JP2007211602A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】噴孔部分に溜まる燃料を排除し、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減する燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】スリーブ４０は、噴孔から噴射された燃料が通過する開口部４３を有している。スリーブ４０は、開口部４３を形成する内周壁４４から外周側へ伸びる溝４５を有している。これにより、噴孔からの燃料の噴射が停止されたとき、開口部４３に溜まった燃料は、毛細管現象によって溝４５を経由してスリーブ４０の径方向外側の端部まで運搬される。スリーブ４０の径方向外側の端部まで運搬された燃料は、この端部において蒸発する。したがって、噴孔の出口側である開口部４３に溜まる燃料を排除することができ、デポジットの堆積を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、噴孔プレートに設けた噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

エンジンから排出される排気の規制への適合、および燃費の低減を図るため、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧形状や噴射量などの噴射特性は精密に調整する必要がある。燃料噴射弁は、適用するエンジンあるいは車両ごとに異なる噴射特性を満たすように調整する必要がある。そこで、噴射特性の調整を容易にするため、噴孔を有する噴孔プレートを先端に設置する燃料噴射弁が公知である（例えば、特許文献１参照）。このような燃料噴射弁では、噴孔プレートを変更することにより、燃料噴射弁の基本構造を変更することなく噴射特性を調整することができる。

特開２００５−１８０１９９号公報

しかしながら、噴孔プレートは微細な噴孔を有するため、噴孔の周囲には噴射された燃料が残留しやすい。残留した燃料は、高温の燃焼ガスに晒されたり、エンジン停止後の放置などにより固化し、噴孔の周囲にデポジットとして堆積する場合がある。噴孔の周囲にデポジットが堆積すると、燃料の噴射方向または噴霧形状が変化し、所定の噴射性能を確保することが困難になるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、噴孔部分に溜まる燃料を排除し、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減する燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１から８のいずれか記載の発明では、噴孔プレートを覆うスリーブには、溝が形成されている。溝は、燃料が通過する開口部を形成している内周壁から外周側へ伸びている。これにより、噴孔からの燃料の噴射が停止すると、噴孔の周囲に付着した燃料はスリーブの溝による毛細管現象によって、開口部を形成する内周壁から外周側へ導かれる。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。

請求項２記載の発明では、溝はスリーブの内周壁から外周側の縁部まで伸びている。これにより、開口部を形成する内周壁に付着した燃料は、溝によってスリーブの外周壁へ導かれる。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。
請求項３記載の発明では、溝は筒部の外周壁まで伸びている。これにより、開口部を形成する内周壁に付着した燃料は、溝によって筒部の外周壁へ導かれる。そのため、噴孔の周囲に付着した燃料は、スリーブの外周壁で蒸発する。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。

請求項４記載の発明では、溝はスリーブの噴孔プレート側の端部に形成されている。そのため、開口部を形成する内周壁に付着した燃料は、スリーブと噴孔プレートとの間を経由して外周側へ導かれる。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。
請求項５記載の発明では、スリーブは筒部に軸方向へ伸びる側溝を有している。側溝は、一方の端部が底部の噴孔プレート側に形成される溝に連通している。そのため、噴孔の周囲に付着した燃料は、溝によって径方向へ筒部側まで導かれた後、側溝を通して蒸発する。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。

請求項６記載の発明では、開口部を形成する内周壁は弁ボディの軸に沿った断面が直線状である。内周壁の断面を直線状にすることにより、内周壁に付着した燃料は毛細管現象によってすみやかに溝に吸引される。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が迅速に排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。

請求項７記載の発明では、内周壁の断面は特に弁ボディの軸に概ね平行である。これにより、内周壁に付着した燃料は、毛細管現象によって容易かつすみやかに溝に吸引される。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が迅速に排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。
請求項８記載の発明では、溝を形成する壁面にコーティング部を有している。コーティング部は、例えば親水性または親油性のコーティングによって形成される。これにより、コーティング部は、噴孔の周囲の内周壁に付着した燃料を溝へ吸引する。そのため、コーティング部を形成することによって、内周壁に付着した燃料はすみやかに溝に吸入される。したがって、噴孔部分に溜まる燃料が迅速に排除され、噴孔の周囲におけるデポジットの堆積を低減することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、各実施形態での説明は省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）を図２に示す。第１実施形態によるインジェクタ１０は、例えばガソリンエンジンの燃焼室に吸入される吸気に燃料を噴射する。なお、インジェクタ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、またはディーゼルエンジンに適用してもよい。

