(57)【要約】【課題】  燃料を噴射する燃料噴射弁の先端部を外部冷却源からの受熱により冷却することなく、先端部へのデポジット付着の抑制が可能な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料通路１７を形成する内周面に弁座１４を有するノズルボディ１２と、弁座１４に着座および離座するニードル３０と備え、ニードル３０が弁座１４から離座および着座することにより、燃料通路１７内に導かれた燃料の噴射および噴射停止を行なう燃料噴射弁２において、  燃料通路１７内に形成され、ニードル３０の周囲を囲う空間７１と、空間７１に冷媒としての燃料を供給するとともに、空間１７に冷媒の流れを付与する冷媒供給機構３７、７２ａとを備え、冷媒供給機構３７、７２ａにより生じる燃料の蒸発潜熱でニードル３０を冷やす。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路を形成する内周面に弁座を有する弁ボディと、
前記弁座に着座および離座する弁部材と備え、
前記弁部材が前記弁座から離座および着座することにより、前記燃料通路内に導かれた燃料の噴射および噴射停止を行なう燃料噴射弁において、
前記燃料通路内に形成され、前記弁部材の周囲を囲う空間と、
前記空間に冷媒を供給するとともに、前記空間に前記冷媒の流れを付与する冷媒供給機構とを備え、
前記冷媒供給機構により生じる前記冷媒の蒸発潜熱で前記弁部材を冷やすことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁は、燃料を噴射する噴射部を備え、
前記冷媒は、前記燃料噴射弁へ供給された燃料であって、
前記冷媒供給機構は、この燃料を前記空間と前記噴射部とに分岐させることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
前記空間と前記燃料通路とを区画する弁部材収容体を有しており、
前記冷媒供給機構は、前記弁部材収容体に形成され、前記弁部材が着座および離座可能な第２の弁座とを備えていることを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記弁部材は、複数の弁部材部を有しており、
前記複数の弁部材部のうち、第１弁部材部は前記弁座に着座および離座し、第２弁部材部は前記第２の弁座に着座および離座することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記第１弁部材部と前記第２弁部材部は、独立して着座方向および離座方向に移動可能なように、内外に二重配置されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記弁部材内に形成され、燃料が導かれる中空部と、
前記空間と前記燃料通路とを区画する弁部材収容体を有しており、
前記冷媒供給機構は、前記弁部材に形成され、前記中空部と前記空間を連通可能な孔を備え、
前記弁部材の着座方向および離座方向への移動により、前記孔を閉塞および開放することを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁を有する燃料噴射装置は、前記空間の下流エアと燃料を分離する分離装置を備えており、
前記分離装置は、分離した燃料を前記燃料噴射弁へ供給される燃料として使用することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
前記空間へエアを供給するエア圧送装置を備えていることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
【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】
燃料噴射装置としては、例えば内燃機関の燃焼室に直接あるいは間接的に燃料噴射する燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。燃料噴射装弁から供給された燃料は、吸気管あるいは燃焼室において空気と混合され、燃焼室内に可燃混合気を形成する。しかしながら、燃料噴射弁の燃料を噴射する噴射部等を有する先端部は、燃焼室内あるいは吸気管内にさらされているため、この空間の熱によって加熱され、内燃機関の運転負荷などの状態によっては先端部に残留した燃料が固着していわゆるデポジットとして堆積することがある。
【０００３】
特許文献１では、内燃機関を冷却する冷却水回路の冷却水の一部を利用して燃料噴射弁の先端部を冷却する技術が開示されている。この技術では、燃料噴射弁が、エンジンヘッド内の燃料噴射弁取付用孔に燃料噴射弁用ガスケットを介して取付けられ、エンジンヘッドの底部に近接するように配置されている。内燃機関は、燃料噴射弁用ガスケットの近傍のエンジンガスケット側に水孔を設けており、水孔を介してエンジンヘッドの底面に接する冷却水により、燃料噴射弁用ガスケットつまり燃料噴射弁の先端部を冷却する。
【特許文献１】特開２０００−１８６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１による従来技術では、燃料噴射弁をエンジンヘッドの底部に近接するように配置するとしても、燃料噴射弁を取付け固定する部分に十分な強度が必要であるため、構成材料を一定の以上の厚さとしなくてはならず、冷却できる温度が熱伝導性などの構成材料に依存しまうという問題がある。
【０００５】
