(57)【要約】【課題】取付け孔への挿入組付け時における挿入性を向上させて、シール部材の破断あるいは後端側への移動の発生を抑制可能とする燃料噴射弁を提供する。【解決手段】先端側に燃料が噴射される噴孔１１１ａが形成されたボディ１１０と、ボディ１１０の途中部位に設けられた縮径部１１２ａ、および縮径部１１２ａから噴孔１１１ａとは反対側に向けて拡径する拡径部１１２ｂと、縮径部１１２ａおよび拡径部１１２ｂのうち、少なくとも縮径部１１２ａに装着される円筒状のシール部材１４０とを備え、内燃機関の燃焼室１１に繋がる取付け孔１２に、ボディ１１０が挿入されて、シール部材１４０によって、取付け孔１２の内周面１２ａと、ボディ１１０の外周面１１２ｃとの間がシールされる燃料噴射弁において、シール部材１４０の噴孔１１１ａ側となる端部の外周に、面取り形成された第１テーパ部１４１を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に燃料が噴射される噴孔（１１１ａ）が形成されたボディ（１１０）と、
前記ボディ（１１０）の途中部位に設けられた縮径部（１１２ａ）、および前記縮径部（１１２ａ）から前記噴孔（１１１ａ）とは反対側に向けて拡径する拡径部（１１２ｂ）と、
前記縮径部（１１２ａ）および前記拡径部（１１２ｂ）のうち、少なくとも前記縮径部（１１２ａ）に装着される円筒状のシール部材（１４０）とを備え、
内燃機関の燃焼室（１１）に繋がる取付け孔（１２）に、前記ボディ（１１０）が挿入されて、前記シール部材（１４０）によって、前記取付け孔（１２）の内周面（１２ａ）と、前記ボディ（１１０）の外周面（１１２ｃ）との間がシールされる燃料噴射弁において、
前記シール部材（１４０）の前記噴孔（１１１ａ）側となる端部の外周には、面取り形成された第１テーパ部（１４１）が設けられたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記シール部材（１４０）の前記噴孔（１１１ａ）とは反対側となる端部の外周には、前記第１テーパ部（１４１）と同一形状で面取り形成された第２テーパ部（１４２）が設けられた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】
前記取付け孔（１２）の前記ボディ（１１０）の挿入側となる周囲には、面取り形成された孔用テーパ部（１２ｂ）が形成されており、
前記第１テーパ部（１４１）における面取り角度は、前記孔用テーパ部（１２ｂ）の面取り角度と同一に設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２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、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射弁として、例えば、特許文献１に示されたものが知られている。特許文献１の燃料噴射弁は、円筒状のシール材が、燃料噴射弁の先端側となるノズル部に形成された装着溝に装着されている。装着溝は、縮径された縮径部と、この縮径部からノズル部の後端側に向けて拡径するテーパ面とを備えている。テーパ面の後端側には、テーパ面の終端部とノズル部の本来の外周部との間で段状に形成される段差面が設けられている。
【０００３】
シール材は、初期状態においては、主に縮径部の領域に装着される。シール材の装着された燃料噴射弁は、シリンダヘッドに形成されたインジェクタ取付け孔に挿入組付けされる。そして、取付け孔の内周面と、ノズル部の外周面との間が、シール材によってシールされて、燃焼ガスの漏れ防止が図られるようになっている。
【０００４】
