JP6781661B2

JP6781661B2 - 燃料噴射装置

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Publication number: JP6781661B2
Application number: JP2017083267A
Authority: JP
Inventors: 耕次黒山
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2037-04-20
Also published as: JP2018178947A

Description

本発明は、エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置（インジェクタ）に関するものである。

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装置は、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、従来の燃料噴射装置には、ノズルニードルにおける燃料噴射孔側とは反対側の端部である第１端部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バランス弁構造の燃料噴射装置も提案されている（特許文献１参照）。

詳しくは、このようなバランス弁構造の燃料噴射装置は、ノズルニードルの第１端部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、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、連通路を開閉する開閉弁と、を備えている。このため、開閉弁によって連通路を開くことにより、制御室内の燃料が排出室に流出し、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こととなる。

特表２０１２−５２６２２７号公報

制御室と排出室とを連通する連通路を開閉する開閉弁は、相対移動する第１弁体及び第２弁体を備えている。第１弁体は、平坦面のシート部を有している。また、第２弁体は、第１弁体のシート部と対向する位置に突出部を有している。このため、第２弁体の突出部が第１弁体のシート部に接触すると、第１弁体と第２弁体との間の流路が閉じられた状態となる。つまり、第２弁体の突出部が第１弁体のシート部に接触すると、開閉弁が閉じられ、制御室と排出室とを連通する連通路が閉じられた状態となる。また、第２弁体の突出部が第１弁体のシート部に接触していない状態においては、第１弁体と第２弁体との間の流路が開かれた状態となる。つまり、開閉弁が開かれ、制御室と排出室とを連通する連通路が開かれた状態となる。そして、開閉弁が開かれることにより、第１弁体と第２弁体との間の流路を通って制御室内の燃料が排出室に流出し、制御室内の燃料の圧力が低下して、上述のようなノズルニードルの動作によって燃料噴射孔が開かれることとなる。

すなわち、開閉弁が開かれているときに第１弁体と第２弁体との間に形成される流路は、燃料の流れ方向に沿って観察した場合、第２弁体の突出部の先端位置まで流路断面積が縮小していくこととなる。このため、第１弁体と第２弁体との間の流路を流れる燃料は、第２弁体の突出部と対向する位置に配置されている第１弁体のシート部に衝突するように流れることとなる。このため、燃料に異物が混入している場合には、第１弁体と第２弁体との間の流路を燃料が流れる際、燃料に混入している異物も、第１弁体のシート部に衝突する。なお、燃料内の異物の量は、燃料清浄の度合い、及び、燃料噴射装置つまりエンジンが使用される環境によって異なってくる。

ここで、近年、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が高圧になってきている。そして、今後、燃料噴射装置に供給される燃料の更なる高圧化が予想される。このように燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が高圧になってくると、燃料内の異物が第１弁体のシート部に衝突する力も強くなり、シート部に侵食が発生することが懸念される。シート部に侵食が発生すると、開閉弁を閉じた状態にしても燃料が制御室から排出室に流出し、制御室内の圧力上昇速度が低下してしまう。そして、この制御室内の圧力上昇速度の低下に伴って、ノズルニードルが燃料噴射孔を閉じるまでの時間も遅くなり、予定量よりも多くの燃料をエンジンの燃焼室に噴射してしまうこととなる。このため、燃料噴射装置に供給される燃料の更なる高圧化に備え、現在のうちに、シート部の侵食を抑制する措置を講じることが重要である。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料噴射装置に供給される燃料が高圧になった場合でも、シート部の侵食を従来よりも抑制することができる燃料噴射装置を得ることを目的とする。

本発明に係る燃料噴射装置は、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、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部である第１端部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、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端部に作用させ、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装置であって、前記開閉弁は、平坦面のシート部を有する第１弁体と、前記シート部と対向する位置に突出部を有する第２弁体と、を備え、前記シート部に前記突出部が接触することによって、前記第１弁体と前記第２弁体との間の流路を閉じて閉状態となる構成であり、前記第１弁体は、該第１弁体と前記第２弁体との間の流路を流れる前記燃料の流れ方向において前記シート部よりも上流側となる位置に、前記シート部よりも前記第２弁体側に突出した段部が形成されているものである。

