JP4208847B2 - 燃料噴射ノズル、燃料噴射弁および燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に、エンジンに燃料を噴射する燃料噴射ノズルに関する。

〔従来の技術〕
従来より、エンジンの低回転域における噴霧微粒化、およびエンジンの高回転域における短期間多量噴射化に対応するため、噴射量に応じて開放する噴孔数を変更することができる可変噴孔式の燃料噴射ノズルが公知となっている。この可変噴孔式の燃料噴射ノズルの１つに、図６に示すようなものがある。

図６に示す燃料噴射ノズル１００は、後端側および先端側に分けて設けられ順次に開放される複数の噴孔１０１、１０２を有するボディ１０３、後端側、先端側の噴孔１０１、１０２を、それぞれ、開閉する２つの弁体を備える。そして、２つの弁体の内、後端側の噴孔１０１（以下、「第１噴孔１０１」とする）を開閉する弁体は、棒状のインナーニードル１０４である。また、先端側の噴孔１０２（以下、「第２噴孔１０２」とする）を開閉する弁体は、ボディ１０３に摺動自在に支持されるとともに内周側にインナーニードル１０４を収容する筒状のアウターニードル１０５である。

ボディ１０３は、第１噴孔１０１の内周側開口部よりも後端側に、第１外側シート面１０８が設けられ、第１噴孔１０１の内周側開口部と第２噴孔１０２の内周側開口部との間に、第２外側シート面１０９が設けられている。第１外側シート面１０８は、アウターニードル１０４に設けられた２つのシート部の一方である第１外側シート部１１０が着座するものであり、第２外側シート面１０９は、もう一方の第２外側シート部１１１が着座するものである。

アウターニードル１０５は、先端部が円錐状に縮径し閉鎖している。また、アウターニードル１０５の外周面は、ボディ１０３の内周面とともに、コモンレール（図示せず）等の燃料供給源から燃料が供給される外側溜まり部１１２を形成する。また、アウターニードル１０５は、内周側と外周側との間を貫通するとともに第１噴孔１０１と常に連通する貫通孔１１３を有し、貫通孔１１３の外周側開口部の先端側および後端側に、それぞれ第１、第２外側シート部１１０、１１１が設けられている。第１外側シート部１１０は、第１噴孔１０１と外側溜まり部１１２との間を遮断するものであり、第２外側シート部１１１は、第２噴孔１０２と外側溜まり部１１２との間を遮断するものである。

そして、インナー、アウターニードル１０４、１０５の反噴孔側に設けられた背圧室（図示せず）の燃料圧力（背圧）が増減されることで、第１、第２外側シート部１１０、１１１が、第１、第２外側シート面１０８、１０９に対し着座および離座を繰り返す。このように、アウターニードル１０５は、背圧が操作されることで、第２噴孔１０２を開閉する。また、アウターニードル１０５は、貫通孔１１３の内周側開口部よりも後端側に、インナーニードル１０４に設けられた内側シート部１１４が着座する内側シート面１１５が設けられている。

インナーニードル１０４は、内側シート部１１４が設けられている。インナーニードル１０４の外周面は、アウターニードル１０５の内周面とともに、燃料供給源から燃料が供給される内側溜まり部１１６を形成する。そして、背圧が増減されることで、内側シート部１１４が、内側シート面１１５に対し着座および離座を繰り返し、貫通孔１１３を開閉する。このように、インナーニードル１０４は、背圧が増減されることで、貫通孔１１３を開閉することができるものであり、アウターニードル１０５が第２噴孔１０２を閉鎖しているときに、貫通孔１１３を開閉することで第１噴孔１０１を開閉する。

以上のような構成を有する燃料噴射ノズル１００において、内側シート部１１４の内側シート面１１５からの離座が、第１、第２外側シート部１１０、１１１の第１、第２外側シート面１０８、１０９からの離座に先行するように、内側シート部１１４の有効径や第１、第２外側シート部１１０、１１１の有効径等を設定すれば、開放する噴孔数を変更することができる（例えば、特許文献１参照）。

