JPH11280588A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ノズルニードルの応答性及び加工性
を向上できるとともに、組立て精度を向上できる燃料噴
射ノズルを得ることにある。 【解決手段】高圧燃料を噴射する噴孔２３を開閉するノ
ズルニードル２９をノズルボディ２１内に収容し、この
ニードル２９に付与する背圧を電磁弁１０で制御して噴
孔を開閉し、かつ、ノズルボディ中空部２５を噴孔への
燃料の供給通路としたアキュームータノズルを前提とす
る。中空部２５に噴孔２３に向けて突出するニードルガ
イド２４を設ける。このガイド２４の先端部２４ａとニ
ードル２９のヘッド部３０とを摺動自在に嵌合させ、こ
れらの間に背圧室３８を形成する。背圧室３８を絞り通
路３４を介して中空部２５に連通させ、電磁弁１０と背
圧室３８とを連通する燃料通路２８をニードルガイド２
４に設ける。ガイド２４の突出長さに応じてノズルニー
ドル２９を短く軽くしたことを特徴としている。

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、特に、
ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置に備えられる燃料
噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な燃料噴射ノズルは、噴孔を有し
たノズルボディ内の油溜りに高圧燃料を供給するための
燃料孔を、ノズルボディのガイドホールに沿うように設
けているので、径が大きく、又、前記燃料孔は直径２ｍ
ｍ程度と細くかつ１００ｍｍ以上と長いので、この燃料
孔の孔開け加工には手間が掛かりコスト高であるという
問題がある。

【０００３】そこで、前記のような油溜りや燃料孔を要
しない燃料噴射ノズルが提案され、特開平１−２９０９
６０号公報、及び特開平９−３２６８１号公報で知られ
ている。これらの公報には、高圧燃料を噴射する噴孔を
有するノズルボディ内に、噴孔を開閉するノズルニード
ルを伴って往復移動されるコマンドピストンを収容し、
このピストンと噴孔との間のノズルボディ中空部（必要
により噴孔を閉じる方向にノズルニードルを付勢するコ
イルばねが収容される。）を噴孔への高圧燃料の供給通
路として用いるとともに、コマンドピストンに付与され
る背圧を電磁弁で制御することによって噴孔を開閉する
燃料噴射ノズルが記載されている。

【０００４】このようにノズルボディ中空部を噴孔への
高圧燃料の供給通路として用いる燃料噴射ノズルは、い
わゆるアキュームレータノズルと称されており、前記油
溜り及び燃料孔を省略できる。この種燃料噴射ノズルで
は、ノズルニードルの上から噴孔を閉じる方向に加わる
力に抗してノズルニードルを引上げて噴射を行なわせる
ために、既述のようにノズルニードルの上側にコマンド
ピストンを配置して、このピストンにノズルニードルを
連動させている。

【０００５】こうした連動関係を実現するために、特開
平１−２９０９６０号公報のものでは、コマンドピスト
ン（ニードル弁ピストン）をノズルニードル（ニードル
弁）と一体片で構成するか、又は異なる外径を有する部
分を圧力嵌め又は溶接して堅固に連結している。又、特
開平９−３２６８１号公報のものでは、ニードルノズル
（ニードル弁）とコマンドピストン（コントロールピス
トン）とを別部材で作り、これら両者を軸芯ずれを許容
する接続部材で連結し一体化している。

【０００６】図７は前記特開平１−２９０９６０号公報
においてコマンドピストンとノズルニードルとを一体片
で構成した場合の燃料噴射ノズルの概略的構成をを示す
断面図である。この図中１０１は外面に開放される高圧
フィードポート１０２、ドレーンポート１０３、及び噴
孔１０４が形成されたノズルボディで、この内部には高
圧フィードポート１０２が連通したノズルボディ中空部
１０５が設けられ、かつ、この中空部１０５の上端に連
通するシリンダ穴１０６が形成されている。図７中１０
７は上端部をコマンドピストン１０８とするとともに下
端部にボデイシート面（弁座面）１０９に接離するニー
ドル弁体１１０を設けたノズルニードルである。このニ
ードル１０７は、コマンドピストン１０８をシリンダ穴
１０６内に摺動自在に嵌合させてノズルボディ１０１に
収容されて、ノズルボディ中空部１０５に収容されたコ
イルばね１１１により常に閉弁方向に付勢されている。
そして、コマンドピストン１０８とシリンダ穴１０６の
上端との間に背圧室１１２が形成されている。この背圧
室１１２は流入側絞り通路１１３を介してノズルボディ
中空部１０５に連通されているとともに、流出側絞り通
路１１４及びノズルボディ１０１に内蔵された電磁弁１
１５を介して前記燃ドレーンポート１０３に連通されて
いる。

