JP2012112259A

JP2012112259A - インジェクタ

Info

Publication number: JP2012112259A
Application number: JP2010260063A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shimizu; 真清水; Chihiro Wakabayashi; 千裕若林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】インジェクタ１の電磁弁４において、バルブボディ１６とアーマチャ２４の摺動軸部２６との摺動隙間に異物が堆積して摺動阻害が発生する虞を低減する。
【解決手段】バルブボディ１６は、アーマチャ２４の摺動軸部２６に摺接して摺動軸部２６を支持するガイド部材２９と、ガイド部材２９とは別体に設けられて摺動軸部２６に摺接しないようにガイド部材２９に一体化されるボディ本体３０とを有し、ガイド部材２９は、先端側および後端側の２位置に分かれて摺動軸部２６に摺接している。そして、先端側で摺動軸部２６に摺接する先端側ガイド部材３１と、後端側で摺動軸部２６に摺接する後端側ガイド部材３２との間には、摺動軸部２６に摺接しない非ガイド空間３３が形成されている。これにより、バルブボディ１６と摺動軸部２６との摺動隙間に異物が堆積して摺動阻害が発生する虞を低減することができる。
【選択図】図１

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、１００ＭＰａを超える超高圧の噴射圧により燃料を噴射供給するインジェクタは、図３に示すような構造を有することが公知である。
すなわち、インジェクタ１００は、軸方向に移動して噴孔１０１を開閉するノズルニードル１０２と、ノズルニードル１０２を開弁側に駆動するように動作する電磁弁１０３と、ノズルニードル１０２を閉弁側に付勢するスプリング１０４とを備える。

また、ノズルニードル１０２の後端には、インジェクタ１００の本体１０５において軸方向に摺動自在に支持されるコマンドピストン１０６の先端が当接しており、コマンドピストン１０６の後端には、ノズルニードル１０２の軸方向移動を操作するための制御室１０７が設けられている。ここで、制御室１０７は、噴射圧に相当する高圧の燃料が流れる高圧流路１０８から高圧の燃料が常時流入可能となるように設けられ、かつ、高圧流路１０８よりも低圧の燃料が流れる低圧流路１０９との間を電磁弁１０３により開閉されるように設けられており、制御室１０７の燃料圧は、コマンドピストン１０６を介してノズルニードル１０２を閉弁側に付勢する。

そして、電磁弁１０３は、制御室１０７を低圧流路１０９に開放して制御室１０７から燃料を逃すことで、制御室１０７の燃料圧を低下させてノズルニードル１０２を開弁側に駆動する。
なお、スプリング１０４は、コマンドピストン１０６を軸方向先端側に付勢することで、ノズルニードル１０２を閉弁側に付勢している。

また、電磁弁１０３は、通電により磁気回路を形成するソレノイドコイル（図示せず）と、ソレノイドコイルへの通電により磁気吸引されるアーマチャ１１０と、アーマチャ１１０の先端に保持されて制御室１０７を開閉する弁体１１１と、アーマチャ１１０を軸方向に摺動自在に支持するバルブボディ１１２とを備える。

そして、電磁弁１０３は、ソレノイドコイルへの通電によりアーマチャ１１０を軸方向後端側に磁気吸引して弁体１１１により制御室１０７を低圧流路１０９に開放させ、ソレノイドコイルへの通電停止によりアーマチャ１１０を第２スプリング（図示せず）に付勢させて弁体１１１により制御室１０７を低圧流路１０９に対し閉鎖させる。また、アーマチャ１１０は、バルブボディ１１２に摺動自在に支持される柱状の摺動軸部１１３を有し、摺動軸部１１３の先端に弁体１１１を保持している。

ところで、インジェクタ１００の電磁弁１０３では、バルブボディ１１２と摺動軸部１１３との摺動隙間に異物が堆積すると、摺動阻害が発生して噴射量異常や噴射の不安定化を引き起こす虞がある。このため、将来の更なる噴射圧の高圧化や、異物の多い低品質の燃料使用に備えて、異物堆積によるバルブボディ１１２と摺動軸部１１３との摺動阻害の虞を低減する要請が高まっている。

