JP6061074B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁座及びノズル孔を有するノズル部材と、このノズル部材の後端に連設される筒状の弁ハウジングと、この弁ハウジングの後端に連設される固定コアと、前記弁座と協働してノズル孔を開閉する弁体、前記固定コアの前端の吸引面に対向する可動コア、並びに前記弁体及び前記可動コア間を連結する連杆よりなる弁組立体と、前記固定コア及び前記弁組立体間に縮設されて前記弁体を閉弁方向へ付勢する戻しスプリングと、前記固定コアを囲繞するように配設され、通電時、発生磁力により前記可動コアを前記固定コアに吸引させて前記弁体を開弁させるコイルとを備えてなる燃料噴射弁の改良に関する。

かゝる燃料噴射弁は、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２００６−７７７７７号公報

かゝる燃料噴射弁では、弁体の開弁時、燃料は、固定コア可動コアの中心部に設けられる中央燃料通路から、可動コアの横孔を経て弁ハウジング内側の燃料室に移り、そして弁ハウジング及び弁体間に画成される外側燃料通路を通ってノズル孔から噴射されるようになっている。したがって、中央燃料通路からノズル孔に至る燃料流路には複数の屈曲部が存在し、これが流路抵抗となるため、エンジンの高出力化に伴う燃料噴射量増の要請がある場合には、弁体の開弁ストローク及び開弁時間を多く設定することを余儀なくされる。しかしながら、そうすることは、コイルの容量増大、延いては燃料噴射弁の大型化のみならず、コイルの消費電力の増加を招くことになって好ましくない。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、中央燃料通路及びノズル孔間の流路抵抗を極力減少させて、弁体の開弁ストローク及び開弁時間を増加させることなく燃料噴射量を増加させ得るようにした前記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、弁座及びノズル孔を有するノズル部材と、このノズル部材の後端に連設される筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジング内に収容され、前記弁座と協働して前記ノズル孔を開閉する弁体、この弁体の後端に連結される連杆、並びにこの連杆の後端に連結される可動コアよりなる弁組立体と、前記可動コアに対向する固定コアと、前記固定コア及び前記弁組立体間に縮設されて前記弁体を閉弁方向へ付勢する戻しスプリングと、前記固定コアを囲繞するように配設され、通電時、発生磁力により前記可動コアを前記固定コアに吸引させて前記弁体を開弁させるコイルとを備えてなる燃料噴射弁において、前記固定コア及び可動コアの中心部に燃料供給部に連通する中央燃料通路を設ける一方、前記弁体を前記弁座と対向する環状の弁部を有する中空円筒状に形成し、該環状の弁部の内側に該弁体の開弁時に前記ノズル孔と連通する内側燃料通路を設け、前記連杆の外周に、前記中央燃料通路を前記内側燃料通路に直線的に連通する複数の縦溝を設けたことを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記弁ハウジングと前記連杆との間に前記縦溝が開口する燃料室を、また前記弁ハウジングと前記弁体との間に、該弁体の開弁時、前記内側燃料通路と並列して前記ノズル孔に連通する外側燃料通路をそれぞれ画成し、これら燃料室及び外側燃料通路間を連通する切欠きを前記弁体に設けたことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、固定コア及び可動コアの中心部に燃料供給部に連通する中央燃料通路を設ける一方、弁体を弁座と対向する環状の弁部を有する中空円筒状に形成し、該環状の弁部内側に、弁体の開弁時にノズル孔と連通する内側燃料通路を設け、前記連杆の外周に、中央燃料通路を内側燃料通路に直線的に連通する複数の縦溝を設けたので、固定コア及び可動コアの中央燃料通路と、弁体の内側燃料通路との間を結ぶ燃料流路は、連杆の縦溝により直線状の抵抗の少ないものとなり、弁体の開弁ストローク及び開弁時間を増加させることなくノズル孔からの燃料噴射量を増加させ得て、エンジンの高出力化に応えることができる。また弁体の開弁ストローク及び開弁時間の増加の必要がないことから、コイル、延いては燃料噴射弁の大型化を避けることができ、またコイルの消費電力の増加をも抑えることができる。

