(57)【要約】【課題】  外開弁構造の弁部材を、通電等により伸縮する駆動部材で駆動するものにおいて、受熱により弁ボディ等が周囲温度の影響を受ける場合であってもリフト量変化防止が図れる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  弁座１３を有する弁ボディ１２（詳しくはノズルボディ等２５、２６）と、ノズルボディ２５の内外の軸方向に挿通可能で、弁座１３に着座および離座するニードル１６と、通電により伸長および収縮する圧電振動子１７とを備え、圧電振動子１７の伸長によりニードル１６を外側に離座させることで開弁する燃料噴射弁１０において、  弁ボディ１２側に当接し、弁座１３から離座するニードル１６のリフト量を規制するストッパ部材７１、７６を備え、ストッパ部材７１、７６と弁ボディ１２との当接部を、弁ボディ１２の膨張時に、弁ボディ１２とともにストッパ部材７１、７６を弁座側に移動する位置（第２段差部１２ａと下端部７２ａ）とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座を有する弁ボディと、
前記弁ボディの内外の軸方向に挿通可能で、前記弁座に着座および離座する弁部材と、
通電により伸長および収縮する駆動部材とを備え、
前記駆動部材の伸長により前記弁部材を外側に離座させることで開弁する燃料噴射弁において、
前記弁ボディ側に当接し、前記弁座から離座する前記弁部材のリフト量を規制するストッパ部材を備え、
前記ストッパ部材と前記弁ボディとの当接部を、前記弁ボディの膨張時に、前記弁ボディとともに前記ストッパ部材を前記弁座側に移動する位置とすることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記ストッパ部材は、
前記弁部材を着座方向に付勢する付勢部材と、
前記付勢部材を挟み込んで所定間隔を形成している第１ストッパおよび第２ストッパとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第１ストッパおよび前記第２ストッパは、内部に前記弁部材が挿通可能に形成されており、
前記第１ストッパおよび前記第２ストッパのうち少なくともいずれか一方に内外に貫通する連通孔が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記当接部は、前記第１ストッパおよび前記第２ストッパのうち前記弁座側に配置されたいずれか一方の前記弁座側に延設する下部側ストッパ部に形成され、
前記下部側ストッパ部は、前記弁ボディの内周に摺動可能な大径軸部を有しており、
前記当接部を前記大径軸部の前記弁座側に向けて延設するとともに、前記内周に対して所定径方向隙間が設けられるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記下部側ストッパ部は、前記所定径方向隙間側と内部とを連通する燃料連通孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記下部側ストッパ部の反弁座側には、前記付勢部材を支持する支持部が延設されており、
前記支持部は、前記弁ボディに対峙するように配置されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記一方に対して、他方を前記弁部材に係止する係止部材を有しており、前記所定間隔を前記係止部材の厚みにより決定していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記弁部材は、前記係止部材を前記弁部材対して外側から係止可能とする係方向段差を有していることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記ストッパ部材は、前記弁ボディに比べて熱膨張係数が小さいことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記ストッパ部材は、常に前記弁ボディに当接し、追従していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
前記駆動部材と前記弁部材との間には、前記駆動部材の伸縮動作を油圧動作に変換し、その油圧動作により前記弁部材のリフト動作をさせる背圧室が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【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、例えば通電により伸縮する圧電素子等の駆動部材により弁部材を駆動する燃料噴射弁に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射装置としては、例えば内燃機関の燃焼室に直接あるいは間接的に燃料噴射する燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁から供給される燃料は、吸気管あるいは燃焼室において空気と混合され、燃焼室内に可燃混合気を形成する。燃焼室内の可燃混合気はピストン運動により圧縮された後、点火装置により着火燃焼し、内燃機関の動力として利用されている。
【０００３】
この種の燃料噴射弁は、弁ボディ、および弁ボディの弁座に着座、離座可能な弁部材としてのニードルを有する弁部とを備え、燃料噴射量は、弁座からニードルが離座している開弁期間と、ニードルのリフト量とにより計量される。近年、低燃費、高出力化等のため、短時間で多くの噴射量が得られるよう、弁部の応答性を高速化する要求がある。
【０００４】
弁部の応答性を高速化する手段として、圧電素子などの通電により伸縮する駆動部材でニードルを駆動する技術がある（特許文献１および２参照）。駆動部材は、伸長および収縮することにより直接ニードルをリフトさせ、ニードルを弁座から離座および着座させる。
【０００５】
なお、駆動部材として、特許文献１では圧電素子、特許文献２では超磁歪素子を用いており、一般に、いずれも通電、磁場を加えることにより駆動部材が発熱し熱膨張する温度特性を有する。また、これらの弁部は、ニードルが弁ボディ内外に挿通可能な構造いわゆる外開弁構造を有している。
【０００６】
なお、特許文献２では、ニードルを直接駆動する駆動部材と、ニードルとの間に僅かに間隔を持たせ、熱膨張による温度特性の影響を緩和させようとしている。
