JP4013912B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は燃料噴射弁に関する。

図１１（Ａ）および（Ｂ）ならびに図１２に示されるような圧縮着火式内燃機関用燃料噴射弁１’が公知である。この燃料噴射弁１’では、ハウジング２’内にノズル室５’およびコイル室６’が形成される。ノズル室５’の底端にサック７’が形成され、サック７’の周面にノズル８’が接続され、ノズル室５’の頂端に摺動孔９’を介してコイル室６’が接続される。ノズル室５’から摺動孔９’を介しコイル室６’まで延びるニードル１０’は摺動孔９’において摺動可能に保持される。ノズル室５’は燃料ポート１４’を介しコモンレール（図示しない）に接続され、コイル室６’は加圧燃料供給路１５’を介しノズル室５’に接続され、これらノズル室５’およびコイル室６’は加圧燃料により満たされる。コイル室７’内にソレノイドコイル１１’および固定コア１２’が固定される。コイル室６’内に位置するニードル１０’にソレノイドコイル１１’に対面するようアーマチャ１３’が形成される。ハウジング内壁面とニードル外表面間にニードル１０’を閉弁方向に付勢する圧縮バネ２４’が挿入される。

特に図１１（Ｂ）から明らかなように、サック７’に隣接するノズルホルダ３’内壁面にはニードルシート１６’が形成される。ニードル１０’がこのニードルシート１６’に着座すると、ニードル１０’とニードルシート１６’間に環状シール１７’が形成される。

図１１（Ｂ）の下部に投影面の形で示されるように、ノズル室５’内に位置するニードル１０’には下向き受圧面２１’が形成されている。この下向き受圧面２１’は上述した環状シール１７’よりも半径方向外側の環状部分である下向き受圧面外側部分２１ａ’と、下向き受圧面外側部分２１ａ’ないし環状シール１７’よりも内側の部分である下向き受圧面内側部分２１ｂ’とから構成される。一方、コイル室６’内に位置するニードル１０’には上向き受圧面２３’が形成されており、これも図１１（Ｂ）の上部に投影面の形で示されている。

図１１（Ａ）および（Ｂ）は燃料噴射弁１’の閉弁時を示している。この場合、ソレノイドコイル１１’は消勢されており、ニードル１０’はニードルシート１６’に着座した状態に保持され、かくして燃料噴射が停止されている。

次いで燃料噴射を開始すべきときには、ソレノイドコイル１１’が付勢される。その結果、ニードル１０’にソレノイドコイル１１’の上向きの磁気吸引力が作用し、ニードル１０’が上向きに変位してニードルシート１６’から離脱すると、燃料噴射が開始される。次いで、アーマチャ１３’が固定コア１２’の底端面に衝突するとニードル１０’の上向き変位が制限される。

次いで、燃料噴射を停止すべきときにはソレノイドコイル１１’が消勢される。その結果、圧縮バネ２４’のバネ力によってニードル１０’が下向きに変位せしめられる。次いで、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにニードル１０’がニードルシート１６’に着座すると、燃料噴射が停止される。

図１１（Ａ）および（Ｂ）に示されるような燃料噴射停止時には、図１２（Ａ）にハッチングでもって示されるように、上向き受圧面２３’に下向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面外側部分２１ａ’に上向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面内側部分２１ｂ’には加圧燃料圧が作用しない。次いで、ソレノイドコイル１１’が付勢されるとニードル１０’に上向きの磁気吸引力が作用する。したがって、この場合、上向き受圧面２３’における下向きの力と圧縮バネ２４’の下向きのバネ力とに抗し、ソレノイドコイル１１’の上向きの磁気吸引力と下向き受圧面外側部分２１ａ’における上向きの力とでもってニードル１０’をニードルシート１６から離脱させるのに必要な磁気吸引力が、ソレノイドコイル１１’に要求される。

ニードル１０’がニードルシート１６’から離脱すると、図１２（Ｂ）にハッチングでもって示されるように、下向き受圧面外側部分２１ａ’だけでなく下向き受圧面内側部分２１ｂ’にも上向きの加圧燃料圧が作用するようになる。次いで、ソレノイドコイル１１’が消勢されると、ニードル１０’に上向きの磁気吸引力が作用しなくなる。したがって、この場合には、下向き受圧面外側部分２１ａ’における上向きの力と下向き受圧面内側部分２１ｂ’における上向きの力に抗し、上向き受圧面２３’における下向きの力と圧縮バネ２４’の下向きのバネ力とでもってニードル１０’をニードルシート１６’まで下降させるのに必要なバネ力が、圧縮バネ２４’に要求される。

