JP2010038121A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の確保と、開弁応答性の低下防止とが両立する燃料噴射弁を提供。
【解決手段】弁座２３及び噴孔２４を有し、燃料として液体燃料が流れる燃料通路１４、２５を形成する内壁面に弁座及び噴孔入口が配置されるハウジング２と、ハウジング内に収容され、弁座に離座及び着座するシート部６４を有し、かつ弁座に対しシート部が離座及び着座することにより、噴孔入口へ燃料を流通及び遮断するノズルニードル６０と、シート部に対して燃料流れの下流側に配置され、燃料流れを制限する絞り部８１を有する燃料絞り通路８０と、ノズルニードルにおいてシート部より下流側の第１区分と、ハウジングにおいて弁座及び噴孔が形成され、第１区分に対向する第２区分とに囲まれる容積部７１を有する燃料溜り部であって、容積部が燃料絞り通路を挟んで燃料通路に連通可能な燃料溜り部７０と、を備え、シート部と絞り部との間に噴孔２４が配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関の気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁に適用して好適なものである。

従来、弁座に離座及び着座するノズルニードルを有し、ノズルニードルに働く閉弁方向の付勢力と開弁方向の付勢力のバランスによって、ノズルニードルの移動方向が閉弁方向もしくは開弁方向へ決定される燃料噴射弁が知られている（特許文献１等参照）。この種の燃料噴射弁は、閉弁時において、開弁方向の付勢力より勝るようになった閉弁方向の付勢力によって、弁座にノズルニードルが衝突し着座するため、このときの衝突エネルギーを低減する必要がある。

このような燃料噴射弁の一種として特許文献１に開示の装置では、液体燃料のダンパ効果を利用し、閉弁時におけるノズルニードルの下降速度を低下させることによって、衝突エネルギーを低減するようにしている。この技術では、ノズルニードルの摩耗等が抑制され、燃料噴射弁の信頼性の確保が可能となる。
特開平８−１８９４３７号公報

しかしながら、上記特許文献１による従来技術では、上記ダンパ効果をもたらす燃料絞り通路が、ノズルニードルにおいて弁座に離座及び着座するシート部より、上流側にあるため、ダンパ効果が開弁時にも作用してノズルニードルの上昇速度を抑制することになるので、開弁応答性が低下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、その目的は、信頼性の確保と、開弁応答性の低下防止とが両立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６に記載の発明では、燃料を噴射する燃料噴射弁において、弁座及び噴孔を有し、燃料として液体燃料が流れる燃料通路を形成する内壁面に弁座及び噴孔の入口が配置されるハウジングと、ハウジング内に収容され、弁座に離座及び着座するシート部を有するノズルニードルであって、弁座に対し、シート部が離座及び着座することにより、噴孔の入口へ燃料を流通及び遮断するノズルニードルと、ノズルニードルのシート部に対して燃料流れの下流側に配置され、燃料流れを制限する絞り部を有する燃料絞り通路と、ノズルニードルにおいてシート部より下流側の第１区分と、ハウジングにおいて弁座及び噴孔が形成され、第１区分に対向する第２区分とに囲まれる容積部を有する燃料溜り部であって、容積部が燃料絞り通路を挟んで燃料通路に連通可能な燃料溜り部と、を備え、シート部と絞り部との間に噴孔が配置されていることを特徴とする。

これによると、容積部を有する燃料溜り部において、容積部がノズルニードルにおいてシート部より下流側の第１区分と、ハウジングにおいて弁座及び噴孔が形成され、第１区分に対向する第２区分とに囲まれているので、弁座に対するシート部の閉弁方向及び開弁方向の移動に応じて容積部の容積が縮小及び拡大する。

閉弁時においては、容積が縮小する容積部及び絞り部の構成によって、燃料溜り部に正圧の油圧力を発生させ、燃料絞り通路を通じて噴孔の入口側に燃料を排出することになるので、その正圧の油圧力によってノズルニードルの下降速度を低下させるダンパ効果を作用させることができる。

一方、開弁時においては、開弁開始直前まで閉弁状態によって、燃料通路と、噴孔及び燃料絞り通路とは燃料流れが遮断されると共に、噴孔の入口と絞り部が連通する構成となる。それ故に、容積が縮小する容積部及び絞り部の構成によって燃料溜り部に負圧の油圧力を発生させようとしても、噴孔の出口側から絞り部に向かって外部の気体を吸い込むことになる。そのような燃料絞り通路には、液体燃料より流動性が高い気体が噴孔から吸い込まれることによって、燃料溜り部での負圧の油圧力発生を妨げることができる。負圧の油圧力発生が抑制されることにより、ノズルニードルの上昇速度を低下させるダンパ効果が作用しなくなるのである。