【特許文献１】特表２００２−５３９３７０号公報
【特許文献２】特開平７−２２７０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献による従来技術では、圧電素子等の駆動部材に起因する温度特性の燃料噴射弁への影響を、弁部の油密を保つ程度に抑制することは可能である。しかしながら、実際に内燃機関へ搭載する燃料噴射弁は、内燃機関側からの受熱による周囲温度の影響により、リフト量が変化してしまう可能性がある。場合によってはリフト量が変化することにより噴射量の高精度な調量が難しくなるという問題がある。
【０００８】
例えば燃焼室に燃料噴射弁によって燃料を直接噴射供給する場合、一般に、燃料噴射弁のうち、弁ボディ等先端部側が燃焼室内に臨むように配置される。一方、ニードル等の内部作動部材は比較的温度変化が小さい燃料中に浸されている。このため、ニードル側と弁ボディ側つまり燃料噴射弁の内外では、燃焼温度などの周囲温度の影響により温度差が生じるおそれがある。場合により、弁ボディと、ニードル等内部作動部材との温度差が大きくなると、熱膨張差によりリフト量に変化が生じ、燃料噴射量が変化してしまうため、周囲温度の影響を受けない燃料噴射弁の要求がある。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、外開弁構造の弁部材を、通電等により伸縮する駆動部材で駆動するものにおいて、受熱により弁ボディ等が周囲温度の影響を受ける場合であってもリフト量変化防止が図れる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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【００１１】
即ち、請求項１乃至１１に記載の発明では、弁座を有する弁ボディと、弁ボディの内外の軸方向に挿通可能で、弁座に着座および離座する弁部材と、通電により伸長および収縮する駆動部材とを備え、駆動部材の伸長により弁部材を外側に離座させることで開弁する燃料噴射弁において、
弁ボディ側に当接し、弁座から離座する弁部材のリフト量を規制するストッパ部材を備え、ストッパ部材と弁ボディとの当接部を、弁ボディの膨張時に、弁ボディとともにストッパ部材を弁座側に移動する位置とすることを特徴としている。
【００１２】
これによると、弁ボディ側に当接し、弁座から離座する弁部材のリフト量を規制するストッパ部材を備え、ストッパ部材と弁ボディとの当接部を、弁ボディの膨張時に、弁ボディとともにストッパ部材を弁座側に移動する位置とするので、燃焼室内の燃焼等の影響による弁ボディ側と弁部材側との熱膨張差でのリフト変化の緩和または防止が図れる。弁ボディの熱膨張時に弁座側に移動する弁ボディの所定位置に当接されたストッパ部材により、例えば燃料噴射弁への受熱による周囲温度の影響を受けた場合であっても、弁部材のリフト量を所定値に維持するようにすることができる。
【００１３】
したがって、受熱により弁ボディ等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があってもリフト量変化防止が図れる。
【００１４】
なお、ストッパ部材と弁ボディとの当接部は、弁ボディの例えば弁座がある側などの内部、あるいは弁ボディの反弁座側の端面部などに設けてもよい。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、ストッパ部材は、弁部材を着座方向に付勢する付勢部材と、付勢部材を挟み込んで所定間隔を形成している第１ストッパおよび第２ストッパとを備えていることを特徴としている。
【００１６】
これによると、ストッパ部材は、弁部材を着座方向に付勢する付勢部材と、付勢部材を挟み込んで所定間隔を形成している第１ストッパおよび第２ストッパとを備えるので、弁ボディ側と弁部材側との熱膨張差を緩和または防止するように、ストッパ部材全体の軸方向位置が変えられる。その結果、ストッパ部材を構成する第１ストッパおよび第２ストッパとで形成される所定間隔を維持しながら、ストッパ部材を弁座位置の変化に追従させることが可能である。
【００１７】
したがって、弁ボディ等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があったしても、弁部材のリフト量が変化するのを防止することができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明では、第１ストッパおよび第２ストッパは、内部に弁部材が挿通可能に形成されており、第１ストッパおよび第２ストッパのうち少なくともいずれか一方に内外に貫通する連通孔が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
弁部材が外側に離座することで開弁するいわゆる外開弁構造を有する燃料噴射弁において、弁部材およびストッパ部材等の内部作動部材は燃料中に浸されているので、リフト量を規制するスットパ部材も燃料中に浸されることになる。そのため、弁部材のリフト量が最大となるようにするいわゆる開弁保持時には、ストッパ部材を構成する第１ストッパおよび第２ストッパ間の所定間隔がなくなるため、弁座側に向かう内部燃料通路内の燃料が閉塞されるおそれがある。
【００２０】
これに対して、請求項３に記載の発明では、第１ストッパおよび第２ストッパのうち少なくともいずれか一方に内外に貫通する連通孔を設けるので、開弁期間中に第１ストッパと第２ストッパが当接し所定間隔がなくなる場合があったとしても、弁座側に向かう燃料の閉塞防止ができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明では、当接部は、第１ストッパおよび第２ストッパのうち弁座側に配置されたいずれか一方の弁座側に延設する下部側ストッパ部側に形成され、
下部側ストッパ部は、弁ボディの内周に摺動可能な大径軸部を有しており、当接部を大径軸部の弁座側に向けて延設するとともに、前記内周に対して所定の径方向隙間が設けられるように配置されていることを特徴としている。
【００２２】
これによると、リフト変化の緩和または防止をするためのストッパ部材と弁ボディとの当接部を設ける部位として、第１ストッパおよび第２ストッパのうち弁座側に配置されたいずれか一方の弁座側に延設する下部側ストッパ部側に設けられているので、弁座の軸方向位置の変化に追従し易い。
