JP4021405B2

JP4021405B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP4021405B2
Application number: JP2003411963A
Authority: JP
Inventors: 淳新井; 智一三澤; 博山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: CN1626789A; JP2005171850A; CN100359157C

Description

本発明は、内燃機関の吸気側に燃料を所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射する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。

上記文献の燃料噴射弁１００は、図６に示すように、内部に燃料流通路１０１の上方部１０１ａが形成されたハウジング１０２と、このハウジング１０２の下部に固定され、燃料流通路１０１の下方部１０１ｂを開閉する弁手段１０３と、この弁手段１０３を開弁位置と閉弁位置との間で移動させる電磁アクチュエータ（図示せず）とを備えている。

弁手段１０３は、燃料流通路１０１の下方部１０１ｂを形成し、この燃料流通路１０１の下方部１０１ｂの壁面に弁座面１０４が形成されたバルブボディ１０５と、燃料流通路１０１の下方部１０１ｂ内に配置され、弁座面１０４に密着する閉弁位置と弁座面より離間する開弁位置との間で移動する弁体１０６と、バルブボディ１０５の燃料流通路１０１の下方部１０１ｂが開口する先端面に取り付けられ、燃料流通路１０１と外部とを連通する複数のノズル孔１０７ａを有するノズルプレート１０７と、このノズルプレート１０７の外周を囲むように配置され、バルブボディ１０５に取り付けされたプロテクタ１０８とを備えている。

プロテクタ１０８は、ノズルプレート１０７の外周を囲むように配置され、外周面の係止突起１０９ａを有する金属製の金属プロテクタ部材１０９と、バルブボディ１０５の外周に圧入され、内周面の係止段差部１１０ａが金属プロテクタ部材１０９の係止突起１０９ａに係止された樹脂製の樹脂プロテクタ部材１１０とから構成されている。

次に、燃料噴射弁１００の作用を説明する。弁体１０６は閉弁位置に位置され、燃料流通路１０１には加圧された燃料が流入されている。この状態にあって、電磁アクチュエータに通電されると、弁体１０６が閉弁位置から開弁位置に変移し、燃料流通路１０１内の燃料がノズルプレート１０７の複数のノズル孔１０７ａより噴射される。電磁アクチュエータの通電が停止されると、弁体１０６が閉弁位置に戻されて燃料の噴射が停止される。このように電磁アクチュエータの通電・非通電によって燃料が吸気管（図示せず）内に所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射される。

ところで、エンジン始動中においては、ノズルプレート１０７の外周に熱伝導率の高い金属プロテクタ部材１０９が配置されているため、噴射される燃料の気化潜熱によってノズルプレート１０７より金属プロテクタ部材１０９が低温に冷却される。そのため、ノズルプレート１０７周辺の空気中の水分が金属プロテクタ部材１０９の方に結露・氷結し、ノズルプレート１０７への結露・氷結を防止できる。

また、エンジン停止後において吸気管内の空気が０℃以下に冷却されると、冷却された空気によって弁手段１０３が冷却されるが、樹脂プロテクタ部材１１０が金属プロテクタ部材１０９の外周を被っているため、金属プロテクタ部材１０９、ひいてはノズルプレート１０７の冷却が抑制される。そして、仮に金属プロテクタ部材１０９及びノズルプレート１０７が結露する程に冷却される場合には、上述した理由により、ノズルプレート１０７周辺の空気中の水分が金属プロテクタ部材１０９の方に結露・氷結し、ノズルプレート１０７への結露・氷結を防止できる。

以上より、エンジン始動中、エンジン停止後のいずれにおいてもノズルプレート１０７の結露・氷結によってノズル孔１０７ａが閉塞するのを防止できる。
特開２００３−２１４２８８号公報

しかしながら、上記従来例の燃料噴射弁１００では、樹脂プロテクタ部材１１０の弾性変形を利用してバルブボディ１０５に圧入することによりプロテクタ１０８を取り付けている。つまり、プロテクタ１０８のバルブボディ１０５への固定は樹脂プロテクタ部材１１０の弾性復帰力にのみ依存しているため、熱膨脹等で樹脂プロテクタ部材１１０が外側に拡径したりすると、容易にバルブボディ１０５から脱落するおそれがある。そして、脱落したプロテクタ１０８はエンジン内に侵入するおそれがあり、エンジン内に侵入するとエンジンを破損する等の事態が発生した。

