JPH0886258A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】案内鍔部の摺接面積をいたずらに減少すること
なく流体抵抗の低減及び噴射量の増大が可能な燃料噴射
弁を提供する。 【構成】燃料噴射弁１は、弁体８に形成された調量鍔部
１００及びその下流の案内鍔部１０１をもち、両鍔部１
００、１０１の頂部の所定部分は面取りされて調量用の
調量面２３及び燃料通過用の面取り部（凹面）１８ａと
なっている。案内鍔部１０１の面取り部（凹面）１８ａ
は案内鍔部１０１の摺接部１６の間に燃料通路を確保す
る。調量鍔部１００は調量面２３から案内鍔部１０１へ
向けて次第に径小となる立ち下がり肩部２１ａを有し、
立ち下がり肩部２１ａの下流側に凹面１８ａが隣接す
る。このようにすれば、従来のように、案内鍔部の外周
面を平面状に面取りする場合に比べて、摺接部１６の摺
接面積を必要充分に確保しつつ、凹面１８ａが区画形成
する隙間の断面積を増大できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンに燃料を供給
する燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人の出願になる特開平５−２３１
２６３号公報は、調量面がテーパ面からなる燃料噴射弁
を開示している。この燃料噴射弁の要部を図８〜図１０
を用いて説明する。図８は、弁体の調量鍔部１００及び
案内鍔部１０１近傍の軸方向拡大断面を示し、図９は燃
料調量用の調量鍔部１００近傍の径方向拡大断面を示
し、図１０は案内鍔部１０１近傍の径方向拡大断面を示
す。

【０００３】弁ケース７の案内穴１１には弁体８が収容
されており、調量鍔部１００の摺接部２２と案内鍔部１
０１の摺接部１６が案内穴１１に摺接している。調量鍔
部１００の環状頂部を面取りして、４つの調量面（面取
り部）２３が周方向に互いに９０度離れて形成されてい
る。調量面２３は下流側に向けてギャップ（案内穴１１
すなわち弁ケース７の内周面と弁体８との間の隙間）が
連続的に増大するように末広がり構造（すなわちディフ
ューザ構造）となっており、流体抵抗の低減及び圧力の
回復による圧力損失の低減を図っている。調量面２３に
より分割された調量鍔部１００の上記環状頂部は部分円
筒面である上記した摺接部２２となっており、更に調量
鍔部１００は、調量面２３の下流端に連なるとともに下
流側へ次第に径小に形成される部分円錐面状の立ち下が
り肩部２１ａを有している。同様に、案内鍔部１０１の
環状頂部を面取りして４つの燃料流通用の面取り部１８
ａが周方向に互いに９０度離れて形成されており、面取
り部１８ａにより分割された案内鍔部１０１の上記環状
頂部が部分円筒面である上記した摺接部１６となってい
る。案内鍔部１０１は、立ち下がり肩部２１ａの下流端
に連なるとともに下流側へ次第に径大に形成される部分
円錐面状の立ち上がり肩部１８ｃを有しており、これに
より、調量面２３で絞られて調量された燃料は、立ち下
がり肩部２１ａに沿って流れて圧力回復及び流体抵抗の
低減がなされた後、立ち上がり肩部１８ｃに沿って流れ
て案内鍔部１０１の面取り部１８ａに流入する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の燃料噴
射弁では、燃料通路の流体抵抗の低減を増大することが
求められている。しかし、上記した従来の燃料通路構成
では、立ち上がり肩部１８ｃの傾斜が急であるので、立
ち下がり肩部２１ａに沿って軸方向よりもやや求心方向
へ傾いて流れてきた燃料が立ち上がり肩部１８ｃにより
急激に進路変更されてしまい、その結果、図８に示すよ
うに渦流が生じ、流体抵抗の増大及び燃料噴射量の減少
を招いてしまっていた。

