JP4757073B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，燃料噴孔の内端に連なる弁座に着座可能の弁体と，この弁体を着座方向に付勢する戻しばねと，通電により前記弁体を内開き方向に作動する電磁アクチュエータと，前記弁体から電磁アクチュエータの可動コアに至る可動部組立体を通電により伸長させる磁歪アクチュエータとを備える燃料噴射弁に関する。

従来，磁界を印加・解除することで磁歪素子を素早く伸縮させて弁体を開閉する磁歪アクチュエータを備える燃料噴射弁は，特許文献１及び２に開示されるように既に知られている。
特開２００２−２９５３３０号公報 特開２０００−２５７５２７号公報

ところで，特許文献１に開示されるものは，磁歪アクチュエータの磁歪素子を，弁体を囲繞する中空円筒状に形成し，この磁歪素子の，弁座側の一端を弁ハウジングに固着し，その他端を弁体に連結して，内開き式に構成したものであるが，こうしたものでは，磁歪素子の中空化により，その伸長量を充分得ることが困難であり，実際に要求される伸長量を得るには，極めて長い磁歪素子が必要となり，燃料噴射弁の長大化を招くと共に，弁体を含む可動部の重量増加により，可動部の応答性が低下したり，可動部と固定部との当接部の摩耗量が増加してしまう。

また特許文献２に開示されるものは，中実の磁歪素子を使用し，弁体を含む可動部が小型化しているものゝ，外開き構造となっているので，燃料噴孔の外方に位置する弁体の弁部が，望む燃料の噴霧フォームの形成が困難である。

さらに特許文献１及び２に開示されたものは，磁歪アクチュエータのみの伸縮で弁体を開閉するために，消費電力が大きくなってしまう。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，電磁アクチュエータと，中実の磁歪素子を備える磁歪アクチュエータとを組み合わせて，内開き式で応答性が良好であり，しかも省電力で作動可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，燃料噴孔の内端に連なる弁座に着座可能の弁体と，この弁体を着座方向に付勢する戻しばねと，通電により前記弁体を内開き方向に作動する電磁アクチュエータと，前記弁体から電磁アクチュエータの可動コアに至る可動部組立体を通電により伸長させる磁歪アクチュエータとを備える燃料噴射弁であって，前記磁歪アクチュエータを，前記電磁アクチュエータの可動コアに連結されるヨーク部材と，このヨーク部材と前記弁体と間に介装される磁歪素子組立体と，前記弁体及びヨーク部材間に，前記磁歪素子組立体を収容しつゝ該磁歪素子組立体に弁体の軸方向の圧縮予荷重を付与するように接続される非磁性で中空の予荷重ばねと，前記弁体，可動コア，磁歪素子組立体及び予荷重ばねを収容してそれらとの間に，前記燃料噴孔に連なる燃料流路を形成する弁ハウジングに取り付けられて，通電により前記磁歪素子組立体を前記予荷重に抗して伸長させる第２コイルとで構成したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記予荷重ばねを，周壁に多数の透孔を穿設した非磁性の円筒体で構成し，この予荷重ばねの両端開口部に前記ヨーク部材及び弁体の端部をそれぞれ圧入して溶接したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記予荷重ばねをベローズ体で構成し，この予荷重ばねの両端開口部に前記ヨーク部材及び弁体の端部をそれぞれ圧入して溶接し，該予荷重ばねの内部を密閉状にしたことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１〜第３の特徴の何れかに加えて，前記磁歪素子組立体の両端と，それらに対向する前記ヨーク部材及び弁体との各間には，前記予荷重ばねが前記ヨーク部材及び弁体を介して該磁歪素子組立体に付与する予荷重の作用線を該磁歪素子組立体の軸線に沿わせる調心手段を設けたことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第４の特徴に加えて，前記調心手段が，前記磁歪素子組立体に一端面を当接すると共に前記ヨーク部材又は弁体に他端面を当接する調心部材を備え，この調心部材と前記ヨーク部材又は弁体との当接部を球状凸面と，これに当接する平坦面又は円錐凹面とで構成したことを第５の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１〜第５の特徴の何れかに加えて，前記磁歪素子組立体を，中実で円柱状の内側磁歪素子と，それを囲繞するように配置される円筒状の外側磁歪素子と，これら内側及び外側磁歪素子間に配置される非磁性の中間筒部，この中間筒部１７ａの前端に結合されて前記外側磁歪素子の前端を支承する前端部材及び，前記中間筒部の後端に結合されて前記内側磁歪素子の後端を支承する後端部材よりなる変位伝達部材とで構成したことを第６の特徴とする。

