JPH079230B2

JPH079230B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JPH079230B2
Application number: JP60220726A
Authority: JP
Inventors: 英雄木内; 王幸小川; 博志山添; 仁志田坂
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1985-10-03
Filing date: 1985-10-03
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS6282268A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電子制御式燃料噴射装置に使用される燃料噴射
弁に関し、特にニードル弁タイプの燃料噴射弁に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来より公知の、例えば実開昭60−88070号公報に示さ
れるような燃料噴射弁は内部に電磁コイルを備え、この
電磁コイルに対して電気信号を供給することでニードル
弁が作動し、噴射孔より燃料をエンジンに噴射供給する
ものであった。このような燃料噴射弁は電磁コイルへの
電気信号をエンジン制御ユニットにより制御すること
で、エンジンの作動状態に対応した最適の燃料供給が実
現できるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで近年においては、大気汚染防止のために排気ガ
ス再循環装置（EGR）を備えたエンジンがあるが、上記
公報に示されるような燃料噴射弁をこのEGR付エンジン
の吸気管に装着した場合、EGRによる排気ガスに含まれ
た微細なチリ等が噴射孔付近、特に噴射孔より突出した
ピントルの外周面に付着する。このようなチリ等の付着
が進行し、噴射孔にまで達するようになると、噴射孔が
狭くなり、燃料噴射弁からエンジンに供給される燃料量
が所望とする量より減少するようになるため、エンジン
作動が不調になる場合があるという問題点がある。

上記の問題点はEGR付エンジンに限られたものではな
く、例えば燃料として粗悪なものを使用した場合の、エ
ンジンの吸気管側への吹き返しの強いものの場合にも上
記同様な現象が顕著に現われ、同様な問題が生じる。

従って本発明の目的は、上記問題点に鑑み、噴射孔付
近、特にピントルへのチリ等の付着を充分に抑制し、た
とえEGR付エンジンに使用されたり、粗悪燃料が使用さ
れて、吹き返しの強いエンジンに使用されたとしても、
長年に渡って充分に使用に耐えうる燃料噴射弁を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明では、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁において、軸方向に向けて突出形成された棒状のピントルを先端に
有し、軸方向に移動可能に設けられたニードル弁と、前記ニードル弁の外周面と当接して前記ニードル弁の移
動に応じて燃料流を断続する弁座と、該弁座より下流に
形成され前記ピントルが微小隙間を介して貫通して前記
ピントルを外部に向けて突出させる噴射孔とが形成され
たボディと、前記ボディに装着され、前記噴射孔から噴射された燃料
を複数方向へ向けて分流する開口通路を形成する通路形
成部材とを備え、前記開口通路が、前記ピントルを収容するピントル収容
空間部と、該ピントル収容空間部より下流に位置し前記
ピントル収容空間部より小さい通路断面積を有する連通
空間部とを有するとともに、前記噴射孔から外部へ向け
て先細のテーパ状であって、中心軸が前記ピントルの軸
方向に対してそれぞれ異なる角度をなし、少なくとも前
記噴射孔側で部分的に重複して交差線に沿って稜線を形
成する複数の孔をもって形成されており、前記ピントル収容空間部の軸方向垂直断面積A1と前記ピ
ントルの軸方向垂直断面積A2との比A1/A2が12以上であ
り、前記連通空間部をなす孔の断面積A3と前記ピントル
と前記噴射孔との隙間面積A4との比A3/A4が5.5以上であ
り、しかも前記連通空間部をなす孔の長さＬとその最小
孔径ｄとの細長比L/dが２以下であることを特徴とする
燃料噴射弁という技術的手段を採用する。

