JP2009167900A

JP2009167900A - インジェクタ

Info

Publication number: JP2009167900A
Application number: JP2008006550A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Osono; 淳大園; Kazunori Suzuki; 一徳鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-16
Also published as: JP4900256B2; DE102009000230A1

Abstract

【課題】燃料を噴射供給するインジェクタにおいて、噴孔１３の壁面におけるデポジットの堆積を簡単な構造により抑制できるようにする。
【解決手段】インジェクタは、弁ボディ１６の先端部１７に装着されて噴孔１３を形成するとともに、噴孔１３の径方向に弾性を有して拡径または縮径する弾性部材４１を備える。これにより、燃料噴射時の弾性部材４１は、燃料の噴射圧により拡径するので、弾性部材４１の内周面、つまり噴孔１３の壁面に発生したデポジットは、剪断されて剥離しやすくなる。このため、簡単な構造により、噴孔１３の壁面におけるデポジットの堆積を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

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。

従来から、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタは、先端に噴孔を有し、噴孔から燃料を噴射するように設けられている。このため、噴孔の壁面に付着した残燃料が高温の燃焼ガスにより炭化されてデポジットとなり、このデポジットにより燃料の噴射が妨げられて噴射特性が変動する虞がある。そこで、噴孔の壁面に生じるデポジットの剥離を促進するため、噴孔の壁面に撥油性のコーティング層を形成する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。しかし、デポジットの剥離は不充分であり、別途、対策が求められている。

そして、別途の対策として、燃料の燃焼爆発時に噴孔の先端側を遮蔽して燃焼ガスが噴孔に達するのを阻止し、デポジットの発生自体を抑制する技術が考えられている。この技術によれば、開口部を有する遮蔽板が噴孔の先端側に配され、この遮蔽板は、ニードル弁による噴孔の開閉に応じて回転するように設定されている。つまり、噴孔開放時には燃料が開口部を通過して噴霧を形成できるように、また、噴孔閉鎖時には噴孔が非開口部により遮蔽されるように、遮蔽板の回転位置が設定されている（例えば、特許文献２参照）。

そして、このような構成により、噴孔の壁面の残燃料がデポジットに変化しないことが期待されている。
しかし、このような遮蔽板による開閉構造を具備するインジェクタは、遮蔽板の回転を噴孔の開閉に連動させる必要性から、構造が極めて複雑であり製造工数も高く、高コストである。このため、より安価なコストで構成できる簡単な構造のデポジットの堆積防止策が求められている。
特開平９−１１２３９２号公報特開２００７−１３２２２２号公報

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、燃料を噴射供給するインジェクタにおいて、簡単な構造によって噴孔の壁面におけるデポジットの堆積を抑制できるようにすることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のインジェクタは、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、噴孔の壁面の全部または一部をなすように弁ボディに装着され、噴孔の径方向に弾性を有して拡径または縮径する弾性部材とを備える。

これにより、燃料噴射時の弾性部材は、燃料の噴射圧により拡径するので、弾性部材の内周面、つまり噴孔の壁面に発生したデポジットは、剪断されて剥離しやすくなる。また、弾性部材により噴孔の全部または一部が形成された構造は、特許文献２のような遮蔽板による開閉構造よりも遥かに構造が簡単である。このため、簡単な構造によって噴孔の壁面におけるデポジットの堆積を抑制できる。

〔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、弾性部材には、２００℃以上の温度で、最も縮径している形状が記憶されている。
これにより、弾性部材は、燃焼ガスにより被熱するときに、最も縮径して噴孔への燃焼ガスの侵入を阻害することができる。このため、噴孔の壁面におけるデポジットの生成を抑制できる。

〔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、弾性部材の全部または一部は、噴孔の軸方向に切り分けられて複数の弾性片に分割されている。そして、弾性部材の拡径により周方向に隣り合う弾性片の間に隙間が形成され、弾性部材の縮径により隙間が消滅する。
これにより、複数の弾性片に跨って発生したデポジットは、さらに強力に剪断される。このため、デポジットの剪断および剥離がさらに促進される。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のインジェクタによれば、噴孔の軸方向に垂直な断面は、円形または多角形である。
この手段は、噴孔の形態を示すものである。

最良の形態１のインジェクタは、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、噴孔の壁面の全部または一部をなすように弁ボディに装着され、噴孔の径方向に弾性を有して拡径または縮径する弾性部材とを備える。

