(57)【要約】【課題】コストを高めることなく、蓄圧室と燃料噴射弁との間の燃料配管長を短く又は無くすことができるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置を提供する。【解決手段】高圧配管４は、燃料噴射弁１をディーゼルエンジン１０に固定するためのクランプ６を利用して燃料噴射弁に直接的に固定され、蓄圧室と燃料噴射弁との連通を実現する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁と、蓄圧室と、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁とを連通するための高圧配管とを具備し、前記高圧配管は、前記燃料噴射弁をディーゼルエンジンに固定するためのクランプを利用して前記燃料噴射弁に直接的に固定され、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁との連通を実現することを特徴とするディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】
燃料噴射弁と、蓄圧室とを具備し、前記蓄圧室は、前記燃料噴射弁をディーゼルエンジンに固定するためのクランプを利用して前記燃料噴射弁に直接的に固定され、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁との連通を実現することを特徴とするディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記蓄圧室と前記燃料噴射弁との間には金属シール部材が設けられ、前記金属シール部材は前記燃料噴射弁側の第一球状シール面と前記蓄圧室側の第二球状シール面とを有し、前記第一球状シール面の中心と前記第二球状シール面の中心とは偏倚していることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディーゼルエンジンの高出力化が望まれており、そのためには、噴孔径を大きくする等して噴射率を高めることが必要となる。しかしながら、蓄圧式燃料噴射装置においては、単に噴孔径を大きくすると、噴射圧が低下して噴射率を高めることができない。
【０００３】
この問題を解決するために、燃料噴射に際して、噴孔近傍において発生する負圧波を蓄圧室において正圧波として反射させ、この正圧波を利用して噴射圧を高めることが考えられる。そのためには、燃料噴射期間において燃料噴射弁の噴孔近傍で発生した圧力波が蓄圧室との間を往復するようにしなければならず、燃料噴射弁と蓄圧室とを連通する高圧配管の長さを短くすることが必要となる。
【０００４】
燃料噴射弁内に高圧燃料を蓄えるリザーバを形成し、噴孔近傍で発生した負圧波をリザーバにより正圧波として噴孔近傍へ反射させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、蓄圧室に形成されたソケットへ燃料噴射弁を嵌め込むことにより、燃料配管を無くすことも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−０９３８００号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９４２９４号公報
【特許文献３】
特許第２７９７７４５号公
【特許文献４】
特開２００１−２９５７１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料噴射弁内にリザーバを形成すると、燃料噴射弁が大型化及び複雑化し、車両搭載性が悪化するだけでなく、燃料噴射装置全体のコストをかなり高めてしまう。また、蓄圧室のソケットへ燃料噴射弁を嵌め込む構造では、嵌め込み部におけるシール性が問題となって、蓄圧室内の燃料圧力をそれほど高めることができなくなり、意図するような高噴射率を実現することができない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、コストを高めることなく、蓄圧室と燃料噴射弁との間の燃料配管長を短く又は無くすことができるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射弁と、蓄圧室と、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁とを連通するための高圧配管とを具備し、前記高圧配管は、前記燃料噴射弁をディーゼルエンジンに固定するためのクランプを利用して前記燃料噴射弁に直接的に固定され、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁との連通を実現することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項２に記載のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射弁と、蓄圧室とを具備し、前記蓄圧室は、前記燃料噴射弁をディーゼルエンジンに固定するためのクランプを利用して前記燃料噴射弁に直接的に固定され、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁との連通を実現することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項３に記載のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置は、請求項２に記載のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置において、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁との間には金属シール部材が設けられ、前記金属シール部材は前記燃料噴射弁側の第一球状シール面と前記蓄圧室側の第二球状シール面とを有し、前記第一球状シール面の中心と前記第二球状シール面の中心とは偏倚していることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の第一実施形態における燃料噴射弁を示す側面図であり、図２は図１の平面図であり、図３は図１の燃料噴射弁のディーゼルエンジンへの取り付け状態を示す側面図である。本実施形態を説明する前に、図６の概略図を使用して、一般的な燃料噴射弁の構造を説明する。
【００１２】
燃料噴射弁内には、軸線方向に移動可能な弁体１１が配置されており、弁体１１の先端側に形成された燃料溜１２には、高圧燃料通路１３がシート部１４を介して連通している。燃料溜１２に連通して噴孔１５が形成されており、弁体１１によってシート部１４が開放されている時には、高圧燃料通路１３内の高圧燃料が噴孔１５を介して噴射される。
【００１３】
弁体１１の基端側には圧力室１６が形成され、弁体１１は圧力室１６内に配置されたバネ１７によって閉弁方向に付勢されている。圧力室１６は、オリフィス１８を介して高圧燃料通路１３に連通している。一方、圧力室１６は、制御室１９とも連通しており、制御室１９は低圧燃料通路２０と連通している。２１は閉弁により制御室１９と低圧燃料通路２０との間の連通を遮断する制御弁であり、制御室１９内に配置されたバネ２２によって閉弁方向に付勢されている。２３は、制御弁２１をバネ２２に逆らって開弁させるための操作ロッドであり、操作ロッド２３は、電歪アクチュエータ等のアクチュエータによって作動される。
【００１４】
制御弁２１が閉弁すると、オリフィス１８を介して圧力室１６へ供給される高圧燃料によって圧力室１６内は高圧となり、開弁中の弁体１１においては、先端側に開弁方向に作用する燃料圧力と、基端側に閉弁方向に作用する燃料圧力とが等しくなり、基端側と先端側とで同じ受圧面積を有する弁体１１は、圧力室１６内のバネ１７によって閉弁され、弁体１１の先端部によってシート部１４が閉鎖される。
【００１５】
それにより、高圧燃料通路１３から燃料溜１２への高圧燃料の供給が停止されるために燃料は噴射されない。この時において、弁体１１の先端部におけるシート部１４より先端側には、高圧燃料通路１３内の高圧が作用せず、先端側の高燃料圧力の受圧面積が減少するために、この受圧面積差によって弁体１１の閉弁は確実に維持される。
【００１６】
一方、アクチュエータにより操作ロッド２３を介して制御弁２１を開弁させれば、圧力室１６内の高圧燃料は、制御室１９を介して低圧燃料通路２０へ流出するために、制御室１９に連通する圧力室１６内の燃料圧力が低下する。それにより、弁体１１への燃料圧力による閉弁方向の押圧力は、徐々に低下し、弁体１１の基端側の受圧面積が先端側の受圧面積より大きくても、遂には、弁体１１への燃料圧力による開弁方向の押圧力より十分に小さくなり、開弁方向の押圧力により弁体１１へのバネ１７による押圧力も克服されて弁体１１は開弁される。それにより、シート部１４が開放され、噴孔１５を介しての燃料噴射が開始される。操作ロッド２３による制御弁２１の押圧を中止すれば、制御弁２１はバネ２２により閉弁し、制御室１９を介しての燃料流出が停止されるために、圧力室１６は高圧となり、前述したように、弁体１１が閉弁して燃料噴射が停止される。
【００１７】
図１に示す本実施形態の燃料噴射弁１も、高圧燃料通路２及び低圧燃料通路３を有し、前述の一般的な構成によって燃料を噴射する。高圧燃料通路２は、高圧ポンプによって所望高燃料圧力に維持される蓄圧室（図示せず）へ高圧配管４によって連通され、低圧燃料通路３は、低圧配管５により燃料タンクへ連通される。
【００１８】
本燃料噴射弁１において、短時間で多量の燃料を噴射して高出力を実現するために、噴孔径は大きくされ、さらに、それによる燃料噴射期間中の噴孔近傍の燃料溜における燃圧低下を抑制するために、燃料噴射に際して燃料溜で発生した負圧波を開放端となる蓄圧室により正圧波として反射させ、この正圧波を燃料噴射期間中に再び燃料溜へ到来させることが意図されている。そのためには、燃料噴射期間中に圧力波が噴孔近傍の燃料溜と蓄圧室とを往復可能なように、高圧配管４の長さを短くしなければならない。
【００１９】
