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JP2559515B2 - 燃料噴射弁装置とその製造方法 - Google Patents

燃料噴射弁装置とその製造方法

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JP2559515B2
JP2559515B2 JP2041036A JP4103690A JP2559515B2 JP 2559515 B2 JP2559515 B2 JP 2559515B2 JP 2041036 A JP2041036 A JP 2041036A JP 4103690 A JP4103690 A JP 4103690A JP 2559515 B2 JP2559515 B2 JP 2559515B2
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恒光 黒羽
越坂  敦
浩範 篠崎
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関用エンジンの各気筒に微粒化燃料
を供給する燃料噴射弁装置とその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来の燃料噴射弁装置は、例えば実開昭61−152765号
公報にある様に1気筒の吸気弁を2個有し、吸気通路が
吸気近傍において二又は分岐した吸気通路部分を有して
いる。
かかる噴射弁は、燃料のメータリングを行う単一の噴
孔下流に該噴孔から噴射される燃料を分けるための燃料
分岐部とその燃料分岐部によって分けられた燃料を流す
弁軸心に対して傾けられた2つの燃料通路を有するもの
であって、燃料分岐部上の各燃料通路の合流部を、燃料
通路壁が交わる点より上流部にて構成し、該交点の形状
を必ず尖ったエッジにして燃料噴射角、左右燃料通路へ
の燃料分配を所定値にするというものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は噴孔からの噴霧のうち、燃料分岐部の
壁面で流れの制限を受けた噴霧が障害なく直噴する噴霧
で合体し、粒径が大きくなるといった点については配慮
がされておらず、燃料を微粒化する点が問題があった。
また、上記分岐部は加工上からくるわずかな位置ずれ
(角度変化)や形状の変化から、燃料の分割精度や噴霧
角度の精度が劣る等の製造上からくる問題点も含んでい
た。
本発明の目的は、噴孔からの燃料噴射量を変化させる
ことなく微粒化を促進し、分岐し得る燃料噴射弁装置を
提供することにある。
本発明の他の目的は、噴孔から燃料噴射量を変化させ
ることなく微粒化を促進し、分岐し得る燃料噴射弁装置
の製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、弁座の上流側に設けら
れ、供給された燃料に旋回力を与える燃料旋回素子と、
前記弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔と、該燃料噴
射孔の下流側に噴霧する燃料の流れを分流させる分流手
段とを備えてなる燃料噴射弁装置であって、前記分流手
段は、入り口側の燃料通路孔幅に対し出口側の燃料通路
孔幅を小さくした中心燃料通路孔を備え、かつ該燃料通
路孔から放射状に拡がる燃料通路孔を備えているもので
ある。
上記他の目的を達成するために、弁座の上流側に設け
られ、供給された燃料に旋回力を与える燃料旋回素子
と、前記弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔と、該燃
料噴射孔の下流側に噴霧する燃料の流れを分流させる分
流手段とを備えてなる燃料噴射弁装置であって、軸心の
燃料通路の出口側噴出孔の周囲を局部的に押圧して、前
記噴出孔の内径を絞り込んで製造したものである。
〔作用〕
単一の噴孔下部に設けた燃料の分流手段は、噴孔より
常に一定の噴霧量を噴射させ、そして軸心の燃料通路に
隣接する2つの大きな径の燃料通路側へスムーズに分岐
分配する。
それによって、分流点での噴霧された燃料のボタ落ち
をなくし、安定して噴霧させる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第10図により
