(57)【要約】【課題】二つの燃料流出経路の開閉により圧力制御室の燃料圧力を制御する燃料噴射装置において、燃料流出経路のシールに必要となる電磁弁の駆動力を低減し、体格を小型化する燃料噴射装置を提供する。【解決手段】圧力制御室の燃料圧力によるニードル弁の駆動制御によって噴射率を変更可能な燃料噴射装置において、ハウジングであるオリフィスプレート１４は、圧力制御室に連通する一つの中央アウトオリフィス４１、及び、中央アウトオリフィス４１と同軸の円周上に配置され圧力制御室に連通する複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２が形成されている。第１バルブ６０は、中央アウトオリフィス４１を開閉する。第２バルブ７０は、第１バルブ６０の軸部６１の径方向外側に位置する筒状に形成され、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２を開閉する。【選択図】図５
2019049205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力制御室（３１）の燃料圧力によるニードル弁（２１）の駆動制御によって噴射率を変更可能な燃料噴射装置であって、
前記圧力制御室に連通する一つの中央燃料流出経路（４１、４７）、及び、前記中央燃料流出経路と同軸の円周上に配置され前記圧力制御室に連通する複数の側部燃料流出経路（４２１、４２２、４８１、４８２）が形成されたハウジング（１４）と、
前記中央燃料流出経路を開閉する第１バルブ（６０）と、
前記第１バルブの軸部（６１）の径方向外側に位置する筒状に形成され、前記複数の側部燃料流出経路を開閉する第２バルブ（７０）と、
前記第１バルブ及び前記第２バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する第１バルブ付勢部材（６６）及び第２バルブ付勢部材（７６）と、
通電により発生する電磁力により、前記第１バルブのみの開弁状態、前記第２バルブのみの開弁状態、並びに、前記第１バルブ及び前記第２バルブの両方の開弁状態のうち少なくとも２通りを切り替え可能な一つ以上のソレノイド（８１、８２）と、
を備える燃料噴射装置。
【請求項２】
前記複数の側部燃料流出経路は、開口面積が等しい請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記複数の側部燃料流出経路は、周方向に等間隔に配置されている請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記複数の側部燃料流出経路のシール面（４４１、４４２）は同一平面上に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記中央燃料流出経路のシール面（４３）は、前記複数の側部燃料流出経路のシール面と同一平面上に形成されている請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記第２バルブは、前記第２バルブ付勢部材により閉弁方向に付勢される本体筒部（７２）と、前記本体筒部に押圧され前記側部燃料流出経路を閉塞可能なシールリング（７７）とが別体で構成されており、
前記本体筒部と前記シールリングとの接触面は、円錐面（７５８、７８８）同士、又は、一方が球面（７５９）で他方が円錐面（７８８）の組み合わせで形成されている請求項１〜５のいずれか一項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、燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ニードル弁の動作によって噴孔を開き、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射する燃料噴射装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示された燃料噴射装置において、圧力室２５を「圧力制御室」、電磁弁２２及び電磁弁２３を「二つの電磁弁」、絞り通路２２ｂ及び放出路２６を「二つの燃料流出経路」と言い換える。二つの電磁弁の弁体、及び二つの燃料流出経路は、圧力制御室に同軸に設けられている。この燃料噴射装置は、二つの燃料流出経路の開閉状態を二つの電磁弁で操作して圧力制御室の燃料圧力を制御することで、ニードル弁の速度切り替えにより噴射率を可変にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９７７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の燃料噴射装置において、燃料出口側にある電磁弁２２を「第１電磁弁」とし、圧力制御室側にある電磁弁２３を「第２電磁弁」とする。特許文献１の装置では、二つの燃料流出経路は同軸上に直列に配置されている。したがって、二つの電磁弁の弁体も直列に配置されるため、第１電磁弁のリフト量を大きく確保する必要がある。そのため、第１電磁弁の必要駆動力が増大し、応答時間の増加による燃料噴射パターンの制約や不安定化が生じるおそれがある。
