JP2006105008A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 ニードル間の摺動部からのリークによる噴孔からの燃料洩れを防止するとともに、体格の大型化防止が図れる簡素な構成を有する燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 燃料の流れを遮断および許容する第１のシール部Ｓ１および第２のシール部Ｓ２、およびこれらシール部Ｓ１、Ｓ２の下流側に配置された噴孔３０、４０を有するノズルボディ２０と、ノズルボディ２０内に往復移動可能に収容され、シール部Ｓ１、Ｓ２に離座、着座する第１ニードル５０および第２ニードル６０を有するノズルニードルと、ノズルニードルに着座方向の圧力を作用させる圧力源とを備え、第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２は、互いに異なる第１弁座２１と第２の弁座２２とにより形成され、圧力源は、第１ニードル５０および第２ニードル６０が共用する背圧室７０を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適なものである。

従来、例えばディーゼル機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている（特許文献１、２参照）。燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の特性、形状等は、機関の運転状態により最適な状態がある。

その実現手段として、特許文献１では、例えば２組の弁部としてのニードルおよび弁座と、これらが共用する噴孔と、噴孔からの燃料噴射のために各ニードルを交互に開弁する制御装置を設けたものであり、燃料噴射の１サイクル中の交互に噴射を行なうようにする技術が開示されている。なお、制御装置は一般にニードルを独立して油圧駆動するためのもので、各ニードルに対応する油圧室としての背圧室の油圧をコントロールする。

特許文献２では、内外二重に配置された２つのニードルと、これらが共用する弁座と、弁座に形成され、各ニードルに対応する噴孔を備えており、ニードルを交互に開弁することにより噴孔の開口面積を可変にする技術が開示されている。
特開昭６２−１１８０５５号公報 特開平４−２３２３７５号公報

上記特許文献１による従来技術では、各ニードルに対応する背圧室およびこれら背圧室の油圧を独立してコントロールする制御装置が必要となり、システムが複雑になるおそれがある。また、複数の弁部を内蔵するために体格が大きくなってしまってエンジンに搭載することが難しいという問題がある。

上記特許文献２による従来技術では、２つのニードルを内外二重に配置するために体格が大きくなることを防止可能であるが、ニードル間の摺動部から油圧源の燃料がリークしてしまって噴孔から流出するおそれがあった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ニードル間の摺動部からのリークによる噴孔からの燃料洩れを防止するとともに、体格の大型化防止が図れる簡素な構成を有する燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至７記載の発明では、燃料の流れを遮断および許容する第１のシール部および第２のシール部、およびこれらシール部の下流側に配置された噴孔を有するノズルボディと、ノズルボディ内に往復移動可能に収容され、シール部に離座、着座する第１ニードルおよび第２ニードルを有するノズルニードルと、ノズルニードルに着座方向の圧力を作用させる圧力源とを備え、
第１のシール部と第２のシール部は、互いに異なる、第１のシール部に対応する第１の弁座と第２のシール部に対応する第２の弁座とにより形成され、
圧力源は、第１ニードルおよび第２ニードルが共用する圧力制御室を有していることを特徴としている。

これによると、ノズルボディに設けられている噴孔は、ノズルニードルを構成する第１ニードルおよび第２ニードルにより独立して開閉される。即ち、ノズルボディに設けられている噴孔が、ノズルニードルを構成する第１ニードルおよび第２ニードルにより独立して開閉されるものにおいて、第１のシール部と第２のシール部を、互いに異なる、第１のシール部に対応する第１の弁座と第２のシール部に対応する第２の弁座とで形成するので、第１ニードルおよび第２ニードル間の摺動部からリークした燃料が噴孔から流出するのを防止することができる。

さらに、ノズルニードルに着座方向の圧力を作用させる圧力源は、第１ニードルおよび第２ニードルが共用する圧力制御室を有しているので、体格の大型化防止が図れる簡素な構成を提供できる。

また、請求項２に記載の発明では、第１ニードルと第２ニードルは、第１ニードルおよび第２ニードルを略軸方向に往復移動可能にする隔壁を隔てて配置されていることを特徴としている。

一般に、第１ニードルおよび第２ニードルを往復移動可能に収容するノズルボディは、内部を穿孔等の孔加工することにより、第１ニードルおよび第２ニードルを摺動可能な内周を形成する必要がある。

これに対して、請求項２に記載の発明では、その内周のうち、第１ニードルに対応する内周部と第２ニードルに対応する内周部とを、隔壁によって重ならないように構成するので、穿孔等する際に、孔加工が容易にできる。

