(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座（２ａ）及びこの弁座（２ａ）の中心部に連なる弁座孔（２ｂ）を一端部に有する弁座部材（２）を一体に結合した弁ハウジング（１）と、この弁ハウジング（１）に摺動可能に収容されて前記弁座（２ａ）に対向する弁体（４）と、この弁体（４）を前記弁座（２ａ）に向かう閉弁方向へ付勢する弁ばね（１３）と、前記弁座部材（２）の他端側で前記弁ハウジング（１）に設けられて励起時に前記弁体（４）を開弁させるコイル（１０）と、前記弁座部材（２）の一端面に接合されて、前記弁座孔（２ｂ）に連通する複数の燃料噴孔（１７1 ，１７2 ）が穿設された平板状のインジェクタプレート（１７）とを備えた電磁式燃料噴射弁において、
前記弁座孔（２ｂ）と弁座（２ａ）との間で前記弁座部材（２）に、該弁座孔（２ｂ）と同軸で該弁座（２ａ）のテーパ角度（θ1 ）より大なるテーパ角度（θ2 ）の円錐状底面（１６ａ）を有する第１の凹部（２ｃ）を該弁座（２ａ）より凹ませて形成すると共に、前記円錐状底面（１６ａ）の仮想頂点（Ｐ）を前記弁座孔（２ｂ）内に配置し、前記第１の凹部（２ｃ）と前記弁体（４）の先端面とで、前記弁座（２ａ）を通過した高圧燃料を前記円錐状底面（１６ａ）に衝突させて拡散させる予備拡散室（１６）を画成し、前記弁座部材（２）の一端面に、前記弁座孔（２ｂ）と同軸の第２の凹部（２ｄ）を形成すると共に、この第２の凹部（２ｄ）を取り囲む環状溶接部（２０）により前記インジェクタプレート（１７）の上面（２３ａ）を前記一端面に直接結合し、前記第２の凹部（２ｄ）と前記インジェクタプレート（１７）の上面（２３ａ）とにより、前記弁座孔（２ｂ）及び前記燃料噴孔（１７1 ，１７2 ）間を連通する偏平な燃料拡散室（２３）を設けたことを特徴とする、電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記弁座孔（２ｂ）の横断面積（Ｓ1 ）を前記複数の燃料噴孔（１７1 ，１７2 ）の総合横断面積（Ｓ2 ）と同等、若しくはそれより大きく設定し、開弁状態の前記弁体（４）の先端から前記インジェクタプレート（１７）の上面（２３ａ）までの距離（Ｈ）を前記弁座孔（２ｂ）の内径（Ｄ1 ）より小さく設定したことを特徴とする、電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１又は２記載のものにおいて、
前記複数の燃料噴孔（１７1 ，１７2 ）を、前記弁座孔（２ｂ）の軸線を中心とするピッチ円上に配置すると共に、そのピッチ円の直径（Ｄ2 ）を前記弁座孔（２ｂ）の内径（Ｄ1 ）より大きく設定したことを特徴とする、電磁式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に装着される電磁式燃料噴射弁に関し、特に、弁座及びこの弁座の中心部に連なる弁座孔を一端部に有する弁ハウジングと、この弁ハウジングに摺動可能に収容されて弁座に対向する弁体と、この弁体を弁座に向かう閉弁方向へ付勢する弁ばねと、弁ハウジングの他端に設けられて励起時に弁体を開弁させるコイルと、弁ハウジングの一端面に接合され、弁座孔に連通する複数の燃料噴孔を有するインジェクタプレートとを備え、弁座孔及び燃料噴孔間に、それらを相互に連通する偏平な燃料拡散室を設けたものゝ改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝる電磁式燃料噴射弁は、例えば実開平２−７３６２号公報に開示されていいるように、既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造の電磁式燃料噴射弁は、弁体の開弁時、弁座を通過した高圧の燃料を弁座孔から高速で拡散室に噴射して拡散させ、それにより燃料噴孔からの燃料噴霧方向及び噴霧角度を安定させようとするものである。
【０００４】