本発明の第２の特徴によれば、弁ハウジングと前記連杆との間に前記縦溝が開口する燃料室を、また弁ハウジングと弁体との間に、弁体の開弁時、前記内側燃料通路と並列してノズル孔に連通する外側燃料通路をそれぞれ画成し、これら燃料室及び外側燃料通路間を連通する切欠きを弁体に設けたので、互いに並列する内側及び外側燃料通路により、弁体周りの燃料流路が拡大することになり、したがって、中央燃料通路とノズル孔との間を結ぶ燃料流路は、一層抵抗の少ないものとなり、燃料噴射量を更に増加させることができる。

本発明の実施形態に係るガス燃料用噴射弁の縦断面図。 図１の２部拡大図（但し、開弁状態を示す。）。 図２の３−３線断面図。 図２中の弁組立体の分解斜視図。

本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。尚、本発明の噴射弁において、ノズル部材側を前と言い、燃料入口筒部側を後という。

先ず、図１及び図２において、ガス燃料用噴射弁Ｉは、エンジンの吸気管Ｅの管壁に設けられる取り付け孔Ｅａに前端部が装着され、エンジンの吸気行程時、ガス燃料を吸気管Ｅ内に噴射する。この噴射弁Ｉの弁ボディ１は、キャップ状のノズル部材２と、このノズル部材２の内周面に前端部を嵌合して溶接等により結合される、磁性体よりなる中空円筒状の弁ハウジング３と、この弁ハウジング３の後端に非磁性円筒体４を介して一体的に連結される固定コア５と、この固定コア５の後端に一体に連設される中空円筒状の燃料入口筒６とよりなっている。固定コア５は、前端面を吸引面５ａとする前端部を非磁性円筒体４内に突入させている。

ノズル部材２には、平坦な弁座７と、この弁座７における所定の円周Ｃ（図３参照）上に配列される複数のノズル孔９、９…とが設けられる。

固定コア５の中心部には、後部スプリング収容孔１９と、この後部スプリング収容孔１９の後端に連なる、それより大径のリテーナ圧入孔１８とが設けられ、このリテーナ圧入孔１８の内周面に中空部３６ａを有するパイプ状のスプリングリテーナ３６が圧入固定される。このスプリングリテーナ３６には一条のスリット３７が設けられ、これによりスプリングリテーナ３６は弾性的に縮径が可能になっており、このスプリングリテーナ３６の外径は、リテーナ圧入孔１８への圧入代を考慮して、自由状態でリテーナ圧入孔１８の内径より大径に設定される。このスプリングリテーナ３６の前端面により後部スプリング座３５が構成される。

リテーナ圧入孔１８の後端には、それより大径の燃料入口筒６の中空部６ａが連なっており、燃料入口筒６の入口には燃料フィルタ３８が装着される。

図２〜図４に示すように、弁ハウジング３の内周面は摺動案内面３ａとされ、この摺動案内面３ａには、弁ハウジング３に収容される弁組立体１０が嵌装される。この弁組立体１０は、摺動案内面３ａに摺動自在に嵌合して後端面を固定コア５の前端の吸引面５ａに対向させる円筒状の可動コア１２と、前記弁座７と協働して前記ノズル孔９、９…を開閉する弁体１３と、上記可動コア１２及び弁体１３間を連結すべく上記弁体１３の後端に連結される、それら可動コア、弁体１３より小径の連杆１４とで構成される、この連杆１４の後端に上記可動コア１２が連結される。固定コア５及び可動コア１２の対向面間には、弁体１３の弁座７への着座時、弁体１３の開弁ストロークに相当する所定の間隙が設定される。

