ピントル型電磁式燃料噴射弁
【課題】噴射燃料の流量の計量を常に安定的に行うことを可能にし，また噴射燃料流量の変更の要求に対しても簡単に対応し得るピントル型電磁式燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】ニードル弁１６に，弁孔８を貫通してノズル孔１０内に突入配置されるピントル１７を連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において，ピントル１７を，その外周面と弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２，ｇ３がノズル孔１０の出口に向かって拡大するように形成し，ニードル弁１６の開弁時，その弁部１６ａ及び弁座７間の開弁間隙ｇ１を，ピントル１７の外周面と弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２，ｇ３より小さく設定して，該開弁間隙ｇ１を，噴射燃料流量を決定する計量部とした。
【解決手段】ニードル弁１６に，弁孔８を貫通してノズル孔１０内に突入配置されるピントル１７を連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において，ピントル１７を，その外周面と弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２，ｇ３がノズル孔１０の出口に向かって拡大するように形成し，ニードル弁１６の開弁時，その弁部１６ａ及び弁座７間の開弁間隙ｇ１を，ピントル１７の外周面と弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２，ｇ３より小さく設定して，該開弁間隙ｇ１を，噴射燃料流量を決定する計量部とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，高圧燃料通路，並びにこの高圧燃料通路の下流端に順次連なる円錐状の弁座，円筒状の弁孔及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔を有する弁ハウジングと，前記高圧燃料通路の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉するニードル弁と，このニードル弁を開閉作動する電磁作動装置とを備え，前記ニードル弁に，前記弁孔を貫通して前記ノズル孔内に突入配置されるピントルを連設したピントル型電磁式燃料噴射弁の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピントル型電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
【０００３】
従来のピントル型電磁式燃料噴射弁では，図５に示すように，ピントル０１７の主要部を円柱状に形成し，この円柱状主要部の外周面と，それを囲繞する円筒状の弁孔０８の内周面との間に画成される円筒状間隙ｇを，ニードル弁０１６の開弁時に噴射燃料流量を決定する計量部としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８６０４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで，上記のように，ピントル０１７の円柱状主要部の外周面と，円筒状の弁孔０８の内周との間の円筒状間隙ｇを，噴射燃料流量を決定する計量部とするものでは，その計量部が弁座の下流側に位置することになるため，ニードル弁０１６の開弁時，弁座０７を通過した高圧燃料は上記計量部に到達する間に，減圧沸騰により多量の気泡を発生し，その気泡が計量部での噴射燃料流量の計量を不安定にさせる。
【０００６】
また，エンジンからの吹き返しガス中の煤が，上記計量部に対応するピントル０１７の外周面や弁孔０８内周面に付着，堆積して，前記間隙ｇを狭めることもあるので，その堆積物も，噴射燃料流量の計量を狂わせる一因となる。
【０００７】
さらに，仕様の変更要請により，噴射燃料の流量を変更するために，上記円筒状間隙ｇを変更する場合には，ピントル０１７の円柱状主要部の外径や弁孔０８の円筒状内周面の内径を変更しなければならず，新規に作製する部品が必要となり，コストの低減が困難となる。
【０００８】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，噴射燃料の流量の計量を常に安定的に行うことを可能にし，また噴射燃料流量の変更の要求に対しても簡単に対応し得るピントル型電磁式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】
【０００９】
上記目的を達成するために，本発明は，高圧燃料通路，並びにこの高圧燃料通路の下流端に順次連なる円錐状の弁座，円筒状の弁孔及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔を有する弁ハウジングと，前記高圧燃料通路の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉するニードル弁と，このニードル弁を開閉作動する電磁作動装置とを備え，前記ニードル弁に，前記弁孔を貫通して前記ノズル孔内に突入配置されるピントルを連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において，前記ピントルを，その外周面と弁孔及びノズル孔の内周面との間の対向間隙が前記ノズル孔の出口に向かって拡大するように形成し，前記ニードル弁の開弁時，前記弁部及び弁座間の開弁間隙を，前記ピントルと前記弁孔及びノズル孔の内周面との間の対向間隙より小さく設定して，該開弁間隙を，噴射燃料流量を決定する計量部としたことを第１の特徴とする。尚，前記電磁作動装置は，後述する本発明の実施例中の弁ばね２２及びコイル組立体２８に対応する。
【００１０】
