JP2002048030A

JP2002048030A - 燃料噴射弁及びこれを搭載した内燃機関

Info

Publication number: JP2002048030A
Application number: JP2000235247A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Maekawa; 典幸前川; Makoto Yamakado; 山門　　誠; Yuzo Kadomukai; 裕三門向; Yoshio Okamoto; 良雄岡本; Toru Ishikawa; 石川　　亨; Atsushi Sekine; 篤関根; Kiyotaka Ogura; 清隆小倉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気吸引力を大きくするとともに、弁体を軽量
化し、同時に締結部の強度を確保することにより、弁体
の高速駆動を図る。【解決手段】可動鉄心５の下端部に上端部よりも大きな
直径の開口部を設け、直径の変化する筒状部材６の大径
部を締結する。さらに、筒状部材６の小径部に先端部材
７を締結して弁体４を構成する。【効果】磁気吸引力を大きく保ちながら弁体４を軽量化
し、かつ可動鉄心の締結強度が確保できる。よって弁体
を高速に駆動できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に搭載さ
れ、燃料供給量を制御するための燃料噴射弁及びこれを
搭載した内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１０−１２２０８５号公報に、電
磁コイルを有する電磁作動式の噴射弁が記載されてい
る。この噴射弁では、結合管１１の戻しばね３２に向い
た端部に可動子１２を溶接によって結合し、結合管１１
の他方の端部に弁座ボデー８に設けられた弁座９と協働
する弁閉鎖体１０を例えばろう接または溶接によって結
合した、弁閉鎖体１０、結合管１１及び可動子１２から
成る可動体を有する。可動子１２は、コア端部３に弁長
手方向軸線５に対して同心的に溶接によって結合された
中間部材６のガイドつば１５によって案内され、弁長手
方向軸線５に沿って駆動される。また、結合管１１の可
動子１２側の端部には、調節スリーブ２０に接触した戻
しばね３２が接触しており、この戻しばね３２によっ
て、弁閉鎖体１０、結合管１１及び可動子１２から成る
可動体は弁座９側に付勢されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃料噴射弁による燃料
供給量を精密に制御するためには、可動体が開弁位置か
ら閉弁位置に移動するのに要する時間（以下、閉弁遅れ
時間という）や、閉弁位置から開弁位置へ移動するのに
要する時間（以下、開弁遅れ時間という）が短いこと、
すなわち可動体の高速駆動が要求される。

【０００４】可動体を高速駆動するためには、可動体を
軽量化するとともに、可動子とコア端部との対向面積を
拡大し、磁気吸引力を大きくすることが好ましい。磁気
吸引力を大きくすれば、開弁遅れ時間を短縮できるのと
同時に、戻しばねのスプリング力を大きく設定すること
が可能となり、閉弁遅れ時間をも短縮することができ
る。

【０００５】ところが、磁気吸引力を大きくするために
可動子を大径化した場合、可動子の質量が増加する。可
動子の質量が増加することによって、開弁時及び閉弁時
に、可動子にはたらく衝撃力も増大する。可動体の動作
速度が高まれば、さらに衝撃力は増大する。この衝撃力
の増大に対しては、可動体の強度を高めることが必要で
ある。この強度としては、例えば上記従来技術では、接
合管１１や可動子１２と結合管１１との接合部などの強
度が挙げられる。

【０００６】しかしながら、上記従来技術では、可動子
の径は比較的小さく、また結合管は管状の部材で構成さ
れており、可動子を大径化することや、そのときの質量
増加に伴う上記問題に対しての配慮が十分になされてい
るとは言えない。

【０００７】本発明の目的は、磁気吸引力を大きくし、
可動子を有する可動体（または弁体という）を軽量化す
ると共に、可動体の強度を確保することにより、弁体の
高速駆動を可能にすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の燃料噴射弁では、弁座と対向する先端側に
弁座と接触する弁座接触部と、この弁座接触部が設けら
れた側とは反対側の端部にコア端部と対向する可動子
と、弁座接触部を可動子と一体的に駆動可能に結合した
可動体において、弁座接触部が設けられ弁軸心に沿う方
向に長手方向を有する棒状部材と可動子とを、棒状部材
及び可動子とは別体に形成され弁軸心に沿う方向に中空
部を有する接続部材で結合する。このとき、接続部材に
おける可動子との接触部が、棒状部材との接触部より
も、弁軸心から離れた位置に設けられるように可動子及
び棒状部材と接続部材との接触部を構成する。

