JPWO2017043211A1 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

高い燃料圧力に耐えられる強度を確保することができる燃料噴射装置を提供する。針弁１１４Ａ（弁体）と、針弁１１４Ａを駆動させる可動子１０２と、可動子１０２に対向するように配置される固定コア１０７（固定子）と、を備えた燃料噴射装置において、固定コア１０７と別体の部材で構成され、固定コア１０７の上流側に配置され、燃料噴射装置を外部装置に取り付けるためのアダプタ１４０（パイプ）を備え、固定コア１０７とアダプタ１４０とが直接、圧入により固定される。

Description

本発明は、燃料噴射装置に関する。

従来技術の一例として、燃料噴射弁（燃料噴射装置）において、コアの中空円盤部分の中空部分と連通するように、燃料コネクタが溶接される技術が知られている（例えば、特許文献１の図６参照）。コネクタパイプのコア側は端面が拡張した構造とし、溶接代を十分取れる形状となっている。この溶接は、燃料シール性を保つため、レーザ溶接等により、接合境界部の全周にわたり行われる。燃料コネクタパイプは、その内側に、燃料通路上流側から燃料中に混入しているゴミなどを除去する燃料フィルタ、リターンスプリングの初期荷重を規定するばね押えが挿入固定されるような段差を持つパイプである。このような段差は、パイプ絞り加工にて安価に形成可能な燃料噴射弁が開示されている。

燃料コネクタパイプは、コアと別体で構成されていることにより、様々な燃料継ぎ手構造に変更することができる。

別の従来技術の一例として、燃料噴射弁において、燃料導入パイプは、上端及び下端部にフランジが設けられ、下端側のフランジが固定コアのフランジ上面に溶接される技術が知られている（例えば、特許文献２の図１参照）。この固定コアは、磁性ステンレス鋼であり燃料導入パイプは、非磁性金属部材で成形され、プレス加工によりその下部が細く絞られており、この下部内周に断面がＣの字状のＣリングピンが圧入されている。このピンの圧入量の調整により戻しばねの荷重が調整される。燃料導入パイプの上端部には燃料フィルタが装着されている。燃料導入パイプと固定コアとは予め溶接されているものが開示されている。

燃料通路組立体は、燃料導入パイプと固定コアとノズルホルダーとを溶接により一体結合して構成される。このようにすれば、メインの磁気回路となるべき固定コアについてのみ磁路確保のために比較的肉厚にし、燃料導入パイプについては、磁路とならないので非磁性のパイプで薄肉細径にすることができ、また、ノズルホルダーも薄肉化することができ、燃料通路組立体の各要素をそれぞれの必要性に応じて合理的な仕様に設定することができる。そして、上記した燃料通路組立体の各要素のプレス加工により安価に大量生産することができる。

特開２００２−１３００８５号公報 特開２００２−１３００７１号公報

特許文献１及び２に記載のいずれの実施形態の燃料噴射弁においても、コネクタパイプまたは燃料導入パイプ（以下本明細書ではアダプタとする）と呼ばれる部品を固定コアとは別部材とし、固定コアと溶接することが述べられているが、高い燃料圧力に耐えられる強度や、固定コアと同軸を保つ工夫については述べられていない。

近年の排出ガス規制では、排気ガス中に含まれる粒子状物質の量、数量を低減する必要があり、ガソリンを使用する燃料噴射弁においても常用の最高燃圧が３５ＭＰ程度まで大きくなる可能性がある。常用の最高燃圧が３５ＭＰａの場合、燃料噴射弁は例えば４５ＭＰａまで動作することが要求される。

すると燃料圧力によってアダプタパイプには従来よりも大きな応力が発生し、強度への余裕度が低下する可能性がある。

本発明の目的は、高い燃料圧力に耐えられる強度を確保することができる燃料噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、弁体と、前記弁体を駆動させる可動子と、前記可動子に対向するように配置される固定子と、を備えた燃料噴射装置において、前記固定子と別体の部材で構成され、前記固定子の上流側に配置され、前記燃料噴射装置を外部装置に取り付けるためのパイプを備え、前記固定子と前記パイプとが直接、圧入により固定される。

本発明によれば、高い燃料圧力に耐えられる強度を確保することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置と燃料配管の一部の断面図である。 本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置と燃料配管の一部の別の断面図である。 燃料配管内径と燃料圧力による荷重の関係を示したグラフである。 比較例による燃料噴射装置の全体断面図である。 本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の構成部品の断面図である。 本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置の拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例による燃料噴射弁の拡大断面図である。

