JP2008157058A

JP2008157058A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2008157058A
Application number: JP2006344349A
Authority: JP
Inventors: Toru Taguchi; 透田口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: DE102007055896A1; DE102007055896B4; JP4529971B2

Abstract

【課題】ピエゾアクチュエータをインジェクタボデーに組み付ける際に、リード線が折れ曲がることなく進み、その後リード線が容易に折れ曲がることができるようにする。
【解決手段】ピエゾアクチュエータ２に固定された固定保持部材９１と、この固定保持部材９１に対して相対的に移動可能な移動保持部材９２とにより、リード線２１、２２の折れ曲がりを防止する保持部材９を構成する。保持部材９を伸ばした状態でアクチュエータ２をインジェクタボデー４に組み付けることにより、リード線２１、２２は折れ曲がることなく進む。移動保持部材９２がガイド部材８に当接した後は、移動保持部材９２が固定保持部材９１の内部に入り込んでリード線２１、２２の露出部位が長くなり、リード線２１、２２の露出部位はガイド孔８１、８２の方向に折れ曲がってガイド孔８１、８２内を進む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピエゾアクチュエータにてノズルの開閉作動を制御する燃料噴射弁に関するものである。

従来の燃料噴射装置は、コモンレール内に蓄えられた高圧燃料を燃料噴射弁を介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。燃料噴射弁は、噴孔をニードルにて開閉して開弁時に燃料を噴射するノズルや、ニードルにおける反噴孔側に作用する圧力を制御してノズルの開閉作動を制御するピエゾアクチュエータを備えている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、車輌に搭載される内燃機関に用いられる燃料噴射弁は、搭載性向上や、軽量化による燃費向上等のために、小型化の要求がある。その実現手段の一つとして、インジェクタボデー形状をペンシル型と呼ばれるトップフィード形状にしたものがある。これは、インジェクタボデーの軸方向の一端（トップ）に、高圧燃料の配管が接続される構成になっている。
特開２００２−２５７００２号公報

しかしながら、このトップフィード形状の場合、インジェクタボデーの一端（トップ）側からピエゾアクチュエータを組み付けることができないため、ピエゾアクチュエータは、インジェクタボデーの他端側からの組付けとなる。

具体的には、給電用の２本のリード線を予めピエゾアクチュエータに接合しておき、まずリード線をインジェクタボデーに挿入し、続いてピエゾアクチュエータをインジェクタボデーに挿入する。そして、ピエゾアクチュエータをインジェクタボデーに挿入することによって、リード線はインジェクタボデー内を進み、リード線の先端がインジェクタボデーの外部に出てくるようになっている。

ここで、電気接続するためのコネクタはインジェクタボデーの側面に配置される。このため、ピエゾアクチュエータをインジェクタボデーに組み付ける際には、給電用の２本のリード線は、ピエゾアクチュエータの挿入方向に進んだ後に、インジェクタボデー側面のリード線取り出し部に進む。すなわち、リード線は、ピエゾアクチュエータの挿入方向からリード線取り出し方向へと角度変化が強いられる。

角度の変化はリード線のフレキシブル性を活かせば難なくできることであるが、リード線は角度変化位置に達するまでは折れ曲がることなく進む必要がある。つまり、リード線には相反する特性が要求されるが、それを両立させることが困難であった。

本発明は上記点に鑑みて、ピエゾアクチュエータをインジェクタボデーに組み付ける際に、リード線が折れ曲がることなく進み、その後リード線が容易に折れ曲がることができるようにすることを目的とする。

本発明は、ピエゾアクチュエータ（２）をインジェクタボデー（４）に挿入しつつ、ピエゾアクチュエータ（２）に接合されたリード線（２１、２２）をインジェクタボデー（４）の外部に取り出すように構成された燃料噴射弁において、ピエゾアクチュエータ（２）に固定されてリード線（２１、２２）の折れ曲がりを防止する保持部材（９）を備え、保持部材（９）がリード線（２１、２２）の長手方向に伸縮可能に構成されていることを特徴とする。

