JPWO2006135085A1 - 高圧シール構造、高圧シール面の加工方法及び燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
第1の燃料通路(13)が開口しているインジェクタハウジング(2)の第1のシール面(24)と第2の燃料通路(14)が開口しているノズルボディ(3)の第2のシール面(25)とを圧接刺せることにより、第1及び第2の燃料通路(13、14)の接続部に形成される高圧シール部(26)において、第1のシール面(24)及び第2のシール面(25)の少なくとも一方に同心円状のシール溝(24A、25A)が仕上げ加工により施されており、これにより高圧燃料の漏れを有効に抑えることができる。第1のシール面(24)及び第2のシール面(25)はコンケーブ状にしてもよい。
Description
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射供給するための燃料噴射弁に用いられる高圧シール構造、その高圧シール構造に用いられる高圧シール面の加工方法及び燃料噴射弁に関する。
例えば、コモンレール式の燃料噴射システムの場合、コモンレールから供給される高圧燃料を内燃機関の気筒に固定されている燃料噴射弁に送り、この燃料噴射弁から気筒内に高圧燃料を噴射するように構成されている。ところで、この種の燃料噴射弁はインジェクタハウジングの先端部にノズルボディをノズルナットにより取り付けて成り、コモンレールからの高圧燃料はインジェクタハウジングとノズルボディとにまたがって形成される燃料通路を通ってノズルボティ内に形成されている燃料溜まり室に送られる構成となっている。
近年、排気ガス中の有害物質の低減化のために、コモンレール圧は高圧化される傾向にあるが、このような高圧化が図られた場合、燃料通路内の高圧燃料が、燃料通路の接続点となるインジェクタハウジングとノズルボディとの間に形成される高圧シール面から漏れる、所謂マイクロリーケージを生じる可能性がある。したがって、燃料噴射弁に供給される燃料の高圧化が図られた場合にも、このような問題を生じることがない高性能の高圧シール構造が望まれている。
そこで、特開2003−139014号公報及び特開2003−139015号公報に見られるように、シール面にマイクロ凹部を所定面積にわたって形成したり、燃料通路のまわりに位置してマイクログルーブを形成する高圧シール構造が提案されている。しかし、マイクロ凹部やマイクログルーブの形成は、その加工において高い精度を要求されるものであるため、加工に手間が掛かる上に、コストが高くなるという別の問題が生じる。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる燃料噴射弁の高圧シール構造、高圧シール面の加工方法及び燃料噴射弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、従来の製品に対して大幅な変更なしに燃料の高圧化に対応できる燃料噴射弁の高圧シール構造、高圧シール面の加工方法及び燃料噴射弁を提供することにある。
近年、排気ガス中の有害物質の低減化のために、コモンレール圧は高圧化される傾向にあるが、このような高圧化が図られた場合、燃料通路内の高圧燃料が、燃料通路の接続点となるインジェクタハウジングとノズルボディとの間に形成される高圧シール面から漏れる、所謂マイクロリーケージを生じる可能性がある。したがって、燃料噴射弁に供給される燃料の高圧化が図られた場合にも、このような問題を生じることがない高性能の高圧シール構造が望まれている。
そこで、特開2003−139014号公報及び特開2003−139015号公報に見られるように、シール面にマイクロ凹部を所定面積にわたって形成したり、燃料通路のまわりに位置してマイクログルーブを形成する高圧シール構造が提案されている。しかし、マイクロ凹部やマイクログルーブの形成は、その加工において高い精度を要求されるものであるため、加工に手間が掛かる上に、コストが高くなるという別の問題が生じる。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる燃料噴射弁の高圧シール構造、高圧シール面の加工方法及び燃料噴射弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、従来の製品に対して大幅な変更なしに燃料の高圧化に対応できる燃料噴射弁の高圧シール構造、高圧シール面の加工方法及び燃料噴射弁を提供することにある。
