(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２）へ燃料を噴射する噴孔（１７）、並びに前記噴孔よりも上流側において下流側へ向かって縮径する弁座面（１６）を、有する弁ハウジング（１０）と、
前記弁ハウジング内に収容され、前記弁座面に対して同軸上に離着座することにより、開閉弁して前記噴孔からの燃料噴射を断続させる弁部材（４０）と、
前記弁部材を前記弁座面へ向かって付勢する弾性部材（５０）とを、備えた燃料噴射弁（１）であって、
前記弁部材は、
縦断面上において曲率中心位置（Ｐｃ）の規定される円弧形に形成され、前記弁座面へ向かって突出する凸曲面（４４０）を、有し、
前記縦断面上の径方向において前記凸曲面が前記弁座面に着座する着座位置（Ｐｓ）を決める前記曲率中心位置として、当該着座位置の内周側から外周側に跨って円弧形に形成された前記凸曲面の前記曲率中心位置は、前記弁部材の弁中心線（Ｌｖ）よりも当該着座位置側に規定され、
前記弁部材は、前記縦断面上において前記凸曲面よりも小さな曲率半径の円弧形に形成された追加面（４４１）を、前記凸曲面の外周側に連続して有することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記縦断面上の径方向において前記曲率中心位置は、前記弁中心線と前記着座位置との間の中点に想定される基準中点（Ｐｂ）よりも前記着座位置側に、規定され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】
前記縦断面上の径方向において前記曲率中心位置は、前記基準中点と前記着座位置との間の中点（Ｐｍ）よりも前記着座位置側に、規定されることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記凸曲面は、前記弁部材の弁外周面（４６）から屈曲して連なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記噴孔は、前記内燃機関の吸気ポート（２ｂ）へ燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜４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、内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料を噴射する噴孔よりも上流側において、弁座面が下流側へ向かって縮径する弁ハウジング内に弁部材が収容される燃料噴射弁は、広く利用されている。こうした燃料噴射弁では、弾性部材により付勢される弁部材が弁座面に対して離着座することで、開閉弁して噴孔からの燃料噴射が断続されることになる。したがって、弁座面に対して弁座面が着座する着座位置は、燃料噴射量を安定させる上で重要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される燃料噴射弁の弁部材には、縦断面上において曲率中心位置が規定される円弧形に、凸曲面が形成されている。この凸曲面は、弁座面へ向かって突出することで、弁座面に着座可能となっている。ここで縦断面上において、凸曲面が弁座面に着座する着座位置は、凸曲面に規定される曲率中心位置に応じて、一義的に決まる。故に、弁部材が弁座面から離座して開弁するときの移動量、ひいては開弁による燃料噴射量を安定させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１４４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特許文献１に開示される燃料噴射弁によると、凸曲面が着座位置を決める曲率中心位置は、縦断面上の径方向において弁部材の弁中心線を当該着座位置とは反対側へと越えた位置に、規定されている。これは、摩耗に対する燃料噴射量の変化率を小さくするために、凸曲面の曲率半径を大きくするためである。
【０００６】
しかし、弾性部材により弁座面へと向かって付勢される弁部材の凸曲面から、弁座面に着座位置において作用する静的面圧は、凸曲面の曲率半径が大きくなるほど、減少する。その結果、凸曲面が弁座面に着座した閉弁状態に拘らず、凸曲面と弁座面との間からは、燃料漏れが生じてしまう。このような現象は、内燃機関の吸気ポートへ噴射する燃料の燃圧が比較的低圧となることで、当該燃圧により弁座へと向かって弁部材を押圧する力が低下するような場合に、特に顕著に現出する。
