JP2023000621A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、可動子の内部に燃料フィルタを配置して異物の捕集性能を向上しつつ、可動子の質量の増加を抑制して可動子の挙動を安定化することにある。【解決手段】燃料噴射弁１は、弁体２７ｃ、可動鉄心２７ａ及びロッド部２７ｂを有し可動鉄心２７ａの内周側からロッド部２７ｂの内周側に連通するように燃料通路が形成された可動子２７と、可動鉄心２７ａと対向して可動鉄心２７ａとの間に磁気吸引力を発生する固定鉄心２５と、可動子２７を付勢する付勢部材３９と、を備え、可動子２７は、ロッド部２７ｂの内周側と外周側とを連通する連通孔２７ｂｏと、ロッド部２７ｂにおいて燃料通路を形成する孔２７ｂａと、孔２７ｂａの内側に収納された燃料フィルタ８０と、を有し、燃料フィルタ８０は可動子２７に対して相対変位可能に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００３－３２２０７１号公報（特許文献１）に記載された燃料噴射弁が知られている。

この燃料噴射弁は、コア筒と弁座部材との間に位置して磁性筒体の小径部内に軸方向に変位可能に収容された弁体を備える。弁体は、軸方向に延びる段付き筒状に形成され、上流側の端部がコア筒と対向するアンカ部と、このアンカ部の下流側の端部に固着され、弁座部材の弁座に離着座する球状の弁部と、によって構成されている（段落００２０参照）。

アンカ部は、燃料通路の上流側に位置してコア筒側に吸着される大径な吸着部と、この吸着部から下流側に延び、その端部に弁部が固着された小径な軸部と、吸着部内と軸部内とに亘って形成された油通路と、この油通路に連通して軸部に穿設された通油孔と、吸着部と軸部との間の内周側に形成されたばね支持部としてのばね支持段部とによって構成されている（段落００２１参照）。

特許文献１では、第１の実施の形態として、ばね支持段部に圧入して取り付けられた燃料フィルタとしての板状フィルタの例が記載されている（段落００２８参照）。

さらに特許文献１には、第２の実施の形態として、板状フィルタに代えて、弁体内に、燃料フィルタとしての筒状フィルタを設ける例が記載されている。筒状フィルタは、通油孔に向け弁体内を流通する燃料中の異物を捕集するもので、通油孔を内側から覆うように油通路の内周面に沿って挿着されている。筒状フィルタは、金属材料または樹脂材料から網目状に形成されたシートを円筒状に丸め、当接部を溶着、接着等の手段で固着することにより形成されている（段落００４１参照）。

特開２００３－３２２０７１号公報

特許文献１の燃料噴射弁では、板状フィルタをばね支持段部に圧入して取り付けることにより、弁体に対して固定する構成が記載されている。筒状フィルタについては、通油孔を内側から覆うように油通路の内周面に沿って挿着されることが記載されているものの、弁体に対して固定されているかどうかは説明がない。しかし、板状フィルタが弁体に対して固定されていることを考慮すれば、板状フィルタに代えて設けられる筒状フィルタも弁体に対して固定されていると考えるのが妥当である。

特許文献１の弁体は本明細書の可動子に相当するため、以下、可動子と呼んで説明する。

板状フィルタや筒状フィルタなどの燃料フィルタが可動子に対して固定されると、可動子の質量が大きくなる。可動子は開弁動作を行う場合に固定鉄心或いはストッパと衝突し、閉弁動作を行う場合に弁座と衝突する。可動子が大きな質量を有していると、固定鉄心或いはストッパとの衝突、または弁座との衝突に際して大きな跳ね返り現象を引き起こすことになる。このような跳ね返り現象は、弁体が構成される可動子の挙動を不安定にし、燃料噴射弁から噴射される燃料量を不安定にし、開弁時間と燃料噴射量との関係における線形性を阻害する可能性がある。

本発明の目的は、可動子の内部に燃料フィルタを配置して異物の捕集性能を向上しつつ、可動子の質量の増加を抑制して可動子の挙動を安定化することにある。

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
一端部に設けられた弁体、他端部に設けられた可動鉄心、及び前記弁体と前記可動鉄心との間に延設されたロッド部を有し、前記可動鉄心の内周側から前記ロッド部の内周側に連通するように燃料通路が形成された可動子と、
前記可動鉄心と対向して前記可動鉄心との間に磁気吸引力を発生する固定鉄心と、
一端部が前記固定鉄心の側に支持され、他端部が前記可動子の側に支持され、前記可動子を付勢する付勢部材と、
を備え、
前記可動子は、前記ロッド部の内周側と外周側とを連通する連通孔と、前記ロッド部において前記燃料通路を形成する孔と、前記孔の内側に収納された燃料フィルタと、を有し、
前記燃料フィルタは、前記可動子に対して相対変位可能に配置される。

