JPH11264357A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁ボディと摺動する弁部材の摺動部の摩耗を
防止することが可能な燃料噴射弁を提供する。 【解決手段】 ニードル弁２０の摺動部２４には、摺動
方向断面形状が中凸状となるように摺動面が形成されて
いる。摺動面は、摺動方向の断面形状が曲線となる曲面
であり、摺動面の弁ボディ１３の内周壁との接触面積が
比較的小さくなっている。また、摺動面の径方向の凹凸
差は、摺動面の摺動方向両端部間の距離の略１／１００
０である。したがって、摺動面と弁ボディ１３の内周壁
との間に適当な隙間が形成されている。ニードル弁２０
が弁ボディ１３と摺動しながら往復移動するとき偏心し
ても、摺動面と弁ボディ１３の内周壁との間に適当な隙
間が確保されている。したがって、摺動面と弁ボディ１
３との間に燃料の膜が形成され、摺動部２４および２８
と弁ボディ１３との摺動抵抗が低下するので、摺動部２
４および２８の摩耗を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用の
内燃機関（以下、内燃機関」をエンジンという）に燃料
を噴射する燃料噴射弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射弁のニードル弁は弁ボディに往
復移動可能に支持されており、ニードル弁の下流側に形
成された弁座から離座または弁座に着座することにより
噴孔を開閉している。ニードル弁が往復移動するとニー
ドル弁と弁ボディとが摺動する。ニードル弁の周囲を流
れる燃料は、ニードル弁と弁ボディとの摺動部の間に膜
を形成し摺動抵抗を低下させる働きをする。往復移動し
ながらニードル弁が偏心すると、摺動部の間に燃料の膜
が形成されず、弁ボディと摺動するニードル弁の摺動部
が局部的に摩耗する恐れがある。ニードル弁の摺動部が
偏摩耗すると、ニードル弁の往復移動が妨げられ作動不
良を生じることがある。特に、筒内直噴型エンジン用の
燃料噴射弁の場合、通常のエンジン用の燃料噴射弁に比
べて燃料圧力が数十倍高くなるため、高圧の燃料圧力に
より弁ボディと摺動するニードル弁の摺動部が弁ボディ
に強く押しつけられ、ニードル弁と弁ボディとの摺動部
の間に形成される燃料の膜が切れ易いので、ニードル弁
の摺動部が摩耗し易くなる。

【０００３】このため、ニードル弁の摺動部にテフロン
等のコーティングを施し、ニードル弁と弁ボディとの摺
動抵抗を低減してニードル弁の摺動部の摩耗を抑えるよ
うにした燃料噴射弁が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テフロ
ンコーティングは製造コストが高いという問題がある。
さらに、弁ボディと摺動するニードル弁の摺動部に面取
りを設け、この面取りと弁ボディとの間に形成された燃
料通路を燃料が流れる構成にする場合、通常コーティン
グを施してから面取りが形成されるので、ニードル弁の
面取りとコーティング面との境界部が弁ボディと摺動す
ると、コーティングが剥がれやすいという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、弁ボディと摺動する弁部材の摺
動部の摩耗を防止することが可能な燃料噴射弁を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射弁によると、弁ボディと摺動する弁部材の摺動
部の少なくとも一部が摺動方向断面形状が中凸状となる
ように形成されている。このため、弁部材と弁ボディと
の摺動部の間に隙間が形成され、この隙間を確保しなが
ら弁部材と弁ボディとが摺動することにより、弁部材と
弁ボディとの摺動部の間に燃料の膜が形成される。した
がって、弁部材と弁ボディとの摺動部の間に潤滑材とし
て燃料を保持できるので、弁部材と弁ボディとの間の摺
動抵抗が低下し、弁部材と弁ボディとの摺動による弁部
材の摺動部の摩耗を防止することができる。

【０００７】本発明の請求項２記載の燃料噴射弁による
と、摺動方向断面形状が中凸状となるように形成されて
いる摺動部の摺動面は曲面であるので、簡単な構成で摺
動面の弁ボディとの接触面積が小さくなり、弁部材と弁
ボディとの摺動部の間に燃料の膜が形成される。したが
って、弁部材と弁ボディとの間の摺動抵抗が低下し、弁
部材と弁ボディとの摺動による弁部材の摺動部の摩耗を
防止することができる。

【０００８】本発明の請求項３記載の燃料噴射弁による
と、摺動方向断面形状が中凸状となるように形成されて
いる摺動部の摺動面はテーパ面であるので、簡単な構成
で摺動面の弁ボディとの接触面積が小さくなり、弁部材
と弁ボディとの摺動部の間に燃料の膜が形成される。し
たがって、弁部材と弁ボディとの間の摺動抵抗が低下
し、弁部材と弁ボディとの摺動による弁部材の摺動部の
摩耗を防止することができる。

