JP2008297966A - 燃料噴射弁及びそのストローク調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ストローク調整が容易な燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】
ノズル部材２の外周がノズルホルダ部３内に圧入されており、ノズル部材２の端面に設けた角部２ａが、ノズルホルダ部３に設けた角部３ａに食い込んで、角部３ａが塑性変形して潰れ部が成形されていることに加え、ノズル部材２とノズルホルダ部３とが、レーザ溶接法または電子ビーム溶接法により、リング状に繋がったビード５ａで接合されて密封されている。角部２ａの角部３ａへの食い込み量を調整することで、ストロークを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁に関する。

特許文献１には、以下に説明するように構成された燃料噴射弁が記載されている。ノズル（ノズルホルダ部）に設けられたスワラー載置面の環状の突起上へ、ノズルホルダ部内径とスワラー外径との間にクリアランスが確保されるように、スワラーおよびオリフィスプレート（ノズル部材）を嵌合する。オリフィスプレートはノズルに仮圧入される。この状態で、スワラーの貫通孔にスワラーの内径とほぼ同径の位置決め用ガイドピンをピン先端がシート部（弁座面）５２ａに当接するように挿入する。その後、オリフィスプレートを押圧し、スワラーをノズルとオリフィスプレートで挟みこみ、オリフィスプレート上に形成されたシート部とスワラー内径部の仮位置決めを行う。この時、シート部とスワラー内径部に心ずれが生じている場合でも、ノズル内径とスワラー外径の間のクリアランスにより、心ずれは吸収される。

最後に、この仮位置決めの状態から、さらにオリフィスプレートを押圧することにより、ノズルに設けられたスワラー載置面の環状の突起にスワラーが食い込み、ノズルとスワラーは同軸状に組み立てられる。この時、ノズルとオリフィスプレートに挟まれたスワラーは、環状の突起に食い込むことにより径方向に拘束されるため、位置決め用ガイドピンを抜いた後でも、スワラー内径部とシート部の同軸を保つことが可能となる。

また、ノズル，スワラー及びオリフィスプレートに長さのばらつきが生じている場合でも、スワラーがノズルに設けられた環状突起に食い込むことにより、ノズル，スワラーおよびオリフィスプレートの結合後の全長を所定の寸法に調整することが可能である。

特開２００４−２３２４６４号公報

特許文献１の燃料噴射弁は、可動弁の軸方向中間部に、可動弁（可動子）のストロークエンドとなるストッパを備えている。また、ノズル（ノズルホルダ部）にスワラー及びオリフィスプレート（ノズル部材）が組み付けられた後、ノズル（ノズルホルダ部）が可動弁のストローク方向にストッパを介してヨークに組み付けられている。このような構成では、一般に、可動弁のストロークをストッパの厚みによって調整している。

また特許文献１では、スワラーをノズルに設けたスワラー載置面の環状の突起に食い込ませ、ノズル，スワラーおよびオリフィスプレートの結合後の全長を所定の寸法に調整することについては記載があるものの、弁座面が設けられたオリフィスプレートをこのオリフィスプレートを保持するノズルに食い込ませることについては記載がない。

従って、特許文献１には、ノズル（ノズルホルダ部）とオリフィスプレート（ノズル部材）との食い込み量によって可動弁（可動子）のストローク量を調整することについての配慮が無い。また、ノズル（ノズルホルダ部）とオリフィスプレート（ノズル部材）とを溶接する場合、ノズルにオリフィスプレートを圧入していても、ノズルとオリフィスプレートとの相対的な位置関係にずれが生じる場合があるが、このことについても配慮が無い。

本発明の目的は、可動子のストロークを確実に調整できる燃料噴射弁と、そのストローク調整方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、可動子と、前記可動子の一方の端部に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズル部材の外周を支持するノズルホルダ部とを備えた燃料噴射弁において、前記ノズル部材の一部と前記ノズルホルダ部の一部とのうちいずれか一方を前記可動子のストローク方向に他方に食い込ませて形成した塑性変形部を設け、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部とが溶接により接合されているものである。

このとき、前記ノズル部材の外周が前記ノズルホルダ部内に圧入されているとよい。

また、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部とが、前記塑性変形部よりも燃料噴射弁の内部からの圧力伝播的に遠い側で、リング状に繋がったビードで接合されて密封されているとよい。

また、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部との食い込み量が、燃料噴射弁の軸方向で１５μｍ以上，３５０μｍ以下であり、燃料噴射弁の半径方向における重なり量が０.０２mm以上，０.５mm以下であるとよい。

また上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、可動子と、前記可動子の一方の端部に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズル部材の外周を支持するノズルホルダ部と、前記可動子の他方の端部に設けた可動コアと、前記可動子を弁座面方向に付勢するスプリングと、前記スプリングの付勢力に打ち勝つ吸引力で前記可動コアを吸引し前記可動子を引き上げる電磁コイル及び固定コアを有する電磁回路とを備え、前記可動コアが前記固定コアと当接することにより前記可動子の引き上げ限界位置が設定された燃料噴射弁において、前記ノズル部材の一部と前記ノズルホルダ部の一部とのうちいずれか一方を前記可動子のストローク方向に他方に食い込ませて形成した塑性変形部を設けたものである。

