JPH04175461A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は燃料噴射弁に係り、特に、エンジンへの燃料の
噴射を行うに適した燃料噴射弁に関する。

（従来技術） 従来、この種の燃料噴射弁においては、例えば、特開昭
５９−２０６６６８号公報に示されているように、ピエ
ゾ素子の積層体からなる電歪型アクチエエータを採用し
、この電歪型アクチュエータの軸長変化に応じニードル
状弁体のリフト量を変化させてエンジンへの液体状燃料
の噴射量を調整するようにしたものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような構成においては、電歪型アクチュエ
ータの軸長変化の長さが大きくとれず、その結果、ニー
ドル状弁体のリフト量の変化も大きくとれないという不
具合がある。また、電歪型アクチユエータには、ピエゾ
素子の駆動のために、高電圧発生回路が必須の構成要件
となるという不具合がある。

そこで、本発明は、このようなことに対処すべく、燃料
噴射弁において、磁歪素子の特性を有効に活用して、上
述の不具合を解消するようにしようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題の解決にあたり、本発明は、軸方向先端部に噴
出孔を設けてなる筒状ハウジングと、このハウジング内
に軸方向に摺動可能に嵌装されて同ハウジング内にてそ
の軸方向基端部との間に基端部側中空部を形成すると共
に前記軸方向先端部との間に先端部側中空部を形成する
ピストンと、前記先端部側中空部内に軸方向に摺動可能
に嵌装されて前記ピストンとの間に液体を収容してなる
変圧室を形成するとともに軸方向摺動に応じて前記噴出
孔の開度を調整するニードル状弁体と、前記基端部側中
空部内に同軸的に嵌装されて直流電源からの電圧印加に
より磁界を発生するソレノイドと、前記ハウジングの軸
方向基端部から前記ソレノイドの中空部を通り延出され
て前記磁界に応じ軸長を変化させて前記ピストンへの押
圧力を変化させる磁歪ロッドとを備えて、燃料供給源か
ら前記先端部側中空部内に液体状燃料を圧送したとき、
この燃料の圧力と前記ピストンの摺動に伴い変化する前
記変圧室内の圧力との差に応じて、前記噴出孔から前記
燃料を選択的に噴出させるべく前記弁体を摺動させるよ
うに構成したことにある。

（作用） このように本発明を構成したことにより、前記ソレノイ
ドが前記直流電源からの電圧印加により磁界を発生する
と、前記磁歪ロッドが同磁界に応じて軸長を変化させて
前記ピストンへの押圧力ヲ変化させる。すると、このピ
ストンが前記押圧力の変化に応じ摺動して前記変圧室内
の圧力を変化させる。このため、前記燃料供給源から前
記ハウジングの先端部側中空部内に圧送される液体状燃
料の圧力と前記ピストンの摺動に伴い変化する前記変圧
室内の圧力との差に応じて前記弁体が前記先端部側中空
部を摺動して前記噴出孔から前記燃料を選択的に噴出さ
せる。

（効果） このように、磁界に応じて軸長を変化させる磁歪ロッド
の採用により、前記弁体の摺動、即ち前記噴出孔の開度
を調整するようにしたので、前記磁歪ロッド固有の特性
に基づき前記弁体の摺動を大きくとり得ることとなり、
その結果、燃料の噴出量の調整範囲をより一層広くし得
る。また、前記磁歪ロッドの軸長変化に必要な前記ソレ
ノイドへの印加電圧が低いので、電歪型アクチ一エータ
を採用した場合のように高電圧発生回路を必要とするこ
ともない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
図はエンジンの燃料噴射装置に本発明が適用された例を
示している。この燃料噴射装置は、燃料ポンプＰを有し
ており、この燃料ポンプＰは、燃料タンクＴ内の液体状
燃料を、燃料フィルタＦを通して扱出し、本発明の要部
を構成する燃料噴射弁Ｖ内に圧力調整弁（図示しない）
を介し所定圧にて燃料圧送路Ｐ１を通し圧送する。

