JP6708366B2 - 燃料噴射装置及び燃料噴射装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に供給される燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示の燃料噴射装置は、ノズルボデー、ノズルニードル、及びシリンダを備えている。この燃料噴射装置は、シリンダによって区画された圧力制御室内の燃料圧力に応じて、ノズルボデーの内部にてノズルニードルを変位させる。こうしたノズルニードルの変位により、ノズルボデーに形成された噴孔からの燃料噴射が制御される。

特開２０１２‐２１４６３号公報

さて、燃料噴射装置に要求される噴射量は、燃料噴射装置が適用される内燃機関毎に異なる。そして、多くの噴射量を必要とする内燃機関に適用される燃料噴射装置には、ノズルニードルの変位量の拡大、ひいては圧力制御室の容量の増加が必須となる。一方で、圧力制御室の容量が増加すると、圧力制御室内の燃料圧力は、変化し難くなる。故に、燃料噴射の制御の応答性が悪化し得る。以上の理由により、噴射量と応答性との両立を図るためには、圧力制御室の容積は、内燃機関毎に最適化されることが望ましい。

しかし、特許文献１の燃料噴射装置において、圧力制御室は、ノズルボデーに形成された燃料通路内に設けられている。故に、圧力制御室の容積が変更された場合、シリンダ及び燃料通路の寸法変化を吸収するために、ノズルボデーの形状変更が必須となる。ところが、噴孔を形成するノズルボデーのような弁本体には精密な加工が求められるため、形状の異なる複数種類の弁本体を用意することは、非常に困難である。故に、弁本体の形状を維持したまま、圧力制御室の容積の変更を可能にしたいという要望が強くあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、弁本体の種類の増加を抑えつつ、圧力制御室の容積が互いに異なる燃料噴射装置を作り分けることが可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、開示された一つの発明は、内燃機関（２０）の燃焼室（２２）に供給される燃料の噴射を、圧力制御室（５３）内の燃料圧力に応じて変位する弁部材（６０）によって制御し、当該圧力制御室の容積が予め規定された複数種類のうちの一つに設定されている燃料噴射装置であって、燃料を噴射させる噴孔（４４）、及び弁部材を変位可能に収容しつつ燃料を噴孔に流通させる燃料通路（５５）、を形成する弁本体（４１，１４１）と、燃料通路内にて弁部材を挟んで噴孔の反対側となる位置に圧力制御室を区画する区画部材であり、弁部材の変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の中の圧力制御室の設定容積に対応する一種類である区画部材（５６）と、区画部材の外周側を囲む形状により、燃料通路を弁本体と共に形成する外周部材であり、複数種類の中で区画部材に対応する変位方向の長さを有した一種類である外周部材（８０，１８０）と、区画部材及び弁部材によって押し縮められることで当該弁部材を噴孔に向けて付勢する付勢部材であり、変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の中の圧力制御室の設定容積に対応する一種類である付勢部材（６６）と、を備え、区画部材、外周部材及び付勢部材の少なくとも一つについて、誤った種類の部材である場合に、付勢部材に生じる縮量が正規とは異なる縮量となる。

また、開示された他の一つの発明は、内燃機関（１１０）の燃焼室（２２）に供給される燃料を噴射する噴孔（４４）、及び噴孔に燃料を流通させる燃料通路（５５）、を形成する弁本体（４１）と、燃料通路内に変位可能に収容され、圧力制御室（５３）内の燃料圧力に応じた変位によって噴孔からの燃料の噴射を制御する弁部材（６０）と、燃料通路内にて弁部材を挟んで噴孔の反対側となる位置に圧力制御室を区画する区画部材（５６）と、区画部材の外周側を囲む形状により、燃料通路を弁本体と共に形成する外周部材（８０）と、区画部材及び弁部材によって押し縮められることで当該弁部材を噴孔に向けて付勢する付勢部材（６６）と、を備える燃料噴射装置を製造する方法であって、圧力制御室の容積を、予め規定された複数種類のうちの一つに設定する設定工程（Ｓ１０１）と、弁部材の変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の区画部材の中から、設定工程にて設定した設定容積に対応する一つを選択する第一選択工程（Ｓ１０２）と、変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の外周部材の中から、設定工程にて設定した設定容積に対応する一つを選択する第二選択工程（Ｓ１０４）と、複数種類の付勢部材の中から、設定工程にて設定した設定容積の容積に対応する一つを選択する工程（Ｓ１０５）と、選択された区画部材、外周部材及び付勢部材と、弁部材とを、弁本体に組み付ける組付工程（Ｓ１０６）と、部品選択の誤りを検出するため、区画部材及び弁部材によって押し縮められた付勢部材により区画部材に作用している変位方向の荷重を計測する荷重計測工程（Ｓ１０７）と、を含むことを特徴とする燃料噴射装置の製造方法。

これらの発明では、圧力制御室を区画する区画部材の外周側を囲む外周部材が、噴孔に燃料を流通させる燃料通路を弁本体と共に形成している。故に、圧力制御室の設定容積に対応した区画部材の選択により、弁部材の変位方向に沿った区画部材の長さ、ひいては燃料通路の長さが変化しても、外周部材の長さを変えることで、区画部材及び燃料通路の寸法変化は、吸収され得る。よって、圧力制御室の設定容積に対応した一つの外周部材が複数種類の中から選択される構成により、弁本体の形状を維持したままでの圧力制御室の容積変更が実現され得る。その結果、弁本体の種類の増加を抑えつつ、圧力制御室の容積が互いに異なる燃料噴射装置を作り分けることが可能となる。

尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。

本発明の一実施形態による燃料噴射装置が適用される燃料供給システムの全体構成を示す図である。 燃料噴射装置の縦断面図である。 燃料噴射装置の制御ボデーを拡大した図である。 スペーサとその近傍を拡大した図である。 圧力制御室の容積が互いに異なる燃料噴射装置のスペーサ近傍を比較して示す図である。 燃料噴射装置の製造方法を示すフローチャートである。 図４の変形例を示す図である。

図１に示す燃料供給システム１０には、本発明の一実施形態による燃料噴射装置１００が用いられている。燃料供給システム１０は、内燃機関であるディーゼル機関２０の燃焼室２２に、燃料噴射装置１００によって燃料を供給する。燃料供給システム１０は、フィードポンプ１２、高圧燃料ポンプ１３、コモンレール１４、機関制御装置１７、及び燃料噴射装置１００等から構成されている。

フィードポンプ１２は、燃料タンク１１内に収容された電動式のポンプである。フィードポンプ１２は、燃料タンク１１内に貯留されている軽油等の燃料に、燃料の蒸気圧よりも高いフィード圧を与える。フィードポンプ１２は、燃料配管１２ａによって高圧燃料ポンプ１３と接続されている。フィードポンプ１２は、所定のフィード圧を与えた液相状態の燃料を高圧燃料ポンプ１３に供給する。

高圧燃料ポンプ１３は、ディーゼル機関２０に取り付けられており、当該ディーゼル機関の出力軸によって駆動される。高圧燃料ポンプ１３は、燃料配管１３ａによってコモンレール１４と接続されている。高圧燃料ポンプ１３は、フィードポンプ１２によって供給された燃料をさらに昇圧し、コモンレール１４に供給する高圧燃料をつくり出す。高圧燃料ポンプ１３は、機関制御装置１７と電気的に接続された電磁弁を有している。電磁弁の開閉が機関制御装置１７によって制御されることにより、高圧燃料ポンプ１３からコモンレール１４に供給される燃料の圧力は、所定の圧力に調節される。

コモンレール１４は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料からなる管状の部材である。コモンレール１４には、ディーゼル機関の気筒数に応じた複数の分岐部１４ａが形成されている。各分岐部１４ａは、燃料配管１４ｄによって、複数の燃料噴射装置１００のうちのいずれかに接続されている。コモンレール１４は、高圧燃料ポンプ１３から供給される高圧燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま複数の燃料噴射装置１００に分配する。

コモンレール１４には、コモンレールセンサ１４ｂ及び圧力レギュレータ１４ｃが設けられている。コモンレールセンサ１４ｂは、機関制御装置１７に電気的に接続されており、燃料の圧力及び温度を検出して当該機関制御装置１７に出力する。圧力レギュレータ１４ｃは、コモンレール１４の他方の端部に取り付けられている。圧力レギュレータ１４ｃは、コモンレール１４内の燃料の圧力を一定に保持すると共に、余剰分の燃料を減圧して低圧側に排出する。圧力レギュレータ１４ｃから排出された余剰燃料は、コモンレール１４及び燃料タンク１１間を接続している燃料配管１４ｅを通じて、燃料タンク１１に戻される。

機関制御装置１７は、演算回路としてのプロセッサ、ＲＡＭ、及び書き換え可能な不揮発性の記憶媒体を含むマイクロコンピュータ等によって構成されている。機関制御装置１７は、コモンレールセンサ１４ｂに加えて、ディーゼル機関２０の回転速度を検出する回転速度センサ等、種々のセンサと電気的に接続されている。機関制御装置１７は、これらの各センサからの情報に基づいて、高圧燃料ポンプ１３の電磁弁及び各燃料噴射装置１００の弁機構を制御するための制御信号を、高圧燃料ポンプ１３及び各燃料噴射装置１００に出力する。

燃料噴射装置１００は、燃焼室２２に直接的に燃料を噴射する。燃料噴射装置１００は、ディーゼル機関２０の燃焼室２２を形成するヘッド部材２１の挿入孔に挿入された状態で、当該ヘッド部材２１に取り付けられている。燃料噴射装置１００は、燃料配管１４ｄから供給された高圧燃料を、噴孔４４から燃焼室２２に噴射する。燃料噴射装置１００の噴射圧力は、１６０〜２５０メガパスカル（ＭＰａ）程度である。燃料噴射装置１００は、噴孔４４からの高圧燃料の噴射を制御する弁機構を備えている。弁機構は、機関制御装置１７からの制御信号に基づいて作動する圧力制御弁３５（図２等参照）と、噴孔４４を開閉する主弁部５０と、を含んでいる。燃料噴射装置１００は、噴孔４４を開閉するために、燃料配管１４ｄから供給される高圧燃料の一部を使用する。こうした燃料は、低圧側である燃料配管１４ｆに排出され、燃料配管１４ｅを通じて燃料タンク１１に戻される。