説明する。
第2図は本発明に係る電磁式燃料噴射弁1の縦断面図
である。噴射弁1は、コントロールユニット(図示せ
ず)により演算されたデューティのON−OFF信号により
シート部の開閉を行うことにより燃料の噴射供給を行う
ものである。電気信号は電磁コイル2にパルスとして与
えられる。コイル2にパルス状の電流が流れると、中心
部にある磁気コア3,外筒となるヨーク4,コア3に軸方向
で対向するプランジャ5とで磁気回路が構成され、プラ
ンジャ5がコア3側に吸引される。プランジャ5が移動
すると、これと一体になっているボール弁6も移動して
バルブガイド7のシート面(弁座)9から離れ燃料噴射
孔8(以下、「オリフィス」という。)を開放する。か
かるボール6は、磁性材料製のプランジャ5の一端と一
体となるロッド10と、ロッド10の他端に溶接接合あるい
は一体成形されたボール11とプランジャ5の上部開口部
に固定された非磁性材からなるガイドリング12とから構
成され、移動に際しては、ガイドリング12とバルブガイ
ド7の中空部の内壁に挿入固定される円筒状の燃料旋回
素子13の内周面でそれぞれガイドされる。また、移動の
際のストローク量は、ロッド10のフランジ部の受け面10
aとストッパ14間の空隙の寸法で決定されるようになっ
ている。
一方、バルブガイド7にはシート面9とは反対方向に
延びる筒状部15が形成されていて、ここに本発明に係る
燃料の分流手段であるアダプタ16が挿入固定されてい
る。
第3図は、第2図のIII−III断面図であり、オリフィ
ス8に旋回燃料を供給する燃料旋回素子13が示されてい
る。該燃料旋回素子13には軸方向溝13aと径方向溝13bが
設けてあり、前記軸方向溝13aは円柱素材の外周面を部
分的にカットすることにより形成される。また、係る溝
13a,13bは軸方向より導入される燃料の通路であるが溝1
3aを通過した燃料は溝13bにて軸中心に偏芯導入され
る。いわゆる、燃料に旋回力が付与されてバルブガイド
7のオリフィス8に供給される。旋回力は偏心量Lによ
って調整される。
第6図は第2図のP矢視図で、燃料の分流手段である
アダプタ16を示している。アダプタ16は入口側で軸心の
オリフィス8より多少大きな幅の燃料通路孔16aと、出
口側で軸心のオリフィス8より多少小さな幅の燃料通路
孔16bと、通路孔16aに対して平行で等間隔に配列される
2つの大径なる燃料通路孔17とを有し、かつ各々の燃料
通路孔17は軸心の通路孔16a及び16bを介して放射状に拡
がり∞状に連通されて燃料通路を形成している。
第4図,第5図は燃料の流入から噴出メカニズムを示
すもので、2つの燃料通路17側にそって拡散(θ
し、その2つの燃料通路を結ぶ線上に対し直方面では燃
料が絞り込まれ、燃料噴出角(θ)が前記噴出角(θ
)より小さいことが示されている。すなわち、第4図
は上方より流入した燃料19は燃料旋回素子13を通り、ボ
ール11とバルブガイド7のシート面9で計量され、旋回
力を付与されオリフィス8へ移動する。噴射孔8から噴
霧された燃料は軸心の燃料通路孔16aの幅Dが噴射孔8
の出口側の通路孔16bの幅dより多少大きくなっている
ため、噴霧量は変化しない。
また噴出されて広がった燃料は通路孔16aの側壁に当
たるが、隣接している大きな2つの通路孔17の内周壁が
滑らかな曲率半径で連続して結ばれているため、壁を伝
わって2つの通路孔17に導入されて二方向に分配され、
出口で左右に広がって噴霧される。ここで、オリフィス
8の内径D0と燃料通路孔16aの入口幅Dとの関係をD0
Dとし、前記Dと燃料通路孔16a出口幅dとの関係をD
>dとすることで、燃料噴射孔8では流動抵抗からくる
噴霧流量の変化をなくし、噴射の分布状況を2方向に確
実に分布させることが可能となる。
すなわち、D<D0の場合、一度D0より計量された燃料
は更にDによって絞られ、噴射量が変化してしまう。
しかし、DがD0に比べて相当大きくなると、燃料の旋
回力が弱まり、2方向分離の際の噴霧角,粒径に悪影響
を及ぼすので、D=1.1D0近辺が好ましい。
上記実施例では軸心中央部に噴出する燃料を低減する
ことにより、エンジンの吸気弁以外の場所に付着する燃
料を低減することになりエンジンコントロールユニット
からの要求量を確実に満して噴霧燃料をエンジンに有効
に送り込むことができる。