しかしながら、上記のものでは、弁座孔が燃料噴孔より小径に形成されているので、弁体の開弁時、高圧の燃料が弁座孔から拡散室に移行したときの圧力降下が大きく、このため、その燃料が燃料噴孔から噴射されたとき、霧化効果が低下する、という弊害を伴う。  本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、拡散室での燃料の拡散を良好にして燃料噴射時の噴霧角度を安定させつゝ、燃料の圧力降下を抑えて、燃料噴射時の霧化を良好にさせ得る、前記電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、弁座及びこの弁座の中心部に連なる弁座孔を一端部に有する弁座部材を一体に結合した弁ハウジングと、この弁ハウジングに摺動可能に収容されて前記弁座に対向する弁体と、この弁体を前記弁座に向かう閉弁方向へ付勢する弁ばねと、前記弁座部材の他端側で前記弁ハウジングに設けられて励起時に前記弁体を開弁させるコイルと、前記弁座部材の一端面に接合されて、前記弁座孔に連通する複数の燃料噴孔が穿設された平板状のインジェクタプレートとを備えた電磁式燃料噴射弁において、前記弁座孔と弁座との間で前記弁座部材に、該弁座孔と同軸で該弁座のテーパ角度より大なるテーパ角度の円錐状底面を有する第１の凹部を該弁座より凹ませて形成すると共に、前記円錐状底面の仮想頂点を前記弁座孔内に配置し、前記第１の凹部と前記弁体の先端面とで、前記弁座を通過した高圧燃料を前記円錐状底面に衝突させて拡散させる予備拡散室を画成し、前記弁座部材の一端面に、前記弁座孔と同軸の第２の凹部を形成すると共に、この第２の凹部を取り囲む環状溶接部により前記インジェクタプレートの上面を前記一端面に直接結合し、前記第２の凹部と前記インジェクタプレートの上面とにより、前記弁座孔及び前記燃料噴孔間を連通する偏平な燃料拡散室を設けたことを第１の特徴とする。  この第１の特徴によれば、弁座を通過した高圧燃料は、テーパ角度が弁座より大きい、予備拡散室の底面に衝突して拡散し、更に弁座孔から拡散室に移行して再び拡散する。このように高圧燃料の拡散が二段階に行われるから、高い拡散効果が得られ、燃料が各燃料噴孔から噴射されたときの噴霧方向及び噴霧角度を、各燃料噴孔の方向及び形状に応じた適正なものとすることができる。また予備拡散室の円錐状底面の仮想頂点を、弁座孔内に配置したことによる予備拡散室の更なる偏平化により、燃料の拡散効果を更に高めることができる。
【０００６】
また本発明は、上記特徴に加えて、前記弁座孔の横断面積を前記複数の燃料噴孔の総合横断面積と同等、若しくはそれより大きく設定し、開弁状態の前記弁体の先端から前記インジェクタプレートの上面までの距離を前記弁座孔の内径より小さく設定したことを第２の特徴とする。
【０００７】
この第２の特徴によれば、予備拡散室及び拡散室の偏平化により、デッドボリュームを極力削減すると共に、燃料の拡散効果を高めることができる。しかも、弁座孔の横断面積は、複数の燃料噴孔の総合横断面積と同等、若しくはそれより大きく設定されるので、燃料が弁座から拡散室に到達するまでに、燃料圧力に大きな降下は起こらず、その拡散室の燃料は、高圧を維持して各燃料噴孔から噴射されることになり、良好な霧化状態を確保することができる。
【０００８】
さらに本発明は、第１又は第２の特徴に加えて、前記複数の燃料噴孔を、前記弁座孔の軸線を中心とするピッチ円上に配置すると共に、そのピッチ円の直径を前記弁座孔の内径より大きく設定したことを第３の特徴とする。
【０００９】
この第３の特徴によれば、弁座孔から燃料噴孔への素通りを抑制して、拡散室の燃料に対する拡散機能を的確なものとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて以下に説明する。
【００１１】
図１は本発明の電磁式燃料噴射弁を装着した内燃機関の要部縦断面図、図２は上記電磁式燃料噴射弁の縦断面図、図３は図２の要部拡大図、図４は図３の４部拡大図、図５は図４の５矢視図、図６は弁体の開弁状態を示す、図５との対応図である。
【００１２】