また、弾性部材には、２００℃以上の温度で、最も縮径している形状が記憶されている。
また、弾性部材の全部または一部は、噴孔の軸方向に切り分けられて複数の弾性片に分割されている。そして、弾性部材の拡径により周方向に隣り合う弾性片の間に隙間が形成され、弾性部材の縮径により隙間が消滅する。
さらに、噴孔の軸方向に垂直な断面は、円形または多角形である。

〔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（図示せず）に装着され、各気筒の燃焼室（図示せず）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、燃焼室に噴射して空気との混合気を形成する。そして、燃焼室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。

このインジェクタ１は、燃料を噴射するノズル部２と、ノズル部２の弁体（ニードル弁３）を駆動する電磁ソレノイド部４と、高圧の燃料を受け入れる燃料受け入れ部５とにより構成され、燃料受け入れ部５を通じて受け入れた燃料を、内部に形成された燃料流路８〜１２を介して先端側に導くとともに、ニードル弁３を駆動することにより噴孔１３を通じて噴射する。

ノズル部２は、略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔１３が形成される弁ボディ１６と、弁ボディ１６に収容されて弁ボディ１６の内周面と自身の外周面との間に燃料流路１２を形成するニードル弁３とを備える。そして、ニードル弁３が弁ボディ１６の先端部１７に離着することで、燃料流路１２が噴孔１３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。

また、弁ボディ１６は、ニードル弁３の摺動軸部１９を摺動自在に支持し、摺動軸部１９の外周には、弁ボディ１６の内周面に摺接する摺接面２０と、弁ボディ１６の内周面に摺接しない平坦面２１とが交互に設けられている。そして、弁ボディ１６の内周面と平坦面２１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１２の一部をなす。

さらに、弁ボディ１６の先端部１７には、環状かつテーパ状のシート面２３が設けられ、ニードル弁３の先端には、シート面２３に離接する環状のシート部２４が設けられている。そして、シート部２４が、シート面２３に離接することで、ニードル弁３が先端部１７に離着して燃料流路１２が噴孔１３に対して開閉される。

電磁ソレノイド部４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２６、ソレノイドコイル２６への通電により後方に磁気吸引される可動コア２７、可動コア２７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２７を磁気吸引する固定コア２８、可動コア２７を摺動自在に支持して収容するとともに、固定コア２８を固定して収容するコア収容部材２９、可動コア２７を先方に付勢する復元バネとしてのコイルスプリング３０、可動コア２７と固定コア２８との間のギャップを調整するギャップ調整部材３１を有している。

ソレノイドコイル２６は、円筒状の樹脂製ボビン３４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３５を介して車載電源（図示せず）から給電される。
可動コア２７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２７は、後端部がコア収容部材２９に摺動自在に支持され、先端部がニードル弁３の後端部を挟持することで、ニードル弁３と一体に軸方向に移動する。

また、可動コア２７の外周面は、コア収容部材２９の内周面やニードル弁３の後部外周面とともに燃料流路１１を形成する。なお、燃料流路１１は、コア収容部材２９の先端開口部を介して燃料流路１２と連通する。また、可動コア２７の内周面は燃料流路１０を形成し、燃料流路１０は、可動コア２７を径方向に貫通する貫通孔３７により燃料流路１１と連通する。

固定コア２８は、円筒状に設けられ、外周側でコア収容部材２９に固定され、内周側にコイルスプリング３０とギャップ調整部材３１とを収容する燃料流路９を形成している。なお、コイルスプリング３０は、先端が可動コア２７の内周に支持され、後端がギャップ調整部材３１に支持されるように収容されている。

ギャップ調整部材３１は、可動コア２７と固定コア２８との間のギャップを調整することで、ニードル弁３のリフト量（シート部２４のシート面２３からの軸方向における離間量）を決めるものである。

燃料受け入れ部５は、燃料流路９に連通する燃料流路８を有し、外部から燃料を導入してフィルタ３９を経由させて燃料流路８へ導く。

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８〜１２を順次に通過させて噴孔１３に導く。そして、インジェクタ１は、ソレノイドコイル２６への通電により、可動コア２７およびニードル弁３を後方へ駆動して、シート部２４をシート面２３から離座させ、燃料流路１２を噴孔１３に対して開放することで、噴孔１３を通じて燃焼室に燃料を噴射する。

