JPH08177677A

JPH08177677A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JPH08177677A
Application number: JP32346394A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nakada; 勉中田; Satoru Takeyama; 哲武山; Yasuo Takagi; 靖雄高木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料噴射時の流路抵抗を増大させることな
く、噴射終了後に噴孔内に燃料が残留するのを防止し
て、排気エミッション等を改善する。【構成】噴射ノズル８内に設けられたニードル弁１２
の内部には、可動機構１８が設けられている。この可動
機構１８は、ニードル弁１２の軸中心に形成された収容
部１８Ａと、収容部１８Ａ内に移動可能に配設された軸
部材１８Ｂ等から構成されている。そして、開弁時に、
軸部材１８Ｂは、慣性力によって、当接部１８Ｃが開弁
側ストッパ部１８Ｄに当接するまで移動し、これによ
り、収容部１８Ａ内に収容されて、円滑な燃料噴射を確
保する。一方、閉弁時に、軸部材１８Ｂは、その一端側
が噴孔１１内に突出し、これにより、噴孔１１内の燃料
が燃焼室内に押し出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射弁に関し、特
に噴射ノズル先端の噴孔をノズル内部から開閉するいわ
ゆる内開き式燃料噴射弁の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニードル弁によって噴射ノズルの内部か
ら噴孔を開閉するようにした、いわゆる内開き式の燃料
噴射弁は、例えば実開昭５７−１１４１６３号公報等に
よって知られている。

【０００３】そこで、従来技術による燃料噴射弁を、図
９に基づき説明すると、噴射ノズル１００は図外のケー
シングの一端側に設けられ、この噴射ノズル１００に
は、軸方向に形成された燃料流路をなす軸穴１０１と、
この軸穴１０１の一端側に連通して形成された噴孔１０
２とが設けられ、前記軸穴１０１内には、ニードル弁１
０３が同軸に位置して軸方向に移動可能に配設されてい
る。

【０００４】このニードル弁１０３は、その他端側が電
磁コイル内のコアに吸引されるアンカー（いずれも図示
せず）に接続された小径棒状の弁軸１０３Ａと、この弁
軸１０３Ａの一端側に設けられた弁部１０３Ｂと、この
弁部１０３Ｂの一端側外周面に形成され、噴射ノズル１
００の弁座１０４に離着座するシート部１０３Ｃと、噴
射燃料を軸方向に旋回させるべく弁部１０３Ｂの外周面
に刻設されたスパイラル溝１０３Ｄとを備えて構成され
ている。

【０００５】従来技術による燃料噴射弁は、概ね上述の
如き構成を有するもので、図外のコントロールユニット
からの燃料噴射信号がケーシング内の電磁コイルに印加
されると、この電磁コイルは磁界を発生し、この磁界に
よってアンカーがコアに吸引される。これにより、他端
側がアンカーに固定されたニードル弁１０３は、図示せ
ぬ弁ばねのばね力に抗して開弁し、軸穴１０１内の燃料
が噴孔１０２を介して噴射される。

【０００６】また、他の従来技術による燃料噴射弁とし
ては、図１０に示す如く、弁部１０３Ｂの一端面中央
に、噴孔１０２よりも若干小さい軸部２００を設けたも
のも知られている（例えば、実開平３−１０４１６６号
公報、実開平４−１９６６２号公報等参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるものでは、小容積の噴孔１０２を介して比
較的粘性のある燃料を噴射するため、図９中に符号Ｆで
示す如く、燃料噴射終了後に、噴孔１０２内に燃料が付
着して残留することがある。これにより、次回の燃料噴
射時には、まず最初に、この前回の噴射時に残留した燃
料Ｆが、粒径の大きい噴霧として噴射されてしまい、こ
の大粒径の噴霧が壁面に付着して燃料壁流を形成するた
め、ＨＣ等のエミッションが増大する可能性がある。

