(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の安定した作動を確保するとともに、簡素な構造として製品間バラツキを小さくすることができ、燃料噴射特性を容易に変更できる燃料噴射弁を提供することを目的とする。【解決手段】メインボディ１と、前記メインボディ１の下方に設けられるオリフィスプレート２と、前記オリフィスプレート２の下方に設けられるコマンドピストンガイド６と、前記オリフィスプレート２および前記コマンドピストンガイド６に内設されるコマンドピストン５と、前記コマンドピストンガイド６に内設されるバネ受け３と、前記バネ受け３を下方へ付勢するバネ４と、前記コマンドピストンガイド６の下方に配置されるノズルボディ８と、前記ノズルボディ８に内設されるノズルニードル７とを備え、前記コマンドピストン５を前記メインボディ１の下面に当接可能として、前記ノズルニードル７のリフト量を制限した。【選択図】図１
2010127152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に用いられる燃料噴射弁であって、
メインボディと、
前記メインボディの下方に設けられる環状のオリフィスプレートと、
前記オリフィスプレートの下方に設けられる筒状のコマンドピストンガイドと、
前記オリフィスプレートおよび前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるコマンドピストンと、
前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記コマンドピストンの下方に同軸心上に配置されるバネ受けと、
前記コマンドピストンガイドに内設され、このコマンドピストンガイドに対して前記バネ受けを下方へ付勢するバネと、
前記コマンドピストンガイドの下方に配置され、内部に燃料室を有し、先端部に噴射口を有するノズルボディと、
前記ノズルボディに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記バネ受けの下方に同軸心上に配置されるノズルニードルとを備え、
前記メインボディと、前記コマンドピストンとの間に制御室を構成し、
前記制御室から燃料を排出することで前記コマンドピストンと前記バネ受けと前記ノズルニードルとをそれぞれ互いに上下方向で当接させた状態で上方へリフトさせ、
前記コマンドピストンを前記メインボディの下面に当接可能として、前記ノズルニードルのリフト量を制限する構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
内燃機関に用いられる燃料噴射弁であって、
メインボディと、
前記メインボディの下方に設けられる環状のオリフィスプレートと、
前記オリフィスプレートの下方に設けられる筒状のコマンドピストンガイドと、
前記オリフィスプレートおよび前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるコマンドピストンと、
前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記コマンドピストンの下方に同軸心上に配置されるバネ受けと、
前記コマンドピストンガイドに内設され、このコマンドピストンガイドに対して前記バネ受けを下方へ付勢するバネと、
前記コマンドピストンガイドの下方に配置され、内部に燃料室を有し、先端部に噴射口を有するノズルボディと、
前記ノズルボディに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記バネ受けの下方に同軸心上に配置されるノズルニードルとを備え、
前記メインボディと、前記コマンドピストンとの間に制御室を構成し、
前記制御室から燃料を排出することで前記コマンドピストンと前記バネ受けと前記ノズルニードルとをそれぞれ互いに上下方向で当接させた状態で上方へリフトさせ、
前記コマンドピストンを前記オリフィスプレートの下面に当接可能として、前記ノズルニードルのリフト量を制限する構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
内燃機関に用いられる燃料噴射弁であって、
メインボディと、
前記メインボディの下方に設けられる環状のオリフィスプレートと、
前記オリフィスプレートの下方に設けられる筒状のコマンドピストンガイドと、
前記オリフィスプレートおよび前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるコマンドピストンと、
前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記コマンドピストンの下方に同軸心上に配置されるバネ受けと、
前記コマンドピストンガイドに内設され、このコマンドピストンガイドに対して前記バネ受けを下方へ付勢するバネと、
前記コマンドピストンガイドの下方に配置され、内部に燃料室を有し、先端部に噴射口を有するノズルボディと、
前記ノズルボディに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記バネ受けの下方に同軸心上に配置されるノズルニードルとを備え、
前記メインボディと、前記コマンドピストンとの間に制御室を構成し、
前記制御室から燃料を排出することで前記コマンドピストンと前記バネ受けと前記ノズルニードルとをそれぞれ互いに上下方向で当接させた状態で上方へリフトさせ、
前記コマンドピストンに形成された段部と前記コマンドピストンガイドに形成された段部を当接可能として、前記ノズルニードルのリフト量を制限する構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