燃料噴射装置１００は、図２に示すように、駆動部３０、制御ボデー４０、ノズルニードル６０、リターンスプリング６６、及びフローティングプレート７０を備えている。

駆動部３０は、制御ボデー４０内に収容されている。駆動部３０は、制御弁フェース部材３３と接続されている。制御弁フェース部材３３は、後述する制御シート部４６ａと共に圧力制御弁３５を形成している。駆動部３０には、パルス状の制御信号が機関制御装置１７から供給される。駆動部３０は、制御信号に基づいて制御弁フェース部材３３を変位させることにより、圧力制御弁３５を開閉する。機関制御装置１７からの電力供給が無い場合、駆動部３０は、制御弁フェース部材３３を制御シート部４６ａに着座させる。これにより、圧力制御弁３５は閉弁状態となる。機関制御装置１７からの電力供給が有る場合、駆動部３０は、制御弁フェース部材３３を制御シート部４６ａから離座させる。これにより、圧力制御弁３５は開弁状態となる。

制御ボデー４０は、図２及び図３に示すように、噴孔４４、流入通路５２、流出通路５４、供給通路５５、及び圧力制御室５３を形成している。噴孔４４は、燃焼室２２（図１参照）へ挿入される制御ボデー４０の挿入方向の先端部に形成されている。先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔４４は、制御ボデー４０の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。噴孔４４を通じて、高圧燃料が燃焼室２２内に噴射される。噴孔４４を通過することにより、高圧燃料は、微粒化及び拡散して空気と混合し易い状態となる。

流入通路５２の一方の通路端は、後述する縦孔４８ａと接続されている。流入通路５２の他方の通路端は、圧力制御室５３に繋がっている。流入通路５２は、燃料配管１４ｄ（図１参照）及び縦孔４８ａを通じて供給される高圧燃料を、圧力制御室５３に流入させる。流出通路５４の一方の通路端は、圧力制御弁３５に繋がっている。流出通路５４の他方の通路端は、圧力制御室５３に繋がっている。流出通路５４は、圧力制御弁３５の開弁により、圧力制御室５３内の燃料を燃料配管１４ｆ（図１参照）に流出させる。

供給通路５５は、制御ボデー４０の内部において流入通路５２から分岐している。供給通路５５は、制御ボデー４０を形成する複数の部材に跨って、円筒穴状に形成されている。供給通路５５は、燃料配管１４ｄ（図１参照）と噴孔４４とを連通させている。供給通路５５は、ノズルニードル６０を変位可能に収容している。供給通路５５は、燃料配管１４ｄを通じて供給される高圧燃料を、噴孔４４に流通させる。

圧力制御室５３は、供給通路５５の内部においてノズルニードル６０を挟んで噴孔４４の反対側に位置している。圧力制御室５３は、流入通路５２からの高圧燃料の流入と、流出通路５４を通じた燃料の流出とによって圧力を変動させる。こうした燃料の圧力を用いて、圧力制御室５３は、ノズルニードル６０の変位を制御する。

制御ボデー４０は、ノズルボデー４１、シリンダ５６、オリフィスプレート４６、ホルダ４８、リテーニングナット４９、及びスペーサ８０等によって構成されている。ノズルボデー４１、スペーサ８０、オリフィスプレート４６、及びホルダ４８は、ヘッド部材２１（図１参照）への挿入方向の先端部側から、この順序で並んでいる。

ノズルボデー４１は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料よって形成された有底円筒状の部材である。ノズルボデー４１には、噴孔４４と、供給通路５５の一部とが形成されている。ノズルボデー４１は、ノズルニードル収容室４３及びシート部４５を有している。

ノズルニードル収容室４３は、周壁部４３ａによって外周側を区画された円筒穴である。ノズルニードル収容室４３は、ノズルニードル６０を収容している。ノズルニードル収容室４３は、ノズルボデー４１の軸方向に沿って形成されている。ノズルニードル収容室４３は、ノズルボデー４１のオリフィスプレート４６側の端面に開口している。ノズルニードル収容室４３は、供給通路５５を形成している。

シート部４５は、供給通路５５に臨むノズルボデー４１の内周壁によって円錐状に形成されている。シート部４５は、先端部の内側に位置しており、ノズルニードル６０の先端と接触する。シート部４５は、ノズルニードル収容室４３の開口から挿入される長尺形状の切削工具によって機械加工される。

シリンダ５６は、図２〜図４に示すように、金属材料によって円筒状に形成されている。シリンダ５６は、オリフィスプレート４６及びノズルニードル６０と共に圧力制御室５３を区画している。シリンダ５６は、スペーサ８０の内周側に、当該スペーサ８０と同軸となるよう配置されている。シリンダ５６は、軸方向の一方の端面をオリフィスプレート４６に接触させている。シリンダ５６は、ノズルニードル６０を軸方向に沿って摺動させる。故に、シリンダ５６の軸方向は、ノズルニードル６０の変位方向に沿っている。シリンダ５６には、ニードルストッパ５７、プレートストッパ５８、及びシート端面５９が設けられている。

ニードルストッパ５７は、フローティングプレート７０に近接する方向であって、シート部４５から離れる方向へのノズルニードル６０の変位を規制する。プレートストッパ５８は、ノズルニードル６０に近接する方向であって、オリフィスプレート４６から離れる方向へのフローティングプレート７０の変位を規制する。シート端面５９は、先端側を向くシリンダ５６の軸方向の端面である。シート端面５９には、リターンスプリング６６が着座している。

オリフィスプレート４６は、図２に示すように、クロム・モリブデン鋼等の金属材料よって円盤状に形成されている。オリフィスプレート４６には、流入通路５２及び流出通路５４と、供給通路５５の一部とが形成されている。オリフィスプレート４６は、制御シート部４６ａ及び当接壁面部４７を有している。

