(57)【要約】【課題】弁ニードルのリフト量を正確に見積もることが可能な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】この燃料噴射弁１は、戻しばね１７によって付勢されたばね受用フランジ部１５ａを有する弁ニードル２と、弁ニードル２の外側に内極部７２を介して配置され弁ニードル２を軸方向に移動させる磁石コイル１２と、フランジ部１５ｂの戻しばね１７とは反対側の領域に配置され閉弁時にフランジ部１５ｂに当接するアーマチャ１１とを備える。内極部７２の先端部７２ａの内径は内極部７２の中端部７２ｂの内径よりも大きく、弁ニードル２のフランジ部１５ｂの外径は内極部７２の先端部７２ａの内径よりも小さくかつ内極部７２の中端部７２ｂの内径よりも大きく、弁ニードル２のリフト量は、弁ニードル２のフランジ部１５ｂから内極部７２までの距離Ａである。【選択図】図２
2014043806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
戻しばねによって付勢されたフランジ部を有する弁ニードルと、
前記弁ニードルの外側に内コネクタ部を介して配置され、前記弁ニードルを軸方向に移動させる磁石コイルと、
前記弁ニードルのフランジ部の前記戻しばねとは反対側の領域に配置され、閉弁時に前記弁ニードルのフランジ部に当接するアーマチャとを備える燃料噴射弁において、
前記内コネクタ部の先端部の内径は、前記内コネクタ部の中端部の内径よりも大きく、
前記弁ニードルのフランジ部の外径は、前記内コネクタ部の先端部の内径よりも小さく、かつ、前記内コネクタ部の中端部の内径よりも大きく、
前記弁ニードルのリフト量は、前記弁ニードルのフランジ部から前記内コネクタ部までの距離であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記弁ニードルのリフト量は、前記弁ニードルのフランジ部の内コネクタ部側の表面から前記内コネクタ部の中端部のフランジ部側の表面までの距離であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料噴射弁において、
前記フランジ部の内コネクタ部側の表面は、前記中端部のフランジ部側の表面と略平行に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関し、特に、閉弁時に弁ニードルのフランジ部に当接するアーマチャを備える燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、閉弁時に弁ニードルのフランジ部に当接するアーマチャを備える燃料噴射弁が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に開示された燃料噴射弁は、軸方向に移動（行程運動）することにより燃料を噴射させる弁ニードルを備えている。弁ニードルの燃料供給側の端部には、フランジ部が設けられ、フランジ部は、軸方向に略直交する方向に広がるように形成されている。
【０００４】
弁ニードルのフランジ部の燃料噴射側の部分には、可動子（アーマチャ）が設けられ、可動子の外径は、フランジ部の外径よりも大きく形成されている。燃料噴射弁の閉弁時には、フランジ部の下面（燃料噴射側の面）と、可動子の上面（燃料供給側の面）とは、互いに接触している。
【０００５】
また、フランジ部の外側で、かつ、可動子の燃料供給側の領域には、管状の内極が配置されている。内極および可動子の外側の領域には、磁石コイルが配置されている。
【０００６】
磁石コイルが電気的に励磁された際には、磁界が形成されることにより、可動子が磁石コイル側（燃料供給側）に移動する。そして、可動子と接触しているフランジ部とともに弁ニードルが燃料供給側に移動することにより、移動量に応じた量の燃料が噴射される。
【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】
従来、ニードルバウンスを低減するために弁ニードルと可動子とが相対的に移動可能なように別体で構成された燃料噴射弁では、弁ニードルのフランジ部の下面と可動子の上面との間の距離（クリアランス）に基づいて弁ニードルのリフト量が得られ、弁ニードルのリフト量に応じた燃料が噴射される。
【０００９】
