WO2014050505A1

WO2014050505A1 - 燃料噴射弁

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Publication number: WO2014050505A1
Application number: PCT/JP2013/074082
Authority: WO
Inventors: 拓也本荘
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2015-03-28
Also published as: JP6035647B2; JP2014070574A

Abstract

燃料噴射弁において、弁体（１３）を，弁座７に対向する環状の弁部（１３ａ）と，この弁部（１３ａ）の後端に連設され，連杆（１４）の前部の連結端部（１４ａ）が嵌合して結合される連結筒部（１３ｂ）とで構成し，連結筒部（１３ｂ）は，弁ハウジング（３）の内周面に摺動自在に嵌合するジャーナル部（１３ｂ１）を有し，外側燃料通路（５７）を，これが弁部（１３ａ）を囲繞するように環状に形成すると共に，この外側燃料通路（５７）を燃料室（５５）に連通する第１切欠き（５０）を連結筒部（１３ｂ）に設け，また弁部（１３ａ）の内側を，弁体（１３）の開弁時，ノズル孔（９）に連通する筒状の内側燃料通路（５６）に形成すると共に，この内側燃料通路（５６）を燃料室（５５）に連通する第２切欠き（５２）を連結端部（１４ａ）に設けた。これにより弁体の開弁ストロークを増加させなくても，弁体周りの燃料流路の拡大を可能にして，燃料噴射量を増加させ得るようにする。

Description

燃料噴射弁

　本発明は，ノズル孔及び弁座を有するノズル部材と，このノズル部材の後端に連設される筒状の弁ハウジングと，この弁ハウジングの後端に連設される固定コアと，前記弁座と協働して前記ノズル孔を開閉する弁体，前記固定コアの前端に対向する可動コア，並びにこれら弁体及び可動コア間を連結する連杆よりなる弁組立体と，前記固定コア及び前記弁組立体間に縮設されて前記弁体を閉弁側に付勢する戻しスプリングと，前記固定コアを囲繞するように配設され，通電時，発生磁力により前記可動コアを前記固定コアに吸引させて前記弁体を開弁するコイルとを備えてなり，前記連杆及び前記弁ハウジング間に，燃料供給部に連通する燃料室を設け，また前記弁体及び前記弁ハウジング間に，前記弁体の開弁時，前記燃料室を前記ノズル孔に連通する外側燃料通路を設けた燃料噴射弁の改良に関する。

