JP2006274942A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブピストンのリフト位置の変動が生じても、ノズルニードルのリフトに影響を与えることなく、常に正確なノズルニードルの動きが確保されるようにする。
【解決手段】バルブピストン５とノズルニードル４との当接部分Ａにはガイドスリーブ４１が外装され、バルブピストン５はガイドスリーブ４２のピストン摺動孔４４を摺動可能とする一方、ガイドスリーブ４２は、インジェクタハウジング２とノズルボディ３との間に配されたスペーサ４１のスリーブ貫通孔４１Ａを摺動可能とされており、ガイドスリーブ４２の大径の柱状部４２ａがスペーサ４１のノズルニードル嵌合凹部４３の底部に当接することでそのリフト量が規制され、バルブピストン５のリフト変動やピストン荷重による当接部分Ａに摩耗によるノズルニードル４のリフト量の変動が回避できるものとなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関等への燃料噴射を行う燃料噴射弁に係り、特に、安定したリフト動作の確保、耐久性の向上等を図ったものに関する。

従来、蓄圧器（コモンレール）などから供給される高圧燃料を内燃機関へ噴射するために用いられる燃料噴射弁としては、例えば、図７及び図８に示された構造のものが良く知られている。以下、従来の燃料噴射弁の構造について、図７及び図８を参照しつつ概説する。
この燃料噴射弁１は、コモンレール１２内に蓄積された高圧燃料を図示されないディーゼル内燃機関の気筒内に噴射するために用いられるもので、インジェクタハウジング２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を主たる構成要素として構成されてなるものである。

燃料噴射弁１内には、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及びノズルボディ３にかけて燃料通路１３が形成されている。この燃料通路１３は、ノズルボディ３の先端部に形成された噴射孔１６へ到る途中で、ノズルニードル４の受圧部４Ａが位置する部位に形成された燃料溜まり室１４と連通したものとなっている。

ノズルボディ３の先端部に形成される噴射孔１６は任意の数だけ形成され、ノズルボディ３内の噴射孔１６につながる部位は、シート部１７が形成されており、ノズルニードル４がシート部１７に対して着座（シート）、離間（リフト）することで、噴射孔１６の開放、閉鎖が可能となっている。

ノズルニードル４の上方部（図７においては紙面上側）におけるインジェクタハウジング２の適宜な位置においては、インジェクタハウジング２の中心軸を中心としたスプリング室２２が形成されており、このスプリング室２２には、ノズルニードル４をシート部１７の方向へ付勢するためのノズルスプリング１８が収納されると共に、バルブピストン５とノズルニードル４との間にリフト調整用シム２８が配設されている。

バルブピストン５は、スプリング室２２部分からインジェクタハウジング２の上方まで延びる長尺の棒状部材であって、インジェクタハウジング２に形成された摺動孔２Ａ及びバルブボディ６に形成された摺動孔６Ａ内において摺動可能に挿入されて設けられている。このバルブピストン５の最上部は、バルブボディ６上部に設けられた背圧制御部７に臨む一方、最下部は上述のリフト調整用シム２８に当接したものとなっている。

バルブピストン５の最上部が位置するバルブボディ６には、図８に示されるように制御圧室１９が形成されており、この制御圧室１９には、コモンレール１２からの高圧燃料が燃料通路１３、圧力導入室２１及び導入側オリフィス２０を介して導入されるようになっている。
制御圧室１９は、開閉用オリフィス２３にも連通しており、この開閉用オリフィス２３は背圧制御部７によるバルブボール２４のリフト制御によって開閉成されるようになっており、背圧制御部７の制御によりバルブボール２４がリフトし、開閉用オリフィス２３が開成されると、制御圧室１９の高圧燃料は開閉用オリフィス２３を介して図示されない環流通路を通り低圧側へ戻されるようになっている。

かかる燃料噴射弁１においては、バルブピストン５、リフト調整用シム２８、ノズルニードル４は、それぞれ別体となっており、バルブピストン５の下端部はリフト調整用シム２８の一方の面に接触し、このリフト調整用シム２８の他方の面がノズルニードル４の最上部に接触するようになっており、制御圧室１９の背圧はこれらの接触面を介してノズルニードル４へ作用するものとなっている。

