JP3664106B2

JP3664106B2 - 筒内噴射用燃料噴射弁

Info

Publication number: JP3664106B2
Application number: JP2001172554A
Authority: JP
Inventors: 範久福冨
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: JP2002364486A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の燃焼室内に直接噴射するためにシリンダーヘッドに取り付けられる筒内噴射用燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、例えば、特許第２６１０９６１号公報に開示された従来の燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。図において、図示されない電磁コイルに電流が通電され、図示されない可動子と一体構造である弁体９が紙面上方に可動する。弁体９は中空円筒型の弁本体１０の一端に設けられた弁座部１０ｂから離れて、弁体９と弁座部１０ｂとの間に間隙が形成される。高圧の燃料は、弁本体１０内部から該間隙を通って、プレートト１１に形成された噴射口１１ａにより調量されて、図示されないエンジンの燃焼室内に噴射される。一方、電磁コイルへの電流の通電が停止すると、弁体９が閉弁方向（紙面下方）に押し出され、該間隙は閉じられて燃料噴射が終了する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の燃料噴射弁は、図９に示すように、プレート１１の上流側の面にカーボンデポジットが付着しやすく、このカーボンデポジットにより燃料の流量が変化するという問題点があった。すなわち、エンジンの燃焼室内に直接噴射する筒内噴射用燃料噴射弁として使用する場合においては、プレート１１がシリンダ筒内に露出しているため、エンジンの燃焼熱を直接受け、噴射口１１ａ付近以外の、プレート１１上流側の燃料流速の遅い箇所でカーボンデポジットが堆積する。従来の燃料噴射弁は、プレート１１上流側の面が弁本体１０の弁座部１０ｂの通路に開口しており、この部分の面積Ｓが広く、カーボンデポジットが堆積しやすい。また、二つの噴射口１１ａ間は、弁本体１０と直接接触していないので、熱伝導による放熱は期待できず高温化部分となり、カーボンデポジットが堆積しやすい。
【０００４】
上述した面積Ｓを小さくするために、図１０に示すように、２つの噴射口１１ａ間を接近して配置させることも考えられるが、２つの噴射口１１ａから噴射された燃料同士の噴霧干渉が発生して、噴霧の微粒子化が悪くなるという問題点があり、面積Ｓを小さくすることは困難である。
【０００５】
また、筒内噴射用燃料噴射弁の機能として、燃料をより微粒子化するため、噴射口１１ａの内径を、例えばφ０．１５ｍｍまで小さくすることが望ましい。プレート１１を量産性の高いプレス加工によって製造する場合には、プレート１１の厚さを噴射口１１ａの内径と同程度まで薄くする必要がある。プレート１１と弁本体１０の弁座部１０ｂとは溶接で接合されているが、筒内噴射用燃料燃料噴射弁に使用する燃料の燃圧は、例えば１０ＭＰａ以上と高く設定されているので、プレート１１が薄いと溶接部の破壊または変形を生じるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、噴射口上流でのカーボンデポジットの堆積を防ぎ、このカーボンデポジットによる燃料の流量変化が抑制された筒内噴射用燃料噴射弁を得ることを目的とする。また、噴射口が形成されるプレートと弁本体との接続が強固な筒内噴射用燃料噴射弁を得ることを目的とする。また、加工の自由度が高く、コストが安い筒内噴射用燃料噴射弁を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る筒内燃料噴射弁は、中空円筒型でその一端に複数の噴射口が形成された部材を有する弁座部が設けられた弁本体、電磁コイルへの通電により弁座部から離接して複数の噴射口から噴射される燃料を制御する弁体、弁座部の下流と複数の噴射口を接続する複数の噴射口と同数またはそれ以下の複数の燃料流路を備え、弁本体と複数の燃料流路とは別の部材で構成され、燃料流路は、金属射出成型または焼結で形成されるものである。
【００１０】
また、複数の噴射口が形成された部材と複数の燃料流路が形成された部材との接合箇所は、複数の噴射口の近傍である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による筒内噴射用燃料噴射弁を示す縦断面図、図２は、図１の燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図、図３は、図２の燃料噴射弁をＡ方向から見た正面図である。図において、１は燃料噴射弁全体を示しており、２はソレノイド装置、３はヨーク、４は弁ホルダ、５はコア、６はコイル、７はアマチュア、８は弁装置であり、弁体９、弁本体１０、プレート１１及びストッパ１２で構成されている。
【００１２】