燃料噴射弁Ｖは、ハウジングＨ−を有しており、このハ
ウジングＨ３は、一対の筒状ハウジング部材１０．２０
と、筒状ねじ部材３０とにより構成されている。しかし
て、ハウジング部材２０は、その環状ボス２１及び環状
７ランジ２２をハウジング部材１０の段付内孔１１の小
径部１１８及び大径部１１ｂ内にそれぞれ嵌装するよう
にして同ハウジング部材１０に同軸的に組付けられて段
付内　。

孔１１の小径部１１ａ内に円筒状ピストン室１２を形成
する。また、ねじ部材３０は、ハウジング部材２０に同
軸的に嵌装されており、このねじ部材３０は、その雄ね
じ部３１を、ハウジング部材１０の段付内孔１１の大径
部に形成した雌ねじ部１１ｃに締着するとともに、開維
ねじ部３１の先端を７ランジ２２”に当接させるように
して、両ハウジング部材１０．２０間の離脱を防止して
いる。

ピストン室１２内においては、環板状カラー１２８が環
状ボス２１内に同軸的に嵌装されるとともに、段付環状
部材１２ｂが、その大径部にて、ボス２１と段付内孔１
１の小径部１１ｍの底壁との間に同軸的に挟持され、ま
た、その小径部にて、ボス２１内に同軸的に嵌装されて
カラー１２ａを７ランジ２２に固定している。段付円柱
状ピストン１３は、環状部材１２ｂの中空部内に軸方向
に摺動可能に同軸的に嵌装されており、このピストン１
３は、大気圧室１２ｃ及び液圧室１２ｄをピストン室１
２内に区画形成する。また、ピストン１３の外周面中央
に形成した環状溝１３ａ内には、０リング１３ｂが両バ
ックアップリング１３Ｃ９１３ｄにより挟持されて嵌装
されており、この０リング１３ｂは大気圧室１２ｃと液
圧室１２ｄとの間の連通を液密的に遮断する。

ハウジング部材１０の小径筒部１４内には、段付円筒状
ホルダ１５が、その基部１５ａをリング１６を介し同軸
的に抜止め嵌装されており、このホルダ１５の基部１５
ｍは、その端面にて、リング１６に環着したノックピン
１６ｍによりノ〜ウジング部材１０の小径筒部１４の底
壁に固定されている。また、ホルダ１５の延出部１５１
）は、小径筒部１４の先端開口を通り外方へ延出してお
り、この延出部１５ｂは、その噴出孔１５ｅにてエンジ
ンへの燃料供給路Ｐ２内に開口している。

段付ニードル状弁体１７は、ホルダ１５内に同軸的に組
付けられているもので、この弁体１７の基部１７ｍは、
ホルダ１５の段付内孔の大径部ｌｓＣ内に軸方向に摺動
可能に嵌装され、また、この弁体１７の弁体部１７ｔ）
は、ホルダ１５の段付内孔の小径部１５（Ｉ内に軸方向
に摺動可能に嵌装され、そのテーパ面１７ｃにて、ホル
ダ１５の段付内孔の小径部１５ｄのテーパ状弁座１５ｆ
に選択的に着座する。また、弁体１７の基部１７１１は
、その端面にて、リング１６の中央部１６　ｂ、　　及
びハウジング部材１０内に形成した段付連通路１８を通
し、液圧室１２ｄ内に露呈しており、この弁体１７の基
部１７ａの最大外径とホルダ１５の段付内孔の大径部１
５ｃの内径との間の差は数μｍ以下となっている。また
、弁体１７の摺動量の最大値△２　（第１図参照）は、
磁歪ロッド２３の収縮長で決まる。

