(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側から後端側に向かって順にノズルボディ、ロアボディ及びアッパーボディを備えるとともに、前記ノズルボディ内に軸方向に沿って移動可能に収容されたノズルニードルを備えた燃料噴射弁であって、
前記ロアボディ内に形成された燃料供給通路から供給される燃料の圧力で移動可能なプレート状の移動部材を、前記燃料噴射弁における前記ノズルニードルよりも後端側に位置するように、前記ノズルボディの後端部に備え、
前記燃料供給通路と前記移動部材との間に前記移動部材に対して均等に開口するとともに、前記燃料噴射弁の先端側から後端側に向かって次第に外側に広がるように傾斜させた環状圧力室を、前記ノズルボディの後端部に当接する前記ロアボディの先端部に設け、
前記燃料供給通路は、前記ロアボディを前記燃料噴射弁の中心軸線を含む垂直断面で断面としたときに、当該垂直断面に前記燃料供給通路の中心軸線が含まれるように設けられるとともに、前記燃料供給通路の中心軸線が前記環状圧力室の傾斜方向に対して直交する方向に沿って延伸する部分燃料供給通路を含む燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレート状の部材を備える燃料噴射弁として、例えば燃料の流通を制御するための燃料流通孔が設けられたプレート状の部材を備える燃料噴射弁が知られている。特許文献１では、かかるプレート状の部材に該当すると考えられる制御プレートを備える燃料噴射装置が開示されている。また、特許文献２ではかかるプレート状の部材に該当すると考えられるオリフィスディレクタプレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１１６８２号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５５２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料噴射弁はプレート状の部材として、燃料供給通路から供給される燃料の圧力で移動可能なプレート状の移動部材を備えることがある。ところがこの場合、燃料供給通路から供給される燃料が移動部材の一部に偏った状態で直接当たる場合には、仮に供給される燃料の圧力が移動部材に均等に作用し得るようにしていた場合であっても、局所的に高まる動圧によって移動部材の姿勢が不安定になる虞がある。結果、燃料噴射弁の動作が不安定になる虞がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、燃料供給通路から供給される燃料の圧力で移動可能なプレート状の移動部材を備える場合に、移動部材の姿勢の安定化を図ることが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】
【０００６】
本発明は燃料供給通路から供給される燃料の圧力で移動可能なプレート状の移動部材を備え、前記燃料供給通路と前記移動部材との間に前記移動部材に対して均等に開口する圧力室を設けるとともに、供給する燃料が前記圧力室を介して前記移動部材に直接当たらないように前記燃料供給通路を設けている燃料噴射弁である。
【０００７】
また本発明は前記燃料供給通路を設けるにあたり、供給する燃料が前記圧力室を介して前記移動部材に直接当たらない方向に沿って延伸し、前記圧力室の一部を貫通する貫通孔を設けるとともに、前記貫通孔のうち、前記圧力室から延伸し、前記移動部材への燃料の供給に不要となる部分に栓部材を設けることで、前記燃料供給通路を設けている構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料供給通路から供給される燃料の圧力で移動可能なプレート状の移動部材を備える場合に、移動部材の姿勢の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料噴射弁の概略構成図である。
【図２】燃料噴射弁の要部を示す図である。
【図３】環状圧力室周辺部の拡大図である。
【図４】インオリフィスの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は燃料噴射弁１の概略構成図である。図２は燃料噴射弁１の要部を示す図である。図１、図２では閉弁状態にある燃料噴射弁１を示している。燃料噴射弁１はノズルボディ２と、ロアボディ３と、アッパーボディ４と、リテーニングナット５とを備えている。またノズルニードル１１と、制御ピストン１２と、可動ストッパ１３と、制御プレート１４と、第１のスプリング１５と、第２のスプリング１６と、電磁弁２０とを備えている。
【００１２】
