WO2005119046A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Natsuki Hosoya
Kenichi Kubo
Kiyoshi Matsuzaki
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Abstract

バルブピストン(35)を摺動可能に挿入したバルブボディ(36)がインジェクタハウジング(32)内に設けられて成り、バルブピストン(35)の一端を臨ませているバルブボディ(36)内の制御圧室(364)内に高圧燃料をインジェクタハウジング(32)より送るように構成された燃料噴射弁(30)において、インジェクタハウジング(32)内にインジェクタ軸に整列するように設けられた環状段部(321A)に、制御圧室(364)が形成され環状段部(321A)に対応したバルブボディ(36)の太径部(361)を、インジェクタ軸に平行なオリフィス(501)が設けられているシールプレート(50)を介して着座させ、インジェクタハウジング(32)側から供拾される高圧燃料がオリフィス(501)を介して太径部(361)内に設けられた油路を通って制御圧室(364)内に送られる。

Description

明細書 燃料噴射弁 技術分野
本発明は燃料噴射弁に関するものである。 背景技術
第 4図は、 従来の燃料噴射弁の構成を説明するための図である。 燃料噴射弁 1 は、 コモンレール 1 2内に蓄積されている高圧燃料を図示しないディーゼル内燃 機関の気筒内に噴射供給するために用いられるもので、 燃料タンク 1 0内の燃料 Fは燃料ポンプ 1 1によって加圧され、 加圧された燃料がコモンレール 1 2内に 高圧燃料として蓄積される。 燃料噴射弁 1は、 インジヱクタハウジング 2と、 ノ ズルボディ 3と、 ノズルニードル 4と、 バルブビストン 5と、 バルブボディ 6と 背圧制御部 7と、 コネクティ ングロッ ド 8とを有している。 インジヱクタハウジ ング 2の先端部にはノズルボディ 3がノズルナッ ト 9により取り付けられ、 その 上方部にコネクティングロッ ド 8が取り付けられている。
コネクティ ングロッ ド 8からィンジヱクタハウジング 2を通って、 ノズルボデ ィ 3にまで延びる燃料通路 1 3が形成されており、 ノズルニードル 4の受圧部 4 Aに対向して燃料溜まり室 1 4が形成されている。 さらに、 インジヱクタハウジ ング 2には、 コネクティ ングロッ ド 8付近において燃料通路 1 3から分岐して背 圧制御部 7を通って燃料低圧部に連通する燃料還流路 1 5が形成されている。 ノズルボディ 3は、 噴射孔 1 6につながるシート部 1 7にノズルニードル 4の 先端部がシートすることにより噴射孔 1 6が閉鎖され、 ノズルニードル 4がシ一 ト部 1 7からリフ卜することにより噴射孔 1 6が開放される構成となっており、 これにより燃料の噴射開始、 停止が可能となっている。
ノズルニードル 4の上方部には、 ノズルニードル 4をシート部 1 7にシートす る方向に付勢するためのノズルスプリング 1 8が設けられており、 バルプピスト ン 5はィンジヱクタハウジング 2の摺動孔 2 A及びバルブボディ 6の摺動孔 6 A 内に摺動可能に揷入されている。
第 5図は、 バルブボディ 6及び背圧制御部 7の要部拡大断面図である。 バルブ ボディ 6には制御圧室 1 9が形成されており、 バルブビストン 5の先端部を下方 側から制御圧室 1 9に臨ませている。
制御圧室 1 9は、 バルブボディ 6に形成した導入側ォリフィ ス 2 0に連通して いる。 導入側ォリフィ ス 2 0は、 バルブボディ 6とインジェクタハウジング 2と の間に形成された圧力導入室 2 1を介して燃料通路 1 3に連通されており、 コモ ンレール 1 2からの導入圧力が制御圧室 1 9に供給される構成となっている。 圧力導入室 2 1の下端部には、 樹脂材、 ゴム材あるいは銅材その他の軟質材に よるシール部材 2 2が設けられており、 高圧側となる圧力導入室 2 1と、 燃料低 圧側となるインジヱクタハウジング 2とバルブボディ 6との間の間隙 2 8とを遮 断している。
