(57)【要約】【課題】  少量の燃料を安定して噴射しつつ燃料と空気とを十分に混合可能な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料噴射弁１は、ハウジング１０内に設けられハウジング１０が有する第一噴孔１００の第一弁座１１３に当接可能な外周壁面２１１を有する筒状のアウタニードル２０、アウタニードル２０と一体に往復移動可能なアウタ側当接部２７、アウタニードル２０内に設けられアウタニードル２０が有する第二噴孔２００の第二弁座２１３に当接可能な外周壁面３１１を有するインナニードル３０、インナニードル３０と一体に往復移動可能に設けられアウタ側当接部２７と当接可能なインナ側当接部３７などを備える。外周壁面２１１と第一弁座１１３とが当接しかつ外周壁面３１１と第二弁座２１３とが当接しているとき、アウタ側当接部２７のアウタ側当接面２７１とインナ側当接部３７のインナ側当接面３７１との間には隙間Ｓｐ１が形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射可能な第一噴孔（１１０）、及び、前記第一噴孔の外側開口（１０１）の周囲に形成される第一弁座（１１３）を有する筒状のハウジング（１０）と、
前記ハウジング内に往復移動可能に設けられ、前記第一噴孔に挿通されている一端（２２）が前記第一噴孔から前記ハウジングの外側に突出可能に形成されているアウタ筒部（２２、２３、２４）と、
前記アウタ筒部の一端に前記アウタ筒部と一体に往復移動可能に設けられ、前記アウタ筒部内に連通する第二噴孔（２００）及び前記第二噴孔の外側開口（２０１）の周囲に形成される第二弁座（２１３）を有し、外周壁面（２１１）が前記第一弁座に当接可能な筒状のアウタシール部（２１）と、
前記アウタ筒部と一体に往復移動可能に設けられ、外径が前記アウタ筒部の外径に比べ大きいアウタ大径部（２６）と、
前記アウタ筒部と一体に往復移動可能に設けられるアウタ側当接部（２７）と、
前記アウタ筒部内に往復動可能に設けられ、前記第二噴孔に挿通されている一端（３２、６２）が前記第二噴孔から前記アウタシール部の外側に突出可能に形成され、他端（３４）が前記アウタ側当接部の前記第一噴孔とは反対側の端面（２７１）または前記アウタ筒部の前記第一噴孔とは反対側の端面から突出するインナ軸部（３２、６２、３３、３４）と、
前記インナ軸部の一端に前記インナ軸部と一体に往復移動可能に設けられ、外周壁面（３１１）が前記第二弁座に当接可能なインナシール部（３１）と、
前記インナ軸部の他端に前記インナ軸部と一体に往復移動可能に設けられ、外径が前記アウタ大径部の外径に比べ大きいインナ大径部（３６）と、
前記インナ軸部と一体に往復移動可能であって前記アウタ側当接部の前記第一噴孔とは反対側に設けられ、前記アウタ側当接部と当接可能なインナ側当接部（３７）と、
前記インナ軸部と一体に往復移動可能に設けられる連結部（３４１）と、
前記連結部に連結可能に設けられ、前記インナ軸部を前記アウタ筒部に対して駆動可能な駆動部（４０）と、
前記アウタ大径部に一端が支持され、前記アウタシール部の外周壁面と前記第一弁座とが当接するよう前記アウタ筒部を付勢するアウタ側付勢部材（４４）と、
前記インナ大径部に一端が支持され、前記インナシール部の外周壁面と前記第二弁座とが当接するよう前記インナ軸部を付勢するインナ側付勢部材（４８）と、
を備え、
前記アウタシール部の外周壁面と前記第一弁座とが当接しかつ前記インナシール部の外周壁面と前記第二弁座とが当接しているとき、前記アウタ側当接部の前記第一噴孔とは反対側の端面と前記インナ側当接部の前記第二噴孔側の端面（３７１）との間には隙間（Ｓｐ１）が形成されている燃料噴射弁。
【請求項２】
前記アウタ筒部は、前記アウタ筒部の径方向に内部と外部とを連通する連通孔（２２２）を有し、
前記インナ軸部は、前記連通孔に位置し前記ハウジングの内周壁面（１１５）に摺動可能なインナガイド部（６３４）を有する請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第二弁座の前記ハウジングの中心軸（ＣＡ１）に対する傾斜角（α）は、前記第一弁座の前記中心軸に対する傾斜角（β）に比べ小さい請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記ハウジングの前記第一噴孔とは反対側に設けられ、前記アウタ筒部の前記第一噴孔とは反対側の端部、及び、前記インナ軸部の前記第二噴孔とは反対側の端部を収容し、前記第一噴孔及び前記第二噴孔から噴射される燃料が流れる燃料通路（１４０）との液密が維持されている液密室（１４５）を形成する液密室形成部材（１３、１４、１５、１６、１７）をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記液密室形成部材は、前記ハウジングと前記アウタ筒部との間に設けられ前記ハウジングの中心軸に沿う方向に伸縮可能な第一ベローズ（１６）、及び、前記アウタ筒部と前記インナ軸部との間に設けられ前記ハウジングの中心軸に沿う方向に伸縮可能な第二ベローズ（１７）を有する請求項４に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、噴孔の外側開口の周囲に弁座を有し、当該弁座に当接しているニードルが外側開口から外部に押し出されると噴孔を開き燃料を噴射する外開式の燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献１には、第一噴孔及び第一噴孔の外側開口の周囲に形成される第一弁座を有するハウジング、ハウジングに対して往復移動可能に設けられ第一弁座に当接可能なアウタシール部を有しハウジングから突出すると第一噴孔を開くことが可能な有底筒状のアウタニードル、アウタニードルの内部に往復移動可能に設けられアウタニードルの底部に形成されている第二噴孔の内側開口の周囲に形成されている第二弁座と当接可能なインナシール部を有するインナニードルなどを備える燃料噴射弁が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第００６５２８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃料噴射弁は、同軸上にシール径が異なる噴孔を有する燃料噴射弁であって、アウタシール部と第一弁座とは外開式の燃料噴射弁として機能する一方、インナシール部と第二弁座とは内開式の燃料噴射弁として機能する。しかしながら、内開式の燃料噴射弁は、噴孔に連通しているサックの形状によっては燃料の流れが変化しやすいため、例えば、微少量の燃料噴射が不安定になりやすい。また、内開式の燃料噴射弁では、比較的内径が小さい噴孔から当該噴孔の中心軸に沿う方向に燃料が集中的に噴射されるため、噴射された燃料と空気との混合が十分に行われないおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、少量の燃料を安定して噴射しつつ燃料と空気とを十分に混合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、燃料噴射弁であって、ハウジング、アウタ筒部、アウタシール部、アウタ大径部、アウタ側当接部、インナ軸部、インナシール部、インナ大径部、インナ側当接部、連結部、駆動部、アウタ側付勢部材、及び、インナ側付勢部材を備える。
ハウジングは、燃料を噴射可能な第一噴孔、及び、第一噴孔の外側開口の周囲に形成される第一弁座を有し、筒状に形成されている。
アウタ筒部は、ハウジング内に往復移動可能に設けられ、第一噴孔に挿通されている一端が第一噴孔からハウジングの外側に突出可能である。
アウタシール部は、筒状に形成されアウタ筒部の一端にアウタ筒部と一体に往復移動可能に設けられている。アウタシール部は、アウタ筒部内に連通する第二噴孔及び第二噴孔の外側開口の周囲に形成される第二弁座を有し、外周壁面が第一弁座に当接可能である。
アウタ大径部は、アウタ筒部と一体に往復移動可能に設けられ、外径がアウタ筒部の外径に比べ大きい。
アウタ側当接部は、アウタ筒部と一体に往復移動可能に設けられる。
インナ軸部は、アウタ筒部内に往復動可能に設けられている。インナ軸部は、第二噴孔に挿通されている一端が第二噴孔からアウタシール部の外側に突出可能に形成され、他端がアウタ側当接部の第一噴孔とは反対側の端面またはアウタ筒部の第一噴孔とは反対側の端面から突出する。
インナシール部は、インナ軸部の一端にインナ軸部と一体に往復移動可能に設けられ、外周壁面が第二弁座に当接可能である。
インナ大径部は、インナ軸部の他端にインナ軸部と一体に往復移動可能に設けられ、外径がアウタ大径部の外径に比べ大きい。
インナ側当接部は、インナ軸部と一体に往復移動可能であってアウタ側当接部の第一噴孔とは反対側に設けられ、アウタ側当接部と当接可能である。
連結部は、インナ軸部と一体に往復移動可能に設けられる。
駆動部は、連結部に連結可能に設けられ、インナ軸部をアウタ筒部に対して駆動可能である。
アウタ側付勢部材は、アウタ大径部に一端が支持され、アウタシール部の外周壁面と第一弁座とが当接するようアウタ筒部を付勢する。
インナ側付勢部材は、インナ大径部に一端が支持され、インナシール部の外周壁面と第二弁座とが当接するようインナ軸部を付勢する。
本発明の燃料噴射弁では、アウタシール部の外周壁面と第一弁座とが当接しかつインナシール部の外周壁面と第二弁座とが当接しているとき、アウタ側当接部の第一噴孔とは反対側の端面とインナ側当接部の第二噴孔側の端面との間には隙間が形成されている。
【０００７】
本発明の燃料噴射弁は、同軸上にシール径が異なる二つの噴孔を有する燃料噴射弁であって、ハウジングとアウタシール部、及び、アウタシール部とインナシール部はいずれも外開式の燃料噴射弁として機能する。
本発明の燃料噴射弁では、閉弁時、アウタシール部の外周壁面と第一弁座、及び、インナシール部の外周壁面と第二弁座とはそれぞれ当接している。このとき、アウタ側当接部の第一噴孔とは反対側の端面とインナ側当接部の第二噴孔側の端面との間には隙間が形成されている。
駆動部によってインナ軸部の一端がアウタシール部の外側に突出するようインナ軸部が移動すると、インナシール部の外周壁面と第二弁座とが離間しアウタ筒部とインナ軸部との間の燃料が第二弁座に沿って噴射される。駆動部によってインナ軸部の一端がアウタシール部の外側にさらに突出するようインナ軸部が移動すると、インナ側当接部とアウタ側当接部とが当接する。インナ側当接部とアウタ側当接部とが当接したままインナ軸部の一端がさらにアウタシール部の外側に突出するようインナ軸部が移動すると、アウタ筒部の一端がハウジングの外側に突出する。これにより、インナシール部の外周壁面と第二弁座とが離間したままアウタシール部の外周壁面と第一弁座とが離間し、ハウジングとアウタ筒部との間の燃料が第一弁座に沿って噴射される。
【０００８】
