JP2014025366A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の調整部材が圧入と溶接で固定されるリフト量の調整方法では、圧入部分と溶接部分が同一面であることから溶接面の熱歪みにより圧入面の一部が移動するため、ボディまたはハウジングが移動または傾きが生じることでリフト量がばらつく。燃料噴射弁の加工、組み立て性を向上し、リフト量のばらつきを改善できる燃料噴射弁のリフト量調整方法を提供する。
【解決手段】弁体を保持しリフト量を調整する部材７を備えた燃料噴射弁において、該部材の固定方法として溶接部２１および接合部２２を有する部分と、溶接時の熱歪みが生じたときに圧入面への熱歪みを軽減する効果を持たせるために別の面にさらに圧入部２３を有する部分を設ける。また、溶接面に生じる熱歪みを軽減する効果を高めるために、調整部材における圧入面２３の面積を溶接２１および接合する部分２２の面積より大きくすることで、調整部材の固定力を高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関で使用される燃料噴射弁に関する。また、その噴霧形態が筒内に直接噴射する場合にあって、特に、加工、組み立て性に有益となるように設計されている燃料噴射弁に関する。

製品ごとの噴射量ばらつきが抑えられた品質の良い燃料噴射弁を得ることができる燃料噴射弁の弁体の移動量（以下、リフト量）調整方法について、特開２０１０−１８５３１８号公報（特許文献１）に開示されている。この燃料噴射弁において、リフト量の調整方法は調整部材が圧入と溶接で固定される方法となっており、調整前のリフト量と予め定められているリフト量の規格値とを比較して、調整すべきリフト量の目標調整量を定める工程とその目標調整量と溶接条件と溶接条件を変化させて溶接したときのリフト変化量との関係に基づいて目標調整量に応じた溶接条件を定める工程と定めた溶接条件に応じた溶接部を形成するようにボディとハウジングとを溶接する工程が開示されている。

特許公開２０１０−１８５３１８号公報

近年、低燃費および高出力を狙ったエンジンとして、筒内直接噴射式ガソリンエンジン（以下、筒内噴射エンジンと称する）が実用化されている。筒内噴射エンジンにおいても、高精度な噴射量の計量および安定した噴霧形状の要求が高まって来ており、これに対応した燃料噴射弁の構造などが必要とされる。特に、製造においては加工、組み立て性に有益となるように設計されている必要がある。

特許文献１の手法においては、燃料噴射弁のリフト量の調整方法は調整部材が圧入と溶接で固定される方法となっており、リフト量の調整精度を高めるために調整部材を圧入固定後、目標歪量に応じて溶接条件を変える工程となっている。しかしながら、圧入部分と溶接部分が同一面であることから溶接面の熱歪みにより圧入面の一部が移動するため、その移動量に伴ってボディまたはハウジングが移動または傾きが生じることでリフト量がばらつくことが考えられる。

本発明の目的は、燃料噴射弁の加工、組み立て性を向上し、リフト量のばらつきを改善することにある。

燃料噴射弁における加工、組み立て性を向上、改善するために、本発明では弁体を保持しリフト量を調整する部材において、該部材の固定方法として溶接部および接合部を有する部分と圧入部を有する部分を構成したことを特徴としている。調整部材の一部は溶接部と接合面とし、別の面にさらに圧入面を設けることで溶接時の熱歪みが生じたときに圧入面への熱歪みを軽減する効果を持たせるものである。またこの場合、溶接面に生じる熱歪みを軽減する効果を高めるために、調整部材における圧入面の面積を溶接および接合する部分の面積より大きくすることで、調整部材の固定力を高めることができる。

一方、調整部材の固定力を高める手段としては、調整部材とその調整部材を受ける部材を圧入する場合、圧入面をテーパやくさび形状などにすることで溶接面に生じる熱歪みに対する調整部材の固定力を高めることができる。

