(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置、及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記第２ニードルバルブに対し同軸的に配設されたプッシュロッドと、上記作動状態において同プッシュロッドを付勢し上記第２ニードルバルブを閉方向に駆動するソレノイドと、上記非作動状態において上記プッシュロッドを上記第２ニードルバルブが上記ノズルボディのシート面から離れる方向に付勢するリターンスプリングとを備えていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置、及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記制御装置によりエンジンの低速低負荷運転領域及び高速高負荷運転領域において上記非作動状態に切換えられ、かつ中間運転領域において上記作動状態に切換えられるように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
上記第１及び第２ニードルバルブが、上記ノズルボディの円錐状シート面の円錐角より大きい円錐角の弁シート部を備え、上記ノズルボディに設けられた協働する第１噴孔及び第２噴孔の上流側で上記円錐状シート面に夫々着座するように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置、及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、一端を上記第２ニードルバルブに連結され他端にピストンを備えたプッシュロッドと、上記ノズルボディに連結されたノズルホルダ内に形成され上記ピストンを摺動自在に収容するシリンダと、上記ノズルホルダ内に形成された燃料通路に介装された切換弁と、上記制御装置により作動されて上記切換弁を駆動し上記シリンダを上記燃料通路又は燃料リーク通路に選択的に連通させるソレノイドとを備え、
上記第２ニードルバルブが、上記第２噴孔を開閉する大径部と上記プッシュロッドに連結される小径部と上記大径部及び小径部を接続する肩部とを備え、かつ上記第１ニードルバルブが、第２ニードルバルブの大径部及び小径部を夫々摺動自在に収容する大径孔部及び小径孔部と、同大径孔部及び小径孔部を接続すると共に、上記駆動装置の非作動時に上記第２ニードルバルブの肩部を当接する係止段部とを有する中空孔を備えていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
上記第２ニードルバルブが、上記第２噴孔を開閉する大径部と上記プッシュロッドに連結される小径部と上記大径部及び小径部を接続する肩部とを備え、かつ上記第１ニードルバルブが、第２ニードルバルブの大径部及び小径部を夫々摺動自在に収容する大径孔部及び小径孔部と、同大径孔部及び小径孔部を接続すると共に、上記駆動装置の非作動時に上記第２ニードルバルブの肩部を当接する係止段部とを有する中空孔を備えていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
上記第１噴孔のコーン角が上記第２噴孔のコーン角より大きく形成されたことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁において、各気筒の燃焼室に臨むノズルボディの先端部分に第１及び第２の噴孔を設けると共に、同第１及び第２噴孔を夫々開閉する第１及び第２のニードルバルブを、上記ノズルボディ内に同軸的に、かつ弁軸線方向に摺動自在に収蔵した構成は、従来、実開昭６３−１１２２７０号公報に既に開示されている。
【０００３】
上記既提案の燃料噴射弁では、弁軸線に関し外側に配設されている第１ニードルバルブは、同ニードルバルブを常時閉方向に弾性的に付勢しているプレッシャスプリングが、燃料噴射ポンプ等の高圧燃料源から供給される燃料の圧力によって克服されることにより開弁されて、上記第１噴孔から燃料を上記燃焼室内に噴射するように構成されている。また、上記第１ニードルバルブの内側に同軸的に、かつ摺動自在に挿入された第２ニードルバルブは、上記ノズルボディに連結されたノズルホルダ内に組み込まれた高圧リフト制御ピストンと、同高圧リフト制御ピストンを作動させる油圧応動式の倍力油圧ピストンによって制御されるように構成されている。
