(57)【要約】【課題】開弁圧が精度良く調整された噴射ノズルを有する燃料噴射装置を提供する。【解決手段】この燃料噴射装置は、ボデーと、このボデー内に設けられて燃料を吸引圧送するプランジャポンプと、ボデーに設けられて燃料を噴射する噴射ノズル６１とを備えている。噴射ノズル６１は、噴射口６２ａが形成されたノズルボデー６２と、噴射口６２ａを開閉する弁体６３と、この弁体６３が噴射口６２ａを閉じるようにこの弁体６３を付勢するばね６７とを備え、弁体６３は、弁部６４ａが設けられたバルブ軸６４と、ばね６７が係止される係止部６５ａを備えるとともにバルブ軸６４を保持するリテーナ６５とを備え、リテーナ６５にバルブ軸６４が挿入される挿入孔が設けられ、この挿入孔に縮径部６５ｃが設けられ、この縮径部６５ｃにバルブ軸６４が圧入された後固着されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射装置であって、
ボデーと、このボデー内に設けられて前記燃料を吸引圧送するプランジャポンプと、前記ボデーに設けられて前記燃料を噴射する噴射ノズルとを備え、
前記噴射ノズルは、噴射口が形成されたノズルボデーと、前記噴射口を開閉する弁体と、この弁体が前記噴射口を閉じるようにこの弁体を付勢するばねとを備え、
前記弁体は、弁部が設けられたバルブ軸と、前記ばねが係止される係止部を備えるとともに前記バルブ軸を保持するリテーナとを備え、
前記リテーナに前記バルブ軸が挿入される挿入孔が設けられ、この挿入孔に縮径部が設けられ、この縮径部に前記バルブ軸が圧入された後固着されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記バルブ軸の挿入側の先端部には、先端が小径のテーパ部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記バルブ軸の前記テーパ部の終端は、前記リテーナの前記縮径部に位置していることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プランジャポンプによって燃料を圧送して噴射ノズルから内燃機関の吸気通路内に、燃料を噴射する燃料噴射装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
噴射ノズルは、噴射口が形成されたノズルボデーと、この噴射口を開閉する弁体と、この弁体が噴射口を一定の圧力で閉じるように弁体を付勢するスプリングとを備え、プランジャポンプによって噴射口の内側に燃料が圧送されたときに、噴射ノズルが所定の圧力（開弁圧）で開いて燃料が噴射される。
【０００４】
従来の燃料噴射装置の噴射ノズルにおいては、噴射口を開閉する弁体が軸形状にされるとともに、この弁体の根元側にばね座（例えばＣリングなど）を設け、このばね座にスプリングの一端を係止させて、弁体が噴射口を閉じる方向に付勢されるように構成されるのが一般的である。特許文献２には、このような構造を燃料噴射装置の燃料吸入弁に適用した例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４８８８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−００７５２１号公報（段落０００４−０００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、内燃機関の排出ガス濃度をより低減させるために、内燃機関に噴射する燃料の噴射流量の精度を向上させる必要性が生じている。燃料の噴射流量の精度を向上させるには噴射ノズルの弁体が噴射口を開放する開弁圧が一定になるように調整する必要がある。しかしながら、上記従来の噴射ノズルの構造では、ばね座の配置ばらつきや、スプリングのばね特性のばらつきなどによって、噴射ノズルの開弁圧にばらつきが生じるという課題がある。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、製造段階において開弁圧を精度良く調整することのできる噴射ノズルを有する燃料噴射装置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】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射装置であって、ボデーと、このボデー内に設けられて前記燃料を吸引圧送するプランジャポンプと、前記ボデーに設けられて前記燃料を噴射する噴射ノズルとを備え、前記噴射ノズルは、噴射口が形成されたノズルボデーと、前記噴射口を開閉する弁体と、この弁体が前記噴射口を閉じるようにこの弁体を付勢するばねとを備え、前記弁体は、弁部が設けられたバルブ軸と、前記ばねが係止される係止部を備えるとともに前記バルブ軸を保持するリテーナとを備え、前記リテーナに前記バルブ軸が挿入される挿入孔が設けられ、この挿入孔に縮径部が設けられ、この縮径部に前記バルブ軸が圧入された後固着されていることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明においては、製造段階において、リテーナにバルブ軸を徐々に圧入していく処理と、開弁圧を確認する処理とを繰り返していくことで、所定の開弁圧が得られるバルブ軸の位置を決定することができる。