また、インジェクタ１は、ソレノイドコイル２６への通電停止により、コイルスプリング３０の付勢力によって可動コア２７およびニードル弁３を先方へ駆動して、シート部２４をシート面２３に着座させ、燃料流路１２を噴孔１３に対して閉鎖することで、燃料の噴射を停止する。

そして、ニードル弁３によって燃料流路１２が噴孔１３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２６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に基づいて通電開始および通電停止の指令を実行する。

〔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〜図４を用いて説明する。
インジェクタ１は、弁ボディ１６の先端部１７に装着される弾性部材４１を備え、弾性部材４１は、先端部１７に設けられた取付穴４２に装着されて噴孔１３を形成する。すなわち、弾性部材４１は、取付穴４２に挿入されて噴孔１３の壁面を形成する筒部４３と、溶接または接合等により先端部１７に固定されるフランジ部４４とを具備し、筒部４３は、噴孔１３の軸方向に切り分けられて複数の弾性片４５に分割され、噴孔１３の径方向に弾性を有して拡径または縮径する。

そして、筒部４３に対して内周から外周に向かって径方向に外力が作用すると、各々の弾性片４５は、外周側に弾性変形するとともに、自身の周方向幅が長くなる。これにより、筒部４３が拡径し、周方向に隣り合う弾性片４５の間に隙間４７が形成される（図４参照）。

また、上記の外力が筒部４３に対して作用しなくなると、各々の弾性片４５は、内周側に復元するとともに、自身の周方向幅も復元して短くなるので、筒部４３は縮径する。そして、筒部４３の縮径により隙間４７が消滅する（図３参照）。
なお、筒部４３の内周は円筒状に設けられており、噴孔１３の軸方向に垂直な断面は円形である。つまり、噴孔１３の壁面は略円筒状をなしている。

また、弾性部材４１には、２００℃以上の温度で、隣り合う弾性片４５が互いに周方向に当接して最も縮径している形状、つまり、筒部４３に隙間４７がない形状が記憶されている（図２、図３参照）。すなわち、弾性部材４１は、２００℃以上の温度に加熱された状態で、隙間４７がない形状に成形されている。

〔実施例１の作用〕
実施例１のインジェクタ１の作用を図３、図４を用いて説明する。
インジェクタ１は、径方向に拡縮自在の弾性部材４１により噴孔１３を形成することから、燃料の噴射、燃焼に伴い以下のように作用する。

まず、ＥＣＵからソレノイドコイル２６への通電開始が指令され、ソレノイドコイル２６への通電が開始すると、ニードル弁３のシート部２４がシート面２３から離座して燃料流路１２から噴孔１３に高圧の燃料が流入する。これにより、弾性片４５は、燃料の圧力（噴射圧）により径方向外側に付勢されて弾性変形し、噴孔径が拡径して隙間４７が形成される。また、弾性片４５の周方向幅が長くなる（図４参照）。そして、インジェクタ１は、噴孔径が拡径した状態で燃料を噴射する。

次に、ＥＣＵからソレノイドコイル２６への通電停止が指令され、ソレノイドコイル２６への通電が停止すると、ニードル弁３のシート部２４がシート面２３に着座して燃料流路１２から噴孔１３に燃料が流入しなくなる。これにより、弾性片４５は、径方向外側に付勢されなくなって径方向内周側に弾性変形し、噴孔径が縮径して隙間４７が消滅する。また、弾性片４５の周方向幅が短くなる（図３参照）。そして、インジェクタ１の先端部１７は、噴孔径が縮径した状態で燃焼ガスに曝されて被熱する。

〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１は、弁ボディ１６の先端部１７に装着されて噴孔１３を形成するとともに、噴孔１３の径方向に弾性を有して拡径または縮径する弾性部材４１を備える。
これにより、燃料噴射時の弾性部材４１は、燃料の噴射圧により拡径するので、弾性部材４１の内周面、つまり噴孔１３の壁面に発生したデポジットは、剪断されて剥離しやすくなる。このため、簡単な構造により、噴孔１３の壁面におけるデポジットの堆積を抑制できる。

また、弾性部材４１には、２００℃以上の温度で、最も縮径している形状が記憶されている。
これにより、弾性部材４１は、燃焼ガスにより被熱するときに、最も縮径して噴孔１３への燃焼ガスの侵入を阻害することができる。このため、噴孔１３の壁面におけるデポジットの生成を抑制できる。

