WO2018230083A1

WO2018230083A1 - 燃料噴射弁

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Publication number: WO2018230083A1
Application number: PCT/JP2018/011959
Authority: WO
Inventors: 敦士中井; 正樹長岡; 茂生久芳
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: CN110741155A; CN110741155B; JP6867239B2; US20210148316A1; JP2019002367A

Abstract

燃料噴射弁は、協働して燃料通路を開閉する弁座（１５ｂ）及び弁体（２７ｃ）と、弁体（２７ｃ）を案内するガイド面（１５ｃ）と弁座（１５ｂ）とが形成された弁座部材（１５）と、先端側の端部に弁座部材（１５）が圧入された筒状体（５）と、を備える。弁座部材（１５）は、筒状体（５）に圧入される圧入部（１５ｆ）が、燃料噴射弁の中心軸線（１ｘ）に沿う方向において、弁座（１５ｂ）及びガイド面（１５ｃ）に対して筒状体（５）の基端側に外れた位置に設けられる。

Description

燃料噴射弁

　本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

　本技術分野の背景技術として、特開２０１３－１６４０２７号公報（特許文献１）に記載された燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は、ノズルと、ノズルの先端に圧入されると共に燃料が噴射される燃料噴射孔を有する固定弁と、固定弁と当接することで燃料シール部を形成すると共に燃料噴射孔を開閉する可動子と、を有する（要約参照）。さらに、この燃料噴射弁では、ノズルに対する固定弁の圧入部は、可動子の軸心に沿う方向において、可動子をガイドするガイド部（ガイド部材）、または固定弁に形成された固定弁側シート面のうち少なくともいずれか一方と重複する範囲に設けられている（図２，８，１１，１２，１４，１５等参照）。すなわち、固定弁の圧入部とガイド部と固定弁側シート面とを可動子の軸心に平行でこの軸心を含む仮想平面に投影すると、固定弁の圧入部、ガイド部および固定弁側シート面はこの仮想平面上で重なる。

特開２０１３－１６４０２７号公報

　燃料噴射弁では、固定弁側シート面と可動子とが当接するシール部において燃料をシールする油密性能を向上することや、可動子をガイドするガイド部の中心軸線が固定弁側シート面の中心軸線とが高い精度で一致することなどが要求される。

　以下、ノズル、固定弁、固定弁側シート面および可動子は、それぞれ筒状体、弁座部材、弁座および弁体と呼んで説明する。

　燃料噴射弁では、筒状体に対する弁座部材の圧入部が、弁体の軸心に沿う方向において、弁体のガイド部または弁座のうち少なくともいずれか一方と重複する範囲に設けられていると、弁座部材を筒状体に圧入する際に、弁座の真円度が悪化したり、ガイド部（ガイド面）に歪みが生じたりする可能性がある。しかし、特許文献１ではこの点についての配慮が十分ではなかった。

　本発明の目的は、筒状体に弁座部材を圧入する構造の燃料噴射弁において、弁座の真円度の悪化を抑制し、ガイド部（ガイド面）の歪みを抑制することができる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、本発明の燃料噴射弁は、
　協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
　前記弁体を案内するガイド面と前記弁座とが形成された弁座部材と、
　先端側の端部に前記弁座部材が圧入された筒状体と、を備え、
　前記弁座部材は、前記筒状体に圧入される圧入部が、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において、前記弁座及び前記ガイド面に対して前記筒状体の基端側に外れた位置に設けられる。

　本発明によれば、筒状体に弁座部材を圧入する構造の燃料噴射弁において、弁座の真円度の悪化を抑制し、ガイド部（ガイド面）の歪みを抑制することができる。

本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心（中心軸線）に沿う断面を示す断面図である。図１に示す可動子２７の近傍を拡大して示す断面図である。図２に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例に係る構成を示す断面図である。弁座部材１５の圧入部について、本発明との比較例の構成を示す断面図である。各部品の寸法ばらつきと弁座部材１５の圧入長の関係を説明する図である。弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例の変更例（第一変更例）に係る構成を示す断面図である。弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例の変更例（第二変更例）に係る構成を示す断面図である。燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

　本発明に係る実施例について、図１乃至図３を用いて説明する。

　図１を参照して、燃料噴射弁１の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心（中心軸線）に沿う断面を示す断面図である。なお、符号１ｘは、燃料噴射弁１の中心軸線を示す。可動子２７の軸心（弁軸心）２７ｘは中心軸線に一致するように配置され、筒状体５及び弁座部材１５の中心軸線と一致している。

　図１において、燃料噴射弁１の上端部（上端側）を基端部（基端側）と呼び、下端部（下端側）を先端部（先端側）と呼ぶ場合がある。基端部（基端側）及び先端部（先端側）という呼び方は、燃料の流れ方向或いは燃料配管に対する燃料噴射弁１の取り付け構造に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図１を基準とするもので、燃料噴射弁１を内燃機関に搭載した実装状態における上下方向とは関係がない。

　燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体（筒状部材）５によって、その内側に燃料流路（燃料通路）３がほぼ中心軸線１ｘに沿うように構成されている。筒状体５は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線１ｘに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体５は、一端側（大径部５ａ側）の径が他端側（小径部５ｂ側）の径に対して大きくなっている。

　筒状体５の基端部には燃料供給口２が設けられ、この燃料供給口２に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ１３が取り付けられている。

　筒状体５の基端部は径方向外方に向けて拡径するように曲げられた鍔部（拡径部）５ｄが形成され、鍔部５ｄとカバー４７の基端側端部４７ａとで形成される環状凹部（環状溝部）４にＯリング１１が配設されている。

　筒状体５の先端部には、弁体２７ｃと弁座部材１５とからなる弁部７が構成されている。弁座部材１５は、筒状体５の先端部の内周側に圧入され、レーザ溶接により筒状体５に固定されている。レーザ溶接は、筒状体５の外周側から全周に亘って実施されている。

　弁座部材１５にはノズルプレート２１ｎが固定され、弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎはノズル部８を構成する。弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎは、弁座部材１５が筒状体５の内周面５ｇ（図３参照）に挿入されて固定されることにより、筒状体５の先端側に組み付けられている。

　本実施例の筒状体５は、燃料供給口２が設けられる部分から弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎが固定される部分までが一部材で構成されている。筒状体５の先端側部分はノズル部８を保持するノズルホルダを構成する。本実施例では、ノズルホルダが筒状体５の基端側部分と共に一部材で構成されている。

　筒状体５の中間部には弁体２７ｃを駆動するための駆動部９が配置されている。駆動部９は電磁アクチュエータ（電磁駆動部）で構成されている。

　具体的には、駆動部９は、筒状体５の内部（内周側）に固定された固定鉄心（固定コア）２５と、筒状体５の内部において固定鉄心２５に対して先端側に配置された可動子（可動部材）２７と、筒状体５の外周側に外挿された電磁コイル２９と、電磁コイル２９の外周側で電磁コイル２９を覆うヨーク３３と、を備える。

　可動子２７は、弁体２７ｃ、ロッド部（接続部）２７ｂ及び可動鉄心２７ａが一体に設けられて構成される。可動子２７は基端側に固定鉄心２５と対向する可動鉄心（可動コア）２７ａを有し、中心軸線１ｘに沿う方向に移動可能に組み付けられている。また、電磁コイル２９は、固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとが微小ギャップδ１を介して対向する位置の外周側（径方向外方）に配置されている。これにより、可動鉄心２７ａ及び固定鉄心２５は、相互間に電磁力を働かせて弁体２７ｃを駆動する。

　筒状体５の内側には可動子２７及び固定鉄心２５が収容されており、筒状体５は固定鉄心２５と当接すると共に、可動鉄心２７ａの外周面と対向して可動鉄心２７ａ及び固定鉄心２５を囲繞するハウジングを構成している。すなわち筒状体５は、可動鉄心２７ａ及び固定鉄心２５を内包している。

　可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とは、電磁コイル２９に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路を構成する。磁束は微小ギャップδ１を通過するが、微小ギャップδ１の部分で筒状体５を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体５の微小ギャップδ１に対応する位置に、非磁性部或いは筒状体５の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部が設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部は、単に非磁性部５ｃと呼んで説明する。

　電磁コイル２９は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン３１に巻回され、筒状体５の外周側に外挿されている。電磁コイル２９はコネクタ４１に設けられたターミナル４３に電気的に接続されている。コネクタ４１には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル４３を介して、電磁コイル２９に駆動電流が通電される。

　固定鉄心２５は、磁性金属材料からなる。固定鉄心２５は筒状に形成され、中心部を中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する貫通孔２５ａを有する。貫通孔２５ａは、可動鉄心２７ａの上流側の燃料通路（上流側燃料通路）３を構成する。固定鉄心２５は、筒状体５の小径部５ｂの基端側に圧入固定され、筒状体５の中間部に位置している。小径部５ｂの基端側に大径部５ａが設けられていることにより、固定鉄心２５の組付けが容易になる。固定鉄心２５は溶接により筒状体５に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体５に固定してもよい。

　可動鉄心２７ａは円環状の部材である。弁体２７ｃは弁座１５ｂ（図３参照）と当接する部材である。弁座１５ｂ及び弁体２７ｃは協働して燃料噴射孔５１の上流側で燃料通路を開閉する。ロッド部２７ｂは細長い円筒形状であり、可動鉄心２７ａと弁体２７ｃとを接続する接続部である。可動鉄心２７ａは、弁体２７ｃと連結され、固定鉄心２５との間に作用する磁気吸引力によって、弁体２７ｃを開閉弁方向に駆動するための部材である。

