(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料流路の下流部が形成され該下流部に弁部が設けられたバルブボディを有し、バルブボディの端面には燃料流路の開口端を塞ぐように金属製の円板よりなるオリフィスプレートを密着し、オリフィスプレートの中央部に形成した噴孔から燃料を噴射するようになした燃料噴射弁において、上記オリフィスプレートに、噴孔形成部を中心として対称位置に、オリフィスプレートが出口面側に膨出する補強部を設けており、上記補強部は、噴孔近傍からオリフィスプレートの周縁部近傍にかけて直線状に形成し、複数の上記補強部を放射状に配置した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、上記補強部は上記オリフィスプレートをプレス加工して成形される燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料噴射弁において、上記補強部は上記オリフィスプレートに厚肉部を設けてなる燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３記載の燃料噴射弁において、上記補強部の肉厚をオリフィスプレートの周縁側ほど厚くした燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射弁に関し、特に燃料噴射の特性を改善する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射弁は、燃料流路の下流部が形成されたバルブボディを有し、この燃料流路の下流部には弁部が設けられている。１対の吸気ポートに分配噴射する燃料噴射弁等においてはバルブボディの端面に燃料流路の開口端を塞ぐようにオリフィスプレートを密着し、オリフィスプレートの中央部に形成した噴孔から燃料を噴射する。かかる燃料噴射弁の噴霧特性、噴射量特性は、オリフィスプレートの厚さ（噴孔の長さ）ｔと噴孔の径ｄの比率ｔ／ｄに依存することが知られており、これらのパラメータや噴孔数を、要求される仕様により設定することが行われている。特開平１−１１６２８０号公報には、オリフィスプレートの面に、相隣れる噴孔の間に段差を設け、厚肉側と薄肉側とにそれぞれ噴孔を形成し、燃料の噴射流量を自在に調整できるようにしたものがある。
【０００３】
また噴射燃料の微粒化、高温時の噴射量の低下の防止に対してオリフィスプレートの厚さｔを薄くすることが効果的であり、オリフィスプレートの薄板化が要請されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしオリフィスプレートの厚さｔをあまり薄くすると、例えば０．１ｍｍ程度まで薄くすると、オリフィスプレートの入口面に印加される燃料圧力によりオリフィスプレートにたわみが生じ、所期の噴霧特性および燃料噴射量が得られないという問題がある。
【０００５】
このためオリフィスプレートを薄板化する場合には、中央部に孔をあけた円盤状のバックアップ部材を、オリフィスプレートの出口面に、孔をオリフィスプレートの噴孔が形成された中央部に合うように密着させてオリフィスプレートをたわみに対して強化する必要があり、部品点数が増加し、組付け工程が複雑化していた。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、簡単な構成でたわみの防止を図ることができ、組付け工程が複雑化しない燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、バルブボディに燃料流路の下流部を形成し、該下流部に弁部を設ける。バルブボディの端面には燃料流路の開口端を塞ぐように金属製の円板よりなるオリフィスプレートを密着し、オリフィスプレートの中央部に形成した噴孔から燃料を噴射する。かかる構成に加えて上記オリフィスプレートに、噴孔形成部を中心として対称位置に、オリフィスプレートが出口面側に膨出する補強部を設ける。上記補強部は、噴孔近傍からオリフィスプレートの周縁部近傍にかけて直線状に形成し、複数の上記補強部を放射状に配置する。
