(57)【要約】【課題】  ノズルニードルの背圧を増減して燃料噴射を制御する燃料噴射弁において、ノズルニードルの閉弁応答性を高め、噴射指令に対する噴射量制御性を向上させて、機関の安定した運転が可能にする。【解決手段】  ノズルニードル２をアウタニードル２１とインナニードル２２で構成し、背圧制御室５の油圧を制御弁部３で増減してノズルニードル２を駆動する。背圧制御室５はアウタニードル２１上方の空間とアウタニードル２１上端部に設けたテーパ面２１１内の空間にて構成され、制御圧力をインナニードル２２の背面に伝達する圧力伝達流路５３の断面積が、背面側へ向けて縮小するように形成されることで、制御バルブ３１の閉弁により発生する圧力油撃を増圧してインナニードル２２の閉弁力を増加させる。【選択図】        図１
2006307832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボデー部材内に摺動自在に配設されて上記ボデー部材先端の噴孔を開閉するノズルニードルと、
該ノズルニードルの背面側に設けられ、高圧通路から供給される高圧油により上記ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる背圧制御室と、
上記背圧制御室と低圧通路との間を開閉して上記背圧制御室と上記低圧通路を連通・遮断のいずれかの状態に切り替える制御バルブとを備え、
上記制御バルブを駆動して上記背圧制御室の圧力を増減することにより、上記ノズルニードルの開閉を制御する燃料噴射弁であって、
上記背圧制御室は、該背圧制御室の圧力を上記ノズルニードルの背面へ伝達する圧力伝達流路の断面積が上記背面側へ向かうにしたがって縮小するように形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
上記圧力伝達流路を構成する上記背圧制御室の内周壁をテーパ面とすることにより、上記圧力伝達流路の断面積が上記背面側へ向けて連続的に縮小する構成とした請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
上記テーパ面のテーパ角度が０度を超え、４５度以下である請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
上記圧力伝達流路を構成する上記背圧制御室の内周壁を、上記背面側へ向かうにしたがって断面積が縮小する曲面状に形成した請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
上記圧力伝達流路を構成する上記背圧制御室の内周壁を複数のテーパ面ないし曲面を組み合わせて形成した請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
上記背圧制御室の内周壁を構成する複数のテーパ面ないし曲面の間に、断面積が一定の部位を設けた請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
上記ノズルニードルの背面から上記圧力伝達流路内に突出し、その突出方向へ向けて断面積が縮小する形状の突出部を設けた請求項１ないし６のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
上記背圧制御室と上記高圧通路を連通するオリフィス通路を有するとともに、該オリフィス通路を上記ノズルニードルの背面に対向させて配置した請求項１ないし７のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
上記背圧制御室と上記低圧通路を連通し、上記制御バルブにて開閉されるオリフィス通路を有するとともに、該オリフィス通路を上記背圧制御室側へ向けて流路断面積が拡大する形状とした請求項１ないし７のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
