JP5637009B2

JP5637009B2 - インジェクタ

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Publication number: JP5637009B2
Application number: JP2011038448A
Authority: JP
Inventors: 佳則奥野; 田口　透; 透田口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: JP2012172648A

Description

本発明は、内燃機関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１００は、図４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、噴孔１０１を開閉するノズルニードル１０２を備え、ノズルニードル１０２に対し噴孔１０１を閉鎖する方向（閉弁方向）に燃料圧を及ぼすための背圧室１０３を形成し、背圧室１０３における燃料の流出入状態を可変して背圧室１０３の燃料圧（以下、背圧と呼ぶ。）を増減することでノズルニードル１０２により噴孔１０１を閉鎖または開放する。

また、インジェクタ１００は、背圧室１０３の燃料の流出口１０４を開閉する電磁弁１０５を備え、背圧は、流出口１０４を電磁弁１０５により閉鎖することで増加するとともに開放することで減少する。ここで、電磁弁１０５は、ソレノイドコイル１０６への通電により励磁される可動子１０７および固定子１０８、可動子１０７を固定子１０８による吸引方向とは反対の方向に付勢するコイルスプリング１０９、ならびに、流出口１０４を開閉する弁体１１０を有する。

そして、電磁弁１０５は、ソレノイドコイル１０６への通電開始に応じて固定子１０８の方に可動子１０７を吸引することで、弁体１１０により流出口１０４を開放するとともに可動子１０７によりコイルスプリング１０９を圧縮し、ソレノイドコイル１０６への通電停止に応じてコイルスプリング１０９により可動子１０７を付勢することで、可動子１０７を固定子１０８から引き離すとともに弁体１１０により流出口１０４を閉鎖する。

ところで、インジェクタ１００によれば、可動子１０７は、磁性体からなる板状の磁性部１１１に摺動軸部１１２が一体化されて設けられ、摺動軸部１１２はバルブボディ１１３により軸方向に摺動自在に支持されている。また、弁体１１０は、摺動軸部１１２の先端に保持されている。そして、このような構成を採用することにより、インジェクタ１００では、弁体１１０の軸方向への移動を安定させて背圧の増減の速度を安定させ、噴射特性の変動を抑制している。

近年、異物の多い粗悪燃料が流通しているが、このような粗悪燃料を使用した場合でも噴射制御に対する信頼性を維持することができる構造がインジェクタ１００において要求されている。
すなわち、異物の多い粗悪燃料をインジェクタ１００に導入して噴射するようになると、摺動軸部１１２とバルブボディ１１３との間の極めて微小な摺動隙間に異物が堆積して摺動軸部１１２の摺動不良が生じる虞があり、このような摺動不良が発生すると噴射特性が大きく変動してしまう。

そこで、摺動軸部を省いて可動子を板状に設けたインジェクタが公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このインジェクタによれば、可動子は、背圧室の流出口を開閉する際の移動中に径方向に位置ズレする虞がある。そして、特に、流出口を開放するために後端側に移動している時に、可動子が径方向に位置ズレすると、固定子による吸引力が変動して弁体の移動が不安定になり、背圧の減少速度が不安定になって噴射特性が変動してしまう。

特開２００３−１９３９３９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、可動子に摺動軸部を設けない場合に可動子の径方向への位置ズレを抑制して固定子による吸引力の変動を抑え、背圧の減少速度を安定させることにある。

〔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、噴孔を開閉するノズルニードルを備え、ノズルニードルに対し噴孔を閉鎖する方向に燃料圧を及ぼすための背圧室を形成し、背圧室における燃料の流出入状態を可変して背圧室の燃料圧（背圧）を増減することでノズルニードルにより噴孔を閉鎖または開放する。また、インジェクタは、背圧室の燃料の流出口を開閉する電磁弁を備え、背圧は、流出口を電磁弁により閉鎖することで増加するとともに開放することで減少する。

