(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に対して傾けて取り付けられる燃料噴射弁であって、テーパ状の噴射穴を有する保護スリーブを、該燃料噴射弁先端の噴孔部の周辺部に被せるように装着したものにおいて、
前記保護スリーブの噴射穴は、燃料噴射弁の取付状態において該噴射穴の内周面の最下部分の傾斜角度が鉛直方向に対して３０°以内となるように形成され、
前記噴孔部を構成する複数の噴孔を有する噴孔プレートと、この噴孔プレートを下面側から補強する補強プレートとを備え、この補強プレートの中心部に、前記噴孔プレートの噴孔を露出させる噴射口を形成すると共に、前記保護スリーブの噴射穴の上端内周縁を前記補強プレートの噴射口の内周縁に合致させたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記保護スリーブの噴射穴の内周面は、前記噴孔部の面に対して１３５°以上の角度のテーパ面であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記保護スリーブには、前記噴射穴の上端内周縁部を取り囲む囲壁部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
複数の噴孔を有する噴孔プレートと、この噴孔プレートを下面側から補強する補強プレートとを備え、前記補強プレートの中央部に、前記噴孔プレートの噴孔を露出させる噴射口を形成すると共に、テーパ状の噴射穴を有する保護スリーブを、前記補強プレートに被せるように装着した燃料噴射弁において、
前記補強プレートの噴射口は、前記保護スリーブの噴射穴の内側に突出する筒状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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴孔部の氷結を防止する手段を備えた燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃料噴射弁は、図５に示すように、燃料を噴射する噴孔部１を保護するために、燃料噴射弁の先端部に保護スリーブ２を装着し、この保護スリーブ２の中央部に形成した噴射穴３から噴孔プレート４の噴孔部１を露出させるようにしている。この保護スリーブ２の噴射穴３の形状は、噴孔部１から噴射される燃料噴霧が干渉しない程度のテーパ状の広がりを持った形状となっており、そのために、噴射穴３の内周面は、噴孔プレート５に対して１００°程度の角度となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン運転中に、噴孔部１から噴射された燃料が噴孔部１付近で気化する際に、噴孔部１付近の空気から気化熱が奪われて噴孔部１付近の空気温度が低下するため、低温時には、保護スリーブ２の噴射穴３の内周面に結露や氷結が生じることがある。特に、近年のエンジンは、ＥＧＲ、ブローバイガス導入機構等により吸気マニホールド内の湿度が高くなる傾向があるため、エンジン運転中に保護スリーブ２の噴射穴３の内周面に結露や氷結が生じやすい環境となっている。エンジン停止後は、噴孔部１付近の空気から気化熱が奪われなくなるため、噴孔部１付近の空気がエンジンからの放熱によって温度上昇して、噴射穴３の内周面に付着した氷が溶けて水滴となり、この水滴が噴射穴３の内周テーパ面を伝って低い方に流れる。
【０００４】
通常のエンジンでは、吸気マニホールドに取り付けた燃料噴射弁から吸気ポートに向けて燃料を噴射するため、燃料噴射弁は、鉛直方向に対して傾けて取り付けられている。従って、従来のように、保護スリーブ２の噴射穴３のテーパ面が噴孔プレート４に対して１００°程度の角度であると、燃料噴射弁を傾けて取り付けた状態では、噴射穴３の内周面の最下部分の下り勾配（水平に対する角度θ）が小さくなってしまい、噴射穴３内の水滴の排水性が悪くなる。このため、エンジン停止中に噴射穴３内で水滴が排水されずに溜まってしまい、外気温が氷点下となる寒冷時には、エンジン停止中に噴射穴３内に溜まった水が氷結して噴孔部１の噴孔を氷で塞いでしまう、いわゆるアイシングが発生することがある。このようなアイシングが発生すると、エンジン始動時に燃料の噴射が妨げられるため、始動性が悪化し、最悪の場合は、始動不能に陥ることがある。
