JP3882680B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルボディのガイド孔に嵌挿されたニードルが段階的にリフトして燃料噴射を行う燃料噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば実開昭63-51154号公報（第１の従来技術）、特開平5-321789号公報（第２の従来技術）等、多くの公報に開示されている様に、軸方向の上下二段に設けられた噴孔をニードルが段階的にリフトすることにより順次開口して燃料噴射を行う技術が知られている。
【０００３】
第１の従来技術では、ノズルボディのシート面に開口する第１の噴孔と、サック室に開口する第２の噴孔とを有し、ニードルのシート部で第１の噴孔を開閉制御し、サック室に挿入されたニードルの先端軸部で第２の噴孔を開閉制御している。
第２の従来技術では、ノズルボディのサック室に第１の噴孔と第２の噴孔とが上下二段に設けられ、サック室に挿入されたニードルの先端軸部にて第１の噴孔と第２の噴孔とを開閉制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の従来技術では、サック室がノズルボディの最深部に設けられ、且つサック径が小さいため、このサック室に挿入されるニードルの先端軸部との間で燃料洩れを生じない良好な摺動性を得るためには、サック室の精密加工が極めて困難であり高価なものとなっている。
【０００５】
また、第１の噴孔が開いた後、第２の噴孔へ燃料が供給される時に、高速の燃料流がサック室の摺動面に生じるため、燃料中に含まれる異物によりサック室の摺動面が摩耗することがある。更に、サック室は、ノズルボディの先端部に設けられて常に高温の燃焼ガスに晒されるため、ノズルの先端部が硬度低下を起こして摩耗しやすくなる。その結果、第１の噴孔だけ開口して第２の噴孔が閉じている時に、摩耗したサック室の摺動面から燃料洩れが生じて第２の噴孔からエンジンの燃焼室に燃料が噴出されるため、黒煙と炭化水素を燃焼排気ガスに放出するという問題が生じる。
【０００６】
一方、第２の従来技術では、第１の噴孔がサック室に形成されているため、燃料流路面積を確保するためにサック径を大きくする必要がある。その結果、必然的にシート径が大きくなるため、燃料圧が作用するニードルの受圧面積が減少して開弁力が不足し、開閉時の応答性が低下する。
また、第１の従来技術と同様に、サック室の摺動面を精密加工することが困難であり、コストが高くなるという問題がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ノズルボディの加工が容易であり、且つ燃料洩れによる有害成分（黒煙、炭化水素等）の排出を低減できる燃料噴射ノズルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明の燃料噴射ノズルは、ノズルボディの内部にシート部の外径より大きい内径を有する円筒孔が設けられ、且つ円筒孔の内周面に第２の噴孔が開口して設けられ、ニードルは、円筒孔に摺動自在に嵌合するガイド軸部を有し、一段目のリフトでシート部がシート面から離れて第１の噴孔を開いた後、二段目のリフトでガイド軸部が第２の噴孔を開くことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、シート径より大きい内径を有する円筒孔によってニードルのガイド軸部が支持されている。つまり、ニードルのシート部が着座するシート面上のシート位置より軸方向の上部側に円筒孔が設けられる。この場合、従来のノズル（ニードルの先端軸部がサック室に挿入される構成）と比較すると、円筒孔をサック室より浅い位置に設けることができ、且つ円筒孔の内径をサック室の内径より大きくできるので、円筒孔の加工が容易であり、コストを低く抑えることが可能である。
さらに、本発明の燃料噴射ノズルは、ガイド孔に環状体のガイド部材が圧入されてガイド部材をノズルボディに位置決めし、このガイド部材が円筒孔を形成し、且つガイド部材には、第２の噴孔の一部を形成するように第２の噴孔と通じる連通孔が設けられ、この連通孔がガイド部材の内周面（円筒孔の内周面）に開口していることを特徴とする。
この構成では、円筒孔をノズルボディ自体の内部に加工する必要はなく、ノズルボディとは別体のガイド部材に設けることができるので、円筒孔の加工が容易であり、ガイド軸部を支持する円筒孔の内周面を精度良く加工できる。
また、円筒孔を有するガイド部材をノズルボディと別体に設けることにより、ノズルボディを新規に設計する必要がなく、従来品を転用して使うことが可能である。
（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
連通孔は、第２の噴孔と異なる角度で設けられて、第２の噴孔に通じていることを特徴とする。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
ガイド軸部の外周面または円筒孔の内周面には、その内周面に開口する第２の噴孔の開口部より上部側に、ガイド軸部と円筒孔との摺動すき間に流入した高圧燃料を回収するための回収溝が凹設され、ノズルボディには、回収溝に回収された燃料を低圧側へ戻すための回収通路が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ガイド軸部と円筒孔との摺動すき間に流入した高圧燃料を回収溝で回収できるので、第２の噴孔が閉じている時（第２の噴孔の開口部がガイド軸部の外周面によって塞がれている時）に、その第２の噴孔からの燃料洩れを低減できる。また、回収溝で回収された燃料は、回収溝から回収通路を通って例えば燃料タンクに戻される。
