JPWO2002040854A1 - 燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置及びニードルリフトダンピング方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料噴射用インジェクタ（８ｂ）にあって、常に安定したニードルリフトダンピング効果を得ることを目的とする。圧力制御室（３７）内の燃圧をリリーフしてニードル弁（３６）をリフトさせるインジェクタ（８ｂ）にあって、ニードル弁（３６）にスライド自在に装着されたダンパー部材（６２）と、ダンパー部材（６２）とニードル弁（３６）との間に形成されるダンピング室（６３）と、ダンピング室（６３）内の燃料を絞ってリークさせるリーク通路（６４）と、ダンパー部材（６２）の上昇位置を制限するストッパ部材（４１）とを設ける。ダンピング室（６３）内の燃料をリーク通路（６４）により絞ってリークさせることにより、ニードル弁（３６）のリフトをダンピングする。ニードル弁（３６）がダンパー部材（６２）のガイド機能を果たし、ダンパー部材（６２）の振らつきが防止され、常に安定したニードルリフトダンピング効果が得られる。

Description

技　術　分　野
本発明は、燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置及びニードルリフトダンピング方法に係り、特に、ディーゼルエンジンのコモンレールインジェクタにおいて、初期噴射率を低減するためにニードル弁のリフトをダンピングする装置及び方法に関する。
背　景　技　術
ディーゼルエンジンにおけるコモンレール式燃料噴射装置の概要を図４に示す。図示するように、この装置にあっては、燃料タンク１内の燃料がフィルタ２およびフィードポンプ３を介して高圧ポンプ４に供給され、高圧ポンプ４によって高圧（数十〜数百ＭＰａ）に昇圧された後、通路５を介してコモンレール６と呼ばれる蓄圧容器に蓄えられる。コモンレール６内の燃料は、燃料供給通路７を介して各インジェクタ８に供給される。
各インジェクタ８に供給された高圧の燃料は、図５に示すように、その一部が通路９を介して圧力制御室１０に供給され、残りが通路１１を介してニードル弁１２の先端側の燃料溜り１３に供給される。圧力制御室１０内の燃圧は、リリーフ弁１４によって保持・解放される。リリーフ弁１４は、通常バネ１５に押圧されてリリーフ穴１６を塞ぎ、圧力制御室１０内の燃圧を保持し、電磁ソレノイド１７が通電されるとバネ１５に抗して引き上げられてリリーフ穴１６を開放し、圧力制御室１０内の燃圧を解放する。また、ニードル弁１２は、バネ１８によって常時下方に付勢されている。
かかるインジェクタ８は、電磁ソレノイド１７の通電を切ると、バネ１５で押し下げられるリリーフ弁１４によってリリーフ穴１６が塞がれ、圧力制御室１０内の燃圧が保持されるため、その燃圧およびバネ１８によるニードル弁１２の下降力がニードル弁１２の先端側（燃料溜り１３）の受圧部１９の燃圧によるニードル弁１２の上昇力よりも大きくなり、ニードル弁１２が下降する。よって、ニードル弁１２の先端の円錐部２０がシート部２１に着座し、インジェクタ８の噴孔２２が塞がれ、燃料の噴射は行われない。
また、電磁ソレノイド１７が通電されると、リリーフ弁１４がバネ１５に抗して引上げられ、リリーフ穴１６が開放されて圧力制御室１０内の燃圧が解放（リリーフ）されるため、ニードル弁１２の先端側（燃料溜り１３）の受圧部１９の燃圧によるニードル弁１２の上昇力がバネ１８によるニードル弁１２の下降力よりも大きくなり、ニードル弁１２が上昇（リフト）する。よって、ニードル弁１２の円錐部２０がシート部２１から離間し、インジェクタ８の噴孔２２から高圧の燃料が噴射される。なお、圧力制御室１０から流出した燃料は、燃料回収通路２３を介して燃料タンク１に戻される（図４参照）。
ところで、上述のインジェクタ８においては、ニードル弁１２を比較的緩やかに（ゆっくり）上昇させることが望まれている。ニードル弁１２を比較的緩やかに上昇させれば、噴孔２２から噴射される燃料の初期噴射率が低くなって、着火遅れ後の最初の燃焼が噴射率の低い少量の燃料でなされるため、穏やかな初期燃焼を確保でき、ＮＯｘの減少および騒音の低減に繋がるからである。
ニードル弁１２を比較的ゆっくり上昇させるインジェクタとして図６に示すものが知られている（特開昭５９−１６５８５８号公報等）。なお、このインジェクタ８ａは前述したインジェクタ８と一部同様の構成部分を有するため、同様の構成部分には同一の符号を付して説明を省略し、相違部分のみを説明する。
図６に示すインジェクタ８ａにおいては、ニードル弁１２の頂部に部材２４が装着されており、部材２４の上方に圧力制御室１０が形成されている。圧力制御室１０の天井部には、リリーフ穴１６が形成されている。リリーフ穴１６の周囲には、凸状に隆起されたシート部２５が形成されている。リリーフ穴１６は、中央部にオリフィス穴２６を有するリリーフ弁１４が、シート部２５に着座・離脱することによって、開閉される。