このようにすれば、保持部材（９）を伸ばした状態でピエゾアクチュエータ（２）をインジェクタボデー（４）に組み付けることにより、リード線（２１、２２）は折れ曲がることなく進むことができる。そして、保持部材（９）の先端が例えばインジェクタボデー（４）に当接した後に、ピエゾアクチュエータ（２）をインジェクタボデー（４）内にさらに押し込むと、保持部材（９）が短くなり、リード線（２１、２２）において保持部材（９）から露出した部位の長さが長くなり、そのリード線（２１、２２）の露出部位は容易に折れ曲がることができる。

この場合、保持部材（９）を、リード線（２１、２２）の長手方向に相対的に移動可能な複数個の部品にて構成すれば、伸縮可能な保持部材（９）を容易に得ることができる。

また、この場合、移動保持部材（９２、９３）に、リード線（２１、２２）が貫通する２つのリード線貫通孔（９２１、９２２、９３１、９３２）を設ければ、２本のリード線（２１、２２）を極性に応じて位置決めすることができるので、ピエゾアクチュエータ（２）をインジェクタボデー（４）に組み付けた際に、各リード線（２１、２２）をそれぞれ所定の取り出し位置に案内することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁の組み付け工程を示す要部の断面図、図２は図１のピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図、図３は図１の燃料噴射弁の全体構成を示す模式的な断面図である。

まず、図３に基づいて、燃料噴射弁の基本的な構成、作動について説明する。燃料噴射弁は、コモンレール（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料をディーゼル内燃機関（図示せず）の気筒内に噴射するものであり、開弁時に燃料を噴射するノズル１、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ２、ピエゾアクチュエータ２により駆動されてノズル１の背圧を制御する背圧制御機構３を備えている。

ノズル１は、噴孔１１が形成されたノズルボデー１２、ノズルボデー１２の弁座に接離して噴孔１１を開閉するニードル１３、ニードル１３を閉弁向きに付勢するスプリング１４を備えている。

ピエゾアクチュエータ２は、図示しない電源の正極端子に接続される正極リード線２１と、電源の負極端子に接続される負極リード線２２とを備えている。

背圧制御機構３のバルブボデー３１内には、ピエゾアクチュエータ２の伸縮に追従して移動するピストン３２、ピストン３２をピエゾアクチュエータ２側に向かって付勢する皿ばね３３、ピストン３２に駆動される球状の弁体３４が収納されている。因みに、図３ではバルブボデー３１を１つの部品として図示しているが、実際には複数に分割されている。

略円筒状のインジェクタボデー４は、燃料噴射弁軸線方向に延びる第１収納孔４１が形成されており、この第１収納孔４１にピエゾアクチュエータ２および背圧制御機構３が収納されている。また、略円筒状のリテーナ５をインジェクタボデー４に螺合させることにより、インジェクタボデー４の端部にノズル１が保持されている。

ノズルボデー１２、インジェクタボデー４、およびバルブボデー３１には、コモンレールから常に高圧燃料が供給される高圧通路６が形成され、インジェクタボデー４およびバルブボデー３１には、図示しない燃料タンクに接続される低圧通路７が形成されている。

ニードル１３における噴孔１１側の外周面とノズルボデー１２の内周面との間には、高圧室１５が形成されている。この高圧室１５は、ニードル１３が開弁方向に変位した際に噴孔１１と連通する。また、高圧室１５には、高圧通路６を介して常に高圧燃料が供給されている。ニードル１３における反噴孔側には背圧室１６が形成されている。この背圧室１６には前述したスプリング１４が配置されている。

バルブボデー３１には、バルブボデー３１内の高圧通路６とノズル１の背圧室１６とを連通させる経路中に高圧シート面３５が形成され、バルブボデー３１内の低圧通路７とノズル１の背圧室１６とを連通させる経路中に低圧シート面３６が形成されている。そして、高圧シート面３５と低圧シート面３６との間に前述した弁体３４が配置されている。

