(57)【要約】【課題】  従来よりも高い燃料圧力であっても前記可動子を安定して作動させる。【解決手段】  前記固定コアと前記可動コアの衝突面が対抗する空間と、前記可動子下部にある空間とをつなぐ通路を形成する。  具体的には、磁気ギャップ（１０Ｇ）が可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）とこれに対面するボディー（１３）の内周面の少なくともいずれかに形成された周方向に点在する複数条の拡大ギャップ部分（１０ｆ１〜１０ｆ５）を有する。  このように構成したので、可動子（５，９，１０，１１などからなる）が軸方向に移動する際、燃料が拡大ギャップ部分を介して自由に移動できるので可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）とボディー（１３）の内周面（１３Ｆ）との間に作用する燃料の流体抵抗（粘性抵抗も含む）が小さくなり、燃料が高圧になっても、可動子の動きが束縛されず、安定した応答性が得られる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体に固定されると共に、円筒状の外周面を有し、燃料通路内で軸方向に往復動する磁性材製の可動コア、
当該可動コアの外周に磁気ギャップを隔てて対面する円筒状の内周面を持ち、前記可動コアと協働して磁気通路の一部を構成する磁性材製のボディー
を有する電磁燃料噴射弁において、
前記磁気ギャップが前記可動コアの外周面とこれに対面するボディーの内周面の少なくともいずれかに形成された周方向に点在する複数条の拡大ギャップ部分を有することを特徴とする
電磁燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記拡大ギャップ部分が前記可動コアの外周に形成された軸方向に延びる溝と前記ボディーの円筒状の内周面とで形成されていることを特徴とする
電磁燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記拡大ギャップ部分が前記可動コアの外周に形成された軸方向に延びるセレーションと前記ボディーの円筒状の内周面とで形成されていることを特徴とする
電磁燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記拡大ギャップ部分が前記可動コアに形成された軸方向に延びる貫通孔であることを特徴とする
電磁燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記拡大ギャップ部分が前記ボディーの内周面に形成された軸方向に延びる溝と前記可動コアの円筒状外周面とで形成されていることを特徴とする
電磁燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記拡大ギャップ部分が前記可動コアの外周面に形成された軸方向に延びる平坦な面と前記ボディーの円筒状の内周面とで形成されていることを特徴とする
電磁燃料噴射弁。
【請求項７】
弁体に固定されると共に、円筒状の外周面を有し、燃料通路内で軸方向に往復動する磁性材製の可動コア、
当該可動コアの外周に磁気ギャップを隔てて対面する円筒状の内周面を持ち、前記可動コアと協働して磁気通路の一部を構成する磁性材製のボディー
を有する電磁燃料噴射弁において、
前記可動コアの外周面とこれに対面するボディーの内周面との間に燃料が充満しており、当該燃料による面圧の高い部分と低い部分が前記可動コアの外周面とこれに対面するボディーの内周面との間の周方向に交互に形成されており、
前記面圧の高いところで磁束密度が密に、前記面圧の低いところで磁束密度が粗に形成されていることを特徴とする
電磁燃料噴射弁。
【請求項８】
噴射弁本体の軸方向に燃料通路を構成する中空筒型の固定コア側に磁気吸引される可動コアと、弁体を備えて可動子を構成し、前記固定コアの端面に前記可動コアの端面が衝突するよう構成された電磁燃料噴射弁において、前記固定コアと前記可動コアの衝突面が対抗する空間と、前記可動子下部にある空間とをつなぐ通路が可動コア作動空間に形成されていることを特徴とする電磁燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項８に記載の電磁式燃料噴射弁において、前記通路は可動コア外周部に形成されている電磁燃料噴射弁。
【請求項１０】
