JP2005201081A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁において，インジェクタプレートをプレス成形することにより，燃料通路の切削加工を廃止を可能にすると同時に該プレートの剛性強化，薄肉化を図る。
【解決手段】インジェクタプレート３６を，弁座部材３に接合される環状の上壁部３７と，この上壁部３７の内周端から弁座部材３と反対側に突出する縦壁部３８と，この縦壁部３８の先端から半径方向内方に延びて弁座部材３との間に，弁孔１０に連通する偏平な燃料通路４１を画成する底壁部３９とを一体に連ねて構成し，縦壁部３８の内周面を，底壁部３９から略垂直に起立するように剪断成形される絶壁面３８ａとなし，また該縦壁部３８の外周面を，該インジェクタプレート３６の中心部に向かって小径となるように圧縮成形されるテーパ面３８ｂとなす。前記縦壁部３８がリブ効果を発揮してインジェクタプレート３６の剛性強化，薄肉化に寄与する。
【選択図】 図４

Description

本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，弁座及びその中心部を貫通する弁孔を有する弁座部材と，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉する弁体と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の外端面に溶接されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に前記弁孔及び燃料噴孔間を連通する燃料通路を設けた燃料噴射弁の改良に関する。

かゝる燃料噴射弁は，例えば下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
特開２００２−１３００７４号公報

ところで，特許文献１に開示されたものは，弁孔及び燃料噴孔間を連通する燃料通路を，弁座部材の端面に凹部として形成しているので，弁座部材の端面に凹部の形成のための切削加工が必要であって，製造コストの低減を困難にしている。しかもインジェクタプレートは，全体が平坦な一枚の平板からなっているので，燃料通路内の燃料圧力により撓まないように比較的厚肉のものが使用されており，このためインジェクタプレートを弁座部材の外端面に溶接する際に多量の入熱を必要し，これが生産性の向上に支障となるのみならず，弁座部材に熱歪みを招く虞がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，インジェクタプレートをプレス成形することにより，燃料通路の切削加工の廃止を可能にすると同時に，インジェクタプレートの剛性を強化して，その薄肉化を図り，もってインジェクタプレートを弁座部材の外端面に溶接する際の入熱の減少を可能にし，生産性の向上を図ると共に，弁座部材の熱歪みを防ぎ得る燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，弁座及びその中心部を貫通する弁孔を有する弁座部材と，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉する弁体と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の外端面に溶接されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に前記弁孔及び燃料噴孔間を連通する燃料通路を設けた燃料噴射弁において，前記インジェクタプレートを，前記弁座部材に接合される環状の上壁部と，この上壁部の内周端から前記弁座部材と反対側に突出する縦壁部と，この縦壁部の先端から半径方向内方に延びて前記弁座部材との間に，前記弁孔に連通する偏平な燃料通路を画成する底壁部とを一体に連ねて構成し，前記縦壁部の内周面を，前記底壁部から略垂直に起立するように剪断成形される絶壁面となし，また該縦壁部の外周面を，該インジェクタプレートの中心部に向かって小径となるように圧縮成形されるテーパ面となし，前記底壁部にその内外を連通する複数の燃料噴孔を穿設したことを第１の特徴とする。

尚，前記テーパ面は，その母線を直線，曲線又は多段の屈曲線とするものを含む。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記縦壁部の絶壁面及びテーパ面を，該絶壁面の軸方向延長線が該テーパ面と交差するように配置したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，燃料通路をインジェクタプレートにプレス成形により簡単に形成することができ，弁座部材に燃料通路を切削加工するものに比して製造が単純化され，コストの低減を図ることができる。

しかも，インジェクタプレートにおいて，縦壁部の内周面は剪断成形されることで，底壁部から略垂直に起立するように絶壁面とされるので，絶壁面の形状及び高さの選定により燃料通路の形状及び容積を自由に設定することができる。

また上記絶壁面の上端部や下端部は，剪断成形によりダレや亀裂が生じ易いところ，縦壁部の外周面が圧縮成形によりテーパ面とされるとき，上記絶壁面の上端部や下端部に素材が充填されることにより，ダレや亀裂の発生を抑えつゝ，絶壁面を正確に形成することができ，燃料通路の寸法精度を高め，燃料の噴霧特性の安定化に寄与し得る。

