JP2010169040A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力制御弁の挙動を安定させることができる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】アーマチャ４２を構成する円柱部４７の外周面部には、半径方向に凹となるアーマチャ用溝部分８１が形成される。また縦孔４５の内壁には、半径方向に凹となるバルブボデー用溝部分８０が形成される。バルブボデー用溝部分８０は、軸方向Ｚに沿って延びるように形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

従来、圧力制御室内の燃料圧力を圧力制御弁にて調整することで、弁部材に作用する閉弁方向の付勢力を制御し、弁部材の開閉動作を制御する燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の燃料噴射弁では、圧力制御弁を開弁動作させることによって、圧力制御室内の燃料を、圧力制御室出口側オリフィスを介して低圧側に排出させる。これによって圧力制御室内の燃料圧力を低下させ、弁部材に作用する閉弁方向の付勢力を低下させ、弁部材を開弁動作させている。

特開２００６−１９４２３７号公報

前述の従来技術では、圧力制御弁のシャフト部分をバルブボデーに形成される縦孔に挿入し、縦孔によって圧力制御弁が上下方向に案内される。圧力制御弁の開閉動作時に、シャフト部分と縦孔とが摺動する部分には、微小なクリアランスが設定されている。このようなクリアランスの寸法は、圧力制御弁の上下動時の摺動ガタを小さくし、圧力制御弁の挙動を一律に保つように設定される。

しかしながら、燃料に含まれる微細な異物がクリアランスに侵入することによって、異物が摺動を阻害することがある。これによって圧力制御弁の挙動が不安定となり、弁部材の開閉動作に微小な不安定挙動をもたらすという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、圧力制御弁の挙動を安定させることができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、燃料が噴射される噴孔が形成される筒状のハウジングと、
ハウジング内に設けられ、ハウジングの軸方向に往復変位することによって噴孔を開閉して、噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
ハウジング内に圧力を高めた燃料を供給するための供給部と、
ハウジングの内部に形成され、供給部から供給される高圧の燃料を噴孔に導く高圧燃料通路と、
ハウジングの内部に形成され、高圧燃料通路を流れる燃料が供給される圧力制御室と、
圧力制御室と、燃料をハウジング外へ排出するための排出通路とを連通する連通路と、
連通路を開閉することによって、圧力制御室内の燃料を排出通路へ排出および排出の停止を制御する駆動手段と、を含み、
圧力制御室の圧力は、噴孔とは反対側に位置する弁部材の端部に、弁部材を閉弁する方向に作用し、
駆動手段は、
ハウジングの内周面部に固定され、軸方向に貫通するように貫通孔が形成される固定部と、
固定部に対して軸方向に変位し、連通路を開閉する圧力制御弁と、
圧力制御弁を、連通路を閉じる方向に押し付ける弾性部材と、
通電されることによって連通路を開くように圧力制御弁を吸引する磁力を発生するコイルと、を含み、
圧力制御弁は、
貫通孔に挿通されて軸方向に摺動するように配置される軸部と、
噴孔側とは反対側に位置する軸部の端部に設けられ、半径方向外方に突出し、固定部に対する噴孔側への圧力制御弁の変位を規制する羽根部と、を有し、
軸部の外周面部および貫通孔の内壁の少なくともいずれか一方には、半径方向に凹となり、軸方向に延びる溝部分が形成されることを特徴とする燃料噴射弁である。

請求項１に記載の発明に従えば、圧力制御弁の軸部は、固定部の貫通孔に挿通し、軸方向に摺動する。したがって軸部の外周面部と貫通孔の内壁とは、一部が接触する。また軸部の外周面部および貫通孔の内壁の少なくともいずれか一方には、半径方向に凹となる溝部分が形成される。したがって溝部分は、対向する面部とは確実に離間するようになる。このように軸部の外周面部と貫通孔の内壁とには、摺動するために接触する部分と、溝部分によって離間する部分とが形成される。このように軸部が摺動するために接触する部分の機能は、摺動ガタの抑制である。したがって摺動部分のクリアランスを小さくして、摺動部分をできるだけ燃料が通過しないように液密に構成する必要がないので、固定部の噴孔側と反噴孔側とを隔離する必要はなく、本発明のように溝部分を形成してもなんら問題ない。

これによって軸部の外周面部と貫通孔の内壁との間に、燃料に含まれる異物が侵入した場合であっても、軸方向に延びる溝部分に異物を収容することができる。したがって従来技術のように溝部分がなく、摺動部分に異物を収容する空間がないような構成に比べて、異物が軸部の摺動を阻害することを抑制することができる。このように両者が接触する部分は、摺動ガタを抑制する機能を有し、両者が離間する溝部分は、異物を排出するための空間として機能し、本発明ではこれらが併設されることになる。

また溝部分は軸方向に延びるように形成される。圧力制御弁が開弁すると、圧力制御室からの燃料は噴孔側から反噴孔側に流下するので、溝部分が周方向に延びる構成に比べて、軸方向に延びる溝部分によって収容されている異物を噴孔側から反噴孔側に押し流す効果を得ることができる。これによって軸方向に延びる溝部分によって、異物の排出性を向上することができる。

