JP2009002171A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来よりも排気エミッションをより改善し得る、燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】 燃料噴射装置（１）は、噴孔（２３）から燃料を噴射するように構成されている。この燃料噴射装置（１）内には、噴孔（２３）に燃料を供給するための燃料通路（５）が形成されている。本発明の特徴は、燃料噴射装置（１）が、感温絞り部材（６２）を備えたことにある。この感温絞り部材（６２）は、温度低下に伴って変形することで、燃料通路（５）における流路抵抗を増大させ得るように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、噴孔から燃料を噴射するように構成された燃料噴射装置に関する。

この種の装置において、燃料噴射状態を適切に設定しようとする、様々な試みがなされている。例えば、噴射圧や噴射量等の噴射特性を最適化しようとするものが、国際公開２００５／１１６４４１号パンフレット、特表２００３−５１０５１０号公報、特開２００２−１５５８３２号公報、等に開示されている。また、前記噴孔を小径化することでスモークやパティキュレートの生成を抑制しようとするものが、特開２００２−３１７７３４号公報、特開２００４−８４６１８号公報、等に開示されている。
国際公開２００５／１１６４４１号パンフレット 特表２００３−５１０５１０号公報 特開２００２−１５５８３２号公報 特開２００２−３１７７３４号公報 特開２００４−８４６１８号公報

例えば、前記噴孔が小径化された場合、サック室（前記噴孔の近傍にて当該噴孔と直接的に連通する空間）の内圧は、すみやかに上昇する。よって、この場合、前記噴孔から噴射された燃料液滴の貫徹力は、大きくなりがちである。

燃料噴射の際（特にパイロット噴射やプレ噴射等の際）に、噴射燃料液滴の貫徹力が大きくなると、排気中のＨＣが増加することがある。このＨＣの増加は、エンジン冷却水温が低温のとき、すなわち、燃料温度が低温のときに、顕著に生じる。このような、噴射燃料液滴の貫徹力の増大によるＨＣの増加は、ディーゼルエンジンにおけるＮＯｘの低減等のために圧縮比が下げられた場合（１７以下、例えば１５〜１６程度）に、特に問題となり得る。

このように、この種の装置においては、燃焼効率等の性能向上のみならず、排気エミッションをより改善するためにも、より適切な構成が探求されていく必要がある。本発明は、従来よりも排気エミッションをより改善し得る、燃料噴射装置を提供するものである。

本発明の特徴は、噴孔から燃料を噴射するように構成された燃料噴射装置が、感温絞り部材を備えたことにある。この感温絞り部材は、温度低下に伴って変形することで、燃料通路（前記噴孔に燃料を供給するための通路）における流路抵抗を増大させ得るように構成されている。

前記燃料噴射装置は、以下の構成を備え得る。

・略円弧状の外形を有する溝が、前記燃料通路と連通するように形成されている。バイメタル部材が、前記溝の内側に収容されている。このバイメタル部材は、前記溝の外形に倣った略円弧状の外形を有している。また、このバイメタル部材は、以下のように配置されている。前記バイメタル部材の一方の端部は、前記溝の一方の端部側にて固定されている。前記バイメタル部材の他方の端部は、温度変化に伴って前記溝の内側にて揺動することで、低温時に前記燃料通路を遮るような位置に移動するように設けられている。

・前記燃料通路が下流側通路と上流側通路と接続通路とを備えていて、前記感温絞り部材は、温度低下に伴って、前記接続通路を遮るような態様で変形するように構成されている。ここで、前記下流側通路は、前記噴孔に近接する位置に設けられている。また、前記上流側通路は、前記下流側通路に隣接するように設けられている。さらに、前記接続通路は、前記下流側通路と前記上流側通路とを接続するように設けられている。

・前記感温絞り部材は、片持ち梁状のバイメタル部材から構成されている。この感温絞り部材は、前記上流側通路内に配置されている。そして、この感温絞り部材は、温度低下に伴って、前記バイメタル部材の自由端部が前記接続通路を遮る方向に移動するように配置されている。

・前記感温絞り部材は、板状部材から構成されている。この板状の感温絞り部材は、前記接続通路の開口端部を覆うように配置されている。前記板状部材における、前記開口端部に対応する位置には、貫通孔が形成されている。この貫通孔は、前記開口端部と連通し得るように設けられている。そして、この感温絞り部材は、温度変化に伴って、前記開口端部と前記貫通孔との相対位置が変化することで、前記上流側通路と前記下流側通路との連通状態が変化するように構成されている。

・前記燃料噴射装置は、弁ボディと、アウターニードル弁と、インナーニードル弁と、を備えている。前記弁ボディには、前記噴孔が形成されている。前記アウターニードル弁は、円筒状に形成されている。このアウターニードル弁は、前記弁ボディ内に配置されている。前記インナーニードル弁は、前記アウターニードル弁内に配置されている。

この場合、前記上流側通路は、前記弁ボディと前記アウターニードル弁との間の空間から構成されている。また、前記下流側通路は、前記アウターニードル弁と前記インナーニードル弁との間の空間から構成されている。また、前記接続通路は、前記アウターニードル弁を貫通するように設けられている。さらに、前記板状部材は、円筒管状に形成されている。

この円筒管状の板状部材は、前記アウターニードル弁の外側に密着するように装着されている。また、この板状部材は、前記接続通路から遠い側の端部が前記アウターニードル弁に固定されている。さらに、この板状部材は、前記接続通路に近い側の端部に前記貫通孔が形成されている。

