JP3900514B2 - ヒータ搭載型燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジンという）の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年車両の排ガス規制が強化されている。排ガス中に含まれる有害成分を低減するために、燃料噴射装置から噴射する噴霧を微粒化することが重要である。燃料噴霧の微粒化対策の一つとして、加熱した燃料を噴射し燃料を減圧沸騰させることが知られている。特に、冷間始動時に噴射した燃料を減圧沸騰させ微粒化することが有害成分の低減に有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
燃料を安価に加熱する方法としては、燃料噴射装置の外周にヒータを取り付けることが考えられている。しかし、この方法は加熱効率が悪いので、加熱開始から瞬時に燃料を昇温することが困難である。また、加熱するための消費電力が大きいという問題もある。
【０００４】
そこで特表２０００−５０８０４１号公報等には、燃料通路にヒータを収容し、燃料通路内の燃料を直に加熱する方法が提案されている。この方法では、燃料通路を形成する部材にシール部材を設けそのシール部材を介して、ヒータに電力供給する電気配線を外部に取り出している。しかしシール部材はヒータに近接しているため、ヒータの加熱及び冷却に追随して急激な熱膨張及び熱収縮を繰り返す。こういった熱的ストレスはシール部材を劣化させそのシール特性を低下させる。また、燃料通路を形成する部材が金属製材料で構成される場合、電気配線を取り出すにはガラス封止のようなコストの高いシール方法を採用せざるを得なかった。
【０００５】
本発明の目的は、ヒータによる燃料の加熱効率が高く、しかもシール部材のシール特性を安定して確保できるヒータ搭載型燃料噴射装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のヒータ搭載型燃料噴射装置によると、燃料通路に収容されたヒータが燃料を直に加熱するので、燃料の加熱効率が高い。またヒータに電力供給する電気配線はシール部材を介して外部に取り出されているが、そのシール部材は、燃料通路の上流側に連通する燃料搬送路を形成する搬送管に設けられることで、燃料通路に収容されたヒータから離間し、加熱された燃料にも接触しない。したがってシール部材はヒータによる熱影響を受け難いため、シール特性を安定して確保できる。
また、本発明の請求項１記載のヒータ搭載型燃料噴射装置によると、中空筒状に形成された弁部材にはその筒内にヒータが挿入され、ヒータで加熱された燃料が流出孔を通じて筒外に流出し噴孔に導かれる。したがって燃料は噴孔に導かれる直前に加熱されるので、噴孔から噴射される燃料の温度を調整し易い。
【０００７】
本発明の請求項２記載のヒータ搭載型燃料噴射装置によると、シール部材はゴム材料で形成されるので、ヒータの電気配線を安価にシールすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるヒータ搭載型燃料噴射装置を図１に示す。ヒータ搭載型燃料噴射装置（以下、単に燃料噴射装置という）１０の弁ボディ１１は概ね円筒状を呈し、弁ボディ本体１２、第１磁性筒部１３、非磁性筒部１４及び第２磁性筒部１５を有している。弁ボディ本体１２は、弁部材２０の当接部２１が着座可能な弁座１２ａを備えている。非磁性筒部１４は、第１磁性筒部１３と第２磁性筒部１５との間で磁束が短絡することを防ぐ。第１磁性筒部１３の燃料噴射側内壁に弁ボディ本体１２が溶接され、弁座１２ａの下流側に位置する弁ボディ本体１２の底部外壁に噴孔プレート１６が溶接されている。この噴孔プレート１６には複数の噴孔１６ａが形成されている。
【００１０】
弁ボディ１１には燃料通路６０が形成されている。燃料通路６０には、弁部材２０、アジャスティングパイプ２６、スプリング２７、フィルタ３５、及びセラミックヒータ５０等が収容されている。
【００１１】
弁部材２０は中空有底筒状に形成されている。弁部材２０は燃料通路６０内で筒軸方向に往復移動可能であり、底部である当接部２１で弁座１２ａに着座可能である。当接部２１が弁座１２ａに着座すると噴孔１６ａが閉塞される。一方、当接部２１が弁座１２ａから離座すると噴孔１６ａが開放される。弁部材２０の反噴射側には可動コア２５が溶接されている。弁部材２０の筒壁には、筒内外を連通する流出孔２２及び蒸気逃がし孔２３が形成されている。流出孔２２はセラミックヒータ５０よりも下流側に形成され、蒸気逃がし孔２３は流出孔２２よりも上流側に形成されている。
【００１２】
