JP2861553B2

JP2861553B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2861553B2
Application number: JP32862391A
Authority: JP
Inventors: 明裕飯山; 光夫内山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JPH05164020A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内然機関の燃料噴射
弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】直接噴射式ディーゼル機関用燃料噴射弁
に関し、例えば、図８に示したようなものが知られてい
る（特開平１−２０３６５２号公報等参照）。

【０００３】図に示したのは、外殻をなす弁本体１０１
と、弁本体１０１の先端側に穿設される燃料噴射孔１０
２と、弁本体１０１内に移動可能に収納されて前記燃料
噴射孔１０２を開閉する針弁１０３と、燃料噴射孔１０
２を閉じる方向に前記針弁１０３を付勢する第１コイル
スプリング１０４及び第２コイルスプリング１０５と、
から大略構成される２段開弁圧燃料噴射弁１００であ
り、図示しない噴射ポンプから燃料が導かれて針弁１０
３に対し燃料圧が付与されると、まず、針弁１０３は所
定量Ｌ₁だけプレリフトして燃料噴射孔１０２からの初
期噴射を行い、次いで、燃料圧が上昇して第１コイルス
プリング１０４と第２コイルスプリング１０５との合力
を超えると、針弁１０３は間隔Ｌ₂だけさらにリフトし
て燃料噴射孔１０２からの主噴射を行う。なお、燃料噴
射孔１０２の開閉は針弁先端部に形成されたバルブ部１
０６が弁本体側のシート部１０７に着座・離座してなさ
れるものである。

【０００４】このような構成に基づく２段開弁圧燃料噴
射弁は、噴射初期における針弁リフト量を比較的小さな
所定量Ｌ₁に規定するために、燃料噴射が始まってから
自己着火するまでの期間、すなわち着火遅れ期間中の燃
料噴射量が低く抑えられ、この結果、急激な予混合燃焼
が抑制されて窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を低減できる
ものであり、また、噴射初期における噴霧の到達距離
（すなわち噴霧のペネトレーション）が小さく抑えられ
るために、キャビティ壁或いはシリンダ壁（図略）への
燃料の付着が防止され、未燃炭化水素（ＨＣ）の生成を
も低減できるものである。

【０００５】一方、針弁が弁本体に対して偏心すること
を規制することを目的とし、例えば、図９に示したよう
なものが従来から提案されている（特開昭５９−７７７
０号公報等参照）。

【０００６】図に示したのは、先端側に燃料噴射孔１１
１を有する弁本体１１２内に、針弁１１３が移動可能に
収納され、針弁先端部に形成されたバルブ部１１４が弁
本体側のシート部１１５に着座・離座して燃料噴射孔１
１１を開閉する燃料噴射弁１１０であり、針弁１１３の
先端側に図示の如く形成された被ガイド部１１６が弁本
体側のガイド部１１７に摺動案内されることによって、
針弁先端部が弁本体１１２に対して偏心することを規制
している。

【０００７】つまり、針弁先端部であるバルブ部１１４
が弁本体側のシート部１１５に対して偏心すると、燃料
噴射孔入口１１８とバルブ部１１４との隙間が各燃料噴
射孔毎に異なってくるために、燃料噴射時期、燃料噴射
量、噴霧の噴出形態等は燃料噴射孔毎に不均一となり、
例えば、燃料を過剰に噴射する燃料噴射孔からは粒子状
物質（ＰＭ）の主成分であるスモークが発生するという
不具合があるが、本従来例によればこのような不具合を
解消できるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の燃料噴射弁１１
０は、弁本体側のガイド部１１７が針弁側の被ガイド部
１１６を摺動案内して針弁先端部が偏心することを規制
しているが、ディーゼル機関に用いられるこの種の燃料
噴射弁は、爆発を伴う燃焼に直接さらされるなど厳しい
環境下におかれるため、熱や爆発力等の外力を受けて変
形する。つまり、ガイド部１１７及び被ガイド部１１６
の真直度が確保されないばかりか、ガイド部１１７と被
ガイド部１１６とは芯ズレを引き起こすために、ガイド
部１１７と被ガイド部１１６との摺動抵抗は増大し、従
って、従来のガイド部１１７は針弁側の被ガイド部１１
６を常に摺動案内するものであったから、針弁１１３を
シート部１１５へ速やかに着座させるには至らず、噴射
終了時における針弁の閉弁速度の低下が特に問題点とな
っていた。

【０００９】また、バルブ部１１４とシート部１１５と
の同軸度を確保することも難しいため、閉弁時におい
て、針弁先端部はその着座位置にズレを生じ、すなわ
ち、バルブ部１１４のシート部１１５への着座が確実に
行われずに燃料噴射終了時における噴射燃料の切れが悪
くなるという問題点があった。

【００１０】これらの問題点は、燃料噴射孔１１１から
燃料の後だれ等を生じて、燃料噴射孔１１１まわりへの
カーボンの堆積、カーボンフラワー形成による噴霧のワ
レ・液柱状化・噴霧の軸方向のズレ等を引き起こし、未
燃焼の割合が多くなって燃費が悪化したり、有害排気成
分が増大するなどの不具合を生じさせるものである。

