(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵するニードルが上昇して噴孔を開くノズルと、
高圧燃料が供給される流入側の通路断面積を絞るオリフィスと、
このオリフィスの出口側に前記オリフィスと略垂直に接続される袋穴通路と、
この袋穴通路を介して高圧燃料が供給され、その燃料圧力が前記ニードルの上昇を抑える方向に作用する圧力制御室とを有し、
この圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射をコントロールする燃料噴射弁であって、
前記袋穴通路と前記オリフィスが１枚のオリフィスプレートに形成され、
前記袋穴通路は、一端側が円錐形状に閉じて他端側が開口する円筒形状を有し、その円筒形状の他端側が前記圧力制御室に接続され、
前記オリフィスは、前記袋穴通路の一端側の円筒側面に接続されると共に、その円筒側面に接続される前記オリフィスの出口が、前記袋穴通路の同一内径を有する一端側の端部から他端側へ0.2mm 以上離れた位置に開口していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料噴射弁において、
前記圧力制御室は、前記オリフィスプレートの厚み方向の一端面に開口する開口部を有し、この開口部から出口側に向かって内径が次第に小さくなるテーパ形状に設けられ、
前記袋穴通路は、前記圧力制御室のテーパ形状を形成する側面に接続されて、前記圧力制御室の中心軸に対し斜めに形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射量及び噴射時期をコントロールする燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コモンレール等に蓄圧された高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関に噴射する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。
この蓄圧式燃料噴射装置に用いられるインジェクタは、ニードルと連動する制御ピストンに背圧を付与する圧力制御室を有し、この圧力制御室の燃料圧力（制御ピストンの背圧）を制御して噴射量及び噴射時期をコントロールしている。
圧力制御室の燃料圧力は、圧力制御室から低圧側に通じる燃料排出通路を開閉する電磁弁によって制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のインジェクタは、噴射を安定させるために圧力制御室の圧力を安定して制御する必要がある。このため、圧力制御室の燃料流入側に設けられた入口絞り（オリフィス）の燃料流れ特性を安定させることが不可欠である。
しかし、図１に示す様に、入口側オリフィス１８の出口側が袋穴通路１７（一端側が袋状に閉じている通路）に交差している場合、入口側オリフィス１８の燃料流れ特性が図中の段差Ｌに大きく影響していることが判った。つまり、入口側オリフィス１８から流出する燃料の流れをシミュレーション解析した結果、段差Ｌが僅かに変化するだけで、流れベクトルが全く異なり、流れが大きく変化することが判った。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、圧力制御室の燃料圧力を安定して制御できる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、内蔵するニードルが上昇して噴孔を開くノズルと、高圧燃料が供給される流入側の通路断面積を絞るオリフィスと、このオリフィスの出口側にオリフィスと略垂直に接続される袋穴通路と、この袋穴通路を介して高圧燃料が供給され、その燃料圧力がニードルの上昇を抑える方向に作用する圧力制御室とを有し、この圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射をコントロールする燃料噴射弁であって、袋穴通路とオリフィスが１枚のオリフィスプレートに形成され、袋穴通路は、一端側が円錐形状に閉じて他端側が開口する円筒形状を有し、その円筒形状の他端側が圧力制御室に接続され、オリフィスは、袋穴通路の一端側の円筒側面に接続されると共に、その円筒側面に接続されるオリフィスの出口が、袋穴通路の同一内径を有する一端側の端部から他端側へ0.2mm 以上離れた位置に開口している。
（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料噴射弁において、圧力制御室は、オリフィスプレートの厚み方向の一端面に開口する開口部を有し、この開口部から出口側に向かって内径が次第に小さくなるテーパ形状に設けられ、袋穴通路は、圧力制御室のテーパ形状を形成する側面に接続されて、圧力制御室の中心軸に対し斜めに形成されていることを特徴とする。