上記ノズルニードルが筒状のアウタニードルとその内部を摺動するインナニードルにて構成されており、上記アウタニードルの上端部内に、上記インナニードルの背面に向かうにしたがって流路断面積が縮小する上記圧力伝達流路を形成した請求項１ないし９のいずれか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、内燃機関の燃料噴射装置に好適に用いられる燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置では、各気筒に共通のコモンレールを設けて高圧燃料を蓄圧し、所定のタイミングで燃料噴射弁を駆動して燃料を噴射するようになっている。コモンレール用の燃料噴射弁としては、コモンレールからの高圧燃料が供給される背圧室を備えるものがあり、アクチュエータでノズルニードルの背圧を制御することにより燃料の噴射と停止を切り替えている。また、燃料噴射量を高度に制御するために、ノズルニードルのリフトを２段階に制御する可変噴孔ノズル式の燃料噴射弁が提案されている。
【０００３】
可変噴孔ノズルを有する燃料噴射弁の従来例として特許文献１があり、その構造を模式化して図９に示す。図９（ａ）において、噴射ノズル１は、筒状のノズルボデーＢ１内にノズルニードル２を摺動自在に保持し、ノズルボデーＢ１先端部に形成した噴孔１１、１２を開閉するようになっている。ノズルニードル２は２ニードル式で、中空筒状のアウタニードル２１とその内部を摺動するインナニードル２２からなる。ノズルニードル２の上半部はインジェクタボデーＢ２内に位置し、インジェクタボデーＢ２の上端部に設けた背圧制御室５に面している。背圧制御室５は、オリフィスプレートＢ３に形成したインオリフィス５１を介して高圧通路４１に連通するとともに、アウトオリフィス５２を介して低圧通路４２に連通している。アウトオリフィス５２の出口部には２方弁構造の制御弁部３が設けられ、制御バルブ３１を開閉駆動して背圧制御室５と低圧通路４２の連通・遮断を制御するようになっている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４−０１２９８０４号明細書
【０００４】
上記従来の可変噴孔ノズル構成では、コモンレール４からの高圧燃料がオリフィスプレートＢ３およびインジェクタボデーＢ２内の高圧通路４１とノズルボデーＢ１内の燃料溜まり１３を経由してノズルニードル２を構成するアウタニードル２１のシート１５まで供給されている。制御弁部３が駆動して制御バルブ３１を開弁すると、背圧制御室５の高圧燃料がアウトオリフィス５２から排出されて、圧力が次第に低下する。そして、アウタニードル２１に上向きに作用する開弁方向の力が閉弁方向の力に勝ると、アウタニードル２１が開弁してシート１４を開き、燃料溜まり１３から供給される高圧燃料を第１噴孔１１から噴射する。背圧制御室５の圧力がさらに低下すると、インナニードル２２が開弁してシート１５を開き、第２噴孔１２からも燃料を噴射する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記構成において、アウタニードル２１に続いてインナニードル２２が開弁すると、インナニードル２２が最大リフトまで上昇してしまう問題があった。すなわち、上昇途中での閉弁指示があっても、背圧制御室５の圧力上昇だけでは、インナニードル２２の開弁を止めるまでの圧力が得られず、アウタニードル２１が閉弁開始して、上端内周方向に突出する段差部２０２がインナニードル２２に当接して下降させるまで開弁したままになる。その場合、アウタニードル２１が開弁してインナニードル２２が開弁しない時と開弁する時の噴射量の差が大きくなり、図９（ｂ）に示すように、噴射量Ｑが指令時間Ｔｑに対し不連続となる急変域が発生することから、機関の運転が安定しないおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、ノズルニードルの背圧を増減して燃料噴射を制御する燃料噴射弁において、噴射指令に対してノズルニードルを応答性よく開閉弁させることができ、２ニードル式のノズルニードルに適用された場合でも不連続な噴射量制御域ができることなく、機関の安定した運転が可能な燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の燃料噴射弁は、ボデー部材内に摺動自在に配設されて上記ボデー部材先端の噴孔を開閉するノズルニードルと、
該ノズルニードルの背面に設けられ、高圧通路から供給される高圧油により上記ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる背圧制御室と、