しかしながら、燃料噴射弁の閉弁時に弁ニードルのフランジ部と可動子とが相対的に移動した場合には、弁ニードルのフランジ部の下面と可動子の上面との接触面が摩擦により摩耗する可能性がある。弁ニードルのフランジ部の下面と可動子の上面との接触面が摩耗した場合には、弁ニードルのフランジ部の下面と可動子の上面との間に予期せぬ間隔（クリアランス）が形成されるため、弁ニードルのリフト量が設計当初から変化するという不都合がある。弁ニードルのリフト量が設計当初から変化した場合には、正確な燃料の噴射量が噴射されないという問題点がある。このような観点から、弁ニードルのリフト量を正確に見積もる（得る）ことが可能な燃料噴射弁が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、弁ニードルのリフト量を正確に見積もることが可能な燃料噴射弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するための手段として、本発明による燃料噴射弁は、以下のように構成されている。
【００１２】
すなわち、本発明による燃料噴射弁は、戻しばねによって付勢されたフランジ部を有する弁ニードルと、前記弁ニードルの外側に内コネクタ部を介して配置され、前記弁ニードルを軸方向に移動させる磁石コイルと、前記弁ニードルのフランジ部の前記戻しばねとは反対側の領域に配置され、閉弁時に前記弁ニードルのフランジ部に当接するアーマチャとを備える構成を前提とするものである。また、本発明による燃料噴射弁では、前記内コネクタ部の先端部の内径は、前記内コネクタ部の中端部の内径よりも大きく、前記弁ニードルのフランジ部の外径は、前記内コネクタ部の先端部の内径よりも小さく、かつ、前記内コネクタ部の中端部の内径よりも大きく、前記弁ニードルのリフト量は、前記弁ニードルのフランジ部から前記内コネクタ部までの距離であることを特徴とするものである。
【００１３】
かかる構成を備える燃料噴射弁によれば、閉弁時において、弁ニードルのフランジ部と内コネクタ部とは、直接的に当接することがないので、弁ニードルのフランジ部と内コネクタ部との対向する面が摩耗することがない。これにより、たとえば、接触面が摩耗する可能性のある弁ニードルのフランジ部とアーマチャとの間の距離（クリアランス）に基づいてリフト量を得る場合と異なり、弁ニードルのフランジ部と内コネクタ部との間の距離（クリアランス）に基づいてリフト量を正確に見積もる（得る）ことができる。
【００１４】
本発明の具体的な構成として、以下の複数のものが挙げられる。
【００１５】
本発明による燃料噴射弁において、好ましくは、前記弁ニードルのリフト量は、前記弁ニードルのフランジ部の内コネクタ部側の表面から前記内コネクタ部の中端部のフランジ部側の表面までの距離であることを特徴とする。このように構成すれば、弁ニードルのフランジ部の内コネクタ部側の表面から内コネクタ部の中端部のフランジ部側の表面までの距離に基づいて、容易に、弁ニードルのリフト量を見積もることができる。
【００１６】
また、本発明による燃料噴射弁において、好ましくは、前記フランジ部の内コネクタ部側の表面は、前記中端部のフランジ部側の表面と略平行に配置されていることを特徴とする。このように構成すれば、フランジ部の内コネクタ部側の表面と、中端部のフランジ部側の表面とが平行に配置されていない場合と異なり、より正確に弁ニードルのリフト量を見積もることができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように、本発明による燃料噴射弁によれば、弁ニードルのリフト量を正確に見積もることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による燃料噴射弁の全体的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料噴射弁の部分的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る内燃機関の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による燃料噴射弁１の構成について説明する。燃料噴射弁１は、ガソリンなどの燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射するために用いられる高圧噴射弁である。
【００２１】
