(57)【要約】【課題】ポスト噴射燃料を特定の噴孔に確実に導き、エンジンオイルを希釈させる無駄な噴射を抑えて、エンジンオイル劣化、エンジン性能低下および燃費悪化を防止し得るインジェクタを提供する。【解決手段】ニードル１５が、噴孔１１ａ、１１ｂに接近・離隔するよう駆動手段２０によって駆動されるニードル本体３１と、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂに接近するとき、この本体３１からの付勢力によって噴孔近傍で燃料通路１２を閉じるようノズルボディ１１に着座するとともに、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔するとき、ニードル本体３１に追従して着座状態から離脱するかニードル本体３１から離脱して着座状態を維持するかが切り替わるバルブピース３２とによって構成され、バルブピース３２が、ニードル本体３１から離脱して着座状態を維持するときに複数のうち特定の噴孔１１ａを燃料通路１２に連通させる連通孔３３を有している。【選択図】図１
2009150312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料を噴射する複数の噴孔および前記噴孔に燃料を供給する燃料通路を有するノズルボディと、前記噴孔の近傍で前記燃料通路を開閉するよう前記ノズルボディ内に収納されたニードルと、前記ニードルを駆動する駆動手段と、を備えたインジェクタにおいて、
前記ニードルが、前記噴孔に接近および離隔するよう前記駆動手段によって駆動されるニードル本体と、前記ニードル本体が前記噴孔に接近するとき、前記ニードル本体からの付勢力によって前記噴孔の近傍で前記燃料通路を閉じるよう前記ノズルボディに着座するとともに、前記ニードル本体が前記噴孔から離隔する方向に移動するとき、前記ニードル本体に追従して前記ノズルボディに着座した状態から離脱するか前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持するかが切り替わるバルブピースと、によって構成され、
前記バルブピースが、前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持するときに前記複数の噴孔のうち特定の噴孔を前記燃料通路に連通させる連通孔を有することを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
前記連通孔が、前記特定の噴孔に対向する下流端部と、前記ニードル本体の先端部が挿入される上流端部とを有し、
前記バルブピースが、前記連通孔の前記上流端部の周りで前記ニードル本体に対向する環状対向面部を有することを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。
【請求項３】
前記バルブピースが、前記ノズルボディ内で前記ニードル本体側と前記噴孔側とから受圧する圧力に応じて、前記ニードル本体が前記噴孔から離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうち少なくとも一方が一定範囲を超えるときには前記ニードル本体に追従して前記着座した状態から離脱し、前記ニードル本体が前記噴孔から離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうちいずれも前記一定範囲を超えないときには前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインジェクタ。
【請求項４】
前記バルブピースが、前記ノズルボディ内を前記ニードル本体側と前記噴孔側とに仕切るよう前記ノズルボディの内周面に摺動可能に係合するとともに前記燃料通路からの前記燃料の圧力によって前記複数の噴孔側に付勢される環状の摺動部と、前記ノズルボディの前記複数の噴孔に接近したとき該複数の噴孔の近傍に着座して前記摺動部との間に前記連通孔および前記複数の噴孔から遮断された操作液圧室を形成する着座部と、を有し、
前記ノズルボディが、前記操作液圧室に前記燃料を供給する操作圧燃料通路を有し、
前記操作圧燃料通路を通して前記操作液圧室に前記燃料が供給されるとき、前記バルブピースの前記着座部が前記ノズルボディの前記複数の噴孔の近傍から離脱するとともに、前記燃料通路および前記操作圧燃料通路が前記複数の噴孔に連通することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインジェクタ。
【請求項５】
前記バルブピースが、前記ニードル本体および前記ノズルボディのうちいずれか一方に対して回転を規制されるよう係合し、該係合によって、前記連通孔が前記特定の噴孔に対応する方向に向けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載のインジェクタ。
【請求項６】
前記内燃機関が車両用のディーゼル機関であり、
前記特定の噴孔が、前記内燃機関の排気弁側に前記燃料を噴射するよう方向付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載のインジェクタ。
【請求項７】
前記内燃機関への前記燃料のメイン噴射期間中には、前記バルブピースが前記ニードル本体に追従して前記着座した状態から離脱し、前記内燃機関へのポスト噴射期間中には、前記バルブピースが前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持することを特徴とする請求項６に記載のインジェクタ。
【請求項８】
前記内燃機関の気筒のシリンダヘッド側の中央部に前記複数の噴孔が配されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１の請求項に記載のインジェクタ。
【請求項９】
ディーゼル機関の燃料を噴射する複数の噴孔および前記噴孔に燃料を供給する燃料通路を有するノズルボディと、前記噴孔の近傍で前記燃料通路を開閉するよう前記ノズルボディ内に収納されたニードルと、前記ニードルを駆動する駆動手段と、を備え、前記ディーゼル機関への前記燃料のメイン噴射と前記内燃機関への前記燃料のポスト噴射とを実行するインジェクタにおいて、
