(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される高圧燃料を噴孔より内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射弁において、
前記噴孔を開閉するニードルと、
前記ニードルの開閉動作を制御する制御ピストンと、
前記噴孔、前記ニードルと前記制御ピストンを収容するとともに前記噴孔と連通する収容孔、および前記制御ピストンの端部に前記高圧燃料を作用させることにより、前記制御ピストンに前記ニードルを閉弁駆動させる力を発生させる圧力制御室が形成されているハウジングと、を備える燃料噴射弁であって、
前記収容孔は、前記ニードルを軸方向に移動可能に収容するニードル収容孔、前記制御ピストンを摺動可能に支持するとともに前記圧力制御室と連通する摺動孔、および前記摺動孔よりも孔径が大きく、前記ニードル収容孔と前記摺動孔との間に配置され、前記制御ピストンの一部を収容する大径収容孔から構成され、
前記摺動孔の前記大径収容孔側の端部には、前記摺動孔加工時に孔加工用の工具の軸ぶれ、または前記摺動孔加工時に発生する振動により径拡大部が形成されており、
前記制御ピストンは、前記摺動孔に摺動可能に支持される摺動部、および前記大径収容孔に収容される前記摺動部よりも径が小さいロッド部を有し、
前記摺動部は、少なくとも前記制御ピストンが前記ニードルを開閉駆動させる移動範囲で、前記径拡大部よりも、前記圧力制御室側に配置されることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
供給される高圧燃料を噴孔より内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射弁において、
前記噴孔を開閉するニードルと、
前記ニードルの開閉動作を制御する制御ピストンと、
前記噴孔、前記ニードルと前記制御ピストンを収容するとともに前記噴孔と連通する収容孔、および前記制御ピストンの端部に前記高圧燃料を作用させることにより、前記制御ピストンに前記ニードルを閉弁駆動させる力を発生させる圧力制御室が形成されているハウジングと、を備える燃料噴射弁であって、
前記収容孔は、前記ニードルを軸方向に移動可能に収容するニードル収容孔、前記制御ピストンを摺動可能に支持するとともに前記圧力制御室と連通する摺動孔、および前記摺動孔よりも孔径が大きく、前記ニードル収容孔と前記摺動孔との間に配置され、前記制御ピストンの一部を収容する大径収容孔から構成され、
前記摺動孔の前記大径収容孔側の端部には、前記摺動孔加工時に孔加工用の工具の軸ぶれ、または前記摺動孔加工時に発生する振動により径拡大部が形成されており、
前記制御ピストンのうち、前記径拡大部と対向する部位には、周溝が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
前記径拡大部は、前記制御ピストンのうち前記摺動部と対向しており、
前記周溝は、前記摺動部に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記制御ピストンの前記摺動孔に摺動支持される摺動部と前記摺動孔との摺動隙間は、前記圧力制御室に向かうほど大きくなっていることを特徴とする請求項１から3のうちいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記制御ピストンの前記摺動部は、前記圧力制御室に向かうほど外径が小さくなる傾斜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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、噴孔を開閉するニードルの開閉動作を制御する制御ピストンの端部に作用する燃料圧力を蓄積する圧力制御室の燃料圧力を制御することにより、制御ピストンに働く力を制御し、ニードルの開閉動作を制御する燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。この燃料噴射弁は、ニードルを収容するニードル収容孔を有するノズルボデーと、ノズルボデーを支持するとともに、圧力制御室に連通し、制御ピストンを収容するピストン収容孔を有するロアボデーと、を備えている。ピストン収容孔は、制御ピストンの圧力制御室側に形成されている摺動部を摺動可能に支持する摺動孔と、摺動孔よりも径が大きい大径収容孔とから構成されている。一般的に、収容孔は孔あけ加工にて形成される。
【特許文献１】特開２００２−１４７３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さて、近年の自動車排ガス規制強化に伴い、Ｎｏｘ（窒素酸化物）、ＰＭ（微粒子状物質）、ＣＯ２（二酸化炭素）等の排出量の低下が課題となっている。この課題に対し、燃料噴射弁においては、噴射量ばらつきの低減が求められている。
【０００４】
