(57)【要約】【課題】エアポンプや空気の導入通路等からなる空気供給手段の追加による大幅なコストの増大や、燃料消費量の増大を招くことなく、デポジットの発生を抑制することのできる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】この発明に係る燃料噴射装置である燃料添加弁１００には、第１弁部９１を開閉する第１ニードル２１に加え、第２弁部９２を開閉する第２ニードル２２が設けられている。第１ニードル２１には、燃料室３０を第１燃料室３１と第２燃料室３２とに区画する可動コア５０が固定され、連通孔５１を通じて第２燃料室３２と第１燃料室３１とが連通されている。燃料添加弁１００では、燃料を噴射する状態から可動コア５０が第１燃料室３１側に変位することにより、まず第２弁部９２が閉弁し、そのあと第２ニードル２２と第１ニードル２１とが離間して第１ニードル２１によって第１弁部９１が閉弁されて燃料の噴射が停止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料室内に収容されたニードルを軸方向に変位させることにより、先端部に形成されたサック部に燃料を供給し、同サック部に形成された噴孔を通じて燃料を噴射する燃料噴射装置であり、前記燃料室から前記サック部への燃料の供給を遮断する第１弁部を開閉する第１ニードルに加え、前記燃料室内への燃料の供給を遮断する第２弁部を開閉する第２ニードルを備えるとともに、前記燃料室を同第１ニードル側の第１燃料室と前記第２ニードル側の第２燃料室とに区画する区画部材が前記第１ニードルに固定されており、連通孔を通じて前記第２燃料室と前記第１燃料室とが連通されている燃料噴射装置であって、
燃料の噴射を停止する状態から前記区画部材が前記第２燃料室側に変位したときには、まず前記第１弁部が開弁し、そのあと同区画部材又は前記第１ニードルが前記第２ニードルの先端に当接して同第２ニードルを変位させることによって前記第２弁部が開弁される一方、燃料を噴射する状態から前記区画部材が前記第１燃料室側に変位したときには、まず第２弁部が閉弁し、そのあと前記第２ニードルと前記第１ニードルとが離間して前記第１ニードルによって前記第１弁部が閉弁される燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内部に形成された燃料室内に収容されたニードルを軸方向に変位させることにより、先端部に形成されたサック部に燃料を供給し、同サック部に形成された噴孔を通じて燃料を噴射する燃料噴射装置が知られている。
【０００３】
こうした燃料噴射装置にあっては、サック部内や噴孔内に燃料噴射が終了したあとも残留している燃料が高温の雰囲気にさらされることによってデポジットが発生し、このデポジットの堆積によって噴孔が詰まってしまうおそれがある。こうしたデポジットによる噴孔の詰まりを抑制する発明として、特許文献１には燃料の供給を必要としないときに燃料を噴射し、サック部並びに噴孔内に発生したデポジットを吹き飛ばすことにより、デポジットの堆積を抑制する発明が記載されている。また、特許文献２には、燃料噴射が終了したあとに燃料噴射装置に空気を導入して噴孔から空気を噴出することによって燃料噴射装置の内部に残留した燃料を排出し、デポジットの発生を抑制する発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５‐２４８７６１号公報
【特許文献２】特開平５‐３３６２９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、特許文献１に記載の発明にあっては燃料の供給を必要としないときに燃料を噴射することになるため、燃料の消費量が増大してしまう。また、特許文献２に記載の発明にあっては燃料噴射装置に空気を送り込むためのエアポンプや空気の導入通路等からなる空気供給手段を新たに設ける必要があるため、構造が複雑になるとともに大幅にコストが増大してしまう。
