JP4215042B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents
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例えば、特許文献1に記載された燃料噴射ノズルは、図7に示す様に、第1の噴孔100を開閉するインナニードル110と、第2の噴孔120を開閉するアウタニードル130とを有し、インナニードル110がアウタニードル130より先にリフトして第1の噴孔100より燃料を噴射した後、アウタニードル130がリフトして第2の噴孔120より燃料を噴射する構成である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、簡易な構成によって噴孔からの燃料リークを確実に防止できる燃料噴射ノズルを提供することにある。
本発明は、上流側に第1の噴孔、下流側に第2の噴孔を有すると共に、第1の噴孔の上流側に第1のシート面、第1の噴孔と第2の噴孔との間に第2のシート面を形成するノズルボディと、このノズルボディの内部に往復動自在に収容され、第1の噴孔を開閉する円筒形状のアウタニードルと、このアウタニードルの内側に摺動自在に挿入され、第2の噴孔を開閉するインナニードルとを有し、アウタニードルがインナニードルに先行してリフトする燃料噴射ノズルであって、アウタニードルは、第1の噴孔を閉じる閉弁時に、第1のシート面に着座して第1の噴孔の上流側を閉じる第1ピースと、この第1ピースの先端部に中間部材を介して取り付けられ、第2のシート面に着座して第1の噴孔の下流側を閉じる第2ピースとで構成され、第1ピースは、先端部の内周側に内径を拡大した拡大内径部が形成され、中間部材は、第1ピース及び第2ピースより撓り性あるいは弾性が良好となる機械的性質を有し、拡大内径部に嵌め込まれる環状体であり、第2ピースと共に第1ピースと一体に可動することを特徴とする。
また、第2ピースは、中間部材を介して第1ピースに取り付けられ、その中間部材が第1ピース及び第2ピースより撓り性あるいは弾性が良好となる機械的性質を有しているため、第1ピースと第2ピースとが同時に着座できない場合に、その着座タイミングのずれを吸収できる。
請求項1に記載した燃料噴射ノズルにおいて、第1ピースに形成される拡大内径部は、第1ピースの先端に向かって内径が次第に小さくなる逆テーパ形状に設けられ、中間部材は、拡大内径部にテーパ嵌合して取り付けられることを特徴とする。
上記の構成によれば、第1ピースの拡大内径部に中間部材をテーパ嵌合するだけの簡易な構成により、アウタニードルのリフト時、つまり第1ピースがリフトした時に、中間部材と第2ピースが取り残されることなく、第1ピースと一体にリフトできる。
本発明は、上流側に第1の噴孔、下流側に第2の噴孔を有すると共に、第1の噴孔の上流側に第1のシート面、第1の噴孔と第2の噴孔との間に第2のシート面を形成するノズルボディと、このノズルボディの内部に往復動自在に収容され、第1の噴孔を開閉する円筒形状のアウタニードルと、このアウタニードルの内側に摺動自在に挿入され、第2の噴孔を開閉するインナニードルとを有し、アウタニードルがインナニードルに先行してリフトする燃料噴射ノズルであって、アウタニードルは、第1の噴孔を閉じる閉弁時に、第1のシート面に着座して第1の噴孔の上流側を閉じる第1ピースと、この第1ピースの先端部に取り付けられて第1ピースと一体に可動し、第2のシート面に着座して第1の噴孔の下流側を閉じる第2ピースとで構成され、第1ピースは、先端部の内周側に内径を拡大した拡大内径部が形成され、第2ピースは、拡大内径部に嵌め込まれる環状体であり、第1ピースより撓り性あるいは弾性が良好となる機械的性質を有し、且つ少なくとも第2のシート面に対向する表面に硬化処理が施されていることを特徴とする。
また、第2ピースは、第1ピースより撓り性あるいは弾性が良好となる機械的性質を有しているため、第1ピースと第2ピースとが同時に着座できない場合に、その着座タイミングのずれを吸収できる。
この場合、先の公知技術(特許文献1)の様に、アウタニードルにバネ構造を持たせるための複雑な加工を行う必要がなく、第1ピースの先端部に撓り性あるいは弾性を有する第2ピースを取り付けるだけの簡易な構成によって燃料リークを防止できるので、製造コストを低減でき、且つ耐久性に優れた燃料噴射ノズルを提供できる。
また、一般に撓り性あるいは弾性を有する金属は、硬度が低く、耐摩耗性に欠けるが、本発明では、第2ピースの表面に硬化処理(例えば、焼入れ)が施されるため、耐摩耗性が向上する。
請求項3に記載した燃料噴射ノズルにおいて、第1ピースに形成される拡大内径部は、第1ピースの先端に向かって内径が次第に小さくなる逆テーパ形状に設けられ、第2ピースは、拡大内径部にテーパ嵌合して取り付けられることを特徴とする。
