JP3303565B2

JP3303565B2 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3303565B2
Application number: JP27214094A
Authority: JP
Inventors: 賢二船井; 貴史岩永; 正彦落合
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH0849620A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コモンレールに蓄圧さ
れた高圧燃料が供給されて、ディーゼルエンジンに噴射
する蓄圧式の燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コモンレールと呼ばれる一種
のサージタンクに高圧燃料を蓄圧し、この蓄圧した高圧
燃料をディーゼルエンジンへ噴射する燃料噴射装置が公
知である。この蓄圧式の燃料噴射装置では、初期噴射率
を低くするための手段として、図２６に示すように、油
圧ピストン１００の背圧を制御する制御室１１０に可動
弁体１２０が配されている。この可動弁体１２０には、
制御室１１０から流出する燃料の流量を抑えるためのオ
リフィス１３０が設けられている。また、可動弁体１２
０は、制御室１１０内でスプリング１４０によって制御
室１１０に連通する連通路１５０を閉塞する方向（図示
上方）へ押圧されている。

【０００３】従って、燃料噴射開始時には、制御室１１
０の燃料が可動弁体１２０のオリフィス１３０を通って
連通路１５０より排出されることから、制御室１１０よ
り流出する燃料の流出流量が抑えられる。その結果、油
圧ピストン１００により駆動されるニードル（図示しな
い）がゆっくりと上昇（リフト）するため、初期噴射率
が低くなる。

【０００４】また、燃料噴射終了時には、連通路１５０
を介して高圧燃料が制御室１１０へ導入されるが、この
時、可動弁体１２０は、流入する高圧燃料の圧力がスプ
リング１４０の付勢力を上回るため、図２７に示すよう
に、制御室１１０内で押し下げられて連通路１５０を開
口する。この結果、高圧燃料が瞬時に制御室１１０へ導
入されることにより、油圧ピストン１００とともにニー
ドルが一気に下降して燃料噴射が終了する。

【０００５】燃料噴射終了後は、制御室１１０に高圧燃
料が充満して、制御室１１０の内部圧力が連通路１５０
の内圧と等しくなることにより、可動弁体１２０がスプ
リング１４０の付勢力によって再び連通路１５０を閉塞
する初期位置に復帰する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の燃料
噴射装置では、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を
行なう場合に、パイロット噴射とメイン噴射との噴射間
隔が小さい場合には、以下のような問題が生じる。つま
り、パイロット噴射が行なわれた後、可動弁体１２０が
初期位置に戻る前にメイン噴射が開始されると、制御室
１１０の燃料が可動弁体１２０のオリフィス１３０だけ
を通過して流出するのではなく、図２７にて実線矢印で
示すように、可動弁体１２０の外周を通り抜けて流出す
ることから、ニードルのリフト速度が速くなり、その結
果、メイン噴射の初期噴射率が高くなってしまう。

【０００７】また、可動弁体１２０が戻る寸前の所でメ
イン噴射が行なわれる場合には、可動弁体１２０が初期
位置に復帰した状態でメイン噴射が行なわれたり、可動
弁体１２０が初期位置に復帰していない状態でメイン噴
射が行なわれたりする。このため、初期噴射率が低くな
ったり高くなったりする現象、いわゆる不斉噴射という
問題が生じる。本発明は、上記事情に基づいて成された
もので、その目的は、メイン噴射の初期噴射率を低くす
るとともに、安定した噴射を行なうことのできる燃料噴
射装置の提供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、各請求項毎に以下の構成を採用した。請求項１で
は、後端面に作用する背圧の変動に伴って軸方向に変位
する油圧ピストンと、この油圧ピストンに連動するニー
ドルを有し、このニードルがリフトすることで高圧燃料
を噴射するノズルと、前記油圧ピストンの背圧を制御す
る制御室と、この制御室に高圧燃料を導く燃料導入経路
と、前記制御室より高圧燃料を排出する燃料排出経路
と、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路との何方か一
方を選択的に遮断する経路切替手段とを備え、前記燃料
導入経路と前記燃料排出経路とは、前記制御室に開口す
る燃料通路を共有し、この燃料通路に通路断面積を小さ
くした固定絞り部が設けられている燃料噴射装置であっ
て、前記燃料通路は、前記制御室から燃料が流出する時
より、前記制御室へ燃料が流入する時の方が流量係数が
大きくなる形状に設けられていることを特徴とする。

【０００９】請求項２では、後端面に作用する背圧の変
動に伴って軸方向に変位する油圧ピストンと、この油圧
ピストンに連動するニードルを有し、このニードルがリ
フトすることで高圧燃料を噴射するノズルと、前記油圧
ピストンの背圧を制御する制御室と、この制御室に高圧
燃料を導く燃料導入経路と、前記制御室より高圧燃料を
排出する燃料排出経路と、前記燃料導入経路と前記燃料
排出経路との何方か一方を選択的に遮断する経路切替手
段とを備え、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路と
は、前記制御室に開口する燃料通路を共有し、この燃料
通路に通路断面積を小さくした固定絞り部が設けられて
いる燃料噴射装置であって、前記燃料通路は、前記制御
室へ燃料が流入する時の流れ方向において前記固定絞り
部へ向かって通路断面積が漸減する漏斗部が設けられて
いることを特徴とする。

