JP2004068788A

JP2004068788A - 燃料噴射装置

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Publication number: JP2004068788A
Application number: JP2002233096A
Authority: JP
Inventors: Taishin Tani; 谷　泰臣; Kimitaka Saito; 斎藤　公孝; Nobuo Ota; 太田　信男; Yoshihisa Wakamatsu; 若松　良尚
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: JP3870873B2

Abstract

【課題】燃料噴霧の微粒化と構造の簡素化とを両立して実現できる燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】（ａ）燃料通路２２を形成する筒状の弁ボディ２１と、（ｂ）弁ボディ２１の軸方向一端面２１ａを覆う覆壁２８を有し、燃料通路２２の下流側端部に連通可能な複数の噴孔２９を覆壁２８に形成する噴孔プレート２６と、（ｃ）燃料通路２２と各噴孔２９との連通を許容及び遮断可能に燃料通路２２に収容される弁部材３６とを備える燃料噴射装置において、噴孔プレート２６の覆壁２８は、各噴孔２９よりも径方向外側に補強リブ３０を具備し、補強リブ３０の突出高さよりも低い箇所３３を弁ボディ２１に溶接される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジンという）に用いられる燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筒状の弁ボディの軸方向端面を覆う噴孔プレートの覆壁に噴孔を設け、その噴孔から弁ボディ内の燃料を噴射する燃料噴射装置が知られている。この燃料噴射装置では、噴孔の通路方向長さが短いほど燃料噴霧の微粒化が促進されるため、噴孔プレートの覆壁を薄肉化することが求められている。
【０００３】
ところが噴孔プレートの覆壁を薄肉にすると、燃料圧力により噴孔プレートが疲労破壊するおそれがある。特にガソリンエンジンの燃焼室に燃料を直噴する燃料噴射装置では、吸気管に燃料を噴射する燃料噴射装置に比べて燃料圧力が１６〜４０倍の５〜１２ＭＰａとなるため、噴孔プレートに十分な耐圧強度を確保しなければならない。
【０００４】
そこで噴孔プレートを保持プレートで補強した燃料噴射装置が特開２０００−７３９１８号公報に開示されている。この公報に開示の燃料噴射装置では、噴孔プレートの覆壁の反弁ボディ側に保持プレートが設けられ、その保持プレートにより覆壁が支持されている。これにより、薄肉の覆壁であっても耐圧強度が確保されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし特開２０００−７３９１８号公報に開示の燃料噴射装置では、噴孔プレートに保持プレートを組み合わせる構造を採っているため、部品点数の増加により製造コストが増大する。さらに、複数プレートの組付作業は煩雑となるため、工業的な生産性が落ちてしまう。
また特開２０００−７３９１８号公報には、噴孔プレートと保持プレートとを共に弁ボディに溶接した燃料噴射装置が開示されている。この燃料噴射装置では、各プレートを部分的に重ね合わせて一挙に溶接しているため、溶接時のエネルギー消費量が増加して製造コストが増大すると共に、溶接時間が長くなり工業的生産性が落ちるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、燃料噴霧の微粒化と構造の簡素化とを両立して実現できる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、製造コストの低減と工業的生産性の向上とを図ることができる燃料噴射装置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及び６に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートは、燃料通路を形成する筒状弁ボディの軸方向一端面を覆う覆壁を有し、燃料通路の下流側端部に連通可能な噴孔を覆壁に形成している。さらに噴孔プレートの覆壁は、噴孔よりも径方向外側に補強リブを具備している。よって、その補強リブにより部品点数を増加させることなく覆壁を補強して、噴孔プレートの耐圧強度を確保することができる。したがって、噴孔プレートの覆壁を噴孔の形成部位で薄肉にすることで燃料噴霧の微粒化を促進しつつ、構造を簡素にすることができる。
