JPH11264359A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を増加することなく簡単な構成で良
好な噴霧特性を得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は、案内部２２で弁ボデ
ィ１３に往復移動可能に支持されており、案内部２２に
は四箇所のスワール孔２３が形成されている。スワール
孔２３は、上端面２２ａの外周近傍にスワール孔入口２
３ａが開口し、下端面２２ｂの中心軸近傍にスワール孔
出口２３ｂが開口している。滞留部２４は、下端面２２
ｂと弁ボディ１３の内壁面とで形成され、スワール孔出
口２３ｂに連通している。スワール孔出口２３ｂは弁座
１３ａに近接しているので、滞留部２４の体積を比較的
小さくすることができる。したがって、当接部２０ａが
弁座１３ａから離座する燃料噴射の初期段階において、
スワールとならない燃料が噴孔１３ｂから噴射されるの
を防止することができ、部品点数を増加することなく簡
単な構成で、燃料噴霧特性を向上することができる。

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。このような燃料噴射弁では、燃料
消費量の低減、排気エミッションの向上、エンジンの安
定した運転性等の観点から、噴孔から噴射される「燃料
の微粒化」が重要な要素であり、特に筒内直接噴射式エ
ンジン用の燃料噴射弁の場合、「燃料の微粒化」は最も
重要な要素の一つである。筒内直接噴射式エンジン用の
燃料噴射弁として、弁ボディ内部に旋回流（スワール）
を形成することにより、燃料微粒化の促進をし、噴霧特
性の制御をするようにしたスワール式燃料噴射弁が知ら
れている。

【０００３】上記のスワール式燃料噴射弁としては、
燃料をスワールにするための部材を弁ボディ内部に設け
た燃料噴射弁、ニードル弁に燃料スワール機構を設け
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、上記の
燃料をスワールにするための部材を弁ボディ内部に設
けた燃料噴射弁においては、燃料をスワールにするため
の部材をニードル弁と別体で構成する必要があるため、
部品点数および組付工数が増加し、製造コストが増大す
るという問題があった。

【０００５】また、ニードル弁に燃料スワール機構を
設けた燃料噴射弁においては、ニードル弁の当接部が弁
ボディの内周壁に形成された弁座に着座したとき、燃料
が滞留する空間部の体積が比較的大きいため、当接部が
弁座から離座する燃料噴射の初期段階において、スワー
ルとならない燃料が噴孔から噴射され、噴霧特性が悪化
するという問題があった。

【０００６】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、部品点数を増加することなく簡
単な構成で良好な噴霧特性を得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。

【０００７】

【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摺動部、およ
び一端が反噴孔側の端面の外周近傍に連通し他端が噴孔
側の端面の中心近傍に連通する通孔を有する案内部が弁
部材に設けられている。このため、案内部に形成された
通孔により、弁ボディ内部に燃料のスワールを形成する
ことができる。したがって、部品点数を増加することな
く簡単な構成で、燃料微粒化の促進をし、噴霧特性の制
御を行うことができる。さらに上記の通孔は、案内部の
反噴孔側の端面の外周近傍に一端が開口し、案内部の噴
孔側の端面の中心近傍に他端が開口しているので、通孔
の出口を弁座に径方向に近接させることができる。した
がって、弁部材の当接部が弁座から離座する燃料噴射の
初期段階において、スワールとならない燃料が噴孔から
噴射されるのを抑えることができる。

【０００８】本発明の請求項２記載の燃料噴射弁による
と、通孔の他端は弁座に近接しているので、通孔の出口
を弁座に軸方向に近接させることにより、弁部材の当接
部が弁座から離座する燃料噴射の初期段階において、ス
ワールとならない燃料が噴孔から噴射されるのをさらに
抑えることができる。したがって、部品点数を増加する
ことなく簡単な構成で、燃料噴射特性を向上することが
できる。

【０００９】本発明の請求項３記載の燃料噴射弁による
と、弁部材の当接部が弁座に着座したとき、案内部の噴
孔側の端面と弁ボディの内壁面とで形成される空間に燃
料が滞留可能である。このため、通孔の出口を弁座に近
接させて上記の空間の体積を比較的小さくすることによ
り、弁部材の当接部が弁座から離座する燃料噴射の初期
段階において、スワールとならない燃料が噴孔から噴射
されるのを防止することができる。したがって、部品点
数を増加することなく簡単な構成で、燃料噴射特性をさ
らに向上することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。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一実施例を図１、図２およ
び図３に示す。図２に示すように、燃料噴射弁１０のハ
ウジング１１は、一端で強磁性材料からなる固定コア１
２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。

