JP2014111909A

JP2014111909A - 燃料噴射弁

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Publication number: JP2014111909A
Application number: JP2012266324A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Ando; 宏哉安東; Fumiaki Arikawa; 文明有川; Keisuke Suzuki; 鈴木　　啓介
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-19
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: JP6015398B2

Abstract

【課題】噴射指令期間と実噴射量の線形性を向上させる。
【解決手段】ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り弁体８１が高圧制御弁４８に当接し、絞り通路８１１と低圧連通路４８１が連通する。これにより、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り通路８１１によって絞られ、ひいては排出通路４１６へ流出する燃料の流量が絞られるため、第１ニードル制御室４６１の圧力低下が緩やかになるとともに、ノズルニードル４３の上昇速度が低下する。したがって、燃料噴射中は高圧制御弁４８を閉弁位置に留めることができ、噴射指令期間と実噴射量の線形性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射弁に関するものである。

従来の燃料噴射弁は、ニードル制御室の燃料圧力を制御することにより、ノズルニードルを開弁作動または閉弁作動させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、ニードル制御室は、ノズルニードルの端部に閉弁向きの燃料圧力を作用させる第１ニードル制御室、および第１ニードル制御室と隔てられた第２ニードル制御室を有する。

第１ニードル制御室と第２ニードル制御室は高圧制御弁にて隔てられるとともに、高圧制御弁に形成された低圧連通路により第１ニードル制御室と第２ニードル制御室が連通されている。

第２ニードル制御室の燃料を外部の低圧部に排出させる排出通路が第２ニードル制御室に連通しており、この排出通路は排出制御弁によって開閉されるようになっている。

高圧部の高圧燃料を第２ニードル制御室に供給する高圧供給通路が第２ニードル制御室に連通しており、この高圧供給通路は高圧制御弁により開閉されるようになっている。また、この高圧制御弁は、第１ニードル制御室の圧力により高圧供給通路を閉じる向きに付勢されている。

そして、排出制御弁を開弁（すなわち、排出通路を開）させて第１ニードル制御室の燃料圧力を下げることにより、ノズルニードルが開弁向きに移動して噴孔が開かれ、燃料が噴孔から内燃機関の燃焼室に噴射される。

また、排出制御弁を閉弁（すなわち、排出通路を閉）させると、高圧制御弁が開弁して第１ニードル制御室の燃料圧力が上がり、ノズルニードルが閉弁向きに移動して噴孔が閉じられる。

この排出制御弁の作動は、ＥＣＵにより制御される。より詳細には、ＥＣＵは、内燃機関の運転状態に基づいて噴射指令期間を算出して排出制御弁に駆動信号を出力する。なお、噴射指令期間は排出制御弁への駆動信号出力時間に相当する。そして、排出制御弁は駆動信号を受けている間は開弁し、その間は燃料が噴射される。

特表２００９−５２８４８０号公報

しかしながら、排出制御弁が開弁してノズルニードルがフルリフトした後に、第１ニードル制御室の圧力が低下、高圧制御弁が開弁、第１ニードル制御室の圧力が復帰、高圧制御弁が閉弁、の作動を繰り返すために、高圧制御弁の位置が安定しない。

したがって、排出制御弁が閉弁した際の高圧制御弁の位置のばらつきにより、排出制御弁が閉弁してからノズルニードルが閉弁向きに移動を開始するまでの時間がばらついてしまい、噴射指令期間と実噴射量の線形性が悪化するという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、噴射指令期間と実噴射量の線形性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧燃料を貯留するコモンレール（３）から供給された高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（４１２）を有するノズルボデー（４１）と、ノズルボデー内で往復動して噴孔を開閉するノズルニードル（４３）と、高圧燃料が常時供給されるとともにノズルニードルに開弁向きの燃料圧力を作用させる燃料溜まり室（４１３）と、ノズルニードルの端部に閉弁向きの燃料圧力を作用させる第１ニードル制御室（４６１）および第１ニードル制御室と隔てられた第２ニードル制御室（４６２）を有するニードル制御室（４６）と、第１ニードル制御室と第２ニードル制御室とを隔てるとともに、第１ニードル制御室と第２ニードル制御室とを連通させる低圧連通路（４８１）を有する高圧制御弁（４８）と、第２ニードル制御室に常時連通するとともに、第２ニードル制御室の燃料を外部の低圧部に排出させる排出通路（４１６）と、排出通路を開閉する排出制御弁（４７）と、高圧燃料を第２ニードル制御室に供給するとともに、高圧制御弁により開閉される高圧供給通路（４１５）と、ニードル制御室内に配置され、ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、低圧連通路を介して第１ニードル制御室から第２ニードル制御室へ流れる燃料の流量を絞る絞り弁（８ａ〜８ｑ）とを備えることを特徴とする。

