JP5939669B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、主として内燃機関の燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関し、特に、弁孔、及び該弁孔を通過した燃料を外部に噴射する複数の燃料噴孔を備える弁座部材を前部に有し、固定コアを後部に有する弁ハウジングと、この弁ハウジング内に軸方向移動可能に収容されて前記固定コア前端の吸引面に対置される可動コアと、この可動コアに連結されて前記弁孔を開閉する球状弁体と、前記弁ハウジングの外周に配設され、通電時、固定コア及び可動コア間に吸引力を発生させて前記球状弁体を開弁させるコイルとを備え、前記弁座部材には、その軸方向に延びて前記球状弁体の開閉動作を案内する弁案内孔が設けられる電磁式燃料噴射弁の改良に関する。

かゝる電磁式燃料噴射弁は、下記特許文献１に開示されるように既に知られている。

特開２００５−１１３８１５号公報

従来のかゝる電磁式燃料噴射弁では、前記弁案内孔内の燃料流路として球状弁体の外周面に複数の平坦面を形成していた。

ところが、球状弁体は、開閉動作に伴ない可動コアと共に弁ハウジング内を回転することがあり、その回転によれば、球状弁体周りの燃料流路位置が移動することにより燃料の噴射特性に変化を生じることがある。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、球状弁体の安定した開閉姿勢を保ちつゝ、球状弁体の回転によっても、移動しない燃料流路を弁案内孔内に確保し得るようにした前記電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、弁孔、及び該弁孔を通過した燃料を外部に噴射する複数の燃料噴孔を備える弁座部材を前部に有し、固定コアを後部に有する弁ハウジングと、この弁ハウジング内に軸方向移動可能に収容されて前記固定コア前端の吸引面に対置される可動コアと、この可動コアに連結されて前記弁孔を開閉する球状弁体と、前記弁ハウジングの外周に配設され、通電時、固定コア及び可動コア間に吸引力を発生させて前記球状弁体を開弁させるコイルとを備え、前記弁座部材には、その軸方向に延びて前記球状弁体の開閉動作を案内する弁案内孔が設けられ、この弁案内孔を、その周方向に、軸方向に延びる複数の面と複数の内角を交互に配列してなる形状に形成して、前記複数の面により球状弁体の開閉動作を案内する案内部を構成し、前記複数の内角の内側を前記弁孔に連なる燃料通路とする電磁式燃料噴射弁において、前記複数の燃料噴孔の数を前記複数の内角の角数と同数にして、これらの燃料噴孔を前記弁座部材の中心軸線を中心とする円周上に開口させたことを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記弁案内孔を軸方向視で正多角形状に形成したことを第２の特徴とする。

さらにまた本発明は、第１又は第２の特徴に加えて、複数の前記燃料噴孔を前記複数の内角と同位相に開口させたことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は、第１又は第２の特徴に加えて、複数の前記燃料噴孔を前記複数の面と同位相に開口させたことを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、弁案内孔を、その周方向に、軸方向に延びる複数の面と複数の内角を交互に配列してなる形状に形成して、該複数の面により球状弁体の開閉動作を案内する案内部を構成し、複数の内角の内側を複数の燃料通路としたことで、球状弁体が、その開閉動作中、可動コアと共に回転しても、非回転の弁案内孔の複数の内角内側の燃料通路は回転することはない。したがって、弁案内孔の球状弁体に対する案内機能を維持しつゝ、球状弁体の回転に関係なく、燃料噴射量や、その噴射燃料により形成される噴霧フォームを安定させることができる。

本発明の第２の特徴によれば、弁案内孔を軸方向視で正多角形状に形成したことで、複数の燃料通路の各断面積が均一になり、燃料の噴射ムラを抑えることができる。

本発明の第３の特徴によれば、複数の燃料噴孔を弁案内孔の複数の内角と同位相に開口させたことで、各対応する燃料通路から燃料噴孔までの燃料経路が最短となり、圧力損失を極力少なくして、各燃料噴孔からの燃料噴射圧力を極力高く維持することができる。

本発明の第４の特徴によれば、複数の燃料噴孔を弁案内孔の複数の面と同位相に配置したことで、各隣合う２本の燃料通路を通過した燃料の２本の流れは、弁孔において直近の１つの燃料噴孔で合流するとき互いに衝突することになり、これが燃料噴孔からの噴射燃料の霧化を促進し、内燃機関の燃費低減に寄与し得る。