固定コアとしての第２磁性筒部１５は可動コア２５と向き合い、当該第２磁性筒部１５内にアジャスティングパイプ２６が圧入されている。スプリング２７は一端部をアジャスティングパイプ２６に係止され、他端部を可動コア２５に係止されている。アジャスティングパイプ２６の圧入量を調整することによりスプリング２７の荷重を変更できる。スプリング２７の付勢力により弁部材２０が弁座１２ａに向けて付勢されている。
【００１３】
フィルタ３５は燃料通路６０の上流側に設けられている。第２磁性筒部１５の内壁に固定されたカラー３４でフィルタ３５が保持されている。燃料は上流側端部の燃料流入口６２から燃料通路６０に流入し、フィルタ３５は流入した燃料中の異物を除去する。燃料通路６０内では、フィルタ３５を通過した燃料がアジャスティングパイプ２６内の燃料通路、第２磁性筒部１５内の燃料通路、弁部材２０内の燃料通路、流出孔２２、弁部材２０の外壁と弁ボディ本体１２及び第１磁性筒部１３の内壁との間に形成されている燃料通路、弁部材２０が弁座１２ａから離座したとき当接部２１と弁座１２ａとの間に形成される開口を通過し、噴孔プレート１６の噴孔１６ａに導かれる。
【００１４】
ヒータの一例であるセラミックヒータ５０は、発熱抵抗体をセラミックで焼結しシャフト状に一体成形されている。セラミックヒータ５０は燃料通路６０のうち、アジャスティングパイプ２６内の燃料通路、第２磁性筒部１５内の燃料通路、弁部材２０内の燃料通路に収容されている。セラミックヒータ５０は、フィルタ３５の下流側端部から弁部材２０の流出孔２２より上流側部分に至る長さで延びている。一対の電極５１、５１はセラミックヒータ５０の発熱抵抗体と電気的に接続している。各電極５１、５１はフィルタ３５を貫通しカラー３４で保持され、燃料流入口６２から突出している。
【００１５】
弁ボディ１１の上流側には搬送管７０が取り付けられている。搬送管７０は有底の管状に樹脂モールドされている。搬送管７０は管内に燃料搬送路７２が形成され、図示しない高圧ポンプで加圧された燃料を搬送する。搬送管７０の側部７３には燃料供給口７４が一体形成されている。燃料供給口７４は、管内外を連通する内孔７５を有している。燃料供給口７４には燃料流入口６２が嵌入され、内孔７５を通じて燃料搬送路７２と燃料通路６０とが連通している。燃料供給口７４と燃料流入口６２との間をＯリング７６がシールしている。搬送管７０で搬送される燃料は、燃料供給口７４及び燃料流入口６２を通じて燃料通路６０内に導かれる。
【００１６】
燃料搬送路７２内を電気配線８０が延びている。電極５１、５１は燃料流入口６２及び燃料供給口７４を通じて燃料搬送路７２に進入し、ターミナル８２により電気配線８０と電気的に接続している。電極５１、５１とターミナル８２とは、かしめ、またはスポット溶接等により接続している。貫通孔８４は、搬送管７０の底部８６を貫通している。電気配線８０の一端部は貫通孔８４に挿入され、シール部材９０を介して搬送管７０外に取り出されている。シール部材９０にはゴム材料からなるＯリングが用いられており、当該Ｏリング９０は貫通孔８４の内周壁と電気配線８０との間に設けられそれらの間をシールしている。底部８６の外壁にはコネクタ９２が一体形成されている。ターミナル９４はコネクタ９２に埋設され、電気配線８０の取出側端部に電気的に接続されている。ターミナル９４を通じ電気配線８０に通電することで、セラミックヒータ５０の電極５１、５１に電力を供給する。
【００１７】
弁ボディ１１の外周には樹脂製のスプール４１が装着され、そのスプール４１の外周にはコイル４０が巻回されている。磁性部材３６、３７はコイル４０の外周側に配置され、それぞれ第１磁性筒部１３と第２磁性筒部１５とに接触している。第１磁性筒部１３、可動コア２５、第２磁性筒部１５及び磁性部材３６、３７により磁気回路が構成されている。スプール４１、コイル４０及び磁性部材３６、３７の外周を樹脂モールドしたコネクタ４５が覆っている。ターミナル４６はコネクタ４５に埋設されており、コイル４０と電気的に接続している。
【００１８】
以上のように構成した燃料噴射装置１０において、コイル４０への通電がオフされると、スプリング２７によって弁部材２０が図１の下方、すなわち閉弁方向に移動して弁部材２０の当接部２１が弁座１２ａに着座し、噴孔１６ａからの燃料噴射が遮断される。
【００１９】
コイル４０への通電をオンすると、コイル４０に発生した磁束がコイル４０の周囲を取り囲む磁気回路を流れ、第２磁性筒部１５と可動コア２５との間に磁気吸引力が発生する。すると、可動コア２５及び弁部材２０はスプリング２７の付勢力に抗し第２磁性筒部１５側に吸引され、当接部２１が弁座１２ａから離座する。これにより、弁部材２０内から流出孔２２を通じて筒外に流出した燃料は噴孔１６ａから噴射される。
【００２０】
