JP2010174823A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制する燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】燃料を噴射する噴孔２２が形成されたノズルボディ２０、及びノズルボディ２０内部に収容されて噴孔２２を開閉する円柱形状のニードル３３を備え、ニードル３３の外周面とノズルボディ２０の内周面との間にて、噴孔２２へ燃料を導く環状の通路３３ａが形成された燃料噴射弁を前提とする。そして、ニードル３３のうち環状通路３３ａを形成する部分の一部に、ニードル３３を開弁させる向きに燃料の圧力を受ける開弁受圧部３２ｂを形成し、ニードル３３のうち開弁受圧部３２ｂの上流側部分に、ニードル３３を貫通させる貫通孔３２１を形成する。貫通孔３２１を、開弁受圧部３２ｂへ燃料を導く絞り用燃料通路としするとともに、開弁受圧部３２ｂへの燃料流入量を所定量以下に規制するよう形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

従来の燃料噴射弁は、燃料を噴射する噴孔が形成されたボディと、ボディ内部に収容されて噴孔を開閉するニードルとを備えて構成されるのが一般的である（特許文献１，２等参照）。

そして、図８に示す従来構造では、ニードル３０ｘの外周面とボディ２０ｘの内周面との間にて、噴孔２２ｘへ燃料を導く環状の通路３３ａｘを形成し、ニードル３０ｘのうち環状通路３３ａｘを形成する部分の一部に、ニードル３０ｘを開弁させる向きに燃料の圧力を受ける、開弁受圧部３２ｂｘを形成している。そして、ニードル３０ｘには、背圧室２７ｘの燃料圧力による背圧力及びスプリング２６ｘによる弾性力が閉弁方向に作用し、開弁受圧部３２ｂｘが受ける燃料圧力によるリフト力が開弁方向に作用している。そして、背圧室２７ｘへの燃料の流出入を制御することで背圧力を制御し、背圧力＋弾性力＞リフト力となった時点でニードル３０ｘは閉弁作動し、背圧力＋弾性力＜リフト力となった時点でニードル３０ｘは開弁作動する。

また、ニードル３０ｘのうちボディ２０ｘの内周面と摺動する摺動部３２ｘは、摺動クリアランスを十分に小さくすることを要するため、ボディ２０ｘとの間で環状の通路を形成しようとすると十分な流路断面積を確保できない。そこで従来では、摺動部３２ｘの外周面に面取りを施し、この面取り部３２５ｘとボディ２０ｘとの間にて燃料通路３２６ｘを構成することで、噴孔２２ｘの流路断面積に比べて十分に大きな流路断面積を確保している。

特開２００６−２５７８７４号公報 特開２００７−２０５３２４号公報

図８の従来構造に対し本発明者は、ニードル３０ｘの閉弁作動時における開弁受圧部３２ｂｘへの燃料流入量を所定量以下に規制するよう、前記燃料通路３２６ｘ（以下、絞り用燃料通路３２６ｘと記載）の流路断面積の大きさに制限を設けることを検討した。これによれば、ニードル３０ｘの閉弁作動時において、開弁受圧部３２ｂｘの燃料圧力が上昇することを抑制し、リフト力を速やかに低減させて閉弁作動を高応答化できることが分かった。つまり、絞り用燃料通路３２６ｘの流路断面積が噴孔２２ｘの流路断面積よりも大きく、かつ、開弁受圧部３２ｂｘへの燃料流入量を所定量以下に規制する大きさとなるよう、面取り部３２５ｘの面取り深さＬ２を設定する。

ここで、燃料の温度が変化すると燃料の粘度が変化する。すると、燃料の圧力損失の大きさが変化して、実際の燃料噴射量が変化してしまう。つまり、温度変化に伴い燃料噴射量が不安定になる。よって、燃料の通路断面形状は、粘度変化に伴い生じる圧力損失の変化が小さい形状であることが望ましい。具体的には、通路断面の面積（図８（ｂ）の符号Ｓ１に示す面積）に対する通路壁面の環状沿面長さ（図８（ｂ）の符号Ｒ１，Ｌ１に示す長さ）が短い形状（円形に近い形状）であるほど、粘度変化に伴い生じる圧力損失の変化を小さくできる。

しかしながら、面取り部３２５ｘの面取り平面とボディ２０ｘの内周面により構成した上記絞り用燃料通路３２６ｘでは、通路断面積Ｓ１に対する環状沿面長さＲ１，Ｌ１を短くするのに限界がある。そのため、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になるといった上記問題を、十分に解消できない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制する燃料噴射弁を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、燃料を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔を開閉する円柱形状のニードルを備え、前記ニードルの外周面と前記ボディの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を導く環状の通路が形成されたことを前提とする。そして、前記ニードルのうち前記環状通路を形成する部分の一部には、前記ニードルを開弁させる向きに燃料の圧力を受ける開弁受圧部が形成され、前記ニードルのうち前記開弁受圧部の上流側部分には、前記ニードルを貫通させる貫通孔が形成され、前記貫通孔は、前記開弁受圧部へ燃料を導く絞り用燃料通路であるとともに、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するよう形成されていることを特徴とする。

これによれば、開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制する絞り用燃料通路を備えるので、ニードルの閉弁作動時において、開弁受圧部の燃料圧力が上昇することを抑制できる。よって、ニードルのリフト力を速やかに低減させて閉弁作動の高応答化を図ることができる。

