| 【発明の名称】 |
弁装置、燃料噴射装置およびそれらの製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】山口 幸雄
【氏名】牧野 厚資
【氏名】岩崎 義人
【氏名】宮崎 武敏
【氏名】阿部 明
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| 【要約】 |
【課題】弁密度を向上することができる弁装置、燃料噴射装置およびそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】ノズルボディ２０とバルブニードル３０とを組み付け、弁座部２１と当接部３１とが当接している閉弁状態のときにバルブニードル３０の反当接部側から軸線方向に当接部３１側へ荷重を加える。荷重を加えると、当接部３１が弁座部２１へくい込み、弁座部２１および当接部３１が変形する。弁座部２１および当接部３１の変形により、弁座部２１には溝部２２が形成され、当接部３１は溝部２２の形状に対応する外部形状となる。その結果、溝部２２の形状と当接部３１の外部形状とはならされ、弁座部２１と当接部３１との間には隙間が発生しない。そのため、閉弁時における弁密度が向上し、所定外の時期に燃料が燃焼室内へ漏出することを防止できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 弁座部が設けられている弁ボディと、前記弁座部に着座可能な当接部が設けられている弁部材と、前記弁座部に設けられ、前記当接部の外部形状と対応する形状に形成されている溝部と、を備えることを特徴とする弁装置。
【請求項２】 前記溝部は、前記弁ボディの内周面からの深さｔが０．１μｍから０．５μｍであることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
【請求項３】 噴孔の入口側に弁座部が設けられている弁ボディと、前記弁座部へ着座または前記弁座部から離座することにより前記噴孔からの燃料の噴射を断続する当接部が設けられている弁部材と、前記弁座部に設けられ、前記当接部の外部形状と対応する形状に形成されている溝部と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】 前記溝部は、前記弁ボディの内周面からの深さｔが０．１μｍから０．５μｍであることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項５】 弁座部が設けられている弁ボディと、前記弁座部に着座可能な当接部が設けられている弁部材とを備える弁装置の製造方法であって、前記弁座部に前記当接部が着座した状態で、前記弁部材の反当接部側の端部から前記弁座部方向へ押圧する工程を含むことを特徴とする弁装置の製造方法。
【請求項６】 噴孔の入口側に弁座部が設けられている弁ボディと、前記弁座部へ着座または前記弁座部から離座することにより前記噴孔からの燃料の噴射を断続する当接部が設けられている弁部材とを備える燃料噴射装置の製造方法であって、前記弁ボディに前記弁部材を組み付ける組み付け工程と、前記弁座部に前記当接部が着座した状態で、前記弁部材の反当接部側の端部から前記弁座方向へ押圧する押圧工程と、を含むことを特徴とする燃料噴射装置の製造方法。
【請求項７】 前記押圧工程は、前記組み付け工程後に実施されることを特徴とする請求項６記載の燃料噴射装置の製造方法。
【請求項８】 前記組み付け工程と前記押圧工程との間に、前記弁部材を閉弁方向に付勢する付勢部材を前記弁ボディに組み付ける工程と、前記付勢部材の付勢力を調整する調整部材を前記弁ボディに組み付ける工程とをさらに含むことを特徴とする請求項７記載の燃料噴射装置の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弁装置、内燃機関（以下、内燃機関を単に「エンジン」という。）の燃料噴射装置およびそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、弁ボディの弁座部に弁部材の当接部が着座または弁座部から当接部が離座することにより、弁座部と当接部との間を流通する流体を断続する弁装置が知られている。このような弁装置では、閉弁時に弁座部と当接部とを高精度に密閉させる、すなわち弁密度を向上させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば、エンジンに用いられる燃料噴射装置の燃料噴射弁の場合、弁密度が低いと燃料の漏れなどが生じ所定時期以外に燃料が燃焼室内へ流入するおそれがある。所定時期以外に燃料が燃焼室内へ流入すると、燃料が完全に燃焼されない。そのため、排出ガス中の炭化水素（ＨＣ）などが増加し、排出ガスの規制を満足することができない。
