上の信頼性向
上、並びに燃料噴射弁の小型化への対応が可能となる。
更にアウターニードル４０８を小型軽量化できたことに
より、アウターニードル４０８のリフトの作動応答性が
向上する。

【００６８】以下、上述した係止機構部を採用した燃料
噴射弁３１の詳細について述べる。第３実施形態では、
先行してリフトするインナーニードルに遅れてアウター
ニードルがリフトすると、先行してリフトするインナー
ニードルが所定のリフト量に達し、後発してリフトする
アウターニードルを持上げる係止機構部を、第１の弁座
より下流側に形成させたが、第４実施形態では、先行し
てリフトするインナーニードルに遅れてアウターニード
ルがリフトすると、先行してリフトするインナーニード
ルが所定のリフト量に達し、後発してリフトするアウタ
ーニードルを持上げる係止機構部を、第１の弁座より上
流側に形成させた例を示す。第３実施形態とは係止機構
部の位置・構成のみ異なり、他の構成、作動は同じなの
で説明を省略する。

【００６９】第４実施形態で示す係止機構部周辺の構成
を説明する。油溜り４０３内の高圧燃料は、アウターニ
ードル４０１の内径部とインナーニードル４０８の外形
部の間に設けた燃料通路４０４を経由してアウターニー
ドル４０１の下端部の蓄圧室４３７に蓄えられる。後発
してリフトするアウターニードル４０１の上端面４５２
は、油溜り４０３に位置し、噴射燃料圧力がアウターニ
ードル４０１の上端面４５２に作用し閉弁力として作用
する。更に、閉弁力の補助としてアウターニードル４０
１の摺動部径と同等の外径を持つ微力のスプリングを付
加してもよい。図７に示す燃料噴射弁には、スプリング
を付加しない例を示す。

【００７０】アウターニードル４０１の奥端面部４３４
とインナーニードル４０８の先端首端面４３３間寸法が
インナー無効リフト量（ＨＤ０）を定める。ここで、イ
ンナーニードル４０８がリフトしアウターニードル４０
１の奥端面部４３４とインナーニードル４０８の先端首
端面４３３が当接すると、燃料通路４０４と第１の噴孔
４０６、および第２の噴孔４０７への燃料供給路が閉塞
されるのを防ぐため、インナーニードル４０８の先端首
端面４３３下部に通路溝４３５を複数設けている。

【００７１】ノズルボディ４０２とアウターニードル４
０１の摺動下部にシート面４０５が構成され、アウター
ニードル４０１の先端には、シート面４０５と接触する
着座部分が設けられ、このアウターニードル４０１の着
座する部分がシート面４０５に着座することにより、シ
ート面４０５に第１の弁座４１６を形成している。この
ように形成された第１の弁座４１６が蓄圧室４３７と第
１の噴孔４０６との連通を遮断している。

【００７２】インナーニードル４０８の先端には、上記
シート面４０５と接触する着座部分が設けられ、このイ
ンナーニードル４０８の着座する部分がシート面４０５
に着座することにより、シート面４０５に第２の弁座４
１７を形成している。このように形成された第２の弁座
４１７が蓄圧室４３７と第２の噴孔４０７との連通を遮
断している。

【００７３】尚、先行してリフトするニードルがインナ
ーニードルで後発してリフトするニードルがアウターニ
ードルの場合、図８に示す構成とする。図８にアウター
ニードル４０１が第１の弁座４１６に着座する状態を示
す。図８に示すように、アウターニードル４０１の先端
部には、切欠き部４５３が形成され、この切欠き部４５
３の下流側、上流側の各々のエッジがシート部４０１
ａ，４０１ｂを構成している。

【００７４】シート部４０１ａ，４０１ｂは、アウター
ニードル４０１が下降したとき、同時に第１の弁座４１
６に着座するように構成されている。シート部４０１ａ
の第１の弁座４１６への着座によって、第１の噴孔４０
６よりも図中下側と第１の噴孔４０６との連通を遮断す
る。これにより、通路溝４３５および蓄圧室４３７を介
して流れてくる燃料が、第１の噴孔４０６から流出する
ことを防止する。一方、シート部４０１ｂの第１の弁座
４１６への着座によって、第１の噴孔４０６よりも図中
上側と第１の噴孔４０６との連通を遮断する。これによ
り、アウターニードル４０１の外周と、ノズルボディ４
０２の内周との間から漏れてくる燃料が、第１の噴孔４
０６から流出することを防止する。

