JP4226011B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を噴射供給するために使用される燃料噴射弁、特にツインニードル式の可変噴孔ノズルを備える燃料噴射弁に関する。

自動車用内燃機関には、環境や資源保護の観点から排気エミッションおよび燃費を改善するとともに、運転者の要請に応じた出力性能を実現することが望まれる。これらを両立させるため、より高度な燃料噴射制御が必要となっており、例えば、ディーゼルエンジンにおいて、コモンレールから供給される高圧燃料を、可変噴孔ノズルから噴射する燃料噴射弁が提案されている。可変噴孔ノズルは、ノズルの先端部に複数の噴孔を有し、ノズルニードルのリフト量に応じて複数の噴孔を順に開放することで、燃料噴射率を可変とすることができる。

このような可変噴孔ノズルの従来技術として、ツインニードル式の可変噴孔ノズルがある（例えば、特許文献１、２等）。
特開２００５−３２０９０４号公報 特開２００１−２４１３７０号公報

図７（ａ）に一例を示すように、かかる可変噴孔ノズルは、筒状のノズルボデー１０１内にノズルニードル１０２を摺動自在に保持し、ノズルボデー１０１先端部に軸方向に形成した複数の第１噴孔１０５、第２噴孔１０６を開閉するようになっている。ノズルニードル１０２は、中空筒状のアウターニードル１０３の内部にインナーニードル１０４を摺動自在に設けたツインニードル式で、アウターニードル１０３およびインナーニードル１０４は、それぞれの上部に配した第１、第２ばね１０７、１０８により閉弁方向に付勢されている。ノズルニードル１０２の上端部を保持するスペーサ１１２内には制御室１０９が設けられ、高圧通路１１０から供給される高圧燃料にてアウターニードル１０３およびインナーニードル１０４に背圧を作用させている。制御室１０９は、制御通路１１１を介して低圧通路に連通し、その出口部に設けた制御弁（図略）を開閉駆動することによって、圧力が増減するようになっている。

上記構成において、制御弁を駆動して制御室１０９を低圧通路に連通させると、制御室１０９の燃料が排出され、ノズルニードル１０２に作用する背圧が低下する。これに伴い、アウターニードル１０３が先行してリフトを開始し、図７（ｂ）に示す第１シート１１３、第２シート１１４が離座して、上流側の第１噴孔１０５を開放する。アウターニードル１０３がさらにリフトしてインナーニードル１０４に当接すると、それ以降は両ニードルが一体となってリフトし、第３シート１１５が離座して、下流側の第２噴孔１０６を開放する。これにより、低負荷時にはアウターニードル１０３のみをリフトさせて、小量の燃料噴射を実施し、高負荷時には、アウターニードル１０３とインナーニードル１０４の両方をリフトさせて、より大きな燃料噴射量とすることができるので、高度な噴射量制御が可能となる。

上記従来技術の構成において、アウターニードル１０３が開弁する際は、制御室１０９を構成するスペーサ１１２内周面に設けた第１ガイド１１７、アウターニードル１０３とインナーニードル１０４の摺動部に設けた第２ガイド１１６の２箇所で案内されながらリフトするため、アウターニードル１０３の軸中心は、ノズルボデー１０１の軸中心に対して偏芯することなくリフト可能である。なお、実際には、摺動可能な状態で案内するため、僅かな摺動クリアランスがあり、その分の軸ずれはあるものの機能上の問題となることはない。

一方、インナーニードル１０４は、先端がノズルボデー１０１の第３シート１１５からリフトした途端に、上端のみが第２ガイド１１６にて１箇所で保持される状態となることから、軸ずれが起きやすい。軸ずれが発生すると、ノズルボデー１０１のシート部とインナーニードル１０４の先端間の通路断面積が円周方向で変わることになり、円周上に配置した複数の第２噴孔１０６から噴射される燃料噴霧にばらつきが生じる。その結果、燃焼室内の噴霧の状態が不均一となり、排気状態が悪化するといったおそれがある。

