JPH0666222A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料噴射装置において、高圧通路を構成する
複数の高圧通路構成部材に強大な力（軸力）を加えるこ
となく、通路方向に当接する各高圧通路構成部材間の油
密を確保すること。 【構成】 ホルダボディ７に形成された高圧通路１７の
密着面３３側端部およびボディ２０に形成された高圧通
路２７の密着面３３側端部は、各高圧通路１７、２７の
通路径が同軸上に拡大された大径部とされ、向かい合う
各大径部によってガスケット用空間部が形成されてい
る。このガスケット用空間部には、円環状のガスケット
３７が、ガスケット用空間部の内周面に対してガスケッ
ト係数に相当する所定の面圧が得られるように圧入され
ている。また、このガスケット３７は、ガスケット３７
の内周側に作用する高圧によって径方向の外側に拡大変
形し、ガスケット用空間部の内周面に押し付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に燃料を噴射
する燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジン用の燃料噴射
装置では、燃料噴射の電子制御化が行われており、例え
ば、特開平２−２９４５５４号公報では、高圧燃料を噴
射するノズルホルダと、このノズルホルダの噴射時期お
よび噴射量を制御する電磁弁から構成された燃料噴射装
置が開示されている。このような電子制御式の燃料噴射
装置（特に、超高圧が作用するディーゼルエンジン用の
燃料噴射装置）では、電磁弁とノズルホルダとの組付け
に際して、両者の間をシールする（油密を確保する）た
めに、シール方向に強大な力（軸力）を両者間に加える
必要がある。そこで、従来では、電磁弁とノズルホル
ダとを一体に製造する、電磁弁とノズルホルダとをリ
テーニングナットによってねじ締めする、電磁弁とノ
ズルホルダとを直接ねじ締結する等の方法が公知であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電磁弁とノ
ズルホルダとを一体化するの方法では、一体化された
大きなボディに対して精密な孔加工や、研削およびラッ
ピング等の加工が難しくなるとともに、研削精度が出に
くくなる等の理由から製造が非常に困難である。また、
リテーニングナットを使用するの方法では、リテーニ
ングナットの締め付け力を受けるための肩部を設ける必
要があることから、径方向の寸法が大きくなり、装置の
大型化を招く。さらに、電磁弁とノズルホルダとを直接
ねじ締結するの方法では、燃料噴射装置の弁部（特に
摺動部）にねじ締結による強大な軸力が作用すること
で、弁部に歪みを生じるという課題を有していた。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、高圧通路を構成する複数の高圧通路構成部材に強大
な力（軸力）を加えることなく、通路方向に当接する各
高圧通路構成部材間の油密を確保することのできる燃料
噴射装置の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１では、高圧燃料が流れる高圧通
路を、この高圧通路の通路方向に分割された複数の高圧
通路構成部材で形成して成る燃料噴射装置において、前
記高圧通路の通路方向に前記複数の高圧通路構成部材に
亘って前記高圧通路の通路径が同軸上に拡大された拡大
通路部が形成されるとともに、その拡大通路部の内周面
に対して所定の面圧が得られるように前記拡大通路部に
圧入された環状の油密部材を備え、この油密部材が、そ
の内周面に作用する高圧燃料の圧力を受けることで径方
向の外側に拡大変形することを技術的手段とする。ま
た、請求項２では、高圧燃料が流れる高圧通路を、この
高圧通路の通路方向に分割された複数の高圧通路構成部
材で形成して成る燃料噴射装置において、前記高圧通路
の通路方向に前記複数の高圧通路構成部材に亘って前記
高圧通路の外周に前記高圧通路と連通する環状の空間部
が形成されるとともに、その空間部の外周側内面に対し
て所定の面圧が得られるように前記空間部に圧入された
環状の油密部材を備え、この油密部材が、前記高圧通路
を流れる高圧燃料の圧力を受けることで径方向の外側に
拡大変形することを技術的手段とする。

