JP2011185264A - インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタ１において、噴射圧の高圧化進展に伴い顕在化すると考えられる事態（袋穴とサイド流路との接続によって生じる突起の耐圧性低下、およびノズルニードル７の外周に形成される摺動クリアランスの拡大）を回避する。
【解決手段】ノズルニードル７を摺動自在に支持する筒状部材３７が、ノズルボディ８との間にノズル側環状高圧路４０を形成し、ノズル側環状高圧路４０が、本体３の傾斜高圧路４７と連通する。また、筒状部材３７は、スプリング１１により軸方向後方に付勢されて本体３の軸方向先端に当接することでノズル側低圧路４４を形成する。そして、ノズル側低圧路４４には、摺動クリアランス３９を通じてノズル側環状高圧路４０から燃料が低圧化して流れ込む。以上により、噴射圧の高圧化進展に伴い顕在化すると考えられる事態を回避することができる。
【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１００は、図７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、高圧の燃料を噴射する噴射ノズル１０１と、燃料供給源から高圧の燃料を受け入れて噴射ノズル１０１の方に導く本体１０２と、噴射ノズル１０１を開弁させる電磁アクチュエータ１０３とを備え、噴射ノズル１０１を本体１０２の軸方向先端に締結するとともに、電磁アクチュエータ１０３を本体１０２の軸方向後端に締結することで構成されている。

また、噴射ノズル１０１は、軸方向に移動して噴孔１０４を開閉するノズルニードル１０５と、ノズルニードル１０５を軸方向に摺動自在に支持して収容するノズルボディ１０６とを有し、ノズルニードル１０５は、ノズルボディ１０６に支持されるとともにスプリング１０７により閉弁方向に付勢され、ノズルボディ１０６との間に略円環筒状のノズル室１０８を形成する。

ノズル室１０８には高圧の燃料が流れる高圧流路１０９が接続しており、燃料供給源から本体１０２に受け入れられた高圧の燃料は、高圧流路１０９を通じてノズル室１０８に導かれる。これにより、ノズル室１０８は高圧流路１０９の一部をなし、ノズル室１０８の燃料圧はノズルニードル１０５に対し開弁方向に作用する。

また、本体１０２の軸方向後端にはノズルニードル１０５の軸方向移動を操作するための制御室１１０が設けられ、制御室１１０にも高圧流路１０９が接続しており高圧の燃料が導かれる。そして、制御室１１０の燃料圧はコマンドピストン１１１を介してノズルニードル１０５に対し閉弁方向に作用する。また、制御室１１０は、電磁アクチュエータ１０３により低圧流路１１２に対して開閉され、低圧流路１１２に対して開放されると燃料圧を下げ、低圧流路１１２に対して閉鎖されると燃料圧を上げる。

ここで、低圧流路１１２とは、高圧流路１０９の燃料圧よりも低圧の燃料が流れる燃料流路である。そして、低圧流路１１２には、ノズル室１０８の燃料がノズルボディ１０６とノズルニードル１０５との摺動クリアランスを通じてリークしたり、制御室１１０の燃料が本体ボディ１１３とコマンドピストン１１１との摺動クリアランスを通じてリークしたりすることで低圧化して流入する。

以上の構成により、電磁アクチュエータ１０３が動作すると、制御室１１０の燃料圧が低下してノズルニードル１０５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１０５が開弁方向に移動して噴孔１０４とノズル室１０８との間が開放され、燃料の噴射が開始する。また、電磁アクチュエータ１０３が動作を停止すると、制御室１１０の燃料圧が上昇してノズルニードル１０５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１０５が閉弁方向に移動して噴孔１０４とノズル室１０８との間が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。

ところで、インジェクタ１００の噴射ノズル１０１では、噴射圧の高圧化進展に伴い次のような事態が課題視されるようになっている。
すなわち、噴射ノズル１０１では、構成部品の点数をノズルニードル１０５およびノズルボディ１０６の２点に抑えるため、ノズルニードル１０５を軸方向後方部１１４においてノズルボディ１０６により直接的に摺動自在に支持するとともに、ノズルニードル１０５の軸方向先方部１１５によりノズルボディ１０６との間にノズル室１０８を形成させている。

そして、本体１０２の高圧流路１０９からノズル室１０８に高圧の燃料の供給を可能にするため、ノズル室１０８の後方部１１６を袋状に設けて径方向に拡大するとともに、軸方向に対して傾斜する燃料流路１１７を直線的に設けて高圧流路１０９の一部とし、後方部１１６に接続させている（以下、後方部１１６を袋穴１１６と呼び、燃料流路１１７をサイド流路１１７と呼ぶ。）。

このため、袋穴１１６とサイド流路１１７との接続によって流路側に突出する突起１１８が生じており、突起１１８に応力集中が発生して耐圧性が低下する事態が想定され、このような事態は、噴射圧の高圧化進展とともに、より一層、課題視されるようになるものと考えられる。

また、ノズル室１０８の燃料は、軸方向後方部１１４とノズルボディ１０６との間に形成される摺動クリアランスを通って低圧流路１１２にリークするが、噴射圧が高圧化すると摺動クリアランスを通る燃料も高圧化するため、摺動クリアランスが押し広げられてしまう。この結果、ノズル室１０８から低圧流路１１２にリークする燃料が増加する事態が想定され、このような事態も、噴射圧の高圧化進展とともに、より一層、課題視されるようになるものと考えられる。

