JP2024056272A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射弁の電磁弁において、摺動部の抵抗が増加した場合であっても、燃料噴射量が目標値からずれることを防ぐ。【解決手段】 燃料噴射孔３を開閉するノズルニードル６と、燃料が流入する制御室１０と、開閉弁２０の開弁時に連通路１３を介して制御室１０と連通する排出室３０と、を備え、制御室１０内の燃料の圧力をノズルニードル６の駆動に利用する燃料噴射弁９０であって、開閉弁２０は、弁ニードル孔２６が形成されている弁ニードル２５と、弁ニードル孔２６内に摺動自在に保持される圧力ピン６１と、弁ニードル２５と接触することによって、連通路１３を閉塞する開閉弁シート部２１ａとを有し、電磁石４３への通電時に弁ニードル２５と開閉弁シート部２１ａとの間に形成される流路１３ｂの断面積は、内燃機関の停止時に貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部と圧力ピン６１との間に形成される開口部の面積よりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

ディーゼルエンジン等の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁は、燃料を噴射する燃料噴射孔が一端に形成された本体部と、本体部の内部に往復動自在に設けられ、燃料噴射孔を開閉するノズルニードルと、を備えている。また、従来の燃料噴射弁には、ノズルニードルにおける燃料噴射孔側とは反対側の端面に燃料の圧力を作用させ、当該圧力をノズルニードルの駆動に利用する弁構造の燃料噴射弁も提案されている（特許文献１参照）。

詳しくは、このような弁構造の燃料噴射弁は、ノズルニードルの、燃料噴射孔側とは反対側の端面と対向するように本体部の内部に形成され、燃料が流入する制御室と、本体部の内部に形成され、連通路を介して制御室と連通し、制御室に流入した燃料が連通路を介して流入する排出室と、本体部の内部に配置された、連通路を開閉する電磁弁と、を備えている。電磁弁は、弁体と、通電時に弁体を引き付ける電磁石と、電磁石から遠ざかる方向へ弁体を押圧するバネと、を備えている。

電磁弁への通電がなされない時、弁体はシート部へ着座し、制御室と排出室との連通を遮断する。電磁弁への通電がなされると、弁体は電磁石側へ引付けられることによりシート部から離座し、これにより制御室と排出室とが連通する。制御室と排出室とが連通すると、制御室内の燃料が排出室へ流出し、制御室内の燃料の圧力が低下する。これにより、制御室内の燃料によってノズルニードルを燃料噴射孔側へ押圧する力が減少するため、ノズルニードルが制御室側（燃料噴射孔とは反対側）へ移動して燃料噴射孔が開かれ、燃料噴射孔から燃焼室に燃料が噴射される。

特開２０１９－７３８６号公報

弁体には、弁体が往復動する方向に貫通する貫通孔が形成されている。貫通孔内には、圧力ピンが摺動自在に保持されている。内燃機関の運転時において、圧力ピンの連通路側の端部は、高い燃料圧力の空間内に位置しており、圧力ピンの連通路側の端部には高い燃料圧力がかかっている。一方、圧力ピンの連通路側と反対側の端部は、低い燃料圧力の空間に位置している。

よって、内燃機関の運転時においては、圧力ピンは、連通路の燃料圧力により上昇し、圧力ピンの上部のストッパに当接する。一方、内燃機関の停止時においては、圧力ピンは、連通路を塞ぐ位置まで下降する。

上述の弁体構造を持つ燃料噴射弁においては、経時劣化等に起因して弁体の貫通孔と圧力ピンとの間の摺動抵抗が増加し、次回の内燃機関の運転時に、圧力ピンの上昇が不十分となる、あるいは、圧力ピンが弁体に対して相対移動できない、いわゆるスティック状態となることがある。圧力ピンの上昇が不十分な状態になると、電磁弁への通電時に、圧力ピンの連通路側端部とシート部との間の燃料の流量が、弁体とシート部との間の通常時の燃料の流量を下回る恐れがある。この様な状態になると、制御室の燃料圧力の低下速度が遅くなることにより、燃料噴射の開始が遅れ、結果として燃料噴射量が目標値に対し低下する。

弁体の貫通孔と圧力ピンとの間の摺動抵抗の増加については、いくつかの要因を挙げることができる。例えば、長期間の使用により、弁体の貫通孔と圧力ピンが摩耗し、摺動部の間隙が微小ながらも大きくなることがある。摺動部の間隙が大きくなると、圧力ピンの傾きが新品時に比べて変化し、摺動抵抗が増加することがある。

