JP4160595B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の電磁式燃料噴射弁に関する。

従来より、自動車等の内燃機関においては、エンジン制御ユニットからの電気信号により駆動する電磁式の燃料噴射弁が広く用いられている。従来の燃料噴射弁は、中空筒型の固定コア（センターコア）の周りに電磁コイルおよびヨークが配置され、電磁コイルを収納するヨークの下部には、弁体を有する可動子を内装したノズルボディが取付けられ、この可動子が戻しバネの力を受けて弁座側に付勢される構造となっている。

従来の電磁式燃料噴射弁としては、例えば、特開平１０−３３９２４０号公報に記載されるように、この電磁式燃料噴射弁においては、燃料コネクタ部内に円筒状の固定鉄心を圧入し、バルブボディ部に弁体付の可動コアを内装している。また、パイプの中間外周部に電磁コイルを配置し、電磁コイルの外側にヨークを配置している。電磁コイルを通電すると、ヨーク，燃料コネクタ部，固定コア，可動コア，バルブボディ部，ヨークに磁気回路が形成され、可動コアが固定コア側に磁気吸引される。
電磁コイルの通電を断つとばねにより可動コアが閉弁位置に押し戻される。

特開平１０−３３９２４０号公報

しかしながら、特開平１０−３３９２４０号公報に記載されるように、ばねで可動コアを閉弁位置に押し戻すと弁座に当たった弁部材が跳ね返り、再び開弁して、余分な燃料を噴射するという問題があった。

この問題を解決するため、跳ね返ろうとする弁体を抑止する質量体を設けることが考えられるが、複雑な振動系になり、設定が難しかった。

本発明の目的は、弁部材の閉弁時の跳ね返りを効果的に抑制する電磁式燃料噴射弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、可動子を構成する可動コアと弁体との間にジョイントを設け、このジョイントは固定コアの中空筒部の直径より径が大きい上筒部と、この上筒部より小径の下筒部とを備え、上筒部と下筒部を連結する連結部とから構成され、上筒部に可動コアを、下筒部に弁体が固定され、可動コアとジョイントとの間に配置された板ばねを備え、この板ばねと可動子を閉弁方向に付勢するばねとの間に往復動可能に質量体を保持する構成とした。

本発明によれば、弁体が弁座に衝突して跳ね返ろうとすると質量体がそれを抑制する部材として作用し、ばねと板ばねとの間でこの質量体が軸方向に移動することで弁体の跳ね返りエネルギーを吸収する。この際、板ばねの直径が十分大きく設定できるので、振動系の設計に自由度が得られ、弁体の跳ね返りエネルギーを確実に吸収することが可能となる。

以下、図１〜図１２を用いて、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。

図１に示すように、燃料噴射弁１００は、開弁時に噴射弁本体の上部から燃料が流入し、軸方向に流れて、噴射弁下端に設けたオリフィス１６より燃料が噴射される，いわゆるトップフィード式のものが例示されている。

燃料噴射弁１００の軸方向の燃料通路は、主として、燃料導入のための中空筒型である固定コア１と、下部にフランジを有する中空のシールリング１９と、外周にテーパを有する中空のノズルハウジング１３と、ノズルホルダ１４と、弁座付きオリフィスプレート１６とを各要素から構成される。

ここで、図２を用いて、本実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部の断面図である。図２（Ａ）は、第１の例の断面図であり、図２（Ｂ）は、他の例の断面図である。

図２（Ａ）に示すように、シールリング１９は、上端部は、符号Ｗ１で示される箇所で、固定コア１と圧入嵌合し、溶接されている。また、シールリング１９の下端部にはフランジ１９ａが設けられ、符号Ｗ２で示される箇所にて、ノズルハウジング１３と圧入嵌合し、溶接されている。この溶接は、円周方向に行われ、噴射弁組立前に予め結合されている。即ち、シールリング１９と固定コア１の間、及びシールリング１９のフランジ１９とノズルハウジング１３の間は、圧入嵌合により固定される。なお、両者の間を円周方向に溶接するのは、上述したように、固定コア１と、シールリング１９と、ノズルハウジング１３とは、燃料通路を形成するため、燃料の漏れを防止するためである。従って、シールリングを固定コアやノズルハウジングと溶接だけにより固定する場合に比べて、圧入嵌合後シールリングのために溶接した場合には、溶接による熱歪みの影響を低減することができる。また、本実施形態では、ノズルハウジング１３の内径ｒ１に比べて、シールリング１９の内径ｒ２を大きくしている（ｒ２＞ｒ１）。

次に、図１に示すように、ノズルホルダ１４は、ストローク調整リング１７を介して、ノズルハウジング１３の下部に収納される。ノズルハウジング１３の下端部は、塑性流動結合によるメタルフローにより、ノズルホルダ１４に固定されている。プランジャロッドガイド１８は、ノズルホルダ１４内部に、圧入により、固定されている。

