(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が燃料通路となった弁ケーシングと、該弁ケーシングに設けら燃料流出口を囲んで弁座が形成された弁座部材と、前記弁ケーシングの燃料通路内に変位可能に設けられ該弁座部材の弁座に離着座する弁体と、磁性金属材料を用いて前記弁ケーシングの燃料通路内に設けられ該弁体を閉弁方向に付勢する弁ばねと、前記弁ケーシングに設けられ通電することにより前記弁体を弁ばねに抗して前記弁座部材の弁座から離座させる電磁コイルとを備えた燃料噴射弁において、
前記弁ばねは前記燃料通路内の異物を吸着するため３５〜５０ガウスの残留磁気をもつように着磁する構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記電磁コイルに１６〜１８Ｖの電圧を印加して前記弁ばねに３５〜５０ガウスの残留磁気を付加する構成としてなる請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弁ばねは電磁ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を用いて形成し、前記電磁コイルに１６〜１８Ｖの電圧を印加して前記電磁ステンレス鋼に３５〜５０ガウスの残留磁気を付加する構成としてなる請求項１に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジン等に燃料を噴射するのに好適に用いられる燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば自動車用エンジン等に用いられる燃料噴射弁は、電磁コイル等によって弁体を開弁させることにより、燃料通路に供給される燃料をエンジンの吸気管内等に向けて噴射するものである。このような構成を有する従来技術の燃料噴射弁は、例えば特開２０００−８９９０号公報等によって知られている。
【０００３】
そして、上述した従来技術による燃料噴射弁は、内部が燃料通路となった弁ケーシングと、該弁ケーシングに設けられ燃料流出口を囲んで弁座が形成された弁座部材と、前記弁ケーシングの燃料通路内に変位可能に設けられ該弁座部材の弁座に離着座する弁体と、前記弁ケーシングの燃料通路内に設けられた弁ばねと、前記弁ケーシングに設けられ通電することにより前記弁体を弁ばねに抗して前記弁座部材の弁座から離座させる電磁コイルとによって大略構成されている。
【０００４】
ここで、弁ばねは、例えばステンレス鋼等の金属材料により形成され、燃料通路内を流れる燃料と接触した状態で弁体を閉弁方向に常時付勢している。そして、噴射弁の作動時には、例えば車両のバッテリ電圧等が電磁コイルに印加されると、電磁コイルによる磁界が弁体に作用することにより、弁体が弁ばねのばね力に抗して弁座から離座し、噴射弁が開弁する。これにより、弁ケーシング内に供給される燃料が燃料流出口から外部に噴射されるものである。
【０００５】
この場合、燃料の噴射量（流量）は、噴射弁を構成する各部品の寸法誤差、組付誤差等が原因で噴射弁毎にばらつきが生じ易いため、従来技術では、噴射弁の組立ライン等において、個々の噴射弁の流量検査を行っている。そして、この流量検査では、電磁コイルに通電して噴射弁を試験的に作動させることにより、その流量が設計上の基準値等に対応しているか否かを実際に測定するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、噴射弁の流量検査を行うときに、電磁コイルに実際に通電する構成としている。この場合、電磁コイルによる磁界は弁体だけでなく、弁体を付勢する弁ばねにも作用するため、弁ばねは、電磁コイルに印加される例えば１２〜１４Ｖ程度の電圧に応じて、例えば１５〜３０Ｇ（ガウス）程度の比較的弱い残留磁気を帯びることがある。
【０００７】
このため、流量検査を行うときには、例えば噴射弁の組立時に金属部品から生じた切り粉等の磁性を有する異物（磁性ダスト）が燃料通路内に存在していると、このダストは残留磁気を帯びた弁ばねによって吸着され、この状態で燃料通路内に残り易い。
【０００８】
