JP2007162535A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】第１噴孔および第２噴孔のうち下流側の噴孔への燃料流れのばらつきによる影響を抑制する。
【解決手段】内外二重配置したニードル６０、７０と、各ニードル６０、７０が着座および離座するシート部３１、３２、３３を有する弁座３０の下流部に複数の噴孔１０、２０とを備え、ニードル６０、７０のリフト動作により複数の噴孔１０、２０のうち一部の噴孔および全噴孔のいずれかを選択的に開閉する燃料噴射弁において、アウタニードル６０のリフト動作により開閉する第１噴孔１０と、弁座３０において第１噴孔１０の燃料流れの下流側に配置され、インナニードル７０のリフト動作により開閉する第２噴孔２０を有しており、インナニードル６０がアウタニードル７０のリフト後にリフト開始するとき、インナニードル７０と弁座３０との間の燃料流路４５を、第２噴孔２０の入口部２１で急拡大する形状とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に適用して好適なものである。

燃料噴射装置としては、例えば内燃機関の燃焼室に直接燃料噴射する燃料噴射装置において、２つのニードルと、ニードルを軸方向移動可能に収容する弁ボディとを備え、ニードルリフトに応じて噴孔面積を可変にする燃料噴射弁がある（特許文献１等参照）。

特許文献１の開示する技術では、内外二重に配置された２つのニードルと、弁ボディに設けられ、これらニードルが共用する弁座と、弁座に形成され、各ニードル（アウタニードル、インナニードルと呼ぶ）に対応する第１噴孔および第２噴孔とを備え、ニードルリフトに応じて第１噴孔、第２噴孔を選択的に開閉することにより噴孔面積を可変とする。

この種の燃料噴射弁は、例えば各ニードルを弁座側に付勢するスプリングの付勢力を調整することにより、アウタニードルがリフトし、このリフトにより第１噴孔より燃料噴射を開始し、その後アウタニードルのリフト途中においてインナニードルがリフトし、第２噴孔より燃料噴射を開始するようにする。
特開２００２−２７６５０９公報

しかしながら、特許文献１等による従来技術では、ニードルを二重配置しているため、噴孔へ流れ込む燃料流量のばらつきが大きくなるという特有の問題が生じるおそれがある。ばらつきは一般にニードルの軸ずれにより生じるが、ニードルを二重配置したことにより、アウタニードルと弁ボディ間の軸ずれに加え、インナニードルとアウタニードル間の軸ずれの影響が加算される。この軸ズレにより、各噴孔部周辺のシート部燃料通路面積が大きくばらつく。

さらに、ニードルの二重配置に伴ない、燃料流れに対して第１噴孔、第２噴孔の順に配置することになるので、第２噴孔への燃料流れが上流側の第１噴孔に影響され易く、第１噴孔に比べて第２噴孔へ流れ込む燃料流量が噴孔間で大きくばらつく可能性がある。

また、出願人は、第２噴孔よりの噴霧到達距離が、第２噴孔間でばらつくことを噴霧観察により確認した。この影響により、筒内での混合気形成にばらつきが生じて不安定になるだけでなく、噴射量のサイクル間ばらつきを引き起こす要因となるため、出力低下を招くおそれがある。このサイクル間ばらつきにより、燃焼によるエンジン振動が大きくなり、騒音の悪化も懸念される。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、ニードルを二重に配置し、第１噴孔と第２噴孔を選択的に開閉するものにおいて、第１噴孔および第２噴孔のうちの下流側の噴孔への燃料流れのばらつきによる影響を抑制することを目的とする。

また、別の目的は、噴孔入口への流量ばらつきを防止するために、シート部の通路面積のばらつきの影響を緩和する燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項に記載の発明では、内外二重配置したニードルと、各ニードルが着座および離座するシート部の下流部に複数の噴孔とを備え、ニードルのリフト動作により複数の噴孔のうち一部の噴孔および全噴孔のいずれかを選択的に開閉する燃料噴射弁において、
ニードルは、シート部側の端部より高圧燃料を受圧し独立して離座可能なインナニードルおよびアウタニードルを有し、
複数の噴孔は、アウタニードルのリフト動作により開閉する第１噴孔と、シート部において第１噴孔の燃料流れの下流側に配置され、インナニードルのリフト動作により開閉する第２噴孔を有しており、
インナニードルがアウタニードルのリフト後にリフト開始するとき、インナニードルとシール部との間の燃料流路を、第２噴孔の入口部で急拡大する形状としたことを特徴とする。

これによると、第２噴孔を開閉するインナニードルと、インナニードルが着座および離座するシール部との間の燃料流路を、第２噴孔の入口部で急拡大する形状としたので、インナニードルがリフトする際に、軸ずれにより生じる流量変動の影響により発生する各噴孔間の入口周辺部の圧力変化を小さくできる。例えばインナニードルのリフト時に、従来技術では軸ずれにより流量変動の原因となるその間の隙間面積が変わることで第２噴孔入口に即影響するおそれがあるのに対して、その作用を緩和させる働きを持たせれる。

