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JP2005344623A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】 燃料噴射特性のばらつきの少ない燃料噴射弁を提供すること。
【解決手段】 バルブピストン３５を摺動可能に挿入したバルブボディ３６がインジェクタハウジング３２内に設けられて成り、バルブピストン３５の一端を臨ませているバルブボディ３６内の制御圧室３６４内に高圧燃料をインジェクタハウジング３２より送るように構成された燃料噴射弁３０において、インジェクタハウジング３２内にインジェクタ軸に整列するように設けられた環状段部３２１Ａに、制御圧室３６４が形成され環状段部３２１Ａに対応したバルブボディ３６の太径部３６１を、インジェクタ軸に平行なオリフィス５０１が設けられているシールプレート５０を介して着座させ、インジェクタハウジング３２側から供給される高圧燃料がオリフィス５０１を介して太径部３６１内に設けられた油路を通って制御圧室３６４内に送られるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は燃料噴射弁に関するものである。
図４は、従来の燃料噴射弁の構成を説明するための図である。燃料噴射弁１は、コモンレール１２内に蓄積されている高圧燃料を図示しないディーゼル内燃機関の気筒内に噴射供給するために用いられるもので、燃料タンク１０内の燃料Ｆは燃料ポンプ１１によって加圧され、加圧された燃料がコモンレール１２内に高圧燃料として蓄積される。燃料噴射弁１は、インジェクタハウジング２と、ノズルボディ３と、ノズルニードル４と、バルブピストン５と、バルブボディ６と、背圧制御部７と、コネクティングロッド８とを有している。インジェクタハウジング２の先端部にはノズルボディ３がノズルナット９により取り付けられ、その上方部にコネクティングロッド８が取り付けられている。
コネクティングロッド８からインジェクタハウジング２を通って、ノズルボディ３にまで延びる燃料通路１３が形成されており、ノズルニードル４の受圧部４Ａに対向して燃料溜まり室１４が形成されている。さらに、インジェクタハウジング２には、コネクティングロッド８付近において燃料通路１３から分岐して背圧制御部７を通って燃料低圧部に連通する燃料還流路１５が形成されている。
ノズルボディ３は、噴射孔１６につながるシート部１７にノズルニードル４の先端部がシートすることにより噴射孔１６が閉鎖され、ノズルニードル４がシート部１７からリフトすることにより噴射孔１６が開放される構成となっており、これにより燃料の噴射開始、停止が可能となっている。
ノズルニードル４の上方部には、ノズルニードル４をシート部１７にシートする方向に付勢するためのノズルスプリング１８が設けられており、バルブピストン５はインジェクタハウジング２の摺動孔２Ａ及びバルブボディ６の摺動孔６Ａ内に摺動可能に挿入されている。
図５は、バルブボディ６及び背圧制御部７の要部拡大断面図である。バルブボディ６には制御圧室１９が形成されており、バルブピストン５の先端部を下方側から制御圧室１９に臨ませている。
制御圧室１９は、バルブボディ６に形成した導入側オリフィス２０に連通している。導入側オリフィス２０は、バルブボディ６とインジェクタハウジング２との間に形成された圧力導入室２１を介して燃料通路１３に連通されており、コモンレール１２からの導入圧力が制御圧室１９に供給される構成となっている。
圧力導入室２１の下端部には、樹脂材、ゴム材あるいは銅材その他の軟質材によるシール部材２２が設けられており、高圧側となる圧力導入室２１と、燃料低圧側となるインジェクタハウジング２とバルブボディ６との間の間隙２８とを遮断している。
制御圧室１９は、開閉用オリフィス２３にも連通しており、開閉用オリフィス２３は背圧制御部７のバルブボール２４によって開閉可能となっている。なお、制御圧室１９におけるバルブピストン５の頂部５Ａの受圧面積は、ノズルニードル４の受圧部４Ａ（図４）の受圧面積より大きくしてある。
図４に示すように、背圧制御部７は、マグネット２５と、アーマチュア２７と、アーマチュア２７に一体のバルブボール２４と、制御圧室１９とを備えている。マグネット２５へ駆動信号を供給することにより、マグネット２５はバルブスプリング２６の付勢力に抗してアーマチュア２７を吸引し、バルブボール２４を開閉用オリフィス２３からリフトさせ、制御圧室１９の圧力を燃料還流路１５側に解放可能とする。
したがって、バルブボール２４を上述の如く動作させることにより制御圧室１９の圧力を制御し、バルブピストン５を介してノズルニードル４の背圧を制御することにより、ノズルニードル４のシート部１７へのシート及びシート部１７からのリフトを制御することができる。
