JP2007023965A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロッドプレッシャ等を廃止して部品点数の低減を図りながらも、ノズルニードル５の当接面とバネ座部７の当接面９１とが当接する当接部における当接面積を十分に確保してニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減することを課題とする。
【解決手段】 コマンドピストン６の軸方向部７７のニードル側端部に、リターンバネ４のバネ荷重を受け止めるバネ座部７を一体的に形成している。これにより、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面とコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１とが当接する当接部における当接面積が、従来の技術と比べて大きくなる。これによって、ノズルニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減できるので、リターンバネ４のバネ荷重の低下をもたらすことはなく、インジェクタ１の燃料噴射量の経時的な変化を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関するもので、特にコモンレールの内部に蓄圧された高圧燃料を内燃機関の気筒に噴射供給する内燃機関用燃料噴射弁に係わる。

［従来の技術］
従来より、ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置として知られるコモンレール式燃料噴射システムに採用される内燃機関用燃料噴射弁として、燃料噴射ノズルと電磁弁とを一体化した電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）が公知である。なお、この種のインジェクタは、図９に示したように、ノズルニードル１０１を内蔵する円筒状のノズルボデー１０２と、ノズルニードル１０１と連動するコマンドピストン１０３を内蔵する円筒状のシリンダ１０４を有するインジェクタボデー１０５と、ノズルニードル１０１のフルリフト量を規定する規制面を有するチップパッキン１０６と、このチップパッキン１０６を介してノズルボデー１０２の密着面（シール面）とインジェクタボデー１０５の密着面（シール面）とを液密的に結合するリテーニングナット１０７とによって燃料噴射ノズルのハウジングが構成されている。なお、インジェクタボデー１０５の上端面には、電磁弁が締め付け固定されている。

また、ノズルボデー１０２の中心軸線上には、ノズルニードル１０１を軸線方向に往復移動可能に収容するノズル孔（軸方向孔）１１１が形成されている。また、インジェクタボデー１０５の中心軸線上には、コマンドピストン１０３を軸線方向に往復移動可能に収容するシリンダ孔（軸方向孔）１１２が形成されている。そして、ノズルニードル１０１の軸線方向の一端側には、ノズルボデー１０２の弁座部１１３に対して、着座、離座するシート部１１４が設けられている。また、コマンドピストン１０３の軸線方向の一端面は、ノズルニードル１０１の軸線方向の他端側に設けられたニードル頭部１１５の端面と当接するように配置されている。また、インジェクタボデー１０５のシリンダ孔１１２の内部には、コマンドピストン１０３の図示下方側（ニードル側）を取り囲むようにコイルスプリング１０８が収容されている。

このコイルスプリング１０８は、円環状のバネ座面１１６を有する円筒状のロッドプレッシャ１０９を介して、ノズルニードル１０１をノズルボデー１０２の噴射孔１１７を閉じる側（閉弁方向）に付勢している。そのロッドプレッシャ１０９は、コマンドピストン１０３の軸線方向の一端面とノズルニードル１０１のニードル頭部１１５の端面とが当接する当接部１１８の外周に隙間嵌めされて、コイルスプリング１０８の付勢力（スプリング力）をノズルニードル１０１の肩部１１９に伝えて、ノズルニードル１０１のシート部１１４をノズルボデー１０２の弁座部１１３に押し付けている。ここで、図９中の１２１〜１２３は、コモンレールから燃料溜まり室１２４に高圧燃料を導入するための高圧燃料通路であって、図９中の１２５は、内部に燃料と共にコイルスプリング１０８およびロッドプレッシャ１０９を収容するバネ収容室であって、インジェクタボデー１０５のシリンダ孔１１２の図示下方側（噴射孔側）に設けられている。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来のインジェクタにおいては、図９に示したように、燃料の噴射終了時に、コマンドピストン１０３から閉弁方向の油圧力がノズルニードル１０１に加わると、コイルスプリング１０８の付勢力による助勢を受けてコマンドピストン１０３およびノズルニードル１０１が瞬時に閉弁方向に移動する。このため、ノズルニードル１０１の着座速度が速く、ノズルニードル１０１のシート部１１４が、ノズルボデー１０２の弁座部１１３に着座する時に衝撃が発生し、このような衝撃によりノズルボデー１０２およびノズルニードル１０１が弾性変形し、その反動でノズルニードル１０１がバウンスする。このようなノズルニードル１０１のバウンスが繰り返されると、ノズルニードル１０１のシート部１１４とノズルボデー１０２の弁座部１１３との当接部が摩耗する。そして、ノズルニードル１０１のシート部１１４とノズルボデー１０２の弁座部１１３との当接部に摩耗が発生すると、有効シート面積が変化することから、ノズルニードル１０１の開弁圧が変化したり、また、ノズルニードル１０１のシート部１１４とノズルボデー１０２の弁座部１１３との間のシール性が低下したりするので、インジェクタとしての燃料噴射性能に悪影響を及ぼすという問題があった。

また、従来のインジェクタにおいては、図９に示したように、ロッドプレッシャ１０９が当接部１１８の外周に隙間嵌めされているため、ロッドプレッシャ１０９とノズルニードル１０１の肩部１１９とが当接する当接部の当接面積を十分に確保することができない。これにより、上述したように、ノズルニードル１０１のシート部１１４が、ノズルボデー１０２の弁座部１１３に着座する時、つまりニードル閉弁時の衝撃によってロッドプレッシャ１０９が摩耗する。このロッドプレッシャ１０９の摩耗は、コイルスプリング１０８の付勢力の低下をもたらし、インジェクタとしての経時的な燃料噴射特性の変化を促進させるという問題があった。

ここで、ノズルニードル１０１の摺動部１１０は、ノズルボデー１０２のノズル孔１１１との間に所定のクリアランスを保ってノズルボデー１０２の内周に摺動自在に保持されている。しかし、このクリアランスが大きいと、燃料溜まり室１２４からクリアランスを経てバネ収容室側に溢流する燃料リーク量が増えてしまうので、今後、ノズルニードル１０１の摺動部１１０の外径が小さくなっていく傾向がある。この場合には、ロッドプレッシャ１０９とノズルニードル１０１の肩部１１９とが当接する当接部の当接面積が現状のものよりも更に小さくなり、ロッドプレッシャ１０９の摩耗量がより増加することが懸念される。

一方、ノズルニードルとコマンドピストンとの間にコマンドピストンよりも外径の小さいノズルプレッシャピンを介装させ、このノズルプレッシャピンの周囲にコイルスプリングを配設したインジェクタが公知である（例えば、特許文献１参照）。しかるに、このインジェクタの場合には、コマンドピストンの軸線方向の端面とノズルプレッシャピンの軸線方向の端面とが当接する当接部において摩耗が生じるため、摩耗箇所が増えてしまい、インジェクタとしての経時的な燃料噴射特性の変化を更に促進させるという問題があった。また、図９のインジェクタは、チップパッキン１０６およびロッドプレッシャ１０９が必要とされ、また、特許文献１に記載のインジェクタは、チップパッキンおよびノズルプレッシャピンが必要とされているので、部品点数が多く、組付工数の増加に伴い高コストとなるという問題もあった。
特開平１０−１４１１６７号公報（第１−８頁、図１）

本発明の目的は、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座する時、つまりニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減することのできる燃料噴射弁を提供することにある。また、部品点数の低減も同時に行うことのできる燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、ノズルボデーの内部に移動自在に配設されたニードル、あるいはニードルと同一軸線上（同軸的）に配設されてニードルと連動して軸線方向に移動するピストンに、荷重付与手段の荷重を受け止める座部を一体的に形成したことにより、ニードルとピストンとが当接する当接部における当接面積を十分に確保することが可能となる。これによって、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座する時、つまりニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減することができるので、噴孔部から噴射される燃料噴射量の経時的な変化を抑制することができる。そして、内部にニードルを往復移動可能に収容する軸方向孔（ノズル孔）が形成された筒状のノズルボデーの端面と、内部に流体と共に座部を軸線方向に往復移動可能に収容する軸方向孔（シリンダ孔）が形成された筒状のシリンダの端面とを、直接的に密着して結合することで燃料噴射弁のハウジングを構成することにより、チップパッキン、ロッドプレッシャ、ノズルプレッシャピン等を廃止できるので、部品点数の低減も同時に行うことができる。ここで、ピストンのニードル側端部の一端面とニードルのピストン側端部の他端面とを突き当てるようにして、シリンダの軸方向孔の内部に移動自在に配設しても良い。

