JPS6282268A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子制御式燃料噴射′Ａ置に使用される電磁式
燃料噴射弁に関し、特にニードル弁タイプの電磁式燃料
噴射弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より公知の、例えば実開昭６０−８８０７０号公叩
に示されるような電磁式燃料噴射弁は内部に電磁コイル
を備え、この電磁コイルに対して電気信号を供給するこ
とでニードル弁が作動し、噴射孔より燃料をエンジンに
噴射供給するものであった。このような燃料噴射弁は電
磁コイルへの電気信号をエンジン制御ユニットにより制
御することで、エンジンの作動状態に対応した最適の燃
料供給が実現できるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで近年においては、大気汚染防止のために排気ガ
ス再循環装置（ＥＧＲ）を備えたエンジンがあるが、上
記公報に示されるような燃料噴射弁をこのＥＧＲ付エフ
ェンジン気管に装着した場合、ＥＧＲによる排気ガスに
含まれた微細なチリ等が噴射孔付近、特に噴射孔より突
出したピントルの外周面に付着する。このようなチリ等
の付着が進行し、噴射孔にまで達するようになると、噴
射孔が狭くなり、燃料噴射弁からエンジンに供給される
燃料量が所望とする量より減少するようになるため、エ
ンジン作動が不調になる場合があるという問題点がある
。

上記の問題点はＥＧＲ付エフェンジンられたものではな
く、例えば燃料として粗悪なものを使用した場合の、エ
ンジンの吸気管側への吹き返しの強いものの場合にも上
記同様な現象が顕著に現われ、同様な問題が生じる。

従って本発明の目的は、上記問題点に鑑み、噴射孔付近
、特にピントルへのチリ等の付着を充分に抑制し、たと
えＥＧＲ付エフェンジン用されたり、粗悪燃料が使用さ
れて、吹き返しの強いエンジンに使用されたとしても、
長年に渡って充分に使用に耐えうる電磁式燃料噴射弁を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明においては、 ハウジング内部に設けられた電磁コイルと、このハウジ
ングに連結されたボディ内に摺動可能の状態で配設され
、電磁コイルに電気信号を供給することにより作動する
ニードル弁と、このニードル弁の先端に設けられたピン
トルと、ボディの端部に形成され、ピントルが微少な隙
間を介して貫通して設定され、ニードル弁の作動に応じ
て燃料が噴射される噴射孔と、ボディの噴射孔の形成さ
れた端部に設けられたスリーブとを備える電磁式燃料噴
射弁であって、 前記スリーブには、噴射孔を貫通して突出するピントル
の先端が位置し、ピントルの軸方向垂直面の最大断面積
よりも充分に大きい前記軸方向垂直面の断面積を有する
筒状のピントル収納空間部と、このピントル収納空間部
と吸気通路とを連通ずるピントル収納空間部の前記断面
積より小さい通路断面積を有する連通空間部とが形成さ
れていることを特徴とする電磁式燃料噴射弁としている
。

〔作用〕

上記構成とすることにより、噴射孔近傍ならびにピント
ル周囲への微細なチリ等を含んだ吸入空気、あるいは混
合気の流入が連通空間部により絞られ、噴射孔付近やピ
ントル周囲へのチリ等の付着が抑制される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明すする。

第４図は本発明実施例の電磁式燃料噴射弁が設けられる
エンジンならびにその周辺装置の構成を示す構成図であ
る。

電磁式燃料噴射弁（以下単に「噴射弁」と言う）１００
は、エンジン１０１の各気筒に対応して分岐する吸入分
岐管１０２に対応して、吸気分岐管１０２内にその先端
部がわずかに突出するように設けられている。各吸入分
岐管１０２は、サージタンク１０３に連通しており、こ
のサージタンク１０３にはエアクリーナ１０４、エアフ
ローメータ１０５、スロットル弁１０６を介して吸入さ
れた吸気が導入されている。

エンジン１０１には吸気弁１０７および排気弁１０８が
設けられており、吸気分岐管１０２の吸気弁１０７近傍
にて噴射弁１００から噴射された燃料と吸入空気とが混
合された混合気が吸気弁１０７を介してエンジン１０１
の燃焼室１０９に導かれる。燃焼室１０９で図示しない
点火プラグにより点火され、爆発、燃焼された燃焼ガス
は排気ガスとして排気弁１０８を介して排気管１１０へ
と導かれ、この排気管１１０を介して大気へと排出され
る。またサージタンク１０３と排気管１１０とを連結す
るバイパス通路１１１が設けられており、このバイパス
通路１１１の間にはＥＧＲ弁１１２が設けられている。