【０００５】この問題を解決するには、案内鍔部１０１
の面取り部１８ａの面取り量を増大するか、又は、立ち
下がり肩部２１ａの傾斜を緩やかとして、立ち上がり肩
部１８ｃの立ち上がり量（傾斜）を減らせばよい。しか
し、前者の対策は案内鍔部１０１の摺接部１６の摺接面
積の低減を招き、摺接部１６の磨耗増大を招き、後者の
対策は立ち下がり肩部２１ａが区画形成する燃料通路の
流体抵抗の増大を招いてしまう。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、案内鍔部の摺接面積をいたずらに減少することな
く流体抵抗の低減が可能な燃料噴射弁を提供すること
を、その目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
先端部の噴射口に弁座を通じて連通する案内穴を有する
弁ケースと、燃料流通用の面取り部を有して前記案内穴
に摺接する摺動案内用の案内鍔部及び調量用の調量鍔部
を有する弁体とを備え、前記調量鍔部は、調量用の調量
面を構成する前記面取り部の下流端に連なるとともに下
流側へ次第に径小に形成される立ち下がり肩部を有し、
前記案内鍔部は、前記立ち下がり肩部の下流端に連なる
とともに下流側へ次第に径大に形成される立ち上がり肩
部を有する燃料噴射弁において、前記案内鍔部の前記面
取り部が略軸方向に伸びる凹面からなることを特徴とし
ている。

【０００８】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記調量面が、下流側に向けてギャップを
増大させるテーパ面からなることを特徴としている。本
発明の第３の構成は、上記第１の構成において更に、前
記案内鍔部の前記面取り部が形成するギャップの最大値
は前記立ち下がり肩部の下流端が形成するギャップに略
等しく設定されることを特徴としている。

【０００９】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成では、燃料
噴射弁は、弁体に形成された調量鍔部及びその下流の案
内鍔部をもち、両鍔部の頂部の所定部分は面取りされて
調量用の調量面及び燃料通過用の面取り部となってい
る。案内鍔部の上記面取り部は案内鍔部の摺接部の間に
燃料通路を確保する。

【００１０】調量鍔部は調量面から案内鍔部へ向けて次
第に径小となる立ち下がり肩部を有し、この立ち下がり
肩部により燃料通路断面積の連続的な拡大により流体抵
抗の低減及び圧力の回復を行い、圧力損失を低減する。
ただし、燃料が立ち下がり肩部に沿って流れる際、その
方向は求心方向へ変角する。特に本構成では、この立ち
下がり肩部の下流側に隣接する案内鍔部の面取り部を軸
方向に伸びる凹面とする。このようにすれば、従来のよ
うに、案内鍔部の外周面を平面状に面取りする場合に比
べて、摺接部の摺接面積を必要充分に確保しつつ、この
面取り部により区画形成される燃料通路の深さ（径方向
距離）を増大できる。その結果、立ち下がり肩部に沿っ
て求心方向へ変角した燃料は、案内鍔部の立ち上がり肩
部の斜面に衝突して急激に変角して渦流が生じるという
上記従来の問題を大幅に軽減することができ、この流体
抵抗及び圧力損失の低減を実現することができる。

【００１１】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、調量面が、下流側に向けてギャップを増大
させるテーパ面からなるので、燃料流が調量面に沿って
一層求心方向に変角するので、上記第１の構成の作用効
果は一層有効である。本発明の第３の構成は、上記第１
の構成において更に、案内鍔部の面取り部が形成するギ
ャップ（燃料通路の径方向深さ）の最大値が立ち下がり
肩部の下流端が形成するギャップに略等しく設定される
ので、立ち上がり肩部を下ってきた燃料流の主部は極め
て円滑に案内鍔部を通過することができ、圧力損失を一
層低減することができる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）本発明の燃料噴射弁の一実施例を、図１〜
図７を参照して以下に説明する。燃料噴射弁１は、自動
車を駆動するガソリンエンジン（図示しない）の燃焼室
に燃料であるガソリンを供給するもので、燃焼用の空気
を供給するインテークマニホールド（吸気管）の燃焼室
付近に組み付けられる。このため、燃料噴射弁１は、エ
ンジンの気筒数に応じた数が吸気管に装着される。ま
た、燃料供給システムは、燃料タンク２から燃料噴射弁
１を介して再び燃料タンク２へ燃料を循環させる燃料配
管３を備える。この燃料配管３には、燃料の流れる上流
より、電動ポンプ４、燃料フィルタ５、気筒数に応じた
数の燃料噴射弁１、および圧力調節弁６が順次、取り付
けられている。なお、圧力調節弁６は、電動ポンプ４か
ら圧力調節弁６までの間の燃料配管３内の燃料圧力が、
吸気管内の圧力に対して、一定の圧力差となるように保
つものである。