上記の構成によれば、第1ピースの拡大内径部に第2ピースをテーパ嵌合するだけの簡易な構成により、アウタニードルのリフト時、つまり第1ピースがリフトした時に、第2ピースが取り残されることなく、第1ピースと一体にリフトできる。
請求項3または4に記載した燃料噴射ノズルにおいて、第2ピースは、反シート側の端部が拡大内径部に嵌め込まれる嵌合部として設けられ、その嵌合部より先端側には、拡大内径部の内周面と第2ピースの外周面との間に隙間が確保されていることを特徴とする。 この場合、第1ピースの先端部が、前記隙間分だけ内側(第2ピース側)へ撓むことができるため、アウタニードルの閉弁時に、第1のシート面に対する第1ピースの密着度が向上する。
請求項1〜5に記載した何れかの燃料噴射ノズルにおいて、アウタニードルは、第2ピースが第1の噴孔の下流側を閉じた後、第1ピースが第1の噴孔の上流側を閉じることを特徴とする。
この場合、第1ピースが第1のシート面に着座するより、第2ピースの方が先に第2のシート面に着座することで、第1の噴孔の下流側を確実に閉じることができる。その後、第1ピースより撓り性あるいは弾性が良好な部品(請求項1の発明では中間部材、請求項2の発明では第2ピース)が撓むことにより、第1ピースが第1のシート面に着座して第1の噴孔の上流側を閉じることができる。
請求項6に記載した燃料噴射ノズルにおいて、第2ピースの内径側には、アウタニードルの閉弁時に、第2ピースの先端部が第2のシート面に沿ってシート位置を移動できる逃げ代が確保されていることを特徴とする。
この場合、第2ピースが第2のシート面に着座した後、その第2ピースの先端部が第2のシート面に沿ってシート位置を内径側へ移動することにより、第1ピースが第1のシート面に着座して、第1の噴孔の上流側を確実に閉じることができる。
本実施例の燃料噴射ノズルは、例えば、ディーゼル機関用のインジェクタに用いられるもので、ノズルボディ1とニードル(後述する)とで構成される。
ノズルボディ1には、径方向の中央部を長手方向(図示上下方向)に穿設された縦孔2と、この縦孔2に通じる噴孔(第1の噴孔3と第2の噴孔4)等が設けられている。
縦孔2の下端部には、円錐状のテーパ面が形成され、更にテーパ面の下流端よりサック室2aが凹設されている。
第1の噴孔3は、テーパ面を形成しているノズルボディ1の先端壁部を貫通して設けられ、第2の噴孔4は、サック室2aを形成しているノズルボディ1の先端壁部を貫通して設けられている。つまり、第1の噴孔3の方が第2の噴孔4より図示上方(上流側)に位置している。
アウタニードル5は、縦孔2の内部に往復動自在に収容され、図示しないスプリングにより閉弁方向(図示下方)に付勢されている。このアウタニードル5は、第1の噴孔3を閉じる閉弁時に、第1の噴孔3より上流側のテーパ面(以下、第1のシート面7と呼ぶ)に着座して、第1の噴孔3の上流側を液密に閉じる第1ピース5Aと、この第1ピース5Aの先端部に中間部材5Cを介して取り付けられ、第1の噴孔3より下流側のテーパ面(以下、第2のシート面8と呼ぶ)に着座して、第1の噴孔3の下流側を液密に閉じる第2ピース5Bとで構成される。
中間部材5Cは、第1ピース5Aの拡大内径部10にテーパ嵌合する環状体であり、第1ピース5Aと一体に可動する。この中間部材5Cは、第1ピース5A及び第2ピース5Bより撓り性あるいは弾性が良好となる機械的性質を有している。
なお、内シート6aの外径(シート径と呼ぶ)は、アウタニードル5の内周を摺動する摺動部6bの外径より小さく設けられている。また、シート径の上流側には、シート径と同一径の小径部6cが設けられ、この小径部6cと摺動部6bとの間にテーパ状の段差6dが設けられている。
本実施例の燃料噴射ノズルは、アウタニードル5がインナニードル6に先行してリフトする。このアウタニードル5のリフトにより、第1ピース5Aの上シート5aが第1のシート面7から離れると、燃料通路9に供給される燃料が第1の噴孔3より噴射される。この時、中間部材5Cを介して第1ピース5Aに取り付けられる第2ピース5Bは、第1ピース5Aの拡大内径部10に中間部材5Cがテーパ嵌合しているため、第1ピース5Aのリフト時に取り残されることはなく、第1ピース5Aと一体にリフトする。
その後、所定の噴射量が得られると、インナニードル6がアウタニードル5に先行して閉弁する。つまり、インナニードル6の内シート6aが第2のシート面8に着座して、第2の噴孔4の上流側を閉じることにより、第2の噴孔4からの噴射が終了する。