また、請求項３に記載の発明では、第１ニードルと第２ニードルは、略軸方向移動可能に互いに摺接していることを特徴としている。

これによると、第１ニードルと第２ニードルが略軸方向移動可能に互いに摺接するようにしているので、第１ニードルおよび第２ニードルから構成されるノズルニードルの略径方向の体格を小さくすることが可能である。

また、請求項４記載の発明では、第１ニードルおよび第２ニードルのうちいずれか一方のニードルは、他方のニードルの軸中心よりオフセットした内部に摺動可能に配置されていることを特徴としている。

一般に、第１ニードルと第２ニードルを内外二重に配置する等、一方のニードルが他方のニードルの内部に収容されている場合には、第１のシール部に対応する第１の弁座と第２のシール部に対応する第２の弁座とが一つの弁座で共用されるおそれがある。

これに対して、請求項４に記載の発明では、第１ニードルおよび第２ニードルのうちいずれか一方のニードルを、他方のニードルの軸中心よりオフセットした内部に摺動可能に配置するので、第１のシール部と第２のシール部は確実に異なる第１の弁座、第２の弁座で形成される。

また、請求項５記載の発明では、第１ニードルおよび第２ニードルのうちいずれか一方のニードルの径方向断面積は、他方のニードルの径方向断面積より小さく形成されていることを特徴としている。

これによると、第１ニードルおよび第２ニードルのうちいずれか一方のニードルの径方向断面積を、他方のニードルのものより小さく形成するので、第１ニードルおよび第２ニードルから構成されるノズルニードルの略径方向の体格の大型化が抑制される。

さらに、第１ニードルと第２ニードルの径方向断面積が異なるので、第１ニードルおよび第２ニードルの開弁圧をかえることができ、結果として噴射率など燃料噴霧の特性、形状が可変にできる。

また、請求項６記載の発明では、第１ニードルと第２ニードルは互いの軸中心が噴孔方向に向かって交差するように配置され、第１ニードルおよび第２ニードルの噴孔側の端部は、互いに摺接可能なテーパ部を有していることを特徴としている。

これにより、第１ニードルにおける第１のシール部側の端部、および第２ニードルにおける第２のシール部側の端部間の外周を、例えば先細のテーパ状体などの比較的細いものとすることができ、結果体格の大型化が抑制される。

また、請求項７記載の発明では、第１のシール部と第２のシール部は軸方向にずらされていることを特徴としている。

第１のシール部に対応する噴孔と第２のシール部に対応する噴孔間において、一般に体格の小型化を図ろうとすると第１のシール部と第２のシール部とが近接するようになるため、噴孔配置が難しくなるおそれがある。

これに対して、請求項７に記載の発明では、第１のシール部と第２のシール部を軸方向にずらすので、第１のシール部と第２のシール部との近接状態の緩和が図れる。

以下、本発明の燃料噴射弁を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図２は、図１中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。図３は、図１中のノズルボディの噴孔側の先端部を示す断面図である。図４は、図１中のノズルボディの第１ニードルおよび第２ニードルを収容する内周周りを示す断面図である。

図１に示す燃料噴射弁１０は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに挿入搭載され、エンジンの各気筒に直接噴射するように構成されている。詳しくは燃料噴射弁１０は、略円筒形状であり、図示しない燃料導入部（図中の燃料流入を示す矢印方向）から燃料を受け、内部の燃料通路（図１参照）を経由して先端から燃料を噴射する。燃料噴射弁１０は、燃料の噴射を遮断および許容する弁部と、弁部を駆動する電磁駆動部とを備えており、燃料導入部から燃料通路内に流入した燃料を弁部からエンジンの気筒に噴射供給する。

なお、図示しない燃料噴射ポンプから燃料配管を通って図示しないコモンレールに供給された高圧燃料は、コモンレール内で一定の高圧に蓄圧され、燃料配管を通って各気筒に配置された燃料噴射弁１０の燃料導入部に導入される。導入された燃料のうち余剰燃料は図示しない燃料出口部（図中の燃料リターンを示す矢印方向）を経由して図示しない燃料タンクへ戻される。なお、図示しない燃料噴射ポンプは、エンジンの回転数、負荷、吸入燃料圧力、吸入空気量、冷却水の温度等に従って燃料吐出圧を調整するように設けられている。

燃料噴射弁１０は、図１に示すように、ノズルボディ２０、ノズルボディ２０内に往復移動可能に収容されている第１ニードル５０と第２ニードル６０、および電磁弁９０とから構成されている。なお、ノズルボディ２０、第１ニードル５０、および第２ニードル６０は、燃料の噴射を遮断および許容する弁部を構成する。電磁弁９０は、弁部を油圧により駆動する電磁駆動部を構成する。また、第１ニードル５０と第２ニードル６０はノズルボディ２０に往復移動可能に収容されるノズルニードルを構成する。

