特開 2023-96766 燃料噴射弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023096766

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】燃料噴射弁

(51)【国際特許分類】

   F02M 65/00 20060101AFI20230630BHJP

   F02M 61/16 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

F02M65/00 304

F02M65/00 306A

F02M61/16 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021212741

(22)【出願日】2021-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田北 侑己

(72)【発明者】

【氏名】稗島 利明

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066AB02

3G066BA22

3G066CC01

3G066DA06

(57)【要約】

【課題】噴射波の周波数帯域と反射波の周波数帯域とが干渉しない限界長さに対して導入通路の長さを短く設定できない場合であっても、共振脈動を低減可能な燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁１０の弁ボデー５０は、燃料入口５１、燃料供給通路１４、及び、燃料供給通路１４の途中のセンサ分岐部Ｙ０から分岐した導入通路１７が形成されている。圧力センサ６４は、弁ボデー５０に取り付けられ、導入通路１７を経由してセンサ閉鎖端Ｅｓに伝播された燃料の圧力を検出する。圧力センサ６４は、燃料の噴射に伴って発生する噴射波の圧力脈動を検出対象とし、且つ、導入通路１７を往復する反射波により発生する共振脈動を検出対象から除外することを前提とする。導入通路１７の途中のサブ分岐部Ｙ１から分岐し、噴射波の圧力脈動に重畳する共振脈動を低減するように長さＬｂ１が設定された閉鎖端分岐路８０１が設けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

往復作動するニードル（３０）と、
前記ニードルの開弁時に燃料が噴射される噴孔（２２）を有するノズル部（２０）と、
燃料が流入する燃料入口（５１）、前記燃料入口から前記噴孔まで連通する燃料供給通路（１４）、及び、前記燃料供給通路の途中のセンサ分岐部（Ｙ０）から分岐した導入通路（１７）が形成された弁ボデー（５０）と、
前記弁ボデーに取り付けられ、前記導入通路を経由してセンサ閉鎖端（Ｅｓ）に伝播された燃料の圧力を検出する圧力センサ（６４）と、
を備え、
前記圧力センサは、燃料の噴射に伴って発生する噴射波の圧力脈動を検出対象とし、且つ、前記導入通路内を往復する反射波により発生する共振脈動を検出対象から除外することを前提とし、
前記導入通路の途中のサブ分岐部（Ｙ１－Ｙ３）から分岐し、前記噴射波の圧力脈動に重畳する共振脈動を低減するように長さ（Ｌｂ１－Ｌｂ３）が設定された一つ以上の閉鎖端分岐路（８０１－８０３）が設けられている燃料噴射弁。

【請求項2】

前記センサ分岐部に最も近い側に設けられた第１の前記閉鎖端分岐路（８０１）の長さ（Ｌｂ１）は、前記センサ分岐部から前記センサ閉鎖端までの共振経路の長さ（Ｌｒ０）に等しい請求項１に記載の燃料噴射弁。

【請求項3】

前記センサ分岐部に最も近い側に設けられた第１の前記閉鎖端分岐路（８０１）の長さ（Ｌｂ１）は、前記反射波の波長（λ）の４分の１に設定されている請求項１に記載の燃料噴射弁。

【請求項4】

前記センサ分岐部に最も近い側に設けられた第１の前記閉鎖端分岐路（８０１）の前記サブ分岐部（Ｙ１）から前記センサ閉鎖端までの共振経路の長さをＬｒ１［ｍ］、燃料音速をｃ［ｍ／ｓ］、前記反射波の周波数をｆ［１／ｓ］とすると、
Ｌｒ１＜（ｃ／４ｆ）
となるように構成されている請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

【請求項5】

前記センサ分岐部に最も近い側に設けられた第１の前記閉鎖端分岐路（８０１）内を往復する前記反射波の周波数帯域は、検出対象である前記噴射波の周波数帯域に対して高周波数側に外れている請求項１～４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

【請求項6】

Ｎを２以上の整数とすると、第１から第ＮまでのＮ個の前記閉鎖端分岐路が設けられており、
第Ｎの前記閉鎖端分岐路は、前記導入通路における第（Ｎ－１）の前記閉鎖端分岐路の前記サブ分岐部（Ｙ（Ｎ－１））と前記センサ閉鎖端との間に位置する別の前記サブ分岐部（ＹＮ）から分岐し、
第Ｎの前記閉鎖端分岐路の長さ（ＬｂＮ）は、第（Ｎ－１）の前記閉鎖端分岐路の前記サブ分岐部から前記センサ閉鎖端までの共振経路の長さ（Ｌｒ（Ｎ－１））に等しい請求項２に記載の燃料噴射弁。

【請求項7】

第Ｎの前記閉鎖端分岐路内を往復する前記反射波の周波数帯域は、検出対象である前記噴射波の周波数帯域に対して高周波数側に外れている請求項６に記載の燃料噴射弁。

【請求項8】

少なくとも一つの前記閉鎖端分岐路は、前記導入通路から前記ノズル部とは反対側に向かって形成されている請求項１～７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

