JP2003148286A - ヒータ搭載型燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータによる燃料の加熱効率が高く、しかも
シール部材のシール特性を安定して確保できるヒータ搭
載型燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 弁ボディ１１に形成した燃料通路６０に
セラミックヒータ５０を収容する。セラミックヒータ５
０には電気配線８０により電力が供給される。搬送管７
０に形成した燃料搬送路７２は、燃料通路６０の上流側
に連通されその燃料通路６０に燃料を搬送する。搬送管
７０にはシール部材９０が設けられ、そのシール部材９
０を介して電気配線８０を外部に取り出す。

Description

【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（以下、
エンジンという）の燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年車両の排ガス規制が強化されてい
る。排ガス中に含まれる有害成分を低減するために、燃
料噴射装置から噴射する噴霧を微粒化することが重要で
ある。燃料噴霧の微粒化対策の一つとして、加熱した燃
料を噴射し燃料を減圧沸騰させることが知られている。
特に、冷間始動時に噴射した燃料を減圧沸騰させ微粒化
することが有害成分の低減に有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃料を安価に加熱する
方法としては、燃料噴射装置の外周にヒータを取り付け
ることが考えられている。しかし、この方法は加熱効率
が悪いので、加熱開始から瞬時に燃料を昇温することが
困難である。また、加熱するための消費電力が大きいと
いう問題もある。

【０００４】そこで特表２０００−５０８０４１号公報
等には、燃料通路にヒータを収容し、燃料通路内の燃料
を直に加熱する方法が提案されている。この方法では、
燃料通路を形成する部材にシール部材を設けそのシール
部材を介して、ヒータに電力供給する電気配線を外部に
取り出している。しかしシール部材はヒータに近接して
いるため、ヒータの加熱及び冷却に追随して急激な熱膨
張及び熱収縮を繰り返す。こういった熱的ストレスはシ
ール部材を劣化させそのシール特性を低下させる。ま
た、燃料通路を形成する部材が金属製材料で構成される
場合、電気配線を取り出すにはガラス封止のようなコス
トの高いシール方法を採用せざるを得なかった。

【０００５】本発明の目的は、ヒータによる燃料の加熱
効率が高く、しかもシール部材のシール特性を安定して
確保できるヒータ搭載型燃料噴射装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ヒータ搭載型燃料噴射装置によると、燃料通路に収容さ
れたヒータが燃料を直に加熱するので、燃料の加熱効率
が高い。またヒータに電力供給する電気配線はシール部
材を介して外部に取り出されているが、そのシール部材
は、燃料通路の上流側に連通する燃料搬送路を形成する
搬送管に設けられることで、燃料通路に収容されたヒー
タから離間し、加熱された燃料にも接触しない。したが
ってシール部材はヒータによる熱影響を受け難いため、
シール特性を安定して確保できる。

【０００７】本発明の請求項２記載のヒータ搭載型燃料
噴射装置によると、シール部材はゴム材料で形成される
ので、ヒータの電気配線を安価にシールすることができ
る。

【０００８】本発明の請求項３記載のヒータ搭載型燃料
噴射装置によると、中空筒状に形成された弁部材にはそ
の筒内にヒータが挿入され、ヒータで加熱された燃料が
流出孔を通じて筒外に流出し噴孔に導かれる。したがっ
て燃料は噴孔に導かれる直前に加熱されるので、噴孔か
ら噴射される燃料の温度を調整し易い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
るヒータ搭載型燃料噴射装置を図１に示す。ヒータ搭載
型燃料噴射装置（以下、単に燃料噴射装置という）１０
の弁ボディ１１は概ね円筒状を呈し、弁ボディ本体１
２、第１磁性筒部１３、非磁性筒部１４及び第２磁性筒
部１５を有している。弁ボディ本体１２は、弁部材２０
の当接部２１が着座可能な弁座１２ａを備えている。非
磁性筒部１４は、第１磁性筒部１３と第２磁性筒部１５
との間で磁束が短絡することを防ぐ。第１磁性筒部１３
の燃料噴射側内壁に弁ボディ本体１２が溶接され、弁座
１２ａの下流側に位置する弁ボディ本体１２の底部外壁
に噴孔プレート１６が溶接されている。この噴孔プレー
ト１６には複数の噴孔１６ａが形成されている。