燃料噴射弁における噴射量ばらつきの要因の一つとして、制御ピストンの摺動部の摺動抵抗の改善が挙げられている。摺動抵抗の低減することにより制御ピストンの動作が安定し、噴射量ばらつきを低減できると考えられる。一般的には、摺動抵抗を低減させるには、摺動孔および制御ピストンの摺動部の加工精度を高めることにより達成している。
【０００５】
しかしながら、摺動孔や制御ピストンの摺動部の加工精度を高めるにしても限度がある。このため、今後、更なる噴射量のばらつきを低減したいという要望に応えることができなくなることが予想される。
【０００６】
そこで、本願発明者は、制御ピストンの摺動抵抗の発生原因を探るべく、収容孔等の形状を詳細に検討した結果、摺動孔を加工する際に発生する振動、または孔加工用の工具の軸ぶれによって摺動孔の大径収容孔側の端部に形成される径拡大部（以下、加工ダレ部という）における、摺動孔と制御ピストンの摺動部との摺動隙間を介して大径収容孔に排出される圧力制御室からの高圧燃料の燃料流が摺動抵抗増大の原因の一つとなっていることを突き止めた。発明者は、孔加工時に形成されてしまう加工ダレ部付近を流れる燃料流を改善することにより制御ピストンの摺動抵抗をさらに低減することが可能となるという考えに至った。
【０００７】
本発明は、上述した考えに基づいてなされたものであって、その目的は、噴射量ばらつきを低減することができ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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、供給される高圧燃料を噴孔より内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射弁において、噴孔を開閉するニードルと、ニードルの開閉動作を制御する制御ピストンと、噴孔、ニードルと制御ピストンを収容するとともに噴孔と連通する収容孔、および制御ピストンの端部に高圧燃料を作用させることにより、制御ピストンにニードルを閉弁駆動させる力を発生させる圧力制御室が形成されているハウジングと、を備える燃料噴射弁であって、
収容孔は、ニードルを軸方向に移動可能に収容するニードル収容孔、制御ピストンを摺動可能に支持するとともに圧力制御室と連通する摺動孔、および摺動孔よりも孔径が大きく、ニードル収容孔と摺動孔との間に配置され、制御ピストンの一部を収容する大径収容孔から構成され、摺動孔の大径収容孔側の端部には、摺動孔加工時に孔加工用の工具の軸ぶれ、または摺動孔加工時に発生する振動により径拡大部が形成されており、
制御ピストンは、摺動孔に摺動可能に支持される摺動部、および大径収容孔に収容される摺動部よりも径が小さいロッド部を有し、摺動部は、少なくとも制御ピストンがニードルを開閉駆動させる移動範囲で、径拡大部よりも、圧力制御室側に配置されることを特徴としている。
【０００９】
ここで、径拡大部は、摺動孔を孔あけ加工により形成する際に発生する孔加工用の工具の軸ぶれ、または加工時に発生する振動により形成される部位である。このため、径拡大部の加工精度は、他の部分よりも低く、径拡大部の孔の断面の真円度は低くなる。つまり、摺動孔の中心軸から径拡大部までの距離は、周方向で均一となっていない。
【００１０】
このため、摺動孔および大径収容孔からなる収容孔に制御ピストンを収容させると、摺動孔の径拡大部と、それと対向する制御ピストンとの間の隙間が周方向で均一とならなくなる。場所によっては、隙間が広くなっていたり、狭くなっていたりする。
【００１１】
径拡大部における制御ピストンとの隙間は周方向で均一となっていないため、圧力制御室の高圧燃料が摺動隙間から大径収容孔に排出される際、径拡大部の燃料の流れも周方向で均一とならず、径拡大部における燃料圧力のバランスが崩れてしまう。これにより、制御ピストンに径方向の力が働き、制御ピストンが摺動孔に接触する。そのため、制御ピストンの摺動抵抗が増大し、制御ピストンの作動が不安定となり、噴射量がばらつく。
【００１２】
この発明によれば、制御ピストンの摺動部は、少なくとも制御ピストンがニードルを開閉駆動させる移動範囲で加工時に形成されてしまう摺動孔の大径収容孔側の端部の径拡大部よりも圧力制御室側に配置されている。このため、径拡大部は、制御ピストンのうち、摺動部よりも径が小さいロッド部と対向することとなる。ロッド部は摺動部よりも径が小さいため、摺動孔の径拡大部との間の隙間は、摺動部と径拡大部が対向しているときに形成される隙間よりも大きくなる。
【００１３】
