JPH10266921A

JPH10266921A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH10266921A
Application number: JP8866997A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ito; 朝幸伊藤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、針弁のリフトを制御するために
バランスチャンバ内の燃料圧を解放する排出路の通路面
積を可及的に狭くして排出路の開閉弁の開弁に要するア
クチュエータの出力を抑えた燃料噴孔装置を提供する。【解決手段】バランスチャンバ３０内の燃料圧を解放
する開閉弁５５のボール６８は、バランスチャンバ３０
内に配置した針弁戻し用と兼用の戻しばね６５のばね力
を受けるリテーナ６６に支持されており、入口側開口部
の弁座７０に着座して排出路６３を閉じる方向に付勢さ
れている。アクチュエータに連結された軸部材６１の可
及的に細く加工した先端軸部６４が排出路６３に挿通さ
れてボール６８を開弁方向に押す。排出路６３及びボー
ル６８はバランスチャンバ３０内の燃料圧を受ける面積
が狭く、アクチュエータの出力を低減させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディーゼルエン
ジン或いは直噴式ガソリンエンジン等のエンジンに適用
可能な燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼル機関等のエンジンにお
いて、燃焼室への燃料の噴射制御を行う燃料噴射装置と
して、例えば、特開平３−９６５号公報や特開平４−１
７１２６６号公報に開示されたものがある。これらの燃
料噴射装置は、噴射ノズルの先端に形成された噴孔を開
閉する針弁を有しており、噴射ノズル先端側において噴
孔を開放する方向に作用する燃料圧を受けて針弁を開く
方向に作用する力と、バランスチャンバ内の燃料圧に基
づいて針弁を閉じる方向に作用する力とのバランスによ
って燃料噴射を制御するものである。特開平４−１７１
２６６号公報に開示されている形式の燃料噴射装置は、
バランスチャンバ内の燃料圧の解放のために排出路を開
閉する弁を、三方弁としたものである。一方、特開平３
−９６５号公報に開示されている形式の燃料噴射装置
は、バランスチャンバ内の燃料圧を解放するために排出
路を開閉する弁を二方弁としたものである。いずれも、
バランスチャンバの排出路の出口側開口部を閉鎖する弁
部材を有するものである。

【０００３】更に、バランスチャンバ内の燃料圧を解放
するための排出路を開閉する弁として、排出路を挿通す
る弁ステムを有するボール弁を備えた燃料噴射装置が、
特開昭６１−２４４８６４号公報に開示されている。図
８は、かかるボール弁を用いた燃料噴射装置の概略説明
図である。この燃料噴射装置においては、バランスチャ
ンバ８０内の燃料圧を解放するための排出路８１の開閉
は、排出路８１を挿通する弁ステム８２の先端に設けた
ボール弁８３によって行われる。この例では、ボール弁
８３は、燃料路８６，８７及び排出路８１に対する開閉
を開口８８，８９の開閉で行う三方弁としての働きをし
ている。図８は、電磁弁のアクチュエータ８４を駆動し
て弁ステム８２を押し出し、高圧燃料供給源からの燃料
路８５から分岐した燃料路８６をボール弁８３によって
閉じている状態を示している。ボール弁８３が燃料路８
６の開口８９を閉じているときには、針弁９０の端面が
露呈するバランスチャンバ８０は排出路８１と連通す
る。バランスチャンバ８０内の燃料圧は排出路８１に解
放され、受圧面９２で受ける燃料圧が針弁９０をリフト
させ、燃料が噴孔９１から噴射される。一方、アクチュ
エータ８４の付勢を解除してボール弁８３が排出路８１
の開口８８を閉じているときには、燃料路８６の圧力が
燃料路８７からバランスチャンバ８０に至り、針弁９０
を押し下げて噴孔９１からの燃料の噴射を停止してい
る。

【０００４】この燃料噴射装置においては、排出路８１
を開閉する弁体がボール弁８３であるため、ボール弁８
３が排出路８１を閉じるシール部が線接触となり、シー
ル部に作用する圧力が非常に高い値となる。したがっ
て、シール部に摩耗が生じるのを避けることができず、
この摩耗部分を通る燃料のリークが生じる。更に、弁体
の作動時にボール弁８３の周囲における燃料の乱流によ
ってボール弁が振動を起こすという暴れ現象が発生し、
弁体のリフト量調節ができず、燃料噴射率制御が不可能
になるという問題もある。したがって、この燃料噴射装
置においては、バランスチャンバ内の燃料圧を解放する
弁は、この弁を通しての燃料のリークを回避することが
できず、燃料用ポンプに無駄な仕事の負担がかかり、エ
ンジンの燃費が悪化する。

