(57)【要約】【課題】燃料を加熱する加熱手段を備えたものにおいて、ヒータおよびヒータに電気的に接続する接続部材等における信頼性の向上が可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】噴射燃料の流れの流通、遮断を行なう弁部２ａと、内部に燃料の流れ経路を有し、弁部２ａの流通動作、遮断動作を切換える電磁駆動部２ｂと、燃料と接触する位置に内蔵されるヒータ５１と、弁部２ａおよび電磁駆動部２ｂのうち少なくともいずれか一方を構成する周辺部材２９（５２）とヒータ５１とが嵌合する嵌合構造２９ｂ、５１ｂを備え、嵌合構造２９ｂ、５１ｂは、ヒータ５１の周方向移動を制限している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射燃料の流れの流通、遮断を行なう弁部と、内部に燃料の流れ経路を有し、前記弁部の流通動作、遮断動作を切換える電磁駆動部と、燃料と接触する位置に内蔵されるヒータと、前記弁部および前記電磁駆動部のうち少なくともいずれか一方を構成する周辺部材と前記ヒータとが嵌合する嵌合構造を備え、
前記嵌合構造は、前記ヒータの周方向移動を制限していることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ヒータは、略円筒状体であって、一端側の円周方向の少なくとも一箇所に形成された第１の被嵌合部を有するとともに、
前記弁部は、前記周辺部材の一つとして、前記燃料流れ経路を形成し、前記燃料流れ経路の下流側かつ噴孔の上流側に弁座を有する弁ボディと、前記弁ボディに形成され、前記第１の被嵌合部に嵌合可能な第１の嵌合部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ヒータは、略円筒状体であって、他端側の円周方向の少なくとも一箇所に形成された第２の被嵌合部を有するとともに、
前記電磁駆動部は、前記周辺部材の一つとして、通電により電磁力を発生する駆動コイルと、可動体と、前記可動体を移動可能に収容するとともに、前記燃料流れ経路が内部を前記弁部側へ延出される略円筒部材と、前記略円筒部材の前記弁部側に形成され、前記第２の被嵌合部に嵌合可能な第２の嵌合部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記ヒータを、前記弁部側および前記電磁駆動部側のいずれか一方方向に付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
電力源から前記ヒータに電力の供給が可能な通電端子と、前記通電端子と前記ヒータとを電気的に接続する接合部を備え、
前記接合部は溶接により形成され、
前記通電端子のうち、前記接合部を挟んで前記ヒータに近接するガイド部は、燃料の流れ方向に向かって延在していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
電力源から前記ヒータに電力の供給が可能な通電端子と、前記通電端子と前記ヒータとを電気的に接続する接合部を備え、
前記接合部は、前記通電端子に生じる付勢力による接触によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記接合部における前記通電端子側の接触部には、ガラスコーティングが行なわれていることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記ヒータに電力が供給され、加熱された前記ヒータの表面温度が、デポジットの付着しない所定の温度範囲にあるように、
前記ヒータに電力を供給する電力供給手段によって電力を制御し、または前記ヒータの抵抗値を所定範囲とすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記所定の温度範囲とは、２２０°Ｃ以下、または３５０°Ｃ以上であることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記ヒータ、および前記ヒータに係合もしくは略近接する周辺部材の表面粗さは、所定の粗さ以下であ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装置。
【請求項１１】
前記ヒータ、および前記ヒータに係合もしくは略近接する周辺部材の表面には、金属コーティング、ガラスコーティング、フッ素系樹脂コーティング、およびシリコン系樹脂コーティングのいずれかが行なわ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装置。
【請求項１２】
前記弁部を構成し、前記電磁駆動部の切換え動作により軸方向に移動するノズルニードルは、前記ノズルニードルの材料として、低熱膨張材料、またはセラミック材料が用いられていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記ヒータに係合もしくは略近接する周辺部材には、断熱材または断熱コーティングが施されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１４】
前記弁部を構成し、前記電磁駆動部の切換え動作により軸方向に移動するノズルニードルには、断熱材または断熱コーティングが施されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１５】