上記背圧制御室と低圧通路との間を開閉して上記背圧制御室と上記低圧通路を連通・遮断のいずれかの状態に切り替える制御バルブとを備え、上記制御バルブを駆動して上記背圧制御室の圧力を増減することにより、ノズルニードルの開閉を制御する。
上記背圧制御室は、該背圧制御室の圧力を上記ノズルニードルの背面へ伝達する圧力伝達流路の断面積が、上記背面側へ向かうにしたがって縮小するように形成されている。
【０００８】
本発明では、制御バルブの閉弁により発生する圧力油撃を、ノズルニードルの背面に効果的に作用させて閉弁力を増加させるために、圧力伝達流路の断面積がノズルニードルの背面側へ向けて縮小するように形成する。そして、流路断面積の縮小による圧力増幅を利用して発生する油撃を増圧し、ニードル背圧を増圧させることで、閉弁力を増加させる。これにより、速やかにノズルニードルの閉弁を開始し、閉弁応答性を向上させることができるので、噴射量制御特性が大幅に改善され、機関の安定した運転が可能である。
【０００９】
請求項２の発明では、上記圧力伝達流路を構成する上記背圧制御室の内周壁をテーパ面とすることにより、上記圧力伝達流路の断面積が上記背面側へ向けて連続的に縮小する構成とする。
【００１０】
具体的には、背圧制御室の内周壁をテーパ面とすると、ノズルニードルの背面へ向けて縮径する圧力伝達流路が形成され、上記効果が容易に得られる。
【００１１】
請求項３の発明では、上記テーパ面のテーパ角度を、０度を超え、４５度以下の範囲で設定する。
【００１２】
テーパ角度が０度を超えるテーパ面とすることで圧力増幅効果が得られる。また、テーパ角度が４５度以下とすることで、油撃の反射波を利用して閉弁力を増加させることが可能となる。
【００１３】
請求項４の発明では、上記圧力伝達流路を構成する上記背圧制御室の内周壁を、上記背面側へ向かうにしたがって断面積が縮小する曲面状に形成する。
【００１４】
圧力伝達流路の断面積縮小部の周壁を曲面状とすることもでき、断面積縮小部における油撃圧力の損失を低減することで、ノズルニードル背面に負荷する圧力を上昇できる。
【００１５】
請求項５の発明では、上記圧力伝達流路を構成する上記背圧制御室の内周壁を複数のテーパ面ないし曲面を組み合わせて形成する。
【００１６】
圧力伝達流路の断面積縮小部の周壁を連続的に形成せず、複数の面を組み合わせて構成してもよい。加工が容易な形状を組み合わせることで、同様の効果を容易に実現できる。
【００１７】
請求項６の発明では、上記背圧制御室の内周壁を構成する複数のテーパ面ないし曲面の間に、断面積が一定の部位を設ける。
【００１８】
断面積が縮小する圧力伝達流路の途中に、断面積が一定の部位を設けることで、断面積変化部にて油撃圧力波の反射波を発生させ、背圧制御室の圧力上昇を早めることができる。
【００１９】
請求項７の発明では、上記ノズルニードルの背面から上記圧力伝達流路内に突出し、その突出方向へ向けて断面積が縮小する形状の突出部を設ける。
【００２０】
突出部を設けることで、圧力伝達流路の断面積をより縮小させて油撃圧力を増圧するとともに、背圧制御室の容積を小さくして圧力上昇を早めることができる。
【００２１】
請求項８の発明では、上記背圧制御室と上記高圧通路を連通するオリフィス通路を有するとともに、該オリフィス通路を上記ノズルニードルの背面に対向させて配置する。
【００２２】
背圧制御室に高圧の作動油を供給するオリフィス通路を、ノズルニードルの背面に対向させることで、油撃圧力に加えて、流入する作動油による圧力増加を作用させて閉弁を早めることができる。
【００２３】
請求項９の発明では、上記背圧制御室と上記低圧通路を連通し、上記制御バルブにて開閉されるオリフィス通路を設け、該オリフィス通路を上記背圧制御室側へ向けて流路断面積が拡大する形状とする。
【００２４】
これにより、制御弁の閉弁時に発生する油撃圧力波が、オリフィス通路から背圧制御室への出口部において開口端反射で反転する位相の圧力波とならないようにし、背圧制御室へ伝播する油撃圧力を低下させないようにすることができる。
【００２５】
