JP2010101267A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁内部の異物を確実に捕捉することができる燃料噴射弁を得る。
【解決手段】中空筒状の弁本体１３と、前記弁本体に摺動可能に設けられたニードル弁１５と、前記ニードル弁と対向してシート部１１ｂを形成し、前記シート部の下流に噴射孔１０を有するバルブシート１１と、前記シート部の上流側に設けられ、前記ニードル弁を案内するガイド部１２とを備え、前記弁本体の内周面２２と前記ガイド部の外周面２１の間において周方向に連なる環状通路２３と、前記環状通路から前記シート部に燃料を導入する燃料通路２４を形成すると共に、前記環状通路部に前記燃料通路へ進入する異物を捕捉する略円筒状のフィルタ２５を設けたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の内燃機関に用いられる燃料噴射弁に関するものである。

内燃機関用の燃料噴射弁においては、外部からの異物進入を防ぐために燃料噴射弁上流部に設けられるフィルタの他に、製造工程中に燃料噴射弁内部に発生した異物がシート部（弁座部）に噛み込むことを防ぐため、燃料噴射弁内部にフィルタを設ける技術が知られている。異物がシート部に噛み込むと、燃料漏れの原因となる。

特許文献１に開示の燃料噴射弁は、シート部上流に燃料に旋回を与え、ニードル弁のガイド機能を備える燃料旋回子を配置し、燃料旋回子の上端面にフィルタを配置することにより、フィルタの上流で発生した異物を捕捉することができる。

特開２００３−１２９９２２号公報

しかし、特許文献１のように、燃料旋回子の上端面にフィルタを配置した場合、燃料旋回子内の軸方向燃料通路部のバリの脱落による異物や、燃料旋回子をノズルボディ（弁本体）に圧入固定する際に発生する異物等をフィルタにより捕捉することができないという問題がある。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、弁内部の異物を確実に捕捉することができる燃料噴射弁を得ることを目的とするものである。

本発明の燃料噴射弁は、中空筒状の弁本体と、前記弁本体に摺動可能に設けられたニードル弁と、前記ニードル弁と対向してシート部を形成し、前記シート部の下流に噴射孔を有するバルブシートと、前記シート部の上流側に設けられ、前記ニードル弁を案内するガイド部とを備え、前記弁本体の内周面と前記ガイド部の外周面の間において周方向に連なる環状通路と、前記環状通路から前記シート部に燃料を導入する燃料通路を形成すると共に、前記環状通路部に前記燃料通路へ進入する異物を捕捉する略円筒状のフィルタを設けたものである。

本発明の燃料噴射弁によれば、中空筒状の弁本体とニードル弁を案内するガイド部の間に周方向に連なる環状通路にフィルタを設けることで、よりシート部に近い場所で異物を捕捉することができ、またフィルタとシート部の間には圧入箇所がないため、部材の圧入時に発生する異物を確実に捕捉することができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１による燃料噴射弁を図１に示す。図１のＡ部の拡大図を図２に示す。燃料噴射弁１は、電磁力を発生させるソレノイド部２、弁装置３とで構成されている。ソレノイド部２は、固定鉄心であるコア４、非磁性部材で構成されるリング５、ホルダ６及びハウジング７から磁気回路を構成し、ターミナル８に接合されたコイル９が収納されている。弁装置３は、バルブシート１１が固定された弁本体１３と、可動鉄心であるアマチュア１４を有する弁体であるニードル弁１５からなり、ニードル弁１５は弁本体１３とバルブシート１１に摺動可能に挿入され開閉動作する。
バルブシート１１はニードル弁１５を案内するガイド部１２と、ガイド部の下流に設けられ、ニードル弁１５の閉弁時にニードル弁１５と当接するシート部１１ｂと、シート部の下流に形成された噴射孔１０を有している。
なお、シート部１１ｂのシール力は、前記コア４内部に設置されているスプリング１６がロッド１７により所定のスプリング力に設定され、このスプリング力とシート径１８によるシート面積に燃圧が印加されることによって生じる流体力によって決定される。

上記のように構成された燃料噴射弁１は、図示しない制御コントローラからの開弁信号によりコイル９が励磁されることで、前記可動鉄心であるアマチュア１４が固定鉄心であるコア４に吸引され、この吸引力が前記スプリング力と燃圧により発生した流体力より上回った時点で開弁する。その際、シート部の開口面積はニードル弁１５がストッパ１９に当接することで規制されるリフト量により決定される。閉弁時は制御コントローラからの閉弁信号によりコイル９の励磁が無くなり、スプリング力によって閉弁されることになる。

