JP4665985B2 - インジェクタ - Google Patents
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Description
請求項6記載の発明では、ピストン部材は噴射流体供給部および作動流体供給部を有するハウジング部材と一体の収容室に設けられている。これにより、噴射流体と作動流体との圧力差を調整するピストン部材は、ハウジングに収容される。したがって、大型化および構造の複雑化を招くことなく、噴射流体および作動流体の圧力を調整することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるインジェクタを適用した燃料噴射システムを図2に示す。図2に示すように、燃料噴射システム100は、インジェクタ10、燃料ボンベ11、サージタンク12、配管部13および逆止弁部14を備える。燃料ボンベ11は、例えば水素やCNG(圧縮天然ガス)などの燃料となる噴射流体を気体状態で貯えている。配管部13は、燃料ボンベ11とインジェクタ10との間を接続している。サージタンク12は、配管部13の途中に設けられている。サージタンク12は、燃料ボンベ11から供給された噴射流体を燃料ボンベ11に貯えられている噴射流体よりも低圧で保持する。配管部13の途中に容量の大きなサージタンク12を設けることにより、インジェクタ10へ供給される噴射流体の圧力変動が低減される。サージタンク12と配管部13の燃料ボンベ11側との間には、逆止弁部14が設けられている。逆止弁部14は、逆止弁通路15および逆止弁16を有している。逆止弁16は、サージタンク12の圧力が過大になると、開弁する。これにより、サージタンク12の圧力が過大になると、サージタンク12から燃料ボンベ11側へ噴射流体が戻される。
圧力調整部70のピストン部材71は、上述のように噴射流体供給部に接続する噴射流体室74と作動流体供給部に接続する作動流体室75との間に設けられている。ピストン部材71は、収容室72を形成するボディ21の内側を軸方向へ移動可能である。そのため、噴射流体室74に噴射流体の圧力または作動流体室75における作動流体の圧力が変化すると、ピストン部材71は収容室72の内部を移動する。ピストン部材71が移動することにより、噴射流体室74の噴射流体の圧力と作動流体室75の作動流体の圧力とは均衡が図られる。例えば燃料である噴射流体の欠乏などにより噴射流体の圧力が低下すると、ピストン部材71には噴射流体室74側へ移動する力が加わる。ピストン部材71は、噴射流体室74に面する噴射流体受圧面78と作動流体室75に面する作動流体受圧面79とが同一の面積を有している。そのため、噴射流体室74における噴射流体の圧力が低下すると、ピストン部材71が噴射流体室74の噴射流体から受ける力よりも作動流体室75の作動流体から受ける力が大きくなる。これにより、ピストン部材71が噴射流体室74側へ移動し、噴射流体室74の容積は減少する。噴射流体室74の容積が減少することにより、密閉された作動流体供給部に封入されている作動流体の圧力は低下する。その結果、噴射流体室74に接続する噴射流体供給部における噴射流体の圧力と作動流体室75に接続する作動流体供給部における作動流体の圧力とは、同一に維持される。
駆動部40に通電していないとき、駆動部40の圧電素子41の全長は最短となる。そのため、第一ピストン51は圧電素子41から力を受けない。これにより、変位拡大室54を挟んで第一ピストン51と対向する第二ピストン52、および第二ピストン52と接するニードル30は、駆動部40の圧電素子41から力を受けない。その結果、ニードル30は、弾性部材35の押し付け力によって第二ピストン52側に押し上げられており、シール部31がシート部29に着座している。したがって、駆動部40に通電していないとき、噴孔28から噴射流体は噴射されない。
以上説明した第1実施形態では、圧力調整部70のピストン部材71の移動によって噴射流体供給部における噴射流体の圧力と作動流体供給部における作動流体の圧力との均衡を図っている。そのため、噴射流体の圧力と作動流体の圧力とが同一に維持される。これにより、噴射流体供給部の噴射流体と作動流体供給部の作動流体との混合を防止するダイアフラム60は噴射流体の圧力の変化にともなう変形が低減される。したがって、ダイアフラム60を薄くしても強度および耐久性を確保することができる。また、ダイアフラム60を薄くすることにより、駆動部40に要求される駆動力が低減され、駆動部40の体格および消費電力を低減することができる。