〔従来技術の不具合〕
しかし、この燃料噴射ノズル１００には、アウターニードル１０５とボディ１０３とのシート部分が、第１外側シート部１１０と第１外側シート面１０８との間、および、第２外側シート部１１１と第２外側シート面１０９との間の２箇所に存在する。このため、アウターニードル１０５とボディ１０３とのシート部分が１箇所であるものに比べて、高精度に加工すべき部分が多い。この結果、アウターニードル１０５とボディ１０３との間のシート性を確保するために、製作が煩雑になってしまう。
独国特許出願公開第１０３１９９８０号明細書

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、可変噴孔式の燃料噴射ノズルにおいて、アウターニードルとボディとの間のシート性を落とすことなく、製作の煩雑さを低減することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射ノズルは、後端側および先端側に分けて設けられ順次に開放される複数の噴孔を有するボディ、筒状に形成され、内周側と外周側との間を貫通するとともに後端側の噴孔と常に連通する貫通孔、および貫通孔の外周側開口部よりも先端側に設けられた周状の溝を有し、貫通孔と溝との間に設けられたシート部が、ボディに設けられたシート面に対し着座および離座を繰り返すことで先端側の噴孔を開閉するアウターニードル、アウターニードルの内周側に収容され、アウターニードルが先端側の噴孔を閉鎖しているときに、貫通孔を開閉することで後端側の噴孔を開閉するインナーニードルを備える。

これによれば、アウターニードルでは、先端側の噴孔（第２噴孔）を開閉するために、貫通孔よりも先端側にシート部（第２外側シート部）が設けられ、さらに第２外側シート部の先端側に周状の溝が設けられている。これにより、第２外側シート部の近傍部分は、背圧等による閉弁力により弾性変形を起こしやすくなる。このため、第２外側シート部はシート面（第２外側シート面）に強く押し付けられるので、第２外側シート部によるシート性が向上する。この結果、外周面に周状の溝を設けるという簡易な作業を加えるだけで、第２外側シート部や第２外側シート面の加工精度等に対する許容範囲を広げることができるので、製作の煩雑さを低減することができる。

また、インナーニードルおよびアウターニードルの反噴孔側に、１つの背圧室が設けられ、インナーニードルおよびアウターニードルは、背圧室の燃料により同じ大きさの背圧を受ける。
これによれば、１つの背圧室に対し燃料が給排され、１つの背圧が増減される。このため、インナーニードルおよびアウターニードルのシート径等を、適宜、設定すれば、１つの背圧で、インナー、アウターニードルを順次に変位させて、第１、第２噴孔を順次に開放または閉鎖することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射ノズルの背圧室は、インナーニードルの後端およびアウターニードルの後端により閉鎖され、インナーニードルの変位およびアウターニードルの変位に伴い拡縮する。
これによれば、インナー、アウターニードルの各々に背圧を伝達するための中間部材（例えば、インナー、アウターピストン）が、背圧室の燃料とインナー、アウターニードルとの間に存在しておらず、背圧が、直接、インナー、アウターニードルに作用する。このため、ボディとアウターピストンとの間、アウターピストンとインナーピストンとの間のような摺動部分がないので、高精度に加工すべき部分が少ない。この結果、製作の煩雑さを、さらに低減することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射弁は、請求項１または請求項２に記載の燃料噴射ノズルを用いたものである。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料噴射装置は、請求項３に記載の燃料噴射ノズルを用いたものである。

最良の形態１の燃料噴射ノズルは、後端側および先端側に分けて設けられ順次に開放される複数の噴孔を有するボディ、筒状に形成され、内周側と外周側との間を貫通するとともに後端側の噴孔と常に連通する貫通孔、および貫通孔の外周側開口部よりも先端側に設けられた周状の溝を有し、貫通孔と溝との間に設けられたシート部が、ボディに設けられたシート面に対し着座および離座を繰り返すことで先端側の噴孔を開閉するアウターニードル、アウターニードルの内周側に収容され、アウターニードルが先端側の噴孔を閉鎖しているときに、貫通孔を開閉することで後端側の噴孔を開閉するインナーニードルを備える。

