(57)【要約】【課題】組み立てにかかる作業についての容易性の維持と付勢室からの燃料リーク量の低減との両立を図ることのできるインジェクタを提供する。【解決手段】このインジェクタは、高圧燃料通路から供給される燃料の圧力によってニードル弁を閉弁側に付勢する付勢室と、インジェクタ本体３６に摺動可能に支持される支持部３４を備え該支持部３４を変位させて付勢室と低圧燃料通路とを連通して同付勢室の燃料圧を減圧しニードル弁を開弁させる制御弁２８とを備える。支持部３４は、その外筒部５８が弾性率の低い材料によって形成される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料通路から供給される燃料の圧力によってニードル弁を閉弁側に付勢する付勢室と、インジェクタ本体に摺動可能に支持される支持部を備え該支持部を変位させて前記付勢室と低圧燃料通路とを連通して同付勢室の燃料圧を減圧し前記ニードル弁を開弁させる駆動部材とを備えるインジェクタにおいて、
前記支持部は、その外周部分の少なくとも一部が周方向全体にわたって低弾性率部材により分割形成されてなる
ことを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記支持部はその外周部分が全周面にわたって前記低弾性率部材により形成されてなる
ことを特徴とするインジェクタ。
【請求項３】
前記支持部と前記インジェクタ本体との摺動部分から燃料がリークする側にその燃料を排出するための排出室を更に有する
請求項１又は２に記載のインジェクタ。
【請求項４】
請求項３に記載のインジェクタにおいて、
前記排出室には前記低弾性率部材を前記支持部の摺動方向に付勢するスプリングが配設される
ことを特徴とするインジェクタ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のインジェクタにおいて、
前記低弾性率部材はアルミニウム合金からなる
ことを特徴とするインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のインジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用ディーセルエンジン等の内燃機関においては、燃焼室に直接燃料を噴射供給するインジェクタを備えた直噴式のものが実用化されている。こうした直噴式の内燃機関では、燃焼室内の圧力に抗して燃料噴射を行わなければならないため、高圧燃料を噴射可能なインジェクタが採用される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このインジェクタは、その噴孔を開閉するように往復移動可能なニードル弁を備えている。また、このニードル弁の移動方向両側には、付勢室及び燃料溜まり室が設けられている。そして、ニードル弁は、それら付勢室及び燃料溜まり室の双方に高圧燃料を供給することによって噴孔を閉じる位置に保持され、上記付勢室から高圧燃料を排出することによって噴孔を開く位置に移動される。そうして噴孔が開かれると、同噴孔を介して燃料溜まり室内の高圧燃料が内燃機関の燃焼室に噴射供給される。
【０００４】
なお、インジェクタは、付勢室内の高圧燃料を排出するための排出通路と、同排出通路の途中に配設された制御弁とを備えている。そして、この制御弁が閉弁状態に保持されるときには高圧燃料の排出が禁止される一方、制御弁が開弁駆動されるときには高圧燃料の排出が許可される。
【特許文献１】特開２００２−２０２０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記インジェクタでは、その制御弁の少なくとも一部がインジェクタ本体内に摺動可能に支持されている。そのため、上記制御弁の支持されている部分（支持部）とインジェクタ本体とのクリアランスを通じて、付勢室（詳しくは、排出通路）からその外部への燃料リークが避けられない。そうした燃料リークは、付勢室の燃料圧力を不要に変化させる一因となるために、好ましくない。
【０００６】
なお、例えば上記支持部やインジェクタ本体の加工精度を高くする等して、上記クリアランスを小さくすることにより、燃料リーク量の低減を図ることはできる。しかしながらこの場合には、インジェクタ本体への支持部の取り付けにかかる作業が極めて煩雑なものとなる懸念がある。