続いて、第1ピース5Aの上シート5aが第1のシート面7に着座して、第1の噴孔3の上流側を閉弁する。この時、第2ピース5Bは、第1ピース5Aに対して中間部材5Cが撓むことにより、第2のシート面8に沿ってシート位置(第2のシート面8に当接する下シート5bの位置) を下流側へ移動することができる。その結果、第1の噴孔3の上流側と下流側とが確実にシールされる。
実施例1に記載した燃料噴射ノズルは、アウタニードル5の閉弁時に、第1の噴孔3の下流側が第2ピース5Bの下シート5bによって確実にシールされる。これにより、アウタニードル5とインナニードル6との間に設けられる摺動隙間と第1の噴孔3との間が液密に遮断されるため、摺動隙間を通って第1の噴孔3より燃料が漏れ出ることを防止できる。なお、アウタニードル5の閉弁時には、第2ピース5Bの下シート5bより外側に第1の噴孔3を通じて大気圧が作用し、中間部材5C及び第2ピース5Bの内周側には前記摺動隙間を通じて高圧が作用するため、第1ピース5Aの拡大内径部10に嵌め込まれた中間部材5Cに内周側から高圧が加わり、中間部材5Cを拡大内径部10に押し付ける力が働く。その結果、拡大内径部10と中間部材5Cとの間がシールされるため、拡大内径部10と中間部材5Cとの間から燃料が漏れることはない。
この場合、第1ピース5Aの先端部に形成された拡大内径部10に、撓り性あるいは弾性を有する中間部材5Cを介して第2ピース5Bを取り付けるだけの簡易な構成によって燃料リークを防止できるので、先の公知技術(特許文献1)と比較して安価であり、且つ耐久性にも優れた燃料噴射ノズルを提供できる。
この実施例2に示す燃料噴射ノズルは、実施例1に記載した中間部材5Cを使用することなく、第2ピース5Bを第1ピース5Aの先端部に直接取り付けた一例である。
具体的には、図2に示す様に、第1ピース5Aの先端部に形成された拡大内径部10に第2ピース5Bがテーパ嵌合している。但し、第2ピース5Bは、実施例1に記載した中間部材5Cと同様に、第1ピース5Aより撓り性あるいは弾性が良好な機械的性質を有している。また、第1ピース5Aの拡大内径部10より図示下方へ突き出る第2ピース5Bの表面(少なくとも、下シート5bとその周辺部…図示太い実線で示す範囲)には、焼入れ等の硬化処理が施されている。
続いて、第1ピース5Aの上シート5aが第1のシート面7に着座して、第1の噴孔3の上流側を閉弁する。この時、第2ピース5Bは、第1ピース5Aより撓り性あるいは弾性が良好な機械的性質を有しているため、図3(b)に示す様に、下シート5bが第2のシート面8上を下流側(図示矢印a方向)へ移動しながら、第2ピース5Bの先端部がインナニードル6の小径部6c側(図示矢印b方向)へ撓むことができる。その結果、第1の噴孔3の上流側と下流側とが確実にシールされる。
また、一般に撓り性あるいは弾性を有する金属は、硬度が低く、耐摩耗性に欠けるが、本実施例では、第2ピース5Bの下シート5bを含む表面に硬化処理が施されているため、撓り性あるいは弾性を有する金属を第2ピース5Bに使用することができ、且つ耐摩耗性も向上する。
この実施例3に示す燃料噴射ノズルは、実施例2と同じく、第2ピース5Bを第1ピース5Aの先端部に直接取り付けた一例であり、且つインナニードル6の内シート6aが摺動部6bと同一径に設けられている。
また、第2ピース5Bの先端部表面(少なくとも、下シート5bとその周辺部…図示太い実線で示す範囲)には、実施例2と同じく、焼入れ等の硬化処理が施されている。
これにより、実施例2と同じく、第1ピース5Aの上シート5aが第1のシート面7に着座するタイミングより、第2ピース5Bの下シート5bが第2のシート面8に着座するタイミングを早く設定することで、両者の着座タイミングのずれを吸収でき、第1の噴孔3の上流側と下流側とを確実に閉じることができる。
この実施例4では、図6に示す様に、第2ピース5Bの反シート側の端部(図示上端部)を第1ピース5Aの拡大内径部10にテーパ嵌合する嵌合部として設けると共に、この嵌合部より先端側には、拡大内径部10の内周面と第2ピース5Bの外周面との間に隙間Bを設けている。また、第1ピース5Aの拡大内径部10より図示下方へ突き出る第2ピース5Bの表面(少なくとも、下シート5bとその周辺部…図示太い実線で示す範囲)には、実施例2と同じく、焼入れ等の硬化処理が施されている。
この場合、第1ピース5Aの先端部が前記隙間B分だけ内側(第2ピース5B側)へ変形可能となるため、第1のシート面7に対する上シート5aの密着度が向上する。
3 第1の噴孔
4 第2の噴孔
5 アウタニードル
5A 第1ピース
5B 第2ピース
5C 中間部材
6 インナニードル
7 第1のシート面
8 第2のシート面
10 第1ピースの拡大内径部
B 拡大内径部の内周面と第2ピースの外周面との間の隙間
Claims (7)
