(57)【要約】【課題】燃料の噴射量調整時、圧力制御室２６の容積量を容易に増減調整できて噴射開始時期の遅速調整を別個に図り得、噴射量のバラツキを正確かつ迅速に是正して、燃料噴射量の高精度化が図られる燃料噴射弁１およびその噴射量調整方法を提供する。【解決手段】燃料の噴射量調整時、圧力制御室２６に出入れするシムリング４９の個数を容積調整手段の量として増減させることにより、圧力制御室２６の容積量を容易に調整して、噴射開始時期の遅速を調整し、個体間に生じる噴射量のバラツキを是正することができる。この際、制御ピストン２１の支持ピン４８に対してシムリング４９の個数をバラツキに見合った量だけ定量化して正確かつ迅速に増減調整できるため、燃料噴射量の高精度化が図られて生産性の向上にも繋がる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射孔の開閉を行う制御ピストンと、
高圧燃料が供給される高圧燃料流路と、
余剰の燃料を戻す低圧燃料流路が設けられたハウジングと、
前記高圧燃料流路および前記低圧燃料流路に連通し、前記制御ピストンのうち前記噴射孔とは反対側の端部に作用する燃料圧力が蓄えられる圧力制御室と、
前記低圧燃料流路と前記圧力制御室とを開閉する圧力制御弁とを備え、
前記圧力制御弁の開閉時、前記圧力制御室に生じる内圧の変化に基づき、前記制御ピストンを変位させて前記噴射孔を開閉する燃料噴射弁において、
前記圧力制御室には、前記圧力制御室の容積量を調整可能にする容積調整手段を設けることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記容積調整手段は、前記圧力制御室へ任意の個数に増減可能に設けられる充填部材であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記制御ピストンの後端部に設けられて前記圧力制御室から前記オリフィスプレートに向けて突出し、シムリングを前記容積調整手段として任意の個数に増減可能に嵌め込む支持ピンを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記シムリングの開口周縁部は、前記支持ピンに設けられた雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記シムリングの開口周縁部は、角柱状に形成された前記支持ピンに合致する形状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記制御ピストンの後端面と前記オリフィスプレートの先端面との間のクリアランスは、前記シムリングの厚みよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
噴射孔の開閉を行う制御ピストンと、
高圧燃料が供給される高圧燃料流路と、
余剰の燃料を戻す低圧燃料流路が設けられたハウジングと、
前記高圧燃料流路および前記低圧燃料流路に連通し、前記制御ピストンのうち前記噴射孔とは反対側の端部に作用する燃料圧力が蓄えられる圧力制御室と、
前記低圧燃料流路と前記圧力制御室とを開閉する圧力制御弁とを備え、
前記圧力制御弁の開閉時、前記圧力制御室に生じる内圧の変化に基づき、前記制御ピストンを変位させて前記噴射孔を開閉する燃料噴射弁において、
前記圧力制御室には、オリフィスプレートに対向状態に背設された受圧板と、該受圧板に取付けられて前記圧力制御室の内圧に応じて伸縮変形するように所定のばね定数に設定されたスプリングとからなり、前記圧力制御室の容積量を調節する容積調整手段が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項８】
噴射孔の開閉を行う制御ピストンと、
高圧燃料が供給される高圧燃料流路と、
余剰の燃料を戻す低圧燃料流路が設けられたハウジングと、
前記高圧燃料流路および前記低圧燃料流路に連通し、前記制御ピストンのうち前記噴射孔とは反対側の端部に作用する燃料圧力が蓄えられる圧力制御室と、
前記低圧燃料流路と前記圧力制御室とを開閉する圧力制御弁とを備え、
前記圧力制御弁の開閉時、前記圧力制御室に生じる内圧の変化に基づき、前記制御ピストンを変位させて前記噴射孔を開閉する燃料噴射弁の噴射量調整方法において、
前記圧力制御室に設けた容積調整手段により前記圧力制御室の容積量を調整する工程を有することを特徴とする燃料噴射弁の噴射量調整方法。
【請求項９】
前記容積調整手段は充填部材であり、この充填部材を前記圧力制御室へ任意の個数に増減する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁の噴射量調整方法。
【請求項１０】
