(57)【要約】【課題】燃料噴射弁において簡素な構成で燃料の噴射角度を容易に変更する。【解決手段】燃料噴射弁１０を構成する弁座部材１６の凹部５２には、複数の噴孔５６を有したインジェクタプレート５４が収納され、該インジェクタプレート５４よりさらに先端側には、インジェクタプレート５４に被せるようにキャップ部材５８が設けられる。このキャップ部材５８の中央部には、円形で厚さ方向に貫通した孔部６４が形成され、該孔部６４の直径は、対向するインジェクタプレート５４の噴孔５６より径方向外側となるように設定される。これにより、噴孔５６から噴射された燃料が、孔部６４の内周面に引き寄せられるように径方向外側へと傾斜しながら噴射されることで噴射角度が広角化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座及び該弁座の中心を貫通する弁孔を有した弁座部材と、前記弁座に対して着座・離間することで前記弁孔を開閉する弁体と、前記弁座部材の端部に装着され燃料を噴射する複数の噴孔を有したプレート部材とを有する燃料噴射弁において、
前記弁座部材には、前記プレート部材に被せられる第２のプレート部材が設けられ、前記第２のプレート部材には、前記複数の噴孔の外周側を囲む孔部が形成され、前記孔部はその内周側に前記複数の噴孔の全てが収められる直径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記載の燃料噴射弁において、
前記噴孔から噴射される燃料には、前記プレート部材の周方向に沿って旋回する旋回力が付与され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、コイルへの通電作用下に移動する弁体を有し、該弁体を開弁させることで内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ソレノイド部の励磁作用下に弁開状態とし、供給された燃料を内燃機関へと噴射する燃料噴射弁が知られている。
【０００３】
近年、このような燃料噴射弁から内燃機関へと噴射される燃料の噴射角度を広角化させ、より効率的に空気へと混合させることで燃料効率の向上並びに燃費の向上を図ると共に、直線的に噴射された際に懸念される吸気ポートへの燃料の付着を防止したいという要請がある。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された燃料噴射弁は、例えば、円筒状の弁本体の内部に移動自在に弁体が設けられると共に、前記弁体を移動させるアクチュエータが設けられている。また、弁本体の先端には、燃料を噴射する噴孔が開口すると共に、該噴孔の出口に対して傾斜する傾斜面を有したガイド部材が固定されている。そして、噴孔から燃料が噴射される際、コアンダ効果によって燃料がガイド部の傾斜面に引き寄せられ、該傾斜面に沿って流れることで噴射角度を広角化させている。
【０００５】
一方、特許文献２に開示された燃料噴射弁では、そのバルブボディの先端に噴孔を有した噴孔プレートと、該噴孔プレートに積層される第２の噴孔プレートとを備え、前記第２の噴孔プレートには、前記噴孔プレートの噴孔に臨み、且つ、該噴孔の出口形状より僅かに大きい貫通穴が形成されている。そして、噴孔から燃料が噴射される際、貫通穴の内周面によって広がりが抑制されながら噴射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３２４５５８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に係る燃料噴射弁では、噴孔周辺の一部のみにガイド面が設けられる構成としているため、前記噴孔から噴射される燃料の一部のみを広角化させることはできるが、噴霧全体を広角化させるものではない。また、微小なガイド部材を弁本体の先端において傾斜面が噴孔に臨むように固定する必要があるため、前記ガイド部材に要求される取付精度が高く、それに伴って、製造コスト及び製造工数が増加してしまうという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献２に係る燃料噴射弁では、噴孔プレートに設けられる第２の噴孔プレートは燃料の噴射角度が広がることを抑制する構成であり、燃料が直線的に噴射される貫徹力が高く、吸気ポートへの付着を回避することが困難である。また、第２の噴孔プレートの貫通孔は、噴孔プレートにおける噴孔毎に対応するように形成されているため、前記噴孔プレート側に設計変更等が生じた場合には前記第２の噴孔プレートも変更する必要が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で燃料の噴射角度を容易に変更し、且つ、汎用性を高めることが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、弁座及び弁座の中心を貫通する弁孔を有した弁座部材と、弁座に対して着座・離間することで弁孔を開閉する弁体と、弁座部材の端部に装着され燃料を噴射する複数の噴孔を有したプレート部材とを有する燃料噴射弁において、