【００１３】燃料噴射弁１は、弁ケース７、弁体８、電
磁アクチュエータ９に大別される。弁ケース７は、図１
に示すように、略筒状を呈し、一端に燃料の調節が完了
した燃料を吸気管内に噴射するための噴射口１０を備え
る。また、弁ケース７の内部には、筒状の案内穴１１が
形成されている。弁ケース７の噴射口１０と案内穴１１
との間には、噴射口１０と案内穴１１とに連なる円錐面
で形成された弁座１２が形成されている。また、案内穴
１１の内部には、ニードル形状の弁体８が収容されてい
る。なお、弁ケース７の噴射口１０側には、噴射口カバ
ー１３が装着されている。この噴射口カバー１３は、噴
射口１０より噴射される燃料を吸気管内に案内する役目
を果たす。

【００１４】弁体８は、図１に示すように、一端に噴射
口１０の内部に延びるピン１４が一体に設けられてい
る。このピン１４の先は、傘状に設けられており、噴射
口１０より噴射される燃料の霧化を促進させている。弁
体８は、それぞれ鍔状の案内鍔部１０２、調量鍔部１０
０、案内鍔部１０１を上流側から下流側へ順番に有して
いる。

【００１５】調量鍔部１００の環状の頂部からなる摺接
部２２、案内鍔部１０１、１０２の環状の頂部からなる
摺接部１５、１６は、案内穴１１に摺接している。調量
鍔部１００の環状頂部を面取りして、４つの調量面（面
取り部）２３が周方向に互いに９０度離れて形成されて
いる。調量面２３は下流側に向けてギャップ（案内穴１
１すなわち弁ケース７の内周面と弁体８との間の隙間）
が連続的に増大するように末広がり構造（すなわちディ
フューザ構造）となっており、流体抵抗の低減及び圧力
の回復による圧力損失の低減を図っている。したがっ
て、摺接部２２は、調量面２３により分割されてそれぞ
れ部分円筒面となっている。また、調量鍔部１００は、
調量面２３の下流端に連なるとともに下流側へ次第に径
小に形成される部分円錐面状の立ち下がり肩部２１ａを
有している。更に、調量鍔部１００は、調量面２３の上
流端に連なるとともに上流側へ次第に径小に形成される
部分円錐面状の立ち上がり肩部２１ｂを有している。

【００１６】案内鍔部１０１の環状頂部を面取りして、
４つの凹面（面取り部）１８ａが周方向に互いに９０度
離れて形成されている。したがって、摺接部１６は、凹
面１８ａにより分割されてそれぞれ部分円筒面となって
いる。また、案内鍔部１０１は、立ち下がり肩部２１ａ
の下流端に連なるとともに下流側へ次第に径大に形成さ
れる部分円錐面状の立ち上がり肩部１８ｃを有してい
る。更に、案内鍔部１０１は、凹面１８ａの下流端に連
なるとともに下流側へ次第に径小に形成される部分円錐
面状の立ち上がり肩部１８ｄを有している。

【００１７】案内鍔部１０２の環状頂部を面取りして、
４つの平面（面取り部）１７が周方向に互いに９０度離
れて形成されている。したがって、摺接部１５は、平面
１７により分割されてそれぞれ部分円筒面となってい
る。また、案内鍔部１０２は、他の鍔部１００、１０１
と同様な立ち上がり肩部及び立ち下がり肩部を有してい
る。