エンジンの始動時等においてセラミックヒータ５０に一定時間電力を供給すると、セラミックヒータ５０は瞬時に昇温する。セラミックヒータ５０に電流を供給している状態でコイル４０への通電がオンされ弁部材２０が弁座１２ａから離れると、発熱するセラミックヒータ５０で加熱された弁部材２０内の燃料は流出孔２２から筒外に流出し噴孔１６ａから噴射される。そして噴孔１６ａから噴射された燃料は減圧沸騰し微粒化される。本実施例においてセラミックヒータ５０は弁部材２０のうち流出孔２２より上流側に収容されているので、噴射の直前まで燃料を加熱できる。これにより燃料の温度は噴射に至るまでに低下し難くなるので、噴孔１６ａから噴射される燃料の温度を所定値に調整し易い。尚、セラミックヒータ５０で燃料を加熱すると燃料の流れを妨げる燃料蒸気が発生することがあるが、本実施例では弁部材２０の筒外の燃料蒸気が蒸気逃がし孔２３を通り弁部材２０内から燃料通路６０の上流側に排出される。
【００２１】
エンジンの始動から一定時間経過したときには、セラミックヒータ５０への電力供給を停止し電気エネルギーの節約を図る。これにより、セラミックヒータ５０は発熱状態から急冷する。電気配線８０をシールするシール部材９０は、セラミックヒータ５０を収容しない搬送管７０の底部８６に設けられ、燃料通路６０に収容されているセラミックヒータ５０から離間している。またシール部材９０は、燃料通路６０の上流側に接続された搬送管７０に設けられているので、加熱された燃料に接触しない。したがって、シール部材９０はセラミックヒータ５０による熱影響を受け難い。そのためシール部材９０として安価なＯリングを用いても、シール特性を常時安定して確保できる。
【００２２】
以上説明した上記実施例ではシール部材９０として、ゴム材料で形成したＯリングを用いたが、所望のシール特性を実現できるのであれば他のシール部材を用いてもよい。また上記実施例ではヒータとしてセラミックヒータ５０を用いたが、燃料を速やかに加熱できるのであれば他の加熱手段を用いてもよい。
【００２３】
さらに上記実施例ではシール部材９０が、燃料搬送路７２を形成する搬送管７０の底部８６に設けられていたが、搬送管７０の側部７３にシール部材９０を設けてもよい。
【００２４】
さらに上記実施例では図１に示すように、燃料通路６０のうち弁部材２０の筒内以外の部分にもセラミックヒータ５０が収容されていたが、例えば図２に変形例を示すように、弁部材２０の筒内のみにセラミックヒータ５０を収容してもよい。弁部材２０の筒内のみにセラミックヒータ５０を収容する場合、セラミックヒータ５０をシール部材９０からより一層離間させることができるので、シール特性の安定性が向上する。
さらにまた、上記実施例では中空の弁部材２０を用いたが、中実の弁部材を用いて弁部材の外部の燃料通路にセラミックヒータを収容することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるヒータ搭載型燃料噴射装置を示す断面図である。
【図２】図１に示すヒータ搭載型燃料噴射装置の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ヒータ搭載型燃料噴射装置
１１ 弁ボディ
１２ 弁ボディ本体
１２ａ 弁座
１６ 噴孔プレート
１６ａ 噴孔
２０ 弁部材
２１ 当接部
２２ 流出孔
５０ セラミックヒータ（ヒータ）
６０ 燃料通路
７０ 搬送管
７２ 燃料搬送路
８０ 電気配線
９０ シール部材（Ｏリング）

Claims (2)

1. 燃料通路を形成し、前記燃料通路の下流側かつ噴孔の上流側に弁座を有する弁ボディと、
   前記燃料通路に往復移動可能に収容され、前記弁座に着座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座に着座することにより前記噴孔を閉塞し、前記弁座から離座することにより前記噴孔を開放する弁部材と、
   前記燃料通路のうち前記弁座の上流側に収容され、前記燃料通路内の燃料を直に加熱するヒータと、
   前記ヒータに電力供給する電気配線と、
   前記燃料通路の上流側に連通され前記燃料通路に燃料を搬送する燃料搬送路を形成する搬送管であって、シール部材が設けられ、前記電気配線が前記シール部材を介して外部に取り出される搬送管と、を備え、
   前記弁部材は中空筒状に形成されており、筒壁に流出孔を有し、筒内に前記ヒータが挿入され、前記ヒータで加熱された燃料が前記流出孔を通じて筒外に流出し前記噴孔に導かれることを特徴とするヒータ搭載型燃料噴射装置。
2. 前記シール部材はゴム材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のヒータ搭載型燃料噴射装置。

Images