JP2008196372A - 燃料噴射弁のシール構造及び燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁において、シール材が間隙に押し出されるのを防止すると共にシール材の浮き上がりも阻止できるようにする。
【解決手段】シール部材３１がインジェクタハウジング２とバルブボディ６との間の間隙２８内に入り込むのを抑えるためにバックアップリング３２を設けると共に、シール部材３１にバックアップリング３２側と圧力導入室２１側とを連通させるための通路３１Ａを設け、バックアップリング３２側に入り込んだ高圧燃料を通路３１Ａを介して圧力導入室２１側に排出するが圧力導入室２１側の高圧燃料を通路３１Ａを介してバックアップリング３２側に導入することがないようにするための逆止弁機構をシール部材３１の圧力導入室２１側に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料噴射弁のシール構造及びそのシール構造を備えた燃料噴射弁に関するものである。

図５は、従来の燃料噴射弁の構成を説明するための図である。燃料噴射弁１は、コモンレール１２内に蓄積されている高圧燃料を図示しないディーゼル内燃機関の気筒内に噴射供給するために用いられるもので、燃料タンク１０内の燃料Ｆは燃料ポンプ１１によって加圧され、加圧された燃料がコモンレール１２内に高圧燃料として蓄積される。燃料噴射弁１は、インジェクタハウジング２と、ノズルボディ３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、インレットコネクター８とを有している。インジェクタハウジング２の先端部にはノズルボディ３がノズルナット９により取り付けられ、その上方部にインレットコネクター８が取り付けられている。

インレットコネクター８からインジェクタハウジング２を通って、ノズルボディ３にまで延びる燃料通路１３が形成されており、ノズルニードル４の受圧部４Ａに対向して燃料溜まり室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、インレットコネクター８付近において燃料通路１３から分岐して背圧制御部７を通って燃料低圧部に連通する燃料還流路１５が形成されている。

ノズルボディ３は、噴射孔１６につながるシート部１７にノズルニードル４の先端部がシートすることにより噴射孔１６が閉鎖され、ノズルニードル４がシート部１７からリフトすることにより噴射孔１６が開放される構成となっており、これにより燃料の噴射開始、停止が可能となっている。

ノズルニードル４の上方部には、ノズルニードル４をシート部１７にシートする方向に付勢するためのノズルスプリング１８が設けられており、バルブピストン５はインジェクタハウジング２の摺動孔２Ａおよびバルブボディ６の摺動孔６Ａ内に摺動可能に挿入されている。

図５に示すように、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に一体のバルブボール２４と、制御圧室１９とを備えている。マグネット２５へ駆動信号を供給することにより、マグネット２５はバルブスプリング２６の付勢力に抗してアーマチュア２７を吸引し、バルブボール２４を開閉用オリフィス２３からリフトさせ、制御圧室１９の圧力を燃料還流路１５側に解放可能とする。

したがって、バルブボール２４を上述の如く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により、ノズルニードル４のシート部１７へのシートおよびシート部１７からのリフトを制御することができる。

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、インレットコネクター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に作用するとともに、圧力導入室２１およ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。

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にシートし、噴射孔１６を閉鎖している。

マグネット２５に所定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を吸引し、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を介し燃料還流路１５を通って燃料タンク１０に還流するため、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からリフトし、噴射孔１６を解放して燃料が噴射される。

マグネット２５を消磁することによりバルブボール２４が開閉用オリフィス２３を閉鎖すると、制御圧室１９内の圧力がバルブピストン５を介してノズルニードル４をそのシート位置（シート部１７）にシートさせ、噴射孔１６を閉鎖し、燃料噴射を終了させる。

圧力導入室２１は噴射孔１６からの燃料噴射量および噴射圧を制御する制御圧室１９への入口部に位置することになるため、圧力導入室２１における燃料圧力は噴射圧と同等であり、シール部材２２には噴射圧力と同等の高圧力がかかることになる。