なお、特許文献１には、袋穴とサイド流路との接続によって生じる突起の頂角が鈍角になるように袋穴を設けて、突起に発生する応力集中を緩和する技術が開示されている。しかし、突起の頂角が鈍角になるように袋穴を設ける加工は、突起の頂角が鋭角になる場合に比べて煩雑であり、加工費が高くなってしまう。また、突起の頂角を鈍角にしても、応力集中を完全に回避することはできず、さらなる噴射圧の高圧化進展によって、再び、突起における応力集中が課題視されるようになるものと考えられる。

特開２００６−１９４１７３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、インジェクタの噴射ノズルにおいて、噴射圧の高圧化進展に伴い顕在化すると考えられる事態（袋穴とサイド流路との接続によって生じる突起の耐圧性低下、およびノズルニードルの外周に形成される摺動クリアランスの拡大）を回避することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のインジェクタは、高圧の燃料を噴射する噴射ノズルと、燃料供給源から高圧の燃料を受け入れる本体とを備え、噴射ノズルを本体の軸方向先端に締結することで構成され、本体は、高圧の燃料が流れる高圧流路の一部、および高圧流路の燃料圧よりも低圧の燃料が流れる低圧流路の一部を有し、本体の高圧流路は本体の軸方向先端に開口している。

また、噴射ノズルは、噴孔を有するノズルボディと、ノズルボディに収容され、軸方向に移動して噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルボディとは別体の筒状に設けられ、ノズルニードルを内周側で軸方向に摺動自在に支持してノズルニードルとの間に摺動クリアランスを形成する筒状部材とを有する。

また、ノズルボディは、略円筒状に設けられて軸方向後端に開口するとともに噴孔に通じるシリンダを有し、ノズルニードルおよび筒状部材は、シリンダに収容されてノズルボディとの間に環状の燃料流路を形成する。そして、噴射ノズルは、環状の燃料流路が本体の高圧流路と連通するように本体の軸方向先端に締結され、環状の燃料流路は、本体の高圧流路と連通することで噴射ノズルの高圧流路の一部をなす。

さらに、筒状部材は、所定の付勢手段により軸方向後方に付勢されて本体の軸方向先端に液密的に当接し、本体の低圧流路には、摺動クリアランスを通じて噴射ノズルの高圧流路から燃料が低圧化して流れ込む。

これにより、従来のノズル室に相当する環状の燃料流路を後方部において袋穴としたり、ノズルボディにサイド流路を設けて袋穴に接続したりしなくても、環状の燃料流路と本体側の高圧流路との連通により、噴孔に通じる噴射ノズル側の燃料流路に高圧の燃料を供給することができる。このため、袋穴とサイド流路との接続によって生じる突起の耐圧性低下を考慮することなく、噴射圧を高圧化することができる。

また、摺動クリアランスは筒状部材の内周側でノズルニードルとの間に形成され、筒状部材の外周側には高圧の燃料が通る環状の燃料流路が形成される。このため、噴射圧の高圧化に伴い摺動クリアランスを通る燃料が高圧化しても、筒状部材には外周側からも高圧の燃料圧が作用するので、摺動クリアランスは拡大しなくなる。
以上により、噴射圧の高圧化進展に伴い顕在化すると考えられる事態（袋穴とサイド流路との接続によって生じる突起の耐圧性低下、およびノズルニードルの外周に形成される摺動クリアランスの拡大）を回避することができる。

〔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、本体の低圧流路は本体の軸方向先端に開口しており、筒状部材は、本体の軸方向先端に液密的に当接することで自身の内周側に低圧流路を形成し、噴射ノズルは、筒状部材の内周側の低圧流路が本体の低圧流路と連通するように本体の軸方向先端に締結されている。そして、摺動クリアランスを通じて筒状部材の内周側の低圧流路に流入した燃料は、本体の低圧流路に向かって流れる。
この手段は、摺動クリアランスを通じて噴射ノズルの高圧流路から本体の低圧流路に向かって燃料がリークする態様の１つを例示するものである。

〔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、本体の低圧流路には、筒状部材の内周側の低圧流路を通って噴射ノズルから本体の方に向かう燃料の流れを絞る絞りが設けられている。
これにより、筒状部材の内周側の低圧流路の燃料圧は、絞り下流側の低圧流路の燃料圧よりも高圧、かつ、高圧流路の燃料圧よりも低圧の中圧に保たれるので、摺動クリアランスの燃料圧は、絞りを設けない場合に比べて高圧になる。

このため、筒状部材において径方向に作用する力のバランスに関し、内周側から外周側に向かって作用する力（筒状部材の内周側の低圧流路の燃料圧による付勢力）が、外周側から内周側に向かって作用する力（高圧流路（環状の燃料流路）の燃料圧による付勢力）に拮抗するようになる。この結果、高圧流路の燃料圧と筒状部材の内周側の燃料圧との圧力差によって筒状部材が内周側に変形するのを抑制することができる。

〔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、摺動クリアランスを形成するノズルニードル側の摺動面は、軸方向後方に向かってテーパ状に縮径している。
これにより、ノズルニードルが軸方向に移動している最中等に軸方向に対して傾斜しても、摺動クリアランスを最小限に必要な大きさに保つとともに、ノズルニードルの移動に対して筒状部材が立体的に干渉するのを回避することができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載のインジェクタによれば、摺動クリアランスを形成する筒状部材側の摺動面は、軸方向後方に向かってテーパ状に拡径している。
これにより、請求項４の手段と同様の効果を得ることができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載のインジェクタによれば、筒状部材は、軸方向後方ほど外周径が小さくなるように設けられ、筒状部材の内周面は、摺動クリアランスを形成する筒状部材側の摺動面を含むように設けられている。そして、筒状部材側の摺動面よりも軸方向後方の内周面は摺動面よりも拡径している。
これにより、高圧流路（環状の燃料流路）の燃料圧と筒状部材の内周側の燃料圧との圧力差によって筒状部材が内周側に変形しても、筒状部材がノズルニードルの移動に対して立体的に干渉するのを回避することができる。