上記課題を解決するための本発明の特徴は、第1の燃料通路が開口しているインジェクタハウジングのハウジング端面と第2の燃料通路が開口しているノズルボディのノズルボディ端面とを圧接させることにより、前記第1及び第2の燃料通路の接続部に構成される燃料噴射弁の高圧シール構造において、前記高圧シール構造の高圧シール面に同心円状の仕上げ加工が施されている点にある。
本発明の他の特徴は、燃料噴射弁のインジェクタハウジング又はノズルボディの高圧シール面の仕上げ加工方法において、前記インジェクタハウジング又はノズルボディをその軸線を回転軸として回転させつつ前記高圧シール面に仕上げ加工用部材を押しあて、これにより前記高圧シール面に同心円状溝の仕上げ加工を施すようにした点にある。
本発明の別の特徴は、燃料噴射弁において、上述した高圧シール構造を備えた点にある。
本発明によれば、従来品であっても大幅な変更を必要とせずに燃料の高圧化に際してのマイクロリーケージの問題を解決することができる。
本発明の他の特徴は、燃料噴射弁のインジェクタハウジング又はノズルボディの高圧シール面の仕上げ加工方法において、前記インジェクタハウジング又はノズルボディをその軸線を回転軸として回転させつつ前記高圧シール面に仕上げ加工用部材を押しあて、これにより前記高圧シール面に同心円状溝の仕上げ加工を施すようにした点にある。
本発明の別の特徴は、燃料噴射弁において、上述した高圧シール構造を備えた点にある。
本発明によれば、従来品であっても大幅な変更を必要とせずに燃料の高圧化に際してのマイクロリーケージの問題を解決することができる。
第1図は本発明の一実施例を示す要部断面図である。
第2図は第1図のインジェクタハウジングの底面の拡大図である。
第3図は第1図のノズルボディのシール面の拡大図である。
第4図はシール面の他の形態を示す図である。
第5図はシール面の更に他の形態を示す図である。
第6図はシール面をコンケーブ状とした場合のノズルボディの例を示す断面図である。
第7図は両シール面を共にコンケーブ状とした場合の高圧シール部の断面図である。
第8A図は本発明による加工方法の一実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの底面から見た図である。
第8B図は本発明による加工方法の一実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの側面から見た図である。
第9A図は本発明による加工方法の他の実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの底面から見た図である。
第9B図は本発明による加工方法の他の実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの側面から見た図である。
第2図は第1図のインジェクタハウジングの底面の拡大図である。
第3図は第1図のノズルボディのシール面の拡大図である。
第4図はシール面の他の形態を示す図である。
第5図はシール面の更に他の形態を示す図である。
第6図はシール面をコンケーブ状とした場合のノズルボディの例を示す断面図である。
第7図は両シール面を共にコンケーブ状とした場合の高圧シール部の断面図である。
第8A図は本発明による加工方法の一実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの底面から見た図である。
第8B図は本発明による加工方法の一実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの側面から見た図である。
第9A図は本発明による加工方法の他の実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの底面から見た図である。
第9B図は本発明による加工方法の他の実施例を説明するための図でインジェクタハウジングの側面から見た図である。
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
本発明による燃料噴射弁1は、図1に示すように、インジェクタハウジング2と、ノズルボディ3と、ノズルニードル4と、背圧制御部5とを有する。インジェクタハウジング2に2個以上の第1の位置決め穴6(第1図ではそのうちの1つだけが見えている)を、ノズルボディ3に同数の第2の位置決め穴7(第1図ではそのうちの1つだけが見えている)をそれぞれ形成し、第1の位置決め穴6及び第2の位置決め穴7に挿入した位置決めピン8により互いの位置を合わせて、インジェクタハウジング2の先端部にノズルボディ3をノズルナット9により、後述の如くして取り付けると共に、その上方部に背圧制御部5を設けている。
