JPH08246993A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴射弁自体が異物を捕集する自浄作用をもつ
ようにした電磁式燃料噴射弁を提供する。 【構成】 弁本体２９の案内孔の内部に往復動可能に設
けられる弁部材２７は、その内部に燃料中の異物を補足
するフィルタ６１が圧入固定されている。案内管４３の
内部を流れる燃料は、フィルタ６１、小径孔５８、通孔
５９、６０、案内孔２９ａを通って噴射孔３１から外部
へ噴射される。このため、弁本体２９と弁部材２７の精
密摺動機能を損なうことなしに、燃料中の異物を弁部材
２７の内部で捕集することができる。精密摺動部品であ
る噴射弁２０を構成する固定鉄心２１、可動鉄心２５、
圧縮コイルスプリング２８等の各部品の寸法管理等の異
物管理作業を軽減し、コストダウンをはかることができ
る。さらに、各部品の異物管理が不要となるため噴射弁
を構成する部品の製品不良発生率を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用の電磁式燃
料噴射弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関に用いられる電磁式燃
料噴射弁は、磁性体からなるハウジング内に固定鉄心、
電磁コイルおよび可動鉄心を収納し、電磁コイルに励磁
電流を流すことにより、可動鉄心に連結された弁部材を
駆動する。例えば図１２に示すように、燃料噴射弁１
は、ハウジング２内に軸方向に固定鉄心３、可動鉄心４
および弁部材５が配置され、固定鉄心３の外周部に電磁
コイル６が固定される。可動鉄心４および弁部材５は、
溶接等により軸方向に連結される。電磁コイル６に通電
すると、可動鉄心４が固定鉄心３に吸引され、弁部材５
が圧縮コイルスプリング７に抗して開弁方向に移動する
ことで、噴孔８から燃料が噴射される。

【０００３】この種の電磁式燃料噴射弁は、トップフィ
ード型のもので、固定鉄心３の燃料入口付近にフィルタ
９を設けている。このフィルタ９によって燃料噴射弁の
弁部材５の先端部における異物の噛み込みや、噴孔８の
詰まりを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電磁式燃料噴射弁によると、各噴射弁を構成
する各部品の製造段階において、フィルタ出口側の各部
品の全品について異物管理をする必要があるため、多大
な工数を必要とし、異物管理が煩雑になり、異物管理の
状態いかんによっては不良品が頻発するという問題が発
生することもある。また従来の電磁式燃料噴射弁におい
ては噴射弁自体に異物を捕集する自浄作用をもっていな
い。

【０００５】さらに本発明が解決しようとする第二の課
題として、噴霧特性を変えることでエンジン性能の向上
および排ガスエミッションの低減の要求に答えることで
ある。本発明の目的は、噴射弁自体が異物を捕集する自
浄作用をもつようにした電磁式燃料噴射弁を提供するこ
とにある。

【０００６】また本発明の他の目的は、精密摺動部品で
ある噴射弁を構成する各部品の異物管理作業の軽減と製
品不良発生率の低減とを両立した電磁式燃料噴射弁を提
供することにある。さらに本発明の他の目的は、簡単な
構成で噴射弁内部にスワールを形成することにより噴霧
特性制御及び燃料微粒化の促進が可能となる電磁式燃料
噴射弁を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の請求項１記載の電磁式燃料噴射弁は、内部に
燃料通路を有する往復動可能な弁部材と、前記弁部材の
前記燃料通路に設けられ、前記弁部材と共に往復動する
フィルタと、前記弁部材を軸方向に摺動可能な案内孔と
前記弁部材の当接可能な弁座と噴射孔とを有する弁本体
と、内部に燃料通路が形成され、前記弁部材の燃料入口
側端部に固定される筒状の可動鉄心と、内部に燃料通路
が形成され、前記可動鉄心の燃料入口側でこの可動鉄心
と同軸上に前記可動鉄心に隙間を介して配置される固定
鉄心と、前記弁部材を閉弁方向に付勢する付勢手段と、
前記固定鉄心の外周に設けられ、前記固定鉄心および前
記可動鉄心に磁束を形成することにより前記可動鉄心お
よび前記弁部材を前記付勢手段の付勢力に抗して開弁方
向に移動させる電磁コイルとを備えたことを特徴とする
構成を採用する。