また、長期間にわたり内燃機関が運転されないなどの理由により燃料が劣化し、その後、当該内燃機関が高負荷・高回転で運転されると、劣化した燃料が高温となり、燃料中にデポジットが生成されることがある。この様な状態で内燃機関が停止され、弁体の貫通孔と圧力ピンとの間の摺動部にデポジットが存在すると、次回の内燃機関の運転時に、弁体の貫通孔と圧力ピンとの間の摺動抵抗が増加することがある。

また、経時劣化ではないものの、燃料中の微粒子、あるいは、異物等が弁体の貫通孔と圧力ピンとの間の摺動部に入り、摺動抵抗が増加することがある。

本発明は、上記の様な課題を背景としてなされたものであり、弁体と圧力ピンとの間の摺動抵抗の増加により圧力ピンの上昇が不十分となった場合であっても、噴射量の目標値に対するずれが生じることのない燃料噴射弁を得ることを目的とする。

本発明によれば、内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射孔が一端に形成された本体部と、前記本体部の内部に往復動自在に設けられ、前記燃料噴射孔を開閉するノズルニードルと、前記ノズルニードルにおける前記燃料噴射孔側とは反対側の端面である第１端面と対向するように前記本体部の内部に形成され、前記燃料が流入する制御室と、前記本体部の内部に形成され、連通路を介して前記制御室と連通し、前記制御室に流入した前記燃料が前記連通路を介して流入する排出室と、前記連通路を開閉する開閉弁と、を備え、前記制御室内の前記燃料の圧力を前記ノズルニードルの前記第１端面に作用させ、当該圧力を前記ノズルニードルの駆動に利用する燃料噴射弁であって、前記開閉弁は、前記本体部の内部に往復動自在に設けられ、当該往復動の方向に貫通する弁ニードル孔が形成されている弁ニードルと、前記弁ニードル孔内に摺動自在に保持される圧力ピンと、前記本体部の内部に固定され、前記弁ニードルと接触することによって、前記連通路を閉塞する開閉弁シート部と、を有し、前記弁ニードルは、電磁石への通電時に前記開閉弁シート部から離座することにより前記連通路を解放し、前記連通路は、前記制御室から前記開閉弁シート部までを貫通する貫通孔と、前記電磁石への通電時に前記弁ニードルと前記開閉弁シート部との間に形成される流路とを有し、前記圧力ピンは、前記内燃機関の停止時に前記貫通孔の前記開閉弁シート部側端部との間に開口部を形成し、前記電磁石への通電時に前記弁ニードルと前記開閉弁シート部との間に形成される流路の断面積は、前記内燃機関の停止時に前記貫通孔の前記開閉弁シート部側端部と圧力ピンとの間に形成される前記開口部の面積よりも小さい、燃料噴射弁が提供される。

本発明の燃料噴射弁によれば、燃料噴射弁の電磁弁において、弁体と圧力ピンとの間の摺動抵抗が増加した場合であっても、燃料噴射量が目標値からずれることを防ぐことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁を模式的に示す断面図である。 従来の燃料噴射弁における開閉弁であり、図示されない内燃機関の運転中であって、電磁石に通電がなされた状態を示す図である。 従来の燃料噴射弁における開閉弁であり、図示されない内燃機関の運転中であって電磁石への通電が終了した状態を示す図である。 従来の燃料噴射弁における開閉弁であり、図示されない内燃機関の運転が停止された状態を示す図である。 従来の燃料噴射弁における開閉弁であり、弁ニードルの弁ニードル孔と圧力ピンとがスティックした状態を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係る、内燃機関の運転が停止した状態における開閉弁を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る、弁ニードルと圧力ピンとがスティックした状態において、電磁石に通電がなされた時の開閉弁を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る、内燃機関の運転が停止した状態における開閉弁を示す図である。 図８にＹａで示す領域の拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、それぞれの図中、同じ符号が付されているものは同一の要素を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図において、詳細部分の図示が適宜簡略化または省略されている。また、重複する説明については、適宜簡略化または省略されている。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁を模式的に示す断面図である。燃料噴射弁９０は、燃料を噴射する燃料噴射孔３が一端に形成された本体部１を備えている。本実施の形態では、本体部１を、ノズル本体２、ユニオンナット４及び閉塞板５で構成している。なお、本体部１を構成するこれらの部品は、あくまでも一例である。燃料噴射弁９０のデザインに応じて、本体部１の分割数は、換言すると本体部１を構成する部品数は、任意に変更可能である。また、本説明における燃料噴射弁９０については、特に断りがない限り、図１における燃料噴射孔３側を下側とし、その反対側、すなわち、閉塞板５側を上側とする。

ノズル本体２は、本体部１の下部部分を構成するものであり、ユニオンナット４は、本体部１の上部部分を構成するものであり、共に筒状に形成されている。ユニオンナット４の下端部には、例えば圧入等により、ノズル本体２が気密に固定されている。また、ユニオンナット４の上端部は、閉塞板５によって気密に閉塞されている。