【００１８】これら摺接部１５、１６によって、弁体８
は弁ケース７の案内穴１１内に摺動自在に支持される。
燃料流は、平面１７、調量面２３及び凹面１８ａと案内
穴１１との間のギャップを通じて流れる。弁体８のピン
１４側には、弁ケース７の弁座１２に当接する当接部１
９が形成されている。なお、弁体８は、燃料噴射弁１に
組付けられた後、当接部１９が弁座１２に当接して噴射
口１０を閉じる閉弁位置と、当接部１９が弁座１２より
所定量だけ離されて噴射口１０を開ける開弁位置との間
で、弁ケース７に対して移動可能とされている。

【００１９】弁体８が開弁位置にある場合、弁座１２と
当接部１９との間に形成される環状の隙間に、燃料の噴
射量を調節する第１燃料調量部２０が形成される。ま
た、調量面２３と案内穴１１との間のギャップが、第２
燃料調量部２４を構成し、その燃料通路面積によって、
噴射口１０より噴射される燃料の噴射量が調節される。
各調量面２３は、平面であっても曲面であっても良い
が、弁体８の軸方向に対して傾きα（例えば２〜６°）
を備える。つまり、調量面２３は、弁体８の軸方向に対
して、テーパ状に傾いて設けられている。また、立ち上
がり肩部２１ｂは、第２燃料調量部２４の燃料通路の面
積を広げる際に切削される被切削面で、弁体８の径方向
に対して傾きβ（例えば４５°）を備える部分円錐面に
形成されている。なお、傾きαは、傾きβに対して、α
≦βの関係とされている。この実施例では、第２燃料調
量部２４は、全圧力損失のうちの約５％又はそれ以上の
圧力損失を受け持ち、残りの圧力損失を第１燃料調量部
２０が受け持つように設定されている。噴射口１０とピ
ン１４との間に形成される隙間は、比較的大きく設けら
れ、噴射口１０とピン１４との間に形成された隙間によ
る圧力損失は、望ましくは５％以下に設定されている。

【００２０】弁体８のピン１４とは異なった側の端側
は、リング状のストッパ２５の穴内に挿通されている。
このストッパ２５は、電磁アクチュエータ９の周囲を覆
う筒状のケーシング２６と、弁ケース７の端との間に挟
まれて固定されている。一方、ストッパ２５に近接する
弁体８の部位には、環状に張り出したフランジ２７が形
成されている。フランジ２７は、弁体８が電磁アクチュ
エータ９によって引き上げられた時、ストッパ２５に衝
接し、弁体８の開弁位置を規定する。このとき、弁体８
が閉弁位置から開弁位置まで移動する距離を、ニードル
リフト量γと称す（図１参照）。弁体８のピン１４と異
なる側の端部は、ストッパ２５を貫通して、ケーシング
２６内に突出している。

【００２１】ケーシング２６の内部には、弁体８を閉弁
位置と開弁位置との間で駆動する電磁アクチュエータ９
が収容されている。電磁アクチュエータ９は、大別し
て、アーマチュア２８、ステータ２９、および電磁コイ
ル３０から構成されている。アーマチュア２８は磁性体
で、弁体８のピン１４と異なった側の端部に連結され、
弁体８とともに弁体８の軸方向へ移動可能とされる。そ
して、アーマチュア２８は、リターンスプリング３１に
よって、常に弁体８側（図１の下側）へ向けて付勢され
ている。ステータ２９も筒状の磁性体で、アーマチュア
２８と同軸で、かつアーマチュア２８の弁体８とは異な
った側（図１の上側）に配される。なお、ステータ２９
の内部には、リターンスプリング３１の付勢力を調節す
る調節棒３２が差し込まれ、カシメ部３３を圧縮してカ
シメ固定されている。そして、ステータ２９は、中間位
置に環状に張り出したフランジ３４を備えている。この
フランジ３４は、ケーシング２６の端部にかしめられ、
ステータ２９がケーシング２６に固定されている。