前記燃料流れ経路のうち、燃料を貯留する貯留空間部では、その外周側またはその貯留空間部を区画する外周壁に、断熱材または断熱コーティングが施されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１６】
前記ヒータの表面には、白金、ロジウム等の触媒作用のある金属コーティングが施されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体噴射装置としては、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。この種の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、燃焼室内に可燃性混合気を形成する。燃焼室内の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】
近年、車両等の排気ガス規制が強化されている。排気ガス中に含まれる有毒成分を低減するために、燃料噴射弁から噴射する燃料噴霧を微粒化することが重要となっている。燃料噴霧を微粒化するため、加熱した燃料を噴射し、減圧沸騰等を生じさせて微粒化することが、排気ガス中に含まれる有毒成分を低減させる手法として有効である。
【０００４】
特許文献１は、燃料噴射弁の内部に燃料加熱用ヒータを内蔵し、微粒化を向上させる技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特表２０００−５０８０４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、そのヒータを燃料噴射弁に内蔵する構成の実施態様について種々提案しているが、ヒータの回転方向の位置決めについては考慮されていない。燃料噴射弁作動中の振動等により、ヒータが回転するおそれがある。場合によっては、ヒータに電気的に接続している外部端子、通電端子、あるいはヒータ端子等の接続部材と、ヒータとが、ヒータの回転によって断線する可能性がある。
【０００７】
また、燃料噴射弁内部で燃料を加熱するため、ノズルニードル等の周辺の金属部材が膨張し、例えば弁ボディに摺動可能に収容されているノズルニードルのリフト挙動が不安定となるおそれがある。
【０００８】
また、燃料噴射弁内部で燃料を加熱するため、ヒータ周辺にデポジットが生成し、堆積して、好ましくない燃料噴射状態を招くおそれがある。
【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、燃料を加熱する加熱手段を備えたものにおいて、ヒータおよびヒータに電気的に接続する接続部材等における信頼性の向上が可能な燃料噴射装置を提供することにある。
【００１０】
また、別の目的は、ヒータおよびヒータに電気的に接続する接続部材等における信頼性向上が図れるとともに、安定した燃料噴射が可能な燃料噴射装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、噴射燃料の流れの流通、遮断を行なう弁部と、内部に燃料の流れ経路を有し、弁部の流通動作、遮断動作を切換える電磁駆動部と、燃料と接触する位置に内蔵されるヒータと、弁部および電磁駆動部のうち少なくともいずれか一方を構成する周辺部材とヒータとが嵌合する嵌合構造を備え、嵌合構造は、ヒータの周方向移動を制限している。
【００１２】
これにより、燃料噴射弁作動中の振動等によって生じるヒータの回転を防止することができる。その結果、ヒータに電気的に接続する例えば通電端子等の接続部材の亀裂や断線等の発生を防止することが可能である。したがって、ヒータに係る断線、接触不良等の故障が回避できるため、信頼性向上が図れる。
【００１３】
本発明の請求項２によると、ヒータは、略円筒状体であって、一端側の円周方向の少なくとも一箇所に形成された第１の被嵌合部を有するとともに、弁部は、周辺部材の一つとして、燃料流れ経路を形成し、燃料流れ経路の下流側かつ噴孔の上流側に弁座を有する弁ボディと、弁ボディに形成され、第１の被嵌合部に嵌合可能な第１の嵌合部を備えている。
【００１４】
ヒータと嵌合して嵌合構造を形成する周辺部材としては、弁部を構成する弁ボディが好ましい。これにより、ヒータの一端側の円周方向の少なくとも一つ形成される第１の被嵌合部として、例えばヒータの一端側を径方向に沿って溝を形成することで、二箇所の被嵌合部が設けられる。これら第１の被嵌合部に対して、これらと嵌合可能に対向する弁部側の弁ボディに、径方向に沿って段差が形成されることで、被嵌合部に嵌する第１の嵌合部を形成することができる。その結果、ヒータの回転が防止される。
【００１５】
なお、被嵌合部および嵌合部の形状としては、溝、段差、凸部、切欠き等のいずれでもよい。
【００１６】
本発明の請求項３によると、ヒータは、略円筒状体であって、他端側の円周方向の少なくとも一箇所に形成された第２の被嵌合部を有するとともに、電磁駆動部は、周辺部材の一つとして、通電により電磁力を発生する駆動コイルと、可動体と、可動体を移動可能に収容するとともに、燃料流れ経路が内部を弁部側へ延出される略円筒部材と、略円筒部材の弁部側に形成され、第２の被嵌合部に嵌合可能な第２の嵌合部を備えている。
【００１７】