以下、図面を用いて、本発明の第１〜第２の実施形態による燃料噴射弁（燃料噴射装置）の構成及び作用効果について説明する。なお、図面において、機能を分かり易くするために部品の大きさや隙間の大きさは実際の比率よりも誇張されている場合があり、機能を説明するために不要な部品は省略されている場合がある。各実施形態において同一の構成要素には同一の符号が与えられており、重複する説明は省略している。

（第１の実施形態）
最初に、図１Ａ及び図１Ｂを用いて、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁の構成の概要を説明する。図１Ａ、図１Ｂは本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁の縦断面図である。

内燃機関には、運転状態に応じた適切な燃料量を燃料噴射弁の噴射時間に変換する演算を行い、燃料を供給する燃料噴射弁を駆動させる燃料噴射制御装置（不図示）が備えられている。

図１Ａに示すように、燃料噴射弁では、例えば、可動子部１１４が円筒状の可動子１０２とこの可動子１０２の中心部に位置する針弁１１４Ａ（弁体）とを含んで構成されている。中心部に燃料を導く燃料導入孔を有する固定コア１０７（固定子）の端面と可動子１０２の端面との間に隙間が設けられている。この隙間を含む磁気通路に磁束を供給する電磁コイル１０５（ソレノイド）が備えられている。換言すれば、固定コア１０７（固定子）は、図１Ａに示すように、可動子１０２に対向するように配置される。

隙間を通る磁束によって可動子１０２の端面と固定コア１０７の端面との間に生起された磁気吸引力で可動子１０２を固定コア１０７側に引き付けて可動子１０２を駆動し、針弁１１４Ａを弁座シート部３９（弁座）から引き離して弁座シート部３９に設けた燃料通路を開くように構成されている。換言すれば、可動子１０２は、針弁１１４Ａ（弁体）を駆動させる。

噴射される燃料量は、主に燃料の圧力と燃料噴射弁の噴口部の雰囲気圧力との差圧、並びに針弁１１４Ａを開いた状態に維持し、燃料が噴射されている時間により決定される。

電磁コイル１０５への通電を停止すると、可動子１０２に作用する磁気吸引力が消失し、針弁１１４Ａを閉鎖方向に付勢する弾性部材の力と、針弁１１４Ａと固定コア１０７間を流れる燃料の流速によって生じる圧力降下によって針弁１１４Ａ及び可動子１０２は閉鎖方向へと移動し、針弁１１４Ａが弁座シート部３９に着座することで燃料通路を閉じる。針弁１１４Ａと弁座シート部３９の当接により燃料がシールされ、意図しないタイミングで燃料が燃料噴射弁から漏れ出ることを防いでいる。

近年、燃料消費量低減という観点から、過給機と組み合わせて内燃機関の排気量を小さくし、熱効率の良い運転領域を使用することで車両搭載時の燃料消費量を低減させる試みが実施されている。この試みは特に燃料の気化による吸入空気充填量の向上、耐ノック特性の向上が見込まれる筒内直接噴射式の内燃機関と組み合わせることが有効である。

また幅広い車種で大幅な燃料消費量低減が求められているため、筒内直接噴射式の内燃機関の需要が増加する一方、回生エネルギの回収といったその他の燃料消費量低減に効果のあるデバイスを自動車に搭載する必要がある。また、総コストを低減する観点から各種デバイスのコスト低減が求められており、筒内直接噴射用の燃料噴射弁へのコスト低減要求も同様に高まっている。

一方で、内燃機関の排出ガスに含まれる成分を一層低減することも求められており、特に粒子状物質の量、数量を低減するという観点から、燃料の噴射圧力を従来の２０ＭＰａから例えば３５ＭＰａ程度まで増加させ、噴射される燃料の液滴粒径を低減、気化を促進させる試みが実施されている。

燃料圧力を増加させると燃料配管２１１、燃料噴射弁の燃料通路面積に比例して軸方向に印加される荷重も増加する。よって高い燃料圧力に耐えられる燃料噴射弁とするには、燃料配管２１１との接続部の燃料通路径を小さくして軸方向の荷重を低減する必要がある。

同様に燃料圧力を増加させる場合、燃料噴射弁の外部に対して内部の燃料圧力を保持する部材に発生する応力が増加する。高い燃料圧力で発生する応力に対して強度の余裕を持たせるには、厚みを増加させて剛性を確保するか、強度の大きい材料を使用する必要がある。

