JP3786825B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料噴射弁、特に筒内噴射用の燃料噴射弁に適するものであって、燃料流に旋回手段により旋回エネルギーを与えて燃料噴射孔から噴射する形式の燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料噴射弁の弁装置の構造を図５に示す。図５において、旋回体１３は、中心に弁体であるニードル弁１２を囲んで軸方向に摺動可能に支持する中心孔１５を持つほぼ中空円筒形の部材であって、弁装置内に組み立てられた時、弁座１１に接する第１端面１６と、弁座１１と反対側の第２端面１７と、これらの端面間にあって中空のハウジングの一部である弁本体９の大内径部９ｂに接する部分を有する周面１９とを備えている。旋回体１３の第２端面１７は、その周辺部で弁本体９の肩部に当接して支持されており、また径方向に延びた通路溝２１が形成されていて、第２端面１７の内周部から外周部に燃料が流れることができるように構成されている。
【０００３】
旋回体１３の周面１９には、互いに等間隔に周方向に離間して軸方向に延びた多数の平坦面が形成されており、その結果、周面１９には弁体９の大内径部９ｂに当接して弁体９に対する位置を規定する複数の外周面部分と、これら外周面部分間に設けられた平坦面であって、大内径部９ｂと共に燃料の軸方向流路２２を形成する流路部分とが形成されている。
【０００４】
旋回体１３の弁座１１に面する軸方向端面即ち第１端面１６には、第１端面１６の中心孔１５に隣接する内周辺に形成された所定幅の内周環状溝２４と、一端で周面１９の流路部分に接続されて、そこからほぼ径方向内側に延びて、他端で内周環状溝２４に接線方向に接続された旋回溝２５（Ｍ１〜Ｍ６）とが設けられている。
【０００５】
次に、上記従来の燃料噴射弁の動作について説明する。ニードル弁１２が図示しないソレノイド装置により吸引されると、燃料は弁装置の上流側から径方向通路溝２１を通って軸方向通路溝２２に流れ、更に旋回溝２５（Ｍ１〜Ｍ６）に流入して内径方向に向って流れ込む。そして、燃料は旋回体１３の旋回溝２４に対して接線方向に流入し、旋回流となってニードル弁１２と弁座１１の間から噴射口内１０に入り、その先端出口から噴霧される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の燃料噴射弁において、旋回体１３はその外周部分が弁本体９の大内径部９ｂに隙間ばめにより挿入され、弁座１１と弁本体９の肩部に挟み込まれて固定されていた。ニードル弁１２は弁本体９の小内径部９ａ及び旋回体１３の内径部１５との間で摺動し、噴射孔１０を開閉している。すなわち、弁本体９の小内径部９ａと旋回体１３の内径部１５の同軸精度が悪いと、ニードル弁１２の摺動不良が生じ、最悪の場合にはニードル弁１２が弁座１１に着座できない状態が発生する。従って、従来は弁本体９の大内径部９ｂと小内径部９ａの同軸度、旋回体１３の内外径の同軸度、及び旋回体１３の外径と弁本体９の大内径部９ｂとの隙間量の３者を高精度に管理して、弁本体９の小内径部９ａと旋回体１３の内径部１５の同軸度を良好に保っていた。
【０００７】
旋回体１３の外径と弁本体９の大内径部９ｂを圧入として隙間をなくせばその分同軸度は向上するが、現実には弁本体９の大内径部９ｂに旋回体１３を圧入すると弁本体９の大内径部９ｂの面が荒れてしまうため、その後に弁座１１を弁本体９に圧入する際に弁座１１がうまく圧入できないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、燃料噴射弁の旋回体を単純な形状とし、かつ、旋回体の内径部と弁本体の小内径部との同軸精度を良好にする燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体の小内径部を摺動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、上記弁本体の大内径部に配置され、その中心孔に上記弁体を配設し、上記噴射孔から流出する燃料に旋回を与える旋回体を有する弁装置を備え、上記旋回体は、その外径部が上記弁本体の大内径部との間に軸方向の流路を形成すると共に、その一端が上記流路に接続され他端が旋回体の内径に向って接線方向に延びる旋回溝を有し、上記旋回体の内径に上記弁体が摺動するスリーブを固定し、このスリーブに上記弁本体の小内径部に向って延びる延設部を配設し、この延設部を弁本体の小内径部に固定することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記スリーブの弁座側端面と上記弁座の間に内周環状溝を形成することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Ａを、上記旋回体の旋回溝の溝深さＢに対してＡ＜Ｂとなるように設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Ａと、上記旋回体の旋回溝の溝深さＢとの関係が、旋回溝の溝深さの最小値Ｂｍｉｎに対して、Ａ＜Ｂｍｉｎ＜Ａ＋０．