このように、本発明の燃料噴射弁が有する二つの噴孔は、インナシール部を支持するインナ軸部及びアウタシール部を支持するアウタ筒部が外部に突出すると開く外開式であるため、燃料の流れを乱すおそれがあるサックを有する内開式の燃料噴射弁に比べ燃料噴射時の燃料の流れが乱れにくい。これにより、微少量の燃料噴射を安定して行うことができる。また、シール径が異なる二つの噴孔のうち比較的小さいシール径を有する第二噴孔が先に開くため、より微少量の燃料を噴射することができる。
また、アウタ筒部が挿通されている第一噴孔及びインナ軸部が挿通されている第二噴孔は、内径が内開式の燃料噴射弁が有する噴孔の内径に比べ比較的大きいため、第二弁座に沿って噴射された燃料、並びに、第一弁座及び第二弁座に沿って噴射された燃料は、空気中に拡散しやすい。これにより、燃料と空気とを十分に混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用を説明する断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用を説明する断面図であって、図２とは異なる作用を説明する断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用を説明する断面図であって、図２、３とは異なる作用を説明する断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による燃料噴射弁を図１〜４に基づいて説明する。図１には、第一実施形態による燃料噴射弁１の断面図を示す。なお、図１〜４には、アウタニードル２０が第一弁座１１３から離間する方向である開弁方向、及び、アウタニードル２０が第一弁座１１３に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【００１２】
燃料噴射弁１は、図示しない直噴式エンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンを直噴式エンジンのシリンダ内に噴射供給する。燃料噴射弁１は、「ハウジング」としてノズルボディ１０、アウタニードル２０、アウタ蓋部材２５、インナニードル３０、インナ鍔部材３５、駆動部４０、「アウタ側付勢部材」としてのアウタ側スプリング４４、「インナ側付勢部材」としてのインナ側スプリング４８などを備える。
【００１３】
ノズルボディ１０は、ノズル第一筒部１１、ノズル第二筒部１２などを有する。ノズル第一筒部１１及びノズル第二筒部１２は、いずれも断面が略円形状の部材であって同軸となるよう配置されている。
【００１４】
ノズル第一筒部１１は、燃料噴射弁１の一端に設けられる略筒状の部材である。ノズル第一筒部１１内は、燃料噴射弁１の第一噴孔１００となる。ノズル第一筒部１１の一方の端部１１２は、第一噴孔１００の外側開口１０１を形成する。一方の端部１１２の内周壁面のうち外側開口１０１の外側の周囲の第一弁座１１３は、燃料噴射弁１の中心軸ＣＡ１に対して傾斜している。具体的には、ノズル第一筒部１１の内部から外部に向かって内径が大きくなるよう形成されている。ノズル第一筒部１１の他方の端部１１４は、外径がノズル第一筒部１１の他の部位の外径に比べ小さくなるよう形成されている。
【００１５】
ノズル第二筒部１２は、筒状に形成され、ノズル第一筒部１１の他方の端部１１４に設けられている。ノズル第二筒部１２は、後述するインナケース支持部１５と一体に形成されている。ノズル第一筒部１１側の一方の端部１２１は、内径が他方の端部１１４の内径と同じ大きさとなるよう形成されている。これにより、一方の端部１２１と他方の端部１１４とを接合するとき、ノズル第一筒部１１とノズル第二筒部１２との中心軸合わせを容易に行うことが可能である。ノズル第二筒部１２の他方の端部１２２は、アウタケース１３内に収容されている。他方の端部１２２は、ノズル第二筒部１２の内部と外部とを連通する連通孔１２０を有する。連通孔１２０は、アウタケース１３内に連通している。
【００１６】
ノズルボディ１０の第一噴孔１００とは反対側には、「液密室形成部材」としてのアウタケース１３、インナケース１４、インナケース支持部１５、「第一ベローズ」としてのアウタ側ベローズ１６、「第二ベローズ」としてのインナ側ベローズ１７が設けられている。
【００１７】
アウタケース１３は、ノズル第二筒部１２の径外方向、及び、ノズル第二筒部１２のノズル第一筒部１１とは反対の方向に設けられている中空の部材である。アウタケース１３は、外壁に孔１３１を有する。孔１３１にはノズル第二筒部１２が挿通されている。アウタケース１３は、内部にインナケース１４などを収容している。アウタケース１３は、孔１３１が形成されている側とは反対側の壁体１３２にアウタケース１３の内部と外部とを連通する連通孔１３０を有する。
【００１８】
インナケース１４は、アウタケース１３の内部に設けられる有底筒状の部材である。インナケース１４は、内部の液密室１４５にアウタニードル２０の第一噴孔１００とは反対側の端部、アウタ蓋部材２５、インナニードル３０の第一噴孔１００とは反対側の端部、インナ鍔部材３５、駆動部４０などを収容している。インナケース１４の開口側の端部１４１には、インナケース支持部１５が設けられている。インナケース１４とアウタケース１３との間は、連通孔１３０を介してアウタケース１３の内部に流入する燃料の燃料通路１４０となる。すなわち、インナケース１４は、アウタケース１３内を燃料通路１４０と液密室１４５とに区画している。インナケース１４の端部１４１とインナケース支持部１５とは、燃料通路１４０を流れる燃料に対して液密を維持可能なよう接合されている。