・前記接続通路における前記開口端部には、環状溝が形成されている。この場合、前記貫通孔は、前記環状溝に沿って設けられたスリット状に形成されている。

本発明の燃料噴射装置においては、前記感温絞り部材が、（当該燃料噴射装置あるいはその内部の燃料の）温度の変化に伴って変形する。この感温絞り部材の、温度低下に伴う変形により、前記燃料通路における流路抵抗が増大する。これにより、低温時の噴射燃料液滴の貫徹力が過大になることが、効果的に抑制され得る。よって、噴射燃料液滴の貫徹力の増大によるＨＣの増加が、可及的に抑制され得る。

以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。

なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。

本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態である燃料噴射装置１の要部の構成を示す側断面図である。

図１を参照すると、本燃料噴射装置１は、弁ボディ２と、ニードル弁３と、燃料通路５と、接続部６と、を備えている。

ニードル弁３は、弁ボディ２内にて、図中上下動可能に収容されている。燃料通路５は、弁ボディ２の内部、弁ボディ２とニードル弁３との間、及び接続部６の内部に形成されている。

＜＜弁ボディ＞＞
弁ボディ２は、軸方向における一端側（図中下側）が閉じられた円筒状部材から構成されている。弁ボディ２の前記一端側の端部である突出部２１は、外側（図中下側）に突出した略半球状に形成されている。この突出部２１の内側には、サック室２２が形成されている。

噴孔２３は、サック室２２と連通するように設けられている。本実施形態における噴孔２３は、従来のインジェクタの場合よりも小径化された径に形成されている。具体的には、本実施形態においては、噴孔２３は、直径０．０５〜０．２ｍｍに形成されている。

突出部２１は、略円錐状のシート部２４の先端部に設けられている。シート部２４の内側表面であるシート面２４ａは、平滑な円錐面状に形成されている。

シート部２４は、円筒状部材である先端側円筒部２５と接続されている。先端側円筒部２５とニードル弁３との間には、燃料が通過可能な隙間が形成されている。

先端側円筒部２５は、円筒状部材である中間円筒部２６と接続されている。中間円筒部２６は、その内径が、先端側円筒部２５の内径よりも広くなるように形成されている。

中間円筒部２６の内側には、内側円筒部２７が設けられている。中間円筒部２６と内側円筒部２７との間には、燃料が通過可能な隙間が形成されている。内側円筒部２７は、その内側表面がニードル弁３の円筒面状の外側表面と摺動するような内径に形成されている。

＜＜ニードル弁＞＞
ニードル弁３は、略円柱状に形成されている。このニードル弁３の先端部であるニードル先端部３１は、略円錐状に形成されている。

ニードル先端部３１は、その中腹部が外側に突出するように形成されている。シート当接部３１ａは、ニードル先端部３１の中腹部における突出の頂部を構成する、略円環状の稜線であって、シート面２４ａと密着し得るように形成されている。すなわち、シート当接部３１ａは、シート面２４ａと密着することで、先端側円筒部２５とニードル弁３との間の隙間とサック室２２とを遮断し得るように形成されている。

ニードル弁３の中腹部には、フランジ部３２が設けられている。フランジ部３２は、円板状の部材であって、外側に突出するように形成されている。フランジ部３２は、中間円筒部２６の内側かつ下部に収容されている。また、フランジ部３２は、内側円筒部２７の下端部と対向するように配置されている。

内側円筒部２７の前記下端部とフランジ部３２との間には、スプリング３３が介装されている。このスプリング３３は、ニードル弁３の中腹部を囲むように設置されたコイルスプリングであって、フランジ部３２を下方に付勢することでニードル弁３のニードル先端部３１（シート当接部３１ａ）をシート面２４ａに押しつけるように構成されている。

ニードル弁３の図中上側の端部であるニードル基部３４は、内側円筒部２７内に収容されている。ニードル基部３４から図中上側に突出するように、ニードル頭部３５が設けられている。ニードル頭部３５は、略円柱状の部材であって、ニードル弁３の最大リフト量を規制し得るように形成されている。ニードル頭部３５の周囲を囲むように、スプリング３６が設けられている。このスプリング３６は、コイルスプリングであって、ニードル基部３４を下方に付勢することでニードル弁３のニードル先端部３１（シート当接部３１ａ）をシート面２４ａに押しつけるように構成されている。

＜＜燃料通路＞＞
先端側通路５１は、先端側円筒部２５とニードル弁３との間の隙間によって形成されている。基部側通路５２は、中間円筒部２６と内側円筒部２７との間の隙間によって形成されている。この基部側通路５２は、先端側通路５１と連通するように設けられている。

上流側通路５３は、前記軸方向（図中上下方向）に沿って設けられた燃料通路であって、接続部６の内部に設けられている。この上流側通路５３は、図示しないコモンレールと接続されている。上流側通路５３の、弁ボディ２側の端部（図中下端部）と、基部側通路５２とは、接続通路５４によって接続されている。接続通路５４は、前記軸方向と直交する方向（図中左右方向）に沿って設けられている。

圧力室５５は、内側円筒部２７とニードル基部３４と接続部６の下端面とによって囲まれた空間によって形成されている。この圧力室５５内には、ニードル頭部３５とスプリング３６とが収容されている。

圧力室５５には、圧力室連通路５６が接続されている。圧力室連通路５６は、ピエゾ式アクチュエータ等により駆動される図示しない圧力制御弁機構と接続されている。上述の圧力制御弁機構は、圧力室連通路５６を介して圧力室５５内に高圧の燃料を供給することで圧力室５５内の圧力を高圧に設定したり、圧力室連通路５６を介して圧力室５５内から燃料を排出することで圧力室５５内の圧力を低圧に設定したりすることができるように構成されている。