【請求項9】

少なくとも一つの前記閉鎖端分岐路は、前記導入通路の折れ曲がり部に位置する前記サブ分岐部から分岐しており、両側の前記導入通路との交差角度がいずれも鈍角となる方向に形成されている請求項１～７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

【請求項10】

少なくとも一つの前記閉鎖端分岐路は、前記導入通路から前記ノズル部側に向かって形成されている請求項１～７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

【請求項11】

少なくとも一つの前記閉鎖端分岐路は、少なくとも一方の端部において、穴の開口がプラグ（５７）で閉塞されている請求項１～１０のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

【請求項12】

少なくとも一つの前記閉鎖端分岐路は、前記弁ボデーとは別体のアダプタ（５８）に形成された穴により構成されている請求項１～１０のいずれか一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】

従来、燃料の噴射に伴う圧力脈動を検出する圧力センサを備えた燃料噴射弁が知られている。

【0003】

例えば特許文献１に開示された燃料噴射弁は、メイン通路から分岐して圧力センサへ燃料を導く分岐通路が設けられている。圧力センサが検出する燃圧脈動の周波数成分のうち、噴射波成分はメイン通路から分岐通路へ伝播され、反射波成分はメイン通路と分岐通路との境界で反射して分岐通路内を往復移動する。反射波成分の周波数帯域である反射帯域は離散して複数存在する。分岐通路の長さは、最も低周波数の反射帯域が、噴射波成分の周波数帯域である噴射帯域に対して高周波数側に外れるように設定されている。

【0004】

特許文献２に開示された燃料噴射弁は、燃料入口から流入した燃料が圧力センサに向かって近づいてからノズル部側に向かうように燃料供給通路の経路が設定されている。そのため、燃料入口がノズル部側に形成され、圧力センサがノズル部と反対側の燃料噴射弁の端部側に設置される場合に、燃料供給通路から圧力センサに燃料圧力を導入する導入通路の長さを比較的短くすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－０２５８０６号公報

【特許文献2】特開２０２１－０２５４７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ディーゼルエンジンの燃費改善のため、燃料噴射弁には高精度かつ短インターバルの多段噴射性能が要求されている。短インターバルでの多段噴射の圧力波形を高精度に検出するには、噴射波の周波数帯域に対して反射波の周波数帯域を高周波数側にずらし、反射波成分をローパスフィルタで除去することが有効である。

【0007】

以下、特許文献１の「分岐通路」の用語を特許文献２の「導入通路」に統一して記す。また、噴射波の周波数帯域と反射波の周波数帯域との境界周波数に対応する導入通路の長さを、周波数帯域が干渉しない「限界長さ」と呼ぶ。特許文献１、２の技術では、導入通路の長さを限界長さより短く設定することで、反射波成分をローパスフィルタで除去して噴射波の圧力波形を高精度に検出可能となる。しかし、燃料噴射弁の大きさや構造によっては、導入通路の長さを限界長さより短く設定することが困難な場合がある。

【0008】

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、噴射波の周波数帯域と反射波の周波数帯域とが干渉しない限界長さに対して導入通路の長さを短く設定できない場合であっても、共振脈動を低減可能な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】

本発明の燃料噴射弁は、ニードル（３０）と、ノズル部（２０）と、弁ボデー（５０）と、圧力センサ（６４）と、を備える。ニードルは往復作動する。ノズル部は、ニードルの開弁時に燃料が噴射される噴孔（２２）を有する。

【0010】

弁ボデーは、燃料が流入する燃料入口（５１）、燃料入口から噴孔まで連通する燃料供給通路（１４）、及び、燃料供給通路の途中のセンサ分岐部（Ｙ０）から分岐した導入通路（１７）が形成されている。圧力センサは、弁ボデーに取り付けられ、導入通路を経由してセンサ閉鎖端（Ｅｓ）に伝播された燃料の圧力を検出する。

【0011】

圧力センサは、燃料の噴射に伴って発生する噴射波の圧力脈動を検出対象とし、且つ、導入通路内を往復する反射波により発生する共振脈動を検出対象から除外することを前提とする。導入通路の途中のサブ分岐部（Ｙ１－Ｙ３）から分岐し、噴射波の圧力脈動に重畳する共振脈動を低減するように長さ（Ｌｂ１－Ｌｂ３）が設定された一つ以上の閉鎖端分岐路（８０１－８０３）が設けられている。

【0012】

好ましくは、センサ分岐部に最も近い側に設けられた第１の閉鎖端分岐路（８０１）の長さ（Ｌｂ１）は、センサ分岐部からセンサ閉鎖端までの共振経路の長さ（Ｌｒ０）に等しい。また、第１の閉鎖端分岐路の長さ（Ｌｂ１）は、反射波の波長（λ）の４分の１に設定されている。当該技術分野の技術常識で誤差範囲と認められる寸法は、「等しい」或いは「その寸法に設定されている」ものとみなされる。

