JP2011122554A

JP2011122554A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2011122554A
Application number: JP2009282867A
Authority: JP
Inventors: Yuji Saito; 勇二斎藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-23

Abstract

【課題】燃料圧によるノズルニードル外周側の隙間増大を抑制するとともに、それを加工容易な構造で実現する。
【解決手段】ノズルボデー２１とノズルニードル２２との間に、ノズルニードル２２を摺動自在に保持する円筒状のガイド２３を配置する。また、ノズルボデー２１とガイド２３との間に、高圧燃料通路２１２と連通する円筒状の圧力導入空間２６を設ける。これによると、ガイド２３の内周側の圧力とガイド２３の外周側の圧力とが略等しくなってガイド２３の歪みが防止されるため、燃料圧によるガイド２３とノズルニードル２２との摺動部の隙間増大を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノズルボデー内を往復移動するノズルニードルにより噴孔を開閉する燃料噴射弁に関するものである。

従来の燃料噴射弁は、高圧燃料が流通する高圧燃料通路および高圧燃料が噴射される噴孔を有するノズルボデーと、ノズルボデーに摺動自在に保持されて往復移動することにより噴孔を開閉するノズルニードルとを備えている。そして、ノズルボデーとノズルニードルとの摺動部を微小隙間とすることでリーク量を抑制させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、ノズルボデーとノズルニードルとの摺動部の隙間がテーパ状になるように、ノズルボデーまたはノズルニードルをテーパ状に形成し、燃料圧によりノズルボデーが歪んだ際にノズルボデーとノズルニードルとの摺動部の隙間が軸方向全域で略等しくなるようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−３３７１０６号公報特開２００５−２１４０２３号公報

しかしながら、前者の燃料噴射弁は、燃料圧によりノズルボデーとノズルニードルとの摺動部の隙間が増大し、リーク量が増えるという問題が生じている。

また、後者の燃料噴射弁は、ノズルボデーまたはノズルニードルをテーパ状に精度よく加工することが極めて難しいという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、燃料圧によるノズルニードル外周側の隙間増大を抑制するとともに、それを加工容易な構造で実現することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧燃料が流通する高圧燃料通路（２１２）および高圧燃料が噴射される噴孔（２１１）を有するノズルボデー（２１）と、ノズルボデー（２１）内を往復移動することにより噴孔（２１１）を開閉するノズルニードル（２２）とを備えた燃料噴射弁において、ノズルボデー（２１）とノズルニードル（２２）との間に配置され、ノズルニードル（２２）を摺動自在に保持する円筒状のガイド（２３）と、ノズルボデー（２１）とガイド（２３）との間に形成され、高圧燃料通路（２１２）と連通する円筒状の圧力導入空間（２６）とを備えることを特徴とする。

これによると、ガイド（２３）の内周側の圧力とガイド（２３）の外周側の圧力とが略等しくなってガイド（２３）の歪みが防止されるため、燃料圧によるガイド（２３）とノズルニードル（２２）との摺動部の隙間増大を抑制することができる。また、ガイド（２３）またはノズルニードル（２２）をテーパ状に形成する必要がないため、それらの加工が容易である。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射弁において、ノズルボデー（２１）とガイド（２３）はノックピン（２５）にて連結されていることを特徴とする。

これによると、ノックピン（２４）によりノズルボデー（２１）とガイド（２３）との径方向位置決めをして、ノズルボデー（２１）の軸とガイド（２３）の軸とのズレを小さくすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料噴射弁において、ガイド（２３）における高圧燃料通路（２１２）に臨む軸方向一端側の外周面は、ノズルボデー（２１）とはめあい構造になっていることを特徴とする。

これによると、高圧燃料通路（２１２）内の燃料圧力が急低下して、ガイド（２３）の軸方向一端側が径方向外側に広がろうとした場合に、ガイド（２３）の変形がノズルボデー（２１）によって防止されるため、ガイド（２３）とノズルニードル（２２）との摺動部の隙間増大を抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の全体構成を示す断面図である。図１のノズル２の構成を示す断面図である。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の全体構成を示す断面図である。

燃料噴射弁は、内燃機関（より詳細にはディーゼルエンジン、図示せず）のシリンダヘッドに装着され、コモンレール（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するものである。

