(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔の上流側に設けられた弁座シート部と、前記弁座シート部と接触することにより閉弁状態となり、前記弁座シート部から離れることによって開弁状態となる弁体と、前記弁座シート部が形成され上流側から下流側に向けて先細りとなる略円錐状の円錐形状部とを備え、自動車の内燃機関に用いられる燃料噴射弁において、
前記弁座シート部の前記弁体シート部との接触面における面粗さ間隔Ｓｍ1と前記弁体シート部の前記弁座シート部との接触面における面粗さ間隔Ｓｍ2との間に、
Ｓｍ1＝ｎ×Ｓｍ2、もしくはＳｍ2＝ｎ×Ｓｍ1（ｎは任意の自然数）いずれかの関係を備えた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、
Ｓｍ1≧Ｓｍ2の関係が成立ちかつ、前記弁座シート部の前記弁体シート部との接触面における面粗さＨ1と前記弁体シート部の前記弁座シート部との接触面における面粗さＨ2との間にＨ1＝ｎ×Ｈ2（ｎは任意の自然数）の関係を備える、
もしくは、Ｓｍ2≧Ｓｍ1の関係が成立ちかつ、前記弁座シート部面粗さＨ1と前記弁体シート部面粗さＨ2との間にＨ2＝ｎ×Ｈ1（ｎは任意の自然数）の関係を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料噴射弁において、
前記弁座シート部の前記弁体シート部との接触面における面粗さＨ1と前記弁体シート部の前記弁座シート部との接触面における面粗さＨ2とを形成する山および谷角度θ1，θ2の間において、θ1＝θ2の関係を備えた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、自動車用内燃機関用の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート油密性能を向上するためには、一般にはシート部を形成する２部材の接触面の超精密加工が要求され、面粗さを極めて最良の状態に仕上げる必要があるため、製造時のコストが増大する。また、シート部加工精度を必要以上に増大させないために、シート部の形状を工夫する（特許文献１）などの方法が取られることがある。
【０００３】
燃焼室内部に燃料を直接噴射する直接噴射式のエンジンでは、通常エンジン制御ユニットにより制御されている噴射タイミング以外では燃料噴射弁は閉じた状態で作動しない（これを非作動期間と呼ぶ）。しかし、非作動期間において燃料噴射弁内部の燃料圧力は高圧に保持されたままであるため、シート部の油密性能が悪いと燃焼室内へ燃料が漏れ出す。そのため、燃料噴射弁のシート部における油密性能の向上が求められる。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載された燃料噴射弁では、弁部材の当接部又は弁座のいずれか一方に突出部を形成し、当接部を弁座に対して繰り返し着座させることにより突出部を変形させ、油密性能の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の構造では弁部材の当接部又は弁座に形成した突出部の変形を積極的に引き起こすことから、弁部材のストローク性能が経時劣化することが考えられる。弁部材のストロークは燃料噴射弁の基本性能である噴射量特性に直接影響を与える。噴射量特性とは、エンジン制御と密接な関係があるため、弁部材のストロークが変化することにより噴射量特性の変化、延いてはエンジン制御特性の変化を引き起こし、エンジンストールなどの問題を引き起こす可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、シート油密性能を向上すると共に噴射量特性の変化を少なくした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、本発明は、噴孔の上流側に設けられ、上流側から下流側に向けて先細りとなる略円錐形状の弁座に構成される弁座シート部と、前記弁座と協働して燃料通路の開閉を行う弁体であって前記弁座シート部に接触することにより閉弁状態となり、前記弁座シート部から離れることにより開弁状態となる弁体シート部を有する弁体とを備えた燃料噴射弁において、前記弁体シート部近傍の面粗さ間隔をＳｍ1、面粗さを構成する山高さ（山−谷）をＨ1、弁座シート部近傍の面粗さ間隔をＳｍ2、面粗さを構成する山高さをＨ2とするとき、
Ｓｍ1≒ｎ×Ｓｍ2，
Ｈ1≒ｎ×Ｈ2、（ｎは任意の自然数）
となるよう面形状を設定することにより、燃料噴射弁に電気信号が与えられない状態において、弁座シート部と弁体シート部とが接触した状態におけるシート油密性能を向上することが可能となる。
【０００９】
もしくは次の関係が成立していても良い。
Ｓｍ2≒ｎ×Ｓｍ1，
Ｈ2≒ｎ×Ｈ1、（ｎは任意の自然数）
【００１０】
