(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）燃料を噴射する噴射孔を設けたノズルボディと、
（ｂ）このノズルボディ内に摺動自在に収容され、燃料を供給圧力に応じて前記噴射孔を開く側に移動するニードルと、
（ｃ）前記ノズルボディを支持すると共に、内部空間を持つ中空のノズルホルダと、
（ｄ）前記ニードルのノズルホルダ側端部に連結され、前記ニードルと連動して軸方向に移動するプレッシャピンと、
（ｅ）このノズルホルダの内部空間内に収容され、前記ニードルを前記プレッシャピンを介して前記噴射孔を閉じる側へ付勢する付勢手段と、
（ｆ）前記ノズルボディと前記ノズルホルダとの間に配され、内部に前記プレッシャピンを摺動自在に収容し、且つ前記プレッシャピンとの間に、前記ニードルのノズルホルダ側端部を燃料と共に収容するダンパ室を有する中間板と
を備え、
前記中間板は、前記プレッシャピンの外周との間で所定の重なり寸法を持ち、前記ダンパ室内の燃料の移動を制限する絞り部、およびこの絞り部よりも前記ノズルホルダ側に、前記ダンパ室と前記内部空間とを連通させる連通路を有し、
前記連通路は、前記中間板の内周面に形成された内周溝と、この内周溝とノズルホルダ側端面とを連通する切欠溝とからなることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記付勢手段は、常に前記ニードルを前記プレッシャピンを介して前記噴射孔を閉じる側へ付勢する第１付勢手段と、前記ニードルの移動量がプレリフト量よりも大きい時に前記ニードルを前記プレッシャピンを介して前記噴射孔を閉じる側へ付勢する第２付勢手段とからなることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に取り付けられる燃料噴射ノズルに関するもので、特にニードルが着座するときに発生する振動等を抑制するダンパ室を備えた燃料噴射ノズルに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開昭５９−１９０４７２号公報においては、ニードルの下降時に、ニードルがノズルボディに着座することにより発生する騒音や振動の抑制と、ニードルの着座に伴う圧力波による２次噴射の低減のために、ノズルボディとニードルとの間にダンパ室を形成した燃料噴射ノズル（以下従来の技術と呼ぶ）が提案されている。
【０００３】
この従来の技術は、ニードルの外周に、ニードルが噴射孔を開く側に変位している時にダンパ室の容積を拡大し、ニードルが噴射孔を閉じる側に変位している時にダンパ室内の容積を縮小する階段状の絞り部を一体成形している。そして、従来の技術は、ニードルの外周とノズルボイディの内周との径差およびニードルの絞り部とノズルボディの内周面との重なり寸法でダンパ特性が決められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術において、ニードルの絞り部とノズルボディの内周面との重なり寸法は、ニードルのテーパ部およびノズルボディのテーパ部（シート部）を基準にして絞り部までの軸方向長さを測定しなればならなかった。したがって、ニードルの絞り部とノズルボディの内周面との重なり寸法を容易に求めることができなかったので、ダンパ室のダンパ特性を正確に調整し難いという問題が生じている。
【０００５】
また、従来の技術においては、ニードルと一体的にダンパが構成されているため、ニードルの移動量がフルリフト量からノズルボディに着座するまでの間、常にダンパ効果が発生するようになっている。この結果、例えばシュナール特性等の弁性能のチェックが困難となり、燃料噴射ノズルの製品品質がばらつくという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