０３ｍｍとなるように設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４の発明において、上記スリーブの弁座側の外周部にテーパーを設けることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明による燃料噴射弁の全体構成を示す側面断面図である。燃料噴射弁１は、ハウジング本体２と、このハウジング本体２の一端にかしめ等されホルダ３５によりカバーされた弁装置３により構成されている。ハウジング本体２の他端には燃料供給管４が接続され、この燃料供給管４から燃料フィルタ５７を介して燃料噴射弁１内に高圧の燃料が供給される。また、燃料噴射弁１の先端部は内燃機関のシリンダヘッド５の噴射弁挿入孔６に挿入され、ウエーブワッシャ６１等によりシールされて取り付けられている。
【００１５】
弁装置３は、小径円筒部７及び大径円筒部８を有する段付中空円筒形の弁本体９と、弁本体９内で中心孔先端に固着されて燃料噴射孔１０を有する弁座１１と、後述するソレノイド装置５０により弁座１１に離接して燃料噴射孔１０を開閉する弁体であるニードル弁１２と、燃料に旋回運動を与える旋回体１３を備えている。弁装置３の弁本体９はハウジング本体２と共働して燃料噴射弁１のハウジングを構成している。
【００１６】
ハウジング本体２は、燃料噴射弁１をシリンダヘッド５に取り付けるためのフランジ３０ａを有する第１ハウジング３０と、ソレノイド装置５０を装着した第２ハウジング４０を備えている。ソレノイド装置５０は、コイル５１を巻回したボビン部５２と、このボビン部５２の内周部に設置されたコア５３とを備え、コイル５１の巻線は端子５６につながっている。コア５３はその内部が燃料通路となるように中空円筒形状になっており、その中空部には、スプリング５５が筒体５４及びニードル弁１２間に懸架されている。
【００１７】
ニードル弁１２の他端部には、上記コア５３の先端側に対向するように可動アマチュア３１が取り付けられ、また、ニードル弁１２の中間部には、ニードル弁１２を弁本体９の小内径部に沿って摺動案内させるガイド１２ａと、第１ハウジング３０に設置されたスペーサ３２と当接するニードルフランジ１２ｂが設けられている。
【００１８】
図２はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、燃料噴射弁の旋回体１３は、中心に弁体であるニードル弁１２が配設される内径部１３ａと、弁本体９の大内径部９ｂとの間に軸方向流路２２を形成する外径部１３ｂとを有するほぼ中空円筒形の部材であり、弁本体９の小内径部９ａ方向に延びた中空円筒状の延設部１３ｃが設けられている。そして、この延設部１３ｃを弁本体９の小内径部９ａに圧入することにより旋回体１３を弁本体９に固定する。
【００１９】
また、旋回体１３の延設部１３ｃには、燃料が弁本体９の小内径部９ａから大内径部９ｂに流れ込むができるように複数の流通孔１３ｄが設けられており、旋回体１３と弁本体９の大内径部９ｂとの間に形成された通路溝２１を介して、弁本体９の小内径部９ａから流入する燃料を旋回体１３の外周部に流すように構成する。旋回体１３の外径部１３ｂは弁本体９の大内径部９ｂと同軸状の円筒面形状となっており、旋回体１３の外径部１３ｂと弁本体９の大内径部９ｂの間に軸方向流路２２が形成される。
【００２０】
旋回体１３の弁座１１に面する軸方向端面即ち第１端面１６には、第１端面１６の中心孔１３ａに隣接する内周辺に形成された所定幅の内周環状溝２４と、一端で外径部の軸方向流路２２に接続されて、そこからほぼ径方向内側に延びて、他端で内周環状溝２４に接線方向に接続された複数個の旋回溝２５が設けられている。
【００２１】
次に、実施の形態１の燃料噴射弁の動作について説明する。図１において、外部より端子５６を介してソレノイド装置５０のコイル５１に通電すると、可動アマチュア３１、コア５３、ハウジング本体２で構成される磁気通路に磁束が発生し、可動アマチュア３１はスプリング５５の弾性力に抗してコア５３側へ吸引される。そして、可動アマチュア３１と一体のニードル弁１２は、そのニードルフランジ１２ｂがスペーサ３２に当接するまで所定ストローク図示右側へ移動する。なお、ニードル弁１２はガイド１２ａにより弁本体９の内周面に案内保持される。
【００２２】
次に、図２において、ニードル弁１２の先端部が弁座１１から離れて間隙が形成されると、燃料供給管４から導入される高圧の燃料は、弁本体９の小内径部９ａとニードル弁１２間の通路から、旋回体１３の延設部１３ｃに設けられた複数の流通孔１３ｄを介して、旋回体１３と弁本体９の大内径部９ｂとの間に形成された通路溝２１に流入する。そして、旋回体１３の外径部１３ｂと弁本体９の大内径部９ｂの間の軸方向流路２２に流れ込み、旋回体１３の第１端面１６の旋回溝２５（Ｍ１〜Ｍ６）に流入して径方向内側に流れ、第１端面１６の内周環状溝２４内へその接線方向に流れ込んで旋回流を形成し、弁座１１の噴射孔１０内に入ってその先端出口から噴霧される。