特開２００３−２５４１８９号公報 特開平１０−２７４１２７号公報 特開２００３−１１３７５４号公報 特開２００３−１８４６９１号公報

この従来例では、ニードル１０’がニードルシート１６’から離脱すると、ニードル１０’がニードルシート１６’に着座しているときに比べて、上向きの加圧燃料圧が作用する受圧面の面積が下向き受圧面内側部分２１ｂ’の分だけ増大する。したがって、上述した圧縮バネ２４’に対する要求からわかるように、圧縮バネ２４’のバネ力を大きくしなければならない。このため、上述したソレノイドコイル１１’に対する要求からわかるように、ソレノイドコイル１１’の磁気吸引力を高めなければならないということになる。このことは、ソレノイドコイル１１’のエネルギ消費量がきわめて大きくなり、またはソレノイドコイル１１’の寸法が大きくなることを意味している。

そこで本発明は、ソレノイドコイルに要求される磁気吸引力を低減することができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために１番目の発明によれば、ハウジング内にノズル室およびコイル室を形成し、該ノズル室の底端にサックを形成して該サックの周面にノズルを接続すると共に、ノズル室の頂端に摺動孔を介して該コイル室を接続し、ノズル室から該摺動孔を介しコイル室まで延びるニードルを該摺動孔において長手軸線方向に摺動可能に保持し、ノズル室に加圧燃料源を接続して該ノズル室を加圧燃料により満たし、コイル室内にソレノイドコイルを固定すると共に、コイル室内に位置するニードルに該ソレノイドコイルに対面するようアーマチャを形成し、ハウジング内壁面とニードル外表面間にニードルを閉弁方向に付勢する圧縮バネを挿入し、ニードルがノズル周りのニードルシートに着座するとニードルとニードルシート間に環状シールが形成されるようになっており、ニードルがニードルシートに着座しているときには、ノズル室内に位置するニードルに形成されている下向き受圧面のうち環状シールよりも外側の環状部分である下向き受圧面外側部分にのみ上向きの加圧燃料圧が作用し、ニードルがニードルシートから離脱すると、下向き受圧面全体に上向きの加圧燃料が作用するようになっている燃料噴射弁において、ニードルの底面のうち環状シールよりも内側の部分であるニードル底面内側部分から、長手軸線方向にノズルを越えてサック内まで延びる底部側延長部分を設け、前記底部側延長部分をニードルとは別個に形成された底部側棒状部材から構成し、長手軸線方向に延びかつ前記ニードル底面内側部分内に開口する底部側受容孔を前記ニードル内に形成し、該底部側棒状部材を該底部側受容孔内に移動可能に収容すると共に該底部側棒状部材の底端をサック内に配置し、前記底部側受容孔を前記ニードル底面内側部分と反対側において燃料逃がし通路に接続している。

また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記コイル室に加圧燃料源が接続されて該コイル室が加圧燃料により満たされると共に、コイル室内に位置するニードルに形成されている上向き受圧面に下向きの加圧燃料圧が作用するようになっており、コイル室内に位置する前記ニードルの頂面からコイル室内壁面まで延びる頂部側延長部分を設け、該頂部側延長部分は、コイル室を画定するハウジングに固定されつつニードルに対し移動可能であるかまたはニードルに固定されつつコイル室を画定するハウジングに対し移動可能になっており、ニードルがニードルシートから離脱しているときの、上向き受圧面の面積と下向き受圧面の面積とがほぼ等しくなるように、頂部側延長部分の断面積を設定している。

また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記頂部側延長部分を前記ニードルとは別個に形成された頂部側棒状部材から構成し、長手軸線方向に延びかつコイル室内壁面内に開口する頂部側受容孔をハウジング内に形成し、該頂部側棒状部材を該頂部側受容孔内に移動可能に収容すると共に該頂部側棒状部材の底端をニードル頂面に固定している。

また、４番目の発明によれば２番目の発明において、前記頂部側延長部分を前記ニードルとは別個に形成された頂部側棒状部材から構成し、長手軸線方向に延びかつニードルの頂面内に開口する頂部側受容孔をニードル内に形成し、該頂部側棒状部材を該頂部側受容孔内に移動可能に収容すると共に該頂部側棒状部材の頂端をコイル室を画定するハウジングに固定している。