このバルブ軸の位置調整の際には、リテーナの縮径部によってバルブ軸が保持される。そして、所定の開弁圧が得られる位置が決まったら、リテーナとバルブ軸とが固着されて、バルブ軸が完全に脱落しないようにされる。リテーナやバルブ軸の長さに誤差があったり、ばねの特性にばらつきがあったりしても、上記の調整処理が行われることで、所定の開弁圧で燃料が噴射されるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記バルブ軸の挿入側の先端部には、先端が小径のテーパ部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この請求項２に記載の発明においては、バルブ軸をリテーナに挿入する際、バルブ軸のテーパ部がリテーナの縮径部を徐々に押し広げていくようにされ、このテーパ部によってリテーナによるバルブ軸の仮固定が強固なものとなる。そのため、位置調整中にバルブ軸がリテーナから脱落してしまうことが確実に防止される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記バルブ軸の前記テーパ部の終端は、前記リテーナの前記縮径部に位置していることを特徴とする。
【００１３】
この請求項３に記載の発明においては、リテーナの縮径部がバルブ軸のテーパ部によって完全に押し広げられてしまう前の段階で、バルブ軸の位置調整が完了していることになる。バルブ軸の位置調整時において、バルブ軸の挿入量が長くなって、バルブ軸のテーパ部によってリテーナの縮径部が完全に押し広げられてしまうと、縮径部によるバルブ軸の仮固定力が弱まり、開弁圧の高精度な調整の妨げとなる可能性がある。しかしながら、その前の段階で、バルブ軸の位置調整が完了しているので、開弁圧の正確な調整が達成されていることになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バルブ軸の長さやばね特性にばらつきがあっても、噴射ノズルの開弁圧がばらつきなく所定の圧力に調整された燃料噴射装置を提供することができる。それゆえ、この燃料噴射装置を搭載した内燃機関において燃料の噴射流量の精度が向上して、排ガス濃度をより低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置を示す図であって、断面図である。
【図２】同、燃料噴射装置の噴射バルブを示す断面図である。
【図３】バルブ軸の挿入側の部位とリテーナとを示す拡大断面図である。
【図４】バルブ軸をリテーナに圧入する際のストロークと荷重との関係を示すグラフであって、（ａ）はバルブ軸の先端にテーパ部が形成された本実施形態のグラフ、（ｂ）はバルブ軸の先端にテーパを設けていない場合のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の断面図である。この燃料噴射装置は、電子制御によって内燃機関の吸気通路へ燃料を噴射する電磁式高圧噴射型の燃料噴射装置である。この燃料噴射装置は、ケーシング１１と、燃料を吸入するインレットチェックバルブ２１と、燃料を圧送するプランジャポンプ３１と、燃料を噴射する噴射バルブ４１と、圧送室８０の余剰の燃料を燃料タンクへ戻すためのスピルバルブ７１とを備えている。
【００１７】
プランジャポンプ３１は、電磁コイル３２と、電磁コイル３２の磁力によって図１の下方に駆動されるアマチャ（可変磁気片）３３と、アマチャ３３を押し戻すリターンスプリング３４と、アマチャ３３に接続されて圧送室８０内を摺動するプランジャ３５を備え、電子的な制御によってプランジャ３５を動かして圧送室８０に燃料を吸引したり、燃料を圧縮して噴射バルブ４１へ送ったりする。
【００１８】
インレットチェックバルブ２１は、弁体２２と、圧送室８０および燃料供給通路２０の両方に開口した弁室２３と、弁体２２の位置を戻すためのリターンスプリング２４とを備えている。そして、プランジャ３５が圧送室８０を圧縮する際には、弁体２２が弁室２３の開口を塞いで燃料を通さないが、プランジャ３５がリターンスプリング３４により戻されて圧送室８０が負圧になった際に弁体２２が移動して燃料供給通路２０から圧送室８０へ燃料が吸入されるように動作する。