以上の請求項１に記載の発明によれば、閉弁時にはダンパ効果を作用させノズルニードルの弁座へ着座する衝突エネルギーを低減すると共に、開弁時には、噴孔から外部の気体を吸い込むことでダンパ効果作用を抑制するので、衝突による摩耗発生を抑制した信頼性の確保と、開弁応答性の低下防止とが両立する燃料噴射弁を得ることができる。

また、請求項２乃至３に記載の発明では、ノズルニードルにおいてシート部より下流側の第１区分、及びハウジングにおいて弁座及び噴孔が形成され、第１区分に対向する第２区分のうちの、いずれか一方の区分に設けた凹状を呈する凹部と、他方の区分に設け、凹部に押し込んで上記容積部を形成する凸部とから、燃料溜り部が構成される。このような簡素な構成により、凹部の底部と凸部の先端部とで燃料溜り部の容積部を形成することができると共に、凹部の内周側壁と凸部の外周外側壁とで燃料絞り通路の絞り部を形成することができる。

また、請求項４に記載の発明では、絞り部及び噴孔は、容積部の周方向にわたって環状に配置されていることを特徴とする。

これによると、絞り部側へ気体を導く噴孔、及び液体燃料の流れを制限する絞り部を、容積部の周方向にわたって環状に配置する構成とするので、容積部内の燃料を、環状配置された絞り部及び噴孔によって導かれた気体で取り囲むことが可能となる。これにより、ノズルニードルが弁座からほとんど抵抗なく移動することができる。

また、請求項５に記載の発明では、ハウジングにおいて噴孔の入口は、シート部が着座する部位、及び燃料絞り通路の絞り部間において絞り部に近接していることを特徴とする。

これによると、シート部側の領域に気体を充填させることなく効率的に、噴孔入口側に導いた気体を、噴孔入口に近接する絞り部に向かってスムースに流動させることができる。

また、請求項６に記載の発明では、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は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射することを特徴とする。

これによると、噴孔の出口側は、噴射終了時以降、気筒の燃焼室内において燃料の燃焼により高温、高圧となるガスに覆われていたり、噴射開始時には圧縮されたガスに覆われたりするので、噴孔の出口側から入口に向かって上記ガスなどの気体を吸い込み易くなる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１〜図３は、本実施形態による燃料噴射弁１を用いた燃料噴射装置を示している。図２及び図３は本発明の燃料噴射弁１の特徴的構成を示すものである。また、図４〜図６は本実施形態による燃料噴射弁１の作動を説明するものであり、図４及び図５は閉弁時及び開弁時における各動作の過程を示し、図６（ａ）は閉弁時及び開弁時における各応答性を示している。

燃料噴射装置は、例えばディーゼルエンジンまたは筒内噴射式火花点火内燃機関（以下、単に、エンジンという）の気筒内へ直接的に燃料を噴射するものであり、各気筒供給の蓄圧容器としてのコモンレールから分配供給される高圧燃料を噴射する。なお、燃料としては、ディーゼル用の軽油や、火花点火内燃機関用のガソリンなどの液体燃料を用いる。

この燃料噴射装置は、図１に示すように、燃料を高圧状態で蓄えるコモンレール５と、燃料タンク９から低圧燃料供給ポンプ３により汲み上げられた燃料を加圧してコモンレール５に圧送する高圧燃料供給ポンプ４と、コモンレール５より高圧配管を通じて供給される高圧燃料をエンジンの気筒内に噴射する燃料噴射弁１と、低圧燃料供給ポンプ３、高圧燃料供給ポンプ４、及び燃料噴射弁１などを制御する制御装置２００とを備えている。コモンレール５内の燃料の圧力は、エンジンの運転状態に応じて調整される。コモンレール５内の燃料の圧力は、制御装置２００により高圧燃料供給ポンプ４を駆動制御することによって、エンジンの運転状態に最適な燃料圧力相当の圧力（例えば、数ＭＰａ〜数十Ｍｐａ）に調整されるのである。燃料噴射ポンプ３は、図示しない電磁弁、加圧室及び圧送プランジャなどの圧送ユニットを有し、コモンレール５内の圧力が所定の燃料圧に設定されるように、電磁弁により調量された燃料を加圧室で圧送プランジャによって圧送し、コモンレール５へ吐出する。

