(57)【要約】【課題】噴孔間の噴霧バラツキが小さく、且つ、滞留燃料を低減することが可能な燃料噴射弁を提供すること。【解決手段】第１噴孔１８を備えるサック部１６が設けられたノズルボディ１０と、軸ＡＸ方向に上下動可能にノズルボディ１０内に収容され、サック部１６の上方に設けられた第１シート部１５に着座して閉弁状態とし、第１シート部１５から離座して開弁状態とする第１ニードル１２と、軸ＡＸ方向に上下動可能に第１ニードル１２内に収容され、サック部１６に出没する第２ニードル１４と、第１ニードル１２内に設けられ、第２ニードル１４をサック部１６側に付勢する付勢手段である第１のバネ２４と、を有する燃料噴射弁。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１噴孔を備えるサック部が設けられたノズルボディと、
軸方向に上下動可能に前記ノズルボディ内に収容され、前記サック部の上方に設けられた第１シート部に着座して閉弁状態とし、前記第１シート部から離座して開弁状態とする第１ニードルと、
前記軸方向に上下動可能に前記第１ニードル内に収容され、前記サック部に出没する第２ニードルと、
前記第１ニードル内に設けられ、前記第２ニードルを前記サック部側へ付勢する付勢手段と、を有することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第２ニードルは、前記サック部に迫り出す先端部に突起部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記ノズルボディは、前記第１シート部と前記第１噴孔との間に第２噴孔を有し、
前記第２ニードルは、前記第１ニードルの開弁状態において、前記サック部に連通する燃料供給路の圧力に応じて、前記第１噴孔と前記第２噴孔との間に設けられた第２シート部に着座又は離座することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記第１ニードルは、先端側に設けられた空洞部に前記第２ニードルが収容されることで、前記第２ニードルよりも基端側に形成される圧力室を有し、
前記第２ニードルは、前記圧力室側から前記第２ニードルの先端側に向かって貫通する貫通路を有し、
前記第２ニードルの先端部には、前記第２ニードルの上昇に起因する前記圧力室の圧力の上昇に伴って前記貫通路を開放する開閉部材が設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃料噴射弁として、ノズルボディ先端に袋状のサック部を設け、このサック部に噴孔を設けたサック型と称される燃料噴射弁と、ニードルがノズルボディに着座したときに、ノズルボディに形成した噴孔を閉じるように形成されたＶＣＯ（Valve Covered Orifice）型と称される燃料噴射弁と、が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２には、サック型の燃料噴射弁において、外側ニードル弁と外側ニードル弁内に収容された内側ニードル弁とを有する燃料噴射弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２２９６９号公報
【特許文献２】特開２００６−４６２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、サック型の燃料噴射弁は、先端に設けたサック部の容積が大きいため、燃料噴射時の噴孔間の噴霧バラツキが小さく、安定した噴霧を噴射できるという利点がある。その一方で、サック部の容積が大きいために、滞留燃料が多く、滞留燃料が漏出した際に多量のＨＣ（炭化水素）が発生して、エミッションを悪化させる場合がある。
【０００６】
ＶＣＯ型の燃料噴射弁は、ニードルがノズルボディに着座して噴孔を閉じるため、滞留燃料が少なく、滞留燃料が漏出した際のＨＣの発生は少なくなる。一方、燃料噴射時、ノズルボディとニードルとの間に形成される隙間を通過した燃料が噴射されることになるため、噴霧が不安定になり、噴孔間での噴霧バラツキが大きくなる場合がある。
【０００７】