　本実施例では、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが固定されているが、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが相対変位可能に連結された構成であってもよい。

　本実施例では、ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとを別部材で構成し、ロッド部２７ｂに弁体２７ｃを固定している。ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとの固定は、圧入又は溶接により行われる。ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとは一つの部材で一体化されて構成されてもよい。

　ロッド部２７ｂは円筒形状であり、ロッド部２７ｂの上端が可動鉄心２７ａの下端部に開口し、軸方向に延設された孔２７ｂａを有する。ロッド部２７ｂには内側（内周側）と外側（外周側）とを連通する連通孔（開口部）２７ｂｏが形成されている。ロッド部２７ｂの外周面と筒状体５の内周面との間には燃料室３７が形成されている。

　固定鉄心２５の貫通孔２５ａにはばね部材が設けられている。本実施例では、ばね部材はコイルばね３９で構成される。以下、コイルばね３９と呼んで説明する。

　コイルばね３９の一端は、可動鉄心２７ａの内側に設けられたばね座２７ａｇに当接している。コイルばね３９の他端部は、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの内側に配設されたアジャスタ（調整子）３５に当接している。コイルばね３９は、可動鉄心２７ａに設けられたばね座２７ａｇとアジャスタ（調整子）３５の下端（先端側端面）との間に、圧縮状態で配設されている。

　コイルばね３９は、弁体２７ｃが弁座１５ｂに当接する方向（閉弁方向）に可動子２７を付勢する付勢部材として機能している。中心軸線１ｘに沿う方向におけるアジャスタ３５の位置を貫通孔２５ａ内で調整することにより、コイルばね３９による可動子２７（すなわち弁体２７ｃ）の付勢力が調整される。

　アジャスタ３５は、中心部を中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する燃料流路３を有する。

　燃料供給口２から供給された燃料は、アジャスタ３５の燃料流路３を流れた後、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの先端側部分の燃料流路３に流れ、可動子２７内に構成された燃料流路３に流れる。

　ヨーク３３は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁１のハウジングを兼ねている。ヨーク３３は大径部３３ａと小径部３３ｂとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部３３ａは電磁コイル２９の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部３３ａの先端側に大径部３３ａよりも小径の小径部３３ｂが形成されている。小径部３３ｂは筒状体５の小径部５ｂの外周に圧入又は挿入されている。これにより、小径部３３ｂの内周面は筒状体５の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部３３ｂの内周面の少なくとも一部は、可動鉄心２７ａの外周面と筒状体５を介して対向しており、この対向部分に形成される磁路の磁気抵抗を小さくしている。

　ヨーク３３の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部３３ｃが形成されている。環状凹部３３ｃの底面に形成された薄肉部において、ヨーク３３と筒状体５とがレーザ溶接により全周に亘って接合されている。

　筒状体５の先端部にはフランジ部４９ａを有する円筒状のプロテクタ４９が外挿され、筒状体５の先端部がプロテクタ４９によって保護されている。プロテクタ４９はヨーク３３のレーザ溶接部２４の上を覆っている。

　プロテクタ４９のフランジ部４９ａと、ヨーク３３の小径部３３ｂと、ヨーク３３の大径部３３ａと小径部３３ｂとの段差面とによって環状溝３４が形成され、環状溝３４にＯリング４６が外挿されている。Ｏリング４６は、燃料噴射弁１が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク３３における小径部３３ｂの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。

　燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までの範囲に、樹脂カバー４７がモールドされている。樹脂カバー４７の先端側端部はヨーク３３の大径部３３ａの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー４７を形成する樹脂によりコネクタ４１が一体的に形成されている。

　図２を参照して、可動子２７近傍の構成について、詳細に説明する。図２は、図１に示す可動子２７の近傍を拡大して示す断面図である。

　本実施例では、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが一部材で一体に形成されている。

　可動鉄心２７ａの上端面（上端部）２７ａｂの中央部には、下端側に向けて窪んだ凹部２７ａａが形成されている。凹部２７ａａの底部にはばね座２７ａｇが形成され、コイルばね３９の一端（先端側端部）がばね座２７ａｇに支持されている。さらに、凹部２７ａａのばね座２７ａｇには、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａの内側に連通する開口部２７ａｆが形成されている。開口部２７ａｆは、固定鉄心２５の貫通孔２５ａから凹部２７ａａ内の空間２７ａｉに流入した燃料を、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａの内側の空間２７ｂｉに流す燃料通路を構成する。