【０００９】本発明の請求項４記載の燃料噴射弁による
と、摺動面の径方向の凹凸差は摺動面の摺動方向両端部
間の距離の略１／１０００であるので、弁部材と弁ボデ
ィとの摺動部の間に燃料の膜を形成し、弁部材と弁ボデ
ィとの間の摺動抵抗を低減する効果が高まる。したがっ
て、弁部材と弁ボディとの摺動による弁部材の摺動部の
摩耗を効果的に防止することができる。摺動面の径方向
の凹凸差が小さすぎると、弁部材と弁ボディとの摺動部
の間の隙間が比較的小さくなり、弁部材と弁ボディとの
摺動部の間に燃料の膜を形成して弁部材と弁ボディとの
間の摺動抵抗を低減する効果が低く、弁部材と弁ボディ
との摺動による弁部材の摺動部の摩耗を防止する効果が
低くなる。また、摺動面の径方向の凹凸差が大きすぎる
と、弁部材の摺動部が弁ボディに押しつけられるとき、
摺動面が受ける応力が大きくなりすぎて、弁部材と弁ボ
ディとの摺動による弁部材の摺動部の摩耗を防止する効
果が低くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施例を図
面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明をガソリンエンジン用燃料供給装
置の燃料噴射弁に適用した第１実施例を図１〜図４に示
す。

【００１１】図１に示すように、燃料噴射弁１０のハウ
ジング１１は、一端で軟磁性材料からなる固定コア１２
をかしめ、他端で弁ボディ１３をかしめている。ハウジ
ング１１と弁ボディ１３との間にスペーサ１４が挟持さ
れている。スペーサ１４の厚みは固定コア１２と可動コ
ア３０とのエアギャップを所定値にするように調節され
ている。

【００１２】ニードル弁２０は弁ボディ１３に往復移動
可能に支持されている。ニードル弁２０の先端に形成し
た円錐面を有する当接部２０ａは、弁ボディ１３の内周
壁に形成した弁座１３ａに着座可能である。当接部２０
ａが弁座１３ａに着座することにより噴孔１３ｂが閉塞
される。ニードル弁２０の他端に形成された接合部２１
は可動コア３０とレーザ溶接されており、ニードル弁２
０と可動コア３０とが一体に連結されている。接合部２
１の外周には可動コア３０の内周壁との間に燃料通路を
形成するように二箇所面取りが設けられている。

【００１３】可動コア３０は、固定コア１２と軸方向に
対向し、固定コア１２の下端面と所定の隙間を形成する
ように配設されている。スプリング３１は、ニードル弁
２０および可動コア３０を図１の下方、つまり当接部２
０ａがバルブボディ１３の弁座１３ａに着座する方向に
付勢している。アジャスティングパイプ３２は固定コア
１２の内周に圧入されている。組付け時にアジャスティ
ングパイプ３２の圧入位置を調整することによりスプリ
ング３１の付勢力を調整可能である。フィルタ３３はア
ジャスティングパイプ３２の上流側に配設されており、
燃料タンクから燃料ポンプ等によって圧送され、燃料噴
射弁１０の内部に流入する燃料中のゴミ等の異物を除去
する。固定コア１２の内部にフィルタ３３を通して流入
した燃料は、アジャスティングパイプ３２からニードル
弁２０の接合部２１に形成された二箇所の面取りとの隙
間、さらに、弁ボディ１３の内周壁とニードル弁２０の
案内部２２、２６にそれぞれ形成された四箇所の面取り
２３、２７との隙間を通過し、当接部２０ａと弁座１３
ａとよりなる弁部に到る。

【００１４】電磁コイル４０は樹脂製のスプール４１の
外周に巻回されており、スプール４１は固定コア１２の
外周に配設されている。図示しない電子制御装置によっ
てコネクタ４２にインサート成形されているターミナル
４３から図示しないリード線を介して電磁コイル４０に
励磁電流が流れると、ニードル弁２０および可動コア３
０がスプリング３１の付勢力に抗して固定コア１２の方
向へ吸引され、当接部２０ａが弁座１３ａから離座す
る。

【００１５】次に、ニードル弁２０の構造を詳細に説明
する。ニードル弁２０は、軸方向に離れた二箇所の案内
部２２、２６で弁ボディ１３に往復移動可能に支持され
ている。各案内部には弁ボディ１３の内周壁との間に燃
料通路を形成するように四箇所面取り２３、２７が形成
されており、面取り２３、２７と周方向に交互に形成さ
れている摺動部２４、２８が弁ボディ１３と摺動する。