【０００５】
この対策として、実用新案登録第２５２６２４５号公報に示すように、円筒形の保護スリーブに４本の排水溝を放射方向に形成したものがある。しかし、円筒形の保護スリーブは、燃料噴射弁の先端部に３６０°いずれの向きにも取り付けることができるため、燃料噴射弁を傾けて取り付けた場合は、保護スリーブの排水溝の位置が必ずしも最下位置になるとは限らない。保護スリーブの排水溝の位置が最下位置でない場合は、保護スリーブの噴射穴内に水滴が少し残ってしまい、噴孔部の氷結が生じてしまう。
【０００６】
また、特許第２６２２６３３号公報に示すように、噴孔部が形成された金属部材に、環状の凹凸壁部を噴孔部の外周囲を包囲するように形成し、この凹凸壁部によって噴孔部への水滴の流れを阻止するようにしたものがある。しかし、この構成では、凹凸壁部の内側の噴孔部周辺に付着した水滴が凹凸壁部の内側に溜められてしまい、噴孔部の氷結を十分に防止できない。しかも、金属部材に環状の凹凸壁部を形成する機械加工が面倒であり、加工コストが高くついてしまう。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、噴孔部の氷結防止性能を低コストで高めることができ、寒冷時の始動性確保とコスト性とを両立させることができる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１は、鉛直方向に対して傾けて取り付けるようにした燃料噴射弁において、保護スリーブの噴射穴を、燃料噴射弁の取付状態において該噴射穴の内周面の最下部分の傾斜角度が鉛直方向に対して３０°以内となるように形成したことを第１の特徴とし、更に、前記噴孔部を構成する複数の噴孔を有する噴孔プレートと、この噴孔プレートを下面側から補強する補強プレートとを備え、この補強プレートの中心部に、前記噴孔プレートの噴孔を露出させる噴射口を形成すると共に、前記保護スリーブの噴射穴の上端内周縁を前記補強プレートの噴射口の内周縁に合致させたことを第２の特徴とする。第１の特徴によれば、燃料噴射弁の取付状態において保護スリーブの噴射穴の内周面の最下部分の下り勾配（水平に対する角度）が６０°以上の急傾斜となるため、噴射穴の内周面の最下部分に伝い流れてきた水滴は、滞留せずに該最下部分の下り勾配に沿って流れ、該最下部分の先端（下端）から垂れ落ちやすくなり、保護スリーブの噴射穴の排水性が良好になる。これにより、保護スリーブの噴射穴内に水が溜まることを防止できて、噴孔部の氷結を防止でき、外気温が氷点下となる寒冷時でも、安定した始動性を確保できる。この場合、保護スリーブの噴射穴のテーパ面によって排水するため、従来のように保護スリーブに排水溝を形成する場合とは異なり、保護スリーブが３６０°いずれの向きに取り付けられても、排水性が低下することはなく、噴孔部の氷結防止効果が保護スリーブの取付向きの影響を受けずに済む。しかも、噴孔部の氷結防止効果を、保護スリーブの噴射穴のテーパ角度を変更するだけで得ることができるため、コストアップを抑えることができ、低コスト化の要求も満たすことができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、保護スリーブの噴射穴の内周面を噴孔部の面に対して１３５°以上の角度のテーパ面に形成すると良い。つまり、保護スリーブの噴射穴の内周面の最下部分の傾斜角度は、保護スリーブの噴射穴の内周面のテーパ角度と燃料噴射弁の取付角度によって決まる。請求項２のように、保護スリーブの噴射穴の内周面のテーパ角度を噴孔部の面に対して１３５°以上に設定すれば、燃料噴射弁の取付角度が鉛直方向に対して７５°傾いていても、噴射穴の内周面の最下部分の傾斜角度が鉛直方向に対して３０°以内となり、良好な排水性を確保できて、噴射穴内に水が溜まることを防止できる。
【００１０】
