(57)【要約】【課題】ニードル側面に発生するデポジットを抑制することができる燃料噴射弁を提供すること。【解決手段】燃料を噴射する１以上の噴孔２２と、内周面に形成されるシート部２３とを有するバルブボディ２と、軸方向に移動可能に支持され、軸方向のうち噴孔２２側のニードル先端部３１がシート部２３に着座することにより、シート部２３との間で遮断部Ｓを形成することで、噴孔２２へ燃料の流入を遮断するニードル３と、ニードル先端部３１の内部に配置し、かつ、ニードル先端部３１の表面うち、遮断部Ｓにより囲まれるニードル側面３２に露出する露出部４１を有する異種材料部材４と、を備え、露出部４１は、ニードル側面の露出部４１を除く部分よりも撥油性あるいは撥水性の少なくともいずれか一方が高い材質、あるいはニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質の少なくともいずれか一方を備える。【選択図】図２
2008144745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する１以上の噴孔と、内周面に形成されるシート部とを有するバルブボディと、
軸方向に移動可能に支持され、前記軸方向のうち噴孔側のニードル先端部が前記シート部に着座することにより、前記シート部との間で遮断部を形成することで、前記噴孔へ燃料の流入を遮断するニードルと、
前記ニードル先端部の内部に配置し、かつ、当該ニードル先端部の表面うち、前記遮断部により囲まれるニードル側面に露出する露出部を有する異種材料部材と、
を備え、
前記露出部は、前記ニードル側面の前記露出部を除く部分よりも撥油性あるいは撥水性の少なくともいずれか一方が高い材質、あるいは当該ニードル側面の当該露出部を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質の少なくともいずれか一方で構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記ニードルは、前記ニードル側面に開口するニードル空間部を備え、
前記異種材料部材は、前記ニードル空間部に挿入され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】
前記露出部は、前記バルブボディに同心円状に複数の噴孔が形成されている場合に、前記各噴孔の入口側開口の外周と接し、かつ、前記各入口側開口に囲まれる基準円を少なくとも覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記露出部は、前記ニードル側面のうち、前記各噴孔のニードル側に形成される入口側開口を当該ニードル側面に軸方向において投影した際における投影領域に少なくとも露出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記異種材料部材は、前記ニードル空間部の一部に挿入されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記ニードル空間部は、ニードル側テーパー面が形成され、
前記異種材料部材は、前記ニードル側テーパー面と同一傾斜方向に形成され、かつ当該異種材料部材が挿入された際に当該ニードル側テーパー面と接触する部材側テーパー面が形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つ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、燃料噴射弁に関するものであり、さらに詳しくは、噴孔近傍に発生するデポジットを抑制する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関への燃料の供給は、燃料噴射弁に形成された噴孔から、例えば燃焼室に燃料を噴射することで行われる。燃料噴射弁は、開弁状態と閉弁状態とを繰り返すことで、内燃機関の運転時に内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射料の燃料を噴射する。閉弁状態では、ニードルの軸方向のうち噴孔側の先端部、すなわちニードル先端部がバルブボディの内周面に形成されたシート部に着座することで、ニードル先端部とシート部との間に遮断部が形成され、噴孔に流入する燃料が遮断される。開弁状態では、上記閉弁状態でシート部に着座していたニードル先端部がシート部から離間することで、噴孔に燃料が流入する。
【０００３】
従来の燃料噴射弁では、噴孔近傍にデポジットが発生し、燃料噴射弁の流量特性に影響を及ぼす問題がある。具体的には、噴孔近傍で発生するデポジットは、ニードル先端部がシート部に着座している状態で、ニードル先端部の表面のうち遮断部により囲まれる面（以下、単に「ニードル側面」と称す。）と、バルブボディの内周面のうち、遮断部により囲まれる面（以下、単に「噴孔側面」と称す。）との間に残存する燃料が劣化することが一因であると考えられている。
【０００４】
従来の燃料噴射弁では、コーティング膜、メッキ膜を形成したバルブボディを備え、コーティング膜、メッキ膜によりバルブボディの内周面や外周面に発生するデポジットを抑制する技術が提案されていた。しかしながら、デポジットは、ニードルのニードル側面にも発生するものである。従って、バルブボディの内周面や外周面に発生するデポジットを抑制するのみでは、噴孔近傍に発生するデポジットの抑制が十分ではなかった。特に、ニードル側面と噴孔側面とにより形成されるとともに、噴孔と連通する連通空間部の容積が小さい場合は、ニードル側面に発生するデポジットにより流路面積が小さくなるため、シート部に沿って流れる燃料流れに影響を与える虞がある。これにより、燃料噴射弁は、例えば内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量の燃料を噴射することが困難となるなどの燃料噴射弁の流量特性に影響を与える虞があった。
【０００５】