リリーフ弁１４は、通常バネ２７によってシート部２５に押し付けられてリリーフ穴１６を塞いでおり、三方弁２８から燃料が供給されるとその燃圧によってバネ２７に抗して押し下げられてリリーフ穴１６を開放する。三方弁２８は、コモンレール６（図４参照）から圧力制御室１０へ向かう通路９に介設され、Ｘ−Ｙが連通する状態と、Ｙ−Ｚが連通する状態とに適宜切り換えられる。
図６は燃料噴射停止状態であり、このときＸ−Ｙが連通し、リリーフ弁１４がシート部２５に着座し、圧力制御室１０内の燃圧およびバネ１８によるニードル弁１２の下降力が、ニードル弁１２の先端側（燃料溜り１３）の受圧部１９の燃圧によるニードル弁１２の上昇力よりも大きい。よってニードル弁１２が下降状態となり、円錐部２０がシート部２１に着座して噴孔２２が塞がれ、燃料噴射が行われない。この状態から、三方弁２８をＹ−Ｚ連通にすると、圧力制御室１０内の燃料がリリーフ弁１４のオリフィス穴２６から絞られつつ流出するので、圧力制御室１０内の燃圧が緩やかに減少し、ニードル弁１２が比較的ゆっくり上昇する。こうしてニードル弁のリフトダンピングが実行され、噴孔２２からの初期噴射率が低くなる。
その後、再び三方弁２８をＸ−Ｙ連通にすると、コモンレール６内の燃料が通路７および９を介して高圧状態で圧力制御室１０に流入するので、その燃圧によってリリーフ弁１４がバネ２７に抗して押し下げられ、燃料が圧力制御室１０内に一気に流入して圧力制御室１０内の燃圧が一気に上昇し、ニードル弁１２が素早く下降する。よって、噴孔２２から噴射される燃料の噴射の切れが良好になる。
しかし、上記インジェクタ８ａにおいては、ニードル弁１２の上昇（リフト）のダンピングを、リリーフ弁１４をシート部２５に着座させ、なおかつ圧力制御室１０内の燃料をオリフィス穴２６から絞りながらリークさせることによって達成しているので、オリフィス穴２６からのリーク時に生じるリーク流の乱れによってリリーフ弁１４が振らつき、リリーフ弁１４がシート部２５から瞬間的に離れることが考えられる。
こうなると、圧力制御室１０内の燃料が、オリフィス穴２６のみならずリリーフ弁１４とシート部２５との隙間からもリークするため、ニードル弁１２のリフトのダンピング効果が設計値よりも低下し、十分なダンピング効果が得られない。また、かかる不具合は、オリフィス穴２６からのリーク毎（噴孔２２からの噴射毎）に発生したり発生しなかったりするため、実際上、安定したダンピング効果（初期噴射率低減効果）を得ることが困難であった。
すなわち、上記インジェクタ８ａにおいては、ニードル弁１２の昇降（開閉）を制御する圧力制御室１０が、ニードル弁１２をダンピングするためのダンピング室をも兼用しているため、ニードル弁１２の上昇時にはダンピングのためにリリーフ弁１４がシート部２５に着座してシールする必要がある一方、ニードル弁１４の下降時にはそのシール部分（リリーフ弁１４とシート部２５）を離間する必要が生じる。
このようにニードル弁１２の昇降の度に、シール部分（リリーフ弁１４とシート部２５）を着座・離間させているため、ニードル弁１２の上昇時にダンピング室として機能する圧力制御室１０内の圧力変動によって、上述のようにリリーフ弁１４が振らつき、リリーフ弁１４がシート部２５から瞬間的に離れ、シールが不完全となることが考えられるのである。
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、常に安定したダンピング効果が得られる燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置及びニードルリフトダンピング方法を提供することにある。
また本発明の目的は、燃料のリークを常に安定して行える燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置及びニードルリフトダンピング方法を提供することにある。
また本発明の目的は、噴射毎の初期噴射率を安定化させることができる燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置及びニードルリフトダンピング方法を提供することにある。
発　明　の　開　示
本発明は、圧力制御室内の燃圧を受けて押し下げられているニードル弁を、上記燃圧をリリーフすることによりリフトさせるインジェクタに、上記ニードル弁のリフトをダンピングすべく設けられるダンパー装置であって、上記ニードル弁にスライド自在に装着されたダンパー部材と、このダンパー部材と上記ニードル弁との間に形成され燃料が充満されるダンピング室と、このダンピング室内の燃料を絞って室外にリークさせるリーク通路と、上記ダンパー部材の上方に配置されこのダンパー部材の上昇位置を制限するストッパ部材とを備えたものである。
