(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の開弁時、及び閉弁時の両方でニードルのバウンドを抑制することを課題とする。【解決手段】燃料噴射弁１は、先端部に噴孔１２が形成されたボディＢ１〜Ｂ６と、このボディＢ１〜Ｂ６内に配置され、噴孔１２を開閉するノズルニードル１０と、ノズルニードル１０を開閉駆動する磁気回路７０と、ノズルニードル１０の軸部分の一部を拡径して形成された円板部３０と、円板部３０の先端側の面と対向してダンピング液体を挟み込む第１リング４０と、円板部３０の基端側の面と対向してダンピング液体を挟み込む第２リング５０と、を備え、円板部３０と第１リング４０とは、挟み込まれたダンピング液体が基端側へ抗力を発生させる距離を維持し、円板部３０と第２リング５０とは、挟み込まれたダンピング液体が先端側へ抗力を発生させる距離を維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に噴孔が形成されたノズルボディと、
前記ノズルボディ内に配置され、噴孔を開閉するニードルと、
前記ニードルを開閉駆動する駆動手段と、
前記ニードルの軸部分の一部を拡径して形成された円板部と、
前記円板部の先端側の面と対向して液体を挟み込む第１リング部材と、
前記円板部の基端側の面と対向して液体を挟み込む第２リング部材と、
を備え、
前記円板部と前記第１リング部材とは、挟み込まれた液体が基端側へ抗力を発生させる距離を維持し、
前記円板部と前記第２リング部材とは、挟み込まれた液体が先端側へ抗力を発生させる距離を維持していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第１リング部材を調芯する第１調芯リングと、
前記第２リング部材を調芯する第２調芯リングと、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第１リング部材は先端側の面に開口部から深さが増すほど断面積が縮小する第１斜面が形成され、
前記第１調芯リングは前記第１斜面に当接する第１曲面部を有し、
前記第２リング部材は基端側の面に開口部から深さが増すほど断面積が縮小する第２斜面が形成され、
前記第２調芯リングは前記第２斜面に当接する第２曲面部を有することを特徴とする請求項２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、液体または気体燃料を噴射するための燃料噴射弁に関し、特に、開弁時及び閉弁時の弁部材のバウンドを抑制する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁は、ノズルボディ内に備えた弁部材を移動することにより開弁し、ノズルボディ内に蓄えられた燃料を噴射する。開閉動作する弁部材は、閉弁時に弁座部へ打ち付けられ、その衝撃によりバウンドする。弁部材がバウンドすることにより、所定の噴射時期以外で開弁状態となり、燃料が噴射されてしまうことがある。
【０００３】
このような弁部材のバウンドの低減を図るために弁部材と弁座部との間に存在する流体の抗力を利用することが知られている。弁部材と弁座部との間の距離を小さくするに従って、抗力（スクイーズ力）が大きくなり、弁部材のバウンドを低減することができる。一方、弁部材と弁座部との距離が小さくなるほど流体の吸着力（逆スクイーズ力）により、弁部材の移動が阻害され、弁部材の移動に遅れが生じる。
【０００４】
特許文献１に開示されている燃料噴射弁では、弁部材の軸部と一体に形成されたアーマチャと固定部材との距離Ｄに上限と下限を設定している。このアーマチャと固定部材との距離Ｄに上限を設定することにより、アーマチャと固定部材との互いに対向する面の間に挟み込まれた燃料によるスクイーズ力が増加し、弁部材の着座時の衝撃が低減され、弁部材のバウンドが低減される。一方、アーマチャと固定部材との距離Ｄに下限を設定することにより、アーマチャと固定部材との間に存在する燃料により発生する逆スクイーズ力が低減され、弁部材の駆動遅れを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３９１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、弁部材は、閉弁時に弁座部に打ち付けられるだけでなく、開弁時にも弁部材よりも基端側に位置する固定部材と弁部材とが衝突してバウンドすることがある。