【０００７】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、閉弁状態における燃料漏れを抑制する燃料噴射弁を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
上述の課題を解決するために開示された第一発明は、
内燃機関（２）へ燃料を噴射する噴孔（１７）、並びに噴孔よりも上流側において下流側へ向かって縮径する弁座面（１６）を、有する弁ハウジング（１０）と、
弁ハウジング内に収容され、弁座面に対して同軸上に離着座することにより、開閉弁して噴孔からの燃料噴射を断続させる弁部材（４０）と、
弁部材を弁座面へ向かって付勢する弾性部材（５０）とを、備えた燃料噴射弁（１）であって、
弁部材は、
縦断面上において曲率中心位置（Ｐｃ）の規定される円弧形に形成され、弁座面へ向かって突出する凸曲面（４４０）を、有し、
縦断面上の径方向において凸曲面が弁座面に着座する着座位置（Ｐｓ）を決める曲率中心位置として、当該着座位置の内周側から外周側に跨って円弧形に形成された凸曲面の曲率中心位置は、弁部材の弁中心線（Ｌｖ）よりも当該着座位置側に規定され、
弁部材は、縦断面上において凸曲面よりも小さな曲率半径の円弧形に形成された追加面（４４１）を、凸曲面の外周側に連続して有することを特徴とする。
【００１０】
このような第一発明によると、縦断面上において円弧形に形成される凸曲面の曲率中心位置は、同断面上の径方向では、弁部材の弁中心線よりも、弁座面に対する凸曲面の着座位置側に規定される。これにより、曲率中心位置が着座位置側へと近づく凸曲面では、曲率半径が可及的に小さくなる。故に、弾性部材により弁座面へと向かって付勢される弁部材のうち小曲率半径の凸曲面からは、弁座面に着座位置において作用する静的面圧を、増大させることができる。したがって、凸曲面が弁座面に着座した閉弁状態において、それら凸曲面と弁座面との間から燃料漏れが生じる事態を、抑制することが可能となる。
【００１１】
また、開示された第二発明によると、第一発明における噴孔は、内燃機関の吸気ポート（２ｂ）へ燃料を噴射することを特徴とする。
【００１２】
このような第二発明では、吸気ポートへの噴射燃料の比較的低い燃圧により閉弁状態の弁部材を弁座面へ向かって押圧する押圧力が低下したとしても、第一発明により、小曲率半径の凸曲面から弁座面に作用する静的面圧が増大し得る。したがって、噴射燃料の燃圧が比較的低圧な構成下でも、閉弁状態での燃料漏れを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による燃料噴射弁が搭載される内燃機関を示す構成図である。
【図２】一実施形態による燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図３】図２を部分的に拡大して示す縦断面図である。
【図４】図２，３の当接部を拡大して示す縦断面図であって、図５のIV−IV線縦断面図である。
【図５】図４のV−V線横断面図である。
【図６】図４の変形例を示す縦断面図である。
【図７】図４の変形例を示す縦断面図である。
【図８】図４の変形例を示す縦断面図である。
【図９】図４の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】図４の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施形態として燃料噴射弁１は、気筒２ａ内においてガソリンを燃焼させる内燃機関２に、搭載される。燃料噴射弁１は、吸入空気と共に気筒２ａ内へと吸入される燃料を、当該吸入空気の流通する吸気ポート２ｂへと噴射する。
【００１６】
（基本構成）
まず、燃料噴射弁１の基本構成を説明する。図２に示すように燃料噴射弁１は、弁ハウジング１０、固定コア２０、可動コア３０、弁部材４０、弾性部材５０及び駆動部６０を備えている。
【００１７】
弁ハウジング１０は、パイプ部材１１、弁座部材１２及び噴孔部材１３等から構成されている。円筒状のパイプ部材１１は、第一磁性部１１０、非磁性部１１１及び第二磁性部１１２を、軸方向の開弁側から閉弁側へ向かってこの順に有している。金属磁性体からなる各磁性部１１０，１１２と、金属非磁性体からなる非磁性部１１１とは、例えばレーザ溶接等により同軸上に結合されている。この結合構造により非磁性部１１１は、第一磁性部１１０と第二磁性部１１２との間における磁束の短絡を、遮断している。
【００１８】