そこで、本発明の目的は、ツインニードル式の可変噴孔ノズルを備える燃料噴射装置において、インナーニードルの偏芯を抑制し、第２噴孔から噴射される燃料噴霧の噴孔間ばらつきを低減して、良好な燃焼を実現することにある。

請求項１の燃料噴射弁は、ノズルボデーの先端部に設けた複数の噴孔を、同軸的に配設されたアウターニードルおよびインナーニードルにて開閉する可変噴孔ノズルを備える。アウターニードルはノズルボデー内に摺動可能に配設されて、上記先端部の内周円錐面上に開口する第１噴孔を開閉し、インナーニードルはアウターニードル内に摺動可能に配設されて、上記第１噴孔より内周側の上記円錐面上に開口する第２噴孔を、該第２噴孔の上流側に着座するシート部にて開閉する。アウターニードルおよびインナーニードルに閉弁方向に作用する制御室が設けられ、制御室の圧力低下に伴い、アウターニードルが先行リフトし、インナーニードルに当接してこれをリフトさせる。さらに、ノズルボデーの先端部は、上記内周円錐面より先端側の空間をサック室としてその内周にガイド部を設けて、このガイド部にインナーニードルの先端軸部が摺動可能に保持される構成としている。
そして、上記ガイド部に保持される上記インナーニードルの先端軸部は、外周面の一部を軸方向に切り欠いた形状として、上記インナーニードルのシート部より下流側の空間と、上記先端軸部の先端面と上記サック室との間に形成される空間が、常時連通する構成となっている。

上記構成において、制御室圧力が低下すると、先ずアウターニードルが第１噴孔を開放し、次いでアウターニードルに押し上げられてインナーニードルが第２噴孔を開放する。この際、インナーニードルはアウターニードルとの摺動部と、ノズルボデー先端のガイド部の２箇所で案内されるので、軸ずれの発生を防止できる。従って、第２噴孔を複数形成しても、各噴孔から噴射される燃料噴霧にばらつきが生じるのを抑制できるので、良好な燃焼を実現し、排気エミッションを低減できる。
また、インナーニードルの閉弁時、先端軸部の下降に伴い、その先端側空間の燃料が圧縮されて閉弁動作が不安定になる等のおそれがあるが、上記構成では、インナーニードルの先端軸部とガイド部との間隙を介して、燃料を上流側へ流出させることが可能であり、圧力変動を抑制してインナーニードルの作動を安定させることができる。

請求項２の発明の燃料噴射弁は、上記請求項１の発明と同様に、ノズルボデーの先端部に設けた複数の噴孔を、同軸的に配設されたアウターニードルおよびインナーニードルにて開閉する可変噴孔ノズルを備える。アウターニードルはノズルボデー内に摺動可能に配設されて、上記先端部の内周円錐面上に開口する第１噴孔を開閉し、インナーニードルはアウターニードル内に摺動可能に配設されて、上記第１噴孔より内周側の上記円錐面上に開口する第２噴孔を、該第２噴孔の上流側に着座するシート部にて開閉する。アウターニードルおよびインナーニードルに閉弁方向に作用する制御室が設けられ、制御室の圧力低下に伴い、アウターニードルが先行リフトし、インナーニードルに当接してこれをリフトさせる。さらに、ノズルボデーの先端部は、上記内周円錐面より先端側の空間をサック室としてその内周にガイド部を設けて、このガイド部にインナーニードルの先端軸部が摺動可能に保持される構成としている。
そして、上記ガイド部に保持される上記インナーニードルは、上記先端軸部の内部に形成した連通孔を介して、上記インナーニードルのシート部より下流側の空間と、上記先端軸部の先端面と上記サック室との間に形成される空間が、常時連通する構成となっている。