特開２０１０−１６３９８１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、インジェクタの電磁弁において、バルブボディとアーマチャの摺動軸部との摺動隙間に異物が堆積して摺動阻害が発生する虞を低減することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、インジェクタは、軸方向に移動して噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルニードルを開弁側に駆動するように動作する電磁弁と、ノズルニードルを閉弁側に付勢する付勢手段とを備える。電磁弁は、ノズルニードルを閉弁側に付勢する燃料圧を発生する制御室を開閉するものであり、制御室を開放して制御室から燃料を逃すことで、制御室の燃料圧を低下させてノズルニードルを開弁側に駆動する。

また、電磁弁は、通電により磁気回路を形成するソレノイドコイルと、ソレノイドコイルへの通電により磁気吸引されるアーマチャと、アーマチャの先端に保持されて制御室を開閉する弁体と、アーマチャを軸方向に摺動自在に支持するバルブボディとを備え、ソレノイドコイルへの通電によりアーマチャを磁気吸引して弁体により制御室を開放させ、ソレノイドコイルへの通電停止によりアーマチャを第２付勢手段に付勢させて弁体により制御室を閉鎖させる。また、アーマチャは、柱状の軸部においてバルブボディに摺動自在に支持されている。

また、バルブボディは、軸部に摺接して軸部を支持するガイド部材と、ガイド部材とは別体に設けられて軸部に摺接しないようにガイド部材に一体化されているボディ本体とを有し、ガイド部材は、軸方向に関して少なくとも先端側および後端側の２位置に分かれて軸部に摺接している。そして、先端側で軸部に摺接する先端側ガイド部と、後端側で軸部に摺接する後端側ガイド部との間には、軸部に摺接しない非ガイド空間が形成されている（以下、軸部を摺動軸部と呼ぶ。）。

これにより、バルブボディと摺動軸部との間の摺動隙間は、先端側、後端側ガイド部のそれぞれと摺動軸部との間に２つに分かれて形成され、先端側の摺動隙間と後端側の摺動隙間との間に非ガイド空間が形成される。このため、非ガイド空間を異物の堆積余裕のスペースとして利用することができるので、先端側、後端側の摺動隙間における異物の堆積を抑制することができる。また、非ガイド空間の形成により、摺接面積を大幅に低減して摺動性を円滑にすることができる。
以上により、インジェクタの電磁弁において、バルブボディとアーマチャの摺動軸部との摺動隙間に異物が堆積して摺動阻害が発生する虞を低減することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、ボディ本体には、ネジ締結によりバルブボディをインジェクタの一部として組み込むためのネジが設けられており、ガイド部材はボディ本体よりも高剛性である。
バルブボディをネジ締結によりインジェクタに組み込む場合、バルブボディの剛性が高すぎるとネジ締結時にバルブボディが割れてしまう虞がある。そこで、ガイド部材をボディ本体よりも高剛性にすることで、摺動に対する耐久性を高める必要があるガイド部材のみ、剛性を高めることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、先端側ガイド部と後端側ガイド部とは、別部材に分かれており、先端側ガイド部をなす部材（以下、先端側ガイド部材と呼ぶ。）と後端側ガイド部をなす部材（以下、後端側ガイド部材と呼ぶ。）とは、非ガイド空間を挟んで軸方向に離れている。
これにより、先端側、後端側ガイド部材を、例えば、ワッシャのような環状かつ板状の簡易な形状の部品で設けることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、ガイド部材は、先端側ガイド部と後端側ガイド部とを軸方向に連結する連結部を有している。
これにより、バルブボディにおいてガイド部材を一体化して固定するための孔を、バルブボディの貫通により簡便に設けることができる。

（ａ）はインジェクタの全体構成図であり、（ｂ）はガイド部材の平面図および側面図であり、（ｃ）はインジェクタの要部拡大図である（実施例１）。（ａ）はガイド部材の平面図および側面図であり、（ｂ）はインジェクタの要部拡大図である（実施例２）。（ａ）はインジェクタの全体構成図であり、（ｂ）はインジェクタの要部拡大図である（従来例）。

