JPH02241970A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、弁座の上流側で旋回燃料を得て、噴射孔より
断続噴射するボール弁構造の内燃機関用電磁式燃料噴射
弁であって、特に生産性並びに噴射特性に優れた効果を
もたらすボール弁支持構造に関する。

〔従来の技術〕

電磁石型の燃料噴射弁は、電子制御燃料噴射装置（ＥＦ
Ｉ）燃料計量弁として広く採用されている。燃料は、吸
入空気量２回転速度、温度等多くのエンジン作動状態を
表わすパラメータに基づいて精密に計量される。この作
動状態を表わすパラメータはコンピュータによって処理
され、パルス幅変調制御信号として燃料噴射弁に送られ
る。燃料噴射弁は、かかる信号により燃料計量オリフィ
スを開閉するように動作する。噴射される燃料の量は、
噴射弁の燃料圧力、オリフィス寸法、及び弁の開孔時間
を制御することによって、エンジンの作動状態に適合す
るように正確に変えられる。

このような利点を有する電磁式燃料噴射弁は、計量技術
の進歩を続けており、エンジンの燃料経済性を改善し、
エミッションを減少し、かつ操縦性を改善している。

上記に係る電磁式燃料噴射弁として最も知られるのはビ
ントル弁であるが、一方、ボールの自己調芯性を利用し
て弁体重量を軽減した構造のボール弁も提案されている
。この種の装置としては例えば特開昭６１−１６２６号
や特開昭５５−１０４５６４号公報に記載されているも
のがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、円錐形の弁座に着座させる該弁体の円
錐形状部分→弁体の傾斜を防止するための支持部分、同
支持部分、弁体の軸上力の移動量（リスト量）を規制す
る衝突面（突起部分）から弁体を軸上力に吸引移動させ
るためのカップ型の電機子部分（プランジャと称す）が
主要弁体構成である。弁体の傾斜を防止するための支持
部分のその全長は、該支持部分の相当径の３倍以上が必
要となる。また、対面する案内用の孔との隙間は数ミク
ロン程度で成り立っている。したがって、弁体は必然的
に長くなり重量が重くなって、その動作速度を純化させ
てしまう。いわゆる、コンピュータからの制御信号があ
るパルス信号に対して、燃料噴射弁から噴出される燃料
量率間の正確な比例が得られなくなること、また、支持
部分の外周面や案内孔の内周面やこれに準する要素部分
の製作精度が高くなるなど、各部分の製作が困難で、か
つ高価になるため生産性において不利になるという問題
があった。

また、円錐形の弁座に着座させる弁体の球面形部分は該
球面直径部分で実施される支持部分がカップ型の電機子
の外周面で実施されあるいは支持部分がカップ型電機子
の衝突面（開放端面）にて実施されるリフト規制部分が
弁体を軸上力に吸引移動させるカップ型の電機子部分が
主要構成部分である。この弁体はボール弁として構成さ
れ、ボールの自己調芯作用とわずかに可撓性がある中間
部材とにより、弁座への着座を安定化するものである。

各部分は必要最小限の大きさにすることができ軽量化が
図られ高速動作において好ましいが、磁性材料より成る
カップ型の電機子の開放端面と同じく磁性材料より成る
その対応面（各面間の距離がリスト量となる）を衝突さ
せるため、摩耗や変形によってリスト量のずれが生じて
しまうことが懸念される０通常は、磁性材料としてなる
軟鋼部材の衝質を避け、噴射弁の長期寿命を確保する為
、硬い金属材料を使う。リフトの量のずれを防止する為
には、衝突面に表面処理等を施してリフト量を確保する
こと等が考えられるが、処理部材が剥れてしまうなど信
頼性の面で乏しい、したがって、コンピュータからの制
御信号であるパルス信号に対して、噴射弁から噴出され
る燃料量率間の正確な比例が得られなくなること、また
、製造上、高価になるなどという問題があった。

本発明の目的は、弁の応答性を高め、噴射量の正確な制
御と広範囲な制御が可能な電磁式燃料噴射弁を提供する
ことにある。

また１本発明の他の目的は、運転効率を高めることがで
きる内燃機関を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電磁式燃料噴射弁は、弁座及び該弁座の下流側
に設けられた燃料噴射孔を有するノズル体と、前記弁座
の上流側に設けられた燃料旋回素子と、前記ノズル体内
で軸方向に摺動するボール弁と、前記ボール弁の軸方向
における開弁方向の移動量を規制するストッパとを備え
た電磁式燃料噴射弁において、前記ストッパの両側に前
記ボール弁の半径方向の動きを規制する第一の支持部及
び第二の支持部を設けている。