特許文献１の燃料噴射装置では、閉弁時に弁部材と弁座部との間で生じるバウンドを抑制する。ところが、開弁時に生じるバウンドを抑制することまでは考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明は燃料噴射弁において、開弁時、及び閉弁時の両方で弁部材（ニードル）のバウンドを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決する本発明の燃料噴射弁は、先端部に噴孔が形成されたノズルボディと、前記ノズルボディ内に配置され、噴孔を開閉するニードルと、前記ニードルを開閉駆動する駆動手段と、前記ニードルの軸部分の一部を拡径して形成された円板部と、前記円板部の先端側の面と対向して液体を挟み込む第１リング部材と、前記円板部の基端側の面と対向して液体を挟み込む第２リング部材と、を備え、前記円板部と前記第１リング部材とは、挟み込まれた液体が基端側へ抗力を発生させる距離を維持し、前記円板部と前記第２リング部材とは、挟み込まれた液体が先端側へ抗力を発生させる距離を維持していることを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすることにより、ニードルが閉弁する場合には円板部と第１リング部材との間に挟まれた液体が基端側へ向かう抗力（スクイーズ力）を発揮し、ニードルがシート部に衝突することを防ぎ、ニードルのバウンドを抑制する。また、ニードルが開弁する場合には円板部と第２リング部材との間に挟まれた液体が先端側へ向かう抗力（スクイーズ力）を発揮し、ニードルよりも基端側の固定部材にニードルが衝突することを防ぎ、ニードルのバウンドを抑制する。このように、開弁時、閉弁時の両方でニードルのバウンドを抑制し、ニードルの動作を安定させて、噴射燃料の制御精度を向上することができる。
【００１０】
このような燃料噴射弁は、前記第１リング部材を調芯する第１調芯リングと、前記第２リング部材を調芯する第２調芯リングと、を備えた構成とすることができる。
【００１１】
このような構成としたことにより、第１リング部材及び第２リング部材の組み付け公差を吸収し、円板部と第１リング部材との間、及び円板部と第２リング部材との間に挟まれた液体の漏洩を抑制することができる。これにより、開弁時、及び閉弁時に大きなスクイーズ力を得ることができる。
【００１２】
このような燃料噴射弁は、前記第１リング部材は先端側の面に開口部から深さが増すほど断面積が縮小する第１斜面が形成され、前記第１調芯リングは前記第１斜面に当接する第１曲面部を有し、前記第２リング部材は基端側の面に開口部から深さが増すほど断面積が縮小する第２斜面が形成され、前記第２調芯リングは前記第２斜面に当接する第２曲面部を有する構成とすることができる。
【００１３】
このような構成とすることにより、第１リング部材に形成された斜面と第１調芯リングに形成された曲面とが接触することにより、第１リング部材が自動的に調芯されて組み付け公差を吸収することができる。同様に第２リング部材に形成された斜面と第２調芯リングに形成された曲面とが接触することにより、第２リング部材が自動的に調芯されて組み付け公差を吸収することができる。これにより、液体の漏洩を抑制し、開弁時、閉弁時に大きなスクイーズ力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃料噴射弁は、ニードルが閉弁する場合に基端側へ向かう抗力が発生し、ニードルのバウンドを抑制する。また、ニードルが開弁する場合に先端側へ向かう抗力が発生し、ニードルのバウンドを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の燃料噴射弁を示した説明図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の燃料噴射弁１を示した説明図である。燃料噴射弁１は、先端側から順に第１ボディＢ１、第２ボディＢ２、第３ボディＢ３、第４ボディＢ４、第５ボディＢ５、第６ボディＢ６を備えている。これらは、図示しない締結部材により締結されている。第１ボディＢ１、第２ボディＢ２、第３ボディＢ３、第４ボディＢ４の内部にはノズルニードル１０が収容されている。なお、各部の説明において、先端側とは、燃料噴射弁１の先端側、すなわち第１ボディＢ１が位置する側を示し、基端側とは、燃料噴射弁１の基端側、すなわち第６ボディＢ６が位置する側を示す。