しかし、弁ばねに吸着されたダストは、弱い残留磁気によって保持されているに過ぎない。このため、噴射弁の出荷後には、ダストが弁ばねから脱落して噴射燃料中に混入し、このダストによって噴射弁が詰まったり、エンジン側が悪影響を受ける虞れがあり、信頼性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、例えば金属粉、切り粉等のダストが噴射燃料中に混入するのを確実に防止でき、燃料を長期間にわたって安定的に噴射できると共に、信頼性を向上できるようにした燃料噴射弁を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために請求項１の発明は、弁ケーシングの燃料通路内に磁性金属材料からなる弁ばねが設けられ、電磁コイルにより弁体を弁ばねに抗して弁座から離座させる構成とした燃料噴射弁において、前記弁ばねは前記燃料通路内の異物を吸着するため３５〜５０ガウスの残留磁気をもつように着磁する構成としたことを特徴としている。
【００１１】
このように構成することにより、弁ばねに強い残留磁気を与えることができ、この弁ばねを燃料通路内に供給される燃料と接触させることができる。これにより、例えば金属粉、切り粉等のダストが燃料中に含まれる場合でも、弁ばねは、これらのダストを弁座よりも上流側で効率よく吸着でき、吸着したダストを弁ばねの強い残留磁気によって安定的に保持し続けることができる。
【００１２】
従って、燃料中に含まれるダストが弁体と弁座との間に詰まったり、弁ばねに一旦吸着されたダストが脱落して燃料中に混入するのを防止でき、噴射燃料中に含まれるダストを確実に除去できると共に、燃料を長期間にわたって安定的に噴射することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によると、電磁コイルに１６〜１７Ｖの電圧を印加して弁ばねに３５〜５０ガウスの残留磁気を付加する構成としている。
【００１４】
これにより、例えば噴射弁の製造時には、自動車のバッテリ電圧等と比較して大きな電圧を電磁コイルに印加するだけで、この電圧に応じて電磁コイルにより強い磁界を発生でき、弁ばねに強い残留磁気を与えることができる。従って、特別な着磁装置等を用いることなく、噴射弁の電磁コイルを利用して弁ばねを容易に磁化することができる。
【００１５】
また、請求項３の発明によると、弁ばねは電磁ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を用いて形成し、電磁コイルに１６〜１８Ｖの電圧を印加して前記電磁ステンレス鋼に３５〜５０ガウスの残留磁気を付加する構成としている。
【００１６】
これにより、弁ばねとして比較的磁化しにくいＳＵＳ３０４を用いる場合でも、電磁コイルに大きな電圧を印加することにより、弁ばねに強い残留磁気を与えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による燃料噴射弁を、自動車用エンジンに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
１は燃料噴射弁の外殻をなす略筒状の弁ケーシングで、該弁ケーシング１は、後述の弁体収容筒２、コア筒４、樹脂カバー１７等を含んで構成されている。
【００１９】
２は弁ケーシング１の先端側を構成する弁体収容筒で、該弁体収容筒２は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により段付筒状に形成されている。そして、弁体収容筒２は、その基端側に位置する大径筒部２Ａと、該大径筒部２Ａの先端側に一体形成された小径筒部２Ｂとにより構成され、その内部には後述の弁体１０が変位可能に挿通されている。
【００２０】
３は弁体収容筒２の基端側に固着された筒状の連結部材で、該連結部材３は非磁性材料により形成され、弁体収容筒２とコア筒４との間に介在すると共に、これらの間を磁気的に遮断している。
【００２１】
４は連結部材３を用いて弁体収容筒２の基端側に固定されたコア筒で、該コア筒４は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により筒状に形成され、その基端側は後述する燃料通路５の流入口となっている。
【００２２】
５は弁ケーシング１内に設けられた燃料通路で、該燃料通路５は、コア筒４の基端側から後述のばね受１５、弁体１０、弁体収容筒２等の内部を介して弁座部材８の位置まで軸方向に延びている。また、コア筒４の基端側には、燃料通路５に流入する燃料を清浄化する燃料フィルタ６が取付けられている。
【００２３】
７は弁体収容筒２とコア筒４との間に設けられたヨークで、該ヨーク７は、磁性金属片等により形成され、後述する電磁コイル１６の外周側で弁体収容筒２とコア筒４との間を磁気的に連結している。
【００２４】