弁座部材には、プレート部材に被せられる第２のプレート部材が設けられ、第２のプレート部材には、複数の噴孔の外周側を囲む孔部が形成され、孔部はその内周側に複数の噴孔の全てが収められる直径を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、燃料噴射弁を構成する弁座部材には、燃料を噴射する噴孔を有したプレート部材に被せるように第２のプレート部材が設けられ、第２のプレート部材の孔部が、プレート部材における複数の噴孔の外周側を囲むように設けられている。
【００１２】
従って、複数の噴孔から燃料が噴射される際、コアンダ効果によって燃料が噴孔の外周側に設けられた孔部側へと引き寄せられ、径方向外側へ拡散するように燃料を噴射させることができる。その結果、燃料噴射弁の先端に、孔部を有した第２のプレート部材を噴孔を有したプレート部材に被せるように設けるという簡素な構成で、噴孔から噴射される燃料の噴射角度を変更して噴射させることが可能となり、燃料を空気に対して効率的に混合できると共に、吸気ポートへの付着を効果的に防止することができる。また、プレート部材における噴孔の形状や位置等が変更された場合でも、プレート部材の噴孔が第２のプレート部材の孔部の内周側に収まっていれば、第２のプレート部材をわざわざ変更する必要がないため、汎用性が高く好適である。
【００１３】
さらに、噴孔から噴射される燃料に、プレート部材の周方向に沿って旋回する旋回力を付与することにより、直進性が小さく貫徹力の低い旋回力を有した燃料の噴射角度をより一層効果的に広角化させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１５】
すなわち、燃料噴射弁を構成する弁座部材に、燃料を噴射する噴孔を有したプレート部材に被せるように第２のプレート部材を設け、第２のプレート部材の孔部をプレート部材における複数の噴孔の外周側を囲むように設けることにより、例えば、複数の噴孔から燃料が噴射される際に、コアンダ効果によって噴孔の外周側に設けられた孔部側へと引き寄せられ、径方向外側へ拡散するように噴射させることができる。その結果、燃料噴射弁の先端に、孔部を有した第２のプレート部材を噴孔を有したプレート部材に被せるように設けるという簡素な構成で、噴孔から噴射される燃料の噴射角度に変更して噴射させることが可能となる。また、噴孔の形状や位置等の異なるプレート部材に対しても、第２のプレート部材を変更することで容易に対応できるため汎用性が高く好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁の全体断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁における弁座部材の先端近傍を示す拡大断面図である。
【図３】図１の燃料噴射弁を弁座部材側から見た正面図である。
【図４】変形例に係るインジェクタプレートの用いられた燃料噴射弁を弁座部材側から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る燃料噴射弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁を示す。
【００１８】
この燃料噴射弁１０は、図１に示されるように、軸方向に沿って円筒状に形成されたボディ１２と、該ボディ１２の先端に設けられるバルブハウジング１４と、前記バルブハウジング１４の先端に設けられる弁座部材１６と、前記弁座部材１６の弁座１８に着座する弁体２０と、前記ボディ１２及び前記バルブハウジング１４の外周側を覆う樹脂モールド部２２とを含む。
【００１９】
なお、以下、燃料噴射弁１０におけるボディ１２側を基端側（矢印Ａ方向）とし、弁座部材１６側を先端側（矢印Ｂ方向）として説明する。
【００２０】
