JPH1122587A - 超磁歪式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射弁の構造を複雑にすることなく超磁
歪材に付与される予圧を長期にわたって一定に維持す
る。 【解決手段】 超磁歪ロッド１０をその頂端周りにおい
てハウジング２内壁面に離脱可能に固定する保持装置１
２は超磁歪ロッド１０の両側に配置された一対の保持部
材１２ａと、ハウジング２の壁面を貫通して延びるネジ
１２ｂとを具備する。通常、ネジ１２ｂは締められてお
り、したがって超磁歪ロッド１０が一対の保持部材１２
ａ間に保持されつつハウジング２内壁面に固定される。
ネジ１２ｂがゆるめられると超磁歪ロッド１０が保持装
置１２から離脱してハウジング２に対し相対移動可能と
なる。その結果、超磁歪ロッド１０に圧縮バネ１６のバ
ネ力が作用して予圧が圧縮バネ１６のバネ力に基づく設
定予圧とされる。再びネジ１２ｂが締められると予圧が
設定予圧に維持される。

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】印加される磁界の大きさに応じて軸線方
向に伸長または収縮する超磁歪材を具備し、該超磁歪材
に印加される磁界の大きさを制御することにより超磁歪
材の軸線方向長さを制御し、それによって超磁歪材の底
端に連結された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が公知である（特開平４−８１
５６５号公報参照）。

【０００３】ところで、超磁歪材に軸線方向の予圧また
は予荷重を付与すると印加される磁界の大きさに対する
超磁歪材の伸長量または収縮量を大きくすることができ
る。そこで、上述の燃料噴射弁では超磁歪材の頂端とハ
ウジング間にバイメタルを配置し、電気ヒータによりバ
イメタルを加熱してバイメタルを変形させることにより
超磁歪材に軸線方向の予圧を付与するようにしている。
ところが、超磁歪材に付与される予圧が変化すると印加
される磁界の大きさに対する超磁歪材の伸長量または収
縮量が変化し、実際の燃料噴射量が正規の燃料噴射量か
らずれるので超磁歪材に付与される予圧を一定に維持す
る必要がある。そこで、上述の燃料噴射弁では超磁歪材
の頂端周りに圧力センサを設けて超磁歪材に付与される
予圧を検出し、この予圧が一定になるように電気ヒータ
を制御するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この燃料噴
射弁では圧力センサを設けて予圧を検出し、予圧が一定
になるように電気ヒータを制御するという複雑な制御を
必要とし、コストが増大するという問題点がある。ま
た、このように電気ヒータによりバイメタルを加熱する
ようにすると冷間始動時においてバイメタルを十分に加
熱するのに比較的長い時間を要し、すなわち冷間始動時
にはしばらくの間予圧を正規の値に維持することができ
ない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、印加される磁界の大きさに応
じて軸線方向に伸長または収縮する超磁歪材を具備し、
超磁歪材に印加される磁界の大きさを制御することによ
り超磁歪材の軸線方向長さを制御し、それによって超磁
歪材の底端に連結された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において、超磁歪材を
頂端周りにおいて離脱可能に保持する保持手段と、超磁
歪材が保持手段から離脱したときに超磁歪材を閉弁方向
に付勢することにより超磁歪材に軸線方向の予圧を付与
する予圧付与手段とを具備している。すなわち１番目の
発明では、超磁歪材が保持手段から離脱されると予圧付
与手段が超磁歪材に予圧を付与するので燃料噴射弁の構
造を複雑にすることなく超磁歪材に付与される予圧が長
期にわたって一定に維持される。

【０００６】また、２番目の発明によれば１番目の発明
において、上記保持手段が流体室と、この流体室内の圧
力に応じて変位する係合部材とを具備し、流体室内の流
体圧が高くなると係合部材が超磁歪材に押圧せしめられ
て超磁歪材が保持され、流体室内の流体圧が低くなると
係合部材が超磁歪材から離脱するようにしている。すな
わち２番目の発明では、流体室内の流体圧に応じて超磁
歪材が保持または離脱せしめられる。

【０００７】また、３番目の発明によれば２番目の発明
において、燃料噴射停止時に上記流体室から流体を溢流
せしめ、それにより流体室内の流体圧を低下させて上記
係合部材を上記超磁歪材から離脱させるようにしてい
る。すなわち３番目の発明では、燃料噴射停止時に係合
部材が超磁歪材から離脱せしめられる。また、４番目の
発明によれば１番目の発明において、上記保持手段の保
持離脱作用を電気的に制御するようにしている。

【０００８】また、５番目の発明によれば１番目の発明
において、上記超磁歪材の頂端周りの部分に印加される
磁界を制御してこの超磁歪材部分を軸線方向に収縮せし
めることによりこの超磁歪材部分を半径方向に膨張せし
め、それにより超磁歪材部分を隣接配置された当接部材
に当接せしめることによって超磁歪材を保持するように
している。すなわち５番目の発明では、超磁歪材を保持
すべきときに頂端周りの超磁歪材部分が半径方向に膨張
せしめられ、超磁歪材を離脱すべきときに超磁歪材部分
が半径方向に収縮せしめられる。