　かゝる燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。

日本特開２００６－７７７７７号公報

　かゝる燃料噴射弁では，弁体の開弁時，弁体外周の外側燃料室の燃料が，弁体及び弁座間に形成される流路を経てノズル孔から噴射される。ところで，エンジンの高出力化に伴ない，燃料噴射量増の要請があり，それに応えるために，弁体の開弁ストロークを大きく設定して，弁体及び弁座間の燃料流路を広げることが考えられるが，そうすることは，コイルの容量増大，延いては燃料噴射弁の大型化のみならず，コイルの消費電力の増加を招くことになって好ましくない。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，弁体の開弁ストロークを増加させることなく，弁体周りの燃料流路の拡大を可能にして，燃料噴射量を増加させ得るようにした前記燃料噴射弁を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために，本発明は，ノズル孔及び弁座を有するノズル部材と，このノズル部材の後端に連設される筒状の弁ハウジングと，この弁ハウジングの後端に連設される固定コアと，前記弁座と協働して前記ノズル孔を開閉する弁体，前記固定コアの前端に対向する可動コア，並びにこれら弁体及び可動コア間を連結する連杆よりなる弁組立体と，前記固定コア及び前記弁組立体間に縮設されて前記弁体を閉弁側に付勢する戻しスプリングと，前記固定コアを囲繞するように配設され，通電時，発生磁力により前記可動コアを前記固定コアに吸引させて前記弁体を開弁するコイルとを備えてなり，前記連杆及び前記弁ハウジング間に，燃料供給部に連通する燃料室を設け，また前記弁体及び前記弁ハウジング間に，前記弁体の開弁時，前記燃料室を前記ノズル孔に連通する外側燃料通路を設けた燃料噴射弁において，前記弁体を，前記弁座に対向する環状の弁部と，この弁部の後端に連設され，前記連杆の前端部が結合される連結筒部とで構成し，前記連結筒部は，前記弁ハウジングの内周面に摺動自在に嵌合するジャーナル部を有し，前記外側燃料通路を，これが前記弁部を囲繞するように環状に形成すると共に，この外側燃料通路を前記燃料室に連通する第１切欠きを前記連結筒部に設け，また前記弁部の内側に，該弁体の開弁時，前記ノズル孔に連通する筒状の内側燃料通路を形成すると共に，この内側燃料通路を前記燃料室に連通する第２切欠きを前記連杆の前端部に設けたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記弁体の，前記外側燃料通路に臨む外周面を，前記ジャーナル部よりも小径に形成する一方，前記弁ハウジングの，前記外側燃料通路に臨む内周面を，前記ジャーナル部の外径よりも大径に形成したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，弁体を，環状の弁部と，この弁部の後端に連設され，連杆の前部の連結端部が嵌合して結合される連結筒部とで構成し，連結筒部は，弁ハウジングの内周面に摺動自在に嵌合するジャーナル部を有し，外側燃料通路を，これが前記弁部を囲繞するように環状に形成すると共に，この外側燃料通路を連杆外周の燃料室に連通する第１切欠きを連結筒部に設け，また弁部の内側を，弁体の開弁時，ノズル孔に連通する筒状の内側燃料通路に形成すると共に，この内側燃料通路を前記燃料室に連通する第２切欠きを前記連結端部に設けたので，前記燃料室とノズル孔とは，何れも容積が比較的大きい筒状の内側燃料通路と環状の外側燃料通路を介して連通することになって，弁体周りの燃料流路を拡大することができ，これにより弁体の開弁ストロークを増加させることなく，ノズル孔からの燃料噴射量を容易に増加させ得て，エンジンの高出力化に応えることができる。また弁体の開弁ストロークの増加の必要がないことから，コイル，延いては燃料噴射弁の大型化を避けることができ，またコイルの消費電力の増加をも抑えることができる。

また弁体の連結筒部は，弁ハウジングの内周面に摺動自在にジャーナル部を有することで，弁体の開閉姿勢を安定させることができ，しかも連結筒部の第１切欠きによって，前記ジャーナル部に干渉されることなく，前記燃料室及び外側燃料通路間を連通することができる。

また互いに嵌合して結合される弁体及び連杆は，個別製作されるものであるから，第１切欠きを弁体に，第２切欠きを連杆にそれぞれ容易に形成することができ，生産性を高めることができる。

本発明の第２の特徴によれば，弁体の，外側燃料通路に臨む外周面を，ジャーナル部よりも小径に形成する一方，弁ハウジングの，前記外側燃料通路に臨む内周面を，ジャーナル部の外径よりも大径に形成したことで，外側燃料通路は，ジャーナル部より小径の弁体の外周面と，ジャーナル部より大径の弁ハウジングの内周面との間に画成されることになり，外側燃料通路の容積の拡大，延いては弁体周りの燃料流路を拡大を得て，ノズル孔からの燃料噴射量を容易に増加させることができる。

図１は本発明の実施形態に係るガス燃料用噴射弁の縦断面図である。（第１の実施の形態）図２は図１の２部拡大図（但し，開弁状態を示す。）である。（第１の実施の形態）図３は図２の３－３線断面図である。（第１の実施の形態）図４は図２中の弁組立体の分解斜視図である。（第１の実施の形態）

