(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で燃料噴射弁の先端に付着する燃料液滴の大きさを小さくすることができる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】弁体と、閉弁時に前記弁体が座る弁座が形成された弁座部材と、開弁時に燃料を噴射する噴孔が形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの外周側面に取り付けられたプロテクタ５２と、を備えた燃料噴射弁１において、前記プロテクタ５２の先端部外周に溝部５２ｂを形成した。【選択図】図４
2014181579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と、
閉弁時に前記弁体が座る弁座が形成された弁座部材と、
開弁時に燃料を噴射する噴孔が形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの外周側面に取り付けられたプロテクタと、
を備えた燃料噴射弁において、
前記プロテクタの先端部外周に溝部を有することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項1に記載の燃料噴射弁において、
前記溝部を凹状に形成したことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項1または請求項2に記載の燃料噴射弁において、
前記溝部は、前記燃料噴射弁の軸方向に平行となるように形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項1または請求項2に記載の燃料噴射弁において、
前記溝部は、周方向に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料噴射に用いられる燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。この公報には、燃料噴射弁の噴孔プレート周りの筒状部の側面を貫通する導入孔が形成されており、この導入孔により燃料噴射弁の先端に付着する燃料液滴の大きさを小さくするようにしているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第3905787号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
筒状部は、噴射された後に広がる燃料の噴霧に干渉しないように設計する必要があるため、噴孔プレートに対して長く形成することができない。そのため、筒状部側面に導入孔を設けることが困難であった。
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、簡易な構成で燃料噴射弁の先端に付着する燃料液滴の大きさを小さくすることができる燃料噴射弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明ではノズルプレートの外周側に取り付けられたプロテクタの先端部外周に溝部を形成した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、簡易な構成で燃料噴射弁の先端に付着する燃料液滴の大きさを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例1の燃料噴射弁の軸方向断面図である。
【図２】実施例1の燃料噴射弁のノズルプレート付近の拡大断面図である。
【図３】実施例1のノズルプレートの斜視図である。
【図４】実施例1のシリンダヘッドに取り付けられた燃料噴射弁を示す図である。
【図５】溝部を設けていない従来の燃料噴射弁を示す図である。
【図６】実施例1の燃料噴射弁を示す図である。
【図７】実施例2の燃料噴射弁のノズルプレート付近の拡大断面図である。
【図８】実施例2の燃料噴射弁を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例1〕
実施例1の燃料噴射弁1について説明する。
［燃料噴射弁の構成］
図1は燃料噴射弁1の軸方向断面図である。この燃料噴射弁1は、自動車用ガソリンエンジンに用いられるものであって、インテークマニホールド内に向けて燃料を噴射する、所謂低圧用の燃料噴射弁である。
燃料噴射弁1は、磁性筒体2と、磁性筒体2内に収容されるコア筒体3と、軸方向に摺動可能な弁体4と、弁体4と一体に形成された弁軸5と、閉弁時に弁体4により閉鎖される弁座6を有する弁座部材7と、開弁時に燃料が噴射される燃料噴射孔を有するノズルプレート8と、通電時に弁体4を開弁方向に摺動させる電磁コイル9と、磁束線を誘導するヨーク10とを有している。
