(57)【要約】【課題】インナーニードルバウンスによる燃料噴射率の不適切な推移を抑制することができる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】内側噴孔群１４を開閉するインナーニードル１２と外側噴孔群１５を開閉するアウターニードル１３とを具備する。これらニードルのリフトは制御室２０内の燃料圧力により制御せしめられる。制御室２０は両ニードルの後端部に接する第１部分制御室２１と、両ニードルに接しておらず且つ高圧燃料流入通路２６及び燃料流出通路２８に連通する第２部分制御室２２とに分割されている。これら部分制御室はこれら部分制御室の断面積よりも断面積の小さい連通通路２３によって連通せしめられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１噴孔群及び第２噴孔群と、制御室と、第１ニードル及び第２ニードルとを具備し、第１ニードルが第１噴孔群の噴孔を開閉し、第２ニードルが第２噴孔群の噴孔を開閉し、第１ニードル及び第２ニードルのリフトが制御室内の燃料圧力により制御せしめられる燃料噴射弁において、
上記制御室は上記第１ニードル及び第２ニードルの後端部に接する第１部分制御室と、上記第１ニードル及び第２ニードルに接しておらず且つ高圧燃料流入通路及び燃料流出通路に連通する第２部分制御室とに分割されており、これら部分制御室はこれら部分制御室の断面積よりも断面積の小さい連通通路によって連通せしめられる、燃料噴射弁。
【請求項２】
上記第１部分制御室が高圧燃料流入通路に連通せしめられる、請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
上記第２ニードルが突起部を具備し、上記第１ニードルがショルダ部を具備し、当該燃料噴射弁が開弁するときには上記第１ニードルが第２ニードルよりも先に上昇を開始すると共に、上記第１ニードルが所定量だけ上昇すると上記ショルダ部が突起部に当接する、請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
高圧燃料流入通路から一方の部分制御室に燃料が流入すること又は燃料流出通路を介して一方の部分制御室から燃料が流出することによって生じるその部分制御室内の圧力変化における圧力変化速度を臨界圧力変化速度とすると、連通通路の断面積は、一方の部分制御室内の圧力が上記臨界圧力変化速度以下の圧力変化速度で変化する場合には両部分制御室内の圧力がほぼ同一に変化し、一方の部分制御室内の圧力が臨界圧力変化速度よりも速い圧力変化速度で変化する場合には他方の部分制御室内の圧力変化が上記一方の部分制御室内の圧力変化よりも遅れるような断面積とされる、請求項１〜３のいずれか１項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、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関（特に、ディーゼルエンジン）に用いられる燃料噴射弁として、二つの噴孔群を具備し、一方の噴孔群の噴孔のみからの燃料噴射と両噴孔群からの燃料噴射とを使い分けることができる燃料噴射弁が開発されている。斯かる燃料噴射弁では、一般に、低負荷運転状態においては一方の噴孔径の細い噴孔群のみから燃料を噴射することにより噴霧を微粒化すると共に、高負荷運転状態においてはこの噴孔群に加えて噴孔径の太い噴孔群からも燃料を噴射することにより短期間に多量の燃料を噴射することを可能としている。これにより、機関運転状態に応じた適切な燃料噴射が可能となり、排気ガスに含まれる有害物質の低減や、内燃機関の低燃費・高出力化を図ることができる。
【０００３】
