JPH0949470A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス中に排出される有害物質の低減およ
び燃費の向上を図る燃料噴射弁を提供する。 【解決手段】 ノズルボディ１８の端部に位置するシー
ト部２８の先端には、ニードル３０の第２円柱部３８が
摺動可能な内径を有しかつノズルボディ１８を貫通する
摺動孔４０が形成される。この摺動孔４０の内壁２８ａ
を研削するとき、サック栓２０による閉塞前の開口側か
ら研削することで、内壁２８ａの加工精度を向上させる
ことができる。これにより、第２円柱部３８と摺動孔４
０とのクリアランスを数μｍ程度に管理することが可能
となり、第２円柱部３８と摺動孔４０とが摺接すると
き、燃料上流側である案内孔２７から燃料下流側である
摺動孔４０内にリークする高圧燃料を防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
「エンジン」という。）に燃料を供給する燃料噴射弁に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジン等においては
厳しくなる排気ガス規制に対処する必要が生じている。
排気ガス中に含まれる有害成分の低減、さらに燃費向上
を達成するためには、燃料噴射による噴霧を時間的、空
間的および質的に最適化することが望まれている。時間
的には高精度な噴射率制御、空間的には広範囲の噴霧分
布、質的には噴射燃料の微粒化がそれぞれ必要である。
ここで噴射率とは、単位時間当たりの噴射量を示し、mm
³/ms、g/ms等の単位で表される。

【０００３】このような燃料噴射の最適化を目的とした
燃料噴射装置として、特開昭５３−７１７２１号公報に
「制御される多孔噴射ノズル」が開示されている。この
「制御される多孔噴射ノズル」は、ノズル針の先端に設
けられたピンにより開閉可能な袋孔とこの袋孔の燃料上
流側にノズル針のテーパ面により開閉可能な環状室とを
設け、袋孔および環状室にそれぞれ別個の噴射孔を設け
ている。そして、ノズル針のリフト量により環状室の噴
射孔からだけ燃料噴射される場合と、環状室および袋孔
の噴射孔から燃料噴射される場合と、の二段階の噴射を
可能にしており、内燃機関の運転状態によって噴射状態
を変えることで青煙および白煙形成を可能な限り軽減し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５３−７１７２１号公報に開示される「制御される多孔
噴射ノズル」によると、袋孔を開閉するピンと袋孔との
摺動部の直上には、環状室が位置することから、ノズル
針のリフトによりこの環状室内に流入した高圧燃料が前
記摺動部の隙間、すなわちピンの外周と袋孔の内周とに
形成される隙間を介して袋孔内に漏れ出るおそれがあ
る。すると、この袋孔内に漏れ出た高圧燃料が袋孔の噴
射孔からエンジンの気筒内に噴射されるため、前述した
環状室の噴射孔からだけ燃料噴射する段階においても袋
孔の噴射孔から燃料噴射されることになる。したがっ
て、青煙および白煙形成の軽減を妨げることになる。

【０００５】また、この「制御される多孔噴射ノズル」
によると、前記袋孔は、軸方向に長く形成されたノズル
体の一端側から他端側に向かって形成される孔の開口か
ら離れた他端側端部に位置する。すると、袋孔から離れ
た孔の開口より加工具等を挿入し袋孔の加工をしなけれ
ばならないため、袋孔の内周壁の加工精度を向上させる
ことが困難になる。そして、この袋孔の内周壁の加工精
度の低下から、袋孔の内周壁とノズル針のピンの外周壁
とから形成される摺動隙間の間隔の増大を招き、前述し
た燃料漏れの要因となる。

【０００６】本発明の目的は、排気ガス中に排出される
有害物質の低減および燃費の向上を図る燃料噴射弁を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段・作用・発明の効果】前記
目的を達成するための本発明の請求項１記載の燃料噴射
弁は、ケーシング内を往復動可能なノズルニードルの移
動量に応じて燃料噴射する噴孔の種類を変化させる燃料
噴射弁であって、テーパ部が形成される側の端部に円柱
部を有する往復動可能なノズルニードルと、高圧燃料を
導入する燃料通路、この燃料通路の燃料下流側に位置し
前記テーパ部が当接可能なシート部、このシート部の燃
料下流側に外部と貫通可能に形成され前記円柱部が摺動
可能な摺動孔、前記シート部と前記摺動孔との間に位置
し径方向外側に向かって外部と連通する第１噴孔、およ
び、前記摺動孔の燃料下流側に位置し径方向外側に向か
って外部と連通する第２噴孔を有するケーシングと、前
記シート部に前記テーパ部を当接させる方向に前記ノズ
ルニードルを付勢する付勢手段と、前記摺動孔を閉塞す
る閉塞部材とを備えたことを特徴とする。