実施形態１のインジェクタは、軸方向に移動して噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルニードルを開弁側に駆動するように動作する電磁弁と、ノズルニードルを閉弁側に付勢する付勢手段とを備える。電磁弁は、ノズルニードルを閉弁側に付勢する燃料圧を発生する制御室を開閉するものであり、制御室を開放して制御室から燃料を逃すことで、制御室の燃料圧を低下させてノズルニードルを開弁側に駆動する。

また、電磁弁は、通電により磁気回路を形成するソレノイドコイルと、ソレノイドコイルへの通電により磁気吸引されるアーマチャと、アーマチャの先端に保持されて制御室を開閉する弁体と、アーマチャを軸方向に摺動自在に支持するバルブボディとを備え、ソレノイドコイルへの通電によりアーマチャを磁気吸引して弁体により制御室を開放させ、ソレノイドコイルへの通電停止によりアーマチャを第２付勢手段に付勢させて弁体により制御室を閉鎖させる。また、アーマチャは、柱状の軸部（摺動軸部）においてバルブボディに摺動自在に支持されている。

また、バルブボディは、摺動軸部に摺接して摺動軸部を支持するガイド部材と、ガイド部材とは別体に設けられて摺動軸部に摺接しないようにガイド部材に一体化されているボディ本体とを有し、ガイド部材は、軸方向に関して少なくとも先端側および後端側の２位置に分かれて摺動軸部に摺接している。そして、先端側で摺動軸部に摺接する先端側ガイド部と、後端側で摺動軸部に摺接する後端側ガイド部との間には、摺動軸部に摺接しない非ガイド空間が形成されている。

さらに、ボディ本体には、ネジ締結によりバルブボディをインジェクタの一部として組み込むためのネジが設けられており、ガイド部材はボディ本体よりも高剛性である。
また、先端側ガイド部と後端側ガイド部とは、別部材（先端側、後端側ガイド部材）に分かれており、先端側ガイド部材と後端側ガイド部材とは、非ガイド空間を挟んで軸方向に離れている。

実施形態２のインジェクタによれば、ガイド部材は、先端側ガイド部と後端側ガイド部とを軸方向に連結する連結部を有している。

〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ１の構成を、図面に基づいて説明する。
インジェクタ１は、例えば、内燃機関（図示せず）の気筒内に燃料を噴射供給するものであり、内燃機関の気筒ごとに装着されている。そして、インジェクタ１は、例えば、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール（図示せず）、燃料を高圧化してコモンレールに供給する燃料供給ポンプ（図示せず）、およびインジェクタ１や燃料供給ポンプの動作を制御する電子制御装置（図示せず：以下、ＥＣＵと呼ぶ。）等とともに、蓄圧式の燃料噴射装置を構成し、１００ＭＰａを超える超高圧の噴射圧により燃料を噴射供給する。

インジェクタ１は、例えば、図１に示すように、軸方向に移動して噴孔２を開閉するノズルニードル３と、ノズルニードル３を開弁側に駆動するように動作する電磁弁４と、ノズルニードル３を閉弁側に付勢するスプリング５とを備える。

また、ノズルニードル３の後端には、インジェクタ１の本体７において軸方向に摺動自在に支持されるコマンドピストン８の先端が当接しており、コマンドピストン８の後端には、ノズルニードル３の軸方向移動を操作するための制御室９が設けられている。さらに、スプリング５は、コマンドピストン８を先端側に付勢することで、ノズルニードル３を閉弁側に付勢している。なお、ノズルニードル３は、噴射ノズル１０において軸方向に摺動自在に支持されている。

ここで、本体７とは、スプリング５やコマンドピストン８を収容するとともに制御室９を形成する部分であり、噴射圧に相当する高圧の燃料が流れる高圧流路１１、および、高圧流路１１よりも低圧の燃料が流れる低圧流路１２が設けられている。そして、本体７は、コモンレールから導入した高圧の燃料を高圧流路１１に導くとともに、低圧の燃料を低圧流路１２から燃料タンクに導出する。