８は弁体収容筒２の小径筒部２Ｂ内に設けられた略筒状の弁座部材で、該弁座部材８には、図２に示す如く、燃料通路５内の燃料を外部に噴射する燃料流出口８Ａと、該燃料流出口８Ａを取囲んで形成された略円錐状の弁座８Ｂとが設けられている。また、弁座部材８の先端面には、複数のノズル孔９Ａが穿設されたノズルプレート９が燃料流出口８Ａを覆う位置に固着されている。
【００２５】
１０は弁ケーシング１の燃料通路５内に変位可能に設けられた弁体で、該弁体１０は、コア筒４と弁座部材８との間に位置して弁体収容筒２内に変位可能に収容されている。そして、弁体１０は、例えば金属板等を折曲げることにより略筒状に形成された軸部１１と、例えば磁性金属材料等により形成され該軸部１１の基端側外周に嵌着された筒状のアンカ部１２と、軸部１１の先端側に固着され、弁座部材８の弁座８Ｂに離着座する球状の弁部１３とにより構成されている。
【００２６】
ここで、軸部１１には、燃料通路５の一部を構成する通油孔１１Ａが径方向に穿設されている。また、弁体１０は、図２に示す如く、電磁コイル１６に通電していないときに、弁部１３が後述する弁ばね１４のばね力によって弁座部材８の弁座８Ｂに着座した状態に保持され、この状態でアンカ部１２の基端側はコア筒４と軸方向の隙間Ｓを挟んで対向している。
【００２７】
そして、電磁コイル１６に通電したときには、電磁コイル１６により弁体収容筒２の大径筒部２Ａ、コア筒４、ヨーク７及びアンカ部１２を介して閉磁路Ｈが形成され、前述した隙間Ｓを磁界が通過するようになる。これにより、弁体１０は、アンカ部１２が弁ばね１４のばね力に抗してコア筒４に磁気的に吸着され、弁部１３が弁座部材８の弁座８Ｂから離座して開弁するものである。
【００２８】
１４は弁ケーシング１の燃料通路５内に設けられた弁ばねで、該弁ばね１４は、例えばＳＵＳ３０４等の電磁ステンレス鋼、または他の磁性金属材料からなり、コイルスプリングとして形成されている。そして、弁ばね１４は、コア筒４内に圧入して固定された筒状のばね受１５と、弁体１０の軸部１１との間に圧縮状態で配設され、弁体１０を閉弁方向に常時付勢している。また、弁ばね１４は、燃料通路５内に配置されているため、燃料と接触する構成となっている。
【００２９】
ここで、弁ばね１４は、図４中の特性線に示す如く、例えば１６〜１８Ｖ程度、好ましくは１７Ｖ程度の電圧を電磁コイル１６に印加することによって予め強く着磁されており、例えば３５〜５０ガウス程度、好ましくは４０〜５０ガウス程度の強い残留磁気が付加されている。
【００３０】
これにより、弁ばね１４は、例えば金属粉、切り粉等の磁性を有するダストが燃料中に含まれる場合でも、これらのダストを弁座部材８よりも上流側で効率よく吸着できると共に、一旦吸着したダストを強い残留磁気によって安定的に保持し続ける構成となっている。
【００３１】
１６は弁ケーシング１の弁体収容筒２の外周側に設けられた電磁コイルで、該電磁コイル１６は、外部から通電されることにより閉磁路Ｈを形成し、弁体１０を磁気的に開弁させるものである。
【００３２】
この場合、自動車用エンジン等に噴射弁を搭載して通常に使用するときには、車両に搭載されたバッテリ等の電源（図示せず）から電磁コイル１６に対して、例えば１２〜１４Ｖ程度のバッテリ電圧が印加され、この電圧をパルス状に通電，停止することによって弁体１０が開，閉される。
【００３３】
また、後述する噴射弁の製造工程において、弁ばね１４を強く着磁するときには、自動車のバッテリ電圧等よりも大きな電圧となる例えば１６〜１８Ｖ程度、好ましくは１７Ｖ程度の電圧が電磁コイル１６に印加されるものである。
【００３４】
１７は弁体収容筒２とコア筒４の外周側に設けられた樹脂カバーで、該樹脂カバー１７は、弁体収容筒２、連結部材３、コア筒４、ヨーク７、電磁コイル１６等を組付けた状態で射出成形等の手段を用いて形成され、その外周側には、電磁コイル１６に通電するコネクタ１８が一体に成形されている。
【００３５】
本実施の形態による燃料噴射弁は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００３６】
まず、噴射弁の使用時には、バッテリ等の電源からコネクタ１８を介して電磁コイル１６に通電すると、電磁コイル１６により弁体収容筒２の大径筒部２Ａ、コア筒４、ヨーク７及びアンカ部１２を介して閉磁路Ｈが形成される。これにより、弁体１０は、アンカ部１２が弁ばね１４のばね力に抗してコア筒４に磁気的に吸着され、弁部１３が弁座部材８の弁座８Ｂから離座して開弁する。これにより、燃料通路５内に供給される燃料は、ノズルプレート９の各ノズル孔９Ａからエンジンの吸気管等に向けて噴射される。