【0013】

本発明では、限界長さに対して導入通路の長さを短く設定できない場合であっても、導入通路から分岐して設けられた閉鎖端分岐路により共振脈動が低減されるため、圧力センサが検出する圧力波形に基づいて燃料噴射の状態を精度良く監視することができる。したがって、短インターバルの多段噴射を好適に実行可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態の燃料噴射弁の部分断面図。

【図2】燃料噴射弁のノズル部の模式的断面図。

【図3】第１実施形態の導入通路周辺部（図１のＩＩＩ部）の断面図。

【図4】第１実施形態（Ｎ＝１）の経路モデルの図。

【図5】閉鎖端分岐路の長さと反射波の波長との関係を説明する図。

【図6】サブ分岐部の位置と周波数帯域との関係を示すＦＦＴスペクトル図。

【図7】第２実施形態（Ｎ＝２）の経路モデルの図。

【図8】第２実施形態（Ｎ＝３）の経路モデルの図。

【図9】第３実施形態の導入通路周辺部の断面図。

【図10】図９のＸ－Ｘ線に相当する断面での、第３実施形態の変形例の断面図。

【図11】図９のＸＩ部拡大断面図。

【図12】第４実施形態の導入通路周辺部の断面図。

【図13】第５実施形態の導入通路周辺部の断面図。

【図14】第６実施形態の導入通路周辺部の断面図。

【図15】その他の実施形態の導入通路周辺部の断面図。

【図16】図１５のＸＶＩ－Ｏ－ＸＶＩ線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明による複数の実施形態の燃料噴射弁を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１～第６実施形態を包括して「本実施形態」という。

【0016】

（第１実施形態）
図１～図３を参照し、第１実施形態の燃料噴射弁の構成について説明する。図１に全体の構成を示し、図２にノズル部の断面を示す。図３には導入通路周辺部を拡大して示す。燃料噴射弁１０は、例えば４気筒ディーゼルエンジンの各気筒に設けられ、高圧燃料が貯留されたコモンレールに接続されている。燃料噴射弁１０は、コモンレールから供給された高圧燃料を各気筒の燃焼室に噴射する。燃費改善のため、燃料噴射弁１０には高精度かつ短インターバルの多段噴射性能が要求されている。つまり、エンジンの１燃焼サイクルにおいて複数回の燃料噴射が行われる。

【0017】

図１～図３の上下方向に準じ、ノズル部２０側を下として説明する。ノズル部２０とは反対側である図の上側を「頂部側」と記す。燃料噴射弁１０は、ニードル３０、ノズル部２０、弁ボデー５０、圧力センサ６４等を備えている。

【0018】

ニードル３０は上下方向に往復作動する。ノズル部２０は、ニードル３０の開弁時に燃料が噴射される噴孔２２を有する。ニードル３０が上昇すると開弁し、噴孔２２から燃料が噴射され、ニードル３０が下降すると閉弁し、燃料の噴射が停止される。ノズル部２０の詳細な構成については、図２を参照して後述する。

【0019】

弁ボデー５０は金属材料で形成されており、ノズル部２０に接続する本体５２の部分は円筒状を呈している。以下、弁ボデー本体５２の軸方向を単に「軸方向」という。弁ボデー５０は、燃料が流入する燃料入口５１、燃料入口５１から噴孔２２まで連通する燃料供給通路１４、及び、燃料供給通路１４の途中のセンサ分岐部Ｙ０から分岐した導入通路１７等が形成されている。燃料供給通路１４のうち、センサ分岐部Ｙ０より燃料入口５１側の部分を入口通路１５と呼び、センサ分岐部Ｙ０よりノズル部２０側の部分をノズル通路１６と呼ぶ。入口通路１５には、コモンレールから流入した燃料中の異物を捕集する燃料フィルタ１１が設けられている。

【0020】

第１実施形態では、弁ボデー本体５２の軸方向と平行にメイン通路１３が形成されている。以下の図で、メイン通路１３の軸をＺと記す。メイン通路１３におけるセンサ分岐部Ｙ０からノズル部２０側の部分がノズル通路１６をなす。入口通路１５は、燃料入口５１から軸方向と直交する方向（図の横方向）に延び、センサ分岐部Ｙ０でメイン通路１３に合流する。燃料入口５１から流入した燃料は、入口通路１５を横方向に進み、センサ分岐部Ｙ０で直角に曲がってノズル通路１６を下に向かって流れる。

【0021】

導入通路１７は、センサ分岐部Ｙ０から圧力センサ６４のセンサ閉鎖端Ｅｓまで連通する通路である。第１実施形態の導入通路１７は、上下方向に延びる縦路１７１と、横方向に延びる横路１７２とを含む。縦路１７１と横路１７２とはメイン通路１３のサブ分岐部Ｙ１で接続している。メイン通路１３におけるセンサ分岐部Ｙ０とサブ分岐部Ｙ１との間の区間が導入通路１７の縦路１７１をなす。横路１７２は、弁ボデー本体５２に直接形成された横穴と、別体部品の通路部材５３の中心軸に沿って形成された貫通穴とが接続することにより構成されている。