【００１０】請求項３では、後端面に作用する背圧の変
動に伴って軸方向に変位する油圧ピストンと、この油圧
ピストンに連動するニードルを有し、このニードルがリ
フトすることで高圧燃料を噴射するノズルと、前記油圧
ピストンの背圧を制御する制御室と、この制御室に高圧
燃料を導く燃料導入経路と、前記制御室より高圧燃料を
排出する燃料排出経路と、前記燃料導入経路と前記燃料
排出経路との何方か一方を選択的に遮断する経路切替手
段とを備え、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路と
は、前記制御室に開口する燃料通路を共有し、この燃料
通路に通路断面積を小さくした固定絞り部が設けられて
いる燃料噴射装置であって、前記固定絞り部が形成され
た通路形成部材を有し、この通路形成部材は、前記制御
室より燃料が流出する時に、燃料圧力を受けて前記固定
絞り部の穴径が小さくなるように弾性変形することを特
徴とする。

【００１１】請求項４では、後端面に作用する背圧の変
動に伴って軸方向に変位する油圧ピストンと、この油圧
ピストンに連動するニードルを有し、このニードルがリ
フトすることで高圧燃料を噴射するノズルと、前記油圧
ピストンの背圧を制御する制御室と、この制御室に高圧
燃料を導く燃料導入経路と、前記制御室より高圧燃料を
排出する燃料排出経路と、前記燃料導入経路と前記燃料
排出経路との何方か一方を選択的に遮断する経路切替手
段とを備え、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路と
は、前記制御室に開口する燃料通路を共有し、この燃料
通路に通路断面積を小さくした固定絞り部が設けられて
いる燃料噴射装置であって、前記燃料通路は、前記固定
絞り部より前記制御室側が、前記固定絞り部より複数に
分岐して、それぞれ前記制御室に開口する複数の分岐通
路で構成され、その分岐通路の通路断面積が、それぞれ
前記固定絞り部の断面積より大きく設定されていること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１に記載した燃料噴射装置では、燃料通
路の形状を、燃料流出時より燃料流入時の方が流量係数
が大きくなるように設けているので、制御室へ燃料が流
入する時の方が、制御室から燃料が流出する時より燃料
流量を多くできる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】請求項２に記載した燃料噴射装置では、制
御室へ燃料が流入する時の流れ方向において、固定絞り
部へ向かって通路断面積が漸減する漏斗部を設けている
ので、制御室から燃料が流出する時の流量より、制御室
へ燃料が流入する時の流量の方が多くなる。この結果、
燃料噴射終了時、すなわち高圧燃料が燃料通路を通って
制御室へ導入される時には、高圧燃料の流入に伴って制
御室の内部圧力が速やかに上昇することから、ニードル
が素早く下降して燃料噴射が終了することにより、燃料
の噴射切れが良好となる。

【００１６】請求項３に記載した燃料噴射装置では、制
御室から燃料が流出する時に、通路形成部材が燃料圧力
を受けて弾性変形することで、通路形成部材に形成され
た固定絞り部の穴径、即ち通路断面積が小さくなる。こ
の結果、制御室から固定絞り部を通って流出する燃料流
量がさらに減少するため、燃料の初期噴射率を一層低減
することができる。

【００１７】請求項４に記載した燃料噴射装置では、制
御室へ高圧燃料が導入される時は、固定絞り部を通過し
た燃料が各分岐通路へ分流して、それぞれ制御室へ流入
する。この場合、各分岐通路は、それぞれ固定絞り部よ
り通路断面積が大きく設定されていることから、通路抵
抗が増大することはなく、従って、燃料流量が低下する
ことはない。一方、制御室から高圧燃料が排出される時
は、制御室から各分岐通路を流れた燃料が合流し、固定
絞り部を通って排出される。この場合、各分岐通路を流
れた燃料が合流する際に衝突して流れが乱れる（渦が発
生する）ことにより通路抵抗が増大する。この結果、本
来の固定絞り部の絞り効果以上に燃料の流出流量が減少
して、燃料の初期噴射率を低減することができる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の燃料噴射装置の第１実施例を
図１〜５に基づいて説明する。図１は制御室を含む要部
の拡大断面図である。本実施例の燃料噴射装置１（図３
参照）は、共通のサージタンク（図示しない）より分岐
した導入管（図示しない）に接続されて、ディーゼルエ
ンジン（図示しない）の各シリンダ毎に取り付けられて
いる。

【００１９】この燃料噴射装置１は、図３に示すよう
に、ノズルボディ２、ニードル３（図４参照）、チップ
パッキン４、ノズルホルダ５、油圧ピストン６、三方電
磁弁７（本発明の経路切替手段）等より構成されてい
る。なお、ノズルボディ２とニードル３により本発明の
ノズルが構成される。

【００２０】ノズルボディ２は、図４に示すように、そ
の先端に高圧燃料を噴出するための噴孔８が設けられ
て、内周部にニードル３を摺動自在に保持する。このノ
ズルボディ２には、噴孔８に通じるサックホール９、こ
のサックホール９に繋がるシート面１０、燃料噴射時に
サックホール９と連通する燃料溜まり１１、この燃料溜
まり１１に高圧燃料を供給する燃料供給路１２が設けら
れている。

【００２１】ニードル３は、図４に示すように、円錐形
状を成す先端外周面にシート部３ａが形成されており、
ニードル３が下降してシート部３ａがノズルボディ２に
形成されたシート面１０に着座する（図４に示す状態）
ことにより、ノズルボディ２の燃料溜まり１１とサック
ホール９との間を遮断して燃料噴射を終了する。また、
ニードル３がリフト（図示上方への移動）してシート部
３ａがシート面１０より離れると、サックホール９に高
圧燃料が供給されて、噴孔８より燃料噴射が行なわれ
る。