このような燃料噴射弁としては、例えば、円筒状のアウターニードルとこのアウターニードルの内側に同軸に設けられたインナーニードルとを具備し、アウターニードルが一方の噴孔群の噴孔を開閉すると共にインナーニードルが他方の噴孔群の噴孔を開閉する燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特に、特許文献１に開示された燃料噴射弁では、アウターニードル及びインナーニードルの後端側に設けられた制御室から燃料を流出させて制御室内の圧力を低下させることにより、アウターニードル及びインナーニードルを順次上昇（リフト）させる。具体的には、制御室から燃料を流出させると、まずアウターニードルの上昇が開始されて一方の噴孔群の噴孔のみからの燃料噴射が行われる。その後、アウターニードルが或る程度上昇されると、アウターニードルの後端面がインナーニードルの後方に設けられた突起部の下面と当接し、その後、アウターニードルとインナーニードルとが一体となって上昇せしめられて、両噴孔群の噴孔からの燃料噴射が行われる。ただし、アウターニードルが或る程度上昇せしめられる前に制御室からの燃料の流出が停止すると、インナーニードルの上昇が開始されることはなく、よって燃料噴射の開始から終了までに亘って一方の噴孔群の噴孔のみから燃料噴射が行われることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２０９０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように、特許文献１に開示された燃料噴射弁では、アウターニードルが或る程度上昇した後に、アウターニードルとインナーニードルとが一体となって上昇することが意図されており、このように両ニードルが上昇することによって燃料噴射弁からの燃料噴射率の推移を最適なものとすることができる。また、このように両ニードルが上昇することを前提として要求燃料噴射量に対する燃料噴射弁の開弁時間が設定される。
【０００７】
ところが、アウターニードルが或る程度上昇した後にアウターニードルの後端面がインナーニードルの後方に設けられた突起部の下面と衝突したときに、アウターニードルの持っていた運動量のほとんど全てがインナーニードルに伝達され、よってその後インナーニードルのみが上昇してアウターニードルの上昇が停止してしまうことがある（インナーニードルバウンス）。この場合、アウターニードルが或る程度上昇した後、アウターニードルとインナーニードルとは一体となっては上昇しない。このため、燃料噴射弁からの燃料噴射率の推移を最適なものとすることができず、また実際に燃料噴射弁から噴射される燃料の量が要求燃料噴射量とは異なったものとなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、インナーニードルバウンスによる燃料噴射率の不適切な推移を抑制することができる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】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明では、第１噴孔群及び第２噴孔群と、制御室と、第１ニードル及び第２ニードルとを具備し、第１ニードルが第１噴孔群の噴孔を開閉し、第２ニードルが第２噴孔群の噴孔を開閉し、第１ニードル及び第２ニードルのリフトが制御室内の燃料圧力により制御せしめられる燃料噴射弁において、上記制御室は上記第１ニードル及び第２ニードルの後端部に接する第１部分制御室と、上記第１ニードル及び第２ニードルに接しておらず且つ高圧燃料流入通路及び燃料流出通路に連通する第２部分制御室とに分割されており、これら部分制御室はこれら部分制御室の断面積よりも断面積の小さい連通通路によって連通せしめられる。
第１の発明によれば、圧力制御室が二つの部分制御室に分割されるため、各部分制御室の容積を小さくすることができる。このように各部分制御室の容積を小さくした場合、ニードルバウンスが生じると、両ニードルに接している第１部分制御室内の燃料圧力が急激に上昇することになる。両部分制御室間は断面積の小さい連通通路によって連通されているため第１部分制御室内の燃料圧力は直ぐには第２部分制御室には伝達されない。このため、第１部分制御室内の燃料圧力は高いまま維持され、これによりニードルバウンスによるニードルの上昇が停止せしめられる。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において、上記第１部分制御室が高圧燃料流入通路に連通せしめられる。
【００１１】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記第２ニードルが突起部を具備し、上記第１ニードルがショルダ部を具備し、当該燃料噴射弁が開弁するときには上記第１ニードルが第２ニードルよりも先に上昇を開始すると共に、上記第１ニードルが所定量だけ上昇すると上記ショルダ部が突起部に当接する。