【００１９】
インナケース支持部１５は、筒状の部位であって、ノズル第二筒部１２の他方の端部１２２に設けられている。インナケース支持部１５は、内径がノズル第二筒部１２の内径と同じ大きさである一方、外径がノズル第二筒部１２の外径に比べ大きい。インナケース支持部１５の外周壁面１５１には、インナケース１４の端部１４１が設けられる。外周壁面１５１と端部１４１とは燃料通路１４０を流れる燃料に対して液密を維持可能なよう接合されている。インナケース支持部１５のノズル第二筒部１２とは反対側には、アウタ側スプリング４４の伸縮を案内するガイド１５３が設けられている。また、インナケース支持部１５とノズル第二筒部１２との間に形成される段差面１５４にはフィルタ１５５が設けられている。フィルタ１５５は、燃料通路１４０を流れる燃料に含まれる異物を燃料から除去する。
【００２０】
アウタ側ベローズ１６は、インナケース支持部１５とインナケース支持部１５の径内方向に位置するアウタニードル２０との間に設けられている。アウタ側ベローズ１６は、ベローズ部１６１、支持部１６２などから形成されている。ベローズ部１６１及び支持部１６２は一体に形成されている。アウタ側ベローズ１６の第一噴孔１００とは反対側の空間は、液密室１４５に連通している。
【００２１】
ベローズ部１６１は、蛇腹状に形成されている部位であって、中心軸ＣＡ１に沿う方向の長さを変更可能となっている。ベローズ部１６１の一端とアウタニードル２０の外周壁面とはノズル第二筒部１２とアウタニードル２０との間の燃料に対して液密を維持可能なよう接合されている。ベローズ部１６１の他端には支持部１６２が設けられている。
【００２２】
支持部１６２は、略筒状に形成されている部位である。支持部１６２は、インナケース支持部１５の内周壁面１５２に設けられている。支持部１６２の外周壁面１６３と内周壁面１５２とはノズル第二筒部１２とアウタニードル２０との間の燃料に対して液密を維持可能なよう接合されている。
【００２３】
インナ側ベローズ１７は、筒状に形成されているアウタニードル２０とアウタニードル２０の径内方向に位置するインナニードル３０との間に設けられている。インナ側ベローズ１７は、ベローズ部１７１、支持部１７２などから形成されている。ベローズ部１７１及び支持部１７２は一体に形成されている。インナ側ベローズ１７の第一噴孔１００とは反対側の空間は、液密室１４５に連通している。
【００２４】
ベローズ部１７１は、蛇腹状に形成されている部位であって、中心軸ＣＡ１に沿う方向の長さを変更可能となっている。ベローズ部１７１の一端とインナニードル３０の外周壁面とはアウタニードル２０とインナニードル３０との間の燃料に対して液密を維持可能なよう接合されている。ベローズ部１７１の他端は、支持部１７２が設けられている。
【００２５】
支持部１７２は、略筒状に形成されている部位である。支持部１７２は、アウタニードル２０が有するアウタ第三筒部２４の内周壁面２４１に設けられている。支持部１７２の外周壁面１７３と内周壁面２４１とはアウタニードル２０とインナニードル３０との間の燃料に対して液密を維持可能なよう接合されている。
【００２６】
アウタニードル２０は、略筒状の部材であって、ノズル第一筒部１１、ノズル第二筒部１２及びインナケース支持部１５の径内方向に設けられている。アウタニードル２０は、ノズル第一筒部１１、ノズル第二筒部１２及びインナケース支持部１５に対して中心軸ＣＡ１に沿う方向に往復移動可能に設けられている。アウタニードル２０は、アウタシール部２１、「アウタ筒部の一端」としてのアウタ第一筒部２２、アウタ第二筒部２３、アウタ第三筒部２４などを有する。アウタシール部２１、アウタ第一筒部２２、アウタ第二筒部２３及びアウタ第三筒部２４は、一体に形成されている。アウタ第一筒部２２、アウタ第二筒部２３及びアウタ第三筒部２４は、特許請求の範囲に記載の「アウタ筒部」に相当する。
【００２７】
アウタシール部２１は、アウタニードル２０の開弁方向側の一端に設けられている。アウタシール部２１は、中心軸ＣＡ１に沿う方向において閉弁方向側から開弁方向側に向かうにつれて外径が大きくなる一つ目の中空円錐台と、当該一つ目の中空円錐台の底面側から開弁方向側に向かって外径が小さくなる二つ目の中空円錐台とから形成されている。当該一つ目の中空円錐台の円錐面である「アウタシール部の外周壁面」としての外周壁面２１１は、ノズル第一筒部１１の第一弁座１１３に当接可能に形成されている。アウタシール部２１の内周壁面のうち閉弁方向側の内周壁面２１２は、中心軸ＣＡ１に対して対抗するよう形成されている。内周壁面２１２は、燃料噴射弁１の第二噴孔２００及び第二噴孔２００の外側開口２０１を形成する。また、アウタシール部２１の内周壁面のうち開弁方向側の第二弁座２１３は、中心軸ＣＡ１に沿う方向において閉弁方向側から開弁方向側に向かうにつれて外径が大きくなるよう形成されている。図２に示すように、第二弁座２１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度αは、第一弁座１１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度βに比べ小さい。
【００２８】