そこで、特許文献１にかかる従来の燃料噴射弁は、ニードル側面に撥油性材料の被膜層形成がされている。この燃料噴射弁は、被膜によりニードル側面にデポジットが発生することを抑制するものである。また、特許文献２にかかる従来の燃料噴射弁は、ニードル側面に、噴孔側に凸形状の金属からなる付加部材が備えられている。この燃料噴射弁は、上記連通空間部の容積を付加部材により減少させることによって、ニードル先端部がシート部に着座している状態における連通空間部内に残存する燃料を減少し、噴孔近傍に発生するデポジットを抑制するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４―２８０５１号公報
【特許文献２】特開２００４―１２４８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１にかかる従来の燃料噴射弁においては、被膜層がニードル側面と一体化するため、ニードル側面を形成する基材の表面の影響を受けやすい。従って、この機材の表面が粗く、被膜層が薄い場合は、被膜層の表面が粗くなる。これにより、被膜層の表面に、例えば燃料や劣化した燃料などが付着することでデポジットが発生しやすくなるため、ニードル側面にデポジットが発生することを十分に抑制することができないという問題があった。一方、被膜層を厚くした場合は、ニードル側面を形成する基材と膜層の密着力確保が困難となるため、被膜層の剥離を生じ、耐久性が悪化するという問題があった。
【０００８】
一方、上記特許文献２にかかる従来の燃料噴射弁においては、ニードル側面に付加部材を形成し、連通空間部の容積を減少させても、ニードル側面に発生するデポジットを抑制することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてされたものであって、噴孔近傍に発生するデポジットを抑制することができる燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、発明にかかる燃料噴射弁は、燃料を噴射する１以上の噴孔と、内周面に形成されるシート部とを有するバルブボディと、軸方向に移動可能に支持され、軸方向のうち噴孔側のニードル先端部がシート部に着座することにより、シート部との間で遮断部を形成することで、噴孔へ燃料の流入を遮断するニードルと、ニードル先端部の内部に配置し、かつ、ニードル先端部の表面うち、遮断部により囲まれるニードル側面に露出する露出部を有する異種材料部材と、を備え、露出部は、ニードル側面の露出部を除く部分よりも撥油性あるいは撥水性の少なくともいずれか一方が高い材質、あるいはニードル側面の露出部を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質の少なくともいずれか一方で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明では、上記燃料噴射弁において、ニードルは、ニードル側面に開口するニードル空間部を備え、異種材料部材は、ニードル空間部に挿入されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、異種材料部材がニードル側面に露出する露出部が、ニードル側面の露出部を除く部分よりも撥油性あるいは撥水性の少なくともいずれか一方が高い材質で構成される場合は、燃料が露出部に接触することを抑制することができる。従って、燃料に含まれる物質がニードル側面に付着することを抑制でき、ニードル側面に発生するデポジットを抑制することができる。また、露出部がニードル側面の露出部を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質で構成される場合は、燃料が露出部と接触し、露出部が接触した燃料に含まれている物質と化学的に反応することを抑制でき、ニードル側面に発生するデポジットを抑制することができる。これらにより、噴孔近傍に発生するデポジットを抑制することができる。
【００１３】
また、この発明では、上記燃料噴射弁において、露出部は、バルブボディに同心円状に複数の噴孔が形成されている場合に、各噴孔の入口側開口の外周と接し、かつ、各入口側開口に囲まれる基準円を少なくとも覆うことを特徴とする。
【００１４】
ここで、ニードル側面におけるデポジットの発生量は、噴孔のニードル側に形成される入口側開口と対向する部分が多くなる。この発明によれば、露出部は、少なくとも基準円を覆う、すなわち各噴孔の入口側開口の少なくとも一部を覆うこととなる。従って、デポジットの発生量の多い各入口側開口の一部を覆うので、ニードル側面に発生するデポジットを効果的に抑制することができ、噴孔近傍に発生するデポジットを抑制することができる。
【００１５】
また、この発明では、上記燃料噴射弁において、露出部は、ニードル側面のうち、各噴孔のニードル側に形成される入口側開口をニードル側面に軸方向において投影した際における投影領域に少なくとも露出していることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、露出部は、各入口側開口を全部覆うこととなる。従って、デポジットの発生量の多い各入口側開口の全部を覆うので、ニードル側面に発生するデポジットを効果的に抑制することができ、噴孔近傍に発生するデポジットを抑制することができる。
【００１７】
また、この発明では、上記燃料噴射弁において、異種材料部材は、ニードル空間部の一部に挿入されることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、異種材料部材は、ニードル空間部の全部を占めないので、ニードル側面に露出部を形成するとともに、ニードル空間部の一部が異種材料部材で埋まらずに残ることとなる。従って、中実のニードルにニードル空間部を形成する場合では、異種材料部材が形成されたニードル空間部の全部を占める場合と比較して、異種材料部材の重量が軽減される。また、中空のニードルの中空部をニードル空間部として用いる場合は、ニードル空間部の一部を異種材料部材が占めることとなるので、中空のニードルの重量の増加を抑制することができる。これらにより、ニードルの軽量化を図ることができ、弁開閉応答性を向上することできる。
【００１９】
