(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の取付穴に取り付けられてエンジンに燃料を噴射供給するインジェクタにおいて、
略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔を有するとともに、前記取付穴の内壁面と自身の外周面との間にクリアランスを形成する弁ボディと、
この弁ボディに収容されて前記弁ボディの内周面と自身の外周面との間に燃料流路を形成するとともに、この燃料流路を前記噴孔に対して開閉するニードル弁と、
前記弁ボディの先端の外周に環状に装着され、前記エンジンの始動とともに外周側に変形して前記クリアランスを閉鎖し、前記エンジンの停止時には前記クリアランスを開放する環状体とを備え、
前記環状体は、前記弁ボディに溶接されて前記弁ボディとともに環状の燃料室を形成し、
この燃料室は、前記弁ボディを貫通する絞りにより前記燃料流路と連通しており、
前記環状体は、
前記エンジンの始動とともに前記燃料流路および前記燃料室の燃料圧が増圧することで、外周側に変形して前記クリアランスを閉鎖し、
前記エンジンの停止とともに前記燃料流路および前記燃料室の燃料圧が減圧することで、内周側に変形して前記クリアランスを開放す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、
前記環状体は、前記噴孔が開口する前記弁ボディの先端面を部分的に覆うように前記弁ボディに溶接されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記環状体は、前記弁ボディよりも高弾性の金属素材により設けられてい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】
本発明は、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インジェクタは、例えば、エンジンヘッドのような被取付体との間の気密性を保持するため、テフロンリング（テフロンは登録商標）等の部材が外周に装着されて被取付体に取り付けられている。そして、このテフロンリング（テフロンは登録商標）は、気密性の保持と同時に、インジェクタ取付穴の内壁面とインジェクタの外周面との間に形成されるクリアランスを閉鎖して燃焼ガスの拡散を抑制し、燃焼ガスに曝されるインジェクタのボディの表面積を低減することで、インジェクタ先端の噴孔周辺温度を下げてデポジットの発生を抑制する効果をも有している。
【０００３】
ところで、このような温度低下効果を高めるためには、テフロンリング（テフロンは登録商標）の装着位置を、よりインジェクタの先端側に移動することが好ましが、先端側ほど高温となってテフロンリング（テフロンは登録商標）が溶融する虞が高い。そこで、テフロンリング（テフロンは登録商標）の装着とは別に、金属製のシール材により、噴孔周辺のボディの先端を覆うことで燃焼ガスに曝されるボディの表面積を大きく低減する、つまり、燃焼ガスが上記のクリアランスの奥深くまで拡散するのを遮断する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このようなシール材による燃焼ガスの遮断構造を形成するには、シール材を複雑な形状（例えば、Ｓ字状断面を有するカップ形状）に設ける必要があり、さらに、被取付体の方にも鍔加工等の別途の加工が必要となり、製造が煩雑になる。また、このような複雑な構造に起因して、シール材を装着する際に被取付体の面を傷付ける虞が極めて高く、メンテナンスを繰返してインジェクタの取外しおよび装着を重ねることで気密性が保持されなくなり、燃焼ガスの遮断効果が低下する虞がある。
【特許文献１】特開２０００−１７０６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタにおいて、噴孔周辺のボディの先端で燃焼ガスの遮断構造を形成するシール材に関し、メンテナンス等が繰返されても燃焼ガスの遮断効果を低下させないことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のインジェクタは、所定の取付穴に取り付けられてエンジンに燃料を噴射供給するものであり、略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔を有するとともに、取付穴の内壁面と自身の外周面との間にクリアランスを形成する弁ボディと、弁ボディに収容されて弁ボディの内周面と自身の外周面との間に燃料流路を形成するとともに、燃料流路を噴孔に対して開閉するニードル弁と、弁ボディの先端の外周に環状に装着され、エンジンの始動とともに外周側に変形してクリアランスを閉鎖し、エンジンの停止時にはクリアランスを開放する環状体とを備える。