【００１２】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、高圧燃料流入通路から一方の部分制御室に燃料が流入すること又は燃料流出通路を介して一方の部分制御室から燃料が流出することによって生じるその部分制御室内の圧力変化における圧力変化速度を臨界圧力変化速度とすると、連通通路の断面積は、一方の部分制御室内の圧力が上記臨界圧力変化速度以下の圧力変化速度で変化する場合には両部分制御室内の圧力がほぼ同一に変化し、一方の部分制御室内の圧力が臨界圧力変化速度よりも速い圧力変化速度で変化する場合には他方の部分制御室内の圧力変化が上記一方の部分制御室内の圧力変化よりも遅れるような断面積とされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インナーニードルバウンスによるニードルの上昇を停止させることができるため、インナーニードルバウンスによる燃料噴射率の不適切な推移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】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の燃料噴射弁の第一実施形態を示す概略断面図であり、図１の左側はアウターニードルのみが上昇せしめられている状態、図１の右側はアウターニードル及びインナーニードル共に上昇せしめられている状態を示している。
【００１５】
本実施形態の燃料噴射装置は、高圧ポンプによって燃料タンクから高圧燃料が供給されるコモンレール（燃料蓄圧部）１と、コモンレール１から高圧燃料が供給され且つ機関燃焼室又は吸気ポート（図示せず）内に燃料を噴射する燃料噴射弁２と、噴射すべき燃料を貯留する燃料タンク（燃料回収部）３とを備える。また、コモンレール１内の燃料圧力は比較的高い圧力（例えば、８０ＭＰａ〜１４０ＭＰａ）に保たれる。
【００１６】
燃料噴射弁２は、図１に示したように、筒状のノズルボディ１１と、このノズルボディ１１と同軸に配置された中実のインナーニードル１２と、上記ノズルボディ１１と同軸に配置された中空のアウターニードル１３とを具備する。ノズルボディ１１はその内部に中空空間を有し、この中空空間内に両ニードル１２、１３が収容される。また、アウターニードル１３はその内部に中空空間を有し、この中空空間内にインナーニードル１２が受容される。ノズルボディ１１の先端部には二つの噴孔群１４、１５が設けられており、これら噴孔群のうち内側噴孔群１４の噴孔はインナーニードル１２によって開閉されると共に外側噴孔群１５の噴孔はアウターニードル１３によって開閉される。各噴孔群１４、１５はそれぞれ一つ又はそれ以上の噴孔によって構成せしめられる。なお、本明細書においては、図１の下側、すなわちノズルボディ１１に噴孔群１４、１５が設けられている側を下方、図１の上側、すなわち噴孔群が設けられていない側を上方として説明する。
【００１７】
ノズルボディ１１の内面とアウターニードル１３の外周面及びインナーニードル１２の先端部の外面との間には、燃料噴射弁２から噴射すべき燃料が流れるノズル室１６が形成される。このノズル室１６は、コモンレール１に通じる高圧燃料流入通路１７と連通していると共に、ノズルボディ１１の先端部に設けられた噴孔群１４、１５の各噴孔と連通する。
【００１８】
インナーニードル１２及びアウターニードル１３はそれぞれその軸線方向に摺動可能であり、斯かるニードル１２、１３の軸線方向の摺動により噴孔群１４、１５の各噴孔が開閉される。すなわち、ニードル１２、１３が上昇（リフト）せしめられると、それぞれ内側噴孔群１４及び外側噴孔群１５の各噴孔とノズル室１６とが通じ、各噴孔から燃料が噴射せしめられる。一方、ニードル１２、１３が最も下方の位置（上昇していない状態）にあり、ニードル１２、１３の先端部がノズルボディ１１の先端部の内壁面に形成されたシート上に載置されている場合には各噴孔は閉じられており、よって各噴孔からの燃料の噴射が停止せしめられる。
【００１９】
インナーニードル１２はインナーニードル用バネ１８によって内側噴孔群１４の各噴孔を閉弁するように軸線方向下方に向かって付勢されている。また、アウターニードル１３はアウターニードル用バネ１９によって外側噴孔群１５の各噴孔を閉弁するように軸線方向下方に向かって付勢されている。