特許文献１及び２には、上述したサック型の燃料噴射弁の利点とＶＣＯ型の燃料噴射弁の利点とを両立した構造は開示されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、噴孔間の噴霧バラツキが小さく、且つ、滞留燃料を低減することが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、第１噴孔と連通するサック部が設けられたノズルボディと、軸方向に上下動可能に前記ノズルボディ内に収容され、前記サック部の上方に設けられた第１シート部に着座して閉弁状態とし、前記第１シート部から離座して開弁状態とする第１ニードルと、前記軸方向に上下動可能に前記第１ニードル内に収容され、前記サック部に出没する第２ニードルと、前記第１ニードル内に設けられ、前記第２ニードルを前記サック部側へ付勢する付勢手段と、を有することを特徴とする燃料噴射弁によって達成することができる。
【００１０】
これによれば、第１ニードルの閉弁状態においては、第２ニードルがサック部に迫り出すため、サック部内の滞留燃料を少なくすることができる。その結果、ＨＣの発生を少なくすることができる。また、第１ニードルの開弁状態においては、第２ニードルがサック部から抜け出るため、一旦サック部に燃料を充満させることができ、この充満させた燃料を噴射するため、第１噴孔間の噴霧バラツキを小さくすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記第２ニードルは、前記サック部に迫り出す先端部に突起部が設けられた構成とすることができる。この構成によれば、第１ニードルの開放状態において、第２ニードルに設けられた突起部が第１噴孔の近くにある場合は、第１噴孔から噴射される燃料の噴霧が拡散し排気特性を改善できる。第２ニードルに設けられた突起部が第１噴孔から離れている場合は、第１噴孔から噴射された燃料の噴霧貫徹力が向上し出力特性を改善できる。
【００１２】
上記構成において、前記ノズルボディは、前記第１シート部と前記第１噴孔との間に第２噴孔を更に有し、前記第２ニードルは、前記第１ニードルの開弁状態において、前記サック部に連通する燃料供給路の圧力に応じて、前記第１噴孔と前記第２噴孔との間に設けられた第２シート部に着座又は離座する構成とすることができる。この構成によれば、燃料供給路の圧力に応じて、第２噴孔からのみ燃料を噴射と第１噴孔及び第２噴孔の両方からの噴射との切り換えを行うことが可能となる。これにより、噴射率・噴射方向等の噴射特性の自由度があがり、燃焼状態に適した噴霧が可能となる。
【００１３】
上記構成において、前記第１ニードルは、先端側に設けられた空洞部に前記第２ニードルが収容されることで前記第２ニードルよりも基端側に形成される圧力室を有し、前記第２ニードルは、前記圧力室側から前記第２ニードルの先端側に向かって貫通し、前記圧力室と連通する貫通路を有し、前記第２ニードルの先端部には、前記第２ニードルの上昇に起因する前記圧力室の圧力の上昇に伴って前記貫通路を開放する開閉部が設けられた構成とすることができる。この構成によれば、圧力室の圧力が高くなることを抑制でき、第２ニードルを安定して動作させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、噴孔間の噴霧バラツキを小さくでき、且つ、滞留燃料を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係る燃料噴射弁の部分断面図である。
【図２】図２は、実施例１に係る燃料噴射弁の開閉弁動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、実施例１に係る燃料噴射弁について、第１ニードルと第２ニードルが上昇している状態を示した部分断面図である。
【図４】図４は、実施例２に係る燃料噴射弁の部分断面図である。
【図５】図５は、実施例２に係る燃料噴射弁について、燃料供給路の圧力が低い場合の開弁動作を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、実施例２に係る燃料噴射弁について、燃料供給路の圧力が高い場合の開弁動作を説明するフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は、燃料供給路の圧力が低い場合の噴霧状態を説明する図４の領域ａの拡大図であり、図７（ｂ）は、燃料供給路の圧力が高い場合の噴霧状態を説明する図４の領域ａの拡大図である。