以上のようにして、固定コア１，シールリング１３，ノズルハウジング１３，ストローク調整リング１８，ノズルホルダ１４とが一連に結合されて、一つの燃料通路組立体が構成されている。

燃料通路組立体の内部には、円筒型の可動コア１０，細長の弁体５，ジョイントパイプ１１，質量体８，戻しバネ７，Ｃリングパイプ６等が組み込まれている。弁体５には、弁ロッドが含まれている。可動コア１０と、弁体５と、ジョイントパイプ１１とは結合され、可動子１２を構成している。戻しバネ７は、可動子１２を弁座１６ａ側に付勢している。Ｃリングパイプ６は、横断面がＣリング形状であり、戻しバネ７のバネ力を調整する部材である。

固定コア１及びシールリング１９との圧入嵌合する位置の外周には、電磁コイル２が配置され、その外側には、ヨーク４が配置される。固定コア１には、プレートハウジング２４が圧入嵌合され、ヨーク４上端部と溶接結合されており、電磁コイル２を収納する組立体が構成されている。

燃料噴射弁１００は、電磁コイル２に通電すると、ヨーク４，固定コア１，可動コア１０，ノズルハウジング１３，プレートハウジング２４により、磁気回路を形成し、それによって、可動子１０が戻しバネ７の力に抗して吸引されることで、開弁動作が行われる。電磁コイル２の通電を止めると、戻しバネ７の付勢力により、図４に示すように、可動子１２が弁座１６ａに当接し、弁が閉じる。本例では、固定コア１の下端面が開弁動作時に可動子１２を受け止めるストッパとしての役割をなしている。

次に、本実施形態の燃料噴射弁１００に用いられる各部品の特徴について説明する。
固定コア１は、磁性ステンレス鋼であり、プレス加工及び切削による細長の中空円筒型に形成されている。固定コア１の中空部は燃料通路となり、内周部に断面がＣの字状のＣリングピン６が圧入されている。Ｃリングピン６の圧入量により、戻しバネ７の荷重が調整される。また、Ｃリングピン６の上部には、燃料フィルタ２５が装着されている。

シールリング１９は、非磁性金属からなる。なお、弱磁性金属を用いることもできる。シールリング１９は、図２（Ａ）に示すように、下端部のようなフランジ部１９ａを有しており、断面の形状はＬ字型をなしている。固定コア１とノズルハウジング１３とは、シールリング１９を介して結合されている。この時、固定コア１の下端面とノズルハウジング１３の上端面の位置は、概ね一致している。

ここで、シールリング１９のフランジ部１９ａは、ノズルハウジング１３の上端部に形成されたザグリ１３ｂに収納される。フランジ部１９ａの高さ及びノズルハウジング１３のザグリ１３ｂの深さともに、１〜２ｍｍ程度が適当であり、シールリング１９のフランジ部１９ａは、コイル２にて発生した磁束を遮断し、ノズルハウジング１３，可動コア１０，固定コア１へと効率よく導く構造となっている。従来の構造では、ノズルハウジング１３とシールリング１９とが一体化されているような構造であり、シールリング１９に相当する部分を非磁性化処理しているため、磁束の遮断が十分でなく、磁束の漏れが生じていたため、磁気力が低下している。それに対して、上述の構造とすることにより、磁気回路であるノズルハウジング１３，可動コア１０，固定コア１に磁束を集中させることが可能となり、可動子１２を吸引するために必要な磁気力を発生することが可能となる。従って、開弁時の応答性を向上することができる。

なお、図２（Ｂ）に示すのように、シールリング１９ｃを非磁性金属及び弱磁性金属で中空円筒型として、ノズルハウジング１３及び固定コア１を結合することでも、可動子５を吸引するための磁気回路に漏れ磁束が生じるのを防止することができる。

次に、図２（Ａ）に示すように、ノズルハウジング１３は、磁性材からなり、外周部にはテーパ部を有している。さらに、ノズルハウジング１３は、座ぐり１３ｂ，１３ｃを備えている。座ぐり１３ｂは、シールリング１９を収納し圧入嵌合するためのもので、圧入嵌合した状態でにシールリングフランジ部１９ｂの上端面がノズルハウジング１３の上端面よりもわずか突出る形状となっている。この突出しは、溶接時における組立誤差を極力防止するためである。

シールリング１９とノズルハウジング１３が結合された後、シールリング内周１９ｂは、コア１との圧入嵌合の為切削及び研削を行う。これによりノズルハウジング内周１３ａの径（ｒ１）に比べて、シールリング内周１９ｂの径（ｒ２）が大きく設定され、加工によりシールリング内径１９ｂとノズルハウジング１３との同軸度を高精度に仕上げることが可能になるため、固定コア１の組立誤差を極力少なく防止でき、噴射弁１００自体の動作を安定化するとともに、燃料シールであるＯリング２１及びバックアップリング２２を適正使用範囲内にて使用することが可能である。

シールリング１９は、固定コア１とノズルハウジング１３とを、符号Ｗ１，Ｗ２の位置の２箇所において溶接結合されるが、この溶接箇所により内周間をシールすることにより、噴射弁本体１００を通過する燃料の漏れを防止する。