さらに本発明では、上記絞り用燃料通路を、ニードルを貫通させる貫通孔により形成するので、図８の如く面取り部３２５ｘにより形成した絞り用燃料通路３２６ｘに比べて、通路断面形状を円形（又は円形に近い形状）にすることを容易に実現できる。よって、通路断面の面積に対する通路壁面の環状沿面長さを短くして、燃料の粘度変化に伴い生じる圧力損失の変化を小さくできるので、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制できる。

請求項２記載の発明では、前記ニードルのうち前記貫通孔の上流側部分であって、前記環状通路の一部を形成する部分には、前記ニードルを閉弁させる向きに燃料の圧力を受ける閉弁受圧部が形成されていることを特徴とする。

これによれば、ニードルの閉弁作動時において絞り用燃料通路で流量規制することにより、開弁受圧部の燃圧上昇を抑制できることに加え、閉弁受圧部の燃圧上昇を促進させることができる。よって、開弁受圧部及び閉弁受圧部の圧力差を増大させることで、ニードルの閉弁作動の高応答化を促進できる。

請求項３記載の発明では、前記貫通孔は、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するオリフィス部、及び前記オリフィス部に比べて流路断面積の大きい大径部を有して構成されていることを特徴とする。

これによれば、弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制する機能をオリフィス部に持たせ、大径部では前記機能を不要にできるので、貫通孔の貫通方向の大部分を加工コストの安価な大径部にすることができる。よって、貫通孔のうち貫通方向全域に亘る部分を用いて燃料流量を規制するよう構成した場合に比べて、貫通孔の加工コスト低減を図ることができる。

なお、請求項４記載の発明では、前記ニードルのうち前記貫通孔の上流側部分には、前記貫通孔とは別に、前記ニードルを貫通させる第２貫通孔が形成されていることを特徴とする。

例えば、ニードルのうちボディの内周面と摺動する摺動部（図４の符号３２Ｐ，３２Ｑ参照）が複数個所に形成されている場合において、上流側摺動部３２Ｐから下流側摺動部３２Ｑにかけて１つの貫通孔を形成してもよいし、下流側摺動部３２Ｑに請求項１記載の貫通孔を形成し、上流側摺動部３２Ｐに請求項４記載の第２貫通孔を形成するようにしてもよい。

請求項５記載の発明では、燃料を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔を開閉する円柱形状のニードルを備え、前記ニードルの外周面と前記ボディの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を導く環状通路が形成されたことを前提とする。そして、前記ニードルのうち前記環状通路を形成する部分の一部には、前記ニードルを開弁させる向きに燃料の圧力を受ける開弁受圧部が形成され、前記ニードルの外周面のうち前記開弁受圧部の上流側部分には、前記ボディの内周面との間にて絞り用燃料通路を構成する燃料流通溝が、前記ニードルの径方向内側に凹む形状に形成され、前記絞り用燃料通路は、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するよう形成されていることを特徴とする。

これによれば、開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制する絞り用燃料通路を備えるので、ニードルの閉弁作動時において、開弁受圧部の燃料圧力が上昇することを抑制できる。よって、ニードルのリフト力を速やかに低減させて閉弁作動の高応答化を図ることができる。

さらに本発明では、ニードルの外周面に、径方向内側に凹む形状の燃料流通溝を形成し、この燃料流通溝により上記絞り用燃料通路を構成するので、図８の如く面取り部３２５ｘにより形成した絞り用燃料通路３２６ｘに比べて、通路断面形状を円形（又は円形に近い形状）にすることを容易に実現できる。よって、通路断面の面積に対する通路壁面の環状沿面長さを短くして、燃料の粘度変化に伴い生じる圧力損失の変化を小さくできるので、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制できる。

請求項６記載の発明では、燃料を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔を開閉する円柱形状のニードルを備え、前記ニードルの外周面と前記ボディの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を導く環状通路が形成されたことを前提とする。そして、前記ニードルのうち前記環状通路を形成する部分の一部には、前記ニードルを開弁させる向きに燃料の圧力を受ける開弁受圧部が形成され、前記ボディの内周面のうち前記開弁受圧部の上流側部分には、前記ニードルの外周面との間にて絞り用燃料通路を構成する燃料流通溝が、前記ボディの径方向外側に凹む形状に形成され、前記絞り用燃料通路は、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するよう形成されていることを特徴とする。

これによれば、開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制する絞り用燃料通路を備えるので、ニードルの閉弁作動時において、開弁受圧部の燃料圧力が上昇することを抑制できる。よって、ニードルのリフト力を速やかに低減させて閉弁作動の高応答化を図ることができる。

さらに本発明では、ボディの内周面に、径方向外側に凹む形状の燃料流通溝を形成し、この燃料流通溝により上記絞り用燃料通路を構成するので、図８の如く面取り部３２５ｘにより形成した絞り用燃料通路３２６ｘに比べて、通路断面形状を円形（又は円形に近い形状）にすることを容易に実現できる。よって、通路断面の面積に対する通路壁面の環状沿面長さを短くして、燃料の粘度変化に伴い生じる圧力損失の変化を小さくできるので、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制できる。

請求項７記載の発明では、前記ニードルのうち前記絞り用燃料通路の上流側部分であって、前記環状通路の一部を形成する部分には、前記ニードルを閉弁させる向きに燃料の圧力を受ける閉弁受圧部が形成されていることを特徴とする。