燃料の流れについては、図示しない燃料ポンプより高圧に印加された燃料が、図示しないデリバリーパイプからフィルタ２０を通過して燃料噴射弁１に供給される。閉弁時は燃料噴射弁１内部のニードル弁１５とバルブシート１１のシート部１１ｂまで高圧燃料で満たされることになる。図示しない制御コントローラからの開弁信号によりニードル弁１５が開弁し、シート部下流の噴射孔１０から燃料が噴射される。

弁装置３の下流側先端部（Ａ部）の構造について詳細に説明する（図２参照）。バルブシート１１と一体的に形成されたガイド部１２の外周面２１と弁本体１３の内周面２２の間には周方向に連なる環状通路２３が形成され、環状通路２３に開口してシート部１１ｂに燃料を導入する燃料通路２４を備え、燃料通路２４の入り口部を覆うように、円筒状の第２フィルタ２５が設けられている。第２フィルタ２５より上流で発生した異物は、第２フィルタ２５にて捕捉される。

次に、第２フィルタ２５の詳細について説明する。図３に第２フィルタ２５の半割り斜視図を示す。図３（ａ）に示すように第２フィルタ２５は略円筒状であり、フィルタメッシュ２６と、このフィルタメッシュの上端及び下端に設けられたフレーム２７と、このフレームを上下に連結するリブ２８とで構成されている。
フレーム２７の材質は樹脂或いは金属であり、フレーム２７の内径はガイド部１２の外周面２１に対して圧入される寸法に設定されている。フレーム２７が圧入されることにより、第２フィルタ２５をガイド部１２の外周面２１に対して固定でき、またフレーム２７と外周面２１の間をシールすることができる。なお、フレーム２７は上端のフレームのみでも第２フィルタ２５を固定することができる。
リブ２８の材質は樹脂或いは金属であり、フレーム２７と一体或いは別体的に構成されており、必要強度に応じて太さや本数を設定できる。
フィルタメッシュ２６の材質は樹脂或いは金属であり、メッシュサイズはシート部隙間よりも十分に小さい寸法である。
また、第２フィルタ２５は図３（ｂ）に示すように、多孔質の樹脂或いは金属で構成してもよい。この場合、ある程度剛性を確保できるため、フレーム２７、リブ２８を備えなくても構成することができる。

以上のように実施の形態１の燃料噴射弁は、中空筒状の弁本体１３と、前記弁本体に摺動可能に設けられたニードル弁１５と、前記ニードル弁と対向してシート部１１ｂを形成し、前記シート部の下流に噴射孔１０を有するバルブシート１１と、前記シート部の上流側に設けられ、前記ニードル弁を案内するガイド部１２とを備え、前記弁本体の内周面２２と前記ガイド部の外周面２１の間において周方向に連なる環状通路２３と、前記環状通路から前記シート部に燃料を導入する燃料通路２４を形成すると共に、前記環状通路部に前記燃料通路へ進入する異物を捕捉する略円筒状のフィルタ２５を設けることにより、燃料通路２４より上流で発生する異物を捕捉でき、またフィルタ２５とシート部１１ｂの間には圧入される部材がないために、圧入による異物の進入も確実に防止することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図４に示す。フィルタメッシュ２６が燃料通路２４の入り口面近くにある場合、フィルタメッシュ２６により燃料通路２４の通路面積を縮小させてしまい、燃料通路２４の入り口部で圧力損失が生じる要因となる。この実施の形態２によると、燃料通路２４の入り口部２４ａの通路面積を出口部２４ｂの通路面積よりも大きく設定することにより、フィルタメッシュ２６が燃料通路２４の入り口近くにあっても、入り口部２４ａの通路面積を出口部２４ｂの通路面積よりも大きく設定できるので、入り口部通路で圧力損失が生じることはない。また、第２フィルタ２５の周方向位置によっては、燃料通路２４とリブ２８の位置が重なる場合がある。このときリブ２８によって燃料通路入り口部通路が塞がれるため、この場合も入り口部２４ａの通路面積が出口部２４ｂの通路面積よりも小さくなる可能性があるが、図４（ｃ）に示すように、入り口部通路幅ｄをリブ幅ｔよりも大きく設定とすることで、入り口部２４ａの通路面積を出口部２４ｂの通路面積よりも大きく設定することができる。
なお、図５に示すように、燃料通路２４は、入り口部２４ａから出口部２４ｂに向けてテーパ状に形成されていてもよい。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３を図６，７に示す。図７に第２フィルタ２５の半割り斜視図を示す。この実施の形態３によると、第２フィルタ２５のフィルタメッシュ２６をフレーム２７の外径側近くに設け、第２フィルタ２５はフレーム２７の内径とガイド部１２の外周面２１との圧入により固定されている。
これにより、外周面２１とフィルタメッシュ２６の間に隙間Ｇを確保できるため、燃料通路２４の入り口部通路面積がフィルタメッシュ２６により縮小するのを防ぐことができる。
また、フィルタメッシュ２６と外周面２１の間には全周にわたって隙間Ｇがあるので、第２フィルタ２５の周方向位置によらず燃料通路２４の入り口部通路がフィルタメッシュ２６で塞がれることはない。
また、図８に示すように、第２フィルタ２５の上端側は図６と同様に構成し、下端側のフレーム２７はバルブシート１１の上端面３３に当接して設置する構成でもよい。図９はこの場合の第２フィルタ２５の半割り斜視図を示す。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４を図１０,１１に示す。第２フィルタ２５の半割り斜視図を図１１に示す。この実施の形態４によると、ガイド部１２はバルブシート１１と別体で構成されるガイド部材２９に備えられており、ガイド部材２９の下端面はバルブシート１１の上端面と接触し、ガイド部材２９の下端面に設けられた溝Ｓとバルブシート１１の上端面で燃料通路２４を形成する。ガイド部材２９の外周は弁本体１３の内周面に圧入固定され、また一部は平面部３４を構成しており、平面部３４と弁本体１３の内周面２２でガイド部材２９の外周部に軸方向燃料通路３０を形成する。
さらに、ガイド部材２９は、外周下端部に軸方向燃料通路３０から一段内周側に凹み部Ｃを有し、この凹み部Ｃの上端面３１、外周面３２、バルブシート１１の上端面３３で断面が略コの字型の環状通路２３を形成する。第２フィルタ２５を環状通路２３に設けることで、第２フィルタ２５の脱落を防止することができる。
第２フィルタ２５は樹脂性或いは金属性の多孔質部材で構成されており、第２フィルタ２５の高さ寸法Ｅを環状通路２３の上端面（凹み部Ｃの上端面３１）と下端面（バルブシート１１の上端面３３）の距離（環状通路高さ）Ｆよりも大きく設定することにより、フィルタ２５を圧縮して固定することができ、第２フィルタ２５と環状通路２３の上端面と下端面の隙間をシールすることができる。この場合、第２フィルタ２５をガイド部材２９の外周部に圧入固定する場合よりも第２フィルタ２５の寸法設定をラフにすることができる。