また、５番目の発明によれば１番目の発明において、前記コイル室を隔壁により高圧室と低圧室とに分割し、該隔壁内に形成される摺動孔を介し前記ニードルが該高圧室から該低圧室まで延びると共に、該摺動孔においてニードルを長手軸線方向に摺動可能にかつ密封的に保持し、該低圧室内に前記ソレノイドコイルを配置すると共に、該高圧室に加圧燃料源を接続して該高圧室を加圧燃料により満たし、該高圧室内に位置するニードルに形成されている上向き受圧面に下向きの加圧燃料圧が作用するようになっている。

ソレノイドコイルに要求される磁気吸引力を低減することができる。

以下では、本発明を圧縮着火式内燃機関用の筒内直接噴射式燃料噴射弁に適用した場合を説明する。

図１（Ａ），（Ｂ）は本発明による第１実施例を示している。図１（Ａ），（Ｂ）を参照すると、燃料噴射弁１はハウジング２を具備し、このハウジング２はノズルホルダ３と、ノズルホルダ３に固定されたケーシング４とから構成される。

ハウジング２内にはノズル室５およびコイル室６が画定されている。ノズル室５の底端に位置するノズルホルダ３には円筒状のサック７が形成され、このサック７の周面にノズルないし噴孔８が接続される。また、ノズル室５の頂端に位置するノズルホルダ３には摺動孔９が形成され、この摺動孔９を介してノズル室５がコイル室６に接続される。ニードル１０はノズル室５から摺動孔９を介しコイル室６まで長手軸線Ｋ方向に延びると共に、この摺動孔９において長手軸線Ｋ方向に摺動可能に保持される。

一方、コイル室６内にはソレノイドコイル１１を含む環状固定コア１２が固定されており、コイル室６内に位置するニードル１０にはソレノイドコイル１１に対面するようアーマチャ１３が一体的に形成されている。

コイル室６はケーシング４に形成された燃料ポート１４を介して加圧燃料源たとえばコモンレール（図示しない）に接続される。また、ノズル室５はノズルホルダ３内に形成された加圧燃料供給路１５を介してコイル室６に接続され、かくしてノズル室５も加圧燃料源に接続される。その結果、これらノズル室５およびコイル室６はそれぞれ加圧燃料で満たされている。

特に図１（Ｂ）から明らかなように、サック７に隣接するノズルホルダ３内壁面にはニードルシート１６が形成される。ニードル１０がこのニードルシート１６に着座すると、ニードル１０とニードルシート１６間に環状シール１７が形成される。ニードル１０の底面のうち環状シール１７よりも内側の部分であるニードル底面内側部分１８には底部側延長部分１９がニードル１０と一体的に形成されており、この底部側延長部分１９はニードル底面内側部分１８から長手軸線方向Ｋ−Ｋにノズル８を越えてサック７内まで延びている。この場合、底部側延長部分１９の底端に形成される拡大頭部２０は摺動可能にサック７内に収容されている。

図１（Ｂ）の下部に投影面の形で示されるように、ノズル室５内に位置するニードル１０には下向き受圧面２１が形成されている。この下向き受圧面２１は上述した環状シール１７よりも半径方向外側の環状部分である下向き受圧面外側部分２１ａと、下向き受圧面外側部分２１ａないし環状シール１７よりも内側の環状部分である下向き受圧面内側部分２１ｂとから構成される。この場合、下向き受圧面内側部分２１ｂの面積はニードル底面内側部分１８の面積よりも、底部側延長部分１９の断面２２の分だけ減少されている。一方、コイル室６内に位置するニードル１０には上向き受圧面２３が形成されており、これも図１（Ｂ）の上部に投影面の形で示されている。

再び図１（Ａ）を参照すると、ニードル１０の頂面１０ａとこれに対向するケーシング４の内壁面間には、ニードル１０を閉弁方向に付勢する圧縮バネ２４が挿入される。

次に、本発明による第１実施例の燃料噴射弁１の作動について説明する。

図１（Ａ）および（Ｂ）は燃料噴射弁１の閉弁時を示している。この場合、ソレノイドコイル１１は消勢されており、ニードル１０はニードルシート１６に着座した状態に保持され、かくして燃料噴射が停止されている。