前記コマンドピストンを下方に延設して前記バネのバネ受け部を前記バネ受けの代わりに構成し、該コマンドピストン下面と前記ノズルニードル上面とを当接させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記コマンドピストンを下方に延設して該コマンドピストン下面と前記ノズルニードル上面とを当接させ、コマンドピストンの延出部に環状のバネ受けを環装することで前記バネを受ける構成としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記ノズルニードルを上方に延設して前記バネ受けを貫通させ、該ノズルニードル上面と前記コマンドピストン下面とを当接させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記ノズルボディの上面とノズルニードルの上面とが、燃料噴射が行われていないときに略一致するように構成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記ノズルニードル上面に該ノズルニードル脱着用ネジ穴を設けたことを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記コマンドピストン上部に前記制御室の容積を調整するための容積調整部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記コマンドピストン上面に凹部を設け、この凹部で前記制御室の一部を構成したことを特徴とした請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気的に燃料噴射を制御する蓄圧式燃料噴射装置（以下「コモンレールシステム」という。）を搭載する内燃機関の一形態であるコモンレール式ディーゼルエンジンが増加している。しかし、電気的な制御を行ったとしても燃料を噴射する燃料噴射弁の安定した作動が確保されなければコモンレールシステムの有する能力を発揮することはできない。
そのため、余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料排出経路に調圧弁を配置することで燃料経路の圧力を調整し、可動部品の離座を防止して作動を安定化させたものがあった（特許文献1参照。）。
【特許文献１】特開２００８−４５５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に示す従来技術では、燃料噴射弁の安定した作動を確保できても各気筒に備えられる燃料噴射弁の燃料排出経路について圧力管理を必要とし、複雑かつ大掛かりなものであった。また、同一のコモンレールシステムであっても搭載するエンジンは多機種におよび、用途により使用される条件が大きく異なる産業用エンジンでは、個々のエンジンに応じた燃料噴射特性を有する燃料噴射弁を設定したいという要望があったが生産上困難であった。
【０００４】
そこで本発明は、簡素な構造でありながら、燃料噴射弁の安定した作動を確保するとともに製品間バラツキを小さくすることができ、更に燃料噴射特性を容易に変更できる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、メインボディと、前記メインボディの下方に設けられる環状のオリフィスプレートと、前記オリフィスプレートの下方に設けられる筒状のコマンドピストンガイドと、前記オリフィスプレートおよび前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるコマンドピストンと、前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記コマンドピストンの下方に同軸心上に配置されるバネ受けと、前記コマンドピストンガイドに内設され、このコマンドピストンガイドに対して前記バネ受けを下方へ付勢するバネと、前記コマンドピストンガイドの下方に配置され、内部に燃料室を有し、先端部に噴射口を有するノズルボディと、前記ノズルボディに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記バネ受けの下方に同軸心上に配置されるノズルニードルとを備え、前記メインボディと、前記コマンドピストンとの間に制御室を構成し、前記制御室から燃料を排出することで前記コマンドピストンと前記バネ受けと前記ノズルニードルとをそれぞれ互いに上下方向で当接させた状態で上方へリフトさせ、前記コマンドピストンを前記メインボディの下面に当接可能として、前記ノズルニードルのリフト量を制限する構成としたものである。
【０００７】
請求項２においては、メインボディと、前記メインボディの下方に設けられる環状のオリフィスプレートと、前記オリフィスプレートの下方に設けられる筒状のコマンドピストンガイドと、前記オリフィスプレートおよび前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるコマンドピストンと、前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記コマンドピストンの下方に同軸心上に配置されるバネ受けと、前記コマンドピストンガイドに内設され、このコマンドピストンガイドに対して前記バネ受けを下方へ付勢するバネと、前記コマンドピストンガイドの下方に配置され、内部に燃料室を有し、先端部に噴射口を有するノズルボディと、前記ノズルボディに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記バネ受けの下方に同軸心上に配置されるノズルニードルとを備え、前記メインボディと、前記コマンドピストンとの間に制御室を構成し、前記制御室から燃料を排出することで前記コマンドピストンと前記バネ受けと前記ノズルニードルとをそれぞれ互いに上下方向で当接させた状態で上方へリフトさせ、前記コマンドピストンを前記オリフィスプレートの下面に当接可能として、前記ノズルニードルのリフト量を制限する構成としたものである。