【００２２】このニードル３は、ノズルボディ２の燃料
溜まり１１に流入する高圧燃料の圧力がニードル３をリ
フトさせる方向に作用し、油圧ピストン６の背圧および
ノズルホルダ５に収容されたスプリング１３の付勢力が
ニードル３を押し下げる方向に作用する。そして、油圧
ピストン６の背圧が閉弁圧以上に上昇した時に図示下方
へ押し下げられて、シート部３ａがシート面１０に着座
し、油圧ピストン６の背圧が開弁圧以下に低下した時に
図示上方へリフトして、シート部３ａがシート面１０よ
り離れる。

【００２３】チップパッキン４は、ノズルボディ２とノ
ズルホルダ５との間に挟持されて、ニードル３の最大リ
フト量を規制する。このチップパッキン４には、ノズル
ボディ２に形成された燃料供給路１２に通じる連絡路１
４が形成されている。

【００２４】ノズルホルダ５は、その中央部を長手方向
（図３の上下方向）に貫通する長孔１５が形成されて、
この長孔１５に油圧ピストン６が摺動自在に嵌挿される
とともに、その油圧ピストン６より上部に固定オリフィ
ス部材１６（後述する）が設置されて、油圧ピストン６
と固定オリフィス部材１６との間に油圧ピストン６の背
圧を制御する制御室１７が形成される。

【００２５】また、ノズルホルダ５には、配管継手１８
を介して導入管より供給された高圧燃料を導入する燃料
導入路１９が設けられている。その燃料導入路１９は、
ノズルホルダ５の長手方向に延びて形成され、一端はチ
ップパッキン４側の下端面に開口してチップパッキン４
の連絡路１４と連通し、他端は三方電磁弁７側の上端面
に開口する。

【００２６】油圧ピストン６は、長孔１５に配されたス
プリング１３の内部を通るプレッシャピン２０を介して
ニードル３と連結され、油圧ピストン６の背圧（制御室
１７の内部圧力）に応じて長孔１５内を変位する。上述
のノズルボディ２、チップパッキン４、およびノズルホ
ルダ５は、図３および図４に示すように、リテーニング
ナット２１によって締結されている。

【００２７】三方電磁弁７は、図３に示すように、ノズ
ルホルダ５の上部に設置されて、リテーニングナット２
２によりノズルホルダ５に締結されるボディ２３、この
ボディ２３の上部に配置されるコイル２４、鉄芯２５、
アーマチュア２６、および内部に組み込まれるアウタバ
ルブ２７とインナバルブ２８等より構成されている。な
お、コイル２４、鉄芯２５、アーマチュア２６、アウタ
バルブ２７、およびインナバルブ２８等の各部品は、ボ
ディ２３とともに全体を筒状に覆うリテーニングナット
２９によって組付けられている。

【００２８】ボディ２３には、ノズルホルダ５の燃料導
入路１９と連通して高圧燃料で満たされる高圧通路３
０、オーバーフローした燃料を排出する低圧通路３１、
高圧通路３０と低圧通路３１の何方か一方の通路と連通
可能に設けられた連通路３２が形成されている。

【００２９】コイル２４は、三方電磁弁７の上端部に設
けられたコネクタ３３を介して通電を受けることにより
磁力を発生する。鉄芯２５は、コイル２４が通電される
ことで磁化して電磁石となる。アーマチュア２６は、ボ
ディ２３と鉄芯２５との間でスペーサ３４によって形成
される空間内に配されて、コイル２４への通電時に電磁
石となる鉄芯２５側へ吸引される。

【００３０】アウタバルブ２７は、ボディ２３の中央部
に形成された嵌挿穴に摺動自在に嵌挿されるとともに、
その上端部でアーマチュア２６と連結されて、鉄芯２５
の内周部に配されたスプリング３５によって図示下方へ
付勢されている。従って、アウタバルブ２７は、コイル
２４の通電状態に応じてアーマチュア２６とともに移動
して、ボディ２３に対する位置が変化する。

【００３１】具体的には、コイル２４が通電されていな
い時には、スプリング３５の付勢力によって図示下方へ
押し下げられて、ボディ２３に形成された低圧通路３１
と連通路３２との間を遮断する初期位置（図１参照）に
移動し、コイル２４が通電された時には、スプリング３
５の付勢力に抗して鉄芯２５側へ吸引されて、低圧通路
３１と連通路３２とが連通するリフト位置（図２参照）
に移動する。

【００３２】また、アウタバルブ２７には、コイル２４
が通電されていない時、つまりスプリング３５の付勢力
によって初期位置へ押し下げられている時に、ボディ２
３に形成された高圧通路３０と連通路３２とを連絡する
油路３６が形成されている。

【００３３】インナバルブ２８は、アウタバルブ２７の
内部に配置されて、アウタバルブ２７がインナバルブ２
８に対して摺動自在に移動できるように構成されてい
る。このインナバルブ２８は、コイル２４への通電によ
って、アウタバルブ２７がアーマチュア２６とともに鉄
芯２５側へ吸引された時に、アウタバルブ２７に形成さ
れた油路３６を遮断する。

【００３４】上述の固定オリフィス部材１６は、ノズル
ホルダ５に形成された長孔１５の上端側開口部より長孔
１５に挿入されて、長孔１５の内周面に形成された段差
面１５ａ（図１および図２参照）と三方電磁弁７のボデ
ィ２３との間に固定されている。この固定オリフィス部
材１６には、ボディ２３に形成された連通路３２と制御
室１７とを連通する燃料通路３７が形成されている。