燃料タンク10からの燃料は燃料ポンプ11により加圧されてコモンレール12に高圧燃料として蓄えられ、燃料噴射弁1にこの高圧燃料が供給される。インジェクタハウジング2には第1の燃料通路13が形成されており、ノズルボディ3には第2の燃料通路14が形成されると共にノズルニードル4の受圧部4Aに対向して燃料溜まり室15が形成されている。
コモンレール12からの高圧燃料は、第1の燃料通路13及び第2の燃料通路14を通って燃料溜まり室15に常時供給可能となっている。第1の燃料通路13の一部は図中上方に延びて、背圧制御部5部分から燃料還流路16を形成し、燃料タンク10に燃料を還流可能としている。燃料還流路16は、後述するスプリング室19などとともに燃料のリーク通路を形成している。
ノズルボディ3の先端部には、燃料の噴孔17が任意の数だけ形成されている。噴孔17の近傍に形成されているシート部18にノズルニードル4の先端部がシートすることにより噴孔17が閉鎖され、ノズルニードル4がシート部18からリフトすることにより噴孔17が解放されて燃料が噴射可能となる。
ノズルニードル4の上方部におけるインジェクタハウジング2の中心部に形成されたスプリング室19には、スプリングシート20と、ノズルニードル4をシート部18のシート方向に付勢するノズルスプリング21と、スプリングシート20に上方から当接するバルブピストン22とが設けられている。バルブピストン22を背圧制御部5が制御して、すなわち、ノズルニードル4の背圧を制御することにより、スプリングシート20を介してノズルニードル4のシート及びリフトを制御する。ノズルニードル4の上部は、ノズルボディ3のクリアランスシール孔23内を摺動可能となっている。なお、スプリング室19は、低圧側の前記燃料還流路16に連通し、ノズルボディ3はそのクリアランスシール孔23において高圧側(燃料溜まり室15)と低圧側(スプリング室19)とを分離している。
インジェクタハウジング2は、その底面である端面においてその長さ方向に直交する第1のシール面24を有し、第1のシール面24には第1の燃料通路13が開口している。一方、ノズルボディ3は、その上面である端面においてその長さ方向に直交する第2のシール面25を有し、第2のシール面25には第2の燃料通路14が開口している。
ノズルナット9の後端開口部91付近の内周面にはねじ溝部91Aが形成されており、インジェクタハウジング2の外周面にはねじ溝部91Aに相応したねじ溝部2Aが形成されている。そして、ねじ溝部91Aとねじ溝部2Aとを螺合させてノズルナット9を所定のシート締め付け力で締め付けることにより、第1の燃料通路13及び第2の燃料通路14の各開口が対向した状態で第1のシール面24及び第2のシール面25が相互に圧接されて所定の面圧が確保され、高圧シール部26が形成され、これにより、高圧燃料が通過する第1の燃料通路13と第2の燃料通路14との接続部から高圧燃料が漏れないようにする、高圧シール構造が構成されている。
ノズルナット9の内側であって高圧シール部26に対向する部分には環状溝92が形成されており、これにより、インジェクタハウジング2とノズルボディ3とノズルナット9とが図1に示すように組み立てられた場合に、高圧シール部26から漏れ出た高圧燃料を一旦集めるための環状空間27が、インジェクタハウジング2とノズルボディ3とノズルナット9とを含んで形成される構成となっている。そして、環状空間27に一旦集められた高圧燃料を燃料低圧側に逃すための連通路28が設けられている。
図2には、インジェクタハウジング2の底面図が示されている。インジェクタハウジング2の下端面である底面2Bは平坦面となっており、底面2Bには第1の燃料通路13の底面側開口端13Aが形成されていると共に、スプリング室19に連通している開口2Dが設けられている。
底面2Bは、第1のシール面24となっている。ノズルボディ3の端面にはこれに対向する第2のシール面25が形成されている。第1のシール面24と第2のシール面25とを圧接させることにより形成される高圧シール部26による高圧シール構造のシール特性を向上させるため、第1のシール面24は、底面2Bに多数の同心円状のシール溝24Aを形成したものとなっている。ここでは、同心円状のシール溝24Aは、第1のシール面24に同心円状の仕上げ加工を施すことによって形成されたもので、開口2Dを中心とした多数の円弧状溝が密集したものとして構成されている。