　本実施例では、ロッド部２７ｂと可動鉄心２７ａとを一部材で構成しているが、別々の部材で構成したものを一体に組み付けてもよい。

　可動鉄心２７ａの上端面（基端側端面）２７ａｂは、固定鉄心２５側に位置する端面であり、固定鉄心２５の下端面（先端側端面）２５ｂと対向する。上端面２７ａｂに対して反対側の可動鉄心２７ａの端面は、燃料噴射弁１の先端側（ノズル側）に位置する端面であり、以下、下端面（下端部）２７ａｋと呼ぶ。

　可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂと固定鉄心２５の下端面２５ｂとは、相互に磁気吸引力が作用する磁気吸引面を構成する。

　磁気吸引面の外周側には、非磁性部５ｃが設けられている。本実施例では、非磁性部５ｃは、筒状体５の外周面に形成した環状凹部５ｈにより構成される。環状凹部５ｈは非磁性部５ｃに相当する部分を薄肉化して薄肉部５ｉを構成する。すなわち環状凹部５ｈは、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とが対向する対向部の外周部に位置する筒状体５の部位に、肉厚の薄い薄肉部５ｉを周方向に形成する。薄肉部５ｉは筒状体５の他の部分よりも肉厚（厚さ寸法）が薄くなっており、ここを通る磁束の磁気抵抗を増大させ、磁束を流れ難くしている。この非磁性部５ｃは、筒状体５の肉厚を他の部分と同じ厚さとし、非磁性化処理を行うことにより構成してもよい。

　可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃに、筒状体５の内周面５ｅに摺動する摺動部が構成される。この摺動部として、外周面２７ａｃには径方向外方に向かって突出する凸部２７ａｌが設けられる。内周面５ｅは、可動鉄心２７ａの凸部２７ａｌが摺接する上流側ガイド部５０Ｂを構成する。

　一方、弁座部材１５には、弁体２７ｃの球面２７ｃｂが摺接するガイド面１５ｃ（図３参照）が構成され、ガイド面１５ｃが球面２７ｃｂをガイドするガイド部は下流側ガイド部５０Ａを構成する。これにより、可動子２７は上流側ガイド部５０Ｂと下流側ガイド部５０Ａとの二点で案内されて、中心軸線１ｘに沿う方向（開閉弁方向）に往復動作する。

　ロッド部２７ｂには、内側（孔２７ｂａ）と外側（燃料室３７）とを連通する開口部（連通孔）２７ｂｏが形成されている。連通孔２７ｂｏは、ロッド部２７ｂの内側と外側とを連通する燃料通路を構成する。これにより、固定鉄心２５の貫通孔２５ａ内の燃料は、孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏを通じて燃料室３７に流れる。

　次に、図３を参照して、ノズル部８の構成ついて、詳細に説明する。図３は、図２に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。

　弁座部材１５には、中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する貫通孔（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ，燃料導入孔１５ｅ）が形成されている。

　貫通孔（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ，燃料導入孔１５ｅ）の途中には、下流側に向かって縮径する円錐面（円錐台面）１５ｖが形成されている。円錐面１５ｖ上には弁座１５ｂが構成され、弁体２７ｃが弁座１５ｂに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座１５ｂが形成された円錐面１５ｖを弁座面と呼ぶ場合もある。

　弁座１５ｂと弁体２７ｃとの相互に当接する当接部は、閉弁時に燃料をシールするシール部を構成する。なお、弁座１５ｂ側の当接部を弁座側（固定弁側）シート部と呼び、弁体２７ｃ側の当接部を弁体側（可動弁側）シート部と呼ぶ場合がある。

　貫通孔（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ，燃料導入孔１５ｅ）における、円錐面１５ｖから上側の孔部分（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ）は、弁体２７ｃを収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ）の内周面に、弁体２７ｃを中心軸線１ｘに沿う方向に案内するガイド面１５ｃが形成されている。ガイド面１５ｃは可動子２７を案内する二つのガイド面のうち、下流側に位置する下流側ガイド部（下流側ガイド面）５０Ａを構成する。

　ガイド面１５ｃの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部１５ｄが形成されている。拡径部１５ｄは、貫通孔（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ，燃料導入孔１５ｅ）の上端部分に位置し、燃料室３７に向かって開口する基端側開口部を構成する。拡径部１５ｄは、基端側から先端側に向かって縮径するテーパー面として構成される。このテーパー面の傾斜角度は後述する弁座面の傾斜角度よりも急である。

　弁体収容孔（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ）の下端部は燃料導入孔１５ｅに接続され、燃料導入孔１５ｅの下端面が弁座部材１５の先端面１５ｔに開口している。すなわち燃料導入孔１５ｅは、貫通孔（拡径部１５ｄ，ガイド面１５ｃ，円錐面１５ｖ，燃料導入孔１５ｅ）の先端側開口部を構成する。