【０００７】この燃料噴射ノズルの無噴射時には、電磁
弁１１５が閉じているから背圧室１１２内に導かれた高
圧燃料の圧力及びコイルばね１１１の力等により、ニー
ドル弁体１１０がボディシート面１０９に接する状態に
ノズルニードル１０７は下降されていて、噴孔１０４は
閉じられている。燃料噴射時には、それまで閉じていた
電磁弁１１５が開かれて、背圧室１１２内の高圧燃料が
流出側絞り通路１１３及び電磁弁１１５を通ってドレー
ンポート１０３から流出するので、背圧室１１２内の圧
力が減少するに従い、ノズルニードル１０７に対して上
向きに作用するノズルボディ中空部１０５内の高圧燃料
の圧力によって、このノズルニードル１０７が上昇され
て噴孔１０４が開かれる。それに伴い、ノズルボディ中
空部１０５内の高圧燃料がノズルニードル１０７の下部
の回りを通り抜けて噴孔１０４を通って燃焼室に噴射さ
れる。以上のように電磁弁１１５を遠隔制御で開閉して
背圧室１１２内の圧力を制御することにより、ノズルニ
ードル１０７を軸方向に繰り返し往復移動させて噴孔１
０４から燃料を間欠的に噴射することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７に示される従来の
構造では、電磁弁１１５の開閉に伴い軸方向に往復移動
されるノズルニードル１０７は、ノズルボディ１０１の
シリンダ穴１０６に上向きに入り込む上端部のコマンド
ピストン１０８から噴孔１０４を開閉する下端部のニー
ドル弁体１１０まで一体に形成されるため、長い棒状を
呈する。そのため、ノズルニードル１０７の質量が大き
く、したがって、ノズルニードル１０７の応答性が良く
ないという問題がある。更に、ノズルニードル１０７が
長いために、それへの熱処理等に伴う歪みが発生し易
く、熱処理等の加工が難しいという問題もある。しか
も、ノズルボディ１０１へのノズルニードル１０７の組
付け姿勢は、そのコマンドピストン１０８とシリンダ穴
１０６との嵌合によって規制されるが、この規制位置か
らボディシート面１０９までの距離が長いために、ボデ
ィシート面１０９を内面に有したシート部（弁座部）と
ニードル弁体１１０との同軸度を出しずらいという問題
もある。

【０００９】ところで、図７のノズルニードルに対して
コマンドピストンをノズルニードルとは別々に作って、
これらを軸方向に並べて設ける場合には、ノズルニード
ルの質量を小さくできるとともに熱処理等の加工も容易
にできるが、ノズルボディ中空部内の高圧燃料がコマン
ドピストンとノズルニードルとの接合面に入り込んで、
これらを軸方向に分離させるように作用するために、こ
のような対策は不適当である。

【００１０】又、特開平９−３２６８１号公報のように
ノズルニードルとコマンドピストンとを別体としてこれ
らを接続部材を用いて連結したものでも、連結されたノ
ズルニードルとコマンドピストンとは一体的に動かされ
るから、やはり、質量が大きく、ノズルニードルの応答
性が良くないという問題がある。そればかりか、ノズル
ニードルとコマンドピストンとの連結に接続部材を用い
るので、部品点数及びその組付け工数が増えてコスト高
になるとともに、接続部材によりノズルボディのシート
部とニードル弁体との同軸度が更に出しずらくなるとい
う問題もある。

【００１１】更に、図７に代表されるように従来のもの
では、背圧室１１２と電磁弁１１５とが近く、これらを
連通する流出側絞り通路１１４が絞りを有すると言えど
も、電磁弁１１５の開閉によって引き起こされる圧力波
が容易に背圧室１１２に波及するため、ノズルニードル
１０７の応答特性が乱れ易いという問題もある。

【００１２】本発明が解決しようとする第１の課題は、
ノズルニードルの応答性及び加工性を向上できるととも
に、組立て精度を向上できる燃料噴射ノズルを得ること
にある。

【００１３】本発明が解決しようとする第２の課題は、
前記第１の課題を解決するにあたり、ノズルニードルの
応答特性の乱れを抑制できる燃料噴射ノズルを得ること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料を噴射す
る噴孔を有するとともに前記噴孔への燃料の供給通路と
して用いられるノズルボディ中空部を有したノズルボデ
ィ内に、前記噴孔を開閉するノズルニードルを往復移動
自在に収容し、このノズルニードルに付与される背圧を
電磁弁で制御することによって前記噴孔を開閉する燃料
噴射ノズルを前提とする。