【０００５】

【作用】上記構成より成る本発明の燃料噴射装置は、環
状の油密部材が拡大通路部に圧入されることにより、高
圧通路の径方向において油密部材と複数の高圧通路構成
部材との間の油密が確保される。ここで、高圧通路に高
圧燃料が流れることにより、高圧燃料の圧力が油密部材
の内周面に作用する。これにより、油密部材が径方向の
外側に拡大変形することで、油密部材の外周面が拡大通
路部の内周面に押し付けられることになる。この押圧力
は、高圧燃料の圧力に比例して大きくなるため、高圧通
路に高圧燃料が流れる時には、油密部材と複数の高圧通
路構成部材との間で、当初の面圧以上の面圧が作用する
ことになる。従って、高圧通路の径方向における油密部
材と複数の高圧通路構成部材との間の油密は、高圧燃料
の圧力に依らず保たれる。

【０００６】また、高圧通路の外周に高圧通路と連通す
る環状の空間部が形成された場合には、この空間部に油
密部材が圧入されることで、高圧通路の径方向において
油密部材と複数の高圧通路構成部材との間の油密が確保
される。ここで、高圧通路に高圧燃料が流れることによ
り、高圧燃料の圧力が高圧通路と連通する空間部内に圧
入された油密部材の内周面に作用する。これにより、油
密部材が径方向の外側に拡大変形して、油密部材の外周
面が空間部の外周側内面に押し付けられることにより、
上記の場合と同様に、高圧通路の径方向における油密部
材と複数の高圧通路構成部材との間の油密は、高圧燃料
の圧力に依らず保たれることになる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の燃料噴射装置の一実施例を図
１ないし図４を基に説明する。図１は燃料噴射装置の要
部断面図、図３は燃料噴射装置の全体断面図である。本
実施例の燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジン（図示
しない）の各気筒に取り付けられて、共通のサージタン
ク（図示しない）から分岐した導入管（図示しない）よ
り高圧燃料（１５０ＭＰａ）が供給される。この燃料噴
射装置１は、図３に示すように、ノズルホルダ２、電磁
アクチュエータ３、および両者２、３を締結するリテー
ニングナット４より成る。

【０００８】ノズルホルダ２は、ノズルボディ５、チッ
プパッキン６、ホルダボディ７、およびこれらの部材を
保持するノズルリテーニングナット８より成る。ノズル
ボディ５は、先端部に噴孔（図示しない）を有するホー
ル形ノズルを有する管状体で、内周部にニードル９を摺
動自在に保持する。このノズルボディ５には、噴孔に通
じる燃料溜まり（図示しない）、およびこの燃料溜まり
に燃料を導く燃料通路１０が形成されている。チップパ
ッキン６は、ノズルボディ５とホルダボディ７との間に
挟持されて、燃料通路１０に連通する連通路１１が形成
されている。ホルダボディ７は、その中央部にシリンダ
１２が形成されて油圧ピストン１３を摺動自在に保持す
る。油圧ピストン１３の上部には制御室１４を構成する
圧力室１４ａが形成され、その圧力室１４ａには、スプ
リング１５によって図示上方へ付勢された可動弁体１６
が配されている。この可動弁体１６は、制御室１４が高
圧となった時にスプリング１５の付勢力に抗して図示下
方へ移動し、制御室１４が低圧となった時にスプリング
１５に付勢されて図示上方へ移動する。また、ホルダボ
ディ７には、導入管を介してサージタンクより導かれた
高圧燃料が供給される高圧通路１７が形成されており、
この高圧通路１７は、チップパッキン６に形成された連
通路１１を介してノズルボディ５に形成された燃料通路
１０と連通されている。

