JP2007309270A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁において噴射燃料の圧力損失を極力抑えて，そのペネトレーション性の向上を図る。
【解決手段】弁孔７に臨む燃料誘導部材４０をインジェクタプレート１０に連設して，弁座部材３及びインジェクタプレート１０間に環状の拡散室３９を形成し，環状の拡散室３９を形成し，燃料誘導部材４０の外周には，弁孔７及び拡散室３９間を連通する複数の切欠き部４２と，弁孔７を部分的に閉鎖する複数の閉鎖部４１とを，これらが該燃料誘導部材４０の周方向に沿って交互に且つ等間隔置きに配列するように設け，また複数の燃料噴孔１１を燃料誘導部材４０の周方向に沿って等間隔置きに配列した。
【選択図】 図３

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，円錐状の弁座及びこの弁座の中心部を貫通する弁孔を有する弁座部材と，弁座と協働して弁孔を開閉する弁体と，弁孔から半径方向外方にずれて配置される複数の燃料噴孔を有して弁座部材に接合されるインジェクタプレートとを備えてなり，前記弁座部材及びインジェクタプレート間には前記弁孔及び燃料噴孔間を連通する拡散室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，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

近年の内燃エンジンでは，低燃費及び低公害化に対する要求が益々増してきている。そこでエンジンの低燃費及び排ガス浄化のために，燃料噴射弁では，噴射燃料の微粒化と，その燃料の吸気路内壁への付着を抑制するペネトレーション性（貫通力性）が重要となる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，弁座から燃料噴孔に至る燃料流路のデッドボリュームを極力小さくすると共に，その燃料流路での燃料の圧力損失を極力少なくするようにして，噴射燃料の微粒化の促進とペネトレーション性の向上をもたらし得る前記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，円錐状の弁座及びこの弁座の中心部を貫通する弁孔を有する弁座部材と，弁座と協働して弁孔を開閉する弁体と，弁孔から半径方向外方にずれて配置される複数の燃料噴孔を有して弁座部材に接合されるインジェクタプレートとを備えてなり，前記弁座部材及びインジェクタプレート間には前記弁孔及び燃料噴孔間を連通する拡散室を設けた燃料噴射弁において，前記弁孔に臨む燃料誘導部材を前記インジェクタプレートの中央部に連設すると共に，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に，前記燃料誘導部材の外周面が臨むと共に，前記弁孔より大径で前記燃料噴孔の内端が開口する環状の前記拡散室を形成し，前記燃料誘導部材の外周には，前記弁孔及び前記拡散室間を連通する複数の切欠き部と，前記弁孔を部分的に閉鎖する複数の閉鎖部とを，これら切欠き部及び閉鎖部が該燃料誘導部材の周方向に沿って交互に且つ等間隔置きに配列するように設け，また前記複数の燃料噴孔を前記燃料誘導部材の周方向に沿って等間隔置きに配列することを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記複数の燃料噴孔を，前記切欠き部との対応位置に配置することを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記複数の燃料噴孔を，前記閉鎖部との対応位置に配置することを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第３の特徴に加えて，前記燃料噴孔を，前記閉鎖部の，弁孔の軸線と直交する中心線からその一側方にオフセット配置したことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，前記複数の燃料噴孔を，前記切欠き部及び前記閉鎖部との各対応位置に配置したことを第５の特徴とする。

さらにまた本発明は，第５の特徴に加えて，前記切欠き部との対応位置に配置されて等間隔に並ぶ燃料噴孔を前記弁孔と同心の第１ピッチ円上に配置し，また前記閉鎖部との対応位置に配置されて等間隔に並ぶ燃料噴孔を，前記第１ピッチ円とは直径を異にする，それと同心の第２ピッチ円上に配置したことを第６の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，インジェクタプレートの中央部に接合される燃料誘導部材は，拡散室の中央部に位置して，拡散室をデッドスペースの少ない環状となすので，燃料の流量特性を温度変化に拘らず安定させることができる。またデッドスペースが少ないことで，燃料の噴射までの圧力損失を抑えることができ，したがって各燃料噴孔からの噴射燃料により形成される単位噴霧フォーム，並びにそれらの集合よりなる集合噴霧フォームのペネトレーション性を高めることができる。さらに複数の燃料噴孔は拡散室に等間隔置きに配列されるので，燃料噴射量を多く設定することが容易となると共に，各噴霧フォークを均質なものとして，大排気量エンジンへの適用が容易となる。