さらにまた本発明は，第６の特徴に加えて，前記内側磁歪素子及び外側磁歪素子は，それぞれ軸方向に重ねられる複数の素子ブロック；で構成すると共に，各素子ブロック；間にはシムを介装したことを第７の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，第２コイルへの通電による磁歪素子組立体の伸長によって，可動部組立体を伸長させることができる。したがって，弁体を開弁すべく電磁アクチュエータを作動するときは，第２コイルに通電して可動部組立体を素早く伸長させば，その分，電磁アクチュエータの可動コアの開弁ストロークを減少させることになるから，弁体の開弁応答性を高めることができる。

また弁体の開弁中も，磁歪アクチュエータを適宜作動することにより，弁体の開度，即ち燃料噴射量の調整が可能である。したがって，エンジンの要求特性に対応して応答性と燃料噴射率を得ることができる。特に，弁体の開度を増加させるときは，第２コイルへの通電量や通電遮断を行うので，省電力化を図ることができる。

しかも，磁歪アクチュエータでは，弁体及び可動コア間に配設された磁歪素子組立体には中実の磁歪素子を備え得るので，磁歪アクチュエータの大型化を回避しながら，可動部組立体に充分な伸長量を与えることができる。

さらに弁体は開弁時，内開き状態となるから，弁体に邪魔させることなく，所望形状の噴霧フォームを得ることができる。

またヨーク部材及び弁体間に介装される磁歪素子組立体は，ヨーク部材及び弁体間を連結する中空の予荷重ばね内に収容され，これによって，可動コアから弁体に至る可動部組立体をコンパクトに構成することができると共に，予荷重部材により内部の磁歪素子組立体を保護し，その耐久性を確保することができ，のみならず磁歪素子組立体は，弁ハウジングにも収容されることになるから，外気の温度や湿度の影響を受けず，またヨーク部材及び弁体間の芯ずれがあっても，それを予荷重ばねの弾性変形により許容し，磁歪素子組立体に余分な付加をかけることがないから，磁歪素子組立体の安定した作動を確保して，燃料噴射弁の燃料噴射特性の安定化を図ることができる。 本発明の第２の特徴によれば，予荷重ばねを，極力小径に形成することができて，可動部組立体の小型，軽量化を図ることができ，同時に予荷重ばねと，ヨーク部材及び弁体との各連結強度を高めることができる。

本発明の第３の特徴によれば，予荷重ばねの内部を密閉状にすることで，磁歪素子組立体を，弁ハウジング内の燃料から遮断して，磁歪素子の性能劣化を抑制することができる。

本発明の第４の特徴によれば，予荷重ばねがヨーク部材及び弁体に付与する予荷重を，調心手段を介して磁歪素子組立体に，その軸線に沿って作用させることができ，したがって磁歪素子組立体には，その伸長時でも無用なサイドスラストが加わることを回避して，その耐久性の向上を図ることができる。

本発明第５の特徴によれば，調心手段を簡単に構成することができる。

本発明の第６の特徴によれば，内側磁歪素子及び外側磁歪素子は，変位伝達部材を介して実質上，相互に軸方向に連結されるので，第２コイルの通電時には，両磁歪素子の軸方向の伸びは加算され，それが可動部組立体の有効長の伸びとなる。これにより磁歪素子組立体の小型化を図りつゝ，所望の伸長量を確保することができる。

本発明の第７の特徴によれば，各磁歪素子を，複数の素子ブロックに分割，積層することで，磁歪素子組立体の所望の伸長量を確保しながら，各磁歪素子の耐久性の向上を図ることができ，しかも各素子ブロック；間に介装されるシムの厚みの調節により，磁歪素子組立体の長さを簡単に調整することができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明のエンジン用燃料噴射弁の縦断側面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図１の３部拡大図，図４は図３の４−４線断面図，図５は図３の５−５線断面図，図６は同燃料噴射弁における予荷重ばねの一部拡大側面，図７は同燃料噴射弁における第１及び第２コイルの駆動回路図，図８は同燃料噴射弁の第１作動態様説明図，図９は同燃料噴射弁の第２作動態様説明図，図１０は本発明の別の実施例を示す，図３との対応図である。

先ず，図１〜図３において，符号Ｉは，エンジンのシリンダヘッドに装着される直噴用燃料噴射弁である。尚，この燃料噴射弁Ｉに関する説明において，「前」とは燃料噴孔３側を言い，「後」とは燃料入口側を言う。