【００２２】電磁コイル３０は、ボビン３５に巻付けら
れたもので、ケーシング２６の内側で、かつステータ２
９の外周に装着される。電磁コイル３０の両側には、Ｏ
リング３６、３７が装着され、燃料が電磁コイル３０に
侵入しないように設けられている。電磁コイル３０は、
端子３８に接続されている。この端子３８は、ケーシン
グ２６の端部に設けられたモールド樹脂３９によって形
成されたコネクタ４０内に支持されている。そして、端
子３８は、マイクロコンピュータを含む電子制御回路４
１に接続される。電子制御回路４１は、エンジンの運転
状態に応じて、各燃料噴射弁１の電磁コイル３０の通電
制御を行うものである。なお、電磁コイル３０は、電子
制御回路４１によって通電を受けると、磁力を発生して
アーマチュア２８をリターンスプリング３１の付勢力に
抗して図１の上方へ引き上げるものである。コネクタ４
０を形成するモールド樹脂３９には、環状のフランジ４
２が形成されている。このフランジ４２は、燃料噴射弁
１を収容するハウジング４３と蓋体４４との間に挟まれ
るものである。なお、フランジ４２がハウジング４３と
蓋体４４との間に挟まれ、ハウジング４３と蓋体４４と
がネジ４５によって固定されると、燃料噴射弁１がハウ
ジング４３内に固定される。

【００２３】弁ケース７のケーシング２６側とケーシン
グ２６の弁ケース７側には、燃料ろ過用のカバー４６が
装着されている。ハウジング４３とカバー４６との間に
は、環状の隙間４７が形成される。ハウジング４３に
は、環状の隙間４７に燃料を導く流入口（図示しない）
と、隙間４７に導かれた燃料を流出する流出口（図示し
ない）とを備える。流入口より隙間４７に導かれた燃料
は、隙間４７を流れて内部を冷却し、流出口より流出す
る。なお、電磁コイル３０の外周のケーシング２６とハ
ウジング４３との間、および弁ケース７とハウジング４
３との間には、それぞれＯリング４８、４９が配設さ
れ、環状の隙間４７に供給された燃料が、ハウジング４
３の外部へ漏れないように設けられている。

【００２４】次に、環状の隙間４７に供給された燃料を
燃料噴射口１０へ導く燃料供給通路５０について説明す
る。隙間４７に供給された燃料は、カバー４６に形成さ
れた開口部５１、開口部５１の内側に装着されたメッシ
ュのフィルタ５２を介してカバー４６内に導かれる。カ
バー４６内に導かれた燃料は弁ケース７に設けられたフ
ィードホール５３と、ケーシング２６に設けられたパー
ジホール５４とから、燃料噴射弁１の内部へ導かれる。
フィードホール５３は、第２燃料調量部２４の鍔部１０
０と、電磁アクチュエータ９側の摺接部１６との間の案
内穴１１内に燃料を導くもので、弁ケース７の周囲に放
射状に複数設けられている。パージホール５４は、アー
マチュア２８とケーシング２６との間に燃料を導き、ス
トッパ２５と弁体８との間を介して燃料を案内穴１１内
に燃料を導くものである。

【００２５】上記のように構成された本実施例の燃料噴
射弁の作動の特徴を以下に説明する。調量鍔部１００の
立ち下がり肩部２１ａは、燃料通路断面積の連続的な拡
大により流体抵抗の低減及び圧力の回復を行い、圧力損
失を低減する。ただし、燃料が立ち下がり肩部に沿って
流れる際、その方向は求心方向へ変角する。

