(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、エロージョンのよる弁座シール面の浸食を抑制させることが可能な燃料噴射弁を提供することにある。【解決手段】  噴射孔１１及び弁座シール面１２４，１２６を有するノズル体１２と、弁座シール面１２４に当接する弁体シール面２３２を有する弁体２０と、を備え、弁座シール面１２４は、弁体シール面２３２が当接して燃料をシールする第１円錐面１２４と、第１円錐面１２４の下流側で第１円錐面１２４と直接、繋がるとともに噴射孔１１の入口が開口する第２円錐面１２６と、を有し、第１円錐面１２４及び第２円錐面１２６は、第２円錐面１２６の開き角度＞第１円錐面１２４の開き角度なる関係を満たす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射孔及び弁座シール面を有するノズル体と、前記弁座シール面に当接する弁体シール面を有する弁体と、を備えた燃料噴射弁であって、
前記弁座シール面は、前記弁体シール面が当接して燃料をシールする第１円錐面と、前記第１円錐面の下流側で前記第１円錐面と直接、繋がるとともに前記噴射孔の入口が開口する第２円錐面と、を有し、
前記第１円錐面及び前記第２円錐面は、前記第２円錐面の開き角度＞前記第１円錐面の開き角度なる関係を満たした燃料噴射弁。
【請求項２】
噴射孔及び弁座シール面を有するノズル体と、前記弁座シール面に当接する弁体シール面を有する弁体と、を備えた燃料噴射弁であって、
前記弁体は、球状面部で構成され前記ノズル体の側に設けられた案内部に軸方向の移動を案内される球体摺動部を有し、
前記弁体シール面は球状面部で構成され、
前記弁体シール面及び前記球体摺動部は、前記弁体シール面の直径＞前記球体摺動部の直径なる関係を満たすと共に、前記弁体シール面の成す球状面部の中心が前記球体摺動部の成す球状面部の中心に対して前記弁座シール面から離れる側に配置された燃料噴射弁。
【請求項３】
噴射孔及び弁座シール面を有するノズル体と、前記弁座シール面に当接する弁体シール面を有する弁体と、を備えた燃料噴射弁であって、
前記弁体は、球状面部で構成され前記ノズル体の側に軸方向の移動を案内される球体摺動部を有し、
前記弁体シール面は球状面部で構成され、
前記弁体シール面及び前記球体摺動部は、前記弁体シール面の球状面部を含む完全な球面と前記球体摺動部の球状面部を含む完全な球面とが交差可能な位置に配置されると共に、前記弁体シール面の成す球状面部の中心が前記球体摺動部の成す球状面部の中心に対して前記弁座シール面から離れる側に配置された燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記弁体が摺動可能に内挿される弁体挿通孔が設けられるとともに、前記弁体の前記弁体シール面が設けられる側の端部とは反対側の後端部に係合されて前記弁体とともに移動する可動コアを備え、
前記弁体は、前記球体摺動部の前記直径より前記弁体挿通孔の内径が大きくなるように形成された燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記弁体は、前記弁体シール面が設けられる先端部から前記先端部とは反対側の後端部まで一部材で構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記弁体は、前記球体摺動部よりも上流側に前記球体摺動部よりも外径が小さいくびれ部を有していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記弁体は、球状面部で構成され前記ノズル体の側に設けられた案内部に軸方向の移動を案内される球体摺動部を有し、
前記弁体シール面は球状面部で構成され、
前記弁体シール面及び前記球体摺動部は、前記弁体シール面の直径＞前記球体摺動部の直径なる関係を満たす燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料噴射弁において、
前記弁体シール面の成す球状面部の中心は、前記球体摺動部の成す球状面部の中心に対して、前記弁座シール面から離れる側に配置された燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記弁体は、球状面部で構成され前記ノズル体の側に軸方向の移動を案内される球体摺動部を有し、
前記弁体シール面は球状面部で構成され、
前記弁体シール面及び前記球体摺動部は、前記弁体シール面の球状面部を含む完全な球体と前記球体摺動部の球状面部を含む完全な球体とが交差可能な位置に配置された燃料噴射弁。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料噴射弁において、
前記弁座シール面と前記弁体シール面とが当接する弁座シール部及び弁体シール部は、前記弁体シール面の球状面部を含む完全な球体と前記球体摺動部の球状面部を含む完全な球体との交線に対して、径方向内側に位置する燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術として、国際公開第２０１６／１２１４７５号パンフレット（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、円錐状の弁座シート部と、弁座シート部に対して着座又は離座する弁体と、弁座シート部の下流側に形成される噴孔と、弁座シート部の上流側に形成され弁体の被案内部を案内する案内部と、を備え、弁体における弁座シート部に着座する弁体シート部の直径が、弁体の被案内部の直径に対して、０．４から０．８倍となるように構成されている（段落０００９，００２４，００４８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１２１４７５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料噴射弁では、弁体シート部の直径が被案内部の直径に対して小さく（０．４から０．８倍）なるように形成された弁体が、単一の円錐状面（円錐台状面）で構成される弁座シート面に対して、着座又は離座するように構成されている。本明細書では、特許文献１における弁座シート部及び弁体シート部をそれぞれ弁座シール面及び弁体シール面と呼び、弁座シール面と弁体シール面とが当接する部位のうち弁座シール面側の部位を弁座シール部、弁体シール面側の部位を弁体シール部と呼ぶことにする。
【０００５】
図８に示すように、流路の途中に流路断面積の狭小部とこの狭小部の下流側に流路断面積の拡大部を有する流路では、狭小部で流速が増加して圧力が低下することで、キャビテーションが発生する。また、狭小部の下流側の拡大部では、流速が低下して圧力が増加することで、キャビテーションの崩壊が起こり、エロージョンが発生する。