したがって、背圧制御部７の制御により開閉用オリフィス２３が閉じられた状態において制御圧室１９へ高圧燃料が導入された場合、高圧燃料による圧力は、バルブピストン５の頂部５Ａ近傍及びノズルニードル４の受圧部４Ａに作用し、ノズルニードル４は、リフト調整用シム２８及びバルブピストン５を介して受ける制御圧室１９の背圧とノズルスプリング１８の付勢力とにより、シート部１７に着座し、噴射孔１６が閉鎖されることとなる。一方、背圧制御部７の制御により開閉用オリフィス２３が開成された場合には、制御圧室１９の高圧燃料は開閉用オリフィス２３を介して燃料低圧側へ環流されて、バルブピストン５の頂部５Ａに作用していた高圧が開放されるため、ノズルニードル４は、その受圧部４Ａに依然として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から離間（リフト）し、噴射孔１６が開成されて燃料噴射が行われることとなる。

かかる燃料噴射弁１において、開閉用オリフィス２３が開成されて制御圧室１９の高圧が開放された際、バルブピストン５は反ノズルニードル４方向へ変位するが、この際の変位は、ノズルニードル４及びリフト調整用シム２８も一体的に変位することとなり、その変位は、バルブピストン５の頂部端面５Ｂが、開閉用オリフィス２３が位置する側の摺動孔６Ａの端部に当接し阻止されることなる。すなわち、この従来の燃料噴射弁においては、バルブボディ６の一部位がバルブピストン５のストッパの役割を果たすと共にノズルニードル４のストッパをも兼ねるものとなっている。

したがって、この燃料噴射弁１におけるノズルニードル４とバルブピストン５のリフト量は同一であり、その量は、バルブピストン５及びノズルニードル４がその軸方向で噴射孔１６側へ最も下がった際の位置、すなわち、ノズルニードル４がシート部１７に着座した位置と、先に述べたようにバルブピストン５がバルブボディ６の摺動孔６Ａの開閉用オリフィス２３が位置する側の端部に当接した位置との差Ｌとして求められるものとなっている（図８参照）。そして、このリフト量Ｌは、リフト調整用シム２８の厚みを変えることで任意の量に調整可能となっている。
なお、この種の装置としては、例えば、特許文献１などに開示されたものがある。

特開平７−２９３３８７号公報（第３−５頁、図１−図５）

このような構成を有してなる燃料噴射弁においては、噴射圧力による大きな押し付け力がバルブピストン５に作用すると共に、バルブピストン５とリフト調整用シム２８との接触面やリフト調整用シム２８とノズルニードル４との接触面にも作用し、徐々にこれら接触面の摩耗を招く傾向にある。かかる接触面の摩耗は、ノズルニードル４のリフト量の増大となり、このリフト量の増大は噴射量の増大を招くこととなる。すなわち、上述した従来の燃料噴射弁においては、使用に伴いノズルニードル４のリフト量が徐々に増えて、本来得られるべき正確な燃料噴射量が確保できなくなることがあるという問題があった。

また、上述した従来の燃料噴射弁においては、開閉用オリフィス２３が開成されると、制御圧室１９内の高圧燃料が開閉用オリフィス２３を介して燃料低圧側へ開放され、それに伴い開閉用オリフィス２３が位置する側の摺動孔６Ａの端部へバルブピストン５が変位して頂部端面５Ｂがその部分に当接し、低圧側への高圧燃料の開放が遮断されるが、この際、急激な圧力変動の反動として、開閉用オリフィス２３が位置する側の摺動孔６Ａの端部へのバルブピストン５の頂部端面５Ｂの当接とわずかながらの離間とが繰り返され、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されたようなリフト位置の変動と共に制御圧室１９の圧力変動を生ずることがある。
そのため、安定した燃料噴射が確保できなくなるという問題があった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、部品の摩耗などによるニードルリフト量の増加を招くことなく、しかも、安定した燃料噴射量を確保することのできる信頼性の高いノズルリフト制御構造及び燃料噴射弁を提供するものである。
本発明の他の目的は、バルブピストンのリフト位置の変動が生じても、ノズルニードルのリフトに影響を与えることなく、常に正確なノズルニードルの動きが確保され、ひいては正確な燃料噴射量を実現することのできるノズルリフト制御構造及び燃料噴射弁を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る燃料噴射弁のリフト制御構造は、
燃料通路に連通する噴射孔が形成されたノズルボディ内に、軸方向におけるリフト及びシートによって前記噴射孔の開閉成を行うノズルニードルが配される一方、
前記ノズルボディにインジェクタハウジングが接続されると共に、当該インジェクタハウジング内には、前記ノズルニードルに当接して軸方向に一体に変位可能なバルブピストンが配され、当該バルブピストンの頂部近傍における高圧燃料の導入と開放により前記バルブピストンの軸方向での変位を制御可能とし、当該バルブピストンの変位に伴う前記ノズルニードルのリフト及びシートによる前記噴射孔からの燃料噴射がなされるよう構成されてなる燃料噴射弁におけるノズルリフト制御構造であって、
前記ノズルボディとインジェクタハウジングの間に、これら２つの部材に挟持されるようにスリーブ貫通孔を有するスペーサが設けられる一方、
前記ノズルニードルと前記バルブピストンとの当接部分に外装されて、前記スペーサのスリーブ貫通孔における摺動を可能とすると共に、当該スリーブ貫通孔における摺動限界を規制する前記スペーサとの当接部を有してなるガイドスリーブが設けられ、
前記スペーサに対するガイドスリーブの当接部の位置を規定することによって前記ノズルニードルのリフト量が設定可能に構成されてなるである。