本発明によれば、ダンパー部材がニードル弁にスライド自在に装着されているので、ニードル弁がダンパー部材の昇降ガイドとなり、ダンパー部材のガタツキ（振らつき）が抑えられる。これによって常に安定したダンピング効果が発揮される。
上記ダンパー部材は、上記ニードル弁に形成された穴部に軸方向スライド自在に挿入されたものであるのが好ましい。
上記ストッパ部材がニードル弁の上方に位置され、これらの間に上記圧力制御室が区画されると共に、上記穴部が、上記ニードル弁の上面部から軸方向に所定深さを有するよう形成され、この穴部に上記ダンパー部材が上方から挿入されて上記圧力制御室内で昇降可能であり、上記ダンピング室が上記ダンパー部材と上記穴部との間に形成され、上記リーク通路が上記ダンパー部材を軸方向に貫通して形成されるのが好ましい。
上記ダンパー部材の上端部が、上記穴部より大径で且つ上記ニードル弁上面部より小径のフランジ部とされ、このフランジ部が上記穴部及び上記ニードル弁上面部の上方に位置され、且つ上記圧力制御室内に位置されるのが好ましい。
上記ダンピング室に、上記ダンパー部材を上方に付勢する付勢手段が設けられるのが好ましい。
上記付勢手段がコイルスプリングからなり、上記ダンパー部材にその下端から上方に向かって所定深さをなすスプリング挿入穴が設けられ、このスプリング挿入穴に上記コイルスプリングが挿入されるのが好ましい。
上記ストッパ部材に、上記圧力制御室内の燃圧をリリーフさせるべく上記圧力制御室に開口するリリーフ通路が設けられるのが好ましい。
上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接したとき、上記リリーフ通路が上記圧力制御室に非連通とされ、且つ上記リーク通路を介して上記ダンピング室に連通されるのが好ましい。
上記燃圧が、上記リリーフ通路を介して上記圧力制御室に導入されるのが好ましい。
上記ストッパ部材の上方に、上記リリーフ通路の出口を開閉するリリーフ弁と、このリリーフ弁を開閉方向に駆動する駆動手段とが設けられるのが好ましい。
上記駆動手段が、バネと電磁ソレノイドとからなってもよい。
上記リリーフ弁が閉となって所定時間が経過したとき、上記圧力制御室及び上記ダンピング室が燃圧に等しい高圧となって上記ニードル弁が押し下げられ、燃料噴射が停止され、上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接され、この状態から上記リリーフ弁が開となったとき、上記ダンピング室の高圧燃料が上記リーク通路を通じて徐々に上記リリーフ通路にリークされ、これにより上記ニードル弁が比較的緩やかに上昇され、初期の燃料噴射が比較的緩やかに実行され、この状態から上記リリーフ弁が閉となったとき、上記リリーフ通路に供給される燃圧が上記ダンパー部材に作用し、このダンパー部材と上記ニードル弁を一体的に押し下げ、これにより上記ニードル弁が比較的急激に下降し、燃料噴射が比較的急激に終了されるのが好ましい。
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用され、そのコモンレールから上記燃圧が供給されるものであってもよい。
一方、本発明は、圧力制御室内の燃圧を受けて押し下げられているニードル弁を、上記燃圧をリリーフすることによりリフトさせるインジェクタにあって、上記ニードル弁のリフトをダンピングする方法であって、上記ニードル弁にスライド自在にダンパー部材を装着し、このダンパー部材と上記ニードル弁との間に燃料が充満されるダンピング室を形成し、このダンピング室内の燃料を絞って室外にリークさせるリーク通路を設け、上記ダンパー部材の上方に上記ダンパー部材の上昇位置を制限するストッパ部材を設け、上記ニードル弁をリフトさせるとき、上記ダンピング室内の燃料を上記リーク通路により絞ってリークさせることにより、上記ニードル弁のリフトをダンピングするものである。
上記ダンパー部材が、上記ニードル弁に形成された穴部に軸方向スライド自在に挿入されたものであるのが好ましい。
上記ストッパ部材が上記ニードル弁の上方に位置され、これらの間に上記圧力制御室が区画されると共に、上記穴部が、上記ニードル弁の上面部から軸方向に所定深さを有するよう形成され、
その穴部に上記ダンパー部材が上方から挿入されて上記圧力制御室内で昇降可能であり、上記ダンピング室が上記ダンパー部材と上記穴部との間に形成され、上記リーク通路が上記ダンパー部材を軸方向に貫通して形成され、上記ダンパー部材が上記ダンピング室に設けられた付勢手段によって上方に付勢されるのが好ましい。
上記ストッパ部材に、上記圧力制御室に開口するリリーフ通路が軸方向に貫通して設けられ、このリリーフ通路によって上記圧力制御室内の燃圧がリリーフされるのが好ましい。