図１に示すように、燃料噴射弁は、ホルダボデー１の噴射弁軸方向一端側にノズル２が配置され、ホルダボデー１の噴射弁軸方向他端側に電磁弁３が配置されている。ホルダボデー１とノズル２はリテーニングナット５で締結されている。

ホルダボデー１には、電磁弁３によって内部の燃料圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室６が形成されている。ホルダボデー１には、制御室６の圧力を受けてノズルニードル２を閉弁向きに付勢する円柱状のコマンドピストン７が摺動自在に挿入されている。ホルダボデー１には、コモンレールから供給される高圧燃料が流通するホルダ部高圧燃料通路１１が形成されており、コモンレールから供給される高圧燃料がこのホルダ部高圧燃料通路１１を介してノズル２および制御室６に導かれる。また、ホルダボデー１には、リーク燃料等を図示しない燃料タンクに戻すための低圧燃料通路１２が形成されている。

ホルダボデー１の反ノズル側に配設されたオリフィスプレート８には、ホルダ部高圧燃料通路１１からの高圧燃料を制御室６に導く高圧導入通路８１と、制御室６の燃料を低圧燃料通路１２に逃がすための逃がし通路８２が形成されている。

電磁弁３は、特開２００８−１５１０４８号公報に示されている公知の電磁弁と同じ構成であるため、ここでは簡単に説明する。

電磁弁３は、駆動電流が供給されるコイル３２、コイル３２により励磁されて電磁力を発生するステータ３３、その電磁力により吸引されるアーマチャ３４、このアーマチャ３４を摺動自在に保持するバルブプレート３５、アーマチャ３４に接合されて逃がし通路８２を開閉する弁体３６、アーマチャ３４を付勢するバルブスプリング３７を備えている。そして、アーマチャ３４および弁体３６は、電磁力により逃がし通路８２を開く向きに吸引され、バルブスプリング３７により逃がし通路８２を閉じる向きに付勢されている。

ノズル２は、内燃機関に燃料を噴射するための噴孔２１１が形成されたノズルボデー２１と、ノズルボデー２１内を往復移動することにより噴孔２１１を開閉する円柱状のノズルニードル２２と、ノズルボデー２１とノズルニードル２２との間に配置され、ノズルニードル２２を摺動自在に保持する鍔付き円筒状のガイド２３と、ノズルニードル２２を閉弁向きに付勢するノズルスプリング２４を備えている。このノズルスプリング２４はホルダボデー１内に配置されており、ノズルスプリング２４が配置された空間は低圧燃料通路１２に接続されている。

コモンレールから供給される高圧燃料は、ホルダボデー１のホルダ部高圧燃料通路１１、ガイド２３に形成されたガイド部高圧燃料通路２３１、およびノズルボデー２１に形成されたノズル部高圧燃料通路２１２を介して、噴孔２１１側まで導かれる。この高圧燃料の圧力がノズルニードル２２に作用し、これにより、ノズルニードル２２が開弁向きに付勢される。

次に、ノズル２について詳細に説明する。図２は図１のノズル２の構成を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

図２〜図５に示すように、ノズルボデー２１には、径方向中心部で且つ反噴孔側に、ガイド２３が挿入される円柱状空間のノズル部収容孔２１３が形成されている。このノズル部収容孔２１３の噴孔側端部内周面には、反噴孔側から噴孔側に向かって縮径するテーパ状のボデー側受け面２１４が形成されている。

ガイド２３は、ノズル部収容孔２１３に挿入されてノズルニードル２２を摺動自在に保持する円筒状のガイド筒部２３２と、このガイド筒部２３２の反噴孔側端部から径方向外側に向かって広がる円盤状のガイド鍔部２３３とを備えている。このガイド鍔部２３３がホルダボデー１とノズルボデー２１とに挟持されるとともに、ガイド鍔部２３３にガイド部高圧燃料通路２３１が形成されている。

そして、ホルダボデー１とノズルボデー２１とガイド２３は、ノックピン２５にて連結されている。具体的には、ホルダ部高圧燃料通路１１、ノズル部高圧燃料通路２１２、およびガイド部高圧燃料通路２３１が連通するように、ホルダボデー１とノズルボデー２１とガイド２３の周方向相対位置がノックピン２５にて決められる。また、ノズルボデー２１の軸とガイド２３の軸とが一致するように、ノズルボデー２１とガイド２３との径方向相対位置がノックピン２５にて決められる。