本発明によれば、ノズルニードルのリフト量はスペーサとガイドスリーブとの位置関係によって規定されるため、従来と異なり、バルブピストンとノズルニードルとの当接部分が大きなピストン荷重によって摩耗してもノズルニードルのリフト量が変化することがなく、安定確実な燃料噴射が確保され、信頼性の向上を図ることができる。
また、バルブピストンとノズルニードルの当接部分にガイドスリーブが外装されるため、バルブピストン及びノズルニードルをその中心軸方向に確実に維持することができ、中心軸からのずれの発生によるリフト量の変化や、それに伴う燃料噴射量の変化等の従来のような問題を確実に回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、図７及び図８に示された従来装置と同一の構成要素については、同一の符号を付すこととする。
最初に、本発明の実施の形態におけるノズルリフトの制御構造が適用されたコモンレール式燃料噴射装置の全体的な構成について、図４及び図５に示された構成例を参照しつつ説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、燃料タンク５１からの燃料を圧送する高圧ポンプ５２と、この高圧ポンプ５２により圧送された高圧燃料が蓄えられるコモンレール１２と、コモンレール１２内に蓄積された高圧燃料を図示されないディーゼル内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁１とを主たる構成要素としてなるもので、かかる構成は、従来から良く知られているコモンレール式燃料噴射装置と、基本的に同一のものである。

一方、本発明の実施の形態における燃料噴射弁１は、詳細は後述するが従来とは異なる本願特有の構成を有してなるもので、ノズルボディ３と、ノズルニードル４と、スペーサ４１と、インジェクタハウジング２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を主たる構成要素として構成されてなるものである。

インジェクタハウジング２の先端部（図４において紙面下端側）には、ノズルボディ３がノズルナット９により締結されている。
燃料噴射弁１内には、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及びスペーサ４１を通り、ノズルボディ３へ延びる燃料通路１３が形成されると共に、ノズルニードル４の受圧部４Ａに対向する部位には燃料溜まり室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の近傍において先の燃料通路１３から分岐して背圧制御部７を経由し燃料低圧部へ到る燃料環流路１５が形成されている。

ノズルボディ３の先端部には、噴射孔１６が穿設されており、この噴射孔１６につながるシート部１７にノズルニードル４の先端部が着座することにより噴射孔１６閉鎖される一方、ノズルニードル４がシート部１７から離間（リフト）することにより噴射孔１６が開放される構造となっており、これによって燃料の噴射開始、停止が可能となっている。

ノズルボディ３とインジェクタハウジング２の間には、スペーサ４１が、ノズルボディ３とインジェクタハウジング２とによって挟持されるように設けられている。そして、ノズルボディ３とインジェクタハウジング２は、このスペーサ４１を介して接続されると共に、このスペーサ４１が設けられた部位には、ノズルリフト制御構造４０が配されたものとなっている（詳細は後述）。

そして、スペーサ４１を介してノズルボディ３に接続されるインジェクタハウジング２内には、その中心軸を中心としたスプリング室２２が形成されており、ノズルニードル４をシート部１７の方向へ付勢するためのノズルスプリング１８が配設されている。また、バルブピストン５がインジェクタハウジング２に形成された摺動孔２Ａ及びバルブボディ６に形成された摺動孔６Ａ内において摺動可能に挿入されてノズルニードル４の上方部に位置するように設けられている。

図５には、バルブボディ６及び背圧制御部７付近の拡大断面図が示されており、以下、同図を参照しつつバルブボディ６及び背圧制御部７とその周辺の構成について説明する。
バルブボディ６には、バルブピストン５の先端部近傍が位置する部位に制御圧室１９が形成されており、バルブピストン５の先端部が下方側（噴射孔１６側）から臨むようになっている。

