JP2006188978A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】噴孔近傍の温度上昇を抑制することができる燃料噴射弁を提供すること。
【解決手段】内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁１において、燃料噴射空間部である燃焼室Ａが形成される固定部材であるシリンダヘッド３０に固定されるホルダ１０と、ホルダ１０内に保持され、かつ燃焼室Ａに燃料を噴射する噴孔２１ａを有する弁本体２０とを備え、ホルダ１０と弁本体２０との最も燃焼室側における弁本体当接位置Ｃは、ホルダ１０とシリンダヘッド３０との最も燃焼室側におけるホルダ当接位置Ｂから燃焼室側と反対側に位置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、さらに詳しくは、噴孔近傍の温度上昇を抑制することができる燃料噴射弁に関するものである。

一般的に、内燃機関への燃料の供給は、燃料噴射弁により燃料を噴射することで行われる。この燃料噴射弁は、燃料を燃料噴射空間部、例えば、内燃機関の吸気ポート、内燃機関の筒内に形成される燃焼室に噴射する。この燃料噴射弁には、吸気ポートおよび／または燃焼室が形成されるシリンダヘッドに固定されるホルダと、このホルダ内に保持されるとともに、上記吸気ポートおよび／または燃焼室に燃料を噴射する弁本体とにより構成されている。ここで、内燃機関に燃料を供給する方式は、燃料噴射弁により吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射方式と、燃料噴射弁により筒内に燃料を噴射する筒内噴射方式と、このポート噴射方式および筒内噴射方式を合わせたポート／筒内噴射方式がある。

各噴射方向式における燃料噴射弁は、燃料を内燃機関に供給するために、その先端部が燃料噴射空間部である吸気ポートや燃焼室に露出している。具体的には、燃料噴射弁のホルダは、その表面のうち、燃料噴射空間部側（吸気ポート側および／または燃焼室側）におけるシリンダヘッドに固定されている位置から燃料噴射弁の弁本体との当接位置までの部分が露出している。また、燃料噴射弁の弁本体は、このホルダとの当接位置よりも燃料噴射空間部側が露出している。

燃料噴射弁のホルダや弁本体は、一般的に、熱の伝導性が高い金属材料により構成されている。ここで、燃料噴射空間部である燃焼室は、噴射された燃料と空気との混合ガスが燃焼することで高温となる。従って、燃焼室にその先端部が露出している燃料噴射弁においては、その先端部に多くの熱が受熱され、この先端部が高温（例えば、１５０℃程度）となる。

また、特に、燃焼室にその先端部が露出している燃料噴射弁においては、圧力が高くなる燃料室に燃料を噴射するために、燃焼室の圧力以上に加圧された燃料を噴射する必要がある。従って、燃料を噴射していない状態であっても、微量であるが燃料が噴孔から燃焼室に漏洩する虞がある。この漏洩した燃料も、燃料噴射弁の先端部、特に燃料を燃料噴射空間部に噴射する噴孔にデポジットを形成する原因となる。これらのように、燃料噴射弁においては、形成されたこのデポジットにより噴孔が塞がれ、燃料噴射量が低下する虞があった。

そこで、例えば特許文献１に示すように、燃料噴射弁の先端部の温度上昇を抑制する技術が提案されている。特許文献１に示す従来の燃料噴射弁は、シリンダヘッドと燃料噴射弁との間に、ガスシール部材としての機能を有する金属製リング部材を介在させた構造のものである。この従来の燃料噴射弁は、金属製リング部材を介して、燃料噴射弁の先端部に受熱された燃料噴射空間部の熱をシリンダヘッドに伝達させることで、燃料噴射弁の先端部、ヒートスポット化、特に噴孔近傍の温度上昇を抑制するものである。

特開平９―１２６０８９号公報

しかしながら、上記従来の燃料噴射弁においては、弁本体の外周を覆うようにホルダがこの弁本体と当接している。つまり、ホルダと弁本体は、燃料噴射弁の熱をシリンダヘッドに伝達させる金属製リング部材よりも、燃料噴射空間部側において当接している。従って、ホルダが受熱した燃料噴射空間部の熱は、金属製のリング部材を介してシリンダヘッドに伝達される前に、弁本体に伝達される虞がある。この伝達された熱により、燃料噴射弁の先端部、特に噴孔近傍の温度上昇の抑制が十分でない虞がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、噴孔近傍の温度上昇を抑制することができる燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁において、燃料噴射空間部が形成される固定部材に固定されるホルダと、前記ホルダ内に保持され、かつ前記燃料噴射空間部に燃料を噴射する弁本体と、を備え、前記ホルダと前記弁本体との最も燃料噴射空間部側における弁本体当接位置は、当該ホルダと前記固定部材との最も燃料噴射空間部側におけるホルダ当接位置から当該燃料噴射空間部側と反対側に位置することを特徴とする。