【図８】図８（ａ）は、実施例３に係る燃料噴射弁の部分断面図であり、図８（ｂ）は、第２ニードルに作用する力を説明するための図である。
【図９】図９は、実施例３に係る燃料噴射弁の開弁動作を説明するフローチャートであり、図９（ａ）は、燃料供給路の圧力が低い場合を、図９（ｂ）は、燃料供給路の圧力が高い場合を説明している。
【図１０】図１０は、実施例３に係る燃料噴射弁の燃料の噴射について説明する部分断面図であり、図１０（ａ）は、燃料供給路の圧力が低い場合を、図１０（ｂ）は、燃料供給路の圧力が高い場合を示している。
【図１１】図１１は、実施例４に係る燃料噴射弁の部分断面図である。
【図１２】図１２は、空洞部内に燃料が侵入した場合の開閉部材の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】図１３は、空洞部内に燃料が侵入した場合の開閉部材の動作を説明する実施例４に係る燃料噴射弁の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例に係る燃料噴射弁について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る燃料噴射弁１００の部分断面図である。燃料噴射弁は、内燃機関の筒内噴射に用いられる。燃料ポンプにより加圧された燃料は、一旦コモンレールに蓄えられ、その後、各気筒に備えられた燃料噴射弁へ導入される。実施例１に係る燃料噴射弁１００は、内部に空間を有する円筒形状のノズルボディ１０と、ノズルボディ１０内に収容されて中心軸ＡＸ方向に上下動可能な第１ニードル１２と、第１ニードル１２内に収容されて中心軸ＡＸ方向に上下動可能な第２ニードル１４と、を含んで構成されている。
【００１８】
ノズルボディ１０の内側の面（以下、内壁面１１と称する）は、上側（以下、基端側と称する）が円筒形状の内壁面１１Ａで、下側（以下、先端側と称する）は円錐形状の内壁面１１Ｂとなっていて、先端部には袋状のサック部１６が設けられている。サック部１６は、その内部に蓄えた燃料を噴射する第１噴孔１８が備えられている。第１噴孔１８は、中心軸ＡＸから放射状に形成されている。ノズルボディ１０の内壁面１１と第１ニードル１２の外側の面（以下、外壁面１３と称する）との間には、サック部１６に連通する燃料供給路２０が形成され、燃料供給路２０は、コモンレールから供給される燃料の通路となる。図１では、燃料供給路２０に燃料が充満している状態を示している。
【００１９】
ノズルボディ１０には、サック部１６の上方に第１シート部１５が設けられており、第１ニードル１２は、先端側に移動した際、第１シート部１５に着座する。第１ニードル１２が第１シート部１５に着座することで、燃料噴射弁１００を閉弁状態とする。つまり、第１ニードル１２は、サック部１６の上方に設けられた第１シート部１５に着座して、燃料供給路２０を遮断し、サック部１６への燃料の供給を阻むことで、燃料噴射弁１００を閉弁状態とする。図１は、この閉弁状態を示している。
【００２０】
第２ニードル１４は、第１ニードル１２内の先端側に設けられた空洞部２１に収容されている。これにより、第１ニードル１２の空洞部２１には、第２ニードル１４よりも基端側に圧力室２２が形成されている。圧力室２２には、付勢手段である第１のバネ２４が設けられていて、第１のバネ２４は、第２ニードル１４をサック部１６側に付勢している。第２ニードル１４は、第１のバネ２４に付勢されることで、中心側に張り出している第１ニードル１２の凸部１７に当接している。
【００２１】
第１ニードル１２の閉弁状態（以下、燃料噴射弁１００が閉弁状態と称することもある）においては、第１のバネ２４のバネ力により、第２ニードル１４の先端部１９はサック部１６に迫り出していて、先端部１９はサック部１６に充填される。即ち、サック部１６に充填される第２ニードル１４の先端部１９の体積とサック部１６の容積とはほぼ同じ大きさであり、サック部１６の容積のほとんどが、第２ニードル１４で埋められることになる。第１ニードル１２と第２ニードル１４との摺動部２６は、第２ニードル１４の上昇に起因した圧力室２２内への燃料の侵入を抑制するために、クリアランスの幅を狭く設定したクリアランスシールの構成をしている。
【００２２】