本発明の第１実施形態に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図。 図１の２部拡大図。 図２の３−３線拡大断面図。 本発明の第２実施形態（Ａ）及び第３実施形態（Ｂ）を示す、図２との対応図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず、図１〜図３に示す本発明の第１実施形態の説明より始める。図１において、内燃機関用の電磁式燃料噴射弁（以下、単に燃料噴射弁という。）Ｉの弁ハウジング２は、円筒状の弁座部材３と、この弁座部材３の後端部に嵌合して液密に溶接される磁性円筒体４と、この磁性円筒体４の後端に突き当てゝ液密に溶接される非磁性円筒体６と、この非磁性円筒体６の内周面に前端部を嵌合して液密に溶接される円筒状の固定コア５と、この固定コア５の後端に同一素材をもって一体に連設される燃料入口筒９とで構成される。

図２に示すように、弁座部材３には、円筒状の弁孔７と、この弁孔７の内端に連なる円錐状の弁座８と、この弁座８の大径部に連なる弁案内孔１５と、この弁案内孔１５の後端にテーパ孔１６を介して接続される、弁案内孔１５より大径で円筒状の大径孔１７とが設けられる。

図２及び図３において、前記弁案内孔１５は、その周方向に、軸方向に延びる複数の面１５ａ、１５ａ…と複数の内角１５ｂ、１５ｂ…とを交互に等間隔に配列してなる形状、図示例では軸方向視で正六角形状に形成され、この弁案内孔１５の中心軸線Ｙ上に前記弁孔７は配置される。

非磁性円筒体６の前端部には、固定コア５と嵌合しない部分が残され、その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング２内に弁組立体Ｖが収容される。この弁組立体Ｖは、固定コア５の前端の吸引面５ａに対置される可動コア１２と、この可動コア１２の前端に一体に突設される弁杆１３と、この弁杆１３に溶接され、前記弁座８と協働して弁孔７を開閉するよう、弁案内孔１５の複数の面１５ａ、１５ａ…により摺動自在に支承される、鋼球よりなる球状弁体１４とで構成される。即ち、弁案内孔１５の複数の面１５ａ、１５ａ…は、球状弁体１４の開閉動作を案内する案内部を構成する。また弁案内孔１５の複数の内角１５ｂ、１５ｂ…と球状弁体１４の外周面との間には、前記テーパ孔１６及び弁座８間を接続する複数の燃料通路１８、１８…が画成される。

また弁座部材３には、弁孔７の外端側に配置されて弁孔７内を合流室２５に画成する噴孔形成壁１０が形成され、この噴孔形成壁１０には、合流室２５を外部に開放する複数の燃料噴孔１１、１１…が穿設される。燃料噴孔１１、１１…の本数は、多角柱状をなす弁案内孔１５の角数と同数であり、その複数の燃料噴孔１１、１１…は、弁孔７より小径で前記中心軸線Ｙを中心とする円周Ｃ上で内角１５ｂ、１５ｂ…と同位相に配置される。

可動コア１２の外周面には、磁性円筒体４の内周面に摺動自在に支承される環状のジャーナル部１２ａが形成される。したがって、弁組立体Ｖは、弁案内孔１５の複数の面１５ａ、１５ａ…とジャーナル部１２ａの互いに大きく離れた２点で摺動自在に支承され、弁組立体Ｖの開閉姿勢を安定させるようになっている。

固定コア５には、燃料入口筒９の中空部に連なる第１縦孔１９が設けられる。また弁組立体Ｖには、可動コア１２の後端面から始まり弁杆１３の中間部で終わる第２縦孔２０と、この第２縦孔２０を弁座部材３の前記大径孔１７に開放する横孔２１とが設けられる。

再び図１及び図２において、第２縦孔２０の途中には、固定コア５側を向いた環状のばね座２４が形成される。固定コア５の第１縦孔１９にはすり割り付きパイプ状のリテーナ２３が圧入され、このリテーナ２３と前記ばね座２４との間に可動コア１２を弁体１４の閉弁側に付勢する弁ばね２２が縮設される。その際、リテーナ２３の第１縦孔１９への嵌合深さにより弁ばね２２のセット荷重が調整される。

可動コア１２には、その後端面より僅かに突出して固定コア５の吸引面５ａに対向する非磁性材製でリング状のストッパ部材２７が埋設される。このストッパ部材２７は、固定及び可動コア５、１２相互の吸引時、ストッパ部材２７が固定コア５の吸引面５ａに当接することで、固定コア５及び可動コア１２の対向端面間に所定のギャップを残存させるものである。

弁ハウジング２の外周には、固定コア５及び可動コア１２に対応してコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は、磁性円筒体４の後端部から固定コア５にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン２９と、これに巻装されるコイル３０とからなっており、そのボビン２９の後端部には、その一側方に突出するカプラ端子３３の基端部が保持され、このカプラ端子３３にコイル３０の端末が接続される。