【０００９】また、６番目の発明によれば１番目の発明
において、燃料噴射時に上記保持手段が上記超磁歪材を
保持し、燃料噴射停止時に保持手段が超磁歪材を離脱せ
しめると共に、燃料噴射が開始されるのに先立って保持
手段が超磁歪材の保持作用を開始するようにしている。
すなわち６番目の発明では、燃料噴射時に超磁歪材が保
持されるので、すなわち離脱するのが阻止されるので実
際の燃料噴射量が正規の燃料量からずれるのが阻止さ
れ、しかも燃料噴射停止開始時に超磁歪材が確実に保持
されている。

【００１０】

【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
の頂部には燃料供給口３を備えた燃料供給口ホルダ４が
一体的に形成され、ハウジング２の底端にはスペーサ５
を介して先端にノズル孔６を備えたノズル孔ホルダ７が
固定される。ハウジング２の内部空間内には互いに隣接
しつつ同軸配置されたソレノイドコイル８および環状の
永久磁石９が収容される。これらソレノイドコイル８お
よび永久磁石９は軸線方向の、しかしながら互いに逆向
きの磁界を形成する。ソレノイドコイル８の内部空間内
には超磁歪ロッド１０が摺動可能に配置される。この超
磁歪ロッド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、すなわち超磁歪ロッド１０に軸線方
向の磁界が印加されると超磁歪ロッド１０は軸線方向に
伸長し、印加される磁界が大きくなると伸長量が大きく
なる。この超磁歪ロッド１０の底端にはニードル１１の
頂端が固定され、このニードル１１はノズル孔ホルダ７
内に形成されたニードル挿入孔７ａ内に変位可能に挿入
される。なお、本実施態様では超磁歪ロッド１０および
ニードル１１もソレノイドコイル８および永久磁石９と
同軸配置される。

【００１１】図１および図２に示されるように、超磁歪
ロッド１０はその頂端周りにおいて保持装置１２により
ハウジング２内壁面に離脱可能に固定される。この保持
装置１２は超磁歪ロッド１０の両側に配置された一対の
保持部材１２ａと、ハウジング２の壁面を貫通して延び
るネジ１２ｂとを具備する。通常、ネジ１２ｂは締めら
れており、したがって超磁歪ロッド１０が一対の保持部
材１２ａ間に保持され、同時にこれら保持部材１２ａお
よび超磁歪ロッド１０がハウジング２内壁面に固定され
る。また、超磁歪ロッド１０の頂端にはフランジ１４が
接続され、このフランジ１４とハウジング２の頂部に固
定されるキャップ１５間には超磁歪ロッド１０を閉弁方
向に付勢する圧縮バネ１６が挿入される。さらに図１に
示されるように、ハウジング２内には燃料供給口３から
延びる連通路１７が形成されており、この連通路１７は
キャップ１５の底面とソレノイドコイル８および永久磁
石９の頂面間のハウジング２内に画定される燃料室１８
内に到る。

【００１２】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。燃料噴射を停止すべきときにはソレノ
イドコイル８が消勢される。このとき、超磁歪ロッド１
０に印加される磁界は永久磁石９により形成されるバイ
アス磁界のみである。図１の燃料噴射弁において、バイ
アス磁界の大きさは超磁歪ロッド１０の伸長量が概ね飽
和するように予め定められている。したがって、ソレノ
イドコイル８が消勢されると超磁歪ロッド１０が軸線方
向に大きく伸長し、それによりニードル１１が下降せし
められてノズル孔６を閉鎖し、斯くして燃料噴射が停止
される。

【００１３】一方、燃料噴射を行うべきときにはソレノ
イドコイル８が付勢される。このとき、超磁歪ロッド１
０に印加される磁界は永久磁石９によるバイアス磁界
と、ソレノイドコイル８により形成される磁界との合成
磁界である。図１の燃料噴射弁において、ソレノイドコ
イル８により形成される磁界の向きはバイアス磁界の向
きと逆向きであり、その大きさは超磁歪ロッド１０に印
加される合成磁界が概ね零となるように、すなわち超磁
歪ロッド１０の伸長量が概ね零となるように予め定めら
れている。したがって、ソレノイドコイル８が付勢され
ると超磁歪ロッド１０が軸線方向に収縮する。その結
果、ニードル１１が上昇せしめられてノズル孔６を開放
し、斯くして燃料噴射が行われる。

【００１４】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３および連通路１７を介
して燃料室１８内に流入し、次いで超磁歪ロッド１０と
ソレノイドコイル８間の環状間隙内を流通した後にニー
ドル挿入孔７ａ内に流入し、斯くしてノズル孔６から例
えば内燃機関の吸気通路内に噴射される。ところで、冒
頭で述べたように超磁歪ロッド１０に予圧または予荷重
を付与しておくと超磁歪ロッド１０に印加される磁界の
大きさに対する超磁歪ロッド１０の伸長量または収縮量
を大きくすることができるが、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ために超磁歪ロッ
ド１０に付与される予圧を一定に維持する必要がある。
ところが、燃料噴射弁１の長期の使用により例えばニー
ドル１１とノズル孔６とのシール面が磨耗し、或いは超
磁歪ロッド１０の弾性が低下すると予圧が変化してしま
う。したがって、超磁歪ロッド１０に付与される予圧を
調節または再設定する必要がある。

