JP2006144566A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 より簡素な構成の燃料噴射弁を得る。
【解決手段】 燃料噴射弁１において、弁体９を閉弁方向に付勢する付勢手段を、弾性力を発生させる伸縮自在なベローズ１２とした。ベローズ１２自体をより容易にかつより確実にコア筒５に嵌挿（圧入）することができ、従来、付勢手段としてのコイルスプリングの固定、ならびに付勢力調整に用いていたアジャスタを、省略することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

従来より種々の燃料噴射弁が提案されている。特許文献１は、その一例としての燃料噴射弁を開示する。

特許文献１の燃料噴射弁は、弁座が形成された弁座部材と、弁座に離着座する弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段と、磁気吸引力を発生させて弁座を離座させる電磁コイルと、を備えており、電磁コイルを通電して弁体を弁座から離座させたときに燃料が噴射される一方、電磁コイルの通電を解除すると、付勢手段によって弁体が弁座に着座して、燃料噴射が停止するようになっている。

この種の燃料噴射弁では、上記付勢手段として、コイルスプリングが用いられている。ここで、燃料噴射弁毎にコイルスプリングの付勢力（特にセット荷重）がばらつくと、電磁コイルに通電したときの開弁タイミングや、開弁速度、弁体のリフト量等にばらつきが生じ、燃料噴射量の個体差の要因となる。

そこで、特許文献１の燃料噴射弁では、本体部に形成された筒状部分内にコイルスプリングの予圧縮量を調整するためのアジャスタを嵌挿し、そのアジャスタの軸方向位置を調整することで、コイルスプリングのセット荷重を調整するようにしていた。
特開平１０−１２２０８５号公報

しかしながら、上記従来の燃料噴射弁では、アジャスタを備える分、部品点数が多くなり、組み立て時間が長くなるとともに、製造コストが増大するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡素な構成の燃料噴射弁を得ることにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、燃料噴射弁において、上記弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段を、弾性力を発生させる伸縮自在なベローズとしたことを趣旨とする。

また、請求項２の発明は、上記ベローズを金属メッシュによって構成している。

また、請求項３の発明は、上記燃料噴射弁の本体部に筒状部分を形成し、当該筒状部分内にベローズの軸方向一端側を嵌挿する構成としている。

請求項１の発明で付勢手段として用いられるベローズは、コイルスプリングに比べて、燃料噴射弁の本体部に、より容易にかつより確実に嵌着することができるため、従来のコイルスプリングの取り付けならびに付勢力調整に用いていたアジャスタを省略することができる。よって、請求項１の発明によれば、より簡素な構成の燃料噴射弁を得ることができる。

請求項２の発明によれば、金属メッシュとして構成した上記ベローズを、燃料中のダストを捕捉するフィルタとして用いることができるため、従来用いていたフィルタを省略することができる。よって、請求項２の発明によれば、より一層簡素な構成の燃料噴射弁を得ることができる。

請求項３の発明によれば、上記筒状部分内にベローズの軸方向一端側を嵌挿する構成とすることで、ベローズをより容易に装着することができる。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、内燃機関に用いられる燃料噴射弁を例示する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる燃料噴射弁の断面図（軸方向に沿った断面の図）、図２は、燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図である。

本実施形態にかかる燃料噴射弁１は、燃料配管に設けられたボス部（いずれも図示せず）に接続され、燃料配管内を流れる燃料を内燃機関内（吸気ポートやシリンダ内等）に噴射するものである。

燃料噴射弁１は、本体部として、ケーシング２や、磁性筒体３、コア筒５、ヨーク１３、樹脂カバー１６等を含んで構成されている。

このうち、磁性筒体３は、例えば、磁性を有するステンレス材料等の素材に深絞り加工等のプレス加工を施すことにより、段差を有する薄肉の金属管として形成される。本実施形態では、磁性筒体３の軸方向の一端側には大径部３ａが、また他端側にはより小径の小径部３ｂが、それぞれ形成されており、大径部３ａの端部が燃料配管のボス部内に挿入された状態で、磁性筒体３が燃料配管に接続されるようになっている。

磁性筒体３の内側には、コア筒５が嵌挿される。コア筒５は、弁体９のアンカ部１０、ヨーク１３と共に電磁コイル１５による閉磁路を形成すると共に、弁体９の開弁位置を規定するものである。本実施形態では、コア筒５は、磁性筒体３の小径部３ｂ内に圧入して取付けられ、その先端面は弁体９を構成するアンカ部１０の端面に小さな隙間δをもって対面する構成となっている。