これによれば、ニードルの閉弁作動時において絞り用燃料通路で流量規制することにより、開弁受圧部の燃圧上昇を抑制できることに加え、閉弁受圧部の燃圧上昇を促進させることができる。よって、開弁受圧部及び閉弁受圧部の圧力差を増大させることで、ニードルの閉弁作動の高応答化を促進できる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の全体断面図。 図１のアクチュエータ及びオリフィスプレート等の構造を示す拡大図。 図１のニードル及びノズルボディ等の構造を示す拡大図。 本発明の第2実施形態にかかる燃料噴射弁を示す図。 本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射弁を示す図。 本発明の第４実施形態にかかる燃料噴射弁を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ-ｂ断面図。 本発明の第５実施形態にかかる燃料噴射弁を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ-ｂ断面図。 従来の燃料噴射弁を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ-ｂ断面図。

以下、本発明にかかる燃料噴射弁を、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）のコモンレール式燃料噴射システムに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１は燃料噴射弁１０の全体断面図、図２は燃料噴射弁１０のうち電磁ユニット６０（アクチュエータ）の部分を示す拡大図、図３は燃料噴射弁１０のうちニードル３０の部分を示す拡大図である。燃料噴射弁１０は、エンジンのシリンダヘッド（図示せず）に挿入搭載され、コモンレールから供給される燃料をエンジンの各気筒内へ直接噴射するものである。

先ず、図１を用いて燃料噴射弁１０の全体構造を説明する。燃料噴射弁１０は、ノズルボディ２０（「ボディ」に相当）、ニードル３０、ホルダボディ４０、オリフィスプレート５０、及び電磁ユニット６０等より構成される。

ノズルボディ２０は、オリフィスプレート５０を介してホルダボディ４０の図示下側（噴孔側）に、リテーニングナット１１により固定されている。ノズルボディ２０には、ニードル３０を摺動自在に収容するガイド孔２１（ニードル収容室）と、ニードル３０のリフト時に燃料を噴射する噴孔２２等が形成されている。

ガイド孔２１は、ノズルボディ２０の上端面からノズルボディ２０の先端部に向かって穿設され、ガイド孔２１内周面とニードル３０外周面との隙間により、噴孔２２へ高圧燃料を導く高圧通路２３が形成されている。また、ガイド孔２１の途中には、内径が拡大する燃料溜室２４が形成されている。高圧通路２３（ガイド孔２１）は、上流端がノズルボディ２０の上端面に開口して、オリフィスプレート５０に形成される高圧通路５１に接続されている。

ノズルボディ２０内周面のうち高圧通路２３の先端部分には円錐状の着座面２０ａ（図３参照）が形成され、ニードル３０の先端部には前記着座面２０ａに着座するシート面３０ａ（図３参照）が形成されている。このシート面３０ａが着座面２０ａに着座することにより、噴孔２２へ通じる高圧通路２３をニードル３０が閉塞遮断することとなる。

ガイド孔２１には円筒形状のスプリング台座２５が圧入固定されており、スプリング台座２５の下端面とニードル３０の係止面３０ｂ（図３参照）との間には、ニードル３０を閉弁方向（図１の下方向）に押圧するスプリング２６（弾性部材）が配置されている。スプリング台座２５の内周面には、ニードルの上端面に高圧燃料圧力を背圧として付与させる背圧室２７が形成されている。この背圧によりニードル３０は閉弁方向（図１の下方向）に付勢される。また、燃料溜室２４の高圧燃料の圧力は、ニードル３０を開弁方向（図１の上方向）に付勢する。

ホルダボディ４０のうち上端部分（反噴孔側部分）には配管継手４１が設けられ、この配管継手４１に接続される燃料配管（図示せず）を介してコモンレールより高圧燃料が供給される。配管継手４１の内部通路には、燃料を濾過するバーフィルタ（図示せず）が配設されている。ホルダボディ４０の内部には、配管継手４１に導入された高圧燃料を、オリフィスプレート５０の高圧通路５１を介してノズルボディ２０の高圧通路２３へ導く高圧通路４２と、電磁ユニット６０を挿入配置するための収容孔４３等が形成されている。これら高圧通路４２及び収容孔４３は、燃料噴射弁１０の軸方向（図１の上下方向）に延びる形状である。本明細書で言う「軸方向」とは、燃料噴射弁１０の長手方向のことであり、シリンダヘッドに挿入搭載される燃料噴射弁１０の挿入方向のことでもある。

ホルダボディ４０に対する電磁ユニット６０の配置レイアウトに関し、本実施形態では、ホルダボディ４０の軸方向に対して垂直な方向（図１の左右方向）に電磁ユニット６０と高圧通路４２とが並ぶようレイアウトされており、本実施形態にかかる燃料噴射弁１０は、いわゆるペンシル型インジェクタである。

図２に示す様に、オリフィスプレート５０には、高圧通路５１から背圧室２７へ高圧燃料を流入させる流入通路５２と、背圧室２７から低圧側へ流出させる流出通路５３とが形成されている。また、流入通路５２には入口オリフィス５２ａが形成され、流出通路５３には出口オリフィス５３ａが形成されている。