【０００４】そこで、特開平８−１０５３７０号公報に開示される燃料噴射弁の製造方法のように、当接部の形状に対応した形状に成形された砥石を用いて当接部を高精度に加工し弁密度を高めている。しかしながら、特開平８−１０５３７０公報に開示される燃料噴射弁の製造方法によると、当接部が形成されている弁部材を単体で加工するため、弁部材単体を高精度に加工することは可能であっても、組み付け時における弁ボディの変形などにより弁座部と当接部との間に隙間が生じ、弁密度が低下するおそれがある。
【０００５】燃料噴射弁に限らず弁装置の弁密度を向上させるためには、例えば弁座部と当接部との間に液状の砥粒を流し加工することが考えられる。しかし、その後の工程で洗浄工程などが必要となり、製造コストが増大するという問題がある。
【０００６】そこで、本発明の目的は、弁密度を向上することができる弁装置および燃料噴射装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、製造コストが増大することなく弁密度を向上することができる弁装置および燃料噴射装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の弁装置または請求項３記載の燃料噴射装置によると、弁座部には当接部の外部形状と対応する形状の溝部を備えている。当接部の外部形状と溝部の形状とは対応しているため、閉弁時には当接部が溝部を閉塞するような状態となる。したがって、閉弁時には弁座部と当接部との間に隙間が発生しないので、その隙間からの流体の漏出を防止でき、弁密度を向上することができる。
【０００８】本発明の請求項２記載の弁装置または請求項４記載の燃料噴射装置によると、溝部は弁ボディの内周面からの深さが０．１μｍから０．５μｍである。したがって、開弁時に溝部を通過する流体の流通を阻害することなく、開弁後速やかに流体を流通させることができる。
【０００９】本発明の請求項３記載の燃料噴射装置によると、弁座部には当接部の外部形状と対応する形状の溝部を備えている。そのため、弁密度が向上し、閉弁時に燃料が弁座部と当接部との間から燃焼室内へ漏出することを防止できる。しがって、燃料の不完全燃焼を防止し、エンジンから排出される排気ガスに含まれるＨＣを低減することができる。
【００１０】本発明の請求項５記載の弁装置の製造方法または請求項６記載の燃料噴射装置の製造方法によると、弁座部に当接部が着座した状態で弁部材の反当接部側端部から弁座方向へ押圧する工程を含んでいる。弁部材を押圧することにより、弁座部および当接部の当接している部位同士が変形する。すなわち、弁座部には当接部の外部形状が転写され、当接部の外部形状は弁座部の転写された形状の部位を閉塞するような形状に変形する。そのため、弁座部と当接部との間に隙間が生じることがない。また、弁座部と当接部とは弁部材を押圧することで加工されるため、例えば高精度な研磨加工などが不要である。したがって、弁座部と当接部の加工に長時間を必要とせず、製造コストが増大することなく弁密度を向上することができる。
【００１１】本発明の請求項７記載の燃料噴射装置の製造方法によると、弁ボディと弁部材との組み付けを実施した後に押圧工程は実施される。したがって、弁ボディと弁部材とを同時に加工することができるので、加工に長時間を必要としない。また、弁ボディと弁部材とを同時に加工することで、弁ボディおよび弁部材に隙間の発生を防止でき、弁密度を向上することができる。本発明の請求項８記載の燃料噴射装置の製造方法によると、押圧工程は弁ボディに付勢部材および調整部材を組み付けた後に実施することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施例）本発明の弁装置をガソリンエンジンの燃料噴射装置に適用した第１実施例を図２および図３に示す。
【００１３】燃料噴射装置としての燃料噴射弁１のケーシング１０は、磁性パイプ１１、固定鉄心１２、電磁駆動装置４０などを覆うモールド樹脂である。ノズルボディ２０は磁性パイプ１１とレーザ溶接などにより接合されている。弁部材としてのバルブニードル３０は磁性パイプ１１およびノズルボディ２０の内部に往復移動可能に収容されており、バルブニードル３０の当接部３１はノズルボディ２０に形成した弁座部２１に着座可能である。磁性パイプ１１およびノズルボディ２０により弁ボディが構成されている。弁座部２１には溝部２２が形成されている。
【００１４】バルブニードル３０の反当接部側に設けられている接合部３２は可動鉄心３３と結合している。固定鉄心１２と非磁性パイプ１３、非磁性パイプ１３と磁性パイプ１１とはそれぞれレーザ溶接などにより接合されている。ノズルボディ２０の燃焼室側端部に、薄い円板状に形成された噴孔部材２３が配設されている。噴孔部材２３には噴孔２３ａが形成されている。バルブニードル３０の当接部３１がノズルボディ２０の弁座部２１から離座すると、当接部３１と弁座部２１との間に形成される空隙を燃料が通過し、噴孔２３ａから燃料が噴射される。