【０００４】
さらに、上記倍力油圧ピストンは、専用の油圧ポンプと、同油圧ポンプの吐出圧油を貯溜するリザーバと、同リザーバ内の圧油を上記倍力油圧ピストンに給排する三方弁とからなるアクチュエータによって、制御されるように構成されている。上記三方弁は、エンジンの低速低負荷運転領域において開放され、上記倍力油圧ピストンに圧油を供給して上記第２ニードルバルブを閉弁させ、エンジンの高速高負荷運転領域では、上記倍力油圧ピストンの作動圧油を排除して、上記第２ニードルバルブを開弁可能な自由状態に保持するように、コントローラによって制御される。
【０００５】
上記既提案の燃料噴射弁では、第２ニードルバルブを開閉するために、専用の油圧ポンプ及びリザーバを含むアクチュエータを、高圧燃料源としての燃料噴射ポンプとは別個に設けなければならないので、構造複雑で製造コストが著しく高くなる欠点があり、また、エンジンの運転領域を二つの領域に分け、アイドル運転状態を含む低速低負荷領域で第２ニードルバルブを閉止して第１ニードルバルブからのみ燃料を噴射するように構成されているため、ディーゼルエンジンにおいて特に問題とされているアイドル運転時の騒音及び振動を効果的に低減することができない不具合がある。
【０００６】
また、上記燃料噴射弁では、第２ニードルバルブが倍力油圧ピストンによって強制的に閉弁されていないエンジンの高速高負荷運転領域では、同第２ニードルバルブが、ばね力等の規制外力を受けず、自由に変位し得る状態に保持されるため、エンジンの振動等により所謂チャタリングを起し易く、耐久性を欠く不具合があり、さらに、同第２ニードルバルブが、細径（一般には直径数ｍｍ以下）の長い棒又は線状をなしているため、上記倍力油圧ピストンにより閉弁方向に押圧されることによって座屈し易く強度的に問題があり、この点からも耐久性に不安がある。なおまた、上記燃料噴射弁では、第１噴孔及び第２噴孔のコーン角が実質的に等しく設定されており、ピストンの頂部に一般的なトロイダル型燃焼室を凹設した直接噴射式ディーゼルエンジンに適用した場合、エンジンの低速低負荷運転領域及び高速高負荷運転の双方において、出力、排出ガス性能、騒音等に関し十分なエンジン性能を得ることが難かしいという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、同軸的に、かつ相対摺動可能に配設された第１及び第２ニードルバルブを備えた従来の燃料噴射弁における上述した種々の欠点及び不具合を解消して、エンジンの運転状態に応じてきめ細かく燃料噴射の態様を制御することができ、特にアイドル運転時の騒音及び振動を低減することができる構造簡単で安価であり、しかも耐久性及び信頼性が優れた燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために創案されたもので、エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と、同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記第２ニードルバルブに対し同軸的に配設されたプッシュロッドと、上記作動状態において同プッシュロッドを付勢し上記第２ニードルバルブを閉方向に駆動するソレノイドと、上記非作動状態において上記プッシュロッドを上記第２ニードルバルブが上記ノズルボディのシート面から離れる方向に付勢するリターンスプリングとを備えていることを特徴とする燃料噴射装置（以下第１発明という）、及びエンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に創動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と、同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