したがって、第１噴孔の燃料流れの下流側に位置する第２噴孔への燃料流れのばらつきにより生じる噴孔入口部の各噴孔間の圧力変化を抑制することが可能である。その結果、第２噴孔への燃料流れのばらつきにより生じる、第２噴孔間の燃料噴射量のばらつきや、第２噴孔間の噴霧到達距離のばらつきが抑制される。

また、請求項２に記載の発明では、インナニードルと第２噴孔の前記入口部に対向する位置には、入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
前記リセス部は、インナニードルを肉盗みして形成されていることを特徴とする。

これによると、上記燃料流路を急拡大する形状として、インナニードルには、第２噴孔の入口部周りの燃料流路を急拡大する、例えば逃げ角などのリセス部が設けられている。これにより、燃料流路の面積を拡大できるので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による第２噴孔への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。

また、請求項３に記載の発明では、前記リセス部は、インナニードルのシート部に対向する部位にあって、第２噴孔の入口部の上流側に形成された上流側シート面とは異なる傾斜角を有する傾斜面を有しており、
傾斜面は、傾斜面とシート部との角度差が、上流側シート面とシート部との角度差に比べて大きく形成されていることを特徴とする。

これによると、インナニードルのシート部側の端部には、第２噴孔の入口部の上流側に形成された上流側シート面と、リセス部としての、上流側シート面とは異なる傾斜角を有する傾斜面が設けられており、傾斜面とシート部との角度差が、上流側シート面とシート部との角度差に比べて大きく設定されている。これにより、傾斜面は、シート部からの逃げ角を、第２噴孔の入口部の上流側にある上流側シート面に比べて大きくできるので、第２噴孔の入口部で急拡大する形状を有する燃料流路を、比較的簡素なインナニードル形状で形成できる。

また、請求項４に記載の発明では、リセス部は、インナニードルの第２噴孔の入口部に対向する位置に、インナニードルを凹ます凹状部が形成されていることを特徴とする。

これによると、インナニードルに設けられるリセス部は、第２噴孔の入口部に対向する位置に、インナニードルを凹ます凹状部が形成されているので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による第２噴孔への燃料流れの影響を効果的に抑制できるとともに、第２噴孔周りのデッドボリュームの低減が可能である。

また、請求項５に記載の発明では、シート部を有し、インナニードルの外側に配置されたアウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
インナニードルと第２噴孔の入口部に対向する位置には、入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
リセス部は、弁ボディを肉盗みして形成されていることを特徴とする。

これによると、上記燃料流路を急拡大する形状として、弁ボディには、第２噴孔の入口部周りの燃料流路を急拡大する、例えば逃げ溝などのリセス部が設けられている。これにより、燃料流路の面積を拡大できるので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による第２噴孔への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。

また、請求項６に記載の発明では、リセス部は、シール部と第２噴孔の入口部との間を連通し、弁ボディを凹ます第２凹状部が設けられ、
第２凹状部は、入口部側の開口よりシート部側の開口を大きく形成されていることを特徴とする。

これによると、弁ボディに設けられるリセス部は、シール部と第２噴孔の入口部との間を連通し、入口部側よりシート部側を大きく開口するように弁ボディを凹ます第２凹状部が形成されているので、上記燃料流路を第２噴孔の入口部で確実に急拡大することができる。

また、請求項７に記載の発明では、リセス部は、ボディのシート部の周方向に環状に形成されていることを特徴とする。

これによると、リセス部によって各第２噴孔の入口部が連通しているので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による影響を効果的に緩和することが可能である。例えば環状に形成されたリセス部による燃料ボリュームが増えているので、流入燃料の変動に対する各噴孔間の圧力変動の感度を小さくする。

また、請求項８に記載の発明では、シート部を有し、インナニードルの外側に配置されたアウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
弁ボディは、シート部の下流側に燃料を溜めるサック室が設けられており、
第２噴孔は、サック室の内壁に開口していることを特徴とする。

これによりと、上記燃料流路を急拡大する手段として、シート部を有する弁ボディに、シート部の下流側に燃料を溜めるサック室を設け、第２噴孔をサック室の内壁に開口するように構成することが好ましい。これにより、第２噴孔を複数有する場合において、全ての第２噴孔をサック室の内壁に開口することで、軸ずれによる第２噴孔間での燃料流れのばらつきの影響を更に効果的に緩和することが可能である。

以下、本発明の燃料噴射弁を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、実施形態の燃料噴射弁の構成を示す模式的部分断面図である。図２は、図１中の燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。図３は、図２中のインナニードルと第２噴孔周りの燃料流路を示す模式的断面図である。図４は、図２中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。なお、図３および図４において、インナニードルがリフトを開始した状態を示している。