【００３７】
この場合、燃料通路５内を流れる燃料は、コア筒４から弁体１０側に向けて弁ばね１４の内周側を通過するようになるので、この燃料中に金属粉、切り粉等のダストが含まれていたとしても、これらのダストは弁ばね１４の強い残留磁気によって吸着され、弁ばね１４に安定的に固着された状態となる。これにより、燃料中に含まれるダストが弁座部材８と弁部１３との間やノズルプレート９のノズル孔９Ａに詰まったり、燃料と一緒にエンジンの吸気管等に噴射されるのを確実に防止することができる。
【００３８】
次に、図３を参照しつつ、燃料噴射弁の製造時に行われる各種の工程について説明する。
【００３９】
まず、ステップ１では、弁体収容筒２、コア筒４等に対して、ヨーク７、弁座部材８、弁ばね１４、ばね受１５、電磁コイル１６、樹脂カバー１７等を組付けることにより、噴射弁の各部品を組立てる。
【００４０】
次に、ステップ２では、例えば噴射試験装置（図示せず）等に噴射弁をセットし、噴射試験装置から燃料通路５に燃料を供給しつつ、コネクタ１８を介して電磁コイル１６に通電することにより、噴射弁の慣らし運転を行う。
【００４１】
これにより、弁体１０を実際に開，閉して燃料を噴射し、例えば弁体１０の開閉動作を確認すると共に、噴射弁の出荷前に燃料通路５内に存在する異物等を可能な限り外部に排出する。また、ステップ２では、後述の如く電磁コイル１６に高い電圧を印加することにより、弁ばね１４の着磁作業を行う。
【００４２】
次に、ステップ３では、噴射弁の実際の噴射流量を測定し、この流量が設計上の基準値等に対応するように調整する。そして、ステップ４では、調整した流量が設計上の基準値等に適合しているか否かを検査する。
【００４３】
次に、ステップ５では、流量調整が行われた後の噴射弁について、ステップ２とほぼ同様に再度慣らし運転を行い、ステップ６では、噴射弁の外観検査等を行い、ステップ７で製造工程を終了し、噴射弁を出荷することができる。
【００４４】
次に、本実施の形態による噴射弁の特徴事項として、ステップ２で行う弁ばね１４の着磁作業について述べる。
【００４５】
この着磁作業では、例えば噴射試験装置の電源回路等を用いて後述の電圧範囲Ａ内となる高い電圧を電磁コイル１６に印加し、噴射弁内に強い磁界をもつ閉磁路Ｈを形成する。これにより、弁ばね１４は、この閉磁路Ｈによって強く着磁され、印加電圧を停止した状態でも残留磁気をもつようになる。
【００４６】
この場合、弁ばね１４の残留磁気は、例えば弁体収容筒２、コア筒４、弁ばね１４等を構成する磁性金属材料の材質、形状、配置等にも影響されるが、電磁コイル１６に印加する電圧に応じて大きく変化するものである。
【００４７】
そして、本実施の形態による燃料噴射弁においては、電磁コイル１６の印加電圧と弁ばね１４の残留磁気との関係を実験等によって求めると、図４に示す特性線が得られた。この特性線から判るように、例えば印加電圧を１６〜１８Ｖの電圧範囲Ａ内としたときには、弁ばね１４に対して例えば３５〜５０ガウス程度の大きな残留磁気を付加でき、特に印加電圧を１７Ｖとしたときには、例えば４０〜５０ガウス程度（図４の特性線においては、最大で４７ガウス程度）の残留磁気を得ることができる。
【００４８】
また、弁ばね１４によりダストを吸着するときに、その残留磁気とダストの吸着状態との関係について調べると、図５に示す特性線が得られた。ここで、図５中の横軸は、弁ばね１４を着磁するときの電磁コイル１６の印加電圧を示し、縦軸は、噴射弁から排出される異物の排出率を示している。この場合、異物の排出率とは、例えば切り粉等の磁性ダストと樹脂片等の非磁性ダストとを含めた一定量の異物を燃料中に混入して燃料通路５に供給し、この燃料を所定の時間にわたって噴射したときに、噴射燃料と一緒に外部に排出される異物の量（割合）を示すものである。
【００４９】
そして、図５から判るように、電圧範囲Ａ内となる印加電圧によって弁ばね１４を着磁したときには、その残留磁気が十分な大きさに保持されるため、噴射弁から排出される異物をほぼ非磁性ダストだけに抑えることができ、噴射弁からの異物の排出率を低減することができる。
【００５０】
即ち、燃料中に含まれる大部分のダストを弁ばね１４によって安定的に吸着でき、一旦吸着した磁性ダストが弁ばね１４から脱落するのを強い残留磁気によって防止できると共に、これらのダストが噴射弁から排出されるのを確実に抑えることができる。なお、非磁性ダストは、慣らし運転時に噴射弁から燃料と一緒に排出することができる。