また軸方向に延びる溝部分を、たとえば摺動部分の軸方向の略全域にわたって形成することによって、溝部分を一部に形成する構成よりも、異物をより効率よく収容し、異物を摺動部分外へ排出することができる。このように本発明では、異物によって圧力制御弁の挙動が不安定になることを防止することができる。これによって圧力制御弁を高精度に動作させることができる。

また請求項２に記載の発明では、溝部分は、軸部の外周面部と貫通孔の内壁とにそれぞれ形成され、
軸部に形成される溝部分と貫通孔の内壁に形成される溝部分とは、互いに交差する方向に延びることを特徴とする。

請求項２に記載の発明に従えば、溝部分は、軸部と貫通孔の内壁との両方に形成され、各溝部分は互いに交差する方向に延びる。これによって軸部の外周面部と貫通孔の内壁とが摺動するために一部が接触する接触部分は、各溝部分によって仕切られ、接触部分の領域が小さくなる。これによって異物が接触部分に侵入した場合には、圧力制御弁が軸方向に変位することによって、接触部分から異物が移動して、異物が各溝部分に収容される可能性を大きくすることができる。したがって接触部分に異物が侵入している時間をできるだけ短くすることができる。

さらに請求項３に記載の発明では、溝部分は、軸方向に螺旋状に延びるように形成されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明に従えば、溝部分は、螺旋状に延びるように形成されるので、溝部分は軸方向に対して斜めに延びる。このように溝部分を螺旋状にして、斜めに延びるように形成することによって、溝部分の幅寸法が同一である場合に溝部分が設けられる面積を溝部分が軸方向に沿って延びる構成に比べて、大きくすることができる。したがって異物が溝部分によって収容される確率を多くすることができる。

さらに請求項４に記載の発明では、軸部に形成される溝部分は、軸部の周方向に沿って延び、
貫通孔の内壁に形成される溝部分は、固定部における軸方向の一端部から他端部まで軸方向に沿って延びることを特徴とする。

請求項４に記載の発明に従えば、貫通孔の内壁に形成される溝部分は、軸方向の一端面部から他端面部まで延びるので、軸方向に沿って加工用工具を移動させるだけで溝部分を固定部に形成することができる。これによって貫通孔の内壁に溝部分を容易に形成することができる。また軸部に形成される溝部分は、周方向に沿って延びるので、旋盤などによって溝部分を軸部に容易に形成することができる。このように本発明の効果を達成することができる溝部分を容易に形成することができる。

第１実施形態の燃料噴射弁１０の全体構成を示す断面図である。 燃料噴射弁１０の要部を拡大した断面図である。 バルブボデー４１を示す平面図である。 バルブボデー４１を示す断面図である。 アーマチャ４２を示す正面図である。 バルブボデー４１およびアーマチャ４２を拡大した断面図である。 第２実施形態のバルブボデー４１を示す断面図である。 第２実施形態のアーマチャ４２を示す正面図である。 バルブボデー４１およびアーマチャ４２を拡大した断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図６を用いて説明する。図１は、第１実施形態の燃料噴射弁１０の全体構成を示す断面図である。図２は、燃料噴射弁１０の要部を拡大した断面図である。燃料噴射弁１０は、たとえばディーゼルエンジン用コモンレール式燃料噴射装置に用いられるものである。燃料噴射弁１０は、エンジンのエンジンヘッド（図示せず）に搭載され、高圧燃料を蓄積するコモンレール（図示せず）から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒内に直接噴射するように構成されている。燃料噴射弁１０は、ノズル部１１、ノズルホルダ部１２、および圧力制御部１３を備える。

ノズル部１１は、リテーニングナット１４によってノズルホルダ部１２と結合されている。ノズル部１１は、ノズルボデー１５およびニードル１６を備える。ノズルボデー１５には、内部に軸方向Ｚに延びる棒状の凹部であって、ニードル１６が収容されるニードル収容孔１７が形成されている。ニードル収容孔１７の先端部には、ニードル収容孔１７の内壁とノズルボデー１５の外壁とを連通する噴孔１８が形成されている。ニードル収容孔１７の噴孔１８の上流側にはニードル１６が着座する弁座１９が形成されている。

以下、燃料噴射弁１０を示す方向として、ニードル収容孔１７が延びる方向を軸方向Ｚ（図１における上下方向）と称し、軸方向Ｚの一方を開弁方向Ｚ１または上方Ｚ１（図１における上方）と称し、軸方向Ｚの他方を閉弁方向Ｚ２または下方Ｚ２（図１における下方）と称することがある。

ノズルボデー１５には、ニードル収容孔１７の側壁に接続するノズルボデー用通路２０が形成されている。ノズルボデー用通路２０は、高圧燃料通路として機能し、ニードル収容孔１７に高圧燃料を供給する。

ニードル１６は、軸方向Ｚに延びる棒状に形成され、ニードル収容孔１７に収容される。ニードル１６がニードル収容孔１７に収容されると、ニードル１６の外壁およびニードル収容孔１７の内壁によって囲まれる燃料溜り室２１が形成される。燃料溜り室２１は、ノズルボデー用通路２０および噴孔１８に連通している。ニードル１６は、受圧部２２を有している。燃料溜り室２１に燃料が供給されると、その燃料圧力が受圧部２２に作用する。受圧部２２に燃料圧力が作用すると、ニードル１６には、ニードル１６を開弁方向Ｚ１に押し上げる力が働く。