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、その目的は、燃料を噴射する燃料噴射弁の先端部を外部冷却源からの受熱により冷却することなく、先端部へのデポジット付着の抑制が可能な燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明の請求項１乃至６に記載の発明では、燃料通路を形成する内周面に弁座を有する弁ボディと、弁座に着座および離座する弁部材と備え、弁部材が弁座から離座および着座することにより、燃料通路内に導かれた燃料の噴射および噴射停止を行なう燃料噴射弁において、
燃料通路内に形成され、弁部材の周囲を囲う空間と、空間に冷媒を供給するとともに、空間に冷媒の流れを付与する冷媒供給機構とを備え、冷媒供給機構により生じる冷媒の蒸発潜熱で弁部材を冷やすことを特徴としている。
【０００８】
これによると、弁座に着座および離座する弁部材の周囲を空間で囲い、この空間に冷媒を供給するとともに、空間に冷媒の流れを付与することによって、弁部材を冷媒の蒸発潜熱で冷やす。これにより、燃料噴射弁内で冷媒の蒸発潜熱で弁部材を冷やすので、弁部材の弁座への着座時の熱伝導、もしくは弁部材と、弁部材を収容する弁ボディとの間を燃料通路内の燃料を介した熱伝達などにより、弁ボディつまり周囲温度の影響を受ける燃料噴射弁の先端部を冷やすことができる。したがって、燃料を噴射する燃料噴射弁の先端部を外部冷却源からの受熱により冷却することなく、先端部へのデポジット付着の抑制が可能である。
【０００９】
特に、本発明の請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射弁は、燃料を噴射する噴射部を備え、冷媒は、燃料噴射弁へ供給された燃料であって、
冷媒供給機構は、この燃料を空間と噴射部とに分岐させることを特徴としている。
【００１０】
これによると、燃料噴射弁内の弁部材を冷却するための冷媒として、燃料噴射弁内に供給する燃料を用い、冷媒供給機構によりこの燃料を空間と噴射部とに分岐させるので、燃料噴射弁から噴射供給される燃料に燃料と異なる冷媒が混じることによって生じる燃料希釈が防止できる。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の発明では、空間と燃料通路とを区画する弁部材収容体を有しており、冷媒供給機構は、弁部材収容体に形成され、弁部材の着座および離座が可能な第２の弁座とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
これによると、冷媒供給機構は、空間と燃料通路とを区画する弁部材収容体に形成され、弁部材の着座および離座が可能な第２の弁座とを備えているので、弁部材の着座方向および離座方向への移動により、弁座を通じて燃料の噴射および噴射停止ができるとともに、第２の弁座を通じて空間への燃料の供給および供給停止つまり空間内への冷媒としての燃料流れの流通および遮断が行なえる。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の発明では、弁部材は、複数の弁部材部を有しており、複数の弁部材部のうち、第１弁部材部は弁座に着座および離座し、第２弁部材部は第２の弁座に着座および離座することを特徴としている。
【００１４】
これによると、少なくとも第１弁部材部と第２弁部材部を有する弁部材の着座方向および離座方向への移動により、第１弁部材部による弁座からの離座および着座が行なわれ、燃料の噴射および噴射停止が安定して行なえるとともに、第２弁部材部による第２の弁座からの離座および着座が行なわれ、空間への燃料流れの流通および遮断が安定して行なえる。
【００１５】
なお、少なくとも第１弁部材部と第２弁部材部など複数の弁部材部を有する弁部材は、これら弁部材部が一体的に組付けられるものや一体形成されているもの、あるいはこれら弁部材部の一部または全部が独立して移動可能な別部材で構成されるもののいずれであってもよい。
【００１６】
また、本発明の請求項５に記載の発明では、第１弁部材部と第２弁部材部は、独立して着座方向および離座方向に移動可能なように、内外に二重配置されていることを特徴としている。
【００１７】
これによると、第１弁部材部と第２弁部材部は、独立して着座方向および離座方向に移動可能なように、内外に二重配置されているいわゆるツインニードルであることが好ましい。これにより、燃料の噴射および噴射停止し、燃料を噴射供給する動作と、空間への燃料流れの流通および遮断し、先端部を冷却する動作が独立して行なえる。
【００１８】
また、本発明の請求項６に記載の発明では、弁部材内に形成され、燃料が導かれる中空部と、空間と燃料通路とを区画する弁部材収容体を有しており、
冷媒供給機構は、弁部材に形成され、中空部と空間を連通可能な孔を備え、弁部材の着座方向および離座方向への移動により、孔を閉塞および開放することを特徴とすることを特徴としている。
【００１９】
これによると、燃料が導かれる中空部と、この中空部と空間を連通可能な孔とを有する弁部材を、弁部材収容体内で着座方向および離座方向へ移動させることにより、燃料の噴射および噴射停止が行なえるとともに、空間への燃料流れの流通および遮断が行なえる。
【００２０】
また、本発明の請求項７乃至８に記載の発明では、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁を有する燃料噴射装置は、空間の下流エアと燃料を分離する分離装置を備えており、分離装置は、分離した燃料を燃料噴射弁へ供給される燃料として使用することを特徴としている。
【００２１】
これによると、冷媒として空間へ流入した燃料および蒸発燃料を廃棄することなく、空間内で燃料および蒸発燃料がエアと混合した燃料混合気から、分離装置により燃料を回収でき、燃料噴射弁へ供給される燃料として再利用できるので、燃料の無駄消費の防止ができる。
【００２２】
また、本発明の請求項８に記載の発明では、空間へエアを供給するエア圧送装置を備えていることを特徴としている。