そして、シール材が経時的にクリープ変形を起こしても、シール材は、燃焼ガスの圧力によって、テーパ面に乗り上げてノズル部の後端側に移動するため、シール材の外周面が取付け孔の内周面に充分な面圧で密着されることになり、長期にわたってシール性が確保されるようになっている。尚、テーパ面への乗り上げによるシール性確保の効果が得られるのは、後端側に移動する際のシール材の先端部が、テーパ面を登り切って、テーパ面終端の段差面に到達するまでの期間となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６４４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにシール材が装着された燃料噴射弁を取付け孔に挿入組付けする際に、取付け孔の入口部でシール材が噛み込んだまま挿入されると、シール材が破断する、あるいは、シール材が初期段階でテーパ面側に乗り上げた状態となってしまうことがある。
【０００７】
シール材が破断すると、当然のことながら基本的なシール性が確保できなくなる。また、初期段階からシール材がテーパ面に乗り上げていると、燃焼ガスの圧力によってシール材がノズル部の後端側に移動するにあたって、シール材の先端部からテーパ面終端の段差面までの距離が短くなり、許容されるテーパ面への乗り上げ量が低下してしまい、シール性確保の効果期間が短くなってしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、取付け孔への挿入組付け時における挿入性を向上させて、シール部材の破断あるいは後端側への移動の発生を抑制可能とする燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
本発明では、先端側に燃料が噴射される噴孔（１１１ａ）が形成されたボディ（１１０）と、
ボディ（１１０）の途中部位に設けられた縮径部（１１２ａ）、および縮径部（１１２ａ）から噴孔（１１１ａ）とは反対側に向けて拡径する拡径部（１１２ｂ）と、
縮径部（１１２ａ）および拡径部（１１２ｂ）のうち、少なくとも縮径部（１１２ａ）に装着される円筒状のシール部材（１４０）とを備え、
内燃機関の燃焼室（１１）に繋がる取付け孔（１２）に、ボディ（１１０）が挿入されて、シール部材（１４０）によって、取付け孔（１２）の内周面（１２ａ）と、ボディ（１１０）の外周面（１１２ｃ）との間がシールされる燃料噴射弁において、
シール部材（１４０）の噴孔（１１１ａ）側となる端部の外周には、面取り形成された第１テーパ部（１４１）が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、燃料噴射弁（１００）を取付け孔（１２）に挿入組付けする際に、第１テーパ部（１４１）によって挿入性を向上させることができるので、取付け孔（１２）とシール部材（１４０）との噛み込みを抑制して、シール部材（１４０）の破断、あるいは拡径部（１１２ｂ）側への移動（乗り上げ）の発生を抑制することができる。
【００１２】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態における燃料噴射弁の取付け孔への取付け状態を示す断面図である。
【図２】シール部材の初期の組付け状態を示す拡大図である。
【図３】取付け孔へ燃料噴射弁を挿入組付けした後のシール部材を示す拡大図である。
【図４】各種試験条件における良否判定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１５】
（第１実施形態）
第１実施形態における燃料噴射弁１００について、図１〜図３を用いて説明する。燃料噴射弁１００は、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載されており、内燃機関のシリンダヘッド１０に形成された燃焼室１１へ燃料を直接噴射するものである。シリンダヘッド１０には、外部から燃焼室１１内へ繋がる取付け孔１２が形成されている。燃料噴射弁１００は、後述するボディ１１０が取付け孔１２に挿入されて組付けされている。
【００１６】
取付け孔１２の内面は、内周面１２ａとなっている。また、取付け孔１２において、ボディ１１０の挿入側となる周囲には、面取り形成された孔用テーパ部１２ｂが設けられている。孔用テーパ部１２ｂの面取り角度θは、例えば、５度となっている。また、取付け孔１２の内径はＤ１となっている。
【００１７】