この燃料噴射弁Ｉの弁ハウジングＨは，前端壁に円錐状の弁座２及びその中心に開口する燃料噴孔３を有する有底円筒状の弁座部材１と，この弁座部材１の後端部に嵌合して液密に結合される弁案内筒４（磁性体）と，この弁案内筒４の後端部に嵌合して液密に結合される磁歪ハウジング筒５（非磁性体）と，この磁歪ハウジング筒５の後端部に嵌合して液密に結合されるコアハウジング筒６（磁性体）と，このコアハウジング筒６の後端部に嵌合して液密に結合される中間筒７（非磁性体），この中間筒７の後端部に嵌合して液密に結合される中空円筒状の固定コア８（磁性体）と，この固定コア８の後端部に液密に結合される燃料入口筒９とからなっている。

燃料入口筒９には，高圧の燃料を供給する燃料分配管（図示せず）が接続されるようになっており，弁ハウジングＨの内部は，この燃料入口筒９から前記燃料噴孔３に至る燃料流路となる。

弁案内筒４には，弁座２に着座し得る球状の弁部を前端に有するニードル状の弁体１０が，その外周に筒状の燃料流路を確保するようにして収容される。この弁体１０の開閉，即ち弁座２に対する離座及び着座により弁ハウジングＨ内の高圧燃料の燃料噴孔３からの噴射が制御される。

この弁体１０の中間部には，弁案内筒４の内周面に摺動自在に支承されるジャーナル部１２が形成され，このジャーナル部１２の外周には，それの前後両端面間を連通して燃料を通過させる面取り部が設けられる。

磁歪ハウジング筒５には，円筒状の予荷重ばね１３（非磁性体）と，その内側に配置される磁歪素子組立体１４とが収容される。磁歪素子組立体１４は，中実で円柱状の内側超磁歪素子１５と，それを囲繞するように配置される円筒状の外側超磁歪素子１６と，これら内側及び外側超磁歪素子１５，１６間に配置される中間筒部１７ａ，この中間筒部１７ａ（非磁性体）の前端に形成されて外側超磁歪素子１６の前端を支承する前端部材１７ｂ（磁性体）及び，中間筒部１７ａの後端に形成されて内側超磁歪素子１５の後端を支承する後端部材１７ｃ（磁性体）よりなる変位伝達部材１７とで構成される。この変位伝達部材１７は，内側超磁歪素子１５及び外側超磁歪素子１６を実質上，相互に軸方向に連結することになる。

前記コアハウジング筒６には，可動コア２４（磁性体）の前端に中間部材２３（非磁性体）を介してヨーク部材２２（磁性体）を連結してなる可動コア・ヨーク部材結合体２５が収容される。

可動コア２４及び中間部材２３の外周には，それぞれ隆起して前記中間筒７及びコアハウジング筒６の内周面に摺動自在に嵌合する環状のジャーナル部１８，１９が形成される。これにより可動コア・ヨーク部材結合体２５の，傾きがない安定した摺動姿勢を保つことができる。また可動コア２４と中間筒７，ヨーク部材２２とコアハウジング筒６の各側隙を常に均一にすることができて，磁気特性の安定化を図ることができる。また可動コア２４と中間筒７，ヨーク部材２２とコアハウジング筒６の各間の摩擦を極力防ぎ，したがって特別な耐摩耗処理を施すことなく，それらの耐久性を高めることができる。しかも非磁性体の中間部材２３は，耐摩耗性の高い素材を自由に選ぶことができるから，それ自身の耐久性をも容易に確保することができる。

図４及び図５において，可動コア・ヨーク部材結合体２５を構成するヨーク部材２２，中間部材２３及び可動コア２４の連結構造について説明する。中間部材２３の軸方向両端面には，同軸状に並ぶ一対の小径の連結軸２３ａ，２３ｂが一体に形成される。一方，可動コア２４及びヨーク部材２２の，中間部材２３に対向する端面には連結孔２４ｂ，２２ｂが設けられ，これら連結孔２４ｂ，２２ｂに上記連結軸２３ａ，２３ｂをそれぞれ圧入することで三者２２〜２４が一体に連結される。こうすることで，可動コア２４及びヨーク部材２２間は，それらの同軸精度を高めつゝ容易に連結することができる。

また可動コア２４及びヨーク部材２２の外周には，上記連結軸２３ａ，２３ｂの外周面に向かって凹入する複数の凹部２４ｂ，２２ｂをそれぞれ形成されており，これら凹部２４ｂ，２２ｂの底壁が連結軸２３ａ，２３ｂの外周部にそれぞれ溶接される。その溶接は，レーザ溶接が好適である。こうすることで，中間部材２３と，前記可動コア２４及びヨーク部材２２との各圧入部の連結強度を高めることができる。しかも，可動コア２４及びヨーク部材２２の各凹部２４ｂ，２２ｂの比較的薄い底壁を，中間部材２３の連結軸２３ａ，２３ｂに溶接するには，極めて少ない入熱で足りるので，溶接熱による，可動コア２４，中間部材２３及びヨーク部材２２の三者の同軸精度の狂いを回避することができる。