【０００５】また、本出願人は、図４〜図７に示す燃料
噴射装置を既に提案している（特願平８−２４９０８８
号）。この燃料噴射装置は、燃料を噴射する噴孔１９を
備えた本体３、本体３の中空部４内を往復動し且つ一端
で噴孔１９を開閉する針弁１７、針弁１７のリフト量を
制御するため燃料圧の受圧面となる針弁１７の他端が露
呈しているバランスチャンバ３０、バランスチャンバ３
０に燃料圧を供給する供給路３２、バランスチャンバ３
０内の燃料圧を解放する排出路３３、排出路を開閉する
ための開閉弁５、開閉弁５を開閉作動するアクチュエー
タ６、及び開閉弁５を閉弁位置に向かって付勢する戻し
ばね３５を具備している。

【０００６】本体１の上方肩部には燃料入口部２が形成
されており、本体１の中央本体３には軸心に沿って中空
部４が形成されている。また、中空部４には、排出路３
３の開閉を行う開閉弁５が配置されている。アクチュエ
ータ６を構成する圧電素子７は、固定キャップ８を中央
本体３にねじ込むことにより本体１内に収納される。圧
電素子７は、コントロールユニット９からの制御信号を
受けて開閉弁５を開く方向に駆動する。アクチュエータ
６の出力軸１０は、圧電素子７から中空部４に延びてお
り、且つ中央本体３に縮径して形成された縮径部１１を
貫通し、ノズル先端側において中空部４に設けられたガ
イド片１２に対して摺動可能に案内されている。出力軸
１０は、アクチュエータ６の圧電素子７の作動により、
高速で軸方向の往復動を繰り返すことができる。なお、
圧電素子７は、戻しばね７ａにより、非作動位置に戻る
ように付勢されている。

【０００７】高圧燃料供給源であるコモンレール（図示
せず。）から燃料入口部２に供給された燃料は、本体１
に形成された第１燃料路２２からコントロール部材１３
に形成された第２燃料路２３及びノズル本体１４に形成
された第３燃料路２４を経て、受圧部としてのテーパ面
２１が露呈された燃料溜まり２５に至る。

【０００８】コントロール部材１３は中央本体３とノズ
ル本体１４との間に配置されている。コントロール部材
１３とノズル本体１４は、ノズル本体１４に係合する固
定キャップ１５を中央本体３のねじ部にねじ込むことに
より中央本体３に対して結合され、本体１の一部を形成
している。針弁１７は、ノズル本体１４に形成された中
空穴１６内を摺動可能に挿通されている。中空穴１６内
において針弁１７の回りに形成される隙間１８は燃料溜
まり２５からの高圧燃料の通路を形成している。針弁１
７の中段に形成されたテーパ面２１は、針弁１７が噴孔
１９を開く方向に燃料圧を受ける受圧部を形成してい
る。針弁１７がリフトしてテーパ面２０から離間する
と、燃料が噴孔１９から噴射され、針弁１７が下降して
テーパ面２０に着座すると燃料の噴射が停止する。

【０００９】燃料噴射装置の要部を図５の拡大図に基づ
いて説明する。コントロール部材１３は、中心軸からオ
フセットした位置において、本体１側に形成されたピン
穴２６とコントロール部材１３側に設けられたピン穴２
７との間にピン２８が嵌入することにより、中央本体３
に対して位置ずれするのが防止される。また、コントロ
ール部材１３にはノズル本体１４側に開いた中空穴２９
が形成されている。中空穴２９には、燃料圧を受ける受
圧面３１として後述の針弁１７の端部が露呈しており、
中空穴２９と受圧面３１とでバランスチャンバ３０が形
成されている。コントロール部材１３のノズル本体１４
側の端面３７ａにおいて、第２燃料路２３に連通し且つ
径方向中心側に伸びる燃料の供給路３２が形成されてい
る。供給路３２はバランスチャンバ３０に高圧の燃料圧
を供給する。更に、コントロール部材１３の中央位置に
は、軸線方向に貫通する排出路３３が形成されており、
排出路３３は、一端でバランスチャンバ３０に開口し、
他端で中央本体３の中空部４に開口している。

