JPH05118260A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンとの摺動部分の耐摩耗性を向上する
熱処理の低コスト化を図る。 【構成】 ノズルホルダ７のピストン６との摺動部分
に、ノズルホルダ７と別体のスリーブ８を設けることに
よって、ノズルホルダ７のめねじ部１９、第１おねじ部
２７および第２おねじ部２９に防炭処理を施すことな
く、スリーブ８の表面全体を浸炭焼入れすることによ
り、ピストン６との摺動部分の耐摩耗性が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コモンレールに高圧燃
料を蓄圧し、この蓄圧した高圧燃料を内燃機関に噴射供
給する燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コモンレールと呼ばれる一種
のサージタンクに高圧燃料を蓄圧し、この蓄圧した高圧
燃料をノズルの開閉により内燃機関に噴射供給するコモ
ンレール式の燃料噴射装置（特開昭５９−１６５８５８
号公報）が提案されている。この燃料噴射装置として
は、例えば図３に示したように、高圧燃料を内燃機関に
噴射供給する燃料噴射ノズル１０１と、この燃料噴射ノ
ズル１０１の噴射時期および噴射量を制御する三方電磁
弁１０２とから構成されている。なお、燃料噴射ノズル
１０１は、噴射孔を開閉するニードル１０３、このニー
ドル１０３を駆動するピストン１０４、およびこのピス
トン１０４を摺動自在に保持するシリンダ１０５等を備
える。また、シリンダ１０５の三方電磁弁１０２側の端
面では、三方電磁弁１０２に常時高圧燃料を供給する燃
料通路１０６、およびピストン１０４に背圧を与える制
御室１０７が開口している。そして、制御室１０７内に
は、三方電磁弁１０２の弁座１０８に着座および離間す
るワンウェイオリフィス１０９が配されている。また、
シリンダ１０５の内周に形成されたピストン１０４との
摺動部１１０は、燃料の無噴射時に制御室１０７内に導
入された高圧燃料のシール性を維持することが必要であ
り、しかもピストン１０４の摺動に対する耐摩耗性を向
上させるために熱処理を施す必要があった。なお、シリ
ンダ１０５には、ねじ部１１１〜１１３が存在する。こ
のため、高炭素鋼によりシリンダ１０５を形成して摺動
部１１０のみに高周波焼入れを施すか、低炭素鋼または
低炭素合金鋼によりシリンダ１０５を形成してねじ部１
１１〜１１３に防炭処理を施して摺動部１１０に浸炭焼
入れを施すかのいずれかの熱処理を採る必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の燃料
噴射装置においては、ピストン１０４の外径が制御室１
０７の高圧燃料のシール性の見地よりできるだけ小径化
（φ５程度）されており、ピストン１０４が挿入される
摺動部１１０の内周面に高周波焼入れを施すことは、焼
入れ用コイル（図示せず）の設計が困難であるため採用
できなかった。したがって、現状においては、低炭素合
金鋼製のシリンダ１０５のねじ部１１１〜１１３に防炭
処理を施した後に、摺動部１１０に浸炭焼入れを施す熱
処理が採用されており、摺動部１１０の耐摩耗性を向上
する熱処理に工数がかかるので高コストであった。本発
明は、ピストンとの摺動部分の耐摩耗性を向上する熱処
理の低コスト化を図る燃料噴射装置の提供を目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、コモンレール
に高圧燃料を蓄圧し、この蓄圧した高圧燃料を内燃機関
に噴射供給する燃料噴射ノズルを備えた燃料噴射装置に
おいて、前記燃料噴射ノズルは、内部に高圧燃料が導入
される制御室、および外周または内周に締結部品に螺合
するねじ部を有するシリンダと、このシリンダ内に移動
可能に配され、前記制御室内への高圧燃料の導入により
ニードルを駆動するピストンと、前記シリンダの内周と
前記ピストンの外周との間に嵌め込まれて内部に前記ピ
ストンを摺動自在に支持し、熱処理が施されたスリーブ
とを具備した技術手段を採用した。