なお、以下の説明では、燃料噴射弁1の軸方向にX軸を設定し、ノズルプレート8側を正方向として、X軸正方向またはX軸負方向と表現する。
【０００９】
磁性筒体2は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなり、深絞り等のプレス加工、研削加工等の手段を用いることにより、図1に示すように段付き筒状をなして一体に形成されている。磁性筒体2は、X軸負方向側に形成された大径部11と、大径部11よりも小径であってX軸正方向側に形成された小径部12とを有している。
小径部12には、一部を薄肉化した薄肉部13が形成されている。小径部12は、薄肉部13よりX軸負方向側にコア筒体3を収容するコア筒体収容部14と、薄肉部13よりX軸正方向側に弁部材15（弁体4、弁軸5、弁座部材7）を収容する弁部材収容部16とに分けられている。薄肉部13は、後述するコア筒体3と弁軸5が磁性筒体2に収容された状態で、コア筒体3と弁軸5との間の隙間部分を取り囲むように形成されている。薄肉部13は、コア筒体収容部14と弁部材収容部16との間の磁気抵抗を増大させ、コア筒体収容部14と弁部材収容部16間を磁気的に遮断している。
【００１０】
大径部11の内径は弁部材15に燃料を送る燃料通路17を構成しており、大径部11のX軸負方向端部には燃料を濾過する燃料フィルタ18が設けられている。燃料通路17にはポンプ47が接続されている。このポンプ47は、ポンプ制御装置54により制御されている。
コア筒体3は中空部19を有する円筒形に形成されており、磁性筒体2のコア筒体収容部14に圧入されている。中空部19には、圧入等の手段により固定されたばね受20が収容されている。このばね受20の中心には軸方向に貫通した燃料通路43が形成されている。
弁体4の外形は略球体状に形成されており、周上に燃料噴射弁1の軸方向に対して並行に削られた燃料通路面21を有している。弁軸5は大径部22と、外形が大径部22より小径に形成された小径部23とを有している。
【００１１】
小径部23の先端には弁体4が溶接により一体に固定されている。なお図中の黒半円や黒三角は溶接箇所を示している。大径部22の端部にはばね挿入孔24が穿設されている。このばね挿入孔24の底部は、ばね挿入孔24よりも小径に形成されたばね座り部25が形成されるとともに、段部のばね受部26が形成されている。小径部23の端部には燃料通路孔27が形成されている。この燃料通路孔27はばね挿入孔24と連通している。小径部23の外周と燃料通路孔27とは貫通した燃料流出孔28が形成されている。
弁座部材7は、略円錐状の弁座6と、弁座6よりX軸負方向側に弁体4の径とほぼ同型に形成された弁体保持孔30と、弁体保持孔30からX軸負方向側開口部に向かうにつれて大径に形成された上流開口部31と、弁座6のX軸正方向側に開口する下流開口部48とが形成されている。
【００１２】
弁軸5および弁体4は、磁性筒体2に軸方向摺動可能に収装されている。弁軸5のばね受部26とばね受20との間にコイルバネ29が設けられ、弁軸5および弁体4をX軸正方向側に付勢している。弁座部材7は磁性筒体2に挿入され、溶接により磁性筒体2に固定されている。弁座6は、約角度45°で弁体保持孔30から下流開口部48へ向かって径が小さくなるように形成され、閉弁時には弁体4が弁座6に座るようになっている。
磁性筒体2のコア筒体3の外周には電磁コイル9が挿嵌されている。すなわち、電磁コイル9はコア筒体3の外周に配置されることとなる。電磁コイル9は、樹脂材料により形成されたボビン32と、このボビン32に巻回されたコイル33とから構成されている。コイル33は、コネクタピン34を介して電磁コイル制御装置55に接続されている。
電磁コイル制御装置55は、クランク角を検出するクランク角センサからの情報に基づいて計算した燃焼室側に燃料を噴射するタイミングに応じて、電磁コイル9のコイル33に通電して燃料噴射弁1を開弁させる。
【００１３】
ヨーク10は中空の貫通孔を有し、X軸負方向側開口部に形成された大径部35と、大径部35より小径に形成された中径部36と、中径部36より小径に形成されX軸正方向側開口部に形成された小径部37から構成されている。小径部37は、弁部材収容部16の外周に嵌合されている。中径部36の内周には電磁コイル9が収装されている。大径部35の内周には連結コア38が配置されている。
連結コア38は磁性金属材料等により略Ｃ字状に形成されている。ヨーク10は、小径部37および連結コア38を介して大径部35において磁性筒体2と接続しており、すなわち電磁コイル9の両端部で磁性筒体2と磁気的に接続されていることとなる。ヨーク10のX軸正方向先端には、燃料噴射弁1をエンジンの吸気ポートと接続するためのOリング40を保持し、かつ磁性筒体先端を保護するためのプロテクタ52が取り付けられている。
【００１４】
コネクタピン34を介して電磁コイル9に給電されると磁界が発生し、この磁界の磁力によって、弁体4および弁軸5をコイルばね29の付勢力に抗して開弁させる。