【０００８】これにより、ケーシングに形成される摺動
孔の内壁を研削するとき、この内壁に近い側である閉塞
部材による閉塞前の開口側から研削することで、内壁の
加工精度を向上させることができ、円柱部と摺動孔との
クリアランスを低減できる。そのため、円柱部と摺動孔
とが摺接するとき、このクリアランスの燃料上流側から
燃料下流側である摺動孔内にリークする高圧燃料を抑制
することができる。したがって、ノズルニードルの移動
量により第１噴孔および第２噴孔から段階別に噴射させ
ることが確実にでき、排気ガス中に排出される有害物質
の低減および燃費を向上を図る効果がある。

【０００９】本発明の請求項２記載の燃料噴射弁は、請
求項１記載の燃料噴射弁において、前記第１噴孔の軸と
前記ケーシングの軸とにより形成される鋭角αは、前記
第２噴孔の軸と前記ケーシングの軸とにより形成される
鋭角βより小さいことを特徴とする。これにより、第１
噴孔から噴射される燃料の噴射角度が小径噴射角度に設
定され、第２噴孔から噴射される燃料の噴射角度が大径
噴射角度に設定される。したがって、第１噴孔から噴射
される燃料は、例えば燃料室内の底部に向けて燃料噴射
することができ、燃焼室の壁面までの距離を長く確保す
ることで低温壁面に付着する燃料を防止する効果があ
る。また第２噴孔から噴射される燃料は、例えば高温の
燃焼室の壁面に噴射された燃料を衝突させることがで
き、噴射燃料の霧化および蒸発を促進する効果がある。

【００１０】本発明の請求項３記載の燃料噴射弁は、請
求項１または２記載の燃料噴射弁において、前記閉塞部
材の燃料上流側端面は、前記第２噴孔の前記摺動孔側の
開口位置より重力方向側に位置することを特徴とする。
これにより、円柱部と摺動孔とのクリアランスを経由し
て高圧燃料が摺動孔内へ流入したとしても、燃料上流側
端面から第２噴孔の開口位置までの間に形成される空間
に流入燃料を溜めることができる。したがって、円柱部
と摺動孔とのクリアランスを経由して摺動孔内へ流入し
た燃料が第２噴孔から漏れ出るのを抑制するため、第１
噴孔および第２噴孔からの段階別の噴射を確実にする効
果がある。

【００１１】本発明の請求項４記載の燃料噴射弁の製造
方法は、ケーシング内を往復動可能なノズルニードルの
移動量に応じて燃料噴射する噴孔の種類を変化させる燃
料噴射弁の製造方法であって、前記ケーシングの一端側
から他端側に向かって前記ノズルニードルを往復動可能
に収容する有底の案内孔、この案内孔の底から前記ケー
シングの他端方向に前記ノズルニードルが当接可能なシ
ート部、およびこのシート部から前記ケーシングの他端
を貫通し前記ノズルニードルの円柱部が摺動可能な摺動
孔を形成する第１工程と、前記摺動孔の前記ケーシング
の他端側開口から前記シート部の内壁面と前記摺動孔の
内壁面とを研削する第２工程と、前記摺動孔の前記ケー
シングの他端側開口からこの開口を閉塞する閉塞部材を
挿入しこの閉塞部材を前記ケーシングに接合する第３工
程とを含むことを特徴とする。

【００１２】これにより、第２工程において、シート部
の内壁面と摺動孔の内壁面とに近い側であるケーシング
の他端側開口から研削することで、シート部の内壁面と
摺動孔の内壁面の加工精度を向上させることができる。
そのため、ノズルニードルとシート部とのクリアランス
およびノズルニードルの円柱部と摺動孔とのクリアラン
スを低減でき、これらクリアランスの燃料上流側から燃
料下流側にリークする高圧燃料を抑制することができ
る。したがって、ノズルニードルの移動量により２種類
の噴孔から段階別に噴射させることを確実にでき、排気
ガス中に排出される有害物質の低減および燃費を向上を
図る効果がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例による燃料噴射弁を
図１〜図３に示す。図３に示すように、高圧燃料供給ポ
ンプ１により所定の燃料噴射圧に加圧された高圧燃料
は、噴射管２を経由して各気筒４に配設された燃料噴射
弁１０に供給される。そのため、高圧燃料供給ポンプ１
と燃料噴射弁１０とが噴射管２により接続されている。
そして、燃料噴射弁１０は次の構成からなる。

【００１４】燃料噴射弁１０は、ノズルホルダ１２、リ
テーニングナット１６およびノズルボディ１８からなる
外郭形成部材を備えており、リテーニングナット１６の
両端部からノズルホルダ１２とノズルボディ１８とがそ
れぞれ突出するようにノズルホルダ１２およびノズルボ
ディ１８をリテーニングナット１６により固定してい
る。

