JP4187709B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の燃料噴射ノズルに関する。

従来、例えば、図２８に示す様に、円筒状のアウタニードル１００と、そのアウタニードル１００の内側に挿入されたインナニードル１１０とを有する２ニードル式の燃料噴射ノズルが提案されている（特許文献１参照）。この燃料噴射ノズルは、図２８に示す全閉状態から、アウタニードル１００が先にリフトして第１噴孔１２０より燃料を噴射し、その後、インナニードル１１０がリフトして第２噴孔１３０からも燃料を噴射することで、二段噴射を実現できる。
しかし、上記の燃料噴射ノズルは、摺動部であるアウタニードル１００とインナニードル１１０との隙間に潤滑用の燃料が供給されるため、図２８に示される全閉状態であっても、図中矢印Ａに示す経路を通って第１噴孔１２０より燃料がリークする恐れがあった。

上記の燃料リークを解決する従来技術として、図２９に示す燃料噴射ノズルが知られている（特許文献２参照）。この燃料噴射ノズルは、図２８に示した燃料噴射ノズルと同様、アウタニードル２００の内側にインナニードル２１０が挿入された２ニードル式であるが、アウタニードル２００より先にインナニードル２１０がリフトして、第１噴孔２２０より燃料を噴射し、その後、アウタニードル２００がリフトして第２噴孔２３０より燃料を噴射する。また、アウタニードル２００には、２か所のシート部（第１シート部２０１と第２シート部２０２）が設けられており、その２か所のシート部２０１、２０２がノズルボディ２４０のシート面２５０に着座して第２噴孔２３０の上流側と下流側とをそれぞれシールすることで、第２噴孔２３０からの燃料リークを防止する構成である。
国際公開第０３／００６８１６号パンフレット 国際公開第０３／０４０５４３号パンフレット

ところが、特許文献２に示される従来技術では、２か所のシート部２０１、２０２を略均等な力でシート面２５０に押し付ける必要があるため、高精度な加工が必要となる。また、第１シート部２０１側に弾力を持たせたバネ構造を採用しているため、複雑な加工が要求されると共に、耐久性の点でも問題が生じる。
また、インナニードル２１０は、先端部外周に設けられたシート部２１１がシート面２５０に着座して第１噴孔２２０の上流側をシールすると共に、シート部２１１より図示上側に外径がテーパ状に拡大する段差部２１２が設けられ、この段差部２１２が第１シート部２０１の裏側を押圧して、第１シート部２０１をシート面２５０に押し付けることでシート力を確保している。この構成では、インナニードル２１０による押圧力がシート部２１１側と第１シート部２０１側とに二分されるため、シート部２１１のシート力が低下して、第１噴孔２２０より燃料洩れが生じる可能性がある。

さらに、図２９に示される燃料噴射ノズルでは、アウタニードル２００の外側と内側とを連通する連通孔２６０が設けられており、この連通孔２６０を通ってアウタニードル２００の外側から内側へ高圧燃料が流れ込むため、インナニードル２１０に常時高圧の燃料圧力が作用している。この燃料圧力は、インナニードル２１０のテーパ面２１３に作用して、インナニードル２１０を図示上方へ付勢しているため、インナニードル２１０による安定したシート力が得られ難くなる。その結果、第１噴孔２２０の噴射特性にバラツキが生じ、排ガスへの悪影響が懸念される。

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、アウタニードルがインナニードルより先にリフトして第１噴孔を開き、その後、インナニードルがリフトして第２噴孔を開く２ニードル式の燃料噴射ノズルにおいて、ニードル閉弁時に第１噴孔の上流側と下流側とを確実にシールすることで、第１噴孔からの燃料リークを防止できる構成を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の燃料噴射ノズルは、燃料の流れ方向上流側に第１噴孔、下流側に第２噴孔を有すると共に、第１噴孔の上流側に第１のシート面が形成され、第１噴孔と第２噴孔との間に第２のシート面が形成されたノズルボディと、閉弁時に第１のシート面に着座する中空状のアウタニードルと、このアウタニードルの内側に挿入されて、閉弁時に第２のシート面に着座するインナニードルと、アウタニードルの下端部と第２のシート面との間に配設された円環状の弾性体とを備えている。この弾性体は、アウタニードルとインナニードルとに係合して保持され、アウタニードルの閉弁時に、アウタニードルと第２のシート面との間に押圧されて、アウタニードルと第２のシート面とにそれぞれ全周に渡って密接することで、アウタニードルとインナニードルとの間に設けられる摺動隙間と第１噴孔との間を遮断することを特徴とする。

上記の構成によれば、アウタニードルの閉弁時、つまり、アウタニードルが第１のシート面に着座している時は、アウタニードルとインナニードルとの間に設けられる摺動隙間と第１噴孔との間が弾性体によって遮断されるので、摺動隙間を通って第１噴孔より燃料がリークすることを防止できる。
また、本発明では、アウタニードルに複雑な加工を行う必要がなく、円環状の弾性体を用いるだけの簡易な構成によって燃料リークを防止できるため、公知技術（特許文献２）と比較して安価であり、且つ耐久性にも優れた燃料噴射ノズルを提供できる。
さらに、弾性体をアウタニードルあるいはインナニードル等に固定する場合は、ニードルの軸芯と弾性体の中心とを精度良く一致させる必要がある。つまり、ニードルの軸芯に対し弾性体の中心がずれた状態で固定されると、アウタニードルの閉弁時に弾性体と第２のシート面との間に隙間が生じて、燃料リークを防止できなくなる恐れがある。
これに対し、本発明では、ニードルの軸芯に対し弾性体の中心がずれた状態で固定されることがないので、アウタニードルの閉弁時に弾性体と第２のシート面との間に隙間が生じることはなく、確実に燃料リークを防止できる。