本発明によれば、燃料噴射弁の加工、組み立て性を向上し、リフト量のばらつきを改善することができる。

本発明に係る燃料噴射弁の第一実施例の構造を示す外観図である。 調整部材を示す断面図である。 調整部材を示す断面図である。 各部の拡大図 第一実施例の燃料噴射弁を筒内噴射式内燃機関に搭載した例を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施例を説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁を示す縦断面図である。

ノズルホルダ部材５の内部には、プランジャロッド４ａを有する弁体４と、プランジャロッド４ａの外周面でプランジャロッド４ａをガイドする第１のプランジャロッドガイド１１と、ゼロスプリング１２の下に配置されノズルホルダ部材５の内径に配置された第２のプランジャロッドガイド１４で構成されている。弁体４の先端部に形成された弁シート部４ｂが着座する弁座面７ａと燃料が噴射される燃料噴射孔７ｂとが形成されたノズル部材７が設けられており、このノズル部材７外周部は溶接等の方法によりノズルホルダ部材５へ固定されている。

ノズルホルダ部材５の先端部にはオリフィスカップ７を収容固定する凹部（内径が拡大された筒状部）が形成されており、ノズルホルダ部材５、内側固定鉄心のコア２、筒状部材のハウジング３は溶接などの方法で結合されており、ノズルホルダ部材５の内部には、上記各部品のほかに、ゼロスプリング１２、可動鉄心のアンカー１３が設けられている。筒状部材のハウジング３の内部にはコイル６が装着されており、内側固定鉄心のコア２の内部にはスプリング８とアジャスタピン９とフィルタ１０とが装着されている。

アジャスタピン９とスプリング８とは内側固定鉄心のコア２の内部に設けられており、アジャスタピン９はコア２の内部に固定されている。スプリング８はアジャスタピン９の下端部を固定端として圧縮状態で設けられている。本実施例では、２つのスプリングが設けられており、第１にスプリングは弁体４を閉弁方向に付勢するスプリング８であり、第２のスプリングはアンカー１３を開弁方向に付勢するゼロスプリング１２である。第１にスプリングであるスプリング８のスプリング力は、弁体４のプランジャロッド４ａ、可動鉄心のアンカー１３、ゼロスプリング１２、プランジャロッドガイド１４に伝達され、これに伴って、弁体４の弁シート部４ｂはオリフィスカップ７の弁座面７ａに押し付けられる。この状態では、燃料通路が閉じられているため、燃料は、燃料噴射弁１００内部に留まり、複数個設けられている燃料噴射孔７ｂからの燃料噴射は行われない。

本実施例の燃料噴射弁は電磁式の燃料噴射弁であり、ハウジング３、可動鉄心のアンカー１３、内側固定鉄心のコア２によって、コイル６の周りを一巡する磁気回路が構成される。

噴射パルスがオンの状態になると、コイル６に電流が流れ、可動鉄心１３は内側固定鉄心のコア２に電磁力によって吸引され、弁体４のプランジャロッドは上流側へ押し上げられる。このときアンカー１３の上端面１３ｃと内側固定鉄心のコア２の下端面２ａとの間に隙間が形成される。この開弁状態では弁シート部４ｂと弁座面７ａとの間に隙間ができるため、燃料通路が開かれて複数個の燃料噴射孔７ｂから燃料が噴射される。

噴射パルスがオフの状態になると、コイル６に電流が流れなくなり、電磁力が消滅するため、スプリング８のスプリング力によって弁体４は閉弁状態に戻り、燃料の噴射が終わる。

燃料噴射弁１００の動作は、上記のように、噴射パルスに従って、弁体４のプランジャ４ａの位置を開弁状態と閉弁状態に切り替え、燃料供給量を制御することである。さらに、複数個の燃料噴射孔７ｂより噴射することにより、噴霧粒径の小さい、すなわち微粒化の良好な燃料噴霧を形成することにある。

尚、チップシール１５は燃料噴射弁１００とシリンダヘッドとの間で燃焼ガスのシールを行う部材であり、通常、ハウジング３よりも先端側（燃料噴射孔７ｂ側）のノズルホルダ部材５の途中であって、直径が細く絞られた小径部に設けられている。また、ノズルホルダ部材５はアンカー１３を収容する大径部とこの大径部に対して先端側（燃料噴射孔７ｂが設けられた側）に形成された小径部とを有しており、燃焼ガスシール１５部位はノズルホルダ部材５の小径部に設けられている。