しかしながら前述のとおり軸方向に印加される荷重を減らすには、燃料配管２１１との接続部の燃料通路径を小さくして軸方向の荷重を低減しつつ、燃料噴射弁内部に針弁１１４Ａやスプリング１１０、調整子５４を納められる内径を確保する必要があるため、肉厚を大きくすることは難しい。高い応力でも強度に対する余裕度を維持するには降伏応力、引っ張り強さの大きい材料を選定することが有効である。

燃料噴射弁の固定コア１０７は電磁ソレノイドの一部を構成しているため、磁気特性に優れた材料が使用される。磁気特性に優れた材料は一般に降伏応力、引っ張り強さが小さいため、前述のように肉厚が小さく、高い剛性が要求される燃料配管２１１との接続部に使用するのは不向きである。

詳細は後述するが本実施形態の燃料噴射弁は、従来一体であった固定コアを、アダプタ１４０と固定コア１０７の２部品に分割し、アダプタ１４０には固定コア１０７より降伏応力、引っ張り強さの大きな材料を使用し、固定コア１０７には磁気特性の優れた材料を使用し、２部品を径方向で圧入させた後、全周溶接して固定されるようにしたものである。

したがって、燃料圧力の増加に対して、燃料配管２１１との接続部の燃料通路径を小さくして軸方向の荷重を低減しながら、固定コア１０７の磁気特性を悪化させることのない燃料噴射弁を、コスト上昇を抑えて製作することができる。

換言すれば、アダプタ１４０（パイプ）は、固定コア１０７（固定子）と別体の部材で構成され、固定コア１０７の上流側に配置され、燃料噴射装置を外部装置（コモンレール等）に取り付けるための部品である。ここで、固定コア１０７とアダプタ１４０とが直接、圧入により固定される。

これにより、アダプタ１４０（パイプ）を固定コア１０７（固定子）と別体にすることで、外部装置（コモンレール等）の様々な形状に対応する際にアダプタ１４０のみを変更することで組み付けることが可能であり、製造コストの低減が可能となる。またアダプタ１４０に対して他の部品を介することなく固定コア１０７を直接、圧入することで、部品低減を図り安価に製造が可能である。

（構成の詳細）
次に、図１Ａから図４を用いて、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁の構成を詳細に説明する。

図１Ａにおいて、噴孔カップ支持体１０１は直径が小さい小径筒状部２２と直径が大きい大径筒状部２３とを備えている。小径筒状部２２の先端部分の内部に、案内部１１５、燃料噴射孔１１７を備えた噴孔カップ１１６（燃料噴射孔形成部材）が挿入または圧入され、噴孔カップ１１６の先端面の外周の縁部が全周溶接される。これにより、噴孔カップ１１６は、小径筒状部２２に固定される。案内部１１５は可動子部１１４を構成する針弁１１４Ａの先端に設けられた弁体先端部１１４Ｂが燃料噴射弁の軸方向に上下運動する際に、外周を案内する機能を有する。

噴孔カップ１１６には案内部１１５の下流側に円錐状の弁座シート部３９が形成されている。この弁座シート部３９には針弁１１４Ａの先端に設けた弁体先端部１１４Ｂが当接または離反することで、燃料の流れを遮断したり燃料噴射孔に導いたりする。噴孔カップ支持体１０１の外周には溝が形成されており、この溝に樹脂材製のチップシール１３１に代表される燃焼ガスのシール部材が嵌め込まれている。

固定コア１０７の内周下端部には可動子を構成する針弁１１４Ａをガイドする針弁案内部１１３（針弁案内部材）が設けられている。針弁１１４Ａには案内部１２７が設けられており、図示されていないが案内部１２７は一部面取り部が設けられ燃料通路を形成している。細長い形状の針弁１１４Ａは針弁案内部１１３によって径方向の位置を規定され、かつ軸方向にまっすぐに往復運動するようガイドされる。なお、開弁方向は弁軸方向の上、閉弁方向は弁軸方向の下に向かう方向である。

針弁１１４Ａの弁体先端部１１４Ｂが設けられている端部とは反対の端部には針弁１１４Ａの直径より大きい外径を有する段付き部１２９を有する頭部１１４Ｃが設けられている。段付き部１２９の上端面には針弁１１４Ａを閉弁方向に付勢するスプリング１１０の着座面が設けられており、頭部１１４Ｃと併せてスプリング１１０を保持する。

可動子部１１４は針弁１１４Ａが貫通する貫通孔１２８を中央に備えた可動子１０２を有する。可動子１０２と針弁案内部１１３との間に可動子１０２を開弁方向に付勢するゼロスプリング１１２が保持されている。