ところで、図５に示すように、噴孔プレート４に下面側から補強プレート５を宛がって補強し、この補強プレート５を保護スリーブ２で覆うようにしたものがある。このものは、補強プレート５の中心部に、噴孔プレート４の噴孔部１を露出させる噴射口６を形成しているが、従来のものは、補強プレート５の噴射口６の内周縁が保護スリーブ２の噴射穴３の上端内周縁よりも内側に突出しているため、補強プレート５の噴射口６の外周縁部に付いた水滴が表面張力で滞留しやすくなり、補強プレート５の噴射口６から保護スリーブ２の噴射穴３の内周面に水滴が流れにくくなっている。このため、補強プレート５の噴射口６の外周縁部に水滴が溜まって、噴孔部１が氷結するおそれがある。
【００１１】
この対策として、請求項１に係る発明は、保護スリーブの噴射穴の上端内周縁を補強プレートの噴射口の内周縁に合致させるようにしている。これにより、補強プレートの噴射口から保護スリーブの噴射穴の内周面へ水滴が流れやすくなり、補強プレートの噴射口に水滴が溜まることを防止できて、噴孔部の氷結を防止できる。
【００１２】
また、請求項３のように、保護スリーブに、噴射穴の上端内周縁部を取り囲む囲壁部を形成しても良い。この場合、噴射穴の上端内周縁部に形成された囲壁部は、噴孔部の周囲を取り囲み、噴射穴の内周面から噴孔部への水滴の流れを阻止する役割を果たす。しかも、保護スリーブは樹脂で形成すれば良いため、保護スリーブに囲壁部を簡単に一体成形することができ、コストアップを抑えることができる。
【００１３】
また、噴孔プレートを下面側から補強プレートで補強する構成のものでは、請求項４のように、補強プレートの噴射口を、保護スリーブの噴射穴の内側に突出する筒状に形成しても良い。このようにすれば、補強プレートの筒状の噴射口が噴射穴の内周面から噴孔部への水滴の流れを阻止する囲壁部としての役割を果たす。しかも、補強プレートの筒状の噴射口は、バーリング加工、プレス加工等によって容易に形成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１及び図２に基づいて説明する。燃料噴射弁の本体ハウジング１０は、磁性材により形成されたパイプ状の固定鉄心１１と、非磁性材により形成された非磁性パイプ部１２と、磁性材により形成されたバルブボディ１３とを溶接等で結合して構成されている。固定鉄心１１の上部は、デリバリパイプ（図示せず）と連結される燃料コネクタ部となり、その外周には例えば樹脂製のＯリング１８が嵌合されている。固定鉄心１１の上部内周側には、デリバリパイプから送られてくる燃料を濾過する燃料フィルタ１４が装着されている。更に、固定鉄心１１の内周側には、パイプ状のアジャスタ１５が圧入されると共に、その下方側に、ニードルバルブ１６を閉弁方向（下方）に付勢するためのスプリング１７が装着されている。
【００１５】
ニードルバルブ１６を収容するバルブボディ１３の下部には、バルブシート１９が溶接等により固定され、このバルブシート１９の中央部に形成された噴射口２０がニードルバルブ１６の下端部で開閉される。バルブシート１９は、ニードルバルブ１６の下部大径部を摺動自在に支持するバルブホルダとしても機能する。ニードルバルブ１６の下部大径部には、複数の面取部１６ａが形成され、この面取部１６ａとバルブシート１９との隙間が燃料流路となっている。
【００１６】
図２に示すように、バルブシート１９の下面に装着された噴孔プレート２１には、複数の噴孔からなる噴孔部２２がバルブシート１９の噴射口２０に対応する位置に形成されている。この噴孔プレート２１は、カップ状の補強プレート２３内に溶接等により固定され、この補強プレート２３がバルブシート１９の外側に溶接等により固定されている。これにより、噴孔プレート２１は、下面側から補強プレート２３で補強された状態でバルブシート１９の下面と補強プレート２３との間に挟み込まれて固定されている。この補強プレート２３の中心部には、噴孔プレート２１の噴孔部２２を露出させる噴射口２４が形成されている。更に、補強プレート２３の外側には、樹脂製の保護スリーブ２５が装着され、この保護スリーブ２５の中央部に形成した噴射穴２６から噴孔部２２を露出させるようにしている。
【００１７】