ノズルボディ２０は、図１に示すように、有底の略中空円筒状体であって、内部に第１ニードル５０および第２ニードル６０を往復移動可能に収容する案内孔２０ａと、弁座２１、２２と、噴孔３０、４０と、およびサック部２７、２８とが形成されている。この案内孔２０ａは、ノズルボディ２０の内部に軸方向に延びており、第１ニードル５０および第２ニードル６０を独立して軸方向移動可能に収容している。また、案内孔２０ａは、一方の端部側が圧力制御室としての背圧室７０に接続し、他方の端部側が弁座２１、２２に接続している。

弁座２１、２２は、図１に示すように、略円錐台面を有しており、大径側の一端が案内孔２０ａに連続し、小径側の他端側がサック部２７、２８に接続している。詳しくは、弁座（以下、第１弁座と呼ぶ）２１に第１ニードル５０の当接部５１が当接および離間可能に配置されている。弁座（以下、第２弁座と呼ぶ）２２に第２ニードル６０の当接部６１が当接および離間可能に配置されている。これら当接部５１、６１は理論的には円の形状である。

なお、ここで、当接部５１、６１と、当接部５１、６１に対応する第１弁座２１、第２弁座２２は、当接部５１、６１がそれぞれ第１弁座２１、第２弁座２２に当接、離間することで、略円形状の、燃料の流れを遮断および許容する第１シール部Ｓ１、第２シール部Ｓ２を構成している。なお、本実施形態では、第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２は、図１および図４に示すように、重ならないように配置される。

サック部２７、２８は、ノズルボディの先端側に袋状に小空間の容積をもって形成されるサックホールである。サックホールの開口側は弁座２７、２８の小径側に連続する。なお、ここで、サック部２７、２８は、袋状の所定の空間容積を有するサック室を構成する。

噴孔３０、４０は、図１に示すように、サック部２７、２８にノズルボディ２０の内外を連通する通路として形成される。なお、ここで、噴孔（以下、第１噴孔と呼ぶ）３０は、第１弁座２１つまり第１シール部Ｓ１の下流側に配置され、第１シール部Ｓ１により遮断および許容される燃料を噴射する第１の燃料噴射手段を構成する。また、噴孔（以下、第２噴孔と呼ぶ）４０は、第１弁座２２つまり第２シール部Ｓ２の下流側に配置され、第２シール部Ｓ２により遮断および許容される燃料を噴射する第２の燃料噴射手段を構成する。

なお、噴孔３０、４０が複数ある場合には、図３に示すように、噴孔３０と噴孔４０が接続しないように、交差させて配置される。

油溜り室２４は、図１に示すように、案内孔２０ａを形成する内壁中途部で、環状の凹部に形成されている。この油溜り室２４には、燃料が供給される燃料供給通路２２が接続されている。なお、油溜り室２４は、案内孔２０ａを案内孔上部と案内孔下部に軸方向に分割している。

第１ニードル５０は略円柱状に形成されており、所定の隙間を介して案内孔２０ａに遊嵌されている。第１ニードル５０の反噴孔側には、背圧室７０内の油圧を受ける第１上端面５３が形成され、第１ニードル５０の噴孔側には、第１弁座２１に対向し、略円錐状の第１下端面５４が形成されている。第１下端面５４は、当接部５１に対して内周側に配置される、円錐台面状に形成された第１下端面内周部５４ａと、当接部５１に対して外周側に配置される、円錐状に形成された第１下端面外周部５４ｂとから構成されている。当接部５１が第１弁座２１に着座および離座することにより、第１ニードル５０が閉弁および開弁され、従って第１噴孔３０からの燃料の遮断および許容がなされる。

第１上端面５３と背圧室７０との間には、付勢手段としての第１スプリング５９が配置されており、第１スプリング５９は、第１弁座２１に着座する着座方向に第１上端面５３を付勢するように構成されている。背圧室７０内の圧力を調整することにより、第１ニードル５０を軸方向に往復移動される。なお、第１ニードル５０の外周とその外周に対向するノズルボディ２０の案内孔２０ａの内周との間には、燃料通路２５が形成されている（図４参照）。なお詳しくは案内孔２０ａの内壁に凹部状に形成された段差通路である。燃料通路２５は、油溜り室２４を介して供給された高圧の燃料を第１噴射孔３０側へ導く燃料経路を構成する。

