JP2007023865A - 電磁弁およびそれを用いた内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁の設置スペースに制約がある場合であっても、可動子の閉弁方向への動作の応答性を向上させることができる電磁弁およびそれを用いた内燃機関用燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】電磁弁は、流体通路６６、弁座５６１を有するハウジングと、閉弁方向へ移動すると流体通路６６を閉塞し、開弁方向へ移動すると流体通路６６を開放する弁体３５と、第１の端部３６１と第２の端部３６２を有し、第１の端部３６１に弁体３５が設けられ、ハウジング内を往復移動可能な可動子３６と、電流が供給されると可動子３６を開弁方向へ移動させる吸引力を発生する電磁コイル４２と、可動子３６の第２の端部３６２側に設けられ、第２の端部３６２に付勢力を付与する第１の付勢手段３８と、第１の端部３６１と第２の端部３６２との間の可動子３６の部位に付勢力を付与する第２の付勢手段３９とからなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁およびそれを用いた内燃機関用燃料噴射装置に関する。

従来、加圧された燃料が供給されてノズルニードルの背圧を発生させる圧力室を備え、この圧力室の圧力を増減することでノズルニードルの着座と離座とを切替える内燃機関用燃料噴射装置が知られている（特許文献１）。この燃料噴射装置は、本体に前記圧力室にあたる第１圧力室の圧力を制御する油圧制御弁と、この油圧制御弁の背圧を発生させる第２圧力室の圧力を制御する電磁弁を備えている。

電磁弁は、第２圧力室の圧力を低圧源に開放するための第２低圧通路を開閉する。この通路が開放されると、第２圧力室の圧力は低下し、油圧制御弁が第１圧力室の圧力を低圧源に開放するための第１低圧通路を開放するように移動する。油圧制御弁が第１低圧通路を開放すると、第１圧力室の圧力は低下する。

反対に、電磁弁が第２低圧通路を閉塞すると、第２圧力室には高圧源が接続されているので、第２圧力室の圧力が増加し、油圧制御弁が第１低圧通路を閉塞するように移動する。第１圧力室にも高圧源が接続されているので、第１圧力室の圧力が増加する。このようにして、電磁弁を操作することにより第１圧力室の圧力を増減し、ノズルニードルの着座と離座とを切替えている。

この燃料噴射装置に内蔵されている電磁弁は、電磁コイル、固定子、可動子、弁体、およびスプリング（付勢手段）からなっている。電磁コイルは、固定子の外周に設けられ、固定子の内周には、弁体と一体となった可動子が往復移動可能に支持されている。さらに、可動子の、弁体が設けられている端部の反対側の端部には、弁体が上記第２低圧通路を閉塞する方向（以下、閉弁方向という）に付勢力を付与するスプリングが設けられている。

電磁コイルに電流を供給すると、固定子には、上記第２低圧通路を開放する方向（以下、開弁方向という）の磁力が発生する。この磁力は、前記付勢力よりも大きいので、可動子は、弁体とともに開弁方向に移動する。電磁コイルへの電流の供給が停止すると、可動子は、前記付勢力により閉弁方向に移動する。
特開２０００−８７８２１号公報

可動子の閉弁方向への動作は、スプリングの付勢力に依存している。付勢力が大きければ大きいほど、可動子の閉弁方向への動作の応答性が増す。上記燃料噴射装置のノズルニードルを操作する電磁弁の可動子の閉弁方向への動作の応答性を増加させることができれば、微少噴射を良好に制御することができる。

しかしながら、上記従来の燃料噴射装置のように、電磁弁を内蔵する形式の内燃機関用燃料噴射装置においては、電磁弁を設置するスペースに制約がある。これは、内燃機関に設けられる燃料噴射装置の大きさにも制限があるからである。特に、電磁弁の径方向の大きさは制限されている。

