(57)【要約】【課題】可動コアと弁部材とが別体である場合において、可動コアおよび弁部材が摩耗するのを抑制することが可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射装置１００は、円筒状のハウジング１と、ハウジング１内に収納される固定コア３および可動コア４と、可動コア４の移動に応じて、燃料を噴射する噴射孔８ｂを開閉するニードル２とを備える。可動コア４およびニードル２は別体である。そして、ハウジング１の内周面１ｄと固定コア３の外周面３ｂとの間には、軸方向に延びるように燃料通路３ｃが形成されている。固定コア３には、燃料通路３ｃからの燃料を可動コア４の外周面４ａに案内するためのガイド部３２が設けられている。【選択図】図２
2014145309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収納される固定コアおよび可動コアと、
前記可動コアの移動に応じて、燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁部材とを備える燃料噴射装置であって、
前記可動コアおよび前記弁部材は別体であり、
前記ハウジングの内周面と前記固定コアの外周面との間には、軸方向に延びるように燃料通路が形成され、
前記固定コアには、前記燃料通路からの燃料を前記可動コアの外周面に案内するためのガイド部が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記ガイド部は、円筒状に形成され、
前記可動コアの軸方向における半分は、前記円筒状のガイド部内に配置されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、
前記燃料通路は、前記固定コアの外周面に溝状に形成されるとともに、周方向に均等な間隔を隔てて複数設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、
前記弁部材が前記噴射孔を閉じるように、前記弁部材を付勢する付勢部材と、
前記付勢部材の付勢力に抗して、前記可動コアを前記固定コア側に移動させることにより、前記弁部材が前記噴射孔を開くようにするためのコイルとをさらに備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射装置において、
前記固定コアには、軸方向に延びるように貫通孔が形成されており、
前記貫通孔には、前記付勢部材が配置されるとともに、前記付勢部材の付勢力を調整するためのアジャスタ部が配置され、
前記アジャスタ部は、前記貫通孔を閉塞するように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を内燃機関に噴射して供給する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動コアおよび弁部材が別体である燃料噴射装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、燃料を噴射する噴射開口を開閉する弁ニードルと、弁ニードルが噴射開口を閉じるように付勢する戻しばねと、戻しばねの付勢力に抗して弁ニードルが噴射開口を開くように駆動するための可動子および磁石コイルとを備えた燃料噴射弁が開示されている。
【０００４】
この燃料噴射弁では、弁ニードルと可動子とが別体で構成されている。弁ニードルはフランジを有しており、フランジの上方に戻しばねが配置されるとともに、フランジの下方に可動子が配置されている。また、可動子よりも上流側（燃料供給部側）には内極が設けられ、その内極には軸方向に延びる貫通孔が中央に形成されている。内極の貫通孔には、戻しばねと、戻しばねの付勢力を調整する調整スリーブとが配置されている。
【０００５】
内極の貫通孔は燃料通路としても機能し、可動子には軸方向に延びる燃料通路が形成されている。すなわち、燃料は、内極の貫通孔を介して可動子の上端面側（燃料供給部側の端面側）に供給されるとともに、内極の貫通孔および可動子の燃料通路を介して可動子の下端面側（噴射開口側の端面側）に供給される。
【０００６】