【０００８】
請求項３においては、メインボディと、前記メインボディの下方に設けられる環状のオリフィスプレートと、前記オリフィスプレートの下方に設けられる筒状のコマンドピストンガイドと、前記オリフィスプレートおよび前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるコマンドピストンと、前記コマンドピストンガイドに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記コマンドピストンの下方に同軸心上に配置されるバネ受けと、前記コマンドピストンガイドに内設され、このコマンドピストンガイドに対して前記バネ受けを下方へ付勢するバネと、前記コマンドピストンガイドの下方に配置され、内部に燃料室を有し、先端部に噴射口を有するノズルボディと、前記ノズルボディに内設され、上下方向に摺動可能に摺接されるとともに、前記バネ受けの下方に同軸心上に配置されるノズルニードルとを備え、前記メインボディと、前記コマンドピストンとの間に制御室を構成し、前記制御室から燃料を排出することで前記コマンドピストンと前記バネ受けと前記ノズルニードルとをそれぞれ互いに上下方向で当接させた状態で上方へリフトさせ、前記コマンドピストンに形成された段部と前記コマンドピストンガイドに形成された段部を当接可能として、前記ノズルニードルのリフト量を制限する構成としたものである。
【０００９】
請求項４においては、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記コマンドピストンを下方に延設して前記バネのバネ受け部を前記バネ受けの代わりに構成し、該コマンドピストン下面と前記ノズルニードル上面とを当接させたものである。
【００１０】
請求項５においては、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記コマンドピストンを下方に延設して該コマンドピストン下面と前記ノズルニードル上面とを当接させ、コマンドピストンの延設部に環状のバネ受けを環装することで前記バネを受ける構成としたものである。
【００１１】
請求項６においては、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記ノズルニードルを上方に延設して前記バネ受けを貫通させ、該ノズルニードル上面と前記コマンドピストン下面とを当接させたものである。
【００１２】
請求項７においては、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記ノズルボディの上面とノズルニードルの上面とが、燃料噴射が行われていないときに略一致するように構成したものである。
【００１３】
請求項８においては、請求項７に記載の燃料噴射弁において、前記ノズルニードル上面に該ノズルニードル脱着用ネジ穴を設けたものである。
【００１４】
請求項９においては、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記コマンドピストン上部に前記制御室の容積を調整するための容積調整部を設けたものである。
【００１５】
請求項１０においては、請求項1から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記コマンドピストン上面に凹部を設け、この凹部で前記制御室の一部を構成したものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、コマンドピストンが摺動時にバネ受けから離座することがなくなるため、燃料噴射開始から終了までの燃料噴射期間が安定して、燃料噴射量バラツキを低減することができ、ノズルニードルの着座速度が安定して、該ノズルニードルのバウンスによる二次噴射も防止できる。また、従来のようなストッププレートを廃止できるため、シール必要部の低減による安全性の向上、全長の短縮、部品点数の削減によるコストダウンを図ることが可能となる。したがって、簡素な構造でありながら、燃料噴射弁の安定した作動を確保するとともに、製品間バラツキを小さくすることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、コマンドピストンが摺動時にバネ受けから離座することがなくなるため、燃料噴射開始から終了までの燃料噴射期間が安定して、燃料噴射量バラツキを低減することができ、ノズルニードルの着座速度が安定して、該ノズルニードルのバウンスによる二次噴射も防止できる。また、従来のようなストッププレートを廃止できるため、シール必要部の低減による安全性の向上、全長の短縮、部品点数の削減によるコストダウンを図ることが可能となる。更に前記コマンドピストンと前記オリフィスプレートの接触面積を比較的大きく確保できることから、これら部品の耐久性にも優れる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、コマンドピストンが摺動時にバネ受けから離座することがなくなるため、燃料噴射開始から終了までの燃料噴射期間が安定して、燃料噴射量バラツキを低減することができ、ノズルニードルの着座速度が安定して、該ノズルニードルのバウンスによる二次噴射も防止できる。また、従来のようなストッププレートを廃止できるため、シール必要部の低減による安全性の向上、全長の短縮、部品点数の削減によるコストダウンを図ることが可能となる。