【００１０】開閉弁５は、アクチュエータ６の出力軸１
０の端面１０ａに対して当接する端面３４ａを有する弁
ステム３４を有している。開閉弁５を閉じる方向に弁ス
テム３４を付勢する戻しばね３５が、弁ステム３４にコ
ッタ３６ａによって固定されたリテーナ３６とコントロ
ール部材１３の上端面３７との間に圧縮状態で設けられ
ている。弁ステム３４は、コントロール部材１３に形成
されている排出路３３を僅かな間隙を残して挿通し、且
つバランスチャンバ３０内に延びている。弁ステム３４
の端部には排出路３３を開閉可能な弁傘３８が設けられ
ている。

【００１１】開閉弁５の詳細を図７に基づいて説明す
る。図７に示す燃料噴射装置の要部の構造は、針弁１７
を燃料噴射を停止する側に付勢する手段としてのばねの
形態が相違する以外は、図５に示す燃料噴射装置の要部
と同じである。弁傘３８は、円錐状からなるテーパ面で
ある弁フェース３９を有している。弁フェース３９は、
排出路３３のバランスチャンバ３０側に位置する入口側
開口部に形成された円錐状のテーパ状の弁座４０に対し
て、密嵌合する形状を有している。圧電素子７が非駆動
状態であると、弁傘３８の弁フェース３９は、戻しばね
３５のばね力によって弁座４０に着座して排出路３３を
閉じるので、開閉弁５は閉弁状態となる。圧電素子７に
電流が供給されて駆動状態となると、開閉弁５の弁ステ
ム３４は戻しばね３５のばね力に打ち勝って図７におい
て下方に押し下げられる。弁傘３８の弁フェース３９は
弁座４０から離れ、開閉弁５は排出路３３を開くので、
矢印で示す若干の燃料の流れが生じて、バランスチャン
バ３０内の燃料圧は排出路３３と弁ステム３４との間隙
を通って中空部４に解放される。

【００１２】図５に戻ると、中空穴２９の段部４１と針
弁１７の軸端４４に取り付けられた針弁用リテーナ４２
との間には、リターンスプリングとしての皿ばね４３が
圧縮状態で介装されている。皿ばね４３は、針弁１７に
対して噴孔１９を通る燃料の流れを遮断する閉鎖方向に
付勢している。供給路３２からの燃料圧がバランスチャ
ンバ３０に達するように、針弁用リテーナ４２と皿ばね
４３とには適宜の孔（図示せず。）が穿設されている。
バランスチャンバ３０内の燃料圧が針弁１７の受圧面３
１に作用することに基づく力は、受圧面である針弁１７
のテーパ面２１に作用する燃料圧及び針弁１７に作用す
る皿ばね４３の戻し力とのバランスによって弁体のリフ
トを制御する。コントロール部材１３に針弁用リテーナ
４２を収容するように形成された段部４７には、針弁１
７の弁閉鎖状態から針弁１７の開放状態に至る距離Ｈが
設けられている。したがって、針弁１７は距離Ｈの範囲
で弁の開閉方向に移動可能である。

【００１３】開閉弁５による排出路３３の開放の際、弁
傘３８の弁フェース３９が弁座４０から離れることによ
る有効開口面積は、開閉弁５の殆どの作動範囲におい
て、排出路３３と弁ステム３４との間の間隙の通路断面
積よりも小さくなるように設定されているので、開閉弁
５の開度がバランスチャンバ３０内の燃料圧の低下の程
度を定めることになる。供給路３２は絞りとして機能し
ており、供給路３２を流れる燃料よりも排出路３３から
流れ出る燃料の方が多いので、排出路３３が開放される
と、バランスチャンバ３０内の燃料圧が中空部４に解放
される。