これによると、ノズルニードルが中間リフト位置に達した後は、第１ニードル制御室から第２ニードル制御室へ流れる燃料の流量が絞られ、ひいては排出通路へ流出する燃料の流量が絞られるため、第１ニードル制御室の圧力低下が緩やかになる。したがって、燃料噴射中は高圧制御弁を閉弁位置に留めることができ、噴射指令期間と実噴射量の線形性を向上させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁を備える燃料噴射装置の構成を示す図である。図１の燃料噴射弁の開弁状態を示す要部の正面断面図である。図１の燃料噴射弁におけるノズルニードルのリフト量および高圧制御弁の挙動を示す図である。図１の燃料噴射弁および従来の燃料噴射弁における噴射指令期間と実噴射量の関係を示す図である。図１の燃料噴射弁の面積比とサック室圧力降下率の関係を示す図である。図１の燃料噴射弁の面積比とノズルニードルのリフト量の関係を示す図である。本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。（ａ）は図７の燃料噴射弁における絞り弁の正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。（ａ）は図９の絞り弁の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図１１の高圧制御弁の平面図である。（ａ）は図１１の絞り弁の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の平面図である。本発明の第５実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。（ａ）は図１４の絞り弁の正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面断面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。本発明の第６実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図１６の高圧制御弁の下面図である。本発明の第７実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図１８の絞り弁体を示す図である。図１８の絞り弁体の変形例を示す図である。本発明の第８実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図２１の高圧制御弁の下面図である。図２１の絞り弁体の斜視図である。本発明の第９実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図２４の絞り弁体の斜視図である。図２４の絞り弁体の変形例を示す図である。本発明の第１０実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図２７の高圧制御弁の平面図である。（ａ）は図２７の絞り弁の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。本発明の第１１実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図３０の高圧制御弁の平面図である。（ａ）は図３０の絞り弁の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。本発明の第１２実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図３３の絞り弁体を示す図である。図３４の絞り弁体の変形例を示す図である。本発明の第１３実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図３６の高圧制御弁の平面図である。（ａ）は図３６の絞り弁の正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。本発明の第１４実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。図３９の高圧制御弁の平面図である。（ａ）は図３９の絞り弁の正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。本発明の第１５実施形態に係る燃料噴射弁の要部構成を示す正面断面図である。（ａ）は図４２の高圧制御弁および絞り弁の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。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、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１、図２に示すように、燃料噴射装置は、燃料を低圧状態で蓄える低圧部としての燃料タンク１、燃料タンク１から吸い上げた燃料を高圧化し吐出する燃料ポンプ２、燃料ポンプ２から吐出された燃料を貯留するコモンレール３、コモンレール３から供給された高圧燃料を多気筒圧縮着火式内燃機関（以下、内燃機関という。図示せず）の燃焼室に噴射させる燃料噴射弁４、内燃機関の運転状態に基づいて噴射指令期間を算出して燃料噴射弁４に駆動信号を出力するＥＣＵ５を備えている。

燃料噴射弁４には、高圧配管６を介してコモンレール３から高圧燃料が供給され、燃料噴射弁４内のリーク燃料は、低圧配管７を介して燃料タンク１に戻されるようになっている。

燃料噴射弁４は、略円筒状のノズルボデー４１を備え、ノズルボデー４１の一端側にはテーパ状の弁座４１１が形成され、この弁座４１１に、高圧燃料を内燃機関に噴出させる複数の噴孔４１２が開口している。

ノズルボデー４１内には、コモンレール３から高圧燃料が常時供給される燃料溜まり室４１３が形成され、コモンレール３からの高圧燃料は燃料溜まり室４１３を介して噴孔４１２に向かって流れるようになっている。

燃料溜まり室４１３には、略円柱状のノズルニードル４３、円筒状のシリンダ４４、およびノズルスプリング４５が配置されている。

ノズルニードル４３はノズルボデー４１に摺動自在に挿入されている。ノズルニードル４３の一端側にはテーパ状のシート部４３１が形成され、ノズルニードル４３の往復動に伴ってシート部４３１が弁座４１１に接離することにより、噴孔４１２が開閉される。なお、シート部４３１と弁座４１１との当接部よりも下流側にサック室４１４が形成され、このサック室４１４に噴孔４１２が接続されている。

ノズルニードル４３の他端側には円柱状のピストン部４３２が形成され、このピストン部４３２がシリンダ４４に摺動自在に挿入されている。また、ノズルニードル４３は、燃料溜まり室４１３の燃料の圧力によって開弁向きに付勢されるようになっている。

シリンダ４４内にはニードル制御室４６が区画形成され、このニードル制御室４６は、高圧制御弁４８（詳細後述）により、第１ニードル制御室４６１と第２ニードル制御室４６２とに隔てられている。

第１ニードル制御室４６１の燃料の圧力がピストン部４３２に作用し、その燃料の圧力によりノズルニードル４３が閉弁向きに付勢されるようになっている。

第２ニードル制御室４６２には、ノズルボデー４１に形成された高圧供給通路４１５を介してコモンレール３からの高圧燃料が供給されるようになっている。

ノズルボデー４１には、第２ニードル制御室４６２に常時連通して第２ニードル制御室４６２の燃料を燃料タンク１側に排出させる排出通路４１６、および排出制御弁４７が収容される弁室４１７が形成され、排出通路４１６は、弁室４１７および低圧配管７を介して燃料タンク１に接続されている。