また、溶接部Ｗ１をシールリング１９の薄肉部に溶接を行うことができ、溶接に必要とする熱エネルギーの省力化を図り、また、それにより溶接の熱により噴射弁本体の部品に熱変形が生じるのを防ぐことができる。

ノズルハウジング１３は、ノズルホルダ１４の一部及びストローク調整リング１７を収納するための座ぐり１３ｃを備え、ノズルハウジング１３とノズルホルダ１４との結合するために必要な環状溝１３ｄを有している。

図１に示すノズルハウジング１３とノズルホルダ１４の結合は、ノズルハウジング１３の端面を押圧し塑性変形させ、ノズルホルダ１４の最大外径部に形成された２本の溝１４ａに流動させることで結合するメタルフローにより、ノズルホルダ１４の固定及び内周部をシールすることにより、噴射弁本体１００を通過する燃料の漏れを防止する。

図２（Ａ）に示すように、ノズルハウジング１３は、上端部外周部に段付部１３ｅを形成し、図１に示した中空円筒形状ヨーク４とインローを構成する。インローを構成することにより、電磁コイル２を収納した後、ヨーク４とノズルハウジング１３を溶接結合する際の位置ずれを防止することができる。

その後、ヨーク４の上端部にプレートハウジング２４が接触するまで固定コア１の軸方向より圧入し、ヨーク４の上端部とプレートハウジング２４との接触面を、全周溶接により結合する。

さらに、電磁コイルのピン端子２０は曲げられ、樹脂モールド２３が施され、ヨークブクミが形成される。

ここで、図３および図４を用いて、ヨークブクミ５２の組立工程について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す分解斜視図である。図４は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いられる部品であるヨークブクミ５２の拡大図である。

本実施形態におけるヨークブクミ５２の製造工程の特徴的なことは、各部品を一方向から順次積層していることである。すなわち、図４に示すヨークブクミ５２を製造するには、最初に、ノズルハウジング１３の上部方向から、シールリング１９が圧入嵌合され、さらに、溶接される。次に、シールリング１９の上部方向から、固定コア１が圧入嵌合され、溶接される。次に、ノズルハウジング１３の上部方向から、ヨーク４が挿入され、溶接結合される。次に、ヨーク４の内周側に、上部方向から、電磁コイル２を収納し、さらに、ヨーク４の上部方向から、プレートハウジング２４を固定コア１の軸方向より圧入し、全周溶接により結合する。さらに、電磁コイルのピン端子２０は曲げられ、樹脂モールド２３が施され、これによって、図４に示すようなヨークブクミ５２が形成される。

以上のように、本実施形態によるヨークブクミ５２は、各部品を一方向から順次積み重ねて製造するため、ヨークブクミ５２の製造の自動化を容易に行うことができる。

次に、図１に示すように、ノズルホルダ下部１４ｂの外周には、シール部材取り付け用の溝１４ｃが設けられ、この溝１４ｃにシール部材２６，例えば、チップシールが装着されている。ノズルホルダ下部１４ｂは、従来のものよりも長くなっており、いわゆるロングノズル部を構成している。

ここで、図５を用いて、燃料噴射弁１００を用いた内燃機関の構成について説明する。

図５は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁を用いた内燃機関の断面図である。

図１に示した燃料噴射弁１００ののロングノズル部１４ｂは、エンジン１０５のシリンダヘッド１０６に直接設ける噴射方式において、吸気弁１０１，吸排気弁の駆動機構１０２，吸気管１０３等の実装密度が高い場合に、大径の噴射弁胴体部をこれらの部品やシリンダヘッド１０６から離した位置（干渉しない位置）に置くことができ、取り付けの自由度を高める利点がある。また、従来は燃料噴射弁１００をシリンダヘッドに取付けた場合、大径のヨーク底部とシリンダヘッドの間にガスケットを配置してエンジンの燃焼ガス漏れを防いでいたが、本実施形態では、細身のロングノズル部１４ｂの外周に設けたシールリング２６により、ロングノズル部１４ｂの外周とその挿入穴（シリンダヘッド１０６側）の内周間をシールしてエンジンの燃焼ガス漏れを防止するので、そのシール位置で燃焼受圧面積を小さくできるので、シール部材の小形簡易化，コスト低減を図ることができる。

図１に示すように、ノズルホルダー１４の下端（先端）には、オリフィスプレート１６と、燃料旋回子（以下、「スワラー」と称する）１５とが設けられるが、これらの部材１４，１５，１６は別部材により成形される。

ここで、図６を用いて、オリフィスプレート１６の構成について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるオリフィスプレート１５と可動子１２の先端部の構成を示す拡大図である。

図６に示すように、オリフィスプレート１６は、例えばステンレス系の円板状のチップにより形成され、その中央部に噴射孔（オリフィス）２７が設けられ、それに続く上流部に弁座１６ａが形成されている。