【００１２】
（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
ガイド軸部の外周面またはガイド部材の内周面（円筒孔の内周面）には、その内周面に開口する連通孔の開口部より上部側に、ガイド軸部と円筒孔との摺動すき間に流入した高圧燃料を回収するための回収溝が凹設され、ガイド部材とノズルボディには、回収溝に回収された燃料を低圧側へ戻すための回収通路が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ガイド軸部と円筒孔との摺動すき間に流入した高圧燃料を回収溝で回収できるので、第２の噴孔が閉じている時（第２の噴孔の開口部がガイド軸部の外周面によって塞がれている時）に、その第２の噴孔からの燃料洩れを低減できる。また、回収溝で回収された燃料は、回収溝から回収通路を通って例えば燃料タンクに戻される。
【００１４】
（請求項５の発明）
請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
ノズルボディとガイド部材には、円周方向に互いの位置決めを行う位置決め部が設けられていることを特徴とする。
これにより、ガイド部材をノズルボディと別体に設けた場合でも、互いの円周方向の位置がずれることはなく、ノズルボディに設けられた第２の噴孔とガイド部材に形成される連通孔との位置を正確に合わせることができる。
【００１５】
（請求項６の発明）
請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
ニードルは、ガイド軸部の上部側からシート面上へ高圧燃料を導く燃料通路を有していることを特徴とする。
これにより、ニードルのガイド軸部が円筒孔に嵌合している状態でも、ガイド軸部の上部側から燃料通路を通ってシート面上に高圧燃料を導くことができるので、一段目のニードルリフトによって第１の噴孔から燃料噴射を行い、二段目のニードルリフトによって第２の噴孔から燃料噴射を行うことができる。
【００１６】
（請求項７の発明）
本発明の燃料噴射ノズルは、ノズルボディの内部にシート部の外径より大きい内径を有する円筒孔が設けられ、且つ円筒孔の内周面に第２の噴孔が開口して設けられ、ニードルは、円筒孔に摺動自在に嵌合するガイド軸部を有し、一段目のリフトでシート部がシート面から離れて第１の噴孔を開いた後、二段目のリフトでガイド軸部が第２の噴孔を開く。
そして、ニードルは、ガイド軸部の上部側と下部側とにそれぞれガイド軸部より外径の小さい上側小径部と下側小径部とが設けられると共に、上側小径部及び下側小径部より径方向に拡大するガイド軸部の上端面から下端面まで貫通する貫通溝が形成され、この貫通溝が燃料通路として設けられている。
また、貫通溝の下端部には、貫通溝が円環状に形成されてガイド軸部の肉厚が薄く設けられ、かつ、第２の噴孔が閉塞される位置に設けられる薄肉部を備える。
【００１７】
この構成によれば、第２の噴孔がニードルのガイド軸部によって閉じている時に、ガイド軸部の内側に形成された貫通溝（燃料通路）に高圧燃料が充満すると、その燃料圧力によりガイド軸部の外周面が外側に拡大して円筒孔との隙間が減少する。この結果、円筒孔の内周面に開口している第２の噴孔をガイド軸部が油密に塞ぐことができるので、第２の噴孔からの燃料洩れを効果的に防止できる。
【００１８】
（請求項８の発明）
請求項７に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
ニードルは、円筒孔の上端より上部側に位置するガイド軸部の上部に半径方向に穿設した横孔と、ガイド軸部の中心部を通って上端が横孔に接続され、下端がニードルの下端面に開口する縦孔とを有し、横孔と縦孔とによって燃料通路が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この構成では、シート面に対しニードルの下方から高圧燃料が供給されるため、ニードルのシート部によって第１の噴孔が閉じている閉弁時には、第２の噴孔からの燃料洩れを確実に防止できる。
また、第２の噴孔がニードルのガイド軸部によって閉じている時に、ガイド軸部の内部に形成された横孔と縦孔（燃料通路）に高圧燃料が充満すると、その燃料圧力によりガイド軸部の外周面が外側に拡大して円筒孔との隙間が減少する。この結果、円筒孔の内周面に開口している第２の噴孔をガイド軸部が油密に塞ぐことができるので、第２の噴孔からの燃料洩れを効果的に防止できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は燃料噴射ノズルの全体断面図、図２はインジェクタの全体断面図、図３は燃料噴射ノズルの先端部の拡大断面図である。
本実施例の燃料噴射ノズル１（以下ノズル１と言う）は、例えばディーゼル機関用のインジェクタ２に用いられるもので、図２に示す様に、ノズルボディ３と、このノズルボディ３に内蔵されるニードル４とで構成され、インジェクタボディ５の下部にリテーニングナット６で締結されている。
【００２８】
インジェクタ２は、インジェクタボディ５を軸方向に貫通する貫通孔７にピストン８が摺動自在に嵌挿され、このピストン８を駆動する電磁アクチュエータ（後述する）がインジェクタボディ５の上端面に１枚のプレート９と２枚のシム１０を挟み込んでナット１１により一体的に締結されている。
ピストン８は、自身の上端部に多面カット部８ａを有し、この多面カット部８ａの肩部（上端面）とプレート９との間にニードル４の最大リフト量（h1＋h2）が設定されている。