排出制御弁４７は、排出通路４１６を開閉する弁体４７１、ＥＣＵ５から駆動電流が供給されると電磁力を発生して弁体４７１を開弁向きに吸引するソレノイド４７２、および弁体４７１を閉弁向きに付勢するバルブスプリング４７３を備えている。

ノズルボデー４１には、燃料溜まり室４１３と弁室４１７とを仕切る仕切り板部４１８が形成されている。そして、ノズルスプリング４５は、ノズルニードル４３とシリンダ４４とに挟持されて、ノズルニードル４３を閉弁向きに付勢するとともに、シリンダ４４を仕切り板部４１８に押し付けている。

ニードル制御室４６内には、高圧供給通路４１５を開閉する高圧制御弁４８が配置されている。この高圧制御弁４８は、第１ニードル制御室４６１の圧力により高圧供給通路４１５を閉じる向きに付勢されている。また、高圧制御弁４８には、第１ニードル制御室４６１と第２ニードル制御室４６２とを連通させる低圧連通路４８１が形成されている。

第１ニードル制御室４６１内には、ノズルニードル４３が中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、低圧連通路４８１を介して第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量を絞る、絞り弁８ａが配置されている。

絞り弁８ａは、低圧連通路４８１よりも通路面積が小さい絞り通路８１１が形成された絞り弁体８１と、絞り弁体８１とピストン部４３２との間に配置されて絞り弁体８１を高圧制御弁４８に向かって付勢する絞り弁スプリング８２とを備えている。この絞り弁スプリング８２は、圧縮コイルスプリングである。

そして、ノズルニードル４３が閉弁位置ないしはその近傍にあるときには、図１に示すように、絞り弁体８１は高圧制御弁４８から離れている。

一方、図２に示すように、ノズルニードル４３が中間リフト位置からフルリフト位置にあるときには、絞り弁体８１は高圧制御弁４８に当接し、絞り通路８１１と低圧連通路４８１が直列に繋がるようになっている。これにより、ノズルニードル４３が中間リフト位置からフルリフト位置にあるときには、絞り通路８１１および低圧連通路４８１を介して、第１ニードル制御室４６１と第２ニードル制御室４６２が連通状態になる。

次に、上記構成になる燃料噴射装置の作動を説明する。燃料ポンプ２は内燃機関により駆動されて、燃料タンク１から吸い上げた燃料を高圧にして蓄圧器２に供給する。また、コモンレール３内の燃料圧力（以下、コモンレール圧という）が目標圧力になるように、燃料ポンプ２の燃料吐出量が制御される。

まず、ソレノイド４７２への通電が停止されると、バルブスプリング４７３に付勢される弁体４７１により排出通路４１６が閉じられ、排出制御弁４７が閉弁する。

そして、排出制御弁４７の閉弁により、第１ニードル制御室４６１の圧力が低圧連通路４８１を介して排出通路４１６に伝わり、排出通路４１６の圧力が上昇する。これにより、高圧制御弁４８は、仕切り板部４１８から離れ、高圧供給通路４１５を開いて開弁する。

この高圧制御弁４８の開弁により、高圧供給通路４１５からの燃料が第２ニードル制御室４６２および低圧連通路４８１を介して第１ニードル制御室４６１に流入し、第１ニードル制御室４６１の圧力が回復することで、ノズルニードル４３は閉弁向きに移動し始める。そして、シート部４３１が弁座４１１に当接して噴孔４１２が閉じられ、燃料噴射が終了する。

次に、ソレノイド４７２に通電されると、弁体４７１がソレノイド４７２に吸引されて排出通路４１６が開かれ、排出制御弁４７が開弁する。そして、第１ニードル制御室４６１の燃料は、低圧連通路４８１、第２ニードル制御室４６２、排出通路４１６、弁室４１７、および低圧配管７を介して燃料タンク１に戻され、第１ニードル制御室４６１の圧力が低下する。

この際、高圧制御弁４８は、第１ニードル制御室４６１の圧力により仕切り板部４１８に押し付けられ、高圧供給通路４１５を閉じて閉弁する。この高圧制御弁４８の閉弁により、高圧供給通路４１５から第２ニードル制御室４６２への燃料の流入を遮断して、低圧配管７に流出する燃料量を低減する。

そして、排出制御弁４７の開弁により第１ニードル制御室４６１の圧力がノズルニードル４３の開弁圧まで低下すると、ノズルニードル４３がノズルスプリング４５に抗してリフトを開始し、シート部４３１が弁座４１１から離れて噴孔４１２が開かれ、噴孔４１２からの燃料噴射が開始される。

ここで、絞り弁８ａを備えていない場合は、以下述べるようにノズルニードル４３がフルリフトまで達するような噴射指令期間となる高負荷運転領域において、高圧制御弁４８のハンチングが発生する。

