(57)【要約】【課題】簡単な構造で噴孔部内の残留燃料を排出しデポジットの生成を抑止できる燃料噴射弁を提供すること。【解決手段】弁体４２の先端部４２５に収容孔４２３を形成し、該収容孔４２３内に所定の質量を持つピストン８１及びピストン８１を復元付勢するスプリング８２を配設し、弁シート部４２１が弁座面部４１５の着座した際に、弁体４２の先端部４２５の平面と弁ボディ４１の先端内側部４１７の平面とによって形成される扁平な燃料溜り室８４内に、ピストン８１が慣性力により突出して弁ボディ４１の先端内側部４１７に当接し、燃料溜り室８４内の残留燃料を押出し、押出された残留燃料で複数の傾斜した噴孔部４１４内の残留燃料を排出し噴孔部４１４内でのデポジットの生成を抑止する。【選択図】  図１
2008025390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔部及び前記噴孔部の内方側に弁座面部を有する弁ボディと、
先端に弁シート部を有し前記弁ボディの内部に、その軸方に移動可能にして装着された弁体と、を備え、
駆動体の作動により前記弁体の前記弁シート部と前記弁ボディの前記弁座面部とが離座及び着座をすることにより、燃料を前記噴孔部から噴射及び停止を行う燃料噴射弁において、
前記弁シート部が前記弁座面部に着座する際に前記弁体の先端部と前記弁ボディの先端内側部とにより前記噴孔部と連通する燃料溜り室が形成され、
前記弁シート部が前記弁座面部に着座した際に前記燃料溜り室の内部に残留する燃料を押出し、該押出された燃料によって前記噴孔部内の残留燃料を排出させる残留燃料排出手段を備えたことを特徴とする燃料噴弁。
【請求項２】
前記弁体の開弁から閉弁に移行する際の着座直前位置においては、前記弁体の先端部は、該弁体の内部に前記残留燃料排出手段を収容させながら前記弁体と一体となって該弁体の移動方向と直交する平面を維持し、前記弁ボディの前記先端内側部は、前記弁体の前記平面と対向する平行平面に形成され、
前記燃料溜り室は、前記弁体の前記平面と前記弁ボディの前記平行平面との２面によって挟まれる室であって、前記２面が前記弁体の移動方向と直交するよう扁平形状に形成され、
前記弁体が着座した際においては、前記残留燃料排出手段が前記燃料溜り室内における前記弁ボディの前記先端内側部の位置まで突き出るように設けられることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記残留燃料排出手段は、前記弁体の先端部の内部に設けられ、前記弁体の着座方向の移動が前記弁シート部の前記弁座面部への着座により停止された際に、慣性力によって前記燃料溜り室の内部に突出し、前記弁体の離座方向の移動に伴い復元状態を保持する慣性突出復元機構であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記慣性突出復元機構は、前記燃料溜り室に開口するように前記弁体の先端部に形成され、その軸線方向に深さを有する収納孔内に移動可能に収納される所定の質量を持つピストンと、前記ピストンの慣性突出を復元させる戻し部材と、を備えることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記戻し部材は、前記弁体の先端部に固定された基部と、該基部と前記ピストンに当接し前記ピストンを復元方向に付勢するスプリングであることを特徴とする請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記戻し部材は、前記収納孔の内周部と前記ピストンの外周部との間に圧接状態で装着された弾性部材であることを特徴とする請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記弾性部材は、所定の長さを有する円筒状の耐熱耐油性ゴムであることを特徴とする請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記残留燃料排出手段は、前記弁シート部が前記弁座面部に着座した後に通電されて伸縮振動するピエゾ素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記ピエゾ素子は、前記収納孔内に該ピエゾ素子の伸縮方向が前記弁体の移動方向と一致するように収納されていることを特徴とする請求項８記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記残留燃料排出手段は、前記弁体内に伸縮方向が該弁体の移動方向と一致するように装着されたピエゾ素子であることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の燃料噴射弁は、噴孔部が複数設けられ、且つ、その孔軸線が弁体の移動方向に対して外方に開く所定の角度を有している燃料噴射弁に適用されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の燃料噴射弁は、ガソリンエンジンの燃料噴射弁に適用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の係るもので、更には噴孔部が複数設けられ、且つ、その孔軸線が弁体の移動方向に対して外方に開く所定の角度を有している燃料噴射弁に係るもので、ガソリン直噴エンジンの燃料噴射弁に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン直噴エンジン等に使用される燃料噴射弁においては、その先端部の弁ボディがエンジンの燃焼室内の高温環境に晒される。