JP2007032342A

JP2007032342A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2007032342A
Application number: JP2005214088A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Kobayashi; 信章小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】燃料噴射弁において、金属粉等のダストの除去性能を高める。
【解決手段】燃料噴射弁１において、磁石２０ａを含む吸着部材２０を、燃料噴射弁１内部の燃料通路としての背圧室４ｃ，４ｄに臨ませて設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関用の燃料噴射弁に関する。

従来より種々の燃料噴射弁が提案されている。特許文献１は、その一例としての燃料噴射弁を開示する。

特許文献１の燃料噴射弁は、弁座が形成された弁座部材と、弁座に離着座する弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段と、磁気吸引力を発生させて弁座を離座させる電磁コイルと、を備えており、電磁コイルを通電して弁体を弁座から離座させたときに燃料が噴射される一方、電磁コイルの通電を解除すると、付勢手段によって弁体が弁座に着座して、燃料噴射が停止するようになっている。

この種の燃料噴射弁では、一般的に、燃料噴射弁の入口にメッシュフィルタが設けられており、このメッシュフィルタによって、燃料噴射弁内への異物の進入が抑制されている。
特開平１０−１２２０８５号公報

しかしながら、燃料噴射弁内には、極めて希に、切削や圧入等の製造工程において生じた金属粉等が残留する場合がある。十分な洗浄を行うことで、これら金属粉等のダストを除去することは可能であるが、その分、手間がかかり、製造コストの増大につながってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射弁において、金属粉等のダストの除去性能を高めることにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、燃料噴射弁において、磁石を含む吸着部材を、燃料噴射弁内部の燃料通路に臨ませて設けたことを趣旨とする。

また、請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、上記吸着部材を、弁体の周囲の燃料通路に臨ませて設けた構成としている。

また、請求項３の発明は、上記請求項１または２の発明において、上記吸着部材に、燃料を流通させる燃料通路を形成したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、吸着部材の磁石によって、燃料噴射弁内の金属粉（磁性体）を除去することができる。

請求項２の発明によれば、燃料噴射弁内で比較的下流側に位置する弁体の周囲の燃料通路に臨ませて吸着部材を設けることで、燃料噴射弁内の金属粉をより確実に除去することができる。

請求項３の発明によれば、燃料通路を設けたことで、流通抵抗が低下するのを抑制することができる上、燃料と磁石との接触機会を増大させることができる分、燃料噴射弁内の金属粉をより確実に除去することができる。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下では、内燃機関に用いられる燃料噴射弁について例示する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる燃料噴射弁の縦断面図（軸方向に沿った断面の図）、図２は、燃料噴射弁の先端部の縦断面図であって、着座状態（閉弁状態）を示す図、図３は、燃料噴射弁の先端部の横断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。なお、図３では、弁体の図示を省略している。

本実施形態にかかる燃料噴射弁１は、燃料配管に設けられたボス部（いずれも図示せず）に接続され、燃料配管内を流れる燃料を内燃機関内（吸気ポートやシリンダ内等）に噴射するものである。

燃料噴射弁１は、本体部として、ケーシング２や、磁性筒体３、コア筒５、ヨーク１３、樹脂カバー１６等を含んでいる。

このうち、磁性筒体３は、例えば、磁性を有するステンレス材料等の素材に深絞り加工等のプレス加工を施すことにより、段差を有する薄肉の金属管として形成される。本実施形態では、磁性筒体３の軸方向の一端側には大径部３ａが、また他端側にはより小径の小径部３ｂが、それぞれ形成されており、大径部３ａの端部が燃料配管のボス部内に挿入された状態で、磁性筒体３が燃料配管に接続されるようになっている。

この磁性筒体３（大径部３ａ）の入口側の外周面には、磁性筒体３と燃料配管のボス部との間の液密を確保するＯリング１８が外装される。

また、磁性筒体３の入口側（上流側）の開口部には、フィルタ２５が装着される。フィルタ２５は、磁性筒体３の大径部３ａ内に圧入される筒状の芯金２５ａと、磁性筒体３よりも軟質な樹脂材料、例えばナイロン、フッ素樹脂等を用いて芯金２５ａと一体に形成（射出成形）されたフレーム２５ｂと、当該フレーム２５ｂに取付けられて燃料を透過させるメッシュ２５ｃとによって大略構成されている。