制御圧室１９は、バルブボディ６に形成された導入側オリフィス２０に連通している。この導入側オリフィス２０は、バルブボディ６とインジェクタハウジング２との間にバルブボディ６の周方向で環状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、かかる構成により、コモンレール１２からの導入圧力が制御圧室１９へ供給されるようになっている。

インジェクタハウジング２とバルブボディ６との間には、バルブボディ６がインジェクタハウジング２内に圧入される構造であることに起因してわずかに内方に変形し、バルブピストン５の摺動を阻害するおそれを回避する観点から圧力導入室２１の下端側に連通するわずかな間隙２９が形成されている。
そして、圧力導入室２１内の高圧燃料が上述の間隙２９へ漏れてゆくのを阻止するため、圧力導入室２１の間隙２９側には、シール部材３１及バックアップリング３２が配設されており、高圧側から低圧側への燃料の漏れが最小限に抑圧されるようになっている。

また、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は後述する背圧制御部７のバルブボール（制御弁体）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４参照）の受圧面積より大きく設定されている。

ここで、再度、図４へ戻り、同図を参照しつつ燃料噴射弁１について説明することとする。
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に一体に取着されたバルブボール２４と、制御圧室１９とを備えて構成されたものとなっている。そして、マグネット２５へ図示されない制御回路から駆動信号が供給されることにより、バルブスプリング２６の付勢力に抗してアーマチュア２７がマグネット２５に吸引され、バルブボール２４が開閉用オリフィス２３からリフトし、制御圧室１９の圧力を燃料環流路１５に開放できるようになっている。

したがって、バルブボール２４を上述のように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で、ノズルニードル４のシート部１７への着座及びシート部１７からの離間（リフト）を制御することが可能となっている。

かかる構成の燃料噴射弁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に作用すると共に、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にも作用するようになっている。
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に着座し、噴射孔１６を閉鎖することとなる。

一方、マグネット２５に所定の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がマグネット２５に吸引され、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を介して燃料環流路１５を通って燃料タンク１０へ還流するため、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から離間（リフト）し、噴射孔１６を開放して燃料噴射が行われることとなる。

そして、マグネット２５を消磁することによりバルブボール２４により開閉用オリフィス２３が閉鎖されると、制御圧室１９内の圧力によりバルブピストン５を介してノズルニードル４がそのシート位置であるシート部１７に着座せしめられて、噴射孔１６が閉鎖され、燃料噴射が終了することとなる。

次に、ノズルリフト制御構造４０について、図１乃至図３を参照しつつ以下に詳述することとする。
ノズルリフト制御構造４０は、インジェクタハウジング２とノズルボディ３との間に設けられたものとなっており、スペーサ４１とガイドスリーブ４２とから構成されている。
まず、本発明の実施の形態において、バルブピストン５は、その下端側、すなわち、ノズルニードル４側に位置する端部の端面が従来同様にノズルニードル４の上部端面に当接するようになっている（図１参照）。

ガイドスリーブ４２は、丁度、このバルブピストン５とノズルニードル４の当接部分Ａに外装されるように設けられたものとなっている。
すなわち、本発明の実施の形態におけるガイドスリーブ４２は、円柱状の部材を用いてなり、大径の柱状部４２ａと小径の柱状部４２ｂが、その中心軸方向に一体に形成されたものとなっている（図１及び図２参照）。そして、大径の柱状部４２ａには、その端面側にノズルニードル４の頂部が摺動嵌合するようにノズルニードル嵌合凹部４３が凹設されると共に、このノズルニードル嵌合凹部４３に連通するようにしてバルブピストン５が摺動可能なピストン摺動孔４４が小径の柱状部４２ｂの端面に開口するように穿設されたものとなっている（図２参照）。

そして、ガイドスリーブ４２は、大径の柱状部４２ａがノズルニードル４側に、小径の柱状部４２ｂがバルブピストン５側に、それぞれ位置するように配されて、ノズル二ードル嵌合凹部４３にノズルニードル４の頂部が嵌合し、ピストン摺動孔４４には、バルブピストン５がノズルニードル４の頂部に当接するようにして挿入されて、このガイドスリーブ４２は、ノズルニードル４とバルブピストン５の当接部分Ａに外装されたものとなっている。

なお、ノズルボディ３のガイドスリーブ４２側に位置する端面には、ノズルボディ３内に形成されたクリアランスシール孔３Ａに連通し、ガイドスリーブ４２の下端側がノズルボディ３に当接することなく位置できる程度の大きさの収納凹部４５が形成されており、ガイドスリーブ４２の下端部近傍は、少なくもノズルニードル４がシート部１７に着座（シート）した際には、この収納凹部４５内に位置するものとなっている（図１参照）。