【００２０】
また、ノズルボディ１１内には圧力制御室２０が設けられる。この圧力制御室２０は、下方に配置された第１部分制御室２１と上方に配置された第２部分制御室２２とに分けられる。第１部分制御室２１は、基本的にニードル１２、１３の上端面とノズルボディ１１の内面とによって画成され、よってニードル１２、１３の上端面は第１部分制御室２１に接している。一方、第２部分制御室２２は、基本的にノズルボディ１１の内面のみによって画成され、よってニードル１２、１３は第２部分制御室２２には接していない。これら第１部分制御室２１及び第２部分制御室２２は互いに連通通路２３によって連通している。
【００２１】
圧力制御室２０内には燃料が供給されており、この圧力制御室２０内（特に、第１部分制御室２１内）の燃料圧力によりインナーニードル１２及びアウターニードル１３は下向きの力を受ける。すなわち、インナーニードル１２及びアウターニードル１３はバネ１８、１９及び圧力制御室２０内の燃料により下向きの力を受けている。逆に、インナーニードル１２及びアウターニードル１３はノズル室１６内の燃料圧力により上向き（噴孔開弁方向）の力を受ける。
【００２２】
したがって、インナーニードル１２はインナーニードル用バネ１８及び圧力制御室２０内の燃料圧力によりインナーニードル１２が受ける下向き（噴孔閉弁方向）の力が、ノズル室１６内の燃料圧力によりインナーニードル１２が受ける上向き（噴孔開弁方向）の力と同一であるか又はそれよりも大きい場合、インナーニードル１２は下降せしめられるか又は内側噴孔群１４の各噴孔を閉じたまま維持せしめられる。逆に、インナーニードル用バネ１８及び圧力制御室２０内の燃料圧力によってインナーニードル１２が受ける下向きの力が、ノズル室１６内の燃料圧力によりインナーニードル１２が受ける上向きの力よりも小さい場合、インナーニードル１２は上昇せしめられる。
【００２３】
アウターニードル１３についても同様なことが言え、アウターニードル用バネ１９及び圧力制御室２０内の燃料圧力によりアウターニードル１３が受ける下向き（噴孔閉弁方向）の力が、ノズル室１６内の燃料圧力によりアウターニードル１３が受ける上向き（噴孔開弁方向）の力と同一であるか又はそれよりも大きい場合、アウターニードル１３は下降せしめられるか又は外側噴孔群１５の各噴孔を閉じたまま維持せしめられる。逆に、アウターニードル用バネ１９及び圧力制御室２０内の燃料圧力によってアウターニードル１３が受ける下向きの力が、ノズル室１６内の燃料圧力によりアウターニードル１３が受ける上向きの力よりも小さい場合、アウターニードル１３は上昇せしめられる。
【００２４】
本実施形態では、アウターニードル用バネ１９の付勢力はインナーニードル用バネ１８の付勢力よりも弱いものとされる。従って、アウターニードル用バネ１９及び圧力制御室２０内の燃料圧力によってアウターニードル１３が受ける下向きの力は、インナーニードル用バネ１８及び圧力制御室２０内の燃料圧力によってインナーニードル１２が受ける下向きの力よりも小さく、圧力制御室２０内の燃料圧力が低下していくと、インナーニードル１２よりも先にアウターニードル１３が上昇し始める。
【００２５】
圧力制御室２０の第２部分制御室２２は、オリフィス２５を介して高圧燃料流入通路２６と連通しており、この高圧燃料流入通路２６は高圧燃料流入通路１７に連通している。また、第２部分制御室２２は、オリフィス２７を介して燃料流出通路２８に連通しており、この燃料流出通路２８は燃料タンク３に接続される。燃料流出通路２８の途中には制御弁２９が設けられ、この制御弁２９が開弁されているときには燃料流出通路２８を通って燃料が流れることが許容され、この制御弁２９が閉弁されているときには燃料流出通路２８を通って燃料が流れることが禁止される。
【００２６】
制御弁２９が閉弁していると、圧力制御室２０には高圧燃料流入通路２６を介して燃料が流入すると共に圧力制御室２０からは燃料が流出しない。従って、圧力制御室２０内の燃料圧力はコモンレール１の高い燃料圧力（以下、「レール圧」という）にまで上昇せしめられる。一方、制御弁２９が開弁すると、圧力制御室２０から燃料流出通路２８を介して燃料が流出する。ここで、オリフィス２５、２７は、単位時間当たりに圧力制御室２０に流入する燃料の流量よりも圧力制御室２０から流出する燃料の流量の方が多くなるように構成されている。このため、制御弁２９が開弁すると、圧力制御室２０内の燃料圧力は徐々に低下せしめられる。
