JP6546044B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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２０１１−２０８５３０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、弁座部材、磁性円筒体、非磁性円筒体、固定コア及び燃料入口筒を順次連ねてなる弁ハウジングと、その外周に配設されるコイルと、コイルを収容すると共に、前端部（下端部）を磁性円筒体の外周に溶接するコイルハウジングと、磁性円筒体の内周面に摺動自在に嵌合されて固定コアの吸引面に対置される可動コアを有する弁組立体とを備える燃料噴射弁において、磁性円筒体及び非磁性円筒体を、その両者間の境界面がコイルの前端面（下端面）より前方（下方）に出るように配置すると共に、コイルハウジングの前端部の半径方向内方位置で磁性円筒体の内周面に摺動自在に支承されるジャーナル部を可動コアに形成している（要約参照）。

また特許文献１の燃料噴射弁では、弁組立体が球状の弁体及びジャーナル部の２点で弁ハウジングに摺動自在に支承される（段落００１９参照）。

特開２０１１−２０８５３０号公報

特許文献１の燃料噴射弁では、弁ハウジング（磁性円筒体）の内周面とジャーナル部の外周面との間、及び球状の弁体と弁ハウジング（弁座部材）との間に、微小な隙間（クリアランス）を有する。このため、特許文献１の燃料噴射弁では、弁組立体に倒れや偏り（片寄り）が生じる。

弁組立体に倒れが生じた場合は、ジャーナル部の後端部（上端部）の角部が弁ハウジングの内周面に当接する。また、弁組立体に偏りが生じた場合は、ジャーナル部の外周面が弁組立体の中心軸線方向の全面で弁ハウジングの内周面に当接する。このような弁組立体と弁ハウジングの内周面との当接状態の変化は、弁ハウジングの内周面に対する弁組立体の摺動抵抗に変化をもたらす。弁ハウジングの内周面に対する弁組立体の摺動抵抗の変化は、弁体の応答性に変化をもたらす。特に、摺動抵抗が大きくなる場合には、弁体の応答性が悪くなる。そして、弁体の応答性の変化は、燃料の噴射量を変化させることになる。

本発明の目的は、弁体の応答性の変化を抑制することができる燃料噴射弁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、可動鉄心の外周面に、径方向外側に向けて凸形状を成し、可動子の中心軸線方向に湾曲した曲面を有し、この曲面が、可動鉄心の外周面を囲繞して可動子の開閉弁方向の移動を案内する案内面に当接するように構成されると共に、可動鉄心の高さ方向における上端部から下端部まで一定の曲率で形成され、この曲面の最大径となる位置は、可動鉄心の高さ方向における中央よりも可動鉄心の上端面側に位置する。

本発明によれば、弁体の応答性の変化を抑制することができ、安定した量の燃料を噴射することができる燃料噴射弁を提供することができる。

本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、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に示す可動鉄心２７ａの近傍を拡大して示す断面図である。 図１に示す可動鉄心２７ａの外観を示す外観図である。 本発明との比較例について、可動子２７’の倒れ及び偏りの状態を説明する模式図である。 本発明の一実施例について、可動子２７の倒れ及び偏りの状態を説明する模式図である。 図１に示す可動鉄心２７ａの外周部を模式的に示した模式図である。 図１及び図４に示す可動鉄心２７ａについて、変更例の外観を示す外観図である。 図１及び図４に示す可動鉄心２７ａについて、別の変更例の外観を示す外観図である。 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、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、中心軸線１ａに沿う断面を示す断面図である。なお、中心軸線１ａは、弁体２７ｃ、ロッド部（接続部）２７ｂ及び可動鉄心（可動コア）２７ａが一体に設けられた可動子（弁組立体）２７の軸心（弁軸心）に一致し、筒状体５の中心軸線に一致している。

