JP2005214023A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 互いに摺動自在なノズルニードルの摺動部とノズルボデーのガイド部との磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加を防止可能な燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】 燃料が噴射される噴孔４１を有するノズルボデー１１と、ノズルボデー１１内を往復移動することにより噴孔を開閉するノズルニードル３１とを備えた燃料噴射装置１０において、ノズルニードル３１は、ノズルボデー１１内を摺動自在な摺動部３２と、摺動部３２より小径の挿通部３４、３５、３７と、摺動部３２と挿通部３４、３５、３７とを連結する受圧部とを有し、ノズルボデー１１は、摺動部３２を摺動自在に保持するガイド部１２ａと、ガイド部１２ａの噴孔４１側に設けられ、挿通部３４、３５、３７が挿通する油溜り室１６とを有し、ガイド部１２ａと摺動部３４との間には、油溜り室１６側に向かうほど小さく形成される隙間５１が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料噴射装置に関し、例えば内燃機関の各気筒に取付けられ、気筒内に燃料を噴射供給する燃料噴射装置に適用して好適なものである。

燃料噴射装置としては、例えばディーゼル機関用燃料噴射システムにおいて、内燃機関の各気筒に設けられ、燃料をその気筒の燃焼室に噴射供給する燃料噴射弁が知られており、燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、ノズルボデー内を上下移動することにより噴孔を開閉するノズルニードルとからなる（特許文献１参照）。この種の燃料噴射弁では、ノズルニードルは、ノズルボデー内を摺動自在な円柱状の摺動部と、この摺動部よりも外径の小さい円柱状の挿通部と、摺動部と挿通部とを連結する受圧部とを有し、ノズルボデーは、摺動部を摺動自在に保持するガイド部と、このガイド部の噴孔側に設けられ、挿通部が挿通する油溜り室とを有する。

なお、油溜り室には、噴孔から噴射するための高圧燃料が供給されており、摺動部とガイド部のクリアランスからは、この燃料がリークする。

また、例えばディーゼル機関用燃料噴射システムとしてのコモンレール式燃料噴射装置において、ノズルニードル、ノズルボデー、ノズルボデーを保持するボデー、およびボデー内を往復移動し直接的または間接的にノズルニードルを移動させるコマンドピストンとを備えたものがある（特許文献２参照）。このコマンドピストンのノズルニードル側とは反対端には、電磁弁の開閉により燃料圧力が増減する制御室が設けられており、電磁弁の閉弁時には制御室内に高圧燃料が供給されて満たされている。なお、コマンドピストンの摺動部とボデーのガイド部は互いに摺動可能に構成されており、制御室内に高圧燃料が満たされていると、コマンドピストンの摺動部とボデーのガイド部とのクリアランスからは、この燃料がリークする。

なお、ノズルニードルの摺動部と、ノズルボデーのガイド部および油溜り室とは、内部に高圧作動油を蓄える高圧油内摺動部品を構成している。また、コマンドピストンの摺動部、ボデーのガイド部、および制御室も、内部に高圧作動油を蓄える高圧油内摺動部品を構成している。
特開平２００３−８３２０３号公報 特開平２００３−１６６４５７号公報

高圧油内摺動部品では、高圧燃料を蓄える油溜り室側のガイド部は、高圧燃料による変形によってその内周が拡大され、摺動部とのクリアランスも増大するため、燃料が高圧になるほど燃料リーク量が増大する。

この高圧油内摺動構造を有する上記従来技術では、高圧燃料によりガイド部１２が変形時に、ノズルニードルの低圧側の摺動部３２がノズルボデーのガイド部１２と接触し、またその接触面圧が高くなるため、図５のＡ範囲内に示すノズルニードルの低圧側の摺動部３２およびこれに対向するノズルボデーの低圧側のガイド部１２の少なくともいずれかが磨耗するおそれがあった。

その結果、摺動部とガイド部のクリアランスが増大し、更に燃料のリーク量が増加するという問題があった。

また、コマンドピストンを有する従来技術では、電磁弁の開閉による制御室の増減により長軸なコマンドピストンを往復移動するため、コマンドピストンとボデーとのクリアランスが増大し、更に燃料のリーク量が増加するおそれがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、互いに摺動自在なノズルニードルの摺動部とノズルボデーのガイド部との磨耗、もしくは互いに摺動自在なコマンドピストンの摺動部とボデーのガイド部との磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加を防止可能な燃料噴射装置を提供することにある。

本発明の請求項１によると、燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、ノズルボデー内を往復移動することにより噴孔を開閉するノズルニードルとを備えた燃料噴射装置において、ノズルニードルは、ノズルボデー内を摺動自在な摺動部と、摺動部より小径の挿通部と、摺動部と挿通部とを連結する受圧部とを有し、ノズルボデーは、摺動部を摺動自在に保持するガイド部と、ガイド部の噴孔側に設けられ、挿通部が挿通する油溜り室とを有し、ガイド部と摺動部との間には、油溜り室側に向かうほど小さく形成される隙間が設けられていることを特徴とする。

これによると、燃料噴射装置単体つまりノズルニードルとノズルボデーの組付状態において、互いに摺動自在なノズルニードルの摺動部とノズルボデーのガイド部との間に形成される隙間は、高圧燃料が加わる油溜り室側に向かうほど小さくなっている。これにより、実際に燃料噴射装置が噴射状態にあるとき、油溜り室に高圧燃料が導かれると、油溜り室側のガイド部が高圧燃料による変形よって内周が拡大され、油溜り室側の隙間が増大する。したがって、高圧燃料の使用範囲の圧力に応じて、油溜り室側の隙間と、油溜り室側とは反対端の隙間とがほぼ等しくなるように設定することが可能となる。例えば所定の圧力での高圧燃料状態における摺動部とガイド部の隙間がほぼ一定となるため、摺動部とガイド部は広い面積で接触する。その結果、接触面圧が小さくなるので、磨耗しにくくなる。従って、燃料リークの経時的な増加を防止することが可能である。