第一磁性部１１０は、燃料ポンプ３（図１参照）から燃料の供給を受ける供給入口１４を、形成している。第二磁性部１１２には、円筒状の金属からなる弁座部材１２が同軸上に嵌入固定されている。弁座部材１２は、上流側から導かれる燃料を下流側へと流通させるように、燃料通路１５をパイプ部材１１と共同して形成している。それと共に弁座部材１２は、図２〜４に示すように燃料通路１５に露出する弁座面１６を、有している。弁座面１６は、燃料通路１５の下流側へ向かって縮径する縮径形状として、本実施形態では縮径率が一定のテーパ面状（円錐面状）に形成されている。
【００１９】
有底円筒状の金属からなる噴孔部材１３は、第二磁性部１１２とは反対側において、弁座部材１２に同軸上に外嵌固定されている。噴孔部材１３は、複数の噴孔１７を底部に有している。各噴孔１７は、弁座面１６よりも下流側において燃料通路１５と連通していると共に、吸気ポート２ｂ（図１参照）へ向かって放射状に開口している。
【００２０】
図２に示すように、円筒状の金属磁性体からなる固定コア２０は、第一磁性部１１０及び非磁性部１１１に同軸上に内嵌固定されている。固定コア２０には、円筒状の金属からなるアジャスティングパイプ２２が同軸上に圧入固定されている。固定コア２０は、上流側の供給入口１４から流入した燃料を下流側へ流出させるように、固定通路２４をアジャスティングパイプ２２と共同して形成している。
【００２１】
円筒状の金属磁性体からなる可動コア３０は、非磁性部１１１及び第二磁性部１１２内に同軸上に収容されている。可動コア３０は、固定コア２０よりも閉弁側において、軸方向の両側へと往復移動可能となっている。有底円筒状の金属非磁性体からなる弁部材４０は、第二磁性部１１２内及び弁座部材１２内に跨って同軸上に収容されている。図２，３に示すように弁部材４０は、可動コア３０に閉弁側から嵌入固定されている。これにより弁部材４０は、自身の弁中心線Ｌｖに沿う軸方向の両側へ、可動コア３０と一体に往復移動可能となっている。弁部材４０は、上流側の固定通路２４から流出する燃料を下流側の燃料通路１５へと導くように、可動通路４２を可動コア３０と共同して形成している。
【００２２】
弁部材４０は、弁座面１６よりも上流側において往復移動する当接部４４を、閉弁側の底部に有している。図２〜４に示すように弁部材４０は、全噴孔１７よりも上流側において上記縮径形状を呈する弁座面１６に対して、当接部４４を同軸上に離着座させる。具体的に弁部材４０は、開弁側へ移動することで、当接部４４を弁座面１６から全周に亘って離座させる。その結果、弁部材４０が開弁して各噴孔１７が燃料通路１５と連通するので、それら各噴孔１７からは燃料が吸気ポート２ｂ（図１参照）へ噴射される。また一方で弁部材４０は、閉弁側へ移動することで、当接部４４を弁座面１６に全周に亘って着座させる。その結果、弁部材４０が閉弁して各噴孔１７が燃料通路１５との連通を遮断されるので、それら各噴孔１７からの燃料噴射が停止する。このように弁部材４０は、弁座面１６に対する離着座により開閉弁することで、各噴孔１７からの燃料噴射を断続可能となっている。
【００２３】
図２に示すように弾性部材５０は、金属からなる圧縮コイルスプリングであり、固定コア２０及び可動コア３０内の各通路２４，４２に同軸上に収容されている。弾性部材５０は、固定コア２０内のアジャスティングパイプ２２と、可動コア３０との間に挟持されている。この挟持構造により弾性部材５０は、要素２２，３０間での圧縮に応じて弾性復原力を発生することで、可動コア３０及び弁部材４０を閉弁側の弁座面１６へと向かって付勢する。即ち、弾性部材５０の発生する弾性復原力が、可動コア３０及び弁部材４０を付勢する付勢力となる。
【００２４】
駆動部６０は、ソレノイドコイル６１、スプール６２、ターミナル６３及びコネクタ６４等から構成されている。ソレノイドコイル６１は、円筒状の樹脂からなるスプール６２に金属線材を巻回すことで、形成されている。ソレノイドコイル６１は、スプール６２を介して磁性部１１０，１１２及び非磁性部１１１に同軸上に外嵌固定されている。金属からなるターミナル６３は、樹脂からなるコネクタ６４に埋設され、外部の制御回路４（図１参照）と内部のソレノイドコイル６１との間を電気接続する。この電気接続によりソレノイドコイル６１への通電は、制御回路４により制御可能となっている。
【００２５】
以上の如く構成される燃料噴射弁１の開弁作動では、制御回路４により通電されるソレノイドコイル６１が励磁することで、第一磁性部１１０、固定コア２０、可動コア３０、及び第二磁性部１１２に磁束が案内される。その結果、互いに対向するコア２０，３０間には、可動コア３０を開弁側の固定コア２０へと向かって吸引するように、磁気吸引力が発生する。すると、可動コア３０は、弾性部材５０の付勢力に抗した開弁側へ弁部材４０と共に駆動されるため、固定コア２０に当接して係止される。このとき弁部材４０は、当接部４４を弁座面１６から離座させるので、各噴孔１７から燃料が噴射される。