すなわち、ソレノイド４７２に通電されてノズルニードル４３がフルリフトに達すると、第１ニードル制御室４６１の圧力は低下し始め、高圧制御弁４８を閉弁向きに付勢する力は弱くなる。高圧制御弁４８は、高圧供給通路４１５から開弁向きの力を受けており、第１ニードル制御室４６１の圧力が所定圧未満まで低下して第１ニードル制御室４６１側からの力が小さくなったところで、高圧供給通路４１５を開いて開弁する。

高圧供給通路４１５が開かれると第１ニードル制御室４６１の圧力が回復し、高圧制御弁４８は再度高圧供給通路４１５を閉塞する。このように、ノズルニードル４３がフルリフトのまま保持されると、高圧制御弁４８の開閉作動が繰り返し発生する（すなわちハンチングが発生する。図３参照）。

次に、ソレノイド４７２への通電を停止すると、排出制御弁４７が閉弁し、ノズルニードル４３は閉弁向きに移動を開始する。

このとき、高圧制御弁４８のハンチングが発生していると、排出制御弁４７が閉弁した際の高圧制御弁４８の位置のばらつきにより、排出制御弁４７が閉弁してからノズルニードル４３が閉弁向きに移動を開始するまでの時間がばらついてしまう。

その結果、ノズルニードル４３がフルリフトまで達するような噴射指令期間となる高負荷運転領域において、噴射指令期間と実噴射量の線形性が悪化してしまう（図４参照）。

これに対し、本実施形態では、絞り弁８ａを備えることにより、以下述べるように、高負荷運転領域において高圧制御弁４８のハンチングが発生せず、噴射指令期間と実噴射量の線形性が向上する。

すなわち、図２、図３に示すように、ノズルニードル４３の上昇行程（すなわち、開弁行程）においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り弁体８１が高圧制御弁４８に当接し、絞り通路８１１と低圧連通路４８１が連通する。

これにより、ノズルニードル４３が中間リフト位置に達した後は、第１ニードル制御室４６１の燃料は絞り通路８１１および低圧連通路４８１を介して第２ニードル制御室４６２に流れることになる。

したがって、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り通路８１１によって絞られ、ひいては排出通路４１６へ流出する燃料の流量が絞られるため、第１ニードル制御室４６１の圧力低下が緩やかになるとともに、ノズルニードル４３の上昇速度が低下する。

そして、絞り通路８１１の通路面積の調整によりノズルニードル４３の上昇速度を適宜に設定して、高負荷運転領域においてもノズルニードル４３がフルリフトまで達しないようにすることにより、燃料噴射中は第１ニードル制御室４６１の圧力を所定圧以上に維持して高圧制御弁４８を閉弁位置に留めることができ、高圧制御弁４８のハンチングを防止することができる。

その結果、排出制御弁４７が閉弁した際の高圧制御弁４８の位置のばらつきがなくなり、ひいては、排出制御弁４７が閉弁してからノズルニードル４３が閉弁向きに移動を開始するまでの時間のばらつきがなくなるため、噴射指令期間と実噴射量の線形性が向上する（図４参照）。

ここで、燃料噴射中の弁座４１１とシート部４３１との間の通路面積をニードルシート部開口面積とし、ニードルシート部開口面積を噴孔４１２の総通路面積で除した値を面積比とする。また、燃料噴射中のサック室４１４の圧力をサック室圧力Ｐｓとし、コモンレール圧をＰｃとし、（Ｐｃ−Ｐｓ）／Ｐｃ×１００＝サック室圧力降下率とする。

そして、絞り弁体８１が高圧制御弁４８に当接した絞り作動状態を、燃料噴射に影響が少ない領域（すなわち、噴射率が略一定となる領域）でのみ使用するため、上記絞り作動状態の使用領域をサック室圧力降下率が２％以下の領域に設定する。そのためには、図５に示すように面積比７以上が必要である。

また、噴孔４１２の総通路面積が大きい商用車向けの燃料噴射弁の場合、面積比７以上を確保するためには、図６に示すようにニードルリフト量は約０．３ｍｍ以上必要となる。

そこで、ニードルリフト量が約０．３ｍｍ以上の領域で、換言すると面積比が７以上の領域で、絞り弁体８１が高圧制御弁４８に当接して、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量を絞るようにしている。

以上述べたように、本実施形態によると、高圧制御弁４８のハンチングを防止して、噴射指令期間と実噴射量の線形性を向上させることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７、図８に示すように、絞り弁８ｂは、円盤状の絞り弁体８１と螺旋状の絞りスプリング８２が切削等にて一体に形成されている。

絞り通路８１１は、溝形状であり、絞り弁体８１における高圧制御弁４８に対向する面に、放射状に４つ形成されている。

上記構成において、ノズルニードル４３が閉弁位置にあるときには、絞り弁体８１は高圧制御弁４８から離れている。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り弁体８１が高圧制御弁４８に当接し、第１ニードル制御室４６１の燃料は絞り通路８１１および低圧連通路４８１を介して第２ニードル制御室４６２に流れる。したがって、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り通路８１１によって絞られる。