本発明の請求項２によると、ガイド部の内周は、油溜り室に向かって縮径していることを特徴とする。

これによると、摺動部とガイド部との間に形成される隙間を油溜り室側に向かうほど小さくする方法として、ガイド部の内周を、油溜り室に向かって縮径することができる。

本発明の請求項３によると、摺動部の外周は、受圧部に向かって拡径していることを特徴とする。

これによると、摺動部とガイド部との間に形成される隙間を油溜り室側に向かうほど小さくする方法として、摺動部の外周を、受圧部に向かって拡径することができる。

本発明の請求項４によると、燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、ノズルボデー内を軸方向に往復移動することにより噴孔を開閉するノズルニードルとを備えた燃料噴射装置において、ノズルニードルは、ノズルボデー内を摺動自在な摺動部と、摺動部より小径の挿通部と、摺動部と挿通部とを連結する受圧部とを有し、ノズルボデーは、摺動部を摺動自在に保持するガイド部と、ガイド部の噴孔側に設けられ、挿通部が挿通する油溜り室とを有し、油溜り室は、ガイド部の内部に軸方向に延出する第２の油溜り室を有することを特徴とする。

これによると、互いに摺動自在なノズルニードルの摺動部とノズルボデーのガイド部との間に形成される隙間のうち、高圧燃料が加わる油溜り室側の隙間と、油溜り室に接続する第２の油溜り室とは、ガイド部の内部の内壁側を挟み込むことが可能である。その結果、ガイド部の内壁側には、隙間による内周側、第２の油溜り室による外周側の双方に高圧燃料の圧力が加わるため、油溜り室側の隙間は、油溜り室に高圧燃料が導かれても、変化しなくなる。

したがって、燃料噴射装置単体つまり組付状態、および実際に燃料噴射装置が噴射状態にあるときにおいても、油溜り室側の隙間と反対端の隙間をほぼ等しくすることが可能である。そのため、摺動部とガイド部は広い面積で接触する。その結果、接触面圧が小さくなるので、磨耗しにくくなる。

本発明の請求項５および請求６によると、油溜り室側の隙間を、その隙間の周方向にもほぼ一定に形成することができる。なお、請求項５によれば、第２の油溜り室は、摺動部の外周側に配置される略環状空間を形成していることが好ましい。請求項６によれば、第２の油溜り室は、ガイド部の内周に沿って全周にわたり配置されていることが好ましい。

本発明の請求項７によると、第２の油溜り室が外周側に配置されているガイド部の内周部は、ガイド部に固定されるスリーブからなることを特徴とする。

これによると、スリーブと第２の油溜り室の加工が別々に行えるため、第２の油溜り室の形成が容易となる。例えばスリーブをガイド部に嵌合等の挿入固定する構成にすることで、第２の油溜り室の形成が容易にできる。

本発明の請求項８によると、スリーブは、ノズルボデーよりも耐摩耗性に優れた材質から形成されていることを特徴とする。

これにより、同一の接触面圧に対する耐摩耗性の向上が図れるので、第２の油溜り室の延出する範囲等によって、油溜り室側の隙間が高圧燃料の圧力に応じて僅かに増加する場合があっても、磨耗しにくくできる。

本発明の請求項９によると、スリーブは、ノズルボデーの材料とは異なる軸受部材で形成されていることを特徴とする。

これにより、同一の接触面圧に対する耐摩耗性の向上を図ることが可能である。

本発明の請求項１０および請求項１１に記載する特徴を有する燃料噴射装置に適用して好適である。例えば、ガイド部における前記ノズルボデーの最小肉厚Ｔと、前記摺動部における前記ノズルニードルの外径ФＤの比率Ｔ／ФＤが、比率Ｔ／ФＤの下限である１に近いものである場合でも、互いに摺動自在な摺動部とガイド部との磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加防止が可能である。そして、比率Ｔ／ФＤを１より大きくすればする程、高圧時のボデーの変形つまりクリアランスの値そのものを小さくでき、燃料リークそのものを小さくすることができる。

また、ガイド部におけるノズルボデーの長さＬ１と、摺動部におけるノズルニードルの外径ФＤの比率Ｌ１／ФＤが下限である２．５に近いものである場合でも、互いに摺動自在な摺動部とガイド部との磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加防止が可能である。

本発明の請求項１２によると、燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、ノズルボデー内を往復移動することにより噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルボデーを保持するボデーと、ボデー内を往復移動し直接的または間接的にノズルニードルを移動させるコマンドピストンとを備えた燃料噴射装置において、コマンドピストンは、ボデー内を摺動自在な第２摺動部と、第２摺動部より小径の第２挿通部と、第２摺動部と第２挿通部とを連結する第２受圧部とを有し、ボデーは、第２摺動部を摺動自在に保持する第２ガイド部と、コマンドピストンのノズルニードルの反対側端部に設けられる制御室とを有し、第２ガイド部と第２摺動部との間には、制御室側に向かうほど小さく形成される隙間が設けられていることを特徴とする。

これによると、コマンドピストンとボデーの組付状態において、互いに摺動自在なコマンドピストンの第２摺動部とボデーの第２ガイド部との間に形成される隙間は、高圧燃料が加わる制御室側向かうほど小さくなっている。これにより、実際に燃料噴射装置が噴射状態にあるとき、制御室に高圧燃料が導かれると、制御室側の第２ガイド部が高圧燃料による変形よって内周が拡大され、制御室側の隙間が増大する。したがって、高圧燃料の使用範囲の圧力に応じて、制御室側の隙間と、制御室側とは反対端の隙間とがほぼ等しくなるように設定することが可能となる。例えば所定の圧力での高圧燃料状態における第２摺動部と第２ガイド部の隙間がほぼ一定となるため、第２摺動部と第２ガイド部は広い面積で接触する。その結果、接触面圧が小さくなるので、磨耗しにくくなる。従って、燃料リークの経時的な増加を防止することが可能である。