また、インナーニードルおよびアウターニードルの反噴孔側に、１つの背圧室が設けられ、インナーニードルおよびアウターニードルは、背圧室の燃料により同じ大きさの背圧を受ける。そして、この背圧室は、インナーニードルの後端およびアウターニードルの後端により閉鎖され、インナーニードルの変位およびアウターニードルの変位に伴い拡縮する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射ノズル１を、図１ないし図３を用いて説明する。まず、燃料噴射ノズル１を用いた燃料噴射弁２、および燃料噴射弁２を用いた燃料噴射装置３について説明する。

燃料噴射装置３は、例えば、ディーゼルエンジン等の直噴型のエンジン（図示せず）に燃料を噴射供給するものである。この燃料噴射装置３は、図１に示すように、燃料を高圧化して吐出する高圧供給ポンプ４、高圧供給ポンプ４から吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール５、エンジンに搭載され、コモンレール５に蓄圧された燃料の供給を受け気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁２、各種センサからの入力信号に基づき、燃料噴射弁２や高圧供給ポンプ４等を駆動制御するための制御信号を合成するＥＣＵ６、ＥＣＵ６から出力された制御信号に応じて、燃料噴射弁２や高圧供給ポンプ４等を駆動するための電流や電圧を供給する駆動回路７等により構成されている。

燃料噴射弁２は、後端側および先端側に分けて設けられた複数の噴孔１１、１２を順次に開閉する噴射弁体としてのインナー、アウターニードル１３、１４、背圧室１５を開閉することで背圧を増減する制御弁体１６、電圧が印加されることで伸長力を発生するピエゾスタック１７、ピエゾスタック１７の伸長力を制御弁体１６に伝達するとともに制御弁体１６を駆動する大径、小径ピストン１８、１９を備える。

インナー、アウターニードル１３、１４は、後端側、先端側の噴孔１１、１２を、それぞれ、開閉する２つの噴射弁体である。インナーニードル１３は、アウターニードル１４の内周側に摺動自在に支持され、アウターニードル１４は、燃料噴射弁２のボディ２０に摺動自在に支持されている。なお、インナー、アウターニードル１３、１４、およびそれらの近傍のボディ２０については、後に詳述する。

また、インナー、アウターニードル１３、１４の反噴孔側に、１つの背圧室１５が設けられている。そして、インナー、アウターニードル１３、１４は、背圧室１５の燃料により同じ大きさの背圧を受けて、先端方向に付勢される。また、背圧室１５は、インナー、アウターニードル１３、１４の後端により閉鎖され、インナー、アウターニードル１３、１４の変位に伴い拡縮する。

背圧室１５には、インナー、アウターニードル１３、１４、それぞれを先端方向に付勢する内側、外側スプリング２４、２５が収容されている。また、背圧室１５には、コモンレール５から複数の噴孔１１、１２まで燃料を導くための高圧流路２６から分岐した背圧供給流路２７が接続され、背圧を及ぼすための燃料が供給される。さらに、背圧室１５には、制御弁体１６を収容する制御弁室２８との間を連結する背圧給排流路２９が接続されている。背圧給排流路２９では、背圧を減圧する際に背圧室１５から制御弁室２８に燃料が流れ、背圧を増圧する際に制御弁室２８から背圧室１５に燃料が流れる。

なお、背圧供給流路２７にはインオリフィス３０が設けられ、背圧室１５への供給流量が規制され、背圧給排流路２９にはアウトオリフィス３１が設けられ、背圧室１５からの排出流量が規制される。そして、インオリフィス３０およびアウトオリフィス３１の孔径等は、背圧を減圧する際に確実に減圧できるように設定されている。

