JP2006233887A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動コアと弁部材との結合力を高め、側壁を貫通して弁部材の内部と外部とを連通する連通路を安価に形成する燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 弁部材３０の摺動部３３は、弁ボディ２０の内周壁２１に往復移動自在に支持されている。弁部材３０の側壁３２は、可動コア４０側に開口する内部空間２００を形成している。内部空間２００を形成する側壁３２の可動コア４０側は可動コア４０の内周壁に圧入され、さらに溶接により可動コア４０に結合されている。側壁３２が可動コア４０の内周壁と結合している箇所は全周にわたって閉じた円筒であり、環状結合部３４を構成している。側壁３２は、摺動部３３が形成されている箇所から周方向にずれた位置に摺動部３３の上流側から下流側にわたって切り欠かれており、切り欠き３６により連通路２１０が形成されている。連通路２１０は、弁部材３０の内部空間２１０と弁部材３０の外部とを連通している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という）の燃料噴射弁に関する。

従来、弁部材の側壁を貫通している連通路により、弁部材の内部空間と弁部材の外部とを連通させている燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の燃料噴射弁では、弁部材を構成する筒部材に軸方向全長にわたって形成されたスリットに加え、筒部材の側壁を貫通する連通路を形成する構成が例示されている。
また図６に示す燃料噴射弁３００のように、スリットを形成せず、有底筒状の弁部材３１０の側壁を貫通する連通路３１２を形成する構成も知られている。

特開平２−１０７８７７号公報

しかしながら、特許文献１では、弁部材を構成する筒部材が可動コアの内周壁に結合されている箇所にもスリットが形成されている。それ故、例えば可動コアの内周壁に弁部材を圧入したときの結合力が弱くなるという問題がある。
図６に示す燃料噴射弁３００のように、スリットは形成していないが、側壁を貫通する連通路３１２を筒状の弁部材３１０に形成する場合、放電加工またはレーザ加工により連通路３１２を形成することが知られている。しかし、放電加工またはレーザ加工により連通路３１２を形成する場合、加工設備のコストが増加するという問題がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、可動コアと弁部材との結合力を高め、側壁を貫通して弁部材の内部と外部とを連通する連通路を安価に形成する燃料噴射弁を提供することを目的とする。

請求項１から４記載の発明では、弁部材の側壁は可動コア側に開口する内部空間を形成しており、この内部空間の周囲の側壁は可動コアの内周壁と結合している結合箇所の少なくとも軸方向の一部において全周にわたって閉じた環状結合部を有している。したがって、可動コアの内周壁と結合する箇所の弁部材の側壁の強度が高くなる。その結果、可動コアの内周壁と弁部材の側壁とを強固に結合できる。
また、弁部材の側壁を貫通して弁部材の内部空間と外部とを連通する連通路を弁部材の側壁を切り欠いて形成しているので、例えば、研磨や切削等の機械加工により連通路を形成できる。したがって、安価な加工設備で連通路を形成することができる。

請求項２記載の発明では、弁部材の中心軸に対して軸対称に複数の連通路を形成している。この構成によれば、弁部材が弁座から離座して燃料を噴射するときに、内部空間から連通路を通り弁部材の外部に流出するときに、弁部材の中心軸に対して軸対称な径方向反対側に形成された各組の連通路から流出する燃料の反力が径方向反対側に向きあって働き、互いに打ち消し合う。これにより、径方向に偏った力が弁部材に働かないので、弁部材が滑らかに往復移動する。
また、弁部材の内部空間から連通路を通り軸対称に燃料が弁部材の外部に流出し噴射されるので、弁部材の軸を挟んで燃料が偏って噴射されることを防止できる。

請求項３記載の発明では、弁部材の側壁は弁ボディの内周壁に往復移動方向に支持される摺動部を有し、摺動部の上流側から下流側にわたって切り欠きが形成されている。つまり、摺動部が形成されている箇所から周方向にずれた位置の側壁が切り欠かれ、この切り欠きは弁ボディの内周壁に支持されていない。その結果、この切り欠きと弁ボディの内周壁との間には隙間が形成されている。したがって、弁部材が弁座に着座、あるいは弁部材が弁座から離座しているかに関わらず、摺動部の上流側と下流側とは連通している。この構成によれば、切り欠きと弁ボディの内周壁との隙間を所定量以上に大きくしておけば、燃料噴射量は弁部材と弁座との開口面積により決定される。このように切り欠きと弁ボディの内周壁との隙間の通路面積が所定量以上に大きくなるように弁部材の側壁を切り欠くことは容易である。つまり、切り欠きの形成位置、および切り欠き量を高精度に制御して弁部材の側壁を切り欠く必要がないので、連通路を容易に形成できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図２に示す。第１実施形態による燃料噴射弁１０は、例えばガソリンエンジンの燃焼室に接続する吸気管に設置され、吸気管が形成する吸気通路を流れる吸気に燃料を噴射する。なお、燃料噴射弁１０は、ガソリンエンジンの燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式のガソリンエンジンに適用してもよく、またディーゼルエンジンに適用してもよい。