制御圧室 1 9は、 開閉用ォリフィス 2 3にも連通しており、 開閉用ォリフィ ス 2 3は背圧制御部 7のバルブボール 2 4によって開閉可能となっている。 なお、 制御圧室 1 9におけるバルブピストン 5の頂部 5 Aの受圧面積は、 ノズルニード ル 4の受圧部 4 A (第 4図) の受圧面積より大きく してある。
第 4図に示すように、 背圧制御部 7は、 マグネッ ト 2 5と、 ァーマチュア 2 7 と、 ァ一マチュア 2 7に一体のバルブボール 2 4と、 制御圧室 1 9とを備えてい る。 マグネッ ト 2 5へ駆動信号を供給することにより、 マグネッ ト 2 5はバルブ スプリング 2 6の付勢力に抗してァーマチュア 2 7を吸引し、 バルブボール 2 4 を開閉用ォリフィ ス 2 3からリ フ トさせ、 制御圧室 1 9の圧力を燃料還流路 1 5 側に解放可能とする。
したがって、 バルブボール 2 4を上述の如く動作させることにより制御圧室 1 9の圧力を制御し、 バルブピストン 5を介してノズルニードル 4の背圧を制御す ることにより、 ノズルニードル 4のシ一ト部 1 7へのシー ト及びシ一ト部 1 7か らのリフ トを制御することができる。
燃料噴射弁 1においては、 コモンレール 1 2からの高圧燃料は、 コネクティ ン グロッ ド 8から燃料通路 1 3を介して燃料溜まり室 1 4内のノズルニードル 4の 受圧部 4 Aに作用するとともに、 圧力導入室 2 1及び導入側ォリフィス 2 0を介 して制御圧室 1 9内のバルブビストン 5の頂部 5 Aにも作用する。
したがって、 バルブボール 2 4によって制御圧室 1 9が燃料低圧側と遮断され ていると、 ノズルニードル 4は、 バルブピス トン 5を介して制御圧室 1 9の背圧 を受け、 ノズルスプリング 1 8の付勢力と併せて、 ノズルボディ 3のシート部 1 7にシートし、 噴射孔 1 6を閉鎖している。
マグネッ ト 2 5に所定タイミングで駆動信号を供給することによりァーマチュ ァ 2 7を吸引し、 バルブボール 2 4が開閉用ォリフィス 2 3を解放すると、 制御 圧室 1 9の高圧が開閉用オリフィス 2 3を介し燃料還流路 1 5を通って燃料タン ク 1 0に還流するため、 制御圧室 1 9におけるバルブピス トン 5の頂部 5 Aに作 用していた高圧が解放され、 ノズルニードル 4は受圧部 4 Aに作用している高圧 によりノズルスプリング 1 8の付勢力に抗してシート部 1 7からリフトし、 噴射 孔 1 6を解放して燃料が噴射される。
マグネッ ト 2 5を消磁することによりバルブボール 2 4が開閉用ォリフィス 2 3を閉鎖すると、 制御圧室 1 9内の圧力がバルブピス トン 5を介してノズル二一 ドル 4をそのシート位置 (シー卜部 1 7 ) にシー卜させ、 噴射孔 1 6を閉鎖し、 燃料噴射を終了させる。
圧力導入室 2 1は噴射孔 1 6からの燃料噴射量及び噴射圧を制御する制御圧室 1 9への入口部に位置する.ことになるため、 圧力導入室 2 1における燃料圧力は 噴射圧と同等であり、 シール部材 2 2には噴射圧力と同等の高圧力がかかること になる。
第 5図に示すように、 バルブピストン 5とバルブボディ 6との間には、 ノズル ニードル 4と一体運動をするバルブビストン 5の軸方向の摺動を許容するクリァ ランスが必要である。 このバルブボディ 6をインジヱクタハウジング 2内に圧入 する構造を採用すると、 バルブボディ 6がわずかに内方に変形してバルブピスト ン 5の摺動を阻害する虞があるため、 ィンジヱクタハウジング 2とバルブボディ 6との間にもわずかなクリァランスとして間隙 2 8が設けられている。 従来の燃料噴射弁の高圧燃料通路のシール構造は以上のようになっているので、 シール部材が、 圧力導入室における高圧力により、 インジヱクタハウジングとバ ルブボディとの間の間隙 (低圧部) に向けて押され、 変形し、 そのシール機能が 低下する可能性がある。 この問題を回避するため、 特開 2 0 0 3— 2 8 0 2 1号 公報には、 シ一ル部材の低圧側 (隙間側) に金属製バックアツプリングを設置す ることで、 シール部材の低圧側への押し出しを防止するようにした構成のィンジ ェクタが開示されている。 し力、し、 この構成によると、 締付ナッ ト 4 0による締 め付け応力がバルブボディ太径部 3 6 1に加わる構成であるため、 この締め付け 応力を受けて開閉用ォリフィス 3 6 5とバルブボール 3 7 1によるシート面がィ ンジヱクタマグネッ ト方向にずれるように変形する傾向を有している。 このよう な変形が生じると、 シート面が移動することで、 インジヱクタリフト量に変化カ 生じ噴射量の誤差が生じるという問題を生じることになる。
