JP4119812B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射供給するための燃料噴射弁に関する。

コモンレールシステムにおける如く、内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射供給するためのインジェクタとして、例えば特許文献１に開示されている型式の燃料インジェクタが公知である。この燃料インジェクタは、電磁弁を通電させて開くことによってインジェクタ本体内の制御室を低圧部に連通させ、これによりバルブピストンの背圧を除去してノズルニードルをリフトさせて燃料噴射を開始させ、所定の時間経過後に電磁弁の通電を停止させて制御室と低圧部との連通状態を解除し、バルブピストンに所定の背圧を作用させてノズルニードルを押し下げ、これにより燃料噴射を終了させるように構成されている。
特開平７−３１０６２１号公報

ところで、極低温地域においては、上述した燃料噴射弁の円滑な動作が低温状態にあっても確保できるようにするため、燃料中にワックスを混入している。したがって、例えば−２０℃以下の低温雰囲気での始動など、機関の運転条件によっては、燃料中に混入されているワックスが燃料噴射弁の各部において析出し、種々の不具合を生じさせるという問題を有している。特に、ワックスが高圧側から低圧側へ燃料を逃すための燃料の漏れ通路中において析出すると、燃料の通過が不可能となり、燃料噴射弁、特にノズルニードルの動作が不安定となって燃料噴射動作が不安定になる等の障害を引き起こすという問題点を有している。

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、本発明では、ノズルニードル及び又はその貫通孔にテーパをもたせ、これにより燃料中に含まれる成分の固化が生じても、ノズルニードルと貫通孔との間に形成される燃料の漏れ通路となる隙間から固化物を速やかに排出できるようにしたものである。

ノズルニードルは、貫通孔内で軸方向に運動可能なように貫通孔に支持、案内されているが、ノズルニードルと貫通孔との間の隙間は極めて狭く、ノズルニードルの先端の高圧部の高圧燃料は、該隙間を通ってノズルホルダ側の低圧部に僅かに漏れる。該隙間の少なくとも一部をテーパ状とすることにより、該隙間が高圧部から燃料低圧部に向けてスカート状に拡がる部分を有する形態となっており、低圧部に近い程その隙間の幅が大きくなっている。したがって、この漏れ燃料に含まれるワックス等の混合物が低温下での運転時に該隙間内において固化し、析出した場合、隙間内の固化物はノズルニードルのピストン運動によって低圧部側へと送られ、隙間内に残留することがない。この結果、ワックス入りの燃料を用いて燃料噴射弁を動作させた場合、低温下でも安定動作が期待できる。

本発明によれば、異種成分が混入されている燃料を用いて燃料噴射弁を動作させる場合、運転条件に拘らずその動作の安定性を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳しく説明する。

図１は、本発明による燃料噴射弁の実施の形態の一例を示す断面図である。符号１で示されるのは、ディーゼル内燃機関に燃料を噴射供給するためのコモンレールシステムに用いられる燃料噴射弁である。燃料噴射弁１は、図示しないディーゼル内燃機関の気筒に組み付けられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料をこの気筒内に所要のタイミングで、所要の量だけ直接噴射供給するためのものであり、ノズルホルダ２の先端に、ノズル３をリテイニングナット４によって固定して成り、ノズルホルダ２の後端に電磁弁５が設けられている。

ノズルホルダ２はその軸方向に案内孔２１が形成されている中空体２２を有し、案内孔２１内にはプレッシャーピン２３が案内孔２１によって軸方向に運動可能なように配設された構成となっている。中空体２２のばね室２４内には弾発ばね２５が収容されており、弾発ばね２５によって後述するノズルニードル３２が噴孔３５の方向に向けて弾発付勢されている。符号２６で示されるのは、図示しないコモンレールからの高圧燃料をノズル３に送給するため中空体２２内に設けられた通路である。

ノズル３は、ノズルボディー３１とノズルニードル３２とを有し、ノズルボディー３１内に同軸に形成された貫通孔３３によって、ノズルニードル３２はその軸方向に運動可能なように支持、案内されている。ノズルニードル３２の先端部３２Ａは、貫通孔３３と整列してノズルボディー３１内に設けられているシリンダ部３４内に延びており、ノズルニードル３２の先端は噴孔３５を開閉する弁体として動く構成となっている。

