(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル通電時にアーマチャがステータに吸引され、それに伴いアーマチャに一体化された弁部材が移動して噴孔を開放する燃料噴射弁において、
前記弁部材を、アーマチャを固着するロッド部と、ロッド部に対して別体で且つ同軸上に設けられ当該ロッド部の移動に伴い噴孔を開閉する弁体部とから構成すると共に、着脱可能な連結部材にてロッド部及び弁体部を連結し、その連結状態でロッド部を第１のケーシング部材に、弁体部を第２のケーシング部材に各々収容し、
前記連結部材は伸縮機能を有する固定具により構成され、前記ロッド部と弁体部との間に間隔調整用のシム部材を挟み込み、その状態で前記連結部材を組み付けたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射弁において、前記ロッド部及び弁体部はその接続部分にて外方に突出する鍔部を有しており、前記連結部材は、ロッド部及び弁体部の鍔部に係合する一対の係合部と、それら一対の係合部間に設けられる伸縮部とからなる燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２記載の燃料噴射弁において、前記連結部材の伸縮部は、弁部材の軸方向に伸縮自在となるようスリットが設けられたものである燃料噴射弁。
【請求項４】
ロッド部及び弁体部はその接続部分の対向面が各々平坦面をなし、その平坦面の間に平板形状のシム部材を介在させた請求項１乃至３の何れかに記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
ロッド部及び弁体部はその接続部分の対向面中央に各々凹みが設けられ、その凹みの間に球形状のシム部材を介在させた請求項１乃至３の何れかに記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
液化ガス燃料を導入し、弁体の開弁動作に伴い液化ガス燃料を噴孔より噴射するものである請求項１乃至５の何れかに記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの燃料噴射装置に使用される燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射装置では、一般に燃料噴射弁として二方電磁弁（或いは三方電磁弁）が使用される。この場合、弁体の背面に設けた圧力制御室に高圧燃料を導入し、この圧力制御室内の高圧燃料（油圧）を噴射毎に低圧側にリークさせることで弁体の開弁動作を実現させている（例えば、特開平１０−１８９３４号公報等）。そのため、噴射毎に高圧燃料のリークが発生する。また、弁体摺動部においてもやはり高圧燃料のリークが発生する。
【０００３】
一方近年では、軽油の代替燃料として、燃料の気化性や発火燃焼性、エミッション等を考慮してＤＭＥ（ジメチルエーテル）やセタン価向上のための添加剤を加えたＬＰＧ（液化石油ガス）といった液化ガス燃料を使用することが検討されている（なお以下の記載においてＬＰＧと称するものは、特に指示しない限りセタン価向上剤を加えたものを指す）。液化ガス燃料を用いる場合、燃料噴射弁の漏れ燃料量が特に増える傾向にあり、燃料噴射弁からの漏れ燃料を回収するための装置が必要となる。例えば特開平１１−２２５９０号公報に開示されているように、気化した液化ガス燃料を回収するためのパージタンクや、パージタンク内の液化ガス燃料（気体）を圧縮し液化させるための圧縮ポンプが必要となる。そのため、燃料噴射装置として高コスト化を招く問題が生じる。
【０００４】
そこで、燃料のリークレスを図るべく、電磁ソレノイド（アクチュエータ）により弁体を直接動かす、いわゆる直動方式の燃料噴射弁を採用することが考えられる。その構成を図５に示す。
【０００５】
図５において、弁体１０１は図中上下方向に延びる長尺状をなし、弁体１０１の上端にはアーマチャ１０２がレーザ溶接などの手段により固着されている。ケーシング１０４及びバルブボディ１０５には孔１０４ａ，１０５ａが設けられ、その孔１０４ａ，１０５ａに弁体１０１が収容されている。アーマチャ１０２に対向してステータ１０６が設けられており、コイル１０７の通電時にアーマチャ１０２がステータ１０６に吸引されると、弁体１０１がスプリング１０８の付勢力に抗して図示の閉弁位置から開弁位置に移動する。これにより、噴孔１０９が開放されて、コモンレール等より供給される高圧燃料が噴射される。上記図５の構成では、燃料リークが生じないことから、漏れ燃料の回収装置（パージタンクや圧縮ポンプ等）が不要となり、高コスト化が抑制できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