請求項８に記載の電磁式燃料噴射弁において、前記通路が可動コアの内部に形成されていることを特徴とする電磁燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射弁で、電磁コイルで駆動されるいわゆる電磁燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の電磁駆動式の燃料噴射弁においては、エンジン制御ユニットからの電気信号により電流の通電及び遮断が制御される電磁コイルを備えている。当該燃料噴射弁は電磁コイルが通電されると固定コアと可動コアの間に電磁力が作用し可動コアが固定コアの端面に吸着される。これによって可動コアに取り付けられた弁が燃料通路を開いて燃料を噴射する。通電が断たれると電磁力が消滅し、可動コアを閉じ方向に付勢しているばねの力で弁が閉じる。このような電磁駆動式燃料噴射弁は、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では例えば、筒内噴射型内燃機関に用いる筒内直接燃料噴射用電磁駆動式燃料噴射弁のように高い燃料圧力で使用する場合、可動子周囲を流れる燃料の流体抵抗によって前記可動子の作動が不安定になるため、噴射する燃料の流量が不安定になるか急激に減少する問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、高い燃料圧力であっても前記可動子（可動コア及び弁体）を安定して作動させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成する為に、可動子が移動するときに燃料が可動コアに及ぼす流体抵抗を低減させる手段を、可動コアとこの可動コアの外周に対面するボディの内周面との間に設けた。
【発明の効果】
【０００７】
これにより可動子が移動する際に燃料が自由に移動できるようになり、その結果可動コアが燃料による流体抵抗を受けにくくなり、可動子の作動が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
最初に、図１を用いて、本実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成について説明する。図１は本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。
【００１０】
図１において、燃料噴射弁１００は、開弁時に噴射弁本体の上部から燃料が流入し、軸方向に流れて、噴射弁下端に設けたオリフィス２７より燃料が噴射される、いわゆるトップフィード式のものであり、以下、このような燃料噴射弁１００について説明する。
【００１１】
燃料噴射弁１００の軸方向の燃料通路は、主として、燃料導入のための中空筒型である固定コア１と、下部にフランジを有する中空のシールリング１９と、外周にテーパを有する中空のノズルハウジング１３と、ノズルホルダ１４と、弁座付きのオリフィスプレート１６とを各要素として構成されている。
【００１２】
図２に示すように、シールリング１９の上端部は、符号Ｗ１で示される箇所で、固定コア１と圧入嵌合し、溶接されている。また、シールリング１９の下端部にはフランジ19ａが設けられ、符号Ｗ２で示される箇所にて、ノズルハウジング１３と圧入嵌合し、溶接されている。この溶接は、円周方向に行われ、噴射弁組立前に予め結合されている。即ち、シールリング１９と固定コア１の間、及びシールリング１９のフランジ１９ａとノズルハウジング１３の間は、圧入嵌合により固定される。なお、両者の間を円周方向に溶接するのは、上述したように、固定コア１と、シールリング１９と、ノズルハウジング１３とが燃料通路を形成するため、燃料の漏れを防止するためである。圧入嵌合後にシールリング
１９を溶接する場合の方が、シールリング１９を固定コア１やノズルハウジング１３と溶接だけにより固定する場合と比べて、溶接による熱歪みの影響を低減することができる。
【００１３】
次に、図１に示すように、ノズルホルダ１４は、ストローク調整リング１７を介して、ノズルハウジング１３の下部に収納されている。ノズルハウジング１３の下端部は、塑性流動結合によるメタルフローにより、ノズルホルダ１４に固定されている。プランジャロッドガイド１８は、ノズルホルダ１４内部に、圧入により固定されている。
【００１４】
以上のようにして、固定コア１，シールリング１９，ノズルハウジング１３，ストローク調整リング１７，ノズルホルダ１４が一連に結合されて、一つの燃料通路組立体が構成されている。
【００１５】
上記燃料通路組立体の内部には、円筒型の可動コア１０，細長の弁体５，ジョイント