また、前記弁体および弁座のシート部を構成する山−谷の形状はシート部近傍で均一であり、かつ、弁体及び弁座のシート部近傍の山−谷が成す角度をθ1，θ2とすると、
θ1≒θ2
であるように構成するとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弁体及び弁座のシート部の面形状を容易にかつ安価に製造でき、シート油密性能向上が可能となる。また、シート部近傍に生じる変形はほとんど考える必要が無いため弁体ストローク変化量が少なく、経時的に弁体及び弁座のシート部近傍の変形による噴射量特性の劣化についてもほとんど無い。すなわち、シート油密性能向上を安価に実現しつつ噴射量特性の変化がほとんど無いため、エンジン制御特性の変化を引き起こす可能性が極めて低い燃料噴射弁を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図。
【図２】シート部近傍を示す縦断面図。
【図３】図２の縦断面図の詳細拡大図。
【図４】図３のシート部近傍の閉弁状態を示す断面図。
【図５】図４に示す接触幅ｂ，喰いこみ量ｈの関係を示す図。
【図６】シート面を形成するパラメータ定義をした図。
【図７】シート面の一例である、Ｓｍ1≒Ｓｍ2，Ｈ1≒Ｈ2，θ1≒θ2を示す図。
【図８】図７で接触位置がずれている場合を示す図。
【図９】シート面の一例である、山側Ｒ形状と谷側Ｒ形状の大きさが異なる場合を示す図。
【図１０】シート面の一例である、Ｓｍ1≒ｎ×Ｓｍ2，Ｈ1≒ｎ×Ｈ2（ただしｎ＝２）の場合を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。本実施例の燃料噴射弁は、ガソリン等の燃料をエンジンの気筒（燃焼室）内に直接噴射する燃料噴射弁である。
【００１５】
燃料噴射弁本体１は、中空の固定コア２，ハウジングを兼ねるヨーク３，可動子４，ノズルボディ５を有する。可動子４は、可動コア４０と可動弁体４１からなる。ここで固定コア２，ヨーク３，可動コア４０は、磁気回路の構成要素となる。
【００１６】
ヨーク３とノズルボディ５と固定コア２とは、溶接により結合される。この結合態様は、種々のものがあるが、本実施例では、ノズルボディ５の一部内周が、固定コア２の一部外周に嵌合した状態でノズルボディ５と固定コア２とが溶接結合されている。さらに、このノズルボディ５の一部外周をヨーク３が囲むようにしてノズルボディ５とヨーク３とが溶接結合されている。ヨーク３の内側には電磁コイル６が組み込まれる。電磁コイル６は、ヨーク３と樹脂カバー２３とノズルボディ５の一部によって、シール性を保って覆われている。
【００１７】
ノズルボディ５の内部には、可動子４が軸方向２４に移動可能に組み込まれている。ノズルボディ５の先端には、ノズルボディの一部となるオリフィスカップ７が溶接により固定されている。
【００１８】
固定コア２の内部には、可動子４をシート部７Ｂに押し付けるばね８と、このばね８のばね力を調整するアジャスタ９とフィルタ１０とが組み込まれている。
【００１９】
ノズルボディ５内部及びオリフィスカップ７内部には、可動子４の軸方向２４の移動を案内するガイド部材１２が設けられている。ガイド部材１２はオリフィスカップ７に固定されている。なお、可動子４の軸方向２４の移動を可動コア４０の近くで案内するガイド部材１１が設けられており、可動子４は上下配置のガイド部材１１と１２とにより、軸方向２４の移動を案内されている。
【００２０】
本実施例の弁体（バルブロッド）４１は、先端が先細りのニードルタイプのものを示すが、先端に球体を設けたタイプのものであってもよい。
【００２１】
燃料噴射弁内の燃料通路は、固定コア２の内部と、可動コア４０に設けた複数の孔１３と、ガイド部材１１に設けた複数の孔１４と、ノズルボディ５の内部と、ガイド部材１２に設けた複数の側溝１５と、シート部７Ｂを含む円錐面７Ａとで構成される。
【００２２】
樹脂カバー２３には、電磁コイル６に励磁電流（パルス電流）を供給するコネクタ部２３Ａが設けられ、樹脂カバー２３により絶縁されたリード端子１８の一部がコネクタ部２３Ａに位置する。
【００２３】
このリード端子１８を介して、外部駆動回路（図示せず）によりヨーク３に収納された電磁コイル６を励磁すると、固定コア２，ヨーク３及び可動コア４０が磁気回路を形成し、可動子４は固定コア２側にばね８の力に抗して磁気吸引される。この時、弁体４１はシート部７Ｂから離れ開弁状態になり、外部高圧ポンプ（図示せず）で予め昇圧（１ＭＰａ以上）されている燃料噴射弁本体１内の燃料が、噴孔７１，７２（図２参照）から噴射される。
【００２４】
電磁コイル６の励磁をオフすると、ばね８の力で弁体４１がシート部７Ｂ側に押し付けられ閉弁状態になる。
【００２５】
次に、図２，図３，図４，図５を用いて本実施例による燃料噴射弁の要部詳細構成について説明する。
【００２６】