また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記ピントルの外周面を，前記弁部側から順テーパ面，反転面及び逆テーパ面を順次連ねて構成し，その順テーパ面は，前記弁部から離れるにつれて前記弁孔を過ぎるまで縮径する形状をなし，反転面は，順テーパ面を逆テーパ面に連続的に連結するように湾曲し，逆テーパ面は，前記ノズル孔内でピントル先端に向かって拡径する形状をなすことを第２の特徴とする。
【００１１】
さらに，本発明は，第２の特徴に加えて，前記弁孔の軸方向長さを，その直径より小さく設定したことを第３の特徴とする。
【００１２】
さらにまた，本発明は，第１〜第３の特徴の何れかに加えて，前記ピントルの先端面を，前記ノズル孔の出口より軸方向内方に配置したことを第４の特徴とする。
【００１３】
さらにまた，本発明は，第１〜第４の特徴の何れかに加えて，前記ニードル弁の，前記弁座に着座する弁部の外周面を，前記ニードル弁の軸線上に中心を置いた球面の一部で形成したことを第５の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の特徴によれば，ニードル弁の開弁時，弁部及び弁座間の開弁間隙を，ピントルの外周面と弁孔及びノズル孔の内周面との間の対向間隙より小さく設定して，該開弁間隙を，噴射燃料流量を決定する計量部としたので，噴射燃料流量の計量は，ニードル弁の開弁時，高圧燃料通路内の高圧燃料が弁孔に出て減圧沸騰する前に行われることになり，高圧燃料の減圧沸騰により発生する気泡の影響を受けることがなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができる。
【００１５】
しかも，エンジンからの吹き返しガス中の煤がピントルの外周面や弁孔及びノズル孔の内周面に付着，堆積しても，その堆積物により，弁座及び弁部間の計量部，即ち開弁間隙が影響されることもなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができ，エンジン性能の安定化に寄与し得る。
【００１６】
さらに，弁座及び弁部間の計量部となる開弁間隙は，ニードル弁の開弁ストロークを調節することで簡単に調節可能にあり，その調節によって，噴射燃料流量の変更要求に対し簡単に対応することができる。
【００１７】
本発明の第２の特徴によれば，前記計量部で計量された高圧燃料は，弁孔に出ると，減圧沸騰を開始し，弁孔からノズル孔に移ると，一気に減圧沸騰して多量の気泡を発生し，霧化が効果的に促進される。その霧化燃料は，ピントルの外周面，即ち順テーパ面，反転面及び逆テーパ面によって流れをスムーズに誘導されることで，中空円錐状に拡散する一条の噴霧フォームを形成する。しかも，この中空円錐状の噴霧フォームの広がり角度は，逆テーパ面の中心角度の選定により所望通り容易に設定することができる。その際，円錐状のノズル孔の内周面は，その出口に向かってピントルの逆テーパ面から遠ざかるので，上記中空円錐状の噴霧フォームの形成に干渉しない。このように所望通りの広がり角度を持つ中空円錐状の噴霧フォームは，小排気量エンジンにおいても，小径の吸気ポート内面への燃料付着を防ぎ，低燃費性と出力性能の向上に寄与し得る。
【００１８】
本発明の第３の特徴によれば，弁孔の軸方向長さを，その直径より小さく設定したことで，ニードル弁の開弁時，高圧燃料が短時間で弁孔を通過することができ，これによりノズル孔での高圧燃料の減圧沸騰を早め，その霧化を，より効果的に促進することができる。
【００１９】
本発明の第４の特徴によれば，ピントルがノズル孔の外方に突出することはなく，したがってピントル型電磁式燃料噴射弁の取り扱い中，弁ハウジングの先端が他物と接することがあっても，弁ハウジングによりピントルを保護することができる。
【００２０】
本発明の第５の特徴によれば，ニードル弁がその閉弁時に傾動しても，弁部の弁座への着座状態を常に正常に保つことができ，高圧燃料の弁座からの無用なリークを簡単に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係るピントル型電磁式燃料噴射弁の縦断面図。
【図２】図１の２部拡大図。
【図３】図２の３部拡大図（ニードル弁の閉弁状態）。
【図４】ニードル弁の開弁状態を示す，図３との対応図。
【図５】従来のピントル型電磁式燃料噴射弁のピントル周辺部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００２３】
先ず，図１及び図２において，ピントル型燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング１は，円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端に同軸状に液密に溶接される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端に同軸状に液密に溶接される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の後端部内周面に同軸状に液密に嵌合，固定される円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端部に同軸状に液密に連結される燃料入口筒１３とで構成される。燃料入口筒１３には，燃料フィルタ１４が装着されると共に，図示しない燃料ポンプからの高圧燃料を供給する燃料導管（図示せず）が接続されるようになっている。而して，燃料入口筒１３から弁座部材３に至る中空部は高圧燃料通路２となる。
【００２４】
図２及び図３に示すように，弁座部材３には，高圧燃料通路２の下流端となる円錐状の弁座７と，この弁座７の後端に連なる漏斗状の燃料集合誘導孔９と，その燃料集合誘導孔９の大径端に連なる第１ガイド孔１２とが設けられ，燃料集合誘導孔９の中心角度は，弁座７の中心角度より大きく設定される。
【００２５】
