JP2006152907A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンを作動させて制御圧力室内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁において、ピストンの作動応答性を向上する。
【解決手段】 アクチュエータでピストン５を作動させて制御圧力室１０の容積を変化させ、これによって制御圧力室１０内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁であって、上記制御圧力室１０が、上記ピストン５を収容する上記燃料噴射弁の本体１２内に形成された内壁面と上記ピストン５の端面とによって構成されている燃料噴射弁において、上記制御圧力室１０内において上記内壁面と上記ピストン５の端面とに当接するように皿バネ状のシール部材９が配設されていることを特徴とする、燃料噴射弁１００が提供される。
【選択図】 図２

Description

本発明は燃料噴射弁に関し、特にアクチュエータによりピストンを作動させることによって制御圧力室の容積を変化させ、これによって制御圧力室内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁に関する。

高圧燃料を噴射する燃料噴射弁として、電歪アクチュエータやソレノイド式アクチュエータ等のアクチュエータでピストンを作動させて制御圧力室の容積を変化させ、これによって制御圧力室内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁が公知である（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このような燃料噴射弁においては、通常、上記制御圧力室の一部が上記ピストンの端面で構成されると共に、上記制御圧力室の容積変化に応じて適切に上記制御圧力室内の圧力が変化するように上記ピストンと同ピストンを収容する本体（ボディ）との微小な隙間にＯリング等のシール部材が設置されてシールされるようになっている。

特開平１１−２００９８１号公報 特公平４−５４０６５号公報 特開平１０−２８８１２０号公報 特開平１１−１８２３７５号公報 特表２０００−５１７０２７号公報

ところが、このような方法でシールを行った場合、上記シール部材が上記ピストンと上記本体との摺動面に設置されることになるため、上記ピストンの作動に伴って大きな摺動抵抗が発生し、それが原因でピストンの作動応答性に遅れが生じ、高精度な開閉弁制御が実施できない場合があった。

本発明は、以上のようなことに鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータでピストンを作動させて制御圧力室の容積を変化させ、これによって制御圧力室内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁であって、上記制御圧力室が、上記ピストンを収容する上記燃料噴射弁の本体内に形成された内壁面と上記ピストンの端面とによって構成されている燃料噴射弁において、ピストンの作動応答性を向上するようにすることである。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された燃料噴射弁を提供する。

１番目の発明は、アクチュエータでピストンを作動させて制御圧力室の容積を変化させ、これによって制御圧力室内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁であって、上記制御圧力室が、上記ピストンを収容する上記燃料噴射弁の本体内に形成された内壁面と上記ピストンの端面とによって構成されている燃料噴射弁において、上記制御圧力室内において上記内壁面と上記ピストンの端面とに当接するように皿バネ状のシール部材が配設されていることを特徴とする、燃料噴射弁を提供する。

１番目の発明では、上記制御圧力室内において上記内壁面と上記ピストンの端面との間に上記皿バネ状シール部材が配設されることによって、上記本体と上記ピストンとの間がシールされるようになっている。そしてこのようにすれば、従来のように上記ピストンと上記本体との摺動面にシール部材を設置する必要が無くなるため、シール部材がピストンの作動を阻害することがなくなり、ピストンの作動応答性を向上することができる。そしてその結果として、高精度な開閉弁制御が実施可能となる。

２番目の発明では１番目の発明において、上記皿バネ状シール部材の外周側部分が上記制御圧力室の外周側部分を構成している上記内壁面に固定される一方、上記皿バネ状シール部材の内周側部分が上記ピストン端面に押圧されるようになっている。
そして、このような２番目の発明によっても１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。