また、第２電磁弁の弁体による燃料流出経路のシール径を大きく設定する必要があるため、要求駆動力が大きくなり、ソレノイドの体格が大型化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、二つの燃料流出経路の開閉により圧力制御室の燃料圧力を制御する燃料噴射装置において、燃料流出経路のシールに必要となる電磁弁の駆動力を低減し、体格を小型化する燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、圧力制御室（３１）の燃料圧力によるニードル弁（２１）の駆動制御によって噴射率を変更可能な燃料噴射装置である。この燃料噴射装置は、ハウジング（１４）と、第１バルブ（６０）と、第２バルブ（７０）と、第１バルブ付勢部材（６６）及び第２バルブ付勢部材（７６）と、一つ以上のソレノイド（８１、８２）と、を備える。
ハウジングは、圧力制御室に連通する一つの中央燃料流出経路（４１、４７）、及び、中央燃料流出経路と同軸の円周上に配置され圧力制御室に連通する複数の側部燃料流出経路（４２１、４２２、４８１、４８２）が形成されている。
なお、ハウジングの参照符号として、実施形態における「オリフィスプレート」の符号を記す。各燃料流出経路の参照符号として、実施形態における「アウトオリフィス」及び「燃料流出経路」の符号を併記する。
【０００８】
第１バルブは、中央燃料流出経路を開閉する。第２バルブは、第１バルブの軸部の径方向外側に位置する筒状に形成され、複数の側部燃料流出経路を開閉する。
第１バルブ付勢部材及び第２バルブ付勢部材は、典型的にはスプリングであり、第１バルブ及び第２バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する。
一つ以上のソレノイドは、通電により発生する電磁力により、「第１バルブのみの開弁状態」、「第２バルブのみの開弁状態」、並びに、「第１バルブ及び第２バルブの両方の開弁状態」のうち少なくとも２通りを切り替え可能である。
具体的には、二つのソレノイドにより第１バルブ又は第２バルブの一方を独立に駆動してもよい。或いは、一つの共通のソレノイドの電磁力を切り替えることで、一方のバルブのみの駆動と二つのバルブの駆動とを切り替えるようにしてもよい。
【０００９】
本発明では、二つのバルブにより中央燃料流出経路及び側部燃料流出経路の開閉状態を操作し、圧力制御室の燃料圧力を制御することで、安定した噴射率可変制御を実現することができる。
また、中央燃料流出経路及び側部燃料流出経路は、軸方向に重複するように並列に配置されているため、二つの燃料流出経路が直列に配置された特許文献１の構成に比べ、各バルブのリフト量を比較的さくすることができる。したがって、バルブの駆動力を小さくし、ソレノイドの体格を小型化可能である。
【００１０】
さらに、側部燃料流出経路は複数形成されているため、必要流量確保に応じた必要最小シール面積を小さくすることができる。したがって、第２バルブ付勢部材の付勢力を小さくし、ソレノイドの体格を小型化可能である。
加えて、第１バルブ及び第２バルブについて少なくとも２通りのパターンの開弁動作が実行されるため、各パターンでの流量に応じて多様な噴射率が得られる。
【００１１】
好ましくは、複数の側部燃料流出経路は、開口面積が等しく、周方向に等間隔に配置されている。これにより、中心軸からオフセットした位置に作用する油圧力によるモーメントを相殺することができ、必要シール力を低減することができる。
【００１２】
より好ましい構成では、第２バルブは、第２バルブ付勢部材により閉弁方向に付勢される本体筒部（７２）と、本体筒部に押圧され側部燃料流出経路を閉塞可能なシールリング（７７）とが別体で構成されている。本体筒部とシールリングとの接触面は、円錐面（７５８、７８８）同士、又は、一方が球面（７５９）で他方が円錐面（７８８）の組み合わせで形成されている。
【００１３】
特許文献１の従来技術では第２電磁弁は一体に形成されており、傾きが生じた場合に、テーパ状のシート面での燃料シールを確実にすることが困難である。シール性確保のため駆動力を大きく設定すると、ソレノイドの体格を大きくする必要がある。
それに対し、上記の好ましい構成によれば、本体筒部に傾きが生じた場合でも、円錐面又は球面を介してシールリングに付勢力を効率的に伝達することができる。したがって、必要シール力を低減し、ソレノイドの体格を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態による燃料噴射装置の電磁弁部非通電時の軸方向断面図。
【図２】（ａ）第１ソレノイド通電時、（ｂ）第２ソレノイド通電時の電磁弁部の動作を示す軸方向断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線径方向断面図。
【図４】各実施形態による燃料噴射装置の概念図。
【図５】第１バルブ閉弁、第２バルブ閉弁時のバルブ先端部の軸方向拡大断面図。