車両に搭載されるエンジンでは、例えば約１０万ｋｍ走行毎に燃料噴射弁が交換される。この場合、コスト削減を図るには、燃料噴射弁１００のリテーニングナット１１０の締結を外し、噴射弁先端のノズル部１０３だけを交換することが考えられる。しかしながら、弁体１０１にはアーマチャ１０２が固着されており、そのアーマチャ１０２の径は通常孔１０４ａの径よりも大きい。これは、十分な電磁性能を得るためである。従って、ノズル部１０３の交換時には、リテーニングナット１１０の取り外しだけでなく、電磁ソレノイド部１１１の分解作業なども強いられることとなる。その結果、メンテナンス性が悪く、改善が望まれる。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、アクチュエータ直動式の燃料噴射弁において、メンテナンス性の良い構成を実現することができる燃料噴射弁を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の燃料噴射弁では、コイル通電時にアーマチャがステータに吸引され、それに伴いアーマチャに一体化された弁部材が移動して噴孔を開放する、いわゆるアクチュエータ直動式の燃料噴射弁構成となっている。また、かかる構成において特に、弁部材がロッド部と弁体部とに分割して設けられ、それらが連結部材にて連結されている。本構成では、コイル通電時にアーマチャがステータに吸引される際、ロッド部の移動に伴い弁体部が共に移動し、噴孔が開閉されるようになる。また、ロッド部、弁体部及び連結部材の連結状態で、ロッド部が第１のケーシング部材に収容され、弁体部が第２のケーシング部材に収容されている。
【０００９】
上記構成によれば、第１及び第２のケーシング部材を分解し、更に連結部材を離脱させれば、ロッド部を除く弁体部のみの取り外しが可能となる。従って、燃料噴射弁の長期の使用後に弁体部を交換しようとする際、その作業性が向上する。その結果、アクチュエータ直動式の燃料噴射弁において、メンテナンス性の良い構成が実現できる。
【００１０】
上記の如くロッド部と弁体部とからなる２部材で弁部材を構成する場合、それら各部材の加工精度のばらつき等が原因で弁リフト量（アーマチャ−ステータ間のエアギャップ量）が変動することが考えられる。そこで、請求項１の発明では、ロッド部と弁体部との間に間隔調整用のシム部材を介在させている。更に前記連結部材を、伸縮機能を有する固定具により構成している。この場合、連結部材は伸縮機能を有するため、シム部材の厚さが変更されてもそれに適宜対応できる。
【００１１】
上記請求項１の発明では請求項２に記載したように、ロッド部及び弁体部はその接続部分にて外方に突出する鍔部を有しており、前記連結部材は、ロッド部及び弁体部の鍔部に係合する一対の係合部と、それら一対の係合部間に設けられる伸縮部とからなる。この場合特に、請求項３に記載したように、前記連結部材の伸縮部は、弁部材の軸方向に伸縮自在となるようスリットが設けられたものであると良い。請求項２，３の構成によれば、連結部材（固定具）として好適な構成が実現できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、ロッド部及び弁体部はその接続部分の対向面が各々平坦面をなし、その平坦面の間に平板形状のシム部材が介在されている。この場合、加工誤差等によりロッド部及び弁体部の中心軸が多少ずれても、そのズレ分を許容しつつロッド部及び弁体部を連結することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、ロッド部及び弁体部はその接続部分の対向面中央に各々凹みが設けられ、その凹みの間に球形状のシム部材が介在されている。この場合、加工誤差等によりロッド部及び弁体部の接続部が多少傾いても、その傾き分を許容しつつロッド部及び弁体部を連結することができる。
【００１４】
本発明の燃料噴射弁は、特に液化ガス燃料用の燃料噴射弁として好適に具体化できる（請求項６）。つまり、液化ガス燃料を噴射する燃料噴射弁では、当該ガス燃料の漏れを極力少なくした構成であることが望まれる。本発明では、アクチュエータ直動式の燃料噴射弁構成をとることから、燃料漏れの少ない燃料噴射弁が実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、ＤＭＥやＬＰＧ等の液化ガスを燃料とする車両用ディーゼルエンジンにおいて、当該エンジンへの燃料噴射を行わせる燃料噴射弁に本発明を具体化する。燃料噴射弁には、コモンレール内に蓄えられた高圧燃料が供給され、当該燃料噴射弁の開弁動作に伴いエンジン燃焼室に液化ガス燃料が噴射供給されるようになっている。また特に、燃料噴射弁として、電磁ソレノイド（アクチュエータ）により弁体を直接動かす、いわゆる直動方式の燃料噴射弁を採用する。
【００１６】