【０００６】
燃料噴射弁においては、図９に示すように、弁体シール面と弁座シール面との間に、流路断面積の狭小部が構成される。この狭小部は弁体シール面と弁座シール面との接触部（弁座シール部及び弁体シール部）の近傍に構成される。また、弁座シール面が単一の円錐状面（円錐台状面）で構成される場合、図９に示すように、狭小部の下流側に流路断面積の拡大部が構成され、この拡大部でキャビテーションの崩壊が起こり、エロージョンが発生する。このエロージョンは弁座シール面を浸食する。特に、内燃機関に用いられるインジェクタ（燃料噴射弁）では、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を低減することが要求されており、１燃焼サイクルあたりの燃料の噴射回数が増加する傾向にある。そのため、キャビテーション・エロージョンによる弁座シール面の浸食は、さらに増加する傾向にある。
【０００７】
本発明の目的は、エロージョンによる弁座シール面の浸食を抑制することが可能な燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
噴射孔及び弁座シール面を有するノズル体と、前記弁座シール面に当接する弁体シール面を有する弁体と、を備えた燃料噴射弁であって、
前記弁座シール面は、前記弁体シール面が当接して燃料をシールする第１円錐面と、前記第１円錐面の下流側で前記第１円錐面と直接、繋がるとともに前記噴射孔の入口が開口する第２円錐面と、を有し、
前記第１円錐面及び前記第２円錐面は、前記第２円錐面の開き角度＞前記第１円錐面の開き角度なる関係を満たす。
また、上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
噴射孔及び弁座シール面を有するノズル体と、前記弁座シール面に当接する弁体シール面を有する弁体と、を備えた燃料噴射弁であって、
前記弁体は、球状面部で構成され前記ノズル体の側に設けられた案内部に軸方向の移動を案内される球体摺動部を有し、
前記弁体シール面は球状面部で構成され、
前記弁体シール面及び前記球体摺動部は、前記弁体シール面の直径＞前記球体摺動部の直径なる関係を満たすと共に、前記弁体シール面の成す球状面部の中心が前記球体摺動部の成す球状面部の中心に対して前記弁座シール面から離れる側に配置される。
また、上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
噴射孔及び弁座シール面を有するノズル体と、前記弁座シール面に当接する弁体シール面を有する弁体と、を備えた燃料噴射弁であって、
前記弁体は、球状面部で構成され前記ノズル体の側に軸方向の移動を案内される球体摺動部を有し、
前記弁体シール面は球状面部で構成され、
前記弁体シール面及び前記球体摺動部は、前記弁体シール面の球状面部を含む完全な球面と前記球体摺動部の球状面部を含む完全な球面とが交差可能な位置に配置されると共に、前記弁体シール面の成す球状面部の中心が前記球体摺動部の成す球状面部の中心に対して前記弁座シール面から離れる側に配置される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、キャビテーション・エロージョンによる弁座シール面の浸食を抑制可能な燃料噴射弁を提供することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係る燃料噴射弁について、中心軸線に平行で且つ中心軸線を含む断面を示す断面図である。
【図２】図１に示す燃料噴射弁の先端部分の拡大断面図である。
【図３】図１に示す燃料噴射弁の弁体の拡大断面図である。
【図４】図1に示す燃料噴射弁の弁体シール面の近傍を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る実施例の変更例を示す、図２と同様な拡大断面図である。
【図６】本発明の弁体シール面の特徴を示す概念図である。
【図７】本発明の弁座シール面及び弁体シール面の近傍における流路断面積の変化の特徴を示す概念図である。
【図８】キャビテーション・エロージョンの発生原因を説明するための概念図である。
【図９】燃料噴射弁におけるキャビテーション・エロージョンの発生原因を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明に係る燃料噴射弁の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁について、中心軸線に平行で且つ中心軸線を含む断面を示す断面図である。
【００１３】
本実施形態の燃料噴射弁１は、筒状のノズル体１０と、このノズル体１０の中心軸線Ａに沿う方向Ｄａ（以下、単に「軸方向Ｄａ」という。）の先端に設けられた噴射孔１１と、軸方向Ｄａに延びて噴射孔１１を開閉する先端部２３を有する弁体２０と、を備えている。また、燃料噴射弁１は、弁体２０の後端部２１に係合されて弁体２０とともに軸方向Ｄａに移動する可動コア３０と、この可動コア３０を磁気吸引力によって吸引する筒状の固定コア４０と、この固定コア４０に磁気吸引力を生じさせるコイル５０と、を備えている。ここで、弁体２０の後端部２１とは、軸方向Ｄａにおける弁体２０の先端部２３と反対側の端部（基端部ともいう）である。
【００１４】
ノズル体１０の中心軸線Ａは弁体２０の中心軸線Ａ’に一致し、燃料噴射弁の中心軸線はノズル体１０の中心軸線Ａ及び弁体２０の中心軸線Ａ’に位置するものとする。燃料噴射弁１は、噴射孔１１の設けられた側の端部を先端部と呼び、噴射孔１１の設けられた側とは反対側の端部（燃料供給口の設けられた側の端部）４３を基端部と呼ぶ。
【００１５】
さらに、燃料噴射弁１は、コイルボビン５１と、コイルばね６１と、調整部材６２と、小コイルばね６３と、ハウジング７０と、樹脂部８０と、フィルタ９０と、を備えている。また、ノズル体１０は、先端部材１２を有している。先端部材１２はノズル体１０の一部を構成する。ノズル体１０の筒状部１０ａを先端部材１２と区別する必要のある場合は、筒状部１０ａをノズル本体と呼ぶ。
【００１６】
ノズル体１０は、たとえば、軸方向Ｄａに延びるおおむね円筒状に形成され、ノズル体１０の先端に噴射孔１１を有する先端部材１２が固定されている。ノズル体１０の内部には、軸方向Ｄａに延びる丸棒状または円柱状の弁体２０が挿入されている。ノズル体１０は、噴射孔１１が設けられた先端側に小径部１３を有し、噴射孔１１とは反対側の後端部に大径部１４を有している。ノズル体１０は、基端側が先端側に対して拡径されており、基端側の大径部１４の外径は、先端側の小径部１３の外径よりも大きい。
【００１７】