そして、電磁弁は、ソレノイドコイルへの通電により励磁されて軸方向に吸引力を及ぼしあう可動子および固定子、可動子を固定子による吸引方向とは反対の方向に付勢するバネ、バネと可動子との間に介在してバネと可動子との間で力を伝達する球体、ならびに、流出口を開閉する板状の弁体を有し、可動子は、摺動部を有しない板状であり、軸方向における一方の面および他方の面を有し、弁体は可動子の他方の面に嵌まり込んでおり、ソレノイドコイルへの通電開始に応じて固定子の方に可動子を吸引することで、流出口を開放するとともに可動子により球体を介してバネを圧縮し、ソレノイドコイルへの通電停止に応じてバネにより球体を介して可動子を付勢することで、可動子を固定子から引き離すとともに流出口を閉鎖する。

また、球体は、軸方向に摺動自在に支持されるとともに、可動子の一方の面に設けられた受け面に受けられ、受け面は、バネによる付勢方向に向かって連続的に縮径する窪みを形成するように設けられている。
これにより、球体は、受け面を介して可動子に当接することで、可動子に対し、径方向への位置ズレを解消するように当接力を及ぼすことができる。

このため、インジェクタの電磁弁において、可動子に摺動軸部を設けない場合に可動子の径方向への位置ズレを抑制して固定子による吸引力の変動を抑え、背圧の減少速度を安定させることができる。
さらに、流出口を開閉する弁体は、板状に設けられて可動子の先端に嵌まり込んでいるので、弁体の厚さを調節することで、流出口開放時の弁体の移動量を可変することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、弁体は非磁性体である。
これにより、弁体と固定子との間での磁束の受け渡しを抑制して、可動子に作用する吸引力の低下を防止することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、電磁弁は、可動子の磁性部と固定子の磁性部との当接を阻止するストッパ機構を有し、ストッパ機構は、可動子および固定子のそれぞれに固定された当接部により構成される。そして、可動子の当接部および固定子の当接部は、少なくとも一方が他方に向かって突出するように設けられ、可動子の当接部と固定子の当接部との当接により、可動子の磁性部と固定子の磁性部との当接が阻止される。

可動子および固定子それぞれの磁性部の素材には、磁気特性の点から、電磁ステンレス、珪素鋼または低炭素鋼等の硬度の低い軟磁性材料が使用される。このため、可動子の磁性部と固定子の磁性部とを直接的に当接させると磨耗の進行が早くなってしまう。そこで、可動子および固定子のそれぞれに当接部を別途に固定して、当接部の素材を硬度の高い合金鋼やステンレス鋼等とすることで、可動子および固定子それぞれの磁性部の磨耗の進行を抑制することができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、流出口の開放時には、背圧室から流出する燃料の動圧によるモーメント、固定子の吸引力によるモーメント、バネの付勢力によるモーメント、および可動子の自重によるモーメントが可動子に作用する。そして、固定子の吸引力、バネの付勢力および可動子の自重は、背圧が実使用時における最低圧であるときでも、流出口の開放時に可動子に作用する全てのモーメントにより、可動子が軸方向に垂直な方向を指向するように設定されている。

これにより、可動子は、流出口を開放するために移動している時に、軸方向に垂直な方向を指向するように自律的に傾斜を修正することができる。このため、吸引力の変動をさらに抑えることができるので、背圧の減少速度をより一層安定させることができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、流出口は軸方向に垂直な平面に開口しており、弁体は、平面に面接触して流出口を閉鎖する閉鎖面を有する。
これにより、流出口は面同士の重なりを利用する面シートにより閉鎖される。このため、流出口を閉鎖する構造を、例えば、テーパ面に対する線シートにより流出口を閉鎖する構造に比べて、容易に設けることができる。

インジェクタの全体構成図である（実施例）。（ａ）はインジェクタの要部構成図であり、（ｂ）は背圧室の流出口を示す平面図である（実施例）。可動子の最大傾斜状態を示すとともに、背圧室の開放時に可動子に作用する各種の力を示す説明図である（実施例）。（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構成図である（従来例）。

実施形態のインジェクタは、噴孔を開閉するノズルニードルを備え、ノズルニードルに対し噴孔を閉鎖する方向に燃料圧を及ぼすための背圧室を形成し、背圧室における燃料の流出入状態を可変して背圧室の燃料圧（背圧）を増減することでノズルニードルにより噴孔を閉鎖または開放する。また、インジェクタは、背圧室の燃料の流出口を開閉する電磁弁を備え、背圧は、流出口を電磁弁により閉鎖することで増加するとともに開放することで減少する。

