(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料が供給されるとともに、前記高圧燃料を流通させる連通孔（１２）およびシート面（１３）が底部に形成された有底筒状のインナボデー（１）と、
前記インナボデー内に配置され、前記シート面に接離して前記連通孔を開閉するニードル（２）と、
前記インナボデーに対して回転可能な状態で前記インナボデーの外側に配置され、内燃機関の燃焼室に燃料を噴出させる仕様の異なる複数種類の噴孔（３１、３２、３５）が形成され、回転位置に応じて前記複数種類の噴孔が選択的に前記連通孔と連通する筒状のアウタボデー（３）と、
前記アウタボデーを回転させる駆動手段（５、６、７、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）とを備え、
同じ前記連通孔が、或る回転位置では前記アウタボデーの前記複数種類の噴孔のうち或る１つ（３１）と連通し他の１つ（３２）と連通せず、別の回転位置では前記アウタボデーの前記複数種類の噴孔のうち前記或る１つと連通せず前記他の１つと連通しないことを特徴とする内燃機関用インジェクタ。 
【請求項２】
前記アウタボデーの外側に配置され、前記インナボデーに結合されるとともに前記内燃機関のシリンダヘッドに螺合されるリテーニングナット（４）を備え、
前記アウタボデーは、前記アウタボデーの回転方向に沿って延びるスリット部（３４）を備え、
前記リテーニングナットは、前記スリット部に挿入されるとともに先端が前記インナボデーに当接する突起部（４２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用インジェクタ。  
【請求項３】
高圧燃料が供給されるとともに、前記高圧燃料を流通させる連通孔（１２）およびシート面（１３）が底部に形成された有底筒状のインナボデー（１）と、
前記インナボデー内に配置され、前記シート面に接離して前記連通孔を開閉するニードル（２）と、
前記インナボデーに対して回転可能な状態で前記インナボデーの外側に配置され、内燃機関の燃焼室に燃料を噴出させる仕様の異なる複数種類の噴孔（３１、３２、３５）が形成され、回転位置に応じて前記複数種類の噴孔が選択的に前記連通孔と連通する筒状のアウタボデー（３）と、
前記アウタボデーを回転させる駆動手段（５、６、７、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）と、
前記アウタボデーの外側に配置され、前記インナボデーに結合されるとともに前記内燃機関のシリンダヘッドに螺合されるリテーニングナット（４）とを備え、
前記アウタボデーは、前記アウタボデーの回転方向に沿って延びるスリット部（３４）を備え、
前記リテーニングナットは、前記スリット部に挿入されるとともに先端が前記インナボデーに当接する突起部（４２）を備えることを特徴とする内燃機関用インジェクタ。  
【請求項４】
前記複数種類の噴孔は、前記アウタボデーの回転方向に沿ってずらして配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用インジェクタ。
【請求項５】
前記駆動手段は、磁気吸引力により前記アウタボデーを駆動することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する内燃機関用インジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関用インジェクタとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された内燃機関用インジェクタは、有底筒状のノズルボデーの底部に２種類の噴孔を設け、ノズルボデー内に往復動自在に配置された２つのニードルを独立して駆動することにより、２種類の噴孔のうち一方の噴孔を開くようにしている。
【０００３】
また、２つのニードルを駆動する手段として、ピエゾ素子を積層したピエゾアクチュエータと液圧駆動機構とを用い、ピエゾアクチュエータの伸縮状態を３段階に制御することにより、３つの作動状態、すなわち、一方の噴孔のみが開かれた状態、他方の噴孔のみが開かれた状態、および、いずれの噴孔も閉じられた状態を、実現するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１２２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の内燃機関用インジェクタにおいては、２つのニードルを用いているため、２種類の噴孔をインジェクタの軸方向（すなわち、ニードルの移動方向）にずらして配置しなければならず、噴孔位置の設計自由度が低い。したがって、搭載される内燃機関の要求に合致した噴霧を実現することが容易ではないという問題があった。
【０００６】