アウタ第一筒部２２は、アウタシール部２１の閉弁方向側に設けられている略筒状の部位である。アウタ第一筒部２２の開弁方向側の一端は、第一噴孔１００からノズルボディ１０の外部に突出可能に形成されている。アウタ第一筒部２２のアウタシール部２１側の内周壁面２２１は、アウタシール部２１の内周壁面２１２とともに第二噴孔２００を形成する。アウタ第一筒部２２は、アウタニードル２０の内部と外部とを連通する連通孔２２２を有する。アウタ第一筒部２２の外周壁面２２３には、ノズル第一筒部１１の内周壁面１１５に摺動可能なガイド部２２４が設けられている。ガイド部２２４は、ノズル第一筒部１１に対するアウタニードル２０の往復移動を案内する。
【００２９】
アウタ第二筒部２３は、アウタ第一筒部２２の閉弁方向側に設けられている略筒状の部位である。アウタ第二筒部２３は、外径がアウタ第一筒部２２の外径に比べ大きい。
【００３０】
アウタ第三筒部２４は、アウタ第二筒部２３の閉弁方向側に設けられている略筒状の部位である。アウタ第三筒部２４は、外径がアウタ第一筒部２２に比べ小さい。これにより、アウタ第三筒部２４とアウタ第二筒部２３との間には段差面２０２が形成されている。段差面２０２は、アウタ側ベローズ１６のベローズ部１６１の一端と接合している。
【００３１】
アウタ蓋部材２５は、アウタニードル２０の閉弁方向側にアウタ第三筒部２４の開口を塞ぐよう設けられている。アウタ蓋部材２５は、アウタ大径部２６、アウタ側当接部２７などを有する。アウタ蓋部材２５は、略中央に貫通孔２５１を有する。貫通孔２５１には、インナニードル３０がアウタ蓋部材２５に対して往復移動可能なよう挿通されている。
【００３２】
アウタ大径部２６は、アウタ第三筒部２４の閉弁方向側に設けられている略円板状の部位である。アウタ大径部２６の外径は、アウタニードル２０の外径に比べ大きい。アウタ大径部２６の開弁方向側の端面２６１にはアウタ側スプリング４４の一端が当接している。
【００３３】
アウタ側当接部２７は、アウタ大径部２６の閉弁方向側に設けられる略円板状の部位である。第一実施形態では、アウタ側当接部２７は、外径がアウタ大径部２６の外径に比べ小さい。アウタ側当接部２７の第一噴孔１００と反対側の端面である「アウタ側当接部の第一噴孔とは反対側の端面」としてのアウタ側当接面２７１は、後述するインナ側当接部３７に当接可能に形成されている。
【００３４】
インナニードル３０は、略棒状の部材であって、アウタニードル２０の径内方向にアウタニードル２０に対して往復移動可能に設けられている。インナニードル３０は、インナシール部３１、「インナ軸部の一端」としてのインナ第一軸部３２、インナ第二軸部３３、「インナ軸部の他端」としてのインナ第三軸部３４、連結部３４１などを有する。インナシール部３１、インナ第一軸部３２、インナ第二軸部３３、インナ第三軸部３４及び連結部３４１は、一体に形成されている。インナ第一軸部３２、インナ第二軸部３３及びインナ第三軸部３４は、特許請求の範囲に記載の「インナ軸部」に相当する。
【００３５】
インナシール部３１は、インナニードル３０の開弁方向側の一端に設けられている。インナシール部３１は、中心軸ＣＡ１に沿う方向において閉弁方向側から開弁方向側に向かうにつれて外径が大きくなる一つ目の中実円錐台と、当該一つ目の中実円錐台の底面から開弁方向側に向かって外径が小さくなる二つ目の中実円錐とから形成されている。当該一つ目の中実円錐台の円錐面である「インナシール部の外周壁面」としての外周壁面３１１は、アウタシール部２１の第二弁座２１３に当接可能に形成されている。
【００３６】
インナ第一軸部３２は、インナシール部３１の閉弁方向側に設けられている略棒状の部位である。インナ第一軸部３２の開弁方向側の一端は、第二噴孔２００からアウタシール部２１の外部に突出可能に形成されている。インナ第一軸部３２の外周壁面３２１には、アウタ第一筒部２２の内周壁面２２１に摺動可能なガイド部３２４が設けられている。ガイド部３２４は、アウタ第一筒部２２に対するインナニードル３０の往復移動を案内する。
【００３７】
インナ第二軸部３３は、インナ第一軸部３２の閉弁方向側に設けられている略棒状の部位である。インナ第二軸部３３は、外径がインナ第一軸部３２の外径に比べ大きくなるよう形成されている。
【００３８】
インナ第三軸部３４は、インナ第二軸部３３の閉弁方向側に設けられている略棒状の部位である。インナ第三軸部３４は、外径がインナ第二軸部３３の外径に比べ小さくなるよう形成されている。これにより、インナ第二軸部３３とインナ第三軸部３４との間には段差面３０２が形成されている。段差面３０２は、インナ側ベローズ１７のベローズ部１７１の一端と接合している。インナ第三軸部３４のインナ第二軸部３３とは反対側の端部は、アウタ蓋部材２５の貫通孔２５１に挿通され、アウタ側当接部２７のアウタ側当接面２７１から第一噴孔１００とは反対の方向に突出している。
【００３９】
連結部３４１は、インナ第三軸部３４のインナ第二軸部３３とは反対側の端部に設けられている部位である。連結部３４１は、インナ鍔部材３５の第一噴孔１００とは反対の方向に突出し、駆動部４０と連結している。
【００４０】
インナ鍔部材３５は、インナ第三軸部３４の径外方向に設けられている。インナ鍔部材３５は、インナ大径部３６、インナ側当接部３７などから形成されている。インナ鍔部材３５は、略中央にインナニードル３０が挿通される貫通孔３５１を有する。インナ鍔部材３５は、インナニードル３０と一体に往復移動可能である。
【００４１】
インナ大径部３６は、外径がアウタ大径部２６に比べ大きい略円板状の部位である。インナ大径部３６の開弁方向側の端面３６１にはインナ側スプリング４８の一端が当接している。
【００４２】