図１に示すように、ノズルボディ２は有底円筒状の部材となっており、第１の収容部２ａを備えている。また、第１の収容部２ａから先端側に向かって設けられたシート部２ｂと、第１の収容部２ａから後端側に向かって設けられた第２の収容部２ｃとを備えている。ノズルボディ２の先端部には内外を連通する噴孔２ｄが設けられている。
【００１３】
第１の収容部２ａは円柱状の部材であるノズルニードル１１を軸方向に沿って移動可能に収容している。第１の収容部２ａには、第１の収容部２ａの内壁面に沿った燃料通路がノズルニードル１１との間で形成されている。第１の収容部２ａの中間部には、他の部分よりも内径が拡径された燃料溜まり部２ａａが設けられている。シート部２ｂは第１の収容部２ａから先端側に向かって次第に径が小さくなるように設けられている。
【００１４】
ノズルニードル１１はシート部２ｂに着座、離間することで、着座位置よりも先端側で噴孔２ｄを開閉する。そしてこれにより、燃料噴射弁１が閉弁、開弁する。ノズルニードル１１は中心軸線が燃料噴射弁１の中心軸線と一致するように設けられている。
【００１５】
第２の収容部２ｃは制御ピストン１２、可動ストッパ１３、制御プレート１４、スプリング１５、１６を収容している。これらの構成１２から１６それぞれは、中心軸線が燃料噴射弁１の中心軸線と一致するように設けられている。制御ピストン１２は円柱状の部材であり、さらに具体的には後端部の外径が先端部の外径よりも縮径されるとともに、中間部の外径が後端部の外径よりも縮径された段付き状の外面を有する円柱状の部材となっている。制御ピストン１２はノズルニードル１１の後端部に当接するとともに、軸方向に沿って移動可能に設けられている。
【００１６】
可動ストッパ１３は円筒状の部材であり、さらに具体的には先端部の内径と後端部と内径とが中間部の内径よりも拡径された段付き状の内面を有する円筒状の部材となっている。可動ストッパ１３は制御ピストン１２の後端部を軸方向に移動可能に収容している。また、第２の収容部２ｃによって軸方向に移動可能に収容されている。制御ピストン１２と可動ストッパ１３とは、制御ピストン１２の先端部および中間部によって形成された段付き部と、可動ストッパ１３の先端部および中間部によって形成された段付き部とで当接するようになっている。そしてこれにより、可動ストッパ１３は制御ピストン１２の後端側への相対的な移動を規制するようになっている。
【００１７】
制御プレート１４はプレート状の移動部材であり、先端部の外径が後端部の外径よりも縮径された段付き状の外面を有する円形プレート状の移動部材となっている。プレート状の移動部材は少なくとも軸方向の長さが径方向の幅よりも短いブロック状（円柱状）を含む。プレート状の移動部材は、供給される燃料が一部に偏った状態で直接当たる場合に姿勢が悪化し、燃料噴射弁１の動作に影響が及ぶことを条件として、軸方向の長さが径方向の幅よりも長いブロック状（円柱状）の部材を含むことができる。
【００１８】
制御プレート１４は可動ストッパ１３の後端部によって軸方向に移動可能に収容されている。可動ストッパ１３と制御プレート１４とは、可動ストッパ１３の中間部および後端部によって形成された段付き部と、制御プレート１４の先端部および後端部によって形成された段付き部とで当接するようになっている。そしてこれにより、可動ストッパ１３は制御プレート１４の先端側への相対的な移動を規制するようになっている。
【００１９】
第１のスプリング１５は可動ストッパ１３を後端側に付勢するように設けられている。この点、第２の収容部２ｃ内には、可動ストッパ１３に先端側から対向する位置に制御ピストン１２を挿通可能な台座部２ｃａが設けられている。そして、第１のスプリング１５は制御ピストン１２を挿通させた状態で可動ストッパ１３と台座部２ｃａとの間に設けられている。
【００２０】
第２の収容部２ｃには、第２の収容部２ｃの内壁面に沿った燃料通路が制御ピストン１２や可動ストッパ１３との間で形成されている。この燃料通路は第１の収容部２ａに形成されている燃料通路と連通している。
【００２１】
第２のスプリング１６は制御ピストン１２と制御プレート１４との間に設けられている。そしてこれにより、制御ピストン１２を先端側に付勢できるように設けられるとともに、制御プレート１４を後端側に付勢できるように設けられている。第２のスプリング１６を設けるにあたり、制御ピストン１２の後端部には第２のスプリング１６を先端側で部分的に収容する凹状のスプリング収容部１２ａが設けられている。
【００２２】
制御ピストン１２、可動ストッパ１３および制御プレート１４に囲まれた空間は制御室Ｒ１となっている。制御室Ｒ１の燃料の圧力は制御ピストン１２および制御プレート１４に作用する。制御プレート１４には、制御室Ｒ１から燃料を排出するための燃料通路であるアウトオリフィス１４ａが中央に軸方向に沿って設けられている。
【００２３】