弁座部材３には，また，弁座７の小径端に順次連なる円筒状の弁孔８及び円錐状のノズル孔１０が設けられ，その円筒状の弁孔８は，その軸方向長さｈが直径ｄより小さくなるように形成される（図３参照）。
【００２６】
図２に示すように，磁性円筒体４の中空部は，第１ガイド孔１２より大径の第２ガイド孔１２′とされる。非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング１内に弁コア結合体Ｖが収容される。この弁コア結合体Ｖは，前記第１ガイド孔１２に摺動自在に嵌合され弁座７と協働して弁孔８を開閉するニードル弁１６と，このニードル弁１６の後端に一体に連結されて前記第２ガイド孔１２′に摺動自在に嵌合され，固定コア５の前端面と対向する可動コア１５とで構成される。
【００２７】
ニードル弁１６の，第１ガイド孔１２に摺動自在に嵌合される鍔状のジャーナル部２５には，高圧燃料通路２での燃料の流れを許容する複数の切欠き２６が設けられる。また，ニードル弁１６の，弁座７に着座し得る弁部１６ａの外周面は，ニードル弁１６の軸線Ｙ上に中心Ｃを持つ球面Ｓの一部で形成される。
【００２８】
上記弁部１６ａには，弁孔８を貫通してノズル孔１０内に突入配置されるピントル１７が一体に連設される。このピントル１７の外周面は，弁部１６ａ側から順テーパ面１７ａ，反転面１７ｂ及び逆テーパ面１７ｃを順次一体に連ねて構成され，順テーパ面１７ａは，弁部１６ａから離れるにつれて弁孔８を過ぎるまで縮径する形状をなし，反転面１７ｂは，順テーパ面１７ａを逆テーパ面１７ｃに連続的に連結するように湾曲しており，逆テーパ面１７ｃは，ノズル孔１０内でピントル１７先端に向かって拡径する形状をなしており，その逆テーパ面１７ｃの先端面，即ちピントル１７の先端面は，ノズル孔１０の出口より軸方向内方に配置される。また逆テーパ面１７ｃの中心角度αは，円錐上のノズル孔１０の中心角βより小さく設定される。こうして，図４に示すように，ピントル１７の外周面と，弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２は，ノズル孔１０の出口に向かって拡大することになる。しかも，ピントル１７の外周面とノズル孔１０の内周面との対向間隙ｇ３の拡大率は，ピントル１７の外周面と弁孔８の内周面との対向間隙ｇ２の拡大率より大きくなっている。
【００２９】
また，図４に示すように，ニードル弁１６の開弁時，弁部１６ａ及び弁座７間の開弁間隙ｇ１は，ピントル１７の外周面と弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２，ｇ３より小さく設定され，この開弁間隙ｇ１が，噴射燃料流量を決定する計量部とされる。
【００３０】
再び，図１及び図２において，弁コア結合体Ｖには，可動コア１５の後端面から弁部１６ａの手前で終わる縦孔１９と，この縦孔１９を，ニードル弁１６の外周面に連通する複数の横孔２０とが設けられる。縦孔１９の途中には，可動コア１５内周面の段部よりなるばね座２４が設けられる。縦孔１９は，固定コア５の中空部と連通する。
【００３１】
また固定コア５の中空部には，パイプ状のリテーナ２３が嵌合して固定され，このリテーナ２３と，前記ばね座２４との間に，弁コア結合体Ｖを弁座７側に付勢する弁ばね２２が縮設される。
【００３２】
可動コア１５の内周面には，高硬度で非磁性の円筒状ストッパ部材１８が弁ばね２２を囲繞するようにして固着される。このストッパ部材１８は，その外端を可動コア１５の後端吸引面から僅かに突出させていて，通常，弁コア結合体Ｖの開弁ストロークに相当する間隙を存して固定コア５の前端吸引面と対置される。
【００３３】
弁ハウジング１の外周にはコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４から非磁性円筒体６及び固定コア５にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，このコイル組立体２８を収容する円筒状のコイルハウジング３１が磁性円筒体４に一体に連設される。このコイルハウジング３１の開放された後端部と固定コア５との間にヨーク３５が圧入固定される。
【００３４】
コイルハウジング３１の後半部から燃料入口筒１３にかけて，それらの外周面に射出成形による硬質合成樹脂製の被覆体３２が形成される。その際，上記合成樹脂はコイルハウジング３１内にも充填されてコイル組立体２８を埋封する。またこの被覆体３２の中間部には，一側方に突出するカプラ３４が一体成形され，このカプラ３４は，コイル３０に連なる給電用端子３３を保持する。
【００３５】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００３６】
コイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で弁コア結合体Ｖは前方に押圧され，ニードル弁１６を弁座７に着座させている（図３参照）。この閉弁状態では，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒１３に圧送された燃料は，弁ハウジング１内の高圧燃料通路２に待機する。
【００３７】
いま，コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束が固定コア５からヨーク３５，コイルハウジング３１及び磁性円筒体４を経て，非磁性円筒体６を迂回しながら可動コア１５へ，そして固定コア５へと順次走り，これに伴い発生する磁力により可動コア１５が弁ばね２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，ニードル弁１６が弁座７から離座する（図４参照）ので，弁ハウジング１の高圧燃料通路２に待機していた高圧燃料は，燃料集合誘導孔９に沿って弁座７に進み，ニードル弁１６の弁部１６ａ及び弁座７の開弁間隙ｇ１，即ち計量部で流量を計量された後，弁孔８に出て減圧沸騰を開始する。したがって，噴射燃料流量の計量は，高圧燃料の減圧沸騰する前に行われることになり，高圧燃料の減圧沸騰により発生する気泡の影響を受けることがなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができる。