【００１８】
ノズルニードル１０は、第１ボディＢ１内において摺動可能に配置されている。第１ボディＢ１には、シート部１１、噴孔１２、第１燃料通路１３、燃料溜り１４、第２燃料通路１５が形成されている。第２燃料通路１５は、燃料の供給口１７と接続した第３燃料通路１６と接続している。ノズルニードル１０の先端部がシート部１１に着座すると噴孔１２が塞がれる。噴孔１２が塞がれた状態では、第３燃料通路１６を通過して供給される燃料が、第１燃料通路１３、燃料溜り１４、第２燃料通路１５内に封入される。後述する磁気回路７０の作動により、ノズルニードル１０が基端側へ移動し、シート部１１から離座すると燃料溜り１４等に封入されていた燃料が噴孔１２から噴射される。
【００１９】
さらに、第１ボディＢ１のノズルニードル１０が摺動する基端側には、ストッパ２１により位置決めされたパッキン２０が設けられている。このパッキン２０よりも先端側には燃料が封入され、基端側には後述するダンピング液体が封入されている。このパッキン２０は、燃料とダンピング液体とを分離し、混合を防止する。また、ダンピング液体は、シリコンオイル等の粘性の高い液体を用いる。
【００２０】
ノズルニードル１０には軸部分の一部を拡径して形成された円板部３０が設けられている。この円板部３０は第３ボディＢ３の位置に対応している。
【００２１】
円板部３０の先端側には、第１リング４０が摺動自在に嵌合している。第１リング４０は、基端側が平面であり、先端側に開口部から深さが増すほど断面積が縮小するテーパ状の第１斜面４０ａが形成されたリングである。第１リング４０の基端側の面と円板部３０の先端側の面との間に形成される隙間にダンピング液体を挟み込み、挟み込まれた液体が基端側へ抗力を発生させる距離を維持する。このとき、第１リング４０の内径部とノズルニードル１０との間隔を、例えば直径クリアランス１０μｍ程度に狭めることにより、第１リング４０の内径部とノズルニードル１０との隙間からダンピング液体の漏洩を抑制でき、高いスクイーズ力を得ることができる。
【００２２】
第１リング４０の先端側には第１調芯リング４１が設けられている。第１調芯リング４１の基端側、すなわち第１リング４０側の面は、緩やかにＲを付けた第１曲面４１ａが形成されている。第１リング４０の先端側の第１斜面４０ａと第１調芯リング４１の基端側の第１曲面４１ａとが当接し、水平方向と傾き方向の組み付け公差を吸収する。これにより、第１リング４０の内径部とノズルニードル１０との隙間からダンピング液体の漏洩を抑制でき、高いスクイーズ力を得ることができる。
【００２３】
第１リング４０と第１調芯リング４１とは、第２ボディＢ２内の空間４２にダンピング液体を満たした状態で収納される。さらに、第３ボディＢ３の先端側の面からなるストッパ部３６で上下方向の位置決めがされている。また、第２ボディＢ２のノズルニードル１０側に環状溝４３が設けられている。また、第２ボディＢ２には、環状溝４３と空間４２とを接続する通路４４が設けられている。この環状溝４３と通路４４とにより、第２ボディＢ２とノズルニードル１０との間のクリアランスと空間３４との間をダンピング液体が往来可能となっている。
【００２４】
閉弁時ノズルニードル１０が閉弁する方向、すなわち先端側に移動し、円板部３０の先端側の面と第１リング４０の基端側の面との距離が５０μｍ程度まで縮まると、円板部３０の先端側の面と第１リング４０の基端側の面に挟まれたダンピング液体は、ノズルニードル１０の先端側への移動に伴い加圧され（スクイーズ現象）、円板部３０の先端側の面に基端側向きのダンピング液体による圧力（スクイーズ力）が作用する。この圧力は、ノズルニードル１０の移動速度を減少させ、ノズルニードル１０がシート部１１に着座する際の衝撃を低減することにより、ノズルニードル１０の閉弁時のバウンドを抑制する。このとき、上述のように円板部３０内径部からのダンピング液体の漏洩が抑制されているため、高いスクイーズ力が発生し、ひいてはバウンド抑制の効果が向上する。
