(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内に燃料を間欠的に噴射するための噴孔を有する弁ボディと、前記弁ボディ内に軸方向に摺動自在に設けられ前記噴孔を開閉する弁部材を備え、
前記弁部材と軸方向に協働する伝達部材と、燃料圧力を変化させて前記伝達部材を開弁方向にリフトさせる圧力室と、前記伝達部材のリフトを規制するリフト規制部材とを順に構成した制御部を備え、
前記伝達部材とリフト規制部材とを当接させ、リフト量を規制する燃料噴射装置であって、
前記伝達部材と前記リフト規制部材との当接面に燃料の溜まる窪み部を形成し、
前記制御部を前記弁部材の軸方向に複数段備え、前記弁部材を段階的にリフトさせ、
複数段備える前記伝達部材の一方の伝達部材を前記リフト規制部材とすることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記リフト規制部材と前記弁ボディとの間に、前記弁ボディに対する前記リフト規制部材の軸方向の位置を調整するシムを設け、前記リフト規制部材と前記シムの当接面に燃料の溜まる第２の窪み部を形成することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記窪み部は前記当接面に複数形成されることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記第２の窪み部は前記当接面に複数形成されることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば燃料を直接筒内に噴射するための内燃機関用の燃料噴射装置に関し、特に多段階にリフト制御可能な燃料噴射装置のリフト規制構造に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高圧燃料供給ポンプから燃料噴射弁に燃料を供給する蓄圧式燃料噴射装置において、例えば特開平３−１５６１６４号公報に開示されているように、排気ガス中に排出される有害物質の低減および燃費向上を狙いとして、長時間運転を続けることによる弁部材に設けた係止部と、この係止部に当接するリフト規制部材との当接面の偏摩耗を防止し、小リフト側のリフト量の経年変化を押さえて常に狙い通りの一定の噴射量が得られるようにした燃料噴射装置のリフト規制構造に関する技術が提案されている。
【０００３】
上記公報に開示されている従来の燃料噴射装置のリフト規制構造は、図９に示すように弁部材１００に設けた螺旋溝１０１により弁部材１００を回動させて、係止部１０２と図示しないリフト規制部との当接位置を時間とともに変化させることにより、該当接部分の偏摩耗を抑制している。従って、それだけリフト量の経年変化が小さくなり、噴射量を一定に保持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したリフト規制構造の構成では、弁部材に螺旋溝を形成する必要があり、加工コストの上昇、および従来ノズル構成を変えなければならないと言う問題がある。
【０００５】
本発明の目的は上記点に鑑み、従来ノズルの構成をそのままに、多段階にリフト制御可能な燃料噴射装置の小リフト側のリフト量の経年変化を押さえることが可能な燃料噴射装置のリフト規制構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、圧力室の燃料圧力を変化させると、弁部材と協働する伝達部材が移動してリフト規制部材と当接する。この両者の間にて当接する部分、つまり当接面に燃料の溜まる窪み部を形成する。
【０００７】
燃料噴射時において、伝達部材がリフト規制部材と当接するが、この直前に上述した当接面に形成した窪み部内の燃料圧力が上昇し、油圧ダンパー効果を果たすことにより伝達部材の移動速度が低減される。
【０００８】
伝達部材の移動速度が低減された後、リフト規制部材と当接するので、当接による衝撃は緩和される。よって、伝達部材とリフト規制部材の当接面の摩耗は抑制することができる。
【０００９】
本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、伝達部材、圧力室およびリフト規制部材よりなる制御部を弁部材軸方向に複数段備え、複数の伝達部材の一方の伝達部材をリフト規制部材とした。
【００１０】