【０００７】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、組み立てにかかる作業についての容易性の維持と付勢室からの燃料リーク量の低減との両立を図ることのできるインジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、高圧燃料通路から供給される燃料の圧力によってニードル弁を閉弁側に付勢する付勢室と、インジェクタ本体に摺動可能に支持される支持部を備え該支持部を変位させて前記付勢室と低圧燃料通路とを連通して同付勢室の燃料圧を減圧し前記ニードル弁を開弁させる駆動部材とを備えるインジェクタにおいて、前記支持部は、その外周部分の少なくとも一部が周方向全体にわたって低弾性率部材により分割形成されてなることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、駆動部材、特にその支持部をインジェクタ本体に取り付ける際に、低弾性率部材が弾性変形することによってこれをインジェクタ本体に円滑に取り付けることができ、またその支持部とインジェクタ本体との間の摺動部分における燃料のリークについてもこれを抑制することができるようになる。
【００１０】
また、こうした組み立て性の向上及びリーク量の低減を図る上では、請求項２に記載の発明によるように、支持部はその外周部分が全周面にわたって前記低弾性率部材により構成されている、といった構成を採用するのが望ましい。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインジェクタにおいて、前記支持部と前記インジェクタ本体との摺動部分から燃料がリークする側にその燃料を排出するための排出室を更に有することをその要旨とする。
【００１２】
同構成によれば、支持部とインジェクタ本体との間から燃料がリークした場合であっても、これが排出室を通じて排出されるため、こうしたリーク燃料によって支持部が変位する際の応答性が低下するのを抑制することができるようになる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のインジェクタにおいて、前記排出室には前記低弾性率部材を前記支持部の摺動方向に付勢するスプリングが配設されることをその要旨とする。
【００１４】
同構成によれば、スプリングの付勢力によって低弾性率部材がその摺動方向に付勢されるため、その付勢力により低弾性率部材は摺動方向と直交する方向、すなわちインジェクタ本体側に圧接するように伸長する。これにより、インジェクタ本体と支持部との間の摺動部分からリークする燃料の量を大幅に低減させることができるようになる。
【００１５】
なお、上記低弾性率部材は、支持部本体よりも弾性率の低い材料によって形成されるものであればよいが、請求項５記載の発明によるように、例えばその形成材料としてアルミニウム合金を採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかるインジェクタを具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかるインジェクタの断面構造を示す。
同図１に示すように、インジェクタ１０は、噴孔１２を開閉するよう往復移動可能なニードル弁１４と、噴孔１２を閉じる方向（図中下方）にニードル弁１４を付勢するコイルスプリング１６とを備えている。ニードル弁１４の移動方向両側には、上記コイルスプリング１６が収容される付勢室１８と、噴孔１２に繋がる燃料溜まり室２０とが設けられている。これら付勢室１８及び燃料溜まり室２０には、高圧燃料通路２２を通じて高圧燃料が供給される。なお、このインジェクタ１０にあっては、ニードル弁１４における燃料溜まり室２０側の受圧面積よりも、付勢室１８側の受圧面積の方が大きく設定されている。
【００１７】
上記付勢室１８には、そこから低圧燃料通路２４へと高圧燃料を排出するための排出通路２６が接続されている。低圧燃料通路２４と排出通路２６との接続部分には、同排出通路２６を通じての高圧燃料の排出を禁止・許可すべく開閉動作する制御弁２８が設けられている。そして、付勢室１８からの高圧燃料の排出は、制御弁２８の閉弁時には禁止され、制御弁２８の開弁時には許可される。
【００１８】
制御弁２８の閉弁時には付勢室１８及び燃料溜まり室２０内に高圧燃料が溜められ、ニードル弁１４に働く付勢室１８内の圧力に基づく力が燃料溜まり室２０内の圧力に基づく力よりも大きくなる。従って、ニードル弁１４は噴孔１２を閉じる位置に保持される。
【００１９】
ニードル弁１４が噴孔１２を閉じた状態にあって、制御弁２８を開弁させると付勢室１８内の高圧燃料が排出通路２６を介して排出され、ニードル弁１４に働く付勢室１８内の圧力に基づく力が小さくなる。そして、付勢室１８内の圧力に基づく力とコイルスプリング１６の付勢力との和が、燃料溜まり室２０内の圧力に基づく力よりも小さくなると、ニードル弁１４が噴孔１２を開く位置に移動し、燃料溜まり室２０内の高圧燃料が噴孔１２を介してエンジンの燃焼室内に噴射供給される。
【００２０】
制御弁２８の上流側（排出通路２６側）には収容室３０が設けられ、同制御弁２８の下流側（低圧燃料通路２４側）にはリフタ室３２が設けられている。
上記制御弁２８は収容室３０に配設されている。詳しくは、制御弁２８は、円筒形状に形成された支持部３４を備えており、同支持部３４がインジェクタ本体３６に摺動可能に支持されることによって収容室３０内に配設されている。なお、支持部３４とインジェクタ本体３６との摺動部分から燃料がリークする側には、低圧燃料通路２４に連通された排出室３８が設けられている。