上記構成においても、上記請求項１の発明と同様に、軸ずれの発生を防止できる。従って、第２噴孔を複数形成しても、各噴孔から噴射される燃料噴霧にばらつきが生じるのを抑制できるので、良好な燃焼を実現し、排気エミッションを低減できる。
また、インナーニードル閉弁時に、先端軸部が下降すると、これに伴い連通孔からノズルボデーの先端部内空間の燃料が上流側へ流出する。インナーニードルのシート部が着座すると、連通孔とシート部上流側との連通は遮断される。このように、先端軸部の内部に連通孔を設けた構成としても、圧力変動を抑制してインナーニードルの作動を安定させる同様の効果が得られる。

請求項３の発明では、上記アウターニードルのシート部は、上記第１噴孔の上流側に着座する第１シートと下流側に着座する第２シートを有する。このような構成とすることで、着座時に第１噴孔をシールできる。

請求項４の発明では、上記アウターニードルと上記インナーニードルとの間隙をノズルボデーに設けた低圧部に開放させる構成とする。

アウターニードルがリフトすると、インナーニードルとの間に高圧燃料が流入し、第２噴孔側へ燃料がリークするおそれがある。上記構成のように、アウターニードルとインナーニードルとの間に形成される間隙を低圧部に連通させることで、燃料を逃がし、第２噴孔へのリークを防止できる。

以下、本発明の基本構成となる第１の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の燃料噴射弁を含むディーゼルエンジンのコモンレール燃料噴射システム構成を示す概略図であり、図１（ｂ）はその主要部である可変噴孔ノズル１の先端部（図にＡ部として示す）の拡大図である。図１（ａ）において、可変噴孔ノズル１は、ツインニードル式のノズルニードル２を備え、ノズル先端部に設けた噴孔群３を、ノズルニードル２の駆動に伴って開閉するようになっている。ノズルニードル２を駆動するニードル駆動機構６は、本例においては制御弁７およびピエゾ駆動部８からなり、ＥＣＵ１０にて制御される。なお、駆動部はピエゾに限るものではない。

噴射燃料はエンジンの各気筒に共通のコモンレール９から供給される。コモンレール９には高圧ポンプ１２が接続されており、燃料タンク１１の燃料を高圧ポンプ１２にて加圧し、燃料通路１３を介して圧送することで、所定の高圧に保持する。

可変噴孔ノズル１は、円錐状の先端部Ｂ１に噴孔群３が形成されるノズルボデーＢと、その上部に積層されるプレート状の流路形成部材Ｂ２を有し、図示しないリテーニングナットにて油密に固定される。ノズルボデーＢにはノズルニードル２を収容する縦孔１ａが形成され、縦孔１ａの先端部内周面は、先端部Ｂ１形状に沿う円錐面状となっている。この円錐面に、噴孔群３を構成する複数の第１噴孔３１および複数の第２噴孔３２が開口している。複数の第１噴孔３１は円錐面の外周側、複数の第２噴孔３２は内周側の同一面内にそれぞれ配置される。

ノズルニードル２は、略円筒状のアウターニードル２１と、その内部を摺動する軸状のインナーニードル２２からなる。アウターニードル２１は、上端部が縦孔１ａ内に配設した筒状のスペーサ２３内に挿通され、スペーサ２３内周面の第１ガイド５１に対して摺動可能な状態で保持されている。また、アウターニードル２１は、インナーニードル２２の摺動部外周面を第２ガイド５２として摺動可能となっている。

アウターニードル２１の下端部は、ノズルボデーＢの先端部Ｂ１に延びて内周円錐面に開口する複数の第１噴孔３１に対向している。インナーニードル２２の下端部は、アウターニードル２１の下端開口から先端側へ突出し、第１噴孔３１より下方位置に開口する複数の第２噴孔３２に対向している。よって、ノズルニードル２が下端位置にある時に、アウターニードル２１が複数の第１噴孔３１を閉孔し、インナーニードル２２が複数の第２噴孔３２を閉孔する。この可変噴孔ノズル１のシート部構成については、詳細を後述する。