このため、電磁弁の可動子の閉弁方向の応答性を向上させるためにスプリングの付勢力を単に大きくすることができないという問題が生じる。径方向の大きさが制限されている中で、スプリングの付勢力を大きくすると、固定子の中でスプリングが占有する体積が増加し、電磁コイルが発生する吸引力が低下し、可動子を開弁方向に移動させることができなくなる恐れがあるからである。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、電磁弁の設置スペースに制約がある場合であっても、可動子の閉弁方向への動作の応答性を向上させることができる電磁弁およびそれを用いた内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明では、内部に流体通路（６６）、弁座（５６１）を有するハウジング（２３、２４、２６）と、ハウジング（２３、２４、２６）内に設けられ、弁座（５６１）に着座する閉弁方向へ移動すると流体通路（６６）を閉塞し、弁座（５６１）から離座する開弁方向へ移動すると流体通路（６６）を開放する弁体（３５）と、ハウジング（２３、２４、２６）内に往復移動可能に設けられ、この往復移動方向の両端部である第１の端部（３６１）と第２の端部（３６２）を有し、該第１の端部（３６１）に弁体（３５）が設けられる可動子（３６）と、可動子（３６）の第２の端部（３６２）側に配設され、電流が供給されると、可動子（３６）を開弁方向へ移動させる吸引力を発生する電磁コイル（４２）と、電磁コイル（４２）を支持する固定子（４１）と、可動子（３６）ならびに弁体（３５）に、弁体（３５）が弁座（５６１）に着座する方向への付勢力を付与する付勢手段（３８、３９）と、を備える電磁弁であって、
付勢手段（３８、３９）は、弁体（３５）が弁座（５６１）に着座するように、その一端部が可動子（３６）の第２の端部（３６２）側に係止して、可動子（３６）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第１の付勢手段（３８）と、弁体（３５）と第２の端部（３６２）との間における可動子（３６）または弁体（３５）の部位に係止部（３６ｃ）を有して、その一端部が該係止部（３６ｃ）に係止して、可動子（３６）または弁体（３５）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第２の付勢手段（３９）と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、電磁弁は、一端部が可動子の第２の端部側に係止して、可動子に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第１の付勢手段の他に、弁体と第２の端部との間における可動子または弁体に係止部を有して、その一端部がその係止部に係止して、可動子に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第２の付勢手段を備えているので、第１の付勢手段を設置する場所の体積を大きくすること無く付勢手段の付勢力を増加することができる。これにより、電磁弁の設置スペースに制約がある場合であっても、可動子の閉弁方向への動作の応答性を向上させることができる。

本発明の請求項２に記載の発明では、内部に流体通路（６６）、弁座（５６１）を有するハウジング（２３、２４、２６）と、ハウジング（２３、２４、２６）内に設けられ、弁座（５６１）に着座する閉弁方向へ移動すると流体通路（６６）を閉塞し、弁座（５６１）から離座する開弁方向へ移動すると流体通路（６６）を開放する弁体（３５）と、ハウジング（２３、２４、２６）内に往復移動可能に設けられ、この往復移動方向の両端部である第１の端部（３６１）と第２の端部（３６２）を有し、該第１の端部（３６１）に弁体（３５）が設けられ、かつ、該第１の端部（３６１）と該第２の端部（３６２）との間に、摺動させながら往復移動を案内する摺接支持部（３６３）を有する可動子（３６）と、可動子（３６）の第２の端部（３６２）側に配設され、電流が供給されると、可動子（３６）を開弁方向へ移動させる吸引力を発生する電磁コイル（４２）と、電磁コイル（４２）を支持する固定子（４１）と、可動子（３６）ならびに弁体（３５）に、弁体（３５）が弁座（５６１）に着座する方向への付勢力を付与する付勢手段（３８、３９）と、を備える電磁弁であって、
付勢手段（３８、３９）は、弁体（３５）が弁座（５６１）に着座するように、その一端部が可動子（３６）の第２の端部（３６２）側に係止して、可動子（３６）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第１の付勢手段（３８）と、摺接支持部（３６３）と第１の端部（３６１）との間における可動子（３６）の部位に係止部（３６ｃ）を有して、その一端部が該係止部（３６ｃ）に係止して、可動子（３６）または弁体（３５）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第２の付勢手段（３９）と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、電磁弁は、請求項１に記載と同様、２つの付勢手段を備えているので、電磁弁の設置スペースに制約がある場合であっても、可動子の閉弁方向への動作の応答性を向上させることができる。さらに、この電磁弁の可動子には、第１の端部と第２の端部との間に、摺動させながら往復移動を案内する摺接支持部が設けられている。そして、第２の付勢手段の一端部が係止され、可動子または弁体にその付勢力を付与する係止部が摺接支持部と弁体との間に設けられているので、可動子ならびに弁体が閉弁方向に移動する際の傾きを防止し、弁体の姿勢を安定させることができる。

本発明の請求項３に記載の発明では、具体的には、ハウジング（２３、２４、２６）は、摺動支持部（３６３）を往復移動可能に支持する支持部（２６１）を備える。

本発明の請求項４に記載の発明では、第２の付勢手段（３９）の付勢力は、第１の付勢手段（３８）の付勢力よりも大きいことを特徴としている。この構成によれば、第２の付勢手段の付勢力を第１の付勢手段の付勢力よりも大きくしているので、第１の付勢手段の体格を可能な限り小さくすることができる。第１の付勢手段の体格を小さくすることができれば、可動子を吸引する能力を高めることができる。

本発明の請求項５に記載の発明では、弁体（３５）の弁座（５６１）に対向する面の反対側の面には、板状部（３６ｄ）が形成されており、この板状部（３６ｄ）が、第２の付勢手段（３９）の一端部を係止していることを特徴としている。この構成によれば、弁体の弁座に対向する面の反対側の面に、板状部を形成し、この板状部に第２の付勢手段の一端部を係止させているので、第２の付勢手段の一端部を係止する部材を別途設ける必要が無くなる。