【００２３】
以上のように実施の形態１によれば、旋回体１３の延設部１３ｃを弁本体９の小内径部９ａに圧入により結合したので、旋回体１３の内径１３ａと弁本体９の小内径部との同軸度は、旋回体１３の内径部１３ａの同軸度のみによって決まり、同軸精度が従来の燃料噴射弁（図５参照）に比べて向上する。
【００２４】
また、従来は旋回体１３の外径構造として、弁体の大内径部に当接して弁体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、これら外周面部分間に設けられた平坦面であって、大内径部と共に燃料の軸方向流路を形成する流路部分とが形成しており、具体的には図５に示すように断面多角形の構造のものを使用していたが、本実施の形態では、旋回体１３の外径部１３ｂを円筒状に形成することができ、形状が単純となり安価に製作が可能となる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１における旋回体を、燃料流に旋回を与える旋回体と、旋回体を弁本体に固定するスリーブとの２分割構成とする。
【００２６】
図３はこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、旋回体１３の中心孔としてスリーブ挿入孔１３ｅを形成し、このスリーブ挿入孔１３ｅにスリーブ６０を圧入・固定する。そして、このスリーブ６０には、弁本体９の小内径部９ａ方向に延びた中空円筒状の延設部６０ａが設けられ、この延設部６０ａを弁本体９の小内径部９ａに圧入することにより旋回体１３を弁本体９に固定する。また、上記スリーブ６０はニードル弁１２の摺動部としての役割を果す。
【００２７】
スリーブ６０の延設部６０ａには、燃料が弁本体９の小内径部９ａから大内径部９ｂに流れ込むができるように複数の流通孔６０ｂが設けられており、旋回体１３と弁本体９の大内径部９ｂとの間に形成された通路溝２１を介して、弁本体９の小内径部９ａから流入する燃料を旋回体１３の外周部に流すように構成する。なお、旋回体１３の外径部１３ｂは円筒面形状となっており、旋回体１３の外径部１３ｂと弁本体９の大内径部９ｂの間に軸方向流路２２が形成される。更に、旋回体１３の弁座１１に面する第１端面１６には、一端で外径部の軸方向流路２２に接続されてそこからほぼ径方向内側に延びる複数個の旋回溝２５（Ｍ１〜Ｍ６）が設けられている。
【００２８】
本実施の形態２では、更に上記スリーブ６０の位置を下記のように設定する。すなわち、スリーブ６０の弁座側端面から弁座１１の上端面までの距離Ａが、旋回体１３の旋回溝２５の溝深さＢに対してＡ＜Ｂとなるように設定する。そして、旋回体１３の第１端面１６には、旋回体１３の中心孔に隣接する内周辺に、上記スリーブ６０の弁座側端面と弁座１１の間に形成される内周環状溝２４が構成される。
【００２９】
以上のように、スリーブ６０の弁座側端面から弁座１１の上端面までの距離Ａを、旋回体１３の旋回溝２５の溝深さＢに対してＡ＜Ｂとなるように設定しているので、例えば旋回溝Ｍ１の溝の深さがＢ１の場合、旋回溝Ｍ１から内周環状溝２４への入口部の流路深さはＢ１より浅いＡとなるため、結果的に内周環状溝２４への入口部で深さＡに絞られてから内周環状溝２４に流入することになる。旋回溝Ｍ２〜Ｍ６についても同様であり、全ての旋回溝２５は内周環状溝２４の入口部で深さＡに絞られてから内周環状溝２４に流入する。スリーブ３０の弁座側端面の平面度は研削等により精度良く仕上げることが可能であり、これを高精度面に仕上げることで、各旋回溝２５から流入する燃料流を安定化させる。
【００３０】
以上のように実施の形態２によれば、スリーブ６０の延設部６０ａを弁本体９の小内径部９ａに圧入することで、スリーブ内外径の同軸度を高精度とすることができ、同軸精度が従来の燃料噴射弁（図５参照）に比べて向上する。また、スリーブ６０の弁座側端面から弁座１１の上端面までの距離Ａを、旋回体１３の旋回溝２５の溝深さＢに対してＡ＜Ｂとなるように設定したので、従来の燃料噴射弁の構造に比べて、旋回溝２５の深さ方向のバラツキが生じても、燃料の流量・噴霧形状を安定させることができる。
【００３１】
なお、上記説明では、スリーブ６０の位置として、スリーブ６０の弁座側端面から弁座１１の上端面までの距離Ａが、旋回溝２５の溝深さＢに対してＡ＜Ｂとなるようにすると記載したが、具体的には、ＡとＢとの寸法設定は以下の範囲に設定するのが望ましい。
【００３２】