＜＜接続部＞＞
接続部６は、上述の圧力制御弁機構及びコモンレールと弁ボディ２とを接続するように構成されている。この接続部６は、弁ボディ２の図中上端部に接合されている。

図２Ａは、図１に示されている接続部６の側断面図（図１から接続部６以外の部分を消去した図）である。図２Ｂは、図２Ａに示されている接続部６の平面図である。

図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照すると、接続部６には、略円弧状の外形を有する溝６１が形成されている。この溝６１は、燃料通路５の一部である上流側通路５３と連通するように設けられている。

溝６１は、前記軸方向と直交する方向（図２Ａにおける左右方向）に沿って設けられている。すなわち、溝６１は、上流側通路５３と直交するように設けられている。溝６１における、上流側通路５３との交差部側の端部である、広幅端部６１ａは、その反対側の端部である狭幅端部６１ｂよりも広い幅に形成されている。

溝６１の内側には、本発明の感温絞り部材としてのバイメタル部材６２が収容されている。図３、図４Ａ、及び図４Ｂは、図１、図２Ａ、及び図２Ｂに示されているバイメタル部材６２の動作状態を示す側断面図である。以下、図１ないし図４Ｂを参照しつつ、バイメタル部材６２の構成について説明する。

バイメタル部材６２は、溝６１の外形に倣った略円弧状の外形を有するように形成されている。バイメタル部材６２は、熱膨張率の異なる２枚の板材を貼り合わせることで、温度変化に伴って変形し得るように構成されている。

本実施形態におけるバイメタル部材６２は、その一方の端部が溝６１における狭幅端部６１ｂにて固定され、他方の端部が温度変化に伴って溝６１（広幅端部６１ａ）の内側にて揺動することで溝６１における広幅端部６１ａと上流側通路５３との連通状態を変化させ得るように構成されている。

具体的には、バイメタル部材６２における自由端部６２ａ（上述の他方の端部）は、固定端部６２ｂ（上述の一方の端部）よりも広く、溝６１における広幅端部６１ａよりも狭い幅に形成されている。この自由端部６２ａが低温時に上流側通路５３の大部分を遮るような位置（図３、図４Ａ、及び図４Ｂ参照）に移動することで、上流側通路５３における流路抵抗が増大するように、バイメタル部材６２が構成されている。

なお、本実施形態においては、自由端部６２ａが各図における最も左側の位置にある場合（図１、図２Ａ、及び図２Ｂ参照）に、上流側通路５３のほぼ全体が広幅端部６１ａと連通するように、自由端部６２ａには切り欠き部６２ａ１が設けられている。

バイメタル部材６２における固定端部６２ｂは、溝６１における狭幅端部６１ｂと同じ幅に形成されている。すなわち、固定端部６２ｂは、狭幅端部６１ｂに嵌め込まれることで、バイメタル部材６２を溝６１内にて固定し得るような幅に形成されている。

＜＜第一実施形態の構成による動作及び作用・効果＞＞
次に、上述の構成を備えた燃料噴射装置１の動作、及び上述の構成による作用・効果を、各図面を参照しつつ説明する。

燃料噴射開始前は、圧力室５５は、所定の高圧に設定されている。圧力室５５内の高圧の燃料が圧力室連通路５６を介して排出されて、圧力室５５が低圧化されると、ニードル弁３が上昇する。これにより、先端側通路５１内の燃料がサック室２２に供給され、噴孔２３から燃料が所定の噴射開始時期に噴射される。

このとき、先端側通路５１内（特にニードル弁３におけるニードル先端部３１近傍）の燃料圧力が低下する。この先端側通路５１内の燃料圧力の低下は、図示しない前記コモンレールからの、上流側通路５３を介しての高圧燃料の供給によって補償される。

ここで、例えば始動時等、燃料温度及びインジェクタ温度が低温である場合、図３、図４Ａ、及び図４Ｂに示されているように、バイメタル部材６２における自由端部６２ａが、上流側通路５３側に揺動した状態となる。これにより、上流側通路５３における流路抵抗が増大する。よって、先端側通路５１内の燃料圧力の上昇が抑制される。

このため、サック室２２内への燃料供給量はさほど多くはならず、サック室２２内の圧力もあまり高圧にはならない。よって、燃料噴射圧が比較的低圧とされ、噴射燃料液滴の貫徹力が小さく抑えられる。これにより、低温時の排気中のＨＣ量が抑制されるという効果が得られる。

一方、燃料温度及びインジェクタ温度が上昇すると、バイメタル部材６２の変形により、自由端部６２ａが、上流側通路５３から離隔する方向に揺動する。この自由端部６２ａの揺動に伴って、溝６１における広幅端部６１ａと上流側通路５３との連通の割合が上昇し、上流側通路５３における流路抵抗が減少する。

よって、先端側通路５１内の燃料圧力の上昇が促進される。このため、燃料が、小径化された噴孔２３から、細くかつ大きな貫徹力で噴射される。これにより、ＮＯｘやスモークの低減、及び出力性能向上の効果が得られる。

上述の通り、本実施形態の燃料噴射装置１においては、前記感温絞り部材としてのバイメタル部材６２が、当該燃料噴射装置１（あるいはその内部の燃料）の温度変化に伴って変形する。この温度変化によるバイメタル部材６２の変形により、燃料通路５（上流側通路５３）における流路抵抗が変更される。これにより、噴射量速度が可変となる。