請求項１０の発明では、上記ノズルニードルを筒状のアウタニードルとその内部を摺動するインナニードルにて構成し、上記アウタニードルの上端部内に、上記インナニードルの背面に向かうにしたがって流路断面積が縮小する上記圧力伝達流路を形成する。
【００２６】
２ニードル式のノズルニードルを採用した場合、従来はインナニードルのリフトを途中で停止させることが困難で不連続な噴射量制御域ができる問題があったが、本発明の圧力伝達流路による増圧効果を利用して、閉弁遅れをなくし、制御性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の燃料噴射弁をディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用した第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の燃料噴射弁の第１実施形態であるインジェクタの概略構成図であり、図１（ｂ）にそのＡ部拡大図を示す。図１（ａ）において、インジェクタは、可変噴孔ノズル１を有し、ノズルボデーＢ１の先端に形成した噴孔１１、１２を、２ニードル方式のノズルニードル２によって開閉するようになっている。ノズルボデーＢ１の上方にはインジェクタボデーＢ２およびオリフィスプレートＢ３が積層され、これらノズルボデーＢ１とインジェクタボデーＢ２およびオリフィスプレートＢ３は、外周に図示しないリテーニングナットを螺挿することにより油密に締付け固定される。インジェクタは、図示しないエンジンシリンダヘッドに取付られており、ノズルニードル２の駆動は、制御バルブ３１を有する制御弁部３によって制御される。
【００２８】
ノズルニードル２は、インジェクタボデーＢ２を貫通してノズルボデーＢ１の先端部に至る縦孔２０１内に摺動自在に保持されている。ノズルニードル２は、ノズルボデーＢ１内に位置する下半部が段付に縮径する略円筒状のアウタニードル２１と、その内部を摺動する軸状のインナニードル２２からなる。ノズルボデーＢ１先端の円錐部には、外周側に複数の第１噴孔１１が、中心側に複数の第２噴孔１２がそれぞれ貫設されており、第１噴孔１１はアウタニードル２１に、第２噴孔１２はインナニードル２２に対向している。ノズルボデーＢ１内の空間は、燃料溜まり１３を構成し、その上部壁に開口する高圧通路４１はノズルボデーＢ１、インジェクタボデーＢ２およびオリフィスプレートＢ３を貫通してコモンレール４に連通し、燃料溜まり１３に高圧燃料を供給している。
【００２９】
ノズルニードル２上方の縦孔２０１内空間は、ノズル背圧を制御する背圧制御室５を構成する。背圧制御室５は、オリフィスプレートＢ３を貫通するオリフィス通路としてのインオリフィス５１を介してオリフィスプレートＢ３上端面に形成された高圧通路４１１と連通し、コモンレール４から高圧通路４１、４１１およびインオリフィス５１を経て制御油としての高圧燃料が導入されてノズルニードル２の背圧を発生している。インジェクタボデーＢ２の下半部内空間は、スプリング室２３を構成し、スプリング室２３の頂面とアウタニードル２１の外周に設けたフランジの間に配設されるコイルスプリング２４がノズルニードル２を下向きに付勢している。このコイルスプリング２４のバネ力と背圧制御室５の燃料圧力がノズルニードル２の閉弁方向に作用して、ノズルニードル２を噴孔１１、１２に押付けている。スプリング室２３の上部壁には、インジェクタボデーＢ２およびオリフィスプレートＢ３を貫通して低圧通路４２１が開口している。また、アウタニードル２１を径方向に貫通してアウタニードル２１内周面とスプリング室２３を連通する連通孔２５が設けられ、リーク燃料を低圧通路４２１を経て回収するようになっている。
【００３０】
ノズルニードル２は下端位置にある時に、アウタニードル２１先端部の円錐面状のシート１４が第１噴孔１１を閉鎖するとともに、インナニードル２２先端部の円錐状のシート１５が第２噴孔１２を閉鎖し、燃料溜まり１３から噴孔１１、１２への燃料供給を遮断する。背圧制御室５の燃料圧力が低下すると、まずアウタニードル２１がリフトして第１噴孔１１を開放し、次いでインナニードル２２がリフトして第２噴孔１２を開放する。したがって、背圧制御室５の燃料圧力を制御することにより、アウタニードル２１およびインナニードル２２のリフト、すなわち第１噴孔１１および第２噴孔１２の開閉を制御し、燃料噴射の開始および停止を噴射量を制御することができる。