【００１５】そして、前記第１の課題を解決するため
に、請求項１の発明は、前記ノズルボディ中空部に前記
噴孔に向けて突出するニードルガイドを設け、このニー
ドルガイドの先端部と前記ノズルニードルのヘッド部と
を互いに摺動自在に嵌合させて、これらの間に前記背圧
を与える背圧室を形成し、この背圧室を絞り通路を介し
て前記ノズルボディ中空部に連通させるとともに、前記
電磁弁と前記背圧室とを連通する燃料通路を前記ニード
ルガイドに設けたことを特徴としている。

【００１６】この請求項１の発明において、絞り通路は
ノズルボディ中空部内の高圧燃料を背圧室に導くから、
電磁弁が閉じている時には、ノズルニードルのヘッド部
に作用する背圧室の圧力（背圧）は高く、それに伴いニ
ードルガイドを摺動するノズルニードルは噴孔側に押さ
れて、この噴孔を閉じる。この無噴射状態において電磁
弁が開かれると、燃料通路が背圧室内の燃料を電磁弁に
導き出すに従い、背圧室内の圧力が急激に低くなるとと
もに前記ヘッド部に作用する背圧も急激に減少するの
で、ノズルボディ中空部内の高圧燃料がノズルニードル
に与える力によってノズルニードルはニードルガイド側
に移動して噴孔を開いて、燃料噴射を行わせる。

【００１７】前記のように軸方向に往復移動されるノズ
ルニードルはノズルボディに設けたニードルガイドで案
内される。そして、このガイドは噴孔に向けてノズルボ
ディ中空部内に突出しているので、その突出寸法に見合
ってこのガイドの先端部とヘッド部との間に形成された
背圧室を噴孔に近づけて設けることができ、それに伴い
ノズルニードルを短くできる。そのため、ノズルニード
ルの質量を小さくできるとともに、このニードルの姿勢
を規制するニードルガイドの先端部から噴孔までの距離
を短くできる。

【００１８】前記請求項１の発明を実施するにあたり、
ノズルニードルに背圧を与える背圧室を形成する手段と
して請求項２の発明のように、前記ノズルニードルのヘ
ッド部が嵌合穴を有し、この嵌合穴に前記ニードルガイ
ドの先端部を摺動自在に嵌合させて、これら先端部と嵌
合穴とで前記背圧室を形成するとよい。

【００１９】同様に、前記請求項１又は２の発明を実施
するにあたり、ノズルニードルに背圧を与える背圧室を
形成する手段として請求項３の発明のように、前記ノズ
ルニードルのヘッド部が太く、このヘッド部から前記ノ
ズルニードルの先端部がなすニードル弁体にわたるニー
ドルボディを前記ヘッド部より細くするとよい。この請
求項３の発明においては、ヘッド部のみが太いので、ノ
ズルニードル全体の質量をより小さくできる。

【００２０】前記第２の課題を解決するために、請求項
１〜３のいずれかの発明に従属する請求項４の発明は、
燃料通路に前記背圧室側に寄せてオリフィスを設けたこ
とを特徴としている。

【００２１】この請求項４の発明は、請求項１〜３のい
ずれかの発明の作用に加えて次の作用がある。すなわ
ち、電磁弁を閉じるに伴って、背圧室から電磁弁に至る
燃料通路には圧力波が発生するが、燃料通路の背圧室側
に設けたオリフィスによって前記圧力波が背圧室に波及
することを抑制できる。

【００２２】又、前記請求項２〜４の発明を実施するに
あたり、ノズルボディ中空部内の高圧燃料を背圧室に導
くための手段としての絞り通路を、請求項５の発明のよ
うに、ヘッド部に設けるとよい。

【００２３】同様に、前記請求項１〜４の発明を実施す
るにあたり、ノズルボディ中空部内の高圧燃料を背圧室
に導くための手段としての絞り通路を、請求項６の発明
のように、ニードルガイドに設けるとよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して本発
明の第１の実施の形態を説明する。第１の実施の形態に
係る燃料噴射ノズルを備えたディーゼルエンジン用の電
子式燃料噴射装置系の構成を概略的に示す図１の系統図
に示されるように、フィードポンプ１により燃料タンク
２から吸い出された燃料は燃料噴射ポンプ３で加圧され
高圧燃料となって蓄圧室であるコモンレール４に圧送さ
れる。コモンレール４への高圧燃料の圧送量は、燃料噴
射ポンプ３に取付けられた調整用電磁弁５を、電子式制
御ユニット（ＥＣＵ）６からの制御信号により制御する
ことで調整される。多気筒のディーゼルエンジン７には
その各気筒に個別に対応して燃料噴射ノズル８が取付け
られ、これらノズル８の夫々は高圧パイプ９を介してコ
モンレール４に接続されている。そして、各燃料噴射ノ
ズル８からの高圧燃料の噴射量及び噴射時期等は、各燃
料噴射ノズル８が夫々に有する電磁弁１０への通電をＥ
ＣＵ６で制御することにより決められる。