【００１５】そこで、図１の燃料噴射弁１では超磁歪ロ
ッド１０を離脱可能に保持する保持装置１２を設け、超
磁歪ロッド１０を保持装置１２から離脱させて超磁歪ロ
ッド１０に付与される予圧を再設定するようにしてい
る。すなわち、超磁歪ロッド１０に付与される予圧を再
設定すべきときにはネジ１２ｂがゆるめられる。その結
果、超磁歪ロッド１０が保持装置１２から離脱してハウ
ジング２に対し相対移動可能となる。その結果、超磁歪
ロッド１０に圧縮バネ１６のバネ力が作用して超磁歪ロ
ッド１０に付与される予圧が圧縮バネ１６のバネ力に基
づく設定予圧とされ、斯くして予圧が設定予圧に再設定
される。次いでネジ１２ｂが締められると超磁歪ロッド
１０に付与される予圧が設定予圧に維持される。

【００１６】このように図１の燃料噴射弁１では超磁歪
ロッド１０を保持装置１２から離脱させると自動的に予
圧が再設定されるようになっており、その結果燃料噴射
弁１の構造を複雑にすることなく超磁歪ロッド１０に付
与される予圧を長期にわたって設定予圧に維持すること
ができる。したがって、実際の燃料噴射量が正規の燃料
噴射量からずれるのを長期にわたって阻止することがで
きる。また、冷間時であっても超磁歪ロッド１０に付与
される予圧を設定予圧に維持することができる。

【００１７】図３に別の実施態様を示す。図３に示す実
施態様では、保持装置１２はキャップ１５の底面から燃
料室１８内に筒状をなして延びる係合部材１９を具備す
る。この係合部材１９は弾性を備えており、したがって
燃料室１８内の圧力に応じて変位可能になっている。ま
た、係合部材１９の内周面には内方に突出する突起２０
が設けられる。図３に示されるように、係合部材１９の
内部空間には超磁歪ロッド１０よりも大径のロッド挿入
孔２１が画定され、このロッド挿入孔２１内には超磁歪
ロッド１０の頂部が挿入される。なお、超磁歪ロッド１
０を閉弁方向に付勢する圧縮バネ１６は超磁歪ロッド１
０の頂端とロッド挿入孔２１の頂面間に挿入されてい
る。また、超磁歪ロッド１０と係合部材１９間にはＯリ
ング２２が設けられる。

【００１８】内燃機関の運転時には燃料室１８内は高圧
の燃料で満たされている。その結果、この高い燃圧によ
り係合部材１９の突起２０が超磁歪ロッド１０に押圧せ
しめられ、斯くして超磁歪ロッド１０が係合部材１９に
より保持される。一方、内燃機関の運転が停止されると
燃料室１８内の燃圧が次第に低下し、その結果超磁歪ロ
ッド１０が係合部材１９から離脱する。すなわち、超磁
歪ロッド１０が係合部材１９に対し相対移動可能とな
る。このとき超磁歪ロッド１０に圧縮バネ１６のバネ力
に基づく設定予圧が付与され、すなわち予圧が再設定さ
れる。再び機関が始動されて燃料室１８内の燃圧が高く
なると係合部材１９の突起２０が再び超磁歪ロッド２０
に押圧せしめられるので超磁歪ロッド１０が係合部材１
９により保持され、したがって超磁歪ロッド１０に付与
される予圧が設定予圧に維持される。

【００１９】このように図３の実施態様では内燃機関が
停止される毎に超磁歪ロッド１０に付与される予圧が自
動的に再設定される。したがって、超磁歪ロッド１０に
付与される予圧を常時設定予圧に維持することができ
る。図４に別の実施態様を示す。図４に示す実施態様で
は、保持装置１２はソレノイドコイル８および永久磁石
９とキャップ１５間のハウジング２内に固定された保持
部材２３を具備し、この保持部材２３とキャップ１５間
に燃料室１８から隔離された圧力室２４が画定される。
保持部材２３は図３の実施態様と同様の係合部材１９を
具備するが図４に示す実施態様では係合部材１９は圧力
室２４内に配置される。また、係合部材１９の内部空間
により画定されるロッド挿入孔２１内には超磁歪ロッド
１０の頂部が挿入されており、キャップ１５の底面と超
磁歪ロッド１０の頂面間に圧縮バネ１６が挿入されてい
る。

【００２０】図４に示されるように、圧力室２４はハウ
ジング２の壁面に形成された燃料ポート２５を介して電
子制御ユニット（ＥＣＵ）２６からの出力信号に基づき
制御される三方弁２７に接続される。三方弁２７は一方
では高圧通路２８を介して蓄圧室２９に接続されてお
り、他方では低圧通路３０を介して燃料タンク３１に接
続されており、圧力室２４をこれら高圧通路２８および
低圧通路３０のうちいずれか一方に接続する。蓄圧室２
９には例えば機関駆動式の燃料ポンプ３２の吐出側が接
続されており、したがって内燃機関の運転時には蓄圧室
２９内は高圧の燃料で満たされることになる。また、高
圧通路２８内には高圧通路２８内の燃圧を一定に維持す
るリリーフ弁３３が接続されている。なお、蓄圧室２９
は燃料供給口３に接続される燃料分配管（図示しない）
から構成することができる。