【０００８】
オリフィスプレートは補強部において部分的に非平面部を設けることで部分的に厚肉となり、またオリフィスプレートが金属である場合、補強部形成時の加工硬化により、強度が増す。かかる補強部が噴孔形成部を中心として対称位置に設けられてオリフィスプレート全体の剛性が増し、オリフィスプレートをたわみに対して強化できる。補強部はオリフィスプレートが出口面側に膨出したものであるから、新たな部品を用意することなく、したがって組付け工程を複雑化することなくオリフィスプレートをたわみに対して強化できる。補強部は、噴孔近傍からオリフィスプレートの周縁部近傍にかけて直線状に形成し、複数を放射状に配置することで、オリフィスプレートの径方向に沿ってオリフィスプレートの強度を増強せしめる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、補強部はオリフィスプレートをプレス加工して成形される。
【００１１】
請求項３記載の発明では、補強部を上記オリフィスプレートに厚肉部を設けてなる構造とすることで、補強部における厚肉部分が増え、オリフィスプレートのさらに強度が増す。
【００１２】
請求項４記載の発明では、補強部の肉厚を、固定端となるオリフィスプレートの周縁側ほど厚くすることで、たわみを効果的に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の燃料噴射弁の先端部分の拡大断面を示し、図２に本発明の内燃機関の燃料噴射弁の全体断面を示す。燃料噴射弁１は樹脂性のハウジングモールド２を有し、その先端には磁性パイプ６１を介してバルブボディ３が嵌着してある。バルブボディ３は、円盤状のスペーサ６２を介して磁性パイプ６１に嵌入し、磁性パイプ６１とレーザ溶接されている。スペーサ６２には中心位置とその周りに貫通孔６２１，６２２が形成してあり、バルブボディ３内と磁性パイプ６１とを連通せしめている。
【００１４】
ハウジングモールド２内には、磁性パイプ６１の上方にこれと同軸に非磁性パイプ６３および固定鉄心６４が設けてあり、固定鉄心６４はハウジングモールド２の上端より突出している。固定鉄心６４は両端開口の円筒部材で、上端開口部６４１は燃料導入口６４１としてあり、燃料噴射弁１の軸線Ｃに沿って燃料導入口６４１から導入された燃料が固定鉄心６４、非磁性パイプ６３、磁性パイプ６１、スペーサ６２を経てバルブボディ３内に到る燃料流路１ａが形成される。また固定鉄心６４内には、燃料導入口６４１の直下にフィルタ６５が設けてあり、燃料中のゴミ等の異物が除去されるようになっている。
【００１５】
燃料流路１ａには、非磁性パイプ６３よりも先端側にニードル４およびその上方に可動鉄心６６が配設してある。ニードル４は弁体部４１と軸部４２と可動鉄心６６との接合部４３からなり、弁体部４１の摺動部４１２がバルブボディ３の内側周面３ａと摺接している。可動鉄心６６は磁性材料からなる両端開口の筒状部材で、非磁性パイプ６３に摺動保持されている。可動鉄心６６には下方よりニードル４の接合部４３が嵌入し、可動鉄心６６とニードル４とがレーザ溶接される。かくしてニードル４は軸線Ｃに沿って変位が可能となる。
【００１６】
ニードル４の摺動部４１２は周面に四面取り部が形成され、燃料が流通自在としてある。またニードル４の接合部４３は周面に二面取り部が形成され、接合部４３と可動鉄心６６の間を燃料が流通自在としてある。
【００１７】
ニードル４の弁体部４１はバルブボディ３に収容される。バルブボディ３には弁体部４１の外周にニードル４と同軸に円筒面３ａが形成してある。円筒面３ａは軸方向中程に弁体部４１の摺動部４１２と摺接する等径部３ａ２を有し、等径部３ａ２よりも下側の下流部３ａ１は下側の開口端に向けて縮径する円錐面としてあり、等径部３ａ２よりも上側の上流部３ａ３は等径部３ａ２に向けて縮径する円錐面としてある。
【００１８】