また上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、可動子と、前記可動子の一端に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズルの外周を支持するノズルホルダ部と、前記ノズル部材に内包して設けたガイド部材と、前記可動子の別の一端側に連設した可動コアと、前記可動子を弁座面方向に押圧するスプリングと、前記可動コアを吸引し前記スプリングの力に打ち勝って前記可動子を引き上げる電磁コイル及び固定鉄心からなる電磁回路と、前記可動子の引き上げ限界位置を決める衝突面とを有する燃料噴射弁において、前記ノズル部材の外周が前記ノズルホルダ部内に圧入されており、かつ前記ノズル部材の端面もしくは外周に設けた鍔部の角部が、前記ノズルホルダ部の内面もしくは端面に設けた角部に食い込んで、少なくとも前記ノズルホルダ部側の角部が塑性変形して潰れ部が成形されていると共に、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部とが、レーザ溶接法または電子ビーム溶接法によりリング状に繋がったビードで接合されて密封されているものである。

また上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁のストローク調整方法は、請求項５又は６に記載された燃料噴射弁において、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部との食い込み量を調整することにより、前記可動子のストロークを規定量に調整するものである。

また上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁のストローク調整方法は、請求項１，５又は６のいずれか１項に記載された燃料噴射弁において、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部との食い込み量を調整することにより、前記可動子の開弁量を変化させて流量を調整し、前記可動子のストロークを調整するものである。

本発明によれば、ノズル部材とノズルホルダ部との食い込み量が可動子のストロークに影響を及ぼし得るように構成されているので、可動子のストロークを確実に調整できる燃料噴射弁と、そのストローク調整方法を提供することができる。

本発明に係る実施例では、以下のような特徴を有している。

第１の特徴は、ノズルの支持構造における強度，密封性の信頼性アップ、及びノズルホルダとの同軸度を含む位置決め精度の向上、及び高圧燃料下での実用化のため、ノズルの外周がノズルホルダ内に圧入されており、かつノズルの端面もしくは外周に設けた段の角部（Ａ）が、ノズルホルダの内面もしくは端面に設けた角部（Ｂ）に食い込んで、少なくとも角部（Ｂ）が塑性変形し、潰れ部が成形されていることに加え、ノズルとノズルホルダが、レーザ溶接法または電子ビーム溶接法により、リング状に繋がったビードで接合され密封されていることである。

第２の特徴は、第１の特徴に加え、ノズルとノズルホルダが、潰れ部よりも燃料噴射弁の内部からの圧力伝播的に遠い側で、リング状に繋がったビードで接合され、密封されていることである。

第３の特徴は、第１，第２の手段に加え、課題の達成をより最適化するために、角部（Ａ）の、角部（Ｂ）への食い込み量を、燃料噴射弁の軸方向で１５μｍ以上、３５０μｍ以下とし、かつ角部（Ａ）と、角部（Ｂ）との燃料噴射弁の半径方向の重なり量を０.０２mm以上，０.５mm以下としたことである。

第４の特徴は、可動弁のストローク調整の高精度化と経済性向上のため、前記第１，第２，第３のいずれかの手段において、角部（Ａ）の角部（Ｂ）への食い込み量を調整することで、ストロークを調整することである。

第５の特徴は、燃料噴射弁の流量調整の高精度化と経済性向上のため、前記第１，第２，第３のいずれかの手段に加えて、角部（Ａ）の角部（Ｂ）への食い込み量を調整することで、ストロークを調整し、可動弁の開弁量を変化させて流量を調整することである。

上記特徴が奏する効果として、以下のような効果が挙げられる。

第１の効果は、ノズルの外周がノズルホルダ内に圧入されていると共に、ノズルの端面または外周に設けた段の角部がノズルホルダ側に食い込んでいるため、径方向と軸方向の２面同時拘束状態となり、支持の剛性が飛躍的にアップする。また、ノズルの芯は、食い込み前の圧入過程でノズルホルダの芯と合致し、この状態を保ったまま、軸方向に押し込まれて食い込みが形成されるため、高精度な同軸が確保できる。また食い込み過程で生じる塑性変形は、ノズルに対し円周上均一な反力を及ぼすため、ノズルが傾くのを防ぐ作用をする。さらに、食い込み部はノズルホルダが潰れて、ノズルが減り込むように形成されるため、ノズルの抜き方向の強度がアップする。そのため、燃料噴射弁の内部に高圧が掛かってもノズルが動かされにくい利点がある。また潰れ部は燃料を塞き止める効果もあり、潰れ部より下流側（燃料噴射弁内から遠側）へ燃料が行くのを防いだり、減圧したりするため、高圧に対する耐圧がさらに向上する。さらに、ノズルとノズルホルダをレーザ溶接法や電子ビーム溶接法により接合して固定する場合において、例えば前記の食い込み部が無く圧入のみの場合は、溶接部の熱及び溶解と凝固による膨張と収縮の作用により、ノズルやノズルホルダが動かされたり捩れたりして精度が狂ってしまう。それに対し本発明では、食い込み部がノズルホルダとノズルの位置関係を強固にホールドするため動かされず、高い精度が保てる。また、食い込ませ後に溶接するので、溶接部への後からのダメージが掛からない。

第２の効果は、上記第１の効果に加え、ノズルとノズルホルダが、潰れ部よりも燃料噴射弁の内部からの圧力伝播的に遠い側で、リング状に繋がったビードで接合され、密封さるため、潰れ部の燃料圧力の塞き止め効果または減圧効果により、溶接部に掛かる荷重が軽減できる。そのため、より高圧化に対応できるようになるほか、溶接部の耐久性向上ができる。さらに、溶接ビート部の小規模化が図れ、溶接機の低出力化，小型化が図れ、溶接スパッタの飛散軽減ができる。

