JP3707601B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料噴射弁、特に筒内噴射用の燃料噴射弁に適するものであって、燃料流に旋回手段により旋回エネルギーを与えて燃料噴射孔から噴射する形式の燃料噴射弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の燃料噴射弁の弁装置の構造を図7に示す。図7において、旋回体13は、中心に弁体であるニードル弁12を囲んで軸方向に摺動可能に支持する中心孔15を持つほぼ中空円筒形の部材であって、弁装置内に組み立てられた時、弁座11に接する第1端面16と、弁座11と反対側の第2端面17と、これらの端面間にあって中空のハウジングの一部である弁本体9の大内径部9bに接する部分を有する周面19とを備えている。旋回体13の第2端面17は、その周辺部で弁本体9の肩部に当接して支持されており、また径方向に延びた通路溝21が形成されていて、第2端面17の内周部から外周部に燃料が流れることができるように構成されている。
【0003】
旋回体13の周面19には、互いに等間隔に周方向に離間して軸方向に延びた多数の平坦面が形成されており、その結果、周面19には弁体9の大内径部9bに当接して弁体9に対する位置を規定する複数の外周面部分と、これら外周面部分間に設けられた平坦面であって、大内径部9bと共に燃料の軸方向流路22を形成する流路部分とが形成されている。
【0004】
旋回体13の弁座11に面する軸方向端面即ち第1端面16には、第1端面16の中心孔15に隣接する内周辺に形成された所定幅の内周環状溝24と、一端で周面19の流路部分に接続されて、そこからほぼ径方向内側に延びて、他端で内周環状溝24に接線方向に接続された旋回溝25(M1〜M6)とが設けられている。
【0005】
次に、上記従来の燃料噴射弁の動作について説明する。ニードル弁12が図示しないソレノイド装置により吸引されると、燃料は弁装置の上流側から径方向通路溝21を通って軸方向通路溝22に流れ、更に旋回溝25(M1〜M6)に流入して内径方向に向って流れ込む。そして、燃料は旋回体13の旋回溝24に対して接線方向に流入し、旋回流となってニードル弁12と弁座11の間から噴射口内10に入り、その先端出口から噴霧される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の燃料噴射弁において、旋回体13の中心孔15はニードル弁12の摺動部材としての役目を果しているため、旋回体13としてSUS440C等の耐摩耗性の優れた材料を使用していた。しかし上記のような材料は加工が困難であり、特に旋回体13のような複雑な形状を製作するには難しく、かつ高コストとなっていた。
【0007】
ところで、旋回体13を樹脂で製作した場合、複雑な形状を製作するのは可能となるが、ニードル弁12との摺動性を確保することができなく、また旋回体13の内外径の同軸度を確保することができない等という問題があり、旋回体13を樹脂で製作することはできなかった。なお、旋回体13の内外径の同軸度が悪い場合は、ニードル弁12の弁座11への着座を旋回体13が妨害し、ニードル弁12が着座できなくなる恐れがあった。
【0008】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、燃料噴射弁の旋回体を容易かつ低コストで製作でき、かつ、旋回体とニードル弁の摺動性及び旋回体の内外径の同軸度を確保することができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体の小内径部を摺動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、上記弁本体の大内径部に配置され、その中心孔に上記弁体を配設し、上記噴射孔から流出する燃料に旋回を与える旋回体を有する弁装置を備えた燃料噴射弁であって、上記旋回体は樹脂により構成され、その外径部が上記弁本体の大内径部との間に軸方向の流路を形成すると共に、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、一端が上記軸方向の流路に接続され他端が上記環状溝に対して接線方向に延びて上記環状溝に接続される旋回溝とを有し、上記旋回体の内径部に耐摩耗性を有するスリーブを固定し、このスリーブの内径部で上記弁体を摺動支持すると共に、このスリーブの上記弁本体小内径部側の外径部が上記弁本体の大内径部に固定されることを特徴とする。