この発明の目的は、ダンパ特性を正確に調整し易い燃料噴射ノズルを提供することにある。また、ノズルボディおよびニードルの弁性能を十分チェックできるようにして、製品品質のばらつきを防止することのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。さらに、ニードルがノズルボディに着座することにより発生する騒音や振動を抑制でき、且つニードルの着座に伴う圧力波による２次噴射を低減することのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、ニードルおよびプレッシャピンがリフトして噴射孔より燃料の噴射が行われている時に、ノズルボディ内への高圧燃料の供給が遮断されて、ノズルボディ内の燃料の供給圧力が付勢手段の付勢力よりも小さくなると、ニードルおよびプレッシャピンが噴射孔を閉じる側へ移動する。このとき、中間板の絞り部がプレッシャピンの外周と重なるまでの間は、連通路を介してダンパ室と内部空間とが連通し、ダンパ室が開放されるので、ニードルおよびプレッシャピンにはダンパ効果は現れず、ニードルおよびプレッシャピンは素早く噴射孔を閉じる側へ移動する。
【０００８】
さらに、ニードルおよびプレッシャピンが噴射孔を閉じる側へ移動することにより、中間板の絞り部がプレッシャピンの外周と重なると、ダンパ室と内部空間との連通状態が遮断され、ダンパ室が密閉されるので、ニードルおよびプレッシャピンにはダンパ効果が現れ、ニードルおよびプレッシャピンの移動速度が遅くなる。このため、ニードルがノズルボディにゆっくりと着座して燃料噴射が終了する。
【０００９】
したがって、ニードルの着座時のバウンスを低減することにより、ニードルの着座により発生する騒音や振動を抑制でき、且つニードルの着座に伴う圧力波による２次噴射を低減することができるという効果が得られる。また、絞り部の重なり寸法を容易に求めることができるので、ダンパ室のダンパ特性を正確に調整し易くなるという効果が得られる。さらに、ダンパ室がニードル単品とノズルボディ単品との間に形成されておらず、プレッシャピン単品と中間板単品との間に形成されていることにより、ダンパ効果の影響を受けることなく弁性能を十分チェックすることができるので、製品品質のばらつきを防止することができるという効果が得られる。
【００１０】
そして、ニードルおよびプレッシャピンにダンパ効果が現れない時は、内周溝と切欠溝を介してダンパ室と内部空間とが連通し、ダンパ室が開放されるので、ニードルおよびプレッシャピンは素早く噴射孔を閉じる側へ移動する。また、ニードルおよびプレッシャピンにダンパ効果が現れる時は、中間板の絞り部がプレッシャピンの外周と重なり、ダンパ室と内部空間との連通状態が遮断され、ダンパ室が密閉されるので、ニードルおよびプレッシャピンの移動速度が遅くなる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、ノズルボディ内に高圧燃料が供給されて、ノズルボディ内の燃料の供給圧力が第１付勢手段の付勢力よりも大きくなると、ニードルおよびプレッシャピンが噴射孔を開く側へ移動する。このニードルの移動量がプレリフト量に到達すると、第１付勢手段に加えて第２付勢手段の付勢力がプレッシャピンを介してニードルに加わる。そして、ノズルボディ内の燃料の供給圧力が第１付勢手段の付勢力に第２付勢手段の付勢力を加えた付勢力よりも大きくなると、ニードルおよびプレッシャピンがさらに噴射孔を開く側へ移動する。これにより、燃料噴射ノズルが開弁して噴射孔より燃料が噴射される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
図１ないし図４はこの発明の燃料噴射ノズルを、直接噴射式ディーゼルエンジン用燃料噴射ノズルに適用した実施例を示したもので、図１は燃料噴射ノズルの主要部構造を示した図で、図２は燃料噴射ノズルの全体構造を示した図で、図３は燃料噴射ノズルの噴射孔付近を示した図である。
【００１３】