小径部１３は、先端部の内側に先端側に開口する凹状の内部空間１３０を有し、その凹状の内部空間１３０に先端部材１２が挿入または圧入されている。先端部材１２は、凹状を成し、たとえば、底面すなわち先端面の外周縁が、小径部１３の先端の開口部の内周縁に全周にわたって溶接されることで、小径部１３に固定されている。小径部１３は、先端部の外周面に溝１３１（図示例では、上下二段の溝１３１）が形成され、この溝１３１にたとえば樹脂製のチップシールなどの燃焼ガスのシール部材１５が嵌め込まれている。
【００１８】
大径部１４は、固定コア４０側の端部（つまり、後端部）に開口部を有する有底円筒状の内部空間１４０を有し、その内部空間１４０に円環状または円筒状の可動コア３０が収容されている。大径部１４の内部空間１４０の底部の中央部には、さらに円筒状の凹部１４１が設けられ、その凹部１４１に可動コア３０を噴射孔１１から遠ざかる方向、すなわち開弁方向に付勢する小コイルばね６３の一端が収容されている。
【００１９】
大径部１４は、内部空間１４０の開口部の内側に、段付き円筒状の固定コア４０の先端部が圧入され、ノズル体１０の大径部１４と固定コア４０とが溶接により接合されている。これにより、ノズル体１０と固定コア４０との間の隙間が密閉され、大径部１４の内部空間１４０が密閉される。ノズル体１０の大径部１４および固定コア４０の先端部の外周には、円筒状のコイルボビン５１と、そのコイルボビン５１に巻回されたコイル５０とが配置され、その外周に樹脂部８０を介して有底円筒状のハウジング７０が固定されている。
【００２０】
弁体２０は、後端部２１と先端部２３との間の中間部２２の外周面２２１と、ノズル体１０の内周面１６との間に、間隙Ｇ１を有している。
【００２１】
弁体２０は、たとえば、ＳＵＳ等の金属材料等で作製されており、後端部２１から先端部２３まで一部材により構成されている。すなわち、後端部２１、先端部２３及び中間部２２を含む弁体２０の全体は、たとえば、一つの材料からなり、各部の間に溶接による接合部やねじなどの機械的な接合部を有しない。より具体的には、弁体２０は、たとえば、一本の棒状または柱状の金属材料を旋盤やマシニングセンタなどによって切削加工し、センタレス研削盤などによって研削加工することによって製作されている。
【００２２】
弁体２０の中間部２２は、段付きの軸状を有し、可動コア３０の貫通穴からなる弁体挿通孔３１に摺動可能に挿通される比較的大径の挿通部２２２と、挿通部２２２の先端から先端部２３まで軸方向Ｄａに延びる比較的小径のくびれ部２２３とで構成されている。くびれ部２２３は外径が一定である。換言すれば、くびれ部２２３は、挿通部２２より先端側（下流側）かつ先端部２３（の球面部２３０）より後端側（上流側）に位置している。くびれ部２２３は、ノズル体１０の内周面１６との間に間隙Ｇ１を有して、ノズル体１０の内側に配置されている。
【００２３】
固定コア４０は、可動コア３０を磁気吸引力によって吸引する筒状の部材である。より詳細には、固定コア４０は、外周面に凹凸を有するおおむね円筒状の形状を有している。固定コア４０の先端部の外周には、おおむね円筒状のコイルボビン５１が配置されている。コイルボビン５１の外周には、円筒状に巻回されたコイル５０が配置されている。コイル５０の巻き始めと巻き終わりの端部は、図示を省略する配線を介して樹脂部８０のコネクタ８１の電力供給用の端子８１１に接続されている。
【００２４】
固定コア４０は、中心軸線Ａに沿って、貫通孔４２が設けられている。換言すれば、貫通孔４２は、中心軸Ａとほぼ同軸に設けられている。固定コア４０の貫通孔４２は、燃料を導入するための流路ＦＣを形成する。可動コア３０が衝突する固定コア４０の耐久性および信頼性の向上を目的として、可動コア３０に対向する固定コア４０の先端面は硬質クロムメッキや無電解ニッケルメッキなどのメッキによって被覆されてもよい。固定コア４０の先端面と反対側の後端面（基端部端面）に、燃料を導入するための開口部（燃料供給口）４３が設けられている。この開口部４３から、固定コア４０の貫通孔４２にフィルタ９０が挿入されて固定されている。
【００２５】
固定コア４０は、貫通孔４２の先端面の近傍が先端面に近づくほど拡径された拡径部４４を有している。換言すると、固定コア４０は、円筒状の内周面４１に、可動コア３０に近づくほど内径が拡大する円錐台状の拡径部４４を有している。拡径部４４は、たとえば、弁体２０の先端部２３が第１円錐面（弁座シール面）１２４に接して噴射孔１１が閉じた閉弁状態で、弁体２０の後端部２１の円筒状の係合部２１３が収容されるように構成されている。すなわち、弁体２０が閉弁位置にあるときに、軸方向Ｄａにおいて、固定コア４０の拡径部４４は、弁体２０の後端部２１の係合部２１３の位置に重なるように設けられている。
【００２６】
また、固定コア４０の拡径部４４は、たとえば、噴射孔１１が閉じた閉弁状態で、弁体２０の後端部２１の流路形成部２１２の少なくとも一部（具体的には、先端部）が拡径部４４の内側に配置され、流路形成部２１２と固定コア４０の内周面４１との間に燃料の流路ＦＣが形成されるようになっている。すなわち、弁体２０が閉弁位置にあるときに、軸方向Ｄａにおいて、固定コア４０の拡径部４４は、弁体２０の後端部２１の流路形成部２１２の少なくとも一部に重なるように設けられている。
【００２７】
調整部材６２は、たとえば固定コア４０の貫通孔４２に圧入されて固定コア４０の内部に固定されている。コイルばね６１は、固定コア４０の内部の貫通孔４２に配置され、弁体２０を噴射孔１１へ向けて軸方向Ｄａに付勢するように設けられている。より具体的には、コイルばね６１は、固定コア４０に固定された調整部材６２と固定コア４０の貫通孔４２に内挿された弁体２０の後端部２１との間で圧縮された状態で配置され、弁体２０を噴射孔１１へ向けて軸方向Ｄａに付勢している。固定コア４０に対する調整部材６２の固定位置を調整することで、コイルばね６１が弁体２０の先端部２３をノズル体１０の先端部材１２に設けられた第１円錐面１２４に押し付ける初期荷重を調整することができる。また、調整部材６２は、コイルばね６１側の端部によってコイルばね６１を支持することで、コイルばね６１の軸方向Ｄａに交差する方向（径方向）の位置のずれを防止している。
【００２８】
本実施例では、弁体２０は、後端部２１の可動コア３０と反対の端面（つまり、後端面）から軸方向Ｄａに突出してコイルばね６１の内側に係合する凸部２１４を有している。凸部２１４は、先端部の角部が面取りされたおおむね円柱状の突起であり、コイルばね６１の弁体２０側の端部の内側にぴったりと嵌まるように設けられ、コイルばね６１の軸方向Ｄａに交差する方向の位置のずれを防止している。これにより、コイルばね６１は、固定コア４０の内周面４１との間に間隙Ｇ２を有して固定コア４０の内部に保持されている。
【００２９】