【００２５】なお、図１中符号１１はコモンレール４内
の高圧燃料の圧力を検出する圧力センサで、その検出情
報はＥＣＵ６に供給される。同じく符号１２はエンジン
７の温度を検出する温度センサで、その検出情報はＥＣ
Ｕ６に供給される。同様に、符号１３はアクセルペダル
を示し、その踏み込み量についての情報はＥＣＵ６に供
給される。ＥＣＵ６はそれに供給される前記各情報等に
基づいて前記電磁弁５、１０等への通電等を制御し、そ
れに伴い各燃料噴射ノズル８から対応する気筒内燃焼室
への燃料の噴射量や噴射時期等を制御する。

【００２６】前記のようなディーゼルエンジン用の電子
式燃料噴射装置は、近年の排気ガス規制の強化に対応で
き、又、地球環境の保護にも優れ、しかも、ドラビリ向
上も実現できる点で優れている。

【００２７】前記各燃料噴射ノズル８にはいわゆるアキ
ュームレータノズル又は蓄圧式燃料噴射用インジェクタ
と称されるものが採用され、その構成を図２を参照して
説明する。図２に示されるように燃料噴射ノズル８が備
えるノズルボディ２１の先細状に形成されたシート部
（弁座部）２２には、これを貫通して高圧燃料を噴射す
る小径の噴孔２３が１以上設けられている。シート部２
２の傾斜した内底面はボディシート面（弁座面）２２ａ
となっている。このホール型燃料噴射ノズル８のノズル
ボディ２１は大径部と小径部とを連続させた段付き円筒
形状をなし、その内部には、このボディ２１の軸方向に
延びて噴孔２３への高圧燃料の供給通路として用いられ
るノズルボディ中空部２５が設けられている。この中空
部２５は、スプリング収容室として用いられる上部の大
径中空部位２５ａと、この下端中央部と噴孔２３とを連
通する小径中空部位２５ｂとで形成されていて、小径中
空部位２５ｂの下端はシート部２２で閉じられている。

【００２８】ノズルボデイ２１には大径中空部位２５ａ
に連通する高圧フィードポート２６が設けられ、このポ
ート２６にはコモンレール４に連なった高圧パイプ９の
先端が接続される。ノズルボディ２１の大径中空部位２
５ａ内にはその中心軸線（図示しない）上に位置してニ
ードルガイド２４が一体に設けられている。このガイド
２４は大径中空部位２５ａの天井面から噴孔２３に向け
て突出する軸部で形成されているとともに、その先端部
は縮径加工されている。したがって、ニードルガイド２
４は段部からなるストッパ２４ａを有しているととも
に、このストッパ２４ａより先端側の小径軸部分が固定
のガイド端部２４ｂとして使用されるようになってい
る。

【００２９】ノズルボディ２１の上端部には前記電磁弁
１０が内蔵され、この電磁弁１０の一端はノズルボディ
２１に設けられたドレーンポート２７に接続され、この
ポート２７は図示しない戻りパイプを通じて前記燃料タ
ンク２に連通されている。電磁弁１０の他端は絞り２８
ａを介してノズルボディ２１に設けた燃料通路２８に接
続されている。小径の細長い孔からなる燃料通路２８
は、ニードルガイド２４の中心部を通ってガイド端部２
４ｂの先端面に開口されていて、後述する背圧室３８に
連通される。

【００３０】ノズルボディ中空部２５には噴孔２３を開
閉するノズルニードル２９がノズルボディ２３の軸方向
に往復移動自在に収容されている。このニードル２９
は、例えばＳＫＨ（タングステン系高速度鋼）等の耐摩
耗性に優れる材料からなるとともに、上端部にニードル
ガイド２４よりも太いヘッド部３０を有し、下端部（先
端部）にニードル弁体３１を有し、かつ、これらヘッド
部３０とニードル弁体３１とにわたる軸状のニードルボ
ディ３２を有している。ニードルボディ３２はヘッド部
３０の下面中央部から一体に突設されていて、このボデ
ィ３２及びニードル弁体３１はいずれもヘッド部３０よ
り細く形成されている。

