JP6354519B2

JP6354519B2 - 燃料噴射弁

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Publication number: JP6354519B2
Application number: JP2014216147A
Authority: JP
Inventors: 浩毅金田
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Filing date: 2014-10-23
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Description

本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。

従来、ハウジングが有する噴孔をニードルの往復移動によって開閉しハウジング内の燃料を外部に噴射する燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献１には、噴孔の周囲に形成される弁座に当接可能なシール部の外壁がニードルの内部に中心を有する球面状に形成されている燃料噴射弁が記載されている。

特開２００７−０５６８７６号公報

燃料噴射弁において弁座との当接によってシール部が摩耗すると、その摩耗の度合いによって燃料噴射量が変化する。シール部の摩耗を低減するためには、弁座とシール部とを当接させるときにシール部に作用させる作用力をシール部の当該作用力が作用する方向に垂直な方向の断面積で割った値、すなわち、面圧を小さくすることが望ましい。このため、一般には、当該断面積が大きくなるようシール部を形成する。これにより、同じ作用力を作用させても面圧が相対的に小さくなり、シール部の摩耗を低減することができる。

特許文献１に記載の燃料噴射弁では、シール部の外壁はニードルの内部に中心を有する球面状に形成されているため、シール部の作用力が作用する方向に垂直な方向の断面積は大きくなる。しかしながら、シール部の弾性変形によって弁座と当接するシール部の位置がずれるため、燃料を噴射するたびにシート径が変化するおそれがある。このため、燃料噴射量が変化する。

また、シール部の外壁が球面状に形成されていると、シール部の外壁と弁座との間に入り込む異物を噛み込んだまま排除できなくなるおそれがある。このため、閉弁時に液密を確保することが困難となる。

そこで、シート径を安定させ燃料噴射量の変化を抑えるシール部として、例えば、異なる角度のテーパ状の外壁を有するシール部がある。当該シール部は、異なる角度のテーパ状の外壁の境界が弁座に当接するよう形成されており、シート径を安定させつつシール部の外壁と弁座との間に入り込む異物を境界によって壊すことで異物を排除することができる。しかしながら、当該シール部では、境界下流側の流量を確保するため、境界下流側のシール部の外壁と弁座を形成するハウジングの内壁との角度差を大きくすると、シール部の境界近傍の面圧が大きくなりシール部が摩耗しやすくなるおそれがある。一方、シール部の境界近傍の面圧を小さくするために、境界下流側のシール部の外壁と弁座を形成するハウジングの内壁との角度差を小さくすると、境界下流側の流量を所定量以上確保できず、噴射に必要な量の燃料を噴孔まで供給できなくなるおそれがある。

本発明の目的は、燃料噴射量の経時変化を小さくしつつ噴射に必要な量の燃料を噴孔まで確実に供給する燃料噴射弁を提供することにある。

本発明の第一の態様の燃料噴射弁は、ハウジング、固定コア、可動コア、コイル、ニードル、及び、付勢部材を備える。
ニードルは、噴孔側端部に形成される第一シール部、及び、第一シール部の固定コア側に設けられる第二シール部を有する。
本発明の燃料噴射弁は、第一シール部と第二シール部との境界が弁座から離間または弁座に当接すると噴孔が開閉することを特徴とする。また、本発明の燃料噴射弁は、第二シール部の第二外壁がニードルの内部から外部側へ突出する凸状の球面状に形成されていることを特徴とする。また、本発明の燃料噴射弁は、中心軸を含む断面において境界における第一シール部の外壁である第一外壁の接線と中心軸とがなす角度が境界における第二外壁の接線と中心軸とがなす角度より大きいことを特徴とする。また、本発明の燃料噴射弁は、第一外壁は、中心軸を含む断面形状がニードルの内部から外部側へ突出する凸状の曲線であることを特徴とする。
本発明の第二の態様の燃料噴射弁は、第一外壁は、球面状に形成されることを特徴とする。

本発明の燃料噴射弁では、第一シール部と第二シール部との境界が弁座から離間または弁座に当接すると噴孔が開閉する。これにより、弁座との当接によって第一シール部及び第二シール部が弾性変形しても、境界と弁座とが当接する位置は不変となるため、シート径を安定させることができる。したがって、燃料噴射量を安定させることができる。