このため、径拡大部における周方向の圧力に差が発生し難くなり、径拡大部と摺動部とを対向配置させる場合に比べ、圧力燃料の影響が小さくなる。その結果、制御ピストンの摺動抵抗を低減することが可能となり、制御ピストンの作動が安定し、噴射量のばらつきを低減することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、供給される高圧燃料を噴孔より内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射弁において、噴孔を開閉するニードルと、ニードルの開閉動作を制御する制御ピストンと、噴孔、ニードルと制御ピストンを収容するとともに噴孔と連通する収容孔、および制御ピストンの端部に高圧燃料を作用させることにより、制御ピストンにニードルを閉弁駆動させる力を発生させる圧力制御室が形成されているハウジングと、を備える燃料噴射弁であって、
収容孔は、ニードルを軸方向に移動可能に収容するニードル収容孔、制御ピストンを摺動可能に支持するとともに圧力制御室と連通する摺動孔、および摺動孔よりも孔径が大きく、ニードル収容孔と摺動孔との間に配置され、制御ピストンの一部を収容する大径収容孔から構成され、
摺動孔の大径収容孔側の端部には、摺動孔加工時に孔加工用の工具の軸ぶれ、または摺動孔加工時に発生する振動により径拡大部が形成されており、制御ピストンのうち、径拡大部と対向する部位には、周溝が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、制御ピストンのうち、径拡大部と対向する部位には、周溝が形成されているので、径拡大部付近に流入した圧力制御室からの高圧燃料は、周溝を通して全周に行き渡らせることができる。これにより、径拡大部における燃料圧力を全周に亘ってほぼ均一にすることができる。
【００１６】
これにより、径拡大部における燃料圧力のバランス崩れを抑制することができる。その結果、制御ピストンの摺動抵抗を低減することが可能となり、制御ピストンの作動が安定し、噴射量のばらつきを低減することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、径拡大部は、制御ピストンのうち摺動部と対向しており、周溝は、摺動部に形成されていることを特徴としている。この構成によれば、摺動部の軸方向長さを極力長くすることができるので、収容孔内における制御ピストンを安定して案内することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、制御ピストンの摺動孔に摺動支持される摺動部と、摺動孔との摺動隙間は、圧力制御室に向かうほど大きくなっていることを特徴としている。
【００１９】
この構成によれば、圧力制御室内の高圧燃料が圧力制御室側から摺動部と摺動孔との間に形成される隙間に流入することにより、制御ピストンには中心軸に向かう力が働く。これにより、制御ピストンは摺動孔の中心軸に留まろうとするため、制御ピストンの摺動部が摺動孔と接触し難くなり、制御ピストンの摺動抵抗の増大を抑制することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、制御ピストンの摺動部は、圧力制御室に向かうほど外径が小さくなる傾斜部を有することを特徴としている。この構成によれば、容易に請求項４に記載の摺動部と摺動孔との摺動隙間を圧力制御室に向かうほど大きくするという構成を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の断面を図１に示す。第１実施形態による燃料噴射弁の要部を拡大した断面図を図２に示す。
【００２３】
この燃料噴射弁１０は、例えば、ディーゼルエンジン用コモンレール式燃料噴射装置に用いられるものである。燃料噴射弁１０は、図示しないエンジンのエンジンヘッドに搭載され、高圧燃料を蓄積する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各気筒内に直接噴射するように構成されている。
【００２４】
燃料噴射弁１０は、ノズル部１１、ノズルホルダ部１２、および圧力制御部１３等から構成されている。ノズル部１１とノズルホルダ部１２とは、リテーニングナット１４により結合されている。ノズルホルダ部１２と圧力制御部１３とは、ボデーアッパ１５により結合されている。
【００２５】
ノズル部１１は、ノズルボデー２０およびノズルニードル３０から構成されている。ノズルボデー２０は、棒状に形成されており、内部に軸方向に延びるニードル収容孔２１が形成されている。ニードル収容孔２１の底部には、ニードル収容孔２１の内壁とノズルボデー２０の外壁とを連通する噴孔２２が形成されている。ニードル収容孔２１には、噴孔２２の上側にノズルニードル３０が着座する弁座２３が形成されている。また、ノズルボデー２０には、ニードル収容孔２１にコモンレール内の高圧燃料を供給する燃料供給通路２４が形成されている。
【００２６】
ノズルニードル３０は、棒状に形成され、ニードル収容孔２１に収容される。ノズルニードル３０がニードル収容孔２１に収容されると、ノズルニードル３０の外壁およびニードル収容孔２１の内壁によって囲まれ、燃料供給通路２４と連通する燃料溜り室２５が形成される。燃料溜り室２５は、ノズルニードル３０が弁座２３から離座した状態で、噴孔２２と連通する。
【００２７】