ヒータと嵌合して嵌合構造を形成する周辺部材としては、電磁駆動部を構成する略円筒部材が好ましい。これにより、ヒータの他端側の円周方向の少なくとも一つ形成される第２の被嵌合部として、例えばヒータの他端側を径方向に沿って二つの切欠きを形成することで、二箇所の被嵌合部が設けられる。これら第２の被嵌合部に対して、これらと嵌合可能に対向する電磁駆動部側の略円筒部材に、径方向に沿って切欠きが形成されることで、被嵌合部に嵌する第２の嵌合部を形成することができる。その結果、ヒータの回転が防止される。
【００１８】
なお、被嵌合部および嵌合部の形状としては、溝、段差、凸部、切欠き等のいずれでもよい。
【００１９】
さらになお、ヒータの一端、他端にそれぞれ第１の被嵌合部、第２の被嵌合部を設け、第１の被嵌合部、第２の被嵌合部に対向する嵌合部を、弁ボディ、略円筒部材のそれぞれに設けてもよい。これにより、燃料噴射弁軸に対するヒータの軸中心の心出しが可能である。その結果、ヒータ、弁部もしくは電磁駆動部を構成する周辺部材との軸方向組付けが容易となる。
【００２０】
本発明の請求項４によると、ヒータを、弁部側および電磁駆動部側のいずれか一方方向に付勢する付勢手段を備えていることが好ましい。
【００２１】
これにより、ヒータの両端側に近接する周辺部材間に生じる軸方向隙間によるヒータの軸方向移動を、制限することができる。したがって、ヒータの回転方向および軸方向への移動を防止することができる。その結果、燃料噴射弁作動中の振動等によってヒータが燃料に接するように予め設定された位置からずれる不安定な挙動発生も防止可能である。
【００２２】
本発明の請求項５によると、電力源からヒータに電力の供給が可能な通電端子と、通電端子とヒータとを電気的に接続する接合部を備え、接合部は溶接により形成され、通電端子のうち、接合部を挟んでヒータに近接するガイド部は、燃料の流れ方向に向かって延在している。
【００２３】
これにより、通電端子のガイド部が、燃料の流れ方向に向かって延びるように設けられているので、ガイド部によって燃料の流れを整流することが可能である。したがって、溶接で形成された接合部を挟むヒータの外周とガイド部との間を流れる燃料の流速を高めることが可能である。その結果、接合部へ流れる燃料の流れを強化できるため、溶接で形成された接合部の発熱、昇温の抑制をすることができる。溶接で形成された接合部の溶融防止が図れる。
【００２４】
上記接合部は、本発明の請求項６に記載するように、通電端子に生じる付勢力による接触によって形成されてもよい。これにより、ヒータの発熱、昇温による接合部への影響はない。
【００２５】
上記通電端子に生じる付勢力による接触によって形成される接合部の場合、本発明の請求項７に記載するように、接合部における通電端子側の接触部には、ガラスコーティングが行なわれていることが好ましい。これにより、通電端子側の接触部にガラスコーティングを施すため、絶縁および腐食防止ができる。
【００２６】
本発明の請求項８によると、ヒータに電力が供給され、加熱されたヒータの表面温度が、デポジットの付着しない所定の温度範囲にあるように、ヒータに電力を供給する電力供給手段によって電力を制御し、またはヒータの抵抗値を所定範囲にあるように設定することができる。
【００２７】
本発明の請求項９によると、上記所定の温度範囲とは、２２０°Ｃ以下、または３５０°Ｃ以上である。
【００２８】
これにより、ヒータの表面温度を２２０°Ｃ以下になるように設定するので、デポジットの生成を防止することができる。また、ヒータの表面温度を３５０°Ｃ以上になるように設定するので、例えデポジットが生成しようとも、デポジットを燃やして除去することができる。したがって、ヒータへのデポジットの付着つまり堆積を防止できる。
【００２９】
本発明の請求項１０によると、ヒータ、およびヒータに係合もしくは略近接する周辺部材の表面粗さは、所定の粗さ以下である。これにより、これら表面が滑らかになるため、デポジットが表面に付着しにくくすることが可能である。
【００３０】
本発明の請求項１１によると、ヒータ、およびヒータに係合もしくは略近接する周辺部材の表面には、金属コーティング、ガラスコーティング、フッ素系樹脂コーティング、およびシリコン系樹脂コーティングのいずれかが行なわれている。これによっても、デポジットが表面に付着しにくくすることが可能である。
【００３１】
本発明の請求項１２によると、弁部を構成し、電磁駆動部の切換え動作により軸方向に移動するノズルニードルは、ノズルニードルの材料として、低熱膨張材料、またはセラミック材料が用いられている。
【００３２】
これにより、ノズルニードルの熱膨張を抑制することができる。その結果、例えばノズルニードルを摺動可能にする弁ボディとの良好な摺動状態の確保が可能である。したがって、燃料噴射に影響するノズルニードルのリフト挙動の安定化が図れる。
【００３３】
本発明の請求項１３によると、ヒータに係合もしくは略近接する周辺部材には、断熱材または断熱コーティングが施されていることが好ましい。これにより、これら部材の熱膨張を抑制することが可能である。なお、電力源からヒータに電力が供給され、ヒータが発熱するとき、発生した熱を燃料噴射弁の外部へ無駄に放熱してしまうことが防止される。
【００３４】
本発明の請求項１４によると、弁部を構成し、電磁駆動部の切換え動作により軸方向に移動するノズルニードルには、断熱材または断熱コーティングが施されている。これにより、例えば略円筒状体に形成されたヒータの内周を挿通し、ヒータに対して相対移動するノズルニードルの熱膨張を抑制することができる。