〔請求項７の手段〕
請求項７に記載のインジェクタによれば、筒状部材は、セラミックを素材として設けられている。
これにより、鉄鋼に比べて高剛性のセラミックを素材として筒状部材を設けることで、高圧流路（環状の燃料流路）の燃料圧と筒状部材の内周側の燃料圧との圧力差によって筒状部材が内周側に変形するのを抑制することができる。

〔請求項８の手段〕
請求項８に記載のインジェクタによれば、本体の低圧流路は本体の軸方向先端に開口しており、ノズルニードルの後端部は筒状部材から軸方向後方に突出している。また、噴射ノズルは、ノズルニードルの後端部が本体の低圧流路の開口部に嵌まるように本体の軸方向先端に締結されている。

ここで、ノズルニードルと筒状部材との間に形成される摺動クリアランスを第１のクリアランスと定義すると、ノズルニードルの後端部は、本体の低圧流路の開口部に嵌まることで、本体との間に第１の摺動クリアランスよりも狭い第２の摺動クリアランスを形成して本体の低圧流路を封鎖している。そして、本体の低圧流路には、第１の摺動クリアランスおよび第２の摺動クリアランスを通じて噴射ノズルの高圧流路から燃料が低圧化して流れ込む。

この手段は、摺動クリアランスを通じて噴射ノズルの高圧流路から本体の低圧流路に向かって燃料がリークする態様の１つを例示するものである。
この手段によれば、高圧流路から低圧流路への燃料のリーク量について、高圧流路の燃料圧が高圧であるときには第１の摺動クリアランスにより低減することができるとともに、高圧流路の燃料圧が中低圧であるときには第２の摺動クリアランスにより低減することができる。このため、アイドリング時のような２０ＭＰａ〜１００ＭＰａの低中圧から１５０ＭＰａを超える高圧の広い範囲で噴射圧を変化させても、リーク量を少ない量に維持することができる。

すなわち、ノズルニードルの後端部を本体により摺動自在に支持することなく、例えば筒状部材の内周側に低圧流路を形成する場合、高圧流路（筒状部材の外周側の環状の燃料流路）の燃料圧と筒状部材の内周側の低圧流路の燃料圧との圧力差によって筒状部材が内周側に変形する。

そして、内周側への変形量は高圧流路の燃料圧が高いほど大きく、内周側への変形量が大きいほど第１の摺動クリアランスが狭まり、ノズルニードルの軸方向への移動に支障が発生する虞が高まる（以下、ノズルニードルの外周側に配される部材（例えば、筒状部材）が内周側に変形することでノズルニードルの軸方向への移動に支障が発生する現象を、「くわえ込み」と呼ぶ。）。

そこで、噴射圧が高圧であって「くわえ込み」の虞が高い場合を想定し、噴射圧が高圧であるときの筒状部材の変形量を見込んで第１の摺動クリアランスを大きめに設定する。これにより、噴射圧が高圧になって筒状部材の変形量が大きくなっても「くわえ込み」の発生の虞を抑制しつつ、第１の摺動クリアランスを通る燃料のリーク量を抑制することができる。

また、第１の摺動クリアランスを大きめに設定すると、噴射圧が中低圧であるときに筒状部材の変形量が小さくなって第１の摺動クリアランスを通る燃料のリーク量が増加してしまう。そこで、第２の摺動クリアランスを第１の摺動クリアランスよりも狭くなるように設定する。これにより、噴射圧が中低圧であるときに、第１の摺動クリアランスに流入した燃料が低圧流路にリークするのを第２の摺動クリアランスにより抑制することができる。

なお、本体では、ノズルニードルを摺動自在に支持する部分が全周において内周側に変形するように燃料圧を受ける構造になっていないので、噴射圧が高圧になっても、本体において「くわえ込み」が発生する虞は極めて低い。

（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（実施例１）。 インジェクタの要部構成図である（実施例２）。 インジェクタの要部を説明する説明図である（実施例３）。 インジェクタの要部を説明する説明図である（実施例４）。 インジェクタの要部を説明する説明図である（実施例５）。 インジェクタの要部構成図である（実施例７）。 （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）。

第１実施形態のインジェクタは、高圧の燃料を噴射する噴射ノズルと、燃料供給源から高圧の燃料を受け入れる本体とを備え、噴射ノズルを本体の軸方向先端に締結することで構成され、本体は、高圧の燃料が流れる高圧流路の一部、および高圧流路の燃料圧よりも低圧の燃料が流れる低圧流路の一部を有し、本体の高圧流路は本体の軸方向先端に開口している。

また、噴射ノズルは、噴孔を有するノズルボディと、ノズルボディに収容され、軸方向に移動して噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルボディとは別体の筒状に設けられ、ノズルニードルを内周側で軸方向に摺動自在に支持してノズルニードルとの間に摺動クリアランスを形成する筒状部材とを有する。