アウターニードル２１の外周側には燃料溜まり１６が形成され、流路形成部材Ｂ２に設けた高圧通路１７から縦孔１ａ内の空間を経て高圧燃料が供給されている。高圧通路１７は、ニードル駆動機構６内の高圧通路７１を介してコモンレール９に至る燃料供給通路１４に連通している。流路形成部材Ｂ２には、スペーサ２３内空間に連通する空間が形成され、これら空間にて制御室４を構成しノズルニードル２の背圧を発生している。制御室４を構成するスペーサ２３とアウターニードル２１外周のフランジ２１１との間には、第１ばね２４が配設され、アウターニードル２１を閉弁方向に付勢している。また、制御室４内には、インナーニードル２２上端に設けたフランジ２２１上に支持されて、インナーニードル２２を閉弁方向に付勢する第２ばね２５が配設されている。

制御室４の油圧は、ニードル駆動機構６の制御弁７にて制御される。本例における制御弁７は２位置３方弁構造で、高圧通路７１から分岐する高圧通路７２と、燃料タンク１１への燃料排出通路１５に接続する低圧通路７３のいずれか一方を、制御室４に選択的に連通させる。制御室４の頂面には、制御弁７へ連通する制御通路４１が開口しており、高圧通路７２が開放される図示の位置では、コモンレール９の高圧燃料が高圧通路７２から制御通路４１を経て流入することになる。このために、高圧となる制御室４の圧力と第１ばね２４、第２ばね２５の付勢力との合力によって、アウターニードル２１、インナーニードル２２が第１噴孔３１、第２噴孔３２に押付けられ、ノズルニードル２が閉弁する。

本例のピエゾ駆動部８は、ピエゾアクチュエータ８１の駆動力にて駆動ピストン８２を変位させ、油圧室８３の圧力を増減することにより制御弁７を駆動する。ピエゾアクチュエータ６は、例えば圧電体を積層してなるピエゾスタックを備え、通電によりピエゾスタックを伸長させて変位を発生する。これに伴い制御弁７の位置が切り換えられ、低圧通路７３と制御室４とが連通すると、制御室４の圧力が低下するために、ノズルニードル２が開弁する。

ここで、本発明の特徴部分である可変噴孔ノズル１の先端部構造を、図１（ｂ）を参照しながら説明する。図１（ａ）において、ノズルボデーＢの先端部Ｂ１は、円錐状の頂部が先端側に突出して、その内部にサック室５を形成している。図１（ｂ）に示すように、噴孔群３を構成する第１噴孔３１および第２噴孔３２は、サック室５より上流側の先端部Ｂ１壁を貫通して設けられる。

上流側の第１噴孔３１を閉鎖するアウターニードル２１の先端面は、先端部Ｂ１の内周円錐面に沿う略円錐面に形成されるとともに、第１噴孔３１の対向位置を円周方向に切り欠いて、その両側のエッジにより第１シート２ａ、第２シート２ｂを形成している。これにより、アウターニードル２１の閉弁時には、第１シート２ａが第１噴孔３１の上流側に、第２シート２ｂが第１噴孔３１の下流側に着座して、燃料が第１噴孔３１に流出するのを防止する。

下流側の第２噴孔３２を閉鎖するインナーニードル２２は、アウターニードル２１の下方に突出する下端部が段付に縮径し、小径の先端軸部２２２がサック室５内に位置している。サック室５は上半部内周面を一定径として、ガイド部としての第３ガイド５３を形成し、インナーニードル２２の先端軸部２２２を摺動可能に保持している。インナーニードル２２の段付部のエッジは、第３シート２ｃを形成し、インナーニードル２２の閉弁時に第２噴孔３２の上流側に着座する。

上記構成の燃料噴射弁の作動を次に説明する。図１（ａ）、（ｂ）において、ニードル駆動機構６のピエゾ駆動部８が作動しない状態では、制御弁７が制御室４と高圧通路７２とを連通する位置にある。この時、コモンレール９から制御弁７および制御通路４１を介して制御室４に高圧燃料が導入されるために、ノズルニードル２が閉弁する。アウターニードル２１は、高圧となった制御室４の燃料圧力と第１ばね２４のばね力の合力によって、第１シート２ａ、第２シート２ｂが座面に押付けられ、第１噴孔３１を閉鎖する。同様に、制御室４の燃料圧力と第２ばね２５のばね力の合力によって、インナーニードル２２の第３シート２ｃが着座し、第２噴孔３２を閉鎖する。