すなわち、軸心部の燃料噴射量を少なく出来るという
ことは、複吸気エンジンに取付けて使用する際、吸気弁
部の隔壁に衝突する燃料がほとんどなくなり、空気と燃
料の混合がよくなる。従って、エンジンの過度特性の遅
れがなくなり、エンジンのレスポンスを向上できる。
又、従来の上流旋回式インジェクタと同等の燃料微粒
化を図れるため、ハイドロカーボン等、排気ガス対策に
関しても有効な手段となる。
尚、アダプタ16の燃料通路孔16aの出口径の大きさ
は、噴霧角θ1及び所望の分布状況によって選択す
ることができ、必要に応じて任意に設定できる。
第7A図から第7c図は他の実施例を示すもので、燃料通
路孔16aの入口幅Dと出口幅dの間に噴霧量に大幅な変
化を与えない範囲(D=1.1D0〜1.5D0位の範囲が好まし
い)で、入口のDを確保して中間部からテーパとし、さ
らに出口dをストレートにする構造、あるいは入口幅D
から出口幅dまでテーパ状にする構造(第7c図)等が考
えられる。いずれにしてもオリフィス8から噴霧した燃
料の流路を妨げる様な構造であってはならない。
上記した実施例において、燃料噴射状態を第8図にて
観察してみると、燃料通路孔入口幅Dを出口幅dと等し
くした場合では、分配噴射量も4(cc/min)と比較的少
ない割に軸心での噴射量が多いことが確認され、分配が
必ずしもよくいっているとは言えない。一方本発明の実
施例の如く燃料通路孔出口幅dをd=1/5Dと絞り込んだ
ものでは燃料分配が極めて良好で軸心での噴出量が極め
て少なく燃料のボタ落ちが効果的に改善されていること
が確認された。
次に、アダプタ16の燃料通路孔の加工方法を第9図〜
第12図に従って説明する。
図において、下ダイ100にはタイロッドピン101を介し
て上,下動する上ダイセット102がセットされる。そし
て下ダイ100にはバッキングプレート103が固定され、そ
の上にガイドプレート104が載置される。
他方上ダイセット102の下方にはパンチストロークを
決定するサブガイドピン106とパンチ107がパンチプレー
ト108を介して固定されている。
尚、108は製品押付ピンがガイドピン109を介して前記
パンチプレート108と、パンチ107とサブガイドピン106
をガイドするスリッパ110との間にセットされている。
上記装置において、先ずパッキングプレート103に燃
料通路孔16a及び17を形成した中間素材のアダプタ161を
載置する。このアダプタは通常エンジンのガス中に配置
されるためステンレス系が用いられる。そしてパンチ10
7をストッパ(通常は上ダイセットをコントロールす
る)が働くまで下降させると、円形の一対のパンチ107
が燃料通路孔の中央近傍端面を押圧する。これによって
第10図に示す如く、端面に数mmの圧痕105が残すと共に
近傍の材料のみを中心方向に塑性変形させ、ほぼ1/5D幅
まで絞り込み第11図の様に端面∞字形状の燃料通路孔と
する。
第12図は前記同様にアダプタ16の成形方法を示すが、
燃料通路孔の変形を阻止するため、中間素材のアダプタ
161に載置する際、予めマンドレルピン111をセットして
おき、塑性変形時に生じる形崩れを防止している。
本成形方法によれば、パンチプレスで容易に正確に燃
料通路孔の出口を加工出来、また、反復性が高いので均
一の製品が量産化できる。
また、マンドレルピンを利用して燃料通路孔を成形す
るものにおいては、一段と製品精度が高くなり信頼性の
高い製品が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、燃料噴射孔からの噴射量を変化させ
ることなく微粒化を促進し、分岐し得るので、着火性の
高い燃料噴射弁装置が提供できる。
また、燃料噴射孔の出口側はパンチプレスによる塑性
変化により加工されるので、品質の均一化と共に生産性
に適した製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の燃料噴射弁装置とその製造方法を示すも
ので、第1図は燃料噴射状態を示す分流手段の概略図、
第2図は電磁式燃料噴射装置の従断面図、第3図は第2
図のIII−III断面図、第4図,第5図は第2図の要部拡
大断面図、第6図は第2図P矢視図、第7A図はアダプタ
の上面図、第7B図は第7A図のVII−VII断面図、第7C図は
他の実施例における第7A図のVII−VII断面図、第8図は