【００２９】
インジェクタボディ５には、燃料フィルタ１２を内蔵する燃料コネクタ１３が取り付けられ、この燃料コネクタ１３に図示しないコモンレールから高圧燃料が供給される。燃料コネクタ１３は、内部に形成された高圧通路１３ａがインジェクタボディ５の貫通孔７に連通して設けられ、燃料フィルタ１２で濾過された高圧燃料が高圧通路１３ａを通って貫通孔７に供給される。
貫通孔７の下端部には、第２スプリング１４を収容するスプリング室１５が形成され、このスプリング室１５が燃料通路の一部として利用されている。
【００３０】
電磁アクチュエータは、駆動回路（ＥＤＵ）を介して図示しない制御装置（ＥＣＵ）により通電制御されるコイル１６、ピストン８に連結されてピストン８と一体に可動するアーマチャ１７、このアーマチャ１７とエアギャップを介して軸方向に対向するコア１８、及びアーマチャ１７を図示下方へ付勢する第１スプリング１９等より構成され、コイル１６への通電によりアーマチャ１７を図示上方へ吸引してピストン８を駆動する。
なお、アーマチャ１７とコア１８との間のエアギャップは、ニードル４の最大リフト量（h1＋h2）より若干大きく設定されている。
【００３１】
続いて、本発明のノズル１について詳述する。
ノズルボディ３には、ニードル４を挿入するガイド孔２０と、燃料通路２１、及び噴孔（第１噴孔２３と第２噴孔２４）等が設けられている。
ガイド孔２０には、上端部と下端部とにそれぞれニードル４を摺動自在に支持する第１ガイド部２０ａと第２ガイド部２０ｂ（本発明の円筒孔）とが設けられ、その第２ガイド部２０ｂの下端側に円錐状のシート面２５が形成され、更にシート面２５の先端にサック室２６が設けられている。なお、第２ガイド部２０ｂは、第１ガイド部２０ａより内径が小さく形成されている。
【００３２】
燃料通路２１は、ガイド孔２０の途中に内径を拡大して設けられる燃料溜室２２と上記のスプリング室１５とを連通して（図２参照）、スプリング室１５から燃料溜室２２へ高圧燃料を導入する。
噴孔は、シート面２５に開口する第１噴孔２３と、第２ガイド部２０ｂの円筒内周面に開口する第２噴孔２４とを有し、それぞれ複数個ずつ周方向に等間隔あるいは機関燃焼室形状と吸入空気流れとの関係に応じて不等間隔に設けられている。
【００３３】
ニードル４は、自身の上部側と下部側に第１ガイド軸部２７と第２ガイド軸部２８が設けられ、第１ガイド軸部２７が第１ガイド部２０ａに摺動自在に支持され、第２ガイド軸部２８が第２ガイド部２０ｂに摺動自在に支持されている。また、ニードル４の下端部は、図３に示す様に、円錐角が異なる二段の円錐面によって構成され、円錐角が小さい上段側の円錐面と、円錐角が大きい下段側の円錐面との境界線（稜線）が、閉弁時にシート面２５に着座するシート部２９として設けられている。
【００３４】
このニードル４には、図３に示す様に、第２ガイド軸部２８の上部側と下部側とにそれぞれ第２ガイド軸部２８より外径の小さい上側小径部３０と下側小径部３１とが設けられ、更に上側小径部３０及び下側小径部３１より径方向に拡大する第２ガイド軸部２８の上端面から下端面まで貫通する貫通溝３２が形成されている。この貫通溝３２は、第２ガイド軸部２８の上流側から第２ガイド軸部２８の下流側（下側小径部３１の外周に形成される油溜まり３３）へ燃料を導くための燃料通路であり、例えば柱部３４を残して周方向に４箇所設けられ、それぞれ円弧状に開口している。また、第２ガイド軸部２８の下端部には、柱部３４が削除されて貫通溝３２が円環状に形成されており、且つ第２ガイド軸部２８の肉厚が薄く設けられている（この部分を薄肉部２８ａと呼ぶ）。
【００３５】
このニードル４は、第１噴孔２３をシート部２９が開閉し、第２噴孔２４を第２ガイド軸部２８が開閉する。つまり、第１噴孔２３は、閉弁時にシート部２９がシート面２５に着座する着座位置よりシート面２５の下流側に開口している。また、第２噴孔２４は、閉弁時に第２ガイド軸部２８の薄肉部２８ａによって閉塞される位置に開口している（図３参照）。なお、薄肉部２８ａの肉厚は、燃料噴射圧を受けて第２ガイド軸部２８の外径が径方向外側へ拡大し、第２ガイド軸部２８と第２ガイド部２０ｂとのクリアランスを塞ぐことができる適当な変形量が得られる様に設定されている。
【００３６】
上記のニードル４は、図２に示す様に、第１ガイド軸部２７より上方へ突出する棒状突起４ａを有し、この棒状突起４ａの上端部に設けられた球形部４ｂがピストン８の下端部に設けられた球凹部に回動自在に嵌合してピストン８に連結され、ピストン８と一体に上下動する。また、シート部２９がシート面２５に着座した状態で、自身の肩部（第１ガイド軸部２７の上端面）とスプリング室１５に配されたプレート３５との間にニードル４の第１リフト量（h1）が設定されている。
【００３７】
次に、本実施例の作用を説明する。
コモンレールからインジェクタ２に供給された燃料は、燃料コネクタ１３の燃料フィルタ１２で濾過された後、高圧通路１３ａを通って貫通孔７に導入され、貫通孔７からスプリング室１５を通ってノズル１へ供給される。
ノズル１の内部では、ノズルボディ３の燃料通路２１から燃料溜室２２を経てガイド孔２０（ニードル４の周囲に形成される環状の空間）を通り、更に第２ガイド軸部２８の貫通溝３２を通って油溜まり３３へ供給され、油溜まり３３からシート面２５上のシート部２９まで燃料が充填されている。
【００３８】
この時、ニードル４には、シート部２９の断面積分に燃料圧力が働き、その燃料圧力がニードル４をノズルボディ３のシート面２５に押接する力として作用する。この燃料圧力と電磁アクチュエータに内蔵される第１スプリング１９の設定荷重とがニードル４に加わることにより、ニードル４は下方に押し下げられて閉弁状態を維持している。