前記制御ピストンの後端部に設けられて前記圧力制御室からオリフィスプレートに向けて突出する支持ピンに、シムリングを前記容積調整手段として任意の個数に嵌め込む工程を有することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁の噴射量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ディーゼルエンジンにおいて、コモンレール内に蓄圧した高圧燃料を高圧燃料流路を介して内燃機関の燃焼室に噴射させる燃料噴射弁およびその噴射量調整方法に係り、とりわけ、製造時に燃料噴射量のバラツキを高精度に調整できるように改良した燃料噴射弁およびその噴射量調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁制御式の燃料噴射弁では、ディーゼルエンジンなどの蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、コモンレールから高圧燃料流路および燃料溜まり部を介して供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射する。この燃料噴射弁は、ノズルボデーを有する噴射弁本体と、噴射弁本体を制御する電磁弁とからなる。電磁弁は、電磁ソレノイドと、噴射弁本体を制御する圧力制御室の燃料圧を増減させる開閉弁機構とを有する。電磁ソレノイドには、エンジン制御装置（ＥＣＵ）から送られた制御信号により開閉弁機構を制御する。電磁ソレノイドは、通電および通電停止によって変位して開閉弁機構の弁体として働く可動子を有する。
【０００３】
この種の燃料噴射弁のなかでは、電磁弁の開弁により制御室の高圧燃料が弁室に流入する際、弁部で発生する多量の気泡をアーマチャ室に入れることなく、スイッチングリーク流路を通ってリータン流路に流すようにしている。すなわち、常時リーク流路には、スイッチングリーク流路との合流部とアーマチャ室との間に、アーマチャ室から合流部への向きを順方向とする逆止弁を設けている。これにより、電磁弁側で発生した気泡をリターン流路に戻し、アーマチャ室に戻らせないようにして電磁弁の作動の安定化と燃料噴射の制御性を高めた例がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一般に、圧力制御室は、筒状のハウジングと、ハウジングに収容されてニードル弁と連動する制御ピストンと、ハウジングの後端部に液密に設けたオリフィスプレートで囲まれた密閉空間により構成されている。オリフィスプレートには、圧力制御室に燃料を流出入させるために入口側と出口側にインオリフィスおよびアウトオリフィスがそれぞれ形成されている。
【０００５】
アウトオリフィスは、燃料を流出および閉鎖させるための弁体を開閉可能に設けており、弁体の開閉により圧力制御室の内圧を変化させて、ニードル弁のリフトを制御している。燃料噴射の開始時、弁体を開くことにより圧力制御室の内圧がニードル弁側の油圧を下回るようにし、ニードル弁のリフトを開始させて燃料を噴射できる態勢にする。燃料噴射の終了時、弁体を閉じることにより圧力制御室の内圧がニードル弁側の油圧を上回るようにし、ニードル弁をシート面の着座方向に変位させて噴射孔を閉じる。
【０００６】
オリフィスプレートのインオリフィスおよびアウトオリフィスは、圧力制御室に対する燃料の流出入を支配するので、ディーゼルエンジンの燃料噴射性能（噴射量）は、圧力制御室内の容積量、インオリフィスおよびアウトオリフィスの内径寸法によって大きな影響を受けることが分かっている。このため、燃料噴射弁の製造時、個体間で生じるバラツキをなくすため、所定の噴射量への合せ込み調整は、内径寸法の異なるインオリフィスおよびアウトオリフィスを有するオリフィスプレートを圧力制御室に組み替えることにより行われている。
【特許文献１】特開平１１−１４１４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、ディーゼルエンジンの燃料噴射用燃料噴射弁では、排ガス対策性能の向上の観点から、噴射量精度の向上が要求されており、インオリフィスおよびアウトオリフィスの内径寸法を異にするオリフィスプレートの組み替えだけでは、その要求に応じきれない不都合がある。
【０００８】
すなわち、燃料噴射量のバラツキは、主に噴射開始時期と初期噴射率のバラツキに起因しており、オリフィスプレートの組み替えだけでは、噴射開始時期のバラツキと初期噴射率のバラツキを別個独立に是正できない事情がある。噴射開始時期のバラツキを是正すると、初期噴射率のバラツキが生じ、逆に初期噴射率のバラツキを是正すると、噴射開始時期のバラツキが生じるようになるため、噴射開始時期と初期噴射率とを同時に是正する合せ込みを高精度に行うことが困難となっている。
【０００９】
この点、噴射開始時期だけを独立して単独調整するには、圧力制御室の容積量を変えることで実現することができるものの、それを切削加工などで行った場合、容積増大の一方向に調整可能となるだけである。しかも、切削加工などを行う毎に、フィードバックにより噴射量を逐一測定して所定量との差異を見なければならず手間取りがちであり、事実上非常に困難な調整作業となっている。
【００１０】