この場合、保護スリーブ２５の噴射穴２６の内周面は、噴孔プレート２１に対して１３５°以上の角度θc のテーパ面に形成されている。これにより、後述する燃料噴射弁の取付状態（鉛直方向に対して７０°傾いた状態）では、噴射穴２６の内周面の最下部分の傾斜角度θa が鉛直方向に対して２５°以内となる。更に、保護スリーブ２５の噴射穴２６の上端内周縁は、補強プレート２３の噴射口２４の内周縁に合致するように形成され、補強プレート２３の噴射口２４の外周縁部に水滴が滞留しないようになっている。
【００１８】
また、図１に示すように、ニードルバルブ１６の上端部には中空状の可動鉄心２８が固定され、この可動鉄心２８が固定鉄心１１内のスプリング１７によって閉弁方向に付勢されている。ニードルバルブ１６の上端大径部（可動鉄心２８内に嵌入された部分）には複数の面取部１６ｂが形成され、この面取部１６ｂと可動鉄心２８との隙間が燃料流路となっている。バルブボディ１３内に固定されたストッパ２９の下面に、ニードルバルブ１６の衝突部３０が当接することで、ニードルバルブ１６の上限位置（可動鉄心２８の上限位置）が規制される。燃料フィルタ１４を通過した燃料は、アジャスタ１５とスプリング１７の内径部から可動鉄心２８と面取部１６ｂとの隙間を通ってバルブボディ１３内に流入し、バルブボディ１３内からストッパ２９の貫通孔２９ａ、バルブシート１９と面取部１６ａとの隙間を通過して噴射口２０側に流入する。
【００１９】
一方、本体ハウジング１０の外周部には、モールドコイル３０が非磁性パイプ部１２とその周辺部分を覆うように嵌合装着され、このモールドコイル３０を覆う磁性ハウジング３１の上端部と下端部が、それぞれ固定鉄心１１とバルブボディ１３に溶接、かしめ等により固定されている。また、モールドコイル３０にはコネクタハウジング３２が一体に成形され、このコネクタハウジング３２の内部に、モールドコイル３０のコイル３３に接続されたターミナル３４がインサート成形されている。
【００２０】
この場合、コイル３３への通電がオフされている時には、スプリング１７によって可動鉄心２８が閉弁方向に移動され、ニードルバルブ１６の下端部がバルブシート１９に当接して噴射口２０を閉鎖した状態に保持される。
【００２１】
その後、コイル３３への通電が開始されると、磁気回路が、磁性ハウジング３１…固定鉄心１１…可動鉄心２８…バルブボディ１３…磁性ハウジング３１の経路で構成され、この磁気回路に磁束が流れると、固定鉄心１１と可動鉄心２８との間に磁気吸引力が発生し、可動鉄心２８が上方に吸引されてニードルバルブ１６がバルブシート１９から離れて噴射口２０を開放する。これにより、バルブボディ１３内の燃料が噴孔プレート２１の噴孔部２２から噴射される。
【００２２】
以上のように構成した燃料噴射弁は、エンジンの吸気ポート（図示せず）に向けて燃料を噴射するために、鉛直方向に対して例えば７０°傾けて吸気マニホールド（図示せず）に取り付けられる。本実施形態（１）では、保護スリーブ２５の噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc が、噴孔プレート２１に対して１３５°以上となっているので、燃料噴射弁を鉛直方向に対して７０°傾けて取り付けた状態では、噴射穴２６の内周面の最下部分の傾斜角度θa が、鉛直方向に対して２５°以内となり、噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配（水平に対する角度θb ）を６５°以上の急傾斜とすることができる。このため、噴射穴２６の内周面の最下部分に伝い流れてきた水滴は、滞留することなく最下部分の下り勾配に沿って流れ、最下部分の先端（下端）から垂れ落ちやすくなり、保護スリーブ２５の噴射穴２６の排水性が良好になる。これにより、保護スリーブ２５の噴射穴２６内に水が溜まることを防止できて、外気温が氷点下となる寒冷時でも、噴孔部２２を氷で塞いでしまうアイシングを防止でき、安定した始動性を確保することができる。
【００２３】