また、燃料噴射弁のハウジングは、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座した状態で、ノズルボデーの端面（上端面）とこの端面に対峙する座部の端面（下端面）との間に、流体を溜め込むような空間（軸線方向の隙間）を有する構造を採用したことにより、ニードル閉弁動作時に空間内に瞬間油圧力を発生させ、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座する時に発生する衝撃を緩和している。したがって、ニードルとノズルボデーの弁座部とが当接する当接部の摩耗を低減することができるので、有効シート面積の変化を抑えることができる。これにより、ニードルの開弁圧が変化したり、また、ニードルとノズルボデーの弁座部との間のシール性が低下したりすることはない。よって、燃料噴射弁としての燃料噴射性能に悪影響を及ぼすことはない。

請求項２に記載の発明によれば、ピストンのニードル側端部に、ピストン径よりも外径の大きい大径部を設けている。そして、このピストンの大径部自体が座部を成し、また、ピストンの大径部のうちで座部の座面側に対して反対側がニードルと直接的に当接する当接面を成している。これにより、ニードルとピストンのニードル側端部に設けられた大径部（座部）とが当接する当接部における当接面積を大きく確保することが可能となる。これによって、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座する時、つまりニードル閉弁時の衝撃による、座部の当接面またはニードルの当接面の摩耗を低減することができる。

また、ニードルとピストンとが直接的に当接することになるので、ロッドプレッシャやノズルプレッシャピン等の中間部品が不要となる。これによって、部品点数の低減も同時に行うことができるので、組付工数の減少およびコストの削減を行うことができる。ここで、ピストンの大径部は、ピストンの中間部分よりも外径の大きい大径部であっても、あるいはピストンのうちで最も外径の大きい最大径部であっても構わない。また、ピストンの大径部は、ピストンの中間部分よりも鍔状に外径が拡げられたフランジ部であっても構わない。また、ピストンの大径部の当接部に、ニードルのピストン側端部を嵌め込む嵌合凹部が設けられていても構わない。

請求項３に記載の発明によれば、ピストンの大径部を、シリンダの軸方向孔の内部で摺動自在に支持しても良い。この場合には、例えばシリンダの軸方向孔の内径を、ピストンの大径部の外径よりも僅かに大きくする。これにより、ニードルと当接する大径部がシリンダのシリンダ孔の内径に対して偏心することはなく、ピストンの大径部がニードルと同一軸線上に位置するようになるため、ニードルとピストンの大径部とが偏心した状態で当接するのを防げるので、ピストンの大径部の偏摩耗を抑制することができる。

請求項４に記載の発明によれば、ニードルのピストン側端部に、ニードル径よりも外径の大きい大径部を設けている。そして、このニードルの大径部自体が座部を成し、また、ニードルの大径部のうちで座部の座面と同じ側がピストンと直接的に当接する当接面を成している。これにより、ニードルのピストン側端部に設けられた大径部（座部）とピストンとが当接する当接部における当接面積を大きく確保することが可能となる。これによって、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座する時、つまりニードル閉弁時の衝撃による、座部の当接面またはピストンの当接面の摩耗を低減することができる。

また、ニードルとピストンとが直接的に当接することになるので、ロッドプレッシャやノズルプレッシャピン等の中間部品が不要となる。これによって、部品点数の低減も同時に行うことができるので、組付工数の減少およびコストの削減を行うことができる。ここで、ニードルの大径部は、ニードルの中間部分よりも外径の大きい大径部であっても、あるいはニードルのうちで最も外径の大きい最大径部であっても構わない。また、ニードルの大径部は、ニードルの中間部分よりも鍔状に外径が拡げられたフランジ部であっても構わない。また、ニードルの大径部の当接部に、ピストンのニードル側端部を嵌め込む嵌合凹部が設けられていても構わない。

請求項５に記載の発明によれば、ニードルのピストン側端部に大径部を設けた場合、このニードルの大径部が、シリンダの軸方向孔の内部に嵌まるようにニードルを延長し、ニードルの大径部を、シリンダの軸方向孔の内部で摺動自在に支持しても良い。この場合には、例えばシリンダの軸方向孔の内径を、ニードルの大径部の外径よりも僅かに大きくする。これにより、ピストンと当接する大径部がシリンダの軸方向孔の内径に対して偏心することはなく、ニードルの大径部がピストンと同一軸線上に位置するようになるため、ニードルの大径部とピストンとが偏心した状態で当接するのを防げるので、ニードルの大径部の偏摩耗を抑制することができる。

請求項６に記載の発明によれば、シリンダの軸方向孔の内部に流体と共に収容される、荷重付与手段の荷重を受け止める座部によって、液密的に区画された第１空間と第２空間とを連通する連通路に設けられる絞り部は、シリンダの軸方向孔の中で最も大きい開口断面積よりも極めて小さい流路断面積を有している。このため、ニードルおよびピストンがノズルボデーおよびシリンダの軸線方向の一方側（噴孔部側）に移動して、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座するニードル閉弁動作時に、シリンダの軸線上に設けられた軸方向孔の中で、座部よりも軸線方向の弁座部側に位置する第１空間の内容積が、座部の軸線方向の一方側（弁座部側）への移動に伴って縮小化され、座部よりも軸線方向の弁座部側に対して反対側に位置する第２空間の内容積が、座部の軸線方向の一方側（弁座部側）への移動に伴って拡大化される。

これにより、第１、第２空間の内容積の変化（縮小、拡大）に伴って第１空間内の流体は、連通路を通り抜けて第２空間側に押し出される。このとき、連通路に設けられた絞り部を流体が通過する際の流通抵抗により、座部の軸線方向の一方側（弁座部側）への移動速度が遅くなる。これにより、ニードルおよびピストンの軸線方向の一方側（噴孔部側）への移動速度が遅くなるので、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座する際の、ニードルの着座速度が遅くなる。これによって、ニードルの着座速度を遅くするダンパ効果が発揮されるため、ニードルがノズルボデーの弁座部に着座する時に発生する衝撃を緩和できるので、ニードル閉弁時のニードルのバウンスを抑えることができる。したがって、ニードルとノズルボデーの弁座部とが当接する当接部の摩耗を低減することができるので、有効シート面積の変化を抑えることができる。これにより、ニードルの開弁圧が変化したり、また、ニードルとノズルボデーの弁座部との間のシール性が低下したりすることはない。よって、燃料噴射弁としての燃料噴射性能に悪影響を及ぼすことはない。

請求項７に記載の発明によれば、荷重付与手段として、ニードルに対して、ニードルをノズルボデーの弁座部に押し当てる方向にバネ荷重を与えるバネ、およびこのバネのバネ荷重を調整するバネ荷重調整部材を採用しても良い。そして、バネを、ピストンの周囲に配設されたコイルスプリングとしても良く、また、シリンダの軸方向孔（バネ収容室）の内部に収容されたコイルスプリングとしても良い。この場合には、シリンダの内周部がコイルスプリングのコイル外径側を保持する筒状のスプリングガイドを成し、ピストンの外周部がコイルスプリングのコイル内径側を保持する軸状のスプリングガイドを成す。なお、コイルスプリングのコイル外径側またはコイル内径側がスプリングガイドに摺接しても離れていても構わない。また、ピストンの大径部は、少なくともピストンのスプリングガイドよりも外径を大きくすることが望まれる。

本発明を実施するための最良の形態は、ニードルとこのニードルと当接する部材とが当接する当接部における当接面積を十分に確保することで、ニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減すると同時に、部品点数の低減も行うという目的を、ニードルまたはピストンに、荷重付与手段の荷重を受け止める座部を一体的に形成することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図４は本発明の実施例１を示したもので、図１はディーゼルエンジン用のインジェクタの主要構造を示した図で、図２はディーゼルエンジン用のインジェクタの全体構造を示した図である。

本実施例の内燃機関用燃料噴射装置は、例えば自動車等の車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置（コモンレール式燃料噴射システム）であって、内部に燃料噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール（図示せず）と、電磁弁（図示せず）を経由して加圧室内に吸入した燃料を加圧して高圧化し、この高圧燃料をコモンレールに圧送供給するサプライポンプ（燃料供給ポンプ：図示せず）と、エンジンの各気筒毎に対応してシリンダヘッド等に搭載された複数のインジェクタ（ディーゼルエンジン用のインジェクタ、内燃機関用燃料噴射弁）１と、エンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期等を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）とを備えている。