ＥＣＵ１０からの指令により、ピエゾ駆動部８のピエゾスタック８１が通電されて伸長し、駆動ピストン８２が油圧室８３の圧力を上昇させると、制御弁７が制御室４と低圧通路７３を連通する位置に切り換えられる。これにより、制御室４の燃料が制御通路４１から低圧通路７３へ排出され、制御圧力が徐々に低下する。制御室４の燃料圧力が所定圧を下回ると、アウターニードル２１の先端面に上向きに作用する燃料溜まり１６の燃料圧力によって、第１シート２ａ、第２シート２ｂが離座し、アウターニードル２１がリフトを開始する。これに伴い、第１噴孔３１が開放され、燃料が噴射される。

アウターニードル２１は、第１ガイド５１、第２ガイド５２の２箇所で案内されながらリフトするので、ノズルボデーＢの軸中心に対し偏芯することなくリフト可能である。よって、複数の第１噴孔３１から噴射される噴霧は均一で、良好な燃焼状態が得られる。アウターニードル２１がさらにリフトすると、その上端面がインナニードル２２のフランジ２２１に衝突し、これを押し上げる。このため、インナーニードル２２の第３シート２ｃが離座して、リフトを開始する。その後は、アウターニードル２１とインナニードル２２が一体にリフトすることになる。

図２に示すように、インナーニードル２２のリフトに伴い、第２噴孔３１が開放され、両噴孔３１、３２から燃料が噴射される。ここで、インナーニードル２２は、小径の先端軸部２２２がサック室５内を摺動する構成であり、第３シート２ｃが離座した後も、サック室５の第３ガイド５３と第２ガイド５２の２箇所で案内されながらリフトするので、ノズルボデーＢの軸中心に対し偏芯することなくリフト可能である。よって、従来構成のように、軸ずれのおそれがなく、複数の第２噴孔３２から均一な噴霧が噴射されるので、良好な燃焼状態を実現する。

噴射停止時には、図１（ａ）のピエゾ駆動部８により制御弁７を初期位置に切り換え、コモンレール９から制御弁７および制御通路４１を介して、制御室４に高圧燃料を導入する。制御室４の圧力が再上昇し、所定圧を超えるとアウターニードル２１およびインナーニードル２２が下降する。この際、先ずインナーニードル２２が、第３ガイド５３と第２ガイド５２の２箇所で案内されながら下降し、第３シート２ｃが第２噴孔３２の上流側に着座する。これにより、燃料溜まり１６と第２噴孔３２との間が遮断され、第２噴孔３２からの燃料噴射が停止される。

一方、アウターニードル２１は、インナーニードル２２のフランジ２２１から離れて、第１ガイド５１、第２ガイド５２の２箇所で案内されながら、さらに下降する。インナーニードル２２の第１シート２ａ、第２シート２ｂが着座して、第１噴孔３１を閉鎖すると、燃料噴射が停止される。この際、第１シート２ａが第１噴孔３１の上流側に着座して、燃料溜まり１６との間を遮断するとともに、第２シート２ｂが第１噴孔３１の下流側を遮断するので、アウターニードル２１とインナーニードル２２の間隙から、第１噴孔３１へ漏れ出た燃料が噴射されるのを防止できる。

このように、第１の形態に示す本発明の基本構成によれば、サック室５に、ガイド部としての第３ガイド５３を形成し、インナーニードル２２の先端軸部２２２を案内する構成としてので、ノズルニードル２の開弁時の軸ずれを防止して、噴霧の噴孔間ばらつきを低減することができる。よって、安定した燃料噴霧を形成し、排気エミッション等を低減させる効果が得られる。

