(57)【要約】【課題】複数のニードルを備える燃料噴射弁におけるニードルの偏芯の助長を抑制することを課題とする。【解決手段】燃料噴射弁（１）は、第１噴孔（２）と第２噴孔（３）とが穿設されたノズルボディ（４）と、このノズルボディ（４）の内部で上下動可能に収容され、第１噴孔（２）を開閉する第１ニードル（５）と、第１ニードル（５）の内側で上下動可能に収容され、第２噴孔（３）を開閉する第２ニードル（７）と、を備え、第２ニードル（７）の全周に亘って溝（１０）が２条形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１噴孔と第２噴孔とが穿設されたノズルボディと、
当該ノズルボディの内側で上下動可能に配置され、前記第１噴孔を開閉する第１ニードルと、
当該第１ニードルの内側で上下動可能に配置され、前記第２噴孔を開閉する第２ニードルと、を備え、
前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との少なくとも一方に周方向に延びる溝が形成されたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記溝は、全周溝であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記溝は、前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との間に形成されたクリアランスに開口して形成されたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との間に、前記第１ニードル内周壁と前記第２ニードル外周壁との距離が長い長距離部と、前記第１ニードル内周壁と前記第２ニードル外周壁との距離が短い短距離部とを有するクリアランスが形成され、
前記溝は、当該クリアランスの短距離部に開口して形成されたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記溝は、前記第１ニードル及び／又は前記第２ニードルの稼働時に、前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との間に形成されたクリアランスに開口した状態が維持されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記溝が複数形成されたことを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンへの燃料の供給に燃料噴射装置が用いられている。このような燃料噴射装置に要求される燃料の噴射特性は、エンジンの回転域に応じて異なっている。すなわち、エンジンの低回転域では、噴霧の微粒化が要求され、高回転域では、高噴射率化が要求されている。このような要求に応じて、噴射時に開放する噴孔数を変更することのできる燃料噴射弁が知られている。
【０００３】
このような燃料噴射弁を改良したものが特許文献１に開示されている。特許文献１の燃料噴射弁は、前後２段階に分けて開放される複数の噴孔を先端に有するボディと、ボディの内部に収容され、先に開放される第１噴孔を開閉する筒状の第１ニードルと、この第１ニードルの内周側に収容され、後に開放される第２噴孔を開閉する第２ニードルとを備えている。さらに、第１ニードルには第１ニードルの外周側と内周側とを貫通する連通路が設けられており、第１ニードルの内周面と第２ニードルの外周面との間に形成される空間と第１ニードルの外周側とを連通している。これにより、第１噴孔又は第２噴孔の開放に伴い、空間を占める燃料が減少しても、直ちに第１ニードルの外周側から燃料が補填される。この結果、空間の圧力変動が抑制され、第１ニードル及び第２ニードルの作動状態の変動が防止される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７１０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような複数のニードルを同軸上に形成した燃料噴射弁では、加工のばらつきや燃料の流入ばらつきによって、各ニードルは偏芯することがある。このようにニードルが偏芯すると、ニードルとノズルボディとの位置関係が変わってしまう。ニードルとノズルボディとの位置関係が変わり、ニードルがノズルボディに接近する側では、燃料の流通する燃料通路が狭くなる。これにより、ニードルがノズルボディに接近する側の噴孔における燃料噴射が、ホローコーンを形成することがある。また、ニードルがノズルボディに接近する側では、場合によって、噴孔が閉塞され、燃料が噴射できなくなることも想定される。この結果、筒内で均一な噴霧が得られず、スモーク悪化が引き起こされることが考えられる。また、このようなニードルの偏芯が僅かであっても、ニードル同士、またはニードルとノズルボディが接近する領域の圧力が低下するため、ニードルの偏芯が助長される。
【０００６】