ニードル１６は弁部材であり、ニードル１６が弁座１９に着座すると、燃料溜り室２１と噴孔１８との連通が遮断される。このため、燃料溜り室２１に高圧燃料が供給されていても噴孔１８から燃料は噴射されない。ニードル１６が弁座１９から離れると燃料溜り室２１と噴孔１８とが連通するので、噴孔１８から燃料が噴射される。

ノズルホルダ部１２は、ノズル部１１を一方の端部で支持するとともに、圧力制御部１３を他方の端部で支持する。ノズルホルダ部１２は、ロアボデー２３、コマンドピストン２４、コイルスプリング２５、およびオリフィスプレート２６を備える。

ロアボデー２３は、軸方向Ｚに延びる棒状に形成され、下方Ｚ２の端部にノズルボデー１５を支持している。換言すると、ロアボデー２３は、筒状のハウジングとして機能する。ロアボデー２３は、コモンレール（図示せず）から延びる燃料パイプ（図示せず）が接続される高圧開口部２７を有している。したがって高圧開口部２７は、ロアボデー２３内に圧力を高めた燃料である高圧燃料を供給するための供給部として機能する。高圧開口部２７には、フィルタ部材２８が取り付けられ、燃料噴射弁１０内部に異物８３が侵入するのを抑制している。ロアボデー２３は、ノズルボデー用通路２０に接続するロアボデー用通路２９が形成されている。ロアボデー用通路２９は、高圧燃料通路として機能し、高圧開口部２７に流入した高圧燃料をノズルボデー用通路２０に供給する。

ロアボデー２３の上方Ｚ１の端部には、下方Ｚ２に向かって凹んだ凹部３３が形成されている。ロアボデー２３には、ロアボデー用通路２９から分岐する分岐通路３４が形成されている。分岐通路３４は、凹部３３の底部に開口している。またロアボデー２３には、軸方向Ｚに延びるピストン収容孔３５が形成されている。凹部３３側に位置するピストン収容孔３５の端部は、凹部３３の底部に開口する。またノズル部１１側に位置するピストン収容孔３５の端部は、ノズル部１１側の端面に開口している。ピストン収容孔３５は、ニードル収容孔１７と連通している。ピストン収容孔３５には、軸方向Ｚに延びる棒状に形成されたコマンドピストン２４が往復移動可能に収容されている。

ノズル部１１側に位置するピストン収容孔３５の端部には、コイルスプリング２５が設けられている。コイルスプリング２５は上端がピストン収容孔３５の内壁に支持され、下端がニードル１６の上端面に支持されている。コイルスプリング２５は、ニードル１６を閉弁方向Ｚ２に付勢する。

ロアボデー２３には、ピストン収容孔３５とコマンドピストン２４との間に形成される隙間と凹部３３とを連通するリーク通路５５が形成されている。またロアボデー２３には、圧力制御部１３の内部でリークした燃料を低圧側へ排出する低圧通路３０が形成されている。低圧通路３０は、凹部３３と低圧開口部３２に接続される配管（図示せず）とを連通し、流下した燃料が例えば燃料タンク等の低圧側に排出される。

オリフィスプレート２６は、略円盤状に形成され、凹部３３の底部にピストン収容孔３５を覆うようにして設けられている。凹部３３の底部側に位置するオリフィスプレート２６の端部には、ピストン収容孔３５と通じる圧力制御室３６が形成されている。また、オリフィスプレート２６には、アウトオリフィス３７とインオリフィス３８とが形成される。アウトオリフィス３７は、連通路であって、凹部３３とは反対側（図１の上方Ｚ１側）に位置するオリフィスプレート２６の端面と圧力制御室３６とを連通する。インオリフィス３８は、分岐通路３４と圧力制御室３６とを連通する。アウトオリフィス３７の通路断面積は、インオリフィス３８の通路断面積よりも大きい。

圧力制御室３６には、分岐通路３４を通じて、高圧燃料が供給される。コマンドピストン２４の上端面には、圧力制御室３６に供給された高圧燃料の圧力が作用する。これにより、コマンドピストン２４には、ニードル１６を下方Ｚ２に、つまりニードル１６を閉弁方向Ｚ２に押し下げる力が働く。

オリフィスプレート２６の外径は、凹部３３の内径よりも小さいため、オリフィスプレート２６の外壁と凹部３３の内壁との間に排出通路として機能する燃料通路３９が形成される。この燃料通路３９は、リーク通路５５と連通している。

次に、圧力制御部１３に関して説明する。圧力制御部１３は、アウトオリフィス３７を開閉することによって、圧力制御室３６内の高圧燃料を燃料通路３９へ排出および排出の停止を制御する駆動手段として機能する。圧力制御部１３は、ノズルホルダ部１２の上方Ｚ１に組付けられ、アッパーボデー４０によってロアボデー２３の上部に結合されて固着されている。圧力制御部１３は、バルブボデー４１、アーマチャ４２およびソレノイド４３を備える。