こうして構成される可動コア・ヨーク部材結合体２５には，その前後両端面間を連通して燃料を通過させる一連の通孔２６が設けられる。したがって可動コア２４のジャーナル部１８及び中間部材２３のジャーナル部１９に邪魔されることなく，燃料は可動コア・ヨーク部材結合体２５内をスムーズに通過することができ，燃料の圧入損失を抑えて，良好な燃料噴射特性を維持することができる。

再び図２において，前記前端部材１７ｂは，変位伝達部材１７の中間筒部１７ａの中空部に連続するガイド孔２０有しており，このガイド孔２０に，前記弁体１０の後端に形成される小径軸部１０ａと，この小径軸部１０ａ及び内側超磁歪素子１５間に介装される第１調心部材２１（磁性体）とが摺動自在に嵌合される。この第１調心部材２１とガイド孔２０の内周面との間には，第１調心部材２１の傾きを許容する間隙が設けられる。そして第１調心部材２１は，前端面が球状凸面２１ａに形成されていて，常に前記小径軸部１０ａの後端の平坦面１０ｂの中心部に当接するようになっている。したがって，内側超磁歪素子１５の，第１調心部材２１との当接端面が多少とも傾いていても，それに応じて第１調心部材２１も傾くが，第１調心部材２１の球状凸面２１ａの小径軸部１０ａの平坦面１０ｂとの当接関係に変化は生じないようになっている。

一方，前記ヨーク部材２２は，第２調心部材２８を介して前記外側超磁歪素子１６の後端に当接するように配置される。第２調心部材２８は，前記後端部材１７ｃを摺動可能に受容するガイド孔２８ａを有すると共に，後端面が球状凸面２８ｂに形成されており，この球状凸面２８ｂと，前記ヨーク部材２２の前端面に形成された円錐状凹面２２ｃとが当接している。したがって，外側超磁歪素子１６の，第２調心部材２８との当接端面が多少とも傾いていても，それに応じて第２調心部材２８も傾くが，第２調心部材２８の球状凸面２８ｂがヨーク部材２２の円錐状凹面２２ｃとの当接関係に変化は生じないようになっている。

而して，第１及び第２調心部材２１，２８の協働により，予荷重ばね１３が前記ヨーク部材２２及び弁体１０を介して磁歪素子組立体１４に付与する予荷重の作用線を磁歪素子組立体１４の軸線に沿わせることができ，これにより磁歪素子組立体１４には，その伸長時でも無用なサイドスラストが加わることを回避して，その耐久性の向上を図ることができる。

前記予荷重ばね１３は，図６に示すように，非磁性のばね鋼板製の，多数の透孔２７，２７…が穿設されたパンチングプレートを円筒状に丸めて，対向端同士を接合してなるもので，その軸方向両端部には，前記内側超磁歪素子１５及び外側超磁歪素子１６に所定の軸方向圧縮荷重を付与した状態で，前記弁体１０の後端部と，前記ヨーク部材２２の前端部とが装置圧入され，そして溶接されることにより，強固に固着される。而して，予荷重ばね１３は，内側超磁歪素子１５及び外側超磁歪素子１６に軸方向の圧縮予荷重を付与して，所定量圧縮変形した状態に保持する。

上記構成の予荷重ばね１３は，全体が磁歪素子組立体１４の外周に近接するよう小径に形成することが可能となり，可動コア２４から弁体１０に至る可動部組立体４３をコンパクトに構成することができる。しかも予荷重ばね１３は，その内部に磁歪素子組立体１４を収容することで，磁歪素子組立体１４を保護し，その耐久性を確保することができ，のみならず磁歪素子組立体１４は，予荷重ばね１３と共に弁ハウジングＨにも収容されることになるから，外気の温度や湿度の影響を受けないで済む。またヨーク部材２２及び弁体１０間の芯ずれがあっても，それを予荷重ばね１３の弾性変形により許容し，磁歪素子組立体１４に余分な付加をかけることがないから，磁歪素子組立体１４の安定した作動を確保することができる。

前記内側超磁歪素子１５及び外側超磁歪素子１６は，それぞれ軸方向に重ねられる複数の素子ブロック１５ａ，１５ａ；１６ａ，１６ａで構成されると共に，各素子ブロック１５ａ，１５ａ；１６ａ，１６ａ間にはシム２９，３０が介装される。