また、本発明の実施の形態においては、ノズルニードル４のガイドスリーブ４２側の端面の位置とノズルボディ３のガイドスリーブ４２側の端面の位置は、同一平面内となるように、その製造の際、ノズルニードル４をノズルボディ３内に収納してシート部１７にシートせしめた状態で、ノズルニードル４及びノズルボディ３のガイドスリーブ４２側となる端面を切削加工し、次いで、研磨して所定の面精度となるようにして得るようにしたものである。

なお、ガイドスリーブ４２は、バルブピストン５側の端部がスプリング室２２内に位置するようになっており、バルブピストン５とガイドスリーブ４２の間には、中央部分をバルブピストン５が貫通可能に形成された円環状のスプリングシム４６が配設されたものとなっている（図１参照）。

一方、スペーサ４１は、その外観形状がほぼ円柱状に形成されたもので、ノズルボディ３とインジェクタハウジング２の間に、これら２つの部材に挟持されるようにして、中心軸が先のガイドスリーブ４２の中心軸と一致するように設けられたものとなっている。かかるスペーサ４１には、上述のガイドスリーブ４２の小径の柱状部４２ｂが摺動可能に挿入されるスリーブ貫通孔４１Ａが、スペーサ４１の中心軸を中心として穿設されている（図３参照）。このスリーブ貫通孔４１Ａは、その一部分の内径が大径とされて上述のガイドスリーブの大径の柱状部４２ａが遊嵌されるスリーブ遊嵌凹部４１Ｂとなっている。
そして、このスリーブ遊嵌凹部４１Ｂの底部、すなわち、ピストン貫通孔４４側に位置する部位には、後述するようにガイドスリーブ４２の当接部としての大径の柱状部４２ａが当接し、スリーブ貫通孔４１Ａにおけるガイドスリーブ４２の摺動限界が定まるようになっている。

さらに、本発明の実施の形態のスペーサ４１には、複数の逃がし孔４７がスペーサ４１の中心軸を中心とした同一円周上に適宜な間隔を隔てて穿設されている（図３参照）。この逃がし孔４７が形成される位置は、ガイドスリーブ４２の大径の柱状部４２ａがスリーブ遊嵌凹部４１Ｂの底部に当接しても、大径の柱状部４２ａの円周部分で塞がれない位置に設定されている（図１参照）。この逃がし孔４７は、収納凹部４５とスプリング室２２とを連通し、収納凹部４５及びその近傍の間隙の圧力とスプリング室２２の圧力が同一となるように設けられたものである。
またさらに、スペーサ４１には、燃料通路１３の一部を成す部分通路４８が適宜な箇所に穿設されている。

次に、かかる構成において、ノズルニードル４のリフト量が如何に定められるかについて図２及び図３を参照しつつ説明する。
まず、スペーサ４１に形成されたスリーブ遊嵌凹部４１Ｂの軸方向（図３において紙面上下方向）に沿う長さを説明の便宜上、”ｈ１”とし（図３参照）、また、ガイドスリーブ４２に形成されたノズルニードル嵌合凹部４３の底部と大径の柱状部４２ａの頂面、すなわち、スペーサ４１と当接する側の端面との距離（厚み）を便宜上、”ｈ２”とすると、ノズルニードル４のリフト量、換言すれば、ニードルリフトＬ_Nは、Ｌ_N＝ｈ１−ｈ２で規定されるものとなる。

ニードルリフトＬ_Nをこのように定めることができるのは、先に述べたようにバルブピストン５が当接するノズルニードル４の端面と、ノズルボディ３のガイドスリーブ４２側の端面は、ノズルニードル４をノズルボディ３内に収納してシート部１７にシートさせた状態で切削加工、研磨等の処理がなされ、同一平面内に位置するように形成されるためである。

一方、バルブピストン５のリフト量、換言すれば、ピストンリフトＬ_P（図５参照）は、バルブピストン５がノズルニードル４に当接し、ノズルニードル４がシート部１７にシートした状態でのバルブピストン５の頂部端面の位置と、開閉用オリフィス２３が開成されてバルブピストン５が当接する摺動孔６Ａの端部の位置との差として規定されるものとなっている（図５参照）。
なお、ニードルリフトＬ_NとピストンリフトＬ_Pは、Ｌ_N ＜Ｌ_Pの関係となるように設定するのが好適である。従来、制御圧室１９の圧力変動を小さくし、ノズルニードル４のリフト量への影響を抑えるためにバルブピストン５の頂部５Ａの形状に工夫を施していたが、Ｌ_N ＜Ｌ_Pとすることで、制御圧室１９の圧力変動があってもノズルニードル４のリフト量は影響を受けることがなく、一定したリフト量が確保されることとなる。

