JPH10331741A - 超磁歪式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁体に作用する燃圧により超磁歪材が歪んで
いるときに弁体の良好な作動を確保する。 【解決手段】 印加される磁界が大きくなると軸線方向
に伸長する正磁歪部材１０と、印加される磁界が大きく
なると軸線方向に収縮する負磁歪部材１１とを互いにほ
ぼ平行に配置する。負磁歪部材１１の底端にニードル１
３を連結し、正磁歪部材１０の底端をハウジング２内壁
面に固定し、正磁歪部材１０の頂端を負磁歪部材１１の
フランジ１２に係合可能に配置する。燃料噴射を行うべ
きときにはソレノイドコイル９を付勢する。その結果、
正磁歪部材１０が伸長してフランジ１２と係合すること
により負磁歪部材１１を上昇せしめ、このとき同時に負
磁歪部材１１が収縮しているのでニードル１３が上昇せ
しめられてノズル孔７が開放される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超磁歪式燃料噴射弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】印加される磁界が大きくなると軸線方向
に伸長する正磁歪部材を具備し、この正磁歪部材の底端
に弁体を連結すると共に正磁歪部材の頂端をハウジング
内壁面に固定し、燃料噴射を停止すべきときには正磁歪
部材に印加される磁界を大きくして正磁歪部材を伸長さ
せることにより弁体を下降させてノズル孔を閉鎖し、燃
料噴射を行うべきときには正磁歪部材に印加される磁界
を小さくして正磁歪部材を収縮させることにより弁体を
上昇させてノズル孔を開放するようにした超磁歪式燃料
噴射弁が公知である（特開平４−８１５６５号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような燃料噴射弁
において、燃料噴射時には弁体に上向きの燃圧が作用す
る。ところが、上述の正磁歪部材のようないわゆる超磁
歪材は弾性係数が小さいので弁体に作用する燃圧が高い
場合にはこの燃圧により正磁歪部材が収縮せしめられる
ことになる。その結果、弁体のリフト量が正規のリフト
量よりも大きくなり、或いは燃料噴射を停止すべく正磁
歪部材に印加される磁界を大きくしたとしても正磁歪部
材が十分に伸長せず、閉弁できない恐れがある。すなわ
ち、燃圧が超磁歪材に作用して超磁歪材が歪むと弁体の
良好な作動を確保することができないという問題点があ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、印加される磁界が大きくなると軸線
方向に伸長する正磁歪部材と、印加される磁界が大きく
なると軸線方向に収縮する負磁歪部材とを具備し、これ
ら正磁歪部材および負磁歪部材をハウジング内において
互いにほぼ平行に配置し、正磁歪部材および負磁歪部材
のうちいずれか一方の部材の底端に弁体を連結し、他方
の部材の底端をハウジング内壁面に固定すると共に他方
の部材の頂端を上記一方の部材の頂端に連結し、これら
正磁歪部材および負磁歪部材に印加される磁界の大きさ
を制御することによりこれら正磁歪部材および負磁歪部
材の軸線方向長さを制御し、それによって弁体による開
閉弁動作を制御するようにしている。すなわち、正磁歪
部材の伸縮量または収縮量と負磁歪部材の収縮量または
伸縮量との合計でもって弁体が変位せしめられるのでこ
れら正磁歪部材および負磁歪部材が燃圧により歪んでい
るときにも弁体が十分大きく変位され、したがって弁体
の良好な作動が確保される。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、超磁歪式燃料
噴射弁１はハウジング２を具備する。このハウジング２
の頂端にはキャップ３が挿着され、ハウジング２の底端
にはスペーサ６を介して先端にノズル孔７を備えたノズ
ル孔ホルダ８が固定される。キャップ３の底端面とスペ
ーサ６間のハウジング２内にはソレノイドコイル９が配
置され、ソレノイドコイル９はこれらキャップ３および
スペーサ６により保持される。このソレノイドコイル９
の内部空間内には円筒状の正磁歪部材１０が配置され
る。この正磁歪部材１０は例えばＴｂ（テルビウム）−
Ｄｙ（ジスプロシウム）−Ｆｅ（鉄）系超磁歪材のよう
な正超磁歪材から形成され、すなわち正磁歪部材１０に
軸線方向の磁界が印加されると正磁歪部材１０は軸線方
向に伸長し、印加される磁界が大きくなるほど伸長量が
大きくなる。正磁歪部材１０の底端にはフランジ部１０
ａが形成される。このフランジ部１０ａはソレノイドコ
イル９の底端とスペーサ６間に保持されており、したが
って正磁歪部材１０の底端がハウジング２に固定され
る。

