JP2018091290A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁において噴射された燃料との付着を回避しつつ燃料の噴射角度を容易に変更する。【解決手段】燃料噴射弁１０を構成する弁座部材１６の凹部５２には、複数の噴孔５８を有したインジェクタプレート５４が収納され、該インジェクタプレート５４よりさらに先端側には、噴孔５８から噴射される燃料を広角化させるためのガイド部材５６が設けられる。このガイド部材５６は、インジェクタプレート５４の外縁部に固定されるベース部６０の先端から径方向内側へと延在したガイド部６２を備える。そして、ガイド部６２は、インジェクタプレート５４に対して燃料噴射弁１０の軸方向に離間し、そのガイド面６４が噴孔５８の外側となるように設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、コイルへの通電作用下に移動する弁体を有し、該弁体を開弁させることで内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

従来から、ソレノイド部の励磁作用下に弁開状態とし、供給された燃料を内燃機関へと噴射する燃料噴射弁が知られている。

近年、このような燃料噴射弁から内燃機関へと噴射される燃料の噴射角度を広角化させ、より効率的に空気へと混合させることで燃料効率の向上並びに燃費の向上を図りたいという要請がある。

特許文献１に開示された燃料噴射弁には、例えば、円筒状の弁本体の内部に移動自在に弁体が設けられると共に、前記弁体を移動させるアクチュエータが設けられている。また、弁本体の先端には、燃料を噴射する噴孔が開口すると共に、該噴孔の出口に対して傾斜する傾斜面を有したガイド部材が固定されている。そして、噴孔から燃料が噴射される際、コアンダ効果によって燃料がガイド部材のガイド面に引き寄せられ、該傾斜面に沿って流れることで噴射角度を広角化させている。

特開２００４−３２４５５８号公報

しかしながら、特許文献１に係る燃料噴射弁では、ガイド部材のガイド面が噴孔の外周側に近接して設けられているため、前記噴孔から噴射された燃料が前記ガイド部材へと接触することで付着し液だれが発生してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、噴射された燃料の付着を回避しつつ燃料の噴射角度を容易に変更することが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、弁座及び弁座の中心を貫通する弁孔を有した弁座部材と、弁座に対して着座・離間することで弁孔を開閉する弁体と、弁座部材の端部に装着され燃料を噴射する複数の噴孔を有したプレート部材とを有する燃料噴射弁において、
プレート部材の先端側には、燃料を所望の噴射方向へ案内するガイド部材が設けられ、
ガイド部材には、プレート部材の表面に対して弁座部材の軸方向に離間し、軸方向から見て噴孔の径方向外側に配置されたガイド面が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、燃料噴射弁を構成する弁座部材には、燃料を噴射する噴孔を有したプレート部材の先端側にガイド部材が設けられ、そのガイド面がプレート部材の表面に対して弁座部材の軸方向に離間し、且つ、軸方向から見て噴孔の径方向外側に配置されたガイド面を有している。従って、複数の噴孔から燃料が噴射される際、コアンダ効果によってプレート部材に対して離間し、噴孔の径方向外側に配置されたガイド面側へと燃料が引き寄せられ、径方向外側へ拡散するように燃料を噴射させることができる。

その結果、燃料噴射弁の先端にガイド部材を設けることで噴孔から噴射される燃料の噴射角度を変更して噴射させることが可能となり、しかも、噴射された燃料のガイド部材への付着が回避されるため液だれ等の発生が防止される。また、プレート部材が燃料の圧力によって撓んだ場合でもガイド部材へと接触することがないため接触に起因した不具合等も防止される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、燃料噴射弁を構成する弁座部材において、燃料を噴射する噴孔を有したプレート部材の先端側にガイド部材を設け、そのガイド面をプレート部材の表面に対して弁座部材の軸方向に離間させ、且つ、軸方向から見て噴孔の径方向外側に配置されたガイド面を設けることで、複数の噴孔から燃料が噴射される際、燃料がガイド部材のガイド面側へと引き寄せられ、径方向外側へ拡散するように燃料を噴射させることができる。その結果、燃料噴射弁の先端に設けられたガイド部材によって噴孔から噴射される燃料の噴射角度を変更して噴射させることが可能となり、しかも、噴射された燃料のガイド部材への付着が回避されるため液だれ等の発生が防止される。