そこで、本発明は、複数のニードルを備える燃料噴射弁におけるニードルの偏芯を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔と第２噴孔とが穿設されたノズルボディと、当該ノズルボディの内側で上下動可能に配置され、前記第１噴孔を開閉する第１ニードルと、当該第１ニードルの内側で上下動可能に配置され、前記第２噴孔を開閉する第２ニードルと、を備え、前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との少なくとも一方に周方向に延びる溝が形成されたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、ニードルが偏芯した場合でも、偏芯を抑制することができる。従来の燃料噴射弁では、ニードルが偏芯すると燃料の流路が狭くなる領域において圧力が低下し、ニードルの偏芯がさらに助長されてしまっていた。本発明の燃料噴射弁では、このような偏芯が生じた場合でも、ニードルに設けられた溝を通り、流路の広がった領域側から流路の狭くなった領域側へ燃料が移動することができる。このため、周方向の圧力が均一になり、圧力の低下が抑制されるので、ニードルの偏芯を抑制することができる。特に、このような燃料噴射弁に形成された溝は、周方向における圧力差を解消することを目的とするため、円周方向成分を有していればよい。さらに、このような溝は、全周溝とすることができる（請求項２）。
【０００８】
このような燃料噴射弁において、前記溝は、前記第１ニードル内周壁と前記第２ニードル外周壁との間に形成されたクリアランスに開口して形成することができる（請求項３）。このような構成とすることにより、ニードルの偏芯を抑制することができる。ニードルが偏芯することにより、ニードル間に形成されたクリアランスを流れる燃料の圧力は、周方向に不均一になろうとする。ところが、このような燃料噴射弁では、溝を通じてクリアランス内の燃料がニードルの軸周りに均等に供給される。このため、ニードル間の圧力差の発生が抑制され、ニードルの偏芯を抑制することができる。
【０００９】
また、このような燃料噴射弁において、前記第１ニードル内周壁と前記第２ニードル外周壁との間に、前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との距離が長い長距離部と、前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との距離が短い短距離部とを有するクリアランスが形成され、前記溝は、当該クリアランスの短距離部に開口して形成された構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、ニードルの偏芯を抑制することができる。このような短距離部では、ニードルが偏芯することによる圧力の変化が、長距離部と比較して大きい。このため、このような短距離部における圧力の変化がニードルの偏芯を助長する。そこで、このような短距離部に溝を開口することにより、圧力の変化を抑制することができる。これにより、ニードルの偏芯を抑制することができる。
【００１０】
このような燃料噴射弁において、前記溝は、前記第１ニードル及び／又は前記第２ニードルの稼働時に、前記第１ニードルの内周壁と前記第２ニードルの外周壁との間に形成されたクリアランスに開口した状態が維持される構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、ニードルが移動する期間においても、溝がクリアランスに開口しているため、ニードルの偏芯が抑制される。
【００１１】
このような燃料噴射弁において、前記溝を複数形成することができる（請求項６）。これにより、燃料の流通量が増加するため、ニードル回りの圧力の均一化を促進することができる。この結果、ニードルの偏芯を抑制することができる。また、このような溝の溝幅を大きくすることでも同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料噴射弁は、ニードル間の燃料の圧力を均一化することにより、偏芯を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の燃料噴射弁１の概略構成を示した説明図である。燃料噴射弁１は、先端に第１噴孔２、第２噴孔３が穿設されたノズルボディ４を備えている。第１噴孔２は、ノズルボディ４の軸を中心に放射状に穿設され、ノズルボディ４の内部と外部とを連通している。第２噴孔３は、第１噴孔２よりも先端側に穿設されており、ノズルボディ４の軸を中心に放射状に穿設されて、ノズルボディ４の内部と外部とを連通している。このノズルボディ４の内部には、筒状の第１ニードル５が摺動可能に配置されている。この第１ニードル５は第１スプリング６によって先端側に付勢されている。また、第１ニードル５の外周側はノズルボディ４の基端側から供給される燃料が流通している。さらに、第１ニードル５の内周側には、先端尖形の第２ニードル７が摺動可能に配置されている。第２ニードル７の基端側にはフランジ部７ａが形成されており、フランジ部７ａと第１ニードル５の基端面５ａが係合可能に配置されている。また、第２ニードル７は第２スプリング８によって先端側に付勢されている。