燃料噴射ノズル１は、直接噴射式ディーゼルエンジンの各シリンダヘッドに取り付けられ、燃料ポンプ（図示せず）によって高圧に加圧された燃料をより良い着火、燃焼が得られるように霧状に噴射する内燃機関用燃料噴射ノズルである。この燃料噴射ノズル１は、ノズルボディ２、ノズルホルダ３、ニードル４、第１コイルバネ５、第２コイルバネ６、プレッシャピン７および中間板８等から構成されている。
【００１４】
ノズルボディ２は、例えばＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼、ＳＣＲ等のクロムや炭素鋼製で円管状に形成されている。このノズルボディ２は、内部に形成された軸孔９内にニードル４を摺動自在に保持している。また、ノズルボディ２の先端部には、図３に示したように、ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射させるための１以上の噴射孔１０、この噴射孔１０よりも上流側にニードル４が着座するテーパ状のシート部１１、および先端に形成されたサックボリューム１２が形成されている。そして、軸孔９とシート部１１との間には、燃料供給通路１３より燃料が供給されるノズル室１４が形成されている。なお、噴射孔１０からの燃料の噴射は、ニードル４がシート部１１よりリフトしてサックボリューム１２とノズル室１４とが連通した際になされる。
【００１５】
ノズルホルダ３は、例えばＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼、ＳＣＲ等のクロムや炭素鋼製で円管状に形成されている。このノズルホルダ３は、ノズルボディ２との間に中間板８を挟み込んだ状態で、リテーニングナット１５の締付け力によりノズルボディ２と固定されている。また、ノズルホルダ３には、燃料ポンプによって高圧に加圧された燃料を燃料供給通路１３を介してノズル室内に導く燃料導入通路１６が形成されている。この燃料導入通路１６には、塵や埃等の異物を補集して燃料噴射ノズル１内への異物の浸入を防止するフィルター１６ａが挿入されている。
【００１６】
そして、ノズルホルダ３は、ノズルボディ２の軸孔９と同軸的に第１バネ室１７、第２バネ室１８およびリーク通路１９を形成している。第１バネ室１７は、本発明の内部空間であって、内部に第１コイルバネ５を収容している。第２バネ室１８は、第１バネ室１７よりもリーク通路１９側に設けられており、内部に第２コイルバネ６を収容している。リーク通路１９は、ノズルボディ２のノズル室からノズルボディ２の内壁とニードル４の外周との間のクリアランス、中間板８、第１、第２バネ室１７、１８を経て溢流してきた燃料を低圧燃料ライン（例えばオイルパン）へ戻す通路である。なお、リーク通路１９には、低圧燃料ラインに連通する連通路２０ａを有する栓２０が捩じ込まれている。
【００１７】
ニードル４は、例えばＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼、ＳＣＲ等のクロムや炭素鋼製で丸棒状に形成されている。このニードル４の先端部には、ノズルボディ２のシート部１１に着座するテーパ状のシート部２１が形成されている。また、ニードル４の後端部には、中間部分よりも外径の小さい円柱形状のジャーナル部２２が一体成形されている。そして、ジャーナル部２２は、ニードル４を、ノズルボディ２のシート部１１に着座する側に常時押圧する押圧手段としての丸棒状形状のプッシュロッド２３の先端部に連結されている。
【００１８】
第１コイルバネ５は、上端部が第１バネ室１７内に収められた円環板状のシム２４に保持され、下端部がプレッシャピン７に保持されている。なお、シム２４は、ノズルホルダ３の内部空間内に保持された円筒状のスペーサ２５に支持されている。また、第１コイルバネ５は、プレッシャピン７を介してニードル４を、ノズルボディ２のシート部１１に着座する側に常時付勢する第１付勢手段である。
【００１９】