ところで、ディーゼルエンジンのように必要な燃料噴射圧が非常に高い場合には、高圧配管４内を通過する燃料圧力も非常に高圧となるために、高圧配管４を燃料噴射弁１へ確実に固定して高いシール性を確保しなければならない。そのためには、従来では、図７に示すように、高圧配管４’の先端部は、拡大径を有する球状シール部４ａ’とされ、この球状シール部４ａ’の肩部を利用して袋ナット４ｂ’により高圧配管４’を燃料噴射弁１’へ固定するようになっている。一方、低圧配管５’は、大気圧のような低圧の燃料しか通過しないために、それほど確実な固定は必要なく、先端部に形成された挿入部５ａ’を、シール材を介して燃料噴射弁１’に形成されたソケット部へ挿入するだけでも良い。
【００２０】
こうして、低圧配管５’であれば、袋ナットは必要なく、配管長を短くすることは可能であるが、従来の高圧配管４’では袋ナット４ｂ’が必要とされ、少なくとも袋ナットのネジ部長さだけは確実に配管長が長くなる。それにより、このような高圧配管４’では本発明が意図するような燃料噴射期間中の圧力波の往復を実現することは難しい。
【００２１】
本発明による第一実施形態では、図１、２、及び３に示すように、高圧配管４は、従来同様に、先端部として拡大径を有する球状シール部４ａを有しているが、配管長を延長する袋ナットは設けられていない。このような高圧配管４を燃料噴射弁１に確実に固定するために、燃料噴射弁１をディーゼルエンジン１０へ固定するための二又クランプ６の形状を工夫し、この二又クランプ６によって燃料噴射弁１をディーゼルエンジン１０へ固定すると同時に高圧配管４を燃料噴射弁１へ固定している。すなわち、従来においても必要とされているクランプを利用することにより、高圧配管の袋ナットを省略している。それにより、コストアップすることなく、高圧配管４の配管長を短くすることができ、燃料噴射期間中の圧力波の往復が実現可能となる。
【００２２】
二又クランプ６は、燃料噴射弁１のアクチュエータ収納部１ａを跨ぐように、高圧燃料通路２及び低圧燃料通路３が開口する燃料噴射弁の拡大部１ｂに配置され、この拡大部１ｂを押圧して燃料噴射弁１をディーゼルエンジン１０へ固定するものである。この押圧は、例えば、ディーゼルエンジン１０に固定されて二又クランプ６を貫通するスタッド７に対して、二又クランプ６を上下二つのナット８により締め付けることにより実施される。
【００２３】
二又クランプ６の第一先端部６ａは、図２に示すように、さらなる二又形状とされると共に、高圧配管４の球状シール部４ａの肩部に当接する溝部が形成されている。この第一先端部６ａの二又形状により、高圧配管４を燃料噴射弁１に仮置きした後に、第一先端部６ａの溝部が高圧配管４の球状シール部４ａの肩部に当接するようにして、二又クランプ６を燃料噴射弁１の拡大部１ｂに配置することができる。
【００２４】
ところで、高圧配管４に高圧配管に湾曲部が設けられる場合において、従来においては曲げ工具の掴み代は、予め取り付けられた袋ナットによって、高圧配管４’の球状シール部４ａ’近傍とすることはできないが、本実施形態では、高圧配管４の球状シール部４ａ近傍とすることができるために、これによっても高圧配管４を従来に比較して短くすることが可能である。
【００２５】
こうして、二又クランプ６の先端部における二又形状は、燃料噴射弁の取り付け作業を容易にするだけでなく、高圧配管４に湾曲部が設けられる場合に有効である。しかしながら、これは本発明を限定するものではなく、袋ナットと同様に、二又クランプ６を予め高圧配管４に取り付けるようにしても良く、それでも、高圧配管４において袋ナットのネジ部の長さを短縮することは可能となる。
【００２６】
本実施形態において、低圧配管５も高圧配管４と同様に、二又クランプ６の第二先端部６ｂを利用して固定されるようになっており、低圧配管５の燃料噴射弁１への確実な固定が保証される。しかしながら、これは本発明を限定するものではない。
【００２７】
図４は、本発明によるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の第二実施形態における燃料噴射弁１の高圧燃料通路２近傍の部分拡大断面図であり、図５は第二実施形態の全体平面図を示している。本実施形態において、燃料噴射弁１は第一実施形態と同じものである。第一実施形態において、蓄圧室は一般的なものであるために図示していないが、本実施形態において、２０が蓄圧室であり、燃料噴射弁１のアクチュエータ収納部１ａ近傍に配置されている。蓄圧室２０は、本発明を限定するものではないが、本実施形態においては小型とされ、図５に示すように、全燃料噴射弁に共通ではなく、二つの燃料噴射弁１へ燃料を供給するものとしている。９は蓄圧室２０と燃料噴射弁１との間に設けられた金属シール部材である。
【００２８】
二又クランプ６’は、燃料噴射弁１をディーゼルエンジンに固定するのと同時に蓄圧室２０を燃料噴射弁１へ直接的に固定している。それにより、高圧燃料の漏れを防止するような蓄圧室２０と燃料噴射弁１との確実な固定を実現して高圧配管自身を省略することができ、燃料噴射期間中の圧力波の往復が実現可能となる。
【００２９】