【０００８】請求項２記載の電磁式燃料噴射弁は、請求
項１記載の構成において、前記弁本体の案内孔の内壁に
摺動する前記弁部材が、この弁部材軸方向に所定距離離
れた位置に摺動部を有することを特徴とする。請求項３
記載の電磁式燃料噴射弁は、請求項２記載の構成におい
て、前記弁部材の燃料通路が、前記弁部材の可動鉄心側
端部から軸方向に延びる内孔と、一端がこの内孔に連通
し他端が前記摺動部の前記噴射孔側の外壁に連通する通
孔とからなることを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の電磁式燃料噴射弁は、請求
項３記載の構成において、前記通孔の孔中心線が前記弁
部材の軸中心線から偏心した位置を通ることを特徴とす
る。

【００１０】

【作用及び発明の効果】請求項１記載の電磁式燃料噴射
弁によると、弁本体に対し往復摺動する弁部材の内部に
フィルタを設けたため、弁本体と弁部材の精密摺動機能
を損なうことなしに、燃料中の異物を弁部材の内部で捕
集することができる。また、精密摺動部品である噴射弁
を構成する弁本体、固定鉄心、可動鉄心等の各部品の寸
法管理等の異物管理作業を軽減し、コストダウンをはか
ることができる。さらに、各部品の異物管理が不要とな
るため噴射弁を構成する部品の製品不良発生率を低減で
きる。

【００１１】請求項２記載の電磁式燃料噴射弁による
と、弁部材の弁部材軸方向に所定距離離れた位置に摺動
部を有するため、弁本体の内部を往復直線運動する弁部
材のぶれが低減できるので、噴射孔から噴射される噴射
特性を良好にできる。 請求項３記載の電磁式燃料噴射
弁によると、燃料は、前記弁部材の内部を通して前記摺
動部の前記噴射孔側に供給することができる。したがっ
て、摺動部と案内孔の内壁との摺動接触により弁本体に
対する弁部材の支持安定性を向上することができる。

【００１２】請求項４記載の電磁式燃料噴射弁による
と、通孔の孔中心線が弁部材の軸中心線から偏心した位
置を通るため、弁本体の案内孔内に燃料の旋回流（スワ
ール）を形成することにより、燃料噴射特性を向上する
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の第１実施例による電磁式燃料噴射弁を図
１〜図３に示す。図１に示すように、燃料噴射弁２０
は、磁性材料からなるハウジング２６内に軸方向に固定
鉄心２１、可動鉄心２５、弁部材２７および弁本体２９
が収納される。軸方向に摺動可能な可動鉄心２５および
弁部材２７は、固定鉄心２１内に収容された圧縮コイル
スプリング２８により閉弁方向に付勢され、弁部材２７
の先端に形成されるシート部２７ａが弁本体２９の弁座
３０に着座するようになっている。

【００１４】固定鉄心２１の外周には、電磁コイル３３
が設けられる。電磁コイル３３は、固定鉄心２１の外周
面に固定されたスプール３２に巻装される。電磁コイル
３３に電気的に接続されるターミナル３４は、合成樹脂
からなるコネクタ３５およびスプール３２の延長部３２
ａに埋設される。そして、図示しない電子制御装置から
ワイヤーハーネスを介してターミナル３４に噴射制御用
の電気信号が送信されると、電磁コイル３３に励磁電流
が流れ、固定鉄心２１に発生する吸引力により、可動鉄
心２５および弁部材２７が圧縮コイルスプリング２８の
付勢力に抗して開弁方向に移動する。

【００１５】燃料タンクからオイルポンプ等により圧送
される燃料は、コネクタ管２３から燃料噴射弁２０内に
導入される。コネクタ管２３は、固定鉄心２１と一体に
形成されるもので、可動鉄心２５と反対側の端部に設け
られている。そしてコネクタ管２３の内部に燃料中の異
物等を取除くフィルタ２４は設けられていない。コネク
タ管２３の内部には、軸方向に貫通孔２１ａが形成さ
れ、この貫通孔２１ａにはコネクタ管２３内の燃料を可
動鉄心２５側に導く案内管４３が挿入される。コネクタ
管２３の内部に収容される圧縮コイルスプリング２８の
一方の端部は案内管４３に当接し、他方の端部は可動鉄
心２５に当接する。貫通孔２１ａの内壁に案内管４３を
固定する位置を軸方向に変化させることで、圧縮コイル
スプリング２８の付勢力が調節される。