上記リリーフ通路と上記リーク通路とが同軸に位置され、上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接したとき、上記リリーフ通路が上記圧力制御室に非連通とされ、且つ上記リーク通路を介して上記ダンピング室に連通され、上記ニードル弁のリフト開始前に、予め上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接されているのが好ましい。
上記リリーフ弁が閉となって所定時間が経過したとき、上記圧力制御室及び上記ダンピング室が燃圧に等しい高圧となって上記ニードル弁が押し下げられ、燃料噴射が停止され、上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接され、
この状態から上記リリーフ弁が開となったとき、上記ダンピング室の高圧燃料が上記リーク通路を通じて徐々に上記リリーフ通路にリークされ、これにより上記ニードル弁が比較的緩やかに上昇され、初期の燃料噴射が比較的緩やかに実行され、
この状態から上記リリーフ弁が閉となったとき、上記リリーフ通路に供給された燃圧が上記ダンパー部材に作用し、このダンパー部材と上記ニードル弁とを一体的に押し下げ、これにより上記ニードル弁が比較的急激に下降し、燃料噴射が比較的急激に終了されるのが好ましい。
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用され、そのコモンレールから上記燃圧が供給されるものであってもよい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基いて説明する。
図１に本実施形態に係るインジェクタを示す。このインジェクタ８ｂは前述した図４に示すコモンレール式燃料噴射装置に適用されるものであり、燃料供給通路７と燃料回収通路２３とが接続されるノズルボディ３０を有する。ノズルボディ３０は円筒体状に形成され、その内部にニードル弁３６を軸方向にスライド自在に且つ昇降自在に同軸に収容している。またノズルボディ３０内には、ニードル弁３６から所定距離隔てた上方にストッパ部材４１が挿入固定される。
これらニードル弁３６とストッパ部材４１との間に、圧力制御室３７が区画形成されている。圧力制御室３７は、ニードル弁３６の上面３８と、ノズルボディ３０の内周側面４０と、ストッパ部材４１の下面４２と、後述するダンパー部材６２とによって区画形成される。ストッパ部材４１の中心部に、圧力制御室３７内の燃圧（燃料）を上方へリリーフするためのリリーフ通路４５が軸方向に沿って貫通形成される。ストッパ部材４１の上面は中心部が最も下になるようテーパ状に窪まされ、その上面中心部にリリーフ通路４５の出口が開口される。その出口の周縁部がリリーフ通路４５を開閉するリリーフ弁４７の弁座４８となる。ストッパ部材４１の下面４２は軸方向に垂直なフラット面とされ、そこにリリーフ通路４５の入口が開口される。
リリーフ弁４７は、ストッパ部材４１の上方に配置されてリリーフ通路４５の出口を上方から開閉する。またリリーフ弁４７の上方にバネ４９と電磁ソレノイド５０とが配設され、バネ４９はリリーフ弁４７を下方に付勢し、電磁ソレノイド５０は外部のコントロールユニットから駆動電流を与えられてＯＮ／ＯＦＦされる。なお電磁ソレノイド５０はノズルボディ３０の上端開放部を塞ぐ栓ともなっている。電磁ソレノイド５０がＯＦＦ（非通電）のときは、リリーフ弁４７がバネ４９によって押し下げられ、弁座４８に着座してリリーフ通路４５を閉止する。電磁ソレノイド５０がＯＮ（通電）のときは、その電磁力によりリリーフ弁４７がバネ４９の力に抗じて引き上げられ、弁座４８から離れてリリーフ通路４５を開放する。リリーフ弁４７は上端が円盤状とされてバネ４９を受ける部分となり、下端部が球状とされ弁座４８への着座部分となる。
電磁ソレノイド５０は、ストッパ部材４１から所定距離隔てた上方に配置され、これら電磁ソレノイド５０とストッパ部材４１との間に、圧力制御室３７からリリーフ通路４５を通って流出してきた燃料を一旦貯留するリリーフ室５２が形成される。リリーフ室５２は燃料回収通路２３に連通され、リリーフ室５２内の燃料が燃料回収通路２３を通じて燃料タンク１に戻される。
ニードル弁３６は、その略上半分がノズルボディ３０の内周側面４０に摺接すると共に、その略下半分が内周側面４０より小径とされ、ノズルボディ３０との間に燃料溜り３１を形成する。ニードル弁３６とノズルボディ３０との下端部（先端部）が互いに符合する円錘状とされ、そのニードル弁３６の下端の円錘部５８が、ノズルボディ３０の下端のシート部５７に着座・離反して、噴孔５９を開閉する。
燃料供給通路７は途中で分岐され、その一方の分岐通路７ａがリリーフ通路４５に、他方の分岐通路７ｂが燃料溜り３１に連通される。これにより図４に示すコモンレール６内の高圧（数十〜数百ＭＰａ）の燃料が、燃料供給通路７及び一方の分岐通路７ａを通じてリリーフ通路４５に常時供給され、燃料供給通路７及び他方の分岐通路７ｂを通じて燃料溜り３１に常時供給される。