バルブピストン５とバルブボディ６との間には、ノズルニードル４と一体運動をするバルブピストン５の軸方向の摺動を許容するクリアランスが必要である。このバルブボディ６をインジェクタハウジング２内に圧入する構造を採用すると、バルブボディ６がわずかに内方に変形してバルブピストン５の摺動を阻害するおそれがあるため、インジェクタハウジング２とバルブボディ６との間にもわずかなクリアランスとして間隙が設けられている。

以上のように構成されている従来の燃料噴射弁は、圧力導入室２１の下端部には、樹脂材、ゴム材あるいは銅材その他の軟質材によるシール部材２２が設けられており、これにより、高圧側となる圧力導入室２１と、燃料低圧側となるインジェクタハウジング２とバルブボディ６との間の間隙とを遮断するためのシール構造が構成されている。

従来の燃料噴射弁のシール構造は以上のようになっているので、シール部材が、圧力導入室における高圧力により、インジェクタハウジングとバルブボディとの間の間隙（低圧部）に向けて押され、変形し、そのシール機能が低下する可能性がある。

この問題を回避するため、特許文献１には、シール部材の低圧側（隙間側）に金属製バックアップリングを設置することで、シール部材の低圧側への押し出しを防止するようにした構成が開示されている。
特開２００３−２８０２１号公報

しかし、特許文献１の構成によると、バックアップリングの圧力逃がし流路の高圧負荷によるつぶれ等によりバックアップリングとシールリング（シール部材）との間に圧力が作用しシールリングが浮き上がる不具合が発生する傾向を有する。このようなシールリングの浮き上がりが生じるとシール性能が低下する可能性がある。

そこで、圧力逃がし溝つきバックアップリングを使用することによりその浮き上がりを防止する工夫が考えられている。しかし、バックアップリングに圧力逃がし溝を設けると、当該溝を流路としてシールリングが低圧側（隙間側）へ押し出される虞がある。

本発明の目的は、従来技術における上述の各問題点を解決することができる燃料噴射弁のシール構造、及びそのシール構造を備えた燃料噴射弁を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、インジェクタハウジングとバルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に環状のシール部材を設けて成る燃料噴射弁のシール構造であって、前記シール部材が前記間隙内に入り込むのを抑えるため前記間隙と前記シール部材との間に設けられた剛性を有するバックアップリングと、前記シール部材の前記バックアップリング側と前記圧力導入室側とを連通させるため前記シール部材に設けられた少なくとも１つの通路と、前記シール部材の前記バックアップリング側に入り込んだ高圧燃料を前記通路を介して前記圧力導入室側に排出するが前記圧力導入室側の高圧燃料を前記通路を介して前記バックアップリング側に導入することがないようにするため前記シール部材の前記圧力導入室側に設けられた逆止弁機構とを備えて成ることを特徴とする燃料噴射弁のシール構造が提案される。

本発明によれば、また、インジェクタハウジングとバルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に環状のシール部材を設けて成る燃料噴射弁であって、前記シール部材が前記間隙内に入り込むのを抑えるため前記間隙と前記シール部材との間に設けられた剛性を有するバックアップリングと、前記シール部材の前記バックアップリング側と前記圧力導入室側とを連通させるため前記シール部材に設けられた少なくとも１つの通路と、前記シール部材の前記バックアップリング側に入り込んだ高圧燃料を前記通路を介して前記圧力導入室側に排出するが前記圧力導入室側の高圧燃料を前記通路を介して前記バックアップリング側に導入することがないようにするため前記シール部材の前記圧力導入室側に設けられた逆止弁機構とを備えて成ることを特徴とする燃料噴射弁が提案される。

本発明によれば、バックアップリングによりシール材が間隙に押し出されるのが防止できる上に、逆止弁機構の働きによりシール部材のバックアップリング側の高圧燃料が適宜に排出されるので、シール材の浮き上がりも阻止できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例につき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す要部拡大断面図、図２は図１のシール構造部分の拡大断面図である。なお、図１に示した燃料噴射弁の基本的構造は図５に示した燃料噴射弁のそれと同格である。したがって、図１及び図２において、図５の各部と対応する部分には同一の符号を付し、それらの詳述はこれを省略する。