可動コア３０は、弁体２０の後端部２１に係合されて弁体２０とともに軸方向Ｄａに移動する厚肉円筒状の部材である。可動コア３０は、弁体２０とは別体であり、中央に弁体２０を軸方向Ｄａに挿通させる貫通穴からなる弁体挿通孔３１を有している。弁体挿通孔３１の内径（すなわち、貫通穴の穴径）は、係合部２１３の外径を含む弁体２０の後端部２１の外径よりも小さく、弁体２０の後端部２１よりも先端側の部分（中間部２２および先端部２３）の外径よりも僅かに大きくなるように形成され、弁体挿通孔３１は、弁体２０の後端部２１よりも先端側の部分を挿通させる。また、可動コア３０は、中央の弁体挿通孔３１から偏心した位置に、可動コア３０を軸方向Ｄａに貫通して燃料の流路ＦＣを形成する、弁体挿通孔３１よりも僅かに小径の偏心貫通孔３２を有している。また、可動コア３０の側面（外周面）とノズル体１０の大径部１４の内周面とが接触しない形状関係で構成されている。すなわち、この可動コア３０は、ノズル体１０の内周面との間に間隙Ｇ３を有して、ノズル体１０内に移動自在に内挿されている。
【００３０】
固定コア４０に衝突する可動コア３０の耐久性および信頼性の向上を目的として、可動コア３０の固定コア４０に対向する上端面または衝突面を硬質クロムメッキや無電解ニッケルメッキなどのメッキによって被覆してもよい。これにより、可動コア３０の材料として、比較的に軟らかい軟磁性ステンレス鋼を用いた場合でも、可動コア３０の耐久性および信頼性を確保することができる。
【００３１】
小コイルばね６３は、ノズル体の大径部１４の内部空間１４０に収容されている。小コイルばね６３は、先端部が大径部１４の内部空間１４０の底部の中央部に設けられた凹部１４１の底部に支持され、後端部が可動コア３０の固定コア４０と反対側の下端面に当接し、可動コア３０とノズル体１０との間で圧縮された状態で保持されている。これにより、小コイルばね６３は、可動コア３０を固定コア４０に向けて付勢している。
【００３２】
ハウジング７０は、有底円筒状の形状を有し、底部の中央部に設けられた底部貫通孔７１にノズル体１０の大径部１４が挿入されている。ハウジング７０は、底部に設けられた底部貫通孔７１の開口縁とノズル体の大径部１４の外周面との間が、たとえば全周にわたって溶接されることで、ノズル体１０の大径部１４に固定されている。また、ハウジング７０は、固定コア４０の先端部、コイルボビン５１、およびコイル５０の外周を囲むように配置されている。ハウジング７０の内周面はノズル体の大径部１４およびコイル５０と対向して外周ヨーク部を形成する。
【００３３】
樹脂部８０は、固定コア４０、コイルボビン５１およびコイル５０と、ハウジング７０との間に充填されるとともに、固定コア４０の後端部を除く外周面を覆い、電力供給用の端子８１１を有するコネクタ８１を形成するようにモールド成形されている。以上のように、コイル５０の周りには、固定コア４０、可動コア３０、ノズル体１０の大径部１４、およびハウジング７０を含むトロイダル状の磁気通路が形成されている。
【００３４】
以下、本実施形態に係る燃料噴射弁１の動作について説明する。
【００３５】
燃料噴射弁１は、たとえばコネクタ８１の端子８１１が図示を省略するプラグの接続端子に接続されて高電圧電源またはバッテリ電源に接続され、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）によってコイル５０に対する通電が制御される。コイルばね６１が弁体２０をノズル体１０の先端部の第１円錐面１２４に向けて付勢する弾性力は、小コイルばね６３が可動コア３０を固定コア４０に向けて付勢する弾性力よりも大きい。そのため、コイル５０に通電されていない状態では、弁体２０の先端部２３はノズル体１０の先端部材１２の第１円錐面１２４に押し付けられ、弁体２０の先端部２３と第１円錐面１２４との間の燃料流路が閉じられる。これにより、噴射孔１１は閉じられ、燃料噴射弁１は閉弁状態になっている。
【００３６】
ＥＣＵによってコイル５０に通電されると、固定コア４０、可動コア３０、ノズル体１０の大径部１４、およびハウジング７０を含む磁気回路に磁束が流れ、固定コア４０に可動コア３０を吸引する磁気吸引力が発生する。固定コア４０の磁気吸引力がコイルばね６１の設定荷重を超えると、可動コア３０が固定コア４０へ向けて移動する。可動コア３０は、固定コア４０に対向する端面（つまり、後端面）が固定コア４０の先端面に衝突するまで移動する。このとき、可動コア３０は、弁体２０の後端部２１に係合され、弁体２０を固定コア４０へ向けて軸方向Ｄａに移動させる。
【００３７】
弁体２０が固定コア４０へ向けて軸方向Ｄａに移動することで、弁体２０の先端部２３は先端部材１２の第１円錐面１２４から離れ、弁体２０と第１円錐面１２４との間の噴射孔１１に至る流路ＦＣが開通して噴射孔１１が開いた状態になる。燃料噴射弁１は、弁体２０がこのような開弁位置にあるときに、固定コア４０の後端部の開口部４３からフィルタ９０を介して供給された燃料が、固定コア４０の貫通孔４２を通ってノズル体１０の先端側へ向けて軸方向Ｄａに沿って流れる。
【００３８】
燃料は、さらに固定コア４０の貫通孔４２に配置された調整部材６２およびコイルばね６１を通過し、弁体２０の後端部２１の流路形成部２１２を流れ、可動コア３０の偏心貫通孔３２を介してノズル体１０の大径部１４の内部空間１４０へ流入する。ノズル体１０の大径部１４の内部空間１４０へ流入した燃料は、弁体２０の中間部２２とノズル体１０の小径部１３の内周面１６との間（間隙Ｇ１）を流れ、さらに弁体２０の先端部２３の球体シート面２３２と先端部材１２の第１円錐面１２４との間に形成された流路ＦＣ（図２参照）を流れ、噴射孔１１を介して内燃機関の燃焼室内へ噴射される。
【００３９】
ＥＣＵによってコイル５０の通電が中断されると、固定コア４０、可動コア３０、ノズル体１０の大径部１４、およびハウジング７０を含む磁気回路を流れる磁束が消滅し、可動コア３０を吸引する固定コア４０の磁気吸引力が消滅する。すると、可動コア３０及び弁体２０の受ける主たる付勢力は、コイルばね６１が弁体２０をノズル体１０の先端部の第１円錐面１２４に向けて付勢する弾性力と、小コイルばね６３が可動コア３０を固定コア４０に向けて付勢する弾性力とによる初期状態に戻る。
【００４０】
これにより、弁体２０の後端部２１がコイルばね６１によって付勢され、弁体２０の後端部２１に係合した可動コア３０と弁体２０が、ともにノズル体１０の軸方向Ｄａの先端へ向けて移動し、弁体２０の先端部２３の球体シート面２３２がノズル体１０の先端部材１２の第１円錐平面１２４に接する。これにより、弁体２０の先端部２３の球体シート面２３２とノズル体１０の第１円錐平面１２４との間の流路ＦＣが閉鎖され、噴射孔１１が弁体２０によって閉じられた閉弁状態になり、噴射孔１１を介した燃料の噴射が停止される。
【００４１】
図２乃至図４を参照して、第１円錐面（弁座シール面）１２４及び球体シール面（弁体シール面）２３２の構成について、詳細に説明する。図２は、図１に示す燃料噴射弁の先端部分の拡大断面図である。図３は、図１に示す燃料噴射弁の弁体の拡大断面図である。図４は、図1に示す燃料噴射弁の弁体シート面の近傍を示す拡大断面図である。