【００２７】
なお、制御弁２９はＥＣＵによって制御されるソレノイドアクチュエータによって制御せしめられる。しかしながら、制御弁２９を制御するための手段は、ソレノイドアクチュエータでなくてもよく、圧電素子、超磁歪素子等、他のタイプのアクチュエータを用いてもよい。
【００２８】
このように構成された燃料噴射弁２では、燃料噴射を行うべきときには、まず閉弁していた制御弁２９を開弁させる。これにより、圧力制御室２０内の燃料がオリフィス２７、燃料流出通路２８、制御弁２９を介して燃料タンク３内に流出せしめられる。これに伴って、圧力制御室２０内の燃料圧力が徐々に低下し、まずバネの付勢力の弱いアウターニードル１３が上昇し始め、外側噴孔群１５の各噴孔からの燃料噴射が開始せしめられる（図１の左側の状態）。
【００２９】
そして、或る程度アウターニードル１３が上昇してもなお制御弁２９を開弁させ続けると、圧力制御室２０内の燃料圧力は更に低下し、インナーニードル１２が上昇し始め、内側噴孔群１４の各噴孔からも燃料噴射が開始される（図１の右側の状態）。その後、制御弁２９を閉弁させると、圧力制御室２０内の燃料圧力が徐々に上昇し、インナーニードル１２及びアウターニードル１３が共に下降すると共に、まず内側噴孔群１４が閉弁せしめられ、次いで外側噴孔群１５が閉弁せしめられ、燃料噴射が終了せしめられる。
【００３０】
一方、上記或る程度アウターニードル１３が上昇する前に制御弁２９を閉弁させると、圧力制御室２０からは燃料が流出しなくなり、これに伴って圧力制御室２０内の燃料圧力が徐々に上昇し、アウターニードル１３が下降すると共に、ついには外側噴孔群１５が閉弁せしめられ、燃料噴射が終了せしめられる。この場合、燃料噴射弁２からの燃料噴射中に内側噴孔群１４の噴孔から燃料噴射が行われることはない。このように制御弁２９を制御することにより、燃料噴射弁２から少量の燃料噴射を行うことができる。
【００３１】
図２は、燃料噴射の開始から終了までのニードル１２、１３のリフト量及び燃料噴射率の推移を示す図であり、図中の実線は外側噴孔群１５の噴孔及び内側噴孔群１４の噴孔の両方から燃料噴射が行われる場合を示しており、図中の破線は外側噴孔群１５の噴孔のみから燃料噴射が行われる場合を示している。
【００３２】
図２から分かるように、制御弁２９が開弁されて燃料噴射が開始されてから、まずアウターニードル１３が上昇し、外側噴孔群１５からの燃料噴射が開始されると、これに伴って燃料噴射率が上昇する。アウターニードル１３が或る程度（図２中のｈｘ）上昇するとアウターニードル１３の上昇によっては燃料噴射率が上昇しなくなり、燃料噴射率はほぼ一定となる。その後、アウターニードル１３が一定量ｈｙだけ上昇すると、アウターニードル１３の後端部に設けられたショルダ３１とインナーニードル１２の後方に設けられた環状の突起部３０の下面とが当接し、アウターニードル１３の上昇が一時的に停止する。その後、アウターニードル１３とインナーニードル１２が共に上昇し始め、これに伴って内側噴孔群１４の噴孔から燃料噴射が行われることになるため、再び燃料噴射率が上昇する。一方、制御弁２９が比較的早期に閉じられる場合には、インナーニードル１２が上昇しないため、上述したように再び燃料噴射率が上昇することはない（図中の破線）。
【００３３】
ところで、上述したような理想的な噴射率推移を達成するためには、アウターニードル１３が上記一定量ｈｙ上昇して、アウターニードル１３のショルダ３１とインナーニードル１２の突起部３０の下面とが当接した後、インナーニードル１２の突起部３０下面とアウターニードル１３のショルダ３１とが接触した状態で、すなわちショルダ３１が突起部３０を押し上げる態様で、インナーニードル１２とアウターニードル１３とが一体となって上昇する必要がある。
【００３４】
ところが、実際には、アウターニードル１３のショルダ３１がインナーニードル１２の突起部３０下面に衝突したときに、アウターニードル１３の持っていた運動量のほとんど全てがインナーニードル１２に伝達されてしまうことがある。この場合、その後、インナーニードル１２のみが急激に上昇して、アウターニードル１３の上昇が停止する。すなわち、アウターニードル１３とインナーニードル１２とは一体となって上昇しない。