そしてこのＥＧＲ弁１１２を介して排気ガスの一部がサ
ージタンク１０３に送り返されている。

また噴射弁１００に対しては燃料タンク１１３内の燃料
が燃料ポンプ１１４によりフィルター１１５を介して圧
送されており、この燃料の圧力は圧力制御弁１１６によ
りサージタンク１０３内の圧力に対して所定値だけ高い
圧力状態となるように制御されている。

エンジン制御ユニット１１７はマイクロコンピュータ等
により構成されており、エアフローメータ１０５からの
吸入空気量に対応した信号やエンジン１０１に設けられ
たディストリビュータ１１８からのエンジン１０１の回
転に同期したパルス信号や、その他図示しないセンサか
らこの信号を受けて、その時のエンジン状態に見合った
噴射弁１００の開弁時間や、ＥＧＲ弁１１２の開閉の判
断の演算を実行すると共に、この演算結果に応じた信号
を噴射弁１００やＥＧＲ弁１１２に対して出力して、各
装置の作動を制御する。

第１図、第２図、第３図に上記噴射弁１００の詳細構成
を示す。

第１図において、噴射弁１００のハウジング１は段付き
筒状をなし、ハウジング１の大径部には、スプール２に
巻回して電磁コイル３が配しである。

スプール２には上方より筒状の鉄心４が貫設してあり、
鉄心４は上端部を燃料供給管の接続部となすとともにそ
の筒壁より突出せしめたフランジ部をハウジング１の上
方開口縁にかしめ固定しである。鉄心４の上方開口には
フィルタ４１が配設され、かつ筒内には燃料流通路をな
すアジャストパイプ４２が固定しである。ハウジング１
の上面には給電用コネクタ５が樹脂により一体成形して
あり、上記電磁コイル３はコネクタピン５１に接続しで
ある。そしてこのコネクタピン５１を介してエンジン制
御ユニット１１７の出力信号に見合ったパルス電圧が供
給される。

ハウジング１の小径部にはスペーサ６１を介してボディ
６がかしめ固定してあり、ボディ６の、下方へ突出せし
めた端面には噴射孔６２ならびに噴射孔６２の周囲に沿
って弁座６３が形成しである。ボディ６内には上方より
ニードル弁７が摺動可能な状態で貫装してあり、ニード
ル弁７の先端の弁座６３に対応する円錐形状部分の先端
にはピントルア１が形成してあり、ニードル弁の略中央
にはスペーサ６１と対向してス１−ツバ７２が形成しで
ある。ニードル弁７の上端には可動コア７３が鉄心４と
対向して連結してあり、可動コア７３はこれとアジャス
トパイプ４２間に配したコイルバネ７４により下方へ付
勢されている。

ボディ６の噴射孔６２が形成しである端部には、樹脂材
料又は、金属材料からなるスリーブ８が正大固定されて
おり、このスリーブ８には噴射孔６２に対応して噴射孔
６２からの燃料流を吸気分岐管１０２内に導く開口８１
が形成されている。

第２図、第３図は第１図図示の噴射弁１００の先端の詳
細の構成を示す図である。第２図、第３図において、ニ
ードル弁７の先端に形成されたピントルア１は、ニード
ル弁７の先端側から一定径の円柱部７１１と、この円柱
部７１１の端部により徐々に径が小さくなっている第１
テーパ部７１２と、この第１テーパ部７１２の端部より
徐々に径が略円柱部７１１の径と同程度の径まで大きく
なった第２テーパ部７１３とからなっており、さらにそ
の先端は円錐形状となっている。このピントルア１は噴
射孔６２の壁面に対してその円柱部７１１にて微少隙間
を介して噴射孔６２を貫通しており、ピントルア１の第
１テーパ部７１２、第２テーパ部７１３はスリーブ８の
開口８１の一部を形成するピントル収納空間部８１１内
に噴射孔６２から突出して位置している。噴射弁１００
から噴射される燃料量は上記噴射孔６２の壁面とピント
ルア１の円柱部７１１との隙間部分において調量される
。