先ず、バルブボデー４１に関して説明する。図３は、バルブボデー４１を示す平面図である。図４は、バルブボデー４１を示す断面図である。バルブボデー４１は、固定部であって、ロアボデー２３の内周面部に固定される。したがってバルブボデー４１の外周面部は、ロアボデー２３の内周面部と接触している。このように接触している部分は、バルブボデー４１の外周面部とロアボデー２３の内周面部との間を燃料が流通しない部分である。本実施の形態では、接触している部分は、バルブボデー４１の周方向全域にわたっており、バルブボデー４１の外周面部とロアボデー２３の内周面部との間を燃料が流通することはない。

さらに具体的には、本実施の形態では、バルブボデー４１の外周面部には雄ねじが形成され、ロアボデー２３の内周面部には雌ねじが形成され、これらが螺合することによって、バルブボデー４１がロアボデー２３に固定される。これによってバルブボデー４１とロアボデー２３とは、密着している。

バルブボデー４１は、略円柱状に形成され、図２に示すように、オリフィスプレート２６のアウトオリフィス３７側に設けられている。バルブボデー４１の下面部と、オリフィスプレート２６の上面部とは、密着している。バルブボデー４１をロアボデー２３に固定する際に、下方Ｚ２へ螺進させることによって、バルブボデー４１の下面部とオリフィスプレート２６の上面部とが密着する。

バルブボデー４１の下面部には、上方Ｚ１に凹となる収容室４４が形成されている。収容室４４は、アウトオリフィス３７と繋がる。収容室４４の上方Ｚ１には、軸方向Ｚに延びる縦孔４５が形成されている。縦孔４５は、軸方向Ｚに延びてバルブボデー４１を貫通するように形成される。

またバルブボデー４１には、バルブボデー４１を貫通し、軸方向Ｚに延びる供給通路５４が形成されている。供給通路５４は、バルブボデー４１のオリフィスプレート２６側の端面と反対側の端面とを貫くよう形成される。供給通路５４は、複数形成され、本実施の形態では周方向に等間隔をあけて３つ形成されている。供給通路５４は、下方側の端部が燃料通路３９に繋がり、上方側の端部がバルブ室５３に繋がる。

またバルブボデー４１には、供給通路５４と収容室４４とを連通する斜孔８２が形成されている。斜孔８２は、収容室４４から半径方向外方に向かうにつれて上方Ｚ１に向かうように傾斜している。斜孔８２の通路断面積は、供給通路の通路断面積よりも小さくなるように設定される。

また縦孔４５の内壁には、内周面部から半径方向外方に凹となり、軸方向Ｚに延びるバルブボデー用溝部分８０が形成される。バルブボデー用溝部分８０は、所定の幅を有し、軸方向Ｚに連続する溝部分である。バルブボデー用溝部分８０は、複数形成され、本実施の形態では周方向に等間隔をあけて、４つ形成される。バルブボデー用溝部分８０は、軸方向Ｚに延び、バルブボデー４１の下面部から上面部まで延びる。換言すると、バルブボデー用溝部分８０は、軸方向Ｚにおけるバルブボデー４１の一端部から他端部まで延びる。したがって図３に示すように、バルブボデー用溝部分８０の下端部は収容室４４に繋がり、上端部はバルブ室５３に繋がる。

次に、アーマチャ４２に関して説明する。図５は、アーマチャ４２を示す正面図である。アーマチャ４２は、圧力制御弁であって、バルブボデー４１に対して変位し、アウトオリフィス３７を開閉する。アーマチャ４２は、略円盤状の円盤部４６と円柱部４７とから構成されている。円盤部４６は、羽根部であって、開弁方向Ｚ１側に位置するアーマチャ４２の端部に設けられる。したがって円盤部４６は、オリフィスプレート２６とは反対側のバルブボデー４１の端面に対向するように配置されている。円盤部４６は、半径方向外方に突出し、バルブボデー４１に対する閉弁方向Ｚ２へのアーマチャ４２の変位を規制する。円盤部４６の上面は平面であり、ソレノイド４３の下面に吸着される吸着面となっている。

円柱部４７は、軸部であって、縦孔４５に挿通されて、軸方向Ｚに往復移動可能に配置されている。円柱部４７は、縦孔４５の内壁に摺動しながら、軸方向Ｚに沿って往復変位可能に設けられる。摺動とは、接触しながら滑るように変位することである。このように接触する部分は、円柱部４７の外周面部と縦孔４５の内壁との全域ではなく、一部である。換言すると、軸方向Ｚに見て、断面形状が略円状の円柱部４７が縦孔４５内を偏心するので、偏心することによって円柱部４７の外周面部の少なくとも一部が縦孔４５の内壁の接触する。このように縦孔４５は、貫通孔であって、円柱部４７が貫通するように配置され、縦孔４５の内壁と円柱部４７の縦孔４５に貫通している外周面部とは、摺動可能な状態で接触している。

また円柱部４７に外周面部には、外周面部から半径方向内方に凹となり、周方向に延びるアーマチャ用溝部分８１が形成される。アーマチャ用溝部分８１は、複数形成され、本実施の形態では軸方向Ｚに等間隔をあけて、３つ形成される。

円柱部４７の下端面の中心には円筒部および円錐部からなる弁体室４８が設けられ、弁体室４８にはボール弁４９が収容されている。ボール弁４９は上面が球状であるが、下面は、オリフィスプレート２６の上面のアウトオリフィス３７を塞ぐシール平面状となっている。ボール弁４９は、アーマチャ４２が往復移動することにより、アウトオリフィス３７を開閉する。