燃料噴射弁１００は、ボディ１１０、弁体１２０、駆動部１３０、およびシール部材１４０等を備えている。
【００１８】
ボディ１１０は、燃料噴射弁１００の先端側を形成する細長の部位であり、内部に燃料通路が設けられている。ボディ１１０は、先端部に形成された噴孔部１１１と、噴孔部１１１の後端側に形成された基部１１２とを有している。
【００１９】
噴孔部１１１には、先端部において燃料が噴射される噴孔１１１ａと、内側において後述する弁体１２０の先端部が着座する着座面１１１ｂとが形成されている。噴孔部１１１の外径はＤ１１となっている。外径Ｄ１１は、取付け孔１２の内径Ｄ１よりもわずかに小さく設定されている。
【００２０】
基部１１２には、噴孔部１１１に隣接する縮径部１１２ａと、この縮径部１１２ａの更に後端側に位置する拡径部１１２ｂとが形成されている。縮径部１１２ａは、軸方向に第１所定寸法を有し、基部１１２の外径Ｄ１２に対して縮径された外径Ｄ１３を成す部位となっている。尚、基部１１２の外径Ｄ１２は、噴孔部１１１の外径Ｄ１１と同等に設定されている。また、縮径部１１２ａの軸方向の第１所定寸法は、後述するシール部材１４０の軸方向寸法と同等に設定されている。縮径部１１２ａの外周は、縮径外周面１１２ｃとなっている。縮径外周面１１２ｃは、本発明のボディの外周面に対応する。
【００２１】
拡径部１１２ｂは、軸方向に第２所定寸法を有し、縮径部１１２ａから噴孔１１１ａとは反対側に向けて滑らかに拡径された部位となっている。拡径部１１２ｂの最も拡大された部位は、わずかに外径Ｄ１２よりも小さく設定された外径Ｄ１４となっている。よって、基部１１２における各外形寸法の関係は、Ｄ１２（＝Ｄ１１）＞Ｄ１４＞Ｄ１３となっている。拡径部１１２ｂの軸方向の第２所定寸法は、後述するシール部材１４０の乗り上げ量と、拡径部１１２ｂにおけるギャップ量とを形成可能とする寸法に設定されている。拡径部１１２ｂの外周は、拡径外周面１１２ｄとなっている。
【００２２】
弁体１２０は、ボディ１１０の燃料通路に配設される針状の弁であり、先端部には、噴孔部１１１の着座面１１１ｂに着座するシート面１２１が形成されている。弁体１２０の後端部には、図示しない可動コアが固定されている。
【００２３】
駆動部１３０は、弁体１２０を駆動させる駆動手段であり、燃料噴射弁１００において、ボディ１１０よりも後端側となる領域に内蔵されている。駆動部１３０は、電磁コイル１３１、固定コア１３２、および図示しないスプリング等を有して構成されている。スプリングは、常に可動コアを介して弁体１２０を閉弁側に付勢している。
【００２４】
電磁コイル１３１に通電すると、固定コア１３２は磁気吸引力を発生し、この磁気吸引力がスプリングの付勢力に打ち勝って、弁体１２０の可動コアが固定コア１３２に引き寄せられるようになっている。よって、弁体１２０は可動コアと共にリフトアップする（開弁作動する）ようになっている。このとき、噴孔１１１ａから燃料が噴射されるようになっている。
【００２５】
一方、電磁コイル１３１への通電を停止させると、磁気吸引力は消滅して、スプリング（図示せず）の付勢力により、弁体１２０は可動コアと共に閉弁作動するようになっている。このとき、噴孔１１１ａからの燃料噴射が停止されるようになっている。
【００２６】
シール部材１４０は、図２に示すように、燃料噴射弁１００の単体状態で縮径部１１２ａに装着されるシール手段となっている。シール部材１４０は、取付け孔１２にボディ１１０が挿入されて燃料噴射弁１００が組付けされた状態で、取付け孔１２の内周面１２ａと、ボディ１１０の外周面（ここでは、縮径部１１２ａの縮径外周面１１２ｃ）との間に形成される隙間をシールするようになっている。このシール部材１４０によって、燃焼室１１内の燃焼ガスが上記隙間を介して外部へ漏れ出ることが防止されるようになっている。尚、シール部材１４０の材質としては、組付け時の弾性変形が可能であり、更に耐熱性を有するものが必要とされることから、例えば、フッ素樹脂（登録商標テフロン）、あるいはエラストマー等が使用される。
【００２７】