制御シート部４６ａは、ホルダ４８側を向くオリフィスプレート４６の頂面に形成されている。制御シート部４６ａは、制御弁フェース部材３３と共に圧力制御弁３５を形成している。圧力制御弁３５は、流出通路５４と燃料配管１４ｆ（図１参照）との間の連通及び遮断を切り換える。

当接壁面部４７は、ノズルニードル６０側を向くオリフィスプレート４６の底面に形成されている。当接壁面部４７は、オリフィスプレート４６の底面のうちで、シリンダ５６によって囲まれた円形状の領域である。当接壁面部４７は、圧力制御室５３を区画している。当接壁面部４７には、圧力制御室５３に高圧燃料を流入させる流入通路５２の開口５２ａと、圧力制御室５３から燃料を流出させる流出通路５４の開口５４ａとが形成されている。当接壁面部４７には、圧力制御室５３内を軸方向に往復変位するフローティングプレート７０が当接する。

ホルダ４８は、クロム・モリブデン鋼等の金属材料よりなる筒状の部材である。ホルダ４８には、軸方向に沿う縦孔４８ａ，４８ｂ、及びソケット部４８ｃが形成されている。縦孔４８ａは、燃料配管１４ｄ（図１参照）と流入通路５２及び供給通路５５とを繋いでいる。縦孔４８ｂは、駆動部３０を収容している。ソケット部４８ｃは、縦孔４８ｂの開口を塞ぐように形成されている。ソケット部４８ｃには、機関制御装置１７と接続されたプラグ部が嵌合される。ソケット部４８ｃに接続されたプラグ部を通じて、機関制御装置１７から駆動部３０にパルス状の制御信号が供給される。

リテーニングナット４９は、金属材料よりなる二段円筒状の部材である。リテーニングナット４９は、ノズルボデー４１の一部、スペーサ８０、オリフィスプレート４６（以下、「要素４１〜４６」と記載）を収容しつつ、ホルダ４８に螺合されている。リテーニングナット４９は、段差部４９ａを有している。段差部４９ａは、径方向の段差を形成している。段差部４９ａは、リテーニングナット４９のホルダ４８への取り付けにより、要素４１〜４６をホルダ４８へ向けて押し付ける。リテーニングナット４９は、ノズルボデー４１を軸方向に沿ってスペーサ８０に押し付けることにより、スペーサ８０をノズルボデー４１に液密に密着させている。リテーニングナット４９は、要素４１〜４６を、ホルダ４８と共に挟持している。

スペーサ８０は、図３及び図４に示すように、クロムを含有する高炭素鋼等の金属材料によって円筒状に形成されている。スペーサ８０は、ノズルボデー４１及びオリフィスプレート４６との間に、これらと同軸となるように配置されている。スペーサ８０の軸方向は、ノズルニードル６０の変位方向に沿っている。スペーサ８０は、シリンダ５６の外周側を囲む形状により、供給通路５５をノズルボデー４１と共に形成している。スペーサ８０は、円筒状の外周壁８９を有している。外周壁８９には、回収通路８１と二つの環状溝８２，８３が形成されている。

外周壁８９は、シリンダ５６と同軸となるよう配置され、当該シリンダ５６の外周側を囲んでいる。外周壁８９とノズルボデー４１との間の空間が供給通路５５となっている。外周壁８９の内径は、ノズルボデー４１の周壁部４３ａの内径と実質的に同一である。外周壁８９の壁厚は、周壁部４３ａの壁厚と実質的に同一である。

回収通路８１は、外周壁８９に形成されることにより、供給通路５５の外周側に位置している。回収通路８１は、スペーサ８０の軸方向に沿って延伸する円筒穴である。回収通路８１は、各環状溝８２，８３の各底面に両端を開口させている。回収通路８１は、スペーサ８０とオリフィスプレート４６との間に供給通路５５から漏れ出るリーク燃料を回収する燃料通路である。

環状溝８２，８３は、外周壁８９の軸方向の両端面８４，８５に形成されている。環状溝８２，８３は、各端面８４，８５を凹状に窪ませた凹溝である。環状溝８２，８３は、供給通路５５の外周側を囲む円環状に形成されている。環状溝８２，８３は、外周壁８９と同心となるよう設けられている。各環状溝８２，８３の形状は、互いに同一である。スペーサ８０においてノズルボデー４１と接する端面８４に形成された一方の環状溝８２には、供給通路５５から漏れ出たリーク燃料が流入する。環状溝８２は、供給通路５５から漏れ出る燃料を回収通路８１に流通させる。リーク燃料は、回収通路８１を通じて、オリフィスプレート４６と接する端面８５に形成された他方の環状溝８３へ移動する。そして、リーク燃料は、オリフィスプレート４６に形成された燃料通路を通じて、燃料配管１４ｆ（図１参照）に排出される。

以上のスペーサ８０は、軸方向の中央に規定した仮想の横断面ＶＣＳに対し、面対称な形状に形成されている。故にスペーサ８０は、頂面（端面８５）と底面（端面８４）とを入れ替えた姿勢にて配置することが可能となっている。そして、スペーサ８０は、いずれの軸方向の端面８４，８５をノズルボデー４１に向けた姿勢でも、ノズルボデー４１と共に供給通路５５を形成することができる。加えて、各環状溝８２，８３の形状により、スペーサ８０は、周方向における向きを規定されることなく、ノズルボデー４１及びオリフィスプレート４６との間に配置される。