ボール弁４９によってアウトオリフィス３７が開弁されることにより、圧力制御室３６内に流入した高圧燃料が低圧側である弁体室４８に排出され、弁体室４８からさらに収容室４４に排出され、圧力制御室３６内の燃料圧力を低下させることができる。

次に、バルブボデー用溝部分８０およびアーマチャ用溝部分８１について説明する。前述したように、バルブボデー用溝部分８０は軸方向Ｚに沿って延び、アーマチャ用溝部分８１は周方向に沿って延びる。したがってバルブボデー用溝部分８０とアーマチャ用溝部分８１とは、互いに交差する方向に延びる。また縦孔４５の内壁と円柱部４７の外周面部とは、摺動する。したがって摺動するために縦孔４５の内壁と円柱部４７の外周面部とが接触する接触部分がある。このような接触部分は、前述したように円柱部４７の外周面部と縦孔４５の内壁との全域ではなく、一部である。また各溝部分８０，８１によって、縦孔４５の内壁と円柱部４７の外周面部とが接触せずに確実に離間する非接触部分とがある。

接触部分は、円柱部４７が縦孔４５に対して摺動する必要があるので、円柱部４７の外径と縦孔４５の内径とで微小クリアランスが生じるように、各寸法値が設定される。このような微小クリアランスは、アーマチャ４２の作動時に、いわゆるアーマチャ４２のガタを抑制する値に設定される。このように円柱部４７が摺動するために接触する接触部分の機能は、摺動ガタの抑制である。したがって摺動部分のクリアランスを小さくして、摺動部分をできるだけ燃料が通過しないように液密に構成する必要がなく、アーマチャ４２の噴孔側と反噴孔側とを隔離する必要はなく、本実施の形態のように各溝部分８０，８１を形成してもなんら問題ない。

非接触部分には、バルブボデー用溝部分８０と円柱部４７の外周面部とが対向する部分、アーマチャ用溝部分８１と縦孔４５の内壁とが対向する部分、およびバルブボデー用溝部分８０とアーマチャ用溝部分８１とが対向する部分がある。

バルブボデー用溝部分８０は軸方向Ｚに沿って延び、アーマチャ用溝部分８１は周方向に沿って延びるので、複数の接触部分のうち軸方向Ｚの内方に位置する接触部分は、図２に示すように、網目状に延びる各溝部分８０，８１によって囲まれている。

各溝部分８０，８１の深さ寸法は、異物８３を収容できる寸法に設定される。また各溝部分８０，８１の幅寸法は、アーマチャ４２が縦孔４５を摺動して、所望の往復変位することができるような摺動面を確保することができる値に設定される。

次に、ソレノイド４３に関して説明する。ソレノイド４３は、ロアボデー２３の上部に組み付けられ、アッパーボデー４０によってロアボデー２３の上部に結合されて固着されている。ソレノイド４３は、ステータ５０、コイル５１、およびコイルスプリング５２を備える。ステータ５０は、略円柱状に形成され、バルブボデー４１に対してオリフィスプレート２６とは反対側に設けられている。

またコイルスプリング５２は、アーマチャ４２の円盤部４６を、アウトオリフィス３７を閉じる方向に押し付ける弾性部材である。コイル５１は、通電されることによってアウトオリフィス３７を開くようにアーマチャ４２を吸引する磁力を発生する。

ステータ５０とバルブボデー４１との間には、アーマチャ４２の円盤部４６を収容するとともに円盤部４６が往復運動可能なバルブ室５３が形成されている。したがってバルブ室５３は、円盤部４６が配置される配置空間である。バルブ室５３は、バルブボデー４１に形成される供給通路５４によって燃料通路３９と連通する。したがってバルブ室５３には、供給通路５４を流下する燃料が充填されている。

次に、燃料噴射弁１０の作動および異物８３の流れに関して、図１、図２および図６を用いて説明する。図６は、バルブボデー４１およびアーマチャ４２を拡大した断面図であって、異物８３の流れを示す断面図である。図６では、理解を容易にするため、異物８３を誇張して大きく示し、形状も球状として示す。燃料噴射ポンプ（図示せず）にて加圧された高圧燃料は、高圧開口部２７に接続される配管（図示せず）を通じてロアボデー用通路２９に供給される。ロアボデー用通路２９に供給された高圧燃料は、ノズルボデー用通路２０を通って燃料溜り室２１に流入するとともに、分岐通路３４およびインオリフィス３８を通って圧力制御室３６に流入する。

コイル５１に通電されていない状態では、コイルスプリング５２の付勢力により、アーマチャ４２はアウトオリフィス３７を閉弁する。この状態では、圧力制御室３６に流入した高圧燃料は、低圧側に排出されること無く、圧力制御室３６に蓄積される。

ニードル１６には、燃料溜り室２１内の高圧燃料の燃料圧力が作用することにより開弁方向Ｚ１の力が働くが、圧力制御室３６内の高圧燃料の燃料圧力が作用することによるコマンドピストン２４がニードル１６を閉弁方向Ｚ２に押し付ける力とコイルスプリング２５がニードル１６を閉弁方向Ｚ２に押し付ける力との合計の方が大きいので、ニードル１６は、閉弁状態を維持する。このため、燃料溜り室２１と噴孔１８との連通が遮断され、燃料は噴射されない。