また、本発明の他の電磁式燃料噴射弁は、弁座及び該弁
座の下流側に設けられた燃料噴射孔を有するノズル体と
、前記弁座の上流側に設けられた燃料旋回素子と、前記
ノズル体内で軸方向に摺動するボール弁とを備えた電磁
式燃料噴射弁において、前記ボール弁は軸心に空洞を有
するロッドの前記燃料噴射孔側にボールを配置している
。

本発明の内燃機関は、上記発明の電磁式燃料噴射弁と、
該燃料噴射弁の上流側に設けられ、吸入空気量を測定す
る空気流量計と、排気マニホールドに設けられたセンサ
と、前記燃料噴射弁の噴射量を前記空気流量計からの信
号によって決定し、前記センサからの信号によって補正
することによって制御する制御装置とを備えている。

〔作用〕

ボール弁の軸方向の移動量を規制するストッパの両側に
支持部を設けている。それによりボール卆 弁はストッパ下部の軸方向長さ短かく構成できるため、
安定した摺動を長期にわたって維持できるとともに、ボ
ール弁の重量の軽減を図かれるため弁の応答性を高める
ことができる。また、ボール弁を中空構造にすることに
より、弁の軽量化を図かれ、応答性のよい噴射弁となる
。これらの噴射弁を用いれば、噴射量の正確な制御がで
きるため効率のよい内燃機関となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第１０図により
説明する。第１図を用いて電磁式燃料噴射弁（以下、′
噴射弁′という、）１の構造・動作について説明する。

該噴射弁１は、コントロールユニット（図示せず）によ
り演算されたデユーティのＯＮ−〇ＦＦ信号によりノー
ト部の開閉を行うことにより燃料の噴射を行うものであ
る。磁気回路は、有底筒状のヨーク３．ヨーク３の開口
端を閉じる栓体部２ａとヨーク３の中心に延びる柱状部
２ｂとから成るコア２及びコア２に空隙を隔てて対面す
るプランジャ４とからなる。コア２の柱状部２ａの中心
には、プランジャ４とロッド５とボール６からなるボー
ル弁４Ａをバルブガイド７に形成されたオリフィス８の
シート面９に押圧する弾性部材としてのスプリング１０
を挿入保持する為の穴が開けである。スプリング１０の
上端はセット荷重を調整する為にコア２の中心に挿通さ
れたスプリングアジャスタ１１の下端に当接している。

コア２とアジャスタ１１の間のすき間から外部に燃料が
流出するのを防ぐ為に両者間に○リング１２が設けられ
ている。また、コア２とヨーク３の間には、コア２とヨ
ーク３のすき間から外部に燃料が流出するのを防ぐ為の
○リング１３が介装されている。磁気回路を励磁するコ
イル１５はボビン１４に巻かれ、その外側をプラスチッ
ク材でモールドされている。これらから成るコイル組立
体１６の端子１８はコア２のつば部に設けた孔１７に挿
入され、端子１８とコア２の間にはＯリング１９が介装
されている。噴射弁１の外側のモールド樹脂（以下ヨー
クモールドと称す）１９ａが成形時に噴射弁１内部に入
らないようにするためのカラー２０が穴１７の入口にか
ぶせられる。燃料や燃料蒸気の通路としてコア２とのす
き間２１．上部通路２２．下部通路２３が設けである。

ヨーク３の外周には、環状溝２５が形成されていて噴射
弁１と筐体としての図示しないソケットとのすき間から
燃料が流出するのを防ぐＯリング２４がそこに保持され
ている。ヨーク３のまわりには燃料が流入する流入通路
２６及び噴射弁１の中にたまった気泡を含む余分な燃料
を流出させる流出通路２７が開けられている。またヨー
ク３の有底部にはボール弁４Ａを受容するプランジャ受
容部２８が開けられており、更にプランジャ受容部２８
の径より大径でそこにストップ２９及びバルブガイド７
を受容するバルブガイド受容部３０がヨーク先端まで貫
設されている。また、ヨーク３外周には、燃料流入通路
２６から燃料中、配管中のゴミや異物がバルブシート側
へ侵入するのを防ぐ環状フィルタ３１が設けられている
。コイル１５ヘコントロールユニツトからの信号を伝え
る端子３２は端子１８に接合されている。これら端子３
２はモールド樹脂によって電磁弁組体の上端にモールド
されモールドコネクタ３３を形成する。ボール弁４Ａは
、磁性材製プランジャ４と、一端がプランジャ４に接合
されたロッド５とロッド５の他端に接合されたボール６
と、プランジャ４の上端開口部に固定された非磁性材か
らなるガイドリング（薄肉円筒部材）３４とから構成さ
れている。ガイドリング３４はコア２の先端に開けられ
た中空部の内壁３５で、またボール６はバルブガイド７
の中空部の内壁３６に挿入される円筒状の燃料旋回素子
３７の内周面３８で、それぞれガイドされているバルブ
ガイド７には、ボール６をガイドする円筒状の燃料旋回
素子３７に引きつづいて、ボール６をシートするシート
面９が形成されており、シート面９の中央には燃料噴射
孔８が穿設されている。バルブガイド７には更にシート
面９とは反対方向に延びる筒状部３９が形成されている
。図示しないソケットとバルブガイド７の外周面との間
には燃料をシールするＯリング４０が介装されている。