【００３５】燃料通路３７は、図１および図２に示すよ
うに、連通路３２と連絡する大径通路部３７ａ、制御室
１７と連絡する小径通路部３７ｂ、および大径通路部３
７ａから小径通路部３７ｂに至る漏斗部３７ｃより成
る。大径通路部３７ａは、通路内径が連通路３２と同程
度に設けられ、小径通路部３７ｂは、大径通路部３７ａ
より通路内径が小さく、所謂オリフィス（本発明の固定
絞り部）を形成している。漏斗部３７ｃは、大径通路部
３７ａから小径通路部３７ｂに向かって通路断面積が漸
減する漏斗形状に設けられている。

【００３６】なお、本発明の燃料導入経路は、高圧通路
３０、油路３６、連通路３２、および燃料通路３７より
構成され、燃料排出経路は、低圧通路３１、連通路３
２、および燃料通路３７より構成される。

【００３７】次に、本実施例の作動を図５に示すタイム
チャートを参照しながら説明する。なお、図５のタイム
チャートは、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を行
なう場合を示すもので、図５（ａ）は三方電磁弁７のア
ウタバルブ２７の挙動、図５（ｂ）は固定オリフィス部
材１６の位置（本実施例では変動することなく一定）、
図５（ｃ）は制御室１７の圧力変動、図５（ｄ）はニー
ドル３の挙動を示す。

【００３８】まず、三方電磁弁７のコイル２４が通電さ
れていない時は、アウタバルブ２７が初期位置に戻って
いることから、制御室１７は、燃料通路３７、連通路３
２、および油路３６を介して高圧通路３０と連通される
（図１参照）。これにより、制御室１７には高圧燃料が
充填されて、制御室１７の内部圧力が閉弁圧以上に保た
れている。この結果、ニードル３は、油圧ピストン６お
よびプレッシャピン２０を介して押し下げられて、シー
ト部３ａがシート面１０に着座することにより、燃料の
噴射は行なわれない。

【００３９】その後、三方電磁弁７のコイル２４が通電
されると、スプリング３５の付勢力に抗してアーマチュ
ア２６が鉄芯２５に吸引されることにより、アウタバル
ブ２７がアーマチュア２６とともにリフト位置へ移動す
る。この結果、アウタバルブ２７の内部に配置されたイ
ンナバルブ２８がアウタバルブ２７に形成された油路３
６を遮断することで、高圧通路３０と連通路３２との間
が遮断されると同時に、低圧通路３１と連通路３２とが
連通する（図２参照）。

【００４０】これにより、制御室１７に充填されていた
燃料は、固定オリフィス部材１６の燃料通路３７および
連通路３２を通って低圧通路３１へ排出される。その結
果、制御室１７の内部圧力が低下することに伴って、油
圧ピストン６およびプレッシャピン２０とともにニード
ル３がリフトして、ニードル３のシート部３ａがシート
面１０より離れることにより、サックホール９に高圧燃
料が供給されて噴孔８より噴射される。

【００４１】ここで、制御室１７より燃料が排出される
時に、固定オリフィス部材１６の燃料通路３７に絞り部
（小径通路部３７ｂ）が設けられていることから、制御
室１７より流出する燃料の流出流量が抑えられる。この
ため、油圧ピストン６の背圧（制御室１７の内部圧力）
がゆっくりと低下することから、ニードル３のリフト動
作もゆっくり行なわれることになるため、初期噴射率は
低くなる。

【００４２】続いて、三方電磁弁７のコイル２４への通
電が停止されると、スプリング３５の付勢力によってア
ウタバルブ２７が初期位置に戻ることにより、油路３６
を介して高圧通路３０と連通路３２とが連通して、制御
室１７に高圧燃料が充填される（図１参照）。

【００４３】ここで、固定オリフィス部材１６の燃料通
路３７は、大径通路部３７ａと小径通路部３７ｂとの間
に漏斗部３７ｃが設けられている。この漏斗部３７ｃ
は、制御室１７へ燃料が流入する時の流れ方向におい
て、小径通路部３７ｂへ向かって通路断面積が漸減する
漏斗形状を成す。

【００４４】従って、燃料通路３７は、制御室１７から
燃料が流出する流出時より、制御室１７へ燃料が流入す
る流入時の方が流量係数が大きくなるため、制御室１７
から燃料が流出する時に小径通路部３７ｂを通過する燃
料流量より、制御室１７へ燃料が流入する時に小径通路
部３７ｂを通過する燃料流量の方が多くなる。従って、
制御室１７の内部圧力が急速に上昇して閉弁圧に達する
ことにより、ニードル３が素早く下降して燃料噴射が終
了し、噴射切れが良好となる。

【００４５】なお、メイン噴射に先立って行なわれるパ
イロット噴射においても、メイン噴射と同様に、初期噴
射率が低くなるとともに、良好な噴射切れを得ることが
できる。また、本実施例では、制御室１７より燃料が排
出される時には、必ず固定オリフィス部材１６の小径通
路部３７ｂを通過して燃料が流出することから、パイロ
ット噴射とメイン噴射との噴射間隔が小さい場合でも、
メイン噴射の初期噴射率が低くなったり高くなったりす
る現象、いわゆる不斉噴射が生じることはない。

【００４６】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
６は第２実施例に係わる燃料噴射装置の全体断面図であ
る。本実施例の燃料噴射装置は、図６に示すように、ノ
ズルボディ２、ニードル３、チップパッキン４、ノズル
ホルダ５、油圧ピストン６、三方電磁弁７（本発明の経
路切替手段）等より構成されている。但し、第１実施例
と同一部品もしくは同一機能を有するものは、第１実施
例と共通の番号を付し、その説明を省略する。以下に、
第１実施例と異なる本実施例の構造について説明する。