ノズルボディ２にはロアボディ３が後端側から当接するようにして設けられている。この点、ノズルボディ２の後端面とロアボディ３との先端面とは軸方向に対して直交するように設けられており、これらの面が互いに当接している。ロアボディ３には第１の燃料供給通路Ｉｎ１と、環状圧力室Ｒ２と、第２の燃料供給通路Ｉｎ２と、中間室Ｒ３と、第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１が設けられている。
【００２４】
第１の燃料供給通路Ｉｎ１はロアボディ３の後端面で開口するとともに、ロアボディ３の先端側で第２の収容部２ｃの内壁面に沿った燃料通路に環状に連通するように設けられている。環状圧力室Ｒ２はロアボディ３の先端部に設けられている。環状圧力室Ｒ２はロアボディ３の先端面から燃料噴射弁１の中心軸線と同心状に窪む環状の凹部を形成することによって設けられている。そしてこれにより、制御プレート１４に対して均等に開口するように設けられている。
【００２５】
第２の燃料供給通路Ｉｎ２は環状圧力室Ｒ２に連通するように設けられている。第２の燃料供給通路Ｉｎ２はロアボディ３の後端部で第１の燃料供給通路Ｉｎ１と合体するように設けられている。第２の燃料供給通路Ｉｎ２は制御プレート１４に対して燃料を供給するための燃料供給通路となっている。
【００２６】
中間室Ｒ３はロアボディ３の先端部中央に設けられている。中間室Ｒ３はロアボディ３の先端面から中心軸線が燃料噴射弁１の中心軸線と一致するようにして円盤状に窪む凹部を環状圧力室Ｒ２の内側に形成することによって設けられている。そしてこれにより、アウトオリフィス１４ａが設けられている制御プレート１４中央に対して均等に開口するように設けられている。第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１はロアボディ３の後端面で開口するとともに、中間室Ｒ３に連通するように設けられている。
【００２７】
ロアボディ３にはアッパーボディ４が後端側から当接するようにして設けられている。この点、ロアボディ３の後端面とアッパーボディ４との先端面とは軸方向に対して直交するように設けられており、これらの面が互いに当接している。アッパーボディ４には上流側燃料供給通路ＩｎＵが設けられている。また、電磁弁２０が設けられている。
【００２８】
上流側燃料供給通路ＩｎＵはアッパーボディ４の先端側で燃料供給通路Ｉｎ１、Ｉｎ２に連通するように設けられている。そして、燃料噴射弁１では、燃料が上流側燃料供給通路ＩｎＵを流通した後、燃料供給通路Ｉｎ１またはＩｎ２を介して、第２の収容部２ｃ内に供給され、さらに第１の収容部２ａ内に供給されるようになっている。
【００２９】
電磁弁２０はアーマチャ２１と、コイル２２と、閉弁スプリング２３とを備えている。また、電磁弁２０には第２の燃料排出通路Ｏｕｔ２が設けられている。電磁弁２０は第２の燃料排出通路Ｏｕｔ２が第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１と連通するように設けられている。
【００３０】
アーマチャ２１は燃料排出通路Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２を連通、遮断することで、第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１を介した先端側からの燃料の排出を許可、禁止するように設けられている。コイル２２は通電時にアーマチャ２１を開弁側に相当する後端側に引き付けるように設けられている。閉弁スプリング２３はアーマチャ２１を閉弁側に相当する先端側に付勢するように設けられている。このため、電磁弁２０は通電時にアーマチャ２１が燃料排出通路Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２を連通することで開弁し、非通電時に閉弁スプリング２３が燃料排出通路Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２を遮断することで閉弁するように設けられている。
【００３１】
リテーニングナット５はノズルボディ２とアッパーボディ４とに締結されている。そしてこれにより、ロアボディ３を間に挟み込むようにして、ノズルボディ２、ロアボディ３およびアッパーボディ４を一体化している。ノズルボディ２、ロアボディ３およびアッパーボディ４それぞれは中心軸線が燃料噴射弁１の中心軸線と一致するように一体化されており、燃料噴射弁１の本体を構成している。
【００３２】
図３は環状圧力室Ｒ２周辺部の拡大図である。環状圧力室Ｒ２は具体的には先端側から後端側に向かって次第に外側に広がるように傾斜して設けられている。また、第２の燃料供給通路Ｉｎ２の先端部はインオリフィス３ａによって形成されている。第２の燃料供給通路Ｉｎ２のうち、インオリフィス３ａによって形成される部分の燃料供給通路である部分燃料供給通路Ｉｎ２１は、供給する燃料が環状圧力室Ｒ２を介して制御プレート１４に直接当たらないように設けられている。