特に、このインジェクタ８ｂには、ニードル弁３６の上昇（リフト）をダンピングするためのダンパー装置が設けられる。このダンパー装置は、ニードル弁３６にスライド自在に装着されたダンパー部材６２と、ダンパー部材６２とニードル弁３６との間に形成され燃料が充満されるダンピング室６３と、ダンピング室６３内の燃料を絞って室外にリークさせるリーク通路６４と、ダンパー部材６２の上方に配置されダンパー部材６２の上昇位置を制限する上記ストッパ部材４１とから主に構成される。
ダンパー部材６２は、略中空円筒状とされ、ニードル弁３６に形成された断面円形の穴部６６に軸方向スライド自在に上方から同軸挿入され、圧力制御室３７内に位置され且つそこで昇降可能となっている。穴部６６は、ニードル弁３６の中心部に形成されると共に、ニードル弁３６の上面部３８から軸方向に所定深さを有するよう形成され、且つその深さ方向に沿って一定の内径を有する。ダンパー部材６２は、その上端部をなすフランジ部６７と、フランジ部６７から下方に延出する円筒部６８とから一体になる。円筒部６８は穴部６６とほぼ同径とされ、穴部６６にスライド自在に挿入される部分となるが、その上部外周が浅く削られて小径とされ、穴部６６の内面との間に小さな隙間６９をなす。フランジ部６７は穴部６６より大径で、且つニードル弁上面部３８及びノズルボディ内周側面４０より小径とされ、穴部６６及びニードル弁上面部３８の上方に突出する格好で位置されると共に、圧力制御室３７内に位置される。
こうして、ダンパー部材６２とニードル弁３６の穴部６６との間にダンピング室６３が形成されることとなる。ダンピング室６３にはダンパー部材６２を上方に付勢する付勢手段が設けられる。付勢手段はここではコイルスプリング７０からなり、コイルスプリング７０は、円筒部６８の中心穴からなるスプリング挿入穴７１に圧縮状態で挿入され、外周から支持されて曲がり等が防止される。スプリング挿入穴７１は、円筒部６８の下端から上方に向かって所定深さ、ここではフランジ部６７に到達するまでの長さを有する。
リーク通路６４は、フランジ部６７の中心に且つリリーフ通路４５と同軸に位置され、フランジ部６７を軸方向に貫通して形成される。その内径は、ダンピング室６３からの燃料流出を妨げることができるような十分な小径とされ、リリーフ通路４５の内径に比べ十分小さい。
ダンパー部材６２は、図１に示すように、その上昇時にフランジ部６７がストッパ部材４１に当接し、上昇位置が制限される。このときフランジ部６７の上面全面がストッパ部材４１の下面４２に面接触ないし着座し、実質上リリーフ通路４５を閉じる。これによりリリーフ通路４５が圧力制御室３７と非連通となり、且つリーク通路６４を介してダンピング室６３には連通する。
逆に図３に示すように、ダンパー部材６２が下降してフランジ部６７がストッパ部材４１から離れたときは、リリーフ通路４５が圧力制御室３７に連通すると共に、リーク通路６４を介してダンピング室６３にも連通する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
図１は電磁ソレノイド５０がＯＦＦ、即ちリリーフ弁４７が閉とされて所定時間経過した後の状態を示す。このときには、リリーフ弁４７がリリーフ通路４５を閉じているので、リリーフ通路４５、圧力制御室３７、リーク通路６４及びダンピング室６３がコモンレール６から送られてくる燃圧に等しくなる。よってこの燃圧とバネ５５によるニードル弁３６の下降力が、燃料溜り３１の燃圧によるニードル弁３６の上昇力よりも大きくなり、ニードル弁３６が下向きに押される。よってニードル弁３６の円錐部５８がシート部５７に着座し、噴孔５９が塞がれ、燃料噴射が停止される。
このとき前述したように、ダンパー部材６２がコイルスプリング７０によりストッパ部材４１の下面４２に押し付けられており、リリーフ通路４５はリーク通路６４を介してダンピング室６３にのみ連通する。
この状態から電磁ソレノイド５０がＯＮ、即ちリリーフ弁４７が開とされると、図２に示すように、リリーフ弁４７が引上げられてリリーフ通路４５が開放され、ダンピング室６３内の燃料がリーク通路６４、リリーフ通路４５を通じて排出（リーク）される。するとダンピング室６３が低圧となるので、その分ニードル弁３６の下降力が小さくなり、これによってニードル弁３６の上昇力が下降力を上回り、ニードル弁３６が上昇する。これによって円錐部５８がシート部５７から離れ、燃料溜り３１に蓄えられていた高圧燃料が噴孔５９から噴射される。