【００２１】通常、圧力室２４は高圧通路２８に接続さ
れる。その結果、圧力室２４内の燃圧が高くなって係合
部材１９が超磁歪ロッド１０に押圧せしめられ、斯くし
て超磁歪ロッド１０が係合部材１９により保持される。
一方、超磁歪ロッド１０に付与される予圧を再設定すべ
きときには圧力室２４が低圧通路３０に接続される。そ
の結果、圧力室２４内の燃料が圧力室２４の外部に溢流
して圧力室２４内の燃圧が低くなり、斯くして超磁歪ロ
ッド１０が係合部材１９から離脱せしめられる。このと
き、圧縮バネ１６のバネ力に基づいて超磁歪ロッド１０
に付与される予圧が設定予圧に再設定される。

【００２２】圧力室２４が予圧の再設定を行うために必
要な時間だけ低圧通路３０に接続されると再び圧力室２
４が高圧通路２８に接続される。その結果、燃料室１８
内の燃圧が高くなって超磁歪ロッド１０が係合部材１９
により保持され、したがって超磁歪ロッド１０に付与さ
れる予圧が設定予圧に維持される。なお、図４に示す実
施態様では圧力室２４内を燃料で満たすようにしている
が、圧力室２４内を例えば潤滑油や水などの液体または
空気や排気ガスなどの気体で満たすようにすることもで
きる。しかしながら、圧力室２４内を燃料で満たすよう
にすると追加のタンクや追加の蓄圧室を設ける必要がな
くなる。

【００２３】図５にさらに別の実施態様を示す。図５に
示す実施態様では保持装置１２は超磁歪ロッド１０の頂
端に接続されたフランジ３４周りに配置された一対の係
合部材３５と、これら一対の係合部材３５間に配置され
てこれら係合部材３５をハウジング２内壁面に向けて付
勢可能なコイル状の伸縮部材３６とを具備する。各係合
部材３５にはフランジ３４に対面する凹部３７が形成さ
れており、この凹部３７の頂面はフランジ３４の頂面に
係合可能になっている。一方、伸縮部材３６は形状記憶
合金からなり、伸縮部材３６の温度が低いときにはその
軸線方向すなわち超磁歪ロッド１０の概ね半径方向に伸
長し、伸縮部材３５の温度が高くなるとその軸線方向に
収縮するように形状が記憶されている。また、伸縮部材
３６には電子制御ユニット２６からの出力信号に基づき
制御されるスイッチ３８ａを介してバッテリ３８ｂが接
続されており、スイッチ３８ａがオンにされると伸縮部
材３６が発熱して高温となり、スイッチ３８ａがオフに
されると伸縮部材３６は燃料室１８内の燃料により冷却
される。なお、圧縮バネ１６はキャップ１５の底面と係
合部材３５の頂面間に挿入されている。

【００２４】通常、スイッチ３８ａはオフにされる。そ
の結果、伸縮部材３６がその軸線方向に伸長して係合部
材３５がハウジング２内壁面に押圧せしめられる。この
ときフランジ３４の頂面が係合部材３５の凹部３７の頂
面に係合しており、斯くして超磁歪ロッド１０が保持装
置１２により保持される。一方、超磁歪ロッド１０に付
与される予圧を再設定すべきときにはスイッチ３８ａが
オンにされる。その結果、伸縮部材３６がその軸線方向
に収縮して係合部材３５および超磁歪ロッド１０がハウ
ジング２内壁面に対し相対移動可能となる。このとき係
合部材３５の頂面に作用する圧縮バネ１６のバネ力に基
づき係合部材３５がフランジ３４に係合しつつ上下動
し、斯くして超磁歪ロッド１０に付与される予圧が設定
予圧に再設定される。

【００２５】スイッチ３８ａが予圧の再設定を行うため
に必要な時間だけオンに維持されると再びスイッチ３８
ａがオフとされる。その結果、伸縮部材３６が再び伸長
して超磁歪ロッド１０が保持装置１２により保持され、
したがって超磁歪ロッド１０に付与される予圧が設定予
圧に維持される。図６にさらに別の実施態様を示す。

【００２６】図６に示す実施態様では燃料供給口ホルダ
４がハウジング２と別個に形成されてハウジング２の頂
部に取り付けられ、燃料供給口３が超磁歪ロッド１０と
同軸配置される。また、超磁歪ロッド１０の頂端にはフ
ランジ１４を備えた円筒部材１４ａが一体的に接続され
ており、フランジ１４と燃料供給口ホルダ４の底面間に
は圧縮バネ１６が挿入される。

【００２７】保持装置１２はハウジング２と燃料供給口
ホルダ４間に配置された磁歪装置ホルダ３９内に収容さ
れた例えば一対の磁歪装置４０を具備し、各磁歪装置４
０は超磁歪ロッド１０または円筒部材１４ａの半径方向
に延びる保持用超磁歪ロッド４１と、保持用超磁歪ロッ
ド４１周りに同軸配置された、ソレノイドコイル８と異
なるソレノイドコイル４２および環状の永久磁石４３と
を具備する。保持用超磁歪ロッド４１は超磁歪ロッド１
０と同様に正磁歪材から形成されており、これら保持用
超磁歪ロッド４１の外端は磁歪装置ホルダ３９に固定さ
れたキャップ４４に固定される。なお、両ソレノイドコ
イル４２は電子制御ユニット２６からの出力信号に基づ
いて制御される。

