JP4123053B2

JP4123053B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP4123053B2
Application number: JP2003142824A
Authority: JP
Inventors: 正文中野; 栄一久保田; 三千夫吉田; 清隆小倉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP2004346785A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁に係わり、特に自動車の内燃機関に点火燃料を供給するために用いられる燃料噴射弁及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁は、特開平６−２０７５６８号公報にあるように一般に、燃料噴射孔と凹円錐形状の弁座とを備えたノズルと、一端に鉄心を備え、他端に前記凹円錐形状の弁座に着座する球面形状の弁子部を備えた可動弁を有し、鉄心に電磁力を加えることにより可動弁が摺動して燃料噴射孔から噴霧される燃料の噴射量を調整するものである。
【０００３】
このような燃料噴射弁において、弁子部の下流側に形成される燃料未旋回流の領域を極力小さくし燃料の流れを安定させるために、球面形状弁子部の先端に凸円錐状の尖がりを設けていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２０７５６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記、従来技術の弁子部凸円錐形状の尖がり形状は、実際には先端の尖がり部に応力が集中するため軸方向（圧縮方向）や横方向から力が加わると先端が簡単に潰れてしまい、加工時、特に大量生産時に尖がり形状を維持するのが困難であった。そのため、燃料噴射弁の組みたて作業時に弁子部先端を潰さないように気を配ると取り扱いが慎重となり生産性は著しく低下し、更に、先端が潰れた場合は、要求の噴霧特性が得られず歩留りが悪化する問題があった。
【０００６】
本発明は、良好な噴霧特性を得られ、且つ、形状精度を維持しやすい可動弁の先端形状を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は、所望の先端弁子部を容易，確実に成形する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、主弁子部と先端弁子部とからなる弁子部を有し、先端弁子部は弁座部の接触部より下流側に位置し、その先端は、丸みを持った凸円錐先端形状であって、先端弁子部の先端部は、前記可動弁の中心軸からオフセットされた位置に中心がある球形状からなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図５に本発明を採用した自動車用ガソリンエンジンの燃料噴射弁の縦断面を示す。
【００１０】
図５の燃料噴射弁は、同心状に円筒状のコア１，ヨーク２，磁気を発生させるコイル４、およびコイル４に通電する端子ボビン５から構成されている。ノズル６の内部には、磁気回路により燃料の噴射量を制御する可動弁３とその先端の主弁子部３ａ及び主弁子部３ａ先端の先端弁子部３ｃ，磁気回路を形成し可動弁３を吸引するアンカー１３，アンカー１３と可動弁３を結合するジョイントパイプ１４，アンカー１３とジョイントパイプ１４に挟みこまれたダンパプレート１７，可動弁３を支持するロッドガイド１８，可動弁３を押圧するマスパイプ７とスプリング８，スプリング８の押圧力を調整するアジャスタ９，可動弁３のストローク量を調整するリング１０，燃料に旋回力を与えるスワラー１１，燃料の噴射量を決める孔を持ったオリフィスプレート１５，弁子部３ｃと接し燃料を封止するオリフィスシート面１５ｃ，コア１とハウジング１２との間から燃料が洩れるのを防ぐためのドライコイル構造を支えるシールリング１６を有している。
【００１１】