本発明の請求項１３によると、第２ガイド部の内周は、制御室に向かって縮径していることを特徴とする。

これによると、第２摺動部と第２ガイド部との間に形成される隙間を制御室側に向かうほど小さくする方法として、第２ガイド部の内周を、制御室に向かって縮径することができる。

本発明の請求項１４によると、第２摺動部の外周は、制御室に向かって拡径していることを特徴とする。

これによると、第２摺動部と第２ガイド部との間に形成される隙間を制御室側に向かうほど小さくする方法として、第２摺動部の外周を、受圧部に向かって拡径することができる。

本発明の請求項１５によると、燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、ノズルボデー内を往復移動することにより噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルボデーを保持するボデーと、ボデー内を往復移動し直接的または間接的にノズルニードルを移動させるコマンドピストンとを備えた燃料噴射装置において、コマンドピストンは、ボデー内を摺動自在な第２摺動部と、第２摺動部より小径の第２挿通部と、第２摺動部と第２挿通部とを連結する第２受圧部とを有し、ボデーは、第２摺動部を摺動自在に保持する第２ガイド部と、コマンドピストンのノズルニードルの反対側端部に設けられる制御室とを有し、制御室は、第２ガイド部の内部に軸方向に延出する第３の油溜り室を有することを特徴とする。

これによると、互いに摺動自在なコマンドピストンの第２摺動部とボデーの第２ガイド部との間に形成される隙間のうち、高圧燃料が加わる制御室側の隙間と、制御室に接続する第３の油溜り室とは、第２ガイド部の内部の内壁側を挟み込むことが可能である。その結果、第２ガイド部の内壁側には、隙間による内周側、第３の油溜り室による外周側の双方に高圧燃料の圧力が加わるため、制御室側の隙間は、制御室に高圧燃料が導かれても、変化しなくなる。

したがって、組付状態、および実際に燃料噴射装置が噴射状態にあるときにおいても、制御室側の隙間と反対端の隙間をほぼ等しくすることが可能である。そのため、第２摺動部と第２ガイド部は広い面積で接触する。その結果、接触面圧が小さくなるので、磨耗しにくくなる。

本発明の請求項１６によると、燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、ノズルボデー内を往復移動することにより噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルボデーを保持するボデーと、ボデー内を往復移動し直接的または間接的にノズルニードルを移動させるコマンドピストンとを備えた燃料噴射装置において、コマンドピストンは、ボデー内を摺動自在な第２摺動部と、第２摺動部より小径の第２挿通部と、第２摺動部と第２挿通部とを連結する第２受圧部とを有し、ボデーは、第２摺動部を摺動自在に保持する第２ガイド部と、コマンドピストンのノズルニードルの反対側端部に設けられる制御室とを有し、第２ガイド部は、制御室側に軸方向に延出する第４の油溜り室を有することを特徴とする。

これによると、第２ガイド部の内壁側の隙間に加わる高圧燃料を相殺する方法として、第２ガイド部は、制御室側に軸方向に延出する第４の油溜り室を有することができる。

本発明の請求項１７および請求項１８によると、制御室側の隙間を、その隙間の周方向にもほぼ一定に形成することができる。なお、請求項１７によれば、第３または第４の油溜り室は、第２摺動部の外周側に配置される略環状空間を形成していることが好ましい。請求項１８によれば、第３または第４の油溜り室は、第２ガイド部の内周に沿って全周にわたり配置されていることが好ましい。

本発明の請求項１９によると、第３または第４の油溜り室が外周側に配置されている第２ガイド部の内周部は、第２ガイド部に固定される第２スリーブからなることを特徴とする。

これによると、第２スリーブと、第３の油溜り室または第４の油溜り室との加工が別々に行えるため、第３の油溜り室または第４の油溜り室の形成が容易となる。例えばスリーブを第２ガイド部に嵌合等の挿入固定する構成にすることで、第３の油溜り室または第４の油溜り室の形成が容易にできる。

本発明の請求項２０によると、第２スリーブは、ボデーよりも耐摩耗性に優れた材質から形成されていることを特徴とする。

これにより、同一の接触面圧に対する耐摩耗性の向上が図れるので、第３の油溜り室または第４の油溜り室の延出する範囲等によって、制御室側の隙間が高圧燃料の圧力に応じて僅かに増加する場合があっても、磨耗しにくくできる。

本発明の請求項２１によると、第２スリーブは、ボデーの材料とは異なる軸受部材で形成されていることを特徴とする。

これにより、同一の接触面圧に対する耐摩耗性の向上を図ることが可能である。

本発明の請求項２２および請求項２３に記載する特徴を有する燃料噴射装置に適用して好適である。例えば、第２ガイド部における前記ボデーの最小肉厚Ｔ２と、前記第２摺動部におけるコマンドピストンの外径ФＤ２の比率Ｔ２／ФＤ２が、比率Ｔ２／ФＤ２の下限である１に近いものである場合でも、互いに摺動自在な第２摺動部と第２ガイド部との磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加防止が可能である。そして、比率Ｔ２／ФＤ２を１より大きくすればする程、高圧時のボデーの変形つまりクリアランスの値そのものを小さくでき、燃料リークそのものを小さくすることができる。

また、第２ガイド部における前記ボデーの長さＬ２と、第２摺動部におけるコマンドピストンの外径ФＤ２の比率Ｌ２／ФＤ２が下限である２．５に近いものである場合でも、互いに摺動自在な第２摺動部と第２ガイド部との磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加防止が可能である。