【００３８】
しかも，エンジンからの吹き返しガス中の煤Ｄがピントル１７の外周面や弁孔８及びノズル孔１０の内周面に付着，堆積しても，その堆積物により，弁座７及び弁部１６ａ間の計量部，即ち開弁間隙ｇ１が影響されることもなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができ，エンジン性能の安定化に寄与し得る。
【００３９】
また，弁座７及び弁部１６ａ間の計量部となる開弁間隙ｇ１は，ニードル弁１６の開弁ストロークを調節することで簡単に調節可能にあり，その調節によって，噴射燃料流量の変更要求に対し簡単に対応することができる。具体的には，例えば，可動コア１５の内周面に嵌合，固定される非磁性の円筒状ストッパ部材１８の突出量を予め多目に設定しておき，噴射燃料流量の変更要求に応じて，切削によりストッパ部材１８の突出量を適宜減少させることにより，弁座７及び弁部１６ａ間の開弁間隙ｇ１を簡単に調整することができる。したがって，新たな部品の作製は不要であり，コストの低減に寄与す得る。
【００４０】
また，弁孔８の軸方向長さｈは，その直径ｄより小さく設定されることで，ニードル弁１６の開弁時，高圧燃料が短時間で弁孔８を通過することができ，これによりノズル孔１０での高圧燃料の減圧沸騰を早め，その霧化を，より効果的に促進することができる。
【００４１】
弁孔８からノズル孔１０に移った霧化燃料は，ピントル１７の外周面の順テーパ面１７ａ，反転面１７ｂ及び逆テーパ面１７ｃによって流れをスムーズに誘導されることで，中空円錐状に拡散する一条の噴霧フォームＦを形成する。しかも，この中空円錐状の噴霧フォームＦの広がり角度は，逆テーパ面１７ｃの中心角度αの選定により所望通り容易に設定することができる。その際，円錐状のノズル孔１０の内周面は，その出口に向かってピントル１７の逆テーパ面１７ｃから遠ざかるので，上記中空円錐状の噴霧フォームＦの形成に干渉しない。
【００４２】
このように所望通りの広がり角度を持つ中空円錐状の噴霧フォームＦを得ることができから，このピントル型電磁式燃料噴射弁Ｉを小排気量エンジンに採用する場合，噴射燃料の小径の吸気ポート内面への付着を防ぐことができ，低燃費性と出力性能の向上に寄与し得る。
【００４３】
また，ピントル１７の先端面は，ノズル孔１０の出口端より軸方向内方に配置されるので，ピントル１７がノズル孔１０の外方に突出することはなく，したがってピントル型電磁式燃料噴射弁Ｉの取り扱い中，弁ハウジング１の先端が他物と接することがあっても，弁ハウジング１によりピントル１７を保護することができる。
【００４４】
また，ニードル弁１６の，前記弁座７に着座する弁部１６ａの外周面は，前記ニードル弁１６の軸線Ｙ上に中心Ｃを置いた球面Ｓの一部で形成されるので，ニードル弁１６がその閉弁時に傾動しても，弁部１６ａの弁座７への着座状態を常に正常に保つことができ，高圧燃料の弁座７からの無用なリークを簡単に防ぐことができる。
【００４５】
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設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｉ・・・・・電磁式燃料噴射弁
２・・・・・高圧燃料通路
７・・・・・弁座
８・・・・・弁孔
１０・・・・ノズル孔
１６・・・・ニードル弁
１７・・・・ピントル
１７ａ・・・順テーパ面
１７ｂ・・・反転面
１７ｃ・・・逆テーパ面
２２，２８・・・・電磁作動装置（弁ばね，コイル組立体）
ｇ１・・・・開弁間隙
ｇ２・・・・対向間隙
ｇ３・・・・対向間隙
ｄ・・・・・弁孔の直径
ｈ・・・・・弁孔の軸方向長さ
Ｓ・・・・・球面
Ｃ・・・・・球面の中心
Ｙ・・・・・ニードル弁の軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は，内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，高圧燃料通路，並びにこの高圧燃料通路の下流端に順次連なる円錐状の弁座，円筒状の弁孔及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔を有する弁ハウジングと，前記高圧燃料通路の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉するニードル弁と，このニードル弁を開閉作動する電磁作動装置とを備え，前記ニードル弁に，前記弁孔を貫通して前記ノズル孔内に突入配置されるピントルを連設したピントル型電磁式燃料噴射弁の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピントル型電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
【０００３】
従来のピントル型電磁式燃料噴射弁では，図５に示すように，ピントル０１７の主要部を円柱状に形成し，この円柱状主要部の外周面と，それを囲繞する円筒状の弁孔０８の内周面との間に画成される円筒状間隙ｇを，ニードル弁０１６の開弁時に噴射燃料流量を決定する計量部としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８６０４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで，上記のように，ピントル０１７の円柱状主要部の外周面と，円筒状の弁孔０８の内周との間の円筒状間隙ｇを，噴射燃料流量を決定する計量部とするものでは，その計量部が弁座の下流側に位置することになるため，ニードル弁０１６の開弁時，弁座０７を通過した高圧燃料は上記計量部に到達する間に，減圧沸騰により多量の気泡を発生し，その気泡が計量部での噴射燃料流量の計量を不安定にさせる。