そして、図１に示すように、オリフィスプレート１６は、ノズルホルダー１４の下端内周１４ｄに圧入により、取付けられる。一方、スワラー１５は、焼結合金により形成され、ノズルホルダー１４の下端内周に嵌合される。

ここで、図７を用いて、スワラー１５の構成について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるスワラー１５の構成を示す拡大図である。図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）は、図７（Ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、図７（ｃ）は下面図である。

図７（Ａ）に示すように、スワラー１５は、正三角形に近い形で頂点に代わりＲを三方に設けた形状をなすチップである。スワラー１５の中央には、可動子１２の先端（弁体）を摺動案内するための中央孔（ガイド）２７が設けられている。また、スワラー１５の上面には、燃料を外周三辺の面取り１５′に導くための案内溝２８が環状溝２８′を中心に外側に向けて放射状に形成されている。

一方、図７（Ｃ）に示すように、スワラー１５の下面には、その外周縁に環状の段差（流路）２９が形成され、環状流路２９と中央孔２７との間に、燃料旋回形成用の通路溝３０が複数、例えば６個配設されている。通路溝３０は、スワラー１５の外径側から内径にほゞ接線方向に向けて形成され、通路溝３０から中央孔２７の下端に向けて噴出する燃料に旋回力が生じるように設定してある。環状段差２９は、燃料溜りとするために設けられている。

また、図７（Ａ）に示すように、スワラー１５の外周には、三辺の面取り１５′が形成されている。面取り１５′は、スワラー１５をノズルホルダー１４の先端に嵌合したときに、ノズルホルダー１４の内周との間に燃料通路を確保すると共に、溝２８，３０等の加工時に基準としている役割をなしている。スワラー１５の外周に設けたＲ面は、ノズルホルダー１４の先端内周に嵌まり合う。スワラー１５の形状を上記のようにＲをつけたほぼ正三角形に近い形とした場合には、それ以上の多角辺のチップよりも燃料流量を充分に確保し得る利点がある。

図１に示すように、ノズルホルダー１４の先端（燃料噴射側一端）には、スワラー１５とオリフィスプレート１６を装着するための受け面１４ｅ付きの内周（段付き内周）１４ｄが設けられる。スワラー１５は、ノズルホルダー１４の受け面１４ｅに受け止められるようにしてノズルホルダー内周に嵌め込まれ、一方、オリフィスプレート１６は、スワラー１５を押し付けるようにして、内周１４ｄに圧入・溶接されている。符号Ｗ３は、オリフィスプレート１６とスワラー１５の溶接位置を示しており、オリフィスプレート１５の全周にかけて溶接されている。

このようにスワラー１５及びオリフィスプレート１６を装着することで、スワラー１５は、受け面１４ｅとオリフィスプレート１６の間に挾持される。スワラー１５の上面は、ノズルホルダー１４に設けた受け面１４ｅに圧接するために、図７に示すように、燃料案内溝２８を設けることで、スワラー上流側の燃料がこの溝２８を介してスワラー１５外周の燃料流路３１に流れるようにしてある。

ここで、図８を用いて、可動子１２の構成について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動子１２の側面図である。

図８に示すように、可動子１２における可動コア１０と弁体５とがばね機能を有するジョイント１１を介して連結される。可動子１２には、可動コア１０とジョイント１１との間に板ばね（ダンパープレート）９が組み込まれている。

また、図１に示すように、固定コア１の燃料通路を構成する軸孔ｆから可動コア１０に設けた軸孔にわたって、可動子１２と独立して軸方向に可動な質量体（重錘，可動マスなどと称されることもある）８が配置されている。質量体８は、戻しばね７と板ばね９との間に位置する。したがって、戻しばね７のばね荷重は、質量体８，板ばね９を介して、可動子１２に加わるようにしてある。

図８に示すように、可動コア１０は、質量体８の一部を導入するための上部軸孔１０ａと、この上部軸孔１０ａよりも径を大きくした下部軸孔１０ｂとを有する。

ここで、図９を用いて、ジョイント１１の構成について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるジョイント１１の構成を示す拡大図である。図９（Ａ）は、ジョイント１１の平面図であり、図９（Ｂ）は、ジョイント１１の縦断面図である。

図９に示すように、ジョイント１１は、上部筒部１１ａと、それよりも径を小さくした下部筒部１１ｃと、上部筒部１１ａと下部筒部１１ｃ間のテーパ部１１ｂを一体に形成したカップ形のパイプよりなる。テーパ部１１ｂは、板ばねとしての機能を有している。

そして、図８に示すように、上部筒部１１ａは、可動コア１０の下部軸孔１０ｂに嵌合して、符号Ｗ５の位置で可動コア１０と全周にわたり溶接され、これによりジョイント１１と可動コア１０とが結合される。

可動コア１０の上部軸孔１０ａ・下部軸孔１０ｂ間の内径段差面１０ｃとジョイント１１の上部筒部１１ａの上端面との間に板ばね９が介在する。ジョイント１１の下部筒部１１ｃには、可動子の弁体（弁ロッド）５の上部が符号Ｗ６に示す位置で、全周にわたり溶接結合されている。