とりわけ弁ボディに設けられている噴孔部は高温環境に晒されるため、燃料由来の炭化物がデポジットとして噴孔部の内壁に生成することによって、燃料噴射量の低下や噴霧形状の異常を引き起こすことが知られており、この対策が大きな課題となっている。
【０００３】
そこでこの課題を解決する技術として、下記特許文献１には、燃料の噴射、停止をする第１ニードル弁１７の中心内部に第２ニードル弁２５を設け、この第２ニードル弁２５を噴孔１４内に進出させ、噴孔１４内の残留燃料を燃焼室４内に流出、除去する構成が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２８７１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の燃料噴射弁においては、通常噴孔の径は非常に小さく、この径の小さい噴孔に第２ニードル弁２５を進出させるためには第２ニードル弁２５の径を更に小さくしなければならず、製作上の困難さや組付け精度上の困難さがある。そのため噴孔はその径がある程度の大きさが必要とされる。
【０００５】
また、噴孔１４の孔軸線は第２ニードル弁２５の移動方向と一致している必要があり、残留燃料を流出、除去させるニードル弁の移動方向に対してある角度を持って形成されている噴孔を有する燃料噴射弁に対しては適用できない。さらに上記特許文献１に記載の燃料噴射弁においては、第１ニードル弁１７の中心内部に第２ニードル弁２５を、第１ニードル弁１７が閉弁すると噴孔１４内に進入させる複雑な機構を必要とする。さらに、上記特許文献１に記載の燃料噴射弁においては、第１ニードル弁１７の先端の形状は、窪みや突出しの状態になっており、第１ニードル弁１７の閉弁によって形成されるデッドボリュウムと呼ばれる残留燃料溜り室は、複雑な空間室を形成するため、この燃料溜り室内に第２ニードル弁２５が進入しても燃料溜り室内の残留燃料を十分押出すことができない。
【０００６】
そこで発明者は、弁体（ニードル弁）が閉弁した際に形成される残留燃料溜り室内の残留燃料を強制的に押出し、この押出された燃料によって噴孔内の残留燃料を排出させることに着目した。また、残留燃料溜り室を扁平状の室にすることにより、残留燃料の押出しが十分なされることを見出した。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑み、弁体が閉弁した際に形成される燃料溜り室の内部に残留する燃料を弁体が閉弁した際に押出す残留燃料排出手段を備えることにより、簡単な構造で噴孔部内の残留燃料を排出しデポジットの生成を抑止でき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】
請求項１に係る発明では、噴孔部及び前記噴孔部の内方側に弁座面部を有する弁ボディと、先端に弁シート部を有し前記弁ボディの内部に、その軸方に移動可能にして装着された弁体と、を備え、駆動体の作動により前記弁体の前記弁シート部と前記弁ボディの前記弁座面部とが離座及び着座をすることにより、燃料を前記噴孔部から噴射及び停止を行う燃料噴射弁において、
前記弁シート部が前記弁座面部に着座した際、前記弁体の先端部と前記弁ボディの先端内側部とにより前記噴孔部と連通する燃料溜り室が形成され、前記シート部が前記弁座面部に着座した後に前記燃料溜り室の内部に残留する燃料を押出し該押出された燃料によって前記噴孔部内の残留燃料を排出させる残留燃料排出手段を備える。
【０００９】
上記構成によれば、慣性突出復元機構やピエゾ素子による残留燃料排出手段で前記燃料溜り室の内部に残留する燃料を強制的に押出し、この押出された残留燃料の勢いで前記噴孔部内の残留燃料を排出させているから、従来のような噴孔部内に進入させる複雑な弁ニードル機構を必要とせず、従って、簡単な構造で前記噴孔部内の残留燃料によるデポジットの生成を抑止することができる効果を発揮する。噴孔部が複数存在する構造や噴孔部の軸線が弁体の移動方向と一致しない構造の燃料噴射弁にも適用できる。
【００１０】