ノズルニードル３０は、軸方向中間部に受圧部３１を有している。受圧部３１は、燃料溜り室２５に収容されている。燃料溜り室２５内の高圧燃料の燃料圧力が受圧部３１に作用すると、ノズルニードル３０にはノズルニードル３０を開弁方向に押し上げる力が働く。
【００２８】
ノズルニードル３０が弁座２３に着座すると燃料溜り室２５と噴孔２２との連通が遮断される。このため、燃料溜り室２５に高圧燃料が供給されていても噴孔２２から燃料は噴射されない。ノズルニードル３０が弁座２３から離座すると燃料溜り室２５と噴孔２２とが連通するので、噴孔２２から燃料が噴射される。
【００２９】
ノズルホルダ部１２は、ノズル部１１を一方の端部に支持するとともに、圧力制御部１３を他方の端部に支持する。ノズルホルダ部１２は、ロアボデー４０、コマンドピストン５０、ロッドプレッシャ６０、コイルスプリング６１、およびオリフィスプレート７０等から構成されている。
【００３０】
ロアボデー４０は、棒状に形成され、下方の端部にノズルボデー２０を支持している。ロアボデー４０は、コモンレールから延びる燃料パイプが接続される高圧ポート４３を有している。高圧ポート４３には、燃料噴射弁１０内部に燃料中に含まれる異物が侵入するのを抑制するフィルタ部材４９が設けられている。ロアボデー４０には、高圧ポート４３に流入した高圧燃料をノズルボデー２０の燃料供給通路２４に供給する燃料供給通路４５が形成されている。
【００３１】
ロアボデー４０の上方の端部には、下方に向かって凹んだ凹部４１が形成されている。ロアボデー４０には、燃料供給通路４５から分岐する分岐通路４５１が形成されている。分岐通路４５１は、凹部４１の底部に開口している。
【００３２】
ロアボデー４０には、軸方向に延びるピストン収容孔４７が形成されている。ピストン収容孔４７の一方の端部は、凹部４１の底部に開口し、他方の端部は、ノズルボデー２０を支持する支持面４２に開口している。
【００３３】
ピストン収容孔４７は、ニードル収容孔２１と同軸上に配置されニードル収容孔２１と連通している。ピストン収容孔４７は、棒状に形成され、ピストン収容孔４７に摺動する摺動部５１と、摺動部５１よりも径が小さいロッド部５２とを有するコマンドピストン５０が往復移動可能に収容している。コマンドピストン５０は、摺動部５１が凹部４１側に配置されるようにピストン収容孔４７に収容されている。本実施形態におけるピストン収容孔４７およびニードル収容孔２１が請求項に記載の収容孔に相当する。
【００３４】
ロッド部５２の先端部と、ノズルニードル３０のロアボデー４０側の端部との間には、略円筒状に形成されたロッドプレッシャ６０が設けられている。ロッドプレッシャ６０は、コマンドピストン５０とノズルニードル３０とを間接的に接続し、コマンドピストン５０およびノズルニードル３０とともに軸方向に移動可能である。
【００３５】
ロッドプレッシャ６０の凹部４１側の端部には、ロッドプレッシャ６０を介してノズルニードル３０方向に付勢するコイルスプリング６１が配置されている。コイルスプリング６１のロッドプレッシャ６０と当接する端部とは反対側の端部は、ピストン収容孔４７に形成されている段差部４７３にスペーサ６２を介して支持されている。
【００３６】
図１に示すように、ロッド部５２とピストン収容孔４７との間には、摺動部５１とピストン収容孔４７との摺動隙間Ｈから排出される燃料が流入する燃料通路４６が形成される。
【００３７】
ロアボデー４０には、一方が支持面４２を介して燃料通路４６と連通し、他方が凹部４１の底部に開口するリーク通路４６１が形成されている。リーク通路４６１は途中で分岐しており、ロアボデー４０に形成されている低圧ポート４４に連通している。上記摺動隙間Ｈから排出された燃料は、燃料通路４６、リーク通路４６１を通って低圧ポート４４から燃料噴射弁１０の外部に排出される。
【００３８】
オリフィスプレート７０は、略円盤状に形成され、凹部４１の底部にピストン収容孔４７を覆うようにして設けられている。オリフィスプレート７０の凹部４１の底部側の端面には、ピストン収容孔４７と連通する圧力制御室７１が形成されている。また、オリフィスプレート７０には、圧力制御室７１とオリフィスプレート７０の凹部４１とは反対側の端面とを連通するアウトオリフィス７２、および分岐通路４５１と圧力制御室７１とを連通するインオリフィス７３が形成されている。アウトオリフィス７２の通路径は、インオリフィス７３の通路径よりも大きい。
【００３９】
圧力制御室７１には、分岐通路４５１を通じて、コモンレールに蓄積された高圧燃料が供給され、コマンドピストン５０の上端部に高圧燃料の燃料圧力が作用する。これにより、コマンドピストン５０には、ノズルニードル３０を下方に、つまり、ノズルニードル３０を閉弁方向に押し下げる力が働く。
【００４０】
オリフィスプレート７０の外径は、凹部４１の内径よりも小さい。このため、オリフィスプレート７０の外壁と凹部４１の内壁との間には燃料通路７４が形成される。燃料通路７４は、リーク通路４６１と連通している。上述したノズルボデー２０、ロアボデー４０、およびオリフィスプレート７０にて請求項に記載のハウジングを構成する。