スリーブ８に形成されたピントル収納空間部８１１は噴
射孔６２から噴射される燃料の吸気分岐管１０２内への
流れを妨げない程度の容積に設定されており、従ってこ
のピントル収納空間部８１１は噴射孔６２におけるピン
トルア１と噴射孔６２の壁面との隙間に比べて、ピント
ル収納空間部８１１におけるピントルア１とピントル収
納空間部８１１の周囲壁面との隙間が充分に大きい、ピ
ントルア１の突出方向に沿った円筒形状の空間になって
いる。そしてこのピントル収納空間部８１１はピントル
ア１の噴射孔６２の突出長さと略同じ程度設定されてい
る。また、スリーブ８にはピントル収納空間部８１１ら
吸気分岐管１０２内の空間に通じる２個の孔からなる連
通空間部８１２が形成されており、この連通空間部８１
２をなす２個の孔は、それぞれピントル収納空間部８１
１から吸気分岐管１０２内部空間側に向って先細のテー
バ状の孔である。つまりピントル収納空間部８１１と連
通空間部８１２とにより開口８１が構成される。両孔は
、ピントルア１の軸中心に対して対称的に形成されてお
り、吸気分岐管１０２側での両孔の間隔は、ピントルア
１の外径と略同程度である。そして両孔の中心軸はピン
トルア１の軸方向に対して若干の角度が設定されている
。図を見ても解かるように、連通空間部８１２をなす２
個の孔による通路断面積はピントル収納空間部８１１に
比べて充分に小さく設定されている。しかしながら、こ
の連通空間部８１２の通路断面積は、噴射孔６２から噴
射された燃料がスムーズに吸気分岐管１０２内へと導か
れるように、燃料噴霧の流れを阻害しない程度の面積に
設定されている。またピントルア１の作動に対して、連
通空間部８１２の２個の孔により形成される２個の孔の
間の隔壁部８２のピントル収納空間部８１１例の先端と
ピントルア１の先端とが接触しないように所定の間隔が
設定されている。

上記構成の噴射弁１００に対して電磁コイル３にパルス
電圧が供給されると、可動コア３がコイルバネ７４のば
ね力に抗して鉄心４側に吸引され、この結果スペーサ６
１とストッパ７２とが当接するまでニードル弁がリフト
され、弁座６３からニードル弁７の円錐形状部分が離れ
、アジャストパイプ４２より可動コア７３を経てニード
ル弁７の円錐形状部分と弁座部６３とのシール部分の近
傍にまで達した加圧燃料が噴射孔６２より噴射され、ピ
ントルア１の第２テーパ部７１３にて微粒化され、スリ
ーブ８の開口８１の連通空間部８１２をなす２個の孔を
経て吸気分岐管１０２内に供給される。なおピントルア
１にて微粒化された噴流は、その噴射圧力と吸気分岐管
１０２内部の圧力との圧力差により２個の孔（連通空間
部８１２）へと誘導されて吸気分岐管１０２内へと導か
れる。

上記構成で上述のようにピントル収納空間部８１１に対
して連通空間部８１２をなす２個の孔の断面積の和が小
さくなっているので、ＥＧＲ装置による微細なチリ等を
多量に含んだ吸入空気は連通空間部８１２で絞られる形
となってピントル収納空間部８１１に達しにくくなって
おり、所望噴射量が実際に得られるような寸法形状に設
定（この寸法等の設定については後述する。）した場合
の上記噴射弁１００と上記公報に示される従来構成の噴
射弁とを第４図に示される構成に装着した場合の所定運
転サイクル数になる対する噴射量の低下率の実験結果を
第５図に示す。第５図を見ても解るように、本実施例構
成では低下率を一５％以下に抑制でき、従来構成に比べ
て１／７以下の低下率とすることができており、実用上
の問題が解消された状態となっている。なお上記運転サ
イクル数とは、所定時間エンジン１０１を所定の回転数
で作動させた後に所定時間エンジン１０１を休止させた
ものを１サイクルとして、所定サイクル（例えば１００
サイクル）行ったもので、そしてエンジン作動中は常時
ＥＧＲ弁１１２を開としたものである。

第６図、第７図は上記構成の噴射弁１００に対する所望
と噴射量を得るための条件を示す実験データに基づいた
グラフであり、第６図は、ピントル収納空間部８１１の
軸方向垂直面の断面積Ａ。