本発明の請求項６に記載の発明では、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の電磁弁において、弁体（３５）の弁座（５６１）に対向する面は、平面状となっていることを特徴としている。第２の付勢手段を請求項２に記載されているような位置に設け、閉弁移動中の可動子ならびに弁体の姿勢を安定させているので、弁体の端面が平面状となっている形式の弁体に対して、特に有効である。

本発明の請求項７に記載の発明では、内部に流体通路（６６）、弁座（５６１）を有するハウジング（２３、２４、２６）と、ハウジング（２３、２４、２６）内に設けられ、弁座（５６１）に着座する閉弁方向へ移動すると流体通路（６６）を閉塞し、弁座（５６１）から離座する開弁方向へ移動すると流体通路（６６）を開放する弁体（３５）と、ハウジング（２３、２４、２６）内に往復移動可能に設けられ、この往復移動方向の両端部である第１の端部（３６１）と第２の端部（３６２）を有し、該第１の端部（３６１）に弁体（３５）が設けられる可動子（３６）と、可動子（３６）の第２の端部（３６２）側に配設され、電流が供給されると、可動子（３６）を開弁方向へ移動させる吸引力を発生する電磁コイル（４２）と、電磁コイル（４２）を支持する固定子（４１）と、可動子（３６）ならびに弁体（３５）に、弁体（３５）が弁座（５６１）に着座する方向への付勢力を付与する付勢手段（３９）と、を備える電磁弁であって、
付勢手段（３９）は、弁体（３５）と第２の端部（３６２）との間における可動子（３６）または弁体（３５）の部位に係止部（３６ｃ）を有して、その一端部が該係止部（３６ｃ）に係止して、可動子（３６）または弁体（３５）に対し閉弁方向へ付勢力を付与していることを特徴としている。

この構成によれば、電磁弁の可動子に付勢力を付与する付勢手段は、第２の端部側には無く、付勢手段の一端部が係止され、可動子または弁体にその付勢力を付与する係止部が弁体と第２の端部との間に設けられているので、可動子を移動させる吸引力を可能な限り増加することができる。吸引力を大きくすることができれば、可動子の開弁方向への動作の応答性を向上させることができる。

本発明の請求項８に記載の発明では、内燃機関用燃料噴射装置は、噴孔（５２）を有するノズル本体（１１）と、ノズル本体（１１）内に往復移動可能に設けられ、噴孔（５２）を開閉するノズルニードル（３１）と、ノズル本体（１１）内に設けられ、噴孔（５２）を閉塞する方向の力をノズルニードル（３１）に付与する燃料圧力を蓄積する圧力室（５３）と、圧力室（５３）内の圧力を調整する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電磁弁と、を備えることを特徴としている。

通常、内燃機関には、燃料噴射装置の他に内燃機関を動作するための機能部品が多く設けられている。特に、燃料噴射装置周辺には、多くの機能部品が設けられており、燃料噴射装置の大きさ、特に径方向の大きさには制約がある。また、燃料噴射装置には、微少噴射量の制御性を向上させたいという要望がある。

これに対し、請求項８に記載されているように、上記圧力室の圧力を本発明の請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電磁弁にて調整することにより、燃料噴射装置の体格を大きくせず、微少噴射量の制御性を向上させることができる。なお、圧力室の圧力を電磁弁にて調整するという意味は、直接的に電磁弁にて圧力室の圧力を調整する形式のもの、間接的に電磁弁にて圧力室の圧力を調整する形式のもの両方を含んだものである。

（第１の実施形態）
図１、図２に本発明を適用した第１の実施形態になる内燃機関用燃料噴射装置（以下、インジェクタという）の構成を示す。インジェクタは例えば、コモンレール式の燃料噴射システムを備えた内燃機関（以下、ディーゼルエンジンという）に適用され、インジェクタがエンジンの各気筒に１対１に対応して設けられる。そして、ＥＣＵによる制御で、所定の期間にコモンレールが供給する燃料を噴射する。

インジェクタは、ノズルボディ２１、ディスタンスピース２２、第１のバルブボディ２３、ホルダ２４、およびリテーニングナット２５により、インジェクタに略丸棒状の全体形状を与える基体２が構成される。ノズルボディ２１、ディスタンスピース２２、バルブボディ２３、およびホルダ２４は対向端面で当接しリテーニングナット２５により互いに結合している。

棒状の基体２には内部に種々の凹所や孔が形成されて、これに構成部材が収容されるとともに、燃料の流路が形成される。インジェクタの下端部（以下、「上」「下」というときは図中の天側を指すものとする）は前記各気筒の燃焼室内に突出するノズル部１１であり、ノズルボディ２１には基体２の軸方向に縦孔２１１が形成され、これにノズルニードル３１が収容されている。