また、本発明の燃料噴射弁では、第二外壁は、ニードルの内部から外部側へ突出する凸球面状に形成されている。第二外壁とハウジングの内壁との隙間は、第二外壁の両方をテーパ状に形成する場合に比べ広くなるため、境界と弁座とが離間するとき、噴射に必要な量の燃料を噴孔まで確実に供給することができる。
また、本発明の燃料噴射弁では、第一外壁は、中心軸を含む断面において境界における第一外壁の接線と中心軸とがなす角度が境界における第二外壁の接線と中心軸とがなす角度より大きくなるよう形成されている。これにより、弁座と当接可能なシール部の外壁が球面状に形成されている場合に比べて、境界と弁座との間に入り込む異物を壊すことで異物を排除することができる。

このように、本発明の燃料噴射弁は、シート径を安定させることによって燃料噴射量の経時変化を小さくしつつ境界と弁座との間に入り込む異物を排除し、境界上流側である第二外壁とハウジングの内壁との隙間を広くすることによって噴射に必要な量の燃料を噴孔まで確実に供給することができる。

本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の断面図である。図１のＩＩ部拡大図である。図２のＩＩＩ部拡大図である。本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の断面図である。本発明の第三実施形態による燃料噴射弁の断面図である。本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の断面図である。本発明の第五実施形態による燃料噴射弁の断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による燃料噴射弁１を図１〜３に示す。なお、図１〜３には、ニードル４０が「弁座」としての内壁３２２から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル４０が内壁３２２に当接する方向である閉弁方向を図示する。

燃料噴射弁１は、例えば図示しない直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンを高圧でエンジンに噴射供給する。燃料噴射弁１は、ハウジング２０、ニードル４０、可動コア３７、固定コア３５、コイル３８、「付勢部材」としての第一スプリング２４、第二スプリング２６などを備える。

ハウジング２０は、図１に示すように、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３、及び、噴射ノズル３０から構成されている。第一筒部材２１、第二筒部材２２及び第三筒部材２３は、いずれも略円筒状に形成され、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。

第一筒部材２１及び第三筒部材２３は、例えばフェライト系ステンレスなどの磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第一筒部材２１及び第三筒部材２３は、硬度が比較的低い。一方、第二筒部材２２は、例えばオーステナイト系ステンレスなどの非磁性材料により形成されている。

噴射ノズル３０は、第一筒部材２１の第二筒部材２２とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル３０は、例えばマルテンサイト系ステンレスなどの金属により有底筒状に形成されており、第一筒部材２１に溶接されている。噴射ノズル３０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル３０は、噴孔形成部３１、弁座形成部３２、及び、筒部３３から形成されている。

噴孔形成部３１は、燃料噴射弁１の中心軸と同軸のハウジング２０の中心軸ＣＡ２０を対称軸として線対称に形成されている。噴孔形成部３１には、ハウジング２０の内側と外側とを連通する噴孔３１０が複数形成されている。噴孔形成部３１の外壁３１１は、ハウジング２０の内側からみて中心軸ＣＡ２０の方向に突出するよう形成されている。噴孔形成部３１の内壁３１２は、外壁３１１が突出する方向に凹状に形成されている。内壁３１２は、噴孔３１０と連通するサック３１３を形成する。

弁座形成部３２は、噴孔形成部３１の径方向外側に設けられる環状の部位である。弁座形成部３２の内壁３２２は、中心軸ＣＡ２０方向において噴孔３１０に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状に形成されている。図２に示すように、内壁３２２が中心軸ＣＡ２０となす角度は、角度θ３２２である。内壁３２２は、後述するニードル４０が当接可能に設けられている。内壁３２２とニードル４０とが離間または当接すると、噴孔３１０は開閉する。すなわち、内壁３２２は、噴孔３１０の周囲に形成される「弁座」に相当する。

筒部３３は、弁座形成部３２の径方向外側に設けられる筒状の部位である。筒部３３は、弁座形成部３２の径方向外側から噴孔形成部３１の外壁３１１が突出する方向とは反対方向に延びるよう形成されている。筒部３３は、第一筒部材２１の第二筒部材２２と接続する側とは反対側の端部に固定されている。

ニードル４０は、例えばマルテンサイト系ステンレスなどの金属により形成されている。ニードル４０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ニードル４０の硬度は、噴射ノズル３０の硬度とほぼ同程度となるよう設定されている。ニードル４０は、後述する可動コア３７と一体となってハウジング２０内を往復移動可能に収容されている。ニードル４０は、第一シール部４１、第二シール部４２、軸部４３、及び、鍔部４５などから形成されている。第一シール部４１、第二シール部４２、軸部４３及び鍔部４５は、一体に形成される。