ノズルニードル６０は、高速度工具鋼等の金属材料によって全体として円柱状に形成されている。ノズルニードル６０は、ノズルボデー４１によって形成された供給通路５５内に収容されている。ノズルニードル６０は、圧力制御室５３内の燃料圧力に応じて、ノズルボデー４１の軸方向に沿って往復変位する。ノズルニードル６０は、フェース部６５、弁受圧面６１、シートリング６２を有している。

フェース部６５は、ノズルニードル６０の両端部のうちで、シート部４５と対向する一方の端部に形成されている。フェース部６５は、先端に向かうに従って外径の減少する円錐状に形成されている。フェース部６５は、ノズルニードル６０の変位により、シート部４５に離着座する。フェース部６５は、噴孔４４を開閉する主弁部５０をシート部４５と共に形成している。

弁受圧面６１は、ノズルニードル６０の軸方向の両端部のうち、圧力制御室５３側の端部によって形成されている。弁受圧面６１は、オリフィスプレート４６及びシリンダ５６と共に圧力制御室５３を区画している。弁受圧面６１に受ける燃料圧力の変動により、ノズルニードル６０は、フェース部６５をシート部４５へ離着座させる。

シートリング６２は、ノズルニードル６０の本体部材に外嵌された円環状の部材である。シートリング６２は、シリンダ５６のシート端面５９と同軸上に配置されている。シートリング６２は、シート端面５９と軸方向に対向している。シートリング６２には、リターンスプリング６６が着座している。

リターンスプリング６６は、金属製の線材を螺旋状に巻設することによって形成されたコイルスプリングである。リターンスプリング６６は、シリンダ５６のシート端面５９とノズルニードル６０のシートリング６２との間に、軸方向に押し縮められた状態で配置されている。リターンスプリング６６は、ノズルニードル６０を噴孔４４に向けて付勢することにより、フェース部６５をシート部４５に着座させる。

フローティングプレート７０は、図２及び図４に示すように、金属材料によって円盤状に形成されている。フローティングプレート７０は、圧力制御室５３内に配置されている。フローティングプレート７０は、ノズルボデー４１の軸方向に沿って往復変位する。フローティングプレート７０は、流出通路５４から流出しようとする圧力制御室５３内の燃料の圧力により、当接壁面部４７に押し付けられる。こうして流出通路５４に向けて吸引されたフローティングプレート７０は、流入通路５２の開口５２ａを閉じる。その結果、流入通路５２から圧力制御室５３への高圧燃料の流入が妨げられる。

フローティングプレート７０には、連通孔７１が形成されている。連通孔７１は、フローティングプレート７０の径方向の中心に設けられている。連通孔７１は、軸方向に沿ってフローティングプレート７０を貫通している。フローティングプレート７０は、流入通路５２の開口５２ａを閉じた状態下においても、所定の流量の燃料を、連通孔７１を通じて圧力制御室５３から流出通路５４へと流出させることができる。

以上の燃料噴射装置１００では、まず圧力制御弁３５の開弁により、流出通路５４が燃料配管１４ｆ（図１参照）と連通状態となる。すると、圧力制御室５３から流出する燃料によって流出通路５４に吸引されたフローティングプレート７０が、流入通路５２の開口５２ａを閉じる。これにより、圧力制御室５３への高圧燃料の導入が妨げられる一方で、連通孔７１を通じた燃料の流出は継続される。その結果、圧力制御室５３内の燃料圧力の下降がすみやかに生じ、ノズルニードル６０は、圧力制御室５３側に素早く移動して、噴孔４４を開状態とする。

ノズルニードル６０は、ニードルストッパ５７に接触することなく、シート部４５から離れる方向へ移動する。そして、圧力制御弁３５の閉弁により、流出通路５４と燃料配管１４ｆ（図１参照）とが遮断状態とされると、フローティングプレート７０は、流入通路５２の燃料に押されて、当接壁面部４７から離れる方向へ移動する。以上により、圧力制御室５３の圧力が回復することで、ノズルニードル６０は、シート部４５側に素早く移動して、噴孔４４を閉状態とする。

以上の作動において、ノズルニードル６０は、シート部４５から離れる方向への最大ストロークＳＴａ〜ＳＴｃ（図５参照）が予め設定されている。何らかの異常によって最大ストローク以上変位した場合、ノズルニードル６０は、ニードルストッパ５７との接触によって移動を規制される。即ち、ノズルニードル６０は、通常の作動では、ニードルストッパ５７と接触することなく、所定の最大ストロークＳＴａ〜ＳＴｃ以下の変位によって噴孔４４かの燃料の噴射を開始させる。

ここまで説明した燃料噴射装置１００は、スペーサ８０及びシリンダ５６の選択により、圧力制御室５３の容積が互いに異なる構成に作り分けられる。図５に示す如く、軸方向に長いシリンダ５６（５６ｃ）を選択することにより、圧力制御室５３（５３ｃ）の容積は大きくなる。これにより、ノズルニードル６０の変位可能な最大ストロークも拡大される。その結果、一回の噴射における開弁時間を長くして、噴射量を増やすことが可能となる。

一方で、圧力制御室５３に流入する燃料の最大流量、及び圧力制御室５３から流出する燃料の最大流量は、流入通路５２及び流出通路５４の形状によって予め決まっている。故に、圧力制御室５３の容量が増加するほど、圧力制御室内の燃料圧力は、変化し難くなる。その結果、圧力制御弁３５に対する主弁部５０の応答性の悪化が引き起こされるのである。