【００２３】
これにより、空間内へ燃料の供給がなされる場合において、エア圧送装置により空間内に常時エアが存在するようになるため、空間内へ供給される燃料の蒸発が速やかに進み、潜熱による弁部材などの周囲部材から熱吸収が効率的に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の燃料噴射弁を、ガソリンエンジンに燃料を噴射供給するものに適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射弁の構成を示す部分的断面図である。図２は、図１中の弁部周りを示す模式的部分断面図である。図３は、本実施形態の燃料噴射弁を適用する燃料噴射装置の全体構成を表す模式図である。図４は、本実施形態の燃料噴射弁の噴射過程を示す模式図であって、弁部周りを示す模式的部分断面図である。なお、図２および図４に示す弁部において、図２は弁部の閉状態を示し、図４は弁部の開状態を示している。
【００２６】
燃料噴射装置１は、内燃機関（エンジン）、特にガソリンエンジンに用いられる。燃料噴射装置１は、図３に示すように、エンジンの燃焼室（図示せず）に燃料噴射する燃料噴射弁２と、燃料噴射弁２の噴射動作等を制御する制御手段（以下、ＥＣＵと呼ぶ）９０とを含んで構成されている。
【００２７】
なお詳しくは、燃料噴射弁２は、例えば多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）の吸気ポート等の吸気管または各気筒に取付けられて、気筒内の燃焼室に燃料を噴射供給する。なお、本実施形態では、燃料噴射弁２は各気筒に設けられているものとする。燃料噴射弁２には、燃料ポンプ７により加圧された燃料が、燃料分配管８を介して供給される。燃料分配管８には、一般に、燃料タンク６内の燃料を燃料ポンプ７により吸い上げ吐出し、その吐出された燃料が導かれている。なお、吐出される燃料は、図示しないプレーシャレギュレータ等の調圧装置によって所定の圧力に調圧されて、燃料分配管８へ送られる。なお、エンジンが直噴エンジンの場合には、燃焼室へ供給する燃料の圧力が約２Ｍｐａ以上とするため、燃料ポンプ７によって燃料タンク６から吸上げられた所定圧（例えば０．２Ｍｐａ）の燃料を、図示しない高圧ポンプで加圧し、この加圧された高圧の燃料（例えば、２〜１３Ｍｐａの範囲の所定の燃料）が、燃料分配管８を介して燃料噴射弁２に供給されている。燃料ポンプ７から吐出される燃料、高圧ポンプから燃料分配管へ供給された燃料は、図示しないプレーシャレギュレータ等の調圧装置によって所定の圧力に調圧されている。なお、以下、本実施例で説明するエンジンは、ガソリン直噴エンジンとする。
【００２８】
燃料噴射弁２は、略円筒形状であり、一端から燃料を受け、内部の燃料通路を経由して他端から燃料を噴射する。燃料噴射弁２は、燃料の噴射および噴射停止を行なう弁部Ｂと、弁部Ｂを駆動する電磁駆動部Ｓと、燃料噴射弁先端側の弁部Ｂ内を冷やす内部冷却装置部Ｆを備えており、上記一端側の燃料導入部４８から内部の燃料通路内に流入した燃料を弁部Ｂからエンジンの気筒に噴射供給する。なお、燃料導入部４８の内周には、フィルタ８０が設けられており、燃料中の異物を除去する。
【００２９】
弁部Ｂは、図１および図２に示すように、弁ボディとしてのノズルボディ１２と、弁部材としてのニードル３０と、弁ハウジング１６とを含んで構成されている。ノズルボディ１２は弁ハウジング１６の燃料噴射側端部の内壁に溶接等により固定されている。ノズルボディ１２は燃料流れ方向の噴孔２１側に向けて縮径する内周面としての円錐面１３を有している。円錐面１３には、ニードル３０が離座および着座可能である。その円錐面１３を形成するノズルボディ１２の内周は、燃料通路１７を形成している。
【００３０】
なお、ここで、円錐面１３は、ニードル３０が離座および着座可能な弁座１４を構成する。具体的には、弁座１４には、ニードル３０の当接部３１が離座および着座する。弁座１４と当接部３１は、弁部が燃料の噴射停止すなわち噴射を遮断するための油密機能の働きをするシート部を構成している。また、ノズルボディ１２と弁ハウジング１６は、弁座１４を有し、ニードル３０が離座および着座する弁ボディを構成している。ノズルボディ１２と弁ハウジング１６は、別部材を溶接等により固定し、一体的に形成されるものに限らず、一体形成されているものであってもよい。なお、ノズルボディ１２と弁ハウジング１６を別部材で構成し、一体的に形成されるものは、例えばノズルボディ１２を特定の材料で、弁ハウジング１６をその特定材料以外の材料で形成したい場合に好ましい。これにより、燃料噴射毎に繰り返しニードル３０の離座および着座する弁座１４を有する弁ボディ１２には耐磨耗性に比較的高い特定材料を用い、弁ハウジング１６には特定材料以外の比較的安価な材料を用いることができる。
【００３１】
ニードル３０は略中空軸状に形成され、ノズルボディ１２内を軸方向に往復移動可能である。なお、このニードル３０内に形成された中空部は、可動コア５０側の端部３４に向かって軸方向に延出するように開口しており、ニードル３０内に燃料を導く燃料通路３６を形成している。この燃料通路３６は連絡孔５２を介して燃料通路１７と連通する。
【００３２】
弁座の中央側には、図１に示すように、弁座１４の燃料流れの下流側に向って、内部燃料通路と連通可能な噴孔２１が配置されている。具体的には、噴孔２１は噴孔プレート２０に形成され、ノズルボディ１２の先端側に配置されている。噴孔プレート２０は、例えば薄い金属板状の薄板状体で形成され、複数（本実施例では、図１に作図の便宜上２個）の噴孔２１が配置されている。噴孔プレート２０は、図１に示すように、有底筒状に形成されており、弁ハウジング１６の底部の内壁と弁ボディ１２の底部の内壁との間に挟持されている。