このような閉弁状態において、制御装置（図示せず）からコイル５１が通電されると、ステータ５０とアーマチャ４２との間に磁気吸引力が働き、ステータ５０にアーマチャ４２が吸引される。これによってボール弁４９がアウトオリフィス３７を開弁する。すると、圧力制御室３６内の高圧燃料がアウトオリフィス３７から排出される。アウトオリフィス３７は、インオリフィス３８よりも通路径が大きいので、圧力制御室３６内の燃料圧力は低下する。

圧力制御室３６から排出された燃料は、弁体室４８を経由して、収容室４４に流入する。そして、収容室４４に流入した燃料は、斜孔８２を流下し、供給通路５４を流下する。供給通路５４を上方Ｚ１に流下した燃料は、バルブ室５３に至る。また供給通路５４を下方Ｚ２に流下した燃料は、燃料通路３９を流下し、低圧通路３０を通って低圧開口部３２に接続される配管を通じて、例えば燃料タンク等の低圧側に排出される。

また収容室４４に流入した燃料は、図６に示すように、バルブボデー用溝部分８０を流下し、バルブ室５３に至る。このとき、アーマチャ用溝部分８１に存在する燃料のうち、バルブボデー用溝部分８０と交差する部分に存在する燃料が、バルブボデー用溝部分８０を流下する燃料と一緒に押し流される。これによってアーマチャ用溝部分８１にも、バルブボデー用溝部分８０に向かう燃料の流れが生じる。したがってアーマチャ用溝部分８１に存在する燃料も、徐々にバルブボデー用溝部分８０を介して、バルブ室５３に流下する。これによって各溝部分８０，８１に存在する燃料内の異物８３も、燃料と一緒に流下する。したがって、万が一、摺動する接触部分に異物８３が侵入した場合には、アーマチャ４２の上下動や回転動によって、異物８３が各溝部分８０，８１に移動されて排出される。したがって異物８３は各溝部分８０，８１を通過して流れされるので、異物８３が接触部分に悪影響を与えることなく排出される。

圧力制御室３６内の燃料圧力が低下すると、コマンドピストン２４に働くニードル１６を閉弁方向Ｚ２に押し付ける力が弱まる。これにより、ニードル１６を開弁方向Ｚ１に押し上げる力が大きくなり、ニードル１６が開弁方向Ｚ１に移動する。その結果、燃料溜り室２１と噴孔１８とが連通し、燃料が噴孔１８から噴射される。このようにニードル１６を軸方向Ｚに往復変位させることによって噴孔１８を開閉して、噴孔１８からの燃料の噴射を断続する。

以上説明したように本実施の形態では、円柱部４７の外周面部および縦孔４５の内壁の両方に、半径方向に凹となる溝部分８０，８１がそれぞれ形成される。したがって各溝部分８０，８１は、対向する面部とは確実に離間する。このように円柱部４７の外周面部と縦孔４５の内壁とは、摺動するために接触する接触部分と、溝部分８０，８１によって離間する非接触部分とがある。これによって円柱部４７の外周面部と縦孔４５の内壁との間に、燃料に含まれる異物８３が侵入した場合であっても、軸方向Ｚに延びるバルブボデー用溝部分８０に異物８３を収容することができる。したがって従来技術のように溝部分がなく、摺動部分に異物８３を収容する空間がないような構成に比べて、異物８３が円柱部４７の摺動を阻害することを抑制することができる。このように両者が接触する部分は、摺動ガタを抑制する機能を有し、両者が離間する溝部分８０，８１は、異物８３を排出するための空間として機能し、本実施の形態ではこれらが併設されることになる。換言すると、円柱部４７と縦孔４５の内壁との摺動部に、摺動するための摺動保持面と、異物８３を排出するための異物排出溝が併設される。またバルブボデー用溝部分８０はバルブボデー４１の軸方向Ｚの略全域にわたって延びるので、バルブボデー用溝部分８０を一部に形成する構成よりも、異物８３をより効率よく収容し、異物８３を摺動部分外のバルブ室５３へ排出することができる。このように本実施の形態は、異物８３によってアーマチャ４２の挙動が不安定になることを防止することができる。これによってアーマチャ４２を高精度に動作させることができる。

またアーマチャ４２が開弁すると、圧力制御室３６からの燃料は噴孔１８側から反噴孔側に流下するので、軸方向Ｚに延びるバルブボデー用溝部分８０よって収容されている異物８３を噴孔側から反噴孔側に押し流す効果を得ることができる。これによって異物８３の排出性を向上することができる。

また本実施の形態では、各溝部分８０，８１は、円柱部４７とバルブボデー４１との両方に形成され、各溝部分８０，８１は互いに交差する方向に延びる。これによって円柱部４７の外周面部と縦孔４５の内壁とが接触する接触部分は、各溝部分８０，８１によって仕切られ、接触部分の領域が小さくなる。これによって異物８３が接触部分に侵入した場合には、アーマチャ４２が軸方向Ｚに変位することによって、接触部分から異物８３が移動して、異物８３が各溝部分８０，８１に収容される可能性を大きくすることができる。したがって接触部分に異物８３が侵入している時間をできるだけ短くすることができる。