以下、本発明の燃料噴射装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射装置の構成を示す断面図である。図２は、本実施形態に係わる燃料噴射装置における摺動部およびガイド部周りを示す部分断面図である。なお、図５は、図２に示す本実施形態と比較のための、従来技術の摺動部およびガイド部周りを示す部分断面図である。図１は燃料噴射装置単体つまり組付状態を示し、図２および図５は実際に燃料噴射装置の噴射状態を示している。

図１に示すように、燃料噴射装置１０は、ノズルボデー１１と、ノズルニードル（以下、ニードルと呼ぶ）３１とを含んで構成されている。ニードル３１は、このノズルボデー１１の内部に軸方向に往復摺動可能に組み付けられている。

ノズルボデー１１は、図１に示すように、有底の略中空円筒状体であって、内部に案内孔１２、弁座１３、噴射孔（以下、噴孔と呼ぶ）４１、サック部１５が形成される。案内孔１２は、ノズルボデー１１の内部に軸方向に延びており、一方の端部がノズルボデー１１の開口端（図１における上端）に接続し、他方の端部側が弁座１３に接続している。案内孔１２の内壁は、ノズルボデー１１の開口端から有底側の弁座１３の近傍まで略同一内径に形成されている。

弁座１３は、図１に示すように、円錐台面を有しており、大径側の一端が案内孔１２に連続し、小径側の他端側がサック部１５に接続している。この弁座１３にニードル３１の当接部３６が当接および離間可能に配置されている。当接部３６は理論的には円の形状である。サック部１５は、ノズルボデー１１の先端側に袋状に小空間の容積をもって形成されるサックホールである。サックホールの開口側は弁座１３の小径側に連続する。なお、ここで、サック部１５は、袋状の所定の空間容積を有するサック室を構成する。

噴孔４１は、図１に示すように、ノズルボデー１１のサック部１５にノズルボデー１１の内外を連通する通路として形成される。

油溜り室（以下、燃料溜り室と呼ぶ）１６は、図１に示すように、ノズルボデー１１の案内孔１２を形成する内壁中途部で、環状の凹部に形成されている。この高圧燃料溜り室１６には、外部から燃料が供給される燃料供給孔１７が接続されている。なお、燃料溜り室１６は、案内孔１２を案内孔上部１２ａと案内孔下部１２ｂに分割している。

ニードル３１は、基本形が中実円柱状形状で、図１に示すように、大径円柱部３２、小径円柱部３４、円錐台部３５および円錐部３７を含んで構成されている。

大径円柱部３２は、外形が略同一径で形成され、所定の隙間を介して孔内孔１２（詳しく孔、案内孔上部１２ａ）に遊嵌している。そのため、大径円柱部３２は、軸方向に往復移動することが可能である。小径円柱部３４は、高圧燃料溜り室１６の近傍から弁座１３の近傍まで軸方向に延びている。小径円柱部３４の外径は、大径円柱部３２より小さく形成されている。小径円柱部３４と案内孔１２の内壁との隙間が燃料通路になる。

円錐台部３５は、一方の端部が小径円柱部３４に連続しており、他方の端部が円状の当接部分３６を介して円錐部３７に連続する。円錐台部３５と円錐部３７との接続部分は円であり、この円の部分が弁閉時の接触部となる。円錐部３７は、弁座１３の傾斜角よりも大きな傾斜角となっている。これは弁閉時の当接部３６と弁座１３との接触を可能にし油密を確保するためである。円錐部３７の先端は、弁閉時、サック部１５に対面する位置となる。

なお、ここで、大径円柱部３２は、ノズルボデー内を摺動自在な摺動部を構成する。小径円柱部３４、円錐台部３５および円錐部３７は、摺動部より小径の挿通部を構成する。大径円柱部３２と小径円柱部３４が連結する略円錐台部は、受圧部を構成する。受圧部は、高圧燃料溜り室１６に導かれた高圧燃料によって、当接部３６が弁座１３から離座する方向、つまりニードル３１を開弁させる方向に押圧される。挿通部３４、３５、３７は、高圧燃料溜り室１６を挿通する。

なお、ここで、案内孔上部１２ａ（詳しくは、案内孔上部１２ａおよびこの案内孔上部１２ａを形成する壁部）は、摺動部３２を摺動自在に保持するガイド部を構成する。

本実施形態では、摺動部３２とガイド部１２ａとの間に形成される所定の隙間５１（図２参照）は、図１に示すように、燃料溜り室１６側に向かうほど小さくなっている。なお、詳しくは、ガイド部つまり案内孔上部１２ａが燃料溜り室１６に向かって縮径している。ノズルボデー１１とニードル３１の組付状態（図１参照）において、所定の隙間５１のうち、燃料溜り室側の隙間εｈと、燃料溜り室側の隙間εｈとは反対端の隙間（以下、反対端隙間と呼ぶ）εｌとの関係は、εｈ＜εｌとなるように形成されている。

なお、燃料噴射装置が使用する高圧燃料の圧力範囲において、所定の圧力範囲にあるとき、εｈ≒εｌなるように設定する。

次に、上述した構成を有する本実施形態の作動を説明する。図示しない燃料ポンプにより圧送された高圧燃料が高圧燃料溜り室１６に蓄えられ、燃料溜り室１６の燃料圧力が所定の開弁圧より大きくなると、ニードル３１が図１の上方に押し上げられて、ニードル３１の当接部３６が弁座１３から離座する。その結果、小径円柱部３４と案内孔１２の隙間に形成された燃料通路を通り、当接部が弁座１３から離間した隙間（リフト量に相当）を通過して高圧燃料がサック部（サック室）１５へ流れ込む。この高圧燃料は、サック室１５に開口する複数（本実施例では４個）の噴孔４１から図示しないエンジンの燃焼室へ噴射される。なお、所定の開弁圧は、図示しないスプリング等の付勢手段がニードル３１を閉弁する方向に作用する構成からなる。