【００４１】
圧力制御部１３は、ロアボデー４０の凹部４１側に設けられ、圧力制御室７１内の燃料圧力を調整する。圧力制御部１３は、バルブボデー８０、弁部材８５、ソレノイド９０等から構成されている。バルブボデー８０は、略円柱状に形成され、オリフィスプレート７０のアウトオリフィス７２側に設けられている。バルブボデー８０には、縦孔８１が形成されている。縦孔８１のオリフィスプレート７０側の端部には、アウトオリフィス７２と連通する弁室８２が形成されている。
【００４２】
バルブボデー８０には、縦孔８１から径方向にずれた位置に、ボデー８０のオリフィスプレート７０側の端面と、その反対側の端面とを貫く燃料通路８３が形成されている。さらに、バルブボデー８０には、燃料通路８３と弁室８２とを連通する連通路８４が形成されている。
【００４３】
弁部材８５は、半球状に形成された弁体８６と、弁体８６を支持するアーマチャ８７とから構成されている。弁体８６は、半球状の平面部がアウトオリフィス７２の開口部と対向するように弁室８２に収容されている。弁体８６がオリフィスプレート７０に着座することによりアウトオリフィス７２が閉弁され、オリフィスプレート７０から離座することによりアウトオリフィス７２が開弁される。アーマチャ８７は、円盤部、および円盤部の中央部から延び、縦孔８１に軸方向に移動可能に支持され、端部に弁体８６を支持する円柱部からなっている。
【００４４】
弁体８６がオリフィスプレート７０から離座し、アウトオリフィス７２が開弁されると、圧力制御室７１内に流入した高圧燃料が低圧側である弁室８２に排出され、圧力制御室７１内の燃料圧力が低下する。弁室８２に排出された燃料は、連通路８４、燃料通路８３、燃料通路７４、リーク通路４６１を通って低圧ポート４４より排出される。
【００４５】
ソレノイド９０は、ステータ９１、コイル９５、コイルスプリング９６等から構成されている。ステータ９１は、略円柱状に形成され、バルブボデー８０のオリフィスプレート７０とは反対側に設けられている。ステータ９１とバルブボデー８０との間には、アーマチャ８７の円盤部を収容するアーマチャ室９４が形成されている。アーマチャ室９４は、燃料通路８３と連通している。
【００４６】
ステータ９１には、軸方向に延びる縦孔９２が形成されている。縦孔９２には、アーマチャ８７を下方に付勢するコイルスプリング９６が収容されている。縦孔９２の外周側には、コイル９５が設けられており、コネクタ９７を介して外部電源（図示しない）から電力を受ける。コイル９５が通電されると、ステータ９１およびアーマチャ８７を通過する磁束が発生し、吸引部９３とアーマチャ８７との間に磁気吸引力が働く。これにより、アーマチャ８７および弁体８６は、開弁方向に移動し、アウトオリフィス７２が開弁する。コイル９５への通電が停止すると、コイルスプリング９６の付勢力により、アーマチャ８７および弁体８６は閉弁方向に移動し、アウトオリフィス７２が閉弁する。
【００４７】
次に、燃料噴射弁１０の作動を説明する。図示しない燃料噴射ポンプにて加圧された高圧燃料は、高圧ポート４３に接続される配管を通じて燃料供給通路４５に供給される。燃料供給通路４５に供給された高圧燃料は、燃料供給通路２４を通って燃料溜り室２５に流入するとともに、分岐通路４５１およびインオリフィス７３を通って圧力制御室７１に流入する。
【００４８】
コイル９５に通電されていない状態では、コイルスプリング９６の付勢力により、弁体８６はアウトオリフィス７２を閉弁する。このため、圧力制御室７１の燃料圧力は高圧燃料の燃料圧力とほぼ同じとなる。このとき、コマンドピストン５０には、圧力制御室７１内の燃料圧力に応じたノズルニードル３０に向かう閉弁方向の力が働く。
【００４９】
ノズルニードル３０には、燃料溜り室２５内の燃料圧力が受圧部３１に作用することによる開弁方向の力、ロッドプレッシャ６０を介して付与されるコイルスプリング６１からの閉弁方向の力、およびロッドプレッシャ６０を介して付与されるコマンドピストン５０からの閉弁方向の力が働く。
【００５０】
弁体８６がアウトオリフィス７２を閉弁している状態では、ノズルニードル３０に働く閉弁方向の力は、開弁方向の力よりも上回っているため、ノズルニードル３０は、弁座２３に着座し、噴孔２２を閉弁する。このため、噴孔２２から燃料は噴射されない。
【００５１】
コイル９５が通電されると、ステータ９１の吸引部９３にアーマチャ８７が吸引され、弁体８６がアウトオリフィス７２を開弁する。すると、圧力制御室７１内の高圧燃料は、アウトオリフィス７２を通って弁室８２に排出される。弁室８２に排出された高圧燃料は、連通路８４、燃料通路８３、燃料通路７４、リーク通路４６１を通って低圧ポート４４から燃料噴射弁１０の外部に排出される。これにより、圧力制御室７１内の燃料圧力は徐々に低下する。その結果、コマンドピストン５０に働く閉弁方向の力も低下する。
【００５２】