【０００８】
加えて請求項１及び６に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートの覆壁は、補強リブの突出高さよりも低い箇所を弁ボディに溶接される。よって、覆壁において比較的薄肉の部分を弁ボディに溶接することができるので、溶接時のエネルギー消費量を低減すると共に溶接時間を短縮することができる。
このような請求項１及び６に記載の燃料噴射装置によれば、製造コストの低減と工業的生産性の向上とを図ることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートは、周壁及び底壁を有する有底筒状に形成され、周壁の内周側に弁ボディの軸方向一端部が嵌合され、底壁が覆壁を形成している。これにより、噴孔プレートの周壁を弁ボディに嵌合することで、弁ボディに対して嵌合プレートを容易に位置決めできる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートの覆壁は、補強リブの径方向最内縁部よりも径方向外側となる箇所を弁ボディに溶接される。これにより、補強リブによる覆壁の補強効果を充分に享受することができる。
本発明の請求項４に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートの覆壁の弁ボディに対する溶接箇所は、噴孔よりも径方向外側において周方向に連続するように設定される。これにより、弁ボディに対する噴孔プレートの溶接強度を高めることができる。また、燃料が噴孔プレートの覆壁と弁ボディとの間を抜けて外部に漏洩することを防止できる。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の燃料噴射装置によると、補強リブは、噴孔プレートの覆壁の周方向に連続するように形成される。これにより、噴孔プレートの覆壁を周方向において均等に補強することができるので、噴孔プレートの耐久性が向上する。
【００１２】
本発明の請求項７及び８に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートの覆壁は、反弁ボディ側に突出する補強リブの付け根部を弁ボディに溶接される。これにより、溶接部位が補強リブで支持されるため、弁ボディに対する噴孔プレートの溶接強度を確保することができる。
【００１３】
本発明の請求項９に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートの覆壁において噴孔よりも径方向外側となる部分は噴孔の形成部分よりも厚肉の厚肉部を形成する。さらにその厚肉部は凹溝を具備し、凹溝よりも径方向内側となる部分で補強リブを形成する。このような構成によると、例えば絞り加工等により補強リブを容易に形成することができる。
さらに請求項９に記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートの厚肉部は薄肉となる凹溝の底部を利用して弁ボディに溶接されるので、溶接時エネルギー消費量の低減化と溶接時間の短縮化とを阻害しない。
【００１４】
【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説明する。
（第一実施例）
本発明の第一実施例による燃料噴射装置を図１及び図２に示す。第一実施例の燃料噴射装置１０は、図３に示すようにガソリンエンジンの燃焼室２を囲むシリンダヘッド４に取り付けられ、燃焼室２に燃料を直噴することができる。
【００１５】