磁性筒体３の下流側端部には、筒状の弁座部材７が配設される。この弁座部材７には、燃料通路４内の燃料を噴射する噴射口７ｂと、弁部１１を着座させるとともに開弁時には当該弁部１１を取り囲んで環状の燃料流路を形成する弁座７ａとが形成される。本実施形態では、小径部３ｂ内に圧入した磁性筒体３の外周側を当該小径部３ｂに全周に亘って溶接することで、弁座部材７が当該磁性筒体３の端部に固定されている。また、弁座部材７の先端面の噴射口７ｂを覆う位置には、ノズルプレート８が例えば溶接によって固定されており、このノズルプレート８に設けられた小孔８ａから所定の位置あるいは方向に燃料を噴出できるようにしてある。

コア筒５と弁座部材７との間には、磁性筒体３の小径部３ｂ内で軸方向に変位可能な弁体９が収容される。本実施形態では、弁体９は、磁性金属材料により軸方向に延びる段付筒状に形成されたアンカ部１０と、アンカ部１０の先端部に固着されて弁座部材７の弁座７ａに離着座する球状の弁部１１とを備えている。

磁性筒体３の外周側には、段付筒状に形成されたヨーク１３が設けられている。本実施形態では、ヨーク１３は、磁性筒体３の小径部３ｂの外周側に圧入して固着されている。また、ヨーク１３と磁性筒体３の小径部３ｂとの間は、連結コア１４が設けられている。本実施形態では、連結コア１４は、小径部３ｂの外周側を取囲む略Ｃ字状の磁性体として形成されている。

磁性筒体３とヨーク１３との間には、電磁コイル１５が設けられる。本実施形態では、電磁コイル１５は、樹脂材料により形成された筒状のコイルボビン１５ａと、該コイルボビン１５ａに巻装されたコイル１５ｂとを備えており、コイルボビン１５ａが磁性筒体３の小径部３ｂに外装されている。なお、電磁コイル１５は、コネクタ１７を介して通電される。

磁性筒体３の外周側には、樹脂カバー１６が設けられる。この樹脂カバー１６は、例えば、磁性筒体３の外周側に、ヨーク１３や、連結コア１４、電磁コイル１５等を組付けた状態で、射出成形することによって形成することができる。また、樹脂カバー１６およびコネクタ１７は一体成形されている。

磁性筒体３の大径部３ａの外周面には、磁性筒体３と燃料配管のボス部との間の液密を確保するＯリング１８が外装される。

そして、本実施形態にかかる燃料噴射弁１は、弁体９に閉弁方向の付勢力を与える付勢手段として、弾性力を発生させる伸縮自在なベローズ１２を備えている。また、本実施形態では、ベローズ１２は、金属メッシュから構成されており、燃料中に含まれるダストを捕捉する燃料フィルタとしても機能するようになっている。

このベローズ１２の軸方向一端側（上流側）には、直管状部分１２ａが形成されており、この直管状部分１２ａがコア筒５の小径部５ａ内に嵌挿されている。一方、ベローズ１２の軸方向他端側（下流側）にも、直管状部分１２ｃが形成されており、この直管状部分１２ｃが弁体９のアンカ部１０の筒内の中央部に形成された筒状部分１０ａ内に嵌挿されている。また、ベローズ１２の直管状部分１２ｃよりさらに軸方向端部側には、底部１２ｄが形成されており、この底部１２ｄがアンカ部１０の筒状部分１０ａより弁部１１側（下流側）に形成された環状の奥壁部１０ｂに突き当たるようにしてある。そして、底部１２ｄから突出する突出部１２ｅが、アンカ部１０の奥壁部１０ｂよりさらに弁部１１側（下流側）の小径部１０ｃに挿入されている。こうして、ベローズ１２の両端部は、それぞれコア筒５および弁体９に嵌着され、軸方向中間位置に形成された蛇腹状の伸縮部１２ｂが伸縮することで、弁体９がコア筒５に対して接離自在となる。この伸縮の際、ベローズ１２は、軸方向に弾性力を発生させる。本実施形態ではベローズ１２を圧縮バネとして用いるため、ベローズ１２は、弁体９に対してコア筒５から離間する方向、すなわち閉弁方向に付勢力を作用させる。