また、この発明では、上記燃料噴射弁において、前記ホルダは、燃料噴射空間部側がガスシール部材を介して前記固定部材に当接しており、前記当接位置は、少なくともこのガスシール部材から固定部材側であることを特徴とする。

また、この発明では、上記燃料噴射弁において、前記燃料噴射空間部である前記内燃機関の筒内に形成される燃焼室に燃料を噴射することを特徴とする。

これらの発明によれば、ホルダが燃料噴射空間部から受熱した熱が弁本体に伝達される弁本体当接位置は、ホルダが受熱した熱が固定部材に伝達されるホルダ当接位置よりも、燃料噴射空間部側と反対側となる。従って、ホルダが燃料噴射空間部から受熱した熱は、噴孔が形成される燃料噴射空間部側の先端部から離れた位置で弁本体に伝達される。これにより、このホルダと弁本体との最も燃料噴射空間部側における当接位置から弁本体の噴孔が形成される燃料噴射空間部側の先端部に熱が伝達され難くすることができ、噴孔が形成される燃料噴射空間部側の先端部に伝達される熱を少なくすることができる。

また、ホルダが燃料噴射空間部から受熱した熱の一部は、ガスシール部材を介して、固定部材に伝達される。従って、弁本体当接位置からこのホルダから弁本体に伝達される熱を少なくすることができ、弁本体の噴孔が形成される燃料噴射空間部側の先端部に伝達される熱を少なくすることができる。

この発明にかかる燃料噴射弁は、弁本体の燃料噴射空間部側の先端部に伝達される熱を少なくすることができるので、噴孔近傍の温度上昇を抑制することができるという効果を奏する。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下の実施例における内燃機関とは、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが含まれるものである。また、以下の実施例において、この発明にかかる燃料噴射弁は、燃料噴射空間部である内燃機関の筒内に形成された燃焼室に燃料を噴射する直噴用燃料噴射弁として用いられる場合について説明するがこれに限定されるものではなく、燃料噴射空間部である吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁として適用されても良い。

図１は、実施例にかかる燃料噴射弁の断面図を示す図である。また、図２は、実施例にかかる燃料噴射弁の要部拡大図断面図である。また、図３は、従来の燃料噴射弁の要部拡大断面図である。図１および図２に示すように、図示しない内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁１は、ホルダ１０と弁本体２０とにより構成されている。この燃料噴射弁１は、固定部材であるシリンダヘッド３０に固定されている。

ホルダ１０は、円筒形状に形成されており、その中空部１１に弁本体２０が挿入され、保持されている。この中部部１１には、燃料噴射空間部側である燃焼室側に周状に凸部１１ａが形成されている。このホルダ１０は、その一部がシリンダヘッド３０の燃料噴射空間である燃焼室Ａまで連通する取付穴３１に挿入される。つまり、シリンダヘッド３０の取付穴３１には、このホルダ１０の一部、すなわち燃料噴射空間部側である燃焼室側が挿入される。なお、１２は、電源供給装置と弁本体２０の後述する磁気回路２３とを電気的に接続するコネクタ部である。

このホルダ１０と取付穴３１との間には、ガスシール部材４０，４１が配置されている。これは、燃焼室Ａ内のガスがこの取付穴３１からシリンダヘッド３０の外部に漏洩することを防止するためである。つまり、ホルダ１０は、同図に示すように、２つのガスシール部材４０，４１を介してシリンダヘッド３０に固定されている。ここで、ホルダ１０と固定部材であるシリンダヘッド３０との最も燃料噴射空間部側におけるホルダ当接位置Ｂは、燃料噴射弁１のホルダ１０と固定部材であるシリンダヘッド３０との間にガスシール部材が介在する場合、２つのガスシール部材４０，４１のうち、燃焼室側のガスシール部材４０とホルダ１０およびシリンダヘッド３０との当接位置となる。

ここで、このガスシール部材４０，４１は、固定部材であるシリンダヘッド３０よりも熱の伝導性が低い材料で構成されることが好ましい。これにより、シリンダヘッド３０のガスシール部材に隣接する隣接部分が燃焼噴射弁１よりも高温となった際に、この隣接部分の熱がガスシール部材４０，４１を介して燃焼噴射弁１に伝達されることを抑制することができる。なお、燃焼噴射弁１がこの隣接部分よりも高温となった際には、ホルダ１０が燃料噴射空間部である燃焼室Ａから受熱した熱の一部は、ガスシール部材４０，４１を介して、固定部材であるシリンダヘッド３０に伝達することができる。

