JP2006348842A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 開閉のための弁部材を比較的小さな駆動力を有するアクチュエータで駆動可能であるとともに、燃料噴射装置の複雑化防止が図れる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 内燃機関１００の筒内に燃料を直接噴射し、燃料噴霧を形成する燃料噴射弁２において、筒内に臨むように配置され、弁座１３を有する弁ボディ１２と、弁座１３に着座および離座する弁部材３０と、弁部材３０のリフトを制御するために、弁部材３０の弁座とは反対の端部に加える液圧力を制御する圧力制御室８１と、圧力制御室８１内の燃料を排出する排出流路３６と、圧力制御室８１と排出流路３６の燃料の流れを遮断および流通に切換えるアクチュエータ６０、５４、５０と、圧力制御室８１から排出流路３６に導かれる燃料を、筒内に噴射させる筒内吐出流路３７を備えている。
【選択図】 図２

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。

燃料噴射装置としては、例えば内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴ガソリンエンジン用燃料噴射弁がある。直噴エンジンは成層燃焼が実現できるため、燃費の向上が図れるので、量産化採用される傾向にある。この直噴エンジンの燃焼方法として、ピストン壁に噴霧を沿わせて点火プラグに混合気を導くウォールガイド燃焼と、壁を使わずに噴射された噴霧に直接点火するスプレーガイド燃焼と、大きく分けて二つのコンセプトがある。

また、近年更なる燃費向上、排気ガス有害成分低減の要求がある。スプレーガイド燃焼のコンセプトでは、ピストン壁を使わず気流の影響を受けないため成層燃焼領域の拡大が可能であり、ピストンへの燃料付着が低減できると考えられている（特許文献１参照）。

特許文献２では、中空円錐状の噴霧を噴射する技術が開示されている。特許文献２の技術では、弁ボディの弁座より外側に離座することで開弁する弁部材を有する弁部を備えており、弁座より離座することで噴霧のための開口流路が全周に渡って形成されることで、中空円錐状の噴霧を形成する。弁部材が弁ボディに挿通する弁構造上、シート径が比較的大きくなるため、弁部材を駆動するアクチュエータは、発生する駆動力が比較的大きいピエゾ素子などの圧電素子や超磁歪素子を利用している。

特許文献３では、駆動力が比較的小さなアクチュエータで弁部材を駆動する技術が開示されている。特許文献３の技術では、油圧の増減により弁部材を開閉し、その油圧を増減させるための油圧制御室内の燃料をアクチュエータで流出入することで油圧コントロールする。油圧制御室の油圧コントロールのため余剰となった燃料は、燃料タンクへ戻すようにしている。
特表２００２−５３９３６５号公報 特表２００２−５２５４８６号公報 特開平４−１２１６５号公報

出願人は、中空円錐状の噴霧を形成する弁部構造での開閉のための弁部材を、アクチュエータの小さな駆動力で駆動することを検討している。しかしながら、このようなものに特許文献２の技術を適用すると、油圧制御室の油圧コントロールのため余剰となった燃料を、燃料タンクに燃料回収する燃料配管が必要であり、燃料配管系等の燃料噴射装置が複雑になりコストアップするという問題がある。

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、開閉のための弁部材を比較的小さな駆動力を有するアクチュエータで駆動可能であるとともに、燃料噴射装置の複雑化防止が図れ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１４に記載の発明では、内燃機関の筒内に燃料を直接噴射し、燃料噴霧を形成する燃料噴射弁において、筒内に臨むように配置され、弁座を有する弁ボディと、弁座に着座および離座する弁部材と、弁部材のリフトを制御するために、弁部材の弁座とは反対の端部に加える液圧力を制御する圧力制御室と、圧力制御室内の燃料を排出する排出流路と、圧力制御室と排出流路の燃料の流れを遮断および流通に切換えるアクチュエータと、燃料噴射弁の内部を通じて流通するように設けられ、圧力制御室から排出流路に導かれる燃料を、筒内に噴射させるように導く筒内吐出流路を備えていることを特徴とする。

これによると、アクチュエータは、弁部材のリフトを制御するために、弁部材に加える液圧を制御する圧力制御室内の燃料の流出および遮断を行なうだけでよいため、その駆動力を比較的小さくすることができる。さらに、液圧の制御に利用し余剰となった圧力制御室内の燃料を、筒内吐出流路より筒内へ噴射して消費するように構成しているので、燃料タンク等低圧系に回収するための燃料配管が不要であり、燃料配管系等の燃料噴射装置が複雑化するのを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明では、筒内吐出流路は、弁部材の内部に形成されていることを特徴とする。

これにより、筒内に燃料を噴射する筒内吐出流路を、弁部材の内部を通じて弁部材先端部側に開口するようにすることができ、簡素な構成とすることが可能である。

また、請求項３に記載の発明では、筒内吐出流路は、弁ボディの内部に形成されていることを特徴とする。

これによると、筒内に燃料を噴射する筒内吐出流路を、弁ボディの内部を経由して弁ボディ先端部側に開口する構成とすることができる。したがって、筒内吐出流路から筒内へ噴射される燃料の燃料噴霧を、例えば略中空円錐状の燃料噴霧の外側に配置することができる。

また、請求項４に記載の発明では、アクチュエータは、圧力制御室と排出流路の燃料の流れを遮断および流通に切換える弁体と、弁体を電磁力により駆動する電磁駆動部とを備えていることを特徴とする。

これによると、アクチュエータは、圧力制御室と排出流路の燃料の流れを遮断および流通に切換える手段として、比較的大きな駆動力を有するピエゾ素子などの圧電素子等を用いることなく、比較的小さい駆動力のソレノイド等の電磁駆動部を用いることができる。

また、請求項５に記載の発明では、弁部材は、弁体が離座および着座可能な弁体用弁座と、弁体用弁座の下流に配置される排出流路を有していることを特徴とする。

これによると、アクチュエータを弁部材の軸方向に配置し、しかもアクチュエータの弁体を、弁部材に形成される弁体用弁座に離座および着座するように構成される。弁部材を駆動させるために必要な駆動力は、弁体用弁座に離座する弁体のシート部のシート面積分に作用する燃料圧力の荷重に、打ち勝つものであればよいので、非常に小さな駆動力で筒内へ噴射する燃料噴霧を形成できる。

また、請求項６に記載の発明では、弁部材とボディは、弁部材が、弁ボディの内外の軸方向に挿通可能に配置され、弁部材を弁座から外向きに離座させることで開弁する弁部構造を有していることを特徴とする。

これによると、弁部材とボディは、弁部材が、弁ボディの内外の軸方向に挿通可能に配置され、弁部材を弁座から外向きに離座させることで開弁する弁部構造つまり外開弁構造を有している。このような構成により、燃料噴射弁は、略中空円錐状の燃料噴霧を行なうとともに、弁部材のリフトを制御するために利用し余剰となった圧力制御室内の燃料を、筒内吐出流路より筒内へ噴射することができる。