【００１１】弁部材としてのニードル弁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２０ａ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２０と可動コア３０とが一体に連結され
ている。接合部２１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。

【００１２】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２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
間を通過し、さらに、図１に示すように、ニードル弁２
０の案内部２２に形成された通孔としてのスワール孔２
３、および滞留部２４を通過し、当接部２０ａと弁座１
３ａとよりなる弁部に到る。

【００１３】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。

【００１４】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、案内部２２で弁ボディ１３に
往復移動可能に支持されている。図１に示すように、案
内部２２に形成されている摺動部２２ｃが弁ボディ１３
の内周壁と摺動する。図１および図３に示すように、案
内部２２には四箇所のスワール孔２３が形成されてお
り、スワール孔２３は、案内部２２の反噴孔側の上端面
２２ａの外周近傍に一端が連通し、案内部２２の噴孔側
１３ｂの下端面２２ｂの中心近傍に他端が連通してい
る。すなわち、スワール孔２３は、上端面２２ａの外周
近傍にスワール孔入口２３ａが開口し、下端面２２ｂの
中心近傍にスワール孔出口２３ｂが開口している。上端
面２２ａの外周近傍から下端面２２ｂの中心近傍に向か
ってスワール孔２３を案内部２２に形成することによ
り、ニードル弁２０の外周部に燃料のスワールを形成す
るようにしている。

【００１５】図１に示すように、スワール孔出口２３ｂ
が下端面２２ｂの中心近傍に形成されているので、スワ
ール孔出口２３ｂと弁座１３ａとは径方向に近接してい
る。また、当接部２０ａをスワール孔出口２３ｂに軸方
向に近接した構成とすることにより、スワール孔出口２
３ｂと弁座１３ａとは軸方向にも近接している。本実施
例では、スワール孔出口２３ｂと弁座１３ａとの距離を
数百μｍに設定している。

【００１６】空間としての滞留部２４は、下端面２２ｂ
と弁ボディ１３の内壁面とで形成され、スワール孔出口
２３ｂに連通している。また滞留部２４は、ニードル弁
２０のリフト時に噴孔１３ｂと連通可能である。当接部
２０ａが弁座１３ａに着座しているとき、スワール孔２
３を通過した燃料は滞留部２４に滞留する。スワール孔
出口２３ｂを弁座１３ａに軸方向に近接した構成とする
ことにより、滞留部２４の体積を比較的小さくすること
ができる。滞留部２４の体積を比較的小さくすること
で、当接部２０ａが弁座１３ａに着座しているときに滞
留部２４に滞留する燃料が比較的少量となるので、当接
部２０ａが弁座１３ａから離座する燃料噴射の初期段階
において、スワールとならない燃料が噴孔１３ｂから噴
射されるのを防止することが可能である。

【００１７】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２
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、スワール孔２３を通過した燃料は滞留
部２４に滞留し、噴孔１３ｂからの燃料噴射が遮断され
る。

【００１８】(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１３
ａから離座する。これにより、当接部２０ａと弁座１３
ａとの開口部から噴孔１３ｂに燃料が流入し、噴孔１３
ｂから燃料が噴射される。このとき、滞留部２４に滞留
していた燃料が噴孔１３ｂから噴射されるとともに、ス
ワール孔２３を通過してスワール孔出口２３ｂから流出
される燃料がスワールとなって噴孔１３ｂから噴射され
る。本実施例においては、滞留部２４の体積が比較的小
さいため、滞留部２４に滞留していた燃料は比較的少量
である。このため、当接部２０ａが弁座１３ａから離座
する燃料噴射の初期段階において、スワールとならない
燃料が噴孔１３ｂから噴射されるのを防止することがで
きる。