そして、燃料噴射弁では、磁石コイルに電流が流されていない場合に、戻しばねの付勢力により弁ニードルが噴射開口を閉じている。なお、このとき、可動子が内極と離間しており、その可動子と内極との間の空間には燃料が充填されている。また、燃料噴射弁では、磁石コイルに電流が流された場合に、戻しばねの付勢力に抗して可動子が内極側に引き寄せられることにより、可動子とともに弁ニードルが上方に移動することによって、弁ニードルが噴射開口を開くようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５１９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、上記のような従来の燃料噴射弁では、可動子の上端面と下端面とで燃料供給部からの燃料の供給経路長が異なることから、燃料圧力（燃圧）の脈動が発生した場合に、上端面と下端面とで燃圧の到達時間に差が生じるため、上端面に作用する燃圧と下端面に作用する燃圧とで差が生じる。そして、その差圧により、可動子が弁ニードルに対して移動（振動）する場合には、可動子および弁ニードルの接触面が摩耗しやすくなる。さらに、可動子および弁ニードルの接触面が摩耗した場合には、弁ニードルの移動量（リフト量）が低下するので、燃料の噴射量が低下するという問題点がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、可動コアと弁部材とが別体である場合において、可動コアおよび弁部材が摩耗するのを抑制することが可能な燃料噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による燃料噴射装置は、円筒状のハウジングと、ハウジング内に収納される固定コアおよび可動コアと、可動コアの移動に応じて、燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁部材とを備える。可動コアおよび弁部材は別体である。そして、ハウジングの内周面と固定コアの外周面との間には、軸方向に延びるように燃料通路が形成されている。固定コアには、燃料通路からの燃料を可動コアの外周面に案内するためのガイド部が設けられている。
【００１１】
このように構成することによって、燃料通路からガイド部を介して可動コアの外周面に燃料を案内することができる。これにより、可動コアの上端面と下端面とで燃圧を略同時に到達させることができるので、差圧の発生を抑制することができる。したがって、可動コアと弁部材とが別体である場合において、可動コアが弁部材に対して移動（振動）するのを抑制することができるので、可動コアおよび弁部材が摩耗するのを抑制することができる。
【００１２】
上記燃料噴射装置において、ガイド部は、円筒状に形成され、可動コアの軸方向における半分は、円筒状のガイド部内に配置されていてもよい。
【００１３】
このように構成すれば、ガイド部により、可動コアの軸方向における略中央に燃料を案内することができるので、可動コアの上端面と下端面とで燃圧を略同時に到達させることができる。
【００１４】
上記燃料噴射装置において、燃料通路は、固定コアの外周面に溝状に形成されるとともに、周方向に均等な間隔を隔てて複数設けられていてもよい。
【００１５】
このように構成すれば、可動コアの周方向において均等に燃料を供給することができる。
【００１６】
上記燃料噴射装置において、弁部材が噴射孔を閉じるように、弁部材を付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力に抗して、可動コアを固定コア側に移動させることにより、弁部材が噴射孔を開くようにするためのコイルとをさらに備えていてもよい。
【００１７】
このように構成すれば、可動コアを移動させるとともに、その可動コアの移動に応じて弁部材が噴射孔を開閉することができる。
【００１８】
この場合において、固定コアには、軸方向に延びるように貫通孔が形成されており、貫通孔には、付勢部材が配置されるとともに、付勢部材の付勢力を調整するためのアジャスタ部が配置され、アジャスタ部は、貫通孔を閉塞するように構成されていてもよい。
【００１９】
このように構成すれば、貫通孔が燃料通路として機能することなく、ハウジングの内周面と固定コアの外周面との間に設けられた燃料通路からガイド部を介して可動コアの外周面に燃料を案内することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の燃料噴射装置によれば、可動コアと弁部材とが別体である場合において、可動コアおよび弁部材が摩耗するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による燃料噴射装置の全体構成を示した断面図である。
【図２】図１の燃料噴射装置の可動コアの周辺を拡大して示した断面図である。
【図３】図１の燃料噴射装置のハウジングおよび固定コアを軸方向から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
−燃料噴射装置の構成−