また、球体は、軸方向に摺動自在に支持されるとともに、可動子の一方の面に設けられた受け面に受けられ、受け面は、バネによる付勢方向に向かって連続的に縮径する窪みを形成するように設けられている。

また、弁体は非磁性体である。
また、電磁弁は、可動子の磁性部と固定子の磁性部との当接を阻止するストッパ機構を有し、ストッパ機構は、可動子および固定子のそれぞれに固定された当接部により構成される。そして、可動子の当接部および固定子の当接部は、少なくとも一方が他方に向かって突出するように設けられ、可動子の当接部と固定子の当接部との当接により、可動子の磁性部と固定子の磁性部との当接が阻止される。

また、流出口の開放時には、背圧室から流出する燃料の動圧によるモーメント、固定子の吸引力によるモーメント、バネの付勢力によるモーメント、および可動子の自重によるモーメントが可動子に作用する。そして、固定子の吸引力、バネの付勢力および可動子の自重は、背圧が実使用時における最低圧であるときでも、流出口の開放時に可動子に作用する全てのモーメントにより、可動子が軸方向に垂直な方向を指向するように設定されている。
さらに、流出口は軸方向に垂直な平面に開口しており、弁体は、平面に面接触して流出口を閉鎖する閉鎖面を有する。

〔実施例の構成〕
実施例のインジェクタ１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
インジェクタ１は、１００ＭＰａを超える超高圧の噴射圧により燃料を噴射供給することができるものであり、例えば、ディーゼルエンジン（図示せず）に搭載されて燃焼室（図示せず）に燃料を直接的に噴射供給する。

インジェクタ１は、高圧の燃料を噴射する噴射ノズル２と、燃料供給源から受け入れた高圧の燃料を噴射ノズル２の方に導くとともに、噴射ノズル２を開弁させるアクチュエータとしての電磁弁３を内蔵する本体４と、電磁弁３に通電するためのコネクタ５とを備え、チップパッキン６を介して本体４の軸方向先端側に噴射ノズル２を締結するとともに、本体４の軸方向後端側にコネクタ５を締結することで構成されている。

噴射ノズル２は、軸方向に移動して噴孔８を開閉するノズルニードル９と、ノズルニードル９を軸方向に摺動自在に支持して収容するノズルボディ１０と、噴孔８を閉鎖する方向（以下、閉弁方向と呼ぶ。）にノズルニードル９を付勢するコイルスプリング１１と、ノズルニードル９に対し閉弁方向に燃料圧を及ぼすための背圧室１２を形成する筒状部材１３とを有する。また、ノズルボディ１０は、略円筒状に設けられて軸方向後端に開口するシリンダ１４を有し、ノズルニードル９は、シリンダ１４に摺動自在に支持されて収容されている。

そして、チップパッキン６を介する噴射ノズル２と本体４との締結により、シリンダ１４は、本体４およびチップパッキン６に設けられた高圧流路１５と連通しており、シリンダ１４には、高圧流路１５から高圧の燃料が導かれる。
なお、高圧流路１５とは、燃料供給源から受け入れた高圧の燃料が各種のクリアランス等を通過することなく低圧化していない状態で流動する流路である。

ノズルニードル９は、中央部がノズルボディ１０に摺動自在に支持される摺動軸部１７をなす。そして、摺動軸部１７よりも先端側の部分により、ノズルニードル９に対し噴孔８を開放する方向（以下、開弁方向と呼ぶ。）に燃料圧を及ぼすためのノズル室１８を形成する。また、摺動軸部１７よりも後端側の部分により、コイルスプリング１１を収容するスプリング室１９を形成し、スプリング室１９には高圧流路１５から高圧の燃料が流入する。そして、摺動軸部１７は、ノズル室１８とスプリング室１９との連通を確保してノズル室１８に高圧の燃料を導くため、外周面の一部が面取りされている。

また、シリンダ１４の先端には、ノズルニードル９の先端に設けられたシート部２０が離着するシート面２１が設けられており、噴孔８はシート面２１よりもさらに先端側でシリンダ１４に開口している。このため、シート部２０がシート面２１に離着することで噴孔８とノズル室１８との間が開閉され、噴孔８を通じての燃料噴射が開始したり停止したりする。