【０００５】

【作用】本発明は、シリンダの内周とピストンの外周と
の間にスリーブを嵌め込んで、そのスリーブの内部でピ
ストンを摺動自在に支持するように構成することによっ
て、シリンダのねじ部とピストンとの摺動部分とが別体
で設けられている。このため、シリンダのねじ部に防炭
処理を施すことなく、ピストンとの摺動部分であるスリ
ーブの表面全体を熱処理することが可能となる。よっ
て、低コストで、ピストンとの摺動部分の耐摩耗性の向
上が得られる。

【０００６】

【実施例】本発明の燃料噴射装置を図１および図２に示
す一実施例に基づき説明する。図１および図２はコモン
レール式の燃料噴射装置を示した図である。コモンレー
ル式の燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジン（図示せ
ず）の各気筒に取り付けられ、共通のサージタンク（図
示せず）から分岐した導入管（図示せず）に接続されて
いる。また、コモンレール式の燃料噴射装置１は、ディ
ーゼルエンジンにより回転駆動される燃料ポンプ（図示
せず）によってサージタンクから汲み上げられた高圧燃
料が導入管より常に供給されている。このようなコモン
レール式の燃料噴射装置１は、内燃機関に燃料を噴射供
給する燃料噴射ノズル２と、この燃料噴射ノズル２の噴
射時期や噴射量を制御する三方電磁弁３とから構成され
ている。

【０００７】燃料噴射ノズル２は、ノズルボディ４、ニ
ードル５、ピストン６、ノズルホルダ７およびスリーブ
８等から構成されている。ノズルボディ４は、低炭素合
金鋼（例えばＳＣＭ４１５）製で、内周でニードル５を
摺動自在に保持し、高圧燃料を噴射する噴射孔（図示せ
ず）、およびこの噴射孔に連なり、ニードル５が着座す
るシート部（図示せず）を有する。ニードル５は、後端
部（図１において図示上端部）がピストン６に連結さ
れ、ピストン６が三方電磁弁３（図１において図示上
方）側に移動することによってノズルボディ４のシート
部より離れて燃料の噴射が開始され、ピストン６が元の
位置に戻ることによってノズルボディ４のシート部に着
座して燃料の噴射が終了する。ピストン６は、先端部
（図１において図示下端部）がプレッシャピン９を介し
てニードル５に連結され、背圧が低圧となったときにノ
ズルボディ４内の圧力によりコイルスプリング１０の付
勢力に打ち勝って三方電磁弁３（図１において図示上
方）側にニードル５を移動させる。また、ピストン６
は、背圧が高圧となったときに受圧面積の差によりノズ
ルボディ４内の圧力およびコイルスプリング１０の付勢
力に打ち勝ってノズルボディ４（図１において図示下
方）側にニードル５を移動させる。

【０００８】ノズルホルダ７は、本発明のシリンダであ
って、高炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ等）製で、燃料通路１
１、制御室１２、軸方向穴１３、ワンウェイオリフィス
１４およびコイルスプリング１５を有する。燃料通路１
１は、この燃料通路１１より図示下側に分岐した分岐通
路１６がノズルホルダ７のノズルボディ４側端面で開口
し、燃料通路１１より図示上側に分岐した分岐通路１７
がノズルホルダ７の三方電磁弁３側端面で開口してい
る。また、燃料通路１１は、三方電磁弁３の内部やノズ
ルボディ４内の燃料溜り（図示せず）と導入管とをイン
レットパイプ１８を介して連通して、三方電磁弁３の内
部やノズルボディ４内の燃料溜りに高圧燃料を常に導く
通路である。なお、インレットパイプ１８は、本発明の
締結部品であって、ノズルボルダ７に形成されためねじ
部１９と嵌まり合うおねじ部２０が形成されている。