【０００８】また、図１０に示す他の従来技術では、弁
部１０３Ｂの先端に噴孔１０２内に同軸に突出する軸部
２００を形成しているため、閉弁時には、軸部２００に
よって、噴孔１０２内の残留燃料Ｆを外部に押し出すこ
とができる。しかし、かかる他の従来技術では、図１１
に示す如く、開弁時に、この軸部２００と噴射ノズル１
００との間に絞り部Ｓが形成されるため、流路抵抗が増
大して、単位時間当たりの燃料噴射量を大きくすること
ができない。一方、この噴射割合（噴射量／単位時間）
の問題を解決すべく、噴孔１０２の口径を広げることも
考えられるが、噴孔径を広げると弁部１０３Ｂの受圧面
積も大きくなるため、ポート噴射に用いる場合はともか
く、筒内直接噴射に用いる場合は、耐圧性が低下する。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、その目的は、ニードル弁の閉弁時に
噴孔内に燃料が残留するのを防止すると共に、ニードル
弁の開弁時には流路抵抗を低減して噴射割合を向上でき
るようにした燃料噴射弁の提供にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、軸部
材を伸縮可動させる可動機構をニードル弁に設け、この
可動機構によって流路抵抗を増大させることなく噴孔内
の燃料を外部に押し出す構成を採用した。即ち、本発明
に係る燃料噴射弁は、電磁コイルを収容したケーシング
と、このケーシングの一端側に設けられ、軸方向一端側
に弁座及び噴孔が形成された噴射ノズルと、この噴射ノ
ズル内に軸方向に移動可能に設けられ、前記弁座に離着
座することにより前記噴孔を開閉するニードル弁と、こ
のニードル弁を常時閉弁方向に付勢する弁ばねとを備え
た燃料噴射弁において、前記ニードル弁には、閉弁時に
軸部材を前記噴孔内に突出させ、開弁時には該軸部材を
前記ニードル弁内に収容する可動機構を設けたことを特
徴としている。

【００１１】また、前記可動機構は、前記ニードル弁の
一端側に設けられた収容部と、この収容部内に軸方向に
移動可能に設けられた軸部材と、この軸部材の他端側に
設けられた当接部と、前記収容部の他端側に設けられ、
開弁時に前記当接部と当接することにより前記軸部材が
前記収容部内に収容されるように該軸部材の変位を規制
する開弁側ストッパ部と、前記収容部の一端側に設けら
れ、閉弁時に前記当接部と当接することにより前記軸部
材の一端側が前記噴孔内に突出するように該軸部材の変
位を規制する閉弁側ストッパ部とから構成するのが好ま
しい。

【００１２】さらに、前記可動機構は、前記ニードル弁
の軸方向に設けられた収容部と、この収容部の一端側に
軸方向に移動可能に設けられた軸部材と、この軸部材の
他端側に設けられた当接部と、前記収容部内に挿嵌して
設けられ、開弁時に一端側が前記当接部と当接すること
により前記軸部材が前記収容部内に収容されるように該
軸部材の変位を規制する中空状の開弁側ストッパ部と、
前記収容部の一端側に設けられ、閉弁時に前記当接部と
当接することにより前記軸部材の一端側が前記噴孔内に
突出するように該軸部材の変位を規制する閉弁側ストッ
パ部とから構成してもよい。

【００１３】一方、前記可動機構は、前記ニードル弁の
軸中心に設けられた収容部と、この収容部内に一端側が
前記噴孔内に突出するようにして設けられた超磁歪材料
よりなる超磁歪ロッドとから構成し、前記超磁歪ロッド
は、開弁時に前記電磁コイルが発生する磁界によって、
その一端側が前記収容部内に収容されるように、電磁コ
イルの磁界により収縮する負特性の超磁歪材料から所定
の長さ寸法をもって形成するのがより好ましい。

【００１４】

【作用】ニードル弁が閉弁すると、可動機構によって軸
部材が噴孔内に突出し、噴孔内の燃料が外部に押し出さ
れる。次に、ニードル弁が開弁すると、可動機構によっ
て軸部材がニードル弁内に収容され、ニードル弁と噴射
ノズルとの間の流路が十分に確保される。

【００１５】また、請求項２の構成によれば、ニードル
弁の閉弁時に、軸部材は、慣性力によって、当接部が閉
弁側ストッパ部に当接するまで変位し、これにより、そ
の一端側が噴孔内に突出して、噴孔内の燃料を外部に押
し出す。次に、ニードル弁の開弁時に、軸部材は、慣性
力によって、当接部が開弁側ストッパ部に当接するまで
変位して収容部内に収容され、これにより、ニードル弁
と噴射ノズルとの間の流路が確保される。ここで、開弁
時には、軸部材の一端側が噴射燃料の圧力を受けるた
め、この圧力によって、軸部材は収容部内に収容され続
ける。また、閉弁時には、ニードル弁が弁座に着座して
から、軸部材が慣性力により閉弁側ストッパ部に当接し
て停止するため、着座時の反発力によってニードル弁が
バウンドする方向と、慣性力により移動する軸部材の移
動方向とが対向する。これにより、閉弁時にニードル弁
に生じるバウンドを低減することができる。