【００１９】
スピルバルブ７１は、弁体７２と、圧送室８０および燃料の戻し通路７０との両方に開口した弁室７３と、弁体７２の位置を戻すためのリターンスプリング７３とを備えている。そして、プランジャ３５がリターンスプリング３４により戻されて圧送室８０が負圧にされた際には弁体７２が弁室７３の開口を塞いで燃料を通さないが、プランジャ３５が圧送室８０の圧縮を開始した直後の期間に弁体７２が移動して余剰の燃料が戻し通路７０へ送られるように動作する。
【００２０】
図２は、噴射バルブ４１の断面図である。噴射バルブ４１は、圧送室８０側のバルブ５１と、燃料を噴射する噴射ノズル６１とを備え、第１のボデー５２と、第２のボデー６２とによって弁室４５が密閉状態に覆われて構成される。これら第１のボデー５２と第２のボデー６２とは別体に構成され、互いに嵌合されて固着されている。
【００２１】
圧送室８０側のバルブ５１は、第１のボデー５２に形成された開口部５２ａと、球状の弁体５３と、この弁体５３を弁室４５から開口部５２ａの方へ押しつけるリターンスプリング５４と、リターンスプリング５４を弁室４５内で保持する保持枠５５とを備えている。保持枠５５には、燃料を通過させる貫通孔５５ａが設けられている。そして、プランジャ３５が燃料の吸入されている圧送室８０を圧縮したときに、弁体５３が押されて開口部５２ａが開き、この開口部５２ａから弁室４５へ燃料を流入させるように動作する。
【００２２】
噴射ノズル６１は、第２のボデー６２に形成された噴射口６２ａと、噴射口６２ａを開閉する一方に長い弁体６３と、弁体６３を引き戻して噴射口６２ａを塞ぐ方向に付勢するリターンスプリング６７とを備えている。弁体６３は、噴射口６２ａに接触して噴射口６２ａを実際に開閉する一方に長い軸形状のバルブ軸６４と、バルブ軸６４の一端側を保持するようにバルブ軸６４と固着されるリテーナ６５とから構成される。バルブ軸６４とリテーナ６５とは力を加えることで塑性変形する金属により形成されている。
【００２３】
噴射口６２ａは、噴射端に近づくに従って孔径が大きくなるテーパ形状にされている。バルブ軸６４は、噴射口６２ａの上記形状に対応して、噴射側に先端が大径となる弁部６４ａが形成されている。そして、このバルブ軸６４が噴射口６２ａに通されて引き上げられることで噴射口６２ａが塞がれる一方、バルブ軸６４が押し下げられることで噴射口６２ａが開いて弁室４５の燃料が噴射される。
【００２４】
図３は、バルブ軸６４の挿入側の部位とリテーナ６５とを示している。バルブ軸６４は、上記の弁部６４ａに加えて、同一径で所定の長さを有する胴部６４ｂと、リテーナ６５への挿入側（図３の上側）に形成されて先端が徐々に小径となるテーパ部６４ｃとを備えている。少なくとも胴部６４ｂとテーパ部６４ｃとは一体的な構成である。
【００２５】
リテーナ６５は、中央に貫通孔を有する筒状の部材であり、軸方向の中央から下端（バルブ軸６４側）にかけてほぼ同一径にされた胴部６５ｂと、径が大きくされてリターンスプリング６７を係止する部分が形成された上端側のばね座部６５ａとを有している。胴部６５ｂの孔径は、バルブ軸６４の軸径とほぼ同等に形成されている。
【００２６】
また、リテーナ６５の胴部６５ｂには、孔径をバルブ軸６４よりわずかに小さくするために、三方（例えば周方向に１２０°の間隔を開けた三方）から中心側へ向けてプレスされた縮径部６５ｃが形成されている。なお、この縮径部６５ｃは、孔径がバルブ軸６４の軸径よりもわずかに小さくされれば、その形成方法は特に制限されるものでない。この縮径部６５ｃは、バルブ軸６４の軸方向に一定長の範囲にわたって形成されている。この縮径部６５ｃは、バルブ軸６４をリテーナ６５に圧入して位置決めされる際に、そのテーパ部６４ｃの終端（胴部６４ｂの始端）が位置する範囲を含むように形成されている。
【００２７】
バルブ軸６４は、テーパ部６４ｃの側からリテーナ６５に圧入されて位置調整された後、溶接等によりリテーナ６５に固着されている。このときテーパ部６４ｃの終端は縮径部６５ｃの形成範囲に配置されている。
【００２８】
本実施形態の燃料噴射装置においては、次のようにして、製造段階に噴射バルブ４１の弁体６３の開弁圧の調整が行われる。すなわち、噴射バルブ４１の第１のボデー５２と第２のボデー６２とが分離している段階で、第２のボデー６２の噴射口６２ａにバルブ軸６４が通されて、第２のボデー６２の内側でバルブ軸６４がリテーナ６５に徐々に圧入される。このとき、リターンスプリング６７は第２のボデー６２とリテーナ６５との間に配設された状態にされる。また、第１のボデー５２は外され、外部からリテーナ６５を把持可能な状態にされる。