本発明によれば、可動子の内部に燃料フィルタを配置して異物の捕集性能を向上しつつ、可動子の質量の増加を抑制して可動子の挙動を安定化することができる。

燃料フィルタ８０を非固定にした本発明に係る燃料噴射弁１の一実施例について、弁軸心（中心軸線）１ａに沿う断面を示す断面図である。 図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。 図１の可動子２７近傍を拡大して示す断面図である。 図１の可動子２７近傍を拡大して示す断面図であり、燃料フィルタ８０が図３に示す状態から移動した状態を示す図である。 燃料フィルタ８０を固定した本発明の一実施例について、図３と同様な断面で示す断面図である。 燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

本発明に係る実施例について、図１乃至図３を用いて説明する。

図１を参照して、燃料噴射弁１の全体構成について説明する。図１は、燃料フィルタ８０を非固定にした本発明に係る燃料噴射弁１の一実施例について、弁軸心（中心軸線）１ａに沿う断面を示す断面図である。なお、燃料噴射弁１の中心軸線１ａは、弁体２７ｃ、ロッド部（接続部）２７ｂ及び可動鉄心２７ａが一体に設けられた可動子２７の軸心（弁軸心線）に一致し、且つ筒状体５の中心軸線に一致している。以下、燃料噴射弁１の中心軸線、可動子２７の軸心（弁軸心線）及び筒状体５の中心軸線を中心軸線１ａとして説明する。

図１において、燃料噴射弁１の上端部（上端側）を基端部（基端側）と呼び、下端部（下端側）を先端部（先端側）と呼ぶ場合がある。基端部（基端側）及び先端部（先端側）という呼び方は、燃料の流れ方向或いは燃料配管に対する燃料噴射弁１の取り付け構造に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図１を基準とするもので、燃料噴射弁１を内燃機関に搭載した形態における上下方向とは必ずしも一致しない。

燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体５によって、その内側に燃料流路（燃料通路）３がほぼ中心軸線１ａに沿うように構成されている。筒状体５は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線１ａに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体５は、一端側５ａの径が他端側５ｂの径に対して大きくなっている。

筒状体５の基端部には燃料供給口２が設けられ、この燃料供給口２に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ１３が取り付けられている。燃料フィルタ１３は燃料供給口フィルタと呼んで説明する場合もある。

筒状体５の基端側端部は径方向外側に向けて拡径するように曲げられた鍔部（拡径部）５ｄが形成され、鍔部５ｄとカバー４７の基端側端部４７ａとで形成される環状凹部（環状溝部）４にＯリング１１が配設されている。

筒状体５の先端部には、弁体２７ｃと弁座部材１５とからなる弁部７が構成されている。弁座部材１５は、筒状体５の先端側端部の内側に挿入され、レーザ溶接１９により筒状体５に固定されている。レーザ溶接１９は、筒状体５の外周側から全周に亘って実施されている。この場合、弁座部材１５を筒状体５の先端側端部の内側に圧入した上で、弁座部材１５をレーザ溶接により筒状体５に固定してもよい。

筒状体５の中間部には弁体２７ｃを駆動するための駆動部９が配置されている。駆動部９は電磁アクチュエータ（電磁駆動部）で構成されている。具体的には、駆動部９は、筒状体５の内部（内周側）に固定された固定鉄心２５と、筒状体５の内部において固定鉄心２５に対して先端側に配置され、中心軸線１ａに沿う方向に移動可能な可動子（可動部材）２７と、可動子２７に構成された可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とが微小ギャップδ１を介して対向する位置で筒状体５の外周側に外挿された電磁コイル２９と、電磁コイル２９の外周側で電磁コイル２９を覆うヨーク３３とによって構成されている。

筒状体５の内側には可動子２７が収容されており、筒状体５は可動鉄心２７ａの外周面と対向して可動鉄心２７ａを囲繞するハウジングを構成している。

可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とは、電磁コイル２９に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路を構成する。磁束は微小ギャップδ１を通過するが、微小ギャップδ１の部分で筒状体５を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体５の微小ギャップδ１に対応する位置に、非磁性部或いは筒状体５の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部５ｃが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部５ｃは、単に非磁性部５ｃと呼んで説明する。非磁性部５ｃは、筒状体５に非磁性化処理を行うことにより、或いは、筒状体５の外周面に環状凹部を形成することにより、構成することができる。

電磁コイル２９は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン３１に巻回され、筒状体５の外周側に外挿されている。電磁コイル２９はコネクタ４１に設けられたターミナル４３に電気的に接続されている。コネクタ４１には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル４３を介して、電磁コイル２９に駆動電流が通電される。

固定鉄心２５は、磁性金属材料からなる。固定鉄心２５は筒状に形成され、中心部を中心軸線１ａに沿う方向に貫通する貫通孔２５ａを有する。固定鉄心２５は、筒状体５の小径部５ｂの基端側に圧入固定され、筒状体５の中間部に位置している。固定鉄心２５は溶接により筒状体５に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体５に固定してもよい。