電磁ユニット６０は、樹脂製ボビン６１に巻き回された電磁コイル６２を有するステータ６３と、このステータ６３に対向して可動するアーマチャ６４と、アーマチャ６４と一体に可動して出口オリフィス５３ａを開閉するボール弁６５（制御弁）等を備えて構成されている。ホルダボディ４０の反噴孔側の上部には、樹脂製のコネクタハウジング７０（図１参照）が取り付けられ、このコネクタハウジング７０に設けられたターミナル７１（図１参照）と電磁コイル６２とがリード線７２により電気的に接続されている。

電磁コイル６２へ通電すると、アーマチャ６４は発生磁束によって磁化されて、磁気吸引力によりステータ６３へ吸引されて可動する。また、ステータ６３の中心部分には、軸方向（図２の上下方向）に延びるスプリング収容孔６３ａが形成されており、スプリング収容孔６３ａに収容されたスプリング６６（弾性部材）は、ボール弁６５を閉弁する方向（図２の下方向）にアーマチャ６４に弾性力を付勢する。

ホルダボディ４０の収容孔４３のうちステータ６３の下方に位置する部分は、ボール弁６５を収容する弁室４３ａとして機能しており、この弁室４３ａには、アーマチャ６４がボール弁６５とともに収容されている。なお、弁室４３ａ内は、出口オリフィス５３ａから流出した低圧燃料で満たされている。

オリフィスプレート５０の上端面には、円環形状の溝５４、及び溝５４から径方向外側に延びる溝５５が形成されており、弁室４３ａ内の燃料は、溝５４，５５を介して、ホルダボディ４０に形成された低圧通路４４と通じている。低圧通路４４は、高圧通路４２と平行して軸方向に延びるよう形成されている。

オリフィスプレート５０の下端面には円環形状の溝５６が形成されており、この溝５６を通じて、オリフィスプレート５０の高圧通路５１とノズルボディ２０の高圧通路２３とが連通する。

次に、本実施形態の要部であるニードル３０の構造について、図３を用いて説明する。

ニードル３０は、燃料噴射弁１０の軸方向（図３の上下方向）に延びる略円柱形状であり、反噴孔側から順に、スプリング挿入部３１、摺動部３２、環状通路形成部３３及び着座部３４を備えて構成されている。

スプリング挿入部３１にはスプリング２６が挿入される。また、スプリング挿入部３１の外周面とノズルボディ２０の内周面との間にて、燃料を噴孔２２へ導く環状の通路３１ａを形成している。

摺動部３２は、ノズルボディ２０のガイド孔２１と摺動するよう形成されている。これにより、ニードル３０は、スプリング挿入部３１のうちスプリング台座２５に挿入される部分と摺動部３２とにより、径方向に移動しないよう規制されることとなる。なお、摺動部３２の径寸法は、スプリング挿入部３１及び環状通路形成部３３に比べて大きく設定されている。

また、摺動部３２には、ニードル３０の円柱軸方向（図３の上下方向）に対して交差する向きに摺動部３２を貫通させる貫通孔３２１が形成されている。この貫通孔３２１は絞り用燃料通路であり、貫通孔３２１の上流端（流入口）が環状通路３１ａと連通し、下流端（流出口）が燃料溜室２４と連通する。

貫通孔３２１は直線的に延びる形状であり、燃料の流通量を所定量以下に規制するオリフィス部３２１ａ、及びオリフィス部３２１ａに比べて流路断面積の大きい大径部３２１ｂを有して構成されている。但しオリフィス部３２１ａは、流通量を規制する一方で、開弁時における噴孔２２からの燃料噴射量に比べて十分に大きな流量を確保できるよう設定されている。オリフィス部３２１ａ及び大径部３２１ｂの流路断面形状は円形である。オリフィス部３２１ａは貫通孔３２１のうち下流部分に位置する。貫通孔３２１の製造手順については、先ずドリル加工により大径部３２１ｂを形成し、その後、放電加工によりオリフィス部３２１ａを形成することが具体例として挙げられる。

摺動部３２の上流部分には、円錐形状の閉弁受圧部３２ａが形成されており、この閉弁受圧部３２ａが環状通路３１ａの燃料から圧力を受けることで、ニードル３０には閉弁方向に燃圧力が作用する。摺動部３２の下流部分には、円錐形状の開弁受圧部３２ｂが形成されており、この開弁受圧部３２ｂが燃料溜室２４の燃料から圧力を受けることで、ニードル３０には開弁方向に燃圧力が作用する。なお、貫通孔３２１の流入口は閉弁受圧部３２ａに位置し、貫通孔３２１の流出口は開弁受圧部３２ｂに位置する。また、貫通孔３２１の流入口及び流出口は、ニードル３０の軸中心を跨ぐように斜めに形成されている。また、貫通孔３２１は、ニードル３０の軸方向において摺動部３２の全域に亘って延びるように形成されている。

環状通路形成部３３の外周面とノズルボディ２０の内周面との間にて、燃料を噴孔２２へ導く環状の通路３３ａを形成している。また、着座部３４の円錐面とノズルボディ２０の内周面との間にて、燃料を噴孔２２へ導く環状の通路３４ａを形成している。環状通路３３ａが円柱軸方向に延びる形状であるのに対し、環状通路３４ａは環状内側に延びる形状である。