弁本体１０は、弁本体１０内で中心孔先端に固着されて複数の噴射口１１ａが形成されたプレート１１を有する弁座部１０ｂを含み、弁体９は、ソレノイド装置２により弁座部１０ｂに離接して複数の噴射口１１ａを開閉させる。弁本体１０は、弁ホルダ４の内径部に挿入後、溶接部４ａによって結合されている。アマチュア７は、弁体９に溶接部７ａで結合されている。プレート１１は弁本体１０の内径部に挿入され、溶接部１１ｂで弁本体１０のエンジン燃焼室側端面１０ａに固定されている。本実施の形態では、弁座部１０ｂの下流にて形成された通路１０ｃと複数の噴射口１１ａとを直接接続する燃料流路１０ｄを設けることにより、二つの噴射口１１ａ間には弁本体１０と直接接触する金属部１０ｅが形成される。
【００１３】
次に動作について説明する。エンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁１のコイル６に電流が通電され、アマチュア７、コア５、ヨーク３及び弁ホルダ４で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア７はコア５側へ吸引される。アマチュア７と一体構造である弁体９がガイド９ａ、９ｂをガイドに摺動することにより弁体９のフランジ上面９ｃがストッパ１２に当接、弁体９は弁座部１０ｂから離れて間隙が形成される。
【００１４】
高圧の燃料は、弁本体１０内部から該間隙を通って弁座部１０ｂを通過する。弁座部１０ｂを通過した燃料は、弁座部１０ｂより流路断面積の大きい通路１０ｃを通過し、さらにその下流の、弁座部１０ｂより流路断面積の大きい燃料流路１０ｄを通過する。そして、プレート１１に形成された噴射口１１ａにより調量されて、図示されないエンジンの燃焼室内に噴射される。調量部である噴射口１１ａの傾斜方向及び燃料流路１０ｄの傾斜方向より、燃料噴射弁１から噴射される燃料の噴射方向が決定される。
【００１５】
次に、エンジンのマイコンより、燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル６の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して、圧縮バネ１３の付勢により弁体９が閉弁方向に押し出され、該間隙は閉じられて燃料噴射が終了する。
【００１６】
なお、ガイド９ｂは、弁座面に対して弁体９が非同軸になるのを規制する手段であるため、クリアランスはなるべく小さく設定されるのが好ましい。本実施の形態では、弁体９の耐久磨耗を許容限度内とするため、１０μｍ以下（片側隙間で５μｍ以下）としている。
【００１７】
以上のように、本実施の形態では、弁座部１０ｂの下流にて形成された通路１０ｃと複数の噴射口１１ａとを直接接続する燃料流路１０ｄを設けることにより、二つの噴射口１１ａ間には弁本体１０と直接接触する金属部１０ｅが形成されるため、この金属部１０ｅがエンジンの燃焼熱の放熱経路となってプレート１１の温度が低温となり、カーボンデポジットの堆積が抑制され、このカーボンデポジットによる燃料の流量変化を抑制させることができる。また、燃料流路１０ｄにより、上記従来例の図９における面積Ｓが小さくでき、カーボンデポジットの堆積を防ぐことができる。
【００１８】
なお、本実施の形態では、２つの噴射口１１ａにそれぞれ対応して２つの第二の燃料流路１０ｄを設けた構成としたが、複数の噴射口１１ａに対応して複数の燃料流路１０ｄを設けた構成であれば、この限りではない。
【００１９】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による筒内噴射用燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図、図５は、図４の燃料噴射弁をＡ方向から見た正面図である。図に示すように、本実施の形態では、上記実施の形態１における弁座部１０ｂを含む部分を弁本体１０とは別部材の弁座１４としたものである。これにより、燃料流路１０ｄの加工を放電加工のみならず、切削加工または研削加工で行えるようにして製造コストを低減することができる。すなわち、上記実施の形態１のように、弁座部１０ｂが弁本体１０と一体である場合には、燃料流路１０ｄを切削加工または研削加工によって形成すると、燃料流路１０ｄの上流側にできるバリの除去加工が困難である。しかし、当該箇所を弁本体１０とは別部材の弁座１４とすることにより、バリの除去加工が可能となり、コストの安い切削加工または研削加工が適用できる。
【００２０】
また、弁座１４をメタルインジェクションモールディングなどの金属成型法により製造すれば、上記実施の形態１のように、放電加工で製造する場合に比べて低コストであるのみならず、上述した切削加工に比べて、燃料流路１０ｄの穴形状の成形自由度が高い。つまり、燃料流路１０ｄの燃料流れに直角な断面形状を円形状の場合より小さい楕円形状にして燃料通路１０ｄの断面積を小さくし、本発明の効果をより引き出すことができる。
【００２１】
なお、切削加工、金属成形法により製造する場合は、弁座面に仕上げ加工を施したり、各部の面粗さを小さくするために研磨処理を施す必要があることは言うまでもない。
【００２２】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による筒内噴射用燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。図に示すように、本実施の形態では、上記実施の形態１における弁座部１０ｂの下流部を、弁本体１０とは別部材の分配部１５として金属成形で製造するものである。
【００２３】
上記実施の形態２では、弁座部１０ｂの弁座面及び弁座側摺動部といった精密な加工が要求される部分が弁座１４に形成されている。これに対して、本実施の形態では、精密な加工が要求される当該箇所を含まないで弁本体１０と別部材にした分配部１５としたので、比較的粗い精度の加工方法で当該箇所を製造しつつ、燃料流路１０ｄ上流のバリ除去加工も可能である。従って、上記実施の形態２よりもさらに製造コストを低減することができる。