第３の効果は、ノズルの適切なホールドに必要な潰れ量の下限値と、燃料噴射弁本体へのダメージを及ぼさない適正な食い込み荷重の限界を明確にすることである。これにより、燃料噴射弁組立工程の最終完成品に近い状態において、燃料噴射弁本体へダメージを与えることなくノズルを組み込むことができる。また、このことで、ノズル組み込み直前に、ノズルホルダの穴（後でノズルが入るところ）に洗浄液を通して、燃料噴射弁の内部の異物をきれいに除去できるため、異物詰まりによる噴きっぱなし等の諸問題を解決できる。

第４の効果は、食い込み量の調整により、可動弁のストロークを調整することにより、前記第１の効果と同様な作用で、ノズルが精度良く位置決めできると共に、ノズルを押圧する荷重と食い込み量とストロークの間に、きれいな相関関係が取れるため制御し易く、また微調整が可能である。このため、高精度で能率的なストローク調整が実現する。また、その後にノズルとノズルホルダを例えばレーザ溶接法や電子ビーム溶接法により接合して固定する場合に、前記第２の効果により、ノズルが動かされず、ストロークの変化を極々微小におさえることができる。また、前記第３の効果も同様に得られる。また、この方法によれば、ストローク調整のために例えばスペーサなどの部品が不要で部品点数の削減が可能である。

第５の効果は、食い込み量の調整により、可動弁のストロークを変化させて、燃料噴射弁の流量を調整することで、前記第１の効果と同様な作用で、ノズルが精度良く位置決めできると共に、ノズルを押圧する荷重と食い込み量とストロークの間、及びストロークと流量の間に、きれいな相関関係が取れるため制御し易く、また微調整が可能である。このため、精密で経済的に有利な流量調整が実現する。また、その後にノズルとノズルホルダを例えばレーザ溶接法や電子ビーム溶接法により接合して固定する場合に、前記第２の効果により、ノズルが動かされず、ストロークの変化、しいては流量の変化を極々微小におさえることができる。また、前記第３の効果も同様に実現でき、流量のより安定した性能の良い燃料噴射弁を得ることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する。

本実施例は内燃機関に用いる電磁コイルを備えた電磁燃料噴射弁に本発明を適用したものである。電磁コイルを付勢，消勢することによって可動コアを固定コアに吸引し、あるいは固定コアから離間させる。このときの可動コアの動きによって先端に弁体を設けた可動子を往復動させる。可動子の往復動によってノズル部先端に設けた燃料噴射口が開閉され当該噴射口より燃料が噴射される。尚、本実施例では、一端の燃料導入口から他端の燃料噴射口までの寸法が長く、その結果可動子の長さが長いタイプの電磁燃料噴射弁、いわゆるロングタイプの電磁燃料噴射弁を用いている。

図１は本実施例の電磁燃料噴射弁の縦断面図である。図２は図１の部分拡大図である。以下、図１及び図２に従って、本実施例の電磁燃料噴射弁の全体構成を説明する。

金属材製筒状容器２０は直径が小さい小径筒状部２１と直径が大きい大径筒状部２３とを備え、両者間は円錐断面部２２により繋がっている。小径筒状部２１の先の部分にはノズルホルダ部３が形成される。

ノズルホルダ部３の先端部に形成された筒状部３１には、ガイド部材４及びノズル部材２が挿入されている。ガイド部材４は可動子１０のプランジャ１１の外周をガイドすると共に、燃料を図の矢印Ｆで示すように放射方向外側から内側に案内する燃料のガイドも兼ねる。プランジャ１１の先端部には弁体部１２が形成されている。ノズル部材２はプランジャ１１の中心軸線に対して傾斜をもって貫設された燃料噴射孔２Ｃを有する。燃料噴射孔２Ｃは入り口側（弁体側）が小さい直径を有し、出口側が大きい直径を有する、直径の異なった段付きの貫通孔で形成されている。燃料噴射孔２Ｃは、一つであっても良いし、複数であっても良いし、またプランジャ１１の中心軸線に対して平行に形成されても良い。

ノズル部材２にはガイド部材４に面する側に円錐状の弁座面２ｂが形成されている。この弁座面２ｂには弁体部１２のシート面１０ａが当接し、矢印Ｆで示す燃料の流れを燃料噴射孔２ｃに導いたり遮断したりする。

ノズルホルダ部３の肉厚Ｔ₁ は金属材製筒状容器２０の他の肉厚Ｔ₂〜Ｔ₄よりも厚く形成されている。その理由はその外周に溝３２を形成し、この溝３２に樹脂材製のチップシールあるいは金属の周りにゴムが焼き付けられたガスケットで代表されるシール部材（図示せず）を嵌め込むためである。溝３２の中央には環状の小突起３２Ｂが設けられており、これによりシール部材のスラスト方向の動きが規制され、燃料噴射弁をエンジンのシリンダへッドやシリンダブロックの取付け孔に装着する際の抜け止め機能を果たしている。

シール部材を装着した後のシール部分の外径はノズルホルダ部３の外径よりも大きくなり、このためシリンダへッドやシリンダブロックの取付け孔の内壁にシール部材が圧接する。かくして、燃焼室の高圧が作用する状態において、シールの機能が達成される。一方、ノズルホルダ部３の外径および小径筒状部２１の外径はシリンダへッドやシリンダブロックの取付け孔の直径よりわずかに小さく構成されており、隙間嵌め状態で取付け孔に装着される。