【０００６】また、正磁歪部材１０の内部空間内には負
磁歪部材１１が変位可能に配置される。この負磁歪部材
１１は例えばＳｍ（サマリウム）−Ｆｅ（鉄）系超磁歪
材のような負超磁歪材から形成され、すなわち負磁歪部
材１１に軸線方向の磁界が印加されると負磁歪部材１１
は軸線方向に収縮し、印加される磁界が大きくなるほど
収縮量が大きくなる。負磁歪部材１１の頂端には正磁歪
部材１０の頂端に係合可能なフランジ１２が一体的に形
成され、負磁歪部材１１の底端はニードル１３の頂端に
固定される。このニードル１３はノズル孔ホルダ８内に
形成されたニードル挿入孔８ａ内に変位可能に挿入され
る。なお、本実施態様ではソレノイドコイル９、正磁歪
部材１０、および負磁歪部材１１は互いに同軸配置さ
れ、すなわち互いに平行に延びている。

【０００７】図１に示されるように、キャップ３の内壁
面とフランジ１２間には圧縮バネ１５が挿入される。こ
の圧縮バネ１５は負磁歪部材１１およびニードル１３を
ノズル孔７に向けて付勢する。なお、燃料噴射弁１の閉
弁時において、フランジ１２の底面と正磁歪部材１０の
頂面間にはわずかばかりの間隙１６が形成されている。
このようにするとニードル１３またはノズル孔７のシー
ル面が磨耗した場合でもこれらニードル１３およびノズ
ル孔７間の良好なシール性を維持することができる。

【０００８】さらに、ハウジング２の頂部には燃料供給
口４を備えた燃料供給口ホルダ５が一体的に形成され
る。この燃料供給口４は燃料供給口ホルダ５内に形成さ
れた連通孔５ａおよびキャップ３内に形成された連通孔
３ａを介してハウジング２の内部空間に連通され、次い
でフランジ１２と正磁歪部材１０の頂端間の間隙１６を
介して正磁歪部材１０の内周面と負磁歪部材１１の外周
面間の環状間隙１２に連通される。この環状間隙１２は
ニードル挿入孔８ａに連通される。なお、フランジ１２
には図示しない切欠きが設けられており、したがってフ
ランジ１２と正磁歪部材１０の頂端とが互いに当接して
いるときにもこの切欠きを介して燃料供給口４と環状間
隙１２とが互いに連通される。

【０００９】次に図１の超磁歪式燃料噴射弁１の作動に
ついて説明する。燃料噴射を行うべきときにはソレノイ
ドコイル９が付勢される。その結果、正磁歪部材１０お
よび負磁歪部材１１に磁界が印加されて正磁歪部材１０
が軸線方向に伸長し、負磁歪部材１１が軸線方向に収縮
する。この場合、正磁歪部材１０のフランジ部１０ａが
固定されているのでまず正磁歪部材１０の頂端が上昇
し、負磁歪部材１１のフランジ１２が下降する。次いで
正磁歪部材１０の頂端とフランジ１２とが互いに係合
し、すなわち正磁歪部材１０および負磁歪部材１１が互
いに連結されて正磁歪部材１０の伸長作用による開弁力
が圧縮バネ１５の閉弁力よりも大きくなると正磁歪部材
１０により負磁歪部材１１全体が上昇せしめられ、同時
に負磁歪部材１１が収縮しているのでニードル１３が上
昇せしめられてノズル孔７を開放し、斯くして燃料噴射
が行われる。