このように，各超磁歪素子１５，１６を，複数の素子ブロックに分割，積層することで，磁歪素子組立体１４の所望の伸長量を確保しながら，各超磁歪素子１５，１６の耐久性の向上を図ることができ，しかも各素子ブロック１５ａ，１５ａ；１６ａ，１６ａ間に介装されるシム２９，３０の厚みを変えることにより，磁歪素子組立体１４の長さを簡単に調整することができる。

前記可動コア２４は，弁体１０の弁座２への着座状態において，前記固定コア８の下端面に所定の開弁ストロークに対応する間隙αを存して対向するように配置される。固定コア８は，その前後両端面を連通する中空部８ａを有しており，この中空部８ａに，可動コア２４を，弁体１０の閉弁方向に付勢するコイル状の戻しばね３１と，この戻しばね３１にセット荷重を付与すべく，その固定端を支持するパイプ状のリテーナ３２とが設けられ，このリテーナ３２は，螺合もしくは圧入により中空部８ａの内周面に固着される。

前記コアハウジング筒６の後端部から固定コアの前端部にかけて，それらの外周に第１コイル組立体３５が配設される。この第１コイル組立体３５は，コアハウジング筒６の後端部から固定コアの前端部にかけて，それらの外周面に嵌合される第１ボビン３６と，その外周に巻装される第１コイル３７とからなっており，この第１コイル組立体３５を収容する第１コイルハウジング筒３８（磁性体）がコアハウジング筒６及び固定コア８間を連結するように配置される。

而して，前記第１固定コア８，可動コア２４，第１コイル組立体３５，コアハウジング筒６及び第１コイルハウジング筒３８は，戻しばね３１と協働して弁体１０を開閉する電磁アクチュエータＡ１を構成する。第１コイル３７への通電時には，それにより生ずる磁束が固定コア８，第１コイルハウジング筒３８，コアハウジング筒６及び可動コア２４を順次走り，その磁力により可動コア２４を戻しばね３１のセット荷重に抗して固定コア８側に吸引させ，弁体１０を開弁させることができる。

前記磁歪ハウジング筒５の外周には，前記両超磁歪素子１５，１６に対応して第２コイル組立体４０が配設される。この第２コイル組立体４０は，磁歪ハウジング筒５の外周面に嵌合される第２ボビン４１と，その外周に巻装される第２コイル４２とからなっており，この第２コイル組立体４０を収容する第２コイルハウジング筒４４（磁性体）が前記弁案内筒４及びコアハウジング筒６間を連結するように配置される。

而して，前記内側超磁歪素子１５，外側超磁歪素子１６，変位伝達部材１７，予荷重ばね１３，ヨーク部材２２，第２コイル組立体４０，コアハウジング筒６及び第２コイルハウジング筒４４により，弁体１０から可動コア２４に至る一体可動部の可動部組立体４３の有効長を変え得る磁歪アクチュエータＡ２が構成される。第２コイル４２への通電時には，それにより生ずる磁束が第２コイルハウジング筒４４，弁案内筒４，両超磁歪素子１５，１６，ヨーク部材２２及びコアハウジング筒６を順次走ることにより，両超磁歪素子１５，１６に磁界が印加され，その磁界の強さに応じて両超磁歪素子１５，１６が軸方向に伸長し，可動部組立体４３の有効長を延ばすことができる。その際，両超磁歪素子１５，１６は，変位伝達部材１７を介して実質上，相互に軸方向に連結されるので，両超磁歪素子１５，１６の軸方向の伸びは加算され，それが可動部組立体４３の有効長の伸びとなる。これにより磁歪素子組立体１４の小型化を図りつゝ，所望の伸長量を確保することができる。

ところで，弁ハウジングＨの一部を構成して，可動コア・ヨーク部材結合体２５を収容するコアハウジング筒６（磁性体）は，第１コイル３７を収容する第１コイルハウジング（磁性体）と，第２コイル４２を収容する第２コイルハウジング（磁性体）とを連結するように配置され，電磁アクチュエータＡ１及び磁歪アクチュエータＡ２の共通する磁路に利用されるので，部品点数の削減，延いては構造の簡素化及びコンパクト化に寄与することができる。

また電磁アクチュエータＡ１の可動コア２４と，磁歪アクチュエータＡ２の一部を構成するヨーク部材２２とは，非磁性体の中間部材２３を介して一体に連結されて可動コア・ヨーク部材結合体２５を構成するので，両アクチュエータＡ１，Ａ２の作動状態でも，可動コア２４内の磁束と，ヨーク部材２２内の磁束との干渉を中間部材２３により遮断して，各アクチュエータＡ１，Ａ２の良好な作動状態を確保することができる。