上記コイル組立体２８を収容保持する磁性体のコイルハウジング３１が弁ハウジング２に取り付けられる。このコイルハウジング３１は、コイル組立体２８を囲繞する胴部３１ａと、この胴部３１ａの両端から半径方向内方に屈曲してコイル組立体２８の前後両端面を支持する前後一対の端壁３１ｂ、３１ｂ′と、これら両端壁３１ｂ、３１ｂ′から軸方向外方に突出して磁性円筒体４及び固定コア５の各外周面に嵌合する前後一対の連結ボス３１ｃ、３１ｃ′とよりなっており、これら連結ボス３１ｃ、３１ｃ′の各先端薄肉部が磁性円筒体４及び固定コア５の各外周面に溶接により固着される。而して、コイルハウジング３１、磁性円筒体４、可動コア１２及び固定コア５により、コイル３０の通電時、固定コア５を励磁するための磁路３９が形成される。

磁性円筒体４の後半部から固定コア５の後端部に亙りそれらの外周面には、コイル組立体２８、コイルハウジング３１を埋封する合成樹脂製の被覆層３４がモールド成形される。その際、前記カプラ端子３３を収容、保持してコイル組立体２８の一側方に突出するカプラ３５が被覆層３４と一体成形される。

また燃料入口筒９の後端部の外周には、Ｏリング等のシール部材４０を装着する環状のシール溝４１が形成される。このシール溝４１の前端壁は、燃料入口筒９の前部外周面に圧入される合成樹脂製のカラー４２の後端のフランジ４２ａで構成され、またその後端壁は、燃料入口筒９の入口に圧入される燃料フィルタ４３の取り付けフランジ４３ａで構成される。その燃料入口筒９の後端部外周には、図示しない燃料供給管が嵌装され、その内周面に前記シール部材４０が密接するようになっている。

次に、この実施例の作用について説明する。

図示しない燃料ポンプから図示しない燃料供給管を介して燃料入口筒９に圧送される高圧燃料は燃料フィルタ４３で濾過された後、弁ハウジング２の内部、即ち燃料入口筒９の中空部、固定コア５の第１縦孔１９、弁組立体Ｖの第２縦孔２０及び横孔２１、並びに弁座部材３の大径孔１７、テーパ孔１６及び、弁案内孔１５の内の複数の燃料通路１８、１８…等を満たす。そしてコイル３０を消磁した状態では、弁ばね２２の付勢力で弁組立体Ｖは前方に押圧され、弁体１４を弁座８に着座させている。

コイル３０を通電により励磁すると、それにより生ずる磁束が前記磁路３９、即ちコイルハウジング３１、磁性円筒体４、可動コア１２及び固定コア５を順次走り、両コア５、１２間に発生する磁力による吸引力により可動コア１２が弁ばね２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され、弁体１４が弁座８から離座するので、弁孔７が開放され、弁案内孔１５の内の複数の燃料通路１８、１８…を満たしていた高圧燃料が、弁座８を経て弁孔７内の合流室２５で合流した後、複数の燃料噴孔１１、１１…から、この燃料噴射弁Ｉを装着した図示しない内燃機関の燃焼室又は吸気路に噴射される。

ところで、前記弁案内孔１５は、その周方向に、軸方向に延びる複数の面１５ａ、１５ａ…と複数の内角１５ｂ、１５ｂ…を交互に配列してなる形状に形成され、複数の面１５ａ、１５ａ…により球状弁体１４の開閉動作を案内する案内部とされると共に、複数の内角１５ｂ、１５ｂ…の内側がテーパ孔１６及び弁座８間を連通する複数の燃料通路１８、１８…とされるので、球状弁体１４が、その開閉動作中、可動コア１２と共に回転しても、非回転の弁案内孔１５の複数の内角１５ｂ、１５ｂ…内側の燃料通路１８、１８…は回転することはなく、したがって、複数の燃料通路１８、１８…と複数の燃料噴孔１１、１１…との相対位置関係は、球状弁体１４の回転に関係なく常に一定に保たれ、弁案内孔１５の球状弁体１４に対する案内機能を維持しつゝ、燃料噴孔１１、１１…からの燃料噴射量や、その噴射燃料により形成される噴霧フォームを安定させる。

また上記弁案内孔１５は軸方向視で正多角形状に形成されるので、複数の燃料通路１８、１８…の各断面積が均一となり、また弁座８と複数の燃料噴孔１１、１１…との各距離が一定していることから、各燃料噴孔１１からの燃料の噴射ムラを抑えることができる。