よって、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図９、図１０に示すように、絞り弁８ｃは、円盤状の絞り弁体８１、絞りスプリング８２、および保持スプリング８３を備えている。そして絞り弁８ｃは、絞りスプリング８２と保持スプリング８３に挟持され、位置決めされている。なお、保持スプリング８３は、圧縮コイルスプリングである。

絞り通路８１１は、縦穴と横穴からなり、一端側が絞り弁体８１における高圧制御弁４８に対向する面に開口し、他端側が絞り弁体８１における外周側面に開口している。

保持スプリング８３は、絞り弁体８１と高圧制御弁４８との間に配置されて、絞り弁体８１を高圧制御弁４８から遠ざかる向きに付勢している。

上記構成において、ノズルニードル４３が閉弁位置にあるときには、絞り弁体８１は、保持スプリング８３に付勢されて高圧制御弁４８から離れた位置に移動している。また、このときには、第１ニードル制御室４６１と第２ニードル制御室４６２との間を流動する燃料は、保持スプリング８３の線間を通過する。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、保持スプリング８３の線間が密着し、第１ニードル制御室４６１の燃料は、絞り通路８１１、保持スプリング８３の内部空間、および低圧連通路４８１を介して第２ニードル制御室４６２に流れる。したがって、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り通路８１１によって絞られる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１１〜図１３に示すように、絞り弁８ｄは、ノズルニードル４３に一体に形成されている。より詳細には、ノズルニードル４３は、ピストン部４３２の端部から高圧制御弁４８側に向かって延びて先端側が低圧連通路４８１に挿入される円柱状の突起部４３４を備え、この突起部４３４が絞り弁８ｄを構成している。そして、絞り弁８ｄをノズルニードル４３に一体に形成することにより、絞り弁スプリング８２を廃止している。

突起部４３４は、低圧連通路４８１と第１ニードル制御室４６１とを連通させる絞り通路４３５を備えている。この絞り通路４３５は、縦穴と横穴からなり、一端側が突起部４３４における先端面に開口し、他端側が突起部４３４における外周側面に開口している。

上記構成において、ノズルニードル４３が閉弁位置にあるときには、絞り通路４３５における第１ニードル制御室４６１側の開口部は全開になっている。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り通路４３５における第１ニードル制御室４６１側の開口部の一部が高圧制御弁４８により塞がれて、絞り通路４３５における第１ニードル制御室４６１側の開口部の開口面積が低圧連通路４８１の通路面積よりも小さくなり、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り通路４３５によって絞られる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１４、図１５に示すように、絞り弁８ｅは、流体力により移動する絞り弁体８１のみで構成されている。すなわち、絞り弁スプリング８２を廃止している。

絞り弁体８１は、有底円筒状になっており、開口部側が高圧制御弁４８に対向している。絞り通路８１１は、絞り弁体８１の円筒部に形成されている。

ノズルニードル４３が上昇し始めると、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流体力により、絞り弁８ｅが高圧制御弁４８側に向かって移動する。

そして、ノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り弁８ｅが高圧制御弁４８に当接し、第１ニードル制御室４６１の燃料は、絞り通路８１１、絞り弁８ｅの内部空間、および低圧連通路４８１を介して第２ニードル制御室４６２に流れる。したがって、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り通路８１１によって絞られる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１６、図１７に示すように、絞り弁８ｆは、球状の絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。また、絞り弁体８１は、絞り通路８１１が廃止されている。

低圧連通路４８１は、第１ニードル制御室４６１と第２ニードル制御室４６２とを連通させる第１低圧連通路４８１ａと、第１低圧連通路４８１ａと第１ニードル制御室４６１とを常時連通させるとともに第１低圧連通路４８１ａよりも通路面積が小さい第２低圧連通路４８１ｂとを備えている。

第２低圧連通路４８１ｂは、高圧制御弁４８における第１ニードル制御室４６１側の端面に、放射状に４つ形成されている。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り弁体８１が第１低圧連通路４８１ａにおける第１ニードル制御室４６１側の開口縁部に当接してその開口部が塞がれる。したがって、第１ニードル制御室４６１の燃料は、第２低圧連通路４８１ｂおよび第１低圧連通路４８１ａを介して第２ニードル制御室４６２に流れ、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が第２低圧連通路４８１ｂによって絞られる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１８、図１９に示すように、絞り弁８ｇは、球状の絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。絞り弁体８１は、表面に突起が多数形成され、絞り通路８１１が廃止されている。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り弁体８１が低圧連通路４８１における第１ニードル制御室４６１側の開口縁部に当接し、第１ニードル制御室４６１の燃料は、絞り弁体８１における突起間の通路および低圧連通路４８１を介して第２ニードル制御室４６２に流れる。

そして、このときの絞り弁体８１における突起間の通路面積を低圧連通路４８１の通路面積よりも小さく設定することにより、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り弁体８１における突起間の通路によって絞られる。