１１，質量体８，戻しバネ７，Ｃリングピン６等が組み込まれている。弁体５には、弁ロッドが含まれている。可動コア１０と、弁体５と、ジョイント１１とは結合され、可動子１２を構成している。ジョイント１１は、可動コア１０と弁体５の間に介在する中間要素として設けられている。戻しバネ７は、可動子１２をオリフィスプレート１６の弁座16ａ側に付勢している。Ｃリングピン６は、横断面がＣリング形状であり、戻しバネ７のバネ力を調整する部材として設けられている。
【００１６】
固定コア１及びシールリング１９との圧入嵌合する位置の外周には、電磁コイル２が配置されており、その外側には、ヨーク４が固定コア１に圧入嵌合されている。ヨーク４の下端部は、ノズルハウジング１３と溶接結合されており、電磁コイル２を収納する組立体が構成されている。
【００１７】
燃料噴射弁１００は、電磁コイル２に通電すると、ヨーク４，固定コア１，可動コア
１０，ノズルハウジング１３により磁気回路が形成され、それによって、可動子１０が戻しバネ７の力に抗して固定コア１側に吸引されることで、開弁動作が行われるようになっている。電磁コイル２の通電を止めると、戻しバネ７の付勢力により、可動子１２がオリフィスプレート１６の弁座１６ａに当接して弁が閉じるようになっている。すなわち、閉弁動作が行われるようになっている。本例では、固定コア１の下端面が開弁動作時に可動子１２を受け止めるストッパとしての役割をなしている。
【００１８】
次に、図１に示すように、ロングノズル部１４ｂの外周には、シール部材取り付け用の溝１４ｃが設けられている。この溝１４ｃには、シール部材２６、例えば、チップシールが装着されている。ロングノズル部１４ｂは、従来のものよりも長く形成されている。
【００１９】
図１に示すように、ノズルホルダ１４の下端（先端）には、オリフィスプレート１６と、燃料旋回子（以下、「スワラー」と称する）１５とが設けられている。これらの部材
ノズルホルダ１４，スワラー１５，オリフィスプレート１６は別部材により成形されている。
【００２０】
ここで、図３を用いて、オリフィスプレート１６の構成について説明する。図１０は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるオリフィスプレート１６と可動子
１２の先端部の構成を示す拡大図である。
【００２１】
図３に示すように、オリフィスプレート１６は、例えばステンレス系の円板状のチップにより形成されており、その中央部には、オリフィス（噴射孔）２７が設けられている。また、そのオリフィス２７に続く上流部には、弁座１６ａが形成されている。
【００２２】
オリフィスプレート１６は、図１に示すように、ノズルホルダ１４の下端内周１４ｄに圧入により取り付けられている。一方、スワラー１５は、焼結合金により形成されており、ノズルホルダ１４の下端内周１４ｄに嵌合されている。
【００２３】
スワラー１５及びオリフィスプレート１６を装着することにより、スワラー１５は、受け面１４ｅとオリフィスプレート１６の間に挾持されるようになっている。スワラー１５の上面は、ノズルホルダ１４の受け面１４ｅに圧接するために、図４に示した燃料の案内溝２８が設けられている。スワラー１５上流側の燃料がこの案内溝２８を介してスワラー１５外周の燃料流路３１に流れるようになっている。
【００２４】
ここで、図５を用いて、可動子１２の構成について説明する。図５は、電磁式燃料噴射弁に用いる可動子１２の側面図である。
【００２５】
図５に示すように、可動子１２における可動コア１０と弁体５とがばね機能を有するジョイント１１を介して連結されている。可動子１２には、可動コア１０とジョイント１１との間に板バネ（ダンパープレート）９が組み込まれている。
【００２６】
また、図１に示すように、固定コア１の燃料通路を構成する軸孔ｆから可動コア１０に設けた軸孔にわたって、可動子１２と独立して軸方向に可動な質量体（重錘，可動マスなどと称されることもある）８が配置されている。質量体８は、戻しばね７と板バネ９との間に位置するように配置されている。したがって、戻しばね７のばね荷重は、質量体８，板バネ９を介して、可動子１２に加わるように設定されている。
【００２７】
図５に示すように、可動コア１０は、質量体８の一部を導入するための上部軸孔１０ａと、この上部軸孔１０ａよりも径を大きくした下部軸孔１０ｂとを有している。
【００２８】
次に、前記固定コアと前記可動コアの衝突面が対抗する空間３２と、前記可動子下部にある空間３３とをつなぐ燃料通路（拡大ギャップ部分）１０ｆ１〜１０ｆ５についてそれぞれ図６〜図１０を用いて説明する。