図３に本発明の第２の実施形態における可変噴孔ノズル１の先端部構成を示す。本実施形態の燃料噴射弁の基本構造は、上記図１に示した第１の形態と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。本実施形態の可変噴孔ノズル１は、サック室５を摺動するインナーニードル２２の先端軸部２２２を、外周面の一部を切り欠いた形状とする。具体的には、図３に示すように、先端軸部２２２の外周面の３箇所を軸方向に切り欠いてフラット面とし、サック室５内周面の第３ガイド５３との間に連通孔２２３を形成する。

この連通孔２２３の上端は、第３シート２ｃ下流側、すなわちサック室５に至る先端部Ｂ１の内周円錐面とインナーニードル２２の段付部との間の空間５４に開口し、下端は、先端軸部２２２下方のサック室５に開口する。空間５４は、インナーニードル２２の開弁時には、上流側の燃料溜まり１６と連通し、閉弁時に第３シート２ｃが着座することにより、閉空間となる。

連通孔２２３を有しない構成では、インナーニードル２２の閉弁時に、先端軸部２２２が下降するのに伴い下方のサック室５内の燃料が圧縮されるため、閉弁速度が低下するなどインナーニードル２２の作動が不安定となるおそれがある。これに対し、本実施形態の構成では、連通孔２２３を介してサック室５と先端軸部２２２上流の空間５４が常時連通し、インナーニードル２２の閉弁初期は、第３シート２ｃを介して燃料溜まり１６とも連通するので、先端軸部２２２が下降するのに伴いサック室５から燃料が流出可能となる。よって、サック室５内の圧力変動が抑制されて、インナーニードル２２を安定して作動させることができる。

図４に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態の基本構造は、上記第２の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に述べる。本実施形態の可変噴孔ノズル１は、インナーニードル２２の先端軸部２２２の内部に、第３シート２ｃと先端軸部２２２の間の空間５４と、サック室５内空間とを常時連通させる連通孔２２４を設ける。具体的には、図３に示すように、先端軸部２２２内にＴ字状の孔を設けて連通孔２２４とし、その下端をサック室５に開口させ、両上端を空間５４に開口させる。

本実施形態のように、上記第２の実施形態における連通孔２２３に代えて、先端軸部２２２内部に連通孔２２４を設ける構成とすることもできる。この場合も、インナーニードル２２の閉弁時に、連通孔２２４および先端軸部２２２上流の空間５４を介してサック室５の燃料が流出可能となる。よって、サック室５内の圧力変動が抑制されて、インナーニードル２２を安定して作動させることができる。

図５に本発明の第４の形態を示す。本実施形態の基本構造は、上記第３の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に述べる。図５（ａ）のように、本形態の可変噴孔ノズル１は、インナーニードル２２の下端部に第３シート２ｃ、空間５４を設けず、小径の先端軸部２２２に続く円錐面を先端部Ｂ１の内周円錐面に沿う形状としている。先端軸部２２２内には、サック室５内空間に開口するＴ字状の連通孔２２４を設けるとともに、その両上端をサック室５の上端縁部に対向する位置に開口させる。また、第２噴孔３２を、第３ガイド５３を構成するサック室５内周面に開口させている。

本形態によれば、図５（ａ）のインナーニードル２２が閉弁位置にある時、先端軸部２２２によって第２噴孔３２が閉鎖される。図５（ｂ）のように、インナーニードル２２がリフトすると、連通路２２４および第２噴孔３２が開放され、燃料溜まり１６から連通孔２２４を介してサック室５内に流入する燃料が、第２噴孔３２から噴射される。