【００１１】ことに、２段開弁圧燃料噴射弁１００にあ
っては、噴射初期の針弁リフト量を比較的小さな所定量
Ｌ₁に規定するので、このときの燃料噴射孔入口１０８
とバルブ部１０６との隙間は大変に小さく抑えられる。
この時、針弁先端部のわずかな偏心があるとスモークが
顕著に悪化するため、噴射初期における針弁先端部の偏
心を特に規制する必要がある。仮に、従来の偏心を規制
する手段をそのまま適用したとすると、噴射終了時にお
ける針弁に対する閉弁方向への付勢は、第２コイルスプ
リング１０５よりも比較的付勢力の弱い第１コイルスプ
リング１０４のみでなされるために、バルブ部１０６の
シート部１０７への着座がさらに遅れるばかりか、バル
ブ部１０６のシート部１０７への座りが特に悪くなると
いう不具合があった。

【００１２】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたものであり、針弁が弁本体に対して偏心
することを規制する手段であるガイド機構を備えると共
に、このガイド機構は針弁リフト量が所定値を下回った
ときにあっては針弁の動きを拘束しないものであること
により、上記問題点を解決する燃料噴射弁を提供しよう
とするものである。

【００１３】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたものであり、針弁が弁本体に対して偏心
することを規制する手段であるガイド機構を備えると共
に、このガイド機構は針弁リフト量が所定値を下回った
ときにあっては針弁の動きを拘束しないものであること
により、上記問題点を解決する燃料噴射弁を提供しよう
とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明に係る燃料噴射弁は、弁本体と、針弁
と、ガイド機構とを有し、前記弁本体は、その先端側に
燃料噴射孔と略円錐形を呈するシート部とを有するもの
であって、前記針弁をその軸線方向へ移動可能に収納す
るものであり、前記針弁は、その先端部にバルブ部を有
し、当該バルブ部が前記シート部に着座・離座して前記
燃料噴射孔を開閉するものであり、前記ガイド機構は、
弁本体側に形成されるガイド部及び遊嵌部と、針弁側に
形成される被ガイド部と、から成り、前記遊嵌部は、針
弁リフト量が所定値以下のときに前記被ガイド部を遊嵌
するものであり、前記ガイド部は、針弁リフト量が所定
値を超えたときに初めて前記被ガイド部を案内して針弁
先端部の偏心を規制するものである、ことを特徴とす
る。

【００１５】また、第２の発明では、上記ガイド機構
は、上記針弁の先端側最大径部に形成される被ガイド部
と、上記弁本体側に配設されるガイド部と、前記弁本体
側に配設され且つ前記ガイド部と上記シート部との間に
位置する遊嵌部と、から成り、前記遊嵌部は、針弁リフ
ト量が所定値以下のときに前記被ガイド部を遊嵌するも
のであり、前記ガイド部は、針弁リフト量が所定値を超
えたときに初めて前記被ガイド部を摺動案内するもので
あり、前記遊嵌部及び前記ガイド部は、ガイド部材とし
て前記弁本体とは別体に構成されるものである、ことを
特徴とする。

【００１６】また、第３の発明では、上記ガイド機構
は、上記針弁の先端側最大径部に形成される被ガイド部
と、上記弁本体側に配設されるガイド部と、前記弁本体
側に配設され且つ前記ガイド部と上記シート部との間に
位置する遊嵌部と、から成り、前記遊嵌部は、針弁リフ
ト量が所定値以下のときに前記被ガイド部を遊嵌するも
のであり、前記ガイド部は、前記弁本体に形成される転
動体嵌合溝と当該転動体嵌合溝に配設される複数の転動
体とから構成され、前記複数の転動体は、針弁リフト量
が所定値を超えたときに初めて前記被ガイド部をころが
り案内するものである、ことを特徴とする。

【００１７】また、第４の発明では、上記燃料噴射弁
は、上記針弁に対して作用する第１の閉塞手段と第２の
閉塞手段とを有し、前記第１の閉塞手段は、上記燃料噴
射孔を遮断する方向へ常時作用するものであり、前記第
２の閉塞手段は、前記燃料噴射孔を遮断する方向へ針弁
リフト量が所定リフト量以上になったときに初めて作用
するものであり、前記所定リフト量は上記所定値よりも
大きく設定されている、ことを特徴とする。

【００１８】

【作用】上記構成に基づき、針弁が開弁方向にリフトし
て、針弁側のバルブ部が弁本体側のシート部から離座す
ると、燃料噴射孔からの燃料噴射が行われる。

【００１９】第１の発明では、針弁リフト量が所定値を
超えると、針弁側の被ガイド部は弁本体側のガイド部に
案内されるために、針弁先端部は弁本体に対して偏心す
ることが規制され、この結果、燃料噴射孔からの燃料噴
射時期、燃料噴射量および噴霧の噴出形態を各燃料噴射
孔毎に均一となるよう制御することが可能となる。

【００２０】また、燃料噴射終了時において、針弁が閉
弁方向に移動してそのリフト量が所定値を下回ると、針
弁側の被ガイド部は弁本体側のガイド部の束縛から解放
されて遊嵌部に遊嵌するために、針弁は閉弁速度の低下
を招くことなく弁本体側のシート部へと速やかに着座で
きる。また、このとき、針弁先端部は比較的自由な状態
におかれるために、針弁は略円錐形なシート部に押しつ
けられることによる自己調心作用を得ることができ、つ
まり、バルブ部はシート部に対しバウンシングしながら
適切なる着座位置へ自ら収束する。なお、バウンシング
とは針弁の軸線方向への運動ではなく、針弁の軸線に対
して略直角方向への運動であり、閉弁速度の向上に寄与
するものである。従って、燃料噴射終了時における噴射
燃料の切れが改善されて、燃料の後だれを防止できる。