また、請求項７に記載の発明では、弁部材と弁ボディは、弁ボディが、弁座に着座および離座する弁部材を軸方向に移動可能に収容し、弁部材を弁座から内向きに離座させることで開弁する弁部構造を有していることを特徴とする。

これによると、弁部材と弁ボディは、弁ボディが、弁座に着座および離座する弁部材を軸方向に移動可能に収容し、弁部材を弁座から内向きに離座させることで開弁する弁部構造つまり内開弁構造を有している。このような構成により、燃料噴射弁は、例えば略中空円錐状の燃料噴霧を行なうとともに、弁部材のリフトを制御するために利用し余剰となった圧力制御室内の燃料を、筒内吐出流路より筒内へ噴射することができる。

また、請求項８に記載の発明では、筒内吐出流路の開口部から噴射される燃料噴霧は、略中空円錐状の燃料噴霧の内側に配置されていることを特徴とする。

一般に、例えば外開弁構造を有する燃料噴射弁から噴射された略中空円錐状の燃料噴霧の中央空間には、噴霧が存在しない。そのため、燃焼室等筒内の空気を有効利用することは難しい。

これに対し請求項８に記載の発明では、略中空円錐状の燃料噴霧の内側に、筒内吐出流路の開口部から噴射される燃料噴霧を形成することができる。したがって、略中空円錐状の燃料噴霧と筒内吐出流路の開口部から噴射される燃料噴霧との組合せにより、筒内空気の有効利用が可能である。

また、請求項９に記載の発明では、筒内吐出流路の開口部は、複数の噴孔からなることを特徴とする。

これによると、筒内吐出流路の開口部は、複数の噴孔からなることが好ましい。これにより、略中空円錐状の燃料噴霧の内側に配置され、筒内吐出流路の開口部から噴射される燃料噴霧の微粒化の促進が図れる。

また、請求項１０に記載の発明では、排出流路に排出される燃料の圧力は、１．５ＭＰａ以上であることを特徴とする。

これによると、排出流路に排出される燃料の圧力は、１．５ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、筒内吐出流路から噴射される燃料噴霧の微粒化状態を良好に維持することが可能である。

また、請求項１１に記載の発明では、筒内吐出流路から筒内に噴射される燃料噴射量は、略中空円錐状の燃料噴霧を形成する燃料噴射量の３０％以下であることを特徴とする。

これによると、筒内吐出流路から筒内に噴射される燃料噴射量は、例えば略中空円錐状の燃料噴霧を形成する燃料噴射量の３０％以下であることが好ましい。これにより、略中空円錐状等の燃料噴霧のいわゆる主噴霧とは別に、筒内吐出流路から噴射される燃料噴霧のいわゆる副噴霧で燃焼を悪化しないようにすることができる。したがって、略中空円錐状等の主噴霧の燃焼を阻害することなく、筒内吐出流路から副噴霧を形成することができる。

また、請求項１２に記載の発明では、筒内吐出流路内の燃料の筒内に噴射を開始する噴射時期は、略中空円錐状の燃料噴霧を形成する燃料の噴射時期より早く噴射開始とすることを特徴とする。

燃料噴射弁より噴射された燃料噴霧を点火装置によって着火する場合、一般に、例えば略中空円錐状や略円錐状などの燃料噴霧を点火装置で着火することが考えられる。この場合、点火装置により直接点火されない筒内吐出流路からの燃料噴射は、空気と混合するための時間を長くとるようにすることが好ましい。これに対し請求項１２に記載の発明では、筒内吐出流路からの燃料噴射は、略中空円錐状の噴霧の燃料噴射より早く噴射を開始するので、点火装置による着火までの時間拡大が図れる。

また、請求項１３に記載の発明では、燃料噴射弁は、筒内に臨んで略中央上部に配置されていることを特徴とする。

これによると、燃料噴射弁を筒内に臨んで略中央上部に配置し、燃料を噴射し、略中空円錐状の主噴霧を形成することで、成層燃焼（スプレーガイド燃焼）に有利であるとともに、筒内吐出流路より副噴射させることで、主噴射と副噴射の組合せによる筒内空気の有効利用が可能である。

また、請求項１４に記載の発明では、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁と、燃料が貯留された燃料タンクと燃料噴射弁に分配供給する燃料分配管との間に設けられ、燃料タンクに貯留された燃料を、燃料分配管に向けて高圧圧送する高圧燃料供給手段とを備えていることを特徴とする。

一般に、燃料タンクより圧送され、燃料噴射弁へ供給される燃料の一部を、再び燃料タンクに戻す場合、燃料温度の上昇を招く。特に高圧圧送する場合は、燃料を高圧縮するため、燃料噴射弁へ供給される燃料がベーパ化するおそれがある。

これに対し請求項１４に記載の発明では、燃料噴射弁へ供給される燃料を、全て筒内へ噴射し消費するように構成している。したがって、ベーパ化するような燃料の温度上昇を防止することができる。

以下、本発明の燃料噴射装置を、ガソリンエンジンに燃料を噴射供給するものに適用して、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の構成を示す断面図である。図２は、図１中の主要部を拡大した部分断面図である。図３は、本実施形態の燃料噴射弁を適用する燃料噴射装置の概略構成を示す模式図である。図４は、図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が非作動の状態を示す部分断面図である。図５は、図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が作動開始した状態を示す部分断面図である。図６は、図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が作動し、かつ弁部材がリフトし開弁した状態を示す部分断面図である。図７は、図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が作動停止した状態を示す部分断面図である。図８は、本実施形態に係わる燃料噴射のフローを示す模式図である。

燃料噴射装置は、図３に示すように、内燃機関、特にガソリンエンジンに用いられ、例えば多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）の各気筒に燃料を噴射する。エンジン１００は、各筒内に燃焼室１０６とを備える周知の内燃機関である。燃焼室１０６は、ピストンの往復移動により容積が増減する。筒内の燃焼室１０６は、吸気弁（図示せず）を介して図示しない吸気管に接続し、吸気が導かれる。また、燃焼室１０６は、排気弁（図示せず）を介して図示しない排気管に接続し、排気を排出する。なお、図３では、図面作成上、４気筒のうちの１気筒に対応する燃料噴射弁２ａのみ図示し、他の燃料噴射弁２ｂ、２ｃ、２ｄは図示を省略している。