本実施例のインジェクタ１は、コモンレールの内部に蓄圧された高圧燃料を、エンジンの各気筒の燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの電磁式燃料噴射弁であって、内燃機関用燃料噴射ノズル（インジェクタ本体、以下燃料噴射ノズルと略す）２と電磁弁等のアクチュエータ（以下電磁弁と呼ぶ）３とを備え、図２および図３に示したように、燃料噴射ノズル２と電磁弁３との間にチップパッキン（オリフィスプレート）１０を挟み込んだ状態で、リテーニングナット１１を燃料噴射ノズル２の図示上端側に設けられた円筒部１２の外周に締め付け固定することで、燃料噴射ノズル２と電磁弁３とが一体化されている。ここで、オリフィスプレート１０には、図３に示したように、通過する燃料の流量を調節するための入口側、出口側オリフィス１３、１４が形成されている。なお、本実施例では、リテーニングナット１１が、インジェクタ１のアッパーボデーを構成している。

本実施例の燃料噴射ノズル２は、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射を行うノズル噴孔部を有するハウジングを備えている。この燃料噴射ノズル２のハウジングは、円筒状のインジェクタボデー（インジェクタ１のロアボデー：以下ロアボデーと呼ぶ）１５と円筒状のノズルボデー１６とを備え、リテーニングナット１７をロアボデー１５の図示下端側の外周に締め付け固定することで、ロアボデー１５とノズルボデー１６とが一体化されている。また、ノズルボデー１６の中心軸線上には、ノズル噴孔部を開閉するノズルニードル５が配設されている。また、ロアボデー１５の中心軸線上には、ノズルニードル５と同一軸線上に配設されたコマンドピストン６が配設されている。また、ロアボデー１５の内部には、本発明の主要な構成要素の１つであるバネ荷重付与手段（後記する）が収容されている。

ロアボデー１５は、金属材料によって形成されており、円筒形状のシリンダ１９、このシリンダ１９の図示上部から斜め右上側に突出した配管継ぎ手（燃料インレット）２０、およびシリンダ１９の図示上部から斜め左上側に突出した配管継ぎ手（燃料アウトレット）２１等によって構成されている。ロアボデー１５の内部、つまりシリンダ１９の中心軸線上には、オリフィスプレート１０の密着面に液密的に密着する密着面よりノズルボデー側へと真っ直ぐに延びるシリンダ孔（軸方向孔）２２が設けられている。ロアボデー１５のシリンダ孔２２の図示上端側には、単純な丸穴形状の摺動孔（ピストンガイド部）２３が形成されている。

また、ロアボデー１５のシリンダ孔２２の図示下端側には、単純な丸穴形状の中間部分よりも孔径が大きい単純な丸穴形状の軸方向孔（ピストンガイド部）が形成されている。このロアボデー１５のシリンダ１９の中心軸線上に設けられた軸方向孔は、後記するコマンドピストン６のバネ座部７の外径よりも僅かに内径が大きく、内部に燃料と共にコマンドピストン６のバネ座部７および本発明の主要な構成要素の１つであるバネ荷重付与手段を収容している。その軸方向孔の内部には、バネ座部７を間に挟んで、ダンパ室（空間、第１空間）２４、および内部に燃料と共にバネ荷重付与手段を収容するバネ収容室（第２空間）２５が形成されている。なお、ダンパ室２４およびバネ収容室２５の詳細は後述する。

そして、配管継ぎ手２０は、コモンレールより分岐した燃料供給配管に接続する部分で、内部にインレットポート（流入ポート）２６が形成されている。この流入ポート２６の内部には、燃料中に混入した異物を捕捉するバーフィルタ２７が挿入されている。また、配管継ぎ手２１は、アウトレットパイプ２８を介して、燃料系の低圧側である燃料タンクに余剰燃料を戻すためのリターン燃料配管に接続する部分で、内部にアウトレットポート（流出ポート）２９が形成されている。アウトレットパイプ２８の内部には、流出ポート２９とリターン燃料配管の内部とを連通するリターン燃料通路３０が形成されている。

そして、ロアボデー１５の内部には、流入ポート２６から真っ直ぐに延ばされた高圧燃料通路３１が形成されている。また、ロアボデー１５の内部には、高圧燃料通路３１の燃料流方向の下流端からロアボデー１５の密着面へと真っ直ぐに延びる高圧燃料通路３２が形成されている。この高圧燃料通路３２は、シリンダ１９の中心軸線上から図示右寄りに外れた位置に設けられている。また、ロアボデー１５の内部には、図２および図３に示したように、高圧燃料通路３１の途中から分岐して、オリフィスプレート１０の入口側オリフィス１３へと斜め上に延びる高圧燃料通路３３が形成されている。また、ロアボデー１５の内部には、シリンダ１９の中心軸線上から図示左寄りに外れた位置に燃料回収通路３４が設けられている。この燃料回収通路３４は、ロアボデー１５のシリンダ１９のダンパ室２４やバネ収容室２５等から余剰燃料が流れ込むように構成されている。燃料回収通路３４内に流入した余剰燃料は、図２および図３に示したように、電磁弁側の低圧燃料通路３５、ロアボデー１５の低圧燃料通路３６、流出ポート２９、リターン燃料通路３０およびリターン燃料配管を経て燃料タンクに戻される。

ノズルボデー１６は、金属材料によって円筒形状に形成されている。そして、ノズルボデー１６の中心軸線方向の先端側（図示下端側）には、図４に示したように、内部に円錐形状空間を形成する逆円錐形状のシート面（弁座部）３７が設けられている。このシート面には、図４に示したように、燃料噴射を行うノズル噴孔部（複数の噴射孔）３８が設けられている。つまり、ノズル噴孔部３８は、ノズルボデー１６の弁座部近傍に設けられている。そして、ノズルボデー１６の内部、つまりノズルボデー１６の中心軸線上には、ロアボデー１５の密着面に液密的に密着する密着面よりノズル噴孔部側へと真っ直ぐに延びるノズル孔（軸方向孔）３９が設けられている。ノズルボデー１６のノズル孔３９の図示上端側には、ノズルニードル５の摺動部が摺動する摺動孔（ニードルガイド部）４０が形成されている。

また、ノズルボデー１６のノズル孔３９の中間部分には、図２および図４に示したように、ノズル孔３９および摺動孔４０よりも孔径が拡げられた燃料溜まり室４１が設けられている。また、ノズルボデー１６の内部には、ノズルボデー１６の密着面から燃料溜まり室４１へ斜めに延びる高圧燃料通路４２が形成されている。なお、燃料溜まり室４１は、ロアボデー１５から内部に導入される燃料の油圧力が、ノズルニードル５の開弁方向に作用する第１圧力室（油溜まり室）として機能する。一方、高圧燃料通路３１の途中から分岐した高圧燃料通路３３は、入口側オリフィス１３を介して圧力制御室４３に連通している。この圧力制御室４３は、オリフィスプレート１０の板厚方向の図示下端面とコマンドピストン６の軸線方向の図示上端側とロアボデー１５の摺動孔２３の開口端側とで囲まれた空間である。なお、圧力制御室４３は、内部に導入される燃料の油圧力が、ノズルニードル５の閉弁方向に作用する第２圧力室（背圧制御室）として機能する。

本実施例のインジェクタ１の電磁弁３は、図２および図３に示したように、弁孔（オリフィスプレート１０の出口側オリフィス１４）を開閉するボールバルブ４４と、このボールバルブ４４を開弁方向に駆動する電磁駆動部とによって構成されている。電磁駆動部は、ボールバルブ４４が図示下端に装着されたアーマチャ４５、このアーマチャ４５を図示上下方向に摺動自在に保持するバルブボデー４６、アーマチャ４５を介してボールバルブ４４をオリフィスプレート１０に設けられた出口側オリフィス１４の開口周縁部（弁座部）に押し当てる方向（閉弁方向）に付勢するリターンバネ（コイルスプリング）４７、およびアーマチャ４５をオリフィスプレート１０の弁座部より引き離す方向（開弁方向）に駆動するソレノイドコイル４９等を有している。なお、ボールバルブ４４は、アーマチャ４５の弁部を構成している。