ここで、図１０を用いて、板ばね９の構成について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる板ばね９の構成を示す拡大図である。図１０（Ａ）は、板ばね９の平面図であり、図１０（Ｂ）は、板ばね９の縦断面図である。

図１０に示すように、板ばね９は、環状でその内側の符号５１で示す部分が打ち抜き個所となっており、この打ち抜きにより内側に向けて弾性片９ａが複数突出形成され、これらの弾性片９ａは周方向に等間隔に配設されている。この板ばね９の弾性片９ａによって、円筒形の可動質量体８の下端が受け止められている。

また、図８に示すように、可動コア１０の下側の外周部には、薄肉部１０ｄを全周に亘って設けてある。図１に示すシールリング１９は、非磁性体で構成されているため、磁気回路は構成しないものであるが、シールリング１９の下端のすぐ下に位置するノズルハウジング１３と可動コア１０の部分が磁気回路を構成する。さらに、可動コア１０の下端部は、磁束密度が低下するため、磁気回路としては機能しないものである。この磁気回路しては機能しない可動コア１０の下端部に、薄肉部１０ｄを設けてある。薄肉部１０ｄは磁気回路しては機能しないため、肉薄形状としても、磁気回路の特性に影響を与えないものであり、一方、薄肉化することにより、可動コア１０の重量を軽減できるため、可動部分である可動子１２の重量を低減して、開弁時の応答性を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態では、板ばね９が質量体（第１の質量体）８を受け、ジョイント１１の板ばね部（テーパ部）１１ｂが可動コア（第２の質量体）１０を受けるので、質量体及びそれを受ける板ばね機能（ダンパー機能）が２重構造になる。

そして、燃料噴射弁の閉弁動作時に、戻しばね７のばね力により可動子５が弁座１６ａに衝突した時には、まず、その衝撃をジョイント１１のテーパ部１１ｂで吸収し、さらに、可動子５の跳ね返りの運動エネルギーを可動質量体８の慣性と板ばね９の弾性変形により吸収して、はね返りを防止する。特に、以上のような２重ダンパー構造にすることにより、戻しばね７のばね荷重が大きい筒内噴射方式の燃料噴射弁であってもその弁体の閉弁時の衝撃エネルギーを充分に減衰させて、跳ね返りに伴う２次噴射を有効に防止することができる。

また、図９に示すように、ジョイント１１は、質量体８と共にその内部が燃料通路ｆとなり、テーパ部１１ｂには、燃料をノズルホルダー１４側に通す穴１１ｄが複数配設されている。

本実施例では、燃料通過穴１１ｄの総断面積は、固定コア１と質量体８との内部で規定される燃料通路ｆの断面積より大きく設定される。燃料通路ｆの内径を２φとするとき、燃料通過穴１１ｄの内径を１．５φとすることにより、燃料通路ｆの断面積（３．１ｍｍ２）に対し、４個ある燃料通過穴１１ｄの総断面積は（７．１ｍｍ２）となる。これにより、燃料通路内においてジョイント部の圧力損失を軽減することが可能となり、また極端な流量絞りとなることを避けることができる。その結果、可動弁１２の動作を安定して行うことができ、さらには、燃料噴射弁としての動作可能な燃料圧力が高くすることができる。

また、ジョイントリング１１は、上部筒部１１ａと下部筒部１１ｃとの間を、テーパ部１１ｂで一体に形成したカップ形のパイプとすることにより、流線抵抗の少ない形状としている。従って、ジョイントリング１１を含む可動子１２が移動する際の流体抵抗を小さくでき、閉弁時の応答性を向上している。なお、テーパ部１１ｂの形状としては、テーパ状に限らず、半球状としてもよいものである。

また、図１に示すように、弁ロッド１２の一部が可動側のガイド面となっている。また、プランジャロッドガイド１８の内周１８ａが、弁ロッド１２を摺動案内させるガイド面となり、スワラー１５の軸穴２５の内周が、弁ロッド１２を摺動案内させるガイド面となっており、いわゆる２点支持ガイド方式を構成している。

図１に示したヨーク４は、磁性ステンレス鋼をプレスもしくは切削加工したもので、電磁コイル２を収容する円筒形状を有する。電磁コイル２は、ヨーク４の上端を通して、収納される。ヨーク下部４ｃとノズルハウジング１３の一部外周とが嵌合し、電磁コイル２はシールリング上端面もしくはフランジ部１９ａにて位置を規定される。

本実施形態では、可動子１２のストロークは、弁座１６ａと固定コア１の下端とによって規定される。そのため、固定コア１の下端面と可動コア１０の上面とは閉弁時に衝突するので、図１１に示すように、固定コア１の下端面と可動コア１０の上面に硬質被膜処理，例えば、クロムめっき膜６０，６１を形成している。図１１は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる固定コア１と可動コア１０の要部拡大図である。