ノズルニードル３１はその上端部で縦孔２１１に圧入した筒状部材２１ａ内に摺動自在に保持されている。縦孔２１１の図中、下端側の底部はノズルボディ２１の先端部に達しており、該先端部がノズル室５１となっている。ノズル室５１の室壁を貫通して噴孔５２が形成してある。

縦孔２１１はノズルニードル３１の摺動部よりも下端側で、ディスタンスピース２２、第１のバルブボディ２３、およびホルダ２４に形成された燃料供給通路である高圧通路６１と連通しており、ノズルニードル３１の離座時には前記コモンレールからの加圧された燃料（以下、適宜、高圧燃料という）が噴孔５２から噴射される。

また、縦孔２１１には、ノズルニードル３１の外周にコイルばね３２が収容され、常時、ノズルニードル３１を下方すなわち噴孔５２を閉塞する方向に付勢している。縦孔２１１のノズルニードル３１の摺動部よりも上側部分により、ノズルニードル３１の背圧を発生させる請求項７に記載の圧力室としてのノズルニードル圧力室５３がディスタンスピース２２を上壁とするとともにノズルニードル３１の上端部を下壁として形成される。

また、ノズルニードル３１には、前記高圧通路６１からの燃料の圧力が離座方向に付勢されており、前記ニードル圧力室５３の圧力が所定の開弁開始圧力以下になったときにノズルニードル３１が離座して燃料が噴射され、前記ニードル圧力室５３の圧力が所定の閉弁開始圧力以上になったときにノズルニードル３１が着座して燃料噴射が停止する。

ノズルニードル圧力室５３の圧力の高低の切替えは次の構成によりなされる。第１のバルブボディ２３には下端部で拡径する縦孔２３１がインジェクタの軸方向に形成され、縦孔２３１の拡径部により第１バルブニードル３３が配設される第１制御弁室５４が形成される。

第１バルブニードル３３は棒状で下端寄りにくびれ部を有しており、くびれ部よりも上端部側の軸部３３ｂで前記縦孔２３１の小径部に摺動自在に支持されている。第１バルブニードル３３のくびれ部よりも下端側は第１制御弁室５４内に突出して、弁体部３３ａとなっている。弁体部３３ａは軸部３３ｂよりもやや大径で、かつ第１制御弁室５４の側壁面との間に環状の間隙が形成される大きさとしてある。また、その上端部および下端部はテーパ状に面とりされている。第１バルブニードル３３はコイルばね３４により常時、下方に付勢されている。

第１制御弁室５４が形成される第１のバルブボディ２３と前記ノズルニードル圧力室５３が形成されるニードルボディ２１との間に挟まれ、第１制御弁室５４の下壁部およびノズルニードル圧力室５３の上壁部を形成するディスタンスピース２２には、インジェクタの軸方向に貫通する孔が形成されており、その孔は、第１制御弁室５４とニードル圧力室５３とを常時、連通する連通路６３となっている。連通路６３には途中にオリフィス６３１が形成されている。

第１制御弁室５４が形成される前記第１のバルブボディ２３には、高圧通路６１から分岐して第１制御弁室５４に通じる高圧分岐通路６４が形成されている。高圧分岐通路６４の先端は第１バルブニードル３３の前記くびれ部位置で縦孔２３１の側壁面に開口しており、第１バルブニードル３３のくびれ部の外周環状空間３３３と常時、連通している。

また、ディスタンスピース２２には、低圧通路６２から分岐して第１制御弁室５４に通じる低圧分岐通路６５が形成されている。低圧分岐通路６５は、弁体部３３ａの下端面と対向する位置で第１制御弁室５４の下壁面に開口しており、この開口端は第１バルブニードル３３が下方に移動して第１制御弁室５４の下壁面と当接すると第１バルブニードル３３により閉鎖されるポート６５ａとなっている。この開口端の外周縁部が、第１バルブニードル３３が着座するシート（以下、下側シートという）５４１となる。また、第１バルブニードル３３が上方に移動すると、弁体部３３ａの上側のテーパ部が第１制御弁室５４の段面をシート（以下、上側シートという）５４２として着座する。低圧分岐通路６５には、ポート６５ａの直下流に絞りであるオリフィス６５１が形成してある。

第１バルブニードル３３を制御するバルブ駆動部１２について説明する。第１バルブニードル３３はその軸部３３ｂよりも上方に形成されるバルブ圧力室５５の圧力の増減により移動する。バルブ圧力室５５は、第１バルブニードル３３の上面側から穿成し底部が前記くびれ部位置まで達する縦孔３３１と、前記くびれ部位置で第１バルブニードル３３の側面から縦孔３３１の底部に達する横孔３３２とにより、前記高圧通路６１および高圧分岐通路６４から高圧燃料が供給されるようになっている。

バルブ圧力室５５は、連通路６６を介して別の制御弁室である第２制御弁室５６に通じている。連通路６６は第１のバルブボディ２３の前記縦孔２３１の底部から第１のバルブボディ２３の上端面に達する小孔により構成され、途中にオリフィス６６１が設けられている。この連通路６６が請求項に記載の流体通路に相当する。

