JP2011163327A - ピントル型電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ピントルの外周面とノズル孔の内周面とを利用して，噴射燃料に対する拡張誘導長さが長い誘導面を形成し，傘状の噴霧フォームの薄膜化，燃料の微粒化を促進する。
【解決手段】ピントル７に，弁孔８側からノズル孔１０側に突出すると共に，外周面がノズル孔１０の出口１０ａに向かって拡径する円錐状をなす傘部１７ｂを設け，この傘部１７ｂの円錐状外周面の頂角αを，ノズル孔１０の円錐状内周面の頂角βより大きく設定することにより，傘部１７ｂの円錐状外周面の母線の延長線Ａと，ノズル孔１０の円錐状内周面の母線Ｂとを該ノズル孔１０内周面上の交点Ｐで交差させ，弁孔８を通過した噴射燃料の拡張誘導を傘部１７ｂの円錐状外周面からノズル孔１０の円錐状内周面へと引き継がせるようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は，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，高圧燃料通路，並びにこの高圧燃料通路の下流端に順次連なる円錐状の弁座，円筒状の弁孔及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔を有する弁ハウジングと，前記高圧燃料通路の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉する弁部を持つニードル弁と，このニードル弁を開閉作動する電磁作動装置とを備え，前記ニードル弁に，前記弁孔を貫通して前記ノズル孔側に突出するピントルを連設したピントル型電磁式燃料噴射弁の改良に関する。

ピントル型電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。

特許２８６０４６３号公報

従来のピントル型電磁式燃料噴射弁では，ニードル弁の開弁時，弁孔を通過した噴射燃料を，ニードル弁の先端側に形成した円錐状の拡径部により拡張誘導して，円錐状の噴霧フォームを形成するようになっているが，前記円錐状の拡径部は，燃料噴射弁の組み立て上の理由から，弁孔の内径より大径に形成することができないから，該拡径部の頂角を大きくすると，該拡径部の噴射燃料に対する拡張誘導長さを充分に確保することができず，この該拡径部により形成される傘状の噴霧フォームは，膜厚の比較的厚いものとなってしまうため，噴霧フォームにおける燃料の効果的な微粒化が難しい。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ピントルの外周面とノズル孔の内周面とを利用して，噴射燃料に対する拡張誘導長さが長い誘導面を形成し，傘状の噴霧フォームの薄膜化，延いては燃料の微粒化を促進し得るピントル型電磁式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，高圧燃料通路，並びにこの高圧燃料通路の下流端に順次連なる円錐状の弁座，円筒状の弁孔及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔を有する弁ハウジングと，前記高圧燃料通路の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉する弁部を持つニードル弁と，このニードル弁を開閉作動する電磁作動装置とを備え，前記ニードル弁に，前記弁孔を貫通して前記ノズル孔側に突出するピントルを連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において，前記ピントルに，前記弁孔側から前記ノズル孔側に突出すると共に，外周面が前記ノズル孔の出口に向かって拡径する円錐状をなす傘部を設け，この傘部の円錐状外周面の頂角を，前記ノズル孔の円錐状内周面の頂角より大きく設定することにより，前記傘部の円錐状外周面の母線の延長線と，前記ノズル孔の円錐状内周面の母線とを該ノズル孔内周面上の交点で交差させ，前記弁孔を通過した噴射燃料の拡張誘導を前記傘部の円錐状外周面から前記ノズル孔の円錐状内周面へと引き継がせるようにしたことを第１の特徴とする。尚，前記電磁作動装置は，後述する本発明の実施例中の弁ばね２２及びコイル組立体に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記ピントルに，前記弁孔内で前記弁部と前記傘部との間を接続し，外周面が前記弁部から前記傘部に向かって縮径する縮径部を設けことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第２の特徴に加えて，前記縮径部及び傘部間に，それらの外周面を連続的に接続する反転曲面を形成したことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記ノズル孔の出口を，前記弁孔の中心軸線に対し偏心して配置したことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記ノズル孔の出口の輪郭を，楕円形又はダルマ形に形成したことを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，弁孔からの噴射燃料を傘状に拡張誘導する誘導面は，ピントルの傘部の外周面と，ノズル孔の内周面の前記交点より下流側の部分とで構成されることになり，経路の充分に長いものとすることができ，したがって，傘部の円錐状外周面の頂角を充分大きく設定しながら上記誘導面の拡張誘導長さを充分長く得ることができるので，噴霧フォームの薄膜化，延いては噴霧フォームにおける燃料の微粒化を効果的に図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，弁部を通過した燃料を，縮径部の外周面に沿って更に半径方向内方に進めた後，傘部の外周面に移行させることになるから，噴射燃料を縮径部により半径方向内方に進めた分，傘部外周面の噴射燃料に対する拡張誘導長さを増加させることができ，噴霧フォームにおける燃料の微粒化をさらに促進することができる。

