JPH11280613A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の燃料噴射弁において、噴射燃料の
微粒化の促進と加工時間の短縮とを両立することであ
る。 【解決手段】 燃料流路１ａに、先端部４１１に弁座３
ａ１と密着する環状のシート部４ｂを有するニードル４
を配設し、弁座３ａ１の直下流にオリフィスプレート５
１を設ける。かかる構成においてニードル４の先端面４
ｃを傾斜角１７５°〜１７９°の緩やかな円錐面に形成
することで、開弁時に燃料流のエネルギーが弁部下流の
空間Ｓにおいて効率よく燃料流同士の衝突に費やされる
ようにして噴射燃料の微粒化を促進するとともに、先端
部４１１の研削加工時におけるニードル４の回転軸ぶれ
を防止して先端部４１１の周面４ａおよび先端面４ｃを
一緒に研削加工できるようにして加工時間を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃料噴射
弁に関し、特に噴射燃料の微粒化を促進する構造の燃料
噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関において、燃費の低減、排気エ
ミッションの低減等は重要な課題である。内燃機関の主
要な部品である燃料噴射弁では、かかる課題に対し噴射
燃料の微粒化が効果的である。

【０００３】図４は噴射燃料の微粒化を図った燃料噴射
弁の先端部分の断面を示すもので、燃料流路９１の下流
に流路面を円錐状に形成して弁座９２となし、燃料流路
９１には弁座９２に着座するニードル９３が設けられ
る。ニードル９３は先端部に弁座９２と密着する円環状
のシート部９３ｂを有しており、また先端面９３ｃが平
坦面となっている。弁座９２の直下流には、ニードル９
３の先端面９３ｃと平行にオリフィスプレート９４が設
けられ、オリフィスプレート９４には噴孔９４１が形成
される。ニードル９３が弁座９２から離座すると、燃料
がニードル９３の先端面９３ｃとオリフィスプレート９
４の入口面９４ａとで画される空間９５を経て噴孔９４
１から噴射されるようになっている。

【０００４】この燃料噴射弁は、従来の傾斜角（円錐の
頂角をいい、平坦面を１８０°とする）が９０°程度の
先細り状の先端部を有するニードルにおいて、開弁時
に、燃料が先端部に沿って略軸線方向に案内されるよう
になっていたのを、ニードル９３の先端面９３ｃを平坦
面に形成することで、空間９５に流入した燃料流が上記
空間９５においてオリフィスプレート９４の入口面９４
ａに平行な方向に向かうようにし、燃料流の内部エネル
ギーが効率よく燃料流同士の衝突に費やされるように
し、噴孔９４１から噴射される燃料の微粒化を促進して
いる（特開平９−１４０９０号公報等）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでニードルの先
端部の加工は、通常、研削機により、加工前のニードル
を高速回転させた状態で砥石により研削することで行わ
れ、弁座に着座する環状のシート部を形成する前に、先
端部の周面を研削して先端部の径（バルブ径）を所定の
大きさにする加工と、先端部の先端面を平坦面にする加
工との２つの加工を行う。

【０００６】しかし先端部の周面に砥石をニードルの回
転軸に平行な面をなすように当てつつ、先端面に砥石を
ニードルの回転軸に垂直な面をなすように当てて先端部
の周面および先端面を一緒に研削しようとすると次の問
題がある。すなわち先端面を平坦面に形成するには先端
面の全体に砥石が押し当てられることになるので回転軸
が軸ぶれを生じやすく、周面の加工精度に影響を与え
る。このため周面の加工と先端面の加工とは別々に行う
必要があり、加工時間が長くなって完成に時間を要しコ
ストが高くなる。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
噴射燃料の微粒化を促進することができ、しかも加工時
間が短く低コストにできる燃料噴射弁を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、燃料流路の下流に弁座を設け、燃料流路にニードル
を配設する。ニードルは先端部に上記弁座と密着する環
状のシート部を設ける。弁座の直下流にニードルの頂面
と対向するように、噴孔を形成したオリフィスプレート
を設ける。上記ニードルの先端面を傾斜角が１７５°か
ら１７９°の範囲の緩やかな円錐面に形成する。