【００３３】
具体的には、部分燃料供給通路Ｉｎ２１は供給する燃料が環状圧力室Ｒ２を介して制御プレート１４に直接当たらない方向に沿って延伸するように設けられている。さらに具体的には、部分燃料供給通路Ｒ２１は燃料噴射弁１の中心軸線を含む垂直断面に中心軸線が含まれるように設けられるとともに、その中心軸線が環状圧力室Ｒ２の傾斜方向に対して直交する方向に沿って延伸するように設けられている。
【００３４】
燃料噴射弁１では次のようにして部分燃料供給通路Ｉｎ２１を設けている。すなわち、まず供給する燃料が環状圧力室Ｒ２を介して制御プレート１４に直接当たらない方向に沿って延伸するとともに、環状圧力室Ｒ２の一部を貫通する貫通孔Ｈを設ける。そして、貫通孔Ｈのうち、環状圧力室Ｒ２から延伸するとともに、燃料の供給に不要となる部分に栓部材Ｐを設けることで、部分燃料供給通路Ｉｎ２１を設けている。
【００３５】
次に燃料噴射弁１の動作について説明する。図１、図２に示すように、燃料噴射弁１が閉弁している状態では、作用する力のバランス上、主に制御室Ｒ１の燃料の圧力および第２のスプリング１６の付勢力によって、制御プレート１４が後端側に付勢されている。また、制御ピストン１２が先端側に付勢されている。
【００３６】
後端側に付勢されている制御プレート１４は、ロアボディ３に当接することで、環状圧力室Ｒ２と第２の収容部２ｃ内とを遮断している。また、制御室Ｒ１と第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１とをアウトオリフィス１４ａを介して連通している。先端側に付勢されている制御ピストン１２は、ノズルニードル１１を先端側に付勢している。結果、ノズルニードル１１がシート部２ｂに着座している。可動ストッパ１３は作用する力のバランス上、主に第１のスプリング１５の付勢力によって後端側に付勢されている。結果、ロアボディ３に当接している。
【００３７】
燃料噴射弁１が閉弁している状態では、電磁弁２０は非通電状態になっている。このため、燃料排出通路Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２は遮断されている。一方、電磁弁２０に通電すると、燃料排出通路Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２が連通する。このため、制御室Ｒ１からアウトオリフィス１４ａを介して第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１に燃料が噴出されるようにして排出される。結果、制御室Ｒ１の燃料の圧力が低下する。
【００３８】
制御室Ｒ１の燃料の圧力が低下すると、作用する力のバランス上、制御プレート１４が先端側に移動する。そして、可動ストッパ１３に当接する。このとき、環状圧力室Ｒ２と第２の収容部２ｃ内とが連通する。また、第２の収容部２ｃ内、制御プレート１４の直上に環状圧力室Ｒ２や中間室Ｒ３と一体の空間を形成する上部空間が形成される。そして、第２の燃料供給通路Ｉｎ２および環状圧力室Ｒ２を介して上部空間に燃料が供給される。
【００３９】
また、電磁弁２０に通電し、制御室Ｒ１の燃料の圧力が低下すると、作用する力のバランス上、制御ピストン１２がノズルニードル１１とともに後端側に移動する。そして、可動ストッパ１３に当接する。可動ストッパ１３はノズルニードル１１、制御ピストン１２および制御プレート１４と一体となり、燃料の圧力に応じた位置で静止する。そしてこれにより、燃料の圧力に応じてノズルニードル１１のリフト量を可変にすることで、噴射する燃料噴霧の貫徹力を調節する。
【００４０】
その後、さらに電磁弁２０への通電を中止すると、燃料排出通路Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２が遮断される。そしてこれにより、制御プレート１４の上部空間の圧力が上昇する。このため、一体となったノズルニードル１１、制御ピストン１２、可動ストッパ１３および制御プレート１４は、作用する力のバランス上、先端側に移動する。結果、ノズルニードル１１がシート部２ｂに着座する。
【００４１】
一方、上部空間の圧力が上昇すると、上部空間から制御室Ｒ１に燃料が流入し始める。結果、制御室Ｒ１の燃料の圧力が追従するようにして上昇し、上部空間の圧力と等しくなる。このため、作用する力のバランス上、制御プレート１４が後端側に移動する。結果、ロアボディ３に当接する。また、可動ストッパ１３も制御プレート１４に追従するようにして後端側に移動する。結果、可動ストッパ１３もロアボディ３に当接する。