【００２８】通常、両ソレノイドコイル４２は消勢され
る。その結果、保持用超磁歪ロッド４１が永久磁石４３
のバイアス磁界によりその軸線方向に伸長して内端が円
筒部材１４ａに係合し、斯くして超磁歪ロッド１０が保
持される。一方、超磁歪ロッド１０に付与される予圧を
再設定すべきときには両ソレノイドコイル４２が付勢さ
れる。その結果、保持用超磁歪ロッド４１に印加される
合成磁界がほぼ零とされ、それにより保持用超磁歪ロッ
ド４１がその軸線方向にほぼ自然長まで収縮して内端が
円筒部材１４ａから離脱し、斯くして円筒部材１４ａお
よび超磁歪ロッド１０が保持装置１２に対し相対移動可
能となる。このとき圧縮バネ１６のバネ力に基づいて超
磁歪ロッド１０に付与される予圧が設定予圧に再設定さ
れる。

【００２９】両ソレノイドコイル４２が予圧の再設定を
行うために必要な時間だけ付勢されると再び両ソレノイ
ドコイル４２が消勢される。その結果、保持用超磁歪ロ
ッド４１が伸長して超磁歪ロッド１０が保持装置１２に
より保持され、したがって超磁歪ロッド１０に付与され
る予圧が設定予圧に維持される。図７にさらに別の実施
態様を示す。

【００３０】図７に示す実施態様では保持装置１２は燃
料室１８内に配置された単一の磁歪装置４０を具備し、
保持用超磁歪ロッド４１は超磁歪ロッド１０と同軸配置
される。保持装置１２はさらに、超磁歪ロッド１０の頂
端周りにおいてボールホルダ４５内に収容された複数の
ボール４６と、保持用超磁歪ロッド４１の底端とボール
ホルダ４５の頂面間に挿入された可動部材４７と、ボー
ルホルダ４５の底面とハウジング２内に形成されたシー
ト部分４８間に挿入されてボールホルダ４５を上方に向
けて付勢する圧縮バネ４９とを具備する。

【００３１】各ボール４６はボールホルダ４５内におい
て超磁歪ロッド１０の半径方向に移動可能に保持されて
いる。一方、図７に示されるように燃料室１８の内壁面
は頂部に向けて拡開しており、したがってボールホルダ
４５が下降するとボール４６が燃料室１８内壁面に沿っ
て半径方向内方に移動せしめられ、ボールホルダ４５が
上昇するとボール４６は半径方向外方に移動可能とな
る。なお、圧縮バネ１６は超磁歪ロッド１０の頂端と可
動部材４７の底面間に挿入されている。また、保持用超
磁歪ロッド４１の頂端はハウジング２と燃料供給口ホル
ダ４間に把持された固定板４８に固定されている。

【００３２】通常、ソレノイドコイル４２は消勢され
る。その結果、保持用超磁歪ロッド４１が永久磁石４３
のバイアス磁界により軸線方向に伸長して可動部材４７
およびボールホルダ４５が下降せしめられる。したがっ
て、ボール４６が燃料室１８内壁面により半径方向内向
きに付勢され、斯くして超磁歪ロッド１０が保持され
る。一方、超磁歪ロッド１０に付与される予圧を再設定
すべきときにはソレノイドコイル４２が付勢される。そ
の結果、保持用超磁歪ロッド４１がその軸線方向にほぼ
自然長まで収縮する。このとき圧縮バネ４９のバネ力に
よりボールホルダ４５および可動部材４７が上昇せしめ
られるのでボール４６が超磁歪ロッド１０が保持装置１
２から離脱し、超磁歪ロッド１０が保持装置１２に対し
相対移動可能となる。このとき圧縮バネ１６のバネ力に
基づいて超磁歪ロッド１０に付与される予圧が設定予圧
に再設定される。

【００３３】ソレノイドコイル４２が予圧の再設定を行
うために必要な時間だけ付勢されると再びソレノイドコ
イル４２が消勢される。その結果、保持用超磁歪ロッド
４１が伸長して超磁歪ロッド１０が保持装置１２により
保持され、したがって超磁歪ロッド１０に付与される予
圧が設定予圧に維持される。図８にさらに別の実施態様
を示す。

【００３４】図８に示す実施態様でも保持装置１２は図
７の実施態様と同様に単一の磁歪装置４０を具備する。
しかしながら永久磁石４３が設けられない点で図７の磁
歪装置と構成を異にしている。保持装置１２はさらに、
それぞれ対応する脆弱部４９を介してハウジング２に固
定された例えば一対の係合部材５０と、保持用超磁歪ロ
ッド４１の底端と係合部材５０の頂端間に挿入された可
動部材４７と、係合部材５０と燃料室１８内壁面間に挿
入されてそれぞれ対応する係合部材５０を半径方向内向
きに付勢するた圧縮バネ５１とを具備する。各係合部材
５０はその頂部に作用される応力に応じ脆弱部４９を回
動中心として超磁歪ロッド１０の半径方向に移動可能に
なっている。なお、圧縮バネ１６は超磁歪ロッド１０の
頂端と可動部材４７の底面間に挿入されている。