この構成により、複数段にリフトする弁部材と協働する伝達部材がリフト規制部材と当接することによる衝撃は緩和される。よって、複数の伝達部材と複数のリフト規制部材の当接面の摩耗は抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の燃料噴射装置によると、複数段にリフトする本発明の燃料噴射装置においては、リフト規制部材と弁ボディとの間に、弁ボディに対するリフト規制部材の軸方向の位置を調整するシムが設けられ、例えば、一段目リフトを経て二段目リフトした後の弁部材の閉弁工程時、一段目のリフト規制部材、つまり二段目の伝達部材が上記シムに当接する。そして、この一段目のリフト規制部材（二段目の伝達部材）とシムの当接面に燃料の溜まる第２の窪み部が形成される。
【００１２】
上述した当接面に形成した窪み部内の燃料圧力が上昇し、油圧ダンパー効果を果たすことにより一段目のリフト規制部材（二段目の伝達部材）の移動速度が低減される。
【００１３】
一段目のリフト規制部材（二段目の伝達部材）の移動速度が低減された後、シムと当接するので、当接による衝撃は緩和される。よって、一段目のリフト規制部材（二段目の伝達部材）とシムの当接面の摩耗は抑制することができる。
【００１４】
本発明の請求項３および請求項４記載の燃料噴射装置によると、前述した窪み部または第２の窪み部は当接面に複数形成される。
【００１５】
燃料噴射装置の噴射圧力設定等に対応して窪み部を複数個配置することにより、伝達部材とリフト規制部材の当接する面において、伝達部材とリフト規制部材の当接する部位を当接面に確保しつつ窪み部を構成させることができ、伝達部材とリフト規制部材の当接する部位の摩耗を最小に抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１および図２は、本発明の一実施形態である燃料噴射装置の構成を示す。図１は本発明の一実施形態による燃料噴射装置の要部を示す断面図である。図２は図１に示す燃料噴射装置の一部を示す部分拡大図である。以下、本発明の一実施形態の燃料噴射装置の構成を図１および図２を用いて説明する。
【００１８】
燃料噴射装置１は図示しないエンジンのエンジンヘッドに搭載され、エンジンの各気筒に燃料を直接噴射するように構成されている。燃料噴射ポンプから吐出された高圧燃料は図示しない蓄圧管の蓄圧室で所定圧に蓄圧され、燃料噴射装置１の燃料流入通路５０に供給される。燃料噴射ポンプは、エンジンの回転数、負荷、あるいは吸入燃料圧力、吸入空気量、冷却水の温度に従い吐出圧を調整する。
【００１９】
本発明であるリフト量の経年変化を押さえることが可能な燃料噴射装置のリフト規制構造の部分を中心に、以下説明する。
【００２０】
図１には二段階にリフト制御する燃料噴射装置１を示し、一段目のリフトを制御する制御部として第一制御ピストン（以下、伝達部材と称す）２４と第二制御ピストン（以下、リフト規制部材と称す）２７が第一圧力室６０を挟む形でハウジング１１内に収容される。
【００２１】
リフト規制部材２７の上面に接して第二圧力室６５が設けられる。前述した圧力室（第一、第二）６０、６５の圧力を制御する電磁弁３０が図１中ハウジング１１の上部に配置構成されている。
【００２２】
伝達部材２４の下方にはロッド２３を介して弁部材２１が同軸上に配置される。弁部材２１は弁ボディ１２に往復移動自在に支持され、第一の付勢手段としてのスプリング１５によりロッド２３を介し弁ボディ１２に形成した弁座１２ａに付勢され噴孔１２ｂを閉塞している。この弁ボディ１２はチップパッキン１３をはさみリテーニングナット１４でハウジング１１と締結されている。
【００２３】
次に、リフト作動工程と、リフト作動工程時に伝達部材２４とリフト規制部材２７の当接面の摩耗が抑制される効果について説明する。
【００２４】
図３は、図１、図２に示した燃料噴射装置の段階リフトを実現するタイムチャートを示し、図３中のタイミングIII において第一リフト（ｈ１）を経て第二リフト（ｈ２）が作動する場合について、以下説明する。
【００２５】
先ず、第一リフト（ｈ１）が実行される場合、伝達部材２４とリフト規制部材２７の当接面、つまり伝達部材２４側の上端部２４ｂとリフト規制部材２７側の下端部２７ａが当接することで、弁部材２１の第一リフト（ｈ１）は規定される。
【００２６】
図１、図２には、伝達部材２４側の上端部２４ｂ中央に窪み部２４ａを一個構成した例を示す。図示しないがリフト規制部材２７側の下端部２７ａに伝達部材２４側に形成する窪み部２４ａと同様の窪み部を設けても同じ効果が得られる。