さらに縦壁部は，加工硬化が大幅に進み，しかも互いに段差を持つ上壁部及び底壁部間を一体に連結するものであるから，大なるリブ効果を発揮して，インジェクタプレートの剛性を効果的に強化するので，その薄肉化が可能となり，したがってインジェクタプレートを弁座部材の外端面に溶接する際の入熱の減少を可能にし，生産性の向上を図ると共に，弁座部材の熱歪みを防ぐことができる。

また本発明の第２の特徴によれば，インジェクタプレートのプレス成形時，絶壁面の上端部及び下端部に向かって，素材をより効果的に充填することが可能であり，絶壁面を，より正確に形成することができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の実施例に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の縦断面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図２の３−３矢視図，図４は上記燃料噴射弁のインジェクタプレートのプレス成形工程説明図である。

先ず，図１及び図２において，内燃機関用電磁式燃料噴射弁Ｉのケーシング１は，円筒状の弁ハウジング２（磁性体）と，この弁ハウジング２の前端部に液密に結合される有底円筒状の弁座部材３と，弁ハウジング２の後端に環状スペーサ４を挟んで液密に結合される円筒状の固定コア５とから構成される。

環状スペーサ４は，ステンレス鋼等の非磁性金属製であり，その両端面に弁ハウジング２及び固定コア５が突き当てられて液密に全周溶接され，その溶接にはレーザビームが使用される。

弁座部材３及び弁ハウジング２の対向端部には，第１嵌合筒部３ａ及び第２嵌合筒部２ａがそれぞれ形成される。そして第１嵌合筒部３ａが第２嵌合筒部２ａ内にストッパプレート６と共に圧入され，ストッパプレート６は，弁ハウジング２と弁座部材３間で挟持される。その後，第１嵌合筒部３ａの外周面と第２嵌合筒部２ａの端面とに挟まれる隅部の全周にわたりレーザ溶接又はビーム溶接を施すことにより，弁ハウジング２及び弁座部材３が相互に液密に結合される。

弁座部材３には，その前端面に下流端を開口する円錐状の弁座８と，この弁座８の中心部を貫通して弁座部材３の外端面に開口する弁孔１０と，弁座８の上流端，即ち大径部に連なる円筒状のガイド孔９とが設けられており，そのガイド孔９は，前記第２嵌合筒部２ａと同軸状に形成される。

弁ハウジング２及び環状スペーサ４内には，固定コア５の前端面に対向する可動コア１２が摺動自在に収容され，この可動コア１２に，前記ガイド孔９に軸方向摺動自在に収容される弁体１６が一体的に結合される。この弁体１６は，弁座８に着座し得る球状の弁部１６ａと，ガイド孔９に摺動自在に支承される前後一対のジャーナル部１６ｂ，１６ｂと，前記ストッパプレート６に当接して弁体１６の開弁限界を規定するフランジ１６ｃとを一体に備えており，各ジャーナル部１６ｂには，燃料の流通を可能にする複数の平坦面１７，１７…が設けられる。

固定コア５は，弁ハウジング２内と連通する中空部２１を有しており，その中空部２１に，可動コア１２を弁体１６の閉じ方向，即ち弁座８への着座方向に付勢するコイル状の弁ばね２２と，この弁ばね２２の後端を支承するパイプ状のリテーナ２３とが収容される。このリテーナ２３は，中空部２１においてカシメにより固定される。

固定コア５の後端には，パイプ状のリテーナ２３を介して固定コア５の中空部２１に連通する燃料入口２５ａを持つ入口筒２５が一体に連設され，その燃料入口２５ａに燃料フィルタ２７が装着される。

環状スペーサ４及び固定コア５の外周にはコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，環状スペーサ４及び固定コア５に外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，このコイル組立体２８を囲繞するコイルハウジング３１の一端部が弁ハウジング２の外周面に溶接により結合される。

コイルハウジング３１，コイル組立体２８及び固定コア５は合成樹脂製の被覆体３２内に埋封され，この被覆体３２の中間部には，前記コイル３０に連なる接続端子３３を収容する備えたカプラ３４が一体に連設される。