【０００９】このとき、弁座接触部を棒状部材に直接形
成しても良いし、弁座接触部と棒状部材とを別々の部材
に分けて弁座接触部を棒状部材を更には他の部材を介し
て可動子に結合するように構成してもよい。

【００１０】上記構成によれば、可動子と接続部材との
結合部の長さ或いは面積を大きくすることができ、結合
部強度を高めることができる。

【００１１】接続部材と棒状部材とを分けたことによ
り、棒状部材に可動子との接続部を形成する場合に比べ
て、可動子との結合部の長さ或いは面積を大きくして
も、細身の素材を用いればよく、棒状部材の加工代を小
さくできるので、材料費の低コスト化、加工時間の短縮
が図れる。

【００１２】接続部材は弁軸心に沿う方向に長手方向を
有する棒状部材を可動子に接続するので、それ自体の長
さを必要とせず、接続部材部分での強度の低下を防ぐこ
とができる。

【００１３】なお、可動体或いは燃料噴射弁において、
可動体が駆動される方向を弁軸心に沿う方向方向と定義
し、燃料噴射孔と燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給
口との位置関係において、燃料噴射孔が設けられる側を
先端側、燃料供給口が設けられる側を後端側と定義す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施形態の一例を説明する。

【００１５】尚、以下の説明では、可動子を可動鉄心、
コアを内側鉄心、コイルの外側に磁路を形成する部材
（ヨーク）を外側鉄心、可動体を弁体として説明する。
ここにおいて、鉄心とは、材料を鉄のみに限定するもの
ではない。

【００１６】図１は本発明の燃料噴射弁の一実施形態を
表す。

【００１７】ノズル１には燃料噴射孔２、弁座３が設け
られる。弁体４は、可動鉄心５と、筒状部材６、先端部
材７を結合してなり、先端部材７の軸方向（弁軸心に沿
う方向）に摺動可能なように支持される。

【００１８】先端部材７には、弁座と接触する弁座接触
部（弁閉鎖体または弁閉鎖部）が設けられるが、この弁
座接触部は棒状の部材に直接形成して可動子に結合して
も良いし、弁座接触部と棒状部材とを別々の部材に分け
て構成して弁座接触部を棒状部材を介して、更には他の
部材を介して可動子に結合するように構成してもよい。
また、先端部材７は中実の棒状部材とすることでその強
度及び剛性を高めることができ、細身にすることがで
き、ノズルホルダ９の先端部を細くすることができる。

【００１９】筒状部材６の上端部と可動鉄心５の間に
は、A-A'断面に示すような円盤状のばね部材８を設け
る。尚、筒状部材６は軸方向に中空部を有して可動鉄心
５と先端部材７とを接続する接続部材であり、切削加工
やパイプの絞り加工によって形成することができる。パ
イプの絞り加工を用いることにより、容易かつ低コスト
で製造することができる。

【００２０】弁体４は、その先端と弁座３とが接触する
閉弁位置から、可動鉄心５と内側鉄心９とが接触する開
弁位置までの範囲を摺動することができる。燃料は、燃
料供給口１０より供給され、燃料噴射孔２に導かれる。

【００２１】内側鉄心９内にはスプリングアジャスタ１
１が固定される。スプリングアジャスタ１１の下端部を
固定端として、スプリング１２が圧縮状態で設けられ
る。スプリング１２と、ばね部材８の間には、軸方向に
摺動可能な付加質量１３が設けられる。スプリング力
は、付加質量１３及びばね部材８を介して、弁体４に伝
達され、弁体４は弁座３に押し付けられ、閉弁位置に保
持される。この状態では、燃料通路が閉じられるため、
燃料噴射孔２からの燃料噴射は行われない。

