JP3707603B2

JP3707603B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP3707603B2
Application number: JP2000198147A
Authority: JP
Inventors: 雅之青田; 毅宗実; 守住田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002013455A

Description

【０００１】
【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。図において、燃料噴射弁の弁装置は、弁座１１、ニードル弁１２、弁座１１の上流側で燃料を旋回させるための旋回体１３、弁座１１と旋回体１３を同一内径面に構成する弁体９等により構成される。旋回体１３は中心に弁体であるニードル弁１２を囲み、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る。弁体９と旋回体１３の間には、径方向の通路溝２１と軸方向の通路溝２２が形成され、旋回体１３の外周部に沿って燃料が流れるように構成されている。また、旋回体１３の弁座１１側の端面１６には、所定幅の内周環状溝２４と、この内周環状溝２４に接線方向に接続された旋回溝２５（Ｍ１〜Ｍ６）が設けられている。
【０００３】
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。
【０００４】
【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は切削若しくは金属粉末射出成形により製作される（なお、仕上に研削加工する場合もある）。このように製作された旋回体１３の内周環状溝２４及び旋回溝２５の溝底面は研削することができない。すなわち、内周環状溝２４及び旋回溝２５の溝底面は切削面若しくは射出成形面となるので、高い平面度に仕上げるのは困難となり、少なからず‘うねり’を生じる。例えば、図７のように１個の旋回体１３に６本の環状溝２５（Ｍ１〜Ｍ６）がある場合、溝Ｍ１から溝Ｍ６の深さにそれぞれバラツキが生じることになる。この溝深さのバラツキは燃料噴射口から噴霧される燃料噴霧形状のバラツキや偏り、流量のバラツキにつながる問題があった。
【０００５】
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を目的とする。
【０００６】
【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、弁本体内を移動し弁座に離接して噴射孔を開閉する弁体、及び弁体の周囲に配置され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、弁装置の旋回体が、弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する外周面部と、その外周面部間に設けられて軸方向の流路を形成する流路部分と、一端が上記流路部分に接続され他端が旋回体の内径に向って接線方向に延びる旋回溝を有し、旋回体の少なくとも弁座側の内径部にスリーブを固定し、このスリーブの弁座側端面と上記弁座の間に内周環状溝を形成することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、スリーブの内径部により弁体を摺動させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、スリーブは旋回体内径を貫通する構造とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、旋回体の内径部により弁体を摺動させることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、スリーブの弁座側端面から弁座の上端面までの距離Ａを、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。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜４の発明において、スリーブの弁座側端面から弁座の上端面までの距離Ａと、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。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１〜６の発明において、スリーブの弁座側の外周部にテーパーを設けることを特徴とする。
【００１３】
【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７５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６０等によりシールされて取り付けられている。
【００１４】
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。
【００１５】
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７０ａを有する第１ハウジング７０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。
【００１６】
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７１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の内周面に沿って摺動案内させるガイド１２ａと、第１ハウジング７０に設置されたスペーサ７２と当接するニードルフランジ１２ｂが設けられている。
【００１７】
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が配設される中心孔１５を有するほぼ中空円筒形の部材であり、弁装置３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の内周面１８に接する部分を有する周面１９とを備えている。
【００１８】
旋回体１３の第２端面１７は、弁本体９の内周面１８の肩部２０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。
【００１９】
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の内周面１８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１９ａと、これら外周面部分間に設けられた平坦面であって、内周面１８と共に燃料の軸方向流路２２を形成する流路部分１９ｂとが形成されている。
【００２０】
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、一端で周面１９の流路部分１９ｂに接続されてそこからほぼ径方向内側に延び、他端で後述する内周環状溝２４に接線方向に接続される旋回溝２５が設けられている。
【００２１】
本実施の形態１では、旋回体１３の弁座１１側の中心孔１５にスリーブ挿入孔１５ａを設け、このスリーブ挿入孔１５ａにスリーブ３０を圧入・固定する。上記スリーブ３０の固定位置は、スリーブ３０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。そして、旋回体１３の第１端面１６には、旋回体１３の中心孔に隣接する内周辺に、上記スリーブ３０の弁座側端面と弁座１１の間に形成される内周環状溝２４が構成される。また、上記スリーブ３０はニードル弁１２の摺動部としての役割も果す。
【００２２】