【００２１】また、第２の発明では、針弁リフト量が所
定値を超えると、針弁側の被ガイド部は弁本体側のガイ
ド部に摺動案内されて、針弁先端部は弁本体に対して偏
心することが規制される。この結果、燃料噴射孔からの
燃料噴射時期、燃料噴射量および噴霧の噴出形態を各燃
料噴射孔毎に均一に制御することが可能となる。また、
燃料噴射終了時において、針弁が閉弁方向に移動してそ
のリフト量が所定値を下回ると、針弁側の被ガイド部は
弁本体側のガイド部の束縛から解放されて遊嵌部に遊嵌
するために、針弁は閉弁速度の低下を招くことなく弁本
体側のシート部へと速やかに着座できる。また、このと
き、針弁先端部は比較的自由な状態におかれるために、
針弁は略円錐形なシート部に押しつけられることによる
自己調心作用を得ることができ、つまり、バルブ部はシ
ート部に対しバウンシングしながら適切なる着座位置へ
自ら収束する。従って、燃料噴射終了時における噴射燃
料の切れが改善されて、燃料の後だれを防止できる。ま
た、遊嵌部及びガイド部をガイド部材として弁本体とは
別体に構成したため、上記所定値の精度確保、精度出し
の容易性、工作の容易性が得られる。

【００２２】また、第３の発明では、転動体嵌合溝の位
置決めを弁本体の基端部からの距離として比較的容易且
つ高精度に得ることができるので、所定値の規定を比較
的容易になすことが可能となり、製作性の容易さが実現
する。また同時に、針弁側に形成された被ガイド部の案
内作用は点又は線接触でのころがり案内にて行われるた
めに、フリクション低減による閉弁速度低下を効果的に
防止でき、噴射終了時における燃料の切れをより改善で
きる。

【００２３】また、第４の発明では、特に針弁先端部の
偏心を規制する必要がある所定リフト量において針弁先
端部の偏心を規制できるため、噴射初期における燃料噴
射孔からの噴霧形態を各燃料噴射孔毎に均一に制御する
ことが可能となる。また、このような燃料噴射弁にあっ
ては、燃料噴射終了時における針弁に対する閉弁方向へ
の付勢力は比較的小さなものとなるが、針弁リフト量が
所定値を下回ると針弁はガイド機構による束縛から解放
されるために、閉弁速度の低下を招くことなく弁本体側
のシート部へと速やかに着座することが可能となり、燃
料の切れを改善できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１〜４に基づ
いて説明する。なお、図１は本実施例に係る燃料噴射弁
の先端側を示す部分断面図、図２は図１の部分拡大断面
図、図３は本実施例に係る燃料噴射弁の全体構成を示す
部分断面図である。

【００２５】図３を参照して、１は燃料噴射弁であり、
２はこの燃料噴射弁の外殻を形成する弁本体である。弁
本体２はノズルホルダ３とノズルチップ４とリテーニン
グナット５とから構成され、ノズルホルダ３とノズルチ
ップ４とはスペーサ６を介してリテーニングナット５に
て連結されている。弁本体２内には図示しない噴射ポン
プに連結される燃料通路７が形成されており、この燃料
通路７は後述の燃料噴射孔３３に連通している。

【００２６】ノズルチップ４内に前記燃料通路７を開閉
すべく軸線方向へ移動可能に収納されているのは針弁８
であり、その基端側は、比較的小径なプッシュロッド部
９と、プッシロッド部９よりも大径な被摺動部１０と、
テーパ面である受圧部１１と、前記被摺動部１０よりも
小径な基径部１２と、から構成されている。プッシュロ
ッド部９と被摺動部１０との径の差で形成されるのは摺
動肩４５であり、針弁８の軸線方向に対して直角な面を
有している。

【００２７】ノズルチップ４内の基端側には、前記被摺
動部１０を摺動案内する摺動部１３と、前記受圧部１１
をとりまくよう形成される燃料溜まり１４と、前記基径
部１２を遊嵌するガイド部１５と、が形成されている。

【００２８】ノズルホルダ３内にはスプリング室１８が
形成され、ここには第１の閉塞手段である第１コイルス
プリング１６と第２の閉塞手段である第２コイルスプリ
ング１７とが収納されている。第１コイルスプリング１
６の一端２０は第１リテーナ２１を介してプッシュロッ
ド部９の端部１９に当接し、他端２２はスプリング室１
８の壁面にシム２３を介して当接している。また、第２
コイルスプリング１７の一端２６はスペーサ６内に配設
された第２リテーナ２５を介してノズルチップ４の基端
側端部２４と当接し、他端２７は前記シム２３を介して
スプリング室１８の壁面に当接している。

【００２９】このような構成に基づく２段開弁圧燃料噴
射弁に図略の噴射ポンプから燃料が導かれて受圧部１１
に燃料圧が付与されると、まず、針弁８は摺動肩４５と
第２リテーナ２５との間で決まる所定リフト量（以下、
プレリフト量）Ｌ₁だけリフトして燃料噴射孔３３から
の初期噴射を行い、次いで、燃料圧が上昇して第１コイ
ルスプリング１６と第２スプリング１７との合力を超え
ると、針弁８は第２リテーナ２５とノズルホルダ３との
間で決まるΔＬだけ更にリフトし、つまり針弁８はフル
リフト量Ｌ₂（Ｌ₂＝Ｌ₁＋ΔＬ）までリフトして燃料
噴射孔３３からの主噴射を行う。

