JP2000018135A - 燃料噴射弁及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁装置の旋回流生成手段を改良することで、
加工が容易で、噴霧の偏心を防ぎつつ、弁シール性が良
好な弁装置を得る。 【解決手段】 ニードルバルブ１２の先端部の周りの旋
回流生成手段として、弁本体９の先端部にこれと一体に
旋回流生成部９ｃを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に筒内噴射用
燃料噴射弁に係り、燃料流に旋回手段により旋回エネル
ギーを与えて燃料噴射孔から噴射する形式の燃料噴射
弁、及び、その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の筒内噴射用燃料噴射弁の全
体を示す側面断面図、図７はその弁装置部の拡大断面
図、図８は旋回体の下面図、図９は旋回体周辺部の拡大
側面断面図である。これらの図において、１は筒内噴射
用燃料噴射弁で、ハウジング本体２と、このハウジング
本体２の一端にかしめ等の結合手段により支持された弁
装置３とを備えている。ハウジング本体２の他端には燃
料供給管４が接続され、筒内噴射用燃料噴射弁１の先端
部は内燃機関のシリンダーヘッド５の噴射弁挿入孔６に
挿入されシールされて取付けられている。弁装置３は、
小径円筒部７および大径円筒部８を持つ段付中空円筒形
の弁本体９と、この弁本体９内で中心孔先端に固着され
て燃料噴射孔１０を有する弁座１１と、ソレノイド装置
により弁座１１に離接して燃料噴射孔１０を開閉する弁
体であるニードルバルブ１２と、このニードルバルブ１
２を軸方向に案内するとともに、径方向内向きに弁座１
１の燃料噴射孔１０に流れ込もうとする燃料に旋回運動
を与える旋回体１３とを備えている。なお、弁装置３の
弁本体９はハウジング本体２と共働して筒内噴射用燃料
噴射弁１のハウジングを構成している。

【０００３】次に、図８及び図９において、１３は弁装
置３の旋回体を示しており、この旋回体１３は、その中
心に弁体であるニードルバルブ１２を囲んで軸方向に摺
動可能に支持する中心孔１５を持つほぼ中空筒形の部材
であって、弁装置３内に組み立てられたとき弁座１１に
接する第１の端面１６と、弁座１１と反対側の第２の端
面１７と、これら端面間にあって中空のハウジングの一
部である弁本体９の内周面１８に接する周面１９とを備
えている。そして、上記旋回体１３の第２の端面１７
は、その周辺部で弁本体９の内周面１８の肩部２０に当
接して支持されており、また径方向に延びた通路溝２１
が形成されていて、第２の端面１７の内周部から外周部
に燃料が流れることができるようにしてある。また、旋
回体１３の周面１９には、弁本体９の内周面１８に当接
して弁体９に対する位置を規定する複数の外周面部分２
９と、これら外周面部分２９間に設けられた平坦面であ
って、内周面１８とともに燃料の軸方向流路２２を形成
する流路部分２３とが形成されている。これらの軸方向
流路２２は、弁本体９の内周面１８と平坦な流路部分２
３との間の間隙であるので、断面形が片面凸レンズ状で
ある。なお、これらの軸方向流路２２は図示の例では６
本設けてあるが、４本あるいは８本でもよい。

【０００４】さらに、上記旋回体１３には、図８に示す
如く、弁座１１に面する軸方向端面、即ち第１の端面１
６側に、中心孔１５に隣接する内周辺に形成された所定
幅の内周環状溝２４と、一端で周面１９の流路部分２３
に接続されて、そこからほぼ径方向内側に延びて、他端
で内周環状溝２４に接線方向に接続された旋回溝２５と
が設けられている。また、旋回溝２５の溝の数は図示の
例では６本であるが、４本あるいは８本、更にはそれ以
上の適当な数でも良い。なお、図６中、２６はコア、２
７はコイル、２８はアマチュアである。