頭部１１４Ｃの段付き部１２９の直径より貫通孔１２８の直径の方が小さいので、針弁１１４Ａを噴孔カップ１１６の弁座に向かって押付けるスプリング１１０の付勢力もしくは重力の作用下においては、ゼロスプリング１１２によって保持された可動子１０２の上側面と針弁１１４Ａの段付き部１２９の下端面が当接し、両者は係合している。

これによりゼロスプリング１１２の付勢力もしくは重力に逆らう上方への可動子１０２の動きあるいは、ゼロスプリング１１２の付勢力もしくは重力に沿った下方への針弁１１４Ａの動きに対して両者は協働して動くことになる。しかし、ゼロスプリング１１２の付勢力もしくは重力に関係なく針弁１１４Ａを上方へ動かす力、あるいは可動子１０２を下方へ動かす力が独立して両者に作用したとき、両者は別々の方向に動くことができる。

噴孔カップ支持体１０１の大径筒状部２３の内周部には固定コア１０７が圧入され、圧入接触位置で溶接接合されている。この溶接接合により噴孔カップ支持体１０１の大径筒状部２３の内部と外気との間に形成される隙間が密閉される。固定コア１０７は中心に直径φＣｎの貫通孔１０７Ｄが燃料導入通路として設けられている。

換言すれば、アダプタ１４０（パイプ）の下面（下流側の面）と、固定コア１０７（固定子）の上面（上流側の面）とが直接、接触することで圧入により、アダプタ１４０と固定コア１０７が固定される。

固定コア１０７の下端面や、可動子１０２の上端面及び衝突端面にはメッキを施して耐久性を向上させることがある。可動子１０２に比較的軟らかい軟磁性ステンレス鋼を用いた場合においても、硬質クロムメッキや無電解ニッケルメッキを用いることで、耐久信頼性を確保することができる。

針弁１１４Ａの頭部１１４Ｃに設けられた段付き部１２９の上端面に形成されたスプリング受け面には初期荷重設定用のスプリング１１０の下端が当接しており、スプリング１１０の他端が調整子５４で受け止められる。これにより、スプリング１１０が頭部１１４Ｃと調整子５４の間に保持されている。調整子５４の固定位置を調整することでスプリング１１０が針弁１１４Ａを弁座シート部３９に押付ける初期荷重を調整することができる。

噴孔カップ支持体１０１の大径筒状部２３の外周にはカップ状のハウジング１０３が固定されている。ハウジング１０３の底部には中央に貫通孔が設けられており、貫通孔には噴孔カップ支持体１０１の大径筒状部２３が挿通されている。ハウジング１０３の外周壁の部分は噴孔カップ支持体１０１の大径筒状部２３の外周面に対面する外周ヨーク部を形成している。

ハウジング１０３によって形成される筒状空間内には環状を成すように巻回された電磁コイル１０５が配置されている。電磁コイル１０５は半径方向外側に向かって開口する断面がＵ字状の溝を持つ環状のコイルボビン１０４と、この溝の中に巻きつけられた銅線で形成される。電磁コイル１０５の巻き始め、巻き終わり端部には剛性のある導体１０９が固定されており、固定コア１０７に設けた貫通孔より引き出されている。

この導体１０９と固定コア１０７、噴孔カップ支持体１０１の大径筒状部２３の外周は、ハウジング１０３の上端開口部内周から絶縁樹脂を注入して、モールド成形され、樹脂成形体１２１で覆われる。かくして、電磁コイル（１０４、１０５）の周りにトロイダル状の磁気通路が形成される。

導体１０９の先端部に形成されたコネクタ４３Ａには高電圧電源、バッテリ電源より電力を供給するプラグが接続され、図示しないコントローラによって通電、非通電が制御される。電磁コイル１０５に通電中は、磁気回路１４０Ｍを通る磁束によって磁気吸引ギャップにおいて可動子部１１４の可動子１０２と固定コア１０７との間に磁気吸引力が発生し、可動子１０２がスプリング１１０の設定荷重を超える力で吸引されることで上方へ動く。

このとき可動子１０２は針弁の頭部１１４Ｃと係合して、針弁１１４Ａと一緒に上方へ移動し、可動子１０２の上端面が固定コア１０７の下端面に衝突するまで移動する。その結果、針弁１１４Ａの先端の弁体先端部１１４Ｂが弁座シート部３９より離間し、燃料が燃料通路を通り、噴孔カップ１１６先端にある燃料噴射孔１１７から内燃機関の燃焼室内に噴出する。