図１１に示すように、固定コア１の下端部１ｂには、シールリング１９への圧入のガイド曲面となるＲ部１ｃを設けている。Ｒ部１ｃは、図７の符号Ｌ１で示す範囲で、本例では、Ｒ＝２．５ｍｍ程度の曲率である。このように、固定コア１の下端部１ｂをガイド曲面１ｃにより先細にすることで、固定コア１の下端部をテーパ状の先細形状に形成した場合に較べて、スムーズな圧入を保証することができる。すなわち、テーパ状の先細の場合には、テーパラインとそれに交わるストレートラインとの間の交わるところが広角エッジになるために、圧入時にこの広角エッジの位置でノズルホルダーの圧入部にかじりが生じる可能性があるが、本例ではそのような問題は生じないものである。なお、固定コア１の下端面に施されるクロムめっき膜６０のような硬質被膜処理は、固定コア１の下端側面にまで及ぶが、圧入に支障のないように（硬質被膜処理の厚みを加えた固定コア下端部外径が固定コア１のストレート部の外径よりも小さくなるように）、固定コア１の下端面からＲ部（ガイド曲面）１ｃ（符号Ｌ１の範囲を超えない）にかけて硬質被膜が形成され、耐磨耗，耐衝撃が図られている。

図６に示すように、可動子５の弁体１２は、その先端が球面１２ａと円錐突起１２ｂとを組合わせた形状としている。これらの球面１２ａと円錐突起１２ｂとは、符号１２ｃの部位において、不連続部を有している。球面１２ａが、弁座１６ａに閉弁時に着座する。弁座１６ａに接触する面を球面１２ａにすることで弁体が傾いても弁座と弁体間に隙間が生じることを防止する。円錐突起１２ｂは、オリフィス２７のデッドボリュームを少なくして燃料の整流作用をなす機能を有する。また、不連続部１２ｃを形成すると、円錐部と球面部を連続させた場合よりも研磨仕上げを容易に精密仕上げする利点がある。

次に、図３を用いて、ノズルの組立工程について説明する。ノズルホルダー１４の先端にスワラー１５を挟んでオリフィスプレート１６を圧入溶接し、図１に示した可動子１２を構成する。これに、図８に示したように、予め組み立てた可動子１２を挿入する。図４に示すように、可動子１２は、組み立てた後に、クロムめっき膜６１が形成されている。このノズルホルダー１４を、図４に示した予め組立てられたヨークブクミ５２と組み込む際、ストローク調整リング１７の寸法を規定することにより、可動子１２のストローク量を、容易に設定することができる。その後、ノズルハウジング１３とノズルホルダ１４とがメタルフローにて結合される。最後の工程で、質量体８，戻しばね７，ばね調整部材６，燃料フィルタ３１，Оリング３２，バックアップリング３３が組み込まれる。

次に、図１２を用いて、本実施形態による燃料噴射弁の応答特性について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態による燃料噴射弁の応答特性図である。図１２の横軸は時間（ｍｓ）を示し、縦軸は可動子の変位（μｍ）を示している。

図１２は、時間０ｍｓに、燃料噴射弁１００に閉弁指令を与えた場合の、可動子の変位を示している。図中、符号Ｘは、従来の燃料噴射弁の閉弁時の応答特性を示し、閉弁まで約０．４２ｍｓだけ要している。ここで、従来の燃料噴射弁とは、ノズルホルダの一部を非磁性化処理したものである。一方、符号Ｙ，Ｚは、本実施形態による燃料噴射弁の閉弁時の応答特性を示している。符号Ｙで示す燃料噴射弁は、図３に示したように、可動コア１０の下端部に薄肉部１０ｄを設けて、可動子の重量を低減した場合の例である。応答時間は、０．４０５ｍｓと、符号Ｘで示す従来のものより、応答時間が短縮している。また、符号Ｚで示す燃料噴射弁は、図３に示したように、可動コア１０の下端部に薄肉部１０ｄを設けて、可動子の重量を低減するとともに、図１に示した独立した非磁性体のシールリング１９を用いることにより、磁束漏れを低減した場合の例である。応答時間は、０．３７ｍｓと、符号Ｘで示す従来のものより、応答時間が短縮している。

以上説明したように、本実施形態によれば、図４に示したように、燃料通路組立体は、ノズルハウジング１３とシールリング１９とを溶接により一体結合して構成される。さらに、この組立体と固定コア１とを溶接により一体結合とする。このようにすれば、ノズルホルダ１３と固定コア１の組立精度を損なうことなく燃料噴射弁の製作が可能である。また、シールリング１９にフランジ１９ａを有することで断面がＬ字形状となるが、非磁性もしくは弱磁性材を採用することにより磁気回路の磁束漏れを極力なくして、磁束が固定コア１下端と可動コア１０との間に集中的に流れ電磁弁の磁気吸引特性を向上させることができる。したがって、閉弁時の応答性を向上することができる。