次に、本実施例のバネ荷重付与手段の構成を図１および図２に基づいて簡単に説明する。本実施例のバネ荷重付与手段は、ノズルニードル５に対して、ノズルニードル５をノズルボデー１６の弁座部３７に押し当てる方向に荷重（本例ではバネ荷重）を与える荷重付与手段であって、ロアボデー１５のバネ収容室２５の軸線方向に弾性変形が可能なリターンバネ（弾性変形部材）４と、このリターンバネ４の初期バネ荷重（セット荷重）を調整するための円環状のバネ荷重調整部材とを備えている。なお、本実施例のバネ荷重調整部材は、スプリングシート５０およびシム５１によって構成されている。スプリングシート５０およびシム５１は、リターンバネ４の初期バネ荷重をその厚みにより調整するための円環板状のプレート部材である。スプリングシート５０は、ロアボデー１５の段差部５６に当接するように装着されて、内部にコマンドピストン６が挿通する挿通孔５３を有している。また、シム５１は、スプリングシート５０の図示下端面に当接するように装着されて、内部にコマンドピストン６が挿通する挿通孔５４を有している。なお、スプリングシート５０またはシム５１のうちのいずれか一方を廃止しても良い。

リターンバネ４は、本発明のバネに相当するもので、ノズルニードル５に対して、ノズルニードル５をノズルボデー１６の弁座部３７に押し当てる方向に付勢する付勢力（バネ荷重、スプリング力）を発生するニードル付勢手段である。このリターンバネ４は、ノズルボデー１６のノズル噴孔部３８を閉じる方向（閉弁方向）に、コマンドピストン６を介してノズルニードル５を常に付勢する圧縮コイルスプリング（等ピッチコイルスプリングまたは不等ピッチコイルスプリング）が使用されている。そして、リターンバネ４は、コマンドピストン６の周囲に配設され、ロアボデー１５のバネ収容室２５の内部に収容されている。そして、リターンバネ４の軸線方向の一端は、コマンドピストン６に係止され、また、リターンバネ４の軸線方向の他端は、シム５１を介してスプリングシート５０に係止されている。

次に、本実施例のノズルニードルの構成を図１、図２および図４に基づいて簡単に説明する。本実施例のノズルニードル５は、金属材料によって形成されており、ノズルボデー１６の内壁面に形成されたテーパ状の弁座部３７に着座、離脱して、ノズル噴孔部３８を閉塞、開放する弁体である。そして、ノズルニードル５の軸線方向の図示上端部には、ノズルニードル５のうちで最も外径の大きい円柱形状の摺動部（摺動軸部、最大径部）６０が設けられている。なお、ノズルニードル５の摺動部６０は、ノズルボデー１６のノズル孔３９の図示上端側に設けられる摺動孔４０の内部において摺動自在に支持されている。すなわち、ノズルニードル５は、摺動部６０によって半径方向の変位を拘束され、ノズルボデー１６の中心軸線方向に摺動可能である。

また、本実施例のノズルニードル５の摺動部６０の図示上端面からは、摺動部６０よりも外径の小さい単純な円柱形状のニードル頭部（ピストン側端部）６１が、軸線方向の図示上方側に突出している。そのニードル頭部６１の先端面（図示上端面）には、コマンドピストン６と当接する円形状の当接面が設けられている。そのニードル頭部６１の周りには、円環状の段差部（肩部）６２が設けられている。そして、ニードル頭部６１は、ノズルボデー１６の摺動孔４０の開口端側からロアボデー１５のシリンダ１９のダンパ室２４の内部に嵌入している。

また、ノズルニードル５は、摺動部６０とこの摺動部６０よりも外径の小さい単純な円柱形状の軸方向部６３との間に小径部６４を有している。そして、ノズルニードル５は、摺動部６０と小径部６４との間に円環状の段差部６５を設けている。この段差部６５は、ノズルニードル５のリフト開始時に、燃料溜まり室４１内の燃料圧力を受ける第１燃料受圧部となる。そして、ノズルニードル５は、軸方向部６３とノズルボデー１６のノズル孔３９との間に所定のクリアランスを保って往復移動自在に収容されている。このクリアランスは、燃料溜まり室４１からノズル噴孔部側へと真っ直ぐに延びる燃料通路６６として利用される。

また、軸方向部６３よりも図示下方側、つまりノズルニードル５の軸線方向の図示下端側には、概略２段または概略３段の円錐形状面が設けられている。なお、円錐形状面は、ノズルニードル５の燃料流方向の下流側の先端部（噴孔部側端部）に設けられる。そして、それらの円錐形状面間に設けられる円環状の稜線（エッジ）には、ノズルボデー１６の弁座部３７に液密的に接触（着座）するシート部６７が設けられている。なお、シート部６７は、ノズルニードル５の弁部を構成している。

次に、本実施例のコマンドピストンの構成を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。本実施例のコマンドピストン６は、金属材料によって形成されており、ノズルニードル５に連動して中心軸線方向（図示上下方向）に往復移動すると共に、そのコマンドピストン自体がノズルニードル５と当接する部材を成す。このコマンドピストン６の軸線方向の図示上端部（制御室側端部）には、コマンドピストン６のうちで最も外径の大きい円柱形状の摺動部（摺動軸部、最大径部）７０が設けられている。なお、コマンドピストン６の摺動部７０は、ロアボデー１５のシリンダ孔２２の図示上端側に設けられる摺動孔２３の内部において摺動自在に支持されている。すなわち、コマンドピストン６は、摺動部７０によって半径方向の変位を拘束され、ロアボデー１５のシリンダ１９の中心軸線方向に摺動可能である。

また、本実施例のコマンドピストン６の摺動部７０の図示上端面からは、摺動部７０よりも外径の小さい円柱形状のピストン頭部７１が、軸線方向の図示上方側に突出している。そのピストン頭部７１の周りには、円環状の段差部７２が設けられている。この段差部７２は、ノズルニードル５のフルリフト時に、圧力制御室４３内の燃料圧力を受ける第２燃料受圧部となる。また、コマンドピストン６は、摺動部７０とこの摺動部７０よりも外径の小さい単純な円柱形状の軸方向部７３との間に小径部７４を有している。また、軸方向部７３とこの軸方向部７３よりも外径の小さい単純な円柱形状の軸方向部７５との間には、円環状の段差部７６が設けられている。また、軸方向部７５とこの軸方向部７５よりも外径の小さい単純な円柱形状の軸方向部７７との間には、円環状の段差部７９が設けられている。なお、軸方向部７７は、スプリングシート５０の挿通孔５３およびシム５１の挿通孔５４を挿通しており、挿通孔５３、５４の孔径よりも若干小さい外径を有している。

そして、コマンドピストン６の軸方向部７７のニードル側端部には、コマンドピストン６の中間部分の外径（ピストン径）よりも外径の大きい大径部が設けられている。このコマンドピストン６の大径部は、この大径部自体が、リターンバネ４のバネ荷重を受け止めるバネ座部７を成す。これにより、リターンバネ４は、コマンドピストン６のバネ座部７のバネ座面（図示上端面）上に乗った状態で、ロアボデー１５のシリンダ１９のダンパ室２４の内部に嵌入していることになる。なお、コマンドピストン６のバネ座部７は、コマンドピストン６の軸方向部７７よりも鍔状に外径が拡げられた円環板状のフランジ形状とされているため、リターンバネ４の一端を係止するバネ座面の形状は円環状を成す。

そして、コマンドピストン６のバネ座部７は、バネ座面側に対して反対側の端面（図示下端面）が、ノズルニードル５のピストン側端部の当接面（ニードル頭部６１の当接面）と当接する当接面９１を成す。これにより、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面とコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１との間には、円形状の当接部が形成される。なお、コマンドピストン６のバネ座部７の外径部（摺動部、外周面）９３は、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔（ダンパ室２４、バネ収容室２５）の内部において摺動自在に支持されている。すなわち、コマンドピストン６は、バネ座部７によって半径方向の変位を拘束され、ロアボデー１５のシリンダ１９の中心軸線方向に摺動可能である。また、バネ座部７の板厚方向の厚みを変更することで、リターンバネ４の初期バネ荷重（セット荷重）を調整する荷重調整機能を持たせても良い。