燃料噴射装置は、燃料の噴射を行なう燃料噴射弁２と、燃料噴射弁２に燃料を分配供給する燃料分配管８と、燃料分配管８に向けて燃料を高圧圧送する高圧ポンプ９と、燃料噴射弁２の噴射動作等を制御する制御手段（以下、ＥＣＵと呼ぶ）２００とを含んで構成されている。なお、燃料噴射弁２は、エンジン１００に筒内に搭載されるものであれば、図３のように筒内に斜め搭載されるものであっても、筒内に臨んで略中央上部にセンタ搭載されるものであってもよい。以下の本実施形態で説明する燃料噴射弁２のエンジン１００への搭載は、センタ搭載とする。

燃料噴射弁２は、燃料ポンプ７および高圧ポンプ９により加圧された燃料が、燃料分配管８を介して供給される。詳しくは、燃焼室１０６へ供給する燃料の圧力を約２ＭＰａ以上とするために、燃料ポンプ７によって燃料タンク６から吸上げられた所定の低圧（例えば０．２ＭＰａ）の燃料を、高圧ポンプ９でさらに加圧する。この加圧された所定の高圧の燃料（例えば、２〜１３ＭＰａの範囲内の所定圧の燃料）が、燃料分配管８を介して燃料噴射弁２に供給される。燃料ポンプ７から吐出される燃料、高圧ポンプ９からさらに加圧されて吐出される燃料は、それぞれ図示しない燃料調圧装置としてのプレッシャレギュレータによって所定の圧力に調圧されている。

燃料噴射弁２は図１に示すように略円筒形状であり、一端から燃料を受け、他端から燃料を噴射する。燃料噴射弁２は、弁ボディ１２と、弁部材としてのノズルニードル３０と、ケーシング１４と、ケーシング１４内に形成される圧力制御室８１と、圧力制御ニードル５３と、電磁駆動部としてのコイル６０、固定コア５４、および可動コア５１とを含んで構成されている。なお、燃料噴射弁２の一端側の燃料導入部（以下、フィルタボディ）４８には内部に内孔が形成されており、燃料噴射弁２内へ燃料を供給する内部燃料通路と連通している。内孔にはフィルタ２４が取付けられており、異物が除去される。

図１に示すように、ノズルボディ２５とケーシング１４とは中間部材としてのパッキン２６を挟んで、リテーニングナット２１及びノックピン２２により締結されている。ノズルボディ２５とパッキン２６とが共同して、弁ボディ１２を構成している。ケーシング１４（詳しくは筒部材４０）とフィルタボディ４８とは溶接等により固定されている。

ノズルボディ２５、パッキン２６、ケーシング１４、およびフィルタボディ１５には、燃料通路４１、４３、２３が内部に形成され、後述する噴孔３１ｏに燃料を供給する内部燃料通路が形成されている。また、燃料通路４３を経由し、圧力制御室８１に導く燃料絞り通路（以下、オリフィス通路）４５が形成されている。なお、フィルタボディ１５に設けられた燃料入口部に、燃料分配管８から供給された高圧燃料が流入する。

なお、ここで、特許請求の範囲に記載の弁ボディは、ノズルボディ２５およびパッキン２６とから構成される弁ボディ１２に限らず、ノズルボディ２５から構成されるものであってもよい。

ノズルボディ２５は燃料流れ方向に向けて略同一径の内周面１４を有している。内周面には、ノズルニードル３０が離座および着座可能である。なお、ここで、内周面１４は、ノズルニードル３０が離座および着座可能な弁座１３を構成する。この弁座１３は、略同一径の内周面１４に限らず、燃料流れ方向に向けて拡径する円錐面であってもよい。

具体的には、弁座１３には、ノズルニードル３０の当接部３１が離座および着座する。弁座１３と、弁座１３より離座した当接部３１との隙間（以下、噴孔）３１ｏ（図６参照）は、当接部３１および弁座１３の全周にわたって形成され、燃料を噴射する開口部を構成している。噴孔３１ｏの開口面積はノズルニードル３０のリフト量に応じて増加する。なお、ここで、弁座１３と当接部３１は、弁部が燃料の噴射を停止するための油密機能の働きをするシート部を構成している。

ノズルニードル３０は略軸状に形成され、弁ボディ１２（詳しくはノズルボディ２５およびパッキン２６）内を軸方向に往復移動可能である。ノズルニードル３０の反弁座１３側の端部には、ピストン（以下、液圧駆動用ピストン）３８が設けられており、液圧駆動用ピストン３８は、ノズルニードル３０と協働して弁ボディ１２内を軸方向に往復移動可能である。液圧駆動用ピストン３８は、ノズルニードル３０と全周溶接等により一体に接合されている。なお、ここで、液圧駆動用ピストン３８は、請求範囲に記載の弁部材の弁座とは反対の端部を構成している。

ノズルボディ２５およびパッキン２６内には、図１および図２に示すように、ストッパ部材７１、７６が常にノズルボディ２５の一部（詳しくは、第２段差部１２ｅ）に当接するように配置されている。ストッパ部材７１、７６は、図２に示すように、付勢部材としてのスプリング７８、第１ストッパ７１、および第２ストッパ７６とを有している。スプリング７８はノズルニードル３０を着座方向に付勢している。第１ストッパ７１および第２ストッパ７６はこれらの間にスプリング７８を挟み込むように対峙して配置され、所定の軸方向隙間（以下、エアギャップと呼ぶ）Ｇｎを形成するように構成されている。これにより、ストッパ部材７１は、エアギャップＧｎに基づいてノズルニードル３０のリフト量ＨＤ１を規制している。

なお、ノズルボディ２５とパッキン２６の内部には、ストッパ部材７１、７６、およびスプリング７８を収容するスプリング室（以下、第２背圧室）８３を形成している。この第２背圧室８３には燃料通路４１、４３、２３を経由して燃料分配管８から供給された加圧燃料が流入する。詳しくはパッキン２６は段付き内周２６ａ、２６ｂ、２６ｃを有しており、内周２６ａがノズルボディ２５の上端部に当接することでその上端部の内周２５ｂと上記内周２６ｂにより、第２背圧室８３を形成している。上端部は弁座１３側に向かって段付き内周２５ａ、２５ｂが形成されており、第１段差部２５ｄおよび第２段差部２５ｅを有している。

第１ストッパ７１と第２ストッパ７６は略円筒状体からなり、内部にノズルニードル３０が挿通可能に形成されている。なお、第２ストッパ７６の外周とパッキン２６の内周２６ｂの間には燃料の流通のための隙間が形成されている。

第１ストッパ７１は、図２に示すように、弁座１３側から図２の上方向に向かって、下部側ストッパ部７２、第１支持部７３、および上部側ストッパ部７４とを有している。下部側ストッパ７２は、ノズルボディ２５の内周２５ａに収容され保持されるとともに、第２段差部２５ｅに常に当接している。第１支持部７３はスプリング７８の外径より大きく形成され、スプリング７８を伸縮可能に支持している。上部側ストッパ部７４は略筒状に形成され、外周側にスプリング７８を伸縮可能にガイドしている。