また、ノズルボディは、略円筒状に設けられて軸方向後端に開口するとともに噴孔に通じるシリンダを有し、ノズルニードルおよび筒状部材は、シリンダに収容されてノズルボディとの間に環状の燃料流路を形成する。そして、噴射ノズルは、環状の燃料流路が本体の高圧流路と連通するように本体の軸方向先端に締結され、環状の燃料流路は、本体の高圧流路と連通することで噴射ノズルの高圧流路の一部をなす。

さらに、筒状部材は、所定の付勢手段により軸方向後方に付勢されて本体の軸方向先端に液密的に当接し、本体の低圧流路には、摺動クリアランスを通じて噴射ノズルの高圧流路から燃料が低圧化して流れ込む。

また、本体の低圧流路は本体の軸方向先端に開口しており、筒状部材は、本体の軸方向先端に液密的に当接することで自身の内周側に低圧流路を形成し、噴射ノズルは、筒状部材の内周側の低圧流路が本体の低圧流路と連通するように本体の軸方向先端に締結されている。そして、摺動クリアランスを通じて筒状部材の内周側の低圧流路に流入した燃料は、本体の低圧流路に向かって流れる。

第２実施形態のインジェクタによれば、本体の低圧流路には、筒状部材の内周側の低圧流路を通って噴射ノズルから本体の方に向かう燃料の流れを絞る絞りが設けられている。
第３実施形態のインジェクタによれば、摺動クリアランスを形成するノズルニードル側の摺動面は、軸方向後方に向かってテーパ状に縮径している。
第４実施形態のインジェクタによれば、摺動クリアランスを形成する筒状部材側の摺動面は、軸方向後方に向かってテーパ状に拡径している。

第５実施形態のインジェクタによれば、筒状部材は、軸方向後方ほど外周径が小さくなるように設けられ、筒状部材の内周面は、摺動クリアランスを形成する筒状部材側の摺動面を含むように設けられている。そして、筒状部材側の摺動面よりも軸方向後方の内周面は摺動面よりも拡径している。
第６実施形態のインジェクタによれば、筒状部材は、セラミックを素材として設けられている。

第７実施形態のインジェクタによれば、本体の低圧流路は本体の軸方向先端に開口しており、ノズルニードルの後端部は筒状部材から軸方向後方に突出している。また、噴射ノズルは、ノズルニードルの後端部が本体の低圧流路の開口部に嵌まるように本体の軸方向先端に締結されている。

ここで、ノズルニードルと筒状部材との間に形成される摺動クリアランスを第１のクリアランスと定義すると、ノズルニードルの後端部は、本体の低圧流路の開口部に嵌まることで、本体との間に第１の摺動クリアランスよりも狭い第２の摺動クリアランスを形成して本体の低圧流路を封鎖している。そして、本体の低圧流路には、第１の摺動クリアランスおよび第２の摺動クリアランスを通じて噴射ノズルの高圧流路から燃料が低圧化して流れ込む。

〔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、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）の気筒内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、コモンレール等の燃料供給源から高圧の燃料を受け入れて噴射ノズル２の方に導く本体３と、噴射ノズル２を開弁させる電磁アクチュエータ４とを備え、噴射ノズル２を本体３の軸方向先端に締結するとともに、電磁アクチュエータ４を本体３の軸方向後端に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６を開閉するノズルニードル７と、ノズルニードル７を軸方向に移動自在に収容するノズルボディ８とを有する。ここで、ノズルボディ８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９を有し、ノズルニードル７は、シム１０を介してスプリング１１により閉弁方向に付勢されるようにシリンダ９に収容され、ノズルボディ８との間に略円環筒状のノズル室１２を形成する。

そして、ノズル室１２には、本体３の高圧流路１３から高圧の燃料が導かれて、ノズル室１２は高圧流路１３の一部をなし、ノズル室１２の燃料圧はノズルニードル７に対し開弁方向に作用する。
ここで、高圧流路１３とは、高圧の燃料が流れる燃料流路であり、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。

また、シリンダ９の先端には、ノズルニードル７の先端に設けられたシート部１５が離着するシート面１６が設けられており、噴孔６はシート面１６よりもさらに先端側でシリンダ９に開口している。このため、シート部１５がシート面１６に離着することで噴孔６とノズル室１２との間が開閉され、噴孔６を通じての燃料噴射が開始したり停止したりする。

本体３は、ノズルニードル７の軸方向移動を操作するための制御室１８を軸方向後端に形成し、制御室１８の燃料圧をノズルニードル７に伝達するコマンドピストン１９を有する。そして、制御室１８の燃料圧は、コマンドピストン１９を介してノズルニードル７に対し閉弁方向に作用する。また、本体ボディ２０には、燃料供給源から受け入れた高圧の燃料を噴射ノズル２の方に導くように高圧流路１３が設けられている。また、高圧流路１３は、制御室１８にも分岐して接続しており、制御室１８には高圧の燃料が導かれる。

また、制御室１８は、電磁アクチュエータ４の弁体２２により、電磁アクチュエータ４に形成された低圧流路２３に対して開閉されるように設けられている。
ここで、低圧流路２３とは、高圧流路１３の燃料圧よりも低圧の燃料が流れる燃料流路であり、高圧流路１３を流動していた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。

例えば、制御室１８の先端側は、本体ボディ２０がコマンドピストン１９の後端部を摺動自在に支持することで封鎖されており、制御室１８の高圧の燃料は、本体ボディ２０とコマンドピストン１９との摺動クリアランス２４を通じて低圧流路２３にリークしている。なお、本体３に設けられる主な低圧流路２３は、本体ボディ２０の主要部たる本体主要部２６とコマンドピストン１９との間に形成される環状の本体側環状低圧路２７、本体側環状低圧路２７に平行するように本体主要部２６を軸方向に貫通する本体側貫通低圧路２８である。