ノズルホルダ部３には、溝３２の内周側に一様な小径を保って形成された小径部３３によって、プランジャ１１の外周に断面積が一様な燃料通路を形成している。

ノズルホルダ部３の内径は筒状部３１の部分で直径が最も大きくなり、ガイド部材４及びノズル部材２の挿入部を形成している。

ノズルホルダ部３の筒状部３１の外径は先端まで一様で、肉厚Ｔ₄ が他の部分Ｔ₁〜Ｔ₃より薄くなるように、筒状部３１の内周面の径が大きく形成されている。さらに、肉厚Ｔ₁ 部分と筒状部３１との間には段部３３が形成され、この段部３３によって角部３ａが形成され、後で説明するように角部３ａを利用してノズル部材２が固定される。

金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の内周下端部にはプランジャ１１をガイドするプランジャガイド１１Ａが大径筒状部２３の絞り加工部２５に圧入固定されている。プランジャガイド１１Ａは中央にプランジャ１１をガイドするガイド孔１１Ｂが設けられており、その周囲に複数個の燃料通路１１Ｃが貫通孔として設けられている。中央の上面（可動コア１５側の面）には押し出し加工により凹部１１Ｄが形成されている。この凹部１１Ｄにはばね１６が保持される。プランジャガイド１１Ａの中央下面（ノズル部材２側の面）には、凹部１１Ｄに対応する凸部が押し出し加工によって形成され、その凸部中央にプランジャ１１のガイド孔１１Ｂが設けられている。細長い形状のプランジャ１１は、プランジャガイド１１Ａのガイド孔１１Ｂとガイド部材４のガイド孔とによって、まっすぐに往復動するようガイドされる。

このように、金属材製筒状容器２０は先端部から後端部まで、同一部材で一体に形成されているので、部品の管理がやり易く、また組立作業性が良い。

細長いプランジャ１１の弁体部１２とは反対側の端部には、プランジャ１１の直径より大きい外径を有する頭部１３が設けられている。この頭部１３によって可動コア１５のストッパを構成する。また頭部１３には、第１のばね５２の着座面１３ａが形成されている。着座面１３ａは頭部１３における可動コア１５と当接するストッパ部分の直径よりも大きくなるように形成されている。

可動子１０はプランジャ１１が貫通する貫通孔１４を中央に備えた可動コア１５を有する。可動コア１５はプランジャガイド１１Ａと対面する側の面の中央にばね受け用の凹部１５Ａが形成されており、プランジャガイド１１Ａの凹部１１Ｄとこの凹部１５Ａとの間にばね１６が保持されている。

円筒状の頭部１３の直径より貫通孔１４の直径の方が小さいので、プランジャ１１を弁座面２ｂに向かって押付けるばね５２（第１のばね）の付勢力の作用下においては、ばね１６（第２のばね）によって保持された可動コア１５は頭部１３の下端面が当接し、係合している。可動コア１５には、固定コア５０側を向く面に凹部１５Ｂが形成されており、この凹部１５Ｂの底面と頭部１３の下端面とが当接する。

これにより、ばね５２の付勢力に逆らう上方への可動コア１５の動き、或いはばね５２の付勢力に沿った下方へのプランジャ１１の動きに対して、両者は協働して一緒に動くことになる。しかし、ばね５２の付勢力に関係なくプランジャ１１を上方へ動かす力、或いは可動コア１５を下方へ動かす力が独立して両者に別々に作用したときは、両者は別々の方向に動こうとする。

このとき、可動コア１５の下端面はプランジャガイド１１Ａの上端面に対面しているが、ばね１６が介在していることで両者が接触することはない。

金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の内周部には固定コア５０が圧入され、圧入接触位置で溶接接合されている。

プランジャ１１の頭部１３の上端面には、初期荷重設定用のばね５２（第１のばね）の一端が当接しており、他端が貫通孔５１の上端部に圧入される調整子５４で受け止められることで、ばね５２は頭部１３と調整子５４の間に保持されている。調整子５４の固定位置を調整することで、ばね５２がプランジャ１１を弁座３９に押付ける初期荷重を調整することができる。

図２に示すように、ばね５２の初期荷重が調整された状態で、固定コア５０の下端面が可動コア１５の上端面に対して約２０乃至１００ミクロン程度（図面では誇張してある）の磁気ギャップＳを隔てて対面するように組み立てられている。

燃料導入パイプ６１の上端内周には燃料フィルター６２が、外周にはＯリング６３がそれぞれ装着されている。

金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の外周にはカップ状のヨーク４１とこのヨーク４１の開放側開口を塞ぐように設けられた環状のヨーク（コアプレート）４２が固定されている。カップ状のヨーク４１の底の部には中央に貫通孔４１Ａが設けられており、貫通孔４１Ａには金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３が挿通している。

カップ状のヨーク４１と環状のヨーク４２とによって形成される筒状空間内には、筒状の電磁コイル４３が配置されている。電磁コイル４３は半径方向外側に向かって開口する断面がＵ字状の溝を持つ環状のコイルボビン４３Ａと、この溝の中に巻きつけられた銅線で形成される環状コイル４３Ｂとから構成されている。環状コイル４３Ｂの巻き始め，巻き終わり端部には剛性のある導体４３Ｃが固定されており、環状のヨーク４２に設けた貫通孔より導体４３Ｃが引き出されている。この導体４３Ｃは樹脂によりモールドされ、樹脂成形体７１で覆われる。

電磁コイル４３に通電中は、磁気ギャップＳにおいて可動子１０の可動コア１５と固定コア５０との間に磁気吸引力が発生し、可動コア１５がばね５２の設定荷重を超える力で吸引されることで上方へ動く。このとき可動コア１５はプランジャの頭部１３と係合して、プランジャ１１と一緒に上方へ移動し、可動コア１５の上端面が固定コア５０の下端面に衝突するまで移動する。その結果、弁体１２が弁座面２ｂより離間し、燃料が燃料通路Ｆを通り、燃料噴射孔２ｃから燃焼室内に噴出する。