なお、第１支持部７３は、ノズルボディ２５（詳しくは第１段差部２５ｄ）に軸方向に対峙するように配置されていることが好ましい。すなわち、第１支持部７３と第１段差部２５ｄの間には、軸方向隙間が形成されるように構成されていることが好ましい。

また、第２ストッパ７１（詳しくは、上部側ストッパ部７４）は内外に貫通する連通孔（以下、第１連通孔と呼ぶ）７５ａ、７５ｂが設けられている。これにより、ニードル１６がフルリフトしてエアギャップＧｎがなくなる場合があったとしても、燃料通路４１、４３、２３、第２背圧室８３、第２ストッパ７６の外周、および第１ストッパ７１の内周を経由して弁座１３側に向かう燃料の流れを閉塞するのを防止できる。

さらにまた、下部側ストッパ７２は、内周２５ａに摺動可能な大径筒部７２ｂと、小径筒部７２ａを有している。小径筒部７２ａは、大径軸部７２ｂより弁座１３に向けて延設されているとともに、内周２５ａに対して所定の径方向隙間空間が設けられるように形成されている。

さらになお、図２に示すように、下部側ストッパ７２は、その所定径方向隙間空間と内部燃料通路とを連通する燃料連通孔としての第２連通孔７５ｃが設けられている。

第２ストッパ７６は、スプリング７８を支持する第２支持部としての本体と、ノズルニードル３０を係止する係止部材７７を有している。第２ストッパ７６は本体と係止部材７７が組付けにより一体化されるものに限らず、本体と係止部材７７が一体形成されているものであってもよい。なお、以下の本実施形態の説明では、第２ストッパ７６を本体と係止部材７７に別部材で形成し、これらを組付けるにより一体化されるものとする。第２ストッパ７６において係止部材７７を別部材で形成することにより、エアギャップＧｎを調節する組付け工程において、係止部材７７の厚みによりエアギャップＧｎを決定することができる。

弁座１３の下流側は、図１に示すように、外側に開放されている。ノズルニードル３０（詳しくは当接部３１）が弁座１３に着座および離座することにより、噴孔３１ｏから燃料の噴射および停止がなされる。詳しくは図１中の方向Ａにノズルニードル３０がリフトすることで、弁座１３からノズルニードル３０が離座し、内部燃料通路が外側に開放されて燃料を噴孔３１ｏより噴射する。一方、図１中の方向Ｂにノズルニードル３０が移動することで、ノズルニードル３０が弁座１３に着座するようになり、弁座１３の下流側と内部燃料通路との間が閉塞され燃料の噴射を停止する。なお、以下の本実施形態の説明では、方向Ａを開弁方向と呼び、方向Ｂを閉弁方向と呼ぶ。なお、燃料噴射弁２の燃料噴射量は、ノズルニードル３０のリフト量ＨＤ１と、開弁期間とによって計量されている。ノズルニードル３０が弁座１３に着座すると燃料の噴射が停止され、ノズルニードル３０が弁座１３から離座すると燃料が噴射される。

ケーシング１４は、筒部材４０と、ケーシング本体４７を有している。筒部材４０は、ケーシング本体４７の反噴孔側の内周４７ｃに挿入され、溶接等によりケーシング本体４７に固定されている。

筒部材４０は、噴孔２１側から第１磁性筒部４２、非磁性筒部４４、および第２磁性筒部４６により構成されている。非磁性筒部４４は第１磁性筒部４２と第２磁性筒部４６との磁気的短絡を防止する。この磁気的短絡防止により、コイル６０の通電により発生する電磁力による磁束を、可動コア５０、および固定コア６０に効率的に流れるようにしている。

ケーシング本体４７は、段付き内周４７ａ、４７ｂ、４７ｃを有しており、内周４７ａが筒部材４０の外周と固定され、内周４７ｂがノズルニードル３０および圧力制御ニードル５３を挿通可能に収容し、内周４７ｃが液圧駆動用ピストン３８を摺動可能に収容している。

液圧駆動用ピストン３８の弁座１３側の端部には、圧力制御室８１が設けられている。圧力制御室８１は、液圧駆動用ピストン３８の弁座１３側の端面（下端面）と、内周４７ａと、パッキン２６の上端面とで区画されている。圧力制御室８１はオリフィス通路４５に接続しており、オリフィス通路４５を介して燃料噴射弁２に供給される高圧燃料が供給される。

圧力制御室８１内には、ノズルニードル３０が配置されており、圧力制御室８１内の燃料は、ノズルニードル３０に形成された排出流路３４、３６へ排出可能である。排出通路３６はノズルニードル３０の内部を軸方向に形成されており、排出通路３４は、ノズルニードル３０の内外に配置されている排出通路３６と圧力制御室８１を連通する連通路を形成している。

ノズルニードル３０の上端部側の排出通路３６内に、圧力制御ニードル５３が軸方向に摺動可能に配置されている。圧力制御ニードル５３の先端部５５は、排出通路３６に形成された弁体弁座（以下、圧力制御ニードル用弁座）３５に着座および離座可能である。

排出通路２６、３７は、燃料噴射弁２の燃焼室１０６に臨む先端部３０、１２（本実施例では、ノズルニードル３０の先端部）に延出する筒内吐出流路３７を備えている。筒内吐出流路３７は、ノズルニードル３０の先端部に燃焼室１０６側に開口する開口部３７ａを有している。これにより、圧力制御室８１から排出流路３６、３７を経由して排出する燃料は、筒内吐出流路３７の開口部３７ａより燃焼室１０６へ直接噴射される。

開口部３７ａは単孔であっても、複孔であってもいずれでもよい。以下本実施形態では、開口部３７ａは単孔とする。

なお、ここで、先端部５５は、圧力制御ニードル用弁座３５に着座および離座可能な当接部を構成する。先端部５５と圧力制御ニードル用弁座３５は、圧力制御室８１から排出流路３６、３７を経由して排出する燃料の噴射を停止するための油密機能の働きをするシート部を構成している。

なお、液圧駆動用ピストン３８の反弁座１３側の端部には、第１背圧室８２が設けられている。第１背圧室８２は、液圧駆動用ピストン３８と内周４７ａの摺動隙間（以下、第１摺動隙間）を介して圧力制御室８１と連通する。さらに、第１背圧室８２は、圧力制御ニードルと排出流路３６の摺動隙間（以下、第２摺動隙間）を介して圧力制御室８１と連通する。また、第２背圧室８３は、パッキン２６の内周２６ｃとノズルニードル３０の摺動隙間（以下、第３摺動隙間）を介して圧力制御室８１と連通する。なお、ここで、第１摺動隙間、第２摺動隙間、および第３摺動隙間は、各背圧室８２、８３内の高圧燃料が圧力制御室８１内へ燃料流れを抑制する燃料絞り隙間を構成している。