各請求項に記載の発明は、アクチュエータでピストンを作動させて制御圧力室の容積を変化させ、これによって制御圧力室内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁であって、上記制御圧力室が、上記ピストンを収容する上記燃料噴射弁の本体内に形成された内壁面と上記ピストンの端面とによって構成されている燃料噴射弁において、ピストンの作動応答性を向上するという共通の効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の燃料噴射弁１００の全体構成を示す断面図である。また、図２は、この燃料噴射弁１００の制御圧力室の近傍部分の拡大断面図である。図１乃至図２において、１は高圧燃料油を燃料噴射孔２へと導くために設けられた燃料通路を示し、３は燃料噴射孔２を開閉するためのニードル弁を示している。４は電歪アクチュエータ、５はピストン、６は電歪アクチュエータの変位をピストン５に伝えるための変位伝達シャフトである。変位伝達シャフト６の周囲には第１スプリング８が配設されている。この第１スプリング８は変位伝達シャフト６を図１及び図２において上方へ付勢するように設けられている。

１０は制御圧力室であり、その中には燃料油が導入されるようになっている。１１は逃し通路（ドレン）である。図１及び図２に示されているように、制御圧力室１０は、電歪アクチュエータ４やピストン５等を収容する燃料噴射弁１００の本体１２内に形成された内壁面とピストン５の端面とによって構成されている。この制御圧力室１０内には、後に詳述する皿バネ状のシール部材９が配設されている。

図１は、電歪アクチュエータ４が作動されておらず燃料噴射弁１００が閉弁されている状態を示している。この状態から電歪アクチュエータ４が作動されることによって燃料噴射弁１００が開弁される。すなわち、本実施形態において電歪アクチュエータ４が作動されて伸張されると、第１スプリング８が圧縮せしめられ、ピストン５が図１及び図２において下方へ移動せしめられる。これによって制御圧力室１０の容積が縮小され、制御圧力室１０内にある燃料油の圧力が上昇せしめられる。この圧力は、燃料小通路１４を介して伝達され、ニードル弁３の上端部に設けられた第２スプリング１６の付勢力に抗してニードル弁３を図１及び図２において上方に移動し、これによって燃料噴射孔２が開かれて燃料噴射弁１００が開弁される。

以上で説明したように、本実施形態の燃料噴射弁１００は、電歪アクチュエータ４でピストン５を作動させて制御圧力室１０の容積を変化させ、これによって制御圧力室１０内の圧力を変化させて開閉を行うように構成されている。そして、このような燃料噴射弁において、制御圧力室が、ピストンを収容する燃料噴射弁の本体内に形成された内壁面とピストンの端面とによって構成されている場合には、上記制御圧力室の容積変化に応じて適切に上記制御圧力室内の圧力が変化するように、上記ピストンと同ピストンを収容する本体との微小な隙間から燃料油が漏れるのを防止することが望まれる。このため従来、このような構成を有する燃料噴射弁においては、上記隙間にＯリング等のシール部材が設置されてシールされるようになっていた。ところが、このような方法でシールを行った場合、上記シール部材が上記ピストンと上記本体との摺動面に設置されることになるため、上記ピストンの作動に伴って大きな摺動抵抗が発生し、それが原因でピストンの作動応答性に遅れが生じ、高精度な開閉弁制御が実施できない場合があった。

本実施形態の燃料噴射弁１００についても、上述したように制御圧力室１０が、ピストン５を収容する燃料噴射弁１００の本体１２内に形成された内壁面とピストン５の端面とによって構成されている。このため、上記ピストン５と同ピストン５を収容する上記本体１２との微小な隙間から燃料油が漏れるのを防止することが望まれるのであるが、本実施形態の燃料噴射弁１００においては、上記皿バネ状シール部材９を用いることにより上述したような問題の発生を抑制しつつシールを行うようにしている。

図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、上記皿バネ状シール部材９の制御圧力室１０内へ配設する前の状態における断面図及び斜視図である。本実施形態では、このような形状を有する皿バネ状シール部材９が、図１及び図２に示されているように制御圧力室１０内において同制御圧力室１０を構成する上記内壁面と上記ピストン５の端面とに当接するように配設される。より詳細には本実施形態においては、上記皿バネ状シール部材９は、その外周側部分９ａが上記制御圧力室１０の外周側部分を構成している内壁面に固定される一方、その内周側部分９ｂが上記ピストン５の端面に押圧されるようにされている。