更に前記コマンドピストンの段部と前記コマンドピストンガイドの段部の接触面積を比較的大きく確保できることから、これら部品の耐久性にも優れる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、コマンドピストンにバネ受け部を構成するのでバネ受けに相当する分の製品間バラツキが低減するとともに、従来のようなストッププレートを廃止できるため、シール必要部の低減による安全性の向上、全長の短縮、部品点数の削減によるコストダウンを図ることが可能となる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、バネ受けの厚さを容易に変更することができ、バネの付勢力が調整できて製品間バラツキの修正や燃料噴射特性の調整が可能となる。また、従来のようなストッププレートを廃止できるため、シール必要部の低減による安全性の向上、全長の短縮、部品点数の削減によるコストダウンを図ることが可能となる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、ノズルニードルとコマンドピストンの間にバネ受けが介装されない為、バネ受けに相当する分の製品間バラツキが低減するとともに、従来のようなストッププレートを廃止できるため、シール必要部の低減による安全性の向上、全長の短縮、部品点数の削減によるコストダウンを図ることが可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、ノズルボディ上面とノズルニードルの上面を一体的に面仕上加工を行うことが可能となり、加工工数を低減することができるとともに、ノズルニードルのリフト量管理が不要となって生産性が向上し、前記ノズルボディと前記ノズルニードルの加工精度や組合せに起因する製品間バラツキを低減することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、メンテナンス等の分解時に際して、前記ノズルニードル上面のネジ穴に螺合する部材を用いることでノズルボディからノズルニードルを容易に抜き取ることが可能となる。また、ネジ穴を設けることにより重量が低減されて、慣性力が減少することからノズルニードルの着座後のバウンスが生じにくくなる。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、前記コマンドピストン上部に設けられた容積調整部を加工することで制御室容積を変更でき、応答性等の要求特性に応じた燃料噴射弁を容易に提供することが可能となる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明によれば、コマンドピストンの重量が低減されて慣性力が減少することから、バネ受けからの離座が生じにくくなる。また、制御室容積を変更でき、応答性等の要求特性に応じた燃料噴射弁を容易に提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
まず、従来の一実施形態に係る燃料噴射弁２００について説明する。
【００２８】
図１４に示すように、燃料噴射弁２００においては、制御通路１３の下流に設けられた制御部１０のソレノイドバルブ１０ａが、エンジンの運転を制御しているコントローラからの信号を受けて駆動すると、制御室２０内の高圧燃料が排出されてコマンドピストン５の背圧が低下する。そのため、燃料室７０内の高圧燃料によってコマンドピストン５、バネ受け３とともにノズルニードル７がリフトされ、ノズルボディ８先端に設けられた噴射口８ａから燃料噴射が開始される。
【００２９】
その後、ノズルニードル７はリフトの過程でストッププレート９に当接する。これにより、ノズルニードル７のリフト量が制限される。つまり、従来の一実施形態に係る燃料噴射弁２００では、コマンドピストンガイド６とノズルボディ８との間に配置されたストッププレート９を用いて、ノズルニードル７のリフト量が制限されていた。
【００３０】
そして、このリフト量の制限時にも、バネ受け３はバネ４により付勢されているためにノズルニードル７に当接しており、これから離座することはない。しかし、コマンドピストン５は背圧が低下しているため、ある運転条件ではバネ受け３から離座する場合があった。よって、このような運転条件では、燃料噴射終了に際して離座していたコマンドピストン５がバネ受け３に再び当接するため、燃料噴射開始から終了までの燃料噴射期間が不安定になって燃料噴射量のバラツキが発生し、また、その当接による衝撃から着座速度に影響を受けて、ノズルニードル７が当初位置に着座した後にバウンスする場合があった。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【００３２】
まず、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁１００の全体構成について説明する。
【００３３】
図１、図２に示す燃料噴射弁１００は、コモンレール式ディーゼルエンジンに適用される。燃料噴射弁１００には、メインボディ１と、オリフィスプレート２と、バネ受け３と、バネ４と、コマンドピストン５と、コマンドピストンガイド６と、ノズルニードル７と、ノズルボディ８と、リテーナナット１４とで構成される。
【００３４】
前記オリフィスプレート２と、コマンドピストンガイド６と、ノズルボディ８とは、この順番に上方から同軸心上に並置され、ノズルボディ８の一部を除く部分がリテーナナット１４に内設される。リテーナナット１４はメインボディ１の下方にこれと同軸心上に配置され、その上部でメインボディ１の下部に固定される。
【００３５】
コマンドピストン５と、バネ受け３と、ノズルニードル７とは、この順番に上方から同軸心上に並置され、軸心方向に摺動可能とされる。コマンドピストン５およびバネ受け３は主としてコマンドピストンガイド６に内設され、ノズルニードル７はノズルボディ８に内設される。そして、コマンドピストン５がその摺動により上面でメインボディ１の下面に当接可能とされる。
【００３６】