インジェクタ１０の収容パイプ１１は、薄肉の筒状に形成されている。収容パイプ１１は、第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４を有している。非磁性部１３は、第一磁性部１２と第二磁性部１４との磁気的な短絡を防止している。収容パイプ１１は、一方の端部に燃料入口１５を有している。燃料入口１５には、図示しない燃料ポンプから燃料が供給される。燃料入口１５に供給された燃料は、燃料フィルタ１６を経由して収容パイプ１１の内周側に流入する。燃料フィルタ１６は、収容パイプ１１の端部に設置され、燃料に含まれる異物を除去する。

収容パイプ１１の燃料入口１５とは反対側、すなわち第一磁性部１２の内周側には弁ボディ２０が設置されている。弁ボディ２０は、略円筒状に形成され、第一磁性部１２の内周側に固定されている。弁ボディ２０は、図３に示すように先端に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の内壁面２１に弁座２２を有している。弁ボディ２０は、収容パイプ１１とは反対側の端部に噴孔プレート２３を有している。噴孔プレート２３は、弁ボディ２０側の端面と弁ボディ２０とは反対側の端面とを接続する噴孔２４を有している。

弁部材としてのニードル２５は、第一磁性部１２および弁ボディ２０の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル２５は、収容パイプ１１および弁ボディ２０と概ね同軸上に配置されている。ニードル２５は、噴孔プレート２３側の端部近傍にシール部２６を有している。シール部２６は、弁ボディ２０に形成されている弁座２２に着座可能である。ニードル２５は、弁ボディ２０との間に燃料が流れる燃料通路２７を形成する。ニードル２５のシール部２６が弁座２２から離座することにより、燃料通路２７と噴孔２４とは連通する。本実施形態の場合、ニードル２５は、筒状に形成されている。ニードル２５は、内部に燃料通路２８を形成している。ニードル２５は、燃料通路２７と燃料通路２８とを接続する燃料孔２５１および燃料孔２５２を有している。なお、ニードル２５は、筒状に限らず、中実の柱状でもよい。

インジェクタ１０は、図２に示すようにニードル２５を駆動する駆動部３０を有している。駆動部３０は、電磁駆動部である。駆動部３０は、コイル部３１、ハウジング３２、ホルダ３３、固定コア３４および可動コア３５を有している。ハウジング３２およびホルダ３３は、磁性材料から形成されている。ハウジング３２は、コイル部３１の外周側を覆っている。ホルダ３３は、収容パイプ１１の外周側に配置され、噴孔２４側からコイル部３１を保持している。ハウジング３２およびホルダ３３は、磁性材料から形成され、磁気的に接続している。コイル部３１、ハウジング３２、ホルダ３３および収容パイプ１１の外周側は、樹脂モールド３６によって覆われている。コイル部３１は、配線部材３７を経由してコネクタ３８に設置されているターミナル３９と電気的に接続している。

固定コア３４は、収容パイプ１１を挟んでコイル部３１の内周側に固定されている。固定コア３４は、例えば鉄などの磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア３４は、可動コア３５との間に所定の隙間を形成して設置される。この固定コア３４と可動コア３５との間の隙間は、ニードル２５のリフト量に対応する。

可動コア３５は、収容パイプ１１の内周側に収容されている。可動コア３５は、収容パイプ１１の内周側を軸方向へ往復移動可能である。可動コア３５は、噴孔２４とは反対側の端部が固定コア３４と対向している。可動コア３５は、例えば鉄などの磁性材料から略円筒状に形成されている。ニードル２５は、シール部２６とは反対側の端部が可動コア３５の内周側に固定されている。これにより、ニードル２５および可動コア３５は、一体となって軸方向へ往復移動する。

可動コア３５は、弾性部材としてのスプリング１７と接している。スプリング１７は、軸方向の一方の端部が可動コア３５と接し、他方の端部がアジャスティングパイプ１８と接している。アジャスティングパイプ１８は、固定コア３４の内周側に固定されている。スプリング１７は、軸方向へ伸長する力を有している。そのため、一端が固定されているスプリング１７は、他端側において一体の可動コア３５およびニードル２５を弁座２２側へ押し付ける。スプリング１７の荷重は、アジャスティングパイプ１８の固定コア３４への圧入量により調整される。コイル部３１に通電していないとき、一体の可動コア３５およびニードル２５は弁座２２側へ押し付けられる。これにより、シール部２６は弁座２２に着座する。