燃料噴射弁１は、図１に示すように、複数の噴孔２４と、噴孔２４を開閉する「弁部材」としてのノズルニードル６０と、ノズルニードル６０を直接的に駆動制御する「制御弁部」としての電磁駆動部３０と、ノズルニードル６０等の構成要素を軸方向移動可能に収容するハウジング２とを有する燃料噴射弁の一例を示すものである。上記ハウジング２内を軸方向移動可能に収容される構成要素とは、ノズルニードル６０及び可動コア５０とから構成される。燃料噴射弁１は、電磁駆動部３０への通電及び通電停止を制御装置１００で制御することにより、高圧燃料の噴射量および噴射時期等が決定されるように構成されている。

ハウジング２は、概ね棒状に形成されており、弁ハウジング２０及び磁性パイプ１０とから構成され、ハウジング２の内壁内に、ノズルニードル６０及び可動コア５０を収容する。

磁性パイプ１０は、磁性部材と非磁性部材とからなり、略円筒状に形成されている。磁性パイプ１０の内壁には、燃料通路１４が形成されており、この燃料通路１４に、固定コア４０、可動コア５０、スプリング１００、及びアジャスティングパイプ１１０が収容されている。磁性パイプ１０は、図１において下方の弁ハウジング２０側から第１磁性部材１１、非磁性部材１２、及び第２磁性部材１３をこの順序で結合されており、非磁性部材１２は、第１磁性部材１１と、第２磁性部材１３との間で磁束の短絡を防止する。第１磁性部材１１には、弁ハウジング２０が溶接により固定される。

図１に示すように弁ハウジング２０は、磁性材料よりなり略円筒状に形成され、弁ボディ２１と弁座体２２とを有する。弁ボディ２１には、燃料通路１４に連通する中空部２５が形成されており、この中空部２５には、上記可動コアに連動するノズルニードル６０が収容されている。弁座体２２は、カップ状に形成されており、その内面には弁座２３が形成され、また底部には噴孔２４が内壁と外壁とを貫通して形成されている。なお、弁座２３と噴孔２４とは、弁座体２２に形成するのではなく、弁ボディ２１をカップ状に形成し、その内面と底部に形成する構成としてもよい。

ノズルニードル６０は、棒状を呈するニードル６１と、ニードル６１の噴孔側先端に設けられた弁閉鎖体６２と、ニードル６１の反噴孔側に設けられ、可動コアに接続する端部６３とを有している。この端部６３は可動コア５０の噴孔側端部に溶接等によって結合されている。

また、弁閉鎖体９２が弁座２３に着座すると、燃料通路１４及び中空部２５内の燃料流れと、噴孔２４との流通が遮断され、噴孔２４からは燃料が噴射されなくなる。弁閉鎖体９２が弁座２３に離座すると、燃料通路１４及び中空部２５側と噴孔２４と連通し、噴孔２４から燃料が噴射されるようになる。なお、弁閉鎖体９２及び弁座２３周りのノズルニードル６０及び弁ハウジング２０の構成については、後述する。

図１に示すように、固定コア４０は略円筒状に形成されおり、固定コア４０は、磁性パイプ１０の非磁性部材１２及び磁性部材１３の内壁に挿入後、磁性パイプ１０に溶接などによって固定されている。

アジャスティングパイプ１１０は、固定コア４０の内壁に圧入されている。スプリング１００は、一方の端部がアジャスティングパイプ１１０に当接し、他方の端部が可動コア５０に当接している。スプリング１００は、弁部材９０の弁閉鎖体９２が弁座体２２の弁座２３に着座する方向へ付勢しており、アジャスティングパイプ１１０の圧入量を調整することにより、スプリング１００の付勢荷重が変更される。

電磁駆動部３０は、通電により磁力を発せする電磁コイル３１と、磁束が流れる磁気回路を形成する固定コア４０及び可動コア５０などいった構成要素を有している。上記磁気回路は、固定コア４０、可動コア５０、第１磁性部材１１、弁ボディ２１、磁性部材１２０、及び第２磁性部材１３の各構成要素で構成されており、可動コア５０を磁力によって吸引する吸引力が固定コア４０に形成される。なお、磁性部材１２０は、電磁コイル３１の外周側に設けられており、弁ハウジング２０と磁気的に接続されるものである。