第２ニードル６０略円柱状に形成されており、所定の隙間を介して案内孔２０ａに遊嵌されている。第２ニードル６０の反噴孔側には、背圧室７０内の油圧を受ける第２上端面６３が形成され、第２ニードル６０の噴孔側には、第２弁座２２に対向し、略円錐状の第２下端面６４が形成されている。第２下端面６４は、当接部６１に対して内周側に配置される、円錐台面状に形成された第２下端面内周部６４ａと、当接部６１に対して外周側に配置される、円錐状に形成された第２下端面外周部６４ｂとから構成されている。当接部６１が第２弁座２２に着座および離座することにより、第２ニードル６０が閉弁および開弁され、従って第２噴孔４０からの燃料の遮断および許容がなされる。

第２上端面６３と背圧室７０との間には、付勢手段としての第２スプリング６９が配置されており、第２スプリング６９は、第２弁座２２に着座する着座方向に第２上端面６３を付勢するように構成されている。背圧室７０内の圧力を調整することにより、第２ニードル６０を軸方向に往復移動される。なお、第２ニードル６０の外周とその外周に対向するノズルボディ２０の案内孔２０ａの内周との間には、燃料通路２６が形成されている（図４参照）。なお詳しくは案内孔２０ａの内壁に凹部状に形成された段差通路である。燃料通路２６は、油溜り室２４を介して供給された高圧の燃料を第２噴射孔４０側へ導く燃料経路を構成する。

なお、本実施形態では、図１および２に示すように、第１ニードル５０と第２ニードル６０は、第１ニードル５０および第２ニードルを略軸方向移動可能に互いに摺接するように構成されている。詳しくは、図２に示すように、略円形断面状の第１ニードル５０と第２ニードルの円形の一部が平面状に形成されている。第１ニードル５０の平面５０ａと第２ニードル６０の平面６０ａとが対向配置され、平面５０ａと平面６０ａが軸方向に摺接可能に配置されている。

背圧室７０には、燃料供給通路２２とリターン通路２９とが接続されている。その入口には第１入口絞り７１が、出口には第１出口絞り７２が設けられている。なお、燃料供給通路２２は、背圧室７０と油溜り室２４とへ高圧燃料を供給するために途中で分岐されている。リターン通路２９は背圧室７０内の余剰燃料を燃料タンクへ戻すリターン燃料経路と接続している。なお、このリターン燃料経路の下流側には、リターン通路２３と燃料タンク側の低圧通路との連通、遮断を切換える電磁弁９０が設けられている。第１入口絞り７１と第１出口絞り７２の流路断面積の面積比を電磁弁９０によって調整することにより、背圧室７０への高圧燃料の流入量と流出量のバランスが調整できる。従って、背圧室７０の燃料圧力の上昇、下降速度が調整される。

なお、ここで、背圧室７０は、第１ニードル５０の第１上端面５３と第２ニードル６０の第１上端面６３に着座方向の圧力を作用させる共用の圧力制御室を構成する。

電磁弁９０は、制御弁９１を備え、その上部にソレノイド９２と第３スプリング９３とが設けられている。ソレノイド９２に駆動電流が供給されていない場合、制御弁９１は第３スプリング９３の付勢力により図示しない弁座に着座し、リターン通路２９を遮断する。駆動電流が供給される場合、制御弁９１はソレノイド９２に発生する励磁吸引力により弁座より離座し、リターン通路２９を開放する。なお、駆動電流は、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）によりエンジンの運転状態に応じて求められたタイミングでソレノイド９２に供給される。

なお、ここで、第１ニードル５０、第２ニードル６０の開弁、閉弁の条件について説明する。なお、第１ニードル５０と第２ニードル６０は構成が基本的にほぼ同じであるため、ここでは第１ニードル５０で説明する。第１上端面５３には、背圧室７０の圧力Ｐｕと第１スプリング５９の付勢力Ｆｓが第１弁座２１の着座方向に作用する。一方、第１下端面５４には開弁、閉弁に応じてコモンレールから供給される高圧燃料の圧力（以下、コモンレール圧と呼ぶ）Ｐｄが作用する。詳しくは開弁の条件においては、第１ニードル５０は閉弁されておりすなわち当接部５１が第２弁座に着座し第１のシール部Ｓ１がシールされた状態であるため、コモンレール圧Ｐｄは第１上端面外周部５４ｂに作用する。閉弁の条件においては、第１ニードル５０は開弁されているため、コモンレール圧Ｐｄは第１上端面外周部５４ｂおよび第２上端面内周部５４ａつまり第１上端面５４に作用する。