【0010】
請求項2の発明は、中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体の小内径部を摺動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、上記弁本体の大内径部に配置され、その中心孔に上記弁体を配設し、上記噴射孔から流出する燃料に旋回を与える旋回体を有する弁装置を備えた燃料噴射弁であって、上記旋回体は樹脂により構成され、その外径部が上記弁本体の大内径部との間に軸方向の流路を形成すると共に、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、一端が上記軸方向の流路に接続され他端が上記環状溝に対して接線方向に延びて上記環状溝に接続される旋回溝とを有し、上記旋回体の内径部に耐摩耗性を有するスリーブを固定し、このスリーブの内径部で上記弁体を摺動支持すると共に、このスリーブの上記弁本体の小内径部側の延設部が上記弁本体の小内径部に固定されることを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2において、上記スリーブの弁座側端面が、上記内周環状溝の上面を形成することを特徴とする。
【0012】
請求項4の発明は、請求項3の発明において、上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Aを、上記旋回体の旋回溝の溝深さBに対してA<Bとなるように設定することを特徴とする。
【0013】
請求項5の発明は、請求項3の発明において、上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Aと、上記旋回体の旋回溝の溝深さBとの関係が、旋回溝の溝深さの最小値Bminに対して、A<Bmin<A+0.03mmとなるように設定することを特徴とする。
【0014】
請求項6の発明は、請求項1から請求項5の発明において、上記スリーブの弁座側端面の外周部にテーパーを設けることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明による燃料噴射弁の全体構成を示す側面断面図である。燃料噴射弁1は、ハウジング本体2と、このハウジング本体2の一端にかしめ等されホルダ35によりカバーされた弁装置3により構成されている。ハウジング本体2の他端には燃料供給管4が接続され、この燃料供給管4から燃料フィルタ57を介して燃料噴射弁1内に高圧の燃料が供給される。また、燃料噴射弁1の先端部は内燃機関のシリンダヘッド5の噴射弁挿入孔6に挿入され、ウエーブワッシャ61等によりシールされて取り付けられている。
【0016】
弁装置3は、小径円筒部7及び大径円筒部8を有する段付中空円筒形の弁本体9と、弁本体9内で中心孔先端に固着されて燃料噴射孔10を有する弁座11と、後述するソレノイド装置50により弁座11に離接して燃料噴射孔10を開閉する弁体であるニードル弁12と、燃料に旋回運動を与える旋回体13を備えている。弁装置3の弁本体9はハウジング本体2と共働して燃料噴射弁1のハウジングを構成している。
【0017】
ハウジング本体2は、燃料噴射弁1をシリンダヘッド5に取り付けるためのフランジ30aを有する第1ハウジング30と、ソレノイド装置50を装着した第2ハウジング40を備えている。ソレノイド装置50は、コイル51を巻回したボビン部52と、このボビン部52の内周部に設置されたコア53とを備え、コイル51の巻線は端子56につながっている。コア53はその内部が燃料通路となるように中空円筒形状になっており、その中空部には、スプリング55が筒体54及びニードル弁12間に懸架されている。
【0018】
ニードル弁12の他端部には、上記コア53の先端側に対向するように可動アマチュア31が取り付けられ、また、ニードル弁12の中間部には、ニードル弁12を弁本体9の小内径部に沿って摺動案内させるガイド12aと、第1ハウジング30に設置されたスペーサ32と当接するニードルフランジ12bが設けられている。
【0019】