なお、前記第２弁体は、前記第１弁体の前記段部と対向する範囲に、前記第１弁体とは反対側に凹む逃げ部が形成されていてもよい。

本発明に係る燃料噴射装置においては、シート部が形成されている第１弁体は、該第１弁体と第２弁体との間を流れる燃料の流れ方向においてシート部よりも上流側となる位置に、シート部よりも第２弁体側に突出した段部が形成されている。すなわち、第１弁体における第２弁体と対向する側の表面を観察した際、第１弁体と第２弁体との間を流れる燃料の流れ方向において段部の後方となる位置に、第２弁体とは反対側に凹む凹みが形成されることとなる。このため、第１弁体と第２弁体との間の流路を燃料が流れる際、当該凹み部分において燃料の淀みが発生することとなる。そして、本発明に係る燃料噴射装置は、当該淀みが発生する範囲に、シート部を配置することができる。当該淀みが発生する範囲においては、第１弁体と第２弁体との間の流路の他の範囲と比べ、燃料があまり流れない。このため、シート部に衝突する異物の量を低減することができる。また、当該淀みが発生する範囲は、燃料が流れる速度も小さい。このため、シート部に異物が衝突した場合でも、異物がシート部に衝突する際の力を低減することもできる。したがって、本発明に係る燃料噴射装置は、燃料噴射装置に供給される燃料が高圧になった場合でも、シート部の侵食を従来よりも抑制することができる。

また、本発明に係る燃料噴射装置において、第２弁体における第１弁体の段部と対向する範囲に、第１弁体とは反対側に凹む逃げ部を形成することにより、逃げ部が形成されていない場合と比較して、段部とシート部との間の距離を小さくしても、段部と第２弁体との接触することを防止でき、開閉弁が閉じなくなることを防止できる。上述した淀みは、段部に近い方が淀み具合が大きくなる。すなわち、淀みが発生している範囲のうち、段部に近い方が、燃料が流れづらくなり、燃料が流れる速度も低下する。このため、第２弁体に逃げ部を形成することにより、段部とシート部との間の距離を小さくすることができるので、シート部の侵食を更に抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置を示す断面図である。図１のＱ部拡大図である。従来の燃料噴射装置において制御室と排出室との間の連通路の開閉に用いられていた開閉弁の、弁板と弁ニードルとの接触部近傍の構成を示す要部拡大図（断面図）である。

実施の形態．
以下、本発明の燃料噴射装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、本実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、本実施の形態においては、燃料噴射孔が形成された側の端部を燃料噴射装置の下端とし、燃料噴射孔側の端部とは反対側の端部を燃料噴射装置の上端として、燃料噴射装置を説明していく。

［全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置を示す断面図である。
燃料噴射装置１００は、燃料を噴射する燃料噴射孔３が下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。燃料噴射装置１００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。

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る。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、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、図示されない燃焼室へと噴射される。

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、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側の面には、制御室１０を包囲する筒状突出部が形成されている。当該筒状突出部における弁板２１とは反対側の端部は壁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が形成されている。また、制御室１０を包囲する筒状突出部には、制御室１０と高圧室５２とを連通させる連通路１２が形成されている。すなわち、高圧室５２内の高圧燃料は、連通路１２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側の上端部６ａと、燃料噴射孔３側の下端部６ｂとを有する。なお、ノズルニードル６は、一体で構成されることも可能であり、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ることも可能である。ここで、上端部６ａが、本発明の第１端部に相当する。

ノズルニードル６の上端部６ａは、壁１１に形成されたノズルニードル開口部に挿入され、制御室１０内に突出している。換言すると、制御室１０は、ノズルニードル６の上端部６ａと対向するように本体部１内に形成されているとも言える。ノズルニードル６が往復動することにより、制御室１０の容積が変更される。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。

また、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の下端部６ｂの上方には、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につながる部位は、シート部が形成されており、ノズルニードル６がシート部に対して着座（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とは反対側面側には、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。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。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を構成するものである。

弁ニードル２５は、後述のように、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。そして、弁ニードル２５の弁板２１側の先端部（後述する図２の突出部２７）が弁板２１における貫通孔１３ａの開口部の外周側（後述する図２のシート部２２）に接触した状態では、つまり開閉弁２０が閉じた状態では、弁板２１と弁ニードル２５との間の流路（後述する図２の流路１３ｂ）を閉塞する。また、弁ニードル２５の弁板２１側の先端部が弁板２１における貫通孔１３ａの開口部の外周側から離れた状態では、つまり開閉弁２０が開いた状態では、弁板２１と弁ニードル２５との間の流路（後述する図２の流路１３ｂ）が開く。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と、で構成される。また開閉弁２０は、連通路１３を開閉するものである。
なお、開閉弁２０における弁板２１と弁ニードル２５との接触部近傍（図１に二点鎖線で囲んだＱ部）の詳細構成については、図２を用いて後述する。