【0022】

センサ部６０は、センサハウジング６２及び圧力センサ６４等を有している。センサハウジング６２は、例えば樹脂により形成され、弁ボデー５０の外側面に固定されている。圧力センサ６４は、弁ボデー５０に取り付けられ、導入通路１７を経由してセンサ閉鎖端Ｅｓに伝播された燃料の圧力を検出する。センサ閉鎖端Ｅｓは、圧力センサ６４と通路部材５３とが接する端面に位置する。

【0023】

また、第１実施形態では、弁ボデー５０の頂部側に突出する突出部５５が形成されている。突出部５５の内部には、メイン通路１３のセンサ分岐部Ｙ０から頂部側に延びる閉鎖端分岐路８０１が形成されている。閉鎖端分岐路８０１の作用についてはノズル部２０の説明の後に後述する。

【0024】

コネクタ９０はハーネス９１を介してＥＣＵ９５に接続される。導線９２は、弁ボデー本体５２の内部を通ってコネクタ９０の端子とコイル４４とを電気的に接続している。また、コネクタ９０の端子は圧力センサ６４に電気的に接続している。圧力センサ６４は、検出した燃料の圧力に応じた信号をＥＣＵ９５に出力する。

【0025】

ＥＣＵ９５は、車両のアクセル操作量、エンジン負荷、エンジン回転数等に基づき、噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等の目標噴射状態を算出するとともに、その目標噴射状態に基づいて燃料噴射制御を実施する。また、ＥＣＵ９５は、圧力センサ６４により検出された燃圧の時系列データに基づいて、実際の噴射状態である実噴射状態を算出し、目標噴射状態と実噴射状態とに基づいて噴射指令信号を設定する。噴射指令信号に基づきコイル４４への通電が制御されることで、ニードル３０が往復作動する。

【0026】

図２を参照し、ノズル部２０の構成について説明する。ノズル通路１６の燃料は、ノズル部２０の先端に形成された噴孔２２の上流側の燃料室２１０に供給される。燃料室２１０の燃料圧力は、弁座２４から離座する方向にニードル３０に対し力を加える。スプリング３２は、弁座２４に着座する方向にニードル３０に荷重を加える。

【0027】

ニードル３０の噴孔２２と反対側には、制御室２１２が形成されている。ノズル通路１６の燃料の一部は、オリフィス２１４を通って環状の燃料通路２１６に供給される。コイル４４への通電がオフの状態では、制御室２１２は高圧燃料で満たされている。ニードル３０は、スプリング３２の荷重と制御室２１２の燃料圧力とから弁座２４に着座する方向に力を受ける。

【0028】

制御プレート３４は、制御室２１２に収容されているスプリング３６の荷重と制御室２１２の燃料圧力とから、燃料通路２１６と制御室２１２との間を閉じる方向に力を受ける。制御プレート３４は、燃料通路２１６の燃料圧力から、ニードル３０側、つまり燃料通路２１６と制御室２１２との間を開放する方向に力を受ける。

【0029】

制御室２１２に高圧燃料が満たされている場合、スプリング３６の荷重と制御室２１２の燃料圧力とから制御プレート３４が受ける力は、燃料通路２１６の燃料圧力から制御プレート３４が受ける力よりも大きい。そのため、制御プレート３４は、燃料通路２１６と制御室２１２との間を閉じている。

【0030】

低圧側の燃料通路２１８は、図示しない低圧通路を介してコモンレール上流側の低圧の燃料通路に接続される。制御室２１２と燃料通路２１８との間は、弁部材４０により開閉される。弁部材４０は、制御室２１２と燃料通路２１８との間を閉じる方向にスプリング４２から荷重を受ける。弁部材４０は、制御室２１２の燃料圧力から制御室２１２と燃料通路２１８との間を開放する方向に力を受ける。

【0031】

コイル４４への通電がオンになると、弁部材４０は、制御室２１２と燃料通路２１８との間を開放する方向に磁気吸引力を受ける。制御室２１２の燃料圧力とコイル４４の磁気吸引力とから、弁部材４０が制御室２１２と燃料通路２１８との間を開放する方向に受ける力はスプリング４２の荷重よりも大きい。したがって、コイル４４への通電がオンになると、弁部材４０は、制御室２１２と燃料通路２１８との間を開放する方向に移動する。

【0032】

コイル４４への通電がオンになり制御室２１２と燃料通路２１８との間が開放されると、制御室２１２の燃料は、オリフィス２２０を通って燃料通路２１８に排出される。これにより、制御室２１２の燃料圧力が低下する。

【0033】

制御室２１２の燃料圧力が低下すると、ニードル３０がスプリング３２の荷重と制御室２１２の燃料圧力とから弁座２４に着座する方向に受ける力よりも、ニードル３０が燃料室２１０の燃料圧力から弁座２４から離座する方向に受ける力の方が大きくなる。そのため、コイル４４への通電がオンになると、ニードル３０が弁座２４から離座する。これにより、噴孔２２から燃料が噴射される。