【０００７】
これにより、エンジン停止時の環状体の外周は取付穴の内壁面との間にクリアランスを形成するので、インジェクタの取外しに際して、環状体が取付穴の内壁面を傷付ける虞は低い。また、インジェクタの装着に際しても、環状体が取付穴の内壁面を傷付ける虞は低い。このため、メンテナンス等が繰返されても、取付穴の内壁面が傷付く虞が低いので、環状体による燃焼ガスの遮断効果は低下しない。
【０００８】
また、請求項１に記載のインジェクタによれば、環状体は、弁ボディに溶接されて弁ボディとともに環状の燃料室を形成し、燃料室は、弁ボディを貫通する絞りにより燃料流路と連通している。そして、環状体は、エンジンの始動とともに燃料流路および燃料室の燃料圧が増圧することで、外周側に変形してクリアランスを閉鎖し、エンジンの停止とともに燃料流路および燃料室の燃料圧が減圧することで、内周側に変形してクリアランスを開放する。
【０００９】
これにより、燃料供給装置の起動とともに燃料流路および燃料室の燃料圧が増圧してクリアランスが閉鎖されるので、エンジン始動後の最初の爆発（以下、初爆という）の前に噴孔周辺の弁ボディの先端で燃焼ガスの遮断構造が形成される。このため、メンテナンス等を繰返しても燃焼ガス遮断効果が低下しないインジェクタにおいて、初爆による燃焼ガスも確実に遮断することができる。また、燃料室と燃料流路とは絞りにより連通しているので、燃料流路における圧力脈動が燃料室の燃料圧に及ぼす影響は大幅に低減され、環状体は、安定的にクリアランスを閉鎖して燃焼ガスの遮断効果を保持できる。
【００１０】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のインジェクタによれば、環状体は、噴孔が開口する弁ボディの先端面を部分的に覆うように弁ボディに溶接されている。
これにより、環状体は、燃焼ガスを遮断するとともに、自身が弁ボディの先端側において燃焼ガスから直接的に受熱する。このため、弁ボディの先端面において、燃焼ガスからの受熱量を低減することができるので、インジェクタ先端の噴孔周辺温度を下げる効果を高めることができる。
【００１１】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のインジェクタによれば、環状体は、弁ボディよりも高弾性の金属素材により設けられている。
この手段は、環状体をなす素材の一形態を示すものである。なお、このような高弾性の金属素材として、例えば、チタン合金を挙げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
最良の形態１のインジェクタは、所定の取付穴に取り付けられてエンジンに燃料を噴射供給するものであり、略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔を有するとともに、取付穴の内壁面と自身の外周面との間にクリアランスを形成する弁ボディと、弁ボディに収容されて弁ボディの内周面と自身の外周面との間に燃料流路を形成するとともに、燃料流路を噴孔に対して開閉するニードル弁と、弁ボディの先端の外周に環状に装着され、エンジンの始動とともに外周側に変形してクリアランスを閉鎖し、エンジンの停止時にはクリアランスを開放する環状体とを備える。
【００１３】
また、環状体は、弁ボディに溶接されて弁ボディとともに環状の燃料室を形成し、燃料室は、弁ボディを貫通する絞りにより燃料流路と連通している。そして、環状体は、エンジンの始動とともに燃料流路および燃料室の燃料圧が増圧することで、外周側に変形してクリアランスを閉鎖し、エンジンの停止とともに燃料流路および燃料室の燃料圧が減圧することで、内周側に変形してクリアランスを開放する。
また、環状体は、弁ボディよりも高弾性の金属素材により設けられている。
【００１４】
最良の形態２のインジェクタによれば、環状体は、噴孔が開口する弁ボディの先端面を部分的に覆うように弁ボディに溶接されている。
【実施例】
【００１５】
〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ１の構成を、図１を用いて説明する。
インジェクタ１は、例えば、ガソリンエンジンのエンジンヘッド２に設けられた取付穴３に装着され、各気筒の燃焼室４に直接的に燃料を噴射するものである。また、インジェクタ１は、例えば、２ＭＰａもの高圧に加圧された燃料を受け入れ、燃焼室４に噴射して空気との混合気を形成する。そして、燃焼室４に形成された混合気は、火花放電により燃焼して出力を発生する。
【００１６】