なお、本実施形態においては、絞り弁体８１の表面に突起を形成したが、図２０に示す第７実施形態の変形例のように、絞り弁体８１の表面に多数の溝８１２を形成してもよい。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２１〜図２３に示すように、絞り弁８ｈは、円錐体の絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。また、絞り弁体８１は、絞り通路８１１が廃止されている。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２４、図２５に示すように、絞り弁８ｉは、円錐体の絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。絞り弁体８１は、表面に突起が多数形成され、絞り通路８１１が廃止されている。

なお、本実施形態においては、絞り弁体８１の表面に突起を形成したが、図２６に示す第９実施形態の変形例のように、絞り弁体８１の表面に多数の溝８１２を形成してもよい。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２７〜図２９に示すように、高圧制御弁４８は、低圧連通路４８１を複数個備えている。

絞り弁８ｊは、絞り通路８１１が廃止された絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。

絞り弁体８１は、円盤状の弁体板部８１３と、弁体板部８１３から高圧制御弁４８に向かって突出する半月柱状の弁体突起部８１４とを備えている。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、弁体突起部８１４が高圧制御弁４８に当接して、複数の低圧連通路４８１のうち一部の低圧連通路４８１が塞がれる。したがって、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が低圧連通路４８１によって絞られる。

（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３０〜図３２に示すように、高圧制御弁４８は、多孔質素材よりなる円柱状の絞り部材４８２が低圧連通路４８１中に埋設されている。

絞り弁８ｋは、絞り通路８１１が廃止された絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。

絞り弁体８１は、円盤状の弁体板部８１３と、弁体板部８１３から高圧制御弁４８に向かって突出する円柱状の弁体突起部８１４とを備えている。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、弁体突起部８１４が高圧制御弁４８に当接して、絞り部材４８２における第１ニードル制御室４６１側の表面の一部が塞がれる。したがって、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り部材４８２によって絞られる。

（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３３、図３４に示すように、絞り弁８ｍは、第２ニードル制御室４６２内に配置されている。また、絞り弁８ｍは、球状の絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。絞り弁体８１は、表面に突起が多数形成され、絞り通路８１１が廃止されている。

そして、絞り弁体８１は絞りスプリング８２により高圧制御弁４８側に向かって付勢されており、第１ニードル制御室４６１の圧力が第２ニードル制御室４６２の圧力よりも所定値以上高い場合に、絞り弁体８１が低圧連通路４８１における第２ニードル制御室４６２側の開口縁部から離れるようになっている。

上記構成において、ソレノイド４７２（図１参照）に通電されて排出通路４１６が開かれると、第２ニードル制御室４６２の圧力が急激に低下して第１ニードル制御室４６１の圧力が第２ニードル制御室４６２の圧力よりも所定値以上高い状態になり、絞り弁体８１が低圧連通路４８１における第２ニードル制御室４６２側の開口縁部から離れる。そして、第１ニードル制御室４６１の燃料は、低圧連通路４８１や第２ニードル制御室４６２等を介して燃料タンク１（図１参照）に戻され、第１ニードル制御室４６１の圧力も低下してノズルニードル４３がリフトを開始し、燃料噴射が開始される。

ノズルニードル４３のリフトに伴って第１ニードル制御室４６１の圧力がさらに低下し、第１ニードル制御室４６１の圧力と第２ニードル制御室４６２との圧力差が所定値未満になると、絞り弁体８１が低圧連通路４８１における第２ニードル制御室４６２側の開口縁部に当接し、第１ニードル制御室４６１の燃料は、絞り弁体８１における突起間の通路を介して第２ニードル制御室４６２に流れる。

そして、このときの絞り弁体８１における突起間の通路面積を低圧連通路４８１の通路面積よりも小さく設定することにより、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞り弁体８１における突起間の通路によって絞られ、ひいては排出通路４１６へ流出する燃料の流量が絞られる。これにより、ノズルニードル４３のリフトに伴って第１ニードル制御室４６１の圧力が回復し、高圧制御弁４８のハンチングが回避される。

なお、本実施形態においては、絞り弁体８１の表面に突起を形成したが、図３５に示す第１２実施形態の変形例のように、絞り弁体８１の表面に多数の溝８１２を形成してもよい。

（第１３実施形態）
本発明の第１３実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３６〜図３８に示すように、絞り弁８ｎは、ノズルニードル４３に一体に形成されている。より詳細には、ノズルニードル４３は、ピストン部４３２の端部から高圧制御弁４８側に向かって延びる柱状の突起部４３４を備え、この突起部４３４が絞り弁８ｎを構成している。この突起部４３４は、ピストン部４３２側が円柱状で、高圧制御弁４８側が円錐状になっている。そして、絞り弁８ｎをノズルニードル４３に一体に形成することにより、絞り弁スプリング８２を廃止している。また、突起部４３４は、絞り通路８１１を備えていない。

上記構成において、ノズルニードル４３が閉弁位置にあるときには、突起部４３４は低圧連通路４８１に侵入していない。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、突起部４３４が低圧連通路４８１に侵入して、低圧連通路４８１の実通路面積が小さくなり、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が低圧連通路４８１によって絞られる。