図１及び図２を参照すると、環状空間である圧力導入室２１内には、圧力導入室２１内の高圧燃料が間隙２８に逃げるのを阻止するため、本発明によるシール構造３０が設けられている。シール構造３０は、樹脂材、ゴム材あるいはその他の軟質材から成り、高圧燃料の導入時には高圧側となる圧力導入室２１をそのとき燃料低圧側となるインジェクタハウジング２とバルブボディ６との間の間隙２８から遮断（シール）するための環状のシール部材３１と、圧力導入室２１内が高圧側となったときにシール部材３１が間隙２８に押し出されるのを防止するためのバックアップリング３２とを備えている。

図３に示されるように、バックアップリング３２は、シール部材３１の一部が着座する座部３２Ａと、座部３２Ａの内周端縁において一体に垂設された垂壁部３２Ｂとを有して成る断面Ｌ字状の環状の部材である。バックアップリング３２は、鉄等の剛性のある材質で構成されるのが好ましい。本実施の形態では、バックアップリング３２の材質は鉄である。しかし、図３に示したバックアップリング３２の形状は一例であり、この形状に限定されるものではなく、シール部材３１の間隙２８への押し出しが防止できる形状であればどのような形状であってもよい。

図２に詳細に示すように、バックアップリング３２は圧力導入室２１内であって、圧力導入室２１の底面２１Ａと圧力導入室２１の内方側壁面２１Ｂとのなす角部に位置するよう配設されている。

シール部材３１は弾力性に富む材料から成り、且つシール部材３１の外形寸法は、圧力導入室２１におけるシール部材３１の収容部の内形寸法より若干大きくなっている。したがって、図１に示されるように組み立てられている状態では、シール部材３１は圧力導入室２１の底部付近にその内周壁に密着するようにして収容されている。

そして、シール部材３１は、間隙２８に対応する部分がバックアップリング３２の上になるよう圧力導入室２１内に配設されている。したがって、圧力導入室２１内に高圧燃料が導入された場合、シール部材３１はバックアップリング３２に向けて、すなわち、底面２１Ａに向けて押しやられるが、バックアップリング３２は圧力導入室２１内にあって間隙２８への入口を塞いでおり、シール部材３１はバックアップリング３２によって邪魔され、間隙２８へ押し出されるのが有効に防止される。

一方、圧力導入室２１内の燃料圧力が低下した場合に、シール部材３１と圧力導入室２１の底面２１Ａとの間に入り込んでいた高圧燃料圧力がシール部材３１に作用して、シール部材３１が圧力導入室２１内で浮き上がるのを防止するため、シール構造３０は、さらに、シール部材３１と圧力導入室２１の底面２１Ａとの間に入り込んでいた高圧燃料をそこから逃がすための逃がし機構を具えている。

この逃がし機構は、シール部材３１のバックアップリング３２側と圧力導入室２１側とを連通させるためシール部材３１に設けられた通路３１Ａと、シール部材３１のバックアップリング３２側に入り込んだ高圧燃料を通路３１Ａを介して圧力導入室２１側に排出するが圧力導入室２１側の高圧燃料を通路３１Ａを介してバックアップリング３２側に導入することがないようにするためシール部材３１の圧力導入室２１側に設けられた逆止弁機構３３とを具えて成っている。

本実施の形態では、圧力導入室２１内の底面２１Ａ付近に溜まっている高圧燃料を速やかに放出させることができるようにするため、通路３１Ａは、図３に示されるように、適宜の間隔で多数設けられている。しかし、通路３１Ａの数は、１つであってもよい。

逆止弁機構３３は、図２、図３に示すように、いずれもリング状の形態となっている第１部材３３１と第２部材３３２とから成っている。第１部材３３１は、バックアップリング３２と類似の形態であり、圧力導入室２１の内方側壁面２１Ｂに圧入によって嵌め合され、所定位置にしっかりと位置決めされている。一方、第２部材３３２は、断面略Ｌ字形のリング状部材であって、外端縁部３３２Ａが圧力導入室２１の外方側壁面２１Ｃに圧入によって嵌め合され、所定位置にしっかりと位置決めされている。そして、 その自由端縁部である内端縁部３３２Ｂは、第１部材３３１の突出端部３３１Ａの上方にまで延びている。第１部材３３１と第２部材３３２との各寸法形状は、突出端部３３１Ａの上面３３１Ａａと内端縁部３３２Ｂの下面３３２Ｂａとがそれらの周方向全体に亘って相互に密着できるように、設定されている。