【図６】第１バルブ開弁、第２バルブ閉弁時のバルブ先端部の軸方向拡大断面図。
【図７】第１バルブ閉弁、第２バルブ開弁時のバルブ先端部の軸方向拡大断面図。
【図８】第１実施形態による燃料流出経路の配置を示す径方向拡大断面図。
【図９】第２実施形態によるバルブ先端部の軸方向拡大断面図。
【図１０】第３実施形態による燃料流出経路の配置を示す径方向拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、燃料噴射装置の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
本実施形態の燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の気筒に取り付けられ、コモンレールに蓄えられた高圧燃料を、先端に形成された噴孔から気筒に噴射する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１〜図３に燃料噴射装置１００の全体構成を示す。なお、図１は、本明細書で言及する構成や機能を説明するため部分的に誇張又は省略した模式図である。例えば図１では、ハウジング１０は便宜的に４つの部分に分けて記載されているが、必ずしも実際の製品の構成を反映するものではない。説明上、ハウジング１０は、先端側から順に、ノズルハウジング１２、制御室プレート１３、オリフィスプレート１４、ボディハウジング１５を含むものとする。
【００１７】
まず、燃料噴射装置１００の構成の概要を簡単に説明する。
ノズルハウジング１２には、ニードル弁２１が収容されるノズル室２６が形成される。
制御室プレート１３には、圧力制御室３１が形成される。圧力制御室３１の燃料圧力の制御によってニードル弁２１の駆動が制御される。
オリフィスプレート１４には、圧力制御室３１に連通する中央燃料流出経路４７、側部燃料流出経路４８１、４８２等が形成される。
ボディハウジング１５には、電磁弁部５０が設けられる。電磁弁部５０は、ＥＣＵ８０からの指令に基づくソレノイド８１、８２への通電によって第１バルブ６０及び第２バルブ７０を動作させることにより、オリフィスプレート１４の中央燃料流出経路４７及び側部燃料流出経路４８１、４８２を開閉する。
【００１８】
ハウジング１０には、ボディハウジング１５からノズルハウジング１２まで縦断しノズル室２６に連通する燃料流路２５が形成されている。燃料流路２５には、コモンレール９０から供給される高圧燃料が流入する。また、オリフィスプレート１４には、燃料流路２５から分岐した燃料流入経路４９が形成される。圧力制御プレート３５が開方向に移動したとき、高圧燃料は、燃料流路２５から燃料流入経路４９を経由して圧力制御室３１に導入される。
【００１９】
続いて、各部の構成を詳しく説明する。
ノズルハウジング１２は、有底筒状であり、ノズル室２６の先端に噴孔２７が形成されている。噴孔２７は、例えば周方向に所定の間隔で複数形成されている。噴孔２７の開口面積は燃料噴射率を決定する要因となる。ノズル室２６の噴孔２７の周囲は、ニードル弁２１の先端部が着座可能な弁座を構成する。
【００２０】
ニードル弁２１は、ニードル軸Ｏを中心軸としてノズル室２６に収容されており、ガイド２２の内壁に沿って摺動可能である。ニードル弁２１は、常時、ニードルスプリング２３によって、噴孔２７を閉じる方向に付勢されている。
ニードル弁２１は、先端側にテーパ状の受圧面２１１を有し、基端側に背圧面２１２を有する。受圧面２１１は、ノズル室２６に流入する高圧燃料により、ニードル弁２１が噴孔２７を開く方向に作用する圧力を受ける。背圧面２１２は、圧力制御室３１から連通路３２を経由して背圧室２４に流入する燃料により、ニードル弁２１が噴孔２７を閉じる方向に作用する圧力を受ける。
【００２１】
圧力制御室３１の圧力とニードルスプリング２３の付勢力の圧力換算値との和がノズル室２６の圧力よりも大きいとき、ニードル弁２１は噴孔２７を閉じる。
後述の電磁弁部５０の動作によって圧力制御室３１の圧力が低下し、圧力制御室３１の圧力とニードルスプリング２３の付勢力の圧力換算値との和がノズル室２６の圧力を下回ると、ニードル弁２１は背圧室２４側に移動し噴孔２７を開く。これにより、ノズル室２６の燃料が噴孔２７から噴射される。
【００２２】
このとき、圧力制御室３１の圧力変化の程度によってニードル弁２１の移動速度が変わり、その結果、燃料噴射率が制御される。すなわち、ニードル弁２１が相対的に高速で開弁すれば噴射率は大きくなり、相対的に低速で開弁すれば噴射率は小さくなる。したがって、供給される高圧燃料の圧力が同一である前提において、圧力制御室３１の圧力変化を２水準以上に変化させることにより、噴射率の可変制御が実現される。
【００２３】
制御室プレート１３には、オリフィスプレート１４側に開口する圧力制御室３１、及び、圧力制御室３１の底部と背圧室２４とを連通する連通路３２が形成されている。