この発明の目的は、燃料の噴射量調整時、圧力制御室の容積量を容易に増減調整することができて噴射開始時期の遅速調整を単独で行い得て、噴射量のバラツキを正確かつ迅速に是正し、燃料噴射量の高精度化が図られ、併せて生産性の向上にも寄与する燃料噴射弁およびその噴射量調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明における燃料噴射弁は、噴射孔の開閉を行う制御ピストンと、高圧燃料が供給される高圧燃料流路と、余剰の燃料を戻す低圧燃料流路が設けられたハウジングと、高圧燃料流路および低圧燃料流路に連通し、制御ピストンのうち噴射孔とは反対側の端部に作用する燃料圧力が蓄えられる圧力制御室と、低圧燃料流路と圧力制御室とを開閉する圧力制御弁とを備え、圧力制御弁の開閉時、圧力制御室に生じる内圧の変化に基づき、制御ピストンを変位させて噴射孔を開閉する燃料噴射弁において、
圧力制御室には、圧力制御室の容積量を調整可能にする容積調整手段を設けている。
【００１２】
燃料の噴射量調整時、圧力制御室に出入れする容積調整手段の量を増減させることにより、圧力制御室の容積量を容易に調整して、噴射開始時期の遅速調整を図り、個体間に生じる噴射量のバラツキを是正することができる。この際、容積調整手段によりバラツキに見合った量だけ定量化して正確かつ迅速に増減調整することができるため、燃料噴射量の精度向上が図れて生産性の向上にも寄与する。
【００１３】
請求項２の発明では、容積調整手段は、圧力制御室へ任意の個数に増減可能に設けられる充填部材である。このため、圧力制御室に対して容積調整手段を個数単位で出入れすることにより、圧力制御室の容積量を定量調整することが可能になり、さらに高精度な噴射量の調整に寄与する。
【００１４】
請求項３の発明では、制御ピストンの後端部に設けられて圧力制御室からオリフィスプレートに向けて突出し、シムリングを容積調整手段として任意の個数に増減可能に嵌め込む支持ピンを有している。これにより、圧力制御室に対してシムリングを個数単位で出入れすることにより、圧力制御室の容積量を定量調整することが可能になり、より高精度な噴射量の調整に寄与する。
【００１５】
請求項４の発明において、シムリングの開口周縁部は、支持ピンに設けられた雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有している。このため、シムリングが支持ピンに締付けられるので、シムリングが圧力制御室内でがたつくことなく固定されてシムリングの安定化が図られる。
【００１６】
請求項５の発明において、シムリングの開口周縁部は、角柱状に形成された支持ピンに合致する形状に形成されている。このため、シムリングが支持ピンで回り止めされて圧力制御室内で良好に保持される。
請求項６の発明において、制御ピストンの後端面とオリフィスプレートの先端面との間のクリアランスは、シムリングの厚みよりも小さく設定されている。これにより、使用時にシムリングが揺れても、支持ピンに保持されて支持ピンから抜け出ることがない。
【００１７】
請求項７の発明において、圧力制御室には、オリフィスプレートに対向状態に背配された受圧板と、受圧板に取付けられて圧力制御室の内圧に応じて伸縮変形するように所定のばね定数に設定されたスプリングとからなり、圧力制御室の容積量を調整する容積調整手段が設けられている。
このため、圧力制御室の内圧に応じたばね定数のスプリングを用いてセット荷重を変更することにより、圧力制御室の容積量が定量的に設定され、噴射開始時期の正確な調整が可能となって燃料噴射量の精度向上に繋がる。
【００１８】
この場合、圧力制御室の容積量は、圧力制御室の内圧の高低により変化し、圧力制御室が高圧時で、その内圧がスプリングのばね力を上回ると、スプリングは収縮変形して、圧力制御室の容積量を増加させて噴射開始時期を遅らせるように働く。
圧力制御室が低圧時で、その内圧がスプリングのばね力を下回ると、スプリングは伸張変形して、圧力制御室の容積量を減少させて噴射開始時期を進ませるように働く。すなわち、使用時に圧力制御室内に生じる圧力変動に応じてスプリングが伸縮変形するため、圧力制御室の容積量を自動的に増減し、使用時にも圧力変動に伴う燃料の噴射量調整を行うことができ、噴射開始時期の制御性の拡大に繋がるものである。
【００１９】
一般に、圧力制御室が高圧時で噴射量の少ない使用域では、圧力制御室に容積量が大きいほど燃料の流れが安定して噴射量の精度が向上する事実が知られている。この観点から請求項７の発明を考えると、圧力制御室が高圧時、スプリングが自動的に収縮変形して圧力制御室の容積量が大きくなって、噴射開始時期が遅れて燃料噴射量が少なくなるため、前述の事実に合致し、高圧時における燃料噴射量の精度も向上するものである。
【００２０】
請求項８の発明における燃料噴射弁は、噴射孔の開閉を行う制御ピストンと、高圧燃料が供給される高圧燃料流路と、余剰の燃料を戻す低圧燃料流路が設けられたハウジングと、高圧燃料流路および低圧燃料流路に連通し、制御ピストンのうち噴射孔とは反対側の端部に作用する燃料圧力が蓄えられる圧力制御室と、低圧燃料流路と圧力制御室とを開閉する圧力制御弁とを備え、圧力制御弁の開閉時、圧力制御室に生じる内圧の変化に基づき、制御ピストンを変位させて噴射孔を開閉する燃料噴射弁の噴射量調整方法において、