針弁１１４Ａの先端の弁体先端部１１４Ｂが弁座シート部３９より離間し、上方に引き上げられている間、細長い形状の針弁１１４Ａは針弁案内部１１３と、噴孔カップ１１６の案内部１１５の２箇所によって弁軸方向に沿ってまっすぐに復動するようガイドされる。

電磁コイル１０５への通電が断たれると、磁束が消滅し、磁気吸引ギャップにおける磁気吸引力も消滅する。この状態では、針弁１１４Ａの頭部１１４Ｃを反対方向に押す初期荷重設定用のスプリング１１０のばね力がゼロスプリング１１２の力に打ち勝って可動子部１１４全体（可動子１０２、針弁１１４Ａ）に作用する。その結果、可動子１０２はスプリング１１０のばね力によって、弁体先端部１１４Ｂが弁座シート部３９に接触する閉弁位置に押し戻される。

針弁１１４Ａの先端の弁体先端部１１４Ｂが弁座シート部３９に接触し閉弁位置にある間、細長い形状の針弁１１４Ａは針弁案内部１１３のみによりガイドされており、噴孔カップ１１６の案内部１１５とは接触していない。

このとき、頭部１１４Ｃの段付き部１２９が可動子１０２の上面に当接して可動子１０２を、ゼロスプリング１１２の力に打ち勝って針弁案内部１１３側へ移動させる。弁体先端部１１４Ｂが弁座シート部３９に衝突すると、可動子１０２は針弁１１４Ａと別体であるため、慣性力によって針弁案内部１１３方向への移動を継続する。このとき針弁１１４Ａの外周と可動子１０２の内周との間に流体による摩擦が発生し、弁座シート部３９から再度開弁方向に跳ね返る針弁１１４Ａのエネルギが吸収される。

慣性質量の大きな可動子１０２が針弁１１４Ａから切り離されているので、跳ね返りエネルギ自体も小さくなる。また、針弁１１４Ａの跳ね返りエネルギを吸収した可動子１０２は自らの慣性力がその分だけ減少し、ゼロスプリング１１２を圧縮した後に受ける反発力も小さくなるため、可動子１０２自体の跳ね返り現象によって針弁１１４Ａが開弁方向に再び動かされる現象は発生し難くなる。かくして、針弁１１４Ａの跳ね返りは最小限に抑えられ、電磁コイル１０５への通電が断たれた後に弁が開いて、燃料が不作為に噴射される、いわゆる二次噴射現象が抑制される。

図１Ａの上部には燃料圧力によって燃料噴射弁の軸方向に印加される荷重を模式的に示している。燃料噴射弁は燃料配管２１１と接続され、Ｏリング２１２によって燃料はシールされているため、燃料配管内部２１３と燃料噴射弁内部は高圧の燃料で満たされている。燃料配管内径φＲによって燃料配管断面積が決まり、燃料配管断面積と燃料圧力の積を燃圧荷重と定義する。

燃料配管２１１は図示していないエンジンに固定されているため、燃料噴射弁は矢印２１４の方向に燃圧荷重を受ける。燃料噴射弁は例えばハウジング１０３のテーパ面２１５で図示していないエンジンと接触しているため、燃料噴射弁を構成するアダプタ１４０、固定コア１０７、噴孔カップ支持体１０１、ハウジング１０３を介して前述の燃圧荷重が伝達する。

図２は燃料配管内径φＲと燃料圧力に対する燃圧荷重を算出したグラフである。従来、燃料配管内径φＲは例えばφ１３．２（ｍｍ、以下単位を省略する）、最高燃料圧力は例えば２０ＭＰａで使用されており、その際の燃圧荷重はおよそ２７００Ｎである。燃料配管内径φＲをφ１３．２にしたまま、燃料圧力を３５ＭＰａにすると燃圧荷重はおよそ４７００Ｎとなる。前述の通り、燃料噴射弁を構成する部品には、燃圧荷重が伝達するため、燃圧の増加に伴い各部品に発生する応力は増加する。燃料噴射弁を構成する部品の形状、材料を変更しない場合、強度の余裕度が減少する。一方で強度の大きい材料を使用することはコストの増加につながる。

燃料配管内径φＲを例えばφ９．４とすると、燃料圧力３５ＭＰａでも燃圧荷重をおおよそ２４００Ｎに抑えることができる。よって従来の燃料噴射弁と比較して強度の大きい材料を使用することなく燃料噴射弁を構成できる。