【００１５】ノズルホルダ１２は縦断面形状がト字形状
を有しており、軸方向に貫通する２つのスプリング収容
室が形成されている。図３で上方、すなわち反ノズルボ
ディ１８側端部には第１スプリング収容室２１が形成さ
れており、ノズルボディ１８側端部には第２スプリング
収容室２２が形成されている。そして、この第１スプリ
ング収容室２１と第２スプリング収容室２２とは連通孔
により互いに連通している。ト字形状の枝に相当する部
分にはノズルホルダ１２のインレット１４が位置してお
り、このインレット１４に接続される噴射管２を経由し
て高圧燃料が供給される。インレット１４の内部には後
述するノズルボディ１８の燃料通路２６に接続可能な燃
料通路２３が形成され、接続される噴射管２と燃料通路
２３とが連通する。

【００１６】第１スプリング収容室２１内には、付勢手
段としての第１スプリング１３が収容されており、この
第１スプリング１３により、第１スプリング室２１と第
２スプリング収容室２２とに跨がって収容される軸部２
４が第２スプリング収容室２２方向に付勢されている。
また第２スプリング収容室２２内には、軸部２４が貫通
する第２スプリング１５が収容されている。この第２ス
プリング１５は、ノズルボディ１８側端部に収容される
スペーサ１７をノズルボディ１８方向に付勢している。

【００１７】スペーサ１７は、逆凸字形状からなる縦断
面形状を有しており、軸方向に貫通孔が形成されてい
る。そして、この貫通孔に軸部２４の端部が挿入される
と共に、後述するニードル３０の突起部３１が挿入され
ている。ケーシングとしてのノズルボディ１８には、ニ
ードル３０を移動可能に収容する案内孔２５、２７が中
心軸上に形成されており、このニードル３０の大径部３
２と小径部３３との間に位置するテーパ状の接続部の周
囲には環状の燃料溜室２９が形成されている。つまり、
案内孔２５と案内孔２７との間には燃料溜室２９が形成
されている。そして、この燃料溜室２９には案内孔２５
と並行に形成される燃料通路２６が連通している。これ
により、前述した高圧燃料ポンプ１から供給される高圧
燃料は、噴射管２、燃料通路２３および燃料通路２６を
経由して燃料溜室２９内に供給される。

【００１８】ノズルニードルとしてのニードル３０は、
一端側から他端側に向かって突起部３１、大径部３２、
小径部３３、先端部３０ａの順に各部が同軸上に位置す
るように構成されており、前述したスペーサ１７内に位
置する突起部３１には第１スプリング１３により付勢さ
れる軸部２４が当接している。大径部３２と小径部３３
とはテーパ状に形成される接続部により接続されてお
り、この接続部に加わる燃料圧の増大により、突起部３
１に当接する軸部２４を第１スプリング１３の反付勢方
向に移動させることができ、さらに燃料圧が増加した場
合、大径部３２にスペーサ１７が当接することで、ニー
ドル３０がスペーサ１７を第２スプリング１５の反付勢
方向に移動させることができるように構成されている。

【００１９】ここで、ニードル３０の先端部３０ａおよ
びこの先端部３０ａの周囲に位置するノズルボディ１８
の端部の構成を図１に基づいて詳述する。ニードル３０
の先端部３０ａは、先端に向かうに従い徐々に縮径する
複数の円錐台および円錐、円柱形状を組合わせることに
より構成されており、同一軸上にそれぞれが積み重ねら
れるように位置している。具体的には、小径部３３側か
ら順に説明すると、まず小径部３３と同径に底部外径
が形成された円錐台形状からなる第１テーパ部３４が小
径部３３に接続されている。そして、この第１テーパ
部３４の図１で下方には、第１テーパ部３４のテーパ面
より角度の緩やかなテーパ面を有し、かつ第１テーパ部
３４の頂部外径と同径に底部外径が形成された円錐台形
状からなるテーパ部としての第２テーパ部３５が位置し
ている。さらに、この第２テーパ部３５の図１で下方
には、第２テーパ部の頂部外径より小径に形成された円
柱形状からなる第１円柱部３６が位置している。さら
にまた、この第１円柱部３６の図１で下方には、第１円
柱部３６の外径と同径に底部外径が形成された円錐台形
状からなる第３テーパ部が位置している。また、この
第３テーパ部の図１で下方には第３テーパ部の頂部外径
と同径に外径が形成される円柱形状からなる円柱部とし
ての第２円柱部３８が形成されている。最後に、第２
円柱部３８の図１で下方には、第２円柱部３８の外径と
同径に底部外径が形成された円錐台形状からなる先端円
錐部３９が形成されている。

【００２０】つまり、この先端部３０ａはニードル３０
の小径部３３から先端側に向かって順に第１テーパ部３
４、第２テーパ部３５、第１円柱部３６、第３テーパ部
３７、第２円柱部３８および先端円錐部３９が同一軸上
に形成されている。ノズルボディ１８の図１で下方に位
置する端部内側には、先端に向かうに従い徐々に縮径し
前述した第２テーパ部３５および第３テーパ部３７が当
接可能なテーパ状のシート部２８が形成されており、こ
のシート部２８の図１で下方には前述した第２円柱部３
８が摺動可能な内径を有しかつノズルボディ１８を貫通
する摺動孔４０が形成されている。そして、第２円柱部
３８と摺動孔４０との摺動によりシールされるシール長
が図１で符号Ｌ_S により示されている。このシール長Ｌ
_S は、例えば０．１〜０．３ｍｍ程度に設定されてお
り、第２円柱部３８と摺動孔４０とのクリアランスは数
μｍに管理されている。これにより、第２円柱部３８と
摺動孔４０とが摺接するとき、燃料上流側である案内孔
２７から燃料下流側である摺動孔４０内に流入する高圧
燃料が遮断され摺動孔４０内への燃料リークを抑制して
いる。