【００１４】この燃料噴射装置は、上記のように構成さ
れており、次のように作動する。圧電素子７が駆動され
ていない状態では、戻しばね３５はリテーナ３６を介し
て弁ステム３４を上方に付勢しており、開閉弁５を閉じ
ている。アクチュエータ６を駆動して、戻しばね３５の
ばね力に抗して弁ステム３４を押し下げると、開閉弁５
が開いてバランスチャンバ３０内の燃料圧が解放され
る。テーパ面２１に作用する燃料圧に基づいて針弁１７
を開く方向に付勢する力が、針弁１７の上面即ち受圧面
３１に作用する燃料圧に基づいて針弁１７を閉じる方向
に付勢する力と皿ばね４３による戻し力との合力に打ち
勝つので、針弁１７がリフトされ、噴孔１９から燃焼室
への燃料噴射が行われる。コントロールユニット９から
圧電素子７への電流の供給が絶たれると、戻しばね３５
が弁ステム３４を引き上げるので、開閉弁５は閉じられ
る。バランスチャンバ３０内の燃料圧は供給路３２から
の供給により回復し、針弁１７は燃料の噴射を停止す
る。回復した燃料圧は、弁傘３８に作用して、戻しばね
３５の作用に加えて弁フェース３９を弁座４０に押し当
てる方向に付勢する。したがって、バランスチャンバ３
０内の燃料圧が高ければ高いほど開閉弁５の閉弁力が大
きくなり、開閉弁５を通っての燃料のリークを阻止する
ことができる。

【００１５】図７に示す例は、針弁１７の閉鎖方向に作
用する針弁用戻しばねとして、皿ばねの代わりにコイル
ばね４６とした例である。図３に示す例においては、図
２に示した実施例における構成要素と同一の要素には同
じ符号を付してある。コイルばね４６は、一端が針弁用
リテーナ４２に当接し且つ他端が中空穴２９の上底面に
当接した状態で、バランスチャンバ３０に圧縮状態で収
容されている。戻しばね機能としては、コイルばね４６
は皿ばね４３と変わるところがない。コイルばね４６の
係止用に中空穴２９の上底面をそのまま利用できるの
で、図１及び図２に示した実施例における皿ばね４３の
ように、中空穴２９に皿ばね４３を係止するための段部
４１を形成する必要がないという利点がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６１−２４４８６４号公報に開示されている形式の
燃料噴射装置は、弁ステム８２の先端に設けたボール弁
８３は、組立上、排出路８１に対する関係が必ずしも明
確ではない。即ち、ボール弁８３がボール弁８３より径
が小さい排出路８１へどのようにして組付けたかという
連結関係が明確ではなく、且つ作動上も、バランスチャ
ンバ８０内の高い燃料圧に対抗して如何にアクチュエー
タ８４を小型化するかについて開示するところはない。

【００１７】また、本出願人が提案した燃料噴射装置
（特願平８−２４９０８８号）では、排出路３３の開閉
用に用いる開閉弁５が弁ステム部３４と弁傘３８とから
成るポペット弁として構成されているため、開閉弁５を
開く場合には、バランスチャンバ３０内の燃料圧に打ち
勝って開閉弁５を開く必要がある。エンジンが高負荷、
高回転で運転されている状態では、高い噴射応答性が要
求されるため、燃料噴射圧力を高くする必要がある。高
負荷、高回転運転状態である場合でも開閉弁５を開弁す
るには、高いバランスチャンバ３０内の燃料圧に打ち勝
つために電磁ソレノイドや圧電素子等のアクチュエータ
６の出力を大きくする必要がある。そのため、アクチュ
エータ（ソレノイド）が大型化し、燃料噴射装置自体も
大型化するという問題がある。また、アクチュエータの
負荷が増大し、ソレノイドが消費する電力が増加すると
いう問題もある。その結果、製造コストが上昇する。

【００１８】アクチュエータ６の負荷を軽減するために
は、弁傘３８の有効受圧面積（弁フェース部３９の径）
を小さくすればよいが、以下の理由により限界がある。
即ち、開閉弁５であるポペット弁には、戻しばね３５に
より閉弁方向の付勢力が与えられている。戻しばね３５
は、図５に示すように、バランスチャンバ３０を画成す
るコントロール部材１３の上端面３７と弁ステム３４の
上部にコッタ３６ａを介して取り付けられたリテーナ３
６との間に配置されている。