【００１０】この場合、ガソリンのような燃料は図示し
ない燃料分配管から燃料供給口４内に流入し、次いで連
通孔５ａ，３ａおよびフランジ１２の切欠きを順次介し
て正磁歪部材１０と負磁歪部材１１間の環状間隙１２内
を流通した後にニードル挿入孔８ａ内に流入し、斯くし
てノズル孔７から噴射される。このように正磁歪部材１
０と負磁歪部材１１間の環状間隙１２内を燃料が流通す
るようにすると環状間隙１２内を流通する燃料によりこ
れら正磁歪部材１０および負磁歪部材１１を良好に冷却
することができる。その結果、正磁歪部材１０と負磁歪
部材１１がソレノイドコイル９により加熱されてハウジ
ング２またはノズルホルダ８に対し大きく熱膨張するの
が阻止される。したがって、燃料噴射弁１の構造を複雑
にすることなくニードル１３のリフト量が正規のリフト
量からずれるのを阻止することができ、斯くして実際の
燃料噴射量が正規の燃料噴射量からずれるのを阻止する
ことができる。

【００１１】一方、燃料噴射を停止すべきときにはソレ
ノイドコイル９が消勢される。その結果、正磁歪部材１
０が収縮し、負磁歪部材１１が伸長する。この場合、圧
縮バネ１５の閉弁力により負磁歪部材１１全体が下降せ
しめられ、同時に負磁歪部材が伸長しているのでニード
ル１３が下降せしめられてノズル孔７を閉鎖し、斯くし
て燃料噴射が停止される。なお、この閉弁動作時に正磁
歪部材１０の頂端は負磁歪部材１１のフランジ１２から
離脱する。したがって、正確にいうと正磁歪部材１０お
よび負磁歪部材１１は離脱可能に連結されることにな
る。

【００１２】ところで、正磁歪部材１０の頂面や負磁歪
部材１１の頂面すなわちフランジ１２の頂面には燃圧が
作用している。一方、燃料噴射弁１を例えば筒内直接噴
射式内燃機関に用いる場合には燃圧を極めて高くする必
要がある。ところが、正磁歪部材１０および負磁歪部材
１１のような超磁歪材は弾性係数が小さいので正磁歪部
材１０および負磁歪部材１１に極めて高い燃圧が作用す
るとこの燃圧によりこれら正磁歪部材１０および負磁歪
部材１１が軸線方向に収縮し、ニードル１３が良好に作
動しない恐れがある。正磁歪部材１０および負磁歪部材
１１に印加する磁界を大きくすれば正磁歪部材１０の伸
長量および負磁歪部材１１の収縮量を大きくすることが
できるが、正磁歪部材１０の伸長量および負磁歪部材１
１の収縮量は飽和する。

【００１３】そこで、本実施態様では互いに平行な一対
の超磁歪材すなわち正磁歪部材１０および負磁歪部材１
１を設け、これら正磁歪部材１０の伸長量と負磁歪部材
１１の収縮量との合計でもってニードル１３を変位させ
るようにしている。その結果、正磁歪部材１０および負
磁歪部材１１が燃圧により歪んでいるときにもニードル
１３を十分大きく変位させることができ、したがってニ
ードル１３の良好な作動を確保することができる。

【００１４】なお、燃料噴射弁１と同様の構成において
正磁歪部材１０を磁歪量が小さい例えば鉄製筒状体に置
換した場合、燃料噴射を行うべくソレノイドコイル９を
付勢してもニードル１３は十分に上昇せず、或いは開弁
しない。すなわち、燃料噴射停止時において負磁歪部材
１１には燃圧の圧縮作用により内部応力が発生してお
り、磁界が印加されてもこの内部応力が緩和されるに過
ぎず、また鉄製筒状体は伸長しないので負磁歪部材１１
をほとんど上昇せしめず、したがってニードルが十分に
上昇しない。

【００１５】また、燃料噴射弁１と同様の構成において
負磁歪部材１１を鉄製ロッドに置換した場合にも、ソレ
ノイドコイル９を付勢してもニードル１３は十分に上昇
せず、或いは開弁しない。すなわち、燃料噴射停止時に
おいて正磁歪部材１０は燃圧により収縮しており、しか
しながら鉄製ロッドはほとんど収縮しておらず、したが
って間隙１６が大きくなっている。この場合、磁界が印
加されて正磁歪部材１０が伸長したとしても鉄製ロッド
およびニードル１３は十分上昇されず、また鉄製ロッド
は磁界が印加されても収縮せず、したがってニードルが
十分に上昇しない。