先ず図１において、本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉは、内燃機関Ｅのシリンダヘッド３０の一側面に接合される吸気マニホールド３１に装着され、その燃料噴孔部をシリンダヘッド３１の吸気ポート３１ａ出口に指向させている。
【００１３】
図２〜図４に示すように、電磁式燃料噴射弁Ｉは、前端部内周面に弁座部材２を圧入して一体に結合した円筒状の弁ハウジング１と、この弁ハウジング１の後端部外周面に嵌合して溶接される小径部３ａを有する段付き円筒状のコイルハウジング３とを備えており、これらは何れも磁性材で構成される。
【００１４】
弁座部材２も円筒状をなしていて、その前端壁内面には円錐状の弁座２ａが形成されている。この弁座２ａに着座し得る球状の弁部４ａと、この弁部４ａに前端が溶接により結合される弁杆４ｂで弁体４が構成され、この弁体４は弁ハウジング１に収容される。弁杆４ｂの後端には、弁ハウジング１の後端部内周面に軸方向移動自在に嵌合する可動コア５が固着される。また、この可動コア５の外周面は、弁ハウジング１の後端面に全周溶接される摺動案内筒６の内周面により摺動自在に嵌合される。この摺動案内筒６の後端には、可動コア５の後端面に前端面を対向して配置される固定コア７の前端部が溶接される。その際、固定コア７の前端面と可動コア５の後端面との間に、弁体４の開閉ストロークに対応する間隙が設けられる。したがって、可動コア５の後端面が固定コア７の前端面に当接することにより、弁体４の開弁限界が規定される。
【００１５】
摺動案内筒６及び固定コア７の外周には、それらを囲繞すると共に、前記コイルハウジング３に収容されるコイル組立体８が配設される。このコイル組立体８は、摺動案内筒６及び固定コア７の外周面に嵌合するボビン９と、このボビン９に巻装されるコイル１０とからなっている。
【００１６】
中空の固定コア７の後端には、狭窄部１１を介して燃料導入筒１２が一体に連設され、この燃料導入筒１２上端の入口に燃料フィルタ１４が装着される。この燃料導入筒１２に、図示しない燃料ポンプの吐出ポートに連なる高圧燃料導管が接続されるようになっている。
【００１７】
狭窄部１１には、燃料導入筒１２内を固定コア７の中空部７ａに連通する連通管１５が嵌挿固定され、また可動コア５には、固定コア７の中空部７ａを弁ハウジング１内に連通する切欠き状の通路５ａが形成される。この可動コア５と連通管１５との間には、可動コア５を介して弁体４を弁座２ａとの着座方向、即ち閉弁方向へ付勢する弁ばね１３が縮設される。
【００１８】
弁座部材２の前端壁には、これを軸方向に貫通する、弁座２ａと同軸の弁座孔２ｂと、この弁座孔２ｂ及び弁座２ａ間を結ぶ第１の凹部２ｃとが形成される。この第１の凹部２ｃは、弁部４ａの先端面と協働して予備拡散室１６を画成する。
【００１９】
弁ハウジング１及び弁座部材２の前端面に鋼板製のインジェクタプレート１７が内外二条の環状溶接部２０，２１により直接結合される。このインジェクタプレート１７には、円錐状弁座２ａの軸線を中心とするピッチ円２２上に配置される一対二組の燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 が穿設されており、前記弁座孔２ｂをこれら燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 に連通する単一の拡散室２３が弁座部材２及びインジェクタプレート１７間に設けられる。図示例では、その拡散室２３は、弁座部材２の前端面に形成される第２の凹部２ｄと、インジェクタプレート１７の上面とで画成される。
【００２０】
以上において、図４〜図６に示すように、予備拡散室１６の底面１６ａは、円錐状弁座２ａのテーパ角度θ1 より大きいテーパ角度θ2 を持つ円錐状に形成される。さらに予備拡散室１６の円錐状底面１６ａは、その仮想頂点Ｐが弁座孔２ｂ内に配置されるように形成される（図４参照）。
【００２１】