第一シール部４１は、ニードル４０の噴孔３１０側の端部に形成されている。第一シール部４１の外壁である第一外壁４１１は、ニードル４０の内部であって中心軸ＣＡ２０上に中心を有する仮想球の球面状に形成されている。

第二シール部４２は、第一シール部４１の固定コア３５側に設けられている。第二シール部４２の外壁である第二外壁４２１は、図２に示すように、中心軸ＣＡ２０方向において噴孔３１０に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状に形成されている。

第二シール部４２の第一シール部４１側は、第一シール部４１の第二シール部４２側と同じ大きさとなるよう形成されている。燃料噴射弁１が閉弁しているとき、第一外壁４１１と第二外壁４２１との境界４００は、図３に示すように、内壁３２２に当接している。燃料噴射弁１が開弁しているとき、境界４００と内壁３２２とは離間している。

図２、３に示すように、中心軸ＣＡ２０を含む断面において、境界４００における第一外壁４１１の接線Ｌ４１１と中心軸ＣＡ２０とがなす角度θ４１１は、角度θ３２２より大きい。また、境界４００における第二外壁４２１の接線Ｌ４２１と中心軸ＣＡ２０とがなす角度θ４２１は、角度θ３２２より小さい。すなわち、角度θ４１１は、角度θ４２１より大きい。

軸部４３は、第二シール部４２の固定コア３５側に設けられている。軸部４３は、円筒棒状に形成されている。
軸部４３の第二シール部４２側の端部には、摺接部４３１が設けられている。摺接部４３１は、略円筒状に形成され、外壁４３２の一部が面取りされている。摺接部４３１は、外壁４３２の面取りされていない部分が筒部３３の内壁３３２と摺接可能である。
軸部４３の固定コア３５側の端部は、筒状に形成されている。当該端部の内部には、燃料が流通可能な流路４３０が形成されている。また、流路４３０の第一シール部４１側には、流路４３０と軸部４３の外側とを連通する孔４３３が形成されている。

鍔部４５は、軸部４３の固定コア３５側の端部に設けられている。鍔部４５は、その外径が軸部４３の外径より大きくなるよう形成されている。鍔部４５の第一シール部４１側の端面は、可動コア３７に当接している。

ニードル４０は、摺接部４３１が内壁３３２により支持され、また、軸部４３が可動コア３７を介して第二筒部材２２の内壁により支持されつつ、ハウジング２０の内部を往復移動する。

可動コア３７は、例えばフェライト系ステンレスなどの磁性材料により略円筒状に形成されている。可動コア３７は、磁気安定化処理が施されている。可動コア３７の硬度は比較的低く、ハウジング２０の第一筒部材２１及び第三筒部材２３の硬度と概ね同等であるが、表面には例えばクロムめっきが施され、固定コア３５との当接による衝撃に耐えうる硬度を確保している。
可動コア３７の略中央には貫通孔３７１が形成されている。貫通孔３７１には、ニードル４０の軸部４３が挿通されている。

固定コア３５は、例えばフェライト系ステンレスなどの磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア３５は、磁気安定化処理が施されている。固定コア３５の硬度は可動コア３７の硬度と概ね同等であるが、表面には例えばクロムめっきを施され、可動コア３７のストッパとしての機能を確保するために必要な硬度を確保している。固定コア３５は、ハウジング２０の第三筒部材２３と溶接され、ハウジング２０の内側に固定されるよう設けられている。

コイル３８は、略円筒状に形成され、主に第二筒部材２２及び第三筒部材２３の径方向外側を囲むよう設けられている。コイル３８は、電力が供給されると磁界を形成する。コイル３８の周囲に磁界が形成されると、固定コア３５、可動コア３７、第一筒部材２１、第三筒部材２３、及び、後述するホルダ１７に磁気回路が形成される。これにより、固定コア３５と可動コア３７との間に磁気吸引力が発生し、可動コア３７は、固定コア３５に吸引される。このとき、可動コア３７の固定コア３５側の端面に当接しているニードル４０は、可動コア３７とともに固定コア３５側、すなわち、開弁方向へ移動する。

第一スプリング２４は、一端が鍔部４５の第一シール部４１側とは反対側の端面４５１に当接するよう設けられている。第一スプリング２４の他端は、固定コア３５の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ１１の第一シール部４１側の端面１１１に当接している。第一スプリング２４は、中心軸ＣＡ２０方向に伸びる力を有している。これにより、第一スプリング２４は、ニードル４０を可動コア３７とともに噴射ノズル３０の方向、すなわち、閉弁方向に付勢している。