（請求項２の発明）
本発明の燃料噴射ノズルは、燃料の流れ方向上流側に第１噴孔、下流側に第２噴孔を有すると共に、第１噴孔の上流側に第１のシート面が形成され、第１噴孔と第２噴孔との間に第２のシート面が形成されたノズルボディと、閉弁時に第１のシート面に着座する中空状のアウタニードルと、このアウタニードルの内側に挿入されて、閉弁時に第２のシート面に着座するインナニードルと、アウタニードルの下端部と第２のシート面との間に配設された円環状の皿バネとを備えている。この皿バネは、アウタニードルとインナニードルとに係合して保持され、アウタニードルの閉弁時に、アウタニードルと第２のシート面との間に押圧されて、アウタニードルと第２のシート面とにそれぞれ全周に渡って密接することで、アウタニードルとインナニードルとの間に設けられる摺動隙間と第１噴孔との間を遮断することを特徴とする。

上記の構成によれば、アウタニードルの閉弁時、つまり、アウタニードルが第１のシート面に着座している時は、アウタニードルとインナニードルとの間に設けられる摺動隙間と第１噴孔との間が皿バネによって遮断されるので、摺動隙間を通って第１噴孔より燃料がリークすることを防止できる。
また、本発明では、アウタニードルに複雑な加工を行う必要がなく、既存の皿バネを用いるだけの簡易な構成によって燃料リークを防止できるため、公知技術（特許文献２）と比較して安価であり、且つ耐久性にも優れた燃料噴射ノズルを提供できる。
さらに、皿バネをアウタニードルあるいはインナニードル等に固定する場合は、ニードルの軸芯と皿バネの中心とを精度良く一致させる必要がある。つまり、ニードルの軸芯に対し皿バネの中心がずれた状態で固定されると、アウタニードルの閉弁時に皿バネと第２のシート面との間に隙間が生じて、燃料リークを防止できなくなる恐れがある。
これに対し、本発明では、ニードルの軸芯に対し皿バネの中心がずれた状態で固定されることがないので、アウタニードルの閉弁時に皿バネと第２のシート面との間に隙間が生じることはなく、確実に燃料リークを防止できる。

（請求項３の発明）
本発明の燃料噴射ノズルは、燃料の流れ方向上流側に第１噴孔、下流側に第２噴孔を有すると共に、第１噴孔の上流側に第１のシート面が形成され、第１噴孔と第２噴孔との間に第２のシート面が形成されたノズルボディと、閉弁時に第１のシート面に着座して第１噴孔の上流側をシールする第１外側シート部、および第２のシート面に着座して第１噴孔の下流側をシールする第１内側シート部を有する中空状のアウタニードルと、このアウタニードルの内側に同軸に挿入され、閉弁時に第２のシート面に着座して第２噴孔の上流側をシールする第２シート部を有するインナニードルとを備え、開弁行程では、アウタニードルが先にリフトして第１噴孔より燃料を噴射し、続いて、インナニードルがリフトして第２噴孔より燃料を噴射する。

ノズルボディには、第１噴孔より上流側に弾性変形可能な凸部が設けられて、この凸部に第１のシート面が形成され、アウタニードルの閉弁行程の際に、第１外側シート部が第１のシート面に着座した時点で第１内側シート部と第２のシート面との間に所定の隙間が生じ、更にアウタニードルが下降するのに伴い、凸部が撓むことで、第１内側シート部が第２のシート面に着座することを特徴とする。
上記の構成によれば、アウタニードルの閉弁時に第１内側シート部が第２のシート面に着座して第１噴孔の下流側をシールするので、アウタニードルとインナニードルとの間の摺動隙間を通って第１噴孔より燃料がリークすることを防止できる。