【０００６】
また，エンジンからの吹き返しガス中の煤が，上記計量部に対応するピントル０１７の外周面や弁孔０８内周面に付着，堆積して，前記間隙ｇを狭めることもあるので，その堆積物も，噴射燃料流量の計量を狂わせる一因となる。
【０００７】
さらに，仕様の変更要請により，噴射燃料の流量を変更するために，上記円筒状間隙ｇを変更する場合には，ピントル０１７の円柱状主要部の外径や弁孔０８の円筒状内周面の内径を変更しなければならず，新規に作製する部品が必要となり，コストの低減が困難となる。
【０００８】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，噴射燃料の流量の計量を常に安定的に行うことを可能にし，また噴射燃料流量の変更の要求に対しても簡単に対応し得るピントル型電磁式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】
【０００９】
上記目的を達成するために，本発明は，高圧燃料通路，並びにこの高圧燃料通路の下流端に順次連なる円錐状の弁座，円筒状の弁孔及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔を有する弁ハウジングと，前記高圧燃料通路の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座と協働して前記弁孔を開閉するニードル弁と，このニードル弁を開閉作動する電磁作動装置とを備え，前記ニードル弁に，前記弁孔を貫通して前記ノズル孔内に突入配置されるピントルを連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において，前記ピントルを，その外周面と弁孔及びノズル孔の内周面との間の対向間隙が前記ノズル孔の出口に向かって拡大するように形成し，前記ニードル弁の開弁時，前記弁部及び弁座間の開弁間隙を，前記ピントルと前記弁孔及びノズル孔の内周面との間の対向間隙より小さく設定して，該開弁間隙を，噴射燃料流量を決定する計量部としたことを第１の特徴とする。尚，前記電磁作動装置は，後述する本発明の実施例中の弁ばね２２及びコイル組立体２８に対応する。
【００１０】
また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記ピントルの外周面を，前記弁部側から順テーパ面，反転面及び逆テーパ面を順次連ねて構成し，その順テーパ面は，前記弁部から離れるにつれて前記弁孔を過ぎるまで縮径する形状をなし，反転面は，順テーパ面を逆テーパ面に連続的に連結するように湾曲し，逆テーパ面は，前記ノズル孔内でピントル先端に向かって拡径する形状をなすことを第２の特徴とする。
【００１１】
さらに，本発明は，第２の特徴に加えて，前記弁孔の軸方向長さを，その直径より小さく設定したことを第３の特徴とする。
【００１２】
さらにまた，本発明は，第１〜第３の特徴の何れかに加えて，前記ピントルの先端面を，前記ノズル孔の出口より軸方向内方に配置したことを第４の特徴とする。
【００１３】
さらにまた，本発明は，第１〜第４の特徴の何れかに加えて，前記ニードル弁の，前記弁座に着座する弁部の外周面を，前記ニードル弁の軸線上に中心を置いた球面の一部で形成したことを第５の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の特徴によれば，ニードル弁の開弁時，弁部及び弁座間の開弁間隙を，ピントルの外周面と弁孔及びノズル孔の内周面との間の対向間隙より小さく設定して，該開弁間隙を，噴射燃料流量を決定する計量部としたので，噴射燃料流量の計量は，ニードル弁の開弁時，高圧燃料通路内の高圧燃料が弁孔に出て減圧沸騰する前に行われることになり，高圧燃料の減圧沸騰により発生する気泡の影響を受けることがなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができる。
【００１５】
しかも，エンジンからの吹き返しガス中の煤がピントルの外周面や弁孔及びノズル孔の内周面に付着，堆積しても，その堆積物により，弁座及び弁部間の計量部，即ち開弁間隙が影響されることもなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができ，エンジン性能の安定化に寄与し得る。
【００１６】
さらに，弁座及び弁部間の計量部となる開弁間隙は，ニードル弁の開弁ストロークを調節することで簡単に調節可能にあり，その調節によって，噴射燃料流量の変更要求に対し簡単に対応することができる。
【００１７】
本発明の第２の特徴によれば，前記計量部で計量された高圧燃料は，弁孔に出ると，減圧沸騰を開始し，弁孔からノズル孔に移ると，一気に減圧沸騰して多量の気泡を発生し，霧化が効果的に促進される。その霧化燃料は，ピントルの外周面，即ち順テーパ面，反転面及び逆テーパ面によって流れをスムーズに誘導されることで，中空円錐状に拡散する一条の噴霧フォームを形成する。しかも，この中空円錐状の噴霧フォームの広がり角度は，逆テーパ面の中心角度の選定により所望通り容易に設定することができる。その際，円錐状のノズル孔の内周面は，その出口に向かってピントルの逆テーパ面から遠ざかるので，上記中空円錐状の噴霧フォームの形成に干渉しない。このように所望通りの広がり角度を持つ中空円錐状の噴霧フォームは，小排気量エンジンにおいても，小径の吸気ポート内面への燃料付着を防ぎ，低燃費性と出力性能の向上に寄与し得る。
【００１８】
本発明の第３の特徴によれば，弁孔の軸方向長さを，その直径より小さく設定したことで，ニードル弁の開弁時，高圧燃料が短時間で弁孔を通過することができ，これによりノズル孔での高圧燃料の減圧沸騰を早め，その霧化を，より効果的に促進することができる。
【００１９】
本発明の第４の特徴によれば，ピントルがノズル孔の外方に突出することはなく，したがってピントル型電磁式燃料噴射弁の取り扱い中，弁ハウジングの先端が他物と接することがあっても，弁ハウジングによりピントルを保護することができる。