ノズル本体２の内部には、高圧室５２が形成されている。当該高圧室５２には、ノズル本体２及びユニオンナット４に形成された燃料入口５１を介して、外部（例えばコモンレール、燃料ポンプ等）から、高圧の燃料が供給される。ノズル本体２の下端には、燃料噴射孔３が形成されている。当該燃料噴射孔３を通して、高圧室５２内の高圧燃料が、図示されない内燃機関の燃焼室へ噴射される。

高圧室５２の上端部（つまり、燃料噴射孔３側とは反対側の端部）は、弁板２１により画定されている。当該弁板２１は、ユニオンナット４の内周面に取り付けられた固定リング４ａとノズル本体２との間に挟持されて本体部１の内部に固定され、高圧室５２を気密に閉塞している。弁板２１における高圧室５２側の面を構成する壁部には、制御室１０を包囲する筒状突出部１４が形成されている。当該筒状突出部１４における燃料噴射孔３側の端部は壁１１により閉塞されている。また、当該壁１１には、後述のノズルニードル６が挿入されるノズルニードル開口部１１ａが形成されている。また、制御室１０を包囲する筒状突出部１４には、制御室１０と高圧室５２とを連通させる貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２は、流路断面積が絞られた領域として形成される上流側オリフィス１２ａを有する。すなわち、高圧室５２内の高圧燃料は、上流側オリフィス１２ａを介して、制御室１０に流入する構成となっている。

ノズル本体２の内部には、高圧室５２の軸線に沿って往復動自在（図１では上下動自在）に、ノズルニードル６が設けられている。このノズルニードル６は、燃料噴射孔３を開閉するものである。ノズルニードル６は、制御室１０付近の第１の部分６ａと、燃料噴射孔３付近の第２の部分６ｂとを有する。なお、ノズルニードル６は、一体に構成されていてもよく、又は、互いに作動接続された複数の構成要素から構成されていてもよい。また、ノズルニードル６の第１の部分６ａは、弁板２１側の端面として、第１端面６ａａを有する。

ノズルニードル６の第１の部分６ａは、壁１１に形成されたノズルニードル開口部１１ａに挿入され、制御室１０内に突出している。すなわち、制御室１０は、ノズルニードル６の第１端面６ａａに対し、下向きの燃料圧力を付与する。

また、ノズルニードル６の外周面には、壁１１の下方となる位置に、鍔状の突起部８が形成されている。そして、突起部８と壁１１との間には、ノズルニードル６を燃料噴射孔３側へ付勢するバネ９が設けられており、ノズルニードル６には、下向き（つまり燃料噴射孔３に近づく方向）の力が加わることとなる。また、ノズルニードル６の第２の部分６ｂには、段部７が形成されている。高圧室５２内の高圧燃料の圧力が段部７に作用することにより、ノズルニードル６には、上向き（つまり燃料噴射孔３から離れる方向）の力が加わることとなる。ノズル本体２内の燃料噴射孔３につながる部位には、シート部１８が形成されており、ノズルニードル６がシート部１８に対して着座（シート）することで燃料噴射孔３が閉塞され、高圧室５２内の高圧燃料が燃料噴射孔３から噴射されない状態となる。一方、ノズルニードル６がシート部１８から離間（リフト）することで、燃料噴射孔３が開放され、高圧室５２内の高圧燃料が燃料噴射孔３から噴射される状態となる。

弁板２１における制御室１０とは反対側の面、すなわち弁板２１の上側端面には、筒状の壁３１及び該壁３１の上端部を閉塞する壁３３に包囲されて、排出室３０が形成されている。筒状の壁３１及び該壁３１の上端部を閉塞する壁３３とは、一体として形成されていてもよい。また、筒状の壁３１は、溶接等適宜の方法で弁板２１の上側端面に固定される。排出室３０は、本体部１の内部に形成され、連通路１３を介して制御室１０と連通し、制御室１０に流入した燃料が連通路１３を介して流入する。また、弁板２１には、制御室１０と排出室３０とを連通させる連通路１３の構成の一部である貫通孔１３ａが形成されている。貫通孔１３ａは、流路断面積が絞られた領域として形成される下流側オリフィス１３ｃを有する。弁板２１の排出室３０側には、弁ニードル２５が配置されている。この弁ニードル２５は、弁板２１と共に開閉弁２０の構成要素となる。