弁体部４１の先端部４１１は、円筒面３ａ下流部３ａ１の下端の開口径よりも大径のもので、先端部４１１の周面４ａの下端部にはバルブボディ３の円筒面３ａの下流部３ａ１と対向する円環状の接面部が形成され、円筒面３ａの下流部３ａ１を弁座３ａ１としてこれに着座するシート部４ｂとしてある。ニードル４の先端部４１１とバルブボディ３の弁座３ａ１とで弁部１ｂを構成する。
【００１９】
また弁体部４１には摺動部４１２よりも上部にフランジ４１３が形成してある。フランジ４１３は、軸部４２が挿通するスペーサ６２の貫通孔６２１よりもやや大径のもので、ニードル４のリフト位置を規定し、リフト量はバルブボディ３の上端面３ｂとフランジ４１３の上端面４１３ａとで形成され、リフト量の調整はバルブボディ３の上端面３ｂの削り量で調整される。また、このとき可動鉄心６６の上端面と固定鉄心６４の下端面間に所定のギャップが形成されるように各部材の寸法等を設定しておく。
【００２０】
バルブボディ３の下端面にはオリフィスプレート５が密着せしめてある。オリフィスプレート５はステンレススティール製の円板で、周縁部５２から立設する筒状の取り付け部５３を有しており、バルブボディ３に嵌着された後、取り付け部５３においてバルブボディ３と溶接される。
【００２１】
図３にオリフィスプレート５を出口面５ｂ側からみたものを示し、図４に図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿うオリフィスプレート５の断面を示す。オリフィスプレート５の中心部には四角形の頂点をなす４か所に噴孔５０１が形成してあり、ニードル４の開弁時に燃料が噴射されるようになっている。噴孔５０１は２つずつやや外側向きに２方向に傾斜して形成され、図略のインテークバルブ方向に好適に噴射されるようになっている。
【００２２】
オリフィスプレート５には、噴孔５０１形成部を中心として、放射状に９０°の間隔をおいて補強部５１が形成してある。各補強部５１は、図１，図４に示すごとくオリフィスプレート５の出口面５ｂ側へ膨出する断面コ字状の凸部で、円筒面３ａの下流部３ａ１の下端位置から周縁部５２にかけて、立ち上がり部５１１が形成され、その上下端には直角に屈曲する屈曲部５１１ａ，５１１ｂが形成される。かかる立ち上がり部５１１に沿って、オリフィスプレート５の厚さが実質的に増している。補強部５１は例えばプレス加工により成形される。
【００２３】
次にニードル４の駆動手段について説明する。固定鉄心６３内には、可動鉄心６６の上方に、軸線Ｃに沿って圧縮コイルスプリング６７およびその上端位置を規定するアジャスティングパイプ６８とが設けてあり、圧縮コイルスプリング６７が可動鉄心６６を介してニードル４を下方に付勢している。
【００２４】
ハウジングモールド２内には可動鉄心を吸引するソレノイド部７が設けてある。ソレノイド部７は、樹脂製のスプール７１を磁性パイプ６１、非磁性パイプ６３、固定鉄心６４の外周に配設し、これに電磁コイル７２が巻装されたもので、スプール７１および電磁コイル７２の外周に、ハウジングモールド２で包囲している円筒状の筒状部７３１より上方に突出する突出部７３２を有し、突出部７３２は電磁コイル７２から電気的に導出されるリード線７４を保護するとともに後述するターミナル７５を保持する。
【００２５】
ハウジングモールド２内にはまた、２枚の金属プレート７６，７７が設けてある。金属プレート７６，７７は電磁コイル７２への通電時の磁束を通す磁路を形成する部材であり、上方の一端が固定鉄心６４の外周面に接し、下方の一端が磁性パイプ６１の外周に接するように設けられる。
【００２６】
ハウジングモールド２の上部には、斜め上方にコネクタ部２１が突出している。コネクタ部２１には先端部を残してターミナル７５が埋設され、電磁コイル７２より引き出されるリード線７４と接続されている。ターミナル７５は図示しない電子制御装置にワイヤーハーネスを介して接続されており、電子制御装置からターミナル７５を介して電磁コイル７２に通電されて電磁コイル７２が励磁し、可動鉄心６６を圧縮スプリングコイル６７の付勢力に抗して固定鉄心６４の方へ吸引してニードル４をリフトせしめるようになっている。
【００２７】