第２コイルバネ６は、上端部が第２バネ室１８内に収められた円環板状のシム２６に保持され、下端部がプッシュロッド２３の後端部に設けられたバネ座としてのフランジ部２７に保持されている。この第２コイルバネ６は、プッシュロッド２３を介してニードル４を、ノズルボディ２のシート部１１に着座する側に付勢する第２付勢手段である。
【００２０】
プレッシャピン７は、例えばＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼、ＳＣＲ等のクロムや炭素鋼製で所定の形状に形成されている。このプレッシャピン７は、ニードル４と連動して往復移動し、後記する中間板８の凹状部４１内の通路面積を絞って燃料の移動を制限する絞り手段または制限手段である。そして、プレッシャピン７は、凹状部の内径より所定の寸法（プレッシャピン７が摺動可能なクリアランス分）だけ小さい外径を持つ円環状の径大部３１、この径大部３１より第１バネ室１７側に突出した円柱状の径小部３２、および径大部３１より噴射孔１０側に突出した円筒状の径小部３３から構成されている。
【００２１】
径大部３１は、第１コイルバネ５の外径と略同等の外径を持ち、且つ中間板８の凹状部４１の内径（φＤ）よりも所定の寸法だけ小さい外径（φｄ）を持ち、中間板８の凹状部４１内に摺動自在に収容されている。そして、径大部３１の一部の外壁３４は、中間板８の凹状部４１の内壁との間に重なり寸法Ｌ（図１参照）を持つ円環状の絞り部４３（シール部）を形成する。ここで、重なり寸法Ｌとは、ニードル４がノズルボディ２のシート部１１に着座している時の径大部３１の外壁（絞り部）３４と凹状部の内壁との重なり部分（摺動部分）を言う。
径小部３２は、ニードル４のリフト量がプレリフト量ＰＬよりも大きい時にプッシュロッド２３に当接する。また、径小部３３内には、ニードル４のジャーナル部２２の後端部を収容する凹部３３ａを有している。
【００２２】
中間板８は、本発明の中間板であって、例えばＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼、ＳＣＲ等のクロムや炭素鋼製で円環板状に形成されている。この中間板８は、ノズルボディ２の後端面とノズルホルダ３の前端面との間に液密的に配設され、燃料供給通路１３と燃料導入通路１６とを連通する燃料連通路４０を形成している。
【００２３】
また、中間板８の内部には、ノズルホルダ側端面よりも噴射孔１０側に窪んだ凹状部４１が形成されている。この凹状部４１は、プレッシャピン７の径大部３１の内径（φｄ）よりも所定の寸法Ａだけ大きい内径（φＤ）を持ち、プレッシャピン７を摺動自在に収容する収容孔である。ここで、所定の寸法Ａが下記の数１の式で求められる。
【数１】
0003736578.tif 000002
【００２４】
そして、凹状部４１の噴射孔１０側（奥側）とプレッシャピン７の径大部３１との間には、ニードル４のジャーナル部２２を燃料と共に収容するダンパ室４２が形成されている。さらに、ダンパ室４２よりもノズルホルダ３側には、径大部３１の一部の外壁３４との間に重なり寸法Ｌ（図１参照）を持つ円環状の絞り部（シール部）４３が形成されている。この絞り部４３は、プレッシャピン７の径大部３１のガイドとしても働く。そして、凹状部４１において絞り部４３よりもノズルホルダ３側の内周には、ダンパ室４２と第１バネ室１７とを連通させる連通路としての内周溝４４および切欠溝４５が形成されている。切欠溝４５は、本例では対称的な位置に２箇所に形成されている。
【００２５】
ここで、この実施例の重なり寸法Ｌは、ニードル４がノズルボディ２のシート部１１に着座している時の絞り部４３の寸法、すなわち、中間板８の内周溝４４の下端とプレッシャピン７の径大部３１の下端面（ノズルボディ側端面）との間に形成される寸法（例えば０．０５mm）である。そして、重なり寸法Ｌは、ニードル４のフルリフト量ＦＬ以下に設定される。
【００２６】