また、ピエゾ素子を積層したピエゾアクチュエータは、例えばソレノイドと比較して耐久性が劣り且つコストが高いという問題があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、仕様の異なる噴孔を有する内燃機関用インジェクタにおいて、噴孔位置の設計自由度を高めるとともに、ニードルを駆動する手段としてピエゾアクチュエータ以外の駆動手段も採用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧燃料が供給されるとともに、高圧燃料を流通させる連通孔（１２）およびシート面（１３）が底部に形成された有底筒状のインナボデー（１）と、インナボデー内に配置され、シート面に接離して連通孔を開閉するニードル（２）と、インナボデーに対して回転可能な状態でインナボデーの外側に配置され、内燃機関の燃焼室に燃料を噴出させる仕様の異なる複数種類の噴孔（３１、３２、３５）が形成され、回転位置に応じて複数種類の噴孔が選択的に連通孔と連通する筒状のアウタボデー（３）と、アウタボデーを回転させる駆動手段（５、６、７、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）とを備え、同じ前記連通孔が、或る回転位置では前記アウタボデーの前記複数種類の噴孔のうち或る１つ（３１）と連通し他の１つ（３２）と連通せず、別の回転位置では前記アウタボデーの前記複数種類の噴孔のうち前記或る１つと連通せず前記他の１つと連通しないことを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、高圧燃料が供給されるとともに、前記高圧燃料を流通させる連通孔（１２）およびシート面（１３）が底部に形成された有底筒状のインナボデー（１）と、前記インナボデー内に配置され、前記シート面に接離して前記連通孔を開閉するニードル（２）と、前記インナボデーに対して回転可能な状態で前記インナボデーの外側に配置され、内燃機関の燃焼室に燃料を噴出させる仕様の異なる複数種類の噴孔（３１、３２、３５）が形成され、回転位置に応じて前記複数種類の噴孔が選択的に前記連通孔と連通する筒状のアウタボデー（３）と、前記アウタボデーを回転させる駆動手段（５、６、７、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）と、前記アウタボデーの外側に配置され、前記インナボデーに結合されるとともに前記内燃機関のシリンダヘッドに螺合されるリテーニングナット（４）とを備え、前記アウタボデーは、前記アウタボデーの回転方向に沿って延びるスリット部（３４）を備え、前記リテーニングナットは、前記スリット部に挿入されるとともに先端が前記インナボデーに当接する突起部（４２）を備えることを特徴とする内燃機関用インジェクタである。
【０００９】
これによると、アウタボデーの回転位置に応じて燃料を噴射する噴孔を切り替える構成であるため、複数種類の噴孔をインジェクタの軸方向にずらすことなく配置することができ、噴孔位置の設計自由度を高めることができる。
【００１０】
また、ニードルは１つであるため、上記の従来のインジェクタのようにピエゾアクチュエータの伸縮状態を３段階に制御する必要はなく、したがって、例えば耐久性やコスト面で有利なソレノイドと液圧駆動機構とを用いるニードル駆動手段を採用することも可能である。
【００１１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関用インジェクタの正面断面図である。
【図２】図１のインジェクタの要部を拡大して示す正面断面図である。
【図３】図１のインジェクタの下面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図１のインジェクタにおける第１回転位置の状態を示す軸直角断面図である。
【図６】図１のインジェクタにおける第２回転位置の状態を示す軸直角断面図である。
【図７】図１のインジェクタにおける噴孔の例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るインジェクタにおける第１回転位置の状態を示す軸直角断面図である。
【図９】図８のインジェクタにおける第２回転位置の状態を示す軸直角断面図である。
【図１０】図８のインジェクタにおける第３回転位置の状態を示す軸直角断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。
【００１５】
図１〜図３に示すように、インジェクタは、コモンレール（図示せず）から高圧燃料が供給される高圧燃料供給空間１１を有する有底円筒状のインナボデー１を備えている。このインナボデー１は、非磁性体金属よりなる。
【００１６】
インナボデー１の底部には、高圧燃料を流通させる連通孔１２が形成されている。この連通孔１２は、インナボデー１の底部を貫通するとともに、インナボデー１の周方向に沿って複数個（本例では１０個）配置されている。
【００１７】
また、インナボデー１の底部内周面には、連通孔１２よりも燃料流れ上流側にテーパ状のシート面１３が形成されている。
【００１８】
インナボデー１内には、インナボデー１の軸方向に往復動し、シート面１３に接離して連通孔１２を開閉するニードル２が配置されている。このニードル２を駆動する手段としては、ピエゾアクチュエータと液圧駆動機構とを用いるニードル駆動手段、ソレノイドと液圧駆動機構とを用いるニードル駆動手段等を採用することができる。
【００１９】
インナボデー１の外側には、インナボデー１に対して回転可能な状態で円筒状のアウタボデー３が配置されている。このアウタボデー３は、非磁性体金属よりなる。
【００２０】