【０００９】ニードル９は、プレッシャピン１８を介し
て油圧ピストン１３に連結されており、制御室１４が低
圧となった時に、油圧ピストン１３とともに図示上方へ
リフトすることによって開弁（燃料溜まりと噴孔とを連
通させる）し、制御室１４が高圧となった時に、油圧ピ
ストン１３とともに元の位置に戻ることによって閉弁す
る（燃料溜まりと噴孔との連通を遮断する）。油圧ピス
トン１３は、制御室１４が低圧となった時に、ニードル
９に作用するノズルボディ５内の高圧圧力（図示上方へ
作用する圧力）がプレッシャピン１８を図示下方へ付勢
するスプリング１９の付勢力に打ち勝つことで図示上方
へ移動し、制御室１４が高圧となった時に、制御室１４
の高圧圧力とスプリング１９の付勢力とがニードル９に
作用する高圧圧力より大きくなることで図示下方へ移動
する。

【００１０】電磁アクチュエータ３は、ボディ２０、コ
イル２１、鉄心２２、アーマチュア２３、アウタバルブ
２４、コイルスプリング２５、インナバルブ２６等より
構成されている。ボディ２０は、ノズルホルダ２の上部
に配されて、ホルダボディ７に形成された高圧通路１７
と連通する高圧通路２７、ホルダボディ７に形成された
圧力室１４ａとともに制御室１４を構成する圧力室１４
ｂが形成されるとともに、コイル２１への通電時に制御
室１４内の高圧燃料を排出する排出通路２８が形成され
ている。なお、排出通路２８は、制御室１４内の高圧燃
料を燃料タンク内に戻すための低圧パイプ（図示しな
い）に連通されている。コイル２１は、鉄心２２の上部
に設けられたコネクタ２９を介して通電を受けることに
より磁力を発生する。鉄心２２は、コイル２１への通電
によって磁化されて電磁石となる。アーマチュア２３
は、ボディ２０と鉄心２２との間でスペーサ３０によっ
て形成される空間内に配されて、コイル２１への通電時
に鉄心２２側へ吸引される。アウタバルブ２４は、ボデ
ィ２０によって摺動自在に保持され、その上端部でアー
マチュア２３と固着されている。このアウタバルブ２４
は、インナバルブ２６とともに制御室１４への高圧燃料
の充填および制御室１４からの高圧燃料の排出を切り替
えるもので、コイル２１への非通電時、つまりアウタバ
ルブ２４がアーマチュア２３とともに図示下方へ移動し
た状態（図１に示す状態）で、ボディ２０に形成された
高圧通路２７と圧力室１４ｂとを連通する連通路３１が
形成されている。コイルスプリング２５は、アウタバル
ブ２４を図示下方へ付勢する。インナバルブ２６は、ア
ウタバルブ２４の内部に配されており、アウタバルブ２
４が図示上方へ移動した時に、アウタバルブ２４に形成
された連通路３１を遮断する。

【００１１】リテーニングナット４は、電磁アクチュエ
ータ３の外周部分を筒状に覆って、電磁アクチュエータ
３とノズルホルダ２とを燃料噴射装置１の軸方向（図示
上下方向）に締結するもので、上端側が鉄心２２の上端
角部に係止され、下端側がホルダボディ７の上部外周部
分に螺着されている。ホルダボディ７の上端外周部には
Ｏリング３２が装着されて、リテーニングナット４とホ
ルダボディ７との間の油密が確保されている。リテーニ
ングナット４による締め付け力（軸力）は、ホルダボデ
ィ７とボディ２０との密着面３３に隙間が生じない程度
の大きさである。つまり、燃料噴射装置１にかかる高圧
によってホルダボディ７とボディ２０とを引き離す力に
打ち勝つ程度の大きさであればよく、両者７、２０の密
着面３３に強大なシール面圧（面積当たりの密着力）を
発生させる程の軸力を付与する必要はない。なお、ノズ
ルボディ５、チップパッキン６、ホルダボディ７、ボデ
ィ２０の各部材がそれぞれ本発明の高圧通路構成部材で
あり、ノズルボディ５に形成された燃料通路１０、チッ
プパッキン６に形成された連通路１１、ホルダボディ７
に形成された高圧通路１７と圧力室１４ａ、ボディ２０
に形成された高圧通路２７と圧力室１４ｂにより本発明
の高圧通路が構成される。

