(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スリーブ内にブッシュが前記固定スリーブを貫通するようにして同軸配置されており、前記固定スリーブと前記ブッシュとの間には、少なくともバックフローチューブと固定コアとを含んで成る複数の部品が組み込まれており、前記バックフローチューブと固定コアとは前記ブッシュに同軸に嵌め合わされ、且つ、前記バックフローチューブと固定コアとの各端面同士が面接触する状態で組み込まれて成るマグネットユニットを有する電磁弁がインジェクタ本体に設けられて成り、該インジェクタ本体内には制御室が設けられており、前記制御室には外部から前記インジェクタ本体内を通って高圧燃料が供給されており、前記制御室内の燃料圧力が前記電磁弁によって制御されて燃料噴射が行われるように構成された燃料インジェクタにおいて、
前記ブッシュが前記制御室内の高圧燃料を燃料低圧側へ逃がすための通路を構成しており、前記制御室から前記マグネットユニットに送られる燃料によって前記固定スリーブ内の各部品の隙間に満たされている充満空気を前記固定スリーブの外に逃がして燃料に置換するための逃がし通路が前記ブッシュに設けられており、該逃がし通路は前記面接触により生じる隙間と同じ高さ位置に設けられていることを特徴とする燃料インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射供給するための燃料インジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コモンレールシステムにおける如く、内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射供給するためのインジェクタとして、例えば特開平７−３１０６２１号公報に開示されている型式の燃料インジェクタが公知である。この燃料インジェクタは、電磁弁を通電させて開くことによってインジェクタ本体内の制御室を低圧部に連通させ、これによりバルブピストンの背圧を除去してノズルニードルをリフトさせて燃料噴射を開始させ、所定の時間経過後に電磁弁の通電を停止させて制御室と低圧部との連通状態を解除し、バルブピストンに所定の背圧を作用させてノズルニードルを押し下げ、これにより燃料噴射を終了させるように構成されている。
【０００３】
ところで、インジェクタ本体に取り付けられ、外部から与えられる制御信号に従って開閉される燃料噴射制御用の電磁弁は、ハウジングの役目を果たす固定用スリーブ内にバックフローチューブ及び励磁コイルが巻回された円筒状の固定コアが同軸的に配置されて固定されており、且つ固定コアの内周面にはブッシュが嵌め込まれた組立構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
固定用スリーブ内に上述の如く配設される各部品は、隣接する部品間に隙間が生じないように所定の寸法精度をもって作製され、組み立てられている。しかしながら、実際には各部品間には若干ではあるが隙間が生じてしまい、これらの隙間は組立直後には空気で満たされている。このような状態にある燃料インジェクタを気筒に組み付けるなどして燃料噴射動作を行わせると、駆動開始後、燃料及び電磁弁の温度が上昇するにつれて間隙の空気が徐々に燃料に置き換わることとなる。
【０００５】
この結果、隙間の全てが燃料によって満たされるまでの間は隙間内に空気が充填されていることで十分な閉弁力が得られないため、電磁弁への通電のオン、オフに応じて実行される制御室と低圧部との連通状態の制御のためのアマチュアの吸引、離反動作におけるバウンシング量が変化してしまい、インジェクタの組付直後においては燃料噴射量の制御を安定に行うことができず、内燃機関の回転変動を生じさせてしまうという問題点を生じている。また、この問題を回避するために充填空気を排除するまでテスト運転を行うことが考えられるが、このために無駄な運転時間及び燃料が費やされることとなり、非効率であるという別の問題を生じる。
【０００６】
本発明は、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、燃料インジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、固定用スリーブ内に複数の部品を組み込んで成るマグネットユニットを有する燃料噴射制御用の電磁弁をインジェクタ本体に設けて成る燃料インジェクタにおいて、前記マグネットユニットに送られる加圧燃料によって前記固定用スリーブ内の各部品の隙間に満たされている充満空気を前記固定用スリーブの外に逃がして燃料に置換するための逃し通路を前記固定用スリーブ内に設けたことを特徴とする燃料インジェクタが提案される。