【００３３】
この噴孔２１は、要求される燃料の噴霧の形状、方向、数などに応じて、その大きさ、噴孔軸線の方向、噴孔配列等が決定される。また、噴孔の開口面積は、開弁時の流量を規定する。なお、燃料噴射弁２の燃料噴射量は、開弁している噴孔の開口面積と、ニードル３０のリフト量と、開弁期間とによって計量されている。ニードル３０が弁座１４に着座すると噴孔２１からの燃料噴射が遮断され、ニードル３０が弁座１４から離座すると噴孔２１からの燃料噴射が許容され燃料が噴射される。
【００３４】
電磁駆動部Ｓは、図１に示すように、筒状部材４０、可動コア５０、吸引部材としての固定コア５４、コイル６０とを有する。
【００３５】
筒部材４０は、弁ハウジング１６の反噴孔側の内周壁に挿入され、溶接により弁ハウジング１６に固定されている。また、筒部材４０は、噴孔２１側から第１磁性筒部４２、非磁性筒部４４、および第２磁性筒部４６により構成されている。非磁性筒部４４は第１磁性筒部４２と第２磁性筒部４６との磁気的短絡を防止する。この磁気的短絡防止により、コイル６０の通電により発生する電磁力による磁束を、可動コア５０および固定コア５４に効率的に流れるようにしている。
【００３６】
可動コア５０は磁性材料で段付きの略円筒状体に形成されており、ニードル３０の反噴孔側の端部３４と溶接等により固定されている。可動コア５０はニードル３０とともに往復移動する。可動コア５０の筒壁を貫通する連絡孔５２は、可動コア５０の筒内外を連通する燃料通路を形成している。
【００３７】
固定コア５４は磁性材料で略円筒状に形成されている。固定コア５４は筒部材４０内に挿入されており、筒部材４０と溶接等により固定されている。固定コア５４は可動コア５０に対し反噴孔側に設置され、可動コア５０に向きあっている。アジャスティングパイプ５６は固定コア５４の内周に圧入され、内部に燃料通路を形成している。付勢部材としてのスプリング５８は一端部でアジャスティングパイプ５６に係止され、他端部で可動コア５０に係止されている。アジャスティングパイプ５６の圧入量を調整することにより、可動コア５０に付勢するスプリング５８の荷重が変更される。スプリング５８の付勢力により可動コア５０およびニードル３０は弁座１４に向けて付勢されている。言い換えると、スプリング５８は可動コア５０をニードル３０の着座方向に付勢する付勢手段を構成する。
【００３８】
コイル６０はスプール６２に巻回されている。ターミナル６５はコネクタ６４にインサート成形されており、コイル６０と電気的に接続している。コイル６０に通電すると、可動コア５０と固定コア５４との間に磁気吸引力が働き、圧縮スプリング５８の付勢力に抗して可動コア５０は固定コア５４側に吸引される。
【００３９】
なお、ニードル３０の最大リフト量Ｌ１は、可動コア５０と固定コア５４とのエアギャップにより決定される。
【００４０】
内部冷却装置部Ｆは、ニードル３０の周囲を囲う空間（以下、冷媒膨張空間と呼ぶ）７１と、この空間に冷媒としての燃料を供給する冷媒供給機構３７、７２ａとを備えている。なお、冷媒としての燃料とは、燃料が液相から気相に相変化するときの蒸発潜熱つまり気化熱を利用して、周囲部材の熱を吸収して冷却するものである。
【００４１】
図１および図２に示すように、空間７１は、ニードル収容体７２内に形成され、燃料通路１７から区画されている。ニードル収容体７２は、内部にニードル３０を軸方向に移動可能に保持する。なお、ニードル収容体は、請求範囲に記載の弁部材収容体である。ニードル収容体には、空間７１に接続し、エアを導く空気通路７８、７９が形成されている。本実施例では、空気通路７８、７９内には、エアが空気通路７８、空気、空気通路７９の順で流れるようになっている。エアの流れは空気通路７８、空間７１、空気通路７９の順に限らず、空気通路７９、空間７１、空気通路８０の順であってもよく、空間７１内に常にエアが存在するように構成されていればよい。なお、ここで、ニードル収容体７２は、エア、蒸気燃料等の気体状の流体を気密に保持可能な容器を構成している。
【００４２】
なお、空間７１に接続する空気通路７８、７９は、略円筒状の空間７１の上部側に接続する構成（図１および図２参照）に限らず、空間７１の側方部側に接続する構成であってもよい。
【００４３】
冷媒供給機構３７、７２ａは、図２および図４に示すように、空間７１に燃料を供給し、空間７１に燃料の流れを付与する弁装置を有している。具体的には、冷媒供給機構３７、７２ａは、ニードル３０側に形成された流出孔３７と、ニードル収容体７２側のニードル３０を摺動可能に保持する内周７２ａとから構成されている。流出孔３７は、ニードル３０内に形成された燃料通路３６に連通可能な孔で、ニードル３０の外周側に開口している。流出孔３７の開口部は、内周７２ａで閉塞および開放可能である。この流出孔３７は、ニードル３０が軸方向移動すなわちリフト移動により、閉塞および開放される。流出孔３７が開放されるためのリフト移動量Ｌ２は、最大リフト量Ｌ１より小さく形成されている（Ｌ２＜Ｌ１）。ニードル３０のリフト移動中において、リフト量ＬのＬ＜Ｌ２の状態の間は流出孔３７は閉塞され、空間７１内には燃料の供給はない（図２参照）。リフト量ＬのＬ＞Ｌ２の状態の間で開放され、燃料の供給がなされ、空間７１へ燃料を噴射する（図４参照）。噴射された燃料は、エア内で蒸発する。具体的には燃料は、噴射により流れを付与され、空間７１内のエアと混合し易くなるため、効率的に蒸発する。なお、燃料に流れを付与する方法として、燃料を噴射する方法では、噴射され燃料は噴霧を形成するので、燃料を比較的微粒化でき、エアとの接触面積の拡大が図れ、燃料の蒸発の促進が図れる。
【００４４】