弁体１７のロッド部１７（Ｉの外周面とホルダ１５の段
府内孔の小径部１５ｄの内周面との間には環状室１５ｇ
が形成されており、この環状室１５ｇは、弁体部１７ｂ
の六角状外周面とホルダ１５の小径部１５ｄの内周面と
の間の空所を通り、テーパ面１７ｃと小径部１５ｄの内
周面との間の空所内に連通している。また、環状室１５
ｇは、ホルダ１５の基部１５に穿設した連通路１５　ｈ
、　　リング１６に穿設した連通路１６　ｃ、　　並び
にハウジング部材ｌＯに穿設した連通路１８ａ及び流入
孔１８ｂを通して燃料圧送路Ｐ１内に連通している。

なお、第１図にて、符号１９はプラグを示しており、こ
のプラグ１９は、ハウジング部材ｌＯに穿設されて液圧
室１２ｄ内に連通する段付連通路１８Ｃの大径開口部内
に着脱可能に螺着されている。

また、第１図にて、符号１９ａは圧入プラグを示す。

ハウジング部材２０内には、ソレノイド２１が同軸的に
嵌装されており、このソレノイド２１は、コネクタ２２
のコネクタ端子２２ｍを介し、）く・ノテリ等の直流電
源（図示しない）から直流の低電圧を受けて励磁され直
流磁界Ｈを発生するようになっている。磁歪ロッド２３
は、ソレノイド２１の中空部内に同軸的に遊嵌されてい
るもので、この磁歪ロッド２３の基端部２３ｍは、ノ〜
ウジング部材２０の基端部内に同軸的に嵌着した受承部
材２４の中央部に圧入により嵌着されている。一方、磁
歪口１ド２３の先端部２３ｂは、Ｉ〜ウジング部材２０
のフランジ２２の中央穴２２ａ及びりング１２ａに同軸
的に遊嵌されて大気圧室１２ｃ内に延出しており、この
先端部２３ｂは、その球面状先端面２３ｃにて、ピスト
ン１３の大気圧室１２Ｃ側端面中央に形成した凹所内に
嵌着してなる受承部材１３ｅの球面状受承面１３ｆ（先
端面２３Ｃと同一の曲率半径をもつ）に受承されている
。

本実施例において、磁歪ロッド２３は、ソレノイド２１
からの磁界Ｈの印加を受けて、軸方向に収縮するような
磁歪材料により形成されており、この磁歪材料の収縮率
と磁界Ｈとの関係は、例えば、第２図に示すごとく、曲
線Ｓにより特定される。

なお、コネクタ２２はハウジング部材２ｏの基端部に同
軸的に組付けられている。

以上のように構成した本実施例において、燃料噴射弁Ｖ
の液圧室１２ｄ内ｆこは、次のようにして、予め燃料を
充満させてお（。即ち、燃料噴射弁Ｖの組付製作終了時
に、適宜な燃料供給源からハウジング部材ＩＯの流入孔
１８ｂ内に液体状燃料を圧送させた状態にて、プラグ１
９をハウジング部材ｌＯの段付連通路１８ｃの大径開口
部から一時的に取外し、液圧室１２ｄを、段付連通路１
８ｃを介し、段付連通路１８及びリング１６の中央孔１
６ｂと共に大気に開放する。

すると、上述のように流入孔１８ｂ内に圧送されている
燃料が、ハウジング部材１ｏの連通路１８ｇ、　　リン
グ１６の連通路１６ｃ１　及びホルダ１５の連通路１５
ｈを通り環状室１５ｇ内に流入し、かつ弁体１７が、基
部１７ａにて、環状室１５ｇ内への流入燃料の液圧を受
けてリング１６の中央孔１６ｂに向けて摺動し弁体部１
７ｂのテーパ面１７ｃをテーパ状弁座１５ｆから解離さ
せて開成する。また、このとき、噴出孔１５ｅの断面積
が環状室１５ｇの断面積に比べ非常に狭いため、環状室
１５ｇ内への流入燃料が、噴出孔１５ｅを通り吐出する
のみならず、弁体１７の基部１７ａの外周とホルダ１５
の段付孔内の大径部１５ｃの内周面との間を通り、リン
グ　１６の中央孔１６１）内に流入する。ついで、この
ように中央孔１６ｂ内に流入した燃料が、段付連通路１
８及び液圧室１２ｄを通り、段付連通路１８ｃから外部
に流出する。かかる場合、リング１６の中央孔１６　ｋ
＋、　　段付連通路１８、液圧室１２ｄ及び段付連通路
ｌｓＣ内に存在していた空気が、上述のような段付連通
路１８ｃからの外部への燃料の流出に伴い追い出される
。なお、このような状態にて、プラグ１９を再び段付連
通路１８ｃの大径開口部内に螺着しておく。