【００２２】内側鉄心９と外側鉄心１４に囲まれた空間
にはコイル１５が設けられる。コイル１５に電流を流す
と、内側鉄心９、可動鉄心５、外側鉄心１４が磁気回路
を構成し、可動鉄心５は内側鉄心９に電磁力によって吸
引され、弁体４は開弁位置に移動する。この状態では、
弁体４と弁座３の間に隙間ができるため、燃料通路が開
かれ、燃料噴射孔２から燃料が噴射される。尚、本実施
形態では、可動鉄心５、内側鉄心９及び外側鉄心１４に
は、電磁ステンレスを用いている。

【００２３】コイル１５への通電を中止すると、電磁力
が消滅するため、弁体４はスプリング力によって、再び
閉弁位置へ移動し、燃料噴射孔２からの燃料噴射が止ま
る。

【００２４】燃料噴射弁のはたらきは、上記のように、
弁体４の位置を切り替えることによって、燃料噴射の持
続時間を調整して、燃料供給量を制御することである。

【００２５】燃料供給量を精密に制御するためには、弁
体４の高速駆動が重要である。弁体４の開弁遅れ時間と
閉弁遅れ時間が短いと、わずかな燃料を噴射することが
可能だからである。

【００２６】弁体４を高速駆動するためには、第一に磁
気吸引力を大きくすること、第二に弁体を軽量化するこ
と、第三に高速駆動に耐える締結強度を確保することが
必要である。これらの条件をすべて同時に満たすことに
より、高いレベルの高速駆動が可能となる。

【００２７】このため、本発明の実施形態では、可動鉄
心５の上端部の、内側鉄心９に対向する部分の外径を大
きく、内径を小さくして面積を大きくとり、磁気吸引力
を確保する。

【００２８】さらに可動鉄心５の下端部には上端部より
も直径の大きい開口部を設ける。磁束は磁気回路の中で
もコイル１５に近い部分を流れようとするため、可動鉄
心５の下端部の内径付近での磁束密度は低い。よって、
磁束密度の低い部分に開口部を設けることにより、磁気
吸引力を落とすことなく、弁体４の軽量化を図ることが
できる。

【００２９】さらに可動鉄心５に設けられた直径の大き
い開口部に、直径の変化する筒状部材６の大径側端面を
挿入し、接触部１６に、溶接やろう接などを施し、両者
を締結する。すなわち、本実施形態によれば、筒状部材
６における可動鉄心５との接触部が、先端部材７との接
触部よりも、弁軸心から離れた位置に設けられるように
可動鉄心５及び先端部材７と筒状部材６との接触部を構
成する。

【００３０】接触部１６は、直径が大きいため、周方向
長さを十分に長くできるため、締結強度を確保すること
ができる。弁体４を高速に駆動する場合、比較的に質量
の大きい可動鉄心５の付近に、最も大きな衝撃力が作用
する。この衝撃力に耐える締結強度を得ることができる
ようになる。

【００３１】さらに、先端部材７は、直径の変化する筒
状部材６の小径部に、溶接やろう接などの方法により締
結される。これにより、先端部材７は必要最小限の細い
直径とすることができるため、弁体４の軽量化を図るこ
とができる。

【００３２】このように、本実施形態では、大きな磁気
吸引力を確保でき、同時に弁体を軽量化でき、さらに、
高速駆動に耐える可動鉄心の締結強度を確保することが
できる。よって、高いレベルで弁体を高速駆動すること
ができるようになる。

【００３３】また、本実施形態では、可動鉄心５の開口
部が、筒状部材６を締結するための部位を兼ねている。
よって、軽量化を目的とした開口部の加工と、他部材の
締結を目的とした締結部位の加工を一度に行うことがで
きるため、それぞれを独立に加工する場合に比較して、
加工コストが低い。