特に、ニードル弁３６がリフトするとき、ダンピング室６３の燃料はリーク通路６４で絞られながら排出される。このためダンピング室６３の高圧が抜けづらく、この高圧が、リフトしようとするニードル弁３６に対し抵抗するようになる。ニードル弁３６は抵抗を受けながらリフトするのである。従って、ニードル弁３６が比較的緩やかに、即ちゆっくりと低速でリフトするようになる。これによってニードル弁３６のダンピングが達成され、初期噴射率が低減される。
この状態から電磁ソレノイド５０をＯＦＦ、即ちリリーフ弁４７を閉とすると、まずリリーフ通路４５に供給された燃圧がダンパー部材６２のフランジ部６７上面に直接下向きに作用する。するとダンパー部材６２が僅かに下降し、ストッパ部材４１から離れる。この瞬間、隙間から高圧燃料が圧力制御室３７内に一気に流入する。従って、この流入する高圧燃料によってダンパー部材６２とニードル弁３６とが一体的に下方に押される。一方、ニードル弁３６の先端側では、燃料が噴孔５９から流出しているため圧力が下がっている。これらによって、ニードル弁３６の下降力が即座に上昇力を上回り、図３に示す如くニードル弁３６が比較的急激に下降され、円錐部５８がシート部５７に着座して燃料噴射が比較的急激に終了する。このように噴射終了時の噴射切れは良好である。図３は円錐部５８が着座して噴射終了した直後の状態を示す。
この後、初期のうちはダンピング室６３の圧力が圧力制御室３７の圧力より低くなっている。しかし徐々に圧力制御室３７の燃料がリーク通路６４と、ダンパー部材挿入部の嵌め合い隙間（後述する）とを通じてダンピング室６３内に供給されていくので、ダンピング室６３の圧力が高まっていき、その圧力とコイルスプリング７０とによりダンパー部材６２がニードル弁３６に対し相対的に上昇していく。そして最終的には図１に示した状態に戻る。即ち、リリーフ弁４７を閉としてから一定時間が経過すると図１の噴射待機状態となり、１回の噴射毎に図１→図２→図３→図１のサイクルを繰り返すのである。
本実施形態においては、ダンパー部材６２をニードル弁３６にスライド自在に装着したので、ニードル弁３６がダンパー部材６２のガイド機能を果たし、ダンパー部材６２の昇降移動が安定し、特に図２に示した燃料噴射時において、ダンパー部材６２がガタツク（ふらつく）ことがない。従って燃料のリークが安定して行われ、ニードル弁３６を常に安定した速度でリフトさせることができる。そして噴射毎の初期噴射率を安定化できる。また、ダンパー部材６２にフランジ部６７を設け、このフランジ部６７が比較的広い面積でストッパ部材４１に着座するため、これによってもダンパー部材６２のふらつきを防止でき、噴射安定化に役立つ。
ここで、ダンパー部材６２と穴部６６との挿入部には嵌め合い隙間が形成される。よって図２の燃料噴射時において、圧力制御室３７の燃料がその隙間を通じてダンピング室６３に流入する。もっとも、この隙間の通路面積はリーク通路６４の通路面積より小さいので、燃料のリーク速度ないしニードル弁３６の上昇速度は専らリーク通路６４の通路面積により制御されることとなる。なおこのときリリーフ通路４５に供給された高圧燃料はそのまま上方に流れて排出されることとなる。
また、この燃料噴射時、ニードル弁３６の上昇速度は終始抑制されるものの、円錐部５８とシート部５７との間の通路面積が噴孔５９の合計面積を上回ってしまえば、通常通り燃料噴射が実行される。噴孔５９の合計面積が極く小さいため、噴射開始から極く短時間で通常通りの噴射に移行できる。このように本構成は実質的に初期噴射率を抑えるに止まり、その後の燃料噴射には影響を及ぼさない。
一方、本実施形態は、従来技術（図６）のように圧力制御室１０にダンピング室の機能を兼用させたタイプではなく、ダンピング室６３を圧力制御室３７と別個に設けている。従って、圧力制御室３７及びダンピング室６３の圧力昇降を独立して安定的に行え、圧力制御室３７内の圧力変動によってダンピングが不安定になることがなく、常に安定したダンピング効果を得られる。
なお、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。例えばニードル弁やダンパー部材の形状等は変形可能である。リリーフ弁を開閉する駆動手段についても、上記のような電磁力とバネ力とを利用したもののほか、例えば燃圧、油圧、空圧等で積極駆動するものなどが考えられる。ダンパー部材を付勢する付勢手段も同様にコイルスプリング以外のものが可能である。また本発明は広汎な燃料噴射装置に適用でき、例えばガソリンエンジンのインジェクタにも適用できる。
産業上の利用の可能性
本発明は、エンジンの燃料噴射装置、特にディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好適実施形態に係るインジェクタを示す縦断面図で、燃料噴射待機状態を示す。
図２は、本発明の好適実施形態に係るインジェクタを示す縦断面図で、燃料噴射状態を示す。
図３は、本発明の好適実施形態に係るインジェクタを示す縦断面図で、燃料噴射終了状態を示す。
図４は、コモンレール式燃料噴射装置の構成図である。