態とに切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、一端を上記第２ニードルバルブに連結され他端にピストンを備えたプッシュロッドと、上記ノズルボディに連結されたノズルホルダ内に形成され上記ピストンを摺動自在に収容するシリンダと、上記ノズルホルダ内に形成された燃料通路に介装された切換弁と、上記制御装置により作動されて上記切換弁を駆動し上記シリンダを上記燃料通路又は燃料リーク通路に選択的に連結させるソレノイドとを備えていることを特徴とする燃料噴射装置（以下第２発明という）を提案するものである。
【０００９】
さらに、本発明は、エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより、上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と、同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記制御装置によりエンジンの低速低負荷運転領域及び高速高負荷運転領域において上記非作動状態に切換えられ、かつ中間運転領域において上記作動状態に切換えられるように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置（以下第３発明という）を提案するものである。
【００１０】
上記第１ないし第３発明において、上記第１及び第２ニードルバルブが、上記ノズルボディの円錐状シート面の円錐角より大きい円錐角の弁シート部を備え、上記ノズルボディに設けられた協働する第１噴孔及び第２噴孔の上流側で上記円錐状シート面に夫々着座するように構成されることが好ましく、また上記第２ニードルバルブが、上記第２噴孔を開閉する大径部と上記プッシュロッドに連結される小径部と上記大径部及び小径部を接続する肩部とを備え、かつ上記第１ニードルバルブが、第２ニードルバルブの大径部及び小径部を夫々摺動自在に収容する大径孔部及び小径孔部と、同大径孔部及び小径孔部を接続すると共に、上記駆動装置の非作動時に上記第２ニードルバルブの肩部と当接する係止段部とを有する中空孔を備えていることが好ましい。
さらに、上記第１噴孔のコーン角は上記第２噴孔のコーン角より大きく形成されることが望ましい。
【００１１】
【作用】
上記第１発明によれば、燃料噴射弁の第１ニードルバルブの内側に同軸的に、かつ摺動自在に嵌装されて第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブが、プッシュロッドを介してソレノイドにより制御されるので、構造が簡単になり、また本質的に細径の第２ニードルバルブの全長を短縮しプッシュロッドで押圧されて閉弁されるので、座屈強度が増大する。また、第２発明によれば、第２ニードルバルブの開閉を、プッシュロッドに連結されたピストンによって行ない、同ピストンの作動媒体として高圧燃料それ自体を用いるので、専用の油圧ポンプ等を必要とせず、構造の簡素化を図ることができる。また上記ピストンに対する高圧燃料の給排を制御する切換弁をノズルホルダ内に設け、また同切換弁を駆動するソレノイドをノズルホルダの上方部分外側に取付けることができるので、ソレノイドを小型化し熱害を回避することができる。さらに、ノズルボディの円錐状シール面の円錐角より、第１及び第２ニードルバルブの弁シール部の円錐角より小さくすることによって、第１及び第２ニードルバルブの弁シール部が、第１及び第２噴孔に当接しないようにし、耐久性を向上することができる。なおまた、第１及び第２噴孔のコーン角を異る角度とすることにより、エンジンの運転状態に応じた適切な燃料噴射を行なうことができる。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の実施例を添付図面について具体的に説明する。
先ず、第１発明の実施例を示す図１ないし図３において、図中符号１０は総括的に直接噴射式ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁を示し、同噴射弁１０は、円形断面の中空孔１２を有するノズルボディ１４と、ディスタンスピース１６を介しリテーニングナット１８によって上記ノズルボディ１４に一体的に連結されたノズルホルダ２０とを具えている。