本発明の第２の特徴によれば，複数の燃料噴孔を切欠き部との対応位置に配列したことで，燃料誘導部材の切欠き部の壁面で反射した燃料の多くを，燃料噴孔に直接向わせることができ，これにより燃料噴孔から噴射されるまでの燃料の圧力損失を少なくして，単位噴霧フォーム及び集合フォームのペネトレーション性を，より効果的に高めることができる。

本発明の第３の特徴によれば，複数の燃料噴孔を，閉鎖部との対応位置に配列したことで，燃料誘導部材の切欠き部の壁面で反射した燃料を，拡散室の外周壁に沿って二手の流れに分かれさせ，これにより燃料誘導部材の閉鎖部の外周側では，二つの燃料の流れが衝突し合って互いに微粒化を促進しながら燃料噴孔から噴射され，燃料の微粒化が良好な単位噴霧フォーム及び集合フォームを形成することができる。

本発明の第４の特徴によれば，各燃料噴孔から一方の隣接切欠き部までの距離と，他方の隣接切欠き部までの距離との差により，各閉鎖部の両側の切欠き部から各燃料噴孔に到来する二つの燃料の流れの強さに差が生じ，これににより燃料噴孔周りで燃料のスワールが発生して，燃料は微粒化しながら燃料噴孔から噴射され，燃料の微粒化がより良好な単位噴霧フォーム及び集合フォームを形成することができる。

本発明の第５の特徴によれば，切欠き部及び閉鎖部との各対応位置に燃料噴孔を配置したことで，燃料噴孔の多孔化を図り，燃料噴射量をより増加させて，大排気量のエンジンに対応させることができる。

本発明の第６の特徴によれば，燃料噴孔の多孔化を図りつゝ，燃料噴孔の相互間距離を極力大きく確保して，単位噴霧フォームの相互間の干渉を回避することができ，これにより，所望の単位噴霧フォーム及び集合噴霧フォームを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好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る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線断面図，図４は同燃料噴射弁におけるインジェクタプレートへの燃料誘導部材の接合状態を示す斜視図，図５は同燃料噴射弁による燃料噴霧フォームの形成説明図，図６は本発明の第２実施例を示す，図３との対応図，図７は本発明の第３実施例を示す，図３との対応図，図８は本発明の第４実施例を示す，図３との対応図，図９は本発明の第５実施例を示す，図３との対応図である。

先ず，図１〜図５に示す本発明の第１実施例の説明より始める。

図１において，図示しないエンジンの吸気系に取り付けられる本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，前端に弁座８を有する円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端部に同軸状に液密に結合される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端に同軸状に液密に溶接される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の後端に同軸状に液密に結合される固定コア５と，この固定コア５の後端に同軸状に連設される燃料入口筒２６とで構成される。

弁座部材３は，円筒状のガイド孔９と，このガイド孔９の前端に連なる円錐状の弁座８と，この弁座８の中心部を貫通する弁孔７とを有する。

非磁性円筒体６の内周面には，その後端側から固定コア５が液密に圧入され，これによって非磁性円筒体６及び固定コア５は互いに同軸状に結合される。その際，非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング２内に弁組立体Ｖが収容される。

弁組立体Ｖは，前記ガイド孔９に摺動自在に嵌合されて弁座８に対し開閉動作する球状の弁部１６及びそれを支持する中空の杆部１７からなる弁体１８と，杆部１７に溶接され，磁性円筒体４の内周面に摺動自在に嵌合されて固定コア５に同軸上で対置される可動コア１２とからなっている。

弁組立体Ｖには，可動コア１２の後端面から弁部１６の手前で終わる縦孔１９と，この縦孔１９を，杆部１７の外周面に連通する複数の横孔２０と，弁部１６の外周面に形成されて上記横孔２０に連なる複数の面取り部１６ａとが設けられる。縦孔１９の途中には，杆部１７の端壁よりなる環状のばね座２４が形成される。

固定コア５は，弁組立体Ｖの縦孔１９と連通する縦孔２１を中心部に有しており，この縦孔２１に圧入，固定されるパイプ状のリテーナ２３と前記ばね座２４との間に弁ばね２２が縮設され，これにより弁組立体Ｖは，その弁部１６と弁座８との着座方向に付勢される。可動コア１２の内周面には，高硬度で円筒状のストッパ部材１４が弁ばね２２を囲繞するようにして固着される。このストッパ部材１４は，その外端を可動コア１２の吸引面から僅かに突出させていて，通常，弁組立体Ｖの開弁ストロークに相当する間隙を存して固定コア５の吸引面と対置される。