請求項２に係る発明では、前記弁体の開弁から閉弁に移行する際の着座直前位置においては、前記弁体の先端部は、該弁体の内部に前記残留燃料排出手段を収容させながら前記弁体と一体となって該弁体の移動方向と直交する平面を維持し、前記弁ボディの前記先端内側部は、前記弁体の前記平面と対向する平行平面に形成され、前記燃料溜り室は、前記弁体の前記平面と前記弁ボディの前記平行平面との２面によって挟まれる室であって、前記２面が前記弁体の移動方向と直交するよう扁平形状に形成され、前記弁体が着座した際においては、前記残留燃料排出手段が前記燃料溜り室内における前記弁ボディの前記先端内側部の位置まで突き出るように設ける。
【００１１】
上記構成によれば、前記弁体の開弁から閉弁に移行する際の着座直前位置においては、前記弁体の先端部に維持される前記弁体の移動方向と直交する平面と、前記弁ボディの先端内側部の平面と、を対向して平行にして前記燃料溜り室を扁平な室を形成しているから、前記弁体の移動方向と直交する扁平な燃料溜り室の形成によって噴射状態における噴流の流れを良好にして噴流微粒化を阻害させることがない。また、前記燃料溜り室が扁平な室であるため、前記残留燃料排出手段の前記扁平な燃料溜り室への突出に際し該前記燃料溜り室内の残留燃料を扁平方向に亘って一様に押出すことができる。従って、複数の噴孔部が設けられ噴孔部の孔軸線が弁体の移動方向に対して所定の角度を有している燃料噴射弁に有効である。
【００１２】
請求項３に係る発明では、前記残留燃料排出手段を、前記弁体の先端部の内部に設けられ、前記弁体の着座方向の移動が前記弁シート部の前記弁座面部への着座により停止した際に、慣性力によって前記燃料溜り室の内部に突出し、前記弁体の離座方向の移動に伴い復元状態を保持する慣性突出復元機構としている。
【００１３】
上記構成によれば、前記残留燃料排出手段を、慣性を利用した突出復元機構としているから、制御するための電気的手段を必要とせず、従って、簡単な機械的構造で確実に前記噴孔部内の残留燃料を排出してデポジットの生成を抑止することができる。また、慣性突出復元機構により弁体のバウンドを吸収し阻止することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明では、前記慣性突出復元機構は、前記燃料溜り室に開口するように前記弁体に形成され、その軸線方向に深さを有する収納孔に移動可能に収納される所定の質量を持つピストンと、該ピストンの慣性突出を復元させる戻し部材とを備える。  
【００１５】
上記構成によれば、前記慣性突出復元機構を弁体に設けた収納孔内に移動可能に配設した所定の慣性質量を有するピストンと、該ピストンの慣性突出を復元させる戻し部材とで構成しているから、極めて構造が簡単であり、且つ確実にピストンの慣性力による燃料溜り室内へ突出及び復元を行うことができる。
【００１６】
請求項５に係る発明では、前記戻し部材を、前記弁体の先端部に固定された基部と、該基部と前記ピストンに当接し前記ピストンを復元方向に付勢するスプリングとしている。
【００１７】
上記構成によれば、前記戻し部材をスプリングとしているから、付勢力が確実に作用しピストンの復元を確実に行うことができる。
【００１８】
請求項６に係る発明では、前記戻し部材を、前記収納孔の内周部と前記ピストンの外周部との間に圧接状態で装着された弾性部材としている。
【００１９】
上記構成によれば、前記戻し部材を弾性部材としているから、構造が極めて簡単で前記ピストンの復元方向への付勢を発揮する。
【００２０】
請求項７に係る発明では、前記弾性部材を所定の長さを有する円筒状耐熱性ゴムとしている。
【００２１】
上記構成によれば、前記弾性部材を耐熱耐油性ゴムとしているから、軽量・安価で高温環境下でも使用に耐える。また、前記ゴムは所定の長さを有する円筒状であるから、前記ピストンの移動に伴い圧縮変形し、該圧縮変形により、充分な復元付勢力を発揮できる。
【００２２】
請求項８に係る発明では、前記残留燃料排出手段を、前記シート部が前記弁座面部に着座した後に通電されて伸縮振動するピエゾ素子としている。
【００２３】
上記構成によれば、前記残留燃料排出手段をピエゾ素子とし電気的に制御しているから、前記燃料溜り室内の残留燃料の押出しを瞬間的且つ複数回伸縮振動を行うことができ、従って、前記噴孔部内の残留燃料の排出を確実に行うことができる。
【００２４】
請求項９に係る発明では、前記ピエゾ素子を、前記収納孔内に該ピエゾ素子の伸縮方向が前記弁体の移動方向と一致するように収納している。
【００２５】
上記構成によれば、前記ピエゾ素子の伸縮方向を前記弁体の移動方向と一致させているから、前記燃料溜り室内の残留燃料の押出しを効率的に行うことができる。また、前記ピエゾ素子を前記収納孔内に装着しているから、構造がコンパクトである。また、戻し部材を必要としないので、ピエゾ素子の外径の大きさを収容孔４２３の内径とほぼ同寸法にすることができ、燃料溜り室内の残留燃料の押出し量を多くすることができる。従って、噴孔部内の残留燃料の排出をより確実に行うことができる。
【００２６】
請求項１０に係る発明では、前記残留燃料排出手段を、前記弁ボディ内に伸縮方向が前記弁体の移動方向と一致するように装着されたピエゾ素子としている。
【００２７】