燃料噴射弁１０のパイプ部材１２は、噴孔の形成された噴孔プレート１８側から、磁性パイプ１４、非磁性パイプ１６をこの順で有している。磁性パイプ１４と非磁性パイプ１６とは溶接等で結合されている。パイプ部材１２の内側に、弁ボディ２０、弁部材３０、可動コア４０、固定コア４２、アジャスティングパイプ４４、スプリング４６および燃料フィルタ４８が収容されている。

磁性パイプ１４は、非磁性パイプ１６と反対側の端部内周壁に弁ボディ２０を収容し、弁ボディ２０と溶接等により結合されている。非磁性パイプ１６は、燃料噴射弁１０の噴孔プレート１８と反端側の端部まで延び、燃料入口１７を形成している。非磁性パイプ１６の燃料入口１７側の内周壁に燃料フィルタ４８が設置されている。燃料フィルタ４８は、燃料入口１７から燃料噴射弁１０の内部に流入した燃料に含まれる異物を除去する。非磁性パイプ１６の燃料入口１７側の外周壁にシール部材であるＯリング４９が嵌合している。

噴孔プレート１８は弁ボディ２０の底部外壁に溶接等により結合されている。噴孔プレート１８には燃料を噴射する単数もしくは複数の噴孔が形成されている。
弁ボディ２０内周壁２１には弁部材３０が着座する弁座２２が形成されている。弁ボディ２０の内周壁２１は噴射側に向けて段々に内径が小さくなっている。弁部材３０は有底円筒状の中空であり、弁座２２に着座する当接部３１を底部に有している。弁部材３０には、可動コア４０側に開口した内部空間２００が形成されている。可動コア４０側から内部空間２００内に流入した燃料は、連通路２１０を通り弁部材３０の外部に流出し、当接部３１と弁座２２とが形成する弁部に向かう。

弁部材３０の弁ボディ２０と反対側に可動コア４０が溶接等により結合されている。固定コア４２は、可動コア４０に対し弁座２２と反対側に可動コアと向き合って設置され、パイプ部材１２内に固定されている。アジャスティングパイプ４４は固定コア４２の内部に圧入されている。可動コア４０、固定コア４２およびアジャスティングパイプ４４は軸方向両側に開口した筒状部材であり、内側を燃料が流れる。付勢部材としてのスプリング４６は、一端を弁部材３０に係止され、他端をアジャスティングパイプ４４に係止されている。アジャスティングパイプ４４の圧入量を調整することにより、スプリング４６の付勢力を調整する。

コイル５０はボビン５２に巻回されており、パイプ部材１２の外周に設置されている。ヨーク５４、５６は磁気的に接続している。ヨーク５４は、コイル５０の外周を覆い、可動コア４０の径方向外側で磁性パイプ１４と接続している。ヨーク５６は、固定コア４２の径方向外側で非磁性パイプ１６の薄肉部と接続している。樹脂ハウジング６０は、パイプ部材１２、コイル５０およびヨーク５４、５６の外周を覆っている。ターミナル６２はコイル５０と電気的に接続されており、コイル５０に駆動電流を供給する。

次に、弁部材３０の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、弁部材３０は有底筒状に形成されている。図１の（Ａ）は、図１の（Ｃ）に示すように、弁部材３０を９０°断面で切断した図である。弁部材３０の側壁３２は、弁ボディ２０の内周壁２１に往復移動自在に支持される摺動部３３を当接部３１の上流側に有している。また、弁部材３０の側壁３２は、可動コア４０側に開口する内部空間２００を形成している。内部空間２００を形成する側壁３２の可動コア４０側は可動コア４０の内周壁に圧入され、さらに溶接により可動コア４０に結合されている。側壁３２が可動コア４０の内周壁と結合している箇所は全周にわたって閉じた円筒であり、環状結合部３４を構成している。

この可動コア４０の下流端から下流側に位置する側壁３２の環状結合部３４と当接部３１との間は研磨または切削等により切り欠かれており、この切り欠き３６により側壁３２の一部が除去され内部空間２００と弁部材３０の外部とを連通する連通路２１０が形成されている。切り欠き３６が形成された側壁３２の外周側面は平面である。また、側壁３２は、摺動部３３が形成されている箇所から周方向にずれた位置に摺動部３３の上流側から下流側にわたって切り欠かれている。したがって、切り欠き３６が形成されている軸方向の範囲Ｌ１は、摺動部３３が形成されている軸方向の範囲Ｌ２を含みＬ２よりも広くなっている。