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、連通路１３を構成する貫通孔１３ａ及び流路１３ｂの流路断面積は、高圧室５２と制御室１０とを連通する連通路１２の流路断面積よりも大きくなっている。このため、開閉弁２０が開かれた際、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が開かれた際、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、燃料噴射装置１００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、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、燃料噴射装置１００の縦方向と直角に伸張している。なお、アーマチャ板４１を弁ニードル２５と一体形成してもよい。

アーマチャ板４１と閉塞板５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の方へ付勢する。

アーマチャ板４１と閉塞板５との間には、電磁石４３も設けられている。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が開いた際、制御室１０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。

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、当該制御室１０内の燃料の圧力は、ノズルニードル６の段部７に作用する高圧室５２内の燃料の圧力に逆らってノズルニードル６を下の閉塞位置に保持するためには、もはや十分ではない。このため、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は、上方へ移動して燃料噴射孔３を開放する。これにより、高圧室５２内の燃料は、燃料噴射孔３を通って、図示されない燃焼室へと噴射される。
すなわち、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、制御室１０内の燃料の圧力をノズルニードル６の上端部６ａに作用させ、当該圧力をノズルニードル６の駆動に利用する燃料噴射装置である。

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が閉じる。開閉弁２０が閉じると、連通路１２を通って高圧室５２から制御室１０へと流入する燃料は、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内の高まった圧力は、ノズルニードル６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の下端部６ｂ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を通って燃焼室へと噴出されることはない。

弁ニードル２５内には、燃料噴射装置１００の縦軸に沿って、弁ニードル孔２６が形成されている。この弁ニードル孔２６には、高圧に対して気密に圧力ピン６１がはめ込まれる。さらに、この圧力ピン６１は、燃料噴射装置１００の縦軸に沿って、ノズルニードル６及び弁ニードル２５の移動方向と平行して、弁ニードル孔２６内を移動しうる。圧力ピン６１は、アーマチャ板４１内に形成された孔と、バネ４２と、電磁石４３と、の中央を通って伸張している。また、圧力ピン６１は、下端面に対して作用する力が上端面を介して例えば圧力センサであるセンサ６３へと伝達されるように、配置されている。

本実施の形態では、圧力ピン６１の上端面とセンサ６３との間に、補正素子６２が設けられる。この補正素子６２は、センサ６３と圧力ピン６１との間の角度許容誤差を補正し、センサ６３により遂行される測定の精度を高めることを可能とする。

弁ニードル２５が下方に移動している状態においては、すなわち、開閉弁２０が閉じて制御室１０と排出室３０との間が連通していない状態においては、制御室１０内に存在する高い燃料圧が、貫通孔１３ａを通って圧力ピン６１の下端面に作用する。そして、圧力ピン６１は、制御室１０内の燃料圧に比例する力をセンサ６３へと伝達する。このとき、制御室１０は、連通路１２を介して高圧室５２と連通しているため、制御室１０内の燃料圧は、油圧のバランスが保たれて、高圧室５２内の燃料圧と同じである。したがって、圧力ピン６１によりセンサ６３に対して加えられる力は、高圧室５２内の燃料圧に比例する。高圧室５２内の燃料圧は、センサ６３により測定された値から簡単に決定可能である。

［開閉弁２０の詳細］
続いて、開閉弁２０における弁板２１と弁ニードル２５との接触部近傍の詳細構成について、説明する。

図２は、図１のＱ部拡大図である。この図２は、開閉弁２０が開いた状態の弁板２１及び弁ニードル２５を示している。なお、図２に示す先端黒塗りの矢印は、開閉弁２０が開いている際の、流路１３ｂにおける燃料の流れ方向を示している。

弁板２１は、弁ニードル２５と対向する範囲の表面に、平坦面のシート部２２を有している。このシート部２２は、貫通孔１３ａの弁ニードル２５側の開口部の外周側を囲むように、環状に形成されている。なお、図２では、シート部２２の範囲を、太い二点鎖線でも示している。また、弁ニードル２５は、先端部における弁板２１のシート部２２と対向する位置に、環状の突出部２７を有している。弁ニードル２５が上述のように下降して弁板２１に接触した際、つまり開閉弁２０が閉状態となった際、弁ニードル２５の突出部２７が弁板２１のシート部に接触する。
すなわち、弁板２１が本発明の第１弁体に相当し、弁ニードル２５が本発明の第２弁体に相当する。