実施例ではバルブガイド７の外周の環状溝としてＯリン
グ受容部４１が形成されている。

以下噴射弁の組立方法及び流量の調整方法について説明
する。まず、電磁石部の組体の組立方法を説明する。コ
イル組立体１６の端子１８部に０リング１９をつけた後
、コア２のつば部の孔１７に端子１８を挿入し、次に端
子１８の上からカラー２０を挿入する。その後コア２の
栓体部外肩下部に０リング１３を取り付はヨーク３内に
嵌入する。この状態でヨーク３内周上端縁のコア当接面
部４２を軸方向に押圧し、コア２の栓体部の外周に設け
た溝４３にヨーク３の材料を塑性流動によって半径方向
に流し込みその緊迫力で固定する。

いわゆるメタルフローを行う、可動部はそのボール６を
燃料旋回素子３７の内壁面３８でガイドすると共にコア
２の先端内壁面３５で非磁性リング３４をガイドして結
局２ケ所でガイドして軸方向に進退するため、ヨーク３
のバルブガイド受容部３ｏの内径とコア２の内壁面３５
の同軸度が正確に得られることが重要である。そこでバ
ルブガイド７の受容部３０の内径及び、コア２の内壁面
３５を精度よく支持した状態でメタルフローを行う、そ
の後、端子１８に端子３２をカシメあるいははんだ付け
、溶接等により固定し、その後樹脂により、モールディ
ングを行う。次に、バルブガイド組体の組立について説
明する。にルブガイドは、ボール弁４Ａと燃料旋回素子
３７とバルブガイド７とから成る。ボール弁４Ａはボー
ル６と焼入れ硬化したステンレス材製のロッド５を、抵
抗溶接あるいはレーザー溶接等により溶接接合する。

なお、ロッド５の他端とプランジャ４とは一体的に構成
される。また、ガイドリング３４とプランジャ４の結合
は、プランジャ４のボール弁側の而４５を雇で受けて、
プランジャ４の先端内周縁のガイドリング当接部４６を
軸方向に押圧し、ガイドリングに半径方向の緊迫力を与
えることによってメタルフローで行うことができる。こ
の場合、ボール６とガイドリング３４は同軸度を正確に
得て結合される。

燃料旋回素子３７は、焼結合金を用いて円筒状に型形成
され、バルブガイド７の内壁面３６に圧着固定される。

すなわち、燃料旋回素子３７の外周面４７（４ケ所）を
バルブガイド７の溝４８にメタルフローによって流動圧
着する。（第２図及び第２図の入方向断面である第３図
）なお６本実施例では、上記の如くメタルフローにて圧
着固定する方法について述べるが、該燃料旋回素子３７
は弾性部材によって、第２図に示すＢ方向より固定して
もその機能は同様に満足できる。

該燃料旋回素子３７には、軸方向溝４９と径方向溝５０
が設けである。本実施例では軸方向溝４９はＤカット面
を形成した。かかる溝４９゜５０は、軸方向より導入さ
れる燃料通路であるが、溝４９を通過した燃料は溝５０
にて軸中心より偏心導入される。いわゆる燃料に旋回力
が付与されバルブガイド７に設けた出口オリフィスの燃
料噴射孔８より噴出する際の微粒化を促進する働きがあ
る。

ここに、燃料旋回素子３７に設ける溝４９゜５０におけ
る燃料の通過損失はできる限り小さくなる様に設計され
ている。すなわち、溝の幅Ｗと溝の深さＨ（第２図及び
第３図に示される）により表わされる流れ学的等価直径
を用いた溝断面積Ａｌは、 となる。ここに、ｎ：溝の数である。