このように、従来と異なり、ピストンリフトＬ_PがニードルリフトＬ_Nとは別個に定められるのは、ニードルリフトＬ_Nは先に述べたようにスペーサ４１における”ｈ１”とガイドスリーブ４２における”ｈ２”によって一義的に定まり、ノズルニードル４がシート部１７から離間（リフト）し、スペーサ４１にガイドスリーブ４２が当接して、ノズルニードル４のリフトが規制された後のバルブピストン５のリフトには、ノズルニードル４は何ら関与しない構造となっているためである。

次に、上記構成における燃料噴射動作について概括的に説明する。
まず、背圧制御部７の制御によりバルブボール２４を開閉用オリフィス２３が閉成される方向へ移動させることで制御圧室１９は燃料低圧側と遮断され、コモンレール１２からの高圧燃料の導入がなされる。コモンレール１２からの高圧燃料は、燃料通路１３を介して燃料溜まり室１４へも導入される。
高圧燃料の導入によりバルブピストン５の頂部５Ａ及びノズルニードル４の受圧部４Ａに作用する高圧によって、ノズルニードル４は、ノズルスプリング１８の付勢力と併せてシート部に着座せしめられることとなり、噴射孔１６が閉鎖され燃料噴射が停止される。

この場合、ノズルニードル４及びバルブピストン５の軸方向での位置は、下方向、すなわち、換言すれば、噴射孔１６側に最も下降した位置となる。したがって、ガイドスリーブの大径の柱状部４２ａはスリーブ遊嵌凹部４１Ｂの底部から最も離間し、また、バルブピストン５の頂部端面５Ｂは、開閉用オリフィス２３側の摺動孔６Ａの端部から最も離間することとなる。

背圧制御部７の制御によってバルブボール２４を開閉用オリフィス２３開成される方向へ移動させることで、制御圧室１９の高圧燃料は開閉用オリフィス２３を介して燃料低圧側へ環流されることとなる一方、噴射孔１６からは高圧燃料の噴射が行われることとなる。それに伴いノズルニードル４及びバルブピストン５は、ガイドスリーブ４２と共に一体的にシート部１７から離間してゆくが、ガイドスリーブ４２の大径の柱状部４２ａがスリーブ遊嵌凹部４１Ｂの底部に当接したところで、ノズルニードル４のリフトは規制される。一方、バルブピストン５は、この時点で開閉用オリフィス２３側の摺動孔６Ａの端部に当接していない場合に、ガイドスリーブ４２がスペーサ４１に当接してもピストン摺動孔４４内を摺動できるためリフトが継続され、最終的には、開閉用オリフィス２３側の摺動孔６Ａの端部に当接し停止することとなる。

その結果、ノズルニードル４のニードルリフトＬ_Nは、先に述べたようにノズルニードル４がシート部１７にシートした位置と、ガイドスリーブ４２がスペーサ４１に当接した位置との差であり（図１参照）、その大きさは、Ｌ_N ＝ｈ１−ｈ２として設定できるものである（図２及び図３参照）。
また、バルブピストン５のピストンリフトＬ_Pは、先に述べたようにノズルニードル４がシート部１７にシートした際のバルブピストン５の頂部端面５Ｂの位置と、開閉用オリフィス２３が開成されてバルブピストン５の頂部端面５Ｂが当接する摺動孔６Ａの端部の位置との差となる（図５参照）。

このように本発明の実施の形態においては、従来と異なり、ニードルリフトＬ_N及びピストンリフトＬ_Pは、それぞれ所定の大きさに規制されるため、リフトの時、すなわち、燃料噴射の際に従来と異なりリフト量の変動が殆どなくほぼ一定したリフト量が確保できることとなる（図６（Ｃ）参照）。

本発明の実施の形態における燃料噴射弁のノズルリフト制御構造の要部縦断面である。 ノズルリフト制御構造に用いられるガイドスリーブの拡大縦断面図である。 ノズルリフト制御構造に用いられるスペーサの拡大縦断面図である。 本発明の実施の形態における燃料噴射弁が用いられるコモンレール式燃料噴射装置の構成を示す一部断面図を含む構成図である。 本発明の実施の形態における燃料噴射弁を構成するバルブピストンの頂部近傍の拡大縦断面図である。 本発明の実施の形態におけるノズルニードル及びバルブピストンのリフトと制御圧室の圧力との関係を模式的に示す模式図であって、図６（Ａ）は圧力制御室の圧力変化を模式的に示す模式図、図６（Ｂ）は従来のノズルニードル及びバルブピストンのリフト変化を模式的に示す模式図、図６（Ｃ）は本発明の実施の形態におけるノズルニードル及びバルブピストンのリフト変化を模式的に示す模式図である。 従来の燃料噴射弁の概略構成を示す縦断面図である。 図７に示された燃料噴射弁のバルブピストンの頂部近傍の拡大縦断面図である。