なお、本実施形態では、図３に示すように、燃料噴射弁２内の空間７１にエアを圧送供給する圧送装置３が設けられていることが好ましい。これにより、空間７１内へ燃料の供給がなされる場合において、圧送装置３により空間７１内に常時エアが存在するようになるので、空間７１内へ供給される燃料の蒸発が速やかに行なえる。なお、ここで、圧送装置３は請求範囲に記載のエア圧送装置を構成する。
【００４５】
なお、本実施形態では、図３に示すように、燃料噴射弁２内の空間７１の空気通路７９の下流側に、エアと燃料を分離する分離装置４が設けられていることが好ましい。これにより、冷媒として空間７１へ流入した燃料および蒸発燃料を廃棄することなく、空間７１内で燃料および蒸発燃料がエアと混合した燃料混合気から、分離装置４により燃料を回収でき、燃料噴射弁２へ供給される燃料として再利用できる。したがって、燃料噴射弁２に供給される燃料を冷媒として使う場合において、燃料の無駄消費の防止ができる。
【００４６】
なお、分離装置４は、エア等の気体と燃料等の液体を分離するいわゆる気液分離装置であればよく、分子の大きさが比較的小さい気体と透過し、比較的大きい液体を捕集する膜状部材からなるもの、あるいは燃料もしくは蒸気燃料等の液体もしくは蒸気状態の液体を吸着し、酸素、窒素等の不活性ガスからなるエアをろ過する吸着体を有するものであってもよい。なお、ここで、分離装置４は、請求範囲に記載の空間の下流エアと燃料を分離する分離装置を構成する。
【００４７】
なお、本実施形態では、図３に示すように、分離装置４で回収された燃料は、燃料ポンプ７により燃料タンクから吸上げられた燃料とともに、圧送装置３により燃料分配管８へ送られる。
【００４８】
なお、燃料噴射弁２の内部燃料通路は、図１に示すように、燃料の流れの上流から下流に向かって、燃料導入部４８の内周と、アジャスティングパイプ５６の内周と、固定コア５４の径方向通路５２と、筒状部材４０の内周、弁ハウジング１６の内周、およびノズルボディ１２の内周とニードル３０とで形成される燃料通路１７の順で構成されており、これらは、噴孔２１へ向かう燃料の流れ経路としての内部燃料通路を構成している。また、燃料通路３６は、内部燃料通路（詳しくは燃料通路１７）から分岐しており、冷媒供給機構３７、７２ａにより空間７１へ供給する燃料を導く。冷媒供給機構３７、７２ａは、燃料噴射弁２に供給された燃料を、燃料通路１７を経由して噴孔２１へ導く燃料経路と、燃料通路１７を経由して空間７１へ導く燃料経路に分岐させる。
【００４９】
なお、ここで、弁ボディ１２、１６とニードル３０とは燃料の噴射を遮断および許容する弁部Ｂを構成する。弁部Ｂのうち、弁座１４と当接部３１はシート部を構成する。噴孔プレート２０（詳しくは、噴孔２１）は燃料を微粒化し、噴霧を形成する燃料噴霧形成手段を構成する。噴孔２１は燃料を噴射する噴射部を構成する。ノズルボディ１２、噴射プレート２０、およびニードル３０は、燃料噴射弁２の先端部を構成する。コイル６０と可動コア５０と吸引部材５４と筒部材４０とスプリング５８とは弁部Ｂを駆動する電磁駆動部Ｓを構成する。
【００５０】
制御手段としてのＥＣＵ９０は、図示しないリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。このＥＣＵ９０は、バッテリ等の電源を用いて、燃料噴射弁２のコイル７０への通電開始および通電停止を行なうことで、燃料噴射弁２への通電期間を制御する。エンジンの回転速度、吸気管圧力（または吸入空気量）、冷却水温等のエンジンの運転状態を検出する図示しない各種センサの信号を読み込み、エンジン用の各種プログラム（図示せず）に従って、燃料噴射弁２の電磁駆動部Ｓの動作を制御する（図１参照）。なお、ＥＣＵ９０は、エンジンの運転状態を検出する各種センサの信号に基づいて、燃料噴射弁２の二つのターミナル６５に所定の方向の電流を供給する。
【００５１】
なお、圧送装置３と燃料ポンプ７は、電流供給により動作する電動装置の場合において、ＥＣＵ９０を介してバッテリ等の電源からの電流が供給されてもよいし（図３参照）、ＥＣＵ９０とは別にイグニッションスイッチ等のスイッチ装置（図示せず）を介してバッテリ等の電源からの電流が供給されてもいるものであってもよい。
【００５２】
次に上述した構成を有する燃料噴射装置１、特に燃料噴射弁２の作動を説明する。燃料噴射弁２の燃料噴射時には、コイル６０に電流が供給されると、コイル６０に電磁力が発生し、固定コア５４に磁気吸引力が生じる。可動コア５０は固定コア５４に向けて引き付けられ、ニードル３０が弁座から離座しリフトを開始する。ニードル３０のリフトが開始されると、弁部Ｂは開弁され燃料の噴射を開始する。燃料は、噴孔２１から噴射され噴霧化されてエンジンの燃焼室等へ供給される。一方、燃料噴射停止時には、コイル６０への電流供給が停止される。電流供給が停止されると、コイル６０に電磁力が生じなくなり固定コア５４の磁気吸引力が消失する。スプリング５８の着座方向への付勢力により可動コア５０が固定コアから離れ、ニードル３０のリフトが減少する。そして、ニードル３０が弁座１４に着座すると、噴射が終了する。コイル６０への通電期間を調節することにより、燃料噴射弁２から噴射される燃料（燃料噴霧）の噴射期間つまり燃料噴射量が調節される。
【００５３】
ここで、燃料噴射弁２の上記噴射期間において、ニードル３０はリフト移動しているため、冷媒供給機構３７、７２ａの開閉動作が行なれ、空間７１内へ液体から気体状へ変移を伴う燃料の噴射供給が行なわれる。具体的には、リフト量ＬのＬ＜Ｌ２の状態の間は流出孔３７は閉塞され、空間７１内には燃料の供給はない（図２参照）。リフト量ＬのＬ＞Ｌ２の状態の間で開放され、空間７１へ燃料を噴射させて燃料供給する（図４参照）。噴射された燃料は、エア内で蒸発する。燃料が蒸発する際に蒸発潜熱によりニードル３０等の周囲部材から熱を奪って周囲部材を冷却することができる。
【００５４】