上記構成によれば、前記ピエゾ素子の伸縮振動を前記弁ボディ内に前記弁体の移動方向に複数回発生させることができ、従って、該伸縮振動によって前記弁ボディの先端に位置する前記燃料溜り室内の残留燃料を前記噴孔部へ押出すことができる。また、前記ピエゾ素子の径方向の寸法を大きくとることができ、伸縮振動を強力にすることができる。
【００２８】
請求項１１に係る発明では、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の燃料噴射弁を、噴孔部が複数設けられ、且つ、その孔軸線が弁体の移動方向に対して外方に開く所定の角度を有している燃料噴射弁に適用している
【００２９】
上記構成によれば、噴孔部内の残留燃料の排出を前記燃料溜り室内の残留燃料のみの押出しで行う構成であるから、噴孔部が複数設けられ、或は噴孔部の孔軸線が弁体の移動方向に対して外方に開く所定の角度を有している燃料噴射弁であっても、何ら複雑な機構を必要とせず噴孔部内の残留燃料を排出することができる。
【００３０】
請求項１２に係る発明では、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の燃料噴射弁をガソリンエンジンの燃料噴射弁に適用している。
【００３１】
上記構成によれば、前記噴孔部におけるデポジットの生成を抑止できる高品位な燃料噴射弁をガソリンエンジンに適用しているから、燃料噴射量の低下や噴霧形状の異常を引き起こすことなくガソリンエンジンを作動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明になる燃料噴射弁の実施形態を図に基づき説明する。図１、図２及び図７は、本発明の第１実施形態を示すもので、図７は全体構成断面図、図１、図２は本発明の要部を示し図７の一部拡大断面図である。図１は開弁状態、図２は閉弁状態を示す。
【００３３】
図７において本発明になる燃料噴射弁の全体構成を説明する。本発明燃料噴射弁１は、通電によって振動作動する駆動部２と、駆動部２の作動により燃料を噴射する燃料噴射部４と、外部より高圧燃料を導入し駆動部２内を通り燃料噴射部４へ供給する燃料導入部６から構成されている。
【００３４】
駆動部２はハウジング２１を有しており、ハウジング２１の内部には駆動体としての電磁ソレノイド２２が配設されている。電磁ソレノイド２２にはハウジング２１に組み込まれたターミナル２３を通して図示しない電源より図示しないＥＣＵにより制御された電圧がパルス印加される。電磁ソレノイド２２のコイル内側には円筒状のケーシング２４が配設されており、ハウジング２１と電気溶接により固定されている。
【００３５】
ケーシング２４の内部には、中空円筒状の固定子２５がケーシング２４に固定され、可動鉄心２６がその軸心方向に移動可能にして配設されている。戻しバネ２７は固定子２５の中央部の縦孔２５２内に間挿入され、一端は縦孔２５２に圧入固定されたストッパ２８に当接し、他端は可動鉄心２６の縦孔２６１の段部２６２に当接し、可動鉄心２６を下方へ付勢している。可動鉄心２６は、電磁ソレノイド２２に通電されると吸引されて固定子２５の下方端面部２５１に当接し、通電が遮断されると戻しバネ２７によって固定子２５の下方端面部２５１から乖離すなわち下方へ移動する。ストッパ２８は、固定子１５との固定位置を変えることにより戻しバネ２７の付勢力を調整することができる。
【００３６】
燃料導入部６はフィルタボディ６１を有しており、その中央部には高圧燃料が供給される燃料導入口６１１が設けられている。導入口６１１の下流側には、導入される燃料内の塵埃等を除去する燃料フィルタ６２が配設されている。フィルタボディ６１はケーシング２４の上部端２４１において電気溶接により固定されている。
【００３７】
燃料噴射部４は、弁ボディ４１とこの弁ボディ４１の内部に移動可能にして配設された弁体４２を有している。そして、弁ボディ４１は、弁体４２の外周に配設される第１弁ボディ４１１と、第１弁ボディ４１１の外周と先端で密着固定される第２弁ボディ４１２と、この第２弁ボディ４１２の外周と先端で密着固定される第３弁ボディ４１３で構成されている。第１、第２、第３弁ボディ４１１、４１２、４１３はそれぞれその外周で電気溶接により固定され一体化している。また、弁体４２の上端部４２４と可動鉄心２６の下端部２６４は電気溶接により接続固定されている。
【００３８】
燃料導入口６１１から供給された高圧燃料は、フィルタ６２で濾過されて固定子２５の縦孔２５２を通り、可動鉄心２６の縦孔２６１、横孔２６３を経て第１弁ボディ４１１と弁体４２との間隙７０内に供給される。
【００３９】
次に本発明の第１実施形態の要部を図１、図２により説明する。弁ボディ４１を構成する第２弁ボディ４１２の下端面には複数の噴孔部４１４が形成されており、噴孔部４１４の噴孔向き即ち軸線は、弁体４２の移動方向即ち軸線に対して外方に開く所定の角度を持っている。また、第２弁ボディ４１２の下端面における噴孔部４１４の内側先端部４１７は弁体４２の移動方向と直交する水平面となっている。