燃料噴射弁１においては、コモンレール１２からの高圧燃料は、コネクティングロッド８から燃料通路１３を介して燃料溜まり室１４内のノズルニードル４の受圧部４Ａに作用するとともに、圧力導入室２１及び導入側オリフィス２０を介して制御圧室１９内のバルブピストン５の頂部５Ａにも作用する。
したがって、バルブボール２４によって制御圧室１９が燃料低圧側と遮断されていると、ノズルニードル４は、バルブピストン５を介して制御圧室１９の背圧を受け、ノズルスプリング１８の付勢力と併せて、ノズルボディ３のシート部１７にシートし、噴射孔１６を閉鎖している。
マグネット２５に所定タイミングで駆動信号を供給することによりアーマチュア２７を吸引し、バルブボール２４が開閉用オリフィス２３を解放すると、制御圧室１９の高圧が開閉用オリフィス２３を介し燃料還流路１５を通って燃料タンク１０に還流するため、制御圧室１９におけるバルブピストン５の頂部５Ａに作用していた高圧が解放され、ノズルニードル４は受圧部４Ａに作用している高圧によりノズルスプリング１８の付勢力に抗してシート部１７からリフトし、噴射孔１６を解放して燃料が噴射される。
マグネット２５を消磁することによりバルブボール２４が開閉用オリフィス２３を閉鎖すると、制御圧室１９内の圧力がバルブピストン５を介してノズルニードル４をそのシート位置（シート部１７）にシートさせ、噴射孔１６を閉鎖し、燃料噴射を終了させる。
圧力導入室２１は噴射孔１６からの燃料噴射量及び噴射圧を制御する制御圧室１９への入口部に位置することになるため、圧力導入室２１における燃料圧力は噴射圧と同等であり、シール部材２２には噴射圧力と同等の高圧力がかかることになる。
図５に示すように、バルブピストン５とバルブボディ６との間には、ノズルニードル４と一体運動をするバルブピストン５の軸方向の摺動を許容するクリアランスが必要である。このバルブボディ６をインジェクタハウジング２内に圧入する構造を採用すると、バルブボディ６がわずかに内方に変形してバルブピストン５の摺動を阻害する虞があるため、インジェクタハウジング２とバルブボディ６との間にもわずかなクリアランスとして間隙２８が設けられている。
従来の燃料噴射弁の高圧燃料通路のシール構造は以上のようになっているので、シール部材が、圧力導入室における高圧力により、インジェクタハウジングとバルブボディとの間の間隙（低圧部）に向けて押され、変形し、そのシール機能が低下する可能性がある。
この問題を回避するため、特許文献１には、シール部材の低圧側（隙間側）に金属製バックアップリングを設置することで、シール部材の低圧側への押し出しを防止するようにした構成のインジェクタが開示されている。
特開２００３−２８０２１号公報
しかし、特許文献１に開示されたインジェクタによると、締付ナット４０による締め付け応力がバルブボディ太径部３６１に加わる構成であるため、この締め付け応力を受けて開閉用オリフィス３６５とバルブボール３７１によるシート面がインジェクタマグネット方向にずれるように変形する傾向を有している。このような変形が生じると、シート面が移動することで、インジェクタリフト量に変化が生じ噴射量の誤差が生じるという問題を生じることになる。
また、従来の構造では、油路１３、２１、２０の構成上、特に導入側オリフィス２０が制御室１９に向けてインジェクタ軸方向に直角に設計されており、バルブボディ太径部は導入側オリフィスを避けた位置に設定されていた。そのため、バルブボディのインジェクタ軸方向の厚さが制限され、締め付け応力を受けてバルブボディ太径部が変形しやすいという問題点も有していた。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる、燃料噴射弁を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明によれば、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディがインジェクタハウジング内に設けられて成り、前記バルブピストンの一端を臨ませているバルブボディ内の制御圧室内に高圧燃料を前記インジェクタハウジングより送るように構成された燃料噴射弁において、前記インジェクタハウジング内にインジェクタ軸に整列するように設けられた環状段部に、前記制御圧室が形成され前記環状段部に対応した前記バルブボディの太径部が、前記インジェクタ軸に平行なオリフィスが設けられているシールプレートを介して着座せしめられており、インジェクタハウジング側から供給される高圧燃料が前記オリフィスを介して前記太径部内に設けられた油路を通って前記制御圧室内に送られるようになっていることを特徴とする燃料噴射弁が提案される。