図３は、比較例による燃料噴射弁の断面図を示している。固定コア４０７はＯリング取付部４５０まで一体の構造となっている。燃料圧力が２０ＭＰａの際に使用されている燃料配管内径φＲがφ１３．２の場合、スプリング４１０や調整子４５２が通過できる固定コア４０７の内径φＣｏとする場合でも、固定コア４０７の厚さが薄い部分４５０、４５１において十分な厚さを確保できる。よって固定コア４０７に使用する材料は磁性が優れているが、材料強度は比較的小さい材料を使用した場合でも十分な剛性、強度を確保することができる。

一方、燃料圧力が従来より大きい、例えば３５ＭＰａで使用される際には、図２で示したように燃料配管内径φＲを例えばφ９．４とし、燃圧荷重を低減する必要がある。図１Ａに示す燃料配管内径φＲをφ９．４とする場合でも、燃料噴射弁の組立工程中に調整子５４やスプリング１１０を通過させるために、例えばアダプタ内径φＣｎをφ４．４程度の確保する必要がある。よってＯリング取付部２５０のように厚さを十分に大きくできない部位が生じる。Ｏリング取付部２５０も固定コア１０７に使用する材料と同様に磁性を優先して選択した場合、十分な剛性、強度を確保することができない可能性がある。

図４は本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁を構成するアダプタ１４０と固定コア１０７のみの断面図である。アダプタ１４０はＯリング取付部２５０の厚さが小さいため、強度優先の材料を選定する。強度を優先した選択した材料の為、燃料圧力３５ＭＰａで発生する応力に耐えられる。固定コア１０７は磁気回路を構成するため薄肉部はない。よって固定コア１０７には磁性に優れる材料を選定する。肉厚が大きいため強度の小さい材料を選定しても燃料圧力３５ＭＰａで発生する応力に耐えられる。

換言すれば、固定コア１０７（固定子）の飽和磁束密度は、固定コア１０７と別体の部材で構成され、かつ固定コア１０７に直接、圧入により固定されるアダプタ１４０（パイプ）の飽和磁束密度よりも大きい。これにより、例えば、固定コア１０７の磁気特性を確保しつつ、アダプタ１４０の製造コストを低減することができる。

ここで、固定コア１０７（固定子）の引っ張り強さは、固定コア１０７と別体の部材で構成され、かつ固定コア１０７に直接、圧入により固定されるアダプタ１４０（パイプ）の引っ張り強さよりも小さい。これにより、例えば、アダプタ１４０の強度を確保しつつ、固定コア１０７の形状が複雑になったとしてもその加工を容易に行うことが可能となる。

燃料噴射弁のアダプタ１４０の取付部５０１と固定コア１０７の取付部５０２部は径方向で接触し、圧入され、燃料を封止するために５０３部で全周突き合わせ溶接されている。溶接前にアダプタ１４０の取付部５０１と固定コア１０７の取付部５０２部が圧入固定されているため、溶接時に生じるひずみによって生じるアダプタ１４０の倒れを抑制できる。

換言すれば、固定コア１０７（固定子）は上流側に取付部５０２（固定子側取付部）を有するとともに、アダプタ１４０（パイプ）は下流側に取付部５０１（パイプ側取付部）を有する。取付部５０２及び取付部５０１が径方向において直接、接触して圧入される。これにより、取付部５０２及び取付部５０１として容易に製造可能とし、また取付部５０２及び取付部５０１により圧入固定が可能となる。

また、取付部５０１（パイプ側取付部）の下流側先端部５０１ａが取付部５０２（固定子側取付部）の上面（上流側の面）と接触して、この接触部において突き合わせ溶接がなされる。詳細には、取付部５０１（パイプ側取付部）が取付部５０２（固定子側取付部）よりも外周側に位置し、取付部５０１の下流側先端部５０１ａが軸方向に固定コア１０７に接触し、該接触部において突合せ溶接される。

これにより、取付部５０２及び取付部５０１の突き合わせ溶接を可能とし、安価にかつ強固に双方を製造、固定することができる。アダプタ１４０に使用する材料は固定コア１０７よりも強度が大きいので、応力の高い外周側に配置するのが理にかなっている。また強度が大きい材料だと薄くでき、溶接もし易い。

ここで、固定コア１０７（固定子）は、取付部５０２（固定子側取付部）よりも下流側に外周側に突出する突出部１０７ａ（つば部）が形成され、突出部１０７ａと固定コア１０７と一体の部材で形成される。また、固定コア１０７は冷間鍛造により形成される。これにより、突出部１０７ａがあったとしても材料の無駄を少なくして安く製造することが可能となる。