なお、中間板８のノズルボディ側端面４６は、ニードル４のリフト量がフルリフト量ＦＬ（最大リフト量：例えば０．３５mm）に到達した際に、ニードル４を係止してこの部位より噴射孔１０をさらに開く側へのニードル４の移動を規制する係止部、規制手段として機能する。そして、中間板８の後端側（噴射孔１０の逆側）は、ノズルホルダ３との間にダンパ室４２内の圧力を開放する開放室としての第１バネ室１７を形成する。
【００２７】
〔実施例の作用〕
次に、この実施例の燃料噴射ノズル１の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。ここで、図４はニードル４のリフト量を示したタイムチャートである。
【００２８】
ノズルボディ２のノズル室１４内の圧力が第１コイルバネ５の付勢力より小さい場合には、第１コイルバネ５の付勢力によりプレッシャピン７を介してニードル４が着座する側に押し付けられる（図４のａ点）。この結果、ニードル４のシート部２１は、ノズルボディ２のシート部１１に着座することによって、ノズル室１４とサックボリューム１２とが遮断され、噴射孔１０からの燃料の噴射はなされない。
【００２９】
次に、燃料ポンプにより高圧に加圧された燃料が、燃料導入通路１６、燃料連通路４０、燃料供給通路１３を通ってノズルボディ２のノズル室１４内に供給され、ノズルボディ２のノズル室１４の室圧（燃料の供給圧力）が第１コイルバネ５の付勢力よりも大きくなると、ニードル４およびプレッシャピン７が上昇（リフト）し始める（図４のｂ点）。この結果、ニードル４のシート部２１は、ノズルボディ２のシート部１１よりリフトすることによって、ノズル室１４とサックボリューム１２とが連通し、噴射孔１０から燃焼室内へ燃料の噴射が開始される。
【００３０】
その後に、ノズルボディ２のノズル室１４の室圧が上昇するにつれてニードル４およびプレッシャピン７がリフトしていき、プレッシャピン７がプッシュロッド２３の下端面に当接することにより、ニードル４のリフト量がプレリフト量ＰＬ（図４参照）に到達する（図４のｃ点）。このとき、ニードル４には、第１コイルバネ５の付勢力に加えて、プレッシャピン７およびプッシュロッド２３を介して第２コイルバネ６の付勢力も加わることになる。
【００３１】
そして、ノズルボディ２のノズル室１４の室圧がさらに上昇して、ノズル室１４の室圧が第１コイルバネ５の付勢力と第２コイルバネ６の付勢力の合力よりも大きくなると、ニードル４およびプレッシャピン７がさらに噴射孔１０を開く側へリフトし始める（図４のｄ点）。
【００３２】
その後に、ノズルボディ２のノズル室１４の室圧がさらに上昇するにつれてニードル４およびプレッシャピン７がさらにリフトしていき、ニードル４が中間板８のノズルボディ側端面４６に係止されることにより、ニードル４のリフト量がフルリフト量ＦＬ（図１参照）に到達する（図４のｅ点）。
【００３３】
その後に、ノズルボディ２のノズル室１４内への燃料の供給が遮断されて、ノズルボディ２のノズル室１４の室圧が第２コイルバネ６の付勢力と第１コイルバネ５の付勢力との合力よりも小さくなると、ニードル４およびプレッシャピン７が噴射孔１０を閉じる側へ下降し始める（図４のｆ点）。
【００３４】
このとき、プレッシャピン７の径大部３１の外壁３４が中間板８の凹状部４１の内壁（絞り部４３）と重なっていないときには、プレッシャピン７の径大部３１の外周に形成された内周溝４４および切欠溝４５を介してダンパ室４２が開放されている。これにより、ダンパ室４２内に充填された燃料は、ニードル４およびプレッシャピン７の下降に伴って第１バネ室１７内と流動可能となるため、ダンパ室４２の内圧の上昇はない。このため、ニードル４およびプレッシャピン７にはダンパ効果は現れず、ニードル４およびプレッシャピン７は素早く噴射孔１０を閉じる側へ降下する。
【００３５】
その後に、ニードル４がさらに降下すると、ニードル４のリフト量が重なり寸法Ｌとなって、プレッシャピン７の径大部３１の外壁（絞り部）３４が中間板８の凹状部４１の内壁（絞り部４３）と重なる（図４のｇ点）。このとき、ダンパ室４２が閉塞されるので、ダンパ室４２内から第１バネ室１７側に燃料が供給されなくなるため、ダンパ室４２の内圧が上昇する。このため、ダンパ効果が現れ、ニードル４とプレッシャピン７との降下速度（移動速度）がダンパ室４２の開放状態のときよりも遅くなる（図４の破線）。