次に、図２のフローチャートを用い、燃料噴射弁１００の開閉弁動作について説明する。燃料噴射弁１００が閉弁状態にある場合に、第１ニードル１２の駆動信号をＯＮすることで、第１ニードル１２が基端側に一定量上昇する（ステップＳ１０）。これにより、第１ニードル１２は第１シート部１５から離座して、燃料噴射弁１００を開弁状態とする。第２ニードル１４は第１ニードル１２の凸部１７に当接しているため、第１ニードル１２の上昇に連動して一定量上昇する。第１ニードル１２が上昇することで、燃料供給路２０が開放されて燃料がサック部１６に流れ込み、第２ニードル１４が第１ニードル１２に連動して上昇することで、燃料がサック部１６に流れ込み易くなる。サック部１６に流れ込んだ燃圧により、サック部１６の圧力Ａは上昇する（ステップＳ１１）。
【００２３】
サック部１６の圧力Ａと圧力室２２の圧力Ｂとの差圧により、第１のバネ２４の力に抗し且つ第１のバネ２４の力より大きい差圧力が生じることで、第１のバネ２４が収縮して、第２ニードル１４は上昇する（ステップＳ１２）。なお、圧力室２２は大気圧となっている。図３に、ステップＳ１２により、第１ニードル１２と第２ニードル１４とが上昇した場合の、燃料噴射弁１００の部分断面図を示す。
【００２４】
図３に示すように、サック部１６に迫り出していた第２ニードル１４が上昇することで、第２ニードル１４の先端部１９はサック部１６から抜け出る。これにより、サック部１６の容積全体に燃料を充満させることができ、この充満させた燃料を噴射するため、サック型の燃料噴射弁と同様の燃料噴射が可能となる。これにより、全ての第１噴孔１８から安定した噴霧が噴射される（ステップＳ１３）。
【００２５】
図３の状態で、第１ニードル１２の駆動信号をＯＦＦすると、第１ニードル１２が下降し、第１シート部１５に着座する（ステップＳ１４）。これにより、燃料供給路２０が遮断されて、サック部１６に燃料が流れ込まなくなり、サック部１６の圧力Ａが低下する。これに伴い、第２ニードル１４に作用していた差圧力も低下し、第２ニードル１４が第１のバネ２４のバネ力により先端側に移動し、第２ニードル１４の先端部１９がサック部１６に迫り出して、サック部１６を充填する（ステップＳ１５）。
【００２６】
実施例１に係る燃料噴射弁１００によれば、第１ニードル１２内に収容される第２ニードル１４は、サック部１６に出没する。つまり、図１に示すように、第１ニードル１２が第１シート部１５に着座して、燃料噴射弁１００が閉弁状態にある場合、第２ニードル１４は、第１のバネ２４のバネ力によりサック部１６側に付勢されて、第２ニードル１４の先端部１９はサック部１６に迫り出す。即ち、サック部１６は、第２ニードル１４の先端部１９で充填されている。これにより、サック部１６内の滞留燃料を少なくすることができ、滞留燃料が漏出した際に発生するＨＣを低減することができる。よって、エミッションの向上を図ることができる。
【００２７】
また、図３に示すように、第１ニードル１２が第１シート部１５から離座して、燃料噴射弁１００が開弁状態にある場合、サック部１６に流れ込んだ燃圧によるサック部１６の圧力Ａの上昇により、第１のバネ２４のバネ力に抗する差圧力が生じる。この差圧力が、第１のバネ２４のバネ力より大きいと、第２ニードル１４は中心軸ＡＸ方向に上昇して、先端部１９はサック部１６から抜け出る。これにより、サック部１６の容積全体に燃料を一旦充満させることができ、この充満させた燃料を第１噴孔１８から噴射するため、第１噴孔１８間の噴霧バラツキが小さく、安定した噴霧を噴射することができる。よって、出力特性の改善を図ることができる。
【実施例２】
【００２８】
図４は、実施例２に係る燃料噴射弁２００の部分断面図である。実施例２に係る燃料噴射弁２００は、第１ニードル１２が第１シート部１５に着座して、第２ニードル１４の先端部１９がサック部１６に迫り出している状態で、第２ニードル１４には、第１噴孔１８に対向する位置に、第２ニードル１４の全周囲に渡って突起部２８が形成されている。突起部２８が形成されている点以外は、実施例１に係る燃料噴射弁１００と同じであり、図１で説明しているため、ここでは説明を省略する。
【００２９】
コモンレールから燃料が供給された燃料供給路２０の圧力Ｃは、エンジンの負荷状態により変動する。つまり、エンジンが軽中負荷の場合は、エンジンが高負荷の場合に比べて、燃料供給路２０の圧力Ｃは低くなる。言い換えると、エンジンが高負荷の場合は、エンジンが軽中負荷の場合に比べて、燃料供給路２０の圧力Ｃは高くなる。そこで、図５から図７を用い、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合と高い場合とについて、第１噴孔１８から噴射する燃料の噴霧状態を説明する。