燃料噴射弁１は、図１に示すように、弁ニードル２を備えている。弁ニードル２は、燃料噴射側（以下、噴射側という）（矢印Ｙ１方向側）に一体的に結合された弁閉鎖体３を有している。弁閉鎖体３は、弁座体４に形成された弁座面と共にシール座を形成している。弁座体４は、管状の弁座支持体５に結合されている。弁座支持体５は、内燃機関のシリンダヘッドの取付孔（図示せず）に挿入可能である。また、弁座支持体５は、先端に取り付けられたシール６によりシリンダヘッドの取付孔に対してシールされている。
【００２２】
弁座支持体５の燃料供給側（以下、供給側という）（矢印Ｙ２方向側）の端部５ａは、金属からなる管状のケーシング体７に形成された縦孔７ａ内に差し込まれている。弁座支持体５は、ケーシング体７に対してシールリング８によりシールされている。弁座支持体５の供給側の端部５ａは、ケーシング体７に対して噴射側に配置されたねじリング９により固定されている。また、ケーシング体７は、噴射側の外極部７１と、供給側の内極部７２とを含んでいる。なお、内極部７２は、本発明の「内コネクタ部」の一例である。
【００２３】
ケーシング体７の外極部７１の内表面には、段差部７１ａが形成されている。この段差部７１ａと、弁座支持体５の供給側の端面５ｂとの間には、行程調節ディスク１０が締付け固定されている。この行程調節ディスク１０の供給側の領域には、軸方向（Ｙ方向）に移動可能なアーマチャ１１が配置されている。
【００２４】
アーマチャ１１（弁ニードル２）の外側には、燃料噴射弁１を電磁式に作動（駆動）させるための磁石コイル１２が配置されている。この磁石コイル１２は、ケーシング体７の外極部７１の供給側で、かつ、内極部７２の外側の領域に配置されている。また、磁石コイル１２は、内極部７２の外側に配置されたコイル支持体１３に巻回されている。
【００２５】
磁石コイル１２は、電気的なプラグ（図示せず）および導線１４を介して供給可能な電流によって励磁されるように構成されている。また、磁石コイル１２が電気的に励磁された際には、アーマチャ１１の供給側の表面１１ａは、内極部７２側（供給側）に引き寄せられる（上下方向（Ｙ方向）に移動する）。
【００２６】
弁ニードル２の供給側の端部近傍には、ストッパ体１５が溶接シーム１６により溶接されている。ストッパ体１５の上部（供給側）には、戻しばね１７が取り付けられるばね受用フランジ部１５ａが形成されている。ストッパ体１５の下部（噴射側）には、アーマチャ１１の表面１１ａと当接するフランジ部１５ｂが形成されている。このフランジ部１５ｂの外径は、アーマチャ１１の外径よりも小さく形成されている。
【００２７】
また、アーマチャ１１が供給側（上方）に移動する際には、アーマチャ１１の表面１１ａは、ストッパ体１５に形成されたフランジ部１５ｂに接触しているので、アーマチャ１１が供給側へ移動するのに伴って、ストッパ体１５に連結された弁ニードル２と弁ニードル２に連結された弁閉鎖体３とが共に移動される。
【００２８】
なお、弁ニードル２の移動は、ストッパ体１５のばね受用フランジ部１５ａと、その上方（供給側）の調節スリーブ１８との間に設けられた戻しばね１７の噴射側に対するばね力に抗して行われる。また、燃料噴射弁１の開弁時（全開時）においては、弁ニードル２は、フランジ部１５ｂと内極部７２とが接触しない位置まで上昇するように構成されている。これにより、フランジ部１５ｂと内極部７２との対向する面が接触により摩耗することが抑制される。
【００２９】
ここで、本実施形態では、フランジ部１５ｂと内極部７２との間には、軸方向（Ｙ方向）に沿って所定の距離Ａ（クリアランス）（図２参照）が設けられている。この距離Ａ（クリアランス）がセンサ等（図示せず）により検出され、検出結果に基づいて弁ニードル２のリフト量（弁行程）が得られる（規定される）。なお、弁ニードル２のリフト量についての詳細な説明は、後述する。
【００３０】
アーマチャ１１の下部（噴射側）には、ばね取付部１１ｂが形成されている。ばね取付部１１ｂには、アーマチャ１１の下部に配置された接触ばね１９の供給側の端部が配置されている。また、接触ばね１９の噴射側の端部は、行程調節ディスク１０の下部に配置されたガイドディスク２０の表面に配置されている。この接触ばね１９の供給側に対するばね力により、アーマチャ１１は、待機位置（閉弁時）においてフランジ部１５ｂと接触した状態で維持されている。
【００３１】