また、ノズルホルダ１４の一部をノズルハウジング１３に収納結合する際に、可動弁１２のストロークを規定するストローク調整リング１７を介することにより、ストロークを規定量に決定でき、それにより燃料噴射弁に要求される噴射量を満足することが可能である。

さらに、燃料噴射弁の閉弁時における衝撃及び弁体の跳ね返りを二重ダンパー構造により有効に防止するので、２次噴射を今まで以上に有効に防止できる。

また、ヨークブクミは、各部品を順次同じ方向から積み重ねる構造であるため、組立が容易であり、また、自動化も容易に行えるものである。

なお、上述の説明では、筒内噴射方式の燃料噴射弁について説明しているが、本発明は、吸気通路に配置する燃料噴射弁にも適用できるものである。

次に、図１３及び図１４を用いて、本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の構成について説明する。
図１３及び図１４は、本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の可動子の構成を示す縦断面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。

図１３に示す可動子１２Ａは、可動コア１０と、ダンパープレート９と、ジョイント１１と、弁体５Ａとから構成されている。図３に示した弁体５は、丸棒を加工しているのに対して、弁体５Ａは、パイプによって構成されている。これによって、可動子１２Ａの重量を低減して、応答性をさらに、向上することができる。パイプ状の弁体５Ａの内部にも燃料が流入するため、弁体５Ａの下方には、燃料の排出穴を設けている。

また、図１４に示す可動子１２Ｂは、可動コア１０と、ダンパープレート９と、ジョイント１１と、弁体５Ｂとから構成されている。図３に示した弁体５は、丸棒を加工しているのに対して、弁体５Ｂは、サイドにスリットが形成された割ピン形状としている。これによって、可動子１２Ｂの重量を低減して、応答性をさらに、向上することができる。弁体５Ｂは、サイドにスリットが形成されるように、板状体を丸めることで、容易に製造することができる。

本実施例に関連する技術を以下説明する。

従来より、自動車等の内燃機関においては、エンジン制御ユニットからの電気信号により駆動する電磁式の燃料噴射弁が広く用いられている。従来の燃料噴射弁は、中空筒型の固定コア（センターコア）の周りに電磁コイルおよびヨークが配置され、電磁コイルを収納するヨークの下部には、弁体を有する可動子を内装したノズルボディが取付けられ、この可動子が戻しバネの力を受けて弁座側に付勢される構造となっている。

従来の電磁式燃料噴射弁としては、例えば、特開平１０−３３９２４０号公報に記載されるように、部品点数の削減や組立性を向上させるために、複合磁性材料で形成した１本のパイプを磁性化するとともに、その中間部のみを誘導加熱などにより非磁性化することで、磁性の燃料コネクタ部、非磁性の中間パイプ部及びバルブボディ部を一体形成したものが知られている。この電磁式燃料噴射弁においては、燃料コネクタ部内に円筒状の固定鉄心を圧入し、バルブボディ部に弁体付の可動コアを内装している。また、パイプの中間外周部に電磁コイルを配置し、電磁コイルの外側にヨークを配置している。電磁コイルを通電すると、ヨーク，燃料コネクタ部，固定コア，可動コア，バルブボディ部，ヨークに磁気回路が形成され、可動コアが固定コア側に磁気吸引される。非磁性部は、燃料コネクタ部とバルブボディ部間の磁束の短絡を防止するために用いられている。

しかしながら、特開平１０−３３９２４０号公報に記載されるように、パイプの中間に、非磁性の中間パイプ部では、十分な磁束の漏れを防止することができず、磁束の漏れによる可動コアを吸引する磁気力が低下し、応答性が低下するという問題があった。

特に、近年、ガソリンエンジンにおいても燃料を内燃機関のシリンダ内に直接噴射させる燃料噴射弁が実用化されている。直接噴射式の燃料噴射弁においては、ヨーク下部に設けるノズルボディを細身で長めにした，いわゆる、ロングノズルタイプのインジェクタが提案されている。ロングノズルインジェクタは、シリンダヘッドに取付ける場合に、シリンダヘッド付近に吸気弁，吸気管等の部品が密集している場合に、スペースの取らない細身のノズルボディだけをシリンダヘッド上に位置させ、ヨークやコネクタモールドなどの大径の胴体部分は他の部品やシリンダヘッドと干渉しないように離して設置できるので、取付の自由度が高い利点がある。しかしながら、ノズルボディが長くなる分、可動コアによって駆動されるノズルが長くなり、重量も増加するため、磁気力低下による応答遅れが顕著な問題となる。