【００１６】さらに、請求項３の構成によれば、ニード
ル弁の軸方向に穿設した収容部内に中空状の開弁側スト
ッパ部を設けるため、この開弁側ストッパ部の有する中
空容積の分だけ、ニードル弁全体の重量を低減すること
ができ、これにより、応答性を高めることができる。

【００１７】一方、請求項４の構成によれば、電磁コイ
ルが磁界を発生すると、ニードル弁が吸引されて開弁す
ると同時に、この磁界によって超磁歪ロッドが収縮し、
その一端側が収容部内に収容されるため、ニードル弁と
噴射ノズルとの間の流路を確保して円滑な燃料噴射を行
うことができる。次に、電磁コイルの磁界が消失する
と、弁ばねのばね力によってニードル弁が閉弁すると同
時に、超磁歪ロッドが伸長して、その一端側が噴孔内に
突出し、これにより、噴孔内の燃料が外部に押し出され
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図８に基づき
筒内直噴型の燃料噴射弁として用いた場合を例に挙げて
詳述する。

【００１９】まず、図１〜図５は本発明の第１の実施例
に係り、図１は、本実施例による燃料噴射弁の縦断面図
であって、この燃料噴射弁は、それぞれ後述する如く、
ケーシング１と、ケーシング１の一端側に嵌着された噴
射ノズル８と、噴射ノズル８内に軸方向に移動可能に設
けられたニードル弁１２等とを備え、いわゆる筒内直噴
型のトップフロー式燃料噴射弁として構成されている。

【００２０】段付筒状に形成されたケーシング１の内部
には、筒状のボビン２に巻回された電磁コイル３と、電
磁コイル３の内周側中空部に同軸に配設された磁性材料
よりなる略段付円筒状のコア４とが設けられている。こ
のコア４は、その一端側が電磁コイル３の一端側端面と
略同一位置まで垂下され、その他端側がケーシング１の
外部に突出して燃料導入口５を形成すると共に、他端側
寄りの軸方向中間部にはケーシング１の他端側開口部に
固定される略円盤状のフランジ４Ａが形成されている。
さらに、電磁コイル３は、ケーシング１の他端側を施蓋
するカバー６に形成されたコネクタ部７内の端子と導電
板等（いずれも図示せず）を介して接続され、この端子
からハーネス等を介して機関を電気的に集中制御するコ
ントロールユニット（いずれも図示せず）と接続されて
いる。

【００２１】噴射ノズル８は、ケーシング１の一端側に
シール部材９を介して液密に設けられ、その内部には、
燃料流路をなす軸穴１０が軸方向に穿設されている。ま
た、噴射ノズル８の一端側中央部には、図外の燃焼室内
に開口する噴孔１１が軸穴１０と連通するようにして設
けられている。

【００２２】噴射ノズル８内に軸方向に移動可能に設け
られたニードル弁１２は、軸穴１０内に同軸に配設され
た小径棒状の弁軸１２Ａと、この弁軸１２Ａの一端側に
形成された弁部１２Ｂと、弁部１２Ｂの一端側に形成さ
れ、噴孔１１の他端側に位置して噴射ノズル８の一端側
に形成された弁座１３に離着座するシート部１２Ｃと、
弁部１２Ｂの外周面に刻設されたスパイラル溝１２Ｄ
と、弁軸１２Ａの途中に設けられた略５角形状の面取り
部１２Ｅとを備えて構成されている。また、ニードル弁
１２は、その他端側が、磁性材料から略円筒状に形成さ
れたアンカー１４に固着されており、コア４の中空部に
同軸に挿嵌された筒状部材１５とアンカー１４との間に
配設された弁ばね１６のばね力によって、常時閉弁方向
に付勢されている。さらに、弁軸１２Ａの他端側寄りに
は、Ｃ字状プレート１７に当接して開弁時のリフト量を
規制するためのストッパ部１２Ｆが設けられている。