【００１０】弁ボディ１１には燃料通路６０が形成され
ている。燃料通路６０には、弁部材２０、アジャスティ
ングパイプ２６、スプリング２７、フィルタ３５、及び
セラミックヒータ５０等が収容されている。

【００１１】弁部材２０は中空有底筒状に形成されてい
る。弁部材２０は燃料通路６０内で筒軸方向に往復移動
可能であり、底部である当接部２１で弁座１２ａに着座
可能である。当接部２１が弁座１２ａに着座すると噴孔
１６ａが閉塞される。一方、当接部２１が弁座１２ａか
ら離座すると噴孔１６ａが開放される。弁部材２０の反
噴射側には可動コア２５が溶接されている。弁部材２０
の筒壁には、筒内外を連通する流出孔２２及び蒸気逃が
し孔２３が形成されている。流出孔２２はセラミックヒ
ータ５０よりも下流側に形成され、蒸気逃がし孔２３は
流出孔２２よりも上流側に形成されている。

【００１２】固定コアとしての第２磁性筒部１５は可動
コア２５と向き合い、当該第２磁性筒部１５内にアジャ
スティングパイプ２６が圧入されている。スプリング２
７は一端部をアジャスティングパイプ２６に係止され、
他端部を可動コア２５に係止されている。アジャスティ
ングパイプ２６の圧入量を調整することによりスプリン
グ２７の荷重を変更できる。スプリング２７の付勢力に
より弁部材２０が弁座１２ａに向けて付勢されている。

【００１３】フィルタ３５は燃料通路６０の上流側に設
けられている。第２磁性筒部１５の内壁に固定されたカ
ラー３４でフィルタ３５が保持されている。燃料は上流
側端部の燃料流入口６２から燃料通路６０に流入し、フ
ィルタ３５は流入した燃料中の異物を除去する。燃料通
路６０内では、フィルタ３５を通過した燃料がアジャス
ティングパイプ２６内の燃料通路、第２磁性筒部１５内
の燃料通路、弁部材２０内の燃料通路、流出孔２２、弁
部材２０の外壁と弁ボディ本体１２及び第１磁性筒部１
３の内壁との間に形成されている燃料通路、弁部材２０
が弁座１２ａから離座したとき当接部２１と弁座１２ａ
との間に形成される開口を通過し、噴孔プレート１６の
噴孔１６ａに導かれる。

【００１４】ヒータの一例であるセラミックヒータ５０
は、発熱抵抗体をセラミックで焼結しシャフト状に一体
成形されている。セラミックヒータ５０は燃料通路６０
のうち、アジャスティングパイプ２６内の燃料通路、第
２磁性筒部１５内の燃料通路、弁部材２０内の燃料通路
に収容されている。セラミックヒータ５０は、フィルタ
３５の下流側端部から弁部材２０の流出孔２２より上流
側部分に至る長さで延びている。一対の電極５１、５１
はセラミックヒータ５０の発熱抵抗体と電気的に接続し
ている。各電極５１、５１はフィルタ３５を貫通しカラ
ー３４で保持され、燃料流入口６２から突出している。

【００１５】弁ボディ１１の上流側には搬送管７０が取
り付けられている。搬送管７０は有底の管状に樹脂モー
ルドされている。搬送管７０は管内に燃料搬送路７２が
形成され、図示しない高圧ポンプで加圧された燃料を搬
送する。搬送管７０の側部７３には燃料供給口７４が一
体形成されている。燃料供給口７４は、管内外を連通す
る内孔７５を有している。燃料供給口７４には燃料流入
口６２が嵌入され、内孔７５を通じて燃料搬送路７２と
燃料通路６０とが連通している。燃料供給口７４と燃料
流入口６２との間をＯリング７６がシールしている。搬
送管７０で搬送される燃料は、燃料供給口７４及び燃料
流入口６２を通じて燃料通路６０内に導かれる。