電磁コイル４３への通電が断たれると、磁気ギャップＳにおける磁気吸引力が消滅する。この状態では、プランジャ１１の筒状の頭部１３を反対方向に押すばね５２のばね力がばね１６の力に打ち勝って可動子１０に作用する。その結果、磁気吸引力を失った可動子１０はばね５２のばね力によって、弁体部１２が弁座面２ｂに接触する閉位置に押し戻される。このとき、頭部１３は可動コア１５に係合し、可動コア１５はばね１６の力に打ち勝って、プランジャガイド１１Ａ側へ動く。

弁体部１２が弁座面２ｂに勢い良く衝突すると、プランジャ１１はばね５２を圧縮する方向へ跳ね返る。しかし、可動コア１５はプランジャ１１とは別体であるため、プランジャ１１は可動コア１５から離れて可動コア１５の動きとは反対方向に動こうとする。このときプランジャ１１の外周と可動コア１５の内周との間には流体による摩擦が発生し、跳ね返るプランジャ１１のエネルギが、いまだ慣性力によって反対方向（弁の閉じ方向）に移動しようとしている可動コア１５の慣性質量によって吸収される。跳ね返り時には慣性質量の大きな可動コア１５がプランジャ１１から切り離されるので、跳ね返りエネルギ自体も小さくなる。

また、プランジャ１１の跳ね返りエネルギを吸収した可動コア１５は自らの慣性力がその分減少するので、ばね１６を圧縮するエネルギが減少して、ばね１６の反発力が小さくなり、可動コア１５自体の跳ね返り現象によってプランジャ１１が開弁方向に動かされる現象は発生しない。

次に、図２及び図３を用いて、ガイド部材４及びノズル部材２が組み付けられたノズルホルダ部の詳細について説明する。尚、図３は、図２に示した燃料噴射弁のＡ部を拡大して示す断面図である。

ノズル部材２の外周面２ｚは、ノズルホルダ部３の内面３ｚに、長さＬの区間に渡って圧入されている。このとき、図３に示すように、ノズル部材２の端面の角部２ａが、ノズルホルダ部３の筒状部３１の内面の奥端面の角部３ａに食い込んでいる。これにより、角部３ａが破線Ｂで示す形状から塑性変形し、潰れ部３ｄが形成されている。この潰れ部３ｄは、ノズル２の角部２ａがノズルホルダ部３の奥端面３ｂに接触してから、図象の位置まで食い込む過程で、ノズルホルダ部３の角部３ａが塑性変形してできたものである。

また、ノズル部材２とノズルホルダ部３とは、燃料噴射弁内の燃料から見て、食い込み部より外側で、レーザ溶接法によりリング状に繋がったビードで接合され、密封されている。

組み付けの工程は圧入→食い込ませ→レーザ溶接の順番で行われる。

本実施例においては、ノズル部材２の径方向と軸方向の２面同時拘束状態となり、ノズル部材２を支持する剛性が飛躍的にアップする。また、ノズル部材２の芯は、食い込み前の圧入過程でノズルホルダ部３の内周面３ｚの芯と合致し、この状態を保ったまま、軸方向に押し込まれて食い込みが形成されるため、高精度な同軸度を確保することができる。また食い込み過程で生じる塑性変形は、ノズル部材２に対して円周上均一な反力を及ぼすため、ノズル部材２が傾くのを防ぐことができる。さらに、食い込み部はノズルホルダ部３が潰れて、ノズル部材２が減り込むように形成されるため、ノズル部材２の抜き方向の強度がアップする。そのため、燃料噴射弁の内部に高圧が掛かってもノズル部材２が動かされにくい利点がある。また潰れ部３ｄは燃料を塞き止める効果もあり、ノズル部材２の外周面２ｚとノズルホルダ部３の内周面３ｚとの圧入部へ燃料が浸入しにくくしたり、減圧したりする効果が期待でき、高圧に対する耐圧性能の向上が期待できる。さらに、ノズル部材２とノズルホルダ部３とをレーザ溶接する時に、溶接部の熱及び溶解と凝固による膨張と収縮の作用により、ノズル部材２やノズルホルダ部３が動かされたり捩れたりすることがある。ノズル部材２は食い込み部によってノズルホルダ部３に強固にホールドされるため、ノズル部材２とノズルホルダ部３との相対的な位置ずれが生じにくく、溶接工程の間、ノズル部材２とノズルホルダ部３との相対的な位置関係を高精度に保つことができる。また、ノズルホルダ部３にノズル部材２を食い込ませた後に溶接するので、溶接部５へ後からダメージが掛かる心配がない。

また、ノズル部材２とノズルホルダ部３が、潰れ部３ｄよりも燃料噴射弁の内部からの圧力伝播的に遠い側で、リング状に繋がったビード５ａで接合され、密封さるため、潰れ部３ｄの燃料圧力の塞き止め効果または減圧効果により、溶接部５に掛かる荷重を軽減できる。そのため、高圧化に対応できるようになるほか、溶接部５の耐久性を向上できる。さらに、溶接ビート部５ａを小範囲に絞ることが可能になり、溶接機の低出力化，小型化が図れると共に、溶接スパッタの飛散を軽減することができる。