ここで、燃料噴射弁のコイル４に通電されると、磁気の力によりアンカー１３がコア１に吸引され可動弁３が上昇し主弁子部３ａとオリフィスシート面１５ｃの間に隙間が出来る。
【００１２】
燃料ポンプにより高圧に加圧された燃料は、コア１，アジャスタ９，マスパイプ７，ロッドガイド１８の燃料通路孔１８ｃ，ノズル６の燃料通路６ａを通り、スワラー１１に形成されたスワラー溝１１ｃによって旋回力が与えられ、主弁子部３ａとオリフィスシート面１５ｃの間の隙間を経て、オリフィスプレート１５の噴射孔１５ａから噴霧される。その後通電を停止すると、可動弁３がスプリング８の反発力によりオリフィスシート面１５ｃに当接し、閉弁状態となり燃料の噴霧が終了する。
【００１３】
次に、本発明の可動弁３の先端形状について図１を使用して説明する。主弁子部３ａは、オリフィスシート面１５ｃに接し燃料をシールするためその接触部は球面で形成される。球の大きさは、シリンダ内の燃焼圧力を受ける表面積との関係から決まってくる。すなわち、球が大きいと燃焼圧力を受ける表面積が大きくなるため、可動弁３を押し付けるスプリング８の押し付け力が燃焼圧力に負けシール性が確保できなくなる。一方、球径が小さい場合は、オリフィスシート面１５ｃとの隙間が小さくなり必要な量の燃料を噴射できない。以上の制約から主弁子部３ａの球径は、この燃料噴射弁の場合、φ２mmに設定される。また、主弁子部３ａの先端には、オリフィスシート面１５ｃとの接触部の下流域に燃料の未旋回領域を出来るだけ小さくしたいことから凸円錐形状の先端弁子部３ｃが設けられている。先端弁子部３ｃのテーパ立ち上がりは、主弁子部３ａに倒れが生じた場合でもシール性が確保されることと、燃料噴射時の流路を十分確保する必要があることから、オリフィスシート面１５ｃとの接触部より内側にあることが望ましい。また、円錐の角度αは主弁子部３ａとオリフィスシート面１５ｃとの隙間から噴射される燃料が絞られることなく、更に、スワラーによって与えられた旋回力を弱めることなく噴射する必要があることから、オリフィスシート面15ｃの角度βに対し少なくとも１度以上大きいことが望ましい。
【００１４】
ここで、上記先端弁子部３ｃの先端には、外力による応力の集中を緩和するために略球形状の丸みを持たせており、この、略球形状の丸みの形成方法として、次の２つの方法を提案する。
【００１５】
第１の実施例は、図１に示す先端弁子部３ｃの先端略球形状の中心が上記主弁子部３ａの中心軸上にある場合である。
【００１６】
また、第２の実施例は、図２に示すように先端弁子部３ｃの先端略球形状の中心が主弁子部３ａの中心軸に対しオフセット２０されている場合である。図３及び図４を用いて、上記本発明の第１，第２の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
図３及び図４はオフセットと架空頂点から先端弁子部３ｃの先端までの距離Ｌの関係を示している。
【００１８】
オフセットが０の場合は、第１の実施例（図１）で示す主弁子部３ａの先端形状となり、また、オフセット２０が大きくなるに従い第２の実施例（図２）に示す主弁子部３ａの先端形状となる。すなわち、オフセットが大きくなると距離Ｌが小さくなり、上記の主弁子部３ａと、オリフィスシート面１５ｃとの接触部の下流域に形成される燃料の未旋回領域を狭くすることができ、噴霧特性に対し有利になる先端弁子部形状を得られる。
【００１９】
次に、このように先端弁子部３ｃの先端略球の半径とオフセットの組み合わせで距離Ｌが自由に変えられる特徴を持った燃料噴射弁の主弁子部３ａの製造方法について説明する。
【００２０】