図2はこの発明の実施の形態1による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、燃料噴射弁の旋回体13は、中心に弁体であるニードル弁12が配設される内径部13aと、弁本体9の大内径部9bとの間に軸方向流路22を形成する外径部13bとを有するほぼ中空円筒形の樹脂性部材である。そして、旋回体13の弁座11に面する軸方向端面には、内径部13aに隣接する内周辺に形成された所定幅の内周環状溝24と、一端で外径部の軸方向流路22に接続されて、そこからほぼ径方向内側に延びて、他端で内周環状溝24に接線方向に接続された複数個の旋回溝25が設けられている。
【0020】
旋回体13の内径部13aには、弁本体9の小内径部9a方向からスリーブ60が圧入固定される。このスリーブ60は例えばSUS440C等の耐摩耗性を有する部材で製作されており、その内径部60dで弁体であるニードル弁12を摺動支持すると共に、外径部60bが弁本体9の大内径部9bに圧入固定されている。また、スリーブ60には、燃料が弁本体9の小内径部9aから大内径部9bに流れ込むができるように複数の流通孔60cが設けられている。
【0021】
次に、実施の形態1の燃料噴射弁の動作について説明する。図1において、外部より端子56を介してソレノイド装置50のコイル51に通電すると、可動アマチュア31、コア53、ハウジング本体2で構成される磁気通路に磁束が発生し、可動アマチュア31はスプリング55の弾性力に抗してコア53側へ吸引される。そして、可動アマチュア31と一体のニードル弁12は、そのニードルフランジ12bがスペーサ32に当接するまで所定ストローク図示右側へ移動する。なお、ニードル弁12はガイド12aにより弁本体9の小内径部に案内保持される。
【0022】
次に、図2において、ニードル弁12の先端部が弁座11から離れて間隙が形成されると、燃料供給管4から導入される高圧の燃料は、弁本体9の小内径部9aとニードル弁12間の通路から、スリーブ60に設けられた複数の流通孔60cを通って、旋回体13の外径部13bと弁本体9の大内径部9bの間の軸方向流路22に流れ込む。そして、旋回体13の旋回溝25に流入して径方向内側に流れ、第1端面16の内周環状溝24内へその接線方向に流れ込んで旋回流を形成し、弁座11の噴射孔10内に入ってその先端出口から噴霧される。
【0023】
実施の形態1によれば、旋回体13を樹脂で構成することができるので、旋回溝25も簡単に製作できる。また、従来の旋回体は、弁体の大内径部に当接して弁体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、これら外周面部分間に設けられた平坦面であって、大内径部と共に燃料の軸方向流路を形成する流路部分とが形成しており、具体的には図7に示すように外周多角形の構造のものを使用していたが、本実施の形態では、旋回体13の外径部13bを円筒状に形成することができ、形状が単純となり安価に製作が可能となる。
【0024】
一方、旋回体13の内径部13aにスリーブ60を固定し、スリーブ60の内径部60dによりニードル弁12を摺動支持する構造としているので、スリーブ60を例えばSUS440C等により構成すれば、耐摩耗性が確保される。更に、スリーブ60の外径部60bを弁本体9の大内径部9bに挿入しているので、弁本体9の大内径部9bとスリーブ60の同軸性も確保される。
【0025】
実施の形態2.
実施の形態1ではスリーブの外径部を弁本体の大内径部に固定するようにしたが、実施の形態2ではスリーブの外径部を弁本体の小内径部に固定するようにする。
【0026】
図3はこの発明の実施の形態2による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、スリーブ60に、弁本体9の小内径部9a方向に延びる中空円筒状の延設部60eを設ける。そして、この延設部60eを弁本体9の小内径部9aに圧入することにより弁本体9に固定する。
【0027】
また、スリーブ60の延設部60eには、燃料が弁本体9の小内径部9aから大内径部9bに流れ込むができるように複数の流通孔60cを設け、スリーブ60と弁本体9の大内径部9bとの間に形成された通路溝21を介して、弁本体9の小内径部9aから流入する燃料を旋回体13の外周部に流すように構成する。なお、その他の構成は実施の形態1と同様である。
【0028】
以上のように実施の形態2によれば、スリーブ60の延設部60eを弁本体9の小内径部9aに圧入により結合したので、スリーブ60の内径と弁本体9の小内径部9aとの同軸度は、スリーブ60の内径部の同軸度のみによって決まり、同軸精度がより一層向上する。
【0029】
実施の形態3.