【００３１】
次に、本発明の特徴部分である背圧制御室５の詳細構成を、図１（ｂ）により説明する。本発明では、背圧制御室５を形成するノズルニードル２の上端部形状の工夫により、燃料噴射量の制御性を改善する。図示するように、ノズルニードル２は、外周側のアウタニードル２１内に保持されるインナニードル２２の軸方向長をアウタニードル２１より短く構成するとともに、インナニードル２２上方のアウタニードル２１上端部内周面の形状を、インナニードル２２方向（図の下方）へ向けて連続的に縮径するテーパ面２１１としている。
【００３２】
これにより、背圧制御室５内には、オリフィス通路であるアウトオリフィス５２が開口する頂面側からアウタニードル２１のテーパ面２１１内を経てインナニードル２２背面（図の上端面）へ圧力を伝達する圧力伝達流路５３が形成される。圧力伝達流路５３は、インナニードル２２背面へ向かうにしたがって流路断面積が縮小する構造となっており、制御弁部３の閉弁により発生する油撃を増圧し、インナニードル２２背面に作用する圧力を高めて、閉弁起動を早める作用を有する。この流路断面積縮小による油撃の増圧原理については後述する。
【００３３】
背圧制御室５の頂面中央部には、オリフィス形成部材Ｂ３を貫通してアウトオリフィス５２の一端が開口し、アウトオリフィス５２の他端には制御バルブ３１が配設されている。インオリフィス５１は背圧制御室５の頂面外周部に開口している。制御弁部３は（図１（ａ）参照）、公知の２方電磁弁構造を有し、電磁駆動部３２にて制御バルブ３１を開閉して背圧制御室５と低圧通路４２の連通・遮断を切り替える。電磁駆動部３２はソレノイドにてアーマチャを吸引駆動するもので、ソレノイドに通電しない通常状態では、アーマチャが制御バルブ３１をアウトオリフィス５２に押付け、図示するように、背圧制御室５と低圧通路４２との連通を遮断している。ソレノイドに通電するとソレノイドがアーマチャを吸引駆動してアウトオリフィス５２を開放し、背圧制御室５を低圧通路４２と連通させる。この時、アウトオリフィス５２とインオリフィス５１の断面積は、次式の関係を満足するように形成される。
アウトオリフィス５２の断面積＞インオリフィス５１の断面積
これにより、インオリフィス５１からの流入量よりもアウトオリフィス５２からの流出量が大きくなり、背圧制御室５内の燃料圧力は徐々に低下する。
【００３４】
背圧制御室５内にはコイルスプリング２２１が配設されて、インナニードル２２を閉弁方向（図の下方）に付勢している。このコイルスプリング２２１の付勢力と背圧制御室５内に形成される圧力伝達流路５３の油撃力により、インナニードル２２の閉弁が容易になる。また、インナニードル２２の上端部を段付きに縮径する一方、アウタニードル２１の上端部内周径を段付きに縮径することにより、インナニードル２２の段差部２２２に対向する段差部２１２を設けている。これにより、アウタニードル２１の下降時に段差部２１２をインナニードル２２の段差部２２２に当接させて一体に下降可能となる。
【００３５】
上記構成のインジェクタの作動を次に説明する。コモンレール４からの高圧燃料がインジェクタボデー２内の高圧通路４１とノズル１内の通路１３を経由してノズルニードル２を構成するアウタニードル２１のシート１４まで供給されている。図示しない制御装置による指令により、インジェクタの制御弁部３の電磁駆動部３２が駆動されると、制御バルブ３１が開弁して、背圧制御室５の高圧燃料がアウトオリフィス５２から低圧通路４２へ排出されていく。背圧制御室５にはインオリフィス５１、高圧通路４１、４１１を通じてコモンレール４からの高圧燃料が流入するが、アウトオリフィス５２の断面積がインオリフィス５１の断面積より大きいため、背圧制御室５の圧力が低下していくことになる。その結果、アウタニードル２１に上向き（開弁方向）に作用する燃料溜まり１３の燃料圧力が、下向き（閉弁方向）に作用する背圧制御室５の燃料圧力とコイルスプリング２４のバネ力の総和に勝り、アウタニードル２１が開弁してシート１４を開き、燃料溜まり１３に供給される高圧燃料を第１噴孔１１から噴射する。背圧制御室５の圧力がさらに低下し、インナニードル２２に上向きに作用する開弁方向の力が、下向きに作用する背圧制御室５の燃料圧力とコイルスプリング２２１による閉弁方向の力に勝ると、シート１５が開き第２噴孔１２からも燃料が噴射される。