可動コア１２は、その中心部に固定コア５の後部スプリング収容孔１９と同軸上に並ぶ前部スプリング収容孔３０を有し、またその前端には連結筒部１２ａを有する。

弁体１３は、総じて中空円筒状をなすもので、弁座７に対向する環状の弁部１３ａと、この弁部１３ａの後端に一体に連なる連結筒部１３ｂとよりなっており、その弁部１３ａは、弁座７に離、着座することによりノズル孔９、９…を開閉するようになっている。

また連結筒部１３ｂは、前記摺動案内面３ａに摺動自在に嵌合するフランジ状のジャーナル部１３ｂ１を外周に有する。この連結筒部１３ｂには、その内周面、外周面及び後端面に開口する複数の切欠き５０、５０…が設けられる。

連杆１４は、前後一対の円筒状の連結端部１４ａ、１４ａと、これら連結端部１４ａ、１４ａ間を一体に連結する、それらより小径の杆部１４ｂとよりなっていて、前後対称形をなしている。その一方の連結端部１４ａを可動コア１２の連結筒部１２ａの内周面に嵌合して溶接等により結合し、また他方の連結筒部１４ａを弁体１３の連結筒部１３ｂの内周面に嵌合して溶接等により結合する。こうして可動コア１２、連杆１４及び弁体１３の三者は一体に結合される。

連杆１４の前後部の各連結端部１４ａには、その端面に開口する円形の凹部５１と、その凹部５１の底面から突出する円錐状のガイド突起５３とが設けられる。また杆部１４ｂの外周には、その全長にわたる複数条の縦溝５４、５４…が設けられ、前後部の各連結端部１４ａにおける各縦溝５４は、溝底が無いスリットとなって前記凹部５１と連通するようになっている。

連杆１４において、可動コア１２の連結筒部１２ａに嵌合した後部の連結端部１４ａの後端面の一部は、可動コア１２の前部スプリング収容孔３０に臨む環状の前部スプリング座３４を構成する。また前部の連結端部１４ａと弁体１３の連結筒部１３ｂとは、それぞれの切欠き５０及び縦溝５４の位相を互いに一致させるように嵌合される。

スプリングリテーナ３６の中空部３６ａ、後部スプリング収容孔１９、前部スプリング収容孔３０は、固定コア５及び可動コア１２の中心部を貫いて燃料入口筒６内と連通する中央燃料通路４９を構成し、この中央燃料通路４９には、連杆１４の後部の連結端部１４ａの凹部５１及び縦溝５４が開口する。また前記弁部１３ａの中空部は内側燃料通路５６とされ、弁部１３ａが弁座７から離座したとき、ノズル孔９、９…に連通するようになっている。この内側燃料通路５６は、連杆１４の前部の連結端部１４ａの凹部５１及び縦溝５４が開口する。而して、前記中央燃料通路４９は、連杆１４の複数の縦溝５４を介して内側燃料通路５６に直線的に連通する。

連杆１４と、その外周面に対向する前記弁ハウジング３の内周面との間には、連杆１４の縦溝５４、５４…が開口する燃料室５５が画成され、各切欠き５０は、上記燃料室５５に軸方向で対向する底面５０ａを有する。

また弁ハウジング３の内周面には、弁体１３の、ジャーナル部１３ｂ１より前方部分に対向する拡径部３ｂが設けられ、この拡径部３ｂの内周面と弁体１３との間には、弁体１３の切欠き５０、５０…と連通する外側燃料通路５７が画成される。この外側燃料通路５７は、弁部１３ａが弁座７から離座したとき、前記内側燃料通路５６と並列にノズル孔９、９…に連通するようになっている。

再び図１において、前部スプリング座３４と後部スプリング座３５との間に、後部及び前部スプリング収容孔１９、３０に配設される戻しスプリング３３が所定のセット荷重をもって縮設され、そのセット荷重が弁体１３を閉弁方向、即ち弁座７への着座方向へ付勢する。そのセット荷重は、スプリングリテーナ３６のリテーナ圧入孔１８への圧入深さにより調整される。