【００３５】
本発明の請求項１５によると、燃料流れ経路のうち、燃料を貯留する貯留空間部では、その外周側またはその貯留空間部を区画する外周壁に、断熱材または断熱コーティングが施されている。
【００３６】
これにより、燃料噴射弁内に形成された燃料流れ経路のうち、燃料を貯留する貯留空間部では、例えばその貯留空間部の外周に断熱材を配置する、またはその貯留空間部を区画する外周壁に、断熱コーティングを施すことができるため、貯留空間部内の燃料を効率的に加熱し、昇温させることができる。
【００３７】
本発明の請求項１６によると、ヒータの表面には、白金、ロジウム等の触媒作用のある金属コーティングが施されている。
【００３８】
これにより、白金等の触媒作用がある金属をヒータの表面に施すことで、燃料の改質が図れる。したがって、燃料噴射弁から燃料が噴射供給される内燃機関においては、燃焼状態の改善が図れる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の燃料噴射装置を、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装置の構成を表す部分的断面図である。図２は、図１の本実施形態に係わる発明の要部であるヒータ周りを、図１のＩＩ−ＩＩからみた部分的断面図である。図３は、図１中のヒータを示す矢視的外観図である。
【００４１】
燃料噴射装置１は、内燃機関（エンジン）、特にガソリンエンジンに用いられる。燃料噴射装置１は、エンジンの燃焼室に直接または間接的に燃料噴射する燃料噴射弁２と、燃料噴射弁２の噴射動作等を制御する制御手段（以下、ＥＣＵと呼ぶ）１００とを含んで構成されている。燃料噴射弁２は、エンジンの吸気管（図示せず）あるいは燃焼室に取付けられて、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料を供給される。燃料噴射弁２から噴射された燃料は、吸入空気とともに、エンジンの燃焼室へ供給される。燃料噴射弁２は、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。
【００４２】
まず、燃料噴射弁２について以下図１および図２に従って説明する。燃料噴射弁２は、図１に示すように、燃料噴射を断続する弁部２ａと、弁部を駆動する電磁駆動部２ｂと、燃料噴射弁２内の燃料に接する位置に配置され、燃料を加熱する加熱手段２ｃとを有する。燃料噴射弁２の燃料入口には、フィルタ１１が取付けられており、異物が除去される。なお、弁部２ａは、噴射燃料を流通、遮断することで、燃料噴射を断続する。電磁駆動部２ｂは、弁部２ａの流通動作、遮断動作を切換える。
【００４３】
電磁駆動部２ｂは、図１に示すように、コイル３１、金属内筒部材１４、可動体（以下、アーマチャと呼ぶ）２５、および圧縮スプリング２４を有する。燃料噴射弁２は、電磁駆動部２ｂに通電されると弁部２ａが開弁し、電磁駆動部２ｂへの通電が遮断されると弁部２ａが閉弁する。コイル３１は、樹脂製のスプール３０の外周に巻回されている。コイル３１の端部は２つのターミナル１２として引き出されている。スプール３０は、金属内筒部材１４の外周に装着されている。
【００４４】
なお、ここで、コイル３１、スプール３０、およびターミナル１２は、駆動コイルを構成している。
【００４５】
金属内筒部材１４の外周には、樹脂モールド１３が配置され、ターミナル１２を収容するコネクタ部１６が設けられている。金属内筒部材１４は、磁性部と非磁性部からなるパイプ材であり、例えば複合磁性材で形成されている。金属内筒部材１４は、図１の上から下に向かって磁性筒部１４ａ、非磁性筒部１４ｂ、および磁性筒部１４ｃを有している。非磁性筒部１４ｂは、金属内筒部材１４の一部を加熱して非磁性化することにより形成される。金属内筒部材１４の内周には、アーマチャ収容孔１４ｅが設けられており、非磁性筒部１４ｂと磁性筒部１４ｃとの境界近傍に、アーマチャ２５が収容されている。なお、金属内筒部材１４は、図１の上端側から燃料が導かれ、弁部２ｂへ燃料を供給する。アーマチャ収容孔１４ｅは、この燃料の流れ経路（以下、燃料流れ経路と呼ぶ）の一部を構成している。金属内筒部材１４は、コイル３１に通電した際に起きる磁束が流れる磁気回路の一つを形成する。金属内筒部材１４の外側には、磁性部材１８が設けられている。磁性部材１８は横断面が略Ｃ字状の板であって、コイル１３の外周の一部を覆っている。磁性部材１８の外周の一部（図示せず）および内周には、樹脂モールド１３が形成されている。
【００４６】
アーマチャ２５は、磁性ステンレス等の強磁性材料からなる段付きの略筒状体である。アーマチャ２５は、弁部材としてのノズルニードル２６に固定されている。吸引部材２２は、磁性ステンレス等の強磁性材料からなる円筒体である。この吸引部材２２は、アーマチャ２５に図１の軸方向に対峙して配置され、金属内筒部材１４の内周に圧入等により固定されている。吸引部材２２の内周には、アジャスティングパイプ２１が圧入固定されている。アジャスティングパイプ２１の下端面とアーマチャ２５のスプリング座２５ｃとの間には、圧縮スプリング２４が配置されている。この圧縮スプリング２４は、アーマチャ２５を弁ボディ２９に向けて付勢する。また、アジャスティングパイプ２１の圧入量により圧縮スプリング２４の付勢力を調整する。
【００４７】