そして、磁性筒体３の内側には、コア筒５が嵌挿される。コア筒５は、弁体９、ヨーク１３と共に電磁コイル１５による閉磁路を形成するとともに、弁体９の開弁位置を規定するものである。コア筒５は、例えば、磁性筒体３の小径部３ｂ内に圧入して取付けられる。

また、磁性筒体３の下流側端部には、筒状の弁座部材７が配設される。この弁座部材７には、弁体９を収容する凹部７ａと、弁体９の弁部１１を着座させるとともに開弁時には当該弁部１１を取り囲んで環状の燃料流路を形成する弁座７ｂとが形成される。本実施形態では、小径部３ｂ内に圧入された弁座部材７の外周がその全周に亘って溶接されて、磁性筒体３に固定される。また、弁座部材７には、その下流側の開口部を覆うように、ノズルプレート８が溶接して固定されており、このノズルプレート８に設けられた噴射孔８ａから所定の位置あるいは方向に燃料を噴出できるようになっている。

コア筒５と弁座部材７との間には、磁性筒体３の小径部３ｂ内で軸方向に変位可能な弁体９が収容される。本実施形態では、弁体９は、磁性金属材料により軸方向に延びる段付筒状に形成されたアンカ部１０と、アンカ部１０の先端部に固着されて弁座部材７の弁座７ｂに離着座する略球状の弁部１１とを備えている。

この弁体９に閉弁方向の付勢力を与える付勢手段として、コイルスプリング１２が設けられる。このコイルスプリング１２の一端は、コア筒５内に嵌挿された筒状のアジャスタ１９の下端に当接する一方、コイルスプリング１２の他端は、弁体９のアンカ部１０の上部に形成された凹部１０ａに挿入されており、軸方向に伸びる方向に弾性力を発生させる。すなわち、このコイルスプリング１２は圧縮バネとして用いられ、弁体９に対し、コア筒５から離間する方向、すなわち閉弁方向に付勢力を作用させる。

そして、本実施形態では、磁石２０ａを含む吸着部材２０が、当該燃料噴射弁１の内部の燃料通路に臨ませて設けられる。具体的には、環状の非磁性体（例えばステンレス鋼）からなる嵌挿体２０ｂの内側に環状の磁石（例えばフェライト磁石等の永久磁石）２０ａを圧入して全体的にも環状の吸着部材２０を構成し、当該吸着部材２０を、磁性筒体３の小径部３ｂ内の、弁座部材７の上流側に隣接した位置に圧入し、溶接によって磁性筒体３に固定する。このとき、吸着部材２０の中央に形成される貫通穴２１内に、弁体９のアンカ部１０が緩挿されるとともに、アンカ部１０の側壁に形成された開口窓部９ｂが、吸着部材２０より上流側に開口するように構成する。

磁性筒体３の外周側には、段付筒状に形成されたヨーク１３が設けられている。本実施形態では、ヨーク１３を、磁性筒体３の小径部３ｂの外周側に圧入して固着している。また、ヨーク１３と磁性筒体３の小径部３ｂとの間は、連結コア１４が設けられている。本実施形態では、連結コア１４を、小径部３ｂの外周側を取囲む略Ｃ字状の磁性体として形成している。また、ヨーク１３の先端側には、Ｏリング２７の溝を形成する樹脂キャップ２６が取り付けられる。

また、磁性筒体３とヨーク１３との間には、電磁コイル１５が設けられる。本実施形態では、電磁コイル１５を、樹脂材料により形成された筒状のコイルボビン１５ａと、該コイルボビン１５ａに巻装されたコイル１５ｂとを有するものとし、コイルボビン１５ａを磁性筒体３の小径部３ｂに外装させている。なお、電磁コイル１５は、コネクタ１７のピン２４および樹脂カバー１６内に形成される導線２３を介して通電される。

樹脂カバー１６は、磁性筒体３の外周側に設けられる。この樹脂カバー１６は、例えば、磁性筒体３の外周側に、ヨーク１３や、連結コア１４、電磁コイル１５等を組付けた状態で射出成形することによって形成することができる。なお、樹脂カバー１６とコネクタ１７は一体成形されている。

以上の構成を備える燃料噴射弁１において、弁体９にはコイルスプリング１２から閉弁方向の付勢力が作用しており、電磁コイル１５が通電されない状態では、弁部１１が弁座７ｂに着座した状態が維持される（閉弁状態）。なお、このとき、アンカ部１０とコア筒５との間には、軸方向の隙間が形成される。