また、アウタニードルの第１外側シート部が第１のシート面に着座した後、更にアウタニードルが下降するのに伴って、ノズルボディに設けられた凸部に撓みが発生する。この撓みによる弾性力によって、第１のシート面に対する第１外側シート部のシート力が向上する。
さらに、本発明の燃料噴射ノズルは、アウタニードルがインナニードルより先にリフトするため、特許文献２に示される従来技術の様に、アウタニードルの外側と内側とを連通する連通孔を設ける必要がない。このため、アウタニードルの閉弁時に、アウタニードルの外側から内側へ高圧燃料が流れ込むことはなく、インナニードルに常時高圧の燃料圧力が作用することもない。これにより、インナニードルの閉弁時に第２シート部で安定したシート力が得られる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載した燃料噴射ノズルにおいて、アウタニードルの閉弁行程の際に、第１外側シート部が第１のシート面に着座した後、第１外側シート部によってシールされる内側と外側との圧力差に応じた油圧力が、第１のシート面を第１外側シート部に押圧するモーメント力として凸部に作用することを特徴とする。
これにより、凸部の撓みによる弾性力と、前記モーメント力とで、第１のシート面に対する第１外側シート部のシート力が向上する。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である。
本実施例の燃料噴射ノズルは、例えば、ディーゼル機関用のインジェクタに用いられるもので、ノズルボディ１とニードル２、３及び皿バネ４とで構成される。
ノズルボディ１には、軸方向（図１の上下方向）に延びる縦穴５が形成され、この縦穴５の下端部が円錐状に凹設されてテーパ面を形成している。また、ノズルボディ１の下端部には、ノズルボディ１の壁部を貫通して縦穴５に通じる第１噴孔６と第２噴孔７とが形成されている。第１噴孔６と第２噴孔７は、図１に示す様に、それぞれ縦穴５のテーパ面に穿設されると共に、第１噴孔６の方が第２噴孔７よりテーパ面の上流側に形成されている。

ニードル２、３は、縦穴５の内部に挿入される円筒状のアウタニードル２と、そのアウタニードル２の内側に摺動可能に挿入されるインナニードル３とで構成される。
アウタニードル２は、第１噴孔６からの噴射開始及び噴射終了に係わり、縦穴５の内部を上下動可能に設けられている。アウタニードル２の下端部には、第１噴孔６より上流側のテーパ面（以下、第１のシート面８と呼ぶ）に対向するシート部２ａが全周に設けられ、このシート部２ａが第１のシート面８に着座することで、燃料通路９と第１噴孔６との間が遮断される。なお、燃料通路９は、縦穴５の内部でアウタニードル２の周囲に確保される環状の隙間を利用して形成されている。

インナニードル３は、第２噴孔７からの噴射開始及び噴射終了に係わり、アウタニードル２の内側を上下動可能に設けられている。インナニードル３の下端部には、第１噴孔６と第２噴孔７との間のテーパ面（以下、第２のシート面１０と呼ぶ）に対向するシート部３ａが全周に設けられ、このシート部３ａが第２のシート面１０に着座することで、燃料通路９と第２噴孔７との間が遮断される。このインナニードル３とアウタニードル２との間には、両者の摺動隙間として所定のクリアランスＣ（図１参照）が確保され、潤滑のための燃料が供給されている。

皿バネ４は、図２に示す様に、小径開口部４ａと大径開口部４ｂとを有する環状のテーパ部材（規格品を使用することも可能）であり、アウタニードル２の下端面と第２のシート面１０との間に配設されている（図１参照）。この皿バネ４は、例えば、アウタニードル２の下端面に小径開口部４ａ側が全周に渡って固定され、アウタニードル２の閉弁時（シート部２ａが第１のシート面８に着座している時）に、アウタニードル２の下端面と第２のシート面１０との間に押圧された状態で保持されている。この時、皿バネ４は、大径開口部４ｂの周縁が第２のシート面１０に密接することで、前記クリアランスＣと第１噴孔６との間を液密に遮断している。なお、皿バネ４は、例えば、図３に示す様に、小径開口部４ａ（または大径開口部４ｂ）側に、位置決め用あるいは取付け用としての突起部４ｃを設けても良い。

上記の燃料噴射ノズルは、アウタニードル２がインナニードル３より先にリフトし、その後、インナニードル３がリフトする様に構成されている。従って、アウタニードル２が先にリフトすると、アウタニードル２のシート部２ａが第１のシート面８から離れることで、燃料通路９と第１噴孔６とが連通して、第１噴孔６からのみ噴射が行われる。このとき、インナニードル３は、未だリフトしていない、つまり、シート部３ａが第２のシート面１０に着座しているので、第２噴孔７から噴射が行われることはない。

その後、アウタニードル２が所定のリフト量までリフトすると、アウタニードル２に続いてインナニードル３がリフトすることにより、第２噴孔７からも噴射が行われる。なお、皿バネ４は、アウタニードル２が所定のリフト量までリフトした時点で、既に大径開口部４ｂの周縁が第２のシート面１０から離れており、インナニードル３がリフトした時に、燃料通路９と第２噴孔７との間を遮断することはない。

（実施例１の効果）
実施例１に記載した燃料噴射ノズルは、アウタニードル２の閉弁時、つまり、アウタニードル２のシート部２ａが第１のシート面８に着座している時に、アウタニードル２の下端面と第２のシート面１０との間に皿バネ４が押圧された状態で保持されている。この時、皿バネ４は、大径開口部４ｂの周縁が第２のシート面１０に密接することにより、アウタニードル２とインナニードル３との間に確保されるクリアランスＣと第１噴孔６との間を液密に遮断できる。この結果、前記クリアランスＣから抜け出た燃料が皿バネ４の外側へ流れ出ることはなく、従って、第１噴孔６からの燃料リークを防止できる。