弁ニードル２５は、弁板２１に向かう方向及び弁板２１から離れる方向に、往復動自在（図１では上下動自在）となっている。弁ニードル２５は、排出室３０を構成する壁３３に形成される開口部３３ａにガイドされる。弁ニードル２５は、略円筒形状に形成されており、弁ニードル２５内には、燃料噴射弁９０の縦軸に沿って往復動の方向（図１では上下方向）に貫通する弁ニードル孔２６が形成されている。弁ニードル孔２６内には、圧力ピン６１が摺動自在に保持されている。圧力ピン６１の上側端面は、図示されない内燃機関の運転時に、貫通孔１３ａの燃料圧力により上昇し、閉塞板５の下側に配置されたストッパ１５の下側端面に当接する。圧力ピン６１は、弁ニードル孔２６と、後述する、アーマチャ板孔４１ａと、バネ４２と、電磁石４３と、の中央を通って伸張している。弁ニードル２５は、後述するアーマチャ板４１に対するバネ４２の付勢力と電磁石の磁力とにより、排出室３０を構成する壁３３に形成される開口部３３ａに沿って上下方向に往復移動する。すなわち、開閉弁２０は、弁ニードル２５と、圧力ピン６１と、弁板２１と、アーマチャ板と４１と、バネ４２と、電磁石４３と、を有する。

そして、弁ニードル２５の弁板２１側端面である先端部２５ａは、弁板２１における貫通孔１３ａの開口部の外周側に形成された開閉弁シート部２１ａに接触した状態では、つまり開閉弁２０が閉じた状態では、弁ニードル２５の先端部２５ａと開閉弁シート部２１ａとの間の流路１３ｂ（以下、第１開口部ともいう）を閉塞する。また、弁ニードル２５の弁板２１側の先端部２５ａは、弁板２１における貫通孔１３ａの開口部の外周側に形成された開閉弁シート部２１ａから離れた状態では、つまり開閉弁２０が開いた状態では、弁ニードル２５の先端部２５ａと開閉弁シート部２１ａとの間の流路１３ｂ（第１開口部）を開く。すなわち、制御室１０と排出室３０とを連通する連通路１３は、弁板２１に形成された貫通孔１３ａと、弁板２１と弁ニードル２５との間の流路１３ｂ（第１開口部）と、で構成される。そして、開閉弁２０は、連通路１３を開閉するものである。

上述のように開閉弁２０が開くことにより、制御室１０と排出室３０とが、連通路１３（貫通孔１３ａ，流路１３ｂ）を介して連通する。このため、制御室１０内の燃料は、連通路１３を通って、排出室３０に流入することとなる。ここで、貫通孔１３ａに形成された下流側オリフィス１３ｃの流路断面積は、上流側オリフィス１２ａの流路断面積よりも大きく形成されている。また、開閉弁２０が開いた状態における弁ニードル２５の先端部２５ａと開閉弁シート部２１ａとの間の流路１３ｂ（第１開口部）の流路断面積は、下流側オリフィス１３ｃの流路断面積よりも大きくなる様構成されている。このため、開閉弁２０が開弁した際、高圧室５２から制御室１０へ流入する燃料の量よりも、制御室１０から排出室３０へ流出する燃料の量の方が多くなる。したがって、開閉弁２０が開弁した際、制御室１０内の燃料の圧力は、高圧室５２内の燃料の圧力よりも低くなる。

排出室３０を包囲する壁３１には、例えば２つの出口孔３２が形成されている。当該出口孔３２は、排出室３０と、ユニオンナット４内において弁板２１の上方に形成された低圧室５３と、を連通する貫通孔である。低圧室５３は、燃料噴射弁９０内に供給された燃料を外部に排出させる燃料出口５４と連通している。このため、低圧室５３内には、高い燃料圧力は形成されない。

弁ニードル２５は、排出室３０の上方を包囲する壁３３に形成された開口部３３ａを通って、低圧室５３へと伸張している。つまり、弁ニードル２５の上端部（弁板２１側とは反対側の端部）は、壁３３よりも上方へ突出している。そして、弁ニードル２５の該上端部には、円盤状に形成されたアーマチャ板４１が設けられている。当該アーマチャ板４１は、低圧室５３において、燃料噴射弁９０の縦方向と直角に伸張している。アーマチャ板４１には、燃料噴射弁９０の縦軸に沿って往復動の方向（図１では上下方向）に貫通するアーマチャ板孔４１ａが形成されている。このアーマチャ板孔４１ａ内には、圧力ピン６１が挿通されている。なお、アーマチャ板４１と弁ニードル２５とが一体として形成されてもよい。アーマチャ板４１と弁ニードル２５とが一体として形成された場合、アーマチャ板孔４１ａも弁ニードル孔２６の一部となる。

アーマチャ板４１とストッパ１５との間には、バネ４２が配置される。バネ４２は、弁ニードル２５が弁板２１上に押圧されて両者の間が閉塞するように、アーマチャ板４１を弁板２１側へ付勢する。