また、本体７の先端側に、噴射ノズル１０がリテーニングナット１４のネジ締結により接続され、本体７の後端側に、電磁弁４がリテーニングナット１５のネジ締結により接続されている。
なお、電磁弁４のバルブボディ１６は、リテーニングナット１５による締結とは別に、自身の外周面に設けられたネジにより本体７に締結されている。

また、噴射ノズル１０は、ノズルニードル３を軸方向に摺動自在に支持して収容するノズルボディ１７を有し、ノズルボディ１７の先端に噴孔２が設けられている。そして、噴射ノズル１０にも高圧流路１１が設けられており、噴射ノズル１０の高圧流路１１は、本体７の高圧流路１１と噴孔２とが連通するように設けられている。また、ノズルニードル３の先端には、ノズルボディ１７の先端に設けられたシート面１８に離着座するシート部１９が設けられており、シート部１９がシート面１８に離着座することで噴孔２と高圧流路１１との間が開閉されて噴射ノズル１０が開閉する。

また、制御室９は、高圧流路１１から高圧の燃料が常時流入可能となるように設けられ、かつ、低圧流路１２との間を電磁弁４により開閉されるように設けられており、制御室９の燃料圧は、コマンドピストン８を介してノズルニードル３を閉弁側に付勢する。そして、電磁弁４は、制御室９を低圧流路１２に開放して制御室９から燃料を逃すことで、制御室９の燃料圧を低下させてノズルニードル３を開弁側に駆動する。

なお、本体７において、制御室９と高圧流路１１とを連通する流路には流入側の絞り２１が設けられ、制御室９と低圧流路１２とを連通する流路には流出側の絞り２２が設けられている。そして、流出側の絞り２２は、流入側の絞り２１よりも燃料が通過しやすくなるように設けられているので、電磁弁４が開弁すると、制御室９からの燃料の流出流量が制御室９への燃料の流入流量よりも大きくなって制御室９の燃料圧が低下する。

また、電磁弁４は、通電により磁気回路を形成するソレノイドコイル（図示せず）と、ソレノイドコイルへの通電により磁気吸引されるアーマチャ２４と、アーマチャ２４の先端に保持されて制御室９を低圧流路１２に対し開閉する弁体２５と、アーマチャ２４を軸方向に摺動自在に支持するバルブボディ１６とを備える。

そして、電磁弁４は、ソレノイドコイルへの通電によりアーマチャ２４を後端側に磁気吸引して弁体２５により制御室９を低圧流路１２に開放させ、ソレノイドコイルへの通電停止によりアーマチャ２４を第２スプリング（図示せず）に付勢させて弁体２５により制御室９を低圧流路１２に対し閉鎖させる。また、アーマチャ２４は、バルブボディ１６に摺動自在に支持される柱状の摺動軸部２６を有し、摺動軸部２６の先端で弁体２５を保持している。

以上の構成により、電磁弁４のソレノイドコイルに通電が開始されると、アーマチャ２４および弁体２５が後端側に移動して制御室９が低圧流路１２に開放され、制御室９の燃料圧が低下する。このため、ノズルニードル３が開弁側に駆動されて噴孔２を開放し、燃料の噴射が開始される。そして、電磁弁４のソレノイドコイルへの通電が停止されると、アーマチャ２４および弁体２５が先端側に移動して制御室９が低圧流路１２に対して閉鎖され、制御室９の燃料圧が上昇する。このため、ノズルニードル３が閉弁側に駆動されて噴孔２を閉鎖し、燃料の噴射が停止される。

〔実施例１の特徴〕
実施例１のインジェクタ１の特徴を、図１に基づいて説明する。
実施例１のインジェクタ１によれば、バルブボディ１６は、摺動軸部２６に摺接して摺動軸部２６を支持するガイド部材２９と、ガイド部材２９とは別体に設けられて摺動軸部２６に摺接しないようにガイド部材２９に一体化されているボディ本体３０とを有し、ガイド部材２９は、軸方向に関して先端側および後端側の２位置に分かれて摺動軸部２６に摺接している。