噴孔プレート２３の弁ボディ２０とは反対側すなわち噴孔プレート２３の外側は、スリーブ４０によって覆われている。スリーブ４０は、噴孔プレート２３の外側を覆うとともに、噴孔プレート２３を弁ボディ２０に保持している。スリーブ４０は、弁ボディ２０の先端部との間に噴孔プレート２３を挟み込んでいる。スリーブ４０は、図１および図３に示すように底部４１および筒部４２を有している。底部４１は、噴孔プレート２３とともに弁ボディ２０の先端を覆っている。底部４１は、径方向の中央側に開口部４３を有している。すなわち、底部４１の内周壁４４は、開口部４３を形成している。噴孔プレート２３の噴孔２４を経由して噴射された燃料は、底部４１の開口部４３を通過する。スリーブ４０は、例えば樹脂や金属などで形成されている。

筒部４２は、底部４１の径方向の外側の端部に接続し、弁ボディ２０側に立ち上がっている。これにより、スリーブ４０は、底部４１と筒部４２とを有するカップ状に形成されている。底部４１の外周側は、筒部４２に接続している。筒部４２は、弁ボディ２０の外周側を覆い、一部に噴孔プレート２３を挟み込んでいる。

スリーブ４０は、図１に示すように底部４１に内周壁４４から外側へ伸びる溝４５を有している。溝４５は、スリーブ４０の周方向の長さ、すなわち幅が小さく設定されている。溝４５は、内周壁４４から外側へ放射状に配置されている。溝４５は、底部４１の噴孔プレート２３側の端面４１１から噴孔プレート２３とは反対側の端面４１２まで貫いている。すなわち、溝４５は、底部４１を板厚方向に貫いている。また、本実施形態の場合、溝４５は、内周壁４４から底部４１の径方向外側の縁部まで形成されている。なお、溝４５は、内周壁４４から底部４１の径方向外側へ途中まで形成してもよい。開口部４３を形成するスリーブ４０の内周壁４４は、図１（Ａ）に示すように弁ボディ２０の軸に沿った断面形状が直線状である。本実施形態の場合、特にスリーブ４０の内周壁４４は、弁ボディ２０の軸と概ね平行である。

コイル部３１に通電すると、可動コア３５は固定コア３４側へ吸引される。そのため、可動コア３５と一体のニードル２５は、固定コア３４側へ移動する。これにより、ニードル２５のシール部２６は、弁ボディ２０の弁座２２から離座する。シール部２６が弁座２２から離座すると、燃料通路２７の燃料はシール部２６と弁座２２との間を経由して噴孔プレート２３が形成する噴孔２４へ流入する。その結果、噴孔２４から燃料が噴射される。噴孔２４から噴射される燃料は、スリーブ４０の開口部４３を通過する。

コイル部３１への通電が停止されると、固定コア３４と可動コア３５との間の磁気吸引力は消滅する。そのため、スプリング１７の押し付け力によって、可動コア３５および一体のニードル２５は弁ボディ２０側へ移動する。そして、ニードル２５のシール部２６が弁ボディ２０の弁座２２に着座すると、噴孔２４からの燃料の噴射は停止される。

燃料の噴射が停止すると、燃料の一部は噴孔２４の出口側である噴孔プレート２３の弁ボディ２０とは反対側の面、すなわちスリーブ４０の開口部４３に溜まる。溜まった燃料は、断面が直線状の内周壁４４から溝４５へ浸入する。このとき、溝４５の幅は小さいため、開口部４３に溜まった燃料は毛細管現象によってスリーブ４０に形成された溝４５へ吸入される。内周壁４４を直線状とし、かつ弁ボディ２０の軸と概ね平行にすることにより、開口部４３に溜まった燃料は内周壁４４からすみやかに溝４５へ吸入される。

溝４５へ吸入された燃料は、毛細管現象によって溝４５を経由してスリーブ４０の径方向外側の端部まで運搬される。スリーブ４０の径方向外側の端部まで運搬された燃料は、この端部において蒸発する。これにより、燃料の噴射が停止されても、開口部４３に溜まる燃料は溝４５によってスリーブ４０の径方向外側の端部まで運搬されて蒸発する。したがって、噴孔２４の出口側である開口部４３に溜まる燃料を排除することができる。また、開口部４３に溜まる燃料を排除することにより、噴孔２４の周囲に固化した燃料などが堆積することがない。したがって、噴孔２４の周囲へのデポジットの堆積を低減することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるインジェクタ１０のスリーブ５０を図４に示す。図４（Ｂ）は第２実施形態によるインジェクタ１０のスリーブ５０を燃料入口１５とは反対側の端部から見た概略図であり、図４（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。