なお、ここで、磁性筒部１４ａ、吸引部材２２、アーマチャ２５、磁性筒部１４ｃ、および磁性部材１８は、磁気回路を構成している。
【００４８】
さらになお、アジャスティングパイプ２１の内周と、吸引部材２２の内周のうち、アジャスティングパイプ２１が固定された内周を除く内周部と、アーマチャ２５の内部空間２５ｅから連絡孔２５ｆを介して連絡するアーマチャ収容孔１４ｅとは、燃料流れ経路を構成している。
【００４９】
金属内筒部材１４の下端側には、図１に示すように、ホルダ１５が固定されている。ホルダ１５は、段付き略円筒状体である。ホルダ１５は、金属内筒部材１４と溶接等により固定されるホルダ上部１５ａと、弁ボディ２９と溶接等により固定されるホルダ下部１５ｂとから構成されている。
【００５０】
ホルダ上部１５ａの内周には、ノズルニードル２６を挿通可能である。ホルダ上部１５ａ内周のうち、弁部側の内周には、図１および図２に示すように、段差部１５ａｃが設けられている。この段差部１５ａｃの内周には、第２の圧縮スプリング５４および押え部材５３が挿入されており、押え部材５３を軸方向に移動可能に収容する。押え部材５３は、ヒータ５１の上端部に当接する。第２の圧縮スプリング５４は、押え部材５３を介してヒータ５１を弁ボディ２９に向けて付勢する。なお、ここで、第２の圧縮スプリング５４および押え部材５３は、弁ボディ２９に向けてヒータ５１に付勢する付勢手段を構成している。
【００５１】
段差部の内周の弁ボディ側の開口端には、係止部材５２が固定されている。係止部材５２は、図１および図２に示すように、略半円板であって、図１の左方向に開口する切欠き部５２ａを有する。切欠き部５２ａは、径方向に沿って形成された互いに略平行な二つ平面５２ｂを有する。この二つの平面５２ｂにはヒータ５１に形成されている被嵌部５１ａを挿入されており、切欠き部５２ａと被嵌部５１ａは嵌合固定が可能である。なお、切欠き部５２ａは、被嵌部５１ａと嵌合可能な嵌合部を構成している。
【００５２】
ホルダ下部１５ｂは、段付き円筒形状であり、ホルダ下部１５ｂの上端側内周１５ｂ１は下端側内周１５ｂ２に比べて大きい。上端側内周１５ｂ１には、図１に示すように、ヒータ５１およびヒータ５１内に挿通されているノズルニードル２６を収容する。下端側内周１５ｂ２は、弁ボディ２９の外周に固定される。
【００５３】
貯留空間部２３は、上端側内周１５ｂ１と係止部材５２とによって区画されており、燃料流れ経路を構成している。この貯留空間部２３は所定の容積を有し、燃料流れ経路における燃料を貯留する貯留空間を形成する。なお、金属内筒部材１４とホルダ上部１５ａ、ホルダ上部１５ａとホルダ下部１５ｂ、およびホルダ下部１５ｂと弁ボディ２９とのそれぞれの固定方法としては、例えばレーザ溶接等によって外側から全周に溶接される。
【００５４】
なお、ここで、金属内筒部材１４、ホルダ１５、および係止部材５２は、燃料流れ経路が内部を弁部２ａへ延出する略円筒部材１７を構成している。
【００５５】
加熱手段２ｃは、ヒータ５１と、通電端子５５を含んで構成されている。ヒータ５１は、燃料流れ経路内の燃料に接し、弁部２ａから噴射される直前の燃料を加熱する。このヒータは、セラミックヒータ、ＰＴＣヒータ等の加熱部材を用いる。なお、セラミックヒータは、発熱抵抗体をセラミックで焼結して形成される。ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータもセラミックヒータの一部と考える。なお、以下本実施形態で説明するヒータ５１は、セラミックヒータとする。
【００５６】
セラミックヒータ５１は、図３に示すように、略円筒状体であって、一端側および他端側に、それぞれ第１の被嵌合部５１ｂ、第２の被嵌合部５１ａを有する。第１の被嵌合部５１ｂは、図２に示すように、一端側（弁ボディ２９側）を、径方向に沿った溝を加工することで凹部形状が形成される。第２の被嵌合部５１ａは、図２に示すように、ヒータ５１の他端側（略円筒部材１７側）を径方向に沿って二つの切欠きを加工することで二面幅を有する切欠き形状が形成される。なお、図１から図３に示すように、セラミックヒータ５１は、一端側の円周方向に２個の第１の被嵌合部５１ｂが形成され、他端側の円周方向に２個の第２の被嵌合部５１ａが形成されている。
【００５７】
セラミックヒータ５１の外周から、図１に示すように、通電端子５５が引き出されている。通電端子５５は、外部電源からの電力をセラミックヒータ５１へ供給する。なお、セラミックヒータ５１は、図１に示すように、セラミックヒータ５１を挟むように、二つの通電端子５５（図１では片側のみ表示）が溶接等により接合される。また、これら通電端子５５の外部電源側の端部は、コネクタ部１６に収容される。
【００５８】
弁部２ａは、弁ボディ２９と、ノズルニードル２６とを有する。弁ボディ２９の内側には、ノズルニードル２６が当接、離間する弁座としての円錐斜面２９ａが形成されている。弁ボディ２９の内周には、上記燃料流れ経路内の燃料が導かれている。
【００５９】
弁ボディ２９の上端側には、セラミックヒータ５１側の第１の被嵌部５１ｂの溝形状に対応し、凸部２９ｂが設けられる。この凸部２９ｂと第１の被嵌部５１ｂとは、ヒータ５１と弁ボディ２９を軸方向に組付けることで、嵌合可能となる。なお、凸部２９ｂは、被嵌部５１ｂと嵌合可能な嵌合部を構成している。
【００６０】