【００１６】円筒状の可動鉄心２５は、固定鉄心２１の
磁極面２１ｂと可動鉄心２５の磁極面２５ｂとの間にエ
アギャップを有し、磁極面２５ｂから軸方向に貫通孔２
５ａが形成される。この可動鉄心２５は、弁部材２７の
フィルタ固定部５５に圧入し溶接固定される。本実施例
の可動鉄心２５は、電磁ステンレスにより形成したが、
電磁ステンレスに代えて、純鉄、パーマロイ、フェライ
トなどの磁性材料を使用してもよい。

【００１７】弁部材２７は、いわゆるニードル弁と称さ
れるもので、基本形が円筒状をしており、(1) シート部
５１、(2) 摺動部５２、５３、(3) フランジ部５４、
(4) フィルタ固定部５５、及び(5) 燃料通路５６等の構
成要素からなる。以下、これらの構成要素を図１、２、
３に基づいて順に詳述する。 (1) シート部５１は、弁本体２９の弁座３０に当接また
は離間可能な円錐状斜面の部分である。弁座３０からシ
ート部５１が図１で上方に離間しているとき、噴射孔３
１から燃料が噴射される。

【００１８】(2) 摺動部５２と摺動部５３は、弁部材２
７の軸方向に所定の間隔を置いて形成される円柱状部分
で、同一外径を有し、弁本体２９の内部の案内孔２９ａ
に摺動可能な径をもっている。この摺動部５２、５３が
弁本体２９の案内孔２９ａを図１で上下に往復摺動する
ことにより弁開閉が行なわれる。この二点支持により弁
本体２９に対し弁部材２７の往復直線運動を円滑に行
い、噴射孔３１からの適切な燃料噴射を行なう。

【００１９】(3) フランジ部５４は、弁部材２７が開弁
方向に移動するときストッパ３９に当接することで弁部
材２７の移動量を規制するものである。ストッパ３９へ
のフランジ部５４の当接時、弁部材２７が最大リフト量
となり、ストッパ３９とフランジ部５４との間の離間距
離が最大の時、弁閉状態にある。 (4) フィルタ固定部５５は、弁部材２７の上端に円筒状
に形成される部分で、その内部にフィルタ６１が挿入固
定されている。フィルタ６１は、燃料中の異物を捕捉す
る異物捕捉用で、弁部材２７に固定されているので、弁
部材２７と一体に往復運動をする。フィルタ６１を弁部
材２７の内部に収容したのは、弁部材２７の往復運動が
異物によって妨げられるのを防止する為である。またフ
ィルタ固定部５５の開口端の外壁には可動鉄心２５が圧
入し溶接固定されている。コネクタ管２３の内部に入っ
た燃料は、案内管４３の内孔、圧縮コイルスプリング２
８の周囲、可動鉄心２５の貫通孔２５ａ、弁部材２７の
大径孔５７、小径孔５８、通孔５９、６０を通り、弁本
体２９の内部を経由して噴射孔３１から噴射される。

【００２０】(5) 燃料通路５６は、フィルタ固定部に形
成される大径孔５７とこの大径孔に連通する小径孔５８
とからなり、大径孔５７及び小径孔５８は弁部材２７の
軸方向に延びて形成されている。小径孔５８の先端部は
閉じている。そして図４、５に示すように、小径孔５８
の閉部分の近傍に小径孔５８の延びる方向に直交する面
上に通孔５９、６０が形成されている。この通孔５９、
６０はその中心線が前記面上において小径孔５８の中心
位置から偏心位置を通るようにすることで、弁部材２７
の外周部に燃料の旋回流（スワール流）を形成するよう
にしている。この実施例では、通孔が２個の例である
が、本発明の図６および図７に示す変形例のように通孔
の数を３個または４個にすることもできる。図６に示す
変形例では、弁部材２７に通孔６９、７０、７１を有
し、その中心線が前記面上において小径孔５８の中心位
置から偏心位置を通るようにすることで、弁部材２７の
外周部に燃料の旋回流（スワール流）を形成するように
し、また図７に示す変形例では、弁部材２７に通孔７
３、７４、７５、７６を有し、同様に弁部材２７の外周
部に燃料の旋回流（スワール流）を形成するようにして
いる。