前記第１ボビン３６には，第１コイル３７に連なる第１給電端子４５を支持する第１カプラ４７が一体に形成され，また第２コイルハウジング筒４４には，第２コイル４２に連なる第２給電端子４６を支持する第２カプラ４８が一体に成形される。

図７に示すように，第１コイル３７及び第２コイル４２には，第１駆動回路５１及び第２駆動回路５２をそれぞれ介して電子制御ユニット５３が接続され，電子制御ユニット５３は，エンジンの燃料噴射時期や運転状態を検出する各種センサ（図示せず）からの出力信号に基づいて第１駆動回路５１及び第２駆動回路５２をそれぞれ個別に駆動制御し，第１及び第２コイル３７，４２の通電時期及び通電量を個別に制御するようになっている。その際，特に，第１コイル３７への通電は，電磁アクチュエータＡ１の作動遅れを見込んで，第２コイル４２への通電より先行して開始される。こうすることで，電磁アクチュエータＡ１の応答性の，磁歪アクチュエータＡ２の応答性より低い分を補うことができる。

次に，この燃料噴射弁Ｉの作動について説明する。
＜第１作動態様（図８参照）＞
この第１作動態様では，第１及び第２コイル３７，４２の非通電時における可動コア２４の固定コア８に対するストローク間隙をαとしたとき，磁歪アクチュエータＡ２の作動による可動部組立体４３の伸長量βは，β≧α，例えばβ＝αに設定される。これを利用して，弁体１０の開閉応答性の向上を図る。
〔閉弁モード〕
第１及び第２コイル３７，４２は非通電状態にあり，弁体１０は，戻しばね３１の付勢力により弁座２に着座した閉弁位置に保持されている。
〔開弁開始モード〕
先ず，第１コイル３７に通電し，やゝ遅れて第２コイル４２に通電する。しかしながら，第１コイル３７を含む電磁アクチュエータＡ１の応答性は，第２コイル４２を含む磁歪アクチュエータＡ２の応答性より若干低いので，実際には，可動コア２４の固定コア８側への吸引動作が開始する前に，磁歪素子組立体１４の伸長が発生し，その結果，前記β＝αの関係から，可動コア２４は，弁体１０の閉弁位置を保持したまゝで固定コア８に早期に吸着されることになり，弁体１０の開弁準備を早めることができる。
〔開弁モード〕
第１コイル３７の励起により可動コア２４の固定コア８への吸着が確保される。そこで第２コイル４２への通電を遮断すると，予荷重ばね１３のセット荷重により磁歪素子組立体１４が即座にβ＝α収縮して初期状態に戻るので，弁体１０は素早く弁座２からβ＝α分だけ離座することになり，開弁応答性が向上する。したがって，弁ハウジングＨ内部に待機していた高圧の燃料を，所望時期に燃料噴孔３からエンジンの燃焼室に噴射することができる。しかも第２コイルへ４２への通電遮断により，省電力化を図ることができる。

ところで，弁体１０の開弁は，弁体１０が弁座２から弁ハウジングＨ内方へ変位することで生じる内開きであるから，燃料噴孔３からの燃料噴射により形成される噴霧フォームを，弁体１０の弁部に邪魔されることなく，良好に形成することができる。
〔閉弁開始モード〕
第１コイル３７の通電を遮断すると共に，第２コイル４２に通電する。而して，第２コイル４２への通電により磁歪素子組立体１４が直ちにα伸長することで，弁体１０を素早く閉弁させ，燃料噴射を停止することができる。
〔閉弁モード〕
第２コイル４２への通電をも遮断して，磁歪素子組立体１４を初期状態に収縮させる。この段階では，可動コア２４及び固定コア８間から残留磁気は消失もしくは激減しているから，磁歪素子組立体１４と同時に，戻しばね３１のセット荷重により可動コア２４を固定コア８から引き離して，弁体１０の閉弁状態を確実に保持することができる。