摺動部３３が形成されている箇所の周方向に位置する切り欠き３６と弁ボディ２０の内周壁２１とが形成する隙間の通路面積は、弁部材３０が最大リフトしたときの当接部３１と弁座２２との開口面積よりも大きくなるように設定されている。したがって、燃料噴射量は当接部３１と弁座２２との開口面積よって決定される。

次に、燃料噴射弁１０の作動について説明する。
コイル５０に通電されると、コイル５０に発生した磁界によりヨーク５４、５６、磁性パイプ１４、非磁性パイプ１６、可動コア４０、固定コア４２で形成される磁気回路に磁束が流れる。非磁性パイプ１６がヨーク５６と接続する箇所は薄肉であるため、ヨーク５６と固定コア４２との間を非磁性パイプ１６を通り磁束が十分に通過する。そのため、ヨーク５６と固定コア４２との間の磁気抵抗は低減される。上記磁気回路を磁束が流れることにより、固定コア４２と可動コア４０との間に磁気吸引力が発生し、可動コア４０は固定コア４２側に吸引される。そして、弁部材３０は、可動コア４０が固定コア４２側に吸引されることにともない、図２の上方に移動する。すると、燃料入口１７からパイプ部材１２内に流入した燃料は、アジャスティングパイプ４４、固定コア４２、可動コア４０の各内部通路、弁部材３０の内部空間２００、連通路２１０、弁部材３０の外部から当接部３１と弁座２２との開口を通り、噴孔プレート１８に形成した噴孔から燃料が噴射される。

コイル５０への通電を停止すると、固定コア４２と可動コア４０との間の磁気吸引力は消滅する。その結果、可動コア４０はスプリング４６の付勢力により固定コア４２から離れる方向に移動する。弁部材３０も固定コア４２から離れる方向、つまり弁座２２に向けて移動する。弁部材３０の当接部３１が弁座２２に着座すると、燃料噴射は遮断される。

（第２、第３、第４実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に、第３実施形態を図４に、第４実施形態を図５に示す。第２、第３、第４実施形態では、弁部材以外の燃料噴射弁の構成は実質的に第１実施形態と同一であり、同一構成部分には同一符号を付している。
図３に示す第２実施形態の弁部材７０は、弁部材７０の中心軸２２０に対して軸対称な位置にある弁部材７０の側壁７２を切り欠いて１組の連通路２１０を形成している。側壁７２は、内周壁２１に支持される摺動部３３が形成されている箇所から周方向にずれた位置に摺動部３３の上流側から下流側にわたって切り欠かれている。したがって、切り欠き７４が形成されている軸方向の範囲Ｌ１は、摺動部３３が形成されている軸方向の範囲Ｌ２を含みＬ２よりも広くなっている。

第２実施形態では、弁部材７０の中心軸２２０に対して軸対称に連通路２１０が形成されているので、弁部材７０が弁座２２から離座したときに、内部空間２００から連通路２１０を通り弁部材７０の外部に流出する燃料から弁部材７０が受ける反力が互いに向き合う径方向反対に働き、打ち消し合う。これにより、燃料を噴射するときに径方向に偏った力が弁部材７０に働くことを防止するので、弁部材７０が弁ボディ２０に支持され滑らかに往復移動する。
また、弁部材７０の内部空間２００から連通路２１０を通り軸対称に燃料が弁部材７０の外部に流出し噴射されるので、弁部材７０の中心軸２２０を挟んで燃料が偏って噴射されることを防止できる。

図４に示す第３実施形態の弁部材８０では、弁部材８０の中心軸２２０に対して軸対称に弁部材８０の側壁８２を切り欠いて２組の連通路２１０を形成している。また、合計４つの連通路２１０は、周方向に９０°の等角度間隔に形成されている。側壁８２は、内周壁２１に支持される摺動部３３が形成されている箇所から周方向にずれた位置に摺動部３３の上流側から下流側にわたって切り欠かれている。したがって、切り欠き８４が形成されている軸方向の範囲Ｌ１は、摺動部３３が形成されている軸方向の範囲Ｌ２を含みＬ２よりも広くなっている。
第３実施形態においても、弁部材８０の中心軸２２０に対して軸対称に連通路２１０が形成されているので、燃料を噴射するときに弁部材８０が弁ボディ２０に支持され滑らかに往復移動する。また、弁部材８０の中心軸２２０を挟んで燃料が偏って噴射されることを防止できる。