図２のように、開閉弁２０が開いた状態になっているとき、弁板２１と弁ニードル２５との間には、連通路１３の一部分である貫通孔１３ａの外周側を囲むように、連通路１３の他の一部分として環状の流路１３ｂが形成される。そして、制御室１０から貫通孔１３ａを介して流路１３ｂに流入した燃料は、該流路１３ｂを通って排出室３０へ流出していく。また、開閉弁２０が閉状態となったとき、弁ニードル２５の突出部２７が弁板２１のシート部２２に接触し、流路１３ｂを閉じることによって、連通路１３が閉じられる。

さらに、本実施の形態に係る開閉弁２０の弁板２１においては、流路１３ｂを流れる燃料の流れ方向においてシート部２２よりも上流側となる位置に、シート部２２よりも弁ニードル２５側に突出した段部２３が形成されている。この段部２３は、弁板２１における弁ニードル２５と対向する表面において、貫通孔１３ａの開口部とシート部２２との間に形成されている。さらに、本実施の形態に係る開閉弁２０の弁ニードル２５には、弁板２１の段部２３と対向する範囲に、弁板２１とは反対側に凹む逃げ部２８が形成されている。

弁板２１に段部２３を形成することにより、燃料噴射装置１００に供給される燃料が高圧になった場合でも、シート部２２の侵食を従来よりも抑制できるという効果が得られる。以下では、当該効果の理解を容易にするため、従来の燃料噴射装置において制御室と排出室との間の連通路の開閉に用いられていた開閉弁１２０の構成を説明する。そして、その後に本実施の形態に係る燃料噴射装置１００が上述の効果を得られる理由について説明する。

図３は、従来の燃料噴射装置において制御室と排出室との間の連通路の開閉に用いられていた開閉弁の、弁板と弁ニードルとの接触部近傍の構成を示す要部拡大図（断面図）である。この図３は、上述の図２と同様の範囲を示したものである。なお、図３は開閉弁１２０が開いた状態の弁板１２１及び弁ニードル１２５を示している。また、図３では、従来の燃料噴射装置の構成のうち、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００と同じ構成には、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００と同じ符号を付している。また、図３に示す先端黒塗りの矢印は、開閉弁１２０が開いている際の、流路１３ｂにおける燃料の流れ方向を示している。

従来の燃料噴射装置は、制御室と排出室との間の連通路の開閉する開閉装置として、図３に示す開閉弁１２０を備えていた。この開閉弁１２０は、弁板１２１及び弁ニードル１２５を備えている。従来の開閉弁１２０の弁板１２１と本実施の形態に係る弁板２１との間で異なる点は、弁板１２１には段部２３が形成されていない点である。弁板１２１のその他の構成は、本実施の形態に係る弁板２１の構成と同様である。

従来の開閉弁１２０の弁ニードル１２５と本実施の形態に係る弁ニードル２５との間で異なる点は、弁ニードル１２５には逃げ部２８が形成されていない点である。弁ニードル１２５のその他の構成は、本実施の形態に係る弁ニードル２５の構成と同様である。

従来の開閉弁１２０の開閉動作は、本実施の形態に係る開閉弁２０と同様である。すなわち、弁ニードル１２５は、弁板１２１に向かう方向及び弁板１２１から離れる方向に、往復動自在（図３では上下動自在）となっている。そして、弁ニードル１２５の突出部２７が弁板１２１のシート部２２に接触した状態では、つまり開閉弁１２０が閉じた状態では、弁板１２１と弁ニードル１２５との間の流路１３ｂを閉塞する。また、弁ニードル１２５の突出部２７が弁板１２１のシート部２２から離れた状態では、つまり開閉弁１２０が開いた状態では、弁板１２１と弁ニードル１２５との間の流路１３ｂが開く。これにより、制御室から貫通孔１３ａを介して流路１３ｂに流入した燃料は、該流路１３ｂを通って排出室へ流出していく。