ニードル収容体７２が比較的熱伝導率の低い材料で形成されている場合には、蒸発潜熱によりニードル３０の熱を吸収し、ニードル３０を冷却する。冷却されたニードル３０は、弁座１４への着座時に熱伝導によりノズルボディ１２を冷却する。ニードル３０が弁座１４へ着座時には、熱伝導によりノズルボディ１２および噴孔プレート２０を直接冷やすことができる。また、ニードル３０の弁座１４への着座時でなくとも、燃料噴射弁２がエンジンへ間欠噴射を繰り返す燃料噴射弁２の噴射作動中であれば、燃料通路１７内の燃料を介して熱伝達により、ノズルボディ１２を間接的に冷やすことができる。
【００５５】
なお、ニードル収容体７２は、比較的熱伝導率の低い材料で形成されているものに限らず、比較的熱伝導率の低い材料で形成されているものであってもよい。この場合、蒸発潜熱によりニードル３０およびニードル収容体７２の熱が吸収され、ニードル３０およびニードル収容体７２が冷却される。なお、冷却されたニードル収容体７２は、主に燃料通路１７内の燃料を介して熱伝達により、ノズルボディ１２を間接的に冷やす。
【００５６】
なお、本実施形態では、空間７１へ供給される燃料は、噴射により空間７１への流れを付与されるので、空間７１内のエアと混合し易くなり、従って効率的に蒸発する。また、噴射され燃料は噴霧を形成するため、燃料を比較的微粒化することができる。その結果、燃料の微粒化によりエアとの接触面積の拡大が図れるので、燃料の蒸発の促進が図れる。
【００５７】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）本実施形態では、燃料通路１７を形成する内周面に弁座１４を有するノズルボディ１２と、弁座１４に着座および離座するニードル３０と備え、ニードル３０が弁座１４から離座および着座することにより、燃料通路１７内に導かれた燃料の噴射および噴射停止を行なう燃料噴射弁２において、
燃料通路１７内に形成され、ニードル３０の周囲を囲う空間７１と、空間７１に冷媒としての燃料を供給するとともに、空間１７に冷媒の流れを付与する冷媒供給機構３７、７２ａとを備え、冷媒供給機構３７、７２ａにより生じる燃料の蒸発潜熱でニードル３０を冷やすように構成されている。
【００５８】
これによると、ニードル３０の周囲を空間７１で囲い、この空間７１に冷媒としての燃料を供給するとともに、空間７１にその燃料の流れを噴射等により付与することによって、空間７１内のエア内で、燃料を液体から気体状の蒸発燃料に変移するときの蒸発潜熱でニードル３０を冷却することができる。これにより、燃料噴射弁２内で燃料の蒸発潜熱によりニードル３０を冷やせるので、ニードルの弁座１４への着座時の熱伝導、もしくはニードル３０と、ノズルボディ１２との間を燃料通路１７内の燃料を介した熱伝達などにより、ノズルボディ１２つまり周囲温度の影響を受ける燃料噴射弁の先端部１２、２０、３０を冷やすことができる。したがって、燃料を噴射する燃料噴射弁２の先端部１２、２０、３０を外部冷却源からの受熱により冷却することなく、先端部１２、２０、３０外周へのデポジット付着の抑制が可能である。
【００５９】
（２）なお、本実施形態では、燃料噴射弁２は燃料を噴射する噴孔２１を備えており、燃料噴射弁２へ供給された燃料を冷媒とし、冷媒供給機構３７、７２ａは、この燃料を空間７１へ導く経路と噴孔２１へ導く経路とに分岐させるように構成されている。これによると、燃料噴射弁２内のニードル３０等の先端部１２、２０、３０を冷却するための冷媒として、燃料噴射弁２内に供給する燃料を用い、冷媒供給機構３７、７２ａによりこの燃料を空間７１への流れと噴孔２１の流れとに分岐させる構成であるので、燃料噴射弁２から噴射供給される燃料に燃料と異なる冷媒が混じることによって生じる燃料希釈が防止できる。
【００６０】
（３）さらになお、本実施形態では、空間７１に冷媒としての燃料を供給するとともに、空間１７にその燃料の流れを付与する冷媒供給機構３７、７２ａの構成として、
ニードル３０に、内部に燃料が導かれる燃料通路３６と、この燃料通路３６と空間７１を連通可能な流出孔３７とを設け、この流出孔３７を閉塞および開放可能にニードル収容体７２体内の内周７２ａを配置している。これにより、ニードル３０のリフト移動による着座方向および離座方向へ流出孔３７の移動により、空間７１に冷媒としての燃料を供給するとともに、空間１７にその燃料の流れを付与するための流出孔３７の閉塞および開放ができる。したがって、内部に燃料が導かれる燃料通路３６と、この燃料通路３６と空間７１を連通可能な流出孔３７とを有するニードル３０を、ニードル収容体７２内で着座方向および離座方向へ移動させることにより、燃料噴射弁２は、燃料の噴射および噴射停止が行なえるとともに、空間７１への燃料流れの流通および遮断が行なえる。
【００６１】
（４）さらになお、本実施形態では、空間７１にエアを圧送供給する圧送装置３が設けられていることが好ましい。これにより、空間７１内へ燃料の供給がなされる場合において、圧送装置３により空間７１内に常時エアが存在するようになるので、空間７１内へ供給される燃料の蒸発が速やかに行なえる。したがって、潜熱によるニードル３０などの周囲部材から熱吸収が効率的に行なえる。
【００６２】
（５）さらになお、本実施形態では、空間７１の空気通路７９の下流側に、エアと燃料を分離する分離装置４が設けられていることが好ましい。これにより、冷媒として空間７１へ流入した燃料および蒸発燃料を廃棄することなく、空間７１内で燃料および蒸発燃料がエアと混合した燃料混合気から、分離装置４により燃料を回収でき、燃料噴射弁２へ供給される燃料として再利用できる。したがって、燃料噴射弁２に供給される燃料を冷媒として使う場合において、燃料の無駄消費の防止ができる。
【００６３】
（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。