次いで燃料噴射を開始すべきときには、ソレノイドコイル１１が付勢される。その結果、ニードル１０にソレノイドコイル１１の上向きの磁気吸引力が作用し、ニードル１０が上向きに変位してニードルシート１６から離脱すると、燃料噴射が開始される。次いで、図２に示されるようにアーマチャ１３が固定コア１２の底端面に衝突するとニードル１０の上向き変位が制限され、ニードル１０は図２に示される位置に保持される。このようにニードル１０がニードルシート１６から離脱すると、ニードル１０とニードルシート１６間に環状の燃料通路２５が形成され、この燃料通路２５を介して燃料が流通する。

次いで、燃料噴射を停止すべきときにはソレノイドコイル１１が消勢される。その結果、圧縮バネ２４のバネ力によってニードル１０が下向きに変位せしめられる。次いで、図１（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにニードル１０がニードルシート１６に着座すると、燃料噴射が停止される。

図１（Ａ）および（Ｂ）に示されるような燃料噴射停止時には、図３（Ａ）にハッチングでもって示されるように、上向き受圧面２３に下向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面外側部分２１ａに上向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面内側部分２１ｂには加圧燃料圧が作用しない。次いで、ソレノイドコイル１１が付勢されるとニードル１０に上向きの磁気吸引力が作用する。したがって、この場合、上向き受圧面２３における下向きの力と圧縮バネ２４の下向きのバネ力とに抗し、ソレノイドコイル１１の上向きの磁気吸引力と下向き受圧面外側部分２１ａにおける上向きの力とでもってニードル１０をニードルシート１６から離脱させるのに必要な磁気吸引力が、ソレノイドコイル１１に要求される。

ニードル１０がニードルシート１６から離脱すると、図３（Ｂ）にハッチングでもって示されるように、下向き受圧面外側部分２１ａだけでなく下向き受圧面内側部分２１ｂにも上向きの加圧燃料圧が作用するようになる。次いで、ソレノイドコイル１１が消勢されると、ニードル１０に上向きの磁気吸引力が作用しなくなる。したがって、この場合には、下向き受圧面外側部分２１ａにおける上向きの力と下向き受圧面内側部分２１ｂにおける上向きの力に抗し、上向き受圧面２３における下向きの力と圧縮バネ２４の下向きのバネ力とでもってニードル１０をニードルシート１６まで下降させるのに必要なバネ力が、圧縮バネ２４に要求される。

このように、本発明による第１実施例では、ニードル１０がニードルシート１６から離脱すると、ニードル１０がニードルシート１６に着座しているときに比べて、上向きの加圧燃料圧が作用する受圧面の面積が下向き受圧面内側部分２１ｂの分だけ増大する。ところが、この面積増分は、図１１（Ａ）および（Ｂ）ならびに図１２を参照して説明した従来の場合に比べて、底部側延長部分１９の断面２２の分だけ少なくなっている。したがって、要求される圧縮バネ２４のバネ力を小さくすることができ、かくして要求されるソレノイドコイル１１の駆動力を低減することができる。その結果、ソレノイドコイル１１のエネルギ消費量を小さくすることができ、あるいはソレノイドコイル１１の寸法を小さくすることができる。

図４（Ａ）および（Ｂ）ならびに図５は本発明による第２実施例を示している。

この第２実施例では、底部側延長部分１９がニードル１０とは別個に形成された底部側棒状部材から構成される。一方、ニードル１０内には、長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びかつニードル底面内側部分１８内に開口する底部側受容孔３０が形成されており、この底部側受容孔３０内に底部側棒状部材１９が摺動可能にかつ密封的に収容される。また、底部側棒状部材１９の底端に形成された拡大頭部２０はサック７の最奥部に配置される。なお、拡大頭部２０をサック７に固定してもよいし、サック７に対し移動可能にしてもよい。

ニードル１０が摺動孔９およびサック７に対しなめらかに摺動できるようにするためには、ニードル１０の中心軸線と底部側延長部分１９の中心軸線とを高精度で一致させなければならない。ところが、底部側延長部分１９をニードル１０と一体的に形成するとこれら中心軸線を互いに一致させるのが困難になる。そこで本発明による第２実施例では、底部側延長部分１９をニードル１０と別個に形成し、燃料噴射弁１の製造が簡単になるようにしている。また、ニードルシート１６から離脱しているときのニードル１０の動作をこの底部側棒状部材１９によって安定させることもできる。