また、アーマチャ１１と、アーマチャ１１の下部（噴射側）に配置されたストッパ体２１のストッパ面２１ａとの間には、アーマチャ１１の所定の運動遊びを許容するギャップが設けられている。また、ストッパ体２１は、弁ニードル２に対して溶接シーム２２により溶接されている。
【００３２】
燃料噴射弁１に供給される燃料は、ケーシング体７の内極部７２に設けられた軸方向孔７ｂと、ストッパ体１５に設けられた軸方向孔１５ｃと、アーマチャ１１に設けられた軸方向孔１１ｃと、ガイドディスク２０に設けられた軸方向孔２０ａとを介して、弁座支持体５の軸方向孔５ｃ内に流入した後に、燃料噴射弁１のシール座（図示せず）に流れる。
【００３３】
次に、図２を参照して、弁ニードル２のリフト量について説明する。図２に示すように、燃料噴射弁１が閉弁時には、フランジ部１５ｂの下面１５ｄは、アーマチャ１１の表面１１ａのうち中央部近傍の部分に接触した状態で配置されている。
【００３４】
内極部７２は、内径が比較的大きい先端部７２ａと、内径が比較的小さい中端部７２ｂとを含んでいる。先端部７２ａは、内極部７２のうちアーマチャ１１に近い側の部分に形成されている。中端部７２ｂは、内極部７２のうちアーマチャ１１から遠い側の部分に形成されている。また、先端部７２ａと中端部７２ｂとの境界部分には、アーマチャ１１側に向かって広がる階段状の段差部が形成されている（いわゆるザグリ部が設定されている）。
【００３５】
フランジ部１５ｂの外側面１５ｅは、先端部７２ａの内径よりも小さく、かつ、中端部７２ｂの内径よりも大きい。また、フランジ部１５ｂの外側面１５ｅは、軸方向（Ｙ方向）から見て、中端部７２ｂ（下面７２ｃ）と重なるように配置されている。言い換えると、フランジ部１５ｂの外側面１５ｅは、軸方向（Ｙ方向）から見て、先端部７２ａ（下面７２ｅ）とは重なっていない。
【００３６】
ここで、本実施形態では、フランジ部１５ｂの供給側の上面１５ｆは、中端部７２ｂの下面７２ｃと所定の間隔Ａ（クリアランス）を隔てて配置されている。そして、フランジ部１５ｂの上面１５ｆと、中端部７２ｂの下面７２ｃとの間の距離Ａ（クリアランス）がセンサ等（図示せず）により検出された結果に基づいて、弁ニードル２のリフト量が得られる（規定される）。たとえば、距離Ａ（クリアランス）が最大であるとセンサにより検出された場合には、弁ニードル２のリフト量は最小（閉弁時（全閉））となり、距離Ａ（クリアランス）が最小であるとセンサにより検出された場合には、弁ニードル２のリフト量は最大（開弁時（全開））となる。また、リフト量とは、弁ニードル２の閉弁時を基準とした場合の供給側への移動量（移動距離）を意味している。
【００３７】
フランジ部１５ｂの上面１５ｆは、中端部７２ｂの下面７２ｃと略平行となるように配置されている。また、フランジ部１５ｂの上面１５ｆは、先端部７２ａの下面７２ｅと略平行となるように配置されている。また、中端部７２ｂの下面７２ｃと、先端部７２ａの内表面７２ｄとは、略直角になるように配置されている。
【００３８】
フランジ部１５ｂの外側面１５ｅは、軸方向（Ｙ方向）に略直交する方向（Ｘ方向）から見て、先端部７２ａの内表面７２ｄと部分的に重なるように配置されている。これにより、フランジ部１５ｂを内極部７２側（磁石コイル１２側）に近づくように配置することが可能となるので、その分、アーマチャ１１を内極部７２側に近づくように配置することが可能である。その結果、磁石コイル１２との間に発生するアーマチャ１１の吸引力を向上させることが可能となる。
【００３９】
フランジ部１５ｂの外側面１５ｅと、先端部７２ａの内表面７２ｄとの間には、燃料噴射弁１の開弁時に弁ニードル２が上昇した際に、フランジ部１５ｂが先端部７２ａに接触しないように軸方向（Ｙ方向）に略直交する方向（Ｘ方向）に沿った所定の間隔Ｂが設けられている。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態による燃料噴射弁１によれば、以下に列記するような効果が得られる。
【００４１】
本実施形態では、上記のように、内極部７２の先端部７２ａの内径を内極部７２の中端部７２ｂの内径よりも大きくし、フランジ部１５ｂの外径を内極部７２の先端部７２ａの内径よりも小さくするとともに、内極部７２の中端部７２ｂの内径よりも大きくし、弁ニードル２のリフト量を弁ニードル２のフランジ部１５ｂから内極部７２までの距離Ａ（クリアランス）とする。これにより、閉弁時において、フランジ部１５ｂと内極部７２とは、直接的に当接することがないので、フランジ部１５ｂと内極部７２との対向する面が摩耗することがない。その結果、たとえば、接触面が摩耗する可能性のあるフランジ部１５ｂとアーマチャ１１との間の距離（クリアランス）に基づいてリフト量を得る場合と異なり、弁ニードル２のフランジ部１５ｂと内極部７２との間の距離Ａ（クリアランス）に基づいてリフト量を正確に見積もる（得る）ことができる。