【００１６】さらに、燃料噴射弁１と同様の構成におい
て負磁歪部材１１を超磁歪材ではないが超磁歪材と同等
の弾性係数を有する材料からなるロッドに置換した場合
にも、ソレノイドコイル９を付勢してもニードル１３は
十分に上昇せず、或いは開弁しない。すなわち、燃料噴
射停止時においてロッドには燃圧の圧縮作用により内部
応力が発生しており、磁界が印加されて正磁歪部材１０
が伸長し、それによりロッドに上向きの応力を作用した
としてもロッドの内部応力が緩和されるに過ぎず、した
がってニードルが十分に上昇しない。

【００１７】図１の燃料噴射弁１ではソレノイドコイル
９を正磁歪部材１０の外側に配置しているが、ソレノイ
ドコイル９を正磁歪部材１０の内側に配置することもで
きる。しかしながら、ソレノイドコイル９を正磁歪部材
１０の外側に配置すると、すなわちソレノイドコイル９
の内部空間内に正磁歪部材１０と負磁歪部材１１との両
方を配置するとソレノイドコイル９により形成される磁
界のほとんど全てをこれら正磁歪部材１０および負磁歪
部材１１に印加することができる。

【００１８】また、図１の燃料噴射弁では正磁歪部材１
０を正磁歪材から形成し、負磁歪部材１１を負磁歪材か
ら形成しているが、正磁歪部材１０を負磁歪材から形成
し、負磁歪部材１１を正磁歪材から形成することもでき
る。この場合、これら正磁歪部材１０および負磁歪部材
１１に軸線方向の、しかしながらソレノイドコイル９の
磁界とは逆向きの磁界を印加する例えば永久磁石を設
け、燃料噴射を停止すべきときにはソレノイドコイル９
を消勢して正磁歪部材１０および負磁歪部材１１に印加
される磁界を永久磁石１０により形成される磁界のみと
する。その結果、正磁歪部材１０が大きく収縮し、負磁
歪部材１１が大きく伸長し、それによりニードル１３が
下降せしめられてノズル孔７を閉鎖し、斯くして燃料噴
射が停止される。

【００１９】一方、燃料噴射を行うべきときにはソレノ
イドコイル９が付勢され、それにより正磁歪部材１０お
よび負磁歪部材１１に印加される磁界、すなわち永久磁
石１０により形成される磁界と、ソレノイドコイル９に
より形成される磁界との合成磁界が概ね零とされる。そ
の結果、正磁歪部材１０が大きく伸長し、負磁歪部材１
１が大きく収縮し、それによりニードル１３が上昇せし
められてノズル孔７を開放し、斯くして燃料噴射が行わ
れる。

【００２０】

【発明の効果】弁体に作用する燃圧により超磁歪材が歪
んでいるときにも弁体を十分大きく変位せしめることが
でき、したがって弁体の良好な作動を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超磁歪式燃料噴射弁の断面図である。

【符号の説明】

１…超磁歪式燃料噴射弁 ２…ハウジング ７…ノズル孔 ９…ソレノイドコイル １０…正磁歪部材 １１…負磁歪部材 １２…フランジ １３…ニードル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加される磁界が大きくなると軸線方向
   に伸長する正磁歪部材と、印加される磁界が大きくなる
   と軸線方向に収縮する負磁歪部材とを具備し、これら正
   磁歪部材および負磁歪部材をハウジング内において互い
   にほぼ平行に配置し、正磁歪部材および負磁歪部材のう
   ちいずれか一方の部材の底端に弁体を連結し、他方の部
   材の底端をハウジング内壁面に固定すると共に該他方の
   部材の頂端を上記一方の部材の頂端に連結し、これら正
   磁歪部材および負磁歪部材に印加される磁界の大きさを
   制御することによりこれら正磁歪部材および負磁歪部材
   の軸線方向長さを制御し、それによって弁体による開閉
   弁動作を制御するようにした超磁歪式燃料噴射弁。