可動子２７は、可動鉄心２７ａとロッド部（接続部）２７ｂと弁体２７ｃとで構成される。可動鉄心２７ａはロッド部２７ｂよりも大径の円環形状部で構成される。弁体２７ｃは弁座１５ｂ（図２参照）と当接する部位（部材）である。弁座１５ｂ及び弁体２７ｃは協働して燃料通路を開閉する。ロッド部２７ｂは細長い円筒形状であり、可動鉄心２７ａよりも小径に形成され、可動鉄心２７ａと弁体２７ｃとを接続する接続部を構成する。可動鉄心２７ａは、弁体２７ｃと連結され、固定鉄心２５との間に作用する磁気吸引力によって、弁体２７ｃを開閉弁方向に駆動するための部材である。

本実施例では、ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとを別部材で構成し、ロッド部２７ｂに弁体２７ｃを固定している。ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとの固定は、溶接により行われる。ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとは一つの部材で一体化されて構成されてもよい。

ロッド部２７ｂは円筒形状であり、ロッド部２７ｂの上端に開口すると共に軸方向に延設された孔２７ｂａを有する。ロッド部２７ｂには内側と外側とを連通する連通孔（開口部）２７ｂｏが形成されている。ロッド部２７ｂの外周面と筒状体５の内周面との間には燃料室３７が形成されている。固定鉄心２５の貫通孔２５ａ内の燃料通路３は、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏを通じて燃料室３７に連通している。孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏは貫通孔２５ａ内の燃料通路３と燃料室３７とを連通する燃料流路３を構成する。

ロッド部２７ｂの孔２７ｂａ内には、燃料フィルタ８０が収容されている。燃料フィルタ８０は可動子２７のロッド部２７ｂの孔２７ｂａ内に収納されている。燃料フィルタ８０は、固定鉄心２５の貫通孔２５ａ内の燃料通路３から孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏを通じて燃料室３７に流れる燃料から異物を除去する燃料フィルタであり、可動子燃料フィルタと呼んで説明する場合がある。

固定鉄心２５の貫通孔２５ａには可動子２７を付勢する付勢部材３９が設けられている。本実施例では、付勢部材３９はコイルばねで構成される。コイルばね３９の一端は、可動鉄心２７ａの内側に設けられたばね座２７ａｇに当接している。コイルばね３９の他端部は、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの内側に配設されたアジャスタ（調整子）３５の下端部（先端側端面）に当接している。コイルばね３９は、可動鉄心２７ａに設けられたばね座２７ａｇとアジャスタ（調整子）３５の下端との間に、圧縮状態で配設されている。

アジャスタ３５は貫通孔２５ａ内で固定鉄心２５に固定される。コイルばね３９は、弁体２７ｃが弁座１５ｂ（図２参照）に当接する方向（閉弁方向）に可動子２７を付勢する。中心軸線１ａに沿う方向におけるアジャスタ３５の固定位置を貫通孔２５ａ内で調整することにより、コイルばね３９による可動子２７（すなわち弁体２７ｃ）の付勢力が調整される。

アジャスタ３５は、中心部を中心軸線１ａに沿う方向に貫通する燃料流路３を有する。燃料供給口２から供給された燃料は、アジャスタ３５の燃料流路３を流れた後、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの先端側部分の燃料流路３に流れ、可動子２７内に構成された燃料流路３に流れる。

ヨーク３３は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁１のハウジングを兼ねている。ヨーク３３は大径部３３ａと小径部３３ｂとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部３３ａは電磁コイル２９の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部３３ａの先端側に大径部３３ａよりも小径の小径部３３ｂが形成されている。小径部３３ｂは筒状体５の小径部５ｂの外周に圧入又は挿入されている。小径部３３ｂの内周面は筒状体５の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部３３ｂの内周面の少なくとも一部は、可動鉄心２７ａの外周面と、筒状体５を介して対向しており、この対向部分に形成される磁路の磁気抵抗を小さくしている。ヨーク３３の先端側端部は、筒状体５と、レーザ溶接２４により全周に亘って接合されている。

筒状体５の先端部には円筒状のプロテクタ４９が外挿され、筒状体５の先端部がプロテクタ４９によって保護されている。プロテクタ４９のフランジ部４９ａと、ヨーク３３の小径部３３ｂと、ヨーク３３の大径部３３ａと小径部３３ｂとの段差面とによって環状溝３４が形成され、環状溝３４にＯリング４６が外挿されている。Ｏリング４６は、燃料噴射弁１が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク３３における小径部３３ｂの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。

燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までの範囲に、樹脂カバー４７がモールドされている。樹脂カバー４７の先端側端部はヨーク３３の大径部３３ａの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー４７を形成する樹脂によりコネクタ４１が一体的に形成されている。

次に、図２を参照して、ノズル部８の構成ついて、詳細に説明する。図２は、図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。

弁座部材１５には、中心軸線１ａに沿う方向に貫通する貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅが形成されている。この貫通孔の途中には下流側に向かって縮径する円錐面１５ｖが形成されている。円錐面１５ｖ上には弁座１５ｂが構成され、弁体２７ｃが弁座１５ｂに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座１５ｂが形成された円錐面１５ｖを弁座面と呼ぶ場合もある。弁体２７ｃと弁座１５ｂとは燃料のシール部を構成し、弁座１５ｂは弁体２７ｃと当接する弁座面１５ｖ側のシール部を構成する。

貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅにおける、円錐面１５ｖから上側の孔部分１５ｄ，１５ｃ，１５ｖは、弁体２７ｃを収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖの内周面に、弁体２７ｃを中心軸線１ａに沿う方向に案内するガイド面１５ｃが形成されている。ガイド面１５ｃは可動子２７を案内する二つのガイド面のうち、下流側に位置する下流側ガイド面を構成する。

下流側ガイド面１５ｃとこの下流側ガイド面１５ｃに摺接する弁体２７ｃの摺接面２７ｃｂとは、可動子２７の変位を案内する下流側ガイド部５０Ａを構成する。

ガイド面１５ｃの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部１５ｄが形成されている。拡径部１５ｄは弁体２７ｃの組付けを容易にすると共に、燃料通路断面を拡大するのに役立っている。一方、弁座面１５ｖの下端部は燃料導入孔１５ｅに接続され、燃料導入孔１５ｅの下端面が弁座部材１５の先端面１５ｔに開口している。

弁座部材１５の先端面１５ｔには、ノズルプレート２１ｎが取り付けられている。ノズルプレート２１ｎは弁座部材１５にレーザ溶接２３により固定されている。レーザ溶接部２３は、複数の燃料噴射孔７０が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。

また、ノズルプレート２１ｎは板厚が均一な板状部材（平板）で構成され、複数の燃料噴射孔１１０が形成されている。複数の燃料噴射孔７０の形態は特に問わない。燃料噴射孔７０の上流側に燃料に旋回力を付与する旋回室を有するものであってもよい。燃料噴射孔の中心軸線７０ａは燃料噴射弁の中心軸線１ａに対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。

本実施例において、燃料噴射孔７０を開閉する弁部７は弁座部材１５と弁体２７ｃとによって構成され、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部２１はノズルプレート２１ｎによって構成される。そして、弁部７と燃料噴射部２１とは、燃料噴射を行うためのノズル部８を構成している。すなわち、本実施例におけるノズル部８は、ノズルプレート２１ｎがノズル部８の本体側（弁座部材１５）の先端面１５ｔに接合されて構成されている。

また、本実施例では、弁体２７ｃは、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体２７ｃにおけるガイド面１５ｃと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面２７ｃａが設けられ、この切欠き面２７ｃａによって下流側ガイド部５０Ａにおける燃料通路１５ｈ（図３参照）が構成されている。弁体２７ｃはボール弁以外の弁体で構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。

図３を参照して、可動子２７近傍の構成について、詳細に説明する。図３は、図１の可動子２７近傍を拡大して示す断面図である。

本実施例では、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが一部材で一体に形成されている。可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂの中央部には、下端側に向けて窪んだ凹部２７ａａが形成されている。凹部２７ａａの底部には、ばね座２７ａｇが形成され、コイルばね３９の一端がばね座２７ａｇに支持されている。さらに、凹部２７ａａの底部（ばね座２７ａｇが形成される部位）には、ロッド部２７ｂの内側に連通する開口部２７ａｆが形成されている。開口部２７ａｆは、固定鉄心２５の貫通孔２５ａから凹部２７ａａ内の空間（燃料通路）２７ａｉに流入した燃料を、ロッド部２７ｂの内側の空間（燃料通路）２７ｂｉに流す燃料通路を構成する。

すなわち可動子２７は、一端部に設けられた弁体２７ｃと他端部に設けられた可動鉄心２７ａとの間に延設され可動鉄心２７ａよりも小径のロッド部２７ｂと、可動鉄心２７ａの内周側２７ａｉからロッド部２７ｂの内周側（孔２７ｂａ）に連通するように形成された燃料通路２７ａｉ，２７ｂａと、を有する。

本実施例では、ロッド部２７ｂと可動鉄心２７ａとを一部材で構成しているが、別々の部材で構成したものを一体に組み付けてもよい。

可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂは、固定鉄心２５の下端面２５ｂと対向する面である。上端面２７ａｂと下端面２５ｂとは、相互に磁気吸引力が作用する磁気吸引面を構成する。可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃは筒状体５の内周面５ｅに摺動するよう構成されている。内周面５ｅは上流側ガイド面を構成し、外周面２７ａｃは上流側ガイド面５ｅに摺接する。上流側ガイド面５ｅと可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃとは、可動子２７の変位を案内する上流側ガイド部５０Ｂを構成する。

可動子２７は、上流側ガイド部５０Ｂと上述した下流側ガイド部５０Ａとの二点で案内されて、中心軸線（弁軸心線）１ａに沿う方向に往復動作する。

上述したように、ロッド部２７ｂには、内側と外側とを連通する連通孔２７ｂｏが形成されており、孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏは貫通孔２５ａ内の燃料通路３と燃料室３７とを連通する燃料流路３を構成する。このため燃料は、固定鉄心２５の貫通孔２５ａ内の燃料通路３から、孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏを通じて、燃料室３７に流れる。