以上の理由により、噴射量と応答性との両立を図るためには、圧力制御室５３の容積は、内燃機関の仕様毎に適合されることが望ましい。以下、圧力制御室５３の容積を、予め規定された複数種類（５３ａ〜５３ｃ）のうちの一つに設定し、圧力制御室５３の容積が互いに異なる燃料噴射装置１００を作り分ける製造方法について、図６に基づき、図２及び図５を参照しつつ、詳細に説明する。

まず、容積設定工程（Ｓ１０１）にて、圧力制御室５３の容積が予め規定された複数種類のうちの一つに設定される。圧力制御室５３ａ〜５３ｃの各容積は、ディーゼル機関２０（図１参照）から燃料噴射装置１００に要求される最大の燃料噴射量に合わせて、それぞれ設定されている。次のシリンダ選択工程では（Ｓ１０２）、予め用意された複数種類のシリンダ５６ａ〜５６ｃの中から、圧力制御室５３の設定容積に対応する一つのシリンダ５６が選択される。各シリンダ５６ａ〜５６ｃの軸方向の長さは、互いに異なっている。

さらに、ノズルニードル選択工程（Ｓ１０３）では、予め用意された複数種類のノズルニードル６０ａ〜６０ｃの中から、圧力制御室５３の設定容積に対応する一つのノズルニードル６０が選択される。各ノズルニードル６０ａ〜６０ｃにおいては、変位によってシリンダ５６内に収容される部分の長さが互い異なっている。シリンダ選択工程にて選択されたシリンダ５６の軸方向長さが長くなるほど、シリンダ５６に対応するノズルニードル６０の軸方向長さも長くなる。

次のスペーサ選択工程（Ｓ１０４）では、予め用意された複数種類のスペーサ８０ａ〜８０ｃの中から、設定容積に基づいて選択されたシリンダ５６に対応する軸方向長さを有した一つのスペーサ８０が選択される。選択されたスペーサ８０は、圧力制御室５３の設定容積に対応している。各スペーサ８０ａ〜８０ｃの軸方向の長さは、互いに異なっている。選択されたシリンダ５６の軸方向長さが長くなるほど、ノズルニードル６０と同様に、選択されるスペーサ８０の軸方向長さも長くなる。

さらに、リターンスプリング選択工程（Ｓ１０５）では、予め用意された複数種類のリターンスプリング６６ａ〜６６ｃの中から、設定容積に基づいて選択されたシリンダ５６に対応する一つのリターンスプリング６６が選択される。各リターンスプリング６６ａ〜６６ｃは、軸方向の長さ、巻き数、及び線形等が互いに異なっている。

次の組付工程（Ｓ１０６）では、これまでの各工程にて選択されたシリンダ５６、ノズルニードル６０、スペーサ８０、及びリターンスプリング６６が、ノズルボデー４１に組み付けられる。ノズルボデー４１は、容積設定工程での設定容積に係わらず、実質的に同一形状のものが用いられる。

そして、荷重計測工程（Ｓ１０７）では、シリンダ５６及びスペーサ８０においてオリフィスプレート４６と接する各頂面を揃えた状態で、シリンダ５６に作用している荷重を計測する。仮に誤った部材がノズルボデー４１に組み付けられていた場合、リターンスプリング６６の縮量が正規の縮量とは異なってくる。故に、計測された荷重が正常な値から外れていることに基づいて、部品選択の誤りが検出可能となる。荷重計測工程によって正しい部品の選択が確認されると、組立工程（Ｓ１０８）により、他の構成部品と共に組み立てられて、燃料噴射装置１００が完成する。

ここまで説明した本実施形態の燃料噴射装置１００では、シリンダ５６の外周側を囲むスペーサ８０が、ノズルボデー４１と共に供給通路５５を形成している。故に、設定容積に対応したシリンダ５６の選択により、当該シリンダ５６の軸方向の長さ、ひいては供給通路５５の長さが変化しても、スペーサ８０の軸方向の長さを変更することにより、シリンダ５６及び供給通路５５の寸法変化は、吸収され得る。よって、シリンダ５６に対応する軸方向の長さを有したスペーサ８０が複数種類の中から選択される構成は、ノズルボデー４１の形状を維持したまま、圧力制御室５３の容積の変更を可能にし得る。その結果、シート部４５及び噴孔４４に高精度な加工が必要とされるノズルボデー４１の種類の増加を抑えつつ、圧力制御室５３の容積、ひいては最大ストロークＳＴａ〜ＳＴｃが互いに異なる燃料噴射装置１００を作り分けることが可能となる。

加えて本実施形態のスペーサ８０は、いずれの軸方向の端面８４，８５をノズルボデー４１に向けた姿勢でも、ノズルボデー４１と共に供給通路５５を形成することができる。故に、スペーサ８０は、軸方向の向きを規定されることなく配置され得る。以上によれば、スペーサ８０を備える燃料噴射装置１００であっても、軸方向の向きに係るスペーサ８０の誤組立は、実質的に生じない。

また本実施形態のように、仮想の横断面ＶＣＳに対し面対称な形状のスペーサ８０が採用されれば、軸方向に反転させた場合でも、実質的に同一形状の供給通路５５が形成され得る。故に、誤組立に起因する不具合の発生を回避させる形状として、上下に対称な形状のスペーサ８０は好適なのである。

さらに本実施形態のように供給通路５５の外周側に回収通路８１を形成することにより、仮に異常な高圧の発生によって供給通路５５からの燃料の漏出があったとしても、こうしたリーク燃料は、回収通路８１によって回収され得る。したがって、スペーサ８０を設けたことに起因する外部への燃料漏れは、防がれ得る。