第１上端面５３、第１下端面外周部５４ｂ、第１下端面５４の受圧面積を、それぞれＡ５３、Ａ５４ｏ、Ａ５４ｃとする。また第１ニードル５１（詳しくは第１上端面５３、第１下端面５４）の外径をＤ５０、当接部５１の径（以下、シール径と呼ぶ）をＤ５０ｓとする。上述釣合い条件より、開弁の条件は、Ａ５４ｏ×Ｐｄ ＞ Ａ５３×Ｐｕ＋Ｆｓ、閉弁の条件は、Ａ５４ｃ×Ｐｄ ＞ Ａ５３×Ｐｕ＋Ｆｓ となる。そのため、第１ニードル５０の開弁圧、閉弁圧は、受圧面積Ａ５３、シール径Ｄ５０ｓつまり受圧面積Ａ５４ｏ、第１スプリング５９のスプリング寸法等による付勢力Ｆｓによって変化する。

また、第２ニードル６０についても、第２上端面６３、第２下端面外周部６４ｂ、第１下端面６４の受圧面積を、それぞれＡ６３、Ａ６４ｏ、Ａ６４ｃとし、また第２ニードル６０の外径をＤ６０、当接部６１のシール径Ｄ６０ｓとする。そして、開弁の条件は、Ａ６４ｏ×Ｐｄ ＞ Ａ６３×Ｐｕ＋Ｆｓ、閉弁の条件は、Ａ６４ｃ×Ｐｄ ＞ Ａ６３×Ｐｕ＋Ｆｓ となるので、第２ニードル６０の開弁圧および閉弁圧は、受圧面積Ａ６３、シート径Ｄ６０ｓつまり受圧面積Ａ６４ｏ、第２スプリング６９のスプリング寸法等による付勢力Ｆｓによって変化する。

なお、上述の説明において、受圧面積は、各面の実際の表面積を示すものでなく、各ニードル５０、６０が軸方向移動するように、圧力Ｐｕ、コモンレール圧Ｐｄの作用力を受けるための軸方向投影面積である。例えば第２ニードル６０の第２上端面６３の受圧面積Ａ６３と、第２下端面外周部６４ｂの受圧面積Ａ６４ｏとの面積比を調整することによっても、開弁圧を調整することができ、第１ニードル５０、第２ニードル６０を独立して開弁させたり、第１ニードル５０、第２ニードル６０をほぼ同時に開弁させることが可能である。なお、以下の第１ニードル５０、第２ニードル６０の開弁圧の説明では、開弁圧は異なり、第１ニードル５０の開弁圧が第２ニードル６０の開弁圧より大きいものとする。

上述の構成を有する燃料噴射弁１０の作動について以下説明する。なお、図１は燃料噴射停止時を示している。

（噴射停止時）
コモンレール内に蓄積された比較的高圧の燃料は、燃料供給通路２２を通って、図１に示すように背圧室７０と燃料通路２５に供給される。このとき、ソレノイド９２へ駆動電流が供給されていないので、制御弁９１は第３スプリング９３の付勢力により弁座に着座され、リターン通路２９を遮断している。供給された燃料は、背圧室７０内にとどまるので、第１、第２圧力制御室７０、８０、燃料通路２５、２６の燃料圧力は、ほぼ等しくなっている。第１ニードル５０を第１弁座２１に押し付けようとする付勢力が、リフトさせようとする付勢力よりも大きいので、当接部５１が第１弁座２１に着座され、燃料通路２５内の燃料は第１噴孔３０より噴射されることはない。また、第２ニードル６０を第２弁座２２に押し付けようとする付勢力が、リフトさせようとする付勢力よりも大きいので、当接部６１が第２弁座２２に着座され、燃料通路２６内の燃料は第２噴孔４０より噴射されることはない。

なお、このとき、第１ニードル５０および第２ニードル６０は閉弁を維持しており、第１ニードル５０と第２ニードル６０の間の摺動部からリークする燃料は、第１のシール部Ｓ１、第２のシール部Ｓ２によって下流へ流れが遮断でき、従ってそのリーク燃料が第１噴孔３０、第２噴孔４０から流出するのを防止することができる。