以上のように実施の形態２の燃料噴射弁は、中空筒状の弁本体１３と、前記弁本体に摺動可能に設けられたニードル弁１５と、前記ニードル弁を案内するガイド部材２９と、前記ガイド部材の下流に設けられ、前記ニードル弁の閉弁時に前記ニードル弁と当接するシート部１１ｂ及び前記シート部の下流に形成された噴射孔１０を有するバルブシートとを備え、前記弁本体の内周面と前記ガイド部材の外周面の間において周方向に連なる環状通路２３と、前記環状通路から前記シート部に燃料を導入する燃料通路を形成すると共に、前記環状通路に前記燃料通路へ進入する異物を捕捉する略円筒状のフィルタ２５を設けることにより、燃料通路２４より上流で発生する異物を捕捉でき、またフィルタ２５とシート部１１ｂの間には圧入される部材がないために、圧入による異物の進入も確実に防止することができる。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５を図１２,１３に示す。図１３に示すように、第２フィルタ２５を実施の形態１と同様にフレーム２７、リブ２８で構成したもので、この場合、下側のフレーム２７が燃料通路２４に干渉しないようにバルブシート１１の上端面に段差Ｄを設け、一段下がったところに下側のフレーム２７を設置する。
なお、図１０と同様に第２フィルタ２５の全長Ｅを環状通路高さＦよりも大きく設定することにより、第２フィルタ２５は軸方向に圧縮した状態で組み付けられるため、フレーム２７と環状通路２３の上下端面との間をシールすることができ、フレーム２７を圧入して組み付ける場合よりもラフな寸法設定で組み付けることができる。
また、燃料通路２４を形成する溝Ｓはバルブシート側に設けてもよい。

なお、上記実施の形態４、５において、実施の形態２で示したように、燃料通路２４の入り口部の通路面積を出口部の通路面積よりも大きくすることや、燃料通路２４をその入り口部から出口部に向けてテーパ状に形成することも可能である。
また、実施の形態３のように、フィルタ２５をフィルタメッシュ、フレーム、リブで構成し、燃料通路２４の入り口部外周面との間に全周にわたって隙間Ｇを形成するように設けることもできる。