着座部３４の円錐面には、先述したシート面３０ａが形成されるとともに、シート面３０ａの上流部分において常時受圧面３４ｂが形成されている。この常時受圧面３４ｂが環状通路３４ａの燃料から圧力を受けることで、ニードル３０には開弁方向に燃圧力が作用する。なお、常時受圧面３４ｂは、ニードル３０の開弁時は勿論のこと、閉弁時においても燃圧を受ける。つまり、常時受圧面３４ｂは開弁受圧部３２ｂと同様にして開弁方向にニードル３０を押し上げる開弁受圧部として機能する。

以上により、ガイド孔２１内周面とニードル３０外周面との隙間により形成された高圧通路２３は、正確には次の経路により構成されている。つまり、上流側から順に、スプリング台座２５に形成された溝部２５ａ、スプリング挿入部３１における環状通路３１ａ、摺動部３２における貫通孔３２１の大径部３２１ｂ、オリフィス部３２１ａ、環状通路形成部３３における燃料溜室２４、環状通路３３ａ、及び着座部３４における環状通路３４ａを順に流通した燃料が、噴孔２２から噴射される。

次に、燃料噴射弁１０の作動を説明する。

電磁コイル６２への通電が停止されている場合には、ボール弁６５が出口オリフィス５３ａを閉弁しているので、ニードル３０を閉弁方向へ付勢する力（背圧室２７の燃圧による力＋スプリング２６の付勢力＋閉弁受圧部３２ａの燃圧による力）が、ニードル３０を開弁方向へ押し上げる力（開弁受圧部３２ｂの燃圧によるリフト力＋常時受圧面３４ｂにかかる燃圧によるリフト力）より大きくなる。その結果、ニードル３０のシート面３０ａが着座面２０ａに着座して、環状通路３４ａと噴孔２２との間を遮断することにより、燃料は噴射されない。

電磁コイル６２に通電されている場合には、磁化されたステータ６３にアーマチャ６４が吸引され、スプリング６６の付勢力に抗してステータ６３側へアーマチャ６４が移動することにより、ボール弁６５が背圧室２７の燃圧を受けて出口オリフィス５３ａを開弁する。そのため、背圧室２７の高圧燃料が出口オリフィス５３ａを通じて低圧側（弁室４３ａ）に開放される。背圧室２７に対する出口オリフィス５３ａからの流出量は入口オリフィス５２ａからの流入量より多くなるよう両オリフィス５３ａ，５２ａは設定されているので、上述の如くボール弁６５が開弁作動すると背圧室２７の燃圧が低下する。その結果、ニードル３０を閉弁方向に付勢する力より、ニードル３０を開弁方向へ押し上げる力の方が上回った時点でニードル３０がリフト作動する。そのため、コモンレールより燃料噴射弁１０に供給された高圧燃料は、高圧通路４２，５１，２３を通じて噴孔２２より噴射される。高圧通路２３については、溝部２５ａ、環状通路３１ａ、貫通孔３２１の大径部３２１ｂ、オリフィス部３２１ａ、燃料溜室２４、環状通路３３ａ、及び環状通路３４ａを順に流通する。

なお、ボール弁６５の開弁に伴い弁室４３ａへ開放された低圧燃料は、オリフィスプレート５０の溝５４，５５を通じて低圧通路４４へ流れる。そして、低圧通路４４から燃料噴射弁１０の外部に流出し、図示しない燃料タンクへ戻される。

その後、電磁コイル６２への通電が停止されると、アーマチャ６４がスプリング６６に押し戻されて、ボール弁６５が出口オリフィス５３ａを閉じることにより、再び背圧室２７の燃圧が上昇する。その結果、ニードル３０を閉弁方向に付勢する力が、ニードル３０を開弁方向へ押し上げる力を上回った時点でニードル３０が押し戻され、ニードル３０のシート面３０ａが着座面２０ａに着座して高圧通路２３と噴孔２２との間の通路が遮断されることにより、噴射が終了する。

以上により、本実施形態によれば、燃料溜室２４への燃料流入量を所定量以下に規制する絞り用燃料通路（貫通孔３２１）を備えるので、ニードル３０の閉弁作動時において、絞り用燃料通路のオリフィス部３２１ａにより燃料溜室２４への燃料流入量が規制される。よって、閉弁作動時に燃料溜室２４の燃圧が上昇することを抑制でき、ひいては開弁受圧部３２ｂが受ける力が上昇することを抑制できる。よって、ニードル３０のリフト力を速やかに低減させて閉弁作動の高応答化を図ることができる。

さらに本実施形態では、ニードル３０を貫通させる貫通孔３２１により上記絞り用燃料通路を形成し、その通路断面形状を円形にしている。よって、オリフィス部３２１ａでの通路断面の面積は円の面積となり、オリフィス部３２１ａでの通路壁面の環状沿面長さは円の円周長さとなる。そのため、通路断面形状が細長の扁平形状となる図８の面取り部３２５ｘによる絞り用燃料通路３２６ｘに比べて、通路断面の面積に対する環状沿面長さを短くでき、オリフィス部３２１aでの燃料の流通抵抗を小さくできる。よって、燃料の温度変化に伴い燃料の粘度が変化した場合に生じる、オリフィス部３２１aでの圧力損失の変化を小さくできる。よって、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制できる。