ここで、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔（ダンパ室２４、バネ収容室２５）の内部には、図１に示したように、燃料と共に、リターンバネ４およびバネ座部７が収容されている。なお、その軸方向孔（ダンパ室２４、バネ収容室２５）の内部には、ロアボデー１５の密着面とノズルボデー１６の密着面との高圧シール部から溢流した余剰燃料（リーク燃料）が流れ込むように構成されている。また、軸方向孔（ダンパ室２４、バネ収容室２５）の内部には、ロアボデー１５の摺動孔２３の孔壁面とコマンドピストン６の摺動部７０の摺動面との間に形成される摺動隙間（クリアランス）を経由して、圧力制御室４３から溢流した余剰燃料（リーク燃料）が流れ込むように構成されている。

また、軸方向孔（ダンパ室２４、バネ収容室２５）の内部には、ノズルボデー１６の摺動孔４０の孔壁面とノズルニードル５の摺動部６０の摺動面との間に形成される摺動隙間（クリアランス）を経由して、燃料溜まり室４１から溢流した余剰燃料（リーク燃料）が流れ込むように構成されている。また、本実施例のインジェクタ１は、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座した状態で、つまりノズルニードル５が閉弁した状態で、コマンドピストン６のバネ座部７の図示下端面とノズルボデー１６の図示上端面との間に軸線方向の隙間（ダンパ室２４）を持つような構造を採用している。

そして、本実施例のインジェクタ１では、バネ座部７の外径部９３が、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔（ダンパ室２４、バネ収容室２５）の内部で摺動自在に支持されている。このため、バネ座部７の外径部９３の外周面（摺動面）とロアボデー１５のシリンダ１９の内周面（軸方向孔の孔壁面）との間に、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔の中で最も大きい開口断面積よりも極めて小さい流路断面積を有する絞り部（オリフィス、クリアランス）８が形成される。この絞り部８は、ダンパ室２４とバネ収容室２５とを連通する連通路を形成している。

ダンパ室２４は、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔の内部に収容されるバネ座部７によって、バネ座部７の図示下端面よりも軸線方向の一方側（弁座部側）に形成される第１空間である。このダンパ室２４は、ノズルニードル５のニードル頭部６１の外周面と、ロアボデー１５のシリンダ１９の内周面と、ノズルニードル５の段差部６２およびノズルボデー１６の図示上端面（密着面）と、コマンドピストン６のバネ座部７の図示下端面とによって囲まれている。そして、ダンパ室２４は、ノズルニードル５およびコマンドピストン６がロアボデー１５のシリンダ１９およびノズルボデー１６の軸線方向の一方側（噴孔部側）に移動して、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座するニードル閉弁動作時に、バネ座部７の軸線方向の一方側（弁座部側）への移動に伴って内容積が変化（縮小化）する円筒状の第１可変容積空間である。

また、バネ収容室２５は、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔の内部に収容されるバネ座部７によって、バネ座部７の図示上端面よりも軸線方向の他方側（弁座部側に対して反対側、制御室側）に形成される第２空間である。このバネ収容室２５は、コマンドピストン６の軸方向部７７の外周面と、ロアボデー１５のシリンダ１９の内周面と、ロアボデー１５の段差部５６と、コマンドピストン６のバネ座部７の図示上端面とによって囲まれている。そして、バネ収容室２５は、上記のニードル閉弁動作時に、バネ座部７の軸線方向の一方側（弁座部側）への移動に伴って内容積が変化（拡大化）する円筒状の第２可変容積空間である。また、バネ収容室２５の内部には、リターンバネ４が収容されている。なお、バネ収容室２５は、スプリングシート５０の挿通孔５３およびシム５１の挿通孔５４を介して、ロアボデー１５のシリンダ孔２２の中間部分に連通している。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムの作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。

コモンレールから供給される高圧燃料は、インジェクタ１の流入ポート２６から高圧燃料通路３１の内部に流入する。この高圧燃料通路３１の内部に流入した高圧燃料は、高圧燃料通路３１の途中で分岐した高圧燃料通路３３の内部に流入する。この高圧燃料通路３３の内部に流入した高圧燃料は、オリフィスプレート１０の入口側オリフィス１３を経て、圧力制御室４３の内部に流入する。一方、高圧燃料通路３１の燃料流方向の下流端に到達した高圧燃料は、高圧燃料通路３２およびノズルボデー１６の高圧燃料通路４２を経て、燃料溜まり室４１の内部に流入する。これによって、ノズルニードル５は、圧力制御室４３内の燃料圧力によって押し下げる方向（閉弁方向）の力を受けると共に、燃料溜まり室４１内の燃料圧力によって押し上げる方向（開弁方向）の力を受けることになる。

ここで、ＥＣＵにより電磁弁３のソレノイドコイル４９への通電が成されず、電磁弁３のボールバルブ４４がオリフィスプレート１０の出口側オリフィス１４を塞いでいる場合には、燃料溜まり室４１の内部および圧力制御室４３の内部が高圧燃料で満たされている。したがって、ノズルニードル５の段差部６５にて燃料溜まり室４１内の燃料圧力を受ける受圧面積よりも、コマンドピストン６の段差部７２にて圧力制御室４３内の燃料圧力を受ける受圧面積の方が大きく、しかもリターンバネ４によってノズルニードル５に対して、ノズルニードル５を閉弁方向（噴射孔を閉じる側）に付勢する付勢力（バネ荷重）が加わっている。

すなわち、ノズルニードル５には、コマンドピストン６を介して伝達される圧力制御室４３内の燃料圧力による押し下げる方向（閉弁方向）の力（Ｆ１）と、リターンバネ４の付勢力（バネ荷重）による押し下げる方向（閉弁方向）の力（Ｆ２）と、燃料溜まり室４１内の燃料圧力による押し上げる方向（開弁方向）の力（Ｆ３）とが働いており、Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立している。このため、ＥＣＵにより電磁弁３のソレノイドコイル４９への通電が成されず、電磁弁３のボールバルブ４４が閉弁している場合には、全体として図２にて図示下向きの力が勝ることになる。その結果、電磁弁３の閉弁時には、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に押さえ付けられて、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６のノズル噴孔部３８を塞いでいる。したがって、当該インジェクタ１は、ノズルニードル５が閉弁した閉弁状態となり、エンジンの気筒の燃焼室内には燃料の噴射が成されない。

一方、ＥＣＵにより電磁弁３が開弁駆動されると、つまりＥＣＵにより電磁弁３のソレノイドコイル４９への通電が成されて、アーマチャ４５がオリフィスプレート１０の弁座部より引き離されると、電磁弁３のボールバルブ４４がオリフィスプレート１０の出口側オリフィス１４から離れ、電磁弁３のボールバルブ４４が開弁する。そして、電磁弁３のボールバルブ４４が開弁すると、コモンレールから導入されて圧力制御室４３内に充満していた高圧燃料が、オリフィスプレート１０の出口側オリフィス１４を経て、電磁弁側の低圧燃料通路３５の内部に流出する。

このため、圧力制御室４３内の燃料圧力が急激に低下し、Ｆ１＋Ｆ２＜Ｆ３が成立すると、燃料溜まり室４１内の燃料圧力による押し上げる方向（開弁方向）の力によってノズルニードル５およびコマンドピストン６が上昇し（リフトを開始し）、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７から離れる（離間する）。その結果、ノズルニードル５が開弁した開弁状態となり、燃料溜まり室４１内の高圧燃料が、燃料通路６６を経てノズル噴孔部３８から噴射される。したがって、当該インジェクタ１は、エンジンの気筒の燃焼室内への燃料の噴射を開始する。

その後、ＥＣＵにより電磁弁３のソレノイドコイル４９への通電が停止されて、リターンバネ４７の付勢力によりアーマチャ４５が閉弁方向に移動すると、ボールバルブ４４がオリフィスプレート１０の出口側オリフィス１４を塞ぎ、電磁弁３のボールバルブ４４が閉弁する。そして、電磁弁３のボールバルブ４４が閉弁すると、圧力制御室４３内の燃料圧力が急激に上昇し、Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立するため、ノズルニードル５およびコマンドピストン６が閉弁方向に移動する。その結果、当該インジェクタ１は、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６のノズル噴孔部３８を塞ぎ、ノズルニードル５が閉弁した閉弁状態に戻ることになる。よって、燃料噴射が終了する。