また、 従来の構造では、 油路 1 3、 2 1、 2 0の構成上、 特に導入側オリフィ ス 2 0が制御室 1 9に向けてインジヱクタ軸方向に直角に設計されており、 バル ブボディ太径部は導入側オリフィスを避けた位置に設定されていた。 そのため、 バルブボディのインジヱクタ軸方向の厚さが制限され、 締め付け応力を受けてバ ルブボディ太径部が変形しやすいという問題点も有していた。
本発明の目的は、 従来技術における上述の問題点を解決することができる、 燃 料噴射弁を提供することにある。 発明の開示
上記課題を解決するための本発明の特徴は、 バルブビストンを摺動可能に挿入 したバルブボディがインジヱクタハウジング内に設けられて成り、 前記バルブピ ストンの一端を臨ませているバルブボディ内の制御圧室内に高圧燃料を前記ィン 'ジヱクタハウジングより送るように構成された燃料噴射弁において、 前記ィンジ ヱクタハウジング内にインジヱクタ軸に整列するように設けられた環状段部に、 前記制御圧室が形成され前記環状段部に対応した前記バルブボディの太径部が、 前記ィンジヱクタ軸に平行なオリフィスが設けられているシールプレートを介し て着座せしめられており、 インジヱクタハウジング側から供給される高圧燃料が 前記オリフィスを介して前記太径部内に設けられた油路を通って前記制御圧室内 に送られるようになつている点にある。
高圧燃料導入用ォリフィスとシ一ルプレートを兼用したォリフィスプレートを バルブボディとインジヱクタハウジングで挟持する構成としたことで、 バルブボ ディ太径部のィンジェクタ軸方向の厚みを厚くすることができ、 その結果締付ナ ッ トによる締め付け応力によるバルブボディ太径部の変形が抑制されて、 インジ ェクタ噴射量のばらつきが低減する。 図面の簡単な説明
第 1図は本発明による燃料噴射弁の一実施例を示す図である。
第 2図は第 1図の要部拡大図である。
第 3図は第 1図のシールプレー卜の拡大平面図である。
第 4図は従来の燃料噴射弁の構成を説明するための図である。
第 5図は第 4図のバルブボディ及び背圧制御部を拡大して示す要部拡大断面図 である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 第 1図は、 本発明による燃料噴射弁の一実施例を示す図、 第 2図は第 1図の要 部拡大図である。 第 1図及び第 2図を参照すると、 燃料噴射弁 3 0は、 インジェ クタハウジング 3 2と、 ノズルボディ 3 3と、 ノズルニードル 3 4と、 バルブピ ストン 3 5と、 バルブボディ 3 6と、 背圧制御部 3 7と、 インレツ トコネクタ 3 8とを有している。 ィンジヱクタハウジング 3 2の先端部にはノズルボディ 3 3 がノズルナツ ト 3 9により取り付けられ、 その上方部にインレツ トコネクタ 3 8 が取り付けられている。 燃料噴射弁 3 0もまた、 第 4図、 第 5図に示した燃料噴 射弁 1と同様に、 コモンレール内に蓄積されている高圧燃料を図示しないディー ゼル内燃機関の気筒内に噴射供給するために用いられるものである。 インジェクタハウジング 3 2内には、 インレツ 卜コネクタ 3 8からノズルボデ ィ 3 3にまで延びる燃料通路 3 8 Aが形成されており、 ノズルニードル 3 4の受 圧部 3 4 Aに対向して燃料溜まり室 3 3 Aが形成されている。 このノズル部の構 成は第 4図に示すそれと同様の公知の構成であるので、 その詳細説明は省略する。 バルブボディ 3 6は、 太径部 3 6 1と細径部 3 6 2とを有する全体として略円 筒状の形態をなす部材であり、 インジヱクタハウジング 3 2内のバルブボディ収 容室 3 2 1内には、 バルブボディ 3 6がインジヱクタハウジング 3 2と同軸とな るように収容されている。 バルブボディ 3 6には細径部 3 6 2側に開口する摺動 穴 3 6 3が形成されており、 摺動穴 3 6 3内にはバルブビストン 3 5の後端部 3 5 1が油密状態を保ってその軸線方向に摺動可能なように挿入されている。