【００６４】
第２実施形態では、第１の実施形態で説明したニードル収容体７２において、空気通路７８、７９がニードル収容体７２の上部側に接続するものに代えて、図５に示すように、空気通路７８、７９がニードル収容体１７２の側方部側に接続するものとする。図５は、本実施形態に係わる燃料噴射弁の弁部周りを示す模式的部分断面図である。図６は、本実施形態の燃料噴射弁の噴射過程を示す模式図であって、弁部周りを示す模式的部分断面図である。なお、図５は弁部の閉状態を示し、図６は弁部の開状態を示している。
【００６５】
図５に示すように、ニードル収容体１７２は、略円筒状体に形成され、その内部に略円筒状の空間７１が配置されている。ニードル収容体１７２は燃料通路１７内に収容されており、空気通路７８、７９を形成するパイプ状の接続部材によってノズルボディ１２に保持されている。
【００６６】
なお、ここで、冷媒供給機構３７、１７２ａは、ニードル３０側に形成された流出孔３７と、ニードル収容体７２側のニードル３０を摺動可能に保持する内周７２ａとから構成されている。
【００６７】
この様に構成するものであっても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。燃料噴射弁２の燃料噴射期間において、ニードル３０はリフト移動過程で冷媒供給機構３７、７２ａの開閉動作が行なれ、空間７１内へ液体から気体状へ変移を伴う燃料の噴射供給が行なわれる。図５に示すように、リフト量ＬのＬ＜Ｌ２の状態の間は流出孔３７は内周１７２ａによって閉塞され、空間７１内には燃料の供給はない。図５に示すように、リフト量ＬのＬ＞Ｌ２の状態の間では、流出孔３７が内周１７２ａから開放され、空間７１へ燃料を噴射させて燃料供給する。空間７１へ噴射された燃料は、燃料が蒸発する際の蒸発潜熱によりニードル３０等の周囲部材から熱を奪って周囲部材を冷却することができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第２の実施形態で説明したニードル３０において、内部に燃料通路２６を形成するものに代えて、図７に示すように、略円柱状のニードル１３０とする。図７は、本実施形態に係わる燃料噴射弁の弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【００６９】
図７に示すように、ニードル１３０は略円柱状に形成され、当接部３１を有する第１ニードル部１３０ａと、第２当接部３３を有する第２ニードル部１３０ｂとから構成されている。ニードル１３０は、第１ニードル部１３０ａと第２ニードル部１３０ｂが一体的に成形されている。
【００７０】
ニードル収容体１７２は略円筒状に形成された両軸端部のうち、反弁座１４側の軸端部の内周１７２ｂには円錐面に形成され、この円錐面により、第２当接部３３が着座および離座する弁座を構成している。反弁座１４側の軸端部の内周１７２ｂは、請求範囲に記載の第２の弁座を構成する。第２ニードル部１３０ａは、請求範囲に記載の第２の弁座に着座および離座する第２弁部材部を構成する。
【００７１】
なお、ここで、冷媒供給機構３３、１７２ｂは、ニードル１３０側の第２ニードル部１３０ｂに形成された第２当接部３３と、ニードル収容体１７２側の第２の弁座としての内周１７２ａとから構成されている。また、第２の弁座としての内周１７２ｂと、当接部３１は、空間７１への冷媒としての燃料の噴射停止すなわち燃料流れを遮断するための油密機能の働きをするシート部を構成している。
【００７２】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）この様に構成するものであっても、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００７３】
なお詳しくは、空間７１に冷媒としての燃料を供給するとともに、空間１７にその燃料の流れを付与する冷媒供給機構３７、７２ａの構成として、第２の実施形態のような互いの相対運動により流出孔３７と内周７２ａが閉塞および開放する構成に限らず、ニードル１３０に着座および離座する弁座１４とは別に、ニードル収容体１７２にニードル１３０に着座および離座する弁座機能を有する内周１７２ｂを設ける構成であればよい。これにより、ニードル１３０の着座方向および離座方向への移動により、弁座１４を通じて燃料の噴射および噴射停止ができるとともに、第２の弁座としての内周１７２ｂを通じて空間７１への燃料の供給および供給停止つまり空間７１内への冷媒としての燃料流れの流通および遮断が行なえる。
【００７４】
（３）なお、本実施形態では、ニードル１３０は第１ニードル部１３０ａと第２ニードル部１３０ｂとから構成されており、ニードル１３０のうち、第１ニードル部１３０ａ（詳しくは当接部３１）は弁座１４に着座および離座し、第２ニードル部１３０ｂ（詳しくは当接部３３）は第２弁座の内周１７２ｂに着座および離座するように構成されている。これにより、ニードルの着座方向および離座方向への移動により、第１ニードル部１３０ａによる弁座からの離座および着座が行なわれ、燃料の噴射および噴射停止が安定して行なえる。さらに、第２ニードル部１３０ｂによる第２の弁座の内周１７２ｂからの離座および着座が行なわれ、空間７１への燃料流れの流通および遮断が安定して行なえる。
【００７５】
（４）なお、本実施形態では、第１ニードル部１３０ａと第２ニードル部１３０ｂとを有するニードル１３０を、第１ニードル部１３０ａと第２ニードル部１３０ｂが一体的に成形されているものとして説明したが、ニードルは、これらニードル部が一体的に組付けられるものや一体形成されているもの、あるいはこれらニードル部の一部または全部が独立して移動可能な別部材で構成されるもののいずれであってもよい。