【００１９】ここで、弁ステム３４に形成されるコッタ
３６ａの係合溝３４ｂの径は、コッタ３６ａの取付け強
度や加工精度の面から、成立可能な最小径Ｓが決まる。
即ち、開閉弁５の弁傘３８の径は弁ステム３４の径より
も大であるので、このインジェクタの組立に際して、開
閉弁の弁体はコントロール部材１３のバランスチャンバ
３０が形成される側から弁ステム３４を貫通させる必要
がある。弁ステム３４の最大径は係合溝３４ｂの径Ｓよ
りも大きいのであるから、コントロール部材１３に形成
する排出路３３の径は、弁ステム３４の最大径よりも大
とする必要がある。また、弁フェース３９の径は排出路
３３の径よりも大である。このように、係合溝３４ｂの
形成可能な最小径Ｓから、弁ステム３４、排出路３３、
弁座４０、弁フェース３９の最小径がそれぞれ順次決ま
るため、弁傘３８の有効受圧面積を小さくするには限界
がある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
課題を解決することであり、バランスチャンバに供給路
を介して供給された燃料圧を、開閉弁で排出路を開くこ
とによって解放し、バランスチャンバに受圧面を露呈さ
せた針弁のリフト量を制御して、針弁のリフト時に噴孔
から燃料を噴射する燃料噴射装置において、排出路内に
挿通される軸部材の径、従って排出路の径を可及的に小
さくして、弁部材の大きさも小さくすることにより、開
閉弁を開くためにバランスチャンバ内の燃料圧に抗して
弁部材を作動させるアクチュエータの出力が小さくて済
む燃料噴射装置を提供することである。

【００２１】この発明は、上記の目的を解決するため、
以下のように構成されている。即ち、この発明は、燃料
を噴射する噴孔を備えた本体、前記本体の中空部内を往
復動し且つ一端で前記噴孔を開閉する針弁、前記針弁の
リフト量を制御するため燃料圧の受圧面となる前記針弁
の他端が露呈しているバランスチャンバ、前記バランス
チャンバに燃料圧を供給する供給路、前記バランスチャ
ンバ内の燃料圧を解放する排出路、前記排出路を開閉す
るための開閉弁、前記開閉弁を閉弁方向に付勢する戻し
ばね、及び前記戻しばねに抗して前記開閉弁を開弁方向
に駆動するアクチュエータを具備し、前記開閉弁は前記
排出路内に延び且つ前記アクチュエータによって前記バ
ランスチャンバ内に向かって駆動される軸部材及び前記
バランスチャンバ内に配置され且つ前記戻しばねによっ
て付勢されて閉弁状態で前記排出路の入口側開口部を閉
鎖する弁部材を有し、前記戻しばねは前記バランスチャ
ンバ内に配置されていることから成る燃料噴射装置に関
する。

【００２２】この発明による燃料噴射装置は、上記のよ
うに構成されているため、次のように作動する。即ち、
開閉弁は、排出路内に延び且つアクチュエータによって
バランスチャンバ内に向かって駆動される軸部材と、バ
ランスチャンバ内に配置され且つ戻しばねによって付勢
されて閉弁状態で排出路の入口側開口部を閉鎖する弁部
材を有しており、且つ弁部材に閉弁力を与える戻しばね
をバランスチャンバ内に配置したので、軸部材と弁部材
は別体構成となり、戻しばねの係合用のリテーナを軸部
材に係止させるコッタを形成する必要がない。したがっ
て、この燃料噴射装置のインジェクタを組立の際に、軸
部材をバランスチャンバ側から排出路に通す必要がなく
なり、軸部材を、排出路の出口側開口部から挿入して配
置させることができる。軸部材の径、特に排出路内に挿
通される軸部材の径を加工上許容される最小径にまで縮
径加工することができるので、排出路の径も最小限の大
きさとなり、排出路を閉鎖する弁部材の大きさも最小限
のものとすることができる。弁部材の大きさが小さくな
るので、バランスチャンバ内の燃料圧が高くなっても、
その燃料圧に抗して弁部材を開くためのアクチュエータ
の負荷が軽減され、消費電力も低く抑えることができ
る。

【００２３】また、この燃料噴射装置において、バラン
スチャンバ内には、弁部材を支持すると共に戻しばねの
ばね力を受けるリテーナが配置されている。戻しばねの
ばね力は、リテーナによって受け止められ、リテーナに
支持された弁部材を排出路の入口側開口部に対して押し
付けて開閉弁を閉じるように付勢している。