摺動穴 3 6 3は太径部 3 6 1内にまで延びており、 摺動穴 3 6 3の開口端と反 対側の太径部 3 6 1内にはバルブビス トン 3 5の一端を臨ませている制御圧室 3 6 4が形成されている。 制御圧室 3 6 4は、 開閉用オリフィス 3 6 5にも連通し ており、 開閉用ォリフィス 3 6 5は背圧制御部 3 7のバルブボール 3 7 1によつ て開閉可能となっている。 なお、 制御圧室 3 6 4におけるバルブビストン 3 5の 頂部 3 5 Aの受圧面積は、 ノズルニードル 3 4の受圧部 3 4 A (第 1図) の受圧 面積より大きく してある。
背圧制御部 3 7は、 マグネッ ト 3 7 2と、 ァーマチュア 3 7 3と、 ァ一マチュ ァ 3 7 3に一体のバルブボール 3 7 1とを備え、 マグネッ ト 3 7 2へ駆動信号を 供給することにより、 マグネッ ト 3 7 2はバルブスプリ ング 3 7 4の付勢力に抗 してァ一マチュア 3 7 3を吸引し、 バルブボール 3 7 1を開閉用ォリフィス 3 6 5からリフ トさせ、 制御圧室 3 6 4の圧力を図示しない燃料還流路を介して燃料 低圧側に解放可能とする構成となっている。
したがって、 バルブボール 3 7 1を上述の如く動作きせることにより制御圧室 3 6 4の圧力を制御し、 バルブビストン 3 5を介してノズルニードル 3 4の背圧 を制御することにより、 ノズルニードル 3 4のリフトを制御することができる。 上述した燃料噴射制御のための背圧制御の構成それ自体は公知であるので、 これ についての詳しい説明は省略する。 次に、 インレツ トコネクタ 3 8から供給される高圧燃料をィンジヱクタハウジ ング 3 2を通ってバルブボディ 3 6内の制御圧室 3 6 4に送るための構成につい て説明する。
バルブボディ 3 6を収容するバルブボディ収容室 3 2 1は、 バルブボディ 3 6 に相応した寸法形状の空間となっている。 その環状段部 3 2 1 Aに、 シールプレ ート 5 0を介して太径部 3 6 1の'環状突部 3 6 1 Aが着座するようにして、 バル ブボディ 3 6がバルブボディ収容室 3 2 1内に収容されている。
バルブボディ収容室 3 2 1内に上述の如く して収容されたバルブボディ 3 6は、 締付ナツ ト 4 0によってバルブボディ収容室 3 2 1内に押し込まれるので、 シー ルプレート 5 0は環状段部 3 2 1 Aの上面 3 2 1 A aと環状突部 3 6 1 Aの下面 3 6 1 A aとに密着して挟持され、 上面 3 2 1 A aと下面 3 6 1 A aとの間の油 密状態を良好に保つことができる状態となっている。
第 3図に示すように、 シールプレート 5 0は、 オリフィス 5 0 1を有する円環 状の部材であり、 ここでは、 クロム含有の鉄系金属材料を用いて作られている。 また、 シールプレート 5 0は、 シール性能を安定させるために、 プレートの上下 面においてォリフィス 5 0 1の周辺及びプレート内周部と外周部の一部を残して 座繰加工を施してある。 符号 5 0 2 , 5 0 3で示されるのは位置決め用の孔であ り、 これらの孔 5 0 2、 5 0 3を用いることにより、 オリフィス 5 0 1が燃料通 路 3 8 Aに対向するようにしてシールプレート 5 0をインジヱクタハウジング 3 2とバルブボディ 3 6との間に容易に配設することができる。 オリフィス 5 0 1 の軸線は燃料噴射弁 3 0のィンジ クタ軸と平行となっている。