制御弁体１６は、先端側がボディ２０に摺動自在に支持される摺動軸部３５をなし、後端側が制御弁室２８内に収容されて流路切り替えを行う弁本体３６として機能する。制御弁室２８には、前記した背圧給排流路２９、および高圧流路２６から分岐した第２背圧供給流路３７が接続されるとともに、燃料噴射弁２から燃料を排出するための低圧流路３８が接続される低圧室３９が開口している。なお、第２背圧供給流路３７とは、背圧供給流路２７と別に背圧室１５に燃料を供給するための流路である。また、摺動軸部３５の先端側にはスプリング室４０が設けられ、制御弁体１６を後端方向に付勢するスプリング４１が収容されている。

以上より、制御弁体１６は、背圧給排流路２９と低圧室３９とが連通する開弁状態と、背圧給排流路２９と第２背圧供給流路３７とが連通する閉弁状態とを切り換える三方弁として機能する。すなわち、制御弁体１６は、小径ピストン１９により付勢され先端側に変位すると、弁本体３６の先方テーパ面４４が先端側座面４５に当接し、背圧給排流路２９と第２背圧供給流路３７との間を遮断するとともに、弁本体３６の後部面４６が後端側座面４７から分離し、背圧給排流路２９と低圧室３９との間を連通させる。そして、小径ピストン１９による付勢力が弱くなると、制御弁体１６は、スプリング４１により付勢され後端側に変位して後部面４６が後端側座面４７に当接し、背圧給排流路２９と低圧室３９との間を遮断するとともに、先方テーパ面４４が先端側座面４５から分離し、背圧給排流路２９と第２背圧供給流路３７との間を連通させる。

この結果、制御弁体１６が開弁状態にあるとき、背圧給排流路２９、制御弁室２８、低圧室３９を通じて背圧室１５から低圧流路３８に燃料が排出される。そして、この排出流量は、背圧供給流路２７からの供給流量よりも大きいため、背圧が低下する。また、制御弁体１６が閉弁状態にあるとき、第２背圧供給流路３７、制御弁室２８、背圧給排流路２９を通じて高圧流路２６から背圧室１５に燃料が供給される。また、背圧供給流路２７からも高圧流路２６の燃料が背圧室１５に供給されるため、背圧が上昇する。

ピエゾスタック１７は、電圧印加により伸長力を発生させる圧電素子４９と、電圧印加により電荷を保持する電極板５０とが交互に積層されたものであり、支持部材５１、５２等により油密が保たれた状態で支持されている。

大径、小径ピストン１８、１９は、変位拡大室５３を介してピエゾスタック１７の伸長力を制御弁体１６に伝達する。変位拡大室５３とは、後端側が大径ピストン１８により閉鎖されるとともに、先端側が大径ピストン１８よりも小径の小径ピストン１９により閉鎖された空間であり、低圧の燃料で満たされている。これにより、変位拡大室５３における燃料圧力の大径ピストン１８に対する有効作用面積と小径ピストン１９に対する有効作用面積との比に応じて、ピエゾスタック１７の伸縮量が、軸方向に拡大されて制御弁体１６に伝達される。なお、変位拡大室５３には、大径ピストン１８を後端方向に付勢することで圧電素子４９に圧縮荷重を与える弾性体５４が収容されている。

なお、小径ピストン１９の先端部は低圧室３９に収容されている。そして、低圧室３９に収容されたスプリング５５により先端方向に付勢されて制御弁体１６の後端部に当接している。これにより、小径ピストン１９は、上記のように制御弁体１６に連動する。

続いて、燃料噴射ノズル１について説明する。燃料噴射ノズル１は、燃料噴射弁２に組み込まれ、その先端部分をなしている。

燃料噴射ノズル１は、図２および図３に示すように、後端側および先端側に分けて設けられ順次に開放される複数の噴孔１１、１２を有するノズルボディ５９、後端側、先端側の噴孔１１、１２を、それぞれ、開閉する２つの噴射弁体を備える。そして、２つの噴射弁体の内、後端側の噴孔１１（以下、「第１噴孔１１」とする）を開閉するものは、アウターニードル１４の内周側に収容され、アウターニードル１４に摺動自在に支持される棒状のインナーニードル１３である。また、先端側の噴孔１２（以下、「第２噴孔１２」とする）を開閉するものは、ノズルボディ５９に摺動自在に支持される筒状のアウターニードル１４である。