このインジェクタ１は、燃料を噴射するノズル部６と、ノズル部６の弁体（ニードル弁７）を駆動する電磁ソレノイド部８と、高圧の燃料を受け入れる燃料受け入れ部９とにより構成され、燃料受け入れ部９を通じて受け入れた燃料を、内部に形成された燃料流路１１〜１５を介して先端側に導くとともに、ニードル弁７を駆動することにより噴孔１６を通じて噴射する。
【００１７】
ノズル部６は、略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔１６を有するとともに、取付穴３の内壁面１８と自身の外周面の間にクリアランス１９を形成する弁ボディ２０と、弁ボディ２０に収容されて弁ボディ２０の内周面と自身の外周面との間に燃料流路１５を形成するとともに、軸方向に移動して弁ボディ２０の先端に離着するニードル弁７とを備える。そして、ニードル弁７が弁ボディ２０の先端に離着することで、燃料流路１５が噴孔１６に対して開閉されて燃料の噴射が開始または停止される。
【００１８】
また、弁ボディ２０は、ニードル弁７の摺動軸部２２を摺動自在に支持し、摺動軸部２２の外周には、弁ボディ２０の内周面に摺接する摺接面２３と、弁ボディ２０の内周面に摺接しない平坦面２４とが交互に設けられている。そして、弁ボディ２０の内周面と平坦面２４との間に燃料の通路が形成され、この燃料の通路は燃料流路１５の一部をなす。
【００１９】
さらに、弁ボディ２０の先端には、環状かつテーパ状のシート面２６が設けられ、ニードル弁７の先端には、シート面２６に離接する環状のシート部２７が設けられている（図２参照）。そして、シート部２７が、シート面２６に離接することで、ニードル弁７が弁ボディ２０の先端に離着して燃料流路１５が噴孔１６に対して開閉される。
【００２０】
なお、弁ボディ２０の外周には、インジェクタ１とエンジンヘッド２との間の気密性を保持するため、環状のテフロンリング２９（テフロンは登録商標）が装着されている。そして、テフロンリング２９（テフロンは登録商標）は、気密性の保持機能とともに、クリアランス１９を閉鎖して燃焼ガスの拡散を抑制し、燃焼ガスに曝される弁ボディ２０の表面積を低減する機能を有している。
【００２１】
電磁ソレノイド部８は、通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイル３１、ソレノイドコイル３１への通電により後方に磁気吸引される可動コア３２、可動コア３２の後端側に所定のギャップを形成して固定され、可動コア３２を磁気吸引する固定コア３３、可動コア３２を摺動自在に支持して収容するとともに、固定コア３３を固定して収容するコア収容部材３４、可動コア３２を先方に付勢する復元バネとしてのコイルスプリング３５、可動コア３２と固定コア３３との間のギャップを調整するギャップ調整部材３６を有する。
【００２２】
ソレノイドコイル３１は、円筒状の樹脂製ボビン３７にコイル素線を多数巻回することで設けられ、コネクタ端子３８を介して車載電源（図示せず）から給電される。
【００２３】
可動コア３２は、先方に向かって段状に細径化する筒状体に設けられている。そして、可動コア３２は、後端部がコア収容部材３４に摺動自在に支持され、先端部がニードル弁７の後端部を挟持することで、ニードル弁７と一体に軸方向に移動する。
【００２４】
また、可動コア３２の外周面は、コア収容部材３４の内周面やニードル弁７の後部外周面とともに燃料流路１４を形成する。なお、燃料流路１４は、コア収容部材３４の先端開口部を介して燃料流路１５と連通する。また、可動コア３２の内周面は燃料流路１３を形成し、燃料流路１３は、可動コア３２を径方向に貫通する貫通孔３９により燃料流路１４と連通する。
【００２５】
固定コア３３は、円筒状に設けられ、外周側でコア収容部材３４に固定され、内周側にコイルスプリング３５とギャップ調整部材３６とを収容する燃料流路１２を形成している。なお、コイルスプリング３５は、先端が可動コア３２の内周に支持され、後端がギャップ調整部材３６に支持されるように収容されている。
ギャップ調整部材３６は、可動コア３２と固定コア３３との間のギャップを調整することで、ニードル弁７のリフト量（すなわち、シート部２７のシート面２６からの軸方向における離間量）を決めるものである。
【００２６】
燃料受け入れ部９は、燃料流路１２に連通する燃料流路１１を有し、外部から燃料を導入してフィルタ４１を経由させて燃料流路１１へ導く。
【００２７】
以上のような構成により、インジェクタ１は、外部から受け入れた高圧の燃料を、燃料流路１１〜１５を順次に通過させて噴孔１６に導く。そして、インジェクタ１は、ソレノイドコイル３１への通電により、可動コア３２およびニードル弁７を後方へ駆動して、シート部２７をシート面２６から離座させ、燃料流路１５を噴孔１６に対して開放することで、噴孔１６を通じて燃焼室４に燃料を噴射する。