【００２３】
さらに、下部側ストッパ部と弁ボディにおいて、下部側ストッパ部は弁ボディの内周に収容されるとともに、下部側ストッパ部の大径軸部と、その内周つまり内周の上部側とで摺動可能に形成されているので、ストッパ部材が比較的長軸状なものである場合であっても軸方向移動時での倒れ防止ができ、ストッパ部材によるリフト量の規制がスムースに安定して行える。
【００２４】
また、大径軸部から弁座側に延設される当接部側は内周に対して所定の径方向隙間が形成されるようにするので、弁ボディとストッパ部材との間に、弁ボディからの受熱を冷却する燃料通路が、所定の径方向隙間により形成される。
【００２５】
したがって、受熱により弁ボディ等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があっても、弁部材のリフト量の変化を防止することができる。
【００２６】
また、請求項５に記載の発明では、下部側ストッパ部は、所定径方向隙間側と内部とを連通する燃料連通孔が設けられていることを特徴としている。
【００２７】
これにより、ストッパ部材が弁ボディの内部に配置される場合において、下部側ストッパ部は、所定径方向隙間側と内部とを連通する燃料連通孔によって、弁ボディからの受熱を冷却する燃料通路を効果的に形成することができる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明では、下部側ストッパ部の反弁座側には、付勢部材を支持する支持部が延設されており、支持部は、弁ボディに対峙するように配置されていることを特徴としている。
【００２９】
これによると、下部側ストッパ部の反弁座側には、付勢部材を支持する支持部が延設されており、支持部は、弁ボディに、当接することなく、対峙するように配置されている。これにより、受熱により弁ボディ等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があっても、例えば弁ボディの熱膨張による弁座位置の変化にストッパ部材全体として追従するようにしながら、リフト量を規制するストッパ部材の機能が制限されないようにすることができる。
【００３０】
また、請求項７に記載の発明では、一方に対して、他方を弁部材に係止する係止部材を有しており、所定間隔を係止部材の厚みにより決定していることを特徴としている。
【００３１】
これにより、第１ストッパと第２ストッパ間の所定間隔つまりリフト量を、弁部材に係止する係止部材の厚みにより管理することができる。したがって、弁ボディ側と弁部材側との熱膨張差でのリフト変化を緩和または防止するストッパ部材を有する燃料噴射弁の組付け方法として、リフト量を組付け調節することで、生産する個々の燃噴射弁のリフト量のばらつきが抑えられる。
【００３２】
また、請求項８に記載の発明では、弁部材は、係止部材を弁部材対して外側から係止可能とする係方向段差を有していることを特徴としている。
【００３３】
これによると、弁部材は、係止部材を弁部材対して外側から係止可能とする係方向段差を有していることが好ましい。これにより、所定間隔つまりリフト量を測定しながら、弁ボディから弁部材およびスットパ部材を分解することなく、係止部材を外側から弁部材に挿入組付けするだけでリフト量の組付け調節ができる。
【００３４】
また、請求項９に記載の発明では、ストッパ部材は、弁ボディに比べて熱膨張係数が小さいことを特徴としている。
【００３５】
これによると、ストッパ部材は、弁ボディに比べて熱膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。これにより、内燃機関側の熱変化、例えば低温状態から高温状態への熱変化において、ストッパ部材の材質自体によっても、弁ボディ側と弁部材側との熱膨張差でのリフト変化への影響抑制を図ることができる。
【００３６】
また、請求項１０に記載の発明では、ストッパ部材は、常に弁ボディに当接し、追従することができる。
【００３７】
また、請求項１１に記載の発明では、駆動部材と弁部材との間には、駆動部材の伸縮動作を油圧動作に変換し、その油圧動作により弁部材のリフト動作をさせる背圧室が設けられていることを特徴としている。
【００３８】
一般に、機械的動作を油圧による流体動作に変換する伝達方法では、駆動部材の比較的素早い伸縮動作による流体の衝撃作用により背圧室内の圧力が変動する場合がある。これに対して請求項１１に記載の発明では、弁部材のリフト量を規制するストッパ部材を有するので、駆動部材の比較的素早い伸縮動作より背圧室内圧力が変動する場合があってもストッパ部材によりリフト量が変化するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の燃料噴射装置を、ガソリンエンジンに燃料を噴射供給するものに適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００４０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す断面図である。図２は、図１中の主要部を拡大した部分断面図である。図３は、図２中の係止部材を示す図であって、図３（ａ）は第１係止部材の平面図、図３（ｂ）は第２係止部材の平面図である。図４は、図２中の弁ボディ側と弁部材側の熱膨張差でのリフト量を説明する模式図である。なお、図５は、図１の燃料噴射弁を内燃機関へ装着した装着状態の一実施例を示す模式的断面図である。
【００４１】
燃料噴射装置は、内燃機関、特にガソリンエンジンに用いられ、例えば多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）の各気筒に燃料を噴射する。図５に示すように、エンジン１００は、シリンダブロック（図示せず）と、シリンダヘッド１０２と、ピストン（図示せず）と、シリンダブロックの内周壁、ピストン、およびシリンダヘッド１０２の天井内壁とで区画される燃焼室１０６とを備える周知の内燃機関である。燃焼室１０６は、ピストンの往復移動により容積が増減する。シリンダヘッド１０２は、図示しない吸気管に接続し、吸入吸気が導かれる吸気ポート（図示せず）と、図示しない排気管に接続し、排気を排出する排気ポート（図示せず）とを備えている。なお、ここで、図５では、図面作図上、４気筒のうちの１気筒のみを示しており、図１では、図５に示す気筒に設けられる燃料噴射弁を示している。