【００７５】第２の弁座４１７よりも燃料下流側には第
２の噴孔４０７と連通するサック室４０３ａが形成され
ており、インナーニードル４０８のリフト時、第２の噴
孔４０７から初期噴射される燃料を一時的に蓄えてい
る。

【００７６】アウターニードル４０１の奥端面部４３４
とインナーニードル４０８の先端首端面４３３間寸法で
あるインナー無効リフト量（ＨＤ０）のリフト行程間
は、インナーニードル４０８が第２の弁座４１７から離
座、リフトし第２の噴孔４０７のみから噴射が行われ、
初期噴射率を低減しつつ初期噴射圧を上昇させることが
できる。

【００７７】ここから、更にインナーニードル４０８が
リフトするとアウターニードル４０１の奥端面部４３４
とインナーニードル４０８の先端首端面４３３が接触
し、アウターニードル４０１を第１の弁座４１６から離
座させる。このアウターニードル４０１は、僅かでもリ
フトすると高圧燃料がアウターニードル円錐面４１８全
体に負荷するため、アウターニードル４０１は瞬時にリ
フトし、第１の噴孔４０６からも燃料を噴射する。従っ
て、噴射中期の噴射率を増加できる。以上の構成により
第４実施例でも第３実施例と同様の噴射形態が得られ
る。

【００７８】（第５実施形態）本発明の第５実施形態で
ある燃料噴射弁を図９に示す。図９は、本発明の第５実
施形態による燃料噴射弁のニードル部周辺を示す部分断
面図であり、図５に示した燃料噴射弁のアウターニード
ル１０１、およびインナーニードル１０８からなる２つ
のニードルに対して、アッパーニードル７０１とアッパ
ーニードル７０１の噴射側軸端部に配置するロワーニー
ドル７０８の構成とし、アッパーニードル７０１が先行
してリフトし所定のリフト量に達すると、ロワーニード
ル７０８をリフトさせる係止機構部を備えた点が異な
る。図５に示す第２実施形態と実質的に同一構成部品に
同一符号を付し、説明を省略する。なお、図９は、アッ
パーニードル７０１、およびロワーニードル７０８とも
にリフトする前の状態を示す。

【００７９】以下、第５実施形態で示すアッパーニード
ル７０１とロワーニードル７０８周辺の構成を説明す
る。ノズルボディ２内に摺動自在に収容され、シート面
７０５に構成された第１の弁座７１６に着座することに
より燃料通路７０４と第１の噴孔７０６との連通を遮断
するアッパーニードル７０１と、シート面７０５に構成
された第２の弁座７１７に着座することにより燃料通路
７０４と第２の噴孔７０７との連通を遮断するロワーニ
ードル７０８とを備える燃料噴射弁とした。そして、ロ
ワーニードル７０８をアッパーニードル７０１の噴射側
軸端部に配置させた。また、アッパーニードル７０１と
ロワーニードル７０８との間に設定されて、アッパーニ
ードル７０１が先行してリフトし所定のリフト量に達す
ると、ロワーニードル７０８をリフトさせる係止機構部
とを備える構成とした。

【００８０】上述した係止機構部は、アッパーニードル
７０１の軸方向に配設されるとともに、一端がアッパー
ニードル７０１の噴射側軸端部７０１ａに拘持される軸
部７１４を備えた。この軸部７１４は、アッパーニード
ル７０１の軸中心に穴部を設けて圧入される。そして、
軸部７１４がロワーニードル７０８の軸方向に設けた穴
部７０８ａを摺動可能に貫通し、その貫通した軸部７１
４の他端にロワーニードル７０８の噴射側軸端面７２１
と係止する係止部７１５とを備えた。この係止部７１５
は軸部７１４と一体形成され、組付け時においては、図
９中下方よりロワーニードル７０８の穴部７０８ａを通
した後にアッパーニードル７０１の穴部に圧入される。