ノズルニードル３０に働く閉弁方向の力が弱くなり、開弁方向の力よりも下回ると、ノズルニードル３０は開弁方向に移動し始め、弁座２３から離座し、噴孔２２を開弁する。これにより、燃料溜り室２５内の燃料が噴孔２２から噴射される。
【００５３】
再び、コイル９５への通電が停止されると、圧力制御室７１内の燃料圧力が上昇し、ノズルニードル３０に働く閉弁方向の力が開弁方向の力よりも上回り、ノズルニードル３０が弁座２３に着座し、噴孔２２を閉弁する。
【００５４】
次に、本実施形態の特徴部分を、図２を用いて詳細に説明する。コマンドピストン５０を収容するピストン収容孔４７は、コマンドピストン５０の摺動部５１を摺動可能に支持する摺動孔４７１、およびコマンドピストン５０のロッド部５２を収容するロッド収容孔４７２の２つの部分からなっている。摺動孔４７１とロッド収容孔４７２は同軸上に配置されており、ロッド部５２の内径は、摺動孔４７１の内径よりも大きい。
【００５５】
ここで、ピストン収容孔４７の形成方法について説明する。ピストン収容孔４７は、孔あけ加工にて形成される。具体的には、最初に、棒状のロアボデー４０の支持面４２からドリル等の工具を用いてロッド収容孔４７２を形成する。ロッド収容孔４７２を形成する際、ドリルはロアボデー４０を貫通せずに軸方向中間部で止める。次に、ロッド収容孔４７２を形成する際に使用したドリルよりも径が小さいドリルを用いて摺動孔４７１を形成する。摺動孔４７１は、凹部４１の底部側から形成される。その後、摺動孔４７１とロッド収容孔４７２との接続部分に加工時に発生したバリ等を除去する加工（例えば、ホーニング加工）を施す。なお、本実施形態では、摺動孔４７１を加工する際、凹部４１の底部側から加工する例について説明したが、ロッド収容孔４７２側から加工しても良い。
【００５６】
図２に示すように、摺動孔４７１を加工する際、摺動孔４７１のロッド収容孔４７２側の端部には、ドリルの軸ぶれや、摺動孔４７１加工時に発生する加工機器や被加工物（ロアボデー）などの振動により加工ダレ部４８が形成される。加工ダレ部４８は、上述した現象により形成されるため、加工ダレ部４８以外の摺動孔４７１よりも孔径が大きくなる。また、加工ダレ部４８の加工精度は、他の部分よりも低く、加工ダレ部４８の孔の断面の真円度は、他の部分に比べ低くなる。
【００５７】
コマンドピストン５０は、上述したように摺動部５１、およびロッド部５２から構成されている。摺動部５１は、摺動孔４７１に軸方向に摺動可能に支持される。また、摺動部５１は、少なくともコマンドピストン５０がノズルニードル３０を開閉駆動させる軸方向の移動範囲で、加工ダレ部４８よりも圧力制御室７１側に配置されている。
【００５８】
次に、本実施形態の特徴部分の作用効果を比較例と比較しながら、図３および図４を用いて説明する。図３は本実施形態の特徴部分を模式的に示した図であり、図４は比較例を模式的に示した図である。図３および図４は、いずれもコマンドピストンがノズルニードルを弁座に着座させたときの状態を示している。
【００５９】
まず、図４に示す比較例から説明する。摺動孔４７１ａを孔あけ加工にて形成する際、摺動孔４７１ａのロッド収容孔４７２ａ側の端部には、上述したように加工ダレ部４８ａが形成されてしまう。この加工ダレ部４８ａの加工精度は低く、加工ダレ部４８ａの孔の断面の真円度は、他の部分に比べ低くなる。例えば、図４では、摺動孔４７１ａの中心軸から図中左側の加工ダレ部４８ａまでの距離は、当該中心軸から図中右側の加工ダレ部４８ａまでの距離よりも長くなっている。
【００６０】
また、図４に示す比較例では、コマンドピストン５０ａの摺動部５１ａは、摺動部５１ａのロッド部５２ａ側の端部が加工ダレ部４８ａと軸方向で重なるように配置されている。このように摺動部５１ａが摺動孔４７１ａに配置されると、上述したように摺動孔４７１ａの中心軸から加工ダレ部４８ａまでの距離が左右で異なるため、左側の加工ダレ部４８ａとそれと対向する摺動部５１ａとの間隔と、右側の加工ダレ部４８ａとそれと対向する摺動部５１ａとの間隔が異なる。本実施形態では、左側の加工ダレ部４８ａにおける間隔の方が右側の加工ダレ部４８ａにおける間隔よりも広い。
【００６１】
圧力制御室７１ａ内の高圧燃料は、摺動部５１ａと摺動孔４７１ａとの間に形成される摺動隙間Ｈを通って燃料通路４６ａに流入する。図中左側の加工ダレ部４８ａにおける間隔は、右側の加工ダレ部４８ａにおける間隔よりも広いため、摺動隙間Ｈを流れる燃料は、図中左側の加工ダレ部４８ａに向かって流れる。その結果、左側の加工ダレ部４８ａ付近の燃料圧力は、右側の加工ダレ部４８ａ付近の燃料圧力よりも大きくなる。
【００６２】
このため、摺動部５１ａは、燃料圧力が低い右側の加工ダレ部４８ａの方に引き寄せられ、摺動孔４７１ａと接触する。その結果、コマンドピストン５０ａの摺動抵抗が増大してしまうのである。
【００６３】