【０００６】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は、エアポンプや空気の導入通路等からなる空気供給手段の追加による大幅なコストの増大や、燃料消費量の増大を招くことなく、デポジットの発生を抑制することのでき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】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の燃料噴射装置は、燃料室内に収容されたニードルを軸方向に変位させることにより、先端部に形成されたサック部に燃料を供給し、同サック部に形成された噴孔を通じて燃料を噴射する燃料噴射装置であり、前記燃料室から前記サック部への燃料の供給を遮断する第１弁部を開閉する第１ニードルに加え、前記燃料室内への燃料の供給を遮断する第２弁部を開閉する第２ニードルを備えるとともに、前記燃料室を同第１ニードル側の第１燃料室と前記第２ニードル側の第２燃料室とに区画する区画部材が前記第１ニードルに固定されており、連通孔を通じて前記第２燃料室と前記第１燃料室とが連通されている燃料噴射装置であって、燃料の噴射を停止する状態から前記区画部材が前記第２燃料室側に変位したときには、まず前記第１弁部が開弁し、そのあと同区画部材又は前記第１ニードルが前記第２ニードルの先端に当接して同第２ニードルを変位させることによって前記第２弁部が開弁される一方、燃料を噴射する状態から前記区画部材が前記第１燃料室側に変位したときには、まず第２弁部が閉弁し、そのあと前記第２ニードルと前記第１ニードルとが離間して前記第１ニードルによって前記第１弁部が閉弁される燃料噴射装置である。
【０００８】
上記構成によれば、燃料の噴射が停止されるときには、区画部材が第１燃料室側に変位して、まず第２弁部が閉弁されて燃料室への燃料の供給が停止される。そして、そのあと第２ニードルと第１ニードルとが離間するように第１ニードルが変位し、第１ニードルによって第１弁部が閉弁されるようになる。そのため、第２ニードルと第１ニードルとが離間するように第１ニードルが変位するときには、第２弁部が既に閉弁していることになる。したがって、このとき第１ニードルとともに区画部材が第１燃料室側に変位し、第２燃料室の容積が拡大する際には、拡大した容積の分だけ、第１燃料室内の燃料が連通孔を通じて第２燃料室に吸い込まれるようになる。第１弁部が閉弁するまでの間は、第１燃料室とサック部とが連通されているため、このように第１燃料室内の燃料が第２燃料室に吸い込まれると、それに伴ってサック部及び噴孔内の燃料が第１燃料室に吸い込まれるようになる。
【０００９】
このように請求項１に記載の燃料噴射装置にあっては、燃料噴射終了動作における区画部材及び第１ニードルの変位に伴って、サック部及び噴孔内に残留している燃料が第１燃料室に吸い込まれるようになるため、燃料噴射終了後にサック部及び噴孔内に燃料が残留してしまうことを抑制することができる。これにより、サック部及び噴孔内に残留した燃料に起因してサック部及び噴孔内にデポジットが発生することを抑制することができるようになる。
【００１０】
すなわち、上記請求項１に記載の発明によれば、エアポンプや空気の導入通路等からなる空気供給手段の追加による大幅なコストの増大や、燃料消費量の増大を招くことなく、デポジットの発生を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態に係る燃料添加弁の閉弁時の状態を示す断面図。
【図２】同実施形態に係る燃料添加弁の開閉切り換え動作中の状態を示す断面図。
【図３】同実施形態に係る燃料添加弁の開弁時の状態を示す断面図。
【図４】変更例としての燃料添加弁の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明に係る燃料噴射装置を、内燃機関の排気通路内に燃料を噴射して排気に燃料を添加する燃料添加弁１００に具体化した一実施形態について、図１〜３を参照して説明する。
【００１３】
図１に示されるように燃料添加弁１００のハウジング１０の内部には、第１ニードル２１及び第２ニードル２２を収容する燃料室３０が形成されている。図１の下方に示されるようにハウジング１０の先端部には、ドーム状のサック部１１が形成されている。そして、このサック部１１にはハウジング１０を貫通して外部に連通するスリット状の噴孔１２が設けられている。一方、図１の上方に示されるようにハウジング１０の後端部には、ハウジング１０の内部に燃料を導入するための燃料導入口１３が設けられている。
【００１４】
図１の中央に示されるように燃料室３０には円筒状の固定コア４０が固定されている。燃料室３０内における固定コア４０よりも噴孔１２側の部分には、図１における上下方向に摺動可能に可動コア５０が収容されている。なお、この可動コア５０と固定コア４０との間には第１スプリング６０が介装されており、可動コア５０はこの第１スプリング６０によって図１における下方に向かって、すなわち固定コア４０から離間する方向に向かって常に付勢されている。