【0034】

また、制御室２１２の燃料圧力が低下すると、制御プレート３４は、燃料通路２１６の燃料圧力から受ける力により、スプリング３６の荷重と制御室２１２の燃料圧力とから受ける力に抗してニードル３０側に移動する。これにより、燃料通路２１６と制御室２１２との間が開放される。そのため、燃料通路２１６から制御室２１２に高圧の燃料が供給される。

【0035】

ここで、コイル４４への通電がオンの間は、制御室２１２の燃料が燃料通路２１８に排出されて制御室２１２の燃料圧力は低下している。そのため、燃料通路２１６と制御室２１２との間が開放された状態は維持される。

【0036】

コイル４４への通電がオフになると、制御室２１２と燃料通路２１８との間が閉じられるため、制御室２１２の燃料圧力は燃料通路２１６から供給される燃料により上昇する。これにより、スプリング３６の荷重と制御室２１２の燃料圧力とから制御プレート３４が受ける力が、燃料通路２１６の燃料圧力から制御プレート３４が受ける力よりも大きくなる。その結果、制御プレート３４は、燃料通路２１６と制御室２１２との間を閉じる。

【0037】

このような構成のノズル部２０において、ニードル３０が弁座２４から離座し噴孔２２から燃料が噴射されると、ノズル通路１６の燃料圧力が低下し、導入通路１７の燃料圧力も低下する。また、噴孔２２から燃料が噴射されると噴射波の圧力脈動が発生し、ノズル通路１６及び導入通路１７を経由してセンサ閉鎖端Ｅｓに伝播される。

【0038】

ここで、特許文献１、２に記載されているように、導入通路１７内を往復する反射波により共振脈動が噴射波の圧力脈動に重畳する。そこで圧力センサ６４は、燃料の噴射に伴って発生する噴射波の圧力脈動を検出対象とし、且つ、導入通路１７内を往復する反射波により発生する共振脈動を検出対象から除外することを前提とする。

【0039】

ところが、反射波の周波数帯域が噴射波の周波数帯域と干渉していると、ＥＣＵ９５がローパスフィルタで高周波数の反射波成分を除去したとき、必要な噴射波成分の一部も除去されてしまい、噴射波の検出精度が低下する。そのため、噴射波の周波数帯域に対して反射波の周波数帯域を高周波数側にずらすように、導入通路１７の長さを周波数帯域が干渉しない「限界長さ」以下に設定することが求められる。

【0040】

しかし、燃料噴射弁１０の大きさや構造によっては、導入通路１７の長さを限界長さより短く設定することが困難な場合がある。そこで、本実施形態の燃料噴射弁１０には閉鎖端分岐路が設けられている。閉鎖端分岐路は、例えば特開２０１７－８７８１号公報に開示された「サイドブランチ」の技術を燃料噴射弁に応用したものである。

【0041】

図１、図３に示すように、第１実施形態では一つの閉鎖端分岐路８０１が設けられている。複数の閉鎖端分岐路８０１－８０３が設けられた第２実施形態との整合のため、閉鎖端分岐路８０１を、適宜、「第１の閉鎖端分岐路８０１」とも記す。閉鎖端分岐路８０１は、導入通路１７の途中のサブ分岐部Ｙ１から分岐し、頂部側、すなわち、ノズル部とは反対側に向かって形成されている。閉鎖端分岐路８０１は、噴射波の圧力脈動に重畳する共振脈動を低減するように長さＬｂ１が設定されている。

【0042】

上述のように、第１実施形態では、メイン通路１３のセンサ分岐部Ｙ０から頂部側先端までの区間が閉鎖端分岐路８０１をなしている。図３に破線で示すように、縦路１７１と横路１７２とを合わせた導入通路１７の長さを共振経路の長さＬｒ０と記す。閉鎖端分岐路８０１の長さＬｂ１は、共振経路の長さＬｒ０に等しく設定されている。

【0043】

図４に、一つの閉鎖端分岐路８０１が設けられた第１実施形態の経路モデルを示す。後述する図７、図８との対照から図４を「Ｎ＝１」の経路モデルとする。経路モデルでは、各通路の向きや折れ曲がりの有無は無視し、経路の閉鎖端及び分岐点の位置関係にのみ注目する。紙面中央に縦方向に描かれた経路の下端は脈動起点のノズル部２０に接続し、上端はセンサ閉鎖端Ｅｓである。経路途中のセンサ分岐部Ｙ０には燃料入口５１からの入口通路１５が合流する。入口通路１５と、センサ分岐部Ｙ０より下のノズル通路１６とは、燃料入口５１に流入した燃料をノズル部２０に供給する燃料供給通路１４をなす。