符号の説明

１…燃料噴射弁
２…インジェクタハウジング
４…ノズルニードル
６…バルブピストン
１２…コモンレール
１４…燃料溜まり室
１９…制御室圧
２１…圧力導入室
４０…ノズルリフト制御構造
４１…スペーサ
４１Ａ…スリーブ貫通孔
４１Ｂ…スリーブ遊嵌凹部
４２…ガイドスリーブ
４４…ピストン嵌合凹部

Claims (7)

1. 燃料通路に連通する噴射孔が形成されたノズルボディ内に、軸方向におけるリフト及びシートによって前記噴射孔の開閉成を行うノズルニードルが配される一方、
   前記ノズルボディにインジェクタハウジングが接続されると共に、当該インジェクタハウジング内には、前記ノズルニードルに当接して軸方向に一体に変位可能なバルブピストンが配され、当該バルブピストンの頂部近傍における高圧燃料の導入と開放により前記バルブピストンの軸方向での変位を制御可能とし、当該バルブピストンの変位に伴う前記ノズルニードルのリフト及びシートによる前記噴射孔からの燃料噴射がなされるよう構成されてなる燃料噴射弁におけるノズルリフト制御構造であって、
   前記ノズルボディとインジェクタハウジングの間に、これら２つの部材に挟持されるようにスリーブ貫通孔を有するスペーサが設けられる一方、
   前記ノズルニードルと前記バルブピストンとの当接部分に外装されて、前記スペーサのスリーブ貫通孔における摺動を可能とすると共に、当該スリーブ貫通孔における摺動限界を規制する前記スペーサとの当接部を有してなるガイドスリーブが設けられ、
   前記スペーサに対するガイドスリーブの当接部の位置を規定することによって前記ノズルニードルのリフト量が設定可能に構成されてなることを特徴とする燃料噴射弁のノズルリフト制御構造。
2. ガイドスリーブは、中心軸を同一とする大径の柱状部と小径の柱状部とが中心軸方向に一体に形成されてなり、前記大径の柱状部には、前記小径の柱状部が位置する側と反対側の端部にノズルニードルの頂部が摺動可能に嵌合されるニードル嵌合凹部が形成される一方、当該ニードル嵌合凹部に連通すると共に、前記小径の柱状部の端部に開口してバルブピストンが摺動可能なピストン摺動孔が穿設されてなり、
   スペーサは、そのスリーブ貫通孔が前記ガイドスリーブの小径の柱状部を摺動可能に形成される一方、前記スリーブ貫通孔に連通すると共に前記ガイドスリーブの大径の柱状部が摺動可能に遊嵌されるスリーブ遊嵌凹部が形成されてなり、
   前記ガイドスリーブの大径の柱状部が前記スペーサのスリーブ遊嵌凹部の底部に当接し、前記スペーサのピストン貫通孔における前記ガイドスリーブの摺動限界が規制されることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁のノズルリフト制御構造。
3. 燃料通路に連通する噴射孔が形成されたノズルボディ内に、軸方向におけるリフト及びシートによって前記噴射孔の開閉成を行うノズルニードルが配される一方、
   前記ノズルボディにインジェクタハウジングが接続されると共に、当該インジェクタハウジング内には、前記ノズルニードルに当接して軸方向に一体に変位可能なバルブピストンが配され、当該バルブピストンの頂部近傍における高圧燃料の導入と開放により前記バルブピストンの軸方向での変位を制御可能とし、当該バルブピストンの変位に伴う前記ノズルニードルのリフト及びシートによる前記噴射孔からの燃料噴射がなされるよう構成されてなる燃料噴射弁であって、
   前記燃料噴射弁は、前記ノズルボディとインジェクタハウジングの間に、これら２つの部材に挟持されるように貫通孔を有するスペーサが設けられる一方、
   前記ノズルニードルと前記バルブピストンとの当接部分に外装されて、前記スペーサのスリーブ貫通孔における摺動を可能とすると共に、当該スリーブ貫通孔における摺動限界を規制する前記スペーサとの当接部を有してなるガイドスリーブが設けられ、
   前記スペーサに対するガイドスリーブの当接部の位置を規定することによって前記ノズルニードルのリフト量が設定可能に構成されてなることを特徴とする燃料噴射弁。
4. ガイドスリーブは、中心軸を同一とする大径の柱状部と小径の柱状部とが中心軸方向に一体に形成されてなり、前記大径の柱状部には、前記小径の柱状部が位置する側と反対側の端部にノズルニードルの頂部が摺動可能に嵌合されるニードル嵌合凹部が形成される一方、当該ニードル嵌合凹部に連通すると共に、前記小径の柱状部の端部に開口してバルブピストンが摺動可能なピストン摺動孔が穿設されてなり、