第二スプリング２６は、一端が可動コア３７の第一シール部４１側の段差面３７２に当接するよう設けられている。第二スプリング２６の他端は、ハウジング２０の第一筒部材２１の内壁に形成された環状の段差面２１１に当接している。第二スプリング２６は、中心軸ＣＡ２０方向に伸びる力を有している。これにより、第二スプリング２６は、可動コア３７をニードル４０とともに開弁方向に付勢している。
本実施形態では、第一スプリング２４の付勢力は、第二スプリング２６の付勢力より大きい。これにより、コイル３８に電力が供給されていない状態では、ニードル４０は、内壁３２２に当接した状態、すなわち閉弁状態となる。

第三筒部材２３の第二筒部材２２とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ１２が圧入及び溶接されている。燃料導入パイプ１２の内側には、フィルタ１３が設けられている。フィルタ１３は、燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。

燃料導入パイプ１２及び第三筒部材２３の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ１５が形成されている。コネクタ１５には、コイル３８へ電力を供給するための端子１６がインサート成形されている。また、コイル３８の径方向外側には、コイル３８を覆うよう筒状のホルダ１７が設けられている。

燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入する燃料は、固定コア３５の内側、アジャスティングパイプ１１の内側、流路４３０、孔４３３、第一筒部材２１と軸部４３との間の隙間２１０を流れ、噴射ノズル３０の内側に導かれる。すなわち、導入口１４から隙間２１０までが噴射ノズル３０の内側に燃料を導く燃料通路となる。

次に、燃料噴射弁１の作用について説明する。
コイル３８に電力が供給されていないとき、コイル３８は磁界を形成していないため、固定コア３５と可動コア３７との間には磁気吸引力が発生していない。これにより、ニードル４０は、内壁３２２に当接しており、隙間２１０とサック３１３とは、遮断されている。

コイル３８に電力が供給されると、固定コア３５及び可動コア３７を通る磁界が形成される。当該磁界によって固定コア３５と可動コア３７との間に磁気吸引力が発生し、可動コア３７が固定コア３５に吸引される。可動コア３７が開弁方向に移動すると、可動コア３７と一体に設けられているニードル４０が開弁方向に移動し、内壁３２２から離間する。これにより、隙間２１０とサック３１３とが連通し、隙間２１０の燃料が噴孔３１０から噴射される。

コイル３８への電力の供給が停止すると、固定コア３５と可動コア３７との間の磁気吸引力が消滅し、ニードル４０及び可動コア３７は、第一スプリング２４の付勢力と第二スプリング２６の付勢力との差によって閉弁方向に移動する。閉弁方向に移動するニードル４０が内壁３２２に当接すると、隙間２１０とサック３１３とが遮断される。これにより、噴孔３１０からの燃料の噴射が停止する。

（ａ）第一実施形態による燃料噴射弁１では、閉弁しているとき、図３に示すように、境界４００と内壁３２２とが当接する。ここでは、第一外壁及び第二外壁がテーパ状に形成される燃料噴射弁（以下、「比較例の燃料噴射弁」という）と比較しつつ、燃料噴射弁１の特徴及び効果を図３に基づいて説明する。図３には、比較例の燃料噴射弁における第一外壁の断面形状を点線９１１で示す。

燃料噴射弁１では、境界４００と内壁３２２とが当接しているとき、ニードル４０と噴射ノズル３０との間には、図３に示すように、境界４００と「弁座」である内壁３２２とを当接させるときに第一シール部４１及び第二シール部４２に作用させる作用力Ｆ１４が内壁３２２を含む仮想平面に対して垂直な方向に作用している。作用力Ｆ１４が作用する方向に垂直な方向の第一シール部４１及び第二シール部４２の断面積を、図３に示すように、断面積Ｓ１４とすると、作用力Ｆ１４を作用力Ｆ１４が作用する方向に垂直な方向の第一シール部４１及び第二シール部４２の断面積Ｓ１４で割った値である（Ｆ１４／Ｓ１４）は、燃料噴射弁１における面圧となる。