【００１６】燃料搬送路７２内を電気配線８０が延びて
いる。電極５１、５１は燃料流入口６２及び燃料供給口
７４を通じて燃料搬送路７２に進入し、ターミナル８２
により電気配線８０と電気的に接続している。電極５
１、５１とターミナル８２とは、かしめ、またはスポッ
ト溶接等により接続している。貫通孔８４は、搬送管７
０の底部８６を貫通している。電気配線８０の一端部は
貫通孔８４に挿入され、シール部材９０を介して搬送管
７０外に取り出されている。シール部材９０にはゴム材
料からなるＯリングが用いられており、当該Ｏリング９
０は貫通孔８４の内周壁と電気配線８０との間に設けら
れそれらの間をシールしている。底部８６の外壁にはコ
ネクタ９２が一体形成されている。ターミナル９４はコ
ネクタ９２に埋設され、電気配線８０の取出側端部に電
気的に接続されている。ターミナル９４を通じ電気配線
８０に通電することで、セラミックヒータ５０の電極５
１、５１に電力を供給する。

【００１７】弁ボディ１１の外周には樹脂製のスプール
４１が装着され、そのスプール４１の外周にはコイル４
０が巻回されている。磁性部材３６、３７はコイル４０
の外周側に配置され、それぞれ第１磁性筒部１３と第２
磁性筒部１５とに接触している。第１磁性筒部１３、可
動コア２５、第２磁性筒部１５及び磁性部材３６、３７
により磁気回路が構成されている。スプール４１、コイ
ル４０及び磁性部材３６、３７の外周を樹脂モールドし
たコネクタ４５が覆っている。ターミナル４６はコネク
タ４５に埋設されており、コイル４０と電気的に接続し
ている。

【００１８】以上のように構成した燃料噴射装置１０に
おいて、コイル４０への通電がオフされると、スプリン
グ２７によって弁部材２０が図１の下方、すなわち閉弁
方向に移動して弁部材２０の当接部２１が弁座１２ａに
着座し、噴孔１６ａからの燃料噴射が遮断される。

【００１９】コイル４０への通電をオンすると、コイル
４０に発生した磁束がコイル４０の周囲を取り囲む磁気
回路を流れ、第２磁性筒部１５と可動コア２５との間に
磁気吸引力が発生する。すると、可動コア２５及び弁部
材２０はスプリング２７の付勢力に抗し第２磁性筒部１
５側に吸引され、当接部２１が弁座１２ａから離座す
る。これにより、弁部材２０内から流出孔２２を通じて
筒外に流出した燃料は噴孔１６ａから噴射される。

【００２０】エンジンの始動時等においてセラミックヒ
ータ５０に一定時間電力を供給すると、セラミックヒー
タ５０は瞬時に昇温する。セラミックヒータ５０に電流
を供給している状態でコイル４０への通電がオンされ弁
部材２０が弁座１２ａから離れると、発熱するセラミッ
クヒータ５０で加熱された弁部材２０内の燃料は流出孔
２２から筒外に流出し噴孔１６ａから噴射される。そし
て噴孔１６ａから噴射された燃料は減圧沸騰し微粒化さ
れる。本実施例においてセラミックヒータ５０は弁部材
２０のうち流出孔２２より上流側に収容されているの
で、噴射の直前まで燃料を加熱できる。これにより燃料
の温度は噴射に至るまでに低下し難くなるので、噴孔１
６ａから噴射される燃料の温度を所定値に調整し易い。
尚、セラミックヒータ５０で燃料を加熱すると燃料の流
れを妨げる燃料蒸気が発生することがあるが、本実施例
では弁部材２０の筒外の燃料蒸気が蒸気逃がし孔２３を
通り弁部材２０内から燃料通路６０の上流側に排出され
る。