ノズルニードル２６は、弁ボディ２９に軸方向移動可能に収容されている。ノズルニードル２６は、電磁駆動部２ｂの駆動動作によって軸方向に移動する。なお以下、ノズルニードル２６における軸方向に移動することを、リフトするという。弁座２９ａは、ノズルニードル２６と協働して、弁部２ａとしての開弁、閉弁を実行する。なお、弁座２９ａの下流側には、噴孔２８ａが設けられている。噴孔２８ａは、要求される燃料の噴霧の形状、方向、数などに応じて、その大きさ、噴孔軸線の方向、噴孔配列等が決定されている。また、噴孔２８ａの開口面積は、開弁時の流量を規定する。したがって、燃料噴射弁２の燃料噴射量は、噴孔の開口面積と、開弁期間とによって計量される。
【００６１】
ＥＣＵ１００は、図示しないリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。
【００６２】
このＥＣＵ１００は、バッテリ等の電源を用いて、燃料噴射弁２のターミナル１２への通電開始および通電停止を行なうことで、燃料噴射弁２への通電期間を制御する。また、ＥＣＵ１００は、バッテリ等の電源を用いて、通電端子５５を介して燃料噴射弁２に内蔵のセラミックヒータ５１に所定時間電流を流し、所定の電力量を供給する。エンジンの回転速度、吸気管圧力（または吸入空気量）、冷却水温等のエンジンの運転状態を検出する図示しない各種センサの信号を読み込み、エンジン用の各種プログラム（図示せず）に従って、燃料噴射弁２の電磁駆動部２ｂおよびセラミックヒータ５１の動作を制御する。
【００６３】
なお、ここで、ＥＣＵ１００は、システムを制御する手段の一つとして、燃料噴射弁２に内蔵されるセラミックヒータ５１に電力を供給する電力供給手段を有する。
【００６４】
上述の構成を有する燃料噴射装置１の動作、特に燃料噴射弁２の作動について以下説明する。コイル３１に通電すると、コイル３１には電磁力を生じる。コイル３１に電磁力は生じると、アーマチャ２５は吸引部材２２に向けて引きつけられ、ノズルニードル２６が弁座２９ａから離間する。その結果、燃料噴射弁２は開弁し、燃料が、噴孔２８ａを通して噴射される。コイル３１への通電が停止されると、コイル３１に生じていた電磁力が消失する。ノズルニードル２６が、圧縮スプリング２４によって、弁座２９ａに向けて押され、燃料噴射弁２は閉弁し、燃料噴射が遮断される。コイル３１への通電期間を調節することにより、燃料噴射弁２からの噴霧燃料量が調節される。燃料噴射弁２から噴射された燃料は、吸入空気とともに燃焼室に供給される。この結果、燃焼毎の燃料量を調節することができる。
【００６５】
例えばエンジンが冷間始動する場合、ＥＣＵ１００は、図示しないイグニッションキーのオン状態を検出すると、始動開始から所定時間セラミックヒータ５１に電流を供給する。電流供給を開始するとセラミックヒータ５１は瞬時に昇温する。セラミックヒータ５１に電流を供給している状態で、コイル３１への通電し燃料噴射弁２が開弁すると、燃料流れ経路を流れる燃料に接するセラミックヒータ５１によって燃料が加熱される。加熱された燃料が噴孔２８ａから噴射されると、燃料が減圧沸騰し微粒化される。その結果、冷間始動時においても、セラミックヒータ５１に電流を所定時間流し、所定の電力量を供給することで、燃料の微粒化が促進され、よって排気ガス中に含まれる有害成分を低減することができる。
【００６６】
以上説明した本実施形態おいて、セラミックヒータ５１の一端側に設けられた凹部形状の第１の被嵌合部５１ｂと、弁部２ａを構成する弁ボディ２９に設けられた凸部形状の第１の嵌合部２９ｂとは互いに嵌合可能な嵌合構造（以下、第１の嵌合構造と呼ぶ）を構成する。これにより、第１の嵌合構造は、セラミックヒータ５１の周方向移動を制限する。
【００６７】
なお、第１の嵌合構造の組合せにおいて、第１の被嵌合部５１ｂとして、セラミックヒータ５１の一端側に径方向に沿って形成された凹部を、セラミックヒータ５１の一端側に周方向に沿って形成された２個の凹部と言い換えてもよい。また、第１の嵌合部２９ｂは、弁部２ａを構成する弁ボディ２９に径方向に沿って形成された２個の凸部を、弁部２ａを構成する弁ボディ２９に周方向に沿って形成された２個の凸部と言い換えてもよい。第１の嵌合構造の組合せとして、これら２個の凹部、２個の凸部に限定されず、それぞれ少なくとも一つの凹部、凸部があれば互いに嵌合可能であり、第１の嵌合構造は、セラミックヒータ５１の周方向移動の制限が可能となる。
【００６８】
また、セラミックヒータ５１の他端側に設けられた二面幅を有する切欠き形状の第２の被嵌合部５１ａと、電磁駆動部２ｂを構成する略円筒部材１７（詳しくはホルダ１５）を構成する係止部材５２に設けられた二面幅５２ｂを有する切欠き形状の第２の嵌合部５２ａとは互いに嵌合可能な嵌合構造（以下、第２の嵌合構造と呼ぶ）を構成するものであってもよい。これにより、第２の嵌合構造は、セラミックヒータ５１の周方向移動を制限する。
【００６９】
なお、嵌合構造を構成する被嵌合部５１ａ、５１ｂと嵌合部５２ａ、２９ｂの形状は、上記組合せに限らず、互いに嵌合可能な形状であれば、凸部、切欠き、溝、および段差等のいずれであってもよい。
【００７０】
これにより、燃料噴射弁２の作動中の振動等によって生じるセラミックヒータ５１の回転を防止することができる。その結果、セラミックヒータ５１に電気的に接続する例えば通電端子５５等の接続部材の亀裂や断線等の発生を防止することが可能である。したがって、セラミックヒータ５１に係る断線、接触不良等の故障が回避できるため、信頼性向上が図れる。
【００７１】