第3図は、ノズルボディ3の端面である上面3Bに形成された第2のシール面25を示す図である。第3図において、14Aは第2の燃料通路14の上面側開口端であり、3Dはクリアランスシール孔23の開口端である。第2のシール面25にも、シール溝24Aの場合と同様にして形成された同心円状のシール溝25Aが設けられている。したがって、同心円状のシール溝25Aもまた、開口端3Dを中心とした多数の円弧状溝が密集したものとして構成されている。同心円状のシール溝24A、25Aは、例えば、仕上げ加工用の砥石部材等を用いて、各端面に同心円状の仕上げ加工を施すことによって形成することができる。
第1のシール面24及び第2のシール面25は以上のように構成されているので、第1図に示すように組み立てられた場合、第1のシール面24と第2のシール面25とが互いに圧接せしめられたとき、第1のシール面24の同心円状のシール溝24Aを構成する各溝の突部と第2のシール面25の同心円状のシール溝25Aを構成する各溝の突部とが互いに食い込み合い、両者間の油密性を著しく向上させる。この結果、高圧シール部26の高圧シール特性が従来の構成のものに比べて格段に向上するので、上述した高圧シール構造によれば、従来に比べてより高圧の燃料を使用することが可能となる。
なお、上記実施例では、シール溝を第1のシール面24及び第2のシール面25の両方に形成した例について説明した。しかし、同心円状のシール溝は、第1のシール面24及び第2のシール面25の少なくとも一方に形成するだけでもよく、この場合でも高圧シール部26のシール特性を従来に比べて著しく向上させることができる。同心円状のシール溝を一方のシール面にのみ適用する場合、他方のシール面は例えば、第4図に示されるような、そのような溝が全くない鏡面MSであってもよいし、第5図に示すように、砥石による仕上げ加工(端面研削加工)により複数のスパイラル状溝SP(第5図では簡単化のため1本のみを示している)を形成した従来構造のシール面とすることもできる。あるいは、第4図及び第5図に例示する以外の適宜のシール面構造を採用してもよい。
さらに、上記実施例では、第1のシール面24及び第2のシール面25は、共に平坦面であった。しかし、第1のシール面24及び第2のシール面25の少なくとも一方を、第6図に示すように、その周縁部Eに対して中央部Cを低くした、コンケーブ状の面とすることもできる。この場合、このへこみ量hは極めて僅かでよい。
第7図は、第1のシール面24及び第2のシール面25の双方の面をコンケーブ状とした場合の高圧シール部26の構成の一例を示すもので、第1のシール面24及び第2のシール面25を圧接させた場合、各周縁部Eが極めて大きな力で圧接されて密着し、周縁部Eからの高圧燃料の漏れを極めて効果的に抑えることができる。その上、中央部近くでは第1のシール面24及び第2のシール面25との間に僅かな隙間が形成される。このため、その隙間内にある高圧燃料は開口端2D、3Dへと誘導されるので、高圧シール部26のシール効果をより一層大きなものとすることができる。
燃料噴射弁1は以上のように構成されているので、第1のシール面24及び又は第2のシール面25に僅かな加工を施すだけの低コストで且つ追加の部品を必要とすることなく、高圧燃料のさらなる高圧化に対応することができる。したがって、製品の組立には従来に比べて何等の変更を生じさせることがなく、また、製品外部に何等の変更を生じさせないので、内燃機関のシリンダーヘッドとの干渉が生じることがなく、従来仕様のものとの交換に何等の支障を生じさせない。また、製品の分解、リサイクリングにも影響を与えることがない。
次に、第1のシール面24及び又は第2のシール面25に同心円状のシール溝を形成するための加工方法について説明する。
第8A図及び第8B図は、超仕上げフィルムを用いた場合の加工例を示すもので、第8A図はインジェクタハウジング2の第1のシール面24から見た加工時の状態を示す図、第8B図はインジェクタハウジング2の側面から見た加工時の状態を示す図である。第8A図、第8B図に示すように、インジェクタハウジング2を、図示しない回転装置に取り付け、インジェクタハウジング2の軸を中心としてインジェクタハウジング2を所定の一方向Rに回転させる。このとき、第1のシール面24はその中心点を中心として所定の平面内で回転することになる。