【００２５】
一方、円板部３０の基端側には、第１リング４０、第１調芯リング４１と上下を反転した構成の第２リング５０、第２調芯リング５１が配置されている。第２リング５０は、先端側が平面であり、基端側に開口部から深さが増すほど断面積が縮小するテーパ状の第２斜面５０ａが形成されている。第２調芯リング５１は、第２リング５０の基端側に設けられている。第２調芯リング５１の先端側、すなわち第２リング５０側の面は、緩やかにＲを付けた第２曲面５１ａが形成されている。第２リング５０の基端側の第２斜面５０ａと第２調芯リング５１の先端側の第２曲面５１ａとが当接し、水平方向と傾き方向の組み付け公差を吸収する。
【００２６】
第２リング５０、第２調芯リング５１は、第４ボディＢ４内の空間５２にダンピング液体を満たした状態で設置され、第３ボディＢ３の基端側の面からなるストッパ部３５で上下方向の位置決めがされている。
【００２７】
このような構成により、第２リング５０の内径部からの漏洩を抑制し、第２リング５０の先端側の面と円板部３０の基端側の面との隙間にダンピング液体を挟みこみ、挟み込まれた液体が先端側へ抗力を発生させる距離を維持することにより、ダンピング液体による圧力（スクイーズ力）が得られ、ノズルニードル１０開弁時のバウンドが抑制される。
【００２８】
また、円板部３０には円錐穴３３が設けられ、円錐穴３３内部にはストッパ球３４が収納されている。ノズルニードル１０がリフトした際、ストッパ球３４が第２リング５０に当接して、ノズルニードル１０のリフト量が規制される。ノズルニードル１０が最大リフトした際、円板部３０の基端側の面と第２リング５０の先端側の面との距離が５〜１０μｍに設定されると、円板部３０の基端側の面が第２リング５０の先端側の面に付着することが防がれるとともに、大きなスクイーズ力を発生することができる。
【００２９】
ここで、ストッパ球３４の配置について詳細に説明する。図２は、図１のＸ−Ｘ断面を示した説明図である。ストッパ球３４は、ストッパ球３４が円板部３０に及ぼす力が均等に伝わるように、全周均等割り（図２では３分割）をした円板部３０の外周部に配置されている。また、第３ボディＢ３のストッパ部３５は周方向の数箇所（図２では４箇所）に設けられ、第２リング５０をバランスよく支持する。また、図１に示すように、通路３２により空間３１と空間５２、４２とが接続されており、ダンピング液体の往来が可能となっている。
【００３０】
第５ボディＢ５には、コマンドピストン６０が収納されている。コマンドピストン６０の先端側のフランジ６１とノズルニードル１０の基端側のフランジ６２とはストッパ６３により締結されており、ノズルニードル１０とコマンドピストン６０とが一体となって移動する。ストッパ６３の基端側に形成されたスプリング室６４にスプリング６５が収容されている。このスプリング６５はストッパ６３、コマンドピストン６０を介して、ノズルニードル１０を先端側に付勢し、シート部１１に着座させる。通路６６は、空間５２とスプリング室６４とを接続し、ダンピング液体の往来を可能とする。これにより、スプリング室６４はダンピング液体で充填される。
【００３１】
第６ボディＢ６には磁気回路７０が収容されている。磁気回路７０はアーマチャ７１、内部ステータ７２、外部ステータ７３、ボビン７４、コイル７５を備えている。アーマチャ７１は、コマンドピストン６０の基端側に締結されている。内部ステータ７２、外部ステータ７３、ボビン７４、コイル７５はストッパ７６により第６ボディＢ６に固定される。コイル７５は、図示しない駆動回路と電気的に接続されている。駆動回路からコイル７５に通電することにより、アーマチャ７１が内部ステータ７２に引き寄せられる。アーマチャ７１が締結されたコマンドピストン６０と、コマンドピストン６０と一体のノズルニードル１０が基端側へ移動する。これにより、ノズルニードル１０がシート部１１から離座して噴孔１２が開通する。
【００３２】