燃料噴射弁１は、例えばディーゼルエンジン（図示せず：以下、エンジンと呼ぶ）の気筒に燃料を噴射供給するための燃料噴射装置（図示せず）の一部を構成する。この燃料噴射装置は、燃料タンクの燃料を汲み上げるとともに高圧化して吐出する高圧ポンプ（図示せず）と、この高圧ポンプから吐出された高圧燃料を噴射圧力相当の圧力（以下、コモンレール圧と呼ぶ）で蓄圧するコモンレール（図示せず）と、エンジンの気筒に高圧燃料を噴射供給する燃料噴射弁１と、高圧ポンプや燃料噴射弁１等の作動を制御する制御装置（図示せず：以下、ＥＣＵと呼ぶ）とを含んで構成されている。

燃料噴射弁１は、略円筒形状であり、図示しない燃料導入部（図中の燃料流入を示す矢印方向）から燃料を受け、内部の燃料通路５０、４２を経由して先端から燃料を噴射する。燃料噴射弁１は、図１に示すように、各ニードル６０、７０を駆動するニードル駆動機構部（以下、ノズルホルダ部）２と、ノズル本体（以下、燃料噴射ノズル）４とを含んで構成されている。ノズルホルダ部２と燃料噴射ノズル４は、ノズルホルダ部２と燃料噴射ノズル４の間にプレート部３を挟み込んで、略円筒状のリテーニングナット等の締結部材９０により、互いに油密に固定されている。

燃料噴射ノズル４は、弁ボディとしてのノズルボディ５と、アウタニードル６０と、インナニードル７０と、アウタニードル６０を付勢する付勢部材（以下、第１スプリング）８０と、インナニードル７０を付勢する第２スプリング８１とを備えている。

ノズルボディ５は、略有底円筒状に形成されており、その内部に、アウタニードル６０およびインナニードル７０を軸方向に往復移動可能に収容する収容孔４０が設けられている。ノズルボディ５の先端部６には、収容孔４０とノズルボディ５の外壁面とを内外に貫通する第１噴孔１０、第２噴孔２０が設けられている。

ノズルボディ５には、アウタニードル６０の外周と収容孔４０との間に燃料通路４２が形成されており、この燃料通路４２は、第１噴孔１０および第２噴孔２０へ供給する高圧燃料の燃料流路を構成している。この燃料通路４２は、プレート部３に形成されている燃料通路５０と連通しており、コモンレールからの高圧燃料が供給されるようになっている。

収容孔４０の先端部６側には、図２に示すように、アウタニードル６０およびインナニードル７０が着座および離座する共通の弁座３０が形成されている。弁座３０には、燃料流れの下流側に向かって第１噴孔１０、第２噴孔２０の順で配置されており、アウタニードル６０の当接部６１、６２が着座および離座するシール部３１、３２と、インナニードル７０の当接部７１が着座および離座するシール部３３とが設けられている。シール部（以下、第１シール部）３１と第２シール部３２は、第１噴孔１０を挟んで配置されている。また、第３シール部３３は第２噴孔２０の燃料流れの上流側に配置されており、第２シール部３２の下流側に配置されている。

アウタニードル６０は、図１に示すように、略中空円筒状に形成されており、第１噴孔１０側とは反対の端部側に第１スプリング８０が設けられている。アウタニードル６０は、第１スプリング８０の付勢力によって、常時、第１噴孔１０のある方向に向かって付勢されている。以下、噴孔のある方向のことを噴孔方向と呼び、その反対方向を、反噴孔方向と呼ぶ。

アウタニードル６０は、図２に示すように、第１当接部６１と第２当接部６２を挟んで、凹状の溝（以下、凹状溝）１１が形成されている。凹状溝１１は、第１噴孔１０の入口部１１に対向して配置され、円錐台面（以下、第１円錐台面）６４に環状に形成されている。このような第１当接部６１と第２当接部６２は、アウタニードル６０のリフト動作において、アウタニードル６０がシール部３１、３２に着座する際に、第１当接部７１の第１シール部３１への着座を、第２当接部７２の第２シール部３２への着座より早く行なえ、第１当接部６１と第２当接部６２の第１シール部３１および第２シール部３２への着座を確実にする。

なお、アウタニードル６０の第１噴孔１０側の端部には、燃料通路４２を介して高圧燃料が導かれており、上記の第１円錐台面６４は、高圧燃料を受圧する受圧面（以下、第１受圧面）を構成している。

アウタニードル６０の内部には、図１に示すように、略円柱状に形成されたインナニードル７０が軸方向に往復移動可能に収容されている。インナニードル７０の反噴孔側には、第２スプリング８１が設けられており、インナニードル７０は、常時、第２スプリング８１の付勢力により噴孔方向に付勢されている。

図２に示すように、インナニードル７０の第１噴孔１０側の端部には、第２受圧面７２と、第２円錐台面７４と、円錐面７５とが燃料流れの下流側に向かって順に設けられている。第３当接部７３は、第２円錐台面７４と円錐面７５の稜線で形成されている。第２円錐台面７４は、第２噴孔２０の入口部２１の上流側に形成されるシール面（以下、上流側シール面）を構成しており、円錐面７５は、上流側シール面７４と異なる傾斜面を構成している。

