JP4584895B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は電磁式燃料噴射弁に係り、エンジン装着時の軸偏心を吸収する燃料噴射弁の内部構造に関する。

電磁式燃料噴射弁(以後、インジェクタと称す)は、その内部に通電して発生する磁気力(磁気吸引力)により、可動弁が吸引されて弁座から離れ、燃料が噴射される。インジェクタをエンジンに用いる場合、この噴射された燃料量と燃料噴霧の形状がエンジンの燃焼性能に影響することが知られている。

特に、筒内燃料噴射方式のガソリンエンジン用インジェクタは、燃焼室内に直接燃料を供給する構造になり、短時間に正確な必要燃料量と燃料噴霧を噴射形成することが要求されている。インジェクタをエンジンのシリンダヘッドやシリンダブロックのインジェクタ取り付け孔へ装着する場合、取り付け孔の接触面で固定し、インジェクタの固定コアに具備された燃料をシールするリング状弾性体部材（シールリング）の外周にデリバリパイプの内径部が挿入される。

一般に、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロックのインジェクタ取り付け孔中心とデリバリパイプの内径中心位置は、各々径方向の軸偏心を有しており、インジェクタ装着時に前記リング状弾性体部材を介してインジェクタに径方向の曲げ荷重が発生する。

図２に示す様に、従来のインジェクタ構造では、曲げ荷重は、前記リング状弾性体部材１８のみが変形し吸収するもので、剛体構造を有するインジェクタ内部構成部材、例えば固定コア１５に荷重を積極的に吸収させる機能は有していない。

この構造では、曲げ荷重が大きい場合にインジェクタとエンジンのシリンダヘッドやシリンダブロック取り付け孔の軸方向接触面を支点として剛体構造であるインジェクタの燃料噴射孔外径部が前記取り付け孔の内壁と接触し、インジェクタの弁座及び可動弁に径方向の曲げ荷重を生ずる問題がある。

この問題を解決する構成として、特許文献１に金属薄壁のベローズ（波形管）によって燃料分配導管と燃料噴射弁を接続する構成が示されている。

特表２００５−５１１９５４号公報

上記従来技術においては、エンジンの取り付け孔とデリバリパイプの軸偏心が大きい場合、リング状弾性体部材で吸収できない曲げ力は、インジェクタと取り付け孔の接触面を支点として剛体構造であるインジェクタの燃料噴射孔外径部が取り付け孔の内壁と接触する。このため、インジェクタの弁座及び可動弁に径方向の曲げ荷重が作用し、可動弁の軸方向摺動抵抗を増加させ、開閉弁速度を遅らせることから、噴射孔から噴射する燃料噴射流量及び噴霧形状を悪化させる要因となる。

また、特許文献１に記載のものは、燃料分配導管と燃料噴射弁との間に波形管が連結して配置される。この波形管は２つの端区分を有し、一方は燃料噴射弁の供給区分と、他方は燃料分配導管の供給部の案内区分と同心的に接合する構成を備えている。しかしながら、引用文献１のものでは波形管が燃料噴射弁の外部に設けられるため、燃料分配導管と燃料噴射弁の双方にシール機構や波形管との連結部を設けねばならず、部品点数が多く、組立工数も増大する問題がある。

本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、インジェクタをエンジンへ装着する際に発生する軸偏心からなる径方向の曲げ荷重を吸収し、噴射流量及び噴霧形状の安定したインジェクタを少ない部品点数と組立工数で提供することにある。

上記目的を達するために、本発明のインジェクタは、エンジンに取り付け可能で、自動車用の燃料輸送用のデリバリパイプの接続穴に噴射弁本体の燃料導入口がシールリングを介して直接挿入可能な電磁式燃料噴射弁であって、前記噴射弁本体は、弁座及び可動弁体を有するノズルボディと、電磁コイルを収容するヨークと、噴射弁本体の中心に位置する中空筒形の固定コアと、前記燃料導入口を有し外周に前記シールリングが固定され、前記固定コアと協働して噴射弁本体のセンターコアを形成する燃料導入管部と、前記センターコアの少なくとも一部を覆うコネクタ付きの外装樹脂とで構成されている電磁式燃料噴射弁において、前記燃料導入管部の中間部に、エンジン取り付け穴とデリバリパイプの接続穴との軸偏心を吸収可能な可撓性部を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、エンジンシリンダの取り付け孔とデリバリパイプの軸偏心からなる径方向の曲げ荷重を吸収し、インジェクタの弁座及び可動弁に径方向の曲げ荷重を伝えない構造としたので、少ない部品点数と組立工数で燃料噴射流量及び噴霧形状の安定化を図れる効果がある。

図１は本発明によるインジェクタの一実施例の断面構造を示す。本発明のインジェクタはエンジンに直接取り付け可能である。自動車用の燃料輸送用のデリバリパイプの接続穴Ｂに、噴射弁本体の燃料導入口２６がシールリング（Ｏリング）１８を介して直接挿入可能な電磁式燃料噴射弁である。