本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁の全体断面図である。 図１の燃料噴射弁における先端近傍を示す拡大断面図である。

本発明に係る燃料噴射弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁を示す。

この燃料噴射弁１０は、図１及び図２に示されるように、軸方向に沿って円筒状に形成されたボディ１２と、該ボディ１２の先端に設けられるバルブハウジング１４と、該バルブハウジング１４の先端に設けられる弁座部材１６と、該弁座部材１６の弁座１８に着座する弁体２０と、前記ボディ１２及び前記バルブハウジング１４の外周側を覆う樹脂モールド部２２とを含む。

なお、以下、燃料噴射弁１０におけるボディ１２側を基端側（矢印Ａ方向）とし、弁座部材１６側を先端側（矢印Ｂ方向）として説明する。

ボディ１２は、例えば、磁性材料から形成され、その基端側（矢印Ａ方向）には燃料の供給される供給ポート２４が開口し、該供給ポート２４には燃料中に含まれる不純物等を除去するためのフィルタ部材２６が装着される。このフィルタ部材２６は、その基端が前記ボディ１２の基端に対して係合され、網目状のフィルタ２８の装着された円筒部位が供給ポート２４の内部に挿入されている。

また、ボディ１２の先端側（矢印Ｂ方向）には固定コア部３０が形成され、その内部には軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った貫通孔３２が形成される。この貫通孔３２は、供給ポート２４と連通し先端まで貫通すると共に、その内部には円筒状のリテーナ３４が設けられる。この貫通孔３２の内部にはリテーナ３４の先端に当接するようにスプリング３６が収納される。

バルブハウジング１４は、例えば、磁性材料から円筒状に形成され、その内部に可動コア３８が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って移動自在に設けられると共に、基端側（矢印Ａ方向）には同じく円筒状に形成されたスペーサ４０が溶接等によって同軸となるように連結される。

このスペーサ４０は、例えば、非磁性材料から形成され、ボディ１２における固定コア部３０の外周面に形成された段付部４２に挿入されることでバルブハウジング１４と共に連結される。

一方、バルブハウジング１４の先端には、その内部に弁座部材１６の基端側が挿入され固定される。

可動コア３８は、例えば、磁性材料から形成され、基端側（矢印Ａ方向）に形成されバルブハウジング１４に摺接する大径部４４と、該大径部４４の先端側に形成された小径部４６とを有し、その内部には前記大径部４４の基端側に開口した連通孔４８が形成される。

この連通孔４８は、可動コア３８の基端から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在し、小径部４６において径方向外側に向かって延在して外周面に開口している。そして、連通孔４８の基端には、ボディ１２の貫通孔３２に収納されたスプリング３６の一端部が係合されることで、該スプリング３６の弾発力が可動コア３８に対して付勢されボディ１２から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと押圧する。

また、小径部４６の先端は、大径部４４側（矢印Ａ方向）に向かって円錐状に窪み、後述する弁体２０が溶接等によって連結される。

そして、可動コア３８は、スプリング３６の弾発力が先端側（矢印Ｂ方向）に向かって付勢された状態で、その基端が固定コア部３０の先端との間に所定間隔を有した状態で配置される。

弁座部材１６は、燃料噴射弁１０において最も先端側（矢印Ｂ方向）に設けられ、その先端中央には弁孔５０が形成されると共に、該弁孔５０よりさらに先端側には基端側（矢印Ａ方向）に向かって窪んだ断面円形状の凹部５２が形成される。この凹部５２の内部には、円盤状のインジェクタプレート（プレート部材）５４が収納され弁孔５０側となる端面に当接した状態で溶接等によって固定されると共に、前記インジェクタプレート５４の先端面には、燃料の噴射角度を制御可能なガイド部材５６が設けられる。