また、本実施例では、ノズル部材２の角部２ａがノズルホルダ部３の角部３ａに食い込む量を、燃料噴射弁の中心軸方向で１５μｍ以上，３５０μｍ以下、かつ燃料噴射弁の半径方向（中心軸からの放射方向）における角部２ａと角部３ａとの重なり量を０.０２mm以上，０.５mm以下とした。これにより、ノズル部材２の適切なホールドに必要な角部３ａの潰れ量の下限値と、燃料噴射弁本体へのダメージを及ぼさない適正な食い込み荷重の限界を明確にすることできる。また、燃料噴射弁組立工程の最終完成品に近い状態において、燃料噴射弁本体へダメージを与えることなくノズル部材２を組み込むことができる。このことで、ノズル部材２の組込み直前に、ノズルホルダ部３の筒状部３１（後でノズルが入るところ）に洗浄液を通して、燃料噴射弁の内部の異物をきれいに除去できるため、異物詰まりによる燃料噴射弁の噴きっぱなし等の諸問題を解決できる。

また、ノズル部材２の外周面２ｚの角部２ａ側には、外周面２ｚよりも小径の外周面２ｄが設けられている。これにより、ノズル部材２とノズルホルダ部３とが組み合わされた状態で、間隙部４０が構成される。小径の外周面２ｄを設けることにより、ノズルホルダ部３の筒状部３１を形成するときに角部３ｄに残るＲ部とノズル部材２の角部２ａとの干渉を避けることができる。また、本実施例において、最終的なシール性能は溶接部５ａによって確保する。この場合、角部２ａと角部３ａとの食い込み部から漏れた燃料は間隙部４０を満たすまで、その圧力が溶接部５ａに及ぶことが無い。このため、燃料の高い圧力が溶接部５ａに一気に加わることを避けることができる。

可動子１０は可動コア（可動鉄心）６の端面（衝突面）１５ａが固定コア（固定鉄心）５０の端面（衝突面）５０ａに衝突するまで上昇する。この可動子１０が燃料噴射弁の中心軸方向に動ける距離、つまり弁の軸方向の開弁量をストロークＳと称する。このストロークＳは燃料噴射弁の基本的性能である燃料噴射流量や噴霧形状や開弁限界燃圧等に敏感に影響するため、例えば±数μｍのような高精度が要求される。本実施例においては、ノズルホルダ部３に対するノズル部材２の食い込み量を調整することにより、可動子１０のストロークＳを調整する。食い込み量を調整することによりノズルホルダ部３に対してノズル部材２を精度良く位置決めできる。また、ノズル部材２を押圧する荷重と食い込み量とストロークＳの間にはきれいな相関関係が取れるため、ストロークＳを制御し易く、ストロークＳの微調整が可能である。このため、高精度で能率的なストローク調整が実現する。また、ノズル部材２はノズルホルダ部３の塑性変形部によってホールドされているので、ノズル部材２とノズルホルダ部３とをレーザ溶接して固定する時にノズル部材２が動かされず、ストロークの変化を抑制することができる。また、この方法によれば、ストローク調整のために例えばスペーサなどの部品が不要になり、部品点数を削減することができる。

ノズルホルダ部３の角部３ａに食い込ませるノズル部材２の角部２ａの形状を変更した例を、図４に示す。図４は、図３と同様に、ノズルホルダ部３とノズル部材２との食い込み部を拡大して示す断面図である。この食い込み部以外の構成は図１及び図２と同様である。

ノズル部材２の端面の角部２ａに角度θ１とθ２を設けた。これにより、ノズルホルダ部３の角部３ａにノズル部材２の角部２ａを食い込ませて潰れ部３ｄを形成する時の押圧荷重を軽減することができ、耐荷重の小さい小型軽量の燃料噴射弁に対しても、本発明を適用することができる。またθ２は、アンカー効果によりノズル部材２′の抜け方向へのホールドをより強化する作用もはたす。

ノズルホルダ部３の角部３ａに食い込ませるノズル部材２の角部２ａの形状を変更したその他の例を、図５及び図６に示す。図５及び図６のような形状でも、上述の実施例と同様な効果が期待できる。

ノズルホルダ部３の角部３ａ及びノズル部材２の角部２ａの形状については、上述の例に限定されるものではない。また、実施例では、ノズルホルダ部３にノズル部材２を食い込ませている。ノズル部材２には弁座面２ｂが構成されるため、ノズル部材２は耐摩耗性に優れた硬い材料で製作されることが望ましい。そのため、燃料噴射弁としては、ノズルホルダ部３にノズル部材２を食い込ませるように構成することが好ましいが、製造コストや作り易さ等を無視すれば、弁座面２ｂを形成する第一の材料からなる弁座部材と、弁座部材よりも柔らかい第２の材料からなる角部２ａを形成する角部部材とを組み合わせてノズル部材を構成するなどして、食い込みの関係を逆にすることも可能である。

本発明に係る第２の実施例を図７に示す。図７は、ノズル部材２が組み付けられたノズルホルダ部３の断面を示す図である。以下に説明する構成以外は、実施例１と同様である。

ノズル部材２′の外周面２ｚ′は、ノズルホルダ部３′の内面３ｚ′に、長さＬの区間に渡って圧入されている。このとき、ノズル部材２′の端面に設けた鍔部２ｄの角部２ａ′が、ノズルホルダ部３′に形成した筒状部３１′の先端面の角部（先端面の内周側の縁）３ａ′に食い込んでいる。これにより、角部３ａが′塑性変形し、潰れ部が形成されている。