図５に示す第４実施形態では、円筒部材９０とボール１００により弁部材が構成されている。弁ボディ２０は円筒部材９０を往復移動自在に支持している。そして、円筒部材９０およびボール１００の中心軸２２０に対して軸対称な位置にある円筒部材９０の側壁９２の径方向反対側を切り欠いて１組の連通路２１０を形成している。
第４実施形態においても、円筒部材９０およびボール１００の中心軸２２０に対して軸対称に連通路２１０が形成されているので、燃料を噴射するときに円筒部材９０が弁ボディ２０に支持され滑らかに往復移動する。また、円筒部材９０およびボール１００の中心軸２２０を挟んで燃料が偏って噴射されることを防止できる。

以上説明した上記複数の実施形態では、環状結合部３４の下流側の側壁を切り欠いて連通路２１０を形成し、弁部材の内部空間２００と弁部材の外部とを連通している。その結果、全周にわたって閉じた環状結合部３４が可動コア４０の内周壁と結合しているので、弁部材と可動コア４０とを強固に結合できる。
また、弁部材の側壁を例えば研磨または切削等の機械加工により切り欠いて連通路を形成するので、安価な加工設備で連通路を形成できる。

また、切り欠きと弁ボディ２０の内周壁２１とが形成する隙間の通路面積を、弁部材３０が最大リフトしたときの当接部３１と弁座２２との開口面積よりも大きくなるように設定することにより、燃料噴射量は当接部３１と弁座２２との開口面積よって決定される。このように、切り欠きと弁ボディ２０の内周壁２１とが形成する隙間の通路面積を、弁部材３０が最大リフトしたときの当接部３１と弁座２２との開口面積よりも大きくなるように弁部材の側壁を切り欠くことは容易である。したがって、切り欠きの形成位置、および切り欠き量を高精度に制御して弁部材の側壁を切り欠く必要がなく、連通路２１０を容易に形成できる。このような弁部材側の切り欠きの加工の容易さに伴い、弁ボディ２０が弁部材の摺動部３３を支持する箇所および弁座２２を除いた部分の弁ボディ２０の加工も容易になり、内周壁２１の形状を簡単化できる。

（他の実施形態）
以上説明した上記複数の実施形態では、可動コア４０の下流端から下流側の弁部材の側壁を切り欠いたが、弁部材の側壁が可動コア４０の内周壁と結合している結合箇所の少なくとも軸方向の一部において全周にわたって閉じていれば、可動コア４０の下流端の上流側、つまり可動コア４０の内側まで切り欠きを形成してもよい。
また上記第４実施形態では、弁部材を構成する円筒部材９０が往復移動自在に支持されたが、弁部材を構成するボール１００が往復移動自在に支持されてもよい。

（Ａ）は本発明の第１実施形態による弁部材の周囲を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態による弁部材の周囲を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態による弁部材の周囲を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態による弁部材の周囲を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 従来の燃料噴射弁を示す断面図である。

符号の説明

１０ 燃料噴射弁、２０ 弁ボディ、２１ 内周壁、２２ 弁座、３０、７０、８０ 弁部材、３２、７２、８２、９２ 側壁、３３ 摺動部、３４ 環状結合部、３６、７４、８４、９４ 切り欠き、４０ 可動コア、４２ 固定コア、５０ コイル、９０ 円筒部材（弁部材）、１００ ボール（弁部材）、２００ 内部空間、２１０ 連通路、２２０ 中心軸

Claims (4)

1. 固定コアと、
   前記固定コアと向き合って設置されている可動コアと、
   弁座を有する弁ボディと、
   前記弁座に着座することにより燃料噴射を遮断し、前記弁座から離座することにより燃料噴射を許容する弁部材であって、前記弁部材の側壁の一方の軸方向端部側が前記可動コアの内周壁に結合されている弁部材と、
   通電することにより前記固定コアと前記可動コアとの間に磁気吸引力を発生するコイルと、
   を備え、
   前記側壁は前記可動コア側に開口する内部空間を形成しており、前記内部空間の周囲の前記側壁は前記可動コアの前記内周壁と結合している結合箇所の少なくとも軸方向の一部において全周にわたって閉じた環状結合部を有し、前記環状結合部よりも下流側の前記側壁を切り欠いて前記内部空間と前記弁部材の外側とを連通する連通路を形成していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記連通路は前記弁部材の中心軸に対して軸対称に複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記側壁は、前記弁ボディの内周壁に往復移動方向に支持される摺動部を有し、前記切り欠きは前記摺動部の上流側から下流側にわたって形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 前記側壁を切り欠いた前記弁部材の外周側面は平面であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
   

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