【００４０】
弁ボディ４１を構成する第１弁ボディ４１１の先端部で噴孔部４１４の内方側に弁座面部４１５が設けられており、この弁座面部４１５は弁体４２の先端に形成された弁シート部４２１が着座するテーパ形状に形成されている。
【００４１】
弁体４２には、第１弁ボディ４１１の内周壁と摺動して弁体４２の軸方向の移動を安定化させるガイド部４２２が外周の４箇所に均等配置して設けてあり、ガイド部４２２とガイド部４２２との間から間隙７０に供給された燃料が流れ、弁シート部４２１や弁座面部４１５の部位に供給される。
【００４２】
弁体４２の先端部４２５（下方端部）の中心内部には、先端部４２５に開口し、その移動方向の軸線方向に所定の深さを有する有底で断面が円形の円筒形収納孔４２３が形成されている。この収納孔４２３の内部には、所定の質量を持つ金属製の円筒形のピストン８１が軸線方向に移動可能にして配設されており、その先端部は小径部８１１となっており、この小径部８１１の先端は弁体４２の先端部４２５と同一面になっている。
【００４３】
収納孔４２３の先端の内周には、円筒リング状の基部８３が圧入固定されており、この基部８３の先端も弁体４２の先端部４２５と同一面になっている。すなわち、弁体４２の先端部４２５は、弁体４２の先端、基部８３の先端、ピストン８１の小径部８１１の先端で弁体４２の移動方向と直交する水平面を維持しており、弁ボディ４１（第２弁ボディ４１２）内側先端部４１７の水平面と平行になっている。
【００４４】
また、基部８３のリング状の内径部にはピストン８１の小径部８１１の先端が位置するようにピストン８１が配置収納されている。また、基部８３の上方端部とピストン８１の小径部８１１の段部８１２との間には、ピストン８１を上方に付勢、即ちピストン８１の慣性による突出を元の状態にする復元するコイル圧縮スプリング８２が設けられている。なお、スプリング８２の付勢力はピストン８１に作用する慣性力より小さく設定されている。従って、ピストン８１は、弁体４２の噴孔部４１４方向への移動と共に同じ方向へ移動し、弁体４２の停止（弁座面部４１５への弁シート部４２１の当接）によりピストン８１には慣性力が作用し、その慣性力がスプリング８２の付勢力より勝り、噴孔部４１４方向へ突出し、ピストン８１が停止するとスプリング８２の付勢力によって復元状態になる。そして、基部８３とスプリング８２で戻し部材を構成し、この戻し部材と収納孔４２３内のピストン８１により慣性突出復元機構８０を構成している。
【００４５】
第３弁ボディ４１３の下端面には外方へ広がるテーパ面部４１６が形成してあり、噴孔部４１４から噴射される燃料の広がり発散を抑制し、燃料を所定の領域に噴霧させる。
【００４６】
次に、上記構成になる第１実施形態の作動を説明する。図７において、図示しないＥＣＵの制御により通電即ち電圧がターミナル２３を通して駆動体である電磁ソレノイド２２に印加されると可動鉄心２６が吸引され戻しバネ２７の付勢力に抗して上方向へ移動する。可動鉄心２６の移動により弁体４２も上方向（反噴孔部４１４方向）へ移動し、弁シート部４２１が弁座面部４１５から離座し、図１に示すように間隙７０内に供給されている高圧燃料が噴孔部４１４から噴射する。
【００４７】
次に、電磁ソレノイド２２への通電が遮断されると、戻しバネ２７の付勢力により弁体４２は下方向（噴孔部４１４方向）へ移動し、弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座し、噴孔部４１４からの高圧燃料の噴射が停止される。
【００４８】
この弁体４２の開弁から閉弁に移行する際の着座直前位置においては、弁体４２の先端部４２５は、その弁体４２の収納孔４２３内に弁体４２と一体でピストン８１を収納させながら窪みや突出しの無い平面を維持している。
弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座した際、図２に示すように弁体４２の先端部４２５と弁ボディ４１（第１弁ボディ４１１、第２弁ボディ４１２）の先端内側部４１７とによって囲まれ噴孔部４１４と連通する燃料溜り室８４（デッドボリュウム）が形成される。この燃料溜り室８４は、弁体４２の先端部４２５の平面と弁ボディ４１（第１弁ボディ４１１、第２弁ボディ４１２）の先端内側部４１７の平行平面との２面によって挟まれる室であって、前記２面が弁体４２の移動方向と直交するよう扁平形状に形成される。この扁平な燃料溜り室８４は、弁体４２の移動方向と直交する扁平状な室であるため噴射状態における噴流の流れを良好にして噴流微粒化を阻害させることがない。また、この燃料溜り室８４の容積は噴孔部４１４の全容積より遥かに大きく、燃料溜り室８４及び噴孔部４１４内に燃料が残留する。即ち、残留燃料が生じる。
【００４９】
