(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径部に第一の燃料通路を有するコア、このコアに対向し、内径部に上記第一の燃料通路と連通する小径部と大径部とを有するアマチュア、アマチュア内径部の大径部に大径部上端とは所定の長さの空間距離を隔てて嵌挿されるニードル弁、このニードル弁の上記アマチュアとの嵌挿部外周に設けられ第二の燃料通路を形成するカット部、上記コアと上記ニードル弁との間に装着されるバネを備え、上記所定長さの空間距離が第一の燃料通路と第二の燃料通路とを連通する燃料連通路を形成し、この燃料連通路内の上記バネの巻線間の隙間を燃料が流動する流路とすると共に、上記アマチュアが上記コアに吸着され上記ニードル弁が開弁した時の、上記燃料連通路のバネ巻線間の流路面積が上記第二の燃料通路の流路面積より大きく設定されたことを特徴とする筒内噴射用燃料噴射弁。
【請求項２】
上記アマチュアが上記コアに吸着され上記ニードル弁が開弁した時の、燃料連通路を形成する所定長さの空間距離の長さをＬ、バネの有効巻き径をｄ、バネ線材径をＤ、バネ巻線ピッチをｍ、第二の燃料通路の流路面積をＳｂとするとき、
式Ｓｂ≦πｄ（ｍ−Ｄ）Ｌ／ｍを満足するように空間距離の長さＬが設定された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。
【発明の詳細な説明】
【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燃料を噴射す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４は筒内噴射用燃料噴射弁の全体構成の説明図、図５、図７、図８は従来の筒内噴射用燃料噴射弁の部分断面図、図６は図５を軸心に対して直角方向に断面した断面図である。図４に示すように、筒内噴射用燃料噴射弁１はハウジング本体２と、これにカシメなどにより結合された弁装置３とにより構成され、ハウジング本体２は、中空のコア４とこのコアを励磁するソレノイド５を内蔵し、弁装置３は、アマチュア６と、アマチュア６に結合されたニードル弁７と、弁座８と燃料噴射孔９とスワーラ１０とを有する弁本体１１とにより構成される。このような構成を持つ筒内噴射用燃料噴射弁１は、弁装置３側が内燃機関のシリンダーヘッド１２の噴射弁挿入口１３にコルゲートワッシャ１４など圧力遮断機構を介して取り付けられ、ハウジング本体２側には燃料供給管１５が取り付けられ、ソレノイド５の通電制御により、アマチュア６がコア４に吸引されてニードル弁７が弁座８と開離する期間において燃料が燃料供給管１５からコア４の内径部、アマチュア６の内径部、ニードル弁７の外側面を通り、スワーラ１０で旋回流とな
って燃料噴射孔９から内燃機関の燃焼室に噴射される。
【０００３】
図５の部分断面図は従来の筒内噴射用燃料噴射弁のコア４とアマチュア６との対向部を拡大したもので、アマチュア６の内径部には小径部６ａと大径部６ｂとが設けられ、大径部６ｂにはニードル弁７が嵌着固定されると共に、図６に示すようにニードル弁７の嵌着固定部７ａの外周には両面にカット部７ｂが設けられ、アマチュア６内径部の大径部６ｂとの間に第二の燃料通路１６を構成している。１７はコア４とニードル弁７との間に設けられ、ソレノイド５に通電のないときにはニードル弁７を弁座８に押圧して燃料を遮断するバネであり、ソレノイド５が通電されてアマチュア６がバネ１７の力量に抗してコア４に吸着され、ニードル弁７と弁座８とで構成される弁が開いたとき、燃料はコア４の内径部の第一の燃料通路１８より、アマチュア６の内径部の大径部６ｂの上端とニードル弁７の嵌着固定部７ａの上端との間の燃料連通路１９においてバネ１７の巻線間の隙間を通って第二の燃料通路１６に流入する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された筒内噴射用燃料噴射弁の燃料経路において、アマチュア６内径部の大径部６ｂの上端とニードル弁７の嵌着固定部７ａの上端との間の燃料連通路１９においてはバネ１７の巻線間の隙間を燃料が流動するため、燃料流路面積が減少して圧力損失が生じ、燃料供給管１５にて精度良く調圧された燃料圧が弁装置３内で変動して噴射量に誤差を生じたり、この圧力損失がアマチュア６の上面と下面とでの圧力差となってソレノイド５の通電時における開弁動作を妨げ、応答性の悪化により燃料噴射タイミングと噴射量とに誤差を生じたりすることがあった。