本実施形態における二又クランプ６’において、蓄圧室２０を固定するための第一先端部６ａ’は、二又とされていないが、低圧配管５を固定するための第二先端部６ｂ’は、第一実施形態と同様に二又とされている。また、本実施形態では、高圧燃料通路２側において二又クランプ６’と燃料噴射弁１との間に蓄圧室２０が配置されるために、二又クランプ６’の両先端部６ａ’及び６ｂ’において、高圧燃料通路２側と低圧燃料通路３側とで押圧位置の高さ的な違いが発生する。これを解消するために、低圧燃料通路３側の第二先端部６ｂ’の厚さを高圧燃料通路２側の第一先端部６ａ’に比較して厚くするか、又は、両先端部の厚さを異ならせることなく、低圧配管５の球状シール部５ａの肩部に当接する溝を有するスペーサを設けて、このスペーサを介して低圧配管５を燃料噴射弁１へ固定するようにしても良い。
【００３０】
金属シール部材９は、第一実施形態の高圧配管４の球状シール部４ａと同様な燃料噴射弁１側の第一球状シール面９ａを有すると共に、第一球状シール面９ａに対向して蓄圧室２０側にも第二球状シール面９ｂを有している。また、第一球状シール面９ａ及び第二球状シール面９ｂを貫通して燃料通路９ｃが形成され、蓄圧室２０と燃料噴射弁１の高圧燃料通路２との連通を保証している。
【００３１】
第一球状シール面９ａ及び第二球状シール面９ｂによって、寸法公差等により燃料噴射弁１と蓄圧室２０との間に多少の位置ずれが発生しても、燃料漏れを防止して燃料噴射弁１と蓄圧室２０との確実な連通を保証することができる。
【００３２】
ところで、金属シール部材９は、対向する二つの球状シール面を有するために、取り付けに際して、燃料通路９ｃ回りの横方向に回転することがあるが、これは特に問題とはならない。しかしながら、取り付けに際して、金属シール部材９が縦方向に回転すると、燃料通路９ｃによって蓄圧室２０と燃料噴射弁１とが連通されないことがあり、これは防止しなければならない。本実施形態においては、第一球状シール面９ａの中心Ｃ１と第二球状シール面９ｂの中心Ｃ２とが一致しないように、これら二つの中心を偏倚されているために、このような金属シール部材９の縦方向の回転を防止することができる。
【００３３】
【発明の効果】
このように、本発明によるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置によれば蓄圧室と燃料噴射弁とを連通するための高圧配管は、燃料噴射弁をディーゼルエンジンに固定するためのクランプを利用して燃料噴射弁に直接的に固定されて、蓄圧室と燃料噴射弁との連通を実現するようになっている。それにより、本来的に必要なクランプを利用することによって、高圧配管に必要とされていた袋ナットを省略することができるために、コストアップがもたらされることなく、少なくとも袋ナットのネジ部の長さだけは高圧配管長を短くすることができる。
【００３４】
また、本発明によるもう一つのディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置によれば、蓄圧室は、燃料噴射弁をディーゼルエンジンに固定するためのクランプを利用して燃料噴射弁に直接的に固定されて、蓄圧室と燃料噴射弁との連通を実現するようになっている。それにより、単に燃料噴射弁を蓄圧室のソケットへ嵌め込んで高圧配管を省略するのとは異なり、本来的に必要なクランプを利用することによって、コストアップがもたらされることなく、高圧燃料のシール性を確保して高圧配管を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の第一実施形態における燃料噴射弁の側面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁の平面図である。
【図３】図１の燃料噴射弁のディーゼルエンジンへの取り付け状態を示す側面図である。
【図４】本発明によるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の第二実施形態における燃料噴射弁の高圧燃料通路近傍の拡大断面図である。
【図５】本発明によるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の第二実施形態を示す全体平面図である。
【図６】燃料噴射弁の内部構造を説明するための概略図である。
【図７】従来の高圧配管を説明するための図である。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
２…高圧燃料通路
３…低圧燃料通路
４…高圧配管
６，６’…二又クランプ
９…金属シール部材
２０…蓄圧室
【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】
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【図６】
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【図７】
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