該断面積ＡＩと、燃料噴射孔８の断面積Ａ８π Ａｓ＝　　　ｄ”　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・・（２）との比σ＝　Ａ　１　／　Ａ　ｓが１．
５くσ　なるように寸法決定されている。圧力損失は、
後述するが、全体の数％以下であり、静的流量に与える
影響は小さい。

次に、溝５０の偏心量Ｌ（第３図に示す）が静的流量に
与える影響について記述する。この偏心量りによって、
燃料の旋回強度が変化するが、旋回強度を示すパラメー
タとして与えられるスワール数Ｓは次式で与えられる。

ｎ　　−ｄｓ２ ここに、　Ｌ：溝の偏心量（第４図参照）ｄｓ　：流れ
学的等価直径で溝径Ｗと溝深さＨを用いて表わされる（
式 ％式％） ： である。このスワール数Ｓの大きさが静的流量に与える
影響を次式によって説明すると共に、筆者らの実験結果
と合わせ記載する。先ず流ｉＱは（４）式で与えられる
。

ここに、Ｑ：流量　　　　　Ｃｏ　：流量係数ｄニオリ
フイス径　　　γ：比重量 Ｐ：燃料圧力 である、（４）式における流量係数Ｃｏは、（３）式に
よって求められるスワール数Ｓの逆数で示される特性Ｍ
Ｋをもって表わされ、これを図で表わすと第４図のよう
になる。図から明らかな様に、本実施例では流量係数Ｃ
ｏの変化率が小さくなる領域で燃料の通過が許されるよ
うに設計されている。

言いかえれば、（３）式におけるスワール数Ｓの大小は
、溝の偏心１乙によって選択できる。この偏心ＭＬは、
流量係数Ｃｏの変化率を小さくする寸法に決定されてい
るのは当然であるが、９１ｉ者らの実験結果を示す第５
図によってこれが証明されよう。

第５図において、基準偏心′ＭＬｏに対する公差±ａに
おいて静的流量の変化率は±１％弱である。

図におけるハツチング部の流量変化に相当するが、この
流量変化は第４図において示した流量係数Ｇｏの変化Ｃ
ｏ　ｍ　ｔ　ｎからＣｏ　ｗａ　ａ　ｘに相当すると言
えよう。

以上説明したように、燃料旋回素子３７が静的流量の変
化に与える影響は比較的少なく、その製作精度を緩くし
た単純な構成によって安価な燃料旋回素子３７が提供さ
れることになる。該燃料旋回素子３７は、緩い製作精度
で所望の寸法に製作されたのち、バルブガイド７の内壁
面３６の溝４８にメタルフローによって流動圧着するこ
とによって固定される。

次に、本発明に係るボール弁４Ａの構成並びに該ボール
弁４Ａのストロークの調整について記述する。弁体の構
成については、第６図及び第７図を参照する。ボール弁
４Ａは、該ボール６側部と該ガイドリング３４の外周面
にて支持される。従って、両者の同軸度は高く維持され
る。また、ボール弁４Ａの軸方向のリフト量を規制する
ためのロッド５の受は面５ａの該ボール６に対する面角
度も同様に高く維持される。（第６図に示す）その他の
部材は、軸方向の摺動に支障のない断面形状となる０以
上から、ボール弁４Ａは、加工において、受は面５ａと
ガイドリング３４の外周面においてのみ高精度な寸法が
要求される。

一方、ボール弁４Ａはそのボール６側部の対応面である
燃料旋回素子３７の内壁面３８と、ガイドリング３４の
外周面の対応面であるコア２の先端内壁面３５でガイド
して結局２ケ所でガイドして軸方向に進退するため、ヨ
ーク３のバルブガイド７の受容部３０の内径とコア２の
内壁面３５の同軸度が正確に得られる必要がある。（第
７図に示す）そこで、バルブガイド７の受容部３０の内
径とコア２の内壁面３５を精度良く支持いた状態で組み
立てられる。

次に、ボール弁４Ａのストロークの調整について記述す
る。ストロークはロッド５の首部の受は面５ａとストッ
パ２９間の空隙の寸法で決定される。

このストロークＱが静的流量に与える影響についての実
験結果を第８図に示す。図から明らかな様に、ストロー
クＱの増加に伴って流量は急激に上昇を始め次第に勾配
がゆるやかになりほぼ一定の流ｆＱｏとなる。このスト
ロークによって、ボール６と弁座９間に形成される環状
すき間の面積Ａ２は、第９図を参照するが、（５）式で
与えられる。

