JP4087817B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Description

本発明は燃料噴射弁に関するものである。
図4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、コネクティングロッド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、その上方部にコネクティングロッド8が取り付けられている。
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、コネクティングロッド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及びバルブボディ6の摺動孔6A内に摺動可能に挿入されている。
図5は、バルブボディ6及び背圧制御部7の要部拡大断面図である。バルブボディ6には制御圧室19が形成されており、バルブピストン5の先端部を下方側から制御圧室19に臨ませている。
制御圧室19は、バルブボディ6に形成した導入側オリフィス20に連通している。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、コモンレール12からの導入圧力が制御圧室19に供給される構成となっている。
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、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28とを遮断している。
制御圧室19は、開閉用オリフィス23にも連通しており、開閉用オリフィス23は背圧制御部7のバルブボール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)の受圧面積より大きくしてある。
図4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へのシート及びシート部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、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に作用するとともに、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。
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からの燃料噴射量及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。
図5に示すように、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の摺動を阻害する虞があるため、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28が設けられている。
従来の燃料噴射弁の高圧燃料通路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のインジェクタが開示されている。
特開2003−28021号公報
しかし、特許文献1に開示されたインジェクタによると、締付ナット40による締め付け応力がバルブボディ太径部361に加わる構成であるため、この締め付け応力を受けて開閉用オリフィス365とバルブボール371によるシート面がインジェクタマグネット方向にずれるように変形する傾向を有している。このような変形が生じると、シート面が移動することで、インジェクタリフト量に変化が生じ噴射量の誤差が生じるという問題を生じることになる。
また、従来の構造では、油路13、21、20の構成上、特に導入側オリフィス20が制御室19に向けてインジェクタ軸方向に直角に設計されており、バルブボディ太径部は導入側オリフィスを避けた位置に設定されていた。そのため、バルブボディのインジェクタ軸方向の厚さが制限され、締め付け応力を受けてバルブボディ太径部が変形しやすいという問題点も有していた。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる、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、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディがインジェクタハウジング内に設けられて成り、前記バルブピストンの一端を臨ませているバルブボディ内の制御圧室内に高圧燃料を前記インジェクタハウジングより送るように構成された燃料噴射弁において、前記インジェクタハウジング内にインジェクタ軸と同軸に設けられた環状段部に、前記制御圧室が形成され前記環状段部に対応した前記バルブボディの太径部が、前記インジェクタ軸に平行なオリフィスが設けられているシールプレートを介して着座せしめられており、該シールプレートの上下面には前記オリフィスの周辺及び該シールプレート内周部と外周部の一部を残して座繰加工が施されており、前記インジェクタハウジング側から供給される高圧燃料が前記オリフィスを介して前記太径部内に設けられた油路を通って前記制御圧室内に送られるようになってい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、高圧燃料導入用オリフィスとシールプレートを兼用したオリフィスプレートをバルブボディとインジェクタハウジングで挟持する構成としたことで、バルブボディ太径部のインジェクタ軸方向の厚みを厚くすることができ、その結果締付ナットによる締め付け応力によるバルブボディ太径部の変形が抑制されて、インジェクタ噴射量のばらつきが低減する。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
図1は、本発明による燃料噴射弁の一実施形態を示す図、図2は図1の要部拡大図である。図1及び図2を参照すると、燃料噴射弁30は、インジェクタハウジング32と、ノズルボディ33と、ノズルニードル34と、バルブピストン35と、バルブボディ36と、背圧制御部37と、インレットコネクタ38とを有している。インジェクタハウジング32の先端部にはノズルボディ33がノズルナット39により取り付けられ、その上方部にインレットコネクタ38が取り付けられている。燃料噴射弁30もまた、図4、図5に示した燃料噴射弁1と同様に、コモンレール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ある。
インジェクタハウジング32内には、インレットコネクタ38からノズルボディ33にまで延びる燃料通路38Aが形成されており、ノズルニードル34の受圧部34Aに対向して燃料溜まり室33Aが形成されている。このノズル部の構成は図4に示すそれと同様の公知の構成であるので、その詳細説明は省略する。
バルブボディ36は、太径部361と細径部362とを有する全体として略円筒状の形態をなす部材であり、インジェクタハウジング32内のバルブボディ収容室321内には、バルブボディ36がインジェクタハウジング32と同軸となるように収容されている。バルブボディ36には細径部362側に開口する摺動穴363が形成されており、摺動穴363内にはバルブピストン35の後端部351が油密状態を保ってその軸線方向に摺動可能なように挿入されている。