【００２３】次に、図２及び図３に基づいて、可動機構
１８の構成を説明すると、この可動機構１８は、ニード
ル弁１２の弁軸１２Ａ内に同軸に穿設された断面円形状
の収容部１８Ａと、収容部１８Ａの一端側に軸方向に移
動可能に設けられた略円柱状の軸部材１８Ｂと、軸部材
１８Ｂの他端側に径方向外向きに突出して一体的に形成
された鍔状の当接部１８Ｃと、収容部１８Ａ内に挿嵌さ
れた有蓋円筒状の開弁側ストッパ部１８Ｄと、収容部１
８Ａの一端側を縮径することにより段部として形成され
た閉弁側ストッパ部１８Ｅとから大略構成されている。
従って、収容部１８Ａは、一端側に位置して軸部材１８
Ｂを収容する軸部材収容室１８Ａ₁と、他端側に位置し
て開弁側ストッパ部１８Ｄを収容するストッパ部収容室
１８Ａ₂とに画成されている。

【００２４】また、開弁側ストッパ部１８Ｄは、その一
端側が弁部１２Ｂとシート部１２Ｃとの境界付近（各収
容室１８Ａ₁，１８Ａ₂の境界でもある）に位置して収容
部１８Ａ内に形成された段部１８Ｆに当接し、その他端
側は弁軸１２Ａの他端面に連続する外面を有する蓋部１
８Ｇによって施蓋されている。ここで、収容部１８Ａ
は、この開弁側ストッパ部１８Ｄによって液密にシール
され、これにより、ケーシング１内に流入した燃料が収
容部１８Ａ内に浸入するのを防止している。

【００２５】さらに、軸部材１８Ｂは、図３の拡大図に
も示す如く、その直径寸法Ｄ₁が噴孔１１の口径寸法Ｄ₂
よりも若干小さくなるように形成されると共に、その長
さ寸法Ｌ₁は、軸部材１８Ｂが収容部１８Ａ内に完全に
収容されたときに、該軸部材１８Ｂの一端面が収容部１
８Ａの一端側開口部と略同一位置となるように所定寸法
で形成されている。ここで、本明細書における「軸部材
が収容部内に収容される」とは、図３に示す如く、軸部
材１８Ｂの一端面と収容部１８Ａの一端側開口部とが略
同一位置になる場合のみならず、軸部材１８Ｂの一端面
が収容部１８Ａ内に入り込む状態も含む。但し、軸部材
１８Ｂがあまり収容部１８Ａ内に入り込むと、新たなデ
ッドボリュームが形成されるため、略同一位置になるこ
とが好ましい。

【００２６】次に、図３〜図５の要部拡大図を参照しつ
つ、本実施例の作用を説明すると、まず、燃料噴射信号
の印加によって、電磁コイル３が励磁されると、図３に
示す如く、ニードル弁１２は、弁ばね１６のばね力に抗
して開弁し、ストッパ部１２ＦがＣ字状プレート１７に
当接するまで変位する。ここで、軸部材１８Ｂは、最初
ニードル弁１２と共に変位するが、ニードル弁１２のス
トッパ部１２ＦがＣ字状プレート１７に接触して停止す
ると、自己の慣性力によって変位を続け、その当接部１
８Ｃが開弁側ストッパ部１８Ｄに当接して停止し、これ
により、収容部１８Ａ内に収容される。

【００２７】そして、ニードル弁１２の開弁と同時に、
軸穴１０内の燃料がスパイラル溝１２Ｄを介して噴孔１
１側に流れ込むため、弁部１２Ｂの一端面と噴孔１１と
の間は、所定の圧力をもって供給された燃料で満たされ
る。これにより、軸部材１８Ｂは、その一端面で燃料の
圧力を受けるため、当接部１８Ｃを開弁側ストッパ部１
８Ｄに当接させた状態で停止し、流路抵抗の増大を防止
して円滑な燃料噴射を確保する。

【００２８】次に、電磁コイル３への燃料噴射信号が停
止すると、ニードル弁１２は、弁ばね１６のばね力によ
り、図４に示す如く、シート部１２Ｃが弁座１３に接触
するまで変位して閉弁する。ここで、軸部材１８Ｂは、
最初、燃圧に支持されつつニードル弁１２と共に一端側
に向けて変位するが、先に、ニードル弁１２が弁座１３
に着座して運動を停止した後は、自己の慣性力によっ
て、一端側への変位を続行し、図５に示す如く、当接部
１８Ｃが閉弁側ストッパ部１８Ｅに当接することにより
停止し、その一端側が噴孔１１内に突出する。この軸部
材１８Ｂの突出によって、噴孔１１内に残留しようとす
る燃料は、燃焼室内に押し出され、混合気を形成する。

