(57)【要約】【課題】  高応答作動の繰り返しによって、磁歪素子の先端が欠けたり、劣化燃料によって磁歪量が減少したり、最悪、割れたりすることにより燃料噴射弁の流量低下が非常に大きいものとなっていた。【解決手段】  一方は球面、他方は平面にて構成された与圧分散部材を磁歪素子と予圧をかける部材の間に配置することで予圧を磁歪素子の端面に分散させることができる。予圧が磁歪素子の一部に応力集中すること避けることで、上記課題を解決する。  一方、劣化燃料によって磁歪素子の磁歪量が減少したり、最悪割れたりするこを防止することが必要であり、このため磁歪素子の表面をコーティングすることで劣化燃料が磁歪素子の表面から侵食することを防止する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い筒状の磁歪素子の一端面に与圧を付与して弁体を軸方向に往復動するよう構成したものにおいて、前記磁歪素子にかかる予圧を前記磁歪素子の端面全域に分散させるよう前記磁歪素子端面部に与圧分散部材を装着した燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記与圧分散部材は前記磁歪素子端面を覆う環状部とその中心に形成された筒状部とを有し、前記環状部の少なくとも一方の端面の断面が部分球面、または曲面にて構成されている燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記磁歪素子の表面を燃料侵入防止用のコーティング層で覆った燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記磁歪素子の表面をフッ素成分を有する表面処理層で被った燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、前記筒状部は前記磁歪素子の内周部に装着されたパイプの端面に当接している燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関で使用される燃料噴射弁に関し、特に磁歪素子を用いて往復動される燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−１７２７８２号公報には金属系元素のアルコキシドを含む成分を有機溶剤に分散させた金属アルコキシド含有溶液として構成されたことを特徴とする磁性材用処理剤を用いて磁歪素子などの表面をコーティングする方法が開示されている。
【０００３】
また、特開２００４−２６６８８１号公報では磁歪素子のまわりに構成されたケーシングの摺動面にフッ素樹脂がコーティングされたことを特徴とするリニアアクチュエータなどが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７２７８２号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、高応答作動の繰り返しによって、磁歪素子の先端が欠けたり、劣化燃料によって磁歪量が減少したり、最悪、割れたりすることにより燃料噴射弁の流量低下が非常に大きいものとなっていた。
【０００６】
本発明の目的は、磁歪素子を用いた高応答で作動させる燃料噴射弁において、広範囲での流量（最大流量，最小流量）を精密に制御することにある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、特に、燃料噴射弁による最適流量を精密に制御かつ燃料噴射弁の耐久性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、磁歪素子の端面に与圧分散部材を設けた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料噴射弁による最適流量を広範囲で精密に制御でき、かつ燃料噴射弁の耐久性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に従い本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１１】
近年、低燃費および高出力を狙ったエンジンとして、筒内直接噴射式ガソリンエンジン（以下、筒内噴射エンジンと称する）が実用化されている。筒内噴射エンジンの例としては図１に示すように、燃料噴射弁をエンジンの燃焼室の側面に配置したものやエンジンの燃焼室の直上に配置したものなどがある。
【００１２】