電磁駆動部は、図１に示すように、コイル６０、固定コア５４、および可動コア５１とを含んで構成されている。可動コア５１は磁性材料で段付きの略円筒状体に形成されており、圧力制御ニードル５３の反弁座１３側の端部と溶接等により固定されている。可動コア５１は圧力制御ニードル５３とともに往復移動する。可動コア５１の筒壁を貫通する流出孔５２は、可動コア５１の内外を連通する燃料通路を形成している。

なお、ここで、可動コア５１および圧力制御ニードル５３は、請求範囲に記載の弁体５０を構成している。

固定コア５４は磁性材料で略円筒状に形成されている。固定コア５４は筒部材４０内に挿入されており、筒部材４０と溶接により固定されている。固定コア５４は可動コア５１に対し反弁座１３側に設置され、可動コア５１に向きあっている。固定コア５４と可動コアは、所定のエアギャップＧｓを設けて対向配置されている。このエアギャップＧｓは、圧力制御ニードル５３が圧力制御ニードル５３用弁座３５から離間可能な距離つまりリフト量ＨＤ２を示している。

アジャスティングパイプ５６は固定コア５４の内周に圧入され、内部に燃料通路を形成している。付勢部材としてのスプリング５８は一端部でアジャスティングパイプ５６に係止され、他端部で可動コア５１に係止されている。アジャスティングパイプ５６の圧入量を調整することにより、可動コア５１に付勢するスプリング５８の荷重が変更される。スプリング５８の付勢力により可動コア５１および圧力制御ニードル５３は圧力制御ニードル用弁座１４に向けて付勢されている。言い換えると、スプリング５８は可動コア５１を圧力制御ニードル５３の着座方向に付勢する付勢手段を構成する。

コイル６０はスプール６２等に巻回されている。ターミナル６５はコネクタ６４等にインサート成形されており、コイル６０と電気的に接続している。コイル６０に通電すると、可動コア５１と固定コア５４との間に磁気吸引力が働き、スプリング５８の付勢力に抗して可動コア５１は固定コア５４側に吸引される。

なお、ここで、電磁駆動部６０、５４、５０は、請求範囲に記載の圧力制御室８１と排出流路３６の燃料流れを遮断および流通に切換えるアクチュエータを構成している。弁体５０は、弁体５０が圧力制御ニードル５３用弁座３５に着座および離座することにより、圧力制御室８１と排出流路３６の燃料流れを遮断および流通に切換える。

なお、燃料噴射弁２の内部燃料通路は、図１に示すように、燃料の流れの上流から下流に向かって、フィルタボディ４８の内周と、アジャスティングパイプ５６の内周と、固定コア５４の内周と、可動コア５１の径方向通路５２と、筒状部材４０の内周と、ケーシング本体４７の内周４７ｂと、燃料通路４１、４３、２３と、第２背圧室８３と、第２ストッパ７６の外周と、第１ストッパ７１の内周と、ノズルボディ２５の内周１４の順で構成されており、これらは、噴孔２１へ向かう燃料の流れ経路としての内部燃料通路を構成している。

なお、ノズルニードル３０は上記内部燃料通路内に配置され、燃料噴射弁２に供給される燃料により冷却されている。

なお、フィルタボディ４８の内周と、アジャスティングパイプ５６の内周と、固定コア５４の内周と、可動コア５１の径方向通路５２と、筒状部材４０の内周と、ケーシング本体４７の内周４７ｂは、第１背圧室８１を構成している。

図３に示すように、制御手段としてのＥＣＵ２００は、図示しないリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。このＥＣＵ２００は、バッテリ等の電源３を用いて、燃料噴射弁２のコイル６０への通電開始および通電停止を行なうことで、燃料噴射弁２への通電期間を制御する。エンジンの回転速度、吸気管圧力（または吸入空気量）、冷却水温等のエンジンの運転状態を検出する図示しない各種センサの信号を読み込み、エンジン用の各種プログラム（図示せず）に従って、燃料噴射弁２の電磁駆動部６０、５４、５０の動作を制御する。なお、ＥＣＵ２００は、エンジンの運転状態を検出する各種センサの信号に基づいて、燃料噴射弁２のターミナル６５に所定の方向の電流を供給する。

なお、直噴用エンジン１００に用いられる、高圧燃料（例えば２〜１３ＭＰａの範囲内の所定圧の燃料）を噴射する燃料噴射弁２を駆動動作する場合、ＥＣＵ２００は、上記構成の制御回路２０１と、燃料噴射弁２を駆動するための昇圧回路を有する駆動回路（以下、ＥＤＵと呼ぶ）２０２とを備えている。ＥＤＵ２０２は、電源３の電圧（例えば１２Ｖ）を高電圧（例えば１５０Ｖ）に昇圧する機能を有する。

次に、上述した構成を有する本実施形態の燃料噴射弁１０の作動を説明する。車両のエンジンキーをＩＧ位置にして、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）する等することで、燃料ポンプ７が駆動され、燃料タンク６内に燃料が燃料ポンプ６により吸い上げられる。吸い上げられた燃料は、プレッシャレギュレータにより調圧され、所定の低圧燃料が高圧ポンプ９へ供給される。高圧ポンプ９によって所定の低圧燃料は加圧され、加圧された燃料が燃料分配管８へ供給される。燃料分配管８へ供給された燃料は、プレッシャレギュレータにより所定の高圧燃料に調圧されて、燃料分配管８内の各分配口から燃料噴射弁２へ供給される。

以下、燃料噴射弁２の燃料噴射の過程を、図４から図７に従って説明する。図４から図７において、燃料噴射弁２の内部燃料通路内の燃料が、燃料噴射弁２に供給される高圧燃料の場合には濃いハッチングで表し、その高圧燃料が減圧されている場合には淡いハッチングで表している。

（噴射停止時）
図４の電磁駆動部の非作動状態に示すように、燃料噴射弁２のコイル６０への電流供給は停止されており、圧力制御ニードル５３が圧力制御ニードル用弁座３５に着座している。この圧力制御ニードル５３の閉弁により圧力制御室８１内の燃料は、排出流路３４、３６へ排出されない。圧力制御室８１、第１背圧室８２、第２背圧室８３、燃料通路４１、４３、２３、およびオリフィス通路４５内に流れる燃料は、燃料噴射弁２に供給される高圧燃料で満たされている。これにより、圧力制御室８１内と第１背圧室８２内の液圧が同じであり、両液圧で相殺され、液圧駆動用ピストン３８に液圧力は作用しない。開弁方向Ａに作用する液圧力がノズルニードル３０に加わらないので、ノズルニードル３０は閉弁し、噴孔３１ｏが閉塞している。したがって、燃料は、筒内吐出流路３７の開口部３７ａ、および噴孔３１ｏより噴射することはない。