圧力制御室３１には、軸方向に貫通する制御流路３６を有する圧力制御プレート３５が収容されている。制御流路３６は、圧力制御プレート３５の中央付近で流路径が絞られており、通過する流量が制御される。ここで、圧力制御プレート３５のオリフィスプレート１４側の端面を上端面といい、圧力制御室３１の底側の端面を下端面という。下端面には、制御プレートスプリング３７の一端が当接する。また、圧力制御プレート３５の上端面がオリフィスプレート１４に近接する方向を閉方向といい、圧力制御プレート３５の上端面がオリフィスプレート１４から離れる方向を開方向という。
【００２４】
燃料流入経路４９の燃料圧力が所定値以下のとき、圧力制御プレート３５は、制御プレートスプリング３７に付勢され、上端面がオリフィスプレート１４に当接して燃料流入経路４９を閉じる。このとき、制御流路３６は、圧力制御室３１とオリフィスプレート１４の中央燃料流出経路４７とを連通する。
燃料流入経路４９の燃料圧力が圧力制御室３１の圧力と制御プレートスプリング３７の付勢力の圧力換算値との和を上回ると、圧力制御プレート３５は、制御プレートスプリング３７の付勢力に抗して圧力制御室３１の底側へ移動する。そのため、上端面がオリフィスプレート１４から離間して燃料流入経路４９を開き、燃料流入経路４９から圧力制御室３１に高圧の燃料が導入される。、
【００２５】
オリフィスプレート１４には、一つの燃料流入経路４９、一つの中央燃料流出経路４７、及び、複数の側部燃料流出経路４８１、４８２が形成されている。
一つの中央燃料流出経路４７は、圧力制御プレート３５の制御流路３６に連通し、複数の側部燃料流出経路４８１、４８２は、圧力制御室３１に連通する。ここで、側部燃料流出経路４８１、４８２は、オリフィスプレート１４において図１の断面とは直交方向に形成されているため破線で記載される。
【００２６】
燃料流入経路４９の圧力制御室３１側の端部は、径が絞られたインオリフィス４９０をなしている。
中央燃料流出経路４７及び複数の側部燃料流出経路４８１、４８２の圧力制御室３１とは反対側の端部は、それぞれ、径が絞られた中央アウトオリフィス４１、及び、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２をなしている。
【００２７】
図３に示すように、第１実施形態では、二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２が中央アウトオリフィス４１を挟んで反対側に配置される。中央アウトオリフィス４１及び側部アウトオリフィス４２１、４２２は、電磁弁部５０側に開口し、電磁弁部５０のバルブ６０、７０の動作によって開閉される。なお、図３において、断面視方向の手前にあるバルブ６０、７０の外形線は、仮想線として二点鎖線で記載される。
第１バルブ６０が開弁したとき、中央アウトオリフィス４１は、オリフィスプレート１４の端面に凹設された低圧室流路４５に連通する。同様に、第２バルブ７０が開弁したとき、側部アウトオリフィス４２１、４２２は低圧室流路４５に連通する。
【００２８】
中央アウトオリフィス４１又は側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出した燃料は、低圧室流路４５を経由してボディハウジング１５の低圧室５８に導入される。さらに低圧室５８の燃料は、図示しない排出流路を経由して外部に排出される。
本実施形態では、一つの中央アウトオリフィス４１から流出される燃料流量と、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出される合計の燃料流量とが異なるように、各オリフィスの開口面積や長さが設定されている。
【００２９】
以下、中央アウトオリフィス４１及び第１バルブ６０の中心を結ぶ仮想線を中心軸Ｖと記す。中心軸Ｖは、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２の配置を規定する基準としても用いられる。本実施形態では、中心軸Ｖはニードル軸Ｏとオフセットしている。
電磁弁部５０は、中央アウトオリフィス４１を開閉する第１バルブ６０、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２を同時に開閉する第２バルブ７０、並びに、バルブ６０、７０を駆動するスプリング６６、７６及びソレノイド８１、８２等を含む。
ここで、「第１バルブ６０」及び「第２バルブ７０」の用語は、スプリング６６、７６の付勢力、又は、ソレノイド８１、８２の電磁吸引力によって駆動される「弁体」を意味する。また、第１スプリング６６は、「第１バルブ付勢部材」に相当し、第２スプリング７６は、「第２バルブ付勢部材」に相当する。
【００３０】
本実施形態では、第１バルブ６０、第１スプリング６６及び第１ソレノイド８１の組み合わせが第１の電磁弁を構成する。また、第２バルブ７０、第２スプリング７６及び第２ソレノイド８２の組み合わせが第２の電磁弁を構成する。すなわち、本実施形態の電磁弁部５０は、独立して駆動可能な二つの電磁弁によって構成されている。
第１バルブ６０及び第２バルブ７０は、いずれも、図１の下向きであるオリフィスプレート１４に向かう方向の動作が閉弁動作となり、図１の上向きであるオリフィスプレート１４から離れる方向の動作が開弁動作となる。