筒内噴射エンジンでは、燃焼方式，燃焼室形状，燃焼室の寸法などによって、それぞれに適した形状に形成された燃料の噴霧と最適な流量が必要とされる。従来技術においては、成層燃焼や均質燃焼のいずれにも適した燃料噴霧と流量をシリンダ内に噴射することができ、ピストンや吸気バルブへの燃料噴霧の衝突が抑えられることや、点火プラグのくすぶり汚損がなく、安定した燃焼が可能な混合気を点火プラグ領域に形成して成層燃焼運転を可能としたことなど、混合気形成にとって重要な係わりを持つ噴霧形状の形成法に関してその一例が示されている。
【００１３】
一方で、筒内噴射エンジンでは燃料の噴射から点火までの時間が短く、したがって燃料が蒸発するための時間は短い。このため、同量の燃料に対してより大きい表面積を得て蒸発を促進するために燃料の微粒化が必要とされている。このように、噴霧形状と燃料の微粒化および最適な流量は、エンジンの排気中の未燃燃料成分（以下ＨＣと称する）や窒素酸化物（以下ＮＯｘと称する）の量、及び燃費に影響を与える。
【００１４】
例えば、余分な燃料や噴霧の形状，燃料液滴の粗さによってはシリンダ内壁やピストン冠面に付着し、付着した燃料のうち蒸発しなかった分については燃焼せずに排出されてしまうために燃費を悪化させたりＨＣを増加させたりする。あるいは、吸気行程に噴射を行うような運転状態においては、開弁状態にある吸気弁と噴霧との干渉が起こる可能性がある。吸気弁に付着した燃料の一部は燃焼室に流入しないため，燃焼室内における空燃比の制御の正確性が損なわれる可能性がある。空燃比制御が正確に行われない場合、排気系にある酸素濃度センサなどからのフィードバック制御によって、燃料噴射弁に与えられる噴射量の指令値が大きくなりすぎ、結果としてＨＣ排出増加の原因となることがある。また、燃料噴射弁を燃焼室の中心に置くレイアウトの場合には、最適な流量，噴霧と点火プラグの位置関係、および燃料の微粒化が重要となる。点火プラグに直接液体燃料や粗い燃料液滴が衝突すると、点火プラグのくすぶりの原因となることがある。
【００１５】
このように、筒内噴射エンジンの燃費および排気性能向上のためには、最適な流量，微粒化特性を改善すること、噴霧形状を最適に制御することが重要である。
【００１６】
図２は、本発明に係る燃料噴射弁１００の第一の実施形態を示す断面図である。
【００１７】
ノズル１の下端部には、第１弁体２とオリフィスプレート３が設けられており、ノズル１の上端部にはスプリング４とノズル１を保持するハウジング５、および第１弁体２のリフト量を規制するストッパ６，ストッパを固定するベース７で構成されている。
【００１８】
第１弁体２の上方に第２弁体８が密着しており、第２弁体８の外周部に磁歪素子９，磁歪素子をガイドするパイプ（１）２０，パイプ（２）２１および磁歪素子に磁界を与えるためのコイル１０、さらに外周部にヨーク１１，１２を配置している。磁歪素子９の上方に素子カバー１３，素子オサエ１４，ギャップリング１５が重なっており、最終的に第２弁体８がギャップリング１５の上方に配置される構造となっている。磁歪素子の表面はコーティング２２で覆われている。また、素子オサエ１４の上方には、磁歪素子９に予圧を与えるためのスプリング１６、また、第２弁体８を閉弁方向へ作用するスプリング１７，スプリング１７を固定するアジャスタピン１８，アジャスタピン１８を保持するコア１９で構成されている。
【００１９】
ハウジング５，ベース７，磁歪素子９，素子カバー１３，素子オサエ１４，ヨーク１１，１２によってコイル１０の周りを一巡する磁気回路が構成される。
【００２０】
噴射パルスがオンの状態になると、コイル１０に電流が流れ、磁歪素子９は上方に変形し、素子カバー１３，素子オサエ１４，ギャップリング１５、最終的に第２弁体８が上方へリフトする構造となっている。また、第１弁体２は、スプリング４によって上方に持ち上げられており、また、第２弁体８は、スプリング１６によって押し下げられているため、第１弁体２は、第２弁体と密着している。このため、前記、第２弁体８が上方へリフトした時、同時に第１弁体２も上方へリフトすることとなる。ただし、第１弁体のリフト量はストッパ６によって規制されており、このリフト量は、磁歪素子９の変形量よりも小さい設定となっている。第１弁体２が閉弁時にはあらかじめこのリフト量分だけ、第１弁体とストッパの間に隙間を設けている。以上より、上記リフト時に燃料を噴射することができる。一方、噴射パルスがオフの状態になると、コイル１０に電流が流れなくなり、磁歪素子９の変形が元の状態に戻るため、スプリング力によって第２弁体８，第１弁体２は閉弁状態に戻り、燃料の噴射が終わる。
【００２１】