第２実施形態では、スリーブ５０は底部５１および筒部５２を有している。底部５１は、径方向の中心部に開口部５３を形成する内周壁５４を有している。スリーブ５０の底部５１に設けられている溝５５は、開口部５３を形成する内周壁５４の接線に対し所定の角度をなすスパイラル状に形成されている。溝５５は、第１実施形態と同様にスリーブ５０の径方向外側の端部まで形成してもよく、径方向の途中まで形成してもよい。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に開口部５３に溜まる燃料を排除することができ、噴孔２４の周囲へのデポジットの堆積を低減することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるインジェクタ１０のスリーブ６０を図５に示す。図５（Ｂ）は第３実施形態によるインジェクタ１０のスリーブ６０を燃料入口１５とは反対側の端部から見た概略図であり、図５（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。

第３実施形態では、スリーブ６０は底部６１および筒部６２を有している。底部６１は、径方向の中心部に開口部６３を形成する内周壁６４を有している。スリーブ６０の底部６１に設けられている溝６５は、開口部６３を形成する内周壁６４から径方向外側へ伸びている。また、スリーブ６０は、筒部６２の外周壁６２１に軸方向へ伸びる側溝６６を有している。側溝６６は、一方の端部が底部６１に形成された溝６５の径方向外側の端部に連通している。また、側溝６６は、他方の端部が筒部６２の底部６１とは反対側の端部まで伸びて形成されている。これにより、溝６５を経由して底部６１の径方向外側の端部まで運搬された燃料は、毛細管現象によってさらに側溝６６を通してスリーブ６０の燃料入口１５側へ運搬される。そのため、燃料は、噴孔２４からさらに遠ざかったスリーブ６０の筒部６２の外周壁６２１側で蒸発する。したがって、噴孔２４の近傍であるスリーブ６０の開口部６３に溜まる燃料を排除することができ、噴孔２４の周囲へのデポジットの堆積を低減することができる。
なお、側溝６６は、筒部６２の底部６１側の端部から底部６１とは反対側へ軸方向の途中まで形成してもよい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるインジェクタ１０のスリーブ７０を図６に示す。図６（Ｂ）は第４実施形態によるインジェクタ１０のスリーブ７０を燃料入口１５とは反対側の端部から見た概略図であり、図６（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。

第４実施形態では、スリーブ７０は底部７１および筒部７２を有している。底部７１は、径方向中心部に開口部７３を形成する内周壁７４を有している。第４実施形態の場合、スリーブ７０は、底部７１の噴孔プレート２３側に溝７５を有している。すなわち、溝７５は、スリーブ７０の底部７１において噴孔プレート２３側の端面７１１から噴孔プレート２３とは反対側の端面７１２に向けて底部７１の板厚の途中まで形成されている。溝７５は、開口部７３を形成する内周壁７４から径方向外側へ放射状に筒部７２の内周壁７２１まで伸びている。スリーブ７０は、筒部７２の内周壁７２１に軸方向へ伸びる側溝７６を有している。側溝７６は、一方の端部が底部７１に形成された溝７５の径方向外側の端部に連通している。また、側溝７６は、他方の端部が筒部７２の底部７１とは反対側の端部７２２に開放している。すなわち、弁ボディ２０にスリーブ７０を取り付けたとき、側溝７６の底部７１とは反対側の端部は弁ボディ２０とスリーブ７０との間に開口している。

これにより、底部７１に形成された溝７５を経由して底部７１の径方向外側の端部まで運搬された燃料は、毛細管現象によってさらに側溝７６を通してスリーブ７０の燃料入口１５側の端部７２２へ運搬される。そして、運搬された燃料は、側溝７６の途中または筒部７２の底部７１とは反対側の端部７２２から蒸発する。したがって、噴孔２４の近傍であるスリーブ７０の開口部７３にとどまる燃料を排除することができ、噴孔２４の周囲へのデポジットの堆積を低減することができる。

なお、第４実施形態では、側溝７６は筒部７２の底部７１とは反対側の端部７２２まで伸びて形成されている例について説明した。しかし、スリーブ７０と弁ボディ２０との間に、軸方向の途中で隙間が形成される場合、側溝７６は軸方向の途中に形成される隙間まで伸ばせばよい。これにより、燃料は、筒部７２の軸方向の途中に位置する側溝７６の底部７１とは反対側の端部で蒸発した後、スリーブ７０と弁ボディ２０との間を経由して外部に放出される。