本発明の第３の特徴によれば，噴射燃料が縮径部から傘部へと進路を反転させる際，その噴射燃料は，縮径部及び傘部間の反転曲面を経由することで，スムーズに反転することができ，燃料の進路反転による圧力損失を効果的に抑えることができる。

本発明の第４の特徴によれば，ノズル孔から放出される噴霧フォームに，弁孔の中心軸線に対して一定角度傾斜した姿勢を付与することができ，エンジンの吸気ポートの各種曲がり形状に対応させることができる。

本発明の第５の特徴によれば，ノズル孔から放出される噴霧フォームに，楕円形又はダルマ形の広がりを付与することができ，エンジンの吸気ポートの各種形状に対応させることができる。

本発明の実施例に係るピントル型電磁式燃料噴射弁をニードル弁の開弁状態で示す縦断面図。 図１の２部拡大図。 図２の３部拡大図。 ニードル弁の閉弁状態を示す，図３との対応図。 本発明の第２実施例を示すもので，ニードル弁の開弁状態で示すノズル孔周辺部の縦断面図。 本発明の第３実施例を示すもので，ニードル弁の開弁状態で示す弁座部材前端部の斜視図。

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。

先ず，図１〜図４に示す本発明の第１実施例の説明より始める。図１及び図２において，ピントル型燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング１は，円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端に同軸状に液密に溶接される磁性円筒体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の後端部内周面に同軸状に液密に嵌合，固定される円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端部に一体に連設される燃料入口筒１３とで構成される。燃料入口筒１３には，燃料フィルタ１４が装着されると共に，図示しない燃料ポンプからの高圧燃料を供給する燃料導管（図示せず）が接続されるようになっている。而して，燃料入口筒１３から弁座部材３に至る中空部は高圧燃料通路２となる。

図２及び図３に示すように，弁座部材３には，高圧燃料通路２の下流端となる円錐状の弁座７と，この弁座７の上流端に連なる円錐状の燃料集合誘導孔９と，その燃料集合誘導孔９の上流端に連なる第１ガイド孔１２とが設けられ，円錐状の燃料集合誘導孔９の頂角は，円錐状の弁座７の頂角より大きく設定される。

弁座部材３には，また，弁座７の小径端に順次連なる円筒状の弁孔８及び円錐状のノズル孔１０が設けられる。

再び図１において，磁性円筒体４の中空部は，第１ガイド孔１２より大径の第２ガイド孔１２′とされる。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１内に弁・コア結合体Ｖが収容される。この弁・コア結合体Ｖは，前記第１ガイド孔１２に摺動自在に嵌合され弁座７と協働して弁孔８を開閉するニードル弁１６と，このニードル弁１６の後端に一体に連結されて前記第２ガイド孔１２′に摺動自在に嵌合され，固定コア５の前端面と対向する可動コア１５とで構成される。

ニードル弁１６の，第１ガイド孔１２に摺動自在に嵌合される鍔状のジャーナル部２５には，高圧燃料通路２での燃料の流れを許容する複数の切欠き２６が設けられる。また，ニードル弁１６の，弁座７に着座し得る弁部１６ａの外周面は，ニードル弁１６の中心軸線上に中心を持つ球面Ｓの一部で形成される。

図３において，上記弁部１６ａには，弁孔８を貫通してノズル孔１０側に突出するピントル１７が一体的に連設される。このピントル１７は，弁部１６ａの前端に連なっていて弁孔８に配置される縮径部１７ａと，この縮径部１７ａの前端に連なっていてノズル孔１０に配置される傘部１７ｂとからなっている。その縮径部１７ａは，弁部１６ａ側から傘部１７ｂに向かって縮径する外周面を有しており，また傘部１７ｂは，ノズル孔１０の出口１０ａに向かって拡径する円錐状の外周面を有しており，それら縮径部１７ａ及び傘部１７ｂの両外周面は反転曲面１７ｃにより連続的に接続される。

さらに傘部１７ｂの円錐状外周面の頂角αは，ノズル孔１０の円錐状内周面の頂角βより大きく設定される。こうすることにより，傘部１７ｂの円錐状外周面の母線の延長線Ａと，ノズル孔１０の円錐状内周面の母線Ｂとはノズル孔１０内周面上の交点Ｐで交差することになる。

図示例では，ピントル１７は，弁部１６ａを一体に形成したニードル弁１６の本体の前端に圧入結合したピン部材２１に形成しているが，弁部１６ａと共に一体に形成することもできる。

