JPH04370366A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用電磁式燃料
噴射弁に係り、特に、静的流量のばらつきがなく、極め
て生産性が良好で、且つ、微粒化特性に優れた電磁式燃
料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関では、環境汚染問題に
伴う排気浄化規制の強化や、省資源に係わる燃料消費量
の低減等の要求に応えるため、燃料噴射装置は気化器か
ら電子式へと移行している。

【０００３】電子制御燃料噴射装置のなかでも、特に、
各気筒毎に燃料噴射弁が配置されるマルチポイント噴射
方式では、燃料噴射弁が吸気弁の近くに取り付けられて
いるため、噴霧が吸気管内壁や燃焼室壁等に付着して燃
料の混合がうまく行われない。

【０００４】つまり、燃料噴射弁への要求は、噴霧燃料
をより正確な量だけ狙った場所へ供給することであり、
とくに、燃料微粒化は重要な技術となる。なぜならば、
微粒化状態が不十分であると、始動時に多量のＨＣを排
出したり、燃料消費量が多くなるなどエンジン性能への
影響は大きい。

【０００５】そこで、発明者らは、燃料微粒化を主眼と
した検討を行い、弁形状の最適化に努めてきた。特開昭
６３−３７３７号公報は、これを代表するものであり、
弁座の上流側に配設され、供給された燃料に旋回力を与
える燃料旋回素子と、弁座の下流側に設けられた燃料噴
射孔と、燃料旋回素子によって旋回力が与えられた燃料
を燃料噴射孔より噴射させるボール弁とを備え、ボール
弁の開閉時間を制御することによって燃料の噴射量を制
御する電磁式燃料噴射弁であって、燃料旋回素子の入口
から燃料噴射孔までの流路が連続的にせばまる様に構成
したものである。これにより、圧力降下が極めて小さい
燃料を噴射孔に供給でき、効率の良い旋回燃料によって
優れた微粒化燃料を得ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、燃
料旋回素子の燃料入口から燃料噴射孔に至るまでの燃料
通路の流動の安定化については支障のない設計がなされ
ているが燃料噴射孔自身は、その噴射孔の断面積、すな
わち、出口面積（孔径）の取り扱いしかなされてなかっ
たため、噴射孔通路の流動の安定化という点での考慮が
欠けていた。

【０００７】本発明の目的は、噴射孔内の軸方向の流れ
損失のばらつきを抑えて流動の安定化を図り、静的流量
の時間的変化の極めて小さい噴射を行い得る電磁式燃料
噴射弁を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の第一の特徴は、弁座の上流側に配設され、供
給された燃料に旋回力を与える燃料旋回素子と、弁座の
下流側に設けられた燃料噴射孔と前記燃料旋回素子によ
って旋回力が与えられた燃料を前記燃料噴射孔より噴射
させるボール弁とを備え、前記ボール弁の開閉時間を制
御することによって燃料の噴射量を制御する電磁式燃料
噴射弁であって、前記燃料旋回素子の入口から前記燃料
噴射孔までの流路が連続的にせばまる様に構成した電磁
式燃料噴射弁において、前記燃料噴射孔はその入口部分
から出口部分までの流路断面積が次第に小さくなる様に
構成したことにある。

【０００９】また、本発明の第二の特徴は、弁座の上流
側に配設され、供給された燃料に旋回力を与える燃料旋
回素子と、弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔と前記
燃料旋回素子によって旋回力が与えられた燃料を前記燃
料噴射孔より噴射させるボール弁とを備え、前記ボール
弁の開閉時間を制御することによって燃料の噴射量を制
御する電磁式燃料噴射弁であって、前記燃料旋回素子の
入口から前記燃料噴射孔までの流路（断面積）が連続的
にせばまる様に構成した電磁式燃料噴射弁において、前
記燃料噴射孔の噴射孔長さが噴射孔径より小さくなる様
に構成したことにある。

