JP6740935B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒータを備える燃料噴射装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、インジェクタ本体と燃料加熱ヒータを備える燃料噴射弁が知られている。インジェクタ本体は、筐体と、筐体内に収納された弁部と、弁部を電磁駆動する電磁駆動部と、を有する。燃料加熱ヒータは、円環状のセラミックヒータと、セラミックヒータの外側面に圧入された保護リングと、を有する。このセラミックヒータは筐体のノズルホルダに圧入されている。セラミックヒータの発熱によって生じた熱は、ノズルホルダ内部の燃料に伝達される。これによってノズルホルダ内の燃料が昇温され、弁部から噴射される燃料が微粒化される。

特開２００３−１３８２２号公報

上記したように特許文献１に示される燃料噴射弁では、セラミックヒータはノズルホルダに圧入されるとともに、その外側面に保護リングが圧入されている。そのため、セラミックヒータとノズルホルダとの接触状態、および、セラミックヒータと保護リングとの接触状態は同等になっている。このため、セラミックヒータの発熱によって生じた熱は、ノズルホルダだけではなく、保護リングにも伝達される。これにより、効率的に燃料を昇温することができない虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、燃料を効率良く昇温する燃料噴射装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するための開示された発明の１つは、燃料を噴射する燃料噴射装置であって、
燃料の流通する燃料流路（１１）、および、燃料流路と連通された噴射孔（１５ａ）それぞれが形成されたボディ（１０）と、
燃料流路に設けられ、噴射孔を開閉する弁部（３０）と、
ボディの外側面（１８ａ）に設けられ、燃料流路の燃料を温めるヒータ（６１）と、
ヒータを覆うヒータカバー（６２）と、を有し、
ヒータとボディとの接触面積は、ヒータとヒータカバーとの接触面積よりも大きくなっており、
ヒータカバーは筒形状を成して、第１開口端（６２ａ）と第２開口端（６２ｂ）を有し、
ヒータカバーの内径は、第２開口端から第１開口端へと向かうにしたがって広がっている。

これによれば、ヒータとボディとの接触面積、および、ヒータとヒータカバーとの接触面積が同等の構成とは異なり、ヒータ（６１）にて生じた熱がヒータカバー（６２）に伝熱することが抑制される。これにより、ヒータ（６１）にて生じた熱を効率良くボディ（１０）の中の燃料に伝達することができる。この結果、燃料が効率良く昇温され、ボディ（１０）から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

第１実施形態に係る燃料噴射装置の概略構成を示す断面図である。 図１において破線で囲って示す領域Ａの拡大断面図である。 ヒータとヒータカバーの温度変化を示すグラフである。 ヒータの製造方法を説明するための図表である。 第２実施形態に係る燃料噴射装置の概略構成を示す断面図である。 ヒータとヒータカバーの接触状態を示す模式図である。 燃料噴射装置の変形例を示す断面図である。 燃料噴射装置の変形例を示す断面図である。 燃料噴射装置の変形例を示す断面図である。 燃料噴射装置の変形例を示す断面図である。 ヒータカバーの変形例を示す図表である。 被覆配線の変形例を示す図表である。 ヒータの巻き回し形状の変形例を示す図表である。

以下、本発明を直噴エンジンに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４に基づいて本実施形態に係る燃料噴射装置を説明する。図１においては、燃料噴射装置１００の他に、シリンダヘッド２００も図示している。以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。そしてｘ方向とｙ方向によって規定される平面をｘ−ｙ平面と示す。

図１に示すように、燃料噴射装置１００はエンジンの燃焼室の一部を構成するシリンダヘッド２００に設けられる。シリンダヘッド２００は燃焼室の一部を構成する内壁面２００ａと燃焼室の外に位置する外壁面２００ｂとを有する。シリンダヘッド２００には内壁面２００ａと外壁面２００ｂを連通する挿入孔２０１が形成されている。挿入孔２０１の形状は、燃料噴射装置１００の外形形状に合わせて形成されている。この挿入孔２０１に燃料噴射装置１００が設けられる。

燃料噴射装置１００には円環状のシール材２０２が設けられている。シール材２０２の中空に燃料噴射装置１００が挿入されている。シール材２０２は燃料噴射装置１００と挿入孔２０１を構成する側壁面２０１ａとの間で挟持される。このシール材２０２により、挿入孔２０１と燃料噴射装置１００との間の隙間が塞がれる。これにより、燃焼室内で発生した排気ガスなどが挿入孔２０１を介して燃焼室の外に漏れることが抑制されている。

シリンダヘッド２００の外壁面２００ｂには円環状の座金２０３が設けられている。この座金２０３の中空に燃料噴射装置１００が挿入されている。また、燃料噴射装置１００は図示しないクリップによって座金２０３に押し付けられている。このクリップの弾性力によって、燃料噴射装置１００はシリンダヘッド２００に機械的に固定されている。

図１に示すように燃料噴射装置１００は、ボディ１０、弁部３０、スプリング４０、電磁部５０、および、昇温部６０を有する。ボディ１０は燃料の流通する燃料流路１１を内部に形成している。この燃料流路に弁部３０とスプリング４０が設けられる。スプリング４０は弁部３０に付勢力を付与する。これにより燃料流路１１が閉塞される。この結果、燃料噴射装置１００は閉弁される。