この面圧について燃料噴射弁１と比較例の燃料噴射弁とを比較すると、境界と「弁座」に相当する内壁とが当接する領域の近傍では、図３に示すように、比較例の燃料噴射弁における作用力が作用する方向に垂直な方向の断面積と燃料噴射弁１における作用力Ｆ１４が作用する方向に垂直な方向の断面積とはほぼ同じ大きさであるため、比較例の燃料噴射弁におけるニードルに作用する作用力と燃料噴射弁１における作用力Ｆ１４とが同じ大きさであれば面圧も同じ大きさとなる。これにより、燃料噴射弁１では、比較例の燃料噴射弁と同じように、第一シール部４１及び第二シール部４２の摩耗を低減しつつ球面状の外壁が弁座に当接する場合に比べシート径を安定させることができる。したがって、燃料噴射弁１では、燃料噴射量の経時変化を小さくすることができる。

（ｂ）また、境界４００と内壁３２２とが当接する領域から比較的離れた領域では、球面状に形成されている第一外壁４１１は、比較例の燃料噴射弁に比べて、内壁３２２より離れた位置に形成されている。具体的には、図３に示すように、比較例の燃料噴射弁においては第一外壁とハウジングの内壁との距離は、距離Ｄ９１であるのに比べ、燃料噴射弁１においては第一外壁４１１と内壁３２２との距離は、距離Ｄ９１より大きい距離Ｄ４１となる。これにより、燃料噴射弁１では、境界４００と内壁３２２とが離間すると、第二外壁４２１と内壁３２２との隙間４２５を白抜き矢印ＷＦ１の方向に流れる燃料は、比較的幅が広い第一外壁４１１と内壁３２２との隙間４１５を通ってサック３１３に流入する。一方、比較例の燃料噴射弁では、第一外壁と内壁との隙間９１５の幅が燃料噴射弁１に比べて狭いため、噴孔からの噴射に必要な量の燃料をサックまで流せないおそれがある。したがって、燃料噴射弁１では、噴孔３１０からの噴射に必要な量の燃料を確実にサック３１３に供給することができる。

（ｃ）また、角度θ４１１は角度θ４２１より大きいため、図２、３に示すように、境界４００を含む第一外壁４１１と第二外壁４２１は比較的とがった形状を形成している。これにより、異物は境界４００と内壁３２２との間に入り込みにくく、また、異物が境界４００と内壁３２２との間に入り込んだ場合でも比較的とがった形状の境界４００によって異物を壊すことで排除することができる。したがって、異物の噛み込みによる燃料噴射弁の作動不良の発生を低減することができる。

（ｄ）燃料噴射弁１では、第一外壁４１１は、球面状に形成されている。これにより、第一シール部４１を容易に成形することができる。したがって、燃料噴射弁１の製造コストを低減することができる。

（ｅ）また、燃料噴射弁１では、第二外壁４２１が中心軸ＣＡ２０方向において噴孔３１０に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状に形成されている。これにより、第二外壁が曲面状に形成されている場合に比べ、燃料とともに流れる異物が境界４００と内壁３２２とが当接する領域の近傍に流れ込みにくくなる。したがって、異物の噛み込みによる燃料噴射弁の作動不良の発生をさらに低減することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による燃料噴射弁を図４に基づいて説明する。第二実施形態は、第一シール部の外壁及び第二シール部の外壁の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、第一実施形態の図２に対応する図４には、ニードル５０が内壁３２２から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル５０が内壁３２２に当接する方向である閉弁方向を図示する。

第二実施形態による燃料噴射弁２では、ニードル５０は、第一シール部５１、第二シール部５２、軸部４３、及び、鍔部４５などから形成されている。第二実施形態では、ニードル５０が往復移動すると、ニードル５０が内壁３２２から離間または内壁３２２に当接し、噴孔３１０が開閉する。

第一シール部５１は、ニードル５０の噴孔３１０側の端部に形成されている。第一シール部５１の外壁である第一外壁５１１は、図４に示すように、中心軸ＣＡ２０方向において噴孔３１０に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状に形成されている。

第二シール部５２は、第一シール部５１の固定コア３５側に設けられている。第二シール部５２の外壁である第二外壁５２１は、ニードル５０の内部であって中心軸ＣＡ２０上に中心を有する仮想球の球面状に形成されている。

第二シール部５２の第一シール部５１側は、第一シール部５１の第二シール部５２側と同じ大きさとなるよう形成されている。燃料噴射弁２が閉弁しているとき、第一外壁５１１と第二外壁５２１との境界５００は、図４に示すように、内壁３２２と当接している。燃料噴射弁２が開弁しているとき、境界５００と内壁３２２とは離間している。