上記構成において、ピエゾアクチュエータ２が縮んだ状態では、図３に示すように弁体３４が低圧シート面３６に接して背圧室１６は高圧通路６と接続され、背圧室１６には高圧の燃料圧が導入される。そして、この背圧室１６内の燃料圧とスプリング１４とによってニードル１３が閉弁向きに付勢されて噴孔１１が閉じられている。

一方、ピエゾアクチュエータ２に電圧が印加されてピエゾアクチュエータ２が伸びた状態では、弁体３４が高圧シート面３５に接して背圧室１６は低圧通路７と接続され、背圧室１６内は低圧になる。そして、高圧室１５内の燃料圧によってニードル１３が開弁向きに付勢されて噴孔１１が開かれ、この噴孔１１から内燃機関の気筒内へ燃料が噴射される。

次に、本実施形態の燃料噴射弁の具体的な構成について説明する。図１に示すように、インジェクタボデー４における反ノズル側の端部（以下、トップという）に、配管接続用の雄ねじ部４２が形成されている。そして、インジェクタボデー４のトップに高圧燃料の配管が接続されて、コモンレールから高圧燃料が燃料噴射弁に供給されるようになっている。

インジェクタボデー４には、前述したように、燃料噴射弁軸線方向に延びる円柱状の第１収納孔４１が形成されている。また、インジェクタボデー４には、第１収納孔４１の奥側に、第１収納孔４１よりも小径の円柱状の第２収納孔４３が、第１収納孔４１と同軸に形成されている。

さらに、第２収納孔４３とインジェクタボデー４の外部とを連通させる円柱状の連通孔４４が形成されている。連通孔４４は、燃料噴射弁軸線に対して傾斜している。具体的には、連通孔４４は、インジェクタボデー４の径方向中心側からインジェクタボデー４の外部側に行くにしたがって、インジェクタボデー４のトップに近づくように傾斜している。

連通孔４４には、ピエゾアクチュエータ２の２本のリード線２１、２２をそれぞれ所定の取り出し位置にガイドするガイド部材８が挿入されている。このガイド部材８は、その一端から他端まで貫通する第１ガイド孔８１および第２ガイド孔８２を有し、耐熱性に富み軽量で絶縁性を有する樹脂にて円柱状に形成されている。

図２に示すように、ピエゾアクチュエータ２には、２本のリード線２１、２２の折れ曲がりを防止する保持部材９が装着されている。この保持部材９は、ピエゾアクチュエータ２に固定された固定保持部材９１と、この固定保持部材９１に対して相対的に移動可能な移動保持部材９２とからなる。

固定保持部材９１は、樹脂または金属にて、円筒状に形成されている。そして、固定保持部材９１は、その一端をピエゾアクチュエータ２の外周側に圧入して固定されている。

移動保持部材９２は、その一端から他端まで貫通する２つのリード線貫通孔９２１、９２２を有し、耐熱性に富み軽量で絶縁性を有する樹脂にて円柱状に形成されている。

リード線２１、２２は、固定保持部材９１の内部を通り、さらに移動保持部材９２のリード線貫通孔９２１、９２２を貫通して、リード線２１、２２の先端が移動保持部材９２から露出している。

移動保持部材９２は固定保持部材９１内に摺動可能に挿入され、移動保持部材９２と固定保持部材９１が相対的に移動することにより、保持部材９がリード線２１、２２の長手方向に伸縮する。

次に、ピエゾアクチュエータ２の、インジェクタボデー４への組み付けについて説明する。

まず、図１に示すように、インジェクタボデー４の連通孔４４にガイド部材８を挿入する。なお、この時点では、インジェクタボデー４にはガイド部材８以外は組み付けられていない。次いで、保持部材９を伸ばした状態（図２の状態）にして、インジェクタボデー４の第１収納孔４１にリード線２１、２２および保持部材９を挿入し、引き続いてピエゾアクチュエータ２の本体部を第１収納孔４１に押し込むようにして挿入する。