【００３０】さて、図１を参照して、弁本体２すなわち
ノズルチップ４の先端側内部には、基径部１２を遊嵌す
るガイド部２８と、このガイド部２８から先端に向けて
テーパ状に広がり、且つその終端３０が弁本体軸線に対
し略直角方向に湾曲する遊嵌部２９と、終端３０に隣接
する略円錐形のシート部３１と、シート部３１の先端に
位置する袋状のサック部３２とが形成され、シート部３
１には燃料噴射孔３３が複数個穿設されている。

【００３１】針弁８の先端側は、先端側最大径部３４’
であると共に前記ガイド部２８に摺動自在に案内される
被ガイド部３４と、前記シート部３１に着座可能なバル
ブ部３５とから大略構成され、バルブ部３５と被ガイド
部３４とは被ガイド部３４よりも小径なる円筒部３６と
第１テーパ部３７とを介して連続し、基径部１２と被ガ
イド部３４とは第２テーパ部３８を介して連続してい
る。

【００３２】すなわち、本実施例によるガイド機構は、
弁本体側のガイド部２８及び遊嵌部２９と、針弁側の被
ガイド部３４とで構成される。

【００３３】バルブ部３５は、異なる角度を有する先端
側の第１バルブテーパ部３９と基端側の第２バルブテー
パ部４０とから構成され、第１バルブテーパ部３９と第
２バルブテーパ部４０との境界でシート線４１をなし、
バルブ部３５がシート部３１に着座することによって燃
料噴射孔３３を閉塞する。

【００３４】第１テーパ部３７と被ガイド部３４と第２
テーパ部３８とに跨がるよう切り欠き構成されているの
は燃料溝４２であり、被ガイド部３４がガイド部２８に
摺動案内されているとき、基径部１２とガイド部２８と
の隙間４３に供給された燃料が燃料噴射孔３３へ導かれ
るようにしたものである。なお、上記燃料溝４２は、第
１テーパ部３７と被ガイド部３４と第２テーパ部３８と
に跨がるよう切り欠き構成したが、これに限定するもの
ではなく、被ガイド部３４がガイド部２８に摺動案内さ
れているとき、隙間４３に供給された燃料が燃料噴射孔
３３へと導かれ得ればたり、例えば、針弁８内に燃料孔
のようなものを穿設してもよい。

【００３５】次に、図２を参照して、第２テーパ部３８
及び遊嵌部２９は緩やかな傾斜角θ₁及び傾斜角θ₂を
有しており、これら傾斜角θ₁、θ₂は、針弁８が開弁
方向にリフトする際、被ガイド部３４がガイド部２８に
対し滑らかに案内されるよう考慮され決定される。

【００３６】針弁側のバルブ部３５が弁本体側のシート
部３１に着座した状態において、被ガイド部３４と第２
テーパ部３８とで形成される境界線Ａと、ガイド部２８
と遊嵌部２９とで形成される境界線Ｂとの距離は所定値
Ｌ₃を有しており、つまり、着座時を基準に針弁８は所
定値Ｌ₃だけリフトして初めてガイド部２８に案内され
るよう、針弁８と弁本体２との位置関係が規定されてい
る。なお、所定値Ｌ₃の決定には、プレリフト量Ｌ₁に
おいて針弁先端部８’の偏心が十分規制されるように考
慮される必要があり、つまり、プレリフト量Ｌ₁に達し
た時点において、被ガイド部３４のガイド部２８への嵌
合量（Ｌ₁−Ｌ₃）がバルブ部３５の偏心を規制するに
十分な大きさであるよう規定される。

【００３７】このような構成に基づき、次に作用を説明
する。

【００３８】図４を合わせて参照し、図示しない噴射ポ
ンプから燃料が導かれて受圧部１１に燃料圧が付与され
ると、針弁８は時刻ｔ₀にて開弁方向にリフトを開始
し、燃料は隙間４３及び燃料溝４２を通じて燃料噴射孔
３３へと導かれ、このとき燃料噴射孔３３からの燃料噴
射が始まる。時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までの非常に短い時
間内に、まず、針弁８はプレリフト量Ｌ₁に達し、ここ
から時刻ｔ₂までの間初期噴射が行われる。このプレリ
フト量Ｌ₁は比較的小さく抑えられるために急激な予混
合燃焼が抑制されて窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成が低減
する。また同時に、噴霧の到達距離すなわち噴霧のペネ
トレーションが小さく抑えられるために、図示しないピ
ストンのキャビティ壁或いはシリンダ壁への燃料付着が
防止され、未燃炭化水素（ＨＣ）の生成をも低減でき
る。

【００３９】さて、本実施例においては、時刻ｔ₀にて
遊嵌状態にある針弁側の被ガイド部３４は、プレリフト
量Ｌ₁に達する時刻ｔ₁までに針弁先端部８’の偏心を
規制するに十分なだけ弁本体側のガイド部２８に嵌合す
るため、初期噴射すなわちプレリフト量Ｌ₁における燃
料噴射時期、燃料噴射量及び噴霧の噴出形態を各燃料噴
射孔毎に正確に制御することが可能となる。

【００４０】つまり、初期噴射における針弁リフト量は
比較的小さなプレリフト量Ｌ₁に規定され、このときの
燃料噴射孔入口４４と第１バルブテーパ部３９との隙間
は大変小さく抑えられるが、このときすでに針弁８はそ
の偏心が規制されるので、針弁先端部８’のわずかな偏
心に起因してスモークがより顕著に悪化するという不具
合を解消できるものである。