【００４２】
燃料噴射装置は、燃料の噴射を行なう燃料噴射弁２とを含んで構成されている。なお、燃料噴射弁２は、エンジン１００に搭載されるものであれば、図５のように気筒のシリンダヘッド等の取付けられるものに限らず、エンジン１００の吸気ポート等の吸気管もしくは排気管に取付けられるものであってもよい。
【００４３】
燃料噴射弁２は、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料が、燃料分配管（図示せず）を介して供給される。燃料噴射弁２は図１に示すように略円筒形状であり、一端から燃料を受け、他端から燃料を噴射する。燃料噴射弁２は、ノズルボディ１２、ケーシング１４、フィルタボディ１５、弁部材としてのニードル１６、駆動部材としての圧電振動子１７、主ピストン１８、ストッパ部材７１、７６とを含んで構成されている。燃料噴射弁２の一端側の燃料入口部には内部に内孔が形成されており、燃料噴射弁２内へ燃料を供給する内部燃料通路と連通している。内孔にはフィルタ２４が取付けられており、異物が除去される。なお、エンジン１００が直噴用エンジンの場合には、燃料噴射弁２は気筒の燃焼室１０６に燃料を直接噴射供給する。この場合、燃焼室１０６へ供給する燃料の圧力を約２ＭＰａ以上とするために、燃料ポンプによって燃料タンクから吸上げられた所定の低圧（例えば０．２ＭＰａ）の燃料を、図示しない高圧ポンプでさらに加圧し、この加圧された所定の高圧の燃料（例えば、２〜１３ＭＰａの範囲内の所定圧の燃料）が、燃料分配管を介して燃料噴射弁２に供給される。燃料ポンプから吐出される燃料、高圧ポンプからさらに加圧されて吐出される燃料は、それぞれ図示しない燃料調圧装置としてのプレッシャレギュレータによって所定の圧力に調圧されている。
【００４４】
なお、燃料噴射弁２に供給される燃料は、燃焼室１０６を有する気筒等の熱源から比較的に離れて配置される燃料タンクから導かれるため、比較的温度変化が小さい。
【００４５】
ノズルボディ２５とケーシング１４とは中間部材としてのパッキン２６を挟んで、リテーニングナット２１及びノックピン２２により締結されている。ノズルボディ２５とパッキン２６とが共同して、弁ボディ１２を構成している。ケーシング１４とフィルタボディ１５とはリテーニングナット１１により締結されている。ノズルボディ２５、パッキン２６、ケーシング１４及びフィルタボディ１５を燃料通路２３、３３が貫通している。フィルタボディ１５に設けられた燃料通路２３の入口部に、コモンレールから供給された加圧燃料が流入する。燃料通路２３のうちフィルタボディ１５が形成する部分に、燃料中の異物を除去するフィルタ２４が配設されている。なお、特許請求の範囲に記載の弁ボディは、ノズルボディ２５およびパッキン２６とから構成される弁ボディ１２に限らず、ノズルボディ２５から構成されるものであってもよい。
【００４６】
ノズルボディ２５は燃料流れ方向に向けて拡径する内周面としての円錐面１３を有している。円錐面１３には、ニードル１６が離座および着座可能である。なお、ここで、円錐面１３は、ニードル１６が離座および着座可能な弁座を構成する。具体的には、弁座１３には、ニードル１６の当接部３１が離座および着座する。ニードル１６は略軸状に形成され、弁ボディ１２（詳しくはノズルボディ２５およびパッキン２６）内を軸方向に往復移動可能である。なお、ここで、弁座１３と当接部３１は、弁部が燃料の噴射を停止するための油密機能の働きをするシート部を構成している。
【００４７】
ノズルボディ２５およびパッキン２６内には、図１および図２に示すように、ストッパ部材７１、７６が常にノズルボディ２５の一部（詳しくは、第２段差部１２ａ）に当接するように配置されている。ストッパ部材７１、７６は、図２に示すように、付勢部材としての第１スプリング３６、第１ストッパ７１、および第２ストッパ７６とを有している。第１スプリング３６はニードル１６を着座方向に付勢している。第１ストッパ７１および第２ストッパ７６はこれらの間に第１スプリング３６を挟み込むように対峙して配置され、所定隙間（以下、エアギャップと呼ぶ）Ｇａを形成するように構成されている。これにより、ストッパ部材７１は、エアギャップＧａに基づいてニードル１６のリフト量を規制している。
【００４８】
なお、ノズルボディ２５とパッキン２６の内部には、ストッパ部材７１、７６を収容する第１背圧室３５を形成している。この第１背圧室３５には燃料通路２３、３３を経由してコモンレールから供給された加圧燃料が流入する。詳しくはパッキン２６は下端部に段付き内周を有しており、ノズルボディ２５の上端部１２ｃに当接することで内部に第１背圧室３５を形成している。上端部１２ｃは弁座１３側に向かって段付き内周が形成されており、第１段差部１２ｂおよび第２段差部１２ａを有している。第２段差部１２ａと後述の下端部７２ａは、特許請求の範囲に記載の当接部を構成している。
【００４９】
第１ストッパ７１と第２ストッパ７６は略円筒状体からなり、内部にニードル１６が挿通可能に形成されている。第１ストッパ７１は、図２に示すように、弁座１３側から図２の上方向に向かって、下部側ストッパ部７２、第１支持部７３、および上部側ストッパ部７４とを有している。下部側ストッパ７２は、ノズルボディ２５の内周１２ｈに収容され保持されるとともに、第２段差部１２ａに常に当接している。第１支持部７３は第１スプリング２６の外径より大きく形成され、第１スプリング３６を伸縮可能に支持している。上部側ストッパ部７５は略筒状に形成され、外周側に第１スプリング３６を伸縮可能にガイドしている。なお、第１支持部７３は、弁ボディ２５（詳しくは第１段差部１２ｂ）に軸方向に対峙するように配置されていることが好ましい。
【００５０】
なお、本実施形態では、第２ストッパ７１（詳しくは、上部側ストッパ部７４）は内外に貫通する連通孔（以下、第１連通孔と呼ぶ）７５ａ、７５ｂが設けられている。これにより、ニードル１６がフルリフトしてエアギャップＧａがなくなる場合があったとしても、燃料通路２３、３３および第１背圧室３５を経由して弁座１３側に向かう燃料の流れを閉塞するのを防止できる。
【００５１】
さらになお、本実施形態では、下部側ストッパ７２は、内周１２ｈに摺動可能な大径軸部７２ｂを有している。この大径軸部７２ｂの弁座１３に向けて下端部７２ａを延設するとともに、下端部７２ａ側は内周１２ｈに対して所定の径方向隙間が設けられるように形成されている。