【００１９】次に、燃料をスワールにするための部材を
弁ボディ内部に設けた比較例１について、図４を用いて
説明する。比較例１においては、図４に示すように、燃
料をスワールにするための部材としてスワール孔１２３
を有するスワーラ１３０を弁ボディ１１３の内部に設け
ている。ニードル弁１２０は、スワーラ１３０に設けら
れた案内部１２２に往復移動可能に支持されている。ニ
ードル弁１２０の先端に形成された当接部１２０ａは、
弁ボディ１１３の内周壁に形成された弁座１１３ａに着
座可能である。当接部１２０ａが弁座１１３ａに着座す
ることにより噴孔１１３ｂが閉塞される。ニードル弁１
２０が図４の上方に移動し、当接部１２０ａが弁座１１
３ａから離座すると、スワール孔１２３を通過した燃料
がスワールとなって噴孔１１３ｂから噴射される。

【００２０】上記の構成の比較例１においては、スワー
ラ１３０とニードル弁１２０とを別体で構成しているた
め、本実施例に比べて部品点数および組付工数が増加
し、製造コストが増大するという欠点がある。次に、ニ
ードル弁に燃料スワール機構を設けた比較例２につい
て、図５を用いて説明する。

【００２１】比較例２においては、図５に示すように、
ニードル弁２２０に設けられた案内部２２２の外周部に
スワール溝２２３が形成されている。ニードル弁２２０
は、案内部２２２で弁ボディ２１３に往復移動可能に支
持されている。案内部２２２の下方には、ニードル弁２
２０の外周面と弁ボディ２１３の内壁面とで滞留部２２
４が形成されている。滞留部２２４はスワール溝２２３
に連通している。ニードル弁２２０の先端に形成された
当接部２２０ａは、弁ボディ２１３の内周壁に形成され
た弁座２１３ａに着座可能である。当接部２２０ａが弁
座２１３ａに着座することにより噴孔２１３ｂが閉塞さ
れる。当接部２２０ａが弁座２１３ａに着座していると
き、スワール溝２２３を通過した燃料は滞留部２２４に
滞留する。ニードル弁２２０が図５の上方に移動し、当
接部２２０ａが弁座２１３ａから離座すると、スワール
孔２２３を通過した燃料がスワールとなって噴孔２１３
ｂから噴射される。

【００２２】上記の構成の比較例２においては、滞留部
２２４の体積が図１に示す本実施例の滞留部２４の体積
に比べて大きいため、当接部２２０ａが弁座２１３ａか
ら離座する燃料噴射の初期段階において、スワールとな
らない燃料が噴孔２１３ｂから噴射されるという欠点が
ある。一方、本実施例においては、図１に示すように、
スワール孔出口２３ｂが弁座１３ａに近接した構成であ
るので、滞留部２４の体積を図５に示す比較例２の滞留
部２２４の体積よりも小さくすることが可能である。こ
のため、当接部２０ａが弁座１３ａから離座する燃料噴
射の初期段階において、スワールとならない燃料が噴孔
１３ｂから噴射されるのを防止することができる。した
がって、部品点数を増加することなく簡単な構成で、燃
料噴射特性を向上することができる。

【００２３】本実施例では、案内部２２に四箇所のスワ
ール孔２３を形成したが、本発明では、案内部に形成す
る通孔は、二箇所以上であればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射弁を示すもの
であって、図２の主要部拡大図である。

【図２】本発明の一実施例による燃料噴射弁を示す縦断
面図である。

【図３】図１のIII −III 線断面図である。

【図４】比較例１の燃料噴射弁を示す部分断面図であ
る。

【図５】比較例２の燃料噴射弁を示す部分断面図であ
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 案内部 ２２ａ 上端面 ２２ｂ 下端面 ２２ｃ 摺動部 ２３ スワール孔（通孔） ２３ａ スワール孔入口（一端） ２３ｂ スワール孔出口（他端） ２４ 滞留部（空間）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０Ｚ

Claims (3)

【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摺動
   部、および一端が反噴孔側の端面の外周近傍に連通し他
   端が前記噴孔側の端面の中心近傍に連通する通孔を有す
   る案内部と、 を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 前記通孔の他端は、前記弁座に近接して
   い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】 前記案内部の前記噴孔側の端面と前記弁
   ボディの内壁面とで形成される空間を有し、前記当接部
   が前記弁座に着座したとき、燃料が前記空間内に滞留可
   能なことを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射
   弁。