ところで、保護スリーブ２５の噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配θb （鉛直方向に対する傾斜角度θa ）は、保護スリーブ２５の噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc と燃料噴射弁の取付角度θd によって決まり、噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配θb が大きくなるほど、その下り勾配に沿って水滴が流れやすくなり、噴射穴２６の排水性が良くなる。本発明者の実験結果によれば、噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配θb が６０°以上（つまり鉛直方向に対する傾斜角度θa が３０°以内）になると、噴孔部２２の氷結防止に必要な排水性を確保できることが確認された。
【００２４】
この場合、噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配θb を６０°以上（つまり鉛直方向に対する傾斜角度θa を３０°以内）とするための条件は、噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc が１３５°の場合は、燃料噴射弁の取付角度θd が１５〜７５°であり、また、噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc が１４０°の場合は、燃料噴射弁の取付角度θd が２０〜８０°であり、更に、噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc が１４５°の場合は、燃料噴射弁の取付角度θd が２５〜８５°である。
【００２５】
従って、噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc を１３５°以上とすれば、燃料噴射弁の取付角度θd を７５°に設定しても、噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配θb を６０°以上（つまり鉛直方向に対する傾斜角度θa を３０°以内）とすることができ、噴孔部２２の氷結防止に必要な排水性を確保できる。通常のエンジンでは、燃料噴射弁の取付角度θd を７５°以上にすることはないと考えられるため、噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc を１３５°以上とすれば、通常のエンジンで噴孔部２２の氷結防止に必要な排水性を確保できる。
【００２６】
上述したように、噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc が１３５°の場合は、燃料噴射弁の取付角度θd が１５〜７５°の範囲で、噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配θb が６０°以上（鉛直方向に対する傾斜角度θa が３０°以内）となる。通常のエンジンでは、燃料噴射弁の取付角度θd が１５°以上であるものがほとんどであるが、燃料噴射弁の取付角度θd が１５°より小さい場合は、噴射穴２６の内周面のテーパ角度θc を１３５°より小さくすれば良く、要は、噴射穴２６の内周面の最下部分の下り勾配θb を６０°以上（鉛直方向に対する傾斜角度θa を３０°以内）とすれば良い。
【００２７】
また、本実施形態（１）では、保護スリーブ２５の噴射穴２６のテーパ面によって排水するため、従来（実用新案登録第２５２６２４５号公報）のように保護スリーブに排水溝を形成する場合とは異なり、保護スリーブ２５が３６０°いずれの向きに取り付けられても、排水性が低下することはなく、噴孔部２２の氷結防止効果が保護スリーブ２５の取付向きの影響を受けずに済み、安定した氷結防止効果を得ることができる。しかも、この氷結防止効果を、保護スリーブ２５の噴射穴２６のテーパ角度を変更するだけで得ることができるため、コストアップを抑えることができ、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００２８】
更に、本実施形態（１）では、保護スリーブ２５の噴射穴２６の上端内周縁を補強プレート２３の噴射口２４の内周縁に合致するようにしたので、補強プレート２３の噴射口２４の外周縁部に水滴が滞留することなく、補強プレート２３の噴射口２４から保護スリーブ２５の噴射穴２６の内周面へ水滴が流れやすくなる。このため、補強プレート２３の噴射口２４に水滴が溜まることを防止することができて、噴孔部２２の氷結防止効果を高めることができる。