また、そのとき、コマンドピストン５０ａに働く径方向の力Ｆは、摺動部５１ａの直径をＤとし、加工ダレ部４８ａの軸方向長さをＬとし、加工ダレ部４８ａの圧力制御室７１ａ側における燃料圧力Ｐ１と加工ダレ部４８ａのロッド収容孔４７２ａ側における燃料圧力Ｐ２との差をΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）とし、加工ダレ部４８ａのロッド収容孔４７２ａ側における摺動部５１ａとの隙間ｈ２と加工ダレ部４８ａの圧力制御室７１ａ側における摺動部５１ａとの隙間ｈ１との比の値をε（＝ｈ２／ｈ１）とした場合、下記の数式（１）により求められる。
【００６４】
（１）Ｆ＝π／４×Ｄ×Ｌ×ΔＰ｛（ε＋１）×√（（ε−１）／（ε＋３））＋（ε−１）｝
また、この力Ｆは、ε＝１．８付近で最大となる。
【００６５】
次に、図３に示す本実施形態について説明する。なお、図３に示す加工ダレ部４８の形状は、図４に示す加工ダレ部４８ａと同じとする。
【００６６】
図３に示すように、本実施形態では、図２を用いて説明したように、コマンドピストン５０の摺動部５１は、その軸方向の移動範囲内で加工ダレ部４８よりも圧力制御室７１側に配置されている。この場合、コマンドピストン５０の加工ダレ部４８と対向する部位は、摺動部５１よりも小径となっているロッド部５２となる。
【００６７】
図３に示すコマンドピストン５０においても、図４と同様に圧力制御室７１内の高圧燃料が摺動部５１と摺動孔４７１との摺動隙間Ｈを通る。図３に示すように摺動部５１を配置したものでは、摺動部５１のロッド部５２側の端部における燃料の流れは、図４とは異なり全周に亘ってほぼ均一となっている。
【００６８】
摺動部５１のロッド部５２側の端部から排出された燃料は、ロッド部５２と加工ダレ部４８を通る。このとき、加工ダレ部４８付近を流れる燃料は、図４と同様にロッド部５２と加工ダレ部４８との間隔が広いほうに流れようとするが、この間隔は図４に示す加工ダレ部４８と摺動部５１との間隔に比べ大きいため、間隔が広いほうに流れ込まずにノズル部１１に向かって流れる。
【００６９】
このため、図中左側の加工ダレ部４８付近の燃料圧力および右側の加工ダレ部４８付近の燃料圧力の圧力差が図４の圧力差に比べ小さくなる。
【００７０】
ここで、加工ダレ部４８の圧力制御室７１側における燃料圧力Ｐ１およびロッド収容孔４７２側における燃料圧力Ｐ２は、この部分におけるロッド部５２と加工ダレ部４８との間隔が非常に広いため、ほぼリーク通路４６１内の燃料圧力と同じ圧力となっている。このため、ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）は非常に小さな値となる。
【００７１】
上述のΔＰの値を上述の数式（１）に代入しコマンドピストン５０に働く径方向の力を求めると、ΔＰは非常に小さな値となっているため、力Ｆは、図４に示す比較例に比べれば非常に小さな値となる。なお、この場合の数式（１）中のＤは、ロッド部５２の直径であり、ｈ１は加工ダレ部４８の圧力制御室７１側におけるロッド部５２との隙間であり、ｈ２は加工ダレ部４８のロッド収容孔４７２側におけるロッド部５２との隙間である。
【００７２】
摺動部５１を軸方向の移動範囲内で加工ダレ部４８よりも圧力制御室７１側に配置させることにより、加工ダレ部４８付近の燃料の流れが改善され、コマンドピストン５０の摺動抵抗の増大を抑制することができるようになる。これにより、コマンドピストン５０の動作が安定し、ひいては燃料噴射弁１０の噴射量のばらつきを低減することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
図５は第２実施形態を示している。第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付し、説明を省略する。ここでは、第２実施形態の特徴的な構造のみを説明する。
【００７４】
図５に示す第２実施形態では、摺動部５１ａのロッド部５２ａ側の端部は、加工ダレ部４８よりも圧力制御室７１側に配置されている第１実施形態とは異なり、図４に示す加工ダレ部４８と対向する位置に配置されている。本実施形態は、図５に示すように、摺動部５１ａの加工ダレ部４８に対向する部位に全周に亘って周溝５１１が形成されていることを特徴としている。
【００７５】
次に、本実施形態の特徴部分の作用効果を、図６を用いて説明する。図６は本実施形態の特徴部分を模式的に示した図である。この図において、ピストン収容孔４７は図３および図４に示すピストン収容孔４７と同じとしている。また、この図において、コマンドピストン５０ａはノズルニードル３０を弁座２３に着座させたときの状態を示している。
【００７６】
圧力制御室７１内の高圧燃料は、摺動部５１ａと摺動孔４７１との間に形成される摺動隙間Ｈを通って燃料通路４６に流入する。摺動隙間Ｈを流れる燃料は、図４にて説明したように、間隔の広い図中左側の加工ダレ部４８に向かって流れる。
【００７７】
ところが、本実施形態では、摺動部５１ａの加工ダレ部４８に対向する部位に周溝５１１が形成されているため、左側の加工ダレ部４８付近に流入した燃料の一部は、この周溝５１１を通って圧力の低い右側の加工ダレ部４８付近に流入する。これにより、左右の加工ダレ部４８付近の燃料圧力が調整され全周に亘ってほぼ均一となる。その結果、コマンドピストン５０ａの摺動抵抗の増大を抑制することができる。