さらに、弁孔７内の合流室２５に開口する複数の燃料噴孔１１、１１…は、弁案内孔１５の中心軸線Ｙ周りにおいて弁案内孔１５の複数の内角１５ｂ、１５ｂ…、換言すれば燃料通路１８、１８…と同位相に配置されるので、各対応する燃料通路１８から燃料噴孔１１までの燃料経路が最短となり、圧力損失を極力少なくして、各燃料噴孔１１からの燃料噴射圧力を極力高く維持することができる。

次に、図４（Ａ）に示す本発明の第２実施形態について説明する。

この第２実施形態では、前記弁案内孔１５の、軸方向に延びる複数の面１５ａ、１５ａ…に、前記球状弁体１４の外周面が円弧の範囲で摺動自在に接する横断面円弧状の案内面４５、４５…が形成される。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、図４（Ａ）中、第１実施形態と対応する部分には、それと同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。

この第２実施形態によれば、球状弁体１４の外周面が円弧の範囲で弁案内孔１５の複数の面１５ａ、１５ａ…の案内面４５、４５…に接することで、弁案内孔１５の球状弁体１４に対する摺動案内面積を広く確保することができ、球状弁体１４の開閉動作をより安定させると共に、球状弁体１４の摺動面圧の低下により、その耐摩耗性の向上を図ることができる。

最後に、図４（Ｂ）に示す本発明の第３実施形態について説明する。

この第３実施形態では、弁孔７内の合流室２５に開口する複数の燃料噴孔１１、１１…は、弁案内孔１５の中心軸線Ｙ周りにおいて弁案内孔１５の複数の面１５ａ、１５ａ…の中心部と同位相に配置される。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、図４（Ｂ）中、第１実施形態と対応する部分には、それと同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。

この第３実施形態によれば、各隣合う２本の燃料通路１８、１８を通過した燃料の２本の流れｆ、ｆは、弁孔７内、即ち合流室２５において直近の１つの燃料噴孔１１で合流するとき互いに衝突することになり、これが燃料噴孔１１、１１…からの噴射燃料の霧化を促進し、内燃機関の燃費低減に寄与し得る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、軸方向視で多角形状の弁案内孔１５の角数は、前記実施形態の六角に限らず、任意に選定することができ、また多角形状の複数の面１５ａ、１５ａ…の摺動方向長さを不等にすることもできる。また噴孔形成壁１０は、弁座部材３とは別体の部材として、弁座部材３に溶接等により固着することもできる。

Ｉ・・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｙ・・・・・弁案内孔の中心軸線
２・・・・・弁ハウジング
５・・・・・固定コア
５ａ・・・・固定コアの吸引面
７・・・・・弁孔
８・・・・・弁座
１１・・・・燃料噴孔
１２・・・・可動コア
１４・・・・球状弁体
１５・・・・弁案内孔
１５ａ・・・面
１５ｂ・・・内角
１８・・・・燃料通路
２５・・・・合流室
３０・・・・コイル

Claims (4)

1. 弁孔（７）、及び該弁孔（７）を通過した燃料を外部に噴射する複数の燃料噴孔（１１）を備える弁座部材（３）を前部に有し、固定コア（５）を後部に有する弁ハウジング（２）と、この弁ハウジング（２）内に軸方向移動可能に収容されて前記固定コア（５）前端の吸引面（５ａ）に対置される可動コア（１２）と、この可動コア（１２）に連結されて前記弁孔（７）を開閉する球状弁体（１４）と、前記弁ハウジング（２）の外周に配設され、通電時、固定コア（５）及び可動コア（１２）間に吸引力を発生させて前記球状弁体（１４）を開弁させるコイル（３０）とを備え、前記弁座部材（３）には、その軸方向に延びて前記球状弁体（１４）の開閉動作を案内する弁案内孔（１５）が設けられ、この弁案内孔（１５）を、その周方向に、軸方向に延びる複数の面（１５ａ）と複数の内角（１５ｂ）とを交互に配列してなる形状に形成して、前記複数の面（１５ａ）により球状弁体（１４）の開閉動作を案内する案内部を構成し、前記複数の内角（１５ｂ）の内側を前記弁孔（７）に連なる燃料通路とする電磁式燃料噴射弁において、
   前記複数の燃料噴孔（１１）の数を前記複数の内角（１５ｂ）の角数と同数として、これらの燃料噴孔（１１）を前記弁座部材（３）の中心軸線（Ｙ）を中心とする円周（Ｃ）上に開口させたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
   前記弁案内孔（１５）を軸方向視で正多角形状に形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
3. 請求項１又は２記載の電磁式燃料噴射弁において、
   複数の前記燃料噴孔（１１）を前記複数の内角（１５ｂ）と同位相に開口させたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
4. 請求項１又は２記載の電磁式燃料噴射弁において、
   複数の前記燃料噴孔（１１）を前記複数の面（１５ａ）と同位相に開口させたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。

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