また、ノズルニードル９の最後端部は、筒状部材１３により軸方向に摺動自在に支持される第２摺動軸部２２をなす。
ここで、コイルスプリング１１は、摺動軸部１７の後端に配されたシム２３と筒状部材１３とにより軸方向に伸縮自在となるようにセットされてスプリング室１９に収容されている。これにより、コイルスプリング１１は、ノズルニードル９を軸方向先端側（閉弁方向）に付勢するとともに、筒状部材１３を軸方向後端側に付勢してチップパッキン６に圧接させている。

このため、筒状部材１３の内周領域は、先端側を第２摺動軸部２２に封鎖されるとともに、後端側をチップパッキン６により封鎖されている。そして、この封鎖された内周領域に高圧の燃料が流出入することで、背圧室１２としての機能が備わる。

すなわち、チップパッキン６には、背圧室１２に高圧の燃料を流入させるための流入路２５、背圧室１２から燃料を流出させるための流出路２６が設けられており、流入路２５、流出路２６のそれぞれに絞り２７、２８が設けられている。そして、噴射ノズル２とチップパッキン６とは、流入路２５、流出路２６の両方が背圧室１２に接続するように締結されている。

また、流入路２５は、チップパッキン６において高圧流路１５から分岐するように設けられており、流出路２６は、電磁弁３により本体４の低圧流路（図示せず）との間を開閉されるように設けられている。
ここで、低圧流路とは、高圧流路１５の燃料圧よりも大幅に低圧の燃料が流れる燃料流路であり、高圧の燃料が各種のクリアランス等を通過することにより低圧化した状態で流動する流路である。

このため、電磁弁３の動作に応じて流入路２５および流出路２６を通じた背圧室１２への燃料の流出入状態を可変することで、背圧室１２の燃料圧（背圧）を増減操作してノズルニードル９を閉弁方向または開弁方向に駆動することができる。
なお、絞り２７、２８は、電磁弁３の開弁により流出路２６と低圧流路とが連通することで、背圧が確実に低下するように設けられている。また、絞り２８は、流出路２６の下流端に設けられてチップパッキン６の後端面に開口しており、絞り２８のチップパッキン６の後端面における開口部は、背圧室１２の燃料の流出口２９をなす。

電磁弁３は、ソレノイドコイル３１への通電により励磁されて軸方向に吸引力を及ぼしあう可動子３２および固定子３３、可動子３２を固定子３３による吸引方向とは反対の方向に付勢するコイルスプリング３４を有する。そして、電磁弁３は、ソレノイドコイル３１への通電開始に応じて固定子３３の方に可動子３２を吸引することで、流出口２９を低圧流路に対して開放するとともに、ソレノイドコイル３１への通電停止に応じてコイルスプリング３４により可動子３２を付勢することで、可動子３２を固定子３３から引き離すとともに流出口２９を低圧流路に対して閉鎖する。

以上の構成により、インジェクタ１によれば、ソレノイドコイル３１への通電開始に応じて流出口２９が低圧流路に対して開放されると、背圧が低下してノズルニードル９に対し軸方向に作用する合力が開弁方向に大きくなるので、ノズルニードル９が開弁方向に駆動されて噴孔８とノズル室１８との間が開放され、燃料の噴射が開始する。

また、ソレノイドコイル３１への通電停止に応じて流出口２９が低圧流路に対して閉鎖されると、背圧が上昇してノズルニードル９に対し軸方向に作用する合力が閉弁方向に大きくなるので、ノズルニードル９が閉弁方向に駆動されて噴孔８とノズル室１８との間が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。

〔実施例の特徴〕
実施例のインジェクタ１の特徴を、図１〜図３を用いて説明する。
まず、可動子３２は、板状に設けられており、インジェクタ１の軸心を含む中央部３６を除いた部分が可動子３２において磁束を通す可動子側磁性部３７をなす。
また、固定子３３は、ソレノイドコイル３１の内周側で磁束を通すとともにコイルスプリング３４を収容する筒状の空間を形成するインナーコア３９と、ソレノイドコイル３１の外周側で磁束を通すアウターコア４０とを有する。

そして、ソレノイドコイル３１の先端側において、インナーコア３９とアウターコア４０とは非磁性部４１を径方向に挟んで配置される。また、インナーコア３９は、先端側内周部を除いた部分が固定子３３において磁束を通す固定子側磁性部４２をなし、アウターコア４０は、全体が固定子側磁性部４２をなす。