ボディ１２は、例えば、磁性材料から形成され、その基端側（矢印Ａ方向）には燃料の供給される供給ポート２４が開口し、該供給ポート２４には燃料中に含まれる不純物等を除去するためのフィルタ部材２６が装着される。このフィルタ部材２６は、その基端が前記ボディ１２の基端に対して係合され、網目状のフィルタ２８の装着された円筒部位が供給ポート２４の内部に挿入されている。
【００２１】
また、ボディ１２の先端側（矢印Ｂ方向）には固定コア部３０が形成され、その内部には軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った貫通孔３２が形成される。この貫通孔３２は、供給ポート２４と連通し先端まで貫通すると共に、その内部には円筒状のリテーナ３４が設けられる。また、貫通孔３２の内部にはリテーナ３４の先端に当接するようにスプリング３６が収納される。
【００２２】
バルブハウジング１４は、例えば、磁性材料から円筒状に形成され、その内部に可動コア３８が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って移動自在に設けられると共に、基端側（矢印Ａ方向）には同じく円筒状に形成されたスペーサ４０が溶接等によって同軸となるように連結される。
【００２３】
このスペーサ４０は、例えば、非磁性材料から形成され、ボディ１２における固定コア部３０の外周面に形成された段付部４２に挿入されることでバルブハウジング１４と共に連結される。なお、バルブハウジング１４及びスペーサ４０の外周径はボディ１２の外周径と同一となるように形成されている。
【００２４】
一方、バルブハウジング１４の先端には、その内部に弁座部材１６の基端側が挿入され固定される。
【００２５】
可動コア３８は、例えば、磁性材料から形成され、基端側（矢印Ａ方向）に形成されバルブハウジング１４に摺接する大径部４４と、該大径部４４の先端側に形成された小径部４６とを有し、その内部には前記大径部４４の基端側に開口した連通孔４８が形成される。
【００２６】
この連通孔４８は、可動コア３８の基端から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在し、小径部４６において径方向外側に向かって延在して外周面に開口している。そして、連通孔４８の基端には、ボディ１２の貫通孔３２に収納されたスプリング３６の一端部が係合されることで、該スプリング３６の弾発力が可動コア３８に対して付勢されボディ１２から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと押圧する。
【００２７】
また、小径部４６の先端は、大径部４４側（矢印Ａ方向）に向かって円錐状に窪み、後述する弁体２０が溶接等によって連結される。
【００２８】
そして、可動コア３８は、スプリング３６の弾発力が先端側（矢印Ｂ方向）に向かって付勢された状態で、その基端が固定コア部３０の先端との間に所定間隔を有した状態で配置される。
【００２９】
弁座部材１６は、燃料噴射弁１０において最も先端側（矢印Ｂ方向）に設けられ、その先端中央には弁孔５０が形成されると共に、該弁孔５０よりさらに先端側には基端側（矢印Ａ方向）に向かって窪んだ断面円形状の凹部５２が形成される。この凹部５２の内部には、円盤状のインジェクタプレート（プレート部材）５４が収納され弁孔５０側となる端面に当接した状態で溶接等によって固定される。
【００３０】
インジェクタプレート５４は、図２及び図３に示されるように、例えば、その中心に対して所定円周上となる位置に複数（例えば、４個）の噴孔５６が形成され、この噴孔５６は、前記インジェクタプレート５４をプレス成形する際に同時に形成され厚さ方向に貫通する。
【００３１】
また、弁座部材１６の先端には凹部５２を覆うようにキャップ部材（第２のプレート部材）５８が設けられ、このキャップ部材５８は、例えば、金属製材料から形成され、凹部５２に収納されるベース部６０と、該ベース部６０の外縁から軸方向及び径方向外側に突出した保持部６２とからなる。
【００３２】
ベース部６０は、例えば、平坦で円盤状に形成され、凹部５２内においてインジェクタプレート５４に当接すると共に、その中央部には円形で厚さ方向に貫通した孔部６４が形成される。この孔部６４の直径は、図３に示されるように、インジェクタプレート５４における複数の噴孔５６が全て内側に配置されるように設定される。詳細には、孔部６４は、その内周面と所定円周上に配置された複数の噴孔５６との間で径方向に距離があくように形成される。
【００３３】
換言すれば、キャップ部材５８の孔部６４は、インジェクタプレート５４に設けられた複数の噴孔５６を取り囲むように形成される。
【００３４】