第２制御弁室５６は、第１のバルブボディ２３と、その上方の第２のバルブボディ２６の下端面に形成した凹所により形成される。第１のバルブボディ２３は第２制御弁室５６の下端壁をなしている。第２のバルブボディ２６の下端面は凹所の外周縁部２６ａが環状に突出して、第１のバルブボディ２３の上端面の環状溝に圧入され、第１のバルブボディ２３と第２のバルブボディ２６とが係合している。第１のバルブボディ２３、ホルダ２４および第２のバルブボディ２６が請求項に記載のハウジングに相当する。

第２制御弁室５６において、その下壁面に開口する前記連通路６６の開口端は、バルブ圧力室５５に通じるポート６６ａとなる。第２制御弁室５６はまた、その周縁部位置で低圧通路６２と常時、連通している。

第２のバルブボディ２６には、第２制御弁室５６の上壁部を貫通する縦孔２６１が形成されている。縦孔２６１は、第２バルブニードル３６ａの摺接支持部３６３を第２バルブニードル３６ａが往復移動するように支持している。この縦孔２６１が請求項に記載の支持部に相当し、摺接支持部３６３が請求項に記載の摺接支持部に相当する。第２バルブニードル３６ａの下端部３６１は第２制御弁室５６内に突出し、第２バルブニードル３６ａの上端部が第２のバルブボディ２６の上方のソレノイド室５７内に突出している。

第２バルブニードル３６ａは、下端部３６１に半球状の別の制御バルブである請求項に記載の弁体としての第２弁体部３５を保持し一体に移動するようになっている。第２バルブニードル３６ａの下端部３６１が請求項に記載の第１の端部に相当する。第２弁体部３５は、平坦な下端面が第２制御弁室５６の下壁面とポート６６ａ位置で対向している。ポート６６ａの外周縁部は第２弁体部３５が着座するシート面５６１であり、第２弁体部３５が着座することで、第２制御弁室５６とバルブ圧力室５５とが遮断される。このシート面５６１が請求項に記載の弁座に相当する。

第２バルブニードル３６ａの下端寄りには、請求項に記載の係止部としての板状のＣリング３６ｃがはめ込まれている。Ｃリング３６ｃの端面と第２制御弁室５６の上端面との間には、請求項に記載の第２の付勢手段としての第２コイルばね３９が第２バルブニードル３６ａを下方に付勢するように設けられている。

ソレノイド室５７内に突出する第２バルブニードル３６ａの上端部には円盤状の円盤部３６ｂが固定されており、ソレノイド室５７内に配設したソレノイド１２１の磁極面と対向している。円盤部３６ｂと第２バルブニードル３６ａは、一体的に移動可能であり、これらが請求項に記載の可動子に相当する。以下、これらの部品の組立て体を可動子３６という。

ソレノイド１２１は二重筒状の固定子４１の環状空間部に電磁コイル４２を巻回したもので、電磁コイル４２にリード線４３から通電される。固定子４１の内周には請求項に記載の第１の付勢手段としての第１コイルばね３８が収容されている。第１コイルばね３８は、円盤部３６ｂの上端部３６２と弾接し、可動子３６を、常時、固定子４１から離間する方向に付勢している。第１コイルばね３８が弾接する位置である円盤部３６ｂの上端部３６２が請求項に記載の第２の端部となる。ソレノイド１２１は第２のバルブボディ２６と閉鎖部材２７との間に挟持され、これらとともにホルダ２４の縦孔２４１に収容されている。閉鎖部材２７とホルダ２４との間はシール部材４４によりシールされている。

図３は本インジェクタの作動を説明するタイミングチャートである。本発明のインジェクタの作動は実線で示し、従来のインジェクタの作動は破線で示す。ソレノイド１２１のオンによりノズルニードル３１が開弁し、ソレノイド１２１のオフによりノズルニードル３１が閉弁する。ソレノイド１２１に通電されると、ソレノイド１２１が可動子３６を吸引して、可動子３６が上方に移動する。

これにより、高圧通路６１〜高圧分岐通路６４〜第１バルブニードル３３の横孔３３２〜縦孔３３１〜バルブ圧力室５５〜連通路６６〜第２制御弁室５６〜低圧通路６２という油圧通路において、バルブ圧力室５５の燃料が連通路６６〜第２制御弁室５６〜低圧通路６２という経路で低圧源である燃料タンクへと還流し、バルブ圧力室５５の圧力が低下する。