【００２４】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４による筒内噴射用燃料噴射弁の先端部分の正面図である。図に示すように、弁本体１０のエンジン燃焼室側端面１０ａとプレート１１との溶接は、噴射口１１ａ外側の環状の溶接部１１ｂの他に、噴射口１１ａ近傍にさらに溶接箇所を増やしたものである。プレート１１を弁本体１０から引き剥がす力がかかる噴射口１１ａ近傍に溶接を行っているため、プレート１１と弁本体１０との溶接強度が増加させることができる。
【００２５】
プレート１１に対する引き剥がし力は、弁体９の開弁時に、噴射口１１ａが調量部であるため、プレート１１の上流側と下流側との間に、燃料圧力の差Ｐによる引き剥がし荷重がかかり、その大きさは、（π×ｄ^２）／４×Ｐとなる。本実施の形態による燃料噴射弁を燃料圧力２０ＭＰａで使用する場合、ｄ＝２．５ｍｍとして９８Ｎの引き剥がし荷重がかかる。このとき、プレート１１の溶接部の強度はプレート１１の厚さに依存する。本実施の形態では、噴射口１１ａの口径がφ０．１５ｍｍであり、噴射口１１ａをプレス加工で製造するため、プレート１１の厚さも０．１５ｍｍとしており、非常に溶接強度が低いので、上述したような噴射口１１ａ近傍の溶接箇所の増加は非常に有効である。
【００２６】
溶接箇所としては、図７（ａ）に示すように、噴射口１１ａ外周と２つの噴射口１１ａ間にあるもの、図７（ｂ）に示すように、噴射口１１ａ外周とこの外周溶接箇所の内周部にあるもの、図７（ｃ）に示すように、噴射口１１ａ外周とこの外周溶接箇所の内周部にあり、且つ両者が結合しているものなどが考えられる。また、図に示したもの以外にも、所望の効果を得ることができれば種々の形態が考えられることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、中空円筒型でその一端に複数の噴射口が形成された部材を有する弁座部が設けられた弁本体、電磁コイルへの通電により弁座部から離接して複数の噴射口から噴射される燃料を制御する弁体、弁座部の下流と複数の噴射口を接続する複数の噴射口と同数またはそれ以下の複数の燃料流路を備え、弁本体と複数の燃料流路とは別の部材で構成され、燃料流路は、金属射出成型または焼結で形成されるので、噴射口上流でのカーボンデポジットの堆積を防ぎ、このカーボンデポジットによる燃料の流量変化を抑制させると共に、加工の自由度が高く、コストの安い筒内噴射用燃料噴射弁を得ることができる効果がある。
【００３０】
また、請求項２記載の発明によれば、複数の噴射口が形成された部材と複数の燃料流路が形成された部材との接合箇所は、複数の噴射口の近傍であるので、噴射口が形成されるプレートと弁本体との接続を強固にすることができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による筒内噴射用燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による筒内噴射用燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による筒内噴射用燃料噴射弁の正面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による筒内噴射用燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による筒内噴射用燃料噴射弁の正面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による筒内噴射用燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による筒内噴射用燃料噴射弁の正面図である。
【図８】従来の燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。
【図９】従来の燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。
【図１０】従来の燃料噴射弁における先端部分を拡大した拡大断面図である。
【符号の説明】
１燃料噴射弁、２ソレノイド装置、３ヨーク、４弁ホルダ、５コア、６コイル、７アマチュア、８弁装置、９弁体、９ａ、９ｂガイド、９ｃストッパ、１０弁本体、１０ａ燃焼室側端面、１０ｂ弁座部、１０ｃ通路、１０ｄ燃料流路、１１プレート、１１ａ噴射口、１１ｂ溶接部、１２ストッパ、１３圧縮バネ、１４弁座、１５分配部

Claims

中空円筒型でその一端に複数の噴射口が形成された部材を有する弁座部が設けられた弁本体、電磁コイルへの通電により上記弁座部から離接して上記複数の噴射口から噴射される燃料を制御する弁体、上記弁座部の下流と上記複数の噴射口を接続する上記複数の噴射口と同数またはそれ以下の複数の燃料流路を備え、上記弁本体と上記複数の燃料流路とは別の部材で構成され、上記燃料流路は、金属射出成型または焼結で形成されることを特徴とする筒内噴射用燃料噴射弁。
複数の噴射口が形成された部材と複数の燃料流路が形成された部材との接合箇所は、上記複数の噴射口の近傍であることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射用燃料噴射弁。