【００３４】また、本実施形態では、先端部材７は筒状
部材６を介して可動鉄心５の開口部に締結される。仮
に、先端部材７を、可動鉄心５の開口部に直接締結しよ
うとすれば、先端部材７の上端部付近の直径を大きくす
る必要がある。本発明では、筒状部材６の介在により、
先端部材７はおよそ一様な直径の丸棒とすることができ
る。よって、先端部材７を製作するための母材の直径を
細くすることができ、使用材料を減らすことができる。
また、丸棒の母材から、先端部付近のみを加工して、そ
の他の部分は加工せずに、先端部材７とすることも可能
であるため、加工コストが低い。

【００３５】また、本実施形態では、筒状部材６に軸方
向の燃料穴１７を設けている。これによれば、燃料供給
口１０より供給され、付加質量１３の中を通り、可動鉄
心５の開口部内に導かれた燃料は、略軸方向の流れ方向
を保ったまま、燃料穴１７を通って、開口部の外へ流れ
出ることができる。仮に、燃料穴１７が、中心軸に垂直
な方向を向いている場合には、燃料の流れが、中心軸に
垂直な方向に曲げられることになる。これに比較して、
本発明では、燃料の流れが略軸方向に保たれる為、燃料
流れによって、弁体が受ける流体力が小さくなる。弁体
４を開弁位置で保持する為の磁気吸引力は、この流体力
とスプリング１２のばね力との和よりも大きな値である
必要がある。流体力が小さくなれば、弁体４を開弁位置
で保持する為の磁気吸引力に余裕ができるため、スプリ
ング１２のばね力を強く設定することが可能となるた
め、閉弁遅れ時間を短縮し、弁体４の高速駆動が可能と
なる。

【００３６】尚、可動鉄心５に軸方向の燃料穴を設ける
ことは可能であるが、肉厚の厚い可動鉄心５に燃料穴を
設けるより、肉厚の薄い筒状部材６に燃料穴を設ける方
が、加工コストが低い。

【００３７】また、可動鉄心５に軸方向の燃料穴を設け
ると、可動鉄心５の内側鉄心９との対向面積、すなわち
吸引面積の減少を招き、磁気吸引力が低下する。本発明
では、燃料穴を設けることによる吸引面積の減少がない
ので、磁気吸引力を確保しつつ燃料穴を確保できる。

【００３８】弁体４の位置を切り替える際には、弁体４
と弁座３との衝突が起こる。この衝突時に起こる弁体４
のバウンシングによって、燃料噴射量の微小なばらつき
が生じる可能性があるため、バウンシングは低減するこ
とが望ましい。

【００３９】そこで、本実施形態では、筒状部材６の大
径側端面と可動鉄心５との間に、A-A'断面図に表すよう
な略円盤状のばね部材８を設けている。さらに、スプリ
ング１３とばね部材８の間には、付加質量１３を設けて
いる。ばね部材８は、その外周付近を筒上部材６の大径
側端面によって支持され、内周部付近が付加質量の先端
と接触するようにして、ばね効果をもつようにする。弁
体４は、弁座３に衝突した直後、反動で、上向きの速度
をもちはじめる。付加質量１３は、ばね部材８によって
やや柔軟に支持されているため、この瞬間にも依然下向
きの速度をもっている。よって、付加質量１３が、ばね
部材８を介して、弁体４に下向きの力を加えるため、弁
体４のバウンシングを低減することができる。

【００４０】このような弁体４のバウンシング低減効果
を高くするためには、ばね部材８のばね定数をある程度
弱い値に設定する必要がある。一方、ばね部材８にはた
らく応力を低くして、疲労破壊に対する耐久性を確保す
る必要がある。仮に、ばね部材８の外径を大きくできな
い場合は、ばね定数を低くする為に、ばね部材８の板厚
を薄くすると、応力が高くなりすぎて、耐久性の確保が
困難となる。これに対し、本発明の実施形態では、可動
鉄心５の上端部の開口部よりも、下端部の開口部の直径
の方が大きい。下端部の開口部に、ばね部材８を設ける
ので、ばね部材８の外径を、上端部の開口部に比較し
て、大きくすることができる。これにより、ばね部材８
を支持する外周部から、付加質量１３が接触して変形す
る内周部までの長さを大きくとれる。よって、ばね部材
８の板厚を厚くして、耐久性を確保しながら、ばね定数
を小さく設定でき、バウンシングの低減効果を高めるこ
とができるようになる。