また、この発明では、上記燃料噴射弁において、ニードル空間部は、ニードル側テーパー面が形成され、異種材料部材は、ニードル側テーパー面と同一傾斜方向に形成され、かつ異種材料部材が挿入された際に、ニードル側テーパー面と接触する部材側テーパー面が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、ニードル空間部の内部に形成されたテーパー面に、同一傾斜方向に形成された異種材料部材のテーパー面が接触することにより、異種材料部材のニードルに対する軸方向の位置決めを行うことができる。従って、ニードル側面に対する露出部の軸方向における位置決めを容易に行うことができる。また、異種材料部材のニードルに対する軸方向への移動を規制することができる。従って、異種材料部材がニードルから脱落すること、あるいは異種材料部材の露出部がニードル内部へ陥没することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明にかかる燃料噴射弁は、ニードル側面におけるデポジットの発生を抑制するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明にかかる燃料噴射弁を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
燃料噴射弁は、内燃機関に燃料を噴射するものである。実施例では、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内直噴燃料噴射弁を本発明にかかる燃料噴射弁として説明する。なお、本発明にかかる燃料噴射弁は、筒内直噴燃料噴射弁に限定されるものではない。なお、他の燃料噴射弁の例としては、内燃機関に吸気経路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁がある。内燃機関の具体例としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等がある。
【００２４】
図１は、本発明にかかる燃料噴射弁の構成例を示す図である。図２は、図１のＸ部拡大図である。図３は、図２のＹ−Ｙ断面図である。
【００２５】
内燃機関は、複数の気筒を有する。各気筒には、図１に示すように、燃焼室Ａがそれぞれ形成されている。各燃焼室Ａは、図示しないシリンダブロック、シリンダヘッド９、及び図示しないピストンにより囲まれた空間により構成されている。燃料噴射弁１は、各燃焼室Ａに燃料を直接噴射するために、シリンダヘッド９に装着される。燃料噴射弁１は、バルブボディ２と、ニードル３と、異種材料部材４と、ホルダ５と、磁気回路６と、スプリング７と、ジョイント部８とにより構成される。
【００２６】
バルブボディ２は、燃料噴射弁１がシリンダヘッド９に装着された際に、最も燃焼室Ａ側に配置されるものである。バルブボディ２は、中空部２１と、噴孔２２と、シート部２３と、噴孔側面２４と、つば部２５とにより構成される。ここでは、バルブボディ２は、実施例では略釣鐘状に形成されている。
【００２７】
中空部２１は、バルブボディ２の軸方向における両端部のうち、一方の端部、すなわち燃焼室Ａ側の端部が閉塞し、他方の端部、すなわち燃焼室Ａ側と反対側の端部が開口して形成されている。
【００２８】
噴孔２２は、バルブボディ２に１以上形成され、燃料を噴射するものである。噴孔２２は、実施例では、図１〜図３に示すように、略円柱形状である。また、噴孔２２は、同心円状に、等間隔に複数個（例えば、図３に示すように、１２個）形成されている。噴孔２２は、バルブボディ２の内周面から外周面までを貫通して形成されている。つまり、噴孔２２は、中空部２１とバルブボディ２の外部とを連通するものである。したがって、中空部２１に燃料が充填されると、燃料が噴孔２２を介して、バルブボディ２の外部、すなわち燃料噴射弁１がシリンダヘッド９に装着された際における燃焼室Ａに噴射される。
【００２９】
噴孔２２は、図２に示すように、例えば噴射方向に向かって中心軸線から離れる方向へ傾斜するように形成される。ここで、噴孔２２を形成する際に、バルブボディ２の内周面に形成される面を入口側開口２２ａ、外周面に形成される面を出口側開口２２ｂとする。噴孔２２に流入する燃料が燃焼室Ａに噴射される噴射方向は、入口側開口２２ａの中心点と出口側開口２２ｂの中心点を結ぶ線上における燃焼室Ａに向かう方向となる。噴孔２２は、実施例では円柱形状に形成されているがこれに限定されるものではない。
【００３０】
シート部２３は、バルブボディ２の内周面に形成される。シート部２３は、ニードル３の後述するニードル先端部３１が着座することで、各噴孔２２への燃料の流入を遮断するものである。シート部２３は、内周面のうち、各噴孔２２の入口側開口２２ａが形成される面よりも、軸方向のうち他方（図１では上方）に向かって突出して形成されている。シート部２３は、周方向に連続して形成されている。実施例では、円環形状であり、上記すべての噴孔２２を囲うように形成されている。シート部２３は、径方向外側から径方向内側に向かうに伴い噴孔２２側、すなわち燃焼室Ａ側に傾斜して形成される。
【００３１】
ここで、シート部２３にニードル先端部３１が着座すると、シート部２３とニードル先端部３１とが接触し、シート部２３とニードル先端部３１との間に遮断部Ｓが形成される。遮断部Ｓは、周方向に連続して形成されている。実施例では、図３に示すように、遮断部Ｓは、シート部２３が円環形状である場合、無端の帯形状あるいは円形状に形成される。従って、中空部２１は、シート部２３にニードル先端部３１が着座した状態においては、遮断部Ｓがシート部２３とニードル先端部３１との間に形成されるので、燃料充填空間部２１ａと連通空間部２１ｂとに分断される。
【００３２】
燃料充填空間部２１ａは、図２に示すように、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態において、遮断部Ｓよりも軸方向のうち噴孔２２側と反対側に形成されている。燃料充填空間部２１ａは、連通空間部２１ｂと分断された状態においても燃料が充填されており、供給された燃料を保持する。従って、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態においては、燃料充填空間部２１ａから連通空間部２１ｂへの燃料の流れが遮断された状態となる。
【００３３】