（その他の実施形態）
上記の複数の実施形態で説明したスリーブ４０、５０、６０、７０の溝４５、５５、６５、７５には、コーティング部を形成してもよい。コーティング部は、毛細管現象による燃料の吸引力を高める。コーティング部は、溝４５、５５、６５、７５を形成するスリーブ４０、５０、６０、７０の壁面に例えば親水性または親油性のコーティング層を設ける。これにより、内周壁４４、５４、６４、７４が形成する開口部４３、５３、６３、７３に溜まった燃料は、コーティング部によって迅速に溝４５、５５、６５、７５へ吸引される。したがって、開口部４３、５３、６３、７３へ溜まる燃料を迅速に排除することができる。

上記の複数の実施形態では、開口部４３、５３、６３、７３を形成する内周壁４４、５４、６４、７４がスリーブ４０、５０、６０、７０および弁ボディ２０の中心軸と概ね平行である場合について説明した。しかし、内周壁４４、５４、６４、７４は、スリーブ４０、５０、６０、７０および弁ボディ２０の中心軸に対し傾斜していてもよい。この場合、開口部を形成する内周壁と中心軸とは、平行に近い方が好ましい。また、内周壁が中心軸に対し傾斜している場合でも、内周壁は中心軸に沿った断面が直線状であることが望ましい。

上記の複数の実施形態では、スリーブ４０、５０、６０、７０の溝４５、５５、６５、７５が内周壁４４、５４、６４、７４から外周側へ直線状に伸びる例について説明した。しかし、溝４５、５５、６５、７５は、径方向の途中で曲がってもよく、曲線状に形成してもよい。

以上説明した本発明は、上記実施形態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実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるインジェクタのスリーブを示す概略図であって、（Ｂ）は図２の矢印Ｉ方向から見た矢視図、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図。 本発明の第１実施形態によるインジェクタの概略を示す断面図。 本発明の第１実施形態によるインジェクタの要部の概略を示す断面図。 本発明の第２実施形態によるインジェクタのスリーブを示す概略図であって、（Ｂ）は図２の矢印Ｉ方向に対応する方向から見た矢視図、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図。 本発明の第３実施形態によるインジェクタのスリーブを示す概略図であって、（Ｂ）は図２の矢印Ｉ方向に対応する方向から見た矢視図、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図。 本発明の第４実施形態によるインジェクタのスリーブを示す概略図であって、（Ｂ）は図２の矢印Ｉ方向に対応する方向から見た矢視図、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線における断面図。

符号の説明

１０：インジェクタ（燃料噴射弁）、２０：弁ボディ、２２：弁座、２３：噴孔プレート、２４：噴孔、４０、５０、６０、７０：スリーブ、４１、５１、６１、７１：底部、４２、５２、６２、７２：筒部、４３、５３、６３、７３：開口部、４４、５４、６４、７４：内周壁、４５、５５、６５、７５：溝、７６：側溝、６２１：外周壁

Claims (8)

1. 弁座を有する弁ボディと、
   前記弁ボディの燃料噴射側に設置され、燃料を噴射する噴孔を有する噴孔プレートと、
   前記噴孔プレートの前記弁ボディと反対側の端部を覆い、前記噴孔から噴射される燃料が通過する開口部、前記開口部を形成する内周壁から外周側へ伸びる溝を有するスリーブと、
   を備える燃料噴射弁。
2. 前記溝は、前記スリーブの前記内周壁から外周側の縁部まで伸びている請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記スリーブは、前記開口部を形成する底部と、前記底部の径方向外側の端部から前記弁ボディ側へ伸びる筒部とを有し、
   前記溝は、前記筒部の外周壁まで伸びている請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 前記スリーブは、前記開口部を形成する底部と、前記底部の径方向外側の端部から前記弁ボディ側へ伸びる筒部とを有し、
   前記溝は、前記底部の前記噴孔プレート側に形成されている請求項１、２または３記載の燃料噴射弁。
5. 前記筒部は、内壁に一方の端部が前記底部に形成される前記溝に連通し、前記内壁に沿って前記底部とは反対側へ軸方向へ伸びる側溝を有する請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 前記開口部を形成する前記内周壁は、前記弁ボディの軸に沿った断面が直線状である請求項１から５のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
7. 前記開口部を形成する前記内周壁は、前記弁ボディの軸に概ね平行である請求項６記載の燃料噴射弁。
8. 前記溝を形成する壁面に液体を吸引する力を高めるコーティング部を有する請求項１から７のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
   
   
   
   

Images