本発明の実施の形態１における燃料噴射弁の縦断面図である。 図１のＡ部拡大図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図２におけるフィルタの半割り斜視図である。 本発明の実施の形態２における燃料噴射弁の要部断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 実施の形態２における他の例を示す燃料噴射弁の要部断面図である。 本発明の実施の形態３における燃料噴射弁の要部断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図６におけるフィルタの半割り斜視図である。 実施の形態３における他の例を示す燃料噴射弁の要部断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図８におけるフィルタの半割り斜視図である。 本発明の実施の形態４における燃料噴射弁の要部断面図及びＤ−Ｄ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。 図１０におけるフィルタの半割り斜視図である。 本発明の実施の形態５における燃料噴射弁の要部断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図１２におけるフィルタの半割り斜視図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁，２ ソレノイド部，３ 弁装置，４ コア，５ リング，６ ホルダ，７ ハウジング，８ ターミナル，９ コイル，１０ 噴射孔，１１ バルブシート，１１ｂ シート部，１２ ガイド部材，１３ 弁本体，１４ アマチュア，１５ ニードル弁，１６ スプリング，１７ ロッド，１８ シート径，１９ ストッパ，２０ フィルタ，２１ 外周面，２２ 内周面，２３ 環状通路，２４ 燃料通路，２４ａ 入り口部，２４ｂ 出口部，２５ 第２フィルタ，２６ フィルタメッシュ，２７ フレーム，２８ リブ，２９ ガイド部材，３０ 軸方向燃料通路，３１ 上端面，３２ 外周面，３３ 上端面，３４ 平面部

Claims (14)

1. 中空筒状の弁本体と、
   前記弁本体に摺動可能に設けられたニードル弁と、
   前記ニードル弁を案内するガイド部、前記ガイド部の下流に設けられ、前記ニードル弁の閉弁時に前記ニードル弁と当接するシート部及び前記シート部の下流に形成された噴射孔を有するバルブシートとを備え、
   前記弁本体の内周面と前記ガイド部の外周面の間において周方向に連なる環状通路と、前記環状通路から前記シート部に燃料を導入する燃料通路を形成すると共に、
   前記環状通路に前記燃料通路へ進入する異物を捕捉する略円筒状のフィルタを設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記フィルタは、フィルタメッシュと、このフィルタメッシュの上端及び下端に設けられたフレームと、このフレームを上下に連結するリブとで構成され、前記フレームはその内径が前記ガイド部の外周面に対して圧入される大きさに設定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. 前記フィルタは、多孔質の樹脂或いは金属で構成され、その内径が前記ガイド部の外周面に対して圧入される大きさに設定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。
4. 前記燃料通路は、その入り口部の通路面積が出口部の通路面積よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の燃料噴射弁。
5. 前記燃料通路は、その入り口部から出口部に向けてテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の燃料噴射弁。
6. 前記フィルタは、前記燃料通路の入り口部外周面との間に全周にわたって隙間を形成するように設けられていることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射弁。
7. 中空筒状の弁本体と、
   前記弁本体に摺動可能に設けられたニードル弁と、
   前記ニードル弁を案内するガイド部材と、
   前記ガイド部材の下流に設けられ、前記ニードル弁の閉弁時に前記ニードル弁と当接するシート部及び前記シート部の下流に形成された噴射孔を有するバルブシートとを備え、
   前記弁本体の内周面と前記ガイド部材の外周面の間において周方向に連なる環状通路と、前記環状通路から前記シート部に燃料を導入する燃料通路を形成すると共に、
   前記環状通路に前記燃料通路へ進入する異物を捕捉する略円筒状のフィルタを設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
8. 前記環状通路は、前記ガイド部材の外周下端部に設けられた凹み部と、前記バブルシートの上端面とで形成されていることを特徴とする請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 前記フィルタは、多孔質の樹脂或いは金属で構成され、その高さ寸法を前記環状通路の高さより大きく設定され、前記凹み部に圧縮して固定されていることを特徴とする請求項８記載の燃料噴射弁。
10. 前記バブルシートは、前記凹み部に対向する上端面に前記フィルタの下端を保持する段差を有することを特徴とする請求項８または９記載の燃料噴射弁。
11. 前記フィルタは、フィルタメッシュと、このフィルタメッシュの上端及び下端に設けられたフレームと、このフレームを上下に連結するリブとで構成されていることを特徴とする請求項１０記載の燃料噴射弁。
12. 前記燃料通路は、その入り口部の通路面積が出口部の通路面積よりも大きいことを特徴とする請求項７乃至１１記載の燃料噴射弁。
13. 前記燃料通路は、その入り口部から出口部に向けてテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至１２記載の燃料噴射弁。
14. 前記フィルタは、前記燃料通路の入り口部外周面との間に全周にわたって隙間を形成するように設けられていることを特徴とする請求項１１記載の燃料噴射弁。

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