【００２９】また、通常、閉弁時には、弁座１３に着座
したときの反力ｆ₁によってニードル弁１２が開弁方向
にバウンドするというバウンシング現象が発生するが、
このニードル弁１２に加わる反力ｆ₁は、軸部材１８Ｂ
の慣性力ｆ₂とは、その作用方向が逆向きであるため、
両者は相殺され、これにより、バウンシング現象が大幅
に抑制され、防止される。

【００３０】このように本実施例によれば、以下の効果
を奏する。

【００３１】第１に、ニードル弁１２に、閉弁時には軸
部材１８Ｂを噴孔１１内に突出させ開弁時には該軸部材
１８Ｂをニードル弁１２内に収容させる可動機構１８を
設ける構成としたため、閉弁時には、軸部材１８Ｂによ
り噴孔１１内の燃料を外部に押し出して、残留燃料の発
生を未然に防止することができ、ＨＣ等の排気エミッシ
ョンを大幅に改善することができる一方、開弁時には、
軸部材１８Ｂをニードル弁１２内に収容して、流路抵抗
の増大を防止できるため、噴孔径を広げることなく、円
滑な燃料噴射を確保して、単位時間当たりの燃料噴射量
を大きくとることができる。従って、本実施例による燃
料噴射弁は、耐圧性の要請上、噴孔径を広くできない筒
内直接噴射型の燃料噴射弁として用いるのが好ましい。

【００３２】第２に、可動機構１８を、ニードル弁１２
内に設けた収容部１８Ａと、この収容部１８Ａ内に軸方
向に移動可能に設けられた軸部材１８Ｂと、軸部材１８
Ｂの他端側に設けられた当接部１８Ｃと、開弁時に軸部
材１８Ｂが収容部１８Ａ内に収容されるように該軸部材
１８Ｂの変位を規制する開弁側ストッパ部１８Ｄと、閉
弁時に軸部材１８Ｂが噴孔１１内に突出するよう該軸部
材１８Ｂの変位を規制する閉弁側ストッパ部１８Ｅとか
ら構成したため、閉弁時には噴孔１１内の燃料を押し出
して排気エミッションを改善でき、開弁時には円滑な燃
料噴射を確保できる上に、軸部材１８Ｂに加わる慣性力
ｆ₂により、閉弁時の反力ｆ₁で生じるニードル弁１２の
バウンシング現象を大幅に抑制できる。従って、シート
部１２Ｃと弁座１３との不要な衝突を回避して、シール
性能を長期に亘って維持することができる。換言すれ
ば、本実施例では、軸部材１８Ｂがニードル弁１２の内
部で繰り返す衝突を利用して、より重要なニードル弁１
２のバウンシング現象を抑制しているのである。

【００３３】第３に、開弁側ストッパ部１８Ｄを中空状
としての有蓋円筒状に形成する構成のため、この開弁側
ストッパ部１８Ｄの中空容積分だけ、ニードル弁１２を
軽量化することができる。従って、ニードル弁１２の応
答性を向上することができる上に、より高い精度で燃料
噴射量を制御することができる。

【００３４】第４に、ニードル弁１２の開閉弁時に発生
する慣性力と、開弁時に得られる燃料の圧力とを利用し
て、軸部材１８Ｂを駆動する構成のため、ばね等の他の
駆動源を用いることなく、円滑に軸部材１８Ｂを駆動す
ることができる。従って、比較的簡潔な構造でありなが
ら、残留燃料の発生等を防止できる。

【００３５】次に、図６〜図８に基づいて本発明の第２
の実施例を説明する。なお、本実施例では、上述した第
１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その
説明を省略するものとする。本実施例の特徴は、燃料噴
射弁の電磁コイルが発生する磁界を利用して、ニードル
弁の軸中心に配設した超磁歪ロッドを伸縮させるように
した点にある。

【００３６】本実施例による燃料噴射弁も、前記第１の
燃料噴射弁と同様に、筒内直接噴射に用いられる内開き
型のトップフロー式燃料噴射弁であるが、後述する超磁
歪材料の伸縮を利用するため、コア２１及びニードル弁
２４の構造が第１の実施例とは相違する。