本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ノズルプレートの結露・氷結をプロテクタによって防止でき、しかも、そのプロテクタが熱膨脹等でバルブボディから脱落することがない燃料噴射弁を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に燃料流通路を有し、この燃料流通路の壁面に弁座面が形成されたバルブボディと、前記燃料流通路内に配置され、前記弁座面に密着する閉弁位置と弁座面より離間する開弁位置との間で移動する弁体と、前記バルブボディの前記燃料流通路が開口する先端面に固定され、前記燃料流通路に連通する複数のノズル孔を有するノズルプレートと、前記バルブボディの外周に取り付けられ、前記ノズルプレートの外周を囲むように配置されるプロテクタと、を備えた燃料噴射弁において、前記プロテクタは、前記バルブボディの外周に圧入された樹脂製の樹脂プロテクタ部材と、この樹脂プロテクタ部材の外周に圧入され、且つ、前記ノズルプレートの外周を囲むプロテクト部を有する金属製の金属プロテクタ部材とから構成され、この金属プロテクタ部材のプロテクト部にリング状の固定リング部が設けられ、この固定リング部が前記樹脂プロテクタ部材のリング状部分を囲んだことを趣旨とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁において、金属プロテクタ部材のプロテクト部は、前記複数のノズル孔を露出する開口部を有し、この開口部が前記複数のノズル孔の全てを露出する大きさに設定された構成としている。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃料噴射弁において、前記金属プロテクタ部材の開口部は、前記複数のノズル孔の燃料噴射方向に向かうに従って徐々に拡径する形状に形成された構成としている。

請求項１の発明によれば、樹脂プロテクタ部材が熱膨脹等によって外側に弾性変形しようとしても金属プロテクタ部材によって阻止されるため、プロテクタがバルブボディより脱落することがない。また、ノズルプレートの外周には金属製のプロテクト部が配置されているため、ノズルプレートではなくプロテクト部の方が結露・氷結する。これにより、ノズルプレートの結露・氷結をプロテクタによって防止でき、しかも、そのプロテクタが熱膨脹などでバルブボディから脱落することがない。

請求項２の発明によれば、全てのノズル孔から確実に燃料が噴射されるため、所定量の噴射を実現できる。

請求項３の発明によれば、ノズル孔から放射状に噴射された燃料がプロテクト部に干渉されることなく噴射されるため、スムーズな噴射を実現できる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具現化した一実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図５は本発明の一実施形態を示し、図１は燃料噴射弁の全体断面図、図２は弁手段の断面図、図３は弁手段の要部の拡大断面図、図４は樹脂プロテクタ部材の断面図、図５は金属プロテクタ部材の断面図である。

図１において、燃料噴射弁１は、内部に燃料流通路２の上方部２ａが形成されたハウジング３と、燃料流通路２を開閉する弁手段４と、この弁手段４を開弁位置と閉弁位置との間で移動させる電磁アクチュエータ５と、を備えている。

ハウジング３は、内部に燃料流通路２の上方部２ａを形成したパイプ部材６と、このパイプ部材６の外周に配置された樹脂モールド部材７等から複数の部材が組み付けられて構成されている。

電磁アクチュエータ５は、燃料流通路２の上方部２ａ内に固定された固定鉄心１０と、同じく燃料流通路２の上方部２ａ内に移動自在に配置された可動鉄心１１と、この可動鉄心１１を下方（閉弁位置側）に付勢するバネ１２と、固定鉄心１０及び可動鉄心１１の外周位置でハウジング３に内装された電磁コイル部１３とを備えている。固定鉄心１０及び可動鉄心１１は、燃料流通路２内の燃料が流通可能な形状に形成されている。

弁手段４は、図２に示すように、内部に燃料流通路２の下方部２ｂを形成し、この燃料流通路２の下方部２ｂの壁面に弁座面２０が形成されたバルブボディ２１と、燃料流通路２の下方部２ｂ内に移動自在に配置された弁体２２と、燃料流通路２の下方部２ｂが開口する先端面に取り付けられたノズルプレート２３と、このノズルプレート２３の外周を囲むように配置され、バルブボディ２１に取り付けされたプロテクタ２４とを備えている。

バルブボディ２１は略円筒形状を有し、先端側の外周面には係止溝部２１ａが形成されている。

弁体２２は、可動鉄心１１に連結ロッド２５を介して連結されており、可動鉄心１１の移動によって弁座面２０に密着する閉弁位置と弁座面２０より上方に離間する開弁位置との間を移動する。弁体２２及び連結ロッド２５は、弁体２２の開弁状態において燃料流通路２内の燃料が流通可能な形状に形成されている。

ノズルプレート２３は、略円板状を有し、その中央位置に燃料流通路２に連通する複数のノズル孔２３ａが形成されている。そして、ノズルプレート２３は、バルブボディ２１の先端面に例えば溶接によって固定されている。