【０００５】
このような燃料噴射誤差を防止する方策として、図７に示すようにアマチュア６に図５に示した小径部６ａを設けず、アマチュア６の内径を全長に亘り上記の大径部６ｂに相当する内径とする構成がとられることがあったが、この方策によればアマチュア６の内径が実質的に拡大され、圧力損失による上記のような噴射量の誤差は解消される一方、コア４と対向するアマチュア６の磁極面積が減少するため、開弁時の吸引力が減少し、応答性の悪化は改善されないという問題があった。また、図８に示すようにニードル弁７に軸心部の孔７ａとこれに連通する横孔７ｂとを設け、この孔７ａと横孔７ｂとを燃料通路にする方策も用いられているが、小型部品であるニードル弁７の軸心などに孔を加工するのは困難な作業であり、過大な工数を要するものであった。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、過大な工数を必要とせず、また、アマチュアの磁極面積の減少による吸引力の減少を生じることなく、応答性と信頼性の高い筒内噴射用燃料噴射弁を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁は、内径部に第一の燃料通路を有するコアと、このコアに対向し、内径部に上記第一の燃料通路と連通する小径部と大径部とを有するアマチュアと、アマチュア内径部の大径部に大径部上端とは所定の長さの空間距離を隔てて嵌挿されるニードル弁と、ニードル弁のアマチュアとの嵌挿部外周に設けられ第二の燃料通路を形成するカット部と、コアとニードル弁との間に装着されるバネとを備え、上記の所定長さの空間距離が第一の燃料通路と第二の燃料通路とを連通する燃料連通路を形成し、この燃料連通路内の上記バネの巻線間の隙間を燃料が流動する流路とすると共に、上記アマチュアが上記コアに吸着され上記ニードル弁が開弁した時の、上記燃料連通路のバネ巻線間の流路面積が上記第二の燃料通路の流路面積より大きく設定されるようにしたものである
【０００８】
また、アマチュアがコアに吸着されニードル弁が開弁した時の、燃料連通路を形成する所定長さの空間距離の長さをＬ、バネの有効巻き径をｄ、バネ線材径をＤ、バネ巻線ピッチをｍ、第二の燃料通路の流路面積をＳｂとするとき、式Ｓｂ≦πｄ（ｍ−Ｄ）Ｌ／ｍを満足するように空間距離の長さＬが設定されるようにしたものである。
【０００９】
【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の筒内噴射用燃料噴射弁の構成と効果とを説明する部分断面図、図２は筒内噴射用燃料噴射弁の構成を示す部分断面図、図３は図２を軸心に対して直角方向に断面した断面図であり、図中、上記の構成説明や従来例と同一部分には同一符号が付されている。図において、４は上記の図４にて説明した筒内噴射用燃料噴射弁の中空のコアであり、その内径部には第一の燃料通路１８が構成されている。６は内径部にコア４の内径とほぼ同一寸法の小径部６ａとニードル弁７を嵌着固定する大径部６ｂとを有するアマチュアで、ニードル弁７は嵌着固定部７ａに両面にカット部７ｂが設けられ、アマチュア６内径部の大径部６ｂとの間に第二の燃料通路１６が構成されている。また、アマチュア６内径部の大径部６ｂ上端とニードル弁７の上端の間には所定の空間距離Ｌを有する燃料連通路１９が設けられ、第一の燃料通路１８と第二の燃料通路１６とを連通している。１７はコア４とアマチュア６に固定されたニードル弁７との間に設けられたバネである。このバネ１７は、図４、図５で説明したように、ソレノイド５に通電のないときにはニードル弁７を弁座８に押圧して燃料を遮断し、ソレノイドが通電されたときには、アマチュア６がバネ１７の力量に抗してコア４に吸着され、ニードル弁７と弁座８とで構成される弁を開弁する。
【００１０】