【００２１】エンジンの始動から一定時間経過したとき
には、セラミックヒータ５０への電力供給を停止し電気
エネルギーの節約を図る。これにより、セラミックヒー
タ５０は発熱状態から急冷する。電気配線８０をシール
するシール部材９０は、セラミックヒータ５０を収容し
ない搬送管７０の底部８６に設けられ、燃料通路６０に
収容されているセラミックヒータ５０から離間してい
る。またシール部材９０は、燃料通路６０の上流側に接
続された搬送管７０に設けられているので、加熱された
燃料に接触しない。したがって、シール部材９０はセラ
ミックヒータ５０による熱影響を受け難い。そのためシ
ール部材９０として安価なＯリングを用いても、シール
特性を常時安定して確保できる。

【００２２】以上説明した上記実施例ではシール部材９
０として、ゴム材料で形成したＯリングを用いたが、所
望のシール特性を実現できるのであれば他のシール部材
を用いてもよい。また上記実施例ではヒータとしてセラ
ミックヒータ５０を用いたが、燃料を速やかに加熱でき
るのであれば他の加熱手段を用いてもよい。

【００２３】さらに上記実施例ではシール部材９０が、
燃料搬送路７２を形成する搬送管７０の底部８６に設け
られていたが、搬送管７０の側部７３にシール部材９０
を設けてもよい。

【００２４】さらに上記実施例では図１に示すように、
燃料通路６０のうち弁部材２０の筒内以外の部分にもセ
ラミックヒータ５０が収容されていたが、例えば図２に
変形例を示すように、弁部材２０の筒内のみにセラミッ
クヒータ５０を収容してもよい。弁部材２０の筒内のみ
にセラミックヒータ５０を収容する場合、セラミックヒ
ータ５０をシール部材９０からより一層離間させること
ができるので、シール特性の安定性が向上する。さらに
また、上記実施例では中空の弁部材２０を用いたが、中
実の弁部材を用いて弁部材の外部の燃料通路にセラミッ
クヒータを収容することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるヒータ搭載型燃料噴射
装置を示す断面図である。

【図２】図１に示すヒータ搭載型燃料噴射装置の変形例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ ヒータ搭載型燃料噴射装置 １１ 弁ボディ １２ 弁ボディ本体 １２ａ 弁座 １６ 噴孔プレート １６ａ 噴孔 ２０ 弁部材 ２１ 当接部 ２２ 流出孔 ５０ セラミックヒータ（ヒータ） ６０ 燃料通路 ７０ 搬送管 ７２ 燃料搬送路 ８０ 電気配線 ９０ シール部材（Ｏリング）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 55/02 ３３０ Ｆ０２Ｍ 55/02 ３３０Ｂ ３５０ ３５０Ｂ ３５０Ｇ 61/10 61/10 Ｑ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料通路を形成し、前記燃料通路の下流
   側かつ噴孔の上流側に弁座を有する弁ボディと、 前記燃料通路に往復移動可能に収容され、前記弁座に着
   座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座に着座す
   ることにより前記噴孔を閉塞し、前記弁座から離座する
   ことにより前記噴孔を開放する弁部材と、 前記燃料通路のうち前記弁座の上流側に収容され、前記
   燃料通路内の燃料を直に加熱するヒータと、 前記ヒータに電力供給する電気配線と、 前記燃料通路の上流側に連通され前記燃料通路に燃料を
   搬送する燃料搬送路を形成する搬送管であって、シール
   部材が設けられ、前記電気配線が前記シール部材を介し
   て外部に取り出される搬送管と、を備えることを特徴と
   するヒータ搭載型燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記シール部材はゴム材料で形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載のヒータ搭載型燃料
   噴射装置。
3. 【請求項３】 前記弁部材は中空筒状に形成されてお
   り、筒壁に流出孔を有し、筒内に前記ヒータが挿入さ
   れ、前記ヒータで加熱された燃料が前記流出孔を通じて
   筒外に流出し前記噴孔に導かれることを特徴とする請求
   項１または２記載のヒータ搭載型燃料噴射装置。