以上の構成を備える燃料噴射弁１において、弁体９にはベローズ１２から閉弁方向の付勢力が作用しており、電磁コイル１５が通電されない状態では、弁部１１が弁座７ａに着座した状態が維持される（閉弁状態）。このとき、アンカ部１０とコア筒５との間には、軸方向の隙間δが形成される。

一方、電磁コイル１５が通電されると、コア筒５、アンカ部１０、およびヨーク１３等によって閉磁路が形成され、これにより、アンカ部１０にはコア筒５に近接する方向の磁力が作用する。ここで、この磁力（吸着力）は、ベローズの付勢力より大きくなるように設定してあるため、電磁コイル１５が通電されると、弁体９がコア筒５に引き寄せられ、弁部１１が弁座７ａから離座する（開弁状態）。

この開弁状態において、燃料は、磁性筒体３およびコア筒５内の燃料通路４を流下してフィルタとしてのベローズ１２を透過した後、弁体９のアンカ部１０の小径部１０ｃ内に流入し、当該アンカ部１０の側壁に形成された開口窓部９ａを経由して弁体９の背圧室６に流入する。さらに、燃料は、背圧室６から、開弁時に弁部１１と弁座部材７の凹部および弁座７ａとの間に形成される環状の隙間を経由して、噴射口７ｂに至り、ノズルプレート８の小孔８ａから噴射される。

上記本実施形態にかかる燃料噴射弁１では、上述したように、付勢手段としてベローズ１２を用い、そのベローズ１２の軸方向一端側に形成した直管状部分１２ｃを、本体部としてのコア筒５に形成した小径部５ａ内に嵌挿（圧入）している。よって、軸方向に抑える部材（例えば上記アジャスタ）等を設けることなく、ベローズ１２単独で、コア筒５に装着することができる。よって、本実施形態によれば、軸方向に抑える部材を必要としない分、燃料噴射弁１をより簡素な構成とすることができる。

なお、かかる構成では、磁性筒体３の開口部側から、棒状あるいは環状の治具を挿入し、ベローズ１２の直管状部分１２ａの端部を押し込むことで、ベローズ１２の嵌挿位置、すなわちベローズ１２による付勢力（予圧縮力；セット荷重）を比較的容易に調整することができる。

さらに、本実施形態では、ベローズ１２を金属メッシュとし、燃料中のダストを捕捉するフィルタとして用いることができるため、別途フィルタを設けずに済み、その分、燃料噴射弁１をより簡素な構成とすることができる。

また、かかる構成では、ベローズ１２の嵌挿位置を調整するときに、極めて希に、当該ベローズ１２の直管状部分１２ａとコア筒５の小径部５ａとの摩擦によって削り粉等のダストが生じるおそれがあるが、本実施形態では、フィルタとして機能するベローズ１２がこの嵌挿部分より下流側に位置するため、そのようなダストをより確実に捕捉することができる。

（第２実施形態）図３は、本実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図である。なお、本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ａは、上記実施形態にかかる燃料噴射弁と同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態では、金属メッシュからなるベローズ２２の上流側の蛇腹の山部２２ａ（数山）をコア筒５の小径部５ａに嵌挿（圧入）している。かかる構成によっても、別途軸方向に抑える部材等を設けることなく、ベローズ２２単独で、コア筒５に装着することができる。すなわち、軸方向に抑える部材を必要としない分、燃料噴射弁１Ａをより簡素な構成とすることができる。

また、本実施形態のように山部２２ａを嵌挿する場合、上記第１実施形態のように直管状部分１２ａを嵌挿する場合に比べて摩擦力を減らすことができるため、嵌挿位置すなわちセット荷重の調整をより容易に行うことができるようになる上、削り粉等のダストが生じにくくなるという利点がある。なお、本実施形態の場合、嵌挿する山部２２ａの数を調整することで、嵌挿位置を調整する際の押圧力を調整できるようになる。

さらに、本実施形態では、ベローズ２２の突出部２２ｅを弁部１１側に曲面体状に膨らませている。このように突出部２２ｅを膨らませて、フィルタとして機能する部分の面積を拡大することで、燃料の流通抵抗をさほど大きくすることなく、メッシュの目をより細かく設定することができ、より小さなダストを捕捉することが可能となる。なお、図３中、２２ｂは伸縮部、２２ｃは直管状部分、２２ｄは底部である。