【００２４】また、この燃料噴射装置において、リテー
ナ内又はリテーナとバランスチャンバとの間には、バラ
ンスチャンバ内に供給された燃料の排出路への流れを許
容する通路が形成されている。供給路を通じてバランス
チャンバ内に供給された燃料は、リテーナ内又はリテー
ナとバランスチャンバとの間に形成された通路を通じて
排出路に排出可能となる。

【００２５】また、この燃料噴射装置において、開閉弁
の弁部材はボールであり、開閉弁の弁座は排出路の入口
側開口部に形成され且つ閉弁状態でボールが密嵌合する
テーパ面として構成されている。弁部材の形状は、量産
性を考慮すると、ベアリング等に用いるボールが好まし
い。ボールが座着する弁座は、排出路の入口側開口部に
おいて、ボールが密嵌合するテーパ面として形成され、
開閉弁はボール弁として構成されることになる。弁部材
であるボールの球面が弁座のテーパ面に案内されつつ密
嵌合して座着するので、開閉弁のスムーズで速やかな弁
作動を得ることができる。また、閉弁状態では弁部材の
弁フェースと弁座の間に十分なシールを得ることができ
る。

【００２６】更に、この燃料噴射装置において、開閉弁
用の戻しばねは、針弁の他端に作用して噴孔を閉じる方
向に針弁を付勢する戻しばねと兼用される。この場合に
は、ばね部品の点数の低減に寄与することができる。噴
孔を閉じる方向に針弁を付勢するための戻しばねは、バ
ランスチャンバに収容される。戻しばねは、一側におい
てリテーナに係合して弁部材を閉弁方向に付勢し、他側
において針弁の他端に係合する。このように構成する
と、バランスチャンバ内の空間を開閉弁と針弁とに兼用
される戻しばねの収容のために利用することができ、燃
料噴射装置のコンパクト化に寄与することができる。ま
た、戻しばねの形態は、皿ばね又はコイルばねとするこ
とができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、こ
の発明の実施例を説明する。図１はこの発明による燃料
噴射装置の一実施例を示す全体断面図、図２はその要部
拡大断面図、図３はこの発明による燃料噴射装置に用い
られる戻しばねのばね力を受けるリテーナの平面図であ
る。図１〜図３に示すこの発明による燃料噴射装置の実
施例は、図４〜図７に示した例と比較して、主として、
バランスチャンバに関連して設けられる開閉弁と戻しば
ねとに関する構造が相違するのみであり、その他の構造
については、基本的に変わるところがない。したがっ
て、図１〜図３に示す実施例においては、図４〜図７に
示した例に用いられている構成要素と同等の構成要素に
ついては、同じ符号を付して、その再度の説明を省略す
る。

【００２８】この燃料噴射装置は、コモンレール噴射シ
ステム、或いはアキュムレータ噴射システム（図示せ
ず。）に適用される。燃料噴射ポンプから燃料が供給さ
れる共通の通路や蓄圧室（以下、「コモンレール」とい
う。）を通じて供給された燃料は、エンジンに設けた各
燃焼室に噴射される。この燃料噴射装置における本体５
０はシリンダヘッド等のベースに設けた穴部（図示せ
ず。）にシール部材を介して密封状態に取り付けられ
る。本体５０の下端には、ノズルが密封状態に形成され
ている。なお、アクチュエータ５６として、２段のソレ
ノイド５７ａ，５７ｂを用いており、ソレノイド５７
ａ，５７ｂは固定キャップ５８内に収容され、且つ中央
本体３にねじ止めされている。また、アクチュエータ５
６の出力軸６０は、更にその先端側に設けられた軸部材
６１と一体的であり、中央本体３に対してガイド６２に
よって案内されて軸方向に高速で往復動する。出力軸６
０は、出力軸戻しばね５９によって復帰位置に付勢され
ており、ソレノイド５７ａ，５７ｂの励磁によって開閉
弁５５を開弁することができる。

【００２９】図２に示した要部の拡大断面図に基づい
て、開閉弁５５を含むこの発明による燃料噴射装置の要
部について説明する。なお、コントロール部材１３とノ
ズル本体１４との間には、中間板１３ａが設けられてい
る。中間板１３ａには、第２燃料路２３と第３燃料路２
４との間を連通する中間燃料路２３ａが形成されてい
る。また、中間板１３ａには、針弁１７の軸端４４と針
弁用リテーナ４２とが貫通又は収容する孔が形成されて
いる。針弁用リテーナ４２は、ノズル本体１４に対し
て、環状板６７によって支持されている。