特に、本実施形態の構成においては、燃料噴射装置１の温度低下に伴うバイメタル部材６２の変形により、燃料通路５（上流側通路５３）における流路抵抗が増大する。これにより、低温時の噴射燃料液滴の貫徹力が過大になることが、効果的に抑制され得る。よって、噴射燃料液滴の貫徹力の増大によるＨＣの増加が、可及的に抑制され得る。

また、本実施形態の構成によれば、パイロット噴射やプレ噴射等の、メイン噴射前の噴射の際における、噴射燃料液滴の貫徹力が過大になることが、効果的に抑制され得る。これにより、特に低圧縮比ディーゼルエンジン（圧縮比１７以下、例えば１５〜１６程度）におけるＨＣの増加が、可及的に抑制され得る。

＜第二実施形態＞
図５は、本発明の第二の実施形態である燃料噴射装置１の要部の構成を示す側断面図である。

図５を参照すると、本実施形態の燃料噴射装置１は、接続部６以外は、上述の第一の実施形態と同様の構成を備えている。よって、以下の説明においては、上述の第一の実施形態と同様の構成については、上述と同一の名称及び符号が付されているものとする。そして、当該構成の説明については、以下に特に言及しない限り、上述の第一の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。

本実施形態においては、上流側通路５３と、本発明の下流側通路としての先端側通路５１及び基部側通路５２とは、接続通路５４によって接続されている。

本実施形態のバイメタル部材６３は、片持ち梁状に形成されている。このバイメタル部材６３は、上流側通路５３内に配置されている。このバイメタル部材６３は、温度変化に伴って、その自由端部６３ａが図中左右方向に揺動して接続通路５４における上流側通路５３側の開口部を遮蔽したり開放したりすることで、当該開口部における流路抵抗を変化させるように構成されている。すなわち、このバイメタル部材６３は、温度低下に伴って、自由端部６３ａが接続通路５４を遮る方向に移動するように配置されている。

バイメタル部材６３における固定端部６３ｂは、溝６１に固定されている。すなわち、本実施形態における溝６１は、上述の第一の実施形態とは異なり、固定端部６３ｂを固定するために必要な限度でのみ形成されている。

＜＜第二実施形態の構成による動作及び作用・効果＞＞
図６は、図５に示されているバイメタル部材６３の動作状態を示す側断面図である。以下、上述の構成を備えた燃料噴射装置１の動作、及び上述の構成による作用・効果を、各図面を参照しつつ説明する。

例えば始動時等、燃料温度及びインジェクタ温度が低温である場合、図６に示されているように、バイメタル部材６３における自由端部６３ａが、接続通路５４における前記開口部側に揺動した状態となる。これにより、当該開口部における流路抵抗が増大する。

一方、燃料温度及びインジェクタ温度が上昇すると、バイメタル部材６３の変形により、自由端部６３ａが、接続通路５４における前記開口部から離隔する方向に揺動する。この自由端部６３ａの揺動に伴って、接続通路５４を介しての上流側通路５３と基部側通路５２との連通の割合が上昇し、接続通路５４における流路抵抗が減少する。

以上の通り、本実施形態によれば、片持ち梁状の簡単な構成のバイメタル部材６３を、真っ直ぐな燃料通路内に単に挿入することで、上述の第一の実施形態と同様の作用・効果が得られる。すなわち、本実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用・効果が、より簡略な装置構成によって実現され得る。

＜第三実施形態＞
図７は、本発明の第三の実施形態である燃料噴射装置１０の要部の構成を示す側断面図である。

図７を参照すると、本燃料噴射装置１０は、弁ボディ１２と、インナーニードル弁１３と、アウターニードル弁１４と、燃料通路１５と、感温変形部材１７と、を備えている。

インナーニードル弁１３は、アウターニードル弁１４内にて、図中上下動可能に収容されている。アウターニードル弁１４は、弁ボディ２内にて、図中上下動可能に収容されている。燃料通路１５は、弁ボディ１２の内部、弁ボディ１２とアウターニードル弁１４との間、アウターニードル弁１４の内部、及びインナーニードル弁１３とアウターニードル弁１４との間に形成されている。

＜＜弁ボディ＞＞
弁ボディ１２は、軸方向における両端（図中上端及び下端）が閉じられた円筒状部材から構成されている。弁ボディ１２の前記一端側の端部である突出部１２１は、外側（図中下側）に突出した略円錐状に形成されている。この突出部１２１の先端部の内側には、サック室１２２が形成されている。また、突出部１２１には、第一噴孔１２３ａ及び第二噴孔１２３ｂが設けられている。

第一噴孔１２３ａは、サック室１２２と連通するように、突出部１２１の先端部に設けられている。本実施形態における第一噴孔１２３ａは、従来のインジェクタの場合よりも小径化された径に形成されている。具体的には、本実施形態においては、第一噴孔１２３ａは、直径０．０５〜０．２ｍｍに形成されている。さらに、突出部１２１の内側表面であるシート面１２４は、平滑な円錐面状に形成されている。

第二噴孔１２３ｂは、第一噴孔１２３ａよりも、軸方向における基部側（図中上側）に設けられている。また、第二噴孔１２３ｂは、第一噴孔１２３ａよりも、外側に（弁ボディ１２の中心軸から離隔した位置に）設けられている。この第二噴孔１２３ｂも、第一噴孔１２３ａと同じ径に形成されている。