実施の形態3では、実施の形態1においてスリーブの弁座側端面が旋回体の内周環状溝の上面を構成するようにし、スリーブの弁座側端面の位置を規定した。
【0030】
図4はこの発明の実施の形態3による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、スリーブ60の弁座側に延設部60fを設け、この延設部60fの端面と弁座11の間に内周環状溝24が形成されるようにする。また、スリーブ60の弁座側端面から弁座11の上端面までの距離Aが、旋回体13の旋回溝25の溝深さBに対してA<Bとなるように設定する。その他の構成は実施の形態1(図2参照)と同様である。
【0031】
以上のように、スリーブ60の弁座側端面から弁座11の上端面までの距離Aを、旋回体13の旋回溝25の溝深さBに対してA<Bとなるように設定しているので、例えば旋回溝M1の溝の深さがB1の場合、旋回溝M1から内周環状溝24への入口部の流路深さはB1より浅いAとなるため、結果的に内周環状溝24への入口部で深さAに絞られてから内周環状溝24に流入することになる。旋回溝M2〜M6についても同様であり、全ての旋回溝25は内周環状溝24の入口部で深さAに絞られてから内周環状溝24に流入する。スリーブ30の弁座側端面の平面度は研削等により精度良く仕上げることが可能であり、これを高精度面に仕上げることで、各旋回溝25から流入する燃料流を安定化させる。
【0032】
以上のように実施の形態3によれば、スリーブ60の弁座側端面から弁座11の上端面までの距離Aを、旋回体13の旋回溝25の溝深さBに対してA<Bとなるように設定したので、従来の燃料噴射弁の構造に比べて、旋回溝25の深さ方向のバラツキが生じても、燃料の流量・噴霧形状を安定させることができる。
【0033】
なお、上記説明では、スリーブ60の位置として、スリーブ60の弁座側端面から弁座11の上端面までの距離Aが、旋回溝25の溝深さBに対してA<Bとなるようにすると記載したが、具体的には、AとBとの寸法設定は以下の範囲に設定するのが望ましい。
【0034】
距離Aと溝深さBの関係について、溝深さBには生産時のバラツキがあるため、生産時バラツキを考慮した上でのBの最小値Bminに対して、A<Bminとする。その結果、生産時の溝深さBのバラツキが発生しても効果が得られる。ただし、A<<Bの場合、旋回溝25から内周環状溝24への流入時の急な絞りによる乱れが発生し、安定した流量・噴霧が得られなくなる。この乱れの影響を抑えるためには、Bmin<A+0.03mmとすることが好ましい。
【0035】
実施の形態4.
実施の形態4では、実施の形態2においてスリーブの弁座側端面が旋回体の内周環状溝の上面を構成するようにし、スリーブの弁座側端面の位置を規定した。
【0036】
図5はこの発明の実施の形態4による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、スリーブ60の弁座側に延設部60fを設け、この延設部60fの端面と弁座11の間に内周環状溝24が形成されるようにする。また、スリーブ60の弁座側端面から弁座11の上端面までの距離Aが、旋回体13の旋回溝25の溝深さBに対してA<Bとなるように設定する。その他の構成は実施の形態2(図3参照)と同様である。
【0037】
以上のように実施の形態4によれば、スリーブ60の弁座側端面から弁座11の上端面までの距離Aを、旋回体13の旋回溝25の溝深さBに対してA<Bとなるように設定したので、従来の燃料噴射弁の構造に比べて、旋回溝25の深さ方向のバラツキが生じても、燃料の流量・噴霧形状を安定させることができる。
【0038】
実施の形態5.
実施の形態5では、実施の形態3又は実施の形態4において、スリーブ60の弁座側端面の外周部にテーパーを設ける構造とする。
【0039】
図6は実施の形態5による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。図において、ニードル弁12を摺動支持するスリーブ60において、その弁座側に延びた延設部60fの弁座側外周部にテーパー60gを設ける。なお、スリーブ60の固定位置は、実施の形態3及び4と同様に、スリーブ60の弁座側端面から弁座11の上端面までの距離Aが、旋回体13の旋回溝25の溝深さBに対してA<Bとなるようにする。
【0040】
実施の形態5によれば、旋回体13の旋回溝25の深さ方向のバラツキが生じても燃料の流量・噴霧形状を安定させることができると共に、旋回溝25から内周環状溝24への流入時の絞りによる乱れの影響を更に小さくすることができる。
【0041】
その他の実施の形態.