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関係がない。

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。

筒状体５の基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、固定鉄心２５と可動子２７に構成された可動鉄心２７ａ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。筒状体５、弁座部材１５及び固定鉄心２５は、可動子２７を収容する弁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（微小ギャップδ１の外周側）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に対する磁性を有する筒状体５に非磁性化処理を行うことにより形成することができる。このような非磁性化処理は、例えば熱処理によって行うことができる。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非磁性部５ｃに相当する部分を薄肉化して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。小径部５ｂの基端側に大径部５ａが設けられていることにより、固定鉄心２５の組付けが容易になる。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（弁組立体）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は円環状の部材である。弁体２７ｃは弁座１５ｂ（図２参照）と当接する部材である。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と弁体２７ｃとを接続する接続部である。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。

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。また本実施例では、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、圧入又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の上端に開口し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背圧室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、孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏを通じて背圧室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と背圧室３７とを連通する燃料流路３を構成する。

固定鉄心２５の貫通孔２５ａにはコイルばね３９が設けられている。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（図３参照）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に当接している。コイルばね３９は、ばね座２７ａｇとアジャスタ（調整子）３５の下端（先端側端面）との間に、圧縮状態で配設されている。

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を付勢する付勢部材として機能している。中心軸線１ａに沿う方向におけるアジャスタ３５の位置を貫通孔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。これにより、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、筒状体５を介して、可動鉄心２７ａの外周面と対向しており、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の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部３３ｃが形成されている。環状凹部３３ｃの底面に形成された薄肉部において、ヨーク３３と筒状体５とがレーザ溶接２４により全周に亘って接合されている。

筒状体５の先端部にはフランジ部４９ａを有する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はヨーク３３のレーザ溶接部２４の上を覆っている。

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。また、弁座１５ｂと、弁体２７ｃの弁座１５ｂに当接する部位とを、シール部という。

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。

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、弁体収容孔１５ｄ，１５ｃ，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、燃料噴射孔１１０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）で構成されており、中央部に外方に向けて突き出すように突状部２１ｎａが形成されている。突状部２１ｎａは曲面（例えば球状面）で形成されている。突状部２１ｎａの内側には燃料室２１ａが形成されている。この燃料室２１ａは弁座部材１５に形成された燃料導入孔１５ｅに連通しており、燃料導入孔１５ｅを通じて燃料室２１ａに燃料が供給される。

突状部２１ｎａには複数の燃料噴射孔１１０が形成されている。燃料噴射孔の形態は特に問わない。燃料噴射孔１１０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１１０ａ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。また、突状部２１ｎａが無い構成であってもよい。

本実施例において、燃料噴射孔１１０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によって燃料通路が構成されている。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の可動鉄心２７ａの近傍の構成について、詳細に説明する。図３は、図１に示す可動鉄心２７ａの近傍を拡大して示す断面図である。なお図３では、可動子２７の中心軸線（弁軸心）２７ｌと燃料噴射弁１の中心軸線１ａとが一致した状態を示している。すなわち、可動子２７は倒れも偏りも生じていない状態である。

なお、可動子２７の中心軸線２７ｌが燃料噴射弁１の中心軸線１ａに対して傾斜するように変位した場合を、可動子２７の倒れと呼んで説明する。また、可動子２７の中心軸線２７ｌが燃料噴射弁１の中心軸線１ａに対して平行な状態を維持して中心軸線１ａから位置ずれした場合を、可動子２７の偏りと呼んで説明する。

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２７ａｉに流入した燃料を、ロッド部２７ｂの内側の空間２７ｂｉに流す燃料通路を構成する。

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。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。
すなわち内周面５ｅは、可動鉄心２７ａを囲繞して可動子２７の開閉弁方向の移動を案内する案内面を構成する。特に内周面５ｅは、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃが摺接する上流側ガイド面を構成する。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。