前記ニードルが、前記噴孔に接近および離隔するよう前記駆動手段によって駆動されるニードル本体と、前記燃料のポスト噴射が実行される場合であって前記ニードル本体から離脱しているとき、前記複数の噴孔のうち前記ディーゼル機関の排気弁側に方向付けられている特定の噴孔を前記燃料通路に連通させるとともに、前記複数の噴孔のうち残りの噴孔をマスキングするバルブピースと、によって構成されていることを特徴とするインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、単にエンジンともいう）に燃料を噴射する燃料噴射弁としてのインジェクタ、特に複数の噴孔からの噴射条件を変化させることのできるインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置、特にディーゼルエンジンに装着される燃料噴射装置においては、出力性能の向上、燃費低減、排気性能の改善等のためにコモンレール方式の蓄圧手段が多用され、高圧燃料を複数の噴孔から運転状態と要求負荷に応じた噴射率で噴射する燃料噴射制御がなされており、高応答のインジェクタが使用されている。また、近時のディーゼルエンジンにおいては、排気ガス中に含まれる炭素粒子等からなるＰＭを低減させることへの高度な要求に応えるべく、ＰＭを捕集するディーゼル・パティキュレート・フィルタのようなフィルタ装置を装備したものが多用されている。このフィルタ装置においては、捕集されるＰＭが徐々にフィルタ上に堆積するため、そのＰＭ堆積量がある限度に達したら目詰まりを防止する必要からＰＭを除去する再生処理が行われるようになっており、例えば気筒内の燃焼でなくフィルタ上に堆積したＰＭの燃焼に寄与する燃料をポスト噴射して、排ガス温度を上昇させ、ＰＭを燃焼させるといった方法で再生処理が実行されるようになっている。
【０００３】
このようなフィルタ装置を装備した内燃機関において、燃料を噴射するインジェクタには、主たる燃焼に寄与する燃料を噴射するメイン噴射と、ポスト噴射とでは、噴射率が大きく異なるため、そのような異なる噴射条件を両立させるようなインジェクタ特性が要求される。
【０００４】
従来のこの種のインジェクタとしては、例えば副噴孔付のうず室式ディーゼルエンジンにおいて、副噴射用の噴孔と、主噴射用の噴孔とを分け、主噴射用の噴孔からうず室内のうず流に対向する方向に主噴射する一方で、副噴射用の噴孔から主燃焼室内に向けて燃料が噴射されるように、これらの噴孔を方向付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、互いに向きの異なる複数の噴孔を設け、ポスト噴射時には噴孔を開閉するニードルのリフト量を調整して下向きの噴孔からの燃料供給量を増加させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、ポスト噴射時にはニードルのリフト量を小さくし、メイン噴射時にはニードルのリフト量を大きくするように、リフト量を変更するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】実開昭６３−１４１８３１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１７７３４号公報
【特許文献３】特開２００１−１２３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来のインジェクタにあっては、ポスト噴射時にすべての噴孔を通してメイン噴射時とほぼ同様の方向にポスト噴射がなされていたため、ポスト噴射される燃料のうち排気弁側から外れた方向にポスト噴射される燃料がシリンダボアの内壁に当たって冷却され、液体となってその内壁とピストンの間からクランク室側に漏れ出てしまい、エンジンオイルが燃料によって希釈されることとなって、エンジンオイルの劣化が生じ、エンジン性能の低下や燃費の悪化が生じていた。
【０００８】
また、そのようにポスト噴射された燃料がクランク室側に漏れ出ることで、十分な燃料がＤＰＦフィルタの再生処理に回らず、排気性能の面からも問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、ポスト噴射される燃料を特定の方向の噴孔に確実に導き、エンジンオイルを希釈させる無駄な燃料噴射を抑えて、エンジンオイルの劣化やエンジン性能の低下、さらに燃費の悪化を防止し得るインジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るインジェクタは、上記目的達成のため、（１）内燃機関の燃料を噴射する複数の噴孔および前記噴孔に燃料を供給する燃料通路を有するノズルボディと、前記噴孔の近傍で前記燃料通路を開閉するよう前記ノズルボディ内に収納されたニードルと、前記ニードルを駆動する駆動手段と、を備えたインジェクタにおいて、前記ニードルが、前記噴孔に接近および離隔するよう前記駆動手段によって駆動されるニードル本体と、前記ニードル本体が前記噴孔に接近するとき、前記ニードル本体からの付勢力によって前記噴孔の近傍で前記燃料通路を閉じるよう前記ノズルボディに着座するとともに、前記ニードル本体が前記噴孔から離隔する方向に移動するとき、前記ニードル本体に追従して前記ノズルボディに着座した状態から離脱するか前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持するかが切り替わるバルブピースと、によって構成され、前記バルブピースが、前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持するときに前記複数の噴孔のうち特定の噴孔を前記燃料通路に連通させる連通孔を有することを特徴とする。
【００１１】