【００３６】
次に、制御装置から噴射終了の指令により、制御弁部３の電磁駆動部３２への通電が遮断されると制御バルブ３１が閉じられる。アウトオリフィス５２からの高圧燃料の流出が止まり、インオリフィス５１を通じてコモンレール４から供給される高圧燃料により背圧制御室５の圧力が再び上昇する。これに伴って、まず、背圧制御室５の受圧面積が燃料溜まり１３での受圧面積より大きいアウタニードル２１が下降を開始する。インナニードル２２は、アウタニードル２１の段差部２１２がインナニードル２２の段差部２２２に当接するとアウタニードル２１と共に下降し始める。シート１４、１５がノズル１の噴孔１１、１２を閉口すると噴射は終了する。
【００３７】
ここで、本実施形態のインジェクタの噴射指令時間−噴射量特性について説明する。前述したように、図９の従来構成では、インナニードル２２が一度開弁すると最大リフトまで上昇し、アウタニードル２１が閉弁開始するまで開弁したままになるため、図９（ｂ）のように、インナニードル２２が開弁し始める噴射指令時間において、急変域が発生し、噴射量が指令時間に対し不連続となる課題があった。
【００３８】
これに対し、本発明では、背圧制御室５の一部をなすアウタニードル２１の上端部内をテーパ形状にし、インナニードル２２の背面に圧力を伝達する圧力伝達流路５３を、アウタニードル２１内においてテーパ状に縮径させ、流路断面積がインナニードル２２の上端面（背面）において最小径となるようにしている。アウタニードル２１の上端面（入口部）における断面積を、流路入口断面積Ａ、インナニードル２２の上端面（最小径部）における断面積を、縮小流路断面積Ｂとする。この構成とすることで、制御バルブ３１の閉弁により発生する油撃を増圧し、下記式（１）で表されるインナニードル２２の背面に加わる圧力を増大させて、閉弁起動を早めることができる。
Ｐ＝油撃＋背圧室圧＝ａρｖ＋Ｐｖ・・・（１）
（ａ：音速、ρ：燃料密度、ｖ：アウトオリフィス閉弁前の流速、Ｐｖ：背圧室圧）
【００３９】
圧力伝達流路５３の流路断面積縮小による油撃の増圧は、以下の原理による。
テーパ管あるいは断面縮小管において油撃圧力が通路面積Ａ0 で発生すると、その大きさは、Ｐ＝ρ・ａ・ｕで表される。ここで、ρは液体密度、ａは液体中の音速、ｕは通路面積Ａ0 での液体流速である。これが、なめらかに縮小する断面積をもつ通路において、増圧する現象は次のように説明される。発生位置でｕ0 の速度を持つ液体は質量保存則から、通路断面Ａｉでの速度をｕｉとすれば、
Ａ0 ・ ｕ０＝Ａｉ・ｕｉが成立する。
Ａｉ＜Ａ０であれば、ｕ０＜ｕｉとなり、
Ｐ０＝ρ・ａ・ｕ０は、
Ｐｉ＝ρ・ａ・ｕｉ＝ρ・ａ・ｕ０・Ａ０／Ａi ＞Ｐ０
となり、流速、圧力ともに増加する。
油撃圧力が通路断面積により変化する特性を、図２に示す。図中、Ａ、Ｂは、図１に示した入口部の流路入口断面積Ａ、最小径部の縮小流路断面積Ｂである。図示されるように、通路断面積が小さくなると油撃圧力が急上昇するので、この原理を利用してインナニードル２２の閉弁時期を早め、閉弁速度を高めることが可能である。例えば、実際の可変噴孔ノズル１では、アウタニードル２１の上端面（入口部）における流路入口断面積Ａ＝φ４、インナニードル２２の上端面（最小径部）における縮小流路断面積Ｂ＝φ２程度に設定され、テーパ角度θは３０度以下に設定される。この場合、インナニードル２２の背面（縮小流路断面積Ｂ）に負荷される圧力は、入口部（流路入口断面積Ａ）から約４倍に増幅されることになる。
【００４０】
図１に示すテーパ面２１１のテーパ角度θは、好適には、０度を超え、４５度以下となるように設定する。テーパ角度θを０度より大きくすることで、進行方向に流路断面積を縮小させて圧力増幅の効果を得ることができる。また、テーパ角度が４５度以下とすると、油撃の増圧効果に加えて、油撃の反射波を進行方向に作用させて、インナニードル２２の背面に作用する圧力をより高める効果が期待できる。より好適には、テーパ角度θを、２０度を超え、４０度以下の範囲で設定とすることが望ましい。なお、アウタニードル２１の上端縁部のエッジを滑らかにするために施す、いわゆるＣ、Ｒ面取りは、単なる角度のだれにすぎず、油撃を増圧する上記効果は得られない。