（筒内吐出流路３７の開口部３７ａからの副噴射の作動）
図５の電磁駆動部の作動開始状態に示すように、コイル６０へ電流供給が開始されと、コイル６０には電磁力が発生する。これにより、可動コア５１は固定コア５４に向けて引き付けられ、圧力制御ニードル５３が圧力制御ニードル用弁座３５から離座し、圧力制御ニードル５３が開弁する。圧力制御ニードル５３が開弁すると、圧力制御室８１内の燃料は排出流路３６へ流出する。排出流路３６へ流出した燃料は、筒内吐出流路３７の開口部３７ａより噴射され、例えば略円錐状の燃料噴霧（以下、副噴霧とも呼ぶ）が形成される。

このとき、排出流路３６へ燃料が流出することで、圧力制御室８１内の燃料圧力が減圧される。第１背圧室８２内の液圧に対して、圧力制御室８１内の液圧が減圧されるため、液圧駆動用ピストン３８に図４中矢印方向の液圧力が作用する。この液圧力がスプリング７８の付勢力に打ち勝つようになるまでは、圧力制御室８１内が減圧され、液圧力が増加しても、ノズルニードル３０は弁座１３より離座しない。この状態では、噴孔３１ｏより燃料が噴射することはない。

（開口部３７ａおよび噴孔３１ｏからの副噴射、主噴射の作動）
図６に示すように、上記液圧力がさらに増加し、スプリング７８の付勢力に打ち勝つようになると、スプリング７８の付勢力に抗してノズルニードル３０が弁座１３より離座し、開弁する。ノズルニードル３０のリフト量に応じて噴孔３１ｏの開口面積は増加する。噴孔３１ｏより燃料が噴射され、略中空円錐状の燃料噴霧（以下、主噴霧とも呼ぶ）が形成される。

このとき、上記副噴霧の噴射が継続されており、主噴霧の内側に配置されている。

（噴射停止への作動）
図７の電磁駆動部の作動停止した状態に示すように、コイル６０へ電流供給が停止され、コイル６０に生じていた電磁力が消失する。圧力制御ニードル５３が、スプリング５８により圧力制御ニードル用弁座３５に押し付けられ、圧力制御ニードル５３が閉弁する。

圧力制御ニードル５３が閉弁すると、筒内吐出流路３７の開口部３７ａよりの副噴霧が遮断される。一方、圧力制御ニードル５３の閉弁により、圧力制御室８１内の燃料圧力が復元され、第１背圧室８２内の圧力と同じになる。ノズルニードル３０には、開弁方向Ａに作用する液圧力が生じなくなるため、ノズルニードル３０は、スプリング７８の付勢力でリフトが減じられ、ノズルニードル３０が閉弁する。ノズルニードル３０が閉弁すると、主噴霧も遮断される。

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、ノズルニードル３０のリフトを制御するために、ノズルニードル３０の反弁座１３の端部（詳しくは液圧駆動用ピストン３８）に加える液圧力を制御する圧力制御室８１と、圧力制御室８１内の燃料を排出する排出流路３６と、圧力制御室８１と排出流路３６の燃料の流れを遮断および流通に切換えるアクチュエータとしての電磁駆動部６０、５４、５０とを備えている。これにより、上記アクチュエータは、ノズルニードル３０のリフトを制御するために、圧力制御室８１内の燃料の流出および遮断を行なうだけでよいため、その駆動力を比較的小さくすることができる。

さらに、液圧の制御に利用し余剰となった圧力制御室８１内の燃料を、筒内吐出流路３７より燃焼室１０６へ噴射して消費するように構成しているので、燃料タンク６等低圧系に回収するための燃料配管が不要であり、燃料配管系等の燃料噴射装置が複雑化するのを防止することができる。

（２）なお、本実施形態では、上記筒内吐出流路３７は、ノズルニードル３０の内部に形成されるように構成されている。これにより、燃焼室１０６に燃料を噴射する筒内吐出流路３７を、ノズルニードル３０の内部を通じて燃焼室１０６に臨む先端部側に開口部３７ａを形成する構成とすることができ、簡素な構成とすることが可能である。

（３）また、一般に、噴孔などに残留する未燃燃料が燃焼以外の化学反応を起こしたり、燃料中の不純物が析出することによりデポジット（炭素系の化合物）を生じることがある。デポジットが噴孔に付着すると、燃料噴射量が低下もしくは変動するおそれがある。

これに対し本実施形態では、上記筒内吐出流路３７を、ノズルニードル３０の内部に形成することで、燃料噴射弁２内の内部燃料通路中の燃料で常時冷却されているノズルニードル３０内に筒内吐出流路３７を配置することができる。したがって、副噴射する開口部３７ａへのデポジット付着を防止することが可能である。

（４）本実施形態では、上記アクチュエータを、圧力制御室８１と排出流路３６の燃料流れを遮断および流通に切換える弁体５３、５１と、弁体５３、５１を電磁力により駆動する電磁駆動部６０、５４とを備える構成としている。これにより、比較的大きな駆動力を有するピエゾ素子などの圧電素子等を用いることなく、比較的小さい駆動力のソレノイド等の電磁駆動部を用いることができる。

（５）また、本実施形態では、ノズルニードル３０は、弁体５３、５１が離座および着座可能な圧力制御ニードル用弁座３５と、圧力制御ニードル用弁座３５の下流に配置される排出流路３６を有するように構成されている。これによると、アクチュエータとしての電磁駆動部６０、５４、５０をノズルニードル３０の軸方向に配置し、しかも電磁駆動部の弁体５０を、ノズルニードル３０に形成される圧力制御ニードル用弁座３５に離座および着座するように構成される。

これにより、ノズルニードル３０を駆動させるために必要な駆動力は、圧力制御ニードル用弁座３５に離座する弁体５０すなわち圧力制御ニードル５３のシート部のシート面積分に作用する燃料圧力の荷重に、打ち勝つものであればよい。したがって、非常に小さな駆動力で燃焼室１０６へ噴射する燃料噴霧を形成できる。

（６）また、本実施形態では、ノズルニードル３０と弁ボディ１２の弁部構造として、ノズルニードル３０が、弁ボディ１２の内外の軸方向に挿通可能に配置され、ノズルニードル３０を弁座１３から外向きに離座させることで開弁するいわゆる外開弁構造を有している。

このような構成により、燃料噴射弁２は、略中空円錐状の主噴霧を行なうとともに、ノズルニードル３０のリフトを制御するために利用し余剰となった圧力制御室８１内の燃料を、筒内吐出流路３７より筒内へ副噴射することができる。