【００４２】
図２、図３及び図４に示すように、弁体２０の先端部２３には、球面摺動部（球面摺動面）２３１と、球体シール面（弁体シール面）２３２とが形成されている。すなわち、弁体２０は、先端部２３に、球面摺動部２３１と、球体シール面（弁体シール面）２３２と、を有する。この球面摺動部２３１の最外径（球径）Ｄ２３１は、中間部２２の挿通部２２２の外径よりも小さく、かつ、中間部２２のくびれ部２２３の外径Ｄ２２３よりも大きい。また、球体シール面２３２は球状に形成され、その直径（球径）Ｄ２３２は、球面摺動部２３１の最外径（球径）Ｄ２３１よりも大きい。
【００４３】
弁体２０の先端部２３は、円筒状のノズル体１０の先端に設けられた凹状の先端部材１２に受容される。球体摺動部２３１は、先端部材１２の中央に設けられた凹部１２２の円筒状の内周面１２１に接して軸方向Ｄａに摺動する。すなわち、球体摺動部２３１は、球状面部で構成され、ノズル体１０の側に設けられた案内部によって、軸方向Ｄａの移動を案内される。また、先端部材１２の凹部１２２には、たとえば、燃料の流路ＦＣを形成するための複数の切欠き部１２３が、凹部１２２の内周面１２１の周方向に等間隔に設けられている。
【００４４】
弁体２０は、先端部２３の先端側の球体摺動部２３１よりも先端側（換言すれば、下流側）に設けられた球体シート面２３２がノズル体１０の先端部材１２に設けられた第１円錐平面１２４に接することで、弁体２０と第１円錐面１２４との間の燃料の流路ＦＣが閉鎖され、第１円錐面１２４の下流側に配置された噴射孔１１が閉じられるようになっている。
【００４５】
また、球体シート面２３２が先端部材１２に設けられた第１円錐面１２４から離れることで、弁体２０と第１円錐面１２４との間に燃料の流路ＦＣが形成される。これにより、第１円錐面１２４よりも先端側に隣り合う第２円錐面１２６に設けられた噴射孔１１の入口が開口し、噴射孔１１を介して燃料が噴射される。
【００４６】
ノズル体１０の先端部材１２は、底部の凹部１２２の中央部に、弁体２０の先端部２３の球体摺動部２３１を受容する凹状の第１円錐面１２４を有している。第１円錐面１２４は、ノズル体１０の軸方向Ｄａの先端に向けて漸次縮径する円錐台状に形成されている。本実施例では、第１円錐面１２４の頂角は約９０°の円錐台状に形成されている。一方、球体シール面２３２は球状に形成されているため、第１円錐面１２４と弁体２０の球体シート面２３２とは、第１円錐面１２４の全周にわたって、おおむね線接触する。
【００４７】
第１円錐面１２４の下流側端部には第２円錐面１２６が設けられている。第２円錐面１２６は、軸方向Ｄａの先端側に向けて、漸次縮径する円錐台状に形成されている。第２円錐面１２６は第１円錐面１２４よりも軸方向Ｄａの先端側（下流側）で第１円錐面１２４に隣り合うように接続されている。
【００４８】
本実施例では、弁座シール面は第１円錐面１２４及び第２円錐面１２６により構成されるが、弁体２０は第１円錐面１２４に着座するため、第１円錐面１２４を単に弁座シール面と呼んで説明する。しかし、弁座シール面において第１円錐面１２４と第２円錐面１２６とを区別する必要のある場合、第１円錐面１２４を第１弁座シール面と呼び、第２円錐面１２６を第２弁座シール面と呼んで説明する。また、第１円錐面（弁座シール面）１２４と球体シール面（弁体シール面）２３２とが接触する部位のうち第１円錐面１２４側の接触部１２４ａを弁座シール部、球体シール面２３２側の接触部２３２ａを弁体シール部と呼ぶ。
【００４９】
図３に示すように、第２円錐面１２６の開き角度（頂角）θＢは、第１円錐面１２４の開き角度（頂角）θＡよりも大きく、第２円錐面１２６の開き角度（頂角）θＢ及び第１円錐面１２４の開き角度（頂角）θＡは、第２円錐面１２６の開き角度θＢ＞第１円錐面１２４の開き角度θＡの関係を満たすように構成されている。
【００５０】
図５を参照して、本実施形態の変更例を説明する。図５は、本発明に係る実施例の変更例を示す、図２と同様な拡大断面図である。
【００５１】
図５に示すように、弁体２０は、たとえば、先端部２３の球体シート面２３２よりも軸方向Ｄａの先端側に、先端（頂部）が球状に形成された円錐状（図示例では、頂角が約９０°の円錐状）の凸部２３３が設けられていても良い。受容凹部１２５は、弁体２０が閉弁した状態で、弁体２０の凸部２３３の少なくとも一部（具体的には、先端部）を受容する。
【００５２】
ここで、本発明に係る実施例の弁体２０の特徴について、図６を参照して、追加説明する。図６は、本発明の弁体シート面の特徴を示す概念図である。
【００５３】
上述したように、球体シール面２３２の直径（球径）Ｄ２３２は、球面摺動部２３１の直径（球径）Ｄ２３１よりも大きい（Ｄ２３２＞Ｄ２３１）。球体シール面（弁体シール面）２３２の中心はＯａであり、球面摺動部（球面摺動面）２３１の中心はＯｂである。本実施例では、球体シール面２３２（又はその延長した面）と球面摺動部２３１（又はその延長した面）とが交差するように、球体シール面２３２の中心Ｏａと球面摺動部２３１の中心Ｏｂとを配置する。この場合、中心Ｏａは中心Ｏｂに対して軸方向Ｄａにおいて基端側（弁座シール面１２４から離れる側）に位置する。なお、本実施例では、中心Ｏａ及び中心Ｏｂはいずれも中心軸線Ａ上に配置している。
【００５４】
図６では、第１円錐面（弁座シール面）１２４は、二点鎖線Ｓ０のように、単純な円錐面として描かれている。図６において、二点鎖線Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２はいずれも頂角がθ１の円錐面を示す。以下、球体シール面２３２及び第１円錐面１２４はそれぞれ弁体シール面及び弁座シール面と呼んで説明する。
【００５５】
本実施例では、弁体シール部は球体シール面２３２上に設けられるため、球体シール面２３２と弁座シール面１２４との接触部（弁体シール部及び弁座シール部）は２３２ａ，１２４ａに示す位置にあり、弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａは、球体シール面２３２（又はその延長した面）と球面摺動部２３１（又はその延長した面）との交線ＣＬに対して、中心軸線Ａを中心とする径方向において内側に位置する。言い換えると、軸方向Ｄａにおける中心Ｏａと中心Ｏｂとのずれ量は、球体シール面２３２（又はその延長した面）と球面摺動部２３１（又はその延長した面）との交線ＣＬが弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａに対して径方向外側に位置する大きさに設定される。
【００５６】
弁体シール面２３２及び球体摺動部２３１はそれぞれ球状面部で構成される。弁体シール面２３２及び球体摺動部２３１の各球状面部は、完全な球面（球体）の一部で構成され、弁体シール面２３２及び球体摺動部２３１は、弁体シール面２３２の球状面部を含む完全な球面と球体摺動部２３１の球状面部を含む完全な球面とが交差可能な位置に配置される。