その後、コイル１６に第１の電流値が通電されると、コア１８とアーマチャ１７との間に磁力が発生し、上記のニードル４を閉弁方向に付勢している燃料圧力と第１スプリング１９の設定荷重とに打ち勝つ様な吸引力がアーマチャ１７に作用して、アーマチャ１７がピストン８及びニードル４と一体に上昇する。
【００３９】
ここで、第１の電流値では、上昇したニードル４の肩部がプレート３５に当接してから、更に第２スプリング１４の設定荷重に打ち勝ってアーマチャ１７を吸引するだけの磁力を発生しないため、ニードル４は第１リフト量（h1）だけ上昇して停止する。この結果、ニードル４のシート部２９がシート面２５から離座して第１噴孔２３を開くことにより、高圧燃料が第１噴孔２３から噴射される。この時、第２ガイド軸部２８の下端は、未だ第２噴孔２４を閉じている。従って、第１リフト時には、噴射率の低い噴射特性が得られる。この第１リフトは、ディーゼル機関の低中速、低中負荷時に使用され、燃料と空気との混合を微粒化した噴霧で可燃混合気を成層化した最適な状態を形成して、燃費、排気ガス、騒音を改善することができる。
【００４０】
次に、コイル１６に第２の電流値が通電されると、アーマチャ１７を吸引する力が第２スプリング１４の設定荷重に打ち勝つため、ニードル４が更に引き上げられ、ピストン８の肩部がプレート９に当接する最大リフト量（h1＋h2）まで上昇する。この時、第２ガイド軸部２８の下端が第２噴孔２４を開口するため、高圧燃料が第１噴孔２３と共に第２噴孔２４からも噴射され、高噴射率の噴射特性が得られる。これにより、噴霧の到達距離が拡大して、高拡散噴霧が形成されるため、高負荷運転での燃焼を改善できる。
【００４１】
その後、コイル１６への通電が停止されると、磁力が消滅してアーマチャ１７に対する吸引力が無くなるため、アーマチャ１７とピストン８及びニードル４の全体が、第１スプリング１９と第２スプリング１４との荷重を受けて下方へ押し下げられる。
ここで、ニードル４が第１リフト位置まで下降すると、第２スプリング１４の荷重が作用しなくなり、第１スプリング１９の荷重だけがアーマチャ１７を押し下げる方向に作用する。この第１スプリング１９の荷重を受けてニードル４のシート部２９がシート面２５に押接されて閉弁する。
なお、上記の実施例では、第１リフトから第２リフト（最大リフト）へと継続して駆動する例を説明したが、第１リフトだけの駆動、あるいは最初から第２リフトまで駆動する方法にも本発明のノズル１を適用できることは言うまでもない。
【００４２】
（第１実施例の効果）
本実施例のノズル１は、シート径より大きい内径を有する第２ガイド部２０ｂによってニードル４の第２ガイド軸部２８を支持している。つまり、ニードル４のシート部２９が着座するシート面２５上のシート位置より軸方向の上部側に第２ガイド部２０ｂを設けている。この場合、従来技術で説明したノズル（ニードルの先端軸部がサック室に挿入されている）と比較すると、第２ガイド部２０ｂをサック室２６より浅い位置（軸方向の上部側）に設けることができ、且つ第２ガイド部２０ｂの内径をサック室２６の内径より大きくできるので、第２ガイド部２０ｂの加工が容易であり、コストを低く抑えることが可能である。
【００４３】
なお、サック室２６は、単にシート面２５を加工する時の逃げとして、及び閉弁時にニードル４の先端部がノズルボディ３に干渉しないための逃がしとして機能するだけであり、従来のようにサック室２６を摺動部として使用する必要がないので、精密加工は不要である。
また、本実施例のニードル４は、第２ガイド軸部２８の内側に燃料通路としての貫通溝３２が設けられ、この貫通溝３２の下端部が円環状に設けられて、第２ガイド軸部２８の下端部に薄肉部２８ａが形成されている。この薄肉部２８ａが、貫通溝３２に充満する燃料の圧力で径方向外側に変形して第２ガイド部２０ｂとの隙間が小さくなることにより、第２ガイド部２０ｂに開口する第２噴孔２４をより確実に閉塞できるので、第２噴孔２４からの燃料洩れを防止できる。
【００４４】
なお、ニードル４がリフトする開弁時には、油溜まり３３の圧力が低下するので、薄肉部２８ａの変形量が小さくなり、第２ガイド部２０ｂに対する第２ガイド軸部２８の摺動が円滑に行われる。また、ニードル４が下降する閉弁時において、第１噴孔２３及び第２噴孔２４から噴射が行われている時は、貫通溝３２を流れる燃料の流速が速く、燃料圧力が低下しているため、第２ガイド軸部２８の摺動が円滑に行われ、閉弁動作に何ら問題は生じない。
【００４５】
（第２実施例）
図４はノズル先端部の拡大断面図である。
本実施例のノズル１は、第１実施例よりニードル４の第２ガイド軸部２８を小径にすると共に、貫通溝３２の代わりに第２ガイド軸部２８の内部を通ってサック室２６に通じる燃料通路３６を設けている。
ニードル４の第２ガイド軸部２８は、図４に示す様に、下側小径部３１より若干大きい程度の外径に設定され、第１実施例に示した貫通溝３２（図３参照）が廃止されている。
【００４６】
第２ガイド軸部２８には、半径方向に穿設された複数の横孔３６ａと、第２ガイド軸部２８の中心部を通って上端が横孔３６ａに連通し、下端がニードル４の下端面に開口する縦孔３６ｂとが設けられ、その横孔３６ａと縦孔３６ｂとで燃料通路３６が構成されている。なお、横孔３６ａは、閉弁状態（図４に示す状態）の時に、第２ガイド部２０ｂの上端より上部側に露出している部位に設けられることは言うまでもない。
【００４７】
この構成によれば、シート部２９に対しニードル４の下方から燃料が供給されるので、閉弁状態の時に燃料圧力が油溜まり３３に負荷されないため、閉弁時に第２噴孔２４からの燃料洩れを防止できる。