連通空間部２１ｂは、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態において、遮断部Ｓよりも、軸方向のうち噴孔２２側に形成されている。連通空間部２１ｂは、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態において、バルブボディ２の内周面とニードルの先端部３１と、すなわちバルブボディ２の噴孔側面２４と、ニードル３の後述するニードル側面３２とにより囲まれた空間部により構成されている。つまり、連通空間部２１ｂは、遮断部Ｓよりも軸方向のうち噴孔２２側に形成されている。連通空間部２１ｂは、各噴孔２２の入口側開口２２ａを介して、各噴孔２２と連通している。ここで、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態から離間した状態になると、シート部２３とニードル先端部３１とが接触しなくなり、燃料の流入を遮断していた遮断部Ｓが形成されなくなる。
【００３４】
噴孔側面２４は、バルブボディ２の内周面のうち、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態において形成される遮断部Ｓにより囲まれる面（図２において太線のうち、遮断部Ｓよりも下側）である。つまり、噴孔側面２４は、シート部２３のうち、遮断部Ｓにより噴孔側２２の部分および各噴孔２２の入口側開口２２ａが形成される面により構成されている。
【００３５】
つば部２５は、ホルダ５にバルブボディ２が挿入された際に、バルブボディ２のホルダ５に対する軸方向における位置決めを行うものである。つば部２５は、バルブボディ２の噴孔２２側と反対側の端部から径方向外側に突出して形成され、ホルダ５の後述する段差部５２に接触する。
【００３６】
ニードル３は、棒状に形成され、後述するホルダ５の中空部５１内に配置されている。ニードル３は、ニードル先端部３１と、ニードル側面３２と、ニードル空間部３３とにより構成される。ここで、ニードル３は、軸方向に移動可能に支持されており、軸方向のうち噴孔２２側に移動することで、ニードル先端部３１がシート部２３に着座する。
【００３７】
ニードル先端部３１は、ニードル３の軸方向における両端部のうち噴孔２２側の端部である。ニードル先端部３１は、バルブボディ２の中空部２１に配置されている。ニードル先端部３１のうち、シート部２３と接触する部分の外径は、シート部２３の最大内周径と最小内周径との間となるように、設定されている。これにより、ニードル先端部３１がシート部２３と接触することができ、ニードル先端部３１がシート部２３に着座することができる。
【００３８】
ニードル側面３２は、ニードル先端部３１の表面のうち、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態において形成される遮断部Ｓにより囲まれた面（図２において太線のうち、遮断部Ｓよりも上側）である。つまり、ニードル側面３２は、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態において噴孔側面２４と対向するものである。従って、この噴孔側面２４とニードル側面３２とにより囲まれた部分が連通空間部２１ｂとなる。つまり、噴孔側面２４及びニードル側面３２は、遮断部Ｓが形成された際に、互いに接触することがないように形成されている。なお、ニードル側面３２は、異種材料部材４の後述する露出部４１を含むものである。
【００３９】
ここで、ニードル先端部３１のうち遮断部Ｓを構成する部分は、シート部２３の遮断部Ｓを構成する部分と繰り返し、接触することとなる。これは、燃料噴射弁１は、内燃機関に燃料を供給するために、燃焼室Ａへの燃料の噴射を繰り返す。従って、燃料噴射弁１が燃料の噴射を繰り返すためには、ニードル先端部３１がシート部２３に対して着座、離間を繰り返すこととなる。これにより、少なくともニードル先端部３１のうち遮断部Ｓを構成する部分は、シート部２３と繰り返しの接触による損傷、摩耗などに耐えうる強度と、遮断部Ｓが形成された際に燃料を遮断する密閉性が要求される。従って、ニードル先端部３１の材質、特に、遮断部Ｓを構成する部分の材質は、例えば金属材料、ステンレスなどにより構成されている。ニードル側面３２を構成するニードル先端部３１、すなわちニードル３は、通常一つの材料で構成される。従って、ニードル先端部３１のうち遮断部Ｓを構成する部分の材質およびニードル側面３２のうち異種材料部材４の後述する露出部４１を除いた部分の材質は、同一である。
【００４０】
ニードル空間部３３は、円柱形状であり、ニードル側面３２に開口し、ニードル３の内部に形成された空間部である。ニードル空間部３３は、開口が遮断部Ｓにより囲まれて、すなわちニードル側面３２に形成され、噴孔２２側と反対側に向かって形成される。従って、ニードル空間部３３の開口は、円形状であり、遮断部Ｓにより囲まれるように形成されている。つまり、ニードル空間部３３の開口は、上述のように、ニードル先端部３１のうち遮断部Ｓを構成する部分がニードル３を構成する材料で形成されることとなるため、ニードル空間部３３に異種材料部材４が挿入されることで、ニードル側面３２に露出する露出部４１により遮断部Ｓが構成されないように形成されている。ニードル空間部３３は、図２に示すように、例えば中実のニードル３のニードル先端部３１をニードル側面３２から一部切削することよって、遮断部Ｓにより囲まれるように形成される。なお、ニードル空間部３３を円柱形状に形成するのは、ニードル先端部３１に対するニードル空間部３３の加工性を考慮したものである。
【００４１】
異種材料部材４は、ニードル空間部３３と同一（ほぼ同一も含む）の円柱形状であり、ニードル空間部３３に挿入されることで、ニードル先端部３１の内部に配置され、固定される。異種材料部材４は、ニードル側面３２に露出、すなわちニードル側面３２と同一平面を形成するように挿入されることにより、ニードル側面３２に露出部４１が形成される。ここで、異種材料部材４の材質、すなわち露出部４１の材質は、ニードル側面３２のうち露出部４１を除いた部分の材質、すなわちニードル３の材質と異なるものである。
【００４２】