- 上流側に第1の噴孔、下流側に第2の噴孔を有すると共に、前記第1の噴孔の上流側に第1のシート面、前記第1の噴孔と前記第2の噴孔との間に第2のシート面を形成するノズルボディと、
このノズルボディの内部に往復動自在に収容され、前記第1の噴孔を開閉する円筒形状のアウタニードルと、
このアウタニードルの内側に摺動自在に挿入され、前記第2の噴孔を開閉するインナニードルとを有し、
前記アウタニードルが前記インナニードルに先行してリフトする燃料噴射ノズルであって、
前記アウタニードルは、前記第1の噴孔を閉じる閉弁時に、前記第1のシート面に着座して前記第1の噴孔の上流側を閉じる第1ピースと、この第1ピースの先端部に中間部材を介して取り付けられ、前記第2のシート面に着座して前記第1の噴孔の下流側を閉じる第2ピースとで構成され、
前記第1ピースは、先端部の内周側に内径を拡大した拡大内径部が形成され、
前記中間部材は、前記第1ピース及び前記第2ピースより撓り性あるいは弾性が良好となる機械的性質を有し、前記拡大内径部に嵌め込まれる環状体であり、前記第2ピースと共に前記第1ピースと一体に可動することを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項1に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
前記第1ピースに形成される前記拡大内径部は、前記第1ピースの先端に向かって内径が次第に小さくなる逆テーパ形状に設けられ、
前記中間部材は、前記拡大内径部にテーパ嵌合して取り付けられることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 上流側に第1の噴孔、下流側に第2の噴孔を有すると共に、前記第1の噴孔の上流側に第1のシート面、前記第1の噴孔と前記第2の噴孔との間に第2のシート面を形成するノズルボディと、
このノズルボディの内部に往復動自在に収容され、前記第1の噴孔を開閉する円筒形状のアウタニードルと、
このアウタニードルの内側に摺動自在に挿入され、前記第2の噴孔を開閉するインナニードルとを有し、
前記アウタニードルが前記インナニードルに先行してリフトする燃料噴射ノズルであって、
前記アウタニードルは、前記第1の噴孔を閉じる閉弁時に、前記第1のシート面に着座して前記第1の噴孔の上流側を閉じる第1ピースと、この第1ピースの先端部に取り付けられて前記第1ピースと一体に可動し、前記第2のシート面に着座して前記第1の噴孔の下流側を閉じる第2ピースとで構成され、
前記第1ピースは、先端部の内周側に内径を拡大した拡大内径部が形成され、
前記第2ピースは、前記拡大内径部に嵌め込まれる環状体であり、前記第1ピースより撓り性あるいは弾性が良好となる機械的性質を有し、且つ少なくとも前記第2のシート面に対向する表面に硬化処理が施されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項3に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
前記第1ピースに形成される前記拡大内径部は、前記第1ピースの先端に向かって内径が次第に小さくなる逆テーパ形状に設けられ、
前記第2ピースは、前記拡大内径部にテーパ嵌合して取り付けられることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項3または4に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
前記第2ピースは、反シート側の端部が前記拡大内径部に嵌め込まれる嵌合部として設けられ、その嵌合部より先端側には、前記拡大内径部の内周面と前記第2ピースの外周面との間に隙間が確保されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項1〜5に記載した何れかの燃料噴射ノズルにおいて、
前記アウタニードルは、前記第2ピースが前記第1の噴孔の下流側を閉じた後、前記第1ピースが前記第1の噴孔の上流側を閉じることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項6に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
前記第2ピースの内径側には、前記アウタニードルの閉弁時に、前記第2ピースの先端部が前記第2のシート面に沿ってシート位置を内径側へ移動できる逃げ代が確保されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
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