【００４１】また、本実施形態では、ばね部材８を可動
鉄心５の下側に設けている。仮にばね部材８を可動鉄心
５の上側に設ける場合、ばね部材８の外径を大きくしよ
うとすると、可動鉄心５の上端面の吸引面積が小さくな
り、十分に大きな吸引力を確保できなくなることがあ
る。本発明によれば、可動鉄心５の上端面の吸引面積と
吸引力を確保しつつ、外径の大きい板ばね８を用いるこ
とができ、バウンシングの低減効果を高めることができ
る。

【００４２】また、本実施形態では、ばね部材８を筒状
部材６の上端部で支持する。仮に筒状部材１７の上端部
で支持しない場合、可動鉄心５の上側に段付き穴を設け
て、段付き部でばね部材８の外周を支持する方法や、可
動鉄心５の下端面の開口部にばね部材８を挿入したあ
と、リング状の固定部材を挿入して支持する方法などが
必要である。本発明の実施形態では、ばね部材８を支持
する為に、可動鉄心５に段付き穴を設けたり、特別に固
定部材を用意する必要がない。筒状部材１７を固定すれ
ば、同時に、板ばね８の支持部が形成されることにな
り、低コストである。

【００４３】また、本実施形態では、ばね部材８を、筒
状部材１７と可動鉄心５とで挟み込むようにして設置し
ている。このため、ばね部材８は弁体４の内部に保持さ
れ、分離することがない。よって組立工程において、ば
ね部材８が外れないようにするための仕掛けや、ばね部
材８が所定の位置にあることを確認する工程を省略する
ことができる。さらに、本発明では、ばね部材８が外れ
ないので、ばね部材８の外周部と、可動鉄心５の間にわ
ずかに隙間を設けることができる。よって、ばね部材８
の外周部を単純支持することができる。これにより、ば
ね部材８の外周部を圧入する等によって固定する場合に
比較して、ばね部材８にはたらく応力が低減でき、耐久
性の確保が容易になる。

【００４４】図２を用いて本発明の他の実施形態につい
て説明する。図１との相違点は、ばね部材８と付加質量
１３を設けない点である。弁体４のバウンシングを問題
にしない場合は、図２のような構成とする。スプリング
１２の下端部が筒状部材６に直接接触するようにする。
このとき、スプリング１２の下端部の位置が安定するよ
うに、先端部材７の上端部に突起部１８を設ける。スプ
リング１２の内径と突起部１８の外径とが接触するよう
にして、スプリング１２の下端部の位置決めを行う。

【００４５】このような構成によれば、スプリング１２
の下端部の位置が安定するため、スプリング力の変動が
非常に小さくなる。よって、弁体４の開弁遅れ時間や閉
弁遅れ時間の変動が小さくなるため、燃料噴射量も安定
し、精密な噴射量制御が可能となる。

【００４６】図２の構成で、スプリング１２の下端部が
燃料穴１７に干渉し、下端部の位置が不安定となること
を嫌う場合は、図３のように、燃料穴１７を筒状部材６
の大径部側面にすることが望ましい。これにより、さら
にスプリング力を安定させることができる。

【００４７】また、図３では、ノズル１の軸方向長さが
長い場合を示している。燃料噴射弁のエンジンへの取り
付けスペースが狭い場合等、長いノズル１を用いる場合
がある。このとき、弁体４も長くなるため、弁体４の質
量が大きくなり、開弁遅れ時間や閉弁遅れ時間がさらに
長くなることが問題となる。このような場合には、本実
施形態を用いて弁体の軽量化を図ると、弁体の高速駆動
が可能となる。