異種材料部材４は、ニードル側面３２に露出する露出部４１がニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも撥油性および撥水性が高い材質であるとともに、ニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質、例えばＰＴＦＥ（Poli Tetra Fluoro Ethylene）などのフッ素系樹脂で構成されている。ここで、露出部４１が撥油性あるいは撥水性の少なくともいずれか一方が高いフッ素系樹脂で構成されているので、油分あるいは水分を含む液体が接触する接触面積を減少させることができる。つまり、連通空間部２１ｂ内の燃料が露出部４１に接触する接触面積を減少させることができる。従って、燃料に含まれる物質が露出部４１に接触する頻度を抑制することができ、燃料に含まれる物質が露出部４１に付着することを抑制することができる。
【００４３】
また、露出部４１が燃料に含まれる物質に対して化学的安定性の高いフッ素系樹脂で構成されているので、露出部４１に燃料が接触しても、接触した燃料に含まれる物質と露出部４１との化学的反応を抑制することができる。つまり、連通空間部２１ｂに存在する燃料が露出部４１に接触し、燃料に含まれる物質が露出部４１に接触する頻度が多くても、燃料に含まれる物質と露出部４１との化学的反応を抑制することができる。
【００４４】
露出部４１は、異種材料部材４の軸方向のうち噴孔２２側の面であり、円形状である。露出部４１は、ニードル空間部３３の開口を閉塞することで、ニードル側面３２の一部を構成するものである。従って、露出部４１は、遮断部Ｓを構成せず、連通空間部２１ｂの一部を構成するものである。
【００４５】
ここで、ニードル側面３２のうち各噴孔２２と対向する部分に発生するデポジットは、他の部分で発生するデポジットよりも多くなる。つまり、ニードル側面３２のうち各入口側開口２２ａをニードル側面３２に軸方向において投影した際における投影領域に、他の領域（投影領域を除く領域）よりも多くデポジットが発生する。実施例では、図２および図３に示すように、露出部４１は、円形状であり、各噴孔２２の入口側開口２２ａの外周と接し、かつ、各入口側開口２２ａすべてを覆う円Ｋ１を少なくとも覆うように形成されている。つまり、露出部４１は、露出部４１の径Ｄ１が円Ｋ１の径Ｄ２以上となるように形成されている。従って、露出部４１は、ニードル側面３２のうち、各噴孔２２のニードル３側に形成される入口側開口２２ａをニードル側面３２に軸方向において投影した際における投影領域（円Ｋ１に含まれる）に少なくとも露出して形成されている。すなわち、露出部４１は、各噴孔２２の入口側開口２２ａの全てを少なくとも覆って形成されている。なお、露出部４１の径Ｄ１は、遮断部Ｓを構成しないため、遮断部Ｓが円形状に形成される場合において、遮断部Ｓの径Ｄ３未満となるように形成される。
【００４６】
露出部４１は、露出部４１の径Ｄ１が円Ｋ１の径Ｄ２以上となるように形成されているので、バルブボディ２に同心円状に複数の噴孔２２が形成されている場合において、すなわち実施例において、各噴孔２２の入口側開口２２ａの外周と接し、かつ、各入口側開口２２ａによって囲まれる基準円Ｋ２を少なくとも覆うこととなる。つまり、露出部４１は、露出部４１の径Ｄ１が基準円Ｋ２の径Ｄ４以上となる。これにより、露出部４１は、多くデポジットが発生する各噴孔２２の入口側開口２２ａの少なくとも一部を覆う。実施例では全部を覆うので、ニードル側面３２に発生するデポジットを効果的に抑制することができる。
【００４７】
ホルダ５は、燃料噴射弁１がシリンダヘッド９に装着された際に、シリンダヘッド９に形成された取付穴９１の一部が挿入されるものである。ホルダ５は、円筒形状に形成されており、中空部５１と、段差部５２と、コネクタ部５３とにより構成される。
【００４８】
中空部５１は、ホルダ５の軸方向における両端部が開口して形成されている。段差部５２は、ホルダ５の中空部５１にバルブボディ２が挿入された際に、つば部２５が接触するものである。段差部５２は、中空部５１を構成するホルダ５の内壁面に形成されている。段差部５２は、中空部５１のうち、段差部５２よりも噴孔２２側の径が段差部５２よりも噴孔２２側と反対側の径よりも小さくなるように形成されている。コネクタ部５３は、後述する磁気回路６と電気的に接続されている。コネクタ部５３には、ＥＣＵ(Engine Control Unit)１０と電気的に接続されたコネクタが接続される。これにより、磁気回路６とＥＣＵ１０とが電気的に接続され、ＥＣＵ１０により磁気回路６を制御することができる。
【００４９】
燃料噴射弁１の組立時には、ホルダ５の中空部５１にバルブボディ２が挿入される。ホルダ５の中空部５１にバルブボディ２が挿入されると、ホルダ５の段差部５２につば部２５が接触する。これにより、バルブボディ２は、ホルダ５に対する軸方向における位置決めがされる。このとき、バルブボディ２の中空部２１とホルダ５の中空部５１とが連通する。また、バルブボディ２の軸方向のうち噴孔２２側は、ホルダ５の外部に露出する。
【００５０】
磁気回路６は、ニードル３とジョイント部８との間に配置されるものである。磁気回路６は、ニードル３を軸方向に移動させるものである。つまり、ニードル３は、磁気回路６により開弁状態と閉弁状態とを繰り返すものである。磁気回路６は、ステータコア６１と、ムービングコア６２と、ヨーク６３と、コイル６４と、スリーブ６５とにより構成される。
【００５１】
ステータコア６１およびムービングコア６２は、スリーブ６５の内部に配置されている。このステータコア６１は、ジョイント部８とムービングコア６２との間に配置され、その内部にスプリング７が配置されている。
【００５２】
ムービングコア６２は、スリーブ６５内を軸方向に摺動自在に支持されている。このムービングコア６２の軸方向のうち噴孔２２側の端部には、ニードル３の後端部が連結されている。また、このムービングコア６２の軸方向のうち噴孔２２側と反対側の端部には、スプリング７の一方の端部が接触している。ここで、スプリング７は、ニードル先端部３１がシート部２３に着座した状態であっても、常に付勢力を発生するように、ステータコア６１の内部に配置されている。従って、ムービングコア６２は、スプリング７により、常に噴孔２２側の付勢力が作用している。これにより、磁気回路６が作動していなくても、スプリング７の付勢力により、ニードル先端部３１がバルブボディ２のシート部２３に着座した状態、すなわち燃料噴射弁１の閉弁状態を維持することができる。なお、燃料噴射弁１の開弁状態とは、シート部２３に着座したニードル先端部３１がシート部２３から離間した状態をいう。
【００５３】