【００３１】ヘッド部３０には、その上面に開放する嵌
合穴３３が設けられているとともに、この嵌合穴３３の
底部とヘッド部３０の外部とを連通する絞り通路３４が
設けられている。ヘッド部３０を変形方向に貫通する絞
り通路３４は細い通孔からなり、その断面積は燃料通路
２８の断面積よりも小さい。ニードル弁体３１は、前記
ボディシート面２２ａに接離するニードルシート部３５
及びこの上側に連なるテーパ面３６を有して、先細状に
形成されている。ニードルボディ３２は前記小径中空部
位２５ｂの穴径よりも小径である。

【００３２】ノズルボディ中空部２５内に収容される前
記構成のノズルニードル２９のヘッド部３０は、その嵌
合穴３３をニードルガイド２４のガイド端部２４ｂに摺
動自在に嵌合させて大径中空部位２５ａ内に配置され、
同様に、ニードル弁体３１及びニードルボディ３２は小
径中空部位２５ｂ内に配置される。このような収容によ
り、ガイド端部２４ｂと嵌合穴３３との間には背圧室３
８が形成されるとともに、小径中空部位２５ｂの内周面
とニードルボディ３２の外周面との間に導油間隙３９が
形成される。

【００３３】背圧室３８には、絞り通路３４を通ってノ
ズルボディ中空部２５内の高圧燃料が導入され、それに
より、ノズルニードル２９のヘッド部３０内に設けられ
た背圧室３８内の高圧燃料の圧力は、ノズルニードル２
９を押し下げる背圧として作用するようになっている。
しかも、この背圧室３８には燃料通路２８が連通されて
いる。又、ニードルシート部３５は大径中空部位２５ａ
に連通した導油間隙３９と前記噴孔２３との間に位置さ
れ、このシート部３３のボディシート面２２ａへの接離
により、導油間隙３９と前記噴孔２３との連通・非連通
が制御されて、それに伴い噴孔２３が開閉されるように
なっている。

【００３４】ノズルボディ中空部２５の大径中空部位２
５ａにはニードルガイド２４を巻装するコイルばね４０
が収容されている。ばね４０の上端は大形中空部位２５
ａの天井面に当接して支持され、下端はヘッド部３０を
ばね受けとして利用しこのヘッド部３０の上面に当接し
て支持されている。このコイルばね４０は常にノズルニ
ードル２９を閉弁方向に押圧する付勢力をノズルニード
ル２９に与えている。

【００３５】前記構成の燃料噴射ノズル８は以下のよう
な燃料噴射を行なう。つまり、このノズル８には既述の
ようにコモンレール４から高圧パイプ９を介して高圧燃
料が導かれる。この燃料は、高圧フィードポート２６か
らノズルボディ中空部２５に導かれて、導油間隙３９を
通ってニードル弁体３１のテーパ面３６等に作用してノ
ズルニードル２９に上向きの力を与えるとともに、絞り
通路３４を通って背圧室３８へと導かれてノズルニード
ル２９の下向きの背圧を与える。

【００３６】そのため、電磁弁１０が閉じている無燃料
噴射時には、図１（Ａ）に示されるようにコイルばね４
０のばね力等でボディシート面２２ａにニードルシート
部３５が押付けられて噴孔２３が閉じられた状態に保持
される。この閉弁状態はノズルニードル２９に加えられ
る次式の閉弁力Ｆで維持される。

【００３７】 Ｆ＝｛（Ｐｃ・π）／４｝・｛ΦＤｎ² −（ΦＤｎ² −ｄｓ² ）｝＋Ｆｓｐ ＝｛（Ｐｃ・π・ｄｓ² ）／４｝＋Ｆｓｐ ここに、Ｐｃは燃料圧力、Ｆｓｐはコイルばね４０の付
勢力、Φｄｓはニードルシート部３５の径、ΦＤｎはヘ
ッド部３０の径である。

【００３８】そして、燃料噴射時には既述のようにＥＣ
Ｕ６により電磁弁１０が開かれる。そうすると、高圧に
保たれていた背圧室３８内の燃料が燃料通路２８、絞り
２８ａ、及び電磁弁１０をこの記載順に通ってドレーン
ポート２７から流出する。それに伴い図３中の背圧変動
特性Ａに示されるように背圧室３８内の圧力（言い換え
れば、ノズルニードル２９に対して下方向に作用する背
圧）が徐々に低下するとともに、図３中のノズルニード
ル２９に作用する合力の変動特性Ｂに示されるようにノ
ズルニードル２９を押し下げようとする合力が次第に少
なくなる。それに伴い、前記背圧が所定値まで低下した
時点（電磁弁１０が開かれてからｔ１経過時）からノズ
ルニードル２９はこれを押上げようとする合力を受け
る。つまり、ヘッド部３０の下面及び前記テーパ面３６
に対して上向きに作用する高圧燃料の燃料圧が、ノズル
ニードル２９を押し下げようとする力に打ち勝つ。