ここで、ノズルニードル５およびコマンドピストン６が閉弁方向に移動する際には、コマンドピストン６のバネ座部７も閉弁方向に移動するため、コマンドピストン６のバネ座部７によってバネ収容室２５に対して液密的に区画されたダンパ室２４の内容積が縮小化される。したがって、ダンパ室２４の内部に流れ込んでいる燃料が、ダンパ室２４から絞り部８を通り抜けてバネ収容室側に押し出される。このとき、絞り部８を通過する際の流通抵抗により、バネ座部７の閉弁方向への移動速度が遅くなる。これにより、ノズルニードル５およびコマンドピストン６の閉弁方向への移動速度が遅くなるので、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する際の、ノズルニードル５の着座速度が遅くなる。これによって、ノズルニードル５の着座速度を遅くするダンパ効果が発揮されるため、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時に発生する衝撃を緩和できるので、ノズルニードル閉弁時のノズルニードル５のバウンスを抑えることができる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のインジェクタ１においては、コマンドピストン６の軸方向部７７のニードル側端部に、コマンドピストン６の中間部分の外径（ピストン径）よりも外径の大きい大径部を設けている。そして、このコマンドピストン６の大径部自体が、リターンバネ４のバネ荷重を受け止めるバネ座部７を成し、また、バネ座部７のバネ座面側に対して反対側の端面が、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面と当接する当接面９１を成している。すなわち、コマンドピストン６の軸方向部７７のニードル側端部に、リターンバネ４のバネ荷重を受け止めるバネ座部７を一体的に形成している。

これにより、インジェクタ１に内蔵される部品点数の削減を図りながらも、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面とコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１とが当接する当接部における当接面積を、従来の技術におけるノズルニードル１０１の肩部１１９とロッドプレッシャ１０９とが当接する当接部と比べて、非常に大きく確保することが可能となる。これによって、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時、つまりノズルニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減することができる。したがって、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面、あるいはコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１の摩耗を低減することができるので、予め設定されたリターンバネ４のバネ荷重の低下をもたらすことはなく、ノズルボデー１６の軸線方向の先端側に設けられたノズル噴孔部３８から噴射される燃料噴射量の経時的な変化を抑制することができる。すなわち、インジェクタ１としての経時的な燃料噴射特性の変化を促進させることはない。

ここで、本実施例のインジェクタ１においては、例えば燃料リークを少なくする目的で、ノズルニードル５の摺動部６０の外径（ニードル径）を小さくしたとしても、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面とコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１とが当接する当接部における当接面積を十分に確保することができるので、コマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１の摩耗量を減少させることができる。また、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面とコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１とを直接当接させることができるので、ロッドプレッシャやノズルプレッシャピン等の中間部品が不要となる。また、ノズルボデー１６の図示上端面にロアボデー１５を直接的に結合しているので、チップパッキンも不要となる。これによって、摩耗箇所が減り、燃料噴射特性に影響を及ぼすことはなく、更にインジェクタ１に内蔵される部品点数の低減も同時に行うことができるので、組付工数の減少およびコストの削減を行うことができる。

また、本実施例のインジェクタ１においては、コマンドピストン６のバネ座部７の外径部９３を、ロアボデー１５のシリンダ孔２２の図示下端側に設けられるバネ収容室２５によって軸線方向に摺動可能にガイドしている。これによって、コマンドピストン６がロアボデー１５のシリンダ孔２２の孔径（内径）に対して偏心することはなく、コマンドピストン６が、ノズルニードル５のニードル頭部６１と同一軸線上に位置するようになる。すなわち、ノズルニードル５のニードル頭部６１とコマンドピストン６のバネ座部７とがその中心軸線上で突き合うように当接するため、ノズルニードル５とコマンドピストン６とが偏心した状態で当接するのを防げるので、ノズルニードル５のニードル頭部６１の当接面、あるいはコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１の偏摩耗を抑制することができる。

また、本実施例のインジェクタ１は、ノズルニードル５が閉弁した状態で、コマンドピストン６のバネ座部７の図示下端面とノズルボデー１６の図示上端面との間に軸線方向の隙間を持つような構造を採用することで、ノズルニードル閉弁動作時にダンパ室２４内に瞬間油圧力を発生させ、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時に発生する衝撃を緩和している。具体的には、バネ座部７の外径部９３の外周面とロアボデー１５のシリンダ１９の内周面との間に、ダンパ室２４とバネ収容室２５とを連通する連通路を成す絞り部８を設けている。そして、この絞り部８は、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔の中で最も大きい開口断面積よりも極めて小さい流路断面積を有している。このため、インジェクタ１の燃料噴射終了時、つまりノズルニードル５の閉弁動作時には、コマンドピストン６のバネ座部７の閉弁方向への移動に伴ってダンパ室２４の内容積が縮小化されることにより、ダンパ室２４からバネ収容室側に押し出される燃料が、絞り部８を通り抜けるときの流通抵抗によって、ノズルニードル５の着座速度が遅くなる。

これによって、ノズルニードル５の着座速度を遅くするダンパ効果が発揮されるため、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時に発生する衝撃を緩和できるので、ノズルニードル閉弁時のノズルニードル５のバウンスを抑えることができる。したがって、ノズルニードル５のシート部６７とノズルボデー１６の弁座部３７とが当接する当接部の摩耗を低減することができるので、有効シート面積の変化を抑えることができる。これにより、ノズルニードル５の開弁圧が変化したり、また、ノズルニードル５のシート部６７とノズルボデー１６の弁座部３７との間のシール性が低下したりすることはない。よって、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給するインジェクタ１としての燃料噴射性能に悪影響を及ぼすことはない。

図５は本発明の実施例２を示したもので、ディーゼルエンジン用のインジェクタの主要構造を示した図である。

本実施例では、実施例１のノズルニードル５のニードル頭部６１を廃止し、また、ノズルニードル５の摺動部６０を図示上方側に延長している。そして、摺動部６０は、ノズルボデー１６の摺動孔４０の開口端側からロアボデー１５のシリンダ１９のダンパ室２４の内部に嵌入している。このため、摺動部６０の先端面（図示上端面）には、コマンドピストン６の軸方向部７７のニードル側端部において鍔状に外径が拡げられたバネ座部７の当接面（図示下端面）９１と当接する円形状の当接面が設けられている。

この場合には、ノズルニードル５の摺動部６０の当接面とコマンドピストン６のバネ座部７の当接面９１とが当接する当接部における当接面積を、実施例１と比べて、更に大きく確保することができる。これによって、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時、つまりノズルニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を更に低減することができる。また、コマンドピストン６のバネ座部７の外径部９３は、実施例１と同様に、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔（ダンパ室２４、バネ収容室２５）内を摺動可能となっており、コマンドピストン６がロアボデー１５のシリンダ孔２２の孔径（内径）に対して偏心することはない。

本実施例のインジェクタ１においては、コマンドピストン６のバネ座部７の図示下端面よりも軸線方向の一方側（弁座部側）に、ロアボデー１５のシリンダ１９のダンパ室２４が形成されている。このダンパ室２４は、ノズルニードル５の摺動部６０の外周面と、ロアボデー１５のシリンダ１９の内周面と、ノズルボデー１６の図示上端面（密着面）と、コマンドピストン６のバネ座部７の図示下端面とによって囲まれている。この場合にも、ノズルニードル５が閉弁した状態で、コマンドピストン６のバネ座部７の図示下端面とノズルボデー１６の図示上端面との間に軸線方向の隙間（ダンパ室２４）が形成されるため、ノズルニードル閉弁動作時にダンパ室２４内に瞬間油圧力が発生し、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時に発生する衝撃を緩和できる。このため、ノズルニードル閉弁時のノズルニードル５のバウンスを抑えることができるので、ノズルニードル５のシート部６７とノズルボデー１６の弁座部３７とが当接する当接部の摩耗を低減することができる。

図６は本発明の実施例３を示したもので、ディーゼルエンジン用のインジェクタの主要構造を示した図である。

本実施例では、実施例１のノズルニードル５のニードル頭部６１を廃止し、また、ノズルニードル５の摺動部６０を図示上方側に延長している。そして、摺動部６０は、ノズルボデー１６の摺動孔４０の開口端側からロアボデー１５のバネ収容室２５の内部に嵌入している。そして、ノズルニードル５の摺動部６０のピストン側端部には、ノズルニードル５の中間部分の外径（ニードル径）よりも外径の大きい大径部が設けられている。このノズルニードル５の大径部は、この大径部自体が、リターンバネ４のバネ荷重を受け止めるバネ座部９を成す。これにより、リターンバネ４は、ノズルニードル５のバネ座部９のバネ座面（図示上端面）上に乗った状態で、ロアボデー１５のシリンダ孔２２の図示下端側に設けられるバネ収容室２５の内部に嵌入していることになる。なお、ノズルニードル５のバネ座部９は、ノズルニードル５の摺動部６０よりも鍔状に外径が拡げられた円環板状のフランジ形状とされているため、リターンバネ４の一端を係止するバネ座面の形状は円環状を成す。