弁ハウジング３の可動コア１２が嵌合する領域から固定コア５に亙り、それらを囲繞するコイル組立体２０が配設される。このコイル組立体２０は、弁ハウジング３、非磁性円筒体４及び固定コア５の外周に嵌合するボビン２１と、このボビン２１の外周に巻装されるコイル２２とで構成され、このコイル組立体２０の外周には、これを覆う磁性体のコイルハウジング２３が配設される。

固定コア５には、その外周面より突出してボビン２１の後端面を支承するヨークフランジ２４が一体に形成され、このヨークフランジ２４の外周面にコイルハウジング２３の後端部が嵌合される。またコイルハウジング２３の前端部には、ボビン２１の前端面に当接する環状端壁２３ａと、この環状端壁２３ａの内周端より前方に突出して弁ハウジング３の外周面に嵌合して固着される円筒部２３ｂとが一体に形成される。こうしてコイル組立体２０及びコイルハウジング２３は弁ボディ１に取り付けられる。そして、コイルハウジング２３及び燃料入口筒６の外周面には、それらを連続的に被覆する樹脂モールド層２６が形成され、この樹脂モールド層２６には、その一側方に突出するカプラ２８が一体成形され、このカプラ２８は、コイル２２に連なる通電用端子２７を保持する。

ノズル部材２の外周には、環状の前部シール溝４０を画成する前後一対のフランジ４１、４２が形成され、前部シール溝４０には、ノズル部材２をエンジンの吸気管Ｅの取り付け孔Ｅａに挿入したとき、その内周面に密接するシール部材４３が装着される。

また燃料入口筒６の後端部外周に環状の後部シール溝４５が画成され、この後部シール溝４５には、燃料入口筒６の後端部に嵌装される燃料分配管Ｄの内周面に密接するシール部材４７が装着される。

次に、この実施形態の作用について説明する。

コイル２２の消磁状態では、図１に示すように、弁組立体１０は、戻しスプリング３３のセット荷重により前方に押圧され、弁体１３を弁座７に着座させている。

コイル２２を通電により励起すると、それにより生ずる磁束がコイルハウジング２３、弁ハウジング３、可動コア１２、固定コア５、コイルハウジング２３を順次走り、固定コア５及び可動コア１２間に発生する磁力により、図２に示すように、弁組立体１０が戻しスプリング３３のセット荷重に抗して固定コア５の吸引面５ａに吸引され、弁体１３を弁座７から離座させ、ノズル孔９、９…を開く。

ノズル孔９、９…が開くと、図示しないガス燃料タンクから燃料分配管Ｄに送られたガス燃料が、燃料入口筒６に流入して燃料フィルタ３８により濾過され、固定コア５及び可動コア１２内の中央燃料通路４９を通過後、連杆１４の縦溝５４と後部の凹部５１とに流入する。縦溝５４に流入したガス燃料は、縦溝５４により直線的に誘導されて弁体１３の内側燃料通路５６に到達し、複数のノズル孔９、９…からエンジンの吸気管Ｅ内へ噴射される。このように、固定コア５及び可動コア１２の中央燃料通路４９と、弁体１３の内側燃料通路５６との間を結ぶ燃料流路は、連杆１４の縦溝５４により直線状の抵抗の少ないものとなる。したがって、弁体１３の開弁ストローク及び開弁時間を増加させることなくノズル孔９からの燃料噴射量を増加させ得て、エンジンの高出力化に応えることができる。また弁体の開弁ストローク及び開弁時間の増加の必要がないことから、コイル、延いては燃料噴射弁の大型化を避けることができ、またコイルの消費電力の増加をも抑えることができる。

一方、後部の凹部５１に流入したガス燃料は、その凹部５１底面より突出した円錐状のガイド突起５３により流れが半径方向へ反らされることで、連杆１４の複数の縦溝５４及び連杆１４外周の燃料室５５へスムーズに誘導されるので、上記凹部５１の底部にガス燃料が淀むことはない。そして上記凹部５１から縦溝５４に移ったガス燃料は、縦溝５４を流下するガス燃料の流量を増加させる。その際、各縦溝５４の溝底に沿って流下するガス燃料は、連杆１４の下部の凹部５１達したとき、その底面より突出したガイド突起５３により内側燃料通路５６へスムーズに誘導される。