【００２７】
先ず、弁部材２１が弁座に着座した図１に示す状態から、図示しないＥＣＵにより電磁弁３０の弁部３０ｂが選択切替えされると、出口絞り６２が開放され、第一圧力室６０の圧力Ｐｃ１は低下し始める。第一圧力室６０の圧力が低下し、スプリング１５の設定荷重と第一圧力室６０の燃料圧力から受ける力との合力である噴孔１２ｂ閉塞方向の力が、燃料通路５１を経て燃料溜り部５３の燃料圧力が弁部材２１を押し上げる力より小さくなると、弁部材２１および伝達部材２４はリフトを開始し、噴孔１２ｂから燃料が噴射される。
【００２８】
この後、伝達部材２４はリフト規制部材２７に当接しｈ１リフトし、第一のリフトは実行されるが、この当接する直前に上述した伝達部材２４側の上端部２４ｂに形成した窪み部２４ａ内の燃料圧力が上昇することにより、油圧ダンパー効果を果たす。
【００２９】
これにより当接する直前位置にて伝達部材２４の移動速度が低減される。伝達部材２４の移動速度が低減された後、伝達部材２４はリフト規制部材２７と当接するので、この当接による衝撃は緩和される。よって、伝達部材２４とリフト規制部材２７の当接面２４ｂ、２７ａの摩耗は抑制することができる。
【００３０】
このように、伝達部材２４とリフト規制部材２７の当接面２４ｂ、２７ａに窪み部２４ａを設けても、開弁初期速度を落さず噴射性能に影響を与えることなく、小リフト域である第一リフト量ｈ１の経時変化を抑制して、安定した狙い通りの噴射が可能となる。
【００３１】
また、当接による衝撃は緩和されることから、当接後の伝達部材２４のバウンスが低減され、弁部材２１の挙動は安定するので、噴射量は安定する。
【００３２】
前述した窪み部２４ａは、伝達部材２４側の上端部２４ｂに燃料の溜まる窪みを設ける簡潔な構成としたので、従来のリフト摩耗対策未実施の燃料噴射装置への本発明の適用が、容易かつ低コストで実施できる。
【００３３】
更に、伝達部材２４の重量は窪み部２４ａを形成することにより、軽減されるので、弁部材２１の開閉弁応答性能を改善できる。
【００３４】
次に、第一リフト（ｈ１）したあと第二リフト（ｈ２）する場合の工程について述べる。
【００３５】
弁部材２１と協働する伝達部材２４がリフト規制部材２７に当接し、第一リフト（ｈ１）した状態から、エンジン運転状態に応じて図示しないＥＣＵにより電磁弁３０の弁部３０ｃが選択切替えされると、出口絞り６２および出口絞り６７がともに開放され、第一圧力室６０の圧力は低下状態を維持し、かつ第二圧力室６５の圧力Ｐｃ２は低下し始める。第二圧力室６５の圧力が低下すると、伝達部材２４はリフト規制部材２７に当接したまま第二のリフトｈ２を開始する。そして弁部材２１が（ｈ１＋ｈ２）リフトするとチップパッキン１３の下端面１３ａに係止され、これ以上リフトしない。
【００３６】
弁部材２１が伝達部材２４およびリフト規制部材２７とともに（ｈ１＋ｈ２）リフトしたあとの閉弁工程時、リフト規制部材２７の下端面２７ｃとハウジング１１にリフト規制部材２７の位置を調整するために設けたシム５２の上端面５２ａとが当接する。このシム２７の厚さの選択によってリフト規制部材２７は、ハウジング１１に対する軸方向位置が調整されるため、結果的に弁ボディ１２に対する軸方向位置が調整されることになる。
【００３７】
従って、リフト規制部材２７の下端面２７ｃとシム５２の上端面５２ａが当接による摩耗をすると、リフト規制部材２７の位置は噴孔方向に移動し、結果として第一リフト量ｈ１は縮小する。つまり経時変化により第一リフト（ｈ１）時の噴射量は減少する。
【００３８】
これを防止するため、リフト規制部材２７とシム５２の当接面、つまりリフト規制部材２７の下端面２７ｃとシム５２の上端面５２ａの当接面のいずれかに窪み部を設けて当接面２７ｃ、５２ａの摩耗を抑制する例を以下説明する。
【００３９】
図１、図２には、リフト規制部材２７の下端面２７ｃに窪み部２７ｂ、２７ｄを二ヶ所構成した例を示す。
【００４０】
窪み部２７ｄは、リフト規制部材２７のシム５２と当接するリング状の下端面２７ｃの略中央部に形成された環状溝である。つまり、この窪み部２７ｄは、リフト規制部材２７の軸心に対して同心円状に形成されている。そして、リフト規制部材２７の下端面２７ｃとシム５２の上端面５２ａが当接する直前において、上記窪み部２７ｄ内の燃料圧力が上昇することにより、油圧ダンパー効果を果たす。
【００４１】