第１バルブニードル３３は下側シート５４１から離座するとともに上側シート５４２に着座する。この状態では、上側シート５４２への着座により第１制御弁室５４と高圧通路６１との間が遮断されて、第１制御弁室５４への高圧燃料の供給が禁止されるとともに、下側シート５４１からの離座によりノズルニードル圧力室５３の燃料が連通路６３〜第１制御弁室５４〜低圧分岐通路６５〜低圧通路６２という開放通路が開成することにより燃料タンクに還流するため、ノズルニードル圧力室５３の圧力が燃料タンクに開放されて低下する。開弁開始圧力以下になるとノズルニードル３１は開弁する。

一方、ソレノイド１２１がオフし、可動子３６が下方に移動すると、前記油圧通路において、バルブ圧力室５５と低圧通路６２とが遮断されて、バルブ圧力室５５の圧力が、高圧通路６１〜高圧分岐通路６４〜第１バルブニードル３３の横孔３３２〜縦孔３３１という経路でバルブ圧力室５５に供給される高圧燃料により上昇する。

これにより、第１バルブニードル３３が上側シート５４２から離座するとともに下側シート５４１に着座する。この状態では、第１制御弁室５４と低圧通路６２とが遮断されるとともに、高圧通路６１〜高圧分岐通路６４〜第１の制御弁室５４〜連通路６３という経路でニードル圧力室５３に高圧燃料が供給されるので、ニードル圧力室５３の圧力が上昇し、閉弁開始圧力以上になると、ノズルニードル３１は閉弁する。

インジェクタには、エンジン運転状態に応じて燃料を微少噴射させたいという要望があり、このためには、ノズルニードル３１の動作の応答性を可能な限り増加させる必要がある。上述したインジェクタによると、ノズルニードル３１の開閉弁動作は、ノズルニードル圧力室５３の圧力の増減に依存する。そして、このノズルニードル圧力室５３の圧力の増減は、可動子３６の動作に依存している。

特に、可動子３６の閉弁方向への動作は、これらの部品を閉弁方向へ付勢する付勢手段の付勢力に依存している。したがって、付勢力を増加させればさせるほど、可動子３６の閉弁方向への動作の応答性が増し、ノズルニードル３１の動作の応答性が増す。ノズルニードル３１の動作の応答性が増加すれば、インジェクタの微少噴射量の制御性が向上する。

通常、エンジンには、インジェクタの他にエンジンを動作するための機能部品が多く設けられている。特に、インジェクタが設けられるシリンダヘッドには、例えば、吸気弁、排気弁、コモンレール等の多くの機能部品が設けられており、インジェクタの大きさ、特に径方向の大きさを可能な限り小さくしたい、もしくはこれ以上大きくしたくないという要望がある。そのため、インジェクタに内蔵する電磁弁の設置スペースには、制約がある。

しかしながら、従来のインジェクタで微少噴射量の制御性を向上するために、固定子内に設けられているコイルばねの付勢力を大きくすれば、固定子の径方向の大きさが大きくなり、インジェクタの体格の要望を満足することができない。また、インジェクタの体格の要望を満足しつつ、コイルばねの付勢力を大きくしようとすれば、固定子の中でコイルばねが占有する体積が増加し、ソレノイドが発生する吸引力が低下する。結果、可動子を開弁方向に移動させることができなくなる恐れがある。

本実施形態のインジェクタでは、可動子３６を下方に付勢する付勢手段を２個有している。一つは、固定子４１の内部に設けられ、可動子３６を、常時、固定子４１から離間する方向に付勢している。もう一つは、第２バルブニードル３６ａの下端寄りにはめ込まれている板状のＣリング３６ｃと、第２制御弁室５６の上端面との間に設けられ、可動子３６を下方に付勢している。

この構成によれば、固定子４１内に設けられる第１コイルばね３８の固定子４１に対する占有体積を増加させること無く、かつ、固定子４１の径方向の大きさを大きくすること無く、可動子３６を下方に付勢する付勢力を大きくすることができる。付勢力を大きくすることができるので、図３に示すように、ソレノイドのオン時間が本発明と従来とで同じであっても、本発明のインジェクタの方が可動子３６の動作の応答性が増加する。これにより、インジェクタに内蔵される電磁弁の設置スペースに制約があっても、その限られた設置スペース内に収められる電磁弁の閉弁応答性を向上させ、微少噴射量の制御性を向上させることができるインジェクタを提供することができる。

本実施形態では、インジェクタに内蔵される電磁弁を例にとって説明したが、他の用途で使用されるものに本実施形態の電磁弁を適用しても、本発明の目的は達成することができる。

また、従来のインジェクタでは、可動子および弁体部を下方に付勢するコイルばねは、固定子内にのみ設置されている。この位置から可動子を付勢する構造を有する電磁弁では、コイルばねの付勢力を付勢する位置が、可動子を支持する位置よりも上方にあり、弁体の位置が前記支持する位置よりも下方にある。これでは、可動子および弁体部が移動する際、仮にコイルばねの付勢方向が可動子の中心軸方向に対して傾くと、前記支持する位置を支点として可動子が傾き、閉弁性が悪化してしまう。