また、本実施形態では、ニードル３０のうち貫通孔３２１の上流側部分であって、環状通路３１ａの一部を形成する部分に、ニードル３０を閉弁させる向きに燃料の圧力を受ける、閉弁受圧部３２aを形成しているので、ニードル３０の閉弁作動時においてオリフィス部３２１ａで流量規制することにより、開弁受圧部３２ｂの燃圧上昇を抑制できることに加え、閉弁受圧部３２ａの燃圧上昇を促進させることができる。よって、開弁受圧部３２ｂ及び閉弁受圧部３２ａの圧力差をオリフィス部３２１ａにより増大させることで、ニードル３０の閉弁作動の高応答化を促進できる。

また、本実施形態では、貫通孔３２１の下流端を燃料溜室２４に連通させている。そのため、オリフィス部３２１ａで絞られて高流速となった燃料が環状通路３３ａに直接流入するよう構成した場合に比べて、燃料圧力が脈動してしまうことを抑制できる。換言すれば、燃料溜室２４にアキュムレート機能を発揮させることができる。

（第２実施形態）
図４に示す本実施形態では、上記第１実施形態におけるニードル３０の摺動部３２を複数個所に形成している。具体的には、図４に示すように、ニードル３０の軸方向に、上流側摺動部３２Ｐ及び下流側摺動部３２Ｑが並べて配置されており、これら両摺動部３２Ａ，３２Ｂは連結部３２Ｒにより連結されている。両摺動部３２Ａ，３２Ｂはノズルボディ２０のガイド孔２１と摺動するよう形成されているのに対し、連結部３２Ｒはガイド孔２１と摺動しない。したがって、ニードル３０は、スプリング挿入部３１のうちスプリング台座２５に挿入される部分と両摺動部３２Ａ，３２Ｂとにより、径方向に移動しないよう規制されることとなる。

下流側摺動部３２Ｑには、上記第１実施形態と同様にして、オリフィス部３２１ａ及び大径部３２１ｂを有する貫通孔３２１が形成されている。一方、上流側摺動部３２Ｐには、貫通孔３２１とは別に、ニードル３０の円柱軸方向（図４の上下方向）に対して交差する向きに上流側摺動部３２Ｐを貫通させる第２貫通孔３２２が形成されている。第２貫通孔３２２は燃料通路として機能するものの、オリフィス部３２１ａよりも流路断面積が大きく設定されているため、燃料溜室２４への流入量を制限する機能は有していない。換言すれば、第２貫通孔３２２は貫通孔３２１の大径部３２１ｂのみから構成されていると言える。また、第２貫通孔３２２は直線的に延びる形状であり、流路断面形状は円形である。

第２貫通孔３２２の上流端は環状通路３１ａと連通し、下流端は、連結部３２Ｒとガイド孔２１との間に形成される環状の連通路に連通する。この連通路には貫通孔３２１の上流端が連通し、貫通孔３２１の下流端は燃料溜室２４と連通する。したがって、環状通路３１ａの燃料は、第２貫通孔３２２、前記連通路、貫通孔３２１を順に通じて燃料溜室２４へ流入する。

なお、第２貫通孔３２２の流入口は閉弁受圧部３２ａに位置する。第２貫通孔３２２の流入口及び流出口は、ニードル３０の軸中心を跨ぐように斜めに形成されている。第２貫通孔３２２の流出口と貫通孔３２１の流入口とは、前記連通路の周方向において同一の位置に配置されている。また、第２貫通孔３２２はニードル３０の軸方向において上流側摺動部３２Ｐの全域に亘って延びるように形成されており、貫通孔３２１は下流側摺動部３２Ｑの全域に亘って延びるように形成されている。

ここで、図４に示すように摺動部３２Ａ，３２Ｂが複数個所に形成されている場合において、本実施形態にかかる第２貫通孔３２２を廃止して、上流側摺動部３２Ｐから下流側摺動部３２Ｑにかけて１つの貫通孔を形成してもよい。しかしながら、本実施形態のように第２貫通孔３２２を貫通孔３２１とは別に設けることで、両貫通孔３２１，３２２の総延長を短くでき、加工コストの低減を図れる場合がある。また、第２貫通孔３２２を貫通孔３２１とは別に設けることで、１つの貫通孔を形成した場合に比べてニードル３０の曲げ剛性を高くできる場合がある。

また、本実施形態よれば、貫通孔３２１を備えることにより上記第１実施形態と同じ効果が発揮されるとともに、摺動部３２Ａ，３２Ｂを複数に分割して設けることで、第１実施形態の摺動部３２に比べて摺動長を短くでき、摺動摩擦力を低減できる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、第２貫通孔３２２の流出口と貫通孔３２１の流入口とは、連結部３２Ｒに形成される連通路の周方向において同一の位置に配置されている。これに対し、図５に示す本実施形態では、第２貫通孔３２２の流出口と貫通孔３２１の流入口とは、連結部３２Ｒに形成される連通路の周方向において異なる位置（例えば約１８０度ずれた位置）に配置されている。例えば、図５に示すように第２貫通孔３２２と貫通孔３２１とが平行となるように配置してもよい。

本実施形態よれば、上記第２実施形態と同じ効果が発揮されるとともに、上述のように両貫通孔３２１，３２２を配置することで、ニードル３０の曲げ剛性を高くできる場合がある。

（第４実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、燃料溜室２４への燃料の流入量を規制する絞り用燃料通路を、ニードル３０に形成した貫通孔３２１により構成している。これに対し、図６に示す本実施形態では、ニードル３０の外周面に燃料流通溝３２４を形成し、この燃料流通溝３２４とノズルボディ２０の内周面との間にて絞り用燃料通路を構成する。なお、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ-ｂ断面を示す図である。