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による燃料噴射装置１００の構成について説明する。この燃料噴射装置（インジェクタ）１００は、ガソリンなどの燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射して供給するための高圧噴射弁である。なお、図１および図２では、燃料噴射装置１００において噴射孔８ｂを閉じている状態を示した。また、以下では、燃料噴射装置１００において、燃料噴射側である先端側を下側（Ｚ１方向側）といい、燃料供給側である後端側を上側（Ｚ２方向側）という。
【００２４】
燃料噴射装置１００は、図１に示すように、ハウジング１と、ニードル２と、固定コア３および可動コア４と、戻しばね５および接触ばね６と、電磁石ユニット７とを備えている。
【００２５】
ハウジング１は、円筒状（円管状）に形成されており、下端（Ｚ１方向側の端部）にノズルボディ８が設けられるとともに、上端（Ｚ２方向側の端部）に燃料供給部９が設けられている。このハウジング１の内部には、ニードル２、固定コア３、可動コア４、戻しばね５および接触ばね６が収納されている。ハウジング１は、下端側が上端側に比べて縮径するように形成されている。
【００２６】
また、ハウジング１は、磁性材のアッパハウジング１ａおよびロアハウジング１ｂと、アッパハウジング１ａおよびロアハウジング１ｂの間に配置される非磁性材の中継環１ｃとを有する。アッパハウジング１ａは上側に配置されるとともに、ロアハウジング１ｂは下側に配置されている。中継環１ｃは、アッパハウジング１ａおよびロアハウジング１ｂの磁気的な短絡を防止するために設けられている。
【００２７】
ノズルボディ８は、ニードル２の弁体２ａが着座および離座する弁座８ａと、ニードル２の弁体２ａにより開閉される複数の噴射孔８ｂとを有する。燃料供給部９は、ハウジング１の内部に所定の圧力で燃料を供給するように構成されている。
【００２８】
ニードル２は、ハウジング１に対して軸方向（Ｚ１およびＺ２方向）に移動可能に設けられている。このニードル２は、下端に弁体２ａが設けられるとともに、上端にフランジ２ｂが設けられている。なお、ニードル２の上端側は中空に形成されており、その中空部分の所定位置に径方向に貫通する横孔２ｃが形成されている。なお、ニードル２は、本発明の「弁部材」の一例である。
【００２９】
固定コア３は、磁性材であり、ハウジング１に固定されている。固定コア３は、可動コア４およびニードル２よりも上方（Ｚ２方向側）に配置されるとともに、ロアハウジング１ｂよりも上方に配置されている。この固定コア３は、軸方向に延びる貫通孔３ａを有しており、円筒状に形成されている。
【００３０】
貫通孔３ａには、下側に戻しばね５が配置されるとともに、上側に戻しばね５の付勢力を調整するためのアジャスタ部３１が配置されている。アジャスタ部３１は、貫通孔３ａ内における軸方向の位置を調整可能であり、貫通孔３ａを閉塞するように構成されている。また、貫通孔３ａは、軸方向から見て固定コア３の中央に形成されている。なお、貫通孔３ａの径はニードル２のフランジ２ｂの径よりも大きくされており、貫通孔３ａの内部にフランジ２ｂが侵入（退避）可能に構成されている。
【００３１】
また、固定コア３には、図２および図３に示すように、外周面３ｂに軸方向に延びる溝状の燃料通路３ｃが形成されている。すなわち、燃料通路３ｃは、固定コア３の外周面３ｂとハウジング１の内周面１ｄとの間に設けられている。この燃料通路３ｃは、周方向に均等な間隔を隔てて複数設けられている。本実施形態では、９０度間隔を隔てて４つの燃料通路３ｃが配置されている。燃料通路３ｃは、ハウジング１内において固定コア３に対する上側領域と下側領域とを連通するために形成されている。なお、燃料通路３ｃの断面形状は、角丸Ｖ字状に形成されているが、どのような形状であってもよい。
【００３２】
また、固定コア３の下端部には、下方（Ｚ１方向）に突出するようにガイド部３２が設けられている。ガイド部３２は、燃料通路３ｃからの燃料を可動コア４の外周面４ａに案内するために設けられている。このガイド部３２は、円筒状に形成されており、軸方向から見て外周面が溝状の燃料通路３ｃの底部と対応する位置に配置されている。
【００３３】
可動コア（アーマチャ）４は、磁性材であり、ハウジング１に対して軸方向（Ｚ１およびＺ２方向）に移動可能に設けられている。可動コア４は、図２に示すように、固定コア３およびニードル２のフランジ２ｂよりも下方（Ｚ１方向側）に配置されている。この可動コア４は、軸方向に延びる貫通孔４ｂを有しており、円筒状に形成されている。貫通孔４ｂにはニードル２が挿入されており、可動コア４はニードル２に対して軸方向に移動可能に構成されている。すなわち、可動コア４とニードル２とは、別体である（個別に設けられている）。なお、貫通孔４ｂは、軸方向から見て可動コア４の中央に形成されている。また、貫通孔４ｂの径はニードル２のフランジ２ｂの径よりも小さくされている。