なお、ここで、第１当接部７１および第２当接部７２と、第１シール部３１および第２シール部３２は、当接部７１、７２がシール部３１、３２に当接および離座することで、第１噴孔１０の入口部１１への燃料流れを遮断および許容する。また、第３当接部７３と第３シール部３３は、第３当接部７３が第３シール部３３に当接および離座することで、第２噴孔２０の入口部２１への燃料流れを遮断および許容する。アウタニードル６０およびインナニードル７０には、第１受圧面６５、第２受圧面７２に高圧燃料が作用すると、それぞれ、アウタニードル６０、インナニードル７０を反噴孔方向に押し上げる力が発生する。

図１に示すように、各ニードル６０、７０の反噴孔側には、プレート部３内の壁面で周囲が囲まれる圧力制御室４１が設けられている。圧力制御室４１にも、図示しない燃料通路を通ってコモンレールからの高圧燃料が供給されるようになっている。

各ニードル６０、７０のそれぞれに発生する圧力制御室４１内の燃料圧力と、各スプリング８０、８１の付勢力とによる噴孔方向の力と、燃料通路４２内の燃料圧力による反噴孔方向の力との釣り合いによって、ニードル６０、７０と各シール部３１、３２、３３との離着座が決定される。

詳しくは、アウタニードル６０においては、噴孔方向の力が反噴孔方向の力よりも勝るときは、第１当接部６１および第２当接部６２は、第１シール部３１および第２シール部３２に着座し、第１噴孔１０から燃料は噴射されない。反対に、反噴孔方向の力が噴孔方向の力よりも勝るときは、第１当接部６１および第２当接部６２は、第１シール部３１および第２シール部３２から離座し、第１噴孔１０から燃料が噴射される。

また、インナニードル７０においては、噴孔方向の力が反噴孔方向の力よりも勝るときは、第３当接部７１は、第３シール部３３に着座し、第２噴孔２０から燃料は噴射されない。反対に、反噴孔方向の力が噴孔方向の力よりも勝るときは、第３当接部７１は、第３シール部３３から離座し、第２噴孔２０から燃料が噴射される。

これらの力の釣り合いを調整することにより、燃料の噴射を制御することができる。詳しくは、これらの力の釣り合いを調整するには、圧力制御室４１内の燃料圧力を調整することによって達成することができる。圧力制御室４１内の燃料圧力の調整は、圧力制御室４１と図示しない燃料タンクとを結ぶノズルホルダ部２内の燃料通路途中に設けられる図示しない制御弁によって行われる。制御弁は、ＥＣＵからの指令により、その作動が制御され、開弁することにより、圧力制御室４１内の燃料を燃料タンクに戻し、その圧力を低下させる。また、制御弁を閉弁することにより、圧力制御室４１内にコモンレールから供給される高圧燃料を蓄圧する。

各噴孔１０、２０から燃料を噴射する場合は、ＥＣＵの制御により制御弁を開弁し、圧力制御室４１内の圧力を徐々に低下させる。圧力が低下すると、アウタニードル６０に発生する反噴孔方向の力が勝り、第１、第２シール部３１、３２から第１、第２当接部６１、６２が離座し、第１噴孔１０から燃料が噴射される。それとほぼ同時に、燃料通路４２の高圧燃料は、インナニードル７０の第２受圧面７２に供給される。

さらに、圧力制御室４１内の圧力が低下すると、インナニードル７０に発生する反噴孔方向の力が勝り、第３シール部３３から第３当接部７１が離座し、第２噴孔２０からも燃料が噴射される。

各噴孔１０、２０からの燃料噴射を停止する場合は、ＥＣＵの制御により制御弁を閉弁し、圧力制御室４１内の圧力を徐々にコモンレールより供給される高圧燃料のコモンレール圧まで上昇させる。圧力が上昇すると、各ニードル６０、７０に発生する噴孔方向の力が勝り、各当接部６１、６２、７１は各シール部３１、３２、３３に着座し、第１、第２噴孔１０、２０からの燃料噴射が停止される。

ここで、本実施形態では、インナニードル７０の開時には、アウタニードル７０がリフト開始すると、インナニードル７０の第２噴孔２０側の端部と弁座３０との間の燃料流路が、第２噴孔２０の入口部２１で急拡大するように構成さている。具体的には、図３に示すように、インナニードル７０の開時に、インナニードル７０の第２円錐台面７４および円錐面７５と、弁座３０の第３シール部３３との間に燃料通路４５が形成される。円錐面７５と弁座３０との角度差α２が、第２円錐台面７４と弁座３０との角度差α１に比べて大きく形成されている。

これにより、円錐面７５は、弁座３０からの逃げ角を、第２噴孔２０の上流側にある第２円錐台面７４に比べて大きくできるので、燃料通路４５を第２噴孔２０の入口部２１で急拡大することができる。