【００１０】

【作用】燃料噴射孔の入口部分から出口部分に向って、
流路断面を次第に小さくすると、噴射孔入口部後流の縮
流流れに誘発される逆流流れが存在しなくなり、噴射孔
軸方向においてその流れ損失のばらつきを小さくできる
。

【００１１】また、噴射孔の長さを噴射孔の出口孔径よ
り小さくすることによって、噴射孔入口部後流に生じる
縮流の影響を未然に低減でき、噴射孔軸方向においてそ
の流れ損失のばらつきを小さくできる。

【００１２】これらは、噴射孔内の流動を安定化し、静
的流量の時間的変動を抑制するもので、正確な噴射制御
が行える。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図５を
用いて説明する。

【００１４】図１は、本発明に係る第一実施例を示すも
のであり、オリフィス８部分の拡大断面図である。オリ
フィス８は燃料の入口部分８ａから出口部分８ｂに向け
てその断面積が次第に小さくなるように構成される。 （傾斜角θで示される。）図２は、本発明に係る第一実
施例の噴射孔８をもつ電磁式燃料噴射弁（以下、噴射弁
という）１の縦断面図である。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ューティの
オン−オフ信号によりシ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，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とボール弁６からなる可動部
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
入保持するための穴が開けてある。スプリング１０の上
端はセット荷重を調整するためにコア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。 また、コア２とヨーク３の間には、外部に燃料が流出す
るのを防ぐためのＯリング１２が介装されている。 磁気回路を励磁するコイル１４はボビン１３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１５の端子１７はコア２のつば
部に設けた孔１６に挿入され、端子１７とコア２の間に
はＯリング１８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）１９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
が孔１６の入口にかぶせられる。また、ヨーク３の有底
部には可動部４Ａを受容するプランジャ受容部２１が開
けられており、更に、プランジャ受容部２１の径より大
径でそこにストッパ２２及びバルブガイド７を受容する
バルブガイド受容部２３がヨーク先端まで貫設されてい
る。また、ヨーク３の他方端には、燃料流入通路２４か
ら燃料中、配管中のごみ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２５が設けられている。コイ
ル１４へコントロールユニットからの信号を伝える端子
２６は端子１８に接合されている。これら端子２６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２７を形成する。可動部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２８とから構成されている。ガイドリング２８
はコア２の先端に開けられた中空部の内壁２９で、また
ボールバルブ６はバルブガイド７の中空部の内壁３０に
挿入される円筒状の燃料旋回素子３１の内周面３２で、
それぞれガイドされている。バルブガイド７には、ボー
ル弁６をガイドする円筒状の燃料旋回素子３１に引きつ
づいて、ボール弁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の中央にはオリフィス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３３が形成されている。

【００１５】このように構成された、本噴射弁の動作を
説明する。噴射弁１は電磁コイル１４に与えられる電気
的なオン−オフ信号により、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１４にパルスとして与えられる。コイル
１４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
っているボール弁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オリフィス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２５を介して流入通路２４より電磁
弁組体の内部に流入し、コイル組立体１５の外周，スト
ッパ２２とロッド５のすき間，燃料旋回素子３１を通っ
て、シート部へ旋回供給され、開弁時にオリフィス８を
通って吸気管内に噴射される。

【００１６】電磁コイル１４が消滅されると可動部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。

【００１７】ここに燃料の微粒化に寄与する点について
記述する。

【００１８】燃料は、燃料旋回素子３１に至ると、旋回
素子に設けた軸方向溝、これに連通する径方向溝から弁
座９シート面に向かって流れるが、この際、軸中心より
偏心して構成される径方向溝の出口で旋回流れが発生す
る。この旋回流れは、弁座９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オリフィス
８に至る。

【００１９】なお、溝及びボール６がリフトした際に弁
座９のシート面間に生ずる環状すき間を流れる際の燃料
の圧力降下はごく僅かになるように設計されている。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、オリフィス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
。