【００４８】また、図１のように、ばね部材８と付加質
量１３をもつ構造についても、ノズル１の軸方向長さが
長い場合がある。ばね部材８と付加質量１３は前述のよ
うに、バウンシングを低減するはたらきをもつ。高いバ
ウンシング低減効果を得るためのばね部材８のばね定数
の範囲と、付加質量１３の質量の範囲は、弁体４の質量
が小さいほど広くなる。ノズル１の軸方向長さが長い場
合、弁体４の質量も大きくなるため、ばね部材８と付加
質量１３の適正範囲が狭くなる。よって、寸法ばらつき
等の影響により、ばね部材８のばね定数や付加質量１３
の質量が変動すると、バウンシング低減効果が不安定と
なる場合があった。また、寸法や強度の制約から、ばね
部材８や付加質量１３を適正範囲内に設計できない場合
があった。本発明の実施形態では、ノズル１の軸方向長
さが長い場合にも、弁体４を軽量化できるので、ばね部
材８と付加質量１３の適正範囲を広くすることができ、
バウンシング低減効果を安定させることができる。

【００４９】図４〜図１２を用いて、本発明の他の実施
形態を、弁体４のみを取り出して説明する。尚、これら
の弁体形状は、図１で示したばね部材８や付加質量１３
をもつ構成に用いてもよいし、図２で示した構成に用い
てもよい。また、その他の構成をもった燃料噴射弁に用
いてもよい。

【００５０】図４では、燃料穴１７ａに加えて、筒状部
材６の小径部側面にも燃料穴１７ｂを設ける。これによ
り、燃料の流動抵抗をさらに小さくできるため、燃料流
れによって、弁体が受ける流体力がさらに小さくなる。
よって、スプリング力をさらに強く設定することができ
るようになり、さらに高速な弁体駆動が可能となる。
尚、燃料穴１７ｂを設けて、１７ａは設けない構成をと
って、穴あけ工程を簡略化してもよい。

【００５１】図５では、筒状部材６の全長を、先端部材
７の全長よりも長くしている。これにより、中空の部分
を長くできるので、さらに弁体４を軽量化することがで
き、弁体の高速駆動が実現できる。筒状部材６の肉厚が
薄い場合に特に有効である。尚、筒状部材６の小径部側
面にも燃料穴を設けて、流体力をさらに低減してもよ
い。

【００５２】図６は、図５において、先端部材７の形状
をボールとしたものである。筒状部材６の寸法ばらつき
が大きいと、円錐形状の先端部材７は弁座３に密着でき
なくなる場合がある。図６では、ボールを用いている
為、筒状部材６のある程度の寸法ばらつきを吸収して、
先端部材７が弁座３に密着できるようになる。従って、
薄肉の筒状部材６を採用できるようになるため、さらに
弁体４の軽量化及び弁体の高速化を図ることが可能とな
る。

【００５３】図７は、筒状部材６の大径部を短縮した例
である。筒状部材６は中空であるため、軽量であるが、
そのなかでも、大径部は比較的に質量が大きい。そこで
大径部の軸方向長さを短縮すれば、さらに弁体４の軽量
化及び弁体の高速化を図ることが可能となる。

【００５４】図８は、筒状部材６の大径部を平面状と
し、径を拡大し、溶接部１９を溶接するようにする。溶
接部１９の周方向長さを拡大できるうえに、筒状部材６
と可動鉄心５が重なり合っている部分を溶接するため、
溶接強度が向上する。

【００５５】図９では、筒状部材６の大径部の内側に、
可動鉄心５を挿入してから、溶接やろう接などの方法に
より両者を締結する。これにより、締結前の筒状部材６
と可動鉄心５の仮固定が可能となり、両者の同軸度を確
保しやすくなる。

【００５６】図１０では、筒状部材と先端部材を一体化
して弁部材２０としている。弁部材２０は一体であるか
ら、その大径部と先端部との軸ずれが起こりにくくな
る。さらに、部品点数が少なくなるため、低コストとな
る。弁部材２０は、切削加工で製作する場合には廃棄す
る材料が増加する。廃棄する材料を減らし、材料を有効
に利用するためには、焼桔や鋳造などの方法で製作する
のが好ましいが、これに限定するものではない。