【００２１】
また、制御弁２８は、弁部４０を備えており、その摺動方向（詳しくは、収容室３０とリフタ室３２との間の仕切り壁４２に形成されたシート４４側）にコイルスプリング４６によって付勢されている。そして、弁部４０がシート４４に着座することによって、制御弁２８は閉弁される。
【００２２】
一方、リフタ室３２には、リフタ４８が往復移動可能に配設されている。このリフタ４８の移動を通じて、制御弁２８が開弁される。以下、リフタ４８及びその周辺構造について詳しく説明する。
【００２３】
リフタ４８は仕切り壁４２に形成された貫通孔５０を貫通して制御弁２８に接触する突部５２を備えている。また、リフタ室３２内において、突部５２と反対側にはポンプ室５４が設けられている。
【００２４】
リフタ４８の往復移動は、ポンプ室５４内の燃料を加減圧すべく伸縮する圧電素子５６によって行われる。この圧電素子５６は、ＰＺＴ等からなる板状部材を複数枚積層した構造を有するピエゾ素子で構成されており、電圧印加の有無によって伸縮するものである。
【００２５】
圧電素子５６が電圧印可によって伸長すると、ポンプ室５４内が加圧され、ポンプ室５４内の圧力に基づきリフタ４８に働く力により、同リフタ４８が制御弁２８側に移動させられる。これにより、リフタ４８の突部５２が排出通路２６内に突出し、制御弁２８が開弁させられる。これにより、収容室３０とリフタ室３２とが貫通孔５０を介して連通されて、付勢室１８内の高圧燃料が排出通路２６を介して低圧燃料通路２４に排出され、ひいては噴孔１２から燃料が噴射される。
【００２６】
また、圧電素子５６が電圧印可の解除によって収縮すると、ポンプ室５４内が減圧され、リフタ室３２内における突部５２側の空間の圧力に基づきリフタ４８に働く力や、コイルスプリング４６の付勢力等により、同リフタ４８が制御弁２８側とは反対側に移動させられる。これにより、リフタ４８の突部５２が貫通孔５０内に没入し、制御弁２８が閉弁させられる。これにより、収容室３０とリフタ室３２との連通が遮断されて、付勢室１８からの高圧燃料の排出が停止され、ひいては噴孔１２からの燃料噴射が停止される。
【００２７】
なお、本実施の形態では、上記制御弁２８及びリフタ４８が、ニードル弁１４を開弁させる駆動部材として機能する。
ここで、本実施の形態のインジェクタ１０では、制御弁２８の閉弁時にあっても、制御弁２８の支持部３４とインジェクタ本体３６とのクリアランスを通じて、付勢室１８（正確には、収容室３０）内の燃料が低圧燃料通路２４（正確には、排出室３８）にリークすることが避けられない。
【００２８】
そうした燃料リーク量は、図２に示されるように、クリアランスの３乗に比例して増加する傾向があるために、上記クリアランスは出来るだけ小さく設定されることが望ましい。しかしながら、単にクリアランスを小さくすると、インジェクタ本体３６への制御弁２８の取り付けにかかる作業が困難なものとなる。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、上記制御弁２８を以下のように形成するようにしている。
図３に示すように、制御弁２８の支持部３４は、低弾性率部材としての外周部分（外筒部５８）と内周部分（内筒部６０）とに分割形成されている。そして、外筒部５８はその全周にわたって弾性率の低い材料（本実施の形態では、アルミニウム合金）により形成される一方、内筒部６０は弾性率の高い材料（本実施の形態では、クロム鋼）により形成されている。なお、上記コイルスプリング４６が、支持部３４の外筒部５８に当接するように配設されている。
【００３０】
以下、このように制御弁２８を構成することによる作用について説明する。
図４に、支持部３４周辺におけるインジェクタ１０の断面構造を示す。
なお、図４（ａ）はコイルスプリング４６の付勢力が支持部３４に作用していないときにおける断面構造を、図４（ｂ）は同付勢力が作用しているときにおける断面構造をそれぞれ示している。また、同図においては、支持部３４とインジェクタ本体３６とのクリアランスの大きさや外筒部５８の変形度合を、その理解を容易にするために誇張して示している。
【００３１】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、制御弁２８がインジェクタ本体３６に取り付けられた後、或いはその取り付けに際して、上記コイルスプリング４６の付勢力が支持部３４の外筒部５８に作用するようになると、同外筒部５８はその軸方向に圧縮されるようになる。それに伴って、ポアソン比の分だけ外筒部５８は半径方向に、換言すればインジェクタ本体３６に圧接するように伸長されるようになる。
【００３２】