上記実施の形態では、スリーブ60に複数の流通孔60cを設けている例を示したが、スリーブ60の外周部に複数の溝を研削等により形成して、燃料の流路を形成するようにしても良い。
【0042】
【発明の効果】
以上のように請求項1の発明によれば、旋回体を樹脂により構成すると共に、旋回体の内径部に耐摩耗性を有するスリーブを固定し、このスリーブの内径部で弁体を摺動支持すると共に、このスリーブの弁本体小内径部側の外径部が弁本体の大内径部に固定されるようにしたので、旋回溝等の複雑な形状も簡単に製作でき、弁体の摺動による耐摩耗性も確保される。更に、弁本体の大内径部との同軸性も確保される効果がある。
【0043】
請求項2の発明によれば、旋回体を樹脂により構成すると共に、旋回体の内径部に耐摩耗性を有するスリーブを固定し、このスリーブの内径部で弁体を摺動支持すると共に、このスリーブの弁本体小内径部側の延設部が弁本体の小内径部に固定されるようにしたので、旋回溝等の複雑な形状も簡単に製作でき、弁体の摺動による耐摩耗性も確保される。更に、弁本体の小内径部との同軸性も確保される効果がある。
【0044】
請求項3から請求項6の発明によれば、燃料噴射弁の旋回体の溝深さにバラツキが生じても、燃料の噴霧形状のバラツキや偏り、流量のバラツキが生じない、安定した噴霧性能を有する燃料噴射弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による燃料噴射弁の全体構成を示す側面断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図4】 この発明の実施の形態3による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図6】 この発明の実施の形態5による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【図7】 従来の燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図及び弁座側からの平面図である。
【符号の説明】
1 燃料噴射弁、3 弁装置、9 弁本体、10 燃料噴射孔、11 弁座、12 ニードル弁(弁体)、13 旋回体、24 内周環状溝、25 旋回溝、60 スリーブ、60a,e 延設部、60b 外径部、60c 流通孔、60d 内径部、60g テーパー。
Claims (6)
- 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体の小内径部を摺動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、上記弁本体の大内径部に配置され、その中心孔に上記弁体を配設し、上記噴射孔から流出する燃料に旋回を与える旋回体を有する弁装置を備えた燃料噴射弁であって、
上記旋回体は樹脂により構成され、その外径部が上記弁本体の大内径部との間に軸方向の流路を形成すると共に、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、一端が上記軸方向の流路に接続され他端が上記環状溝に対して接線方向に延びて上記環状溝に接続される旋回溝とを有し、
上記旋回体の内径部に耐摩耗性を有するスリーブを固定し、このスリーブの内径部で上記弁体を摺動支持すると共に、このスリーブの上記弁本体小内径部側の外径部が上記弁本体の大内径部に固定されることを特徴とする燃料噴射弁。 - 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体の小内径部を摺動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、上記弁本体の大内径部に配置され、その中心孔に上記弁体を配設し、上記噴射孔から流出する燃料に旋回を与える旋回体を有する弁装置を備えた燃料噴射弁であって、
上記旋回体は樹脂により構成され、その外径部が上記弁本体の大内径部との間に軸方向の流路を形成すると共に、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、一端が上記軸方向の流路に接続され他端が上記環状溝に対して接線方向に延びて上記環状溝に接続される旋回溝とを有し、
上記旋回体の内径部に耐摩耗性を有するスリーブを固定し、このスリーブの内径部で上記弁体を摺動支持すると共に、このスリーブの上記弁本体の小内径部側の延設部が上記弁本体の小内径部に固定されることを特徴とする燃料噴射弁。 - 上記スリーブの弁座側端面が、上記内周環状溝の上面を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射弁。
- 上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Aを、上記旋回体の旋回溝の溝深さBに対してA<Bとなるように設定することを特徴とする請求項3に記載の燃料噴射弁。
- 上記スリーブの弁座側端面から上記弁座の上端面までの距離Aと、上記旋回体の旋回溝の溝深さBとの関係が、旋回溝の溝深さの最小値Bminに対して、A<Bmin<A+0.03mmとなるように設定することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の燃料噴射弁。
- 上記スリーブの弁座側端面の外周部にテーパーを設けることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
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