【００３０】
図５は、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合の燃料噴射弁２００の開弁動作を説明するフローチャートである。図６は、燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合の燃料噴射弁２００の開弁動作を説明するフローチャートである。図７（ａ）は、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合に噴射される燃料の噴霧状態を説明する図４における領域ａの拡大図であり、図７（ｂ）は、燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合に噴射される燃料の噴霧状態を説明する図４における領域ａの拡大図である。
【００３１】
まず、図５及び図７（ａ）を用い、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合について説明する。図５に示すように、第１ニードル１２の駆動信号をＯＮして、第１ニードル１２を基端側に一定量上昇させる（ステップＳ２０）。これにより、燃料噴射弁２００が開弁状態となり、実施例１の図２で説明したように、燃料供給路２０が開放されて燃料がサック部１６に流れ込み、サック部１６の圧力Ａは上昇する（ステップＳ２１）。
【００３２】
ここで、燃料供給路２０の圧力Ｃは低いため、サック部１６の圧力Ａはあまり上昇しない。サック部１６の圧力Ａが低いと、サック部１６の圧力Ａと圧力室２２の圧力Ｂとの差圧により生じる差圧力は、第１のバネ２４のバネ力よりわずかに大きい程度となり、第２ニードル１４の上昇量は小さくなる（ステップＳ２２）。このため、図７（ａ）に示すように、第１噴孔１８の近くに突起部２８が位置することとなり、突起部２８の存在により、第１噴孔１８に流れ込む燃料の流れＸに乱れが生じる。これにより、第１噴孔１８から噴射される噴霧が広がり拡散することとなる（ステップＳ２３）。
【００３３】
次に、図６及び図７（ｂ）を用い、燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合について説明する。図６に示すように、第１ニードル１２の駆動信号をＯＮして、第１ニードル１２を基端側に一定量上昇させることで（ステップＳ２４）、燃料がサック部１６に流れ込み、サック部１６の圧力Ａが上昇する（ステップＳ２５）。
【００３４】
ここで、燃料供給路２０の圧力Ｃは高いため、サック部１６の圧力Ａも高くなる。このため、サック部１６の圧力Ａと圧力室２２の圧力Ｂとの差圧により生じる差圧力は、第１のバネ２４のバネ力に比べて十分大きくなり、第２ニードル１４の上昇量は大きくなる（ステップＳ２６）。このため、図７（ｂ）に示すように、突起部２８は第１噴孔１８から離れるため、突起部２８に影響されることなく、第１噴孔１８に燃料がスムーズに流れ込み、第１噴孔１８から噴射する燃料の噴霧貫徹力が向上する（ステップＳ２７）。
【００３５】
このように、実施例２に係る燃料噴射弁２００によれば、図４に示すように、第２ニードル１４の先端部１９がサック部１６に迫り出している状態で、第２ニードル１４は、第１噴孔１８に対向する位置に、第２ニードル１４の全周囲に渡って突起部２８が設けられている。これにより、サック部１６の圧力Ａの大きさに応じて、突起部２８の第１噴孔１８に対する位置が変わり、第１噴孔１８から噴射される燃料の噴霧状態を変化させることができる。
【００３６】
つまり、図７（ａ）に示すように、燃料供給路２０の圧力Ｃが低く、サック部１６の圧力Ａが低い場合、第２ニードル１４の上昇量は小さくなる。このため、突起部２８が第１噴孔１８の近くに位置し、突起部２８の存在により、第１噴孔１８に流れ込む燃料の流れに乱れが生じる。これにより、第１噴孔１８から噴射される噴霧が燃焼室内に拡散され、排気特性の改善を図ることができる。
【００３７】
一方、図７（ｂ）に示すように、燃料供給路２０の圧力Ｃが高く、サック部１６の圧力Ａが高い場合、第２ニードル１４の上昇量は大きくなる。このため、突起部２８は第１噴孔１８から離れて位置することになり、突起部２８の影響を受けずに、燃料は第１噴孔１８にスムーズに流れ込む。これにより、第１噴孔１８から噴射する燃料の噴霧貫徹力を向上でき、出力特性の改善を図ることができる。