シール部材１４０は、扁平な円筒状を成している。シール部材１４０の外径Ｄ４１は、取付け孔１２の内径Ｄ１よりもわずかに大きく設定されている。また、シール部材１４０の軸方向寸法は、縮径部１１２ａの第１所定寸法と同程度に設定されて、シール部材１４０は初期段階で縮径部１１２ａに装着されるようになっている。
【００２８】
そして、シール部材１４０の噴孔１１１ａ側となる端部の外周には、面取り形成された第１テーパ部１４１が設けられている。第１テーパ部１４１の面取り角度はθ１であり、面取り幅はＷ１となっている。第１テーパ部１４１の面取り角度θ１は、取付け孔１２の孔用テーパ部１２ｂの面取り角度θと同一に設定されている。
【００２９】
更に、シール部材１４０の噴孔１１１ａとは反対側となる端部の外周には、面取り形成された第２テーパ部１４２が設けられている。第２テーパ部１４２は、第１テーパ部１４１と同一形状と成るように設定されている。つまり、第２テーパ部１４２の面取り角度θ２、および面取り幅Ｗ２は、第１テーパ部１４１の面取り角度θ１、および面取り幅Ｗ２とそれぞれと等しく設定されている。
【００３０】
ボディ１１０が取付け孔１２に挿入されて、燃料噴射弁１００がシリンダヘッド１０に組付けされる際に、シール部材１４０の第１テーパ部１４１は、孔用テーパ部１２ｂに当接して、更に、取付け孔１２内に挿入されていく。このとき、内周面１２ａとシール部材１４０の外周面との摩擦により、図３に示すように、シール部材１４０はボディ１１０に対して後退して、シール部材１４０の後端側は、多少、拡径部１１２ｂに乗り上げた状態になり得る。
【００３１】
更に、燃料噴射弁１００が実車で使用されると、時間経過と共に、燃焼室１１の燃料ガスの圧力によって、シール部材１４０は、ボディ１１０の後端側に移動して、乗り上げ量が増加していく。取付け孔１２の内周面１２ａと拡径外周面１１２ｄとの隙間は、ボディ１１０の後端側に向けて小さくなっていくので、乗り上げ量が増加する程、シール部材１４０にかかる圧縮力が高まり、シール性の長期維持が期待できるようになる。この乗り上げた部位の軸方向寸法は、シール部材１４０の乗り上げ量となる。
【００３２】
このように、シール部材１４０は、初期状態においては、少なくとも縮径部１１２ａに装着されるが、上記のように使用状況に応じて、拡径部１１２ｂ側に乗り上げ、縮径部１１２ａと拡径部１１２ｂとの両者に跨って装着される状態となり得る。
【００３３】
また、拡径部１１２ｂの軸方向寸法から乗り上げ量を差し引いた長さがギャップ量となる。ギャップ量は、シール部材１４０が、あとどれだけ拡径部１１２ｂへ乗り上げが可能となるかを示す量となっている。
【００３４】
本実施形態の燃料噴射弁１００における、取付け孔１２への挿入性、シール部材１４０の破断有無、シール性について、実車想定のベンチ試験で確認を行った。試験条件、試験要領を以下に示す。また試験結果を図４に示す。
【００３５】
＜試験条件、要領＞
１．シール部材のサンプル水準
１）従来技術品（テーパ部無し、軸方向寸法３．１５ｍｍ）
２）片側テーパ品（第１テーパ部１４１有り、θ１＝５度、Ｗ１＝０．８ｍｍ）
３）両側テーパ品（本第１実施形態の第１、第２テーパ部１４１、１４２有り、
θ１＝θ２＝５度、Ｗ１＝Ｗ２＝０．８ｍｍ）。
【００３６】
２．挿入性評価
１）シール部材の径方向寸法・・・ＭＡＸ設定（内径、肉厚が設計公差の最大値）
２）取付け孔の面粗度・・・Ｒｚ６．３（実車のＭＡＸレベル）
３）挿入方法・・・シール部材を孔用テーパ部１２ｂに接触させた後、アムスラー
試験機で押込む。
【００３７】
３．低温シール性評価
１）シール部材の径方向寸法・・・ＭＩＮ設定（内径、肉厚が設計公差の最小値）
２）事前圧縮処理・・・６０℃、４ＭＰａで１００回の圧力負荷実施
３）その後、−４０℃、３ＭＰａでのシール部からの漏れ量を計測。
【００３８】
＜試験結果＞
１．挿入性評価
図４中の挿入性の枠内に示すように、テーパ部を有さない従来技術品では、取付け孔１２におけるシール部材の噛み込みにより、シール部材１４０の破断が発生した。
【００３９】
一方、片側テーパ部有り、両側テーパ部有り品は、共に第１テーパ部１４１を設けたことにより挿入荷重が大きく低下されて、シール部材の破断の発生は認められず、良好な結果であった。