【0044】

センサ分岐部Ｙ０とセンサ閉鎖端Ｅｓとの間は、燃料供給通路１４の燃料圧力が圧力センサ６４に伝播される導入通路１７となる。第１の閉鎖端分岐路８０１は、導入通路１７の途中のサブ分岐部Ｙ１から分岐して設けられている。第１の閉鎖端分岐路８０１の長さＬｂ１は、導入通路１７により構成される共振経路の長さＬｒ０に等しい。

【0045】

図５に、閉鎖端分岐路の長さＬｂと反射波の波長λとの関係を示す。なお、閉鎖端分岐路に伝播される波は実際には縦波であるが、便宜上、横波で表す。閉鎖端分岐路の長さＬｂが（λ／２）、λ・・・（ｎλ／２）のとき（ｎは整数）、干渉した波は開放端において強め合う。閉鎖端分岐路の長さＬｂが（λ／４）、（３λ／４）・・・｛（２ｎ－１）λ／４｝のとき、干渉した波は開放端において打ち消し合う。したがって、閉鎖端分岐路８０１の長さＬｂ１は、反射波が打ち消し合う最短の長さである「反射波の波長λの４分の１」に設定される（Ｌｂ１＝（λ／４））ことが好ましい。

【0046】

また、第１の閉鎖端分岐路８０１のサブ分岐部Ｙ１とセンサ閉鎖端Ｅｓとの間には長さＬｒ１の共振経路が形成される。サブ分岐部Ｙ１からセンサ閉鎖端までの共振経路の長さをＬｒ１［ｍ］、燃料音速をｃ［ｍ／ｓ］、反射波の周波数をｆ［１／ｓ］とすると、下式が成り立つように構成されている。

【0047】

Ｌｒ１＜（ｃ／４ｆ）

【0048】

ここで、センサ閉鎖端Ｅｓからサブ分岐部Ｙ１までの距離Ｌｒ１は、導入通路１７における「サブ分岐部Ｙ１の位置」を示すパラメータとしても用いられる。図６に、「Ｌｒ０＝Ｌｂ１＝５０ｍｍ」の条件でサブ分岐部Ｙ１の位置Ｌｒ１を「Ｌｒ１＝１０、２０、３０、４０ｍｍ」に変更した場合、及び、閉鎖端分岐路を設けない場合のＦＦＴスペクトルを示す。例えば１４０００～１５０００Ｈｚ以上の非干渉周波数帯域では、圧力センサ６４による噴射波の圧力脈動の検出精度に影響しない。

【0049】

閉鎖端分岐路８０１を設けない場合、１００００Ｈｚ付近に共振脈動のピークが現れており、噴射波の圧力脈動の検出精度に影響する。一方、Ｌｒ１＝１０～４０ｍｍのどの位置に閉鎖端分岐路８０１を設けた場合でも、共振脈動のピークは、検出精度に影響しないレベルまで低減している。つまり、反射波の周波数帯域は、検出対象である噴射波の周波数帯域に対して高周波数側に外れている。したがって本実施形態では、限界長さに対して導入通路１７の長さを短く設定できない場合であっても、閉鎖端分岐路８０１を設けることで共振脈動を低減し、噴射波の圧力脈動を精度良く検出することができる。

【0050】

また、１００００～１６０００Ｈｚでの反射波の周波数帯域は、サブ分岐部Ｙ１の位置Ｌｒ１が短いほど高周波数側にシフトしている。したがって、閉鎖端分岐路８０１をできるだけセンサ閉鎖端Ｅｓに近く設置することで、ローパスフィルタのカットオフ周波数を高周波数側に設定することができ、検出誤差を小さくすることができる。

【0051】

（第２実施形態）
次に図７、図８を参照し、複数の閉鎖端分岐路が設けられた第２実施形態について説明する。Ｎを２以上の整数とすると、第２実施形態では、第１から第ＮまでのＮ個の閉鎖端分岐路が設けられている。第１の閉鎖端分岐路８０１は、導入通路１７においてセンサ分岐部Ｙ０に最も近い側に設けられている。図７にはＮ＝２、図８にはＮ＝３の場合の経路モデルを示す。Ｎ＝２の経路モデル（図７）はＮ＝１の経路モデル（図４）を含む。さらにＮ＝３の経路モデル（図８）はＮ＝２の経路モデル（図７）を含む。

【0052】

一つの閉鎖端分岐路を設けると、そのサブ分岐部とセンサ閉鎖端Ｅｓとの間に新たな共振経路が形成される。そこで、新たな共振経路で発生する共振脈動を低減するために別の閉鎖端分岐路を設けると、さらにまた新たな共振経路が形成される。これを繰り返すことで、共振脈動を極めて小さいレベルまで低減することが可能となる。

【0053】

図７において、第２の閉鎖端分岐路８０２は、導入通路１７における第１の閉鎖端分岐路８０１のサブ分岐部Ｙ１とセンサ閉鎖端Ｅｓとの間に位置する別のサブ分岐部Ｙ２から分岐する。第２の閉鎖端分岐路８０２の長さＬｂ２は、第１の閉鎖端分岐路８０１のサブ分岐部Ｙ１からセンサ閉鎖端Ｅｓまでの共振経路の長さＬｒ１に等しい。