〔作用〕

上記の本発明の構成によると、ピントル収容空間部より
下流科に、このピントル収容空間部より断面積が小さい
連通通路部が形成されるから、チリ等の付着物がピント
ル周辺やニードル弁と弁座との当接部近傍に到達しにく
くなり、ピントル周辺やニードル弁と弁座との当接部近
傍への付着物の付着が抑制され、燃料噴射量の変化が抑
制される。しかも、開口通路は先細のテーパ状の複数の
孔を重複させて、それらの孔内面の交差線に沿って稜線
を形成しているから、ピントルと噴射孔との隙間から噴
射され、ピントルによって微流化された燃料が確実にし
かもスムーズに複数方向へ分岐される。さらに、ピント
ル収容空間部の軸方向垂直断面積A1とピントルの軸方向
垂直断面積A2との比A1/A2が12以上であり、連通空間部
をなす孔の断面積A3とピントルと噴射孔との隙間面積A4
との比A3/A4が5.5以上であることから、噴射孔から噴射
された燃料を複数方向へ分流する通路形成部材を設けて
も、所望の噴射量が確実に得られる優れた調量性が維持
される。さらには、連通空間部をなす孔の断面積A3とピ
ントルと噴射孔との隙間面積A4との比A3/A4が5.5以上で
あり、しかも連通空間部をなす孔の長さＬとその最小孔
径ｄとの細長比L/dが２以下であることから、ベーパー
が発生して所望の調量性が得にくくなる負圧や高温状態
においても優れた調量性が維持される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第４図は本発明実施例の電磁式燃料噴射弁が設けられる
エンジンならびにその周辺装置の構成を示す構成図であ
る。

電磁式燃料噴射弁（以下単に「噴射弁」と言う）100
は、エンジン101の各気筒に対応して分岐する吸入分岐
管102に対応して、吸気分岐管102内にその先端部がわず
かに突出するように設けられている。各吸入分岐管102
は、サージタンク103に連通しており、このサージタン
ク103にはエアクリーナ104、エアフローメータ105、ス
ロットル弁106を介して吸入された吸気が導入されてい
る。

エンジン101には吸気弁107および排気弁108が設けられ
ており、吸気分岐管102の吸気弁107近傍にて噴射弁100
から噴射された燃料と吸入空気とが混合された混合気が
吸気弁107を介してエンジン101の燃焼室109に導かれ
る。燃焼室109で図示しない点火プラグにより点火さ
れ、爆発、燃焼された燃焼ガスは排気ガスとして排気弁
108を介して排気管110へと導かれ、この排気管110を介
して大気へと排出される。またサージタンク103と排気
管110とを連結するバイパス通路111が設けられており、
このバイパス通路111の間にはEGR弁112が設けられてい
る。そしてこのEGR弁112を介して排気ガスの一部がサー
ジタンク103に送り返されている。

また噴射弁100に対しては燃料タンク113内の燃料が燃料
ポンプ114によりフィルター15を介して圧送されてお
り、この燃料の圧力は圧力制御弁116によりサージタン
ク103内の圧力に対して所定値だけ高い圧力状態となる
ように制御されている。

エンジン制御ユニット117はマイクロコンピュータ等に
より構成されており、エアフローメータ115からの吸入
空気量に対応した信号やエンジン101に設けられたディ
ストリビュータ118からのエンジン101の回転に同期した
パルス信号や、その他図示しないセンサからこの信号を
受けて、その時のエンジン状態に見合った噴射弁100の
開弁時間や、EGR弁112の開閉の判断の演算を実行すると
共に、この演算結果に応じた信号を噴射弁100やEGR弁11
2に対して出力して、各装置の作動を制御する。

第１図、第２図、第３図に上記噴射弁100の詳細構成を
示す。

第１図において、噴射弁100のハウジング１は段付き筒
状をなし、ハウジング１の大径部には、スプール２に巻
回して電磁コイル３が配してある。スプール２には上方
より筒状の鉄心４が貫設してあり、鉄心４は上端部を燃
料供給管の接続部となすとともにその筒壁より突出せし
めたフランジ部をハウジング１の上方開口縁にかしめ固
定してある。鉄心４の上方開口にはフィルタ41が配設さ
れ、かつ筒内には燃料流通路をなすアジャストパイプ42
が固定してある。ハウジング１の上面には給電用コネク
タ５が樹脂により一体成形してあり、上記電磁コイル３
はコネクタピン51に接続してある。そしてこのコネクタ
ピン51を介してエンジン制御ユニット117の出力信号に
見合ったパルス電圧が供給される。

ハウジング１の小径部にはスペーサ61を介してボディ６
がかしめ固定してあり、ボディ６の、下方へ突出せしめ
た端面には噴射孔62ならびに噴射孔62の周囲に沿って弁
座63が形成してある。ボディ６内には上方よりニードル
弁７が摺動可能な状態で貫装してあり、ニードル弁７の
先端の弁座63に対応する円錐形状部分の先端にはピント
ル71が形成してあり、ニードル弁の略中央にはスペーサ
61と対向してストッパ72が形成してある。ニードル弁７
の上端には可動コア73が鉄心４と対向して連結してあ
り、可動コア73はこれとアジャストパイプ42間に配した
コイルバネ74により下方へ付勢されている。