アーマチャ板４１とストッパ１５との間には、電磁石４３が設けられている。当該電磁石４３の作動により（電磁石４３に電力が供給されることにより）、アーマチャ板４１は、バネ４２の力に逆らって上方に移動する。つまり、アーマチャ板４１に取り付けられた弁ニードル２５は、開閉弁２０が開く方向に移動する。すなわち、開閉弁２０は、電磁石４３の作動により開放される。開閉弁２０が開弁した際、制御室１０内の燃料は、上述のように排出室３０内に流入し、当該排出室３０から、出口孔３２を通ってさらに低圧室５３及び燃料出口５４へと流入する。なお、アーマチャ板４１と、電磁石４３との間の空間は低圧室５３の一部であり低い燃料圧の空間となっている。

制御室１０からの燃料の流出によって制御室１０内の燃料の圧力が低下すると、ノズルニードル６の段部７に作用する、高圧室５２内の燃料圧力に起因するノズルニードル６を上向きに押圧する力が、制御室１０内の燃料圧力とバネ９に起因するノズルニードル６を下向きに押圧する力を上回り、ノズルニードル６は上方へ移動して燃料噴射孔３を解放する。これにより、高圧室５２内の燃料は、燃料噴射孔３を通って、図示されない内燃機関の燃焼室へ噴射される。

燃料噴射孔３からの燃料の噴射を終了させるには、電磁石４３への電力の供給を停止する。これにより、アーマチャ板４１が、バネ４２によって下の閉塞位置へと押圧される。そして、アーマチャ板４１と共に弁ニードル２５も下方に移動し、弁板２１と接触する。すなわち、開閉弁２０が閉弁する。開閉弁２０が閉弁すると、制御室１０内の燃料は、制御室１０から排出室３０へと流出できない。このため、制御室１０内の燃料の圧力が高まる。制御室１０内の高まった燃料圧力は、ノズルニードル６の第１端面６ａａに対して、バネ９の力と共に当該ノズルニードル６を下の閉塞位置へと押圧する下向きの力を加える。これにより、ノズルニードル６が下降し、ノズルニードル６の第２の部分６ｂの下側端面６ｂａは燃料噴射孔３を閉塞する。その結果、更なる燃料が、高圧室から燃料噴射孔３を通って噴射されることはない。

次に、開閉弁２０の詳細について説明する。まず、従来の燃料噴射弁１９０における開閉弁２０について、図２から図５を参照しつつ説明する。図２から図５は、図１のＹで示された領域に相当する部分拡大図であり、従来の燃料噴射弁１９０に対応するものであある。尚、従来の燃料噴射弁１９０において、図２から図５に記載されていない部分については、図１と同様の構成である。

図２は、従来の燃料噴射弁１９０における開閉弁２０であり、図示されない内燃機関の運転中であって、電磁石４３に通電がなされた状態を示す図である。図２の状態においては、電磁石４３に通電がなされることにより、弁ニードル２５及びアーマチャ板４１が上昇し、制御室１０の燃料が排出室３０へ流出する。これにより制御室１０内の燃料圧力が低下するため、ノズルニードル６が上昇し、燃料が噴射される。

また、圧力ピン６１は、制御室１０側から受ける燃料の圧力により上昇し、圧力ピン６１の上側端面が、閉塞板５の下側に配置されたストッパ１５に当接している。この時、圧力ピン６１の下側端部は、一部が貫通孔１３ａ内に残っており、圧力ピン６１は貫通孔１３ａから完全に抜け出してはいない。

図２の状態において、弁ニードル２５の先端部２５ａと開閉弁シート部２１ａとにより形成される流路１３ｂ（図２においてＢで示される領域に形成される流路、第１開口部）の断面積、すなわち、第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔが、貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部と圧力ピン６１との間に形成される開口部（図２においてＣで示される領域に形成される流路、以下、第２開口部ともいう）の断面積、すなわち、第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔよりも小さくなる様、各部の寸法が設定されている。この時、第１開口部を通過する燃料の単位時間当たりの流量をＱｓｅａｔ、第２開口部を通過する燃料の単位時間当たりの流量をＱｂｏｌｔとすると、Ｑｓｅａｔ＜Ｑｂｏｌｔとなる。

また、図２の状態において、下流側オリフィス１３ｃ（図２においてＡで示される領域の流路、以下、第３開口部ともいう）の断面積、すなわち、第３開口部の開口面積Ｓａが、弁ニードル２５の先端部２５ａと開閉弁シート部２１ａとにより形成される流路１３ｂの断面積、すなわち、第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔよりも小さくなる様、各部の寸法が設定されている。この時、第３開口部を通過する燃料の単位時間当たりの流量をＱａとすると、Ｑａ＜Ｑｓｅａｔとなる。