突出部１２１は、先端側円筒部１２５と接続されている。先端側円筒部１２５とアウターニードル弁１４との間には、燃料が通過可能な隙間が形成されている。

先端側円筒部１２５は、円筒状部材である上流側円筒部１２６と接続されている。上流側円筒部１２６は、その内径が、先端側円筒部１２５の内径よりも狭くなるように形成されている。また、上流側円筒部１２６は、その図中上端部が閉塞されている。

＜＜インナーニードル弁＞＞
インナーニードル弁１３は、略円柱状に形成されている。このインナーニードル弁１３の先端部であるインナーニードル先端部１３１は、略円錐状に形成されている。

インナーニードル先端部１３１は、その中腹部が外側に突出するように形成されている。シート当接部１３１ａは、インナーニードル先端部１３１の中腹部における突出の頂部を構成する、略円環状の稜線であって、シート面１２４と密着し得るように形成されている。

インナーニードル弁１３の図中上側の端部であるインナーニードル基部１３４は、その他の部分（インナーニードル基部１３４よりも図中下方の部分）よりも太い外径に形成されている。このインナーニードル基部１３４から図中上側に突出するように、インナーニードル頭部１３５が設けられている。インナーニードル頭部１３５は、略円柱状の部材であって、インナーニードル弁１３の最大リフト量を規制し得るように形成されている。

インナーニードル頭部１３５の周囲を囲むように、スプリング１３６が設けられている。このスプリング１３６は、コイルスプリングであって、インナーニードル基部１３４を下方に付勢することでインナーニードル先端部１３１（シート当接部１３１ａ）をシート面１２４に押しつけるように構成されている。

＜＜アウターニードル弁＞＞
アウターニードル弁１４は、前記軸方向における一方の端部（図中下端部）が開放され他方の端部（図中上端部）が閉塞された略円筒状に形成されている。このアウターニードル弁１４の先端部であるアウターニードル先端部１４１は、略切頭円錐状に形成されている。

アウターニードル先端部１４１は、その中腹部が外側に突出するように形成されている。第一シート当接部１４１ａ及び第二シート当接部１４１ｂは、アウターニードル先端部１４１の中腹部における突出の頂部を構成する、略円環状の稜線であって、シート面１２４と密着し得るように形成されている。第一シート当接部１４１ａと第二シート当接部１４１ｂとの間には、環状の凹部１４１ｃが形成されている。この凹部１４１ｃは、アウターニードル先端部１４１がシート面１２４に密着した状態で、第二噴孔１２３ｂと連通するように設けられている。

アウターニードル先端部１４１よりも図中上側の部分であるインナーニードル収容部１４２は、薄肉円筒状の部材であって、その内側の円筒面である収容ボア１４２ａは平滑な表面に形成されている。インナーニードル弁１３とアウターニードル弁１４との図中上下方向に沿った相対移動に伴って、収容ボア１４２ａとインナーニードル基部１３４とが摺動するように、収容ボア１４２ａはインナーニードル基部１３４の外径とほぼ同一の内径に形成されている。また、収容ボア１４２ａと、インナーニードル弁１３におけるインナーニードル基部１３４よりも図中下方の部分との間には、燃料が通過可能な隙間が形成されている。

インナーニードル収容部１４２の図中上端部側の部分であるアウターニードル基部１４４には、インナーニードル頭部１３５及びスプリング１３６が収容されている。閉塞部１４５は、略円板状の部材であって、インナーニードル収容部１４２の図中上端部を閉塞するように設けられている。この閉塞部１４５とインナーニードル基部１３４との間には、スプリング１３６が介装されている。

閉塞部１４５の上方には、スプリング１４６が配置されている。すなわち、スプリング１４６は、上流側円筒部１２６における閉塞された図中上端部の壁面と、その下方の閉塞部１４５と、の間に介装されている。このスプリング１４６は、コイルスプリングであって、閉塞部１４５を下方に付勢することでアウターニードル先端部１４１（第一シート当接部１４１ａ及び第二シート当接部１４１ｂ）をシート面１２４に押しつけるように構成されている。

＜＜燃料通路＞＞
下流側通路１５１は、インナーニードル弁１３におけるインナーニードル基部１３４よりも下方の部分と、アウターニードル弁１４（収容ボア１４２ａ）と、の間の隙間によって形成されている。下流側通路１５１とサック室１２２とは、インナーニードル先端部１３１がシート面１２４から離隔した際に連通し、インナーニードル先端部１３１がシート面１２４と当接した場合にこの連通が遮断されるようになっている。

本発明の上流側通路としての基部側通路１５２は、弁ボディ１２における先端側円筒部１２５と、アウターニードル弁１４におけるインナーニードル収容部１４２と、の間の隙間によって形成されている。下流側通路１５１と基部側通路１５２とは、アウターニードル先端部１４１がシート面１２４から離隔した際に連通し、アウターニードル先端部１４１がシート面１２４と当接した場合にこの連通が遮断されるようになっている。

燃料供給通路１５３は、前記軸方向（図中上下方向）に沿って設けられた燃料通路であって、弁ボディ１２における上流側円筒部１２６の内部に設けられている。この燃料供給通路１５３は、図示しないコモンレールと接続されている。

接続通路１５４は、アウターニードル弁１４を貫通するように、インナーニードル収容部１４２の中腹部に設けられている。この接続通路１５４は、下流側通路１５１と基部側通路１５２とを接続するように設けられている。

本実施形態においては、接続通路１５４は、前記軸方向と直交する方向（図中左右方向）に沿って設けられている。接続通路１５４における、外側の（基部側通路１５２側の）開口端部には、環状溝１５４ａが形成されている。この環状溝１５４ａは、側断面視にて略半円状の溝であって、前記中心軸を中心とした環状に形成されている。