インナ側当接部３７は、インナ大径部３６の開弁方向側に設けられる略円板状の部位である。インナ側当接部３７は、外径がインナ大径部３６の外径に比べ小さい。インナ側当接部３７の第二噴孔２００と反対側の端面である「インナ側当接部の第二噴孔側の端面」としてのインナ側当接面３７１は、アウタ側当接面２７１に当接可能に形成されている。アウタシール部２１の外周壁面２１１とノズル第一筒部１１の第一弁座１１３とが当接し、かつ、インナシール部３１の外周壁面３１１とアウタシール部２１の第二弁座２１３とが当接しているとき、アウタ側当接面２７１とインナ側当接面３７１との間には隙間Ｓｐ１が形成されている。
【００４３】
駆動部４０は、連結部３４１の第一噴孔１００とは反対の方向に設けられている。駆動部４０は、例えば、ピエゾアクチュエータであって、図示しない外部の電源と電気的に接続されている。駆動部４０の第一噴孔１００と反対側の端部は、インナケース１４の底壁１４２に固定されている。駆動部４０は、供給される電力に応じて中心軸ＣＡ１に沿った方向の伸縮が可能である。これにより、駆動部４０は、インナニードル３０を中心軸ＣＡ１に沿う方向に往復移動可能である。
【００４４】
アウタ側スプリング４４は、他端がインナケース支持部１５の第一噴孔１００とは反対側の端面に当接している。アウタ側スプリング４４は、アウタ蓋部材２５を介してアウタニードル２０を閉弁方向に付勢する。
【００４５】
インナ側スプリング４８は、他端がインナケース支持部１５の第一噴孔１００とは反対側の端面に当接している。インナ側スプリング４８は、インナ鍔部材３５を介してインナニードル３０を閉弁方向に付勢する。
【００４６】
燃料噴射弁１では、連通孔１３０から燃料噴射弁１の内部に流入する燃料は、燃料通路１４０、フィルタ１５５、及び、連通孔１２０を通ってノズル第一筒部１１及びノズル第二筒部１２とアウタニードル２０との間の空間に流入する。ノズル第一筒部１１及びノズル第二筒部１２とアウタニードル２０との間の燃料は、第一噴孔１００から噴射可能な燃料である。また、ノズル第一筒部１１及びノズル第二筒部１２とアウタニードル２０との間の燃料の一部は、連通孔２２２を通ってアウタニードル２０とインナニードル３０との間の空間に流入する。アウタニードル２０とインナニードル３０との間の燃料は、第二噴孔２００から噴射可能な燃料である。
【００４７】
次に、燃料噴射弁１の作用について図１、３、４を参照して説明する。
駆動部４０に電力が供給されていないとき、インナニードル３０はインナ側スプリング４８の付勢力によって閉弁方向に付勢されており、図１に示すように、アウタシール部２１の第二弁座２１３とインナシール部３１の外周壁面３１１とは当接している。このとき、アウタニードル２０は、アウタ側スプリング４４の付勢力によって閉弁方向に付勢されており、かつ、アウタ側当接面２７１とインナ側当接面３７１との間には隙間Ｓｐ１が形成されている。これにより、図１に示すように、ノズル第一筒部１１の第一弁座１１３とアウタシール部２１の外周壁面２１１とは当接している。すなわち、駆動部４０に電力が供給されていないとき、第一噴孔１００及び第二噴孔２００を介した燃料の噴射が規制されている。
【００４８】
駆動部４０の電力が供給されると、駆動部４０は、連結部３４１を介してインナニードル３０を開弁方向に付勢する。駆動部４０がインナニードル３０に作用する作用力がインナ側スプリング４８の付勢力、及び、アウタニードル２０とインナニードル３０との間の燃料の圧力に起因する作用力との合計に比べ大きいと、インナニードル３０は、開弁方向に移動する。これにより、図３に示すように、第二弁座２１３と外周壁面３１１とが離間する。第二弁座２１３と外周壁面３１１とが離間すると、第二噴孔２００を介した燃料の噴射が許容される。また、駆動部４０の作用力によってインナニードル３０がさらに開弁方向に移動すると、インナ鍔部材３５のインナ側当接面３７１とアウタ蓋部材２５のアウタ側当接面２７１とが当接する（図３参照）。
【００４９】
駆動部４０がインナニードル３０に作用する作用力がインナ側スプリング４８の付勢力、アウタ側スプリング４４の付勢力、アウタニードル２０とインナニードル３０との間の燃料の圧力に起因する作用力、及び、ノズル第一筒部１１及びノズル第二筒部１２とアウタニードル２０との間の燃料の圧力に起因する作用力の合計に比べ大きいと、インナニードル３０は、インナ側当接面３７１とアウタ側当接面２７１とが当接したままさらに開弁方向に移動する。インナ側当接面３７１とアウタ側当接面２７１とが当接したままインナニードル３０がさらに開弁方向に移動すると、アウタニードル２０が開弁方向に移動する。これにより、図４に示すように、第二弁座２１３と外周壁面３１１とが離間したまま第一弁座１１３と外周壁面２１１とが離間する。これにより、第一噴孔１００及び第二噴孔２００を介した燃料の噴射が許容される。
【００５０】
第二弁座２１３と外周壁面３１１とが離間したまま第一弁座１１３と外周壁面２１１とが離間した後に駆動部４０への電力の供給が停止されると、アウタニードル２０はアウタ側スプリング４４の付勢力によって閉弁方向に移動する。これにより、第二弁座２１３と外周壁面３１１とが当接する前に第一弁座１１３と外周壁面２１１とが当接し、先に第一噴孔１００が閉じられる。第一弁座１１３と外周壁面２１１とが当接した後、インナ側スプリング４８の付勢力によってインナニードル３０が閉弁方向に移動すると、インナ側当接面３７１とアウタ側当接面２７１とが離間する。インナ側当接面３７１とアウタ側当接面２７１とが離間した後、インナ側当接面３７１とアウタ側当接面２７１との間の隙間Ｓｐ１の大きさが所定の値になると第二弁座２１３と外周壁面３１１とが当接する。これにより、第二噴孔２００が閉じられる。