【００３９】それにより、図３中ｔ２経過時点からノズ
ルニードル２９はコイルばね４０に抗して上昇を開始す
る。この際、ノズルニードル２９は嵌合穴３３の内周面
をニードルガイド２４のガイド端部２４ｂに摺動させな
がら上昇するので、やがて、ヘッド部３０の上端面がニ
ードルガイド２４のストッパ２４ａに当て止めされるこ
とにより、ノズルニードル２９の最大リフト量が規制さ
れる。そして、以上のような挙動によりノズルニードル
２９が上昇することに伴い、図１（Ｂ）に示されるよう
にニードルシート部３５がボディシート面２２ａから離
れてノズルボディ中空部２５と噴孔２３とが連通される
から、こうして開かれた噴孔２３に対してニードルボデ
ィ３２の周囲の導油間隙３９を通って高圧燃料が噴孔２
３に導かれ、この噴孔２３から燃焼室に向けて勢いよく
噴射される。

【００４０】この燃料噴射の終了時には電磁弁１０がＥ
ＣＵ６で閉じられる。そのため、絞り通路３４を通って
ノズルボディ中空部２５内の高圧燃料が、背圧室３８に
流入するとともに、この背圧室３８を介して燃料通路２
８にも流入するから、これら燃料通路２８及び背圧室３
８の圧力が前記背圧変動特性Ａに示されるように徐々に
上昇する。そして、背圧室３８内の圧力が所定値まで上
昇すると、ノズルニードル２９は下向きの合力（前記閉
弁力Ｆ）を受けて下降を開始して、図１（Ａ）に示され
るようにニードルシート部３５をボディシート面２２ａ
に当接させて噴孔２３を閉じる。それにより燃料噴射が
停止する。以後、こうした燃料の噴射と停止とが前記電
磁弁１０の制御により繰り返される。

【００４１】前記のように動作する燃料噴射ノズル８
は、ノズルボディ２１のノズルボディ中空部２５内に噴
孔２３に向けて突出するニードルガイド２４を設けて、
その先端のガイド端部２４ｂにノズルニードル２９の嵌
合穴３３を摺動自在に嵌合させて、ガイド端部２４ｂと
嵌合穴３３との間に背圧室３８を形成したから、ニード
ルガイド２４の突出長さに応じてノズルニードル２９の
長さを短くできるとともに、このニードル２９の姿勢を
拘束するガイド端部２４ｂからシート部２２までの距離
も短くできる。

【００４２】このようにノズルニードル２９を短くでき
ることに伴いその質量を減らすことができるから、前記
開閉弁１０の開閉制御に伴う燃料噴射動作におけるノズ
ルニードル２９の応答性を向上することができる。しか
も、ノズルニードル２９が短いことにより、それに対す
る熱処理等においてノズルニードル２９に歪みを発生し
づらくなり、熱処理加工を容易に行なえるとともに、そ
の加工精度を高めることもできる。更に、ノズルニード
ル２４の姿勢を拘束するガイド端部２４からシート部２
２までの距離も短くできることとあいまって、小径中空
部部位２５ｂとニードルボディ３２との間のクリアラン
ス、つまり、導油間隙３９を通して高圧燃料を噴孔２３
に導くので、ガイド端部２４ｂにノズルニードル２９の
姿勢が拘束されるにも拘らず、ボディシート面２２ａを
有したシート部２２とノズルニードル２９のニードル弁
体３１との同軸度を出し易くなり、組立て精度を向上で
きる。

【００４３】又、第１の実施の形態の構造では、背圧室
３８を形成するために、ノズルニードル２９のヘッド部
３０を太くして、そこに嵌合穴３３を設けて、この穴３
３をニードルガイド２４のガイド端部２４ｂに嵌合させ
たから、ノズルニードル２９はそのヘッド部３０以外の
部分まで太くする必要がなく、ヘッド部３０からニード
ル弁体３１にわたるニードルボディ３２をヘッド部３０
より細くできる。このようにノズルニードル２９はその
ヘッド部３０のみが太いだけでありその他の部分は細い
ので、ノズルニードル２９全体の質量をより小さくで
き、したがって、その応答性をより向上できるものであ
る。

【００４４】図４は本発明の第２の実施の形態を示して
いる。この実施の形態は基本的には前記第１の実施の形
態と同様な構成であるので、同様構成部分には前記第１
の実施の形態と同じ符号を付して、その構成および作用
の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第
２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる部分は、オ
リフィス４１を燃料通路２８の背圧室３８側に寄せて、
例えば背圧室３８側の端部に設けて、このオリフィス４
１を介して燃料通路２８と背圧室３８とを連通した点で
あり、この点以外の構成は前記第１の実施の形態と同じ
である。