弁本体２０は、噴孔２１ａが形成されたバルブボディ２１と、ニードル２２と、磁気回路２３と、弾性部材であるスプリング２４とにより構成されている。なお、２５は、図示しない低圧ポンプ（燃料ポンプ）および／または高圧ポンプから加圧された燃料が供給されるデリバリパイプに接続するためのジョイントである。

バルブボディ２１は、弁本体２０の最も燃焼室側に配置されており、燃焼室側の先端部に噴孔２１ａが形成されている。また、バルブボディ２１は、その燃料室側と反対側の端部につば部２１ｂが形成されている。このバルブボディ２１は、ホルダ１０の中空部１１に挿入され、固定される。このつば部２１ｂは、中空部１１の凸部１１ａと当接することで、このバルブボディ２１のホルダに対する位置決めを行うものである。ここで、ホルダ１０と弁本体２０との最も燃料噴射空間部側における弁本体当接位置Ｃは、このバルブボディ２１が上述のように弁本体２０の最も燃料室側であるため、ホルダ１０とバルブボディ２１との最も燃焼室側の当接位置となる。この実施例では、このバルブボディ２１のつば部２１ｂとホルダ１０の凸部１１ａとが当接位置がホルダ１０と弁本体２０との最も燃料噴射空間部側における弁本体当接位置Ｃとなる。つまり、弁本体当接位置Ｃは、ホルダ当接位置Ｂから燃料噴射空間部側と反対側となる。なお、弁本体当接位置Ｃよりも燃焼室側におけるホルダ１０と弁本体２０との間には、空間部Ｄが形成されており、弁本体当接位置よりも燃料室側のホルダ１０と弁本体２０との間を断熱する断熱層として機能する。

ニードル２２は、円筒形状であり、バルブボディ２１および磁気回路２３により、その軸方向に摺動自在に支持されている。このニードル２２の燃焼室側の先端部２２ａは、円錐形状である。このニードル２２は、この先端部２２ａがバルブボディ２１の図示しない裏面に当接することで噴孔２１ａから燃焼室Ａへの燃料の噴射を停止し、先端部２２ａが裏面から離脱することで噴孔２１ａから燃焼室Ａへの燃料の噴射を行う。

磁気回路２３は、ステータコア２３ａと、ムービングコア２３ｂと、ヨーク２３ｃと、コイル２３ｄと、スリーブ２３ｅとにより構成されている。ステータコア２３ａ、ムービングコア２３ｂは、スリーブ２３ｅの内部に配置されている。このステータコア２３ａは、ジョイント２５とムービングコア２３ｂの間に配置されており、その内部にスプリング２４が配置されている。

ムービングコア２３ｂは、スリーブ２３ｅ内を軸方向に摺動自在に支持されている。このムービングコア２３ｂの燃焼室側の端部には、ニードル２３が連結されている。また、このムービングコア２３ｂの燃焼室側と反対側の端部には、スプリング２４の一方の端部が当接している。ここで、このスプリング２４は、軸方向のうち燃焼室側の方向の付勢力が発生している。従って、磁気回路２３が作動していない場合は、ニードル２２の先端部２２ａは、常にバルブボディ２１の裏面に当接し、噴孔２１ａから燃料室Ａへの燃料の噴射を停止している状態となる。

コイル２３ｄは、スリーブ２３ｅの外周を覆うように配置されており、コネクタ部１２を介して、図示しない電源供給装置から電力が供給される。また、ヨーク２３ｃは、このコイル２３ｄの外周を覆うように配置されている。

この磁気回路２３は、コネクタ部１２を介して図示しない電源供給装置からコイル２３ｄが通電されると、磁気回路２３に磁場が形成され、ムービングコア２３ｂが軸方向のうち燃焼室側と反対側の方向への力が作用し、この磁気回路が作動する。従って、磁気回路２３が作動し、ムービングコア２３ｂに作用する力がスプリング２４の付勢力に対抗すると、ムービングコア２３ｂに連結されたニードル２２は、軸方向のうち燃焼室側と反対側の方向に移動する。これにより、ニードル２２の先端部２２ａは、当接していたバルブボディ２１の裏面から離脱し、噴孔２１ａから燃料室Ａへの燃料の噴射が行われる。なお、燃焼噴射弁１から図示しない内燃機関に供給する燃料の燃料供給量、すなわち燃料噴射弁１から燃焼室Ａに噴射される燃料噴射量は、内燃機関の運転状態に応じて図示しない制御装置によりが決定される。そして、この制御装置は、この決定された燃料噴射量に基づいて、磁気回路２３のコイルへの通電時間などを制御する。