（第１噴孔および第２噴孔の開口への作動）
制御弁９１に駆動電流がソレノイド９２に供給されると、制御弁９１は、ソレノイド９２の発生する磁気吸引力によってリフトされ、リターン通路２３が開放される。リターン通路２３が開放されると、背圧室７０内の燃料圧力が低下する。なお、この圧力は、第１入口絞り７１と第１出口絞り７２の面積比に応じて所定の下降速度で低下する。背圧室７０内の燃料圧力が第２ニードル６０の開弁圧まで低下すると、第２ニードル６０がリフトされ、当接部６１が第２弁座２２から離座し、第２ニードル６０が開弁される。第２ニードル６０が開弁されると、燃料通路２６の燃料が第２噴孔４０に流入し、燃料が第２噴孔４０から噴射される。

なお、第２ニードル６０の開弁圧に比べて第１ニードル５０の開弁圧が高いため、当接部５１が第１弁座２１に着座し第１のシール部Ｓ１はシールされている。その結果、第１ニードル５０の開弁が維持され、第１噴孔３０から燃料は流出しない。このとき、第２噴射孔４０のみからしか燃料が噴射されないので、燃料噴射特性としての噴射率は比較的低い状態にある。

次に、背圧室７０内の圧力が第１ニードル５０の開弁圧まで低下すると、第１ニードル５０がリフトされ、当接部５１が第１弁座２１から離座し、第１ニードル５０が開弁される。第１ニードル５０が開弁されると、燃料通路２５の燃料が第１噴孔３０に流入し、燃料が第１噴孔３０から噴射される。このとき、第１噴孔３０および第２噴孔４０の両方から燃料が噴射されるので、噴射率は第２噴孔４０のみからの燃料噴射時に比べ高くなる。

（噴射停止への作動）
エンジンの運転状態に応じた所定の開弁時間が経過すると、ソレノイド９２への駆動電流の供給が停止される。駆動電流の供給が停止されると、ソレノイド９２の磁気吸引力が失われ、制御弁９１はリターン通路２３を遮断する。すると、第１出口絞り７２から下流への燃料流出が停止されるので、背圧室７０、８０内の圧力は再び上昇し始める。背圧室７０、８０内の圧力が第１ニードル５０の閉弁圧まで上昇すると第１ニードル５０が閉弁し、そして第２ニードル６０の閉弁圧まで上昇すると第２ニードル６０が閉弁する。その結果、第１噴孔３０および第２噴孔４０からの燃料噴射が停止される。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）本実施形態では、ノズルボディ２０に設けられている噴孔３０、４０が第１ニードル５０および第２ニードル６０により独立して開閉されるものにおいて、噴孔への燃料の流れの遮断および許容をする第１のシール部Ｓ１と、第２のシール部Ｓ２が、互いに異なる、第１のシール部Ｓ１に対応する第１の弁座２１と第２のシール部Ｓ２に対応する第２の弁座２２とで形成されている。これにより、第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２が重ならなくなるので、第１ニードル５０および第２ニードル６０間の摺動部からリークした燃料が噴孔３０、４０から流出するのを防止することができる。

さらに、第１ニードル５０および第２ニードル６０に着座方向の圧力を作用させる圧力源は、第１ニードル５０と第２ニードル６０が共用する背圧室７０で形成されているので、第１ニードル５０に着座方向に作用させる燃料回路および第２ニードルに着座方向に作用させる燃料回路が簡素な構成となり、燃料噴射弁１０の体格の大型化を防止が図れる。

（２）なお、本実施形態では、第１ニードル５０と第２ニードルは、略円形断面状に形成され、その一部（詳しくは平面５０ａ、平面５０ｂ）が平面状に形成されている。第１ニードル５０と第２ニードル６０は、平面５０ａおよび平面６０ａにより第１ニードル５０および第２ニードルを略軸方向移動可能に互いに摺接するように構成されている。この様に構成するので、従来の円形断面状に形成するものに比べて、第１ニードル５０および第２ニードル６０から構成されるノズルニードルの略径方向の体格を小さくすることが可能である。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を、図５に従って説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。図５は、本実施形態に係わるノズルボディの第１ニードルおよび第２ニードルを収容する内周周りの一実施例を示す断面図である。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した燃料通路２５、２６において、ノズルボディ２０の案内孔２０ａの内壁側に形成される段差通路に代えて、図５に示すように、第１ニードル５０の外壁側および第２ニードル６０の外壁側に形成された段差通路とする。

図５に示すように、第１ニードル５０の外壁側には段差部５８が形成されている。この段差部５８と案内孔２０ａで区画される空間が上記段差通路を形成している。また、第２ニードル６０の外壁側には段差部６８が形成されており、この段差部６８と案内孔２０ａで区画される空間が上記段差通路を形成している。