プロテクタ２４は、樹脂製の樹脂プロテクタ部材２６と熱伝導率の高い金属より形成された金属プロテクタ部材２７とから構成されている。この実施形態では金属プロテクタ部材２７は、熱伝導率が非常に高いアルミニューム材にて形成されている。

樹脂プロテクタ部材２６は、図４に示すように、略リング状を有し、内周径がバルブボディ２１の外周径より若干小径に形成されている。樹脂プロテクタ部材２６には、その内周面に内周係止突起２６ａが、外周面に外周係止突起２６ｂがそれぞれ設けられている。また、樹脂プロテクタ部材２６の挿入先端側には外周に突設する位置決め突起２６ｃが、挿入後端側には軸方向に沿ってスリット２６ｄが適当間隔に形成されている。

そして、樹脂プロテクタ部材２６は、内周係止突起２６ａを圧縮変形させつつバルブボディ２１の先端側の外周に圧入され、内周係止突起２６ａがバルブボディ２１の係止溝部２１ａに係止されている。

金属プロテクタ部材２７は、図５に示すように、リング状の固定リング部２７ａと、この固定リング部２７ａの下方に設けられたプロテクト部２７ｂとから構成されている。固定リング部２７ａの内周径は樹脂プロテクタ部材２６の外周径より若干小径に形成されて該固定リング部２７ａが樹脂プロテクタ部材２６のリング状部分２６ｄを囲むように配置され、その内周面には係止溝部２７ｃが形成されている。プロテクト部２７ｂは、上下方向に貫通する開口部２７ｄを有する。

そして、金属プロテクタ部材２７は、樹脂プロテクタ部材２６の外周係止突起２６ｂを圧縮変形させつつ樹脂プロテクタ部材２６の外周に圧入され、係止溝部２７ｃに樹脂プロテクタ部材２６の外周係止突起２６ｂが係止されている。プロテクト部２７ｂがノズルプレート２３の外周を囲むように配置されていると共に開口部２７ｄによってノズルプレート２３の複数のノズル孔２３ａが外部に露出されている。開口部２７ｄは、複数のノズル孔２３ａの全てを露出する大きさに設定されている。また、開口部２７ｄは、複数のノズル孔２３ａの燃料噴射方向（図面では下方向）に向かうに従って徐々に拡径する形状に形成されている。

尚、ハウジング３の外周の上端側及び下端側にはパッキン３０が嵌合されている。これらパッキン３０は燃料噴射弁１を吸気管（図示せず）にシールド接続するためのものである。

次に、燃料噴射弁１の作用を説明する。弁体２２は閉弁位置に位置され、燃料流通路２には加圧された燃料が流入されている。この状態にあって、電磁アクチュエータ５に通電されると、弁体２２が閉弁位置から開弁位置に変移し、燃料流通路２内の燃料がノズルプレート２３の複数のノズル孔２３ａより噴射される。電磁アクチュエータ５の通電が停止されると、弁体２２が閉弁位置に戻されて燃料の噴射が停止される。このように電磁アクチュエータ５の通電・非通電によって燃料が吸気管内に所定のタイミングで、且つ、所望の量だけ噴射される。

上記燃料噴射弁１では、プロテクタ２４が樹脂プロテクタ部材２６と金属プロテクタ部材２７より構成され、樹脂プロテクタ部材２６が熱膨脹等によって外側に弾性変形しようとしても金属プロテクタ部材２７によって阻止されるため、プロテクタ２４がバルブボディ２１より脱落することがない。また、ノズルプレート２３の外周には金属製のプロテクタ部２７ｂが配置されているため、ノズルプレート２３ではなくプロテクト部２７ｂの方が結露・氷結する。

即ち、エンジン始動中においては、ノズルプレート１０７の外周に熱伝導率の高いプロテクト部２７ｂが配置されているため、噴射される燃料の気化潜熱によってノズルプレート２３よりプロテクト部２７ｂが低温に冷却される。そのため、ノズルプレート２３周辺の空気中の水分がプロテクト部２７ｂの方に結露・氷結し、ノズルプレート２３への結露・氷結を防止できる。

また、エンジン停止後においては、吸気管内の空気が０℃以下に冷却されると、冷却された空気によって弁手段４が冷却されるが、上述した理由により、ノズルプレート２３周辺の空気中の水分が金属プロテクタ部材２７のプロテクト部２７ｂの方に結露・氷結し、ノズルプレート２３への結露・氷結を防止できる。これにより、ノズルプレート２３の結露・氷結をプロテクタ２４によって防止でき、しかも、そのプロテクタ２４が熱膨脹などでバルブボディ２１から脱落することがない。