【０００９】ニードルの先端面には傾斜角１７５°以上
の緩やかな円錐面に形成してあるから、開弁時にニード
ルの先端面とオリフィスプレートの入口面の間の空間に
流入した燃料流は、ニードルの先端面を平坦面に形成し
たものと同程度に、オリフィスプレートの入口面に平行
な方向に向けられる。しかして噴射燃料の微粒化が促進
される。

【００１０】しかも円錐面の傾斜角を１７９°以下とし
ているから、加工時には、砥石と先端面とは、確実にニ
ードルの回転軸の一方の側において当接する。したがっ
て当接部におけるニードルに対する抗力は方向が一定方
向に安定している。したがって回転軸の軸ぶれを生じ
ず、先端面の加工を、周面の加工精度に影響を与えるこ
となく周面の加工と一緒にできる。この結果、加工時間
が短縮され低コストにできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図２に本発明の内燃機関の燃料噴
射弁の全体断面を示す。燃料噴射弁１は樹脂性のハウジ
ングモールド２を有し、その先端には磁性パイプ６１を
介してバルブボディ３が嵌着してある。バルブボディ３
は、円盤状のスペーサ６２を介して磁性パイプ６１に嵌
入し、磁性パイプ６１とレーザ溶接されている。スペー
サ６２には中心位置とその周りに貫通孔６２１，６２２
が形成してあり、バルブボディ３内と磁性パイプ６１と
を連通せしめている。

【００１２】ハウジングモールド２内には、磁性パイプ
６１の上方にこれと同軸に非磁性パイプ６３および固定
鉄心６４が設けてあり、固定鉄心６４はハウジングモー
ルド２の上端より突出している。固定鉄心６４は両端開
口の円筒部材で、上端開口部６４１は燃料導入口６４１
としてあり、燃料導入口６４１から導入された燃料が固
定鉄心６４、非磁性パイプ６３、磁性パイプ６１、スペ
ーサ６２を経てバルブボディ３内に到る燃料噴射弁１の
軸線Ｃに沿って燃料流路１ａが形成される。また固定鉄
心６４内には、燃料導入口６４１の直下にフィルタ６５
が設けてあり、燃料中のゴミ等の異物が除去されるよう
になっている。

【００１３】燃料流路１ａには、非磁性パイプ６３より
も先端側にニードル４およびその上方に可動鉄心６６が
配設してある。ニードル４は弁体部４１と軸部４２と可
動鉄心６６との接合部４３からなり、弁体部４１の摺動
部４１２がバルブボディ３の内側周面３ａと摺接してい
る。可動鉄心６６は磁性材料からなる両端開口の筒状部
材で、非磁性パイプ６３に摺動保持されている。可動鉄
心６６には下方よりニードル４の接合部４３が嵌入し、
可動鉄心６６とニードル４とがレーザ溶接される。かく
してニードル４は軸線Ｃに沿って変位が可能となる。

【００１４】ニードル４の摺動部４１２は周面に四面取
り部が形成され、燃料が流通自在としてある。またニー
ドル４の接合部４３は周面に二面取り部が形成され、接
合部４３と可動鉄心６６の間を燃料が流通自在としてあ
る。

【００１５】ニードル４の弁体部４１はバルブボディ３
に収容される。バルブボディ３には弁体部４１の外周に
ニードル４と同軸に円筒面３ａが形成してある。円筒面
３ａは軸方向中程に弁体部４１の摺動部４１２と摺接す
る等径部３ａ２を有し、等径部３ａ２よりも下側の下流
部３ａ１は下側の開口端に向けて縮径する円錐面として
あり、等径部３ａ２よりも上側の上流部３ａ３は等径部
３ａ２に向けて縮径する円錐面としてある。

【００１６】図１に燃料噴射弁１の先端部分の拡大断面
を示す。弁体部４１の先端部４１１は、バルブボディ３
の下側の開口端の開口径よりも大径のもので、先端部４
１１の周面４ａの下端部にはバルブボディ３の円筒面３
ａの下流部３ａ１と対向する円環状の接面部が形成さ
れ、円筒面３ａの下流部３ａ１を弁座３ａ１としてこれ
に着座するシート部４ｂとしてある。すなわちニードル
４が下降すると、シート部４ｂが弁座３ａ１と密着して
閉弁状態となり、ニードル４が上昇するとシート部４ｂ
が弁座３ａ１から離間して開弁状態となる。