【００３５】通常、ソレノイドコイル４２は消勢され
る。その結果、保持用超磁歪ロッド４１が軸線方向にほ
ぼ自然長まで収縮するので係合部材５０の頂端に可動部
材４７による下向きの応力が作用しなくなる。このとき
係合部材５０はそれぞれ対応する圧縮バネ５１により半
径方向内向きに付勢されており、斯くして超磁歪ロッド
１０が係合部材５０により保持される。一方、超磁歪ロ
ッド１０に付与される予圧を再設定すべきときにはソレ
ノイドコイル４２が付勢される。その結果、保持用超磁
歪ロッド４１が軸線方向に伸長して可動部材４７が下降
せしめられる。可動部材４７が下降せしめられると係合
部材５０の頂端に下向きの応力が作用して係合部材５０
が脆弱部４９を回動中心として半径方向外側に移動せし
められ、斯くして超磁歪ロッド１０が保持装置１２から
離脱する。このとき圧縮バネ１６のバネ力に基づいて超
磁歪ロッド１０に付与される予圧が設定予圧に再設定さ
れる。

【００３６】ソレノイドコイル４２が予圧の再設定を行
うために必要な時間だけ付勢されると再びソレノイドコ
イル４２が消勢される。その結果、保持用超磁歪ロッド
４１が伸長して超磁歪ロッド１０が保持装置１２により
保持され、したがって超磁歪ロッド１０に付与される予
圧が設定予圧に維持される。図９にさらに別の実施態様
を示す。

【００３７】図９に示す実施態様では磁歪装置４０に永
久磁石４３が設けられず、保持用超磁歪ロッド４１が超
磁歪ロッド１０の頂部１０ａから形成される点で図７の
磁歪装置と構成を異にしている。また、保持装置１２は
燃料室１８内に固定された環状の当接部材５２を具備
し、この当接部材５２の内部空間内に保持用超磁歪ロッ
ド４１が挿入される。この当接部材５２の内部空間の内
径は伸長している頂部１０ａの外径よりもわずかばかり
大きく、かつ収縮している頂部１０ａの外径よりもわず
かばかり小さくなるように定められている。なお、圧縮
バネ１６は超磁歪ロッド１０に取り付けられたフランジ
１４と固定板４８の底面間に挿入されている。

【００３８】通常、ソレノイドコイル４２は消勢され
る。その結果、保持用超磁歪ロッド４１が軸線方向にほ
ぼ自然長まで収縮し、それにより保持用超磁歪ロッド４
１が半径方向に伸長時に比べて膨張する。このため、保
持用超磁歪ロッド４１が当接部材５２に当接し、斯くし
て超磁歪ロッド１０が保持装置１２により保持される。
一方、超磁歪ロッド１０に付与される予圧を再設定すべ
きときにはソレノイドコイル４２が付勢される。その結
果、保持用超磁歪ロッド４１が軸線方向に伸長し、それ
により保持用超磁歪ロッド４１が半径方向に収縮し、し
たがって保持用超磁歪ロッド４１が当接部材５２から離
脱する。このとき圧縮バネ１６のバネ力に基づいて超磁
歪ロッド１０に付与される予圧が設定予圧に再設定され
る。

【００３９】ソレノイドコイル４２が予圧の再設定を行
うために必要な時間だけ付勢されると再びソレノイドコ
イル４２が消勢される。その結果、保持用超磁歪ロッド
４１が伸長して超磁歪ロッド１０が保持装置１２により
保持され、したがって超磁歪ロッド１０に付与される予
圧が設定予圧に維持される。図９に示す実施態様では超
磁歪ロッド１０の頂部１０ａを半径方向に膨張または収
縮せしめて超磁歪ロッド１０を保持または離脱するよう
にしている。しかしながら、超磁歪ロッド１０の頂端に
別個の超磁歪ロッドを一体的に接続し、この超磁歪ロッ
ドを半径方向に膨張または収縮せしめて超磁歪ロッド１
０を保持または離脱するようにすることもできる。

【００４０】このように図４から図９に示す実施態様で
は予圧を再設定すべきときにのみ三方弁２７が制御さ
れ、スイッチ３８ａがオンとされ、或いはソレノイドコ
イル４２が付勢されるので消費電力を低減することがで
きる。また、図４から図９に示す実施態様では燃料噴射
停止状態にある限りいつでも超磁歪ロッド１０に付与さ
れる予圧を再設定することができる。そこで、図４から
図９に示す実施態様では予圧を再設定すべきか否かを判
別し、予圧を再設定すべきであると判断されたときには
内燃機関の運転中であっても予圧の再設定を行うように
している。

【００４１】図１０は予め定められた設定クランク角毎
に繰り返し実行される割り込みルーチンを示している。
図１０を参照するとまずステップ６０では現在燃料噴射
を開始すべき時期であるか否かが判別される。燃料噴射
開始時期のときには次いでステップ６１に進み、ソレノ
イドコイル８が付勢される。燃料噴射は図示しない別の
ルーチンで算出された燃料噴射時間だけ実行されるよう
になっており、すなわちソレノイドコイル８が付勢され
てからこの燃料噴射時間だけ経過するとソレノイドコイ
ル８は消勢される。