さらに図４（Ａ）および（Ｂ）を参照すると、底部側受容孔３０は底面内側部分１８からニードル１０内を延びた後、摺動孔９内壁面に対面するニードル１０外表面内に開口する。一方、ハウジング２内には燃料逃がし通路３１が形成されている。この燃料逃がし通路３１はその一端において摺動孔９内壁面内に開口し、かくして底部側受容孔３０がニードル底面内側部分１８と反対側において燃料逃がし通路３１に連通される。燃料逃がし通路３１はハウジング２内を延びた後に、ハウジング２内に形成された逃がし燃料室３２に接続され、逃がし燃料室３２は燃料逃がしポート３３を介して燃料噴射弁１外のたとえば燃料タンクに接続される。

さらに、本発明による第２実施例では、ニードルの頂面１０ａからコイル室６の内壁面６ａまで延びる頂部側延長部分３４が設けられる。この頂部側延長部分３４は底部側延長部分１９と同様に、ニードル１０とは別個に形成された頂部側棒状部材から構成される。一方、ケーシング４内には、ニードル頂面１０ａに対面するコイル室内壁面６ａから逃がし燃料室３２まで長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びる頂部側受容孔３５が形成されており、この頂部側受容孔３５内に頂部側棒状部材３４が摺動可能にかつ密封的に収容される。ここで、頂部側棒状部材３４の底端に形成された拡大頭部３５は圧縮バネ２４によりニードル頂部１０ａ上に押し付けられ、ニードル頂部１０ａ上に固定される。なお、頂部側延長部分３４をニードル１０と一体的に形成することもできる。

特に図４（Ｂ）からわかるように、この場合の上向き受圧面２３は頂部側棒状部材３４の断面３７により環状をなすことになる。ここで、本発明による第２実施例では、下向き受圧面外側部分２１ａの断面積と下向き受圧面内側部分２１ｂの断面積との和と、上向き受圧面２３の断面積とが互いにほぼ等しくなるように、頂部側棒状部材３４の断面積３７が設定されている。すなわち、本発明による第２実施例では、底部側棒状部材１９の直径と、頂部側棒状部材３４の直径とが互いにほぼ等しくされる。

底部側受容孔３０と底部側延長部分１９間のクリアランス、および頂部側受容孔３５と頂部側延長部分３４間のクリアランスを通過した燃料はいずれも逃がし燃料室３２内に到り、燃料逃がしポート３３を介して燃料タンクに戻される。

図４（Ａ）および（Ｂ）は燃料噴射弁１の閉弁時を示している。この場合、ニードル１０はニードルシート１６に着座した状態に保持されている。次いで燃料噴射を開始すべくソレノイドコイル１１が付勢されると、ニードル１０にソレノイドコイル１１の上向きの磁気吸引力が作用し、ニードル１０が上向きに変位してニードルシート１６から離脱する。次いで、図５に示されるようにアーマチャ１３が固定コア１２の底端面に衝突するとニードル１０の上向き変位が制限される。次いで、燃料噴射を停止すべくソレノイドコイル１１が消勢されると、圧縮バネ２４のバネ力によってニードル１０が下向きに変位せしめられ、次いで図４（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにニードル１０がニードルシート１６に着座せしめられる。

図４（Ａ）および（Ｂ）に示されるような燃料噴射停止時には、図６（Ａ）にハッチングでもって示されるように、上向き受圧面２３に下向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面外側部分２１ａに上向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面内側部分２１ｂには加圧燃料圧が作用しない。次いで、ニードル１０がニードルシート１６から離脱すると、図６（Ｂ）にハッチングでもって示されるように、下向き受圧面外側部分２１ａだけでなく下向き受圧面内側部分２１ｂにも上向きの加圧燃料圧が作用するようになる。

この場合、本発明による第２実施例では、下向き受圧面外側部分２１ａの断面積と下向き受圧面内側部分２１ｂの断面積との和と、上向き受圧面２３の断面積とが互いにほぼ等しくされている。したがって、ニードル１０がニードルシート１６から離脱しているときにニードル１０に作用する下向きの加圧燃料圧と上向きの加圧燃料圧とを、互いにバランスさせることができる。このことは、ニードル１０がニードルシート１６から離脱しているときにニードル１０に作用する加圧燃料圧を考えなくてよいことを意味している。したがって、ニードル１０を上昇させるために必要なソレノイドコイル１１の磁気吸引力は圧縮バネ２４のバネ力を克服できる程度でよいということになる。なお、本発明による第２実施例のその他の構成および作用は本発明による第１実施例と同様であるので説明を省略する。