本実施例では、可動子２７は、弁座部材１５に構成されたガイド面（下流側ガイド面）１５ｃ、及び筒状体５の内周面で構成された上流側ガイド面５ｅの二点で開閉弁方向の移動を案内されている。すなわち可動子２７は、上流側ガイド部５０Ｂと下流側ガイド部５０Ａ（図１参照）との二点で案内されて、中心軸線１ａ方向に往復動作する。この場合、可動子２７の弁体２７ｃが下流側ガイド面１５ｃにより案内され、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃが上流側ガイド面５ｅにより案内される。そして、可動子２７の組み付け及び往復動作のために、弁体２７ｃと下流側ガイド面１５ｃとの間には微小な隙間（クリアランス）が設けられ、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃと上流側ガイド面５ｅとの間には微小な隙間（クリアランス）が設けられている。

図３と共に図４を参照して、可動子２７の可動鉄心２７ａについて、詳細に説明する。

図３及び図４に示すように、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃは、中心軸線２７ｌに沿う方向に湾曲した形状をしている。このため、可動鉄心２７ａの外観は、樽形状を成している。すなわち、中心軸線２７ｌに沿う方向の可動鉄心２７ａの中央部の直径が上端部の直径及び下端部の直径よりも大きい。

図３に示すように、一点鎖線２７ａｘは、可動鉄心２７ａの直径が最大となる位置で、外周面２７ａｃと交差する。可動子２７の中心軸線２７ｌが燃料噴射弁１の中心軸線１ａに対して倒れを生じていない状態では、可動鉄心２７ａは、一点鎖線２７ａｘが交差する外周面２７ａｃの部分で、筒状体５の内周面５ｅと摺動する。

一点鎖線３３ｄは、ヨーク３３の大径部３３ａと小径部３３ｂとを接続さする段差部３３ｃの厚み寸法Ｗ３３の中心を通る。図３では、一点鎖線３３ｄと可動鉄心２７ａの最大径位置を示す一点鎖線２７ａｘとが一致する状態を示している。

図３は、弁体２７ｃが弁座１５ｂに当接して、燃料噴射弁１が閉弁した状態を示している。このため、本実施例では、可動鉄心２７ａの最大径位置２７ａｘは、閉弁時に、ヨーク３３の段差部３３ｃの厚み寸法Ｗ３３の中心部に位置している。これにより、コイル２９への通電が開始される際に、ヨーク３３と可動鉄心２７ａとの間に流れる磁束に対する磁気抵抗を小さくすることができる。そして、可動子２７の開弁動作を速やかに立ち上げることができる。

ヨーク３３の段差部３３ｃの下方にはヨーク３３の小径部３３ｂが延設されている。このため、段差部３３ｃの厚み寸法Ｗ３３の中心（一点鎖線３３ｄの位置）よりも下方を通る磁束に対しては、磁気抵抗を小さくすることができる。従って、可動鉄心２７ａの最大径位置２７ａｘは、段差部３３ｃの厚み寸法Ｗ３３の中心（一点鎖線３３ｄの位置）よりも下方に位置させることが好ましい。

ヨーク３３と筒状体５との当接部の形状には、いろいろなパターンが考えられる。また固定鉄心２５、可動鉄心２７及びヨーク３３の構成には、いろいろな制約が生じる。従って、可動鉄心２７ａの最大径位置２７ａｘを上記のように構成することは、必ずしも必要ない。しかし、磁気抵抗を小さくして磁束が流れやすくするためには、中心軸線１ａ，２７ｌ方向においてヨーク３３と筒状体５とが対向して当接する範囲内に、可動鉄心２７ａの最大径部２７ａｘを位置させることが好ましい。