Ｉ・・・・・燃料噴射弁（ガス燃料用噴射弁）
２・・・・・ノズル部材
３・・・・・弁ハウジング
５・・・・・固定コア
７・・・・・弁座
９・・・・・ノズル孔
１０・・・・弁組立体
１２・・・・可動コア
１３・・・・弁体
１３ａ・・・弁部
１３ｂ・・・連結筒部
１３ｂ１・・ジャーナル部
１４・・・・連杆
２２・・・・コイル
５０・・・・第１切欠き
５２・・・・第２切欠き
５５・・・・燃料室
５６・・・・内側燃料通路
５７・・・・外側燃料通路

　本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。尚，本発明の噴射弁において，ノズル部材側を前と言い，燃料入口筒部側を後という。

第１の実施の形態

　先ず，図１及び図２において，ガス燃料用噴射弁Ｉは，エンジンの吸気管Ｅの管壁に設けられる取り付け孔Ｅａに前端部が装着され，エンジンの吸気行程時，ガス燃料を吸気管Ｅ内に噴射する。この噴射弁Ｉの弁ボディ１は，キャップ状のノズル部材２と，このノズル部材２の内周面に前端部を嵌合して溶接等により結合される，磁性体よりなる中空円筒状の弁ハウジング３と，この弁ハウジング３の後端に非磁性円筒体４を介して一体的に連結される固定コア５と，この固定コア５の後端に一体に連設される中空円筒状の燃料入口筒６とよりなっている。固定コア５は，前端面を吸引面５ａとする前端部を非磁性円筒体４内に突入させている。

　ノズル部材２には，平坦な弁座７と，この弁座７における所定の円周Ｃ（図３参照）上に配列される複数のノズル孔９，９…とが設けられる。

　固定コア５の中心部には，後部スプリング収容孔１９と，この後部スプリング収容孔１９の後端に連なる，それより大径のリテーナ圧入孔１８とが設けられ，このリテーナ圧入孔１８の内周面に中空部３６ａを有するパイプ状のスプリングリテーナ３６が圧入固定される。このスプリングリテーナ３６には一条のスリット３７が設けられ，これによりスプリングリテーナ３６は弾性的に縮径が可能になっており，このスプリングリテーナ３６の外径は，リテーナ圧入孔１８への圧入代を考慮して，自由状態でリテーナ圧入孔１８の内径より大径に設定される。このスプリングリテーナ３６の前端面により後部スプリング座３５が構成される。

リテーナ圧入孔１８の後端には，それより大径の燃料入口筒６の中空部６ａが連なっており，燃料入口筒６の入口には燃料フィルタ３８が装着される。

図２～図４に示すように，弁ハウジング３の内周面は摺動案内面３ａとされ，この摺動案内面３ａには弁組立体１０が嵌装される。この弁組立体１０は，摺動案内面３ａに摺動自在に嵌合して後端面を固定コア５の前端の吸引面５ａに対向させる円筒状の可動コア１２と，前記弁座７と協働して前記ノズル孔９，９…を開閉する弁体１３と，上記可動コア１２及び弁体１３間を連結する，それらより小径の連杆１４とで構成される。固定コア５及び可動コア１２の対向面間には，弁体１３の弁座７への着座時，弁体１３の開弁ストロークに相当する所定の間隙が設定される。

可動コア１２は，その中心部に固定コア５の後部スプリング収容孔１９と同軸上に並ぶ前部スプリング収容孔３０を有し，またその前端には連結筒部１２ａを有する。

弁体１３は，総じて中空円筒状をなすもので，弁座７に対向する環状の弁部１３ａと，この弁部１３ａの後端に一体に連なる連結筒部１３ｂとよりなっており，その弁部１３ａは，弁座７に離，着座することによりノズル孔９，９…を開閉するようになっている。

また連結筒部１３ｂは，前記摺動案内面３ａに摺動自在に嵌合する鍔状のジャーナル部１３ｂ１を外周に有する。この連結筒部１３ｂには，その内周面，外周面及び後端面に開口する複数の第１切欠き５０，５０…が設けられる。

