(57)【要約】【課題】コスト増加を小として、弁体の安定した開閉動作を得ることができ、円滑な燃料噴射を行うことができる燃料噴射弁装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する噴射口４を開閉する弁体５を備えたノズル部３と、弁体５を開閉駆動する駆動手段８及び燃料流路を内蔵するハウジング部２とを備える。駆動手段８は、弁体５に連設された可動部材１５を通電により吸着する電磁石１２と、可動部材１５を電磁石１２から離反方向に付勢するスプリング１４とを備える。ハウジング部２の燃料流路は、燃料供給部２２と、スプリング収納室１３と、燃料供給部２２からスプリング収納室１３にわたる直線的な連通孔２３とにより構成される。連通孔２３は、所定の長さにわたって内径寸法が０．５〜１．５mmとされた絞り部２５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に臨んで燃焼室内に燃料を噴射する噴射口を先端に備えると共に、該噴射口を開閉する弁体を備えたノズル部と、該ノズル部の弁体を開閉駆動する駆動手段及び該ノズル部に燃料を導通させる燃料流路を内蔵するハウジング部とを備え、前記駆動手段が、前記弁体に一体に連設された可動部材と、該可動部材を通電により吸着する電磁石と、該電磁石による吸着が解除された可動部材を該電磁石から離反する方向に付勢するスプリングとを備えて構成され、前記ハウジング部の内部における燃料流路が、前記ノズル部の反対側に位置するハウジング部の後端部に形成された燃料供給部と、前記スプリングを収納するスプリング収納室と、前記燃料供給部からスプリング収納室にわたって直線的に連通する連通孔とによって構成された燃料噴射弁装置において、
前記連通孔は、所定の長さにわたって内径寸法が０．５〜１．５mmとされた絞り部を備えることを特徴とする燃料噴射弁装置。
【請求項２】
前記絞り部の長さ寸法は５〜３０mmとされていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁装置。
【請求項３】
前記連通孔には、前記スプリングの一端に当接する筒状のインナーカラーが挿着されており、
前記絞り部は、該インナーカラーの内部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射弁装置。
【請求項４】
前記絞り部の下流端は、前記スプリング収納室に向かって軸線方向に開口することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の燃料噴射弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料噴射弁装置は、機関の燃焼室に向って燃料を噴射する噴射口を先端に備えるノズル部と、噴射口を開閉する弁体と、弁体を開閉駆動する駆動部及び燃料を導通させる流路を内蔵するハウジング部とを備えている。弁体はノズル部に収納されて、ハウジング部内に収納された電磁石の駆動により噴射口を開閉する。前記燃料の流路は、ハウジング部の後端部に設けられた燃料供給部と、電磁石のコア内部に設けられたインナーカラーの軸心に沿って形成された連通孔と、インナーカラーに当接させたスプリングを収容するスプリング収容室とを経て、前記ノズル部に至っている。
【０００３】
ところで、この種の燃料噴射弁装置においては、ハウジング部の内部における流路内の燃料の流動状態がノズル部からの燃料の噴射に影響を与える。そのため、例えば、下記特許文献１に見られるように、スプリング収容室の容積を減少させることにより、熱間再始動時の機関回転数を早期に安定させるようにしたものが知られている。即ち、下記特許文献１のものは、インナーカラーの下方の突部をスプリング収納室内に突出させることで、スプリング収納室の容積を小とし、流路の内部に滞留する燃料を減少させるようにしている。
【０００４】
しかし、インナーカラーの下方の突部をスプリング収納室内に突出させてスプリング収納室の容積を減少させることによって内部に滞留する燃料を減少させても、燃料噴射時に内部を流動する燃料の脈動（圧力の変動）を十分に抑えることはできず、弁体の安定した開閉動作が得られない不都合があった。
【０００５】
しかも、インナーカラーの下方の突部をスプリング収納室内に突出させたことによって、インナーカラー内の軸心方向に延びる連通孔を突部との境界位置で直角方向に屈曲させて突部の外周において開口させなければならず、インナーカラーの構造が複雑となって製造コストが増加するだけでなく、燃料供給部からノズル部に至って形成された燃料流路に屈曲する部分が増加して燃料の流動が必要以上に阻害されるため、円滑な燃料噴射に悪影響を及ぼす不都合があった。