固定コア５の後端部外周面には，内部が前記縦孔２１に連通する燃料入口筒２６が嵌合して液密に溶接され，この燃料入口筒２６の入口に燃料フィルタ２７が装着される。

弁ハウジング２の外周には，固定コア５及び可動コア１２に対応してコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４の後端部から固定コア５にかけてそれらの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の前端が磁性円筒体４の外周面に溶接され，その後端部内周面と固定コア５の外周面とに環状のヨーク３５が嵌合されて溶接される。

コイルハウジング３１，コイル組立体２８，固定コア５及び燃料入口筒２６は，射出成形による合成樹脂製の円筒状モールド部３２に埋封される。このモールド部３２の中間部には，一側方に突出するカプラ３４が一体に形成され，このカプラ３４は，前記コイル３０に連なる通電用端子３３を保持する。

弁座部材３の前端面にはインジェクタプレート１０が，その外周部をレーザ溶接により環状に接合され，このインジェクタプレート１０の前面外周部を覆う保護キャップ２５が磁性円筒体４に嵌装される。

図２〜図４に示すように，インジェクタプレート１０の中央部には，弁孔７に嵌合する燃料誘導部材４０がレーザ溶接により環状に接合され，この燃料誘導部材４０の外周において，弁座部材３及びインジェクタプレート１０間に弁孔７より大径の環状の拡散室３９が画成される。而して，この拡散室３９の外周壁は弁座部材３で構成され，またその内周壁は燃料誘導部材４０で構成される。

燃料誘導部材４０の外周には，弁孔７及び拡散室３９間を連通する半円状もしくは円弧状の複数（図示例では６つ）の切欠き部４２，４２…と，弁孔７を部分的に閉鎖する，切欠き部４２，４２…と同数の複数の閉鎖部４１，４１…とが交互に且つ等間隔置きに設けられる。その際，複数の切欠き部４２，４２…は，弁孔７と同心の仮想円Ｃに外接するように配置され，また各燃料噴孔１１は，対応する切欠き部４２の，弁孔７の軸線Ｙと直交する中心線Ｋ上に配置される。

インジェクタプレート１０には，上記拡散室３９に開口する複数切欠き部４２，４２…と同数の燃料噴孔１１，１１…が穿設されている。これら燃料噴孔１１，１１…は，弁孔７の軸線Ｙと平行になるように形成されると共に，前記仮想円Ｃより大径でそれと同心のピッチ円Ｐ上で等間隔置きに配列されるよう，切欠き部４２，４２…のとの対応位置に配置される。

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の付勢力で弁組立体Ｖは前方に押圧され，弁体１８を弁座８に着座させている。この状態では，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒２６に圧送された燃料は，パイプ状のリテーナ２３内部，弁組立体Ｖの縦孔１９及び横孔２０を通して弁座部材３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，磁性円筒体４及び可動コア１２を順次走り，その磁力により弁組立体Ｖの可動コア１２が弁ばね２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，弁体１８の弁部１６が図２に示すように弁座部材３の弁座８から離座するので，弁座部材３内の高圧燃料は，矢印Ｓで示すように弁座８に沿って弁孔７側に流れ，次いで燃料誘導部材４０の切欠き部４２，４２…の壁面に反射して，拡散室３９側に向い，そして燃料噴孔１１，１１…から噴射される。これら燃料噴孔１１，１１…からの噴射燃料は，図５に示すように，単位噴霧フォームｆ，ｆ…を形成し，またこれら単位噴霧フォームｆ，ｆ…が集合して，エンジンの吸気弁に向って広がる円錐状の集合噴霧フォームＦを形成する。

ところで，インジェクタプレート１０の中央部に接合される燃料誘導部材４０は，拡散室３９の中央部に位置して，拡散室３９をデッドスペースの少ない環状となすので，燃料の流量特性を温度変化に拘らず安定させることができる。またデッドスペースの少ないことで，燃料の噴射までの圧力損失を抑えることができるから，単位噴霧フォームｆ，ｆ…及び集合噴霧フォームＦのペネトレーション性を高めることができる。

さらに複数の燃料噴孔１１，１１…は拡散室３９に等間隔置きに配列されるので，燃料噴射量を多く設定することが容易となると共に，各単位噴霧フォークｆを均質なものとして，大排気量エンジンへの適用が容易となる。