すなわち、ガイド部材２９は、先端側で摺動軸部２６に摺接する先端側ガイド部材３１と、後端側で摺動軸部２６に摺接する後端側ガイド部材３２とに分かれており、先端側ガイド部材３１と後端側ガイド部材３２との間には、摺動軸部２６に摺接しない非ガイド空間３３が形成されている。ここで、先端側ガイド部材３１と後端側ガイド部材３２とは、別部材であって非ガイド空間３３を挟んで軸方向に離れている。
また、ボディ本体３０の外周には、本体７にネジ締結するためのネジが設けられており、ガイド部材２９はボディ本体３０よりも高剛性である。

ここで、先端側、後端側ガイド部材３１、３２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、円環板状に設けられており、それぞれの内周面が摺動軸部２６の外周面に摺接するように、溶接によってボディ本体３０に一体化されている。また、ボディ本体３０において、先端側、後端側ガイド部材３１、３２が溶接される部位は、段部３５ａ、３５ｂであり、段部３５ａ、３５ｂは、例えば、ボディ本体３０の先端側および後端側をザグリ加工により面取りした後、先端側の面取り領域と後端側の面取り領域とを連通するように孔３６を開けることにより設けられている。

そして、段部３５ａ、３５ｂにそれぞれ先端側、後端側ガイド部材３１、３２が溶接され、先端側、後端側ガイド部材３１、３２のそれぞれの内周面が、孔３６を形成する内壁面よりも内周側に突出して摺動軸部２６の外周面に摺接する。また、孔３６の内壁面と摺動軸部２６の外周面との間に非ガイド空間３３が形成される。

〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１によれば、電磁弁４のバルブボディ１６は、アーマチャ２４の摺動軸部２６に摺接して摺動軸部２６を支持するガイド部材２９と、ガイド部材２９とは別体に設けられて摺動軸部２６に摺接しないようにガイド部材２９に一体化されているボディ本体３０とを有し、ガイド部材２９は、軸方向に関して先端側および後端側の２位置に分かれて摺動軸部２６に摺接している。そして、先端側で摺動軸部２６に摺接する先端側ガイド部材３１と、後端側で摺動軸部２６に摺接する後端側ガイド部材３２との間には、摺動軸部２６に摺接しない非ガイド空間３３が形成されている。

これにより、バルブボディ１６と摺動軸部２６との間の摺動隙間は、先端側、後端側ガイド部材３１、３２のそれぞれの内周面と摺動軸部２６の外周面との間に２つに分かれて形成され、先端側の摺動隙間と後端側の摺動隙間との間に非ガイド空間３３が形成される。このため、非ガイド空間３３を異物の堆積余裕のスペースとして利用することができるので、先端側、後端側の摺動隙間における異物の堆積を抑制することができる。また、非ガイド空間３３の形成により、摺接面積を大幅に低減して摺動性を円滑にすることができる。
以上により、電磁弁４において、バルブボディ１６とアーマチャ２４の摺動軸部２６との摺動隙間に異物が堆積して摺動阻害が発生する虞を低減することができる。

また、ボディ本体３０には、本体７にネジ締結するためのネジが設けられており、ガイド部材２９はボディ本体３０よりも高剛性である。
バルブボディ１６をネジ締結によりインジェクタ１に組み込む場合、バルブボディ１６の剛性が高すぎるとネジ締結時にバルブボディ１６が割れてしまう虞がある。そこで、ガイド部材２９をボディ本体３０よりも高剛性にすることで、摺動に対する耐久性を高める必要があるガイド部材２９のみ、剛性を高めることができる。

また、先端側ガイド部材３１と後端側ガイド部材３２とは、別部材であって非ガイド空間３３を挟んで軸方向に離れている。
これにより、先端側、後端側ガイド部材３１、３２を、例えば、ワッシャのような環状かつ板状の簡易な形状の部品で設けることができる。