図６を用いてより詳細に説明すると、燃料流通溝３２４は、下流側摺動部３２Ｑの外周面から、ニードル３０の径方向内側に凹む円弧形状に形成され（図６（ｂ）参照）、ニードル３０の軸方向に対して平行かつ直線状に延びる形状である。また、燃料流通溝３２４の断面形状（円弧形状）は、燃料流通溝３２４の長手方向全体に亘って同一の形状となっている。つまり、本実施形態による絞り用燃料通路の流路断面形状は、燃料流通溝３２４による円弧壁面と、ノズルボディ２０の内周面（円弧壁面）とで囲まれた、円形に近い形状となっている。なお、本実施形態では燃料流通溝３２４を複数（図６の例では３つ）形成している。

燃料流通溝３２４の上流端（流入口）は、連結部３２Ｒとガイド孔２１との間に形成される環状の連通路に連通し、下流端（流出口）は燃料溜室２４と連通する。したがって、環状通路３１ａの燃料は、第２貫通孔３２２、前記連通路、燃料流通溝３２４を順に通じて燃料溜室２４へ流入する。なお、燃料流通溝３２４の流出口は開弁受圧部３２ｂに位置する。

以上により、本実施形態によれば、燃料溜室２４への燃料流入量を所定量以下に規制する絞り用燃料通路（燃料流通溝３２４）を備えるので、ニードル３０の閉弁作動時において、絞り用燃料通路により燃料溜室２４への燃料流入量が規制される。よって、閉弁作動時に燃料溜室２４の燃圧が上昇することを抑制でき、ひいては開弁受圧部３２ｂが受ける力が上昇することを抑制できる。よって、ニードル３０のリフト力を速やかに低減させて閉弁作動の高応答化を図ることができる。なお、燃料流通溝３２４は、流通量を規制する一方で、開弁時における噴孔２２からの燃料噴射量に比べて十分に大きな流量を確保できる大きさに設定されている。

さらに本実施形態では、下流側摺動部３２Ｑの外周面に燃料流通溝３２４を形成し、その燃料流通溝３２４の断面形状を、ニードル３０の径方向内側に凹む円弧形状にしている。よって、燃料流通溝３２４の円弧壁面とノズルボディ２０の内周面とで囲まれた絞り用燃料通路の通路断面の面積（図６（ｂ）の符号Ｓ２に示す面積）は円に近い面積となり、通路壁面の環状沿面長さ（図６（ｂ）の符号Ｒ２，Ｒ３に示す長さ）は円の円周長さに近い長さとなる。そのため、通路断面形状が細長の扁平形状となる図８の面取り部３２５ｘによる絞り用燃料通路３２６ｘに比べて、通路断面の面積Ｓ２に対する環状沿面長さＲ２，Ｒ３を短くでき、絞り用燃料通路での燃料の流通抵抗を小さくできる。よって、燃料の温度変化に伴い燃料の粘度が変化した場合に生じる、絞り用燃料通路での圧力損失の変化を小さくできる。よって、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制できる。

（第５実施形態）
上記第４実施形態では、ニードル３０の外周面に燃料流通溝３２４を形成し、この燃料流通溝３２４とノズルボディ２０の内周面との間にて絞り用燃料通路を構成している。これに対し、図７に示す本実施形態では、ノズルボディ２０の内周面に燃料流通溝２０ｂを形成し、この燃料流通溝２０ｂとニードル３０の外周面との間にて絞り用燃料通路を構成する。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）のｂ-ｂ断面を示す図である。

図７を用いてより詳細に説明すると、燃料流通溝２０ｂは、ノズルボディ２０の内周面のうち下流側摺動部３２Ｑと対向する位置に形成され、ノズルボディ２０の内周面から、ノズルボディ２０の径方向外側に凹む円弧形状に形成され（図７（ｂ）参照）、ニードル３０の軸方向に対して平行かつ直線状に延びる形状である。また、燃料流通溝２０ｂの断面形状（円弧形状）は、燃料流通溝２０ｂの長手方向全体に亘って同一の形状となっている。つまり、本実施形態による絞り用燃料通路の流路断面形状は、燃料流通溝２０ｂによる円弧壁面と、ニードル３０の下流側摺動部３２Ｑの外周面（円弧壁面）とで囲まれた、円形に近い形状となっている。なお、本実施形態では燃料流通溝２０ｂを複数（図７の例では３つ）形成している。

燃料流通溝２０ｂの上流端（流入口）は、連結部３２Ｒとガイド孔２１との間に形成される環状の連通路に連通し、下流端（流出口）は燃料溜室２４と連通する。したがって、環状通路３１ａの燃料は、第２貫通孔３２２、前記連通路、燃料流通溝２０ｂを順に通じて燃料溜室２４へ流入する。なお、燃料流通溝２０ｂの流出口は開弁受圧部３２ｂに位置する。

以上により、本実施形態によれば、燃料溜室２４への燃料流入量を所定量以下に規制する絞り用燃料通路（燃料流通溝２０ｂ）を備えるので、ニードル３０の閉弁作動時において、絞り用燃料通路により燃料溜室２４への燃料流入量が規制される。よって、閉弁作動時に燃料溜室２４の燃圧が上昇することを抑制でき、ひいては開弁受圧部３２ｂが受ける力が上昇することを抑制できる。よって、ニードル３０のリフト力を速やかに低減させて閉弁作動の高応答化を図ることができる。なお、燃料流通溝２０ｂは、流通量を規制する一方で、開弁時における噴孔２２からの燃料噴射量に比べて十分に大きな流量を確保できる大きさに設定されている。