【００１７】また、ニードル４の、オリフィスプレート
５１と対向する先端面４ｃは、頂点を軸線Ｃ位置とする
緩やかな円錐面に形成してある。円錐面の傾斜角αは１
７５°から１７９°の範囲に設定する。

【００１８】また弁体部４１には摺動部４１２よりも上
部にフランジ４１３が形成してある。フランジ４１３
は、軸部４２が挿通するスペーサ６２の貫通孔６２１よ
りもやや大径のもので、ニードル４のリフト位置を規定
し、リフト量はスペーサ６２の厚さによって調整され
る。また、このとき可動鉄心６６の上端面と固定鉄心６
４の下端面間に所定のギャップが形成されるように各部
材の寸法等を設定しておく。

【００１９】バルブボディ３の下端面には、オリフィス
プレート５１が軸線Ｃと垂直な面をなすように接合して
あり、ニードル４の開弁時にオリフィスプレート５１に
形成された複数の噴孔５１１から燃料が噴射されるよう
になっている。噴孔５１１は中央部にやや外側向きに傾
斜して形成され、図略のインテークバルブ方向に好適に
噴射されるようになっている。

【００２０】またバルブボディ３には、下部にこれと略
同径のカバー５２が嵌着され、カバー５２の下側半部が
フード状にオリフィスプレート５１の周縁部からせり出
している。

【００２１】次にニードル４の駆動手段について説明す
る。固定鉄心６４内には、可動鉄心６６の上方に、軸線
Ｃに沿って圧縮コイルスプリング６７およびその上端位
置を規定するアジャスティングパイプ６８とが設けてあ
り、圧縮コイルスプリング６７が可動鉄心６６を介して
ニードル４を下方に付勢している。

【００２２】ハウジングモールド２内には可動鉄心を吸
引するソレノイド部７が設けてある。ソレノイド部７
は、樹脂製のスプール７１を磁性パイプ６１、非磁性パ
イプ６３、固定鉄心６４の外周に配設し、これに電磁コ
イル７２が巻装されたもので、スプール７１および電磁
コイル７２の外周に、これらを包囲するコイルモールド
７３が樹脂成形されてなる。コイルモールド７３は、電
磁コイル７２を保護する円筒状の筒状部７３１より上方
に突出する突出部７３２を有し、突出部７３２は電磁コ
イル７２から電気的に導出されるリード線７４を保護す
るとともに後述するターミナル７５を保持する。そして
ソレノイド部７は、スプール７１と電磁コイル７２とが
コイルモールド７３により一体化された状態で固定鉄心
６４の外周に装着される。

【００２３】ハウジングモールド２内にはまた、２枚の
金属プレート７６，７６が設けてあり、コイルモールド
７３の筒状部７３１を両側から挟持するように筒状部７
３１の外周に被覆されている。金属プレート７６，７６
は電磁コイル７２への通電時の磁束を通す磁路を形成す
る部材であり、上方の一端が固定鉄心６４の外周面に接
し、下方の一端が磁性パイプ６１の外周に接するように
設けられる。

【００２４】ハウジングモールド２の上部には、斜め上
方にコネクタ部２１が突出している。コネクタ部２１に
は先端部を残してターミナル７５が埋設され、電磁コイ
ル７２より引き出されるリード線７４と接続されてい
る。ターミナル７５は図示しない電子制御装置にワイヤ
ーハーネスを介して接続されており、電子制御装置から
ターミナル７５を介して電磁コイル７２に通電されて電
磁コイル７２が励磁し、可動鉄心６６を圧縮スプリング
コイル６７の付勢力に抗して固定鉄心６４の方へ吸引し
てニードル４をリフトせしめるようになっている。

【００２５】ニードル４のリフト時には、燃料導入口６
４１から流入した燃料がフィルタ６５で清浄化され、ア
ジャスティングパイプ６８から圧縮スプリングコイル６
７の収容部を経て、可動鉄心６６の、ニードル４に形成
された上記二面取り部との間隙、さらにはバルブボディ
３の、ニードル４の上記四面取り部との間隙を通過し、
ニードル４の先端のシート部４ｂとバルブボディ３の弁
座３ａ１とよりなる弁部に到り、この弁部からオリフィ
スプレート５１の噴孔５１１に達する。