本発明によれば、高圧燃料導入用オリフィスとシールプレートを兼用したオリフィスプレートをバルブボディとインジェクタハウジングで挟持する構成としたことで、バルブボディ太径部のインジェクタ軸方向の厚みを厚くすることができ、その結果締付ナットによる締め付け応力によるバルブボディ太径部の変形が抑制されて、インジェクタ噴射量のばらつきが低減する。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
図１は、本発明による燃料噴射弁の一実施形態を示す図、図２は図１の要部拡大図である。図１及び図２を参照すると、燃料噴射弁３０は、インジェクタハウジング３２と、ノズルボディ３３と、ノズルニードル３４と、バルブピストン３５と、バルブボディ３６と、背圧制御部３７と、インレットコネクタ３８とを有している。インジェクタハウジング３２の先端部にはノズルボディ３３がノズルナット３９により取り付けられ、その上方部にインレットコネクタ３８が取り付けられている。燃料噴射弁３０もまた、図４、図５に示した燃料噴射弁１と同様に、コモンレール内に蓄積されている高圧燃料を図示しないディーゼル内燃機関の気筒内に噴射供給するために用いられるものである。
インジェクタハウジング３２内には、インレットコネクタ３８からノズルボディ３３にまで延びる燃料通路３８Ａが形成されており、ノズルニードル３４の受圧部３４Ａに対向して燃料溜まり室３３Ａが形成されている。このノズル部の構成は図４に示すそれと同様の公知の構成であるので、その詳細説明は省略する。
バルブボディ３６は、太径部３６１と細径部３６２とを有する全体として略円筒状の形態をなす部材であり、インジェクタハウジング３２内のバルブボディ収容室３２１内には、バルブボディ３６がインジェクタハウジング３２と同軸となるように収容されている。バルブボディ３６には細径部３６２側に開口する摺動穴３６３が形成されており、摺動穴３６３内にはバルブピストン３５の後端部３５１が油密状態を保ってその軸線方向に摺動可能なように挿入されている。
摺動穴３６３は太径部３６１内にまで延びており、摺動穴３６３の開口端と反対側の太径部３６１内にはバルブピストン３５の一端を臨ませている制御圧室３６４が形成されている。制御圧室３６４は、開閉用オリフィス３６５にも連通しており、開閉用オリフィス３６５は背圧制御部３７のバルブボール３７１によって開閉可能となっている。なお、制御圧室３６４におけるバルブピストン３５の頂部３５Ａの受圧面積は、ノズルニードル３４の受圧部３４Ａ（図１）の受圧面積より大きくしてある。
背圧制御部３７は、マグネット３７２と、アーマチュア３７３と、アーマチュア３７３に一体のバルブボール３７１とを備え、マグネット３７２へ駆動信号を供給することにより、マグネット３７２はバルブスプリング３７４の付勢力に抗してアーマチュア３７３を吸引し、バルブボール３７１を開閉用オリフィス３６５からリフトさせ、制御圧室３６４の圧力を図示しない燃料還流路を介して燃料低圧側に解放可能とする構成となっている。
したがって、バルブボール３７１を上述の如く動作させることにより制御圧室３６４の圧力を制御し、バルブピストン３５を介してノズルニードル３４の背圧を制御することにより、ノズルニードル３４のリフトを制御することができる。上述した燃料噴射制御のための背圧制御の構成それ自体は公知であるので、これについての詳しい説明は省略する。
次に、インレットコネクタ３８から供給される高圧燃料をインジェクタハウジング３２を通ってバルブボディ３６内の制御圧室３６４に送るための構成について説明する。
バルブボディ３６を収容するバルブボディ収容室３２１は、バルブボディ３６に相応した寸法形状の空間となっている。その環状段部３２１Ａに、シールプレート５０を介して太径部３６１の環状突部３６１Ａが着座するようにして、バルブボディ３６がバルブボディ収容室３２１内に収容されている。
バルブボディ収容室３２１内に上述の如くして収容されたバルブボディ３６は、締付ナット４０によってバルブボディ収容室３２１内に押し込まれるので、シールプレート５０は環状段部３２１Ａの上面３２１Ａａと環状突部３６１Ａの下面３６１Ａａとに密着して挟持され、上面３２１Ａａと下面３６１Ａａとの間の油密状態を良好に保つことができる状態となっている。