・・・（５） ここに、Ｄｌ　二図中台形の下辺　Ｄ２：図中台形の上
辺、すなわちシート径　ｈ：図中台形の高さである。

一定の流量Ｑｏになるための面積Ａ２は、燃料噴射孔８
の面積Ａ８との比δ＝　Ａ　ｚ／　Ａ　ａで表わすとき
１くδである０本実施例では、第８図に示すが、基準ス
トロークΩ０に対する公差±ａにおいて、十分余裕のあ
る寸法に決定されることがわかる。該ストロークｎｏの
公差−ａにおける比δは２以上である。なお、寸法ａは
、前述したが約２０μｍ程度である。

以上のように、ボール弁４Ａのストローク量は、静的流
量に影響を及ぼさない絶対量であって、しかも十分余裕
のある寸法公差でもって決定される。

したがって、従来のように、ボール弁４Ａと、バルブガ
イド７を組合わせた状態で一旦リフト量を測定し、バル
ブガイドの端面あるいは、ロッド５の首部の受は面５ａ
を研摩して目椋範囲のストロークに調整する必要がなく
、部品寸法の管理のみで良い、従って組立て作業が容易
でかつ単純化される。

次に、バルブガイド７に設けた燃料の噴出口である燃料
噴射孔８の静的流量への影響について述べる。単一燃料
噴射孔８を通過する燃料の静的流量は基準オリフィスに
対する公差±ｂにおける静的流量の変化率は±１．５％
弱である。ここに、５寸法は５μｍ程度である。

前記したように、燃料噴射孔８の断面積Ａａは、ボール
弁４Ａのストローク時の環状すき開面積Ａ２および燃料
旋回素子３７の溝面積Ａｘを用いてその関係を表わすと Ａ工＞　Ａ　ｚ　＞　Ａ　ｓ　　　　　　　　　　　　
・・・（６）なる。いわゆる、本実施例における噴射孔
１は。

オリフィスの燃料噴射孔８によって燃料が計量される。

Ａ　ｘ　／　Ａ　ｓなる比δは前記した様に、２以上の
値をとるが、このとき、燃料噴射孔８の流体損失が全損
失の９５％以上をしめており、上記計量がこの燃料噴射
孔８によってなされることが裏付けされる。

ここで第１０図に、本発明の噴射弁を用いた場合の、燃
料の流路と流速との関係を表わす、第１０図からも明ら
かなように燃料の導入部から出口までの燃料噴射孔の部
分が流速が最も大きい。

従って、燃料噴射孔即ち、出口オリフィスのみで流量が
計測でこることになる。設計上は出口オリフィスを精度
よく作れば流量が精度よく計測することができるという
ことである。

以上のように、静的流量はストロークによってほんとん
ど影響されず、燃料旋回素子３７によって±１％程度、
オリフィスによって±１．５％程度で変化するが、噴射
弁組体において目標とする±３％を十分満足できる。

すなわち、静的流量の調整を分解組立や高い経費をかけ
て再び製造する必要のない安価な噴射弁となる。なお、
バルブガイド７に設けられたオリフィスの静的流量が、
バルブガイド７に燃料旋回素子３７を圧着固定する前に
測定されることによっても、目標精度内に管理されるこ
とはいうまでもない。

上記のように、組立てられたバルブガイド組体をストッ
パ２９とともに、電磁石組体のヨーク３のバルブガイド
受容部３０へ挿入し両者を組立てる。両者の固定はバル
ブガイド組体周に設けた溝５１にヨーク３の先端内周壁
をメタルフローにて塑性流動により流れ込ませて固定す
る。その際ストッパ２９は、可動部が吸引されたときプ
ランジャ４の先端とコア２の先端が直接接触しないよう
に、所定のエアギャップをもつような厚みに設定する０
次に、電磁石組体のコア２の中心に設けた孔にバルブガ
イド７とは反対方向より、先端にスプリング１０を保持
し外周にＯリング１２を取り付けたアジャスタ１１を挿
入する一方、ヨーク３の外周にフィルタ３１及び０リン
グ２４を取り付け、図示しない雇へ一旦収納して、そこ
で噴射量の試験に入る。噴射量試験は、まず可動部をフ
ルストロークさせた状態で測定し、その時の噴射量が規
定の噴射量になることを確認する。