図２に示すようにハウジング１１は円筒状に形成され、同軸上に並ぶ第一磁性部１２、非磁性部１３及び第二磁性部１４を備えている。非磁性部１３は、第一磁性部１２と第二磁性部１４との磁気的短絡を防止している。固定コア１５は磁性材料で円筒状に形成され、ハウジング１１の内周側に同軸上に固定されている。可動コア１８は磁性材料で円筒状に形成され、ハウジング１１の内周側に同軸上に収容されている。可動コア１８は、固定コア１５の下流側において軸方向に往復移動可能である。可動コア１８の周壁を貫通する流出孔１９は、可動コア１８の筒内外を連通する燃料通路を形成している。
【００１６】
ハウジング１１の外周側にはスプール４０が装着され、そのスプール４０にコイル４１が巻回されている。スプール４０及びコイル４１の外周側を樹脂モールドしたコネクタ４２が覆っている。ターミナル４３はコネクタ４２に埋設され、コイル４１と電気的に接続されている。ターミナル４３を通じてコイル４１が通電されると、固定コア１５と可動コア１８との間に磁気吸引力が働く。
【００１７】
図１及び図２に示すようにノズルホルダ２０は円筒状に形成され、ハウジング１１の下流側端部に同軸上に固定されている。弁ボディ２１は円筒状に形成され、ノズルホルダ２０の下流側端部の内周側に溶接により固定されている。弁ボディ２１はその内周壁面により燃料通路２２を形成している。また、弁ボディ２１の内周壁面は下流側開口２３の近傍部分で、開口２３に近づくにつれ縮径する円錐状の弁座部２４を形成している。
【００１８】
噴孔プレート２６はステンレス鋼板の絞り加工等により有底円筒状の所謂カップ形状に形成され、周壁２７と底壁２８とを備えている。
図１及び図４に示すように、周壁２７の内周側には弁ボディ２１の軸方向下流側端部が同軸上に嵌合され、かかる弁ボディ２１の下流側端部の端面２１ａが底壁２８の内壁面２８ａに当接しその内壁面２８ａで覆われている。すなわち底壁２８が特許請求の範囲に記載の覆壁を構成している。また、周壁２７と弁ボディ２１との嵌合により噴孔プレート２６は、弁ボディ２１に対して径方向に位置決めされている。周壁２７の外周側は、微少のクリアランスをあけてノズルホルダ２０が囲んでいる。
【００１９】
円盤状の底壁２８には、その中央部分に複数の噴孔２９が形成されている。本実施例において複数の噴孔２９は底壁２８の中心軸Ｏ周りに同一円上に且つ等間隔に配設されている。各噴孔２９の通路方向は、底壁２８の中心軸Ｏに対して所定角度傾斜している。尚、本実施例の如く同一円上に配設した複数の噴孔２９よりも径方向内側にさらに適数個の噴孔２９を形成するようにしてもよい。また、噴孔２９を複数設けることで良好な噴霧形状を容易に得ることができるが、噴孔２９を１つだけ設けるようにしてもよい。
【００２０】
底壁２８にはさらに、反弁ボディ側に突出する補強リブ３０が一体に設けられている。補強リブ３０は、最外周の噴孔２９よりも径方向外側において底壁２８の周方向に連続する断面円環状に形成されている。本実施例において最外周の噴孔２９には全ての噴孔２９が相当するが、同一円上の複数噴孔２９よりも径方向内側に噴孔２９を設ける場合にはその径方向内側の噴孔２９を除く噴孔２９が最外周の噴孔２９に相当し、噴孔２９を一つだけ設ける場合にはその一つの噴孔２９が最外周の噴孔２９に相当する。補強リブ３０の中心軸は底壁２８の中心軸Ｏに一致し、補強リブ３０の内径は弁ボディ２１の開口２３の内径よりも大きく設定されている。これにより、底壁２８において補強リブ３０の径方向内側となる部分３１で、すなわち底壁２８において噴孔２９を形成し且つ補強リブ３０を形成しない薄肉の部分３１で開口２３が覆われている。以下、当該部分３１をノズル部３１という。
【００２１】
またさらに底壁２８は補強リブ３０の付け根部３３を弁ボディ２１に溶接され、それにより噴孔プレート２６が軸方向に位置決めされている。本実施例では図４（Ａ）に示す如く、補強リブ３０の径方向外側から補強リブ３０の付け根部３３に向かうように中心軸Ｏに対し斜めに照射されたレーザビームによって、付け根部３３がその全周に亘って弁ボディ２１の下流側端部に溶接されている。これにより、図４（Ｂ）に示すように、底壁２８の弁ボディ２１に対する溶接箇所が最外周の噴孔２９よりも径方向外側において周方向に連続している。このように底壁２８が全周で溶接されることにより、溶接強度が確保されると共に、燃料が弁ボディ２１と底壁２８との間隙から弁ボディ２１と周壁２７との間隙を抜けて外部に漏れ出すことが防止される。また、底壁２８において補強リブ３０の付け根部３３が溶接されることで、溶接部位が補強リブ３０で支持されて溶接強度が高められる。さらに、底壁２８において補強リブ３０の突出高さよりも低い比較的薄肉の付け根部３３が溶接されることで、溶接時のエネルギー消費量が低減されると共に溶接時間が短縮される。これは、製造コストの低減と工業的生産性の向上とにつながる。