【００２１】ところで、シート部２８に当接可能な第２
テーパ部３５と第３テーパ部３７との間には、前述した
ように第２テーパ部の頂部外径より小径の第１円柱部３
６が位置していることから、シート部２８に第２テーパ
部３５および第３テーパ部３７が当接すると、第２テー
パ部３５の頂面、第１円柱部３６の外周面およびシート
部２８のシート面より区画される環状の予圧室４１が第
１円柱部３６の周囲に形成されることになる。この予圧
室４１は、摺動孔４０の内壁２８ａと第２円柱部３８の
外周壁とのクリアランスに加わる燃料圧を低減するため
に設けられる。そして、この予圧室４１とノズルボディ
１８外とを連通可能な第１噴孔１９ａが図１で下方に向
かって複数箇所、例えば４箇所形成されている。

【００２２】また、第２円柱部３８と摺動孔４０との摺
動によりシールされる位置より燃料下流側には、摺動孔
４０を閉塞する閉塞部材としての円柱形状のサック栓２
０が挿入されており、摺動孔４０内に第２円柱部３８が
摺接すると、先端円錐部３９のテーパ面、サック栓２０
の燃料上流側端面２０ａおよび摺動孔４０の内壁２８ａ
より区画されるサック室４２が形成されることになる。
そして、このサック室４２とノズルボディ１８外とを連
通可能な第２噴孔１９ｂが図１で下方に向かって複数箇
所、例えば４箇所形成されている。

【００２３】図２に示すように、それぞれ４箇所形成さ
れる第１噴孔１９ａと第２噴孔１９ｂとは、互いに重な
らないように位置している。つまり、例えば第１噴孔１
９ａと第２噴孔１９ｂとが周方向に４５°離れて位置す
るように設定することで、第１噴孔１９ａと第２噴孔１
９ｂとが互いに上下で重ならないように位置させること
ができる。このように第１噴孔１９ａと第２噴孔１９ｂ
とを互いに上下に重ならないように位置させるのは、ニ
ードル３０がフルリフトしたときに第１噴孔１９ａおよ
び第２噴孔１９ｂから噴射される燃料の噴霧が互いに干
渉しないようにするためである。

【００２４】例えば、第１噴孔１９ａの内径を０．１〜
０．２ｍｍの小径にかつ１００〜１５０°の小径噴射角
度α1 に設定し、第２噴孔１９ｂの内径を０．２〜０．
４ｍｍの大径にかつ１３０〜１８０°の大径噴射角度β
1 に設定することにより、良好な噴射特性が得られるこ
とが実験によって確認されている。ここで、特許請求の
範囲に記載の「鋭角α」は小径噴射角度α1 の半分の値
に相当し、「鋭角β」は大径噴射角度β1 の半分の値に
相当する。また特許請求の範囲に記載の「ケーシングの
軸」は、図１に示す一点鎖線Ｘに相当する。

【００２５】上述した構成により、案内孔２７より燃料
下流側に位置する予圧室４１内には、シート部２８から
第２テーパ部３５が離間することにより燃料が流入し、
シート部２８に第２テーパ部３５が当接することにより
流入する燃料が遮断される。また、予圧室４１より燃料
下流側に位置するサック室４２内には、摺動孔４０から
第２円柱部３８が離間することにより燃料が流入し、摺
動孔４０に第２円柱部３８が摺接することにより流入す
る燃料が遮断される。つまり、シート部２８と第２テー
パ部３５とにより構成する弁手段によって予圧室４１内
への流入燃料を制御し、また摺動孔４０と第２円柱部３
８とにより構成する弁手段によってサック室４２内への
流入燃料を制御している。

【００２６】これにより、シート部２８から第２テーパ
部３５が離間し、摺動孔４０に第２円柱部３８が摺接す
るときには、予圧室４１内だけに高圧燃料が流入するた
め第１噴孔１９ａから燃料噴射、すなわち１段目の噴射
が行われる。そして、シート部２８からの第２テーパ部
３５の離間に加え摺動孔４０から第２円柱部３８が離間
するときには、予圧室４１およびサック室４２に高圧燃
料が流入するため第１噴孔１９ａおよび第２噴孔１９ｂ
から燃料噴射、すなわち２段目の噴射が行われる。