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。まず図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７１、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７１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７１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７２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の内周面に案内保持される。
【００２３】
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とニードル弁１２間の通路から、まず旋回体１３の第２端面１７の通路溝２１を通って周面の軸方向流路２２に流れ込む。そして、旋回体１３の第１端面１６の旋回溝２５（Ｍ１〜Ｍ６）に流入して径方向内側に流れ、スリーブ３０の弁座側端面と弁座１１の間に形成される内周環状溝２４に対して接線方向に流れ込み、旋回流を形成して弁座１１の噴射孔１０内に入ってその先端出口から噴霧される。
【００２４】
ここで、スリーブ３０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。
【００２５】
以上のように実施の形態１によれば、従来の燃料噴射弁の構造に比べて、旋回溝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。
【００２６】
なお、上記説明では、スリーブ３０の位置として、スリーブ３０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。
【００２７】
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本実施の形態１の効果が得られる。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。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１のスリーブとして旋回体内径を貫通する構造のものを使用する。図３は実施の形態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。
【００２９】
この実施の形態２では、旋回体１３の中心孔としてスリーブ挿入孔１５ｂを設け、このスリーブ挿入孔１５ｂに旋回体１３を貫通するスリーブ３１を圧入・固定する。なお、スリーブ３１の固定位置は、実施の形態１と同様に、スリーブ３１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。また、上記スリーブ３１はその内径部によりニードル弁１２の摺動部としての役割を果す。
【００３０】
以上のように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、旋回溝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。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態１では、スリーブの内径部によりニードル弁を摺動させていたが、実施の形態３では、旋回体の内径部によりニードル弁を摺動させる構造とし、スリーブは流量・噴霧を安定化させるためだけに使用する。
【００３２】
図４は実施の形態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、旋回体１３の弁座１１側の中心孔にスリーブ挿入孔１５ｃを設け、このスリーブ挿入孔１５ｃにスリーブ３２を圧入・固定する。旋回体１３の中心孔のうち、スリーブ挿入孔１５ｃとは別にニードル弁摺動孔１５ｄを設け、このニードル弁摺動孔１５ｄによりニードル弁１２を摺動させる。そして、上記スリーブ３２は流量・噴霧を安定化させるためだけの機能とする。なお、スリーブ３２の固定位置は、実施の形態１と同様に、スリーブ３２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。
【００３３】
以上のように実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、旋回溝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。
【００３４】
実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態１〜３において、スリーブの弁座側外周部にテーパーを設ける構造とする。
【００３５】
図５は実施の形態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、旋回体１３のスリーブ挿入孔１５ｂに圧入・固定されたスリーブ３３について、その弁座側外周部にテーパー３３ａを設ける。なお、スリーブ３３の固定位置は、実施の形態１と同様に、スリーブ３３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。
【００３６】
以上のように実施の形態４によれば、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。
【００３７】
その他の実施の形態．
上記実施の形態１〜４では、弁本体９と弁座１１は別体にて構成した燃料噴射弁に関して説明したが、図６に示すように、弁本体９と弁座１１が一体の構造についても上記実施の形態を適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、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】この発明のその他の実施の形態による燃料噴射弁の弁座付近を示す側面図である。
【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、３０，３１，３２，３３スリーブ、３３ａテーパー。

Claims

中空状の弁本体、この弁本体の一端側に位置し噴射孔を有する弁座、上記弁本体内を移動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、及び上記弁体の周囲に配置され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、
上記弁装置の旋回体が、上記弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する外周面部と、上記外周面部間に設けられて軸方向の流路を形成する流路部分と、一端が上記流路部分に接続され他端が旋回体の内径に向って接線方向に延びる旋回溝を有し、
上記旋回体の少なくとも弁座側の内径部にスリーブを固定し、このスリーブの弁座側端面と上記弁座の間に内周環状溝を形成することを特徴とする燃料噴射弁。
上記スリーブの内径部により上記弁体を摺動させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
上記スリーブは旋回体内径を貫通する構造とすることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
上記旋回体の内径部により上記弁体を摺動させることを特徴とする請求項１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１から請求項４のいずれか１項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１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
上記スリーブの弁座側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６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。