JPH04116264A - 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、内燃機関に燃料を供給する電磁式燃料噴射弁
に関する。

（従来の技術） 従来の電磁式燃料噴射弁は、噴射孔、弁座、案内孔等が
形成される弁本体と、前記案内孔内に軸方向に摺動可能
に収納される弁部材等を有している。弁部材は、その当
接部が弁座に当接して内燃機関への燃料供給を停止する
閉位置と前記当接部が弁座から離隔されて内燃機関への
燃料供給を許す開位置との間を電磁アクチュエータによ
って駆動される。

このような電磁式燃料噴射弁は、内燃機関の気筒内また
は吸気管内に燃料を噴射するように装着されており、吸
入空気と良く混合するように噴射燃料を微粒化する必要
がある。

燃料の微粒化を促すようにした従来の電磁式燃料噴射弁
は、例えば、実開昭６０−１３９０７７号公報に示され
るように、燃料を旋回させるようにして燃料を微粒化す
る手段を提案している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記公報に示される構造をもつ従来の電
磁式燃料噴射弁は、弁座の下流側に燃料を旋回させるた
めの螺締溝を形成し、その螺締溝出口部が吸気管に直接
連通しているため、燃料の旋回流（スワール）の中心部
分の圧力が雰囲気圧力にまで低下する。そのため、内燃
機関の気筒内あるいは吸気管内雰囲気が高温負圧下にお
いては燃料が沸騰し易く、噴射量が設定量に比べ減少す
るという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、燃料の旋回流形成手段出口部の圧力を噴射孔出
口部の圧力よりも高くし、燃料の気化を抑えて燃料噴射
量変動の少ない燃料の微粒化を促進した噴射弁を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明の電磁式燃料噴射弁は、往復動可能
な弁部材と、前記弁部材を軸方向に移動可能に案内する
案内孔と前記弁部材の当接可能な弁座部と噴射孔とを有
する弁本体と、前記弁座部の上流側の前記弁部材または
前記弁本体に形成され、燃料の旋回流を形成する旋回流
形成手段とを備え、前記案内孔から前記旋回流形成手段
を経て前記噴射孔までの圧力損失に対し、前記旋回流形
成手段の人口部から出口部までの圧力損失を１０〜６０
％の範囲に設定したことを特徴とする。

（作用） 本発明の電磁式燃料噴射弁によれば、旋回流形成手段の
入口部から旋回流形成手段の出口部までの圧力損失が燃
料噴射弁の圧力損失に対し前記所定の範囲内に設定され
るため、旋回流形成手段により均一な薄膜状に形成され
た燃料は旋回流形成手段の出口部で微粒化が促進される
と共に、旋回流形成手段と弁座部の中間で燃料が急激に
蒸発して噴射量が過度に低下することが防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図〜第７図は、車両に搭載される火花点火式内燃機
関の吸気管内に燃料を供給する電磁式燃料噴射弁の第１
の実施例を示す。

第７図に示すように、燃料タンク２から燃料ポンプ３に
よって汲み上げられた燃料は、フィルタ４を通して通路
６に送られ、この通路６から分岐された分岐通路８によ
り電磁式燃料噴射弁ｌに圧送される。余剰燃料は、圧力
制御弁７から燃料タンク２に戻される。燃料噴射弁１に
供給される燃料の圧力は、圧力制御弁７によって吸気管
内圧力に対し一定の差圧になるように調節されている。

燃料は、比較的蒸気圧の低い例えばガソリンが用いられ
、燃料の圧力は３００ｋＰａ程度の比較的低圧に設定さ
れている。

電磁式燃料噴射弁ｌは、弁本体１１と、弁ケース１２を
有し、その弁ケース１２の先端部を折り曲げて弁本体１
１に押し付けることによってこれら弁本体１１と弁ケー
ス１２が一体に連結されている。弁本体１．１には調量
が完了した燃料を吸気管に噴射供給するための噴射孔１
４と、截頭円錐面で形成された弁座部１６とが形成され
ている。