【００４１】なお、針弁先端部８’の偏心が規制されな
い時刻ｔ₀から時刻ｔ₁直前までは、非常に短い時間で
あると共に、この時の燃料噴射量も僅かであるのでスモ
ーク悪化への影響は少ない。

【００４２】また、第２テーパ部３８及び遊嵌部２９は
緩やかな傾斜角θ₁並び傾斜角θ₂を有しているため、
開弁方向にリフトする際、被ガイド部３４はガイド部２
８に対し滑らかに案内されることになる。

【００４３】さて、さらに燃料圧が上昇すると、針弁８
はフルリフト量Ｌ₂に達し、時刻ｔ₃をピークに主噴射
を行う。

【００４４】そして、噴射ポンプからの燃料の圧送が終
了して燃料圧が低下すると、針弁８は閉弁方向に移動
し、バルブ部３５はシート部３１に着座して燃料噴射が
終了する。この課程において、針弁リフト量が所定値Ｌ
₃を下回ると、被ガイド部３４は弁本体側のガイド部２
８による案内作用から解放されるため、このときの針弁
先端部８’は比較的自由な状態となり、略円錐形を呈す
るバルブ部３５は略円錐形を呈するシート部３１に押し
つけらることによる自己調心作用を得ることができ、つ
まり、バルブ部３５はシート部３１に対しバウンシング
しながら適切なる着座位置へと自ら収束することができ
る。なお、バウンシングとは針弁の軸線方向への運動で
はなく、針弁の軸線に対して略直角方向への運動であ
り、閉弁速度の向上に寄与するものである。（以下、バ
ウンシングを同様な意味で用いる。）この結果、図５に
示した如く、初期噴射開始当初（図中のａ）における噴
射率、及び主噴射（図中のｂ）における噴射率が増加す
る分だけ、噴射終了時におけるキレがよくなり、燃料の
後だれを防止できる。つまり、噴射終了時における燃料
のキレの良さを改善しつつ、噴射初期における噴霧の噴
出形態を良好な状態で得ることができるのである。

【００４５】次に、図６に基づいて第２実施例を説明す
る。

【００４６】本実施例は、第１実施例における弁本体側
のガイド部２８及び遊嵌部２９を、弁本体２すなわちノ
ズルチップ４と別体に形成したものであり、上記所定値
Ｌ₃の精度確保、精度出しの容易性、工作の容易性を目
的としたものである。

【００４７】まず構成を説明すると、５１は先端側に燃
料噴射孔５２を有する弁本体すなわちノズルチップであ
り、ノズルチップ５１内には燃料噴射孔５２を開閉する
針弁５３がその軸線方向へ移動可能に収納されている。

【００４８】ノズルチップ５１内には、略円錐形を呈す
るシート部５４と、シート部５４の先端側に位置する袋
状のサック部５５と、シート部５４に開口する複数の燃
料噴射孔５２とが形成されている。シート部５４の基端
側には後述の所定値Ｌ₃を規定する基礎となる肩部５６
を形成しつつ針弁遊嵌孔５７が穿設され、肩部５６はノ
ズルチップ５１の軸線に対し直角な面を有している。こ
の針弁遊嵌孔５７は、針弁５３の全リフト範囲において
後述の被ガイド部６４を常に遊嵌するものである。

【００４９】針弁遊嵌孔５７内に収納されているのは中
空円筒状のガイド部材５８であり、このガイド部材５８
の先端側端部５９は前記肩部５６に当接している。ガイ
ド部材５８の内周は、大きく傾斜する基端側端部６０
と、後述の被ガイド部６４を摺動案内するガイド部６１
と、このガイド部６１からテーパ状に広がる向きに傾斜
する遊嵌部６２と、から構成されており、ガイド部材５
８のノズルチップ５１への固定は基端側端部６０をかし
めることによりなされている。

【００５０】針弁５３の先端側は、先端側最大径部６
４’であると共に前記ガイド部６１に摺動自在に案内さ
れる被ガイド部６４と、前記シート部５４に着座可能な
バルブ部６５とから大略構成され、バルブ部６５と被ガ
イド部６４とは被ガイド部６４より小径なる円筒部６６
と第１テーパ面６７とを介して連続し、基径部６３と被
ガイド部６４とは第２テーパ部６８を介して連続してい
る。

【００５１】すなわち、本実施例によるガイド機構は、
弁本体側のガイド部６１及び遊嵌部６２をなすガイド部
材５８と、針弁側の被ガイド部６４とで構成されてい
る。

【００５２】第１テーパ部６７と被ガイド部６４と第２
テーパ部６８とに跨がるよう切り欠き複数個形成されて
いるのは燃料溝６９であり、基径部６３と針弁遊嵌孔５
７との隙間７０に導かれた燃料が燃料噴射孔５２へ供給
されるようにしたものである。

【００５３】前記バルブ部６５は、異なる角度を有す
る、先端側の第１バルブテーパ部７１と基端側の第２バ
ルブテーパ部７２とから構成され、第１バルブテーパ部
７１と第２バルブテーパ部７２との境界でシート線７３
をなし、バルブ部６５がシート部５４に着座することに
より燃料噴射孔５２の閉塞がなされる。

【００５４】また、針弁側のバルブ部６５が弁本体側の
シート部５４に着座した状態において、被ガイド部６４
と第２テーパ部６８とで形成される境界線Ａと、ガイド
部６１と遊嵌部６２とで形成される境界線Ｂとの距離は
所定値Ｌ₃を有しており、つまり、着座時を基準に針弁
５３は所定値Ｌ₃だけリフトして初めてガイド部６１に
摺動案内されるよう針弁５３と弁本体すなわちノズルチ
ップ５１との位置関係が規定されている。