図４に示すように、中心軸ＣＡ２０を含む断面において、境界５００における第一外壁５１１の接線Ｌ５１１と中心軸ＣＡ２０とがなす角度θ５１１は、角度θ３２２より大きい。また、境界５００における第二外壁５２１の接線Ｌ５２１と中心軸ＣＡ２０とがなす角度θ５２１は、角度θ３２２より小さい。すなわち、角度θ５１１は、角度θ５２１より大きい。

図４に示すように、境界５００と内壁３２２とが当接する領域の近傍では、作用力Ｆ１５が作用する方向に垂直な方向の第一シール部５１及び第二シール部５２の断面積は、第一外壁及び第二外壁がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の作用力が作用する方向に垂直な方向の断面積と同じ大きさであるため、面圧も同じになる。また、境界５００と内壁３２２とが当接する領域から比較的離れた領域では、第二外壁５２１と内壁３２２との距離Ｄ５２は、第二外壁（図４の点線９２１で示す断面形状を参照）がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の第二外壁と内壁との距離Ｄ９２に比べて大きい。これにより、第二実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏する。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による燃料噴射弁を図５に基づいて説明する。第三実施形態は、第二シール部の外壁の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、第一実施形態の図２に対応する図５には、ニードル６０が内壁３２２から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル６０が内壁３２２に当接する方向である閉弁方向を図示する。

第三実施形態による燃料噴射弁３では、ニードル６０は、第一シール部４１、第二シール部６２、軸部４３、及び、鍔部４５などから形成されている。第三実施形態では、ニードル６０が往復移動すると、ニードル６０が内壁３２２から離間または内壁３２２に当接し、噴孔３１０が開閉する。

第二シール部６２は、第一シール部４１の固定コア３５側に設けられている。第二シール部６２の外壁である第二外壁６２１は、ニードル４０の内部であって中心軸ＣＡ２０上に中心を有する仮想球の球面状に形成されている。
第三実施形態では、第二外壁６２１を形成する仮想球の内径と第一外壁４１１を形成する仮想球の内径とは異なっている。具体的には、第二外壁６２１を形成する仮想球の内径は、第一外壁４１１を形成する仮想球の内径より小さい。

第二シール部６２の第一シール部４１側は、第一シール部４１の第二シール部６２側と同じ大きさとなるよう形成されている。燃料噴射弁３が閉弁しているとき、第一外壁４１１と第二外壁６２１との境界６００は、図５に示すように、内壁３２２と当接している。燃料噴射弁３が開弁しているとき、境界６００と内壁３２２とは離間している。

図５に示すように、中心軸ＣＡ２０を含む断面において、境界６００における第二外壁６２１の接線Ｌ６２１と中心軸ＣＡ２０とがなす角度θ６２１は、角度θ３２２より小さい。すなわち、角度θ４１１は、角度θ６２１より大きい。

図５に示すように、境界６００と内壁３２２とが当接する領域の近傍では、作用力Ｆ１６が作用する方向に垂直な方向の第一シール部４１及び第二シール部６２の断面積は、第一外壁及び第二外壁がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の作用力が作用する方向に垂直な方向の断面積と同じ大きさであるため、面圧も同じとなる。また、境界６００と内壁３２２とが当接する領域から比較的離れた領域では、第一外壁４１１と内壁３２２との距離Ｄ４１は、第一外壁（図５の点線９１１で示す断面形状を参照）がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の第一外壁と内壁との距離Ｄ９１に比べて大きい。また、第二外壁６２１と内壁３２２との距離Ｄ６２は、第二外壁（図５の点線９２１で示す断面形状を参照）がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の第二外壁と内壁との距離Ｄ９２に比べて大きい。これにより、第三実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏する。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による燃料噴射弁を図６に基づいて説明する。第四実施形態は、第一シール部の外壁の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、第一実施形態の図２に対応する図６には、ニードル７０が内壁３２２から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル７０が内壁３２２に当接する方向である閉弁方向を図示する。

第四実施形態による燃料噴射弁４では、ニードル７０は、第一シール部７１、第二シール部４２、軸部４３、及び、鍔部４５などから形成されている。第四実施形態では、ニードル７０が往復移動すると、ニードル７０が内壁３２２から離間または内壁３２２に当接し、噴孔３１０が開閉する。