さらに本実施形態では、ノズルボディ２０の内周面に燃料流通溝２０ｂを形成し、その燃料流通溝２０ｂの断面形状を、ノズルボディ２０の径方向外側に凹む円弧形状にしている。よって、燃料流通溝２０ｂの円弧壁面と下流側摺動部３２Ｑの外周面とで囲まれた絞り用燃料通路の通路断面の面積（図７（ｂ）の符号Ｓ３に示す面積）は円に近い面積となり、通路壁面の環状沿面長さ（図７（ｂ）の符号Ｒ４，Ｒ５に示す長さ）は円の円周長さに近い長さとなる。そのため、通路断面形状が細長の扁平形状となる図８の面取り部３２５ｘによる絞り用燃料通路３２６ｘに比べて、通路断面の面積Ｓ３に対する環状沿面長さＲ４，Ｒ５を短くでき、絞り用燃料通路での燃料の流通抵抗を小さくできる。よって、燃料の温度変化に伴い燃料の粘度が変化した場合に生じる、絞り用燃料通路での圧力損失の変化を小さくできる。よって、燃料温度が変化することに伴い燃料噴射量が変化して不安定になることを抑制できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第４及び第５実施形態では、ニードル３０に複数の摺動部３２Ｐ，３２Ｑが形成された第２実施形態と組み合わせているが、摺動部３２を１つとした第１実施形態と組み合わせてもよいし、第３実施形態と組み合わせてもよい。

・上記第１実施形態では、閉弁受圧部３２ａを環状通路３１ａに形成しているが、貫通孔３２１の内部に閉弁受圧部を形成してもよい。例えば、大径部３２１bの壁面に、燃圧でニードル３０を閉弁方向に押し付ける向きに円錐面を形成し、その円錐面を閉弁受圧部として構成すればよい。

１０…燃料噴射弁、２０…ノズルボディ（ボディ）、２０ｂ…ノズルボディに形成された燃料流通溝（絞り用燃料通路）、２２…噴孔、３０…ニードル、３２ａ…閉弁受圧部、３２ｂ…開弁受圧部、３３ａ…環状通路、３４ｂ…常時受圧面（開弁受圧部）、３２１…貫通孔（絞り用燃料通路）、３２１ａ…オリフィス部、３２１ｂ…大径部、３２２，３２３…第２貫通孔、３２４…ニードルに形成された燃料流通溝（絞り用燃料通路）。

Claims (7)

1. 燃料を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔を開閉する円柱形状のニードルを備え、
   前記ニードルの外周面と前記ボディの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を導く環状の通路が形成された燃料噴射弁において、
   前記ニードルのうち前記環状通路を形成する部分の一部には、前記ニードルを開弁させる向きに燃料の圧力を受ける開弁受圧部が形成され、
   前記ニードルのうち前記開弁受圧部の上流側部分には、前記ニードルを貫通させる貫通孔が形成され、
   前記貫通孔は、前記開弁受圧部へ燃料を導く絞り用燃料通路であるとともに、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するよう形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記ニードルのうち前記貫通孔の上流側部分であって、前記環状通路の一部を形成する部分には、前記ニードルを閉弁させる向きに燃料の圧力を受ける閉弁受圧部が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. 前記貫通孔は、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するオリフィス部、及び前記オリフィス部に比べて流路断面積の大きい大径部を有して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記ニードルのうち前記貫通孔の上流側部分には、前記貫通孔とは別に、前記ニードルを貫通させる第２貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
5. 燃料を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔を開閉する円柱形状のニードルを備え、
   前記ニードルの外周面と前記ボディの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を導く環状通路が形成された燃料噴射弁において、
   前記ニードルのうち前記環状通路を形成する部分の一部には、前記ニードルを開弁させる向きに燃料の圧力を受ける開弁受圧部が形成され、
   前記ニードルの外周面のうち前記開弁受圧部の上流側部分には、前記ボディの内周面との間にて絞り用燃料通路を構成する燃料流通溝が、前記ニードルの径方向内側に凹む形状に形成され、
   前記絞り用燃料通路は、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するよう形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
6. 燃料を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔を開閉する円柱形状のニードルを備え、
   前記ニードルの外周面と前記ボディの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を導く環状通路が形成された燃料噴射弁において、
   前記ニードルのうち前記環状通路を形成する部分の一部には、前記ニードルを開弁させる向きに燃料の圧力を受ける開弁受圧部が形成され、
   前記ボディの内周面のうち前記開弁受圧部の上流側部分には、前記ニードルの外周面との間にて絞り用燃料通路を構成する燃料流通溝が、前記ボディの径方向外側に凹む形状に形成され、
   前記絞り用燃料通路は、前記開弁受圧部への燃料流入量を所定量以下に規制するよう形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
7. 前記ニードルのうち前記絞り用燃料通路の上流側部分であって、前記環状通路の一部を形成する部分には、前記ニードルを閉弁させる向きに燃料の圧力を受ける閉弁受圧部が形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の燃料噴射弁。

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