【００１３】
上記ノズルボディ１４の図における下端部分、即ち図示しないエンジンの各気筒の燃焼室に臨む先端部分１４′の半径方向外側部分に複数個（２個以上、通常は４〜７個）の第１噴孔２２が穿設されると共に、同先端部分１４′の半径方向内側部分に複数個（２個以上、通常は４〜７個）の第２噴孔２４が穿設されている。また、ノズルボディ１４の中空孔１２内には、半径方向外側に大径の第１ニードルバルブ２６が弁軸線方向（図における上下方向）に摺動自在に嵌装され、同第１ニードルバルブ２６の内部には、同軸的にかつ軸線方向に摺動自在に第２ニードルバルブ２８が嵌装されている。
【００１４】
図２の拡大断面図に良く示されているように、ノズルボディ１４の先端部分内側には、円錐角θ０の円錐面からなるシート面３０が設けられ、また第１及び第２ニードルバルブ２６及び２８の下端部分には、上記円錐角θ０より僅かに大きい円錐角θ１及びθ２（この実施例の場合θ１＝θ２であるが、θ１≠θ２でもよい）の弁シート部３２及び３４が夫々形成され、かつ上記第１噴孔２２及び第２噴孔２４の上方部分で上記シート面３０に着座するように構成されている。また上記第１噴孔２２のコーン角α１は、第２噴孔２４のコーン角α２より僅かに大きく形成され、一例として上記コーン角α１は１６０゜、コーン角α２は１５０゜である。
さらに、上記ノズルボディ１４内における上記中空孔１２の途中に大径の燃料溜３６が設けられ、同燃料溜３６はノズルボディ１４、ディスタンスピース１６及びノズルホルダ１６内の燃料供給通路３８を介して高圧燃料源４０、例えばエンジンによって駆動され燃料タンク４２内のオイルを加圧して圧送する自体周知の列型燃料噴射ポンプの吐出側に接続されている。
【００１５】
上記ノズルホルダ２０内には、ばね室４４が設けられ、同ばね室４４内には、スプリングリテーナ４６を介して上記第１ニードルバルブ２６を常時閉弁方向即ち図の下方に付勢しているプレッシャスプリング４８が縮設されている。また、ノズルホルダ２０の上端部に、ソレノイドハウジング５０が装着され、同ハウジング内に、ソレノイド５２と、同ソレノイド５２によって弁軸線方向に駆動されるプッシュロッド又はアーマチャ５４と、同プッシュロッド５４を図１の休止位置に付勢するリターンスプリング５６とが収蔵されている。後述するように、上記ソレノイド５２と、プッシュロッド５４とリターンスプリング５６とによって、第２ニードルバルブ２８の駆動装置が構成される。
【００１６】
上記ソレノイド５２は、制御装置又はコントロールユニット５８によって付勢され又は消勢されて、プッシュロッド又はアーマチャ５４を弁軸線方向に変位させる。制御装置又はコントロールユニット５８は、エンジンの運転状態を検知する回転数センサ６０、例えば車両の運転者によって制御されるアクセルペダルの踏込み量或いは前記列型燃料噴射ポンプのラック位置等によって代表されるエンジン負荷を検知する負荷センサ６２の信号出力を受容し、さらに必要に応じ、エンジンの冷却水温を検知する温度センサ６４、車両の車速を検知する車速センサ６６等の補助的な補正信号を受容して、内蔵する制御マップＭに基づき上記ソレノイド５２を制御する。
【００１７】
上記制御マップＭは、図３に示されているように、縦軸にエンジン負荷Ｌｅをとり、横軸にエンジン回転数Ｎｅをとって示した線図中に曲線Ｘ，Ｙで区分したＡ，Ｂ，Ｃ３つのエンジン運転領域を含んでいる。領域Ａは、アイドル運転状態を含む比較的低速かつ低負荷の運転領域（この明細書では、低速低負荷運転領域という）、領域Ｃは、最高速付近の低負荷状態から比較的低速でかつ高負荷状態を含む運転領域（この明細書では、高速高負荷領域という）、領域Ｂは上記領域Ａと領域Ｃの中間の運転状態（この明細書では、中間運転領域と称する）である。
【００１８】