を変化させたときのこの断面積Ａ、とピントルア１の軸
方向垂直面の最大断面積、すなわち外径部分の断面積Ａ
２との比Ａ　Ｉ　／　Ａ　２に対するエンジン１０１が
低負荷に相当する状態での所望とする噴射量に対する実
際の噴射量の変化率を示したもので、Ａ、／Ａ２が１２
以上の状態で、実際の噴射量が所望噴射量と略同じにな
る。ところでＡ。

／Ａｍが１２未満で所望噴射量より実際の噴射量が増加
するのは、燃料が噴射孔６２よりピントル収納空間部８
１１、連通空間部８１２を介して吸気分岐管１０２内に
噴射された際に、ピントル収納空間部８１１の空間が小
さいために、この部分の圧力状態がピントル収納空間部
８１１を通過する噴流によって、燃料圧力と吸気分岐管
１０２内の圧力との差圧より大きな差圧（負圧）状態と
なって、燃料が吸い出されるような状態になったからで
あると思われる。なおピントルア１と噴射孔６２の壁面
との隙間は数１００μｍ以下に設定されていて、ピント
ル断面積Ａ２に比べて隙間面積は充分小さく、開弁時間
、燃料圧力を一定に設定した場合、ピントルア１の外径
によって噴射量は略−量的に決定される。すなわちピン
トルア１の外ｊ′１′部の断面積によって噴射量を決定
するピントルア１の外径部と噴射孔６２の壁面との隙間
面積が略−量的に決定される。従って、上記データから
解かることは、ピントルア１の外径部と噴射孔６２の壁
面との隙間に対してピントルア１の外径部とピントル収
納空間部８１１の壁面との時間は調量精度上、充分大き
くする必要があるということである。

第７図は、連通空間部８１２をなす２個の孔の通路断面
積の和Ａ３を変化させた時のこの断面積Ａ３とピントル
ア１の外径部を噴射孔６２の壁面との隙間の面積Ａ４と
の比Ａ　ｘ　／　Ａ　４に対するエンジンが低負荷に相
当する状態での所望とする噴射量に対する実際の噴射量
の変化率を示したもので、Ａ　３　／　Ａ　ａが５以上
の状態で実際の噴射量が所望噴射量と略同じになる−０
ところでＡ　２　／　Ａ　４が５未満で実際の噴射量が
所望噴射量より多くなるのも、上記ピントル収納空間部
８１１が小さい時の場合と同様の現象が連通空間部８１
２にて生じたものと思われる。従って上記データから解
かることは、連通空間部８１２の面積Ａ３は噴射孔６２
の隙間面積Ａ４に対して調量精度上、充分大きくする必
要があるということである。

従って上記第６図、第７図の説明から、ＡＩ　／Ａ２が
１２以上であって、Ａ　！　／　Ａ　４が５以上であれ
ば、ピントル収納空間部８１１の断面積より連通空間部
８１２の断面積が小さくても所望噴射量に対する実噴射
量の変化はほとんど生じない。

さらに燃料温度が上昇した時や、吸気分岐管１０２内が
機関ｌｏｔの減速等によって負圧状態となった時には、
噴射弁１００内の燃料にベーパが発生しやすくなり、特
に上記噴射弁１００のごとく噴射孔６２の先端にその噴
流を絞るような構成がある場合はベーパー発生にともな
い調量性も極めて悪化するようになる。

しかしこのような問題に対しては、以下のような寸法設
定とすることで解消することが可能となる。

（１）連通空間部８１２をなす２個の孔の断面積の和Ａ
、と、ピントルア１と噴射孔６２との隙間面積Ａ４との
面積比Ａ　３　／　Ａ　４が、Ａ　３　　／　Ａ　＜　
　≧５．５ であること、（第８図参照） （２）連通空間部８１２をなす孔の長さしと、その最小
孔径ｄとの細長比Ｌ／ｄが、 Ｌ／ｄ≦２ であること、（第９図参照） またピントルア１の外径部の断面積Ａ２とピントル収納
空間部８１１の断面積Ａ、の比は上記のごとく、Ａ　＋
　／　Ａ　ｚ≧１２とすることで、上記問題は充分に解
消される。

なお、第８図、第９図は本実施例構成により得られた実
験結果に基づいて得られたグラフである。

従って、上述の各条件を満たすことで、ピントル収納空
間部８１１に対して連通空間部８１１を絞った形として
、Ｅ、Ｇ　Ｒ装置等による微細なチリ等のピントルア１
ならびに噴射孔６２の周辺への付着を抑制した構成とし
ても、噴射量のｉｌｉ量性は損なわれない。