【００５２】
さらになお、本実施形態では、図２に示すように、下部側ストッパ７２は、その所定径方向隙間と内部とを連通する燃料連通孔としての第２連通孔７５ｃ、７５ｄが設けられている。
【００５３】
第２ストッパ７６は、第１スプリング３６を支持する第２支持部としての本体と、ニードル１６を係止する係止部材７７を有している。なお、第２ストッパ７６は本体と係止部材７７が組付けにより一体化されるものであっても、本体と係止部材７７が一体形成されているもののいずれであってもよい。なお、以下の本実施形態の説明では、第２ストッパ７６を本体と係止部材７７に別部材で形成し、これらを組付けるにより一体化されるものとする。第２ストッパ７６において係止部材７７を別部材で形成することにより、エアギャップＧａを調節する組付け工程において、係止部材７７の厚みによりエアギャップＧａを決定することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、図３に示すように、係止部材７７を、第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂとで構成するようにする。第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂは略馬蹄形のＣリング状に形成されている。第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂはＣリング状の開口部が、図２に示すように、ニードル１６の径方向段差部３４に挿入可能に形成されている。これにより、第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂを径方向段差部３４に外側から径方向に挿入し、ニードル１６に係止することができる。このとき、エアギャップＧａもしくはニードル１６のリフト量を測定しながら、ノズルボディ２５からニードル１６およびスットパ部材７１、７６を分解することなく、係止部材７７（詳しくは第１および第２係止部材７７ａ、７７ｂ）を外側からニードル１６に挿入組付けするだけでリフト量の組付け調節ができる。したがって、エアギャップＧａを調節する組付け工程における組付性向上が図れる。
【００５５】
なお、係止部材７７を、第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂとに別部材として形成する場合、以下のように構成することが好ましい。第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂのうち一方（本実施例では第１係止部材７７ａ）を第１スプリング３５の付勢力を保持し、ニードル１６に固定するための構造上の強度確保部とする。他方をリフト量を調節するためのスペーサとする。これにより、エアギャップＧａを係止部材７７の厚みにより選択調節する組付け方法において、第１係止部材７７ａは製造工程内で製造する燃料噴射弁１０に無駄なく用いれ、エアギャップＧａ調節のための厚み選択として第２係止部材７７ｂだけを交換するだけでよいので、歩留まりが少なくなり生産性向上が図れる。
【００５６】
弁座１３の下流側には、図１に示すように、外側に開放されている。ニードル１６（詳しくは当接部３１）が弁座に着座および離座することにより、燃料噴射弁２から燃料の噴射および停止がなされる。詳しくは図１中の方向Ａにニードル１６がリフトすることで、弁座１３からニードル１６が離座し、内部燃料通路が外側に開放されて燃料を噴射する。一方、図１中の方向Ｂにニードル１６が移動することで、ニードル１６が弁座１３に着座するようになり、弁座１３の下流側と内部燃料通路との間が閉塞され燃料の噴射を停止する。なお、以下の本実施形態の説明では、方向Ａを開弁方向と呼び、方向Ｂを閉弁方向と呼ぶ。なお、燃料噴射弁１０の燃料噴射量は、ニードル１６のリフト量と、開弁期間とによって計量されている。ニードル１６が弁座１３に着座すると燃料の噴射が停止され、ニードル１６が弁座１３から離座すると燃料が噴射される。
【００５７】
なお、本実施例では、弁座１３の下流側にいわゆる燃料を噴射する噴孔を設けるように構成はしていないが、弁座１３の下流側つまり燃料噴射弁１０の先端側に噴孔を設けるようにしてもよい。
【００５８】
ケーシング１４は固定部４５および主シリンダ部４６を有している。固定部４５は圧電振動子１７をニードル１６の中心軸（図示せず）に平行な方向に伸縮可能に収容している。圧電振動子１７の反弁座側端部１７ｂは、固定部４５に固定された固定パッキン４７に接合されている。これにより圧電振動子１７は、給電線４４を通じて供給される駆動エネルギーに応じて伸縮し、弁座側端部１７ａを主シリンダ部４６内に進退させることができる。主シリンダ部４６は、円柱状に形成された主ピストン１８をその中心軸方向に往復移動可能に収容している。主ピストン１８の外径は、ニードル１６の拡径部３０の外径よりも大きく設定されている。主ピストン１８の中心軸は、ニードル１６の中心軸（図示せず）に平行に延びている。主シリンダ部４６の外周壁とそれに摺接可能な主ピストン１８の内周壁との間はＯリング４８によりシールされている。主ピストン１８の反弁座側端部１８ｂはその端面において圧電振動子１７の弁座側端部１７ａの端面に当接している。これにより主ピストン１８は、圧電振動子１７の伸縮に伴い主シリンダ部４６内を往復移動できる。
【００５９】
主シリンダ部４６はその内周壁の弁座側部分で、主ピストン１８の弁座側端部（反圧電振動子側端部）１８ａが臨む第２背圧室５０を形成している。第２背圧室５０の反弁座側端部（主ピストン側端部）は第１背圧室３５よりも大径に形成され、また第２背圧室５０の弁座側端部は第１背圧室３５よりも小径に形成されている。これにより、主ピストン１８はニードル１６に当接しないようになっている。第２背圧室５０はその弁座側端部で第１背圧室３５の反弁座側端部に連通しており、第１背圧室３５から燃料が流入する。主ピストン１８は、第２背圧室５０の燃料圧力を閉弁方向Ｂに受けている。第１背圧室３５と第２背圧室５０とが共同して特許請求の範囲に記載の背圧室を構成している。第２背圧室５０には、皿ばねからなる第２スプリング（図示せず）が配設されている。第２スプリング５１は主ピストン１８を閉弁方向Ｂに付勢している。
【００６０】