この構成により、ニードル本体が噴孔から離隔するリフト方向に移動するとき、バルブピースがニードル本体に追従してノズルボディに着座した状態から離脱するか、または、ニードル本体から離脱して着座した状態を維持するかが切り替わり、着座した状態を維持するときには、複数の噴孔のうち特定の噴孔がバルブピースの連通孔を介して燃料通路に連通する。したがって、ポスト噴射される燃料を特定の方向の噴孔に確実に導き、エンジンオイルを希釈させる無駄な燃料噴射を抑えて、エンジンオイルの劣化やエンジン性能の低下、さらに燃費の悪化を防止し得ることになる。なお、バルブピースがニードル本体に追従してノズルボディに着座した状態から離脱するか否かの切り替りは、例えばニードル本体が噴孔から離隔する方向に移動するその移動状態に応じたものであってもよいし、それとは無関係の駆動力に従ったものであってもよい。
【００１２】
上記（１）記載の構成を有するインジェクタは、好ましくは、（２）前記連通孔が、前記特定の噴孔に対向する下流端部と、前記ニードル本体の先端部が挿入される上流端部とを有し、前記バルブピースが、前記連通孔の前記上流端部の周りで前記ニードル本体に対向する環状対向面部を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、バルブピースがニードル本体から離脱する際には、両者の間に連通孔の上流端部からバルブピースの外周部に通じる通路が形成され、その通路が上流端部で環状をなす連通孔に連通し、この連通孔を通して燃料通路が特定の噴孔に連通することで、燃料通路内の燃料が特定の噴孔からのみ噴射されることになる。
【００１４】
上記（１）、（２）記載のインジェクタにおいては、（３）前記バルブピースが、前記ノズルボディ内で前記ニードル本体側と前記噴孔側とから受圧する圧力に応じて、前記ニードル本体が前記噴孔から離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうち少なくとも一方が一定範囲を超えるときには前記ニードル本体に追従して前記着座した状態から離脱し、前記ニードル本体が前記噴孔から離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうちいずれも前記一定範囲を超えないときには前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持するのが好ましい。
【００１５】
この構成により、バルブピースがその移動方向の両側であるニードル本体側と噴孔側とからの受圧力に応じ、ニードル本体が噴孔から離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうち少なくとも一方に応じて、ニードル本体に追従して着座した状態から離脱し、ニードル本体が噴孔から離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうちいずれも一定範囲を超えないときにはニードル本体から離脱して着座した状態を維持する。したがって、特別な駆動手段が不要で、簡素な構成となる。なお、ニードル本体が噴孔から離隔する方向に移動するときの移動量のみが一定範囲を超える場合には、バルブピースがニードル本体に係合することで、前記受圧力に加えて、着座状態から離脱する付勢力を受けるようにしてもよい。
【００１６】
上記（１）、（２）記載のインジェクタにおいては、（４）前記バルブピースが、前記ノズルボディ内を前記ニードル本体側と前記噴孔側とに仕切るよう前記ノズルボディの内周面に摺動可能に係合するとともに前記燃料通路からの前記燃料の圧力によって前記複数の噴孔側に付勢される環状の摺動部と、前記ノズルボディの前記複数の噴孔に接近したとき該複数の噴孔の近傍に着座して前記摺動部との間に前記連通孔および前記複数の噴孔から遮断された操作液圧室を形成する着座部と、を有し、前記ノズルボディが、前記操作液圧室に前記燃料を供給する操作圧燃料通路を有し、前記操作圧燃料通路を通して前記操作液圧室に前記燃料が供給されるとき、前記バルブピースの前記着座部が前記ノズルボディの前記複数の噴孔の近傍から離脱するとともに、前記燃料通路および前記操作圧燃料通路が前記複数の噴孔に連通するものであっても好ましい。
【００１７】
この構成により、バルブピースとニードル本体とが独立駆動可能となり、所望のタイミングで、特定の噴孔からのみ特定の方向に燃料を噴射させたり、複数の噴孔から燃料を噴射させたりすることが可能となる。
【００１８】
上記（１）〜（４）記載のインジェクタにおいては、（５）前記バルブピースが、前記ニードル本体および前記ノズルボディのうちいずれか一方に対して回転を規制されるよう係合し、該係合によって、前記連通孔が前記特定の噴孔に対応する方向に向けられているのが好ましい。
【００１９】
この構成により、バルブピースの連通孔を特定の噴孔に必要時に確実に連通させることができる。なお、バルブピースをニードル本体およびノズルボディのうちいずれか一方に緩く凹凸係合させることができるのは勿論である。また、本発明においては、そのような機械的係合でなく、燃料の流れに伴う流体のエネルギや磁力等を利用して連通孔を特定の噴孔に方向付けるようなことも考えられる。
【００２０】
上記（１）〜（５）記載のインジェクタにおいては、（６）前記内燃機関が車両用のディーゼル機関であり、前記特定の噴孔が、前記内燃機関の排気弁側に前記燃料を噴射するよう方向付けられているのが好ましい。
【００２１】
この構成により、ディーゼル機関において、排気浄化に有利なタイミングで、必要時に特定の噴孔から排気弁側に燃料噴射させることができる。
【００２２】
上記（６）記載のインジェクタにおいては、（７）前記内燃機関への前記燃料のメイン噴射期間中には、前記バルブピースが前記ニードル本体に追従して前記着座した状態から離脱し、前記内燃機関へのポスト噴射期間中には、前記バルブピースが前記ニードル本体から離脱して前記着座した状態を維持するのが好ましい。
【００２３】
この構成により、フィルタ装置の再生処理に適したタイミングで、ポスト噴射される適量の燃料が特定の噴孔から排気弁側に確実に供給され、排気弁側に供給されない燃料がシリンダボアの内壁に直接当たって冷却され、液体となってその内壁とピストンの間からクランク室側に漏れ出てしまうことも防止される。
【００２４】
上記（１）〜（７）記載のインジェクタにおいては、（８）前記内燃機関の気筒のシリンダヘッド側の中央部に前記複数の噴孔が配されるのがよい。
【００２５】