電磁コイル３１が巻回されているスプール３２は、磁性パイプ１０の外周に取り付けられている。端子１３０は、電磁コイル３１と電気的に接続されており、制御装置２００の制御指示（制御信号）に基づき、電磁コイル３１に駆動電流が供給される。なお、樹脂ハウジング１４０は、磁性パイプ１０および電磁コイル３１の外側を覆っている。

電磁コイル３１に駆動電流が供給されていない時、固定コア４０と可動コア５０との間には磁気吸引力が生じていない。そのため、可動コア５０は、スプリング１００の付勢力により固定コア４０から離間する方向、即ち閉弁方向への付勢力が作用する。これにより、可動コア５０に連動するノズルニードル９０の弁閉鎖体９２は、弁座体２２の弁座２３に着座しており、噴孔２４からの燃料の噴射は停止される。

電磁コイル３１に制御装置２００によって駆動電流が供給されると、電磁コイル３１が励磁され、固定コア４０及び可動コア５０などの上記構成要素による磁気回路が形成される。これにより、固定コア４０と可動コアとの間には磁気吸引力が発生し、磁気吸引力は、可動コア５０に開弁方向の付勢力として作用する。

言い換えると、ノズルニードル６０は、スプリング１００による閉弁方向へ付勢力が常に働いており、電磁コイル３１に通電することにより、スプリング１００による閉弁方向へ付勢力より勝る開弁方向の付勢力として、磁気吸引力が発生する。このようなノズルニードル６０は、ノズルニードル６０に働く閉弁方向の付勢力と、開弁方向の付勢力のバランスによって位置が決定される。即ち、閉弁方向の付勢力の合計が開弁方向の付勢力の合計よりも勝れば、ノズルニードル６０は閉弁方向に移動し、反対に、開弁方向の付勢力の合計が閉弁方向の付勢力の合計よりも勝れば、ノズルニードル６０は開弁方向に移動する。

ここで、燃料通路１４及び中空部２５に相当する燃料流れ経路は、噴孔２４に高圧燃料を導く高圧燃料通路に対応する。

以上、燃料噴射装置に用いた燃料噴射弁１の基本構成を説明した。以下、燃料噴射弁１の特徴的構成について説明する。

（特徴的構成）
図２に示すように、ノズルニードル６０の噴孔側先端部とハウジング２の間に挟み込まれる部分に、弁閉鎖体６２と弁座２３の離座及び着座の各過程で容積が変化する容積部７１を有する燃料溜り部７０が設けられている。また、燃料流れを制限する絞り部８１を有する燃料絞り通路８０が、弁閉鎖体６２において弁座２３に離座及び着座するシート部６４より燃料流れの下流側に配置されていると共に、シート部６４と燃料溜り部７０の容積部７１の間に配置されている。

言い換えると、燃料溜り部７０は、容積部７１が燃料絞り通路８０を挟んで高圧燃料通路１４、２５に、開弁時にのみ連通可能に配置されている。これによると、開弁開始前の閉弁状態においては、高圧燃料通路１４、２５から、燃料絞り通路８０及び燃料溜り部７０へ燃料が供給されない。

さらに、上記構成に加えて、シート部６４と絞り部８１の間に噴孔２４が配置されている。

このような燃料溜り部７０及び燃料絞り通路８０は、燃料噴射弁１からの燃料噴射を停止する閉弁時においては、弁閉鎖体６２が弁座２３に接近するに従って、言い換えると閉弁過程では、容積部７１の容積が縮小し続けると共に、燃料絞り通路８０の絞り部８１で燃料流れを制限するので容積部７１の燃料圧力が高められる。このような閉弁過程では、容積部７１及び絞り部８１によって正圧の油圧力によるダンパ作用を発生させ、ノズルニードル６０の下降速度を低下させることができる。