（第３実施形態）図４は、本実施形態にかかる燃料噴射弁の断面図、図５は、燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図である。なお、本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ｂは、上記実施形態にかかる燃料噴射弁と同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ｂは、金属メッシュからなるベローズではなく、内外を隔絶する管壁を有する金属管からなるベローズ３２を備えている。すなわち、ベローズ３２の軸方向一端側（上流側）には、直管状部分３２ａが形成されており、この直管状部分３２ａがコア筒５の小径部５ａ内に嵌挿されている。一方、ベローズ３２の軸方向他端側（下流側）にも、直管状部分３２ｃが形成されており、この直管状部分３２ｃが弁体９のアンカ部１０の筒内の中央部に形成された筒状部分１０ａ内に嵌挿されている。そして、本実施形態では、下流側の直管状部分３２ｃの端部は開口しており、その開口端３２ｄが、アンカ部１０の筒状部分１０ａより弁部１１側（下流側）に形成された環状の奥壁部１０ｂに突き当たるようにしてある。こうして、ベローズ３２の両端部は、それぞれコア筒５および弁体９に取り付けられ、軸方向中間位置に形成された蛇腹状の伸縮部３２ｂが伸縮することで、弁体９がコア筒５に対して接離自在となる。かかる伸縮の際、ベローズ３２は、軸方向に弾性力を発生させる。本実施形態ではベローズ３２を圧縮バネとして用いるため、ベローズ３２は、弁体９に対してコア筒５から離間する方向、すなわち閉弁方向に付勢力を作用させる。

この燃料噴射弁１Ｂも、上記実施形態にかかる燃料噴射弁１，１Ａと同様に、電磁コイルへの通電によって開弁し、通電停止によって閉弁する。ただし、上述したように、ベローズ３２は、内外を隔壁する管壁を有する構造であるため、開弁時において、ベローズ３２の内側部分は燃料通路となり、このベローズ３２の内側に流入した燃料は、アンカ部１０の小径部１０ｃ、および開口窓部９ａを経由して背圧室６内に流入する。なお、かかる構成では、アンカ部１０の側壁に貫通孔（図示せず）を設けるなどして、ベローズ３２の管壁内外の圧力差の増大を抑制するのが好適である。

また、この燃料噴射弁１Ｂは、ベローズ３２をフィルタとして用いない分、磁性筒体３の入口側（上流側）開口部に、フィルタ１９を備えている。フィルタ１９は、磁性筒体３の大径部３ａ内に圧入される筒状の芯金１９ａと、磁性筒体３よりも軟質な樹脂材料、例えばナイロン、フッ素樹脂等を用いて芯金１９ａと一体に形成（射出成形）されたフレーム１９ｂと、当該フレーム１９ｂに取付けられて燃料を透過させるメッシュ１９ｃとにより大略構成されている。

上記本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ｂによっても、上記実施形態と同様、別途軸方向に抑える部材等を設けることなく、ベローズ３２単独で、コア筒５に装着することができる。すなわち、軸方向に抑える部材を必要としない分、燃料噴射弁１Ｂをより簡素な構成とすることができる。

（第４実施形態）図６は、本実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図である。なお、本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ｃは、上記実施形態にかかる燃料噴射弁と同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ｃは、ベローズ３２の下流側にフィルタ３３を備えている。フィルタ３３は、フランジ部３３ａと膨出部３３ｂとを備え、例えば金属メッシュによって形成される。そして、フランジ部３３ａを奥壁部１０ｂ上に当接させ、かつ膨出部３３ｂをアンカ部１０の筒状の小径部１０ｃ内に挿入する状態にフィルタ３３を装着し、ベローズ３２の直管状部分３２ｃを、アンカ部１０の筒内の中央部に形成された筒状部分１０ａ内に嵌挿して、奥壁部１０ｂ側に押し込むことで、ベローズ３２の開口端３２ｄと奥壁部１０ｂとによってフランジ部３３ａを挟み込むようにしてある。

この燃料噴射弁１Ｃも、上記実施形態にかかる燃料噴射弁１，１Ａ，１Ｂと同様に、電磁コイルへの通電によって開弁し、通電停止によって閉弁する。そして、上記第３実施形態と同様、開弁時において、ベローズ３２の内側部分、アンカ部１０の小径部１０ｃ、および開口窓部９ａが、燃料通路となる。すなわち、本実施形態では、フィルタ３３は、ベローズ３２より下流側の弁体９内に形成される燃料通路（ベローズ３２の内側部分と背圧室６とを連通する燃料通路）に配設されていることになる。