【００２６】
一方、こうした開弁作動後の閉弁作動では、制御回路４により通電を停止されるソレノイドコイル６１が消磁するので、コア２０，３０間の磁気吸引力が消失する。すると、可動コア３０は、弾性部材５０の付勢力により閉弁側へ弁部材４０と共に駆動されるため、当該弁部材４０が弁座部材１２に当接して係止される。その結果として弁部材４０は、当接部４４を弁座面１６に着座させるので、各噴孔１７からの燃料噴射が停止する。また、こうして閉弁した弁部材４０は、弾性部材５０の付勢力に加えて、可動通路４２の燃料から当接部４４に作用する燃圧により、弁座面１６へと向かって付勢された状態となる。
【００２７】
（弁部材の詳細構成）
次に、弁部材４０の詳細構成を図４，５に基づき説明する。尚、図４は、弁部材４０の径方向中心に延伸想定される弁中心線Ｌｖを含んで切られる縦断面の一つを、図示している。そこで以下では、弁部材４０に関して図４の縦断面を含む任意の縦断面を、単に縦断面というものとする。
【００２８】
図４に示すように弁部材４０は、弁中心線Ｌｖを中心とした円筒面状にストレートに延伸する弁外周面４６を、当接部４４の外周側且つ開弁側に有している。それと共に弁部材４０は、当接部４４の内周側且つ閉弁側に、凸曲面状又は平面状の先端面４７を有している。さらに弁部材４０は、弁ハウジング１０のうち弁座部材１２の弁座面１６へ向かって湾曲面状に突出する凸曲面４４０を、当接部４４の全周に亘って有している。凸曲面４４０は、弁外周面４６から内周側へ屈曲して連なっている。これにより凸曲面４４０は、弁外周面４６との境界部の全周に亘って、屈曲部４８をエッジ状に形成している。凸曲面４４０からは、先端面４７が内周側へ屈曲して連なっている。これにより先端面４７は、燃料通路１５の一部として開弁時に燃料を各噴孔１７へと案内する偏平状のサック室１５０を、弁ハウジング１０のうち噴孔部材１３との間に形成している。
【００２９】
凸曲面４４０は、縦断面上において曲率中心位置Ｐｃの規定される円弧形に、曲率半径Ｒｃをもって形成されている。この曲率中心位置Ｐｃは、そうした断面円弧形の凸曲面４４０がテーパ面状の弁座面１６に着座する着座位置Ｐｓを、一義的に決める。そこで、面圧増大となる着座位置Ｐｓを決める曲率中心位置Ｐｃは、縦断面上の径方向において弁部材４０の弁中心線Ｌｖよりも当該着座位置Ｐｓ側の特定位置に、規定されている。ここで、縦断面上の径方向において弁中心線Ｌｖと着座位置Ｐｓとの間となる中点に、基準中点Ｐｂを想定する。かかる想定下、本実施形態による縦断面上の径方向では特に、弁中心線Ｌｖ及び基準中点Ｐｂよりも着座位置Ｐｓ側のうち、基準中点Ｐｂと着座位置Ｐｓとの間の中点Ｐｍよりもさらに着座位置Ｐｓ側に、曲率中心位置Ｐｃが規定されている。即ち、縦断面上の径方向において曲率中心位置Ｐｃは、中点Ｐｍと着座位置Ｐｓとの間に規定されている。
【００３０】
こうして縦断面毎に規定される曲率中心位置Ｐｃは、弁中心線Ｌｖに対して実質直交する図５の横断面上において、同線Ｌｖを中心とした円周Ｃｃ上に位置することとなる。また、図５に併せて模式的に示すように、凸曲面４４０が弁座面１６に着座する着座位置Ｐｓは、曲率中心位置Ｐｃの円周Ｃｃよりも外周側において、弁中心線Ｌｖを中心とした円周Ｃｓ上に位置することになる。
【００３１】
（作用効果）
以上説明した燃料噴射弁１の作用効果を、以下に説明する。
【００３２】
燃料噴射弁１によると、縦断面上において円弧形に形成される凸曲面４４０の曲率中心位置Ｐｃは、同断面上の径方向では、弁部材４０の弁中心線Ｌｖよりも、弁座面１６に対する凸曲面４４０の着座位置Ｐｓ側に規定される。これにより、曲率中心位置Ｐｃが着座位置Ｐｓ側へと近づく凸曲面４４０では、曲率半径Ｒｃが可及的に小さくなる。故に、弾性部材５０により弁座面１６へと向かって付勢される弁部材４０のうち小曲率半径Ｒｃの凸曲面４４０からは、弁座面１６に着座位置Ｐｓにおいて作用する静的面圧を、増大させることができる。したがって、凸曲面４４０が弁座面１６に着座した閉弁状態において、それら凸曲面４４０と弁座面１６との間から燃料漏れが生じる事態を、抑制することが可能となる。
【００３３】