【００８１】上記した構成により、アッパーニードル７
０１が先行してリフトし所定のリフト量に達すると、係
止部７１５の上端面７２０がロワーニードル７０８の噴
射側軸端面７２１と係止して、ロワーニードル７０８を
リフトさせるのである。そして、ロワーニードル７０８
の噴射側軸端面７２１と係止部７１５の上端面７２０間
寸法がインナー無効リフト量（ＨＤ０）を定めている。

【００８２】なお、係止機構部は上記した構成に限定さ
れるものではなく、アッパーニードル７０１が先行して
リフトし所定のリフト量に達すると、ロワーニードル７
０８をリフトさせればよいのである。例えば上述した係
止機構部のように軸部７１４がロワーニードル７０１を
貫通するのではなく、ロワーニードルのアッパーニード
ル側端部を窪ませ、アッパーニードルにこの窪みに嵌ま
りかつ係止する形状の延接部を設け、両ニードル間を係
止させる構成等が考えられる（図示せず）。

【００８３】また、アッパーニードル７０１の噴射側軸
端部７０１ａとロワーニードル７０８の上端面７２２と
の間に弾性部材としてのバネ（皿バネ構造）７３０を設
けた。このバネ７３０は、燃料通路７０４よりの高圧燃
料をロワーニードル７０８の上端面７５２に作用させて
ロワーニードル７０８を閉弁させる力に加えて、更にロ
ワーニードル７０８への閉弁力を発生させ、ロワーニー
ドル７０８の閉弁をより確実にさせている。よって、バ
ネ７３０を装着しなくてもロワーニードル７０８は閉弁
可能である。バネ７３０を装着しなければ、部品点数を
削減しコスト低減に寄与する。ここで、バネ７３０を装
着しない場合は、ロワーニードル７０８の材質を例えば
ゴム材により構成してロワーニードル７０８の第２の弁
座７１７への着座性を高める事も有効である。

【００８４】このように、先行してリフトする第１のニ
ードルに追従させてリフトさせる第２のニードルを、第
１のニードルの内周、あるいは外周に配置するのではな
く、第２のニードルを噴射側軸端部７０１ａに配置する
構成とした。つまり、ロワーニードル７０８をアッパー
ニードル７０１の噴射側軸端部７０１ａに配置する構成
としたので、ロワーニードル７０８を小型化することが
できて開弁応答性を向上させる。また、ロワーニードル
７０８の軸方向に設けた穴部７０８ａに軸部７１４を貫
通させているので、ロワーニードル７０８の軸方向案内
が可能となって、ロワーニードル７０８のリフトが安定
する効果がある。

【００８５】また、図５に示す燃料噴射弁では、アウタ
ーニードル１０１、インナーニードル１０８、およびリ
フトピン１１５の３者間にて摺動する構成であるので、
これら３者間の加工には同軸度を要するが、本形態では
ロワーニードル７０８とアッパーニードル７０１の両者
の摺動部が無い構成であるため、低コストな加工とな
る。

【００８６】また更に、図５に示す燃料噴射弁では、ア
ウターニードル１０１が着座している状態でバイパス通
路１１０に燃料が供給されているので、アウターニード
ル１０１とインナーニードル１０８の摺動隙間を経由し
て第１の噴孔から燃料の漏れが危惧されるが、本形態で
はアッパーニードル７０１の着座状態において、燃料通
路７０４よりの燃料を第１の弁座７１６にて遮断するの
で燃料漏れは起こらない構成である。