尚，前記開弁モードにおいては，第２コイル４２への通電量を点線で示すように適当に減少もしくはゼロに制御して，磁歪素子組立体１４を適当量伸長させれば，弁体１０の開度を下げて，燃料噴射量を減少させることができると共に，省電力化に寄与し得る。
＜第２作動態様（図９参照）＞
この第２作動態様では，第１及び第２コイル３７，４２の非通電時における可動コア２４の固定コア８に対するストローク間隙をαとしたとき，磁歪アクチュエータＡ２の作動による可動部組立体４３の伸長量βは，β＜α，例えばβ＝α／２に設定される。これを利用して，特に弁体１０の開弁応答性の向上を図ると共に，燃料噴射量の可変を可能にする。
〔閉弁モード〕
第１及び第２コイル３７，４２は非通電状態にあり，弁体１０は，戻しばね３１の付勢力により弁座２に着座した閉弁位置に保持されている。この状態では，可動コア２４及び固定コア８間には，弁体１０の最大開弁ストロークに相当する間隙αが生じている。
〔開弁開始モード〕
先ず，第１コイル３７に通電し，やゝ遅れて第２コイル４２に通電する。しかしながら，第１コイル３７を含む電磁アクチュエータＡ１の応答性は，第２コイル４２を含む磁歪アクチュエータＡ２の応答性より若干低いので，実際には，可動コア２４の固定コア８側への吸引動作が開始する前に，磁歪素子組立体１４がβ＝α／２だけ伸長し，その結果，可動コア２４及び固定コア８間のストローク間隙がαからα／２に減少し，これにより第１コイル３７の励起による可動コア２４の固定コア８への吸着を早めることができる。
〔大開弁モード〕
第１コイル３７への通電を続行し，第２コイルへの通電は遮断する。第１コイル３７への通電続行により，可動コア２４を前記作用により可動コア２４を直ちに固定コア８に吸着させて，弁体１０を開弁させるが，それと同時に，第２コイルへの通電遮断により磁歪素子組立体１４の前記伸びα／２が消失するので，結局，弁体１０は最大ストローク量α弁座２から離座して全開状態となり，燃料噴孔３から多量の燃料を噴射することができる。しかも第２コイルへ４２への通電遮断により，省電力化を図ることができる。
〔小開弁モード〕
第１コイル３７への通電を維持し，第２コイルへの通電を再開する。すると，可動コア２４を固定コア８に吸着させた状態で，磁歪素子組立体１４が再びα／２だけ伸長するため，弁体１０はα／２だけ弁座２に近接して半開き状態となり，燃料噴孔３から燃料噴射量を半減させることができる。
〔閉弁開始モード〕
第２コイル４２への通電を保持した状態で第１コイル３７への通電を遮断する。その結果，弁体１０は前記半開き状態から戻しばね３１の付勢力により弁座２に着座することになるから，閉弁衝撃が少なく，弁体１０の振動を防ぐことができる。
〔閉弁モード〕
最後に第２コイル４２への通電をも遮断する。それに伴ない可動部組立体４３は収縮するが，弁体１０の戻しばね３１の付勢力による閉弁状態に変化はない。

次に，図１０に示す本発明の別の実施例について説明する。

この別の実施例では，予荷重ばね１３が非磁性鋼板製のベローズ体で構成され，その軸方向両端開口部に前記ヨーク部材２２及び弁体１０の端部がそれぞれ圧入して溶接され，予荷重ばね１３の内部は密閉状とされる。その他の構成は，前実施例と同様であるので，図１０中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この実施例によれば，予荷重ばね１３の内部を密閉状にすることで，磁歪素子組立体１４を，弁ハウジングＨ内の燃料から遮断して，各超磁歪素子１５，１６の性能劣化を抑制することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，前記α及びβの関係や作動態様は，エンジンの要求特性に応じて自由に変えることができる。

本発明のエンジン用燃料噴射弁の縦断側面図。 図１の２部拡大図。 図１の３部拡大図。 図３の４−４線断面図。 図３の５−５線断面図。 同燃料噴射弁における予荷重ばねの一部拡大側面。 同燃料噴射弁における第１及び第２コイルの駆動回路図。 同燃料噴射弁の第１作動態様説明図。 同燃料噴射弁の第２作動態様説明図。 本発明の別の実施例を示す，図３との対応図。

符号の説明

Ｉ・・・・・燃料噴射弁
Ｈ・・・・・弁ハウジング
Ａ１・・・・電磁アクチュエータ
Ａ２・・・・磁歪アクチュエータ
２・・・・・弁座
３・・・・・燃料噴孔
１０・・・・弁体
１０ｂ・・・平坦面
１３・・・・予荷重ばね
１４・・・・磁歪素子組立体
１５・・・・中実の内側超磁歪素子（内側超磁歪素子）
１６・・・・外側磁歪素子（外側超磁歪素子）
１７・・・・変位伝達部材
１７ａ・・・中間筒部
１７ｂ・・・前端部材
１７ｃ・・・後端部材
２１・・・・調心部材（第１調心部材）
２１ａ・・・球状凸面
２２・・・・ヨーク部材
２２ｃ・・・円錐凹面
２２ａ・・・連結孔
２４・・・・可動コア
２４ａ・・・連結孔
２４ｂ・・・凹部
２７・・・・透孔
２８・・・・調心部材（第２調心部材）
２８ｂ・・・球状凸面
３１・・・・戻しばね
４２・・・・第２コイル
４３・・・・可動部組立体