   スペーサは、そのスリーブ貫通孔が前記ガイドスリーブの小径の柱状部を摺動可能に形成される一方、前記スリーブ貫通孔に連通すると共に前記ガイドスリーブの大径の柱状部が摺動可能に遊嵌されるスリーブ遊嵌凹部が形成されてなり、
   前記ガイドスリーブの大径の柱状部が前記スペーサのスリーブ遊嵌凹部の底部に当接し、前記スペーサのピストン貫通孔における前記ガイドスリーブの摺動限界が規制されることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 高圧ポンプにより圧送された高圧燃料がコモンレールに蓄えられ、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射がなされるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射装置であって、
   前記燃料噴射弁は、燃料通路に連通する噴射孔が形成されたノズルボディ内に、軸方向におけるリフト及びシートによって前記噴射孔の開閉成を行うノズルニードルが配される一方、
   前記ノズルボディにインジェクタハウジングが接続されると共に、当該インジェクタハウジング内には、前記ノズルニードルに当接して軸方向に一体に変位可能なバルブピストンが配され、当該バルブピストンの頂部近傍における高圧燃料の導入と開放により前記バルブピストンの軸方向での変位を制御可能とし、当該バルブピストンの変位に伴う前記ノズルニードルのリフト及びシートによる前記噴射孔からの燃料噴射がなされるよう構成されてなり、
   前記ノズルボディとインジェクタハウジングの間に、これら２つの部材に挟持されるように貫通孔を有するスペーサが設けられる一方、
   前記ノズルニードルと前記バルブピストンとの当接部分に外装されて、前記スペーサのスリーブ貫通孔における摺動を可能とすると共に、当該スリーブ貫通孔における摺動限界を規制する前記スペーサとの当接部を有してなるガイドスリーブが設けられ、
   前記スペーサに対するガイドスリーブの当接部の位置を規定することによって前記ノズルニードルのリフト量が設定可能に構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
6. ガイドスリーブは、中心軸を同一とする大径の柱状部と小径の柱状部とが中心軸方向に一体に形成されてなり、前記大径の柱状部には、前記小径の柱状部が位置する側と反対側の端部にノズルニードルの頂部が摺動可能に嵌合されるニードル嵌合凹部が形成される一方、当該ニードル嵌合凹部に連通すると共に、前記小径の柱状部の端部に開口してバルブピストンが摺動可能なピストン摺動孔が穿設されてなり、
   スペーサは、そのスリーブ貫通孔が前記ガイドスリーブの小径の柱状部を摺動可能に形成される一方、前記スリーブ貫通孔に連通すると共に前記ガイドスリーブの大径の柱状部が摺動可能に遊嵌されるスリーブ遊嵌凹部が形成されてなり、
   前記ガイドスリーブの大径の柱状部が前記スペーサのスリーブ遊嵌凹部の底部に当接し、前記スペーサのピストン貫通孔における前記ガイドスリーブの摺動限界が規制されることを特徴とする請求項５記載のコモンレール式燃料噴射装置。
7. 燃料通路に連通する噴射孔が形成されたノズルボディ内に、軸方向におけるリフト及びシートによって前記噴射孔の開閉成を行うノズルニードルが配される一方、
   前記ノズルボディにインジェクタハウジングが接続されると共に、当該インジェクタハウジング内には、前記ノズルニードルに当接して軸方向に一体に変位可能なバルブピストンが配され、当該バルブピストンの頂部近傍における高圧燃料の導入と開放により前記バルブピストンの軸方向での変位を制御可能とし、当該バルブピストンの変位に伴う前記ノズルニードルのリフト及びシートによる前記噴射孔からの燃料噴射がなされるよう構成されてなる燃料噴射弁であって、
   前記バブルピストンの変位量をＬ_P及び前記ノズルニードルの変位量をＬ_N と設定し、当該Ｌ_PとＬ_N とがＬ_P＞Ｌ_N の関係を満たすよう構成されてなることを特徴とする燃料噴射弁。

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