この構成により、特定の噴孔から気筒内の特定の部位に向けて燃料を噴射させたり、複数の噴孔から気筒内の各部位に燃料を噴射させたりすることが可能となる。
【００２６】
本発明に係るインジェクタは、上記目的達成のため、（９）ディーゼル機関の燃料を噴射する複数の噴孔および前記噴孔に燃料を供給する燃料通路を有するノズルボディと、前記噴孔の近傍で前記燃料通路を開閉するよう前記ノズルボディ内に収納されたニードルと、前記ニードルを駆動する駆動手段と、を備え、前記ディーゼル機関への前記燃料のメイン噴射と前記内燃機関への前記燃料のポスト噴射とを実行するインジェクタにおいて、前記ニードルが、前記噴孔に接近および離隔するよう前記駆動手段によって駆動されるニードル本体と、前記燃料のポスト噴射が実行される場合であって前記ニードル本体から離脱しているとき、前記複数の噴孔のうち前記ディーゼル機関の排気弁側に方向付けられている特定の噴孔を前記燃料通路に連通させるとともに、前記複数の噴孔のうち残りの噴孔をマスキングするバルブピースと、によって構成されているものであってもよい。
【００２７】
この構成により、ディーゼル機関の排気浄化に適したタイミングで、適量の燃料が特定の噴孔からポスト噴射され、排気弁側に供給されない燃料がシリンダボアの内壁に直接当たって冷却され、液体となってその内壁とピストンの間からクランク室側に漏れ出てしまうことが防止される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ニードル本体が噴孔から離隔する方向に移動するとき、バルブピースがニードル本体に追従してノズルボディに着座した状態から離脱するか、ニードル本体から離脱して着座した状態を維持するかが切り替わり、着座した状態を維持するときには、複数の噴孔のうち特定の噴孔がバルブピースの連通孔を介し燃料通路に連通することで、ポスト噴射される燃料を特定の噴孔にのみ確実に導き、エンジンオイルを希釈させてしまう無駄な燃料噴射を抑えて、エンジンオイルの劣化やエンジン性能の低下、さらに燃費の悪化を防止し得るインジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るインジェクタの概略構成を示すその縦断面図であり、図２は第１実施形態に係る内燃機関の気筒内のシリンダヘッド側の内壁面上におけるインジェクタの配置説明図である。また、図３は第１実施形態に係るインジェクタの動作を説明する要部断面図であり、図４は第１実施形態に係るインジェクタの一例の噴射タイミングとニードルリフトの関係を説明するグラフである。
【００３１】
まず、その構成について説明する。
【００３２】
図１および図２に示すように、本実施形態のインジェクタ１０は、略円筒状のノズルボディ１１と、そのノズルボディ１１内に収納されたニードル１５とを備えており、詳細を図示しないディーゼル機関（内燃機関）の各気筒の上部に配置されている。
【００３３】
ノズルボディ１１は、その先端側に、ディーゼル機関に燃料を噴射する複数の噴孔１１ａ、１１ｂと、これら噴孔１１ａ、１１ｂに図外のコモンレールからの高圧の燃料を供給する高圧側の燃料通路１２と、ノズルボディ１１内でニードル１５を燃料と共に収納する蓄圧室１３と、蓄圧室１３から燃料タンク側への燃料の戻り経路となる低圧側の燃料通路１４と、蓄圧室１３内でニードル１５の背面側に位置する背圧室部分１３ｂと高圧側の燃料通路１２とをオリフィス(絞り要素）１６ａを通して連通させる入り側連通路１６と、蓄圧室１３の背圧室部分１３ｂと低圧側の燃料通路１４とをオリフィス(絞り要素）１７ａを通して連通させる出側連通路１７と、を有している。ここで、蓄圧室１３のうちニードル１５の先端側に位置する噴射側蓄圧室部分１３ａは、噴孔１１ａ、１１ｂに連通する燃料通路１２の一部ともなっている。
【００３４】
ノズルボディ１１の基端側には、ニードル１５を軸方向に駆動する駆動手段２０が収納されている。
【００３５】
ニードル１５は、ノズルボディ１１の蓄圧室１３内に軸方向に移動可能に収納され、その先端側で噴孔１１ａ、１１ｂの近傍の燃料通路１２を開閉するようノズルボディ１１のシート部１８に接近および離隔するようになっている。また、ニードル１５は蓄圧室１３内に収納された圧縮ばね１９によって背面側からシート部１８に向かって軸方向一方側に付勢された常閉弁構成となっており、噴射側蓄圧室部分１３ａに高圧側の燃料通路１２からの高圧燃料が供給された状態で駆動手段２０の作動により背圧室部分１３ｂの圧力が低下させられたときに、開弁するようになっている。
【００３６】
具体的には、駆動手段２０は、層状のピエゾ素子（圧電素子）を多層に積層した公知のピエゾスタック２１と、そのピエゾスタック２１からの操作力を受けてノズルボディ１１内で軸方向変位する第１ピストン２２と、第１ピストン２２とノズルボディ１１の間に縮設されて第１ピストン２２をピエゾスタック２１側に付勢する圧縮ばね２３と、一端側で第１ピストン２２の先端面に対向するようノズルボディ１１内に軸方向変位可能に支持されるとともに他端側で低圧側の燃料通路１４内に露出する第２ピストン２４と、ノズルボディ１１内で第１ピストン２２とそれより小径の第２ピストン２４との間に形成される流体圧室２５内に封入され流体、例えば燃料またはそれと類似する性質のオイルＬと、低圧側の燃料通路１４と入り側連通路１６および出側連通路１７との間を接続する接続通路２６と、接続通路２６内に可動状態で収納されて高圧側の燃料通路１２からの高圧の燃料圧を受圧することにより接続通路２６と低圧側の燃料通路１４との間を遮断することができる例えばボール状の可動弁体２７と、図外のエンジン制御用のＥＣＵ（電子制御ユニット）からの噴射指令信号に応じてピエゾスタック２１に駆動電圧を印加するピエゾスタック駆動回路２８と、を含んで構成されている。
【００３７】
そして、ピエゾスタック２１が駆動されて第１ピストン２２が下降し、それに応じた第２ピストン２４の下降により可動弁体２７が接続通路２６と低圧側の燃料通路１４との間の遮断状態を解くとともに、入り側連通路１６と接続通路２６との接続を遮断するとき、背圧室部分１３ｂの圧力が出側連通路１７を通し低圧側の燃料通路１４に解放されて低下するようになっている。なお、このような背圧制御によるニードル駆動方式自体は公知のものとほぼ同様であるので、ここではこれ以上詳述しない。