インジェクタプレート５４は、図２に示されるように、例えば、その中心に対して所定円周上となる位置に複数（例えば、４個）の噴孔５８が形成される。

ガイド部材５６は、例えば、インジェクタプレート５４と略同一の外周径で形成され、所定厚さを有しインジェクタプレート５４の外縁部に固定される円環状のベース部６０と、ガイド部材５６の先端側（矢印Ｂ方向）に形成され前記ベース部６０に対して径方向内側へと延在したガイド部６２とを備える。そして、ガイド部６２は、インジェクタプレート５４に対して軸方向（矢印Ｂ方向）に所定間隔離間すると共に、その中央に開口したガイド面６４を有し、弁座部材１６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）から見て前記ガイド面６４がインジェクタプレート５４の噴孔５８に対して若干だけ外周側（径方向外側）となるように形成される。

そして、ガイド部材５６は、インジェクタプレート５４の先端面に溶接等で固定され、凹部５２内から突出することがないように収納される。

さらに、弁座部材１６の内部には、図１及び図２に示されるように、弁孔５０に連なるように先端側（矢印Ｂ方向）に向かって縮径する円錐状の弁座１８が形成されると共に、前記弁座１８から基端側に向かってガイド孔６８が形成される。このガイド孔６８は、図１に示されるように、略同一直径で基端側に開口し、前記ガイド孔６８及び弁座１８の内部には、後述する弁体２０が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って移動自在に収納される。

このガイド孔６８の基端側には、該ガイド孔６８に対して徐々に拡径した後、略同一直径で延在する燃料集合室７０が形成される。この燃料集合室７０には、可動コア３８の小径部４６が収容され、バルブハウジング１４の内部と連通すると共に可動コア３８の連通孔４８とも連通している。

弁体２０は、例えば、金属製材料からなる球体であり、可動コア３８における小径部４６の先端に対して連結されると共に、その外周面にはガイド孔６８において燃料を流通可能とする複数の平坦部７２が形成される。この平坦部７２は、弁体２０の周方向に沿って互いに等間隔離間するように設けられ、弁体２０が可動コア３８の軸方向に沿った移動に伴って一体的に移動し開弁した際、ガイド孔６８と平坦部７２との間に燃料が流れる。

樹脂モールド部２２は、例えば、樹脂製材料から形成され、ボディ１２及びバルブハウジング１４の外周側を覆う本体部７４と、該本体部７４の側方から突出し接続端子７６の収納されるカプラ部７８とからなり、前記本体部７４の内部にはコイルハウジング８０が設けられると共に、該コイルハウジング８０のさらに内側にはコイル組立体８２が設けられる。

このコイル組立体８２は、通電作用下に励磁するソレノイド部として機能し、固定コア部３０及びスペーサ４０の外周面に当接するボビン８４と、該ボビン８４の外周側に巻回されるコイル８６とからなり、その外周側がコイルハウジング８０によって囲繞され、該コイルハウジング８０の先端がバルブハウジング１４の外周面に対して固定される。

また、本体部７４の基端には、ボディ１２の外周側となるように環状のОリング８８が設けられ、前記ボディ１２の基端に図示しない燃料供給配管が接続される際、前記Оリング８８が前記燃料供給配管の内周面に当接することで高圧燃料の漏出が防止される。

カプラ部７８は、例えば、断面長方形状に形成され本体部７４の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して所定角度だけ傾斜するように斜め上方に向かって突出し、その開口した端部には接続端子７６の一端部が露出するように設けられる。この接続端子７６は、他端部側がカプラ部７８の内部へと延在してコイル８６と電気的に接続されている。