【００３５】
斯かる現象はインナーニードルバウンスと呼ばれるが、このようなインナーニードルバウンスが生じると燃料噴射弁からの燃料噴射率の推移を図２に示したような適切なものとすることができなくなってしまう。すなわち、インナーニードルバウンスが生じなければ、アウターニードル１３のショルダ３１がインナーニードル１２の突起部３０下面に当接した後に多少の時間が経過してからアウターニードル１３とインナーニードル１２が一体となって徐々に上昇することになり、その結果、燃料噴射率は徐々に上昇することになる。ところが、インナーニードルバウンスが生じると、アウターニードル１３のショルダ３１がインナーニードル１２の突起部３０下面に当接した直後にインナーニードル１２のみが急激に上昇することになり、その結果、燃料噴射率が急激に上昇することになる。
【００３６】
このように燃料噴射弁からの燃料噴射率を適切に制御することができないと、内燃機関の燃焼室内での混合気の燃焼を悪化させることになり、機関出力の低下、燃費の悪化や排気エミッションの悪化を招くことになる。
【００３７】
ここで、本実施形態の燃料噴射弁２では、上述したように、圧力制御室２０が第１部分制御室２１と第２部分制御室２２とに分かれており、これら部分制御室２１、２２間に連通通路２３が設けられる。この連通通路２３の断面積は部分制御室２１、２２の断面積よりも小さく、よって一方の部分制御室内の燃料圧力が急激に上昇した場合には連通通路２３は絞りとして作用する。このため、例えば第１部分制御室２１内の燃料圧力が急激に上昇したとしても、第１部分制御室２１から第２部分制御室２２への燃料の流れは制限され、よって第２部分制御室２２内の燃料圧力は直ぐには上昇しない。逆に言うと、第１部分制御室２１内の燃料圧力が急激に上昇すると、第２部分制御室２２内の燃料圧力が第１部分制御室２１内の燃料圧力よりも低くても、第１部分制御室２１内の圧力は直ぐには低下しない。
【００３８】
このように構成された本実施形態の燃料噴射弁２では、インナーニードルバウンスが生じると、インナーニードル１２の急激な上昇に伴って第１部分制御室２１内の燃料圧力が急激に上昇する。特に、本実施形態の燃料噴射弁２では、圧力制御室２０が二つの部分制御室に分割されており、各部分制御室２１、２２の容積は比較的小さいため、インナーニードルバウンス発生時の第１部分制御室２１内の燃料圧力は大きく上昇する。そして、上述したように、連通通路２３が絞りとして作用するため、第１部分制御室２１内の燃料圧力が急激に上昇してもその圧力は直ぐには第２部分制御室２２へと解放されない。
【００３９】
このため、たとえインナーニードルバウンスの発生によりインナーニードル１２が急激に上昇し始めたとしても、第１部分制御室２１内の燃料圧力が急激に上昇するため、インナーニードル１２に加えられる下向きの力が大きくなり、よってインナーニードル１２の上昇は直ぐに停止せしめられる。このように、本実施形態の燃料噴射弁２によれば、インナーニードルバウンスが発生したとしてもその影響を極めて小さいものとすることができる。
【００４０】
一方、本実施形態の燃料噴射弁２では、部分制御室２１、２２内の圧力変化速度がインナーニードルバウンスが生じた場合における圧力変化速度よりも遅い場合には、連通通路２３は絞りとしては作用しない。このため第２部分制御室２２内の燃料圧力が緩やかに下降又は上昇すると、それに伴って第１部分制御室２１内の燃料圧力も同様に下降又は上昇する。従って、この場合、第１部分制御室２１内の燃料圧力は、第２部分制御室２２内の燃料圧力と同時に又は第２部分制御室２２内の燃料圧力から極僅かに遅れて下降又は上昇する。
【００４１】
ここで、制御弁２９を開弁することによる第２部分制御室２２内の燃料圧力の下降及びその後制御弁２９を閉弁することによる第２部分制御室２２内の燃料圧力の上昇は比較的緩やかである。このため、制御弁２９を開弁又は閉弁することによって第２部分制御室２２内の燃料圧力が下降又は上昇した場合、この第２部分制御室２２内の燃料圧力の変化と同時に又は極僅かな遅れを伴って第１部分制御室２１内の燃料圧力が変化することになる。このように第１部分制御室２１内の燃料圧力は制御弁２９の操作に伴って迅速に変化するため、制御弁２９の操作に対してニードル１２、１３のリフトの応答遅れはほとんどない。