これに対し、本実施形態では、第２コイルばね３９が可動子３６に対し、その付勢力を付勢する位置は、第２バルブニードル３６ａの摺接支持部３６３が支持される位置よりも下端部３６１側となっているので、可動子３６および第２弁体部３５が閉弁方向に移動する際の傾きを防止し、姿勢を安定させることができる。この構造は、ポート６６ａを閉塞する第２弁体部３５の端面が平板状となっている形式の弁体にとって特に有効である。

また、図４に示すように、本実施形態の第２弁体部３５をシート面５６１に対向する第２弁体部３５の端面の反対側の面に板状部３６ｄを設けている第２弁体部３５とし、この板状部３６ｄに第２コイルばね３９の一端部を支持させれば、本実施形態で説明したようにＣリング３６ｃを別途設ける必要が無くなる。

また、本実施形態では、第２コイルばね３９の付勢力は、第１コイルばね３８の付勢力よりも大きくしている。これにより、固定子４１内に設けられる第１コイルばね３８の体格を可能な限り小さくすることができ、可動子３６を吸引する能力を高めることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同一機能物および同一処理は、同一符号を付す。ここでは、第１の実施形態と相違する特徴点のみを説明する。図５は、本発明を適用した第２の実施形態になるインジェクタの主要断面図である。

この実施形態の特徴は、第１の実施形態のインジェクタに設けられている第１コイルばね３８を廃止し、第２コイルばね３９のみとしたことである。このような構成であっても、上記第１の実施形態とほぼ同じ効果を得ることができる。さらに、この構成では、固定子４１内にコイルばねを設けていないので、可動子３６を吸引する力を可能な限り大きくすることができる。吸引する力を大きくすることができれば、開弁方向への動作の応答性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態になるインジェクタの断面図である。 図１のインジェクタの主要部の断面図である。 図１のインジェクタの作動状態を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態の他の実施形態におけるインジェクタの主要部の断面図である。 本発明の第２の実施形態になるインジェクタの主要部の断面図である。

符号の説明

２ 基体
１１ ノズル部
１２ バルブ駆動部
１２１ ソレノイド
２１ ノズルボディ
２２ ディスタンスピース
２３ 第１のバルブボディ（ハウジング）
２４ ホルダ（ハウジング）
２５ リテーニングナット
２６ 第２のバルブボディ（ハウジング）
２６１ 縦孔（支持部）
３１ ノズルニードル
３２ コイルばね
３３ 第１バルブニードル
３３ａ 第１弁体部
３４ コイルばね
３５ 第２弁体部（弁体）
３６ 可動子
３６ａ 第２バルブニードル
３６ｂ 円盤部
３６ｃ Ｃリング（係止部）
３６ｄ 板状部
３６１ 下端部（第１の端部）
３６２ 上端部（第２の端部）
３６３ 摺接支持部
３８ 第１コイルばね（第１の付勢手段）
３９ 第２コイルばね（第２の付勢手段）
４１ 固定子
４２ 電磁コイル
５２ 噴孔
５３ ノズルニードル圧力室（圧力室）
５４ 第１制御弁室
５５ バルブ圧力室
５６ 第２制御弁室
５６１ シート面（弁座）
５７ ソレノイド室
６１ 高圧通路
６２ 低圧通路
６３ 連通路
６４ 高圧分岐通路
６５ 低圧分岐通路
６５ａ ポート
６６ 連通路（流体通路）

Claims (8)