【００２７】ここで、ノズルボディ１８を貫通する摺動
孔４０を設け、その摺動孔４０の外側開口をサック栓２
０により閉塞することにより、サック室４２を形成する
ように構成したのは、後述するように摺動孔４０の内壁
２８ａの加工精度を向上させるためである。例えば内壁
２８ａの加工精度を数μｍ程度に管理するためには、研
削対象物である内壁２８ａに極力近い位置から研削する
方が、砥石車等の位置決め精度を確保する上で都合が良
い。そのため、研削対象物である内壁２８ａから離れた
ノズルボディ１８の案内孔２５の開口部側から研削する
のではなく、内壁２８ａが位置するノズルボディ１８の
先端部方向、すなわちサック栓２０側開口から研削でき
るようにノズルボディ１８を貫通する摺動孔４０を設け
ている。

【００２８】次に、ノズルボディ１８の加工工程を図４
に基づいて説明する。図４(a) に示す工程は、案内孔２
７、シート部２８および摺動孔４０を切削によりそれぞ
れ加工し、第１噴射孔１９ａおよび第２噴射孔１９ｂを
ドリルにより加工する工程である。この工程により、ノ
ズルボディ１８の各部の形状が成形される。ここで、案
内孔２７、シート部２８および摺動孔４０を切削により
それぞれ加工する工程が特許請求の範囲に記載の「第１
工程」に相当する。

【００２９】図４(b) に示す工程は、切削およびドリル
加工により各部が形成されたノズルボディ１８を熱処理
により強度を向上させた後、シート部２８および摺動孔
４０の内壁２８ａに研削を施す工程であり、特許請求の
範囲に記載の「第２工程」に相当する。この研削は、ノ
ズルボディ１８を貫通する摺動孔４０のサック栓２０側
開口から、砥石車等を挿入することにより研削が行われ
る。これにより、従来、シート部２８および内壁２８ａ
を研削するときに案内孔２５の開口部側から砥石車等を
挿入することなく、研削対象物である内壁２８ａに近い
側から砥石車等を挿入することができる。したがって、
所定の加工精度を維持可能な研削を内壁２８ａに施せら
れる効果がある。

【００３０】図４(c) に示す工程は、ノズルボディ１８
の案内孔２７内に収容するニードル３０の先端部３０ａ
を研削する工程である。この工程では、特に先端部３０
ａの第２円柱部３８の外周と摺動孔４０の内壁２８ａと
のクリアランスを数μｍ程度に保つため、第２円柱部３
８の直径Ｄを所定の値を保つように第２円柱部３８の外
周が研削される。そして、摺動孔４０の外方向開口部に
サック栓２０が挿入され、レーザ溶接、圧入等によりサ
ック栓２０とノズルボディ１８とが接合される。ここ
で、このサック栓２０とノズルボディ１８とを接合する
工程が特許請求の範囲に記載の「第３工程」に相当す
る。

【００３１】上述した各工程により、摺動孔４０の内壁
２８ａとニードル３０の第２円柱部３８の外周壁とのク
リアランスは、数μｍ程度に管理されるため、予圧室４
１内に充満する高圧燃料が摺動孔４０内、すなわちサッ
ク室４２内に流入することを極力抑えることができる。
また、図１に示すように、サック栓２０の燃料上流側端
面２０ａは、第２噴孔１９ｂの開口位置より重力方向側
に位置することから、前記クリアランスを経由して高圧
燃料がサック室４２内へ流入したとしても、燃料上流側
端面２０ａから第２噴孔１９ｂの開口位置までの間に形
成される空間に僅かに流入した燃料を溜めることができ
る。これにより、予圧室４１からサック室４２内に僅か
に流入した燃料が第２噴孔１９ｂから漏れ出るのを防止
する効果がある。

【００３２】次に、燃料噴射弁１０の作動を図１、図
３、図５および図６に基づいて説明する。高圧ポンプ１
からは、所定量の燃料が所定の時期に圧送され、この圧
送された高圧燃料が噴射管２を経由して燃料噴射弁１０
のインレット１４に供給される。このインレット１４に
供給された高圧燃料は、燃料通路２３、２６を経由して
燃料溜室２９内に蓄えられる。そして、供給燃料の増加
にともない燃料溜室２９内の燃料圧力が増大するため、
大径部３２と小径部３３との間に位置する接続部に加わ
る燃料圧力によりニードル３０を第１スプリング１３の
反付勢方向に移動させようとする。このとき、第１スプ
リング１５の付勢力より燃料溜室２９内の燃料圧による
圧力の方が大きくなると、ニードル３０がプレリフト量
Ｈ_D1だけリフトすることになる。このプレリフトにおい
ては、案内孔２７内に充満する高圧燃料がシート部２８
と第２テーパ部３５との間にできる隙間を経由して予圧
室４１内に燃料が流入する。これにより、図６(a) に示
すように、第１噴孔１９ａから１段目の燃料噴射が行わ
れる。このとき、第２噴孔１９ｂから燃料噴射されない
のは、第２円柱部３８のシール長Ｌ_S がプレリフト量Ｈ
_D1より大きく設定されていることから予圧室４１内に流
入した高圧燃料がサック室４２内に流入しないためであ
る。