開閉弁１２０が開かれているときに弁板１２１と弁ニードル１２５との間に形成される流路１３ｂは、燃料の流れ方向に沿って観察した場合、弁ニードル１２５の突出部２７の先端位置まで流路断面積が縮小していくこととなる。このため、流路１３ｂを流れる燃料は、弁ニードル１２５の突出部２７と対向する位置に配置されている弁板１２１のシート部２２に衝突するように流れることとなる。このため、燃料に異物２００が混入している場合には、流路１３ｂを燃料が流れる際、燃料に混入している異物２００も、弁板１２１のシート部２２に衝突する。なお、燃料内の異物２００の量は、燃料清浄の度合い、及び、燃料噴射装置（換言すると該燃料噴射装置を搭載しているエンジン）が使用される環境によって異なってくる。

ここで、近年、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が高圧になってきている。そして、今後、燃料噴射装置に供給される燃料の更なる高圧化が予想される。このように燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が高圧になってくると、燃料内の異物２００が弁板１２１のシート部２２に衝突する力も強くなり、シート部２２に侵食が発生することが懸念される。シート部２２に侵食が発生すると、開閉弁１２０を閉じた状態にしても燃料が制御室から排出室に流出し、制御室内の圧力上昇速度が低下してしまう。そして、この制御室内の圧力上昇速度の低下に伴って、ノズルニードルが燃料噴射孔を閉じるまでの時間も遅くなり、予定量よりも多くの燃料をエンジンの燃焼室に噴射してしまうこととなる。このため、燃料噴射装置に供給される燃料の更なる高圧化に備え、現在のうちに、シート部２２の侵食を抑制する措置を講じることが重要である。

例えば、シート部２２の侵食を抑制する構成の１つとして、シート部２２の表面にコーティングを施すことが考えられる。しかしながら、コーティングによってシート部２２の侵食を抑制しようとした場合、コーティング費用、及び、コーティング品質を維持するための管理費用等が発生してしまう。このため、これらの費用に伴って、燃料噴射装置の価格も上昇してしまう。そこで、発明者は、燃料噴射装置の価格の上昇を抑制しつつシート部２２の侵食を抑制できる構成について、鋭意検討した。そして、発明者は、鋭意検討の結果、図２に示す開閉弁２０の構成に至った。

図２に示すように、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００の開閉弁２０の弁板２１は、流路１３ｂを流れる燃料の流れ方向においてシート部２２よりも上流側となる位置に、シート部２２よりも弁ニードル２５側に突出した段部２３が形成されている。すなわち、弁板２１における弁ニードル２５と対向する側の表面を観察した際、流路１３ｂを流れる燃料の流れ方向において段部２３の後方となる位置に、弁ニードル２５とは反対側に凹む凹みが形成されることとなる。このため、流路１３ｂを燃料が流れる際、当該凹み部分において燃料の淀みが発生することとなる。そして、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、当該淀みが発生する範囲に、シート部２２を配置することができる。

当該淀みが発生する範囲においては、流路１３ｂの他の範囲と比べ、燃料があまり流れない。このため、シート部２２に衝突する異物２００の量を低減することができる。また、当該淀みが発生する範囲は、燃料が流れる速度も小さい。このため、シート部２２に異物２００が衝突した場合でも、異物２００がシート部２２に衝突する際の力を低減することもできる。したがって、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、燃料噴射装置１００に供給される燃料が高圧になった場合でも、シート部２２の侵食を従来よりも抑制することができる。

さらに、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００においては、開閉弁２０の弁ニードル２５には、弁板２１の段部２３と対向する範囲に、弁板２１とは反対側に凹む逃げ部２８が形成されている。上述した淀みは、段部２３に近い方が淀み具合が大きくなる。すなわち、淀みが発生している範囲のうち、段部２３に近い方が、燃料が流れづらくなり、燃料が流れる速度も低下する。ここで、開閉弁２０の弁ニードル２５に逃げ部２８を形成することにより、逃げ部２８が形成されていない場合と比較して、段部２３とシート部２２との間の距離を小さくしても、段部２３と弁ニードル２５との接触することを防止でき、開閉弁２０が閉じなくなることを防止できる。このため、弁ニードル２５に逃げ部２８を形成することにより、段部２３とシート部２２との間の距離を小さくすることができるので、シート部２２の侵食を更に抑制することが可能となる。