第 2図に示されているように、 インジヱクタハウジング 3 2内の環状段部 3 2 1 Aにはオリフィス 5 0 1に対向するようにして高圧燃料供給室 4 1が形成され ており、 高圧燃料供給室 4 1にはインレッ トコネクタ 3 8から供給される高圧燃 料が燃料通路 3 8 Aを通って導かれている。 一方、 バルブボディ 3 6の太径部 3 6 1内には、 一端が制御圧室 3 6 4に連通しており、 他端が下面 3 6 1 A aにお いてオリフィス 5 0 1に対向するように開口している通路 4 2が設けられている。 この結果、 燃料通路 3 8 Aから送られた高圧燃料はォリフィス 5 0 1を介して、 太系部 3 6 1内に形成されている通路 4 2内に入り、 制御圧室 3 6 4に送られる という高圧燃料通路が構成される。 以上説明したように、 インレッ トコネクタ 3 8からの高圧燃料は、 シールプレート 5 0のオリフィス 5 0 1を通って制御圧室 3 6 4に送られる構成であるから、 インジヱクタハウジング 3 2とバルブボディ 3 6との間に高圧燃料を一旦溜める必要がなく、燃料はォリフィス 5 0 1を通つ て直接インジヱクタハウジング 3 2側からバルブボディ 3 6側に送られる。
シ一ルプレー卜 5 0は環状段部 3 2 1 Aの上面 3 2 1 A aと環状突部 3 6 1 A の下面 3 6 1 A aとに密着し、 上面 3 2 1 A aと下面 3 6 1 A aとの間の油密状 態を良好に保つことができる状態となっているので、 高圧燃料供給室 4 1内の高 圧燃料はバルブボディ 3 6とインジヱクタハウジング 3 2との間に漏れ出すこと なく、 制御圧室 3 6 4内に送られる。 そして、 制御圧室 3 6 4はバルブボディ 3 6の太径部 3 6 1内に形成されているため、 制御圧室 3 6 4内に高圧燃料が充満 した場合でも、 太径部 3 6 1の大きな肉厚により変形が小さく抑えられる。 この 結果、 バルブボディ 3 6全体の変形を小さくすることができ、 バルブビストン 3. 5を摺動穴 3 6 3内で円滑に摺動させることができる上に、 性能調整も容易とな る。
燃料噴射弁 3· 0は以上のように構成されているので、 バルブボディ 3 6の太径 部 3 6 1のインジェクタ軸方向の厚みを厚くすることができる。 この結果、 締付 ナッ ト 4 0によってバルブボディ 3 6をィンジヱクタハウジング 3 2に締め付け た場合、 その締め付け応力によるバルブボディ 3 6の太径部 3 6 1の変形が抑制 され、 インジヱクタ噴射量のばらつきを低減させることができる。 また、 通路 4 2及び制御圧室 3 6 4は太径部 3 6 1内に形成されているので、 高圧燃料の供給 によるバルブボディ 3 6の変形を有効に抑えることができ、 高性能の燃料噴射弁 3 0を実現することができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 バルブボディ太径部の変形が抑えられ噴射量のバラツキが少 なくなり燃料噴射弁の改善に役立つ。

Claims

請求の範囲
1 . バルブビストンを摺動可能に揷入したバルブボディがインジヱクタハウ ジング内に設けられて成り、 前記バルブビストンの一端を臨ませているバルブポ ディ内の制御圧室内に高圧燃料を前記インジ クタハウジングより送るように構 成された燃料噴射弁において、 前記インジヱクタハウジング内にインジヱクタ軸 に整列するように設けられた環状段部に、 前記制御圧室が形成され前記環状段部 に対応した前記バルブボディの太径部が、 前記ィンジヱクタ軸に平行なォリフィ スが設けられているシールプレートを介して着座せしめられており、 インジェク タハウジング側から供給される高圧燃料が前記オリフィスを介して前記太径部内 に設けられた油路を通って前記制御圧室内に送られるようになっていることを特 徵とする燃料噴射弁。
2 . 前記ィンジヱクタハウジング内には前記シールプレー卜の前記オリフィ ス に対向する高圧燃料室が形成されており、 前記燃料通路内の高圧燃料が前記高圧 燃料室を介して前記オリフィ スに供給される請求の範囲第 1項記載の燃料噴射弁。
3 . 前記シールプレートの上下面には、 前記オリフィ スの周辺及び前記シール プレー卜の内周部と外周部の一部を残して座繰加工が施されている請求の範囲第 1項又は 2項記載の燃料噴射弁。
4 . 前記シールプレー卜に位置決め用の孔が設けられている請求の範囲第 1項、 第 2項又は 3項記載の燃料噴射弁。
5 . 前記バルブボディが前記ィンジヱクタハウジングに締付ナッ 卜によって 定されている請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項又は 4項記載の燃料噴射弁。
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