【００２８】
また、インジェクタ１は、ソレノイドコイル３１への通電停止により、コイルスプリング３５の付勢力によって可動コア３２およびニードル弁７を先方へ駆動して、シート部２７をシート面２６に着座させ、燃料流路１５を噴孔１６に対して閉鎖することで、燃料の噴射を停止する。
【００２９】
そして、ニードル弁７によって燃料流路１５が噴孔１６に対して閉鎖された後、火花放電により燃料噴霧が燃焼し、出力が発生するとともに高温の燃焼ガスが生じる。
なお、ソレノイドコイル３１への通電開始および通電停止は、車両に搭載された所定の電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）からの指令に応じて行われる。そして、ＥＣＵは、エンジン回転数やアクセル開度等の各種の検出値に基づいて通電開始および通電停止の指令を実行する。
【００３０】
〔実施例１の特徴〕
実施例１のインジェクタ１の特徴を、図２を用いて説明する。
インジェクタ１は、テフロンリング２９（テフロンは登録商標）よりも弁ボディ２０の先端側（つまり、燃焼室４の側）の外周に環状に装着される環状体４３を備える。環状体４３は、エンジン停止時、クリアランス１９を開放しており（図２（ａ）参照）、エンジンの始動とともに外周側に変形してクリアランス１９を閉鎖する（図２（ｂ）参照）。そして、エンジンの停止とともに、環状体４３は、内周側に変形してクリアランス１９を開放する。
【００３１】
すなわち、環状体４３は、例えば、チタン合金のように弁ボディ２０よりも高弾性の金属素材により略円筒状に設けられ、自身の先端と後端とにおいて弁ボディ２０の外周面に周状に溶接され、先端の溶接部位４５と後端の溶接部位４６との間に環状の燃料室４７を形成する。また、燃料室４７は、弁ボディ２０を貫通する絞り４８により燃料流路１５と連通している。
【００３２】
そして、環状体４３は、エンジンの始動とともに燃料供給装置（図示せず）が起動して燃料流路１５および燃料室４７の燃料圧が増圧することで、溶接部位４５、４６間の部分が外周側に弾性変形してクリアランス１９を閉鎖する。また、環状体４３は、エンジンの停止とともに燃料供給装置が停止して燃料流路１５および燃料室４７の燃料圧が減圧することで、溶接部位４５、４６間の部分が内周側に弾性変形してクリアランス１９を開放する。
【００３３】
つまり、環状体４３は、燃料室４７の増圧により外周側へ弾性変形することで、テフロンリング２９（テフロンは登録商標）よりも先端側で燃焼ガスのクリアランス１９への拡散を遮断する燃焼ガス遮断構造を形成する。
【００３４】
〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１は、テフロンリング２９（テフロンは登録商標）よりも弁ボディ２０の先端側の外周に環状に装着される環状体４３を備え、環状体４３は、エンジンの始動とともに外周側に変形してクリアランス１９を閉鎖し、エンジン停止時にはクリアランス１９を開放する。
これにより、エンジン停止時の環状体４３の外周は取付穴３の内壁面１８との間にクリアランス１９を形成するので、インジェクタ１の取外しに際して、環状体４３が内壁面１８を傷付ける虞は低い。また、インジェクタ１の装着に際しても、環状体４３が内壁面１８を傷付ける虞は低い。このため、メンテナンス等が繰返されても、内壁面１８が傷付く虞が低いので、環状体４３による燃焼ガスの遮断効果は低下しない。
【００３５】
また、環状体４３は弁ボディ２０に溶接されて弁ボディ２０とともに環状の燃料室４７を形成し、燃料室４７は燃料流路１５と連通している。そして、環状体４３は、エンジンの始動とともに燃料流路１５および燃料室４７の燃料圧が増圧することで、外周側に弾性変形してクリアランス１９を閉鎖し、エンジンの停止とともに燃料流路１５および燃料室４７の燃料圧が減圧することで、内周側に弾性変形してクリアランス１９を開放する。
これにより、燃料供給装置の起動とともに燃料流路１５および燃料室４７の燃料圧が増圧してクリアランス１９が閉鎖されるので、エンジン始動後の最初の爆発（以下、初爆という）の前に燃焼ガスの遮断構造が形成される。このため、メンテナンス等を繰返しても燃焼ガス遮断効果が低下しないインジェクタ１において、初爆による燃焼ガスも確実に遮断することができる。
【００３６】
また、燃料室４７と燃料流路１５とは絞り４８により連通しているので、燃料流路１５における圧力脈動が燃料室４７の燃料圧に及ぼす影響は大幅に低減され、環状体４３は、安定的にクリアランス１９を閉鎖して燃焼ガスの遮断効果を保持できる。