アウタボデー３の底部には、図示しない内燃機関（より詳細には、圧縮着火式内燃機関）の燃焼室に高圧燃料を噴出させる仕様の異なる第１噴孔３１と第２噴孔３２が形成されている。
【００２１】
この第１噴孔３１と第２噴孔３２は、アウタボデー３の底部を貫通するとともに、アウタボデー３の回転方向（すなわち、周方向）に沿って複数個（本例では各１０個）配置されている。また、第１噴孔３１と第２噴孔３２は、アウタボデー３の回転方向に沿ってずらして配置され、且つアウタボデー３の回転方向に沿って交互に配置されている。
【００２２】
そして、アウタボデー３の回転位置に応じて、第１噴孔３１と第２噴孔３２が選択的に連通孔１２と連通するようになっている。すなわち、アウタボデー３の第１回転位置では、第１噴孔３１が連通孔１２と連通し（図５参照）、アウタボデー３の第２回転位置では、第２噴孔３２が連通孔１２と連通するようになっている（図６参照）。
【００２３】
アウタボデー３の外側には、円筒状のリテーニングナット４が配置されている。このリテーニングナット４は、インナボデー１に結合されるとともに内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に螺合される。
【００２４】
図１、図４に示すように、アウタボデー３は、その軸方向中間部に、径方向に沿って延びるアウタボデー平板部３３を備えている。そして、アウタボデー平板部３３に、アウタボデー３の回転方向に沿って延びるスリット部３４が２つ形成されている。
【００２５】
リテーニングナット４は、噴孔側の端部に、径方向に沿って延びるリテーニングナット平板部４１を備えている。そして、リテーニングナット平板部４１における噴孔とは反対側の端面に、噴孔とは反対側に向かって突出するとともにアウタボデー３の回転方向に沿って延びる突起部４２が２つ形成されている。
【００２６】
突起部４２の突出寸法は、リテーニングナット平板部４１の板厚よりも大きく設定されている。したがって、突起部４２をスリット部３４に挿入して、リテーニングナット４とインナボデー１を結合した際、突起部４２の先端がインナボデー１に当接する。これにより、組み付け軸力は、リテーニングナット４とインナボデー１との間に作用し、アウタボデー３には作用しないため、小さな駆動力でアウタボデー３を回転させることができる。
【００２７】
図１、図５、図６に示すように、インナボデー１内に、通電時に磁界を形成するソレノイド５が配置されている。アウタボデー３における内周部には、強磁性体金属よりなるアーマチャ６が配置されている。インナボデー１とアウタボデー３とで区画された空間に、スプリング７が配置されている。
【００２８】
ソレノイド５とアーマチャ６は近接して配置されており、図６に示すように、ソレノイド５に通電した際には、磁気吸引力によりアーマチャ６がソレノイド５側に吸引され、それに伴ってアウタボデー３が図６の紙面において反時計回りに回転駆動される。
【００２９】
また、図５に示すように、ソレノイド５への通電が停止されると、スプリング７の付勢力により、アーマチャ６をソレノイド５から遠ざける向きに（すなわち、図５の紙面において時計回りに）アウタボデー３が回転駆動される。
【００３０】
なお、ソレノイド５、アーマチャ６、およびスプリング７は、本発明の駆動手段を構成している。
【００３１】
第１噴孔３１および第２噴孔３２は、噴射方向、断面形状、断面積、実効噴孔長さ、噴孔数等を、内燃機関の要求に応じて任意に設定することができ、例えば図７に示すような種々の仕様の噴孔を組み合わせて用いることができる。
【００３２】
図７（ａ）に示す噴孔３１、３２は、連通孔１２と同径で、且つ連通孔１２と同軸に配置されている。
【００３３】
図７（ｂ）に示す噴孔３１、３２は、連通孔１２よりも小径で、且つ連通孔１２と同軸に配置されている。
【００３４】
図７（ｃ）に示す噴孔３１、３２は、連通孔１２と同径で、且つ連通孔１２に対して傾斜している。
【００３５】
図７（ｄ）に示す噴孔３１、３２は、連通孔１２よりも大径で、且つ連通孔１２と同軸に配置されている。
【００３６】
図７（ｅ）に示す噴孔３１、３２は、下流側に向かってテーパ状に拡がり、且つ連通孔１２と同軸に配置されている。
【００３７】
図７（ｆ）に示す噴孔３１、３２は、連通孔１２よりも小径で、且つ連通孔１２に対して傾斜して２つ配置されている。
【００３８】
因みに、本実施形態では、第１噴孔３１として図７（ｅ）に示す噴孔を採用し、第２噴孔３２として図７（ａ）に示す噴孔を採用している。
【００３９】
上記構成において、図５に示すように、ソレノイド５に通電していないときには、アウタボデー３は、アーマチャ６がソレノイド５から離れた位置である第１回転位置にあり、第１噴孔３１が連通孔１２と連通する。
【００４０】
この連通状態で、ニードル２が開弁向きに駆動されてシート面１３から離れると、高圧燃料供給空間１１の燃料が連通孔１２を通って第１噴孔３１に至り、第１噴孔３１から内燃機関の燃焼室に燃料が噴射される。そして、ニードル２が閉弁向きに駆動されてシート面１３に当接すると、噴射が終了する。
【００４１】
一方、図６に示すように、ソレノイド５に通電しているときには、アウタボデー３は、アーマチャ６がソレノイド５に近づいた位置である第２回転位置にあり、第２噴孔３２が連通孔１２と連通する。
【００４２】