コイル６４は、スリーブ６５の外周を覆うように配置されており、コネクタ部５３と電気的に接続されている。つまり、コイル６４は、コネクタ部５３を介して、制御部としてのＥＣＵ１０に駆動制御可能に接続されている。また、ヨーク６３は、このコイル６４の外周を覆うように配置されている。ここで、磁気回路６は、ＥＣＵ１０からコイル６４へ駆動電力が通電されると、磁気回路６に磁場が形成され、ムービングコア６２が軸方向のうち噴孔２２側と反対側の方向へ、スプリング７の付勢力に抗して移動される。
【００５４】
ジョイント部８は、燃料ポンプから加圧された燃料が供給されるデリバリパイプに接続されるものである。ジョイント部８は、磁気回路６のスリーブ６５を介してホルダ５の中空部５１に連通している。従って、燃料噴射弁１に供給された燃料は、ジョイント部８およびスリーブ６５を介して、ホルダ５の中空部５１に流入する。ホルダ５の中空部５１に流入した燃料は、中空部５１がバルブボディ２の中空部２１と連結しているので、中空部２１に流入する。これにより、バルブボディ２の中空部２１内に燃料が充填され、燃料噴射弁１に燃料が供給される。
【００５５】
ＥＣＵ１０は、エンジンの運転状態に応じて、内燃機関に供給する燃料の燃料供給量、すなわち各燃料噴射弁１により各燃焼室Ａにそれぞれ噴射する燃料の燃料噴射量を決定する。このＥＣＵ１０は、決定された燃料噴射量に基づいて、磁気回路６のコイル６４への通電タイミングおよび通電時間を制御するものである。
【００５６】
次に、燃料噴射弁１のシリンダヘッド９への装着について説明する。シリンダヘッド９には、各燃焼室Ａまで貫通する取付穴９１が形成されている。各燃料噴射弁１は、ホルダ５が先端部から各取付穴９１に挿入され、取付穴端部９２においてボルト等による接合手段によりシリンダヘッド９と固定される。これにより、各燃料噴射弁１が各燃焼室Ａに対応して、シリンダヘッド９にそれぞれ装着される。
【００５７】
ここで、本発明による燃料噴射弁１の動作について説明する。ＥＣＵ１０は、エンジンの運転状態に応じて、燃料噴射弁１により内燃機関に燃料を供給する。燃料噴射弁１により燃焼室Ａへ燃料を噴射する際には、燃料噴射弁１が閉弁状態から開弁状態に移行する。具体的には、スプリング７によりシート部２３に着座された状態（遮断部Ｓが形成されている状態）であるニードル３を磁気回路６によりシート部２３から離間した状態（遮断部Ｓが形成されていない状態）とする。つまり、燃料充填空間部２１ａとの連通が遮断されていた連通空間部２１ｂは、燃料充填空間部２１ａと連通することとなる。従って、燃料充填空間部２１ａに充填されていた燃料は、シート部２３に沿って連通空間部２１ｂに流入し、連通空間部２１ｂに流入した燃料が各噴孔２２に流入する。つまり、燃料噴射弁１が閉弁状態から開弁状態に移行すると、この燃料の流れ、燃料流れが発生する。これにより、各燃料噴射弁１に供給された燃料は、各噴孔２２を介して各燃焼室Ａにそれぞれ噴射され、各燃料噴射弁１により内燃機関に燃料が供給される。なお、燃料噴射弁１により燃焼室Ａへ燃料を噴射しない際には、燃料噴射弁１が開弁状態から閉弁状態に移行する。具体的には、磁気回路６によりシート部２３から離間した状態（遮断部Ｓが形成されていない状態）であるニードル３をスプリング７によりシート部２３に着座された状態（遮断部Ｓが形成されている状態）とする。
【００５８】
以上のように、各燃料噴射弁１は、閉弁状態と開弁状態とを繰り返す。ここで、開弁状態においては、燃料充填空間部２１ａから連通空間部２１ｂに燃料が流入するため、連通空間部２１ｂに燃料が存在することとなる。一方、閉弁状態においても、開弁状態において連通空間部２１ｂに流入した燃料の一部が残留し、連通空間部２１ｂに存在することとなる。つまり、連通空間部２１ｂには、常時燃料が存在することとなる。ここで、連通空間部２１ｂに存在する燃料には、例えば通常燃料に含まれる物質、時間経過等により劣化した燃料に含まれる物質、燃焼室Ａで燃料が燃焼された際に発生する物質などが含まれる。連通空間部２１ｂに存在する燃料に含まれるこれらの物質は、連通空間部２１ｂの一部を構成するニードル側面３２に連通空間部２１ｂに存在する燃料が接触することで接触し、ニードル側面３２に付着（ニードル側面３２を構成する材質との化学的な反応によって付着する場合も含む）することでデポジットとなり、ニードル側面３２にデポジットが発生することとなる。
【００５９】
そこで、ニードル側面３２に露出する異種材料部材４の露出部４１は、上述のように、異種材料部材４がニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも撥油性および撥水性が高い材質で構成されているため、ニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも撥油性および撥水性が高い材質で構成されることとなる。従って、ニードル側３２のうち露出部４１では、燃料に含まれる物質が接触し難くなるので、連通空間部２１ｂに存在する燃料、特に、閉弁状態、すなわちニードル先端部３１がシート部２３に着座して、連通空間部２１ｂが形成された際に存在する燃料との接触面積を減少させることができる。つまり、燃料に含まれる物質が露出部４１に接触する頻度を抑制することができ、燃料に含まれる物質が露出部４１に付着することを抑制することができる。これにより、燃料に含まれる物質がニードル側面３２に接触する頻度を抑制することができ、ニードル側面３２に燃料に含まれている物質が付着することを抑制できるので、ニードル側面３２に発生するデポジットを抑制することができる。
【００６０】
また、露出部４１は、上述のように、異種材料部材４がニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質で構成されているため、ニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質で構成されることとなる。従って、ニードル側面３２のうち露出部４１では、燃料に含まれる物質が接触しても、燃料に含まれる物質との化学的反応を抑制することができる。つまり、露出部４１に化学的反応により燃料に含まれる物質が付着することを抑制することができる。これによっても、燃料に含まれる物質とニードル側面３２との化学的反応を抑制することができ、燃料に含まれている物質が化学的反応によりニードル側面３２に付着することを抑制できるので、ニードル側面３２に発生するデポジットを抑制することができる。以上のように、本発明にかかる燃料噴射弁１では、燃料に含まれる物質がニードル側面３２に接触する頻度を抑制することができるとともに、燃料に含まれる物質がニードル側面に接触しても、燃料に含まれている物質とニードル側面３２との化学的反応を抑制することができるので、ニードル側面３２に発生するデポジットを効果的に抑制することができ、各噴孔２２近傍に発生するデポジットを抑制することができる。