また、第２ガイド軸部２８の外径を小さくすることで、第２噴孔２４の位置を下げることができるので、ノズル１を機関燃焼室に突き出す長さを低減できる。更に、シート径を小さくしても開弁力が得られる効果もある。
また、シート部２９へ供給される燃料が、横孔３６ａ→縦孔３６ｂ→サック室２６→シート部２９へとノズル１の先端部を冷却しながら流れるので、ノズル１の被熱による強度低下を抑えることができると共に、燃料が予熱されて霧化を促進できる。
【００４８】
（第３実施例）
図５はノズル先端部の拡大断面図である。
本実施例のノズル１は、第２実施例の構成に対し、ノズルボディ３と別体に設けられたガイド部材３７に第２ガイド部３７ａを形成して、そのガイド部材３７をノズルボディ３のガイド孔２０に圧入している。
また、ノズルボディ３とガイド部材３７には、それぞれ位置決め部３ａ、３７ｂが設けられており、ガイド部材３７をガイド孔２０に圧入する際に両者の円周方向の位置を決めるために利用される。
【００４９】
ガイド部材３７には、第２ガイド部３７ａの他に、ノズルボディ３のシート面２５に当接して油密を保つ円錐面３７ｃと、第２噴孔２４に通じる連通孔３７ｄとが設けられている。また、連通孔３７ｄの入口側には、第２ガイド部３７ａの内周面に凹設される円環状の溝３７ｅを設け、この円環状の溝３７ｅを第２ガイド軸部２８によって開閉しても良い。更に、連通孔３７ｄの出口側には、第２噴孔２４と連絡する拡大部３７ｆを設けても良い。
【００５０】
本実施例の構成によれば、第２ガイド部３７ａをノズルボディ３の内部で加工する必要はなく、ノズルボディ３とは別体のガイド部材３７に設けることができるので、第２ガイド部３７ａの加工が容易であり、第２ガイド軸部２８を支持する第２ガイド部３７ａの円筒内周面を精度良く加工できる。
また、ガイド部材３７をノズルボディ３と別体にすることで、そのガイド部材３７に形成される第２ガイド部３７ａの内径をより小さく加工することができ、第２実施例と比較しても第２ガイド軸部２８の外径をより小さくできる。
【００５１】
更に、第２噴孔２４に通じる連通孔３７ｄを第２噴孔２４と異なる角度で設けることができるので、第２噴孔２４を第２実施例の場合より更にノズルボディ３の先端側に形成することが可能である。これにより、ノズル１の機関燃焼室に突き出す長さを短くできるので、熱負荷によるノズルボディ３の強度低下を低減できる。
また、本実施例では、第２ガイド部３７ａを有するガイド部材３７をノズルボディ３と別体に設けることにより、ノズルボディ３を新規に設計する必要がなく、従来品を転用して使うことが可能である。
【００５２】
（第４実施例）
図６はノズル先端部の拡大断面図である。
本実施例のノズル１は、第１実施例の構成に対して、ニードル４の第２ガイド軸部２８と第２ガイド部２０ｂとの摺動すき間に流入した燃料を回収するための燃料回収機構を設けた一例である。
その燃料回収機構は、図６に示す様に、ノズルボディ３に設けられる回収溝３８と回収通路３９とで構成される。
【００５３】
回収溝３８は、第２ガイド部２０ｂの内周面に開口する第２噴孔２４の開口部（入口）より上部側に設けられ、第２ガイド部２０ｂの内周面全周に渡って環状に凹設されている。この回収溝３８は、第２ガイド軸部２８の外周面に設けることも可能である。
回収通路３９は、回収溝３８から図示上方へ延びてノズルボディ３の上端面に開口し、インジェクタボディ５（図２参照）に設けられる洩れ通路（図示しない）に連通している。なお、洩れ通路は、図示しない戻り配管を介して燃料タンクに接続される。
【００５４】
この構成によれば、第２ガイド軸部２８の上部側から第２ガイド軸部２８と第２ガイド部２０ｂとの摺動すき間に流入した高圧燃料を回収溝３８で回収することができるので、閉弁時に第２噴孔２４からの洩れ燃料を低減できる。回収溝３８に回収された燃料は、回収溝３８→回収通路３９→洩れ通路→戻り配管を通って燃料タンクへ戻される。また、第２ガイド軸部２８は、第２ガイド部２０ｂとの摺動すき間に高圧燃料が流入することにより、第２ガイド部２０ｂに対して円滑に摺動が行われる。
【００５５】
（第５実施例）
図７はノズル先端部の拡大断面図である。
本実施例のノズル１は、第２実施例の構成に対して燃料回収機構を設けた一例である。
その燃料回収機構は、第４実施例と同様に、第２ガイド部２０ｂの内周面（または第２ガイド軸部２８の外周面）全周に凹設された環状の回収溝３８と、この回収溝３８に連通する回収通路３９とで構成される。
本実施例の構成においても第４実施例と同様の効果が得られる。
【００５６】
（第６実施例）
図８はノズル先端部の拡大断面図、図９はノズル１の全体断面図である。
本実施例のノズル１（図９参照）は、第３実施例の構成に対して燃料回収機構を設けた一例である。その燃料回収機構は、図８に示す様に、ガイド部材３７に設けられる回収溝３８と回収孔４０、及びノズルボディ３に設けられる回収通路３９とで構成される。
【００５７】
回収溝３８は、第２ガイド部３７ａの内周面全周に渡って環状に凹設され、且つ第２ガイド部３７ａの内周面に開口する連通孔３７ｄの開口部（入口）より上部側に設けられている。なお、この回収溝３８は、第２ガイド軸部２８の外周面に設けることも可能である。
回収孔４０は、回収溝３８に連通してガイド部材３７の外周面まで貫通して設けられ、ガイド孔２０の底部に形成される空間４１に開口している。
回収通路３９は、図９に示す様に、ノズルボディ３の内部（ガイド孔２０の側方）を上下方向に延びて設けられ、一端が前記空間４１を介して回収孔４０に連通し、他端がノズルボディ３の上端面に開口している。
【００５８】