【００３８】
なお、第１ピストン２２とノズルボディ１１の間、並びに、第２ピストン２４とノズルボディ１１の間に、それぞれ図示しないシールリングが装着されていてもよい。
【００３９】
一方、ニードル１５は、図１に示すように、噴孔１１ａ、１１ｂに接近および離隔するよう駆動手段２０によって駆動される円柱状のニードル本体３１と、ニードル本体３１の先端部に離脱可能に係合するバルブピース３２との２部品によって構成されている。
【００４０】
ニードル１５のニードル本体３１は、その先端面３１ａの中心部から突出する先端突出部３１ｂを有しており、その先端突出部３１ｂは、先端が円錐状で基端側が円柱状に形成されている。
【００４１】
ニードル１５のバルブピース３２は、駆動手段２０の作動によりニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂに接近するとき、ニードル本体３１からの図１中下向きの付勢力を受けつつ、噴孔１１ａ、１１ｂの近傍で燃料通路１２を閉じるようノズルボディ１１のシート部１８に着座する。また、このバルブピース３２は、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔するリフト方向に移動するとき、そのニードル本体３１の移動状態に応じ、そのニードル本体３１のリフトに対する応答動作が異なるようになっている。
【００４２】
具体的には、バルブピース３２は、ニードル本体３１の移動状態、例えばそのニードル本体３１のリフト方向への移動速度およびその着座位置からの移動量であるノズルリフトのうち少なくとも一方が一定範囲を超える程度に大きいか否かによって、ニードル本体３１に追従してノズルボディ１１のシート部１８に着座した状態から離脱する離脱動作（図３（ｃ）参照）と、ニードル本体３１から離脱してシート部１８に着座した状態を維持する着座維持動作（図３（ａ）および図３（ｂ）参照）とのうちいずれかの動作をなすように、応答動作が切り替わるように構成されている。
【００４３】
より具体的には、バルブピース３２は、ニードル本体３１より比重の大きい素材によってニードル本体３１の先端突出部３１ｂを覆うキャップ状に形成され、その先端側のプラグ状部分でニードル本体３１から離脱して着座した状態を維持するときに複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうち特定の噴孔１１ａを燃料通路１２に連通させることができる連通孔３３を有している。この連通孔３３は、特定（図２中では、例えば３つ）の噴孔１１ａに対向する下流端部３３ａと、ニードル本体３１の先端突出部３１ｂが挿入される上流端部３３ｂとを有している。また、バルブピース３２は、連通孔３３の上流端部３３ｂの周りでニードル本体３１の先端面３１ａに対向する環状対向面部３２ｓを有している。
【００４４】
さらに、バルブピース３２は、ノズルボディ１１内で軸方向両側、すなわちニードル本体３１側と複数の噴孔１１ａ、１１ｂ側とからそれぞれ受圧する圧力に応じて、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔するリフト方向に移動するときの移動量および移動速度のうち少なくとも一方が一定範囲を超えるときには、ニードル本体３１側の受圧力が低下することにより、ニードル本体３１に追従してシート部１８から離脱し、一方、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうちいずれも一定範囲を超えないときには、ニードル本体３１側の受圧力がさほど低下しないことにより、ニードル本体３１から離脱してシート部１８に着座した状態を維持するようになっている。
【００４５】
そのため、ニードル本体３１の先端突出部３１ｂの直径および円柱状部分の軸方向の長さ、ニードル本体３１の先端突出部３１ｂを取り囲むバルブピース３２の連通孔３３の上流端部３３ｂの内径および環状対向面部３２ｓの広さ、ニードル本体３１の先端突出部３１ｂがバルブピース３２の連通孔３３の中間部を閉止するようバルブピース３２の連通孔３３内の中間シート部３３ｃに着座するときの、ニードル本体３１の先端面３１ａとバルブピース３２の環状対向面部３２ｓの間の微小隙間、および、ニードル本体３１の先端突出部３１ｂとバルブピース３２の連通孔３３の内周面部分との微小隙間が、それぞれ設定され、さらに、ニードル本体３１とバルブピース３２の比重の大きさが設定されている。
【００４６】
本実施形態においては、そのような形状、隙間および比重の設定により、ディーゼル機関の主たる燃焼に寄与する燃料のメイン噴射期間（専ら圧縮上死点の近傍の相対的に長い噴射期間）中には、バルブピース３２がニードル本体３１に追従して着座した状態から離脱し、内燃機関へのポスト噴射期間（専ら圧縮上死点より後の相対的に短い噴射期間）中には、バルブピース３２がニードル本体３１から離脱して着座した状態を維持するようになっている。
【００４７】
また、バルブピース３２は、ニードル本体３１およびノズルボディ１１のうちいずれか一方に対して許容される回転範囲内に回転を規制されるよう図示しない溝または突条部により凹凸係合（円筒面から外れる係合面を有する凹凸）しており、その係合によって、連通孔３３が特定の噴孔１１ａに対応するほぼ一定の方向に向けられている。なお、バルブピース３２がニードル本体３１に対して回転を制限される場合には、ニードル本体３１自体も、圧縮ばね１９によりあるいはノズルボディ１１との凹凸係合等によって、ノズルボディ１１に対して許容される回転範囲内に回転を規制されている。
【００４８】
また、特定の噴孔１１ａは、ディーゼル機関の各気筒の吸気弁５１および排気弁５２のうち排気弁５２側に燃料を噴射するよう方向付けられている。換言すれば、図２に示すように、円周方向に等間隔に配されたそれぞれ複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうち排気弁５２側に向かっていない複数の噴孔１１ｂ（図２中では黒で塗りつぶしたマスキング領域の円孔）は、シート部１８に着座したバルブピース３２によって閉塞される状態となり、排気弁５２側に向かう複数の噴孔１１ａのみが連通孔３３に連通するようになっている。