【００６１】
なお、上記実施例では、異種材料部材４がニードル空間部３３の全部に挿入されているが、本発明はこれに限定されるものではない。図４および図５は、実施例にかかる燃料噴射弁の他の構成例である。
【００６２】
ニードル３は、中空構造であっても良い。例えば、図４に示すように、ニードル３の中空部をニードル空間部３３として用いても良い。同図に示すニードル空間部３３は、ニードル３の軸方向における両端部に開口している。ここで、ニードル３の中空部は、略円柱形状に形成されている。従って、ニードル空間部３３は、略円柱形状に形成されている。
【００６３】
ニードル空間部３３には、ニードル側テーパー面３４ａが形成されている。ニードル側テーパー面３４ａは、ニードル空間部３３の軸方向のうち噴孔２２側に形成されている。ニードル側テーパー面３４ａは、ニードル空間部３３の軸方向のうち噴孔２２側端部から噴孔２２側と反対側に向かうに伴い径方向外側に拡大する傾斜面により構成されている。
【００６４】
一方、異種材料部材４には、部材側テーパー面４２ａが形成されている。部材側テーパー面４２ａは、異種材料部材４の軸方向のうち一方の端部、すなわち異種材料部材４がニードル空間部３３に挿入された際における噴孔２２側の端部に形成されている。部材側テーパー面４２ａは、異種材料部材４がニードル空間部３３に挿入された際における噴孔２２側の端部から噴孔２２側と反対側に向かうに伴い径方向外側に拡大する傾斜面により構成されている。ここで、部材側テーパー面４２ａは、ニードル側テーパー面３４ａと同一傾斜方向に形成されるとともに、ほぼ同一形状である。つまり、部材側テーパー面４２ａとニードル側テーパー面３４ａとが接触する際には、面接触することとなる。また、異種材料部材４の軸方向の長さは、ニードル３の中空部の軸方向の長さよりも小さくなるように形成されている。
【００６５】
異種材料部材４は、ニードル空間部３３に挿入される。このとき、異種材料部材４は、ニードル空間部３３の軸方向のうち他方向、すなわち噴孔２２側と反対側から、部材側テーパー面４２ａがニードル側テーパー面３４ａと対向して挿入される。ニードル空間部３３に挿入された異種材料部材４は、部材側テーパー面４２ａがニードル側テーパー面３４ａに面接触することで、ニードル空間部３３内に固定される。ここで、異種材料部材４の露出部４１は、部材側テーパー面４２ａとニードル側テーパー面３４ａとが面接触した際に、ニードル側面３２と同一平面に位置することとなる。従って、部材側テーパー面４２ａとニードル側テーパー面３４ａとが面接触することで、異種材料部材４のニードル空間部３３、すなわちニードル３に対する位置決めを行うことができる。従って、ニードル側テーパー面３４ａおよび部材側テーパー面４２ａをニードル空間部３３および異種材料部材４にそれぞれ形成しない場合と比較して、異種材料部材４の露出部４１のニードル側面３２に対する位置決めを容易に行うことができる。また、異種材料部材４のニードル３に対する軸方向への移動、ここでは軸方向のうち噴孔２２側への移動を規制することができる。これにより、軸方向のうち噴孔２２側に向かう方向である内圧方向Ｂの力が異種材料部材４に作用した場合でも、異種材料部材４がニードル３から脱落することを抑制することができる。
【００６６】
また、上述のように、異種材料部材４の軸方向の長さが、ニードル３の中空部の軸方向の長さよりも小さくなるように形成されているので、部材側テーパー面４２ａとニードル側テーパー面３４ａとが面接触して、異種材料部材４がニードル空間部３３内に固定されると、ニードル空間部３３の一部が異種材料部材４により埋まらずに残ることとなる。つまり、異種材料部材４は、ニードル空間部３３の一部に挿入されることとなり、ニードル空間部３３の一部が隙間部３３ａを構成することとなる。なお、異種材料部材４とニードル３とが一体成形によって製造しても良い。
【００６７】
隙間部３３ａは、略円柱状に形成されることとなり、異種材料部材４を基準として噴孔２２側と反対側に形成される。同図に示す中空構造のニードル３は、隙間部３３がニードル空間部３３の大半により構成されることとなるので、異種材料部材４により一部が占められていないニードル３と比較して重量が増加することを抑制することができる。つまり、異種材料部材４をニードル空間部３３に挿入しても、中実構造のニードル３よりも軽量化を図れる中空構造のニードル３の重量の増加を抑制することができるので、ニードル３の軽量化を図ることができるので、燃料噴射弁１の弁開閉応答性を向上することできる。
【００６８】
また、図５に示すように、中実構造のニードル３のニードル空間部３３と異種材料部材４とにテーパー面を形成しても良い。同図に示すように、ニードル空間部３３は、略円柱形状であり、軸方向のうち一方の端部がニードル側面３２に開口し、他方の端部がニードル３の内部で閉塞して形成された空間部である。ニードル空間部３３には、ニードル側テーパー面３４ｂが形成されている。ニードル側テーパー面３４ｂは、ニードル空間部３３の軸方向のうち噴孔２２側に形成されている。ニードル側テーパー面３４ｂは、ニードル空間部３３の軸方向のうち噴孔２２側端部から噴孔２２側と反対側に向かうに伴い径方向内側に縮小する傾斜面により構成されている。
【００６９】
一方、異種材料部材４には、部材側テーパー面４２ｂが形成されている。部材側テーパー面４２ｂは、異種材料部材４の軸方向のうち一方の端部、すなわち異種材料部材４がニードル空間部３３に挿入された際における噴孔２２側の端部に形成されている。部材側テーパー面４２ｂは、異種材料部材４がニードル空間部３３に挿入された際における噴孔２２側の端部から噴孔２２側と反対側に向かうに伴い径方向内側に縮小する傾斜面により構成されている。ここで、部材側テーパー面４２ｂは、ニードル側テーパー面３４ｂと同一傾斜方向に形成されるとともに、ほぼ同一形状である。つまり、部材側テーパー面４２ｂとニードル側テーパー面３４ｂとが接触する際には、面接触することとなる。また、異種材料部材４の軸方向の長さは、ニードル空間部３３の軸方向の長さよりも小さくなるように形成されている。