これにより当接する直前位置にてリフト規制部材２７の移動速度が低減される。リフト規制部材２７の移動速度が低減された後、リフト規制部材２７はシム５２と当接するので、この当接による衝撃は緩和される。よって、リフト規制部材２７とシム５２の当接面２７ｃ、５２ａの摩耗は抑制することができる。
【００４２】
一方、窪み部２７ｂは、上記リング状の下端面２７ｃから、この下端面２７ｃに連なるリフト規制部材２７の小径部の外周面にかけて、このリフト規制部材２７をえぐるように形成された環状溝である。この窪み部２７ｂは、上記した窪み部２７ｄと同様の効果を発揮する。
【００４３】
なお、上記窪み部２７ｂにおいて、上述のようにリフト規制部材２７の下端面からえぐるように窪み部を形成したのは、窪み部２７ｂ内に燃料を充填させて油圧を高め油圧ダンパー効果を得るためである。
【００４４】
さらに、窪み部２７ｂが、上記下端面２７ｃのみでなく、リフト規制部材２７の小径部の外周まで及ぶように形成されているのは、窪み部２７ｂの容積を確保し、窪み部２７ｂに燃料を充填させて油圧を高め油圧ダンパー効果を向上させるためである。
【００４５】
ただし、上記２つの窪み部２７ｂ、２７ｄの内、窪み部２７ｂは、あくまで補助的な油圧ダンパー効果を得るものであって、窪み部２７ｄのみによって所望の油圧ダンパー効果が得られれば窪み部２７ｂは、省略してもよい。なお、図示しないがシム５２の上端面５２ａに上記窪み部２７ｂ、２７ｄと同様の窪み部を設けても同じ効果が得られる。
【００４６】
このように、リフト規制部材２７とシム５２の当接面２７ｃ、５２ａに窪み部２７ｂ、２７ｄを設けても、閉弁初期速度を落さず噴射性能に影響を与えることなく、小リフト域である第一リフト量ｈ１の経時変化を抑制して、安定した狙い通りの噴射が可能となる。
【００４７】
また、当接による衝撃は緩和されることから、当接後のリフト規制部材２７のバウンスが低減され、リフト規制部材２７と協働する弁部材２１の挙動は安定するので、噴射量は安定する。
【００４８】
前述した窪み部２７ａ、２７ｂは、リフト規制部材２７の下端面２７ｃに燃料の溜まる窪みを設ける簡潔な構成としたので、従来のリフト摩耗対策未実施の燃料噴射装置への本発明の適用が、容易かつ低コストで実施できる。
【００４９】
なお、図３中のタイミングＩは、弁部材２１が弁座１２ａに着座した図１に示す状態から、電磁弁３０の弁部３０ｂが選択切替えされ、第一リフト（ｈ１）のみ作動した状態を示す。図３中のタイミングIIは弁部材２１が弁座１２ａに着座した図１に示す状態から、電磁弁３０の弁部３０ｃが選択切替えされ第一リフト（ｈ１）と第二リフト（ｈ２）が連続して作動した状態を示す。
【００５０】
前述したいずれの弁部材２１のリフト作動形態であっても、窪み部２４ａ、２７ｂ、２７ｄの効果により、小リフト域である第一リフト量ｈ１の経時変化を抑制して、安定した狙い通りの噴射が可能となる。
【００５１】
図４から図７は図１、図２で示した伝達部材２４の変形例を示し、以下説明する。
【００５２】
図４は、本発明の一実施形態の変形例による伝達部材を示す詳細図である。図１、図２に示した伝達部材２４には窪み部２４ａのみを形成したが、図４に示す伝達部材３４は、例えば窪み部３４ａと燃料通路部３４ｃ、３４ｄを設ける構成としてもよい。３４ｂは伝達部材３４の上端部である。
【００５３】
燃料通路部３４ｃ、３４ｄは、窪み部３４内部の高圧燃料の一部を燃料通路３４ｃ、３４ｄを通じて図２中で示すハウジング内壁と伝達部材２４との隙間部６３より、主に第一圧力室６０に戻す。これにより窪み部３４ａ内部の燃料圧力は調整され、伝達部材３４がリフト規制部材２７に当接する直前の移動速度が最適に調整される。これにより、弁部材２１の開弁動作に影響を与えず、かつ伝達部材３４とリフト規制部材２７の摩耗を最小に抑制することができる。
【００５４】
図５は、本発明の一実施形態の変形例による伝達部材２４に形成した窪み部２４ａの他の例を示す断面図である。図１、図２に示す伝達部材２４に設けた窪み部２４ａは窪み内部を湾曲状に形成したが、図５に示す伝達部材４４に設けた窪み部４４ａように、例えば直線により形成される逆円錐形としてもよい。伝達部材の慣性重量および噴射圧力の設定等により当接面での当接形態は異なるので、加工のし易さと併せて窪み部の形状は種々選択される。
【００５５】
図６は、本発明の一実施形態の変形例による窪み部を複数個形成した伝達部材を示す上面図である。図６に示す伝達部材５４に形成した窪み部５４ａは、図４、図５に示した窪み部３４ａ、４４ａの大きさを縮小し、これを複数個形成させた。