（第１４実施形態）
本発明の第１４実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３９〜図４１に示すように、絞り弁８ｐは、ノズルニードル４３に一体に形成されている。より詳細には、ノズルニードル４３は、ピストン部４３２の端部から高圧制御弁４８側に向かって延びる円柱状の突起部４３４を備え、この突起部４３４が絞り弁８ｐを構成している。この突起部４３４の外周側面には、周方向に沿って延びる環状の溝４３６が複数個形成されている。そして、絞り弁８ｐをノズルニードル４３に一体に形成することにより、絞り弁スプリング８２を廃止している。また、突起部４３４は、絞り通路８１１を備えていない。

ノズルニードル４３の上昇行程においてノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、突起部４３４における溝４３６が形成された部位が低圧連通路４８１に侵入して、低圧連通路４８１の実通路面積が小さくなり、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞られる。

また、溝４３６を設けているため、突起部４３４が低圧連通路４８１に侵入した際の、突起部４３４と高圧制御弁４８との摺動抵抗を小さくすることができる。

（第１５実施形態）
本発明の第１５実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４２、図４３に示すように、絞り弁８ｑは、円盤状の板バネよりなる絞り弁体８１、および絞りスプリング８２を備えている。絞り弁体８１は、絞り通路８１１を備えていない。

また、絞り弁体８１は、高圧制御弁４８における第１ニードル制御室側４６１の端面に配置されて、一部が高圧制御弁４８に固定されている。そして、絞り弁体８１は、ノズルニードル４３の移動に伴って変形するようになっている。より詳細には、ノズルニードル４３のリフトに伴って、絞り弁体８１の自由端が絞りスプリング８２を介して高圧制御弁４８側に向かって押されて、絞り弁体８１が変形するようになっている。

上記構成において、ノズルニードル４３が閉弁位置にあるときには、絞り弁体８１の自由端は高圧制御弁４８から離れている。

ノズルニードル４３の上昇行程において、ノズルニードル４３のリフトに伴って絞り弁体８１が変形し、ノズルニードル４３が中間リフト位置に達すると、絞り弁体８１全体が高圧制御弁４８側における第１ニードル制御室側４６１の端面に当接する。これにより、低圧連通路４８１の一部が塞がれ、第１ニードル制御室４６１から第２ニードル制御室４６２へ流れる燃料の流量が絞られる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

３コモンレール
４１ノズルボデー
４３ノズルニードル
４６ニードル制御室
４７排出制御弁
４８高圧制御弁
４１２噴孔
４１３燃料溜まり室
４１５高圧供給通路
４１６排出通路
４６１第１ニードル制御室
４６２第２ニードル制御室
４８１低圧連通路
８ａ〜８ｑ絞り弁