【０００９】制御室１２は、この実施例ではスリーブ８
の三方電磁弁３側端部の内周、三方電磁弁３のノズルホ
ルダ７側端面に形成された弁座２１、およびピストン６
の後端面に囲まれている。この制御室１２は、内部に高
圧燃料が導入されると内部圧力が高圧となり、内部より
高圧燃料が排出されると内部圧力が低圧となる。軸方向
穴１３は、制御室１２を形成し、ピストン６の後端部お
よびスリーブ８を納める三方電磁弁３側部分がノズルボ
ディ４側部分より内径が大きく、三方電磁弁３側部分と
ノズルボディ４側部分との間には段が形成されている。
ワンウェイオリフィス１４は、制御室１２内に移動可能
に配され、制御室１２からの高圧燃料の排出のみを制限
し、このワンウェイオリフィス１４の両端面に加わる圧
力が釣り合うとコイルスプリング１５の付勢力により弁
座２１に着座する。コイルスプリング１５は、一端がピ
ストン６に設けられた座２２に保持され、他端がワンウ
ェイオリフィス１４に保持され、このワンウェイオリフ
ィス１４を弁座２１側に付勢している。

【００１０】なお、ノズルホルダ７のノズルボディ４
（図１において図示下方）側端面には、チップパッキン
２３を介してノズルボディ４のノズルホルダ７側端面に
接続する第１シール部２４が形成されている。この第１
シール部２４は、高炭素鋼の端面に高周波焼入れを施し
た後に平面仕上げされて形成され、分岐通路１６からチ
ップパッキン２３の燃料通路２３ａに導入される燃料
が、ノズルホルダ７の端面とチップパッキン２３の端面
との間から漏れるのを防ぐ。そして、ノズルホルダ７の
三方電磁弁３（図１において図示上方）側端面には、図
２にも示したように、スリーブ８を介して三方電磁弁３
のノズルホルダ７側端面に接続する第２シール部２５が
形成されている。この第２シール部２５は、高炭素鋼の
端面に高周波焼入れを施した後に平面仕上げされて形成
され、分岐通路１７から三方電磁弁３に導入される燃料
が、ノズルホルダ７の端面とスリーブ８の端面との間か
ら漏れるのを防ぐ。

【００１１】さらに、ノズルホルダ７のノズルボディ４
側端部の外周には、ノズルホルダ７の第１シール部２４
をチップパッキン２３の端面に密着させ、且つノズルホ
ルダ７にノズルボディ４およびチップパッキン２３を接
続するための本発明の締結部品としてのリテーニングナ
ット２６に嵌め合わされる第１おねじ部２７が形成され
ている。そして、ノズルホルダ７の三方電磁弁３側端部
の外周には、図２にも示したように、ノズルホルダ７の
第２シール部２５および三方電磁弁３のノズルホルダ７
（図１において図示下方）側端面をスリーブ８の各端面
に密着させ、且つノズルホルダ７に三方電磁弁３を接続
するための本発明の締結部品としてのカラー２８に嵌め
合わされる第２おねじ部２９が形成されている。なお、
カラー２８の外周には、三方電磁弁３、ノズルホルダ７
およびスリーブ８を固定するためのリテーニングナット
３０が嵌め合わされている。