ところで、高圧燃料が高圧燃料溜り室１６に導かれ蓄えられると、隙間５１には、燃料溜り室側の隙間εｈから反対端隙間εｌへ向かって燃料がリークする。案内孔上部１２ａの燃料溜り室側の内周は、高圧燃料溜り室１６に蓄えられた高圧燃料の圧力が直接作用するため、その圧力により変形し、隙間εｈが増大する。リークした燃料が外部へ流出する反対端隙間εｌではその圧力が減衰されて変形が僅かとなり、隙間εｌの増加が僅かとなる。これにより、所定の圧力範囲で、燃料溜り室側の隙間εｈと反対端隙間εｌがほぼ等しくなる。その結果、隙間５１は、図２に示すように、ほぼ一定となり、大径円柱部３２と案内孔上部１２ａは広い面積で接触するため、接触面圧を小さくして、磨耗しにくくできる。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）燃料噴射装置１０単体つまりニードル３１とノズルボデー１１の組付状態において、互いに摺動自在なニードル３１の大径円柱部（摺動部）３２とノズルボデーの案内孔上部（ガイド部）１２ａとの間に形成される隙間５１は、燃料溜り室１６側に向かうほど小さくなっている（εｈ＜εｌ）。これにより、実際に燃料噴射装置１が噴射状態にあるとき、燃料溜り室１６に高圧燃料が導かれると、燃料溜り室１６側の案内孔上部１２ａが高圧燃料による変形よって内周が拡大され、燃料溜り室１６側の隙間εｈが増大する。したがって、高圧燃料の使用範囲の圧力に応じて、油溜り室側の隙間εｈと反対端隙間εｌがほぼ等しくなるように設定することが可能となる。その結果、所定の圧力または圧力範囲での高圧燃料状態における隙間５１がほぼ一定となるため、大径円柱部３２と案内孔上部１２ａつまり摺動部とガイド部は広い面積で接触する。そのため、接触面圧が小さくなるので、磨耗しにくくなる。従って、燃料リークの経時的な増加を防止することが可能である。

（２）なお、本実施形態では、組付状態において隙間５１を燃料溜り室１６に向かうほど小さくする方法として、案内孔上部１２ａつまり案内孔１２の内周を、燃料溜り室１６に向かって縮径することができる。

（３）なお、案内孔上部１２ａにおけるノズルボデーの最小肉厚Ｔと、大径円柱部３２の外径ФＤの比率Ｔ／ФＤが１以上である特徴を有する燃料噴射装置１０に適用して好適である。比率Ｔ／ФＤが、下限である１に近いものである場合でも、互いに摺動自在な摺動部３２とガイド部１２ａとの磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加防止が可能である。なお、この比率Ｔ／ФＤは、１．５以上であることが好ましい。

（４）なお、大径円柱部３２を摺動自在に保持する案内孔上部１２ａの長さＬ１と、大径円柱部３２の外径ФＤの比率Ｌ１／ФＤが２．５以上である特徴を有する燃料噴射装置１０に適用して好適である。比率Ｌ１／ФＤが、下限である２．５に近いものである場合でも、互いに摺動自在な摺動部３２とガイド部１２ａとの磨耗を発生しにくくするとともに、燃料リークの経時的な増加防止が可能である。なお、この比率Ｌ１／ФＤは、５以上であることが好ましい。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、図３に示すように、燃料溜り室１６からガイド部（案内孔上部１２ａおよび案内孔上部１２ａを形成する壁部）１２ａの内部に軸方向に延びる第２の燃料溜り室１９を形成している。図３は、本実施形態に係わる摺動部およびガイド部周りを示す部分断面図である。

図３に示すように、第２の燃料溜り室１９が外周側に配置されるガイド部１１２ａの内周部には、スリーブ１８が固定されており、大径円柱部３２の外周とスリーブ１８の内周との間に隙間１５１が形成されている。また、スリーブ１８は、案内孔上部１２ａに嵌合等により挿入固定されている。なお、ここで、スリーブ１８の内周は、ガイド部１１２ａの内周を構成する。

なお、この隙間１５１は、組付状態において、ほぼ一定に（εｈ≒εｌ）形成されている。

第２の燃料溜り室１９は、大径円柱部３２の外周側に半環状等の略環状の空間を形成している。なお、第２の燃料溜り室１９は、燃料供給孔１７に交差して、環状の空間を形成するものであってもよい。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）燃料溜り室１６側の隙間εｈと、燃料溜り室１６に接続する第２の燃料溜り室１９とは、スリーブ１８を挟み込むようにスリーブ１８の外周と内周とに配置されている。スリーブ１８の内周側、外周側の双方に高圧燃料の圧力が加わるため、燃料溜り室１６側の隙間εｈは、燃料溜り室１６に高圧燃料が導かれても、変化しない。したがって、組付状態、および実際に燃料噴射装置が噴射状態にあるときのいずれにおいても、隙間１５１をほぼ等しくすることが可能である。そのため、大径円柱部３２と案内孔上部１２ａつまり摺動部とガイド部は広い面積で接触する。その結果、接触面圧が小さくなるので、磨耗しにくくなる。