加えて本実施形態のような環状溝８２が形成されていれば、スペーサ８０が周方向の向きを規定されることなく配置されても、供給通路５５から漏れ出たリーク燃料は、回収通路８１に回収され得る。加えて、環状溝８３も円環状であるため、スペーサ８０が周方向の向きを規定されることなく配置されても、回収通路８１に流入した燃料は、環状溝８２を通じてオリフィスプレート４６に形成された燃料通路に排出される。したがって、周方向の向きに係るスペーサ８０の誤組立、及び誤組立に起因する燃料漏れは、確実に防がれ得る。

また本実施形態では、シリンダ５６、スペーサ８０、ノズルニードル６０、及びリターンスプリング６６のうち少なくとも一つが誤った部品であることが、シリンダ５６に作用している荷重の計測に基づいて検出可能である。故に、類似する複数種類の部品の中から選択した部品を組合せて燃料噴射装置１００を製造しても、誤組立された燃料噴射装置１００が出荷される事態は、確実に防がれ得る。

尚、本実施形態において、ディーゼル機関２０が特許請求の範囲に記載の「内燃機関」に相当し、ノズルボデー４１が特許請求の範囲に記載の「弁本体」に相当し、リテーニングナット４９が特許請求の範囲に記載の「押付部材」に相当する。また、供給通路５５が特許請求の範囲に記載の「燃料通路」に相当し、シリンダ５６が特許請求の範囲に記載の「区画部材」に相当し、ノズルニードル６０が特許請求の範囲に記載の「弁部材」に相当する。さらに、リターンスプリング６６が特許請求の範囲に記載の「付勢部材」に相当し、スペーサ８０が特許請求の範囲に記載の「外周部材」に相当し、端面８４，８５が特許請求の範囲に記載の「接触面」に相当する。そして、Ｓ１０１の容積設定工程が特許請求の範囲に記載の「設定工程」に相当し、Ｓ１０２のシリンダ選択工程が特許請求の範囲に記載の「第一選択工程」に相当し、Ｓ１０４のスペーサ選択工程が特許請求の範囲に記載の「第二選択工程」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態において、環状溝８２，８３は、スペーサ８０の各端面８４，８５にそれぞれ形成されていた。しかし、こうした環状溝は、スペーサと接する他の部材に形成することが可能である。例えば図７に示す変形例のように、ノズルボデー１４１及びオリフィスプレート１４６に、環状溝１８２，１８３がそれぞれ設けられていてもよい。環状溝１８２は、ノズルニードル１６０においてスペーサ１８０と接する接触面に形成されている。環状溝１８２は、供給通路５５の外周側を円環状に囲むことで、リーク燃料を回収通路１８１に流通させる。環状溝１８３は、オリフィスプレート１４６においてスペーサ１８０と接する底面に形成されている。環状溝１８３は、回収通路１８１に回収されたリーク燃料を、オリフィスプレート１４６に形成された燃料通路を通じて、燃料配管１４ｆ（図１参照）に排出させる。以上の構成でも、スペーサ１８０は、周方向の向きを規定されることなく、オリフィスプレート１４６及びノズルボデー１４１の間に配置可能となる。尚、これらの環状溝及び回収通路に相当する構成は、燃料噴射装置からの燃料漏出の虞がない場合には、省略されてもよい。

上記実施形態では、圧力制御室５３の容積を三種類の中から選択した一つに設定する例を示したが、設定可能な容積の数は、適宜変更可能である。また、設定可能な容積が多数である場合には、共用されるノズルボデーの種類は、複数であってもよい。このように、ノズルボデーの種類は、燃料噴射装置の種別に対して少なければよい。

上記実施形態の各図では、スペーサ８０の軸方向長さ（厚さ）は、シリンダ５６の軸方向長さ（厚さ）と実質的に同一か、僅かに長い程度とされていた。しかし、スペーサ及びシリンダの各軸方向長さは、互いに実質同一でなくてもよい。例えば、シリンダの軸方向長さは、スペーサよりも大幅に長くされていてもよく、又はスペーサよりも極端に短くされていてもよい。

上記実施形態のスペーサ８０は、軸方向の上下を入れ替えて配置することが可能であった。しかし、スペーサの形状は、適宜変更可能であり、上述したような対称形状でなくてもよい。また上記実施形態では、厚さが互いに異なるスペーサ８０ａ〜８０ｃにおいても、外周壁の内径及び壁厚は、ノズルボデーの形状に揃えられていた。しかし、各スペーサ８０ａ〜８０ｃの外周壁の内径及び壁厚等は、適宜変更可能である。同様に、厚さが互いに異なるシリンダ５６ａ〜５６ｃにおいても、円筒状の壁部の内径及び壁厚は、相互に異なっていてもよい。

上記実施形態のように、通常時にノズルニードルをニードルストッパに当接させないことでリーク燃料の低減を図った燃料噴射装置では、噴射量を増加させるために、ストローク量の拡大、ひいては圧力制御室の容積拡大が不可避となる。故に、異なる容積の圧力制御室を備えた燃料噴射装置の作り分けを可能にする本発明は、上記実施形態のような形態の燃料噴射装置に好適なのである。しかしながら、通常作動時にてノズルニードルがニードルストッパに当接する形態の燃料噴射装置にも、本発明は適用可能である。さらに、圧力制御室内にフローティングプレートを設けていない形態の燃料噴射装置にも、本発明は適用可能である。尚、上記実施形態のような異常なストロークを止めるニードルストッパは、シリンダから省略することが可能である。