図４は、図１に示す可動鉄心２７ａの外観を示す外観図である。

図４において、一点鎖線２７ａｏは、中心軸線２７ｌに沿う方向（高さ方向）における、可動鉄心２７ａの中心位置（中央位置）を示す。可動鉄心２７ａの中心位置２７ａｏは、可動鉄心２７ａの上端面（磁気吸引面）２７ａｂと下端面２７ａｄとの間の中央位置である。可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂには、固定鉄心２５の下端面２５ｂに対する可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂの張り付きを防止するために突起２７ａｐが設けられる場合がある。突起２７ａｐが可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂから突出する高さは、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃの高さ寸法Ｈ２７ａｃに対して非常に小さい。このため、可動鉄心２７ａの高さ方向における中心位置２７ａｏは、上端面２７ａｂと下端面２７ａｄとの間の中央位置として定義している。

可動鉄心２７ａの最大径位置２７ａｘは、可動鉄心２７ａの高さ方向における中心位置２７ａｏよりも上端面２７ａｂ側に位置している。本実施例では、最大径位置２７ａｘは中心位置２７ａｏに対して、間隔δ２７だけ上端面２７ａｂ側にずれている。最大径位置２７ａｘを中心位置２７ａｏよりも上端面２７ａｂ側にずらすことにより、弁体２７ｃと弁座部材１５との間に設けられる下流側ガイド部５０Ａと、可動鉄心２７ａと筒状体５との間に設けられる上流側ガイド部５０Ｂとの間隔を大きくすることができる。下流側ガイド部５０Ａと上流側ガイド部５０Ｂとの間隔を大きくすることにより、可動子２７に生じる倒れの角度を小さくすることできる。可動子２７の倒れの角度を小さくできるので、シート性の高い燃料噴射弁を実現できる。

また本実施例の可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃは、上端面２７ａｂから下端面２７ａｄまで一定の曲率で形成されている。外周面２７ａｃを一定の曲率で形成することにより、可動子２７に倒れが生じた場合でも、外周面２７ａｃと筒状体５の内周面５ｅとの接触状態を一定の関係に維持することができる。ここで、外周面２７ａｃと内周面５ｅとの接触状態とは、内周面５ｅと接触する外周面２７ａｃの範囲、及び内周面５ｅと接触している外周面２７ａｃの形状である。

次に、図５及び図６を参照して、可動子２７に倒れ又は偏りが生じた場合の、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃと筒状体５の内周面５ｅとの接触状態について、説明する。図５は、本発明との比較例について、可動子２７’の倒れ及び偏りの状態を説明する模式図である。図６は、本発明の一実施例について、可動子２７の倒れ及び偏りの状態を説明する模式図である。

図５に示す可動子２７’では、可動鉄心２７ａ’の外周面に、中心軸線２７ｌに沿う方向に直線状に形成された摺動面２７ａｓ１’が形成されている。すなわち、摺動面２７ａｓ１’は円筒面状に形成され、可動鉄心２７ａ’の外周面から突出している。このため、摺動面２７ａｓ１’の中心軸線２７ｌに沿う方向の上端部には角部２７ａｓ２が形成されている。

図５の（ａ）は、可動子２７’に倒れも偏りも生じていない状態を示している。図５の（ｂ）は可動子２７’に倒れが生じた状態を示している。可動子２７’に倒れが生じると、摺動面２７ａｓ１’の上端部に形成された角部２７ａｓ２が筒状体５の内周面５ｅに当接する。このため、可動子２７’の開閉弁動作時に大きな摺動抵抗を生じ、開弁動作時間にばらつきを与える。この開弁動作時間のばらつきは、燃料噴射量のばらつきに直結する。特に開弁動作時には、角部２７ａｓ２と内周面５ｅとの当接状態の関係から、大きな摺動抵抗が生じる可能性がある。

仮に角部２７ａｓ２に面取りのための丸みが形成されたとしても、その曲率は非常に大きい。そのため、この丸みが形成された角部２７ａｓ２と内周面５ｅとの間に生じる摺動抵抗は大きな値を有することになる。