【００３３】その後、燃料溜室２９内に流入する高圧燃
料がさらに増加すると、ニードル３０はプレリフトより
さらにリフトする。これは、燃料溜室２９内の燃料圧が
第１スプリング１３と第２スプリング１５との付勢力の
和より大きくなることからニードル３０が第２スプリン
グ１５により付勢されているスペーサ１７をも押上げフ
ルリフト量Ｈ_D2までリフトするためである。このフルリ
フト量Ｈ_D2とプレリフト量Ｈ_D1とシール長Ｌ_S との間に
は、フルリフト量Ｈ_D2＞シール長Ｌ_S ＞プレリフト量Ｈ
_D1の関係が成り立つ。したがって、ニードル３０がフル
リフトすると、予圧室４１とサック室４２とがシート部
２８と第３テーパ部３７との間に形成される隙間を介し
て連通するため、予圧室４１内の高圧燃料がサック室４
２内に流入する。これにより、サック室４２内に流入し
た高圧燃料が第２噴孔１９ｂから燃料噴射される。つま
り、ニードル３０がフルリフトすると、図６(b) に示す
ように、第１噴孔１９ａおよび第２噴孔１９ｂから２段
目の燃料噴射が行われる。

【００３４】第１噴孔１９ａまたは第２噴孔１９ｂから
燃料噴射されると、燃料溜室２９内の燃料圧が低下する
ため、第１スプリング１３および第２スプリング１５の
付勢力によりニードル３０がシート部２８方向に付勢さ
れる。そして、ニードル３０の第２テーパ部３５がシー
ト部２８に当接すると燃料噴射が終了する。ここで、エ
ンジンの各運転状況に応じて高圧燃料ポンプ１の燃料圧
送量を変化させることで燃料噴射弁１０の噴射特性が所
定の特性に設定できることを図５に基づいて説明する。

【００３５】図５(a) に示す燃料噴射率特性は、低速回
転域または低負荷域において有効な噴射率特性である。
この噴射率特性においては、ニードル３０がプレリフト
量Ｈ _D1に保持されるため、第１噴孔１９ａから燃料噴射
されるだけで第２噴孔１９ｂからは燃料噴射されない。
この場合、噴射圧力は比較的低く設定されるが、例えば
第１噴孔１９ａを小径に設定すると開口面積を小さくす
ることができるため、噴射速度を増大させることができ
る。これにより、燃料の微粒化を促進する効果がある。
また開口面積が小さくすることにより噴射期間を長くす
ることができるため燃焼後期の拡散燃焼を促進させるこ
とができる。これにより、未燃燃料の酸化を促進する効
果がある。さらに噴射角度αが小さくなるように第１噴
孔１９ａを形成することで、燃料室７内の底部に向けて
燃料噴射することができる。これにより、燃焼室７の壁
面までの距離を長く確保することができ低温壁面に付着
する燃料を防止する効果がある。

【００３６】図５(b) に示す燃料噴射率特性は、エンジ
ンの中負荷域において有効な噴射特性である。この噴射
率特性においては、燃料噴射量の増大に伴って燃料溜室
２９内の燃料圧力が増大することから、所定の期間にお
いてニードル３０がプレリフト量Ｈ_D1に保持され、その
後プレリフト量Ｈ_D2に保持される。これにより、噴射初
期においてはプレリフトによる低噴射率を実現すること
から、ＮＯｘを低減することができる。そして、噴射後
期においては噴射圧力のさらなる上昇によりニードル３
０がフルリフトすることにより、噴射初期に噴射してい
た第１噴孔１９ａに加え第２噴孔１９ｂからも燃料噴射
が開始される。

【００３７】図５(c) に示す燃料噴射率特性は、エンジ
ンの高速域において有効な噴射率特性である。この噴射
率特性は、前述した中負荷域の特性とほぼ同様の特性か
らなり、噴射期間を短縮したものである。このように噴
射期間を短縮できるのは、低速低負荷域においては第１
噴孔１９ａから噴射され第２噴孔１９ｂからは噴射され
ていないため、この第２噴孔１９ｂからの噴射を加える
ことにより開口面積を増大させ噴射流量を増加させたた
めである。

【００３８】ここで、第２噴孔１９ｂは前述したように
噴射角度βを大きく設定していることから、高温の燃焼
室７の壁面に噴射された燃料を衝突させることができ
る。これにより、噴射燃料の霧化および蒸発を促進する
効果がある。このように、本実施例の燃料噴射弁１０に
よるとエンジンの全運転域において最適な燃料噴射率特
性を得ることができ、また燃焼室７の各位置に最適な状
態で微粒化された燃料噴霧を形成することができる。