本実施例では、燃料噴射弁１に２つの燃料フィルタ１３，８０が配置される。燃料フィルタ（燃料供給口フィルタ）１３は燃料供給口２に配置され、燃料噴射弁１に構成される燃料通路３の最も上流側に設けられる燃料フィルタ（上流側燃料フィルタ）である。燃料フィルタ８０は可動子２７に構成される燃料通路（ロッド部２８ｂの孔２７ｂａ）に配置され、燃料噴射弁１に構成される燃料通路３において、燃料フィルタ１３に対して下流側に設けられる燃料フィルタ（下流側燃料フィルタ）である。

下流側燃料フィルタ８０は、連通孔２７ｂｏをロッド部２７ｂの内周側から覆うように、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａ内に収納される。下流側燃料フィルタ８０は、孔２７ｂａを通って連通孔２７ｂｏから可動子２７の外側に流れる燃料から異物を除去する。下流側燃料フィルタ８０は、異物(コンタミ)の捕集性を向上させ、燃料噴射弁１の品質および信頼性を向上する。

下流側燃料フィルタ８０は、金属又は樹脂製の繊維状部材を纏めて塊にした部材で構成される。このため下流側燃料フィルタ８０を構成する部品の種類は少ない。

下流側燃料フィルタ８０は、前記可動鉄心の側に位置する一端面に、当該一端面とは反対側の他端面の側に向かって窪んだ凹部８０ｃを有する。下流側燃料フィルタ８０は、凹部８０ｃを有することにより、捕集した異物を凹部８０ｃの中に保持することで、異物の捕集性能が向上する。

下流側燃料フィルタ８０は、可動子２７に固定されておらず、可動子２７に対して相対変位可能に組み付けられる。下流側燃料フィルタ８０は可動子２７に固定されない非固定の構造を有することで、以下のメリットを有する。
・下流側燃料フィルタ８０の構造自体を簡略化可能である。
これは、下流側燃料フィルタ８０に固定構造を設けない構成とすることができ、この場合、下流側燃料フィルタ８０および可動子２７の構造を単純なものにすることができる。その結果、下流側燃料フィルタ８０および可動子２７のコストを低減することができる。また本実施例においては、下流側燃料フィルタ８０を金属又は樹脂製の繊維状部材を纏めて塊にした部材で構成することを説明したが、この構成もこのメリットにより実現できる。
・下流側燃料フィルタ８０の組立工程を簡略化可能である。
下流側燃料フィルタ８０の固定に係る作業が不要である。下流側燃料フィルタ８０は繊維状部材を纏めた塊であり、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａに下流側燃料フィルタ８０を押し込むことで、下流側燃料フィルタ８０を可動子２７に組み付けることができ、下流側燃料フィルタ８０の固定に係る作業が不要になる。その結果、下流側燃料フィルタ８０および可動子２７の組立に係るコストを低減することができる。
また、下流側燃料フィルタ８０は繊維状部材を纏めた塊であることから弾力性を有する。この場合、下流側燃料フィルタ８０は、ロッド部２７ｂに組み付けられる前の外径（直径）がロッド部２７ｂの孔２７ｂａの内径（直径）よりも大きく形成されるとよい。下流側燃料フィルタ８０は、径方向に圧縮された状態で、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａに押し込まれる。その際に、下流側燃料フィルタ８０には元の形状（外径）に戻ろうとする復元力が発生する。この復元力により、下流側燃料フィルタ８０はロッド部２７ｂの内周面との間に隙間を有することなく、ロッド部２７ｂの内周面に接触するようになる。
下流側燃料フィルタ８０とロッド部２７ｂの内周面との間に隙間ができると、この隙間を通過して異物が下流側燃料フィルタ８０の下流側に流れる可能性がある。本例では、下流側燃料フィルタ８０がロッド部２７ｂの内周面に接触することで、異物が下流側燃料フィルタ８０の下流側に流れる可能性を低減することができる。
・可動子２７の重量の増加を抑制することができる。
下流側燃料フィルタ８０が可動子２７に固定される場合、可動子２７の質量が増加することになる。本実施例の場合、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７に固定されず、可動子２７に非固定の状態で、可動子２７に対して中心軸線１ａに沿う方向に相対変位可能に組み付けられる。このため、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７の質量に含まれることなく、可動子２７に組み付けられる。
下流側燃料フィルタ８０が可動子２７に対して固定されると、可動子２７の質量が大きくなる。可動子２７は開弁動作を行う場合には固定鉄心（ストッパ）２５と衝突し、閉弁動作を行う場合には弁座１５ｂと衝突する。可動子２７が大きな質量を有していると、固定鉄心２５との衝突、または弁座１５ｂとの衝突に際して、大きな跳ね返り現象を引き起こすことになる。このような跳ね返り現象は、弁体２７ｃが構成される可動子２７の挙動を不安定にし、燃料噴射弁１から噴射される燃料量を不安定にし、開弁時間と燃料噴射量との関係における線形性を阻害する可能性がある。
本実施例では、下流側燃料フィルタ８０が可動子２７の質量に含まれることなく、可動子２７に組み付けられることにより、可動子２７の質量の増加を抑制し、可動子２７の挙動を安定化させることができる。これにより、本実施例の燃料噴射弁１は、可動子２７の内部に下流側燃料フィルタ８０を配置して異物の捕集性能を向上しつつ、可動子２７の質量の増加を抑制して可動子２７の挙動を安定化することができる。そして、開弁時間と燃料噴射量との関係における線形性の悪化を抑制し、その品質を向上することができる。
可動子２７に対する下流側燃料フィルタ８０の相対変位を可能にするために、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａ内には、図３に示すように、中心軸線１ａに沿う方向における下流側燃料フィルタ８０の相対変位を許容する隙間（相対変位許容隙間または相対変位許容空間）δ８０１が設けられる。相対変位許容隙間δ８０１は、下流側燃料フィルタ８０に対して、中心軸線１ａに沿う方向に設けられる。相対変位許容隙間δ８０１は、弁体２７ｃとばね座２７ａｇ（凹部２７ａａの底部の開口部（開口面）２７ａｆ）との間に設けられる。この場合、開口部（開口面）２７ａｆは、可動鉄心２７ａのばね座２７ａｇが形成される底面部に開口する開口部（開口面）である。
仮に下流側燃料フィルタ８０の上端８０ａ部がロッド部２７ｂの孔２７ｂａの開口部２７ａｆから飛び出すと、開口部２７ａｆから飛び出した上端８０ａ部は、径方向に圧縮された状態から解放されて拡径するため、孔２７ｂａの内側に戻れなくなる。この状態では、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７に対して固定された状態と変わりなくなってしまう。そのため、相対変位許容隙間δ８０１は、弁体２７ｃとばね座２７ａｇ（凹部２７ａａの底部の開口部２７ａｆ）との間に設けられるようにすることが好ましい。
以上の説明では、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７に非固定の状態で組み付けられるものとして説明してきた。しかし、流側燃料フィルタ８０がロッド部２７ｂの内周面に接触していることで、可動子２７の移動に際して、流側燃料フィルタ８０が可動子２７と一体となって動作することが考えられ、この場合、流側燃料フィルタ８０の質量が可動子２７の質量に含まれることになり兼ねない。これを防ぐため、ロッド部２７ｂの内周面の表面処理を行うなどして、ロッド部２７ｂの内周面の滑りをよくすることが望ましい。
なお、燃料噴射弁１が内燃機関に実装された状態では、相対変位許容隙間δ８０１には燃料が充填される。このため相対変位許容隙間δ８０１は実装状態において空間にならない。しかし、燃料は下流側燃料フィルタ８０の変位を阻止する物体にはならない。このため本明細書において、隙間δ８０１は空間として扱うものとする。
図３では、下流側燃料フィルタ８０の下端面８０ｂが弁体２７ｃに当接した状態を示しており、相対変位許容隙間δ８０１は下流側燃料フィルタ８０の上側に形成されている。下流側燃料フィルタ８０が可動子２７に対して相対変位することにより、相対変位許容隙間δ８０１は下流側燃料フィルタ８０の上側と下側とに分かれて形成される場合もある。