また、弾性部材４１の筒部４３は、噴孔１３の軸方向に切り分けられて複数の弾性片４５に分割されている。そして、筒部４３の拡径により周方向に隣り合う弾性片４５の間に隙間４７が形成され、筒部４３の縮径により隙間４７が消滅する。
これにより、複数の弾性片４５に跨って発生したデポジットは、さらに強力に剪断される（図２（ｂ）参照）。このため、デポジットの剪断および剥離がさらに促進される。

〔変形例〕
実施例１のインジェクタ１によれば、筒部４３の内周は円筒状に設けられており、噴孔１３の軸方向に垂直な断面は円形であったが、図５に示すように、筒部４３の内周を正６角形状等の多角形状に設けて、噴孔１３の軸方向に垂直な断面を多角形状にしてもよい。また、図６に示すように、筒部４３を、平行な２つの板状の弾性片４５により設け、２つの弾性片４５に挟まれる空間を噴孔１３としてもよい。
さらに、筒部４３を、噴孔１３の軸方向に分割することなく単一の円筒状部とし、拡径および縮径が可能となるように設けてもよい。

また、実施例１のインジェクタ１によれば、噴孔１３の壁面の全部が弾性部材４１により形成されていたが、噴孔１３の壁面の一部を弾性部材４１により形成するようにしてもよい。例えば、図７に示すように、燃料流に剥離が生じやすく燃料流によりデポジットの除去が困難な部分のみを、弾性片４５により形成するようにしてもよい。ここで、噴孔１３の壁面において、燃料流の剥離が生じる領域はインジェクタ１の軸方向に対する噴孔１３の軸方向の傾斜角に応じて変化するので、この傾斜角に応じて、弾性部材４１により噴孔１３の壁面を構成する領域を変更してもよい。

また、実施例１の弾性部材４１は、弁ボディ１６の先端部１７に装着されて噴孔１３を形成していたが、弁ボディ１６とは別体のプレートにより先端部１７を構成し、このプレートに取付穴４２を設けて弾性部材４１を装着してもよい。

また、実施例１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に取り付けられて燃焼室に直接的に燃料を噴射するものであったが、吸気管や排気管に取り付けられるインジェクタにも、実施例１のインジェクタ１と同様の構成を採用することで、実施例１と同様の効果を得ることができる。

特に、吸気管に取り付けられたインジェクタの場合、燃焼ガスが吸気管に逆流する内部ＥＧＲ効果により、噴孔１３の壁面にデポジットが発生しやすいので、内部ＥＧＲ効果によるデポジットの発生に対して、実施例１のインジェクタ１のような構成は有効にデポジットの堆積を抑制することができる。
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１と同様の効果を得ることができる。

（ａ）はインジェクタの全体構成図であり、（ｂ）はインジェクタの先端部の拡大図である（実施例１）。（ａ）は弾性部材の斜視図であり、（ｂ）は隙間の形成に伴うデポジットの剪断を示す説明図である（実施例１）。（ａ）は燃焼時の噴孔および弾性部材の状態を示す断面図であり、（ｂ）は燃焼時の噴孔および弾性部材の状態を示す下面図である（実施例１）。（ａ）は噴射時の噴孔および弾性部材の状態を示す断面図であり、（ｂ）は噴射時の噴孔および弾性部材の状態を示す下面図である（実施例１）。燃焼時の噴孔および弾性部材の状態を示す下面図である（変形例）。燃焼時の噴孔および弾性部材の状態を示す下面図である（変形例）。噴射時の噴孔および弾性部材の状態を示す断面図である（変形例）。

符号の説明

１インジェクタ
３ニードル弁
１２燃料流路
１３噴孔
１６弁ボディ
４１弾性部材
４５弾性片
４７隙間

Claims

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、
前記噴孔の壁面の全部または一部をなすように前記弁ボディに装着され、前記噴孔の径方向に弾性を有して拡径または縮径する弾性部材とを備えるインジェクタ。
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記弾性部材には、２００℃以上の温度で、最も縮径している形状が記憶されていることを特徴とするインジェクタ。
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記弾性部材の全部または一部は、前記噴孔の軸方向に切り分けられて複数の弾性片に分割され、
前記弾性部材の拡径により周方向に隣り合う前記弾性片の間に隙間が形成され、前記弾性部材の縮径により前記隙間が消滅することを特徴とするインジェクタ。
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記噴孔の軸方向に垂直な断面は、円形または多角形であることを特徴とするインジェクタ。