その後、一定周期、一定量弁時間の噴射量を規定の噴射
量になるように、可動部の応答性をスプリング１０の荷
重を変化させて決定し、しかるのちコア２の上部突出部
５２の外周をモールド樹脂の孔から半径方向に押圧し、
アジャスタの溝部５３にコアの内壁を喰い込ませること
により固定する。

以上の通り構成された、本噴射井の動作を説明する。噴
射弁１は電磁コイル１５に与えられる電気的な０Ｎ−Ｏ
ＦＦ信号により、可動部を操作してバルブシートの開閉
を行い、それによって燃料の噴射を行う。電気信号はコ
イル１５にパルスとして与えられる。コイル１５に電流
が流されるとコア２．ヨーク３．プランジャ４で磁気回
路が構成され、プランジャ４がコア２側に吸引される。

プランジャ４が移動すると、これと一体になっているボ
ール６も移動して、バルブガイド７の弁座９のシート面
から離れ燃料噴射孔８を開放する。

燃料は、図示しない燃料ポンプや燃圧レギュレータによ
り加圧調整され、フィルタ３４を介して流入通路２６よ
り電磁弁組体の内部に流入し、コイル組立体１６の下部
通路２３．プランジャ４の外周、ストッパ２９とロッド
５のすき間、燃料旋回素子３７の溝４９，５０を通って
、シート部へ旋回供給され、開弁時に燃料噴射孔８を通
って吸気管内に噴射される。

電磁コイル１５が消勢されるとボール弁４Ａはスプリン
グ１０に押されてバルブシート側に移動し、ボール弁６
が弁座９のシート面を閉塞する。

第１１図は、本発明の噴射弁１の噴射量特性を示したも
のである。コンピュータからの制御信号に基づくパルス
信号に対して、噴射弁１から噴出される燃料量率間の正
確な比例が得られ、従来と比較すると大幅に制御範囲が
拡大されている。これは、第１２図で示す様に、弁体の
重量軽減（従来比約１／３）により、その動作速度が極
めて早くなった結果である。

以上の説明で、流量制御性の著しい向上について明らか
になったが、ここに燃料の微粒化に寄与する点について
記述する。

燃料は、燃料旋回索子３７に至ると、該旋回素子に設け
た軸方向溝４９、これに連通ずる径方向溝５０から弁座
９シ一ト面に向って流れるが、この際に軸中心より偏心
して構成される径方向溝の出口において旋回流れが発生
する。この旋回流れは、弁Ｐ４９のシート面に形成され
る損失のない環状すき間を経て下流に進むが、その流れ
は助長されて十分な旋回エネルギを保持したままも燃料
噴射孔８に至る。

なお、溝４９．５０及びボール６がリフトした際に弁座
９のシート面間に生じる環状すき間を流れる際の燃料の
圧力降下はこれまでの説明すら明らかなようにごく僅か
である。従って、供給される燃料圧力を維持したまま燃
料の旋回供給が行われ、燃料噴射孔８部で十分な噴射圧
、旋回力で噴射されるため優れた微粒化燃料が得られる
ことになる。筆者らの実験結果の一例を第１３図に示し
た。平均粒径で１００μｍ以下の噴震を得ることができ
る。

第１４図は、本発明の他の実施例を示す。図において、
第１図と同一符号は同一部品とする。ボール弁７０は、
軸心に空洞７２を有するロッド７１の下部にボール６を
、他方開口端部にガイドリング３４を一体的に固定した
ものである。この実施例においても第１実施例と同様な
効果が得られるもので、構造が比較的簡単であり安価に
構成できるというものである。

第１５図は、本発明に係る燃料噴射弁を搭載したエンジ
ン制御システムの構成図である。

第１５図において、エンジン１００はガソリンを燃料と
する周知の火炎点火式エンジンで、その吸気系はエアク
リーナー１１０．、スロットルボディ１２０．吸気マニ
ホールド１３０２本発明の燃料噴射弁１４０から構成さ
れる。一方、排気系は排気マニホールド１５０．排気ガ
ス中の酸素濃度を測定する酸素センサ１６０．排ガス浄
化用の三元触媒コンバータ１７０２図示しない消音マフ
ラーから構成されている。

ここに、スロットルボディ１２０は、エアーフローセン
サ１８０．スロットルバルブ１９０．スロットルセンサ
２００から構成されており、エンジン１００に供給され
る空気流量を正確に計測する。また、三元触媒コンバー
タ１７０は、理論空燃比付近で運転されるエンジン１０
０からの排出ガス中のＮＯｘ、Ｃｏ、ＨＣを同時に高浄
化率で浄化するものである。