【００１６】図２および図３に示すように、案内部２２
の摺動部２４には、摺動方向断面形状が中凸状となるよ
うに摺動面２５が形成されている。摺動面２５は、図３
に示す矢印Ｚ方向、すなわちに摺動方向の断面形状が曲
線となる曲面である。つまり、摺動面２５の摺動方向中
央部２５ａは、摺動面２５の摺動方向両端部２５ｂおよ
び２５ｃよりも径方向に突出している。したがって、摺
動面２５の弁ボディ１３の内周壁との接触面積が比較的
小さくなっている。また図３に示すように、摺動面２５
の径方向の凹凸差をｈ１とし、摺動面２５の摺動方向両
端部２５ｂおよび２５ｃの間の距離をＬ１とすると、ほ
ぼｈ１＝Ｌ１／１０００の関係がある。すなわち、摺動
面２５の径方向の凹凸差ｈ１は、摺動面２５の摺動方向
両端部２５ｂおよび２５ｃの間の距離Ｌ１の略１／１０
００である。したがって、摺動面２５と弁ボディ１３の
内周壁との間に適当な隙間が形成されている。

【００１７】また図４に示すように、案内部２６の摺動
部２８には、摺動方向断面形状が中凸状となるように摺
動面２９が形成されている。摺動面２９は、図４に示す
矢印Ｚ方向、すなわちに摺動方向の断面形状が曲線とな
る曲面である。つまり、摺動面２９の摺動方向中央部２
９ａは、摺動面２９の摺動方向両端部２９ｂおよび２９
ｃよりも径方向に突出している。したがって、摺動面２
９の弁ボディ１３の内周壁との接触面積が比較的小さく
なっている。また、摺動面２９の径方向の凹凸差をｈ２
とし、摺動面２９の摺動方向両端部２９ｂおよび２９ｃ
の間の距離をＬ２とすると、ほぼｈ２＝Ｌ２／１０００
の関係がある。すなわち、摺動面２９の径方向の凹凸差
ｈ２は、摺動面２９の摺動方向両端部２９ｂおよび２９
ｃの間の距離Ｌ２の略１／１０００である。したがっ
て、摺動面２９と弁ボディ１３の内周壁との間に適当な
隙間が形成されている。

【００１８】次に、燃料噴射弁１０の作動について説明
する。 (1) 電磁コイル４０への通電オフ時、ニードル弁２０お
よび可動コア３０はスプリング３１の付勢力により図１
の下方に付勢され、当接部２０ａが弁座１３ａに着座す
る。これにより、噴孔１３ｂからの燃料噴射が遮断され
る。 (2) 電磁コイル４０への通電をオンすると、スプリング
３１の付勢力に抗して可動コア３０が固定コア１２に吸
引されるので、当接部２０ａが弁座１３ａから離座す
る。これにより、当接部２０ａと弁座１３ａとの開口部
から噴孔１３ｂに燃料が流入し、噴孔１３ｂから燃料が
噴射される。

【００１９】電磁コイル４０への通電をオン、オフする
ことにより、ニードル弁２０は弁ボディ１３と摺動しな
がら往復移動する。次に、第１実施例の摺動面２５の摺
動方向断面形状を直線状とした比較例について、図６を
用いて説明する。また、第１実施例の摺動面２９の摺動
方向断面形状を直線状とした部分については、図６と同
一構成であるので、説明を省略する。図３に示す第１実
施例と実質的に同一部分に同一符号を付す。

【００２０】図６に示す比較例においては、案内部２２
２の摺動部２２４には、摺動方向断面形状が直線状の摺
動面２２５が形成されている。摺動面２２５は、図６に
示す矢印Ｚ方向、すなわちに摺動方向の断面形状が直線
となっている。つまり、摺動面２２５は弁ボディ１３の
内周壁と密着しており、摺動面２２５と弁ボディ１３の
内周壁との間にはほとんど隙間が形成されていない。し
たがって、摺動面２２５の弁ボディ１３の内周壁との接
触面積が比較的大きくなっている。

【００２１】比較例においては、ニードル弁が弁ボディ
１３と摺動しながら往復移動するとき偏心すると、摺動
面２２５と弁ボディ１３との間に燃料の膜が形成され
ず、摺動部２２４が摩耗し易くなっている。一方、第１
実施例においては、ニードル弁２０が偏心しても、摺動
面２５および２９と弁ボディ１３の内周壁との間に適当
な隙間が確保されている。このため、摺動面２５および
２９と弁ボディ１３との間に燃料の膜が形成される。し
たがって、摺動部２４および２８と弁ボディ１３との摺
動抵抗が低下するので、摺動部２４および２８の摩耗を
防止することができる。

【００２２】（第２実施例）第１実施例の摺動面２５の
摺動方向断面形状を屈曲線状とした第２実施例につい
て、図５を用いて説明する。また、第１実施例の摺動面
２９の摺動方向断面形状を屈曲線状とした部分について
は、図５と同一構成であるので、説明を省略する。図３
に示す第１実施例と実質的に同一部分に同一符号を付
す。