【００４７】ノズルホルダ５には、油圧ピストン６が嵌
挿された長孔１５内の上端部に制御室１７が形成されて
いる。三方電磁弁７のボディ２３（請求項５に示す通路
形成部材）には、図７および図８に示すように、高圧通
路３０と低圧通路３１との何方か一方の通路と連通可能
な連通路３２、この連通路３２と制御室１７とを連通す
るオリフィス３８（固定絞り部）が形成されるととも
に、長孔１５の上端開口部を閉じるボディ２３の端面に
座ぐり溝３９が設けられている。

【００４８】連通路３２は、アウタバルブ２７を嵌挿す
る嵌挿孔４０の底面中央部が一段深く窪んで形成されて
いる。この連通路３２は、アウタバルブ２７が初期位置
に付勢されている時（図７に示す状態）に、アウタバル
ブ２７に形成された油路３６を通じて高圧通路３０と連
通し、アウタバルブ２７の先端突設部２７ａによって低
圧通路３１との間が遮断される。また、連通路３２は、
アウタバルブ２７がリフトしている時（図８に示す状
態）に、嵌挿孔４０を通じて低圧通路３１と連通し、イ
ンナバルブ２８により油路３６が遮断されることで高圧
通路３０との間が遮断される。

【００４９】オリフィス３８は、一端が連通路３２の中
央部に開口し、他端が制御室１７に開口して、連通路３
２と制御室１７とを連通する。座ぐり溝３９は、オリフ
ィス３８を中心として、オリフィス３８の外周に環状に
設けられている。従って、この座ぐり溝３９が形成され
ることで、オリフィス３８と座ぐり溝３９との間、即ち
オリフィス３８の外周に円筒壁４１が形成される。但
し、この円筒壁４１は、座ぐり溝３９の内周側壁面がボ
ディ２３の端面から奥へ入り込むに従って外周側へ傾斜
していることから、先端側（制御室１７側）ほど肉厚が
薄くなっている。

【００５０】そして、この円筒壁４１は、高圧燃料がオ
リフィス３８を通って制御室１７へ流入する際、および
制御室１７の高圧燃料がオリフィス３８を通って排出さ
れる際に、高圧燃料の圧力を受けることで、肉厚の薄い
先端部が径方向に弾性変形を生じるように設けられてい
る。なお、この円筒壁４１が形成されるボディ２３の材
質としては、例えばＳＣＭ４１５（スチールクロムモリ
ブデン）、あるいは高圧に耐えうる樹脂等を使用するこ
とができる。

【００５１】次に、本実施例の作動を図９に示すタイム
チャートを参照しながら説明する。パイロット噴射が行
なわれた後、メイン噴射を行なうために三方電磁弁７の
コイル２４が通電されると、図８に示すように、アウタ
バルブ２７のリフトに伴って連通路３２と低圧通路３１
とが連通する。これにより、連通路３２内の高圧燃料が
嵌挿孔４０を通じて低圧通路３１へ排出されるのに連れ
て、制御室１７内の高圧燃料がオリフィス３８を通って
連通路３２へ流出し、低圧通路３１へと排出されること
で、制御室１７内の圧力が除々に低下していく。

【００５２】この時、オリフィス３８の外周に形成され
た円筒壁４１には、外周側（座ぐり溝３９側）から内周
側（オリフィス３８側）へ向かって高圧燃料の圧力が加
わる。このため、円筒壁４１は、図１０に示すように、
肉厚の薄い先端部が内周側へ押圧されて弾性変形を生じ
る。これにより、オリフィス３８は、制御室１７側の開
口部が窄まり、オリフィス３８の孔径が小さくなるた
め、制御室１７からオリフィス３８を通って流出する高
圧燃料の流出流量が、本来のオリフィス３８による絞り
効果以上に減少して、制御室１７の圧力低下が遅延され
る（図９（ｃ）参照）。この結果、ニードル３が制御室
１７の圧力低下に伴ってゆっくりと上昇することによ
り、メイン噴射の初期噴射率が低減する（図９（ｅ）参
照）。

【００５３】続いて、噴射終了時は、三方電磁弁７のコ
イル２４への通電が停止されてアウタバルブ２７が初期
位置へ付勢されることにより、図７に示すように、連通
路３２と低圧通路３１との間が遮断されるとともに、油
路３６を通じて連通路３２と高圧通路３０とが連通す
る。これにより、高圧通路３０から油路３６を通って連
通路３２へ高圧燃料が供給され、さらにオリフィス３８
を通過して制御室１７へ高圧燃料が流入することで制御
室１７の圧力が上昇する。

【００５４】この時、オリフィス３８の外周に形成され
た円筒壁４１には、内周側（オリフィス３８側）から外
周側（座ぐり溝３９側）へ向かって高圧燃料の圧力が加
わる。このため、円筒壁４１は、図１１に示すように、
肉厚の薄い先端部が外周側へ押圧されて弾性変形を生じ
る。これにより、オリフィス３８は、制御室１７側の開
口部が拡がり、オリフィス３８の孔径が大きくなるた
め、オリフィス３８を通って制御室１７へ流入する高圧
燃料の流入流量が増大して、制御室１７の圧力上昇が速
くなる。この結果、ニードル３が制御室１７の圧力上昇
に伴って素早く下降することにより、メイン噴射の噴射
切れが良好となる。