図５の（ｃ）は可動子２７’に偏りが生じた状態を示している。この場合、可動子２７’が偏った側において、可動鉄心２７ａ’の摺動面２７ａｓ１’の上端から下端までの全体が筒状体５の内周面５ｅに当接する。このため、摺動面２７ａｓ１’が内周面５ｅに張り付く現象が起こり、内周面５ｅに対する摺動面２７ａｓ１’の摺動抵抗が増加する。この摺動抵抗の増加は開弁動作の遅れを生じさせ、微小量の燃料を噴射する領域における、噴射パルス時間（開弁指令時間）と燃料噴射量との間の線形性を悪化させる可能性がある。また、この摺動抵抗に可動子２７’の偏りの状態によってばらつきが生じれば、開弁動作時間にばらつきが生じることになる。

図６の（ａ）は、可動子２７に倒れも偏りも生じていない状態を示している。図６の（ｂ）は、可動子２７に倒れが生じた状態を示している。図６の（ｃ）は可動子２７に偏りが生じた状態を示している。図６に示すように、本実施例では、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃが湾曲した曲面（摺動面２７ａｓ１）で構成されている。なお、図６では、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃの一部に、湾曲した摺動面２７ａｓ１を帯状に設けている。

本実施例の摺動面２７ａｓ１は、中心軸線２７ｌに沿う方向に直線状に形成された摺動面２７ａｓ１’に対して、可動子２７に倒れ又は偏りが生じた場合に、摺動面２７ａｓ１と筒状体５の内周面５ｅとの当接状態が変化し難い。例えば、図６の（ｂ）に示すように、可動子２７に倒れが生じた場合でも、図６の（ｃ）に示すように、可動子２７に偏りが生じた場合でも、摺動面２７ａｓ１と内周面５ｅとの当接状態は変化し難い。

すなわち、本実施例は、筒状体５の内周面５ｅに当接する摺動面２７ａｓ１の形状変化を小さくすることができる。このため、摺動面２７ａｓ１と内周面５ｅとの摺動抵抗の変化を抑制することができる。そして、開弁動作時間のばらつきを低減し、燃料噴射量のばらつきを低減することができる。

また、本実施例では、図６の（ｃ）に示すように、可動子２７に偏りが生じた場合でも、可動鉄心２７ａの摺動面２７ａｓ１の上端から下端までの全体が筒状体５の内周面５ｅに当接することがない。すなわち、摺動面２７ａｓ１の上端から下端までの間で湾曲した曲面の一部が、内周面５ｅに当接しているだけである。このため、摺動面２７ａｓ１が内周面５ｅに張り付く現象が起こらず、内周面５ｅに対する摺動面２７ａｓ１の摺動抵抗が増加することがない。従って、開弁動作の遅れが生じ難く、微小量の燃料を噴射する領域における、噴射パルス時間と燃料噴射量との間の線形性の悪化を抑制することができる。

上述したように、摺動面２７ａｓ１を、その上端から下端まで、一定の曲率となるように形成することにより、摺動面２７ａｓ１と筒状体５の内周面５ｅとの接触状態を一定の関係に維持することができる。

次に、図７を参照して、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃ又は摺動面２７ａｓ１を湾曲面で構成した場合の磁気抵抗について、説明する。図７は、図１に示す可動鉄心２７ａの外周部を模式的に示した模式図である。

図７では、図４に示す可動鉄心２７ａを実線で示している。また、図５に示す比較例に相当する可動鉄心２７ａ’を破線で示している。

破線で示す比較例の摺動面２７ａｓ１’と筒状体５の内周面５ｅとが対向する部分においては、摺動面２７ａｓ１’と内周面５ｅとの間に形成される隙間Ｇ２７ａ’は、本実施例の可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃと内周面５ｅとの間に形成される隙間Ｇ２７ａよりも、狭くなっている。

しかし、摺動面２７ａｓ１’以外の外周面２７ａｃ’の部分では、本実施例の外周面２７ａｃと内周面５ｅとの間に形成される隙間Ｇ２７ａの方が、比較例の外周面２７ａｃ’と内周面５ｅとの間に形成される隙間よりも狭くなっている。そして、ヨーク３３ｂ，３３ｃが設けられている範囲全体では、本実施例の方が、比較例よりも、外周面２７ａｃ，２７ａｃ’と内周面５ｅとの間に形成される隙間の低減効果が大きいことが分かる。