【００３０】開閉弁５５の軸部材６１の先端は、コント
ロール部材１３の上部中央に形成された排出路６３内に
延びる先端軸部６４を有している。排出路６３と先端軸
部６４との間には、バランスチャンバ３０内の燃料が排
出される隙間が残されている。バランスチャンバ３０内
には、戻しばね６５が配置されている。戻しばね６５の
一端は、針弁用リテーナ４２に係止して、針弁１７を閉
弁する方向に付勢し、戻しばね６５の他端は、バランス
チャンバ３０内に配置されたリテーナ６６に係止してお
り、リテーナ６６が戻しばね６５のばね力を受けて、後
述するように開閉弁５５を閉弁方向に付勢している。し
たがって、戻しばね６５は、針弁１７を閉弁位置に向か
って付勢する戻しばねと、開閉弁５を閉弁位置に向かっ
て付勢する戻しばねとを兼ねている。

【００３１】排出路６３を開閉することで開閉弁５５を
開閉するため、バランスチャンバ３０内の排出路６３と
リテーナ６６との間には、弁部材としてのボール６８が
設けられている。排出路６３のバランスチャンバ３０側
の入口側開口部には、円錐面から成るテーパ状の弁座７
０が形成されており、ボール６８の弁フェース６９が弁
座７０に密嵌合可能である。また、戻しばね６５のばね
力はリテーナ６６を介してボール６８に作用し、アクチ
ュエータ５６が非作動位置にあっても軸部材６１の先端
軸部６４に当接している。

【００３２】リテーナ６６の平面図が図３に示されてい
る。リテーナ６６は、中央位置にあるリテーナ本体７２
と、リテーナ本体７２から四方に延びるアーム部７３と
から構成されている。リテーナ本体７２の上面には、ボ
ール６８の下半分を収納可能な凹面７１が形成されてお
り、ボール６８を安定的に支持している。したがって、
リテーナ６６は、バランスチャンバ３０内を移動可能で
ある。ボール６８はリテーナ６６に保持されたまま、弁
座７０又は先端軸部６４に当接する。アーム部７３は、
戻しばね６５のコイルと当接してばね力を受ける役割を
担うと共に、バランスチャンバ３０内での移動の際に、
バランスチャンバ３０の内壁面に対するガイドとしての
機能も果している。隣合うアーム部７３，７３間は空間
となっており、バランスチャンバ３０内に収容された状
態では、これらの空間を通して燃料が排出路６３に向か
って流れることができる。

【００３３】この燃料噴射装置の作動は以下のとおりで
ある。即ち、ソレノイド５７ａ，５７ｂを励磁してアク
チュエータ５６を作動すると、軸部材６１の先端軸部６
４は、ボール６８をリテーナ６６と共に押し下げて、ボ
ール６８を弁座７０から離脱させる。バランスチャンバ
３０内の燃料圧は、排出路６３を通じて中空本体３の中
空部に解放される。バランスチャンバ３０内の燃料圧は
低下して、針弁１７がリフトすることになる。なお、開
閉弁５５の開弁と共に、戻しばね６５は圧縮されて、ば
ね力が大きくなり、針弁の開弁圧を高めることになる。
しかし、本来、針弁１７の開弁圧は、コモンレール内の
圧力がゼロとなったときに、燃料噴射装置５０から燃料
がリークしないようにするために設定する圧力であるの
で、その値はコモンレール圧力（蓄圧時）と比較して非
常に小さい。戻しばね６５のばね力の増加も僅かである
ので、開弁圧が上昇したとしても、コモンレールの蓄圧
時の圧力と比較すると、殆ど影響はない。

【００３４】なお、アクチュエータ５６は、２段のソレ
ノイド５７ａ，５７ｂを有する形式としたが、１段のソ
レノイドのみを有する形式のものであっても、またソレ
ノイド以外の、例えば高速性に優れ且つ応答性が良好な
圧電素子としてもよい。