このような可動子３２および固定子３３の構成により、磁束は、ソレノイドコイル３１の先端側において、インナーコア３９の固定子側磁性部４２とアウターコア４０の固定子側磁性部４２との間で直接受け渡されることなく、可動子側磁性部３７を経由して受け渡されるので、固定子３３は、確実に可動子３２を吸引することができる。

また、可動子３２の中央部３６およびインナーコア３９の先端側内周部は、可動子側、固定子側磁性部３７、４２よりも硬度の高い素材により設けられており、励磁に伴う可動子側磁性部３７と固定子側磁性部４２との当接を阻止するストッパ機構４３を構成する。すなわち、可動子３２の中央部３６およびインナーコア３９の先端側内周部は、それぞれ、励磁に伴う可動子３２の後端側への移動により互いに当接しあう可動子側、固定子側当接部４４、４５をなし、可動子側、固定子側当接部４４、４５は、それぞれ、可動子３２および固定子３３に固定されてストッパ機構４３を構成する。

そして、可動子側当接部４４は、固定子側当接部４５に向かって可動子側磁性部３７よりも後端側に突出するように設けられ、固定子側当接部４５は、先端においてインナー、アウターコア３９、４０の固定子側磁性部４２と面一をなすように設けられている。このため、ストッパ機構４３における可動子側、固定子側当接部４４、４５の当接により、可動子側磁性部３７と固定子側磁性部４２との当接を確実に阻止することができる。

次に、インジェクタ１の電磁弁３によれば、可動子３２の中央部３６の先端側には、板状の弁体４８が嵌まり込む穴４８ａが設けられており、流出口２９は、弁体４８により開閉される。
ここで、穴４８ａは、先端側に向かって開口しており、弁体４８は、先端面が可動子３２の先端よりも先端側に突出するように穴４８ａに嵌まり込んでいる。

また、流出口２９は、チップパッキン６の後端面に設けられた円状の開口面４９に開口しており、弁体４８は、先端面が開口面４９に面接触することで流出口２９を閉鎖する。すなわち、弁体４８の先端面は流出口２９を閉鎖する閉鎖面５０をなし、閉鎖面５０が開口面４９に面接触することで流出口２９が閉鎖される。
なお、弁体４８は非磁性体であり、かつ、可動子側、固定子側磁性部３７、４２よりも硬度の高い素材（例えば、セラミック）により設けられている。

また、チップパッキン６の後端面において、開口面４９の周囲には円環状の窪み５２が設けられている。そして、窪み５２から放射状に複数の溝５３が外周側に伸びており、溝５３は、窪み５２の外周側に設けられた円環状の溝５４に接続している。また、チップパッキン６は、溝５４が本体４の低圧流路に連通するように本体４に締結されている。このため、流出口２９が開放されると、背圧室１２の燃料は溝５３、５４を介して低圧流路に逃される。

次に、インジェクタ１の電磁弁３によれば、コイルスプリング３４と可動子３２との間に球体５６が介在し、球体５６はコイルスプリング３４と可動子３２との間で力を伝達する。

球体５６は、可動子側当接部４４をなす中央部３６の後端部に設けられた受け面５７に受けられるとともに、固定子側当接部４５をなす先端側内周部により軸方向に摺動自在に支持されコイルスプリング３４により先端側に付勢されている。また、受け面５７は、先端側に向かって連続的に縮径する円錐テーパ状の窪みを形成するように設けられ、可動子側当接部４４は、受け面５７の外周側で円環状に固定子側当接部４５に当接する。

そして、ソレノイドコイル３１への通電が開始されると、可動子３２は、固定子３３の方に吸引されて後端側に移動し、弁体４８により流出口２９を開放するとともに球体５６を介してコイルスプリング３４を圧縮する。また、ソレノイドコイル３１への通電が停止されると、可動子３２は、コイルスプリング３４により球体５６を介し先端側に付勢されて先端側に移動し、固定子３３から引き離されて弁体４８により流出口２９を閉鎖する。

さらに、流出口２９の開放時には、可動子３２に次のようなモーメントが作用する。
すなわち、背圧室１２から流出する燃料の動圧によるモーメント、固定子３３の吸引力によるモーメント、コイルスプリング３４の付勢力によるモーメント、および可動子３２の自重によるモーメントが流出口２９の開放時に可動子３２に作用する。そして、可動子３２は、軸方向に支持されていないので、これらのモーメントの作用により、理想的な傾斜状態（すなわち、軸方向に垂直な状態）から傾斜する可能性がある。