従って本実施例では、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃを径方向外側に凸形状となる湾曲面で構成することにより、ヨーク３３と可動鉄心２７ａとの間に構成される磁気通路の磁気抵抗を小さくすることができる。

次に、可動鉄心２７ａの形状を変更した変更例を説明する。

図８は、図１及び図４に示す可動鉄心２７ａについて、変更例の外観を示す外観図である。

本変更例では、図４に示す可動鉄心２７ａの形状に対して、外周面２７ａｃの曲率を小さくしている。図８では、図４の場合の可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃを破線で示している。

外周面２７ａｃの曲率は、ヨーク３３との間に構成される磁気通路の磁気抵抗の大きさに影響する。本変更例の外周面２７ａｃの曲率は、図４に示す外周面２７ａｃの曲率（破線）よりも小さくしている。これにより、本変更例では、内周面５ｅとの間に形成される隙間の大きさを総体的に小さくすることができる。そして、本変更例の可動鉄心２７ａとヨーク３３との間に構成される磁気通路の磁気抵抗を、図４に示す可動鉄心２７ａよりも、小さくすることができる。

外周面２７ａｃの曲率を小さくすることにより磁気通路の磁気抵抗を小さくできる反面、可動子２７が開閉弁方向に移動する時の移動抵抗が増加する。従って、外周面２７ａｃの曲率は、磁気通路の磁気抵抗と移動抵抗とを考慮して決めるとよい。

図４及び図８に示す可動鉄心２７ａでは、上端面２７ａｂから下端面２７ａｄまでの外周面２７ａｃが一定の曲率で形成される。すなわち、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃの上端部から下端部までの全領域に形成されている。このため、外周面２７ａｃは、筒状体５の内周面５ｅとの隙間Ｇ２７ａ（図７参照）を、最大径位置２７ａｘから上端面２７ａｂ及び下端面２７ａｄに向って、徐々に拡げてゆく。従って、図４及び図８に示す可動鉄心２７ａでは、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃの高さ方向における広い範囲で、外周面２７ａｃのヨーク３３との間に形成される隙間Ｇ２７ａの拡大を抑制することができる。これにより、可動鉄心２７ａとヨーク３３との間に形成される磁気通路の磁気抵抗を小さくすることができる。

なお、最大径位置２７ａｘ等に係る構成は、図４で説明した構成と同様に構成することができる。またその構成により、図４で説明したのと同様な効果を得ることができる。

図９は、図１及び図４に示す可動鉄心２７ａについて、別の変更例の外観を示す外観図である。

本変更例の可動鉄心２７ａは、中心軸線２７ｌに沿う方向に中心軸を配置した円筒面からなる外周面２７ａｃを備え、その外周面２７ａｃの上端部と下端部との間に帯状の摺動面２７ａｓ１を有する。

帯状の摺動面２７ａｓ１は、可動鉄心２７ａの高さ方向における中心位置２７ａｏよりも上端面２７ａｂ側に設けられている。帯状の摺動面２７ａｓ１は、中心軸線２７ｌに沿う方向に湾曲した曲面で構成されている。本実施例では、摺動面２７ａｓ１の湾曲面を、摺動面２７ａｓ１の上端部から下端部まで、一定の曲率で形成している。

摺動面２７ａｓ１は径方向外側に凸となるように湾曲しており、上端部と下端部との間に直径が最大となる最大径位置２７ａｘを有する。本実施例では、最大径位置２７ａｘは、摺動面２７ａｓ１の上端部と下端部との中央に位置する。また最大径位置２７ａｘは、可動鉄心２７ａの高さ方向における中心位置２７ａｏから上端面２７ａｂ側に、δ２７だけ離れた位置にある。