すなわち、Ｑａ＜Ｑｓｅａｔ＜Ｑｂｏｌｔの関係となる。

図３は、従来の燃料噴射弁１９０における開閉弁２０であり、図示されない内燃機関の運転中であって電磁石４３への通電が終了した状態を示す図である。電磁石４３への通電がなされていないため、弁ニードル２５の先端部２５ａは開閉弁シート部２１ａに着座している。一方、圧力ピン６１は、制御室１０側からの燃料の圧力を受けるため、上昇したままである。すなわち、圧力ピン６１は、燃料噴射弁１９０が搭載された図示されない内燃機関の運転中は常に上昇した状態にある。

図４は、従来の燃料噴射弁１９０における開閉弁２０であり、図示されない内燃機関の運転が停止された状態を示す図である。内燃機関の運転が停止されていることから、電磁石４３への通電がなされず、弁ニードル２５の先端部２５ａは開閉弁シート部２１ａに着座している。また、図示されない内燃機関が停止していることにより、制御室１０内の燃料の圧力も低圧室５３内の燃料の圧力と同程度に低下しており、圧力ピン６１も下降する。この時、圧力ピン６１の下端部付近に形成される、制御室１０側へ向かうにつれ縮径する段部６１ｂが、貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部に当接している。

図５は、従来の燃料噴射弁１９０における開閉弁２０であり、弁ニードル２５の弁ニードル孔２６と圧力ピン６１とがスティックした状態を説明するための図である。この様な状態は、摩耗による摺動部の間隙の変化により摺動部における圧力ピンの傾きが新品時に比べて変化した場合や、燃料中にデポジットが存在した場合、あるいは、燃料中の微粒子や異物等が摺動部に入った場合などに、摺動部における摺動抵抗が増加することに起因して起きる。

図５は、内燃機関の運転時であって、圧力ピン６１が弁ニードル孔２６に対し相対移動できない状態（スティック状態）において、電磁石４３への通電がなされた状態を示す。圧力ピン６１が弁ニードル孔２６に対しスティックした状態において、電磁石４３への通電がなされると、圧力ピン６１は、弁ニードル２５と共に上昇するが、弁ニードル２５のストローク量しか上昇することができない。

この時、貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部と圧力ピン６１との間に形成される第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔが、弁ニードル２５の先端部２５ａと開閉弁シート部２１ａとにより形成される第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔ、あるいは、下流側オリフィス１３ｃとして形成される第３開口部の開口面積Ｓａよりも小さくなる。この時、第１開口部、第２開口部、第３開口部それぞれを通過する燃料の単位時間当たりの流量Ｑｓｅａｔ、Ｑｂｏｌｔ、Ｑａは、
Ｑａ＜Ｑｂｏｌｔ＜Ｑｓｅａｔ、あるいは、Ｑｂｏｌｔ＜Ｑａ＜Ｑｓｅａｔの関係となる。

この様な状態になると、電磁石４３に通電がなされることにより開閉弁２０が開弁した際、貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部と圧力ピン６１との間に形成される第２開口部を燃料が通過する際の抵抗が大きくなり、制御室１０の燃料圧力の低下速度が遅くなる。その結果、ノズルニードル６の上昇が遅れ、噴射量が目標値に対して低下する。

次に、本発明の第１の実施の形態における開閉弁２０について、図６及び図７を参照しつつ説明する。図６は、本実施の形態に係る、図示されない内燃機関の運転が停止した状態における開閉弁２０を示す図である。

本実施の形態においては、弁ニードル２５が、弁ニードル孔２６の下端部付近に、所定の長さにわたる縮径部として形成された小径部２６ａを有する。また、圧力ピン６１は、下端部付近に形成される、制御室１０側へ向かうにつれ縮径する段部６１ａを有する。よって、内燃機関の運転が停止した際、圧力ピン６１が下降し、圧力ピン６１の段部６１ａが、小径部２６ａの上側に着座する。すなわち、内燃機関が停止した際、段部６１ａが貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部に着座しない。換言すれば、内燃機関が停止した際、従来と異なり、貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部と圧力ピン６１との間に間隙が存在する。またこの時、圧力ピン６１の下側は、一部が貫通孔１３ａ内にある。

この時、内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた際の、第１開口部（図７においてＢで示される領域に形成される流路）の開口面積Ｓｓｅａｔが、図６（内燃機関の停止時）における、第２開口部（図６においてＣで示される領域に形成される流路）の開口面積Ｓｂｏｌｔよりも小さくなる様、各部の寸法が設定されている。

図７は、弁ニードル２５と圧力ピン６１とがスティックした状態において、図示されない内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた時の、開閉弁２０を示す図である。