【００２１】次に、この電磁式燃料噴射弁２０の作動に
ついて説明する。燃料噴射開始時、電磁コイル３３に通
電すると、固定鉄心２１からハウジング２６および可動
鉄心２５を経由して固定鉄心２１に至る磁気回路が形成
され、極性を帯びた固定鉄心２１の磁極面２１ｂに可動
鉄心２５の磁極面２５ｂが吸引される。この場合、可動
鉄心２５および固定鉄心２１には、軸方向に磁束が形成
される。すると、可動鉄心２５および弁部材２７が開弁
方向に移動し、シート部２７ａが弁座３０から離間する
ことで、燃料が噴射される。このとき、燃料は弁部材２
７の内部のフィルタ６１において燃料中の異物が捕捉さ
れるため、異物の取り除かれた燃料が旋回流を形成して
噴射孔３１から開弁時に良好な噴射特性を以て噴射され
る。

【００２２】燃料噴射終了時、電磁コイル３３の通電を
停止すると、磁気回路が消滅し、可動鉄心２５および弁
部材２７が圧縮コイルスプリング２８の付勢力によって
閉弁方向に移動し、シート部５１が弁座３０に着座する
ことで、噴射が停止される。上記実施例によると、フィ
ルタ６１の出口の燃料通路を形成する構成部品のみの異
物管理を要するだけで、すなわちフィルタ６１の入口側
における噴射弁を構成する各部品の異物管理が不要とな
るので、コネクタ管２３、固定鉄心２１、案内管４３、
圧縮コイルスプリング２８等の異物管理作業負荷を軽減
することができる。

【００２３】また本実施例によると、弁部材２７の通孔
５９、６０から流出される燃料に旋回流を与えること
で、噴射孔３１から噴射される燃料噴霧の空間的制御及
び時間的制御を容易に変更可能である。これは、通孔の
寸法あるいは方向、形状等を適宜変更することで燃料の
微粒化、噴霧量の調整を適宜行うことができるからであ
る。また燃料の旋回流（スワール）を形成するのに通常
は別部材を用いて行うが、本実施例においては、ニード
ル内部の通孔の形状等の変更あるいは通孔の個数の調整
等により、部品点数の増加、組付工数の増加を招くこと
なしに、低コストに燃料の旋回流（スワール）を形成す
ることができる。

【００２４】この第１実施例によると、弁部材２７のフ
ィルタ固定部５５の内部に異物捕捉用フィルタ６１が固
定されるため、燃料噴射弁２０を流通する燃料中の異物
がこのフィルタ６１で捕捉され、異物の取り除かれた燃
料が弁部材２７の内部の大径孔５７、５８、通孔５９、
６０を通り弁本体２９の噴射孔３１から外部に噴射され
る。したがって、弁部材２７の入口側の部品において、
異物管理が不要となる。すなわち、コネクタ管２３、固
定鉄心２１、案内管４３、可動鉄心２５等の異物捕集の
為の寸法管理等が不要となるため、製造段階における製
品管理負荷が軽減されるので製品コストを低減できる。

【００２５】さらに、この実施例によると、弁部材２７
の内部の燃料通路５６を通る燃料が通孔５９、６０から
弁本体２９の内部に流出されるとき、旋回流が形成され
る為、噴射孔３１から噴射される燃料噴霧特性が良好に
なるという効果がある。なお、フィルタの設ける位置は
ニードル内部であれば本発明ではどこでもよい。また弁
部材に設ける通孔の個数は限定されるものでなく、また
通孔の中心方向も弁部材の中心軸線に直交する面上に設
ける場合に限らず、傾斜する方向に設けてもよい。

【００２６】（第２実施例）本発明の第２実施例を図８
及び図９に示す。図８及び図９に示す第２実施例は、弁
部材２７に形成する２個の通孔６３と６４を弁部材軸方
向にオフセット、すなわち所定の距離だけ軸方向間距離
を置いた例である。通孔６３、６４はそれぞれ小径孔５
８に内径側が連通しており、共にその孔軸中心線が小径
孔５８の中心位置から偏心した位置を通るようになって
いる。これにより小径孔５８から通孔６３、６４を通し
て弁部材２７の外部に流出する燃料流に旋回流を付与し
ている。