【０００５】次にその動作について説明する。以上のよ
うな構成の筒内噴射用燃料噴射弁１において、コイル２
７に通電すると、アマチュア２８、コア２６、ハウジン
グ本体２で構成される磁気通路に磁束が発生し、アマチ
ュア２８はコア２６側へ吸引動作し、アマチュア２８と
一体構造であるニードルバルブ１２が弁座１１から離れ
て間隙が形成される。すると、高圧の燃料は弁本体９か
ら、まず旋回体１３の第２の端面１７の通路溝２１を通
って、周面の軸方向流路２２を流れ、第１の端面１６の
旋回溝２５に流入して径方向内側に流れ、第１の端面１
６の内周環状溝２４に向かってその接線方向に流れ込
み、旋回流となって弁座１１の噴射孔１０内に入り、そ
の先端出口から噴霧される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な燃料噴射弁において、ニードルバルブ１２の弁座１１
への着座時に、良好な弁シール性を得るためには、ニー
ドルバルブ１２と、旋回体中心孔１５が開弁時に干渉し
ないようにしなくてはならない。かといって、この干渉
を防ぐために、旋回体中心孔１５とニードルバルブ外径
１２ａのクリアランスを大きくすると、開弁時にニード
ルバルブが傾きを持つため噴霧に偏りが生じる。特に筒
内噴射用燃料噴射弁のように、噴霧の形状が直接エンジ
ンの燃焼性能を左右する場合には、この噴霧の偏心を抑
えることが重要となる。よって、噴霧の偏りを防ぎ、か
つ閉弁時に良好なシール性を得るためには、旋回体中心
孔１５とニードルバルブ外径１２ａとの隙間の量を噴霧
が偏心しない隙間の量以下とし、かつ、ニードルバルブ
の第一摺動部である弁本体内径９ａと第二摺動部である
旋回体中心孔１５の同軸度を高精度にすることで、旋回
体中心孔１５とニードルバルブ外径１２ａの開弁時の干
渉を防ぐ必要がある。そこで、弁本体に旋回体を組み付
けた後の弁本体内径と旋回体中心孔の同軸度を高精度と
するため、組み付け前の弁本体や旋回体を非常に高精度
で仕上げ、組み付けを行なっていた。しかし、弁本体内
径と旋回体中心孔の同軸度を高精度とするため、各部品
を非常に高精度で仕上げることは、コストの面で問題と
なる。また、弁本体や旋回体の単品精度を高精度として
いても、組み付け時に変形・偏心が発生する。例えば、
弁本体と旋回体を圧入する場合には、圧入時の偏心・変
形等が発生する。弁本体に旋回体を隙間ばめにする場合
には、この隙間分の偏心が発生する。ここで、弁本体の
旋回体挿入部内径と旋回体外径を寸法別に層別し隙間の
量が小さな値になるよう組み合わせを決めることで偏心
を小さくする方法もあるが、これもコスト・工数の点が
問題になる。このように、単品の精度をいくら向上させ
ても、組み付け後の弁本体内径と旋回体中心孔の同軸度
を高精度とすることには限界があり、噴霧の偏心を防ぎ
つつ、弁シール性を良好とすることは、難しい問題であ
った。

【０００７】この発明は上述のような問題点を解決し、
噴霧の偏心を防ぎつつ、弁シール性を良好として歩留り
向上を実現でき、かつ低コストにて得られる燃料噴射
弁、及びその製造方法を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る燃料噴射弁は、ニードルバルブが貫通する弁本体の先
端部に、燃料流に旋回流を発生させる手段を設けてなる
燃料噴射弁において、旋回流を発生させる部分を、弁本
体の先端部に別部品でなく一体的に形成したものであ
る。

【０００９】この発明の請求項２に係る燃料噴射弁は、
弁本体全体を、金属粉末射出成形にて製作したものであ
る。

【００１０】この発明の請求項３に係る燃料噴射弁は、
弁本体のうち、旋回流を与える部分を、金属粉末射出成
形にて製作し、その他の部分を金属粉末射出成形以外の
加工にて製作し、両者を溶接等により固定して一体部品
としたものである。

【００１１】この発明の請求項４に係る燃料噴射弁は、
弁本体の旋回流生成部の外周部と、弁座の円筒部の内周
部の間に設けた隙間を、燃料の軸方向通路としたもので
ある。

【００１２】この発明の請求項５に係る燃料噴射弁は、
旋回流生成部の、燃料を内周側から外周側運ぶ通路孔の
数は、旋回溝あるいはそれに相当する部分の数以下とし
たものである。