【００３９】以上説明したように、本実施例の燃料噴射
弁１０によると、ノズルボディ１８を貫通する摺動孔４
０を設け、その摺動孔４０の外側開口をサック栓２０に
より閉塞しサック室４２を形成するように構成したこと
によって、摺動孔４０の内壁２８ａの加工精度を向上さ
せることができる。これにより、第２円柱部３８と摺動
孔４０とのクリアランスを数μｍ程度に管理することが
可能となり、第２円柱部３８と摺動孔４０とが摺接する
とき、燃料上流側である案内孔２７から燃料下流側であ
る摺動孔４０内にリークする高圧燃料を抑制することが
できる。そのため、第１噴孔１９ａから噴射される１段
目の燃料噴射の際に第２噴孔１９ｂから燃料噴射される
ことを防止できる。したがって、１段目の燃料噴射と２
段目の燃噴射とが確実に行われるため、排気ガス中に排
出される有害物質の低減および燃費の向上を図る効果が
ある。

【００４０】（第２実施例）本発明の第２実施例を図７
および図８に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部
分には同一符号を付す。図７に示す第２実施例は、ニー
ドル５０の先端部５０ａを構成する第２テーパ部５５と
第３テーパ部５７とのそれぞれのテーパ角度を互いに異
なる値に設定した例である。

【００４１】小径部５３の先端部５０ａは、第１実施例
のニードル３０の先端部３０ａと同様、先端に向かうに
従い徐々に縮径する複数の円錐台、円柱形状を組合わせ
ることにより構成されており、同一軸上にそれぞれが積
み重ねられるように位置している。この先端部５０ａは
ニードル５０の小径部５３から先端側に向かって順に第
１テーパ部５４、第２テーパ部５５、第１円柱部５６、
第３テーパ部５７および第２円柱部５８が同一軸上に形
成されている。

【００４２】そして、第２テーパ部５５を形成するテー
パ面のノズルボディ１８の軸Ｘに対する角度γ1 と、第
３テーパ部５７を形成するテーパ面のノズルボディ１８
の軸Ｘに対する角度γ2 とは、角度γ1 ＞角度γ2 の関
係が成立するように第２テーパ部５５のテーパ面および
第３テーパ部５７のテーパ面が設定されている。また、
この第２テーパ部５５と第３テーパ部５７とにそれぞれ
当接可能な第１シート部５１と第２シート部５２とがノ
ズルボディ１８内に形成されている。したがって、前述
した角度γ1 および角度γ2 は、第１シート部５１およ
び第２シート部５２のそれぞれのシート半角に相当する
ことになる。そして、図８に示すシート半角に対する流
路断面積の特性図により、このシート半角が小さい程、
テーパ部とシート部との間に形成される流路断面積を絞
ることが可能となる。

【００４３】ここで、図８に示す特性は、シート部の内
径を１．５ｍｍ、ニードル５０のリフト量を０．３ｍｍ
に設定したときのシート半角の変化に対する流路断面積
の変化を示したものである。これにより、摺動孔４０の
直上に位置する第２シート部５２とのシート半角を小さ
く設定することで、第３テーパ部５７と第２シート部５
２とにより形成される流路断面積を絞ることができる。
したがって、摺動孔４０の直上の流路断面積を絞ること
により摺動孔４０と第２円柱部５８とのクリアランスに
加わる燃料圧を低減できることから、このクリアランス
を介してサック室４２内への燃料リークをさらに効果的
に抑制できる。

【００４４】（第３実施例）本発明の第２実施例を図７
および図８に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部
分には同一符号を付す。図９に示す第３実施例は、ニー
ドル６０の先端部６０ａを構成する第２テーパ部６５に
第１噴孔１９ａに対応した凹部６６を設け予圧室の容積
を削減した例である。

【００４５】本来、予圧室を設ける目的は、摺動孔４０
と円柱部６７とのクリアランスに加わる燃料圧を低減す
ることにある。ところが、この予圧室の容積の増大が噴
射直後の燃料だれを招くため、必要最小限の容積に設定
する必要がある。そこで、第３実施例では、以下の構成
により予圧室の容積を削減した。小径部６３の先端部６
０ａは、第１実施例のニードル３０の先端部３０ａと同
様、先端に向かうに従い徐々に縮径する複数の円錐台お
よび円錐、円柱形状を組合わせることにより構成されて
おり、同一軸上にそれぞれが積み重ねられるように位置
している。この先端部６０ａはニードル６０の小径部６
３から先端側に向かって順に第１テーパ部６４、第２テ
ーパ部６５、円柱部６７および先端円錐部６８が同一軸
上に形成されている。

【００４６】そして、第２テーパ部６５のテーパ面に
は、第１噴孔１９ａのシート部２８側開口に対応した位
置に凹部６６が設けられている。このように第１噴孔１
９ａの入口近傍にだけ予圧室の役割をする凹部６６を設
けることで、第１実施例で説明した環状の予圧室４１よ
りその容積を小さくすることができる。これにより、デ
ッドボリュームとなるサック室４２と予圧室との容積の
和を削減することができるため、デッドボリュームが大
きいことによる噴射直後の燃料だれを防止することがで
きる。したがって、噴射直後の燃料後だれによる排出Ｈ
Ｃ量を低減でき排気ガス中に排出される有害物質の低減
および燃費の向上をさらに図る効果がある。