詳細には、例えば、固定コア１０７にＫ−Ｍ３５等のステンレス鋼を採用する。このＫ−Ｍ３５は硬度が低く、冷間鍛造にて製造することが可能である。そのため突出部１０７ａを含めて冷間鍛造で製造することで容易に製造でき、かつコストを低減することが可能になる。

なお、仮にもっと硬い部材で冷間鍛造が採用できないものを固定コア１０７に採用すると、突出部１０７ａ（つば部）を含めて機械加工で削り出す必要がある。これは部材の無駄が大きく、コストのデメリットが大きい。また突出部１０７ａを別体にして溶接することも考えられるが、これは位置決めの難しさ、また溶接による生産コストの増加につながる。

ちなみに、突出部１０７ａ（つば部）により、突出部１０７ａとこれに対向するハウジング１０３の端部（上端）の間で磁路が良好に形成され、磁気回路１４０Ｍ（図１Ａ参照）を確実に構成することができる。

図１Ｂに示すように燃料噴射弁が燃料配管２１１にプレート２５１を介して接続される場合、燃料噴射弁内部の燃料圧力による燃圧荷重によって、固定コア１０７はアダプタ１４０に対して下流側に引っ張られる。よって突き合わせ溶接部５０３はその燃圧荷重にも耐えられる強度を有するように溶接される。突合せ溶接は従来の燃料噴射弁で実施されている重ね溶接に対し継ぎ手効率が高く、同じ溶け込み量に対して強度は向上する。

以上より高燃圧化に伴い燃料配管内径φＲが縮小される場合でも、従来の固定コアをアダプタ１４０と固定コア１０７に分割し、適切な材料を選定し、圧入の後溶接することによって結合することで必要な機能を達成できる。

本実施形態によれば、高い燃料圧力に耐えられる強度を確保することができる。また、固定コア１０７とアダプタ１４０とが圧入により固定された後、突き合わせ溶接がなされるため、アダプタ１４０と固定コア１０７の同軸を保つことが容易である。

（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態による燃料噴射弁に含まれるアダプタ１４０と固定コア１０７の構造の一例を示している。

本実施形態では、第１の実施形態と比較して、固定コア１０７の取付部５０２がアダプタ１４０の取付部５０１の外側に配置される点が異なる。すなわち、第１の実施形態では、図１Ａに示すように、固定コア１０７をアダプタ１４０に圧入（挿入）するのに対し、第２の実施形態では、図５に示すように、アダプタ１４０を固定コア１０７に圧入する。

アダプタ１４０の取付部５０１の外径部（外周）と、固定コア１０７の取付部５０２の内径部（内周）で圧入され、５０３部で全周突き合わせ溶接されている。

ここで、取付部５０２（固定子側取付部）の径方向大きさＤ２は取付部５０１（パイプ側取付部）の径方向大きさＤ１よりも大きくなる。

固定コア１０７（固定子）は磁気回路の主要部品であるため、その形状をいかに作るかが磁気回路の磁気特性に大きく影響する。そのため、固定コア１０７の形状が多少、複雑になることもあり、その場合には加工のし易い素材を用いる必要がある。そうすると固定コア１０７の素材の強度としては弱いものとなるため、組み立てる際の強度確保が課題となる。

この点、本実施形態の構成を採用することで、アダプタ１４０を固定コア１０７に圧入した場合においても取付部５０１の径方向大きさＤ１を大きくする（厚くする）ことで組み立てる際の強度を確保することが可能となる。

（変形例）
図６は本発明の第２の実施形態による燃料噴射弁に含まれるアダプタ１４０と固定コア１０７の構造の変形例を示している。

図５と同様にアダプタ１４０の取付部５０１の外径部（外周）と、固定コア１０７の取付部５０２の内径部（内周）で圧入され、５０３部で全周突き合わせ溶接されている。

本変形例では、アダプタ１４０の取付部５０１は調整子５４よりも下流側まで延長され、固定コア１０７は磁気回路に必要な最小の大きさとなる。磁気特性の良い材料は単位質量当たりの価格が高いため、固定コア１０７を小さくすることでコストを低減できる。

針弁１１４Ａの上下運動に伴ってスプリング１１０も上下に運動するが、その運動が妨げられないようにアダプタ１４０の内径φＡｎは固定コア１０７の内径φＢよりも小さくする。またアダプタ１４０の内径φＡｎの出口の角６０１と固定コア１０７の内径φＢの入り口６０２はスプリング１１０の運動が妨げられないようにテーパまたはＲ形状とする。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。