【００５５】また、第２テーパ部６８及び遊嵌部６２
は、第１実施例同様に緩やかな傾斜角θ₁並び傾斜角θ
₂を有しており、これら傾斜角θ₁、θ₂は、針弁５３
が開弁方向へリフトする際、被ガイド部６４がガイド部
６１に対し滑らかに案内されるように考慮され決定され
ている。

【００５６】なお、図示は省略するが、本実施例による
燃料噴射弁は、上記実施例同様、噴射初期における燃料
噴射量を低く抑える２段開弁圧燃料噴射弁に適用したも
のであり、噴射ポンプから燃料が導かれて針弁５３に燃
料圧が付与されると、まず、針弁５３はプレリフト量Ｌ
₁だけリフトして、燃料噴射孔５２からの初期噴射を行
い、次いで、燃料圧が上昇して第１コイルスプリングと
第２コイルスプリングとの合力を超えると、針弁５３は
さらにフルリフト量Ｌ₂までリフトして、燃料噴射孔５
２からの主噴射を行うものである。

【００５７】なお、所定値Ｌ₃の決定は、第１実施例と
同様に、プレリフト量Ｌ₁において針弁先端部５３’の
偏心が十分規制されるよう考慮されるものである。

【００５８】このような構成に基づき、次に作用を説明
する。

【００５９】第１実施例同様、針弁５３に対して燃料圧
が付与されると、針弁５３は開弁方向にリフトを開始
し、そのリフト量が所定値Ｌ₃を上回ると、遊嵌状態に
あった被ガイド部６４はガイド部材５８のガイド部６１
に嵌合し、すなわちガイド機構による案内作用を得る。
この案内作用はプレリフト量Ｌ₁に達するまでに針弁先
端部５３’が偏心することを規制するものであり、初期
噴射時において、燃料噴射時期、燃料噴射量および噴霧
の噴出形態は各燃料噴射孔毎に正確に制御される。

【００６０】針弁５３に付与される燃料圧が低下して針
弁リフト量が所定値Ｌ₃を下回ると、針弁側の被ガイド
部６４は弁本体側のガイド部６１による案内作用から解
放され、略円錐形を呈するバルブ部６５は略円錐形を呈
するシート部５４に押しつけられることによる自己調心
作用を得る。つまり、バルブ部６５はシート部５４に対
しバウンシングしながら適切なる着座位置へと自ら収束
するのである。

【００６１】さて、本実施例にあっては、弁本体すなわ
ちノズルチップ５１の基端部（図略）から肩部５６まで
の距離Ｈは、例えば切削工具であるミリングカッタの切
込み量から比較的容易に精度高く管理することが可能で
あり、また、別体としてのガイド部材５８における境界
線Ｂの位置決めもガイド部材５８の先端側端部５９から
の距離として比較的容易に精度高く管理することが可能
である。従って、肩部５６と先端側端部５９とを当接さ
せることにより、バルブ部６５がシート部５４に着座し
ているときに境界線Ａと境界線Ｂとの間で形成される所
定値Ｌ₃を、工作性を容易にしつつ精度高く得ることが
可能となる。

【００６２】なお、本実施例では、ガイド部材５８のノ
ズルチップ５１への固定は、かしめによりなしたが、こ
の他に接着、溶接、圧入、塑性変形加工などの固定手段
が考えられる。

【００６３】次に、図７に基づいて第３実施例を説明す
る。

【００６４】まず構成を説明すると、８１は先端側に燃
料噴射孔８２を有する弁本体すなわちノズルチップであ
り、ノズルチップ８１の内部には燃料噴射孔８３を開閉
する針弁８３がその軸線方向へ移動可能に収納されてい
る。

【００６５】ノズルチップ８１内には、その先端側に略
円錐形を呈するシート部８４と、シート部８４のさらに
先端に位置する袋状のサック部８５と、シート部８４に
開口する複数の燃料噴射孔８２とが形成されており、シ
ート部８４の基端側にはノズルチップ８１の軸線に対し
て略直角な肩部８６を形成しつつ針弁遊挿孔８７が穿設
されている。この針弁遊挿孔８７は、針弁８３の全リフ
ト範囲において後述の被ガイド部９２を常に遊嵌するも
のであり、シート部８４と後述の転動体嵌合溝８９との
間で本実施例における遊嵌部８７ａをなす。

【００６６】針弁遊挿孔８７には、その基端部（図略）
から所定距離Ｈのところに略Ｖ字形の転動体嵌合溝８９
が円環状に刻設されている。この転動体嵌合溝８９に
は、複数個の転動体すなわちボール９０が不均等にばら
つかない程度に配設されており、針弁先端部８３’が弁
本体すなわちノズルチップ８１に対して偏心しないよう
に考慮されている。ここで、本実施例によるガイド部１
２０は転動体嵌合溝８９とボール９０とで構成される。

【００６７】針弁８３の先端側は、基径部９１と、先端
側最大径部９２’であってボール９０にころがり案内さ
れる被ガイド部９２と、前記シート部８４に着座可能な
バルブ部９３とから大略構成され、バルブ部９３と被ガ
イド部９２とは、被ガイド部９２より小径なる円筒部９
４と第１テーパ部９５とを介して連続し、基径部９１と
被ガイド部９２とは第２テーパ部９６を介して連続して
いる。