【００２０】
本発明の第５の特徴によれば，ニードル弁がその閉弁時に傾動しても，弁部の弁座への着座状態を常に正常に保つことができ，高圧燃料の弁座からの無用なリークを簡単に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係るピントル型電磁式燃料噴射弁の縦断面図。
【図２】図１の２部拡大図。
【図３】図２の３部拡大図（ニードル弁の閉弁状態）。
【図４】ニードル弁の開弁状態を示す，図３との対応図。
【図５】従来のピントル型電磁式燃料噴射弁のピントル周辺部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００２３】
先ず，図１及び図２において，ピントル型燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング１は，円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端に同軸状に液密に溶接される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端に同軸状に液密に溶接される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の後端部内周面に同軸状に液密に嵌合，固定される円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端部に同軸状に液密に連結される燃料入口筒１３とで構成される。燃料入口筒１３には，燃料フィルタ１４が装着されると共に，図示しない燃料ポンプからの高圧燃料を供給する燃料導管（図示せず）が接続されるようになっている。而して，燃料入口筒１３から弁座部材３に至る中空部は高圧燃料通路２となる。
【００２４】
図２及び図３に示すように，弁座部材３には，高圧燃料通路２の下流端となる円錐状の弁座７と，この弁座７の後端に連なる漏斗状の燃料集合誘導孔９と，その燃料集合誘導孔９の大径端に連なる第１ガイド孔１２とが設けられ，燃料集合誘導孔９の中心角度は，弁座７の中心角度より大きく設定される。
【００２５】
弁座部材３には，また，弁座７の小径端に順次連なる円筒状の弁孔８及び円錐状のノズル孔１０が設けられ，その円筒状の弁孔８は，その軸方向長さｈが直径ｄより小さくなるように形成される（図３参照）。
【００２６】
図２に示すように，磁性円筒体４の中空部は，第１ガイド孔１２より大径の第２ガイド孔１２′とされる。非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング１内に弁コア結合体Ｖが収容される。この弁コア結合体Ｖは，前記第１ガイド孔１２に摺動自在に嵌合され弁座７と協働して弁孔８を開閉するニードル弁１６と，このニードル弁１６の後端に一体に連結されて前記第２ガイド孔１２′に摺動自在に嵌合され，固定コア５の前端面と対向する可動コア１５とで構成される。
【００２７】
ニードル弁１６の，第１ガイド孔１２に摺動自在に嵌合される鍔状のジャーナル部２５には，高圧燃料通路２での燃料の流れを許容する複数の切欠き２６が設けられる。また，ニードル弁１６の，弁座７に着座し得る弁部１６ａの外周面は，ニードル弁１６の軸線Ｙ上に中心Ｃを持つ球面Ｓの一部で形成される。
【００２８】
上記弁部１６ａには，弁孔８を貫通してノズル孔１０内に突入配置されるピントル１７が一体に連設される。このピントル１７の外周面は，弁部１６ａ側から順テーパ面１７ａ，反転面１７ｂ及び逆テーパ面１７ｃを順次一体に連ねて構成され，順テーパ面１７ａは，弁部１６ａから離れるにつれて弁孔８を過ぎるまで縮径する形状をなし，反転面１７ｂは，順テーパ面１７ａを逆テーパ面１７ｃに連続的に連結するように湾曲しており，逆テーパ面１７ｃは，ノズル孔１０内でピントル１７先端に向かって拡径する形状をなしており，その逆テーパ面１７ｃの先端面，即ちピントル１７の先端面は，ノズル孔１０の出口より軸方向内方に配置される。また逆テーパ面１７ｃの中心角度αは，円錐上のノズル孔１０の中心角βより小さく設定される。こうして，図４に示すように，ピントル１７の外周面と，弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２は，ノズル孔１０の出口に向かって拡大することになる。しかも，ピントル１７の外周面とノズル孔１０の内周面との対向間隙ｇ３の拡大率は，ピントル１７の外周面と弁孔８の内周面との対向間隙ｇ２の拡大率より大きくなっている。
【００２９】
また，図４に示すように，ニードル弁１６の開弁時，弁部１６ａ及び弁座７間の開弁間隙ｇ１は，ピントル１７の外周面と弁孔８及びノズル孔１０の内周面との間の対向間隙ｇ２，ｇ３より小さく設定され，この開弁間隙ｇ１が，噴射燃料流量を決定する計量部とされる。
【００３０】
再び，図１及び図２において，弁コア結合体Ｖには，可動コア１５の後端面から弁部１６ａの手前で終わる縦孔１９と，この縦孔１９を，ニードル弁１６の外周面に連通する複数の横孔２０とが設けられる。縦孔１９の途中には，可動コア１５内周面の段部よりなるばね座２４が設けられる。縦孔１９は，固定コア５の中空部と連通する。
【００３１】
また固定コア５の中空部には，パイプ状のリテーナ２３が嵌合して固定され，このリテーナ２３と，前記ばね座２４との間に，弁コア結合体Ｖを弁座７側に付勢する弁ばね２２が縮設される。
【００３２】
可動コア１５の内周面には，高硬度で非磁性の円筒状ストッパ部材１８が弁ばね２２を囲繞するようにして固着される。このストッパ部材１８は，その外端を可動コア１５の後端吸引面から僅かに突出させていて，通常，弁コア結合体Ｖの開弁ストロークに相当する間隙を存して固定コア５の前端吸引面と対置される。
【００３３】