さらになお、セラミックヒータ５１の一端側（弁ボディ２９側）、他端側（略円筒部材１７側）に、それぞれ第１の嵌合構造、第２の嵌合構造を設ける場合、燃料噴射弁２軸に対するセラミックヒータ５１の軸中心の心出しが可能である。その結果、セラミックヒータ５１、弁部２ａもしくは電磁駆動部２ｂを構成する周辺部材との軸方向組付けが容易となる。
【００７２】
さらになお、以上説明した本実施形態によれば、弁ボディ２９に向けてセラミックヒータ５１に付勢する付勢手段として、第２の圧縮スプリング５４および押え部材５３を備えていることが好ましい。これにより、弁ボディ２９にセラミックヒータ５１押付けるので、セラミックヒータ５１における軸方向クリアラスを無くすことができる。なお、セラミックヒータ５１を、弁部２ａ側および電磁駆動部２ｂ側のいずれか一方方向に付勢するものであれば、いずれの付勢手段であってもよい。
【００７３】
これにより、セラミックヒータ５１の両端側に近接する周辺部材間に生じる軸方向隙間によるセラミックヒータ５１の軸方向移動を、制限することができる。したがって、セラミックヒータ５１の回転方向および軸方向への移動を同時に防止することができる。その結果、燃料噴射弁２作動中の振動等によってセラミックヒータ５１が燃料に接するように予め設定された位置からずれる不安定な挙動発生も防止可能である。
【００７４】
さらになお、以上説明した本実施形態おいて、ＥＣＵ１００による電力供給手段によって、セラミックヒータ５１の表面温度を所定温度範囲になるように制御することが好ましい。この所定温度とは、２２０°Ｃ以下、または３５０°Ｃ以上である。これにより、セラミックヒータ５１の表面温度を２２０°Ｃ以下になるように設定するので、デポジットの生成を防止することができる。また、セラミックヒータ５１の表面温度を３５０°Ｃ以上になるように設定するので、例えデポジットが生成しようとも、デポジットを燃やして除去することができる。したがって、セラミックヒータ５１へのデポジットの付着つまり堆積を防止できる。
【００７５】
なお、上記セラミックヒータ５１の表面温度を所定温度範囲になるように設定する手段として、セラミックヒータ５１の抵抗値を所定範囲にあるように設定してもよい。この所定の抵抗値範囲とは、０．５〜数Ωの範囲とする。数十Ωとすると、電力供給手段によってセラミックヒータ５１に電力を供給する際、セラミックヒータ５１の昇温特性における立上り性能が低下し、燃料を加熱するための時間が長くなる。０．５Ω未満とすると、セラミックヒータ５１、およびセラミックヒータ５１に電力を供給する回路系における寿命等信頼性の低下を招くおそれがある。なお、上記所定の抵抗値範囲としては、０．５〜１Ωの範囲が好ましい。
【００７６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態を、図４に従って説明する。なお、以下の説明では、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、説明を繰り返さない。図４は、本実施形態に係るヒータ周りを示す部分的断面図である。
【００７７】
第２の実施形態では、図４に示すように、貯留空間部２３の外周側に断熱材５７を設ける。なお、貯留空間部２３を区画する係止部材５２の材料を断熱材料とする。これにより、貯留空間部２３内の燃料に接するように配置されたセラミックヒータ５１に電力を供給する際、昇温によって燃料を加熱する熱を、貯留空間部２３の外部へ無駄に放熱あるいは伝熱してしまうことを防止できる。その結果、貯留空間部２３内の燃料を効率的に加熱し、昇温させることができる。
【００７８】
なお、燃料噴射弁内の燃料流れ経路を形成する構成部材、例えばセラミックヒータ５１とノズルニードル２６の間に、断熱材または断熱コーティングが施されていることが好ましい（図４では、ノズルニードル２６に断熱コーティング２６ｄ）。これにより、ノズルニードル２６に近接する弁ボディ２９を介して外部へ無駄に放熱あるいは伝熱されてしもうことを防止する。さらに、セラミックヒータ５１の内周を挿通し、セラミックヒータ５１に対して相対移動するノズルニードル２６の熱膨張を抑制することができる。その結果、ノズルニードル２６の好ましくないリフト挙動の発生防止ができる。
【００７９】
なお、上述した貯留空間部２３の外周側に配置する断熱材５７、貯留空間部２３を区画する係止部材５２に限定されるものではなく、貯留空間部２３の外周側または貯留空間部２３を区画する外周壁に、断熱材または断熱コーティングを施す構成であれば、いずれの構成であってもよい。
【００８０】
なお、上述したノズルニードル２６に断熱コーティング２６ｄする場合に限定されることなく、セラミックヒータ５１に係合もしくは略近接する周辺部材に、断熱材または断熱コーティングを施す構成であれば、いずれの構成であってもよい。
【００８１】
さらに、上述した実施形態において、ノズルニードル２６に断熱コーティング２６ｄする手法に代えて、ノズルニードル２６の材料を、低熱膨張材料、またはセラミック材料で形成してもよい。これにより、ノズルニードル２６の熱膨張を抑制することができる。その結果、ノズルニードル２６を移動可能にする弁ボディ２９との良好な摺動状態の確保が可能である。したがって、燃料噴射に影響するノズルニードル２６のリフト挙動の安定化が図れる。
【００８２】