そして、ノズルニードル５のバネ座部９は、バネ座面と同じ側の端面（図示上端面）がコマンドピストン６の軸方向部７７の当接面（ニードル側端部の当接面）と当接する当接面９２を成す。これにより、ノズルニードル５のバネ座部９の当接面９２とコマンドピストン６の軸方向部７７の当接面との間には、円形状の当接部が形成される。なお、ノズルニードル５のバネ座部９の外径部（摺動部、外周面）９４は、実施例１、２と同様に、ロアボデー１５のバネ収容室（ニードルガイド部）２４の内部を摺動可能となっている。すなわち、ノズルニードル５は、バネ座部９によって半径方向の変位を拘束され、ロアボデー１５のシリンダ１９の中心軸線方向に摺動可能である。また、本実施例のバネ荷重付与手段は、リターンバネ４とスプリングシート５０とシム５１、５２とによって構成されている。また、シム５２は、ノズルニードル５のバネ座部９のバネ座面（図示上端面）に当接するように装着されて、内部にコマンドピストン６の軸方向部７７が挿通する挿通孔５５を有している。なお、シム５１またはシム５２のうちのいずれか一方を廃止しても良い。

本実施例のインジェクタ１においては、実施例１、２と同様に、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時、つまりノズルニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減することができ、部品点数の低減も同時に行うことができる。また、本実施例の場合には、仮にコマンドピストン６の軸方向部７７の当接面とノズルニードル５のバネ座部９の当接面９２とが当接する当接部に摩耗が起きたとしても、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時、つまりノズルニードル閉弁時のリターンバネ４による図示下向き（閉弁方向）のバネ荷重は低下しないといった利点がある。

本実施例のインジェクタ１のロアボデー１５のシリンダ１９の中心軸線上に設けられたシリンダ孔２２のノズルボデー側には、実施例１、２と同様に、ノズルニードル５のバネ座部９の外径よりも僅かに内径が大きく、内部に燃料およびリターンバネ４と共にバネ座部９を軸線方向に往復移動可能に収容する軸方向孔が設けられている。そして、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔の内部には、ノズルニードル５のバネ座部９を間に挟んで、バネ座部９の図示下端面よりも軸線方向の一方側（弁座部側）にダンパ室２４と、バネ座部９の図示上端面よりも軸線方向の他方側（弁座部側に対して反対側、制御室側）にバネ収容室２５とが形成されている。そして、ノズルニードル５のバネ座部９の外径部９４の外周面（摺動面）とロアボデー１５のシリンダ１９の内周面（軸方向孔の孔壁面）との間には、ダンパ室２４とバネ収容室２５とを連通すると共に、ロアボデー１５のシリンダ１９の軸方向孔の中で最も大きい開口断面積よりも極めて小さい流路断面積を有する絞り部８が形成されている。

本実施例のインジェクタ１においても、ノズルニードル５が閉弁した状態で、ノズルニードル５のバネ座部９の図示下端面とノズルボデー１６の図示上端面との間に軸線方向の隙間（ダンパ室２４）が形成されるため、ノズルニードル閉弁動作時にダンパ室２４内に瞬間油圧力が発生し、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時に発生する衝撃を緩和できる。このため、ノズルニードル閉弁時のノズルニードル５のバウンスを抑えることができるので、ノズルニードル５のシート部６７とノズルボデー１６の弁座部３７とが当接する当接部の摩耗を低減することができる。

図７は本発明の実施例４を示したもので、ディーゼルエンジン用のインジェクタの主要構造を示した図である。

本実施例のノズルニードル５のバネ座部９のピストン側端部には、コマンドピストン６の移動方向を規制する、すなわち、コマンドピストン６の中心軸線方向に対して直交する半径方向への移動を規制する円筒状のガイド部９５が設けられている。このガイド部９５には、コマンドピストン６の軸方向部７７のニードル側端部が嵌合する嵌合凹部９６が形成されている。なお、本実施例では、ガイド部９５の嵌合凹部９６の底面が、コマンドピストン６の軸方向部７７の当接面（ニードル側端部の当接面）と当接する当接面９２を成す。また、ガイド部９５の外径部を含むバネ座部９の外径部（摺動部）９４は、実施例１〜３と同様に、ロアボデー１５のバネ収容室２５の内部を摺動可能となっている。すなわち、コマンドピストン６は、ガイド部９５の嵌合凹部９６の内周面によって半径方向の変位を拘束され、ロアボデー１５のシリンダ１９の中心軸線方向に摺動可能である。したがって、ノズルニードル５だけでなく、コマンドピストン６もインジェクタ１の中心軸線方向に対して半径方向に偏心しないような構造となっている。

本実施例のインジェクタ１においては、実施例１〜３と同様に、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時、つまりノズルニードル閉弁時の衝撃による当接部の摩耗を低減することができ、部品点数の低減も同時に行うことができる。また、本実施例の場合には、実施例３と同様に、仮にコマンドピストン６の軸方向部７７の当接面とノズルニードル５のバネ座部９の当接面９２とが当接する当接部に摩耗が起きたとしても、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時、つまりノズルニードル閉弁時のリターンバネ４による図示下向き（閉弁方向）のバネ荷重は低下しないといった利点がある。

本実施例のインジェクタ１においても、ノズルニードル５が閉弁した状態で、ノズルニードル５のバネ座部９の図示下端面とノズルボデー１６の図示上端面との間に軸線方向の隙間（ダンパ室２４）が形成されるため、ノズルニードル閉弁動作時にダンパ室２４内に瞬間油圧力が発生し、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時に発生する衝撃を緩和できる。このため、ノズルニードル閉弁時のノズルニードル５のバウンスを抑えることができるので、ノズルニードル５のシート部６７とノズルボデー１６の弁座部３７とが当接する当接部の摩耗を低減することができる。

図８は本発明の実施例５を示したもので、ディーゼルエンジン用のインジェクタの主要構造を示した図である。

本実施例では、実施例４のノズルニードル５のニードル頭部６１を廃止し、また、ノズルニードル５の摺動部６０を図示上方側に延長している。そして、摺動部６０は、ノズルボデー１６の摺動孔４０の開口端側からロアボデー１５のシリンダ１９のダンパ室２４の内部に嵌入している。
また、本実施例のインジェクタ１においても、ノズルニードル５が閉弁した状態で、ノズルニードル５のバネ座部９の図示下端面とノズルボデー１６の図示上端面との間に軸線方向の隙間（ダンパ室２４）が形成されるため、ノズルニードル閉弁動作時にダンパ室２４内に瞬間油圧力が発生し、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する時に発生する衝撃を緩和できる。このため、ノズルニードル閉弁時のノズルニードル５のバウンスを抑えることができるので、ノズルニードル５のシート部６７とノズルボデー１６の弁座部３７とが当接する当接部の摩耗を低減することができる。

［変形例］
本実施例では、本発明の燃料噴射弁を、コモンレールの内部に蓄圧した高圧燃料を、エンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置に使用されるインジェクタ（例えば電磁式燃料噴射弁）１に適用した例を説明したが、本発明の燃料噴射弁を、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の燃料噴射ポンプから燃料溜まり室の内部に直接圧送され、燃料溜まり室内の燃料圧力がバネの付勢力（バネ荷重）よりも大きくなるとニードルが開弁して、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する内燃機関用燃料噴射装置に使用される燃料噴射ノズルに適用しても良い。また、電磁式燃料噴射弁よりなるインジェクタ１だけでなく、内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する圧電方式の燃料噴射弁よりなるインジェクタを採用しても良い。また、燃料噴射ノズル２と電磁弁３等のアクチュエータとが別体の燃料噴射弁を採用しても良い。また、内燃機関の気筒または吸気ポートまたは吸気バルブに燃料を噴射供給するガソリンエンジン用のフューエルインジェクタを燃料噴射弁として用いても良い。