【００３８】
なお、突起部２８は、第１噴孔１８に対向する位置に、第２ニードル１４の全周囲に渡って設けられている場合に限られる訳ではない。第１噴孔１８に流れ込む燃料の流れを、所望の流れとすることができれば、突起部２８は、第２ニードル１４のサック部１６に迫り出す先端部１９に、所望の位置、長さ、高さで設けることができる。
【実施例３】
【００３９】
図８（ａ）は、実施例３に係る燃料噴射弁３００の部分断面図である。実施例３に係る燃料噴射弁３００は、第１シート部１５と第１噴孔１８との間のノズルボディ１０に、燃料を噴射するための第２噴孔３２が、中心軸ＡＸから放射状に形成されている。第１ニードル１２が第１シート部１５に着座し、燃料噴射弁３００が閉弁状態にある場合おいて、第２ニードル１４は、第１噴孔１８と第２噴孔３２との間に設けられた第２シート部３０に着座している。また、第１ニードル１２が基端側に上昇した場合に、第２ニードル１４が連動して上昇しないよう、第１ニードル１２の凸部１７と第２ニードル１４との間に空隙Ｙが設けられている。その他の構成については、実施例１に係る燃料噴射弁１００と同じであり、図１で説明しているため、ここでは省略する。
【００４０】
ここで、図８（ｂ）を用いて、第１ニードル１２が上昇した場合に、第２ニードル１４に作用する力について説明する。まず、第２ニードル１４には、サック部１６側に向かって第１のバネ２４によるバネ力Ｆ１が作用している。
【００４１】
第１ニードル１２が上昇すると、燃料供給路２０が開放されて流れ込んだ燃料が第２ニードル１４の先端部１９に達する。これにより、第２ニードル１４には、燃料供給路２０の圧力Ｃとサック部１６の圧力Ａと圧力室２２の圧力Ｂとの差圧による差圧力Ｆ２が作用する。燃料供給路２０の圧力Ｃにより第２ニードル１４に作用する力は、第２ニードル１４のうち燃料に接している面積に圧力Ｃを掛けることで求められる。つまり、燃料に接する外側部分での第２ニードル１４の投影面積Ｓ２から燃料に接する内側部分での第２ニードル１４の投影面積Ｓ３を引いた値に圧力Ｃを掛けることで求めることができる（（Ｓ２−Ｓ３）×圧力Ｃ）。なお、圧力室２２とサック部１６とは共に大気圧になっているため、この圧力Ｃによる力が差圧力Ｆ２となる。
【００４２】
実施例２で説明したように、エンジンの負荷状態により、燃料供給路２０の圧力Ｃは異なる。ここで、実施例３において、エンジンが軽中負荷状態で燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合に、第２ニードル１４に作用する差圧力Ｆ２よりも、第１のバネ２４のバネ力Ｆ１の方が大きくなるよう、第１のバネ２４のバネ力を設定する。且つ、エンジンが高負荷状態で燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合に、第２ニードル１４に作用する差圧力Ｆ２よりも、第１のバネ２４のバネ力Ｆ１の方が小さくなるよう、第１のバネ２４のバネ力を設定する。
【００４３】
次に、図９と図１０とを用いて、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合と高い場合とについて、第１噴孔１８及び第２噴孔３２からの燃料の噴射について説明する。図９（ａ）は、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合の燃料噴射弁３００の開弁動作を説明するフローチャートであり、図９（ｂ）は、燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合の燃料噴射弁３００の開弁動作を説明するフローチャートである。図１０（ａ）は、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合の燃料の噴射について説明する燃料噴射弁３００の部分断面図であり、図１０（ｂ）は、燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合の燃料の噴射について説明する燃料噴射弁３００の部分断面図である。
【００４４】