燃料噴射弁1の図1に示すように、大部分が樹脂カバー53により被覆されている。樹脂カバー53に被覆されている部分は、磁性筒体2の大径部11のX軸負方向側端部を除いた部分から小径部12の電磁コイル9設置位置まで、電磁コイル9とヨーク10の中径部36との間、連結コア38の外周と大径部35との間、大径部35の外周、中径部36の外周、およびコネクタピン34の外周である。コネクタピン34の先端部分は樹脂カバー53が開口して形成されており、コントロールユニットのコネクタが差し込まれるようになっている。
磁性筒体2のX軸負方向側端部外周にはOリング39が、ヨーク10の小径部37の外周にはOリング40が設けられている。小径部37の先端部付近の外周面には、周方向に溝が切られており、係合凹部37aを構成している。
弁座部材7のX軸正方向側にはノズルプレート8が溶接されている。このノズルプレート8には、燃料にスワール（旋回流）を与える複数のスワール室41と、各スワール室41に燃料を分配する中央室42と、スワール室41においてスワールが与えられた燃料が噴射される燃料噴射孔44が形成されている。
【００１５】
［ノズルプレートの構成］
図2は燃料噴射弁1のノズルプレート8付近の拡大断面図である。図3はノズルプレート8の斜視図である。図2、図3を用いてノズルプレート8の構成について説明する。
ノズルプレート8の一端側側面にはスワール室41と中央室42が形成されている。中央室42は、ノズルプレート8の中心付近に有底の円形凹状に形成されている。スワール室41は３つ形成されており、それぞれ連通路45とスワール付与室46とから構成されている。各連通路45はノズルプレート8の中心付近で接続し、接続部分に中央室42が形成されている。連通路45の先にはスワール付与室46が形成され、連通路45はスワール付与室46の接線方向に接続している。スワール付与室46は内側面と底部とを有する有底凹状に形成されているおり、その断面は螺旋状に形成されている。スワール付与室46の底部には貫通孔である燃料噴射孔44が形成されている。
ノズルプレート8は電気鋳造、切削、プレス、エッチング等によって作成されており、スワール室41、中央室42及び燃料噴射孔44が一枚のプレートに一体に形成されている。
【００１６】
［プロテクタの構成］
プロテクタ52は、樹脂によって構成され内部に貫通孔を有している。貫通孔のX軸負方向側開口部付近の内周面には係合凸部52aが形成されている。プロテクタ52のX軸負方向開口部はヨーク10の小径部37の先端部外周に挿入され、係合凸部52aが小径部37の係合凹部37aに係合されている（図1参照）。
プロテクタ52のX軸正方向側の先端部は、ノズルプレート8および磁性部材2の先端部よりも突き出るように形成されている。これにより、ノズルプレート8や磁性部材2の破損を防ぐようにしている。
プロテクタ52のX軸正方向側の先端部であってその外周面には、凹溝状の溝部52bがX軸と略平行に形成されている。
［燃料噴射弁の取り付け位置］
図4はシリンダヘッド50に取り付けられた燃料噴射弁1を示す図である。燃料噴射弁1は、吸入ポート49の内壁に取り付けられ、吸入バルブ51に向けて設置されている。
【００１７】
［作用］
図5は溝部52bを設けていない従来の燃料噴射弁1を示す図である。燃料を噴射したときに、プロテクタ52に燃料が付着することがある。燃料の噴射を繰り返すとプロテクタ52に燃料の表面張力によって付着した燃料の液粒が大型化し、表面張力に対して液粒の重量が大きくなると吸入ポート49内に液粒が落下する。液粒が落下するとエンジンの燃焼室内に供給される空気と燃料との比が目標値と大きく異なることとなり、出力トルク制御性の悪化、燃料効率の悪化、排気ガス内の有害物質の増加などの問題が生じる。
プロテクタ52の先端部に外周部と内周部とを貫通する貫通孔を設け、プロテクタ52の先端外周部に付着した燃料をノズルプレート8側に供給すものがある。この場合、新たに噴射する燃料に付着した燃料を少量ずつ供給することにより燃焼室内に供給される燃料の量の変動を抑制することができる。しかし、プロテクタ52の先端部は、噴射される燃料と干渉しないように形成する必要があり、長く形成することができない。そのような場所に貫通孔を設けるためには、小径の貫通孔しか形成することができず、作業性が悪化し、また貫通孔自体がすぐに詰まってしまうおそれがあった。
そこで実施例1では、プロテクタ52の先端外周部に溝部52bを形成するようにした。図6は実施例1の燃料噴射弁1を示す図である。溝部52bによって毛細管現象が生じ、燃料が溝部52b内部で広がるため、溝部52b内に付着する燃料の断面積が薄くなる。そのため、プロテクタ52の先端外周部にできる液粒の大きさを小さくすることができる。ここで毛細管現象とは、互いに溶け合わない二つの流体（実施例では、燃料と空気）がプロテクタ52のような固体上で接触すると、燃料と空気のプロテクタ52表面を濡らそうとする性質（ぬれ特性）の差から、燃料と空気の間に圧力差が生じ、界面が移動する現象をいう。またプロテクタ52の先端外周部に凹凸面が形成されることとなるため、外周面のぬれ性が向上し、先端外周部の付着する液粒は小さいうちに落下することとなる。したがって、エンジンの燃焼室内に供給される燃料の量の変動を抑制することができる。