【００４２】一方、ステップ６０において燃料噴射開始
時期でないときには次いでステップ６２に進み、要求条
件が成立しているか否かすなわち予圧の再設定を行うべ
きであるか否かが判別される。図１０の実施態様では、
前回行われた予圧の再設定からの積算運転時間、積算車
両走行距離、または積算燃料消費量が予め定められたし
きい値を越えたときに要求条件が成立していると判断さ
れる。しかしながら、燃料噴射弁１の温度が高くなって
超磁歪ロッド１０と例えばハウジング２との間に熱膨張
差が生じたときにも予圧が変化する。そこで、機関運転
状態を表すエンジンオイルまたは冷却水の温度、或いは
機関負荷または機関回転数が予め定められたしきい値を
越えて変化したときに要求条件が成立していると判断す
ることもできる。

【００４３】要求条件が成立していると判断されたとき
には次いでステップ６３に進み、可能条件が成立してい
るか否か、すなわち現在の燃料噴射の時間間隔が、超磁
歪ロッド１０を一旦保持装置１２から離脱させて予圧を
再設定し、次いで超磁歪ロッド１０を保持するために必
要な時間よりも長いか否かが判別される。図１０の実施
態様では、次回の燃料噴射が開始されるまでの時間が比
較的長い機関運転状態、すなわち例えば機関回転数また
は燃料噴射時間（機関負荷）が予め定められたしきい値
よりも小さいとき、または機関減速運転時のような燃料
カット時に可能条件が成立していると判断される。な
お、機関運転状態に応じて運転される気筒数を変更する
ようにした多気筒内燃機関においては運転休止時に可能
条件が成立していると判断することもできる。

【００４４】可能条件が成立していると判断されたとき
には次いでステップ６４に進み、現在予圧の再設定を開
始することが可能であるか否か、すなわち現在予圧の再
設定を開始したときに次回の燃料噴射が開始されるまで
に予圧の再設定が完了するか否かが判別される。可能な
時期であると判断されたときには次いでステップ６５に
進み、予圧の再設定が行われる。すなわち、図４の実施
態様では三方弁２７が制御されて圧力室２４が一時的に
低圧通路３０に接続され、図５の実施態様でスイッチ３
８ａが一時的にオンとされ、図６から図９の実施態様で
はソレノイドコイル４１が一時的に付勢される。一方、
ステップ６２において要求条件が成立しないとき、ステ
ップ６３において可能条件が成立しないとき、ステップ
６４において可能な時期でないと判断されたときには予
圧の再設定を行うことなく処理サイクルを終了する。す
なわち、超磁歪ロッド１０が保持状態に維持される。

【００４５】また、図４から図９に示す実施態様では内
燃機関のイグニッションスイッチ（図示しない）がオフ
とされたときに予圧の再設定を行い、次いで電子制御ユ
ニット２６への通電を停止するようにすることもでき
る。すなわち、この場合には内燃機関が停止される毎に
予圧の再設定が行われることになる。図１１にさらに別
の実施態様を示す。

【００４６】図１１の実施態様では磁歪装置４０が永久
磁石４３を備えている点で図９の実施態様と構成を異に
している。したがって、ソレノイドコイル４２が付勢さ
れると超磁歪ロッド４１に印加される合成磁界がほぼ零
となって超磁歪ロッド４１が軸線方向にほぼ自然長まで
収縮し、それにより半径方向に膨張し、斯くして超磁歪
ロッド４１が当接部材５２に当接する。一方、ソレノイ
ドコイル４２が消勢されると永久磁石４３のバイアス磁
界により保持用超磁歪ロッド４１が軸線方向に伸長して
半径方向に収縮し、斯くして当接部材５２から離脱す
る。このとき圧縮バネ１６のバネ力に基づいて超磁歪ロ
ッド１０に付与される予圧が設定予圧に再設定される。

【００４７】ところで、図４から図９の実施態様では通
常、超磁歪ロッド１０を保持し、予圧を再設定すべきと
きに超磁歪ロッド１０を離脱させるようにしている。予
圧の再設定は燃料噴射停止時に行われるので燃料噴射時
には超磁歪ロッド１０は保持されており、したがって実
際の燃料噴射量が正規の燃料噴射量からずれるのが阻止
されている。ところが、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ためには超磁歪ロッド１
０が燃料噴射時に保持されていればよい。そこで図１１
の実施態様では通常または燃料噴射停止時に超磁歪ロッ
ド１０を保持装置１２から離脱させ、燃料噴射時にのみ
超磁歪ロッド１０を保持装置１２により保持するように
している。このようにすると燃料噴射を開始すべきとき
に予圧の再設定がすでに完了していることになり、した
がって予圧を常時、設定予圧に維持することができる。
また、燃料噴射が完了する毎に予圧の再設定を行うよう
にすることもできる。

【００４８】ソレノイドコイル４２の付勢作用を、ソレ
ノイドコイル８の付勢作用と同期させれば燃料噴射時に
超磁歪ロッド１０を保持することができる。しかしなが
ら作動遅れを考えると、このように同期させた場合には
燃料噴射が開始されるときに、すなわち超磁歪ロッド１
０が収縮を開始するときに超磁歪ロッド１０が確実に保
持されていない恐れがある。そこで、図１１の実施態様
では図１２に示すようにソレノイドコイル８の付勢作用
が開始されるのに先立ってソレノイドコイル４２の付勢
作用を開始するようにしている。その結果、燃料噴射が
開始されるのに先立って超磁歪ロッド１０の保持作用が
開始されることになり、したがって燃料噴射が開始され
るときに超磁歪ロッド１０を確実に保持することがで
き、斯くして実際の燃料噴射量が正規の燃料噴射量から
ずれるのを確実に阻止することができる。なお、ソレノ
イドコイル８が消勢されるのと同期してソレノイドコイ
ル４２が消勢される。