【００１５】
このように燃料室３０内に可動コア５０が収容されていることにより、燃料室３０は、可動コア５０よりも噴孔１２側に位置する第１燃料室３１と、可動コア５０よりも燃料導入口１３側に位置する第２燃料室３２とに区画されている。すなわち、可動コア５０は燃料室３０を第１燃料室３１と第２燃料室３２とに区画する区画部材として機能している。
【００１６】
可動コア５０には、第２燃料室３２側の部分に第２ニードル２２が嵌合するくぼみである嵌合部５２が設けられているとともに、この嵌合部５２と連通しており、可動コア５０の側方に開口して第１燃料室３１と第２燃料室３２とを連通する連通孔５１が設けられている。
【００１７】
ハウジング１０内における固定コア４０の外周部分には、コイル７０が埋設されている。これにより、燃料添加弁１００にあっては、コイル７０に通電することにより、固定コア４０が磁化され、可動コア５０が第１スプリング６０の付勢力に抗して固定コア４０に引き寄せられるようになる。一方で、コイル７０への通電を行っていないときには、第１スプリング６０の付勢力の作用によって可動コア５０が固定コア４０から離間するようになる。
【００１８】
図１の下方に示されるように可動コア５０には、第１ニードル２１が連結されている。そのため、第１ニードル２１は、上記のような可動コア５０の変位に伴って可動コア５０とともに第１燃料室３１内でその軸方向に変位する。第１ニードル２１は図１に示されるように可動コア５０が固定コア４０から離間した状態にあるときにハウジング１０の先端部に着座する。このように第１ニードル２１がハウジング１０の先端部に着座することにより、第１燃料室３１からサック部１１への燃料の供給が遮断される。燃料添加弁１００にあっては、このように第１ニードル２１とハウジング１０の先端部とによって第１燃料室３１からサック部１１への燃料の供給を遮断する第１弁部９１が構成されている。なお、図１の下方に示されるように第１ニードル２１にはハウジング１０の内周面に当接するつば状の部分が形成されているが、この部分の外周面にはくぼみが設けられており、このくぼみとハウジング１０の内周面との隙間を通じて燃料が行き来できるようになっている。
【００１９】
一方、第２燃料室３２内には、第２弁部９２を構成する第２ニードル２２が収容されている。第２ニードル２２は、図１の中央に示されるように固定コア４０に挿通されており、その先端部は可動コア５０の嵌合部５２内に挿入されている。なお、この先端部の外周面にも第２ニードル２２の軸方向に沿って延びるくぼみが設けられており、このくぼみと嵌合部５２との隙間を通じて燃料が行き来できるようになっている。第２ニードル２２の後端部は傘状に拡径されており、この後端部が図１に示されるように固定コア４０に当接して着座することにより、燃料導入口１３から導入された燃料の第２燃料室への供給が遮断されるようになっている。なお、第２ニードルの後端部は図１の上方に示されるように第２スプリング８０によって図１における下方に向かって、すなわち固定コア４０側に向かって常に付勢されている。このように燃料添加弁１００にあっては、第２ニードル２２と固定コア４０とによって第２燃料室３２への燃料の供給を遮断する第２弁部９２が構成されている。
【００２０】
（作用）
次に、このように形成された燃料添加弁１００の作用について図１に加え、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２１】
図１はコイル７０への通電がなされておらず、燃料添加弁１００が閉弁している状態、すなわち燃料噴射が停止されている状態を示している。この状態のときには、第１弁部９１及び第２弁部９２の双方が閉弁されているため、第２燃料室３２へと燃料が供給されることも、第１燃料室３１からサック部１１に燃料が供給されることもなく、燃料の噴射は停止されている。なお、このときには図１の中央に示されるように可動コア５０は固定コア４０から離間しており、第２ニードル２２の先端部は可動コア５０の嵌合部５２の底面から離間した状態になっている。
【００２２】