然る後、燃料噴射弁Ｖを、第１図に示すごとく、燃料圧
送路Ｐ１と、燃料供給路Ｐ２との間に接続する。そして
、前記直流電源からの直流の低電圧をコネクタ２２のコ
ネクタ端子２２ａを介しソレノイド２１に印加するとと
もに、ポンプＰを作動させる。しかして、ソレノイド２
１が前記直流電源からの印加電圧により励磁されて磁界
Ｈを発生すると、磁歪ロッド２３が、その軸方向に磁界
Ｈを受けて、基端部２３ｍを基準として軸方向に収縮し
先端部２３ｂを同収縮方向に変位させる。一方、ポンプ
Ｐが、燃料タンクＴ内の燃料を燃料フィルタＦを通して
汲出し、同燃料を、前記圧力調整弁を介し所定圧にて燃
料圧送路ＰＩを通し燃料噴射弁Ｖの流入孔１８ｂ内に圧
送する。このため、同流入孔１８ｂ内への圧送燃料が、
各連通路１８　ｍ。

１６ｃ’、１５ｈを順次通しホルダ１５の環状室１５ｇ
内に流入する。

上述のように磁歪ロフト２３の収縮方向にその先端部２
３ｂが変位すると、ピストン１３が、液圧室１２ｄ、段
付連通路１８及び替ング１６の中央孔１６１）内の各液
圧（以下、液圧Ｐｃという）のために磁歪ロッド２３の
先端部２３１）の変位に伴いこれと一体となって環状部
１２ｂ内を軸方向に摺動するとともに液圧Ｐｃが低下す
る。しかして、ホルダ１５の環状室１５ｇ内の燃料の液
圧（以下、液圧Ｐｆという）とホルダ１５のテーパ状弁
座１５ｆの最大断面積Ａｓ（第１図参照）との積Ｐ　ｆ
Ａ　ｓが、液圧Ｐｅと弁体１７の基部１７ａの最大断面
積Ａｎ″（第１図参照）との積ＰｅＡｆよりも大きくな
ったとき、弁体１７がホルダ１５の断付内孔内をリング
１６に向けて軸方向に摺動し弁体部１７ｂを弁座１７ｆ
から解離させて開成する。このため、環状室１５ｇ内に
圧送される燃料が噴出孔１５ｅを通り前記燃料供給路を
介しエンジン内に噴出する。

また、このような噴出状態は、ソレノイド２１への電圧
印加に伴う磁歪ロッド２３の収縮が継続する限り、維持
される。

燃料噴射弁からの燃料の噴出を停止させるとき、コネク
タ２２のコネクタ端子２２ｍを前記直流電源から遮断す
れば、ソレノイド２１が消磁されて磁界Ｈを消滅させる
。すると、磁歪ロッド２３が、基端２３ａを基準として
伸張し先端２３ｂによりピストン１３の受承部材１３ｅ
を液圧室１２ｄ内の液圧Ｐｃに抗して押動する。かかる
場合、磁歪ロッド２３の先端面２３ｃが受承部材１３ｅ
の受承面１３ｆに一様に当接するので、磁歪口、ラド２
３の伸張による受承部材１３ｅに対しての押動が確実に
なされる。従って、液圧Ｐｃが円滑に上昇する。