【００２６】本発明の燃料噴射弁の作動を説明する。タ
ーミナル７５に通電すると電磁コイル７２が励磁して可
動鉄心６６を吸引し、これによりニードル４がリフトす
る。燃料流路１ａを通って燃料がニードル４のシート部
４ｂと弁座３ａ１の間を抜けてニードル４の先端面４ｃ
とオリフィスプレート５１の入口面５１ａ間の略円形の
空間Ｓに流入し、噴孔５１１から噴射される。

【００２７】空間Ｓの上端面をなすニードル４の先端面
４ｃは傾斜角αが１７５°以上の緩やかな円錐面である
から、先端面４ｃと入口面５１ａとは平行に近い角度を
なしている。したがって燃料流は、空間Ｓに流入して入
口面５１ａに平行な方向に案内される。そして空間Ｓの
径方向中心に向かい、燃料流の内部エネルギーは効率よ
く燃料流同士の衝突に費やされ、先端面を平坦面とした
ニードルを備えた燃料噴射弁に比して遜色なく噴射燃料
の微粒化が促進される。

【００２８】また本発明の燃料噴射弁では、以下に説明
するようにニードルの先端部の加工が短時間でできる。
図３は、ニードル４の先端部４１１の加工工程を示すも
ので、加工は、通常の棒状部材の加工と同様にステンレ
ススティール製の加工前のニードル４を高速回転させた
状態でダイヤロール８にあてがい図示しない研削油を供
給しながら行う。

【００２９】ダイヤロール８はニードル４に押し当てら
れる屈曲した面８ａを有している。屈曲面８ａをなす一
方の面８ａ１はニードル４の軸線（回転軸）Ｃ１に平行
で、先端部４１１の周面４ａに押し当てられて周面４ａ
を所望のバルブ径となるように研削する。ダイヤロール
８の他方の面８ａ２は一方の面８ａ１となす角度が僅か
な鈍角に形成され、先端部４１１の先端面４ｃに押し当
てられて先端面４ｃを緩やかな円錐面となるように研削
する。

【００３０】ここでダイヤロール８の他方の面８ａ２
は、円錐面４ｃの傾斜角αを１７５°から１７９°の範
囲となるように、一方の面８ａ１となす角度を９０．５
°から９２．５°の範囲に設定する。この角度を９０．
５°以上とすることで、ダイヤロール８の他方の面８ａ
２とニードル４の先端面４ｃとが、図中、回転軸Ｃ１よ
りも左側において、確実に回転軸Ｃ１を通る直線状に当
接するから、ダイヤロール８の他方の面８ａ２における
ニードル４に対する抗力の方向が一定方向で安定してお
り、回転軸Ｃ１のぶれが生じることはない。したがって
ニードル４の周面４ａを先端面４ｃと一緒に加工しても
周面４ａの加工精度が低下することはなく、周面４ａと
先端面４ｃとを一緒に加工して加工時間の短縮を図るこ
とができる。この結果、コストの低減を図ることができ
る。

【００３１】次いで周面４ａと先端面４ｃとで形成され
る角に、所定の円環状のシート部４ｂを形成し、完成す
る。

【００３２】このように本発明の燃料噴射弁によれば、
噴射燃料の微粒化と、加工の作業性向上によるコストの
低減とを両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射弁の先端部の拡大断面図であ
る。

【図２】本発明の燃料噴射弁の全体断面図である。

【図３】本発明の燃料噴射弁のニードルの加工方法を示
す図である。

【図４】従来の噴射燃料の微粒化の促進を図った燃料噴
射弁の先端部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁 １ａ 燃料流路 ３ バルブボディ ３ａ１ 弁座 ４ ニードル ４１１ 先端部 ４ａ 周面 ４ｂ シート部 ４ｃ 先端面 ５１ オリフィスプレート ５１１ 噴孔 α 先端面の傾斜角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料流路の下流に弁座を設け、先端部に
   上記弁座と密着する環状のシート部を有するニードルを
   燃料流路に配設し、弁座の直下流にニードルの先端面と
   対向するように、噴孔を形成したオリフィスプレートを
   設けた燃料噴射弁において、上記ニードルの先端面を傾
   斜角が１７５°から１７９°の範囲の緩やかな円錐面に
   形成したことを特徴とする燃料噴射弁。