また各溝部分８０，８１は、円柱部４７とバルブボデー４１にそれぞれ複数形成されるので、円柱部４７の外周面部と縦孔４５の内壁とが接触する接触部分は、各溝部分８０，８１によって仕切られる。換言すると、網目状に各溝部分８０，８１が形成される。これによって異物８３が接触部分に侵入した場合には、接触部分の周囲が各溝部分８０，８１によって囲まれているので、アーマチャ４２が軸方向Ｚに変位することによって、接触部分から異物８３が移動して、異物８３が各溝部分８０，８１に収容される可能性をさらに大きくすることができる。したがって接触部分に異物８３が侵入している時間をさらに短くすることができる。

換言すると、バルブボデー４１とアーマチャ４２を組み合わせることで生成される網目状の各溝部分８０，８１によって侵入した異物８３を取り囲むことができるので、従来技術に比べアーマチャ４２の微少動作量でも異物８３が各溝部分８０，８１に到達する確率が増加し、また摺動面での異物移動量が小さくなるので異物８３による摺動面への攻撃時間および攻撃確率を低減することとなり、異物排出能力が高く摺動傷の発生量を抑制できる耐異物ロバスト性の高いバルブ構造が得られる。これによって従来技術と同等の安定噴射特性を実現しつつ、耐異物ロバスト性の高いバルブ構造が実現される。

また本実施の形態では、バルブボデー４１に形成されるバルブボデー用溝部分８０は、軸方向Ｚの一端面部から他端面部まで延びるので、軸方向Ｚに沿って加工用工具を移動させるだけでバルブボデー用溝部分８０をバルブボデー４１に形成することができる。これによってバルブボデー４１にバルブボデー用溝部分８０を容易に形成することができる。また円柱部４７に形成されるアーマチャ用溝部分８１は、周方向に沿って延びるので、旋盤などによってアーマチャ用溝部分８１を円柱部４７に容易に形成することができる。このように本実施の形態の効果を達成することができる各溝部分８０，８１を容易に形成することができる。換言すると、縦孔４５に縦溝であるバルブボデー用溝部分８０、および円柱部４７に横溝であるアーマチャ用溝部分８１を形成することは、加工コストが安く、加工の難易度が低いので、加工性において最適の設計である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図７〜図９を用いて説明する。図７は、第２実施形態のバルブボデー４１を示す断面図である。図８は、第２実施形態のアーマチャ４２を示す正面図である。図９は、バルブボデー４１およびアーマチャ４２を拡大した断面図であって、異物８３の流れを示す断面図である。本実施の形態では、図７および図８に示すように、各溝部分８０Ａ，８１Ａが延びる方向が、前述の第１実施形態とは異なる点に特徴を有する。

バルブボデー用溝部分８０Ａは、図７に示すように、縦孔４５の内壁に螺旋状に延びるように形成される。したがってバルブボデー用溝部分８０Ａは、軸方向Ｚとは傾斜する方向に延びる。バルブボデー用溝部分８０Ａは、複数形成され、本実施の形態では互いに略平行となるように等間隔をあけて、３つ形成される。各バルブボデー用溝部分８０Ａは、バルブボデー４１の下面部から上面部まで延びる。したがって各バルブボデー用溝部分８０Ａの下端部は収容室４４に繋がり、上端部はバルブ室５３に繋がる。

またアーマチャ用溝部分８１Ａは、図８に示すように、円柱部４７に外周面部に螺旋状に延びるように形成される。したがってアーマチャ用溝部分８１Ａは、軸方向Ｚと傾斜する方向に延びる。また図９に示すように、バルブボデー用溝部分８０Ａとアーマチャ用溝部分８１Ａとが延びる方向は、互いに異なる。本実施の形態では１つのアーマチャ用溝部分８１Ａが円柱部４７の外周面部に螺旋状に形成されることによって、図８に示すようにアーマチャ用溝部分８１Ａが複数形成されていると同様に異物８３を排出する効果を有する。またアーマチャ用溝部分８１Ａは、収容室４４に配置される部分から、バルブ室５３に配置される部分まで延びる。したがってアーマチャ用溝部分８１Ａの下端部は収容室４４に繋がり、上端部はバルブ室５３に繋がる。

次に、異物８３の流れに関して、図９を用いて説明する。収容室４４に流入した燃料は、図９に示すように、バルブボデー用溝部分８０Ａおよびアーマチャ用溝部分８１Ａを流下し、バルブ室５３に至る。これによって各溝部分８０Ａ，８１Ａに存在する燃料内の異物８３は、燃料と一緒に流下する。したがって、万が一、摺動する接触部分に異物８３が侵入した場合には、アーマチャ４２の上下動や回転動によって、異物８３が各溝部分８０Ａ，８１Ａに移動されて排出される。したがって異物８３は各溝部分８０Ａ，８１Ａを通過して流れされるので、異物８３が接触部分に悪影響を与えることなく排出される。

このように本実施の形態では、各溝部分８０Ａ，８１Ａは、螺旋状に延びるように形成されるので、各溝部分８０Ａ，８１Ａが設けられる面積を溝部分が軸方向Ｚ向に沿って延びる構成に比べて、大きくすることができる。したがって異物８３が各溝部分８０Ａ，８１Ａによって収容される確率を多くすることができる。