ボディ６の噴射孔62が形成してある端部には、樹脂材料
又は、金属材料からなるスリーブ８が圧入固定されてお
り、このスリーブ８には噴射孔62に対応して噴射孔62か
らの燃料流を吸気分岐管102内に導く開口81が形成され
ている。

第２図、第３図は第１図図示の噴射弁100の先端の詳細
の構成を示す図である。第２図、第３図において、ニー
ドル弁７の先端に形成されたピントル71は、ニードル弁
７の先端側から一定径の円柱部711と、この円柱分711の
端部により徐々に径が小さくなっている第１テーパ部71
2と、この第１テーパ部712の端部より徐々に径が略円柱
部711の径と同程度の径まで大きくなった第２テーパ部7
13とからなっており、さらにその先端は円錐形状となっ
ている。このピントル71は噴射孔62の壁面に対してその
円柱部711にて微少隙間を介して噴射孔62を貫通してお
り、ピントル71の第１テーパ部712、第２テーパ部713は
スリーブ８の開口81の一部を形成するピントル収納空間
部811内に噴射孔62から突出して位置している。噴射弁1
00から噴射される燃料量は上記噴射孔62の壁面とピント
ル71の円柱部711との隙間部分において調量される。

スリーブ８に形成されたピントル収納空間部811は噴射
孔62から噴射される燃料の吸気分岐管102内への流れを
妨げない程度の容積に設定されており、従ってこのピン
トル収納空間部811は噴射孔62におけるピントル71と噴
射孔62の壁面との隙間に比べて、ピントル収納空間部81
1におけるピントル71とピントル収納空間部811の周囲壁
面との隙間が充分に大きい、ピントル71の突出方向に沿
った円筒形状の空間になっている。そしてこのピントル
収納空間部811はピントル71の噴射孔62の突出長さと略
同じ程度設定されている。また、スリーブ８にはピント
ル収納空間部811ら吸気分岐管102内の空間に通じる２個
の孔からなる連通空間部812が形成されており、この連
通空間部812をなす２個の孔は、それぞれピントル収納
空間部811から吸気分岐管102内部空間側に向って先細の
テーパ状の孔である。つまりピントル収納空間部811と
連通空間部812とにより開口81が構成される。両孔は、
ピントル71の軸中心に対して対称的に形成されており、
吸気分岐管102側での両孔の間隔は、ピントル71の外径
と略同程度である。そして両孔の中心軸はピントル71の
軸方向に対して若干の角度が設定されている。図を見て
も解かるように、連通空間部812をなす２個の孔による
通路断面積はピントル収納空間部811に比べて充分に小
さく設定されている。しかしながら、この連通空間部81
2の通路断面積は、噴射孔62から噴射された燃料がスム
ーズに吸気分岐管102内へと導かれるように、燃料噴霧
の流れを阻害しない程度の面積に設定されている。また
ピントル71の作動に対して、連通空間部812の２個の孔
により形成される２個の孔の間の隔壁部82のピントル収
納空間部811側の先端とピントル71の先端とが接触しな
いように所定の間隔が設定されている。

上記構成の噴射弁100に対して電磁コイル３にパルス電
圧が供給されると、可動コア３がコイルバネ74のばね力
に抗して鉄心４側に吸引され、この結果スペーサ61とス
トッパ72とが当接するまでニードル弁がリフトされ、弁
座63からニードル弁７の円錐形状部分が離れ、アジャス
トパイプ42より可動コア73を経てニードル弁７の円錐形
状部分と弁座部63とのシール部分の近傍にまで達した加
圧燃料が噴射孔62より噴射され、ピントル71の第２テー
パ部713にて微粒化され、スリーブ８の開口81の連通空
間部812をなす２個の孔を経て吸気分岐管102内に供給さ
れる。なおピントル71にて微粒化された噴流は、その噴
射圧力と吸気分岐管102内部の圧力との圧力差により２
個の孔（連通空間部812）へと誘導されて吸気分岐管102
内へと導かれる。