保持部６２は、その外周面が凹部５２の内周面に摺接すると共に、その先端には径方向外側に延在したフランジ部６６が形成され、前記フランジ部６６が弁座部材１６の先端面に当接した状態で溶接等によって固定される。これにより、弁座部材１６の先端に対してキャップ部材５８がインジェクタプレート５４の一部を覆った状態で同軸上に固定される。すなわち、インジェクタプレート５４は、キャップ部材５８の孔部６４を介してのみ外部へと露呈している。
【００３５】
さらに、弁座部材１６の内部には、図１及び図２に示されるように、弁孔５０に連なるように先端側（矢印Ｂ方向）に向かって縮径する円錐状の弁座１８が形成されると共に、前記弁座１８から基端側に向かってガイド孔６８が形成される。このガイド孔６８は、図１に示されるように、略同一直径で基端側に開口し、前記ガイド孔６８及び弁座１８の内部には、後述する弁体２０が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って移動自在に収納される。
【００３６】
このガイド孔６８の基端側には、該ガイド孔６８に対して徐々に拡径した後、略同一直径で延在する燃料集合室７０が形成される。この燃料集合室７０には、可動コア３８の小径部４６が収容され、バルブハウジング１４の内部と連通すると共に可動コア３８の連通孔４８とも連通している。
【００３７】
弁体２０は、例えば、金属製材料からなる球体であり、可動コア３８における小径部４６の先端に対して連結されると共に、その外周面にはガイド孔６８において燃料を流通可能とする複数の平坦部７２が形成される。この平坦部７２は、弁体２０の周方向に沿って互いに等間隔離間するように設けられ、弁体２０が可動コア３８の軸方向に沿った移動に伴って一体的に移動し開弁した際、ガイド孔６８と平坦部７２との間に燃料が流れる。
【００３８】
樹脂モールド部２２は、例えば、樹脂製材料から形成され、ボディ１２及びバルブハウジング１４の外周側を覆う本体部７４と、該本体部７４の側方から突出し接続端子７６の収納されるカプラ部７８とからなり、前記本体部７４の内部にはコイルハウジング８０が設けられると共に、該コイルハウジング８０のさらに内側にはコイル組立体８２が設けられる。
【００３９】
このコイル組立体８２は、通電作用下に励磁するソレノイド部として機能し、固定コア部３０及びスペーサ４０の外周面に当接するボビン８４と、該ボビン８４の外周側に巻回されるコイル８６とからなり、その外周側がコイルハウジング８０によって囲繞され、該コイルハウジング８０の先端がバルブハウジング１４の外周面に対して固定される。
【００４０】
また、本体部７４の基端には、ボディ１２の外周側となるように環状のОリング８８が設けられ、前記ボディ１２の基端に図示しない燃料供給配管が接続される際、前記Оリング８８が前記燃料供給配管の内周面に当接することで高圧燃料の漏出が防止される。
【００４１】
カプラ部７８は、例えば、断面長方形状に形成され本体部７４の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して所定角度だけ傾斜するように斜め上方に向かって突出し、その開口した端部には接続端子７６の一端部が露出するように設けられる。この接続端子７６は、他端部側がカプラ部７８の内部へと延在してコイル８６と電気的に接続されている。
【００４２】
そして、カプラ部７８には、図示しないコネクタが接続されることで図示しないコントローラからの制御信号が接続端子７６へと入力されコイル８６が通電される。
【００４３】
本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４４】
先ず、図示しないコントローラからの制御信号がカプラ部７８の接続端子７６へと入力されることで、コイル８６が通電して励磁して磁束が生じる。この磁束は、固定コア部３０、コイルハウジング８０、バルブハウジング１４及び可動コア３８を回るように流れ、発生する磁力によって可動コア３８が弁体２０と共に固定コア部３０側（矢印Ａ方向）へと吸引され、それに伴って、弁座１８が開放される。
【００４５】
そして、このように弁座１８が開放されることで、ボディ１２の供給ポート２４から貫通孔３２を通じて可動コア３８の連通孔４８へと流れ、弁座部材１６の燃料集合室７０まで到達していた燃料が、弁体２０の平坦部７２とガイド孔６８との間から円錐状の弁座１８を通過して弁孔５０へと流れた後、インジェクタプレート５４の噴孔５６を通じて先端側（矢印Ｂ方向）へと噴射される。
【００４６】