連杆１４は，前後一対の円筒状の連結端部１４ａ，１４ａと，これら連結端部１４ａ，１４ａ間を一体に連結する，それらより小径の杆部１４ｂとよりなっていて，前後対称形をなしている。その一方の連結端部１４ａを可動コア１２の連結筒部１２ａの内周面に嵌合して溶接等により結合し，また他方の連結筒部１４ａを弁体１３の連結筒部１３ｂの内周面に嵌合して溶接等により結合する。こうして可動コア１２，連杆１４及び弁体１３の三者は一体に結合される。

連杆１４の各連結端部１４ａには，その端面に開口する円形の凹部５１と，その凹部５１を外周面に開放する複数の第２切欠き５２，５２…と，凹部５１の底面から突出する円錐状のガイド突起５３とが設けられる。また杆部１４ｂの外周には，前後部の連結端部１４ａ，１４ａの第２切欠き５２，５２間を連通する複数条の縦溝５４，５４…が設けられる。可動コア１２の連結筒部１２ａに嵌合した後部の連結端部１４ａの後端面の一部は，可動コア１２の前部スプリング収容孔３０に臨む環状の前部スプリング座３４を構成する。また前部の連結端部１４ａと弁体１３の連結筒部１３ｂとは，それぞれの第１及び第２切欠き５０，５２の位相を互いに一致させるように嵌合される。

連杆１４と，その外周面に対向する前記弁ハウジング３の内周面との間には，連杆１４の縦溝５４，５４…及び弁体１３の第１切欠き５０，５０…と連通する燃料室５５が画成され，各第１切欠き５０は，上記燃料室５５に軸方向で対向する底面５０ａを有する。

前記弁部１３ａの中空部は内側燃料通路５６とされ，弁部１３ａが弁座７から離座したとき，ノズル孔９，９…に連通するようになっている。この内側燃料通路５６は，前部の連結端部１４ａの凹部５１及び第２切欠き５２，５２…と連通する。

　ジャーナル部１３ｂ１の前方において，弁体１３と弁ハウジング３との間には，弁体１３の第１切欠き５０，５０…と連通する環状の外側燃料通路５７が画成される。その際，弁体１３の，上記外側燃料通路５７に臨む外周面は，上記ジャーナル部１３ｂ１よりも小径に形成される一方，弁ハウジング３の上記外側燃料通路５７に臨む内周面には，上記ジャーナル部１３ｂ１よりも大径の拡径部３ｂが設けられる。したがって，外側燃料通路５７は，ジャーナル部１３ｂ１より小径の弁体１３の外周面と，ジャーナル部１３ｂ１より大径の弁ハウジング３内周面の拡径部３ｂとの間に画成される，大容積のものとなる。

　再び図１において，前部スプリング座３４と後部スプリング座３５との間に，後部及び前部スプリング収容孔１９，３０に配設される戻しスプリング３３が所定のセット荷重をもって縮設され，そのセット荷重が弁体１３を閉弁方向，即ち弁座７への着座方向へ付勢する。そのセット荷重は，スプリングリテーナ３６のリテーナ圧入孔１８への圧入深さにより調整される。

弁ハウジング３の可動コア１２が嵌合する領域から固定コア５に亙り，それらを囲繞するコイル組立体２０が配設される。このコイル組立体２０は，弁ハウジング３，非磁性円筒体４及び固定コア５の外周に嵌合するボビン２１と，このボビン２１の外周に巻装されるコイル２２とで構成され，このコイル組立体２０の外周には，これを覆う磁性体のコイルハウジング２３が配設される。

固定コア５には，その外周面より突出してボビン２１の後端面を支承するヨークフランジ２４が一体に形成され，このヨークフランジ２４の外周面にコイルハウジング２３の後端部が嵌合される。またコイルハウジング２３の前端部には，ボビン２１の前端面に当接する環状端壁２３ａと，この環状端壁２３ａの内周端より前方に突出して弁ハウジング３の外周面に嵌合して固着される円筒部２３ｂとが一体に形成される。こうしてコイル組立体２０及びコイルハウジング２３は弁ボディ１に取り付けられる。そして，コイルハウジング２３及び燃料入口筒６の外周面には，それらを連続的に被覆する樹脂モールド層２６が形成され，この樹脂モールド層２６には，その一側方に突出するカプラ２８が一体成形され，このカプラ２８は，コイル２２に連なる通電用端子２７を保持する。