【００３５】

【発明の効果】この発明は、上記のように構成されてい
るので、次のような効果を奏する。即ち、従来のポペッ
ト弁によって排出路のための開閉弁を構成した燃料噴射
装置では、軸部材のポペット弁のコッタ係合溝の径は、
強度上最小限の径に設定されており、ポペット弁の弁ス
テムの径もコッタ係合溝の径よりも大きくなる。そこ
で、この発明による燃料噴射装置は、弁部材と軸部材と
を分離した別部品とし、開閉弁の戻しばねをバランスチ
ャンバ内に配置することにより、軸部材の径を加工上許
容される最小径にすることを可能としたものである。こ
の最小径としては、従来のポペット弁の場合のコッタ３
６ａと係合する係合溝の径Ｓに相当する径である。バル
ブの径が小さくなることにより、排出路の内径も小さく
なり、バランスチャンバ内に露呈される弁部材の面積も
遙に小さくて済み、バランスチャンバ内の燃料圧に抗し
て弁部材を押し込むのに要するアクチュエータの出力も
小さいもので済むことになる。その結果、アクチュエー
タの負荷が軽減され、消費電力の低減（燃費低減）、或
いはアクチュエータの小型化（エンジンのコンパクト
化）が可能となる。また、弁部材としてボールを用いる
と、弁部材の製作が容易であり、開閉弁の戻しばねと針
弁の戻しばねとを兼用すると部品点数の低減に貢献する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による燃料噴射装置の一実施例を示す
断面図である。

【図２】図１に示す燃料噴射装置の要部拡大断面図であ
る。

【図３】図１に示す燃料噴射装置に用いられるリテーナ
の平面図である。

【図４】本出願人が既に提案した燃料噴射装置の断面図
である。

【図５】図４に示した燃料噴射装置の要部拡大断面図で
ある。

【図６】図４に示した燃料噴射装置に用いられる弁ステ
ムの断面図である。

【図７】本出願人が既に提案した燃料噴射装置の別の形
態の要部拡大断面図である。

【図８】従来の燃料噴射装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１本体３中央本体４中空部１３コントロール部材１４ノズル本体１６中空穴１７針弁１９噴孔２０テーパ面２１テーパ面２９中空穴３０バランスチャンバ３１受圧面３２供給路５５開閉弁５６アクチュエータ６０出力軸６１軸部材６３排出路６４先端軸部６５戻しばね６６リテーナ６８ボール（弁部材）６９弁フェース７０弁座

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を噴射する噴孔を備えた本体、前記
本体の中空部内を往復動し且つ一端で前記噴孔を開閉す
る針弁、前記針弁のリフト量を制御するため燃料圧の受
圧面となる前記針弁の他端が露呈しているバランスチャ
ンバ、前記バランスチャンバに燃料圧を供給する供給
路、前記バランスチャンバ内の燃料圧を解放する排出
路、前記排出路を開閉するための開閉弁、前記開閉弁を
閉弁方向に付勢する戻しばね、及び前記戻しばねに抗し
て前記開閉弁を開弁方向に駆動するアクチュエータを具
備し、前記開閉弁は前記排出路内に延び且つ前記アクチ
ュエータによって前記バランスチャンバ内に向かって駆
動される軸部材及び前記バランスチャンバ内に配置され
且つ前記戻しばねによって付勢されて閉弁状態で前記排
出路の入口側開口部を閉鎖する弁部材を有し、前記戻し
ばねは前記バランスチャンバ内に配置されていることか
ら成る燃料噴射装置。
【請求項２】前記バランスチャンバ内には、前記弁部
材を支持すると共に前記戻しばねのばね力を受けるリテ
ーナが配置されていることから成る請求項１に記載の燃
料噴射装置。
【請求項３】前記リテーナ内又は前記リテーナと前記
バランスチャンバとの間には、前記バランスチャンバ内
に供給された燃料の前記排出路への流れを許容する通路
が形成されていることから成る請求項２に記載の燃料噴
射装置。
【請求項４】前記開閉弁の前記弁体はボールであり、
前記開閉弁の弁座は前記排出路の前記入口側開口部に形
成され且つ前記閉弁状態で前記ボールが密嵌合するテー
パ面であることから成る請求項１〜３のいずれか１項に
記載の燃料噴射装置。
【請求項５】前記戻しばねは、前記針弁の前記他端に
作用して前記噴孔を閉じる方向に前記針弁を付勢する戻
しばねを兼ねていることから成る請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の燃料噴射装置。