ここで、可動子２７に対して下流側燃料フィルタ８０を非固定とするメリットの説明を終わり、図４を用いて、可動子２７に対する下流側燃料フィルタ８０の相対変位について説明する。図４は、図１の可動子２７近傍を拡大して示す断面図であり、燃料フィルタ８０が図３に示す状態から移動した状態を示す図である。

図３に示す閉弁状態では、下流側燃料フィルタ８０の下端面８０ｂが弁体２７ｃに当接している。この状態については後で説明する。

弁体２７ｃが開弁し始め、燃料噴射孔７０から燃料噴射が始まると、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７の孔２７ｂａの中で燃料圧力を受け、下端面８０ｂが弁体２７ｃに当接した状態を維持する。この場合、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７と一体で移動し、可動子２７の重量が増加することになる。

開弁時に可動子２７が開弁方向へのストッパとなる固定鉄心２５に衝突すると、可動子２７は開弁方向（上方）への移動を止められる。このとき可動子２７に対して非固定の下流側燃料フィルタ８０は単独で開弁方向（上方）への移動を継続し、可動子２７との係合が解かれることになる。

従って、固定鉄心２５との衝突時には、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７の質量に含まれなくなり、可動子２７は軽量化されることで跳ね返りを繰り返す振動状態から早期に抜け出して静止状態に至る。この状態が図４に示す状態であり、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７に対して上方に相対変位し、下端面８０ｂと弁体２７ｃとの間に中心軸線１ａ方向の隙間δ８０２が形成される。なお固定鉄心２５との衝突時に単独で開弁方向（上方）への移動を継続する下流側燃料フィルタ８０は可動子２７の孔２７ｂａの内周面と摺動し、可動子２７における固定鉄心２５からの跳ね返りを抑制する。

燃料噴射を行っている間、下流側燃料フィルタ８０は燃料から圧力を受け続けるが、連通孔２７ｂｏよりも下方に形成される閉空間の圧力が十分に維持される場合は、下流側燃料フィルタ８０はその下端面８０ｂと弁体２７ｃとの間の隙間δ８０２を維持することができる。