【００２０】ここに、再度図１に戻り、噴射孔８内の燃
料の流動について説明する。また、説明にあたっては、
発明者らの実験結果を示す図３を用いて記述する。

【００２１】ボール弁６の移動によって弁座９のシート
面が開放されると、ボール弁６の周辺よりオリフィス８
に至る旋回燃料は、入口部分８ａから出口部分８ｂに向
かって逆流流れを生じなく壁面に沿う安定した流れを形
成する。従って、軸方向にその流れ損失の大きな変化も
なくオリフィス８の出口部分８ｂの孔径を調整すること
によって、流量調整が行えると共に、正確な噴射量制御
が可能となる。

【００２２】図３は、実験結果を示したもので、オリフ
ィス８の傾斜角θと静的流量の変化割合との関係を示し
たものである。静的流量Ｑ０の目標値はＱｍａｘで＋１
．５％、Ｑｍｉｎは−１．５％であり、これを満足でき
る傾斜角θは５度以上となっている。

【００２３】図４は、本発明に係る第二の実施例を示す
ものであり、オリフィス８０部分の拡大断面図である。 オリフィス８０は、その軸方向長さｌが出口部分８０ｂ
の孔径ｄ０　より小さく形成される。なお、第一の実施
例と同様に、この場合にもオリフィス８０の入口部８０
ａから出口部分８０ｂに向けてその断面積が次第に小さ
くなるように構成される。なお、オリフィス８０部分を
除く他の構成は図２と同様である。

【００２４】その流動は、ボール弁６の移動によって弁
座９０のシート面が開放されることにより始まるが、ボ
ール弁６の周辺よりオリフィス８０に至る旋回燃料は、
入口部分８０ａで縮流流れとなるが、逆流流れを誘発す
る間もなく出口部分８０ｂに至る。従って、縮流による
悪影響を未然に防ぎ、軸方向において、その流れ損失の
ばらつきも少なくなり、正確な噴射量制御が可能となる
。

【００２５】図５は、第二の実施例に係る実験結果を示
したもので、オリフィス８０の軸方向長さｌと出口部分
８０ｂの孔径ｄ０との比ｌ／ｄ０と、静的流量の変化割
合との関係を示したものである。

【００２６】静的流量の変化割合の許容値は±１．５　
％でありこれを満足できるｌ／ｄ０　は１以下となって
いる。

【００２７】このように、いずれの場合にも、オリフィ
ス内の流動が安定化されており、正確な噴射量制御を行
うことができる。

【００２８】また、いずれの構成でも、オリフィス出口
部分の孔径を定めることにより、静的流量が決まるので
、極めて生産性の高い電磁式燃料噴射弁とすることがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、燃料噴射孔内の旋回燃
料の流動が安定化するので、静的流量の時間的変化を極
めて小さくでき精密な噴射制御が可能になり、噴射孔の
出口径を管理することによって静的流量が定まるので極
めて生産性の良い電磁式燃料噴射弁を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のオリフィス部分の説明図
。

【図２】本発明に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図。

【図３】第一実施例に係る実験結果の説明図。

【図４】本発明の第二実施例に係るオリフィス部分の説
明図。

【図５】第二実施例に係る実験結果を示す説明図。

【符号の説明】

６…ボールバルブ、７…バルブガイド、８…燃料噴射口
、８ａ…燃料導入部、８ｂ…出口端部、９…シート面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁座の上流側に配設され、供給された燃料
   に旋回力を与える燃料旋回素子と、弁座の下流側に設け
   られた燃料噴射孔と、前記燃料旋回素子によって旋回力
   が与えられた前記燃料を前記燃料噴射孔より噴射させる
   ボール弁とを備え、前記燃料旋回素子から前記燃料噴射
   孔までの上流側の燃料流路が連続的にせばまる様に構成
   される電磁式燃料噴射弁において、前記燃料噴射孔の入
   口から出口までの流路断面積が次第に小さくなる様に構
   成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。