【００５５】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
１２は第３実施例に係わる燃料噴射装置の全体断面図で
ある。本実施例の燃料噴射装置は、図１２に示すよう
に、ノズルボディ２、ニードル３、チップパッキン４、
ノズルホルダ５、油圧ピストン６、三方電磁弁７（本発
明の経路切替手段）、および通路形成部材４２（図１３
参照）等より構成されている。但し、第１実施例と同一
部品もしくは同一機能を有するものは、第１実施例と共
通の番号を付し、その説明を省略する。以下に、第１実
施例と異なる本実施例の構造について説明する。

【００５６】ノズルホルダ５には、油圧ピストン６が嵌
挿された長孔１５内の上端部に制御室１７が形成され
て、さらに制御室１７に通じてノズルホルダ５の端面に
開口する通路４３が形成されている。三方電磁弁７のボ
ディ２３には、アウタバルブ２７を嵌挿する嵌挿孔４０
の底面中央部に通じる連通路３２が形成されている。な
お、連通路３２は、図１３に示すように、ノズルホルダ
５に形成された通路４３と同軸線上に位置し、通路４３
より内径が大きく設定されている。

【００５７】通路形成部材４２は、一定の板厚を有する
円板状に設けられて、その中央部にオリフィス３８（通
路４３より小径）が形成されている（図１３および図１
４参照）。この通路形成部材４２は、オリフィス３８が
連通路３２の中心（径方向の中心）、即ち連通路３２お
よび通路４３と同軸線上に位置するように、ボディ２３
の端面に形成された凹所に嵌め込まれて、ボディ２３と
ノズルホルダ５とに挟持されている。但し、この通路形
成部材４２は、通路４３より連通路３２の方が内径が大
きいため、制御室１７から高圧燃料が排出される際に、
高圧燃料の圧力を受けて中央部が連通路３２側へ持ち上
げられる様に弾性変形を生じる。即ち、弾性変形可能な
材質（例えばＳＣＭ４１５）で形成されている。

【００５８】次に、本実施例の作動を説明する。パイロ
ット噴射が行なわれた後、メイン噴射を行なうために三
方電磁弁７のコイル２４が通電されると、図１４に示す
ように、アウタバルブ２７のリフトに伴って連通路３２
と低圧通路３１とが連通する。これにより、連通路３２
内の高圧燃料が嵌挿孔４０を通じて低圧通路３１へ排出
されるのに連れて、制御室１７内の高圧燃料が通路４３
およびオリフィス３８を通って連通路３２へ流出し、低
圧通路３１へと排出されることで、制御室１７内の圧力
が除々に低下していく。

【００５９】この時、オリフィス３８が形成された通路
形成部材４２は、図１５に示すように、通路４３からオ
リフィス３８を通過しようとする高圧燃料の圧力を受け
て、連通路３２側へ弾性変形を生じる。これにより、オ
リフィス３８の通路側開口部が絞られてオリフィス３８
の孔径が小さくなるため、オリフィス３８を通って流出
する高圧燃料は、第２実施例の場合と同様に、本来のオ
リフィス３８による絞り効果以上に流出流量が減少し
て、制御室１７の圧力低下が遅延される。この結果、ニ
ードル３が制御室１７の圧力低下に伴ってゆっくりと上
昇することにより、メイン噴射の初期噴射率が低減す
る。

【００６０】一方、噴射終了時には、高圧燃料が連通路
３２よりオリフィス３８および連通路３２を通って制御
室１７へ流入するが、連通路３２に対して通路４３の内
径が小さいことから、通路形成部材４２が通路側へ弾性
変形を生じることはない。従って、制御室１７の圧力上
昇が遅延することはなく、燃料の噴射切れを招くことも
ない。

【００６１】次に、本発明の第４実施例を説明する。図
１６は第４実施例に係わる燃料噴射装置の全体断面図で
ある。本実施例の燃料噴射装置は、図１６に示すよう
に、ノズルボディ２、ニードル３、チップパッキン４、
ノズルホルダ５、油圧ピストン６、三方電磁弁７（本発
明の経路切替手段）、および固定オリフィス部材４４等
より構成されている。但し、第１実施例と同一部品もし
くは同一機能を有するものは、第１実施例と共通の番号
を付し、その説明を省略する。以下に、第１実施例と異
なる本実施例の構造について説明する。

【００６２】三方電磁弁７のボディ２３には、アウタバ
ルブ２７を嵌挿する嵌挿孔４０の底面中央部に通じてボ
ディ２３の端面に開口する連通路３２が形成されてい
る。ノズルホルダ５には、油圧ピストン６が嵌挿された
長孔１５の上端に固定オリフィス部材４４が配置され
て、長孔１５内の上端部に制御室１７が形成されてい
る。

【００６３】固定オリフィス部材４４は、図１７および
図１８に示すように、一端面側の中央部に形成されたオ
リフィス３８、他端面側に形成された複数の分岐通路４
５、およびオリフィス３８と各分岐通路４５とを連絡す
る連絡通路４６とを有する。但し、各分岐通路４５は、
それぞれオリフィス３８より内径が大きく設定されてい
る。そして、この固定オリフィス部材４４は、オリフィ
ス３８の中心が連通路３２の中心と一致して、且つオリ
フィス３８が連通路３２側に位置し、各分岐通路４５が
制御室１７側に位置するように、ノズルホルダ５の端面
に形成された凹所に嵌合されて、ボディ２３との間に液
密に挟持されている。