以上、ディーゼル機関に用いられる燃料噴射装置に、本発明を適用した例を説明した。しかし、本発明は、ディーゼル機関に限らず、オットーサイクル機関等の内燃機関に用いられる燃料噴射装置に適用されてもよい。加えて、燃料噴射装置によって噴射される燃料は、軽油に限らず、ジメチルエーテル、液化石油ガス、ガソリン等であってもよい。

２０ ディーゼル機関（内燃機関）、２２ 燃焼室、４１，１４１ ノズルボデー（弁本体）、４４ 噴孔、４９ リテーニングナット（押付部材）、５３，５３ａ〜５３ｃ 圧力制御室、５５ 供給通路（燃料通路）、５６，５６ａ〜５６ｃ シリンダ（区画部材）、６０，６０ａ〜６０ｃ ノズルニードル（弁部材）、６６，６６ａ〜６６ｃ リターンスプリング（付勢部材）、８０，８０ａ〜８０ｃ スペーサ（外周部材）、８１ 回収通路、８２，８３ 環状溝、８４，８５ 端面（接触面）、１００ 燃料噴射装置、ＶＣＳ 仮想の横断面

Claims (7)

1. 内燃機関（２０）の燃焼室（２２）に供給される燃料の噴射を、圧力制御室（５３）内の燃料圧力に応じて変位する弁部材（６０）によって制御し、当該圧力制御室の容積が予め規定された複数種類のうちの一つに設定されている燃料噴射装置であって、
   燃料を噴射させる噴孔（４４）、及び前記弁部材を変位可能に収容しつつ燃料を前記噴孔に流通させる燃料通路（５５）、を形成する弁本体（４１，１４１）と、
   前記燃料通路内にて前記弁部材を挟んで前記噴孔の反対側となる位置に前記圧力制御室を区画する区画部材であり、前記弁部材の変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の中の前記圧力制御室の設定容積に対応する一種類である区画部材（５６）と、
   前記区画部材の外周側を囲む形状により、前記燃料通路を前記弁本体と共に形成する外周部材であり、複数種類の中で前記区画部材に対応する前記変位方向の長さを有した一種類である外周部材（８０，１８０）と、
   前記区画部材及び前記弁部材によって押し縮められることで当該弁部材を前記噴孔に向けて付勢する付勢部材であり、前記変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の中の前記圧力制御室の設定容積に対応する一種類である付勢部材（６６）と、を備え、
   前記区画部材、前記外周部材及び付勢部材の少なくとも一つについて、誤った種類の部材である場合に、付勢部材に生じる縮量が正規とは異なる縮量となることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記外周部材は、前記区画部材の外周側を囲む筒状に形成され、いずれの軸方向の端面を前記弁本体に向けた姿勢でも、当該弁本体と共に前記燃料通路を形成することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記外周部材は、軸方向の中央に規定した仮想の横断面（ＶＣＳ）に対し、面対称な形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記外周部材には、前記燃料通路の外周側に位置し、当該外周部材と前記弁本体との間に前記燃料通路から漏れ出る燃料を回収する回収通路（８１）、が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
5. 前記外周部材において前記弁本体と接する接触面（８４）には、前記燃料通路の外周側を環状に囲み、前記燃料通路から漏れ出る燃料を前記回収通路に流通させる環状溝（８２）が形成されることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
6. 前記弁本体を前記変位方向に沿って前記外周部材に押し付けることにより、前記外周部材を前記弁本体に密着させる押付部材（４９）、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
7. 内燃機関（１１０）の燃焼室（２２）に供給される燃料を噴射する噴孔（４４）、及び前記噴孔に燃料を流通させる燃料通路（５５）、を形成する弁本体（４１）と、
   前記燃料通路内に変位可能に収容され、圧力制御室（５３）内の燃料圧力に応じた変位によって前記噴孔からの燃料の噴射を制御する弁部材（６０）と、
   前記燃料通路内にて前記弁部材を挟んで前記噴孔の反対側となる位置に前記圧力制御室を区画する区画部材（５６）と、
   前記区画部材の外周側を囲む形状により、前記燃料通路を前記弁本体と共に形成する外周部材（８０）と、
   前記区画部材及び前記弁部材によって押し縮められることで当該弁部材を前記噴孔に向けて付勢する付勢部材（６６）と、を備える燃料噴射装置を製造する方法であって、
   前記圧力制御室の容積を、予め規定された複数種類のうちの一つに設定する設定工程（Ｓ１０１）と、
   前記弁部材の変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の前記区画部材の中から、前記設定工程にて設定した設定容積に対応する一つを選択する第一選択工程（Ｓ１０２）と、
   前記変位方向に沿った長さが互いに異なる複数種類の前記外周部材の中から、前記設定工程にて設定した設定容積に対応する一つを選択する第二選択工程（Ｓ１０４）と、
   複数種類の前記付勢部材の中から、前記設定工程にて設定した設定容積の容積に対応する一つを選択する工程（Ｓ１０５）と、
   選択された前記区画部材、前記外周部材及び前記付勢部材と、前記弁部材とを、前記弁本体に組み付ける組付工程（Ｓ１０６）と、
   部品選択の誤りを検出するため、前記区画部材及び前記弁部材によって押し縮められた前記付勢部材により前記区画部材に作用している前記変位方向の荷重を計測する荷重計測工程（Ｓ１０７）と、を含むことを特徴とする燃料噴射装置の製造方法。

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