（７）一般に、外開弁構造を有する燃料噴射弁から噴射された略中空円錐状の燃料噴霧の中央空間には、噴霧が存在しない。そのため、燃焼室１０６等筒内の空気を有効利用することは難しい。

これに対し本実施形態では、略中空円錐状の主噴霧の内側に、筒内吐出流路３７の開口部３７ａから噴射される副噴霧を形成することができる。したがって、略中空円錐状の主噴霧と、副噴霧との組合せにより、筒内空気の有効利用が可能である。

なお、副噴霧は、主噴霧に包まれており、主噴霧を点火装置で着火する場合、主噴霧の燃焼で副噴霧の燃焼を活性化することができる。

（８）なお、本実施形態では、排出流路３６に排出される燃料圧力は、１．５ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、筒内吐出流路３７から噴射される燃料噴霧の微粒化状態を良好に維持することが可能である。

なお、燃料圧力は、１．５ＭＰａ以下の低圧側では、燃料噴霧の平均粒径（ＳＭＤ）が急増するため、良好な微粒化状態を維持することが難しい。

（９）なお、本実施形態では、筒内吐出流路３７から噴射される副噴霧の噴射量は、主噴霧の噴射量の３０％以下であることが好ましい。

これにより、主噴霧とは別に、副噴霧で燃焼を悪化しないようにすることができる。したがって、略中空円錐状等の主噴霧の燃焼を阻害することなく、筒内吐出流路３７から副噴霧を形成することができる。

（１０）燃料噴射弁２より噴射された燃料噴霧を点火装置によって着火する場合、一般に、例えば略中空円錐状や略円錐状などの燃料噴霧を点火装置で着火することが考えられる。この場合、点火装置により直接点火されない筒内吐出流路３７からの副噴霧は、空気と混合するための時間を長くとるようにすることが好ましい。これに対し本実施形態では、筒内吐出流路３７からの副噴射は、略中空円錐状の噴霧の主噴射より早く噴射を開始するので、点火装置による着火までの時間拡大が図れる。

（１１）また、本実施形態では、燃料噴射弁２は、燃焼室１０６に臨んで気筒の略中央上部に配置されるいわゆるセンタ搭載としている。

これによると、燃料噴射弁２をセンタ搭載し、略中空円錐状の主噴霧を形成することで、成層燃焼（スプレーガイド燃焼）に有利であるとともに、筒内吐出流路３７より副噴射させることで、主噴射と副噴射の組合せによる筒内空気の有効利用が可能である。

（１２）一般に、燃料タンク６より圧送され、燃料噴射弁２へ供給される燃料の一部を、再び燃料タンク６に戻す場合、燃料温度の上昇を招く。特に高圧圧送する場合は、燃料を高圧縮するため、燃料噴射弁２へ供給される燃料がベーパ化するおそれがある。

これに対し本実施形態では、燃料噴射弁２と、燃料が貯留された燃料タンク６と燃料噴射弁２に分配供給する燃料分配管８との間に設けられ、燃料タンク６に貯留された燃料を、燃料分配管８に向けて高圧圧送する高圧燃料供給手段９とを備える燃料噴射装置１の構成として、燃料噴射弁２へ供給される燃料を、全て燃焼室１０６へ噴射し消費するように構成している。したがって、ベーパ化するような燃料の温度上昇を防止することができる。

（１３）なお、本実施形態では、上述の如く、主噴霧と、副噴霧との組合せにより、筒内空気の有効利用が可能であるので、従来の外開弁構造では中央空間に噴霧が存在しないため、空気と燃料が混合される混合気の均一性が劣るという問題を解決することができる。

これにより、外開弁構造の主噴射によるスプレーガイド燃焼方式での負荷範囲の拡大が図れる。スプレーガイド燃焼方式とは、エンジン１００の燃焼サイクルのうち、圧縮行程で燃料噴射弁２より噴射するものであって、いわゆる成層燃焼（成層希薄燃焼）を行なうものである。

（１４）さらに、吸気行程で燃料噴射弁２より噴射する場合には、吸気弁を通じて燃焼室１０６へ流入する吸気を、燃料噴射弁２より噴射される主噴射と副噴射とを組み合わせた燃料の蒸発潜熱を利用して効率的に冷却することができる。これにより、燃焼室１０６の吸入空気量が増加し、均質性改善による耐ノック性向上が図れるため、出力および燃費が向上する。

（１５）なお、本実施形態で説明した構成に限らず、図８に示すように、電磁駆動部６０、５４のコイル６０に通電すると、電磁力の作用で可動コア５１が固定コア５４により引き付けられ、圧力制御ニードル５３がリフトし、かつこの圧力制御ニードル５３のリフトにより圧力制御室８１の燃料を逃がすものであって、
圧力制御室８１の減圧で、ノズルニードル３０に開弁方向Ａの液圧力を加えて開弁させ、主噴孔３１ｏから主噴射が行なわれるとともに、上記排出燃料を筒内吐出流路３７に導き、その開口部（副噴孔）３７ａから副噴射を行なうものであれば、いずれの構成であってもよい。

（１６）なお、直噴用エンジン１００に用いられる、燃料噴射弁２を駆動動作するＥＣＵ２００の場合には、高圧燃料を噴射する燃料噴射弁２を駆動するためにＥＤＵ２０２を備えている。これに対して本実施形態では、上述の如く、燃料噴射弁２のアクチュエータ（電磁駆動部６０、５４、５０）は、ノズルニードル３０をリフト動作させるための必要駆動力が比較的小さいので、例えば昇圧比の高い駆動回路の構成は不要となり、ＥＤＵ２００構成の簡素化が図れる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、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、説明を繰返さない。

第２実施形態では、第１の実施形態で説明した筒内吐出流路の開口部を、単孔に代えて、図９に示すように、複数（本実施例では６個）の噴孔１３７ａとする。図９は、本実施形態に係わる主要部を拡大した部分断面図である。

これにより、筒内吐出流路１３７の開口部１３７ａを、複数の噴孔とするので、略中空円錐状の主噴霧の内側に配置され、複数の噴孔１３７ａから噴射される燃料噴霧の微粒化の促進が図れる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、筒内吐出流路３７および開口部３７ａをノズルニードル３０の内部に設けた。これに対し第３の実施形態では、図１０に示すように、少なくとも筒内吐出流路１３７の一部および開口部１３７ａを弁ボディ２１２の内部に形成する。図１０は、本実施形態に係わる主要部を拡大した部分断面図である。

このような構成により、筒内吐出流路１３７の開口部１３７ａから噴射される副噴霧を、略中空円錐状等の主噴霧の外側に配置することができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態では、弁部構造を外開弁構造とした。これに対し第３の実施形態では、図１１に示すように、弁ボディ３１２が、弁座３１３に着座および離座するノズルニードル３３０を軸方向に移動可能に収容し、ノズルニードル３３０を弁座１３から内向きに離座させることで開弁するいわゆる内開弁構造とする。図１１は、本実施形態の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。