（第３および第４の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明したセラミックヒータ５１を挟んで引き出される通電端子５５において、通電端子５５とセラミックヒータ５１とを電気的に接続する接合部５６を電気溶接あるいはロー付け等の溶接により形成する場合、図５および図６に示すように、通電端子５５のうち、接合部５６を挟んでセラミックヒータ５１の外周に近接するガイド部５５ａを、燃料の流れ方向に向かって延在するように形成する。図５は、本実施形態燃の料噴射装置を示す部分的断面図である。図６は、図５中のヒータ周りをＶＩからみた側面図である。
【００８３】
これにより、通電端子５５の先端側のガイド部５５ａが、燃料の流れ方向に向かって延びるように設けられているので、ガイド部５５ａによって燃料の流れを整流することが可能である。したがって、溶接で形成された接合部５６を挟むセラミックヒータ５１の外周とガイド部５５ａとの間を流れる燃料の流速を高めることが可能である。その結果、接合部５６へ流れる燃料の流れを強化できるため、溶接で形成された接合部５６の発熱、昇温の抑制をすることができる。溶接で形成された接合部５６の溶融防止が図れる。
【００８４】
第４の実施形態では、第１の実施形態で説明したセラミックヒータ５１を挟んで引き出される通電端子５５において、図７に示すように、通電端子５５とセラミックヒータ５１とを電気的に接続する接合部５６を、通電端子５５に生じる付勢力による接触によって形成する。図７は、本実施形態に係るヒータ周りを示す側面図である。これにより、セラミックヒータ５１の発熱、昇温による接合部５６への影響はない。
【００８５】
なお、上述した第４の実施形態において、接合部５６における通電端子５５側の接触部５５ａｃには、ガラスコーティングが行なわれていることが好ましい。これにより、通電端子５５側の接触部５５ａｃにガラスコーティングを施すため、絶縁および腐食防止ができる。その結果、セラミックヒータ５１に外部電源からの電力を供給する通電端子に係るセラミックヒータ５１の電気的故障を回避できる。
【００８６】
以上説明した第１から第４の実施形態において、第１の実施形態で説明したセラミックヒータ５１およびそれに近接する周辺部材にデポジットが付着することを防止する他の手法として、以下の手法を用いてもよい。
【００８７】
（１）他の手法１として、セラミックヒータ５１、およびセラミックヒータ５１に係合もしくは略近接する周辺部材の表面粗さを、所定の粗さ以下（例えば、本実施例では、６．３Ｒｚ以下）とする。これにより、これら表面が滑らかになるため、デポジットが表面に付着しにくくすることが可能である。
【００８８】
（２）他の手法２として、セラミックヒータ５１、およびセラミックヒータ５１に係合もしくは略近接する周辺部材の表面には、金属コーティング、ガラスコーティング、フッ素系樹脂コーティング、およびシリコン系樹脂コーティングのいずれかを行なう。これによっても、デポジットが表面に付着しにくくすることが可能である。
【００８９】
以上説明した第１から第４の実施形態において、セラミックヒータ５１の表面に、白金、ロジウム等の触媒作用のある金属コーティングを施してもよい。これにより、白金等の触媒作用がある金属をセラミックヒータ５１の表面に施すことで、燃料の改質を図れる。したがって、燃料噴射弁２から燃料が噴射供給される内燃機関においては、燃焼状態の改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。
【図２】図１の本実施形態に係わる発明の要部であるヒータ周りを、図１のＩＩ−ＩＩからみた部分的断面図である。
【図３】図１中のヒータを示す矢視的外観図である。
【図４】第２の実施形態に係るヒータ周りを示す部分的断面図である。
【図５】第３の実施形態燃の料噴射装置を示す部分的断面図である。
【図６】図５中のヒータ周りをＶＩからみた側面図である。
【図７】第４の実施形態に係るヒータ周りを示す側面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射装置
２  燃料噴射弁
２ａ  弁部
２ｂ  電磁駆動部
２ｃ  加熱手段
１４  金属内筒部材（略円筒部材の一部）
１５  ホルダ（略円筒部材の一部）
１５ａ、１５ｂ  ホルダ上部、ホルダ下部
１７  略円筒部材
２３  貯留空間部
２５  アーマチュア（可動体）
２６  ノズルニードル（弁部材）
２８ａ  噴孔
２９  弁ボディ
２９ａ  弁座
２９ｂ  第１の嵌合部
３０  スプール（駆動コイルの一部）
３１  コイル（駆動コイルの一部）
５１  セラミックヒータ（ヒータ）
５１ａ、５１ｂ  第２の被嵌合部、第１の被嵌合部
５２  係止部材
５２ａ  切欠き部（第２の嵌合部）
５３  押え部材（付勢手段の一部）
５４  圧縮スプリング（付勢手段の一部）
５５  通電端子
５５ａ  ガイド部
５６  接合部
１００  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2004316520.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004316520.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004316520.tif 000008
【図７】
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