また、図１には、電磁弁部５０が設けられるハウジング部が４つの部分に分けて図示されているが、ハウジング１０の図示と同様に、この図示は説明上の便宜的なものである。ここでは、バルブ先端側から順に、第１プレート５１、第２プレート５２、第３プレート５３、第４プレート５４と記す。
【００３１】
第１バルブ６０は、磁性体で形成され、軸部６１及びフランジ部６３を有する。フランジ部６３は、第３プレート５３の凹部に収容され、第４プレート５４側から第１スプリング６６によって閉弁方向に付勢されている。軸部６１は、第３プレート５３から第１プレート５１までを貫通する。なお、図５等に記される軸部６１の先端の詳細構成について、ここでは図示を省略する。
第１ソレノイド８１は、第１バルブ６０のフランジ部６３に対向するように第４プレート５４に設けられる。
【００３２】
第２バルブ７０は、磁性体で形成され、本体筒部７２及びフランジ部７３を有する。フランジ部６３は、第１プレート５１の凹部に収容され、第２プレート５２側から第２スプリング７６によって閉弁方向に付勢されている。本体筒部７２は、第１プレート５１に形成された孔に収容され、内壁を摺動する。本体筒部７２に形成された摺動孔７２６に、第１バルブ６０の軸部６１が挿通される。すなわち、第２バルブ７０の本体筒部７２は、第１バルブ６０の軸部６１の径方向外側に位置する筒状に形成されている。本体筒部７２の先端には別体のシールリング７７が設けられる。シールリング７７の詳細については後述する。
第２ソレノイド８２は、第２バルブ７０のフランジ部７３に対向するように第２プレート５２に設けられる。
【００３３】
なお、各バルブ６０、７０を開弁方向に効率良く駆動するため、ソレノイド８１、８２が発生する磁界は、フランジ部６３、７３の閉弁側のプレートに伝達されないことが好ましい。また、第１バルブ６０及び第２バルブ７０を独立して駆動するため、第１ソレノイド８１の通電により発生する磁界と、第２ソレノイド８２の通電により発生する磁界とは相互に伝達されないことが好ましい。したがって、電磁弁分野の周知の磁気遮断技術が適宜採用され、例えば第３プレート５３及び第１プレート５１は、全体又は一部が非磁性体で形成されてもよい。
【００３４】
次に、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照し、電磁弁部５０におけるソレノイド８１、８２への通電による第１バルブ６０及び第２バルブ７０の動作を説明する。
ＥＣＵ８０からの指令に基づく第１ソレノイド８１及び第２ソレノイド８２への通電により発生する電磁吸引力を、それぞれＦｅ１、Ｆｅ２と記す。第１スプリング６６及び第２スプリング７６の付勢力を、それぞれＦｓｐ１、Ｆｓｐ２と記す。
また、アウトオリフィス４１、４２１、４２２から流出しバルブ６０、７０の先端面に作用する燃料の油圧力をＦｆと記す。なお、圧力制御プレート３５の制御流路３６を通過して中央アウトオリフィス４１に流入する燃料の油圧力と、圧力制御室３１から側部アウトオリフィス４２１、４２２に直接流入する燃料の油圧力とは厳密には同じではないが、ここではその区別を省略する。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、第１ソレノイド８１に通電されると、第４プレート５４に磁界が生成され、第１バルブ６０のフランジ部６３は第４プレート５４に吸引される。このとき、電磁吸引力Ｆｅ１と燃料油圧力Ｆｆとの和が第１スプリング６６の付勢力Ｆｓｐ１を上回ると、第１バルブ６０が開弁し、中央アウトオリフィス４１から燃料が流出する。
図２（ｂ）に示すように、第２ソレノイド８２に通電されると、第２プレート５２に磁界が生成され、第２バルブ７０のフランジ部７３は第２プレート５２に吸引される。このとき、電磁吸引力Ｆｅ２と燃料油圧力Ｆｆとの和が第２スプリング７６の付勢力Ｆｓｐ２を上回ると、第２バルブ７０が開弁し、側部アウトオリフィス４２１、４２２から燃料が流出する。
【００３６】
上述の通り、本実施形態では、第１バルブ６０の開弁により一つの中央アウトオリフィス４１が開放されたときと、第２バルブ７０の開弁により複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２が開放されたときとで、燃料噴射率が異なるように設定されている。
以上の構成に基づく本実施形態の概念図を図４に示す。図４には、圧力制御室３１への燃料の流出入を中心とする燃料の流れ、及び、ニードル弁２１の作動の様子が示される。なお、図１の連通路３２及び背圧室２４は、図４では圧力制御室３１に包含されるものと解釈する。また、図４では、複数の側部燃料流出経路４８１、４８２をまとめて側部燃料流出経路４８と記し、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２をまとめて側部アウトオリフィス４２と記す。
【００３７】
高圧燃料は、コモンレール９０側の油圧従動弁であるインバルブ９１から燃料流路２５に流入し、燃料流路２５から分岐した燃料流入経路４９のインオリフィス４９０を通って圧力制御室３１に流入する。