図７は本発明による第３実施例を示している。

この第３実施例でも、上述した第２実施例と同様に、底部側延長部分１９はニードル１０とは別個の底部側棒状部材から構成され、その拡大頭部２０はサック７の最奥部に配置される。一方、ニードル１０内には、ニードル底面内側部分１８からニードル頂面１０ａまで、長手軸線Ｋ−Ｋ方向にニードル１０内を貫通する貫通孔４０が形成されている。底部側棒状部材１９はこの貫通孔４０の底部側において貫通孔４０内に摺動可能にかつ密封的に収容される。

頂部側延長部分３４もニードル１０とは別個の頂部側棒状部材からそれぞれ構成される。しかしながら、頂部側棒状部材３４はその頂端がコイル室６を画定するケーシング４に固定されている。具体的には、頂部側棒状部材３４はその頂部に形成された拡大頭部３６においてケーシング４に固定され、拡大頭部３６から逃がし燃料室３２および貫通孔４１とを介しコイル室６内まで延び、ニードル１０の貫通孔４１の頂部側において貫通孔４０内に摺動可能にかつ密封的に収容される。なお、頂部側棒状部材３４は貫通孔４１において密封的に保持されている。

したがって、長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びかつニードル頂面１０内に開口する頂部側受容孔をニードル１０内に形成し、頂部側棒状部材３４を頂部側受容孔内に移動可能に収容すると共に頂部側棒状部材３４の頂端をコイル室６を画定するハウジング２に固定しているということになる。その上で、本発明による第３実施例では、頂部側受容孔および底部側受容孔が共に貫通孔４０から構成されているということになる。

この場合、底部側受容孔を構成する貫通孔４０と底部側延長部分１９間のクリアランスを通過した燃料が貫通孔４０と頂部側棒状部材３４間のクリアランスを通過してコイル室６内に到り、コイル室６内の燃料は貫通孔４１と頂部側棒状部材３４間のクリアランスを通過して逃がし燃料室３２内に到る。したがって、貫通孔４０に接続すべき燃料逃がし通路を設ける必要がなくなる。このため、燃料噴射弁１の構成を簡素化することができ、寸法を小さくすることができる。なお、本発明による第３実施例のその他の構成および作用はこれまで述べてきた実施例と同様であるので説明を省略する。

図８（Ａ）および（Ｂ）は本発明による第４実施例を示している。

この第４実施例では、コイル室６が隔壁５０によって高圧室６ａと低圧室６ｂとに分割される。この隔壁５０内には摺動孔５１が形成されている。一方、ニードル１０にはその中間部分に小径部１０ｂが形成されており、この小径部１０ｂが摺動孔５１を貫通することによりニードル１０が高圧室６ａから低圧室６ｂまで延びている。この場合、ニードル１０は摺動孔５１において長手軸線Ｋ−Ｋ方向に摺動可能にかつ密封的に保持されている。また、その断面積が底部側棒状部材１９のそれとほぼ等しくなるように、小径部１０ｂの直径が設定されている。

高圧室６ａには燃料ポート１４を介して加圧燃料源が接続され、かくして高圧室６ａは加圧燃料で満たされる。これに対し、低圧室６ｂは燃料逃がし通路３１に接続され、低圧室６ｂ内が加圧燃料で満たされることはない。本発明による第４実施例では、この低圧室６ｂ内にソレノイドコイル１１が配置される。その結果、ソレノイドコイル１１に対する機械的負荷を低減することができる。なお、ニードル１０のアーマチャ１３も低圧室６ｂ内に配置される。

特に図８（Ｂ）からわかるように、本発明による第４実施例では、高圧室６ａ内に位置するニードル１０に上向き受圧面２３が形成される。この場合の上向き受圧面２３はニードル１０の小径部１０ｂの断面５２により環状をなすことになる。ここで、小径部１０ｂの断面積５２と底部側棒状部材１９の断面積２２とはほぼ等しくされている。したがって、上述した本発明による第２および第３実施例と同様に、ニードル１０がニードルシート１６から離脱したときに加圧燃料圧が作用する下向き受圧面２１の面積と、上向き受圧面２３の面積とが互いにほぼ等しくなる。その結果、ニードル１０に作用する加圧燃料圧をバランスさせることができる。