【特許文献１】特開平８−３１２４９２号公報（図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる不都合を解消して、本発明は、コスト増加を小として、弁体の安定した開閉動作を得ることができ、円滑な燃料噴射を行うことができる燃料噴射弁装置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】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明は、内燃機関の燃焼室に臨んで燃焼室内に燃料を噴射する噴射口を先端に備えると共に、該噴射口を開閉する弁体を備えたノズル部と、該ノズル部の弁体を開閉駆動する駆動手段及び該ノズル部に燃料を導通させる燃料流路を内蔵するハウジング部とを備え、前記駆動手段が、前記弁体に一体に連設された可動部材と、該可動部材を通電により吸着する電磁石と、該電磁石による吸着が解除された可動部材を該電磁石から離反する方向に付勢するスプリングとを備えて構成され、前記ハウジング部の内部における燃料流路が、前記ノズル部の反対側に位置するハウジング部の後端部に形成された燃料供給部と、前記スプリングを収納するスプリング収納室と、前記燃料供給部からスプリング収納室にわたって直線的に連通する連通孔とによって構成された燃料噴射弁装置において、前記連通孔は、所定の長さにわたって内径寸法が０．５〜１．５mmとされた絞り部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、燃料流路を構成する連通孔が燃料供給部からスプリング収納室にわたって直線的に連通するので、ハウジング部における流路内の燃料を円滑に流動させることができ、燃料を滞りなくノズル部に向かって送り込むことができる。そして、連通孔に、内径寸法を０．５〜１．５mmとする絞り部を設けたことにより、弁体の開閉動作を安定させることができ、駆動手段の電磁石への給電時間に対して正確な開弁時間を得ることができる。絞り部の内径寸法の範囲は、本発明者が各種試験により明らかとしたものであり、絞り部の内径寸法が０．５mm未満であると燃料の流動が阻害され、１．５mmを越えると、特に給電時間が小であるときの弁体の開弁時に燃料の脈動（圧力の変化）が生じ、給電時間を一定に維持しても、開弁時間が圧力変動の影響を受けて開弁時間にバラツキが生じる。そこで、絞り部の内径寸法を０．５〜１．５mmとしたことにより、弁体の開弁時の燃料の脈動を抑えることができ、安定した開弁動作を得ることができる。
【０００９】
更に、前記絞り部の長さ寸法は５〜３０mmとされていることが好ましい。本発明者による各種試験の結果、絞り部の長さ寸法が５mm未満の場合と、３０mmを越えた場合に、特に給電時間が小であるときに開弁時間のバラツキが大きく、流路内の圧力変化の影響で安定した弁体の開閉動作が得られないことが明らかとなった。そこで、絞り部の長さ寸法を５mm〜３０mmとすることで、給電時間に対応する開弁時間のバラツキを小さく抑えて、弁体の安定した開閉動作を得ることができる。
【００１０】
また、本発明において、前記連通孔に前記スプリングの一端に当接する筒状のインナーカラーが挿着されているとき、前記絞り部を該インナーカラーの内部に形成することが好ましい。これにより、インナーカラーの内径を絞り部として加工するだけで、部品を追加することなく絞り部を設けることができ、製造容易としてコストの増加を防止することができる。
【００１１】
このとき、前記絞り部の下流端は、前記スプリング収納室に向かって軸線方向に開口することが好ましい。これにより、絞り部からスプリング収納室へ向かって燃料を円滑に流入させることができ、絞り部内においても燃料を滞りなく円滑に流動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の燃料噴射弁装置の構成を示す断面説明図、図２は給電時間と弁体の開閉動作との関係を示す線図、図３は開弁後における流路内の燃料の圧力変動を示す線図、図４は閉弁応答時の弁体の閉弁動作を示す線図、図５は給電時間に対する開弁時間を示す線図、図６は絞り部の良好な内径寸法の範囲を示す線図、図７は絞り部の良好な長さ寸法の範囲を示す線図である。
【００１３】
本実施形態の燃料噴射弁装置１は、図１に示すように、略円筒状のハウジング部２と、該ハウジング部２の先端部に連設された円筒状のノズル部３とを備えている。ノズル部３は、内燃機関の燃焼室に臨んで燃焼室内に燃料を噴射する噴射口４を先端に備え、噴射口４を開閉する弁体５が内部に収納されている。なお、ノズル部３において符号６は開弁時に燃料に渦流を形成する渦流形成部材であり、符号７は遮熱性を有する環状のシール部材である。
【００１４】