圧力制御室３１の燃料は、中央アウトオリフィス４１を有する中央燃料流出経路４７、及び、側部アウトオリフィス４２を有する側部燃料流出経路４８の２通りの経路を通って低圧室５８に流出する。中央アウトオリフィス４１は第１バルブ６０により開閉され、側部アウトオリフィス４２は第２バルブ７０により開閉される。
【００３８】
例えば第１バルブ６０が開弁したとき、白抜きブロック矢印で示すように、ニードル弁２１は低速で開弁方向にリフトする。一方、第２バルブ７０が開弁したとき、斜線のブロック矢印で示すように、ニードル弁２１は高速で開弁方向にリフトする。
このように、本実施形態では、第１バルブ６０及び第２バルブ７０の動作を切り替えることにより、ニードル弁２１の背圧を調整し、リフト速度を切り替える。その結果、２水準以上の噴射率を切り替え可能である。
【００３９】
以上のように、本実施形態の燃料噴射装置１００は、二つのバルブ６０、７０により中央燃料流出経路４７及び側部燃料流出経路４８１、４８２の開閉状態を操作し、圧力制御室３１の燃料圧力を制御することで、安定した噴射率可変制御を実現することができる。
また、中央燃料流出経路４７及び側部燃料流出経路４８１、４８２は、軸方向に重複するように並列に配置されているため、二つの燃料流出経路が直列に配置された特許文献１の構成に比べ各バルブ６０、７０のリフト量を比較的小さくすることができる。したがって、バルブの駆動力を小さくし、ソレノイド８１、８２の体格を小型化可能である。
【００４０】
さらに、側部アウトオリフィス４２１、４２２は複数形成されているため、必要流量確保に応じた必要最小シール面積を小さくすることができる。したがって、第２バルブ７０の駆動力を小さくし、第２ソレノイド８２の体格を小型化可能である。
加えて、第１バルブ６０及び第２バルブ７０について少なくとも２通りのパターンの開弁動作が実行されるため、各パターンでの流量に応じて多様な噴射率が得られる。
【００４１】
次に図５〜図８を参照し、第１実施形態による第１バルブ６０及び第２バルブ７０の先端部の詳細構成について説明する。図５は、電磁弁部５０の非通電時を示す図１の拡大図に相当する。図６、図７は、それぞれ、第１ソレノイド８１の通電時を示す図２（ａ）、及び、第２ソレノイド８２の通電時を示す図２（ｂ）の拡大図に相当する。
以下の説明において、図５〜図７に図示されない箇所は、適宜、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）が参照される。
図５には、第１バルブ６０及び第２バルブ７０がいずれも閉弁した状態が示される。
図６には、第１バルブ６０が開弁し第２バルブ７０が閉弁した状態が示される。
図７には、第２バルブ７０が開弁し第１バルブ６０が閉弁した状態が示される。
【００４２】
第１バルブ６０の軸部６１は、第１スプリング６６により常に閉弁方向に付勢され、第１ソレノイド８１の通電時に電磁吸引力により開弁方向に駆動される。軸部６１は、第２バルブ７０の本体筒部７２に形成された摺動孔７２６の内壁を摺動する。
第１バルブ６０の軸部６１の先端には、ボール収容穴６８が凹設されている。ボール収容穴６８には、球の一部が平坦面６９５でカットされたシールボール６９が収容される。シールボール６９は、平坦面６９５を中央アウトオリフィス４１のシール面４３に向けた姿勢で、軸部６１に対し回動自在に収容されている。
【００４３】
図５、図７に示す第１バルブ６０の閉弁状態では、シールボール６９の平坦面６９５が中央アウトオリフィス４１のシール面４３に当接する。このとき、仮に軸部６１が傾いても、シールボール６９は、平坦面６９５がシール面４３に平行に当接するように軸部６１に対して微小角度回動することで、シール面４３での燃料漏れが防止される。
図６に示す第１バルブ６０の開弁状態では、シールボール６９は軸部６１と分離しているものの、中央アウトオリフィス４１から流出される燃料の油圧力Ｆｆによって軸部６１に追従して上昇する。中央アウトオリフィス４１からの燃料は、例えば図８に示す方向に形成された低圧室流路４５に流出する。
【００４４】
第２バルブ７０は、本体筒部７２とシールリング７７とが別体で構成されている。本体筒部７２は、第２スプリング７６により常に閉弁方向に付勢され、第２ソレノイド８２の通電時に電磁吸引力により開弁方向に駆動される。シールリング７７は、本体筒部７２の先端とオリフィスプレート１４との間に配置される。本体筒部７２の閉弁方向への移動時に、シールリング７７の被押圧面７８８が本体筒部７２の先端面７５８に押圧され、シールリング７７は側部アウトオリフィス４２１、４２２を閉塞可能である。本体筒部７２の先端面７５８及びシールリング７７の被押圧面７８８は、「接触面」に相当する。
【００４５】
第１実施形態では、本体筒部７２とシールリング７７との接触面である先端面７５８及び被押圧面７８８は円錐面で形成されている。図５〜図７に示す例では、本体筒部７２の先端面７５８は、径方向外側から内側に向かって先端側に傾斜する凸円錐面であり、シールリング７７の被押圧面７８８は、径方向外側から内側に向かって高さが低くなる凹円錐面である。