【００２９】
まず、図６を用いて、本実施形態による可動コア１０の外周部について説明する。図６は本発明の一実施形態による可動子の構成を示す拡大図である。
【００３０】
図１に示すように可動コア１０の外周円筒面１０Ｓとノズルハウジング（ボディー）
１３の円筒状内周面とのあいだには隙間（磁気ギャップ）１０ｅを有する。可動コア１０とノズルハウジング（ボディー）１３は磁気回路の一部を構成しており、磁力は距離に反比例するため、隙間１０ｅが狭いほど可動子１２は強い力で固定コア１に引張られる。以下、この力を吸引力と呼ぶ。燃料の圧力は吸引力と相対する方向に加わるため、加える燃料の圧力が高いほど隙間１０ｅを狭めて磁力を高める必要がある。
【００３１】
しかし、従来の技術において隙間１０ｅは円筒形状であるため、強い磁力を発生させるためには全周方向において一様に隙間を狭める必要があった。すると、可動子１２が摺動する際に流れる燃料の流体抵抗が必要以上に大きくなる。特に、弁体が燃料の流れと逆行する開弁時には影響が大きく、燃料の圧力によって弁体の開弁速度が大幅に遅くなり、不安定となる。
【００３２】
そこで、本発明では図６に示すように、可動コア１０の外周部に通路（拡大ギャップ部分）１０ｆ１を設ける。本実施例では通路（拡大ギャップ部分）１０ｆ１を、加工性を考慮して図６に示す凹形状で９０度間隔に配置した。この燃料の通路を確保することで、可動子１２が摺動する際に発生する燃料の隙間１０ｅによる流体抵抗を大きく低減できる。その一方で、通路部以外の隙間１０ｅを狭く保つことができるため磁気を大幅に減少させることなく、固定コア１と可動コア１０の吸引力を維持できる。その結果、従来より高い燃料圧力でも安定して弁が開く。また、閉弁時にも同様に流体抵抗が低減しているため閉弁速度も増し、弁体の応答性も向上される。
【００３３】
他の実施例では、図７に示すように可動コア１０の外周部にセレーション状の通路（拡大ギャップ部分）１０ｆ２を設けてもよい。可動コアの摺動に伴う、前記空間３２と前記空間３３にある燃料の移動が速やかになるために可動子の応答性が向上する。
【００３４】
他の実施例では、図８に示すように可動コア１０の外周部に通路（拡大ギャップ部分）１０ｆ３を設けてもよい。可動コア１０の摺動に伴う、前記空間３２と前記空間３３にある燃料の移動が速やかになるために可動子の応答性が向上する。
【００３５】
他の実施例では、図９に示すように可動コア１０の内部に通路（拡大ギャップ部分）
１０ｆ４を設けてもよい。可動コア１０の摺動に伴う、前記空間３２と前記空間３３にある燃料の移動が速やかになるために可動子の応答性が向上する。
【００３６】
また、図８に示したように前記ノズルハウジング（ボディー）１３と前記シールリング１９の、可動コア１０に対抗する面に通路（拡大ギャップ部分）１０ｆ５を設けてもよい。この場合は図６の場合と同様の効果が得られる。
【００３７】
なお、上述の説明では、筒内噴射方式の燃料噴射弁について説明しているが、本発明は、吸気通路に配置する燃料噴射弁にも適用することができるものである。
【００３８】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【００３９】
以上説明したように、本発明を適用した電磁式燃料噴射弁は、以下のように構成されているので燃料圧力の影響を受けにくく、安定して応答性を向上させることができるという効果を奏する。
１．弁体（５，９，１１などからなる）に固定される磁性材製の可動コア（１０）は、円筒状の外周面（１０Ｓ）を有し、燃料通路内で軸方向に往復動する。
【００４０】
可動コア（１０）の外周に磁気ギャップ（１０Ｇ）を隔てて対面する円筒状の内周面
（１３Ｆ）を持つ磁性材製のボディー（１３）は、可動コア（１０）と協働して磁気通路の一部を構成する。
【００４１】
磁気ギャップ（１０Ｇ）が可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）とこれに対面するボディー（１３）の内周面の少なくともいずれかに形成された周方向に点在する複数条の拡大ギャップ部分（１０ｆ１〜１０ｆ５）を有する。
【００４２】
このように構成したので、可動子（５，９，１０，１１などからなる）が軸方向に移動する際、燃料が拡大ギャップ部分を介して自由に移動できるので可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）とボディー（１３）の内周面（１３Ｆ）との間に作用する燃料の流体抵抗