なお上述の実施例では、連通空間部８１２を２個の孔で
構成したが、上記の各条件を満たすように設定されてい
れば、３個以上の孔で構成してもよく、またピントルア
１と同軸的に形成される１個の孔で構成することも可能
である。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明によれば、 ハウジング内部に設けられた電磁コイルと、このハウジ
ングに連結されたボディ内に摺動可能の状態で配設され
、電磁コイルに電気信号を供給することにより作動する
ニードル弁と、このニードル弁の先端に設けられたピン
トルと、ボディの端部に形成され、ピントルが微少な隙
間を介して貫通して設定され、ニードル弁の作動に応じ
て燃料が噴射される噴射孔と、ボディの噴射孔の形成さ
れた端部に設けられたスリーブとを備える電磁式燃料噴
射弁であって、 前記スリーブには、噴射孔を貫通して突出するピントル
の先端が位置し、ピントルの軸方向垂直面の最大断面積
よりも充分に大きい前記軸方向垂直面の断面積を有する
筒状のピントル収納空間部と、このピントル収納空間部
と吸気通路とを連通ずるピントル収納空間部の前記断面
積より小さい通路断面積を有する連通空間部とが形成さ
れていることを特徴とする電磁式燃料噴射弁としたこと
から、 ＥＧＲ装置による排気ガスやエンジンの吸気管側への吹
き返しによるガス等に含まれる微細なチリ等が前記噴射
弁の付近に達しても、前記連通空間部の通路断面積が前
記ピントル収納空間部の断面積に比べて小さくなってい
るので、前記ピントル収納空間部への微細なチリ等の流
入は前記連通空間部にて、絞られるようになって、微細
なチリ等が噴射孔ならびにピントルの周囲に達しにくく
なっており、従って噴射孔近傍やピントル周囲への微細
なチリ等の付着は充分に抑制され、たとえＥＧＲ装置付
のエンジンや、粗悪燃料が使用されて吹き返しの強いエ
ンジンに使用されても、付着物による噴射量の低下が充
分に抑制されて、長年に渡って充分に使用に耐えうるよ
うになるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す電磁式燃料噴射弁の断
面図、第２図は第１図図示の電磁式燃料噴射弁の噴射孔
側の構成を示す拡大断面図、第３図は第２図のＡ視図、
第４図は第１図図示の電磁式燃料噴射弁が設けられたエ
ンジンならびにその周辺装置の構成を示す概略構成図、
第５図は第１図図示の実施例構成の電磁式燃料噴射弁と
従来構成の電磁式燃料噴射弁との運転サイクル数に対す
る噴射量低下率の実験結果を示すグラフ、第６図乃至第
９図は本発明の電磁式燃料噴射弁の噴射孔、ならびにス
リーブ形状の寸法条件の変化による噴射量変化率を実験
結果に基づいて示したグラフである。 １・・・ハウジング、３・・・電磁コイル、６・・・ボ
ディ。 ７・・・ニードル弁、８・・・スリーブ、６２・・・噴
射孔。 ７１・・・ピントル、１００・・・電磁式燃料噴射弁、
８１１・・・ピントル収納空間部、８１２・・・連通空
間部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ハウジング内部に設けられた電磁コイルと、このハウジ
   ングに連結されたボディ内に摺動可能の状態で配設され
   、電磁コイルに電気信号を供給することにより作動する
   ニードル弁と、このニードル弁の先端に設けられたピン
   トルと、ボディの端部に形成され、ピントルが微少な隙
   間を介して貫通して設定され、ニードル弁の作動に応じ
   て燃料が噴射される噴射孔と、ボディの噴射孔の形成さ
   れた端部に設けられたスリーブとを備える電磁式燃料噴
   射弁であって、 前記スリーブには、噴射孔を貫通して突出するピントル
   の先端が位置し、ピントルの軸方向垂直面の最大断面積
   よりも充分に大きい前記軸方向垂直面の断面積を有する
   筒状のピントル収納空間部と、このピントル収納空間部
   と吸気通路とを連通するピントル収納空間部の前記断面
   積より小さい通路断面積を有する連通空間部とが形成さ
   れていることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。