この噴孔５６から噴射される燃料は、図２に示されるように、コアンダ効果によって先端側に配置されたキャップ部材５８の孔部６４側、すなわち、径方向外側へと引き寄せられることで広角化して外部（下方）へと噴射される。
【００４７】
また、コイル８６への通電を停止することで可動コア３８に対する固定コア部３０側（矢印Ａ方向）への吸引力が滅勢され、スプリング３６の弾発力によって前記可動コア３８が固定コア部３０から離間する方向（矢印Ｂ方向）に押圧され弁体２０が弁座１８へと着座することで燃料の弁孔５０への流通が遮断され噴射が停止する。
【００４８】
以上のように、本実施の形態では、燃料噴射弁１０を構成する弁座部材１６において、その先端に燃料を噴射可能な噴孔５６を有したインジェクタプレート５４を設けると共に、前記インジェクタプレート５４のさらに先端側にキャップ部材５８を設け、このキャップ部材５８には、複数の噴孔５６の外側を囲むように孔部６４が形成される。そして、複数の噴孔５６から噴射される燃料が、コアンダ効果によって前記噴孔５６の径方向外側に設けられた孔部６４側へと引き寄せられ、径方向に拡散するように外部へと噴射させることができる。
【００４９】
その結果、燃料噴射弁１０の先端に、中央に孔部６４を有したキャップ部材５８をインジェクタプレート５４に被せるように設けるという簡素な構成で、噴孔５６から噴射される燃料の噴射角度を広角化させ広範囲に噴射させることが可能となり、それに伴って、前記燃料をより効率的に空気へと混合できるため燃料効率の向上並びに燃費の向上を図ることができると共に、吸気ポートへの燃料の付着を防止することができる。
【００５０】
換言すれば、燃料噴射弁から燃料が直線的に噴射される貫徹力を低減することができる。
【００５１】
また、噴孔５６の数量や位置等の変更された別のインジェクタプレート５４に対しても、孔部６４の形状や大きさの変更した新たなキャップ部材５８へと交換することで容易に対応することが可能となる。
【００５２】
このインジェクタプレート５４は、上述したような軸方向に貫通した噴孔５６を有するものに限定されるものではなく、例えば、図４に示される燃料噴射弁１００のインジェクタプレート１０２では、その中央部近傍から径方向外側へと放射状に延在した径方向通路１０４が形成されると共に、該径方向通路１０４の外周側端部において接線方向に開口するスワール部１０６と、前記スワール部１０６に形成される噴孔１０８とが形成されている。
【００５３】
なお、このインジェクタプレート１０２は、弁座部材１６の凹部５２に収納された際、径方向通路１０４の内周側端部が弁座部材１６の弁孔５０に臨むように形成される。
【００５４】
一方、インジェクタプレート１０２の先端側に設けられるキャップ部材１１０は、その中央に形成される孔部１１２が噴孔１０８の外周側となるように形成される。
【００５５】
そして、上述したインジェクタプレート１０２及びキャップ部材１１０を有した燃料噴射弁１００では、弁座部材１６の燃料集合室７０まで到達していた燃料が弁孔５０へと流れ、インジェクタプレート１０２の径方向通路１０４の内周側端部から径方向外側へと放射状に流れた後、スワール部１０６へと流れ込むことで旋回し噴孔１０８から旋回しながら噴射される。この際、燃料は、噴孔１０８の外周側に配置されたキャップ部材１１０の孔部１１２へと引き寄せられることで、旋回しながら噴射角度が広がるように噴射される。
【００５６】
このように、燃料を旋回させながら噴射可能なインジェクタプレート１０２とキャップ部材１１０とを組み合わせて用いることで、旋回力が付与され直進性の低い燃料をさらに効果的に広角化させた噴射角度で噴射することが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１００…燃料噴射弁            １２…ボディ
１４…バルブハウジング              １６…弁座部材
１８…弁座                          ２０…弁体
５０…弁孔                          ５２…凹部
５４、１０２…インジェクタプレート  ５６、１０８…噴孔
５８、１１０…キャップ部材          ６０…ベース部
６２…保持部                        ６４、１１２…孔部
８２…コイル組立体                  １０４…径方向通路
１０６…スワール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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