このピエゾアクチュエータ２の本体部を第１収納孔４１に押し込む過程において、移動保持部材９２の先端がガイド部材８の端部に当接するまでは（図１（ａ）参照）、保持部材９は伸びた状態になっていてリード線２１、２２のほぼ全域が保持部材９により保持されているため、リード線２１、２２は折れ曲がることなく第１収納孔４１および第２収納孔４３内を進むことができる。

移動保持部材９２の先端がガイド部材８の端部に当接した後に、ピエゾアクチュエータ２をインジェクタボデー４内にさらに押し込むと、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、移動保持部材９２が固定保持部材９１の内部に入り込んで保持部材９が短くなり、リード線２１、２２において移動保持部材９２から露出した部位の長さが長くなる。そして、リード線２１、２２の露出部位は容易に折れ曲がることができるので、リード線２１、２２はガイド部材８のガイド孔８１、８２に侵入した後、ガイド孔８１、８２の方向に折れ曲がってガイド孔８１、８２内を進むことができる。

なお、２本のリード線２１、２２を極性に応じて位置決めした状態で、ピエゾアクチュエータ２を第１収納孔４１に押し込むことにより、例えば正極リード線２１を第１ガイド孔８１に導き、負極リード線２２を第２ガイド孔８２に導くことができる。

図１（ｃ）に示すように、ピエゾアクチュエータ２を第１収納孔４１の最も奥まで押し込んだ状態では、ピエゾアクチュエータ２に装着したＯリング２１が第２収納孔４３に密着して、第１収納孔４１と第２収納孔４３との間がシールされる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁におけるピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図である。本実施形態は、保持部材９の構成が第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すように、固定保持部材９１は、移動保持部材９２側の端部に、筒部から径内方側に向かって延びる鍔部９１１が形成されている。移動保持部材９２は、固定保持部材９１側の端部に、筒部から径外方側に向かって延びる鍔部９２３が形成されている。そして、両鍔部９１１、９２３が係合することにより、移動保持部材９２の最大突出量、ひいては保持部材９の最大長さが規制される。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図５は本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁におけるピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図である。本実施形態は、保持部材９の構成が第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、保持部材９は、ピエゾアクチュエータ２に固定された固定保持部材９１と、この固定保持部材９１に対して相対的に移動可能な２つの移動保持部材９２、９３とからなる。

第１移動保持部材９２は、樹脂または金属にて、円筒状に形成されている。第１移動保持部材９２は固定保持部材９１内に摺動可能に挿入されている。

第２移動保持部材９３は、その一端から他端まで貫通する２つのリード線貫通孔９３１、９３２を有し、耐熱性に富み軽量で絶縁性を有する樹脂にて円柱状に形成されている。第２移動保持部材９３は第１移動保持部材９２内に摺動可能に挿入されている。

リード線２１、２２は、固定保持部材９１および第１移動保持部材９２の内部を通り、さらに第２移動保持部材９３のリード線貫通孔９３１、９３２を貫通して、リード線２１、２２の先端が第２移動保持部材９３から露出している。

そして、移動保持部材９２と固定保持部材９１が相対的に移動し、また、第２移動保持部材９３と第１移動保持部材９２が相対的に移動することにより、保持部材９がリード線２１、２２の長手方向に伸縮する。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図６は本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁におけるピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図である。本実施形態は、保持部材９の構成が第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、固定保持部材９１は、その一端から他端まで貫通する２つのリード線貫通孔９１２、９１３を有し、円柱状に形成されている。固定保持部材９１は、その一端をピエゾアクチュエータ２の内周側に圧入して固定されている。移動保持部材９２は、有底円筒状に形成され、その底部に２つのリード線貫通孔９２１、９２２が形成されている。

リード線２１、２２は、固定保持部材９１のリード線貫通孔９１２、９１３を通り、さらに移動保持部材９２のリード線貫通孔９２１、９２２を貫通して、リード線２１、２２の先端が移動保持部材９２から露出している。