【００７６】
（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第１ニードル部１３０ａと第２ニードル部１３０ｂとを有するニードル１３０において、第１ニードル部１３０ａと第２ニードル部１３０ｂが一体的に成形されているものに代えて、図８に示すように、別部材として内外に配置される第１ニードル部２３０と第２ニードル部３３０とを有するニードル４３０とする。図８は、本実施形態に係わる燃料噴射弁の弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【００７７】
図８に示すように、ニードル４３０は、第１ニードル部２３０と第２ニードル部３３０とを有している。第１ニードル部２３０と第２ニードル部３３０は径方向に分割されており、互いに軸方向移動可能に内外に配置されている。第２ニードル部３３０には、その内部に第１ニードル部２３０が軸方向移動可能に配置され、第１ニードル部２３０および第２ニードル部３３０は、それぞれ独立して軸方向移動可能であり、弁座１４への着座および離座動作と第２の弁座としての内周１７２ｂへの着座および離座動作が独立して行なえる。
【００７８】
なお詳しくは、第２ニードル部３３０の当接部３３３が内周１７２ｂへ着座および離座する。第１ニードル部２３０の当接部２３１が弁座１４へ着座および離座する。
【００７９】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）この様に構成するものであっても、第３の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００８０】
（３）なお、本実施形態では、第１ニードル部２３０と第２ニードル部３３０は、独立して着座方向および離座方向に移動可能なように、内外に二重配置されているいわゆるツインニードルに構成されている。これにより、燃料の噴射および噴射停止し、燃料をエンジへ噴射供給する動作と、空間７１への燃料流れの流通および遮断し、ニードル３０等先端部１２、２０、３０を冷却する動作が独立して行なえる。
【００８１】
（他の実施形態）
なお、以上説明した本実施形態では、燃料の噴射を遮断および許容する弁部Ｂと、噴孔２１を有する噴孔プレート２０とを備えた燃料噴射弁２として説明したが、噴孔プレート２０はなく、弁ボディ１２の弁座１４の下流側に噴孔２１が形成されているものであってもよい。
【００８２】
さらになお、以上説明した第３および第４の本実施形態では、弁座１４とは別に、ニードル収容体１７２の内周１７２ｂに第２の弁座を有するものとして説明したが、ニードル収容体１７２の内周１７２ａ、１７２ｂの両方に、第２、第３の弁座を設けるような構成であってもよい。
【００８３】
さらになお、以上説明した第３および第４の本実施形態では、ニードル１３０、４３０は、第１ニードル部１３０ａ、２３０と第２ニードル部１３０ｂ、３３０とからなるものとして説明したが、第１ニードル部１３０ａ、２３０および第２ニードル部１３０ｂ、３３０の他に、第３ニードル部を有するものであってもよい。
【００８４】
なお、以上説明した本実施形態において、分離装置４で回収された燃料は、燃料ポンプ７により燃料タンクから吸上げられた燃料とともに、圧送装置３により燃料分配管８へ送られる構成で説明したが、分離装置４で回収された燃料を燃料タンクへ戻す構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁の構成を示す部分的断面図である。
【図２】図１中の弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【図３】第１の実施形態の燃料噴射弁を適用する燃料噴射装置の全体構成を表す模式図である。
【図４】第１の実施形態の燃料噴射弁の噴射過程を示す模式図であって、弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【図５】第２の実施形態に係わる燃料噴射弁の弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【図６】第２の実施形態の燃料噴射弁の噴射過程を示す模式図であって、弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【図７】第３の実施形態に係わる燃料噴射弁の弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【図８】第４の実施形態に係わる燃料噴射弁の弁部周りを示す模式的部分断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  燃料噴射装置
２  燃料噴射弁
３  圧送装置（エア圧送装置）
４  分離装置
８  燃料分配管
１２  弁ボディ
１４  弁座
１７  燃料通路
２０  噴孔プレート
２１  噴孔
３０  ニードル（弁部材）
３１  当接部
３６  燃料通路
３７  流出孔（孔）
５０  可動コア
５４  固定コア（吸引部材）
７１  空間
７２  ニードル収容体（弁部材収容体）
７２ａ  内周
７８、７９  空気通路
９０  ＥＣＵ（制御手段）
Ｂ  弁部
Ｓ  電磁駆動部
Ｆ  内部冷却装置部
【図１】
2006250124.tif 000003
【図２】
2006250124.tif 000004
【図３】
2006250124.tif 000005
【図４】
2006250124.tif 000006
【図５】
2006250124.tif 000007
【図６】
2006250124.tif 000008
【図７】
2006250124.tif 000009
【図８】
2006250124.tif 000010