また弁座孔２ｂは、その横断面積Ｓ1 が複数の燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 の総合横断面積Ｓ2 と同等、若しくはそれより大きくなるように形成される（図５参照）。その際、開弁状態の弁体４の先端から拡散室２３の底面２３ａ、即ちインジェクタプレート１７の上面までの距離Ｈは、弁座孔２ｂの内径Ｄ1 より小さく設定される（図６参照）。
【００２２】
またピッチ円２２は、弁座孔２ｂの内径Ｄ1 より大きい直径Ｄ2 が与えられる。
【００２３】
弁ハウジング１には、インジェクタプレート１７の外周部を覆うキャップ２４が装着される。
【００２４】
コイルハウジング３及び、その後端から露出した燃料導入筒１２は、合成樹脂製の絶縁被覆体２５に埋封され、この絶縁被覆体２５には、コイル１０に接続した接続端子２６を内蔵するカプラ２７が一体に形成される。
【００２５】
次に、この実施例の作用について説明する。
【００２６】
コイル１０を消磁した状態では、弁ばね１３の付勢力で可動コア５及び弁体４が前方に押圧され、弁部４ａを弁座２ａに着座させている。したがって、図示しない燃料ポンプから燃料フィルタ１４を通して燃料導入筒１２内に供給された高圧燃料は、固定コア７及び弁ハウジング１内に保持される。
【００２７】
コイル１０に通電すると、それにより生ずる磁束が固定コア７、可動コア５、弁ハウジング１及びコイルハウジング３を順次走り、これに伴い発生した磁力により可動コア５が弁体４を伴って固定コア７に吸着され、弁座２ａが開放されるので、弁ハウジング１内に待機していた高圧燃料が弁座２ａを通過し、予備拡散室１６を経て、弁座孔２ｂから拡散室２３に移り、そして複数の燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 から、内燃機関Ｅの対応する吸入ポート３０ａに向けて噴射される。
【００２８】
ところで、弁座２ａ及び弁座孔２ｂ間には、予備拡散室１６が設けられ、その円錐状の底面１６ａのテーパ角度θ2 は、円錐状の弁座２ａのテーパ角度θ1 より大きく設定されるので、弁座２ａから予備拡散室１６に入った燃料は、その底面１６ａに衝突して効果的に拡散する。次いで、その燃料は、弁座孔２ｂから拡散室２３に移行して再び拡散するので、その燃料が各燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 から噴射されたときの噴霧方向及び噴霧角度は、各燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 の方向及び形状に応じた適正なものとなる。しかも、弁座孔２ｂの横断面積Ｓ1 は、複数の燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 の総合横断面積Ｓ2 と同等、若しくはそれより大きく設定されるので、燃料が弁座２ａから拡散室２３に到達するまでに、燃料圧力に大きな降下は起こらず、したがって、その拡散室２３の燃料は、高圧をもって各燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 から噴射されることになり、良好な霧化状態を確保することができ、内燃機関Ｅの燃料室における燃焼の高効率化に寄与し得る。
【００２９】
また開弁状態の弁体４の先端から拡散室２３の底面２３ａまでの距離Ｈが弁座孔２ｂの内径Ｄ1 より小さく設定されるので、予備拡散室１６及び拡散室２３の偏平化により、デッドボリュームを極力削減すると共に、燃料の拡散効果を高めることができる。
【００３０】
さらに予備拡散室１６の円錐状底面１６ａの仮想頂点Ｐが、弁座孔２ｂ内に配置されるようにしたので、予備拡散室１６の更なる偏平化により、燃料の拡散効果を更に高めることができる。
【００３１】
またインジェクタプレート１７の複数の燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 は、弁座孔２ｂの軸線を中心とするピッチ円上に配置されると共に、そのピッチ円の直径Ｄ2 が弁座孔２ｂの内径Ｄ1 より大きく設定されるので、弁座孔２ｂから燃料噴孔１７1 ，１７1 ；１７1 ，１７2 への素通りを抑制して、拡散室２３の燃料に対する拡散機能を的確なものとすることができる。