　弁座部材１５の先端面１５ｔには、ノズルプレート２１ｎが取り付けられている。ノズルプレート２１ｎは弁座部材１５にレーザ溶接により固定されている。レーザ溶接部２３は、燃料噴射孔５１が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。

　また、ノズルプレート２１ｎは板厚が均一な板状部材（平板）で構成されており、中央部に外方に向けて突き出すように突状部２１ｎａが形成されている。突状部２１ｎａは曲面（例えば球状面）で形成されている。突状部２１ｎａの内側には燃料室２１ａが形成されている。この燃料室２１ａは弁座部材１５に形成された燃料導入孔１５ｅに連通しており、燃料導入孔１５ｅを通じて燃料室２１ａに燃料が供給される。

　突状部２１ｎａには複数の燃料噴射孔５１が形成されている。燃料噴射孔５１の形態は特に問わない。燃料噴射孔５１の上流側に燃料に旋回力を付与する旋回室を有するものであってもよい。燃料噴射孔の中心軸線５１ａは燃料噴射弁の中心軸線１ｘに対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。また、突状部２１ｎａが無い構成であってもよい。

　燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部２１はノズルプレート２１ｎによって構成される。弁座部材１５と燃料噴射部２１とは、燃料噴射を行うためのノズル部８を構成している。弁体２７ｃはノズル部８を構成する構成要素の一部とみなしてもよい。

　また、本実施例では、弁体２７ｃは、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体２７ｃにおけるガイド面１５ｃと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面２７ｃａが設けられ、この切欠き面２７ｃａによってシート部に燃料を供給する燃料通路が構成されている。弁体２７ｃはボール弁以外の弁体で構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。

　弁座部材１５は、筒状体５の先端部の内周面５ｇに圧入した後、溶接部１９により筒状体５に溶接して固定する。

　次に、図４を参照して、弁座部材１５の圧入部の構成について説明する。図４は、弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例に係る構成を示す断面図である。なお、図４では、ノズルプレート２１ｎは、突状部２１ｎａを省略するなど、簡略化した形状で描いている。また、図４では、筒状体５の先端部を保護するプロテクタ４９も省略し、筒状体５に対する弁座部材１５の圧入部の特徴部分を誇張して描いている。

　弁座部材１５は、中心軸線１ｘに沿う方向の長さ寸法がＬ１５であり、基端側端部の近傍に外周面１５ｇから径方向外方に向かって突出する突状部１５ｆを有する。

　突状部１５ｆの基端側端部（すなわち弁座部材１５の基端側端部）には、先端側から基端側に向かって外径が円錐状に次第に減少（縮径）するテーパー面１５ｉが設けられている。また、突状部１５ｆの先端側端部には、段差面１５ｈが形成され、弁座部材１５の径方向で見た場合に、突状部１５ｆの外周面１５ｆａと弁座部材１５の外周面１５ｇとの間には段差面１５ｈによって形成される高低差が生じている。

　テーパー面１５ｉは、弁座部材１５の基端側端面から、中心軸線１ｘに沿う方向の長さ寸法Ｌ１５ｉの範囲に形成されており、テーパー面１５ｉの先端側端部は突状部１５ｆの外周面１５ｆａの基端側端部に接続されている。

　突状部１５ｆの外周面１５ｆａは、テーパー面１５ｉの先端側端部から、中心軸線１ｘに沿う方向の長さ寸法Ｌ１５ｆａ（Ｌｐ）の範囲に形成されており、外周面１５ｆａの先端側端部は段差面１５ｈの一端に接続されている。

　弁座部材１５の外周面１５ｇは、段差面１５ｈの他端から、中心軸線１ｘに沿う方向の長さ寸法Ｌ１５ｇの範囲に形成されており、段差面１５ｈの他端から弁座部材１５の先端側端部まで形成されている。

　なお、外周面１５ｇの先端側端部には、面取りを兼ねるテーパー面１５ｊが中心軸線１ｘに沿う方向の小さな長さ寸法範囲に形成されている。以下の説明では、テーパー面１５ｊは無視して、外周面１５ｇは弁座部材１５の先端側の最先端部まで形成されているものとして説明する。

　突状部１５ｆの外周面１５ｆａの外径寸法Ｄ１５ｆは、外周面１５ｇの外径寸法Ｄ１５ｇよりも大きい。また、外周面１５ｆａの外径寸法Ｄ１５ｆは、筒状体５の内周面５ｇに圧入可能なように、内周面５ｇの内径寸法Ｄ５ｇよりも僅かに大きい。