【００２２】
弁部材としてのノズルニードル３６は、ハウジング１１、ノズルホルダ２０及び弁ボディ２１の内周側に同軸上に収容されている。ノズルニードル３６の上流側端部は可動コア１８に接合され、可動コア１８と一体に往復移動可能である。ノズルニードル３６の下流側端部は弁ボディ２１の弁座部２４に着座可能である。ノズルニードル３６が弁座部２４に着座するとき、弁ボディ２１内の燃料通路２２の下流側端部と噴孔プレート２６の各噴孔２９との連通が遮断される。一方、ノズルニードル３６が弁座部２４から離座するとき、燃料通路２２と各噴孔２９との連通が許容される。尚、本実施例では図４に示すように、ノズルニードル３６の下流側端面３６ａがほぼ平坦面形状に形成されている。それにより、ノズルニードル３６が弁座部２４に着座するとき、ノズルニードル３６の下流側端面３６ａと噴孔プレート２６の底壁２８の内壁面２８ａと弁ボディ２１の内周壁面とで囲まれる燃料空間３５が、軸方向に狭く径方向に広い扁平な円錐台形状となる。
【００２３】
アジャスティングパイプ３７は固定コア１５の内周側に圧入され、内部に燃料通路を形成している。スプリング３８は、その一端部をアジャスティングパイプ３７に係止され、他端部を可動コア１８に係止されている。スプリング３８は、可動コア１８及びノズルニードル３６を弁座部２４に接近する方向に付勢している。アジャスティングパイプ３７の圧入量を調整することにより、可動コア１８及びノズルニードル３６に加わるスプリング３８の荷重を変更できる。
【００２４】
フィルタ３９は固定コア１５の上流側に設置され、図示しない燃料搬送管から燃料噴射装置１０に供給される燃料中の異物を除去する。フィルタ３９を通して固定コア１５内に流入した燃料は、アジャスティングパイプ３７内の燃料通路、可動コア１８内の燃料通路、流出孔１９が形成する燃料通路、ノズルホルダ２０内の燃料通路、弁ボディ２１内の燃料通路２２を順次通過する。
【００２５】
燃料噴射装置１０では、コイル４１への通電により可動コア１８が固定コア１５側に吸引され、図５に示すようにノズルニードル３６が弁座部２４から離座すると、弁ボディ２１の燃料通路２２が各噴孔２９と連通し各噴孔２９から燃料が噴射される。このとき、弁座部２４とノズルニードル３６との間隙３４から下流側の燃料空間３５に燃料が流入する。燃料空間３５に流入した燃料は、ノズルニードル３６の下流側端面３６ａと噴孔プレート２６の底壁２８の内壁面２８ａとで案内されて弁座部２４とノズルニードル３６との間隙３４に向かって逆流する。この燃料空間３５から間隙３４に向かう逆流と、間隙３４から燃料空間３５に向かう順流とが互いに衝突することで乱流が生じる。このように乱流となった燃料が噴孔２９に流入し噴孔２９で整流されずに噴射されることで、噴孔２９から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。しかも燃料噴射装置１０では、噴孔プレート２６の底壁２８のうち少なくともノズル部３１を可及的に薄くすることで、噴孔２９の通路方向長さを短縮できる。これにより、噴孔２９内での整流作用が小さくなるため、燃料噴霧の微粒化がより一層促進される。
【００２６】
さらに燃料噴射装置１０では、燃料空間３５に燃料が流入するとき、弁ボディ２１の開口２３を覆う噴孔プレート２６の底壁２８のノズル部３１に５〜１２ＭＰａの燃料圧力が作用する。しかし燃料噴射装置１０では、噴孔プレート２６のノズル部３１の径方向外側に補強リブ３０が形成されているため、上述のように底壁２８のノズル部３１等を薄肉に形成した場合でも、燃料圧力による底壁２８の変形が抑制される。特に燃料噴射装置１０では、補強リブ３０が底壁２８の周方向に連続するように形成されているため、補強リブ３０の補強作用が周方向で均等となり、噴孔プレート２６の耐久性が高められている。このように燃料噴射装置１０では、燃料圧力に対する噴孔プレート２６の耐圧強度を従来よりも少ない部品点数で確保しつつ噴霧の微粒化を促進することができるので、製造コストの低減と工業的生産性の向上とを図ることができる。