この時、インナーニードル２２がリフトを開始してから第２噴孔３２のリフト開始までのリフト量Ｌ（先端軸部２２２の下端外周縁から第２噴孔３２までの距離）を任意に設定することができ、これによって、第２噴孔開弁時期を自在に設定することができる。上記各実施形態の構成では、第２噴孔開弁時期を、アウターニードル２１がインナーニードル２２に当接するまでのリフト量で設定しており、ノズルボデーＢに対するアウターニードル２１の頭頂部の位置と、インナーニードル２２のフランジ２２１の位置とから、その隙間を管理する必要があるため、関連する部品が３つになり計測や調整に手間がかかる。これに対し、本形態の構成では、ノズルボデーＢに対するリフト量Ｌ寸法だけを管理すればよく、調整もインナーニードル２２だけとなるので簡易にできる。従って、第２噴孔３２からの噴射タイミングの制御が容易にできる。

図６に本発明の第５の実施形態を示す。本実施形態の基本構造は、上記第２、３の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に述べる。図６（ａ）のように、本実施形態の可変噴孔ノズル１は、スペーサ２３をアウターニードル２１とインナーニードル２２の第２ガイド５２下方まで延出し、そのスペーサ２３下端部内周に環状溝を設けてアウターニードル２１との間に低圧室４３を形成する。低圧室４３は、スペーサ２３および流路形成部材Ｂ２内に軸方向に形成した低圧通路４４にて、図１の燃料排出通路１５に連通し、ノズルボデーＢ内に低圧部を構成している。また、アウターニードル２１には、低圧室４３に隣接する位置に径方向の貫通孔を設けて、アウターニードル２１とインナーニードル２２の間隙と低圧室４３との連通路４２とする。

本実施形態によれば、アウターニードル２１とインナーニードル２２の間隙が連通路４２を介して低圧室４３に連通するので、アウターニードル２１の開弁後、燃料溜まり１６の燃料がインナーニードル２２側へリークするのを抑制することができる。上記第４の実施形態のインナーニードル２２構成では（図５参照）、第３シート２ｃを省略しており、燃料溜まり１６の燃料が先端軸部２２２の摺動部から、第２噴孔３２へ漏れるおそれがある。この摺動部のリーク量は第３ガイド５３との僅かなクリアランスから発生するもので、大きなリーク量ではないが、低圧室４３を構成することでより軽減することができる。

さらに、図６（ｂ）のように、アウターニードル２１のシート部を、第１噴孔３１上流側の第１シート２ａのみの構成とするとともに、アウターニードル２１の閉弁時には、第１シート２ａ下流のアウターニードル２１先端面が、ノズルボデー先端部Ｂ１内周面に近接して、第１噴孔３１入口をほぼ覆う形状（いわゆるＶＣＯ方式）とする。このように、上流側だけシートを設け、ＶＣＯ方式として下流側のシートを省略した１シート部構成とすることもでき、複雑な加工が不要となるので、製作が容易になる。

以上のように構成すれば、ツインニードル式の可変噴孔ノズルにおいて、インナーニードルの軸ずれによる噴霧の噴孔間ばらつきを低減して、良好な燃焼を実現し、排気状態を改善することができる。

なお、上記実施形態におけるニードル駆動機構、例えば制御弁やピエゾ駆動部の構成は、これに限るものではなく、他の構成としてもよい。また、ピエゾ駆動部に代えてソレノイドを有する電磁駆動部を用いてもよい。

（ａ）は本発明の基本構成を示す第１の形態の燃料噴射弁を含むディーゼルエンジンの燃料噴射システムの全体構成概略図であり、（ｂ）は第１の実施形態における可変噴孔ノズルの主要部拡大断面図で、（ａ）のＡ部拡大図である。 第１の形態における可変噴孔ノズルの主要部拡大断面図で、ノズルニードル開弁時の状態を示す図である。 第２の実施形態における可変噴孔ノズルの主要部拡大断面図である。 第３の実施形態における可変噴孔ノズルの主要部拡大断面図である。 （ａ）は第４の形態における可変噴孔ノズルの主要部拡大断面図で、閉弁時の状態を示す図、（ｂ）は開弁時の状態を示す主要部拡大断面図である。 （ａ）は第５の実施形態における可変噴孔ノズルの上部拡大断面図、（ｂ）はその主要部拡大断面図である。 （ａ）は従来の燃料噴射弁における可変噴孔ノズルの主要部拡大断面図、（ｂ）はその主要部拡大断面図で、（ａ）のＡ部拡大図である。