メインボディ１は、燃料噴射弁１００の主体部を成すものであり、該メインボディ１の上下中途部には燃料入口部１１が軸心方向と直交する方向に設けられている。メインボディ１には、高圧燃料通路１２と制御通路１３が軸心方向に平行に形成されており、前記燃料入口部１１の燃料通路に高圧燃料通路１２が連通されている。
【００３７】
メインボディ１の上部に配設される制御部１０の一部を構成するソレノイドバルブ１０ａは、制御通路１３の下流に配置されて、コントローラからの燃料噴射開始、燃料噴射終了の信号により駆動可能とされる。
【００３８】
オリフィスプレート２は、メインボディ１のすぐ下方にこれと同軸心上に配置される。オリフィスプレート２の中心部にある第一通路２１は軸心方向に形成され、高圧燃料通路１２の一部を成す第二通路２２が第一通路２１と平行に軸心方向に形成されている。
【００３９】
また、第二通路２２は前記高圧燃料通路１２と同じ直径であり、前記制御通路１３の直径よりも大きく設定されている。そして、この第一通路２１と第二通路２２とを連通するように第三通路２３が形成されている。
【００４０】
コマンドピストンガイド６は、オリフィスプレート２のすぐ下方にこれと同軸心上に配置される。コマンドピストンガイド６の中心部にある第一通路６１は軸心方向に形成され、高圧燃料通路１２の一部をなす第二通路６２が第一通路６１と平行に軸心方向に形成される。
【００４１】
コマンドピストンガイド６の第一通路６１は、オリフィスプレート２の第一通路２１と同じ直径となるように設定されており、コマンドピストンガイド６の第一通路６１は、その下側において拡径されている。
【００４２】
ノズルボディ８は、コマンドピストンガイド６のすぐ下方にこれと同軸心上に配置され、この先端部はリテーナナットの外側に位置している。ノズルボディ８には、高圧燃料通路１２の一部をなす通路が該ノズルボディ８の上下方向の中途部に設けられた燃料室７０と連通するように形成されている。
【００４３】
コマンドピストン５は、コマンドピストンガイド６の第一通路６１およびオリフィスプレート２の第一通路２１に摺接した状態に設けられる。コマンドピストン５は、メインボディ１の下面に当接することで変位量Ｌの範囲で摺動可能とされる。そして、このコマンドピストン５の上面と、メインボディ１の下面と、オリフィスプレート２の第一通路２１とで、制御室２０がその容積を可変として構成されている。
【００４４】
バネ受け３は、コマンドピストン５と後述するノズルニードル７の間に配置されて、コマンドピストンガイド６の第一通路６１の拡径部に摺接した状態に設けられ、軸心方向に摺動可能とされる。
【００４５】
バネ４はコマンドピストンガイド６の第一通路６１の上下中央付近に設けられ、バネ受け３の上部に外嵌されている。該バネ４は、バネ受け３とコマンドピストンガイド６の第一通路６１を拡径して設けられた段部との間にスペーサ９ａとシム９ｂとともに介装される。こうして、バネ４はバネ受け３を下方へ向けて付勢するものとされる。なお、スペーサ９ａは、その厚さを変更することでバネ４のノズルニードル７への付勢力を調整するものであり、シム９ｂにより更に微小な調整が可能となっている。
【００４６】
ノズルニードル７は、ノズルボディ８の内部に摺接した状態に設けられ、軸心方向に摺動可能とされる。該ノズルニードル７の軸心方向への摺動により噴射口８ａを開閉することができる。
【００４７】
このような構成により、コマンドピストンガイド６およびノズルボディ８内部において、コマンドピストン５の下面とバネ受け３の上面とが当接し、バネ受け３の下面とノズルニードル７の上面とが当接した状態とされ、これらが互いに当接した状態で上方に向けて摺動可能、即ちリフト可能とされる。特に、コマンドピストン５はオリフィスプレート２の第一通路内部にまでリフト可能とされる。また、スペーサ９ａやシム９ｂによりバネ４の付勢力が容易に調整できて、製品間バラツキや燃料噴射特性の調整が可能となっている。
【００４８】
つづいて、前記の構造説明に基づいて燃料噴射開始から終了までを説明する。
【００４９】
レールに蓄圧されていた高圧燃料は、燃料入口部１１の通路を経て高圧燃料通路１２に供給され、この高圧燃料通路１２を経て燃料室７０に供給されるとともに、オリフィスプレート２に設けられた第三通路２３を介して制御室２０にも供給される。このとき、燃料室７０の圧力は制御室２０の圧力と同一であり、ノズルニードル７はバネ４により下方へ付勢されているため、該ノズルニードル７はリフトされず、燃料噴射は行われない。
【００５０】
ここで、コントローラからの信号により制御部１０の一部を構成するソレノイドバルブ１０ａが開弁位置に駆動した場合、制御室２０内の高圧燃料が前記制御通路１３を経て排出されて、コマンドピストン５の背圧が低下することになる。そして、燃料室７０の圧力がバネ４の付勢力を超えると、ノズルニードル７がバネ受け３とコマンドピストン５とともにリフトされ、前記ノズルボディ８先端に設けられた噴射口８ａから燃料噴射が開始される。
【００５１】
ノズルニードル７のリフト量は、当初位置から該ノズルニードル７とともに一体的にリフトするコマンドピストン５の上面がメインボディ１の下面と当接するまでの変位量Ｌとなる。このとき、従来の燃料噴射弁２００のようにストッププレート９を用いてノズルニードル７のリフト量を制限しないためにコマンドピストン５がバネ受け３から離座することはなく常に当接することになる。なお、当初位置とは、燃料噴射が行われていないときのコマンドピストン５の位置とする。
【００５２】
そして、コントローラからの燃料噴射終了の信号によりソレノイドバルブ１０ａが閉弁位置に戻されると、制御室２０内の高圧燃料の排出が中止されて、コマンドピストン５の背圧が回復することになる。これにより、ノズルニードル７がバネ受け３とコマンドピストン５とともに下方へ摺動され、当初位置へ着座して燃料噴射は終了される。
【００５３】