さらに燃料噴射弁１によると、縦断面上の径方向において凸曲面４４０の曲率中心位置Ｐｃは、弁中心線Ｌｖと着座位置Ｐｓとの間に想定される基準中点Ｐｂよりも着座位置Ｐｓ側に、規定される。ここで特に、本実施形態の燃料噴射弁１によると、縦断面上の径方向において凸曲面４４０の曲率中心位置Ｐｃは、そうした基準中点Ｐｂと着座位置Ｐｓとの間の中点Ｐｍよりも、さらに着座位置Ｐｓ側に規定される。これにより、弁中心線Ｌｖ及び基準中点Ｐｂよりも着座位置Ｐｓに曲率中心位置Ｐｃが近くなることから、曲率半径Ｒｃの縮小により凸曲面４４０は、弁座面１６に作用させる静的面圧の増大を確実なものとする。したがって、閉弁状態での燃料漏れを抑制する効果の発揮につき、信頼性を高めることが可能となる。
【００３４】
加えて燃料噴射弁１によると、縦断面上において小曲率半径Ｒｃとなる凸曲面４４０は、弁部材４０の弁外周面４６から屈曲して連なることで、下流側へ向かって縮径する弁座面１６との間には、着座位置Ｐｓから外周側に向かうほど大きな隙間１５１（図４参照）を確保し得る。これによれば、弾性部材５０による付勢力の偏り等に起因して弁部材４０が弁座面１６に対して傾いたとしても、弁外周面４６と凸曲面４４０とのなす屈曲部４８は、弁座面１６には当接し難くなる。故に、そうした屈曲部４８が正規の着座位置Ｐｓよりも外周側において弁座面１６に当接するのを回避しつつ、当該正規の着座位置Ｐｓでは小曲率半径Ｒｃの凸曲面４４０により静的面圧を増大させて、閉弁状態での燃料漏れを抑制することが可能となる。
【００３５】
さらに加えて燃料噴射弁１では、吸気ポート２ｂへの噴射燃料の比較的低い燃圧により閉弁状態の弁部材４０を弁座面１６へ向かって押圧する押圧力が低下したとしても、小曲率半径Ｒｃの凸曲面４４０から弁座面１６に作用する静的面圧が増大し得る。したがって、噴射燃料の燃圧が比較的低圧な構成下でも、閉弁状態での燃料漏れを抑制することが可能となる。
【００３６】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００３７】
具体的に変形例１では、図６に示すように縦断面上の径方向において凸曲面４４０の曲率中心位置Ｐｃを、弁中心線Ｌｖ及び基準中点Ｐｂよりも着座位置Ｐｓ側のうち、基準中点Ｐｂと中点Ｐｍとの間に規定してもよい。また、変形例２では、図７に示すように、縦断面上の径方向において凸曲面４４０の曲率中心位置Ｐｃを、弁中心線Ｌｖよりも着座位置Ｐｓ側のうち、弁中心線Ｌｖと基準中点Ｐｂとの間に規定してもよい。
【００３８】
変形例３では、図８に示すように、当接部４４のうち凸曲面４４０の外周側且つ弁外周面４６の内周側において、それら面４４０，４６の間を接続する追加面４４１を形成してもよい。かかる追加面４４１については、図８の如く凸曲面４４０よりも小さな曲率半径Ｒａの断面円弧形を呈する凸曲面状に形成してもよいし、図示はしないが、例えばテーパ面状等に形成してもよい。尚、図８において凸曲面４４０と追加面４４１との境界は、符号４９を付して示されている。
【００３９】
変形例４では、図９に示すように、燃料通路１５の下流側へ向かって縮径する縮径率が下流側ほど小さくなる湾曲面状に、弁座面１６を形成してもよい。また、変形例５では、図１０に示すように、燃料通路１５の下流側へ向かって縮径する縮径率が下流側ほど大きくなる湾曲面状に、弁座面１６を形成してもよい。
【００４０】
変形例６では、ガソリン式内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に、本発明を適用してもよい。また、変形例７では、ディーゼル式内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  燃料噴射弁、２  内燃機関、２ｂ  吸気ポート、１０  弁ハウジング、１６  弁座面
１７  噴孔、４０  弁部材、４４  当接部、４６  弁外周面、４８  屈曲部、５０  弾性部材、１５１  隙間、４４０  凸曲面、Ｌｖ  弁中心線、Ｐｂ  基準中点、Ｐｃ  曲率中心位置、Ｐｍ  中点、Ｐｓ  着座位置、Ｒｃ  曲率半径
【図１】
0006554955.tif 000002
【図２】
0006554955.tif 000003
【図３】
0006554955.tif 000004
【図４】
0006554955.tif 000005
【図５】
0006554955.tif 000006
【図６】
0006554955.tif 000007
【図７】
0006554955.tif 000008
【図８】
0006554955.tif 000009
【図９】
0006554955.tif 000010
【図１０】
0006554955.tif 000011