電磁部５０はボディ１０に設けられる。電磁部５０は磁気回路を形成する。これにより弁部３０がスプリング４０の付勢力に抗してボディ１０の軸方向に動かされ、燃料流路１１が開放される。この結果、燃料噴射装置１００が開弁される。この開弁により、燃料噴射装置１００から燃焼室へと燃料が噴射される。

昇温部６０はボディ１０に固定されている。昇温部６０は発熱することで燃料流路１１の燃料を昇温する。これにより燃料噴射装置１００から燃焼室に噴射される燃料の微粒化が促進される。以下、燃料噴射装置１００の各構成要素を詳説する。

ボディ１０は、ノズルボディ１２、固定コア１３、および、非磁性部材１４、および、噴孔プレート１５を有する。ノズルボディ１２、固定コア１３、および、非磁性部材１４それぞれは筒形状を成している。ノズルボディ１２、固定コア１３、および、非磁性部材１４それぞれの軸方向はｚ方向に沿い、ｘ−ｙ平面で一致している。

ノズルボディ１２と固定コア１３とは非磁性部材１４を介して機械的に連結されている。これらノズルボディ１２、固定コア１３、および、非磁性部材１４の中空部によって燃料流路１１が構成されている。図１では、燃料流路１１の中心軸ＣＡを一点鎖線で示している。

ノズルボディ１２、固定コア１３、および、非磁性部材１４によって、第１開口部１０ａと第２開口部１０ｂを有する筒が形成されている。第１開口部１０ａはノズルボディ１２の先端で構成されている。第２開口部１０ｂは固定コア１３の先端で構成されている。ノズルボディ１２の先端に噴孔プレート１５が固定されている。噴孔プレート１５には微小な噴射孔１５ａが形成されている。固定コア１３の先端には図示しない燃料配管が固定されている。この燃料配管はデリバリーパイプ、高圧ポンプ、フィードポンプ、および、燃料タンクと連結されている。フィードポンプ、高圧ポンプ、および、デリバリーパイプなどによって供給された燃料タンクの燃料は燃料流路１１に流入される。燃料流路１１に流入した燃料は、弁部３０の電磁部５０による軸方向の運動により、噴孔プレート１５の噴射孔１５ａから燃焼室に噴射される。

ノズルボディ１２は磁性材料からなる。ノズルボディ１２は母材を切削加工などによって形状を整えることで製造される。ノズルボディ１２は挿入孔２０１に挿入される。

ノズルボディ１２は、先端部１６、シール部１７、ボディ部１８、および、取り付け部１９を有する。先端部１６、シール部１７、ボディ部１８、および、取り付け部１９それぞれは筒形状を成し、その軸方向はｚ方向に沿っている。先端部１６、シール部１７、ボディ部１８、および、取り付け部１９はｚ方向において順に一体的に連結されている。

先端部１６は、上記の第１開口部１０ａを構成する。この先端部１６の開口部が閉塞されるように、先端部１６に噴孔プレート１５が固定されている。

シール部１７は、その外側面１７ａにシール材２０２が取り付けられている。シール部１７の内径は一定である。シール部１７の先端部１６側の外径は一定である。しかしながらシール部１７のボディ部１８側の外径は、先端部１６側からボディ部１８側へと向かうにしたがって、徐々に広がっている。換言すれば、シール部１７のボディ部１８側の外径は、燃焼室からその外側へと向かうにしたがって、徐々に広がっている。

このようにシール部１７の外側面１７ａの一部がテーパ形状を成しているのは、以下の理由のためである。シール材２０２は燃焼室とその外部とを連通する挿入孔２０１に設けられている。燃焼室内で燃料が爆発すると、それによって爆風が生じる。この爆風によって、シール材２０２は燃焼室の外へと移動しようとする。これによりシール材２０２によるシール性が損なわれる虞がある。

そのため、上記したようにシール部１７のボディ部１８側の外径を、燃焼室からその外側へと向かうにしたがって、徐々に広がらせている。爆風によってシール材２０２が燃焼室の外側へと移動しようとした場合、シール材２０２は、シール部１７における徐々に外径の広がる部位にて広がるように変形する。その変形によってシール部１７の外側面１７ａへと向かうシール材２０２の圧縮力が増大する。この圧縮力の増大にともない、シール材２０２とシール部１７との間に生じる摩擦力が増大する。これにより、シール材２０２の移動が抑制される。

ボディ部１８は、その外側面１８ａに昇温部６０のヒータ６１が取り付け固定される。ボディ部１８の内径は一定である。ボディ部１８のシール部１７側の外径は一定である。しかしながらボディ部１８の取り付け部１９側の外径は、剛性強度を確保するために、シール部１７側から取り付け部１９側へと向かうにしたがって徐々に広がった後、一定となっている。

取り付け部１９は、その外側面１９ａに電磁部５０のハウジング５４が固定される。また取り付け部１９の内側面１９ｂにはスプリング４０のサブスプリング４２と、電磁部５０の可動コア５５が設けられる。取り付け部１９のボディ部１８側の内径は一定である。しかしながら取り付け部１９の固定コア１３側の内径は、サブスプリング４２と可動コア５５を設けるために一定ではなくなっている。