【００３４】
また、可動コア４には、貫通孔４ｂの周囲に軸方向に延びる燃料通路４ｃが複数形成されている。可動コア４は、軸方向における長さが固定コア３よりも小さくされるとともに、外径が固定コア３のガイド部３２の内径よりも小さくされている。そして、可動コア４の軸方向における略上側半分がガイド部３２の内部に配置されている。すなわち、可動コア４の外周面４ａの軸方向における略中央にガイド部３２から燃料が供給されるようになっている。
【００３５】
戻しばね５は、たとえば圧縮コイルばねであり、図１に示すように、アジャスタ部３１とニードル２のフランジ２ｂの上端面との間に配置されている。この戻しばね５は、ニードル２の弁体２ａがノズルボディ８の弁座８ａに着座して噴射孔８ｂを閉じるように、ニードル２を下方（Ｚ１方向）に付勢している。なお、戻しばね５は、本発明の「付勢部材」の一例である。
【００３６】
接触ばね６は、たとえば圧縮コイルばねであり、ハウジング１（ロアハウジング１ｂの縮径している段差部）と可動コア４の下端面との間に配置されている。この接触ばね６は、可動コア４の上端面がニードル２のフランジ２ｂの下端面に接触するように、可動コア４を上方（Ｚ２方向）に付勢している。なお、接触ばね６の付勢力は、戻しばね５の付勢力よりも小さくなるように設定されている。
【００３７】
電磁石ユニット７は、可動コア４を軸方向に駆動するために、ハウジング１の外側に設けられている。電磁石ユニット７は、磁性材である円筒状のケース７ａと、ケース７ａとハウジング１との間に配置されたスプール７ｂと、スプール７ｂに巻き付けられたコイル７ｃと、コイル７ｃと電気的に接続された給電端子７ｄと、給電端子７ｄが内部に配置されたコネクタ部７ｅとを含んでいる。
【００３８】
−燃料噴射装置の動作−
次に、図１を参照して、本実施形態による燃料噴射装置１００の燃料噴射動作について説明する。
【００３９】
まず、コイル７ｃに電流が供給されていないときには、戻しばね５によりニードル２が下方（Ｚ１方向）に付勢されている。これにより、ニードル２の弁体２ａがノズルボディ８の弁座８ａに着座して噴射孔８ｂが閉じられている。なお、このとき、接触ばね６により可動コア４が上方（Ｚ２方向）に付勢されており、可動コア４の上端面がニードル２のフランジ２ｂの下端面に接触している。また、可動コア４が固定コア３と離間しており、その可動コア４と固定コア３との間の空間には燃料が充填されている。
【００４０】
そして、コイル７ｃに電流が供給されたときには、固定コア３および可動コア４などが磁化され、可動コア４が戻しばね５の付勢力に抗して固定コア３側（上方）に引き寄せられる。このとき、可動コア４とともにニードル２が上方に移動されるので、ニードル２の弁体２ａがノズルボディ８の弁座８ａから離座して噴射孔８ｂが開く。これにより、噴射孔８ｂから燃料が噴射される。なお、ニードル２のフランジ２ｂは、固定コア３の貫通孔３ａ内に退避する。
【００４１】
その後、コイル７ｃに対する電流の供給が停止されたときには、戻しばね５の付勢力によりニードル２が下方に移動され、ニードル２の弁体２ａがノズルボディ８の弁座８ａに着座して噴射孔８ｂが閉じられる。これにより、燃料の噴射が停止される。
【００４２】
そして、上記した動作（燃料の噴射およびその停止）が繰り返し行われることにより、ハウジング１内の燃料圧力（燃圧）が脈動する。
【００４３】
−効果−
本実施形態では、上記のように、固定コア３の外周面３ｂとハウジング１の内周面１ｄとの間に燃料通路３ｃを設けるとともに、その燃料通路３ｃからの燃料を可動コア４の外周面４ａに案内するガイド部３２を設ける。このように構成することによって、可動コア４に対して外周面４ａから燃料を供給することができるので、図２に示すような燃料の流れＦを形成することができる。すなわち、可動コア４の上端面と下端面とで燃料供給部９からの燃料の供給経路長を略同じにすることができる。これにより、可動コア４の上端面と下端面とで燃圧を略同時に到達させることができるので、差圧の発生を抑制することができる。したがって、可動コア４とニードル２とが別体である場合において、可動コア４がニードル２に対して移動（振動）するのを抑制することができるので、可動コア４の上端面およびニードル２のフランジ２ｂの下端面が摩耗するのを抑制することができる。