図５は、従来の燃料噴射用インジェクタを示す縦断面図である。
図６は、ニードルリフトダンパー装置を具備する従来の燃料噴射用インジェクタを示す縦断面図である。

Claims (20)

1. 圧力制御室内の燃圧を受けて押し下げられているニードル弁を、上記燃圧をリリーフすることによりリフトさせるインジェクタに、上記ニードル弁のリフトをダンピングすべく設けられるダンパー装置であって、上記ニードル弁にスライド自在に装着されたダンパー部材と、該ダンパー部材と上記ニードル弁との間に形成され燃料が充満されるダンピング室と、該ダンピング室内の燃料を絞って室外にリークさせるリーク通路と、上記ダンパー部材の上方に配置され該ダンパー部材の上昇位置を制限するストッパ部材とを備えたことを特徴とする燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
2. 上記ダンパー部材が、上記ニードル弁に形成された穴部に軸方向スライド自在に挿入されたものである請求項１記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
3. 上記ストッパ部材がニードル弁の上方に位置され、これらの間に上記圧力制御室が区画されると共に、上記穴部が、上記ニードル弁の上面部から軸方向に所定深さを有するよう形成され、該穴部に上記ダンパー部材が上方から挿入されて上記圧力制御室内で昇降可能であり、上記ダンピング室が上記ダンパー部材と上記穴部との間に形成され、上記リーク通路が上記ダンパー部材を軸方向に貫通して形成される請求項２記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
4. 上記ダンパー部材の上端部が、上記穴部より大径で且つ上記ニードル弁上面部より小径のフランジ部とされ、該フランジ部が上記穴部及び上記ニードル弁上面部の上方に位置され、且つ上記圧力制御室内に位置される請求項３記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
5. 上記ダンピング室に、上記ダンパー部材を上方に付勢する付勢手段が設けられる請求項１乃至４いずれかに記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
6. 上記付勢手段がコイルスプリングからなり、上記ダンパー部材にその下端から上方に向かって所定深さをなすスプリング挿入穴が設けられ、該スプリング挿入穴に上記コイルスプリングが挿入される請求項５記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
7. 上記ストッパ部材に、上記圧力制御室内の燃圧をリリーフさせるべく上記圧力制御室に開口するリリーフ通路が設けられる請求項１乃至６いずれかに記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
8. 上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接したとき、上記リリーフ通路が上記圧力制御室に非連通とされ、且つ上記リーク通路を介して上記ダンピング室に連通される請求項７記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
9. 上記燃圧が、上記リリーフ通路を介して上記圧力制御室に導入される請求項７又は８記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
10. 上記ストッパ部材の上方に、上記リリーフ通路の出口を開閉するリリーフ弁と、該リリーフ弁を開閉方向に駆動する駆動手段とが設けられる請求項７乃至９いずれかに記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
11. 上記駆動手段が、バネと電磁ソレノイドとからなる請求項１０記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
12. 上記リリーフ弁が閉となって所定時間が経過したとき、上記圧力制御室及び上記ダンピング室が燃圧に等しい高圧となって上記ニードル弁が押し下げられ、燃料噴射が停止され、上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接され、
    この状態から上記リリーフ弁が開となったとき、上記ダンピング室の高圧燃料が上記リーク通路を通じて徐々に上記リリーフ通路にリークされ、これにより上記ニードル弁が比較的緩やかに上昇され、初期の燃料噴射が比較的緩やかに実行され、
    この状態から上記リリーフ弁が閉となったとき、上記リリーフ通路に供給される燃圧が上記ダンパー部材に作用し、該ダンパー部材と上記ニードル弁を一体的に押し下げ、これにより上記ニードル弁が比較的急激に下降し、燃料噴射が比較的急激に終了される