これにより、コマンドピストン５はバネ受け３と常に当接されて、従来のようにコマンドピストン５が離座してから再びバネ受け３と当接することがなくなる。したがって、燃料噴射開始から終了までの燃料噴射期間を安定させることができ、燃料噴射量バラツキを低減することができる。また、ノズルニードル７の着座速度が安定することで該ノズルニードル７のバウンスを防止し、二次噴射の発生を防ぐことが可能となる。
【００５４】
しかも、従来のようにストッププレート９を用いないために、コマンドピストンガイド６とノズルボディ８間のシール必要部は一箇所のみとなる。これにより、燃料漏れを防止しやすくなり安全性の向上を図ることができるとともに、全長の短縮ならびに部品点数の削減によるコストダウンを図ることが可能となる。
【００５５】
次に、本発明の第二実施形態に係る燃料噴射弁１００の構成について説明する。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
【００５６】
この構成では、図３に示すように、オリフィスプレート２に形成される第一通路２１はその径がコマンドピストンガイド６の第一通路６１の径よりも小さくなるように設定される。そして、オリフィスプレート２の下面に、コマンドピストンガイド６の第一通路６１に臨む当接面が形成され、この当接面にコマンドピストン５がリフト時に当接可能とされる。
【００５７】
この場合、ノズルニードル７のリフト量は、当初位置から該ノズルニードル７とともに一体的にリフトするコマンドピストン５の上面がオリフィスプレート２の下面に構成された当接面と当接するまでの変位量Ｌとなる。なお、当初位置とは、燃料噴射が行われていないときのコマンドピストン５の位置とする。
【００５８】
これにより、本発明の第二実施形態に係る燃料噴射弁１００は、第一実施形態と同様の効果を得ることができて、更に前記コマンドピストン５と前記オリフィスプレート２の接触面積を比較的大きく確保できることから、これら部品の耐久性にも優れる。
【００５９】
次に、本発明の第三実施形態に係る燃料噴射弁１００の構成について説明する。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
【００６０】
この構成では、図４に示すように、コマンドピストンガイド６の第一通路６１でありコマンドピストン５と摺接する部分において、その下側の径が拡径されて段部６１ａが形成されている。これに対してコマンドピストン５の下部も拡径されており、段部５１ａが形成されて該コマンドピストン５のリフト時には段部５１ａとコマンドピストンガイド６の段部６１ａが当接可能とされる。
【００６１】
この場合、ノズルニードル７のリフト量は、当初位置から該ノズルニードル７とともに一体的にリフトするコマンドピストン５の段部５１ａがコマンドピストンガイドの段部６１ａと当接するまでの変位量Ｌとなる。なお、当初位置とは、燃料噴射が行われていないときのノズルニードル７の位置とする。
【００６２】
これにより、本発明の第三実施形態に係る燃料噴射弁１００は、前述と同様の効果を得ることができて、更に前記コマンドピストンの段部５１ａと前記コマンドピストンガイドの段部６１ａの接触面積を比較的大きく確保できることから、これら部品の耐久性にも優れる。
【００６３】
次に、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁１００において、別構造を適用した場合の構成について説明する。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。また、この別構造は本発明の第二および第三実施形態に係る燃料噴射弁１００においても適用可能である。
【００６４】
この構成では、図５に示すように、コマンドピストン本体部５ａの下部に延出部５ｂおよびバネ受け部５ｃが一体的に構成されている。延出部５ｂは本体部５ａからノズルニードル７の上面まで同軸心上に下方へ向けて延出されてノズルニードル７の上面に当接した状態で配置される。
【００６５】
そして、バネ４は延出部５ｂに外嵌され、バネ受け部５ｃとコマンドピストンガイド６の第一通路６１の上下中央付近の段部との間に介装される。こうして、バネ４がコマンドピストン５ならびにノズルニードル７を下方へ向けて付勢する構成とされる。図６にコマンドピストン５の延出部５ｂにバネ４ならびにスペーサ９ａ、シム９ｂを外嵌した部分の図を示す。本実施形態ではコマンドピストン本体部５ａの径Ｄ１よりもバネ４、スペーサ９ａ、シム９ｂの内径Ｄ２のほうが大きく設定されており、これらを延出部５ｂに外嵌した後に、一体としてコマンドピストンガイド６の第一通路６１に嵌挿して組立てられる。
【００６６】
これにより、ノズルニードル７とコマンドピストン５の間にバネ受け３が介装されないためにバネ受け３に相当する分の製品間バラツキが低減するとともに部品点数削減や構造簡素化によるコストダウンならびに組立ての容易化が可能となる。また、当接箇所が減ることで磨耗量が低減し、耐久性についても改善できる。
【００６７】
また、図７に示すように、コマンドピストン５の延出部５ｂに環状のバネ受け３を環装することで該バネ受け３がバネ４を受ける構成とすることもできる。延出部５ｂにバネ受け３を環装した部分の拡大図を図８に示す。
【００６８】
この構成では、延出部５ｂはノズルニードル７の上面まで同軸心上に下方へ向けて延出されてノズルニードル７の上面に当接した状態で配置される。延出部５ｂの下側の径は縮径されおり、この縮径部５１ｂに環状のバネ受け３が環装される。更に縮径部５１ｂの下側には溝部が設けられており、この溝部に止め輪３１を嵌めることで前記バネ受け３が脱落しないように構成される。バネ受け３はバネ４により常に止め輪３１へ付勢されるために、ガタツキが生じることはない。
【００６９】
これにより、バネ受け３の厚さを容易に変更することができ、バネ４の付勢力を調整できて製品間バラツキの修正や燃料噴射特性の調整が可能となる。また、バネ受け３が介装されないためにバラツキが低減できて、部品点数削減や構造簡素化によるコストダウン、当接箇所が減ることによる耐久性の改善もできる。