距離Ａと溝深さＢの関係について、溝深さＢには生産時のバラツキがあるため、生産時バラツキを考慮した上でのＢの最小値Ｂｍｉｎに対して、Ａ＜Ｂｍｉｎとする。その結果、生産時の溝深さＢのバラツキが発生しても効果が得られる。ただし、Ａ＜＜Ｂの場合、旋回溝２５から内周環状溝２４への流入時の急な絞りによる乱れが発生し、安定した流量・噴霧が得られなくなる。この乱れの影響を抑えるためには、Ｂｍｉｎ＜Ａ＋０．０３ｍｍとすることが好ましい。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態２において、スリーブ６０の弁座側外周部にテーパーを設ける構造とする。
【００３４】
図４は実施の形態３による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、旋回体１３のスリーブ挿入孔１３ｅに圧入・固定されたスリーブ６０について、その弁座側外周部にテーパー６０ｄを設ける。なお、スリーブ６０の固定位置は、実施の形態２と同様に、スリーブ６０の弁座側端面から弁座１１の上端面までの距離Ａが、旋回体１３の旋回溝２５の溝深さＢに対してＡ＜Ｂとなるようにする。
【００３５】
実施の形態３によれば、旋回溝２５の深さ方向のバラツキが生じても燃料の流量・噴霧形状を安定させることができると共に、旋回溝２５から内周環状溝２４への流入時の絞りによる乱れの影響を更に小さくすることができる。
【００３６】
その他の実施の形態．
上記実施の形態では、旋回体１３の延設部１３ｃ又はスリーブ６０の延設部６０ａは、それぞれ複数の流通孔１３ｄ又は６０ｂを設けている例を示したが、旋回体１３の延設部１３ｃ又はスリーブ６０の延設部６０ａの外周部に複数の溝を研削等により形成して、燃料が弁本体９の小内径部９ａから大内径部９ｂに流れ込むようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、旋回体の内径に弁体が摺動するスリーブを固定し、このスリーブの延設部を、弁本体の小内径部に固定するようにしたので、スリーブ内外径の同軸度を高精度とすることができ、同軸精度が従来の燃料噴射弁に比べて向上する。また、旋回体の外径部と弁本体の大内径部との間に軸方向の流路を形成するようにしたので、旋回体の外径部を円筒状に形成することができ、形状が単純となり安価に製作が可能となる。
【００３８】
請求項２から請求項５の発明によれば、スリーブの弁座側端面と弁座の間に内周環状溝を形成し、スリーブの弁座側端面から弁座の上端面までの距離Ａと旋回体の旋回溝の溝深さＢの関係を規定したので、従来の燃料噴射弁の構造に比べて、旋回溝の深さ方向のバラツキが生じても、燃料の流量・噴霧形状を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による燃料噴射弁の全体構成を示す側面断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図５】 従来の燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁、３ 弁装置、９ 弁本体、１０ 燃料噴射孔、１１ 弁座、
１２ ニードル弁（弁体）、１３ 旋回体、２４ 内周環状溝、２５ 旋回溝、
３０，３１，３２，３３ スリーブ、３３ａ テーパー。

Claims (5)

1. 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体の小内径部を摺動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、上記弁本体の大内径部に配置され、その中心孔に上記弁体を配設し、上記噴射孔から流出する燃料に旋回を与える旋回体を有する弁装置を備え、
   上記旋回体は、その外径部が上記弁本体の大内径部との間に軸方向の流路を形成すると共に、その一端が上記流路に接続され他端が旋回体の内径に向って接線方向に延びる旋回溝を有し、
   上記旋回体の内径に上記弁体が摺動するスリーブを固定し、このスリーブに上記弁本体の小内径部に向って延びる延設部を配設し、この延設部を弁本体の小内径部に固定することを特徴とする燃料噴射弁。
2. 上記スリーブの弁座側端面と上記弁座の間に内周環状溝を形成することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Ａを、上記旋回体の旋回溝の溝深さＢに対してＡ＜Ｂとなるように設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Ａと、上記旋回体の旋回溝の溝深さＢとの関係が、旋回溝の溝深さの最小値Ｂｍｉｎに対して、Ａ＜Ｂｍｉｎ＜Ａ＋０．０３ｍｍとなるように設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
5. 上記スリーブの弁座側の外周部にテーパーを設けることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。

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