図３は、本燃料噴射弁の詳細部分を示した図である。ベース７の上に小径パイプ２０と大径パイプ２１が圧入されており、パイプ（１）２０とパイプ（２）２１の間に磁歪素子９が装着されている。磁歪素子９の表面にはフッ素成分を有するコーティング２２が施されている。その上には素子カバー１３が配置されており、素子カバー１３は環状部１３Ａとその中心に筒状部１３Ｂを有する。環状部１３Ｂの磁歪素子９，コーティング２２側の面は平面部１３ａ，素子オサエ１４側の面は断面が半球面部１３ｂ（曲面形状でも良い）となっている。素子カバー１３の部分断面斜視図図４に示すように、実施例ではこの球面もしくは曲面部は環状部１３Ａの全周に亘って連続している。しかし、部分的に３箇所以上の複数箇所に分割形成されていても良い。
【００２２】
素子オサエ１４の上部から予圧がかけられており、素子オサエ１４の下面，素子カバー１３の断面半球面部１３ｂ，素子カバー１３の平面部１３ａ，コーティング２２，磁歪素子９の順で予圧が伝達される。なお、断面半球面部１３ｂは環状部１３Ａの上下面両側に形成されていても良い。また、中央の筒状部１３Ｂのか端面はパイプ２０の上端に当接している。
【００２３】
磁歪素子９に磁界がかけられると磁歪素子９が上方へ変形し、上記とは反対の方向で磁歪素子９の発生力が伝達される。以上のように燃料噴射弁の高速開弁，高速閉弁動作は上記の繰り返しにより行われるものである。本燃料噴射弁では、このような高応答作動時での耐久性を向上させるために、高応答作動の繰り返しによって、磁歪素子９の先端が欠けたり、また割れたりしないようにする必要がある。このためには、磁歪素子９にかかる予圧を磁歪素子９の端面に均等にかけるようにすることが重要である。磁歪素子９にかかる予圧を磁歪素子９の端面全域に均等にかけることで、予圧が磁歪素子９の一部に応力集中すること避けるものである。一方は半球面（もしくは曲面）、他方は平面にて構成された環状部１３Ａを持つ素子カバー１３を磁歪素子９と予圧をかける素子オサエ１４と磁歪素子９との間にコーティング２２を挟んで配置することで予圧を磁歪素子９の端面全面（半球面（もしくは曲面）が分割形成された場合は複数の半球面部分に分散）に分散させることができる。
【００２４】
一方、劣化燃料によって磁歪素子９の磁歪量が減少したり、最悪割れたりするこを防止することが必要であり、このため磁歪素子９の表面にコーティング２２を施すことで劣化燃料が磁歪素子の表面から侵食することを防止する。
【００２５】
本実施例では、コーティング２２を設けることで、磁歪素子の磁歪量に追従する特性を有する表面処理、または磁歪量に追従する歪量または伸びを有する表面処理を用いて磁歪素子の表面を被ったことを特徴とする燃料噴射弁が得られる。
【００２６】
本実施例によれば以下の作用効果が得られる。
【００２７】
磁歪素子を用いた高応答で作動させる燃料噴射弁において、広範囲での流量（最大流量，最小流量）を精密に制御することかつ高応答作動の耐久性を向上させることができ、特に磁歪素子の強度向上，耐久性向上，防錆効果向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】燃料噴射弁を筒内噴射式内燃機関に搭載した例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る燃料噴射弁の実施例の構造を示す断面図である。
【図３】本発明に係る燃料噴射弁の実施例の詳細を示す図である。
【図４】本発明に係わる燃料噴射弁の素子カバーの部分断面斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…ノズル、２…第１弁体、３…オリフィスプレート、４…スプリング、５…ハウジング、６…ストッパ、７…ベース、８…第２弁体、９…磁歪素子、１０…コイル、１１，
１２…ヨーク、１３…素子カバー、１４…素子オサエ、１５…ギャップリング、１６，
１７…スプリング、１８…アジャスタピン、１９…コア、２０…小径パイプ、２１…大径パイプ、２２…コーティング、１００…燃料噴射弁、１０１…筒内噴射式内燃機関、102…燃焼室、１０３…ピストン、１０４…ピストンキャビティ、１０５…シリンダ、１０６…シリンダヘッド、１０７…吸気弁装置、１０８…吸気ポート、１０９…排気弁装置、
１１０…点火プラグ、１１１…吸気通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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