以上のように回転している第1のシール面24に対して、超仕上げフィルム101を丸棒部材102によって、定力下で定圧押し付けすることにより、例えば#1000番〜#6000番の超仕上げフィルム101の主表面101A上に設けられている砥粒の各先端が第1のシール面24に食い込んで円弧状のシール溝を刻設し、これにより、同心円状シール溝24Aが形成される。この場合第8A図に示すように、超仕上げフィルム101は第1のシール面24の半分の領域に押し当てるのが好ましい。また、丸棒部材102は、適宜の材料から成り、ゴム又は樹脂材料等からなる若干の弾力性を有するものが好ましい。丸棒部材102に若干の弾力性を持たせることにより、回転している第1のシール面24に超仕上げフィルム101を適切な押圧力でばらつきなくあてることができるので、形成されるシール溝の形状のばらつきを抑えることができるからである。或いは他の方法として、丸棒部材102は硬度の高い例えば超硬のR形状を有するものを使用することで、コンケーブ形状をシール面24に形成することも可能である。
ここで、超仕上げフィルム101は、適宜の送り機構により、矢印X方向に適宜の送り機構を用いて送り、常に新しい砥石面が繰り出されて第1のシール面24にあたるようにするのが好ましい。
第9A図、第9B図は、超仕上げフィルム101に代えて板状の超仕上げ砥石103を用いてインジェクタハウジング2の第1のシール面24に同心円状のシール溝24Aを加工する場合の例を説明するための図である。第9A図はインジェクタハウジング2の第1のシール面24から見た加工時の状態を示す図、第9B図はインジェクタハウジング2の側面から見た加工時の状態を示す図である。
ここでは、超仕上げ砥石103の先端部103Aの断面形状は略半円状となっており、この先端部103Aを適宜の治具を用いて、第8A図、第8B図の場合と同様にして回転しているインジェクタハウジング2の第1のシール面24に適宜の力で押し付け、これにより、第8A図、第8B図の場合と同様にして第1のシール面24に同心円状のシール溝24Aを形成することができる。
以上、インジェクタハウジング2の第1のシール面24に同心円状のシール溝24Aを形成するための加工方法について説明した。しかし、ノズルボディ3の第2のシール面25に同心円状のシール溝24Aを形成する場合も、第8A図、第8B図、第9A図、第9B図に示したのと同様の方法で行い、同様の結果を得ることができることは勿論である。
第1図に示す構成の燃料噴射弁の高圧シール部26において、第1のシール面24及び第2のシール面25を、それぞれ第2図及び第3図に示す同心円状のシール溝とした10本のサンプルを用意し、これらの10本のサンプルについてマイクロリーケージの評価を以下のようにして行った。燃料は蛍光剤入りの軸油を使用し、10本のサンプルに対して、燃料圧を現行条件の6%増し、20%増しとしたときの燃料の漏れの有無を検査した。その結果、いずれの燃料圧の場合にも10本のサンプル全てについて燃料の漏れを検出できなかった。
次に、同心円状のシール溝を設けていない第5図に示すスパイラル溝を用いた従来の高圧シール部を有する比較用の燃料噴射弁を4本用意し、上記と同様にして燃料の漏れの有無を検査した。その結果、燃料圧を6%増しにした場合には燃料漏れを検出できなかったが、燃料圧を20%増しにした場合には4本共燃料漏れを生じていることが確認された。
本発明による燃料噴射弁1は、図1に示すように、インジェクタハウジング2と、ノズルボディ3と、ノズルニードル4と、背圧制御部5とを有する。インジェクタハウジング2に2個以上の第1の位置決め穴6(第1図ではそのうちの1つだけが見えている)を、ノズルボディ3に同数の第2の位置決め穴7(第1図ではそのうちの1つだけが見えている)をそれぞれ形成し、第1の位置決め穴6及び第2の位置決め穴7に挿入した位置決めピン8により互いの位置を合わせて、インジェクタハウジング2の先端部にノズルボディ3をノズルナット9により、後述の如くして取り付けると共に、その上方部に背圧制御部5を設けている。
燃料タンク10からの燃料は燃料ポンプ11により加圧されてコモンレール12に高圧燃料として蓄えられ、燃料噴射弁1にこの高圧燃料が供給される。インジェクタハウジング2には第1の燃料通路13が形成されており、ノズルボディ3には第2の燃料通路14が形成されると共にノズルニードル4の受圧部4Aに対向して燃料溜まり室15が形成されている。
コモンレール12からの高圧燃料は、第1の燃料通路13及び第2の燃料通路14を通って燃料溜まり室15に常時供給可能となっている。第1の燃料通路13の一部は図中上方に延びて、背圧制御部5部分から燃料還流路16を形成し、燃料タンク10に燃料を還流可能としている。燃料還流路16は、後述するスプリング室19などとともに燃料のリーク通路を形成している。
ノズルボディ3の先端部には、燃料の噴孔17が任意の数だけ形成されている。噴孔17の近傍に形成されているシート部18にノズルニードル4の先端部がシートすることにより噴孔17が閉鎖され、ノズルニードル4がシート部18からリフトすることにより噴孔17が解放されて燃料が噴射可能となる。