【００５１】
また、インナ側当接面３７１とアウタ側当接面２７１とが当接する前に駆動部４０への電力の供給が停止されると、インナニードル３０は、インナ側スプリング４８の付勢力によって閉弁方向に移動する。これにより、駆動部４０の作用力はアウタニードル２０に伝わらないため、アウタニードル２０は開弁方向に移動することはない。したがって、第一噴孔１００は開かれることなく、燃料噴射弁１の燃料噴射は終了する。
【００５２】
燃料噴射弁１は、同軸上にシール径が異なる二つの噴孔を有する外開式の燃料噴射弁である。二つの噴孔のうち第一噴孔１００は、アウタシール部２１の外周壁面２１１とノズルボディ１０の第一弁座１１３との当接または離間によって開閉される。また、第二噴孔２００は、インナシール部３１の外周壁面３１１とアウタシール部２１の第二弁座２１３との当接または離間によって開閉される。
【００５３】
燃料噴射弁１では、閉弁時、外周壁面２１１と第一弁座１１３、及び、外周壁面３１１と第二弁座２１３とはそれぞれ当接している。このとき、インナ側当接部３７とアウタ側当接部２７との間には隙間Ｓｐ１が形成されている。
駆動部４０によってインナニードル３０が開弁方向に移動すると、外周壁面３１１と第二弁座２１３とが離間しアウタニードル２０とインナニードル３０との間の燃料が第二弁座２１３に沿って噴射される。さらに、駆動部４０によってインナニードル３０が開弁方向に移動すると、インナ側当接部３７とアウタ側当接部２７とが当接する。インナ側当接部３７とアウタ側当接部２７とが当接したままインナニードル３０がさらに開弁方向に移動すると、外周壁面３１１と第二弁座２１３とが離間したまま外周壁面２１１と第一弁座１１３とが離間し、ノズルボディ１０とアウタニードル２０との間の燃料が第一弁座１１３に沿って噴射される。
【００５４】
このように、燃料噴射弁１が有する第一噴孔１００及び第二噴孔２００は、アウタニードル２０及びインナニードル３０が外部に突出すると開く外開式であるため、燃料の流れを乱すおそれがあるサックを有する内開式の燃料噴射弁に比べ、燃料噴射時の燃料の流れが乱れにくい。これにより、微少量の燃料噴射を安定して行うことができる。また、シール径が異なる二つの噴孔のうち比較的小さいシール径を有する第二噴孔２００が比較的大きいシール径を有する第一噴孔１００より先に開くため、微少量の燃料を噴射することができる。
【００５５】
また、アウタニードル２０が挿通されている第一噴孔１００及びインナニードル３０が挿通されている第二噴孔２００は、内径が内開式の燃料噴射弁が有する噴孔の内径に比べ大きくなるよう形成されている。これにより、第一噴孔１００及び第二噴孔２００から噴射された燃料は、噴射直後に広がり空気中に拡散しやすい。したがって、燃料と空気とを十分に混合することができる。
【００５６】
また、図２に示すように、第二弁座２１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度αは、第一弁座１１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度βに比べ小さい。これにより、比較的狭い範囲に燃料を噴射するときは第二弁座２１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度αが小さい第二噴孔２００を介して燃料を噴射し、比較的広い範囲に燃料を噴射するときは第一弁座１１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度が大きい第一噴孔１００を介して燃料を噴射することができる。したがって、燃料噴射弁１は、空気中での燃料の拡散の度合いを制御することができる
【００５７】
また、燃料噴射弁１では、アウタニードル２０の第一噴孔１００とは反対側の端部、インナニードル３０の第二噴孔２００とは反対側の端部などを収容している液密室１４５を有する。液密室１４５は、燃料通路１４０から第一噴孔１００及び第二噴孔２００に流れる燃料に対して液密を維持している。これにより、アウタニードル２０の第一噴孔１００とは反対側の端部及びインナニードル３０の第二噴孔２００とは反対側の端部に燃料通路１４０を流れる比較的高圧の燃料の圧力が作用することを防止できる。したがって、燃料噴射弁１は、連通孔１３０から供給される燃料の圧力に大きく影響されることなく比較的小さい作用力で開弁することができる。
【００５８】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による燃料噴射弁を図５に基づいて説明する。第二実施形態は、アウタニードルが有するガイド部の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５９】
第二実施形態による燃料噴射弁２は、ノズルボディ１０、アウタニードル２０、アウタ蓋部材２５、インナニードル６０、インナ鍔部材３５、駆動部４０、「アウタ側付勢部材」としてのアウタ側スプリング４４、「インナ側付勢部材」としてのインナ側スプリング４８などを備える。
【００６０】
インナニードル６０は、略棒状の部材であって、アウタニードル２０の径内方向にアウタニードル２０に対して往復移動可能に設けられている。インナニードル６０は、インナシール部３１、インナ第一軸部３２、インナ第二軸部６３、インナ第三軸部３４、連結部３４１などを有する。インナシール部３１、インナ第一軸部３２、インナ第二軸部６３、インナ第三軸部３４及び連結部３４１は、一体に形成されている。インナ第二軸部６３は、特許請求の範囲に記載の「インナ軸部」に相当する。