一方、燃料噴射弁１からの燃料を噴射する開弁時においては、開弁開始前の閉弁状態によって、高圧燃料通路１４、２５と、噴孔２４及び燃料絞り通路８０の間は燃料流れが遮断される一方、噴孔２４の入口と絞り部８１が連通する構成となる。それ故に、開弁過程で容積が拡大し続ける容積部７１及び絞り８１の構成によって、容積部７１に負圧の油圧力を発生させようとしても、噴孔２４の出口側から絞り部８１に向かって外部の気体を吸い込むことになる。それ故に燃料絞り部８０には、液体燃料より流動性が高い気体が噴孔２４から吸い込まれるよって、燃料溜り部７０の容積部７１での負圧の油圧力発生を妨げることになる。このような開弁過程では、容積が拡大し続ける容積部７１及び絞り８１の構成による、負圧の油圧力によるダンパ作用の発生を抑制することができる。

本実施形態による燃料噴射弁１によれば、閉弁時には正圧の油圧力にいるダンパ作用を、燃料溜り部７０及び燃料絞り部８０の容積部７１及び絞り部８１の構成によって発揮させることで、ノズルニードル６０の弁座２３へ着座する衝突エネルギーを低減することができる。さらに、開弁時には噴孔２４から外部の気体を吸い込むことでダンパ作用の発生を抑制することができる。

ここで、弁閉鎖体６２のシート部６４より内側の上記噴孔側先端部は、請求範囲に記載のシート部より下流側の第１区分に相当する。また、弁ボディ２２において上記シート部６４より内側の上記噴孔側先端部で挟み込まれる部分は、請求範囲に記載のハウジング側の、第１区分に対向する第２区部に相当する。

さらに、本実施形態では、燃料溜り部７０及び燃料絞り通路８０は、ノズルニードル６０の噴孔側先端部と弁ハウジング２０の間に挟み込まれる部分に設けられた凹部６７と凸部２８を有しており、凹部６７は弁閉鎖体６２において弁座方向に向かって凹状に形成され、また凸部２８は、凹部６７に押し込まれる凸状となる構成となっている。これよると、簡素な凹部６７及び凸部２８の構成により、容積部７１が凹部６７の底部と凸部２８の先端部とで形成されると共に、絞り部８１が凹部６７の内周側壁と凸部２８の外周側壁とで形成されるのである。容積部７１は円盤状に形成され、絞り部は、上記内周側壁と外周側壁との隙間通路からなり、その隙間通路が円筒状に形成されている。

また、上記構成による本実施形態では、図２及び図３に示すように、絞り部７１及び噴孔２４は、燃料溜り部７０の容積部７１の周方向にわたって環状に配置されている。これによると、絞り部８１側へ気体を導く噴孔２４、及び液体燃料の流れを制限する絞り部８１を、容積部７１の周方向にわたって環状に配置する構成とするので、容積部７１内の燃料を、環状配置された絞り部８１及び噴孔２４によって導かれた気体で取り囲むことが可能となる。これにより、開弁時において、ノズルニードル６０が弁座２３からほとんど抵抗なく移動することができる。

また、上記噴孔２４をシート部６４と絞り部８１の間に配置する構成において、噴孔２４を絞り部８１に近接して配置するようにする。これによると、シート部６４側の領域に気体を充填させることなく効率的に、噴孔２４入口側に導いた気体を、噴孔２４入口に近接する絞り部８１に向かってスムースに流動させることができる。

次に、上述した燃料噴射弁１の作動を、図１、及び図４〜図６に基づいて説明する。図４は本実施形態による燃料噴射弁１の閉弁時における動作、また図５は本実施形態による燃料噴射弁１の開弁時における動作を示している。
（閉弁時の動作）
図４（ａ）の閉弁開始前の状態、即ち開弁状態においては、制御装置２００により電磁駆動部３０を駆動制御する駆動信号（図６（ａ）参照）が出力されており、電磁コイル３１に駆動電流が通電されている。このとき、ノズルニードル６０が所定のリフト（本実施例では、フルリフト）に保持されて、噴孔２４から燃料が噴射されている。

この状態では、高圧燃料通路１４、２５より噴孔２４に燃料が供給されると共に、高圧燃料通路１４、２５に連通する燃料絞り通路８０を介して燃料溜り部７０に燃料が充填される。

次に、制御装置２００により電磁駆動部３０への駆動信号の出力が停止されると、電磁コイル３１の電磁力が失われて、ノズルニードル６０に働く磁気吸引力による開弁方向の付勢力が作用しなくなるので、図４（ｂ）の閉弁開始直後の状態のように、ノズルニードル６０に働く閉弁方向の付勢力が勝るようになり、ノズルニードル６０が閉弁方向への移動を開始する。