【０００８】
固定用スリーブ内の隙間に充満空気がある状態で燃料インジェクタを作動させると、加圧された燃料が隙間内に入り込み、この加圧燃料の圧力で充満空気が逃し通路から速やかに追い出され、隙間には充満空気に代えて燃料が充填される。したがって、インジェクタの組付直後においても短時間のうちに燃料噴射量の制御を安定性を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。符号１で示されるのは、ディーゼル内燃機関に燃料を噴射供給するためのコモンレールシステムに用いられる燃料インジェクタである。燃料インジェクタ１は、図示しないディーゼル内燃機関の気筒に組み付けられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料を気筒内に所要のタイミングで、所要の量だけ噴射供給するためのものであり、インジェクタ本体２に電磁弁４を設けて成っている。図２には電磁弁４の要部が断面して詳細に示されている。
【００１１】
インジェクタ本体２は、内部でバルブピストン２１が滑動する軸方向凹部２２を有する中空体２３を備えている。中空体２３は、通常底部でバルブピストン２１に接続されたノズルニードル２４の先端によって閉じられる噴射オリフィス２５が終端になっているノズルボディ２６に接続されている。
【００１２】
中空体２３は、図示しない高圧燃料供給ポンプに接続された取入具２７を囲んだ中空付属部２８を形成している。燃料は噴射室２９に内部伝導路経由で導かれ、ノズルボディ２６には噴射室２９の内部の加圧燃料が作用する肩部３０が形成されている。ノズルスプリング３１はバルブピストン２１とノズルニードル２４とを下方に押すように作用する。
【００１３】
したがって、バルブピストン２１が下方に押されており、ノズルスプリング３１が圧縮されてノズルニードル２４がノズルボディ２６の噴射オリフィス２５を閉じる位置に保持されている場合には、燃料インジェクタ１から燃料が噴射されない。また、ノズルスプリング３１の力によりバルブピストン２１が上方に移動し、ノズルニードル２４が噴射オリフィス２５を開く位置に保持されている場合には、燃料インジェクタ１から燃料が噴射される。
【００１４】
中空体２３には、軸方向凹部２２と同軸で中空体２３の軸方向に延びているドレーン室３２を下向きに形成しているヘッド３３が形成されている。ヘッド３３には、半径方向の供給伝導路３４及び軸方向のドレーン伝導路３５と連通している制御室３７が形成されている。供給伝導路３４は中空体２３内の半径方向伝導路３６経由で取入具２７と連通しており、制御室３７の底部はバルブピストン２１の上部表面で形成されている。
【００１５】
噴射室２９には伝導路３８によって高圧燃料が供給されている。一方、制御室３７にも高圧燃料が供給されているが、ドレーン伝導路３５が後述するように電磁弁４によって燃料低圧部に連通された場合には、制御室３７の燃料圧力は噴射室２９の燃料圧力よりも低くなる構成である。肩部３０の上部表面と比較してバルブピストン２１の上部表面の面積の方が大きく形成されているので、電磁弁４によりドレーン伝導路３５が閉じられて制御室３７が高圧燃料で満たされている場合には、ノズルニードル２４が噴射オリフィス２５を閉じる位置に保持され、燃料噴射が行われない。
【００１６】
一方、電磁弁４が開かれると、制御室３７の燃料圧力はドレーン伝導路３５を通って燃料低圧部に逃げ、制御室３７の燃料圧力は噴射室２９の燃料圧力よりも低くなるので、ノズルニードル２４が後退し、噴射オリフィス２５を開く位置に保持するので燃料噴射が行われる。
【００１７】
制御室３７の燃料圧力を制御して燃料の噴射開始、噴射終了を制御するため、電磁弁４がインジェクタ本体２に一体に設けられている。電磁弁４はマグネットユニット６を含んで成っている。マグネットユニット６は、固定スリーブ６１内にバックフローチューブ６２及び固定コア６３を備えて成っており、固定コア６３には励磁コイル６４が設けられている。固定スリーブ６１とバックフローチューブ６２との間にはＯリング６５が設けられており、固定スリーブ６２とバックフローチューブ６２との間から外部へ燃料が漏れないように構成されている。
【００１８】