また複数の燃料噴孔１１は，切欠き部４２，４２…との対応位置に配列されるので，切欠き部４２，４２…の壁面で反射した燃料の多くは，燃料噴孔１１，１１…に直接向うため，燃料噴孔１１，１１…から噴射されるまでの燃料の圧力損失が極めて少ない。したがって，単位噴霧フォームｆ，ｆ…及び集合噴霧フォームＦのペネトレーション性を，より効果的に高めることができる。このように燃料の噴射までの圧力損失が少ない場合には，円錐状の集合噴霧フォームＦは，比較的広角度のものとなる。

次に，図６に示す本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例は，複数の燃料噴孔１１，１１…をピッチ円Ｐ上で等間隔置きに配列する際に，燃料誘導部材４０の閉鎖部４１，４１…の，弁孔７の軸線Ｙと直交する中心線Ｈ上に燃料噴孔１１，１１…を配列したものであり，その他の構成は前実施例と同様であるので，図６中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。

この第２実施例によれば，燃料誘導部材４０の切欠き部４２の壁面で反射して拡散室３９に向かった燃料は，拡散室３９の外周壁に沿って二手の流れＳａ，Ｓｂに分かれて，それぞれ隣接する閉鎖部４１，４１…の外周側に向かうため，各閉鎖部４１の外周側では，二つの燃料の流れＳａ，Ｓｂが衝突し合って，互いに微粒化を促進させながら燃料噴孔１１から噴射されることになり，これにより燃料の微粒化が良好な単位噴霧フォームｆ，ｆ…及び集合噴霧フォームＦを形成することができる。しかしながら，各閉鎖部４１の外周における二つの燃料の流れＳａ，Ｓｂの衝突は，燃料の圧力損失を多少とも低下させるので，集合噴霧フォームＦは，比較的狭角度のものとなる。

次に，図７に示す本発明の第３実施例について説明する。

この第３実施例は，複数の燃料噴孔１１，１１…をピッチ円Ｐ１上で等間隔置きに配列する際に，燃料誘導部材４０の閉鎖部４１，４１…外周側において，各閉鎖部４１の中心線Ｈからピッチ円Ｐに沿って一定方向へ一定距離ｅだけオフセットして，燃料噴孔１１，１１…を配置したものであり，その他の構成は前記第１実施例と同様であるので，図７中，第１実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。

この第３実施例によれば，各閉鎖部４１の外周側に配置される燃料噴孔１１は，閉鎖部４１の中心線Ｈから一定距離ｅオフセットしているから，その燃料噴孔１１から一方の隣接切欠き部４２までの距離と，その燃料噴孔１１から他方の隣接切欠き部４２までの距離との差に起因して，各閉鎖部４１の両側の切欠き部４２，４２…から各燃料噴孔１１に到来する二つの燃料の流れＳａ，Ｓｂの強さに差が生じ，この差により燃料噴孔１１周りで燃料のスワールが発生するので，燃料は微粒化しながら燃料噴孔１１から噴射される。したがって，燃料の微粒化がより良好な単位噴霧フォームｆ，ｆ…及び集合噴霧フォームＦを形成することができる。

次に，図８に示す本発明の第４実施例について説明する。

この第４実施例は，複数の燃料噴孔１１，１１…をピッチ円Ｐ上で等間隔置きに配列する際に，切欠き部４２及び前記閉鎖部４１との各対応位置に燃料噴孔１１，１１…を配置する。その際，各切欠き部４２を幅広に形成して，それとの対応位置においては，切欠き部４２の中心線Ｋの両側に一対の燃料噴孔１１，１１…を配置したものであり，その他の構成は前記第１実施例と同様であるので，図８中，第１実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。

この第４実施例によれば，切欠き部４２及び閉鎖部４１との各対応位置に燃料噴孔１１，１１…を配置したことで，燃料噴孔１１の多孔化を図り，燃料噴射量をより増加させて，大排気量のエンジンに対応させることができる。

しかも各切欠き部４２との対応位置においては，切欠き部４２の中心線Ｋの両側に一対の燃料噴孔１１，１１…を配置したことから，各切欠き部４２の壁面で反射して，切欠き部４２の中心線Ｋに沿って拡散室３９に向かう燃料は，拡散室３９の外周壁に衝突した後，その外周壁に沿って二手に分かれ，切欠き部４２に対応する一対の燃料噴孔１１，１１…に接線方向からスワールを生じながら流入するので，それら流入燃料の微粒化を効果的に図ることができる。