ノズル部材２の外周には，環状の前部シール溝４０を画成する前後一対のフランジ４１，４２が形成され，前部シール溝４０には，ノズル部材２をエンジンの吸気管Ｅの取り付け孔Ｅａに挿入したとき，その内周面に密接するシール部材４３が装着される。

　また燃料入口筒６の後端部外周に環状の後部シール溝４５が画成され，この後部シール溝４５には，燃料入口筒６の後端部に嵌装される燃料分配管Ｄの内周面に密接するシール部材４７が装着される。

次に，この実施形態の作用について説明する。

　コイル２２の消磁状態では，図１に示すように，弁組立体１０は，戻しスプリング３３のセット荷重により前方に押圧され，弁体１３を弁座７に着座させている。

　コイル２２を通電により励起すると，それにより生ずる磁束がコイルハウジング２３，弁ハウジング３，可動コア１２，固定コア５，コイルハウジング２３を順次走り，固定コア５及び可動コア１２間に発生する磁力により，図２に示すように，弁組立体１０が戻しスプリング３３のセット荷重に抗して固定コア５の吸引面５ａに吸引され，弁体１３を弁座７から離座させ，ノズル孔９，９…を開く。

　ノズル孔９，９…が開くと，図示しないガス燃料タンクから燃料分配管Ｄに送られたガス燃料が，燃料入口筒６に流入して燃料フィルタ３８により濾過され，スプリングリテーナ３６の中空部３６ａ，固定コア５の後部スプリング収容孔１９，可動コア１２の前部スプリング収容孔３０を通過後，連杆１４の後部の凹部５１に流入する。この後部の凹部５１に流入したガス燃料は，その凹部５１底面より突出した円錐状のガイド突起５３により流れが半径方向へ反らされることで，スムーズに後部の複数の第２切欠き５２，５２…へ誘導されるので，上記凹部５１の底部にガス燃料が淀むことはない。そして上記凹部５１から弁ハウジング３内の燃料室５５に移ったガス燃料は前方へ流下し，その燃料の一部は，弁体１３の複数の第１切欠き５０，５０…の各底面５０ａに当たって内側及び外側燃料通路５６，５７に略均等に分流し，他の燃料は，連杆１４の縦溝５４，５４…に沿って流れ，前部の第２切欠き５２，５２…及び凹部５１を経て弁部１３ａ内側の内側燃料通路５６に流入する。その際，縦溝５４，５４…の底面を流下するガス燃料は，下部の円錐状のガイド突起５３に誘導されて凹部５１にスムーズに流入することができる。こうして，燃料室５５から内側及び外側燃料通路５６，５７に分流したガス燃料は，複数のノズル孔９，９…からエンジンの吸気管Ｅ内に噴射される。

このように，連杆１４外周の燃料室５５と，弁座７に開口するノズル孔９，９…とは，何れも容積が比較的大きい筒状の内側燃料通路５６と環状の外側燃料通路５７を介して連通するので，弁体１３周りの燃料流路を拡大することができ，これにより弁体１３の開弁ストロークを増加させることなく，ノズル孔９からの燃料噴射量を容易に増加させ得て，エンジンの高出力化に応えることができる。また弁体１３の開弁ストロークの増加の必要がないことから，コイル，延いては噴射弁Ｉの大型化を避けることができ，またコイルの消費電力の増加をも抑えることができる。