圧力制御室に設けた容積調整手段により圧力制御室の容積量を調整する工程を有している。
【００２１】
燃料の噴射量調整時、圧力制御室に出入れする容積調整手段の量を増減させることにより、圧力制御室の容積量を容易に調整して、噴射開始時期の遅速調整を図り、個体間に生じる噴射量のバラツキを是正することができる。この際、容積調整手段によりバラツキに見合った量だけ定量化して正確かつ迅速に増減調整することができるため、燃料噴射量の精度向上が図られ生産性の向上にも寄与する。
【００２２】
請求項９の発明において、容積調整手段は充填部材であり、この充填部材を圧力制御室へ任意の個数に増減する工程を有する。このため、圧力制御室に対して容積調整手段を個数単位で出入れする操作により、圧力制御室の容積量を定量調整することが可能になり、さらに高精度な噴射量の調整に寄与する。
【００２３】
請求項１０の発明において、制御ピストンの後端部に設けられて圧力制御室からオリフィスプレートに向けて突出する支持ピンに、シムリングを容積調整手段として任意の個数に嵌め込む工程を有する。これにより、圧力制御室に対してシムリングを個数単位で出入れする操作により、圧力制御室の容積量を定量調整することが可能になり、より高精度な噴射量の調整に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明の燃料噴射弁において、圧力制御室には、出入れ可能に設置されて圧力制御室の容積量を大小調整可能にする容積調整手段を設けている。このため、燃料の噴射量調整時、圧力制御室に対する容積調整手段の量を増減させるだけで、圧力制御室の容積量を容易に大小調整し得て、噴射開始時期の遅速調整を図って個体間に生じる噴射量のバラツキを是正することができる。しかも、容積調整手段によりバラツキに見合った量だけ定量的かつ正確に調整することができるため、燃料噴射量の精度向上に結びつく。
【実施例１】
【００２５】
この発明の実施例１を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１はエンジンの燃焼室内へ断続的に燃料を噴射する電磁制御式の燃料噴射弁１を示す。燃料噴射弁１は、ディーゼルエンジン用の蓄圧式（コモンレール式）燃料噴射システムに用いられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射する。燃料噴射弁１は、噴射弁本体２と、該噴射弁本体２の上端部に装着した電磁弁３と、下端に締結した燃料噴射のノズルボデー４とからなる。電磁弁３には、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）からのワイヤハーネスに接続されるコネクタＴが設けられており、ＥＣＵから送出される制御信号により制御される。
【００２６】
噴射弁本体２は、図１に示す如く棒状を呈し、軸心に貫通したシリンダ５を設けているとともに、シリンダ５に平行して高圧燃料流路６および低圧燃料流路７が設けられたハウジング８を弁ボディとして備えている。ハウジング８の上端部には、円筒状のキャップ内に電磁弁設置室９が設けられ、電磁弁設置室９には電磁弁３が装着されて保持ナット１０により固定されている。ハウジング８の下端には、ノズルボデー４が同軸的に連結され、リテーニングナット１２により締結されている。ハウジング８の上部には、斜め上方に傾斜して、いずれも筒状のインレット部１３およびアウトレット部１４が設けられている。  
【００２７】
電磁弁３は、電磁弁設置室９内の上部に設置された電磁ソレノイド１５および電磁弁設置室９の下部に設置された開閉弁機構１６からなる。開閉弁機構１６は、可動子１７と、該可動子１７を保持する可動子ホルダ１８とを有する。可動子ホルダ１８の下側、つまり先端側は、内径の僅かに小さなプレート室２０となっており、内部に円板状のオリフィスプレート２０ａが収容されている。
【００２８】
シリンダ５には制御ピストン２１が収容され、ノズルボデー４内には、ノズルニードル４１を介して制御ピストン２１に連結されたニードル弁２３が収容されている。ノズルボデー４は先端に噴射孔２４を設け、ニードル弁２３は、シリンダ５の下部に設置されたスプリング２５により、噴射孔２４を閉じる下方に付勢されている。制御ピストン２１の上端と、オリフィスプレート２０ａとの間には圧力制御室２６が形成されている。
【００２９】
ニードル弁２３は、圧力制御室２６の内圧およびスプリング２５のばね荷重による下方への付勢力と、ノズルボデー４内の油圧によりニードル弁２３に加わる上方への付勢力との圧力関係によって上下動して噴射孔２４を開閉する。すなわち、電磁ソレノイド１５に通電して圧力制御室２６が低圧になった時、制御ピストン２１とニードル弁２３とが上方に移動し、噴射孔２４を開き、高圧燃料流路６からノズルボデー４に供給された高圧燃料が燃焼室に噴射される。
【００３０】
インレット部１３の内部には、高圧燃料流路６に連通した高圧燃料流入路１９および高圧燃料流入路１９とプレート室２０とを連通する入口流路２７が形成されている。アウトレット部１４には、プレート室２０を経て低圧燃料流路７に連結した流出路２８が設けられており、燃料噴射弁１内の余剰燃料を外部に排出する排出流路を形成している。