第一圧力室１５５は、閉塞部１４５とアウターニードル基部１４４とインナーニードル基部１３４とによって囲まれた空間によって形成されている。この第一圧力室１５５内には、インナーニードル頭部１３５とスプリング１３６とが収容されている。

第一圧力室１５５には、圧力室連通路１５６が接続されている。圧力室連通路１５６は、アウターニードル基部１４４を貫通するように設けられている。この圧力室連通路１５６は、圧力室供給路１５７と接続されている。圧力室供給路１５７は、ピエゾ式アクチュエータ等により駆動される図示しない圧力制御弁機構と接続されている。

圧力室供給路１５７の末端部には、連絡凹部１５７ａが設けられている。この連絡凹部１５７ａは、アウターニードル弁１４の上下動に伴って圧力室連通路１５６が上下動した場合であっても、圧力室連通路１５６と圧力室供給路１５７との連通状態が維持され得るように形成されている。

第二圧力室１５８は、上流側円筒部１２６と閉塞部１４５とによって囲まれた空間によって形成されている。この第二圧力室１５８内には、スプリング１４６が収容されている。また、第二圧力室１５８には、圧力室連通路１５９が接続されている。圧力室連通路１５９は、ピエゾ式アクチュエータ等により駆動される図示しない圧力制御弁機構と接続されている。

上述の圧力制御弁機構は、圧力室連通路１５６及び圧力室供給路１５７を介して第一圧力室１５５内に高圧の燃料を供給することで第一圧力室１５５内の圧力を高圧に設定したり、圧力室連通路１５６及び圧力室供給路１５７を介して第一圧力室１５５内から燃料を排出することで第一圧力室１５５内の圧力を低圧に設定したりすることができるように構成されている。

また、この圧力制御弁機構は、圧力室連通路１５９を介して第二圧力室１５８内に高圧の燃料を供給することで第二圧力室１５８内の圧力を高圧に設定したり、圧力室連通路１５９を介して第二圧力室１５８内から燃料を排出することで第二圧力室１５８内の圧力を低圧に設定したりすることができるように構成されている。

＜＜感温変形部材＞＞
本発明の感温絞り部材としての感温変形部材１７は、薄肉円筒管状の板状部材から構成されている。この円筒管状の板状部材である感温変形部材１７は、アウターニードル弁１４の外側表面に密着するように装着されている。また、感温変形部材１７は、環状溝１５４ａを覆うように配置されている。

図８Ａは、図７に示されているインナーニードル収容部１４２における、環状溝１５４ａの近傍の部分の斜視図である。図８Ｂは、図７に示されている感温変形部材１７の斜視図である。

図７、図８Ａ、及び図８Ｂを参照すると、感温変形部材１７における、環状溝１５４ａに対応する位置には、スリット１７１が形成されている。このスリット１７１は、環状溝１５４ａに沿った長手方向を有する長尺状の貫通孔であって、環状溝１５４ａと連通し得るように設けられている。

感温変形部材１７は、スリット１７１から遠い側の端部（図中下端部）が、アウターニードル弁１４に固定されている。そして、感温変形部材１７は、温度変化による前記軸方向の変形に伴って、環状溝１５４ａとスリット１７１との相対位置が変化することで、下流側通路１５１と基部側通路１５２との連通状態が変化するように構成されている。

＜＜第三実施形態の構成による動作及び作用・効果＞＞
図９は、図７に示されているインナーニードル弁１３の動作状態を示す側断面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、図７に示されている感温変形部材１７の周辺を拡大した側断面図である。図１１は、図７に示されているアウターニードル弁１４の動作状態を示す側断面図である。以下、上述の構成を備えた燃料噴射装置１０の動作、及び上述の構成による作用・効果を、各図面を参照しつつ説明する。

第一圧力室１５５内の高圧の燃料が圧力室連通路１５６及び圧力室供給路１５７を介して排出されて、第一圧力室１５５が低圧化されると、図９に示されているようにインナーニードル弁１３が上昇する。これにより、下流側通路１５１内の燃料がサック室１２２に供給され、第一噴孔１２３ａから燃料が噴射される。このとき、下流側通路１５１内（特にインナーニードル先端部１３１近傍）の燃料圧力が低下する。この下流側通路１５１内の燃料圧力の低下は、図示しない前記コモンレールからの、燃料供給通路１５３及び基部側通路１５２を介しての高圧燃料の供給によって補償される。

ここで、例えば始動時等、燃料温度及びインジェクタ温度が低温である場合、感温変形部材１７は収縮している。よって、この場合、図１０Ａに示されているように、スリット１７１が、環状溝１５４ａから離隔するように下方に移動した状態となる。これにより、環状溝１５４ａとスリット１７１との接続部における流路抵抗が増大する。したがって、下流側通路１５１内の燃料圧力の上昇が抑制される。

このため、サック室１２２内への燃料供給量はさほど多くはならず、サック室１２２内の圧力もあまり高圧にはならない。したがって、燃料噴射圧が比較的低圧とされる。よって、噴射燃料液滴の貫徹力が小さく抑えられる。これにより、低温時の排気中のＨＣ量が抑制されるという効果が得られる。

一方、燃料温度及びインジェクタ温度が上昇すると、感温変形部材１７の前記軸方向に沿って熱膨張する。よって、この場合、図１０Ｂに示されているように、スリット１７１が、環状溝１５４ａと重なる位置まで移動する。このスリット１７１の移動に伴って、環状溝１５４ａとスリット１７１との接続部における流路抵抗が減少する。