エンジンの運転状態が、上記低速負荷運転領域Ａ及び高速高負荷運転領域Ｃのときは、制御装置５８によってソレノイド５２は消勢され、中間運転領域Ｂでは、制御装置５８によってソレノイド５２が付勢される。ソレノイド５２が付勢されると、プッシュロッド又はアーマチャ５４が電磁力によってリターンスプリング５６を圧縮して下降し、一方、ソレノイド５２が消勢されると、プッシュロッド又はアーマチャ５４は、リターンスプリング５６によって図１に示す上昇位置又は休止位置に保持される。
【００１９】
上記第２ニードルバルブ２８は、その下端に上記弁シート部３４を具えた大径部２８ａと、その上端を上記プッシュロッド５４の下端に圧入して固着され又は螺合して固着された小径部２８ｂと、大径部２８ａと小径部２８ｂとを接続する肩部２８ｃとを具えており、第１ニードルバルブ２６の内部には、上記大径部２８ａを摺動可能に受容する大径孔部と、上記小径部２８ｂを摺動可能に受容する小径孔部と、大径孔部及び小径孔部を接続する係止段部とからなる中空孔２６′が設けられている。従って、上記ソレノイド５２の消勢時、即ち駆動装置の非作動時は、プッシュロッド５４及びこれに連結された第２ニードルバルブ２８がリターンスプリング５６（プレッシャスプリング４８に較べて十分小さいばね定数を有する）によって、図の上方に付勢され、第２ニードルバルブ２８の肩部２８ｃが第１ニードルバルブ２６の中空孔２６′の係止段部に弾性的に係止されている。
【００２０】
エンジンが上記低速低負荷運転領域Ａ及び高速高負荷運転領域Ｃで運転していてソレノイド５２が消勢されているときに、高圧燃料源４０から燃料供給通路３８に燃料が供給されると、燃料溜３６に臨んでいる第１ニードルバルブ２６の受圧面に作用する燃料圧力によってプレッシャスプリング４８が克服され、同ニードルバルブ２６が開くと共に、リターンスプリング５６によって上述したように第１ニードルバルブ２６に弾性的に係止されている第２ニードルバルブ２８が同時に開く。この結果、第１噴孔２２及び第２噴孔２４の双方から燃料が噴射される。
【００２１】
低速低負荷運転領域Ａにおいて、少量の燃料が第１及び第２噴孔２２及び２４の双方から分散して噴射されるので、急激な燃焼が生起せず緩やかな燃焼が行なわれることとなり、特にアイドル運転時の騒音及び振動を効果的に低減することができる。一方、高速高負荷運転領域Ｃにおいて、多量の燃料が第１及び第２噴孔２２及び２４の双方から各気筒の燃焼室内に高圧力で、かつ異るコーン角α１及びα２で分散して噴射されるので、噴霧の微細化及び均一化が達成され、良好な燃焼が行われる。この結果、十分な出力、優れた排出ガス性能及び燃費性能が得られる。
【００２２】
また、エンジンが上記中間運転領域Ｂで運転しているときは、ソレノイド５２が付勢され、即ち駆動装置が作動状態となり、プッシュロッド５４を介して第２ニードルバルブ２８が閉弁位置に圧下される。このため高圧燃料源４０からエンジンの運転状態に応じた量の燃料が燃料供給通路３８から燃料溜３６に供給されると、第１ニードルバルブ２６のみが開き、コーン角α１の第１噴孔２２から略中程度の量の燃料が高圧噴射されて各気筒の燃焼室内に適正な噴霧が形成され、良好な燃焼が行なわれる。この結果、十分な出力、優れた排出ガス性能及び燃費性能が得られる。
【００２３】
上記構成によれば、前記既提案の燃料噴射弁と較べて、第２ニードルバルブ２８の開閉制御が、ソレノイド５２、プッシュロッド５４及びリターンスプリング５６からなる極めて簡単な駆動装置によって行なわれるので、製造コストが著しく安い利点がある。また、上記駆動装置の非作動状態において、第２ニードルバルブ２８が、リターンスプリング５６によって第１ニードルバルブ２６の係止段部に弾性的に係止されているので、エンジンの振動等によりチャタリングを起す不具合がない。さらに、第１及び第２ニードルバルブ２６及び２８が、３つの領域に区分された運転領域においてきめ細かく開閉制御されるので、全運転領域にわたって優れたエンジン性能を発揮することができ、特に、アイドル運転時の騒音及び振動を効果的に低減し得る利点がある。
【００２４】