【００５１】
これに対し、例えば１２〜１４Ｖ程度のバッテリ電圧等を含めて電圧範囲Ａから外れた印加電圧により弁ばね１４を着磁したときには、その残留磁気が例えば１５〜３０ガウス程度の比較的小さな値となり、ダストを吸着するのに十分な大きさに達しないため、燃料噴射時に異物の排出を抑え難いことが判る。
【００５２】
従って、ステップ２では、例えば１６〜１８Ｖ程度、好ましくは１７Ｖ程度の電圧を電磁コイル１６に印加し、この印加電圧に応じて弁ばね１４を強く着磁する。これにより、弁ばね１４に大きな残留磁気を与えることができ、燃料中に含まれるダストを弁ばね１４により効率よく吸着することができる。
【００５３】
かくして、本実施の形態によれば、弁ばね１４には、例えば３５〜５０ガウス程度、好ましくは４０〜５０ガウス程度の強い残留磁気を与える構成としたので、燃料通路５内を流れる燃料中に切り粉等のダストが含まれる場合でも、このダストを弁ばね１４により効率よく吸着でき、一旦吸着したダストを長期間にわたって安定的に保持し続けることができる。
【００５４】
この場合、弁ばね１４を着磁するときには、弁ばね１４として比較的磁化しにくいＳＵＳ３０４等の電磁ステンレス鋼を用いる場合でも、例えば１６〜１８Ｖ程度、好ましくは１７Ｖ程度の電圧を電磁コイル１６に印加することにより、弁ばね１４に大きな残留磁気を与えることができる。これにより、例えば従来の噴射試験装置の電源回路等を僅かに変更し、自動車のバッテリ電圧よりも少し大きな電圧を発生させるだけでも、特別な着磁装置等を用いることなく、電磁コイル１６を利用して弁ばね１４を容易に着磁することができる。
【００５５】
また、噴射弁の組立時には、金属部品から発生したダストが燃料通路５内に侵入し易いので、大部分のダストを弁ばね１４に吸着させることにより、噴射弁の慣らし運転等において残りの僅かな異物等を短時間で円滑に排出できるようになり、慣らし運転等を効率よく行うことができる。
【００５６】
なお、前記実施の形態では、磁性金属材料からなる弁体収容筒２とコア筒４とが非磁性の連結部材３を介して連結されたタイプの燃料噴射弁に適用する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、燃料通路中に弁ばねが配置される各種の噴射弁に適用できるものであり、例えば特開２０００−８９９０号、特開平１０−１２２０８５号公報等に記載されているように、弁ケーシングとなる磁性パイプ内にコア筒、弁体、弁ばね等を収容する構成とした噴射弁にも適用できるものである。
【００５７】
また、実施の形態では、図３中のステップ２で慣らし運転を行うときに、弁ばね１４を着磁する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、ステップ５で２度目の慣らし運転を行うときに、弁ばね１４を着磁する構成としてもよい。
【００５８】
また、実施の形態では、例えば噴射試験装置の電源回路等から電磁コイル１６に所定の電圧を印加することにより、弁ばね１４を着磁する構成とした。この場合、電磁コイル１６に印加する電圧信号としては、一定の電圧値を保持する直流状の電圧信号に限らず、例えば周期的（間欠的）に電圧値が変化するパルス状または交流状の電圧信号を用いる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】燃料噴射弁の先端側を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図３】燃料噴射弁の製造時に行われる各種の工程等を示す流れ図である。
【図４】電磁コイルの印加電圧と弁ばねの残留磁気との関係を示す特性線図である。
【図５】電磁コイルの印加電圧と噴射弁内に存在する異物の排出率との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１  弁ケーシング
２  弁体収容筒
４  コア筒
５  燃料通路
８  弁座部材
８Ａ  燃料流出口
８Ｂ  弁座
１０  弁体
１１  軸部
１２  アンカ部
１３  弁部
１４  弁ばね
１６  電磁コイル
【図１】
0004004851.tif 000002
【図２】
0004004851.tif 000003
【図３】
0004004851.tif 000004
【図４】
0004004851.tif 000005
【図５】
0004004851.tif 000006