Claims

高圧燃料を貯留するコモンレール（３）から供給された高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（４１２）を有するノズルボデー（４１）と、
前記ノズルボデー内で往復動して前記噴孔を開閉するノズルニードル（４３）と、
高圧燃料が常時供給されるとともに前記ノズルニードルに開弁向きの燃料圧力を作用させる燃料溜まり室（４１３）と、
前記ノズルニードルの端部に閉弁向きの燃料圧力を作用させる第１ニードル制御室（４６１）および前記第１ニードル制御室と隔てられた第２ニードル制御室（４６２）を有するニードル制御室（４６）と、
第１ニードル制御室と第２ニードル制御室とを隔てるとともに、前記第１ニードル制御室と前記第２ニードル制御室とを連通させる低圧連通路（４８１）を有する高圧制御弁（４８）と、
前記第２ニードル制御室に常時連通するとともに、前記第２ニードル制御室の燃料を外部の低圧部に排出させる排出通路（４１６）と、
前記排出通路を開閉する排出制御弁（４７）と、
高圧燃料を前記第２ニードル制御室に供給するとともに、前記高圧制御弁により開閉される高圧供給通路（４１５）と、
前記ニードル制御室内に配置され、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記低圧連通路を介して前記第１ニードル制御室から前記第２ニードル制御室へ流れる燃料の流量を絞る絞り弁（８ａ〜８ｑ）とを備えることを特徴とする燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ａ〜８ｅ）は、前記低圧連通路よりも通路面積が小さい絞り通路（４３５、８１１）を備え、
前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記第１ニードル制御室の燃料が前記絞り通路を介して前記第２ニードル制御室へ流れるように構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。
前記絞り弁（８ａ、８ｂ）は、前記絞り通路が形成された絞り弁体（８１）と、前記絞り弁体と前記ノズルニードルとの間に配置されて前記絞り弁体を前記高圧制御弁に向かって付勢する絞りスプリング（８２）とを備え、
前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときには、前記絞り弁体が前記高圧制御弁に当接し、前記ノズルニードルが中間リフト位置に達していない領域では、前記絞り弁体が前記高圧制御弁から離れることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｂ）は、前記絞り弁体と前記絞りスプリングが一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｃ）は、前記絞り通路が形成された絞り弁体（８１）と、前記絞り弁体と前記ノズルニードルとの間に配置されて前記絞り弁体を前記高圧制御弁に向かって付勢する絞りスプリング（８１）と、圧縮コイルスプリングよりなり、前記絞り弁体と前記高圧制御弁との間に配置されて前記絞り弁体を前記高圧制御弁から遠ざかる向きに付勢する保持スプリング（８３）とを備え、
前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときには、前記保持スプリングの線間が密着し、前記第１ニードル制御室の燃料が前記絞り通路および前記保持スプリングの内部空間を介して前記第２ニードル制御室へ流れるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｄ）は、前記ノズルニードルの端部から前記高圧制御弁側に向かって延びて先端側が前記低圧連通路に挿入される円柱状の突起部（４３４）を備え、
前記突起部は、前記低圧連通路と前記第１ニードル制御室とを連通させる絞り通路（４３５）を備え、
前記絞り通路における前記第１ニードル制御室側の開口部は前記突起部の側面に開口しており、
前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記絞り通路における前記第１ニードル制御室側の開口部の一部が前記高圧制御弁により塞がれて、前記絞り通路における前記第１ニードル制御室側の開口部の開口面積が前記低圧連通路の通路面積よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｅ）は、前記絞り通路が形成されるとともに流体力により移動する絞り弁体（８１）を備え、
前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときには、前記絞り弁体が前記高圧制御弁に当接し、前記ノズルニードルが中間リフト位置に達していない領域では、前記絞り弁体が前記高圧制御弁から離れることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｆ〜８ｑ）は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記低圧連通路の一部を塞ぐように構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。
前記低圧連通路は、前記第１ニードル制御室と前記第２ニードル制御室とを連通させる第１低圧連通路（４８１ａ）と、前記第１低圧連通路と前記第１ニードル制御室とを常時連通させるとともに前記第１低圧連通路よりも通路面積が小さい第２低圧連通路（４８１ｂ）とを備え、
前記絞り弁（８ｆ）は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記第１低圧連通路における前記第１ニードル制御室側の開口部を塞ぐ球状の絞り弁体（８１）を備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｇ）は、表面に突起または溝が形成された球状の絞り弁体（８１）を備え、
前記絞り弁体は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記低圧連通路における前記第１ニードル制御室側の開口縁部に当接することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記低圧連通路は、前記第１ニードル制御室と前記第２ニードル制御室とを連通させる第１低圧連通路（４８１ａ）と、前記第１低圧連通路と前記第１ニードル制御室とを常時連通させるとともに前記第１低圧連通路よりも通路面積が小さい第２低圧連通路（４８１ｂ）とを備え、
前記絞り弁（８ｈ）は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記第１低圧連通路における前記第１ニードル制御室側の開口部を塞ぐ円錐体の絞り弁体（８１）を備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｉ）は、表面に突起または溝が形成された円錐体の絞り弁体（８１）を備え、
前記絞り弁体は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記低圧連通路における前記第１ニードル制御室側の開口縁部に当接することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記高圧制御弁は、前記低圧連通路を複数個備え、
前記絞り弁（８ｊ）は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記複数個の低圧連通路の一部を塞ぐ絞り弁体を備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記高圧制御弁は、多孔質素材よりなる絞り部材（４８２）が前記低圧連通路中に埋設され、
前記絞り弁（８ｋ）は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記絞り部材における前記第１ニードル制御室側の表面の一部を塞ぐ絞り弁体（８１）を備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｍ）は、表面に突起または溝が形成された球状の絞り弁体（８１）を備え、
前記球状の絞り弁体は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記低圧連通路における前記第２ニードル制御室側の開口縁部に当接することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｎ）は、前記ノズルニードルの端部から前記高圧制御弁側に向かって延びる柱状の突起部（４３４）を備え、
前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記突起部が前記低圧連通路に侵入することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｐ）は、前記ノズルニードルの端部から前記高圧制御弁側に向かって延びる円柱状の突起部（４３５）を備え、
前記突起部は、前記突起部の外周に周方向に沿って延びる溝（４３６）を備え、
前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記突起部における前記溝が形成された部位が前記低圧連通路に侵入することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記絞り弁（８ｑ）は、前記高圧制御弁における前記第１ニードル制御室側の端面に、前記ノズルニードルの移動に伴って変形する板バネよりなる絞り弁体（８１）を備え、
前記絞り弁体は、前記ノズルニードルが中間リフト位置からフルリフト位置にあるときに、前記低圧連通路の一部を塞ぐように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
前記ノズルボデーは、前記噴孔が開口している弁座（４１１）を備え、
前記ノズルニードルは、前記弁座と接離して前記噴孔を開閉するシート部（４３１）を備え、
前記弁座と前記シート部との間の通路面積をニードルシート部開口面積とし、
前記ニードルシート部開口面積を前記噴孔の総通路面積で除した値を面積比としたとき、
前記絞り弁は、前記面積比が７以上となる前記ノズルニードルのリフト領域で、前記低圧連通路を介して前記第１ニードル制御室から前記第２ニードル制御室へ流れる燃料の流量を絞ることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。