第１実施例では、アンカー１３がプランジャロッド４ａに対して相対変位可能に構成されている。この構成では、プランジャロッド４ａに拡径部４ｃを設け、プランジャロッド４ａをスプリング８で閉弁方向に付勢し、アンカー１３をゼロスプリング１１で開弁方向に付勢することにより、プランジャロッド４ａの拡径部４ｃの下端面とアンカー１３に設けた凹部１３ａの底面１３ｂとが係合するようにする。少なくとも閉弁時及び開弁時の静的な状態にあっては、拡径部４ｃの下端面とアンカー１３に設けた凹部１３ａの底面１３ｂとが係合している。

アンカー１３とプランジャロッド４ａとの構成は本実施例に限られるものではなく、アンカー１３はプランジャロッド４ａに固定されたものであってもよい。この場合は、第２のスプリングであるゼロスプリング１２は不要である。

図２と３はオリフィスカップ７断面図の拡大図例であり、図２の場合、外径部が段付形状であり溶接部２１と接合部２２とを有する部分と圧入部２３を有する部分とが構成されている。さらにこの場合、溶接部２１と接合部２２の面積より圧入部２３の面積は大きくとられた寸法関係となっている。図３の場合、圧入部２３の端部がテーパまたはくさび形状となっており、オリフィスカップ７がノズル５へ食い込んでいく構成となっている。図４は溶接部２１と接合部２２と圧入部２３の拡大図を示しており、接合部２２は２部材が接触するはめあいの部分をもっており、さらに圧入部２３が構成されている。圧入部２３の圧入力を大きくすることでオリフィスカップ7の固定力を高めることができる。

図５は、本発明に係る燃料噴射弁１００の取り付け状態を示す図である。

筒内噴射式内燃機関１０１は、燃焼室１０２とピストン１０３とピストンキャビティ１０４とシリンダ１０５とシリンダヘッド１０６と吸気弁装置１０７と吸気ポート１０８と排気弁装置１０９と点火プラグ１１０と吸気通路１１１と燃料噴射弁１００等を備えており、上記実施例に記載した燃料噴射弁は燃料噴射弁１００として内燃機関に取り付けられ、燃焼室１０２内に燃料を噴射する。燃料噴射弁１００は、図５（ａ）に示すように、燃焼室１０２のシリンダ１０５に取り付けられて、燃焼室１０２を横切るように点火プラグ１１０に向けて燃料噴霧３１を噴射するようにしても良く、或いは、図５（ｂ）に示すように、燃焼室１０２のシリンダヘッド１０６に取り付けられて、燃焼室１０２の上部から燃焼室１０２内に向けて燃料噴霧６０を噴射するようにしても良い。

１…モールド、２…コア、３…ハウジング、４…プランジャ、５…ノズル、６…コイル、７…オリフィスカップ、８…スプリング、９…アジャスタピン、１０…フィルタ、１１…ロッドガイド、１２…ゼロスプリング、１３…アンカー、１４…ＰＲガイド、１５…チップシール、１６…コネクタ、１７…０リング、１８…バックアップリング、１９…ナイロンリング、１０１…筒内噴射式内燃機関、１０２…燃焼室、１０３…ピストン、１０４…ピストンキャビティ、１０５…シリンダ、１０６…シリンダヘッド、１０７…吸気弁装置、１０８…吸気ポート、１０９…排気弁装置、１１０…点火プラグ、１１１…吸気通路。

Claims (3)

1. 弁体を保持し弁体の移動量を調整する部材を備えた燃料噴射弁において、前記部材に溶接部および接合部を有する部分と圧入部を有する部分とを構成したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、弁体を保持し弁体の移動量を調整する部材における圧入部が溶接による熱歪み量を超える圧入代を確保していることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、弁体を保持し弁体の移動量を調整する部材における圧入面にテーパ面を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。