【００３２】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば、弁座及びこの弁座の中心部に連なる弁座孔を一端部に有する弁座部材を一体に結合した弁ハウジングと、この弁ハウジングに摺動可能に収容されて前記弁座に対向する弁体と、弁座部材の一端面に接合されて複数の燃料噴孔が穿設された平板状のインジェクタプレートとを備えた電磁式燃料噴射弁において、弁座孔と弁座との間で弁座部材に、該弁座孔と同軸で該弁座のテーパ角度より大なるテーパ角度の円錐状底面を有する第１の凹部を該弁座より凹ませて形成し、この第１の凹部と弁体の先端面とで、弁座を通過した高圧燃料を円錐状底面に衝突させて拡散させる予備拡散室を画成し、弁座部材の一端面に、弁座孔と同軸の第２の凹部を形成すると共に、この第２の凹部を取り囲む環状溶接部によりインジェクタプレートの上面を前記一端面に直接結合し、第２の凹部とインジェクタプレートの上面とにより、弁座孔及び燃料噴孔間を連通する偏平な燃料拡散室を設けたので、弁座を通過した高圧燃料を、予備拡散室及び拡散室において二段階にわたり拡散させることができ、各燃料噴孔から噴射される燃料の噴霧方向及び噴霧角度の安定化を図ることができる。また予備拡散室の円錐状底面の仮想頂点を、弁座孔内に配置したことによる予備拡散室の更なる偏平化により、燃料の拡散効果を更に高めることができる。
【００３４】
また本発明の第２の特徴によれば、開弁状態の弁体の先端から拡散室の底面までの距離を弁座孔の内径より小さく設定したので、予備拡散室及び拡散室の偏平化により、デッドボリュームの削減と、燃料の拡散効果の向上とに寄与し得る。しかも、弁座孔の横断面積は、複数の燃料噴孔の総合横断面積と同等、若しくはそれより大きく設定されるので、燃料が弁座から拡散室に到達するまでに、燃料圧力に大きな降下は起こらず、その拡散室の燃料は、高圧を維持して各燃料噴孔から噴射されることになり、良好な霧化状態を確保することができる。
【００３５】
さらに本発明の第３の特徴によれば、インジェクタプレートの複数の燃料噴孔を、弁座孔の軸線を中心とするピッチ円上に配置すると共に、そのピッチ円の直径を弁座孔の内径より大きく設定したので、弁座孔から燃料噴孔への素通りを抑制して、拡散室の燃料に対する拡散機能を的確なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電磁式燃料噴射弁を装着した内燃機関の要部縦断面図。
【図２】  上記電磁式燃料噴射弁の縦断面図。
【図３】  図２の要部拡大図。
【図４】  図３の４部拡大図。
【図５】  図４の５矢視図。
【図６】  弁体の開弁状態を示す、図５との対応図。
【符号の説明】
Ｄ1 ・・・弁座孔の内径
Ｄ2 ・・・ピッチ円の直径
Ｉ・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｈ・・・・距離
Ｓ1 ・・・弁座孔の横断面積
Ｓ2 ・・・複数の燃料噴孔の総合横断面積
θ1 ・・・弁座のテーパー角度
θ2 ・・・予備拡散室底面のテーパー角度
１・・・・弁ハウジング
２ａ・・・弁座
２ｂ・・・弁座孔
２ｃ・・・第１の凹部
２ｄ・・・第２の凹部
４・・・・弁体
５・・・・可動コア
７・・・・固定コア
１０・・・コイル
１３・・・弁ばね
１７・・・インジェクタプレート
１６・・・予備拡散室
１６ａ・・予備拡散室の底面
１７・・・インジェクタプレート
１７1 ，１2 ・・・燃料噴孔
２２・・・ピッチ円
２３・・・拡散室
２３ａ・・拡散室の底面（インジェクタプレートの上面）
【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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