【００４２】
次に燃料噴射弁１の作用効果について説明する。燃料噴射弁１は部分燃料供給通路Ｉｎ２１と制御プレート１４との間に制御プレート１４に対して均等に開口する環状圧力室Ｒ２を設けている。また、供給する燃料が環状圧力室Ｒ２を介して制御プレート１４に直接当たらないように部分燃料供給通路Ｉｎ２１を設けている。
【００４３】
このため、燃料噴射弁１は部分燃料供給通路Ｉｎ２１から供給される燃料の圧力を制御プレート１４に対して均等に作用させることができる。同時に、供給される燃料によって制御プレート１４に局所的に高い動圧が作用することも防止できる。そしてこれにより、供給される燃料によって制御プレート１４の姿勢が不安定になることを抑制できる。結果、制御プレート１４の姿勢の安定化を図ることができる。
【００４４】
燃料噴射弁１は上述したように貫通孔Ｈを設けるとともに、栓部材Ｐを設けることで、部分燃料供給通路Ｉｎ２１を設けている。そしてこのようにして部分燃料供給通路Ｉｎ２１を設けることで、複雑な通路構造の製造にも対応することができる。
【００４５】
部分燃料供給通路Ｉｎ２１から供給される燃料で移動可能な制御プレート１４を備える燃料噴射弁１は、例えば上述したように設けられているノズルニードル１１、制御ピストン１２、可動ストッパ１３、制御プレート１４、スプリング１５、１６および電磁弁２０を備えるとともに、上述したように第２の燃料供給通路Ｉｎ２、中間室Ｒ３および第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１が設けられ、ノズルニードル１１、制御ピストン１２、可動ストッパ１３および制御プレート１４に作用する力のバランス上、通電、非通電に応じて開弁、閉弁する燃料噴射弁である場合に、高応答性の噴射特性を実現するにあたり、制御プレート１４の姿勢の安定化を図ることで、噴射制御性の安定化を図ることができる点で好適である。
【００４６】
なお、制御プレート１４の姿勢の安定化を図るにあたっては、インオリフィス３ａの代わりに例えば次に示すインオリフィス３ａ´を設けることもできる。図４はインオリフィス３ａの変形例であるインオリフィス３ａ´を示す図である。（ａ）は環状圧力室Ｒ２周辺部の下面図、（ｂ）は先端側を下にして（ａ）に示すＡ−Ａ断面を示す図である。（ａ）では、中間室Ｒ３および第１の燃料排出通路Ｏｕｔ１については図示省略している。ロアボディ３´および第２の燃料供給通路Ｉｎ２´は、インオリフィス３ａの代わりにインオリフィス３ａ´を設けたことに伴う変更を有する点以外、ロアボディ３および第２の燃料供給通路Ｉｎ２と実質的に同一のものである。
【００４７】
図４に示すように、インオリフィス３ａ´は供給する燃料が環状圧力室Ｒ２を介して制御プレート１４に直接当たらないように設けられる部分燃料供給通路Ｉｎ２１を形成する代わりに、次のように設けられている部分燃料供給通路Ｉｎ２１´を形成している。すなわち、環状圧力室Ｒ２の周方向に沿って延伸するとともに、工具パスｐｓで示すように環状圧力室Ｒ２側からの穴加工が可能な範囲内で、中心軸線と、制御プレート１４のうち、供給する燃料の圧力が作用する面（後端面）とのなす鋭角αが小さな角度をなすようにして設けられている部分燃料供給通路Ｉｎ２１´を形成している。
【００４８】
この場合には、環状圧力室Ｒ２に噴出されるようにして供給された燃料が制御プレート１４に直接当たることにはなるものの、環状圧力室Ｒ２の周方向に沿って燃料を流通させることで、噴流の運動エネルギーが高い動圧に急激に変換されることを防止できる。このためこの場合でも、例えば鋭角αがほぼ直角である場合など、鋭角αがより大きな角度である場合と比較して、制御プレート１４の姿勢の安定化を図ることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
燃料噴射弁            １
ノズルボディ          ２
ロアボディ            ３、３´
インオリフィス        ３ａ、３ａ´
アッパーボディ        ４
リテーニングナット    ５
ノズルニードル        １１
制御ピストン          １２
可動ストッパ          １３
制御プレート          １４
第１のスプリング      １５
第２のスプリング      １６
電磁弁                ２０
部分燃料供給通路      Ｉｎ２１、Ｉｎ２１´
環状圧力室            Ｒ２
貫通孔                Ｈ
線部材                Ｐ
【図１】
0005682350.tif 000002
【図２】
0005682350.tif 000003
【図３】
0005682350.tif 000004
【図４】
0005682350.tif 000005