符号の説明

Ｂ ノズルボデー
Ｂ１ 先端部
１ 可変噴孔ノズル
１ａ 縦孔
１４ 燃料供給通路
１５ 燃料排出通路
１６ 燃料溜まり
１７ 高圧通路
２ ノズルニードル
２１ アウターニードル
２１１ フランジ
２２ インナーニードル
２２１ フランジ
２２２ 先端軸部
２２３ 連通孔
２２４ 連通孔
２３ スペーサ
２４ 第１ばね
２５ 第２ばね
２６ オリフィス通路
２７ 溝
３ 噴孔群
３１ 第１噴孔
３２ 第２噴孔
４ 制御室
４１ 制御通路
４３ 低圧室（低圧部）
４４ 低圧通路（低圧部）
４５ 連通路
５ サック室
５１ 第１ガイド
５２ 第２ガイド
５３ 第３ガイド
６ ニードル駆動機構
７ 制御弁
７１、７２ 高圧通路
７３ 低圧通路
８ ピエゾ駆動部
９ コモンレール

Claims (4)

1. ノズルボデーの先端部に設けた複数の噴孔を複数のニードルにて開閉する可変噴孔ノズルを備える燃料噴射弁であって、
   上記ノズルボデー内に摺動可能に配設されて、上記先端部の内周円錐面上に開口する第１噴孔を開閉するアウターニードルと、
   上記アウターニードル内に摺動可能に配設されて、上記第１噴孔より内周側の上記円錐面上に開口する第２噴孔を、該第２噴孔の上流側に着座するシート部にて開閉するインナーニードルと、
   上記アウターニードルおよび上記インナーニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室を有して、
   上記制御室の圧力低下に伴い上記アウターニードルが先行リフトし、上記アウターニードルが上記インナーニードルに当接してこれをリフトさせる構成とし、
   かつ上記ノズルボデーの先端部は、上記内周円錐面より先端側の空間をサック室としてその内周に、上記インナーニードルの先端軸部を摺動可能に保持するガイド部を設け、
   上記ガイド部に保持される上記インナーニードルの先端軸部は、外周面の一部を軸方向に切り欠いた形状として、
   上記インナーニードルのシート部より下流側の空間と、上記先端軸部の先端面と上記サック室との間に形成される空間が、常時連通する構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. ノズルボデーの先端部に設けた複数の噴孔を複数のニードルにて開閉する可変噴孔ノズルを備える燃料噴射弁であって、
   上記ノズルボデー内に摺動可能に配設されて、上記先端部の内周円錐面上に開口する第１噴孔を開閉するアウターニードルと、
   上記アウターニードル内に摺動可能に配設されて、上記第１噴孔より内周側の上記円錐面上に開口する第２噴孔を、該第２噴孔の上流側に着座するシート部にて開閉するインナーニードルと、
   上記アウターニードルおよび上記インナーニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室を有して、
   上記制御室の圧力低下に伴い上記アウターニードルが先行リフトし、上記アウターニードルが上記インナーニードルに当接してこれをリフトさせる構成とし、
   かつ上記ノズルボデーの先端部は、上記内周円錐面より先端側の空間をサック室としてその内周に、上記インナーニードルの先端軸部を摺動可能に保持するガイド部を設け、
   上記ガイド部に保持される上記インナーニードルは、上記先端軸部の内部に形成した連通孔を介して、
   上記インナーニードルのシート部より下流側の空間と、上記先端軸部の先端面と上記サック室との間に形成される空間が、常時連通する構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 上記アウターニードルのシート部は、上記第１噴孔の上流側に着座する第１シートと下流側に着座する第２シートを有する請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 上記アウターニードルと上記インナーニードルとの間隙をノズルボデーに設けた低圧部に開放させる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。