一方、電磁コイル１５が通電されると、コア筒５、アンカ部１０、およびヨーク１３等によって閉磁路が形成され、これにより、アンカ部１０にはコア筒５に近接する方向の磁力が作用する。ここで、この磁力（吸着力）は、コイルスプリング１２の付勢力より大きくなるように設定してあるため、電磁コイル１５が通電されると、弁体９がコア筒５に引き寄せられ、弁部１１が弁座７ｂから離座する（開弁状態）。

この開弁状態において、フィルタ２５を介して燃料噴射弁１の内部に導入された燃料は、磁性筒体３の大径部３ａ内の燃料通路４ａからアジャスタ１９内の貫通孔１９ａを経由して、コア筒５内の燃料通路４ｂを流下した後、弁体９のアンカ部１０の凹部１０ａ内に流入し、さらにアンカ部１０の凹部９ａの奥側の側壁に形成された開口窓部９ｂを経由して、弁体９の周囲に環状に形成される燃料通路としての背圧室４ｃ内に流入する。ここから、燃料は、吸着部材２０の中央の貫通穴２１と弁体９の外周壁との間の隙間を経由して、下流側の背圧室４ｄに流入し、さらに、弁座部材７の凹部７ａおよび弁座７ｂと弁部１１との隙間を経由して、ノズルプレート８の噴射孔８ａから外部に噴射される。

以上の本実施形態によれば、燃料噴射弁１において、磁石２０ａを含む吸着部材２０を、燃料噴射弁１の内部の燃料通路としての背圧室４ｃ，４ｄに臨ませて設けたため、燃料噴射弁内の金属粉（磁性体）を吸着部材２０に吸着させて、除去することができる。

また、本実施形態では、燃料噴射弁１内で下流側に位置する弁体９の周囲に形成される背圧室４ｃ，４ｄに吸着部材２０を臨ませて設けたため、より上流側に設けた場合に比べて、金属粉（磁性体）をより確実に除去することができる。

また、本実施形態によれば、弁体９の内部に形成された上流側の燃料通路としての凹部９ａと弁体９の周囲に形成された下流側の背圧室４ｃ，４ｄとを連通する開口窓部９ｂを、吸着部材２０の上流側に設けたため、開口窓部９ｂを経由した燃料の大半を吸着部材２０に沿って流通させることができ、当該吸着部材２０の磁石２０ａにより、金属粉をより確実に除去できるようになる。

また、本実施形態では、吸着部材２０を燃料噴射弁１内部の磁性体からなる構成要素（磁性筒体３）に固定する構造において、磁石２０ａと当該構成要素との間に非磁性体としての嵌挿体２０ｂを介在させるようにしたため、当該磁石２０ａの磁力によって弁体９の開閉動作に悪影響が生じるのを抑制することができる。

（第２実施形態）図４は、燃料噴射弁の先端部の縦断面図であって、着座状態（閉弁状態）を示す図、図５は、燃料噴射弁の先端部の横断面図（図４のＢ−Ｂ断面図）である。なお、本実施形態にかかる燃料噴射弁は、上記第１実施形態にかかる燃料噴射弁と同様の構成要素を備えている。よって、対応する構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ａは、上記第１実施形態の吸着部材２０に替えて、燃料通路２０ｃを有する吸着部材２０Ａを設けたものである。すなわち、本実施形態では、環状の嵌挿体２０ｂの内面に、軸方向に伸びる略矩形断面の溝を所定の間隔で複数（本実施形態では８本）形成し、当該嵌挿体２０ｂの内側に環状の磁石２０ａを圧入することで、磁石２０ａの外周面に沿って軸方向に伸びる複数の燃料通路２０ｃを形成している。

本実施形態によれば、燃料通路２０ｃを設けた分、吸着部材２０によって流通抵抗が増大するのを抑制することができる上、燃料と磁石２０ａとの接触機会を増大させることができる分、燃料噴射弁１内の金属粉をより確実に除去することができる。

また、本実施形態のように、環状の嵌挿体２０ｂの内面に軸方向に伸びる溝を形成し、当該嵌挿体２０ｂの内側に環状の磁石２０ａを圧入して吸着部材２０Ａを構成することで、磁石２０ａが臨む燃料通路２０ｃを有する吸着部材２０Ａを、比較的容易に得ることができる。