なお、本実施の形態では、弁板２１にシート部２２を形成し、弁ニードル２５に突出部２７を形成した。これに限らず、弁板２１に突出部２７を形成し、弁ニードル２５にシート部２２を形成してもよい。弁ニードル２５にシート部２２が形成される構成の場合、弁ニードル２５には、流路１３ｂを流れる燃料の流れ方向においてシート部２２よりも上流側となる位置に、シート部２２よりも弁板２１側に突出した段部２３が形成されることとなる。このように段部２３を形成しても、シート部２２の侵食を従来よりも抑制することができる。すなわち、弁ニードル２５にシート部２２が形成される構成の場合、弁ニードル２５が本発明の第１弁体に相当し、弁板２１が本発明の第２弁体に相当することとなる。

また、弁ニードル２５にシート部２２が形成される構成においては、逃げ部２８を有する構成とする場合、逃げ部２８を弁板２１に形成すればよい。段部２３とシート部２２との間の距離を小さくすることができるので、シート部２２の侵食を更に抑制することが可能となる。

以上、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、燃料を噴射する燃料噴射孔３が下端（一端）に形成された本体部１と、本体部１の内部に往復動自在に設けられ、燃料噴射孔３を開閉するノズルニードル６と、ノズルニードル６の上端部６ａ（燃料噴射孔３側とは反対側の端部）と対向するように本体部１の内部に形成され、燃料が流入する制御室１０と、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を介して流入する排出室３０と、連通路１３を開閉する開閉弁２０と、を備え、制御室１０内の燃料の圧力をノズルニードル６の上端部６ａに作用させ、当該圧力をノズルニードル６の駆動に利用する燃料噴射装置である。また、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００の開閉弁２０は、平坦面のシート部２２を有する第１弁体（弁板２１及び弁ニードル２５のうちの一方）と、シート部２２と対向する位置に突出部２７を有する第２弁体（弁板２１及び弁ニードル２５のうちの他方）と、を備え、シート部２２に突出部２７が接触することによって、第１弁体と第２弁体との間の流路を閉じて閉状態となる構成である。そして、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００においては、第１弁体は、該第１弁体と第２弁体との間の流路１３ｂを流れる燃料の流れ方向においてシート部２２よりも上流側となる位置に、シート部２２よりも第２弁体側に突出した段部２３が形成されている。

本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、段部２３により、流路１３ｂに流れる燃料に淀みを発生させることができる。そして、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、当該淀みが発生する範囲に、シート部２２を配置することができる。このため、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、シート部２２に衝突する異物２００の量を低減することができ、異物２００がシート部２２に衝突する際の力を低減することもできる。したがって、本実施の形態に係る燃料噴射装置１００は、燃料噴射装置１００に供給される燃料が高圧になった場合でも、シート部２２の侵食を従来よりも抑制することができる。

なお、第２弁体における第１弁体の段部２３と対向する範囲に、第１弁体とは反対側に凹む逃げ部２８を形成してもよい。弁ニードル２５に逃げ部２８を形成することにより、段部２３とシート部２２との間の距離を小さくすることができるので、シート部２２の侵食を更に抑制することができる。

１本体部、２ノズル本体、３燃料噴射孔、４ユニオンナット、４ａ固定リング、５閉塞板、６ノズルニードル、６ａ上端部、６ｂ下端部、７段部、８突起部、９バネ、１０制御室、１１壁、１２連通路、１３連通路、１３ａ貫通孔、１３ｂ流路、２０開閉弁、２１弁板、２２シート部、２３段部、２５弁ニードル、２６弁ニードル孔、２７突出部、２８逃げ部、３０排出室、３１壁、３２出口孔、３３壁、４１アーマチャ板、４２バネ、４３電磁石、５１燃料入口、５２高圧室、５３低圧室、５４燃料出口、６１圧力ピン、６２補正素子、６３センサ、１００燃料噴射装置、１２０開閉弁（従来）、１２１弁板（従来）、１２５弁ニードル（従来）、２００異物。

Claims

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部である第１端部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、
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端部に作用させ、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装置であって、
前記開閉弁は、
平坦面のシート部を有する第１弁体と、
前記シート部と対向する位置に突出部を有する第２弁体と、
を備え、
前記シート部に前記突出部が接触することによって、前記第１弁体と前記第２弁体との間の流路を閉じて閉状態となる構成であり、
前記第１弁体は、
該第１弁体と前記第２弁体との間の流路を流れる前記燃料の流れ方向において前記シート部よりも上流側となる位置に、前記シート部よりも前記第２弁体側に突出した段部が形成されている燃料噴射装置。
前記第２弁体は、前記第１弁体の前記段部と対向する範囲に、前記第１弁体とは反対側に凹む逃げ部が形成されている請求項１に記載の燃料噴射装置。