【００６８】すなわち、本実施例によるガイド機構は、
弁本体側のガイド部１２０及び遊嵌部８７ａと、針弁側
の被ガイド部９２とで構成されている。

【００６９】第２テーパ部９６は緩やかな傾斜角θ₁を
有しており、針弁８３が開弁方向にリフトする際、被ガ
イド部９２がボール９０に対し滑らかに案内されるよう
考慮されている。

【００７０】バルブ部９３は、異なる角度を有する先端
側の第１バルブテーパ部９７と基端側の第２バルブテー
パ部９８とから構成され、第１バルブテーパ部９７と第
２バルブテーパ部９８との境界でシート線９９をなし、
バルブ部９３がシート部８４に着座して燃料噴射孔８２
の閉塞がなされる。

【００７１】なお、図示は省略するが、本実施例に係る
燃料噴射弁は、上記実施例同様、噴射初期における燃料
噴射量を低く抑える２段開弁圧燃料噴射弁に適用したも
のであり、噴射ポンプから燃料が導かれて針弁８３に燃
料圧が付与されると、まず、針弁８３はプレリフト量Ｌ
₁だけリフトして、燃料噴射孔８２からの初期噴射を行
い、次いで、燃料圧が上昇して第１コイルスプリングと
第２コイルスプリングとの合力を超えると、針弁８３は
さらにフルリフト量Ｌ₂までリフトして、燃料噴射孔８
２からの主噴射を行うものである。

【００７２】また、針弁側のバルブ部９３が弁本体側の
シート部８４に着座した状態において、被ガイド部９２
と第２テーパ部９６とで形成される境界線Ａと略Ｖ字形
の転動体嵌合溝８９の中心線Ｂとの距離は所定値Ｌ₃を
有しており、つまり、着座時を基準に針弁８３が所定値
Ｌ₃だけリフトして初めてボール９０に案内されるよう
針弁８３とノズルチップ８３との位置関係が規定されて
いる。

【００７３】このような構成に基づき、次に作用を説明
する。

【００７４】針弁８３に対して燃料圧が付与されると、
針弁８３は開弁方向にリフトを開始し、そのリフト量が
所定値Ｌ₃を上回ると、遊嵌状態にあった被ガイド部９
２はボール９０による案内作用を得る。この案内作用は
プレリフト量Ｌ₁に達するまでに針弁先端部８３’が偏
心することを規制するものであり、初期噴射時における
燃料噴射時期、燃料噴射量および噴霧の噴出形態を各燃
料噴射孔毎に正確に制御できる。

【００７５】燃料圧が低下して針弁リフト量が所定値Ｌ
₃を下回ると、被ガイド部９２は弁本体側のボール９０
による案内作用から解放され、バルブ部９３は略円錐形
を呈するシート部８４に押しつけらることによる自己調
心作用を得ることができ、つまり、バルブ部９３はシー
ト部８４に対してバウンシングをしながら適切な位置へ
と自ら収束することができる。

【００７６】さて、本実施例にあっては、転動体嵌合溝
８９の位置決めを弁本体すなわちノズルチップ８１の基
端部（図略）からの距離Ｈとして容易且つ精度高く管理
することが可能であり、つまり、境界線Ａと転動体嵌合
溝８９の中心線Ｂとの所定値Ｌ₃を、工作性を容易にし
つつ精度高く得ることが可能となる。

【００７７】また、上記各実施例におけるガイド機構は
面接触による摺動案内であったが、本実施例にあっては
点接触によるころがり案内となるため、大幅なフリクシ
ョン低下が可能となり、閉弁速度の低下をより効果的に
防止することができる。つまり、噴射終了時の燃料のキ
レがより改善される。

【００７８】また、上記各実施例にあっては、燃料噴射
孔へ燃料が導かれるように、被ガイド部には切欠き溝が
形成されていたが、本実施例にあっては、燃料はボール
９０間を通過できるため、切欠き溝を形成する必要がな
く、製作工数がより低下するという利点がある。

【００７９】なお、本実施例にあっては転動体としてボ
ール９０を用いたが、これに限定するものではなく、例
えば、円筒コロにてころがり案内してもよい。

【００８０】なお、上記各実施例は、ガイド機構を適用
することが最も効果的である２段開弁圧燃料噴射弁につ
いて説明したが、これに限定するものではなく、閉塞手
段を１つしか持たない燃料噴射弁に適用することも可能
である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明してきたように、第１の発明に
よれば、針弁先端部が弁本体に対して偏心することを規
制するガイド機構を備えることにより、針弁先端部は偏
心することなく保持されるので、燃料噴射孔からの燃料
噴射時期、燃料噴射量および噴霧の噴出形態を各燃料噴
射孔毎に均一となるよう制御することが可能となる。

【００８２】また、燃料噴射終了時において、針弁が閉
弁方向に移動してそのリフト量が所定値を下回ると、針
弁はガイド機構の束縛から解放されるため、閉弁速度の
低下を招くことなく弁本体側のシート部へと速やかに着
座することができる。一方このとき、針弁先端部は比較
的自由な状態におかれるため、針弁は略円錐形なシート
部に押しつけられることによる自己調心作用を得ること
ができ、適切なる着座位置へと確実に着座する。この結
果、燃料噴射終了時における噴射燃料の切れが改善され
て、燃料の後だれを防止できる。

【００８３】さらに、第２の発明においては、遊嵌部及
びガイド部がガイド部材として弁本体とは別体に構成さ
れることから、所定値を工作性を容易にしつつ精度を高
く得ることができ、つまり、針弁先端部は偏心すること
なくより正確に保持されるので、燃料噴射孔からの燃料
噴射時期、燃料噴射量および噴霧の噴出形態を各燃料噴
射孔毎に均一となるよう制御することができる。