また、実施例１の燃料噴射ノズルでは、アウタニードル２に複雑な加工を行う必要がなく、皿バネ４を用いるだけの簡易な構成によって燃料リークを防止できるため、公知技術（特許文献２）と比較して安価であり、且つ耐久性にも優れた燃料噴射ノズルを提供できる。
さらに、皿バネ４をアウタニードル２の下端面に固定しているので、繰り返しの使用に伴って皿バネ４の位置がずれることもなく、閉弁時の燃料リークを確実に防止できる。
なお、アウタニードル２に対する皿バネ４の固定方法としては、接着や溶接等を採用できる。

（変形例）
実施例１では、皿バネ４をアウタニードル２の下端面に固定する一例を記載したが、アウタニードル２以外に、例えば、インナニードル３またはノズルボディ１に固定することもできる。あるいは、皿バネ４を固定することなく、アウタニードル２とインナニードル３との間に保持させることもできる。これらの具体例を図４〜図１１に示す。
図４及び図５に示す様に、第２のシート面１０に凹設された位置決め溝１１に皿バネ４を保持することもできる。

あるいは、図６及び図７に示す様に、皿バネ４の位置を面で保持することもできる。
さらには、図８に示す様に、皿バネ４の小径開口部４ａの内側に凸片部４ｄを複数か所設けて、図９に示す様に、前記凸片部４ｄをインナニードル３の外周面に凹設した環状溝３ｂに保持させることもできる。
また、実施例１に記載した例に対し、例えば、図１０及び図１１に示す様に、皿バネ４の向きを上下反転して使用することもできる。

図１２は燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である。
この実施例２に示す燃料噴射ノズルは、アウタニードル２の下端面と第１のシート面８との間に皿バネ４を配設したことを特徴とする。
この場合、アウタニードル２は、皿バネ４より径方向内側にシート部２ａを有し、閉弁時にシート部２ａが第２のシート面１０に着座する様に設けられている。これにより、アウタニードル２とインナニードル３との間に確保されるクリアランスＣから抜け出た燃料がシート部２ａの外側へ流れ出ることはなく、従って、第１噴孔６からの燃料リークを防止できる。

一方、皿バネ４は、例えば、アウタニードル２の下端面に小径開口部４ａ側が全周に渡って固定され、アウタニードル２の閉弁時に、アウタニードル２の下端面と第１のシート面８との間に押圧された状態で保持される。この時、皿バネ４は、大径開口部４ｂの周縁が第１のシート面８に密接することで、燃料通路９と第１噴孔６との間を液密に遮断している。その結果、第１噴孔６から燃料が噴射されることはなく、閉弁状態を維持できる。 なお、図１３に示す様に、皿バネ４の向きを上下反転して使用することもできる。あるいは、図１４に示す様に、第１のシート面８と縦穴５の内周面とで形成される角部に皿バネ４の大径開口部４ｂを位置決めして保持することもできる。

図１５は燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である。
この実施例３では、いわゆる入れ子式シングルニードルと呼ばれる燃料噴射ノズルの一例を示す。
入れ子式シングルニードルは、図１５に示す様に、ニードル１２の先端部に中空穴が形成され、この中空穴に入れ子式の弁体１３が挿入されて、スプリング１４により閉弁方向（図１５の下方向）へ付勢されている。

上記の構成では、ニードル１２と弁体１３との関係が、実施例１に記載したアウタニードル２とインナニードル３との関係に相当するため、実施例１の場合と同様に、皿バネ４を用いることで、閉弁時の燃料リークを防止できる。つまり、ニードル１２の閉弁時には、ニードル１２の下端面と第２のシート面１０との間に皿バネ４が押圧されて、大径開口部４ｂの周縁が第２のシート面１０に密接することで、ニードル１２と弁体１３との間に形成されるクリアランスＣと第１噴孔６との間を液密に遮断できる。この結果、前記クリアランスＣから抜け出た燃料が皿バネ４の外側へ流れ出ることはなく、第１噴孔６からの燃料リークを防止できる。
なお、この実施例３において、皿バネ４の使用例は、図１５に示す一例以外にも、上記の図４〜図１１に示した何れかの構成を採用できる。

図１６は燃料噴射弁の構成を模式的に示す断面図である。
この実施例４に示す燃料噴射弁は、本発明の請求項７および８に係る燃料噴射ノズル２０と、この燃料噴射ノズル２０の背圧を制御する制御弁２１とを備えている。
なお、実施例１と同一名称の部品は、同一の番号を付して説明する。
燃料噴射ノズル２０は、第１噴孔６と第２噴孔７とを有するノズルボディ１と、第１噴孔６からの噴射開始および噴射終了に係わるアウタニードル２と、第２噴孔７からの噴射開始および噴射終了に係わるインナニードル３とを備える。

ノズルボディ１には、実施例１と同様に、軸方向（図１６の上下方向）に延びる縦穴５が形成され、この縦穴５の下端部が円錐状に凹設されてテーパ面を形成している。テーパ面には、燃料の流れ方向上流側に第１噴孔６、下流側に第２噴孔７がそれぞれ穿設されている。以下、第１噴孔６より上流側のテーパ面を第１のシート面８（図１７参照）と呼び、第１噴孔６と第２噴孔７との間のテーパ面を第２のシート面１０（図１７参照）と呼ぶ。
縦穴５には、燃料通路２２が接続され、この燃料通路２２を介してコモンレール（図示せず）に蓄圧された高圧燃料が供給される。