本発明の第2実施形態によるインジェクタの要部を図6に示す。
第2実施形態の場合、図6に示すように圧力調整部170は両端の断面積が異なるピストン部材171を備えている。ピストン部材171は、断面積が大きな大径部181および断面積が小さな小径部182を有している。また、ボディ21が形成する収容室172は、ピストン部材171の外径に応じて大径部183および小径部184を有している。収容室172の小径部184側は、噴射流体孔部76に接続し、ピストン部材171との間に噴射流体室174を形成している。また、収容室172の大径部183側は、作動流体孔部77に接続し、ピストン部材171との間に作動流体室175を形成している。これにより、ピストン部材171の小径部182側の端面は、噴射流体室174に面する噴射流体受圧面178を形成する。また、ピストン部材171の大径部181側の端面は、作動流体室175に面する作動流体受圧面179を形成する。大径部181と大径部183との間はシール部材185によってシールされ、小径部182と小径部184との間はシール部材186によってシールされている。
以上説明した複数の実施形態では、ハウジング20をボディ21、スペーサ22、パイプ23およびノズルボディ24に分割し、スペーサ22とパイプ23との間にダイアフラム60を挟み込む構成について説明した。しかし、ハウジング20の分割形態およびダイアフラム60の位置などは任意に設定することができ、上述の例に限るものではない。
また、複数の実施形態では、圧力調整部70のピストン部材71をボディ21の収容室72に一体的に収容する構成について説明した。しかし、圧力調整部70は、ボディ21とは別体すなわちインジェクタ10の外部に設けてもよい。複数の実施形態では、ニードル30のシール部31がノズルボディ24の外壁に設けられているシート部29に着座する例について説明したが、ノズルボディ24の内壁にニードル30のシール部31が着座するシート部を設けてもよい。
Claims (6)
- 噴孔からの噴射流体の噴射を断続するニードルと、
前記噴孔へ前記噴射流体を供給する噴射流体供給部と、
通電による変位を、前記ニードルと反対の端部側から変位拡大室に充填された前記噴射流体と異なる作動流体を経由して前記ニードルへ伝達し、前記ニードルを駆動する駆動部と、
前記変位拡大室へ供給される前記作動流体が封入されている作動流体供給部と、
前記噴射流体と前記作動流体との混合を規制するために、前記噴射流体供給部と前記作動流体供給部との間を仕切っている仕切部材と、
前記噴射流体供給部から前記噴射流体の圧力を受ける噴射流体受圧面、および前記作動流体供給部から前記作動流体の圧力を受ける作動流体受圧面を有し、前記噴射流体と前記作動流体との圧力差によって移動して、前記噴射流体と前記作動流体との圧力差を調整するピストン部材と、
を備えることを特徴とするインジェクタ。 - 前記噴射流体受圧面および前記作動流体受圧面は同一の面積を有し、
前記ピストン部材は、前記噴射流体および前記作動流体の圧力を同一に調整することを特徴とする請求項1記載のインジェクタ。 - 前記噴射流体受圧面は、前記作動流体受圧面よりも小さな面積を有し、
前記ピストン部材は、前記噴射流体と前記作動流体との間に、前記噴射流体受圧面および前記作動流体受圧面の面積差に応じた圧力差を形成することを特徴とする請求項1記載のインジェクタ。 - 前記噴射流体は、気体であることを特徴とする請求項1、2または3記載のインジェクタ。
- 前記気体は、水素であることを特徴とする請求項4記載のインジェクタ。
- 前記噴射流体供給部および前記作動流体供給部を有し、前記ニードルを軸方向へ往復移動可能に収容するとともに、前記ニードルの前記噴孔とは反対の端部側に前記仕切部材および前記駆動部が設けられているハウジングをさらに備え、
前ピストン部材は、
前記ハウジングと一体に設けられている筒状の収容室に収容され、
前記ハウジングとの間において、前記噴射流体供給部側に前記噴射流体受圧面が面し前記噴射流体供給部から前記噴射流体が供給される噴射流体室を形成し、前記作動流体供給部側に前記作動流体受圧面が面し前記作動流体供給部から前記作動流体が供給される作動流体室を形成し、前記噴射流体室の前記噴射流体と前記作動流体室の前記作動流体との圧力差によって前記収容室を移動することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載のインジェクタ。
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