【００４７】なお、以上説明した第１実施例〜第３実施
例の燃料噴射弁１０は、第１スプリング１３と第２スプ
リング１５とからなる２本のスプリングによりニードル
３０を付勢する構成を採ったが、本発明では、これに限
られることはなく、例えば三方電磁弁によりニードルを
付勢する構成を採っても良い。これにより、ニードルの
リフト量を電磁力により自在に制御できることから、第
１噴孔および第２噴孔から噴射される燃料噴射時期を燃
料圧と独立して制御できる。したがって、燃料噴射時期
の最適化の自由度を高める効果がある。またこの三方電
磁弁によりニードルを付勢する構成では、ニードルの閉
弁作動を燃料圧により強制的に行うことができるため、
噴射終了時の噴射率シャープカットエンドを可能とし排
ガスの低減を実現する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射弁の要部断
面図である。

【図２】図１に示すII方向矢視図である。

【図３】本発明の第１実施例による燃料噴射弁等を示す
模式的構成図である。

【図４】本発明の第１実施例による燃料噴射弁の加工工
程を示す説明図である。

【図５】第１実施例の燃料噴射弁の噴射率およびニード
ルのリフト量を示す各特性図である。

【図６】第１実施例の燃料噴射弁の燃料噴射状態を示す
模式的説明図である。

【図７】本発明の第２実施例による燃料噴射弁の要部断
面図である。

【図８】シート半角の変化に対する流路断面積の変化を
示す特性図である。

【図９】本発明の第３実施例による燃料噴射弁の要部断
面図である。

【符号の説明】

１ 高圧燃料ポンプ ２ 噴射管 ４ 気筒 ５ ピストン ７ 燃焼室 １０ 燃料噴射弁 １２ ノズルホルダ １３ 第１スプリング （付勢手段） １５ 第２スプリング １８ ノズルボディ （ケーシング） １９ａ 第１噴孔 １９ｂ 第２噴孔 ２０ サック栓 （閉塞部材） ２０ 燃料上流側端面 ２７ 案内孔 ２６ 燃料通路 ２８ シート部 ３０、５０、６０ ニードル（ノズルニードル） ３５ 第２テーパ部 （テーパ部） ３６ 第１円柱部 ３７ 第３テーパ部 ３８、５８ 第２円柱部 （円柱部） ４０ 摺動孔 ４１ 予圧室 ４２ サック室 ６７ 円柱部 Ｘ ノズルボディの軸（ケーシングの軸）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡嶋 正博 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内を往復動可能なノズルニー
   ドルの移動量に応じて燃料噴射する噴孔の種類を変化さ
   せる燃料噴射弁であって、 テーパ部が形成される側の端部に円柱部を有する往復動
   可能なノズルニードルと、 高圧燃料を導入する燃料通路、この燃料通路の燃料下流
   側に位置し前記テーパ部が当接可能なシート部、このシ
   ート部の燃料下流側に外部と貫通可能に形成され前記円
   柱部が摺動可能な摺動孔、前記シート部と前記摺動孔と
   の間に位置し径方向外側に向かって外部と連通する第１
   噴孔、および、前記摺動孔の燃料下流側に位置し径方向
   外側に向かって外部と連通する第２噴孔を有するケーシ
   ングと、 前記シート部に前記テーパ部を当接させる方向に前記ノ
   ズルニードルを付勢する付勢手段と、 前記摺動孔を閉塞する閉塞部材とを備えたことを特徴と
   する燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 前記第１噴孔の軸と前記ケーシングの軸
   とにより形成される鋭角αは、前記第２噴孔の軸と前記
   ケーシングの軸とにより形成される鋭角βより小さいこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 前記閉塞部材の燃料上流側端面は、前記
   第２噴孔の前記摺動孔側の開口位置より重力方向側に位
   置することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴
   射弁。
4. 【請求項４】 ケーシング内を往復動可能なノズルニー
   ドルの移動量に応じて燃料噴射する噴孔の種類を変化さ
   せる燃料噴射弁の製造方法であって、 前記ケーシングの一端側から他端側に向かって前記ノズ
   ルニードルを往復動可能に収容する有底の案内孔、この
   案内孔の底から前記ケーシングの他端方向に前記ノズル
   ニードルが当接可能なシート部、およびこのシート部か
   ら前記ケーシングの他端を貫通し前記ノズルニードルの
   円柱部が摺動可能な摺動孔を形成する第１工程と、 前記摺動孔の前記ケーシングの他端側開口から前記シー
   ト部の内壁面と前記摺動孔の内壁面とを研削する第２工
   程と、 前記摺動孔の前記ケーシングの他端側開口からこの開口
   を閉塞する閉塞部材を挿入しこの閉塞部材を前記ケーシ
   ングに接合する第３工程とを含むことを特徴とする燃料
   噴射弁の製造方法。