したがって、ノズルニードル３２が噴孔３５を閉じる位置に保持されている場合には、燃料噴射弁１からは燃料が噴射されない。一方、ノズルニードル３２が後退し、ノズルニードル３２が噴孔３５を開く位置に保持されている場合には、燃料噴射弁１から燃料が噴射される。

ノズルボディー３１内には、通路２６からの高圧燃料が通路３６を介して導入され該高圧燃料を留めておく油だまり３７が形成されている。一方、ノズルニードル３２には油だまり３７内の高圧燃料の圧力によってノズルニードル３２を噴孔３５から離反させる方向に力を作用させるためのテーパ部３８が形成されている。

中空体２２の後端部には、案内孔２１と同軸で中空体２２の軸方向に延びているドレーン室４１を下向きに形成しているヘッド４２が形成されている。ヘッド４２には、半径方向の供給伝導路４３及び軸方向のドレーン伝導路４４と連通している制御室４５が形成されている。供給伝導路４３は中空体２２内の半径方向伝導路４６経由で取入具４７と連通しており、制御室４５の底部はプレッシャーピン２３の上部表面で形成されている。

電磁弁５のアーマチュア５１には弁体として働くボール５２が固定されている。アーマチュア５１は、図示しないバルブスプリングの力によって下方に押し下げられており、ボール５２がドレーン伝導路４４の開口端に押し付けられドレーン伝導路４４を塞ぐように構成されている。

したがって、電磁弁５が通電されていない場合には、ボール５２によってドレーン伝導路４４の開口端が塞がれており、これにより制御室４５は高圧燃料により満たされているので、プレッシャーピン２３によってノズルニードル３２が噴孔３５を閉じており、燃料噴射は行われない。電磁弁５が通電されると、ボール５２がドレーン伝導路４４の開口端から離れ、制御室４５内の高圧燃料が燃料低圧部に逃げ、制御室４５内の圧力が降下するので燃料噴射が行われる。電磁弁５の通電が切られると、ノズルニードル３２が再び噴孔３５を閉じる位置に戻されるため燃料噴射が終了する。なお、電磁弁５の通電制御によりノズル３からの燃料噴射を上述の如くして行わせること自体は公知であるから、これについてのこれ以上の詳しい説明は省略する。

ノズルニードル３２とノズルボディー３１の貫通孔３３との間の隙間Ｇは、実質的に油密状態となるように、極めて僅かな隙間である。しかしながら、油だまり３７に留められる燃料圧は極めて高く、この高圧燃料は隙間Ｇを通ってノズルホルダ２の燃料低圧側に僅かに漏れる。もし、燃料中にワックス成分が混入されていると、特に低温作動時にこのワックス成分が隙間Ｇにおいて析出して固化し、燃料噴射弁１の動作不良を引き起こすことになる。

図２は、図１の要部を拡大して示す図である。図２に示すように、この不具合を解決するため、ノズルニードル３２と貫通孔３３との間に形成される隙間Ｇの少なくとも一部がノズルホルダ２に向かって拡がるテーパ状となっている。

ここでは、貫通孔３３が、油だまり３７側の一端部３３Ａからノズルホルダ２に向けて拡がるテーパ部３３Ｂを有するように形成されることにより、隙間Ｇがノズルホルダ２に向かって拡がるテーパ状となっている。この結果、隙間Ｇの幅Ｗは、一端部３３Ａでは極めて狭く、その他端部３３Ｃに向けて直線的に増大している。すなわち、隙間Ｇは燃料高圧部から燃料低圧部に向かってスカート状に拡がっている。

貫通孔３３は以上のように構成されているので、貫通孔３３の一端部３３Ａ付近の隙間Ｇの幅Ｗは小さく、これにより所要の油密性を保つことができる。そして、隙間Ｇは燃料高圧部から燃料低圧部に向かってスカート状に拡がっているので、油だまり３７から貫通孔３３へ僅かに漏れた燃料中のワックス成分が低温動作時に析出、固化した場合、固化物は隙間Ｇの他端部３３Ｃ方向（ノズルホルダ２方向）に容易に移動せしめられ、ノズルホルダ２の低圧部へと排出される。