この時、圧力ピン６１は、弁ニードル２５と共に上昇しているが、弁ニードル２５と圧力ピン６１との相対的な位置関係は、図６に対して変わっていない。換言すれば、図７における圧力ピン６１は、下側から燃料圧力を受けているにもかかわらず、弁ニードル孔２６内を上方へ移動していない。

図７の状態においては、圧力ピン６１が、弁ニードル２５のリフト量だけ図６の状態に対して上昇しているため、図７における第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔは、図６における第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔと同等、あるいは若干大きくなる。

また、上述の様に、内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた際の、第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔは、内燃機関の停止時（圧力ピンの下降時）における、第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔよりも小さい。従って、内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた際、常にＳｓｅａｔ＜Ｓｂｏｌｔとなる。

また、従来同様、Ｓａ＜Ｓｓｅａｔであることから、内燃機関の運転時には、第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔ、第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔ、第３開口部の開口面積Ｓａの関係は、常にＳａ＜Ｓｓｅａｔ＜Ｓｂｏｌｔとなる。すなわち、第１開口部、第２開口部、第３開口部それぞれを通過する燃料の単位時間当たりの流量Ｑｓｅａｔ、Ｑｂｏｌｔ、Ｑａは、常にＱａ＜Ｑｓｅａｔ＜Ｑｂｏｌｔとなる。

従って、本発明によれば、弁ニードル２５の弁ニードル孔２６と圧力ピン６１とがスティックした状態であっても、燃料噴射量が目標値に対して低下することはない。また、弁ニードル２５の弁ニードル孔２６と圧力ピン６１とがスティックしてはいないものの、摺動抵抗の増加により圧力ピン６１の上昇量が通常よりも小さい場合であっても、スティックした状態に比べ、Ｑｂｏｌｔは同等、あるいは大きくなるため、この場合でも、Ｑａ＜Ｑｓｅａｔ＜Ｑｂｏｌｔの関係が保たれる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態における、燃料噴射弁９０について、図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る、図示されない内燃機関の運転が停止した状態における開閉弁２０を示す図である。

本実施の形態における弁ニードル２５は、従来の燃料噴射弁１９０における弁ニードル２５と同一の形状である。すなわち、弁ニードル孔２６に、小径部２６ａが形成されていない。よって、図８において、圧力ピン６１は下降し、段部６１ａが貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部に着座している。

図９は、図８にＹａで示す領域の拡大図であり、圧力ピン６１の下端部付近を示す図である。図９に示される様に、本実施の形態に係る圧力ピン６１は、下降時に貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部に着座する部分である段部６１ａに縦方向の溝６１ｄが複数形成されている。

すなわち、本実施の形態においては、溝６１ｄが、圧力ピン６１が貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部に着座した際の、貫通孔１３ａの開閉弁シート部２１ａ側端部と圧力ピン６１との間に開口部を形成する。よって、本実施の形態においては、当該開口部が第２開口部となる。

本実施の形態においても、内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた際の、第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔが、図８（内燃機関の停止時）における、第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔよりも小さくなる様、各部の寸法が設定されている。尚、当該ＳｓｅａｔとＳｂｏｌｔとの関係が保たれる限り、溝６１ｄの寸法及び個数は任意に設定可能である。

また、圧力ピン６１と弁ニードル２５がスティックした場合であっても、内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた際、圧力ピン６１は弁ニードル２５のリフト量だけ上昇しているため、図８の状態におけるＳｂｏｌｔよりも若干大きくなる。

上述の様に、内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた際の、第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔは、内燃機関の停止時（圧力ピンの下降時）における、第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔよりも小さい。よって、内燃機関の運転時に電磁石４３に通電がなされた際、常にＳｓｅａｔ＜Ｓｂｏｌｔとなる。

また、第１の実施の形態同様、Ｓａ＜Ｓｓｅａｔであることから、内燃機関の運転時には、第１開口部の開口面積Ｓｓｅａｔ、第２開口部の開口面積Ｓｂｏｌｔ、第３開口部の開口面積Ｓａの関係は、常にＳａ＜Ｓｓｅａｔ＜Ｓｂｏｌｔとなる。すなわち、第１開口部、第２開口部、第３開口部それぞれを通過する燃料の単位時間当たりの流量Ｑｓｅａｔ、Ｑｂｏｌｔ、Ｑａは、常にＱａ＜Ｑｓｅａｔ＜Ｑｂｏｌｔとなる。

従って、本実施の形態においても第１の実施の形態同様、圧力ピン６１と弁ニードル２５とがスティックした状態であっても、燃料噴射量が影響を受けることはない。また、弁ニードル２５の弁ニードル孔２６と圧力ピン６１とがスティックしてはいないものの、摺動抵抗の増加により圧力ピン６１の上昇量が通常よりも小さい場合であっても、スティックした状態に比べ、Ｑｂｏｌｔが大きくなるため、この場合でも、Ｑａ＜Ｑｓｅａｔ＜Ｑｂｏｌｔの関係が保たれる。