図２に明示するように，弁座部材３の前端面にはインジェクタプレート３６が液密に全周溶接され，その溶接にはレーザビームが使用される。このインジェクタプレート３６は，弁座部材３に上記溶接により接合される環状の上壁部３７と，この上壁部３７の内周端から弁座部材３と反対側に突出する縦壁部３８と，この縦壁部３８の先端から半径方向内方に延びて弁座部材３との間に，弁孔１０に連通する偏平な燃料通路４１を画成する底壁部３９と，この底壁部３９の中心部から弁孔１０に向かって隆起する円形の隆起壁部４０とを一体に連ねて構成される。隆起壁部４０は弁孔１０より小径であり，且つ上壁部３７と面一になっていて，弁孔１０の燃料通路４１への開口縁との間に環状間隙４２を形成するように配置される。

図２及び図３に示すように，燃料通路４１は，環状間隙４２に連通する共通の拡散室４１ａと，この拡散室４１ａから半径方向外方へ花弁状に延びる複数の分岐路４１ｂ，４１ｂ…とからなっており，それら分岐路４１ｂ，４１ｂ…をインジェクタプレート３６に開放する複数の燃料噴孔４３，４３…が底壁部３９に穿設される。

このようなインジェクタプレート３６はプレス成形されるもので，図４にそのプレス成形工程を示す。図４（Ａ）に示すように，先ずインジェクタプレート３６は，ダイ５０上に載置されてパンチガイド５２により外周部を抑えられ，次いで図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように，ダイ５０と，パンチガイド５２に沿って下降するパンチ５１との間で加圧され，上記上壁部３７，縦壁部３８及び底壁部３９が同時に成形される。その際，特に，縦壁部３８の内周面３８ａは剪断成形されることで，底壁部３９から略垂直に起立するように絶壁面３８ａとされ，また該縦壁部３８の外周面３８ｂは圧縮成形されることで，インジェクタプレート３６の中心部に向かって小径となるテーパ面３８ｂとされる。これら絶壁面３８ａ及びテーパ面３８ｂは，絶壁面３８ａの軸方向延長線Ｌがテーパ面３８ｂと交差するように配置される。

次に，この実施例の作用について説明する。

コイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で可動コア１２及び弁体１６が前方に押圧され，弁座８に着座させている。したがって，燃料フィルタ２７及び入口筒２５を通して弁ハウジング２内に供給された高圧燃料は，弁ハウジング２内に待機させられる。

コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束が固定コア５，コイルハウジング３１，弁ハウジング２及び可動コア１２を順次走り，その磁力により可動コア１２が弁体１６と共に固定コア５に吸引され，弁体１６が弁座８から離座するので，弁ハウジング２内の高圧燃料は，弁体１６の平坦面１７，１７…，弁座８及び弁孔１０を順次通過し，環状間隙４２から燃料通路４１に移り，その燃料通路４１の拡散室４１ａで放射状に拡散しながら複数の分岐路４１ｂ，４１ｂ…に分配され，燃料噴孔４３，４３…から噴射され，それら噴射燃料によってエンジンの吸気ポート（図示せず）に向けられる噴霧フォームが形成される。

その際，環状間隙４２から燃料通路４１に出た燃料が拡散室４１ａで放射状に拡散しながら複数の燃料噴孔４３，４３…に分配されることで，燃料噴孔４３，４３…からの噴射燃料の微粒化を効果的に促進することができるので，良好な噴霧フォームを得ることができる。

ところで，複数の燃料噴孔４３，４３…を有するインジェクタプレート３６は，弁座部材３に溶接される環状の上壁部３７と，この上壁部３７の内周端から弁座部材３と反対側に突出する縦壁部３８と，この縦壁部３８の先端から半径方向内方に延びて弁座部材３との間に，弁孔１０に連通する偏平な燃料通路４１を画成する底壁部３９とを一体に連ねて構成されるように，プレス成形されるものであるから，燃料通路４１をインジェクタプレート３６に簡単に形成することができ，弁座部材３に燃料通路を切削加工するものに比して製造が単純化され，コストの低減を図ることができる。