図１は、燃料噴射弁の断面構造及び燃料噴射弁周りの構成を示す図面である。図１において、燃料タンク１０内に貯蔵された液化ガス燃料（ＤＭＥ、或いはＬＰＧ）は図示しない低圧ポンプにて吐出され、高圧ポンプ１１にて高圧に圧縮された後、コモンレール１２に供給される。コモンレール１２では、噴射圧相当（例えば３０ＭＰａ程度）の高圧燃料が蓄圧される。コモンレール１２には、エンジン気筒数分の燃料噴射弁３０が接続されており、これら燃料噴射弁３０はＥＣＵ２０からの駆動信号に従い駆動される。
【００１７】
以下、燃料噴射弁３０の構成を詳しく説明する。ケーシング３１及びバルブボディ３２は各々に第１のケーシング部材及び第２のケーシング部材を構成するものであり、それらはリテーニングナット３３の締め付けにより一体化されている。ケーシング３１及びバルブボディ３２には同軸の孔３１ａ，３２ａが設けられ、その孔３１ａ，３２ａには、弁部材を構成するロッド（ロッド部）３４及び弁体（弁体部）３５が収容されている。ロッド３４はその摺動部３４ａが孔３１ａの内壁に接し、弁体３５はその摺動部３５ａが孔３２ａの内壁に接しており、これらロッド３４及び弁体３５は図の上下方向に摺動自在となっている。ロッド３４及び弁体３５の間には間隔調整用のシム（シム部材）３６が介在され、その状態でこれら各部材が連結部材としての固定具３７により連結されている。ここで、ロッド３４、弁体３５、シム３６及び固定具３７からなる弁部材構成は本実施の形態の特徴部分であり、その詳細は後述する。
【００１８】
バルブボディ３２の先端部には複数の噴孔３２ｂが設けられており、弁体３５の先端がバルブボディ３２に当接することで噴孔３２ｂが閉じ、弁体３５の先端がバルブボディ３２から離間することで噴孔３２ｂが開くようになっている。
【００１９】
一方、電磁ソレノイド部の構成として、ロッド３４の図の上端にはアーマチャ３９が固着され、そのアーマチャ３９に対向して第１ステータ４０が設けられている。第１ステータ４０には、ＳＵＳ３０４などの非磁性材料よりなる挿入部材４１を介して第２ステータ４２が組み付けられ、それら各部材はレーザ溶接などの手段によって油密に一体化されている。第１ステータ４０の外周にはコイル４３が配設されている。また、第１ステータ４０にはスプリング４４が収容されており、ロッド３４及び弁体３５よりなる弁部材はスプリング４４により閉弁側（図の下側）に付勢されている。
【００２０】
第２ステータ４２とケーシング３１との間にはプレート４５が配置され、その状態でケーシング３１にキャップハウジング４６が組み付けられている。プレート４５は弁体ストッパとしての機能も有し、ロッド３４の摺動部３４ａ上面がプレート４５に当接することで、ロッド３４（弁体３５）のリフト量が規制される。
【００２１】
ケーシング３１には、ガスケット４７を挟むようにして吸入ポート部材４８が組み付けられており、この吸入ポート部材４８を介して孔３１ａ，３２ａにコモンレール１２からの高圧燃料が導入される。吸入ポート部材４８には、異物侵入を防止するためのバーフィルタ４９が圧入固定されている。
【００２２】
また、孔３１ａは、連通路５０を介してアーマチャ室５１に連通されている。従って、ロッド３４及び弁体３５には何れの部位でも高圧燃料が作用し、その摺動部分において高圧部位から低圧部位へ燃料が漏れ出るといった燃料リークを無くすことができる。
【００２３】
上記構成の燃料噴射弁３０において、コイル４３の非通電時には、スプリング４４の付勢力により弁部材（ロッド３４及び弁体３５）が閉弁位置に保持される。このとき、噴孔３２ｂが閉じ、燃料噴射弁３０による燃料噴射が停止される。コイル４３が通電されると、アーマチャ３９が第１ステータ４０に吸引され、スプリング４４の付勢力に抗して弁部材（ロッド３４及び弁体３５）が開弁側（図の上側）に移動する。これにより噴孔３２ｂが開き、燃料噴射が行われる。
【００２４】
次に、弁部材の特徴的な構成について詳しく説明する。図２（ａ）は、ロッド３４及び弁体３５の連結部分を拡大して示す断面図であり、図２（ｂ）は、固定具３７の構成を示す斜視図である。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、ロッド３４の下端面と弁体３５の上端面は共に平坦面をなし、その間に平板形状のシム３６が介在している。ロッド３４及び弁体３５には各々、外方へ突出する鍔部３４ｂ，３５ｂが形成されており、その鍔部３４ｂ，３５ｂに係合するようにして固定具３７が組み付けられている。すなわち、固定具３７は上下一対の係合部３７ａを有する。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、固定具３７は鉄鋼等の金属材料よりなり、筒体の一部を削除した平面Ｃ字状をなしている。固定具３７は、ロッド３４、弁体３５及びシム３６の連結部分において外側から装着でき、更に取り外しも可能となっている。また、固定具３７には、その軸方向の長さが可変となるよう複数のスリット（伸縮部）３７ｂが形成されている。
【００２７】