【００８７】次に、アッパーニードル７０１、およびロ
ワーニードル７０８が順次リフトする状態を図１０を用
いて説明する。図１０は、図９に示した燃料噴射弁のニ
ードルリフト経過を説明する説明図である。図１０
（ａ）は、アッパーニードル７０１が＜ＨＤｏだけリフ
トした状態を示す。このアッパーニードル７０１のリフ
トとともに係止部７１５とを備えた軸部７１４もリフト
しするが、このリフト量は＜ＨＤｏなので、ロワーニー
ドル７０８は、第２の弁座７１７に着座したままの状態
となって、第１の噴孔７０６からのみ噴射される。な
お、このアッパーニードル７０１のリフトによって燃料
通路７０４よりの燃料圧力がロワーニードル７０８の上
端面７５２に作用し、バネ７３０の閉弁力とともにロワ
ーニードル７０８への閉弁力を発生させている。

【００８８】そして、アッパーニードル７０１が＞ＨＤ
ｏリフトすると図１０（ｂ）の状態となる。このアッパ
ーニードル７０１の＞ＨＤｏリフトは、係止部７１５を
備えた軸部７１４も同様にリフトさせ、係止部７１５の
上端面７２０がロワーニードル７０８の噴射側軸端面７
２１と係止して、ロワーニードル７０８をリフトさせ
る。これにより、アッパーニードル７０１、およびロワ
ーニードル７０８ともにリフトするので、第１の噴孔７
０６および第２の噴孔７０７からも噴射される。

【００８９】（他への適用例）本発明の他への適用例で
ある燃料噴射弁を図１１に示す。図１１は、本発明の他
への適用例である燃料噴射弁を示す全体断面図である。
第１実施形態と実質的に同一構成部品に同一符号を付
し、説明を省略する。図１１に示す燃料噴射弁５３１
は、第１実施形態に示した燃料噴射弁３１の先行してリ
フトするニードルを制御する制御手段を一段備える構成
から、先行してリフトする一方のニードルを噴孔閉塞方
向に付勢する第１と第２の制御手段を備える構成とし
た。一方のニードルが第１の制御手段によりリフトした
あと、一方のニードルを第２の制御手段によりリフト制
御することにより、先行してリフトする一方のニードル
は他方のニードルを係止機構部によりリフトさせる。

【００９０】以下、詳細について述べる。第１の制御手
段として第１ピストン５２１と第１制御室５２２、およ
び第２の制御手段として第２ピストン５２４と第２制御
室５２５が構成され、第１制御室５２２および第２制御
室５２５内の燃料圧力を制御することによりアウターニ
ードル１を２段階に軸方向に往復動させている。

【００９１】アウターニードル１の反噴射側端部にはプ
レッシャピン１９を介して第１ピストン５２１、第１制
御室５２２、第２ピストン５２４、第２制御室５２５の
順で形成しており、プレッシャピン１９には噴孔閉塞方
向に付勢する第１ばね２０を備える。アウターニードル
１の最大リフト量（ＨＤｍａｘ）は、規制部材２９下端
とアウターニードル１の上端面１ａ間の軸方向寸法で決
定される。第１ピストン５２１がプレッシャピン１９を
介してアウターニードル１に当接しノズルボデー２にシ
ートしている時、第１ピストン５２１の上端部と第２ピ
ストン５２４の下端部に挟まれた第１制御室５２２の軸
方向の寸法ＨＤｘは、初動リフト量を形成している。ア
ウターニードル１がリフトしてインナーニードル８がリ
フトされるまでの行程ＨＤｏは無効リフトとして設定す
る。初動リフト量（ＨＤｘ）と無効リフト（ＨＤｏ）の
関係は、ＨＤｘ＜ＨＤｏになるよう調整する。

【００９２】第１の制御手段により第１制御室５２２の
圧力を低下させると、アウターニードル１を着座させて
いる付勢力が低下し、アウターニードル１が弁座１７か
ら離座する。つまり、アウターニードル１、プレッシャ
ピン１９、および第１ピストン５２１が図１１中軸方向
上方に上昇する。この時、第２制御室５２５は、高圧の
ままであるために、第１ピストン５２１と第２ピストン
５２４との隙間ＨＤｘだけリフトし止る。この時、ＨＤ
ｘ＜ＨＤｏに調整しているために、インナーニードル８
は弁座１７に着座したままであり、第２の噴孔７からは
燃料は噴射されない。従って、低噴射率で微粒化した噴
霧を噴射できる。