また、上記第１噴孔２２のコーン角α１と第２噴孔２４のコーン角α２とを、異る角度とすることも、エンジンの運転状態に応じ適正な噴霧を形成するのに、有効である。さらに、本質的に小径の第２ニードルバルブ２８の弁軸線方向の長さを小さくして、閉弁時にプッシュロッド５４で押圧する構成としたことにより、第２ニードルバルブ２８の座屈強度を向上し、その破損を効果的に防止し得る利点があり、なおまた、ノズルボディ１４のシート面３０の円錐角θ０に対して、第１及び第２ニードルバルブ２６及び２８の弁シート部３２及び３４の円錐角θ１，θ２を僅かに大きく形成することによって、第１及び第２噴孔２２及び２４のレート面３０の開口部に直接弁シート部３２及び３４が接触しないので、両者の摩耗を防止し耐久性を向上し得る利点がある。
【００２５】
次に、第２発明の実施例を図４について説明する。第２発明と上記第１発明とは、第２ニードルバルブ２８を開閉する駆動装置のみが異り、その他の構成は実質的に同一であるので、対応する部材及び部分に同一の符号を付し、重複説明は省略する。
図示のように、リテーニングナット１８によってノズルボディ１４に一体的に連結されるノズルホルダ２０が、互に螺合して固着される下方ノズルホルダ２０ａ及び上方ノズルホルダ２０ｂに分割して構成され、これら上方及び下方ノズルホルダ間にシリンダ６８が設けられている。シリンダ６８内に、プッシュロッド５４の上端に固着され又は同プッシュロッド５４と一体に成形されたピストン７０が嵌装されている。
【００２６】
また、上方ノズルホルダ２０ａ内に、一端が燃料供給通路３８に連通すると共に、他端が上記シリンダ６８に連通した燃料通路７２が設けられ、同燃料通路７２内にスプール弁７４が介装されている。同スプール弁７４は、２つのランド７４ａ及び７４ｂと弁軸７４ｃとを具え、同弁軸７４ｃは、上方ノズルホルダ２０ａの外側に装着されたソレノイド７６によって変位されるアーマチャを形成している。そしてソレノイド７６、スプール弁７４、及びシリンダ６８内のピストン７０によって、第２ニードルバルブ２８の駆動装置が構成されている。
【００２７】
図４は、上記駆動装置のソレノイド７６が、第１発明と同様に制御装置５８により消勢されている非作動状態を示している。このときスプール弁７４ｃは弁スプリング７４ｄによって図示の休止位置に保持され、その左方ランド７４ａによって燃料通路７２とシリンダ６８との連通は遮断され、同シリンダ６８は燃料リーク通路７８を介して燃料タンク４２、即ち大気圧に連通している。
従って、リターンスプリング５６によりピストン７０及びこれと一体のプッシュロッド５４が上昇方向に弾性的に付勢され、第２ニードルバルブ２８の肩部２８ｃが第１ニードルバルブ２６の中空孔２６′の係止段部に弾性的に係止されている。
【００２８】
エンジンが図３のマップにおける低速低負荷運転領域Ａ、及び高速高負荷運転領域Ｃで運転している場合、即ちソレノイド７６が消勢されている場合、高圧燃料源４０から燃料供給通路３８に高圧燃料が供給されると、燃料圧力によりプレッシャスプリング４８が克服されて第１ニードルバルブ２６が開弁し、また同ニードルバルブに弾性的に係止されている第２ニードルバルブ２８も一緒に開弁する。この結果、第１噴孔２２及び第２噴孔２４から燃料噴射が行なわれ、第１発明と実質的に同等の作用及び効果が得られる。
【００２９】
次に、エンジンが図３のマップにおいて中間運転領域Ｂで運転しているときは、制御装置５８によってソレノイド７６が付勢されて、スプール弁７４が図４の休止位置から右動する。同スプール弁７４の右動により右方ランド７４ａによってリーク通路７８が閉塞されると共に、燃料通路７２とシリンダ６８とが連通される。
高圧燃料源４０から燃料供給通路３８に高圧燃料が供給されると、この燃料圧力は実質的に同時にシリンダ６８にも供給され、ピストン７０及びプッシュロッド５４を介して第２ニードルバルブ２８に作用し同ニードルバルブを閉弁状態に圧下する。従って、第１ニードルバルブ２６のみが開弁してエンジンの各気筒に第１噴孔２２のみから燃料の噴射が行なわれる。
なお、上記第１噴孔２２からの燃料噴射は、良く知られているように、エンジンの運転状態に応じたクランク角間隔を存して行なわれるが、噴射後、次の噴射までの休止期間にも、燃料供給通路３８及びこれに連通する燃料通路７２には、通常２０気圧以上の残圧が存在するので、小さいばね定数を有するリターンスプリング５６は、ピストン７０に作用する上記残圧により克服され、第２ニードルバルブ２８がチャタリングを起すことはない。