次に、上述した構成を有する本実施形態の燃料噴射弁１０の作動を説明する。車両のエンジンキーをＩＧ位置にして、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）する等することで、燃料ポンプが駆動され、燃料タンク内に燃料が燃料ポンプにより吸い上げられる。吸い上げられた燃料は、プレッシャレギュレータにより調圧され、所定の低圧燃料が高圧ポンプへ供給される。高圧ポンプによって所定の低圧燃料は加圧され、加圧された燃料が燃料分配管へ供給される。燃料分配管へ供給された燃料は、プレッシャレギュレータにより所定の高圧燃料に調圧されて、燃料分配管内の各分配口から燃料噴射弁１０へ供給される。
【００６１】
燃料噴射弁２の燃料噴射時には、圧電振動子１７に駆動エネルギーが供給され、圧電振動子１７は伸長し第２スプリングの付勢力に抗して主ピストン１８を開弁方向Ａに押圧すると、主ピストン１８は第２背圧室５０の容積を最小にする状態となる。このとき、第１背圧室内５０の燃料圧力が、所定圧力に達するかまたは第２燃料室３５の燃料圧力に等しくなると、ニードル１６は第１背圧室内５０の燃料圧力を受け、第１スプリング３６の付勢力に抗してニードル１６が開弁方向にリフトする。ニードル１６が開弁方向にリフトを開始すると、弁座１３からニードル１６が離座するので、燃料の噴射が開始される。
【００６２】
一方、燃料噴射停止時には、圧電振動子１７に供給されている駆動エネルギーを放出させ、圧電振動子１７を収縮させる。圧電振動子１７が収縮すると、主ピストン１８は第２スプリングの付勢力により閉弁方向Ｂに移動する。これにより主ピストン１８は、第２背圧室５０の燃料圧力を減少させ、さらには第２背圧室５０に連通する第１背圧室３５の燃料圧力を減少させる。ニードル１６は第１スプリング３６の付勢力により閉弁方向に付勢されているので、第２背圧室５０の燃料圧力が減少すると、ニードル１６は閉弁方向Ｂつまり弁座１３に着座する方向にリフトを減じる。ニードル１６が弁座１３に着座すると、弁座１３の下流側と内部燃料通路が閉塞されるので、燃料の噴射が終了する。圧電振動子１７への通電期間を調節することにより、燃料噴射弁１０から噴射される燃料（燃料噴霧）の噴射期間つまり燃料噴射量が調節される。
【００６３】
なお、ここで、本実施形態の燃料噴射弁１０は、図５に示すように、弁ボディ１２等の先端部側は燃焼室１０６に向かうように配置されている。なお、燃料噴射弁１０は、図５に示すように、シリンダヘッド１０２の段付き連通孔に、シール部材としてのガスケット１０３を介して弁ボディ１２の一部が収容されており、ガスケット１０３より図中下方向側にある弁ボディ１２を構成するノズルボディ２５およびパッキン２６の先端部側は、燃焼室１０６内で生じる火炎および燃焼ガスを被曝するおそれがある。ノズルボディ２５およびパッキン２６等は約１００〜１５０℃程度に高温化されるおそれがある。また、シリンダヘッド１０２はエンジン１００側の例えばウォータジャケット等の水冷式の冷却装置の効果により約８０℃程度（場合により６０〜１００℃）に冷却保温されるが、エンジン１００運転状態として、始動時等の冷間状態や、高負荷状態の走行からアイドリングに停止する運転状態など幅広い運転状態の範囲では、外気温〜１００℃まで変化する可能性がある。
【００６４】
そのため、従来技術の燃料噴射弁のように圧電振動子１７の伸縮によりニードルを直接駆動する等の構造では、エンジン側の熱変化例えば燃焼による低温状態から高恩状態への熱変化が生じると、リフト量が減少方向に変化し、燃料噴射量が変化するおそれがあった。詳しくは、ノズルボディ２５およびパッキン２６等の弁ボディ１２は高温化により熱膨張し、図５中の下方向に伸びる。弁ボディ１２側が下方に伸びると、弁ボディ１２自体（詳しくは、弁座１３）も下方向に移動するため、弁座１３つまりニードル１６のリフト初期位置も下方に移動してしまう。その結果、リフト量が減少することになるので、リフト量の減少分だけ燃料噴射量が変化（詳しくは減少）してしまうおそれがあった。
【００６５】
これに対し、本実施形態の燃料噴射弁２では、ニードル１６のリフト量を規定するストッパ部材７１を備え、ストッパ部材７１（詳しくは下部側ストッパ部７２）と弁ボディ１２（詳しくは、ノズルボディ２５およびパッキン２６）の当接部として、弁座１３側に比較的近いノズルボディ２５の第２段差部１２ａとしている。詳しくはストッパ部材７１側の下端部７２ａを、弁ボディ１２の内部の弁座１３側にある第２段差部１２ａに常に当接させ、追従するようにする。
【００６６】
この様な構成にすることにより、ニードル１６のリフト量を規定するストッパ部材７１、７６を、弁ボディ１２の熱膨張（図４の模式図では、例えば弁ボディ１２が寸法Ｌだけ膨張）による弁座１３の軸方向位置の変化に追従させ、弁ボディ１２側とニードル１６側の熱膨張差でのリフト量の変化を緩和または防止することができる。詳しくは図４に示すように、弁ボディ１２が寸法Ｌだけ膨張した場合であっても、ストッパ部材７１、７６とニードル１６側の内部作動部材は、比較的温度変化の小さい燃料中に浸されているので、第１ストッパ７２の支持部７３とノズルボディ２５の第１段差部１２ｂとの軸方向に対峙する距離が小さくなるだけである。その結果、ストッパ部材７１、７６全体が弁座１３の軸方向位置の変化に追従して移動するので、寸法Ｌの膨張前のエアギャップＧａ１と膨張後のエアギャップＧａ２をほぼ同じ大きさに維持できる。したがって、エンジン１００側の熱変化等で弁ボディ１２側の受熱により周囲温度の影響を受ける場合であっても、ニードル１６のリフト量が変化するのを防止することができる。
【００６７】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）本実施形態では、ニードル１６のリフト量を規定するストッパ部材７１、７６を備え、ストッパ部材７１、７６（詳しくは下部側ストッパ部７２）と弁ボディ１２（詳しくは、ノズルボディ２５およびパッキン２６）を当接する当接部として、ストッパ部材７１、７６側の下端部７２ａを、弁ボディ１２の内部の弁座１３側にある第２段差部１２ａに当接するように構成している。これにより、上記当接部を、弁ボディ１２の熱膨張時に、弁ボディ１２とともにストッパ部材７１、７６を弁座１３側に移動する位置とすることができる。したがって、上記当接部を、弁ボディ１２の熱膨張時に、弁ボディ１２とともにストッパ部材７１を弁座１３側に移動する位置とするので、燃焼室１０６内の燃焼等の影響による弁ボディ１２側とニードル１６側との熱膨張差でのリフト変化の緩和または防止が図れる。弁ボディ１２の熱膨張時に弁座１３側に移動する弁ボディ１２の所定位置（第２段差部１２ａ）に当接されたストッパ部材７１、７６により、例えば燃料噴射弁１０への受熱による周囲温度の影響を受けた場合であっても、ニードル１６のリフト量を所定値（本実施例では、フルリフト量に相当するエアギャップがＧａ１＝Ｇａ２の所定値）に維持するようにすることができる。