ニードル４のリフト時には、燃料導入口６４１から流入した燃料がフィルタ６５で清浄化され、アジャスティングパイプ６８から圧縮スプリングコイル６７の収容部を経て、可動鉄心６６の、ニードル４に形成された上記二面取り部との間隙、さらにはバルブボディ３の、ニードル４の上記四面取り部との間隙を通過し、弁部１ｂを抜けてオリフィスプレート５の噴孔５０１に達する。
【００２８】
本発明の燃料噴射弁の作動を説明する。ターミナル７５に通電すると電磁コイル７２が励磁して可動鉄心６６を吸引し、これによりニードル４がリフトする。燃料流路１ａを通って燃料がニードル４のシート部４ｂと弁座３ａ１の間を抜けてオリフィスプレート５の入口面５ａに達し、噴孔５０１から噴射される。
【００２９】
さて、このときオリフィスプレート５の入口面５ａに達した燃料の圧力がオリフィスプレート５に印加されるが、噴孔５０１形成部を除きオリフィスプレート５を径方向に横切る補強部５１が形成されているので、補強部５１の立ち上がり部５１１に沿って、オリフィスプレート５の厚さが実質的に増している。また屈曲部５１１ａ，５１１ｂに沿ってオリフィスプレート５が金属の場合、加工硬化による強度が増す。これによりオリフィスプレート５は剛性が増し、たわみに対して強化される。
【００３０】
このように本発明の燃料噴射弁によれば、オリフィスプレートのたわみを抑えてオリフィスプレートの薄板化が可能である。またオリフィスプレートとは別にバックアップ部材を用いないので、組付け工程が複雑化することもない。
【００３１】
また補強部はプレスにより形成するのではなく、図５に示す補強部５１Ａのように補強部５１Ａ全体が厚肉となるようにしてもよい。この補強部５１Ａは、平らなステンレススティール板に、補強部を形成する部分を除いてエッチング等を施することで形成する。
【００３２】
なお補強部は、断面コ字状に屈曲しているが、山形に屈曲する断面形状のものでもよい。あるいは断面円弧状でもよい。また補強部の数は４つに限定されるものではなく、３つや５つ以上でもよい。また補強部は放射状に配置するのではなく、噴孔形成部から偏心した位置を通り、オリフィスプレートの周縁部から周縁部にかけて直線状に形成した補強部を、噴孔形成部を中心に対称に、例えば井桁状に配置してもよい。
【００３３】
また補強部の形状は直線状に限定されるものではなく、図６に示すように、オリフィスプレート５Ｂに断面コ字状の補強部５１Ｂを環状に形成し、噴孔５０１形成部を中心として同心円状に配置してもよい。かかる形状の補強部５１Ｂでは屈曲部（図４の５１１ａ，５１１ｂ参照）が周方向に形成され、屈曲部における加工硬化の作用でたわみが抑制できる（オリフィスプレート５Ｂが金属の場合）。
【００３４】
なお補強部５１Ｂは上記図５のごとく全体を厚肉にしてももちろんよく、厚肉部が増すことでオリフィスプレート５Ｂの剛性を高めることができる。
【００３５】
またオリフィスプレートは噴孔形成部を除き、周縁部側ほど厚肉となる略凹レンズ状にしてもよい。この場合、固定端となるオリフィスプレートの周縁部側ほどオリフィスプレートの厚さが増すので、より好適にたわみに対して強化し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射弁の先端部の拡大断面図である。
【図２】本発明の燃料噴射弁の全体断面図である。
【図３】本発明の燃料噴射弁のオリフィスプレートの平面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う部分断面図である。
【図５】本発明の燃料噴射弁のオリフィスプレートの変形例を示す部分断面図である。
【図６】本発明の燃料噴射弁のオリフィスプレートの別の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射弁
１ａ  燃料流路
１ｂ  弁部
３  バルブボディ
４  ニードル
５，５Ｂ  オリフィスプレート
５０１  噴孔
５１，５１Ａ，５１Ｂ  補強部
【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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