ノズル部材２′の角部２ａ′をノズルホルダ部３′の角部３ａ′に食い込ませるために、筒状部３１′の先端部に拡径部３ｃを設け、段部を形成している。この拡径部３ｃによって形成される段部により、ノズル部材２′とノズルホルダ部３′との間に間隙部６０が構成されている。この間隙部６０により、ノズル部材２′の鍔部２ｄと外周面２ｚ′との間の角部２ｆに加工の関係から形成されるＲ部に対して逃げ部を形成することができる。また角部３ａ′が塑性変形するときの逃げ部となることにより、角部３ａ′の塑性変形を阻害することなく、良好に行うことができる。

本実施例では、塑性変形する角部３ａ′をノズルホルダ部３′の先端面に設けているが、ノズルホルダ部３′の拡径部３ｃの先端側にもう一つ段部を形成し、角部３ａ′がノズルホルダ部３′の内側に設けられるようにしてもよい。これにより、ノズルホルダ部３′の先端面とノズル部材２′の先端面とを概略揃えることができる。また、実施例１で説明したように、塑性変形する側をノズル部材２′側とすることも可能である。

本実施例では、前記の実施例よりもノズルホルダ３３の機械加工がやり易く、また加工精度も出しやすい利点がある。また、溶接部５５を横からの重ね溶接にしたことで、溶接ビームの位置ずれに対する製造管理面の余裕度が向上する。

次に、実施例１及び実施例２の燃料噴射弁のストローク調整方法について、図８及び図９を用いて説明する。尚、図８及び図９では、実施例１の燃料噴射弁を記載しているが、実施例２の燃料噴射弁でも同様に実施可能である。

図８は、可動子の移動量を測定して、ストローク量を調整する装置の構成を示している。

このストローク調整方法においては、燃料フィルター６２の装着前で、かつ端子モールド７１を施す前の組立工程の後半で、ヨーク（ハウジング）４１の端面４１ａを、押え治具で受け、ノズル部材２を別な治具で押し込むように実施する。またこの時に、可動子１０の上端部１０ｂに、コアの穴５０ｂを通して、細長い測定子を当て、電磁コイル４３Ｂを使って、可動子１０を上下させ、ストロークＳを測定し、このデータをフィードバックして、ノズル部材２の押し込み量を制御する。

具体的には、以下のように行う。測定子１３０を介して可動子１０のストロークを固定具１５０に固定した測定機１４０で測定する。その測定情報を制御装置１２０に送る。制御装置１２０はストロークの測定情報に基づいて押し込み量を演算する。制御装置１２０は演算した押し込み量に基づいて制御信号を生成し、押し込み機構１１０を制御する。押し込み機構１１０では、制御装置１２０からの制御信号を受けて、押し込み治具１００がノズル部材２を押し込む。この一連のサイクルを１回以上繰り返し、ストロークを所定の寸法に調整する。

これにより、ストローク精度の高い、性能の良い燃料噴射弁の組み立てが可能になる。

図９は、燃料噴射弁に流れる燃料の流量を測定して、ストローク量を調整する装置の構成を示している。

食い込み量の調整により、可動弁のストロークＳを変化させ、燃料噴射弁の流量を調整することで、ノズル部材２を精度良く位置決めできる。また、ノズル部材２を押圧する荷重と食い込み量とストロークＳの間、及びストロークＳと流量の間に、きれいな相関関係が取れるため、制御し易く、また微調整が可能である。このため、精密で経済的に有利な流量調整を行うことができる。

具体的には、以下のように行う。配管１６０を介して燃料噴射弁１に繋がった流量計１７０で、タンク１９０からポンプ１８０によって燃料噴射弁１に送る液体２００の流量を測定する。その測定情報を制御装置１２０に送る。制御装置１２０は流量の測定情報に基づいて押し込み量を演算する。制御装置１２０は演算した押し込み量に基づいて制御信号を生成し、押し込み機構１１０を制御する。押し込み機構１１０では、制御装置１２０からの制御信号を受けて、押し込み治具１００がノズル部材２を押し込む。この一連のサイクルを１回以上繰り返し、ストロークを所定の寸法に調整する。

上述の実施例では、以下のような特徴を備えている。

（１）可動子と、前記可動子の一方の端部に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズル部材の外周を支持するノズルホルダ部とを備えた燃料噴射弁において、前記ノズル部材の一部と前記ノズルホルダ部の一部とのうちいずれか一方を前記可動子のストローク方向に他方に食い込ませて形成した塑性変形部を設け、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部とが溶接により接合されている。

ノズル部材とノズルホルダ部との間に食い込みによる塑性変形部を設けているので、溶接時に塑性変形部がノズル部材とノズルホルダ部との相対的な位置関係を良好な状態で維持するので、可動子のストロークに変化が生じにくい。

また可動子と、前記可動子の一方の端部に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズル部材の外周を支持するノズルホルダ部と、前記可動子の他方の端部に設けた可動コアと、前記可動子を弁座面方向に付勢するスプリングと、前記スプリングの付勢力に打ち勝つ吸引力で前記可動コアを吸引し前記可動子を引き上げる電磁コイル及び固定コアを有する電磁回路とを備え、前記可動コアが前記固定コアと当接することにより前記可動子の引き上げ限界位置が設定された燃料噴射弁において、前記ノズル部材の一部と前記ノズルホルダ部の一部とのうちいずれか一方を前記可動子のストローク方向に他方に食い込ませて形成した塑性変形部を設けている。

上記のように、可動コアが固定コアと当接することにより可動子の引き上げ限界位置が設定され、ノズル部材に形成された弁座面に可動子のシート面が当接し着座する構成においては、ノズル部材の一部とノズルホルダ部の一部とのうちいずれか一方を可動子のストローク方向に他方に食い込ませて形成した塑性変形部を設けることにより、食い込み量が可動子のストロークに影響を及ぼし得るように構成されることになる。この食い込み量を用いてストロークを調整すれば、ストローク調整用のスペーサが不要になり、またストロークを簡単にかつ確実に調整できる。