また弁本体１１には軸方向に延びる案内孔１７が形成さ
れ、この案内孔１７に細長いニードル形式の弁部材２０
が収容されている。弁部材２０には軸方向に互いに離間
して第１の摺動部２１および第２の摺動部２２が備えら
れ、第１の摺動部２１は、第２図に示す如く側壁面に四
面の平坦部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ　　２２ｄを有し、
第２の摺動部２２は、第３図に示す如く噴射燃料に旋回
エネルギーを与えるための螺線状溝１５を６本有してい
る。これら第１の摺動部２１と第２の摺動部は、２２が
案内孔１７の内壁面に対し数μｍの隙間が得られるよう
にして滑らかに摺動可能に嵌合されている。

そして第２の摺動部２２の外周に螺旋状の６本の螺旋溝
１５が形成されている。螺旋溝１５と案内孔１７の内壁
面との間に形成される第１の間隙２８は、調量面積Ａ、
を有している。

弁部材２０の先端に形成される当接部２３は、第４図な
いし第６図に示されるように、弁座部１６に当接して噴
射孔１４を閉じる第５図に示す閉位置と、弁座部１６か
らリフト量Ｈだけ離間されて噴射孔１４を開（第６図に
示す開位置との間で弁本体１１に対し移動可能になって
いる。

そして、弁部材２０には、この弁部材２０が第６図に示
す開位置にあるとき、弁座部１６と協働してこの弁座部
１６との間に燃料調量用の第２の間隙２４を画定する調
量両足部２６が形成されており、この第２の間隙２４は
調量面積Ａ２を有していると共に、その調量確定部２６
は截頭円錐面に形成されている。また調量確定部２６は
燃料噴°射弁１内を流れる燃料の流れに関して当接部２
３の上流側に位置している。

第１の摺動部２１と第２の摺動部２２と間の弁部材２０
と案内孔１７の内壁面で囲まれる位置から噴射孔１４に
至るまでの圧力損失は、その圧力損失の１０〜６０％を
燃料調量用の第１の間隙２８で受け、４０〜９０％を前
記燃料調量用の第２の間隙２４で受けるように設定され
ている。

第７図に示すように、弁部材２０の後端と弁ケース１２
との間には円盤状のストッパ３１が嵌挿固定され、弁部
材２０に備えられたフランジ３２がそのストッパ３１に
当接することによって弁部材２０の開位置が定まるよう
になってし）る。弁部材２０の後端部はストッパ３１の
内式３１ａを貫通して弁ケース１２内に延びている。弁
ケース１２内には、弁部材２０を駆動してこの弁部材２
０を第５図に示す閉位置と、第６図に示す開位置との間
で移動させる電磁アクチュエータ３５が設けられている
。

電磁アクチュエータ３５は、弁部材２０の後端部に連結
されたアーマチュア３６と、弁ケース１２に対して固定
されるステータ３７と、ステータ３７の周りに巻装され
る電磁コイル３８等を有している。

アーマチュア３６は、復帰用コイルスプリング３９によ
り閉方向つまり第７図で下方に付勢されている。電磁コ
イル３８に電流が供給されると電磁力が発生し、この電
磁力によりアーマチュア３６は復帰用コイルスプリング
３９の付勢力に抗してステータ３７に吸引される。アー
マチュア３６がステータ３７に吸引されるとき、ストッ
パ３１にフランジ３２が当接すると、その位置で弁部材
２０が第６図に示す開位置となる。電磁コイル３８への
電流の供給が停止されると、復帰用コイルスプリング３
９の付勢力によりステータ３７からアーマチュア３６が
離れる方向に移動し、弁部材２０の当接部２３が弁座部
１６に当接することによって弁部材２０を第５図に示す
閉位置におく。