　一方、筒状体５の内周面５ｇの先端部には、内周面５ｇの内径寸法Ｄ５ｇよりも大きい内径寸法Ｄ５ｊを有するように拡径された内周部（内周面）５ｊが形成されている。内周面５ｇと内周部５ｊとの間は、内周面５ｇから内周部５ｊに向かって内径が次第に増加するテーパー面５ｋが形成されている。

　これにより、筒状体５に対する弁座部材１５の圧入に際して、弁座部材１５は先端側から筒状体５の内周面５ｇに到達するまで、筒状体５の内周面である内周部５ｊに接触することなく挿入可能である。弁座部材１５は、突状部１５ｆの外周面１５ｆａの基端側端部が筒状体５の内周面５ｇの先端側端部に到達するところから、圧入荷重を受け始める。

　本実施例では、突状部１５ｆの外周面１５ｆａが圧入面となり、筒状体５の内周面５ｇに接触する。筒状体５に対する弁座部材１５の圧入による圧入荷重は、突状部１５ｆを介して弁座部材１５に作用する。

　本実施例では、弁座部材１５の段差面１５ｈ及び外周面１５ｇと筒状体５の内周面５ｇとの間には、弁座部材１５の先端側端面から長さ寸法Ｌ１５ｇの範囲に亘って、環状の隙間３０が形成される。このため、圧入長Ｌｐは突状部１５ｆの外周面１５ｆａの長さ寸法Ｌ１５ｆａで決まり、圧入長Ｌｐは弁座部材１５単体の加工精度で管理することができる。

　図４では、弁体２７ｃの可動範囲はＬｇ０で示す範囲であり、ガイド面１５ｃのＬｇ０で示す範囲が弁体２７ｃをガイドする実質的なガイド面となる。すなわち、弁体２７ｃの実質的なガイド面の上端部は符号１５ｃａで示す部位であり、下端部は符号１５ｃｂで示す部位である。下端部１５ｃｂは、閉弁時にガイド面１５ｃが弁体２７ｃと当接する部位である。

　本実施例では、突状部１５ｆの外周面１５ｆａの先端側端部は、中心軸線１ｘに沿う方向において、弁体２７ｃの実質的なガイド面の上端部１５ｃａよりも、長さ寸法Ｌｇ１だけ基端側に位置する。すなわち、突状部１５ｆの外周面１５ｆａは、中心軸線１ｘに沿う方向において、弁体２７ｃの実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）に対して、基端側に外れた位置に存在している。これは、同時に、突状部１５ｆの外周面１５ｆａが弁座１５ｂおよび弁座１５ｂを構成する円錐面１５ｖから基端側に外れた位置に存在することを意味する。従って、ガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）、円錐面１５ｖおよび外周面１５ｆａを、中心軸線１ｘに平行な仮想平面に投影した場合、外周面１５ｆａはガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）および円錐面１５ｖと重なることなく、ガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）および円錐面１５ｖに対して基端側にずれた位置に存在する。これにより、圧入時に受ける圧入荷重により弁体２７ｃの実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）および弁座１５ｂの真円度の悪化を抑制することができる。

　さらに、本実施例では、突状部１５ｆの外周面１５ｆａの先端側端部は、中心軸線１ｘに沿う方向において、弁体２７ｃの実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）が構成されるガイド面１５ｃの上端部よりも長さ寸法Ｌｇ２だけ基端側に位置する。すなわち、突状部１５ｆの外周面１５ｆａは、中心軸線１ｘに沿う方向において、ガイド面１５ｃに対して、基端側に外れた位置に存在している。これにより、圧入時に受ける圧入荷重によりガイド面１５ｃの真円度の悪化を抑制することができ、実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）の真円度の悪化をより効果的に抑制することができる。

　本実施例では、拡径部（テーパー面）１５ｄが形成され、突状部１５ｆの外周面１５ｆａは拡径部（テーパー面）１５ｄが形成された範囲の、弁座部材１５の外周面側に形成されている。

　これにより、外周面（圧入部）１５ｆａにおける弁座部材１５の肉厚が薄くなり、圧入時に弁座部材１５に生じる変形を拡径部１５ｄに止め、ガイド面１５ｃおよび円錐面１５ｖへの変形の波及を抑制することができる。

　ここで、図５及び図６を参照して、圧入長の設定に関する課題を説明する。

　図５は、弁座部材１５の圧入部について、本発明との比較例の構成を示す断面図である。図４と同様な構成には図４と同じ符号を付し、説明を省略する。

　比較例の弁座部材１５’は、外周面１５ｇ’に本実施例の突状部１５ｆが形成されておらず、テーパー面１５ｉの下端部から弁座部材１５の先端側端面まで、外径寸法Ｄ１５ｇ’が一定の外周面１５ｇ’で構成されている。外径寸法Ｄ１５ｇ’は、弁座部材１５’を筒状体５の内周面５ｇに圧入可能なように、内周面５ｇの内径寸法Ｄ５ｇよりも僅かに大きい。