その結果、ニードル２の移動量（リフト量）の低下を抑制することができるので、燃料の噴射量の低下を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、可動コア４の外周面４ａの軸方向における略中央にガイド部３２から燃料を供給することによって、可動コア４の上端面と下端面とで燃圧を略同時に到達させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、周方向に均等な間隔を隔てて複数の燃料通路３ｃを設けることによって、可動コア４の周方向において均等に燃料を供給することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ニードル２が噴射孔８ｂを閉じるように付勢する戻しばね５と、その戻しばね５の付勢力に抗して可動コア４を移動させるためのコイル７ｃとを設けることによって、可動コア４を移動させるとともに、その可動コア４の移動に応じてニードル２の弁体２ａが噴射孔８ｂを開閉することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、固定コア３の貫通孔３ａを閉塞するアジャスタ部３１を設けることによって、固定コア３の中央の貫通孔３ａが燃料通路として機能することなく、外周面３ｂに設けられた燃料通路３ｃからガイド部３２を介して可動コア４の外周面４ａに燃料を案内することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、可動コア４とニードル２とが別体であり、可動コア４をニードル２のフランジ２ｂに接触させる接触ばね６を設けることによって、ニードルバウンス（噴射孔８ｂを閉じる際のニードル２の跳ね返り）の発生を抑制することができる。
【００４９】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５０】
たとえば、本実施形態では、ガイド部３２が円筒状に形成される例を示したが、これに限らず、ガイド部が軸方向から見て燃料通路と対応するように、ガイド部が周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられていてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、固定コア３の外周面３ｂに溝状の燃料通路３ｃが形成される例を示したが、これに限らず、ハウジングの内周面に溝状の燃料通路が形成されていてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、燃料通路３ｃが９０度間隔を隔てて４つ配置される例を示したが、これに限らず、固定コアの外周面とハウジングの内周面との間に設けられる燃料通路の数はいくつであってもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、固定コア３に貫通孔３ａが形成されるとともに、その貫通孔３ａにアジャスタ部３１が配置される例を示したが、これに限らず、固定コア３とアジャスタ部３１とが一体的に形成されていてもよい。すなわち、固定コアに戻しばねが配置される凹部が形成され、貫通孔およびアジャスタ部が形成されていなくてもよい。
【００５４】
また、本実施形態において、ニードル２に対する可動コア４の下方への移動量を規制するためのストッパ（図示省略）がニードル２に設けられていてもよい。
【００５５】
また、本実施形態において、ガイド部３２がたとえば非磁性材であってもよい。すなわち、固定コア３とガイド部３２とが異なる材質であってもよい。なお、固定コア３とガイド部３２とが一体的に形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、燃料を内燃機関に噴射して供給する燃料噴射装置に利用可能であり、さらに詳しくは、可動コアおよび弁部材が別体である燃料噴射装置に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１      ハウジング
１ｄ    内周面
２      ニードル（弁部材）
３      固定コア
３ａ    貫通孔
３ｂ    外周面
３ｃ    燃料通路
４      可動コア
４ａ    外周面
５      戻しばね（付勢部材）
７ｃ    コイル
８ｂ    噴射孔
３１    アジャスタ部
３２    ガイド部
１００  燃料噴射装置
【図１】
2014145309.tif 000003
【図２】
2014145309.tif 000004
【図３】
2014145309.tif 000005