【００９３】第１および第２の制御手段により第１制御
室５２２および第２制御室５２５の圧力を低下させる
と、アウターニードル１を着座させている付勢力が低下
し、アウターニードル１が弁座１７から離座する。つま
り、アウターニードル１、プレッシャピン１９、および
第１ピストン５２１が図１１中軸方向上方に上昇する。
この時、第２制御室５２５も低圧であるために、第１ピ
ストン５２１と第２ピストン５２４との隙間ＨＤｘより
もさらにリフトする。第２ピストン５２４上部にはノズ
ル隙間ＨＤｍａｘ−ＨＤｘ以上の隙間を設けているため
に、ノズル隙間ＨＤｍａｘで止る。この際、無効リフト
ＨＤｏは、 ＨＤｘ＜ＨＤｏ＜ ＨＤｍａｘに調整されて
いるために、リフトの途中でアウターニードル１がリフ
トピン１５によってインナーニードル８をリフトさせ
て、第２噴孔からも燃料が噴射される。従って、高噴射
率で微粒化した噴霧を噴射できる。

【００９４】また図示しないが、第１の制御手段のみを
有する燃料噴射弁の構成において、第１の制御手段のみ
によるリフト制御であっても、アウターニードル１を無
効リフトＨＤｏ分だけリフトするように制御することで
第１の噴孔１０６からのみ噴射させる。これをプレリフ
トによる噴射とし、その後、更にアウターニードル１を
フルリフトさせることで、第１の噴孔１０６および第２
の噴孔１０７双方からの噴射を可能とする。また更に、
このプレリフト（ＨＤｏ）は、低噴射率、かつ微粒化噴
霧が可能となることから、エンジンの運転領域によって
はプレリフト（ＨＤｏ）を複数回連続させて１燃焼分の
噴射を行うようにリフト制御させれば、良好な燃焼が得
られる噴射が実現する。

【００９５】次に、燃料噴射弁５３１内のアウターニー
ドル１のリフト制御に係る燃料通路と燃料の流れについ
て説明する。高圧燃料は、燃料入口２７へ導入され燃料
溜り３に供給されるとともに第１制御室５２２および第
２制御室５２５へ供給される。アウターニードル１のリ
フト制御は、第２制御室５２５の上部に設けたアウター
バルブ５２７、およびアウターバルブ５２７内側に往復
移動可能に収容されるインナーバルブ５２８、電磁コイ
ル５２３により構成される電磁弁５３０により行われ
る。電磁弁５３０は、第１制御室５２２と高圧燃料が燃
料タンク側へ排出される低圧通路との連通を開閉するア
ウターバルブ５２７と、第２制御室５２５と高圧燃料が
燃料タンク側へ排出される低圧通路との連通を開閉する
インナーバルブ５２８が配置される。

【００９６】ここで、電磁コイル５２３へ供給される電
流値を２段階に通電制御することにより、インナーバル
ブ５２８、アウターバルブ５２７の開閉操作を各々別個
に行う。先ず、第３ばね５１１の付勢力により第１制御
室５２２と低圧通路との連通を閉じているアウターバル
ブ５２７に抗して、アウターバルブ５２７を開弁可能な
電流を電磁コイル５２３へ通電する。この時、電磁コイ
ル５２３により発生する励起吸引力を、インナーバルブ
５２８よりアウターバルブ５２７が受けやすいバルブ形
状および、第２ばねと第３ばねの付勢力の調整によりア
ウターバルブ５２７のみ開弁するよう構成される。これ
により第１制御室５２２内の高圧燃料は、低圧通路へ排
出され第１ピストン５２１がリフトしする。次いで、電
磁コイル５２３へ供給される電流値をさらに高くする
と、第２ばね５１０の付勢力により第２制御室５２５と
低圧通路との連通を閉じているインナーバルブ５２８は
開弁し、出口絞り５２６を経て第２制御室５２５内の高
圧燃料は、低圧通路へ排出され第２ピストン５２４がリ
フトする。