また弁体１３の内周及び外周には、互いに並列してノズル孔９に連通する内側燃料通路５６及び外側燃料通路５７を設けたことで、弁体１３周りの燃料流路が拡大することになり、したがって、中央燃料通路４９とノズル孔との間を結ぶ燃料流路は、一層抵抗の少ないものとなり、燃料噴射量を容易に増加させることができる。

また互いに嵌合して結合される弁体１３、可動コア１２及び連杆１４は、個別に製作されるものであり、個々の製作時に、弁体１３には切欠き５０を、連杆１４には縦溝５４を、弁体１３、可動コア１２及び連杆１４の嵌合部に邪魔されることなくそれぞれ容易に加工することができ、生産性を高めることができる。

また切欠き５０は、燃料室５５から受け入れた燃料を前記内側及び外側燃料通路５６、５７に分流させる底面５０ａを有するので、燃料室５５から切欠き５０に流入した燃料を、切欠き５０の底面５０ａによって内側及び外側燃料通路５６、５７に略均等に分流させることができる。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、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、本発明は、ガソリン等の液体燃料用の噴射弁にも適用することができる。

Ｉ・・・・・燃料噴射弁（ガス燃料用噴射弁）
２・・・・・ノズル部材
３・・・・・弁ハウジング
５・・・・・固定コア
７・・・・・弁座
９・・・・・ノズル孔
１０・・・・弁組立体
１２・・・・可動コア
１３・・・・弁体
１４・・・・連杆
２２・・・・コイル
３３・・・・戻しスプリング
４９・・・・中央燃料通路
５０・・・・切欠き
５４・・・・縦溝
５５・・・・燃料室
５６・・・・内側燃料通路
５７・・・・外側燃料通路

Claims (2)

1. 弁座（７）及びノズル孔（９）を有するノズル部材（２）と、このノズル部材（２）の後端に連設される筒状の弁ハウジング（３）と、前記弁ハウジング（３）内に収容され、前記弁座（７）と協働して前記ノズル孔（９）を開閉する弁体（１３）、この弁体（１３）の後端に連結される連杆（１４）、並びにこの連杆（１４）の後端に連結される可動コア（１２）よりなる弁組立体（１０）と、前記可動コアに対向する固定コア（５）と、前記固定コア（５）及び前記弁組立体（１０）間に縮設されて前記弁体（１３）を閉弁方向へ付勢する戻しスプリング（３３）と、前記固定コア（５）を囲繞するように配設され、通電時、発生磁力により前記可動コア（１２）を前記固定コア（５）に吸引させて前記弁体（１３）を開弁させるコイル（２２）とを備えてなる燃料噴射弁において、
   前記固定コア（５）及び可動コア（１２）の中心部に燃料供給部に連通する中央燃料通路（４９）を設ける一方、前記弁体（１３）を前記弁座（７）と対向する環状の弁部（１３ａ）を有する中空円筒状に形成し、該環状の弁部（１３ａ）の内側に該弁体（１３）の開弁時に前記ノズル孔（９）と連通する内側燃料通路（５６）を設け、前記連杆（１４）の外周に、前記中央燃料通路（４９）を前記内側燃料通路（５６）に直線的に連通する複数の縦溝（５４）を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の燃料噴射弁において、
   前記弁ハウジング（３）と前記連杆（１４）との間に前記縦溝（５４）が開口する燃料室（５５）を、また前記弁ハウジング（３）と前記弁体（１３）との間に、該弁体（１３）の開弁時、前記内側燃料室（５６）と並列して前記ノズル孔に連通する外側燃料通路（５７）をそれぞれ画成し、これら燃料室（５５）及び外側燃料通路（５７）間を連通する切欠きを前記弁体（１３）に設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
   

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