【００５７】図１１では、筒状部材６に先端部材７が挿
入されている部分について、B-B'断面に示すような形状
とする。先端部材７の外周部には平面部２１を設ける。
平面部２１と筒状部材６の内周とに囲まれた部分を燃料
通路とする。これにより、筒状部材６に燃料穴を設ける
必要がなくなる。筒状部材６に燃料穴を設ける加工を施
すと、筒状部材６の変形が問題となる場合がある。この
変形を考慮すると、筒状部材６の薄肉化には限界があっ
た。本実施形態によれば、筒状部材６に燃料穴加工が不
要となる。よって、穴加工による変形を考慮する必要が
なくなり、筒状部材６を薄肉化することができる。弁体
４を軽量化できるため、さらに高速な駆動が可能とな
る。尚、先端部材７と筒状部材６との接触面積が小さく
なるため、両者の溶接強度を確保するために、溶接部２
２は複数個所設けることが望ましいが、これに限定する
ものではない。

【００５８】図１２では、筒状部材６の大径部から小径
部への直径変化部２３をテーパ状とする。これにより、
応力集中が緩和され、直径変化部２３の剛性と強度が上
がるため、筒状部材６を薄肉化することができるように
なる。さらに弁体４を軽量化できるため、より高速な駆
動が可能となる。また、直径変化部２３の直径変化が緩
やかであるため、筒状部材を塑性加工で製作しやすくな
り、低コスト化が図れる。

【００５９】図１３を用いて、本発明の他の実施形態に
ついて説明する。

【００６０】図１３は、図１〜１２で説明した燃料噴射
弁を用いて構成した内燃機関を示す。

【００６１】内燃機関１００は、ピストン１０１、シリ
ンダ１０２、吸気弁１０３、排気弁１０４、点火プラグ
１０５、燃料噴射弁１０６を備える。ピストン１０１の
往復動に合わせて、吸気弁１０３の開閉が行われ、シリ
ンダ１０２内に、空気が導入される。図示しないタン
ク、ポンプなどの燃料供給系から、燃料噴射弁１０６に
燃料が供給される。エンジンコントロールユニットおよ
び燃料噴射弁駆動回路の働きにより、燃料噴射弁１０６
に電流が供給され、内燃機関の運転状態に適合する燃料
噴射が行われる。点火プラグ１０５により、混合気に着
火を行い、燃焼が始まる。燃焼後の空気は、排気弁１０
４の開放により、排出される。

【００６２】図１〜１２の何れか一つ以上で説明した燃
料噴射弁を用いて内燃機関を構成すると、弁体の高速駆
動が可能なため、極微量の燃料噴射を行うことが可能と
なるため、超希薄混合気の生成ができ、燃費特性に優れ
た内燃機関を得ることができるようになる。また、弁体
が非常に軽量であるため、燃料噴射弁の動作時の振動が
内燃機関に伝播して発生する騒音を小さくすることが可
能である。尚、図１３はガソリンを燃料とする内燃機関
の例を示しているが、他の燃料を用いる内燃機関につい
ても本発明の効果を得ることができる。例えばディーゼ
ルエンジンにも適用することができる。

【００６３】尚、弁体４の駆動手段としての磁気回路に
ついては図１に示したものに限定するものではない。弁
体４を駆動するための磁気回路であれば、いかなる構成
をとっても、図１〜１３を用いて説明した本発明の効果
を得ることができる。

【００６４】また、図１では、弁体４を軸方向に駆動す
る手段として、電磁力を使うものを示したが、別の駆動
手段を用いても、本発明の効果が損なわれるものではな
い。たとえば、燃料圧力を利用して、弁体４の上下に圧
力差を作り、弁体４を軸方向に駆動する手段を用いた場
合にも、図１〜１３を用いて説明した本発明の効果を得
ることができる。

【００６５】また、弁体４の軸方向の可動範囲を、別の
ストッパ部材によって決める形式の燃料噴射弁について
も、図１〜１３を用いて説明した本発明の効果が得られ
ることはいうまでもない。