また各溝部分８０Ａ，８１Ａは、螺旋状であって、互いに交差する方向に延びるので、図９に示すように各溝部分８０Ａ，８１Ａがクロスハッチ状となる。このようなバルブボデー用溝部分８０Ａとアーマチャ用溝部分８１Ａとの組合せによって、圧力制御室３６からの燃料は噴孔１８側から反噴孔側に流下するので、各溝部分８０Ａ，８１Ａよって収容されている異物８３を噴孔側から反噴孔側に押し流す効果を得ることができる。これによって異物８３の排出性をさらに向上することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の第１実施形態では、アーマチャ４２およびバルブボデー４１に、それぞれ溝部分８０，８１が形成されているが、このような構成に限るものではなく、両者の少なくともいずれか一方に軸方向Ｚに延びる溝部分が形成されていればよい。

また溝部分の形状は、半径方向に凹となる形状であればよく、たとえば円弧状であってもよく、矩形状であってもく、溝部分を加工する加工工具の形状に倣った形状であってもよい。

アーマチャ４２およびバルブボデー４１に、それぞれ溝部分８０，８１を形成する場合であっても、互いの溝部分が同方向に延びるように形成してもよい。したがってたとえば各溝部分８０，８１が軸方向Ｚに沿って延びるように形成してもよい。

また溝部分が軸方向Ｚに延びるとは、溝部分の形成対象物の軸方向Ｚの略全域にわたって延びている必要はなく、部分的に軸方向Ｚに延びる溝部分が複数形成されていれば、異物８３を排出する効果を達成することができる。

また溝部分が軸方向Ｚの延びるとは、軸方向Ｚに沿って延びるような溝部分であってもよく、軸方向Ｚの一方から他方に向かって蛇行しながら延びるような構成でもよく、クランク状の構成でもよく、一部または全部が湾曲している部分があってもよい。

１０…燃料噴射弁
１５…ノズルボデー（ハウジング）
１６…ニードル（弁部材）
１８…噴孔
２０…ノズルボデー用通路（高圧燃料通路）
２３…ロアボデー（ハウジング）
２７…高圧開口部（供給部）
２９…ロアボデー用通路（高圧燃料通路）
３３…凹部（収容室）
３４…分岐通路（高圧燃料通路）
３６…圧力制御室
３７…アウトオリフィス（連通路）
３９…燃料通路（排出通路）
４１…バルブボデー（固定部）
４２…アーマチャ（圧力制御弁）
４５…縦孔（貫通孔）
４６…円盤部（羽根部）
４７…円柱部（軸部）
５１…コイル
５２…コイルスプリング（弾性部材）
５３…バルブ室
５４…供給通路
８０…バルブボデー用溝部分（溝部分）
８１…アーマチャ用溝部分（溝部分）
８２…斜孔
８３…異物

Claims (4)

1. 燃料が噴射される噴孔が形成される筒状のハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジングの軸方向に往復変位することによって前記噴孔を開閉して、前記噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
   前記ハウジング内に圧力を高めた燃料を供給するための供給部と、
   前記ハウジングの内部に形成され、前記供給部から供給される前記高圧の燃料を前記噴孔に導く高圧燃料通路と、
   前記ハウジングの内部に形成され、前記高圧燃料通路を流れる前記燃料が供給される圧力制御室と、
   前記圧力制御室と、前記燃料を前記ハウジング外へ排出するための排出通路とを連通する連通路と、
   前記連通路を開閉することによって、前記圧力制御室内の燃料を前記排出通路へ排出および前記排出の停止を制御する駆動手段と、を含み、
   前記圧力制御室の圧力は、前記噴孔とは反対側に位置する前記弁部材の端部に、前記弁部材を閉弁する方向に作用し、
   前記駆動手段は、
   前記ハウジングの内周面部に固定され、前記軸方向に貫通するように貫通孔が形成される固定部と、
   前記固定部に対して前記軸方向に変位し、前記連通路を開閉する圧力制御弁と、
   前記圧力制御弁を、前記連通路を閉じる方向に押し付ける弾性部材と、
   通電されることによって前記連通路を開くように前記圧力制御弁を吸引する磁力を発生するコイルと、を含み、
   前記圧力制御弁は、
   前記貫通孔に挿通されて前記軸方向に摺動するように配置される軸部と、
   前記噴孔側とは反対側に位置する前記軸部の端部に設けられ、半径方向外方に突出し、前記固定部に対する前記噴孔側への前記圧力制御弁の変位を規制する羽根部と、を有し、
   前記軸部の外周面部および前記貫通孔の内壁の少なくともいずれか一方には、半径方向に凹となり、前記軸方向に延びる溝部分が形成されることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記溝部分は、前記軸部の外周面部と前記貫通孔の内壁とにそれぞれ形成され、
   前記軸部に形成される溝部分と前記貫通孔の内壁に形成される溝部分とは、互いに交差する方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記溝部分は、前記軸方向に螺旋状に延びるように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記軸部に形成される溝部分は、前記軸部の周方向に沿って延び、
   前記貫通孔の内壁に形成される溝部分は、前記固定部における前記軸方向の一端部から他端部まで前記軸方向に沿って延びることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。

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