本実施例では、インジェクタ１のハウジング、特に燃料噴射ノズル２のハウジングを、ロアボデー（インジェクタボデー、ノズルホルダ）１５とノズルボデー１６とによって構成しているが、インジェクタ１のハウジング、特に燃料噴射ノズル２のハウジングを、１個の部品によって構成しても良い。また、燃料噴射弁のハウジングを、中心軸線上にシリンダ孔が形成されたシリンダと、このシリンダの軸線方向の一端面に結合されて、中心軸線上にノズル孔が形成されたノズルボデーとによって構成しても良い。この場合には、ニードルが、ノズル孔の内部で摺動自在に支持されるノズルニードルとなり、また、ピストンが、シリンダ孔の内部で摺動自在に支持されるコマンドピストンとなる。

本実施例では、ニードルを噴孔部を閉じる側（閉弁方向）に付勢するニードル付勢手段として、ノズルニードル５に対して、ノズルニードル５をノズルボデー１６の弁座部３７に押し当てる方向に付勢する付勢力を発生するリターンバネ（コイルスプリング）４を採用したが、ニードルを噴孔部を閉じる側（閉弁方向）に付勢するニードル付勢手段として、板バネ、ゴム系弾性体、樹脂系弾性体、エアクッション、ウェーブワッシャ等の弾性変形部材を用いても良い。また、ニードル付勢手段として、コマンドピストン６の周囲に配設されるコイル状の弾性変形部材、筒状の弾性変形部材、環状の弾性変形部材等を用いても良い。

本実施例では、コマンドピストン６のバネ座部７の外径部９３の外周面（摺動面）とロアボデー１５のシリンダ１９の内周面（軸方向孔の孔壁面）との間、あるいはノズルニードル５のバネ座部９の外径部９４の外周面（摺動面）とロアボデー１５のシリンダ１９の内周面（軸方向孔の孔壁面）との間に、ダンパ室２４とバネ収容室２５とを連通する連通路を成す絞り部８を設けているが、ロアボデー１５のシリンダ１９の内部にダンパ室２４とバネ収容室２５とを連通する連通路を形成し、この連通路の途中に絞り部を設けても良い。また、絞り部８は、外径部９３、９４の軸方向寸法よりも短くても良い。また、絞り部８を複数設けても良い。また、ノズルニードル５のシート部６７がノズルボデー１６の弁座部３７に着座する寸前でダンパ室２４内の油圧力がダンパ効果を発揮できるように、絞り部８を弁座部側に設けても良い。この場合には、絞り部８よりも図示上方側のバネ収容室２５の内径を、バネ座部７、９の外径およびダンパ室２４の内径よりも大きくする。例えばバネ収容室２５の形状を円錐台形状にする。

本実施例では、コマンドピストン６の軸方向部７７のニードル側端部にバネ座部７を一体的に形成しているが、コマンドピストン６とバネ座部７とを別体で製造した後に、コマンドピストン６とバネ座部７とが一体的に動作可能となるようにコマンドピストン６とバネ座部７とを溶接、接着、圧入嵌合等により結合して一体化するようにしても良い。また、本実施例では、ノズルニードル５のニードル頭部６１または摺動部６０のピストン側端部にバネ座部９を一体的に形成しているが、ノズルニードル５とバネ座部９とを別体で製造した後に、ノズルニードル５とバネ座部９とが一体的に動作可能となるようにノズルニードル５とバネ座部９とを溶接、接着、圧入嵌合等により結合して一体化するようにしても良い。

インジェクタの主要構造を示した断面図である（実施例１）。 インジェクタの全体構造を示した断面図である（実施例１）。 インジェクタの圧力制御室の周辺構造を示した断面図である（実施例１）。 ノズルボデーとノズルニードルを示した断面図である（実施例１）。 インジェクタの主要構造を示した断面図である（実施例２）。 インジェクタの主要構造を示した断面図である（実施例３）。 インジェクタの主要構造を示した断面図である（実施例４）。 インジェクタの主要構造を示した断面図である（実施例５）。 インジェクタの主要構造を示した断面図である（従来の技術）。

符号の説明

１ インジェクタ（内燃機関用燃料噴射弁、電磁式燃料噴射弁）
２ 燃料噴射ノズル（インジェクタ本体）
３ 電磁弁（アクチュエータ）
４ リターンバネ（荷重付与手段、弾性変形部材、ニードル付勢手段）
５ ノズルニードル
６ コマンドピストン
７ コマンドピストンのバネ座部
８ 絞り部（連通路）
９ ノズルニードルのバネ座部
１５ ロアボデー（ハウジング）
１６ ノズルボデー（ハウジング）
１９ シリンダ
２２ ロアボデーのシリンダ孔（軸方向孔）
２３ ロアボデーの摺動孔（ピストンガイド部）
２４ ロアボデーのダンパ室（空間、第１空間、バネ座部ガイド部）
２５ ロアボデーのバネ収容室（第２空間、バネ座部ガイド部）
３７ ノズルボデーの弁座部
３８ ノズルボデーのノズル噴孔部
３９ ノズルボデーのノズル孔（軸方向孔）
４０ ノズルボデーの摺動孔（ニードルガイド部）
４１ ノズルボデーの燃料溜まり室
４３ ロアボデーの圧力制御室
５０ スプリングシート（バネ荷重調整部材）
５１ シム（バネ荷重調整部材）
５２ シム（バネ荷重調整部材）
９１ コマンドピストンのバネ座部の当接面
９２ ノズルニードルのバネ座部の当接面
９３ コマンドピストンのバネ座部の外径部（摺動部）
９４ ノズルニードルのバネ座部の外径部（摺動部）
９５ ノズルニードルのバネ座部のガイド部
９６ ノズルニードルのバネ座部の嵌合凹部

Claims (7)

1. （ａ）燃料噴射を行う噴孔部、およびこの噴孔部近傍に弁座部を有する筒状のノズルボデーと、
   （ｂ）このノズルボデーの内部に移動自在に配設されて、前記弁座部に対して着座、離脱して前記噴孔部を閉塞、開放するニードルと、
   （ｃ）このニードルと同一軸線上に配設されて、前記ニードルと連動して軸線方向に移動するピストンと、
   （ｄ）前記ニードルに対し前記ニードルを前記弁座部に押し当てる方向に荷重を与える荷重付与手段と
   を備えた燃料噴射弁において、
   前記ニードルまたは前記ピストンには、前記荷重付与手段の荷重を受け止める座部が一体的に形成されており、
   前記ノズルボデーは、このノズルボデーの端面に直接的に密着して結合されて、内部に流体と共に前記座部を軸線方向に往復移動可能に収容する軸方向孔が形成された筒状のシリンダを伴ってハウジングを構成し、
   前記ハウジングは、前記ニードルが前記弁座部に着座した状態で、前記ノズルボデーの端面とこの端面に対峙する前記座部の端面との間に空間を有していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記ピストンの軸線方向のニードル側端部には、前記ピストン径よりも外径の大きい大径部が設けられており、
   前記ピストンの大径部は、前記大径部自体が前記座部を成し、
   前記座部の座面側に対して反対側が、前記ニードルと当接する当接面を成すことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、
   前記ピストンの大径部は、前記軸方向孔の内部で摺動自在に支持されていることを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記ニードルの軸線方向のピストン側端部には、前記ニードル径よりも外径の大きい大径部が設けられており、
   前記ニードルの大径部は、前記大径部自体が前記座部を成し、
   前記座部の座面と同じ側が前記ピストンと当接する当接面を成すことを特徴とする燃料噴射弁。
5. 請求項４に記載の燃料噴射弁において、
   前記ニードルの大径部は、前記軸方向孔の内部で摺動自在に支持されていることを特徴とする燃料噴射弁。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、
   前記軸方向孔は、前記座部の外径よりも僅かに内径が大きく、前記シリンダの軸線上に設けられており、
   前記軸方向孔の内部には、前記座部を間に挟んで、前記座部よりも前記弁座部側に前記空間を成す第１空間と、前記座部よりも前記弁座部側に対して反対側に第２空間とが形成されており、
   前記シリンダの内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する連通路が設けられており、
   前記連通路には、前記軸方向孔の中で最も大きい開口断面積よりも極めて小さい流路断面積を有する絞り部が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、
   前記荷重付与手段は、前記ピストンの周囲に配設されたバネ、およびこのバネのバネ荷重を調整するバネ荷重調整部材を有していることを特徴とする燃料噴射弁。
   

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