【００１２】そこで、ホルダボディ７とボディ２０との
間の油密を確保するための構造を以下に説明する。ホル
ダボディ７に形成された高圧通路１７の密着面３３側端
部およびボディ２０に形成された高圧通路２７の密着面
３３側端部は、図２に示すように、各高圧通路１７、２
７の通路径が同軸上に拡大された大径部１７ａ、２７ａ
とされ、向かい合う各大径部１７ａ、２７ａによってガ
スケット用空間部３４（本発明の拡大通路部）が形成さ
れている。また、ホルダボディ７に形成されたシリンダ
１２の密着面３３側端部は、図２に示すように、シリン
ダ１２内径が同軸上に拡大された大径部１２ａとされ、
ボディ２０に形成された圧力室１４ｂの外周部には、可
動弁体１６の移動（圧力室１４ｂに高圧燃料が供給され
た時に図示下方へ移動する）に伴って制御室１４と連通
する環状の空間部３５が形成されている。この大径部１
２ａと空間部３５によってガスケット用空間部３６が形
成されている。なお、各大径部１７ａ、２７ａおよび大
径部１２ａと空間部３５によって形成されるそれぞれの
ガスケット用空間部３４、３６の内周面は、Ｏリングや
ガスケットによって油密が保たれる程度の面粗度（６．
３Ｚ）に仕上げられている。

【００１３】各ガスケット用空間部３４、３６には、Ｓ
ＵＳ、軟鉄、またはアルミニウム等より成る円環状のガ
スケット３７、３８（本発明の油密部材）が圧入されて
いる（図１参照）。この時の圧入代は、圧力の印加され
ていない状態（ガスケット３７、３８の内周部に高圧が
かかっていない状態）で、下記の数１に示すように、ガ
スケット係数ｍに相当する所定の面圧ρg が得られるよ
うに設定されている。（なお、数１の右辺は油密を維持
するのに必要な最低面圧を示す。） 従って、ガスケット３７、３８の内周側に高圧が作用し
ていない状態で、ガスケット用空間部３４、３６の内周
面とガスケット３７、３８の外周面との間の油密が確保
されている。

【数１】 ρg ≧ｍＰｉ…………高圧の印加されてない初期時 なお、Ｐｉ：内圧、ρg ：ガスケット面圧、ｍ：ガスケ
ット係数

【００１４】また、ガスケット用空間部３４、３６に配
されたガスケット３７、３８は、高圧燃料の圧力が各ガ
スケット３７、３８の内周面に作用することで、径方向
の外側に拡大変形してガスケット用空間部３４、３６の
内周面に押し付けられる。この時、下記の数２に示すよ
うに、油密性を維持するのに必要な押圧力は大きくなる
（数２の右辺）が、これとともにガスケット３７、３８
の押圧力も大きくなる（数２の左辺）ため、不等号の向
きは常に保たれて油密性が維持される。

【数２】αρg ≧αｍＰｉ……ガスケット３７、３８に
高圧が作用する時 なお、α：正数

【００１５】従って、ガスケット３７、３８の内周側に
高圧が作用する場合でも、ガスケット３７、３８とガス
ケット用空間部３４、３６との間には、ガスケット３
７、３８をガスケット用空間部３４、３６に圧入した状
態の不等号の向きが維持される。このため、ガスケット
３７、３８とガスケット用空間部３４、３６との間の油
密は、ガスケット３７、３８の内周側に作用する圧力に
依ることなく、常に確保されることになる。このよう
に、燃料噴射装置１の軸方向に強大な軸力を加えること
なく、高圧が作用するガスケット３７、３８の変形によ
ってホルダボディ７とボディ２０との間の油密を確保す
ることができる。つまり、リテーニングナット４による
締め付け力（軸力）は、ホルダボディ７とボディ２０と
の密着面３３に隙間が生じない程度の大きさで十分であ
ることから、従来のように、作用する圧力に比例して大
きくなる軸力を加える必要がなく、燃料噴射装置１の構
成部材に強大な軸力が加わることで構成部材の変形を招
くのを防止することができる。