（２）スリーブ１８は、案内孔上部１２ａに嵌合等により挿入固定されている。そのため、スリーブ１８と第２の油溜り室１９の加工が別々に行えるので、第２の油溜り室１９の形成が容易となる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１実施形態で説明したニードル３１およびノズルボデー１１を含む燃料噴射装置として、図４に示すディーゼル機関用燃料噴射システムとしてのコモンレール式燃料噴射装置に適用し、具体化した実施形態である。図４は、本実施形態に係わる燃料噴射装置の構成を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態の燃料噴射装置は、ニードル３１、ノズルボデー３１、ボデー（以下、ノズルホルダと呼ぶ）５０、コマンドピストン６０、制御室（以下、圧力制御室と呼ぶ）７１、および電磁弁８０を含んで構成されている。なお、ここで、ニードル３１とノズルボデー３１は、ノズル部を構成している。この燃料噴射装置は、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射するものである。

ノズル部は、第１の実施形態で説明したので詳細な説明は省略する。ノズル部は、リテーニングナット１９によりノズルホルダ５０の下部に結合されている。ノズルホルダ５０には、コマンドピストン６０を挿入するシリンダ５２、コモンレールから供給された高圧燃料をノズル側へ導く燃料通路６１とオリフィスプレート７０側へ導く燃料通路５１、及び高圧燃料を低圧側へ排出する排出通路５３等が形成されている。

コマンドピストン５０は、ノズルホルダ５０のシリンダ５２に摺動自在に挿入され、同じくシリンダ５２に挿入されたプレッシャピンを介してニードル３１に連接されている。プレッシャピンは、コマンドピストン５０とニードル３１との間に介在され、プレッシャピンの周囲に配されるスプリング６９に付勢されてニードル３１を閉弁方向（図４の下方）へ押圧している。

オリフィスプレート７０は、シリンダ５２の上端が開口するノズルホルダ５０の端面上に配置され、シリンダ５２と連通する制御室７１が形成されている。このオリフィスプレート７０には、圧力制御室７１の上流側と下流側とにそれぞれオリフィス（入口側オリフィス（図示せず）と出口側オリフィス７２）が設けられ、出口側オリフィス７２の方が入口側オリフィスより流路径（内径）が大きく設定されている。

入口側オリフィスは、オリフィスプレート７０に形成され、圧力制御室７１と燃料通路５１の間に設けられており、オリフィス出口が圧力制御室７１の側面（テーパ面）に開口している。出口側オリフィス７２は、圧力制御室７１の上方に形成され、電磁弁８０を介して排出通路１２と連通可能に設けられている。袋孔通路１８は、ノズルホルダ２に設けられた燃料通路１１に接続され、その燃料通路１１を介して高圧燃料が供給される。

電磁弁８０は、出口側オリフィス７２と排出通路５３との間を断続するアーマチャ８１と、このアーマチャ８１を閉弁方向（図１の下方）へ付勢するスプリング８２、及びアーマチャ８１を開弁方向へ駆動するソレノイド８３等を内蔵し、ノズルホルダ５０の上部にオリフィスプレート７０を介して組付けられ、リテーニングナット８４により結合されている。アーマチャ８１は、ソレノイド８３が通電されると、スプリング８２の付勢力に抗して図示上方へ吸引されて出口側オリフィス７２を開き、ソレノイド８３への通電が停止すると、スプリング８２の付勢力により押し戻されて出口側オリフィス７２を閉じる。

本実施形態では、コマンドピストン６０は、第２ガイド部としてのシリンダ５２内を摺動自在な第２摺動部６２と、第２摺動部６２より小径の第２挿通部６４と、第２摺動部６４と第２挿通部とを含んで構成されている。また、ノズルボデー５０は、シリンダ５２と、コマンドピストン６０のニードル３１の反対側端部に設けられる圧力制御室７１とを備えている。シリンダ５２と第２挿通部６４の空間は、排出通路５３に連通する排出通路５４が連通するとともに、ニードル３１の背圧空間を形成しており、リターン燃料つまり燃料タンク側の燃料に接続している。

シリンダ５２と第２摺動部６２との間に形成される隙間５５１は、圧力制御室に向かうほど小さい。なお、詳しくは、シリンダ５２の内周が圧力制御室７１に向かって縮径している。ノズルホルダ５０とコマンドピストン６０の組付状態（図４参照）において、隙間５５１のうち、第２摺動部６２の圧力制御室７１側の隙間εｈは、第２摺動部６２の圧力制御室７１とは反対側の隙間εｌより小さくなっている（εｈ＜εｌ）。

なお、燃料噴射装置が使用するコモンレールから供給される高圧燃料の圧力範囲において、所定の圧力範囲にあるとき、εｈ≒εｌになるように設定されている。

次に、上記構成を有する燃料噴射装置の作動を説明する。コモンレールから燃料噴射装置に供給される高圧燃料は、燃料通路６１を介してノズル部の燃料供給孔１７側に導く高圧燃料経路と、燃料通路５１を介して圧力制御室１５に導く高圧燃料経路とに導入される。このとき、電磁弁８０が閉弁状態（アーマチャ８１が出口側オリフィス７２を閉じている状態）であると、圧力制御室７１に導入された高圧燃料の圧力がコマンドピストン６０及びプレッシャピンを介してニードル３１に作用し、スプリング６１と共にニードル３１を閉弁方向へ付勢している。一方、ノズル部の燃料供給孔１７に導入された高圧燃料は、油溜り室１６に導入され、ニードル３１の受圧面に作用してニードル３１を開弁方向へ付勢している。なお、電磁弁８０が閉弁状態では、ニードル３１を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回っているため、ニードル３１がリフトすることはなく、噴孔４１を閉じているので、燃料は噴射されない。