また傘部１７ｂは，その最大外径が弁孔８の内径より小さく設定され，燃料噴射弁Ｉの組み立て時，弁孔８を通過し得るようになっている。

再び，図１及び図２において，弁・コア結合体Ｖには，可動コア１５の後端面からピン部材２１の後端で終わる縦孔１９と，この縦孔１９を，ニードル弁１６の外周面に連通する複数の横孔２０とが設けられる。縦孔１９の途中には，可動コア１５内周面の段部よりなるばね座２４が設けられる。縦孔１９は，固定コア５の中空部と連通する。

また固定コア５の中空部には，すり割付きでパイプ状のリテーナ２３が圧入して固定され，このリテーナ２３と，前記ばね座２４との間に，弁・コア結合体Ｖを弁座７側に付勢する弁ばね２２が縮設される。

可動コア１５の内周面には，高硬度で非磁性の円筒状ストッパ部材１８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１８は，その外端を可動コア１５の後端吸引面から僅かに突出させていて，通常，弁・コア結合体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の前端吸引面と対置される。

弁ハウジング１の外周にはコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４から非磁性円筒体６及び固定コア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を収容する円筒状のコイルハウジング３１が磁性円筒体４に一体に連設される。このコイルハウジング３１の開放された後端部と固定コア５との間にヨーク３５が圧入固定される。

コイルハウジング３１の後半部から燃料入口筒１３にかけて，それらの外周面に射出成形による硬質合成樹脂製の被覆体３２が形成される。その際，上記合成樹脂はコイルハウジング３１内にも充填されてコイル組立体２８を埋封する。またこの被覆体３２の中間部には，一側方に突出するカプラ３４が一体成形され，このカプラ３４は，コイル３０に連なる給電用端子３３を保持する。

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・コア結合体Ｖは前方に押圧され，ニードル弁１６を弁座７に着座させている（図４参照）。この閉弁状態では，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒１３に圧送された燃料は，弁ハウジング１内の高圧燃料通路２に待機する。

いま，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からヨーク３５，コイルハウジング３１及び磁性円筒体４を経て，非磁性円筒体６を迂回しながら可動コア１５へ，そして固定コア５へと順次走り，これに伴い発生する磁力により可動コア１５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，ニードル弁１６の弁部１６ａが弁座７から離座して（図１〜図３参照），弁孔８を開放するので，弁ハウジング１の高圧燃料通路２に待機していた高圧燃料は，燃料集合誘導孔９により半径方向内向きに誘導され，さらに弁部１６ａ及びピントル１７の縮径部１７ａの，下流側に向かって縮径する円錐状の外周面により半径方向内向きに誘導されながら弁孔８から噴射される。そして縮径部１７ａを通過した噴射燃料は，縮径部１７ａ及び傘部１７ｂ間の反転曲面１７ｃを経て，傘部１７ｂの，下流側に向かって拡径する円錐状の外周面により急速に進路を半径方向外方に反転させられるため，傘部１７ｂの外周面を通過した噴射燃料は，傘状に広がる流れとなる（図３参照）。

而して，前述したように，傘部１７ｂの円錐状外周面の頂角αをノズル孔１０の円錐状内周面の頂角βより大きく設定して，傘部１７ｂの円錐状外周面の母線の延長線Ａと，ノズル孔１０の円錐状内周面の母線Ｂとをノズル孔１０内周面上の交点Ｐで交差させたので，傘部１７ｂから発生した噴射燃料の傘状の流れは，直ちに前記交点Ｐより下流側のノズル孔１０の円錐状内周面に沿って流れ，ノズル孔１０の円錐状内周面に燃料の拡張誘導が引き継がれることなる。

したがって，噴射燃料の傘状の流れはさらに半径方向に拡張されるので，その流れの厚みは薄膜のように極薄となる。このため，噴射燃料の傘状の流れは，ノズル孔１０から流出するや否や，膜厚が極薄の傘状噴霧フォームＦを形成することなり，その噴霧フォームＦでは，下流側に向かうに従い燃料の微粒化が良好に行われる。これによりエンジンにおける燃料の燃焼効率を高め，低燃費性の向上に寄与し得る。

かくして，弁孔８からの噴射燃料を傘状に拡張誘導する誘導面は，ピントル１７の傘部１７ｂの外周面と，ノズル孔１０の内周面の前記交点Ｐより下流側の部分とで構成され，経路の長いものとすることができ，したがって，傘部１７ｂの円錐状外周面の頂角αを充分大きく設定しながら上記誘導面の拡張誘導長さを充分長く得ることができ，噴霧フォームＦの薄膜化，延いては噴霧フォームＦにおける燃料の微粒化を効果的に図ることができる。尚，上記頂角α及びβの関係は，α−β＝１０〜３０°とすることが，噴霧フォームＦにおける燃料の微粒化を効果的に図る上で望ましい。