【００１５】図２に示すように固定鉄心１２は略円筒形状であり、内部を燃料が流通可能である。固定鉄心１２の反噴孔側の端部には、燃料に含まれている微細な不純物を除去するための濾過部材１４が配設されている。また、固定鉄心１２の内部には、調整部材としてのアジャスティングパイプ１５が収容されている。アジャスティングパイプ１５の噴孔側端部は、バルブニードル３０を弁座部２１方向へ付勢する付勢部材としてのスプリング１６と当接している。
【００１６】バルブニードル３０の反噴孔側に電磁駆動装置４０が配設されている。電磁駆動装置４０は、コイル４１、コイル４１が巻回されたスプール４２、ならびにスプール４２の周囲を覆うように配設されている金属プレート４３などから構成されている。また、磁性パイプ１１、固定鉄心１２、可動鉄心３３、および金属プレート４３により磁気回路が構成されている。コイル４１に通電することにより、磁気回路に磁力が発生し、可動鉄心３３とともにバルブニードル３０を図２の上方に吸引する。
【００１７】コイル４１は、非磁性パイプ１３を挟むように位置する磁性パイプ１１および固定鉄心１２のそれぞれの端部と非磁性パイプ１３との周囲を覆うようにケーシング１０内に位置している。コイル４１はターミナル４４と電気的に接続されており、ターミナル４４に印加される電流がコイル４１に加わる。
【００１８】電磁駆動装置４０のコイル４１への通電がオンされると、コイル４１に発生した電磁吸引力により、可動鉄心３３が固定鉄心１２側に吸引される。この電磁吸引力により可動鉄心３３が固定鉄心１２側に吸引されると、可動鉄心３３とともにバルブニードル３０が固定鉄心１２側に移動し、バルブニードル３０の当接部３１がノズルボディ２０の弁座部２１から離座する。当接部３１が弁座部２１から離座すると、当接部３１と弁座部２１との間に空隙が形成され、この空隙を経由して噴孔２３ａから燃料が噴射される。
【００１９】コイル４１への通電がオフされ電磁吸引力が消滅すると、スプリング１６の付勢力により可動鉄心３３およびバルブニードル３０が弁座部２１側に移動し、当接部３１が弁座部２１に着座する。これにより、当接部３１と弁座部２１との間に形成されていた空隙が閉塞され、噴孔２３ａからの燃料の噴射が遮断される。
【００２０】次に、弁座部２１および当接部３１について説明する。図１に示すように、ノズルボディ２０の弁座部２１とバルブニードル３０の当接部３１とは所定の角度差が生じるように設定されている。バルブニードル３０には噴孔２３ａ側の端部近傍に円柱部３４と円錐台部３５とが設けられている。この円柱部３４と円錐台部３５との円環状の接続部の近傍が当接部３１となる。なお、図１および図４には弁座部２１と当接部３１との接続部の半径が比較的大きな曲面形状となるように示されているが、当接部３１および溝部２２の形状を誇張して表現したものであり、実際の形状は図１に示すよりも半径が小さな曲面形状となる。ノズルボディ２０の内周部には、この当接部３１と当接する弁座部２１が環状に設けられている。
【００２１】図１に示すように、弁座部２１には当接部３１の外部形状と対応する形状の溝部２２が形成されている。溝部２２はノズルボディ２０の内周部に弁座部２１と同様に環状に形成されている。図１および図４に示すように溝部２２の形状は、バルブニードル３０の当接部３１の外部形状と対応している。すなわち、溝部２２は当接部３１の凸部形状が転写された凹部形状となっている。ノズルボディ２０の内周面２０ａから溝部２２の底部までの距離、すなわち溝部２２の深さｔは０．１μｍから０．５μｍとなるように形成されている。図４に示すように閉弁時には、バルブニードル３０の当接部３１がこの溝部２２を閉塞するように弁座部２１に着座する。
【００２２】次に、燃料噴射弁の製造方法を説明する。
１． ノズルボディ２０およびバルブニードル３０など燃料噴射弁１の各部材を所定の形状に成形する。
２． 電磁駆動装置４０、ならびに所定の形状に成形したノズルボディ２０およびバルブニードル３０など燃料噴射弁１の各部材を組み付け、燃料噴射弁の仮製品とする。
【００２３】３． 図５に示すように燃料噴射弁の仮製品２を支持台３に載置する。支持台３に載置された燃料噴射弁の仮製品２は、弁座部２１と当接部３１とが当接した閉弁状態となっている。
４． 支持台３に載置された燃料噴射弁の仮製品２の固定鉄心１２の内部に押圧ピン４を挿入する。この押圧ピン４の端部はバルブニードル３０に当接させる。押圧ピン４は固定鉄心１２の内部に挿入可能な棒状部材である。そして押圧ピン４の端部４ａに荷重を加えることにより、バルブニードル３０の当接部３１方向へバルブニードル３０を押圧する。