【００３０】
上記第２発明に係る燃料噴射装置は、第１発明において既に説明した種々の利点又は効果を実質的にすべて奏するだけでなく、燃料圧力を直接利用して第２ニードルバルブ２８を閉弁状態に保持することができ、従ってソレノイド７６は小型のスプール弁７４即ち切換弁を制御するだけで良いので小容量のもので足り、かつ燃焼室からの熱伝達が少ないノズルホルダ上方部分で、かつ外側に設けることができるので、熱害による損傷が少なく従って耐久性及び信頼性が一層優れ、しかも軽量な追加の利点がある。
【００３１】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係る燃料噴射装置は、エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボデイ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置、及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記第２ニードルバルブに対し同軸的に配設されたプッシュロッドと、上記作動状態において同プッシュロッドを付勢し上記第２ニードルバルブを閉方向に駆動するソレノイドと、上記非作動状態において上記プッシュロッドを上記第２ニードルバルブが上記ノズルボディのシート面から離れる方向に付勢するリターンスプリングとを備えていることを特徴とする第１発明によって、前記既提案の同種装置と較べて構造簡単かつ安価であり、本質的に細径で細長い形状の第２ニードルバルブの強度上の欠点を解消して耐久性及び信頼性を向上することができる利点があり、また上記駆動装置が、一端を上記第２ニードルバルブに連結され他端にピストンを備えたプッシュロッドと、上記ノズルボディに連結されたノズルホルダ内に形成され上記ピストンを摺動自在に収容するシリンダと、上記ノズルホルダ内に形成された燃料通路に介装された切換弁と、上記制御装置により作動されて上記切換弁を駆動し上記シリンダを上記燃料通路又は燃料リーク通路に選択的に連通させるソレノイドとを備えていることを特徴とする第２発明によって、上記第１発明の利点及び効果に加え、ソレノイドの容量を小型軽量化し得ると共に、その耐久性及び信頼性を一層向上することができる利点がある。
【００３２】
さらにまた、上記駆動装置が、上記制御装置によりエンジンの低速低負荷運転領域及び高速高負荷運転領域において上記非作動状態に切換えられ、かつ中間運転領域において上記作動状態に切換えられるように構成されたことを特徴とする第３の発明によって、前記従前の同種装置に較べて、エンジンの全運転領域において、きめ細かく燃料噴射制御を行ない、優れたエンジン性能を発揮させることができ、特にアイドル運転時の振動、騒音を効果的に低減し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した燃料噴射弁の燃料を噴射する先端部分の部分的拡大断面図である。
【図３】図１の制御装置５８に内蔵された制御マップを示す線図である。
【図４】第２発明の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０…燃料噴射弁、１４…ノズルボディ、１８…リテーニングナット、２０…ノズルホルダ、２２…第１噴孔、２４…第２噴孔、２６…第１ニードルバルブ、２８…第２ニードルバルブ、３０…シート面、３２…第１ニードルバルブの弁シート部、３４…第２ニードルバルブの弁シート部、３６…燃料溜、３８…燃料供給通路、４０…高圧燃料源、４８…プレッシャスプリング、５２…ソレノイド、５４…プッシュロッド、５６…リターンスプリング、５８…制御装置（コントロールユニット）、６８…シリンダ、７０…ピストン、７２…燃料通路、７４…スプール弁（制御弁）、７６…ソレノイド、７８…燃料リーク通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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