【００３１】
オリフィスプレート２０ａは、下面の中心に圧力制御室２６を位置させ、図２に示すように、入口側オリフィスとして形成されたインオリフィス２９に連通する入口穴３０が開けられている。コモンレールから供給された高圧燃料の燃料圧は、高圧燃料流路６、入口流路２７、インオリフィス２９および入口穴３０を介して圧力制御室２６に導かれるようになっている。また、オリフィスプレート２０ａは、アウトオリフィス４０を出口側オリフィスとして形成し、圧力制御室２６を低圧側に連通している。
【００３２】
電磁ソレノイド１５は、内筒３１の外周に磁気コア３２を配し、制御ピストン２１に対する駆動手段として働く。そして、磁気コア３２の外周を外筒３３で包囲し、磁気コア３２内に電磁コイル３４を配設した構造を有する。電磁ソレノイド１５の下面は、可動子１７の吸引面となっており、内筒３１の下端面は可動子１７が当接するストッパ面部３１ａとなっている。
【００３３】
可動子１７は、平板部３５およびシャフト部３６とを有し、平板部３５は可動子室３７に配されている。可動子ホルダ１８は円筒状を呈し、内部にシャフト部３６を摺動自在に収容している。平板部３５の上面は平面であり、電磁ソレノイド１５の下面に吸着される吸着面となっている。可動子ホルダ１８は、外周に外ネジが形成され、電磁弁設置室９の内周に設けた内ネジに螺合されている。
【００３４】
シャフト部３６は円柱状を呈し、下端面の中心には円筒部と円錐部とからなる弁体室３８が設けられ、弁体室３８には、例えば窒化珪素製のボール弁３９が圧力制御弁として収容されている。ボール弁３９の下面は、アウトオリフィス４０を塞ぐシール面部として働く。可動子１７は、コイルスプリングＳにより下方の閉弁方向に付勢され、電磁ソレノイド１５で生じた磁力により上方の開弁方向に吸引されて上下に変位する。可動子室３７および電磁ソレノイド１５および開閉弁機構１６が収容されている電磁弁設置室９は、低圧燃料油で満たされて低圧燃料流路７に連結した流出路２８に連通している。
【００３５】
噴射弁本体２の下方に位置するノズルボデー４には、制御ピストン２１に連結されてノズルニードル４１を摺動案内するノズル摺動孔４２およびニードル弁２３を案内するノズルガイド孔４４が設けられている。また、ノズルボデー４内には、ノズルニードル４１とニードル弁２３との連結部を中心に空洞の燃料溜まり部４５が形成され、さらに、高圧燃料流路６を燃料溜まり部４５に連通させる高圧案内流路４６および高圧孔４７が順に設けられている（図１参照）。
【００３６】
この場合、制御ピストン２１の後端中央部には、オリフィスプレート２０ａと対向するように圧力制御室２６に突出する支持ピン４８が形成されている。支持ピン４８には、圧力制御室２６に対する容積調整手段として複数枚のシムリング４９が増減可能に嵌め込まれている。シムリング４９は、支持ピン４８に対する取付け量の変更により、圧力制御室２６の容積量を大小調整できるため、圧力制御室２６に対する充填部材としても働く。
この場合、図２に示すように、制御ピストン２１の後端面とオリフィスプレート２０ａの先端面との間のクリアランス（Ｍ）は、シムリング４９の厚み（ｔ）よりも小さく設定し（Ｍ＜ｔ）、使用時にシムリング４９が揺れても支持ピン４８から抜け出ないようにしている。
【００３７】
上記構成において、電磁ソレノイド１５への通電があると、可動子１７は電磁力により吸引されて上方に移動する。この際、可動子１７に連動してボール弁３９は上方に変位し、アウトオリフィス４０が開放されて流出路２８に連通するため、圧力制御室２６内の高圧燃料は、略１／２程度に降下する。これにより、制御ピストン２１は上方に移動し、ニードル弁２３も連動して上方に変位するため、噴射孔２４から燃料の噴射が行われる。
【００３８】
電磁ソレノイド１５への通電が停止されると、可動子１７はスプリングＳのばね力で下方に移動し、シャフト部３６とともに、ボール弁３９は下方に変位してアウトオリフィス４０を閉じる。圧力制御室２６内の高圧燃料は、コモンレールからの油圧により上昇し、制御ピストン２１は下方に移動し、ニードル弁２３も連動して下方に変位するため、噴射孔２４は閉じて燃料の噴射は終了する。
【００３９】
ここで、燃料の噴射量については、アウトオリフィス４０が径大でインオリフィス２９が径小なオリフィスプレート２０ａの場合、図３の（ａ）に矢印Ａで示すように、初期噴射率が大きくなり、噴射開始時期が早まり噴射量が増大する。逆にアウトオリフィス４０が径小でインオリフィス２９が径大なオリフィスプレート２０ａの場合、同図に矢印Ｂで示すように、初期噴射率が小さくなり、噴射開始時期が遅れて噴射量が減少する。
【００４０】
この理由として、オリフィスプレート２０ａの取り替えにより、圧力制御室２６に対する燃料の流入側と流出側との大小関係が変わることが挙げられる。これにより、噴射開始前では、圧力制御室２６の内圧降下速度に影響が生じ、噴射可能な内圧となるまで必要な時間に遅速が生じて噴射開始時期が変化する。また、噴射開始後のニードル弁２３は、圧力制御室２６の内圧を一定に保ちながら変位しても、圧力制御室２６に対する燃料の流入側と流出側との大小関係によりニードル弁２３のリフト速度が影響を受け、初期噴射率が変化すると考えられる。