【００４９】
これら複数の噴孔１１ａ、１１ｂを有するインジェクタ１０の先端部は、ディーゼル機関の各気筒のシリンダヘッド５０側の中央部に配されている。
【００５０】
インジェクタ１０は、このように、ディーゼル機関の燃料を噴射する複数の噴孔１１ａ、１１ｂとこれら噴孔１１ａ、１１ｂに燃料を供給する燃料通路１２とを有するノズルボディ１１と、噴孔１１ａ、１１ｂの近傍で燃料通路１２を開閉するようノズルボディ１１内に収納されたニードル１５と、そのニードル１５を駆動する駆動手段２０とを備え、ディーゼル機関への燃料のメイン噴射とポスト噴射とを実行するようになっており、そのニードル１５が、噴孔１１ａ、１１ｂに接近および離隔するよう駆動手段２０によって駆動されるニードル本体３１と、燃料のポスト噴射が実行される場合であってニードル本体３１から離脱しているときに、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうちディーゼル機関の排気弁５２側に方向付けられている特定の噴孔１１ａを燃料通路１２に連通させるとともに、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうち残りの噴孔１１ｂをマスキングするバルブピース３２とによって構成されている。
【００５１】
次に、作用について説明する。
【００５２】
図４（ａ）は、メイン噴射とポスト噴射を実行する際に要求される噴射率変化の一例を示すグラフで、縦軸が噴射率［ｍｍ３／ｍｓ］、横軸が時間［ｍｓｅｃ］である。また、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、開弁時および閉弁時のニードルリフト量の変化を示すグラフであり、それぞれ縦軸がニードルリフト［μｍ］、横軸が時間［ｍｓｅｃ］である。
【００５３】
上述のように構成された本実施形態のインジェクタ１０においては、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔するリフト方向に移動するとき、バルブピース３２がニードル本体３１に追従して、図３（ｃ）に示すようにノズルボディ１１のシート部１８に着座した状態から離脱する離脱動作をとるか、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すようにニードル本体から離脱して着座した状態を維持する着座維持動作をとるかが切り替わる。
【００５４】
いま、ある気筒について、例えば図４（ａ）に噴射率変化で示すように、圧縮上死点近傍の相対的に長い期間にわたってメイン噴射がなされ、その後に相対的に短い期間のポスト噴射が、エンジン制御用のＥＣＵから指令されるとすると、駆動手段２０のピエゾスタック駆動回路２８がその指令信号に応じてピエゾスタック２１に駆動電圧を印加する。そして、ピエゾスタック２１が駆動されることで第１ピストン２２が下降し、それに応じた第２ピストン２４の下降により可動弁体２７が接続通路２６と低圧側の燃料通路１４との間の遮断状態を解くとともに、入り側連通路１６と接続通路２６との接続を遮断する。
【００５５】
このとき、蓄圧室１３内の背圧室部分１３ｂの圧力が出側連通路１７を通し低圧側の燃料通路１４に解放されて低下することにより、ニードル１５のニードル本体３１の背圧が低下する。
【００５６】
具体的には、メイン噴射指令時には、ポスト噴射時に比べ相対的に、ピエゾスタック２１の駆動電圧が大きく、駆動時間が長くなる。すなわち、図４（ｂ）および図４（ｃ）中に実線ＮＢｍ（期間ｔａ）で示すように、メイン噴射指令時のニードル本体３１のリフト方向へのリフト量（移動量）およびその変化率（移動速度）は、図４（ｂ）および図４（ｃ）中に点線ＮＢｐで示すポスト噴射時のニードル本体３１のリフト量およびその変化率より大きくなる。
【００５７】
このとき、バルブピース３２の軸方向両側からの受圧力のうち、ニードル本体３１側からの受圧力が低下することにより、バルブピース３２は、ニードル本体３１のリフト量およびリフト方向への速度が一定レベルを超えるときに、図４（ｂ）に実線Ｖｍで示すようにニードル本体３１に追従してシート部１８から離脱するようにリフトされる。
【００５８】
一方、ポスト噴射指令時には、メイン噴射時に比べ相対的に、ピエゾスタック２１の駆動電圧が小さく、駆動時間も短くなる。すなわち、図４（ｂ）および図４（ｃ）中に点線ＮＢｐ（期間ｔｂ）で示すように、ポスト噴射指令時のニードル本体３１のリフト方向へのリフト量およびその変化率は、図４（ｂ）および図４（ｃ）中に実線ＮＢｍで示すメイン噴射時のニードル本体３１のリフト量およびその変化率より小さくなる。
【００５９】
このとき、バルブピース３２の軸方向両側からの受圧力のうち、ニードル本体３１側からの受圧力がさほど低下しないことから、バルブピース３２は、ニードル本体３１のリフト量およびリフト方向への速度がある程度増加しても、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、シート部１８に着座した状態を維持する。
【００６０】
この状態においては、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうち特定の噴孔１１ａがバルブピース３２の連通孔３３を介して燃料通路１２に連通する。
【００６１】
したがって、ポスト噴射される燃料を特定の方向の噴孔１１ａのみに確実に導き、エンジンオイルを希釈させてしまう無駄な燃料噴射を抑えることができる。その結果、エンジンオイルの劣化やエンジン性能の低下、さらに燃費の悪化を防止することができる。
【００６２】
本実施形態においては、連通孔３３が、特定の噴孔１１ａに対向する下流端部３３ａと、ニードル本体３１の先端突出部３１ｂが挿入される上流端部３３ｂとを有し、バルブピース３２が、連通孔３３の上流端部３３ｂの周りでニードル本体３１の先端面３１ａに対向する環状対向面部３２ｓを有しているので、バルブピース３２がニードル本体３１から離脱する際には、両者の間に連通孔３３の上流端部３３ｂからバルブピース３２の外周部に通じる通路が形成され、その通路が上流端部３３ｂで環状をなす連通孔３３に連通し、この連通孔３３を通して燃料通路１２が特定の噴孔１１ａに連通することで、燃料通路１２内の燃料が特定の噴孔１１ａからのみ噴射されることになる。