しかして、ＰｃＡｎ＞ＰｆＡｓが成立すると、弁体１７
が、　（ＰｅＡｎ−ＰｆＡｓ）なる力を受けて摺動し弁
体部１７ｂを弁座１５ｆに着座させて閉成する。このよ
うな閉成状態が継続すると、液圧室１２ｄ内の燃料が、
ホルダ１５の段付内孔の大径部１５ｃの内周面と弁体１
７の基部１７の外周面との間を通り環状室１５ｇ内に流
出し、液圧室１２ｄ内の液圧が環状室１５ｇ内の圧力Ｐ
ｆに向けて低下する。このため、液圧室１２ｄ内の液圧
が圧力Ｐｆに等しくなると、弁体部１７ｂの弁座１５ｆ
に対する着座状態がそのまま維持される。

以上説明したように、ソレノイド２１からの磁界Ｈに応
じて軸長を変化させる磁歪ロッド２３を採用して、この
磁歪ロッド２３の軸長変化に伴うピストン１３への押圧
力の変化に応じて液圧室１２ｄ内の液圧を変化させ、こ
の液圧と環状室１５ｇ内の圧力との差の変化に応答して
、弁体１７を、噴射孔１５ｅを開閉するように摺動させ
るとともに同開閉状態を維持するようにしたので、磁歪
ロッド２３固有の特性に基き弁体１７の摺動を大きくと
り得るとともにその摺動状態を維持し得ることとなる。

その結果、噴出孔１５ｅからの燃料の噴出量の調整範囲
をより一層大きくし得る。また、磁歪口、ド２３の軸長
変化に必要なソレノイド２１への印加電圧は、低くてよ
いので、電歪型アクチュエータを採用した場合のように
高電圧発生回路を必要とすることもない。

また、前記実施例においては、磁歪ロッド２３が、磁界
Ｈを受けて収縮する磁歪材料により構成されている例に
ついて説明したが、これに代えて、磁界Ｈを受けて伸張
する磁歪材料でもって磁歪ロッド２３を構成して実施し
てもよい。かかる場合には、燃料噴射弁Ｖの閉成時に、
ソレノイド２１に電圧を印加し、同燃料噴射弁Ｖの開成
時に、ソレノイド２１への電圧印加を停止するようにす
る。

また、本発明の実施にあたっては、ソレノイド２１への
印加電圧の高さを制御する電圧制御回路を採用し、燃料
噴射弁Ｖの開度をアナログ的に調整するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した燃料噴射装置の一実施例を示
す要部破断図、及び第２図は第１図の磁歪ロッドの特性
を示すグラフである。 符　　号　　の　　説　　明 １０．２０・・・ハウジング部材、ｌｌａ・・・ピスト
ン室、　１２ｄ・・・液圧室、　１３・・・ピストン、
　１５ｅ　　・　・　・噴出孔、　１７　・　・　・弁
体、２１・・・ソレノイド、２３・・・磁歪ロフト、Ｈ
ｓ・・・ハウジング、Ｐ・・・ポンプ、Ｔ・・・燃料タ
ンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　軸方向先端部に噴出孔を設けてなる筒状ハウジングと
   、このハウジング内に軸方向に摺動可能に嵌装されて同
   ハウジング内にてその軸方向基端部との間に基端部側中
   空部を形成すると共に前記軸方向先端部との間に先端部
   側中空部を形成するピストンと、前記先端部側中空部内
   に軸方向に摺動可能に嵌装されて前記ピストンとの間に
   液体を収容してなる変圧室を形成するとともに軸方向摺
   動に応じて前記噴出孔の開度を調整するニードル状弁体
   と、前記基端部側中空部内に同軸的に嵌装されて直流電
   源からの電圧印加により磁界を発生するソレノイドと、
   前記ハウジングの軸方向基端部から前記ソレノイドの中
   空部を通り延出されて前記磁界に応じ軸長を変化させて
   前記ピストンへの押圧力を変化させる磁歪ロッドとを備
   えて、燃料供給源から前記先端部側中空部内に液体状燃
   料を圧送したとき、この燃料の圧力と前記ピストンの摺
   動に伴い変化する前記変圧室内の圧力との差に応じて、
   前記噴出孔から前記燃料を選択的に噴出させるべく前記
   弁体を摺動させるようにした燃料噴射弁。