電磁コイル３８は、端子４１を介してマイクロコンピュ
ータを含む電子制御回路４２に接続され、その電子制御
回路４２が電磁コイル３８への電流の供給および停止を
制御する。

ステータ３７のフランジ４３は、弁ケース１２の後端に
固定される。ステータ３７に対し反対側のフランジ４３
の端面からは分岐管８に接続される継手部４４が一体を
なして延びており、その継手部４４内にはフィルタ４６
が設けられるとともに、復帰用コイルスプリング３９の
付勢力を調節するためのアジヤスティングバイブ４７が
設けられている。

アジヤスティングバイブ４７の内部通路４８の上流側端
部は継手部４４を介して分岐管８に連通ずる。アジヤス
ティングバイブ４７の下流側端部は、アーマチュア３６
に形成される内式４９およびそのアーマチュア３６の外
周部、弁部材２０の平坦面部５１、ストッパ３１の中心
孔５２および弁部材２０と案内孔１７の壁面との間の燃
料通路５３を介して弁座部１６に連通している。弁部材
２０が第６図に示す開位置にあると、分岐管８からの加
圧燃料が弁座部１６を通って噴射孔１４から吸気管内に
噴射される。

次に作動について説明する。

電子制御回路４２からＩ！磁アクチュエータ３５の電磁
コイル３８に電流が供給されていないとき、復帰用コイ
ルスプリング３９の付勢力により第５図に示すように弁
部材２０の当接部２３を弁座部１６に当接し、内燃機関
への燃料の供給を停止する。

電子制御回路４２から電磁コイル３８に電流が供給され
ると、復帰用コイルスプリング３９の付勢に抗してステ
ータ３７にアーマチュア３６を吸引し、ストッパ３１に
フランジ３２を当接するまで弁部材２０をリフト量Ｈだ
け移動して第６図に示すように開位置になる。

このとき分岐管８からの加圧燃料は、フィルタ４６、内
部通路４８、中心孔４９、平坦部５１、中心孔５２、燃
料通路５３、第１の間隙２８、および燃料通路５３、第
２の間隙２４噴射孔１４を通って気筒内または吸気管内
に噴射される。

案内孔１７を流れる加圧燃料は、旋回流形成手段として
の螺旋溝１５を通る間に１０〜６０％の圧力損失を生じ
ることにより旋回エネルギが与えられ、噴射孔１４から
噴射されるとき広い角度の中空円錐状の液膜を形成する
。

第１の間隙２８を通る燃料に旋回エネルギを与えてスワ
ール（旋回流）を形成するようにしたのは、液膜を均一
に薄くすることにより微粒化を促進するためである。

噴射孔１４から噴射される燃料の噴霧角度αを第１０図
に示すように表すと、第８図に示すように弁座部１６の
圧力損失が９０％未満のとき燃料の噴霧が安定し、広い
角度の中空円錐状の液膜形成により噴霧の良好な微粒化
が得られる。

弁座部１６の圧力損失を４０％を超える値にしたのは、
旋回流形成手段での圧力損失を６０％以下にすることで
燃料の過度の蒸発を抑止し、実噴射量があらかじめ設定
された目標噴射量より低下するのを防止するためである
。すなわち、第９図に示すように、吸気管圧力が低下し
ているとき燃料は蒸発しやすいのであるが、例えば、吸
気管圧力−５００ｍｍＨｇ　（スロットル全閉時）かつ
燃料温度６０℃のときのように、燃料が最も沸騰し蒸発
し易い状況にある場合、弁座部１６の圧力損失を４０％
を越える値に設定しておくと、弁座部１６の近傍で燃料
が蒸発しにくくなるからである。