【００４５】この第２の実施の形態の構成においても、
前記第１の実施の形態と同じ作用を得て本発明の第１の
課題を解決できる。しかも、この第２の実施に形態では
オリフィス４１を設けたことにより以下の点で第１の実
施の形態に係る燃料噴射ノズルよりも優れている。

【００４６】すなわち、第１の実施の形態に係る燃料噴
射ノズルでは燃料通路２８が直接背圧室３８に連通して
いるため、電磁弁１０の開閉、特に、閉弁に伴って圧力
波が発生して、それが影響して背圧室３８に圧力変動を
生じる。しかし、オリフィス４１で圧力波が背圧室３８
に波及することを抑制できる。そのため、電磁弁１０の
開閉に伴う背圧室３８の圧力変動を少なくしてノズルニ
ードル２９の応答特性の乱れを抑制できる。

【００４７】図５は本発明の第３の実施の形態を示して
いる。この実施の形態は基本的には前記第２の実施の形
態と同様な構成であるので、同様構成部分には前記第２
の実施の形態と同じ符号を付して、その構成および作用
の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第
３の実施の形態が第２の実施の形態と異なる部分は、絞
り通路３４をヘッド部３０に設けることに代えてニード
ルガイド２４に設けた点である。

【００４８】つまり、ニードルガイド２４の先端部外周
面には、ガイド端部２４ｂを横切って上端がストッパ２
４ａの真上に開放し、かつ、下端がガイド端部２４ｂの
先端面（下端面）に開放する溝を設けて、この溝を絞り
通路３４としたものである。この点以外の構成は前記第
１の実施の形態と同じである。

【００４９】この第３の実施の形態の構成においても、
前記第２の実施の形態と同じ作用を得て本発明の第１及
び第２の課題を解決できる。なお、この第３の実施の形
態において、前記のように溝からなる絞り通路３４をニ
ードルガイド２４の先端部外周面に設けることに代え
て、上端がヘッド部３０の上面に開放するとともに、下
端がノズルニードル２９の最大リフト位置でもニードル
ガイド２４によって塞がれない長さを有する溝を、嵌合
穴３３の内周面に上下方向に延びて設けて、この溝を絞
り通路３４としてもよい。

【００５０】図６は本発明の第４の実施の形態を示して
いる。この実施の形態は基本的には前記第１の実施の形
態と同様な構成であるので、同様構成部分には前記第１
の実施の形態と同じ符号を付して、その構成および作用
の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第
４の実施の形態が第１の実施の形態と異なる部分は、背
圧室をニードルガイドに内蔵し、そのために、このガイ
ドの先端部及びノズルニードルの上部の構造を変えた
点、及びオリフィスを設けた点等である。

【００５１】すなわち、第４の実施の形態において、ニ
ードルガイド２４の先端部からなるガイド端部２４ｂに
は、この先端面（下端面）に開放する嵌合穴３３が設け
られているとともに、この嵌合穴３３の上部には段部よ
りなるストッパ２４ａが設けられている。ストッパ２４
ａより上側の穴部分はその下側の穴部分よりも小径であ
る。前記上側の穴部分には、ガイド端部２４ｂを半径方
向に貫通して設けられた絞り通路３４が連通されている
とともに、燃料通路２８がその嵌合穴３３側に寄せて設
けたオリフィス４１を介して連通されている。ノズルニ
ードル２９のヘッド部３０は、ニードルボディ３２と同
径以下であって、嵌合穴３３に摺動自在に嵌合されてお
り、このヘッド部３０とガイド端部２４ｂとの間に背圧
室３８が形成されている。又、ノズルニードル２９はヘ
ッド部３０とニードルボディ３２との境界部から外側に
張り出す環状フランジ部からなるばね座４２を有してい
る。このばね座４２はコイルばね４０の下端を支持して
いる。これらの点以外の構成は前記第１の実施の形態と
同じである。