ノズルボディ５９は、燃料噴射弁２のボディ２０の先端部分をなしている。ノズルボディ５９の内周面は、主に、アウターニードル１４の外周面とともに、高圧流路２６が接続されて高圧の燃料が満たされる溜まり部６０を形成する。なお、溜まり部６０は、アウターニードル１４の内周面とインナーニードル１３の外周面とで形成される溜まり部６１（内側溜まり部６１）と区別するため、外側溜まり部６０と呼ぶ。

外側溜まり部６０よりも先端側のノズルボディ５９の内周面はテーパ状に設けられ、第１、第２噴孔１１、１２が開口している。そして、このテーパ状の内周面において、第１噴孔１１の内周側開口部よりも後端側、および、第１噴孔１１の内周側開口部と第２噴孔１２の内周側開口部との間に、アウターニードル１４のシート部６３、６４が着座するシート面６５、６６が設けられている。また、このテーパ状の内周面の先端側にサック室６７が設けられている。

そして、外側溜まり部６０およびその先端側の隙間に満たされた燃料は、アウターニードル１４に対し後端方向に圧力を及ぼす。
なお、外側溜まり部６０よりも後端側の内周面は、アウターニードル１４を摺動自在に支持するための軸受面６８をなす。

アウターニードル１４は、先端部が円錐状に縮径し閉鎖している。そして、この先端部に、内周側と外周側との間を貫通するとともに第１噴孔１１と常に連通する貫通孔７１が設けられ、貫通孔７１の外周側開口部よりも先端側の外周面に周状の溝７２が設けられている。

貫通孔７１と溝７２との間の外周面には、シート面６６に着座することで第２噴孔１２と外側溜まり部６０との間を遮断するシート部６４が設けられている（以下、シート面６６を第２外側シート面６６、シート部６４を第２外側シート部６４と呼ぶ）。そして、第２外側シート部６４が、第２外側シート面６６に対し着座および離座を繰り返すことで、第２噴孔１２が開閉される。

貫通孔７１よりも後端側の外周面には、シート面６５に着座することで第１噴孔１１と外側溜まり部６０との間を遮断するシート部６３が設けられている（以下、シート面６５を第１外側シート面６５、シート部６３を第１外側シート部６３と呼ぶ）。なお、第１外側シート部６３は、第２外側シート部６４が第２外側シート面６６に対し着座および離座を繰り返すのと、同様のタイミングで第１外側シート面６５に対し着座および離座を繰り返す。

また、アウターニードル１４の内周面は、主に、インナーニードル１３の外周面とともに、高圧の燃料が満たされる内側溜まり部６１を形成する。内側溜まり部６１は、貫通孔７１とは別途に設けられて内周側と外周側との間を貫通する連通孔７３により、外側溜まり部６０と連通している。そして、この連通孔７３を介して、外側、内側溜まり部６０、６１の燃料圧力は、同一になる。

内側溜まり部６１よりも先端側のアウターニードル１４の内周面はテーパ状に設けられ、前記の貫通孔７１が開口している。そして、このテーパ状の内周面において、貫通孔７１の内周側開口部よりも後端側に、インナーニードル１３のシート部７５が着座するシート面７６が設けられている。また、このテーパ状の内周面の先端側にサック室７７が設けられている。

そして、内側溜まり部６１およびその先端側の隙間に満たされた燃料は、インナーニードル１３に対し後端方向に圧力を及ぼす。
なお、内側溜まり部６１よりも後端側の内周面は、インナーニードル１３を摺動自在に支持するための軸受面７８をなす。また、軸受面７８を形成する後端部は、ボディの軸受面に支持される摺動軸部７９をなす。