なお、本発明による第４実施例のその他の構成および作用はこれまで述べてきた実施例と同様であるので説明を省略する。

図９は本発明による第５実施例を示している。

上述した第４実施例では、ニードル１０に作用する加圧燃料圧をバランスさせるために、ニードル１０に小径部１０ｂを設けるようにしている。しかしながら、このような小径部１０ｂはニードル１０の耐久性や信頼性を損なうおそれがある。

そこで本発明による第５実施例では、ニードル１０の外形ないし輪郭を第１から第３実施例とほぼ同様に維持しつつ、ニードル１０がニードルシート１６から離脱したときにニードル１０に作用する加圧燃料圧をバランスさせるようにしている。すなわち、まず、本発明による第１から第３実施例と同様に、高圧室６ａ内に位置するニードル１０の肩部１０ｃによって、図９（Ｂ）に示されるように第１の上向き受圧面２３ａが構成されている。

さらに、ニードル１０には、ニードル頂面１０ａ内に開口しかつ長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びる凹溝６０が形成される。この凹溝６０内には、ケーシング４に固定された栓部材６１が摺動可能にかつ密封的に挿入される。また、凹溝６０は、高圧室６ａ内に位置しかつ受圧面を構成しないニードル１０外表面内に形成された連通孔６２を介し、高圧室６ａに接続される。その結果、凹溝６０内が加圧燃料で満たされ、かくして凹溝６０の底面６３は図９（Ｂ）に示されるように、第２の上向き受圧面２３ｂを構成することになる。このように、本発明による第５実施例では、上向き受圧面２３が第１の上向き受圧面２３ａと第２の上向き受圧面２３ｂとから構成される。

その上で、第１の上向き受圧面２３ａの面積と第２の上向き受圧面２３ｂの面積との和が、下向き受圧面外側部分２１ａの面積と下向き受圧面内側部分２１ｂの面積との和にほぼ等しくなるように、凹溝６０の内径が設定されている。言い換えると、環状をなすニードル頂面１０ａの面積と、底部側延長部材１９の断面積２２とがほぼ等しくされる。

図９（Ａ）および（Ｂ）に示されるような燃料噴射停止時には、図１０（Ａ）にハッチングでもって示されるように、第１の上向き受圧面２３ａおよび第２の上向き受圧面２３ｂに下向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面外側部分２１ａに上向きの加圧燃料圧が作用し、下向き受圧面内側部分２１ｂには加圧燃料圧が作用しない。次いで、ニードル１０がニードルシート１６から離脱すると、図１０（Ｂ）にハッチングでもって示されるように、下向き受圧面外側部分２１ａだけでなく下向き受圧面内側部分２１ｂにも上向きの加圧燃料圧が作用するようになる。このとき、第１の上向き受圧面２３ａの面積と第２の上向き受圧面２３ｂの面積との和が、下向き受圧面外側部分２１ａの面積と下向き受圧面内側部分２１ｂの面積との和にほぼ等しいので、ニードル１０がニードルシート１６から離脱しているときにニードル１０に作用する下向きの加圧燃料圧と上向きの加圧燃料圧とを、互いにバランスさせることができる。

なお、本発明による第５実施例のその他の構成および作用はこれまで述べてきた実施例と同様であるので説明を省略する。

本発明による第１実施例の燃料噴射弁が閉弁状態にあるところを示す図である。 本発明による第１実施例の燃料噴射弁が開弁状態にあるところを示す図である。 本発明による第１実施例を説明するための図である。 本発明による第２実施例の燃料噴射弁が閉弁状態にあるところを示す図である。 本発明による第２実施例の燃料噴射弁が開弁状態にあるところを示す図である。 本発明による第２実施例を説明するための図である。 本発明による第３実施例の燃料噴射弁の縦断面図である。 本発明による第４実施例の燃料噴射弁が閉弁状態にあるところを示す図である。 本発明による第５実施例の燃料噴射弁が閉弁状態にあるところを示す図である。 本発明による第５実施例を説明するための図である。 従来技術における燃料噴射弁が閉弁状態にあるところを示す図である。 従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１…燃料噴射弁
２…ハウジング
５…ノズル室
６…コイル室
６ａ…高圧室
６ｂ…低圧室
７…サック
８…ノズル
９，５１…摺動孔
１０…ニードル
１０ａ…ニードル頂面
１１…ソレノイドコイル
１３…アーマチャ
１６…ニードルシート
１７…環状シール
１８…ニードル底面内側部分
１９…底部側延長部分（底部側棒状部材）
２１…下向き受圧面
２１ａ…下向き受圧面外側部分
２１ｂ…下向き受圧面内側部分
２３…上向き受圧面
２４…圧縮バネ
３０…底部側受容孔
３１…燃料逃がし通路
３４…頂部側延長部分（頂部側棒状部材）
３５…頂部側受容孔
３７…頂部側延長部分の断面
４０…貫通孔
５０…隔壁
Ｋ…長手軸線