【００３７】即ち、本実施例によるコア２１は、第１の
実施例で述べたコア４と同様に、磁性材料より略段付円
筒状に形成され、電磁コイル３の内周側中空部に同軸に
配設されると共に、他端側はケーシング１の外部に伸長
して燃料導入口５となり、その軸方向中間部にはフラン
ジ２１Ａが一体的に形成されているものの、その一端側
は前記コア４よりも拡径して形成され、その内周側に
は、アンカー２２を吸引するための短寸な円筒状の端部
２１Ｂが形成されている。なお、コア２１の形状変更に
伴い、筒状部材２３も第１の実施例で述べた筒状部材１
５よりも短寸に形成されている。

【００３８】本実施例によるニードル弁２４は、前記第
１の実施例で述べたニードル弁１２と同様に、噴射ノズ
ル８内に軸方向に移動可能に設けられており、小径棒状
の弁軸２４Ａと、弁軸２４Ａの一端側に形成された弁部
２４Ｂと、弁部２４Ｂの一端側に形成され、弁座１３に
離着座するシート部２４Ｃと、弁部２４Ｂの外周面に形
成されたスパイラル溝（図示せず）と、弁軸２４Ａの途
中に設けられた略５角形状の面取り部２４Ｄと、ストッ
パ部２４Ｅとを備えて構成され、弁ばね１６のばね力に
より、アンカー１４を介して常時閉弁方向に付勢されて
いる。しかし、本実施例によるニードル弁２４は、その
弁軸２４Ａが電磁コイル３の他端側にまで伸長している
点で相違する。なお、軸穴１０、弁軸２４Ａ、電磁コイ
ル３とは共に軸中心が共通しており、これらは同軸に配
置されている。

【００３９】本実施例による可動機構２５は、一端側が
弁部２４Ｂの先端中央で開口すると共に他端側がニード
ル弁２４の他端側近傍にまで伸長するようにして該ニー
ドル弁２４の軸中心に設けられた断面円形状の収容部２
５Ａと、この収容部２５Ａ内に設けられた長寸な小径棒
状の超磁歪ロッド２５Ｂとから構成されている。ここ
で、超磁歪ロッド２５Ｂは、例えばサマリウム鉄（Ｓｍ
Ｆｅ₂）のように、磁界が加わると収縮し、磁界がなく
なると伸長するという負の特性を有する超磁歪材料か
ら、電磁コイル３の磁界が発生する閉弁時において、図
７に示す如く、その一端側が寸法Ｌ₂だけ噴孔１１内に
突出するように、予め全長寸法が定められている。

【００４０】より具体的には、例えば、−２１００×１
０^-6の磁歪率（常温）を有するサマリウム鉄を用いて全
長５０ミリの超磁歪ロッド２５Ｂを形成し、電磁コイル
３に１２Ｖの電圧を印加したときに生じる磁界をかける
と、全長５０ミリの超磁歪ロッド２５Ｂは、約０．１ミ
リ（Ｌ₂）伸長する。従って、噴孔１１の長さ寸法を約
０．５ミリとすれば、閉弁時に、超磁歪ロッド２５Ｂの
一端側は、噴孔１１内に約２０％突出することになる。
但し、以上は、一例であって、本発明は、上記数値に何
ら限定されない。従って、閉弁時に、噴孔１１内の燃料
を押し出すことができる程度の伸縮量（Ｌ₂）が得られ
るように、超磁歪ロッド２５Ｂを、他の負特性の超磁歪
材料により、５０ミリとは異なる寸法で形成してもよ
い。

【００４１】次に、本実施例の作用について図７及び図
８を参照しつつ説明する。

【００４２】まず、電磁コイル３にコントロールユニッ
トからの燃料噴射信号が印加されていない場合、ニード
ル弁２４は、図７に示す如く、弁座１３に着座して閉弁
している。また、負特性の超磁歪ロッド２５Ｂにも磁界
は加わらないため、超磁歪ロッド２５Ｂは、所定寸法Ｌ
₂だけ伸長して噴孔１１内に突出する。これにより、噴
射後に噴孔１１内に残留しようとした燃料は、燃焼室内
に押し出されて混合気を形成する。