【００３７】
〔実施例２〕
実施例２のインジェクタ１によれば、図３に示すように、環状体４３は、噴孔１６が開口する弁ボディ２０の先端面５０を部分的に覆うように弁ボディ２０に溶接されている。すなわち、環状体４３は、有底の略円筒状に設けられ、軸方向と同軸的に配される円筒状部５１と、先端面５０を覆う底部５２とを有するように設けられる。また、底部５２は、先端面５０において噴孔１６の開口部よりも外周側の部分を覆うように環状に設けられている。
【００３８】
そして、環状体４３は、円筒状部５１の後端において弁ボディ２０の外周面に周状に溶接されるとともに（図中、溶接部位４６を参照）、底部５２の先端面５０に周状に溶接され（図中、溶接部位４５を参照）、円筒状部５１の先端と溶接部位４６との間に環状の燃料室４７を形成する。
【００３９】
これにより、環状体４３は、燃焼ガスを遮断するとともに、自身が弁ボディ２０の先端側において燃焼ガスから直接的に受熱する。このため、先端面５０において燃焼ガスからの受熱量を低減することができるので、インジェクタ１の噴孔１６周辺の温度を下げる効果を高めることができる。
【００４０】
〔参考例〕
参考例のインジェクタ１によれば、図４に示すように、環状体４３は、内外２重の円形断面、つまり外側部分５４と内側部分５５とをなすように設けられて、弁ボディ２０の外周に保持されている。また、内側部分５５は外側部分５４よりも高膨張率である。そして、環状体４３は、燃料の燃焼熱により加熱されることで外周側に膨張してクリアランス１９を閉鎖し、冷却されることで内周側に収縮してクリアランス１９を開放する。すなわち、環状体４３は、径方向に熱変形可能となるように弁ボディ２０に保持されている。
【００４１】
これにより、高温の燃焼ガスが燃焼室４に存在しているとき、クリアランス１９は、環状体４３の熱膨張により確実に閉鎖される（図４（ｃ）参照）。このため、燃焼室４の温度のみに依存して、他の外的要因に左右されることなく燃焼ガスの遮断構造を形成できる。
【００４２】
また、燃焼ガスに曝される外側部分５４を、内側部分５５とは別の素材により設けることができるので、外側部分５４は耐熱性を重視して素材を選択し、内側部分５５は熱膨張率を重視して素材を選択することができる。このため、耐熱性と熱膨張率の両方に優れた環状体４３を設けることができる。
【００４３】
ここで、外側部分５４は、耐熱性を重視して、例えばステンレス鋼を素材として設けられる。また、内側部分５５は、熱膨張率を重視して、例えば銅のような高膨張率の金属を素材として設けられる。さらに、水のように常温下液体で存在するものや、窒素ガスやヘリウムガス等の不活性ガスのように常温下気体で存在するものを封入して内側部分５５を形成することもできる。
【００４４】
〔変形例〕
実施例のインジェクタ１は、ガソリンエンジンのエンジンヘッド２に取り付けられて燃焼室４に直接的に燃料を噴射するものであったが、インジェクタ１を吸気管に取り付けても、実施例１〜２と同様の効果を得ることができる。すなわち、吸気管に燃料を噴射して混合気を形成する場合、燃焼ガスが吸気管に逆流する内部ＥＧＲ効果により、インジェクタ１の先端が受熱することがあり、このような内部ＥＧＲ効果によるインジェクタ１の先端の受熱に対して、実施例のインジェクタ１によれば有効に燃焼ガスの遮断構造を形成できる。
【００４５】
さらに、インジェクタ１をディーゼルエンジンに取り付けても、実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】インジェクタの全体構成図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は変形前の環状体を示す要部断面図であり、（ｂ）は変形後の環状体を示す要部断面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は変形前の環状体を示す要部断面図であり、（ｂ）は変形後の環状体を示す要部断面図である（実施例２）。
【図４】（ａ）はインジェクタの要部断面図であり、（ｂ）は変形前の環状体を示す要部断面図であり、（ｃ）は変形後の環状体を示す要部断面図である（参考例）。
【符号の説明】
【００４７】
１  インジェクタ
３  取付穴
７  ニードル弁
１５  燃料流路
１６  噴孔
１８  内壁面（取付穴の内壁面）
１９  クリアランス
２０  弁ボディ
４３  環状体
４７  燃料室
４８  絞り
５０  先端面
【図１】
0004670873.tif 000002
【図２】
0004670873.tif 000003
【図３】
0004670873.tif 000004
【図４】
0004670873.tif 000005