【００６８】
したがって、受熱により弁ボディ１２等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があってもリフト量変化防止が図れる。
【００６９】
（２）なお詳しくは、リフト量を規定するストッパ部材７１、７６として、ニードル１６を着座方向に付勢する第１スプリング３６と、第１スプリング３６を挟み込んでエアギャップＧａを形成している第１ストッパ７１および第２ストッパ７６とを備えるので、弁ボディ１２側とニードル１６側との熱膨張差を緩和または防止するように、ストッパ部材７１、７６全体の軸方向位置が変えられる。その結果、第１ストッパ７１および第２ストッパ７６とで形成されるエアギャップＧａをストッパ部材７１、７６全体として維持しながら、ストッパ部材７１、７６を弁座１３位置の変化に追従させることが可能である。したがって、弁ボディ１２等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があっても、ニードル１６のリフト量が変化するのを防止することができる。
【００７０】
（３）なお、本実施形態では、第２ストッパ７１（詳しくは、上部側ストッパ部７４）は内外に貫通する第１連通孔７５ａ、７５ｂが設けられていることが好ましい。
【００７１】
ニードル１６が外側に離座することで開弁するいわゆる外開弁構造を有する燃料噴射弁１０において、ニードル１６等の内部作動部材は燃料中に浸されているので、ニードル１６のリフト量を規制するスットパ部材も燃料中に浸されることになる。そのため、ニードル１６のリフト量が最大（フルリフト）となるようにするいわゆる開弁保持時には、エアギャップＧａがなくなってしまうため、弁座１３側に向かう内部燃料通路内の燃料が閉塞されるおそれがある。
【００７２】
これに対して本実施形態では、ストッパ部材７１、７６の内外を連通させる第１連通孔７５ａ、７５ｂを設けるように構成しているので、ニードル１６がフルリフトしてエアギャップＧａがなくなる場合があったとしても、燃料通路２３、３３および第１背圧室３５を経由して弁座１３側に向かう燃料の流れを閉塞するのを防止できる。
【００７３】
（４）さらになお、本実施形態では、下部側ストッパ７２は、内周１２ｈに摺動可能な大径軸部７２ｂを有している。この大径軸部７２ｂの弁座１３に向けて下端部７２ａを延設するとともに、下端部７２ａ側は内周１２ｈに対して所定の径方向隙間が設けられるように形成されていることが好ましい。
【００７４】
これによると、リフト変化の緩和または防止をするためのストッパ部材７１、７６と弁ボディ１２との当接部を設ける部位として、第１ストッパ７１および第２ストッパ７６のうち弁座１３側に配置された第１ストッパ７１の部位とし、その第１ストッパ７１の弁座１３側に延設する下部側ストッパ部７２側に設けられているので、弁座１３の軸方向位置の変化に追従し易い。
【００７５】
さらに、下部側ストッパ部７２と弁ボディ１２において、下部側ストッパ部７２は弁ボディ１２の内周に収容されるとともに、下部側ストッパ部７２の大径軸部７２ｂと、その内周１２ｈの上部側とで摺動可能に形成されている。これにより、ストッパ部材７１、７６が比較的長軸状なものである場合であっても軸方向移動時での倒れ防止ができ、ストッパ部材７１、７６によるリフト量の規制がスムースに安定して行える。
【００７６】
また、大径軸部７２ｂから弁座１３側に延設される当接部側は内周１２ｈに対して所定の径方向隙間が形成されるようにするので、弁ボディ１２と下部側ストッパ部７２との間に、弁ボディ１２からの受熱を冷却する燃料通路が、所定の径方向隙間により形成される。
【００７７】
したがって、受熱により弁ボディ１２等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があっても、ニードルのリフト量の変化防止を確実に行なうことができる。
【００７８】
（５）さらになお、本実施形態では、下部側ストッパ７２は、その所定径方向隙間と内部とを連通する第２連通孔７５ｃ、７５ｄが設けられていることが好ましい。これにより、ストッパ部材７１、７６が弁ボディ１２の内部に配置される場合において、下部側ストッパ部７２は、第２連通孔７５ｃ、７５ｄにより所定径方向隙間側と内部とを燃料が流通するようにするこができ、弁ボディ１２からの受熱を冷却する燃料通路を第２連通孔７５ｃ、７５ｄにより効果的に形成することができる。
【００７９】
（６）さらになお、本実施形態では、下部側ストッパ部７２の反弁座側には、第１スプリング３６を支持する支持部７３が延設されており、支持部７３は、弁ボディ１２（詳しくは第１段差部１２ｂ）に、当接することなく、対峙するように配置されている。これにより、受熱により弁ボディ１２等先端部側が周囲温度の影響を受ける場合があっても、弁ボディ１２の熱膨張による弁座１３位置の変化にストッパ部材７１、７６全体として追従するようにしながら、リフト量を規制するストッパ部材７１、７６の機能が制限されないようにすることができる。
【００８０】
（７）さらになお、第２ストッパ７６は、ニードル１６を係止する係止部材７７を有しており、エアギャップＧａを調節する組付け工程において、係止部材７７の厚みによりエアギャップＧａを決定する。これにより、エアギャップＧａつまりリフト量を、係止部材７７の厚みにより管理することができる。したがって、弁ボディ１２側とニードル１６側との熱膨張差でのリフト変化を緩和または防止するストッパ部材７１、７６を有する燃料噴射弁１０の組付け方法として、リフト量を組付け調節することで、生産する個々の燃噴射弁１０のリフト量のばらつきが抑えられる。
【００８１】