インナーニードル１３は、先端部において、段階的に縮径するように２つの円錐面が設けられ、これらの円錐面が交わる稜線がシート部７５をなしている。シート部７５は、シート面７６に着座することで貫通孔７１と内側溜まり部６１との間を遮断する（以下、シート面７６を内側シート面７６、シート部７５を内側シート部７５と呼ぶ）。そして、アウターニードル１４が第２噴孔１２を閉鎖しているときに、内側シート部７５が、内側シート面７６に対し着座および離座を繰り返すことで、貫通孔７１が開閉され、これに伴い第１噴孔１１も開閉される。
なお、内側溜まり部６１よりも後端側の部分は、アウターニードル１４の軸受面７８に支持される摺動軸部８１をなす。

ここで、内側、外側スプリング２４、２５のセット荷重、第１、第２外側シート部６３、６４、内側シート部７５の有効径、摺動軸部７９、８１の有効径等は、背圧の低下に対しインナーニードル１３が先に変位を開始するように設定されている。つまり、インナーニードル１３は、アウターニードル１４よりも高い背圧で変位するように設けられている。

以上より、ピエゾスタック１７に電圧が印加され制御弁体１６が閉弁状態から開弁状態に移行すると、背圧室１５からの燃料の排出が始まり背圧が低下する。この結果、先に、インナーニードル１３がアウターニードル１４から離座して貫通孔７１を開放することで、第１噴孔１１が開放され、これに遅れて、アウターニードル１４がノズルボディ５９から離座することで、第２噴孔１２が開放される。

また、ピエゾスタック１７への電圧印加が停止され制御弁体１６が開弁状態から閉弁状態に移行すると、背圧室１５からの燃料の排出が終わり背圧が上昇する。この結果、先に、アウターニードル１４がノズルボディ５９に着座することで、第２噴孔１２が閉鎖され、これに遅れて、インナーニードル１３がアウターニードル１４に着座して貫通孔７１を閉鎖することで、第１噴孔１１が閉鎖される。

〔実施例１の作用〕
実施例１の燃料噴射ノズル１の作用を、図３ないし図５を用いて説明する。
ピエゾスタック１７に電圧が印加されていない状態では、制御弁体１６は閉弁状態にあり、背圧は外側、内側溜まり部６０、６１の燃料圧力と同じ大きさである。このため、インナーニードル１３に対し後端方向に作用する付勢力（内側溜まり部６１の燃料圧力による付勢力）は、先端方向に作用する付勢力（内側スプリング２４による付勢力と背圧による付勢力との和）よりも小さい。同様に、アウターニードル１４に対し後端方向に作用する付勢力（外側溜まり部６０の燃料圧力による付勢力）も、先端方向に作用する付勢力（外側スプリング２５による付勢力と背圧による付勢力との和）よりも小さい。

このため、図３に示すように、インナーニードル１３は、アウターニードル１４に着座したまま変位せず、アウターニードル１４はノズルボディ５９に着座したまま変位しない。つまり、内側シート部７５は、内側シート面７６に着座して貫通孔７１と内側溜まり部６１との間を遮断しており、第１、第２外側シート部６３、６４は、それぞれ第１、第２外側シート面６５、６６に着座して、第１、第２噴孔１１、１２と外側溜まり部６０との間を遮断している。このため、第１、第２噴孔１１、１２ともに閉鎖されており、燃料はまったく噴射されない。

ピエゾスタック１７に電圧が印加されると、制御弁体１６は閉弁状態から開弁状態に移行し、背圧室１５からの燃料の排出が始まり背圧が低下する。これにより、まず、インナーニードル１３に作用する付勢力において、後端方向に作用する付勢力よりも先端方向に作用する付勢力の方が小さくなる。このため、図４に示すように、インナーニードル１３がアウターニードル１４から離座して後端方向に変位する。つまり、内側シート部７５が、内側シート面７６から離座して貫通孔７１と内側溜まり部６１との間を連通させる。一方、アウターニードル１４はノズルボディ５９に着座したまま変位しない。つまり、第１、第２噴孔１１、１２と外側溜まり部６０との間は遮断されたままである。この結果、第１噴孔１１が開放され第１噴孔１１から燃料が噴射される。なお、第２噴孔１２は閉鎖されたままであり、第２噴孔１２から燃料は噴射されない。