したがって、従来のように、固化したワックス成分が隙間Ｇ内に滞留し、ノズルホルダ２の円滑な動作を妨げて燃料噴射動作を不安定にするという不具合を生じることがない。この結果、ワックス入りの燃料を用いて燃料噴射弁を動作させた場合、低温下でも安定動作が期待できる。

図３は、貫通孔３３のテーパ部の変形例を説明するための図である。図２に示した例では、テーパ部３３Ｂを貫通孔３３全体に亘って設けたが、図３の例では、テーパ部３３Ｂは貫通孔３３の一部に設けられている。この結果、隙間Ｇの少なくとも一部がノズルホルダ２に向かって拡がるテーパ状となっている。

すなわち、貫通孔３３の一端部３３Ａ付近においては、隙間Ｇの幅が一定で且つ狭くなっている非テーパ部３３Ｄとなっており、非テーパ部３３Ｄと他端部３３Ｃとの間にのみテーパ部３３Ｂに相応するテーパ部３３Ｅが設けられている。

この構成によると、非テーパ部３３Ｄを設けたことにより、図２の構成の場合による利益に加えて、貫通孔３３とノズルニードル３２との間の油密性がより高くなるという利点が得られる。

なお、図２、図３において、テーパ部３３Ｂ、３３Ｅのテーパ形態は、直線状に限定されず、曲線状又は直線状と曲線状との混合形態等任意のテーパ形態とすることができる。

図４は、図２に示した隙間Ｇの別の変形例を説明するためのノズル３の要部の拡大断面図である。図４に示す構成では、貫通孔３３にテーパを付けるのではなく、ノズルニードル３２にテーパ部３２Ｂを設けることにより、ノズルニードル３２と貫通孔３３との間に形成される隙間Ｇがノズルホルダ２に向かって拡がるテーパ状となるようにしている。

なお、図４において、ノズルニードル３２の一部にのみテーパ部３２Ｂを設けるようにすれば、図３に示したように、隙間Ｇの一部のみをテーパ状とすることができる。

さらに、貫通孔３３及びノズルニードル３２の両方にテーパを付けることにより、ノズルニードル３２と貫通孔３３との間に形成される隙間Ｇの少なくとも一部をノズルホルダ２に向かって拡がるテーパ状とすることもできる。

本発明による燃料噴射弁の実施の形態の一例を示す断面図。 図１の要部を拡大して示す要部拡大断面図。 図１に示す燃料噴射弁の変形例の要部の拡大断面図。 図２に示すノズルの変形例の要部拡大断面図。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２ ノズルホルダ
３ ノズル
５ 電磁弁
２１ 案内孔
２２ 中空体
２３ プレッシャーピン
２４ ばね室
２５ 弾発ばね
２６ 通路
３１ ノズルボディー
３２ ノズルニードル
３２Ａ 先端部
３３ 貫通孔
３３Ａ 一端部
３３Ｂ テーパ部
３３Ｄ 非テーパ部
３４ シリンダ部
３５ 噴孔
３６ 通路
３７ 油だまり
Ｇ 隙間
Ｗ 幅

Claims (2)

1. ノズルボディ内の案内孔に挿通されたノズルニードルが該案内孔によって案内されて軸方向に運動し噴孔の開閉を行うように構成されたノズルがノズルホルダの先端部に固定されて成ると共に、前記案内孔の一端側に高圧燃料の油だまりが形成されている内燃機関用燃料噴射弁において、
   前記ノズルニードルと前記案内孔との間に形成される隙間が、前記案内孔の前記一端側から前記案内孔の他端側までの全てにわたって前記ノズルホルダに向かって拡がるテーパ状となっていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射弁。
2. ノズルボディ内の案内孔に挿通されたノズルニードルが該案内孔によって案内されて軸方向に運動し噴孔の開閉を行うように構成されたノズルがノズルホルダの先端部に固定されて成ると共に、前記案内孔の一端側に高圧燃料の油だまりが形成されている内燃機関用燃料噴射弁において、
   前記ノズルニードルと前記案内孔との間に形成される隙間が、前記案内孔の前記一端側から前記ノズルホルダに向かって拡がるテーパ状間隙となっており、前記高圧燃料の油だまりに生じた固形物を該テーパ状間隙を通して前記案内孔の他端から逃がすようにしたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射弁。

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