〔実施例２〕
実施例２のインジェクタ１によれば、ガイド部材２９は、例えば、図２に示すように、それぞれ先端側、後端側で摺動軸部２６に摺接する円環板状の先端側、後端側ガイド部３８、３９、および、先端側、後端側ガイド部３８、３９の外周側同士を軸方向に連結する円筒状の連結部４０を有する。すなわち、ガイド部材２９は円柱状の中空４１を有しており、中空４１は軸方向の両端で開口している。そして、中空４１の開口縁が先端側、後端側ガイド部３８、３９の摺動軸部２６に対する摺接面をなす。

また、ボディ本体３０において、ガイド部材２９が溶接される部位は、ボディ本体３０の先端側と後端側とを連通するように孔４２を開けることにより設けられている。そして、孔４２を形成する内壁面に連結部４０の外周面が溶接されてガイド部材２９がボディ本体３０に一体化されている。また、非ガイド空間３３は、中空４１を形成する連結部４０の内周面と摺動軸部２６の外周面との間に形成される。
これにより、バルブボディ１６においてガイド部材２９を一体化して固定するための孔４２を、バルブボディ１６の貫通により簡便に設けることができる。

〔変形例〕
インジェクタ１の態様は、実施例１、２に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例１、２のインジェクタ１によれば、ガイド部材２９は、先端側および後端側の２箇所で摺動軸部２６に摺接していたが、３箇所以上でガイド部材２９を摺動軸部２６に摺接させてもよい。

１インジェクタ
２噴孔
３ノズルニードル
４電磁弁
５スプリング（付勢手段）
９制御室
１６バルブボディ
２４アーマチャ
２５弁体
２６摺動軸部（軸部）
２９ガイド部材
３０ボディ本体
３１先端側ガイド部材（先端側ガイド部をなす部材）
３２後端側ガイド部材（後端側ガイド部をなす部材）
３３非ガイド空間
３８先端側ガイド部
３９後端側ガイド部
４０連結部

Claims

軸方向に移動して噴孔を開閉するノズルニードルと、このノズルニードルを開弁側に駆動するように動作する電磁弁と、前記ノズルニードルを閉弁側に付勢する付勢手段とを備え、
前記電磁弁は、前記ノズルニードルを閉弁側に付勢する燃料圧を発生する制御室を開閉するものであり、前記制御室を開放して前記制御室から燃料を逃すことで、前記制御室の燃料圧を低下させて前記ノズルニードルを開弁側に駆動し、
また、前記電磁弁は、
通電により磁気回路を形成するソレノイドコイルと、このソレノイドコイルへの通電により磁気吸引されるアーマチャと、このアーマチャの先端に保持されて前記制御室を開閉する弁体と、前記アーマチャを軸方向に摺動自在に支持するバルブボディとを備え、
前記ソレノイドコイルへの通電により前記アーマチャを磁気吸引して前記弁体により前記制御室を開放させ、前記ソレノイドコイルへの通電停止により前記アーマチャを第２付勢手段に付勢させて前記弁体により前記制御室を閉鎖させ、
前記アーマチャは、柱状の軸部において前記バルブボディに摺動自在に支持され、
前記バルブボディは、前記軸部に摺接して前記軸部を支持するガイド部材と、このガイド部材とは別体に設けられて前記軸部に摺接しないように前記ガイド部材に一体化されているボディ本体とを有し、
前記ガイド部材は、軸方向に関して少なくとも先端側および後端側の２位置に分かれて前記軸部に摺接しており、
先端側で前記軸部に摺接する先端側ガイド部と、後端側で前記軸部に摺接する後端側ガイド部との間には、前記軸部に摺接しない非ガイド空間が形成されていることを特徴とするインジェクタ。
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記ボディ本体には、ネジ締結により前記バルブボディを前記インジェクタの一部として組み込むためのネジが設けられており、
前記ガイド部材は、前記ボディ本体よりも高剛性であることを特徴とするインジェクタ。
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、
前記先端側ガイド部と前記後端側ガイド部とは、別部材に分かれており、
前記先端側ガイド部をなす部材と前記後端側ガイド部をなす部材とは、前記非ガイド空間を挟んで軸方向に離れていることを特徴とするインジェクタ。
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、
前記ガイド部材は、前記先端側ガイド部と前記後端側ガイド部とを軸方向に連結する連結部を有することを特徴とするインジェクタ。