【００２７】
（第二実施例）
本発明の第二実施例による燃料噴射装置を図６に示す。第一実施例と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第二実施例の燃料噴射装置５０では、噴孔プレート２６の底壁２８において噴孔２９の形成されるノズル部３１の径方向外側にノズル部３１よりも厚肉の厚肉部５２が設けられている。この厚肉部５２は、軸Ｏを中心とする概ね断面円環状に形成されている。厚肉部５２において径方向の中間部分には、底壁２８の外壁面２８ｂに開口する凹溝５４が設けられている。凹溝５４は軸Ｏを中心として厚肉部５２の周方向に連続する環状に形成されている。そして燃料噴射装置５０では、厚肉部５２のうち凹溝５４の径方向内側部分により、底壁２８の周方向に連続する補強リブ３０が形成されている。このような補強リブ３０は、例えば絞り加工を利用して厚肉部５２を形成しさらに凹溝５４を形成するだけで容易に形成できる。
【００２８】
さらに燃料噴射装置５０では、噴孔プレート２６の厚肉部５２において凹溝５４の底部５６の肉厚がノズル部３１の肉厚とほぼ同一に設定されている。そして噴孔プレート２６の底壁２８は、凹溝５４の底部５６を弁ボディ２１に溶接されて軸方向に位置決めされている。本実施例では図７（Ａ）に示すように、中心軸Ｏにほぼ平行に照射されたレーザビームにより、底部５６がその全周に亘って弁ボディ２１の下流側端部に溶接されている。これにより、図７（Ｂ）に示すように、底壁２８の溶接箇所が最外周の噴孔２９よりも径方向外側において周方向に連続している。このように燃料噴射装置５０では、底壁２８の厚肉部５２において他の部位より薄肉となる底部５６が溶接されるので、すなわち補強リブ３０の突出高さよりも低い底部５６が溶接されるので、溶接時のエネルギー消費量を低減し溶接時間を短縮することができる。したがって、燃料噴射装置５０によれば、製造コストを低減すると共に工業的生産性を高めることができる。
【００２９】
以上説明した複数の実施例では、ガソリンエンジンの燃焼室に燃料を直噴する燃料噴射装置に本発明を適用した例を説明したが、本発明はガソリンエンジンの吸気管内に燃料を噴射する燃料噴射装置に適用してもよいし、ガソリンエンジンに限らずディーゼルエンジンに適用してもよい。
【００３０】
また上記複数の実施例では、噴孔プレート２６の覆壁たる底壁２８の周方向に連続する補強リブ３０を形成したが、底壁２８の周方向に断続的に延びる複数の補強リブを形成してもよい。尚、上記第二実施例において周方向に断続的に延びる複数の補強リブを採用する場合、底壁２８の周方向において断続的に複数の凹溝５４を形成することで補強リブを形成することができる。
さらに上記複数の実施例では、噴孔プレート２６の底壁２８の反弁ボディ側に突出する形状に補強リブ３０を形成したが、底壁２８の弁ボディ側に突出する形状に補強リブを形成してもよい。
【００３１】
またさらに上記複数の実施例では、噴孔プレート２６の底壁２８の弁ボディ２１に対する溶接箇所を最外周の噴孔２９の径方向外側において周方向に連続するように設定したが、かかる溶接箇所について、最外周の噴孔２９の径方向外側を断続的に囲む複数箇所に設定してもよい。
【００３２】
さらにまた上記第一実施例では、補強リブ３０の径方向外側から補強リブ３０の付け根部３３に向かうレーザビームの照射により噴孔プレート２６の底壁２８を弁ボディ２１に溶接したが、上記第二実施例のように底壁２８の中心軸Ｏに平行なレーザビームの照射により溶接を行ってもよい。また、それとは逆に上記第二実施例において、補強リブ３０の径方向外側から補強リブ３０の付け根部３３に向かうレーザビームの照射により溶接を行ってもよい。