閉弁時には、図４に示す開弁状態から閉弁動作を開始する。閉弁時に可動子２７が閉弁方向へのストッパとなる弁座１５ｂに衝突すると、可動子２７は閉弁方向（下方）への移動を止められる。このとき可動子２７に対して非固定の下流側燃料フィルタ８０は単独で閉弁方向（下方）への移動を継続し、可動子２７との係合が解かれることになる。

従って、弁座１５ｂとの衝突時には、下流側燃料フィルタ８０は可動子２７の質量に含まれなくなり、可動子２７は軽量化されることで跳ね返りを繰り返す振動状態から早期に抜け出して静止状態に至る。なお弁座１５ｂとの衝突時に単独で閉弁方向（下方）への移動を継続する下流側燃料フィルタ８０は可動子２７の孔２７ｂａの内周面と摺動し、可動子２７における弁座１５ｂからの跳ね返りを抑制する。

もし燃料噴射を行っている間に、下流側燃料フィルタ８０がその下端面８０ｂと弁体２７ｃとの間の隙間δ８０２を維持することができなかった場合、閉弁時には、下流側燃料フィルタ８０はその下端面８０ｂが弁体２７ｃに当接した状態で可動子２７と一体となって動作するため、可動子２７の質量を軽減する効果は閉弁時には得られなくなる。

次に、図５を用いて、可動子２７の質量を軽減する効果を、閉弁時にも確実に得られるようにする構成について説明する。図５は、燃料フィルタ８０を固定した本発明の一実施例について、図３と同様な断面で示す断面図である。

本例では、下流側燃料フィルタ８０は係止部材８１に係止され、係止部材８１を介してコイルばね３９とアジャスタ３５との間に挟持されている。係止部材８１は、下流側燃料フィルタ８０を係止するフィルタ側係止部８１ａと、コイルばね３９とアジャスタ３５との間に挟持される係止部材支持部８１ｂと、を有する。係止部材支持部８１ｂは係止部材８１の固定鉄心２５の側の一端部に設けられ、フィルタ側係止部８１ａは係止部材８１の可動子２７の側の他端部に設けられる。

その他の構成は、上述した実施例と同様であり、上述した実施例と同じ構成には上述した実施例と同じ符号を付して重複する説明を省略する。

この場合、コイルばね３９の下端部は可動子２７のばね座２７ａｇに支持されているため、下流側燃料フィルタ８０の質量が可動子２７に加わることになる。しかし、下流側燃料フィルタ８０の質量はコイルばね３９を介して可動子２７に加わる。この場合、アジャスタ３５でコイルばね３９の付勢力を調整する際に、下流側燃料フィルタ８０の質量をコイルばね３９の付勢力の調整分で相殺することができる。

本例では、係止部材８１は、コイルばね３９とアジャスタ３５との間に係止部材支持部８１ｂが挟持されることで、係止部材支持部８１ｂがコイルばね３９に押されてアジャスタ３５の下端面に固定される。アジャスタ３５は固定鉄心２５に固定される部材であり、係止部材８１の係止部材支持部８１ｂはアジャスタ３５の下端面に固定されることで、固定鉄心２５の側に固定される。この場合、中心軸線１ａに沿う方向における下流側燃料フィルタ８０の燃料噴射弁１に対する位置が固定される。

図６を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図６は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

内燃機関１００のエンジンブロック１０１にはシリンダ１０２が形成されおり、シリンダ１０２の頂部に吸気口１０３と排気口１０４とが設けられている。吸気口１０３には、吸気口１０３を開閉する吸気弁１０５が、また排気口１０４には排気口１０４を開閉する排気弁１０６が設けられている。エンジンブロック１０１に形成され、吸気口１０３に連通する吸気流路１０７の入口側端部１０７ａには吸気管１０８が接続されている。

燃料噴射弁１の燃料供給口２（図１参照）には燃料配管１１０が接続される。

吸気管１０８には燃料噴射弁１の取付け部１０９が形成されており、取付け部１０９に燃料噴射弁１を挿入する挿入口１０９ａが形成されている。挿入口１０９ａは吸気管１０８の内壁面（吸気流路）まで貫通しており、挿入口１０９ａに挿入された燃料噴射弁１から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック１０１に吸気口１０３が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口１０３（吸気弁１０５）を指向して噴射される。

本発明に係る燃料噴射弁１は、下記の特徴を有する。

（１）一端部に設けられた弁体２７ｃ、他端部に設けられた可動鉄心２７ａ、及び弁体２７ｃと可動鉄心２７ａとの間に延設されたロッド部２７ｂを有し、可動鉄心２７ａの内周側からロッド部２７ｂの内周側に連通するように燃料通路が形成された可動子２７と、
可動鉄心２７ａと対向して可動鉄心２７ａとの間に磁気吸引力を発生する固定鉄心２５と、
一端部が固定鉄心２５の側に支持され、他端部が可動子２７の側に支持され、可動子２７を付勢する付勢部材３９と、
を備え、
可動子２７は、ロッド部２７ｂの内周側と外周側とを連通する連通孔２７ｂｏと、ロッド部２７ｂにおいて燃料通路を形成する孔２７ｂａと、孔２７ｂａの内側に収納された燃料フィルタ８０と、を有し、
燃料フィルタ８０は、可動子２７に対して相対変位可能に配置される。