なお、ここで、弁座３０からの逃げ角は、インナニードル７０においては、図２および図３に示すように、円錐面７５は、弁座３０に対して下流側に向かうほど弁座３０から遠のくように角度差α２が設定されている。また、アウタニードル６０においては、図２に示すように、第１円錐台面６５は、弁座３０に対して角度差がほぼ零、もしくは上流側に向かうほど弁座３０から遠のくように角度差が設定されている。

また、本実施形態では、ノズルボディ５の先端部６には、図２および図３に示すように、弁座３０の下流側に燃料を溜めるサック室４６が設けられており、第２噴孔２０の入口部２１がサック室４６の内壁に開口している。このサック室４６は、円錐面７５とサック室４６の内壁で区画されており、燃料溜めのための袋状の所定容積を有している。

なお、第２噴孔２０の配置位置は、サック室４６の内壁に第２噴孔２０を配置するものに限らず、第３シール部３３下流側であれば弁座３０に第２噴孔を配置するものであってもよい。

なお、ここで、インナニードル７０に形成される円錐面７５は、インナニードル７０の第２噴孔２０の入口部２１に対向する部位において、入口周りの燃料通路４５を急拡大するリセス部７７を構成する。リセス部７７は、第２円錐台面７４に対して円錐面７５でインナニードル７０を肉盗みしてえら得る。

次に、上述の構成を有する燃料噴射弁、特に第１噴孔１０の下流側にあって、インナニードル７０のリフト駆動により開閉される第２噴孔への燃料流れについて図４に従って説明する。図４において、インナニードル７０が軸ずれを生じた場合での第２噴孔周りの燃料通路を示している。

なお、図１１から図１３は、本実施形態の効果を説明するための比較例の燃料噴射ノズル９０４であって、図１３は、比較例の燃料噴射弁９０４におけるインナニードル９７０の軸ずれを生じた場合での第２噴孔２０周りの燃料通路９４５を示している。

比較例の燃料噴射ノズル９０４では、インナニードル９７０と弁座３０との間の燃料通路９４５において、図１１および図１２に示すように、第２円錐台９７４と弁座３０との角度差α１がほぼ零、またはわずかに下流側に開く程度の角度差に設定されている。このため、図１３に示すように、インナニードル９７０の軸９７０ｊがノズルボディ５の軸５ｊに対して軸ずれが生じてしまうと、燃料通路９４５は、燃料流れの流路幅が縮小する片側燃料通路部９４５ｎと、片側燃料通路部９４５の反対端側（図１３では、便宜上図示の左側）で流路幅が拡大する反片側燃料通路部９４５ｗとが生じる。

このような比較例の燃料噴射ノズル９０４では、インナニードル９７０の軸ずれ分が、各第２噴孔２０の入口部２１へ流れる流路面積に差が生じてしまう。その結果、片側燃料通路部９４５ｎ側にある第２噴孔２０ｎでは、入口部２１ｎに流入する燃料流れの燃料流量が減少する。一方、反片側燃料通路部９４５ｗにある第２噴孔２０ｗでは、入口部２１ｗに流入する燃料流れの燃料流量が増加する。その結果、第２噴孔２０間で入口部２１に流入する燃料流れにばらつきが生じ、第２噴孔２０より噴射される燃料の燃料流量が第２噴孔２０間でばらつくことになる。

これに対して本実施形態では、第２円錐台面７４と円錐面７５と弁座３０との燃料通路４５において、弁座３０から円錐面７５の逃げ角が、開度差α２に起因して、第２円錐台面７４より大きく形成できるので、第２噴孔２０の入口部２１で燃料通路４５の急拡大化が図れる。これにより、燃料通路４５の流路面積を拡大することができるので、軸ずれが生じる場合において燃料通路４５の流路面積の変動による第２噴孔２０への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。図６に示すように、片側燃料通路部４５ｎ側にある第２噴孔２０ｎであっても、反片側燃料通路部４５ｗにある第２噴孔２０ｗであっても、第２噴孔２０ｎ、２０ｗ間の入口部２１ｎ、２１ｗへ流入する燃料流れのばらつきを抑えることができる。

なお、第２噴孔２０は、サック室４６の内壁に開口していることが好ましい。本実施形態の燃料通路４５において、片側燃料通路部４５ｎと反片側燃料通路部４５ｗで燃料流量差が抑制されているが僅かにまだ差が残っている場合、サック室４６に合流し燃料溜めされる燃料流れによって更にその差が緩和される。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、本実施形態では、インナニードル７０がリフトを開始する際に、第２噴孔を開閉するインナニードル７０と、インナニードル７０が着座および離座する第３シール部３３を有する弁座３０との間の燃料通路４５を、第２噴孔２０の入口部２１で急拡大する形状としたので、軸ずれにより生じるおそれのある第２噴孔２０ｎ、２０ｗ間の入口部２１ｎ、２１ｗへ流入する燃料流れのばらつきを抑えることができる。