【００１２】スリーブ８は、全ての表面に浸炭焼入れ等
の熱処理が施されて耐摩耗性に優れた高炭素鋼（例えば
Ｓ４５Ｃ）または軸受鋼（例えばＳＵＪ２）製で、管状
の摺動部３１および円環部３２が一体的に形成されてい
る。摺動部３１は、ピストン６の外周とノズルホルダ７
の軸方向穴１３の内周との間に緊密的に嵌め込まれて内
周でピストン６を摺動自在に支持している。円環部３２
は、ノズルホルダ７の分岐通路１７と三方電磁弁３とを
連通する連通路３３を形成している。なお、円環部３２
のノズルホルダ７（図１において図示下方）側端面に
は、図２に示したように、ノズルホルダ７の第２シール
部２５に液密的に接続する第１シール部３４が形成され
ている。この第１シール部３４は、被加工品の表面に浸
炭焼入れを施した後に平面仕上げされて形成され、分岐
通路１７から連通路３３に導入される燃料が、ノズルホ
ルダ７の端面と円環部３２の端面との間から漏れるのを
防ぐ。そして、円環部３２の三方電磁弁３（図１におい
て図示上方）側端面には、図２にも示したように、三方
電磁弁３のノズルホルダ７側端面に液密的に接続する第
２シール部３５が形成されている。この第２シール部３
５は、被加工品の表面に浸炭焼入れを施した後に平面仕
上げされて形成され、連通路３３から三方電磁弁３に導
入される燃料が、三方電磁弁３の端面とスリーブ８の端
面との間から漏れるのを防ぐ。

【００１３】三方電磁弁３は、インナバルブ３６、アウ
タバルブ３７、バルブボディ３８およびコイル３９等か
ら構成されている。インナバルブ３６は、アウタバルブ
の内周に摺動自在に配され、アウタバルブ３７は、バル
ブボディ３８の内周に摺動自在に配されている。バルブ
ボディ３８は、低炭素合金鋼（例えばＳＣＭ４１５）製
で、ノズルホルダ７（図１において図示下方）側端面で
開口し、ノズルホルダ７の燃料通路１１より高圧燃料が
導入されている燃料導入路４０、サージタンク内に燃料
を戻す低圧ライン（図示せず）に連通する燃料排出路４
１、および弁座２１で開口し、ノズルホルダ７の制御室
１２に連通する連通路４２を具備している。

【００１４】なお、バルブボディ３８のノズルホルダ７
（図１において図示下方）側端面には、図２に示したよ
うに、スリーブ８の第２シール部３５に液密的に接続す
るシール部４３が形成されている。このシール部４３
は、被加工品の表面に浸炭焼入れまたは高周波焼入れを
施した後に平面仕上げされて形成され、連通路３３から
燃料導入路４０に導入される燃料が、バルブボディ３８
の端面とスリーブ８の円環部３２の端面との間から漏れ
るのを防ぐ。

【００１５】このコモンレール式の燃料噴射装置１の作
用を図１および図２に基づき説明する。三方電磁弁３が
オフされているときは、連通路３３を介して制御室１２
内に高圧燃料が充填され、制御室１２の内部圧力が高圧
となっている。このため、コイルスプリング１５の付勢
力によって、ワンウェイオリフィス１４が弁座２１に着
座し、且つピストン６がニードル５を初期位置に駆動
し、ニードル５がノズルボディ４のシート部に着座する
ことにより、ノズルボディ４の噴射孔からの燃料の噴射
はなされない。そして、三方電磁弁３がコイル３９がオ
ンされると、制御室１２内の高圧燃料が排出され、制御
室１２の内部圧力が低圧となるため、ピストン６がスリ
ーブ８内を摺動しながら上昇する。このため、ニードル
５がノズルボディ４のシート部から離れることにより、
ノズルボディ４の噴射孔から燃料の噴射が開始される。
さらに、燃料の噴射が終了すると、三方電磁弁３がオフ
され、連通路３３内に高圧燃料が導入されることにより
連通路３３内が高圧となり、この圧力によりワンウェイ
オリフィス１４が弁座２１より離れて制御室１２内に高
圧燃料が導入される。このため、制御室１２内が一気に
高圧となり、この圧力によりピストン６をスリーブ８内
を摺動させながら一気に押し下げて、ニードル５がノズ
ルボディ４のシート部に着座することにより、良好な噴
射切れがなされる。