摺動穴363は太径部361内にまで延びており、摺動穴363の開口端と反対側の太径部361内にはバルブピストン35の一端を臨ませている制御圧室364が形成されている。制御圧室364は、開閉用オリフィス365にも連通しており、開閉用オリフィス365は背圧制御部37のバルブボール371によって開閉可能となっている。なお、制御圧室364におけるバルブピストン35の頂部35Aの受圧面積は、ノズルニードル34の受圧部34A(図1)の受圧面積より大きくしてある。
背圧制御部37は、マグネット372と、アーマチュア373と、アーマチュア373に一体のバルブボール371とを備え、マグネット372へ駆動信号を供給することにより、マグネット372はバルブスプリング374の付勢力に抗してアーマチュア373を吸引し、バルブボール371を開閉用オリフィス365からリフトさせ、制御圧室364の圧力を図示しない燃料還流路を介して燃料低圧側に解放可能とする構成となっている。
したがって、バルブボール371を上述の如く動作させることにより制御圧室364の圧力を制御し、バルブピストン35を介してノズルニードル34の背圧を制御することにより、ノズルニードル34のリフトを制御することができる。上述した燃料噴射制御のための背圧制御の構成それ自体は公知であるので、これについての詳しい説明は省略する。
次に、インレットコネクタ38から供給される高圧燃料をインジェクタハウジング32を通ってバルブボディ36内の制御圧室364に送るための構成について説明する。
バルブボディ36を収容するバルブボディ収容室321は、バルブボディ36に相応した寸法形状の空間となっている。その環状段部321Aに、シールプレート50を介して太径部361の環状突部361Aが着座するようにして、バルブボディ36がバルブボディ収容室321内に収容されている。
バルブボディ収容室321内に上述の如くして収容されたバルブボディ36は、締付ナット40によってバルブボディ収容室321内に押し込まれるので、シールプレート50は環状段部321Aの上面321Aaと環状突部361Aの下面361Aaとに密着して挟持され、上面321Aaと下面361Aaとの間の油密状態を良好に保つことができる状態となっている。
図3に示すように、シールプレート50は、オリフィス501を有する円環状の部材であり、ここでは、クロム含有の鉄系金属材料を用いて作られている。また、シールプレート50は、シール性能を安定させるために、プレートの上下面においてオリフィス501の周辺及びプレート内周部と外周部の一部を残して座繰加工を施してある。符号502、503で示されるのは位置決め用の孔であり、これらの孔502、503を用いることにより、オリフィス501が燃料通路38Aに対向するようにしてシールプレート50をインジェクタハウジング32とバルブボディ36との間に容易に配設することができる。オリフィス501の軸線は燃料噴射弁30のインジェクタ軸と平行となっている。
図2に示されているように、インジェクタハウジング32内の環状段部321Aにはオリフィス501に対向するようにして高圧燃料供給室41が形成されており、高圧燃料供給室41にはインレットコネクタ38から供給される高圧燃料が燃料通路38Aを通って導かれている。一方、バルブボディ36の太径部361内には、一端が制御圧室364に連通しており、他端が下面361Aaにおいてオリフィス501に対向するように開口している通路42が設けられている。この結果、燃料通路38Aから送られた高圧燃料はオリフィス501を介して、太系部361内に形成されている通路42内に入り、制御圧室364に送られるという高圧燃料通路が構成される。以上説明したように、インレットコネクタ38からの高圧燃料は、シールプレート50のオリフィス501を通って制御圧室364に送られる構成であるから、インジェクタハウジング32とバルブボディ36との間に高圧燃料を一旦溜める必要がなく、燃料はオリフィス501を通って直接インジェクタハウジング32側からバルブボディ36側に送られる。
シールプレート50は環状段部321Aの上面321Aaと環状突部361Aの下面361Aaとに密着し、上面321Aaと下面361Aaとの間の油密状態を良好に保つことができる状態となっているので、高圧燃料供給室41内の高圧燃料はバルブボディ36とインジェクタハウジング32との間に漏れ出すことなく、制御圧室364内に送られる。そして、制御圧室364はバルブボディ36の太径部361内に形成されているため、制御圧室364内に高圧燃料が充満した場合でも、太径部361の大きな肉厚により変形が小さく抑えられる。この結果、バルブボディ36全体の変形を小さくすることができ、バルブピストン35を摺動穴363内で円滑に摺動させることができる上に、性能調整も容易となる。
燃料噴射弁30は以上のように構成されているので、バルブボディ36の太径部361のインジェクタ軸方向の厚みを厚くすることができる。この結果、締付ナット40によってバルブボディ36をインジェクタハウジング32に締め付けた場合、その締め付け応力によるバルブボディ36の太径部361の変形が抑制され、インジェクタ噴射量のばらつきを低減させることができる。また、通路42及び制御圧室364は太径部361内に形成されているので、高圧燃料の供給によるバルブボディ36の変形を有効に抑えることができ、高性能の燃料噴射弁30を実現することができる。
本発明による燃料噴射弁の一実施形態を示す図。 図1の要部拡大図。 図1のシールプレートの拡大平面図。 従来の燃料噴射弁の構成を説明するための図。 図4のバルブボディ及び背圧制御部を拡大して示す要部拡大断面図。
符号の説明
30 燃料噴射弁
32 インジェクタハウジング
33 ノズルボディ
33A 燃料溜まり室
34 ノズルニードル
34A 受圧部
35 バルブピストン
35A 頂部
36 バルブボディ
37 背圧制御部
38 インレットコネクタ
38A 燃料通路
39 ノズルナット
40 締付ナット
41 高圧燃料供給室
42 通路
50 シールプレート
321 バルブボディ収容室
321A 環状段部
321Aa 上面
351 後端部
361 太径部
361A 環状突部
361Aa 下面
362 細径部
363 摺動穴
364 制御圧室
365 開閉用オリフィス
501 オリフィス

Claims (1)

  1. バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディがインジェクタハウジング内に設けられて成り、前記バルブピストンの一端を臨ませているバルブボディ内の制御圧室内に高圧燃料を前記インジェクタハウジングより送るように構成された燃料噴射弁において、前記インジェクタハウジング内にインジェクタ軸と同軸に設けられた環状段部に、前記制御圧室が形成され前記環状段部に対応した前記バルブボディの太径部が、前記インジェクタ軸に平行なオリフィスが設けられているシールプレートを介して着座せしめられており、該シールプレートの上下面には前記オリフィスの周辺及び該シールプレート内周部と外周部の一部を残して座繰加工が施されており、前記インジェクタハウジング側から供給される高圧燃料が前記オリフィスを介して前記太径部内に設けられた油路を通って前記制御圧室内に送られるようになっていることを特徴とする燃料噴射弁。
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