【００４１】
また、本実施形態では、インナニードル２２の上方にコイルスプリング２２１を設けており、インナニードル２２を閉弁方向に付勢して閉弁を早める効果がある。これらにより、従来のような指令時間と噴射量の不連続域を解消し、安定した噴射を実現することができる。
【００４２】
図３に本発明の第２の実施形態を示す。圧力伝達流路５３を構成するアウタニードル２１およびインナニードル２２形状は、上記第１の実施形態のものに限らず、適宜、変更することができる。本実施形態では、図３に示すように、インナニードル２２の上端を平面とせず、図の下方へ向けて縮径する凹部２２３を有する形状として、その内部に圧力伝達流路５３を形成する。凹部２２３の内周面は、アウタニードル２１のテーパ面２１１に続くテーパ面２２３ａとなっており、凹部２２３の底面２２３ｂが、実質的にインナニードル２２背面となる。その他の構成は、上記第１の実施形態と同様であり図示を省略する。
【００４３】
上記構成によれば、インナニードル２２背面において圧力伝達流路５３の流路断面積がより小さくなるので、油撃の増圧効果を高めることができる。さらに、凹部２２３底面で反射される油撃波が後続する油撃波と合成されて、より高圧になり、閉弁開始を早めることができる。
【００４４】
図４に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態では、図示するように、インナニードル２２の上端面から上方へ突き出す突出部２２４を設けるとともに、該突出部２２４を突出方向へ断面積を縮小する形状とする。上記第２の実施形態のように、断面縮小部としてインナーニードル２２上端部に凹部２２３を形成する代わりに、逆方向へ突出部２２４を形成することによっても、圧力伝達流路５３の断面積縮小による上記第１実施形態と同じ効果を得ることができる。また、制御室５容積が減少するので背圧室圧Ｐｖの上昇を早まり、さらにインナニードル２２の閉弁を早めることができる。
【００４５】
また、アウタニードル２１の上端部内周のテーパ面２１１を、図示するように、インナニードル２２側へ向けて縮径するとともに径方向内方へ突出する曲面２１１ａあるいは外方へ突出する曲面２１１ｂとすることもできる。このように、テーパ部を曲面２１１ａあるいは曲面２１１ｂとする曲面で構成することで、圧力伝達流路５３における油撃圧力の損失を減らすことができ、インナニードル２２への負荷圧力を上昇できる。なお、図４には、径方向内方へ突出する曲面２１１ａに形成する例と、外方へ突出する曲面２１１ｂに形成する例を同時に示しているが、図示および説明を簡略にするためで、実施する際にはそのいずれかを採用する。
【００４６】
図５に本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態では、アウタニードル２１の上端部内周のテーパ面を連続的に形成する代わりに、それぞれインナニードル２２側へ向けて縮径しテーパ角度の異なる第１のテーパ面２１３、第２のテーパ面２１４を組み合わせて構成する。また、インナニードル２２上端面の突出部も、それぞれ突出方向へ縮径し傾斜角度の異なる第１の突出部２２５ａ、第２の突出部２２５ｂを組み合わせて構成する。このように、断面積が縮小する圧力伝達流路５３を、複数のアウタニードル２１のテーパ面２１３、２１４や、複数のインナニードル２２の突出部２２５ａ、２２５ｂの組み合わせによって形成し、断面形状が段階的に変化するようにしてもよく、加工が容易な形状を組み合わせることで、上記第３の実施形態の効果を容易に実現することができる。
【００４７】
図６に本発明の第５の実施形態を示す。本実施形態では、第４の実施形態におけるアウタニードル２１の第１のテーパ面２１３と第２のテーパ面２１４の間に一定径部２１５を設けるとともに、インナニードル２２の第１の突出部２２５ａと第２の突出部２２５ｂの間に一定径部２２６を設けている。このように、アウタニードル２１のテーパ面およびインナニードル２２の突出部の途中に一定径部２１５、２２６を設けることで、断面積変化部による油撃圧力波の反射波を発生させる。この反射波により、背圧制御室５の圧力の上昇を早めて、アウタニードル２１の閉弁も早めることができる。
【００４８】