【００２３】図５に示すように、案内部１２２の摺動部
１２４には、摺動方向断面形状が中凸状となるように摺
動面１２５が形成されている。摺動面１２５は、図５に
示す矢印Ｚ方向、すなわちに摺動方向の断面形状が逆く
字型の屈曲線となるテーパ面である。つまり、摺動面１
２５の摺動方向中央部１２５ａは、摺動面１２５の摺動
方向両端部１２５ｂおよび１２５ｃよりも径方向に突出
している。したがって、摺動面１２５の弁ボディ１３の
内周壁との接触面積が比較的小さくなっている。また図
５に示すように、摺動面１２５の径方向の凹凸差をｈ３
とし、摺動面１２５の摺動方向両端部１２５ｂおよび１
２５ｃの間の距離をＬ３とすると、ほぼｈ３＝Ｌ３／１
０００の関係がある。すなわち、摺動面１２５の径方向
の凹凸差ｈ３は、摺動面１２５の摺動方向両端部１２５
ｂおよび１２５ｃの間の距離Ｌ３の略１／１０００であ
る。したがって、摺動面１２５と弁ボディ１３の内周壁
との間に適当な隙間が形成されている。

【００２４】したがって、第２実施例においては、ニー
ドル弁が偏心しても、摺動面１２５と弁ボディ１３の内
周壁との間に適当な隙間が確保されている。このため、
摺動面１２５と弁ボディ１３との間に燃料の膜が形成さ
れる。したがって、摺動部１２４と弁ボディ１３との摺
動抵抗が低下するので、摺動部１２４の摩耗を防止する
ことができる。

【００２５】以上説明した本発明の複数の実施例では、
弁ボディ１３と摺動するニードル弁の摺動部に摺動方向
断面形状が中凸状となるように摺動面を形成している。
したがって、往復移動するときにニードル弁が偏心し、
一部の摺動部に大きな摺動力が加わっても、摺動面と弁
ボディ１３の内周壁との間に適当な隙間が確保される。
摺動面と弁ボディ１３との間に燃料の膜を形成し、摺動
抵抗を低下させるので、ニードル弁の摺動部の摩耗を防
止することができる。特に、筒内直噴型エンジン用の燃
料噴射弁の場合、通常のエンジン用の燃料噴射弁に比べ
て燃料圧力が数十倍高くなるため、筒内直噴型エンジン
に本発明を適用すると、さらに効果的である。

【００２６】上記複数の実施例では、上流側と下流側と
の両方の摺動部に摺動方向断面形状が中凸状となるよう
に摺動面を形成したが、上流側の摺動部のみに摺動方向
断面形状が中凸状となるように摺動面を形成してもよい
し、下流側の摺動部のみに摺動方向断面形状が中凸状と
なるように摺動面を形成してもよい。上記複数の実施例
では、ニードル弁の上方から燃料が流入する構成である
から、案内部に面取りを設け、案内部の一部である摺動
部に摺動方向断面形状が中凸状となるように摺動面を形
成したが、弁ボディの周壁内に燃料通路を形成しニード
ル弁の側方から燃料が流入する燃料噴射弁であれば、案
内部に面取りを設けず、案内部の全周に摺動方向断面形
状が中凸状となるように摺動面を形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射弁を示す断
面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII 部分拡大図である。

【図４】図１のIV部分拡大図である。

【図５】本発明の第２実施例のニードル弁の摺動部を示
す断面図である。

【図６】比較例のニードル弁の摺動部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射弁 １２ 固定コア １３ 弁ボディ １３ａ 弁座 １３ｂ 噴孔 ２０ ニードル弁（弁部材） ２０ａ 当接部 ２２、２６ 案内部 ２４、２８ 摺動部 ２５、２９ 摺動面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴孔の上流に弁座を設けた弁ボディと、 前記弁ボディに往復移動可能に支持され、前記弁座に着
   座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座から離座
   ならびに前記弁座に着座することにより前記噴孔を開閉
   する弁部材と、 前記弁部材に設けられ、前記弁ボディと摺動する少なく
   とも一部が摺動方向断面形状が中凸状となるように形成
   されている摺動部とを備えることを特徴とする燃料噴射
   弁。
2. 【請求項２】 摺動方向断面形状が中凸状となるように
   形成されている前記摺動部の摺動面は曲面であることを
   特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 摺動方向断面形状が中凸状となるように
   形成されている前記摺動部の摺動面はテーパ面であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 前記摺動面の径方向の凹凸差は、前記摺
   動面の摺動方向両端部間の距離の略１／１０００である
   ことを特徴とする請求項２または３記載の燃料噴射弁。