したがって、軸ずれ等により第２噴孔２０の上流側の、例えばアウタニードル６０とシール部３１、３２との間の燃料流路で縮流等生じる場合があったとしても、上記燃料流路を介して燃料が供給される燃料通路４５において、燃料通路４５より第２噴孔２０へ流入する燃料流れの圧力損失（圧損）等への影響を緩和することができる。その結果、第１噴孔１０の下流側に位置する第２噴孔２０への燃料流れのばらつきを抑制することが可能であり、従って、第２噴孔２０への燃料流れのばらつきにより生じる、第２噴孔２０間の燃料噴射量のばらつきや、第２噴孔２０間の噴霧到達距離のばらつきが抑制される。

また、本実施形態では、上記燃料通路４５を急拡大する形状として、インナニードル７０には、第２噴孔２０の入口部２１周りの流路を急拡大するための逃げ角を形成するリセス部７７としての円錐面７５が設けられている。このようなリセス部７７を設けることにより、燃料通路４５の流路面積を入口部２１にて拡大することができるので、軸ずれが生じる場合において燃料通路４５の流路面積の変動による第２噴孔２０への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。

また、上記の燃料通路４５を急拡大する形状を実現するため、本実施形態では、インナニードル７０のシート部３３側の端部には、第２噴孔２０の入口部２１の上流側に形成された上流側シート面（第２円錐台面）７４と、リセス部７７としての、上流側シート面７４とは異なる傾斜角を有する円錐面７５が設けられており、円錐面７５と、シート部３３を有する弁座３０との角度差α２が、上流側シート面７４と弁座３０との角度差α１に比べて大きく設定されている。これにより、円錐面７５は、シート部３３からの逃げ角を、上流側シート面７４に比べて大きく設定することできる。

したがって、第２噴孔２０の入口部２１で急拡大する燃料通路４５の流路形状を、比較的簡素なインナニードル７０形状によって形成することができる。

また、本実施形態では、第２噴孔２０は、弁座３０の下流側に形成されるサック室４６の内壁に開口するように構成していることが好ましい。これにより、第２噴孔２０を複数有する場合において、全ての第２噴孔２０をサック室４６の内壁に開口することで、軸ずれによる第２噴孔２０間での燃料流れのばらつきの影響を更に効果的に緩和することが可能である。

例えば本実施形態の燃料通路４５において、片側燃料通路部４５ｎと反片側燃料通路部４５ｗで燃料流量差が抑制されているが僅かにまだ差が残っている場合、サック室４６に合流し燃料溜めされる燃料流れによって更にその差が緩和される。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したインナニードル７０に設けるリセス部の形状において、弁座３０からの逃げ角を大きくする円錐面７５に代えて、図５に示すように、第２円錐台面１７４に凹状に形成される凹状部１７３とする。図５は、本実施形態に係わる燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。図６は、図５中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。

燃料噴射ノズル１０４は、図５に示すように、ノズルボディ１０５と、アウタニードル６０と、インナニードル１７０とを備えている。

ノズルボディ１０５は、第２噴孔２０が弁座３０に形成されていることが、第１の実施形態のノズルボディ５と異なる。なお、サック室１４６の内壁には第２噴孔２０が配置されていない。

インナニードル１７０の第２噴孔２０の端部側には、図５および図６に示すように、第２円錐台面１７４と、円錐面１７５が形成されている。なお、円錐面１７５は、第２円錐台面１７５とともにサック室を区画するように構成されている。この円錐面１７５は、第２円錐台面１７４が第２噴孔２０に対向する位置に配置されているのに対し、第２噴孔２０に対向する位置に配置されていない。このため、インナニードル１７０のリフト動作中には、第２円錐台面１７４のみが第２噴孔２０側のシール部１３３と対向しており、燃料通路１４５は、第２円錐台面１７４と弁座３０との間で区画され、形成されることになる。

第２円錐台面１７４には、第３当接部１７１ａ、１７１ｂとの間に挟まれて、凹状の凹状部（以下、第２凹状溝）１７３が形成されている。第３当接部１７１ａ、１７１ｂのうちの一方（以下、一方当接部）１７１ａは、弁座３０側にある第３シール部３３ａ、３３ｂの一方（以下、一方シール部）３３ａに着座および離座可能である。また、第３当接部１７１ａ、１７１ｂのうちの他方（以下、他方当接部）１７１ｂは、第３シール部３３ａ、３３ｂの他方（以下、他方シール部）３３ｂに着座および離座可能である。

第２噴孔２０は、弁座３０において一方シール部３３ａと他方シール部３３ｂとの間に配置されている。

なお、上述の構成において、第２噴孔２０に対して燃料流れの上流側にある一方当接部１７１ａと、一方シール部３３ａとが油密に着座できるものであればよい。例えばインナニードル１７０が弁座３０（詳しくは一方シール部３３ａ）に着座するとき、他方当接部１７１ｂと他方シール部３３ｂが着座していなくてもよい。