この構成によれば、第２ガイド軸部２８の上部側から第２ガイド軸部２８と第２ガイド部３７ａとの摺動すき間に流入した高圧燃料を回収溝３８で回収することができるので、閉弁時に第２噴孔２４からの洩れ燃料を低減できる。回収溝３８に回収された燃料は、回収溝３８→回収孔４０→空間４１→回収通路３９→洩れ通路→戻り配管を通って燃料タンクへ戻される。また、第２ガイド軸部２８は、第２ガイド部３７ａとの摺動すき間に高圧燃料が流入することにより、第２ガイド部３７ａに対して円滑に摺動が行われる。
【００５９】
（第７実施例）
図１０はノズル１の全体断面図、図１１はノズル先端部の半断面図である。
本実施例のノズル１は、図１０に示す様に、噴孔（第１噴孔２３と第２噴孔２４）を開閉するニードル４が二重構造を有する場合の一例である。
ニードル４は、第２噴孔２４を開閉する筒状の外側ニードル部材（第２ニードル４２と呼ぶ）と、この第２ニードル４２の円筒中空部に摺動自在に嵌装されて第１噴孔２３を開閉する内側ニードル部材（第１ニードル４３と呼ぶ）とで構成される。
【００６０】
第２ニードル４２は、ノズルボディ３のガイド孔２０に摺動自在に嵌装されて、自身の上端部が燃料溜室２２にまで達する長さを有し、その燃料溜室２２の燃料圧力を受けて第２噴孔２４を閉弁している。この第２ニードル４２は、自身の下端面が円錐角の異なる二つの円錐面４２ａ、４２ｂによって構成され、円錐角が小さい上側の円錐面４２ａと円錐角が大きい下側の円錐面４２ｂとの境界線（稜線）が、第２噴孔２４の閉弁時にノズルボディ３のシート面２５に着座するシート部（第２シート部４２ｃと呼ぶ）として設けられている（図１１参照）。
【００６１】
第１ニードル４３は、第１実施例で説明した第１ガイド軸部２７と一体に設けられ、自身の下端部に第１噴孔２３を開閉するシート部（第１シート部４３ａと呼ぶ）が設けられている。この第１シート部４３ａは、第２ニードル４２と同様に、円錐角の異なる二つの円錐面が交わる境界線（稜線）に設けられている。
また、第１ニードル４３には、燃料溜室２２からシート面２５上へ高圧燃料を導く燃料通路が設けられている。その燃料通路は、第１ニードル４３の中径部４３ｂに穿設された横孔４３ｃと、第１ニードル４３の中心部を軸方向に延びて一端が横孔４３ｃに接続され、他端が第１ニードル４３の下端面に開口する縦孔４３ｄ（図１１参照）とで構成されている。
【００６２】
更に、本実施例のノズル１は、燃料溜室２２からガイド孔２０と第２ニードル４２との摺動すき間、及び第２ニードル４２と第１ニードル４３との摺動すき間に流入した燃料を回収するための燃料回収機構を設けている。
この燃料回収機構は、図１０に示す様に、第２ニードル４２に設けられた回収溝３８と回収孔４４、第１ニードル４３に設けられた回収溝４５（本発明の環状溝）、及びノズルボディ３に設けられた回収通路３９によって構成される。
【００６３】
第２ニードル４２の回収溝３８は、第２ニードル４２の比較的上部側の位置に設けられ、第２ニードル４２の外周面全周に渡って環状に凹設されている。
回収孔４４は、第２ニードル４２を肉厚方向（半径方向）に貫通して、一端が回収溝３８に連通し、他端が第２ニードル４２の内周面に開口している。
第１ニードル４３の回収溝４５は、第１ニードル４３が第１噴孔２３を開弁する一段目のリフト時に回収孔４４と連通する位置に設けられ、第１ニードル４３の外周面全周に渡って環状に凹設されている。
【００６４】
回収通路３９は、一端がガイド孔２０の内周面に開口して第２ニードル４２の回収溝３８と連通し、他端がノズルボディ３の上端面に開口して図示しない洩れ通路に連通している。但し、この回収通路３９は、第２ニードル４２が第２噴孔２４を閉弁している時（第２シート部４２ｃがシート面２５に着座している状態）のみ回収溝３８と連通し、第２ニードル４２がリフトして第２噴孔２４を開弁した時には、回収溝３８との連通が遮断される。
なお、洩れ通路は、第４実施例の場合と同様にインジェクタボディ５に形成され、図示しない戻り配管を介して燃料タンクに接続されている。
【００６５】
この燃料回収機構によれば、燃料溜室２２からガイド孔２０と第２ニードル４２との摺動すき間に流入した高圧燃料は、第２ニードル４２の回収溝３８に回収され、回収溝３８から回収通路３９→洩れ通路→戻り配管を通って燃料タンクへ戻される。
また、燃料溜室２２から第２ニードル４２と第１ニードル４３との摺動すき間に流入した高圧燃料は、第１ニードル４３の回収溝４５に回収された後、第１ニードル４３の第１リフト時に回収溝４５が回収孔４４と連通することにより、回収溝４５から回収孔４４→回収溝３８→回収通路３９→洩れ通路→戻り配管を通って燃料タンクへ戻される。
【００６６】
上記の二重構造を有するニードル４は、第１ニードル４３の中径部４３ｂに圧入されたピン４６と、第２ニードル４２の上端部に形成されたリフト規定孔４７との協働により、第１ニードル４３が先にリフトして第１噴孔２３を開いた後、第２ニードル４２が第１ニードル４３と共にリフトして第２噴孔２４を開く様に構成されている。
【００６７】
なお、ピン４６とリフト規定孔４７との関係は、第１ニードル４３と第２ニードル４２とが共に閉弁している時に、第１ニードル４３が確実に閉弁できる様に、ピン４６とリフト規定孔４７の下端面との間に若干の隙間が設定されている。また、第１リフト（一段目のリフト）時には、第２ニードル４２が確実に閉弁できる様に、ピン４６とリフト規定孔４７の上端面との間に若干の隙間が設定されている。
【００６８】
次に、本実施例の作動を説明する。