【００６３】
また、上述のように、バルブピース３２は、その移動方向の両側であるニードル本体３１側と噴孔１１ａ、１１ｂ側とからの受圧力に応じて、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔するリフト方向に移動するときの移動量および移動速度のうち少なくとも一方に応じて、ニードル本体３１に追従して着座した状態から離脱し、または、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔する方向に移動するときの移動量および移動速度のうちいずれも一定範囲を超えないときにはニードル本体３１から離脱して着座した状態を維持するので、特別な駆動手段が不要であり、簡素な構成となる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、バルブピース３２が、ニードル本体３１およびノズルボディ１１のうちいずれか一方に対して回転を規制されるよう係合し、その係合によって、連通孔３３が特定の噴孔１１ａに対応する方向に向けられているので、バルブピース３２の連通孔３３を特定の噴孔１１ａに必要時に確実に連通させることができる。
【００６５】
そして、特定の噴孔１１ａ、１１ｂが、ディーゼル機関の排気弁５２側に燃料を噴射するよう方向付けられているので、このディーゼル機関において、排気浄化に有利なタイミングで、必要時に特定の噴孔１１ａから排気弁５２側に燃料噴射させることができる。
【００６６】
特に、ディーゼル機関への燃料のメイン噴射期間中には、バルブピース３２がニードル本体３１に追従して着座した状態から離脱し、ディーゼル機関へのポスト噴射期間中には、バルブピース３２がニードル本体３１から離脱して着座した状態を維持するので、ＤＰＦ等のフィルタ装置の再生処理に適したタイミングで、ポスト噴射される適量の燃料が特定の噴孔１１ａから排気弁５２側に、さらに、その下流側のフィルタ装置に確実に供給され、排気弁側に供給されない燃料がシリンダボアの内壁に直接当たって冷却され、液体となってその内壁とピストンの間からクランク室側に漏れ出てしまうといったことが防止される。
【００６７】
また、インジェクタ１０は、各気筒のシリンダヘッド５０側の中央部に複数の噴孔１１ａ、１１ｂが配されているので、特定の噴孔１１ａから気筒内の特定の部位に向けて燃料を噴射させたり、複数の噴孔１１ａ、１１ｂから気筒内の各部位に燃料を噴射させたりすることができる。
【００６８】
このように、ディーゼル機関への燃料のメイン噴射とポスト噴射とを実行する本実施形態のインジェクタ１０において、ニードル１５が、噴孔１１ａ、１１ｂに接近および離隔するよう駆動手段２０によって駆動されるニードル本体３１と、燃料のポスト噴射が実行される場合であってニードル本体３１から離脱しているとき、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうちディーゼル機関の排気弁５２側に方向付けられている特定の噴孔１１ａを燃料通路１２に連通させるとともに、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうち残りの噴孔１１ｂをマスキングするバルブピース３２とによって構成されているので、ディーゼル機関の排気浄化に適したタイミングで、適量の燃料を特定の噴孔１１ａからポスト噴射させて、排気弁側に供給されない燃料がシリンダボアの内壁に直接当たって冷却されるのを防止できる。
【００６９】
なお、上述の実施形態においては、バルブピース３２がニードル本体３１に追従してノズルボディ１１に着座した状態から離脱するか否かの切り替りは、例えばニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔する方向に移動するその移動状態に応じたものであってもよいし、次の実施形態のようにニードル本体の移動状態とは無関係の駆動力に従ったものであってもよい。
【００７０】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係るインジェクタの概略構成を示すその要部の縦断面図である。なお、本実施形態は、上述の第１実施形態のインジェクタと類似する構成要素を含むので、それらについては図１から図４に示すものと同一符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００７１】
図５に示すように、本実施形態のインジェクタ６０においては、バルブピース６２が、ノズルボディ１１内をニードル本体３１側と噴孔１１ａ、１１ｂ側とに仕切るようノズルボディ１１の内周面に摺動可能に係合する環状の摺動部６２ｆと、ノズルボディ１１の複数の噴孔１１ａ、１１ｂに接近したときそれら複数の噴孔１１ａ、１１ｂの近傍のシート部１８に着座して摺動部６２ｆとの間に連通孔３３および複数の噴孔１１ａ、１１ｂから遮断された操作液圧室６３を形成する着座部６２ｖとを有しており、摺動部６２ｆは、燃料通路１２からの燃料の圧力によって複数の噴孔１１ａ、１１ｂ側に付勢されるようになっている。
【００７２】
さらに、ノズルボディ１１は、操作液圧室６３に燃料を供給する操作圧燃料通路６４を有しており、操作圧燃料通路６４を通して操作液圧室６３に燃料が供給されるとき、図５（ｂ）に示すように、バルブピース６２の着座部６２ｖがノズルボディ１１の複数の噴孔１１ａ、１１ｂの近傍のシート部１８から離脱するとともに、燃料通路１２および操作圧燃料通路６４が複数の噴孔１１ａ、１１ｂに連通するようになっている。ここで、操作圧燃料通路６４は、詳細を図示しないが、例えば高圧側の燃料通路１２から分岐させた高圧燃料通路に公知の電磁切換え弁を介在させることで、少なくとも操作液圧室６３が蓄圧室１３に連通するまでのバルブピース６２のリフト操作を担う燃料を供給するようになっている。
【００７３】