縦穴５の途中には、供給された高圧燃料を溜める油溜室２３が形成されている。
また、縦穴５の最上部には、アウタニードル２の上端面およびインナニードル３の上端面との間に背圧室２４が形成されている。この背圧室２４は、入口絞り２５を介して前記燃料通路２２に接続され、出口絞り２６を介して制御用通路２７（後述する）に接続されている。但し、出口絞り２６より入口絞り２５の方がオリフィス径（通路断面積）が小さく設けられている。
背圧室２４の燃料圧力は、アウタニードル２およびインナニードル３の上端面に作用して、両ニードル２、３を閉弁方向（図１６の下向き）に付勢している。

アウタニードル２は、縦穴５の内部に往復動（図１６の上下動）可能に収容され、前記背圧室２４の燃料圧力とスプリング２８の付勢力とを受けて図示下方に押圧されている。このアウタニードル２は、背圧室２４の燃料圧力と、アウタニードル２を開弁方向へ付勢する燃料圧力とが釣り合っていると、スプリング２８の付勢力によって閉弁し、背圧室２４の燃料圧力が開放されて、アウタニードル２を開弁方向へ付勢する燃料圧力がスプリング２８の付勢力に打ち勝つと、縦穴５内をリフトして開弁する。
アウタニードル２の下端部は、図１７に示す様に、略円錐状に縮径されると共に、その縮径される途中に外径を拡大した凸部２９が設けられている。この凸部２９は、アウタニードル２の全周に渡って鍔状に設けられると共に、少なくとも図示上方へ向かって弾性変形可能に設けられている。

このアウタニードル２には、前記凸部２９の下面側に第１外側シート部２ｂが設けられ、この第１外側シート部２ｂより下流側（アウタニードル２の先端側）に第１内側シート部２ｃが設けられている。
第１外側シート部２ｂは、アウタニードル２の閉弁時に第１のシート面８に着座して第１噴孔６の上流側を気密にシールすることで、アウタニードル２の周囲に形成される環状の燃料通路９と第１噴孔６との間を遮断する。第１内側シート部２ｃは、アウタニードル２の閉弁時に第２のシート面１０に着座して第１噴孔６の下流側を気密にシールすることで、アウタニードル２とインナニードル３との間に確保される摺動隙間と第１噴孔６との間を遮断する。

但し、上記の凸部２９は、アウタニードル２の閉弁行程の際に、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座した時点で、第１内側シート部２ｃと第２のシート面１０との間に所定の隙間ΔＨ（約２０〜３０μｍ：図１９参照）が生じる様に設けられ、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座してから、更にアウタニードル２が下降すると、凸部２９が弾性変形して、第１内側シート部２ｃが第２のシート面１０に着座することにより、隙間ΔＨが消滅する。

インナニードル３は、図１６に示す様に、アウタニードル２の内側に往復動可能に挿入され、背圧室２４の燃料圧力とスプリング３０の付勢力とを受けて図示下方に押圧されている。インナニードル３の下端部には、図１７に示す様に、閉弁時に第２のシート面１０に着座して、第２噴孔７の上流側を気密にシールするシート部３ａ（本発明の第２シート部）が設けられている。このインナニードル３は、背圧室２４の燃料圧力が開放されてアウタニードル２がリフトした後、インナニードル３を開弁方向へ付勢する燃料圧力がスプリング３０の付勢力に打ち勝つと、縦穴５内をリフトして開弁する。

制御弁２１は、図１６に示す様に、制御ポート３１と開放ポート３２との間を断続する弁体３３と、この弁体３３を駆動するための電磁力を発生するソレノイド３４と、弁体３３を初期位置（本実施例では閉弁位置）へ付勢するスプリング３５等より構成される。
制御ポート３１は、前記制御用通路２７を介して背圧室２４に連通し、開放ポート３２は、リターン通路（図示せず）を介して燃料タンクに通じている。
弁体３３は、制御ポート３１と開放ポート３２との間を遮断する閉弁位置（図１６に示す位置）と、制御ポート３１と開放ポート３２との間を開く開弁位置との間で可動し、ソレノイド３４の通電停止時にスプリング３５によって閉弁位置に付勢されている。

次に、実施例４に係る燃料噴射弁の作動を説明する。
ソレノイド３４に通電されると、弁体３３がスプリング３５の付勢力に抗して閉弁位置から開弁位置へ移動することにより、背圧室２４の燃料圧力が低圧側（燃料タンク）に開放される。これにより、アウタニードル２がインナニードル３より先にリフトして第１噴孔６より燃料が噴射され、続いて、インナニードル３がリフトして第２噴孔７からも燃料が噴射される。
その後、ソレノイド３４への通電が停止されると、弁体３３がスプリング３５の反力で押し戻されて、開弁位置から閉弁位置へ移動する。これにより、背圧室２４の燃料圧力が再び上昇して、先にインナニードル３が押し戻され、図１８に示す様に、シート部３ａが第２のシート面１０に着座することで、第２噴孔７からの燃料噴射が停止する。