上記本実施形態にかかる燃料噴射弁１Ｃによっても、上記実施形態と同様、別途軸方向に抑える部材等を設けることなく、ベローズ３２単独で、コア筒５に装着することができる。すなわち、軸方向に抑える部材を必要としない分、燃料噴射弁１Ｃをより簡素な構成とすることができる。

また、本実施形態によっても、フィルタ３３が、このベローズ３２のコア筒５への嵌挿部分より下流側に位置するため、当該嵌挿部分で生じたダストをより確実に捕捉することができる。

また、本実施形態では、ベローズ３２の下流側端部としての直管状部分３２ｃを、弁体９の筒状部分１０ａ内に嵌挿し、弁体９にベローズ３２内と背圧室６とを連通する通路として、アンカ部１０の筒状の小径部１０ｃを設け、当該小径部１０ｃ内に上記フィルタ３３の膨出部３３ｂを挿入することで、ベローズ３２のコア筒５への嵌挿部分よりフィルタ３３が下流側に位置する構成を、比較的容易に具現化することができる。

また、本実施形態では、アンカ部１０の奥壁部１０ｂと、筒状部分１０ａに嵌挿したベローズ３２の開口端３２ｄとの間にフィルタ３３のフランジ部３３ａを狭装することで、ベローズ３２とフィルタ３３とで弁体９への固定機構とを共用化することができ、構成を簡素化するとともに、組み立てをより容易に行うことができる。

なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。すなわち、ベローズの軸方向端部は適宜折り曲げてフランジ状に形成してもよいし、ベローズの端部に溶接等で例えば環状のフランジを取り付け、このフランジを介してベローズを本体部または弁体に装着するようにしてもよい。この実施形態でも上記各実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項３に記載の燃料噴射弁では、上記ベローズの軸方向一端側の山部を上記筒状部分内に嵌挿するのが好適である。

こうすれば、摩擦力を低減することができるため、嵌挿位置すなわちセット荷重の調整をより容易に行うことができるようになる上、削り粉等のダストが生じにくくなるという利点がある。

（ロ）請求項３に記載の燃料噴射弁では、上記ベローズの軸方向一端側に直管状部分を形成し、当該直管状部分を上記筒状部分内に嵌挿するのが好適である。

こうすれば、直管状部分によって、ベローズを筒状部分内により確実に嵌挿することができる。

（ハ）請求項３、上記（イ）、または（ロ）に記載の燃料噴射弁では、上記弁体に上記ベローズの軸方向他端側を嵌着するのが好適である。

こうすれば、ベローズと弁体とをより容易に締結することができる。

（ニ）請求項１に記載の燃料噴射弁では、ベローズの下流側に燃料中のダストを捕捉するフィルタを設けるのが好適である。

こうすれば、ベローズの嵌挿部分より下流にフィルタを配置することができるため、当該嵌挿する部分から生じた削り粉等のダストをより確実に捕捉することができる。

（ホ）上記（ニ）に記載の燃料噴射弁では、上記ベローズの下流側端部を上記弁体に嵌着し、当該弁体にベローズ内と弁体の背圧室とを連通する通路を設け、当該通路に上記フィルタを配設するのが好適である。

こうすれば、フィルタをベローズの嵌挿部分より下流に配置した構成を、比較的容易に具現化することができる。

（ヘ）上記（ホ）に記載の燃料噴射弁では、上記弁体と当該弁体に嵌着したベローズとの間に上記フィルタのフランジ部を狭装するのが好適である。

こうすれば、ベローズとフィルタとで本体部に固定する機構を共用化することができるため、燃料噴射弁の構成を簡素化できるとともに、組み立てをより容易に行うことができる。

本発明の実施形態にかかる燃料噴射弁の断面図。 本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図。 本発明の第２実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図。 本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射弁の断面図。 本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図。 本発明の第４実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体付近を拡大した断面図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 燃料噴射弁
５ 小径部（筒状部分）
７ 弁座部材
７ａ 弁座
９ 弁体
１２，２２，３２ ベローズ
１５ 電磁コイル

Claims (3)

1. 弁座が形成された弁座部材と、
   前記弁座に離着座する弁体と、
   前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段と、
   磁気吸引力を発生させて前記弁座を離座させる電磁コイルと、
   を備えた燃料噴射弁において、
   前記付勢手段を、弾性力を発生させる伸縮自在なベローズとしたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記ベローズは金属メッシュからなることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記燃料噴射弁の本体部に筒状部分を形成し、
   前記筒状部分内に前記ベローズの軸方向一端側を嵌挿したことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
   
   

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