（第３実施形態）図６は、燃料噴射弁の先端部の縦断面図であって、着座状態（閉弁状態）を示す図、図７は、燃料噴射弁の先端部の横断面図（図６のＣ−Ｃ断面図）である。なお、本実施形態にかかる燃料噴射弁は、上記第１または第２実施形態にかかる燃料噴射弁と同様の構成要素を備えている。よって、対応する構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ｂは、上記第１実施形態の吸着部材２０に替えて、メッシュ状の磁石２２ａを有する吸着部材２２を設けたものである。すなわち、本実施形態では、磁性体からなる環状のメッシュを磁化して磁石（永久磁石）２２ａを形成し、その外周縁部の表裏を二つの環状部材２２ｃ，２２ｄで狭持しながら、それら環状部材２２ｃ，２２ｄ同士を嵌着して嵌挿体２２ｂを構成し、当該嵌挿体２２ｂを、磁性筒体３の小径部３ｂ内の弁座部材７の上流側に隣接した位置に圧入し、溶接によって磁性筒体３に固定している。

本実施形態によれば、磁石２２ａをメッシュ状に構成したため、燃料と磁石２２ａとの接触機会を増大させることができる分、燃料噴射弁１Ｂ内の金属粉をより確実に除去することができる。また、メッシュ状の磁石２２ａによって、金属粉（磁性体）以外のダストも除去することができるという利点がある。

なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

（１）上記各実施形態では、吸着部材を磁性筒体に固定したが、これには限定されず、弁座部材や弁体等に固定してもよい。ただし、磁性筒体以外の構成要素に固定する場合も、磁性体に固定する場合には、非磁性体を介在させ、弁体の開閉動作に極力影響を及ぼさないようにするのが好適である。

（２）また、磁石自体に、凹凸を形成したり、燃料通路を形成したりして、燃料と磁石との接触機会を増大させるようにしてもよい。

（３）また、吸着部材において、嵌挿体と非磁性体とをそれぞれ別個に設けてもよい。

また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１〜３に記載の燃料噴射弁では、磁石をメッシュ状に形成するのが好適である。

こうすれば、磁石の表面積が大きくなって燃料と磁石との接触機会を増大させることができる分、燃料噴射弁内の金属粉をより確実に除去することができる。また、メッシュ状の磁石によって、金属粉（磁性体）以外のダストも除去することができるという利点がある。

（ロ）請求項１〜３または上記（イ）に記載の燃料噴射弁では、弁体の内部に形成された上流側の燃料通路としての凹部と弁体の周囲に形成された下流側の燃料通路としての背圧室とを連通する開口窓部を、吸着部材の上流側に設けるのが好適である。

こうすれば、開口窓部を経由した燃料の大半を吸着部材に沿って流通させることができ、金属粉をより確実に除去できるようになる。

（ハ）請求項１〜３または上記（イ），（ロ）に記載の燃料噴射弁では、吸着部材は非磁性体を有し、磁石を非磁性体を介して燃料噴射弁に固定するのが好適である。

こうすれば、吸着部材の磁石による磁力が弁体の開閉弁動作に与える影響を抑制することができる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の縦断面図（軸方向に沿った断面の図）。本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部の縦断面図であって、着座状態（閉弁状態）を示す図。本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部の横断面図（図２のＡ−Ａ断面図）。本発明の第２実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部の縦断面図であって、着座状態（閉弁状態）を示す図。本発明の第２実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部の横断面図（図４のＢ−Ｂ断面図）。本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部の縦断面図であって、着座状態（閉弁状態）を示す図。本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部の横断面図（図６のＣ−Ｃ断面図）。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ燃料噴射弁
４ｃ，４ｄ背圧室（燃料通路）
７弁座部材
７ｂ弁座
９弁体
１２コイルスプリング（付勢手段）
１５電磁コイル
２０，２０Ａ，２２吸着部材
２０ａ磁石
２０ｃ燃料通路

Claims

弁座が形成された弁座部材と、
前記弁座に離着座する弁体と、
前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段と、
磁気吸引力を発生させて前記弁体を離座させる電磁コイルと、
を備えた燃料噴射弁において、
磁石を含む吸着部材を、燃料噴射弁内部の燃料通路に臨ませて設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
前記吸着部材を、弁体の周囲の燃料通路に臨ませて設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記吸着部材に、燃料を流通させる燃料通路を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。