前記ハウジング部２の内部には、前記弁体５の開閉を駆動するための駆動手段８が収納されている。駆動手段８は、円筒状のボビン９に巻回支持されたコイル１０と、コイル１０に挿着された円筒状のコア１１とからなる電磁石１２と、コア１１に形成されたスプリング収納室１３に収納されたスプリング１４とを備えている。そして更に、駆動手段８は、電磁石１２のコア１１の端面に吸着される磁性材若しくは軟磁性材よりなる可動部材１５を備えている。可動部材１５は、放射状に複数形成された燃料の流動溝１６を備え、ハウジング部２の内部において電磁石１２に対して吸着・離反する方向に移動自在に設けられている。更に、可動部材１５は、ロッド１７を介して前記弁体５に連結されており、前記コア１１のスプリング収納室１３に収納されたスプリング１４によってコア１１から離反する方向に付勢されている。
【００１５】
前記ハウジング部２の内部のノズル部３との境界位置には環状の規制部材１８が固設されており、前記ロッド１７は、この規制部材１８を貫通して軸方向に移動自在に設けられている。ロッド１７には、規制部材１８への当接によりロッド１７の移動が規制される鍔部１９が一体に形成されている。そして、電磁石１２への通電により可動部材１５がコア１１に吸着されたとき（図１示の状態）、規制部材１８に鍔部１９が当接してロッド１７の移動が規制され、弁体５が所定の開弁状態となる（本実施形態では開弁時の弁体の移動距離は０．５mmとされている）。
【００１６】
また、前記コア１１から連続して後方に延びる延設部２０の後端には、フィルタ２１を備える燃料供給部２２が設けられている。該燃料供給部２２からスプリング収納室１３にかけて、直線的に連通する連通孔２３が形成されている。該連通孔２３のスプリング収納室１３側には、前記スプリング１４の一端に当接するインナーカラー２４が嵌挿されている。該インナーカラー２４は、その挿入度合いにより、スプリング１４における可動部材１５の付勢力を調整することができるようになっている。また、インナーカラー２４は筒状に形成されており、連通孔２３の一部を構成している。このように、燃料供給部２２、連通孔２３、インナーカラー２４の内部、スプリング収納室１３によりハウジング部２の内部における燃料の流路が形成されている。更に、インナーカラー２４の内部はその全長にわたって本発明の絞り部２５とされている。該絞り部２５の内径寸法は１．０mmとされ、長さ寸法は２０mmとされている。そして、絞り部２５の下流端は、前記スプリング収納室１３に向かってインナーカラー２４の軸線方向に開口している。
【００１７】
また、図中符号２６によって示すものは前記コイル１０に給電するための給電コネクタである。該給電コネクタ２６には、図示しない電力供給手段がリード線２７を介して接続される。
【００１８】
次に、燃料噴射弁装置１の作動を図１を参照して説明する。前記給電コネクタ２６を介してコイル１０に給電すると、電磁石１２の吸引により可動部材１５がコア１１に向かって移動して吸着される。これによって、弁体５が噴射口４から離反され、噴射口４からはノズル部３内の燃料が高圧に噴射される。また、前記給電コネクタ２６からのコイル１０への給電が停止されると、スプリング１４の付勢によって可動部材１５がコア１１から離反する。これに伴って、弁体５が燃料の噴射口４を閉塞する。これにより、噴射口４からの燃料の噴射が停止される。このように、電磁石１２への通電と通電解除とによって弁体５を駆動して噴射口４の開弁と閉弁を行ない、電磁石１２へ通電する時間に応じて噴射口４からの燃料の噴射流量の大小を制御する。
【００１９】
ここで、電磁石１２への通電と弁体５の動作との関係を説明すれば、図２に示すように、通電開始に応じて開弁応答範囲を経て弁体５が全開となり、通電解除に応じて閉弁応答範囲を経て弁体５が完全に閉じる。通電開始から通電解除までの時間を給電時間とし、弁体５が全開となってから完全に閉じるまでの時間を開弁時間とすると、開弁時間は給電時間に対応する。
【００２０】
ところが、弁体５の開弁時には、ハウジング部２内部において可動部材１５の移動やスプリング１４の伸縮動に伴う燃料の脈動（圧力の変化）が生じる。内部の燃料に圧力の変動が生じると、給電時間を一定に維持しても、開弁時間が圧力変動の影響を受けて安定した開閉を行うことができなくなる。そこで、本実施形態においては、インナーカラー２４の内部に絞り部２５を設け、該絞り部２５の内径寸法を１．０mmとしたので、内部の燃料の圧力の変動が小さく抑えられ、弁体５を安定して開閉させることが可能とされている。詳しく説明すれば、図３に示すように、弁体５を開弁させることで内部の燃料に圧力の変動が生じる。図３において、実線ａは本実施形態の燃料噴射弁装置１のもの（絞り部２５の内径寸法が１．０mm）であり、比較するために示す破線ｂは、絞り部２５の内径寸法を２．２mmとしたものである。絞り部２５の内径寸法が２．２mmのものでは、圧力の変動が激しく且つ長時間にわたって変動が続いている。このときの弁体５の閉弁動作について、給電時間が０．６５msec、０．７msec、０．８msec、０．９msec、１．０msecのそれぞれにおいて通電が停止された時点から弁体５が完全に閉じるまでの時間を測定すると、図４（ａ）に示すように、弁体５が完全に閉じたときの時間のバラツキ幅が大きい。