エンジン１００は、点火プラグ２１０を臨ませて配設す
る燃焼室２２０と、吸気孔２３０およびこの吸気孔２３
０を開閉するインテークバルブ２４０とを装備してなり
、ｍ焼室２２０の側部には水温センサ２５０、下部には
１回転センサ２６０を配して運転状態を検出している。

なお、２７０はイグナイタ、２８０はディストリビュー
タ、２９０は排気温度センサ、３００はかかる部品装置
を運転制御する電子制御装置であり、図中の矢印は各々
の入出力系統を示している。

また、燃料噴射弁１４０は、インテークバルブ２４０の
上流で吸気マニホールド１３０の壁部に取り付けられ、
インテークバルブ２４０の弁座２４０ａ方向に噴射可能
となっている。

このようにガソリン機関では、吸入行程において燃焼室
２２０内に所定景の吸入空気が前記吸気系から吸入され
る。

燃料噴射孔１４０から、吸入空気量に対応した燃料が弁
座２４０ａ方向へ、微粒化性能および噴射圧に対する応
答性が良好に噴射供給される。噴射された燃料は吸入空
気と効率よく均一に拡散混合される。燃焼室２２０では
前記混合気を吸入し圧縮工程にて圧縮したのち点火プラ
グ２１０により着火燃焼させ、燃焼を的確に行わせる。

エンジン１００から排出される燃焼ガスは、前記排気系
から大気中に放出される。

いま、エンジン１００の運転状態を水温センサ２５０お
よび回転センサ２６０等により検知すると、この運転状
態に見合う空気量が必要となるが、この空気量はスロッ
トルバルブ１９０の開度によつて決定され、その空気景
はエアフローセンサ１８０によって正確に計景される。

この場合、エアフローセンサ１８０あるいはスロットル
センサ２００の信号に応じて、電子制御装置３１０は、
燃料噴射弁１４０を駆動する信号を発生し、この信号に
応じて噴射量が決定される。

燃料と空気の混合気は、エンジン１００の吸気孔２３０
から燃焼室２２０へ導かれ圧縮工程にて圧縮されたのち
点火プラグ２１０にて着火燃焼させる。その燃焼状態は
、排気マニホールド１５０の集合部に設けた酸素センサ
１６０で監視され。

常に所定の混合比（空燃比）となるように当該酸素層ン
サ１６０の出力信号に応じて、電子制御装置Ｉ！３００
は燃料噴射弁１４０の噴射量を補正する。

これによって、排気ガス中のＮＯｘ、Ｃｏ、ＨＣ三成分
を同時処理する三元触媒コンバータ１７０の浄化率が最
高に保たれることになる。

表　　１ 表１は、かかるエンジン１００に本発明の燃料噴射弁を
適用して得られた結果である。性能比較の対象として最
も知られるビントル弁をあわせて示した。まず、−３０
℃の雰囲気状況下の始動性についてであるが、従来型完
爆しなかったが、本発明の噴射弁は１秒で初爆が起こり
５秒で完爆した。低温下では燃料（ガソリン）の粘度が
高くなり噴出速度が下がって噴霧が広がりにくくなる。

従来型が始動できないのは、噴震が棒状となり微粒化が
行われない為である。通常、従来型を用いた制御システ
ムでは、低温始動用の噴射弁がスロットルバルブの下流
側に別に設けである。一方。

本発明では、燃料の旋回によって微粒化は起こり低温下
でも安定した始動が可能で、従来の様に始動用の噴射弁
が不要となるというものである。

次に、加速性能であるが、アイドルの状態からスロット
ルバルブを０．１５秒で全開（Ｗ、Ｏ，Ｔ）にしたとき
のエンジン回転数の立上り時間の差を比較したものであ
る。従来型に比べて本発明の噴射弁は０．１　程度度短
縮できている。これは、本発明の噴射弁が微粒化に優れ
る為、加速直後の燃焼が極めて迅速に行おれていること
を示す。

さらには、ＴＨＣの排出濃度が１割程度低減、燃費面で
も５％程度向上するなど、本発明の噴射弁を用いると、
実用上のメリットが極めて大きいことが示される。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、弁座の上流側で旋回燃
料を得る方式の電磁式燃料噴射弁にあって、高精度な加
工部分を大幅に削減し、極めて生産性に優れる安価な噴
射弁を提供し、かつ弁体重量を軽減してその応答速度を
早め、噴射量の正確な制御と広範囲な制御を行い得ると
いう効果がある。