上記構成で上述のようにピントル収納空間部811に対し
て連通空間部812をなす２個の孔の断面積の和が小さく
なっているので、EGR装置により微細なチリ等を多量に
含んだ吸入空気は連通空間部812で絞られる形となって
ピントル収納空間部811に達しにくくなっており、所望
噴射量が実際に得られるような寸法形状に設定（この寸
法等の設定については後述する。）した場合の上記噴射
弁100と上記公報に示される従来構成の噴射弁とを第４
図に示される構成に装着した場合の所定運転サイクル数
になる対する噴射量の低下率の実験結果を第５図に示
す。第５図を見ても解るように、本実施例構成では低下
率を−５％以下に抑制でき、従来構成に比べて1/7以下
の低下率とすることができており、実用上の問題が解消
された状態となっている。なお上記運転サイクル数と
は、所定時間エンジン101を所定の回転数で作動させた
後に所定時間エンジン101を休止させたものを１サイク
ルとして、所定サイクル（例えば100サイクル）行った
もので、そしてエンジン作動中は常時EGR弁112を開とし
たものである。

第６図、第７図は上記構成の噴射弁100に対する所望の
噴射量を得るための条件を示す実験データに基づいたグ
ラフであり、第６図は、ピントル収納空間部811の軸方
向垂直面の断面積A₁を変化させたときのこの断面積A₁と
ピントル71の軸方向垂直面の最大断面積、すなわち外径
部分の断面積A₂との比A₁／A₂に対するエンジン101が所
望とする噴射量に対する実際の噴射量の変化率を示した
もので、A₁／A₂が12以上の状態で、実際の噴射量が所望
噴射量と略同じになる。ところでA₁／A₂が12未満で所望
噴射量より実際の噴射量が増加するのは、燃料が噴射孔
62よりピントル収納空間部811、連通空間部812を介して
吸気分岐管102内に噴射された際に、ピントル収納空間
部811の空間が小さいために、この部分の圧力状態がピ
ントル収納空間部811を通過する噴流によって、燃料圧
力と吸気分岐管102内の圧力との差圧より大きな差圧
（負圧）状態となって、燃料が吸い出されるような状態
になったからであると思われる。なおピントル71と噴射
孔62の壁面との隙間は数100μｍ以下に設定されてい
て、ピントル断面積A₂に比べて隙間面積は充分小さく、
開弁時間、燃料圧力を一定に設定した場合、ピントル71
の外径によって噴射量は略一義的に決定される。すなわ
ちピントル71の外径部の断面積によって噴射量を決定す
るピントル71の外径部と噴射孔62の壁面との隙間面積が
略一義的に決定される。従って、上記データから解かる
ことは、ピントル71の外径部と噴射孔62の壁面との隙間
に対してピントル71の外径部とピントル収納空間部811
の壁面との隙間は調量精度上、充分大きくする必要があ
るということである。

第７図は、連通空間部812をなす２個の孔の通路断面積
の和A₃を変化させた時のこの断面積A₃とピントル71の外
径部と噴射孔62の壁面との隙間の面積A₄との比A₃／A₄に
対するエンジンが低負荷に相当する状態での所望とする
噴射量に対する実際の噴射量の変化率を示したもので、
A₃／A₄が５以上の状態で実際の噴射量が所望噴射量と略
同じになる。ところでA₃／A₄が５未満で実際の噴射量が
所望噴射量より多くなるのも、上記ピントル収納空間部
811が小さい時の場合と同様の現象が連通空間部812にて
生じたものと思われる。従って、上記データから解かる
ことは、連通空間部812の面積A₃は噴射孔62の隙間面積A
₄に対して調量精度上、充分大きくする必要があるとい
うことである。

従って上記第６図、第７図の説明から、A₁／A₂が12以上
であって、A₃／A₄が５以上であれば、ピントル収納空間
部811の断面積より連通空間部812の断面積が小さくても
所望噴射量に対する実噴射量の変化はほとんど生じな
い。

さらに燃料温度が上昇した時や、吸気分岐管102内が機
関101の減速等によって負圧状態となった時には、噴射
弁100内の燃料にベーパが発生しやすくなり、特に上記
噴射弁100のごとく噴射孔62の先端にその噴流を絞るよ
うな構成がある場合はベーパー発生にともない調量性も
極めて悪化するようになる。