一方、コイル７０に通電すると、コイル７０の内周側に配設されている固定コア４０が励磁され、磁化した固定コア４０に可動コア５０が引き寄せられる。これにより、可動コア５０が第１スプリング６０の付勢力に抗して第２燃料室３２側、すなわち図１における上方に変位するようになる。その結果、図２に示されるように可動コア５０とともに第１ニードル２１がハウジング１０の先端部から離間するように変位し、まず第１弁部９１が開弁する。また、こうして可動コア５０及び第１ニードル２１が第２燃料室３２側に変位すると、図２の中央に示されるように第２ニードル２２の先端部が可動コア５０の嵌合部５２の底面に当接するようになる。
【００２３】
そして、更に可動コア５０及び第１ニードルが第２燃料室３２側に変位すると、可動コア５０の嵌合部５２の底面に当接している第２ニードル２２が押し上げられ、第２スプリング８０の付勢力に抗して図２における上方に変位する。その結果、図３に示されるように第２弁部９２が開弁し、燃料導入口１３から導入された燃料が第２燃料室３２に供給されるとともに、第２燃料室３２内の燃料が連通孔５１を通じて第１燃料室３１に供給される。このとき第１弁部９１は開弁しているため、第１燃料室３１内の燃料がサック部１１に供給されて噴孔１２から燃料が噴射されるようになる。
【００２４】
これに対して、燃料が噴射されている状態からコイル７０への通電を停止すると、固定コア４０が励磁されなくなるため、可動コア５０を固定コア４０側に引き寄せる力が作用しなくなり、第１スプリング６０及び第２スプリング８０の付勢力により第２ニードル２２、可動コア５０並びに第１ニードル２１が図３における下方に変位する。その結果、図２に示されるようにまず第２弁部９２が閉弁し、燃料の第２燃料室３２への供給が遮断される。こうして第２弁部９２が閉弁すると着座している第２ニードル２２はそれ以上変位しなくなるが、可動コア５０及び第１ニードル２１は更に下方に変位する。
【００２５】
第２ニードル２２が停止した状態で、更に可動コア５０及び第１ニードル２１が下方に変位し、可動コア５０が第１燃料室３１側に変位すると、図１に示されるように第２ニードル２２の先端部が可動コア５０の嵌合部５２の底面から離間するようになる。そして、第１ニードル２１は第２ニードル２２から離間するように可動コア５０とともに下方に変位し、ハウジング１０の先端部に着座するようになる。こうして第１ニードル２１がハウジング１０の先端部に着座すると、第１弁部９１が閉弁され、燃料の噴射が停止されるようになる。
【００２６】
燃料添加弁１００にあっては、開閉動作に伴う第１ニードル２１のストローク量が、第２ニードル２２のストローク量よりも多くなっている。こうしたストローク量の差により、上記のように開弁動作に伴って第１ニードル２１が変位したときには、まず第１弁部９１が開弁する。そして、そのあとに可動コア５０の嵌合部５２の底面と第２ニードル２２とが当接して第１ニードル２１とともに第２ニードル２２が変位する。そのため、第１弁部９１が開弁したあとに第２弁部９２が開弁することになる。また、閉弁動作に伴って第１ニードル２１が変位したときには、まず第１ニードル２１とともに第２ニードル２２が変位して第２弁部９２が閉弁する。そして、そのあとに可動コア５０の嵌合部５２の底面と第２ニードル２２とが離間し、第１弁部９１が閉弁することになる。
【００２７】
このように燃料添加弁１００にあっては、燃料の噴射が停止されるときには、可動コア５０が第１燃料室３１側に変位して、まず第２弁部９２が閉弁されて燃料室３０への燃料の供給が停止される。そして、そのあと第２ニードル２２と第１ニードル２１とが離間するように第１ニードル２１が変位し、第１ニードル２１によって第１弁部９１が閉弁されるようになる。そのため、第２ニードル２２と第１ニードル２１とが離間するように第１ニードル２１が変位するときには、第２弁部９２が既に閉弁していることになる。したがって、このとき第１ニードル２１とともに可動コア５０が第１燃料室３１側に変位し、第２燃料室３２の容積が拡大する際には、拡大した容積の分だけ、第１燃料室３１内の燃料が連通孔５１を通じて第２燃料室３２に吸い込まれるようになる。第１弁部９１が閉弁するまでの間は、第１燃料室３１とサック部１１とが連通されているため、このように第１燃料室３１内の燃料が第２燃料室３２に吸い込まれると、それに伴ってサック部１１及び噴孔１２内の燃料が第１燃料室３１に吸い込まれるようになる。そして、サック部１１及び噴孔１２内の燃料が第１燃料室３１に吸い込まれたあとに、第１弁部９１が閉弁される。
【００２８】
なお、本実施形態の燃料添加弁１００は、閉弁動作に伴って第２弁部９２が閉弁してから第２燃料室３２の容積が拡大するときの容積の増大量が、サック部１１内の容積と噴孔１２内の容積との和よりも大きくなるように、第１ニードル２１のストローク量と第２ニードル２２のストローク量との差の大きさが調整されている。