【００７８】
（第３実施形態）
図７および図８は、第３実施形態を示している。第１、第２実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付し、説明を省略する。ここでは、第３実施形態の特徴的な構造のみを説明する。
【００７９】
図７に示す第３実施形態では、本実施形態のコマンドピストン５０の摺動部５１には、圧力制御室７１側に向かうほどその外径が小さくなる傾斜部５１２が形成されている。その他の部分は、図２に示す第１実施形態と同じである。
【００８０】
傾斜部５１２を有するコマンドピストン５０をピストン収容孔４７に収容することにより、図７に示すように、摺動部５１と摺動孔４７１に形成される摺動隙間Ｈは、圧力制御室７１に向かうほど広くなる。
【００８１】
この構成によれば、摺動部５１の圧力制御室７１側の外径が、摺動部５１のロッド部５２側の端部とほぼ同じである場合に比べ圧力制御室７１内の高圧燃料が摺動隙間Ｈに流入しやすくなる。このため、摺動部５１には、高圧燃料の燃料圧力の作用により中心軸に向かう力が働く。その結果、コマンドピストン５０は、ピストン収容孔４７の中心軸に自動的に調心され、コマンドピストン５０の摺動抵抗の増大を抑制することができる。
【００８２】
なお、摺動隙間Ｈを圧力制御室７１に向かうほど広くするには、摺動孔４７１の内径を圧力制御室７１に向かうほど大きくしてもできるが、本実施形態のように、摺動部５１に圧力制御室７１に向かうほど外径が小さくなるような傾斜部５１２を形成することにより達成している。コマンドピストン５０は、摺動孔４７１が形成されているロアボデー４０よりも硬度が低い材料にて形成されているため、圧力制御室７１に向かうほど広くなる摺動隙間Ｈを形成するための傾斜部５１２を容易に形成することができる。
【００８３】
図８は、図５に示す第２実施形態のものに適用した例である。図７と同様、コマンドピストン５０ａの摺動部５１ａには、圧力制御室７１側に向かうほどその外径が小さくなる傾斜部５１２が形成されている。この実施形態においても、上述したように摺動部５１ａには、中心軸に向かう力が働くため、コマンドピストン５０ａは、ピストン収容孔４７の中心軸に自動的に調心される。その結果、コマンドピストン５０ａの摺動抵抗の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁の要部を拡大した断面図である。
【図３】図２の燃料噴射弁の要部を模式的に示した断面図である。
【図４】比較例における燃料噴射弁の要部を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図６】図５の燃料噴射弁の要部を拡大した断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による燃料噴射弁の要部を拡大した断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるその他の実施形態の燃料噴射弁の要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  燃料噴射弁、１１  ノズル部、１２  ノズルホルダ部、１３  圧力制御部、１４  リテーニングナット、１５  ボデーアッパ、２０  ノズルボデー（ハウジング）、２１  ニードル収容孔、２２  噴孔、２３  弁座、２４  燃料供給通路、２５  燃料溜り室、３０  ノズルニードル（ニードル）、４０  ロアボデー（ハウジング）、４３  高圧ポート、４４  低圧ポート、４５  燃料供給通路、４５１  分岐通路、４６  燃料通路、４６１  リーク通路、４７  ピストン収容孔、４７１  摺動孔、４７２  ロッド収容孔（大径収容孔）、４７３  段差部、４８  加工ダレ部（径拡大部）、４９  フィルタ部材、５０  コマンドピストン（制御ピストン）、５１  摺動部、５１１  周溝、５１２  傾斜部、５２  ロッド部、６０  ロッドプレッシャ、６１  コイルスプリング、７０  オリフィスプレート（ハウジング）、７１  圧力制御室、７２  アウトオリフィス、７３  インオリフィス、７４  燃料通路、８０  バルブボデー、８２  弁室、８３  燃料通路、８４  連通路、８５  弁部材、８６  弁体、８７  アーマチャ、９０  ソレノイド、９１  ステータ、９５  コイル、９６  コイルスプリング、９７  コネクタ
【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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【図８】
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