【００５２】したがって、この第４の実施の形態の構成
においても、前記第１の実施の形態と同じ作用を得て本
発明の第１の課題を解決できるとともに、オリフィス４
１を設けたので、前記第２、第３の実施の形態と同様に
電磁弁１０の開閉に伴う圧力波の影響を軽減して、本発
明の第２の課題を解決できる。しかも、第４の実施の形
態によれば、ノズルニードル２９のヘッド部３０に嵌合
穴３３を設ける必要がないので、ヘッド部３０を第１の
実施の形態の場合よりも細くでき、又、ばね座４２は大
径であるとは言え薄くて済むから、ノズルニードル２９
の質量をより少なくして、応答特性をより向上できる点
で優れている。なお、この第４の実施の形態に対して前
記第３の実施の形態で説明した溝からなる絞り通路３４
を適用してもよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。請求項
１〜３、５、６に記載の発明によれば、ノズルニードル
の軸方向の往復移動を案内するニードルガイドを噴孔に
向けてノズルボディ中空部内に突設し、このガイドの先
端部とヘッド部との間にノズルニードルに背圧を付与す
る背圧室を形成したので、ノズルニードルが短くなって
その熱処理等の加工性を向上できるとともに、ノズルニ
ードルの質量を小さくできその応答性を向上でき、しか
も、このニードルの姿勢を規制する背圧室から噴孔まで
の距離も短くなるので、ノズルボディのシート部とノズ
ルニードルのニードル弁体との同軸度が出し易くなって
組立て精度を向上できる。

【００５４】請求項１〜３の発明に従属する請求項４に
記載の発明によれば、請求項１〜３の発明の効果に加え
て、電磁弁の開閉に伴い燃料通路に発生する圧力波が背
圧室に波及することを少なくしたから、背圧室の圧力変
動が少なくなりノズルニードルの応答特性の乱れを抑制
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射ノズ
ルを備えたディーゼルエンジン用の電子式燃料噴射装置
系の構成を概略的に示す系統図。

【図２】（Ａ）は無噴射状態において第１の実施の形態
に係る燃料噴射ノズルの構成を概略的に示す断面図。
（Ｂ）は噴射状態において第１の実施の形態に係る燃料
噴射ノズルの構成を概略的に示す断面図。

【図３】図２に示された燃料噴射ノズルの電磁弁の開閉
のタイミングと、背圧の変化と、ノズルニードルに作用
する力の変化と、ノズルニードルのリフト量の変化との
関係を示すタイムチャート。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射ノズ
ルの構成を概略的に示す断面図。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る燃料噴射ノズ
ルの構成を概略的に示す断面図。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係る燃料噴射ノズ
ルの構成を概略的に示す断面図。

【図７】従来例に係る燃料噴射ノズルの構成を概略的に
示す断面図。

【符号の説明】

８…燃料噴射ノズル、 １０…電磁弁、 ２１…ノズルボディ、 ２２…シート部、 ２２ａ…ボディシート面、 ２３…噴孔、 ２４…ニードルガイド、 ２４ｂ…ガイド端部、 ２５…ノズルボディ中空部、 ２８…燃料通路、 ２９…ノズルニードル、 ３０…ヘッド部、 ３１…ニードル弁体、 ３２…ニードルボディ、 ３３…嵌合穴、 ３４…絞り通路、 ３５…ニードルシート部、 ３６…テーパ面、 ３８…背圧室、 ４０…コイルばね、 ４１…オリフィス。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ (72)発明者 竹本 英嗣 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を噴射する噴孔を有するとともに前記
   噴孔への燃料の供給通路として用いられるノズルボディ
   中空部を有したノズルボディ内に、前記噴孔を開閉する
   ノズルニードルを往復移動自在に収容し、このノズルニ
   ードルに付与される背圧を電磁弁で制御することによっ
   て前記噴孔を開閉する燃料噴射ノズルにおいて、 前記ノズルボディ中空部に前記噴孔に向けて突出するニ
   ードルガイドを設け、このニードルガイドの先端部と前
   記ノズルニードルのヘッド部とを互いに摺動自在に嵌合
   させて、これらの間に前記背圧を与える背圧室を形成
   し、この背圧室を絞り通路を介して前記ノズルボディ中
   空部に連通させるとともに、前記電磁弁と前記背圧室と
   を連通する燃料通路を前記ニードルガイドに設けたこと
   を特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】前記ノズルニードルのヘッド部が嵌合穴を
   有し、この嵌合穴に前記ニードルガイドの先端部を摺動
   自在に嵌合させて、これら先端部と嵌合穴とで前記背圧
   室を形成したことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴
   射ノズル。
3. 【請求項３】前記ノズルニードルのヘッド部が太く、こ
   のヘッド部から前記ノズルニードルの先端部がなすニー
   ドル弁体にわたるニードルボディを前記ヘッド部より細
   くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴
   射ノズル。
4. 【請求項４】前記燃料通路に前記背圧室側に寄せてオリ
   フィスを設けたことを特徴とする請求項１〜３のうちの
   いずれか１項に記載の燃料噴射ノズル。
5. 【請求項５】前記絞り通路を前記ヘッド部に設けたこと
   を特徴とする請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載
   の燃料噴射ノズル。
6. 【請求項６】前記絞り通路を前記ニードルガイドに設け
   たことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項
   に記載の燃料噴射ノズル。