（粘性抵抗も含む）が小さくなり、燃料が高圧になっても、可動子の動きが束縛されず、安定した応答性が得られる。
２．拡大ギャップ部分（１０ｆ１〜１０ｆ５）が可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）に形成された軸方向に延びる溝（１０ｆ１）とボディー（１３）の円筒状の内周面(１３Ｆ)とで形成されている。
３．拡大ギャップ部分（１０ｆ１〜１０ｆ５）が可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）に形成された軸方向に延びるセレーション（１０ｆ２）とボディー１３の円筒状の内周面
（１３Ｆ）とで形成されている。
４．拡大ギャップ部分（１０ｆ１〜１０ｆ５）が可動コア（１０）に形成された軸方向に延びる貫通孔（１０ｆ４）である。
５．拡大ギャップ部分（１０ｆ１〜１０ｆ５）がボディー（１３）の内周面（１３Ｆ）に形成された軸方向に延びる溝（１０ｆ５）と可動コア（１０）の円筒状外周面（１０Ｓ）とで形成されている。
６．拡大ギャップ部分（１０ｆ１〜１０ｆ５）が可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）に形成された軸方向に延びる平坦な面（１０ｆ３）とボディー（１３）の円筒状の内周面
（１３Ｆ）とで形成されている。
７．図１０に示すように、弁体（５，９，１１などからなる）に固定される磁性材製の可動コア（１０）は、円筒状の外周面（１０Ｓ）を有し、燃料通路内で軸方向に往復動する。
【００４３】
可動コア（１０）の外周に磁気ギャップ（１０Ｇ）を隔てて対面する円筒状の内周面
（１３Ｆ）を持ち、可動コア（１０）と協働して磁気通路の一部を構成する磁性材製のボディー（１３）を有する。
【００４４】
可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）とこれに対面するボディー（１３）の内周面
（１３Ｆ）との間に燃料が充満しており、当該燃料による面圧の高い部分と低い部分が可動コア（１０）の外周面（１０Ｓ）とこれに対面するボディー（１３）の内周面(１３Ｆ)との間の周方向に交互に形成されており、面圧の高いところ（１０Ｈ）で磁束密度(φ１)が密に、面圧の低いところ（１０Ｌ）で磁束密度（φ２）が粗に形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるオリフィスプレートと可動子の先端部の構成を示す拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるスワラーの構成を示す拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動子の側面図である。
【図６】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動コアの構成を示す拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動コアの構成を示す拡大図である。
【図８】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動コアの構成を示す拡大図である。
【図９】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動コアの構成を示す拡大図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるシールリングとノズルハウジングの構成を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…固定コア、２…電磁コイル、３…コイル用樹脂モールド、４…ヨーク、７…戻しばね、８…質量体、９…板バネ(ダンパープレート)、１０…可動コア、１０ｆ１，１０ｆ２，１０ｆ３，１０ｆ４，１０ｆ５…燃料通路（拡大ギャップ部分）、１１…ジョイント、１２…可動子、１３…ノズルハウジング（ボディ）、１４…ノズルホルダ、１６…オリフィスプレート、１９…シールリング。
【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】
2006307647.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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