1. 内部に流体通路（６６）、弁座（５６１）を有するハウジング（２３、２４、２６）と、
   前記ハウジング（２３、２４、２６）内に設けられ、前記弁座（５６１）に着座する閉弁方向へ移動すると前記流体通路（６６）を閉塞し、前記弁座（５６１）から離座する開弁方向へ移動すると前記流体通路（６６）を開放する弁体（３５）と、
   前記ハウジング（２３、２４、２６）内に往復移動可能に設けられ、この往復移動方向の両端部である第１の端部（３６１）と第２の端部（３６２）を有し、該第１の端部（３６１）に前記弁体（３５）が設けられる可動子（３６）と、
   前記可動子（３６）の前記第２の端部（３６２）側に配設され、電流が供給されると、前記可動子（３６）を開弁方向へ移動させる吸引力を発生する電磁コイル（４２）と、
   前記電磁コイル（４２）を支持する固定子（４１）と、
   前記可動子（３６）ならびに前記弁体（３５）に、前記弁体（３５）が前記弁座（５６１）に着座する方向への付勢力を付与する付勢手段（３８、３９）と、を備える電磁弁であって、
   前記付勢手段（３８、３９）は、
   前記弁体（３５）が前記弁座（５６１）に着座するように、その一端部が前記可動子（３６）の前記第２の端部（３６２）側に係止して、前記可動子（３６）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第１の付勢手段（３８）と、
   前記弁体（３５）と前記第２の端部（３６２）との間における前記可動子（３６）または前記弁体（３５）の部位に係止部（３６ｃ）を有して、その一端部が該係止部（３６ｃ）に係止して、前記可動子（３６）または前記弁体（３５）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第２の付勢手段（３９）と、を備えることを特徴とする電磁弁。
2. 内部に流体通路（６６）、弁座（５６１）を有するハウジング（２３、２４、２６）と、
   前記ハウジング（２３、２４、２６）内に設けられ、前記弁座（５６１）に着座する閉弁方向へ移動すると前記流体通路（６６）を閉塞し、前記弁座（５６１）から離座する開弁方向へ移動すると前記流体通路（６６）を開放する弁体（３５）と、
   前記ハウジング（２３、２４、２６）内に往復移動可能に設けられ、この往復移動方向の両端部である第１の端部（３６１）と第２の端部（３６２）を有し、該第１の端部（３６１）に前記弁体（３５）が設けられ、かつ、該第１の端部（３６１）と該第２の端部（３６２）との間に、摺動させながら往復移動を案内する摺接支持部（３６３）を有する可動子（３６）と、
   前記可動子（３６）の前記第２の端部（３６２）側に配設され、電流が供給されると、前記可動子（３６）を開弁方向へ移動させる吸引力を発生する電磁コイル（４２）と、
   前記電磁コイル（４２）を支持する固定子（４１）と、
   前記可動子（３６）ならびに前記弁体（３５）に、前記弁体（３５）が前記弁座（５６１）に着座する方向への付勢力を付与する付勢手段（３８、３９）と、を備える電磁弁であって、
   前記付勢手段（３８、３９）は、
   前記弁体（３５）が前記弁座（５６１）に着座するように、その一端部が前記可動子（３６）の前記第２の端部（３６２）側に係止して、前記可動子（３６）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第１の付勢手段（３８）と、
   前記摺接支持部（３６３）と前記弁体（３５）との間における前記可動子（３６）または前記弁体（３５）の部位に係止部（３６ｃ）を有して、その一端部が該係止部（３６ｃ）に係止して、前記可動子（３６）または前記弁体（３５）に対し閉弁方向へ付勢力を付与する第２の付勢手段（３９）と、を備えることを特徴とする電磁弁。
3. 前記ハウジング（２３、２４、２６）は、前記摺動支持部（３６３）を往復移動可能に支持する支持部（２６１）を備えることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記第２の付勢手段（３９）の付勢力は、前記第１の付勢手段（３８）の付勢力よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電磁弁。
5. 前記弁体（３５）の前記弁座（５６１）に対向する面の反対側の面には、板状部（３６ｄ）が形成されており、
   この板状部（３６ｄ）が、前記第２の付勢手段（３９）の一端部を係止していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電磁弁。
6. 前記弁体（３５）の前記弁座（５６１）に対向する面は、平面状となっていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の電磁弁。
7. 内部に流体通路（６６）、弁座（５６１）を有するハウジング（２３、２４、２６）と、
   前記ハウジング（２３、２４、２６）内に設けられ、前記弁座（５６１）に着座する閉弁方向へ移動すると前記流体通路（６６）を閉塞し、前記弁座（５６１）から離座する開弁方向へ移動すると前記流体通路（６６）を開放する弁体（３５）と、
   前記ハウジング（２３、２４、２６）内に往復移動可能に設けられ、この往復移動方向の両端部である第１の端部（３６１）と第２の端部（３６２）を有し、該第１の端部（３６１）に前記弁体（３５）が設けられる可動子（３６）と、
   前記可動子（３６）の前記第２の端部（３６２）側に配設され、電流が供給されると、前記可動子（３６）を開弁方向へ移動させる吸引力を発生する電磁コイル（４２）と、
   前記電磁コイル（４２）を支持する固定子（４１）と、
   前記可動子（３６）ならびに前記弁体（３５）に、前記弁体（３５）が前記弁座（５６１）に着座する方向への付勢力を付与する付勢手段（３９）と、を備える電磁弁であって、
   前記付勢手段（３９）は、前記弁体（３５）と前記第２の端部（３６２）との間における前記可動子（３６）または前記弁体（３５）の部位に係止部（３６ｃ）を有して、その一端部が該係止部（３６ｃ）に係止して、前記可動子（３６）または前記弁体（３５）に対し閉弁方向へ付勢力を付与していることを特徴とする電磁弁。
8. 噴孔（５２）を有するノズル本体（１１）と、
   前記ノズル本体（１１）内に往復移動可能に設けられ、前記噴孔（５２）を開閉するノズルニードル（３１）と、
   前記ノズル本体（１１）内に設けられ、前記噴孔（５２）を閉塞する方向の力を前記ノズルニードル（３１）に付与する燃料圧力を蓄積する圧力室（５３）と、
   前記圧力室（５３）内の圧力を調整する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電磁弁と、
   を備える内燃機関用燃料噴射装置。

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