【００５７】
弁体シール面２３２を直径（球径）Ｄ２３２のままで中心Ｏａが中心Ｏｂと重なる位置に配置した場合、弁体シール面２３２は点線２３２’で示す位置に配置されることになる。この場合、弁体シール面２３２’と球面摺動部２３１とは交差せず、弁体シール面２３２’と球面摺動部２３１との間に段差面ＳＳが構成される。なお、弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａは２３２ａ’及び１２４ａ’で示す位置になり、弁体シール部２３２ａ’及び弁座シール部１２４ａ’のシート径は弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａのシート径ΦＺと同じである。
【００５８】
仮に、球面摺動部２３１と同じ球面Ｃ２３１で弁体シール面を構成する場合、弁体シール面は２３２’’で示す位置に移り、弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａは２３２ａ’’及び１２４ａ’’で示す位置に移る。この場合、弁体シール部２３２ａ’’及び弁座シール部１２４ａ’’のシート径ΦＺ’’は弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａのシート径ΦＺよりも小さくなる。
【００５９】
本実施例における弁体シール面２３２は、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施例の弁体シール面２３２は、弁体シール面２３２’’と比べて、シート径ΦＺを大きくすることができる。これについては、弁体シール面２３２’の場合も本実施例と同様に、シート径ΦＺを大きくすることができる。
【００６０】
（２）本実施例の弁体シール面２３２は、弁体シール面２３２’と比べて、弁体２０の軸方向Ｄａにおける長さを短くすることができる。すなわち、弁体シール面２３２の場合、弁体シール面２３２’と比べて、軸方向Ｄａにおける長さが中心Ｏａと中心Ｏｂとのずれ量分だけ、短くなる。
【００６１】
（３）本実施例の弁体シール面２３２は、球面摺動部２３１を構成する球面Ｃ２３１に追加工することで形成することができ、容易に製作することができる。弁体シール面２３２’の場合、段差面ＳＳの加工が必要になり、本実施例の弁体シール面２３２の方が製作の容易性において有利となる。
【００６２】
（４）本実施例の弁体シール面２３２は、シート径ΦＺを大きくすることができるため、大きくできる範囲内でシート径ΦＺを少し小さ目にすることで、弁体シール面２３２が成す円錐面（円錐台面）の頂角を大きくすることができる。図６において、弁体シール面２３２の場合の弁体シール部２３２ａを弁体シール部２３２ａ−１に示す位置に移した場合について説明する。この場合、弁座シール部１２４ａは弁座シール部１２４ａ−１に移る。弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａの場合、弁座シール面１２４は円錐面Ｓ０により構成され、円錐面Ｓ０の頂角はθ１となる。一方、弁体シール部２３２ａ−１及び弁座シール部１２４ａ−１の場合、弁座シール面１２４は円錐面Ｓ３により構成され、円錐面Ｓ３の頂角はθ２となる。頂角θ２は頂角θ１よりも大きい（θ２＞θ１）。このため、弁体シール部２３２ａ−１及び弁座シール部１２４ａ−１の下流側において弁体シール面２３２と弁座シール面１２４（円錐面Ｓ３）との間に構成される隙間δＢは、弁体シール部２３２ａ及び弁座シール部１２４ａの下流側において弁体シール面２３２と弁座シール面１２４（円錐面Ｓ０）との間に構成される隙間δＡよりも小さくなる。その結果、弁体シール部２３２ａ−１及び弁座シール部１２４ａ−１の下流側における流路断面積の拡大部の形成が抑制され、キャビテーションの崩壊によるエロージョンの発生を抑制することができる。図６では、弁体シール部２３２ａを球面Ｃ２３１によって構成される弁体シール部２３２ａ’’と同じシート径ΦＺ’’の位置に配置した場合について説明しているが、シート径ΦＺ’’よりも大きく且つシート径ΦＺよりも小さいシート径の位置に弁体シール部２３２ａを配置することにより、シート径の拡大と弁体シール部下流側での流路断面積の拡大抑制とを両立することができる。
【００６３】
次に、図７を参照して、本発明に係る実施例（実施形態）及びその変更例に係る作用効果について説明する。図７は、本発明の弁座シート面及び弁体シート面の近傍における流路断面積の変化の特徴を示す概念図である。
【００６４】
本実施形態の燃料噴射弁１は、前述のように、第１の特徴として、次の構成を有している。ノズル体１０は、弁体２０と燃料をシールする第１円錐面１２４と、第１円錐面１２４と直接、繋がるとともに噴射孔１１が形成される第２円錐面１２６と、を有しており、第１円錐面１２４及び第２円錐面１２６は、第２円錐面１２６の開き角度（頂角）θＢ＞第１円錐面１２４の開き角度（頂角）θＡなる関係を満たしている。
【００６５】
この構成により、弁体２０の球体シート面２３２と先端部品１２の第１円錐面１２４との接触部２３２ａ，１２４ａより下流側において、第２円錐面１２６の開き角度θＢを第１円錐面１２４の開き角度θＡよりも大きくし、弁体２０の球体シート面２３２の面に沿った流路を形成する。第２円錐面１２６は、球体シール面２３２と第１円錐面１２４との接触部２３２ａ，１２４ａの近傍に形成される狭小流路の下流側における急激な流路拡大を抑制する。球体シール面２３２と第１円錐面１２４との接触部２３２ａ，１２４ａの近傍に形成される狭小流路で低下した燃料の圧力が、下流側の第２円錐面１２６による流路拡大により急上昇するのを抑制することが可能になる。すなわち、図７に示すように、第１円錐面１２４及び第２円錐面１２６により、接触部２３２ａ，１２４ａにおける燃料圧力の低下を抑制すると共に、接触部２３２ａ，１２４ａの下流側における燃料圧力の圧力勾配を緩やかにして、燃料圧力が接触部２３２ａ，１２４ａの下流側で急上昇するのを抑制する。したがって、球体シール面２３２と第１円錐面１２４との接触部２３２ａ，１２４ａ近傍に形成される狭小流路で発生したキャビテーションが第１円錐面１２４または第２円錐面１２６の近傍で崩壊することで発生するエロージョンと呼ばれる材料破壊を抑制できる。
【００６６】