取り付け部１９の内側面１９ｂの一部は、サブスプリング４２を設けるための環状の設置面を構成している。この設置面はｘ−ｙ平面に沿っている。図１に示すように、サブスプリング４２に可動コア５５が搭載されている。取り付け部１９の内径は、この設置面から固定コア１３側へと向かうにしたがって、２段階に広がっている。１段階目の内径は、サブスプリング４２の周囲を囲むように設定されている。これによりサブスプリング４２のｘ−ｙ平面に沿う方向での位置ずれが防止されている。２段階目の内径は、可動コア５５と接触するように設定されている。これにより可動コア５５のｘ−ｙ平面に沿う方向での位置ずれが防止されている。

固定コア１３は、磁性材料から成る。固定コア１３は母材を切削加工などによって形状を整えることで製造される。固定コア１３の内径は一定である。しかしながら固定コア１３の外径は、ｚ方向においてノズルボディ１２から離れるにしたがって狭くなっている。

固定コア１３のノズルボディ１２側の開口部を構成する端部に非磁性部材１４が固定される。この非磁性部材１４の内側に可動コア５５が設けられている。この可動コア５５の固定コア１３側の上端面５５ａは、固定コア１３のノズルボディ１２側の開口部を構成する端部の端面１３ａと対向している。この端面１３ａと上端面５５ａそれぞれはｘ−ｙ平面に沿っている。

固定コア１３の端面１３ａと可動コア５５の上端面５５ａとは、電磁部５０によって磁気回路が形成されない場合、スプリング４０の付勢力により、ｚ方向において離間している。そのため端面１３ａと上端面５５ａとの間に隙間が形成され、この隙間と固定コア１３の中空とが連通されている。しかしながら電磁部５０によって磁気回路が形成されると、その磁気回路によって可動コア５５がスプリング４０の付勢力に抗して固定コア１３側に移動し、上端面５５ａと端面１３ａとが接触する。これにより端面１３ａと上端面５５ａとの間の隙間がなくなる。

固定コア１３の上記の燃料配管の接続される開口部を構成する端部の外側面１３ｂには、バックアップリング２０、Ｏリング２１、ストッパ２２が設けられている。図１に示すように、ｚ方向においてノズルボディ１２から固定コア１３に向かう方向に、バックアップリング２０、Ｏリング２１、ストッパ２２が順に並んでいる。このようにＯリング２１はバックアップリング２０とストッパ２２とによって挟まれている。これによりＯリング２１が固定コア１３から外れることが抑制されている。なお、固定コア１３の燃料配管の接続される開口部を構成する端部の外側面１３ｂには、ストッパ２２を設けるための環状の溝部１３ｃが形成されている。

固定コア１３の中空には、弁部３０の一部、スプリング４０のメインスプリング４１、および、メインスプリング４１に付勢力を発生させるための圧入部材２３が設けられている。圧入部材２３は筒形状を成す。圧入部材２３は固定コア１３の燃料配管の接続される開口部からその内部へと圧入される。これにより圧入部材２３の外側面２３ａと固定コア１３の内側面１３ｄとの間に圧入部材２３の復元力が発生し、圧入部材２３は固定コア１３内に固定されている。圧入部材２３の圧入により、メインスプリング４１は弁部３０と圧入部材２３との間でｚ方向に圧縮される。

固定コア１３の中空には、フィルタ２４も設けられている。フィルタ２４は金属から成り、網目構造を有している。フィルタ２４は固定コア１３の燃料配管の接続される開口部側の中空に設けられる。燃料配管を介して固定コア１３の構成する燃料流路１１に流入した燃料はフィルタ２４を通過する。これにより燃料に含まれるゴミがフィルタ２４によって除去される。このフィルタ２４によってゴミの除去された燃料がノズルボディ１２の構成する燃料流路１１へと流れる。

非磁性部材１４は、その名の示す通り、非磁性材料から成る。非磁性部材１４は、電磁部５０によって形成される磁気回路の可動コア５５への通過が妨げられることを抑制する機能を果たす。非磁性材料としては、例えばセラミックを採用することができる。

非磁性部材１４の内径と外径は一定である。非磁性部材１４は取り付け部１９と固定コア１３とを機械的に連結する機能も果たす。非磁性部材１４は取り付け部１９と固定コア１３それぞれと接合されている。

噴孔プレート１５は先端部１６の開口部に設けられる。噴孔プレート１５は、先端部１６に固定される固定部２５と、噴射孔１５ａの形成された噴孔部２６と、を有する。固定部２５は筒形状を成す。固定部２５は外径と内径とが一定である。固定部２５は先端部１６の中に設けられる。固定部２５の外面が先端部１６の内面に溶接接合される。

噴孔部２６は固定部２５の燃焼室側の開口部を塞ぐ円盤形状を成している。噴孔部２６の中央部は燃焼室側に突起している。これにより噴孔部２６の外面と内面それぞれは円錐の側面と同様の形状を成している。この噴孔部２６の内面に、弁部３０の先端が着座したり離座したりする。噴孔部２６の中央には、燃料を霧状に噴射するための噴射孔１５ａが複数形成されている。弁部３０の離座により、噴射孔１５ａから燃焼室への燃料の噴射がなされる。弁部３０の着座により、噴射孔１５ａから燃焼室への噴射が止められる。

弁部３０はｚ方向に延びる円柱形状を成す。弁部３０とボディ１０の軸方向はｘ−ｙ平面において一致している。弁部３０は先端部１６から取り付け部１９へと向かうにしたがって、段々と径が太くなる形状を有している。

弁部３０は母材を切削加工などによって形状を整えることで製造される。弁部３０は、第１柱部３１、第２柱部３２、および、第３柱部３３を有する。第１柱部３１、第２柱部３２、および、第３柱部３３はｚ方向において順に一体的に連結されている。