【００４０】
２．低温シール性評価
図４中の低温シール性の枠内に示すように、片側テーパ部有り、両側テーパ部有り品は、共に漏れ量は０ｃｃ／ｍｉｎであり、シール性に関しては、良好な結果であった。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、シール部材１４０の噴孔１１１ａ側となる端部の外周に第１テーパ部１４１を設けるようにしている。これにより、燃料噴射弁１００を取付け孔１２に挿入組付けする際に、第１テーパ部１４１によって挿入荷重を減少させて、挿入性を向上させることができるので、取付け孔１２とシール部材１４０との噛み込みを抑制して、シール部材１４０の破断、あるいは拡径部１１２ｂ側への移動（乗り上げ）の発生を抑制することができる。
【００４２】
また、第１テーパ部１４１の面取り角度θ１を、取付け孔１２の孔用テーパ部１２ｂの面取り角度θと同一となるように設定している。これにより、孔用テーパ部１２ｂの全周にわたって第１テーパ部１４１の全周を当てることができる。よって、ボディ１１０の軸心の傾きを抑制して、ボディ１１０を取付け孔１２に挿入することができるので、更に効果的に、シール部材１４０の破断、あるいは拡径部１１２ｂ側への移動（乗り上げ）の発生を抑制することができる。
【００４３】
また、シール部材１４０の噴孔１１１ａとは反対側となる端部の外周に、第１テーパ部１４１と同一形状となる第２テーパ部１４２を設けるようにしている。これにより、シール部材１４０の軸方向において対称形状とすることができるので、シール部材１４０を、縮径部１１２ａに装着するときの方向性を無くすことができ、装着作業が容易となる。
【００４４】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、シール部材１４０に第１テーパ部１４１と第２テーパ部１４２とを設けるようにしたが、第１テーパ部１４１のみを設定するようにしても良い。第１テーパ部１４１のみの設定とすると、縮径部１１２ａにシール部材１４０を装着する際のシール部材１４０の方向性ができることになるが、取付け孔１２に対する挿入性については、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、第１テーパ部１４１の面取り角度θ１を取付け孔１２の孔用テーパ部１２ｂにおける面取り角度θと同一設定としたが、挿入時の両者の接触状態が良好に得られるのであれば、面取り角度θ１は、面取り角度θと異なる設定としても良い。
【００４６】
また、上記実施形態に係る燃料噴射弁１００は、図１に示すように、シリンダヘッド１０に取り付けられたものとしたが、シリンダブロックに取り付けられた燃料噴射弁であっても良い。また、上記実施形態では、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載された燃料噴射弁１００について説明したが、圧縮自着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）に搭載された燃料噴射弁であっても良い。更に、上記実施形態では、燃焼室１１へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁について説明したが、吸気管へ燃料を噴射する燃料噴射弁であっても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１１  燃焼室
１２  取付け孔
１２ａ  内周面
１２ｂ  孔用テーパ部
１００  燃料噴射弁
１１０  ボディ
１１１ａ  噴孔
１１２ａ  縮径部
１１２ｂ  拡径部
１１２ｃ  縮径外周面（外周面）
１４０  シール部材
１４１  第１テーパ部
１４２  第２テーパ部
【図１】
2015028322.tif 000003
【図２】
2015028322.tif 000004
【図３】
2015028322.tif 000005
【図４】
2015028322.tif 000006