【0054】

図８において、第３の閉鎖端分岐路８０３は、導入通路１７における第２の閉鎖端分岐路８０２のサブ分岐部Ｙ１とセンサ閉鎖端Ｅｓとの間に位置する別のサブ分岐部Ｙ３から分岐する。第３の閉鎖端分岐路８０３の長さＬｂ３は、第２の閉鎖端分岐路８０２のサブ分岐部Ｙ２からセンサ閉鎖端Ｅｓまでの共振経路の長さＬｒ２に等しい。

【0055】

同様の要領で第Ｎの閉鎖端分岐路まで次々に設けることが可能である。一般化すると、第Ｎの閉鎖端分岐路は、導入通路１７における第（Ｎ－１）の閉鎖端分岐路のサブ分岐部Ｙ（Ｎ－１）とセンサ閉鎖端Ｅｓとの間に位置する別のサブ分岐部ＹＮから分岐する。第Ｎの閉鎖端分岐路の長さＬｂＮは、第（Ｎ－１）の閉鎖端分岐路のサブ分岐部Ｙ（Ｎ－１）からセンサ閉鎖端Ｅｓまでの共振経路の長さＬｒ（Ｎ－１）に等しい。つまり、次の一般式で表される。

【0056】

ＬｂＮ＝Ｌｒ（Ｎ－１）
Ｌｒ１＞Ｌｒ２＞Ｌｒ３＞・・・・＞Ｌｒ（Ｎ－１）＞ＬｒＮ

【0057】

また、図６の知見を拡張すると、第Ｎの閉鎖端分岐路内を往復する反射波の周波数帯域が、検出対象である噴射波の周波数帯域に対して高周波数側に外れるようにすることができる。例えば第１の閉鎖端分岐路８０１に対応する共振経路の長さＬｒ１が限界長さより長い場合でも、第２の閉鎖端分岐路８０２に対応する共振経路、或いは、さらに第Ｎの閉鎖端分岐路に対応する共振経路の長さＬｒＮを限界長さより短くすることができる。したがって、その共振経路における反射波の周波数帯域を噴射波の周波数帯域に対して高周波数側にずらし、噴射波の圧力脈動を高精度に検出することが可能となる。

【0058】

（第３、第４実施形態）
次に図９～図１２を参照し、製造方法を考慮した閉鎖端分岐路８０１の構造例について説明する。図９に示す第３実施形態では、閉鎖端分岐路８０１は、突出部５５の頂部側の端部、すなわちサブ分岐部Ｙ１とは反対側の端部において、穴の開口がプラグ５７で閉塞されている。この例では突出部５５の頂部から軸方向にメイン通路１３の穴が加工され、その穴の開口がプラグ５７で閉塞されるため加工がしやすくなる。図示を省略するが、例えばプラグ５７には組付作業用の六角穴等が形成されている。なお、弁ボデー５０を貫通する穴の両方の端部がプラグ５７で閉塞される構成としてもよい。

【0059】

図１０に示す第３実施形態の変形例では、弁ボデー５０の図９の紙面裏側に相当する側に、軸方向と直交する突出部５６が形成されている。突出部５６の端面から導入通路横路１７２と直交方向に連通する穴が加工され、その穴の開口がプラグ５７で閉塞されることにより、閉鎖端分岐路８０１が形成されている。閉鎖端分岐路８０１と導入通路横路１７２との交点がサブ分岐部Ｙ１となる。このように、プラグ５７を使用することで、閉鎖端分岐路８０１の穴加工における自由度が増す。

【0060】

また、図１１にサブ分岐部Ｙ１における通路エッジ部の拡大図を示す。導入通路横路１７２と閉鎖端分岐路８０１との直角エッジ部、及び、導入通路横路１７２と導入通路縦路１７１との直角のエッジ部にはいずれもＲ加工（すなわち角丸め加工）が施されている。このＲ加工は、例えば導入通路横路１７２の開口から先端部がＲ形状の電極を挿入して放電加工することにより行われる。これにより、応力集中による割れの防止に有効である。なお、便宜上、第３実施形態と共に説明したが、このＲ加工はいずれの実施形態にも適用可能である。

【0061】

図１２に示す第４実施形態では、閉鎖端分岐路８０１は、弁ボデー５０とは別体のアダプタ５８に形成されている。アダプタ５８は、円筒状に形成され、中心軸に沿って止まり穴５８１が加工されている。アダプタ５８の外周に形成された雄ねじ部５８３が弁ボデー５０の雌ねじ部５３８に螺合されることで、止まり穴５８１がメイン通路１３に連続し、閉鎖端分岐路８０１が構成される。第４実施形態では、機種毎にアダプタを変更することで、共振経路の長さバリエーションに対応することができる。