第一シール部７１は、ニードル７０の噴孔３１０側の先端に形成されている。第一シール部７１の外壁である第一外壁７１１は、ニードル７０の外部であって中心軸ＣＡ２０上に中心を有する仮想球の球面状に形成されている。

第一シール部７１の第二シール部４２側は、第二シール部４２の第一シール部７１側と同じ大きさとなるよう形成されている。燃料噴射弁４が閉弁しているとき、第一外壁７１１と第二外壁４２１との境界７００は、図６に示すように、内壁３２２と当接している。燃料噴射弁４が開弁しているとき、境界７００と内壁３２２とは離間している。

図６に示すように、中心軸ＣＡ２０を含む断面において、境界７００における第一外壁７１１の接線Ｌ７１１と中心軸ＣＡ２０とがなす角度θ７１１は、角度θ３２２より大きい。すなわち、角度θ７１１は、角度θ４２１より大きい。

図６に示すように、境界７００と内壁３２２とが当接する領域の近傍では、作用力Ｆ１７が作用する方向に垂直な方向の第一シール部７１及び第二シール部４２の断面積は、第一外壁及び第二外壁がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の作用力が作用する方向に垂直な方向の断面積と同じ大きさであるため、面圧も同じとなる。また、境界７００と内壁３２２とが当接する領域から比較的離れた領域では、第一外壁７１１と内壁３２２との距離Ｄ７１は、第一外壁（図６の点線９１１で示す断面形状を参照）がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の第一外壁と内壁との距離Ｄ９１に比べて大きい。これにより、第四実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

また、第四実施形態では、境界７００は、第一実施形態の境界４００に比べ、とがった形状を形成している。これにより、異物が境界７００と内壁３２２との間に入り込んだ場合でも第一実施形態に比べ境界７００によって壊されやすいため、耐異物性を向上させ、異物の噛み込みによる燃料噴射弁の作動不良の発生をさらに低減することができる。

（第五実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による燃料噴射弁を図７に基づいて説明する。第五実施形態は、第二シール部の外壁の形状が第四実施形態と異なる。なお、第四実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、第四実施形態の図６に対応する図７には、ニードル８０が内壁３２２から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル８０が内壁３２２に当接する方向である閉弁方向を図示する。

第五実施形態による燃料噴射弁５では、ニードル８０は、第一シール部７１、第二シール部８２、軸部４３、及び、鍔部４５などから形成されている。第五実施形態では、ニードル８０が往復移動すると、ニードル８０が内壁３２２から離間または内壁３２２に当接し、噴孔３１０が開閉する。

第二シール部８２は、第一シール部７１の固定コア３５側に設けられている。第二シール部８２の外壁である第二外壁８２１は、ニードル８０の外部であって中心軸ＣＡ２０上に中心を有する仮想球の球面状に形成されている。

第二シール部８２の第一シール部７１側は、第一シール部７１の第二シール部８２側と同じ大きさとなるよう形成されている。燃料噴射弁５が閉弁しているとき、第一外壁７１１と第二外壁８２１との境界８００は、図７に示すように、内壁３２２と当接している。燃料噴射弁５が開弁しているとき、境界８００と内壁３２２とは離間している。

図７に示すように、中心軸ＣＡ２０を含む断面において、境界８００における第二外壁８２１の接線Ｌ８２１と中心軸ＣＡ２０とがなす角度θ８２１は、角度θ３２２より小さい。すなわち、角度θ７１１は、角度θ８２１より大きい。

図７に示すように、境界８００と内壁３２２とが当接する領域の近傍では、作用力Ｆ１８が作用する方向に垂直な方向の第一シール部７１及び第二シール部８２の断面積は、第一外壁及び第二外壁がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の作用力が作用する方向に垂直な方向の断面積と同じ大きさであるため、面圧も同じとなる。また、境界８００と内壁３２２とが当接する領域から比較的離れた領域では、第二外壁８２１と内壁３２２との距離Ｄ８２は、第二外壁（図７の点線９２１で示す断面形状を参照）がテーパ状に形成されている燃料噴射弁の第二外壁と内壁との距離Ｄ９２に比べて大きい。これにより、第五実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏する。

（他の実施形態）
（ア）第一、四実施形態では、第二外壁はテーパ状に形成されるとした。しかしながら、第二外壁は、テーパ状に形成されなくてもよい。中心軸に平行に形成されてもよい。なお、ここでいう「平行」とは、厳密な意味での平行だけでなく、目視で平行であると認識できる程度の平行であってもよい。この場合、中心軸を含む断面において境界における第二外壁の接線と中心軸とがなす角度は０とみなす。