このとき、燃料溜り部７０は、ノズルニードル６０側の凹部６７が、弁ハウジング２０側の凸部２８に押し込まれることになるので、容積部７１の容積が縮小を開始する。この容積縮小の開始に伴い、容積部７１内の燃料は、図４（ｂ）の矢印方向に、燃料絞り通路８０を通じて噴孔２４側へ排出される。燃料溜り部７０から排出される燃料は、絞り部８１により燃料流れが妨げられるので、燃料溜り部７０の容積部７１に溜まっている燃料の油圧力を次第に高めようになり、従って正圧の油圧力によるダンパ作用がノズルニードル６０の閉弁方向の付勢力を減じる作用力として働く。これにより、図６（ａ）のノズルニードルのリフト特性に示すように、ノズルニードル６０の下降速度が低下する。

更にノズルニードル６０が閉弁方向へ移動し、図４（ｃ）の着座時のように、ノズルニードル６０の下降速度低下によって、ノズルニードル６０の弁閉鎖体６２が弁座２３に着座するときの衝突エネルギーを低減することができる。このような衝突エネルギーを低減した着座によって、噴孔２４の燃料噴射が停止されて、噴射が終了する。
（開弁時の動作）
図５（ａ）の開弁開始前の状態、即ち閉弁状態においては、電磁駆動部３０への駆動信号が停止されており、ノズルニードル６０の弁閉鎖体６２が弁座２３に着座し続けているので、高圧燃料通路１４、２５と噴孔２４及び燃料絞り通路８０とは燃料流れが遮断されると共に、噴孔２４の入口と燃料絞り通路８０の絞り部８１が連通する構成になっている。

このとき、噴孔２４の出口側は、噴射終了時以降、エンジンの気筒の燃焼室内において燃料の燃焼により高温、高圧となるガスに覆われていたり、噴射開始時には圧縮されたガスに覆われたりするので、噴孔２４の出口側から入口に向かって上記ガスなどの気体を吸い込み易くなっている。

次に、図６（ａ）の如く電磁駆動部３０へ駆動信号が出力されると、電磁コイル３１の電磁力が発生し、ノズルニードル６０に働く磁気吸引力による開弁方向の付勢力が作用するようになるので、図５（ｂ）の開弁開始直後の状態のように、ノズルニードル６０に働く閉弁方向の付勢力に対し、開弁方向の付勢力が勝るようになって、ノズルニードル６０が開弁方向への移動を開始する。すると、容積部７１の容積が拡大を開始する。この容積拡大の開始に伴い、容積部７１内の燃料は、燃料流れを制限する絞り部８１によって負圧の油圧力を発生とするが、以下の理由によりその油圧力発生が抑制される。

即ち、高圧燃料通路１４、２５とは燃料流れが遮断され、かつ噴孔２４に連通する絞り部８１には、噴孔２４の出口側から絞り部８１に向かって上記ガスなどの気体を吸い込むことになる。そのような燃料絞り通路８０には、液体燃料より流動性が高い気体が噴孔２４から吸い込まれるので、燃料溜り部７０の容積部７１で負圧の油圧力発生するのを妨げるのである。それ故に、負圧の油圧力によるダンパ作用が生じないので、ノズルニードル６０の上昇速度を低下させるダンパ作用が働かなくなるのである。これにより、図６（ａ）のリフト特性に示すように、開弁時においてノズルニードル６０の上昇速度が低下することはない。

なお、開弁開始直後の僅かなノズルニードル６０が開弁方向への移動量、即ち僅かなリフト量では、弁閉鎖体６２のシート部６４と弁座２３の隙間による開口面積が極小であるため、気体に比べて流動性の低い液体燃料では噴孔２４の入口側へ流通しにくい。

開弁開始直後、更にノズルニードル６０が開弁方向へ移動すると、図５（ｃ）のように、上記シート部６４と弁座２３の隙間による開口から、高圧燃料通路１４、２５の燃料が噴孔２４に向かって供給される。流動性が高い気体は、噴孔２４の入口側への燃料供給開始に伴い、噴孔２４からエンジンの燃焼室に向かって、燃料と共に噴射される。

このとき、図５（ｃ）の矢印方向に、噴孔２４の入口側にある燃料は、燃料絞り通路８０を通じて、燃料溜り部７０の容積部７１に流入する。これにより、容積部７１内の燃料圧力に負圧の油圧力が発生するのを押さえつつ、容積部７１内に燃料を充填させることが可能となる。