一方、絞り部２５の内径寸法が１．０mmの本実施形態の燃料噴射弁装置１では、図３の実線ａに示すように、圧力の変動が緩やかで且つ早期のうちに変動が減少している。このときの弁体５の閉弁動作について、前記の給電時間ごとに弁体５が完全に閉じるまでの時間を測定すると、図４（ｂ）に示すように、弁体５が完全に閉じたときの時間のバラツキ幅が小さい。そして、図５に示すように、給電時間に対する開弁時間の基準となる直線ｃを示して比較すれば、絞り部２５の内径寸法が２．２mmのものは破線ｄで示すように、給電時間ごとに基準となる直線ｃに対してバラツキが大であるのに対して、本実施形態の燃料噴射弁装置１は、絞り部２５の内径寸法を１．０mmとしたことにより、実線ｅで示すように基準となる直線ｃに沿って給電時間ごとのバラツキが殆どなく、極めて安定した閉弁動作を得ることができる。
【００２１】
また、本実施形態においては絞り部２４の内径寸法が１．０mmとしたものを示したが、絞り部２４の内径寸法は０．５mm〜１．５mmであればよい。即ち、絞り部２４の内径寸法を変えて複数の給電時間のそれぞれに対する開弁時間のバラツキを測定したところ、絞り部２４の内径寸法が１．５mmを越えると、給電時間が０．７msec以下では開弁時間のバラツキが大きく、給電時間が短いときには流路内の圧力変化の影響で安定した弁体５の開閉動作が得られないおそれがあることが明らかとなった。また、絞り部２４の内径寸法が０．５mm未満では、絞り部２４の内部における燃料の流通が円滑に行えなくなる。従って、絞り部２４の内径寸法を０．５mm〜１．５mmとすることで、給電時間に対応する開弁時間のバラツキが小さく、弁体５の安定した開閉動作を得ることができる。
【００２２】
同じように、絞り部２４の長さ寸法についても、本実施形態においては２０mmとしたが、絞り部２４の長さ寸法を変えて複数の給電時間のそれぞれに対する開弁時間のバラツキを測定したところ、絞り部２４の内径寸法が０．５mm〜１．５mmの範囲内にあるとき、絞り部２４の長さ寸法は５〜３０mmとすることが好ましいことが明らかとなった。即ち、図７に示すように、絞り部２４の長さ寸法が５mm未満である場合と、３０mmを越えた場合には、給電時間が０．７msec以下では開弁時間のバラツキが大きく、給電時間が短いときには流路内の圧力変化の影響で安定した弁体５の開閉動作が得られないおそれがあることが明らかとなった。従って、絞り部２４の長さ寸法を５mm〜３０mmとすることで、給電時間に対応する開弁時間のバラツキが小さく、弁体５の安定した開閉動作を得ることができる。
【００２３】
また、図１に示すように、絞り部２５の下流端を前記スプリング収納室１３に向かってインナーカラー２４の軸線方向に開口させたことにより、絞り部２５からスプリング収納室１３へ向かって燃料を円滑に流入させることができ、絞り部２５内においても燃料を滞りなく円滑に流動させることができる。また、インナーカラー２４の内部の全長にわたって絞り部２５を設けたことにより、構造を極めて簡単に且つ製造コストを増加させることなく絞り部２５を設けることができる。
【００２４】
なお、絞り部２５はインナーカラー２４の内部の全長にわたって設けることに限るものではなく、図示しないが、長さ寸法が５〜３０mmとなる範囲で、インナーカラー２４の内部の一部に絞り部２５を形成してもよい。また、インナーカラー２４を設けない場合にも、前記連通孔２３の何れかの位置に内径寸法を０．５mm〜１．５mmとし長さ寸法を５〜３０mmとした絞り部を設けることによって、開弁に伴う流路内の圧力変動を抑えることができる。このとき、絞り部の位置は前記スプリング収納室１３の近傍であることが好ましく、これによって、可動部材１５の移動やスプリング１４の伸縮動に伴う燃料の圧力変動を早期に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態の燃料噴射弁装置の構成を示す断面説明図。
【図２】給電時間と弁体の開閉動作との関係を示す線図。
【図３】開弁後における流路内の燃料の圧力変動を示す線図。
【図４】閉弁応答時の弁体の閉弁動作を示す線図。
【図５】給電時間に対する開弁時間を示す線図。
【図６】絞り部の良好な内径寸法の範囲を示す線図。
【図７】絞り部の良好な長さ寸法の範囲を示す線図。
【符号の説明】
【００２６】
１…燃料噴射弁装置、２…ハウジング部、３…ノズル部、４…噴射口、５…弁体、８…駆動手段、１２…電磁石、１３…スプリング収納室、１４…スプリング、１５…可動部材、２２…燃料供給部、２３…連通孔、２４…インナーカラー、２５…絞り部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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