この連通状態で、ニードル２が開弁向きに駆動されてシート面１３から離れると、高圧燃料供給空間１１の燃料が連通孔１２を通って第２噴孔３２に至り、第２噴孔３２から内燃機関の燃焼室に燃料が噴射される。そして、ニードル２が閉弁向きに駆動されてシート面１３に当接すると、噴射が終了する。
【００４３】
本実施形態によると、アウタボデー３の回転位置に応じて燃料を噴射する噴孔を切り替える構成であるため、複数種類の噴孔３１、３２をインジェクタの軸方向にずらすことなく配置することができ、噴孔位置の設計自由度を高めることができる。
【００４４】
また、ニードル２は１つであるため、例えばソレノイドと液圧駆動機構とを用いるニードル駆動手段を採用することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、第１噴孔３１および第２噴孔３２の各々の数を連通孔１２と同数に設定したが、第１噴孔３１および第２噴孔３２のうち一方を連通孔１２と同数に設定し、他方は連通孔１２よりも少なくしてもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
図８〜図１０に示すように、インナボデー１における外周部には、通電時に磁界を形成する３つのソレノイド５Ａ、５Ｂ、５Ｃが、インナボデー１の周方向に沿って配置されている。また、アウタボデー３における内周部には、強磁性体金属よりなるアーマチャ６が配置されている。なお、３つのソレノイド５Ａ、５Ｂ、５Ｃと、アーマチャ６は、本発明の駆動手段を構成している。
【００４８】
アウタボデー３の底部には、各々仕様の異なる第１噴孔３１と第２噴孔３２と第３噴孔３５が形成されている。これらの噴孔３１、３２、３５は、アウタボデー３の回転方向に沿って各々複数個配置されている。
【００４９】
上記構成において、図８に示すように、第１ソレノイド５Ａに通電しているときには、アーマチャ６が第１ソレノイド５Ａに吸引され、アウタボデー３は、アーマチャ６が第１ソレノイド５Ａに近づいた位置である第１回転位置にあり、第１噴孔３１が連通孔１２と連通する。この連通状態で、且つニードル２が開弁向きに駆動されてシート面１３から離れている間は、第１噴孔３１から内燃機関の燃焼室に燃料が噴射される。
【００５０】
また、図９に示すように、第２ソレノイド５Ｂに通電しているときには、アーマチャ６が第２ソレノイド５Ｂに吸引され、アウタボデー３は、アーマチャ６が第２ソレノイド５Ｂに近づいた位置である第２回転位置にあり、第２噴孔３２が連通孔１２と連通する。この連通状態で、且つニードル２が開弁向きに駆動されてシート面１３から離れている間は、第２噴孔３２から内燃機関の燃焼室に燃料が噴射される。
【００５１】
さらに、図１０に示すように、第３ソレノイド５Ｃに通電しているときには、アーマチャ６が第３ソレノイド５Ｃに吸引され、アウタボデー３は、アーマチャ６が第３ソレノイド５Ｃに近づいた位置である第３回転位置にあり、第３噴孔３５が連通孔１２と連通する。この連通状態で、且つニードル２が開弁向きに駆動されてシート面１３から離れている間は、第３噴孔３５から内燃機関の燃焼室に燃料が噴射される。
【００５２】
本実施形態によると、外１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、本発明を圧縮着火式内燃機関の燃料噴射弁に適用したが、本発明は直噴ガソリン内燃機関の燃料噴射弁にも適用することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記した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した範囲内において適宜変更が可能である。
【００５５】
また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【００５６】
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００５７】
また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
【００５８】
また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１    インナボデー
２    ニードル
３    アウタボデー
５    ソレノイド（駆動手段）
６    アーマチャ（駆動手段）
７    スプリング（駆動手段）
１２  連通孔
１３  シート面
３１  第１噴孔
３２  第２噴孔
３５  第３噴孔
５Ａ  第１ソレノイド（駆動手段）
５Ｂ  第２ソレノイド（駆動手段）
５Ｃ  第３ソレノイド（駆動手段）
【図１】
0006323265.tif 000002
【図２】
0006323265.tif 000003
【図３】
0006323265.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006323265.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006323265.tif 000008
【図８】
0006323265.tif 000009
【図９】
0006323265.tif 000010
【図１０】
0006323265.tif 000011