そして、摺動クリアランス２４を通じて、本体側環状低圧路２７にリークした燃料は、本体主要部２６の先端で流れの方向を反転させて本体側貫通低圧路２８に流入する。そして、本体側貫通低圧路２８の燃料は、電磁アクチュエータ４の低圧流路２３に流入し、電磁アクチュエータ４の後端からインジェクタ１の外部に導かれて燃料タンクに戻る。

このため、制御室１８が低圧流路２３に対して開放されると制御室１８の燃料圧が低下し、制御室１８が低圧流路２３に対して閉鎖されると制御室１８の燃料圧が上昇する。
なお、高圧流路１３から制御室１８に向かう入側の流路にはオリフィス２９が設けられ、制御室１８から低圧流路２３に向かう出側の流路にはオリフィス３０が設けられており、オリフィス２９、３０は、弁体２２の開閉動作により制御室１８の燃料圧が確実に低下または上昇するように設けられている。

電磁アクチュエータ４は、ソレノイドコイル３２への通電により磁気回路を形成するアーマチャ３３およびステータ３４を有し、アーマチャ３３と一体化された摺動軸部の軸方向先端に弁体２２を保持する。また、アーマチャ３３は、スプリング３５によりステータ３４から離間する方向に付勢されている。

これにより、ソレノイドコイル３２への通電が開始すると、アーマチャ３３がステータ３４の方に吸引されて移動するとともに弁体２２が軸方向後方に移動し、制御室１８が低圧流路２３に対して開放される。また、ソレノイドコイル３２への通電が停止すると、アーマチャ３３がステータ３４から離間する方向に移動するとともに弁体２２が軸方向先方に移動し、制御室１８が低圧流路２３に対して閉鎖される。

以上の構成により、ソレノイドコイル３２への通電開始により電磁アクチュエータ４が動作すると、制御室１８の燃料圧が低下してノズルニードル７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７が開弁方向に移動して噴孔６とノズル室１２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３２への通電停止により電磁アクチュエータ４が動作を停止すると、制御室１８の燃料圧が上昇してノズルニードル７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７が閉弁方向に移動して噴孔６とノズル室１２との間が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。

〔実施例１の特徴〕
実施例１のインジェクタ１の特徴を、図１を用いて説明する。
まず、噴射ノズル２は、ノズルボディ８とは別体に設けられる筒状部材３７を有する。
筒状部材３７は、ノズルニードル７の後端部３８を軸方向に摺動自在に支持してノズルニードル７との間に摺動クリアランス３９を形成するものであり、ノズルニードル７とともにシリンダ９に収容されてノズルボディ８との間に環状の燃料流路４０を形成する。

また、本体３の高圧流路１３は、本体３の軸方向先端に開口しており、環状の燃料流路４０は、本体３と噴射ノズル２との締結により、本体３の高圧流路１３と連通することで高圧流路１３の一部をなす（以下、環状の燃料流路４０を、ノズル側環状高圧路４０と呼ぶ。）。そして、ノズル側環状高圧路４０に、スプリング１１が収容されている。

また、筒状部材３７の先端部４２は、後方部４３よりも外周径が拡径されており、シム１０とともにスプリング１１を軸方向に支持するスプリング座として機能する。これにより、筒状部材３７は、スプリング１１により軸方向後方に付勢されて本体３の軸方向先端に液密的に当接することで、自身の内周側を高圧流路１３に対して液密的に区画する。そして、筒状部材３７の内周側に形成される空間は、本体３と噴射ノズル２との締結により、本体３の低圧流路２３と連通することで低圧流路２３の一部をなす（以下、筒状部材３７の内周側の低圧流路２３をノズル側低圧路４４と呼ぶ）。

そして、ノズル側低圧路４４には、筒状部材３７とノズルニードル７との摺動クリアランス３９を通じてノズル側環状高圧路４０から燃料が低圧化して流れ込んでいる。
また、ノズル側低圧路４４では、コマンドピストン１９の先端がノズルニードル７の後端に当接しており、この当接によって、制御室１８の燃料圧による付勢力が、ノズルニードル７に伝達されている。

また、インジェクタ１では、本体３の高圧流路１３とノズル側環状高圧路４０との連通を確保しやすくするため、次のような構成が採用されている。
まず、筒状部材３７の後方部４３は先端部４２よりも外周径が小径に設けられ、後方部４３とノズルボディ８との間に形成されるノズル側環状高圧路４０は、先端部４２とノズルボディ８との間に形成されるノズル側環状高圧路４０よりも断面積が大きくなっている。

また、本体ボディ２０は、本体主要部２６と本体先端部４６とに分けて設けられ、本体先端部４６では、高圧流路１３が軸方向先方に向かって内周側に傾斜して貫通するように設けられている（以下、本体先端部４６の高圧流路１３を傾斜高圧路４７と呼ぶ。）。

また、本体先端部４６では、低圧流路２３が中央部を軸方向に貫通するように設けられている（以下、本体先端部４６の中央部で軸方向に設けられた低圧流路２３を先端中央低圧路４７ａと呼ぶ。）。そして、本体３と噴射ノズル２との締結により先端中央低圧路４７ａとノズル側低圧路４４とが連通することで、ノズル側低圧路４４は低圧流路２３の一部をなす。