バックフローチューブ６２には、燃料タンクに接続されるドレーン取付部６２Ａが一体に形成されている。固定コア６３の軸方向の孔６６内には一端に小孔６７Ａを形成して成るブッシュ６７が設けられている。ブッシュ６７はその小孔６７Ａとドレーン取付部６２Ａとが同軸となるよう、固定コア６３を貫通して取り付けられている。このようにして、固定スリーブ６１内には、バックフローチューブ６２、固定コア６３及びブッシュ６７が同軸配置されている。固定用スリーブ６１内に上述の如く配設される各部品は、隣接する部品間に隙間が生じないように所定の寸法精度をもって作製され、組み立てられている。
【００１９】
マグネットユニット６内の固定コア６３に対向して、磁鉄によって構成される円盤状のアーマチュア４１が設けられており、アーマチュア４１に一体に延設された柱状部４１Ａの先端には弁体として働くボール４２（図１参照）が保持されている。アーマチュア４１は、図示しないバルブスプリングの力によって下方に押し下げられており、ボール４２がドレーン伝導路３５の開口端に押し付けられドレーン伝導路３５を塞ぐように構成されている。
【００２０】
したがって、マグネットユニット６が通電されていない場合には、ボール４２によってドレーン伝導路３５の開口端が塞がれており、これにより制御室３７は高圧燃料により満たされているので、バルブピストン２１によってノズルニードル２４が噴射オリフィス２５を閉じており、燃料噴射は行われない。
【００２１】
マグネットユニット６が通電されると、アーマチュア４１はバルブスプリングの力に打ち勝ってマグネットユニット６に引き付けられ、ボール４２がドレーン伝導路３５の開口端から離れ、制御室３７内の高圧燃料がブッシュ６７及びドレーン取付部６２Ａを通って低圧部に逃げ、制御室３７内の圧力が降下するので燃料噴射が行われる。
【００２２】
マグネットユニット６の通電が切られると、ノズルニードル２４が再び噴射オリフィス２５を閉じる位置に戻されるため燃料噴射が終了する。
【００２３】
ところで、マグネットユニット６において、バックフローチューブ６２には固定コア６３と接触する面において量部品の面粗度及び組み付けに起因する間隙Ｇ１が生じており、また、固定スリーブ６１と固定コア６３との間にも、その製造過程において生じる寸法誤差により僅かな間隙Ｇ２が形成されている。
【００２４】
これらの間隙Ｇ１、Ｇ２には、組立直後の初期段階では空気が充満しているため、組立後において燃料インジェクタ１を動作させた直後に間隙Ｇ１、Ｇ２内の充満空気を電磁弁４外に素早く排出させて、燃料に置換させるため、ブッシュ６７には充満空気を逃がすための逃し通路が設けられている。
【００２５】
図３にはブッシュ６７の斜視図が示されている。図３から判るように、ブッシュ６７には、バックフローチューブ６２と固定コア６３との間の間隙Ｇ１と同じ高さ位置に４個の丸い孔状の逃し通路６７Ｂが設けられている。したがって、マグネットユニット６が通電されることにより、制御室３７内の高圧燃料がブッシュ６７及びドレーン取付部６２Ａを通って低圧部に逃げるとき、これにより間隙Ｇ１に作用する燃料圧力により間隙Ｇ１、Ｇ２内の充満空気を逃し通路６７Ｂを通してブッシュ６７内に逃すことができる。この結果、電磁弁４内に生じている間隙Ｇ１、Ｇ２内の充満空気を素早く排出すると同時に燃料に置き換えることができる。
【００２６】
ここでは逃し通路６７Ｂは４箇所設けられているが、箇所数はこれに限定されず１個以上で何箇所であってもよく、また、その形状においても、丸い形状でなく、四角形等任意の形状を適宜の大きさで適宜の位置に設けるようにしてもよい。
【００２７】
また、電磁弁４内の充満空気をさらに素早く間隙Ｇ１、Ｇ２から外部に排出することができるようにするため、固定コア６３及びバックフローチューブ６２には充満空気の移動を促進させるための補助通路が形成されている。
【００２８】
図４には固定コア６３の斜視図、図５にはバックフローチューブ６２の斜視図が示されており、図４及び図５を参照してそれぞれに形成されている補助通路について説明する。
【００２９】
固定コア６３には、固定スリーブ６１と対向する外周面６３Ａ上に溝状の４つの補助通路６３Ｂが形成されており、それぞれの補助通路６３Ｂは固定コア６３の上面６３Ｃから下面６３Ｄまで設けられている。これらの補助通路６３Ｂにより固定コア６３の下面６３Ｄ側や間隙Ｇ２内にある充満空気を固定コア６３の上面６３Ｃまで素早く移動させることができる。
【００３０】
ここでは、補助通路６３Ｂが４箇所設けられているが、補助通路６３Ｂは何箇所であってもよく、また、補助通路６１Ｂは断面コ字形に形成されているが、その他適宜の形状であってもよい。
【００３１】