そして、カプラ部７８には、図示しないコネクタが接続されることで図示しないコントローラからの制御信号が接続端子７６へと入力されコイル８６が通電される。

本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しないコントローラからの制御信号がカプラ部７８の接続端子７６へと入力されることで、コイル８６が通電して励磁して磁束が生じる。この磁束は、固定コア部３０、コイルハウジング８０、バルブハウジング１４及び可動コア３８を回るように流れ、発生する磁力によって可動コア３８が弁体２０と共に固定コア部３０側（矢印Ａ方向）へと吸引され、それに伴って、弁座１８が開放される。

そして、このように弁座１８が開放されることで、ボディ１２の供給ポート２４から貫通孔３２を通じて可動コア３８の連通孔４８へと流れ、弁座部材１６の燃料集合室７０まで到達していた燃料が、弁体２０の平坦部７２とガイド孔６８との間から円錐状の弁座１８を通過して弁孔５０へと流れた後、インジェクタプレート５４の噴孔５８を通じて先端側（矢印Ｂ方向）へと噴射される。

この噴孔５８から噴射される燃料は、図２に示されるように、コアンダ効果によって先端側（矢印Ｂ方向）に配置されたガイド部材５６のガイド面６４側、すなわち、径方向外側へと引き寄せられることで広角化して外部（下方）へと噴射される。この際、ガイド部６２が、噴孔５８に対して軸方向（矢印Ｂ方向）に所定間隔離間して配置されているため、該噴孔５８から噴射される燃料が前記ガイド部６２へと接触することが抑制され液だれの発生が低減される。

また、コイル８６への通電を停止することで可動コア３８に対する固定コア部３０側（矢印Ａ方向）への吸引力が滅勢され、スプリング３６の弾発力によって前記可動コア３８が固定コア部３０から離間する方向（矢印Ｂ方向）に押圧され弁体２０が弁座１８へと着座することで燃料の弁孔５０への流通が遮断され噴射が停止する。

以上のように、本実施の形態では、燃料噴射弁１０を構成する弁座部材１６において、その先端に燃料を噴射可能な噴孔５８を有したインジェクタプレート５４を設けると共に、前記インジェクタプレート５４のさらに先端側（矢印Ｂ方向）にガイド部材５６を設け、そのガイド部６２を前記インジェクタプレート５４から軸方向（矢印Ｂ方向）に所定間隔だけ離間させ、且つ、中央に開口したガイド面６４を複数の噴孔５８の外側を囲むように形成している。そして、複数の噴孔５８から噴射される燃料が、コアンダ効果によって前記噴孔５８の径方向外側に設けられたガイド部６２のガイド面６４側へと引き寄せられ、径方向に拡散するように外部へと噴射させることができる。

この際、ガイド部６２をインジェクタプレート５４に対して軸方向（矢印Ｂ方向）に離間させているため、噴射された燃料の付着が抑制され液だれの発生が低減されると共に、燃料の圧力によってインジェクタプレート５４が先端側（矢印Ｂ方向）へと押圧され撓んだ場合でも、ガイド部６２へと接触することが回避されるため、ガイド部６２を含むガイド部材５６の損傷が防止される。

なお、本発明に係る燃料噴射弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…燃料噴射弁 １２…ボディ
１４…バルブハウジング １６…弁座部材
１８…弁座 ２０…弁体
５０…弁孔 ５２…凹部
５４…インジェクタプレート ５６…ガイド部材
５８…噴孔 ６２…ガイド部
６４…ガイド面 ８０…コイルハウジング
８２…コイル組立体

Claims (1)

1. 弁座及び該弁座の中心を貫通する弁孔を有した弁座部材と、前記弁座に対して着座・離間することで前記弁孔を開閉する弁体と、前記弁座部材の端部に装着され燃料を噴射する複数の噴孔を有したプレート部材とを有する燃料噴射弁において、
   前記プレート部材の先端側には、前記燃料を所望の噴射方向へ案内するガイド部材が設けられ、
   前記ガイド部材には、前記プレート部材の表面に対して前記弁座部材の軸方向に離間し、該軸方向から見て前記噴孔の径方向外側に配置されたガイド面が設けられることを特徴とする燃料噴射弁。

Images