　比較例では、本実施例と同様に、筒状体５の先端部に内径寸法Ｄ５ｊを有する内周部５ｊおよびテーパー面５ｋが形成されており、筒状体５の内周面５ｇに弁座部材１５’を圧入する際に、内周部５ｊおよびテーパー面５ｋが逃げ部となる。このため、比較例の構成では、弁座部材１５’のテーパー面１５ｉの下端部と筒状体５のテーパー面５ｋの基端側端部との間に圧入長Ｌｐ’の圧入面が構成され、圧入長Ｌｐ’は弁座部材１５’と筒状体５との位置関係により決定される。

　図６は、各部品の寸法ばらつきと弁座部材１５の圧入長の関係を説明する図である。

　比較例では、圧入長Ｌｐ’が弁座部材１５’と筒状体５との位置関係により決定されるため、圧入長Ｌｐ’は弁座部材１５’の加工精度（寸法ばらつき）、筒状体５の加工精度（寸法ばらつき）および両者の組み立て精度の影響を受ける。そのため、必要な最小圧入長に対して、（１）弁座部材１５の圧入位置Ｌｌのばらつき、（２）ノズルプレート２１ｎの寸法Ｌ２１ｎのばらつき、（３）弁座部材１５の全長Ｌ１５のばらつき、（４）弁座部材１５のテーパー面１５ｉの寸法Ｌ１５ｉのばらつき、（５）筒状体５の内周部５ｊおよびテーパー面５ｋの寸法Ｌ５ｊのばらつき、および（６）筒状体５の全長Ｌ５のばらつきの影響を考慮する必要がある。

　上述した（１）～（６）の各ばらつきについて、図６では、中央値に対して正側にずれるばらつきには「（正）」を付し、中央値に対して負側にずれるばらつきには「（負）」を付している。

　図６に示すように、比較例では、必要な最小圧入長に対して、上述した（１）～（６）の正負両側のばらつき量を積み上げて圧入長Ｌｐ’を決定する必要がある。このため圧入長Ｌｐ’は、「比較例の圧入長最大値」で示す長さになる。

　一方、本実施例では、圧入長Ｌｐは突状部１５ｆの外周面１５ｆａの長さ寸法Ｌ１５ｆａで決まり、圧入長Ｌｐは弁座部材１５単体の加工精度で管理することができる。このため圧入長Ｌｐは、必要な最小圧入長に対して、（７）弁座部材１５の突状部外周面１５ｆａの長さ寸法Ｌ１５ｆａのばらつきの影響を考慮するだけでよい。このため必要な最小圧入長に対して、（７）について中央値に対する正負両側のばらつき量を積み上げて、圧入長Ｌｐを決定すればよい。本実施例の圧入長Ｌｐは「本実施例の圧入長最大値」で示す長さになり、「比較例の圧入長最大値」で示す長さに対して格段に小さくすることができる。

　弁座部材１５を筒状体５に圧入する際の、ガイド部（上端部１５ｃａ，下端部１５ｃｂ，ガイド面１５ｃ）及び弁座１５ｂの真円度の悪化を抑制するためには、圧入長Ｌｐ，Ｌｐ’を短くして、弁座部材１５，１５’に加わる圧入荷重をできるだけ小さくすることが好ましい。本実施例では、上述したように、圧入長Ｌｐを小さくできるため、弁座部材１５に加わる圧入荷重を小さくすることができる。そして、本実施例は、弁座部材１５を筒状体５に圧入する際の、ガイド部（上端部１５ｃａ，下端部１５ｃｂ，ガイド面１５ｃ）及び弁座１５ｂの真円度の悪化を抑制し、弁体２７ｃおよび弁座１５ｂのシール部の油密性能を向上することができる。

　次に、本実施例の変更例について、説明する。

　図７は、弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例の変更例（第一変更例）に係る構成を示す断面図である。なお、上述した実施例と同様な構成には上述した実施例と同じ符号を付し、説明を省略する。また、以下で説明する構成以外の構成は、上述した実施例と同様である。

　本変更例では、筒状体５の外周面に環状溝５ｌを設けている。環状溝５ｌを設けたことにより、筒状体５の肉厚を薄くしている。環状溝５ｌは溶接部１９を含む溶接部１９の近傍に形成し、筒状体５の先端部までは達しない範囲に設けている。

　本変更例では、溶接部１９における筒状体５の肉厚を基端側の肉厚よりも薄くしているので、溶接時における入熱量を少なくすることができ、入熱によるガイド面１５ｃおよび円錐面１５ｖの変形を抑制することができる。