【００９７】上述した本発明の燃料噴射弁５３１の構成
例は、ノズル部に２本のニードルを有し、先行してリフ
トするニードルが所定のリフトをしたあと後発するリフ
トを持上げる機構を備え、各ニードルによって開口され
る噴孔を有するノズル部と、ニードルを付勢する付勢手
段を２段に備え、一回の噴射期間中にアウターニードル
のリフトを段階的に制御することができるニードル制御
部とを組み合せた。

【００９８】これにより、上述した２本のニードルを有
するノズル部の燃料の噴霧分布が拡大する効果および、
初期噴射率を低減しつつ初期噴射圧を上昇させることが
できる効果に加え、ニードルのリフトを一回の噴射期間
中に段階的に制御するニードル制御部により、燃料噴射
率の段階的な制御を任意に実現できる。

【００９９】この燃料噴射弁を用いれば、例えば、無負
荷運転時および部分負荷運転時においては、アウターニ
ードルのみ開弁し、全負荷等の高負荷時にはアウターニ
ードルが開弁後、インナーニードルが開弁するようにす
る。あるいは、アウターニードルが開弁後インナーニー
ドルが開弁する時期を調整することにより部分負荷時の
各種エンジンの運転条件に最も適した噴霧形態が実現で
きる。

【０１００】このように、先行してリフトするニードル
を付勢する付勢力が変化する複数の付勢手段を備えるこ
とにより、より最適にエンジンの運転状態により所望さ
れる噴射形態に燃料噴射率を適合可能となり、更にＮＯ
ｘや煤等のパティキュレートの発生が低減するとともに
燃費を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁のノズ
ル部を示す全体断面図である。

【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁のノズ
ル部を示す部分断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁全体を
示す模式的断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を燃料
供給システムに適用した一実施形態を示すシステム図で
ある。

【図５】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁のニー
ドル部周辺を示す部分断面図である。

【図６】本発明の第３実施形態による燃料噴射弁のニー
ドル部周辺を示す部分断面図である。

【図７】本発明の第４実施形態による燃料噴射弁のニー
ドル部周辺を示す全体断面図である。

【図８】図７中のＡ部を示す部分拡大図である。

【図９】本発明の第５実施形態による燃料噴射弁のニー
ドル部周辺を示す部分断面図である。

【図１０】図９に示した燃料噴射弁のニードルリフト経
過を説明する説明図である。

【図１１】本発明の他への適用例である燃料噴射弁を示
す全体断面図である。

【図１２】従来例の燃料噴射弁を示す模式的断面図であ
る。

【符号の説明】

１ アウターニードル ２ ノズルボディー ３ 燃料溜り ６ 第１の噴孔（アウターニードルにより開口操作） ７ 第２の噴孔（インナーニードルにより開口操作） ８ インナーニードル １６ 第１の弁座（アウターニードルのシート部） １７ 第２の弁座（インナーニードルのシート部） ３１ 燃料噴射弁 ７０１ アッパーニードル ７０１ａ （アッパーニードルの）噴射側軸端部 ７１４ 軸部 ７１５ 係止部 ７０８ ロワーニードル ７０８ａ 穴部 ７２１ （ロワーニードルの）噴射側軸端面 ７３０ バネ（弾性部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｃ Ｐ Ｅ 47/02 47/02 61/18 ３２０ 61/18 ３２０Ｄ ３５０ ３５０Ｂ ３５０Ｄ 61/20 61/20 Ｎ (72)発明者 依田 稔之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 近藤 利雄 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 AC01 AC09 AD12 BA03 BA17 BA19 BA24 BA25 BA46 BA61 BA63 BA67 CC06T CC08T CC11 CC12 CC14 CC18 CC20 CC28 CC51 CC61 CC64T CC66 CC67 CC68U CD17 CD26 CD30 CE13 CE22 DA06 DA11 DA13 DA16