【００４１】
一方、支持ピン４８に対してシムリング４９を増減調節して圧力制御室２６の容積量を大小に調整する場合、図３の（ｂ）に矢印Ｃ、Ｄで示すように、初期噴射率は影響されず不変であり噴射開始時期のみが増減する。シムリング４９を減らして圧力制御室２６の容積量を大きくすると、噴射開始時期が遅くなって噴射量が減少し、逆にシムリング４９を増して圧力制御室２６の容積量を小さくすると、噴射開始時期が早くなって噴射量が増加する。
【００４２】
この理由として、圧力制御室２６の容積量を変えることは、噴射開始前では、燃料がオリフィスプレート２０ａから流出することにより、圧力制御室２６の内圧変化速度に影響し、噴射開始時期に遅速が生じることが考えられる。また、噴射開始後のニードル弁２３は、圧力制御室２６の内圧を一定に保ちながら変位するが、圧力制御室２６に対する燃料の流入側と流出側との大小関係に殆ど変化がないため、ニードル弁２３のリフト速度に影響が生じず初期噴射率は変わらないと考えられる。
【００４３】
上記事実を踏まえて、図４に示すフローチャートに基づいて燃料噴射量の調整工程を噴射量調整方法として説明する。
組付け工程Ａ１で、燃料噴射弁１を確認して、その性能データをステップＳ１で取得する。ステップＳ２では、組付け時における燃料噴射弁１の初期噴射率と性能データに規定された所定の初期噴射率とを比較する。そして、燃料噴射弁１の初期噴射率が大きい場合、アウトオリフィス４０が径小でインオリフィス２９が径大なオリフィスプレート２０ａに取り替える。また、燃料噴射弁１の初期噴射率が小さい場合、アウトオリフィス４０が径大でインオリフィス２９が径小なオリフィスプレート２０ａに逐次取り替えて初期噴射率を微調整する。この微調整を繰り返して、燃料噴射弁１の初期噴射率を所定の初期噴射率に近づけて合致させた時、ステップＳ３に移行する。
【００４４】
ステップＳ３では、組付け時における燃料噴射弁１の噴射開始時期と性能データに規定された所定の噴射開始時期とを比較する。燃料噴射弁１の噴射開始時期が早い場合、シムリング４９を支持ピン４８から取り外してその個数を減らし、圧力制御室２６の容積量を大きくする。また、噴射開始時期が遅い場合、シムリング４９を支持ピン４８に嵌め込みその個数を増やし、圧力制御室２６の容積量を小さくする。支持ピン４８に対するシムリング４９の個数調整を繰り返して、燃料噴射弁１の噴射開始時期を所定の噴射開始時期に近づけて合致させた時、ステップＳ４に移行して初期噴射率および噴射開始時期の各調整を完了する。
【００４５】
［実施例１の効果］
このように燃料の噴射量調整を行う時、異なる径寸法のアウトオリフィス４０およびインオリフィス２９を有するオリフィスプレート２０ａを繰り返し取り替えて、最初に初期噴射率のみを所定に調整する。
その後、圧力制御室２６に出入れするシムリング４９の個数を大小増減させ、圧力制御室２６の容積量を調整して噴射開始時期を調整する。すなわち、最初に初期噴射率のみを所定に単独で調整しておいて、ついで噴射開始時期を初期噴射率とは別個に調整して燃料の噴射量調整を行っている。
【００４６】
しかも、噴射開始時期の調整時には、圧力制御室２６に出入れするシムリング４９の個数を大小増減させることにより、容易に圧力制御室２６の容積量を調整して、個体間に生じる噴射開始時期のバラツキを是正することができる。この際、シムリング４９をバラツキに見合った量だけ定量化して正確に増減調整できるようになり、燃料の噴射量を高い精度で迅速に調整することが可能となって生産性の向上にも資する。
【実施例２】
【００４７】
図５の（ａ）はこの発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、厚み寸法を異にする複数のシムリング４９を用意したことである。これにより、圧力制御室２６に対する調整の初期段階で、比較的厚み寸法の大きなシムリング４９を支持ピン４８のに嵌め込み、調整の仕上げ段階で厚み寸法の小さなシムリング４９を加えることで、噴射開始時期の微調整を図ることができる。
【実施例３】
【００４８】
図５の（ｂ）はこの発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、シムリング４９の開口周縁部は、支持ピン４８に設けられた雄ねじ部４８ａに螺合する雌ねじ部４９ａを形成したことである。これにより、シムリング４９が支持ピン４８に締付けられるので、シムリング４９が圧力制御室内２６でがたつくことなく確実に固定されて安定する。
【実施例４】
【００４９】
図５の（ｃ）はこの発明の実施例４を示す。実施例４が実施例１と異なるところは、シムリング４９の開口周縁部４９ｂは、四角柱状に形成された支持ピン４８に合致する矩形に形成されている。このため、シムリング４９が支持ピン４８で回り止めされて圧力制御室２６内で良好に保持される。支持ピン４８は、四角柱状に限らず、三角柱状、五角柱状、六角柱状あるいは多角柱状であってもよく、要はシムリング４９の回り止めが可能な形状であればよい。