第１柱部３１は円柱状を成し、先端部１６とシール部１７の中に位置している。第１柱部３１の径は、噴孔部２６の内面に先端が着座することで、噴射孔１５ａから燃料の噴射が止められるように設計されている。第１柱部３１の先端の縁部には、噴孔部２６の内面と同一の傾斜角度のテーパが形成されている。この第１柱部３１のテーパ状の縁部が噴孔部２６の内面と全面的に接触することで、噴射孔１５ａからの燃料の噴射が止められる。

第２柱部３２は円柱状を成し、ボディ部１８と取り付け部１９の中に位置している。また、第２柱部３２の第３柱部３３側の部位は、可動コア５５の中空にも位置している。第２柱部３２の径は、第１柱部３１から第３柱部３３へと向かう方向において、徐々に広くなった後、一定となっている。第２柱部３２の径は、弁部３０の剛性強度を保ちつつ、燃料流路１１内に貯留される燃料の量が少なくならないように設計されている。

第３柱部３３は円盤状を成し、固定コア１３の中に位置している。第３柱部３３の下面３３ａの中央に第２柱部３２が一体的に連結されている。第３柱部３３の径は、下面３３ａの縁部が可動コア５５の上端面５５ａと円環状に接触するように設定されている。第３柱部３３の上面３３ｂにはメインスプリング４１が設けられている。

スプリング４０は可動コア５５と弁部３０に付勢力を付与するものである。スプリング４０はメインスプリング４１とサブスプリング４２を有する。メインスプリング４１は固定コア１３の中に設けられている。メインスプリング４１は弁部３０と圧入部材２３とによってｚ方向に圧縮されている。これによりメインスプリング４１は、ｚ方向においてメインスプリング４１から離れる方向に付勢力を発生させている。

サブスプリング４２は取り付け部１９の中に設けられている。サブスプリング４２は可動コア５５の下端面５５ｂと取り付け部１９の設置面との間に位置している。上記したように弁部３０の第３柱部３３の上面３３ｂにメインスプリング４１が設けられている。第３柱部３３の下面３３ａは可動コア５５の上端面５５ａと接触している。そして弁部３０にはメインスプリング４１の付勢力が付与されている。このため、可動コア５５にもメインスプリング４１の付勢力が付与されている。サブスプリング４２はこの付勢力によって可動コア５５と取り付け部１９との間でｚ方向に圧縮されている。これによりサブスプリング４２は、ｚ方向においてサブスプリング４２から離れる方向に付勢力を発生させている。

以上に示したように、可動コア５５には、メインスプリング４１とサブスプリング４２それぞれの付勢力が付与されている。メインスプリング４１から可動コア５５に付与する付勢力と、サブスプリング４２から可動コア５５に付与する付勢力は逆向きである。したがって可動コア５５に付与されている２つの付勢力は打ち消し合う。しかしながらメインスプリング４１のほうがサブスプリング４２よりも可動コア５５に付与する付勢力が高く設定されている。そのため、スプリング４０の付勢力により、可動コア５５の上端面５５ａは固定コア１３の端面１３ａと隙間を介して離間している。これにより、この隙間と固定コア１３の中空とが連通されている。

電磁部５０は、ソレノイドコイル５１、コネクタ５２、樹脂部５３、ハウジング５４、および、可動コア５５を有する。ソレノイドコイル５１はコネクタ５２とともに樹脂部５３によって一体的に連結されている。ソレノイドコイル５１はメインスプリング４１の周囲を囲むように、固定コア１３の外側面１３ｂに樹脂部５３によって固定されている。

ハウジング５４は筒形状を成している。ハウジング５４はソレノイドコイル５１と樹脂部５３それぞれの周囲を囲むように取り付け部１９に固定されている。またハウジング５４は座金２０３と円環状に接触し、座金２０３を介してシリンダヘッド２００に固定されている。

可動コア５５も筒形状を成し、取り付け部１９内に設けられている。可動コア５５の中空に弁部３０が挿入されている。また可動コア５５には、上端面５５ａと下端面５５ｂとを連通する連通孔５５ｃが形成されている。上記したようにスプリング４０の付勢力によって上端面５５ａと固定コア１３の端面１３ａとが離間している場合、固定コア１３の中空とノズルボディ１２の中空は、連通孔５５ｃを介して連通される。なお可動コア５５もハウジング５４によって周囲を囲まれている。

ハウジング５４と可動コア５５は磁性材料によって形成されている。上記したように取り付け部１９と固定コア１３も磁性材料によって形成されている。そして非磁性部材１４は非磁性材料から成る。そのため、コネクタ５２を介してソレノイドコイル５１に電流を流すと、それによって発生する磁束は、固定コア１３、可動コア５５、取り付け部１９、および、ハウジング５４を通る磁気回路を形成する。この磁気回路が形成されると、可動コア５５はスプリング４０の付勢力に抗して固定コア１３側へと移動しようとする。上記したように可動コア５５の上端面５５ａに弁部３０の下面３３ａが円環状に接触している。したがって磁気回路の形成による可動コア５５の固定コア１３側への移動により、弁部３０も固定コア１３側へと移動する。これにより弁部３０の先端が噴孔部２６の内面から離座し、噴射孔１５ａから燃焼室への燃料の噴射がなされる。またこの際に、連通孔５５ｃを介した固定コア１３の中空とノズルボディ１２の中空との連通が遮断される。