以上、説明した様に、本発明によれば、燃料噴射弁の電磁弁において、弁ニードル２５の弁ニードル孔２６と圧力ピン６１との間の摺動抵抗が増加し、圧力ピン６１の上昇が不十分となった場合であっても、燃料噴射量が目標値からずれることを防ぐことができる。

１：本体部、３：燃料噴射孔、６：ノズルニードル、６ａａ：第１端面、１０：制御室、１３：連通路、１３ａ：貫通孔、１３ｂ：流路、１３ｃ：オリフィス、２０：開閉弁、２１ａ：開閉弁シート部、２５弁ニードル、２６：弁ニードル孔、２６ａ：小径部、４３：電磁石、６１：圧力ピン、６１ｄ：溝、９０：燃料噴射弁

Claims (4)

1. 内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射孔（３）が一端に形成された本体部（１）と、
   前記本体部（１）の内部に往復動自在に設けられ、前記燃料噴射孔（３）を開閉するノズルニードル（６）と、
   前記ノズルニードル（６）における前記燃料噴射孔（３）側とは反対側の端面である第１端面（６ａａ）と対向するように前記本体部（１）の内部に形成され、前記燃料が流入する制御室（１０）と、
   前記本体部の内部に形成され、連通路（１３）を介して前記制御室（１０）と連通し、前記制御室（１０）に流入した前記燃料が前記連通路（１３）を介して流入する排出室（３０）と、
   前記連通路（１３）を開閉する開閉弁（２０）と、
   を備え、
   前記制御室（１０）内の前記燃料の圧力を前記ノズルニードル（６）の前記第１端面（６ａａ）に作用させ、当該圧力を前記ノズルニードル（６）の駆動に利用する燃料噴射弁（９０）であって、
   前記開閉弁（２０）は、
   前記本体部（１）の内部に往復動自在に設けられ、当該往復動の方向に貫通する弁ニードル孔（２６）が形成されている弁ニードル（２５）と、
   前記弁ニードル孔（２６）内に摺動自在に保持される圧力ピン（６１）と、
   前記本体部（１）の内部に固定され、前記弁ニードル（２５）と接触することによって、前記連通路（１３）を閉塞する開閉弁シート部（２１ａ）と、
   を有し、
   前記弁ニードル（２５）は、電磁石（４３）への通電時に前記開閉弁シート部（２１ａ）から離座することにより前記連通路（１３）を解放し、
   前記連通路（１３）は、前記制御室（１０）から前記開閉弁シート部（２１ａ）までを貫通する貫通孔（１３ａ）と、前記電磁石（４３）への通電時に前記弁ニードル（２５）と前記開閉弁シート部（２１ａ）との間に形成される流路（１３ｂ）とを有し、
   前記圧力ピン（６１）は、前記内燃機関の停止時に前記貫通孔（１３ａ）の前記開閉弁シート部（２１ａ）側端部との間に開口部を形成し、
   前記電磁石（４３）への通電時に前記弁ニードル（２５）と前記開閉弁シート部（２１ａ）との間に形成される流路（１３ｂ）の断面積は、前記内燃機関の停止時に前記貫通孔（１３ａ）の前記開閉弁シート部（２１ａ）側端部と圧力ピン（６１）との間に形成される前記開口部の面積よりも小さい、
   燃料噴射弁（９０）。
2. 前記貫通孔（１３ａ）は、オリフィス（１３ｃ）を備え、前記オリフィス（１３ｃ）の流路断面積は、前記電磁石（４３）への通電時に前記弁ニードル（２５）と前記開閉弁シート部（２１ａ）との間に形成される流路（１３ｂ）の断面積よりも小さい、請求項１に記載の燃料噴射弁（９０）。
3. 前記内燃機関の停止時に前記貫通孔（１３ａ）の前記開閉弁シート部（２１ａ）側端部と前記圧力ピン（６１）との間に形成される前記開口部は、前記弁ニードル孔（２６）における、前記圧力ピン（６１）が摺動する領域よりも内径が小さく形成された小径部（２６ａ）に前記圧力ピン（６１）が着座することにより形成される、請求項１に記載の燃料噴射弁（９０）。
4. 前記内燃機関の停止時に前記貫通孔（１３ａ）の前記開閉弁シート部（２１ａ）側端部と前記圧力ピン（６１）との間に形成される前記開口部は、前記圧力ピン（６１）の、前記貫通孔（１３ａ）の前記開閉弁シート部（２１ａ）側端部に着座する面に形成された溝（６１ｄ）により形成される、請求項１に記載の燃料噴射弁（９０）。
   

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