弁ハウジング１の外周にはコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４から非磁性円筒体６及び固定コア５にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，このコイル組立体２８を収容する円筒状のコイルハウジング３１が磁性円筒体４に一体に連設される。このコイルハウジング３１の開放された後端部と固定コア５との間にヨーク３５が圧入固定される。
【００３４】
コイルハウジング３１の後半部から燃料入口筒１３にかけて，それらの外周面に射出成形による硬質合成樹脂製の被覆体３２が形成される。その際，上記合成樹脂はコイルハウジング３１内にも充填されてコイル組立体２８を埋封する。またこの被覆体３２の中間部には，一側方に突出するカプラ３４が一体成形され，このカプラ３４は，コイル３０に連なる給電用端子３３を保持する。
【００３５】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００３６】
コイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で弁コア結合体Ｖは前方に押圧され，ニードル弁１６を弁座７に着座させている（図３参照）。この閉弁状態では，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒１３に圧送された燃料は，弁ハウジング１内の高圧燃料通路２に待機する。
【００３７】
いま，コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束が固定コア５からヨーク３５，コイルハウジング３１及び磁性円筒体４を経て，非磁性円筒体６を迂回しながら可動コア１５へ，そして固定コア５へと順次走り，これに伴い発生する磁力により可動コア１５が弁ばね２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，ニードル弁１６が弁座７から離座する（図４参照）ので，弁ハウジング１の高圧燃料通路２に待機していた高圧燃料は，燃料集合誘導孔９に沿って弁座７に進み，ニードル弁１６の弁部１６ａ及び弁座７の開弁間隙ｇ１，即ち計量部で流量を計量された後，弁孔８に出て減圧沸騰を開始する。したがって，噴射燃料流量の計量は，高圧燃料の減圧沸騰する前に行われることになり，高圧燃料の減圧沸騰により発生する気泡の影響を受けることがなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができる。
【００３８】
しかも，エンジンからの吹き返しガス中の煤Ｄがピントル１７の外周面や弁孔８及びノズル孔１０の内周面に付着，堆積しても，その堆積物により，弁座７及び弁部１６ａ間の計量部，即ち開弁間隙ｇ１が影響されることもなく，計量部での噴射燃料流量の計量を安定させることができ，エンジン性能の安定化に寄与し得る。
【００３９】
また，弁座７及び弁部１６ａ間の計量部となる開弁間隙ｇ１は，ニードル弁１６の開弁ストロークを調節することで簡単に調節可能にあり，その調節によって，噴射燃料流量の変更要求に対し簡単に対応することができる。具体的には，例えば，可動コア１５の内周面に嵌合，固定される非磁性の円筒状ストッパ部材１８の突出量を予め多目に設定しておき，噴射燃料流量の変更要求に応じて，切削によりストッパ部材１８の突出量を適宜減少させることにより，弁座７及び弁部１６ａ間の開弁間隙ｇ１を簡単に調整することができる。したがって，新たな部品の作製は不要であり，コストの低減に寄与す得る。
【００４０】
また，弁孔８の軸方向長さｈは，その直径ｄより小さく設定されることで，ニードル弁１６の開弁時，高圧燃料が短時間で弁孔８を通過することができ，これによりノズル孔１０での高圧燃料の減圧沸騰を早め，その霧化を，より効果的に促進することができる。
【００４１】
弁孔８からノズル孔１０に移った霧化燃料は，ピントル１７の外周面の順テーパ面１７ａ，反転面１７ｂ及び逆テーパ面１７ｃによって流れをスムーズに誘導されることで，中空円錐状に拡散する一条の噴霧フォームＦを形成する。しかも，この中空円錐状の噴霧フォームＦの広がり角度は，逆テーパ面１７ｃの中心角度αの選定により所望通り容易に設定することができる。その際，円錐状のノズル孔１０の内周面は，その出口に向かってピントル１７の逆テーパ面１７ｃから遠ざかるので，上記中空円錐状の噴霧フォームＦの形成に干渉しない。
【００４２】
このように所望通りの広がり角度を持つ中空円錐状の噴霧フォームＦを得ることができから，このピントル型電磁式燃料噴射弁Ｉを小排気量エンジンに採用する場合，噴射燃料の小径の吸気ポート内面への付着を防ぐことができ，低燃費性と出力性能の向上に寄与し得る。
【００４３】
また，ピントル１７の先端面は，ノズル孔１０の出口端より軸方向内方に配置されるので，ピントル１７がノズル孔１０の外方に突出することはなく，したがってピントル型電磁式燃料噴射弁Ｉの取り扱い中，弁ハウジング１の先端が他物と接することがあっても，弁ハウジング１によりピントル１７を保護することができる。
【００４４】
また，ニードル弁１６の，前記弁座７に着座する弁部１６ａの外周面は，前記ニードル弁１６の軸線Ｙ上に中心Ｃを置いた球面Ｓの一部で形成されるので，ニードル弁１６がその閉弁時に傾動しても，弁部１６ａの弁座７への着座状態を常に正常に保つことができ，高圧燃料の弁座７からの無用なリークを簡単に防ぐことができる。
【００４５】
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設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｉ・・・・・電磁式燃料噴射弁
２・・・・・高圧燃料通路
７・・・・・弁座
８・・・・・弁孔
１０・・・・ノズル孔
１６・・・・ニードル弁
１７・・・・ピントル
１７ａ・・・順テーパ面
１７ｂ・・・反転面
１７ｃ・・・逆テーパ面
２２，２８・・・・電磁作動装置（弁ばね，コイル組立体）
ｇ１・・・・開弁間隙
ｇ２・・・・対向間隙
ｇ３・・・・対向間隙
ｄ・・・・・弁孔の直径
ｈ・・・・・弁孔の軸方向長さ
Ｓ・・・・・球面