ガイド筒部２３２の噴孔側端部外周面（すなわち、ガイド２３におけるノズル部高圧燃料通路２１２に臨む軸方向一端側の外周面）には、反噴孔側から噴孔側に向かって縮径するテーパ状のガイド側受け面２３４が形成されている。そして、ガイド側受け面２３４とボデー側受け面２１４は、はめあい構造になっており、ガイド２３の軸方向一端側が径方向外側に広がろうとした場合には、ガイド側受け面２３４とボデー側受け面２１４とが当接して、ガイド２３の歪みがノズルボデー２１によって防止されるようになっている。

ノズルボデー２１のノズル部収容孔２１３とガイド筒部２３２との間には、円筒状の圧力導入空間２６が形成されている。この圧力導入空間２６は、ノズルボデー２１に形成された連通孔２１５を介して、ノズル部高圧燃料通路２１２と常時連通している。

次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。コイル３２に駆動電流が供給されると、アーマチャ３４および弁体３６がステータ３３に吸引されて逃がし通路８２が開かれ、制御室６の燃料は、逃がし通路８２および低圧燃料通路１２を介して燃料タンクへ戻される。

これにより、制御室６の圧力が低下し、コマンドピストン７を介してノズルニードル２２を閉弁向きに付勢する力が小さくなるため、ノズルニードル２２に直接作用する高圧燃料の圧力によってノズルニードル２２が開弁向きに駆動されて噴孔２１１が開かれ、噴孔２１１から内燃機関の気筒内に燃料が噴射される。

その後、コイル３２への駆動電流の供給が停止されると、ステータ３３の吸引力が消滅するため、アーマチャ３４および弁体３６がバルブスプリング３７の付勢力により駆動されて逃がし通路８２が閉じられる。

これにより、高圧導入通路８１を介して供給される高圧燃料により制御室６の圧力が上昇し、コマンドピストン７を介してノズルニードル２２を閉弁向きに付勢する力が大きくなるため、ノズルニードル２２が閉弁向きに駆動されて噴孔２１１が閉じられ、燃料噴射が終了する。

ここで、圧力導入空間２６には連通孔２１５を介して高圧燃料が導入されるため、燃料噴射停止中は、ガイド筒部２３２の内周側の圧力（すなわちノズルニードル２２とガイド筒部２３２間の圧力）とガイド筒部２３２の外周側の圧力（すなわち圧力導入空間２６の圧力）とが略等しくなって、ガイド筒部２３２の歪み（すなわち径拡大）が防止される。したがって、ガイド筒部２３２とノズルニードル２２との摺動部の隙間増大が抑制され、リーク量を抑制することができる。

また、燃料噴射中は、ノズル部高圧燃料通路２１２の圧力低下により圧力導入空間２６の圧力も急低下し、ガイド筒部２３２の内周側の圧力とガイド筒部２３２の外周側の圧力との圧力バランスが崩れてガイド筒部２３２の噴孔側端部が径方向外側に広がろうとするが、その場合には、ガイド側受け面２３４とボデー側受け面２１４とが当接して、ガイド筒部２３２の歪み（すなわち径拡大）がノズルボデー２１によって防止される。したがって、ガイド筒部２３２とノズルニードル２２との摺動部の隙間増大が抑制され、リーク量を抑制することができる。

２１ノズルボデー
２２ノズルニードル
２３ガイド
２６圧力導入空間
２１１噴孔
２１２高圧燃料通路

Claims

高圧燃料が流通する高圧燃料通路（２１２）および高圧燃料が噴射される噴孔（２１１）を有するノズルボデー（２１）と、前記ノズルボデー（２１）内を往復移動することにより前記噴孔（２１１）を開閉するノズルニードル（２２）とを備えた燃料噴射弁において、
前記ノズルボデー（２１）と前記ノズルニードル（２２）との間に配置され、前記ノズルニードル（２２）を摺動自在に保持する円筒状のガイド（２３）と、
前記ノズルボデー（２１）と前記ガイド（２３）との間に形成され、前記高圧燃料通路（２１２）と連通する円筒状の圧力導入空間（２６）とを備えることを特徴とする燃料噴射弁。
前記ノズルボデー（２１）と前記ガイド（２３）はノックピン（２５）にて連結されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記ガイド（２３）における前記高圧燃料通路（２１２）に臨む軸方向一端側の外周面は、前記ノズルボデー（２１）とはめあい構造になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。