弁シート部４２１の弁座面部４１５への着座により、弁体４２の噴孔部４１４方向への移動が停止されると、ピストン８１は慣性力によって収容孔４２３内を噴孔部４１４方向へスプリング８２の付勢力に抗して移動し、その小径部８１１が燃料溜り室８４内に突出し弁ボディ４１（第２弁ボディ４１２）の先端内側部４１７に当接し停止し静止慣性を保持する。なお、ピストン８１は噴孔部４１４の内部に進出しない。ピストン８１の慣性力による小径部８１１の燃料溜り室８４内への急激な突出により、燃料溜り室８４内の残留燃料が押出され、その押出された燃料が噴孔部４１４内の残留燃料を勢い良く外部（エンジンのシリンダー内）へ排出する。これによって噴孔部４１４内の残留燃料は排出されて除去される。従って、従来のような噴孔部内に進入させる複雑な弁体機構を必要とせず、噴孔部４１４内の残留燃料は除かれるため噴孔部４１４に炭化物のデポジットの生成を抑止することができると共に、燃料溜り室８４内の残留燃料も押出されるため、燃料溜り室８４内でのデポジットの生成も抑止される。ピストン８１の燃料溜り室８４内に突出する面は平坦面であるため、ピストン８１の移動に対する燃料溜り室８４内の残留燃料の押出し量は最大となり、効率的な押出しを行うことができる。
【００５０】
また、本発明では慣性力を利用して燃料溜り室８４内の残留燃料を押出す構成であるため、噴孔部が複数存在する構造や噴孔部の孔軸線が弁体の移動方向と一致しない構造の燃料噴射弁でも適用できる。また、形成される燃料溜り室８４は弁体４２の移動方向と直交する扁平な室であるため、ピストン８１が扁平な燃料溜り室８４内に突出した際、残留燃料を扁平方向に亘って一様に押出すことができる。従って、複数の噴孔部が設けられ噴孔部の孔軸線が弁体の移動方向に対して所定の角度を有している燃料噴射弁に有効である。
【００５１】
また、弁シート部４２１が弁座面部４１５へ着座すると、両者の金属当接により弁体４２は弁ボディ４１に対してバウンド（飛び跳ね）し反噴孔部４１４（上方向）へ移動しようとする。弁ボディ４１の反噴孔部４１４へ移動は、基部８３、スプリング８２を経てピストン８１に伝わるが、ピストン８１は静止した慣性を維持しているため、その静止慣性量によって弁ボディ４１の反噴孔部４１４へ移動は抑止され、弁ボディ４１のバウンド現象を防止することができる。
【００５２】
燃料溜り室８４内へ突出し静止状態になったピストン８１は、戻し部材をなすスプリング８２の付勢力で収容孔４２３内を上方向へ移動し図１に示す状態に復元する。ピストン８１の復元移動とタイミングを合わせ電磁ソレノイド２２に電圧が印加され弁体４２は上方向へ移動し、弁シート部４２１は弁座面部４１５から離座する。
【００５３】
上述の第１実施形態では、慣性突出復元機構８０により慣性力を利用して燃料溜り室８４内の残留燃料を押出しており、この慣性突出復元機構８０を、弁体４２の先端に形成した収容孔４２３内に移動可能にして配設された慣性ピストン８１と、弁体４２の先端に固定された基部８３と、ピストン８１を復元状態に付勢するスプリング８２とで戻し部材を構成している。
【００５４】
この慣性突出復元機構８０は慣性力を利用した機構であるため、電気的制御は不要で、従って構造も簡単である。更に本発明においては、慣性突出復元機構８０で燃料溜り室８４内の残留燃料を押出すことにより噴孔部４１４内の残留燃料を排出する構成であるため、燃料噴射弁が複数の噴孔部４１４を持つ構造や、噴孔部４１４の孔軸線が弁体４２の移動方向に対し角度を持って傾斜している構造の場合でもデポジットの生成の抑止に優れた効果を発揮する。また、前記戻し部材をスプリング８２としているので、付勢力が確実に作用しピストン８１の復元を確実に行うことができる。      
【００５５】
次に、第２実施形態として、図３、図４によりピストン８１の戻し部材の他の例を説明する。戻し部材に関し上述の第１実施形態に対して相違する特徴点を説明し、他の共通部位、構造については省略する。
【００５６】
第２実施形態では戻し部材は、所定の長さを持つ中空円筒状を呈し密着性弾力性を有する耐熱耐油性フッ素系ゴム８５である。このフッ素系ゴム８５は図３に示すように、収容孔４２３の内周部とピストン８１の小径部８１１の外周部との間にピストン８１が収容孔４２３の底部４２６に当接する状態で圧入装着されている。なお、ゴム８５は耐熱耐油性シリコン系ゴムでもよく、密着性弾力性を持つ耐熱耐油性材料なら何でも良い。
【００５７】
上述の第１実施形態で説明したと同様に、弁体４２が噴孔部４１４方向に移動し、弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座すると、弁体４２の移動が停止する。弁体４２の停止によりピストン８１が慣性力により、その小径部８１１が燃料溜り室８４内に突出する。
【００５８】
この場合、フッ素系ゴム８５は所定の長さを有し圧入状態で装着されているので、ピストン８１の慣性移動に対してフッ素系ゴム８５自体は移動（摺動）せず、当接している段部８１２により圧縮作用を受け更に半径方向に膨らもうとし、収容孔４２３の内周部とピストン８１の小径部８１１の外周部との圧接力が増し、より強固に保持され、復元戻し部材としての機能を発揮する。そのためゴム８５はピストン８１に対して反噴孔部４１４方向に付勢力を作用させる。なお、ゴム８５等の戻し部材の弾性変形による付勢力は、ピストン８１に作用する慣性力より小さく設定されている。