【００４３】一方、機関が所定の燃料噴射時期に達する
と、コントロールユニットは、機関の運転条件に応じて
燃料噴射量を演算し、この要求噴射量を実現するパルス
幅を有する燃料噴射量信号を電磁コイル３に印加する。
これにより、図８に示す如く、電磁コイル３が励磁され
てニードル弁２４が開弁し、軸穴１０内の燃料が噴孔１
１を介して燃焼室内に噴射される。また、このとき、電
磁コイル３と同軸に配設された超磁歪ロッド２５Ｂにも
電磁コイル３の発生磁界が加わるため、超磁歪ロッド２
５Ｂは、所定寸法Ｌ₂だけ収縮して収容部２５Ａ内に収
容され、その一端側が収容部２５Ａの開口面と略一致す
る。

【００４４】かくして、このように構成される本実施例
でも、開弁時には、超磁歪ロッド２５Ｂの一端側を噴孔
１１内に突出させて燃料を押し出すことができ、閉弁時
には超磁歪ロッド２５Ｂを収容部２５Ａ内に収容して流
路面積を確保することができるため、上述した第１の実
施例と同様の効果を得ることができる。

【００４５】さらに、これに加えて、本実施例では、超
磁歪ロッド２５Ｂの伸縮を利用する構成のため、ニード
ル弁２４と超磁歪ロッド２５Ｂとが衝突することがな
く、第１の実施例に比較して、耐久性、寿命の点で有利
である。

【００４６】また、本実施例では、ニードル弁２４を電
磁コイル３の他端側まで伸長させ、このニードル弁２４
内に超磁歪ロッド２５を収容し、電磁コイル３の磁界を
利用して超磁歪ロッド２５Ｂを伸縮させる構成のため、
超磁歪ロッド駆動用の特別な電磁コイルや制御回路等を
新たなに追加する必要がなく、比較的簡易かつ低コスト
に排気エミッションの改善を行うことができる。

【００４７】なお、前記各実施例では、筒内直接噴射に
用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限
らず、ポート噴射にも適用することができる。

【００４８】また、前記各実施例では、軸方向から燃料
を供給するトップフロー式燃料噴射弁を例示したが、こ
れに限らず、ケーシングの径方向から燃料を供給するサ
イドフロー式の燃料噴射弁にも適用できる。

【００４９】さらに、前記第２の実施例は、以下のよう
に把握することもできる。即ち、電磁コイル３を収容し
たケーシング１と、このケーシング１の一端側に設けら
れ、軸方向一端側に弁座１３及び噴孔１１が形成された
噴射ノズル８と、この噴射ノズル８内に軸方向に移動可
能に設けられ、前記弁座１３に離着座することにより前
記噴孔１１を開閉するニードル弁２４と、このニードル
弁２４を常時閉弁方向に付勢する弁ばね１６とを備えた
燃料噴射弁であって、前記ニードル弁２４は、前記電磁
コイル３の軸中心に位置して該電磁コイル３の他端側ま
で伸長して形成すると共に、前記ニードル弁２４の軸中
心に設けられた収容部２５Ｂと、この収容部２５Ｂ内に
一端側が前記噴孔１１内に突出すると共に他端側が前記
電磁コイル３の他端側近傍に至るようにして設けられた
超磁歪材料よりなる超磁歪ロッド２５Ｂとから可動機構
２５を構成し、前記超磁歪ロッド２５Ｂは、開弁時に前
記電磁コイル３が発生する磁界によって、その一端側が
前記収容部２５Ａ内に収容されるように、電磁コイル３
の磁界により収縮する負特性の超磁歪材料から所定の長
さ寸法をもって形成したことを特徴とする燃料噴射弁。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係る燃料噴
射弁によれば、閉弁時には、噴孔内に突出する軸部材に
よって該噴孔内の燃料を押し出すことができるため、次
回の燃料噴射時に粒径の大きな噴霧が噴射されて燃料壁
流を形成するのを未然に防止することができ、排気エミ
ッションを改善することができる。一方、開弁時には、
軸部材がニードル弁内に収容されるため、噴孔径を広げ
ることなく、ニードル弁と噴射ノズルとの間の流路を十
分に確保することができ、円滑な燃料噴射を確保して単
位時間当たりの燃料噴射量を大きくすることができる。