【００２９】
そして、バルブ軸６４をリテーナ６５に圧入する量（ストローク）を徐々に増していくとともに、各段階で噴射ノズル６１の開弁圧の確認を行うことで、この開弁圧が所定値になるように調整する。開弁圧の確認は、弁が開く圧力を計測したり、実際に弁室４５に液体を圧送して所定の噴射がなされるか測定することで行うことができる。この開弁圧の確認の処理の際、バルブ軸６４とリテーナ６５との間にはリターンスプリング６７の作用によって互いを引き離す方向に力が掛けられるが、リテーナ６５の縮径部６５ｃとバルブ軸６４のテーパ部６４ｃの作用によって、両者は強固に仮固定されて、リテーナ６５かバルブ軸６４が脱落してしまうことが防止される。なお、通常は所定の圧入荷重で圧入することで目標の開弁圧に収まるが、微調整が必要なものも数個に１個程度は生じる。
【００３０】
図４は、バルブ軸６４をリテーナ６５に圧入する際のストロークと荷重との関係を示している。同図（ａ）はテーパ部６４ｃの形成された本実施形態の関係グラフ、（ｂ）はテーパ部６４ｃのない挿入側が同一径にされたバルブ軸６４Ｐの関係グラフである。図４（ｂ）に示すように、テーパ部が形成されていないバルブ軸６４Ｐでは、バルブ軸６４Ｐの先端がリテーナ６５の縮径部６５ｃに差し掛かる際に大きな荷重がかかるが、それ以後のストロークでは圧入時の荷重は低下し、縮径部６５ｃを通りすぎるとこの荷重が大きく低下する。図４（ｂ）においては、矢印Ｌ２によりバルブ軸６４Ｐの先端とリテーナ６５の縮径部６５ｃとが重なるストローク範囲を示している。圧入する際の荷重の低下はバルブ軸６４Ｐをリテーナ６５から引き抜く際の荷重の低下を意味し、それゆえ、このバルブ軸６４Ｐとリテーナ６５とでは両者を仮固定する一定の強度が得られにくいことが分かる。
【００３１】
一方、図４（ａ）に示すように、バルブ軸６４の先端にテーパ部６４ｃか形成されていると、このテーパ部６４ｃの終端がリテーナ６５の縮径部６５ｃと重なるストローク範囲Ｌ２において、圧入時にほぼ一定の大きな荷重がかかる。これは縮径部６５ｃがバルブ軸６４のテーパ部６４ｃにより徐々に押し広げられていき、テーパ部６４ｃの一定の範囲が縮径部６５ｃに圧接しているためである。それゆえ、テーパ部６４ｃの終端が縮径部６５ｃに差し掛かっている範囲においては、バルブ軸６４とリテーナ６５との強固な仮固定が実現されることが分かる。
【００３２】
そして、バルブ軸６４の位置調整において、所定の開弁圧が得られる位置までバルブ軸６４を圧入したら、その時点でバルブ軸６４とリテーナ６５とを溶接等により固着して、噴射ノズル６１の組み立てが完了する。溶接は、例えばリテーナ６５の貫通孔の一方側からレーザや溶接機の電極を差し入れて行うことができる。
【００３３】
本実施形態の燃料噴射装置にあっては、上記のように、バルブ軸６４による開弁圧が調整されて製造されているので、バルブ軸６４やリテーナ６５の長さ、および、リターンスプリング６７のばね特性にばらつきがあっても、噴射ノズル６１の開弁圧をばらつきなく所定の圧力にすることができる。したがって、燃料噴射装置による燃料の噴射流量の精度が向上して、内燃機関の排出ガス濃度のさらなる低減を図ることができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、リテーナとしてばね座部の部分を大径にした筒形状の部材を示したが、ばね座部の部分はリテーナの一部にフランジを形成して設けるようにしてもよい。また、リテーナのバルブ軸が挿入される孔は上端側に貫通せずに、リテーナの上端側が塞がれた形態にしても良い。また、上述の実施形態では、噴射ノズル６１が燃料の圧力によって噴射口６２ａが開かれる構成としたが、例えば電子制御に基づき電磁力によって噴射口が開かれる形式の噴射ノズルとしてもよい。また、本発明の燃料噴射装置によって燃料を内燃機関に直接に噴射するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
４１    噴射バルブ
６１    噴射ノズル
６２    第２のボデー
６２ａ  噴射口
６３    弁体
６４    バルブ軸
６４ａ  弁部
６４ｂ  胴部
６４ｃ  テーパ部
６５    リテーナ
６５ａ  ばね座部
６５ｂ  胴部
６５ｃ  縮径部
６７    リターンスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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