【００１５】
第２ニードル７は、大径部７ｂと小径部７ｃとを備えている。大径部７ｂは第２ニードル７の基端側に形成され、第１ニードル５の内周壁５ｂと摺動可能に配置されている。一方、小径部７ｃは大径部７ｂの先端側に形成されている。また、この小径部７ｃの外周壁と第１ニードル５の内周壁５ｂとの間には、燃料が流通するクリアランス９が形成されている。さらに、このクリアランス９に開口するように、第２ニードル７の小径部７ｃの全周に亘って、溝１０が２条形成されている。
【００１６】
また、第１ニードル５にはクリアランス９と第１ニードル５の外周側とを連通する通路５ｃが形成されている。この通路５ｃを通り、燃料が第１ニードル５の外周側からクリアランス９へ流入することができる。
【００１７】
図２はこのような燃料噴射弁１の先端部を拡大して示した説明図である。図２に示すように、第１ニードル５の先端側にはシール部５ｄ、シール部５ｅが形成されている。第１ニードル５が先端側に移動し、シール部５ｄとシール部５ｅとがノズルボディ４の内側のシート面４ａに当接すると、第１噴孔２が閉塞される。また、第２ニードル７の先端側にはシール部７ｄが形成されている。第２ニードル７が先端側に移動しシール部７ｄがノズルボディ４の内側のシート面４ａに当接すると、第２噴孔３が閉塞される。
【００１８】
次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。ノズルボディ４の基端側から、第１ニードル５の外周側へ燃料が供給されると、燃料の圧力によって第１ニードル５は基端側に移動する。このとき、第１ニードル５のシール部５ｄ、シール部５ｅがノズルボディ４のシート面４ａから離れ、第１噴孔２が開通する。これにより、第１噴孔２から燃料が噴射される。この第１ニードル５は基端側で第２ニードル７のフランジ部７ａに当接して停止する。このような状態から、さらに、第１ニードル５の外周側における燃料の圧力が上昇すると、第１ニードル５と第２ニードル７とが当接した状態で基端側に移動する。これにより、第２ニードル７のシール部７ｄがノズルボディ４のシート面４ａから離れ、第２噴孔３が開通する。この結果、第２噴孔３から燃料が噴射される。
【００１９】
第１ニードル５及び第２ニードル７が移動すると、クリアランス９内へ燃料が流入する。また、第１噴孔２又は第２噴孔３において燃料が噴射されていれば、クリアランス９におけるノズルボディ４の先端側から燃料が流れ出る。また、燃料は、通路５ｃを通り、第１ニードル５の外周側からクリアランス９へ流入する。このように、燃料がクリアランス９内を流通する。そして、第１ニードル５及び第２ニードル７が移動する場合であっても、溝１０は、クリアランス９に開口した状態が維持されるような位置に形成されている。すなわち、第２ニードル７が閉弁状態であって、第１ニードル５の基端面５ａが第２ニードル７のフランジ部７ａに当接する場合であっても、溝１０が第１ニードル５の内周壁５ｂに向けて開口している。
【００２０】
次に、このような本発明の燃料噴射弁１の効果について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、溝１０の周辺を拡大した説明図であって、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａを通る平面の断面図である。すなわち、図３（ｂ）は、溝１０を通る平面の断面図である。燃料噴射弁１の加工による誤差や燃料の流入のばらつきにより、第１ニードル５又は第２ニードル７が偏芯することがある。これらのニードルが偏芯すると、図３（ｂ）に示すように、ニードルの半径方向において、クリアランス９が広い領域と狭い領域が形成される。従来の燃料噴射弁では、このようにクリアランス９が不均一となると、クリアランス９の狭い領域において圧力が低下し、ニードルを引き寄せるため、さらにニードルの偏芯が助長されることとなる。これに対して、本発明の燃料噴射弁１は、図３（ｂ）に示すように、溝１０を通じて燃料が移動し、偏芯によって生じた圧力差が解消される。これにより、ニードルの偏芯が抑制される。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の実施例２について説明する。図４は本発明の燃料噴射弁２１の先端部を拡大して示した説明図である。本実施例の燃料噴射弁２１は、実施例１の燃料噴射弁１とほぼ同様の構成をしている。但し、本実施例の燃料噴射弁２１は、実施例１の第２ニードル７に代えて、第２ニードル２７が備えられている点で、実施例１の燃料噴射弁と相違している。この第２ニードル２７は、実施例１の第２ニードル７の小径部７ｃに相当する小径部２７ｃに、第１小径部２７ｃ１と第２小径部２７ｃ２とが形成されている点で第２ニードル７と相違している。第１小径部２７ｃ１は、第２ニードル７の小径部７ｃと等しい径であり、全周に亘って、溝３０が２条形成されている。第２小径部２７ｃ２は、第１小径部２７ｃ１よりも基端側に形成されている。この第２小径部２７ｃ２は、第１小径部２７ｃ１よりも小径である。また、第２ニードル２７の先端側にはシール部２７ｄが形成されている。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