しかしこのような問題に対しては、以下のような寸法設
定とすることで解消することが可能となる。

（１）連通空間部812をなす２個の孔の断面積の和A₃と
ピントル71と噴射孔62との隙間面積A₄との面積比A₃／A₄
が、 A₃／A₄≧5.5 であること、（第８図参照）（２）連通空間部812をなす孔の長さＬと、その最小孔
径ｄとの細長比L/dが、 L/d≦２であること、（第９図参照）またピントル71の外径部の断面積A₂とピントル収納空間
部811の断面積A₁の比は上記のごとく、A₁／A₂≧12とす
ることで、上記問題は充分に解消される。

なお、第８図、第９図は本実施例構成により得られた実
験結果に基づいて得られたグラフである。

従って、上述の各条件を満たすことで、ピントル収納空
間部811に対して連通空間部811を絞った形として、EGR
装置等による微細なチリ等のピントル71ならびに噴射孔
62の周辺への付着を抑制した構成としても、噴射量の調
量性は損なわれない。

なお上述の実施例では、連通空間部812を２個の孔で構
成したが、上記の各条件を満たすように設定されていれ
ば、３個以上の孔で構成してもよく、またピントル71と
同軸的に形成される１個の孔で構成することも可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、チリ等の付着物がピ
ントル周辺やニードル弁と弁座との当接部近傍に到達し
にくくなり、ピントル周辺やニードル弁と弁座との当接
部近傍への付着物の付着が抑制され、燃料噴射量の変化
を抑制できる。しかも、チリの付着を抑制し、噴射され
た燃料を複数方向へ分流する部材を設けても、所望の噴
射量が確実に得られ優れた調量性を維持することができ
るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電磁式燃料噴射弁の断
面図、第２図は第１図図示の電磁式燃料噴射弁の噴射孔
側の構成を示す拡大断面図、第３図は第２図のＡ視図、
第４図は第１図図示の電磁式燃料噴射弁が設けられたエ
ンジンならびにその周辺装置の構成を示す概略構成図、
第５図は第１図図示の実施例構成の電磁式燃料噴射弁と
従来構成の電磁式燃料噴射弁との運転サイクル数に対す
る噴射量低下率の実験結果を示すグラフ、第６図乃至第
９図は本発明の電磁式燃料噴射弁の噴射孔、ならびにス
リーブ形状の寸法条件の変化による噴射量変化率を実験
結果に基づいて示したグラフである。１……ハウジング,3……電磁コイル,6……ボディ,7……
ニードル弁,8……スリーブ,62……噴射孔,71……ピント
ル,100……電磁式燃料噴射弁,811……ピントル収納空間
部,812……連通空間部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田坂仁志愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (56)参考文献特開昭61−272460（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁にお
いて、軸方向に向けて突出形成された棒状のピントルを先端に
有し、軸方向に移動可能に設けられたニードル弁と、前記ニードル弁の外周面と当接して前記ニードル弁の移
動に応じて燃料流を断続する弁座と、該弁座より下流に
形成され前記ピントルが微小隙間を介して貫通して前記
ピントルを外部に向けて突出させる噴射孔とが形成され
たボディと、前記ボディに装着され、前記噴射孔から噴射された燃料
を複数方向へ向けて分流する開口通路を形成する通路形
成部材とを備え、前記開口通路が、前記ピントルを収容するピントル収容
空間部と、該ピントル収容空間部より下流に位置し前記
ピントル収容空間部より小さい通路断面積を有する連通
空間部とを有するとともに、前記噴射孔から外部へ向け
て先細のテーパ状であって、中心軸が前記ピントルの軸
方向に対してそれぞれ異なる角度をなし、少なくとも前
記噴射孔側で部分的に重複して交差線に沿って稜線を形
成する複数の孔をもって形成されており、前記ピントル収容空間部の軸方向垂直断面積A1と前記ピ
ントルの軸方向垂直断面積A2との比A1/A2が12以上であ
り、前記連通空間部をなす孔の断面積A3と前記ピントル
と前記噴射孔との隙間面積A4との比A3/A4が5.5以上であ
り、しかも前記連通空間部をなす孔の長さＬとその最小
孔径ｄとの細長比L/dが２以下であることを特徴とする
燃料噴射弁。