また、本体先端部４６は、コマンドピストン１９の先端部を先端中央低圧路４７ａに受け入れて摺動自在に支持するように設けられており、コマンドピストン１９は、自身の先端部と後端部とにおいて摺動自在に支持されている。そして、コマンドピストン１９の先端部では、主に先端中央低圧路４７ａにおける燃料の通過を確保してノズル側低圧路４４と本体側貫通低圧路２８との間で燃料を自在に流動させるため、外周面が面取りされて軸方向に平行な平坦面４８が設けられている。なお、コマンドピストン１９の先端は、先端中央低圧路４７ａから先端側に突出してノズル側低圧路４４に入り込み、ノズルニードル７の後端に当接している。

このため、摺動クリアランス３９を介してリークした燃料は、ノズル側低圧路４４を通過した後、先端中央低圧路４７ａを通って本体側貫通低圧路２８に流入する。
なお、本体先端部４６の軸方向後端には、本体側環状低圧路２７と本体側貫通低圧路２８との連通を可能とするために窪み４９が設けられており、窪み４９も低圧流路２３をなす。また、先端中央低圧路４７ａは窪み４９に開口しており、先端中央低圧路４７ａに流入した燃料は窪み４９を通って本体側貫通低圧路２８に流入する。

さらに、シリンダ９は、軸方向の中央部および先端部が後端部よりも縮径するように設けられており、ノズルニードル７は、縮径したシリンダ９の中央部においてノズルボディ８により摺動自在に支持されている。また、ノズルニードル７は、ノズルボディ８に摺接する自身の中央部５１よりも先端側の先端部５２によりノズル室１２を形成する。そして、中央部５１では、ノズル側環状高圧路４０とノズル室１２との連通を確保するため、外周面が面取りされて軸方向に平行な平坦面５３が設けられている。

〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１によれば、噴射ノズル２は、ノズルニードル７を軸方向に摺動自在に支持してノズルニードル７との間に摺動クリアランス３９を形成する筒状部材３７を有する。また、ノズルニードル７および筒状部材３７は、シリンダ９に収容されてノズルボディ８との間にノズル側環状高圧路４０を形成し、ノズル側環状高圧路４０は、本体３の傾斜高圧路４７と連通する。

さらに、筒状部材３７は、スプリング１１により軸方向後方に付勢されて本体３の軸方向先端に当接することで、自身の内周側にノズル側低圧路４４を形成するとともにノズル側低圧路４４とノズル側環状高圧路４０とを液密的に区画する。そして、ノズル側低圧路４４には、摺動クリアランス３９を通じてノズル側環状高圧路４０から燃料が低圧化して流れ込む。

これにより、噴射ノズル２において高圧流路１３を設けるため、袋穴を形成したり、ノズルボディ８にサイド流路を設けて袋穴に接続したりしなくても、ノズル側環状高圧路４０と傾斜高圧路４７との連通により、噴射ノズル２内に高圧の燃料を供給することができる。このため、袋穴とサイド流路との接続によって生じる突起の耐圧性低下を考慮することなく、噴射圧を高圧化することができる。

また、噴射圧の高圧化に伴い摺動クリアランス３９を通る燃料が高圧化しても、筒状部材３７には外周側から高圧の燃料圧が作用するので、摺動クリアランス３９は拡大しなくなる。
以上により、噴射圧の高圧化進展に伴い顕在化すると考えられる事態（袋穴とサイド流路との接続によって生じる突起の耐圧性低下、およびノズルニードル７の外周に形成される摺動クリアランスの拡大）を回避することができる。

〔実施例２〕
実施例２のインジェクタ１によれば、図２に示すように、本体側貫通低圧路２８は、軸方向先端の開口部において絞り５５を有し、絞り５５を介して本体先端部４６に形成される低圧流路２３（つまり、先端中央低圧路４７ａや、窪み４９により形成される低圧流路２３等）と連通している。このため、摺動クリアランス２４、３９を通過して低圧化した燃料は、絞り５５により絞られて本体側貫通低圧路２８に流入する。

また、筒状部材３７の後方部４３には、ノズル側環状高圧路４０とノズル側低圧路４４とを連通させる連通路５６が設けられており、ノズル側環状高圧路４０の燃料は、連通路５６を通過することで絞られ低圧化してノズル側低圧路４４に流入する（以下、連通路５６を絞り５６と呼ぶ。）。

これにより、ノズル側低圧路４４の燃料圧、および本体先端部４６の低圧流路２３の燃料圧は、絞り５５の下流側となる本体側貫通低圧路２８の燃料圧よりも高圧、かつ、高圧流路１３の燃料圧よりも低圧の中圧に保たれる。

このため、ノズル側低圧路４４の燃料圧は、絞り５５、５６を設けない場合に比べて高圧になるので、筒状部材３７の後方部４３において径方向に作用する力のバランスに関し、内周側から外周側に向かって作用する力（ノズル側低圧路４４の燃料圧による付勢力）が、外周側から内周側に向かって作用する力（ノズル側環状高圧路４０の燃料圧による付勢力）に拮抗するようになる。

この結果、ノズル側環状高圧路４０の燃料圧とノズル側低圧路４４の燃料圧との圧力差によって後方部４３が内周側に変形するのを抑制することができる。
なお、中圧は、制御室１８の燃料圧が低圧流路２３に対して開放されて低下したときでも、制御室１８の燃料圧よりも低くなるように設定される。