最後に，図９に示す本発明の第５実施例について説明する。

この第５実施例では，切欠き部４２との対応位置に配置されて等間隔に並ぶ燃料噴孔１１を弁孔７と同心の第１ピッチ円Ｐ１上に配置し，また閉鎖部４１との対応位置に配置されて等間隔に並ぶ燃料噴孔１１を，第１ピッチ円Ｐ１とは直径を異にする，それと同心の第２ピッチ円Ｐ２上に配置したものであり，その他の構成は前記第１実施例と同様であるので，図９中，第１実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。

この第５実施例によれば，燃料噴孔１１の多孔化を図りつゝ，燃料噴孔１１，１１…の相互間距離を極力大きく確保して，単位噴霧フォームｆ，ｆ…の相互間の干渉を回避することができ，これにより，所望の単位噴霧フォームｆ，ｆ…及び集合噴霧フォームＦを形成することができる。

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。

本発明の第１実施例に係る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線断面図。 同燃料噴射弁におけるインジェクタプレートへの燃料誘導部材の接合状態を示す斜視図。 同燃料噴射弁による燃料噴霧フォームの形成説明図。 本発明の第２実施例を示す，図３との対応図。 本発明の第３実施例を示す，図３との対応図。 本発明の第４実施例を示す，図３との対応図。 本発明の第５実施例を示す，図３との対応図。

符号の説明

Ｉ・・・・・燃料噴射弁
Ｃ・・・・・仮想円
Ｈ・・・・・閉鎖部の中心線
Ｋ・・・・・切欠き部の中心線
Ｐ・・・・・ピッチ円
Ｐ１，Ｐ２・・・第１，第２ピッチ円
Ｙ・・・・・弁孔の軸線
３・・・・・弁座部材
７・・・・・弁孔
８・・・・・弁座
１０・・・・インジェクタプレート
１１・・・・燃料噴孔
１８・・・・弁体
３９・・・・拡散室
４０・・・・燃料誘導部材
４１・・・・燃料誘導部材の閉鎖部
４２・・・・切欠き部

Claims (6)

1. 円錐状の弁座（８）及びこの弁座（８）の中心部を貫通する弁孔（７）を有する弁座部材（３）と，弁座（８）と協働して弁孔（７）を開閉する弁体（１８）と，弁孔（７）から半径方向外方にずれて配置される複数の燃料噴孔（１１）を有して弁座部材（３）に接合されるインジェクタプレート（１０）とを備えてなり，前記弁座部材（３）及びインジェクタプレート（１０）間には前記弁孔（７）及び燃料噴孔（１１）間を連通する拡散室（３９）を設けた燃料噴射弁において，
   前記弁孔（７）に臨む燃料誘導部材（４０）を前記インジェクタプレート（１０）の中央部に連設すると共に，前記弁座部材（３）及びインジェクタプレート（１０）間に，前記燃料誘導部材（４０）の外周面が臨むと共に，前記弁孔（７）より大径で前記燃料噴孔（１１）の内端が開口する環状の前記拡散室（３９）を形成し，前記燃料誘導部材（４０）の外周には，前記弁孔（７）及び前記拡散室（３９）間を連通する複数の切欠き部（４２）と，前記弁孔（７）を部分的に閉鎖する複数の閉鎖部（４１）とを，これら切欠き部（４２）及び閉鎖部（４１）が該燃料誘導部材（４０）の周方向に沿って交互に且つ等間隔置きに配列するように設け，また前記複数の燃料噴孔（１１）を前記燃料誘導部材（４０）の周方向に沿って等間隔置きに配列する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，
   前記複数の燃料噴孔（１１）を，前記切欠き部（４２）との対応位置に配置することを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１記載の燃料噴射弁において，
   前記複数の燃料噴孔（１１）を，前記閉鎖部（４１）との対応位置に配置することを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項３記載の燃料噴射弁において，
   前記燃料噴孔（１１）を，前記閉鎖部（４１）の，弁孔（７）の軸線（Ｙ）と直交する中心線（Ｈ）からその一側方にオフセット配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
5. 請求項１記載の燃料噴射弁において，
   前記複数の燃料噴孔（１１）を，前記切欠き部（４２）及び前記閉鎖部（４１）との各対応位置に配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
6. 請求項５に記載の燃料噴射弁において，
   前記切欠き部（４２）との対応位置に配置されて等間隔に並ぶ燃料噴孔（１１）を前記弁孔（７）と同心の第１ピッチ円（Ｐ１）上に配置し，また前記閉鎖部（４１）との対応位置に配置されて等間隔に並ぶ燃料噴孔（１１）を，前記第１ピッチ円（Ｐ１）とは直径を異にする，それと同心の第２ピッチ円（Ｐ２）上に配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
   

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