図３（ａ）からわかるように、本実施形態の皿バネ状シール部材９は、その外周側部分９ａにおいて半円状の断面を有しており、この部分が上記制御圧力室１０の外周側部分に嵌め込まれるようにして固定されシールが形成される。また、図３（ａ）に示されているように、本実施形態の皿バネ状シール部材９の元来の形状においては、その内周側部分９ｂが外周側部分９ａよりもかなり突出しており、内周側部分９ｂがピストン５の端面に対しシールを形成するのに充分な力で押圧されるようになっている。本実施形態のシール部材９においては、その皿バネ状の形状により、電歪アクチュエータ４が作動しておらずピストン４が上死点位置にある場合においても、充分なシール効果を得ることができるようになっている。

また、電歪アクチュエータ４が作動されて伸張され、ピストン５が図１及び図２において下方へ移動せしめられると、皿バネ状の形状によるスプリング効果と制御圧力室１０内の燃料油の圧力上昇により、シール部材９の外周側部分９ａが制御圧力室１０の外周側部分を構成している内壁面に更に強く押圧されると共に、シール部材９の内周側部分９ｂが上記ピストン５の端面に更に強く押圧されるようになるので、シール部材９によるシール効果は一層向上される。なお、これまでの説明から明らかであると思われるが、シール部材９によるシールが完全である場合には、図２において参照番号１３で示される部分については燃料油が存在しないこととなる。

以上のように、本実施形態の燃料噴射弁１００においては、上記制御圧力室１０内において同制御圧力室１０を構成する本体１２の内壁面と上記ピストン５の端面との間に上記皿バネ状シール部材９が配設されることによって、上記本体１２と上記ピストン５との間がシールされるようになっている。そしてこのようにすれば、従来のように上記ピストン５と上記本体１２との摺動面にシール部材を設置する必要が無くなるため、シール部材がピストンの作動を阻害することがなくなり、ピストンの作動応答性を向上することができる。そしてその結果として、高精度な開閉弁制御が実施可能となる。

また、本実施形態の燃料噴射弁１００ではシール部材９に摺動抵抗が殆ど加わらないため、従来のようにシール部材を摺動する部分に設ける場合に比べて、シール部材の耐久性が向上するという効果もある。更に、シール部材をピストンと本体との摺動面に設置する必要が無くなるため、ピストン外側面や本体のピストン収容部分の内側面にシール部材を保持するための凹部もしくは溝等を設ける必要がなくなり、ピストンや本体の加工性の向上も図られる。

なお、上述の実施形態においては、アクチュエータとして電歪アクチュエータが用いられていたが、他の実施形態においては、例えばソレノイド式アクチュエータ等、他のアクチュエータが用いられても良い。

図１は本発明の一実施形態の燃料噴射弁の全体構成を示す断面図である。 図２は、図１に示された燃料噴射弁の制御圧力室の近傍部分の拡大断面図である。 図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、皿バネ状シール部材の制御圧力室内へ配設する前の状態における断面図及び斜視図である。

符号の説明

１００ 燃料噴射弁
３ ニードル弁
４ 電歪アクチュエータ
５ ピストン
９ 皿バネ状シール部材
１０ 制御圧力室
１２ 本体

Claims (2)

1. アクチュエータでピストンを作動させて制御圧力室の容積を変化させ、これによって制御圧力室内の圧力を変化させて開閉を行うように構成された燃料噴射弁であって、上記制御圧力室が、上記ピストンを収容する上記燃料噴射弁の本体内に形成された内壁面と上記ピストンの端面とによって構成されている燃料噴射弁において、
   上記制御圧力室内において上記内壁面と上記ピストンの端面とに当接するように皿バネ状のシール部材が配設されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 上記皿バネ状シール部材の外周側部分が上記制御圧力室の外周側部分を構成している上記内壁面に固定される一方、上記皿バネ状シール部材の内周側部分が上記ピストン端面に押圧されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁。

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