〔実施例３〕
実施例３のインジェクタ１によれば、図３に示すように、摺動クリアランス３９を形成するノズルニードル７側の摺動面（つまり、後端部３８の外周面）は、軸方向後方に向かってテーパ状に縮径している。
これにより、ノズルニードル７が軸方向に移動している最中等に軸方向に対して傾斜しても、摺動クリアランス３９を最小限に必要な大きさに保つとともに、ノズルニードル７の移動に対して筒状部材３７が立体的に干渉するのを回避することができる。

〔実施例４〕
実施例４のインジェクタ１によれば、図４に示すように、摺動クリアランス３９を形成する筒状部材３７側の摺動面（つまり、筒状部材３７の内周面）は、軸方向後方に向かってテーパ状に拡径している。
これにより、実施例３のインジェクタ１と同様に、摺動クリアランス３９を最小限に必要な大きさに保つとともに、ノズルニードル７の移動に対して筒状部材３７が立体的に干渉するのを回避することができる。

〔実施例５〕
実施例５のインジェクタ１によれば、図５に示すように、筒状部材３７の内周面は、軸方向後方が軸方向先方よりも拡径しており、摺動クリアランス３９は、軸方向先方の内周面により形成されている（つまり、筒状部材３７の内周面の内、軸方向先方の内周面が摺動面をなす。）。
これにより、ノズル側環状高圧路４０の燃料圧とノズル側低圧路４４の燃料圧との圧力差によって筒状部材３７の後方部４３が内周側に変形しても、後方部４３がノズルニードル７の移動に対して立体的に干渉するのを回避することができる。

〔実施例６〕
実施例６のインジェクタ１によれば、筒状部材３７は、鉄鋼よりも高剛性の窒化ケイ素等の高強度セラミックを素材として設けられている。
これにより、ノズル側環状高圧路４０の燃料圧とノズル側低圧路４４の燃料圧との圧力差によって筒状部材３７の後方部４３が内周側に変形するのを抑制することができる。

〔実施例７〕
実施例７のインジェクタ１によれば、図６に示すように、ノズルニードル７の後端部３８は、筒状部材３７から軸方向後方に突出して先端中央低圧路４７ａの先端側の開口部に嵌まり込み、本体先端部４６に摺動自在に支持されて先端中央低圧路４７ａを封鎖している（このため、筒状部材３７の内周側には、ノズル側低圧路４４が形成されない。）。

ここで、ノズルニードル７と筒状部材３７との間に形成される摺動クリアランス３９を第１のクリアランス３９と呼び替え、ノズルニードル７と本体先端部４６との間に形成される摺動クリアランスを第２のクリアランス５８と定義すると、第２のクリアランス５８は、第１のクリアランス３９よりも狭くなるように設けられている。そして、先端中央低圧路４７ａには、第１、第２の摺動クリアランス３９、５８を通じて噴射ノズル２の高圧流路１３から燃料が低圧化して流れ込む。

これにより、高圧流路１３から低圧流路２３への燃料のリーク量について、高圧流路１３の燃料圧が高圧であるときには第１の摺動クリアランス３９により低減することができるとともに、高圧流路１３の燃料圧が中低圧であるときには第２の摺動クリアランス５８により低減することができる。このため、アイドリング時のような２０ＭＰａ〜１００ＭＰａの低中圧から１５０ＭＰａを超える高圧の広い範囲で噴射圧を変化させても、リーク量を少ない量に維持することができる。

すなわち、ノズルニードル７の後端部３８を本体先端部４６により摺動自在に支持することなく、筒状部材３７の内周側にノズル側低圧路４４を形成する場合、ノズル側環状高圧路４０の燃料圧とノズル側低圧路４４の燃料圧との圧力差によって筒状部材３７の後方部４３が内周側に変形する。
そして、後方部４３の変形量は高圧流路１３の燃料圧が高いほど大きく、後方部４３の変形量が大きいほど第１の摺動クリアランス３９が狭まり、「くわえ込み」の発生する虞が高まる。

そこで、噴射圧が高圧であって「くわえ込み」の虞が高い場合を想定し、噴射圧が高圧であるときの後方部４３の変形量を見込んで第１の摺動クリアランス３９を大きめに設定する。これにより、噴射圧が高圧になって後方部４３の変形量が大きくなっても「くわえ込み」の発生の虞を抑制しつつ、第１の摺動クリアランス３９を通る燃料のリーク量を抑制することができる。

また、第１の摺動クリアランス３９を大きめに設定すると、噴射圧が中低圧であるときに後方部４３の変形量が小さくなって第１の摺動クリアランス３９を通る燃料のリーク量が増加してしまう。そこで、第２の摺動クリアランス５８を第１の摺動クリアランス３９よりも狭くなるように設定する。これにより、噴射圧が中低圧であるときに、第１の摺動クリアランス３９に流入した燃料が先端中央低圧路４７ａにリークするのを第２の摺動クリアランス５８により抑制することができる。

なお、本体先端部４６では、ノズルニードル７の後端部３８を摺動自在に支持する部分（つまり、先端中央低圧路４７ａを形成する流路壁近傍部５９）が全周において内周側に変形するように燃料圧を受ける構造になっていない。

すなわち、流路壁近傍部５９は先端中央低圧路４７ａを形成するために環状をなしているが、先端中央低圧路４７ａの軸心を中心軸として周方向座標を考えた場合、流路壁近傍部５９の内、周方向座標が傾斜高圧路４７と一致する部位のみが内周側に変形するように燃料圧を受け、その他の部位は内周側に変形するような燃料圧を受けない。このため、本体先端部４６では、噴射圧が高圧になっても「くわえ込み」が発生する虞は極めて低い。