【００４２】
また、本実施形態では、上記のように、弁ニードル２のリフト量を、弁ニードル２のフランジ部１５ｂの上面１５ｆから中端部７２ｂの下面７２ｃまでの距離Ａ（クリアランス）とする。これにより、弁ニードル２のフランジ部１５ｂの上面１５ｆから内極部７２の中端部７２ｂの下面７２ｃまでの距離Ａ（クリアランス）に基づいて、容易に、弁ニードル２のリフト量を見積もることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、上記のように、フランジ部１５ｂの上面１５ｆを、中端部７２ｂの下面７２ｃと略平行に配置する。これにより、フランジ部１５ｂの上面１５ｆと、中端部７２ｂの下面７２ｃとが平行に配置されていない場合と異なり、より正確に弁ニードル２のリフト量を見積もることができる。
【００４４】
−他の実施形態−
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
【００４５】
たとえば、上記実施形態では、弁ニードルとフランジ部とが別部材により構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、弁ニードルとフランジ部とが一体的に構成されていてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、アーマチャと当接するフランジ部と、戻しばねが取り付けられるばね受用フランジ部とを別個にストッパ体に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、１つのフランジ部をストッパ体に形成し、フランジ部の下面にアーマチャが当接するとともに、フランジ部の上面に戻しばねが取り付けられるように構成してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、本発明の内コネクタ部の一例として、磁石コイルの内側に配置された内極部（ケーシング体の一部）を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、弁ニードルのフランジ部との間で弁ニードルのリフト量を得ることが可能であれば、内極部（ケーシング体の一部）以外の部品や部材で構成されていてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、閉弁時に弁ニードルのフランジ部を、軸方向（Ｙ方向）に略直交する方向（Ｘ方向）に対して、内極部の先端部の内表面と部分的に重なるように配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、弁ニードルのフランジ部と、内極部の先端部の内表面とが部分的に重なっていなくてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、中端部の下面と、先端部の内表面とが略直角になるように配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、中端部の下面と、先端部の内表面とが略直角以外の角度で配置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、燃料噴射弁に利用することができ、特に、閉弁時に弁ニードルのフランジ部に当接するアーマチャを備える燃料噴射弁に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  燃料噴射弁
２  弁ニードル
７  ケーシング体
１１  アーマチャ
１２  磁石コイル
１５ｂ  フランジ部
１５ｄ  下面
１５ｅ  外側面
１５ｆ  上面
１７  戻しばね
７１  外極部
７２  内極部（内コネクタ部）
７２ａ  先端部
７２ｂ  中端部
７２ｃ  下面
７２ｄ  内表面
７２ｅ  下面
【図１】
2014043806.tif 000003
【図２】
2014043806.tif 000004