【００１６】また、本実施例の燃料噴射装置１では、ホ
ルダボディ７とチップパッキン６との間、およびチップ
パッキン６とノズルボディ５との間の油密を確保する上
でも、上述の場合と同様に、高圧の作用によって外径方
向へ拡大変形するガスケット３９を使用している。ここ
では、ホルダボディ７に形成された高圧通路１７のチッ
プパッキン６側端部、チップパッキン６に形成された連
通路１１、ノズルボディ５に形成された燃料通路１０の
チップパッキン６側端部で、各通路径が同軸上に拡大さ
れてガスケット用空間部（図示しない）が形成されてい
る。そして、このガスケット用空間部に環状のガスケッ
ト３９が圧入されて（図４参照）、ガスケット用空間部
の内周面に対して所定の面圧が得られるように設定され
ている。このガスケット３９は、高圧の作用を受けて外
径方向に拡大変形することにより、当初の面圧以上の押
圧力でガスケット用空間部の内周面に押圧されることに
なる。これにより、上述の場合と同様に、燃料噴射装置
１の軸方向に強大な軸力を加えることなく、ホルダボデ
ィ７とチップパッキン６との間、およびチップパッキン
６とノズルボディ５との間の油密を確保することができ
る。なお、初期の組付け時に金属Ｏリングの変形によっ
てシール面圧を得る方法があるが、この場合は、金属Ｏ
リングの製造コストが高くなる。本実施例で例示したガ
スケット３７、３８、３９を使用した場合には、金属Ｏ
リングの１／１０程度のコストで済む。

【００１７】

【発明の効果】本発明の燃料噴射装置は、高圧通路を構
成する複数の高圧通路構成部材に強大な力（軸力）を加
えることなく、作用する高圧によって油密部材を外径方
向に変形させることで、通路方向に当接する各高圧通路
構成部材間の油密を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射装置の要部断面図である。

【図２】本実施例に係るガスケット用空間部を含む断面
図である。

【図３】燃料噴射装置の全体断面図である。

【図４】本実施例に係る要部拡大断面図である。

【符号の説明】 １ 燃料噴射装置 ５ ノズルボディ（高圧通路構成部材） ６ チップパッキン（高圧通路構成部材） ７ ホルダボディ（高圧通路構成部材） １０ 燃料通路（高圧通路） １１ 連通路（高圧通路） １４ａ圧力室（高圧通路） １４ｂ圧力室（高圧通路） １７ 高圧通路 ２０ ボディ（高圧通路構成部材） ２７ 高圧通路 ３３ 密着面（当接面） ３４ ガスケット用空間部（拡大通路部） ３５ 空間部 ３６ ガスケット用空間部（拡大通路部） ３７ ガスケット（油密部材） ３８ ガスケット（油密部材） ３９ ガスケット（油密部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧燃料が流れる高圧通路を、この高圧通
   路の通路方向に分割された複数の高圧通路構成部材で形
   成して成る燃料噴射装置において、 前記高圧通路の通路方向に前記複数の高圧通路構成部材
   に亘って前記高圧通路の通路径が同軸上に拡大された拡
   大通路部が形成されるとともに、その拡大通路部の内周
   面に対して所定の面圧が得られるように前記拡大通路部
   に圧入された環状の油密部材を備え、この油密部材が、
   その内周面に作用する高圧燃料の圧力を受けることで径
   方向の外側に拡大変形することを特徴とする燃料噴射装
   置。
2. 【請求項２】高圧燃料が流れる高圧通路を、この高圧通
   路の通路方向に分割された複数の高圧通路構成部材で形
   成して成る燃料噴射装置において、 前記高圧通路の通路方向に前記複数の高圧通路構成部材
   に亘って前記高圧通路の外周に前記高圧通路と連通する
   環状の空間部が形成されるとともに、その空間部の外周
   側内面に対して所定の面圧が得られるように前記空間部
   に圧入された環状の油密部材を備え、この油密部材が、
   前記高圧通路を流れる高圧燃料の圧力を受けることで径
   方向の外側に拡大変形することを特徴とする燃料噴射装
   置。