燃料噴射特性図、第9図はアダプタ製造装置の断面図、
第10図はアダプタの半縦断面図、第11図はアダプタの下
面図、第12図は他のアダプタ製造装置の断面図である。 16……アダプタ、16a……燃料通路入口、166……燃料通
路出口、107a……パンチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 良雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 黒羽 恒光 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 越坂 敦 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地3 日立オートモテイブエンジニアリ ング株式会社内 (72)発明者 篠崎 浩範 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地3 日立オートモテイブエンジニアリ ング株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−301955(JP,A) 特開 平3−164564(JP,A) 実開 昭61−152765(JP,U) 実開 平3−102059(JP,U)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弁座の上流側に設けられ、供給された燃料
    に旋回力を与える燃料旋回素子と、前記弁座の下流側に
    設けられた燃料噴射孔と、該噴射孔の下流側に位置し、
    噴霧する燃料の流れを分流させる分流手段とを備えてな
    る燃料噴射弁装置であって、 前記分流手段は、入り口側の燃料通路孔幅に対し出口側
    の燃料通路孔幅を小さくした中心燃料通路孔を備え、か
    つ該燃料通路孔から放射状に拡がる燃料通路孔を備えて
    いることを特徴とした燃料噴射弁装置。
  2. 【請求項2】請求項1項記載において、中心燃料通路孔
    の出口側は分流手段の一部で構成されていることを特徴
    とした燃料噴射弁装置。
  3. 【請求項3】請求項1項記載において、分流手段は金属
    性のアダプターからなり下流に向かって次第に狭くなる
    燃料通路孔を有していることを特徴とした燃料噴射弁装
    置。
  4. 【請求項4】弁座の上流側に設けられ、供給された燃料
    に旋回力を与える燃料旋回素子と、前記弁座の下流側に
    設けられた燃料噴射孔と、該噴射孔の下流側に位置し、
    噴霧する燃料の流れを分流させる分流手段とを備えてな
    る燃料噴射弁装置であって、 前記分流手段は、バルブガイドに同心的に配置固定され
    たアダプタと、該アダプタの中心に形成され、前記バル
    ブガイドの噴射孔より大なる幅の入り口幅と小なる幅の
    出口幅とを有する貫通孔と、該貫通孔を含んで放射状に
    拡がる少なくとも一対の∞状の貫通孔とから構成される
    ことを特徴とした燃料噴射弁装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載において、中心貫通孔周囲の
    アダプタ変形して出口貫通孔を形成していることを特徴
    とした燃料噴射弁装置。
  6. 【請求項6】弁座の上流側に設けられ、供給された燃料
    に旋回力を与える燃料旋回素子と、前記弁座の下流側に
    設けられた燃料噴射孔と、該噴射孔の下流側に位置し、
    噴霧する燃料の流れを分流させる分流手段とを備えてな
    る燃料噴射弁装置であって、 中心部の出口燃料通路孔の周囲を局部的に軸方向に押圧
    して、前記通路孔の幅を絞り込んだことを特徴とした燃
    料噴射弁装置の製造方法。
  7. 【請求項7】請求項6記載において、前記出口側燃料通
    路孔の周囲は一対のパンチにより押圧絞り込まれること
    を特徴とした燃料噴射弁装置の製造方法。
JP2041036A 1990-02-23 1990-02-23 燃料噴射弁装置とその製造方法 Expired - Fee Related JP2559515B2 (ja)

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