また弁部１６ａを通過した燃料は，縮径部１７ａの外周面に沿って更に半径方向内方に進んだ後，傘部１７ｂの外周面に移行するので，縮径部１７ａを設けた分，傘部１７ｂ外周面の噴射燃料に対する拡張誘導長さを増加させることになり，噴霧フォームＦにおける燃料の微粒化をさらに促進することができる。

さらに噴射燃料が縮径部１７ａから傘部１７ｂへと進路を反転させる際，その噴射燃料は，縮径部１７ａ及び傘部１７ｂ間の反転曲面１７ｃを経由することで，スムーズに反転することができ，燃料の進路反転による圧力損失を効果的に抑えることができる。

次に，図５に示す本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例では，ノズル孔１０の出口１０ａが弁孔８の中心軸線Ｙに対して偏心させて配置される。その他の構成は，前実施例と同様であるので，図５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，重複する説明を省略する。

この第２実施例によれば，ノズル孔１０から放出される噴霧フォームＦに，弁孔８の中心軸線Ｙに対して一定角度θ傾斜した姿勢を付与することができ，エンジンの吸気ポートの各種曲がり形状に対応させることができる。

最後に，図６に示す本発明の第３実施例について説明する。

この第３実施例では，ノズル孔１０の出口１０ａの輪郭が楕円形又はダルマ形に形成される。その他の構成は，前記第１実施例と同様であるので，図６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，重複する説明を省略する。尚，上記楕円形とは，一部に直線を含む小判形をも含むものとする。

この第３実施例によれば，ノズル孔１０から放出される噴霧フォームＦに，楕円形又はダルマ形の広がりを付与することができ，エンジンの吸気ポートの各種形状に対応させることができる。

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。

１・・・・・弁ハウジング
２・・・・・高圧燃料通路
７・・・・・弁座
８・・・・・弁孔
１０・・・・ノズル孔
１０ａ・・・ノズル孔の出口
１６・・・・ニードル弁
１７・・・・ピントル
１７ａ・・・縮径部
１７ｂ・・・傘部
１７ｃ・・・反転曲面
２２，２８・・・・電磁作動装置（弁ばね，コイル組立体）
α・・・・・傘部の円錐状外周面の頂角
β・・・・・ノズル孔の円錐状内周面の頂角
Ａ・・・・・傘部の円錐状外周面の母線の延長線
Ｂ・・・・・ノズル孔の円錐状内周面の母線
Ｉ・・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｐ・・・・・ノズル孔の内周面上での線Ａ及びＢの交点
Ｙ・・・・・弁孔の中心軸線

Claims (5)

1. 高圧燃料通路（２），並びにこの高圧燃料通路（２）の下流端に順次連なる円錐状の弁座（７），円筒状の弁孔（８）及び出口（１０ａ）に向かって拡径する円錐状のノズル孔（１０）を有する弁ハウジング（１）と，前記高圧燃料通路（２）の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座（７）と協働して前記弁孔（８）を開閉する弁部（１６ａ）を持つニードル弁（１６）と，このニードル弁（１６）を開閉作動する電磁作動装置（２２，２８）とを備え，前記ニードル弁（１６）に，前記弁孔（８）を貫通して前記ノズル孔（１０）側に突出するピントル（１７）を連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において，
   前記ピントル（７）に，前記弁孔（８）側から前記ノズル孔（１０）側に突出すると共に，外周面が前記ノズル孔（１０）の出口（１０ａ）に向かって拡径する円錐状をなす傘部（１７ｂ）を設け，この傘部（１７ｂ）の円錐状外周面の頂角（α）を，前記ノズル孔（１０）の円錐状内周面の頂角（β）より大きく設定することにより，前記傘部（１７ｂ）の円錐状外周面の母線の延長線（Ａ）と，前記ノズル孔（１０）の円錐状内周面の母線（Ｂ）とを該ノズル孔（１０）内周面上で交差させ，前記弁孔（８）を通過した噴射燃料の拡張誘導を前記傘部（１７ｂ）の円錐状外周面から前記ノズル孔（１０）の円錐状内周面へと引き継がせるようにしたことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
2. 請求項１記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
   前記ピントル（１７）に，前記弁孔（８）内で前記弁部（１６ａ）と前記傘部（１７ｂ）との間を接続し，外周面が前記弁部（１６ａ）から前記傘部（１７ｂ）に向かって縮径する縮径部（１７ａ）を設けことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
3. 請求項２記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
   前記縮径部（１７ａ）及び傘部（１７ｂ）間に，それらの外周面を連続的に接続する反転曲面（１７ｃ）を形成したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
4. 請求項１又は２記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
   前記ノズル孔（１０）の出口（１０ａ）を，前記弁孔（８）の中心軸線（Ｙ）に対し偏心して配置したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
5. 請求項１又は２記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
   前記ノズル孔（１０）の出口（１０ａ）の輪郭を，楕円形又はダルマ形に形成したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。

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