噴射弁本体は、弁座２２及び可動弁体７を有するノズルボディと、電磁コイル３を収容するヨーク４と、噴射弁本体の中心に位置する中空筒形の固定コア１５と、燃料導入口２６を有し外周にシールリング１８が固定される。さらに固定コア１５と協働して噴射弁本体のセンターコアを形成する燃料導入管部１６と、前記センターコアの少なくとも一部を覆うコネクタ付きの外装樹脂とで構成されている。この記燃料導入管部１６の中間部に、エンジン取り付け穴Ａとデリバリパイプの接続穴Ｂとの軸偏心を吸収可能な可撓性部を形成したことを特徴とする。以下、図１、図３〜図６を用いて詳細に説明する。

インジェクタ１には、燃料ポンプ(図示せず)から加圧された燃料がデリバリパイプの接続穴Ｂを介して供給される。インジェクタ１は、可動弁７とオリフィスプレート８の内部に形成された弁座面(シート面)２２との間で燃料通路の開閉を行い、燃料噴射孔８ａからの燃料噴射量を制御している。弁座面２２の近傍には燃料微粒化のため、燃料に旋回力を与える燃料旋回部材９が具備されている。これにより、噴射された燃料噴霧は、円錐状の微粒化噴霧として形成される。

可動弁７の駆動力を発生させる手段として、インジェクタ１にはコイル３が具備されている。コイル３が通電されず磁気吸引力がない時は、可動弁７が弁座面２２に押し付けられて閉弁するように、ばね部材であるリターンスプリング１４が具備されている。コイル３が通電されると磁束が発生し、固定コア１５、ヨーク４、ハウジング２４及び可動弁７を磁気回路として、固定コア１５、ハウジング２４と可動弁７との間に磁気吸引力が発生する。これにより、可動弁７が弁座面２２から離れる方向に(図１の上側)変位し、燃料噴射孔８ａから燃料が噴射される。上記磁気回路には、たとえば磁性材であるフェライト系ステンレスが用いられる。

エンジン取り付け孔Ａは、インジェクタを装着するエンジンのシリンダヘッドやシリンダブロックの取り付け孔である。取り付け孔Ａの中心とデリバリパイプＢの内径中心に、径方向の軸偏心を有している場合、この軸偏心量が大きいと、インジェクタ１の装着時にシールリング１８とインジェクタ１に径方向の大きな曲げ荷重が発生する。シールリングのサイズにより異なるが、一例を上げるとシールリング（Ｏリング）による偏心の吸収は０．３ｍｍ程度である。

シールリング１８によって吸収しきれない曲げ荷重は、インジェクタ１とエンジン取り付け孔Ａの接触面Ａ１を支点として、剛体構造であるインジェクタ１のノズル先端外径部６ａが取り付け孔Ａの内壁Ａ２と接触する。このため、インジェクタ１の弁座面２２及び可動弁７に径方向の曲げ荷重を生じさせ、可動弁７の軸方向摺動抵抗を増加させて開閉弁速度を遅らせ、燃料噴射孔８ａから噴射する燃料噴射流量及び噴霧形状を悪化させる要因となる。

本発明のインジェクタ１は、エンジン装着時に取り付け孔Ａの接触面Ａ１の支点より上流（図では上側）の内部構成部材（燃料導入管部１６）の中間部に可撓性部を形成し、シールリング１８だけでは吸収できない、取り付け孔ＡとデリバリパイプBの軸偏心による径方向の大きな曲げ荷重を可撓性部により吸収するように構成したものである。

図１では、燃料導入口２６から固定コア１５の上部に金属材製の燃料導入管部１６を設け、固定コア１５と燃料導入管部１６の接合はたとえば溶接によっている。燃料導入管１６は、シールリング１８をバックアップするバックアップリング１７の下部に、曲げ変形し易くする複数の溝１６ａを設けている。複数の溝１６ａをもつ燃料導入管１６を設けることで径方向の曲げ荷重を吸収し、曲げ荷重を弁座面２２及び可動弁７に伝えない構成とすることができる。

燃料導入管部１６は磁性ステンレスまたは非磁性のオーステナイト系ステンレスでよく、前者の場合は固定コア１５と燃料導入管部１６からなるセンターコアを一体成形でき、後者の場合は燃料導入管部１６を安価にできる。また、燃料導入管部１６はばね特性を有する材料でもよい。一例を上げると、燃料導入管部１６と溝１６ａの肉厚は、管部が２ｍｍ、溝部が０．５〜０．８ｍｍである。

燃料導入管部１６の外側には、外装樹脂部１９がコネクタ外装やバックアップリング１７の受け座（フランジ）２７と一体成形されている。外装樹脂部１９で、複数溝１６ａを外装する部分には、溝部の曲げに対応するために薄肉化され、くびれをもつ外装樹脂薄肉部１９ａが形成される（図３）。