（８）なお、本実施形態では、係止部材７７を、第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂとで構成し、第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂはニードル１６の径方向段差部３４に挿入可能に形成されていることが好ましい。これにより、第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂをニードル１６に外側から径方向に挿入し、ニードル１６に係止することができる。このとき、エアギャップＧａもしくはニードル１６のリフト量を測定しながら、ノズルボディ２５からニードル１６およびスットパ部材７１、７６を分解することなく、係止部材７７（詳しくは第１および第２係止部材７７ａ、７７ｂ）を外側からニードル１６に挿入組付けするだけでリフト量の組付け調節ができる。したがって、エアギャップＧａを調節する組付け工程における組付性向上が図れる。
【００８２】
（９）さらになお、本実施形態では、第１係止部材７７ａおよび第２係止部材７７ｂのうち一方（本実施例では第１係止部材７７ａ）を第１スプリング３５の付勢力を保持し、ニードル１６に固定するための構造上の強度確保部とする。他方をリフト量を調節するためのスペーサとする。これにより、エアギャップＧａを係止部材７７の厚みにより選択調節する組付け方法において、第１係止部材７７ａは製造工程内で製造する燃料噴射弁１０に無駄なく用いれ、エアギャップＧａ調節のための厚み選択として第２係止部材７７ｂだけを交換するだけでよいので、歩留まりが少なくなり生産性向上が図れる。
【００８３】
（１０）なお、ストッパ部材７１、７６は、弁ボディ１２に比べて熱膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。これにより、エンジン側の熱変化、例えば低温状態から高温状態への熱変化において、ストッパ部材７１、７６の材質自体によっても、弁ボディ１２側とニードル１６側との熱膨張差でのリフト変化への影響抑制を図ることができる。
【００８４】
（１１）なお、本実施形態では、圧電振動子１７とニードル１６との間には、圧電振動子１７の伸縮動作を油圧動作に変換し、その油圧動作によりニードル１６のリフト動作をさせる背圧室５０が設けられている。
【００８５】
一般に、機械的動作を油圧による流体動作に変換する伝達方法では、圧電振動子１７の比較的素早い伸縮動作による流体の衝撃作用により背圧室内５０燃料圧力が変動する場合がある。
【００８６】
これに対して本実施形態では、ニードル１６のリフト量を規制するストッパ部材７１、７６を有するので、圧電振動子１７の比較的素早い伸縮動作より背圧室内５０の燃料圧力が変動する場合があってもストッパ部材７１、７６によりリフト量が変化するのを防止できる。
【００８７】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００８８】
第２実施形態では、第１の実施形態で説明したストッパ部材７１、７６において、図７に示すように、ストッパ部材１７１を内周１２ｉに保持されることなく、弁ボディ１１２との当接部を第１段差１１２ｂとする。図６は、本実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す断面図である。図７は、図６中の主要部を拡大した部分断面図である。なお、図８は、図７中の弁ボディ側と弁部材側の熱膨張差でのリフト量を説明する模式図である。
【００８９】
図７に示すように、ストッパ部材１７１、７６は、第１ストッパ１７１、第２ストッパ７６、および第１スプリング３６とを有する。第１ストッパ１７１は、上部側ストッパ部１７４と、支持部１７３からなる。支持部１７３は、図７に示すように、第１段差部１１２ｂに常に当接し、追従するように構成されている。
【００９０】
この様な構成であっても、第１の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。詳しくは、図８の模式図に示すように弁ボディ１２が寸法Ｌだけ熱膨張する場合、寸法Ｌの膨張前のエアギャップＧａ１と膨張後のエアギャップＧａ３をほぼ同じ大きさか問題にならない程度に若干小さくなる程度にリフト変化を抑えることができる。
【００９１】
（他の実施形態）
なお、以上説明した本実施形態おいて、弁ボディは、ノズルボディ２５およびパッキン２６とから構成される弁ボディ１２に限らず、ノズルボディ２５から構成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１中の主要部を拡大した部分断面図である。
【図３】図２中の係止部材を示す図であって、図３（ａ）は第１係止部材の平面図、図３（ｂ）は第２係止部材の平面図である。
【図４】図２中の弁ボディ側と弁部材側の熱膨張差でのリフト量を説明する模式図である。
【図５】図１の燃料噴射弁を内燃機関へ装着した装着状態の一実施例を示す模式的断面図である。
【図６】第２の実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す断面図である。
【図７】図６中の主要部を拡大した部分断面図である。
【図８】図７中の弁ボディ側と弁部材側の熱膨張差でのリフト量を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０  燃料噴射弁
１２  弁ボディ
１２ａ  第２段差部（当接部）
１３  弁座
１６  ニードル（弁部材）
１７  圧電振動子（駆動部材）
１８  主ピストン
２５  ノズルボディ
２６  パッキン（中間部材）
３４  径方向段差
３５  第１背圧室
３６  第１スプリング（付勢部材）
５０  第１背圧室
７１  第１ストッパ部材（ストッパ部材）
７２  下部側ストッパ部
７２ａ  下端部
７２ｂ  大径軸部
７３  支持部
７４  上部側ストッパ部
７５ａ、７５ｂ  第１連通孔（連通孔）
７５ｃ、７５ｄ  第２連通孔（燃料連通孔）
７６  第２ストッパ部材（ストッパ部材）
７７  係止部材
７７ａ、７７ｂ  第１係止部材、第２係止部材
１００  エンジン（内燃機関）
１０２  シリンダヘッド
１０３  ガスケット
１０６  燃焼室
【図１】
2006161611.tif 000003
【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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