このため、制御弁２８の取り付け時における上記クリアランスを大きく設定するとともに（図４（ａ）参照）、インジェクタ１０の使用時におけるクリアランスを小さく設定することができるようになる（図４（ｂ）参照）。
【００３３】
したがって、制御弁２８の取り付け時における上記クリアランスをその取り付けを容易に行うことのできる程度に大きく設定し、更にはインジェクタ１０の使用時における上記クリアランスを、同クリアランスを通じた燃料リークを適正に低減することができる程度に小さく設定することができるようになる。なお、支持部３４の剛性は、弾性率の高い材料により形成された内筒部６０により高く維持される。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）支持部３４の外筒部５８を弾性率の低い材料によって形成するとともに、同外筒部５８をその摺動方向に付勢するコイルスプリング４６を配設するようにした。このため、インジェクタ１０の組み立てにかかる作業の容易性を維持しつつ、支持部３４とインジェクタ本体３６とのクリアランスを通じた燃料リークを低減することができるようになる。
【００３５】
（２）支持部３４とインジェクタ本体３６との摺動部分から燃料がリークする側にその燃料を排出するための排出室３８を設けるようにした。そのため、上記クリアランスを通じて燃料がリークした場合に、これが排出室３８を通じて排出されるため、そうしたリーク燃料によって支持部３４が変位する際の応答性が低下するのを抑制することができるようになる。
【００３６】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して具体化することも可能である。
・支持部３４が変位する際の応答性低下を招くことがない、或いはその応答性低下が適正に抑制されるのであれば、排出室３８を省略してもよい。
【００３７】
・支持部３４を円柱形状に形成するようにしてもよい。同構成にあっても、支持部の外周部分（外筒部）を弾性率の低い材料によって分割形成することにより、上記実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００３８】
・外筒部を形成する材料としては、アルミニウム合金に限らず、必要な伸長量の得られる弾性率の低い材料であれば、他の材料を用いることができる。
・外筒部をその摺動方向に付勢するとともに、その付勢力によって外筒部を半径方向に適正に伸長させることができるのであれば、コイルスプリング４６に代えて、他のスプリングを設けるようにしてもよい。
【００３９】
・本発明は、支持部をその摺動方向に付勢するスプリングが設けられないインジェクタにも適用することができる。同構成によれば、燃料リーク量を低減するべく、支持部とインジェクタ本体とのクリアランスをごく小さく設定しても、支持部のインジェクタ本体への取り付けに際して、外筒部が弾性変形することによってこれをインジェクタ本体に円滑に取り付けることができる。したがって、同構成によっても、インジェクタの組み立てにかかる作業の容易性を維持しつつ、支持部とインジェクタ本体とのクリアランスを通じた燃料リークを低減することができる。
【００４０】
・上記実施の形態では、支持部３４の外周部分を、その全周面にわたって、弾性率の低い材料によって分割形成するようにした。これに限らず、同外周部分の一部を、その周方向全体にわたって、弾性率の低い材料によって分割形成するようにしてもよい。
【００４１】
・本発明は、インジェクタ本体に摺動可能に支持される支持部を備え、それらインジェクタ本体と支持部とのクリアランスを通じた高圧燃料のリークが生じるインジェクタであれば、適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかるインジェクタの一実施の形態の内部構造を示す部分断面図。
【図２】クリアランスと燃料リーク量との関係を示すグラフ。
【図３】同実施の形態にかかる制御弁の部分断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）同実施の形態にかかるインジェクタの支持部周辺における部分断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１０…インジェクタ、１２…噴孔、１４…ニードル弁、１６…コイルスプリング、１８…付勢室、２０…燃料溜まり室、２２…高圧燃料通路、２４…低圧燃料通路、２６…排出通路、２８…制御弁、３０…収容室、３２…リフタ室、３４…支持部、３６…インジェクタ本体、３８…排出室、４０…弁部、４２…仕切り壁、４４…シート、４６…コイルスプリング、４８…リフタ、５０…貫通孔、５２…突部、５４…ポンプ室、５６…圧電素子、５８…外筒部、６０…内筒部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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