なお、燃料の圧力損失の割合を変化させるには、例えば
螺旋溝１５の燃料の通路面積を加工代で設定し、かつ弁
部材２０のリフト量Ｈ（開口面積）とで設定する。

第１１図および第１２図は、本発明の第２の実施例を示
している。第２の実施例は、燃料にスワールを発生させ
るための旋回流手段の変形例を示す。

第１１図および第１２図に示すように、円筒状の弁本体
１１の外周に円筒状の弁ハウジング６１を固定している
。弁本体１１の外周に形成される間隙溝６０は、通孔６
２により弁部材２０の周囲の燃料通路５３に連通してい
る。弁本体１１の通孔６２よりさらに先端部には、間隙
溝６０と燃料室６３とを連通ずる４本の通孔６４ａ、６
４ｂ１６４ｃ　　６４ｄが開口している。第２の摺動部
２２は、截頭円柱状であって案内孔１７に摺動自在に案
内されている。他の構成部分については基本的に第１の
実施例と同様であるので、同一の構成部分には同一符号
を付す。

第２実施例によれば、弁部材２０の周囲の燃料通路５３
から連通孔６２を通して間隙溝６０に入った加圧燃料は
、通孔６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄを通して燃料室
６３に入ると、この燃料室６３を囲む弁本体内壁面１１
ａに燃料が案内されてこの内壁面１１ａに沿って旋回流
が形成される。

弁部材２０の当接部２３は、旋回流形成手段としての通
孔６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの下流側の弁座部１
６に当接可能である。

第２の実施例においては、旋回流形成手段としての通孔
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄを通る燃料が圧力損失
を１０％〜６０％の範囲で生じ、さらに当接部２３の近
傍で残りの圧力損失を生じるため、旋回流が形成される
ときに一気に燃料が蒸発することはなく、噴射孔１４か
ら均一な微粒化された燃料が噴霧される。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明の電磁式燃料噴射弁によれ
ば、旋回流形成手段の出口部での圧力を吸気管圧力ある
いは筒内圧力よりも相対的に高い圧力に設定したため、
スワールを形成した燃料が一気に蒸発することはな（、
旋回流形成手段とその下流側の弁座部とで段階的に圧力
損失を生じるようにしたので、燃料の蒸発による燃料噴
射量の減少を抑制し、高温負圧環境下においても燃料噴
射量を適正に制御することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による電磁式燃料噴射弁
の弁本体および弁部材を表わす断面図、第２図は第１図
に示す１１−Ｕ線断面図、第３図は第１図に示す■−■
線断面図、第４図は第１の実施例の旋回流形成手段を表
す断面図、第５図は閉弁ときの弁本体と弁部材の位置関
係を表す拡大断面図、第６図は開弁ときの弁本体と弁部
材の位置関係を表す拡大断面図、第７図は本発明の第１
の実施例による電磁式燃料噴射弁を表す断面図、第８図
は弁座部の圧力損失と噴震角度の関係を表す特性図、第
９図は弁座部の圧力損失とスワール出口部の圧力の関係
を表す特性図、第１０図は燃料噴霧角度を表す説明図、
第１１図は本発明の第２の実施例の弁本体と弁部材を表
す断面図、第１２図は第１１図に示す■−■線断面図で
ある。 ・・・電磁式燃料噴射弁、 ・・・弁本体、 ａ・・・弁本体内壁面（旋回流形成手段）・・・噴射孔
、 ・・・螺旋溝（旋回流形成手段）、 ・・・弁座部、 ・・・案内孔、 ・・・弁部材、 ａ、−６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ ・・・通孔（旋回流形成手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）往復動可能な弁部材と、 前記弁部材を軸方向に移動可能に案内する案内孔と前記
   弁部材の当接可能な弁座部と噴射孔とを有する弁本体と
   、 前記弁座部の上流側の前記弁部材または前記弁本体に形
   成され、燃料の旋回流を形成する旋回流形成手段とを備
   え、 前記案内孔から前記旋回流形成手段を経て前記噴射孔ま
   での圧力損失に対し、前記旋回流形成手段の入口部から
   出口部までの圧力損失を１０〜６０％の範囲に設定した
   ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。