【００７０】
異種材料部材４は、ニードル空間部３３に挿入される。このとき、異種材料部材４は、ニードル空間部３３の軸方向のうち一方向、すなわち噴孔２２側から、部材側テーパー面４２ｂがニードル側テーパー面３４ｂと対向して挿入される。ニードル空間部３３に挿入された異種材料部材４は、部材側テーパー面４２ｂがニードル側テーパー面３４ｂに面接触することで、ニードル空間部３３内に固定される。ここで、異種材料部材４の露出部４１は、部材側テーパー面４２ｂとニードル側テーパー面３４ｂとが面接触した際に、ニードル側面３２と同一平面に位置することとなる。従って、部材側テーパー面４２ｂとニードル側テーパー面３４ｂとが面接触することで、異種材料部材４のニードル空間部３３、すなわちニードル３に対する位置決めを行うことができる。従って、ニードル側テーパー面３４ｂおよび部材側テーパー面４２ｂをニードル空間部３３および異種材料部材４にそれぞれ形成しない場合と比較して、異種材料部材４の露出部４１のニードル側面３２に対する位置決めを容易に行うことができる。また、異種材料部材４のニードル３に対する軸方向への移動、ここでは軸方向のうち噴孔２２側と反対側への移動を規制することができる。これにより、軸方向のうち噴孔２２側と反対側に向かう方向である外圧方向Ｃの力が異種材料部材４に作用した場合でも、異種材料部材４がニードル３から脱落することを抑制することができる。
【００７１】
また、上述のように、異種材料部材４の軸方向の長さが、ニードル３の中空部の軸方向の長さよりも小さくなるように形成されているので、部材側テーパー面４２ｂとニードル側テーパー面３４ｂとが面接触して、異種材料部材４がニードル空間部３３内に固定されると、ニードル空間部３３の一部が異種材料部材４により埋まらずに残ることとなる。つまり、異種材料部材４は、ニードル空間部３３の一部に挿入されることとなり、ニードル空間部３３の一部が隙間部３３ｂを構成することとなる。なお、異種材料部材４とニードル３とが一体成形によって製造しても良い。
【００７２】
隙間部３３ｂは、略円柱状に形成されることとなり、異種材料部材４を基準として噴孔２２側と反対側に形成される。同図に示す中実構造のニードル３は、隙間部３３ｂがニードル空間部３３の一部により構成されることとなるので、異種材料部材４がニードル空間部３３の全部を占める場合と比較して、隙間部３３ｂの容積分の異種材料部材４の重量が軽減される。従って、ニードル３の軽量化を図ることができるので、燃料噴射弁１の弁開閉応答性を向上することができる。
【００７３】
なお、上記実施例では、露出部４１をニードル側面３２の露出部４１を除く部分と同一平面に形成することで、ニードル側面３２が平坦に形成されていることが好ましい。つまり、ニードル側面３２は、起伏部分が設けられないように形成されていることが好ましい。これは、デポジットが起伏部分に発生する傾向があるためである。また、バルブボディ２に、複数の噴孔２２が同心円状に等間隔に形成されているがこれに限定されるものではない。例えば、複数の噴孔２２が同心円状に不等間隔に形成されていても良いし、同心円上に形成されていなくても良い。また、噴孔２２は、バルブボディ２に対して１つのみ形成されていても良い。
【００７４】
また、露出部４１を構成する材質として、ニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも撥油性および撥水性が高い材質であるとともに、ニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質であるフッ素系樹脂を用いるが、本発明はこれに限定されるものではない。ニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも撥油性、撥水性の高い材質としては、例えばシリカ系ガラスが挙げられ、ニードル側面３２の露出部４１を除く部分よりも燃料に含まれる物質に対して化学的安定性が高い材質としては、例えば金などが挙げられる。いずれか一方の性質を満たす材質を使用した場合においても、噴孔２２近傍に発生するデポジットの抑制に効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかる燃料噴射弁は、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁に特に有用であり、特に、ニードル側面に発生するデポジットを抑制するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明にかかる燃料噴射弁の構成例を示す図である。
【図２】図１のＸ部拡大図である。
【図３】図２のＹ―Ｙ断面図である。
【図４】実施例にかかる燃料噴射弁の他の構成例を示す図である。
【図５】実施例にかかる燃料噴射弁の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  燃料噴射弁
２  バルブボディ
２１  中空部
２１ａ  燃料充填空間部
２１ｂ  連通空間部
２２  噴孔
２２ａ  入口側開口
２２ｂ  出口側開口
２３  シート部
２４  噴孔側面
２５  つば部
３  ニードル
３１  ニードル先端部
３２  ニードル側面
３３  ニードル空間部
３３ａ，３３ｂ  隙間部
３４ａ，３４ｂ  ニードル側テーパー面
４  異種材料部材
４１  露出部
４２ａ，４２ｂ  部材側テーパー面
５  ホルダ
５１  中空部
５２  段差部
５３  コネクタ部
６    磁気回路
７  スプリング
８  ジョイント部
９  シリンダヘッド
９１  取付穴
９２  取付穴端部
１０  ＥＣＵ
Ａ  燃焼室
Ｂ  内圧方向
Ｃ  外圧方向
Ｋ１  円
Ｋ２  基準円
Ｓ  遮断部
【図１】
2008144745.tif 000003
【図２】
2008144745.tif 000004
【図３】
2008144745.tif 000005
【図４】
2008144745.tif 000006
【図５】
2008144745.tif 000007