【００１３】この発明の請求項６に係る燃料噴射弁の製
造方法は、弁本体のニードルバルブ摺動部（第一摺動
部）と旋回流生成部の内径部（第二摺動部）を同時加工
するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態を図について説明する。図１，図２は実施の形
態１を示すもので、図１は筒内噴射用燃料噴射弁の全体
の側面断面図、図２は図１の弁装置部分の拡大断面図
(ａ)とその横断面図(ｂ)である。これらの図において、
１は筒内噴射用燃料噴射弁で、ハウジング本体２と、こ
のハウジング本体２の一端にかしめ等の結合手段により
支持された弁装置３とを備えている。ハウジング本体２
の他端には燃料供給管４が接続され、筒内噴射用燃料噴
射弁１の先端部は内燃機関のシリンダーヘッド５の噴射
弁挿入孔６に挿入されシールされて取付けられている。
弁装置３は、小径円筒部７および大径円筒部８を持つ段
付中空円筒形の弁本体９と、この弁本体９内で中心孔先
端に固着されて燃料噴射孔１０を有する弁座１１と、ソ
レノイド装置により弁座１１に離接して燃料噴射孔１０
を開閉する弁体であるニードルバルブ１２と、このニー
ドルバルブ１２を軸方向に案内するとともに、径方向内
向きに弁座１１の燃料噴射孔１０に流れ込もうとする燃
料に旋回運動を与える旋回流生成部分９ｃ（後で詳述す
る）とを備えている。なお弁装置３の弁本体９はハウジ
ング本体２と共働して筒内噴射用燃料噴射弁１のハウジ
ングを構成している。２６はコア、２７はコイル、２８
はアマチュアを示している。なお、本実施形態におい
て、弁装置以外の部分については、上記従来例のものと
同様である。

【００１５】ここで本実施形態の弁装置について説明す
る。燃料噴射弁１の弁装置３の構成は、弁座１１及びニ
ードルバルブ１２、弁本体９等により構成されるが、本
実施形態においては、従来例にあった旋回体１３を廃止
し、この旋回体１３の機能を弁本体９と一体に形成した
旋回流生成部９ｃに持たせたものである。即ち、弁本体
９には、旋回体の通路溝２１に相当する２個の通路孔４
１と、旋回体と同様の旋回溝２５および内周環状溝２４
を設けている。なお、通路孔４１は、流路面積が十分に
得られるだけの数があれば充分であるため、本実施形態
では２個とした（しかし、２個に限定されるものではな
い）。また、従来例では、旋回体中心孔１５がニードル
バルブ１２の第二摺動部を構成していたが、本実施形態
では、弁本体９にニードルバルブ第二摺動部９ｂを設け
た。そして、ニードルバルブ第一摺動部９ａとニードル
バルブ第二摺動部９ｂは同時加工することで、高同軸精
度を得られるようにした。また弁座１１には、弁本体９
との結合のため、円筒部１１ａを設け、弁本体９と弁座
円筒部１１ａの間には、軸方向流路４３を設けた。

【００１６】次に、燃料の流れを説明する。コイル２７
に通電し、アマチュア２８と一体であるニードルバルブ
１２がコア２６側へ吸引され、ニードルバルブ１２が弁
座１１から離れて隙間が形成されると、燃料は、まず通
路孔４１を通って周面の軸方向流路４３を流れ、旋回溝
２５に流入して径方向内側に流れ、内周環状溝２４内に
その接線方向に流れ込み、旋回流となって弁座１１の噴
射孔１０内に入ってその先端出口から噴霧させる。

【００１７】本実施形態の構成では、ニードルバルブ第
一摺動部９ａと第二摺動部９ｂとは、旋回流生成部９ｃ
と一体の弁本体９と、その他の部分とを固定後に、同時
加工すればよい。以上のように、ニードルバルブ第一摺
動部９ａと、第二摺動部９ｂとを同時加工することで、
両者の同軸度が高い精度で得られ、噴霧の偏心および弁
シール不良を防ぐことができることから、歩留まり向上
が実現できる。また、従来のように、弁本体、旋回体の
単品の精度を上げて組み付ける必要がないため、コスト
ダウンが実現できる。また、軸方向流路を、従来例では
旋回体の外周を６面カットして得ていたが、これを円周
状隙間の流路とすることで、この６面カットが不要とな
るため、加工が簡単となり、コストダウンが実現でき
る。また従来例では通路溝を６本設けていたが、本実施
形態では、通路孔を２箇所設けるだけでよいので、加工
が簡単になり、コストダウンが実現できる。なお、図３
に示すように、図２の弁座を、弁座部１１と円筒部５１
との別部品にて構成してもよい。

【００１８】実施の形態２．本実施形態２においては、
旋回流生成部９ｃが一体化された弁本体９全体を、金属
粉末射出成形にて製作したものである。こうすること
で、切削加工時と同等の寸法精度・耐磨耗性を確保しつ
つ、低コストで生産が可能となる。また、切削加工では
製作困難な形状を製作でき、切削加工時に発生していた
バリも防ぐことができる。