また、本実施形態の燃料噴射弁１は、次の構成を有している。弁体２０は球状面部で構成されノズル体１０の側に設けられた案内部に軸方向の移動を案内される球体摺動部２３１と、球状面部で構成されノズル体１０と協働して燃料をシートする弁体シール面（球体シール面）２３２と、を有しており、弁体シール面の直径Ｄ２３２＞球体摺動部の直径Ｄ２３１なる関係を満たして構成されている。また、弁体シール面２３２の成す球状面部の中心Ｏａは球体摺動部２３１の成す球状面部の中心Ｏｂに対して弁座シール面１２４から離れる側（後端側）に配置さる。この構成では、弁体シール面２３２及び球体摺動部２３１は、弁体シール面２３２の球状面部を含む完全な球面Ｃ２３２（図６参照）と、球体摺動部２３１の球状面部を含む完全な球面Ｃ２３１（図６参照）とが、交差可能な位置に配置される。
【００６７】
この構成により、球体摺動部２３１の直径を変更せずに球体シート部２３２の直径のみを拡大することが可能になる。これにより、接触部２３２ａの直径（シート径）ΦＺを大きくすることができ、たとえば弁体２０が軸方向Ｄａに移動する変位量が同一であるとすると、球体シート部２３２の接触部２３２ａの流路断面積（開弁時の流路断面積）を大きくすることができる。理論的に流路断面積が大きくなれば流速の増加量が小さくなるので、燃料の圧力低下を抑制できる。したがって、第１円錐面（弁座シール面）１２４における弁体シール面２３２との接触部（弁座シール部）１２４ａ近傍で発生したキャビテーションが第１円錐面１２４または第２円錐面１２６の近傍で崩壊することで発生するエロージョンと呼ばれる材料破壊を抑制できる。
【００６８】
また、本実施形態の燃料噴射弁１は、次の構成を有している。弁体２０は、球体摺動部２３１の直径Ｄ２３１より弁体挿通孔３１の内径が大きくなるように形成される。これにより、弁体挿通孔３１は、弁体２０の後端部２１よりも先端側の部分を挿通させることができ、ノズル体１０、固定コア４０及び可動コア３０を組み付けた後から、弁体２０を固定コア４０の貫通孔４２から可動コア３０の弁体挿通孔３１に挿通して、燃料噴射弁１に組み付けることができる。
【００６９】
また、本実施形態の燃料噴射弁１は、次の構成を有している。弁体２０は、後端部（基端側端部）２１から先端部２３まで一部材により構成されている。また、弁体２０は、先端部２３に、ノズル体１０の先端部材１２の内周面１２１と摺動する球面摺動部２３１と、ノズル体１０の先端部材１２の第１円錐面１２４と当接する球面シート面と、を有する。
【００７０】
また、本実施形態の燃料噴射弁１は、次の構成を有している。球面摺動部２３１の最外径（球径）Ｄ２３１は、中間部２２のくびれ部２２３の外径Ｄ２２３よりも大きい。これにより、弁体１０の中心軸線の傾きに対して、球面摺動部２３１をその案内部に良好に接触させて、弁体の移動を案内することができる。
【００７１】
弁体２０は、後端部２１から先端部２３まで一部材により構成されているので、後端側摺動部２１１および先端側の球体摺動部２３１による弁体２０の案内と、流路形成部２１２による燃料の流路ＦＣの形成という複数の機能を一部品に集約することができる。そのため、部品点数を減少させ、生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。
【００７２】
また、本実施形態の燃料噴射弁１において、コイルばね６１は、固定コア４０の内周面４１との間に間隙Ｇ２を有している。この構成により、コイルばね６１と固定コア４０との接触を防止して、弁体２０の往復運動の均一性を向上させることができる。したがって、従来よりも耐久性を向上させることができ、燃料の噴射量を均一にすることが可能な燃料噴射弁１を提供することができる。
【００７３】
また、本実施形態の燃料噴射弁１において、固定コア４０は、内周面４１に、可動コア３０に近づくほど内径が拡大する拡径部４４を有し、噴射孔１１が閉じた状態で、拡径部４４に弁体２０の後端部２１の係合部２１３が、拡径部４４と係合部２１３との間に隙間を持って、収容されている。これにより、弁体２０の後端部２１の係合部２１３と、固定コア４０の内周面４１の拡径部４４との間に隙間を形成し、燃料の流路ＦＣを形成することができる。したがって、弁体２０の後端部２１の係合部２１３と、固定コア４０の内周面４１の拡径部４４との間を流れる燃料の圧力損失を低減し、燃料噴射弁１の燃料の噴射量を均一にすることができる。
【００７４】
また、本実施形態の燃料噴射弁１は、噴射孔１１が閉じた状態で、流路形成部２１２の少なくとも一部が拡径部４４の内側に配置される。より詳細には、本実施形態の燃料噴射弁１は、噴射孔１１に至る弁体２０の先端部２３と第１円錐面１２４との間の流路ＦＣが閉じた状態で、流路形成部２１２の可動コア３０側の端部（先端部）が拡径部４４に収容される。これにより、弁体２０の後端部２１の流路形成部２１２と、固定コア４０の内周面４１の拡径部４４との間の燃料の流路ＦＣの断面積を拡大することができる。したがって、弁体２０の後端部２１と、固定コア４０の内周面４１との間を流れる燃料の圧力損失を低減し、燃料噴射弁１の燃料の噴射量を均一にすることができる。
【００７５】
また、本実施形態の燃料噴射弁１は、後端部２１における、軸方向Ｄａにおいて可動コア３０に隣接する部分（すなわち、係合部２１３）、および後端部２１と先端部２３との間の中間部２２は、弁体２０の中心軸Ａ’を中心とする円筒状の外周面を有している。この構成により、弁体２０の全体、すなわち、弁体２０の後端部２１、中間部２２および先端部２３を、たとえば、円柱状または丸棒状の一つの金属材料を切削加工することによって、形成することができる。このように、弁体２０の全体を一つの材料から削り出した一つの部品とすることによって、弁体２０の寸法精度を向上させることができ、生産性を向上させて弁体２０の製造コストを低減することができる。さらに、弁体２０の各部を別部品として製造し、圧入や溶接によって一体化させる場合と比較して、圧入時に発生する金属片や溶接時に発生するスパッタなど、異物の発生を抑制することができる。これにより、異物に起因する燃料漏れなど、弁体２０の不具合の発生を抑制することができ、燃料噴射弁１の燃料の噴射量を均一にすることができる。
【００７６】
また、本実施形態の燃料噴射弁１は、弁体２０において、後端部２１における可動コア３０に隣接する部分（すなわち、係合部２１３）の外径は、後端部２１と先端部２３との間の中間部２２の外径よりも拡径され、中間部２２が可動コア３０に挿通されている。すなわち、中間部２２が挿通される可動コア３０の弁体挿通孔３１の内径は、弁体２０の中間部２２の外径よりも大きく、弁体２０の後端部２１の係合部２１３の外径よりも小さい。
【００７７】
この構成により、弁体２０の後端部２１にノズル体１０の先端へ向けて作用するコイルばね６１の付勢力が、可動コア３０を固定コア４０へ向けて付勢する小コイルばね６３の付勢力よりも大きい燃料噴射弁１の閉弁状態において、弁体２０の後端部２１の可動コア３０側の端部は可動コア３０に当接して係合している。そして、可動コア３０が小コイルばね６３の付勢力および固定コア４０の磁気吸引力により、固定コア４０に向けて軸方向Ｄａへ移動すると、弁体２０が可動コア３０とともにノズル体１０の先端部材１２の第１円錐平面１２４から離れるように軸方向Ｄａに移動する。