【０００５】
この構成において、シミュレーション解析の結果によれば、オリフィスから流出した燃料の流れは、オリフィスの出口と対向する袋穴通路の側面に垂直にぶつかる１系統の流れのみであり、流れベクトルが交差する様な不安定な流れは発生していない。これにより、オリフィスより流出する燃料の流れ特性が安定するため、圧力制御室の燃料圧力を安定して制御することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は燃料噴射弁の断面図である。
本実施例の燃料噴射弁１は、コモンレール（図示しない）から供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射するもので、図２に示す様に、ノズル（下述する）、ノズルホルダ２、制御ピストン３、オリフィスプレート４、電磁弁５等より構成される。
【０００７】
ノズルは、先端に噴孔を有するノズルボディ６と、このノズルボディ６の内部に摺動自在に嵌挿されるニードル７から構成され、リテーニングナット８によりノズルホルダ２の下部に結合されている。
ノズルホルダ２には、コモンレールより供給される高圧燃料をノズルの内部通路９へ導く燃料導入路１０、後述する圧力制御室１１（図１参照）へ導く燃料導入路１２、及び燃料を低圧側へ排出するための燃料排出路１３等が設けられている。
【０００８】
制御ピストン３は、ノズルホルダ２に設けられたシリンダ１４に嵌挿され、同じくシリンダ１４に挿入されたプレッシャピン１５を介してニードル７に連接されている。
プレッシャピン１５は、制御ピストン３とニードル７との間に介在され、プレッシャピン１５の周囲に配されるスプリング１６に付勢されてニードル７を閉弁方向（図２の下方）へ押圧している。
【０００９】
オリフィスプレート４は、シリンダ１４の上端が開口するノズルホルダ２の端面上に配置され、上記の圧力制御室１１がシリンダ１４と連通して形成されている。また、オリフィスプレート４には、図１（ａ）に示す様に、圧力制御室１１に通じる袋穴通路１７、この袋穴通路１７に接続される入口側オリフィス１８、この入口側オリフィス１８とノズルホルダ２の燃料導入路１２とを連通する連通路１９、及び圧力制御室１１の上部に連通する出口側オリフィス２０が設けられている。
【００１０】
袋穴通路１７は、圧力制御室１１側からドリルで穿設され、穴の先端部が閉じている袋穴状に形成されている。
入口側オリフィス１８は、袋穴通路１７に対し垂直方向から接続され、且つ袋穴通路１７の先端部から圧力制御室１１側へ0.2mm 以上離れた位置に入口側オリフィス１８の出口が開口している。
出口側オリフィス２０は、電磁弁５を介してノズルホルダ２の燃料排出路１３と連通可能に設けられている。なお、入口側オリフィス１８より出口側オリフィス２０の方が流路径（内径）が大きく形成されている。
【００１１】
電磁弁５は、オリフィスプレート４の出口側オリフィス２０を開閉するアーマチャ２１と、このアーマチャ２１を閉弁方向（図２の下方）へ付勢するスプリング２２、及びアーマチャ２１を開弁方向へ駆動するソレノイド２３等を内蔵し、ノズルホルダ２の上部にオリフィスプレート４を介して組付けられ、リテーニングナット２４により結合されている。
アーマチャ２１は、ソレノイド２３が通電されると、スプリング２２の付勢力に抗して図示上方へ吸引されて出口側オリフィス２０を開き、ソレノイド２３への通電が停止すると、スプリング２２に押し戻されて出口側オリフィス２０を閉じる。
【００１２】
次に、燃料噴射弁１の作動を説明する。
コモンレールから燃料噴射弁１に供給される高圧燃料は、ノズルの内部通路９と圧力制御室１１とに導入される。この時、電磁弁５が閉弁状態（アーマチャ２１が出口側オリフィス２０を閉じている状態）であると、圧力制御室１１に導入された高圧燃料の圧力が制御ピストン３及びプレッシャピン１５を介してニードル７に作用し、スプリング１６と共にニードル７を閉弁方向へ付勢している。
【００１３】
一方、ノズルの内部通路９に導入された高圧燃料は、ニードル７の受圧面に作用してニードル７を開弁方向へ付勢している。但し、電磁弁５が閉弁状態の時は、ニードル７を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回っているため、ニードル７がリフトすることはなく、噴孔を閉じているので、燃料は噴射されない。
【００１４】