このため、可動子３２は、傾斜してもストッパ機構４３以外での固定子３３との当接を回避できるように設けられている。
また、ストッパ機構４３以外での固定子３３との当接を回避しつつ、可動子３２が理想的な状態から最も傾斜した最大傾斜状態とは、図３に示すような状態である。すなわち、最大傾斜状態では、可動子側当接部４４が固定子側当接部４５に一点で当接してストッパ側当接点５９を形成するとともに弁体４８がチップパッキン６に一点で当接して弁部側当接点６０を形成し、ストッパ側、弁部側当接点５９、６０が可動子３２の軸心を挟んで形成されている。

そして、電磁弁３では、流出口２９の開放時に可動子３２に作用する各種モーメントによって、可動子３２が自律的に傾斜を修正して理想的な傾斜状態を指向するように、固定子３３の吸引力、コイルスプリング３４の付勢力、および可動子３２の自重が設定されている。

つまり、可動子３２が最大傾斜状態にあって背圧が実使用時における最低圧であるときでも、流出口２９の開放時に可動子３２に作用する全てのモーメントにより、可動子３２が理想的な傾斜状態を指向するように、固定子３３の吸引力、コイルスプリング３４の付勢力、および可動子３２の自重が設定されている。
なお、流出口２９の開放時に可動子３２に作用する各種モーメントによる回転中心は、例えば、ストッパ側当接点５９である。

〔実施例の効果〕
実施例のインジェクタ１によれば、電磁弁３は、コイルスプリング３４と可動子３２との間に介在してコイルスプリング３４と可動子３２との間で力を伝達する球体５６を有し、球体５６は、可動子３２に設けられた受け面５７に受けられるとともに固定子３３により軸方向に摺動自在に支持され、受け面５７は、コイルスプリング３４による付勢方向（先端側）に向かって連続的に縮径する窪みを形成するように設けられている。

これにより、球体５６は、受け面５７を介して可動子３２に当接することで、可動子３２に対し、径方向への位置ズレを解消するように当接力を及ぼすことができる。このため、インジェクタ１の電磁弁３において、可動子３２に摺動軸部を設けない場合に可動子３２の径方向への位置ズレを抑制して固定子３３による吸引力の変動を抑え、背圧の減少速度を安定させることができる。

また、電磁弁３は、可動子３２の先端に嵌まり込んで流出口２９を開閉する板状の弁体４８を有する。
これにより、弁体４８の厚さを調節することで、流出口２９を開放する際の弁体４８の移動量を可変することができる。

また、弁体４８は非磁性体である。
これにより、弁体４８と固定子３３との間での磁束の受け渡しを抑制して、可動子３２に作用する吸引力の低下を防止することができる。

また、電磁弁３は、可動子側磁性部３７と固定子側磁性部４２との当接を阻止するストッパ機構４３を有し、ストッパ機構４３は、固定子３３および可動子３２のそれぞれに固定された可動子側、固定子側当接部４４、４５により構成される。そして、可動子側当接部４４が後端側に突出するように設けられ、可動子側、固定子側当接部４４、４５の当接により、可動子側磁性部３７と固定子側磁性部４２との当接が阻止される。

可動子側磁性部３７および固定子側磁性部４２の素材には、磁気特性の点から、電磁ステンレス、珪素鋼または低炭素鋼等の硬度の低い軟磁性材料が使用される。このため、可動子側磁性部３７を固定子側磁性部４２に直接的に当接させると、可動子側、固定子側磁性部３７、４２の磨耗の進行が早くなってしまう。そこで、固定子３３および可動子３２のそれぞれに可動子側、固定子側当接部４４、４５を別途に固定して、可動子側、固定子側当接部４４、４５の素材を硬度の高い合金鋼やステンレス鋼等とすることで、可動子側、固定子側磁性部３７、４２の磨耗の進行を抑制することができる。