また、第６ボディＢ６内部の磁気回路７０の先端側には空間７７が設けられている。通路７８は、空間７７とスプリング室６４とを接続し、ダンピング液体の往来を可能としている。これにより、空間７７の基端側の磁気回路７０の周囲にダンピング液体が充填され、コイル７５の冷却が促進される。なお、第６ボディＢ６は非磁性体からなり、磁気回路７０からの磁束の漏れを低減し、磁気回路７０の性能を高める。
【００３３】
さらに、第５ボディＢ５には液体調圧機構８０が設けられている。液体調圧機構８０は、燃料の圧力が変化した際、ダンピング液体の圧力を燃料の圧力に追随して変化させて、燃料の圧力とダンピング液体の圧力とを常時等しく保つ働きをする。液体調圧機構８０は、隔膜支持体８１と隔膜８３を備える。隔膜８３は袋状の弾性体（ゴム等）であり、隔膜８３内部の内部空間８６は通路８７により空間７７と接続されて、ダンピング液体の往来が可能となっている。一方、隔膜８３外部の外部空間８８には第３燃料通路１６から分岐した第４燃料通路８９を通じて燃料が供給される。隔膜８３の一部にはリング状に膨らんだ隔膜シール部８４が設けられている。隔膜シール部８４はストッパ８５で隔膜支持体８１に固定され、内部空間８６と外部空間８８との間の液体の漏れを防ぎ、ダンピング液体と燃料との混合を防ぐ。また、隔膜支持体８１と第５ボディＢ５との間にはＯリング８２が設けられシールされている。
【００３４】
液体調圧機構８０において、ダンピング液体の圧力が変化すると、ダンピング液体の弾性率に従いダンピング液体の体積が変化する。また、ダンピング液体内に気体が含まれていると、ダンピング液体の圧力変化に従い、ダンピング液体中の気体の体積も変化する。このようなダンピング液体と気体の体積変化を弾性体からなる隔膜８３が変形して吸収する。液体調圧機構８０により、燃料とダンピング液体の圧力が等しく保たれていると、燃料噴射弁１内において燃料とダンピング液体を隔離しているもう一箇所のパッキン２０において、燃料とダンピング液体の漏れを防止することができる。
【００３５】
以上の説明のとおり、燃料噴射弁１は、ニードルが閉弁する場合、円板部３０と第１リング４０とにより挟み込んだダンピング液体が基端側へ抗力を発生させることにより、ニードルがシート部に衝突することを防ぎ、ニードルのバウンドを抑制する。また、燃料噴射弁１は、ニードルが開弁する場合、円板部３０と第２リング５０とにより、挟み込んだダンピング液体が先端側へ抗力を発生させることにより、円板部３０が基端側の固定部材に衝突することを防ぎ、ニードルのバウンドを抑制する。
【００３６】
また、燃料噴射弁１は、第１リング４０に形成された第１斜面４０ａと、第１調芯リング４１に形成された第１曲面４１ａとが接触することにより、第１リング部材が自動的に調芯されて組み付け公差を吸収する。また、第２リング５０に形成された第２斜面５０ａと、第２調芯リング５１に形成された第２曲面５１ａとが接触することにより、第２リング部材が自動的に調芯されて組み付け公差を吸収する。これにより、円板部３０と第１リング４０との間、及び円板部３０と第２リング５０との間に挟まれたダンピング液体の漏洩を抑制し、ノズルニードル１０の開弁時、及び閉弁時に大きなスクイーズ力を得ることができる。
【００３７】
また、実施例では、燃料とは別にダンピング液体を用いた例を示したが燃料が液体の場合、ダンピング液体として燃料そのものを用いることができる。その際、パッキン２０、ストッパ２１、液体調圧機構８０は不要であり、空間３１、４２、５２、スプリング室６４、空間７７等ダンピング液体を充填していたところには燃料が充填される。
【００３８】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３９】
１  燃料噴射弁
１０  ノズルニードル
１２  噴孔
３０  円板部
４０  第１リング
４０ａ  第１斜面
４１  第１調芯リング
４１ａ  第１曲面
５０  第２リング
５０ａ  第２斜面
５１  第２調芯リング
５１ａ  第２曲面
７０  磁気回路
Ｂ１  第１ボディ
Ｂ２  第２ボディ
Ｂ３  第３ボディ
Ｂ４  第４ボディ
Ｂ５  第５ボディ
Ｂ６  第６ボディ
【図１】
2011106346.tif 000003
【図２】
2011106346.tif 000004