〔変形例〕
インジェクタ１の態様は、実施例１〜６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２のインジェクタ１によれば、筒状部材３７にも絞り５６が設けられていたが、筒状部材３７に絞り５６を設けなくても、本体主要部２６の絞り５５のみによって中圧の状態を形成するようにしてもよい。

１ インジェクタ
２ 噴射ノズル
３ 本体
６ 噴孔
７ ノズルニードル
８ ノズルボディ
９ シリンダ
１１ スプリング（付勢手段）
１３ 高圧流路
２３ 低圧流路
３７ 筒状部材
３９ 第１の摺動クリアランス（摺動クリアランス）
４０ ノズル側環状高圧路（環状の燃料流路、噴射ノズルの高圧流路）
４４ ノズル側低圧路（筒状部材の内周側の低圧流路）
４７ａ 先端中央低圧路４７ａ（本体の低圧流路）
５５ 絞り
５８ 第２の摺動クリアランス

Claims (8)

1. 高圧の燃料を噴射する噴射ノズルと、燃料供給源から高圧の燃料を受け入れる本体とを備え、前記噴射ノズルを前記本体の軸方向先端に締結することで構成されるインジェクタにおいて、
   前記本体は、高圧の燃料が流れる高圧流路の一部、および高圧流路の燃料圧よりも低圧の燃料が流れる低圧流路の一部を有し、前記本体の高圧流路は前記本体の軸方向先端に開口しており、
   前記噴射ノズルは、
   噴孔を有するノズルボディと、
   このノズルボディに収容され、軸方向に移動して前記噴孔を開閉するノズルニードルと、
   前記ノズルボディとは別体の筒状に設けられ、前記ノズルニードルを内周側で軸方向に摺動自在に支持して前記ノズルニードルとの間に摺動クリアランスを形成する筒状部材とを有し、
   前記ノズルボディは、略円筒状に設けられて軸方向後端に開口するとともに前記噴孔に通じるシリンダを有し、
   前記ノズルニードルおよび前記筒状部材は、前記シリンダに収容されて前記ノズルボディとの間に環状の燃料流路を形成し、
   前記噴射ノズルは、前記環状の燃料流路が前記本体の高圧流路と連通するように前記本体の軸方向先端に締結され、前記環状の燃料流路は、前記本体の高圧流路と連通することで前記噴射ノズルの高圧流路の一部をなし、
   前記筒状部材は、所定の付勢手段により軸方向後方に付勢されて前記本体の軸方向先端に液密的に当接し、
   前記本体の低圧流路には、前記摺動クリアランスを通じて前記噴射ノズルの高圧流路から燃料が低圧化して流れ込むことを特徴とするインジェクタ。
2. 請求項１に記載のインジェクタにおいて、
   前記本体の低圧流路は前記本体の軸方向先端に開口しており、
   前記筒状部材は、前記本体の軸方向先端に液密的に当接することで自身の内周側に低圧流路を形成し、
   前記噴射ノズルは、前記筒状部材の内周側の低圧流路が前記本体の低圧流路と連通するように前記本体の軸方向先端に締結され、
   前記摺動クリアランスを通じて前記筒状部材の内周側の低圧流路に流入した燃料は、前記本体の低圧流路に向かって流れることを特徴とするインジェクタ。
3. 請求項２に記載のインジェクタにおいて、
   前記本体の低圧流路には、前記筒状部材の内周側の低圧流路を通って前記噴射ノズルから前記本体の方に向かう燃料の流れを絞る絞りが設けられていることを特徴とするインジェクタ。
4. 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、
   前記摺動クリアランスを形成する前記ノズルニードル側の摺動面は、軸方向後方に向かってテーパ状に縮径していることを特徴とするインジェクタ。
5. 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、
   前記摺動クリアランスを形成する前記筒状部材側の摺動面は、軸方向後方に向かってテーパ状に拡径していることを特徴とするインジェクタ。
6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
   前記筒状部材は、軸方向後方ほど外周径が小さくなるように設けられ、
   前記筒状部材の内周面は、前記摺動クリアランスを形成する前記筒状部材側の摺動面を含むように設けられ、
   前記筒状部材側の摺動面よりも軸方向後方の内周面は、前記摺動面よりも拡径していることを特徴とするインジェクタ。
7. 請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
   前記筒状部材は、セラミックを素材として設けられていることを特徴とするインジェクタ。
8. 請求項１に記載のインジェクタにおいて、
   前記本体の低圧流路は前記本体の軸方向先端に開口しており、
   前記ノズルニードルの後端部は前記筒状部材から軸方向後方に突出しており、
   前記噴射ノズルは、前記ノズルニードルの後端部が前記本体の低圧流路の開口部に嵌まるように前記本体の軸方向先端に締結され、
   前記ノズルニードルと前記筒状部材との間に形成される摺動クリアランスを第１のクリアランスと定義すると、
   前記ノズルニードルの後端部は、前記本体の低圧流路の開口部に嵌まることで、前記本体との間に前記第１の摺動クリアランスよりも狭い第２の摺動クリアランスを形成して前記本体の低圧流路を封鎖し、
   前記本体の低圧流路には、前記第１の摺動クリアランスおよび前記第２の摺動クリアランスを通じて前記噴射ノズルの高圧流路から燃料が低圧化して流れ込むことを特徴とするインジェクタ。

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