昇温部６０は、ヒータ６１と、ヒータカバー６２と、を有する。ヒータ６１は被覆配線６３がらせん形状に巻き回されて成る。図２に示すように被覆配線６３は、金属配線６４と、金属配線６４を被覆する被覆部６５と、を有する。金属配線６４は、例えば銅などの導電性、展延性、および、弾性を備える金属材料から成る。被覆部６５は絶縁性と耐熱性を兼ね備えた樹脂材料から成る。被覆部６５の具体的な形成材料としては、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、テフロン（登録商標）などを採用することができる。

金属配線６４の延長方向に対して垂直な断面形状は、矩形となっている。被覆部６５は金属配線６４の断面形状に応じて形状が変化している。これにより被覆配線６３の断面形状も矩形となっている。

被覆配線６３がノズルボディ１２のボディ部１８の外側面１８ａにらせん状に巻きついて設けられている。この巻つきにより、金属配線６４と被覆部６５それぞれは弾性変形している。この弾性変形によって、ボディ部１８側へ押圧する弾性力（圧縮応力）が被覆配線６３に発生している。この圧縮応力によって、ヒータ６１はボディ部１８に密着して固定されている。

上記したように被覆配線６３の断面形状は矩形を成している。したがって被覆配線６３の断面形状は、４つの面と４つの縁部によって規定されている。図２に示すように、被覆配線６３の有する４面の内の１つがボディ部１８と面接触している。

ヒータカバー６２は筒形状を成す。図２に示すようにヒータカバー６２はヒータ６１の周囲を囲んでいる。ヒータカバー６２とヒータ６１との間には空間が形成され、ヒータカバー６２とヒータ６１とは非接触になっている。

ヒータカバー６２の２つの開口端のうちの一方の第１開口端６２ａはハウジング５４の中に設けられている。そしてヒータカバー６２の外側面６２ｃがハウジング５４の内面と全周にわたって接触している。ヒータカバー６２の第１開口端６２ａの外側面６２ｃには環状のガイド部６６が形成されている。このガイド部６６の上端面がハウジング５４の端部の端面と全周にわたって接触している。これによりヒータカバー６２の第１開口端６２ａは閉塞されている。これに反してヒータカバー６２の２つの開口端のうちの他方の第２開口端６２ｂは解放されている。

ヒータカバー６２は金属製である。ヒータカバー６２はハウジング５４との接触部位にて溶接接合されている。ヒータカバー６２の形成材料は、ハウジング５４と同一材料を採用することができる。これにより、ヒータカバー６２とハウジング５４との溶接部位に線膨張係数差に起因する熱応力が発生することが抑制される。なおもちろんではあるが、ヒータカバー６２とハウジング５４との機械的な接続は、溶接接合に限定されない。例えばろう接や接着などを採用することもできる。

以上に示したようにヒータ６１とヒータカバー６２とは非接触となっている。そのため、通電によってヒータ６１が発熱しても、ヒータカバー６２にその熱が伝達され難くなっている。図３に、実際に発明者が行った実験結果を示す。ヒータ６１への通電を開始すると、実線で示すように、時間経過にともなってヒータ６１の温度は上昇する。しかしながら破線で示すように、ヒータカバー６２の温度は時間が経過してもほとんど上昇しない。このようにヒータ６１にて生じた熱はヒータカバー６２に伝達され難くなっている。

ヒータ６１には電流を流すための接続配線６７が接続されている。この接続配線６７は、図１に示すように、コネクタ５２の一部と電気的に接続されている。接続配線６７は樹脂部５３の中を通り、ハウジング５４の外側面に沿わせて設けられている。座金２０３、および、ハウジング５４における座金２０３との接触部位の少なくとも一方には、接続配線６７を通すための溝が形成されている。また、ヒータカバー６２には接続配線６７を通すための窪みが形成されている。この窪みを介することで、ヒータカバー６２によって囲まれた空間内に接続配線６７が通されている。

車両を駐停車してエンジンの駆動を止めている場合、エンジンは冷えている。そのために燃料噴射装置１００内の燃料も冷えている。したがって燃焼室に噴射する燃料の微粒化を実現するためには、ヒータ６１による燃料の昇温を、エンジンの始動前に行う必要がある。このようなヒータ６１による燃料の昇温開始タイミングとしては、例えば、以下に示すタイミングを採用することができる。駐停車状態の車両へユーザが乗車する際にドアが開かれたタイミング、ユーザによってイグニッションスイッチがオンになったタイミング、ユーザによってエンジンのクランキングが開始され始めたタイミング、などを採用することができる。

また、ヒータ６１の通電制御としては、通電電流の間欠駆動を採用することができる。通電と非通電の間隔は、例えばヒータ６１の温度に基づいて決定することができる。ヒータ６１の温度が低い場合、ヒータ６１をより昇温するべく、ヒータ６１への通電時間を長くし、非通電時間を短くする。これとは反対に、ヒータ６１の温度が高い場合、ヒータ６１の昇温を抑えるべく、ヒータ６１への通電時間を短くし、非通電時間を長くする。