また、弁体４８は、可動子側磁性部３７と固定子側磁性部４２よりも高硬度の材料により設けられている。
流出口２９が開放されると、背圧室１２の燃料は、数百ＭＰａもの高圧から大気圧相当にまで降圧して流出口２９から流出する。このため、弁体４８の閉鎖面５０は、燃料の降圧に伴う発熱により被熱されて軟化する虞があり、結果的に、流出口２９に対する封鎖能力が低下する虞がある。そこで、弁体４８を高硬度の材料により設けておくことで、燃料からの被熱に伴う軟化を防止して封鎖能力の低下を抑制することができる。

また、可動子３２は板状に設けられ、流出口２９の開放時には、背圧室１２から流出する燃料の動圧によるモーメント、固定子３３の吸引力によるモーメント、コイルスプリング３４の付勢力によるモーメント、および可動子３２の自重によるモーメントが可動子３２に作用する。そして、固定子３３の吸引力、コイルスプリング３４の付勢力および可動子３２の自重は、背圧が実使用時における最低圧であるときでも、流出口２９の開放時に可動子３２に作用する全てのモーメントにより、可動子３２が軸方向に垂直な理想的な傾斜状態を指向するように設定されている。

これにより、可動子３２は、流出口２９を開放するために移動している時に、理想的な傾斜状態を指向するように自律的に傾斜を修正することができる。このため、吸引力の変動をさらに抑えることができるので、背圧の減少速度をより一層安定させることができる。

また、流出口２９は軸方向に垂直な開口面４９に開口しており、電磁弁３の弁体４８は、開口面４９に面接触して流出口２９を閉鎖する閉鎖面５０を有する。
これにより、流出口２９は面同士の重なりを利用する面シートにより閉鎖される。このため、流出口２９を閉鎖する構造を、例えば、テーパ面に対する線シートにより流出口２９を閉鎖する構造に比べて、容易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、実施例のインジェクタ１によれば、受け面５７は、円錐テーパ状の窪みを形成するように設けられていたが、このような態様に限定されない。すなわち、受け面５７の態様は、先端側に向かって連続的に縮径して窪みを形成するものであればよく、例えば、半円球の窪みを形成するように受け面５７を設けてもよい。

また、実施例のインジェクタ１によれば、可動子３２を固定子３３による吸引方向とは反対の方向に付勢する付勢手段としてのバネはコイルスプリング３４であったが、このような態様に限定されず、例えば、コイルスプリング３４に替えて板バネ、皿バネ等をバネとして利用してもよい。

また、実施例のインジェクタ１によれば、電磁弁３のストッパ機構４３は、可動子側当接部４４が固定子側当接部４５に向かって後端側に突出するように設けられていたが、固定子側当接部４５を可動子側当接部４４に向かって先端側に突出させてもよく、可動子側当接部４４を固定子側当接部４５に向かって後端側に突出させるとともに、固定子側当接部４５を可動子側当接部４４に向かって先端側に突出させてもよい。

また、実施例のインジェクタ１によれば、背圧室１２の流出口２９は、弁体４８の閉鎖面５０とチップパッキン６の後端面における開口面４９との面同士の重なりを利用する面シートにより閉鎖されていたが、例えば、テーパ面に対する線シートにより流出口２９を閉鎖するようにしてもよい。

また、実施例のインジェクタ１によれば、弁体４８の材料としてセラミックが例示されていたが、セラミック以外の非磁性体かつ高硬度の材料を弁体４８の材料として利用してもよく、非磁性体の材料の閉鎖面５０に相当する表面に、ＤＬＣ処理等の高硬度化処理を施して弁体４８として利用してもよい。

さらに、実施例のインジェクタ１によれば、背圧は直接ノズルニードル９に作用していたが、例えば、本体４においてコマンドピストンを軸方向に摺動自在に支持してノズルニードル９の後端に当接させ、コマンドピストンの後端側に背圧室１２を形成するとともに、コマンドピストンを介してノズルニードル９に背圧を作用させてもよい。

１インジェクタ
３電磁弁
８噴孔
９ノズルニードル
１２背圧室
２９流出口
３１ソレノイドコイル
３２可動子
３３固定子
３４コイルスプリング（バネ）
３７可動子側磁性部（可動子の磁性部）
４２固定子側磁性部（固定子の磁性部）
４３ストッパ機構
４４可動子側当接部（可動子の当接部）
４５固定子側当接部（固定子の当接部）
４８弁体
４９開口面（平面）
５０閉鎖面
５６球体
５７受け面