【実施例５】
【００５０】
図５の（ｄ）はこの発明の実施例５を示す。実施例５が実施例１と異なるところは、シムリング４９に代わって、締付けボルト状のナゲット５０を充填部材として複数用意し、支持ピン４８に代わって、制御ピストン２１に雌ねじ孔部２１ａを設けたことである。
ナゲット５０は、雌ねじ孔部２１ａに螺合される螺子部５０ａと螺子部５０ａに一体形成された頭部５０ｂからなる。各ナゲット５０は、頭部５０ｂの大きさを異ならせている。複数のナゲット５０のうち、頭部５０ｂが所定の大きさのものを選択して雌ねじ孔部２１ａに螺合することにより、圧力制御室内２６の容積量を大小調整することができる。
【実施例６】
【００５１】
図６および図７はこの発明の実施例６を示す。実施例６が実施例１と異なるところは、支持ピン４８およびシムリング４９に代わって、受圧板５１とスプリング５２とにより容積調整手段を構成したことである。すなわち、圧力制御室２６には、図６の（ａ）に示すように、後端部に受圧板５１を取付けてオリフィスプレート２０ａに対向状態に背設された伸縮可能なスプリング５２が制御ピストン２１と同軸的に設けられている。
【００５２】
このため、ばね定数の異なるスプリング５２を用いてセット荷重を変更することにより、図６の（ｂ）に示すように、使用時における圧力制御室２６の内圧に応じてスプリング５２が収縮変形する。これにより、圧力制御室２６の容積量が定量的に設定されて、正確な噴射開始時期の調整が可能となり、燃料噴射量の精度向上に結びつけることができる。  
【００５３】
この場合、圧力制御室２６の容積量は、圧力制御室２６の内圧により変化し、圧力制御室２６が高圧時で、その内圧がスプリング５２のばね力を上回ると、スプリング５２は収縮変形して、圧力制御室２６の容積量を増加させて噴射開始時期を遅らせるように働く。  逆に、圧力制御室２６が低圧時で、その内圧がスプリング５２のばね力を下回ると、スプリング５２は伸張変形して、圧力制御室２６の容積量を減少させて噴射開始時期を進ませるように働く。すなわち、使用時に圧力制御室２６内に生じる圧力変動に応じてスプリング５２が伸縮変形するため、圧力制御室２６の容積量を自動的に増減し、使用時にも圧力変動に伴う燃料の噴射量調整を行うことができ、噴射開始時期の制御性の拡大に繋がるものである。
【００５４】
一般に、圧力制御室２６が高圧時で噴射量の少ない使用域（高圧・小噴射量の使用領域）では、圧力制御室２６の容積量が大きいほど燃料の流れが安定して噴射量の精度が向上する事実が知られている。この観点から、受圧板５１とスプリング５２とによる容積調整手段を鑑みると、圧力制御室２６が高圧時、スプリング５２が自動的に収縮変形して圧力制御室２６の容積量が大きくなって、噴射開始時期が遅れて燃料噴射量が少なくなるため、上記の事実に合致して高圧時の燃料噴射量の精度も向上することが判明する。
【００５５】
高圧・小噴射量の使用領域で、噴射量の精度が向上する理由は、図７に示すタイムチャートおよびグラフから読み取ることができる。すなわち、圧力制御室２６が高圧で、その容積量が小さい場合、図７の（ａ）に示すように、圧力制御室２６が低圧の場合に比較して、圧力制御室２６の内圧変動が少なく、内圧低下の幅および噴射率の勾配線が指令パルス幅の増減に応じて同方向に忠実に変化することが分かる。このため、図７の（ｂ）に示すように、指令パルス幅が小さい微少噴射帯では、指令パルス幅の増加に伴い、燃料の噴射量が略直線的に比例増加し、燃料噴射弁の制御システムの要求に合致し、燃料噴射量の精度向上に繋がるものである。
【実施例７】
【００５６】
図８はこの発明の実施例７を示す。実施例７が実施例１と異なるところは、電磁弁３の代わりに、図８の（ａ）に示すように、電圧の印加により変位するピエゾアクチュエータ６０を備えた燃料噴射弁１Ａにおいて、圧力制御室６１に容積調整手段を設けたことである。
この場合、摺動部６２に支持ピン４８を設けて、シムリング４９を増減可能に嵌め込むようにしている｛図８の（ｂ）参照｝。この摺動部６２は、後述するニードル７３を閉弁方向に付勢するコイルスプリング７６を上部に設けたものである。圧力制御室６１は、ニードル７３の摺動部６２より上部に形成され、圧力制御室６１内の燃料圧力が摺動部６２の上端面に働いている。この圧力制御室６１では、インオリフィスＩｎを有する連通路８０を介して高圧燃料流路８１に連通するとともに、アウトオリフィスＯｔを有する連通路８２を介してバルブ室７１に連通している。
【００５７】
燃料噴射弁１Ａにおいて、その作動を中心に簡単に説明する。
図８の（ａ）において、ピエゾアクチュエータ６０に通電されると、ピエゾアクチュエータ６０の伸張変位によりピエゾピストン６４が押し下げられ、燃料溜まり部６５の燃料油を介してバルブピストン６６が押し下げられる。このバルブピストン６６により、バルブ６７が初期位置から制御位置に移動すると、高圧ポート６８と制御ポート６９との間が遮断されるとともに、低圧ポート７０と制御ポート６９との間が連通する。圧力制御室６１がバルブ室７１を介して低圧燃料流路７２と連通することにより、圧力制御室６１の高圧燃料が低圧燃料流路７２に排出されて圧力制御室６１の内圧が低下する。これにより、ニードル７３がリフトすると、燃料通路７４より供給される高圧燃料が噴射孔２４から噴射される。