移動保持部材９２内に固定保持部材９１が摺動可能に挿入され、移動保持部材９２と固定保持部材９１が相対的に移動することにより、保持部材９がリード線２１、２２の長手方向に伸縮する。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図７は本発明の第５実施形態に係る燃料噴射弁における保持部材を示す斜視図である。本実施形態は、保持部材９の構成が第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７に示すように、移動保持部材９２は、円盤状の板部９２４と、板部９２４から固定保持部材９１側に向かって平行に延びる２つのシャフト９２５を有し、板部９２４に２つのリード線貫通孔９２１、９２２が形成されている。

固定保持部材９１は、その一端から他端まで貫通する２つのリード線貫通孔９１２、９１３を有し、円柱状に形成されている。固定保持部材９１は、その一端をピエゾアクチュエータ２（図１参照）の内周側に圧入して固定されている。また、固定保持部材９１の外周部には、移動保持部材９２のシャフト９２５を摺動可能に保持する２つの溝９１４が形成されている。溝９１４は、本発明の摺動保持部に相当する。なお、溝９１４は、孔であってもよい。

移動保持部材９２のシャフト９２５は固定保持部材９１の溝９１４内に摺動可能に挿入され、移動保持部材９２と固定保持部材９１が相対的に移動することにより、保持部材９がリード線２１、２２の長手方向に伸縮する。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図８は本発明の第６実施形態に係る燃料噴射弁における保持部材を示す斜視図である。

第５実施形態では、移動保持部材９２に２つのシャフト９２５を設けるとともに、固定保持部材９１に２つの溝９１４を設けたが、図８に示すように、移動保持部材９２のシャフト９２５を１つにし、また、固定保持部材９１の溝９１４を１つにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁の組み付け工程を示す要部の断面図である。図１のピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図である。図１の燃料噴射弁の全体構成を示す模式的な断面図である。本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁におけるピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁におけるピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図である。本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁におけるピエゾアクチュエータおよび保持部材を示す断面図である。本発明の第５実施形態に係る燃料噴射弁における保持部材を示す斜視図である。本発明の第６実施形態に係る燃料噴射弁における保持部材を示す斜視図である。

符号の説明

１…ノズル、２…ピエゾアクチュエータ、４…インジェクタボデー、９…保持部材、２１、２２…リード線。

Claims

筒状のインジェクタボデー（４）内に収納され、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ（２）と、
一端が前記ピエゾアクチュエータ（２）に接合された給電用の２本のリード線（２１、２２）と、
前記ピエゾアクチュエータ（２）の伸縮に応じて開弁または閉弁して開弁時に燃料を噴射するノズル（１）とを備え、
前記ピエゾアクチュエータ（２）を前記インジェクタボデー（４）に挿入しつつ、前記リード線（２１、２２）の他端を前記インジェクタボデー（４）の外部に取り出すように構成された燃料噴射弁において、
前記ピエゾアクチュエータ（２）に固定されて前記リード線（２１、２２）の折れ曲がりを防止する保持部材（９）を備え、
前記保持部材（９）は、前記リード線（２１、２２）の長手方向に伸縮可能に構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
前記保持部材（９）は、前記リード線（２１、２２）の長手方向に相対的に移動可能な複数個の部品からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記保持部材（９）は、前記ピエゾアクチュエータ（２）に固定された固定保持部材（９１）と、この固定保持部材（９１）に対して相対的に移動可能な移動保持部材（９２、９３）とからなることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
前記固定保持部材（９１）は筒状に形成され、前記保持部材（９）の収縮に伴って前記移動保持部材（９２、９３）が前記固定保持部材（９１）の内部に入り込むように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
前記移動保持部材（９２）は筒状に形成され、前記保持部材（９）の収縮に伴って前記固定保持部材（９１）が前記移動保持部材の内部に入り込むように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
前記移動保持部材（９２）は、前記リード線（２１、２２）の長手方向に延びるシャフト（９２５）を備え、
前記固定保持部材（９１）は、前記シャフト（９２５）を摺動可能に保持する摺動保持部（９１４）を備えることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
前記移動保持部材（９２、９３）は、前記リード線（２１、２２）が貫通する２つのリード線貫通孔（９２１、９２２、９３１、９３２）を有することを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。