よって、下流側通路１５１内の燃料圧力の上昇が促進される。このため、燃料が、小径化された第一噴孔１２３ａから、細くかつ大きな貫徹力で噴射される。これにより、ＮＯｘやスモークの低減、及び出力性能向上の効果が得られる。

また、第二圧力室１５８内の高圧の燃料が圧力室連通路１５９を介して排出されて、第二圧力室１５８が低圧化されると、図１１に示されているように、アウターニードル弁１４が上昇する。これにより、基部側通路１５２内の燃料が第二噴孔１２３ｂの近傍にも供給される。このようにして、第一噴孔１２３ａ及び第二噴孔１２３ｂから燃料が噴射される。

上述の通り、本実施形態の燃料噴射装置１０においては、前記感温絞り部材としての感温変形部材１７が、温度変化に伴って変形する。この感温変形部材１７の、温度低下に伴う変形により、燃料通路５（環状溝１５４ａとスリット１７１との接続部）における流路抵抗が増大する。これにより、低温時の燃料噴射の開始当初における、噴射燃料液滴の貫徹力が過大になることが、効果的に抑制され得る。よって、噴射燃料液滴の貫徹力の増大によるＨＣの増加が、可及的に抑制され得る。

特に、本実施形態においては、接続通路１５４の外側の開口端部に環状溝１５４ａが形成されているとともに、スリット１７１が長尺状に形成されている。よって、感温変形部材１７の変形量が僅かであっても、スリット１７１と環状溝１５４ａとの連通度合いが大きく変化し得る。よって、温度変化に基づく噴射量速度の変化量の可変幅がより広くされ得る。したがって、運転状態（運転条件）に基づく噴射量速度の制御がよりきめ細やかに行われ得る。

＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の実施形態等を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、当然に、上述の実施形態に示された具体的構成に対しては、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得る。

以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。

もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本願発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、（特に先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。

また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。

（Ａ）本発明の適用対象は、ディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置に限定されない。本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、その他任意のタイプのエンジンにおける燃料噴射装置に適用可能である。気筒数や気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対抗）も、特に限定はない。

（Ｂ）本発明の感温絞り部材は、板状部材の熱による膨張・収縮を利用した構成や、バイメタル部材に限定されない。例えば、前記感温絞り部材は、温度変化に伴う相変態を利用した構成とされ得る。その具体例としては、前記感温絞り部材は、形状記憶合金から構成され得る。

（Ｃ）図２Ｂを参照すると、溝６１における両端部の広さの関係は、上述の実施形態の場合と逆であってもよい。あるいは、溝６１における両端部の広さが同じであってもよい。

同様に、バイメタル部材６２における自由端部６２ａ及び固定端部６２ｂの幅の広さの関係は、上述の実施形態の場合と逆であってもよい。すなわち、自由端部６２ａの方が固定端部６２ｂよりも狭くてもよい。あるいは、バイメタル部材６２における自由端部６２ａの幅と固定端部６２ｂの幅とは、同じであってもよい。

（Ｄ）図２Ｂを参照すると、バイメタル部材６２における自由端部６２ａに設けられた切り欠き部６２ａ１は、必須の構成ではない。すなわち、切り欠き部６２ａ１は、設けられていなくても差し支えない。

（Ｅ）図７を参照すると、接続通路１５４やスリット１７１は、１つずつであってもよいし、それぞれ複数あってもよい。また、環状溝１５４ａは、一体的でもよいし、周方向について複数に分割されていてもよい。

（Ｆ）図１２は、図５に示されている接続部６の一変形例を、バイメタル部材６３の周辺を拡大して示す図である。また、図１３は、図１２に示されているバイメタル部材６３の動作状態を示す図である。ここで、図１２及び図１３において、（ｉ）は平面図であり、（ii）は側断面図であり、（iii）は（ii）におけるＡ−Ａ断面図である。

図１２を参照すると、バイメタル部材６３の自由端部６３ａは、接続通路５４における上流側通路５３側の前記開口部と密着した場合でも当該開口部が完全には遮蔽されないように（燃料が通過可能なように）、平面視にて円形に形成されている。この場合、図１３に示されているように、自由端部６３ａが僅かに揺動するだけで、前記開口部における流路抵抗が良好に減少される。

また、図１２及び図１３に示されているように、バイメタル部材６３における固定端部６３ｂには、幅広の係合部６３ｂ１が設けられていてもよい。この場合、係合部６３ｂ１は、自由端部６３ａ及び中腹部（自由端部６３ａと固定端部６３ｂとの間の棒状の部分）よりも幅が広い平板状に形成され得る。また、溝６１の末端部は、係合部６３ｂ１を収容し且つ係止し得るような形状に形成されている。かかる構成によれば、バイメタル部材６３が、接続部６に確実に支持され得る。

（Ｇ）バイメタル部材６２における固定端部６２ｂや、バイメタル部材６３における固定端部６３ｂの固定は、上述の実施形態の場合のような、溝６１との嵌め合いによる方法以外にも、様々な方法で行われ得る。例えば、溝６１との嵌め合いに代えて、あるいは、これとともに、接着（溶接やろう付けを含む）あるいはピン等が用いられてもよい。