場合によっては、インナニードル１７０が弁座３０に着座している間、他方当接部１７１ｂと他方シール部３３ｂが着座せず、他方当接部１７１ｂと他方シール部３３ｂとの間に僅かな隙間が発生するものであってもよい。このように構成されるものであっても、第２噴孔２０とサック室１４６とが僅かな隙間を介して連通するだけであるので、インナニードル１７０の閉時には、実質的に第２噴孔２０とサック室１４６とは閉塞される。

なお、ここで、インナニードル１７０に形成される凹状部としての第２凹状溝１７３は、インナニードル１７０の第２噴孔２０の入口部２１に対向する部位において、入口周りの燃料通路１４５を急拡大するリセス部１７７を構成する。リセス部１７７は、第２円錐台面１７４に対して第２凹状溝１７３で凹ますようにインナニードル７０を肉盗みしてえら得る。

このような構成にしても、第２噴孔２０の入口部２１に対向される位置に配置される第２凹状溝１７３に起因して、燃料通路１４５を入口部２１で急拡大する形状にできるので、第１の実施形態と同等な効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、インナニードル１７０の閉時に、第２噴孔２０とサック室１４６とは閉塞されるので、第２噴孔２０周りのデッドボリュームの低減ができる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、入口周りの燃料通路１４５を急拡大するリセス部１７７をインナニードル１７０に設けた。

これに対して第３の実施形態では、図７に示すように、入口周りの燃料通路２４５を急拡大するリセス部２３７をノズルボディ２０５に設けた。図７は、本実施形態に係わる燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。図８は、図７中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。図９は、図７中の弁ボディを、第２噴孔の入口部に向かって内部からみた矢視図である。

燃料噴射ノズル２０４は、図７に示すように、ノズルボディ２０５と、アウタニードル６０と、インナニードル２７０とを備えている。

インナニードル２７０は、第２円錐台面１７４に肉盗みが設けられていないことが、第２の実施形態のインナニードル１７０と異なる。

ノズルボディ２０５の弁座３０には、アウタニードル６０の当接部６１、６２が着座および離座する第１、第２シール部３１、３２と、インナニードル２７０の当接部７１が着座および離座する第３シール部３３とが設けられている。

図７に示すように、第２噴孔２０およびリセス部２３７としての第２凹状部（以下、環状溝と呼ぶ）２３６は、上記弁座３０において、第３シール部の下流側に設けられている。この環状溝２３６は、第３シール部３３と第２噴孔２０の入口部２１との間に配置され、燃料流れにおいて第３シール３３と入口部２１とが環状溝２３６により常に連通するようになっている。

環状溝２３６は、図７に示すように、入口部２１側（燃料流れの下流側）の開口より第３シート部３３側（燃料流れの上流側）の開口を大きく形成されている。

これによると、ノズルボディ２０５に設けられるリセス部２３７は、第３シール部３３と第２噴孔２０の入口部２１との間を連通し、入口部２１側より第３シート部３３側を大きく開口するようにノズルボディ２０５を凹ます環状溝２３６が形成されているので、燃料流路２４５を第２噴孔２０の入口部２１で確実に急拡大することができる（図８参照）。

さらに本実施形態では、環状溝２３６は、図７および図９に示すように、弁座３０の第３シール部３３に沿って周方向に環状に形成されていることが好ましい。これにより、環状溝２３６によって各第２噴孔２０の入口部２１が互いに常に連通している（図９参照）。

このような構成にしても、ノズルボディ２０５に形成される環状溝２３６に起因して、燃料通路２４５を入口部２１で急拡大する形状にできるので、第２の実施形態と同等な効果を得ることができる。

さらに本実施形態では、環状溝２３６は、弁座３０に沿って周方向に環状に形成されているので、環状溝２３６によって各第２噴孔２０の入口部２１が連通しているため、軸ずれが生じる場合においてインナニードル２７０のリフトに対する燃料流路２４５の面積の変動を阻止することが可能である。したがって、軸ずれが生じる場合において燃料通路４５の流路面積の変動による第２噴孔２０への燃料流れの影響を防止することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第３の実施形態で説明した環状溝２３６に代えて、図１０に示すように、第２噴孔２０毎に入口部２１周りに設けた逃げ溝３３６とする。図１０は、本実施形態に係わる弁ボディを、第２噴孔の入口部に向かって内部からみた矢視図である。

燃料噴射ノズル３０４は、ノズルボディ３０５と、アウタニードル６０と、インナニードル２７０とを備えている。

ノズルボディ３０５は、上記の第２噴孔２０毎に入口部２１周りに設けた逃げ溝３３６のみが、第３の実施形態のノズルボディ２０５と異なる。

このような構成にしても、ノズルボディ３０５に形成される逃げ溝３３６に起因して、燃料通路２４５を入口部２１で急拡大する形状にできるので、第３の実施形態と同等な効果を得ることができる。