電磁弁５のソレノイド２３が通電されて開弁する（アーマチャ２１が出口側オリフィス２０を開く）と、出口側オリフィス２０がノズルホルダ２に設けられた燃料排出路１３と連通するため、圧力制御室１１の燃料が出口側オリフィス２０を通って排出される。なお、電磁弁５が開弁しても高圧燃料は引き続き圧力制御室１１に補給され続けるが、入口側オリフィス１８より出口側オリフィス２０の方が流路径が大きいので、制御ピストン３に作用する圧力制御室１１の燃料圧力は低下する。
【００１５】
上記の結果、圧力制御室１１の燃料圧力と、ニードル７を開弁方向へ押し上げる力と、ニードル７を閉弁方向に押し下げるスプリング力とのバランスが崩れ、ニードル７を開弁方向に付勢する力が閉弁方向に付勢する力を上回った時点でニードル７がリフトして噴孔を開くことにより燃料が噴射される。
その後、ソレノイド２３への通電停止によりアーマチャ２１が出口側オリフィス２０を閉じると、再び圧力制御室１１の燃料圧力が上昇し、ニードル７を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回った時点で、ニードル７が押し下げられて噴孔を閉じることにより、噴射が終了する。
【００１６】
本実施例の燃料噴射弁１は、圧力制御室１１の燃料圧力を制御することにより噴射（噴射量と噴射時期）をコントロールしているので、その噴射を安定させるためには、圧力制御室１１の燃料圧力を安定して制御する必要がある。これには、入口側オリフィス１８より流出する燃料の流れを安定させることが不可欠となる。
そこで、入口側オリフィス１８より流出する流れをシミュレーション解析した結果、袋穴通路１７の先端部（袋穴通路１７の同一内径を有する先端側の端部）から入口側オリフィス１８の出口までの距離Ｌ（図１（ｂ）参照）に大きく影響していることが判った。
【００１７】
以下、解析結果について説明する。
ａ）Ｌ＝0.0mm の場合
入口側オリフィス１８から流出した燃料の流れは、図３（ａ）に示す様に、袋穴通路１７の先端面に沿う流れ▲１▼と、入口側オリフィス１８の出口と対向する袋穴通路１７の側面に垂直にぶつかる流れ▲２▼との２系統に別れ、その先で流れベクトルが交差している。つまり、流れが毎回不安定なことを示している。
【００１８】
ｂ）Ｌ＝0.2mm の場合
入口側オリフィス１８から流出した燃料の流れは、図３（ｂ）に示す様に、入口側オリフィス１８の出口と対向する袋穴通路１７の側面に垂直にぶつかる流れの１系統のみで、流れベクトルが交差する不安定な流れは発生していない。
【００１９】
ｃ）Ｌ＝0.4mm の場合
入口側オリフィス１８から流出した燃料の流れは、図３（ｃ）に示す様に、入口側オリフィス１８の出口と対向する袋穴通路１７の側面に垂直にぶつかる流れの１系統のみで、流れベクトルが交差する不安定な流れは発生していない。
つまり、Ｌ＝0.2mm の場合とＬ＝0.4mm の場合は、流れが毎回安定することを示している。
【００２０】
更に、入口側オリフィス１８から流出する燃料の流れの安定度を毎回の噴射量バラツキとして評価すると、図４に示す結果が得られた。なお、図中横軸はＬ（mm）、縦軸は燃料圧力160MPa、駆動パルス幅1.01ms時の噴射量の毎回バラツキ２σを表す。
この結果によれば、毎回噴射の安定性がＬに大きく影響し、特にＬ≧0.2mm で毎回の噴射量バラツキが小さくなっていることが判る。即ち、本実施例の様に、袋穴通路１７に対し入口側オリフィス１８が垂直方向から接続される場合は、Ｌ≧0.2mm とすることにより、燃料噴射弁１の毎回の噴射量バラツキを低減可能である。
【００２１】
（本実施例の効果）
入口側オリフィス１８の出口が袋穴通路１７に略垂直に接続される場合に、その袋穴通路１７の同一内径を有する一端側の端部から他端側へ0.2mm 以上離れた位置（Ｌ≧0.2mm ）に入口側オリフィス１８の出口を開口させることにより、入口側オリフィス１８の燃料流れを安定させることができる。その結果、圧力制御室１１の燃料圧力を安定して制御できるので、噴射を安定化させることができ、毎回の噴射量バラツキを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オリフィスプレートの断面図（ａ）と入口側オリフィス周辺の拡大図（ｂ）である。
【図２】燃料噴射弁の全体断面図である。
【図３】入口側オリフィスから流出する流れの解析結果を示す図である。
【図４】本実施例の効果を示す測定データである。
【符号の説明】
１  燃料噴射弁
２  ノズルホルダ（ノズル）
７  ニードル（ノズル）
１１  圧力制御室
１７  袋穴通路（燃料通路）
１８  入口側オリフィス（オリフィス）
１９  連通路（燃料通路）
【図１】
0003882555.tif 000002
【図２】
0003882555.tif 000003
【図３】
0003882555.tif 000004
【図４】
0003882555.tif 000005