Claims

噴孔（８）を開閉するノズルニードル（９）を備え、このノズルニードル（９）に対し前記噴孔（８）を閉鎖する方向に燃料圧を及ぼすための背圧室（１２）を形成し、この背圧室（１２）における燃料の流出入状態を可変して前記背圧室（１２）の燃料圧を増減することで前記ノズルニードル（９）により前記噴孔（８）を閉鎖または開放するインジェクタ（１）において、
前記背圧室（１２）の燃料の流出口（２９）を開閉する電磁弁（３）を備え、
前記背圧室（１２）の燃料圧は、前記流出口（２９）を前記電磁弁（３）により閉鎖することで増加するとともに開放することで減少し、
前記電磁弁（３）は、
ソレノイドコイル（３１）への通電により励磁されて軸方向に吸引力を及ぼしあう可動子（３２）および固定子（３３）、前記可動子（３２）を前記固定子（３３）による吸引方向とは反対の方向に付勢するバネ（３４）、前記バネ（３４）と前記可動子（３２）との間に介在して前記バネ（３４）と前記可動子（３２）との間で力を伝達する球体（５６）、ならびに、前記流出口（２９）を開閉する板状の弁体（４８）を有し、
前記可動子（３２）は、摺動部を有しない板状であり、軸方向における一方の面および他方の面を有し、
前記弁体（４８）は前記可動子（３２）の前記他方の面に嵌まり込んでおり、
前記ソレノイドコイル（３１）への通電開始に応じて前記固定子（３３）の方に前記可動子（３２）を吸引することで、前記流出口（２９）を開放するとともに前記可動子（３２）により前記球体（５６）を介して前記バネ（３４）を圧縮し、
前記ソレノイドコイル（３１）への通電停止に応じて前記バネ（３４）により前記球体（５６）を介して前記可動子（３２）を付勢することで、前記可動子（３２）を前記固定子（３３）から引き離すとともに前記流出口（２９）を閉鎖し、
前記球体（５６）は、軸方向に摺動自在に支持されるとともに、前記可動子（３２）の前記一方の面に設けられた受け面（５７）に受けられ、
前記受け面（５７）は、前記バネ（３４）による付勢方向に向かって連続的に縮径する窪みを形成するように設けられていることを特徴とするインジェクタ（１）。
請求項１に記載のインジェクタ（１）において、
前記弁体（４８）は非磁性体であることを特徴とするインジェクタ（１）。
請求項１または請求項２に記載のインジェクタ（１）において、
前記電磁弁（３）は、前記可動子（３２）の磁性部（３７）と前記固定子（３３）の磁性部（４２）との当接を阻止するストッパ機構（４３）を有し、
このストッパ機構（４３）は、前記可動子（３２）および前記固定子（３３）のそれぞれに固定された当接部（４４）、（４５）により構成され、
前記可動子（３２）の当接部（４４）、および前記固定子（３３）の当接部（４５）は、少なくとも一方が他方に向かって突出するように設けられ、
前記可動子（３２）の当接部（４４）と前記固定子（３３）の当接部（４５）との当接により、前記可動子（３２）の磁性部（３７）と前記固定子（３３）の磁性部（４２）との当接が阻止されることを特徴とするインジェクタ（１）。
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（１）において、
前記流出口（２９）の開放時には、前記背圧室（１２）から流出する燃料の動圧によるモーメント、前記固定子（３３）の吸引力によるモーメント、前記バネ（３４）の付勢力によるモーメント、および前記可動子（３２）の自重によるモーメントが前記可動子（３２）に作用し、
前記固定子（３３）の吸引力、前記バネ（３４）の付勢力および前記可動子（３２）の自重は、前記背圧室（１２）の燃料圧が実使用時における最低圧であるときでも、前記流出口（２９）の開放時に前記可動子（３２）に作用する全てのモーメントにより、前記可動子（３２）が軸方向に垂直な方向を指向するように設定されていることを特徴とするインジェクタ（１）。
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のインジェクタ（１）において、
前記流出口（２９）は軸方向に垂直な平面（４９）に開口しており、
前記弁体（４８）は、前記平面（４９）に面接触して前記流出口（２９）を閉鎖する閉鎖面（５０）を有することを特徴とするインジェクタ（１）。