【００６４】次に、本実施例の作動を説明する。パイロ
ット噴射が行なわれた後、メイン噴射を行なうために三
方電磁弁７のコイル２４が通電されると、図１８に示す
ように、アウタバルブ２７のリフトに伴って連通路３２
と低圧通路３１とが連通する。これにより、連通路３２
内の高圧燃料が嵌挿孔４０を通じて低圧通路３１へ排出
されるのに連れて、制御室１７内の高圧燃料が各分岐通
路４５、連絡通路４６、およびオリフィス３８を通って
連通路３２へ流出し、低圧通路３１へと排出されること
で、制御室１７内の圧力が除々に低下していく。

【００６５】この時、固定オリフィス部材４４では、図
２０に示すように、制御室１７から各分岐通路４５を流
れた高圧燃料がオリフィス３８の手前（連絡通路４６
内）で合流してオリフィス３８を通過する。この場合、
各分岐通路４５を流れた高圧燃料が合流する際に衝突し
て流れが乱れ、合流部に渦が発生することにより、通路
抵抗の増大となる。この結果、本来のオリフィス３８に
よる絞り効果以上に燃料の流出流量が減少して、制御室
１７の圧力低下が遅延される（図１９（ｃ）参照）こと
により、メイン噴射の初期噴射率が低減する（図１９
（ｅ）参照）。

【００６６】一方、噴射終了時、即ち制御室１７へ高圧
燃料が導入される時は、図２１に示すように、オリフィ
ス３８を通過した高圧燃料が各分岐通路４５へ分流し
て、それぞれ制御室１７へ流入する。この場合、各分岐
通路４５がそれぞれオリフィス３８より内径が大きく設
定されていることから、通路抵抗が増大することはな
い。従って、オリフィス３８を通過する燃料流量が減少
して制御室１７の圧力上昇が遅延する様なことはなく、
燃料の噴射切れを招くこともない。

【００６７】〔変形例〕第１実施例では、燃料通路３７
を形成した固定オリフィス部材１６をノズルホルダ５と
別体で形成したが、図２２に示すように、固定オリフィ
ス部材１６をノズルホルダ５と一体化しても良い。つま
り、固定オリフィス部材１６を別体で設けることなく、
ノズルホルダ５に燃料通路３７を形成しても良い。また
は、図２３に示すように、固定オリフィス部材１６を三
方電磁弁７のボディ２３と一体化しても良い。

【００６８】また、絞り部は、図２４（ａ）に示すよう
に、通路断面積が変化する燃料通路３７中に円筒体４７
を配置し、この円筒体４７の外周に形成されるクリアラ
ンスを小さくすることで形成しても良い。なお、円筒体
４７は、図２４（ｂ）に示すように、その両端面に連通
路３２とクリアランス、および制御室１７とクリアラン
スとを連通するための溝４７ａが形成されている。

【００６９】さらには、図２５に示すように、固定オリ
フィス部材１６の小径通路部３７ｂを制御室１７へ突出
させて噴流効果を持たせることにより、高圧通路３０よ
り制御室１７へ燃料が導入される時に燃料通路３７を通
過する燃料流量を多くすることが可能となる。上記実施
例では、燃料通路３７に大径通路部３７ａを設けたが、
必ずしも大径通路部３７ａは必要ではなく、漏斗部３７
ｃと小径通路部３７ｂだけで燃料通路３７を形成しても
良い。あるいは、漏斗部３７ｃだけで燃料通路３７を形
成しても良い。

【００７０】また、初期噴射率を低減し、良好な噴射切
れを得るために、例えば、面取りや段付きドリルの加工
方向によるツールマーク等を利用し、燃料の流れ方向に
より流量係数が変化する様にして、制御室１７からの燃
料の流量を少なく、制御室１７への燃料の流量を多くす
ることも可能である。

【００７１】第２実施例では、三方電磁弁７のボディ２
３にオリフィス３８および座ぐり溝３９を形成したが、
ボディ２３と別体の部材にオリフィス３８および座ぐり
溝３９を形成して、ボディ２３に組付ける構造としても
良い。第４実施例では、固定オリフィス部材４４をノズ
ルホルダ５に形成された凹所に嵌合してボディ２３との
間に挟持した例を示したが、圧入、溶接、螺子込み等の
方法で固定することもできる。

【００７２】

【発明の効果】本発明の燃料噴射装置は、制御室より燃
料が排出される時に、必ず燃料通路に設けられた固定絞
り部を通過することにより、燃料の流出流量が抑えられ
ることで初期噴射率が低くなるとともに、安定した燃料
噴射を行なうことができる。また、請求項３または４に
記載したように、燃料通路を通って制御室へ燃料が流入
する時には、固定絞り部を通過する燃料流量が、制御室
から燃料が流出する時に固定絞り部を通過する燃料流量
より多くなることから、ニードルが素早く着座して、良
好な噴射切れを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御室を含む要部の拡大断面図（燃料導入時）
である。