Ｃ・・・・・球面の中心
Ｙ・・・・・ニードル弁の軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料通路（２），並びにこの高圧燃料通路（２）の下流端に順次連なる円錐状の弁座（７），円筒状の弁孔（８）及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔（１０）を有する弁ハウジング（１）と，前記高圧燃料通路（２）の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座（７）と協働して前記弁孔（８）を開閉する弁部（１６ａ）を持つニードル弁（１６）と，このニードル弁（１６）を開閉作動する電磁作動装置（２２，２８）とを備え，前記ニードル弁（１６）に，前記弁孔（８）を貫通して前記ノズル孔（１０）内に突入配置されるピントル（１７）を連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において， 前記ピントル（１７）を，その外周面と前記弁孔（８）及び前記ノズル孔（１０）の内周面との間の対向間隙（ｇ２，ｇ３）が前記ノズル孔（１０）の出口に向かって拡大するように形成し，
前記ニードル弁（１６）の開弁時，その弁部（１６ａ）及び弁座（７）間の開弁間隙（ｇ１）を，前記ピントル（１７）の外周面と前記弁孔（８）及びノズル孔（１０）の内周面との間の対向間隙（ｇ２，ｇ３）より小さく設定して，該開弁間隙（ｇ１）を，噴射燃料流量を決定する計量部としたことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記ピントル（１７）の外周面を，前記弁部（１６ａ）側から順テーパ面（１７ａ），反転面（１７ｂ）及び逆テーパ面（１７ｃ）を順次連ねて構成し，その順テーパ面（１７ａ）は，前記弁部（１６ａ）から離れるにつれて前記弁孔（８）を過ぎるまで縮径する形状をなし，反転面（１７ｂ）は，順テーパ面（１７ａ）を逆テーパ面（１７ｃ）に連続的に連結するように湾曲し，逆テーパ面（１７ｃ）は，前記ノズル孔（１０）内でピントル（１７）先端に向かって拡径する形状をなすことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記弁孔（８）の軸方向長さ（ｈ）を，その直径（ｄ）より小さく設定したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記ピントル（１７）の先端面を，前記ノズル孔（１０）の出口より軸方向内方に配置したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記ニードル弁（１６）の，前記弁座（７）に着座する弁部（１６ａ）の外周面を，前記ニードル弁（１６）の軸線（Ｙ）上に中心（Ｃ）を置いた球面（Ｓ）の一部で形成したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項１】
高圧燃料通路（２），並びにこの高圧燃料通路（２）の下流端に順次連なる円錐状の弁座（７），円筒状の弁孔（８）及び出口に向かって拡径する円錐状のノズル孔（１０）を有する弁ハウジング（１）と，前記高圧燃料通路（２）の内周面に摺動自在に支承されると共に，前記弁座（７）と協働して前記弁孔（８）を開閉する弁部（１６ａ）を持つニードル弁（１６）と，このニードル弁（１６）を開閉作動する電磁作動装置（２２，２８）とを備え，前記ニードル弁（１６）に，前記弁孔（８）を貫通して前記ノズル孔（１０）内に突入配置されるピントル（１７）を連設したピントル型電磁式燃料噴射弁において， 前記ピントル（１７）を，その外周面と前記弁孔（８）及び前記ノズル孔（１０）の内周面との間の対向間隙（ｇ２，ｇ３）が前記ノズル孔（１０）の出口に向かって拡大するように形成し，
前記ニードル弁（１６）の開弁時，その弁部（１６ａ）及び弁座（７）間の開弁間隙（ｇ１）を，前記ピントル（１７）の外周面と前記弁孔（８）及びノズル孔（１０）の内周面との間の対向間隙（ｇ２，ｇ３）より小さく設定して，該開弁間隙（ｇ１）を，噴射燃料流量を決定する計量部としたことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記ピントル（１７）の外周面を，前記弁部（１６ａ）側から順テーパ面（１７ａ），反転面（１７ｂ）及び逆テーパ面（１７ｃ）を順次連ねて構成し，その順テーパ面（１７ａ）は，前記弁部（１６ａ）から離れるにつれて前記弁孔（８）を過ぎるまで縮径する形状をなし，反転面（１７ｂ）は，順テーパ面（１７ａ）を逆テーパ面（１７ｃ）に連続的に連結するように湾曲し，逆テーパ面（１７ｃ）は，前記ノズル孔（１０）内でピントル（１７）先端に向かって拡径する形状をなすことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記弁孔（８）の軸方向長さ（ｈ）を，その直径（ｄ）より小さく設定したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記ピントル（１７）の先端面を，前記ノズル孔（１０）の出口より軸方向内方に配置したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のピントル型電磁式燃料噴射弁において，
前記ニードル弁（１６）の，前記弁座（７）に着座する弁部（１６ａ）の外周面を，前記ニードル弁（１６）の軸線（Ｙ）上に中心（Ｃ）を置いた球面（Ｓ）の一部で形成したことを特徴とするピントル型電磁式燃料噴射弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２２３１５４（Ｐ２０１０−２２３１５４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３２７９（Ｐ２００９−７３２７９）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]