【００４２】
以上より、本実施形態の燃料噴射弁２によれば、制御弁２９の操作に対するニードル１２、１３の応答遅れを伴うことなく、インナーニードルバウンスの影響を極めて小さいものとすることができる。
【００４３】
連通通路２３の断面積は、インナーニードルバウンスが生じたときには第１部分制御室２１内の燃料圧力の変化に対して第２部分制御室２２内の燃料圧力の変化が遅れると共に、制御弁２９を開弁又は閉弁することによって第２部分制御室２２内の燃料圧力が変化したときには第２部分制御室２２内の燃料圧力の変化に対して第１部分制御室２１内の燃料圧力の変化が遅れることのないような断面積とされる。
【００４４】
より一般化して表現すると、高圧燃料流入通路から一方の部分制御室に燃料が流入すること又は燃料流出通路を介して一方の部分制御室から燃料が流出することによって生じるその部分制御室内の圧力変化における圧力変化速度を臨界圧力変化速度とすると、連通通路の断面積は、一方の部分制御室内の圧力が臨界圧力変化速度以下の圧力変化速度で変化する場合には両部分制御室内の圧力がほぼ同一に変化し、一方の部分制御室内の圧力が臨界圧力変化速度よりも速い圧力変化速度で変化する場合には他方の部分制御室内の圧力変化が上記一方の部分制御室内の圧力変化よりも遅れるような断面積とされる。
【００４５】
ところで、インナーニードルバウンスの発生に伴うインナーニードル１２の上昇を停止させるべく燃料制御室内の燃料圧力を急激に上昇させることは、上記実施形態のように燃料制御室を二つに分割せずに単に燃料制御室の容積を小さくするだけでも達成される。すなわち、燃料制御室を二つに分割せずに燃料制御室の容積を上記実施形態の第１部分制御室の容積とほぼ同一の容積となるように小さくすることによってもインナーニードルバウンスに伴って燃料噴射率が不適当に推移してしまうことを抑制することができる。
【００４６】
しかし、本実施形態の燃料噴射弁２によれば、単に圧力制御室の容積を小さくした燃料噴射弁に対して、ニードル速度に生じる誤差を小さくすることができると共に圧力制御室内に生じる圧力脈動を小さくすることができる。以下、このことについて図３を参照して簡単に説明する。
【００４７】
図３（ａ）は本実施形態の燃料噴射弁２を示しており、図３（ｂ）は単に圧力制御室の容積を小さくした燃料噴射弁を示している。図３（ａ）に示したように第１部分制御室２１の容積や図３（ｂ）に示した圧力制御室Ｘの容積を小さくすることによって十分なニードルのリフトＨを確保するためには、これら第１部分制御室２１及び圧力制御室Ｘの断面積Ａを小さくする必要がある。このように断面積Ａを小さくすると第１部分制御室２１又は圧力制御室Ｘ内の燃料の減少量又は増加量に対する両ニードル１２、１３の上昇量又は下降量が増大するため、オリフィス２５、２７を同様に設計すると、断面積Ａを小さくする前に比べて両ニードル１２、１３の上昇速度及び下降速度が速くなる。
【００４８】
さらに、図３（ｂ）に示した燃料噴射弁では、圧力制御室Ｘの容積が小さいため圧力制御室Ｘから燃料が流出及び流入せしめられたときの圧力制御室Ｘ内の燃料圧力の低下速度及び上昇速度は速いものとなる。このため、両ニードル１２、１３の上昇速度又は低下速度は更に速くなる。従って、図３（ｂ）に示した燃料噴射弁では、圧力制御室Ｘの断面積Ａが小さくなること及び圧力制御室Ｘの容積が小さくなることの両方により、圧力制御室Ｘから燃料が流入又は流入せしめられたときの両ニードル１２、１３の変化速度が極めて速くなる。すなわち、圧力制御室Ｘ内への燃料の流入・流出速度の変化に対する両ニードル１２、１３の変化速度の変化が大きなものとなる。従って、両ニードル１２、１３の変化速度を最適なものとするためには、オリフィスの加工を非常に精密に行わなければならず、またニードルの速度に誤差が生じ易い。
【００４９】
一方、図３（ａ）に示した燃料噴射弁２では、第１部分制御室２１及び第２部分制御室２２を含めた圧力制御室２０全体の容積は小さくないため、圧力制御室２０から燃料が流出せしめられたときの圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度は速くはない。従って、図３（ａ）に示した燃料噴射弁２では、圧力制御室２０から燃料が流出又は流入せしめられたときの両ニードル１２、１３の変化速度はあまり速くはならない。すなわち、圧力制御室２０内への燃料の流入・流出速度の変化に対する両ニードル１２、１３の変化速度の変化はあまり大きなものとならない。従って、オリフィスの加工を精密に行わなくても両ニードル１２、１３の変化速度を最適なものとすることができ、またニードルの速度に誤差が生じにくい。