【００２６】この立ち下がり肩部２１ａの下流側に隣接
する案内鍔部１０１の凹面（本発明でいう面取り部）１
８ａは、図４に示すように軸方向に伸びる凹面、特にこ
こでは部分円筒面とされている。このようにすれば、従
来のように、案内鍔部１０１の外周面を平面状に面取り
する場合に比べて、摺接部１６の摺接面積を必要充分に
確保しつつ、凹面１８ａにより区画形成される燃料通路
の深さ（径方向距離）を増大できる。その結果、立ち下
がり肩部２１ａに沿って求心方向へ変角した燃料流は、
案内鍔部１０１の立ち上がり肩部１８ｃに衝突して急激
に変角して渦流が生じるという上記従来の問題を大幅に
軽減することができ、この流体抵抗及び圧力損失を低減
でき、流れがスムーズになり、噴霧状態を安定化するこ
とができる。

【００２７】また、本実施例では、調量面２３が、下流
側に向けてギャップを増大させるテーパ面からなり、燃
料流が調量面２３に沿って一層求心方向に変角するが、
上記したように凹面１８ａが深く形成されているので、
圧力損失の増大を防止することができる。更に、本実施
例では、案内鍔部１０１の凹面１８ａが形成するギャッ
プ（燃料通路の径方向深さ）の最大値が立ち下がり肩部
２１ａの下流端が形成するギャップに略等しく設定され
るので、立ち上がり肩部２１ａを下ってきた燃料流の主
部は円滑に案内鍔部１０１を通過することができ、圧力
損失を一層低減することができる。

【００２８】（凹面１８ａの研削）凹面１８ａは、図５
に示すように、部分円筒面で構成されているので、弁体
８の軸心と直角な軸心をもつ円筒研削工具の回転により
容易に製作することができる。 （実施例２）他の実施例を図６に示す。

【００２９】この実施例では、凹面１８ａは開き角度が
大きいＶ字状に形成される。 （実施例３）他の実施例を図７に示す。この実施例で
は、凹面１８ａは平底面を有する略角形凹面となってお
り、燃料通路断面積は一層増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射弁の要部を示す断面図である。

【図２】電磁式燃料噴射弁の断面図である。

【図３】燃料噴射弁の燃料供給システムの概略図であ
る。

【図４】弁体の要部を示す軸方向断面図である。

【図５】案内鍔部の軸方向断面図である。

【図６】実施例２の案内鍔部の径方向断面図である。

【図７】実施例３の案内鍔部の径方向断面図である。

【図８】従来の燃料噴射弁の案内鍔部の軸方向断面図で
ある。

【図９】従来の燃料噴射弁の調量鍔部の径方向断面図で
ある。

【図１０】従来の燃料噴射弁の案内鍔部の径方向断面図
である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁 ７ 弁ケース ８ 弁体 １０ 噴射口 １１ 案内穴 １２ 弁座 １６ 摺接部 １８ａ 凹面（面取り部） １８ｃ 立ち上がり肩部 ２１ａ 立ち下がり肩部 ２２ 摺接部 ２３ 調量面（面取り部） １００ 調量鍔部 １０１ 案内鍔部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端部の噴射口に弁座を通じて連通する案
   内穴を有する弁ケースと、燃料流通用の面取り部を有し
   て前記案内穴に摺接する摺動案内用の案内鍔部及び調量
   用の調量鍔部を有する弁体とを備え、前記調量鍔部は、
   調量用の調量面を構成する前記面取り部の下流端に連な
   るとともに下流側へ次第に径小に形成される立ち下がり
   肩部を有し、前記案内鍔部は、前記立ち下がり肩部の下
   流端に連なるとともに下流側へ次第に径大に形成される
   立ち上がり肩部を有する燃料噴射弁において、 前記案内鍔部の前記面取り部が略軸方向に伸びる凹面か
   らなることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】前記調量面は、下流側に向けてギャップを
   増大させるテーパ面からなる請求項１記載の燃料噴射
   弁。
3. 【請求項３】前記案内鍔部の前記面取り部が形成するギ
   ャップの最大値は前記立ち下がり肩部の下流端が形成す
   るギャップに略等しく設定される請求項１記載の燃料噴
   射弁。