【００８４】また、第３の発明においては、転動体嵌合
溝の位置決めを弁本体の基端部からの距離として比較的
容易且つ高精度に得ることができるため、所定量の規定
を比較的容易になすことが可能となり製作性の容易さが
実現する。同時に、針弁の案内作用を点又は線接触にて
行うために、フリクション低減による閉弁速度低下を効
果的に防止でき、噴射終了時における燃料の切れをより
改善でき、燃料の後だれを防止できる。

【００８５】さらに、第４の発明においては、針弁リフ
ト量が比較的小さな所定リフト量に抑えられる噴射初期
に、燃料噴射孔からの噴霧形態を各燃料噴射孔毎に均一
となるよう制御することが可能であり、針弁のわずかな
偏心に起因するスモークの顕著な悪化を解消できる。ま
た、燃料噴射終了時における針弁に対する閉弁方向への
付勢力は比較的小さなものとなるが、このとき針弁はガ
イド機構による束縛から解放されるために、閉弁速度の
低下を招くことなく弁本体側のシート部へと速やかに着
座することが可能となり、燃料の切れを改善でき、燃料
の後だれを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る燃料噴射弁の先端側を示す部
分断面図。

【図２】図１の部分拡大断面図。

【図３】第１実施例に係る燃料噴射弁の全体構成を示す
部分断面図。

【図４】時間に対する針弁リフト量を表す図。

【図５】時間に対する噴射率を表す図。

【図６】第２実施例に係る燃料噴射弁の先端側を示す部
分断面図。

【図７】第３実施例に係る燃料噴射弁の先端側を示す部
分断面図。

【図８】従来の２段開弁圧燃料噴射弁の断面図。

【図９】従来のガイド機構を有する燃料噴射弁の断面
図。

【符号の説明】

１燃料噴射弁２弁本体８針弁８’ 針弁先端部１６第１コイルスプリング（第１の閉塞手段）１７第２コイルスプリング（第２の閉塞手段）２８ガイド部（ガイド機構）２９遊嵌部（ガイド機構）３１シート部３３燃料噴射孔３４被ガイド部（ガイド機構）３５’最大径部３５バルブ部５１ノズルチップ（弁本体）５２燃料噴射孔５３針弁５３’針弁先端部５４シート部５８ガイド部材６１ガイド部（ガイド機構）６２遊嵌部（ガイド機構）６４被ガイド部（ガイド機構）６４’最大径部６５バルブ部８１ノズルチップ（弁本体）８２燃料噴射孔８３針弁８３’針弁先端部８４シート部８７ａ遊嵌部８９転動体嵌合溝９０ボール（転動体）９２被ガイド部９２’最大径部９３バルブ部Ｌ₁ 所定リフト量Ｌ₃ 所定値

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弁本体と、針弁と、ガイド機構とを有し、前記弁本体は、その先端側に燃料噴射孔と略円錐形を呈
するシート部とを有するものであって、前記針弁をその
軸線方向へ移動可能に収納するものであり、前記針弁は、その先端部にバルブ部を有し、当該バルブ
部が前記シート部に着座・離座して前記燃料噴射孔を開
閉するものであり、前記ガイド機構は、弁本体側に形成されるガイド部及び
遊嵌部と、針弁側に形成される被ガイド部と、から成
り、前記遊嵌部は、針弁リフト量が所定値以下のときに前記
被ガイド部を遊嵌するものであり、前記ガイド部は、針弁リフト量が所定値を超えたときに
初めて前記被ガイド部を案内して針弁先端部の偏心を規
制するものである、ことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】上記ガイド機構は、上記針弁の先端側最大径部に形成される被ガイド部と、
上記弁本体側に配設されるガイド部と、前記弁本体側に
配設され且つ前記ガイド部と上記シート部との間に位置
する遊嵌部と、から成り、前記遊嵌部は、針弁リフト量が所定値以下のときに前記
被ガイド部を遊嵌するものであり、前記ガイド部は、針弁リフト量が所定値を超えたときに
初めて前記被ガイド部を摺動案内するものであり、前記遊嵌部及び前記ガイド部は、ガイド部材として前記
弁本体とは別体に構成されるものである、ことを特徴と
する請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】上記ガイド機構は、上記針弁の先端側最大径部に形成される被ガイド部と、
上記弁本体側に配設されるガイド部と、前記弁本体側に
配設され且つ前記ガイド部と上記シート部との間に位置
する遊嵌部と、から成り、前記遊嵌部は、針弁リフト量が所定値以下のときに前記
被ガイド部を遊嵌するものであり、前記ガイド部は、前記弁本体に形成される転動体嵌合溝
と当該転動体嵌合溝に配設される複数の転動体とから構
成され、前記複数の転動体は、針弁リフト量が所定値を超えたと
きに初めて前記被ガイド部をころがり案内するものであ
る、ことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項４】上記燃料噴射弁は、上記針弁に対して作用する第１の閉塞手段と第２の閉塞
手段とを有し、前記第１の閉塞手段は、上記燃料噴射孔を遮断する方向
へ常時作用するものであり、前記第２の閉塞手段は、前記燃料噴射孔を遮断する方向
へ針弁リフト量が所定リフト量以上になったときに初め
て作用するものであり、前記所定リフト量は上記所定値よりも大きく設定されて
いる、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の燃料
噴射弁。