以上説明した本実施形態において、この様に構成しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。また、第１ニードル５０および第２ニードル６０が案内孔２０ａによって軸方向に摺動可能に収容できるので、背圧室７０内の高圧燃料を比較的油密に保持される。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明した互いに摺接する第１ニードル５０および第２ニードル６０において、平面５０ａ、６０ａ同士で摺接するものに代えて、図６に示すように、曲面同士で摺接するものとする。図６は、本実施形態に係わる第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。

図６に示すように、第２ニードル６０は円形断面状に形成され、第１ニードル５０は、第２ニードル６０の外周に沿って凹部状の曲面部５０ｂが形成されている。

以上説明した本実施形態において、この様に構成しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、本実施形態では、第１ニードル５０の外周を第２ニードル６０の外周に沿って凹部状の曲面部５０ｂに形成したが、第１ニードル５０を円形断面状にし、第２ニードル６０側に凹部状の曲面部５０ｂを設ける構成にしてもよい。

（第４の実施形態）
一般に、第１ニードル５０と第２ニードル６０を内外二重に配置する等、一方のニードルが他方のニードルの内部に収容されるようにする場合には、第１のシール部Ｓ１に対応する第１の弁座２１と第２のシール部Ｓ２に対応する第２の弁座２２とが一つの弁座で共用されるおそれがある。

第４の実施形態では、第１の実施形態で説明した第１ニードル５０および第２ニードル６０に代えて、図７に示すように、第１ニードル１５０の内部にオフセットされて第２ニードル１６０を配置する。図７は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図８は、図７中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。

図７および図８に示すように、第２ニードル１６０は、第１ニードル１５０の軸中心よりオフセットされた内部に摺動可能に配置されている。第１ニードル１５０に対応する第１のシール部Ｓ１と、第２ニードル１６０に対応する第２のシール部Ｓ２は、図８に示すように、重ならないように配置されている。

以上説明した本実施形態では、第２ニードル１６０を第１ニードル１５０の軸中心よりオフセットされた内部に配置するので、第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２は重ならないように配置することができる。第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２は確実に異なる第１弁座２１と第２弁座２２とで形成されることになるからである。この様に構成しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、第２ニードル１６０を第１ニードル１５０の内部に収容するので、第１上端面５３と第２上端面６３などの受圧面積が、第２ニードル１６０と第１ニードル１５０とで異なるように設定することができる（図８参照）。これにより、第１ニードル１５０の開弁圧と第２ニードル１６０の開弁圧に圧力差を確実に設けることができる。したがって、噴射特性をいわゆるブーツ噴射など、噴射率を可変にする噴射特性を得られる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、第１の実施形態で説明した第１ニードル５０と第２ニードル６０の間に、図９に示すように、第１ニードル５０および第２ニードル６０を略軸方向に往復移動可能にする隔壁２０ｈを配置する。図９は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図１０は、図９中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。

図９に示すように、第１ニードル５０と第２ニードル６０は、第１ニードル５０および第２ニードル６０を略軸方向に往復移動可能にする隔壁２０ｈを隔てて配置されている。

なお、ここで、一般に、第１ニードル５０および第２ニードル６０を往復移動可能に収容するため、ノズルボディ２０は、内部を穿孔等の孔加工することにより第１ニードル５０および第２ニードル６０を摺動可能な内周を有する案内孔２０ａを形成する必要がある。

これに対して、本実施形態では、案内孔２０ａの内周のうち、第１ニードル５０を摺動可能な収容する内周部と第２ニードル６０を摺動可能な収容する内周部とを、隔壁２０ｈによって重ならないように構成することができる。したがって、ノズルボディ２０を穿孔等する際に、孔加工が容易にできる。

なお、第１ニードル５０と第２ニードル６０の間に隔壁２０ｈを配置する場合、第１ニードル５０および第２ニードル６０のうちいずれか一方のニードルの径方向断面積を、他方のものより小さく形成することが好ましい（図１０参照）。これにより、第１ニードル５０および第２ニードル６０から構成されるノズルニードルつまり燃料噴射弁１０の略径方向の体格の大型化が抑制される。

さらに、第１ニードル５０と第２ニードル６０の径方向断面積が異なるので、第１ニードル５０および第２ニードル６０の開弁圧をかえることができ、結果として噴射率など燃料噴霧の特性、形状が可変にできる。

さらになお、第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２は軸方向にずらされていることが好ましい（図９参照）。

第１のシール部Ｓ１に対応する第１噴孔３０と第２のシール部Ｓ２に対応する第２噴孔４０間において、一般に体格の小型化を図ろうとすると第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２とが近接するようになるため、これら噴孔３０、４０配置が難しくなるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２を軸方向にずらすので、第１のシール部Ｓ１と第２のシール部Ｓ２との近接状態の緩和が図れる。したがって、これら噴孔３０、４０配置の設計自由度の向上が図れるので、噴孔３０、４０配置が容易となる。