このような燃料噴射弁２１において、第１ニードル５の内周壁５ｂと第２ニードル２７の小径部２７ｃとの間に、燃料が流通するクリアランス２９が形成されている。このクリアランス２９は、第１ニードル５の内周壁５ｂと第２ニードル２７の第１小径部２７ｃ１との間に形成されている短距離部２９ａと、第１ニードル５の内周壁５ｂと第２ニードル２７の第２小径部２７ｃ２との間に形成されている長距離部２９ｂとからなっている。また、溝３０は、このようなクリアランス２９の短距離部２９ａに開口している。
【００２３】
このような構成により、燃料噴射弁２１は、クリアランス２９に開口して設けられた溝３０を通じて燃料が移動し、偏芯によって生じた圧力差が解消される。これにより、ニードルの偏芯が抑制される。
【実施例３】
【００２４】
次に、本発明の実施例３について説明する。図５は本発明の燃料噴射弁４１の先端部を拡大して示した説明図である。本実施例の燃料噴射弁４１は、実施例１の燃料噴射弁１とほぼ同様の構成をしている。但し、本実施例の燃料噴射弁４１は、実施例１の第１ニードル５に代えて第１ニードル４５を備えている点、及び、実施例１の第２ニードル７に代えて第２ニードル４７を備えている点で、実施例１の燃料噴射弁と相違している。
【００２５】
第２ニードル４７は大径部４７ｂと小径部４７ｃを備えている。大径部４７ｂは第２ニードル４７の基端側に配置され、第１ニードル４５の内周壁４５ｂと摺動可能に配置されている。小径部４７ｃは大径部４７ｂよりも先端側に形成されている。この小径部４７ｃと第１ニードル４５の内周壁４５ｂとの間にはクリアランス４９が形成されている。第１ニードル４５の内周面４５ｂには、このクリアランス４９に開口するように、内周壁４５ｂの全周に亘って、溝５０が２条形成されている。また、第１ニードル４５にはクリアランス４９と第１ニードル４５の外周側とを連通する通路４５ｃが形成されている。第１ニードル４５の先端側にはシール部４５ｄ、シール部４５ｅが形成されている。また、第２ニードル４７の先端側にはシール部４７ｄが形成されている。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
このような構成により、燃料噴射弁４１は、クリアランス４９に開口して設けられた溝５０を通じて燃料が移動し、ニードルの偏芯によって生じた圧力差が解消される。これにより、ニードルの偏芯が抑制される。
【００２７】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、ニードルに形成された溝は、１条のみとすることができる。また、これらの溝は、それぞれ３条以上形成することもできる。さらに、第１ニードル、第２ニードルの双方に溝を設けることもできる。
【００２８】
また、その他の構成として、ニードルに形成された溝はＣ字状の溝とすることができる。図６はこのようなＣ字状の溝６０を備えた第１ニードル５７の一部を示した説明図であって、図６（ａ）は、正面図をであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂを通る平面における断面図である。本発明の燃料噴射弁は、このようなＣ字状の溝６０を複数備えた構成とすることができる。このような溝６０は、切削されていない部位６１が同一の半径方向に重ならないように形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の燃料噴射弁の概略構成を示した説明図である。
【図２】燃料噴射弁の先端部を拡大して示した説明図である。
【図３】第２ニードルに形成された溝を示した説明図であって、（ａ）は、溝の周辺を拡大した説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａを通る平面の断面図である。
【図４】実施例２の燃料噴射弁の先端部を拡大して示した説明図である。
【図５】実施例３の燃料噴射弁の先端部を拡大して示した説明図である。
【図６】その他の燃料噴射弁の溝を示した説明図であって、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂを通る平面の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  燃料噴射弁
２  第１噴孔
３  第２噴孔
４  ノズルボディ
５、４５  第１ニードル
７、２７、４７、５７  第２ニードル
９、２９、４９  クリアランス
１０、３０、５０、６０  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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