尚、上記複数の実施例では、噴孔プレート２６の底壁２８において補強リブ３０の径方向最内縁部よりも径方向外側となる箇所３３，５６を弁ボディ２１に溶接したが、底壁２８において補強リブ３０の突出高さよりも低い箇所であれば、補強リブ３０の径方向最内縁部よりも径方向内側となる箇所を溶接してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例による燃料噴射装置の要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施例による燃料噴射装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第一実施例による燃料噴射装置のエンジンへの取付状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第一実施例による燃料噴射装置の噴孔プレートと弁ボディの溶接状態を示す断面図（Ａ）及び底面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の第一実施例による燃料噴射装置の作動を説明するための断面図であって、図１に対応する図である。
【図６】本発明の第二実施例による燃料噴射装置の要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第二実施例による燃料噴射装置の噴孔プレートと弁ボディの溶接状態を示す断面図（Ａ）及び底面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
１０，５０　燃料噴射装置
１１　ハウジング
１５　固定コア
１８　可動コア
２０　ノズルホルダ
２１　弁ボディ
２１ａ　端面
２２　燃料通路
２４　弁座部
２６　噴孔プレート
２７　周壁
２８　底壁（覆壁）
２９　噴孔
３０　補強リブ
３１　ノズル部
３３　付け根部
３６　ノズルニードル（弁部材）
５２　厚肉部
５４　凹溝
５６　底部

Claims

燃料通路を形成する筒状の弁ボディと、
前記弁ボディの軸方向一端面を覆う覆壁を有し、前記燃料通路の下流側端部に連通可能な噴孔を前記覆壁に形成する噴孔プレートと、
前記燃料通路と前記噴孔との連通を許容及び遮断可能に前記燃料通路に収容される弁部材と、
を備える燃料噴射装置であって、
前記覆壁は、前記噴孔よりも径方向外側に補強リブを具備し、前記補強リブの突出高さよりも低い箇所を前記弁ボディに溶接されることを特徴とする燃料噴射装置。
前記噴孔プレートは、周壁及び底壁を有する有底筒状に形成され、前記周壁の内周側に前記弁ボディの軸方向一端部が嵌合され、前記底壁が前記覆壁を形成することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記覆壁は、前記補強リブの径方向最内縁部よりも径方向外側となる箇所を前記弁ボディに溶接されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
前記覆壁の前記弁ボディに対する溶接箇所は、前記噴孔よりも径方向外側において周方向に連続するように設定されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の燃料噴射装置。
前記補強リブは、前記覆壁の周方向に連続するように形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
前記補強リブは、前記覆壁の反弁ボディ側に突出するように形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
前記覆壁は、前記補強リブの付け根部を前記弁ボディに溶接されることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射装置。
前記覆壁は、前記補強リブの径方向外側から前記付け根部に向かうレーザビームの照射により前記弁ボディに溶接されていることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
前記覆壁において前記噴孔よりも径方向外側となる部分は、前記噴孔の形成部分よりも厚肉の厚肉部を形成し、
前記厚肉部は凹溝を具備し、前記凹溝よりも径方向内側となる部分で前記補強リブを形成し、前記凹溝の底部を前記弁ボディに溶接されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。