【００６６】上記の各実施形態によれば、可動鉄心と筒
状部材との接続部の長さ或いは面積を大きくすることが
でき、接合部強度を高めることができる。

【００６７】筒状部材と先端部材とを分けたことによ
り、先端部材に可動鉄心との接続部を形成する場合に比
べて、可動鉄心との接合部の長さ或いは面積を大きくし
ても、細身の素材を用いればよく、先端部材の加工代を
小さくできるので、材料費の低コスト化、加工時間の短
縮が図れる。

【００６８】筒状部材は弁軸心に沿う方向に長手方向を
有する先端部材を可動鉄心に接続するので、それ自体の
長さを必要とせず、筒状部材部分での強度及び剛性の低
下を防ぐことができる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、磁気吸引力を大きくす
るとともに、弁体を軽量化し、同時に可動体の強度を確
保することにより、弁体の高速駆動を図ることができ
る。よって、微量の燃料を噴射するなどの精密な噴射量
制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射弁の一実施形態を表す断面図
である。

【図２】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図３】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図４】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図５】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図６】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図７】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図８】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図９】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断面
図である。

【図１０】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断
面図である。

【図１１】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断
面図である。

【図１２】本発明の燃料噴射弁の他の実施形態を表す断
面図である。

【図１３】本発明の内燃機関の一実施形態を表す模式図
である。

【符号の説明】

１…ノズル、２…燃料噴射孔、３…弁座、４…弁体、５
…可動鉄心、６…筒状部材、７…先端部材、８…ばね部
材、９…内側鉄心、１０…燃料供給口、１１…スプリン
グアジャスタ、１２…スプリング、１３…付加質量、１
４…外側鉄心、１５…コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山門誠茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者門向裕三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者岡本良雄茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者石川亨茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者関根篤茨城県ひたちなか市大高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者小倉清隆茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA09 BA11 BA19 BA22 BA46 BA55 BA61 BA63 CC06U CC14 CC15 CC20 CC51 CD04 CE24 CE26 CE31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動子と、この可動子よりも細身に形成さ
れ、その先端側に弁座と接触する弁座接触部を有し、後
端側で前記可動子に接合され、弁軸心に沿う方向に長手
方向を有する先端部材とを具備してなる可動体を駆動し
て燃料噴射を行う燃料噴射弁において、前記先端部材及び前記可動子とは別体に形成され、弁軸
心に沿う方向に中空部を有する接続部材で、前記先端部
材と前記可動子とを接続すると共に、前記接続部材にお
ける前記可動子との接触部が前記先端部材との接触部よ
りも弁軸心から離れた位置に設けられるように、前記可
動子及び前記先端部材と前記接続部材との接触部を構成
したことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】燃料噴射孔と、前記燃料噴射孔の近傍に配
設される弁座と、前記弁座との接離により燃料通路の開
閉を行う弁体と、前記弁体を前記弁座に押付けるスプリ
ングと、前記弁体を駆動する駆動手段とを備える燃料噴
射弁において、前記弁体は、直径の変化する筒状の接続部材と、前記筒
状の接続部材の大径部に接続される可動子と、前記筒状
部材の小径部に接続される先端部材とを具備してなるこ
とを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】請求項１または２に記載の燃料噴射弁にお
いて、前記可動子はその中心部に弁軸心に沿う方向の開
口部を有し、前記開口部は前記接続部材の内側に連通さ
れ、前記接続部材の内側から外側へ略弁軸心に沿う方向
に連通する燃料通路を設けたことを特徴とする燃料噴射
弁。
【請求項４】請求項１または２に記載の燃料噴射弁にお
いて、前記接続部材の端面と可動子との間にばね部材を
支持し、前記可動子及び先端部材を付勢するスプリング
と前記ばね部材の間に弁軸心に沿う方向に移動可能な付
加質量を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】請求項１または２に記載の燃料噴射弁にお
いて、前記先端部材は弁座と接触する弁座接触部が形成
された第１の部材と、この弁座接触部が形成された部材
とは別の、弁軸心に沿う方向に長手方向を有する第２の
部材とを備えて構成され、前記第２の部材が前記接続部
材によって前記可動子に結合されたことを特徴とする燃
料噴射弁。
【請求項６】請求項１乃至４に記載の燃料噴射弁を搭載
したことを特徴とする内燃機関。