電磁弁８０のソレノイド８３が通電されて開弁する（アーマチャ８１が出口側オリフィス７２を開く）と、出口側オリフィス７２がノズルホルダ５０に設けられた排出通路５３と連通するため、圧力制御室７１の燃料が出口側オリフィス７２を通って排出通路５３より排出される。なお、電磁弁８０が開弁しても、高圧燃料は引き続き入口側オリフィスを通って圧力制御室７１に補給され続けるが、入口側オリフィスより出口側オリフィス７２の方が流路径が大きいので、コマンドピストン６０に作用する圧力制御室７１の燃料圧力は低下する。その結果、圧力制御室７１の燃料圧力と、ニードル３１を開弁方向へ押し上げる力と、ニードル３１を閉弁方向に押し下げるスプリング力とのバランスが崩れ、ニードル３１を開弁方向に付勢する力が閉弁方向に付勢する力を上回った時点でニードル３１がリフトして噴孔４１を開くことにより燃料が噴射される。

その後、ソレノイド８３への通電停止によりアーマチャ８１が出口側オリフィス７２を閉じると、再び圧力制御室７１の燃料圧力が上昇し、ニードル３１を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回った時点で、ニードル３１が押し下げられて噴孔４１を閉じることにより、噴射が終了する。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）コマンドピストン６０とノズルボデー５０の組付状態において、互いに摺動自在なコマンドピストン６０の第２摺動部６２とボノズルデー５０の第２ガイド部５２との間に形成される隙間５５１は、高圧燃料が加わる圧力制御室７１側向かうほど小さくなっている（εｈ＜εｌ）。これにより、実際に燃料噴射装置が噴射状態にあるとき、制御室内に高圧燃料が供給され、高圧状態にあると、圧力制御室７１側の第２ガイド部５２が高圧燃料による変形よって内周が拡大され、圧力制御室７１側の隙間εｈが増大する。したがって、高圧燃料の使用範囲の圧力に応じて、圧力制御室７１側の隙間εｈと、圧力制御室７１側とは反対端の隙間εｌとがほぼ等しくなるように設定することが可能となる。その結果、所定の圧力での高圧燃料状態における第２摺動部６２と第２ガイド部５２の隙間５５１がほぼ一定となるため、第２摺動部６２と第２ガイド部５２は広い面積で接触する。そのため、接触面圧が小さくなるので、磨耗しにくくなる。従って、燃料リークの経時的な増加を防止することが可能である。

したがって、この様な構成に適用しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることが可能である。

（その他の実施形態）
以上説明した第１の実施形態において、組付状態において隙間５１を燃料溜り室１６に向かうほど小さくする方法として、案内孔上部１２ａつまり案内孔１２の内周を、燃料溜り室１６に向かって縮径するものとして説明したが、大径円柱部３２の外周を、受圧部つまり挿通部３４、３５、３７に向かって拡径するものでもよい。

なお、第３の実施形態において、組付状態において隙間５５１を圧力制御室７１に向かうほど小さくする方法として、シリンダ５２の内周を圧力制御室７１に向かって縮径するものに代えて、第２摺動部の外周を圧力制御室７１に向かって拡径するものとしてもよい。

以上説明した第２の実施形態において、スリーブ１９をノズルボデー１１と別体の部材として加工し、嵌合等により一体的に固定するものとして説明したが、ノズルボデー１１の部材で一体形成してもよい。

なお、以上説明した第２の実施形態において、スリーブ１８は、ノズルボデー１１よりも耐摩耗性に優れた材質から形成されるものであってもよい。これにより、同一の接触面圧に対する耐摩耗性の向上が図れるので、第２の油溜り室１９の延出する範囲等によって、油溜り室１６側の隙間εｈが高圧燃料の圧力に応じて僅かに増加する場合があっても、磨耗しにくくできる。

なお、スリーブ１８は、ノズルボデー１１の材料とは異なる軸受部材で形成されるものであってもよい。これにより、同一の接触面圧に対する耐摩耗性の向上を図ることが可能である。

以上説明した第３の実施形態において、組付状態において隙間５５１を圧力制御室７１に向かうほど小さくするものに代えて、第２の実施形態に説明したガイド部の内部側に軸方向に延出し、燃料溜り室に接続する接続する第２の燃料溜り室の構成、つまりシリンダ５２の内部側に軸方向に延出し、圧力制御室７１に接続する第２の燃料溜り室を設けるものとしてもよい。つまり、圧力制御室７１は、シリンダ５２の内部に軸方向に延出する第３の燃料溜り室を有する。なお、圧力制御室７１は、シリンダ５２の内部に軸方向に延出する第３の燃料溜り室を有するものに限らず、シリンダ５２は、圧力制御室７１側に軸方向に延出する第４の燃料溜り室を有するものであってもよい。

本発明の第１の実施形態の燃料噴射装置の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係わる燃料噴射装置における摺動部およびガイド部周りを示す部分断面図である。 第２の実施形態に係わる摺動部およびガイド部周りを示す部分断面図である。 第３の実施形態に係わる燃料噴射装置の構成を示す断面図である。 従来技術の摺動部およびガイド部周りを示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 燃料噴射装置
１１ ノズルボデー
１２ 案内孔
１２ａ 案内孔上部（ガイド部）
１６ 燃料溜り室（油溜り室）
３１ ニードル
３２ 大径円柱部（摺動部）
３４ 小径円柱部（挿通部の一部）
３５ 円錐台部（挿通部の一部）
３７ 円錐部（挿通部の一部）
４１ 噴孔
５１ 隙間

Claims (23)