【００５６】
この窪み部５４ａは、伝達部材５４とリフト規制部材２７の当接する面において、当接する部位を分散させることができ、燃料噴射装置の噴射圧力設定等に対応させて窪み部の形状を選択することにより、伝達部材５４とリフト規制部材２７の当接する部位の摩耗を最小に抑制することができる。
【００５７】
図７は、本発明の一実施形態の変形例による窪み部を環状溝形成した伝達部材を示す詳細図である。この伝達部材６４に形成した環状溝状の窪み部６４ａは、図６に示した窪み部５４ａと同じように伝達部材６４とリフト規制部材２７の当接する面において、当接する部位を分散させることができ、燃料噴射装置の噴射圧力設定等に対応させて窪み部の形状を選択することにより、伝達部材６４とリフト規制部材２７の摩耗を最小に抑制することができる。
【００５８】
図８は、本発明の一実施形態による弁部材２１のリフト量とノズル流量を示す特性図である。
【００５９】
弁部材２１を上下動させて、噴孔１２ｂを開閉する上述した実施例で示した燃料噴射装置では、ノズル（弁部材）リフトとノズル（弁部材）流量の特性は、図８に示すようになる。伝達部材２４とリフト規制部材２７の当接部の摩耗によるリフト変化量をΔＬとした場合、小リフト時と大リフト時の比較では同一のリフト変化量ΔＬに対するノズル流量変化は、小リフト時の変化量ΔＱ１が大リフト時の変化量ΔＱ２よりも大きい。
【００６０】
よって、上述した本発明の一実施例に示した一段目（小リフト時）のリフト量の経年変化を押さえることが可能な燃料噴射装置のリフト規制構造を用いることにより、噴射量を安定化させる効果は大きく、常に狙い通りの安定した噴射量が得られる燃料噴射装置とすることができる。
【００６１】
更に、従来ノズルの構成をそのままに、多段階にリフト制御可能な燃料噴射装置の小リフト側のリフト量の経年変化を押さえることができ、かつ低コストで実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料噴射装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１に示す燃料噴射装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の段階リフトを実現するタイムチャートである。
【図４】本発明の一実施形態の変形例による伝達部材を示す詳細図である。
（ａ）は伝達部材の断面図である。
（ｂ）は図４（ａ）の上面図である。
【図５】本発明の一実施形態の変形例による伝達部材に形成した窪み部の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の変形例による窪み部を複数個形成した伝達部材を示す上面図である。
【図７】本発明の一実施形態の変形例による窪み部を環状溝形成した伝達部材を示す詳細図である。
（ａ）は窪み部を環状溝形成した伝達部材の断面図である。
（ｂ）は図７（ａ）の上面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるリフト量とノズル流量を示す特性図である。
【図９】従来の弁部材の側面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射装置
１２  弁ボディ
１２ｂ  噴孔
２１  弁部材
２４  伝達部材（第一ピストン）
２４ａ  窪み部
２４ｂ  伝達部材（第一制御ピストン）の上端面
２７  リフト規制部材（第二制御ピストン）
２７ａ  リフト規制部材（第二ピストン）の下端面
２４ｂ、２７ａ  （伝達部材とリフト規制部材の）当接面
２７ｂ、２７ｄ  第２の窪み部
２７ｃ  リフト規制部材（第二ピストン）の下端面
５２  シム
５２ａ  シムの上端面
２７ｃ、５２ａ  （リフト規制部材とシムの）当接面
６０  （第一）圧力室
２４、６０、２７  制御部
【図１】
0004051848.tif 000002
【図２】
0004051848.tif 000003
【図３】
0004051848.tif 000004
【図４】
0004051848.tif 000005
【図５】
0004051848.tif 000006
【図６】
0004051848.tif 000007
【図７】
0004051848.tif 000008
【図８】
0004051848.tif 000009
【図９】
0004051848.tif 000010