（Ｈ）図７に示されている燃料噴射装置１０に、図１等に示されている接続部６が適用され得る。

（Ｉ）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。

本発明の第一の実施形態である燃料噴射装置の要部の構成を示す側断面図である。 図１に示されている接続部の側断面図（図１から接続部以外の部分を消去した図）である。 図２Ａに示されている接続部の平面図である。 図１、に示されているバイメタル部材の動作状態を示す側断面図である。 図２Ａに示されているバイメタル部材の動作状態を示す側断面図である。 図２Ｂに示されているバイメタル部材の動作状態を示す側断面図である。 本発明の第二の実施形態である燃料噴射装置の要部の構成を示す側断面図である。 図５に示されているバイメタル部材の動作状態を示す側断面図である。 本発明の第三の実施形態である燃料噴射装置の要部の構成を示す側断面図である。 図７に示されているインナーニードル収容部における、環状溝の近傍の部分の斜視図である。 図７に示されている感温変形部材の斜視図である。 図７に示されているインナーニードル弁の動作状態を示す側断面図である。 図７に示されている感温変形部材の周辺を拡大した側断面図である。 図７に示されている感温変形部材の周辺を拡大した側断面図である。 図７に示されているアウターニードル弁の動作状態を示す側断面図である。 図５に示されている接続部の一変形例を、バイメタル部材の周辺を拡大して示す図である。 図１２に示されているバイメタル部材の動作状態を示す図である。

符号の説明

１…燃料噴射装置
２…弁ボディ ２３…噴孔 ２５…先端側円筒部
２６…中間円筒部 ２７…内側円筒部
３…ニードル弁
５…燃料通路 ５１…先端側通路 ５２…基部側通路
５３…上流側通路 ５４…接続通路 ５５…圧力室
５６…圧力室連通路
６…接続部 ６１…溝 ６１ａ…広幅端部
６１ｂ…狭幅端部 ６２…バイメタル部材 ６２ａ…自由端部
６２ａ１…切り欠き部 ６２ｂ…固定端部 ６３…バイメタル部材
６３ａ…自由端部 ６３ｂ…固定端部 ６３ｂ１…係合部
１０…燃料噴射装置
１２…弁ボディ １２３ａ…第一噴孔 １２３ｂ…第二噴孔
１２５…先端側円筒部 １２６…上流側円筒部
１３…インナーニードル弁
１４…アウターニードル弁 １４２…インナーニードル収容部
１４４…アウターニードル基部 １４５…閉塞部
１５…燃料通路 １５１…下流側通路 １５２…基部側通路
１５３…燃料供給通路 １５４…接続通路 １５４ａ…環状溝
１５５…第一圧力室 １５６…圧力室連通路 １５７…圧力室供給路
１５８…第二圧力室 １５９…圧力室連通路
１７…感温変形部材 １７１…スリット

Claims (7)

1. 噴孔から燃料を噴射するように構成された、燃料噴射装置において、
   温度低下に伴って変形することで、前記噴孔に燃料を供給するための燃料通路における流路抵抗を増大させ得るように構成された、感温絞り部材を備えたことを特徴とする、燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
   略円弧状の外形を有する溝が、前記燃料通路と連通するように形成され、
   前記溝の外形に倣った略円弧状の外形を有するバイメタル部材が、前記溝の内側に収容され、
   前記バイメタル部材の一方の端部が前記溝の一方の端部側にて固定され、前記バイメタル部材の他方の端部が温度変化に伴って前記溝の内側にて揺動することで低温時に前記燃料通路を遮るような位置に移動するように、前記バイメタル部材が配置されたことを特徴とする、燃料噴射装置。
3. 請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
   前記燃料通路は、前記噴孔に近接する位置に設けられた下流側通路と、前記下流側通路に隣接するように設けられた上流側通路と、前記下流側通路と前記上流側通路とを接続するように設けられた接続通路と、を備え、
   前記感温絞り部材は、温度低下に伴って、前記接続通路を遮るような態様で変形するように構成されたことを特徴とする、燃料噴射装置。
4. 請求項３に記載の燃料噴射装置であって、
   前記感温絞り部材は、
   前記上流側通路内に配置された片持ち梁状のバイメタル部材から構成されていて、
   温度低下に伴って、前記バイメタル部材の自由端部が前記接続通路を遮る方向に移動するように配置されたことを特徴とする、燃料噴射装置。
5. 請求項３に記載の燃料噴射装置であって、
   前記感温絞り部材は、前記接続通路の開口端部を覆うように配置された板状部材から構成されていて、
   前記板状部材における、前記開口端部に対応する位置には、当該開口端部と連通し得る貫通孔が形成され、
   温度変化に伴って、前記開口端部と前記貫通孔との相対位置が変化することで、前記上流側通路と前記下流側通路との連通状態が変化するように構成されたことを特徴とする、燃料噴射装置。
6. 請求項５に記載の燃料噴射装置において、
   前記噴孔が形成された弁ボディと、
   前記弁ボディ内に配置された円筒状のアウターニードル弁と、
   前記アウターニードル弁内に配置されたインナーニードル弁と、
   をさらに備えていて、
   前記上流側通路は、前記弁ボディと前記アウターニードル弁との間の空間から構成され、
   前記下流側通路は、前記アウターニードル弁と前記インナーニードル弁との間の空間から構成され、
   前記接続通路は、前記アウターニードル弁を貫通するように設けられ、
   前記板状部材は、
   円筒管状に形成され、前記アウターニードル弁の外側に密着するように装着され、前記接続通路から遠い側の端部が前記アウターニードル弁に固定され、前記接続通路に近い側の端部に前記貫通孔が形成されたことを特徴とする、燃料噴射装置。
7. 請求項６に記載の燃料噴射装置であって、
   前記接続通路における前記開口端部には、環状溝が形成されていて、
   前記貫通孔は、前記環状溝に沿って設けられたスリット状に形成されたことを特徴とする、燃料噴射装置。

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