なお、他の例では逆に、本体筒部７２の先端面が凹円錐面であり、シールリング７７の被押圧面が凸円錐面であってもよい。
【００４６】
図５、図６に示す第２バルブ７０の閉弁状態では、本体筒部７２に押圧されたシールリング７７の端面７７５が側部アウトオリフィス４２１、４２２のシール面４４１、４４２に当接する。このとき、仮に本体筒部７２が傾いても、円錐面での接触による調芯効果により、シールリング７７は、端面７７５がシール面４４１、４４２に平行に当接するように姿勢が調整され、シール面４４１、４４２での燃料漏れが防止される。つまり、本体筒部７２に傾きが生じた場合でも、円錐面７５８、７７８を介して、第２スプリング７６の付勢力をシールリング７７に効率的に伝達することができる。したがって、必要シール力を低減し、第２ソレノイド８２の体格を小さくすることができる。
図７に示す第２バルブ７０の開弁状態では、シールリング７７は本体筒部７２と分離しているものの、側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出される燃料の油圧力Ｆｆによって本体筒部７２に追従して上昇する。側部アウトオリフィス４２１、４２２からの燃料は、例えば図８に示す方向に形成された低圧室流路４５に流出する。
【００４７】
次に、図５〜図８を参照し、中央アウトオリフィス４１及び二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の配置に関する詳細構成について説明する。
中央アウトオリフィス４１は中心軸Ｖ上に配置されている。第１実施形態では、二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２は、中央アウトオリフィス４１と同軸の円周Ｃｃ上に、周方向に等間隔、すなわち１８０°間隔に配置されている。二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の開口面積は等しい。
【００４８】
第２スプリング７６による閉弁方向の付勢力は中心軸Ｖ上に作用するのに対し、側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出する燃料による開弁方向の油圧力は、中心軸Ｖからオフセットした位置に作用するため、油圧力によるモーメントが発生する。そこで、開口面積の等しい二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２を中心軸Ｖに対して対称位置に配置することにより、油圧力によるモーメントを相殺することができる。したがって、必要シール力を低減することができる。よって、第２スプリング７６の荷重を小さくし、また、それに伴って第２ソレノイド８２の体格を小さくすることができる。
【００４９】
中央アウトオリフィス４１の開口の周囲には、第１バルブ６０のシールボール６９の平坦面６９５が当接するシール面４３が形成されている。また、側部アウトオリフィス４２１、４２２の開口の周囲には、第２バルブ７０のシールリング７７の端面７７５が当接するシール面４４１、４４２が形成されている。
二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の各シール面４４１、４４２は、同一平面Ｓｓ上に形成されている。また、二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の各シール面４４１、４４２と中央アウトオリフィス４１のシール面４３とも同一平面Ｓｓ上に形成されている。これにより、先端面がフラットな刃具を用いて、各シール面４３、４４１、４４２を高精度に同時加工することができる。
【００５０】
さらに図８の例では、側部アウトオリフィス４２１、４２２が配置される円周上において、側部アウトオリフィス４２１、４２２に対し９０°の方向に、開口を有しない二つのサポート４６１、４６２が形成されている。サポート４６１、４６２の端面は、側部アウトオリフィス４２１、４２２のシール面４４１、４４２と同一平面Ｓｓ上に形成されている。シールリング７７の端面７７５は、周方向の四箇所に形成されたシール面４４１、４４２及びサポート４６１、４６２の端面に均等に当接することで、シール面４４１、４４２との平行が確保される。
【００５１】
（第２実施形態）
第２実施形態について、第１実施形態の図５に対応する図９を参照する。
第２実施形態では、本体筒部７２とシールリング７７との接触面は、一方が球面で他方が円錐面の組み合わせで形成されている。すなわち、本体筒部７２の先端面７５９は凸球面であり、シールリング７７の被押圧面７８８は凹円錐面である。図中、先端面７５９の球半径を「ＳＲ」と記す。それ以外の構成は、第１実施形態の図５と同様である。
第２実施形態では第１実施形態と同様に、本体筒部７２に傾きが生じた場合でも、球面と円錐面との組み合わせで構成される接触面７５９、７８８を介して、第２スプリング７６の付勢力をシールリング７７に効率的に伝達することができる。したがって、必要シール力を低減し、第２ソレノイド８２の体格を小さくすることができる。