まず、図９（ａ）と図１０（ａ）とを用い、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合について説明する。図９（ａ）に示すように、第１ニードル１２の駆動信号をＯＮして、第１ニードル１２を基端側に一定量上昇させる（ステップＳ３０）。ここで、第１ニードル１２の凸部１７と第２ニードル１４との間には、第１ニードル１２が上昇した場合でも、第２ニードル１４が連動して上昇しない程度の空隙Ｙが設けられている。このため、図１０（ａ）に示すように、第２ニードル１４は上昇せずに、第１噴孔１８と第２噴孔３２との間に設けられた第２シート部３０に着座したままである。第１ニードル１２が上昇することで、燃料供給路２０が開放されて、燃料が第２ニードル１４の先端部１９にまで達する。この状態においては、図８（ｂ）で説明したような、差圧力Ｆ２が第２ニードル１４に作用している。
【００４５】
しかしながら、前述したように、燃料供給路２０の圧力Ｃが低い場合に、第２ニードル１４に作用する差圧力Ｆ２よりも、第１のバネ２４のバネ力Ｆ１の方が大きくなるよう、第１のバネ２４のバネ力を設定している。つまり、第２ニードル１４に作用する差圧力Ｆ２は、第１のバネ２４のバネ力Ｆ１より小さいため、図１０（ａ）に示すように、第２ニードル１４は上昇せず、第１噴孔１８と第２噴孔３２との間に設けられた第２シート部３０に着座したままである（ステップＳ３１）。このため、燃料は第２噴孔３２からのみ噴射される（ステップＳ３２）。
【００４６】
次に、図９（ｂ）と図１０（ｂ）とを用い、燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合について説明する。図９（ｂ）のように、第１ニードル１２の駆動信号をＯＮして、第１ニードル１２を基端側に一定量上昇させる（ステップＳ３３）。図９（ａ）のステップＳ３０で説明した場合と同じように、第２ニードル１４は第１ニードル１２に連動して上昇しないため、図８（ｂ）で説明したような、差圧力Ｆ２が第２ニードル１４に作用している。
【００４７】
前述したように、燃料供給路２０の圧力Ｃが高い場合に、第２ニードル１４に作用する差圧力Ｆ２よりも、第１のバネ２４のバネ力Ｆ１の方が小さくなるよう、第１のバネ２４のバネ力を設定している。つまり、第２ニードル１４に作用する差圧力Ｆ２は、第１のバネ２４のバネ力Ｆ１よりも大きいため、図１０（ｂ）に示すように、第２ニードル１４は上昇して、第２シート部３０から離座する（ステップＳ３４）。よって、燃料はサック部１６にも流れ込み、第１噴孔１８と第２噴孔３２との両方から燃料が噴射される（ステップＳ３５）。
【００４８】
このように、実施例３に係る燃料噴射弁３００によれば、図８（ａ）に示すように、第１シート部１５と第１噴孔１８との間のノズルボディ１０に第２噴孔３２を設けている。そして、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第１ニードル１２が第１シート部１５から離座した状態である第１ニードル１２の開弁状態（燃料噴射弁１００の開弁状態）において、サック部１６に連通する燃料供給路２０の圧力Ｃに応じて、第２ニードル１４は、第１噴孔１８と第２噴孔３２との間に設けられた第２シート部３０に着座又は離座する。これにより、燃料供給路２０の圧力Ｃに応じて、第１噴孔１８からのみ燃料を噴射と、第１噴孔１８と第２噴孔３２との両方からの噴射と、の切り換えが可能となる。したがって、噴射率や噴射方向等の燃料噴射特性の自由度をあげることができ、燃焼状態に適した噴霧の切り替えが可能となる。
【００４９】
また、前述したように、エンジンの負荷状態により燃料供給路２０の圧力Ｃは変化するため、第２ニードル１４に作用する差圧力Ｆ２も変化する。したがって、差圧力Ｆ２を考慮して第１のバネ２４のバネ力Ｆ１を適正に設定することで、燃料供給路２０の圧力Ｃに応じて、第２噴孔３２からのみ燃料を噴射させるか、第１噴孔１８と第２噴孔３２との両方から燃料を噴射させるかを任意に設定できる。
【実施例４】
【００５０】
実施例１の図１で説明したように、第１ニードル１２と第２ニードル１４との摺動部２６は、第２ニードル１４の上昇に起因した圧力室２２内への燃料の侵入を抑制するために、クリアランスの幅を狭く設定したクリアランスシールの構成をしている。しかしながら、圧力室２２内に燃料が侵入することを完全に防ぐことは難しく、圧力室２２内に燃料が侵入してしまう場合も考えられる。圧力室２２内に燃料が侵入すると、圧力室２２の圧力Ｂが変動するため、実施例１から実施例３で説明した第２ニードル１４の動作を安定して行うことが難しくなる。そこで、実施例４に係る燃料噴射弁４００では、係る課題の解決を図る。