【００２４】バルブニードル３０を押圧することにより、当接部３１は弁座部２１へくい込んでいく。これにより、弁座部２１には当接部３１の外部形状が転写された図１に示すような溝部２２が形成される。溝部２２はノズルボディ２０の内周部の全周にわたって形成される。また、バルブニードル３０とノズルボディ２０とは材質が同一であることから、その硬さも同一である。そのため、押圧により弁座部２１に溝部２２が形成されると同時に、当接部３１の外部形状も変形する。その結果、バルブニードル３０の当接部３１の外部形状が溝部２２に転写され、当接部３１の外部形状と溝部２２の形状とがならされる。
５． バルブニードル３０の押圧が終了すると、磁性パイプ１１の内部にスプリング１６およびアジャスティングパイプ１５、ならびに仮製品２にその他の部品を組み付け、燃料噴射弁１の製品とする。
【００２５】以上説明したように第１実施例の燃料噴射弁１では、ノズルボディ２０とバルブニードル３０とを組み付け、弁座部２１と当接部３１とが当接している閉弁状態のときにバルブニードル３０の反当接部側から軸線方向に当接部３１側へ荷重を加えている。バルブニードル３０に荷重を加えることにより、当接部３１が弁座部２１へくい込み、弁座部２１および当接部３１が変形する。弁座部２１および当接部３１の変形により、図１に示すように弁座部２１には溝部２２が形成され、当接部３１は溝部２２の形状に対応する外部形状となる。その結果、溝部２２の形状と当接部３１の外部形状とはならされ、弁座部２１と当接部３１との間には隙間が発生しない。そのため、図４に示すような閉弁時における弁密度が向上し、所定外の時期に燃料が燃焼室内へ漏出することを防止できる。したがって、燃料の不完全燃焼を防止することができ、排出ガス中に含まれるＨＣを低減することができる。
【００２６】また、弁座部２１および当接部３１が変形することにより、ノズルボディ２０およびバルブニードル３０の加工時の公差を吸収することができる。そのため、弁座部２１および当接部３１を高精度に加工する必要がない。また、ノズルボディ２０とバルブニードル３０とを同時に加工することができるので、閉弁時の弁密度の高めるための弁座部２１および当接部３１の加工に長時間を必要としない。したがって、低コストで弁密度の高い燃料噴射弁１を得ることができる。
【００２７】さらに、溝部２２はノズルボディ２０の内周面２０ａからの深さｔが０．１μｍから０．５μｍとなるように形成されている。そのため、燃料噴射弁１が図１に示すように開弁しているとき、溝部２２によって弁座部２１と当接部３１との間の燃料の流通が阻害されることはない。したがって、燃料噴射弁１が開弁した後、燃料は弁座部２１と当接部３１との間に形成される空隙を速やかに流通することができる。
【００２８】（第２実施例）本発明の第２実施例による燃料噴射弁の製造方法について説明する。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第２実施例では、バルブニードル３０を押圧する時期が上述の第１実施例と異なる。
【００２９】第２実施例では、図６に示すように固定鉄心１２の内部にスプリング１６およびアジャスティングパイプ１５を挿入し組み付け燃料噴射弁の仮製品５とした後、バルブニードル３０を押圧する。
【００３０】すなわち、スプリング１６およびアジャスティングパイプ１５を固定鉄心１２の内部に挿入した後、スプリング１６およびアジャスティングパイプ１５の内側に押圧ピン６を通し、押圧ピン６を押圧する。押圧ピン６は、アジャスティングパイプ１５およびスプリング１６の内側に挿入されるため、第１実施例で説明した押圧ピンよりも外径が小さくなっている。
【００３１】以上、複数の実施例では本発明の弁装置および弁装置の製造方法をガソリンエンジンの燃料噴射弁に適用した例について説明した。しかし、本発明の弁装置および弁装置の製造方法はガソリンエンジンの燃料噴射弁に限らず、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁、またはオートマチックトランスミッションのリニアソレノイドあるいはオイルコントロールバルブなどの流量調整弁に適用することもできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２１日（１９９９．１２．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９３７７９
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 雅紀
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７３８０４（Ｐ２００１−１７３８０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６２７６７ |
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