【００５１】また、軸部材を収容部内に軸方向に移動可
能に設けて可動機構を構成したため、ニードル弁の開閉
時に発生する慣性力と開弁時の燃料圧力とを利用して、
軸部材を駆動することができ、閉弁時に生じるニードル
弁のバウンシング現象を抑制して、シール性能等を長期
に亘って維持することができる。

【００５２】さらに、中空状の開弁側ストッパ部を用い
る構成のため、開弁側ストッパ部の中空容積の分だけニ
ードル弁を軽量化して、応答性を高めることができ、精
度よく燃料噴射量を制御することができる。

【００５３】一方、電磁コイルの磁界によって伸縮する
負特性の超磁歪ロッドから可動機構を構成したため、排
気エミッションの低減及び燃料噴射量の確保という基本
的な効果に加えて、超磁歪ロッドとニードル弁とが衝突
することがなく、耐久性や寿命を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料噴射弁の縦断
面図である。

【図２】図１中のニードル弁等を拡大して示す断面図で
ある。

【図３】図２中の要部を拡大して示す開弁時の断面図で
ある。

【図４】閉弁直後の状態を示す断面図である。

【図５】軸部材の突出も完了した閉弁時の断面図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施例に係る燃料噴射弁の縦断
面図である。

【図７】図６中の要部を拡大して示す閉弁時の断面図で
ある。

【図８】開弁時の状態を示す図７と同様の断面図であ
る。

【図９】従来技術による燃料噴射弁の要部を拡大して示
す断面図である。

【図１０】他の従来技術による燃料噴射弁の要部を拡大
して示す断面図である。

【図１１】図１０中のニードル弁が開弁した状態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１…ケーシング３…電磁コイル８…噴射ノズル１１…噴孔１２，２４…ニードル弁１８，２５…可動機構１８Ａ，２５Ａ…収容部１８Ｂ…軸部材１８Ｃ…当接部１８Ｄ…開弁側ストッパ部１８Ｅ…閉弁側ストッパ部２５Ｂ…超磁歪ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁コイルを収容したケーシングと、こ
のケーシングの一端側に設けられ、軸方向一端側に弁座
及び噴孔が形成された噴射ノズルと、この噴射ノズル内
に軸方向に移動可能に設けられ、前記弁座に離着座する
ことにより前記噴孔を開閉するニードル弁と、このニー
ドル弁を常時閉弁方向に付勢する弁ばねとを備えた燃料
噴射弁において、前記ニードル弁には、閉弁時に軸部材を前記噴孔内に突
出させ、開弁時には該軸部材を前記ニードル弁内に収容
する可動機構を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】前記可動機構は、前記ニードル弁の一端
側に設けられた収容部と、この収容部内に軸方向に移動
可能に設けられた軸部材と、この軸部材の他端側に設け
られた当接部と、前記収容部の他端側に設けられ、開弁
時に前記当接部と当接することにより前記軸部材が前記
収容部内に収容されるように該軸部材の変位を規制する
開弁側ストッパ部と、前記収容部の一端側に設けられ、
閉弁時に前記当接部と当接することにより前記軸部材の
一端側が前記噴孔内に突出するように該軸部材の変位を
規制する閉弁側ストッパ部とから構成したことを特徴と
する請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】前記可動機構は、前記ニードル弁の軸方
向に設けられた収容部と、この収容部の一端側に軸方向
に移動可能に設けられた軸部材と、この軸部材の他端側
に設けられた当接部と、前記収容部内に挿嵌して設けら
れ、開弁時に一端側が前記当接部と当接することにより
前記軸部材が前記収容部内に収容されるように該軸部材
の変位を規制する中空状の開弁側ストッパ部と、前記収
容部の一端側に設けられ、閉弁時に前記当接部と当接す
ることにより前記軸部材の一端側が前記噴孔内に突出す
るように該軸部材の変位を規制する閉弁側ストッパ部と
から構成したことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴
射弁。
【請求項４】前記可動機構は、前記ニードル弁の軸中
心に設けられた収容部と、この収容部内に一端側が前記
噴孔内に突出するようにして設けられた超磁歪材料より
なる超磁歪ロッドとから構成し、前記超磁歪ロッドは、
開弁時に前記電磁コイルが発生する磁界によって、その
一端側が前記収容部内に収容されるように、電磁コイル
の磁界により収縮する負特性の超磁歪材料から所定の長
さ寸法をもって形成したことを特徴とする請求項１に記
載の燃料噴射弁。