図１１に示すように、弁ボディ３１２とケーシング３１４とは中間部材としてのパッキン３２６、３２７を挟んで、リテーニングナット３２１及びノックピン２２により締結されている。ケーシング１４（詳しくは筒部材４０）とフィルタボディ４８とは溶接等により固定されている。

弁ボディ３１２、パッキン３２６、３２７、ケーシング１４、およびフィルタボディ１５には、燃料通路４１、４３、２３が内部に形成され、噴孔３１ｏに燃料を供給する内部燃料通路が形成されている。また、燃料通路４３を経由し、圧力制御室３８１に導くオリフィス通路４５が形成されている。なお、フィルタボディ１５に設けられた燃料入口部に、燃料分配管８から供給された高圧燃料が流入する。

図１１に示すように、液圧駆動用ピストン３８は、パッキン３２６の段付き内周１２６ａに収容されている。

圧力制御室３８１は、液圧駆動用ピストン３８の反弁座３１４側端面と内周１２６ａとで区画される第１圧力制御室部３８１ｂと、ノズルニードル３３０の上端部とパッキン３２７との間にスプリング３７８を挟んで収容する第１圧力制御室部３８１ａを有している。第１圧力制御室部３８１ａに、オリフィス通路４５が接続している。

液圧駆動用ピストン３８の弁座３１４側には、背圧室３８３が設けられている。また、弁ボディ３１２には、燃料通路２３と内周３１４を接続する燃料溜り室３８４が形成されている。

弁ボディ３１２の内周１４は、燃料噴射方向に縮径しており、円錐面３１３を形成している。円錐面３１３は、ノズルニードル３３０（詳しくは当接部３３１）と離座および着座する弁座を構成している。円錐面３１３と当接部３３１との隙間により噴孔３１ｏを形成している。円錐面３１３と当接部３３１との隙間から円錐面に沿って燃料が噴射することで、略中空円錐状の主噴霧の噴射が可能である。

ノズルニードル３３０の内部には、軸方向に排出流路３３６が形成され、先端部側に筒内吐出流路３３７が開口するように構成されている。

このような構成により、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、第４の実施形態おいて、弁ボディ３１２の先端に、微細な複数の噴孔を有する噴孔プレートを備えているものであってもよい。この場合、主噴射および副噴射の燃料は噴孔プレートの複数の噴孔から噴射される。

本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。 図１中の主要部を拡大した部分断面図である。 本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁を適用する燃料噴射装置の概略構成を示す模式図である。 図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が非作動の状態を示す部分断面図である。 図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が作動開始した状態を示す部分断面図である。 図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が作動し、かつ弁部材がリフトし開弁した状態を示す部分断面図である。 図１の燃料噴射弁の燃料噴射の過程を説明する図であって、電磁駆動部が作動停止した状態を示す部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係わる燃料噴射のフローを示す模式図である。 第２の実施形態に係わる主要部を拡大した部分断面図である。 第３の実施形態に係わる主要部を拡大した部分断面図である。 第４の実施形態の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射装置
２ 燃料噴射弁
６ 燃料タンク
７ 燃料ポンプ
８ 燃料分配管
９ 高圧ポンプ（高圧燃料供給手段）
１２ 弁ボディ
１３ 弁座
３０ ノズルニードル（弁部材）
３１ 当接部
２５ ノズルボディ
２６ パッキン（中間部材）
３５ 圧力制御ニードル用弁座（弁座）
３６ 排出流路
３７ 筒内吐出流路
３７ａ 開口部
４１、４３ 燃料通路
４５ オリフィス通路（燃料絞り通路）
５０ 弁体
５１ 可動コア
５３ 圧力制御ニードル
５４ 固定コア
５５ 先端部
５８ スプリング（付勢部材）
６０ コイル
７８ スプリング（付勢部材）
８１ 圧力制御室
８２ 第１背圧室
８３ 第２背圧室（スプリング室）
１００ エンジン（内燃機関）
１０６ 燃焼室
２００ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (14)

1. 内燃機関の筒内に燃料を直接噴射し、燃料噴霧を形成する燃料噴射弁において、
   前記筒内に臨むように配置され、弁座を有する弁ボディと、
   前記弁座に着座および離座する弁部材と、
   前記弁部材のリフトを制御するために、前記弁部材の前記弁座とは反対の端部に加える液圧力を制御する圧力制御室と、
   前記圧力制御室内の燃料を排出する排出流路と、
   前記圧力制御室と前記排出流路の燃料の流れを遮断および流通に切換えるアクチュエータと、
   前記燃料噴射弁の内部を通じて流通するように設けられ、前記圧力制御室から前記排出流路に導かれる燃料を、前記筒内に噴射させるように導く筒内吐出流路を備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記筒内吐出流路は、前記弁部材の内部に形成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. 前記筒内吐出流路は、前記弁ボディの内部に形成され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。
4. 前記アクチュエータは、前記圧力制御室と前記排出流路の燃料の流れを遮断および流通に切換える弁体と、前記弁体を電磁力により駆動する電磁駆動部とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記弁部材は、前記弁体が離座および着座可能な弁体用弁座と、前記弁体用弁座の下流に配置される前記排出流路を有していることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
6. 前記弁部材と前記弁ボディは、
   前記弁部材が、前記弁ボディの内外の軸方向に挿通可能に配置され、
   前記弁部材を前記弁座から外向きに離座させることで開弁する弁部構造を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記弁部材と前記弁ボディは、
   前記弁ボディが、前記弁座に着座および離座する前記弁部材を軸方向に移動可能に収容し、
   前記弁部材を前記弁座から内向きに離座させることで開弁する弁部構造を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
8. 前記筒内吐出流路の開口部から噴射される燃料噴霧は、略中空円錐状の燃料噴霧の内側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
9. 前記筒内吐出流路の前記開口部は、複数の噴孔からなることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
10. 前記排出流路に排出される燃料の圧力は、１．５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
11. 前記筒内吐出流路から前記筒内に噴射される燃料噴射量は、前記燃料噴霧を形成する燃料噴射量の３０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
12. 前記筒内吐出流路内の燃料の前記筒内に噴射を開始する噴射時期は、略中空円錐状の前記燃料噴霧を形成する燃料の噴射時期より早く噴射開始とすることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の燃料噴射弁は、前記筒内に臨んで略中央上部に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁と、
    燃料が貯留された燃料タンクと、前記燃料噴射弁に分配供給する燃料分配管との間に設けられ、前記燃料タンクに貯留された燃料を、前記燃料分配管に向けて高圧圧送する高圧燃料供給手段とを備えていることを特徴とする燃料噴射装置。

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