【００１９】実施の形態３．この実施の形態３において
は、図４に示すように、実施の形態１の図２にある、旋
回流生成部が一体化された弁本体のうち、燃料に旋回流
を与える旋回流生成部分９ｃを金属粉末射出成形にて製
作し、その他の部分を切削加工にて製作して、両者を組
み付けて溶接Ａ等の手段により固定して一体化した構造
としたものである。これにより、形状が複雑な、燃料に
旋回流を与える生成部分は金属粉末射出成形にて製作で
き、また形状の単純なその他の部分を切削加工で作るこ
とができて、低コストで生産が可能となる。なお、この
場合も、図５に示すように、弁座の円筒部とシート部と
を別部品としてもよい。

【００２０】なお、上記旋回溝２５は、深さが一様でな
く、外周から内周に向けて変化していてもよく、弁本体
９に設けた斜め穴でも代用できる。また、弁本体９と弁
座１１の当接面は平面でなくても、円錐面の一部でもよ
い。つまり、この場合は溝をインジェクタ軸に直角な平
面に対して傾けることができるので、燃料に旋回方向成
分とともに、インジェクタ軸方向の成分を与えることが
できる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１及び４〜６の発明によれば、旋
回流生成部を含む弁本体とその他の部分を固定後に、ニ
ードルバルブ第一摺動部と第二摺動部とを同時加工する
ことで、両者の同軸度が高い精度で得られ、噴霧の偏心
および弁シールの不良を防ぐことができ、また、加工が
簡単で大幅なコストダウンが図れるなど、多くのすぐれ
た効果を奏する。

【００２２】請求項２の発明によれば、切削加工時と同
等の寸法精度・耐磨耗性を確保しつつ、低コストで生産
が可能となり、また、切削加工では製作困難な形状を製
作でき、バリの発生も防止し得る。

【００２３】請求項３の発明によれば、弁本体の、形状
の複雑な旋回流生成部と、単純な形状のその他の部分と
の加工を別工作にすることで、コストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の燃料噴射弁の全体
を示す側面断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の燃料噴射弁の弁装
置部分を示す拡大側面断面図(ａ)と横断面図(ｂ)であ
る。

【図３】 図２の変形例を示す断面図(ａ)と横断面図
(ｂ)である。

【図４】 この発明の実施の形態３の弁装置部分を示す
拡大側面断面図(ａ)と横断面図(ｂ)である。

【図５】 図４の変形例を示す断面図(ａ)と横断面図
(ｂ)である。

【図６】 従来の筒内燃料噴射弁の全体を示す側面断面
図である。

【図７】 図６の弁装置部の拡大断面図である。

【図８】 図６の旋回体の下面図である。

【図９】 図６の先端部の詳細図である。

【符号の説明】

１ 筒内噴射用燃料噴射弁、３ 弁装置、９ 弁本体、
９ａ 第一摺動部、９ｂ 第二摺動部、９ｃ 旋回流生
成部、１１ 弁座、１２ ニードルバルブ、２５ 旋回
溝、４１ 通路孔、４３ 軸方向流路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA36 BA49 BA51 BA55 BA61 CC06U CC14 CC43 CC48 CC66 CD04 CD10 CD14 CE22 4F033 AA13 BA03 CA04 DA01 EA01 FA00 KA03 NA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体と、この弁本体の中心部を貫通す
   るニードルバルブと、上記弁本体の先端に設置された弁
   座を備え、上記ニードルバルブの先端部の周りに、燃料
   流に旋回流を発生させる手段を設けてなる燃料噴射弁に
   おいて、上記旋回流を発生させる旋回流生成部を、上記
   弁本体の先端部に別部品でなく一体的に形成したことを
   特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 弁本体を、金属粉末射出成形にて製作し
   たことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 弁本体のうち、旋回流生成部分を、金属
   粉末射出成形にて製作し、その他の部分を金属粉末射出
   成形以外の加工にて製作し、両者を溶接等により固定し
   て一体部品としたことを特徴とする請求項１記載の燃料
   噴射弁。
4. 【請求項４】 弁本体の旋回流生成部の外周部と、弁座
   の円筒部の内周部間に隙間を設けて、この隙間が燃料の
   軸方向通路となっていることを特徴とする請求項１乃至
   請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 旋回流生成部の、燃料を内周側から外周
   側へ運ぶ通路孔の数は、旋回溝あるいはそれに相当する
   部分の数以下としたことを特徴とする請求項１乃至請求
   項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の燃料噴射弁の製造方法
   であって、弁本体のニードルバルブ摺動部（第一摺動
   部）と旋回流生成部の内径部（第二摺動部）を同時加工
   することを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。