図２は、燃料噴射弁のシート部近傍の断面図を示す。前述のオリフィスカップ７には、シート部７Ｂの下流側に複数の噴孔７１，７２と、シート部７Ｂを含む円錐面７Ａとが形成されている。図３は、図２をさらに拡大した図である。図３の、シート部７Ｂ付近を楕円部で囲った部分拡大図を図４に示す。図４では上側に弁体４１を、下側にオリフィスカップ７を示しており、閉弁した状態を示す。この状態で、弁体４１とオリフィスカップ７の接触部は弾性変形をするため、変形による喰いこみ量ｈ，接触幅ｂを伴う。実施例の燃料噴射弁では、喰いこみ量ｈは０.１〜０.６ｕｍ、接触幅ｂは２０〜８０ｕｍ程度である。図５に、喰いこみ量ｈと接触幅ｂの関係を示す。
【００２７】
また、図３において、シート部７Ｂは上流側から下流側に向けて先細りとなる略円錐形状の弁座（円錐面７Ａ）に構成される弁座シート部であり、このシート部７Ｂと接触する弁体４１の部分に弁体シート部が構成される。弁体シート部は、図３では、シート部７Ｂと重なっている。
【００２８】
また、本実施例では、噴孔が２つの場合を示しているが、一つまたは３つ以上であってもよい。
【００２９】
図６は、図４に示す弁体４１とオリフィスカップ７の接触部の面状態がわかるように拡大した状態を示す。ここで、図の説明がわかりやすいように弁体４１とオリフィスカップ７は離れている。
【００３０】
シート部表面形状は山と谷が規則的に配列されており、山と山の間隔をＳｍ、山と谷の高さをＨ、山もしくは谷の成す角度をθとする。弁体４１側をＳｍ1，Ｈ1，θ1、オリフィスカップ側をＳｍ2，Ｈ2，θ2とする。
【００３１】
次に、図７，図８を用いて本実施例によるシート油密向上のメカニズムを説明する。
【００３２】
図７は、Ｓｍ1≒Ｓｍ2，Ｈ1≒Ｈ2，θ1≒θ2≒９０度の場合示す。この場合、弁体４１とオリフィスカップ７側の面状態がほぼ同等であるため、閉弁した状態で相手側の山と谷が複数噛みこむ状態となる。そのため、山と谷で構成される微小隙間が複数重なるため、ラビリンス効果により圧力降下が期待でき、シート油密性能向上を期待できる。
【００３３】
しかしながら、図８に示すように、山と谷が正確に噛みこむ状態にならない場合も考えられる。この場合弁体４１とオリフィスカップ７の山と谷にかかる斜面同士が接触部を形成し、面圧を高めることでシート油密性能の向上が期待できる。
【００３４】
また、図９に示すように、弁体４１もしくはオリフィスカップ７の山と谷の先端形状が異なることも想定される。加工により形成される面状態を考慮すると、図９のように、谷側Ｒの大きさに対して山側Ｒが大きくなる傾向となる。この時、図９のＡ部詳細図に示すように、山側Ｒで形成される頂上７ｄの高さＨ′は、谷側Ｒの大きさと山側Ｒの大きさとが等しい基準となる山と谷で形成される頂上７ｄ′の高さＨの半分より高いことが望ましい。これにより、弁体４１とオリフィスカップ７の山と谷にかかる斜面同士の接触部が安定して得られるため、シート油密性能向上に効果が見られる。尚、弁体４１側の山と谷の関係もオリフィスカップ７側の山と谷の関係と同様に考えることができる。
【００３５】
また、図９に示される山側Ｒが谷側Ｒに対して大きくなる状態は、いわゆる弁体４１とオリフィスカップ７が経時的に作動を繰り返すことにより引き起こされる摩耗を考慮することができる。前述のように山側Ｒで形成される頂上高さＨ′が基準高さＨの半分より高い状態であれば、山頂上の摩耗によらず弁体４１とオリフィスカップ７の山と谷にかかる斜面同士の接触部シート位置はほとんど変わらない。
【００３６】
そのため、経時的にシート油密性能は劣化を引き起こさず、かつ弁体４１のストローク性能を変化させることもないため、エンジン制御性能の変化はほとんど発生しないと言える。
【００３７】
本実施例の別形態として、Ｓｍ1≒２×Ｓｍ2，Ｈ1≒２×Ｈ2の状態を示す（すなわち、前述の式においてｎ≒２の場合である）。この場合は弁体４１とオリフィス７の山と谷にかかる斜面で形成される接触部はｎ＝１の場合と比較し１／２に減少することになるが、斜面同士の接触で形成する面圧を高める効果が期待できるため、シート油密性能向上が期待できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  噴射弁本体
２  固定コア
３  ヨーク
４  可動子
５  ノズルボディ
６  電磁コイル
７  オリフィスカップ
７Ａ  円錐面
７Ｂ  シート部
７Ｃ  凸状曲面部
８  ばね
９  アジャスタ
１０  フィルタ
１１，１２  ガイド部材
１３  可動コアに設けた複数の孔
１４  ガイド部材１１に設けた複数の孔
１５  ガイド部材１２に設けた複数の孔
１８  リード端子
２３  樹脂カバー
４０  可動コア
４１  弁体
７１〜７６  噴孔（オリフィス）
８１〜８６  凹部
【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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【図１０】
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