特に，内側及び外側燃料通路５６，５７は，弁体１３の後端部に設けられてその内周面，外周面及び後端面に開口する第１切欠き５０と，弁体１３の内周面に嵌合結合する連杆１４の前部の連結端部１４ａに設けられる第２切欠き５２とを介して連杆１４外周の燃料室５５に連通するので，弁体１３及び連杆１４の嵌合部に邪魔されることなく，燃料室５５から内側及び外側燃料通路５６，５７に燃料をスムーズに分流させることができる。しかも，弁体１３及び連杆１４の個別製作を容易にすると共に，その製作時に第１及び第２切欠き５０，５２を形成することができ，生産性を高めることができる。

また弁体１３の連結筒部１２ａは，弁ハウジング３の内周面に摺動自在に嵌合する鍔状のジャーナル部１３ｂ１を有することで，弁体１３の開閉姿勢を安定させることができ，しかも連結筒部１２ａの第１切欠き５０によって，ジャーナル部１３ｂ１に干渉されることなく，燃料室５５及び外側燃料通路５７間を連通することができる。

しかも，外側燃料通路５７は，ジャーナル部１３ｂ１より小径の弁体１３の外周面と，ジャーナル部１３ｂ１より大径の弁ハウジング３内周面の拡径部３ｂとの間に画成されるので，外側燃料通路５７の容積の拡大，延いては弁体１３周りの燃料流路の拡大を得て，ノズル孔９からの燃料噴射量を容易に増加させることができる。

本発明は，上記各実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，本発明は，ガソリン等の液体燃料用の噴射弁にも適用することができる。

Claims

　ノズル孔（９）及び弁座（７）を有するノズル部材（２）と，このノズル部材（２）の後端に連設される筒状の弁ハウジング（３）と，この弁ハウジング（３）の後端に連設される固定コア（５）と，前記弁座（７）と協働して前記ノズル孔（９）を開閉する弁体（１３），前記固定コア（５）の前端に対向する可動コア（１２），並びにこれら弁体（１３）及び可動コア（１２）間を連結する連杆（１４）よりなる弁組立体（１０）と，前記固定コア（５）及び前記弁組立体（１０）間に縮設されて前記弁体（１３）を閉弁側に付勢する戻しスプリング（３３）と，前記固定コア（５）を囲繞するように配設され，通電時，発生磁力により前記可動コア（１２）を前記固定コア（５）に吸引させて前記弁体（１３）を開弁するコイル（２２）とを備えてなり，前記連杆（１４）及び前記弁ハウジング（３）間に，燃料供給部に連通する燃料室（５５）を設け，また前記弁体（１３）及び前記弁ハウジング（３）間に，前記弁体（１３）の開弁時，前記燃料室（５５）を前記ノズル孔（９）に連通する外側燃料通路（５７）を設けた燃料噴射弁において，
　前記弁体（１３）を，前記弁座（７）に対向する環状の弁部（１３ａ）と，この弁部（１３ａ）の後端に連設され，前記連杆（１４）の前端部が結合される連結筒部（１３ｂ）とで構成し，前記連結筒部（１３ｂ）は，前記弁ハウジング（３）の内周面に摺動自在に嵌合するジャーナル部（１３ｂ１）を有し，前記外側燃料通路（５７）を，これが前記弁部（１３ａ）を囲繞するように環状に形成すると共に，この外側燃料通路（５７）を前記燃料室（５５）に連通する第１切欠き（５０）を前記連結筒部（１３ｂ）に設け，また前記弁部（１３ａ）の内側に，該弁体（１３）の開弁時，前記ノズル孔（９）に連通する筒状の内側燃料通路（５６）を形成すると共に，この内側燃料通路（５６）を前記燃料室（５５）に連通する第２切欠き（５２）を前記連杆（１４）の前端部に設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
　請求項１記載の燃料噴射弁において，
　前記弁体（１３）の，前記外側燃料通路（５７）に臨む外周面を，前記ジャーナル部（１３ｂ１）よりも小径に形成する一方，前記弁ハウジング（３）の，前記外側燃料通路（５７）に臨む内周面を，前記ジャーナル部（１３ｂ１）の外径よりも大径に形成したことを特徴とする燃料噴射弁。