図７に本発明の第６の実施形態を示す。上記各実施形態ではアウトオリフィス５２が背圧制御室５の頂面中央部に、インオリフィス５１が頂面外周部に開口するように配置したが、本実施形態では、制御弁部３をノズルニードル２の中心軸に対して偏心させ、インオリフィス５１とアウトオリフィス５２がそれぞれインナニードル２２上端面外周部に対向するように、ノズルニードル２の中心軸に対して略対称な位置に開口させている。このように配置すると、アウトオリフィス５２の閉弁による油撃圧力波に加えて、インオリフィス５１から流入する燃料による燃料弾性係数に比例した圧力増加をインナニードル２２の背面に先行して生じさせて、閉弁を早めることができる。
【００４９】
図８に本発明の第７の実施形態を示す。本実施形態では、アウトオリフィス５２を最小径部から下方へ、背圧制御室５に向けて流路が拡大していく形状としている。この時、流路拡大部５４はテーパ角度の異なるテーパ部５４１、５４２、５４３の組み合わせによって形成される。このように段階的に流路を拡大すると、アウトオリフィス５２から発生する油撃圧力波が、オリフィスプレートＢ３内の流路から背圧制御室５への出口において開口端反射で反転する位相の圧力波となって、背圧制御室５へ伝播する油撃波の圧力を低下させるのを防止することができる。よって、油撃圧力を効果的に利用してインナニードル２２を閉弁を早めることができる。
【００５０】
以上のように構成すれば、２ニードル式の可変噴孔ノズルにおいて従来生じていたインナニードルの閉弁作動の遅れを低減することができ、噴射指令に対する噴射量制御性を大きく向上させて、安定した運転を行うことができる。なお、本発明は、２ニードル式に限らず、通常の１ニードルの噴射ノズルを有するインジェクタにも適用でき、背圧制御室の圧力を速やかに上昇させて閉弁応答性を高めることができる。
【００５１】
上記実施の形態では、制御弁部にソレノイドを有する電磁駆動部を用いて制御バルブを開閉する構成としたが、これに限るものではなく、ピエゾスタックを有するピエゾアクチュエータやそれ以外のアクチュエータを用いてもよい。また、制御弁部を２方弁構造としたが３方弁を用いることもできる。制御弁部、噴射ノズルその他の構成を変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態を示し、（ａ）はインジェクタの概略構成図、（ｂ）は（ａ）はＡ部拡大図である。
【図２】第１の実施形態の作用効果を説明するための図で、圧力伝達流路の流路断面積と圧力の関係を示す図である。
【図３】第２の実施形態のインジェクタの要部拡大断面図である。
【図４】第３の実施形態のインジェクタの要部拡大断面図である。
【図５】第４の実施形態のインジェクタの要部拡大断面図である。
【図６】第５の実施形態のインジェクタの要部拡大断面図である。
【図７】第６の実施形態のインジェクタの要部拡大断面図である。
【図８】第７の実施形態のインジェクタの要部拡大断面図である。
【図９】（ａ）は従来のインジェクタの概略構成図、（ｂ）は従来のインジェクタの指令時間−噴射量特性図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｂ１  ノズルボデー（ボデー部材）
Ｂ２  インジェクタボデー（ボデー部材）
Ｂ３  オリフィスプレート
１  可変噴孔ノズル
１１  第１噴孔（噴孔）
１２  第２噴孔（噴孔）
１３  燃料溜まり
２  ノズルニードル
２０１  縦孔
２１  アウタニードル
２１１  テーパ面
２１２  段差部
２２２  段差部
２２３  凹部
２２４  突出部
２２  インナニードル
２２１  コイルスプリング
３  制御弁部
３１  制御バルブ
３２  電磁駆動部
４  コモンレール
４１  高圧通路
４２  低圧通路
５１  背圧制御室
５１  インオリフィス（オリフィス通路）
５２  アウトオリフィス（オリフィス通路）
５３  圧力伝達流路
【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１】
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【図２】
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