【００５９】
ピストン８１に作用する慣性力が戻し部材としてのゴム８５の付勢力より勝り、ピストン８１は燃料溜り室８４内に突出しその小径部８１１は弁ボディ４１（第２弁ボディ４１２）の先端内側部４１７に当接し停止し静止慣性を保持する。燃料溜り室８４内の残留燃料を押し出し噴孔部４１４内の残留燃料を排出する作用は、上述の第１実施形態で説明した内容と同様である。そして、燃料溜り室８４内へ突出し静止状態になったピストン８１は、戻し部材をなすゴム８５の付勢力で収容孔４２３内を上方向へ移動し図３に示す状態に復元する。
【００６０】
この場合、上述の弁体４２のバウンド現象もゴム８５を介してピストン８１の静止慣性で上述の第１実施形態で説明した内容と同様に抑止される。また、本第２実施形態における戻し部材はゴム８５のみで構成しているため、極めて構造が簡単であり安価となる。なお、上述の第２実施形態では戻し部材としてのゴム８５は、単品で収容孔４２３の内周部とピストン８１の小径部８１１の外周部との間に落下しない程度に圧入状態で装着されているが、上述の第１実施形態におけるスプリング８２と基部８３との構成のように、戻し部材としてのゴムを収容孔４２３の内周部とピストン８１の小径部８１１の外周部との間に遊挿入し、抜止めを防止するリング状の基部を収容孔４２３の先端に圧入固定するようにしてもよい。
【００６１】
なお、上述の第１、第２実施形態において、慣性突出復元機構８０は、本発明において、弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座した際に燃料溜り室８４の内部に残留する燃料を押出して噴孔部４１４内の残留燃料を排出させる残留燃料排出手段をなしている。
【００６２】
次に、図５により第３実施形態として、本発明における残留燃料排出手段の他の例を説明する。上述の第１、第２実施形態と共通構成、部位は省略し、相違する特徴点を説明する。弁体４２の収容孔４２３内には、残留燃料排出手段としての圧電ピエゾ素子９０が配設されている。ピエゾ素子９０は弁体４２の移動方向（軸方向）に所定の枚数を積み重ねてあり、その先端は弁体４２の先端部４２５と同一水平面を維持しており、伸長した際には、その先端は弁ボディ４１（第２弁ボディ４１２）の先端内側部４１７に当接するように枚数が設定してある。
【００６３】
また、ピエゾ素子９０には電圧を供給するための一対の電線９１が接続され、弁体４２内の貫通孔４２７を通り燃料噴射弁１の外部の電源に接続されＥＣＵ（図示せず）により制御されている。ピエゾ素子９０に供給される電圧は、ＥＣＵ（図示せず）で制御され電磁ソレノイド２２に印加される電圧のタイミングより所定の時間遅れて印加される。すなわち、弁体４２の弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座した後所定の時間を経てピエゾ素子９０に印加される。
【００６４】
このように構成された残留燃料排出手段としてのピエゾ素子９０は、弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座すると電圧が印加されて噴孔部４１４方向に伸長し、燃料溜り室８４内に突出し、先端内側部４１７に当接する。ピエゾ素子９０は噴孔部４１４内には進入しない。このピエゾ素子９０の突出により燃料溜り室８４内の残留燃料を押し出し噴孔部４１４内の残留燃料を排出し、噴孔部４１４内にデポジットが生成するのを抑止できる。また、ピエゾ素子９０の伸長の速度は速く瞬間に且つ弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座している間すなわち弁体４２が閉弁している間複数回振動作動でき、燃料溜り室８４内の残留燃料の押出しは確実に行われる。従って、噴孔部４１４内の残留燃料の排出効果も大きい。また、ピエゾ素子９０の燃料溜り室８４内に突出する面は平坦面であるため、ピエゾ素子９０の伸長に対する燃料溜り室８４内の残留燃料の押出し量は最大となり、効率的な押出しを行うことができる。
【００６５】
また、第３実施形態においては、第１、第２実施形態における戻し部材を必要としないので、ピエゾ素子９０の外径の大きさを収容孔４２３の内径とほぼ同寸法にすることができ、燃料溜り室８４内の残留燃料の押出し量を多くすることができる。従って、噴孔部４１４内の残留燃料の排出をより確実に行うことができる。また、ピエゾ素子９０の伸縮方向を弁体４２の移動方向と一致しているので、燃料溜り室８４内の残留燃料の押出しを効率的に行うことができる。更に、ピエゾ素子９０は収納孔４２３内に装着しているので、コンパクトな構造である。
【００６６】
ピエゾ素子９０の所定時間の伸長が終了すると、供給電圧が遮断されピエゾ素子９０は収縮し、弁体４２と共に反噴孔部４１４方向へ移動する。
【００６７】