本実施例の目的は、応答性の向上した電磁式燃料噴射弁を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本実施例では、弁体を有する可動子と、電磁コイルと、この電磁コイルの励磁により上記可動子を開弁側に磁気吸引する磁気回路とを有する電磁式燃料噴射弁において、上記磁気回路は、噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型の固定コアと、非磁性材若しくは弱磁性材からなる中空のシールリングと、中空のノズルハウジングと、上記可動子の一部を構成する可動コアとから構成され、上記固定子コアと上記ノズルハウジングは、上記シールリングを介して結合されるようにしたものである。
かかる構成により、磁束漏れを低減して、磁気力を向上でき、応答性を向上し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、上記シールリングは、下部にフランジを有するとともに、上記シールリングの上部に、上記固定コアの下部が圧入嵌合され、溶接により燃料シールされ、上記シールリングのフランジ部が、上記ノズルハウジングの上端部のインロー部に圧入嵌合され、溶接により燃料シールされるようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、上記固定コアの下端外周には、上記シールリングに圧入するためのガイド曲面となるアール部もしくはテーパ部を設け、上記固定コアの下端面から上記アール部もしくはテーパ部にかけて形成された硬質皮膜を備えるようにしたものである。

（４）上記（２）において、好ましくは、上記シールリングは、上記シールリングのフランジ部の上端部近傍に上記可動子と上記固定コアの接触面が設けるようにしたものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、上記シールリングは、内径下端部において、外周方向への緩やかな拡大径を有し、上記シールリングの下端部の内径は、上記ノズルハウジング内径よりも大きくしたものである。

（６）上記（１）において、好ましくは、上記可動コアの下部に、薄肉部を有するようにしたものである。

（７）上記（１）において、好ましくは、上記可動子は、上記可動コアと、弁体と、上記可動コアと上記弁体とを連結するジョイントとから構成され、上記ジョイントは、上筒部と、この上筒部より小径の下筒部と、上記上筒部と上記下筒部を連結する流線抵抗の小さなテーパ状若しくは球状の連結部とから構成するようにしたものである。

（８）上記（７）において、好ましくは、上記ジョイントの連結部は、ばね性を有するようにしたものである。

（９）上記（８）において、好ましくは、上記可動コアと上記ジョイントの間に配置された板ばねを備えるようにしたものである。

（１０）上記（７）において、好ましくは、上記ジョイントの連結部は、燃料が通過する孔が設けられ、この孔の総断面積は、上記可動子に設けられた燃料が通過する軸孔の断面積よりも大きくしたものである。

本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部の断面図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いられる部品であるヨークブクミ５２の拡大図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁を用いた内燃機関の断面図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるオリフィスプレート１５と可動子１２の先端部の構成を示す拡大図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるスワラー１５の構成を示す拡大図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動子１２の側面図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるジョイント１１の構成を示す拡大図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる板ばね９の構成を示す拡大図である。 本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる固定コア１と可動コア１０の要部拡大図である。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の応答特性図である。 本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の可動子の構成を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の可動子の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１…固定コア
２…電磁コイル
３…コイル用樹脂モールド
４…ヨーク
１２…可動子
７…戻しばね
８…質量体
９…板ばね（ダンパープレート）、
１０…可動コア
１１…ジョイント
１４…ノズルホルダー
１６…オリフィスプレート

Claims (7)

1. 流体の通路が設けられた弁座をその一端部に有するノズルボディと、
   当該ノズルボディ内で往復動すると共に、一端に弁体を他端に可動コアを有する可動子と、
   磁束を供給する電磁コイルと磁路の一部を形成する固定コアとを有する電磁装置と、
   前記可動子を前記弁座に押し付ける力を付与するばねを備え、
   前記電磁コイルが励磁されると前記可動子が前記ばねの力に抗して前記固定コア側に磁気吸引されることで、前記弁体が前記弁座から離れるよう構成された電磁式燃料噴射弁において、
   前記固定コアは噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型に形成されており、
   前記可動子は前記可動コアと前記弁体とを連結するジョイントと有し、
   当該ジョイントは、前記固定コアの中空筒部の直径より径が大きい上筒部と、この上筒部より小径の下筒部と、前記上筒部と前記下筒部を連結する連結部とから構成されるカップ型のパイプであり、
   前記上筒部に前記可動コアを、前記下筒部に前記弁体の上部が固定され、
   前記弁体のロッドは、その一方の端部が前記弁座と当接し、他方の端部が前記ジョイントの前記下筒部に固定され、その間の２点にて支持ガイドされ、
   前記可動コアと前記ジョイントとの間に配置された板ばねを備え、
   前記ばねと前記板ばねのと間に往復動可能に質量体を保持した電磁式燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
   前記ばねと前記質量体は前記固定コアの中空部に保持されている電磁式燃料噴射弁。
3. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
   前記可動コアの下部に薄肉筒部を有し、当該薄肉筒部で前記ジョイントと溶接接合する電磁式燃料噴射弁。
4. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
   前記ジョイントの連結部は、燃料が通過する孔が設けられ、
   この孔の総断面積は、前記可動コアに設けられた燃料が通過する軸孔の断面積よりも大きいことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
5. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
   前記ジョイントの前記連結部は、ばね性を有する電磁式燃料噴射弁。
6. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
   前記弁体は先端に弁部材が設けられたプランジャで構成されている電磁式燃料噴射弁。
7. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
   前記連結部は流体抵抗の小さなテーパ状若しくは球状の形状で構成される電磁式燃料噴射弁。

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