なお、ここで、上記絞り部８１は、上記凹部６７の内周側壁と凸部２８の外周側壁の間の隙間において、前記噴孔側の第１隙間８１ａより反噴孔側の第２隙間８１ｂが大きいことが好ましい。これにより、ノズルニードル６０が開弁方向へ移動するほど、絞り部８１の開口面積が大きくなる。それ故に、絞り部８１による燃料流れを制限する作用力が、開弁過程において小さくなるように設定できるので、容積部７１内の燃料圧力に負圧の油圧力が発生するのを確実に押さえつつ、容積部７１内に燃料を充填させることができる。

なお、図６において、図６（ｂ）は、2つの比較例を示しており、図中の二点鎖線で示すリフト特性の第１比較例は、開弁時及び閉弁時の双方で油圧力によるダンパ作用が働く場合の従来例の一例を示している。この場合、開弁時においてもダンパ作用が働くため、ノズルニードル６０の上昇速度、即ち開弁速度が低下し、ノズルニードル６０の開弁応答性が低下する。このように開弁応答性が低下すると、制御装置２００により駆動信号により駆動制御される燃料噴射弁１から噴射される燃料の噴射量精度、言い換えると調量精度が悪化するおそれがある。

一方、図中の破線で示すリフト特性の第２比較例は、開弁時及び閉弁時の双方とも、ダンパ作用が働かない場合の従来例の一例を示している。この場合、制御装置２００から出力される駆動信号に対し、燃料噴射弁１の調量精度の悪化は阻止されるが、閉弁時においてノズルニードル６０の下降速度を低下させることができないため、弁座２３に衝突するノズルニードル６０の衝突エネルギーが低減されない。

以上説明した本実施形態では、閉弁時には、上記ダンパ作用を働かせてノズルニードル６０の弁座２３へ着座時の衝突エネルギーを低減すると共に、開弁時には、噴孔２３からの出口側から入口へ気体を吸い込むことで上記ダンパ作用の発生を抑制するので、衝突による摩耗発生を抑制した信頼性の確保と、開弁応答性の低下防止とが両立する燃料噴射弁１を得ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図７に示す。第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態では、ノズルニードル６０側の噴孔側先端部（第１区分に相当）に、凸部１６７を設け、弁ハウジング２０側の上記噴孔側先端部で挟み込まれる部分（第２区分に相当）に、凹部１２８を設けた一例を示すものである。

図７に示すように、凸部１６７は弁閉鎖体６２において弁座方向に向かって凸状に形成され、また凹部１２８は、凸部１６７が押し込まれる凹状となる構成となっている。これよると、簡素な凸部１６７及び凹部１２８の構成により、容積部７１が凸部１６７の先端部と凹部１２８の底部とで形成されると共に、絞り部８１が凸部１６７の外周側壁と凹部１２８の内周側壁とで形成される。

このような構成によっても、第１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）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

（１）以上説明した本実施形態では、燃料としては、ディーゼル用の軽油や、火花点火内燃機関用のガソリンなどの液体燃料を用いると説明したが、これに限らず、ジメチルエーテルといったＤＭＥ等の低粘度燃料、あるいは液化天然ガス（ＬＰＧ）等の液化燃料などの液体燃料であってもよく、液体燃料を燃料噴射弁１内の高圧燃料通路１４、２５に供給するものであればいずれの燃料でもよい。この場合、いずれも液体燃料であるので、気体に比べて流動性が低く、言い換えると粘性（粘度）が高い。例えばＤＭＥなどのように低粘度燃料の場合には、ノズルニードルと弁座との衝突面において摩耗し易いが、本発明の特徴的構成を適用することにより、上記摩耗を効果的に防止することができる。

（２）以上説明した本実施形態では、燃料溜り部７０を、凹部６７、１２８及び凸部２８、１６７の組合せにより構成したが、これに限らず、ノズルニードル６０側の噴孔側先端部（第１区分に相当）と、弁ハウジング２０側の部分（第２区分に相当）とで囲まれる容積部を有するものであれば、いずれの燃料溜り部の構成であってもよい。

（３）以上説明した本実施形態では、燃料噴射弁１は、エンジンの気筒の燃焼室に燃料を直接噴射するものとして説明したが、これに限らず、上記気筒に吸入空気または排気還流ガスなどの二次空気を供給するインテークマニホルドなどの吸気通路に設ける燃料噴射弁であってもよい。この場合、噴孔の出口側は、燃焼室内のピストン運動により吸入され、負圧となる空気などの気体により少なくとも覆われている。噴孔の出口側にある気体を噴孔の入口へ吸い込むことは困難なことではない。