ヒータ６１の温度は、例えば以下に示す方法によって検出することができる。ヒータ６１の抵抗は、発熱に応じて変動する。その振る舞いはヒータ６１の金属配線６４の形成材料の特性によって定まる。そのため、ヒータ６１への印加電圧を一定として、ヒータ６１に流れる電流を検出する。この電圧と電流からヒータ６１の抵抗を検出し、その検出した抵抗と金属配線６４の形成材料の特性とに基づいてヒータ６１の温度を検出してもよい。若しくは、単に、燃料噴射装置１００に温度センサを搭載し、その温度センサよりヒータ６１の温度を検出してもよい。温度センサは、ノズルボディ１２などに搭載することができる。

次に、ヒータ６１の製造方法を図４に基づいて説明する。

先ず、図４の（ａ）欄に示すように、金属配線６４を被覆部６５の中空に挿入する。これによって金属配線６４を被覆部６５で被覆保護し、被覆配線６３を形成する。

次に、図４の（ｂ）欄に示すように、被覆配線６３をヒータ形状固定用の規定円柱３００に巻きつける。これにより被覆配線６３に含まれる金属配線６４を塑性変形させ、ヒータ６１の形状を概略的に決定する。

最後に、図４の（ｃ）欄に示すように、規定円柱３００によって概略的に形状の固定されたヒータ６１の中空に、ノズルボディ１２のボディ部１８を入れ込む。規定円柱３００の直径ｄ１は、ノズルボディ１２のボディ部１８の直径ｄ２よりも短く設定されている。したがって概略的に形状の固定されたヒータ６１は、ボディ部１８への入れ込みにより全体的に伸びて弾性変形する。この弾性変形によってヒータ６１に圧縮応力が生じる。この圧縮応力によって、ヒータ６１はボディ部１８に密着して固定される。またヒータ６１の形状がボディ部１８の外部形状に則して決定される。以上の製造工程を経ることで、ヒータ６１が製造される。

このようにヒータ６１を製造した後は、ヒータカバー６２をハウジング５４に溶接固定する。図４の（ｄ）欄に示すように、ヒータカバー６２をノズルボディ１２の先端部１６側から取り付け部１９側へと入れ込む。そしてヒータカバー６２の第１開口端６２ａをハウジング５４に溶接固定する。これにより、ヒータカバー６２によってヒータ６１の周囲が囲まれる。

次に、本実施形態に係る燃料噴射装置１００の作用効果を説明する。上記したようにヒータ６１とボディ部１８とは密着し、ヒータ６１とヒータカバー６２とは非接触となっている。そのため、ヒータ６１とボディ部１８との接触面積が、ヒータ６１とヒータカバー６２との接触面積よりも大きくなっている。

これによれば、ヒータとボディ部との接触面積、および、ヒータとヒータカバーとの接触面積が同等の構成とは異なり、ヒータ６１にて生じた熱がヒータカバー６２に伝熱することが抑制される。これにより、ヒータ６１にて生じた熱を効率良くボディ部１８の中の燃料に伝達することができる。この結果、燃料が効率良く昇温され、燃料噴射装置１００から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。

また、本実施形態では、上記したようにヒータ６１とヒータカバー６２とは非接触となっている。そのため、図３に基づいて説明したように、ヒータ６１からヒータカバー６２への伝熱が効果的に抑制される。これにより、ヒータ６１にて生じた熱を効率良くボディ部１８内の燃料に伝達することができる。

ヒータ６１は、被覆配線６３がボディ部１８の外側面１８ａにらせん状に巻きついて設けられている。これによって被覆配線６３が弾性変形し、その弾性力（圧縮応力）によってヒータ６１がボディ部１８に密着して固定されている。そのため、ヒータ６１をボディ部１８に固定するための部材を燃料噴射装置１００に新たに設けなくとも良くなる。

被覆配線６３の延長方向に対して直交する断面の形状は矩形である。そして被覆配線６３の断面形状を規定する４面の内の１つがボディ部１８と面接触している。これによれば、金属配線の断面形状が円形である構成と比べて、ヒータ６１とボディ部１８との接触面積が大きくなる。そのため、ヒータ６１からボディ部１８へと効率よく伝熱することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図５および図６に基づいて説明する。第２実施形態に係る燃料噴射装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。

図５においては、図１に示す第１実施形態と共通であり、なおかつ異なる部分を説明する上において不要とみなせる部分については、その記載を簡略化するとともに、その一部の記載を省略している。この表記は、他の図７〜図１１に示す燃料噴射装置１００においても同様である。

第１実施形態では、ヒータ６１とヒータカバー６２とが非接触である例を示した。これに対し本実施形態では、ヒータ６１とヒータカバー６２とが線接触している。

図５および図６に示すように、ボディ部１８の外側面１８ａには溝部７０が形成されている。この溝部７０にヒータ６１が設けられる。溝部７０の形状は、被覆配線６３のボディ部１８への巻き付けに合わせて、らせん形状になっている。

溝部７０は、底部７１と、底部７１から屹立する側部７２とから構成されている。底部７１の深さは、被覆配線６３の太さ（厚さ）よりも浅く（短く）なっている。そのため、被覆配線６３の一部が溝部７０の外にはみ出している。この底部７１の深さは、被覆配線６３とヒータカバー６２とがらせん状に線接触するように調整されている。具体的に言えば、溝部７０の深さは、取り付け部１９からシール部１７へと向かうにしたがって徐々に連続的に深くなっている。