またインジェクタプレート３６において，縦壁部３８の内周面３８ａは剪断成形されることで，底壁部３９から略垂直に起立するように絶壁面３８ａとされるので，絶壁面３８ａの形状及び高さの選定により燃料通路４１の形状及び容積を自由に設定することができる。

特に，上記絶壁面３８ａの上端部３８ａａや下端部３８ａｂは，剪断成形によりダレや亀裂が生じ易いところ，縦壁部３８の絶壁面３８ａ及びテーパ面３８ｂを，絶壁面３８ａの軸方向延長線Ｌがテーパ面３８ｂと交差するように配置したことで，絶壁面３８ａの上端部３８ａａや下端部３８ａｂに素材が充填されることになり，ダレや亀裂の発生を抑えつゝ，絶壁面３８ａを正確に形成することができ，その結果，燃料通路４１の寸法精度を高めることができ，燃料の噴霧特性（流量，噴霧フォーム）の安定化に寄与し得る。

テストによれば，インジェクタプレート３６がＪＩＳ ＳＵＳ３０４−２Ｂ製の場合，該プレート３６の板厚をＴとしたとき，燃料通路４１の深さｔは，０＜ｔ＜０．９Ｔの範囲で自由に設定することができた。

こうして成形された縦壁部３８は，加工硬化が大幅に進み，しかも互いに段差を持つ上壁部３７及び底壁部３９間を一体に連結するものであるから，大なるリブ効果を発揮して，インジェクタプレート３６の剛性を効果的に強化し，その薄肉化を可能にする。したがって比較的少ない入熱によりインジェクタプレート３６を弁座部材３の前端面にレーザ溶接することができるから，生産性の向上を図ると共に，弁座部材３の熱歪みを防いで閉弁性能を確保することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば分岐路４１ｂ及び燃料噴孔４３の数及び配列は，要求される燃料噴霧フォームの本数や形状に応じて自由に選定することができる。

本発明の実施例に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の縦断面図。 図１の２部拡大図。 図２の３−３矢視図。 上記燃料噴射弁のインジェクタプレートのプレス成形工程説明図。

符号の説明

Ｉ・・・・・・燃料噴射弁
Ｌ・・・・・・絶壁面の延長線
３・・・・・・弁座部材
８・・・・・・弁座
１０・・・・・弁孔
１６・・・・・弁体
３６・・・・・インジェクタプレート
３７・・・・・上壁部
３８・・・・・縦壁部
３８ａ・・・・絶壁面
３８ａａ・・・絶壁面の上端部
３８ａｂ・・・絶壁面の下端部
３９・・・・・底壁部
４１・・・・・燃料通路
４３・・・・・燃料噴孔

Claims (2)

1. 弁座（８）及びその中心部を貫通する弁孔（１０）を有する弁座部材（３）と，前記弁座（８）と協働して前記弁孔（１０）を開閉する弁体（１６）と，複数の燃料噴孔（４３）を有して前記弁座部材（３）の外端面に溶接されるインジェクタプレート（３６）とを備え，前記弁座部材（３）及びインジェクタプレート（３６）間に前記弁孔（１０）及び燃料噴孔（４３）間を連通する燃料通路（４１）を設けた燃料噴射弁において，
   前記インジェクタプレート（３６）を，前記弁座部材（３）に接合される環状の上壁部（３７）と，この上壁部（３７）の内周端から前記弁座部材（３）と反対側に突出する縦壁部（３８）と，この縦壁部（３８）の先端から半径方向内方に延びて前記弁座部材（３）との間に，前記弁孔（１０）に連通する偏平な燃料通路（４１）を画成する底壁部（３９）とを一体に連ねて構成し，前記縦壁部（３８）の内周面を，前記底壁部（３９）から略垂直に起立するように剪断成形される絶壁面（３８ａ）となし，また該縦壁部（３８）の外周面を，該インジェクタプレート（３６）の中心部に向かって小径となるように圧縮成形されるテーパ面（３８ｂ）となし，前記底壁部（３９）にその内外を連通する複数の燃料噴孔（４３）を穿設したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の燃料噴射弁において，
   前記縦壁部（３８）の絶壁面（３８ａ）及びテーパ面（３８ｂ）を，該絶壁面（３８ａ）の軸方向延長線（Ｌ）が該テーパ面（３８ｂ）と交差するように配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
   

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