（４）以上説明した本実施形態では、ノズルニードル６０を駆動する制御弁部として、ノズルニードル６０を直接的に駆動する電磁駆動部３０で説明した。これに限らず、通電制御により伸縮するピエゾアクチュエータなどのアクチュエータ部を用い、制御弁部を介して間接的にノズルニードルを駆動するもの、あるいはノズルニードルの反噴孔側の端部に作用する圧力制御室を設けて電磁駆動弁により圧力制御室の圧力を増減することで間接的にノズルニードルを駆動するものであってもよく、ノズルニードルを直接または間接的に駆動する制御弁部を有するものであればいずれであってもよい。

本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を用いた燃料噴射装置を示す断面図である。 図１中の範囲IIの部分を拡大した部分断面図である。 図２中のハウジングを示す図であって、図２の矢印III方向からみた矢視図である。 第１実施形態による燃料噴射弁の閉弁時の動作を示す模式図であって、図４（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれ、閉弁過程において閉弁開始前の状態、閉弁開始直後の状態、及び閉弁の状態を示す部分断面図である。 第１実施形態による燃料噴射弁の開弁時の動作を示す模式図であって、図５（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれ、開弁過程において開弁開始前の状態、開弁開始直後の状態、及び開弁の状態を示す部分断面図である。 図１の燃料噴射弁の作動を説明する模式図であって、図６（ａ）は本実施形態による燃料噴射弁の特徴的構成に係わる作動を示すタイムチャート、図６（ｂ）は比較例の各態様に係わる作動を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係わる燃料噴射弁を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２ ハウジング
１０ 磁性パイプ（ハウジング）
２０ 弁ハウジング（ハウジング）
２１ 弁ボディ
２２ 弁座体
２３ 弁座
２４ 噴孔
２８ 凸部
３１ 電磁コイル
４０ 固定コア
５０ 可動コア
６０ ノズルニードル（弁部材）
６１ ニードル
６２ 弁閉鎖体
６３ 端部
６４ シート部
６７ 凹部
７０ 燃料溜り部
７１ 容積部
８０ 燃料絞通路
８１ 絞り部
８１ａ 第１隙間
８１ｂ 第２隙間
２００ 制御装置

Claims (6)

1. 燃料を噴射する燃料噴射弁において、
   弁座及び噴孔を有し、燃料として液体燃料が流れる燃料通路を形成する内壁面に前記弁座及び前記噴孔の入口が配置されるハウジングと、
   前記ハウジング内に収容され、前記弁座に離座及び着座するシート部を有するノズルニードルであって、前記弁座に対し、当該シート部が離座及び着座することにより、前記噴孔の前記入口へ燃料を流通及び遮断するノズルニードルと、
   前記ノズルニードルの前記シート部に対して燃料流れの下流側に配置され、燃料流れを制限する絞り部を有する燃料絞り通路と、
   前記ノズルニードルにおいて前記シート部より下流側の第１区分と、前記ハウジングにおいて前記弁座及び前記噴孔が形成され、前記第１区分に対向する第２区分とに囲まれる容積部を有する燃料溜り部であって、前記容積部が前記燃料絞り通路を挟んで前記燃料通路に連通可能な燃料溜り部と、
   を備え、
   前記シート部と前記絞り部との間に前記噴孔が配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記燃料溜り部は、
   前記ノズルニードル側の前記第１区分に設けられ、前記弁座方向に向かって凹状を呈する凹部と、
   前記ハウジング側の前記第２部分に設けられ、前記凹部に押し込まれることにより前記容積部を形成する凸部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記燃料溜り部は、
   前記ノズルニードル側の前記第１区分に設けられ、前記弁座方向に向かって凸状を呈する凸部と、
   前記ハウジング側の前記第２部分に設けられ、前記凸部が押し込まれることにより前記容積部を形成する凹部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
4. 前記絞り部及び前記噴孔は、前記容積部の周方向にわたって環状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３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記ハウジングにおいて前記噴孔の前記入口は、前記シート部が着座する部位、及び前記燃料絞り通路の前記絞り部間において前記絞り部に近接し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. 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は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射することを特徴とする燃料噴射弁。

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