【００５８】
その後、ピエゾアクチュエータ６０への通電が終了すると、ピエゾアクチュエータ６０の収縮変位によりピエゾピストン６４がスプリング７５に抗して押し上げられるため、ピエゾピストン６４に対する押圧力が低下する。このため、バルブ６７がバルブピストン６６とともに、スプリング７５に抗して押し上げられて制御位置から初期位置に移動すると、低圧ポート７０と制御ポート６９との間が遮断されるとともに、高圧ポート６８と制御ポート６９との間が連通する。これにより、圧力制御室６１の内圧が上昇してニードル７３が押し戻され、燃料通路７４と噴射孔２４との間が遮断されて噴射を終了する。
【実施例８】
【００５９】
図９はこの発明の実施例８を示す。実施例８が実施例１と異なるところは、圧力制御室２６の下方に連接する収納室９０を設けたことである。収納室９０には、圧縮コイルスプリング９２により噴射孔２４の方向に付勢された駆動ロッド９１が配設されている。駆動ロッド９１は、同軸的に配置されたノズルニードル４１およびニードル弁２３とともに制御ピストン２１を構成している。駆動ロッド９１の後端面に支持ピン４８を設け、この支持ピン４８にシムリング４９を嵌め込むことにより容積調整手段を構成している。
【００６０】
電磁弁の通電時に圧力制御室２６の内圧が低下すると、ノズルボデー４側の燃料圧が高くなるため、ノズルニードル４１およびニードル弁２３が上方への移動力を受け、駆動ロッド９１が圧縮コイルスプリング９２の付勢力に抗して上方に移動して噴射孔２４を開く。また、電磁弁の通電が止まって圧力制御室２６の内圧が上昇すると、ノズルボデー４側の燃料圧が低くなるため、駆動ロッド９１が圧縮コイルスプリング９２の付勢力により下方への移動力を受け、ノズルニードル４１およびニードル弁２３が下方に移動して噴射孔２４を閉じる。
この実施例８の燃料噴射弁１Ｂは、ノズルニードル４１およびニードル弁２３を含むニードルの背圧を直接制御してニードルを移動させる構成になっており、制御ピストン２１はニードルを含む概念として捉えられる。
【００６１】
（変形例）
なお、本発明は、圧力制御室２６、６１の容積量を調整するものであるため、圧力制御室２６、６１に相当する空間部を有する各種の燃料噴射弁に適用できるものである。
実施例６では、容積調整手段を受圧板５１とスプリング５２から構成したが、スプリング５２の代わりに筒状の蛇腹部材やダンパーを設けてもよい。
実施例７、８では、実施例２〜６で用いた容積調整手段を圧力制御室６１、２６に順次設置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】燃料噴射弁の縦断面図である（実施例１）。
【図２】燃料噴射弁の要部を示す拡大縦断面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）、（ｂ）は噴射特性変化を示すタイムチャートである（実施例１）。
【図４】燃料噴射量の調整工程を示すフローチャートである（実施例１）。
【図５】（ａ）はシムリングが嵌め込まれた支持ピンの縦断面図（実施例２）、（ｂ）シムリング、支持ピンおよび制御ピストンの斜視図（実施例３）、（ｃ）シムリング、支持ピンおよび制御ピストンの斜視図（実施例４）、（ｄ）ナゲットおよび制御ピストンの斜視図である（実施例５）。
【図６】（ａ）燃料噴射弁の要部を示す拡大縦断面図、（ｂ）は受圧板およびスプリングの作動を示す拡大縦断面図である（実施例６）。
【図７】（ａ）は高圧時と低圧時における圧力制御室の内圧変動を示すタイムチャート、（ｂ）は指令パルス幅と燃料噴射量との関係を示すグラフである（実施例６）。
【図８】（ａ）は燃料噴射弁の縦断面図、（ｂ）は燃料噴射弁の要部を示す拡大縦断面図である（実施例７）。
【図９】燃料噴射弁の部分縦断面図である（実施例８）。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ、１Ｂ    燃料噴射弁
６、８１    高圧燃料流路
７、７２    低圧燃料流路
８    ハウジング
２１  制御ピストン
２４  噴射孔
２６、６１  圧力制御室
３９  ボール弁（圧力制御弁）
４８  支持ピン
４８ａ  雄ねじ部
４９  シムリング（容積調整手段、充填部材）
４９ａ  雌ねじ部
４９ｂ  開口周縁部
５０  ナゲット（充填部材）
５１  受圧板（容積調整手段）
５２  スプリング（容積調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006307742.tif 000007
【図６】
2006307742.tif 000008
【図７】
2006307742.tif 000009
【図８】
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【図９】
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