【００７０】
次に、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁１００において、別構造を適用した場合の構成について説明する。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。また、この別構造は本発明の第二および第三実施形態に係る燃料噴射弁１００においても適用可能である。
【００７１】
この構成では、図９に示すように、ノズルニードル本体部７ａの上部に延出部７ｂが設けられる。延出部７ｂは本体部７ａからコマンドピストン５の下面まで同軸心上に上方へ向けて延出され、その上面でコマンドピストン５に当接している。この場合、バネ受け３は環状とされ、その中心部に有する開口部を延出部７ｂが貫通するように構成されている。
【００７２】
これにより、バネ受け３に相当する分の製品間バラツキが低減するとともに構造簡素化によるコストダウンが可能となる。
【００７３】
次に、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁１００において、別構造を適用した場合の構成について説明する。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。また、この別構造は本発明の第二、第三および第四実施形態に係る燃料噴射弁においても適用可能である。
【００７４】
この構成では、図１０に示すように、ノズルボディ８の上面８ｃと、ノズルニードル７の上面７ｃとが燃料噴射が行われていないときに同一平面上に位置するものとされる。つまり、ノズルボディ８の上面８ｃと、ノズルニードル７の上面７ｃとを一体的に面仕上加工をするものである。
【００７５】
図１４に示す従来の燃料噴射弁２００のように、ストッププレート９を用いてノズルニードル７のリフト量を制限する構成においては、ノズルボディ８にノズルニードル７を挿入した後に該ノズルニードル７のストッププレート９との当接面とノズルボディ８の上面との隙間を計測することによりノズルニードル７のリフト量を管理していた。
【００７６】
しかし、前述のようにストッププレート９を用いずにノズルニードル７のリフト量を制限する構成においては、前記別構造を適用することによって、隙間の計測、管理という製造工程が削減されて生産性が向上することが可能となる。さらに、前記ノズルボディ８の上面８ｃと該ノズルニードル７の上面７ｃを一体的に面仕上加工するため、両部品の加工精度や組合わせに起因する製品間バラツキを低減することが可能となる。
【００７７】
この構成では、図１１に示すように、ノズルニードル７の上面７ｃに該ノズルニードル７の脱着用ネジ穴７ｄを設けることができる。この脱着用ネジ穴７ｄは適宜に形成され、このネジ穴７ｄに対応した部材と螺合可能とされる。
【００７８】
前述のように、ノズルボディ８の上面８ｃと、ノズルニードル７の上面７ｃとが一体的に面仕上加工された場合、ノズルボディ８と摺接されているノズルニードル７は、抜き取ることが困難となる。例えばメンテナンス等の分解時においては、抜取方法は、燃料室７０に圧力を加えることよって、ノズルニードル７をリフトさせてノズルボディ８から抜き取ることになる。しかし、この方法はコンプレッサ等の設備がない場所で行うのは容易ではなかった。
【００７９】
そこで、ノズルニードル７の上面７ｃにネジ穴７ｄを設けた本実施形態では、ボルト等の当該ネジ穴７ｄに螺合する部材を用いることによって、ノズルニードル７を容易に抜き取ることが可能となる。また、ネジ穴７ｄを設けることによって、ノズルニードル７の重量が低減されて慣性力が減少することから、ノズルニードル７のバウンスの防止を図ることが可能となる。
【００８０】
次に、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁１００において、別構造を適用した場合の構成について説明する。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。また、この別構造は本発明の第一実施形態から第七実施形態に係る燃料噴射弁１００においても適用可能である。
【００８１】
この構成では、図１２に示すように、コマンドピストン本体部５ａの上面に容積調整部５ｄが設けられる。この容積調整部５ｄは、本体部５ａの上面からメインボディ１に向かって突出するように構成され、燃料噴射特性に影響を与える制御室２０の容積が、該容積調整部５ｄの体積を変更することによって、調整可能とされる。
【００８２】
ここで、ディーゼルエンジンの燃焼行程は大きく初期燃焼と後期燃焼に分けられ、燃料噴射開始直後に噴射率が急上昇するような燃料噴射特性を持つ場合では、初期燃焼の活性化による窒素酸化物の増加が生じ易く、燃料噴射終了時に噴射率の減少が緩慢である場合は、スス等の微粒子生成に大きく寄与する後期燃焼が持続して、結果的に微粒子排出量が増加するという問題がある。
【００８３】
このため、制御室２０の容積はエンジンに求められる性能や耐久性との兼ね合いから決定され、例えばコマンドピストン５の容積調整部５ｄの直径が上下方向において一定となるように設定された上で、次のように設定される。
【００８４】
制御室２０の容積が標準的なものとする場合は、図１２（ａ）に示すように、コマンドピストン５の容積調整部５ｄは、その水平断面積がコマンドピストン本体部５ａの水平断面積に対して約半分程度となるように設定される。
【００８５】
制御室２０の容積が標準よりも大きなものとする場合は、図１２（ｂ）に示すように、コマンドピストン５の容積調整部５ｄは、その水平断面積がコマンドピストン本体部５ａの水平断面積に対して約１〜３割程度となるように設定される。
【００８６】