次に、バックフローチューブ６２には、固定コア６３と対向する下面６２Ｂ上に補助通路６２Ｃが欠き込むようにして形成されている。補助通路６２Ｃはバックフローチューブ６２の中心部の孔にまで達している。したがって、これらの補助通路６２Ｃにより、固定スリーブ６１とバックフローチューブ６２と固定コア６３との間の僅かな間隙にある充満空気、及び又は補助通路６３Ｂを通って固定コア６３の上面６３Ｂと固定スリーブ６１との間まで移動してきた充満空気を素早く逃し通路６７Ｂ（図３参照）にまで移動させて排出し、燃料に置換することができる。
【００３２】
なお、補助通路６２Ｃと補助通路６３Ｂとをそれぞれが相互に連通する位置に形成すれば、固定コア６３の下面６３Ｄ側や間隙Ｇ２にある充満空気をさらに短時間で固定コア６３の上面６３Ｃまで移動させ、上面６３Ｃに移動してきた充満空気を補助通路６２Ｃを通って間隙Ｇ１に移動することができるので、充満空気を間隙Ｇ１から逃し通路４５Ｂを介して素早く排出することができる。
【００３３】
本実施の形態では、補助通路６２Ｃは４箇所設けられているが、これに限定されず、１箇所以上で適宜の箇所数を設けることができ、その形状等も適宜の形状としてもよい。さらに、補助通路６２Ｃは、固定コア６３のバックフローチューブ６２との接触面に加工しても良い。
【００３４】
燃料インジェクタ１は、以上のように、マグネットユニット６に送られる加圧燃料によって固定用スリーブ６１内の各部品の隙間に満たされている充満空気を固定用スリーブ６１の外に逃がして燃料に置換するための逃し通路６７Ｂをブッシュ６７に設けるようにしたので、燃料インジェクタ１を気筒に組み付けるなどして燃料噴射動作を行わせても、駆動開始後、充満空気を素早く燃料に置き換えることができる。
【００３５】
この結果、隙間の全てが短時間で燃料によって満たされるので十分な閉弁力が得られる。これにより、隙間内に空気が充填されていることで十分な閉弁力が得られないという理由で、電磁弁への通電のオン、オフに応じて実行される制御室と低圧部との連通状態の制御のためのアマチュアの吸引、離反動作におけるバウンシング量が変化することがなく、インジェクタの組付直後においても燃料噴射量の制御を安定に行うことができ、内燃機関の回転変動を抑制することができる。したがって、充満空気を排除するまでテスト運転を行う必要がなくなるため、無駄な運転時間及び燃料を費やすこともなくなり、非常に効率的である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、固定用スリーブ内に複数の部品を組み込んで成るマグネットユニットを有する燃料噴射制御用の電磁弁をインジェクタ本体に設けて成る燃料インジェクタにおいて、マグネットユニットに送られる加圧燃料によって固定用スリーブ内の各部品の隙間に満たされている充満空気を固定用スリーブの外に逃がして燃料に置換するための逃し通路を固定用スリーブ内に設けるようにしたので、燃料インジェクタを気筒に組み付けるなどして燃料噴射動作を行わせても、駆動開始後、充満空気を素早く燃料に置き換えることができる。
【００３７】
この結果、隙間の全てが短時間で燃料によって満たされるので十分な閉弁力が得られる。これにより、隙間内に空気が充填されていることで十分な閉弁力が得られないという理由で、電磁弁への通電のオン、オフに応じて実行される制御室と低圧部との連通状態の制御のためのアマチュアの吸引、離反動作におけるバウンシング量が変化することがなく、インジェクタの組付直後においても燃料噴射量の制御を安定に行うことができ、内燃機関の回転変動を抑制することができる。したがって、充満空気を排除するまでテスト運転を行う必要がなくなるため、無駄な運転時間及び燃料を費やすこともなくなり、非常に効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図。
【図２】図１に示した電磁弁のマグネットユニットの拡大断面図。
【図３】図１に示したスリーブの斜視図。
【図４】図１に示した固定コアの斜視図。
【図５】図１に示したバックフローチューブの斜視図。
【符号の説明】
１  燃料インジェクタ
２  インジェクタ本体
４  電磁弁
６  マグネットユニット
２１  バルブピストン
２４  ノズルニードル
２５  噴射オリフィス
２９  噴射室
３０  肩部
３１  ノズルスプリング
３２  ドレーン室
３５  ドレーン伝導路
３７  制御室
４１  アマチュアプレート
４２  ボール
６１  固定スリーブ
６２  バックフローチューブ
６２Ｃ、６３Ｂ  通路
６３  固定コア
６４  励磁コイル
６７  スリーブ
６７Ｂ  逃し通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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