ニードル４のリフト制御は、第１実施例と同様に、電磁アクチュエータのコイル１６（図２参照）に通電される電流値を切り換えて行われる。即ち、第１リフト時には、コイル１６に第１の電流値が通電されることにより、第１ニードル４３が第１リフト量（第１実施例参照）だけ上昇して停止する。この時、第１ニードル４３の中径部４３ｂに圧入されているピン４６は、第２ニードル４２に形成されているリフト規定孔４７の上端面に当たる手前まで移動する。これにより、第１シート部４３ａがシート面２５から離れて第１噴孔２３のみ開弁し、第１噴孔２３から燃料が噴射される。
【００６９】
第２リフト（二段目のリフト）時には、コイル１６に第２の電流値が通電されることにより、第１ニードル４３が最大リフト量（第１実施例参照）まで上昇する。この時、第１ニードル４３の中径部４３ｂに圧入されているピン４６が第２ニードル４２に形成されているリフト規定孔４７の上端面に当接して第２ニードル４２を押し上げることにより、第２ニードル４２が第１ニードル４３と共にリフトする。この結果、第２シート部４２ｃがシート面２５から離れて第２噴孔２４が開弁し、第１噴孔２３と共に第２噴孔２４からも燃料が噴射される。
【００７０】
その後、コイル１６への通電が停止されると、第１ニードル４３が第１スプリング１９と第２スプリング１４（図２参照）の荷重を受けて閉弁方向（図１０の下方）へ押し下げられる。ここで、第１ニードル４３が閉弁方向へ移動する際に、ピン４６がリフト規定孔４７の下端面を押圧することにより、第２ニードル４２が第１ニードル４３と共に下方へ押し下げられる。これにより、先ず第１ニードル４３の第１シート部４３ａがシート面２５に着座して第１噴孔２３を閉弁するため、第２ニードル４２の円錐面４２ａ、４２ｂの下側への燃料供給が絶たれる。この後、第２ニードル４２が燃料溜室２２の燃料圧力を受けて下方に押し下げられることにより、円錐面下部の燃料が第２噴孔２４より高圧で噴射され、第２シート部４２ｃがシート面２５に着座して第２噴孔２４を閉弁する。
【００７１】
（第７実施例の効果）
本実施例のノズル１は、第１噴孔２３を開閉する第１ニードル４３が第２噴孔２４を開閉する第２ニードル４２に保持され、その第２ニードル４２がノズルボディ３のガイド孔２０に摺動自在に嵌装されている。この構成では、第１噴孔２３と第２噴孔２４の入口を共にノズルボディ３のシート面２５に開口することができるので、サック室２６に噴孔を設ける必要がなく、サック室２６の精密加工が不要である。
【００７２】
また、第２ニードル４２を摺動保持するガイド孔２０の内径は、必然的にシート径（第２シート部４２ｃがシート面２５に着座する第２シート径）より大きいため、ガイド孔２０の加工も容易である。
更に、第２ニードル４２の開閉を、第１ニードル４３の動きと燃料溜室２２の燃料圧力によって行うことができるので、バネ等の不要な構成を追加しなくても二段階の噴孔開閉制御を実施できる。
【００７３】
また、本実施例のノズル１では、第１噴孔２３と第２噴孔２４とを別々のニードル部材（第１ニードル４３と第２ニードル４２）によって開閉するので、第２噴孔２４の閉弁時に、燃料溜室２２から第１ニードル４３と第２ニードル４２との摺動すき間に流入した燃料が第２噴孔２４へ洩れ出ることがない。
【００７４】
更に、第２ニードル４２は、自身の上端部が燃料溜室２２にまで達する長さを有しているので、回収溝３８を第２ニードル４２の比較的上部に設けることができ、それに伴って第１ニードル４３の回収溝４５も第１ニードル４３の上部に設けることができる。その結果、燃料溜室２２から第１ニードル４３と第２ニードル４２との摺動すき間、及びガイド孔２０と第２ニードル４２との摺動すき間に流入した燃料が、第１噴孔２３及び第２噴孔２４へ洩れ出す量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射ノズルの全体断面図である。
【図２】インジェクタの全体断面図である。
【図３】ノズル先端部の拡大断面図である（第１実施例）。
【図４】ノズル先端部の拡大断面図である（第２実施例）。
【図５】ノズル先端部の拡大断面図である（第３実施例）。
【図６】ノズル先端部の拡大断面図である（第４実施例）。
【図７】ノズル先端部の拡大断面図である（第５実施例）。
【図８】ノズル先端部の拡大断面図である（第６実施例）。
【図９】燃料噴射ノズルの全体断面図である（第６実施例）。
【図１０】燃料噴射ノズルの全体断面図である（第７実施例）。
【図１１】ノズル先端部の半断面図である（第７実施例）。
【符号の説明】
１ 燃料噴射ノズル
３ ノズルボディ
３ａ ノズルボディの位置決め部
４ ニードル
２０ ガイド孔
２０ｂ 第２ガイド部（円筒孔）
２３ 第１噴孔（第１の噴孔）
２４ 第２噴孔（第２の噴孔）
２５ シート面
２８ 第２ガイド軸部（ガイド軸部）
２９ シート部
３０ 上側小径部
３１ 下側小径部
３２ 貫通溝（燃料通路）
３６ 燃料通路
３６ａ 横孔（燃料通路）
３６ｂ 縦孔（燃料通路）
３７ ガイド部材
３７ａ 第２ガイド部（円筒孔）
３７ｂ ガイド部材の位置決め部
３７ｄ 連通孔
３８ 回収溝
３９ 回収通路
４０ 回収孔（回収通路）
４２ 第２ニードル（外側ニードル部材）
４２ｃ 第２シート部（外側シート部）
４３ 第１ニードル（内側ニードル部材）
４３ａ 第１シート部（内側シート部）
４４ 回収孔（貫通孔）
４５ 回収溝（環状溝）
４６ ピン（リフト力伝達手段）
４７ リフト規定孔（リフト力伝達手段）

Claims (8)

1. 軸方向に穿設されたガイド孔を有し、そのガイド孔に通じる第１の噴孔と第２の噴孔とが軸方向の異なる位置に設けられると共に、前記ガイド孔の下端部に円錐状のシート面が形成され、そのシート面に前記第１の噴孔が開口するノズルボディと、