本実施例では、最大径位置２７ａｘが可動鉄心２７ａの中心位置２７ａｏよりも上端面２７ａｂ側に位置していることにより、可動子２７の倒れの角度を小さくすることができる。そして、可動子２７の倒れの角度を小さくできることにより、シート性の高い燃料噴射弁を実現できる。

本変更例の可動鉄心２７ａの場合、湾曲面で構成された摺動面２７ａｓ１が外周面２７ａｃの一部に帯状に設けられるため、摺動面２７ａｓ１の上端部及び下端部に段差部が形成されることになる。この段差部では、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃと筒状体５の内周面５ｅとの隙間が急激に拡大する。すなわち、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃとヨーク３３との隙間が急激に拡大する。このため、図７で説明したように、可動鉄心２７ａとヨーク３３との間に形成される磁気通路の磁気抵抗が大きくなる可能性がある。そこで、摺動面２７ａｓ１を磁束密度の高い位置（図３の一点鎖線３３ｄの位置）に配置することが好ましい。また、摺動面２７ａｓ１の幅寸法（可動鉄心２７ａの高さ方向の寸法）をできる限り大きくすることが好ましい。

帯状の摺動面２７ａｓ１を構成する湾曲面は、上述した実施例及び変更例と同様の作用効果を奏する。また、最大径位置２７ａｘ等に係る構成は、図４で説明した構成と同様に構成することができる。またその構成により、図４で説明したのと同様な効果を得ることができる。

図４、図８、及び図９に示す可動鉄心２７ａでは、可動子２７がとり得る最大の角度で倒れを生じた場合でも、湾曲面で構成された外周面２７ａｃ（図４及び図８の場合）及び摺動面２７ａｓ１（図９の場合）が、筒状体５の内周面５ｅに当接する。

図１０を参照して、本発明に係る燃料噴射弁１を搭載した内燃機関について説明する。図１０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。

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。また、上述した実施例とその変更例とは、それぞれの説明に記載された構成を、矛盾しない範囲内で、相互に適用可能である。

１…燃料噴射弁、１ａ…中心軸線、５…筒状体、５ｅ…筒状体５の内周面（上流側ガイド面）、２５…固定鉄心、２５ｂ…固定鉄心２５の下端面、２７…可動子、２７ａ…可動鉄心、２７ａｂ…可動鉄心２７ａの上端面、２７ａｃ…可動鉄心２７ａの外周面、２７ａｄ…可動鉄心２７ａの下端面、２７ａｏ…可動鉄心２７ａの高さ方向における中心位置、２７ａｓ１…可動鉄心２７ａの摺動面、２７ｃ…弁体、２７ｌ…可動子２７の中心軸線、２７ａｘ…可動鉄心２７ａの最大径位置、３３…ヨーク、３３ａ…ヨーク３３の大径部、３３ｂ…ヨーク３３の小径部、３３ｃ…ヨーク３３の段差部、５０Ａ…下流側ガイド部、５０Ｂ…上流側ガイド部。

Claims (3)

1. 協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
   前記弁体が一端部に設けられ他端部に可動鉄心が設けられた可動子と、を備え、
   前記可動鉄心は、外周面に、径方向外側に向けて凸形状を成し、前記可動子の中心軸線方向に湾曲した曲面を有し、
   前記曲面は、前記可動鉄心の外周面を囲繞して前記可動子の開閉弁方向の移動を案内する案内面に当接するように構成されると共に、前記可動鉄心の高さ方向における上端部から下端部まで一定の曲率で形成され、
   前記曲面の最大径となる位置は、前記可動鉄心の高さ方向における中央よりも前記可動鉄心の上端面側に位置する燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記曲面は、前記可動鉄心の外周面の上端部から下端部までの全領域に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記曲面は、前記可動鉄心の高さ方向において、前記可動鉄心の外周面の一部の範囲に帯状に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。

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