【００２７】この第２実施例によると、前記第１実施例
に比べ、通孔６３と通孔６４とを弁部材軸方向にずらし
ているから旋回流の形状が異なったものとなる。この例
では、通孔６３と通孔６４との弁部材軸方向距離を変え
ることで、燃料旋回流の形状を変化させ、燃料噴射特性
に変化をもたせることができる。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図１０及び図１１
に示す。

【００２８】図１０及び図１１に示す第３実施例は、弁
部材２７に形成する小径孔に連通する通孔６６、６７を
弁部材２７の中心軸線に直交する面上から傾斜する方向
に形成した例である。通孔６６、６７は傾斜すると共に
その孔中心線が小径孔５８の中心から偏心した位置を通
るように形成されている。この通孔６６、６７から流出
する燃料流は旋回流が与えられると共に燃料流が噴射孔
３１側にスムーズに流出するようになっている。

【００２９】この第３実施例によると、前記第１実施例
及び第２実施例に比べ、通孔６６と通孔６７とを弁部材
中心軸線に傾斜しているから、さらに異なる燃料旋回流
の形状が得られ、燃料噴射特性に変化をもたせることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による内燃機関用電磁式燃
料噴射弁を示す断面図である。

【図２】第１実施例の弁部材の一部切欠断面図である。

【図３】図２に示す弁部材の側面図である。

【図４】本発明の第１実施例の弁部材の部分拡大断面を
示し、図５に示すＢ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線断面図である。

【図５】図４に示すＡ−Ａ線断面である。

【図６】本発明の第１実施例の図５に対応する変形例を
示す断面図である。

【図７】本発明の第１実施例の図５に対応する他の変形
例を示す断面図である。

【図８】本発明の第２実施例の弁部材の一部切欠断面を
示すもので、図９に示すＧ−Ｈ−Ｉ−Ｊ線断面図であ
る。

【図９】図８に示すＦ−Ｆ線断面である。

【図１０】本発明の第３実施例の弁部材の一部切欠断面
を示すもので、図１１に示すＬ−Ｍ−Ｎ−Ｐ線断面図で
ある。

【図１１】図１０に示すＫ−Ｋ線断面である。

【図１２】従来例の燃料噴射弁を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ 燃料噴射弁 ２１ 固定鉄心 ２２ 可動鉄心 ２３ コネクタ ２５ 可動鉄心 ２６ ハウジング ２７ 弁部材 ２８ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） ２９ 弁本体 ３０ 弁座 ３３ 電磁コイル ３９ ストッパ ４３ 案内管 ５１ シート部 ５２ 摺動部 ５３ 摺動部 ５４ フランジ部 ５５ フィルタ固定部 ５６ 燃料通路 ５７ 大径孔（内孔） ５８ 小径孔（内孔） ５９、６０ 通孔 ６１ フィルタ ６３、６４ 通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に燃料通路を有する往復動可能な弁
   部材と、 前記弁部材の前記燃料通路に設けられ、前記弁部材と共
   に往復動するフィルタと、 前記弁部材を軸方向に摺動可能な案内孔と前記弁部材の
   当接可能な弁座と噴射孔とを有する弁本体と、 内部に燃料通路が形成され、前記弁部材の燃料入口側端
   部に固定される筒状の可動鉄心と、 内部に燃料通路が形成され、前記可動鉄心の燃料入口側
   でこの可動鉄心と同軸上に前記可動鉄心に隙間を介して
   配置される固定鉄心と、 前記弁部材を閉弁方向に付勢する付勢手段と、 前記固定鉄心の外周に設けられ、前記固定鉄心および前
   記可動鉄心に磁束を形成することにより前記可動鉄心お
   よび前記弁部材を前記付勢手段の付勢力に抗して開弁方
   向に移動させる電磁コイルとを備えたことを特徴とする
   電磁式燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 前記弁本体の案内孔の内壁に摺動する前
   記弁部材は、この弁部材軸方向に所定距離離れた位置に
   摺動部を有することを特徴とする請求項１記載の電磁式
   燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 前記弁部材の燃料通路は、前記弁部材の
   可動鉄心側端部から軸方向に延びる内孔と、一端がこの
   内孔に連通し他端が前記摺動部の前記噴射孔側の外壁に
   連通する通孔とからなることを特徴とする請求項２記載
   の電磁式燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 前記通孔は、その孔中心線が前記弁部材
   の軸中心線から偏心した位置を通ることを特徴とする請
   求項３記載の電磁式燃料噴射弁。