主弁子部３ａのような細長で高い精度が要求される部品の量産加工には、研削による機械加工が用いられることが多く代表的な加工として加工物の形状に成形した研削砥石で研削加工する円筒研削加工やセンタレス研削加工が用いられる。図６は主弁子部３ａの研削加工の状態を示すが、研削砥石２２で先端弁子部３ｃを研削する砥石角部２２ｃは成形するのに使用するドレッサ２１の角部２１ｃの最小半径寸法で制約される。すなわち、ドレッサ２１の角部２１ｃの最小半径はドレッサ２１の表面に突き出た砥粒の成形可能半径から決まる。今回の研削加工法に使用されるドレッサ２１の角部２１ｃの最小半径を、０.３とすると、図４のグラフからオフセット０の場合は、先端までの距離Ｌが約０.０８となるが、ここで同じ最小半径０.３でも、オフセットを０.０４とることにより距離Ｌは０.０５まで小さくすることができる。よって、前記の主弁子部３ａとオリフィスプレート１５のオリフィスシート面１５ｃの接触部より下流側に形成される燃料未旋回流の領域を狭くするのに効果がある。
【００２１】
また、図４より、オフセット０で距離Ｌ０.０５を得ようとすれば、成形するのに使用するドレッサ２１角部２１ｃはＲ０.２と小さくする必要が生じ、砥粒の成形半径を小さくしなければならないため砥石成形時に精度が出し難く不利となる。しかし、オフセットすることにより砥粒の成形半径を小さくすることなしに距離Ｌを短くすることが可能となるため、主弁子部３ａと、オリフィスシート面１５ｃとの接触部の下流域に形成される燃料の未旋回領域を狭くすることができ噴霧特性に対し有利となる。
【００２２】
以上のように、主弁子部３ａ先端に丸み又はオフセットした先端形状を持たせることで先端に掛かる圧縮などの外力に対し応力の集中が緩和され形状維持性を向上させることが可能となる。その結果、取り扱いが容易になり量産する場合にも噴霧特性を維持し生産性の低下を防止できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、大量生産時における可動弁の弁子部の取り扱いを容易にし且つ、燃料の噴霧特性の良い燃料噴射弁の可動弁の弁子部を得ることができる。
【００２４】
本発明の製造方法によれば所望の先端弁子部が容易，確実に成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射弁の弁子部の詳細断面図である。
【図２】本発明の燃料噴射弁の弁子部詳細断面図である。
【図３】本発明の燃料噴射弁の弁子部詳細断面図である。
【図４】本発明の燃料噴射弁の弁子部詳細断面図と先端形状の関係図である。
【図５】本発明の燃料噴射弁の全体構造図である。
【図６】燃料噴射弁の弁子部の加工方法詳細図である。
【符号の説明】
１…コア、２…ヨーク、３…可動弁、３ａ…主弁子部、３ｃ…先端弁子部、４…コイル、５…ボビン、６…ノズル、６ａ…燃料通路、７…マスパイプ、８…スプリング、９…アジャスタ、１０…リング、１１…スワラー、１１ｃ…スワラー溝、１２…ハウジング、１３…アンカー、１４…ジョイントパイプ、１５…オリフィスプレート、１５ａ…噴射孔、１５ｃ…オリフィスシート面、１６…シールリング、１７…ダンパプレート、１８…ロッドガイド、１８ｃ…燃料通路孔。

Claims

燃料噴射孔と凹円錐形状の弁座とを備えたノズルと、一方に可動鉄心を備えもう一方に前記弁座に着座する略球面の弁子部を備えた可動弁とを有し、電磁力によって発生した吸引力で前記可動弁が摺動し前記燃料噴射孔からの噴射量を調整する燃料噴射弁において、
前記弁子部は、主弁子部と先端弁子部とからなり、前記先端弁子部は弁座部の接触部より下流側に位置し、その先端は丸みを持った凸円錐先端形状であって、前記先端弁子部の先端部は、前記可動弁の中心軸からオフセットされた位置に中心がある球形状からなることを特徴とする燃料噴射弁。
燃料噴射孔と凹円錐形状の弁座とを備えたノズルと、一方に可動鉄心を備えもう一方に前記弁座に着座する略球面の弁子部を備えた可動弁とを有し、電磁力によって発生した吸引力で前記可動弁が摺動し前記燃料噴射孔からの噴射量を調整する燃料噴射弁において、
前記弁子部は、主弁子部と先端弁子部とからなり、前記先端弁子部は弁座部の接触部より下流側に位置し、その先端は丸みを持った凸円錐先端形状であって、前記先端弁子部の先端部は、可動弁の中心軸からオフセットされた位置に中心がある球形状を研削可能なドレッサ形状を有した円筒研削加工またはセンタレス研削加工により形成されたものであることを特徴とする燃料噴射弁。