ノズルニードル4の上方部におけるインジェクタハウジング2の中心部に形成されたスプリング室19には、スプリングシート20と、ノズルニードル4をシート部18のシート方向に付勢するノズルスプリング21と、スプリングシート20に上方から当接するバルブピストン22とが設けられている。バルブピストン22を背圧制御部5が制御して、すなわち、ノズルニードル4の背圧を制御することにより、スプリングシート20を介してノズルニードル4のシート及びリフトを制御する。ノズルニードル4の上部は、ノズルボディ3のクリアランスシール孔23内を摺動可能となっている。なお、スプリング室19は、低圧側の前記燃料還流路16に連通し、ノズルボディ3はそのクリアランスシール孔23において高圧側(燃料溜まり室15)と低圧側(スプリング室19)とを分離している。
インジェクタハウジング2は、その底面である端面においてその長さ方向に直交する第1のシール面24を有し、第1のシール面24には第1の燃料通路13が開口している。一方、ノズルボディ3は、その上面である端面においてその長さ方向に直交する第2のシール面25を有し、第2のシール面25には第2の燃料通路14が開口している。
ノズルナット9の後端開口部91付近の内周面にはねじ溝部91Aが形成されており、インジェクタハウジング2の外周面にはねじ溝部91Aに相応したねじ溝部2Aが形成されている。そして、ねじ溝部91Aとねじ溝部2Aとを螺合させてノズルナット9を所定のシート締め付け力で締め付けることにより、第1の燃料通路13及び第2の燃料通路14の各開口が対向した状態で第1のシール面24及び第2のシール面25が相互に圧接されて所定の面圧が確保され、高圧シール部26が形成され、これにより、高圧燃料が通過する第1の燃料通路13と第2の燃料通路14との接続部から高圧燃料が漏れないようにする、高圧シール構造が構成されている。
ノズルナット9の内側であって高圧シール部26に対向する部分には環状溝92が形成されており、これにより、インジェクタハウジング2とノズルボディ3とノズルナット9とが図1に示すように組み立てられた場合に、高圧シール部26から漏れ出た高圧燃料を一旦集めるための環状空間27が、インジェクタハウジング2とノズルボディ3とノズルナット9とを含んで形成される構成となっている。そして、環状空間27に一旦集められた高圧燃料を燃料低圧側に逃すための連通路28が設けられている。
図2には、インジェクタハウジング2の底面図が示されている。インジェクタハウジング2の下端面である底面2Bは平坦面となっており、底面2Bには第1の燃料通路13の底面側開口端13Aが形成されていると共に、スプリング室19に連通している開口2Dが設けられている。
底面2Bは、第1のシール面24となっている。ノズルボディ3の端面にはこれに対向する第2のシール面25が形成されている。第1のシール面24と第2のシール面25とを圧接させることにより形成される高圧シール部26による高圧シール構造のシール特性を向上させるため、第1のシール面24は、底面2Bに多数の同心円状のシール溝24Aを形成したものとなっている。ここでは、同心円状のシール溝24Aは、第1のシール面24に同心円状の仕上げ加工を施すことによって形成されたもので、開口2Dを中心とした多数の円弧状溝が密集したものとして構成されている。
第3図は、ノズルボディ3の端面である上面3Bに形成された第2のシール面25を示す図である。第3図において、14Aは第2の燃料通路14の上面側開口端であり、3Dはクリアランスシール孔23の開口端である。第2のシール面25にも、シール溝24Aの場合と同様にして形成された同心円状のシール溝25Aが設けられている。したがって、同心円状のシール溝25Aもまた、開口端3Dを中心とした多数の円弧状溝が密集したものとして構成されている。同心円状のシール溝24A、25Aは、例えば、仕上げ加工用の砥石部材等を用いて、各端面に同心円状の仕上げ加工を施すことによって形成することができる。
第1のシール面24及び第2のシール面25は以上のように構成されているので、第1図に示すように組み立てられた場合、第1のシール面24と第2のシール面25とが互いに圧接せしめられたとき、第1のシール面24の同心円状のシール溝24Aを構成する各溝の突部と第2のシール面25の同心円状のシール溝25Aを構成する各溝の突部とが互いに食い込み合い、両者間の油密性を著しく向上させる。この結果、高圧シール部26の高圧シール特性が従来の構成のものに比べて格段に向上するので、上述した高圧シール構造によれば、従来に比べてより高圧の燃料を使用することが可能となる。