【００５０】
さらに、例えばインナーニードルバウンス等の圧力変動が生じた場合、図３（ａ）に示した燃料噴射弁では、圧力制御室Ｘ内に圧力脈動が生じてしまう。この場合、圧力制御室Ｘから流出する燃料にも脈動が生じ、圧力制御室Ｘからの燃料の流出が不安定なものとなってしまう。一方、図３（ｂ）に示した本実施形態の燃料噴射弁２では、インナーニードルバウンス等の圧力変動が生じた場合であっても、第１部分制御室２１内では燃料の圧力変動が生じるが、斯かる圧力変動は連通通路２３で遮断され、第２部分制御室２２内の燃料には伝わらない。このため、本実施形態の燃料噴射弁２によれば、圧力制御室２０からの燃料の流出を安定したものとすることができる。
【００５１】
次に、図４を参照して本発明の第二実施形態の燃料噴射弁２’について説明する。図４から分かるように、第二実施形態の燃料噴射弁２’の構成は基本的に第一実施形態の燃料噴射弁２の構成と同様である。
【００５２】
上記第一実施形態の燃料噴射弁２では第１部分制御室２１は高圧燃料流入通路１７には連通していないが、本実施形態の燃料噴射弁２’ではオリフィス３５を介して高圧燃料流入通路１７に連通している。従って、本実施形態の燃料噴射弁２’では、二つのオリフィス２５、３５を介して圧力制御室２０内に燃料が流入することになる。
【００５３】
ところで、インナーニードルバウンスの発生によるインナーニードルの急激な上昇をより確実に防止するためには、両部分制御室２１、２２間を十分に絞るべく連通通路２３の断面積をより小さくする必要がある。ところが、このように連通通路２３の断面積を小さくすると、一方の部分制御室での燃料圧力の変化が緩やかであっても、他方の部分制御室内の燃料圧力は直ぐには追従しなくなる。
【００５４】
ここで、本実施形態の燃料噴射弁２’では、第１部分制御室２１がオリフィス３５を介して高圧燃料流入通路１７に連通している。従って、両ニードル１２、１３が上昇している状態でこれらニードルを下降させるべく制御弁２９が閉弁されたときには、第１部分制御室２１にはオリフィス３５を介して、第２部分制御室２２にはオリフィス２５を介して燃料が流入することになるため、両部分制御室２１、２２内の燃料圧力は共に上昇する。従って、燃料噴射弁２’を閉弁させるときに、第２部分制御室２２の燃料圧力の変化に対して第１部分制御室２１の燃料圧力の変化が遅れることが防止される。
【００５５】
すなわち、本実施形態によれば、連通通路２３の断面積を小さくすることでインナーニードルバウンス発生時におけるインナーニードルの急激な上昇をより確実に防止することができるようになると共に、燃料噴射弁２’の閉弁応答性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の燃料噴射弁の第一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】燃料噴射の開始から終了までのニードルのリフト量及び燃料噴射率の推移を示す図である。
【図３】単に圧力制御室の容積を小さくした燃料噴射弁に対する本発明の実施形態の燃料噴射弁の効果を説明するための図である。
【図４】本発明の燃料噴射弁の第二実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    コモンレール
２    燃料噴射弁
３    燃料タンク
１１    ノズルボディ
１２    インナーニードル
１３    アウターニードル
１４    内側噴孔群
１５    外側噴孔群
１６    ノズル室
２０    圧力制御室
２１    第１部分制御室
２２    第２部分制御室
２３    連通通路
２９    制御弁
【図１】
2009074489.tif 000003
【図２】
2009074489.tif 000004
【図３】
2009074489.tif 000005
【図４】
2009074489.tif 000006