【００１６】ここで、ノズルホルダ７のピストン６との
摺動部分は、無噴射時に制御室１２に導入された高圧燃
料のシール性を維持する必要があり、且つピストン６が
摺動するため耐摩耗性を高くする要求がある。また、ノ
ズルホルダ７の両端面（第１、第２シール部２４、２
５）は、研削加工やラッピング時の表面粗さを適正値に
してシール性を維持する必要があるため表面硬度を上げ
る要求がある。なお、ノズルホルダ７には、インレット
パイプ１８、リテーニングナット２６、カラー２８との
締結のためのめねじ部１９、第１おねじ部２７および第
２おねじ部２９が形成されており、ピストン６との摺動
部分や第１、第２シール部２４、２５のような表面硬度
を必要としない。

【００１７】このため、本実施例では、ノズルホルダ７
のピストン６との摺動部分を、ノズルホルダ７と別体と
されたスリーブ８で構成することにより、スリーブ８の
材質に高炭素鋼を採用でき、スリーブ８の表面全体に浸
炭焼入れを施すことによって、めねじ部１９、第１おね
じ部２７および第２おねじ部２９に防炭処理を施すこと
なく、ピストン６との摺動部分のみの耐摩耗性を高くす
ることができるようになった。また、ピストン６との摺
動部分が別体とされているので、ノズルホルダ７を従来
の低炭素合金鋼（例えばＳＣＭ４１５）の防炭処理およ
び浸炭焼入れによる熱処理から、高炭素鋼（例えばＳ４
５Ｃ）の高周波焼入れにて所望の性能を満足できる。し
たがって、ノズルホルダ７の両端面（第１、第２シール
部２４、２５）に低コストで容易な高周波焼入れが実施
可能となる。

【００１８】なお、本実施例では、スリーブ８におい
て、ノズルホルダ７の第２シール部２５とバルブボディ
３８のシール部４３との間に挟持される円環部３２を一
体的に形成している。この理由は、摺動部３１の近傍に
ノズルホルダ７の第２シール部２５およびバルブボディ
３８のシール部４３で形成される分岐通路１６と燃料導
入路４０との間や、制御室１２と連通路３３との間から
の燃料漏れを防ぐシール部分が２か所同一平面上に必要
なため、円環部３２の両端面に第１、第２シール部３
４、３５を形成してシール性の低下を防ぐようにするた
めである。本実施例では、スリーブ８に管状の摺動部３
１と円環部３２とを形成したが、スリーブ８に管状の摺
動部３１のみ形成されていれば良い。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、シリンダのピストンとの摺動
部分をスリーブで構成することによって、シリンダのね
じ部とピストンとの摺動部分をとが別体となる。このた
め、シリンダのねじ部に防炭処理を施すことなく、スリ
ーブの熱処理が行えるので熱処理にかかる工数が減り低
コストとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコモンレール式の燃料噴射装置を示し
た断面図である。

【図２】本発明のコモンレール式の燃料噴射装置の主要
部を示した断面図である。

【図３】従来のコモンレール式の燃料噴射装置を示した
断面図である。

【符号の説明】

１ コモンレール式の燃料噴射装置 ２ 燃料噴射ノズル ５ ニードル ６ ピストン ７ ノズルホルダ（シリンダ） ８ スリーブ １２ 制御室 １８ インレットパイプ（締結部品） １９ めねじ部 ２６ リテーニングナット（締結部品） ２７ 第１おねじ部 ２８ カラー（締結部品） ２９ 第２おねじ部 ３１ 摺動部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コモンレールに高圧燃料を蓄圧し、この
   蓄圧した高圧燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射ノ
   ズルを備えた燃料噴射装置において、 前記燃料噴射ノズルは、 内部に高圧燃料が導入される制御室、および外周または
   内周に締結部品に螺合するねじ部を有するシリンダと、 このシリンダ内に移動可能に配され、前記制御室内への
   高圧燃料の導入によりニードルを駆動するピストンと、 前記シリンダの内周と前記ピストンの外周との間に嵌め
   込まれて内部に前記ピストンを摺動自在に支持し、熱処
   理が施されたスリーブとを具備したことを特徴とする燃
   料噴射装置。