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給ポンプから供給された高圧燃料
   を内燃機関の燃焼室内に間欠的に噴射する燃料噴射弁に
   おいて、 軸方向に収容孔を設け、前記収容孔の周囲に前記収容孔
   に連通し前記燃料供給ポンプから供給された高圧燃料を
   供給される燃料溜まりと、前記燃料溜まりよりも燃料下
   流側に前記燃料溜まりと連通可能な第１の噴孔と、前記
   第１の噴孔よりも燃料下流側に前記燃料溜まりと連通可
   能な第２の噴孔と、前記燃料溜まりと前記第１の噴孔と
   の間の前記収容孔を形成する内壁に設けた第１の弁座
   と、前記第１の噴孔と前記第２の噴孔との間の前記収容
   孔を形成する内壁に設けた第２の弁座とを有するノズル
   ボディと、 前記収容孔に往復移動可能に収容され、前記第１の弁座
   に着座することにより前記燃料溜まりと前記第１の噴孔
   との連通を遮断する第１のニードルと、 前記第１のニードルと同軸関係にて往復移動可能に配置
   され、前記第２の弁座に着座することにより前記燃料溜
   まりと前記第２の噴孔との連通を遮断する第２のニード
   ルと、 前記第１のニードルと前記第２のニードルとの間に設定
   されて、前記両ニードルのうちの一方のニードルが先行
   してリフトし所定のリフト量に達すると、両ニードルの
   うちの他方のニードルをリフトさせる係止機構部とを備
   え、 後発してリフトする前記他方のニードルの全長は先行し
   てリフトする前記一方のニードルより短いことを特徴と
   する燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 燃料供給ポンプから供給された高圧燃料
   を内燃機関の燃焼室内に間欠的に噴射する燃料噴射弁に
   おいて、 軸方向に収容孔を設け、前記収容孔の周囲に前記収容孔
   に連通し前記燃料供給ポンプから供給された高圧燃料を
   供給される燃料溜まりと、前記燃料溜まりよりも燃料下
   流側に前記燃料溜まりと連通可能な第１の噴孔と、前記
   第１の噴孔よりも燃料下流側に前記燃料溜まりと連通可
   能な第２の噴孔と、前記燃料溜まりと前記第１の噴孔と
   の間の前記収容孔を形成する内壁に設けた第１の弁座
   と、前記第１の噴孔と前記第２の噴孔との間の前記収容
   孔を形成する内壁に設けた第２の弁座とを有するノズル
   ボディと、 前記収容孔に往復移動可能に収容され、前記第１の弁座
   に着座することにより前記燃料溜まりと前記第１の噴孔
   との連通を遮断するアウターニードルと、 前記アウターニードルの内側に往復移動可能に収容さ
   れ、前記第２の弁座に着座することにより前記燃料溜ま
   りと前記第２の噴孔との連通を遮断するインナーニード
   ルと、 前記アウターニードルと前記インナーニードルとの間に
   設定されて、前記両ニードルのうちの一方のニードルが
   先行してリフトし所定のリフト量に達すると、両ニード
   ルのうちの他方のニードルをリフトさせる係止機構部と
   を備え、 後発してリフトする前記他方のニードルの全長は先行し
   てリフトする前記一方のニードルより短いことを特徴と
   する請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 前記係止機構部を前記燃料溜まりの燃料
   下流側に設けたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 先行してリフトする前記一方のニードル
   が前記アウターニードルであり、前記係止機構部は前記
   第１の弁座より下流側に形成されることを特徴とする請
   求項２または請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 先行してリフトする前記一方のニードル
   が前記アウターニードルであり、前記係止機構部は前記
   第１の弁座より上流側に形成されることを特徴とする請
   求項２または請求項３記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 先行してリフトする前記一方のニードル
   が前記インナーニードルであり、前記係止機構部は前記
   第１の弁座より下流側に形成されることを特徴とする請
   求項２または請求項３記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 先行してリフトする前記一方のニードル
   が前記インナーニードルであり、前記係止機構部は前記
   第１の弁座より上流側に形成されることを特徴とする請