そして、さらに背圧室１５から燃料が排出され背圧が低下すると、アウターニードル１４に作用する付勢力においても、後端方向に作用する付勢力よりも先端方向に作用する付勢力の方が小さくなる。このため、図５に示すように、アウターニードル１４がノズルボディ５９から離座して後端方向に変位する。つまり、第１、第２外側シート部６３、６４が、第１、第２外側シート面６５、６６から離座して第１、第２噴孔１１、１２と外側溜まり部６０との間を連通させる。この結果、新たに、第２噴孔１２が開放され、第１、第２噴孔１１、１２の両方から燃料が噴射される。

ピエゾスタック１７への電圧印加が停止されると、制御弁体１６は開弁状態から閉弁状態に移行し、背圧室１５からの燃料の排出が止まるとともに、背圧室１５への燃料の供給が増加し背圧が上昇する。これにより、まず、アウターニードル１４に作用する付勢力において、後端方向に作用する付勢力よりも先端方向に作用する付勢力の方が大きくなる。このため、図４に示すように、アウターニードル１４が先端方向に変位してノズルボディ５９に着座する。つまり、第１、第２外側シート部６３、６４が、第１、第２外側シート面６５、６６に着座して第１、第２噴孔１１、１２と外側溜まり部６０との間を遮断する。この結果、第２噴孔１２が閉鎖され、第２噴孔１２から燃料が噴射されなくなる。

そして、さらに背圧が上昇すると、インナーニードル１３に作用する付勢力においても、後端方向に作用する付勢力よりも先端方向に作用する付勢力の方が大きくなる。このため、図３に示すように、インナーニードル１３が先端方向に変位してアウターニードル１４に着座する。つまり、内側シート部７５が内側シート面７６に着座して貫通孔７１と内側溜まり部６１との間を遮断する。この結果、第１噴孔１１も閉鎖され、第１、第２噴孔１１、１２の両方から燃料が噴射されなくなる。

〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料噴射ノズル１は、後端側および先端側に分けて設けられ順次に開放される第１、第２噴孔１１、１２を有するノズルボディ５９、筒状に形成され、内周側と外周側との間を貫通するとともに第１噴孔１１と常に連通する貫通孔７１、および貫通孔７１の外周側開口部よりも先端側に設けられた周状の溝７２を有し、貫通孔７１と溝７２との間に設けられた第２外側シート部６４が、ノズルボディ５９に設けられた第２外側シート面６６に対し着座および離座を繰り返すことで第２噴孔１２を開閉するアウターニードル１４、アウターニードル１４の内周側に収容され、アウターニードル１４が第２噴孔１２を閉鎖しているときに、貫通孔７１を開閉することで第１噴孔１１を開閉するインナーニードル１３を備える。

これによれば、アウターニードル１４では、第２噴孔１２を開閉するために、貫通孔７１よりも先端側に第２外側シート部６４が設けられ、さらに第２外側シート部６４の先端側に周状の溝７２が設けられている。これにより、第２外側シート部６４の近傍部分は、背圧および外側スプリング２５等による付勢力により弾性変形を起こしやすくなる。このため、第２外側シート部６４は、第２外側シート面６６に強く押し付けられ、外側溜まり部６０と第２噴孔１２との間は確実に遮断される。この結果、溝７２を設けるという簡易な作業を加えるだけで、第２噴孔１２に対するシート性を維持もしくは強化することができる。以上により、第２噴孔１２に対するシート性を維持もしくは強化するための製作の煩雑さを、低減することができる。