なお、上記実施例では、シール溝を第1のシール面24及び第2のシール面25の両方に形成した例について説明した。しかし、同心円状のシール溝は、第1のシール面24及び第2のシール面25の少なくとも一方に形成するだけでもよく、この場合でも高圧シール部26のシール特性を従来に比べて著しく向上させることができる。同心円状のシール溝を一方のシール面にのみ適用する場合、他方のシール面は例えば、第4図に示されるような、そのような溝が全くない鏡面MSであってもよいし、第5図に示すように、砥石による仕上げ加工(端面研削加工)により複数のスパイラル状溝SP(第5図では簡単化のため1本のみを示している)を形成した従来構造のシール面とすることもできる。あるいは、第4図及び第5図に例示する以外の適宜のシール面構造を採用してもよい。
さらに、上記実施例では、第1のシール面24及び第2のシール面25は、共に平坦面であった。しかし、第1のシール面24及び第2のシール面25の少なくとも一方を、第6図に示すように、その周縁部Eに対して中央部Cを低くした、コンケーブ状の面とすることもできる。この場合、このへこみ量hは極めて僅かでよい。
第7図は、第1のシール面24及び第2のシール面25の双方の面をコンケーブ状とした場合の高圧シール部26の構成の一例を示すもので、第1のシール面24及び第2のシール面25を圧接させた場合、各周縁部Eが極めて大きな力で圧接されて密着し、周縁部Eからの高圧燃料の漏れを極めて効果的に抑えることができる。その上、中央部近くでは第1のシール面24及び第2のシール面25との間に僅かな隙間が形成される。このため、その隙間内にある高圧燃料は開口端2D、3Dへと誘導されるので、高圧シール部26のシール効果をより一層大きなものとすることができる。
燃料噴射弁1は以上のように構成されているので、第1のシール面24及び又は第2のシール面25に僅かな加工を施すだけの低コストで且つ追加の部品を必要とすることなく、高圧燃料のさらなる高圧化に対応することができる。したがって、製品の組立には従来に比べて何等の変更を生じさせることがなく、また、製品外部に何等の変更を生じさせないので、内燃機関のシリンダーヘッドとの干渉が生じることがなく、従来仕様のものとの交換に何等の支障を生じさせない。また、製品の分解、リサイクリングにも影響を与えることがない。
次に、第1のシール面24及び又は第2のシール面25に同心円状のシール溝を形成するための加工方法について説明する。
第8A図及び第8B図は、超仕上げフィルムを用いた場合の加工例を示すもので、第8A図はインジェクタハウジング2の第1のシール面24から見た加工時の状態を示す図、第8B図はインジェクタハウジング2の側面から見た加工時の状態を示す図である。第8A図、第8B図に示すように、インジェクタハウジング2を、図示しない回転装置に取り付け、インジェクタハウジング2の軸を中心としてインジェクタハウジング2を所定の一方向Rに回転させる。このとき、第1のシール面24はその中心点を中心として所定の平面内で回転することになる。
以上のように回転している第1のシール面24に対して、超仕上げフィルム101を丸棒部材102によって、定力下で定圧押し付けすることにより、例えば#1000番〜#6000番の超仕上げフィルム101の主表面101A上に設けられている砥粒の各先端が第1のシール面24に食い込んで円弧状のシール溝を刻設し、これにより、同心円状シール溝24Aが形成される。この場合第8A図に示すように、超仕上げフィルム101は第1のシール面24の半分の領域に押し当てるのが好ましい。また、丸棒部材102は、適宜の材料から成り、ゴム又は樹脂材料等からなる若干の弾力性を有するものが好ましい。丸棒部材102に若干の弾力性を持たせることにより、回転している第1のシール面24に超仕上げフィルム101を適切な押圧力でばらつきなくあてることができるので、形成されるシール溝の形状のばらつきを抑えることができるからである。或いは他の方法として、丸棒部材102は硬度の高い例えば超硬のR形状を有するものを使用することで、コンケーブ形状をシール面24に形成することも可能である。
ここで、超仕上げフィルム101は、適宜の送り機構により、矢印X方向に適宜の送り機構を用いて送り、常に新しい砥石面が繰り出されて第1のシール面24にあたるようにするのが好ましい。
第9A図、第9B図は、超仕上げフィルム101に代えて板状の超仕上げ砥石103を用いてインジェクタハウジング2の第1のシール面24に同心円状のシール溝24Aを加工する場合の例を説明するための図である。第9A図はインジェクタハウジング2の第1のシール面24から見た加工時の状態を示す図、第9B図はインジェクタハウジング2の側面から見た加工時の状態を示す図である。