【００１８】
［効果］
実施例1の効果を以下に説明する。
(1) 弁体4と、閉弁時に弁体4が座る弁座6が形成された弁座部材7と、開弁時に燃料を噴射する燃料噴射孔44（噴孔）が形成されたノズルプレート8と、ノズルプレート8の外周側に取り付けられ、ノズルプレート8の損傷を防ぐプロテクタ52と、を備えた燃料噴射弁1において、プロテクタ52の先端部外周に溝部52bを有するようにした。
よって、溝部52bによって毛細管現象が生じ、燃料が溝部52b内部を上昇するため、プロテクタ52の先端外周部にできる液粒の大きさを小さくすることができる。またプロテクタ52の先端外周部に凹凸面が形成されることとなるため、外周面のぬれ性が向上し、先端外周部の付着する液粒は小さいうちに落下することとなる。また、溝部52bによって溝部52bを上昇した燃料が、その後プロテクタ52の表面に広く薄く拡散して付着することで、燃料が空気と接する表面積が増加し、燃料の気化速度が速くなる。これにより、溝部52b先端より上昇した燃料の排出性が向上する。したがって、エンジンの燃焼室内に供給される燃料の量の変動を抑制することができる。そのため、エンジンの出力トルク制御性の悪化、燃料効率の悪化、排気ガス内の有害物質の増加などを抑制することができる。
(2) 溝部52bを凹状に形成した。
よって、溝部52bの形成を容易に行うことができる。
(3) 溝部52bを燃料噴射弁1の軸方向に平行となるように形成した。
よって、溝部52bの形成を容易にすることができる。
【００１９】
〔実施例2〕
実施例2の燃料噴射弁1について説明する。実施例2では、実施例1と溝部52bの形状が異なる。実施例1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
［プロテクタの構成］
図7は燃料噴射弁1のノズルプレート8付近の拡大断面図である。プロテクタ52のX軸正方向側の先端部であってその外周面には、凹溝状の溝部52bが周方向に形成されている。
［作用］
図8は実施例2の燃料噴射弁1を示す図である。溝部52bによって毛細管現象が生じ、燃料が溝部52b内部を周方向に広がるため、プロテクタ52の先端外周部にできる液粒の大きさを小さくすることができる。またプロテクタ52の先端外周部に凹凸面が形成されることとなるため、外周面のぬれ性が向上し、先端外周部の付着する液粒は小さいうちに落下することとなる。したがって、エンジンの燃焼室内に供給される燃料の量の変動を抑制することができる。
［効果］
実施例2の効果について説明する。
(4) 溝部52bを周方向に形成した。
よって、溝部52bの形成を容易にすることができる。
【００２０】
〔他の実施例〕
以上、本願発明を実施例1および実施例2に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例1および実施例2に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
実施例1では溝部52bを燃料噴射弁1の軸方向に平行となるように形成し、実施例2では溝部52bを周方向に形成した。このような溝部52bの形状8に限らず、溝部52bを螺旋状に形成しても良いし、他の形状であっても良い。
また実施例1および実施例2では、溝部52bの断面形状を矩形状に形成していた。このような溝部52bの形状に限らず、溝部52bの断面形状を湾曲形状に形成しても良いし、鋭角なくさび形状に形成しても良いし、他の形状であっても良い。
また実施例1および実施例2では溝部52bを形成していた。このような溝部52bに限らず、ぬれ性を向上させるために梨地状に凸部を形成するようにしても良い。
また実施例1および実施例2の燃料噴射弁1では、燃料噴射孔44の上流にスワール室41を有しているものを示していが、燃料噴射孔44のみを有するものであっても良い。
【符号の説明】
【００２１】
1    燃料噴射弁
4    弁体
6    弁座
7    弁座部材
8    ノズルプレート
52    プロテクタ
52a    溝部
【図１】
2014181579.tif 000003
【図２】
2014181579.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014181579.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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