なお、他の例として、本体筒部７２の先端面が凹円錐面であり、シールリング７７の被押圧面が凸球面であってもよい。
【００５２】
（第３実施形態）
第３実施形態について、第１実施形態の図８に対応する図１０を参照する。
第３実施形態では、三つの側部アウトオリフィス４２１、４２３、４２４は、中央アウトオリフィス４１と同軸の円周Ｃｃ上に、周方向に等間隔、すなわち１２０°間隔に配置されている。三つの側部アウトオリフィス４２１、４２３、４２４の開口面積は等しい。
【００５３】
また、軸方向断面図は省略するが、第１実施形態と同様に、中央アウトオリフィス４１及び側部アウトオリフィス４２１、４２３、４２４の各シール面４３、４４１、４４３、４４４は、同一平面上に形成されている。
第３実施形態では、第１実施形態よりも側部アウトオリフィス一つあたりの流量をさらに少なく、必要最小シール面積をさらに小さくすることができる。また、第１実施形態と同様に、油圧力のモーメント相殺により必要シール力を低減する作用効果が得られる。
【００５４】
第３実施形態の応用例では、側部アウトオリフィスが四つ以上形成されてもよい。
一般化すると、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の側部アウトオリフィスが形成される構成では、開口面積の等しいＮ個の側部アウトオリフィスが、周方向に（３６０／Ｎ）°間隔に配置されることが好ましい。また、中央アウトオリフィス及びＮ個の側部アウトオリフィスの各シール面が同一平面上に形成されることが好ましい。
理論的には、側部アウトオリフィスの数を増やすほど必要最小シール面積を小さくすることができる。その反面、加工工数が増え、各オリフィスの加工寸法のバラつきが生じる可能性があるため、総合的な考慮により最適数が設定されることが好ましい。
【００５５】
（その他の実施形態）
（ａ）中央アウトオリフィス４１のシール面４３と複数の側部アウトオリフィス４２１等のシール面４４１等とは、必ずしも同一平面上ではなく、段差を有する異なる平面上に形成されてもよい。例えば先端面の径内側と径外側とが段付きの刃物で加工することで、段差のあるシール面を同時加工することができる。
また、複数の側部アウトオリフィス４２１等のシール面４４１等も、必ずしも同一平面上ではなく、段差を有する異なる平面上に形成されてもよい。
（ｂ）例えば他の孔との干渉を避ける等の理由により、複数の側部アウトオリフィスのうち一部又は全部の周方向の間隔が不等間隔に配置されてもよい。それに伴い、流量のバランスを調整するために開口面積が不均一に設定されてもよい。
【００５６】
（ｃ）上記実施形態では、第１バルブ６０のみの開弁状態と第２バルブ７０のみの開弁状態とを切り替えることにより噴射率を切り替えている。この他、第１バルブ６０のみの開弁状態と、第１バルブ６０及び第２バルブ７０の両方の開弁状態とを切り替えることにより噴射率を切り替えてもよい。或いは、第２バルブ７０のみの開弁状態と、第１バルブ６０及び第２バルブ７０の両方の開弁状態とを切り替えることにより噴射率を切り替えてもよい。また、３通りの開弁状態を切り替えることで、３水準の噴射率を可変とするようにしてもよい。
また、独立した二つの電磁弁により開閉を切り替える構成に限らず、例えば、共通の一つのソレノイドが生成する磁力を通電方式の変更により変化させることで、二つのバルブ６０、７０の動作を切り替えるようにしてもよい。
【００５７】
（ｄ）本実施形態では、中央アウトオリフィス４１を開閉する第１バルブ６０、及び、複数の側部アウトオリフィス４２１等を開閉する第２バルブ７０の二つのバルブが設けられることが必須の構成要件となる。ただし、この二つのバルブ以外に、別の用途のバルブがさらに設けられてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０（１１、１２、１３、１４）・・・ハウジング、
２１・・・ニードル弁、
３１・・・圧力制御室、
４１・・・中央アウトオリフィス（中央燃料流出経路）、
４２１、４２２・・・側部アウトオリフィス（側部燃料流出経路）、
４７・・・中央燃料流出経路、
４８１、４８２・・・側部燃料流出経路、
６０・・・第１バルブ、  ６６・・・第１スプリング（第１バルブ付勢部材）、
７０・・・第２バルブ、  ７６・・・第２スプリング（第２バルブ付勢部材）、
８１、８２・・・ソレノイド。
【図１】
2019049205.tif 000003
【図２】
2019049205.tif 000004
【図３】
2019049205.tif 000005
【図４】
2019049205.tif 000006
【図５】
2019049205.tif 000007
【図６】
2019049205.tif 000008
【図７】
2019049205.tif 000009
【図８】
2019049205.tif 000010
【図９】
2019049205.tif 000011
【図１０】
2019049205.tif 000012