【0062】

（第５、第６実施形態）
図３、図９、図１２に示す構成では、閉鎖端分岐路８０１は導入通路１７から頂部側に向かって形成されている。これとは異なる閉鎖端分岐路８０１の方向に関するバリエーションとして、図１３、図１４に第５、第６実施形態を示す。なお、図１０に示す第３実施形態の変形例も閉鎖端分岐路８０１の方向バリエーションの一例である。

【0063】

図１３に示す第５実施形態では、閉鎖端分岐路８０１は、導入通路１７の折れ曲がり部に位置するサブ分岐部Ｙ１から紙面上の右斜め上方に向かって形成されている。閉鎖端分岐路８０１は、両側の導入通路１７１、１７２との交差角度θ１、θ２がいずれも鈍角となる方向に形成されている。図１３の例では、閉鎖端分岐路８０１と導入通路縦路１７１との交差角度θ１は約１６０°であり、閉鎖端分岐路８０１と導入通路横路１７２との交差角度θ２は約１１０°である。閉鎖端分岐路８０１は、サブ分岐部Ｙ１とは反対側の端部において、第３実施形態の構造を用いて穴の開口がプラグ５７で閉塞されている。

【0064】

ここで、「鈍角」には１８０°を含む。例えば図３の構成では、閉鎖端分岐路８０１と導入通路縦路１７１との交差角度は１８０°であって鈍角に該当するが、閉鎖端分岐路８０１と導入通路横路１７２との交差角度は９０°であって鈍角に該当しない。仮に図３の構成において、サブ分岐部Ｙ１からセンサ閉鎖端Ｅｓへの導入通路１７が斜め下方に傾斜している場合、閉鎖端分岐路８０１と両側の導入通路１７との交差角度がいずれも鈍角となるため、第５実施形態の要件を満たす。第５実施形態は、応力集中による割れの防止に有効である。

【0065】

図１４に示す第６実施形態では、閉鎖端分岐路８０１は、導入通路１７から、詳しくは導入通路横路１７２の途中からノズル部側に向かって形成されている。閉鎖端分岐路８０１は、頂部側から軸方向に導入通路横路１７２を縦断してノズル部側に向かう穴が加工され、その穴の頂部側の端部において開口がプラグ５７で閉塞されることにより形成されている。図１４の例では閉鎖端分岐路８０１はメイン通路１３と平行に形成されている。

【0066】

第６実施形態の変形例として、閉鎖端分岐路８０１は、軸方向に対して傾斜しつつ導入通路１７からノズル部側に向かって形成されてもよい。第６実施形態では弁ボデー５０が頂部側へ突出することを回避することができるため、燃料噴射弁１０の頂部側のスペースに制約が有る場合等に有効である。

【0067】

（その他の実施形態）
（ａ）第１～第６実施形態の各図において、導入通路１７の横路１７２は、メイン通路１３における入口通路１５の合流部よりも頂部側に位置するセンサ分岐部Ｙ０から分岐している。つまり、圧力センサ６４は、燃料入口５１よりも上流に配置されている。これに対し図１５、図１６に示すその他の実施形態では、燃料入口５１が弁ボデー５０の頂部に形成されている。入口通路１５は頂部からメイン通路１３に向かって下方に延び、メイン通路１３の途中のセンサ分岐部Ｙ０から導入通路１７が分岐している。つまり、圧力センサ６４は、燃料入口５１よりも下流に配置されている。

【0068】

また、第３実施形態の変形例と同様に、弁ボデー５０の図１５の紙面裏側に相当する側に、軸方向と直交する突出部５６が形成されている。突出部５６の端面から導入通路１７と直交方向に連通する穴が加工され、その穴の開口がプラグ５７で閉塞されることにより、閉鎖端分岐路８０１が形成されている。閉鎖端分岐路８０１と導入通路１７との交点がサブ分岐部Ｙ１となる。この構成でも図４等の経路モデルが同様に適用可能であり、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0069】

（ｂ）複数の閉鎖端分岐路が設けられる場合において、各閉鎖端分岐路の構造や方向は同一でなく、第１～第６実施形態に例示した構造や方向が組み合わされてもよい。上記の各実施形態において第１の閉鎖端分岐路８０１について記載された事項は、複数の閉鎖端分岐路のうち「少なくとも一つの閉鎖端分岐路」についての事項として解釈される。

【0070】

（ｃ）燃料噴射弁における閉鎖端分岐路以外の各部の構成は、上記実施形態に図示したものに限らす、周知の構成が適宜採用されてもよい。

【0071】

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0072】

１０・・・燃料噴射弁、
１４・・・燃料供給通路、
１７・・・導入通路、
２０・・・ノズル部、 ２２・・・噴孔、 ３０・・・ニードル、
５０・・・弁ボデー、 ５１・・・燃料入口、
６４・・・圧力センサ、
８０１－８０３・・・閉鎖端分岐路、
Ｙ０・・・センサ分岐部、 Ｙ１－Ｙ３・・・サブ分岐部、
Ｅｓ・・・センサ閉鎖端。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】