図３に示すように、シールプレート５０は、オリフィス５０１を有する円環状の部材であり、ここでは、クロム含有の鉄系金属材料を用いて作られている。また、シールプレート５０は、シール性能を安定させるために、プレートの上下面においてオリフィス５０１の周辺及びプレート内周部と外周部の一部を残して座繰加工を施してある。符号５０２、５０３で示されるのは位置決め用の孔であり、これらの孔５０２、５０３を用いることにより、オリフィス５０１が燃料通路３８Ａに対向するようにしてシールプレート５０をインジェクタハウジング３２とバルブボディ３６との間に容易に配設することができる。オリフィス５０１の軸線は燃料噴射弁３０のインジェクタ軸と平行となっている。
図２に示されているように、インジェクタハウジング３２内の環状段部３２１Ａにはオリフィス５０１に対向するようにして高圧燃料供給室４１が形成されており、高圧燃料供給室４１にはインレットコネクタ３８から供給される高圧燃料が燃料通路３８Ａを通って導かれている。一方、バルブボディ３６の太径部３６１内には、一端が制御圧室３６４に連通しており、他端が下面３６１Ａａにおいてオリフィス５０１に対向するように開口している通路４２が設けられている。この結果、燃料通路３８Ａから送られた高圧燃料はオリフィス５０１を介して、太系部３６１内に形成されている通路４２内に入り、制御圧室３６４に送られるという高圧燃料通路が構成される。以上説明したように、インレットコネクタ３８からの高圧燃料は、シールプレート５０のオリフィス５０１を通って制御圧室３６４に送られる構成であるから、インジェクタハウジング３２とバルブボディ３６との間に高圧燃料を一旦溜める必要がなく、燃料はオリフィス５０１を通って直接インジェクタハウジング３２側からバルブボディ３６側に送られる。
シールプレート５０は環状段部３２１Ａの上面３２１Ａａと環状突部３６１Ａの下面３６１Ａａとに密着し、上面３２１Ａａと下面３６１Ａａとの間の油密状態を良好に保つことができる状態となっているので、高圧燃料供給室４１内の高圧燃料はバルブボディ３６とインジェクタハウジング３２との間に漏れ出すことなく、制御圧室３６４内に送られる。そして、制御圧室３６４はバルブボディ３６の太径部３６１内に形成されているため、制御圧室３６４内に高圧燃料が充満した場合でも、太径部３６１の大きな肉厚により変形が小さく抑えられる。この結果、バルブボディ３６全体の変形を小さくすることができ、バルブピストン３５を摺動穴３６３内で円滑に摺動させることができる上に、性能調整も容易となる。
燃料噴射弁３０は以上のように構成されているので、バルブボディ３６の太径部３６１のインジェクタ軸方向の厚みを厚くすることができる。この結果、締付ナット４０によってバルブボディ３６をインジェクタハウジング３２に締め付けた場合、その締め付け応力によるバルブボディ３６の太径部３６１の変形が抑制され、インジェクタ噴射量のばらつきを低減させることができる。また、通路４２及び制御圧室３６４は太径部３６１内に形成されているので、高圧燃料の供給によるバルブボディ３６の変形を有効に抑えることができ、高性能の燃料噴射弁３０を実現することができる。
本発明による燃料噴射弁の一実施形態を示す図。 図１の要部拡大図。 図１のシールプレートの拡大平面図。 従来の燃料噴射弁の構成を説明するための図。 図４のバルブボディ及び背圧制御部を拡大して示す要部拡大断面図。
符号の説明
３０ 燃料噴射弁
３２ インジェクタハウジング
３３ ノズルボディ
３３Ａ 燃料溜まり室
３４ ノズルニードル
３４Ａ 受圧部
３５ バルブピストン
３５Ａ 頂部
３６ バルブボディ
３７ 背圧制御部
３８ インレットコネクタ
３８Ａ 燃料通路
３９ ノズルナット
４０ 締付ナット
４１ 高圧燃料供給室
４２ 通路
５０ シールプレート
３２１ バルブボディ収容室
３２１Ａ 環状段部
３２１Ａａ 上面
３５１ 後端部
３６１ 太径部
３６１Ａ 環状突部
３６１Ａａ 下面
３６２ 細径部
３６３ 摺動穴
３６４ 制御圧室
３６５ 開閉用オリフィス
５０１ オリフィス

Claims (1)

  1. バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディがインジェクタハウジング内に設けられて成り、前記バルブピストンの一端を臨ませているバルブボディ内の制御圧室内に高圧燃料を前記インジェクタハウジングより送るように構成された燃料噴射弁において、前記インジェクタハウジング内にインジェクタ軸に整列するように設けられた環状段部に、前記制御圧室が形成され前記環状段部に対応した前記バルブボディの太径部が、前記インジェクタ軸に平行なオリフィスが設けられているシールプレートを介して着座せしめられており、インジェクタハウジング側から供給される高圧燃料が前記オリフィスを介して前記太径部内に設けられた油路を通って前記制御圧室内に送られるようになっていることを特徴とする燃料噴射弁。
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