また、金属プロテクタ部材２７は樹脂プロテクタ部材２６の弾性変形を利用して圧入することによってバルブボディ２１に取り付けたので、プロテクタ２４の取り付けに際してバルブボディ２１に変形する程の外力が作用しないため、バルブボディ２１の弁座面２０が変形せずに真円度を維持できるため、油密度の低下を防止できる。

上記実施形態では、金属プロテクタ部材２７のプロテクト部２７ｂは、複数のノズル孔２３ａを露出する開口部２７ｄを有し、この開口部２７ｄが複数のノズル孔２３ａの全てを露出する大きさに設定されたので、全てのノズル孔２３ａから確実に燃料が噴射されるため、所定量の噴射を実現できる。

上記実施形態では、金属プロテクタ部材２７の開口部２７ｄは、複数のノズル孔２３ａの燃料噴射方向に向かうに従って徐々に拡径する形状に形成されたので、ノズル孔２３ａから放射状に噴射された燃料がプロテクト部２７ｂに干渉されることなく噴射されるため、スムーズな噴射を実現できる。

上記実施形態では、樹脂プロテクタ部材２６の挿入後端側には、軸方向に沿ってスリット２６ｄを形成したので、金属プロテクタ部材２７を樹脂プロテクタ部材２６の外周に圧入する際にスリット２６ｄによって樹脂プロテクタ部材２６が縮径方向に容易に弾性変形するため、金属プロテクタ部材２７の圧入作業が容易にできる。

上記実施形態では、金属プロテクタ部材２７は、アルミニューム材にて形成したので、熱伝導率が高い金属プロテクタ部材２７のプロテクト部２７ｂに結露・氷結する確率をより向上させることができる。

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１〜請求項３に記載の燃料噴射弁において、樹脂プロテクタ部材の挿入後端側には、軸方向に沿ってスリットを形成したことを特徴とする燃料噴射弁。

この構成によれば、金属プロテクタ部材を樹脂プロテクタ部材の外周に圧入する際にスリットによって樹脂プロテクタ部材が縮径方向に容易に弾性変形するため、金属プロテクタ部材の圧入作業が容易にできる。

（ロ）請求項１〜請求項３、上記（イ）に記載の燃料噴射弁において、金属プロテクタ部材は、アルミニューム材にて形成したことを特徴とする燃料噴射弁。

この構成によれば、熱伝導率が高い金属プロテクタ部材に結露・氷結する確率をより向上させることができる。

本発明の一実施形態を示し、燃料噴射弁の全体断面図である。本発明の一実施形態を示し、弁手段の断面図である。本発明の一実施形態を示し、弁手段の要部の拡大断面図である。本発明の一実施形態を示し、樹脂プロテクタ部材の断面図である。本発明の一実施形態を示し、金属プロテクタ部材の断面図である。従来例を示し、燃料噴射弁の弁手段の断面図である。

符号の説明

１燃料噴射弁
２燃料流通路
２０弁座面
２１バルブボディ
２１ａ係止溝部
２２弁体
２３ノズルプレート
２３ａノズル孔
２４プロテクタ
２６樹脂プロテクタ部材
２６ｄリング状部分
２７金属プロテクタ部材
２７ａ固定リング部
２７ｂプロテクト部
２７ｄ開口部

Claims

内部に燃料流通路を有し、この燃料流通路の壁面に弁座面が形成されたバルブボディと、前記燃料流通路内に配置され、前記弁座面に密着する閉弁位置と弁座面より離間する開弁位置との間で移動する弁体と、前記バルブボディの前記燃料流通路が開口する先端面に固定され、前記燃料流通路に連通する複数のノズル孔を有するノズルプレートと、前記バルブボディの外周に取り付けられ、前記ノズルプレートの外周を囲むように配置されるプロテクタと、を備えた燃料噴射弁において、
前記プロテクタは、前記バルブボディの外周に圧入された樹脂製の樹脂プロテクタ部材と、この樹脂プロテクタ部材の外周に圧入され、且つ、前記ノズルプレートの外周を囲むプロテクト部を有する金属製の金属プロテクタ部材とから構成され、この金属プロテクタ部材のプロテクト部にリング状の固定リング部が設けられ、この固定リング部が前記樹脂プロテクタ部材のリング状部分を囲んだことを特徴とする燃料噴射弁。
前記金属プロテクタ部材のプロテクト部は、前記複数のノズル孔を露出する開口部を有し、この開口部が前記複数のノズル孔の全てを露出する大きさに設定されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記金属プロテクタ部材の開口部は、前記複数のノズル孔の燃料噴射方向に向かうに従って徐々に拡径する形状に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。