   前記ガイド孔に挿入され、自身の下端部に設けられたシート部が前記シート面に着座して前記第１の噴孔を閉じ、前記シート部が前記シート面から離れて前記ガイド孔を段階的にリフトすることにより、前記第１の噴孔と第２の噴孔とを順次開くニードルとを備え、
   前記ノズルボディの内部には、前記ニードルのシート部が前記シート面に着座した時のシート位置より上部側に、前記シート部の外径より大きい内径を有する円筒孔が設けられ、且つ前記円筒孔の内周面に前記第２の噴孔が開口して設けられ、
   前記ニードルは、前記円筒孔に摺動自在に嵌合するガイド軸部を有し、一段目のリフトで前記シート部が前記シート面から離れて前記第１の噴孔を開いた後、二段目のリフトで前記ガイド軸部が前記第２の噴孔を開く燃料噴射ノズルであって、
   前記ガイド孔に環状体のガイド部材が圧入されて前記ガイド部材を前記ノズルボディに位置決めし、このガイド部材が前記円筒孔を形成し、且つ前記ガイド部材には、前記第２の噴孔の一部を形成するように前記第２の噴孔と通じる連通孔が設けられ、この連通孔が前記ガイド部材の内周面（前記円筒孔の内周面）に開口していることを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記連通孔は、前記第２の噴孔と異なる角度で設けられて、前記第２の噴孔に通じていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
3. 請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ガイド軸部の外周面または前記円筒孔の内周面には、その内周面に開口する前記第２の噴孔の開口部より上部側に、前記ガイド軸部と前記円筒孔との摺動すき間に流入した高圧燃料を回収するための回収溝が凹設され、
   前記ノズルボディには、前記回収溝に回収された燃料を低圧側へ戻すための回収通路が設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
4. 請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ガイド軸部の外周面または前記ガイド部材の内周面（前記円筒孔の内周面）には、その内周面に開口する前記連通孔の開口部より上部側に、前記ガイド軸部と前記円筒孔との摺動すき間に流入した高圧燃料を回収するための回収溝が凹設され、
   前記ガイド部材と前記ノズルボディには、前記回収溝に回収された燃料を低圧側へ戻すための回収通路が設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
5. 請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ノズルボディと前記ガイド部材には、円周方向に互いの位置決めを行う位置決め部が設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
6. 請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ニードルは、前記ガイド軸部の上部側から前記シート面上へ高圧燃料を導く燃料通路を有していることを特徴とする燃料噴射ノズル。
7. 軸方向に穿設されたガイド孔を有し、そのガイド孔に通じる第１の噴孔と第２の噴孔とが軸方向の異なる位置に設けられると共に、前記ガイド孔の下端部に円錐状のシート面が形成され、そのシート面に前記第１の噴孔が開口するノズルボディと、
   前記ガイド孔に挿入され、自身の下端部に設けられたシート部が前記シート面に着座し て前記第１の噴孔を閉じ、前記シート部が前記シート面から離れて前記ガイド孔を段階的にリフトすることにより、前記第１の噴孔と第２の噴孔とを順次開くニードルとを備え、
   前記ノズルボディの内部には、前記ニードルのシート部が前記シート面に着座した時のシート位置より上部側に、前記シート部の外径より大きい内径を有する円筒孔が設けられ、且つ前記円筒孔の内周面に前記第２の噴孔が開口して設けられ、
   前記ニードルは、前記円筒孔に摺動自在に嵌合するガイド軸部を有し、一段目のリフトで前記シート部が前記シート面から離れて前記第１の噴孔を開いた後、二段目のリフトで前記ガイド軸部が前記第２の噴孔を開く燃料噴射ノズルであって、
   前記ニードルは、前記ガイド軸部の上部側と下部側とにそれぞれ前記ガイド軸部より外径の小さい上側小径部と下側小径部とが設けられると共に、前記上側小径部及び下側小径部より径方向に拡大する前記ガイド軸部の上端面から下端面まで貫通する貫通溝が形成され、この貫通溝が前記ガイド軸部の上部側から前記シート面上へ高圧燃料を導く燃料通路として設けられ、
   前記貫通溝の下端部には、前記貫通溝が円環状に形成されて前記ガイド軸部の肉厚が薄く設けられ、かつ、第２の噴孔が閉塞される位置に設けられる薄肉部を備えることを特徴とする燃料噴射ノズル。
8. 請求項７に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ニードルは、前記円筒孔の上端より上部側に位置する前記ガイド軸部の上部に半径方向に穿設した横孔と、前記ガイド軸部の中心部を通って上端が前記横孔に接続され、下端が前記ニードルの下端面に開口する縦孔とを有し、前記横孔と縦孔とによって前記燃料通路が形成されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。

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