次に、燃料の流路について説明する。ソレノイドが通電され、アマチュア６がコア４に吸着されてニードル弁７が開弁すると、燃料は第１の燃料通路１８を通り、バネ１７の内径へ到達した後、バネ１７の巻線の隙間を通ってバネ１７の外径側へと流れ、第二の燃料通路１６に到達する。ここで、バネ１７の内径側から外径側に燃料が流れる流路の面積を「燃料連通路の流路面積」と呼ぶ。この流路面積は、ニードル弁７の開弁時における、バネ１７の巻線ピッチをｍ、バネ１７の線径をＤ、バネ１７の巻き径をｄ、燃料連通路１９の長さをＬとすると、バネ１７の１巻き当たりの流路面積は、直径ｄ、軸方向高さ（ｍ−Ｄ）の円筒の側面がなす面積πｄ（ｍ−Ｄ）となる。長さＬの間でのバネ１７の巻数はＬ／ｍとなるため、総流路面積はπｄ（ｍ−Ｄ）Ｌ／ｍとなる。また、第二の燃料通路１６の流路面積をＳｂで表せば、流路面積Ｓｂとは、図３、図６の符号１６で示す、燃料の流れに対して垂直な断面積を指している。
【００１１】
アマチュア６の内径部の小径部６ａはコア４から受ける磁束に対し、磁気飽和しない限界の長さ以上に設定され、大径部６ｂは、ニードル弁の開弁時において、燃料連通路１９の軸方向長さＬの間に存在するバネ１７の巻線間の隙間（ｍ−Ｄ）と直径ｄが形作る円筒の側面の面積である燃料連通路の流路面積がニードル弁７の両面カット部７ｂにより構成される第二の燃料通路１６の流路面積Ｓｂより大となるか、または等しくなるだけの軸方向長さに設定される。すなわち、ニードル弁７の開弁時において、ニードル弁７の両面カット部７ｂがアマチュア６の内径部の大径部６ｂとの間に形成する第二の燃料通路１６の流路面積をＳｂとし、バネ１７の線材径をＤ、巻線ピッチをｍ、有効巻き径をｄとするとき、燃料連通路１９の長さＬが次の式を満足するように各部の諸元が設定される。
Ｓｂ≦πｄ（ｍ−Ｄ）Ｌ／ｍ      ・・・（１）
このように設定することにより、コア４と対向するアマチュア６の磁極面積は確保され、コア４の磁化によるアマチュア６に対する吸引力は確保されると共に、燃料の流動経路の途中において下流側より流路抵抗の大きくなる部分がなくなり、応答性や精度の悪化を回避することができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明によれば、内径部に小径部と大径部とを有するアマチュアの大径部に第二の燃料通路となるカット部を有するニードル弁を嵌着し、大径部上端とニードル弁上端との間に形成される燃料連通路の流路面積を第二の燃料通路の流路面積より大きくなるように設定したので、コアの磁化によるアマチュアに対する吸引力は確保されると共に、燃料の流動経路の途中に流路抵抗が下流側より大となる部分がなくなり、圧力損失やこれに伴う応答性の悪化や燃料噴射量の精度の悪化を回避することができ、このために従来例のような困難な加工を要せず、信頼性と生産性に優れた筒内噴射用燃料噴射弁を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の筒内噴射用燃料噴射弁の構成と効果とを説明する説明図である。
【図２】  この発明の実施の形態１の筒内噴射用燃料噴射弁の部分断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態１の筒内噴射用燃料噴射弁の軸心に対して直角方向の断面図である。
【図４】  筒内噴射用燃料噴射弁の全体構成を説明する断面図である。
【図５】  従来の筒内噴射用燃料噴射弁の部分断面図である。
【図６】  従来の筒内噴射用燃料噴射弁の軸心に対して直角方向の断面図である。
【図７】  従来の筒内噴射用燃料噴射弁の部分断面図である。
【図８】  従来の筒内噴射用燃料噴射弁の部分断面図である。
【符号の説明】
２  ハウジング本体、３  弁装置、４ コア、６  アマチュア、
６ａ  小径部、６ｂ  大径部、７ ニードル弁、７ａ  嵌合部、
７ｂ  カット部、１６  第二の燃料通路、１７  バネ、
１８  第一の燃料通路、  １９ 燃料連通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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