【００７８】
可動コア３０が固定コア４０の先端面に衝突すると、可動コア３０は固定コア４０と反対側のノズル体１０の先端側すなわち燃料の下流側（閉弁方向）にはね返る。一方、可動コア３０の弁体挿通孔３１に挿通された弁体２０は、可動コア３０が固定コア４０に衝突した後も、噴射孔１１から離れる燃料の上流側（開弁方向）への移動を継続する。
【００７９】
つまり、弁体２０は、可動コア３０の後端面の位置から、燃料の上流側である固定コア４０の後端部へ向けてオーバーシュートし、その後、コイルばね６１に付勢されることで、再び燃料の下流側であるノズル体１０の先端側へ移動する。そのため、コイル５０が通電した状態であれば、弁体２０は、後端部２１が固定コア４０に吸着された可動コア３０に係合し、先端部２３の球面シート部２３２と第１円錐面１２４との間の流路ＦＣが開いた開弁位置で静止する。
【００８０】
また、コイル５０の通電が中断され、固定コア４０の磁気吸引力が消滅すると、弁体２０の後端部２１に作用するコイルばね６１の付勢力によって、弁体２０の後端部２１に係合した可動コア３０が弁体２０とともにノズル体１０の先端へ向けて軸方向Ｄａに移動する。そして、弁体２０の先端部２３の球状のシート面（弁体シール面）２３２がノズル体１０の先端部材１２の第１円錐面１２４に衝突すると、可動コア３０は、弁体２０とは別体であるため、慣性力によってノズル体１０の先端側への移動を継続する。また、弁体２０は、先端部２３の球面シート部２３２がノズル体１０の先端部材１２の第１円錐面１２４に衝突した後に、開弁方向に跳ね返る。
【００８１】
このとき、可動コア３０の弁体挿通孔３１の内周面と、弁体挿通孔３１に挿通された弁体２０の中間部２２の外周面との間に流体による摩擦が発生し、運動エネルギが摩擦エネルギに変換されて小さくなる。また、慣性質量が比較的に大きい可動コア３０が弁体２０と別体で構成されているため、弁体２０が第１円錐面１２４に衝突した際の運動エネルギが小さくなる。これにより、第１円錐面１２４に衝突した後の弁体２０の跳ね返りが小さくなる。
【００８２】
また、可動コア３０に作用する慣性力は、可動コア３０と弁体２０とが一体である場合と比較して小さくなる。そのため、小コイルばね６３を圧縮した後に受ける反発力が小さくなる。よって、可動コア３０の開弁方向すなわち固定コア４０へ向かう跳ね返りが抑制され、弁体２０が第１円錐面１２４に衝突した後に開弁方向に再び移動される現象が発生しにくくなる。結果として、弁体２０の跳ね返りは最小限に抑えられ、コイル５０への通電が中断された後に、弁体２０と第１円錐面１２４との間の流路ＦＣ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、エミッションを低減することができる。
【００８３】
また、本実施形態の燃料噴射弁１において、弁体２０の後端部２１の係合部２１３は、固定コア４０の内径よりも外径が小さく形成され、固定コア４０の内部で軸方向Ｄａに移動可能に設けられている。この構成により、円筒状の固定コア４０の貫通孔４２を洗浄して燃料漏れの原因となる異物を除去した後に、先端部材１２、弁体２０、コイルばね６１、調整部材６２、およびフィルタ９０を、固定コア４０の貫通孔４２から軸方向Ｄａに挿入して組み付けることができる。したがって、燃料噴射弁１において、異物による燃料漏れの可能性を低減することができるだけでなく、製造工程を簡潔にして生産性を向上させることができる。
【００８４】
また、本実施形態の燃料噴射弁１において、弁体２０は、後端部２１と先端部２３との間の中間部２２の外周面２２１と、ノズル体１０の内周面１６との間に間隙Ｇ１を有している。この構成により、ノズル体１０と弁体２０との間の摩擦抵抗を低減し、弁体２０を軸方向Ｄａに移動しやすくすることができる。したがって、燃料噴射弁１の耐久性を向上させることができ、燃料の噴射量を均一にすることができる。
【００８５】
また、本実施形態の燃料噴射弁１において、弁体２０は、先端部２３の先端側の球体摺動部２３１よりも軸方向Ｄａの先端側に円錐状の凸部２３３を有していてもよい。また、ノズル体１０の先端部材１２は、球体シート面２３２（の先端部）を受容する凹状の第１円錐平面１２４を有するとともに、第１円錐面１２４よりも先端側に弁体２０の凸部２３３の少なくとも一部を受容する受容凹部１２５を有している。そして、第１円錐面１２４は、ノズル体１０の軸方向Ｄａの先端に向けて漸次縮径する円錐台状に設けられ、第１円錐面１２４の下流側に隣り合う第２円錐面１２６に噴射孔１１が開口されている。
【００８６】
この構成により、弁体２０の先端部２３を、先端部２３に設けられた先端側摺動部２３１によって案内しながら、弁体２０の先端側摺動部２３１よりも先端側の球体シート面２３２をノズル体１０の先端部材１２の第１円錐面１２４に当接させ、または第１円錐面１２４から離隔させることができる。これにより、噴射孔１１の開閉時の弁体２０の動作を安定させることができ、燃料噴射弁１の耐久性を向上させ、燃料の噴射量を均一にすることができる。また、燃料噴射弁１の閉弁時に弁体２０の先端部２３の球体シート面２３２とノズル体１０の先端部材１２の第１円錐面１２４とを、弁体２０の周方向の全周にわたっておおむね線接触させることができる。これにより、燃料噴射弁１の耐久性を向上させ、燃料の噴射量を均一にすることができる。
【００８７】
以上で説明したように、本開示の実施形態によれば、従来よりも耐久性を向上させることが可能であり、従来よりも燃料の噴射量を均一にすることが可能な燃料噴射弁１を提供することができる。
【００８８】
以上、図面を用いて本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記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。
【符号の説明】
【００８９】
１…燃料噴射弁、１０…ノズル体、１１…噴射孔、２０…弁体、３０…可動コア、３１…弁体挿通孔、１２４…第１円錐面（第１弁座シール面）、１２６…第２円錐面、２３１…球体摺動部、２３２…弁体シール面、
Ｃ２３１…球体摺動部２３１の球状面部を含む完全な球面、Ｃ２３２…弁体シール面２３２の球状面部を含む完全な球面、ＣＬ…弁体シール面２３２の球状面部を含む完全な球体Ｃ２３２と球体摺動部２３１の球状面部を含む完全な球体Ｃ２３１との交線、Ｄ２３２…弁体シール面の直径、Ｄ２３１…球体摺動部の直径、Ｄａ…軸方向、Ｏａ…弁体シール面２３２の成す球状面部の中心、Ｏｂ…球体摺動部の成す球状面部の中心、θＡ…第１円錐面の開き角度、θＢ…第２円錐面の開き角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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