【００３６】
プッシュロッド２３のフランジ部２７の下端面がスペーサ２５に着座することにより、ニードル４のリフト量がプレリフト量ＰＬに到達する（図４のｈ点）と、プレッシャピン７とプッシュロッド２３の連動状態が解除される。その後に、第１コイルバネ５の付勢力のみによって、ニードル４およびプレッシャピン７がさらに噴射孔１０を閉じる側に降下しき、ニードル４のシート部２１がノズルボディ２のシート部１１にゆっくりと着座して燃料噴射が終了する（図４のｉ点）。
【００３７】
〔実施例の効果〕
以上のように、燃料噴射ノズル１は、ニードル４がノズルボディ２のシート部１１に着座する寸前でニードル４の下降速度を遅くするダンパ効果を発揮することにより、図４の実線に示したような、ニードル４の着座時のバウンスを低減することができる。この結果、ニードル４がノズルボディ２のシート部１１への急激な着座を抑制できるので、ニードル４の急激な着座により発生する騒音や振動を抑制することができ、且つニードル４の急激な着座に伴う圧力波による２次噴射を低減することができる。
【００３８】
この実施例のダンパ室４２は、中間板８の凹状部４１、プレッシャピン７の径大部３１によって形成されている。すなわち、従来の技術のようにダンパ室がニードル単品とノズルボディ単品との間に形成されているわけではない。したがって、ダンパ効果の影響を受けることなく、燃料噴射ノズル１のシュナール特性等の弁性能、特にノズルボディ２およびニードル４の性能を十分にチェックすることができるので、燃料噴射ノズル１の製品品質のばらつきを防止することができる。これにより、製品品質のばらつきの少ない燃料噴射ノズル１を製作することができる。
【００３９】
また、ダンパ特性は、ニードル４とダンパ室４２の径差およびプレッシャピン７の径大部３１の外壁４３と中間板８の絞り部４３の内壁との重なり寸法Ｌで決まる。この実施例の重なり寸法Ｌは、ニードル４がノズルボディ２のシート部１１に着座している時の絞り部４３の寸法、すなわち、中間板８の内周溝４４の下端とプレッシャピン７の径大部３１の下端面までの長さであるため、従来の技術と比較して容易に求めることができるので、ダンパ室４２のダンパ特性を正確に調整し易くなる。
【００４０】
〔変形例〕
この実施例では、ノズルホルダ３と中間板８を別部品で構成したが、ノズルホルダ３と中間板８を一体成形しても良い。また、この実施例では、本発明を多孔形のホール型ノズルに用いたが、本発明を単孔形のホール型ノズル、ピントル型ノズル、スロットル型ノズルに用いても良い。さらに、第１、第２コイルバネ５、６の代わりに、クッションゴムやスポンジ等の付勢手段を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は燃料噴射ノズルの主要構造を示した平面図で、（ｂ）は燃料噴射ノズルの主要構造を示した断面図である（実施例）。
【図２】燃料噴射ノズルの全体構造を示した断面図である（実施例）。
【図３】燃料噴射ノズルの噴射孔付近を示した断面図である（実施例）。
【図４】ニードルのリフト量を示したタイムチャートである（実施例）。
【符号の説明】
１  燃料噴射ノズル
２  ノズルボディ
３  ノズルホルダ
４  ニードル
５  第１コイルバネ（第１付勢手段）
６  第２コイルバネ（第２付勢手段）
７  プレッシャピン
８  中間板
１０  噴射孔
１１  シート部
４２  ダンパ室
４３  絞り部
４４  内周溝（連通路）
４５  切欠溝（連通路）
【図１】
0003736578.tif 000003
【図２】
0003736578.tif 000004
【図３】
0003736578.tif 000005
【図４】
0003736578.tif 000006