（１）弁シート部に着座、又は離座する弁体と、弁体を弁シート部の側に付勢するバネ部材と、弁体を駆動させる可動子と、可動子に対向する様に配置される固定子と、固定子と別体の部材で構成され、固定子の上流側に配置され、燃料噴射装置を外部装置に取り付けるための取り付け部（アダプタ１４０）を備えた燃料噴射装置において、固定子側小径部（取付部５０２）及び取り付け部側小径部（取付部５０１）が径方向で接触し、圧入され突き合わせ溶接されていることを特徴とする燃料噴射装置。

（２）（１）に記載の燃料噴射弁において、取り付け部（アダプタ１４０）が、下流部に第１の径方向厚みで構成される取り付け部側小径部（取付部５０１）を有すると共に、固定子が、上流側に第１の径方向厚みよりも厚い第２の径方向厚みで構成される固定子側小径部（取付部５０２）を有していることを特徴とする燃料噴射装置。

２２…噴孔カップ支持体の小径筒状部
２３…噴孔カップ支持体の大径筒状部
３９…弁座シート部（シート部材のシート部）
４３Ａ…コネクタ
１０１…噴孔カップ支持体
１０２…可動子
１０３…ハウジング
１０４…コイルボビン
１０５…電磁コイル（ソレノイド）
１０７…固定コア（固定子）
１０７Ｄ…固定子貫通孔（燃料通路）
１０９…導体
１１０…スプリング
１１２…ゼロスプリング
１１３…針弁案内部（肩部）
１１４…可動子部
１１４Ａ…針弁
１１４Ｂ…弁体先端部
１１４Ｃ…針弁の頭部（スプリングガイド用突起）
１１５…案内部
１１６…噴孔カップ
１１７…燃料噴射孔
１２１…樹脂成形体
１２６…燃料通路
１２７…案内部
１２８…貫通孔
１３６…隙間
１４０…アダプタ（パイプ）
２０１…弁体先端の被案内部
２０２…噴孔カップの案内部
２０３…弁体先端の弁体シート部
３０１…噴孔カップの軸
３０２…弁体の軸
３０３…球面直径の中心
４０１…噴孔カップの上流部
４０２…隙間

Claims (10)

1. 弁体と、
   前記弁体を駆動させる可動子と、
   前記可動子に対向するように配置される固定子と、を備えた燃料噴射装置において、
   前記固定子と別体の部材で構成され、前記固定子の上流側に配置され、前記燃料噴射装置を外部装置に取り付けるためのパイプを備え、
   前記固定子と前記パイプとが直接、圧入により固定されることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記パイプの下流側の面と、前記固定子の上流側の面とが直接、接触することで圧入により固定されることを特徴とする燃料噴射装置。
3. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記固定子は上流側に固定子側取付部を有するとともに、前記パイプは下流側にパイプ側取付部を有し、
   前記固定子側取付部及び前記パイプ側取付部が径方向において直接、接触して圧入されることを特徴とする燃料噴射装置。
4. 請求項３に記載の燃料噴射装置において、
   前記パイプ側取付部の下流側先端部が前記固定子側取付部の上流側の面と接触して、この接触部において突き合わせ溶接がなされることを特徴とする燃料噴射装置。
5. 請求項３又は４に記載の燃料噴射装置において、
   前記固定子側取付部の径方向大きさは前記パイプ側取付部の径方向大きさよりも大きくなるように構成されることを特徴とする燃料噴射装置。
6. 請求項３に記載の燃料噴射装置において、
   前記パイプ側取付部が前記固定子側取付部よりも外周側に位置し、前記パイプ側取付部の下流側先端部が軸方向に前記固定子に接触し、該接触部において突合せ溶接されることを特徴とする燃料噴射装置。
7. 請求項１又は２に記載の燃料噴射装置において、
   前記固定子の飽和磁束密度は、前記固定子と別体の部材で構成され、かつ前記固定子に直接、圧入により固定される前記パイプの飽和磁束密度よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
8. 請求項１又は２に記載の燃料噴射装置において、
   前記固定子の引っ張り強さは、前記固定子と別体の部材で構成され、かつ前記固定子に直接、圧入により固定される前記パイプの引っ張り強さよりも小さいことを特徴とする燃料噴射装置。
9. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記固定子は、固定子側取付部よりも下流側に外周側に突出する突出部が形成され、前記突出部と前記固定子と一体の部材で形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
10. 請求項９に記載の燃料噴射装置において、
    前記固定子は冷間鍛造により形成されることを特徴とする燃料噴射装置。

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