次に、図６により第４実施形態として、本発明における残留燃料排出手段の更に他の例を説明する。上述の第１、第２、第３実施形態と共通構成、部位は省略し、相違する特徴点を説明する。
【００６８】
弁ボディ４１の内部具体的には第２弁ボディ４１２の外周部と第３弁ボディ４１３の内周部との間に残留燃料排出手段としてのピエゾ素子９５が配設されている。このピエゾ素子９５はリング状をなし弁体４２の移動方向（軸方向）に所定の枚数を積み重ねてある。ピエゾ素子９５には電圧を供給するための電線（図示せず）が接続され、弁ボディ４１内を通り燃料噴射弁１の外部の電源に接続されＥＣＵ（図示せず）により制御されている。
【００６９】
ピエゾ素子９５に供給される電圧は、ＥＣＵ（図示せず）で制御され電磁ソレノイド２２に印加される電圧のタイミングより所定の時間遅れて印加される。すなわち、弁体４２の弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座した後所定の時間を経てピエゾ素子９５に印加される。この場合、ピエゾ素子９５に印加される電圧は、弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座している間所定パルス数を供給するように設定されている。
【００７０】
このように構成された残留燃料排出手段としてのピエゾ素子９５は、弁シート部４２１が弁座面部４１５に着座すると電圧がパルス状に印加されて噴孔部４１４方向に伸縮振動し、この振動が弁ボディ４１の先端部に伝達され燃料溜り室８４内の残留燃料に振動をあたえることによって強制的に押出し、噴孔部４１４内の残留燃料を排出し、デポジットの生成を抑止することができる。
【００７１】
また、第４実施形態においては、ピエゾ素子９５は弁体４２の閉弁の間に数多くの振動を作動させることができるので、制御設定により燃料溜り室８４内の残留燃料をより多く押し出すことができ、噴孔部４１４内のデポジットの生成を確実に抑止することができる。また、ピエゾ素子９５の径方向の寸法を大きくとることができ、伸縮振動を強大にすることができる。
【００７２】
なお、上述の慣性突出復元機構８０を構成するピストン８１、スプリング８２、基部８３並びにピエゾ素子９０、９５は本発明における残留燃料排出手段をなしている。
【００７３】
また、噴孔部４１４におけるデポジットの生成を抑止できる高品位な本発明になる燃料噴射弁１をガソリンエンジンに適用しているので、燃料噴射量の低下や噴霧形状の異常を引き起こすことなく良好にガソリンエンジンを作動することができる。なお、本発明における燃料噴射弁は上述の燃料噴射弁の構造に制限されるものではなく、噴孔部は単孔で軸線が弁体の移動方向と同方向のものであってもよく、弁体を移動させる駆動体はピエゾ素子のものでもよく、弁体の開弁、閉弁を制御する背圧式機構のものであってもよい。
更に、上述の実施形態では、本発明になる燃料噴射弁はガソリン直噴エンジンに適用される例について説明したが、ディーゼルエンジンに適用されてもよく、更に他のエンジン等の燃料噴射弁に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明になる燃料噴射弁の第１実施形態の要部を開弁状態で示す拡大断面図である。
【図２】本発明になる燃料噴射弁の第１実施形態の要部を閉弁状態で示す拡大断面図である。
【図３】本発明になる燃料噴射弁の第２実施形態の要部を開弁状態で示す拡大断面図である。
【図４】本発明になる燃料噴射弁の第２実施形態の要部を閉弁状態で示す拡大断面図である。
【図５】本発明になる燃料噴射弁の第３実施形態の要部を開弁状態で示す拡大断面図である。
【図６】本発明になる燃料噴射弁の第４実施形態の要部を開弁状態で示す拡大断面図である。
【図７】本発明になる燃料噴射弁の第１実施形態を示す全体構成断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  燃料噴射弁
２  駆動部
４  燃料噴射部
６  燃料導入部
２２  駆動体をなす電磁ソレノイド
４１  弁ボディ
４１１  第１弁ボディ
４１２  第２弁ボディ
４１３  第３弁ボディ
４１４  噴孔部
４１５  弁座面部
４１７  先端内側部
４２  弁体
４２１  弁シート部
４２３  収容孔
４２５  先端部
６１１  燃料導入口
８０  残留燃料排出手段としての慣性突出復元機構
８１  ピストン
８１１  小径部
８２  スプリング
８３  基部
８５  弾性部材
９０、９５  残留燃料排出手段としてのピエゾ素子
【図１】
2008025390.tif 000003
【図２】
2008025390.tif 000004
【図３】
2008025390.tif 000005
【図４】
2008025390.tif 000006
【図５】
2008025390.tif 000007
【図６】
2008025390.tif 000008
【図７】
2008025390.tif 000009