制御室２０の容積が標準よりも小さなものとする場合は、図１２（ｃ）に示すように、コマンドピストン５の容積調整部５ｄは、その水平断面積がコマンドピストン本体部５ａの水平断面積に対して約７割〜９割程度となるように設定される。
【００８７】
これにより、制御室２０の容積を大きくした場合は、コマンドピストン５の応答性を低下させて噴射率の急激な上昇を抑えることができ、窒素酸化物の低減を図ることが可能となる。制御室２０の容積を小さくした場合は、コマンドピストン５の応答性を高めて、いわゆる噴射終りを鋭くすることができ、微粒子の低減を図ることが可能となる。
【００８８】
なお、コマンドピストン５の容積調整部５ｄは、本実施形態においては、円柱形状としてその各種の体積を変更したものとしているが、その形状について特に限定するものではなく、制御室２０の容積に差異をもたらして燃料噴射特性を変更することができるものであればよい。
【００８９】
次に、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁１００において、別構造を適用した場合の構成について説明する。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。また、この別構造は本発明の第一実施形態から第七実施形態に係る燃料噴射弁１００においても適用可能である。
【００９０】
この構成では、図１３に示すように、コマンドピストン５の上面に凹部が設けられる。前述のオリフィスプレート２の第一通路２１は、制御通路１３の一部を成す通路とされ、その径は制御通路１３と同一とされる。そして、コマンドピストンガイド６の第一通路６１と連通されている。また、第三通路２３は第一通路２１と連通されず、コマンドピストンガイド６の第一通路６１と連通される。
【００９１】
そして、コマンドピストン５の上面には凹部が形成されており、該凹部は任意の深さおよび径にて設定されて制御室２０の一部を構成している。こうして、コマンドピストン５の重量が低減されて、燃料噴射特性に影響を与える制御室２０の容積は、凹部の容積を変更することによって前記同様に調整可能とされる。
【００９２】
これにより、コマンドピストン５の慣性力が減少することからバネ受け３からの離座が生じにくくなり、制御室２０の容積を変更できることで応答性等の要求特性に応じた燃料噴射弁を容易に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁の下部の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第二実施形態に係る燃料噴射弁の下部の構成を示す断面図。
【図４】本発明の第三実施形態に係る燃料噴射弁の下部の構成を示す断面図。
【図５】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁においてコマンドピストンを延設してノズルニードルに当接させた場合の構成を示す断面図。
【図６】コマンドピストンの延出部にバネならびにスペーサ、シムを外嵌した部分の構成を示す図。
【図７】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁においてコマンドピストンを延設してノズルニードルに当接させた場合の他の構成を示す断面図。
【図８】コマンドピストンの延出部にバネ受けを環装する構成を示す拡大図。
【図９】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁においてノズルニードルを延設してコマンドピストンに当接させた場合の構成を示す断面図。
【図１０】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁においてノズルボディとノズルニードルとを一体的に面仕上加工を行うようにした場合の構成を示す断面図。
【図１１】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁においてノズルニードル上面に脱着用ネジ穴を設けた場合の構成を示す断面図。
【図１２】本発明の第一実施形態に係る燃料噴射弁における制御室の構成を示す断面図。（ａ）制御室の容積を標準的なものとした場合の図。（ｂ）制御室の容積を大きくした場合の図。（ｃ）制御室の容積を小さくした場合の図。
【図１３】コマンドピストン上面に凹部を設けて制御室の一部とした場合の構成を示す断面図。
【図１４】従来の一実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００９４】
１    メインボディ
２    オリフィスプレート
３    バネ受け
４    バネ
５    コマンドピストン
６    コマンドピストンガイド
７    ノズルニードル
８    ノズルボディ
９    ストッププレート
１０    制御部
１１    燃料入口部
１２    高圧燃料通路
１３    制御通路
１００    燃料噴射弁
【図１】
2010127152.tif 000003
【図２】
2010127152.tif 000004
【図３】
2010127152.tif 000005
【図４】
2010127152.tif 000006
【図５】
2010127152.tif 000007
【図６】
2010127152.tif 000008
【図７】
2010127152.tif 000009
【図８】
2010127152.tif 000010
【図９】
2010127152.tif 000011
【図１０】
2010127152.tif 000012
【図１１】
2010127152.tif 000013
【図１２】
2010127152.tif 000014
【図１３】
2010127152.tif 000015
【図１４】
2010127152.tif 000016