    請求項７乃至１１いずれかに記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
13. ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用され、そのコモンレールから上記燃圧が供給される請求項１乃至１２いずれかに記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンパー装置。
14. 圧力制御室内の燃圧を受けて押し下げられているニードル弁を、上記燃圧をリリーフすることによりリフトさせるインジェクタにあって、上記ニードル弁のリフトをダンピングする方法であって、上記ニードル弁にスライド自在にダンパー部材を装着し、該ダンパー部材と上記ニードル弁との間に燃料が充満されるダンピング室を形成し、該ダンピング室内の燃料を絞って室外にリークさせるリーク通路を設け、上記ダンパー部材の上方に上記ダンパー部材の上昇位置を制限するストッパ部材を設け、
    上記ニードル弁をリフトさせるとき、上記ダンピング室内の燃料を上記リーク通路により絞ってリークさせることにより、上記ニードル弁のリフトをダンピングすることを特徴とする燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンピング方法。
15. 上記ダンパー部材が、上記ニードル弁に形成された穴部に軸方向スライド自在に挿入されたものである請求項１４記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンピング方法。
16. 上記ストッパ部材が上記ニードル弁の上方に位置され、これらの間に上記圧力制御室が区画されると共に、上記穴部が、上記ニードル弁の上面部から軸方向に所定深さを有するよう形成され、
    その穴部に上記ダンパー部材が上方から挿入されて上記圧力制御室内で昇降可能であり、上記ダンピング室が上記ダンパー部材と上記穴部との間に形成され、上記リーク通路が上記ダンパー部材を軸方向に貫通して形成され、上記ダンパー部材が上記ダンピング室に設けられた付勢手段によって上方に付勢される
    請求項１５記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンピング方法。
17. 上記ストッパ部材に、上記圧力制御室に開口するリリーフ通路が軸方向に貫通して設けられ、このリリーフ通路によって上記圧力制御室内の燃圧がリリーフされる請求項１４乃至１６いずれかに記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンピング方法。
18. 上記リリーフ通路と上記リーク通路とが同軸に位置され、上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接したとき、上記リリーフ通路が上記圧力制御室に非連通とされ、且つ上記リーク通路を介して上記ダンピング室に連通され、
    上記ニードル弁のリフト開始前に、予め上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接されている請求項１７記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンピング方法。
19. 上記リリーフ弁が閉となって所定時間が経過したとき、上記圧力制御室及び上記ダンピング室が燃圧に等しい高圧となって上記ニードル弁が押し下げられ、燃料噴射が停止され、上記ダンパー部材が上記ストッパ部材に当接され、
    この状態から上記リリーフ弁が開となったとき、上記ダンピング室の高圧燃料が上記リーク通路を通じて徐々に上記リリーフ通路にリークされ、これにより上記ニードル弁が比較的緩やかに上昇され、初期の燃料噴射が比較的緩やかに実行され、
    この状態から上記リリーフ弁が閉となったとき、上記リリーフ通路に供給された燃圧が上記ダンパー部材に作用し、該ダンパー部材と上記ニードル弁とを一体的に押し下げ、これにより上記ニードル弁が比較的急激に下降し、燃料噴射が比較的急激に終了される
    請求項１７又は１８記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンピング方法。
20. ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用され、そのコモンレールから上記燃圧が供給される請求項１４乃至１９いずれかに記載の燃料噴射用インジェクタのニードルリフトダンピング方法。

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