続いて、アウタニードル２が押し戻される際に、先ず、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座することで、燃料通路９と第１噴孔６との間が遮断されて、第１噴孔６からの燃料噴射が停止する。この第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座した時点では、図１９に示す様に、第１内側シート部２ｃと第２のシート面１０との間に隙間ΔＨが生じている。
この後、更にアウタニードル２が下降して凸部２９が撓むことにより、図２０に示す様に、第１内側シート部２ｃが第２のシート面１０に着座する。これにより、アウタニードル２とインナニードル３との間に確保される摺動隙間と第１噴孔６との間が遮断される。

（実施例４の効果）
実施例４に記載した燃料噴射ノズル２０は、アウタニードル２の閉弁時に、第１内側シート部２ｃが第２のシート面１０に着座することで、アウタニードル２とインナニードル３との間に確保される摺動隙間と第１噴孔６との間が遮断されるので、前記摺動隙間を通って第１噴孔６より燃料がリークすることを防止できる。
また、アウタニードル２の閉弁行程において、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座してから、更にアウタニードル２が下降して、第１内側シート部２ｃが第２のシート面１０に着座するまでの間に、凸部２９に弾性変形（撓み）が生じる。その結果、凸部２９の弾性変形によって生じる弾性力が、第１外側シート部２ｂを第１のシート面８に押圧する力として働く。

更に、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座すると、第１外側シート部２ｂより内側（下流側）の燃料が第１噴孔６より噴出するため、第１外側シート部２ｂとシート部３ａとでシールされた空間の燃料圧力が油溜室２３の燃料圧力より低くなる（約５０〜１００Ｍｐａ）。これにより、凸部２９には、第１外側シート部２ｂより外側の表面に高圧の燃料圧力（油溜室２３の燃料圧力）が作用し、第１外側シート部２ｂより内側の表面に低圧の燃料圧力が作用する。その結果、凸部２９には、第１外側シート部２ｂによってシールされた内側と外側との圧力差に応じた油圧力が、第１外側シート部２ｂを第１のシート面８に押圧するモーメント力として作用する。このモーメント力と、凸部２９の弾性変形による弾性力とで、第１のシート面８に対する第１外側シート部２ｂのシート力が向上する。

なお、実施例４に記載した凸部２９には、図１７に示す様に、高圧の燃料圧力が第１外側シート部２ｂを第１のシート面８に押さえ付ける方向に作用する上部受圧面２９ａと、同じ高圧の燃料圧力が第１外側シート部２ｂを第１のシート面８から離す方向に作用する下部受圧面２９ｂとが設けられているが、上部受圧面２９ａが受ける油圧力の方が、下部受圧面２９ｂが受ける油圧力より大きくなる様に設けられている。具体的には、下部受圧面２９ｂの水平方向距離Ｌ１より、上部受圧面２９ａの水平方向距離Ｌ２の方が長く設けられている。これにより、上部受圧面２９ａが受ける油圧力と、下部受圧面２９ｂが受ける油圧力との圧力差分の力が、支点Ｏを中心とするモーメント力として第１外側シート部２ｂに作用する。

また、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座すると、第１外側シート部２ｂとシート部３ａとでシールされた空間の燃料圧力が油溜室２３の燃料圧力より低くなるため、インナニードル３を開弁方向へ付勢する燃料圧力が背圧室２４の燃料圧力より低くなる。その結果、第２のシート面１０に対するシート部３ａのシート力が向上する。
更に、実施例４に記載した燃料噴射ノズル２０は、アウタニードル２がインナニードル３より先にリフトする構成であるため、特許文献２に示される従来技術の様に、アウタニードル２の外側と内側とを連通する連通孔を設ける必要がない。このため、アウタニードル２の閉弁時に、アウタニードル２の外側から内側へ高圧燃料が流れ込むことはなく、インナニードル３に常時高圧の燃料圧力が作用することもないので、インナニードル３の閉弁時にシート部３ａで安定したシート力が得られる。

なお、アウタニードル２に設けられる凸部２９は、実施例４に記載した形状に限定されるものではなく、第１外側シート部２ｂを第１のシート面８に押圧する力として、凸部２９の弾性変形による弾性力と、油圧力によるモーメント力とが有効に作用する形状であれば、例えば、図２１あるいは図２２に示す様に、適宜に凸部２９の形状を変更できる。

図２３は燃料噴ノズルの先端部を示す断面図である。
実施例５に示す燃料噴射ノズル２０は、ノズルボディ１側に弾性変形可能な凸部３６を設けた一例である。
ノズルボディ１には、図２３に示す様に、アウタニードル２の周囲に形成される燃料通路９の下流端が第１のシート面８の裏側まで空洞状に穿設されて、弾性変形可能な凸部３６が設けられている。

アウタニードル２の閉弁行程では、先ず、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座することで、燃料通路９と第１噴孔６との間が遮断されて、第１噴孔６からの燃料噴射が停止する。この第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座した時点では、第１内側シート部２ｃと第２のシート面１０との間に所定の隙間が生じている。
この後、更にアウタニードル２が下降すると、凸部３６が空洞側へ撓むことにより、第１内側シート部２ｃが第２のシート面１０に着座する。これにより、アウタニードル２とインナニードル３との間に確保される摺動隙間と第１噴孔６との間が遮断される。