【００２９】
［実施形態（２）］
次に、本発明の実施形態（２）を図３を用いて説明する。本実施形態（２）では、樹脂製の保護スリーブ３５に、その噴射穴３６の上端内周縁部を取り囲むように囲壁部３７を一体成形し、この囲壁部３７によって噴孔プレート２１の噴孔部２２の周囲を取り囲むようにしている。そして、この囲壁部３７の上端内周縁を補強プレート２３の噴射口２４の内周縁に合致させている。その他の構成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００３０】
本実施形態（２）では、囲壁部３７で噴孔プレート２１の噴孔部２２の周囲が取り囲まれるため、保護スリーブ３５の噴射穴３６の内周面から噴孔部２２への水滴の流れを囲壁部３７で阻止することができ、この囲壁部３７によって噴孔部２２の氷結防止効果を得ることができる。しかも、樹脂製の保護スリーブ３５に囲壁部３７を一体成形するという、簡単且つ低コストな方法で囲壁部３７を形成できるため、コストアップを抑えることができる。
【００３１】
尚、本実施形態（２）においても、保護スリーブ３５の噴射穴３６の内周面のテーパ角度を噴孔プレート２１に対して１３５°以上とすれば、囲壁部３７の効果と相俟って、噴孔部２２の氷結防止効果をより一層高めることができる。
【００３２】
しかし、本実施形態（２）では、保護スリーブ３５の噴射穴３６の内周面のテーパ角度を１３５°よりも小さくしても良く、この場合でも、囲壁部３７によって噴孔部２２の氷結防止効果を得ることができる。
【００３３】
［実施形態（３）］
上記実施形態（２）では、樹脂製の保護スリーブ３５に囲壁部３７を一体成形するようにしたが、図４に示す本発明の実施形態（３）では、補強プレート３８の噴射口３９の周縁部を、バーリング加工、プレス加工等によって保護スリーブ４０の噴射穴４１側に曲成することで、筒状の噴射口３９を保護スリーブ４０の噴射穴４１の内側に突出するように形成し、この筒状の噴射口３９を噴孔プレート２１の噴孔部２２の周囲を取り囲む囲壁部として利用するようにしている。その他の構成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００３４】
この場合も、保護スリーブ４０の噴射穴４１の内周面から噴孔部２２への水滴の流れを補強プレート３８の噴射口３９で阻止することができ、前記実施形態（２）と同じ効果を得ることができる。しかも、補強プレート３８の筒状の噴射口３９は、バーリング加工、プレス加工等によって容易に形成できるため、コストアップを抑えることができる。
【００３５】
本実施形態（３）においても、保護スリーブ４０の噴射穴４１の内周面のテーパ角度を噴孔プレート２１に対して１３５°以上とすれば、筒状の噴射口３９の効果と相俟って、噴孔部２２の氷結防止効果をより一層高めることができる。
【００３６】
しかし、本実施形態（３）では、保護スリーブ４０の噴射穴４１の内周面のテーパ角度を１３５°よりも小さくしても良く、この場合でも、筒状の噴射口３９によって噴孔部２２の氷結防止効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示す燃料噴射弁の縦断面図
【図２】実施形態（１）の燃料噴射弁の主要部の拡大縦断面図
【図３】本発明の実施形態（２）の燃料噴射弁の主要部の拡大縦断面図
【図４】本発明の実施形態（３）の燃料噴射弁の主要部の拡大縦断面図
【図５】従来の燃料噴射弁の主要部の拡大縦断面図
【符号の説明】
１１…固定鉄心、１６…ニードルバルブ、１９…バルブシート、２０…噴射口、２１…噴孔プレート、２２…噴孔部、２３…補強プレート、２４…噴射口、２５…保護スリーブ、２６…噴射穴、２８…可動鉄心、３０…モールドコイル、３３…コイル、３５…保護スリーブ、３６…噴射穴、３７…囲壁部、３８…補強プレート、３９…噴射口、４０…保護スリーブ、４１…噴射穴。
【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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