1. 燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、前記ノズルボデー内を往復移動することにより前記噴孔を開閉するノズルニードルとを備えた燃料噴射装置において、
   前記ノズルニードルは、前記ノズルボデー内を摺動自在な摺動部と、前記摺動部より小径の挿通部と、前記摺動部と前記挿通部とを連結する受圧部とを有し、
   前記ノズルボデーは、前記摺動部を摺動自在に保持するガイド部と、前記ガイド部の前記噴孔側に設けられ、前記挿通部が挿通する油溜り室とを有し、
   前記ガイド部と前記摺動部との間には、前記油溜り室側に向かうほど小さく形成される隙間が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記ガイド部の内周は、前記油溜り室に向かって縮径していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記摺動部の外周は、前記受圧部に向かって拡径していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
4. 燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、前記ノズルボデー内を軸方向に往復移動することにより前記噴孔を開閉するノズルニードルとを備えた燃料噴射装置において、
   前記ノズルニードルは、前記ノズルボデー内を摺動自在な摺動部と、前記摺動部より小径の挿通部と、前記摺動部と前記挿通部とを連結する受圧部とを有し、
   前記ノズルボデーは、前記摺動部を摺動自在に保持するガイド部と、前記ガイド部の前記噴孔側に設けられ、前記挿通部が挿通する油溜り室とを有し、
   前記油溜り室は、前記ガイド部の内部に軸方向に延出する第２の油溜り室を有することを特徴とする燃料噴射装置。
5. 前記第２の油溜り室は、前記摺動部の外周側に配置される略環状空間を形成していることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
6. 前記第２の油溜り室は、前記ガイド部の内周に沿って全周にわたり配置されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
7. 前記第２の油溜り室が外周側に配置されている前記ガイド部の内周部は、前記ガイド部に固定されるスリーブからなることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
8. 前記スリーブは、前記ノズルボデーよりも耐摩耗性に優れた材質から形成されていることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
9. 前記スリーブは、前記ノズルボデーの材料とは異なる軸受部材で形成されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の燃料噴射装置。
10. 前記ガイド部における前記ノズルボデーの最小肉厚Ｔと、前記摺動部における前記ノズルニードルの外径ФＤの比率Ｔ／ФＤは、１以上であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
11. 前記ガイド部における前記ノズルボデーの長さＬ１と、前記摺動部における前記ノズルニードルの外径ФＤの比率Ｌ１／ФＤは、２．５以上であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
12. 燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、前記ノズルボデー内を往復移動することにより前記噴孔を開閉するノズルニードルと、前記ノズルボデーを保持するボデーと、前記ボデー内を往復移動し直接的または間接的に前記ノズルニードルを移動させるコマンドピストンとを備えた燃料噴射装置において、
    前記コマンドピストンは、前記ボデー内を摺動自在な第２摺動部と、前記第２摺動部より小径の第２挿通部と、前記第２摺動部と前記第２挿通部とを連結する第２受圧部とを有し、
    前記ボデーは、前記第２摺動部を摺動自在に保持する第２ガイド部と、前記コマンドピストンの前記ノズルニードルの反対側端部に設けられる制御室とを有し、
    前記第２ガイド部と前記第２摺動部との間には、前記制御室側に向かうほど小さく形成される隙間が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
13. 前記第２ガイド部の内周は、前記制御室に向かって縮径していることを特徴とする請求項１２に記載の燃料噴射装置。
14. 前記第２摺動部の外周は、前記制御室に向かって拡径していることを特徴とする請求項１２に記載の燃料噴射装置。
15. 燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、前記ノズルボデー内を往復移動することにより前記噴孔を開閉するノズルニードルと、前記ノズルボデーを保持するボデーと、前記ボデー内を往復移動し直接的または間接的に前記ノズルニードルを移動させるコマンドピストンとを備えた燃料噴射装置において、
    前記コマンドピストンは、前記ボデー内を摺動自在な第２摺動部と、前記第２摺動部より小径の第２挿通部と、前記第２摺動部と前記第２挿通部とを連結する第２受圧部とを有し、
    前記ボデーは、前記第２摺動部を摺動自在に保持する第２ガイド部と、前記コマンドピストンの前記ノズルニードルの反対側端部に設けられる制御室とを有し、
    前記制御室は、前記第２ガイド部の内部に軸方向に延出する第３の油溜り室を有することを特徴とする燃料噴射装置。
16. 燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、前記ノズルボデー内を往復移動することにより前記噴孔を開閉するノズルニードルと、前記ノズルボデーを保持するボデーと、前記ボデー内を往復移動し直接的または間接的に前記ノズルニードルを移動させるコマンドピストンとを備えた燃料噴射装置において、
    前記コマンドピストンは、前記ボデー内を摺動自在な第２摺動部と、前記第２摺動部より小径の第２挿通部と、前記第２摺動部と前記第２挿通部とを連結する第２受圧部とを有し、
    前記ボデーは、前記第２摺動部を摺動自在に保持する第２ガイド部と、前記コマンドピストンの前記ノズルニードルの反対側端部に設けられる制御室とを有し、
    前記第２ガイド部は、前記制御室側に軸方向に延出する第４の油溜り室を有することを特徴とする燃料噴射装置。
17. 前記第３または第４の油溜り室は、前記第２摺動部の外周側に配置される略環状空間を形成していることを特徴とする請求項１５または１６に記載の燃料噴射装置。
18. 前記第３または第４の油溜り室は、前記第２ガイド部の内周に沿って全周にわたり配置されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の燃料噴射装置。
19. 前記第３または第４の油溜り室が外周側に配置されている前記第２ガイド部の内周部は、前記第２ガイド部に固定される第２スリーブからなることを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
20. 前記第２スリーブは、前記ボデーよりも耐摩耗性に優れた材質から形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の燃料噴射装置。
21. 前記第２スリーブは、前記ボデーの材料とは異なる軸受部材で形成されていることを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の燃料噴射装置。
22. 前記第２ガイド部における前記ボデーの最小肉厚Ｔ２と、前記第２摺動部における前記コマンドピストンの外径ФＤ２の比率Ｔ２／ФＤ２は、１以上であることを特徴とする請求項１２から請求項２１のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
23. 前記第２ガイド部における前記ボデーの長さＬ２と、前記第２摺動部における前記コマンドピストンの外径ФＤ２の比率Ｌ２／ФＤ２は、２．５以上であることを特徴とする請求項１２から請求項２２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。

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