本実施例の構成においても、実施例４と同様の効果を得ることができる。つまり、アウタニードル２の閉弁時に、第１内側シート部２ｃが第２のシート面１０に着座して、アウタニードル２とインナニードル３との間に確保される摺動隙間と第１噴孔６との間を遮断できるので、前記摺動隙間を通って第１噴孔６より燃料がリークすることを防止できる。 また、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座してから、第１内側シート部２ｃが第２のシート面１０に着座するまでの間に、凸部３６に弾性変形（撓み）が生じるため、その凸部３６の弾性変形によって生じる弾性力が、第１のシート面８を第１外側シート部２ｂに押圧する力として働く。

更に、第１外側シート部２ｂが第１のシート面８に着座すると、第１外側シート部２ｂより内側（下流側）の燃料が第１噴孔６より噴出するため、第１外側シート部２ｂとシート部３ａとでシールされた空間の燃料圧力が油溜室２３（図１６参照）の燃料圧力より低くなる（約５０〜１００Ｍｐａ）。これにより、凸部３６には、第１外側シート部２ｂより外側の表面に高圧の燃料圧力（油溜室２３の燃料圧力）が作用し、第１外側シート部２ｂより内側の表面に低圧の燃料圧力が作用する。その結果、凸部３６には、第１外側シート部２ｂによってシールされた内側と外側との圧力差に応じた油圧力が、第１外側シート部２ｂを第１のシート面８に押圧するモーメント力として作用する。このモーメント力と、凸部３６の弾性変形による弾性力とで、第１のシート面８に対する第１外側シート部２ｂのシート力が向上する。

〔応用例１〕
図２５は燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である。
この応用例１は、公知の燃料噴射ノズル（特開２００４−１１５２６号参照）に本発明の皿バネ４を利用した一例である。
公知の燃料噴射ノズルは、図２４に示す様に、ノズルボディ１のシート面１ａに第１噴孔６が開口し、シート面１ａの下流側に凹設されたサック室１５の内周面に第２噴孔７７が開口している。
ニードル１６は、閉弁時にシート面１ａに着座するシート部１６ａが設けられると共に、このシート部１６ａより先端側（下流側）に第２噴孔７を開閉する摺動軸部１７が設けられている。

上記の摺動軸部１７は、ニードル１６の閉弁時から一段目のリフト時まで第２噴孔７の入口を閉じており、二段目のリフト時に、第２噴孔７の入口より図示上方へ移動することで、第２噴孔７を開くことができる。
しかし、上記の燃料噴射ノズルでは、サック室１５の内周面と摺動軸部１７の外周面との間に摺動隙間があるため、一段目のリフト時に高圧燃料が摺動隙間に流れ込み、その摺動隙間を通って第２噴孔７から燃料がリークする問題がある。

これに対し、図２５に示す応用例１では、サック室１５の内周面（第２噴孔７の入口より上流側の内周面）に凹設された環状溝１ｂに皿バネ４を配設して、その皿バネ４の小径開口部の周縁をニードル１６の外周面に密接させることにより、一段目のリフト時に、燃料通路９と摺動隙間との間が皿バネ４によって液密に遮断されるため、上述した第２噴孔７からの燃料リークを防止できる。

〔応用例２〕
図２６は燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である。
この応用例２は、シングルニードルに本発明の皿バネ４を利用して二段噴射を実現した一例である。
ニードル１８の下端部には、閉弁時に第１のシート面８に着座するシート部１８ａが設けられ、そのシート部１８ａの先端側に皿バネ４が取り付けられている。この皿バネ４は、図２６（ａ）に示すニードル１８の閉弁時に、大径開口部の周縁が第２のシート面１０に押し付けられて密接している。

ニードル１８は、閉弁状態から一段目のリフトによって第１噴孔６を開き、二段目のリフトによって第１噴孔６と第２噴孔７とを開くことで、二段噴射を実施する。すなわち、一段目のリフト時には、図２６（ｂ）に示す様に、皿バネ４の大径開口部が未だ第２のシート面１０に当接しているので、第２噴孔７から燃料が噴射されることはなく、図中矢印ａで示す様に、第１噴孔６からのみ燃料が噴射される。その後、二段目のリフト時には、図２６（ｃ）に示す様に、皿バネ４の大径開口部が第２のシート面１０から離れることで、図中矢印ｂで示す様に、第２噴孔７からも燃料が噴射される。

〔応用例３〕
図２７は燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である。
この応用例３は、シングルニードルに本発明の皿バネ４を利用して二段噴射を実現した他の一例である。
上記の応用例２と異なる点は、皿バネ４をニードル１９に固定するのではなく、第２のシート面１０に凹設された位置決め溝１０ａに配置したことである。
ニードル１９の閉弁時（シート部１９ａが第１のシート面８に着座している時）には、図２７（ａ）に示す様に、ニードル１９の下端面と第２のシート面１０との間に、皿バネ４が押圧された状態で保持されている。

一段目のリフト時には、図２７（ｂ）に示す様に、皿バネ４の小径開口部の周縁が未だニードル１９の下端面に当接しているので、第２噴孔７から燃料が噴射されることはなく、図中矢印ａで示す様に、第１噴孔６からのみ燃料が噴射される。その後、二段目のリフト時には、図２７（ｃ）に示す様に、皿バネ４の大径開口部からニードル１９の下端面が離れることで、図中矢印ｂで示す様に、第２噴孔７からも燃料が噴射される。

燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（実施例１）。 皿バネの斜視図である。 皿バネの斜視図である。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（変形例）。 皿バネの斜視図である（変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（実施例２）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（実施例２）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（実施例２）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す半断面図である（実施例３）。 燃料噴射弁の構成を模式的に示す断面図である（実施例４）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（実施例４）。 アウタニードルの作動説明図である（実施例４）。 アウタニードルの作動説明図である（実施例４）。 アウタニードルの作動説明図である（実施例４）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（実施例４の変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（実施例４の変形例）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（実施例５）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（公知技術）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（応用例１）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（応用例２）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（応用例３）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（公知技術）。 燃料噴射ノズルの先端部を示す断面図である（公知技術）。

符号の説明

１ ノズルボディ
２ アウタニードル
２ｂ 第１外側シート部
２ｃ 第１内側シート部
３ インナニードル
３ａ シート部（第２シート部）
４ 皿バネ（弾性体）
６ 第１噴孔
７ 第２噴孔
８ 第１のシート面
９ 燃料通路
１０ 第２のシート面
２０ 燃料噴射ノズル（実施例４）
２９ アウタニードルに設けられた凸部
３６ ノズルボディに設けられた凸部
Ｃ クリアランス（摺動隙間）

Claims (4)

1. 燃料の流れ方向上流側に第１噴孔、下流側に第２噴孔を有すると共に、前記第１噴孔の上流側に第１のシート面が形成され、前記第１噴孔と前記第２噴孔との間に第２のシート面が形成されたノズルボディと、
   閉弁時に前記第１のシート面に着座する中空状のアウタニードルと、
   このアウタニードルの内側に挿入されて、閉弁時に前記第２のシート面に着座するインナニードルと、
   前記アウタニードルの下端部と前記第２のシート面との間に配設された円環状の弾性体とを備え、
   前記弾性体は、前記アウタニードルと前記インナニードルとに係合して保持され、前記アウタニードルの閉弁時に、前記アウタニードルと前記第２のシート面との間に押圧されて、前記アウタニードルと前記第２のシート面とにそれぞれ全周に渡って密接することで、前記アウタニードルと前記インナニードルとの間に設けられる摺動隙間と前記第１噴孔との間を遮断することを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 燃料の流れ方向上流側に第１噴孔、下流側に第２噴孔を有すると共に、前記第１噴孔の上流側に第１のシート面が形成され、前記第１噴孔と前記第２噴孔との間に第２のシート面が形成されたノズルボディと、
   閉弁時に前記第１のシート面に着座する中空状のアウタニードルと、
   このアウタニードルの内側に挿入されて、閉弁時に前記第２のシート面に着座するインナニードルと、
   前記アウタニードルの下端部と前記第２のシート面との間に配設された円環状の皿バネとを備え、
   前記皿バネは、前記アウタニードルと前記インナニードルとに係合して保持され、前記アウタニードルの閉弁時に、前記アウタニードルと前記第２のシート面との間に押圧されて、前記アウタニードルと前記第２のシート面とにそれぞれ全周に渡って密接することで、前記アウタニードルと前記インナニードルとの間に設けられる摺動隙間と前記第１噴孔との間を遮断することを特徴とする燃料噴射ノズル。
3. 燃料の流れ方向上流側に第１噴孔、下流側に第２噴孔を有すると共に、前記第１噴孔の上流側に第１のシート面が形成され、前記第１噴孔と前記第２噴孔との間に第２のシート面が形成されたノズルボディと、
   閉弁時に前記第１のシート面に着座して前記第１噴孔の上流側をシールする第１外側シート部、および前記第２のシート面に着座して前記第１噴孔の下流側をシールする第１内側シート部を有する中空状のアウタニードルと、
   このアウタニードルの内側に同軸に挿入され、閉弁時に前記第２のシート面に着座して前記第２噴孔の上流側をシールする第２シート部を有するインナニードルとを備え、
   開弁行程では、前記アウタニードルが先にリフトして前記第１噴孔より燃料を噴射し、続いて、前記インナニードルがリフトして前記第２噴孔より燃料を噴射する燃料噴射ノズルであって、
   前記ノズルボディには、前記第１噴孔より上流側に弾性変形可能な凸部が設けられて、この凸部に前記第１のシート面が形成され、前記アウタニードルの閉弁行程の際に、前記第１外側シート部が前記第１のシート面に着座した時点で前記第１内側シート部と前記第２のシート面との間に所定の隙間が生じ、更に前記アウタニードルが下降するのに伴い、前記凸部が撓むことで、前記第１内側シート部が前記第２のシート面に着座することを特徴とする燃料噴射ノズル。
4. 請求項３に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
   前記アウタニードルの閉弁行程の際に、前記第１外側シート部が前記第１のシート面に着座した後、前記第１外側シート部によってシールされる内側と外側との圧力差に応じた油圧力が、前記第１のシート面を前記第１外側シート部に押圧するモーメント力として前記凸部に作用することを特徴とする燃料噴射ノズル。

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