【００５１】
図１１は、実施例４に係る燃料噴射弁４００の部分断面図である。実施例４に係る燃料噴射弁４００は、第２ニードル１４に、圧力室２２側から第２ニードル１４の先端部１９側に向かって貫通し、圧力室２２に接続する貫通路３４が設けられている。貫通路３４は中心軸ＡＸ方向に延伸している。貫通路３４は、中心軸ＡＸ方向に交差する方向における断面の面積が異なる２つの部分３４ａ、３４ｂを有する。貫通路３４の基端側部分３４ａの断面面積は、先端側部分３４ｂの断面面積より小さい。基端側部分３４ａと先端側部分３４ｂとは、テーパ部３５により接続されている。貫通路３４の先端側部分３４ｂ内には、第２のバネ３８が設けられている。第２のバネ３８によりテーパ部３５側に付勢され、テーパ部３５に設けられた第３シート部３７に着座する開閉部材３６が、第２ニードル１４の先端部１９に設けられている。
【００５２】
次に、図１２及び図１３を用い、圧力室２２内に燃料が侵入した場合の、開閉部材３６の動作を説明する。図１２は、圧力室２２内に燃料が侵入した場合の開閉部材３６の動作を説明するフローチャートである。図１３は、圧力室２２内に燃料が侵入した場合の開閉部材３６の動作を説明する燃料噴射弁４００の部分断面図である。なお、図１２及び図１３で説明する開閉部材３６の動作は、第１ニードル１２が第１シート部１５に着座し、サック部１６の圧力Ａが大気圧の場合に行われることが好ましい。
【００５３】
図１２に示すように、第２ニードル１４が上昇して、第１ニードル１２と第２ニードル１４との摺動部２６から圧力室２２内に燃料が侵入することで、圧力室２２の圧力Ｂが上昇する（ステップＳ４０）。ここで、第２ニードル１４には、圧力室２２に接続する貫通路３４が設けられているため、貫通路３４にも燃料が流れ込み、貫通路３４の圧力も圧力室２２の圧力Ｂと同じに上昇する。
【００５４】
貫通路３４の圧力Ｂとサック部１６の圧力Ａとの差圧により、第２のバネ３８のバネ力に抗する差圧力が生じ、開閉部材３６に作用する（ステップＳ４１）。開閉部材３６に作用する差圧力が、第２のバネ３８のバネ力より大きい場合、第２のバネ３８が収縮し、図１３に示すように、開閉部材３６は第２ニードル１４の先端部１９から離れて、貫通路３４が開放される（ステップＳ４２）。
【００５５】
貫通路３４が開放されると、圧力室２２と貫通路３４内の燃料が、第２ニードル１４と開閉部材３６との隙間から流れ出て、圧力室２２と貫通路３４の圧力Ｂが下がる（ステップＳ４４）。
【００５６】
このように、実施例４に係る燃料噴射弁４００によれば、第２ニードル１４には、圧力室２２側から先端部１９側に向かって貫通し、圧力室２２に接続する貫通路３４が設けられている。そして、第２ニードル１４の先端部１９には、第２ニードル１４の上昇により圧力室２２に燃料が侵入することに起因する圧力室２２の圧力の上昇に伴って貫通路３４を開放する開閉部材３６が設けられている。これにより、圧力室２２内に燃料が侵入して圧力Ｂが上昇した場合、貫通路３４が開放されて、圧力室２２内の燃料が流出するため、圧力室２２の圧力Ｂを大気圧まで下げることができる。このため、実施例１から実施例３で説明した第２ニードル１４の動作を安定して行うことが可能となる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  ノズルボディ
１１  ノズルボディの内壁面
１２  第１ニードル
１３  第１ニードルの外壁面
１４  第２ニードル
１５  第１シート部
１６  サック部
１７  凸部
１８  第１噴孔
１９  先端部
２０  燃料供給路
２１  空洞部
２２  圧力室
２４  第１のバネ
２６  摺動部
２８  突起部
３０  第２シート部
３２  第２噴孔
３４  貫通路
３５  テーパ部
３６  開閉部材
３７  第３シート部
３８  第２のバネ
１００  燃料噴射弁
２００  燃料噴射弁
３００  燃料噴射弁
４００  燃料噴射弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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