（２）燃料フィルタ８０は、金属又は樹脂製の繊維状部材を纏めて塊にした部材で構成される。

（３）燃料フィルタ８０は、径方向に圧縮されて孔２７ｂａの内側に収納される。

（４）燃料フィルタ８０は、中心軸線１ａに沿う方向における長さが、常に連通孔２７ｂｏの全範囲を覆う長さを有する。

（５）可動鉄心２７ａは、その外径がロッド部２７ｂの外径に対して大径をなし、
ロッド部２７ｂは、燃料フィルタ８０の可動子２７に対する中心軸線１ａに沿う方向における相対変位を許容する相対変位許容隙間δ８０１を有する。

（６）付勢部材３９はコイルばねで構成され、
可動鉄心２７ａは、固定鉄心２５と対向する対向面２７ａｂから固定鉄心２５の側とは反対側に窪む凹部２７ａａを有し、
相対変位許容隙間δ８０１は、凹部２７ａａの底面に孔２７ｂａによって開口する開口面と弁体２７ｃとの間に設けられる。

（７）燃料フィルタ８０は、可動鉄心２７ａの側に位置する一端面８０ａに、一端面８０ａとは反対側の他端面の側に向かって窪んだ凹部８０ｃを有する燃料噴射弁。

（８）燃料フィルタ８０の、燃料噴射弁１に対する中心軸線１ａに沿う方向における位置を固定する係止部材８１を備え、
係止部材８１は、燃料フィルタ８０を係止するフィルタ側係止部８１ａと、固定鉄心２５の側に固定される係止部材支持部８１ｂと、を備える。

（９）固定鉄心２５に固定されて付勢部材３９の付勢力を調整するアジャスタ３５を備え、
係止部材８１は、係止部材支持部８１ｂが付勢部材３９の一端部とアジャスタ３５との間に挟持される。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。

１…燃料噴射弁、１ａ…中心軸線、３…燃料通路、２７…可動子、２７ａ…可動鉄心、２７ａｉ…可動鉄心２７ａの内周側、２７ｂ…ロッド部、２７ｂｉ…ロッド部２７ｂの内周側の燃料通路、２７ｂｏａ…上流側連通孔、２７ｂｏｂ…下流側連通孔、２７ｃ…弁体。

Claims (9)

1. 一端部に設けられた弁体、他端部に設けられた可動鉄心、及び前記弁体と前記可動鉄心との間に延設されたロッド部を有し、前記可動鉄心の内周側から前記ロッド部の内周側に連通するように燃料通路が形成された可動子と、
   前記可動鉄心と対向して前記可動鉄心との間に磁気吸引力を発生する固定鉄心と、
   一端部が前記固定鉄心の側に支持され、他端部が前記可動子の側に支持され、前記可動子を付勢する付勢部材と、
   を備え、
   前記可動子は、前記ロッド部の内周側と外周側とを連通する連通孔と、前記ロッド部において前記燃料通路を形成する孔と、前記孔の内側に収納された燃料フィルタと、を有し、
   前記燃料フィルタは、前記可動子に対して相対変位可能に配置された燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記燃料フィルタは、金属又は樹脂製の繊維状部材を纏めて塊にした部材で構成される燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、
   前記燃料フィルタは、径方向に圧縮されて前記孔の内側に収納される燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、
   前記燃料フィルタは、中心軸線に沿う方向における長さが、常に前記連通孔の全範囲を覆う長さを有する燃料噴射弁。
5. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、
   前記可動鉄心は、その外径が前記ロッド部の外径に対して大径をなし、
   前記ロッド部は、前記燃料フィルタの前記可動子に対する中心軸線に沿う方向における相対変位を許容する相対変位許容隙間を有する燃料噴射弁。
6. 請求項５に記載の燃料噴射弁において、
   前記付勢部材はコイルばねで構成され、
   前記可動鉄心は、前記固定鉄心と対向する対向面から前記固定鉄心の側とは反対側に窪む凹部を有し、
   前記相対変位許容隙間は、前記凹部の底面に前記孔によって開口する開口面と前記弁体との間に設けられる燃料噴射弁。
7. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記燃料フィルタは、前記可動鉄心の側に位置する一端面に、当該一端面とは反対側の他端面の側に向かって窪んだ凹部を有する燃料噴射弁。
8. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記燃料フィルタの、当該燃料噴射弁に対する中心軸線に沿う方向における位置を固定する係止部材を備え、
   前記係止部材は、前記燃料フィルタを係止するフィルタ側係止部と、前記固定鉄心の側に固定される係止部材支持部と、を備える燃料噴射弁。
9. 請求項８に記載の燃料噴射弁において、
   前記固定鉄心に固定されて前記付勢部材の付勢力を調整するアジャスタを備え、
   前記係止部材は、前記係止部材支持部が前記付勢部材の前記一端部と前記アジャスタとの間に挟持される燃料噴射弁。

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