また、効率の良い旋回燃料が得られ、優れた微粒化燃料
を得ることができ、内燃機関の運転効率を向上できると
いう実用上の効果も大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の縦
断面図、第２図は燃料旋回素子、バルブガイド組立構造
を説明する縦の縦断面図、第３図は第２図のＡＡ断面図
、第４図は本発明の実施例に係る燃料旋回強さと流量係
数との関係を示す図、第５図は溝の偏心量と流量の関係
を示す図、第６図は本発明に係るボール弁の組立構造を
示す縦断面図、第７図は、ボール弁の軸方向摺動におけ
る支持案内を説明する為の縦断面図、第８図はボール弁
ストロークと流量の関係を示す図、第９図はボール弁と
弁座間に生ずる環状すき間を説明する為の図、第１０図
は燃料の流路と流速との関係を示す図、第１１図はパル
ス幅と燃料噴射量との関係を示す図、第１２図は印加信
号と弁リフトの関係を示す図、第１３図は溝の偏心量と
平均粒径。 噴霧角の関係を示す図、第１４図はボール弁構造の他の
実施例を示す縦断面図、第１５図は本発明に係る噴射弁
を適用したエンジン制御システムを示す図である。 １・・・噴射弁、４Ａ、７０・・・ボール弁、５，７１
・・・ロッド、５ａ、７１ａ・・・受は面、６・・・ボ
ール、８・・・燃料噴射孔、９・・・弁座、１５・・・
電磁のコイル。 ３７・・・燃料旋回素子、４９・・・軸方向溝、５０・
・・径第 ？ 口 第 嘴の偏を量Ｌ（へり 第 劉 第 図 第 茅 第 に 口 ５丸路の長二（ｆｎ−リ Ｏ 第 バルスヤ番−（ｆｒＬＳ） 第 目 第 ／３ 国 溝の偏心量 （雀蛍）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 　１．弁座及び該弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔
   を有するノズル体と、前記弁座の上流側に設けられた燃
   料旋回素子と、前記ノズル体内で軸方向に摺動するボー
   ル弁と、前記ボール弁の軸方向における開弁方向の移動
   量を規制するストツパとを備えた電磁式燃料噴射弁にお
   いて、前記ストツパの両側に前記ボール弁の半径方向の
   動きを規制する第一の支持部及び第二の支持部を有する
   ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 　２．請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   第一の支持部は前記ボール弁のガイドリングの外周面を
   案内支持する磁気回路を構成するコアの先端に設けられ
   た中空部の内壁であることを特徴とする電磁式燃料噴射
   弁。
3. 　３．請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   第二の支持部は前記ボール弁のボールを案内支持する前
   記燃料旋回素子の内周面であることを特徴とする電磁式
   燃料噴射弁。
4. 　４．請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   ストツパは前記第１の支持部よりも前記第二の支持部に
   近い位置に配置されていることを特徴とする電磁式燃料
   噴射弁。
5. 　５．請求項２記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   ガイドリングは薄肉円筒部材で構成され、前記ボール弁
   と異なる材料で構成されていることを特徴とする電磁式
   燃料噴射弁。
6. 　６．弁座及び該弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔
   を有するノズル体と、前記弁座の上流側に設けられた燃
   料旋回素子と、前記ノズル体内で軸方向に摺動するボー
   ル弁とを備えた電磁式燃料噴射弁において、前記ボール
   弁は軸心に空洞を有するロツドの前記燃料噴射孔側にボ
   ールを配置したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
7. 　７．請求項６記載の電磁式燃料噴射弁において、前記
   ボール弁の開口端部にガイドリングを一体的に設けたこ
   とを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
8. 　８．請求項１ないし請求項７記載の電磁式燃料噴射弁
   において、前記ボール弁がリストした際に前記ボール弁
   と前記弁座とによつて形成される環状すき間の面積を前
   記燃料旋回素子の溝断面積よりも小さくしたことを特徴
   とする電磁式燃料噴射弁．
9. 　９．請求項１ないし請求項７記載の電磁式燃料噴射弁
   において、前記燃料噴射孔での燃料の流速を最も大きく
   したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
10. 　１０．請求項１ないし請求項９記載の電磁式燃料噴射
    弁と、該燃料噴射弁の上流側に設けられ、吸入空気量を
    測定する空気流量計と、排気マニホールドに設けられた
    センサと、前記燃料噴射弁の噴射量を前記空気流量計か
    らの信号によつて決定し、前記センサからの信号によつ
    て補正することによつて制御する制御装置とを備えたこ
    とを特徴とする内燃機関。