Claims (7)

1. 燃料噴孔（３）の内端に連なる弁座（２）に着座可能の弁体（１０）と，この弁体（１０）を着座方向に付勢する戻しばね（３１）と，通電により前記弁体（１０）を内開き方向に作動する電磁アクチュエータ（Ａ１）と，前記弁体（１０）から電磁アクチュエータ（Ａ１）の可動コア（２４）に至る可動部組立体（４３）を通電により伸長させる磁歪アクチュエータ（Ａ２）とを備える燃料噴射弁であって，
   前記磁歪アクチュエータ（Ａ２）を，前記電磁アクチュエータ（Ａ１）の可動コア（２４）に連結されるヨーク部材（２２）と，このヨーク部材（２２）と前記弁体（１０）と間に介装される磁歪素子組立体（１４）と，前記弁体（１０）及びヨーク部材（２２）間に，前記磁歪素子組立体（１４）を収容しつゝ該磁歪素子組立体（１４）に弁体（１０）の軸方向の圧縮予荷重を付与するように接続される非磁性で中空の予荷重ばね（１３）と，前記弁体（１０），可動コア（２４），磁歪素子組立体（１４）及び予荷重ばね（１３）を収容してそれらとの間に，前記燃料噴孔（３）に連なる燃料流路を形成する弁ハウジング（Ｈ）に取り付けられて，通電により前記磁歪素子組立体（１４）を前記予荷重に抗して伸長させる第２コイル（４２）とで構成したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の燃料噴射弁において，
   前記予荷重ばね（１３）を，周壁に多数の透孔（２７）を穿設した非磁性の円筒体で構成し，この予荷重ばね（１３）の両端開口部に前記ヨーク部材（２２）及び弁体（１０）の端部をそれぞれ圧入して溶接したことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１記載の燃料噴射弁において，
   前記予荷重ばね（１３）をベローズ体で構成し，この予荷重ばね（１３）の両端開口部に前記ヨーク部材（２２）及び弁体（１０）の端部をそれぞれ圧入して溶接し，該予荷重ばね（１３）の内部を密閉状にしたことを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の燃料噴射弁において，
   前記磁歪素子組立体（１４）の両端と，それらに対向する前記ヨーク部材（２２）及び弁体（１０）との各間には，前記予荷重ばね（１３）が前記ヨーク部材（２２）及び弁体（１０）を介して該磁歪素子組立体（１４）に付与する予荷重の作用線を該磁歪素子組立体（１４）の軸線に沿わせる調心手段（２１，２８）を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
5. 請求項４記載の燃料噴射弁において，
   前記調心手段が，前記磁歪素子組立体（１４）に一端面を当接すると共に前記ヨーク部材（２２）又は弁体（１０）に他端面を当接する調心部材（２１，２８）を備え，この調心部材（２１，２８）と前記ヨーク部材（２２）又は弁体（１０）との当接部を球状凸面（２１ａ，２８ｂ）と，これに当接する平坦面（１０ｂ）又は円錐凹面（２２ｂ）とで構成したことを特徴とする燃料噴射弁。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の燃料噴射弁において，
   前記磁歪素子組立体（１４）を，中実で円柱状の内側磁歪素子（１５）と，それを囲繞するように配置される円筒状の外側磁歪素子（１６）と，これら内側及び外側磁歪素子（１５，１６）間に配置される非磁性の中間筒部（１７ａ），この中間筒部１７ａの前端に結合されて前記外側磁歪素子（１６）の前端を支承する前端部材（１７ｂ）及び，前記中間筒部（１７ａ）の後端に結合されて前記内側磁歪素子（１５）の後端を支承する後端部材（１７ｃ）よりなる変位伝達部材（１７）とで構成したことを特徴とする燃料噴射弁。
7. 請求項６記載の燃料噴射弁において，
   前記内側磁歪素子（１５）及び外側磁歪素子（１６）は，それぞれ軸方向に重ねられる複数の素子ブロック（１５ａ，１５ａ；１６ａ，１６ａ）で構成すると共に，各素子ブロック（１５ａ，１５ａ；１６ａ，１６ａ）間にはシム（２９，３０）を介装したことを特徴とする燃料噴射弁。

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