（イ）第一、三、四、五実施形態では、第一外壁は球面状に形成されるとした。第二、三、五実施形態では、第二外壁は球面状に形成されるとした。しかしながら、これらの外壁は、「曲率が一定の」球面状に形成されなくてもよい。それぞれの外壁において曲率が変化してもよい。

（ウ）上述の実施形態では、第一外壁、第二外壁、または第一外壁及び第二外壁との両方は、中心軸上に中心を有する球面状に形成されるとした。しかしながら、これらの外壁を含む仮想球の中心は中心軸上になくてもよい。

（エ）上述の実施形態では、第一シール部は、ニードルの噴孔側の端部に形成されるとした。しかしながら、第一シール部が形成される位置はこれに限定されない。第一シール部の噴孔側に別の部材が設けられてもよい。第一外壁と第二外壁との間の境界が「弁座」に相当する内壁に当接可能であればよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２、３、４、５・・・燃料噴射弁、
２０・・・ハウジング、
３２２・・・内壁（弁座）、
３５・・・固定コア、
３７・・・可動コア、
４０、５０、６０、７０、８０・・・ニードル、
４００、５００、６００、７００、８００・・・境界、
４１、５１、６１、７１、８１・・・第一シール部、
４１１、５１１、７１１・・・第一外壁、
４２、５２、６２、７２、８２・・・第二シール部、
４２１、５２１、６２１、８２１・・・第二外壁。

Claims

中心軸（ＣＡ２０）方向の一端に形成され燃料を噴射する噴孔（３１０）、及び、前記噴孔の周囲に形成される弁座（３２２）を有するハウジング（２０）と、
前記ハウジング内に固定される固定コア（３５）と、
前記固定コアの前記弁座側に往復移動可能に設けられる可動コア（３７）と、
電力が供給されると前記可動コアを前記固定コア側に吸引可能なコイル（３８）と、
前記可動コアと一体となって前記ハウジング内を往復移動可能に設けられ、前記噴孔側端部に形成される第一シール部（４１）、及び、前記第一シール部の前記固定コア側に形成される第二シール部（４２）を有し、前記第一シール部と前記第二シール部との境界（６００）が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔が開閉するニードル（６０）と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢部材（２４）と、
を備え、
前記第二シール部の外壁である第二外壁（６２１）は、前記ニードルの内部から外部側へ突出する凸状の球面状に形成され、
前記中心軸を含む断面において前記境界における前記第一シール部の外壁である第一外壁（４１１）の接線と前記中心軸とがなす角度（θ４１１）は、前記境界における前記第二外壁の接線と前記中心軸とがなす角度（θ６２１）より大きく、
前記第一外壁は、前記中心軸を含む断面形状が前記ニードルの内部から外部側へ突出する凸状の曲線であることを特徴とする燃料噴射弁。
前記第一外壁は、球面状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
中心軸（ＣＡ２０）方向の一端に形成され燃料を噴射する噴孔（３１０）、及び、前記噴孔の周囲に形成される弁座（３２２）を有するハウジング（２０）と、
前記ハウジング内に固定される固定コア（３５）と、
前記固定コアの前記弁座側に往復移動可能に設けられる可動コア（３７）と、
電力が供給されると前記可動コアを前記固定コア側に吸引可能なコイル（３８）と、
前記可動コアと一体となって前記ハウジング内を往復移動可能に設けられ、前記噴孔側端部に形成される第一シール部（４１、５１、７１）、及び、前記第一シール部の前記固定コア側に形成される第二シール部（４２、５２、６２、８２）を有し、前記第一シール部と前記第二シール部との境界（４００、５００、６００、７００、８００）が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔が開閉するニードル（４０、５０、６０、７０、８０）と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢部材（２４）と、
を備え、
前記第二シール部の外壁である第二外壁（５２１、６２１、８２１）は、前記ニードルの内部から外部側へ突出する凸状の球面状に形成され、
前記中心軸を含む断面において前記境界における前記第一シール部の外壁である第一外壁（４１１、７１１）の接線と前記中心軸とがなす角度（θ４１１、θ５１１、θ７１１）は、前記境界における前記第二外壁の接線と前記中心軸とがなす角度（θ４２１、θ５２１、θ６２１、θ８２１）より大きく、
前記第一外壁は、球面状に形成されることを特徴とする燃料噴射弁。