本発明の第１の実施例による燃料噴射弁を断面によって示す図である。 図１に示した燃料噴射弁の一部断面を示す図である。 図２に示した燃料噴射弁のＡ部を拡大して示す断面図である。 図３に示した他の構成を示す断面図である。 図３に示した他の構成を示す断面図である。 図３に示した他の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施例による燃料噴射弁の一部を拡大して示す断面図である。 可動子の移動量を測定してストローク量を調整する装置の構成を示す図である。 燃料噴射弁に流れる燃料の流量を測定してストローク量を調整する装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２，２′ ノズル部材
２ａ，２ａ′，２ｆ，３ａ，３ａ′ 角部
２ｂ 弁座面
２ｃ 燃料噴射孔
２ｄ 小径の外周面
２ｅ 鍔部
２ｚ，２ｚ′ 外周面
３，３′ ノズルホルダ部
３ｂ 奥端面
３ｃ 拡径部
３ｄ 潰れ部
３ｚ，３ｚ′ 内周面
４ ガイド部材
４ａ ガイド穴
５，５′ 溶接部
５ａ，５ａ′ ビード
１０ 可動子
１０ａ シート面
１１ プランジャ
１２ 弁体
１３ プランジャの頭部
１５ 可動コア
１５ａ 端面（衝突面）
１６，５２ ばね
２０ 金属材製筒状容器
２３ 大径筒状部
３１，３１′ 筒状部
４１ ヨーク（ハウジング）
４１ａ ヨークの端面
４１Ａ 貫通穴
４２ ヨーク（コアプレート）
４３ 電磁コイル
４３Ｂ 環状コイル
４３Ｃ 導体
５０ 固定コア
５０ａ 端面（衝突面）
５４ 調整子
６２ 燃料フィルター
７１ 樹脂成形体
１００ 押し込み治具
１１０ 押し込み機構
１２０ 制御装置
１３０ 測定子
１４０ 測定機
１５０ 固定具
１６０ 配管
１７０ 流量計
１８０ ポンプ
１９０ タンク
２００ 液体

Claims (8)

1. 可動子と、前記可動子の一方の端部に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズル部材の外周を支持するノズルホルダ部とを備えた燃料噴射弁において、
   前記ノズル部材の一部と前記ノズルホルダ部の一部とのうちいずれか一方を前記可動子のストローク方向に他方に食い込ませて形成した塑性変形部を設け、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部とが溶接により接合されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記ノズル部材の外周が前記ノズルホルダ部内に圧入されていることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１又は２に記載の燃料噴射弁において、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部とが、前記塑性変形部よりも燃料噴射弁の内部からの圧力伝播的に遠い側で、リング状に繋がったビードで接合されて密封されていることを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項１又は２に記載の燃料噴射弁において、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部との食い込み量が、燃料噴射弁の軸方向で１５μｍ以上，３５０μｍ以下であり、燃料噴射弁の半径方向における重なり量が０.０２mm以上，０.５mm以下であることを特徴とする燃料噴射弁。
5. 可動子と、前記可動子の一方の端部に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズル部材の外周を支持するノズルホルダ部と、前記可動子の他方の端部に設けた可動コアと、前記可動子を弁座面方向に付勢するスプリングと、前記スプリングの付勢力に打ち勝つ吸引力で前記可動コアを吸引し前記可動子を引き上げる電磁コイル及び固定コアを有する電磁回路とを備え、前記可動コアが前記固定コアと当接することにより前記可動子の引き上げ限界位置が設定された燃料噴射弁において、
   前記ノズル部材の一部と前記ノズルホルダ部の一部とのうちいずれか一方を前記可動子のストローク方向に他方に食い込ませて形成した塑性変形部を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
6. 可動子と、前記可動子の一端に形成したシート面と、前記シート面が当接し着座する弁座面を有するノズル部材と、前記ノズルの外周を支持するノズルホルダ部と、前記ノズル部材に内包して設けたガイド部材と、前記可動子の別の一端側に連設した可動コアと、前記可動子を弁座面方向に押圧するスプリングと、前記可動コアを吸引し前記スプリングの力に打ち勝って前記可動子を引き上げる電磁コイル及び固定鉄心からなる電磁回路と、前記可動子の引き上げ限界位置を決める衝突面とを有する燃料噴射弁において、
   前記ノズル部材の外周が前記ノズルホルダ部内に圧入されており、かつ前記ノズル部材の端面もしくは外周に設けた鍔部の角部が、前記ノズルホルダ部の内面もしくは端面に設けた角部に食い込んで、少なくとも前記ノズルホルダ部側の角部が塑性変形して潰れ部が成形されていると共に、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部とが、レーザ溶接法または電子ビーム溶接法によりリング状に繋がったビードで接合されて密封されていることを特徴とする燃料噴射弁。
7. 請求項５又は６に記載された燃料噴射弁のストローク調整方法において、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部との食い込み量を調整することにより、前記可動子のストロークを規定量に調整することを特徴とする燃料噴射弁のストローク調整方法。
8. 請求項１，５又は６のいずれか１項に記載された燃料噴射弁のストローク調整方法において、前記ノズル部材と前記ノズルホルダ部との食い込み量を調整することにより、前記可動子の開弁量を変化させて流量を調整し、前記可動子のストロークを調整することを特徴とする燃料噴射弁のストローク調整方法。

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