また、燃料噴射ノズル１では、インナー、アウターニードル１３、１４の反噴孔側に、１つの背圧室１５が設けられ、インナー、アウターニードル１３、１４は、背圧室１５の燃料により同じ大きさの背圧を受ける。
これによれば、１つの背圧室１５に対し燃料が給排され、１つの背圧が操作される。このため、第１、第２外側シート部６３、６４の有効径、内側シート部７５の有効径、摺動軸部７９、８１、および内側、外側スプリング２４、２５のセット荷重等を、適宜、設定すれば、１つの背圧で、インナー、アウターニードル１３、１４を順次に変位させて、第１、第２噴孔１１、１２を順次に開放または閉鎖することができる。

また、燃料噴射ノズル１の背圧室１５は、アウターニードル１４の後端およびインナーニードル１３の後端により閉鎖され、アウターニードル１４の変位およびインナーニードル１３の変位に伴い拡縮する。
これによれば、インナー、アウターニードル１３、１４の各々に背圧を伝達するための中間部材（例えば、インナー、アウターピストン）が、背圧室１５の燃料とインナー、アウターニードル１３、１４との間に存在しておらず、背圧が、直接、インナー、アウターニードル１３、１４に作用する。このため、ノズルボディ５９とアウターピストンとの間、アウターピストンとインナーピストンとの間のような摺動部分がないので、高精度に加工すべき部分が削減される。この結果、製作の煩雑さを、低減することができる。

〔変形例〕
本実施例の燃料噴射ノズル１は、連通孔７３により内側溜まり部６１と外側溜まり部６０とが連通しており、内側溜まり部６１の燃料圧力と外側溜まり部６０の燃料圧力とは、互いに同一であったが、このような形態に限定されない。例えば、連通孔７３を設けずに、内側溜まり部６１の燃料圧力と外側溜まり部６０の燃料圧力とが異なるようにしてもよい。

本実施例の燃料噴射弁２は、ピエゾスタック１７の伸長力を利用して背圧を増減するものであったが、ピエゾスタック１７の替わりに、通電により磁気吸引力を発生させる電磁アクチュエータを備え、磁気吸引力を利用して背圧を増減するものであってもよい。

燃料噴射装置の構成図である（実施例１）。 燃料噴射ノズルの構成図である（実施例１）。 燃料噴射ノズルの要部構成図である（実施例１）。 燃料噴射ノズルの要部構成図である（実施例１）。 燃料噴射ノズルの要部構成図である（実施例１）。 燃料噴射ノズルの要部構成図である（従来例）。

符号の説明

１ 燃料噴射ノズル
２ 燃料噴射弁
３ 燃料噴射装置
１１ 第１噴孔（後端側の噴孔）
１２ 第２噴孔（先端側の噴孔）
１３ インナーニードル
１４ アウターニードル
１５ 背圧室
５９ ノズルボディ（ボディ）
６４ 第２外側シート部（シート部）
６６ 第２外側シート面（シート面）
７１ 貫通孔
７２ 溝

Claims (4)

1. 後端側および先端側に分けて設けられ順次に開放される複数の噴孔を有するボディ、
   筒状に形成され、内周側と外周側との間を貫通するとともに後端側の噴孔と常に連通する貫通孔、およびこの貫通孔の外周側開口部よりも先端側に設けられた周状の溝を有し、前記貫通孔と前記溝との間に設けられたシート部が、前記ボディに設けられたシート面に対し着座および離座を繰り返すことで先端側の噴孔を開閉するアウターニードル、
   このアウターニードルの内周側に収容され、前記アウターニードルが前記先端側の噴孔を閉鎖しているときに、前記貫通孔を開閉することで前記後端側の噴孔を開閉するインナーニードルを備え、
   前記インナーニードルおよび前記アウターニードルの反噴孔側に、１つの背圧室が設けられ、前記インナーニードルおよび前記アウターニードルは、前記背圧室の燃料により同じ大きさの背圧を受け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、
   前記背圧室は、前記インナーニードルの後端および前記アウターニードルの後端により閉鎖され、前記インナーニードルの変位および前記アウターニードルの変位に伴い拡縮することを特徴とする燃料噴射ノズル。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料噴射ノズルを用いた燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射ノズルを用いた燃料噴射装置。

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