したがって、圧力導入室２１内に高圧燃料圧力が導入されている場合には、内端縁部３３２Ｂはその可撓性により突出端部３３１Ａに向けて押し付けられ、 両者は密着状態となるため、 圧力導入室２１内に導入された高圧燃料がシール部材３１側に漏れ出るのを有効に阻止することができる。一方、圧力導入室２１内に導入されている高圧燃料の圧力が低下し、又は高圧燃料の導入が停止される等して、内端縁部３３２Ｂの突出端部３３１Ａへの押し付け力が小さくなり、圧力導入室２１内の圧力よりもその底部に沿った高圧燃料の圧力が大きくなると、この高圧燃料は、通路３１Ａを通って、内端縁部３３２Ｂと突出端部３３１Ａとの間の隙間から圧力導入室２１に放出される。

シール構造３０は、このように構成された逃がし機構を具えているので、圧力導入室２１内で高圧燃料の圧力が脈動したり、又は高圧燃料の導入が停止されたような場合、この逃がし機構により、シール部材３１の底部に入り込んでいる高圧燃料を効果的に圧力導入室２１内に逃がすことができる。

シール構造３０は以上のように構成されているので、高圧シールであるシール部材３１の間隙２８への押し出しがバックアップリング３２によって有効に防止できると同時に、シール部材３１の浮き上がりが確実に防止できる。

本発明の実施の形態の要部拡大断面図。 図１のシール構造部分の拡大図。 図１のシール構造部分の分解斜視図。 図１に示したシール構造の作用を説明するための図。 従来の燃料噴射弁の断面図。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２ インジェクタハウジング
６ バルブボディ
２１ 圧力導入室
２１Ａ 底面
２１Ｂ 内方側壁面
２８ 間隙
３０ シール構造
３１ シール部材
３１Ａ 通路
３２ バックアップリング
３２Ａ 座部
３２Ｂ 垂壁部
３３ 逆止弁機構
３３１ 第１部材
３３１Ａ 突出端部
３３１Ａａ 上面
３３２ 第２部材
３３２Ａ 外端縁部
３３２Ｂ 内端縁部
３３２Ｂａ 下面

Claims (2)

1. インジェクタハウジングとバルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に環状のシール部材を設けて成る燃料噴射弁のシール構造であって、
   前記シール部材が前記間隙内に入り込むのを抑えるため前記間隙と前記シール部材との間に設けられた剛性を有するバックアップリングと、
   前記シール部材の前記バックアップリング側と前記圧力導入室側とを連通させるため前記シール部材に設けられた少なくとも１つの通路と、
   前記シール部材の前記バックアップリング側に入り込んだ高圧燃料を前記通路を介して前記圧力導入室側に排出するが前記圧力導入室側の高圧燃料を前記通路を介して前記バックアップリング側に導入することがないようにするため前記シール部材の前記圧力導入室側に設けられた逆止弁機構と
   を備えて成ることを特徴とする燃料噴射弁のシール構造。
2. インジェクタハウジングとバルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に環状のシール部材を設けて成る燃料噴射弁であって、
   前記シール部材が前記間隙内に入り込むのを抑えるため前記間隙と前記シール部材との間に設けられた剛性を有するバックアップリングと、
   前記シール部材の前記バックアップリング側と前記圧力導入室側とを連通させるため前記シール部材に設けられた少なくとも１つの通路と、
   前記シール部材の前記バックアップリング側に入り込んだ高圧燃料を前記通路を介して前記圧力導入室側に排出するが前記圧力導入室側の高圧燃料を前記通路を介して前記バックアップリング側に導入することがないようにするため前記シール部材の前記圧力導入室側に設けられた逆止弁機構と
   を備えて成ることを特徴とする燃料噴射弁。

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