このように構成されたインジェクタ１は、シリンダヘッドやシリンダブロックのエンジン取り付け孔Ａにインジェクタ１を装着後、インジェクタ１の上部にデリバリパイプの接続穴Ｂをセットする。あるいは、インジェクタ１の上部にデリバリパイプの接続穴Ｂをセット後、インジェクタ１の下部をエンジン取り付け孔Ａに装着する。インジェクタ１は燃料導入管部１６を含めて一体型であるので堅牢であり、かつエンジン取り付け孔Ａやデリバリパイプ接続穴Ｂとの装着が容易である。

燃料導入管部１６に設けた複数の溝形状１６ａは、図１、３に示す矩形状のほかに、種々の変形が考えられる。例えば、図４に示すインジェクタはＶ字形状の溝１６ａを有している。また、図５に示すインジェクタはR字形状の溝１６ａを有している。

図６は本発明の他の実施例によるインジェクタの部分構成を示している。燃料導入管部１６の中間部がバックアップリング１７の下部から波形に形成され、固定コア１５の上部（上流側）に接合されている。この例では外装樹脂部１９がアジャスタ２０の側面から下側に設けられていて、図１のように燃料導入管部１６の中間部に配置された外装樹脂薄肉部１９ａを設けていない。この場合、バックアップリング１７の受け座部２５は別体で樹脂成形するか、金属材製の半割りリングを燃料導入管部１６に接合することで構成できる。

このように、エンジン取り付け孔Ａの接触面Ａ１の支点より上方のフレキシブル部を有する燃料挿入管部で、インジェクタの取り付け時に生じる径方向の曲げ荷重を吸収し、弁座及び可動弁に径方向の曲げ荷重を伝えない構造としたので、噴射する燃料噴射流量及び噴霧形状の安定化が図れる。

本発明は筒内噴射型の内燃機関に用いる燃料噴射弁について実施例を示したが、ポート噴射型内燃機関の燃料噴射弁にも適用可能である。

本発明の一実施例によるインジェクタの縦断面図。 従来技術を示すインジェクタの部分縦断面図。 外装樹脂部の薄肉部を示すインジェクタの部分縦断面図。 燃料導入管溝形状の他の例を示すインジェクタの部分縦断面図。 燃料導入管溝形状の更に他の例を示すインジェクタの部分縦断面図。 本発明の他の実施例によるインジェクタの部分縦断面図。

符号の説明

１…インジェクタ、２…ボビン、３…電磁コイル、４…ヨーク、５…ハウジング、６…ノズル、６ａ…ノズル先端外径部、７…可動弁、８…オリフィスプレート、８ａ…燃料噴射孔、９…燃料旋回部材、１０…燃焼ガスシール部材、１１…可動弁ガイド、１２…スペーサ、１３…シール部材、１４…リターンスプリング、１５…固定コア、１６…燃料導入管部、１６ａ…燃料導入管部外径溝、１７…バックアップリング、１８…シールリング（リング状弾性体部材）、１９…外装樹脂部、１９ａ…外装樹脂薄肉部、２０…アジャスタ、２１…フィルタ、２２…弁座面、２４…ハウジング、２５…受け座部（フランジ）、２６…燃料導入口、Ａ…エンジン取り付け孔、Ａ１…取り付け孔の接触面、Ａ２…取り付け孔内壁、Ｂ…デリバリパイプ(燃料配管)の接続穴。

Claims (3)

1. エンジンに取り付け可能で、自動車用の燃料輸送用のデリバリパイプの接続穴に噴射弁本体の燃料導入口がシールリングを介して直接挿入可能な電磁式燃料噴射弁であって、
   前記噴射弁本体は、弁座及び可動弁体を有するノズルボディと、電磁コイルを収容するヨークと、噴射弁本体の中心に位置する中空筒形の固定コアと、前記燃料導入口を有し外周に前記シールリングが固定され、前記固定コアと協働して噴射弁本体のセンターコアを形成する燃料導入管部と、前記センターコアの少なくとも一部を覆うコネクタ付きの外装樹脂とで構成されている電磁式燃料噴射弁において、
   前記燃料導入管部の中間部の外周面に、エンジン取り付け穴とデリバリパイプの接続穴との軸偏心を吸収可能な複数の溝よりなる可撓性部が形成され、
   前記外装樹脂の一部が前記燃料導入管部の前記可撓性部を含む外周を覆い、この燃料導入管部を覆う樹脂部のうち前記可撓性部を覆う部分が他の部分より薄肉化され、かつ前記樹脂部には前記シールリングを保持するフランジが形成されていることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 前記センターコアを構成する前記固定コアと前記燃料導入管部とは材質が異なり、前者が磁性部材、後者が非磁性部材である請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
3. 前記センターコアを構成する前記固定コアと前記燃料導入管部とは材質が同じ磁性部材で一体成形される請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。

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