　図８は、弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例の変更例（第二変更例）に係る構成を示す断面図である。なお、上述した実施例と同様な構成には上述した実施例と同じ符号を付し、説明を省略する。また、以下で説明する構成以外の構成は、上述した実施例と同様である。

　本変更例では、第一変更例における環状溝５ｌを筒状体５の先端部まで延設し、溶接部１９を含む部位から先端部までの筒状体５の肉厚を基端側の肉厚よりも薄くしたものである。すなわち本変更例では、筒状体５は、溶接部１９を含む部位から先端部までの範囲に、基端側よりも外径を小さくした薄肉部５ｍが形成される。本変更例でも第一変更例と同様の効果が得られる。

　なお、上述した突状部１５ｆにより構成した圧入部は中心軸線１ｘに沿う方向に、複数設けてもよい。ただし、最も先端側に位置する突状部が上述した突状部１５ｆの配置に関する条件を満たす必要がある。

　図９を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図９は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

　内燃機関１００のエンジンブロック１０１にはシリンダ１０２が形成されおり、シリンダ１０２の頂部に吸気口１０３と排気口１０４とが設けられている。吸気口１０３には、吸気口１０３を開閉する吸気弁１０５が、また排気口１０４には排気口１０４を開閉する排気弁１０６が設けられている。エンジンブロック１０１に形成され、吸気口１０３に連通する吸気流路１０７の入口側端部１０７ａには吸気管１０８が接続されている。

　燃料噴射弁１の燃料供給口２（図１参照）には燃料配管１１０が接続される。

　吸気管１０８には燃料噴射弁１の取付け部１０９が形成されており、取付け部１０９に燃料噴射弁１を挿入する挿入口１０９ａが形成されている。挿入口１０９ａは吸気管１０８の内壁面（吸気流路）まで貫通しており、挿入口１０９ａに挿入された燃料噴射弁１から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック１０１に吸気口１０３が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口１０３（吸気弁１０５）を指向して噴射される。

　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。

　以上説明した実施形態に基づく燃料噴射弁としては、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

　燃料噴射弁は、その一態様として、協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁体を案内するガイド面と前記弁座とが形成された弁座部材と、先端側の端部に前記弁座部材が圧入された筒状体と、を備え、前記弁座部材は、前記筒状体に圧入される圧入部が、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において、前記弁座及び前記ガイド面に対して前記筒状体の基端側に外れた位置に設けられている。

　前記燃料噴射弁の好ましい態様において、前記圧入部は、前記弁座部材の外周面から径方向外方に向かって突出し、前記外周面に沿って環状を成す突状部により構成される。

　別の好ましい態様では、前記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記弁座部材は、前記ガイド面に対して、前記筒状体の基端側に先端側から基端側に向かって内径が大きくなるテーパー面を有し、前記突状部の外周面は、前記テーパー面が形成された範囲の、前記弁座部材の外周面側に形成されている。

　別の好ましい態様では、前記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記弁座部材は、前記筒状体の先端側に位置する端面と前記圧入部の先端側の端部との間の外周面と、前記筒状体の内周面と、の間に、隙間が形成されている。

　別の好ましい態様では、前記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記筒状体は、前記突状部が圧入されて接触する部位の外周面側に、基端側に対して肉厚が薄い薄肉部を有し、前記薄肉部において前記筒状体と前記弁座部材とが溶接されている。

Claims

　協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
　前記弁体を案内するガイド面と前記弁座とが形成された弁座部材と、
　先端側の端部に前記弁座部材が圧入された筒状体と、を備え、
　前記弁座部材は、前記筒状体に圧入される圧入部が、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において、前記弁座及び前記ガイド面に対して前記筒状体の基端側に外れた位置に設けられた燃料噴射弁。
　請求項１に記載の燃料噴射弁において、
　前記圧入部は、前記弁座部材の外周面から径方向外方に向かって突出し、前記外周面に沿って環状を成す突状部により構成される燃料噴射弁。
　請求項２に記載の燃料噴射弁において、
　前記弁座部材は、前記ガイド面に対して、前記筒状体の基端側に先端側から基端側に向かって内径が大きくなるテーパー面を有し、
　前記突状部の外周面は、前記テーパー面が形成された範囲の、前記弁座部材の外周面側に形成されている燃料噴射弁。
　請求項３に記載の燃料噴射弁において、
　前記弁座部材は、前記筒状体の先端側に位置する端面と前記圧入部の先端側の端部との間の外周面と、前記筒状体の内周面と、の間に、隙間が形成されている燃料噴射弁。
　請求項４に記載の燃料噴射弁において、
　前記筒状体は、前記突状部が圧入されて接触する部位の外周面側に、基端側に対して肉厚が薄い薄肉部を有し、
　前記薄肉部において前記筒状体と前記弁座部材とが溶接されている燃料噴射弁。