【００６１】
インナ第二軸部６３は、インナ第一軸部３２の閉弁方向側に設けられている略棒状の部位である。インナ第二軸部６３は、外径がインナ第一軸部３２の外径に比べ大きくなるよう形成されている。インナ第二軸部６３の外周壁面６３１には、「インナガイド部」としてのガイド部６３４を有する。ガイド部６３４は、アウタ第一筒部２２が有する連通孔２２２に挿通され、第一噴孔１００の内周壁面１１５に摺動可能に形成されている。ガイド部６３４は、ノズル第一筒部１１に対するインナニードル６０の往復移動を案内する。なお、燃料噴射弁２では、燃料噴射弁１が有するガイド部３２４は設けられていない。
【００６２】
燃料噴射弁２では、インナニードル６０は、ノズルボディ１０の内周壁面１１５に摺動可能に形成されているガイド部６３４によって往復移動を案内されている。これにより、アウタニードル２０を介してインナニードル３０の往復移動を案内する燃料噴射弁１に比べ、燃料噴射弁２の中心軸ＣＡ２に対するインナニードル６０の移動方向のずれを小さくすることができる。したがって、燃料噴射弁２は、第一実施形態の効果を奏するとともに、閉弁時、インナシール部３１の外周壁面３１１とアウタシール部２１の第二弁座２１３とを確実に当接し、軸ずれによる第二噴孔２００からの燃料の漏れを防止することができる。
【００６３】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、アウタニードル２０の第二弁座２１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度αは、ノズルボディ１０の第一弁座１１３と中心軸ＣＡ１とがなす角度βに比べ小さくなるとした。しかしながら、角度αと角度βとの関係はこれに限定されない。
【００６４】
上述の実施形態では、燃料噴射弁は、燃料通路を流れる燃料との液密が維持される液密室を有するとした。また、当該液密室にアウタニードル２０の第一噴孔１００とは反対側の端部、アウタ蓋部材２５、インナニードル３０の第二噴孔２００とは反対側の端部、インナ鍔部材３５、駆動部４０などを収容するとした。しかしながら、液密室はなくてもよい。また、液密室がある場合、アウタニードルの第一噴孔とは反対側の端部及びインナニードルの第二噴孔とは反対側の端部が収容されていればよい。
【００６５】
上述の実施形態では、「液密室形成部材」は、アウタケース１３、インナケース１４、インナケース支持部１５、アウタ側ベローズ１６、インナ側ベローズ１７などから構成されるとした。しかしながら、液密室形成部材を構成する部材はこれに限定されない。
【００６６】
上述の実施形態では、「アウタ筒部」と「アウタシール部」とは一体に形成されるとした。また、「アウタ大径部」と「アウタ側当接部」とは一体に形成されるとした。これらは別々に形成されてもよい。また、「アウタ大径部」と「アウタ側当接部」とは互いに離れた別の位置において「アウタ筒部」と一体に往復移動可能に設けられてもよい。また、上述の実施形態では、「アウタ側当接部」は、「アウタ側大径部」の閉弁方向側に設けられるとした。しかしながら、「アウタ側当接部」と「アウタ側大径部」との位置関係はこれに限定されない。
【００６７】
上述の実施形態では、「インナ軸部」、「インナシール部」及び「連結部」は一体に形成されるとした。また、「インナ大径部」と「インナ当接部」とは一体に形成されるとした。これらは別々に形成されてもよい。また、「インナ大径部」と「インナ当接部」とは互いに離れた別の位置においてアウタ筒部と一体に往復移動可能に設けられてもよい。
【００６８】
上述の実施形態では、「インナ軸部の他端」としてのインナ第三軸部は、アウタ側当接部が有するアウタ側当接面から第一噴孔とは反対の方向に突出しているとした。しかしながら、「インナ軸部の他端」が突出する部位はこれに限定されない。アウタ側当接部がアウタ筒部の第一噴孔側に設けられるとき、「インナ軸部の他端」は、「アウタ筒部の第一噴孔とは反対側の端面から突出」してもよい。
【００６９】
上述の実施形態では、駆動部は、ピエゾアクチュエータであるとした。しかしながら、駆動部の構成はこれに限定されない。インナ側スプリング及びアウタ側スプリングの付勢力などに抗してインナニードル及びアウタニードルを開弁方向に付勢可能な作用力を発生できればよい。このとき、当該作用力を調整可能な構成であればなおよい。
【００７０】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１、２・・・燃料噴射弁
１０・・・ハウジング
２０・・・アウタニードル（アウタ筒部、アウタシール部）
２５・・・アウタ蓋部材（アウタ大径部、アウタ側当接部）
３０・・・インナニードル（インナ軸部、インナシール部、連結部）
３５・・・インナ鍔部材（インナ大径部、インナ側当接部材）
４０・・・駆動部
４４・・・アウタ側スプリング（アウタ側付勢部材）
４８・・・インナ側スプリング（インナ側付勢部材）
２７１・・・アウタ側当接面（アウタ側当接部の第一噴孔とは反対側の端面）
３７１・・・インナ側当接面（インナ側当接部の第二噴孔側の端面）
Ｓｐ・・・隙間
【図１】
2017125433.tif 000003
【図２】
2017125433.tif 000004
【図３】
2017125433.tif 000005
【図４】
2017125433.tif 000006
【図５】
2017125433.tif 000007