   求項２または請求項３記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 後発してリフトする前記他方のニードル
   は、前記燃料供給ポンプから前記燃料溜まりに供給され
   た燃料の圧力、あるいは前記燃料の圧力および弾性部材
   の弾性力を用いて閉弁動作させる構成であることを特徴
   とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の
   燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 前記第１の弁座は、前記第１の噴孔より
   も燃料上流側と前記第１の噴孔よりも燃料下流側の２箇
   所に設けたことを特徴とする請求項６または請求項７に
   記載の燃料噴射弁。
10. 【請求項１０】 先行してリフトする前記一方のニード
    ルの移動を制御する制御装置を備えたことを特徴とする
    請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の燃料噴
    射弁。
11. 【請求項１１】 前記制御装置は、先行してリフトする
    前記一方のニードルを噴孔閉塞方向に付勢する第１と第
    ２の制御手段を備え、 前記一方のニードルが前記第１の制御手段によりリフト
    したあと、前記一方のニードルを前記第２の制御手段に
    よりリフト制御することにより、先行してリフトする前
    記一方のニードルは前記他方のニードルを前記係止機構
    部によりリフトさせることを特徴とする請求項１ないし
    請求項１０のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
12. 【請求項１２】 前記アウターニードルの軸部に前記ア
    ウターニードル軸方向と直交する前記燃料溜まりと連通
    可能な孔部と、 前記インナーニードルの軸部に前記インナーニードルの
    軸方向と直交する方向に貫通して配設される係止軸部
    と、 前記係止軸部が前記孔部内部に遊挿されて、前記孔部の
    内周面と前記係止軸部の外周面との間にて係止する前記
    係止機構部とを備え、 前記係止機構部は、前記アウターニードルが先行してリ
    フトし所定のリフト量に達すると、前記孔部の内周面と
    前記係止軸部の外周面との間にて係止して、前記インナ
    ーニードルをリフトさせることを特徴とする請求項２に
    記載の燃料噴射弁。
13. 【請求項１３】 燃料供給ポンプから供給された高圧燃
    料を内燃機関の燃焼室内に間欠的に噴射する燃料噴射弁
    において、 軸方向に収容孔を設け、前記収容孔の周囲に前記収容孔
    に連通し前記燃料供給ポンプから供給された高圧燃料を
    供給される燃料溜まりと、前記燃料溜まりよりも燃料下
    流側に前記燃料溜まりと連通可能な第１の噴孔と、前記
    第１の噴孔よりも燃料下流側に前記燃料溜まりと連通可
    能な第２の噴孔と、前記燃料溜まりと前記第１の噴孔と
    の間の前記収容孔を形成する内壁に設けた第１の弁座
    と、前記第１の噴孔と前記第２の噴孔との間の前記収容
    孔を形成する内壁に設けた第２の弁座とを有するノズル
    ボディと、 前記収容孔に往復移動可能に収容され、前記第１の弁座
    に着座することにより前記燃料溜まりと前記第１の噴孔
    との連通を遮断するアッパーニードルと、 前記アッパーニードルの噴射側軸端部に配置され、前記
    第２の弁座に着座することにより前記燃料溜まりと前記
    第２の噴孔との連通を遮断するロワーニードルと、 前記アッパーニードルと前記ロワーニードルとの間に設
    定されて、前記アッパーニードルが先行してリフトし所
    定のリフト量に達すると、前記ロワーニードルをリフト
    させる係止機構部とを備えたことを特徴とする請求項１
    に記載の燃料噴射弁。
14. 【請求項１４】 前記係止機構部は、前記アッパーニー
    ドルの軸方向に配設されるとともに、一端が前記アッパ
    ーニードルの噴射側軸端部に拘持される軸部と、 前記軸部が前記ロワーニードルの軸方向に設けた穴部を
    貫通し、その貫通した前記軸部の他端に前記ロワーニー
    ドルの噴射側軸端面と係止する係止部とを備え、 前記アッパーニードルが先行してリフトし所定のリフト
    量に達すると、前記係止部が前記ロワーニードルの噴射
    側軸端面と係止して、前記ロワーニードルをリフトさせ
    ることを特徴とする請求項１３に記載の燃料噴射弁。
15. 【請求項１５】 前記アッパーニードルと前記ロワーニ
    ードルとの間に弾性部材を設けたことを特徴とする請求
    項１３または請求項１４記載の燃料噴射弁。