Claims (5)

1. ハウジング内にノズル室およびコイル室を形成し、該ノズル室の底端にサックを形成して該サックの周面にノズルを接続すると共に、ノズル室の頂端に摺動孔を介して該コイル室を接続し、ノズル室から該摺動孔を介しコイル室まで延びるニードルを該摺動孔において長手軸線方向に摺動可能に保持し、ノズル室に加圧燃料源を接続して該ノズル室を加圧燃料により満たし、コイル室内にソレノイドコイルを固定すると共に、コイル室内に位置するニードルに該ソレノイドコイルに対面するようアーマチャを形成し、ハウジング内壁面とニードル外表面間にニードルを閉弁方向に付勢する圧縮バネを挿入し、ニードルがノズル周りのニードルシートに着座するとニードルとニードルシート間に環状シールが形成されるようになっており、ニードルがニードルシートに着座しているときには、ノズル室内に位置するニードルに形成されている下向き受圧面のうち環状シールよりも外側の環状部分である下向き受圧面外側部分にのみ上向きの加圧燃料圧が作用し、ニードルがニードルシートから離脱すると、下向き受圧面全体に上向きの加圧燃料が作用するようになっている燃料噴射弁において、ニードルの底面のうち環状シールよりも内側の部分であるニードル底面内側部分から、長手軸線方向にノズルを越えてサック内まで延びる底部側延長部分を設け、前記底部側延長部分をニードルとは別個に形成された底部側棒状部材から構成し、長手軸線方向に延びかつ前記ニードル底面内側部分内に開口する底部側受容孔を前記ニードル内に形成し、該底部側棒状部材を該底部側受容孔内に移動可能に収容すると共に該底部側棒状部材の底端をサック内に配置し、前記底部側受容孔を前記ニードル底面内側部分と反対側において燃料逃がし通路に接続した燃料噴射弁。
2. 前記コイル室に加圧燃料源が接続されて該コイル室が加圧燃料により満たされると共に、コイル室内に位置するニードルに形成されている上向き受圧面に下向きの加圧燃料圧が作用するようになっており、コイル室内に位置する前記ニードルの頂面からコイル室内壁面まで延びる頂部側延長部分を設け、該頂部側延長部分は、コイル室を画定するハウジングに固定されつつニードルに対し移動可能であるかまたはニードルに固定されつつコイル室を画定するハウジングに対し移動可能になっており、ニードルがニードルシートから離脱しているときの、上向き受圧面の面積と下向き受圧面の面積とがほぼ等しくなるように、頂部側延長部分の断面積を設定した請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記頂部側延長部分を前記ニードルとは別個に形成された頂部側棒状部材から構成し、長手軸線方向に延びかつコイル室内壁面内に開口する頂部側受容孔をハウジング内に形成し、該頂部側棒状部材を該頂部側受容孔内に移動可能に収容すると共に該頂部側棒状部材の底端をニードル頂面に固定した請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記頂部側延長部分を前記ニードルとは別個に形成された頂部側棒状部材から構成し、長手軸線方向に延びかつニードルの頂面内に開口する頂部側受容孔をニードル内に形成し、該頂部側棒状部材を該頂部側受容孔内に移動可能に収容すると共に該頂部側棒状部材の頂端をコイル室を画定するハウジングに固定した請求項２に記載の燃料噴射弁。
5. 前記コイル室を隔壁により高圧室と低圧室とに分割し、該隔壁内に形成される摺動孔を介し前記ニードルが該高圧室から該低圧室まで延びると共に、該摺動孔においてニードルを長手軸線方向に摺動可能にかつ密封的に保持し、該低圧室内に前記ソレノイドコイルを配置すると共に、該高圧室に加圧燃料源を接続して該高圧室を加圧燃料により満たし、該高圧室内に位置するニードルに形成されている上向き受圧面に下向きの加圧燃料圧が作用するようになっている請求項１に記載の燃料噴射弁。

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