また、バルブピース６２は、摺動部６２ｆの一部をノズルボディ１１に凹凸係合させることで（詳細は図示していない）、許容される回転範囲内にその回転を規制されており、これによって連通孔３３が特定の噴孔１１ａに対応する方向に向けられている。
【００７４】
本実施形態においては、操作液圧室６３に供給される燃料の圧力および供給量に応じ、ディーゼル機関への燃料のメイン噴射期間中には、バルブピース６２がニードル本体３１に追従して着座した状態から離脱し、ディーゼル機関へのポスト噴射期間中には、バルブピース６２がニードル本体３１から離脱してシート部１８に着座した状態を維持するようになっている。
【００７５】
このように、本実施形態においても、ディーゼル機関の燃料を噴射する複数の噴孔１１ａ、１１ｂおよびそれら噴孔１１ａ、１１ｂに燃料を供給する燃料通路１２、６４を有するノズルボディ１１と、噴孔１１ａ、１１ｂの近傍で燃料通路６４を開閉するよう、ノズルボディ１１内に収納されたニードル１５と、ニードル１５を駆動する駆動手段２０とを備え、ディーゼル機関への燃料のメイン噴射と内燃機関への燃料のポスト噴射とを実行するインジェクタ６０において、ニードル１５が、噴孔に接近および離隔するよう駆動手段２０によって駆動されるニードル本体３１と、燃料のポスト噴射が実行される場合であってニードル本体３１から離脱しているとき、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうちディーゼル機関の排気弁５２側に方向付けられている特定の噴孔１１ａを燃料通路１２、６４に連通させるとともに、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうち残りの噴孔１１ｂをマスキングするバルブピース６２と、によって構成されているので、上述の第１実施形態とほぼ同様に、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔する方向に移動するとき、バルブピース３２がニードル本体３１に追従してノズルボディ１１に着座した状態から離脱するか、ニードル本体３１から離脱して着座した状態を維持するかの切り替えができ、着座した状態を維持するときには、複数の噴孔１１ａ、１１ｂのうち特定の噴孔１１ａがバルブピース３２の連通孔３３を介し燃料通路１２に連通することで、ポスト噴射される燃料を特定の噴孔１１ａにのみ確実に導き、エンジンオイルを希釈させてしまう無駄な燃料噴射を抑えて、エンジンオイルの劣化やエンジン性能の低下、さらに燃費の悪化を防止し得るインジェクタ１０を提供することができる。また、バルブピース３２とニードル本体３１とが独立駆動可能となり、所望のタイミングで、特定の噴孔１１ａからのみ特定の方向に燃料を噴射させたり複数の噴孔１１ａ、１１ｂから燃料を噴射させたりすることができる。
【００７６】
なお、上述の各実施形態においては、ニードル本体３１が噴孔１１ａ、１１ｂから離隔する方向に移動するときの移動量のみが一定範囲を超える場合には、バルブピース３２がニードル本体３１に係合することで、受圧力に加えて、着座状態から離脱する付勢力を受けるようにしてもよい。さらに、バルブピース３２、６２をニードル本体３１およびノズルボディ１１のうちいずれか一方に緩く凹凸係合させることができる。また、そのような機械的係合でなく、燃料の流れに伴う流体のエネルギや磁力等を利用して連通孔３３を特定の噴孔１１ａ、１１ｂに方向付けるようなことも考えられる。
【００７７】
以上説明したように、本発明に係るインジェクタは、ニードル本体が噴孔から離隔する方向に移動するとき、バルブピースがニードル本体に追従してノズルボディに着座した状態から離脱するか、ニードル本体から離脱して着座した状態を維持するかが切り替わり、着座した状態を維持するときには、複数の噴孔のうち特定の噴孔がバルブピースの連通孔を介し燃料通路に連通することで、ポスト噴射される燃料を特定の噴孔にのみ確実に導き、エンジンオイルを希釈させてしまう無駄な燃料噴射を抑えて、エンジンオイルの劣化やエンジン性能の低下、さらに燃費の悪化を防止し得るインジェクタを提供することができるという効果を奏するものであり、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁としてのインジェクタ、特に複数の噴孔からの噴射条件を変化させることのできるインジェクタ全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインジェクタの概略構成を示すその縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係る内燃機関の気筒内のシリンダヘッド側の内壁面上におけるインジェクタの配置説明図である。
【図３】第１実施形態に係るインジェクタの動作を説明する要部断面図である。
【図４】第１実施形態に係るインジェクタの一例の噴射タイミングとニードルリフトの関係を説明するグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るインジェクタの要部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０、６０  インジェクタ
１１  ノズルボディ
１１ａ  噴孔（特定の噴孔）
１１ｂ  噴孔（残りの噴孔）
１２  高圧側の燃料通路
１３  蓄圧室
１４  低圧側の燃料通路
１５  ニードル
１６  入り側連通路
１７  出側連通路
１８  シート部
２０  駆動手段
２１  ピエゾスタック
２７  可動弁体
２８  ピエゾスタック駆動回路
３１  ニードル本体
３１ａ  先端面
３１ｂ  先端突出部
３２、６２  バルブピース
３２ｓ  環状対向面部
３３  連通孔
３３ａ  下流端部
３３ｂ  上流端部
３３ｃ  中間シート部
５２  排気弁
６２ｆ  摺動部
６２ｖ  着座部
６３  操作液圧室
６４  操作圧燃料通路（燃料通路）
【図１】
2009150312.tif 000003
【図２】
2009150312.tif 000004
【図３】
2009150312.tif 000005
【図４】
2009150312.tif 000006
【図５】
2009150312.tif 000007