【００４９】図１３は本実施態様において予め定められ
た設定クランク角毎に繰り返し実行される割り込みルー
チンを示している。図１３を参照すると、まずステップ
７０では現在燃料噴射を開始すべき時期であるか否かが
判別される。燃料噴射開始時期のときには次いでステッ
プ７１に進み、ソレノイドコイル８が付勢される。一
方、燃料噴射開始時期でないときには次いでステップ７
２に進み、上述の要求条件が成立しているか否か、すな
わち予圧の再設定を行うべきであるか否かが判別され
る。要求条件が成立していると判断されたときには次い
でステップ７３に進み、現在、次回の燃料噴射開始時期
よりも一定クランク角だけ前であるか否かが判別され
る。次回の燃料噴射開始時期よりも一定クランク角だけ
前であるときには次いでステップ７４に進み、ソレノイ
ドコイル４２が付勢される。すなわち、超磁歪ロッド１
０が保持される。一方、要求条件が成立していないと判
断されたとき、または次回の燃料噴射開始時期よりも一
定クランク角だけ前でないときには処理サイクルを終了
する。すなわち、超磁歪ロッド１０が離脱状態に維持さ
れて予圧の再設定が行われる。

【００５０】

【発明の効果】燃料噴射弁の構造を複雑にすることなく
超磁歪材に付与される予圧を長期にわたって一定に維持
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。

【図２】図１のＡ部の拡大図である。

【図３】別の実施態様による超磁歪式燃料噴射弁の図２
と同様な拡大断面図である。

【図４】さらに別の実施態様による超磁歪式燃料噴射弁
の図２と同様な拡大断面図である。

【図５】さらに別の実施態様による超磁歪式燃料噴射弁
の図２と同様な拡大断面図である。

【図６】さらに別の実施態様による超磁歪式燃料噴射弁
の図２と同様な拡大断面図である。

【図７】さらに別の実施態様による超磁歪式燃料噴射弁
の図２と同様な拡大断面図である。

【図８】さらに別の実施態様による超磁歪式燃料噴射弁
の図２と同様な拡大断面図である。

【図９】さらに別の実施態様による超磁歪式燃料噴射弁
の図２と同様な拡大断面図である。

【図１０】クランク角割り込みルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図１１】さらに別の実施態様による超磁歪式燃料噴射
弁の図２と同様な拡大断面図である。

【図１２】燃料噴射時期と、保持装置の保持時期とを示
すタイムチャートである。

【図１３】図１１の実施態様によるクランク角割り込み
ルーチンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…超磁歪式燃料噴射弁 ２…ハウジング ６…ノズル孔 ８…ソレノイドコイル ９…永久磁石 １０…超磁歪ロッド １１…ニードル １２…保持装置 １６…圧縮バネ １８…燃料室

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加される磁界の大きさに応じて軸線方
   向に伸長または収縮する超磁歪材を具備し、該超磁歪材
   に印加される磁界の大きさを制御することにより超磁歪
   材の軸線方向長さを制御し、それによって超磁歪材の底
   端に連結された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において、超磁歪材を頂端周り
   において離脱可能に保持する保持手段と、超磁歪材が保
   持手段から離脱したときに超磁歪材を閉弁方向に付勢す
   ることにより超磁歪材に軸線方向の予圧を付与する予圧
   付与手段とを具備した超磁歪式燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 上記保持手段が流体室と、該流体室内の
   圧力に応じて変位する係合部材とを具備し、流体室内の
   流体圧が高くなると係合部材が超磁歪材に押圧せしめら
   れて超磁歪材が保持され、流体室内の流体圧が低くなる
   と係合部材が超磁歪材から離脱するようにした請求項１
   に記載の超磁歪式燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 燃料噴射停止時に上記流体室から流体を
   溢流せしめ、それにより流体室内の流体圧を低下させて
   上記係合部材を上記超磁歪材から離脱させるようにした
   請求項２に記載の超磁歪式燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 上記保持手段の保持離脱作用を電気的に
   制御するようにした請求項１に記載の超磁歪式燃料噴射
   弁。
5. 【請求項５】 上記超磁歪材の頂端周りの部分に印加さ
   れる磁界を制御して該超磁歪材部分を軸線方向に収縮せ
   しめることにより該超磁歪材部分を半径方向に膨張せし
   め、それにより超磁歪材部分を隣接配置された当接部材
   に当接せしめることによって超磁歪材を保持するように
   した請求項１に記載の超磁歪式燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 燃料噴射時に上記保持手段が上記超磁歪
   材を保持し、燃料噴射停止時に保持手段が超磁歪材を離
   脱せしめると共に、燃料噴射が開始されるのに先立って
   保持手段が超磁歪材の保持作用を開始するようにした請
   求項１に記載の超磁歪式燃料噴射弁。