ここで、上記の通り固定具３７にはスリット３７ｂによる伸縮機能を持たせているが、その理由を以下に説明する。
燃料噴射弁３０は、一般に車両の所定走行距離毎（例えば、約１０万ｋｍ走行毎）に交換時期となり、コスト面を考えると、ノズル部（バルブボディ３２と弁体３５）だけが交換される。この際、弁部材をロッド３４と弁体３５とに分割する上記構成では、これらロッド３４及び弁体３５を含む各部材の寸法のばらつきが生じ、これが原因で部品交換後の弁リフト量（アーマチャ−ステータ間のエアギャップ量）が変動することが考えられる。それ故に、シム３６の厚さを変更して間隔調整を行う必要が生じ、シム３６の厚さ変更に対処できるよう固定具３７に伸縮機能を持たせている。
【００２８】
より詳しくは、ロッド３４及び弁体３５の連結部分を分解して示す図３において、ケーシング３１の下端面とロッド３４の下端面との距離をＬ１、バルブボディ３２の上端面と弁体３５の上端面との距離をＬ２とする場合、ロッド３４をプレート４５（図１参照）に当接させた状態で距離Ｌ１を計測する。また、交換後（新品）のバルブボディ３２及び弁体３５を対象に、弁体３５先端をバルブボディ３２のシート部に当接させた状態で距離Ｌ２を計測する。そして、距離Ｌ１，Ｌ２からシム３６として必要な厚さを決定する。
【００２９】
ノズル部（バルブボディ３２と弁体３５）の交換時には、リテーニングナット３３の締結を外してバルブボディ３２を取り外す。また、固定具３７を外してロッド３４から弁体３５を取り外す。これにより、使用済みのノズル部（バルブボディ３２と弁体３５）について取り外しが完了する。そして、上記の如く図３の距離Ｌ１，Ｌ２を計測した後、それに見合うシム３６を用意し、更に新品のノズル部（バルブボディ３２と弁体３５）を組み付ける。組付けは、取り外しと逆の手順で行えば良い。
【００３０】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
燃料噴射弁３０の長期の使用後に弁体部を交換しようとする際、その作業性が向上する。その結果、アクチュエータ直動式の燃料噴射弁３０において、メンテナンス性の良い構成が実現できる。
【００３１】
ロッド３４と弁体３５との間にシム３６を介在させ、更にそれらを伸縮機能を有する固定具３７により連結したので、シム３６の厚さが変更されてもそれに適宜対応できる。
【００３２】
ロッド３４、弁体３５及びシム３６は各々が平坦面にて当接し連結されるので、加工誤差等によりロッド３４及び弁体３５の中心軸が多少ずれても、そのズレ分を許容（吸収）しつつロッド３４及び弁体３５を連結することができる。
【００３３】
上記燃料噴射弁３０では、アクチュエータ直動式の燃料噴射弁構成をとることから燃料漏れの少ない構成が実現でき、液化ガス燃料用の燃料噴射弁として好適に具体化できる。
【００３４】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態では、ロッド３４及び弁体３５を平板形状のシム３６を用いて連結したが、この構成を変更する。図４は、ロッド３４及び弁体３５の連結部分を拡大して示す断面図である。図４に示す構成では、ロッド３４の下端面と弁体３５の上端面は共に中央部が凹んだ円錐形状をなし、その間にシム部材としての球形状のボール６１が介在している。ここで、ボール６１の大きさ（径）を変更することにより、弁リフト量（アーマチャ−ステータ間のエアギャップ量）が調整される。この場合、加工誤差等によりロッド３４及び弁体３５の接続部が多少傾いても、その傾き分を許容しつつロッド３４及び弁体３５を連結することができる。
【００３５】
上記実施の形態では、ＤＭＥやＬＰＧ等の液化ガス燃料を噴射する燃料噴射弁に本発明を具体化したが、それ以外の燃料を噴射する燃料噴射弁に本発明を具体化しても良い。すなわち、軽油やガソリンを噴射する燃料噴射弁に具体化する。かかる場合にも同様に、メンテナンス性の良い構成が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射弁の断面構造及びその周辺の構成を示す図。
【図２】ロッド及び弁体の連結部分を示す断面図、並びに固定具を示す斜視図。
【図３】ロッド及び弁体の連結部分を分解して示す断面図。
【図４】ロッド及び弁体の連結部分を示す断面図。
【図５】従来技術における燃料噴射弁を示す断面図。
【符号の説明】
３０…燃料噴射弁、３１…ケーシング、３２…バルブボディ、３２ｂ…噴孔、３４…ロッド、３５…弁体、３６…シム、３７…固定具、３９…アーマチャ、４０…第１ステータ、４３…コイル、６１…ボール。
【図１】
0003977620.tif 000002
【図２】
0003977620.tif 000003
【図３】
0003977620.tif 000004
【図４】
0003977620.tif 000005
【図５】
0003977620.tif 000006