【図２】制御室を含む要部の拡大断面図（燃料排出時）
である。

【図３】燃料噴射装置の全体断面図である。

【図４】ノズル部の断面図である。

【図５】本実施例の作動を示すタイムチャートである。

【図６】第２実施例に係わる燃料噴射装置の全体断面図
である。

【図７】噴射終了時の作動状態を示す要部拡大断面図で
ある（第２実施例）。

【図８】燃料噴射時の作動状態を示す要部拡大断面図で
ある（第２実施例）。

【図９】本実施例の作動を示すタイムチャートである
（第２実施例）。

【図１０】制御室から燃料が流出する際の作用を説明す
る断面図である（第２実施例）。

【図１１】制御室へ燃料が流入する際の作用を説明する
断面図である（第２実施例）。

【図１２】第３実施例に係わる燃料噴射装置の全体断面
図である。

【図１３】噴射終了時の作動状態を示す要部拡大断面図
である（第３実施例）。

【図１４】燃料噴射時の作動状態を示す要部拡大断面図
である（第３実施例）。

【図１５】制御室から燃料が流出する際の作用を説明す
る断面図である（第３実施例）。

【図１６】第４実施例に係わる燃料噴射装置の全体断面
図である。

【図１７】噴射終了時の作動状態を示す要部拡大断面図
である（第４実施例）。

【図１８】燃料噴射時の作動状態を示す要部拡大断面図
である（第４実施例）。

【図１９】本実施例の作動を示すタイムチャートである
（第４実施例）。

【図２０】制御室から燃料が流出する際の作用を説明す
る断面図である（第４実施例）。

【図２１】制御室へ燃料が流入する際の作用を説明する
断面図である（第４実施例）。

【図２２】絞り部の第１変形例を示す断面図である。

【図２３】絞り部の第２変形例を示す断面図である。

【図２４】絞り部の第３変形例を示す断面図である。

【図２５】固定オリフィスの変形例を示す断面図であ
る。

【図２６】従来技術を説明する要部断面図である。

【図２７】従来技術を説明する要部断面図である。

【符号の説明】

１燃料噴射装置２ノズルボディ（ノズル）３ニードル（ノズル）６油圧ピストン７三方電磁弁（経路切替手段）１７制御室３７燃料通路３７ｂ小径通路部（固定絞り部）３７ｃ漏斗部３８オリフィス（固定絞り部）４２通路形成部材４５分岐通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−12165（ＪＰ，Ａ) 特開平７−332200（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 47/00 F02M 47/02 F02M 61/10 F02M 61/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）後端面に作用する背圧の変動に伴って軸方向に変位
する油圧ピストンと、ｂ）この油圧ピストンに連動するニードルを有し、この
ニードルがリフトすることで高圧燃料を噴射するノズル
と、ｃ）前記油圧ピストンの背圧を制御する制御室と、ｄ）この制御室に高圧燃料を導く燃料導入経路と、ｅ）前記制御室より高圧燃料を排出する燃料排出経路
と、ｆ）前記燃料導入経路と前記燃料排出経路との何方か一
方を選択的に遮断する経路切替手段とを備え、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路とは、前記制御室
に開口する燃料通路を共有し、この燃料通路に通路断面
積を小さくした固定絞り部が設けられている燃料噴射装
置であって、前記燃料通路は、前記制御室から燃料が流出する時よ
り、前記制御室へ燃料が流入する時の方が流量係数が大
きくなる形状に設けられていることを特徴とする燃料噴
射装置。
【請求項２】ａ）後端面に作用する背圧の変動に伴って軸方向に変位
する油圧ピストンと、ｂ）この油圧ピストンに連動するニードルを有し、この
ニードルがリフトすることで高圧燃料を噴射するノズル
と、ｃ）前記油圧ピストンの背圧を制御する制御室と、ｄ）この制御室に高圧燃料を導く燃料導入経路と、ｅ）前記制御室より高圧燃料を排出する燃料排出経路
と、ｆ）前記燃料導入経路と前記燃料排出経路との何方か一
方を選択的に遮断する経路切替手段とを備え、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路とは、前記制御室
に開口する燃料通路を共有し、この燃料通路に通路断面
積を小さくした固定絞り部が設けられている燃料噴射装
置であって、前記燃料通路は、前記制御室へ燃料が流入する時の流れ
方向において前記固定絞り部へ向かって通路断面積が漸
減する漏斗部が設けられていることを特徴とする燃料噴
射装置。
【請求項３】ａ）後端面に作用する背圧の変動に伴って軸方向に変位
する油圧ピストンと、ｂ）この油圧ピストンに連動するニードルを有し、この
ニードルがリフトすることで高圧燃料を噴射するノズル
と、ｃ）前記油圧ピストンの背圧を制御する制御室と、ｄ）この制御室に高圧燃料を導く燃料導入経路と、ｅ）前記制御室より高圧燃料を排出する燃料排出経路
と、ｆ）前記燃料導入経路と前記燃料排出経路との何方か一
方を選択的に遮断する経路切替手段とを備え、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路とは、前記制御室
に開口する燃料通路を共有し、この燃料通路に通路断面
積を小さくした固定絞り部が設けられている燃料噴射装
置であって、前記固定絞り部が形成された通路形成部材を有し、この通路形成部材は、前記制御室より燃料が流出する時
に、燃料圧力を受けて前記固定絞り部の穴径が小さくな
るように弾性変形することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】ａ）後端面に作用する背圧の変動に伴って軸方向に変位
する油圧ピストンと、ｂ）この油圧ピストンに連動するニードルを有し、この
ニードルがリフトすることで高圧燃料を噴射するノズル
と、ｃ）前記油圧ピストンの背圧を制御する制御室と、ｄ）この制御室に高圧燃料を導く燃料導入経路と、ｅ）前記制御室より高圧燃料を排出する燃料排出経路
と、ｆ）前記燃料導入経路と前記燃料排出経路との何方か一
方を選択的に遮断する経路切替手段とを備え、前記燃料導入経路と前記燃料排出経路とは、前記制御室
に開口する燃料通路を共有し、この燃料通路に通路断面
積を小さくした固定絞り部が設けられている燃料噴射装
置であって、前記燃料通路は、前記固定絞り部より前記制御室側が、
前記固定絞り部より複数に分岐して、それぞれ前記制御
室に開口する複数の分岐通路で構成され、その分岐通路
の通路断面積が、それぞれ前記固定絞り部の断面積より
大きく設定されていることを特徴とする燃料噴射装置。