【００２９】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）燃料噴射終了動作、すなわち閉弁動作における可動コア５０及び第１ニードル２１の変位に伴って、サック部１１及び噴孔１２内に残留している燃料が第１燃料室３１に吸い込まれるようになるため、燃料噴射終了後にサック部１１及び噴孔１２内に燃料が残留してしまうことを抑制することができる。これにより、サック部１１及び噴孔１２内に残留した燃料に起因してサック部１１及び噴孔１２内にデポジットが発生することを抑制することができる。
【００３０】
すなわち、エアポンプや空気の導入通路等からなる空気供給手段の追加による大幅なコストの増大や、燃料消費量の増大を招くことなく、デポジットの発生を抑制することができる。
【００３１】
（２）また、サック部１１及び噴孔１２内の燃料が第１燃料室３１に吸い込まれたあとに、第１弁部９１が閉弁されるため、第１弁部９１内に吸い込まれた燃料が再びサック部１１及び噴孔１２内に漏れ出すことも抑制される。
【００３２】
（３）閉弁動作に伴って第２弁部９２が閉弁してから第２燃料室３２の容積が拡大するときの容積の増大量が、サック部１１内の容積と噴孔１２内の容積との和よりも大きくなるように、第１ニードル２１のストローク量と第２ニードル２２のストローク量との差の大きさが調整されている。そのため、閉弁動作に伴って第１燃料室３１内の燃料が第２燃料室３２内に吸い込まれ、サック部１１内及び噴孔１２内の燃料が第１燃料室３１に吸い込まれるときには、サック部１１内及び噴孔１２内の燃料が全て第１燃料室３１内に吸い込まれるようになる。したがって、閉弁動作に伴って、サック部１１内及び噴孔１２内の燃料を全て除去することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態によって実施することもできる。
・上記実施形態にあっては、第２ニードル２２の先端部が可動コア５０の嵌合部５２に嵌合されており、開弁動作に伴って第２ニードル２２の先端部が嵌合部５２の底面に当接するようになる構成を例示した。これに対して、図４に示されるように第２ニードル２２の先端部が第１ニードル２１の後端部に当接するようになる構成を採用することもできる。
【００３４】
こうした構成を採用した場合であっても、燃料の噴射が開始されるときには、可動コア５０が第２燃料室３２側に変位して、まず第１弁部９１が開弁される。そして、そのあと第１ニードル２１の後端部が第２ニードル２２の先端部に当接して第２ニードル２２が第１ニードルによって押し上げられるようになり、第２弁部９２が開弁されるようになる。
【００３５】
また、燃料の噴射が停止されるときには、可動コア５０が第１燃料室３１側に変位して、まず第２弁部９２が閉弁されて燃料室３０への燃料の供給が停止される。そして、そのあと第２ニードル２２と第１ニードル２１とが離間するように第１ニードル２１が変位し、第１ニードル２１によって第１弁部９１が閉弁されるようになる。そのため、可動コア５０が第１燃料室３１側に変位し、第２弁部９２が閉弁してから第２燃料室３２の容積が拡大する際には、拡大した容積の分だけ、第１燃料室３１内の燃料が連通孔５１を通じて第２燃料室３２に吸い込まれるようになる。したがって、上記実施形態の（１）〜（３）と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
・上記実施形態にあっては、本願発明に係る燃料噴射装置を内燃機関の排気通路に燃料を噴射する燃料添加弁として具体化した例を示したが、本願発明に係る燃料噴射装置は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…ハウジング、１１…サック部、１２…噴孔、１３…燃料導入口、２１…第１ニードル、２２…第２ニードル、３０…燃料室、３１…第１燃料室、３２…第２燃料室、４０…固定コア、５０…可動コア、５１…連通孔、５２…嵌合部、６０…第１スプリング、７０…コイル、８０…第２スプリング、９１…第１弁部、９２…第２弁部、１００…燃料添加弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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