ここでは、超仕上げ砥石103の先端部103Aの断面形状は略半円状となっており、この先端部103Aを適宜の治具を用いて、第8A図、第8B図の場合と同様にして回転しているインジェクタハウジング2の第1のシール面24に適宜の力で押し付け、これにより、第8A図、第8B図の場合と同様にして第1のシール面24に同心円状のシール溝24Aを形成することができる。
以上、インジェクタハウジング2の第1のシール面24に同心円状のシール溝24Aを形成するための加工方法について説明した。しかし、ノズルボディ3の第2のシール面25に同心円状のシール溝24Aを形成する場合も、第8A図、第8B図、第9A図、第9B図に示したのと同様の方法で行い、同様の結果を得ることができることは勿論である。
第1図に示す構成の燃料噴射弁の高圧シール部26において、第1のシール面24及び第2のシール面25を、それぞれ第2図及び第3図に示す同心円状のシール溝とした10本のサンプルを用意し、これらの10本のサンプルについてマイクロリーケージの評価を以下のようにして行った。燃料は蛍光剤入りの軸油を使用し、10本のサンプルに対して、燃料圧を現行条件の6%増し、20%増しとしたときの燃料の漏れの有無を検査した。その結果、いずれの燃料圧の場合にも10本のサンプル全てについて燃料の漏れを検出できなかった。
次に、同心円状のシール溝を設けていない第5図に示すスパイラル溝を用いた従来の高圧シール部を有する比較用の燃料噴射弁を4本用意し、上記と同様にして燃料の漏れの有無を検査した。その結果、燃料圧を6%増しにした場合には燃料漏れを検出できなかったが、燃料圧を20%増しにした場合には4本共燃料漏れを生じていることが確認された。
本発明によれば、より高圧の燃料を用いてもマイクロリーケージを生じることがなく、燃料噴射弁の改善に役立つ。
Claims (12)
- 第1の燃料通路が開口しているインジェクタハウジングのハウジング端面と第2の燃料通路が開口しているノズルボディのノズルボディ端面とを圧接させることにより、前記第1及び第2の燃料通路の接続部に構成される燃料噴射弁の高圧シール構造において、
前記高圧シール構造の高圧シール面に同心円状の溝が施されていることを特徴とする燃料噴射弁の高圧シール構造。 - 前記ハウジング端面及び前記ノズルボディ端面のいずれか一方に前記同心円状の溝が施されている請求の範囲第1項記載の燃料噴射弁の高圧シール構造。
- 前記ハウジング端面及び前記ノズルボディ端面に前記同心円状の溝が施されている請求の範囲第1項記載の燃料噴射弁の高圧シール構造。
- 前記ハウジング端面及び前記ノズルボディ端面のいずれか一方の端面に前記同心円状の溝が施されており、他方の端面が鏡面仕上げとなっている請求の範囲第1項記載の燃料噴射弁の高圧シール構造。
- 前記ハウジング端面及び前記ノズルボディ端面のいずれか一方の端面に前記同心円状の溝が施されており、他方の端面にスパイラル状の溝加工が施されている請求の範囲第1項記載の燃料噴射弁の高圧シール構造。
- 前記ハウジング端面及び前記ノズルボディ端面のいずれか一方がコンケーブ状になっている請求の範囲第1、2、3、4又は5項記載の燃料噴射弁の高圧シール構造。
- 前記ハウジング端面及び前記ノズルボディ端面がそれぞれコンケーブ状になっている請求の範囲第1、2、3、4又は5項記載の燃料噴射弁の高圧シール構造。
- 燃料噴射弁のインジェクタハウジング又はノズルボディの高圧シール面の仕上げ加工方法において、
前記インジェクタハウジング又はノズルボディをその軸線を回転軸として回転させつつ前記高圧シール面に仕上げ加工用部材を押しあて、これにより前記高圧シール面に同心円状の仕上げ加工を施すようにしたことを特徴とする高圧シール面の仕上げ加工方法。 - 前記仕上げ加工用部材が仕上げ加工用砥石部材である請求の範囲第8項記載の高圧シール面の仕上げ加工方法。
- 請求項1、2、3、4又は5記載の高圧シール構造を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項6記載の高圧シール構造を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
- 請求項7記載の高圧シール構造を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
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