さらに本実施形態では、逃げ溝３３６を、第２噴孔２０毎に入口部２１周りに限定して設けているので、逃げ溝３３６によるリセス部の無駄容積を低減することができる。

（他の実施形態）
（１）以上説明した本実施形態において、燃料通路４５、１４５を第２噴孔２０の入口部２１で急拡大するためのインナニードル７０、１７０に設けるリセス部７７、１７７として、第２円錐面７４に比べて弁座３０からの逃げ角を大きくする円錐面７５や、第２円錐面１７４に形成する凹状部１７３とした。このような円錐面７５や凹状部１７３に限らず、燃料通路４５、１４５を第２噴孔２０の入口部２１で急拡大する形状であればいずれの形状であってもよい。

（２）以上説明した本実施形態では、第１噴孔および第２噴孔のうち第２噴孔が下流側に配置されるものとして説明したが、このような構成に限らず、第１噴孔が下流側に配置されるものであってもよい。

（３）以上説明した本実施形態では、リセス部７７、１７７、２７７を、インナニードル７０、１７０およびノズルボディ２０５、３０５のいずれかに設けた。リセス部は、このような構成に限らず、インナニードルおよびノズルボディの両方に設ける構成としてもよい。

本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁の構成を示す模式的部分断面図である。 図１中の燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。 図２中のインナニードルと第２噴孔周りの燃料流路を示す模式的断面図である。 図２中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係わる燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。 図５中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。 第３の実施形態に係わる燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。 図７中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。 図７中の弁ボディを、第２噴孔の入口部に向かって内部からみた矢視図である。 第４の実施形態に係わる弁ボディを、第２噴孔の入口部に向かって内部からみた矢視図である。 比較例の燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。 図１１中のインナニードルと第２噴孔周りの燃料流路を示す模式的断面図である。 図１１中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２ ノズルホルダ部（ニードル駆動機構部）
４ 燃料噴射ノズル（ノズル本体）
５ ノズルボディ（弁ボディ）
６ 先端部
１０ 第１噴孔
２０ 第２噴孔
２１ 入口部
３０ 弁座
３１ 第１シール部（シール部）
３２ 第２シール部（シール部）
３３ 第３シール部（シール部）
４５ 燃料流路
４６ サック室
６０ アウタニードル
６１ 第１当接部（当接部）
６２ 第２当接部（当接部）
６５ 第１円錐台面（第１受圧面）
７０ インナニードル
７１ 第３当接部（当接部）
７２ 第２受圧面
７４ 第２円錐台面（上流側シール面）
７５ 円錐面（傾斜面）

Claims (8)

1. 内外二重配置したニードルと、各ニードルが着座および離座するシート部の下流部に複数の噴孔とを備え、前記ニードルのリフト動作により前記複数の噴孔のうち一部の噴孔および全噴孔のいずれかを選択的に開閉する燃料噴射弁において、
   前記ニードルは、前記シート部側の端部より高圧燃料を受圧し独立して離座可能なインナニードルおよびアウタニードルを有し、
   前記複数の噴孔は、前記アウタニードルのリフト動作により開閉する第１噴孔と、前記シート部において前記第１噴孔の燃料流れの下流側に配置され、前記インナニードルのリフト動作により開閉する第２噴孔を有しており、
   前記インナニードルが前記アウタニードルのリフト後にリフト開始するとき、前記インナニードルと前記シール部との間の燃料流路を、前記第２噴孔の入口部で急拡大する形状としたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記インナニードルと前記第２噴孔の前記入口部に対向する位置には、前記入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
   前記リセス部は、前記インナニードルを肉盗みして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記リセス部は、前記インナニードルの前記シート部に対向する部位にあって、前記第２噴孔の前記入口部の上流側に形成された上流側シート面とは異なる傾斜角を有する傾斜面を有しており、
   前記傾斜面は、前記傾斜面と前記シート部との角度差が、前記上流側シート面と前記シート部との角度差に比べて大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記リセス部は、前記インナニードルの前記第２噴孔の前記入口部に対向する位置に、前記インナニードルを凹ます凹状部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
5. 前記シート部を有し、前記インナニードルの外側に配置された前記アウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
   前記インナニードルと前記第２噴孔の前記入口部に対向する位置には、前記入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
   前記リセス部は、前記弁ボディを肉盗みして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
6. 前記リセス部は、前記シール部と前記第２噴孔の前記入口部との間を連通し、前記弁ボディを凹ます第２凹状部が設けられ、
   前記第２凹状部は、前記入口部側の開口より前記シート部側の開口を大きく形成されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射弁。
7. 前記リセス部は、前記弁ボディの前記シート部の周方向に環状に形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の燃料噴射弁。
8. 前記シート部を有し、前記インナニードルの外側に配置された前記アウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
   前記弁ボディは、前記シート部の下流側に燃料を溜めるサック室が設けられており、
   前記第２噴孔は、サック室の内壁に開口していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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