また、上記した被覆配線６３とヒータカバー６２とのらせん状の線接触を実現するべく、ヒータカバー６２の内径は、シール部１７から取り付け部１９へと向かうにしたがって徐々に連続的に広がっている。これにより、図６において実線矢印で示すように、先端部１６から取り付け部１９へと向かってヒータカバー６２を挿入することで、被覆配線６３の有する４つの縁部の内の１つがヒータカバー６２の内側面６２ｄと接触する。より詳しく言えば、溝部７０の外にはみ出し、なおかつ、シール部１７側に位置する被覆配線６３の下縁部が、ヒータカバー６２の内側面６２ｄと接触する。この被覆配線６３とヒータカバー６２との接触、および、ヒータカバー６２の挿入により、図６において破線矢印で示すように、被覆配線６３はボディ部１８側へと押圧される。また被覆配線６３は底部７１とだけではなく、取り付け部１９側の側部７２とも接触する。これによりヒータ６１は底部７１と側部７２それぞれと面接触する。

次に、本実施形態に係る燃料噴射装置１００の作用効果を説明する。上記したようにヒータ６１はボディ部１８と面接触し、ヒータ６１はヒータカバー６２と線接触している。そのため、ヒータ６１とボディ部１８との接触面積が、ヒータ６１とヒータカバー６２との接触面積よりも大きくなっている。したがって、本実施形態に係る燃料噴射装置１００においても、第１実施形態の燃料噴射装置１００と同様にして、ヒータ６１にて生じた熱がヒータカバー６２に伝熱することが抑制される。これにより、ヒータ６１にて生じた熱を効率良くボディ部１８の中の燃料に伝達することができる。この結果、燃料が効率良く昇温され、燃料噴射装置１００から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。

ボディ部１８の外側面１８ａにらせん形状の溝部７０が形成され、その溝部７０にヒータ６１が設けられている。これによれば、ヒータ６１とボディ部１８との機械的な接続信頼性が向上される。

ヒータ６１はボディ部１８に形成された溝部７０の底部７１と側部７２それぞれと面接触している。これによれば、ヒータが溝部の底部だけと接触する構成と比べて、ヒータ６１とボディ部１８との接触面積が増大する。これにより、ヒータ６１にて生じた熱を効率良くボディ部１８内の燃料に伝達することができる。

ヒータ６１はヒータカバー６２によってボディ部１８に押圧されている。これによれば、ヒータ６１とボディ部１８との機械的な接続信頼性が向上される。また、ヒータ６１とボディ部１８との接触面積が増大し、それによってヒータ６１にて生じた熱を効率良くボディ部１８内の燃料に伝達することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になん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。

（第１の変形例）
第２実施形態では、溝部７０の深さは、取り付け部１９からシール部１７へと向かうにしたがって徐々に連続的に深くなっている。また、ヒータカバー６２の内径は、シール部１７から取り付け部１９へと向かうにしたがって徐々に連続的に広がっている。これにより、被覆配線６３とヒータカバー６２とのらせん状の線接触を実現している。

しかしながら被覆配線６３とヒータカバー６２とをらせん状に線接触する構成としては、上記例に限定されてない。例えば図７や図８に示す構成を採用することができる。

図７に示す変形例では、溝部７０の深さが一定であり、溝部７０の底部７１がボディ１０の軸方向に対して傾斜した構成となっている。これによれば、例えヒータカバー６２の内径が一定であったとしても、被覆配線６３とヒータカバー６２とをらせん状に線接触させることができる。

図８に示す変形例では、被覆配線６３の断面積が、被覆配線６３の延長方向において、取り付け部１９からシール部１７へと向かうにしたがって、徐々に小さくなっている。そしてヒータカバー６２の内径は、シール部１７から取り付け部１９へと向かうにしたがって徐々に連続的に広がっている。これによれば、例えボディ部１８に溝部７０が形成されていなくとも、被覆配線６３とヒータカバー６２とをらせん状に線接触させることができる。

また図示しないが、ヒータカバー６２の内側面６２ｄにらせん状の溝を形成してもよい。この溝を構成する壁面と、被覆配線６３の下縁部とを接触させて、回転しながらヒータカバー６２を取り付け部１９側へと挿入する。これによっても、被覆配線６３とヒータカバー６２とをらせん状に線接触させることができる。

（第２の変形例）
各実施形態では、ヒータカバー６２の第２開口端６２ｂが解放されている例を示した。しかしながら例えば図９に示すように、ノズルボディ１２に環状の閉塞部材８０を設けることで、ヒータカバー６２の第２開口端６２ｂを閉塞してもよい。これによれば、ノズルボディ１２、ハウジング５４、ヒータカバー６２、および、閉塞部材８０によって構成された閉塞空間にヒータ６１が設けられる。そのため、ヒータ６１によって生じた熱が外部雰囲気に逃げることが抑制される。これにより、ヒータ６１にて生じた熱を効率よくノズルボディ１２に伝達することができる。なお、閉塞部材８０の形成材料としては、ノズルボディ１２からヒータカバー６２への伝熱を抑制するために、断熱材が好適である。

（その他の変形例）
第１実施形態では、ヒータ６１とヒータカバー６２とが非接触であり、なおかつ、ヒータカバー６２の内径が一定である例を示した。しかしながら、ヒータ６１とヒータカバー６２とが非接触の構成の場合、ヒータカバー６２の内径としては、上記例に限定されない。例えば図１０に示すように、ヒータカバー６２の内径は、シール部１７から取り付け部１９へと向かうにしたがって徐々に連続的に広がってもよい。