次に、ホルダ１０から弁本体２０への熱の伝達について説明する。燃焼室Ａに燃焼噴射弁１から燃料を噴射し、この噴射された燃料が燃焼室Ａの空気によりこの燃焼室内で燃焼することで燃焼ガスとなる。この燃焼ガスは高温であるため、図２に示す矢印Ｆのように、燃料噴射空間部である燃焼室Ａの熱がホルダ１０および弁本体２０に受熱される。ホルダ１０に燃焼室Ａから受熱された熱は、このホルダ１０内を燃焼室側と反対側に向かって移動する。このとき、ホルダ１０に燃焼室から受熱された熱の一部は、燃料噴射弁１がシリンダヘッド３０の上記隣接部分よりも高温である場合は、ホルダ当接位置Ｂからガスシール部材４０を介して、シリンダヘッド３０に伝達される。

ここで、図３に示すように、従来の燃焼噴射弁１００においては、ホルダ１１０と弁本体１２０であるバルブボディ１２１との最も燃焼室側における弁本体当接位置Ｄは、ホルダ１１０とシリンダブロック３０との最も燃焼室側におけるホルダ当接位置Ｂよりも燃焼室側であった。従って、同図矢印Ｆに示すようにホルダ１１０に燃焼室Ａから受熱された熱の一部は、同図矢印Ｈに示すように、ホルダ当接位置Ｂからガスシール部材４０を介してシリンダヘッド３０に伝達される前に、弁本体当接位置Ｄから弁本体１２０、すなわちバルブボディ１２１に伝達される。従って、実施例にかかる燃焼噴射弁１は、従来の燃料噴射弁１００と比較して、弁本体当接位置Ｃに到達するこのホルダ１０の熱を少なくすることができる。これにより、弁本体２０の噴項２１ａが形成されるバルブボディ２１、すなわち燃料噴射空間部側である燃料室側の先端部に伝達される熱を少なくすることができ、噴孔近傍の温度上昇を抑制することができる。

ホルダ１０に燃焼室Ａから受熱された熱は、図２に示すように、上記ホルダ当接位置Ｂからこのホルダ１０内を燃焼室側と反対側に向かってさらに移動する。そして、ホルダ１０に燃焼室から受熱された熱の一部は、同図矢印Ｇに示すように、弁本体当接位置Ｃから弁本体２０、すなわちバルブボディ２１に伝達される。ここで、実施例にかかる燃料噴射弁１における弁本体当接位置Ｃは、従来の燃料噴射弁１００における弁本体当接位置Ｄよりも、燃焼室側と反対側に位置している。つまり、燃焼室Ａに燃料を噴射する噴孔とホルダの熱を弁本体に伝達する弁本体当接位置との距離は、実施例にかかる燃料噴射弁１の噴孔２１ａと弁本体当接位置Ｃとの距離Ｌ１が従来の燃料噴射弁１００の噴孔１２１ａと弁本体当接位置Ｄとの距離Ｌ２よりも離れている。従って、ホルダが燃焼室Ａから受熱した熱は、図３矢印Ｈに示すように従来の燃料噴射弁１００と比較して、実施例にかかる燃料噴射弁１では噴孔２１ａが形成される燃料噴射空間部側である燃料室側の先端部から離れた位置で弁本体２０に伝達される。これにより、このホルダ１０と弁本体２０との最も燃料噴射空間部側である燃料室側における弁本体当接位置Ｃから噴孔２１ａが形成される燃料室側の先端部に熱が伝達され難くすることができ、噴孔近傍の温度上昇を抑制することができる。

以上のように、この発明にかかる燃料噴射弁は、内燃機関の筒内に形成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁に有用であり、特に、噴孔近傍の温度上昇を抑制するのに適している。

実施例にかかる燃料噴射弁の断面図を示す図である。 実施例にかかる燃料噴射弁の要部拡大図断面図である。 従来の燃料噴射弁の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
１０ ホルダ
１１ 中空部
１２ コネクタ部
２０ 弁本体
２１ バルブボディ
２２ ニードル
２３ 磁気回路
２４ スプリング
２５ ジョイント
３０ シリンダヘッド（固定部材）
３１ 取付穴
４０，４１ ガスシール部材
Ａ 燃焼室（燃料噴射空間部）
Ｂ ホルダ当接位置
Ｃ 弁本体当接位置

Claims (3)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁において、
   燃料噴射空間部が形成される固定部材に固定されるホルダと、
   前記ホルダ内に保持され、かつ前記燃料噴射空間部に燃料を噴射する噴孔を有する弁本体と、
   を備え、前記ホルダと前記弁本体との最も燃料噴射空間部側における弁本体当接位置は、当該ホルダと前記固定部材との最も燃料噴射空間部側におけるホルダ当接位置から当該燃焼噴射空間部と反対側に位置することを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記ホルダは、燃料噴射空間部側がガスシール部材を介して前記固定部材に当接しており、前記当接位置は、少なくともこのガスシール部材から固定部材側であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記燃料噴射空間部である前記内燃機関の筒内に形成される燃焼室に燃料を噴射することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。

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