（第６の実施形態）
第５の実施形態では、第１の実施形態で説明した第１ニードル５０と第２ニードル６０に代えて、図１１に示すように、互いの軸中心が噴孔方向に向かって交差するように配置される第１ニードル２５０と第２ニードル２６０とする。図１１は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図１２は、図１１中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。

図１１に示すように、第１ニードル２５０と第２ニードル２６０は、互いの軸中心が噴孔方向に向かって交差するように配置されている。第１ニードル２５０の第１下端面２５４は、第１のシール部Ｓ１に対して内周側に形成された第１下端面内周部２５４ａと、外周側に形成された第１下端面外周部２５４ｂとから構成されている。また、第２ニードル２６０の第２下端面２６４は、第２のシール部Ｓ１に対して内周側に形成された第２下端面内周部２６４ａと、外周側に形成された第２下端面外周部２６４ｂとから構成されている。

第１下端面外周部２５４ｂと第２下端面外周部２６４ｂは、比較的細いテーパ状に形成されている。第１下端面外周部２５４ｂと第２下端面外周部２６４ｂは互いに摺接可能に構成されている。

以上説明した本実施形態では、第１ニードル２５０における第１のシール部Ｓ１側の端部、および第２ニードル２６０における第２のシール部Ｓ２側の端部間の外周を、第１下端面外周部２５４ｂおよび第２下端面外周部２６４ｂの形状のように先細のテーパ状体などの比較的細いものとしている。その結果、燃料噴射弁１０の体格の大型化が抑制される。

本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。 図１中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。 図１中のノズルボディの噴孔側の先端部を示す断面図である。 図１中のノズルボディの第１ニードルおよび第２ニードルを収容する内周周りを示す断面図である。 第２の実施形態に係わるノズルボディの第１ニードルおよび第２ニードルを収容する内周周りの一実施例を示す断面図である。 第３の実施形態に係わる第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。 第４の実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。 図７中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。 第５の実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。 図９中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。 第６の実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。 図１１中の第１ニードルおよび第２ニードルを示す断面図である。

符号の説明

１０ 燃料噴射弁
２０ ノズルボディ
２１ 第１弁座
２２ 第２弁座
３０ 第１噴孔
４０ 第２噴孔
５０ 第１ニードル
５１ 当接部
５３ 第１上端面
５４ 第１下端面
５４ａ 第１下端面内周部
５４ｂ 第１下端面外周部
５９ 第１スプリング
６０ 第２ニードル
６１ 当接部
６３ 第２上端面
６４ 第２下端面
６４ａ 第２下端面内周部
６４ｂ 第２下端面外周部
６９ 第２スプリング
７０ 背圧室（圧力制御室）
７１ 第１入口絞り
７２ 第１出口絞り
Ｓ１ 第１のシール部
Ｓ２ 第２のシール部

Claims (7)

1. 燃料の流れを遮断および許容する第１のシール部および第２のシール部、およびこれらシール部の下流側に配置された噴孔を有するノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に往復移動可能に収容され、前記シール部に離座、着座する第１ニードルおよび第２ニードルを有するノズルニードルと、
   前記ノズルニードルに着座方向の圧力を作用させる圧力源とを備え、
   前記第１のシール部と前記第２のシール部は、互いに異なる、前記第１のシール部に対応する第１の弁座と前記第２のシール部に対応する第２の弁座とにより形成され、
   前記圧力源は、前記第１ニードルおよび前記第２ニードルが共用する圧力制御室を有していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記第１ニードルと前記第２ニードルは、前記第１ニードルおよび前記第２ニードルを略軸方向に往復移動可能にする隔壁を隔てて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記第１ニードルと前記第２ニードルは、略軸方向移動可能に互いに摺接していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
4. 前記第１ニードルおよび前記第２ニードルのうちいずれか一方のニードルは、他方のニードルの軸中心よりオフセットした内部に摺動可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
5. 前記第１ニードルおよび前記第２ニードルのうちいずれか一方のニードルの径方向断面積は、他方のニードルの径方向断面積より小さく形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記第１ニードルと前記第２ニードルは互いの軸中心が前記噴孔方向に向かって交差するように配置され、
   前記第１ニードルおよび前記第２ニードルの前記噴孔側の端部は、互いに摺接可能なテーパ部を有している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。
7. 前記第１のシール部と前記第２のシール部は軸方向にずらされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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