各実施形態では、ヒータカバー６２の第１開口端６２ａの外側面６２ｃに環状のガイド部６６が形成され、このガイド部６６の上端面がハウジング５４の端部の端面と全周にわたって接触し、ヒータカバー６２がハウジング５４に溶接固定されている例を示した。しかしながらヒータカバー６２の固定形態としては上記例に限定されない。

例えば図１１の（ａ）欄に示すように、ヒータカバー６２にガイド部６６が形成されていない構成を採用することもできる。

図１１の（ｂ）欄に示すように、ヒータカバー６２の第１開口端６２ａの端面と、ハウジング５４の端面とが全周にわたって接触し、互いに連結された構成を採用することもできる。

図１１の（ｃ）欄に示すように、ヒータカバー６２の第１開口端６２ａ内にハウジング５４が設けられ、ヒータカバー６２の内側面６２ｄとハウジング５４の外側面とが全周にわたって接触する構成を採用することもできる。この変形例では、ヒータカバー６２の第１開口端６２ａ側の内側面６２ｄの一部がｘ−ｙ平面に沿う環状の平面形状を成している。この環状の平面形状の部位とハウジング５４の端面とが全周にわたって接触している。この接触形態において、ヒータカバー６２とハウジング５４とを固定してもよい。

図１１の（ｄ）欄に示すように、ヒータカバー６２はハウジング５４ではなくノズルボディ１２に固定されてもよい。

各実施形態では、被覆配線６３の断面形状が矩形である例を示した。その断面形状としては、例えば図１２の（ａ）欄と（ｂ）欄とに示すように、長方形や正方形を採用することができる。そして被覆配線６３の矩形を規定する縁部にＲが形成されてもよい。また、図示しないが、被覆配線６３の断面形状としては、ボディ部１８との面接触が適う形状であれば、適宜採用することができる。

各実施形態では、被覆配線６３がらせん形状に巻き回れることでヒータ６１が形作られる例を示した。その巻き回しとしては、例えば図１３の（ａ）欄、（ｂ）欄、および、（ｃ）欄に示す形態を採用することができる。被覆配線６３を隙間なく巻き回してもよいし、一部に隙間を介して巻き回してもよい。また被覆配線６３を、全体的に隙間を空けて巻き回してもよい。被覆配線６３をらせん形状に巻き回すピッチは、ノズルボディ１２の形状に応じて決定することができる。また、被覆配線６３を巻き回すピッチは、ノズルボディ１２内の燃料の温度分布が均等となるように決定してもよい。更に言えば、被覆配線６３の直径についても、一律に一定でなくともよく、上記したように、ノズルボディ１２の形状や、ノズルボディ１２内の燃料の温度分布が均等となるように決定してもよい。

各実施形態では、燃料噴射装置１００を直噴エンジンに適用した例を示した。しかしながら燃料噴射装置１００をポート噴射式エンジンに適用してもよい。

１０…ボディ、１１…燃料流路、１５ａ…噴射孔、１８ａ…外側面、３０…弁部、６１…ヒータ、６２…ヒータカバー、１００…燃料噴射装置

Claims (9)

1. 燃料を噴射する燃料噴射装置であって、
   前記燃料の流通する燃料流路（１１）、および、前記燃料流路と連通された噴射孔（１５ａ）それぞれが形成されたボディ（１０）と、
   前記燃料流路に設けられ、前記噴射孔を開閉する弁部（３０）と、
   前記ボディの外側面（１８ａ）に設けられ、前記燃料流路の前記燃料を温めるヒータ（６１）と、
   前記ヒータを覆うヒータカバー（６２）と、を有し、
   前記ヒータと前記ボディとの接触面積は、前記ヒータと前記ヒータカバーとの接触面積よりも大きくなっており、
   前記ヒータカバーは筒形状を成して、第１開口端（６２ａ）と第２開口端（６２ｂ）を有し、
   前記ヒータカバーの内径は、第２開口端から前記第１開口端へと向かうにしたがって広がっている燃料噴射装置。
2. 前記ヒータは、金属配線（６４）と、前記金属配線を被覆する絶縁性の被覆部（６５）と、を有し、
   前記ヒータは、前記ボディの前記外側面にらせん状に巻きついて設けられ、前記金属配線の弾性力によって密着している請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記ヒータの延長方向に対して直交する断面の形状は矩形である請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記ヒータの延長方向に対して直交する断面の面積は徐々に小さくなっている請求項２または請求項３に記載の燃料噴射装置。
5. 前記ボディの前記外側面には、前記ヒータを設けるためのらせん形状の溝部（７０）が形成されている請求項２〜４いずれか１項に記載の燃料噴射装置。
6. 前記外側面に形成された前記溝部は、底部（７１）と、前記底部から屹立した側部（７２）と、を有し、
   前記ヒータは前記底部と前記側部それぞれと接触している請求項５に記載の燃料噴射装置。
7. 前記ヒータと前記ヒータカバーとの間には空間があり、前記ヒータと前記ヒータカバーとは非接触である請求項１〜６いずれか１項に記載の燃料噴射装置。
8. 前記ヒータと前記ボディとは面接触し、前記ヒータと前記ヒータカバーとは線接触している請求項１〜６いずれか１項に記載の燃料噴射装置。
9. 前記ヒータは前記ヒータカバーによって前記ボディに押圧されている請求項８に記載の燃料噴射装置。

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